JP5374490B2

JP5374490B2 - LED lighting device

Info

Publication number: JP5374490B2
Application number: JP2010292867A
Authority: JP
Inventors: 敏孝藤井
Original assignee: Phoenix Electric Co Ltd
Current assignee: Phoenix Electric Co Ltd
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2030-12-28
Also published as: JP2012142134A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an LED lighting device which can not only lower color temperature while reducing output light amount, but can also minimize a feel of flickering the user may perceive, because the LEDs do not go out at the same time even at a time when an input AC voltage becomes zero volts. <P>SOLUTION: An LED lighting device 10 is configured with a rectification circuit 20 which rectifies the full wave of an input AC voltage, a trough filling circuit 22 which fills the trough in a full-wave rectified voltage waveform so that a peak-to-peak voltage value thereof will be equal to or greater than a charging start voltage owing to discharging of a capacitor 32, a low color temperature LED 12 and a high color temperature LED 14 which are connected in parallel to the trough filling circuit 22, and drive circuits 16 and 18. The forward voltage of the low color temperature LED 12 is set to be lower than the charging start voltage of the trough filling circuit 22, and that of the high color temperature LED 14 is set be higher than the charging start voltage of the trough filling circuit 22. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&INPIT

Description

本発明は、ＬＥＤと商用交流電源を用いて当該ＬＥＤを点灯させる点灯回路とを有するＬＥＤ照明装置であり、位相制御調光器等による調光動作可能なものに関する。 The present invention relates to an LED lighting device having an LED and a lighting circuit that lights the LED using a commercial AC power source, and relates to an LED lighting device that can be dimmed by a phase control dimmer or the like.

ハロゲンランプに代表される従来の白熱電球に比べて、消費電力が低くかつ長寿命といった長所を有する発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）は、需要者のエコロジー意識の高まりとともに、省エネ対策のひとつとしてその使用範囲が急速に広まっており、これに伴い、白熱電球の代替としてＬＥＤを使用したいというニーズが急速に高まっている。 Light-emitting diodes (hereinafter referred to as “LEDs”), which have the advantages of lower power consumption and longer life than conventional incandescent lamps typified by halogen lamps, are becoming more energy-saving measures as consumers become more eco-conscious. For example, the range of use is rapidly widening, and the need to use LEDs as an alternative to incandescent bulbs is rapidly increasing.

ところで、従来、白熱電球に供給する電流を減少させたり、あるいは印加する電圧を減少させたり、あるいは、導通角を増減する位相角制御を行うことにより、白熱電球からの出光量を漸減（あるいは漸増）させる「調光」が行われており、主に室内のダウンライト等に適用されている。このような白熱電球の代替として使用する以上、ＬＥＤ照明装置にも調光機能が求められるのは当然であり、調光機能を備えるＬＥＤ照明装置が開発されている。 By the way, conventionally, the amount of light emitted from the incandescent bulb is gradually decreased (or gradually increased) by reducing the current supplied to the incandescent bulb, reducing the applied voltage, or performing phase angle control to increase or decrease the conduction angle. ), Which is applied mainly to indoor downlights. As long as it is used as an alternative to such an incandescent bulb, it is natural that the LED lighting device is also required to have a dimming function, and LED lighting devices having a dimming function have been developed.

しかし、白熱電球の場合、例えば位相制御調光器を用いて導通角を狭くしていき、白熱電球の出光量を少なくしていくと（つまり、暗くしていくと）、電球内のフィラメントの温度が低下し、出光の色温度も低くなって赤っぽくなるが、その一方で、ＬＥＤの場合には、供給する電流を低減して出光量を少なくしても色温度は変わらない。このため、ホテルの客室照明等、減光させる機会が多い白熱電球（ハロゲン電球）の代替え用途には、単に調光機能を備えているだけでは足らず、減光させたときにユーザに違和感を与えないとともに、客室の雰囲気を維持するため、減光とともに色温度も低下するＬＥＤ照明装置が必要不可欠である。 However, in the case of an incandescent bulb, for example, if the conduction angle is narrowed using a phase control dimmer and the amount of light emitted from the incandescent bulb is reduced (that is, it is darkened), the filament in the bulb Although the temperature decreases and the color temperature of the emitted light also decreases and becomes reddish, on the other hand, in the case of an LED, the color temperature does not change even if the supplied current is reduced to reduce the emitted light amount. For this reason, it is not necessary to simply provide a dimming function for an alternative to incandescent bulbs (halogen bulbs) that are often dimmed, such as hotel room lighting. In addition, in order to maintain the atmosphere of the guest room, an LED lighting device that reduces the color temperature as well as dimming is indispensable.

このようなＬＥＤ照明装置が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１のＬＥＤ照明装置９は、図５に示すように、出光の色温度が、一方が低い色温度、他方が高い色温度というように互いに異なる２つのＬＥＤ１ａ、１ｂと、これらＬＥＤ１ａ、１ｂに点灯用電力を供給するための給電回路２とで構成されており、給電回路２は、入力交流電圧（Ｖｉ）を整流する整流回路３と、整流された電圧を受けて各ＬＥＤ１ａ、１ｂに供給する、互いに並列に接続された２つのバラスト回路４ａ、４ｂと、２つの抵抗５ａ、５ｂで構成された分圧回路６と、一端が両抵抗５ａ、５ｂの間に接続され、他端が一方のバラスト回路４ａに接続された第１シュミットトリガ回路７ａ、および、一端が第１シュミットトリガ回路７ａと一方のバラスト回路４ａとの間に接続され、他端が他方のバラスト回路４ｂに接続された第２シュミットトリガ回路７ｂとで構成されている。 Such an LED illumination device is disclosed in Patent Document 1, for example. As shown in FIG. 5, the LED illumination device 9 of Patent Document 1 includes two LEDs 1a and 1b having different color temperatures such that one has a low color temperature and the other has a high color temperature, and these LEDs 1a and 1b. The power supply circuit 2 supplies power for lighting to the LED 1. The power supply circuit 2 receives the rectified voltage from the rectifier circuit 3 that rectifies the input AC voltage (Vi) and the LEDs 1 a and 1 b. Supply voltage dividing circuit 6 composed of two ballast circuits 4a and 4b connected in parallel to each other, two resistors 5a and 5b, one end connected between both resistors 5a and 5b, and the other end The first Schmitt trigger circuit 7a connected to one ballast circuit 4a, and one end connected between the first Schmitt trigger circuit 7a and one ballast circuit 4a, and the other end connected to the other ballast circuit 4b. It is composed of a second Schmitt trigger circuit 7b that.

このＬＥＤ照明装置９によれば、図６に示すように、整流回路３に供給された交流電圧（Ｖｉ）は、当該整流回路３によって整流された直流電圧（Ｖｄｃ）となり、両バラスト回路４ａ、４ｂに供給される。また、直流電圧（Ｖｄｃ）は両シュミットトリガ回路７ａ、７ｂにも供給され、パルス状の方形波電圧に変換された後、各バラスト回路４ａ、４ｂに供給される。バラスト回路４ａ、４ｂでは、シュミットトリガ回路７ａ、７ｂから受けた方形波電圧のパルス幅（位相制御調光器が設定する導通角に依存）だけ、ＬＥＤ１ａ、１ｂに点灯用電力を供給する。このため、各ＬＥＤ１ａ、１ｂに供給される電流波形Ｉ_１、Ｉ_２も方形波（パルス波）になる（図６（ｃ）、（ｄ））。 According to this LED lighting device 9, as shown in FIG. 6, the AC voltage (Vi) supplied to the rectifier circuit 3 becomes a DC voltage (Vdc) rectified by the rectifier circuit 3, and both ballast circuits 4a, 4b. The DC voltage (Vdc) is also supplied to both Schmitt trigger circuits 7a and 7b, converted into a pulsed square wave voltage, and then supplied to the ballast circuits 4a and 4b. The ballast circuits 4a and 4b supply lighting power to the LEDs 1a and 1b only by the pulse width of the square wave voltage received from the Schmitt trigger circuits 7a and 7b (depending on the conduction angle set by the phase control dimmer). For this reason, the current waveforms I ₁ and I ₂ supplied to the LEDs 1a and 1b also become square waves (pulse waves) (FIGS. 6C and 6D).

したがって、各バラスト回路４ａ、４ｂによるＬＥＤ１ａ、１ｂへの供給時間が互いに異なるように予め設定しておき、供給時間が短い方のＬＥＤ１ｂからの光の色温度を、他方のＬＥＤ１ａからの光の色温度よりも高く設定しておき、位相制御調光器を用いて交流電圧（Ｖｉ）の導通角を絞っていくと、方形波電圧のパルス幅が狭くなって両ＬＥＤ１ａ、１ｂからの出光量（つまり、ＬＥＤ照明装置９全体としての出光量）が減少していくとともに、高色温度光の量に対する低色温度光の量の比が大きくなり、やがて色温度の高いＬＥＤ１ｂが先に発光を停止するので、減光とともに色温度を低下させることができる。 Accordingly, the supply times to the LEDs 1a and 1b by the respective ballast circuits 4a and 4b are set in advance so that the color temperature of the light from the LED 1b having the shorter supply time is set to the color of the light from the other LED 1a. If it is set higher than the temperature and the conduction angle of the alternating voltage (Vi) is narrowed using a phase control dimmer, the pulse width of the square wave voltage becomes narrower, and the amount of light emitted from both LEDs 1a and 1b ( That is, the amount of light emitted from the LED lighting device 9 as a whole decreases, and the ratio of the amount of low color temperature light to the amount of high color temperature light increases, and the LED 1b having a higher color temperature stops emitting light first. Therefore, the color temperature can be lowered along with the light reduction.

特表２００８−５０７８１７号公報Special table 2008-507817

しかしながら、特許文献１のＬＥＤ照明装置９は、別の問題を有していた。すなわち、上述のように、シュミットトリガ回路７ａ、７ｂからは、パルス状の方形波電圧が出力されることから、入力交流電圧（Ｖｉ）のゼロ電圧付近において、ＬＥＤ１ａ、１ｂの両方に給電されないタイミング（＝給電欠落部）が生じてしまい、この給電欠落部におけるＬＥＤ１ａ、１ｂの瞬間的な同時消灯がユーザにフリッカとして感得される（なお、当該フリッカは、当該交流電圧の周波数（商用交流電圧であれば、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）の２倍の周波数（１００Ｈｚあるいは１２０Ｈｚ）で発生する。）。 However, the LED lighting device 9 of Patent Document 1 has another problem. That is, as described above, since the pulsed square wave voltage is output from the Schmitt trigger circuits 7a and 7b, the power is not supplied to both the LEDs 1a and 1b in the vicinity of the zero voltage of the input AC voltage (Vi). (= Power supply missing part) occurs, and the instantaneous simultaneous extinction of the LEDs 1a and 1b in the power supply missing part is perceived as flicker by the user (note that the flicker is the frequency of the AC voltage (commercial AC voltage). If so, it is generated at a frequency (100 Hz or 120 Hz) twice that of 50 Hz or 60 Hz).

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、装置全体としての出光量を減少させるとともに出光の色温度を低下させることができるだけでなく、入力交流電圧がゼロ電圧近辺になるタイミングにおいて給電欠落部の発生を回避して両ＬＥＤが同時消灯状態にならないようにし、これによってユーザがフリッカを感得するおそれを極小化できるＬＥＤ照明装置を提供することにある。 The present invention has been developed in view of such problems of the prior art. Therefore, the main problem of the present invention is not only to reduce the amount of emitted light as a whole device and to reduce the color temperature of the emitted light, but also to avoid the occurrence of missing power supply at the timing when the input AC voltage is near zero voltage. Thus, it is an object of the present invention to provide an LED lighting device that prevents both LEDs from being simultaneously turned off, thereby minimizing the possibility that the user will perceive flicker.

請求項１に記載した発明は、
「交流電源４０から調光器３８を介して入力された入力交流電圧（Ｖｉ）を全波整流する整流回路２０と、
前記整流回路２０に接続され、前記入力交流電圧（Ｖｉ）のピーク電圧以下の放電開始電圧（Ｖｖｆ）および前記放電開始電圧（Ｖｖｆ）以下の充電開始電圧（Ｖｖｇ）にて充放電を行うコンデンサ３２を有しており、前記入力交流電圧（Ｖｉ）が前記放電開始電圧（Ｖｖｆ）まで低下した後、次の前記充電開始電圧（Ｖｖｇ）に達するまでの間、前記コンデンサ３２が放電することによって、全波整流された電圧波形のピーク間における電圧値が充電開始電圧（Ｖｖｇ）以上となるように谷埋めする谷埋め回路２２と、
色温度が低い低色温度ＬＥＤ１２、および前記低色温度ＬＥＤ１２よりも色温度が高く、前記低色温度ＬＥＤ１２とともに前記谷埋め回路２２に並列接続された高色温度ＬＥＤ１４と、
前記各ＬＥＤ１２、１４にそれぞれ接続され、前記各ＬＥＤ１２、１４に流れる電流を定格以下に制限する２つの駆動回路１６、１８とで構成されており、
前記低色温度ＬＥＤ１２の順方向電圧（Ｖｆ１）は、前記谷埋め回路２２の前記充電開始電圧（Ｖｖｇ）より低く設定されているとともに、前記高色温度ＬＥＤ１４の順方向電圧（Ｖｆ２）は、前記コンデンサ３２の前記放電開始電圧（Ｖｖｆ）より高く設定されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置１０」である。 The invention described in claim 1
“Rectifying circuit 20 for full-wave rectification of the input AC voltage (Vi) input from the AC power supply 40 via the dimmer 38;
A capacitor 32 that is connected to the rectifier circuit 20 and charges and discharges at a discharge start voltage (Vvf) that is less than or equal to the peak voltage of the input AC voltage (Vi) and a charge start voltage (Vvg) that is less than or equal to the discharge start voltage (Vvf) After the input AC voltage (Vi) decreases to the discharge start voltage (Vvf) and until the next charge start voltage (Vvg) is reached, the capacitor 32 is discharged, A valley filling circuit 22 for filling the valley so that the voltage value between the peaks of the full-wave rectified voltage waveform is equal to or higher than the charging start voltage (Vvg);
A low color temperature LED 12 having a low color temperature, and a high color temperature LED 14 having a color temperature higher than the low color temperature LED 12 and connected in parallel to the valley filling circuit 22 together with the low color temperature LED 12;
Each of the LEDs 12 and 14 is connected to each of the LEDs 12 and 14, and is configured with two drive circuits 16 and 18 that limit the current flowing through the LEDs 12 and 14 to a rating or less.
The forward voltage (Vf1) of the low color temperature LED 12 is set lower than the charging start voltage (Vvg) of the valley filling circuit 22, and the forward voltage (Vf2) of the high color temperature LED 14 is The LED lighting device 10 ”is characterized by being set higher than the discharge start voltage (Vvf) of the capacitor 32.

谷埋め回路（バレー・フィル[Valley Fill]回路）２２は、充電されたコンデンサ３２からの放電電圧により、半周期毎に電圧値がゼロになる全波整流後における電圧波形のピーク間電圧が設定した充電開始電圧（Ｖｖｇ）よりも電圧値が小さくならないように「谷埋め」した直流電圧（Ｖｄｃ）を各ＬＥＤ１２、１４に印加する回路である（図２（ｂ））。すなわち、各半周期の後半（ピーク電圧後の電圧降下時期）において、入力交流電圧（Ｖｉ）がコンデンサ３２の放電開始電圧（Ｖｖｆ）まで低下すると、当該コンデンサ３２が放電を開始して、降圧していく入力交流電圧（Ｖｉ）に代わってコンデンサ３２に充電されていた電力が低色温度ＬＥＤ１２に供給される（この時、高色温度ＬＥＤ１４の順方向電圧（Ｖｆ２）は放電開始電圧（Ｖｖｆ）よりも高いので、高色温度ＬＥＤ１４は点灯しない。）。そして、一旦ゼロ電圧になって再び昇圧してきた入力交流電圧（Ｖｉ）が、低色温度ＬＥＤ１２に給電することによって漸減してきたコンデンサ電圧に一致した（このときのコンデンサ電圧が谷埋め回路２２の充電開始電圧（Ｖｖｇ）となる。つまり、放電開始電圧（Ｖｖｆ）＞充電開始電圧（Ｖｖｇ）となる。）後は、再び入力交流電圧（Ｖｉ）が低色温度ＬＥＤ１２に印加される（同時に、コンデンサ３２の充電も開始される。）。したがって、充電開始電圧（Ｖｖｇ）が、当該谷埋め回路２２から各ＬＥＤ１２、１４および駆動回路１６、１８に印加される直流電圧（Ｖｄｃ）の下限電圧値となる。 The valley filling circuit (Valley Fill circuit) 22 sets the peak-to-peak voltage of the voltage waveform after full-wave rectification in which the voltage value becomes zero every half cycle by the discharge voltage from the charged capacitor 32. This is a circuit that applies a DC voltage (Vdc) that is “valley-filled” so that the voltage value does not become smaller than the charged charging start voltage (Vvg) (FIG. 2B). That is, when the input AC voltage (Vi) decreases to the discharge start voltage (Vvf) of the capacitor 32 in the second half of each half cycle (voltage drop timing after the peak voltage), the capacitor 32 starts to discharge and drops. The electric power charged in the capacitor 32 is supplied to the low color temperature LED 12 in place of the input AC voltage (Vi) to be transmitted (at this time, the forward voltage (Vf2) of the high color temperature LED 14 is the discharge start voltage (Vvf)). The high color temperature LED 14 is not lit. Then, the input AC voltage (Vi) once increased to zero voltage once again coincided with the capacitor voltage gradually decreased by supplying power to the low color temperature LED 12 (the capacitor voltage at this time is charged in the valley filling circuit 22). After the start voltage (Vvg), that is, the discharge start voltage (Vvf)> the charge start voltage (Vvg)), the input AC voltage (Vi) is applied again to the low color temperature LED 12 (at the same time, the capacitor 32 charging is also started). Therefore, the charging start voltage (Vvg) is the lower limit voltage value of the DC voltage (Vdc) applied from the valley filling circuit 22 to the LEDs 12 and 14 and the drive circuits 16 and 18.

ここで、本発明では、図２（ｂ）に示すように、低色温度ＬＥＤ１２の順方向電圧（Ｖｆ１）が谷埋め回路２２の充電開始電圧（Ｖｖｇ）より低く設定されているとともに、高色温度ＬＥＤ１４の順方向電圧（Ｖｆ２）が放電開始電圧（Ｖｖｆ）より高く設定されていること（つまり、Ｖｆ２＞Ｖｖｆ＞Ｖｖｇ＞Ｖｆ１）を特徴とする。 Here, in the present invention, as shown in FIG. 2B, the forward voltage (Vf1) of the low color temperature LED 12 is set lower than the charging start voltage (Vvg) of the valley filling circuit 22, and the high color The forward voltage (Vf2) of the temperature LED 14 is set higher than the discharge start voltage (Vvf) (that is, Vf2> Vvf> Vvg> Vf1).

これにより、整流回路２０に入力される交流電圧（Ｖｉ）が調光器によって降圧されたり、あるいは導通角θが狭められたりしたとき、図３に示すように、高色温度ＬＥＤ１４が点灯する期間（つまり、谷埋め回路２２からの直流電圧（Ｖｄｃ）が高色温度ＬＥＤ１４の順方向電圧（Ｖｆ２）以上であり、当該ＬＥＤ１４に電流（Ｉ_Ｈ）が流れている期間）が短くなって、高色温度ＬＥＤ１４の点灯期間および高色温度光の出光量が減少する。その一方で、谷埋め回路２２からの直流電圧（Ｖｄｃ）は、低色温度ＬＥＤ１２の順方向電圧（Ｖｆ１）よりも小さくならない（Ｖｖｇ＞Ｖｆ１）ことから、低色温度ＬＥＤ１２の低色温度光の出光量は、導通角θが狭められると減少するものの、入力交流電圧（Ｖｉ）の全周波数サイクルに渡って点灯している。 As a result, when the AC voltage (Vi) input to the rectifier circuit 20 is stepped down by the dimmer or the conduction angle θ is narrowed, as shown in FIG. 3, the period during which the high color temperature LED 14 is lit. (In other words, the DC voltage (Vdc) from the valley filling circuit 22 is equal to or higher than the forward voltage (Vf2) of the high color temperature LED 14, and the current (I _H ) flows through the LED 14). The lighting period of the color temperature LED 14 and the amount of light emitted from the high color temperature light are reduced. On the other hand, since the DC voltage (Vdc) from the valley filling circuit 22 does not become smaller than the forward voltage (Vf1) of the low color temperature LED 12 (Vvg> Vf1), the low color temperature light of the low color temperature LED 12 Although the emitted light quantity decreases as the conduction angle θ is narrowed, it is lit over the entire frequency cycle of the input AC voltage (Vi).

この結果、調光によってＬＥＤ照明装置１０全体としての発光量を低下させていったときに、高色温度光の量に対する低色温度光の量の比が大きくなるので、当該ＬＥＤ照明装置１０からの光の色温度を低下させることができる。 As a result, the ratio of the amount of low color temperature light to the amount of high color temperature light increases when the light emission amount of the LED illumination device 10 as a whole is reduced by dimming. The color temperature of light can be reduced.

加えて、谷埋め回路２２は、上述のように、直流電圧（Ｖｄｃ）がゼロになるのを回避し、給電欠落部が生じないようにすることから、低色温度ＬＥＤ１２は常時点灯状態を維持できるので、入力交流電圧（Ｖｉ）がゼロ電圧になるタイミングにおいてもユーザがフリッカを感得するおそれを極小化することができる。 In addition, the valley filling circuit 22 prevents the DC voltage (Vdc) from becoming zero and prevents a missing power supply portion from occurring as described above, so that the low color temperature LED 12 is always lit. Therefore, it is possible to minimize the possibility that the user perceives flicker even when the input AC voltage (Vi) becomes zero voltage.

なお、位相制御調光器３８を用いて導通角θを狭めることにより、ＬＥＤ照明装置１０からの出光量を減少させる場合について説明したが、調光器で入力交流電圧（Ｖｉ）を減圧して出光量を減少させてもよい。この場合、図２（ｂ）の直流電圧（Ｖｄｃ）波形が低く抑えられた波形になる（入力交流電圧（Ｖｉ）のピークも低下することから、放電開始電圧（Ｖｖｆ）も低下し、これに伴い、充電開始電圧（Ｖｖｇ）も低下する。）ことから、当該期間において低色温度ＬＥＤ１２に流れる電流値（Ｉ_Ｌ）が低くなるとともに、高色温度ＬＥＤ１４に流れる電流値（Ｉ_Ｈ）が低くなり、かつ、その通電期間が短くなるので、低色温度ＬＥＤ１２の常時点灯状態を維持しつつ、同装置１０からの出光量を減少させるとともに色温度を低下させることができる。 In addition, although the case where the emitted light quantity from the LED lighting apparatus 10 is reduced by narrowing the conduction angle θ using the phase control dimmer 38 has been described, the input AC voltage (Vi) is reduced by the dimmer. The amount of emitted light may be reduced. In this case, the DC voltage (Vdc) waveform of FIG. 2B becomes a waveform that is suppressed to a low level (since the peak of the input AC voltage (Vi) also decreases, the discharge start voltage (Vvf) also decreases. Accordingly, the charging start voltage (Vvg) also decreases.) Therefore, the current value (I _L ) flowing through the low color temperature LED 12 in the period is low, and the current value (I _H ) flowing through the high color temperature LED 14 is low. In addition, since the energization period is shortened, the amount of light emitted from the apparatus 10 can be reduced and the color temperature can be lowered while the low color temperature LED 12 is kept in a constantly lit state.

請求項２に記載した発明は、請求項１のＬＥＤ照明装置１０の改良に関し、
「前記低色温度ＬＥＤ１２の電力（Ｗ_Ｌ）は、前記高色温度ＬＥＤ１４の電力（Ｗ_Ｈ）よりも低く設定されている」ことを特徴とする。 The invention described in claim 2 relates to an improvement of the LED lighting device 10 of claim 1,
“The power (W _L ) of the low color temperature LED 12 is set lower than the power (W _H ) of the high color temperature LED 14”.

谷埋め回路２２に使用されるコンデンサ３２には、従来、大容量のものを構成し易い電解コンデンサ（ケミカルコンデンサ）が使用されているが、電解コンデンサは、温度条件の影響を受け易く、当該温度条件によっては寿命が大幅に短くなるといった性質を有している。 As the capacitor 32 used in the valley filling circuit 22, conventionally, an electrolytic capacitor (chemical capacitor) that easily constitutes a large-capacity capacitor has been used. Depending on the conditions, it has the property of significantly shortening the lifetime.

この点、本発明のＬＥＤ照明装置１０では、低色温度ＬＥＤ１２の電力（Ｗ_Ｌ）を、高色温度ＬＥＤ１４の電力（Ｗ_Ｈ）よりも低く設定しているので、上述したような問題を有する電解コンデンサの使用を回避できるとともに、谷埋め回路２２全体を小型化することができる。 In this regard, in the LED lighting device 10 of the present invention, the power (W _L ) of the low color temperature LED 12 is set lower than the power (W _H ) of the high color temperature LED 14, and thus has the above-described problems. The use of an electrolytic capacitor can be avoided and the entire valley filling circuit 22 can be downsized.

すなわち、上述のように、入力交流電圧（Ｖｉ）が放電開始電圧（Ｖｖｆ）よりも小さいときには、谷埋め回路２２のコンデンサ３２が低色温度ＬＥＤ１２のみに電力を供給することから、低色温度ＬＥＤ１２の電力（Ｗ_Ｌ）が小さくなれば、それだけ電力供給能力が小さい、つまり「容量が小さい」コンデンサ３２を使用することが可能になるので、電解コンデンサではなく、より容量が小さく、かつ、温度条件の影響を受けにくいセラミックコンデンサ等を使用できるようになる。 That is, as described above, when the input AC voltage (Vi) is smaller than the discharge start voltage (Vvf), the capacitor 32 of the valley filling circuit 22 supplies power only to the low color temperature LED 12, and thus the low color temperature LED 12 If the power (W _L ) of the capacitor is reduced, it is possible to use the capacitor 32 having a smaller power supply capacity, that is, a “smaller capacity”, so that it is not an electrolytic capacitor but has a smaller capacity and temperature conditions. This makes it possible to use ceramic capacitors that are less susceptible to

一方、高色温度ＬＥＤ１４は、入力交流電圧（Ｖｉ）が同ＬＥＤ１４の順方向電圧（Ｖｆ２）よりも大きい期間においてのみ通電すること、そしてこの期間においてコンデンサ３２は充電されていることから、当該高色温度ＬＥＤ１４の電力（Ｗ_Ｈ）が谷埋め回路２２のコンデンサ３２の容量に影響を与えることはなく、高電力の高色温度ＬＥＤ１４を使用してＬＥＤ照明装置１０全体の出光量を維持することができる。 On the other hand, the high color temperature LED 14 is energized only when the input AC voltage (Vi) is larger than the forward voltage (Vf2) of the LED 14, and the capacitor 32 is charged during this period. The power (W _H ) of the color temperature LED 14 does not affect the capacity of the capacitor 32 of the valley filling circuit 22, and the output light amount of the entire LED lighting device 10 is maintained by using the high power high color temperature LED 14. Can do.

本発明によれば、装置全体としての出光量を減少させるとともに出光の色温度を低下させることができるだけでなく、入力交流電圧がゼロ電圧になるタイミングにおいても同時消灯状態にならず、ユーザがフリッカを感得するおそれを極小化できるＬＥＤ照明装置を提供することができた。 According to the present invention, not only can the amount of emitted light as a whole apparatus be reduced and the color temperature of emitted light can be lowered, but also the timing at which the input AC voltage becomes zero voltage does not result in the simultaneous turn-off state, and the user flickers. It was possible to provide an LED lighting device that can minimize the risk of perceiving the above.

本発明のＬＥＤ照明装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the LED lighting apparatus of this invention. 本発明のＬＥＤ照明装置における、電圧・電流波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage and electric current waveform in the LED lighting apparatus of this invention. 本発明のＬＥＤ照明装置における、電圧・電流波形を示す図である（導通角が９０°のとき）。It is a figure which shows the voltage and electric current waveform in the LED lighting apparatus of this invention (when a conduction angle is 90 degrees). 導通角と２つのＬＥＤに通流する電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a conduction angle and the electric current which flows into two LED. 従来技術を示す図である。It is a figure which shows a prior art. 従来技術における、電圧・電流波形を示す図である。It is a figure which shows a voltage and a current waveform in a prior art.

以下、本発明の実施態様について図面を用いて説明する。なお、本明細書では、各部材の符号に関し、同一種類の部材が複数個使用されている場合において、上位概念で示す場合にはアルファベットの枝番をつけずアラビア数字のみで示し、個別に区別する必要がある場合（すなわち下位概念で示す場合）には、アルファベット小文字の枝番をアラビア数字に付して区別する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this specification, regarding the reference numerals of each member, when a plurality of members of the same type are used, when indicated by a superordinate concept, they are indicated by only Arabic numerals without alphabetical branch numbers, and are individually distinguished. If it is necessary to do so (ie, in the case of a subordinate concept), the branch numbers in lower case letters are attached to Arabic numerals to distinguish them.

ＬＥＤ照明装置１０は、図１に示すように、大略、低色温度ＬＥＤ１２と、高色温度ＬＥＤ１４と、低色温度ＬＥＤ用駆動回路１６と、高色温度ＬＥＤ用駆動回路１８と、整流回路２０と、谷埋め回路２２とで構成されている。 As shown in FIG. 1, the LED lighting device 10 is roughly composed of a low color temperature LED 12, a high color temperature LED 14, a low color temperature LED drive circuit 16, a high color temperature LED drive circuit 18, and a rectifier circuit 20. And a valley filling circuit 22.

低色温度ＬＥＤ１２および高色温度ＬＥＤ１４は、低色温度ＬＥＤ１２の色温度が、高色温度ＬＥＤ１４の色温度よりも低く（つまり、赤色に近い光で、高色温度ＬＥＤ１４は白っぽい光。）設定されていればよく、外形寸法や形状には特に制限はなくどのようなものであってもよい。また、両ＬＥＤ１２、１４は、谷埋め回路２２に並列接続されている。 The low color temperature LED 12 and the high color temperature LED 14 are set such that the color temperature of the low color temperature LED 12 is lower than the color temperature of the high color temperature LED 14 (that is, light close to red and the high color temperature LED 14 is whitish light). There are no particular restrictions on the external dimensions and shape, and any shape may be used. Both LEDs 12 and 14 are connected in parallel to the valley filling circuit 22.

また、低色温度ＬＥＤ１２の順方向電圧（Ｖｆ１）は、谷埋め回路２２による充電開始電圧（Ｖｖｇ）より低く設定されており、逆に、高色温度ＬＥＤ１４の順方向電圧（Ｖｆ２）は、谷埋め回路２２におけるコンデンサ３２の放電開始電圧（Ｖｖｆ）よりも高く設定されている（「充電開始電圧（Ｖｖｇ）」および「放電開始電圧（Ｖｖｆ）」については後述する。）。 In addition, the forward voltage (Vf1) of the low color temperature LED 12 is set lower than the charging start voltage (Vvg) by the valley filling circuit 22, and conversely, the forward voltage (Vf2) of the high color temperature LED 14 is It is set higher than the discharge start voltage (Vvf) of the capacitor 32 in the filling circuit 22 (“charge start voltage (Vvg)” and “discharge start voltage (Vvf)” will be described later).

低色温度ＬＥＤ用駆動回路１６および高色温度ＬＥＤ用駆動回路１８は、それぞれ低色温度ＬＥＤ１２および高色温度ＬＥＤ１４に流れる電流を各ＬＥＤ１２、１４の定格電流以下に制限する回路であり、その回路構成は特に限定されるものではなく、本実施例で使用されている回路はその一例である。本実施例の他、ＣＲＤ素子、ＦＥＴによる定電流回路、あるいはスイッチング電源等を使用することができる。 The low color temperature LED drive circuit 16 and the high color temperature LED drive circuit 18 are circuits that limit the currents flowing through the low color temperature LED 12 and the high color temperature LED 14 below the rated currents of the LEDs 12, 14, respectively. The configuration is not particularly limited, and the circuit used in this embodiment is an example. In addition to this embodiment, a CRD element, a constant current circuit using an FET, a switching power supply, or the like can be used.

低色温度ＬＥＤ用駆動回路１６には、ここでは例えば低色温度ＬＥＤ１２に直列接続された電流制限用抵抗２４のみの最も簡単な回路が使用されている。 As the low color temperature LED driving circuit 16, for example, the simplest circuit including only the current limiting resistor 24 connected in series to the low color temperature LED 12 is used.

高色温度ＬＥＤ用駆動回路１８には、トランジスタを用いた定電流回路が使用されている。具体的には、当該回路１８は、２つのトランジスタ２６ａ、２６ｂ、および２つの定電流回路用抵抗２８ａ、２８ｂが使用されており、谷埋め回路２２から延びる一対の給電線３０ａ、３０ｂ間において、高色温度ＬＥＤ１４のカソード側に第１のトランジスタ２６ａのコレクタが接続され、当該第１のトランジスタ２６ａのエミッタに第１の定電流回路用抵抗２８ａの一方端が接続され、さらに、これら高色温度ＬＥＤ１４、第１のトランジスタ２６ａ、および第１の定電流回路用抵抗２８ａと並列に、第２の定電流回路用抵抗２８ｂが第２のトランジスタ２６ｂのコレクタと接続されており、第１のトランジスタ２６ａのベースが第２の定電流回路用抵抗２８ｂと第２のトランジスタ２６ｂとの間に接続され、第２のトランジスタ２６ｂのベースが第１の定電流回路用抵抗２８ａと第１のトランジスタ２６ａとの間に接続されている。 The high color temperature LED drive circuit 18 uses a constant current circuit using a transistor. Specifically, the circuit 18 uses two transistors 26a and 26b and two constant current circuit resistors 28a and 28b. Between the pair of power supply lines 30a and 30b extending from the valley filling circuit 22, The collector of the first transistor 26a is connected to the cathode side of the high color temperature LED 14, and one end of the first constant current circuit resistor 28a is connected to the emitter of the first transistor 26a. In parallel with the LED 14, the first transistor 26a, and the first constant current circuit resistor 28a, the second constant current circuit resistor 28b is connected to the collector of the second transistor 26b, and the first transistor 26a. Is connected between the second constant current circuit resistor 28b and the second transistor 26b, and the second transistor 26b. Base is connected between the first constant current circuit resistor 28a first transistor 26a.

整流回路２０は、複数の整流素子（ダイオード）をブリッジに組み合わせて、入力交流電圧（Ｖｉ）を全周期において全波整流により直流電圧に変換する（全波整流する）回路である。 The rectifier circuit 20 is a circuit that combines a plurality of rectifier elements (diodes) in a bridge and converts the input AC voltage (Vi) into a DC voltage by full-wave rectification in all cycles (full-wave rectification).

谷埋め回路（バレー・フィル[Valley Fill]回路）２２は、半周期毎に電圧値がゼロになる全波整流後の電圧波形を、下限電圧値（コンデンサ３２の充電開始電圧（Ｖｖｇ）がこれに相当する。）を設定して電圧値がゼロにならないようにする（＝谷埋めする）回路であり、本実施例では、２つのコンデンサ３２ａ、３２ｂと、３つのダイオード３４ａ、３４ｂ、３４ｃとで構成されている。具体的には、給電線３０ａ、３０ｂの間において、給電線３０ａ−第１のダイオード３４ａのカソード、第１のダイオード３４ａのアノード−第１のコンデンサ３２ａ、第１のコンデンサ３２ａ−給電線３０ｂの順に接続され、これと並列に、給電線３０ａ−第２のコンデンサ３２ｂ、第２のコンデンサ３２ｂ−第２のダイオード３４ｂのカソード、第２のダイオード３４ｂのアノード−給電線３０ｂの順に接続され、さらに、第１のダイオード３４ａと第１のコンデンサ３２ａとの間に第３のダイオード３４ｃのカソード、第２のコンデンサ３２ｂと第２のダイオード３４ｂとの間に第３のダイオード３４ｃのアノードがそれぞれ接続されている。 The valley filling circuit (Valley Fill circuit) 22 shows the voltage waveform after full-wave rectification in which the voltage value becomes zero every half cycle, and the lower limit voltage value (the charging start voltage (Vvg) of the capacitor 32 is this). In this embodiment, two capacitors 32a and 32b, and three diodes 34a, 34b, and 34c, and a voltage value that does not become zero (= valley filling) are set. It consists of Specifically, between the power supply lines 30a and 30b, the power supply line 30a—the cathode of the first diode 34a, the anode of the first diode 34a—the first capacitor 32a, and the first capacitor 32a—the power supply line 30b. The power supply line 30a, the second capacitor 32b, the second capacitor 32b, the cathode of the second diode 34b, the anode of the second diode 34b, and the power supply line 30b are connected in parallel. The cathode of the third diode 34c is connected between the first diode 34a and the first capacitor 32a, and the anode of the third diode 34c is connected between the second capacitor 32b and the second diode 34b. ing.

換言すれば、整流回路２０の高電位側給電線３０ａと低電位側給電線３０ｂとの間において順方向に配置された第３のダイオード３４ｃを挟んで一対の第１および第２のコンデンサ３２ａ、３２ｂが直列接続されており、高電位側給電線３０ａ側の第２のコンデンサ３２ｂおよび第３のダイオード３４ｃの間と、低電位側給電線３０ｂとの間に第２のダイオード３４ｂが逆バイアスで配設され、低電位側給電線３０ｂ側の第１のコンデンサ３２ａおよび第３のダイオード３４ｃの間と、高電位側給電線３０ａとの間に第１のダイオード３４ａが逆バイアスで配設されている。 In other words, a pair of first and second capacitors 32a, sandwiching the third diode 34c disposed in the forward direction between the high potential side power supply line 30a and the low potential side power supply line 30b of the rectifier circuit 20, 32b are connected in series, and the second diode 34b is reverse-biased between the second capacitor 32b and the third diode 34c on the high potential side power supply line 30a side and between the low potential side power supply line 30b. The first diode 34a is disposed with a reverse bias between the first capacitor 32a and the third diode 34c on the low potential side power supply line 30b side and between the high potential side power supply line 30a. Yes.

もちろん、谷埋め回路２２を１つのコンデンサ、あるいは３つ以上のコンデンサおよびダイオードを組み合わせて構成してもよい。コンデンサが１つの場合、コンデンサは両給電線３０ａ、３０ｂ間に配置されることになり、コンデンサが３つの場合、両給電線３０ａ、３０ｂ間に３つのコンデンサがそれぞれの間にダイオードを順方向に挟んで直列接続され、各コンデンサと各ダイオードとの間と、両給電線３０ａ、３０ｂとの間に、ダイオードが逆バイアスで配設されることになる。ただし、谷埋め回路２２の放電開始電圧（Ｖｖｆ）は、コンデンサが１つの場合、入力交流電圧（Ｖｉ）とほとんど変わらなくなることから高色温度ＬＥＤ１４の順方向電圧（Ｖｆ２）の選択幅が狭くなり、逆に、コンデンサがｎ個（ｎ≧２の整数）の場合、入力交流電圧（Ｖｉ）のピーク電圧（Ｖｉ(peak)）÷ｎ＝放電開始電圧（Ｖｖｆ）となり、ｎが３以上になると放電開始電圧（Ｖｖｆ）が小さくなりすぎて低色温度ＬＥＤ１２の順方向電圧（Ｖｆ１）の選択幅が狭くなる。このため、コンデンサの数は、本実施例のように２個が好適である。 Of course, the valley filling circuit 22 may be configured by combining one capacitor or three or more capacitors and diodes. If there is one capacitor, the capacitor will be placed between the two feeders 30a, 30b. If there are three capacitors, three capacitors between the two feeders 30a, 30b will forward the diode between them. The diodes are connected in series with each other, and the diodes are disposed with reverse bias between the capacitors and the diodes and between the power supply lines 30a and 30b. However, since the discharge start voltage (Vvf) of the valley filling circuit 22 is hardly different from the input AC voltage (Vi) when there is one capacitor, the selection range of the forward voltage (Vf2) of the high color temperature LED 14 becomes narrow. Conversely, when there are n capacitors (integer of n ≧ 2), the peak voltage (Vi (peak)) of input AC voltage (Vi) ÷ n = discharge start voltage (Vvf), and when n is 3 or more The discharge start voltage (Vvf) becomes too small, and the selection range of the forward voltage (Vf1) of the low color temperature LED 12 becomes narrow. For this reason, the number of capacitors is preferably two as in this embodiment.

本実施例に係るＬＥＤ照明装置１０の動作について説明する。当該ＬＥＤ照明装置１０には、トライアック３６を備えた位相制御調光器３８を介して、交流電源４０からの入力交流電圧（Ｖｉ）が印加される。 Operation | movement of the LED lighting apparatus 10 which concerns on a present Example is demonstrated. An input AC voltage (Vi) from an AC power supply 40 is applied to the LED lighting device 10 via a phase control dimmer 38 including a triac 36.

交流電圧（Ｖｉ）は、ＬＥＤ照明装置１０における整流回路２０にて全波整流された後、谷埋め回路２２に入力される。全波整流された電圧が入力された谷埋め回路２２は、以下のように動作する。 The AC voltage (Vi) is full-wave rectified by the rectifier circuit 20 in the LED lighting device 10 and then input to the valley filling circuit 22. The valley filling circuit 22 to which the full-wave rectified voltage is input operates as follows.

まず、入力交流電圧（Ｖｉ）が放電開始電圧（Ｖｖｆ）よりも高い間は、電流が高電位側給電線３０ａから、第２のコンデンサ３２ｂ−第３のダイオード３４ｃ−第１のコンデンサ３２ａをこの順に通過して反対側の低電位側給電線３０ｂに至る。これにより、直列接続となった第１、第２のコンデンサ３２ａ、３２ｂが充電される（第１、第２のダイオード３４ａ、３４ｂは逆バイアスになっている。）。このとき、両コンデンサ３２ａ、３２ｂのピーク電圧（Ｖｖｆ−cap）は、入力交流電圧（Ｖｉ）の半分になる（直列接続されたコンデンサ３２が２個であるため。）。すなわち、（Ｖｖｆ−cap＝Ｖｉ（peak）／２）となる。例えば、Ｖｉ＝１００Ｖａｃ（１００Ｖの交流電圧）であれば、Ｖｉ（peak）＝Ｖｉ×２^1/2＝１４０[Ｖ]となるので、両コンデンサ３２ａ、３２ｂのピーク電圧値（これが放電開始電圧（Ｖｖｆ）となる）は、Ｖｖｆ−cap≒７０[Ｖ]となる。 First, while the input AC voltage (Vi) is higher than the discharge start voltage (Vvf), the current is supplied from the high potential side feeder line 30a to the second capacitor 32b-third diode 34c-first capacitor 32a. It passes in order and reaches the low potential side power supply line 30b on the opposite side. As a result, the first and second capacitors 32a and 32b connected in series are charged (the first and second diodes 34a and 34b are reversely biased). At this time, the peak voltage (Vvf-cap) of both capacitors 32a and 32b is half of the input AC voltage (Vi) (since there are two capacitors 32 connected in series). That is, (Vvf-cap = Vi (peak) / 2). For example, if Vi = 100Vac (100V AC voltage), Vi (peak) = Vi × 2 ^1/2 = 140 [V], so that the peak voltage value of both capacitors 32a and 32b (this is the discharge start voltage ( Vvf)) is Vvf-cap≈70 [V].

各周期において入力交流電圧（Ｖｉ）がピーク値から低下していったとき、当該電圧値が両コンデンサ３２ａ、３２ｂの放電開始電圧（Ｖｖｆ）と等しくなるタイミングがあり、このタイミングにおいて第３のダイオード３４ｃが逆バイアスになるとともに、第１、第２のダイオード３４ａ、３４ｂが順バイアスになり、両コンデンサ３２ａ、３２ｂが給電線３０ａ、３０ｂ間において互いに並列接続となることから、給電線３０ａ、３０ｂ間電圧（Ｖｄｃ）は、両コンデンサ３２ａ、３２ｂの電圧に等しくなる（Ｖｄｃ＝Ｖｖｆ−cap）。そして、入力交流電圧（Ｖｉ）値がさらに低下していくと、両コンデンサ３２ａ、３２ｂは放電を開始する。この放電開始電圧（Ｖｖｆ）は、両コンデンサ３２ａ、３２ｂのピーク電圧（Ｖｖｆ−cap）と等しく、上述のように、入力交流電圧（Ｖｉ）が１００Ｖａｃの場合、両コンデンサ３２ａ、３２ｂの放電開始電圧（Ｖｖｆ）は、約７０[Ｖ]となる（ちなみに、入力交流電圧（Ｖｉ）が１００Ｖａｃの場合、導通角が３０°のタイミングで７０[Ｖ]となる。）。 When the input AC voltage (Vi) decreases from the peak value in each cycle, there is a timing when the voltage value becomes equal to the discharge start voltage (Vvf) of both capacitors 32a and 32b. At this timing, the third diode Since 34c becomes reverse bias, the first and second diodes 34a and 34b become forward bias, and both capacitors 32a and 32b are connected in parallel between the feed lines 30a and 30b. The inter-voltage (Vdc) is equal to the voltage of both capacitors 32a and 32b (Vdc = Vvf-cap). When the input AC voltage (Vi) value further decreases, both capacitors 32a and 32b start discharging. This discharge start voltage (Vvf) is equal to the peak voltage (Vvf-cap) of both capacitors 32a and 32b. As described above, when the input AC voltage (Vi) is 100Vac, the discharge start voltage of both capacitors 32a and 32b. (Vvf) is about 70 [V] (by the way, when the input AC voltage (Vi) is 100 Vac, the conduction angle becomes 70 [V] at the timing of 30 °).

したがって、入力交流電圧（Ｖｉ）が谷埋め回路２２におけるコンデンサ３２ａ、３２ｂの放電開始電圧（Ｖｖｆ）まで低下すると、第１、第２コンデンサ３２ａ、３２ｂが放電を開始して、両コンデンサ３２ａ、３２ｂに充電されていた電力が低色温度ＬＥＤ１２に供給され、たとえ入力交流電圧（Ｖｉ）が低色温度ＬＥＤ１２の順方向電圧（Ｖｆ１）以下に下がったとしても低色温度ＬＥＤ１２は発光し続ける。放電開始後、低色温度ＬＥＤ１２に流れる電流（Ｉ_Ｌ）は、両コンデンサ３２ａ、３２ｂの容量に応じて漸減する（両コンデンサ３２ａ、３２ｂの容量が大きければ漸減の度合いはさらに緩やかになり、容量が小さければ漸減の度合いはやや急になる。）。 Therefore, when the input AC voltage (Vi) decreases to the discharge start voltage (Vvf) of the capacitors 32a and 32b in the valley filling circuit 22, the first and second capacitors 32a and 32b start to discharge, and both capacitors 32a and 32b. Is supplied to the low color temperature LED 12, and the low color temperature LED 12 continues to emit light even if the input AC voltage (Vi) drops below the forward voltage (Vf 1) of the low color temperature LED 12. After the start of discharge, the current (I _L ) flowing through the low color temperature LED 12 gradually decreases in accordance with the capacities of both capacitors 32a and 32b (if the capacities of both capacitors 32a and 32b are large, the degree of gradual decrease becomes more gradual. If is small, the degree of gradual decrease is a little steep.)

然る後、一旦ゼロ電圧になって再び昇圧してきた入力交流電圧（Ｖｉ）が、低色温度ＬＥＤ１２に給電することによって漸減してきたコンデンサ電圧に一致した（このときのコンデンサ電圧が谷埋め回路２２の充電開始電圧（Ｖｖｇ）となる。）後は、再び入力交流電圧（Ｖｉ）が低色温度ＬＥＤ１２に印加され、結果として低色温度ＬＥＤ１２は入力交流電圧（Ｖｉ）の増減に拘わらず点灯し続けることになる（同時に、コンデンサ３２も充電される。）。一方、高色温度ＬＥＤ１４は、入力交流電圧（Ｖｉ）が高色温度ＬＥＤ１４の順方向電圧（Ｖｆ２）になった時に発光を開始する。 Thereafter, the input AC voltage (Vi) that once became zero voltage and increased again coincided with the capacitor voltage gradually decreased by supplying power to the low color temperature LED 12 (the capacitor voltage at this time is the valley filling circuit 22). After that, the input AC voltage (Vi) is applied to the low color temperature LED 12 again. As a result, the low color temperature LED 12 is lit regardless of the increase or decrease in the input AC voltage (Vi). The capacitor 32 will be charged at the same time. On the other hand, the high color temperature LED 14 starts to emit light when the input AC voltage (Vi) becomes the forward voltage (Vf2) of the high color temperature LED 14.

したがって、本実施例の谷埋め回路２２によれば、入力交流電圧（Ｖｉ）値がゼロになる前後においても、両給電線３０ａ、３０ｂ間の直流電圧（Ｖｄｃ）を所定の充電開始電圧（Ｖｖｇ）（本実施例では上述のように約７０[Ｖ]）以上となるように電圧波形が谷埋めされる。 Therefore, according to the valley filling circuit 22 of the present embodiment, the DC voltage (Vdc) between the feeder lines 30a and 30b is set to the predetermined charging start voltage (Vvg) even before and after the input AC voltage (Vi) value becomes zero. (In this embodiment, the voltage waveform is valley-filled so as to be equal to or higher than about 70 [V] as described above.)

谷埋め回路２２で谷埋めされた両給電線３０ａ、３０ｂ間の直流電圧（Ｖｄｃ）は、低色温度ＬＥＤ１２および高色温度ＬＥＤ１４、さらにこれらを駆動する低色温度ＬＥＤ用駆動回路１６および高色温度ＬＥＤ用駆動回路１８に上記の態様で印加される。 The DC voltage (Vdc) between the two power supply lines 30a and 30b valley-filled by the valley-filling circuit 22 includes the low color temperature LED 12 and the high color temperature LED 14, and the low color temperature LED drive circuit 16 and the high color driving the LED. The temperature LED driving circuit 18 is applied in the above-described manner.

本実施例では、低色温度ＬＥＤ１２を駆動する低色温度ＬＥＤ用駆動回路１６は、上述のように、１つの電流制限用抵抗２４のみで構成されている。これにより、入力波形−出力波形間での位相ずれが発生せず、図２（ｃ）に示すように、入力交流電圧（Ｖｉ）がピークのときに、低色温度ＬＥＤ１２に供給される電流（Ｉ_Ｌ）もピークとなり、入力交流電圧（Ｖｉ）がピークから低下していくと、電流（Ｉ_Ｌ）も低下していく。 In this embodiment, the low color temperature LED drive circuit 16 for driving the low color temperature LED 12 is composed of only one current limiting resistor 24 as described above. As a result, there is no phase shift between the input waveform and the output waveform, and as shown in FIG. 2C, when the input AC voltage (Vi) is at a peak, the current supplied to the low color temperature LED 12 ( I _L ) also peaks, and when the input AC voltage (Vi) decreases from the peak, the current (I _L ) also decreases.

ここで、低色温度ＬＥＤ１２の順方向電圧（Ｖｆ１）は、谷埋め回路２２の充電開始電圧（Ｖｖｇ）よりも低く設定されている（Ｖｖｇ＞Ｖｆ１）ので、入力交流電圧（Ｖｉ）値がゼロになる前後であっても、低色温度ＬＥＤ１２は、両コンデンサ３２ａ、３２ｂから供給された電力で点灯状態を維持できる。 Here, since the forward voltage (Vf1) of the low color temperature LED 12 is set lower than the charging start voltage (Vvg) of the valley filling circuit 22 (Vvg> Vf1), the input AC voltage (Vi) value is zero. Even before and after, the low color temperature LED 12 can maintain the lighting state with the power supplied from both capacitors 32a and 32b.

なお、Ｖｉ＞Ｖｖｆである期間において、低色温度ＬＥＤ１２への供給電流は、Ｉ_Ｌ≒（Ｖｉ−Ｖｆ１）／Ｒ１であり、Ｖｉ＜Ｖｖｆである期間においては、Ｉ_Ｌ≒（（Ｖｖｆ−Ｖｆ１）／Ｒ１）ε^{−ｔ／（Ｃ１＋Ｃ２）Ｒ１}で算出することができる（Ｃ１：第１のコンデンサの容量[Ｆ]。Ｃ２：第２のコンデンサの容量[Ｆ]）。 In the period where Vi> Vvf, the supply current to the low color temperature LED 12 is I _L ≈ (Vi−Vf1) / R1, and in the period where Vi <Vvf, I _L ≈ ((Vvf−Vf1 ) / R1) ε− ^{t / (C1 + C2) R1} (C1: capacitance [F] of the first capacitor; C2: capacitance [F] of the second capacitor).

高色温度ＬＥＤ１４の順方向電圧（Ｖｆ２）は、谷埋め回路２２の放電開始電圧（Ｖｖｆ）よりも高く設定されている（本実施例では、１００[Ｖ]）。当該高色温度ＬＥＤ１４を駆動する高色温度ＬＥＤ用駆動回路１８は、上述のようにトランジスタによる定電流回路であることから、Ｖｉ＞Ｖｆ２である期間において、高色温度ＬＥＤ１４に供給される電流（Ｉ_Ｈ）は、Ｉ_Ｈ≒Ｖ_ＢＥ／Ｒ２（定電圧）となる（Ｖ_ＢＥ：第２のトランジスタ２６ｂにおけるベース・エミッタ間電圧[Ｖ]。Ｒ２：第１の定電流回路用抵抗２８ａの抵抗値[Ω]）。 The forward voltage (Vf2) of the high color temperature LED 14 is set to be higher than the discharge start voltage (Vvf) of the valley filling circuit 22 (100 [V] in this embodiment). Since the high color temperature LED driving circuit 18 for driving the high color temperature LED 14 is a constant current circuit using a transistor as described above, a current supplied to the high color temperature LED 14 during a period of Vi> Vf2 ( I _H ) becomes I _H ≈V _BE / R2 (constant voltage) (V _BE : base-emitter voltage [V] in the second transistor 26b. R2: resistance of the first constant current circuit resistor 28a) Value [Ω]).

一方、Ｖｉ＜Ｖｆ２である期間においては、高色温度ＬＥＤ１４に電流が流れないことから、Ｉ_Ｈ＝０となる。なお、高色温度ＬＥＤ１４が点灯する期間は、谷埋め回路２２における両コンデンサ３２ａ、３２ｂの充電期間の一部であるから、当該高色温度ＬＥＤ１４の電力等と両コンデンサ３２ａ、３２ｂの容量との間には関連性がない。 On the other hand, during a period of Vi <Vf2, no current flows through the high color temperature LED 14, so I _H = 0. The period during which the high color temperature LED 14 is lit is a part of the charging period of the capacitors 32a and 32b in the valley filling circuit 22. Therefore, the power of the high color temperature LED 14 and the capacity of the capacitors 32a and 32b There is no relationship between them.

なお、高色温度ＬＥＤ用駆動回路１８を、上述した低色温度ＬＥＤ用駆動回路１６のように抵抗だけで構成することも可能であるが、高色温度ＬＥＤ１４の順方向電圧（Ｖｆ２）は比較的大きく、入力交流電圧（Ｖｉ）に対して高色温度ＬＥＤ１４に流れる電流値（Ｉ_Ｈ）の変動が大きくなってしまう（つまり、仮に高色温度ＬＥＤ用駆動回路１８の抵抗値をＲ_ｘとすると、高色温度ＬＥＤ１４に流れる電流値は、Ｉ_Ｈ＝（Ｖｉ−Ｖｆ２）／Ｒｘとなる。入力電圧Ｖｉを中心値Ｖｉｏと変動値ΔＶｉとで表すと、Ｖｉ＝Ｖｉｏ＋ΔＶｉとなり、Ｉ_Ｈ＝（Ｖｉｏ−Ｖｆ２）／Ｒ_ｘ＋ΔＶｉ／Ｒ_ｘとなる。ここで、「（Ｖｉｏ−Ｖｆ２）／Ｒ_ｘ」は固定値である一方で、「ΔＶｉ／Ｒ_ｘ」は変動値であり、高色温度ＬＥＤ１４の順方向電圧（Ｖｆ２）が大きくなると、固定値は小さくなり、相対的に変動値が大きくなる。）。したがって、本実施例のように、トランジスタを用いた定電流回路を使用するのが好適である。 Note that the high color temperature LED drive circuit 18 can be configured by only a resistor as in the low color temperature LED drive circuit 16 described above, but the forward voltage (Vf2) of the high color temperature LED 14 is compared. The fluctuation of the current value (I _H ) flowing through the high color temperature LED 14 with respect to the input AC voltage (Vi) becomes large (that is, the resistance value of the high color temperature LED drive circuit 18 is assumed to be R _x . Then, the current value flowing through the high color temperature LED 14 is I _H = (Vi−Vf2) / Rx When the input voltage Vi is expressed by the center value Vio and the fluctuation value ΔVi, Vi = Vio + ΔVi, and I _H = (V Vio−Vf2) / R _x + ΔVi / R _x where “(Vio−Vf2) / R _x ” is a fixed value, while “ΔVi / R _x ” is a variable value, and a high color temperature. LED14 forward voltage As (Vf2) increases, the fixed value decreases and the variation value increases relatively). Therefore, it is preferable to use a constant current circuit using a transistor as in this embodiment.

次に、位相制御調光器３８を用いて入力交流電圧（Ｖｉ）の導通角を９０°に設定した場合におけるＬＥＤ照明装置１０の動作について、図３を用いて説明する。 Next, the operation of the LED lighting apparatus 10 when the conduction angle of the input AC voltage (Vi) is set to 90 ° using the phase control dimmer 38 will be described with reference to FIG.

導通角が９０°の入力交流電圧（Ｖｉ）は、図３（ａ）のような波形になる。位相制御調光器３８のトライアック３６がオンになるタイミングから両ＬＥＤ１２、１４への通電が始まり、入力交流電圧（Ｖｉ）が低下していき、高色温度ＬＥＤ１４の順方向電圧（Ｖｆ２）よりも小さくなったときに、高色温度ＬＥＤ１４の通電が停止する（Ｉ_Ｈ＝０）。例えば、高色温度ＬＥＤ１４の順方向電圧（Ｖｆ２）が１００[Ｖ]である場合、当該高色温度ＬＥＤ１４への通電が停止するタイミングは、θ（導通角）＝ｓｉｎ^-1（Ｖｆ２／Ｖｉ(peak)）＝ｓｉｎ^-1（１００[Ｖ]／１４０[Ｖ]）＝４５．６°のときになる。 The input AC voltage (Vi) having a conduction angle of 90 ° has a waveform as shown in FIG. The energization of both the LEDs 12 and 14 starts from the timing when the TRIAC 36 of the phase control dimmer 38 is turned on, and the input AC voltage (Vi) decreases and becomes higher than the forward voltage (Vf2) of the high color temperature LED 14. When it becomes smaller, energization of the high color temperature LED 14 stops (I _H = 0). For example, when the forward voltage (Vf2) of the high color temperature LED 14 is 100 [V], the timing at which the energization to the high color temperature LED 14 is stopped is θ (conduction angle) = sin ⁻¹ (Vf2 / Vi ( peak)) = sin ⁻¹ (100 [V] / 140 [V]) = 45.6 °.

表１および図４は、位相制御調光器３８による導通角θに対する両ＬＥＤ１２、１４への通流電流の特性例を示している。なお、この例において、低色温度ＬＥＤ１２の順方向電圧（Ｖｆ１）および定格電流は、それぞれ３０[Ｖ]および１８[ｍＡ]であり、当該低色温度ＬＥＤ１２の定格電力（Ｗ_Ｌ）は、３０[Ｖ]×１８[ｍＡ]＝０．５４[Ｗ]である。また、高色温度ＬＥＤ１４の順方向電圧（Ｖｆ２）および定格電流は、それぞれ１００[Ｖ]および２７[ｍＡ]であり、当該高色温度ＬＥＤ１４の定格電力（Ｗ_Ｈ）は、１００[Ｖ]×２７[ｍＡ]＝２．７[Ｗ]である。さらに、谷埋め回路２２の放電開始電圧（Ｖｖｆ）は７０[Ｖ]であり、入力交流電圧（Ｖｉ）が７０[Ｖ]になる導通角は、θ＝ｓｉｎ^-1（７０[Ｖ]／１４０[Ｖ]）＝３０°である。 Table 1 and FIG. 4 show characteristic examples of the current flowing through the LEDs 12 and 14 with respect to the conduction angle θ by the phase control dimmer 38. In this example, the forward voltage (Vf1) and the rated current of the low color temperature LED 12 are 30 [V] and 18 [mA], respectively, and the rated power (W _L ) of the low color temperature LED 12 is 30 [V] × 18 [mA] = 0.54 [W]. Further, the forward voltage (Vf2) and the rated current of the high color temperature LED 14 are 100 [V] and 27 [mA], respectively, and the rated power (W _H ) of the high color temperature LED 14 is 100 [V] × 27 [mA] = 2.7 [W]. Furthermore, the discharge start voltage (Vvf) of the valley filling circuit 22 is 70 [V], and the conduction angle at which the input AC voltage (Vi) becomes 70 [V] is θ = sin ⁻¹ (70 [V] / 140. [V]) = 30 °.

図表に示すように、両ＬＥＤ１２、１４に流れる電流（Ｉ_Ｌ）（Ｉ_Ｈ）は、導通角が狭くなるにつれて徐々に低下する傾向を示している。ここで、谷埋め回路２２による谷埋め効果により、低色温度ＬＥＤ１２に流れる電流（Ｉ_Ｌ）は、導通角θが３０°以下でもとぎれることがなく、低色温度ＬＥＤ１２は継続して発光している。その一方で、高色温度ＬＥＤ１４に流れる電流（Ｉ_Ｈ）は、導通角が５０°以下の場合においてほぼゼロになり、高色温度ＬＥＤ１４は消灯する。

As shown in the chart, the currents (I _L ) and (I _H ) flowing through the

LEDs

12 and 14 tend to gradually decrease as the conduction angle becomes narrower. Here, due to the valley filling effect by the valley filling circuit 22, the current (I _L ) flowing through the low color temperature LED 12 is not interrupted even when the conduction angle θ is 30 ° or less, and the low color temperature LED 12 continuously emits light. Yes. On the other hand, the current (I _H ) flowing through the high color temperature LED 14 becomes almost zero when the conduction angle is 50 ° or less, and the high color temperature LED 14 is turned off.

したがって、導通角θを絞っていくと、ＬＥＤ照明装置１０全体としての出光量が低下していくとともに、低色温度ＬＥＤ１２の電力（Ｗ_Ｌ）と、高色温度ＬＥＤ１４の電力（Ｗ_Ｈ）との比率Ｗ_Ｌ／Ｗ_Ｈが大きくなっていき、色温度の低い低色温度ＬＥＤ１２からの光が強調されて出光色温度が低下していく（赤っぽくなる）ことになる。 Accordingly, as the conduction angle θ is reduced, the amount of light emitted from the LED lighting device 10 as a whole decreases, and the power of the low color temperature LED 12 (W _L ) and the power of the high color temperature LED 14 (W _H ) The ratio W _L / W _H increases, the light from the low color temperature LED 12 having a low color temperature is emphasized, and the emitted color temperature decreases (redness).

このように、本実施例のＬＥＤ照明装置１０によれば、位相制御調光器３８によって入力交流電圧（Ｖｉ）の導通角θを狭めて、ＬＥＤ照明装置１０全体としての発光量を低下させていったとき、高色温度ＬＥＤ１４の点灯期間が短くなる一方で、低色温度ＬＥＤ１２は、入力交流電圧（Ｖｉ）の全周波数サイクルに渡って点灯することから、高色温度光の量に対する低色温度光の量の比が大きくなるので、当該ＬＥＤ照明装置１０からの出射光の色温度を低下させることができる。 Thus, according to the LED illumination device 10 of the present embodiment, the conduction angle θ of the input AC voltage (Vi) is narrowed by the phase control dimmer 38 to reduce the light emission amount of the LED illumination device 10 as a whole. When the high color temperature LED 14 is turned on, the low color temperature LED 12 is turned on over the entire frequency cycle of the input AC voltage (Vi) while the lighting period of the high color temperature LED 14 is shortened. Since the ratio of the amount of temperature light becomes large, the color temperature of the emitted light from the LED illumination device 10 can be lowered.

加えて、谷埋め回路２２を用いて、谷埋め回路２２からの直流電圧（Ｖｄｃ）がゼロになるのを回避し、給電欠落部が生じないようにしていることから、低色温度ＬＥＤ１２は常時点灯状態を維持できるので、入力交流電圧（Ｖｉ）がゼロ電圧になるタイミングにおいてもユーザがフリッカを感得するおそれを極小化することができる。 In addition, since the valley voltage filling circuit 22 is used to prevent the DC voltage (Vdc) from the valley filling circuit 22 from becoming zero and the power supply missing portion is prevented from being generated, the low color temperature LED 12 is always used. Since the lighting state can be maintained, it is possible to minimize the possibility that the user perceives flicker even when the input AC voltage (Vi) becomes zero voltage.

また、低色温度ＬＥＤ１２の電力（Ｗ_Ｌ）を、高色温度ＬＥＤ１４の電力（Ｗ_Ｈ）よりも低く設定することにより、温度条件によっては寿命が大幅に短くなるといった問題を有する電解コンデンサの使用を回避できるとともに、谷埋め回路２２全体を小型化することができる。 Also, the use of an electrolytic capacitor having a problem that the lifetime is significantly shortened depending on the temperature condition by setting the power (W _L ) of the low color temperature LED 12 lower than the power (W _H ) of the high color temperature LED 14. Can be avoided, and the entire valley filling circuit 22 can be reduced in size.

すなわち、入力交流電圧（Ｖｉ）が小さいときには、谷埋め回路２２の両コンデンサ３２ａ、３２ｂからの電力が低色温度ＬＥＤ１２に供給されることから、低色温度ＬＥＤ１２の電力（Ｗ_Ｌ）が小さくなれば、それだけ電力供給能力、つまり容量が小さいコンデンサを使用することが可能になるので、電解コンデンサではなく、より容量が小さく、かつ、温度条件の影響を受けにくいセラミックコンデンサ等が使用できるようになる。 That is, when the input AC voltage (Vi) is small, the power from both the capacitors 32a and 32b of the valley filling circuit 22 is supplied to the low color temperature LED 12, so that the power (W _L ) of the low color temperature LED 12 can be reduced. For example, it is possible to use a capacitor with a smaller power supply capacity, that is, a smaller capacity, so it is possible to use a ceramic capacitor having a smaller capacity and less susceptible to temperature conditions rather than an electrolytic capacitor. .

一方、高色温度ＬＥＤ１４は、入力交流電圧（Ｖｉ）がコンデンサ３２ａ、３２ｂの放電開始電圧（Ｖｖｆ）よりも大きい期間においてのみ通電することから、当該高色温度ＬＥＤ１４の電力（Ｗ_Ｈ）が谷埋め回路２２の両コンデンサ３２ａ、３２ｂの容量に影響を与えることはなく、高電力の高色温度ＬＥＤ１４を使用してＬＥＤ照明装置１０全体の出光量を維持することができる。 On the other hand, the high color temperature LED 14 is energized only during a period in which the input AC voltage (Vi) is larger than the discharge start voltage (Vvf) of the capacitors 32a and 32b, so that the power (W _H ) of the high color temperature LED 14 is valley. The capacitance of both capacitors 32a and 32b of the buried circuit 22 is not affected, and the amount of light emitted from the LED lighting device 10 as a whole can be maintained by using the high color LED 14 with high power.

加えて、各ＬＥＤ１２、１４に給電する駆動回路１６、１８は、印加電圧が高いほど、その効率も高くなる傾向にあるので、低い印加電圧で駆動する（つまり、効率の低い）低色温度ＬＥＤ１２の電力（Ｗ_Ｌ）を小さく、逆に、高い印加電圧で駆動する（つまり、効率の高い）高色温度ＬＥＤ１４の電力（Ｗ_Ｈ）を大きくすることにより、出光量が同じでも効率を高めることができる。 In addition, since the drive circuits 16 and 18 that supply power to the LEDs 12 and 14 tend to have higher efficiency as the applied voltage is higher, the low color temperature LEDs 12 that are driven at a lower applied voltage (that is, have lower efficiency). small power (W _L), conversely, is driven at a high applied voltage (i.e., high efficiency) by increasing the power (W _H) of the high color temperature LED 14, to increase the efficiency amount Idemitsu even same Can do.

したがって、同じ出光量であるにも関わらず、小型、長寿命、かつ、高効率のＬＥＤ照明装置１０を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide the LED lighting device 10 that is small in size, has a long life, and is highly efficient despite the same amount of emitted light.

１０…ＬＥＤ照明装置
１２…低色温度ＬＥＤ
１４…高色温度ＬＥＤ
１６…低色温度ＬＥＤ用駆動回路
１８…高色温度ＬＥＤ用駆動回路
２０…整流回路
２２…谷埋め回路
２４…電流制限用抵抗
２６…トランジスタ
２８…定電流回路用抵抗
３０…給電線
３２…コンデンサ
３４…ダイオード
３６…トライアック
３８…位相制御調光器
４０…交流電源
10 ... LED lighting device 12 ... Low color temperature LED
14 ... High color temperature LED
DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... Low color temperature LED drive circuit 18 ... High color temperature LED drive circuit 20 ... Rectifier circuit 22 ... Valley filling circuit 24 ... Current limiting resistor 26 ... Transistor 28 ... Constant current circuit resistor 30 ... Feed line 32 ... Capacitor 34 ... Diode 36 ... Triac 38 ... Phase control dimmer 40 ... AC power supply

Claims

A rectifier circuit for full-wave rectification of an input AC voltage input from an AC power source via a dimmer;
A capacitor connected to the rectifier circuit for charging and discharging at a discharge start voltage equal to or lower than a peak voltage of the input AC voltage and a charge start voltage equal to or lower than the discharge start voltage; and the input AC voltage starts the discharge After the voltage drops to the voltage, the capacitor is discharged until the next charge start voltage is reached, so that the voltage value between the peaks of the full-wave rectified voltage waveform is higher than the charge start voltage. And the valley filling circuit
A low color temperature LED having a low color temperature, and a high color temperature LED having a color temperature higher than that of the low color temperature LED and connected in parallel to the valley filling circuit together with the low color temperature LED;
Each of the LEDs is connected to each of the LEDs, and is composed of two drive circuits that limit the current flowing through the LEDs to below the rated value.
The forward voltage of the low color temperature LED is set lower than the charge start voltage of the valley filling circuit, and the forward voltage of the high color temperature LED is set higher than the discharge start voltage of the capacitor. An LED lighting device.

2. The LED lighting device according to claim 1, wherein the power of the low color temperature LED is set lower than the power of the high color temperature LED.