JP4943402B2

JP4943402B2 - Ｌｅｄ駆動回路、ｌｅｄ照明灯具、ｌｅｄ照明機器、及びｌｅｄ照明システム

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Publication number: JP4943402B2
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Inventors: 康弘丸山; 弘之小路; 満鞠山; 雅和池田; 克己因幡; 浩久和里田; 直樹福永
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Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を駆動するＬＥＤ駆動回路並びにＬＥＤを光源とするＬＥＤ照明灯具、ＬＥＤ照明機器及びＬＥＤ照明システムに関する。

ＬＥＤは低消費電流で長寿命などの特徴を有し、表示装置だけでなく照明器具等にもその用途が広がりつつある。なお、ＬＥＤ照明器具では、所望の照度を得るために、複数個のＬＥＤを使用する場合が多い。

一般的な照明器具は商用ＡＣ１００Ｖ電源を使用することが多く、白熱電球などの一般的な照明灯具に代えてＬＥＤ照明灯具を使用する場合などを考慮すると、ＬＥＤ照明灯具も一般的な照明灯具と同様に商用ＡＣ１００Ｖ電源を使用する構成であることが望ましい。

また、白熱電球を調光制御しようとした場合、スイッチング素子（一般的にはトライアック素子）を交流電源電圧のある位相角でオンすることにより白熱電球への電源供給をボリューム素子一つで簡単に調光制御できる位相制御式調光器（一般に白熱ライコンと呼ばれている）が用いられている。

特開２００６−３１９１７２号公報特開２００４−２９６２０５号公報

交流電源使用のＬＥＤ照明灯具を調光制御しようとした場合、通常、白熱電球を調光制御しようとした場合と同様に位相制御式調光器が用いられる。ここで、交流電源使用のＬＥＤ照明灯具を調光制御することができるＬＥＤ照明システムの従来例を図１９に示す。

図１９に示すＬＥＤ照明システムは、位相制御式調光器２と、ＬＥＤ駆動回路１０１と、ＬＥＤモジュール３とを備えている。交流電源１とＬＥＤ駆動回路１０１の間に位相制御式調光器２が直列に接続されている。位相制御式調光器２では、制御回路ＣＮＴ１の調光ツマミ（不図示）がある位置に設定されると、その設定された位置に対応する電源位相角でトライアックＴｒａ１をオンさせるものである。さらに、位相制御式調光器２では、コンデンサＣ１とインダクタＬ１による雑音防止回路が構成され、位相制御式調光器２から電源ラインに帰還する端子雑音を低減している。

図１９に示すＬＥＤ照明システムでは、トライアックＴｒａ１がオフのとき、本来は交流電源１からのＬＥＤ駆動回路１０１への電源供給をカットしていなければならないが、前記した位相制御式調光器２の雑音防止回路のコンデンサＣ１により交流電源１とＬＥＤ駆動回路１０１が常に電気的に接続されている。そのため、トライアックＴｒａ１がオフしている状態においても図２０Ａ及び図２０Ｂに示すようにＬＥＤには電流が供給される。なお、図２０Ａ及び図２０Ｂにおいて、Ｖ_IN2は位相制御式調光器２の入力電圧波形であり、Ｖ_OUT2は位相制御式調光器２の出力電圧波形であり、Ｉ₃はＬＥＤモジュール３を流れる電流の波形である。

位相制御式調光器２のトライアックＴｒａ１がオフしているため、ＬＥＤ駆動回路１０１にはコンデンサＣ１を介して流れる漏れ電流分しか供給されないので、ＬＥＤ駆動回路１０１の電流制限回路は動作しないが、漏れ電流分によりＬＥＤモジュール３が微少発光ではあるが点灯してしまうという問題が生じていた。また、コンデンサＣ１を介して流れる漏れ電流によりＬＥＤモジュール３が微少点灯している分ＬＥＤモジュール３の順方向電圧Ｖ_Fが発生するため、図２０ＡではトライアックＴｒａ１の立ち上がり電圧が遅れ、ＬＥＤモジュール３に駆動電流が供給されている期間が短くなり、暗くなるとともに調光制御範囲が狭くなるという問題も生じていた。

また、交流電源使用のＬＥＤ照明灯具を調光制御することができるＬＥＤ照明システムの他の従来例として、図２１に示すように、ネオンランプによるホタル点灯機能を有する位相制御式調光器２’を備えるＬＥＤ照明システムがある。なお、図２１において図１９と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。

図２１に示すＬＥＤ照明システムでは、ネオンランプＮＬ１と限流抵抗Ｒｅ１の直列回路（以下、ホタル回路という）がトライアックＴｒａ１に並列に接続され、外部スイッチＳ１によりトライアックＴｒａ１側を選択してＬＥＤモジュール３にＬＥＤ駆動電流を供給する場合にはネオンランプＮＬ１は消灯し、スイッチＳ１によりホタル回路側を選択してＬＥＤモジュール３にＬＥＤ駆動電流を供給しない場合には、ホタル回路に通電して位相制御式調光器２’の在り処を表示する。図２１に示すＬＥＤ照明システムのように、トライアックＴｒａ１に雑音防止回路のコンデンサＣ１が並列に接続されていなくても、トライアックＴｒａ１がオフのときにホタル回路を介してＬＥＤ駆動回路１０１に微少電流が供給されてしまうので、ＬＥＤモジュール３の微少発光やトライアックＴｒａ１の立ち上がり電圧遅れという問題が発生する。

ここで、上記の問題を解決する手段として、図２２に示すように、ＬＥＤ駆動回路１０２の入力電源部に並列にインピーダンスＺ１（抵抗、コンデンサ、ネオンランプ等）を接続することにより、ＬＥＤモジュール３に流れる漏れ電流を抑える手段が知られている（例えば特許文献２参照）。しかしながら、図２２に示す構成では、位相制御式調光器２のトライアックＴｒａ１をオンさせてＬＥＤ駆動回路１０２に入力電源を供給している間も、インピーダンスＺ１に電流Ｉ_Z1（＝入力電源電圧Ｖ_Z1／インピーダンスＺ１のインピーダンス値Ｚ_Z1）が流れることから、電源損失が大きく、電源効率が低下するという新たな問題点が発生する。

本発明は、上記の状況に鑑み、ＬＥＤの不要な点灯を防止することができ、電源効率が高いＬＥＤ駆動回路、ＬＥＤ照明灯具、ＬＥＤ照明機器、及びＬＥＤ照明システムを提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、上記の状況に鑑み、ＬＥＤの不要な点灯を防止することができるＬＥＤ照明灯具、ＬＥＤ照明機器、及びＬＥＤ照明システムを提供することを第２の目的とする。

上記第１の目的を達成するために本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、交番電圧を入力してＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路であって、ＬＥＤ駆動電流を前記ＬＥＤに供給するための電流供給ラインから電流を引き抜く電流引き抜き部を備え、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電流が不要電流であるときは、前記電流引き抜き部の電流引き抜きによって、前記ＬＥＤが点灯せず、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電流が不要電流からＬＥＤ駆動電流に切り替わると、前記電流引き抜き部が電流引き抜き量を減少させる構成とする。なお、不要電流とは、ＬＥＤが点灯しないようにしておく必要がある期間において、ＬＥＤに供給されるおそれがあってＬＥＤにとって不要な電流のことを意味し、ＬＥＤ駆動電流とは、ＬＥＤが点灯するようにしておく必要がある期間において、ＬＥＤに供給される電流のことを意味する。

このような構成によると、本発明に係るＬＥＤ駆動回路の入力電流が不要電流であるときは、電流引き抜き部の電流引き抜きによって、ＬＥＤが点灯しないので、ＬＥＤの不要な点灯を防止することができる。また、本発明に係るＬＥＤ駆動回路の入力電流が不要電流からＬＥＤ駆動電流に切り替わると、電流引き抜き部が電流引き抜き量を減少させるので、本発明に係るＬＥＤ駆動回路の入力電流がＬＥＤ駆動電流であるときの電源損失を小さくし、電源効率を高くすることができる。

また、前記電流引き抜き部が、前記電流供給ラインから引き抜いた電流を流すためのバイパスラインと、前記バイパスライン上に設けられる能動素子と、前記能動素子を制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電流が不要電流からＬＥＤ駆動電流に切り替わると、前記能動素子をオン状態からオフ状態に切り替えるようにしてもよい。

このような構成によると、本発明に係るＬＥＤ駆動回路の入力電流が不要電流からＬＥＤ駆動電流に切り替わると、能動素子がオン状態からオフ状態に切り替わるので、バイパスラインに電流が流れることを防止することができ、また、制御部は能動素子を制御するための制御信号を生成するためのものであるので、制御部を流れる電流は能動素子がオン状態であるときにバイパスラインに流れる電流に比べてはるかに小さい。このため、本発明に係るＬＥＤ駆動回路の電流引き抜き部が、本発明に係るＬＥＤ駆動回路の入力電流が不要電流からＬＥＤ駆動電流に切り替わると、電流引き抜き量を減少させることができる。

また、前記ＬＥＤに流れる電流を制限する電流制限回路を備えてもよい。

また、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧を整流する整流回路を備えてもよい。

また、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧又は該入力電圧を整流した電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記電圧検出回路の検出結果により前記制御部が前記能動素子を制御するようにしてもよい。さらに、前記電圧検出回路が分割抵抗を備える構成であってもよい。

また、前記制御部が、前記電圧検出回路の検出結果と設定した電圧と比較するコンパレータを備え、前記コンパレータの比較結果により前記能動素子を制御するようにしてもよい。さらに、より一層電源効率を高くする観点から、前記コンパレータがヒステリシス特性を有するようにしてもよい。

また、前記制御部が、前記電圧検出回路の出力にベースが接続される第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタのコレクタに接続される定電流源又は抵抗とを備え、前記能動素子を前記第１のトランジスタのコレクタにベースが接続される第２のトランジスタとしてもよい。

また、前記制御部が、前記電圧検出回路の出力にゲートが接続されるサイリスタと、前記サイリスタのアノードに接続される定電流源又は抵抗とを備え、前記能動素子を、前記サイリスタのアノードにベースが接続されるトランジスタとしてもよい。

また、前記制御部が、前記電圧検出回路の出力にゲートが接続される第１のＮチャンネルＭＯＳトランジスタと、前記第１のＮチャンネルＭＯＳトランジスタのドレインに接続される定電流源又は抵抗とを備え、前記能動素子を、前記第１のＮチャンネルＭＯＳトランジスタのドレインにゲートが接続される第２のＮチャンネルＭＯＳトランジスタとしてもよい。

また、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電流又は該入力電流を整流した電流を検出する電流検出回路を備え、前記電流検出回路の検出結果により前記制御部が前記能動素子を制御するようにしてもよい。さらに、前記電流検出回路が、電流検出用抵抗と、前記電流検出用抵抗の両端電圧を検出するアンプとを備えるようにしてもよい。

また、前記電流引き抜き部を前記交番電圧の双方向に対してそれぞれ備えるようにしてもよい。

また、外部信号を入力する外部信号入力部を備え、前記外部信号により前記制御部が前記能動素子を制御するようにしてもよい。

また、上記第１の目的を達成するために本発明に係るＬＥＤ照明灯具は、上記いずれかの構成のＬＥＤ駆動回路と、そのＬＥＤ駆動回路の出力側に接続されたＬＥＤとを備える構成とする。

また、上記第２の目的を達成するために本発明に係るＬＥＤ照明灯具は、ＬＥＤと、該ＬＥＤの不要電流による点灯を防止するＬＥＤ点灯防止手段とを備える構成とする。更に、前記ＬＥＤ点灯防止手段による電源損失を抑制する電源損失抑制手段を備えるようにするとよい。

このような構成によると、例えば、従来は白熱灯、蛍光灯等の照明灯具を用いていた既存の照明機器及び照明システムにおいて、白熱灯、蛍光灯等の照明灯具を本発明に係るＬＥＤ照明灯具に交換するだけで、不要電流によるＬＥＤの点灯を防止することができる。更に、ＬＥＤ点灯防止手段による電源損失を抑制する電源損失抑制手段を設けることで、電源効率の向上を図ることができる。

また、上記第１又は第２の目的を達成するために本発明に係るＬＥＤ照明機器は、上記いずれかの構成のＬＥＤ照明灯具を備える構成とする。

また、上記第１又は第２の目的を達成するために本発明に係るＬＥＤ照明システムは、上記いずれかの構成のＬＥＤ照明灯具又は上記の構成のＬＥＤ照明機器と、当該ＬＥＤ照明灯具又はＬＥＤ照明機器のＬＥＤ駆動回路の入力側に接続されたライトコントロール器とを備える構成とする。

本発明に係るＬＥＤ駆動回路、ＬＥＤ照明灯具、ＬＥＤ照明機器、及びＬＥＤ照明システムによると、本発明に係るＬＥＤ駆動回路の入力電流が不要電流であるときは、電流引き抜き部の電流引き抜きによって、ＬＥＤが点灯しないので、ＬＥＤの不要な点灯を防止することができ、また、本発明に係るＬＥＤ駆動回路の入力電流が不要電流からＬＥＤ駆動電流に切り替わると、電流引き抜き部が電流引き抜き量を減少させるので、本発明に係るＬＥＤ駆動回路の入力電流がＬＥＤ駆動電流であるときの電源損失を小さくし、電源効率を高くすることができる。

また、本発明に係るＬＥＤ照明灯具、ＬＥＤ照明機器及びＬＥＤ照明システムによると、ＬＥＤと、該ＬＥＤの不要電流による点灯を防止するＬＥＤ点灯防止手段とを備えるので、ＬＥＤの不要な点灯を防止することができ、例えば、従来は白熱灯、蛍光灯等の照明灯具を用いていた既存の照明機器及び照明システムにおいて、白熱灯、蛍光灯等の照明灯具を本発明に係るＬＥＤ照明灯具に交換するだけで、不要電流によるＬＥＤの点灯を防止することができる。

更に、前記ＬＥＤ点灯防止手段による電源損失を抑制する電源損失抑制手段を備える場合には、電源効率を高くすることもできる。また、ライトコントロール器を備える場合には、ライトコントロール器による調光制御等も可能となる。

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明に係るＬＥＤ照明システムの一構成例を図１に示す。図１に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムは、位相制御式調光器２と、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００と、ＬＥＤモジュール３とを備えている。図１に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムでは、交流電源１と位相制御式調光器２と本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００とが直列に接続され、１個以上のＬＥＤからなるＬＥＤモジュール３のアノードとカソードが本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００の出力側に接続される。

位相制御式調光器２の雑音防止回路のコンデンサＣ１から交流電源１の周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）に対応する電流が、トライアックＴｒａ１がオフしている状態においても本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００へ流れる。

本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００は、ＬＥＤ駆動電流をＬＥＤモジュール３に供給するための電流供給ラインから電流を引き抜く電流引き抜き部（不図示）を備えている。そして、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００の入力電流が不要電流であるときは、前記電流引き抜き部の電流引き抜きによって、ＬＥＤモジュール３が点灯せず、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００の入力電流が不要電流からＬＥＤ駆動電流に切り替わると、前記電流引き抜き部が電流引き抜き量を減少させる。なお、不要電流とは、ＬＥＤモジュール３が点灯しないようにしておく必要がある期間において、ＬＥＤモジュール３に供給されるおそれがあってＬＥＤモジュール３にとって不要な電流のことであり、ここではコンデンサＣ１からの漏れ電流が該当する。また、ＬＥＤ駆動電流とは、ＬＥＤモジュール３が点灯するようにしておく必要がある期間において、ＬＥＤモジュール３に供給される電流のことである。

本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００の入力電流が不要電流であるときは、前記電流引き抜き部の電流引き抜きによって、ＬＥＤモジュール３が点灯しないので、ＬＥＤモジュール３の不要な点灯を防止することができる。また、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００の入力電流が不要電流からＬＥＤ駆動電流に切り替わると、前記電流引き抜き部が電流引き抜き量を減少させるので、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００の入力電流がＬＥＤ駆動電流であるときの電源損失を小さくし、電源効率を高くすることができる。

次に、図１に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムの一実施形態を図２に示す。図２に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムでは、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００の電流引き抜き部が、電流供給ラインから引き抜いた電流を流すためのバイパスラインＢＬ１と、バイパスラインＢＬ１上に設けられる能動素子１１と、能動素子１１を制御する制御部１２とを備え、制御部１２が、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００の入力電流が不要電流からＬＥＤ駆動電流に切り替わると、能動素子１１をオン状態からオフ状態に切り替える。なお、図２では、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００において、電流引き抜き部以外の構成要素を図示していないが、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００は任意の構成要素を備えていてもよい。

図２に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムでは、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００の入力電流が不要電流からＬＥＤ駆動電流に切り替わると、能動素子１１がオン状態からオフ状態に切り替わるので、バイパスラインＢＬ１に電流が流れることを防止することができ、また、制御部１２は能動素子１１を制御するための制御信号を生成するためのものであるので、制御部１２を流れる電流は能動素子１１がオン状態であるときにバイパスラインＢＬ１に流れる電流に比べてはるかに小さい。このため、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００の電流引き抜き部が、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００の入力電流が不要電流からＬＥＤ駆動電流に切り替わると、電流引き抜き量を減少させることができる。

次に、図２に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムの第１実施例を図３に示す。図３に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムでは、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００が、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００の入力電圧を整流するブリッジダイオード１３と、ＬＥＤモジュール３に流れる電流を制限する電流制限回路１４と、ブリッジダイオード１３の出力電圧を検出する電圧検出回路１５とを備えている。交流電源１から出力され位相制御式調光器２で位相制御された電圧がブリッジダイオード１３で全波整流され、電流制限回路１４を介してＬＥＤモジュール３に印加される。制御部１２は、電圧検出回路１５の検出結果により、能動素子１１をオン／オフ制御する。

次に、図３に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムの具体例を図４に示す。図４では、電圧検出回路１５が分割抵抗Ｒ１及びＲ２によって構成され、制御部１２がコンパレータＣＯＭＰ１及び定電圧源ＶＳ１によって構成されている。

コンパレータＣＯＭＰ１は、分割抵抗Ｒ１及びＲ２の中点電圧と定電圧源ＶＳ１から出力される定電圧とを比較し、分割抵抗Ｒ１及びＲ２の中点電圧が定電圧源ＶＳ１から出力される定電圧より小さい間、能動素子１１をオンにし、ＬＥＤモジュール３に漏れ電流が流れないようにしてＬＥＤモジュール３が点灯しないようにし、分割抵抗Ｒ１及びＲ２の中点電圧が定電圧源ＶＳ１から出力される定電圧以上である間、能動素子１１をオフにし、バイパスラインＢＬ１に電流が流れることを防止する。

分割抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗比を変えることにより、コンパレータＣＯＭＰ１のスレッショルド電圧を変更でき、能動素子１１のオン／オフ切り替えタイミングを変更することできる。

コンパレータＣＯＭＰ１は、分割抵抗Ｒ１及びＲ２の中点電圧が定電圧源ＶＳ１から出力される定電圧より小さい場合から大きい場合に移行するときと、分割抵抗Ｒ１及びＲ２の中点電圧が定電圧源ＶＳ１から出力される定電圧より大きい場合から小さい場合に移行するときとで、スレッショルド電圧が等しいため、交流電源１から出力される交流電圧がピークの１４１Ｖから０Ｖに向かう途中のときに能動素子１１がオンになり、ＬＥＤモジュール３の点灯に寄与しない電流がバイパスラインＢＬ１を流れてしまうことがある。そこで、図５に示すように、コンパレータＣＯＭＰ１の代わりに、ヒステリシス機能付きコンパレータＣＯＭＰ２を用い、分割抵抗Ｒ１及びＲ２の中点電圧が定電圧源ＶＳ１から出力される定電圧より大きい場合から小さい場合に移行するときのスレッショルド電圧を、分割抵抗Ｒ１及びＲ２の中点電圧が定電圧源ＶＳ１から出力される定電圧より小さい場合から大きい場合に移行するときのスレッショルド電圧よりも小さくする。これにより、交流電源１から出力される交流電圧がピークの１４１Ｖから０Ｖに向かう途中のときに能動素子１１がオンになり、ＬＥＤモジュール３の点灯に寄与しない電流がバイパスラインＢＬ１を流れてしまうことを抑制でき、より一層電源効率を向上させることができる。

次に、図３に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムの他の具体例を図６に示す。図６では、電圧検出回路１５が分割抵抗Ｒ１及びＲ２によって構成され、制御部１２が分割抵抗Ｒ１及びＲ２からなる電圧検出回路の出力にベースが接続される第１のトランジスタＱ１と、トランジスタＱ１のコレクタに接続される定電流源ＩＳ１とによって構成され、能動素子１１を第２のトランジスタＱ２としている。

分割抵抗Ｒ１及びＲ２の中点電圧がトランジスタＱ１のベース−エミッタ間電圧より小さい間、トランジスタＱ１はオフになるため、定電流ＩＳ１の電流はトランジスタＱ２のベースへ供給され、トランジスタＱ２がオンになる。これにより、ＬＥＤモジュール３に漏れ電流が流れず、ＬＥＤモジュール３が点灯しない。一方、分割抵抗Ｒ１及びＲ２の中点電圧がトランジスタＱ１のベース−エミッタ間電圧以上である間、トランジスタＱ１はオンになるため、定電流ＩＳ１の電流はトランジスタＱ２のベースに供給されず、トランジスタＱ２がオフになる。これにより、バイパスラインＢＬ１に電流が流れなくなる。

分割抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗比を変えることにより、トランジスタＱ２のオン／オフ切り替えタイミングを変更することできる。また、定電流ＩＳ１の定電流値の設定とトランジスタＱ２のｈパラメータh_FEの設定により、トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧を十分に小さくすると、トライアックＴｒａ１の立ち上がり電圧遅れを抑制することができる。

また、図６に示す構成の定電流源ＩＳ１を抵抗Ｒ３に置換して図７に示す構成にしてもよい。図７に示す構成は図６に示す構成に比べて制御部の簡素化及び低コスト化を図ることができる。

ここで、図４〜図７に示す具体例における動作波形例を図８Ａ〜図８Ｃに示す。なお、図８Ａ〜図８Ｃにおいて、Ｖ_IN2は位相制御式調光器２の入力電圧波形であり、Ｖ_OUT2は位相制御式調光器２の出力電圧波形であり、Ｉ₃はＬＥＤモジュール３を流れる電流の波形である。図８Ａは調光１００％のとき（位相遅れ無し）の波形を、図８Ｂは調光中間のとき（位相遅れ中間）の波形を、図８Ｃは調光０％のとき（位相遅れ最大）すなわち消灯のときの波形をそれぞれ示している。

図８Ａ〜図８Ｃから明らかなように、交流電源１と位相制御式調光器２と本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００を直列に接続しＬＥＤモジュール３を駆動すると、位相制御式調光器２によりＬＥＤモジュール３を点灯１００％から０％まで調光することができる。そして、ＬＥＤモジュール３を流れる電流Ｉ₃に不要電流が含まれていない。また、位相制御式調光器２を、図２１に示したネオンランプによるホタル点灯機能を有する位相制御式調光器２’に代えても、同様に、位相制御式調光器２’によりＬＥＤモジュール３を点灯１００％から０％まで調光することができ、且つ、ＬＥＤモジュール３を流れる電流Ｉ₃に不要電流が含まれることはない。

次に、図３に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムの更に他の具体例を図９に示す。図９では、電圧検出回路１５が分割抵抗Ｒ１及びＲ２によって構成され、制御部１２が分割抵抗Ｒ１及びＲ２からなる電圧検出回路の出力にゲートが接続されるサイリスタＴｈａ１と、サイリスタＴｈａ１のアノードに接続される抵抗Ｒ３とによって構成され、能動素子１１をトランジスタＱ２としている。さらに、トランジスタＱ２のエミッタに接続される複数のダイオードＤ１〜ＤｎをバイパスラインＢＬ１上に設けている。

分割抵抗Ｒ１及びＲ２の中点電圧がサイリスタＴｈａ１のゲート電圧より小さい間、サイリスタＴｈａ１はオフになるため、電流源である抵抗Ｒ３から流れる電流はトランジスタＱ２のベースへ供給され、トランジスタＱ２がオンになる。これにより、ＬＥＤモジュール３に漏れ電流が流れず、ＬＥＤモジュール３が点灯しない。一方、分割抵抗Ｒ１及びＲ２の中点電圧がサイリスタＴｈａ１のゲート電圧以上である間、サイリスタＴｈａ１はオンになるため、電流源である抵抗Ｒ３から流れる電流はトランジスタＱ２のベースに供給されず、トランジスタＱ２がオフになる。これにより、バイパスラインＢＬ１に電流が流れなくなる。

図９に示す構成は、図６又は図７のトランジスタＱ１の代わりにサイリスタＴｈａ１を用いているが、このようにサイリスタＴｈａ１を用いることにより、より一層電源損失を抑え、電源効率を改善することができる。つまり、交流電源１から出力される交流電圧がピークの１４１Ｖから０Ｖに向かう途中で発生するトランジスタＱ２の出力電圧（コレクタ−エミッタ間電圧）をサイリスタＴｈａ１の保持電流機能により抑制するものである。サイリスタＴｈａ１はトランジスタＱ１と同様にトリガ電圧でオン状態になるが、交流電源１から出力される交流電圧の半サイクルの間はトリガ電圧が途絶えてもオン電流が流れ続け保持するため、トランジスタＱ２のベース−エミッタ間電圧はＬＯＷレベルのままであり、トランジスタＱ２はオフ状態を維持することができる。

なお、トランジスタＱ２のエミッタに接続される複数のダイオードＤ１〜ＤｎはサイリスタＴｈａ１のオン電圧（通常１．４Ｖ程度）よりもトランジスタＱ２のエミッタ電位を高くしてサイリスタＴｈａ１のオン／オフでトランジスタＱ２を制御するための一例であり、他の方法でトランジスタＱ２のエミッタ電位を高くしてもよい。

次に図３に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムにおいてＭＯＳトランジスタを用いた場合の具体例を図１０に示す。図１０に示す構成は、図７に示す構成において、第１のトランジスタＱ１を第１のＮチャンネルＭＯＳトランジスタＱ３に置換し、第２のトランジスタＱ２を第２のＮチャンネルＭＯＳトランジスタＱ４に置換したものであって、図７に示す構成と同様の機能を実現したものである。

次に、図２に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムの第２実施例を図１１に示す。図１１に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムでは、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００が、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００の入力電圧を整流するブリッジダイオード１３と、ＬＥＤモジュール３に流れる電流を制限する電流制限回路１４と、ブリッジダイオード１３の出力電流を検出する電流検出回路１６とを備えている。交流電源１から出力され位相制御式調光器２で位相制御された電圧がブリッジダイオード１３で全波整流され、電流制限回路１４を介してＬＥＤモジュール３に印加される。制御部１２は、電流検出回路１６の検出結果により、能動素子１１をオン／オフ制御する。電流検出回路１６の一例としては、図１２に示すように、電流検出用抵抗Ｒ４と、電流検出用抵抗Ｒ４の両端電圧を検出する誤差アンプＡＭＰ１とからなる電流検出回路が挙げられる。なお、図１１に示す第２実施例の能動素子１１、制御回路１２、及び電流制限回路１４の具体例は、上述した第１実施例の能動素子１１、制御回路１２、及び電流制限回路１４の具体例を適用することが可能である。

ところで、上述したＬＥＤ照明システムの方式と異なり、順方向が互いに異なる二つのＬＥＤモジュールを設け、交流の半波で交互に点灯、調光、オン／オフ制御する方式のＬＥＤ照明システムが存在する。この方式は、ブリッジダイオードが不要であること、前記ブリッジダイオードが不要であることから電源効率がやや向上することであること、全波整流後に駆動する方式に対してＬＥＤ駆動電流のＤｕｔｙ比が半分になることによりＬＥＤの寿命が延びる（＝光束の低下が緩和）等のメリットを有しているが、一方で、ＬＥＤの個数が２倍になるためコストアップがデメリットとなる。

順方向が互いに異なる二つのＬＥＤモジュールを設けた場合の本発明に係るＬＥＤ照明システムの構成例を図１３に示す。図１３に示す構成では、図３に示す構成と同様に、ＬＥＤモジュール３Ａ用に、バイパスラインＢＬ１Ａ、能動素子１１Ａ、制御部１２Ａ、電流制限回路１４Ａ、及び電圧検出回路１５Ａを設け、さらに、ＬＥＤモジュール３Ｂ用に、バイパスラインＢＬ１Ｂ、能動素子１１Ｂ、制御部１２Ｂ、電流制限回路１４Ｂ、及び電圧検出回路１５Ｂを設けている。これにより、交流電圧を整流することなく、図３に示す本発明に係る照明システムと同様の駆動が可能となる。

次に、外部信号入力部を備える本発明に係るＬＥＤ照明システムの構成例を図１４に示す。図１４に示す構成は、図３に示す構成において、電圧検出回路１５の代わりに外部信号入力端子１７を設け、外部信号入力端子１７に入力される外部信号により制御部１２が能動素子１１をオン／オフ制御する構成である。この外部信号は、例えば簡易なマイコンや位相制御式調光器に組み込まれている制御回路ＣＮＴ１等のパルス発生器によって生成され、外部信号入力端子１７に供給される。この方式によれば、異常時にＬＥＤを消灯するシャットダウン機能や、タイマー点灯機能等の付加機能を容易に付加することができる。

なお、本発明に係るＬＥＤ駆動回路の入力電圧は日本国内の商用電源電圧１００Ｖに限定されない。本発明に係るＬＥＤ駆動回路の回路定数を適切な値にすれば、海外での商用電源電圧又は降圧した交流電圧を本発明に係るＬＥＤ駆動回路の入力電圧として用いることができる。

また、本発明に係るＬＥＤ駆動回路に電流ヒューズなどの保護素子を付加することで、より安全なＬＥＤ駆動回路を提供することができる。

また、上述したＬＥＤ駆動回路の構成では、電流制限回路の後段にバイパスラインを設けたが、電流制限回路の前段（ブリッジダイオードの入力側又は出力側）にバイパスラインを設けても構わない。但し、電流制限回路の前段（ブリッジダイオードの入力側又は出力側）にバイパスラインを設ける場合、電流に制限が掛からずバイパスライン上に設けた能動素子が破壊することのないように注意する必要がある。

また、上述したＬＥＤ駆動回路の構成（図１３に示す構成は除く）では、電流制限回路１４がＬＥＤモジュール３のアノード側に接続されているが、各回路定数を適切に設定することにより電流制限回路４をＬＥＤモジュール３のカソード側に接続しても問題ない。

また、電流制限回路１４はＬＥＤモジュールに定格電流以上の電流が流れることがないようにするための回路部であり、抵抗等受動素子のみで制限を掛ける場合や、抵抗とトランジスタ等の能動素子とを組み合わせて制限をかける場合（例えば図１５に示す構成）が考えられる。

また、ＬＥＤモジュール３に流す電流がＬＥＤの定格電流に対して十分なマージンがある場合は、電流制限回路１４を設置しなくても調光動作等に影響はない。

また、位相制御式調光器２やネオンランプによるホタル点灯機能を有する位相制御式調光器２’の代わりに、位相制御式調光器２やネオンランプによるホタル点灯機能を有する位相制御式調光器２’以外のライトコントロール器、例えば図１６に示すようなスイッチＳ１とホタル回路（ネオンランプＮＬ１及び限流抵抗Ｒｅ１の直列回路）とからなるライトコントロール器を設けた場合でも、本発明に係るＬＥＤ駆動回路は有効であり、この場合でもＬＥＤの不要な点灯を防止することができ、電源効率を高くすることができる。

また、本発明に係るＬＥＤ駆動回路に入力される電圧は、正弦波形の交流電圧に基づく電圧に限定されず、他の交番電圧であってもよい。

最後に、本発明に係るＬＥＤ照明灯具の概略構造について説明する。本発明に係るＬＥＤ照明灯具の概略構造例を図１７に示す。図１７では、電球形の本発明に係るＬＥＤ照明灯具２００を部分切り欠き図で示している。電球形の本発明に係るＬＥＤ照明灯具２００は、筐体または基板２０２と、筐体または基板２０２の正面（電球形の頭部側）に設置される１個以上のＬＥＤからなるＬＥＤモジュール２０１と、筐体または基板２０２の背面（電球形の下部側）に設置され回路２０３とを内部に備えている。回路２０３には、例えば上述した本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００を用いることができる。なお、回路２０３は、上述した本発明に係るＬＥＤ駆動回路１００に限らず、不要電流によってＬＥＤが点灯することを防止する機能を有する回路（点灯防止回路）を少なくとも備え、更には該点灯防止回路による電源損失を抑制する電源損失抑制機能をも備えた回路であればよいことは言うまでもない。

電球形の本発明に係るＬＥＤ照明灯具２００がねじ込まれて装着されるＬＥＤ照明灯具装着部３００と、ライトコントロール器４００とが、交流電源１に直列に接続される。電球形の本発明に係るＬＥＤ照明灯具２００とＬＥＤ照明灯具装着部３００によって、ＬＥＤ照明機器（シーリングライト，ペンダントライト，キッチンライト，ダウンライト，スタンドライト，スポットライト，フットライト等）が構成される。そして、電球形の本発明に係るＬＥＤ照明灯具２００と、ＬＥＤ照明灯具装着部３００と、ライトコントロール器４００とによって、本発明に係るＬＥＤ照明システム５００が構成される。ＬＥＤ照明灯具装着部３００は例えば室内の天井壁面に配設され、ライトコントロール器４００は例えば室内の側方壁面に配設される。

電球形の本発明に係るＬＥＤ照明灯具２００がＬＥＤ照明灯具装着部３００に対して着脱自在であるため、例えば、従来は白熱灯、蛍光灯等の照明灯具を用いていた既存の照明機器及び照明システムにおいて、白熱灯、蛍光灯等の照明灯具を電球形の本発明に係るＬＥＤ照明灯具２００に交換するだけで、不要電流によるＬＥＤの点灯を防止することができる。

図１７では、ライトコントロール器４００が図１中の調光器２である場合のライトコントロール器４００の外観を図示しており、つまみ式ボリュームにより調光の度合いを変更できるようにしている。ライトコントロール器４００が図１６に示す構成である場合、ライトコントロール器４００の外観は、つまみ式ボリュームの代わりに例えば外部スイッチＳ１に相当するプッシュボタンスイッチが見えることになる。

上記では前記ライトコントロール器４００としてつまみ式ボリュームやプッシュボタンスイッチにより人が直接操作するものを挙げたが、これに限らず、リモコン等の無線信号により人が遠隔操作するものであっても良い。即ち、受信側である前記ライトコントロール器本体に無線信号受信部を設け、送信側である送信機本体（例えば、リモコン送信機、携帯端末等）に前記無線信号受信部へライトコントロール信号（例えば、調光信号、ライトＯＮ／ＯＦＦ信号等）を送信する無線信号送信部を設けることで遠隔操作できる。

また、本発明に係るＬＥＤ照明灯具は、電球形のＬＥＤ照明灯具に限らず、例えば、図１８に示す電灯形のＬＥＤ照明灯具６００、環形のＬＥＤ照明灯具７００、又は直管形のＬＥＤ照明灯具８００であってもよい。いずれの形状にしても、本発明に係るＬＥＤ照明灯具は、ＬＥＤと、不要電流によってそのＬＥＤが点灯することを防止する機能を有する回路（点灯防止回路）を少なくとも内部に備える。更には、該点灯防止回路による電源損失を抑制する電源損失抑制機能をも有する回路を内部に備えることが望ましい。

は、本発明に係るＬＥＤ照明システムの一構成例を示す図である。は、図１に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムの一実施形態を示す図である。は、図２に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムの第１実施例を示す図である。は、図３に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムの具体例を示す図である。は、図４に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムのコンパレータをヒステリシス機能付きコンパレータに置換した構成を示す図である。は、図３に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムの他の具体例を示す図である。は、図６に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムの定電流源を抵抗に置換した構成を示す図である。は、図４〜図７に示す具体例における動作波形例を示す図である。は、図４〜図７に示す具体例における動作波形例を示す図である。は、図４〜図７に示す具体例における動作波形例を示す図である。は、図３に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムの更に他の具体例を示す図である。は、図３に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムにおいてＭＯＳトランジスタを用いた場合の具体例を示す図である。は、図２に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムの第２実施例を示す図である。は、図１１に示す本発明に係るＬＥＤ照明システムの具体例を示す図である。は、順方向が互いに異なる二つのＬＥＤモジュールを設けた場合の本発明に係るＬＥＤ照明システムの構成例を示す図である。は、外部信号入力部を備える本発明に係るＬＥＤ照明システムの構成例を示す図である。は、電流制限回路の一構成例を示す図である。は、スイッチとホタル回路とからなるライトコントロール器を示す図である。は、本発明に係るＬＥＤ照明灯具の概略構造例を示す図である。は、本発明に係るＬＥＤ照明灯具の他の概略構造例を示す図である。は、交流電源使用のＬＥＤ照明灯具を調光制御することができるＬＥＤ照明システムの従来例を示す図である。は、位相制御式調光器の入力電圧及びＬＥＤを流れる電流の波形を示す図である。は、位相制御式調光器の入出力電圧及びＬＥＤを流れる電流の波形を示す図である。は、交流電源使用のＬＥＤ照明灯具を調光制御することができるＬＥＤ照明システムの他の従来例を示す図である。は、ＬＥＤに不要電流が流れることを抑える手段を備えるＬＥＤ照明システムの従来例を示す図である。

符号の説明

１交流電源
２、２’ 位相制御式調光器
３、３Ａ、３ＢＬＥＤモジュール
１１、１１Ａ、１１Ｂ能動素子
１２、１２Ａ、１２Ｂ制御部
１３ブリッジダイオード
１４、１４Ａ、１４Ｂ電流制限回路
１５、１５Ａ、１５Ｂ電圧検出回路
１６電流検出回路
１７外部信号入力端子
１００本発明に係るＬＥＤ駆動回路
１０１、１０２ＬＥＤ駆動回路
２００電球形の本発明に係るＬＥＤ照明灯具
２０１ＬＥＤモジュール
２０２筐体または基板
２０３回路
３００ＬＥＤ照明灯具装着部
４００ライトコントロール器
５００本発明に係るＬＥＤ照明システム
６００電灯形の本発明に係るＬＥＤ灯具
７００環形の本発明に係るＬＥＤ灯具
８００直管形の本発明に係るＬＥＤ灯具
ＡＭＰ１誤差アンプ
ＢＬ１、ＢＬ１Ａ、ＢＬ１Ｂバイパスライン
Ｃ１コンデンサ
ＣＯＭＰ１コンパレータ
ＣＯＭＰ２ヒステリシス機能付きコンパレータ
ＣＮＴ１制御回路
ＩＳ１定電流源
Ｌ１インダクタ
ＮＬ１ネオンランプ
Ｑ１、Ｑ２トランジスタ
Ｑ３、Ｑ４ＭＯＳトランジスタ
Ｒ１、Ｒ２分割抵抗
Ｒ３抵抗
Ｒ４電流検出用抵抗
Ｒｅ１限流抵抗
Ｓ１外部スイッチ
Ｔｈａ１サイリスタ
Ｔｒａ１トライアック
ＶＳ１定電圧源
Ｚ１インピーダンス

Claims

交番電圧を入力してＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路であって、
ＬＥＤ駆動電流を前記ＬＥＤに供給するための電流供給ラインから電流を引き抜く電流引き抜き部を備え、
前記ＬＥＤ駆動回路の入力電流が不要電流であるとき、前記電流引き抜き部の電流引き抜きによって、前記ＬＥＤが点灯せず、
前記ＬＥＤ駆動回路の入力電流が前記不要電流から前記ＬＥＤ駆動電流に切り替わると、前記電流引き抜き部が電流引き抜き量を減少させ、
前記不要電流とは、前記ＬＥＤが点灯しないようにしておく必要がある期間において、前記ＬＥＤに供給されるおそれがあって前記ＬＥＤにとって不要な電流のことを意味し、前記ＬＥＤ駆動電流とは、前記ＬＥＤが点灯するようにしておく必要がある期間において、前記ＬＥＤに供給される電流のことを意味することを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
前記電流引き抜き部が、前記電流供給ラインから引き抜いた電流を流すためのバイパスラインと、前記バイパスライン上に設けられる能動素子と、前記能動素子を制御する制御部とを備え、
前記制御部が、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電流が前記不要電流から前記ＬＥＤ駆動電流に切り替わると、前記能動素子をオン状態からオフ状態に切り替える請求項１記載のＬＥＤ駆動回路。
前記ＬＥＤに流れる電流を制限する電流制限回路を備える請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧を整流する整流回路を備える請求項２又は請求項３に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧又は該入力電圧を整流した電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記電圧検出回路の検出結果により前記制御部が前記能動素子を制御する請求項２〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記電圧検出回路が分割抵抗を備える請求項５に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記制御部が、前記電圧検出回路の検出結果と設定した電圧と比較するコンパレータを備え、前記コンパレータの比較結果により前記能動素子を制御する請求項５又は請求項６に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記コンパレータが、ヒステリシス特性を有する請求項７に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記制御部が、前記電圧検出回路の出力にベースが接続される第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタのコレクタに接続される定電流源又は抵抗とを備え、
前記能動素子が、前記第１のトランジスタのコレクタにベースが接続される第２のトランジスタである請求項５又は請求項６に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記制御部が、前記電圧検出回路の出力にゲートが接続されるサイリスタと、前記サイリスタのアノードに接続される定電流源又は抵抗とを備え、
前記能動素子が、前記サイリスタのアノードにベースが接続されるトランジスタである請求項５又は請求項６に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記制御部が、前記電圧検出回路の出力にゲートが接続される第１のＮチャンネルＭＯＳトランジスタと、前記第１のＮチャンネルＭＯＳトランジスタのドレインに接続される定電流源又は抵抗とを備え、
前記能動素子が、前記第１のＮチャンネルＭＯＳトランジスタのドレインにゲートが接続される第２のＮチャンネルＭＯＳトランジスタである請求項５又は請求項６に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記ＬＥＤ駆動回路の入力電流又は該入力電流を整流した電流を検出する電流検出回路を備え、前記電流検出回路の検出結果により前記制御部が前記能動素子を制御する請求項２〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記電流検出回路が、電流検出用抵抗と、前記電流検出用抵抗の両端電圧を検出するアンプとを備える請求項１２に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記電流引き抜き部を前記交番電圧の双方向に対してそれぞれ備える請求項１〜３、５〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動回路。
外部信号を入力する外部信号入力部を備え、前記外部信号により前記制御部が前記能動素子を制御する請求項２〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動回路。
請求項１〜１５のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動回路と、前記ＬＥＤ駆動回路の出力側に接続されたＬＥＤとを備えることを特徴とするＬＥＤ照明灯具。
請求項１６に記載のＬＥＤ照明灯具と、当該ＬＥＤ照明灯具の入力側に接続されたライトコントロール器とを備えることを特徴とするＬＥＤ照明システム。
交番電圧を入力してＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路であって、
ＬＥＤ駆動電流を前記ＬＥＤに供給するための電流供給ラインから電流を引き抜く電流引き抜き部を備え、
前記ＬＥＤ駆動回路の入力電流が不要電流であるとき、前記電流引き抜き部の電流引き抜きによって、前記ＬＥＤが点灯せず、
前記ＬＥＤ駆動回路の入力電流が不要電流からＬＥＤ駆動電流に切り替わると、前記電流引き抜き部が電流引き抜き量を減少させ、
前記電流引き抜き部が、前記電流供給ラインから引き抜いた電流を流すためのバイパスラインと、前記バイパスライン上に設けられる能動素子と、前記能動素子を制御する制御部とを備え、
前記制御部が、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電流が不要電流からＬＥＤ駆動電流に切り替わると、前記能動素子をオン状態からオフ状態に切り替え、
前記ＬＥＤ駆動回路が前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧又は該入力電圧を整流した電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記電圧検出回路の検出結果により前記制御部が前記能動素子を制御することを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
交番電圧を入力してＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路であって、
ＬＥＤ駆動電流を前記ＬＥＤに供給するための電流供給ラインから電流を引き抜く電流引き抜き部を備え、
前記ＬＥＤ駆動回路の入力電流が不要電流であるとき、前記電流引き抜き部の電流引き抜きによって、前記ＬＥＤが点灯せず、
前記ＬＥＤ駆動回路の入力電流が不要電流からＬＥＤ駆動電流に切り替わると、前記電流引き抜き部が電流引き抜き量を減少させ、
前記電流引き抜き部が、前記電流供給ラインから引き抜いた電流を流すためのバイパスラインと、前記バイパスライン上に設けられる能動素子と、前記能動素子を制御する制御部とを備え、
前記制御部が、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電流が不要電流からＬＥＤ駆動電流に切り替わると、前記能動素子をオン状態からオフ状態に切り替え、
前記ＬＥＤ駆動回路が前記ＬＥＤ駆動回路の入力電流又は該入力電流を整流した電流を検出する電流検出回路を備え、前記電流検出回路の検出結果により前記制御部が前記能動素子を制御することを特徴とするＬＥＤ駆動回路。