JP5511618B2 - Ｌｅｄ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ駆動装置に関し、特に、商用電源を利用した効率の良いＬＥＤ発光を行うためのＬＥＤ駆動装置に関する。

ＬＥＤでは、順方向降下電圧以上の電圧がＬＥＤに印加された場合に、急に電流が流れ始める非線形特性を持つ。ＬＥＤに所定の順方向電流（Ｉｆ）を流して、所定の光度の発光を行うとき、順方向降下電圧が順電圧（Ｖｆ）である。したがって、複数のＬＥＤを直列にｎ個接続した場合には、ｎ×Ｖｆ以上の電圧が複数のＬＥＤに印加された場合に、複数のＬＥＤが発光する。また、商用電源から供給される交流電流を全波整流するブリッジダイオードから出力される整流電圧は、商用電源周波数の２倍の周期で、０（ｖ）から最大出力電圧までの変化を繰り返す。したがって、整流電圧が、ｎ×Ｖｆ（ｖ）以上となった場合のみ、複数のＬＥＤが発光するが、ｎ×Ｖｆ（ｖ）未満では、複数のＬＥＤは発光しない。

商用電源から供給される交流電源を全波整流するブリッジダイオードから出力される整流電圧をＬＥＤアレイ１及びＬＥＤアレイ２に印加するに際し、電源電圧に応じて第１〜第３のアナログスイッチを制御して、ＬＥＤアレイ１及びＬＥＤアレイ２の接続形態を、並列接続と直列接続との間で切替える方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の装置では、ＬＥＤアレイ１及びＬＥＤアレイ２を並列接続と直列接続との間で切替えを行うために、中間電位判定回路２が、第１〜第３のアナログスイッチを制御している。しかしながら、中間電位判定回路２は、電源電圧のままで駆動されるため、特に電源電圧が２２０Ｖと高い地域で利用する場合には、高電圧で駆動せざるを得ず、ＩＣ化が難しいという不具合があった。

また、特許文献１に記載の装置において、ＬＥＤアレイ１及びＬＥＤアレイ２が並列接続となる場合には、ＬＥＤアレイ１と第１のアナログスイッチとが電源電圧に対して直列に接続され、ＬＥＤアレイ２と第２アナログスイッチとが電源電圧に対して直列に接続され、ＬＥＤアレイ１及びＬＥＤアレイ２が直列接続となる場合には、ＬＥＤアレイ１、第３のアナログスイッチ、ＬＥＤアレイ２とが電源電圧に対して直列に接続されている。並列接続と直列接続との切替えによって、電源電圧に対して接続される素子のインピーダンスが変化することから、回路に流れる電流が並列接続と直列接続との切替えによって変化し、全高調波歪（ＴＨＤ：total harmonic distortion）が悪化するという不具合があった。

特開２００９−２８３７７５（図１）

そこで、本発明は、上記の問題点を解決することを目的としたＬＥＤ駆動装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、ＬＥＤブロックの切換え制御を行うための制御部を低電圧で駆動可能とすることによって、ＩＣ化を容易に行えるように構成したＬＥＤ駆動装置を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、ＬＥＤブロックの切換え制御に拘らず、全高調波歪を低く抑えることを可能としたＬＥＤ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、ハイサイド側電源出力及びローサイド側電源出力を有する整流器と、ハイサイド側電源出力及びローサイド側電源出力間の電圧を分圧する分圧部と、複数のＬＥＤを含む第１ＬＥＤ群と、複数のＬＥＤを含む第２ＬＥＤ群と、整流器に対して第１及び第２ＬＥＤ群を直列に接続又は整流器に対して第１及び第２ＬＥＤ群を並列に接続する接続部と、分圧部の分圧出力と閾値とを比較する比較部と、比較部からの出力に応じて接続部を制御して第１及び第２のＬＥＤ群を整流器に対して並列接続から直列接続に切換える制御部とを有することを特徴とする。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置では、接続部は、少なくとも、第１ＬＥＤ群とハイサイド側電源出力との間に配置された第１電流制御回路、第１ＬＥＤ群とローサイド側電源出力との間に配置された第２電流制御回路、第２ＬＥＤ群とハイサイド側電源出力との間に配置された第３電流制御回路、及び第２ＬＥＤ群とローサイド側電源出力との間に配置された第４電流制御回路を含むことが好ましい。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置では、制御部は、第２電流制御回路及び第３の電流制御回路において電流を遮断するように制御することによって、第１及び第２ＬＥＤ群を整流器に対して並列接続から直列接続に切換えることが好ましい。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置では、制御部は、第２電流制御回路及び第３電流制御回路において電流を通過させるように制御することによって、第１及び第２ＬＥＤ群を整流器に対して直列接続から並列接続に切換えることが好ましい。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置では、前記第１電流制御回路及び前記第４電流制御回路における最大電流通過量が、前記第２電流制御回路及び前記第３電流制御回路の最大電流通過量より大きくなるように設定されることが好ましい。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置では、第１電流制御回路及び第４電流制御回路を構成する電流制御用トランジスタの個数が、第２電流制御回路及び第３電流制御回路を構成する電流制御用トランジスタの個数より多くなるように設定されることが好ましい。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置では、制御部は、比較部からの出力に応じて、ハイサイド側電源出力に基づいたハイサイド側制御信号を生成し、第１及び第３電流制御回路を制御する第１制御回路と、比較部からの出力に応じて、ローサイド側電源出力に基づいたローサイド側制御信号を生成し、第２及び第４電流制御回路を制御する第２制御回路とを含むことが好ましい。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置では、比較部は、第１制御回路に比較信号を出力する第１比較回路と、第２制御回路に比較信号を出力する第２比較回路とを含むことが好ましい。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置では、第１制御回路、第１比較回路、第２制御回路及び第２比較回路は、ＩＣ化されていることが好ましい。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置では、第１ＬＥＤ群と第２ＬＥＤ群との間に配置された逆方向電流防止用のダイオードを更に有することが好ましい。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置では、前記第１電流制御回路及び前記第４電流制御回路を構成する電流制御用トランジスタの制御電圧を可変することにより飽和電流を制御することが好ましい。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置では、電源電圧を抵抗分圧した低電圧を利用してＬＥＤブロックの切換え制御用の制御回路を駆動しているため、高耐圧の制御回路を利用することなく、且つＩＣ化を容易に行うことが可能となった。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置では、ＬＥＤブロックの切換え時に、ＬＥＤブロックに流れる電流量を制御するので、ＬＥＤブロックの切換え制御に拘らず、全高調波歪を低く抑えることが可能となった。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置の概略説明図である。 ＬＥＤ駆動回路１００の詳細を示した回路図である。 全波整流回路１２の出力電圧波形例５０を示す図である。 ＬＥＤブロックの切り換えシーケンス例を示す図である。 第１制御部３３からの制御信号を示した図である。 第２制御部４３からの制御信号を示した図である。 ＬＥＤ駆動回路１において全波整流回路１２から供給される電圧及び電流を示す図である。 本発明に係る他のＬＥＤ駆動装置の概略説明図である。 本発明に係る更に他のＬＥＤ駆動装置の概略説明図である。 ＬＥＤ駆動回路２００の詳細を示した回路図である。 ＬＥＤブロックの他の切り換えシーケンス例を示す図である。

以下図面を参照して、本発明に係るＬＥＤ駆動装置について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

図１は、本発明に係るＬＥＤ駆動装置の概略説明図である。

ＬＥＤ駆動装置１は、図１に示す様に、商用電源（例えば、交流１００Ｖ）１０と接続する接続端子１１、全波整流回路１２、抵抗分圧部２０、ハイサイド側制御回路３０、ローサイド側制御回路４０、及びＬＥＤ駆動回路１００等から構成される。

接続端子１１は、商用交流電源と接続するためのものであって、ＬＥＤ駆動装置１がＬＥＤ電球として構成される場合には、ＬＥＤ電球の口金として形成される。全波整流回路１２は、４つのダイオードＤ１〜Ｄ４から構成されるダイオードブリッジ式であって、ハイサイド側電源出力１３及びローサイド側電源出力１４を有する。なお、全波整流回路１２は、トランスによる変圧回路を含んだ全波整流回路であっても良く、またセンタートラップ付きのトランスを用いた２相全波整流回路であっても良い。

抵抗分圧部２０は、３つの抵抗２１、２２及び２３から構成され、全波整流回路１２からの全波整流された出力を最大電圧が３Ｖ程度となるように分圧して、ハイサイド側制御回路３０及びローサイド側制御回路４０にそれぞれ供給できるように構成されている。抵抗分圧部２０によって、ハイサイド側制御回路３０及びローサイド側制御回路４０に印加される電圧が低減されるので、高耐圧の制御素子を利用することなく、ＣＭＯＳ等によるＩＣ化を容易に行うことが可能となった。

ハイサイド側制御回路３０は、ツェナーダイオード３１及び抵抗３２、第１−１のコンパレータ３４、第１−２のコンパレータ３５及び第１制御部３３を含んで構成されている。ツェナーダイオード３１及び抵抗３２は、基準電圧を生成しハイサイド側制御回路３０の駆動電圧として第１制御部３３へ供給している。また、第１−１のコンパレータ３４は、分圧された全波整流回路１２からの出力が後述する第１閾値電圧を超えたか否かの検出を行い、検出信号を第１制御部３３へ供給する。さらに、第１−２のコンパレータ３５は、分圧された全波整流回路１２からの出力が後述する第２閾値電圧を超えたか否かの検出を行い、検出信号を第１制御部３３へ供給する。ここでは、点線３８で囲った部分、即ち、第１−１のコンパレータ３４、第１−２のコンパレータ３５及び第１制御部３３をＣＭＯＳ等によってＩＣ化することができる。

ローサイド側制御回路４０は、ツェナーダイオード４１及び抵抗４２、第２−１のコンパレータ４４、第２−２のコンパレータ４５及び第２制御部４３を含んで構成されている。ツェナーダイオード４１及び抵抗４２は、基準電圧を生成しローサイド側制御回路４０の駆動電圧として第２制御部４３へ供給している。また、第２−１のコンパレータ４４は、分圧された全波整流回路１２からの出力が後述する第１閾値電圧を超えたか否かの検出を行い、検出信号を第２制御部４３へ供給する。さらに、第２−２のコンパレータ４５は、分圧された全波整流回路１２からの出力が後述する第２閾値電圧を超えたか否かの検出を行い、検出信号を第２制御部４３へ供給する。ここでは、点線４８で囲った部分、即ち、第２−１のコンパレータ４４、第２−２のコンパレータ４５及び第２制御部４３をＣＭＯＳ等によってＩＣ化することができる。

ＬＥＤ駆動回路１００は、複数のＬＥＤを含む第１ＬＥＤブロック１１０、複数のＬＥＤを含む第２ＬＥＤブロック１２０、複数のＬＥＤを含む第３ＬＥＤブロック１３０、複数のＬＥＤを含む第４ＬＥＤブロック１４０、複数のＬＥＤを含む第５ＬＥＤブロック１５０、及び複数のＬＥＤを含む第６ＬＥＤブロック１６０を有している。第１ＬＥＤブロック１１０〜第６ＬＥＤブロック１６０は、Ｖｆ＝３．２Ｖの白色ＬＥＤを６個ずつ直列に接続したものである。したがって、各ＬＥＤブロック単独では、印加電圧が第１の順電圧（Ｖ１：３．２Ｖ×６＝１９．２Ｖ）以上となった場合に、各ブロックに含まれるＬＥＤが発光を開始する。また、第１ＬＥＤブロック１１０〜第６ＬＥＤブロック１６０の内の２つが直列に接続された場合には、印加電圧が第２の順電圧（Ｖ２：３．２Ｖ×６×２＝３８．４Ｖ）以上となった場合に、直列に接続された２ブロックに含まれるＬＥＤが発光を開始する。さらに、第１ＬＥＤブロック１１０〜第６ＬＥＤブロック１６０の内の３つが直列に接続された場合には、印加電圧が第３の順電圧（Ｖ３：３．２Ｖ×６×３＝５７．６Ｖ）以上となった場合に、直列に接続された３ブロックに含まれるＬＥＤが発光を開始する。

また、ＬＥＤ駆動回路１００において、第１ＬＥＤブロック１１０は、全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３と第１−１電流制御部１１１を介して接続され、全波整流回路１２のローサイド側電源出力１４と第１−２電流制御部１１２を介して接続されている。同様に、第２ＬＥＤブロック１２０は、ハイサイド側電源出力１３と第２−１電流制御部１２１を介して接続され、ローサイド側電源出力１４と第２−２電流制御部１２２を介して接続されている。同様に、第３ＬＥＤブロック１３０は、ハイサイド側電源出力１３と第３−１電流制御部１３１を介して接続され、ローサイド側電源出力１４と第３−２電流制御部１３２を介して接続されている。同様に、第４ＬＥＤブロック１４０は、ハイサイド側電源出力１３と第４−１電流制御部１４１を介して接続され、ローサイド側電源出力１４と第４−２電流制御部１４２を介して接続されている。同様に、第５ＬＥＤブロック１５０は、ハイサイド側電源出力１３と第５−１電流制御部１５１を介して接続され、ローサイド側電源出力１４と第５−２電流制御部１５２を介して接続されている。同様に、第６ＬＥＤブロック１６０は、ハイサイド側電源出力１３と第６−１電流制御部１６１を介して接続され、ローサイド側電源出力１４と第６−２電流制御部１６２を介して接続されている。

さらに、ＬＥＤ駆動回路１００では、第１ＬＥＤブロック１１０と第２ＬＥＤブロック１２０との間に第１逆方向電流防止用ダイオード１７１が配置されている。同様に、第２ＬＥＤブロック１２０と第３ＬＥＤブロック１３０との間に第２逆方向電流防止用ダイオード１７２が配置され、第３ＬＥＤブロック１３０と第４ＬＥＤブロック１４０との間に第３逆方向電流防止用ダイオード１７３が配置され、第４ＬＥＤブロック１４０と第５ＬＥＤブロック１５０との間に第４逆方向電流防止用ダイオード１７４が配置され、第５ＬＥＤブロック１５０と第６ＬＥＤブロック１６０との間に第５逆方向電流防止用ダイオード１７５が配置されている。

図２は、ＬＥＤ駆動回路１００の詳細を示した回路図である。

第１−１電流制御部１１１は、４つのＰ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１〜Ｍ４から構成されている。各Ｍ１〜Ｍ４は、ソースが全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３と接続され、ドレインが第１ＬＥＤブロック１１０と接続され、ゲートには第１制御部３３からの制御信号Ｐ１が印加されるように構成されている。第１−１電流制御部１１１は、第１制御部３３からの制御信号Ｐ１によって、Ｍ１のみをＯＮ状態とし且つＭ２〜Ｍ４をＯＦＦ状態とする場合、Ｍ１及びＭ２をＯＮ状態とし且つＭ３及びＭ４をＯＦＦ状態とする場合、Ｍ１〜Ｍ４の全てをＯＮ状態とする場合の３つの状態に制御される。

第２−１電流制御部１２１は、１つのＰ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ５から構成されている。Ｍ５は、ソースが全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３と接続され、ドレインが第２ＬＥＤブロック１２０と接続され、ゲートには第１制御部３３からの制御信号Ｐ２が印加されるように構成されている。第２−１電流制御部１２１は、第１制御部３３からの制御信号Ｐ２によって、Ｍ５をＯＮ状態とする場合、Ｍ５をＯＦＦ状態とする場合の２つの状態に制御される。

第３−１電流制御部１３１は、２つのＰ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ６及びＭ７から構成されている。各Ｍ６及びＭ７は、ソースが全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３と接続され、ドレインが第３ＬＥＤブロック１３０と接続され、ゲートには第１制御部３３からの制御信号Ｐ３が印加されるように構成されている。第３−１電流制御部１３１は、第１制御部３３からの制御信号Ｐ３によって、Ｍ６のみをＯＮ状態とし且つＭ７をＯＦＦ状態とする場合、Ｍ６及びＭ７をＯＮ状態とする場合、Ｍ６及びＭ７をＯＦＦ状態とする場合の３つの状態に制御される。

第４−１電流制御部１４１は、４つのＰ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ８〜Ｍ１１から構成されている。各Ｍ８〜Ｍ１１は、ソースが全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３と接続され、ドレインが第４ＬＥＤブロック１４０と接続され、ゲートには第１制御部３３からの制御信号Ｐ４が印加されるように構成されている。第４−１電流制御部１４１は、第１制御部３３からの制御信号Ｐ４によって、Ｍ８のみをＯＮ状態とし且つＭ９〜Ｍ１１をＯＦＦ状態とする場合、Ｍ８及びＭ９をＯＮ状態とし且つＭ１０及びＭ１１をＯＦＦ状態とする場合、Ｍ８〜Ｍ１１の全てをＯＮ状態とする場合の３つの状態に制御される。

第５−１電流制御部１５１は、１つのＰ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１２から構成されている。Ｍ１２は、ソースが全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３と接続され、ドレインが第２ＬＥＤブロック１５０と接続され、ゲートには第１制御部３３からの制御信号Ｐ５が印加されるように構成されている。第５−１電流制御部１５１は、第１制御部３３からの制御信号Ｐ５によって、Ｍ１２をＯＮ状態とする場合、Ｍ１２をＯＦＦ状態とする場合の２つの状態に制御される。

第６−１電流制御部１６１は、２つのＰ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１３及びＭ１４から構成されている。各Ｍ１３及びＭ１４は、ソースが全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３と接続され、ドレインが第６ＬＥＤブロック１６０と接続され、ゲートには第１制御部３３からの制御信号Ｐ６が印加されるように構成されている。第６−１電流制御部１６１は、第１制御部３３からの制御信号Ｐ６によって、Ｍ１３のみをＯＮ状態とし且つＭ１４をＯＦＦ状態とする場合、Ｍ１３及びＭ１４をＯＮ状態とする場合、Ｍ１３及びＭ１４をＯＦＦ状態とする場合の３つの状態に制御される。

Ｐ型ＭＯＳＦＥＴであるＭ１〜Ｍ１４は、ゲートにソース電位を基準として所定の閾値電圧（−Ｖｔｈ）以下の電圧が印加されるとＯＮ状態となり、ハイサイド側電源出力１３と各ＬＥＤブロックとを導通させ、ゲートにソースと同電位の電圧が印加されるとＯＦＦ状態となって、ハイサイド側電源出力１３と各ＬＥＤブロックとの間の導通を遮断するように構成されている。

上記の様に、ハイサイド側制御回路３０の第１制御部３３が、Ｍ１〜Ｍ１４をＯＮ状態とさせるための電圧（Ｌ）は、ハイサイド側電源出力１３の電圧から閾値電圧（−Ｖｔｈ）分以上を差し引いた電圧値であり、Ｍ１〜Ｍ１４をＯＦＦ状態とさせるための電圧（Ｈ）は、ハイサイド側電源出力１３と同電圧となる。ハイサイド側制御回路３０では、ハイサイド側電源出力１３の電位を基準として動作していることから、第１−１電流制御部１１１〜第６−１電流制御部１６１に供給するための制御信号Ｐ１〜Ｐ６を生成するに際して、電圧レベルシフト等を行う必要がない。

第１−２電流制御部１１２は、１つのＮ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ２０から構成されている。Ｍ２０は、ソースが全波整流回路１２のローサイド側電源出力１４と接続され、ドレインが第１ＬＥＤブロック１１０と接続され、ゲートには第２制御部４３からの制御信号Ｎ１が印加されるように構成されている。第１−２電流制御部１１２は、第２制御部４３からの制御信号Ｎ１によって、Ｍ２０をＯＮ状態とする場合、Ｍ２０をＯＦＦ状態とする場合の２つの状態に制御される。

第２−２電流制御部１２２は、２つのＮ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ２１及びＭ２２から構成されている。各Ｍ２１及びＭ２２は、ソースが全波整流回路１２のローサイド側電源出力１４と接続され、ドレインが第２ＬＥＤブロック１２０と接続され、ゲートには第２制御部４３からの制御信号Ｎ２が印加されるように構成されている。第２−２電流制御部１２２は、第２制御部４３からの制御信号Ｎ２によって、Ｍ２１のみをＯＮ状態とし且つＭ２２をＯＦＦ状態とする場合、Ｍ２１及びＭ２２をＯＮ状態とする場合、Ｍ２１及びＭ２２をＯＦＦ状態とする場合の３つの状態に制御される。

第３−２電流制御部１３２は、４つのＮ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ２３〜Ｍ２６から構成されている。各Ｍ２３〜Ｍ２６は、ソースが全波整流回路１２のローサイド側電源出力１４と接続され、ドレインが第３ＬＥＤブロック１３０と接続され、ゲートには第２制御部４３からの制御信号Ｎ３が印加されるように構成されている。第３−２電流制御部１３２は、第２制御部４３からの制御信号Ｎ３によって、Ｍ２３のみをＯＮ状態とし且つＭ２４〜Ｍ２６をＯＦＦ状態とする場合、Ｍ２３及びＭ２４をＯＮ状態とし且つＭ２５及びＭ２６をＯＦＦ状態とする場合、Ｍ２３〜Ｍ２６の全てをＯＮ状態とする場合の３つの状態に制御される。

第４−２電流制御部１４２は、１つのＮ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ２７から構成されている。Ｍ２７は、ソースが全波整流回路１２のローサイド側電源出力１４と接続され、ドレインが第４ＬＥＤブロック１４０と接続され、ゲートには第２制御部４３からの制御信号Ｎ４が印加されるように構成されている。第４−２電流制御部１４２は、第２制御部４３からの制御信号Ｎ４によって、Ｍ２７をＯＮ状態とする場合、Ｍ２７をＯＦＦ状態とする場合の２つの状態に制御される。

第５−２電流制御部１５２は、２つのＮ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ２８及びＭ２９から構成されている。各Ｍ２８及びＭ２９は、ソースが全波整流回路１２のローサイド側電源出力１４と接続され、ドレインが第５ＬＥＤブロック１５０と接続され、ゲートには第２制御部４３からの制御信号Ｎ５が印加されるように構成されている。第５−２電流制御部１５２は、第２制御部４３からの制御信号Ｎ５によって、Ｍ２８をＯＮ状態とし且つＭ２９をＯＦＦ状態とする場合、Ｍ２８及びＭ２９をＯＮ状態とする場合、Ｍ２８及びＭ２９をＯＦＦ状態とする場合の３つの状態に制御される。

第６−２電流制御部１６２は、４つのＮ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ３０〜Ｍ３４から構成されている。各Ｍ３０〜Ｍ３４は、ソースが全波整流回路１２のローサイド側電源出力１４と接続され、ドレインが第６ＬＥＤブロック１６０と接続され、ゲートには第２制御部４３からの制御信号Ｎ６が印加されるように構成されている。第６−２電流制御部１６２は、第２制御部４３からの制御信号Ｎ６によって、Ｍ３０のみをＯＮ状態とし且つＭ３１〜Ｍ３４をＯＦＦ状態とする場合、Ｍ３０及びＭ３１をＯＮ状態とし且つＭ３２及びＭ３３をＯＦＦ状態とする場合、Ｍ３０〜Ｍ３４の全てをＯＮ状態とする場合の３つの状態に制御される。

Ｎ型ＭＯＳＦＥＴであるＭ２０〜Ｍ３４は、ゲートにソース電位を基準として所定の閾値電圧（＋Ｖｔｈ）以上の電圧が印加されるとＯＮ状態となりローサイド側電源出力１４と各ＬＥＤブロックとを導通させ、ゲートにソースと同電位の電圧が印加されるとＯＦＦ状態となってローサイド側電源出力１４と各ＬＥＤブロックとの間の導通を遮断するように構成されている。

上記の様に、ローサイド側制御回路４０の第２制御部４３が、Ｍ２０〜Ｍ３４をＯＦＦ状態とさせるための電圧（Ｌ）は、ローサイド側電源出力１４と同電圧であり、Ｍ２０〜Ｍ３４をＯＮ状態とさせるための電圧（Ｈ）は、ローサイド側電源出力１４の電圧から閾値電圧（＋Ｖｔｈ）分以上高い電圧値となる。ローサイド側制御回路４０では、ローサイド側電源出力１４の電位を基準として動作していることから、第１−２電流制御部１２１〜第６−２電流制御部１６２に供給するための制御信号Ｎ１〜Ｎ６を生成するに際して、電圧レベルシフト等を行う必要がない。

ＬＥＤ駆動回路１００の電流制御回路は、上述したようにＰ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１〜Ｍ１４及びＮ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ２０〜Ｍ３４から構成されている。上記のＭＯＳＦＥＴは、全て同じ大きさのＷ／Ｌサイズを有しているので、同通するＭＯＳＦＥＴの個数を変化させて、各電流制御部に流れる最大電流通過量を制御することが可能となる。

以下、ＬＥＤ駆動装置１の動作について図３〜図６を用いて説明する。図３は全波整流回路１２の出力電圧波形例５０を示す図であり、図４はＬＥＤブロックの切り換えシーケンス例を示す図である。なお、図４では、便宜上、逆方向電流防止用ダイオード１７１〜１７５は省略して示している。また、図５（ａ）〜図５（ｆ）は第１制御部３３からの制御信号Ｐ１〜Ｐ６を示した図であり、図６（ａ）〜図６（ｆ）は第２制御部４３からの制御信号Ｎ１〜Ｎ６を示した図である。

全波整流回路１２の出力電圧が０（ｖ）である時刻Ｔ０（図３参照）から全波整流回路１２の出力電圧がＶ２（ｖ）に到達する時刻Ｔ２（図３参照）までの間は、第１−１コンパレータ３４が、全波整流回路１２の出力電圧が第２の順電圧Ｖ２未満であることを検出する。それに応じて、第１−１電流制御部１１１〜第６−１電流制御部１６１が全てＯＮ状態となるように、第１制御部３３から供給される制御信号Ｐ１〜Ｐ６（図５参照）は全てＬＯＷレベルとなる。同様に、第２−１コンパレータ４４が、全波整流回路１２の出力電圧が第２の順電圧Ｖ２未満であることを検出する。それに応じて、第１−２電流制御部１１２〜第６−２電流制御部１６２が全てＯＮ状態となるように、第２制御部４３から供給される制御信号Ｎ１〜Ｎ６（図６参照）は全てＨＩＧＨレベルとなる。

このように、時刻Ｔ０〜Ｔ２では、図４（ａ）に示すような電流経路が形成される。即ち、全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３とローサイド側電源出力１４との間に、第１ＬＥＤブロック１１０〜第６ＬＥＤブロック１６０がそれぞれ並列に接続される電流経路が形成される。

更に、時刻Ｔ０〜Ｔ２では、第１制御部３３からの制御信号Ｐ１は第１−１電流制御部１１１のＭ１のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｐ３は第３−１電流制御部１３１のＭ６のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｐ４は第１−１電流制御部１４１のＭ８のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｐ６は第６−１電流制御部１６１のＭ１３のみをＯＮ状態するように設定されている。同様に、第２制御部４３からの制御信号Ｎ２は第２−２電流制御部１２２のＭ２１のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｎ３は第３−２電流制御部１３２のＭ２３のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｎ５は第５−２電流制御部１５２のＭ２８のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｎ６は第６−２電流制御部１６２のＭ３０のみをＯＮ状態するように設定されている。即ち、この状態では、全ての電流制御部がそれぞれ１つのＭＯＳＦＥＴをＯＮ状態とすることで各ＬＥＤブロックと全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３及びローサイド側電源出力１４とが並列に接続される電流経路を形成していることとなる。

なお、第２−１電流制御部１２１は１つのＭＯＳＦＥＴしか有していないので、制御信号Ｐ２はＭ５をＯＮ状態としている。同様に、制御信号Ｐ５もＭ１２をＯＮ状態とし、制御信号Ｎ１もＭ２０をＯＮ状態とし、制御信号Ｎ４もＭ２７をＯＮ状態とする。ところで、ＭＯＳＦＥＴを１つしか含まない電流制御部（第１−２電流制御部１２１、第５−１電流制御部１５１、第１−２電流制御部１１２及び第４−２電流制御部１４２）では、電流制御部の制御とＭＯＳＦＥＴの制御が同じであるので、以下説明を省略する。

［時刻Ｔ０での動作］
時刻Ｔ０では、全波整流回路１２の出力電圧が０（ｖ）であり、第１ＬＥＤブロック１１０〜第６ＬＥＤブロック１６０に含まれるＬＥＤブロックを点灯させるための電圧に達していないので、ＬＥＤは点灯しない。

［時刻Ｔ１での動作］
時刻Ｔ１では、全波整流回路１２の出力電圧が第１の順電圧Ｖ１となり、第１ＬＥＤブロック１１０〜第６ＬＥＤブロック１６０の各ＬＥＤブロックを単独で点灯させるのに充分な電圧となる。したがって、第１ＬＥＤブロック１１０〜第６ＬＥＤブロック１６０の各ＬＥＤが点灯する（図４（ａ）参照）。

［時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の動作］
時刻Ｔ２（図３参照）から時刻Ｔ３（図３参照）までの間は、第１−１コンパレータ３４が、全波整流回路１２の出力電圧が第２の順電圧Ｖ２以上となったことを検出する。それに応じて、第１−１電流制御部１１１、第３−１電流制御部１３１及び第５−１電流制御部１５１のみがＯＮ状態となるように、第１制御部３３は制御信号Ｐ１、Ｐ３及びＰ５のみをＬＯＷレベルとし（図５（ａ）、図５（ｃ）及び図５（ｅ）参照）、且つ制御信号Ｐ２、Ｐ４及びＰ６をＨＩＧＨレベルとする（図５（ｂ）、図５（ｄ）及び図５（ｆ）参照）。

同様に、時刻Ｔ２〜Ｔ３では、第２−１コンパレータ４４が、全波整流回路１２の出力電圧が第２の順電圧Ｖ２以上となったことを検出する。それに応じて、第２−２電流制御部１２２、第４−２電流制御部１４２及び第６−２電流制御部１６２のみがＯＮ状態となるように、第２制御部４３は制御信号Ｎ２、Ｎ４及びＮ６をＨＩＧＨレベルとし（図６（ｂ）、図６（ｄ）及び図６（ｆ）参照）、且つ制御信号Ｎ１、Ｎ３及びＮ５をＬＯＷレベルとする（図６（ａ）、図６（ｃ）及び図６（ｅ）参照）。

このように、時刻Ｔ２〜Ｔ３では、図４（ｂ）に示すような電流経路が形成される。即ち、全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３とローサイド側電源出力１４との間に、第１ＬＥＤブロック１１０と第２ＬＥＤブロック１２０が直列に接続されたもの、第３ＬＥＤブロック１３０と第４ＬＥＤブロック１４０が直列に接続されたもの、及び第５ＬＥＤブロック１５０と第６ＬＥＤブロック１６０が直列に接続されたものが、並列に接続される電流経路が形成され、各ＬＥＤブロックに含まれるＬＥＤが点灯する。

更に、時刻Ｔ２〜Ｔ３では、第１制御部３３からの制御信号Ｐ１は第１−１電流制御部１１１のＭ１及びＭ２のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｐ３は第３−１電流制御部１３１のＭ６及びＭ７をＯＮ状態とし、制御信号Ｐ４は第４−１電流制御部１４１のＭ８及びＭ９のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｐ６は第６−１電流制御部１６１のＭ１３及びＭ１４をＯＮ状態するように設定されている。同様に、第２制御部４３からの制御信号Ｎ２は第２−２電流制御部１２２のＭ２１及びＭ２２をＯＮ状態とし、制御信号Ｎ３は第３−２電流制御部１３２のＭ２３及びＭ２４のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｎ５は第５−２電流制御部１５２のＭ２８及びＭ２９をＯＮ状態とし、制御信号Ｎ６は第６−２電流制御部１６２のＭ３０及びＭ３１のみをＯＮ状態するように設定されている。即ち、この状態では、ＯＮ状態とされている全ての電流制御部がそれぞれ２つのＭＯＳＦＥＴをＯＮ状態とすることで２つのＬＥＤブロックが直列に接続された構成と全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３及びローサイド側電源出力１４とが並列に接続される電流経路を形成していることとなる。

［時刻Ｔ３から時刻Ｔ４の動作］
時刻Ｔ３（図３参照）から時刻Ｔ４（図３参照）までの間は、第１−２コンパレータ３５が、全波整流回路１２の出力電圧が第３の順電圧Ｖ３以上となったことを検出する。それに応じて、第１−１電流制御部１１１及び第４−１電流制御部１４１のみがＯＮ状態となるように、第１制御部３３は制御信号Ｐ１及びＰ４のみをＬＯＷレベルとし（図５（ａ）及び図５（ｄ）参照）、且つ制御信号Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５及びＰ６をＨＩＧＨレベルとする（図５（ｂ）、図５（ｃ）、図５（ｅ）及び図５（ｆ）参照）。

同様に、時刻Ｔ３（図３参照）から時刻Ｔ４（図３参照）までの間は、第２−２コンパレータ４５が、全波整流回路１２の出力電圧が第３の順電圧Ｖ３以上となったことを検出する。それに応じて、第３−２電流制御部１３２及び第６−２電流制御部１６２のみがＯＮ状態となるように、第２制御部４３は制御信号Ｎ３及びＮ６のみをＨＩＧＨレベルとし（図６（ｃ）及び図６（ｆ）参照）、且つ制御信号Ｎ１、Ｎ２、Ｎ４及びＮ５をＬＯＷレベルとする（図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｄ）及び図６（ｅ）参照）。

このように、時刻Ｔ３〜Ｔ４では、図４（ｃ）に示すような電流経路が形成される。即ち、全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３とローサイド側電源出力１４との間に、第１ＬＥＤブロック１１０、第２ＬＥＤブロック１２０及び第３ＬＥＤブロック１３０が直列に接続されたもの、第４ＬＥＤブロック１４０、及び第５ＬＥＤブロック１５０及び第６ＬＥＤブロック１６０が直列に接続されたものが、並列に接続される電流経路が形成され、各ＬＥＤブロックに含まれるＬＥＤが点灯する。

更に、時刻Ｔ３〜Ｔ４では、第１制御部３３からの制御信号Ｐ１は第１−１電流制御部１１１のＭ１〜Ｍ４の全てをＯＮ状態とし、制御信号Ｐ４は第４−１電流制御部１４１のＭ８〜Ｍ１１の全てをＯＮ状態とするように設定されている。同様に、第２制御部４３からの制御信号Ｎ３は第３−２電流制御部１３２のＭ２３〜Ｍ２６の全てをＯＮ状態とし、制御信号Ｎ６は第６−２電流制御部１６２のＭ３０〜Ｍ３４の全てをＯＮ状態するように設定されている。即ち、この状態では、ＯＮ状態とされている全ての電流制御部がそれぞれ４つのＭＯＳＦＥＴをＯＮ状態とすることで３つのＬＥＤブロックが直列に接続された構成と全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３及びローサイド側電源出力１４とが並列に接続される電流経路を形成していることとなる。

［時刻Ｔ４から時刻Ｔ５の動作］
時刻Ｔ４（図３参照）から時刻Ｔ５（図３参照）までの間は、第１−２コンパレータ３５が、全波整流回路１２の出力電圧が第３の順電圧Ｖ３未満となったことを検出する。それに応じて、第１−１電流制御部１１１、第３−１電流制御部１３１及び第５−１電流制御部１５１のみがＯＮ状態となるように、第１制御部３３は制御信号Ｐ１、Ｐ３及びＰ５のみをＬＯＷレベルとし（図５（ａ）、図５（ｃ）及び図５（ｅ）参照）、且つ制御信号Ｐ２、Ｐ４、及びＰ６をＨＩＧＨレベルとする（図５（ｂ）、図５（ｄ）、及び図５（ｆ）参照）。

同様に、時刻Ｔ４（図３参照）から時刻Ｔ５（図３参照）までの間は、第２−２コンパレータ４５が、全波整流回路１２の出力電圧が第３の順電圧Ｖ３未満となったことを検出する。それに応じて、第２−２電流制御部１３２、第４−２電流制御部１４２及び第６−２電流制御部１６２のみがＯＮ状態となるように、第２制御部４３は制御信号Ｎ２、Ｎ４及びＮ６のみをＨＩＧＨレベルとし（図６（ｂ）、図６（ｄ）及び図６（ｆ）参照）、且つ制御信号Ｎ１、Ｎ３及びＮ５をＬＯＷレベルとする（図６（ａ）、図６（ｃ）及び図６（ｅ）参照）。

このように、時刻Ｔ４〜Ｔ５では、図４（ｄ）に示すような電流経路が形成される。即ち、全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３とローサイド側電源出力１４との間に、第１ＬＥＤブロック１１０と第２ＬＥＤブロック１２０が直列に接続されたもの、第３ＬＥＤブロック１３０と第４ＬＥＤブロック１４０が直列に接続されたもの、及び第５ＬＥＤブロック１５０と第６ＬＥＤブロック１６０が直列に接続されたものが、並列に接続される電流経路が形成され、各ＬＥＤブロックに含まれるＬＥＤが点灯する。

更に、時刻Ｔ４〜Ｔ５では、第１制御部３３からの制御信号Ｐ１は第１−１電流制御部１１１のＭ１及びＭ２のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｐ３は第３−１電流制御部１３１のＭ６及びＭ７をＯＮ状態とし、制御信号Ｐ４は第４−１電流制御部１４１のＭ８及びＭ９のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｐ６は第６−１電流制御部１６１のＭ１３及びＭ１４をＯＮ状態するように設定されている。同様に、第２制御部４３からの制御信号Ｎ２は第２−２電流制御部１２２のＭ２１及びＭ２２をＯＮ状態とし、制御信号Ｎ３は第３−２電流制御部１３２のＭ２３及びＭ２４のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｎ５は第５−２電流制御部１５２のＭ２８及びＭ２９をＯＮ状態とし、制御信号Ｎ６は第６−２電流制御部１６２のＭ３０及びＭ３１のみをＯＮ状態するように設定されている。即ち、この状態では、ＯＮ状態とされている全ての電流制御部がそれぞれ２つのＭＯＳＦＥＴをＯＮ状態とすることで２つのＬＥＤブロックが直列に接続された構成と全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３及びローサイド側電源出力１４とが並列に接続される電流経路を形成していることとなる。

［時刻Ｔ５から時刻Ｔ７の動作］
時刻Ｔ５（図３参照）から時刻Ｔ７（図３参照）までの間は、第１−１コンパレータ３４が、全波整流回路１２の出力電圧が第２の順電圧Ｖ２未満であることを検出する。それに応じて、第１−１電流制御部１１１〜第６−１電流制御部１６１が全てＯＮ状態となるように、第１制御部３３から供給される制御信号Ｐ１〜Ｐ６（図５参照）は全てＬＯＷレベルとなる。同様に、第２−１コンパレータ４４が、全波整流回路１２の出力電圧が第２の順電圧Ｖ２未満であることを検出する。それに応じて、第１−２電流制御部１１２〜第６−２電流制御部１６２が全てＯＮ状態となるように、第２制御部４３から供給される制御信号Ｎ１〜Ｎ６（図６参照）は全てＨＩＧＨレベルとなる。

このように、時刻Ｔ５〜Ｔ７では、図４（ｅ）に示すような電流経路が形成される。即ち、全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３とローサイド側電源出力１４との間に、第１ＬＥＤブロック１１０〜第６ＬＥＤブロック１６０がそれぞれ並列に接続される電流経路が形成される。

更に、時刻Ｔ５〜Ｔ７では、第１制御部３３からの制御信号Ｐ１は第１−１電流制御部１１１のＭ１のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｐ３は第３−１電流制御部１３１のＭ６のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｐ４は第１−１電流制御部１４１のＭ８のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｐ６は第６−１電流制御部１６１のＭ１３のみをＯＮ状態するように設定されている。同様に、第２制御部４３からの制御信号Ｎ２は第２−２電流制御部１２２のＭ２１のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｎ３は第３−２電流制御部１３２のＭ２３のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｎ５は第５−２電流制御部１５２のＭ２８のみをＯＮ状態とし、制御信号Ｎ６は第６−２電流制御部１６２のＭ３０のみをＯＮ状態するように設定されている。即ち、この状態では、全ての電流制御部がそれぞれ１つのＭＯＳＦＥＴをＯＮ状態とすることで各ＬＥＤブロックと全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３及びローサイド側電源出力１４とが並列に接続される電流経路を形成していることとなる。

なお、時刻Ｔ６（図３参照）となって、全波整流回路１２の出力電圧が第１の順電圧Ｖ１より低下すると、第１ＬＥＤブロック１１０〜第６ＬＥＤブロック１６０に含まれるＬＥＤを点灯させるための電圧に達していないので、ＬＥＤは点灯しない。

以後、時刻Ｔ０〜時刻Ｔ７（次にサイクルの時刻Ｔ０に相当）の状態を繰り返しながら、第１ＬＥＤブロック１１０〜第６ＬＥＤブロック１６０の直列接続及び並列接続の切換えを行う様な点灯制御が行われる。

［全高調波歪を抑制できることの説明］
図７は、ＬＥＤ駆動回路１において全波整流回路１２から供給される電圧及び電流を示す図である。

図７（ａ）は、図３と同様に、全波整流回路１２から供給される電圧波形５０を示している。図７（ｂ）は、全波整流回路１２から供給される電流波形５１を示している。図７（ｃ）は、ＬＥＤ駆動回路１において、第１−１電流制御部１１１〜第６−１電流制御部１６１及び第２−１電流制御部１１２〜第６−２電流制御部１６２が、全て１つのＭＯＳＦＥＴから構成したと仮定した場合の電流波形５２を示す図である。

ＬＥＤ駆動回路１では、時刻Ｔ２及び時刻Ｔ５において、図４（ｂ）に示す電流経路に切換える場合、ＯＮ状態となる全ての電流制御部においてＯＮ状態となるＭＯＳＦＥＴを２個として、２つのＬＥＤブロックが直列に接続されたものに供給される電流量を増加させている。また、ＬＥＤ駆動回路１では、時刻Ｔ３〜時刻Ｔ４において、図４（ｃ）に示す電流経路とする場合、ＯＮ状態となる全ての電流制御部においてＯＮ状態となるＭＯＳＦＥＴを４個として、３つのＬＥＤブロックが直列に接続されたものに供給される電流量を増加させている。したがって、図７（ｂ）に示すように、時刻Ｔ０〜時刻Ｔ７における電流波形が、サインカーブから大きくずれていない。

これに対して、図７（ｃ）に示す電流波形５２では、時刻Ｔ２及び時刻Ｔ５では、電圧は変化しても、２つが直列に接続されたＬＥＤブロックに供給される電流量が、１つのＭＯＳＦＥＴによって制限されてしまうため、電流量が低下してしまう。同様に、時刻Ｔ３〜時刻Ｔ４では、３つが直列に接続されたＬＥＤブロックに供給される電流量が、１つのＭＯＳＦＥＴによって制限されてしまうため、更に電流量が低下してしまう。したがって、図７（ｃ）に示す電流波形５２では、電流波形が、サインカーブから大きくずれてしまう。

図７（ｂ）に示す電流波形５１に含まれる全高調波歪は約２０％であり、図７（ｃ）に示す電流波形５２に含まれる全高調波歪は約７１％である。このように、ＬＥＤ駆動回路１において、各電流制御部において、ＬＥＤブロックの並列接続と直列接続の切換えと同期させて、ＯＮ状態とするＭＯＳＦＥＴの個数を制御して、最大電流通過量を調整することによって、全高調波歪を抑制することが可能となった。

図８は、本発明に係る他のＬＥＤ駆動装置２の概略説明図である。

図８に示すＬＥＤ駆動装置２において、図１に示すＬＥＤ駆動装置１と同じ構成には同じ番号を付して説明を省略する。ＬＥＤ駆動装置２において、図１に示すＬＥＤ駆動装置１との差異は、ハイサイド制御回路３０の抵抗３２とローサイド制御回路４０の抵抗４２を除き、抵抗２５によってツェナーダイオード３１及びツェナーダイオード４１を接続した点のみである。

図８に示すような構成としても、ハイサイド制御回路３０の第１制御部３３及びローサイド制御回路４０の第２制御回路４３へ、それぞれ基準電圧を提供することができる。さらに、図１に示すＬＥＤ駆動装置１と比較して、抵抗数を減少させることも可能となった。

図９は、本発明に係る更に他のＬＥＤ駆動装置３の概略説明図である。

図９に示すＬＥＤ駆動装置３において、図１に示すＬＥＤ駆動装置１と同じ構成には同じ番号を付して説明を省略する。

ＬＥＤ駆動装置３は、図９に示す様に、商用電源（例えば、交流１００Ｖ）１０と接続する接続端子１１、全波整流回路１２、抵抗分圧部２０、ハイサイド側制御回路３０´、ローサイド側制御回路４０´、及びＬＥＤ駆動回路２００等から構成される。

図９に示すハイサイド側制御回路３０´と図１に示すハイサイド側制御回路３０との差異は、ハイサイド側制御回路３０´が第１−２のコンパレータ３５を有していない点のみである。また、図９に示すローサイド側制御回路４０´と図１に示すローサイド側制御回路４０との差異は、ローサイド側制御回路４０´が第２−２のコンパレータ４５を有していない点のみである。

ＬＥＤ駆動回路２００は、複数のＬＥＤを含む第１ＬＥＤブロック２１０、及び複数のＬＥＤを含む第２ＬＥＤブロック２２０を有している。第１ＬＥＤブロック２１０及び第２ＬＥＤブロック２２０は、Ｖｆ＝３．２Ｖの白色ＬＥＤを９個ずつ直列に接続したものである。したがって、各ＬＥＤブロック単独では、印加電圧が第１の順電圧（Ｖ１１：３．２Ｖ×９＝２８．８Ｖ）以上となった場合に、各ブロックに含まれるＬＥＤが発光を開始する。また、第１ＬＥＤブロック２１０及び第２ＬＥＤブロック２２０の内の２つが直列に接続された場合には、印加電圧が第２の順電圧（Ｖ１２：３．２Ｖ×９×２＝５７．６Ｖ）以上となった場合に、直列に接続された２ブロックに含まれるＬＥＤが発光を開始する。

また、ＬＥＤ駆動回路２００において、第１ＬＥＤブロック２１０は、全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３と第１−１電流制御部２１１を介して接続され、全波整流回路１２のローサイド側電源出力１４と第１−２電流制御部２１２を介して接続されている。同様に、第２ＬＥＤブロック２２０は、ハイサイド側電源出力１３と第２−１電流制御部２２１を介して接続され、ローサイド側電源出力１４と第２−２電流制御部２２２を介して接続されている。さらに、ＬＥＤ駆動回路２００では、第１ＬＥＤブロック２１０と第２ＬＥＤブロック２２０との間に逆方向電流防止用ダイオード２７１が配置されている。

図１０は、ＬＥＤ駆動回路２００の詳細を示した回路図である。

第１−１電流制御部２１１は、２つのＰ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ４０及びＭ４１から構成されている。第２−１電流制御部２２１は、１つのＰ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ４２から構成されている。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴであるＭ４０〜Ｍ４２は、ゲートにソース電位を基準として所定の閾値電圧（−Ｖｔｈ）以下の電圧が印加されるとＯＮ状態となり、ハイサイド側電源出力１３と各ＬＥＤブロックとを導通させ、ゲートにソースと同電位の電圧が印加されると、ＯＦＦ状態となって、ハイサイド側電源出力１３と各ＬＥＤブロックとの間の導通を遮断するように構成されている。

上記の様に、ハイサイド側制御回路３０´の第１制御部３３が、Ｍ４０〜Ｍ４２をＯＮ状態とさせるための電圧（Ｌ）は、ハイサイド側電源出力１３の電圧から閾値電圧（−Ｖｔｈ）分以上を差し引いた電圧値であり、Ｍ４０〜Ｍ４２をＯＦＦ状態とさせるための電圧（Ｈ）は、ハイサイド側電源出力１３と同電圧となる。ハイサイド側制御回路３０´では、ハイサイド側電源出力１３の電位を基準として動作していることから、第１−１電流制御部２１１及び第２−１電流制御部２２１に供給するための制御信号Ｐ１１及びＰ１２を生成するに際して、電圧レベルシフト等を行う必要がない。

第１−２電流制御部２１２は、１つのＮ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ５０から構成されている。第２−２電流制御部２２２は、２つのＮ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ５１及びＭ５２から構成されている。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴであるＭ５０〜Ｍ５２は、ゲートにソース電位を基準として所定の閾値電圧（＋Ｖｔｈ）以上の電圧が印加されるとＯＮ状態となり、ローサイド側電源出力１４と各ＬＥＤブロックとを導通させ、ゲートにソースと同電位の電圧が印加されるとＯＦＦ状態となって、ローサイド側電源出力１４と各ＬＥＤブロックとの間の導通を遮断するように構成されている。

上記の様に、ローサイド側制御回路４０´の第２制御部４３が、Ｍ５０〜Ｍ５２をＯＦＦ状態とさせるための電圧（Ｌ）は、ローサイド側電源出力１４と同電圧であり、Ｍ５０〜Ｍ５２をＯＮ状態とさせるための電圧（Ｈ）は、ローサイド側電源出力１４の電圧から閾値電圧（＋Ｖｔｈ）分以上高い電圧値となる。ローサイド側制御回路４０´では、ローサイド側電源出力１４の電位を基準として動作していることから、第１−２電流制御部２２１及び第２−２電流制御部２２２に供給するための制御信号Ｎ１１及びＮ１２を生成するに際して、電圧レベルシフト等を行う必要がない。

ＬＥＤ駆動回路２００の電流制御部は、上述したようにＰ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ４０〜Ｍ４２及びＮ型ＭＯＳＦＥＴ Ｍ５０〜Ｍ５２から構成されている。上記のＭＯＳＦＥＴは、全て同じ大きさのＷ／Ｌサイズを有しているので、同通するＭＯＳＦＥＴの個数を変化させて、各電流制御部に流れる最大電流通過量を制御することが可能となる。即ち、第１−１電流制御部２１１及び第２−２電流制御部２２２における最大電流通過量が、第１−２電流制御部２１２及び第２−１電流制御部２２１の最大電流通過量より大きくなるように設定されている。

図１１は、ＬＥＤブロックの他の切り換えシーケンス例を示す図である。

以下、図１１を用いてＬＥＤ駆動装置３の動作について説明する。図１１では、便宜上、逆方向電流防止用ダイオード２７１は省略して示している。

全波整流回路１２の出力電圧が０（ｖ）からＶ１２（ｖ）に到達するまでの間は、第１−１コンパレータ３４が、全波整流回路１２の出力電圧が第２の順電圧Ｖ１２未満であることを検出する。それに応じて、第１−１電流制御部２１１及び第２−１電流制御部２２１がＯＮ状態となるように、第１制御部３３から制御信号Ｐ１１及びＰ１２が供給される。同様に、第２−１コンパレータ４４が、全波整流回路１２の出力電圧が第２の順電圧Ｖ１２未満であることを検出する。それに応じて、第１−２電流制御部２１２及び第２−２電流制御部２２２がＯＮ状態となるように、第２制御部４３から制御信号Ｎ１１及びＮ１２が供給される。

したがって、全波整流回路１２の出力電圧が０（ｖ）からＶ１２（ｖ）に到達するまでの間は、図１１（ａ）に示すような電流経路が形成される。即ち、全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３とローサイド側電源出力１４との間に、第１ＬＥＤブロック２１０及び第２ＬＥＤブロック２２０がそれぞれ並列に接続される電流経路が形成される。この状態で、全波整流回路１２の出力電圧が第１の順方向電圧Ｖ１１以上となると、第１ＬＥＤブロック２１０及び第２ＬＥＤブロック２２０の各ＬＥＤが点灯する。

全波整流回路１２の出力電圧がＶ１２以上となると、第１−１コンパレータ３４が、全波整流回路１２の出力電圧が第２の順電圧Ｖ１２以上となったことを検出する。それに応じて、第１−１電流制御部２１１のみがＯＮ状態となるように、第１制御部３３は制御信号を供給する。同様に、第２−１コンパレータ４４が、全波整流回路１２の出力電圧が第２の順電圧Ｖ１２以上となったことを検出する。それに応じて、第２−２電流制御部２２２のみがＯＮ状態となるように、第２制御部４３は制御信号を供給する。

したがって、全波整流回路１２の出力電圧がＶ１２（ｖ）以上の間は、図１１（ｂ）に示すような電流経路が形成される。即ち、全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３とローサイド側電源出力１４との間に、第１ＬＥＤブロック２１０と第２ＬＥＤブロック２２０とが直列に接続される電流経路が形成され、各ＬＥＤブロックに含まれるＬＥＤが点灯する。

全波整流回路１２の出力電圧がＶ１２（ｖ）未満となると、第１−１コンパレータ３４が、全波整流回路１２の出力電圧が第２の順電圧Ｖ１２未満であることを検出する。それに応じて、第１−１電流制御部２１１及び第２−１電流制御部２２１がＯＮ状態となるように、第１制御部３３から制御信号が供給される。同様に、第２−１コンパレータ４４が、全波整流回路１２の出力電圧が第２の順電圧Ｖ１２未満であることを検出する。それに応じて、第１−２電流制御部２１２及び第２−２電流制御部２２２が全てＯＮ状態となるように、第２制御部４３から制御信号が供給される。

したがって、全波整流回路１２の出力電圧がＶ１２（ｖ）未満となると、図１１（ｃ）に示すような電流経路が形成される。即ち、全波整流回路１２のハイサイド側電源出力１３とローサイド側電源出力１４との間に、第１ＬＥＤブロック２１０及び第２ＬＥＤブロック２２０がそれぞれ並列に接続される電流経路が形成される。この状態で、全波整流回路１２の出力電圧が第１の順方向電圧Ｖ１１未満となるまで、第１ＬＥＤブロック２１０及び第２ＬＥＤブロック２２０の各ＬＥＤが点灯する。

以後、上記の状態を繰り返しながら、即ち、第１ＬＥＤブロック２１０及び第２ＬＥＤブロック２２０の直列接続及び並列接続の切換えを行いながら、点灯制御が行われる。

図９〜図１１に示した、２つのＬＥＤブロックの直列接続及び並列接続の切換えは、本発明に係るＬＥＤ駆動装置における最小構成単位である。図１に示すＬＥＤ駆動装置１では、６つのＬＥＤブロックを有し、６のＬＥＤブロックを、１個→２個→３個と並列接続から直列接続に切換えて点灯制御を行った。この様に、本発明に係るＬＥＤ駆動装置が備えることができるＬＥＤブロックの個数及び１つのＬＥＤブロックに含まれるＬＥＤの個数は、利用する商用交流電圧の種類（１００Ｖ、２２０Ｖ等）等に応じて、任意に設定することが可能である。また、ＬＥＤブロックの直列と並列との切換えも、前述した１個→２個→３個だけではなく、更に多様に切換えを実施することが可能である。

説明を明確にするため、同一サイズのＷ／Ｌを用いたＦＥＴのＯＮ状態の数で電流の増減を表したが、一般に知られるように、ＦＥＴはゲート電圧の値によってソースとドレインとを流れる電流の飽和値を可変することが可能である。したがって、本発明の実施の形態で示したＯＮ状態のＦＥＴの数が多い場合はゲート電圧の絶対値を大きく、ＯＮ状態のＦＥＴの数が少ない場合はゲート電圧の絶対値を小さくすることによって、複数並列に設置したＦＥＴを単独のＦＥＴで置き換えられることは言うまでもない。

上述したＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤ電球のようなＬＥＤ照明器具、ＬＥＤをバックライトとして利用する液晶テレビ、ＰＣの画面のバックライト用の照明器具等に利用することが可能である。

１、２、３ ＬＥＤ駆動装置
１１ 端子
１２ 全波整流回路
２０ 抵抗分圧部
３０ ハイサイド側制御回路
３１ 第１制御部
４０ ローサイド側制御回路
４１ 第２制御部
１００、２００ ＬＥＤ駆動回路
１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、２１０、２２０ ＬＥＤブロック
１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、２１１、２２１ ハイサイド側電流制御部
１１２、１２２、１３２、１４２、１５２、１６２、２１２、２２２ ローサイド側電流制御部
１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、２７１ 逆方向電流防止用ダイオード

Claims (10)

1. ハイサイド側電源出力及びローサイド側電源出力を有する整流器と、
   前記ハイサイド側電源出力及び前記ローサイド側電源出力間の電圧を分圧する分圧部と、
   複数のＬＥＤを含む第１ＬＥＤ群と、
   複数のＬＥＤを含む第２ＬＥＤ群と、
   前記整流器に対して前記第１及び第２ＬＥＤ群を直列に接続、又は前記整流器に対して前記第１及び第２ＬＥＤ群を並列に接続する接続部と、
   前記分圧部の分圧出力と閾値とを比較する比較部と、
   前記比較部からの出力に応じて前記接続部を制御して、前記第１及び第２のＬＥＤ群を前記整流器に対して並列接続から直列接続に切換える制御部と、を有し、
   前記接続部は、少なくとも、前記第１ＬＥＤ群と前記ハイサイド側電源出力との間に配置された第１電流制御回路、前記第１ＬＥＤ群と前記ローサイド側電源出力との間に配置された第２電流制御回路、前記第２ＬＥＤ群と前記ハイサイド側電源出力との間に配置された第３電流制御回路、及び前記第２ＬＥＤ群と前記ローサイド側電源出力との間に配置された第４電流制御回路を含む、
   ことを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
2. 前記制御部は、前記第２電流制御回路及び前記第３の電流制御回路において電流を遮断するように制御することによって、前記第１及び第２ＬＥＤ群を前記整流器に対して並列接続から直列接続に切換える、請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
3. 前記制御部は、前記第２電流制御回路及び前記第３電流制御回路において電流を通過させるように制御することによって、前記第１及び第２ＬＥＤ群を前記整流器に対して直列接続から並列接続に切換える、請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
4. 前記第１電流制御回路及び前記第４電流制御回路における最大電流通過量が、前記第２電流制御回路及び前記第３電流制御回路の最大電流通過量より大きくなるように設定される、請求項１〜３の何れか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。
5. 前記第１電流制御回路及び前記第４電流制御回路を構成する電流制御用トランジスタの個数が、前記第２電流制御回路及び前記第３電流制御回路を構成する電流制御用トランジスタの個数より多くなるように設定される、請求項１〜３の何れか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。
6. 前記制御部は、前記比較部からの出力に応じて、前記ハイサイド側電源出力に基づいたハイサイド側制御信号を生成し、前記第１及び第３電流制御回路を制御する第１制御回路と、前記比較部からの出力に応じて、前記ローサイド側電源出力に基づいたローサイド側制御信号を生成し、前記第２及び第４電流制御回路を制御する第２制御回路とを含む、請求項１〜５の何れか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。
7. 前記比較部は、前記第１制御回路に比較信号を出力する第１比較回路と、前記第２制御回路に比較信号を出力する第２比較回路とを含む、請求項１〜６の何れか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。
8. 前記第１制御回路、前記第１比較回路、第２制御回路及び第２比較回路は、ＩＣ化されている、請求項７に記載のＬＥＤ駆動装置。
9. 前記第１ＬＥＤ群と前記第２ＬＥＤ群との間に配置された逆方向電流防止用のダイオードを更に有する、請求項１〜８の何れか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。
10. 前記第１電流制御回路及び前記第４電流制御回路を構成する電流制御用トランジスタの制御電圧を可変することにより飽和電流を制御する、請求項１〜３の何れか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。

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