JP5593189B2 - 点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、交流電源によって駆動する点灯装置に係り、特に、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記す）の点灯装置に関する。

ＬＥＤは、環境性に優れた光源として注目されており、スポット照明，自動車の車内照明やヘッドライト，信号機，液晶ディスプレイのバックライトなど幅広い製品に利用されている。また、住宅やオフィス向けの一般照明において、蛍光ランプなどの従来光源からＬＥＤへの置き換えが始まっている。

ＬＥＤ点灯装置の一例として、交流電源から整流回路を介して直流電圧（以下、整流電圧と記す）を生成し、この整流電圧を降圧回路によって降圧してＬＥＤに給電する構成がある。この装置では、整流電圧がＬＥＤ負荷の電圧（以下、出力電圧と記す）よりも高い条件でしかＬＥＤに給電できないものの、装置の構成が簡単であり、また電力変換の効率が高いという利点がある。

このようなＬＥＤ点灯装置として、例えば特許文献１に記載の装置がある。この装置は、直流電源から降圧チョッパを介してＬＥＤに給電する構成であり、降圧チョッパのスイッチング素子に流れる電流のピーク値が一定になるように、かつ、降圧チョッパが電流臨界モードで動作するようにスイッチング素子をオン・オフさせる自励式駆動回路を備える。この装置では、上記の利点があることはもちろん、ＬＥＤ負荷に流れる電流（以下、ＬＥＤ電流と記す）を一定に制御でき、さらに、スイッチング素子のターンオン損失がほとんど発生しないため、電力変換の効率をより一層高くできる。

特開２００５−２９４０６３号公報

上記の整流回路について、直流出力側に平滑用コンデンサを設けて整流電圧を平滑する構成を考える。このとき、電源高調波の低減を考慮すると、コンデンサの静電容量を十分に大きくできないため、整流電圧は交流電源の周波数で脈動する。整流電圧が低くなり、整流電圧と出力電圧との差が小さくなるほど、降圧回路におけるスイッチング素子のスイッチング周波数が低くなる。スイッチング周波数が４０ｋＨｚより低くなると、赤外線リモコン機器が誤動作する可能性があるため、降圧回路はスイッチング周波数が常に４０ｋＨｚ以上となるように設計されるべきである。しかし、ＬＥＤ負荷の構成によっては、整流電圧と出力電圧の差が極めて小さくなる状況が発生し、この場合、回路定数の調整といった程度では、スイッチング周波数を４０ｋＨｚ以上に維持できない。スイッチング周波数を４０ｋＨｚ以上に維持できない期間が長ければ、降圧回路を利用しない方法も考えるべきである。しかし、同期間が短い場合、特に、交流電源の電圧が低下したときのみに同期間が発生するような場合、ＬＥＤ点灯装置の小型化，高効率化の観点から、何らかの手段によって上記の問題を解決して降圧回路を利用することが望ましい。

本発明の目的は、所定の周波数で通信する機器への悪影響（誤動作など）を回避した点灯装置を提供することにある。

本発明は、バイパス手段が、ＬＥＤ直列体が備える一部のＬＥＤと並列に接続され、記整流電圧は、交流電源の周波数の２倍の周波数で変動する直流電圧であり、電圧低下検出回路が、整流電圧が設定値より低くなる度に、バイパス手段にバイパス指令信号を出力し、降圧回路のスイッチング周波数が所定の値より高い状態を維持することを特徴とする。

本発明は、交流電源から整流された整流電圧が発光体（例えば、ＬＥＤ直列体）に印加される電圧に近くなった場合に、整流電圧が発光体に印加される電圧にそれ以上近くならないよう、発光体に印加される電圧を下げることを特徴とする。

本発明は、ＬＥＤ群に含まれる一部のＬＥＤに並列に接続された補助スイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）と、整流電圧を検出し、整流電圧を設定値（Ｖｄｃ設定値）と比較し、整流電圧が設定値より大きい場合に補助スイッチング素子をオフし、整流電圧が設定値より小さい場合に補助スイッチング素子をオンする回路（電圧降下検出回路）を備え、電圧設定値は、ＬＥＤ群に印加される電圧よりも高いことを特徴とする。

本発明によれば、バイパス手段は、ＬＥＤ直列体が備える一部のＬＥＤと並列に接続され、電圧低下検出回路は、整流電圧が設定値より低いとき、バイパス手段にバイパス指令信号を出力することにより、整流電圧の低下時においても降圧回路のスイッチング周波数を所定の周波数以上に維持でき、所定の周波数で通信する機器への悪影響（誤動作など）を回避できる。例えば、スイッチング周波数を４０ｋＨｚ以上に維持できれば、赤外線通信機器への悪影響（誤動作など）を回避できる。

または、本発明によれば、交流電源から整流された整流電圧が発光体に印加される電圧に近くなった場合に、整流電圧が発光体に印加される電圧にそれ以上近くならないよう、発光体に印加される電圧を下げることにより、整流電圧の低下時においても降圧回路のスイッチング周波数を所定の周波数以上に維持でき、所定の周波数で通信する機器への悪影響（誤動作など）を回避できる。

または、本発明によれば、ＬＥＤ群に含まれる一部のＬＥＤに並列に接続された補助スイッチング素子と、整流電圧を検出し、整流電圧を設定値と比較し、整流電圧が設定値より大きい場合に補助スイッチング素子をオフし、整流電圧が設定値より小さい場合に補助スイッチング素子をオンする回路を備え、電圧設定値は、ＬＥＤ群に印加される電圧よりも高いことにより、整流電圧の低下時においても降圧回路におけるスイッチング素子のスイッチング周波数を所定の周波数以上に維持でき、所定の周波数で通信する機器への悪影響（誤動作など）を回避できる。

本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ点灯装置のブロック図である。 本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ点灯装置である。 従来のＬＥＤ点灯装置の動作波形である。 従来のＬＥＤ点灯装置の動作波形である。 本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ点灯装置の動作波形である。 本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ点灯装置の動作波形である。 本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ負荷とバイパス手段である。 本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ負荷とバイパス手段である。 本発明の第２実施形態におけるＬＥＤ負荷とバイパス手段である。 本発明の第２実施形態におけるＬＥＤ点灯装置である。 本発明の第２実施形態におけるＬＥＤ点灯装置の動作波形である。 本発明におけるバイパス手段の実装形態である。 本発明におけるバイパス手段の実装形態である。

本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ点灯装置のブロック図である。図１のＬＥＤ点灯装置は、交流電源１００、交流電源１００の電圧を直流電圧（整流電圧）に変換する整流回路１０１、この整流電圧を降圧してＬＥＤ（発光ダイオード）負荷１０３に給電する降圧回路１０２，ＬＥＤ負荷１０３を備える。降圧回路１０２は、スイッチング素子を備える。ＬＥＤ負荷１０３は、複数のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤ直列体を少なくとも１個備える。ＬＥＤ点灯装置は、ＬＥＤ直列体が備える一部のＬＥＤと並列に接続されたバイパス手段１０４を備える。ＬＥＤ負荷１０３は、ＬＥＤ直列体が多並列に接続されていてもよく、この場合については後で説明する。駆動回路１０５は、降圧回路１０２に流れる電流またはＬＥＤ負荷１０３に流れる電流を検出し、これに基づいて降圧回路１０２のスイッチング素子を駆動する。電圧低下検出回路１０６は、整流回路１０１の出力である整流電圧を検出し、整流電圧に応じて、バイパス手段１０４にバイパス指令信号を、駆動回路１０５に電流設定値をそれぞれ出力する。電圧低下検出回路１０６が電流設定値に相当する信号を生成し、駆動回路１０５に出力してもよいし、駆動回路１０５が電流設定値に相当する信号を生成しておき、電圧低下検出回路１０６が駆動回路１０５へ電流設定値の設定を指示する信号を出力するようにしてもよい。

電圧低下検出回路１０６は、電流設定値を可変する場合もあり、その一例として値の小さい第１の電流設定値と値の大きい第２の電流設定値とを切り替える場合がある。なお、電流設定値は、３種類以上であってもよい。駆動回路１０５が複数の電流設定値を生成しておき、電圧低下検出回路１０６が駆動回路１０５へ電流設定値の切り替えを指示する信号を出力してもよい。整流電圧が電圧設定値以上の状態では、電圧低下検出回路１０６は、バイパス手段１０４にバイパス指令信号を出力せず、また、駆動回路１０５に第１の電流設定値を出力する。駆動回路１０５は、この第１の電流設定値に基づいて降圧回路１０２を制御する。降圧回路１０２を制御する方式の一例として、降圧回路１０２のスイッチング素子に流れる電流のピーク値を第１の電流設定値に一致させるように、スイッチング素子のオン・オフを制御する方式がある。一方、電圧低下検出回路１０６は、整流電圧が予め記憶する電圧設定値よりも小さくなった場合に、バイパス手段１０４にバイパス指令信号を出力すると共に、駆動回路１０５に第２の電流設定値を出力する。バイパス手段１０４は、ＬＥＤ直列体の一部のＬＥＤをバイパスし、その結果、ＬＥＤ直列体の一部のＬＥＤは点灯せず、残りのＬＥＤのみが点灯する。駆動回路１０５は、この第２の電流設定値に基づいて降圧回路１０２を制御する。具体的な制御方式は、第１の電流設定値を用いたときと同様である。

図２は、本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ点灯装置であり、図１の主回路部分を具体的に示したものである。交流電源１００に、ダイオードブリッジ１０７が接続される。ダイオードブリッジ１０７の直流出力側には、平滑用のコンデンサ１０８が接続される。平滑用のコンデンサ１０８と並列に、パワーＭＯＳＦＥＴ１０９と電流検出手段１１３とダイオード１１０の直列体が接続される。ダイオード１１０と並列に、チョークコイル１１１とコンデンサ１１２の直列体が接続される。コンデンサ１１２と並列に、ＬＥＤ負荷１０３が接続される。電圧低下検出回路１０６の電圧検出用の入力端が、ダイオードブリッジ１０７の直流出力の正極側に接続され、電流設定用の出力端が駆動回路１０５に接続され、バイパス指令用の出力端がＭＯＳＦＥＴ１１４のゲートに接続される。駆動回路１０５の電流検出用の入力端が、電流検出手段１１３に接続され、駆動信号の出力端がパワーＭＯＳＦＥＴ１０９のゲートに接続される。図２において、ダイオードブリッジ１０７と平滑用のコンデンサ１０８による全波整流回路が、図１の整流回路１０１に相当する。また、スイッチング素子であるパワーＭＯＳＦＥＴ１０９，ダイオード１１０，チョークコイル１１１，コンデンサ１１２，電流検出手段１１３によって構成される降圧チョッパが、図１の降圧回路１０２に相当する。パワーＭＯＳＦＥＴ１０９の代わりに、バイポーラトランジスタといった他種のスイッチング素子を用いてもよい。ＬＥＤ負荷１０３の一部には、補助スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１１４が並列に接続され、このＭＯＳＦＥＴ１１４が図１のバイパス手段１０４に相当する。図２のように、ＬＥＤ負荷１０３のうちＭＯＳＦＥＴ１１４によってバイパスされる部分をＬＥＤ群１１６、バイパスされない部分をＬＥＤ群１１７とそれぞれ定義しておく。また、交流電源１００の電圧をＶｉｎ、整流電圧をＶｄｃ、整流電圧を降圧回路１０２で降圧した後の出力電圧をＶｏｕｔと定義する。Ｖｏｕｔは、ＬＥＤ負荷１０３に印加される電圧となる。電圧低下検出回路１０６は、図１のバイパス指令信号に相当する信号として、ＭＯＳＦＥＴ１１４の駆動信号を出力する。ＭＯＳＦＥＴ１１４を駆動しない（オフにする）ことによって、ＬＥＤ群１１６およびＬＥＤ群１１７の全部が点灯する（全点灯）。ＭＯＳＦＥＴ１１４を駆動する（オンにする）ことによって、ＬＥＤ群１１６がバイパスされ、ＬＥＤ群１１７のみが点灯する（部分点灯）。例えば、ＬＥＤ直列体に含まれるＬＥＤの総数が８個であれば、バイパスされるＬＥＤ群１１６に含まれるＬＥＤの数は４個でもよいし、２個でもよい。

図２のＬＥＤ点灯装置において、平滑用のコンデンサ１０８の静電容量は、電源高調波の低減を満足する範囲内でしか大きく設定できない。つまり、コンデンサ１０８の静電容量は小さい。したがって、整流電圧は完全に平滑されるのではなく、図３に示すように交流電源１００の周波数と同一の周波数で変動する。図３において、実線のＶｄｃは整流電圧、破線のＶｏｕｔは出力電圧、点線のＶｉｎは交流電源１００の電圧である。図３のように、ＬＥＤ負荷１０３に含まれるＬＥＤの個数などによっては、Ｖｄｃが低くなる場合にＶｄｃとＶｏｕｔの差が極めて小さくなる状況が発生し得る。例えば、図３の（ａ）の点では、ＶｄｃがＶｏｕｔに対して十分に大きいが、（ｂ）の点では、ＶｄｃとＶｏｕｔの差が極めて小さい。

ここで、バイパス手段１０４や電圧低下検出回路１０６が無いもの、すなわち、従来のＬＥＤ点灯装置を考える。図４の（ａ）は、ＶｄｃがＶｏｕｔより十分高い（Ｖｄｃ≫Ｖｏｕｔ）場合における、降圧チョッパの動作波形であり、（ｂ）はＶｄｃが低くなりＶｄｃとＶｏｕｔの差が極めて小さい（Ｖｄｃ≒Ｖｏｕｔ）場合における、降圧チョッパの動作波形である。図４の縦軸項目として、ＳＷはパワーＭＯＳＦＥＴ１０９のオン・オフ状態、ＩＱはパワーＭＯＳＦＥＴ１０９の電流、ＩＬはチョークコイル１１１の電流、ＩＬＥＤはＬＥＤ負荷１０３の電流である。なお、降圧チョッパの制御方式として、パワーＭＯＳＦＥＴ１０９に流れる電流のピーク値を制御し、かつ、電流臨界モードで動作させる方式を想定している。ただし、パワーＭＯＳＦＥＴ１０９の電流のピーク値を制御する方式であれば、制御方式については問わない。また、コンデンサ１１２の静電容量は十分大きく、ＩＬＥＤはＩＬの直流成分になると仮定した。

パワーＭＯＳＦＥＴ１０９がオンであるとき、降圧チョッパには、パワーＭＯＳＦＥＴ１０９，電流検出手段１１３，チョークコイル１１１，ＬＥＤ負荷１０３とコンデンサ１１２の並列体の経路で電流が流れ、図４のようにＩＱ及びＩＬは時間と共に増大する。チョークコイル１１１にはＶｄｃとＶｏｕｔの差の電圧（Ｖｄｃ−Ｖｏｕｔ）が印加されるため、Ｖｄｃ−Ｖｏｕｔが一定とみなせる期間において、ＩＬ及びＩＱは一定の傾きで増大する。ＩＬ及びＩＱの増加する傾きは、Ｖｄｃ−Ｖｏｕｔに比例し、チョークコイル１１１の自己インダクタンスに反比例する。電流のピーク値を制御する方式では、ＩＱが電流設定値に達した時点で、パワーＭＯＳＦＥＴ１０９をターンオフさせる。尚、詳細については省略するが、パワーＭＯＳＦＥＴ１０９がオフした後、ＩＱは流れなくなり、ＩＬは減少していく。ＩＬの減少する傾きは、Ｖｏｕｔやチョークコイル１１１の自己インダクタンスに依存する。Ｖｏｕｔが大きいほど、ＩＬの減少する傾きは大きく、Ｖｏｕｔが小さいほど、ＩＬの減少する傾きは小さい。パワーＭＯＳＦＥＴ１０９を再びターンオンさせるタイミングの一例として、パワーＭＯＳＦＥＴ１０９がターンオフしてから所望の時間が経過した時点でターンオンさせる方式や、ＩＬがゼロまで減少したことを検出した時点でターンオンさせる方式などがある。

上記の理由からＶｄｃが低下すると、Ｖｄｃ−Ｖｏｕｔが小さくなるため、ＩＬ及びＩＱの傾きは小さくなる。このとき、ＩＱがＩＱ設定値に達するまでの時間、すなわち、パワーＭＯＳＦＥＴ１０９のオン時間が長くなるため、パワーＭＯＳＦＥＴ１０９のスイッチング周波数は低くなる。特に、Ｖｄｃ≒Ｖｏｕｔとなって動作波形が図４（ｂ）となるとき、スイッチング周波数は同図（ａ）の場合と比べて極端に低くなる。この場合、チョークコイル１１１の自己インダクタンスを調整するだけで、スイッチング周波数を４０ｋＨｚ以上に維持することは困難である。スイッチング周波数が４０ｋＨｚより低くなると、上記したように赤外線リモコン機器に悪影響（誤動作）を及ぼす。図４（ｂ）のＶｄｃ≒Ｖｏｕｔの状態でスイッチング周波数が４０ｋＨｚ以上になるように設計したとしても、今度は同図（ａ）のＶｄｃ≫Ｖｏｕｔの場合においてスイッチング周波数が極端に高くなり、スイッチング損失の異常な増大によってパワーＭＯＳＦＥＴ１０９が破損し得る。
尚、リモコンに利用される赤外線のキャリア周波数は３８ｋＨｚや４０ｋＨｚであるが、実際には３０ｋＨｚから４０ｋＨｚとバラツキがある。

本発明では、補助スイッチング素子のＭＯＳＦＥＴ１１４や電圧低下検出回路１０６を利用して、上記の問題を解決する。電圧低下検出回路１０６はＶｄｃに対してＶｄｃ設定値を持っており、ＶｄｃがＶｄｃ設定値より低くなったことを検出すると、ＭＯＳＦＥＴ１１４をオンさせる。これによって、ＬＥＤ負荷１０３うちＬＥＤ群１１６の両端が短絡状態となる。これは、ＬＥＤ負荷１０３におけるＬＥＤの直列接続数が、ＬＥＤ群１１６の分だけ減少することと等価であり、ＬＥＤ群１１６の分だけＶｏｕｔも低下する。なお、ＩＬＥＤはＭＯＳＦＥＴ１１４にバイパスされて流れるためＬＥＤ群１１６には電流が流れず、ＬＥＤ群１１６は一時的に消灯することになる。Ｖｄｃ設定値は、ＭＯＳＦＥＴ１１４をオフされてＬＥＤ群１１６およびＬＥＤ群１１７に印加されるＶｏｕｔよりも高い。当然だが、Ｖｄｃ設定値は、ＭＯＳＦＥＴ１１４をオンすることでＬＥＤ群１１６の分だけ減少した場合のＶｏｕｔよりも高く、Ｖｄｃのピーク値よりも低い。例えば、Ｖｉｎが１００Ｖａｃである場合は、Ｖｄｃのピーク値は１４１Ｖ程度である。ＭＯＳＦＥＴ１１４がオフのときにＬＥＤ負荷１０３に印加されるＶｏｕｔは、ＬＥＤ負荷１０３におけるＬＥＤの直列接続数にもよるが、例えば７５Ｖ程度であるとする。このとき、Ｖｄｃ設定値は、ＬＥＤ負荷１０３に印加されるＶｏｕｔより５〜１０Ｖ高い８０〜８５Ｖ程度とする。

本発明の降圧チョッパの動作波形を図５または図６に示す。図５の時間軸は図３に、図６の時間軸は図４にそれぞれ対応する。図５と図６の縦軸項目として、ＳＷ２はＭＯＳＦＥＴ１１４のオン・オフ状態であり、それ以外の項目は図３または図４と同様である。図６（ａ）は、ＶｄｃがＶｄｃ設定値より高く、ＭＯＳＦＥＴ１１４がオフの場合（全点灯）の動作波形であり、同図（ｂ）は、ＶｄｃがＶｄｃ設定値より低く、ＭＯＳＦＥＴ１１４がオンの場合（部分点灯）の動作波形である。

図５に示すように、電圧低下検出回路１０６は、整流電圧であるＶｄｃを検出し、ＶｄｃをＶｄｃ設定値と比較する。電圧低下検出回路１０６は、ＶｄｃがＶｄｃ設定値よりも低いと判定した場合は、ＭＯＳＦＥＴ１１４に駆動信号を出力してＭＯＳＦＥＴ１１４をオンし、ＬＥＤ群１１６をバイパスする。その結果、Ｖｏｕｔは低くなる。電圧低下検出回路１０６は、ＶｄｃがＶｄｃ設定値よりも低いと判定した場合は、第１のＩＱ設定値よりも大きい第２のＩＱ設定値を駆動回路１０５に出力する。ＩＱ設定値が大きくなるため、ＩＬＥＤも大きくなる。このようにＩＱ設定値を大きくする理由については後で説明する。ただし、電圧低下検出回路１０６の第２のＩＱ設定値を出力する制御動作は必須の構成ではない。つまり、電圧低下検出回路１０６は、ＶｄｃがＶｄｃ設定値よりも低いと判定した場合にも、第１のＩＱ設定値を出力してもよい。一方、電圧低下検出回路１０６は、ＶｄｃがＶｄｃ設定値よりも高いと判定した場合は、ＭＯＳＦＥＴ１１４に駆動信号を出力せずＭＯＳＦＥＴ１１４をオフし、ＬＥＤ群１１６をバイパスしないようにする。その結果、Ｖｏｕｔは高くなる。電圧低下検出回路１０６は、ＶｄｃがＶｄｃ設定値よりも高いと判定した場合は、第２のＩＱ設定値よりも小さい第１のＩＱ設定値を駆動回路１０５に出力する。なお、駆動回路１０５がＩＱ設定値に基づいてパワーＭＯＳＦＥＴ１０９のオン・オフを制御する動作については、既に説明した図４の場合と同様である。

図５または図６のように、ＭＯＳＦＥＴ１１４をオンさせることで、Ｖｄｃが低い状況においてもＶｄｃ≒Ｖｏｕｔとならず、Ｖｄｃ≫Ｖｏｕｔを維持できる。したがって、図６（ｂ）に示したように、Ｖｄｃが低い場合のスイッチング周波数は、図６（ａ）のＶｄｃが高い場合と比べれば低くなるものの、図４（ｂ）のように極端に低くなることはない。結果として、チョークコイル１１１の自己インダクタンスを調整する程度で、Ｖｄｃが低下してもスイッチング周波数を４０ｋＨｚ以上に維持できるようになる。

電流のピーク値を一定に、すなわち、ＩＬＥＤを一定に制御する場合、上記の要領でＶｄｃが低いときにＶｏｕｔを低下させると、出力電力ひいてはＬＥＤ負荷１０３の光出力が減少してしまう。そこで、ＶｄｃがＶｄｃ設定値より低いとき（部分点灯のとき）、図５や図６（ｂ）のように、ＭＯＳＦＥＴ１１４をオンさせると同時に、一時消灯するＬＥＤ群１１６のＬＥＤの個数に応じてＩＱ設定値を増大させるのが好ましい。これによって、Ｖｏｕｔが低下してもＩＬＥＤが増大するため、出力電力及び光出力を維持することができる。例えば、ＬＥＤ負荷１０３のＬＥＤの総数が２５個で、一時消灯するＬＥＤ群１１６のＬＥＤの個数が５個である場合は、第２のＩＱ設定値を第１のＩＱ設定値の５／４倍すれば、出力電力及び光出力を維持できる。ただし、ＶｄｃがＶｄｃ設定値よりも高い期間は、ＶｄｃがＶｄｃ設定値よりも低い期間よりも十分に長いことから、ＬＥＤ負荷１０３が部分点灯する期間（ＬＥＤ群１１６が一時消灯する期間）は、ＬＥＤ負荷１０３が全点灯する期間よりも短い。よって、ＬＥＤ負荷１０３が部分点灯するときにＩＬＥＤを上げなくても、ＬＥＤ負荷１０３の光出力にあまり影響はない。よって、ＬＥＤ負荷１０３が部分点灯するときにＩＱ設定値を上げなくてもよいし、上げるとしても消灯しているＬＥＤ群１１６の光出力を完全に補う程度まで上げる必要もない。

ＬＥＤ負荷の構成及びバイパス手段の接続形態に関する別例について説明する。まず、図７のように、ＬＥＤ直列体に対してバイパス手段を接続する箇所は問わない。図２に示すように、ＬＥＤ直列体の端部であってもよいし、図７に示すようにＬＥＤ直列体の中間部であってもよい。次に、図８のＬＥＤ負荷１１５のように、ＬＥＤ直列体が２個以上並列に接続される場合、それぞれのＬＥＤ直列体に対してバイパス手段１０４とバイパス手段１１８を接続すればよい。なお、ＬＥＤが並列に接続される場合、一般にはＬＥＤ電流をバランスさせるための回路が挿入されるが、図８では省略した。

バイパス手段１０４の別例として、ＭＯＳＦＥＴの他にもトランジスタなど他種の補助スイッチング素子を用いてもよい。また、リレーのように機械式の補助スイッチを利用してもよい。

バイパス手段１０４の実装について説明する。以上に説明したＬＥＤ点灯装置は電子回路であり、ＬＥＤ点灯装置の各部品は回路基板上に実装される。ただし、ＬＥＤ負荷１０３については回路基板とは別の基板（以下、ＬＥＤ基板と記す）に実装され、回路基板とＬＥＤ基板はケーブルなどで電気的に接続される。バイパス手段１０４は回路基板上に実装されることが一般的と言えるが、図１２のようにＬＥＤ基板上に実装されてもよい。図１２では、ＬＥＤ基板３００上に、表面実装のＬＥＤモジュール３０１〜３０４とバイパス手段１０４である表面実装の補助スイッチング素子３０５が実装されている。ＬＥＤ基板３００には３個の電極３０６〜３０８があり、電極３０６には降圧回路の出力の正極側が、電極３０７には降圧回路の出力の負極側が、電極３０８にはバイパス指令信号である補助スイッチング素子３０５の駆動信号がそれぞれ入力される。点線の内側はＬＥＤ基板３００の配線パターンである。図１２では、直列に接続されるＬＥＤモジュール３０１〜３０４のうち、ＬＥＤモジュール３０４が補助スイッチング素子によってバイパスされる。なお、ＬＥＤモジュールの内部構成として、ＬＥＤの個数や接続形態については問わない。

図１３のように、ＬＥＤモジュールが複数のＬＥＤと共にバイパス手段を内蔵してもよい。図１３では、ＬＥＤモジュール３１５に、ＬＥＤ３０９〜３１２とバイパス手段３１３が内蔵されている。電極３１４にはバイパス指令信号が入力される。点線はＬＥＤモジュール３１５内の配線である。図１３では、直列に接続されるＬＥＤ３０９〜３１２のうち、ＬＥＤ３１１と３１２が補助スイッチング素子３０５によってバイパスされる。以上で説明したバイパス手段の実装は、本発明の全ての実施形態に対して適用可能である。

実施例１によれば、Ｖｄｃが脈動してＶｄｃがＶｏｕｔに近くなった場合に、例えば点灯させるＬＥＤの数を減らしてＶｏｕｔを下げ、ＶｄｃがＶｏｕｔにそれ以上近くならないようにして、ＩＱがＩＱ設定値に到達する時間が長くならないようにすることによって、Ｖｄｃの低下時においても降圧回路のスイッチング周波数を所定の周波数以上に維持でき、所定の周波数で通信する機器への悪影響（誤動作など）を回避できる。例えば、スイッチング周波数を４０ｋＨｚ以上に維持できれば、赤外線通信機器への悪影響（誤動作など）を回避できる。

本発明のＬＥＤ点灯装置は、照明器具や液晶表示装置のバックライトに適用可能である。また、本発明のＬＥＤ点灯装置は、ＬＥＤ以外の発光体、例えばＥＬ素子にも適用可能である。

本発明の第２実施形態について以下に説明するが、第１実施形態と同様の点については説明を省略する。

本発明の第２実施形態では、図９のように、１個のＬＥＤ直列体に対して複数のバイパス手段（１０４，２０４，２０５）が接続される。なお、バイパス手段によってバイパスされないＬＥＤ、すなわち、バイパス指令信号に依らずＬＥＤ電流が常に流れるＬＥＤがあってもよい。図１０は、本発明の第２実施形態におけるＬＥＤ点灯装置である。ＬＥＤ負荷１０３の一部に対して、２個の補助スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１１４とＭＯＳＦＥＴ２１４が接続され、これらが図９のバイパス手段に相当する。図１０のように、ＬＥＤ負荷１０３のうちＭＯＳＦＥＴ１１４またはＭＯＳＦＥＴ２１４によってバイパスされる部分をＬＥＤ群１１６またはＬＥＤ群２１６とそれぞれ定義する。

図１１は、本発明の第２実施形態における動作波形であり、時間軸は図３や図５に対応する。図１１の縦軸項目について、ＳＷ３はＭＯＳＦＥＴ２１４のオン・オフ状態であり、それ以外の項目は図５と同様である。図１１のように、電圧低下検出回路１０６は、ＶｄｃがＶｄｃ設定値より低いことを検出する度に、ＭＯＳＦＥＴ１１４とＭＯＳＦＥＴ２１４を順にオンさせる。どちらのＭＯＳＦＥＴを先にオンさせてもＶｏｕｔが低下するため、Ｖｄｃが低下してもＶｄｃ≫Ｖｏｕｔの関係を維持でき、第１実施形態と同様の効果を得られる。

図２の第１実施形態では、Ｖｄｃが低下する度にＬＥＤ群１１６のみが消灯し、ＬＥＤ群１１６に含まれないＬＥＤはＶｄｃに依らず常に点灯する。そのため、ＬＥＤ負荷のうちＬＥＤ群１１６に含まれるＬＥＤの寿命が、他のＬＥＤより短くなる。第２実施形態では、各ＬＥＤの消灯する頻度がより均一となるため、ＬＥＤ負荷の中でＬＥＤの寿命にばらつきが生じにくくなる。

１００ 交流電源
１０１ 整流回路
１０２ 降圧回路
１０３，１１５ ＬＥＤ負荷
１０４，１１８，２０４，２０５，３１３ バイパス手段
１０５ 駆動回路
１０６ 電圧低下検出回路
１０７ ダイオードブリッジ
１０８，１１２ コンデンサ
１０９ パワーＭＯＳＦＥＴ
１１０ ダイオード
１１１ チョークコイル
１１３ 電流検出手段
１１４，２１４ ＭＯＳＦＥＴ
１１６，１１７，２１６ ＬＥＤ群
３００ ＬＥＤ基板
３０１，３０２〜３０４，３１５ ＬＥＤモジュール
３０５ 補助スイッチング素子
３０６，３０７，３０８，３１４ 電極
３０９，３１０〜３１２ ＬＥＤ

Claims (10)

1. 交流電源の電圧を直流電圧に変換する整流回路と、前記整流回路の出力である整流電圧を降圧して発光ダイオード負荷（以下、ＬＥＤ負荷と記す）に給電する降圧回路と、前記降圧回路が備えるスイッチング素子を駆動する駆動回路と、前記整流電圧の低下を検出する電圧低下検出回路と、前記電圧低下検出回路の出力によって操作される少なくとも１個のバイパス手段とを備えた点灯装置であって、
   前記ＬＥＤ負荷は、複数のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤ直列体を少なくとも１個備え、
   前記バイパス手段は、前記ＬＥＤ直列体が備える一部のＬＥＤと並列に接続され、
   前記整流電圧は、前記交流電源の周波数の２倍の周波数で変動する直流電圧であり、前記電圧低下検出回路は、前記整流電圧が所定の設定値より低くなる度に、前記バイパス手段にバイパス指令信号を出力し、前記降圧回路のスイッチング周波数が所定の値より高い状態を維持することを特徴とする点灯装置。
2. 請求項１に記載の点灯装置において、
   前記バイパス手段は、前記ＬＥＤ直列体が備える一部のＬＥＤと並列に接続される補助スイッチング素子を備え、
   前記電圧低下検出回路は、前記整流電圧が設定値より低いとき、前記バイパス指令信号として前記補助スイッチング素子の駆動信号を出力することを特徴とする点灯装置。
3. 請求項１に記載の点灯装置において、
   前記ＬＥＤ直列体の１個あたりに、２個以上の前記バイパス手段が接続されることを特徴とする点灯装置。
4. 請求項３に記載の点灯装置において、
   前記電圧低下検出回路は、前記整流電圧が設定値より低いことを検出する度に、前記２個以上のバイパス手段に対してバイパス指令信号を順に出力することを特徴とする点灯装置。
5. 請求項１から４の何れかに記載の点灯装置において、
   前記駆動回路は、前記降圧回路に流れる電流を検出し、前記電流を電流設定値に従って制御するように前記スイッチング素子を駆動し、
   前記電圧低下検出回路は、前記整流電圧が設定値より低いとき、前記電流設定値を大きくすることを特徴とする点灯装置。
6. 請求項５に記載の点灯装置において、
   前記駆動回路は、前記スイッチング素子がオンであるとき、前記降圧回路に流れる電流が電流設定値に達した時点で前記スイッチング素子をターンオフさせることを特徴とする点灯装置。
7. 請求項１から６の何れかに記載の点灯装置において、
   前記整流回路は、ダイオードブリッジと平滑用のコンデンサとを備え、
   前記降圧回路は、ダイオードと前記スイッチング素子に相当するパワーＭＯＳＦＥＴとチョークコイルとコンデンサと電流検出手段を備え、
   前記駆動回路は、前記パワーＭＯＳＦＥＴに流れる電流を検出し、前記パワーＭＯＳＦＥＴがオンであるとき、前記パワーＭＯＳＦＥＴに流れる電流が電流設定値に達した時点で前記パワーＭＯＳＦＥＴをターンオフさせることを特徴とする点灯装置。
8. 請求項１から７の何れかに記載の点灯装置において、
   前記バイパス手段は、前記ＬＥＤが搭載される基板上に実装されることを特徴とする点灯装置。
9. 請求項１から８の何れかに記載の点灯装置において、
   前記バイパス手段は、複数のＬＥＤを備えるＬＥＤモジュールに内蔵されることを特徴とする点灯装置。
10. 請求項１から９の何れかに記載の点灯装置において、
    前記スイッチング素子のスイッチング周波数は４０ｋＨｚ以上であることを特徴とする点灯装置。

Images