JP2016146353A - 調光可能な交流駆動発光素子照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】調光レベルの全区間に亘って理想的な調光特性を有する交流駆動発光素子照明装置を提供すること【解決手段】本発明は交流電力の入力を受け、全波整流して駆動電圧を生成及び出力する整流部と、駆動電圧の入力を受け調光レベルを検出し、検出された調光レベル信号を出力する調光レベル検出部と、調光レベル信号の入力を受け、調光回路の接続有無を判断し、調光回路の接続有無に応じて調光制御機能の許否を選択する自動検知回路と、駆動電圧の入力を受け、発光素子駆動モジュールの制御に応じて順次駆動される、それぞれ一つ以上の発光素子を含む第１〜第ｎ発光素子グループ（ｎは２以上の正の定数）と、駆動電圧の電圧レベルを判断し、判断された駆動電圧の電圧レベルに応じて第１〜第ｎ発光素子グループの順次駆動を制御する発光素子駆動モジュールと、を含むことを特徴とする、調光可能な交流駆動発光素子照明装置を提案する。【選択図】図１

Description

本発明は、調光（Ｄｉｍｍａｂｌｅ）用の交流駆動発光素子（ＬＥＤ）照明装置に関し、より詳細には、位相制御により調光制御を行うように構成されたトライアック（ＴＲＩＡＣ）調光器（Ｄｉｍｍｅｒ）を用いて、調光レベル（Ｄｉｍｍｉｎｇ Ｌｅｖｅｌ）の全区間に亘って理想的な調光レベルの変化を示す交流駆動発光素子照明装置に関する。

通常、発光素子などの発光用ダイオード素子は、ダイオードの特性により、直流（ＤＣ）電力でのみ駆動できた。そのため、従来の発光素子を用いた発光装置は、その使用が制限的であるだけでなく、現在家庭で使用する交流（ＡＣ）の電力（１００Ｖ、２２０Ｖ等）で用いるためには、スイッチング電源（ＳＭＰＳ）などの別の回路を含まなければならない。これにより、発光装置の回路が複雑となり、その製作コストが高くなるという問題があった。

上記のような問題を解決するために、複数の発光セルを直列または並列に接続して、ＡＣ電力でも駆動できる発光素子に関する研究が活発に行われている。

上述のような従来技術の問題点を解決するために、交流電力を用いる発光素子の順次駆動方式が提案されている。このような順次駆動方式によれば、３つの発光素子グループを含む照明装置の場合を仮定すると、入力電圧が時間に伴って増加する状況で、Ｖｆ１で第１発光素子グループが先に発光を始め、Ｖｆ１より高い電圧であるＶｆ２で、第１発光素子グループと直列に接続された第２発光素子グループが発光を始め、Ｖｆ２より高い電圧であるＶｆ３で、第２発光素子グループ及び第１発光素子グループと直列に接続された第３発光素子グループが発光を始めることになる。また、入力電圧が時間に伴って減少する状況では、Ｖｆ３で第３発光素子グループが先に発光を中止し、Ｖｆ２で第２発光素子グループが発光を中止し、Ｖｆ１で第１発光素子グループが最後に発光を中止することで、発光素子の駆動電流が入力電圧に近似するように設計される。

一方、発光素子の調光制御（Ｄｉｍｍｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ）は、印加される供給電圧に応じて、発光素子照明装置の光束（Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｆｌｕｘ）または照度（Ｌｕｘ）、すなわち、光源の明るさ（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）を変化させる制御をいい、調光可能な（Ｄｉｍｍａｂｌｅ）光源とは、照明装置において上記のような照度制御の機能を実行する装置を意味する。この発光素子調光システム（Ｄｉｍｍａｂｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ）は、発光素子照明装置の消費電力を低減し、効率的な動作のために発光素子照明装置に備えられる。特に、発光素子において、持続的な発光動作により発生する熱は、照明動作の品質及び効率を低下させる要因の一つである。したがって、ユーザの要求を反映し、かつ消費電力を低減するために、調光機能を発光素子照明装置に加えることが一般になっている。調光機能が加えられた発光素子照明装置において、上述のような直流電力を用いる発光素子照明装置の場合、スイッチング電源（ＳＭＰＳ）により交流電力を直流電力に変換して発光素子照明装置を駆動するため、相対的に調光が容易であり、ある程度の調光制御特性を期待することができる。しかし、上述のような交流駆動発光素子照明装置の場合、交流電力を整流（Ｒｅｃｔｉｆｙｉｎｇ）した電圧のみで発光素子を駆動するため、調光機能の具現が容易でなく、調光制御において線形性の確保が困難であるという問題点がある。特に、順次駆動方式の交流駆動発光素子照明装置の場合、駆動電圧の大きさに応じて発光する発光素子グループの数が変更するタイミング（例えば、１段駆動から２段駆動に変化するタイミング、２段駆動から３段駆動に変化するタイミングなど）、すなわち、２段以上に分離された駆動電圧を上回る変化タイミングに、交流電力供給線と調光装置（Ｄｉｍｍｅｒ）の内部抵抗（Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）により、次の段階における点灯あるいは消灯と同時に電源電圧が一時的に下がったり上がったりする現象が発生して、駆動電圧が揺れて不安定となる現象が発生するという問題点がある。すなわち、従来技術による調光機能を備えた交流駆動発光素子照明装置の場合、調光レベルの全区間に亘って理想的な照度変更特性を示すことができず、一部の調光制御区間で光束が不規則に変化する現象が発生するという問題点がある。

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するためのものである。

本発明の目的は、調光レベルの全区間に亘って理想的な調光特性を有する交流駆動発光素子照明装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、位相制御（Ｐｈａｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）により調光制御を行うように構成されたトライアック（ＴＲＩＡＣ）調光器と連動して、非常に良好な調光特性を示すことができる交流駆動発光素子照明装置を提供することにある。

また、本発明のさらに他の目的は、発光素子グループの順次駆動時に、点灯と消灯を繰り返す揺れ現象を改善した交流駆動発光素子照明装置を提供することにある。

また、本発明のさらに他の目的は、調光レベルに応じて位相制御された駆動電圧と連動された発光素子駆動電流をともに変化させることで、より効率的な調光制御を行うことができる交流駆動発光素子照明装置を提供することにある。

また、本発明のさらに他の目的は、最低調光レベルでも１段駆動のための発光素子駆動電流を所定値に保持する制限機能により、調光器の第１の調光レベルが低くすぎる場合にも、明るさが不規則に揺れる現象を取り除くことができる交流駆動発光素子照明装置を提供することにある。

上記の本発明の目的を果たし、後述する本発明の特有の効果を奏するための本発明の特徴的な構成は、下記のとおりである。

本発明の一側面によれば、交流電力の入力を受け、選択された調光レベル（Ｄｉｍｍｉｎｇ Ｌｅｖｅｌ）に応じて入力された交流電力を制御し、制御された交流電力を生成及び出力する調光器（ｄｉｍｍｅｒ）と、前記調光器から出力される、前記制御された交流電力の入力を受け、全波整流して駆動電圧を生成及び出力する整流部と、前記駆動電圧の入力を受け前記選択された調光レベルを検出し、検出された調光レベル信号を出力する調光レベル検出部と、前記駆動電圧の入力を受け、発光素子駆動モジュールの制御に応じて順次駆動される、それぞれ一つ以上の発光素子を含む第１発光素子グループ〜第ｎ発光素子グループ（ｎは２以上の正の定数）と、前記駆動電圧の電圧レベルを判断し、判断された駆動電圧の電圧レベルに応じて前記第１発光素子グループ〜第ｎ発光素子グループの順次駆動を制御し、前記調光レベル信号に基づいて発光素子駆動電流を定電流制御する発光素子駆動モジュールと、を含むことを特徴とする、調光可能な交流駆動発光素子照明装置が提供される。

好ましくは、前記発光素子駆動モジュールは、前記調光レベル信号の大きさに比例して前記発光素子駆動電流の基準値を決定し、決定された基準値に基づいて前記発光素子駆動電流の最大値を制御するように構成されることができる。

好ましくは、前記発光素子駆動モジュールは、駆動区間毎に発光素子駆動電流の大きさが異なるように制御するように構成されることができる。

好ましくは、前記発光素子駆動モジュールは、第１段駆動区間に対する第１発光素子駆動電流から第ｎ段駆動区間に対する第ｎ発光素子駆動電流まで、前記発光素子駆動電流が順に増加するように制御するように構成されることができる。

好ましくは、前記調光器はトライアック（ＴＲＩＡＣ）調光器であることができる。

好ましくは、前記調光可能な交流駆動発光素子照明装置は、前記トライアック調光器と前記整流部との間に接続され、前記交流電力の入力または整流電圧出力にトライアック（ＴＲＩＡＣ）トリガ電流（Ｔｒｉｇｇｅｒ Ｃｕｒｒｅｎｔ）を流すかまたは擬似負荷（Ｄｕｍｍｙ Ｌｏａｄ）として作動するトリガ電流保持回路をさらに含むことができる。

好ましくは、前記トリガ電流保持回路はブリーダー回路（Ｂｌｅｅｄｅｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であることができる。

好ましくは、前記調光可能な交流駆動発光素子照明装置は、前記調光器と前記整流部との間に接続され、前記位相制御された交流電力の高周波ノイズを減衰するＥＭＩフィルタ（ＥＭＩ Ｆｉｌｔｅｒ）をさらに含むことができる。

好ましくは、前記調光可能な交流駆動発光素子照明装置は、前記整流部の出力端に接続されて回路を保護するサージ保護部をさらに含むことができる。

好ましくは、前記調光レベル検出部は、前記駆動電圧を平均化して調光レベルを検出するように構成されることができる。

好ましくは、前記調光レベル検出部は、ＲＣ積分回路を含むことができる。

好ましくは、前記調光レベル検出部は、前記駆動電圧を最大電圧以下に制限する電圧制限回路をさらに含むことができる。

好ましくは、前記調光レベル検出部は、前記発光素子駆動モジュールの内部にＲＭＳコンバータ（ＲＭＳ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）として内蔵され、前記駆動電圧を直流信号に変換するように構成されることができる。

好ましくは、前記発光素子駆動モジュールは、選択的に、調光制御の機能を許容（ｅｎａｂｌｅ）及び禁止（ｄｉｓａｂｌｅ）が可能であるように構成されることができる。

好ましくは、前記発光素子駆動モジュールは、調光回路の接続有無を検知して、前記調光制御機能の許容及び禁止を自動で選択する自動検知回路をさらに含むことができる。

好ましくは、前記調光可能な交流駆動発光素子照明装置は、前記発光素子駆動モジュールに供給される前記駆動電圧を降圧して安定化する駆動電圧安定化部をさらに含むことができる。

本発明の好ましい一実施例によれば、調光レベルの全区間に亘って滑らかな調光特性を示す交流駆動発光素子照明装置を提供することができる。

また、本発明によれば、位相制御により調光制御を行うように構成されたトライアック調光器と連動して、良好な調光特性を示す交流駆動発光素子照明装置を提供することができる。

また、本発明によれば、発光素子グループの順次駆動時における不規則な揺れ現象を改善した交流駆動発光素子照明装置を提供することができる。

また、本発明によれば、調光レベルに応じて位相制御された駆動電圧と、大きさが調整された発光素子駆動電流とをともに利用して、より効率的に調光制御を行う交流駆動発光素子照明装置を提供することができる。

また、本発明によれば、最低調光レベルでも１段駆動のための発光素子駆動電流を所定値以上に保持することで、不規則な揺れ現象を取り除くことができる交流駆動発光素子照明装置を提供することができる。

本発明の好ましい一実施例による調光可能な交流駆動発光素子照明装置の概略的な構成図である。 本発明の好ましい一実施例による調光可能な交流駆動発光素子照明装置の回路図である。 本発明の好ましい一実施例による発光素子駆動モジュールの構成図である。 本発明の好ましい一実施例による発光素子グループ駆動部の回路図である。 本発明の好ましい一実施例による調光レベルによる発光素子駆動電圧と駆動電流の関係を示した波形図である。 本発明の好ましい一実施例による調光可能な交流駆動発光素子照明装置の調光レベルによる調光電圧、光出力、及び光束（ｆｌｕｘ）の関係を図示したグラフである。 本発明の好ましい一実施例による調光可能な交流駆動発光素子照明装置の調光レベルによる光出力の上限及び下限と例示的な一具現例により具現され得る光出力との関係を図示したグラフである。

後述する本発明についての詳細な説明は、本発明が実施できる特定実施例を例示として示す添付図面を参照する。これらの実施例は、当業者が本発明を十分に実施することができるように詳細に説明される。本発明の多様な実施例は、互いに異なるが、相互排他的な必要はないことを理解すべきである。例えば、ここに記載されている特定形状、構造及び特徴は、一実施例に関連して本発明の思想及び範囲を外れずに他の実施例に具現されてもよい。また、それぞれの開示された実施例内の個別構成要素の位置または配置は、本発明の思想及び範囲を外れずに変更されてもよいことを理解するべきである。従って、後述する詳細な説明は限定的な意味で扱うものでなく、本発明の範囲は、適切に説明されるならば、その請求範囲が主張するものと均等な全ての範囲と共に、添付した請求範囲によってのみ限定される。図面において、類似の参照符号は、様々な側面にわたって同一または類似の機能を示す。

以下、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように、本発明の好ましい実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。

［本発明の好ましい実施例］
本発明の実施例において、「発光素子グループ」とは、複数の発光素子（または複数の発光セル）が直列／並列／直並列に接続され、発光素子駆動モジュールの制御に応じて一つの単位として動作が制御される（すなわち、ともに点灯及び消灯される）発光素子の集合を意味する。

また、「発光素子駆動モジュール」とは、交流電圧を受信して発光素子を駆動及び制御するモジュールを意味し、本明細書では、整流電圧を用いて発光素子の駆動を制御する実施例を基準として説明しているが、これに限定されるものではなく、包括的かつ広義的に解釈されるべきである。

また、「第１順方向電圧レベル（Ｖｆ１）」とは、第１発光素子グループを駆動できる閾値電圧レベルを意味し、「第２順方向電圧レベル（Ｖｆ２）」とは、直列に接続された第１発光素子グループ及び第２発光素子グループを駆動できる閾値電圧レベルを意味し、「第３順方向電圧レベル（Ｖｆ３）」とは、直列に接続された第１〜第３発光素子グループを駆動できる閾値電圧レベルを意味する。すなわち、「第ｎ順方向電圧レベル（Ｖｆｎ）」は、直列に接続された第１〜第ｎ発光素子グループを駆動できる閾値電圧レベルを意味する。一方、発光素子グループ毎の順方向電圧レベルは、発光素子グループを構成する発光素子の数や特性によって同一であってもよく、異なっていてもよい。

また、「順次駆動方式」とは、時間に伴って大きさが変化する入力電圧を受けて発光素子を駆動する発光素子駆動モジュールにおいて、印加される入力電圧の増加に伴って複数の発光素子グループを順に発光させ、印加される入力電圧の減少に伴って複数の発光素子グループを順に消灯させる駆動方式を意味する。

また、「第１段駆動区間」とは、第１発光素子グループのみが発光する時間区間を意味し、「第２段駆動区間」とは、第１発光素子グループ及び第２発光素子グループのみが発光する時間区間を意味する。したがって、「第ｎ段駆動区間」とは、第１発光素子グループ〜第ｎ発光素子グループの全てが発光し、かつ第（ｎ＋１）発光素子グループ以上のグループは発光しない時間区間を意味する。

また、本明細書において、任意の特定電圧、特定タイミング、特定温度などを示すために用いられるＶ１、Ｖ２、Ｖ３、…、ｔ１、ｔ２、…、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、…などの用語は、絶対的な値を示すために用いられるものではなく、互いに区分するために用いられる相対的な値を示す。

発光素子照明装置１０００の構成及び機能
図１は本発明の好ましい一実施例による調光可能な交流駆動発光素子照明装置（以下、「発光素子照明装置」という）の概略的な構成図であり、図２は本発明の好ましい一実施例による調光可能な交流駆動発光素子照明装置の回路図である。以下、図１及び図２を参照して本発明による発光素子照明装置１０００の構成及び機能について全般的に説明する。

先ず、本発明による発光素子照明装置１０００は、調光器１００と、ＥＭＩフィルタ１１０と、整流部１２０と、サージ保護部１３０と、調光レベル検出部１４０と、発光素子駆動モジュール２００と、発光素子発光部３００と、を含む。

本発明による調光器１００は、交流電圧源から交流電圧Ｖ_ACの入力を受け、入力された交流電圧Ｖ_ACをユーザの操作により選択された調光レベルに応じて制御し、制御された交流電力を生成及び出力するように構成される。このような本発明による調光器１００は、トライアック（ＴＲＩＡＣ）を用いて交流電力の位相を制御するトライアック調光器、パルス幅変調（ＰＷＭ）調光器、交流電圧を変化させるアナログ電圧調光器（Ａｎａｌｏｇ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｍｍｅｒ）、及びこれらと均等な調光器のうち一つで構成されてもよい。すなわち、本発明による調光器１００は、選択された調光レベルに応じて交流電圧を制御し、制御された交流電源を生成及び出力し、調光器１００により制御された交流電力（または制御された交流電力を全波整流した制御された整流電圧）から、後述する調光レベル検出部１４０により選択された調光レベルが検出される調光器であれば、いずれの調光器でも用いられることができる。以下では、本発明による調光器１００としてトライアック調光器を採択した実施例を中心として本発明を説明するが、本発明の権利範囲がこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を含む限り、上述のような様々な調光器のうち一つを用いる実施例も、本発明の権利範囲に属するといえる。

調光器１００が上述のようなトライアック調光器により具現される場合、調光器１００は、ユーザの操作により選択された（または自動に選択された）調光レベルに基づいて、入力される交流電力を位相制御（ｐｈａｓｅ ｃｕｔ）することで、位相制御された交流電圧を生成及び出力するように構成されてもよい。トライアック調光器については公知の技術を採択しているため、これ以上の詳細な説明は省略する。一方、図１及び図２には、本発明による調光器１００が一つの装置内に含まれているように図示されているが、これは説明及び理解の便宜のためのものであって、実際には発光素子照明装置１０００から離隔して設けられ、発光素子照明装置１０００と導線等により電気的に接続されていることを理解すべきである。

一方、調光器１００がトライアック調光器で構成される場合、トライアックトリガ電流（ＴＲＩＡＣ Ｔｒｉｇｇｅｒ Ｃｕｒｒｅｎｔ）を処理する必要がある。したがって、本発明による発光素子照明装置１０００は、調光器１００と整流部１２０との間に接続され、交流電力の入力または整流電圧の出力にトライアックトリガ電流を流す、または擬似負荷（Ｄｕｍｍｙ Ｌｏａｄ）として作動するトリガ電流保持回路１０５をさらに含んでもよい。図２には、このようなトリガ電流保持回路１０５の一例として、ブリーダーキャパシタＣ_B及びこれに直列に接続されたブリーダー抵抗Ｒ_Bで構成されたブリーダー回路（Ｂｌｅｅｄｅｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が具現されたことが図示されている。しかし、本発明によるトリガ電流保持回路１０５が図２に図示された回路に限定されるものではなく、必要に応じて、公知の様々な電圧安定化回路から採択される一つが用いてもよいということは、当業者において自明である。

また、上述のように、本発明による調光器１００としてトライアック調光器を用いる場合、トライアック素子の物理的な特性上、ターンオンのタイミングで高周波ノイズが発生する。このような高周波ノイズは、発光素子照明装置１０００の損傷及び誤動作を誘発する可能性があるため、除去することが好ましい。したがって、本発明によるＥＭＩフィルタ（ＥＭＩ Ｆｉｌｔｅｒ）１１０が、調光器１００の出力端と整流部１２０の入力端との間に備えられる。本発明によるＥＭＩフィルタ１１０は、調光器１００から出力される位相制御された交流電圧の高周波ノイズを減衰する機能を実行する。このようなＥＭＩフィルタ１１０については公知の技術を採択しているため、これ以上の詳細な説明は省略する。

本発明による整流部１２０は、調光器１００から出力される位相制御された交流電圧を整流して駆動電圧Ｖ_Pを生成し、生成された駆動電圧Ｖ_Pを出力する機能を実行する。このような整流部１２０として、全波整流回路、半波整流回路などの公知の様々な整流回路の一つが用いられてもよい。整流部１２０から出力される駆動電圧Ｖ_Pは、調光レベル検出部１４０、発光素子駆動モジュール２００、及び発光素子発光部３００に出力される。図２には、４つのダイオードで構成されたブリッジ全波整流回路により整流部１２０が構成された実施例が図示されている。

一方、本発明による発光素子照明装置１０００は、発光素子駆動モジュール２００及び発光素子発光部３００を過電圧及び／または過電流から保護するためのサージ保護部１３０をさらに含んで構成されてもよい。サージ保護部１３０は、整流部１２０の出力端に接続され、過電圧及び／または過電流から発光素子照明装置１０００の構成要素を保護する機能を実行するように構成される。図２に図示された実施例には、本発明のサージ保護部１３０が抵抗Ｒ₁及びＴＶＳダイオードＴＶＳで構成された実施例が図示されている。サージ保護部１３０が図２に図示された回路に限定されるものではなく、公知の様々なサージ保護回路の一つが必要に応じて採択されてもよいということは、当業者において自明である。

本発明による発光素子発光部３００は、複数の発光素子グループで構成される。発光素子発光部３００に含まれた複数の発光素子グループは、発光素子駆動モジュール２００の制御に応じて順に発光し、順に消灯する。図１及び図２には、第１発光素子グループ３１０、第２発光素子グループ３２０、第３発光素子グループ３３０、及び第４発光素子グループ３４０を含む発光素子発光部３００が開示されているが、発光素子発光部３００に含まれる発光素子グループの数が必要に応じて多様に変更され得ることは、当業者において自明である。

また、第１発光素子グループ３１０、第２発光素子グループ３２０、第３発光素子グループ３３０、及び第４発光素子グループ３４０がそれぞれ、互いに同一または異なる順方向電圧レベルを有するように実施例を構成してもよい。例えば、第１発光素子グループ３１０、第２発光素子グループ３２０、第３発光素子グループ３３０、及び第４発光素子グループ３４０がそれぞれ異なる数の発光素子を含んで構成される場合、第１発光素子グループ３１０、第２発光素子グループ３２０、第３発光素子グループ３３０、及び第４発光素子グループ３４０は、互いに異なる順方向電圧レベルを有することになる。これに対し、例えば、第１発光素子グループ３１０、第２発光素子グループ３２０、第３発光素子グループ３３０、及び第４発光素子グループ３４０が同一の数の発光素子を含んで構成される場合、第１発光素子グループ３１０、第２発光素子グループ３２０、第３発光素子グループ３３０、及び第４発光素子グループ３４０は、互いに同一の順方向電圧レベルを有することになる。

本発明による調光レベル検出部１４０は、整流部１２０から出力される駆動電圧Ｖ_Pの入力を受け、入力された駆動電圧Ｖ_Pに基づいて現在選択されている調光レベルを検出し、検出された調光レベル信号を発光素子駆動モジュール２００に出力する機能を実行するように構成される。より具体的には、本発明による調光レベル検出部１４０は、時間に伴って電圧レベルが変化する駆動電圧Ｖ_Pを平均化し、調光レベルを検出するように構成される。上述のように、本発明による調光器１００が、選択された調光レベルに応じて交流電圧Ｖ_ACの位相をカットするように構成されているため、駆動電圧Ｖ_Pを平均化すると、現在選択された調光レベルが検出できることになる。このような方式で調光レベル検出部１４０が構成される場合、調光レベル検出部１４０から出力される特定調光レベルに対応する調光レベル信号Ａｄｉｍは、定電圧値を有する直流信号であってもよい。例えば、調光レベルが１００％である場合、これに対応する調光レベル信号Ａｄｉｍは２Ｖであり、調光レベルが９０％である場合、これに対応する調光レベル信号Ａｄｉｍは１．８Ｖであり、調光レベルが５０％である場合、これに対応する調光レベル信号Ａｄｉｍは１Ｖであってもよい。このような特定調光レベルに対応する調光レベル信号Ａｄｉｍの値及びその範囲は、調光レベル検出部１４０を構成する回路素子の値を適宜選択することで変更可能である。図２には、上記の調光レベル検出部１４０が、１つの抵抗Ｒ₄及び１つのキャパシタＣ₁を含むＲＣ積分回路１４４で構成された実施例が図示されている。この際、抵抗Ｒ₄は、最低発光素子駆動電流Ｉ_LED制限を設定するためのものである。したがって、抵抗Ｒ₄により最低発光素子駆動電流Ｉ_LED制限が設定されるため、最も低い調光レベルにおいても最低発光素子駆動電流Ｉ_LEDが保持されることができ、発光素子照明装置１０００の調光特性が改善されることができる。

一方、より好ましくは、本発明による調光レベル検出部１４０は、入力される駆動電圧Ｖ_Pを最大電圧以下に制限する電圧制限回路１４２をさらに含んでもよい。通常、発光素子発光部３００に供給される駆動電圧Ｖ_Pの最大電圧レベルは非常に高い電圧である。このような駆動電圧Ｖ_Pをそのまま用いて調光レベルを検出し、それを発光素子駆動モジュール２００に入力する場合、発光素子駆動モジュール２００が損傷する恐れがある。したがって、このような問題点を解決するために、本発明による調光レベル検出部１４０は、入力される駆動電圧Ｖ_Pを最大電圧（例えば、１５Ｖ）以下に制限する電圧制限回路１４２を含んで構成されてもよい。図２には、このような電圧制限回路１４２が、抵抗Ｒ₂、Ｒ₃及びツェナーダイオードＺＤにより具現された実施例が図示されている。ここで、電圧制限回路１４２は、ツェナーダイオードＺＤの許容公差を減少させる最大調光抑制回路として動作する。

上述したような調光レベル検出部１４０について、図２を参照してさらにまとめて説明すれば、本発明の一実施例による調光レベル検出部１４０は、３つの抵抗Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、１つのキャパシタＣ₁、及び１つのツェナーダイオードＺＤで構成される。この際、抵抗Ｒ₄は、最低発光素子駆動電流Ｉ_LED制限を設定するためのものであり、抵抗Ｒ₂、Ｒ₃及びツェナーダイオードＺＤは、最大調光抑制回路として動作する。

一方、図１及び図２には、上述のような本発明の調光レベル検出部１４０が発光素子駆動モジュール２００の外部に別の回路として具現された実施例が図示されているが、本発明による調光レベル検出部１４０は、ＲＭＳコンバータ（ＲＭＳ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）により具現され、発光素子駆動モジュール２００の内部に内蔵されるように実施例を構成してもよい。

本発明による発光素子駆動モジュール２００は、整流部１２０から出力される駆動電圧Ｖ_Pの入力を受け、入力された駆動電圧Ｖ_Pの大きさを判断し、判断された駆動電圧Ｖ_Pの大きさに応じて、発光素子発光部３００（より具体的には、発光素子発光部３００に含まれる複数の発光素子グループ３１０〜３４０それぞれ）の順次駆動を制御するように構成される。通常、発光素子発光部３００に供給される駆動電圧Ｖ_Pの最大電圧レベルは非常に高い電圧であるため、このような駆動電圧Ｖ_Pをそのまま用いる場合、発光素子駆動モジュール２００が損傷する恐れがある。このようなことを防止するために、本発明による発光素子照明装置１０００は、駆動電圧Ｖ_P入力ノードと発光素子照明装置１０００の駆動電圧入力端との間に駆動電圧安定化部１５０を含んでもよい。図２に示すように、本発明による駆動電圧安定化部１５０は、駆動電圧Ｖ_Pを降圧する抵抗Ｒ₆及び駆動電圧Ｖ_Pを安定化するキャパシタＣ₂を含んでもよい。もちろん、本発明による駆動電圧安定化部１５０が図２に図示されたものに限定されるものではなく、様々な公知の回路の一つが必要に応じて採択され得ることは当業者において自明である。

また、本発明による発光素子駆動モジュール２００は、調光レベル検出部１４０から出力される調光レベル信号Ａｄｉｍの入力を受け、入力された調光レベル信号Ａｄｉｍに基づいて、発光素子駆動電流Ｉ_LEDの最大値を制限するように構成されてもよい。より具体的には、本発明による発光素子駆動モジュール２００は、入力される調光レベル信号Ａｄｉｍに比例して調光制御された発光素子駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_refを決定し、決定された調光制御された発光素子駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_refに基づいて発光素子駆動電流Ｉ_LEDに対する定電流制御を行うように構成される。このような方式により調光制御が行われる場合、位相が制御された（すなわち、調光レベルに応じて位相がカットされた）駆動電圧Ｖ_Pにより発光素子発光部３００の発光時間が制御されるとともに、また、検出された調光レベルに基づいて発光素子駆動電流Ｉ_LEDの大きさが制御されるため、調光レベルの全区間に亘って滑らかな調光特性を示すことになる。また、上述のような構成により、不規則な揺れ現象を取り除くことができるという効果が期待される。このような本発明による発光素子駆動モジュール２００の詳細構成及び機能については、図３から図５を参照して後述する。

一方、本発明による発光素子駆動モジュール２００は、選択的に、調光制御機能の許容（ｅｎａｂｌｅ）及び禁止（ｄｉｓａｂｌｅ）が可能であるように構成されてもよい。このような発光素子駆動モジュール２００の調光制御機能の許否が、ジャンパ設定により行われるように構成されてもよい。また、このような調光制御機能の許否を自動で選択するための自動検知回路（不図示）が発光素子駆動モジュール２００に含まれるように実施例を構成してもよい。この自動検知回路は、調光回路の接続有無を判断し、調光回路の接続有無に応じて調光制御機能の許否を自動で選択するように構成される。このような自動検知回路は、例えば、トライアック調光電圧の有無を検出し、トライアック調光電圧が存在する場合には調光制御機能を許容し、トライアック調光電圧が存在しない場合には調光制御機能を禁止するように構成されることができる。また、その他の様々な自動検知回路が用いられてもよい。

また、図２において、最大発光素子駆動電流設定抵抗Ｒ₅は、調光制御機能が禁止されたとき、または、調光レベルが１００％であるときの最大発光素子駆動電流制限を設定するための抵抗である。したがって、最大発光素子駆動電流設定抵抗Ｒ₅の抵抗値を変化させることで、最大発光素子駆動電流基準値Ｉ_refが変更されてもよい。したがって、これとともに上述の調光レベル検出部１４０を考慮すれば、本発明による発光素子照明装置１０００において、最小発光素子駆動電流制限は抵抗Ｒ₄により設定され、最大発光素子駆動電流制限は抵抗Ｒ₅により設定されてもよい。

発光素子駆動モジュール２００の構成及び機能
図３は本発明の好ましい一実施例による発光素子駆動モジュールの構成図であり、図４は本発明の好ましい一実施例による発光素子グループ駆動部の回路図である。以下、図３及び図４を参照して、本発明による発光素子駆動モジュール２００の構成及び機能、発光素子照明装置１０００の駆動制御プロセスについて詳細に説明する。

図３に図示されたように、本発明による発光素子駆動モジュール２００は、発光素子グループ３１０〜３４０の駆動及び制御のために、複数の発光素子グループ駆動部２２０と、発光素子駆動制御部２１０と、内部電力生成部２３０と、を含む。また、本発明による発光素子駆動モジュール２００は、集積回路（ＩＣ）により具現されてもよく、図３に図示されたように、駆動電圧Ｖ_Pが入力される駆動電圧入力端子ＶＰと、調光レベル信号Ａｄｉｍが入力される調光レベル信号入力端子Ａｄｉｍと、最大駆動電流設定抵抗Ｒ_sが接続される接続端子Ｒｓｅｔと、接地が接続される接地端子ＧＮＤと、第４発光素子グループ３４０のカソード端に接続された第４電流経路Ｐ₄が接続される接続端子ＳＴ４と、第３発光素子グループ３３０のカソード端と第４発光素子グループ３４０のアノード端との間の第３電流経路Ｐ₃が接続される接続端子ＳＴ３と、第２発光素子グループ３２０のカソード端と第３発光素子グループ３３０のアノード端との間の第２電流経路Ｐ₂が接続される接続端子ＳＴ２と、第１発光素子グループ３１０のカソード端と第２発光素子グループ３２０のアノード端との間の第１電流経路Ｐ₁が接続される接続端子ＳＴ１と、を含む。図３に図示された実施例には、発光素子駆動モジュール２００が８つの端子を含んで構成されると図示されているが、必要に応じて、端子の数が変更され得ることは当業者において自明である。

本発明による内部電力生成部２３０は、駆動電圧Ｖ_Pを降圧及び平滑し、発光素子駆動モジュール２００の駆動に必要な内部直流電力Ｖ_ccを生成及び供給する機能を実行するように構成される。このような内部電力生成部２３０は、抵抗及びキャパシタからなる平滑回路により具現される。

発光素子駆動制御部２１０は、整流部１２０から入力される駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルを判断し、駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルに応じて、発光素子グループ３１０〜３４０の順次駆動を制御するように構成される。これについてより具体的に説明すれば、発光素子駆動制御部２１０は、駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルが第１順方向電圧レベルＶｆ１と第２順方向電圧レベルＶｆ２との間に存在する第１段動作区間では、第１電流経路Ｐ₁のみが接続され、それ以外の電流経路はオープンされて第１発光素子グループ３１０のみが発光するように制御する。また、発光素子駆動制御部２１０は、駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルが第２順方向電圧レベルＶｆ２と第３順方向電圧レベルＶｆ３との間に存在する第２段動作区間では、第２電流経路Ｐ₂のみが接続され、それ以外の電流経路はオープンされて第１発光素子グループ３１０及び第２発光素子グループ３２０が発光するように制御する。同様に、発光素子駆動制御部２１０は、駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルが第３順方向電圧レベルＶｆ３と第４順方向電圧レベルＶｆ４との間に存在する第３段動作区間では、第３電流経路Ｐ₃のみが接続され、それ以外の電流経路はオープンされて第１発光素子グループ３１０〜第３発光素子グループ３３０が発光するように制御する。また、発光素子駆動制御部２１０は、駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルが第４順方向電圧レベルＶｆ４以上である第４段動作区間では、第４電流経路Ｐ₄のみが接続され、それ以外の電流経路はオープンされて第１発光素子グループ３１０〜第４発光素子グループ３４０の全てが発光するように制御する。したがって、上述のような方式により、本発明による発光素子駆動制御部２１０は、駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルに応じて、発光素子グループ３１０〜３４０の順次駆動を制御するように構成される。

また、本発明による発光素子駆動制御部２１０は、調光制御機能を実行するために、入力される調光レベル信号Ａｄｉｍに応じて定電流制御の基準となる発光素子駆動電流基準値Ｉ_refを決定し、決定された発光素子駆動電流基準値Ｉ_refを発光素子グループ駆動部２２０に出力するように構成されてもよい。この際、発光素子駆動制御部２１０から出力される発光素子駆動電流基準値Ｉ_refは、発光素子グループ駆動部２２０で発光素子駆動電流Ｉ_LEDを定電流制御するための基準値となる。この際、より好ましくは、本発明による発光素子駆動制御部２１０は、力率（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ、ＰＦ）及び全高調波歪み（Ｔｏｔａｌ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ、ＴＨＤ）特性を向上させるために、発光素子駆動電流の波形が駆動電圧Ｖ_Pの波形に近似されるように、第１駆動電流基準値Ｉ_ref1、第２駆動電流基準値Ｉ_ref2、第３駆動電流基準値Ｉ_ref3、第４駆動電流基準値Ｉ_ref4の値が互いに異なるように設定し、第１発光素子駆動電流Ｉ_LED1〜第４発光素子駆動電流Ｉ_LED4を正弦波形に近似させることができるように構成される。すなわち、第１段駆動区間の第１駆動電流基準値Ｉ_ref1から第４段駆動区間の第４駆動電流基準値Ｉ_ref4まで、基準値が順に上昇するように設定することができる。調光レベルが１００％と選択された場合を仮定すると、第４駆動電流基準値Ｉ_ref4が１００ｍＡに設定されることができ、第３駆動電流基準値Ｉ_ref3は、第４駆動電流基準値Ｉ_ref4の８０％〜９５％である８０ｍＡ〜９５ｍＡの任意の値に設定されることができ、第２駆動電流基準値Ｉ_ref2は、第４駆動電流基準値Ｉ_ref4の６５％〜８０％である６５ｍＡ〜８０ｍＡの任意の値に設定されることができ、第１駆動電流基準値Ｉ_ref1は、第４駆動電流基準値Ｉ_ref4の３０％〜６５％である３０ｍＡ〜６５ｍＡの任意の値に設定されることができる。以上の例は、調光レベルが１００％と選択されている場合を仮定した場合であるため、調光レベルの変化に伴い、変化された調光レベルに応じて第１駆動電流基準値Ｉ_ref1〜第４駆動電流基準値Ｉ_ref4が決定され、新しく決定された第１駆動電流基準値Ｉ_ref1'〜第４駆動電流基準値Ｉ_ref4'が出力されるであろう。ここで、第４駆動電流基準値Ｉ_ref4は、最大発光素子駆動電流設定抵抗Ｒ₅の抵抗値に応じて設定された最大発光素子駆動電流Ｉ_LEDmaxであり、第１駆動電流基準値Ｉ_ref1、第２駆動電流基準値Ｉ_ref2、及び第３駆動電流基準値Ｉ_ref3は、第４駆動電流基準値Ｉ_ref4を予め設定された減少比率に応じてそれぞれ減少させた基準値であるように、実施例を構成することができる。以下、調光レベルが１００％である場合、または調光制御機能が禁止された場合の最大駆動電流基準値Ｉ_refと区別するために、調光制御機能が許容されていて、かつ調光レベルが１００％ではない場合の駆動電流基準値を、調光制御された駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_refという。調光レベルに応じた具体的な内容については、図５を参照して後述する。

本発明による発光素子グループ駆動部２２０は、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、電流経路Ｐ₁〜Ｐ₄をそれぞれ接続またはオープン（開放）する機能を実行するとともに、発光素子駆動電流Ｉ_LEDに対する定電流制御を行うように構成される。図３に図示されたように、第１発光素子グループ駆動部２２２は、第１電流経路Ｐ₁を介して第１発光素子グループ３１０と第２発光素子グループ３２０との間に接続されており、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第１電流経路Ｐ₁を接続またはオープンするように構成される。また、第２発光素子グループ駆動部２２４は、第２電流経路Ｐ₂を介して第２発光素子グループ３２０と第３発光素子グループ３３０との間に接続されており、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第２電流経路Ｐ₂を接続またはオープンするように構成される。同様に、第３発光素子グループ駆動部２２６は、第３電流経路Ｐ₃を介して第３発光素子グループ３３０と第４発光素子グループ３４０との間に接続されており、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第３電流経路Ｐ₃を接続またはオープンするように構成される。最後に、第４発光素子グループ駆動部２２８は、第４電流経路Ｐ₄を介して第４発光素子グループ３４０に接続されており、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第４電流経路Ｐ₄を接続またはオープンするように構成される。

また、本発明による発光素子グループ駆動部２２２〜２２８は、それぞれ経路Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃、Ｐ₄のオン／オフ制御機能の他に、定電流制御機能を実行するように構成される。図４は、本発明の好ましい一実施例による第１発光素子グループ駆動部２２２の回路図である。説明及び理解の便宜のために、第１発光素子グループ駆動部２２２の構成を図４に図示したが、第２発光素子グループ駆動部２２４〜第４発光素子グループ駆動部２２８も同様に構成される。図４を参照して、本発明による第１発光素子グループ駆動部２２２の構成及び機能について詳細に説明する。

図４に示すように、本発明による第１発光素子グループ駆動部２２２は、一つの電子式スイッチング素子Ｑ₁と、一つのセンシング抵抗Ｒ_sense1と、一つの差動増幅器ＯＰ₁と、を含む。また、本発明による第１発光素子グループ駆動部２２２は、スイッチＳＷ₁に接続されることで、Ｒｓｅｔ端子に接続されたプルアップ抵抗部４１０に接続、またはＡｄｉｍ端子に接続されたプルアップ抵抗部４２０に接続される。このようなスイッチＳＷ₁は、上述のような自動検知回路（不図示）により制御されてもよい。すなわち、外部の調光回路が検知されない場合またはジャンパ設定に応じて調光制御機能が禁止された場合、自動検知回路は、スイッチＳＷ₁を制御して、第１発光素子グループ駆動部２２２をＲｓｅｔ端子に接続されたプルアップ抵抗部４１０に接続する。また、外部の調光回路が検知される場合、自動検知回路は、スイッチＳＷ₁を制御して、第１発光素子グループ駆動部２２２をＡｄｉｍ端子に接続されたプルアップ抵抗部４２０に接続する。

電子式スイッチング素子Ｑ₁は、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、ターンオンされて第１電流経路Ｐ₁を接続し、ターンオフされて第１電流経路Ｐ₁をオープンするように構成される。このような電子式スイッチング素子Ｑ₁としては、ＢＪＴ（ｂｉｐｏｌａｒ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＦＥＴ（ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などが用いられることができ、その種類が制限されるものではない。図４には、このような本発明による電子式スイッチング素子Ｑ₁がＰ‐型ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ‐ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴ）により具現された実施例が図示されている。

差動増幅器ＯＰ₁の非反転入力端には、発光素子駆動制御部２１０から出力される最大第１駆動電流基準値Ｉ_ref1または調光制御された第１駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref1が基準値として入力され、差動増幅器ＯＰ₁の反転入力端には、センシング抵抗Ｒ_sense1の両端にわたる電圧値（すなわち、第１電流経路Ｐ₁を介して流れている第１発光素子駆動電流Ｉ_LED1に対応する電圧値）が入力される。差動増幅器ＯＰ₁は、非反転入力端を介して入力される電圧値と反転入力端を介して入力される電圧値とを比較し、その比較結果に応じて、第１発光素子駆動電流Ｉ_LED1が入力された基準値に保持されるように電子式スイッチング素子Ｑ₁のゲート電圧を制御することで、定電流制御機能を行う。

第１発光素子グループ駆動部２２２と同様に、本発明による第２発光素子グループ駆動部２２４〜第４発光素子グループ駆動部２２８も、一つの電子式スイッチング素子、一つのセンシング抵抗、一つの差動増幅器を含んで構成されてもよい。

したがって、第２発光素子グループ駆動部２２４は、第２電流経路Ｐ₂を接続またはオープンし、発光素子駆動制御部２１０から出力される最大第２駆動電流基準値Ｉ_ref2または調光制御された第２駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref2を基準値として、第２発光素子駆動電流Ｉ_LED2が、入力された基準値に保持されるように定電流制御を行う。同様に、第３発光素子グループ駆動部２２６は、第３電流経路Ｐ₃を接続またはオープンし、発光素子駆動制御部２１０から出力される最大第３駆動電流基準値Ｉ_ref3または調光制御された第３駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref3を基準値として、第３発光素子駆動電流Ｉ_LED3が、入力された基準値に保持されるように定電流制御を行う。最後に、第４発光素子グループ駆動部２２８も、第４電流経路Ｐ₄を接続またはオープンし、発光素子駆動制御部２１０から出力される最大第４駆動電流基準値Ｉ_ref4または調光制御された第４駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref4を基準値として、第４発光素子駆動電流Ｉ_LED4が、入力された基準値に保持されるように定電流制御を行う。

発光素子照明装置１０００の調光制御の一例
図５は本発明の好ましい一実施例による交流電圧の正の半周期を基準とした、調光レベルによる発光素子駆動電圧と発光素子駆動電流の関係を示した波形図である。図２、図３及び図５を参照して、本発明による発光素子照明装置１０００により行われる調光制御プロセスについて詳細に説明する。

先ず、図５（ａ）には、調光レベルが１００％に設定されている場合の駆動電圧Ｖ_Pと発光素子駆動電流Ｉ_LEDの波形が図示されている。下記の表１は、このような場合の駆動区間、発光素子グループの動作状態、発光素子駆動電流の関係をまとめた表である。

図面に図示されたように、選択された調光レベルが１００％であるため、入力される交流電力Ｖ_ACに対する位相制御が行われず、これにより、駆動電圧Ｖ_Pに対する位相制御が行われなかった。先ず、図５の（ａ）に図示された実施例の場合、調光レベル検出部１４０が駆動電圧Ｖ_Pを平均化することで調光レベルを検出し、検出された調光レベル信号Ａｄｉｍを発光素子駆動モジュール２００に出力する。この際、検出される調光レベルは１００％であり、発光素子駆動モジュール２００に入力される調光レベル信号Ａｄｉｍは、１００％の調光レベルに対応する定電圧信号である。したがって、この場合、一般的な４段順次駆動方式と同様に発光素子照明装置１０００が制御される。

図５（ａ）に示すように、時間の経過に伴って駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルが上昇して第１順方向電圧レベルＶｆ１に到逹するタイミングｔ１に、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第１発光素子グループ駆動部２２２がターンオンされて第１電流経路Ｐ₁が接続される。これにより、第１電流経路Ｐ₁を介して第１発光素子駆動電流Ｉ_LED1が流れることとなって、第１発光素子グループ３１０が発光することになる。この際、発光素子駆動制御部２１０は、調光レベルが１００％であるため、定電流制御のための基準値として最大第１駆動電流基準値Ｉ_ref1を第１発光素子グループ駆動部２２２に出力する。第１発光素子グループ駆動部２２２は、第１発光素子駆動電流Ｉ_LED1を検出し、第１発光素子駆動電流Ｉ_LED1が最大第１駆動電流基準値Ｉ_ref1に保持されるように定電流制御機能を行う。

次いで、時間の経過に伴って駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルがさらに上昇して第２順方向電圧レベルＶｆ２に到逹するタイミングｔ２に、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第１発光素子グループ駆動部２２２はターンオフされ第２発光素子グループ駆動部２２４がターンオンされて第２電流経路Ｐ₂が接続される。これにより、第２電流経路Ｐ₂を介して第２発光素子駆動電流Ｉ_LED2が流れることとなって、第１発光素子グループ３１０及び第２発光素子グループ３２０が発光することになる。この際、発光素子駆動制御部２１０は、調光レベルが１００％であるため、定電流制御のための基準値として最大第２駆動電流基準値Ｉ_ref2を第２発光素子グループ駆動部２２４に出力する。第２発光素子グループ駆動部２２４は、第２発光素子駆動電流Ｉ_LED2を検出し、第２発光素子駆動電流Ｉ_LED2が最大第２駆動電流基準値Ｉ_ref2に保持されるように定電流制御機能を行う。

同様に、時間の経過に伴って駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルがさらに上昇して第３順方向電圧レベルＶｆ３に到逹するタイミングｔ３に、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第２発光素子グループ駆動部２２４はターンオフされ第３発光素子グループ駆動部２２６がターンオンされて第３電流経路Ｐ₃が接続される。これにより、第３電流経路Ｐ₃を介して第３発光素子駆動電流Ｉ_LED3が流れることとなって、第１発光素子グループ３１０〜第３発光素子グループ３３０が発光することになる。この際、発光素子駆動制御部２１０は、調光レベルが１００％であるため、定電流制御のための基準値として最大第３駆動電流基準値Ｉ_ref3を第３発光素子グループ駆動部２２６に出力する。第３発光素子グループ駆動部２２６は、第３発光素子駆動電流Ｉ_LED3を検出し、第３発光素子駆動電流Ｉ_LED3が最大第３駆動電流基準値Ｉ_ref3に保持されるように定電流制御機能を行う。

また、時間の経過に伴って駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルがさらに上昇して第４順方向電圧レベルＶｆ４に到逹するタイミングｔ４に、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第３発光素子グループ駆動部２２６はターンオフされ第４発光素子グループ駆動部２２８がターンオンされて第４電流経路Ｐ₄が接続される。これにより、第４電流経路Ｐ₄を介して第４発光素子駆動電流Ｉ_LED4が流れることとなって、第１発光素子グループ３１０〜第４発光素子グループ３４０が発光することになる。この際、発光素子駆動制御部２１０は、調光レベルが１００％であるため、定電流制御のための基準値として最大第４駆動電流基準値Ｉ_ref4を第４発光素子グループ駆動部２２８に出力する。第４発光素子グループ駆動部２２８は、第４発光素子駆動電流Ｉ_LED4を検出し、第４発光素子駆動電流Ｉ_LED4が最大第４駆動電流基準値Ｉ_ref4に保持されるように定電流制御機能を行う。

一方、時間の経過に伴って駆動電圧Ｖ_Pが最大値に到逹した後、電圧レベルが下降して第４順方向電圧レベルＶｆ４未満になるタイミングｔ５に、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第４発光素子グループ駆動部２２８はターンオフされ第３発光素子グループ駆動部２２６がターンオンされて第３電流経路Ｐ₃が接続される。これにより、第３電流経路Ｐ₃を介して第３発光素子駆動電流Ｉ_LED3が流れることとなって、第１発光素子グループ３１０〜第３発光素子グループ３３０が発光することになる。この際、上述のことと同様に、第３発光素子グループ駆動部２２６は、第３発光素子駆動電流Ｉ_LED3を検出し、第３発光素子駆動電流Ｉ_LED3が最大第３駆動電流基準値Ｉ_ref3に保持されるように定電流制御機能を行う。

また、時間の経過に伴って駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルが下降して第３順方向電圧レベルＶｆ３未満になるタイミングｔ６に、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第３発光素子グループ駆動部２２６がターンオフされ第２発光素子グループ駆動部２２４がターンオンされて第２電流経路Ｐ₂が接続される。これにより、第２電流経路Ｐ₂を介して第２発光素子駆動電流Ｉ_LED2が流れることとなって、第１発光素子グループ３１０及び第２発光素子グループ３２０が発光することになる。この際、上述のことと同様に、第２発光素子グループ駆動部２２４は、第２発光素子駆動電流Ｉ_LED2が最大第２駆動電流基準値Ｉ_ref2に保持されるように定電流制御機能を行う。

最後に、時間の経過に伴って駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルが下降して第２順方向電圧レベルＶｆ２未満になるタイミングｔ７に、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第２発光素子グループ駆動部２２４がターンオフされ第１発光素子グループ駆動部２２２がターンオンされて第１電流経路Ｐ₁が接続される。これにより、第１発光素子グループ３１０のみが発光することとなる。第１発光素子グループ駆動部２２２は、第１発光素子駆動電流Ｉ_LED1が最大第１駆動電流基準値Ｉ_ref1に保持されるように定電流制御機能を行う。

次に、図５（ｂ）には、調光レベルが相対的に高く（例えば、８０％）設定されている場合の駆動電圧Ｖ_Pと発光素子駆動電流Ｉ_LED'の波形が図示されている。下記の表２は、このような場合の駆動区間、発光素子グループの動作状態、発光素子駆動電流の関係をまとめた表である。

図５（ｂ）に示すように、調光レベルが８０％であるため、駆動電圧Ｖ_Pに対する位相制御が行われ、これにより、タイミングｔ３まで駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルが０Ｖに保持される。したがって、図５（ｂ）に図示した実施例の場合、調光レベル検出部１４０が駆動電圧Ｖ_Pを平均化することで調光レベルを検出し、検出された調光レベル信号Ａｄｉｍを発光素子駆動モジュール２００に出力する。この際、検出される調光レベルは８０％であり、実質的に発光素子駆動モジュール２００に入力される調光レベル信号Ａｄｉｍは８０％の調光レベルに対応する定電圧信号である。したがって、図５（ｂ）に図示された実施例において、発光素子駆動モジュール２００は８０％の調光レベルに基づいて調光制御を行う。

タイミングｔ３に、駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルが第３順方向電圧レベルＶｆ３まで上昇するため、第３発光素子グループ駆動部２２６がターンオンされて第３電流経路Ｐ₃が接続される。これにより、第３電流経路Ｐ₃を介して第３発光素子駆動電流Ｉ_LED3'が流れることとなって、第１発光素子グループ３１０〜第３発光素子グループ３３０が発光することになる。この際、発光素子駆動制御部２１０は、調光レベルが８０％であるため、定電流制御のための基準値として、８０％の調光レベルに対応する調光制御された第３駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref3を第３発光素子グループ駆動部２２６に出力する。ここで、８０％の調光レベルに対応する調光制御された第３駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref3は、様々な方式により決定されることができる。一実施例において、８０％の調光レベルに対応する調光制御された第３駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref3は、「ａ×（８０％の調光レベルに対応する調光レベル信号Ａｄｉｍ）×（最大第３駆動電流基準値Ｉ_ref3）」と決定されてもよい（ここで、ａは発光素子照明装置１０００の光出力または光束が最大光出力または光束の８０％になるようにするための任意の定数）。または、他の実施例において、８０％の調光レベルに対応する調光制御された第３駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref3は、「ｂ×０．８×（最大第３駆動電流基準値Ｉ_ref3）」と決定されてもよい（ここで、ｂは、発光素子照明装置１０００の光出力または光束が最大光出力または光束の８０％になるようにするための任意の定数）。または、さらに他の実施例において、調光レベルに対応する、調光制御された第３駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref3に対する方程式またはグラフが格納されており、検出された調光レベルに応じて方程式またはグラフを用いて、調光制御された第３駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref3が決定されてもよい。その他にも、様々な方式により調光制御された第３駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref3が決定されてもよく、調光レベルに比例して調光制御された第３駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref3が決定される限り、様々な変形及び変用に関わらず本発明の権利範囲に属するということは、当業者において自明である。調光制御された第１駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref1、調光制御された第２駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref2、調光制御された第４駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref4も、同一の方式により決定されてもよい。

時間の経過に伴って駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルがさらに上昇して第４順方向電圧レベルＶｆ４に到逹するタイミングｔ４に、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第３発光素子グループ駆動部２２６はターンオフされ第４発光素子グループ駆動部２２８がターンオンされて第４電流経路Ｐ₄が接続される。これにより、第４電流経路Ｐ₄を介して第４発光素子駆動電流Ｉ_LED4'が流れることとなって、第１発光素子グループ３１０〜第４発光素子グループ３４０が発光することになる。この際、発光素子駆動制御部２１０は、８０％の調光レベルに対応する調光制御された第４駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref4を第４発光素子グループ駆動部２２８に出力する。第４発光素子グループ駆動部２２８は、第４発光素子駆動電流Ｉ_LED4'を検出し、第４発光素子駆動電流Ｉ_LED4'が調光制御された第４駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref4に保持されるように定電流制御機能を行う。

一方、時間の経過に伴って駆動電圧Ｖ_Pが最大値に到逹した後、電圧レベルが下降して第４順方向電圧レベルＶｆ４未満になるタイミングｔ５に、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第４発光素子グループ駆動部２２８はターンオフされ第３発光素子グループ駆動部２２６がターンオンされて第３電流経路Ｐ₃が接続される。これにより、第３電流経路Ｐ₃を介して第３発光素子駆動電流Ｉ_LED3'が流れることとなって、第１発光素子グループ３１０〜第３発光素子グループ３３０が発光することになる。この際、上述のことと同様に、第３発光素子グループ駆動部２２６は、第３発光素子駆動電流Ｉ_LED3'を検出し、第３発光素子駆動電流Ｉ_LED3'が、８０％の調光レベルに対応する調光制御された第３駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref3に保持されるように定電流制御機能を行う。

また、時間の経過に伴って駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルが下降して第３順方向電圧レベルＶｆ３未満になるタイミングｔ６に、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第３発光素子グループ駆動部２２６はターンオフされ第２発光素子グループ駆動部２２４がターンオンされて第２電流経路Ｐ₂が接続される。これにより、第２電流経路Ｐ₂を介して第２発光素子駆動電流Ｉ_LED2'が流れることとなって第１発光素子グループ３１０及び第２発光素子グループ３２０が発光することになる。この際、上述のことと同様に、第２発光素子グループ駆動部２２４は、第２発光素子駆動電流Ｉ_LED2'が、８０％の調光レベルに対応する調光制御された第２駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref2に保持されるように定電流制御機能を行う。

最後に、時間の経過に伴って駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルが下降して第２順方向電圧レベルＶｆ２未満になるタイミングｔ７に、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第２発光素子グループ駆動部２２４はターンオフされ第１発光素子グループ駆動部２２２がターンオンされて第１電流経路Ｐ₁が接続される。これにより、第１発光素子グループ３１０のみが発光することとなる。第１発光素子グループ駆動部２２２は、第１発光素子駆動電流Ｉ_LED1'が、８０％の調光レベルに対応する調光制御された第１駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref1に保持されるように定電流制御機能を行う。

次に、図５（c）には、調光レベルが相対的に低く（例えば、４０％）設定されている場合の駆動電圧Ｖ_Pと発光素子駆動電流Ｉ_LEDの波形が図示されている。下記の表３は、このような場合の駆動区間、発光素子グループの動作状態、発光素子駆動電流の関係をまとめた表である。

図５（ｃ）に示すように、調光レベルが４０％であるため、駆動電圧Ｖ_Pに対する位相制御が行われ、これにより、タイミングｔ４'まで駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルが０Ｖに保持される。したがって、図５（ｃ）に図示した実施例の場合、調光レベル検出部１４０が駆動電圧Ｖ_Pを平均化することで調光レベルを検出し、検出された調光レベル信号Ａｄｉｍを発光素子駆動モジュール２００に出力する。この際、検出される調光レベルは４０％であり、実質的に発光素子駆動モジュール２００に入力される調光レベル信号Ａｄｉｍは４０％の調光レベルに対応する定電圧信号である。したがって、図５（ｃ）に図示された実施例において、発光素子駆動モジュール２００は、４０％の調光レベルに基づいて調光制御を行う。

タイミングｔ４'には、駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルが第４順方向電圧レベルＶｆ４以上まで上昇するため、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第４発光素子グループ駆動部２２８がターンオンされて第４電流経路Ｐ₄が接続される。これにより、第４電流経路Ｐ₄を介して第４発光素子駆動電流Ｉ_LED4''が流れることとなって、第１発光素子グループ３１０〜第４発光素子グループ３４０が発光することになる。この際、発光素子駆動制御部２１０は、４０％の調光レベルに対応する調光制御された第４駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref4'を第４発光素子グループ駆動部２２８に出力する。第４発光素子グループ駆動部２２８は、第４発光素子駆動電流Ｉ_LED4''を検出し、第４発光素子駆動電流Ｉ_LED4’’が調光制御された第４駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref4’に保持されるように定電流制御機能を行う。

一方、時間の経過に伴って駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルが下降して第４順方向電圧レベルＶｆ４未満になるタイミングｔ５に、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第４発光素子グループ駆動部２２８はターンオフされ第３発光素子グループ駆動部２２６がターンオンされて第３電流経路Ｐ₃が接続される。これにより、第３電流経路Ｐ₃を介して第３発光素子駆動電流Ｉ_LED3’’が流れることとなって、第１発光素子グループ３１０〜第３発光素子グループ３３０が発光することになる。この際、上述のことと同様に、第３発光素子グループ駆動部２２６は、第３発光素子駆動電流Ｉ_LED3’’を検出し、第３発光素子駆動電流Ｉ_LED3’’が、発光素子駆動制御部２１０から入力される４０％の調光レベルに対応する調光制御された第３駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref3’に保持されるように定電流制御機能を行う。

また、時間の経過に伴って駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルが下降して第３順方向電圧レベルＶｆ３未満になるタイミングｔ６に、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第３発光素子グループ駆動部２２６はターンオフされ第２発光素子グループ駆動部２２４がターンオンされて第２電流経路Ｐ₂が接続される。これにより、第２電流経路Ｐ₂を介して第２発光素子駆動電流Ｉ_LED2’’が流れることとなって、第１発光素子グループ３１０及び第２発光素子グループ３２０が発光することになる。この際、上述のことと同様に、第２発光素子グループ駆動部２２４は、第２発光素子駆動電流Ｉ_LED2’’が、４０％の調光レベルに対応する調光制御された第２駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref2’に保持されるように定電流制御機能を行う。

最後に、時間の経過に伴って駆動電圧Ｖ_Pの電圧レベルが下降して第２順方向電圧レベルＶｆ２未満になるタイミングｔ７に、発光素子駆動制御部２１０の制御に応じて、第２発光素子グループ駆動部２２４はターンオフされ第１発光素子グループ駆動部２２２がターンオンされて第１電流経路Ｐ₁が接続される。これにより、第１発光素子グループ３１０のみが発光することになる。第１発光素子グループ駆動部２２２は、第１発光素子駆動電流Ｉ_LED1’’が、４０％の調光レベルに対応する調光制御された第１駆動電流基準値Ａｄｉｍ＿Ｉ_ref1’に保持されるように定電流制御機能を行う。

図６ａは、本発明の好ましい一実施例による調光可能な交流駆動発光素子照明装置の調光レベルによる調光電圧、光出力、及び光束（ｆｌｕｘ）の関係を図示したグラフであり、図６ｂは、本発明の好ましい一実施例による調光可能な交流駆動発光素子照明装置の調光レベルによる光出力の上限及び下限と例示的な一具現例により具現され得る光出力との関係を図示したグラフである。図６ａ及び図６ｂに図示されたように、本発明による発光素子照明装置１０００を用いる場合、調光レベルの全区間に亘って発光素子照明装置１０００の光出力、光束などの調光特性が滑らかであり、また、不規則な揺れが発生しないことを確認することができる。

１０００ 発光素子照明装置
１００ 調光器
１０５ トリガ電流回路
１１０ ＥＭＩフィルタ
１２０ 整流部
１３０ サージ保護部
１４０ 調光レベル検出部
２００ 発光素子駆動モジュール
３００ 発光素子発光部
２１０ 発光素子駆動制御部
２２０ 発光素子グループ駆動部

Claims (15)

1. 交流電力の入力を受け、全波整流して駆動電圧を生成及び出力する整流部と、
   前記駆動電圧の入力を受け調光レベルを検出し、検出された調光レベル信号を出力する調光レベル検出部と、
   前記調光レベル信号の入力を受け、調光回路の接続有無を判断し、調光回路の接続有無に応じて調光制御機能の許否を選択する自動検知回路と、
   前記駆動電圧の入力を受け、発光素子駆動モジュールの制御に応じて順次駆動される、それぞれ一つ以上の発光素子を含む第１発光素子グループ〜第ｎ発光素子グループ（ｎは２以上の正の定数）と、
   前記駆動電圧の電圧レベルを判断し、判断された駆動電圧の電圧レベルに応じて前記第１発光素子グループ〜第ｎ発光素子グループの順次駆動を制御する発光素子駆動モジュールと、
   を含むことを特徴とする、調光可能な交流駆動発光素子照明装置。
2. 前記調光制御の機能が許された場合、前記発光素子駆動モジュールは、前記調光レベル信号と駆動区間毎に駆動される発光素子グループとに基づいて、前記駆動区間毎の基準値を決定して発光素子駆動電流を当該基準値になるように定電流制御することを特徴とする、請求項１に記載の調光可能な交流駆動発光素子照明装置。
3. 前記発光素子駆動モジュールは、前記調光レベル信号の大きさに比例して、前記駆動区間毎の基準値を決定することを特徴とする、請求項２に記載の調光可能な交流駆動発光素子照明装置。
4. 前記発光素子駆動モジュールは、前記駆動区間毎に発光素子駆動電流の大きさが異なるように制御することを特徴とする、請求項２に記載の調光可能な交流駆動発光素子照明装置。
5. 前記発光素子駆動モジュールは、第１段駆動区間に対する第１発光素子駆動電流から第ｎ段駆動区間に対する第ｎ発光素子駆動電流まで、前記発光素子駆動電流が順に増加するように制御することを特徴とする、請求項４に記載の調光可能な交流駆動発光素子照明装置。
6. 前記調光可能な交流駆動発光素子照明装置はトライアック（ＴＲＩＡＣ）調光器に接続されることを特徴とする、請求項２に記載の調光可能な交流駆動発光素子照明装置。
7. 前記トライアック調光器と前記整流部との間に接続され、前記交流電力の入力または整流電圧出力にトライアック（ＴＲＩＡＣ）トリガ電流（Ｔｒｉｇｇｅｒ Ｃｕｒｒｅｎｔ）を流すかまたは擬似負荷（Ｄｕｍｍｙ Ｌｏａｄ）として作動するトリガ電流保持回路をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の調光可能な交流駆動発光素子照明装置。
8. 前記トリガ電流保持回路はブリーダー回路（Ｂｌｅｅｄｅｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であることを特徴とする、請求項７に記載の調光可能な交流駆動発光素子照明装置。
9. 前記調光器と前記整流部との間に接続され、前記位相制御された交流電力の高周波ノイズを減衰するＥＭＩフィルタ（ＥＭＩ Ｆｉｌｔｅｒ）をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の調光可能な交流駆動発光素子照明装置。
10. 前記整流部の出力端に接続されて回路を保護するサージ保護部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の調光可能な交流駆動発光素子照明装置。
11. 前記調光レベル検出部は、前記駆動電圧を平均化して調光レベルを検出することを特徴とする、請求項１に記載の調光可能な交流駆動発光素子照明装置。
12. 前記調光レベル検出部は、ＲＣ積分回路を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の調光可能な交流駆動発光素子照明装置。
13. 前記調光レベル検出部は、前記駆動電圧を最大電圧以下に制限する電圧制限回路をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の調光可能な交流駆動発光素子照明装置。
14. 前記調光レベル検出部は、前記発光素子駆動モジュールの内部にＲＭＳコンバータ（ＲＭＳ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）として内蔵され、前記駆動電圧を直流信号に変換することを特徴とする、請求項１に記載の調光可能な交流駆動発光素子照明装置。
15. 前記自動検知回路は、前記調光制御の機能が許されていない場合、前記発光素子駆動モジュールを最大発光素子駆動電流の設定部に接続させ、前記調光制御の機能が許された場合、前記発光素子駆動モジュールを調光制御発光素子駆動電流の設定部に接続させ、
    前記最大発光素子駆動電流の設定部は、最大駆動電流の基準値を提供し、前記調光制御発光素子駆動電流の設定部は、調光制御された駆動電流の基準値を提供することを特徴とする、請求項１に記載の調光可能な交流駆動発光素子照明装置。

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