JP5614502B2

JP5614502B2 - Ｌｅｄ駆動回路

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Publication number: JP5614502B2
Application number: JP2013519396A
Authority: JP
Inventors: 園部　孝二; 孝二園部
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2032-02-08
Also published as: US10512137B2; CN103534919B; CN103534919A; WO2012169225A1; EP2720364A1; US20140062333A1; EP2720364A4; JPWO2012169225A1; EP2720364B1

Description

本発明は、交流の商用電源を発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下、ＬＥＤという。）の発光に必要な直流電圧に変換してＬＥＤを点灯制御するＬＥＤ駆動回路に関し、とくに当該ＬＥＤ駆動回路中の制御回路に電源を供給するために従来設けられていたトランスの補助巻線、その電流制限用の抵抗、整流ダイオード、あるいは平滑コンデンサ等を不要としたＬＥＤ駆動回路に関する。

ＬＥＤ電球を用いた照明機器には、商用電源で点灯するものがある。このような照明機器を点灯制御する場合、商用電源とＡＣ−ＤＣコンバータによりＬＥＤを駆動する直流電圧を生成するために、一般にフライバックコンバータ構成のＬＥＤ駆動回路が用いられる。

図６は、従来のフライバックコンバータ構成のＬＥＤ駆動回路の一例を示す回路図である。
ここに図示したＬＥＤ駆動回路は、ＡＣ電源１の商用電源電圧から所望の直流出力電圧Ｖｏｕｔを生成してＬＥＤ５１〜５３を駆動するための回路である。このＬＥＤ駆動回路は、ダイオードブリッジ整流回路２、交流スイッチ３、入力フィルタ回路を構成するインダクタＬｉｎとコンデンサＣ１、２つの平滑コンデンサＣ２，Ｃ３、位相補償用のコンデンサＣｃｏｍｐ、スイッチング素子Ｍ１とそれをオン・オフ制御する駆動用ＩＣ回路４、センス抵抗Ｒ１、電流検出抵抗Ｒ２、電流制限抵抗Ｒ３、２つの整流ダイオードＤ１，Ｄ２、およびトランスＴを含んで構成される。

また、駆動用ＩＣ回路４については、図７にその内部回路の構成を示している。この駆動用ＩＣ回路４は、ＶＣＣ端子４１、ＶＨ端子４２、ＩＳ端子４３、ＦＢ端子４４、ＣＯＭＰ端子４５、ＯＵＴ端子４６およびＧＮＤ端子４７を備え、その主要回路部は大きく分けて、起動回路１０とパルス制御回路２０とを含んで構成されている。

起動回路１０は、低電圧誤動作防止回路（以下、ＵＶＬＯという。）１１、２つの異なるスレッシュホールド電圧をＵＶＬＯ解除電圧Ｖｒｅｆ１、ＵＶＬＯ電圧Ｖｒｅｆ２（ただし、Ｖｒｅｆ１＞Ｖｒｅｆ２）としてＵＶＬＯ１１に供給する基準電圧源１２、接合形電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）１３、起動電流Ｉｓｔを生成する電流源回路１４、スイッチ１５、およびインバータ回路１６から構成されている。

ここで、接合形電界効果トランジスタ（以下、ＪＦＥＴという。）１３のドレインは高耐圧のＶＨ端子４２と接続され、ソースは電流源回路１４を介してスイッチ１５の一端に接続されている。また、ＪＦＥＴ１３のゲートはグランドに接続されている。なお、ＪＦＥＴ１３では、そのソース電位がゲート電位より高いほどドレイン電流が小さくなる。従い、ソース電位が高くなりすぎると、電流源回路１４で規定される電流よりさらに小さい電流しか流れないようになる。

パルス制御回路２０は、誤差アンプ２１、基準電圧源２２、コンパレータ２３、ＲＳフリップフロップ２４（以下、ＲＳＦＦという。）、発振器２５、アンド（ＡＮＤ）回路２６、およびバッファアンプ２７から構成されている。パルス制御回路２０では、発振器２５から出力される定周期のパルス信号によりＲＳＦＦ２４がセットされる。また、ＦＢ端子４４で受けた負荷レベルに対応する電圧信号と基準電圧源２２から出力される基準電圧Ｖｒｅｆとの差を誤差アンプ２１で増幅した信号（誤差信号）をコンパレータ２３によりＩＳ端子４３に入力される電流検出用の電圧信号Ｖｓと比較して、当該電圧信号が誤差信号に達するとＲＳＦＦ２４をリセットする。ＲＳＦＦ２４の出力端子Ｑからの出力信号（Ｑ出力）が、アンド（ＡＮＤ）回路２６およびバッファアンプ２７を介して、パルス幅変調されたパルス信号としてＯＵＴ端子４６から出力される。こうして駆動用ＩＣ回路４は、スイッチング素子Ｍ１をＯＵＴ端子４６からのパルス信号によってオン・オフ制御するように構成される（ＲＳＦＦ２４のＱ出力がＨ（ハイ）レベルのときに、スイッチング素子Ｍ１がオンする。）。

図６に戻って、ＬＥＤ駆動回路では交流スイッチ３がオンすると、トランスＴの入力側にＡＣ電源１の商用電源電圧が整流されて印加される。駆動用ＩＣ回路４では、そのとき、高耐圧のＶＨ端子４２に接続されているコンデンサＣ１の端子電圧が上昇するから、その内部回路である起動回路１０を経由してＶＨ端子４２からＶＣＣ端子４１に起動電流Ｉｓｔが流れる。すなわち、起動回路１０は起動時にコンデンサに電流を供給する電流供給回路の機能を有している。これにより、ＶＣＣ端子４１に接続された平滑コンデンサＣ３の充電を開始することができる。

駆動用ＩＣ回路４は、ＶＣＣ端子４１の電圧がＵＶＬＯ１１のスレッシュホールド電圧のうちＵＶＬＯ解除電圧Ｖｒｅｆ１まで達すると、起動回路１０内のスイッチ１５がオフして、ＶＨ端子４２からＶＣＣ端子４１に流れていた起動電流Ｉｓｔを停止させることができる。

それと同時に、アンド回路２６に供給されている起動回路１０からの信号が、それまでのＬ（ロウ）レベルからＨレベルに切替わり、ＲＳＦＦ２４のＱ出力信号に応じてＯＵＴ端子４６の出力信号がオン・オフ制御可能となる。すなわち、駆動用ＩＣ回路４のＯＵＴ端子４６からの出力信号を受けて、ＬＥＤ駆動回路のスイッチング素子Ｍ１はオン・オフ動作を繰り返す。

このスイッチング素子Ｍ１は、トランスＴの一次コイルＬ１側に設けられており、スイッチング素子Ｍ１のオン・オフ動作によって、一次コイルＬ１への入力電圧Ｖｉｎに基づいた電圧が二次コイルＬ２側に誘起される。したがって、トランスＴの二次コイルＬ２に誘起された電圧が二次側の整流ダイオードＤ２と平滑コンデンサＣ２によって整流平滑され、直流出力電圧Ｖｏｕｔとなって直列接続された複数個のＬＥＤ５１〜５３に印加される。

ここで、直流出力電圧ＶｏｕｔによってＬＥＤ５１〜５３を安定して発光させるには、そこに流入する電流を定電流制御することが必要である。スイッチング素子Ｍ１は、駆動用ＩＣ回路４に内蔵された発振器２５からの信号でＲＳＦＦ２４がセットされ、ＯＵＴ端子４６の出力がＬレベルからＨレベルに変化することでターンオンする。また、ＬＥＤ５１〜５３には二次コイルＬ２および平滑コンデンサＣ２から負荷電流Ｉ０が流れるが、それが電流検出抵抗Ｒ２で電圧変換されて、駆動用ＩＣ回路４のＦＢ端子４４に入力される。また、ＦＢ端子４４の電圧信号と基準電圧源２２の基準電圧Ｖｒｅｆとの誤差分によりＣＯＭＰ端子４５の電圧レベルが決定される。すなわち、誤差アンプ２１はトランスコンダクタンスアンプであり、誤差アンプ２１からＣＯＭＰ端子４５に接続されたコンデンサＣｃｏｍｐに、ＦＢ端子４４の電圧信号と基準電圧源２２の基準電圧Ｖｒｅｆとの差に応じた電流が流れ、この電流がコンデンサＣｃｏｍｐによって積分されることによりＣＯＭＰ端子４５の電圧レベルが決定される。

そして、ＩＳ端子４３の電圧信号ＶｓがＣＯＭＰ端子４５の電圧レベルまで達するとＲＳＦＦ２４がリセットされ、ＯＵＴ端子４６からの出力がＨレベルからＬレベルに変化して、スイッチング素子Ｍ１がターンオフする。ここでは、ＬＥＤ５１〜５３に流れる負荷電流Ｉ０が設定値より小さいとスイッチング素子Ｍ１のオンデューティが広がり、ＬＥＤ５１〜５３に流れる電流が設定値より大きいとスイッチング素子Ｍ１のオンデューティが狭くなる。言い換えると、駆動用ＩＣ回路４はトランスＴの二次コイルＬ２側に一定の大きさで負荷電流Ｉ０を流すように動作して、ＬＥＤ５１〜５３に対するデューティ制御が行われることになる（特許文献１参照）。

こうした従来のＬＥＤ駆動回路の特徴は、ＬＥＤ５１〜５３の駆動用ＩＣ回路４に電源電圧を供給する際に、トランスＴに対して二次コイルＬ２と同じ極性で補助巻線を構成するコイルＬ３が追加され、このコイルＬ３が駆動用ＩＣ回路４のＶＣＣ端子４１と接続されている点にある。すなわち、上述のように、ＶＣＣ端子４１の電圧がＵＶＬＯ解除電圧Ｖｒｅｆ１まで達すると、起動回路１０内のスイッチ１５がオフしてＶＨ端子４２からＶＣＣ端子４１に流れていた起動電流Ｉｓｔを停止させ、その後はスイッチング素子Ｍ１のスイッチング動作により補助巻線を構成するコイルＬ３に生じる起電力で駆動用ＩＣ回路４に電力を供給するのである。そして、このコイルＬ３をＶＣＣ端子４１に接続するためには、整流ダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ３が必要とされる。また、ＶＣＣ端子４１の電圧値は、二次コイルＬ２とコイルＬ３との巻数比で決まるが、トランスＴの一次側で生じるサージ電圧によってＶＣＣ端子４１での電圧が上昇しないように、整流ダイオードＤ１と直列に電流制限抵抗Ｒ３を介在させなければならない。

特開２０１１−３５１１２号公報（段落番号［００１３］〜［００３９］、図１）特開２００８−２７８６４０号公報（段落番号［００５１］〜［００５６］、図５）特開２００９−２３２６２４号公報（段落番号［００１８］〜［００３５］、図３）

図６に示す従来のＬＥＤ駆動回路では、起動後に駆動用ＩＣ回路４に対し安定した電源供給をするために、駆動用ＩＣ回路４とは別にトランスＴに補助巻線を設けているばかりか、整流ダイオードＤ１、電流制限抵抗Ｒ３、および平滑コンデンサＣ３等を余分に組み込まなければならなかった。

しかし、ＬＥＤ電球においては、従来の白熱電球と同じ大きさの電球内にＬＥＤ駆動回路をＬＥＤ本体とともに収める必要があり、一般に部品点数の多いＬＥＤ駆動回路をＬＥＤ電球の限られたスペースに収めるのが困難なため、ＬＥＤ駆動回路を構成する部品の点数を減らすことが重要とになる。

図８は、従来のＬＥＤ駆動回路の別の例を示す図である。
このＬＥＤ駆動回路においては、図７に示すような駆動用ＩＣ回路４への電源供給（ＶＣＣ端子４１に接続されているコンデンサＣ４への電流供給）が常にＶＨ端子４２に接続された起動回路１０を介して行われている。そのため、トランスＴに対して補助巻線を設ける必要がない。

しかし、このＬＥＤ駆動回路では、電源端子であるＶＣＣ端子４１に対する供給電圧を安定させるために、ＶＣＣ端子４１とＧＮＤ端子４７との間に大容量のコンデンサＣ４が必要となる。また、ＶＨ端子４２に高電圧の入力電圧Ｖｉｎを直接供給して、駆動用ＩＣ回路４の動作電流を供給するようにしているので、駆動用ＩＣ回路４での消費電力が大きくなってしまうという問題があった。

特許文献２には、ＬＥＤのアノード電圧と駆動用ＩＣ回路の電源とを共通にすることにより、安定した内部電源を得られるとともに、補助巻線等の部品を省略することのできる電源装置および照明器具の発明が開示されている。

ところが、ここに開示されている電源装置の構成では、スイッチングトランジスタ（３３）のスイッチングが開始しないと制御回路（５３）への電源が供給されない。一方、制御回路（５３）へ電源が供給されないと、スイッチングトランジスタ（３３）のスイッチングを開始することができない。したがって、このような構成の電源装置は、駆動用ＩＣ回路を起動できないという問題が生じる。

また、別の特許文献３には、制御回路の電源をトランスの二次側から駆動用ＩＣ回路に供給するように構成して、半導体発光素子を安定して点灯することができる電源装置および照明器具の発明が開示されている。

特許文献３においては、駆動用ＩＣ回路の起動を可能とするように起動制御部（２８）を設けているため、特許文献２の上記問題点は解決されている。ここで、起動制御部（２８）はスイッチングトランス（１４）の一次巻線（１４ａ）に接続され、電源投入によりリップル電流平滑用コンデンサ（１３）の出力がスイッチングトランス（１４）の一次巻線（１４ａ）に供給されると、所定時間だけ制御回路（２６）に起動出力を供給する。すなわち、制御回路（２６）に対して起動時に所定時間だけ電力を供給するものである。一方、スイッチングトランジスタ（１５）をスイッチングさせるには、そのゲート容量を充放電するために瞬間的には数百ｍＡの電流を流す必要がある。

したがって、起動制御部（２８）には数百ｍＡの電流をオン・オフできるものが必要であり、起動制御部（２８）を半導体素子で構成しようとすると、そのチップサイズが大きなものになる。また、起動制御部（２８）のチップサイズを小さくしようとすると、それとは別にバッファコンデンサを用意する必要がある。しかも、このバッファコンデンサから瞬間的に数百ｍＡの電流を供給するためは、大容量のものが要求される。このように、特許文献３の発明は、ＬＥＤ電球の電源装置、あるいはそのような照明器具にとってコスト面での問題が新たに生じてしまう。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤ電球を点灯するための駆動用ＩＣ回路の電源用コンデンサを不要にして、回路規模を小さくするとともに、そのコストを削減できるＬＥＤ駆動回路を提供することを目的とする。

本発明では、上記問題を解決するために、交流電源の交流電圧を発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）の発光に必要な直流電圧に変換してＬＥＤを点灯制御するＬＥＤ駆動回路が提供される。このＬＥＤ駆動回路は、前記交流電源を直流に変換する整流回路と、前記整流回路で変換された直流電圧が一次側に接続されたトランスおよびスイッチング素子を有し、前記整流回路で変換された直流電圧を所望する大きさに変換して前記トランスの二次側から前記ＬＥＤに供給する電圧変換回路と、前記トランスの二次側と前記ＬＥＤとを結ぶ経路に接続されたコンデンサと、前記スイッチング素子のオンデューティを制御することにより前記ＬＥＤに所定の電流を供給する制御回路と、前記整流回路と前記コンデンサの間に接続されて前記コンデンサに起動電流を供給する電流供給回路とを備え、前記制御回路は前記コンデンサから電源の供給を得るように構成される。

本発明によれば、トランスの二次側のコンデンサで平滑されたＬＥＤのアノード電圧と、駆動用ＩＣ回路の電源端子とを共通のノードとし、起動時には起動回路により一次側から当該コンデンサに電流を供給する構成とすることにより、駆動用ＩＣ回路に電源を供給するために従来は必要とされていた補助巻線、平滑コンデンサ、および整流ダイオードを不要とする。したがって、部品点数が削減されるため、ＬＥＤ駆動回路がシンプルな構成となってその小型化およびコスト低減が可能である。

本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。

本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を示す図である。図１のＬＥＤ駆動回路の各部信号波形を示すタイミング図である。標準的な青励起タイプの白色ＬＥＤの順方向電圧・電流特性を示す図である。駆動用ＩＣ回路の電源電圧に対する電源電流特性および起動電流特性を示す図である。本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を示す図である。従来のフライバックコンバータ構成のＬＥＤ駆動回路の一例を示す回路図である。駆動用ＩＣ回路の内部回路の構成を示す図である。従来のＬＥＤ駆動回路の別の例を示す図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を示す図である。ここでは、図６に示す従来のフライバックコンバータ構成のＬＥＤ駆動回路と対応する回路部品には同一の符号を付けて、それらの説明を省略する。

このＬＥＤ駆動回路５では、直列接続された複数個のＬＥＤ５１〜５３を定電流制御するために、トランスＴの一次側回路と二次側回路の接地側を短絡させ、かつ電流検出抵抗Ｒ２とＬＥＤ５３のカソード電極との接続点における電圧信号を、駆動用ＩＣ回路４のＦＢ端子４４にフィードバックするように構成されている。

駆動用ＩＣ回路４は、前述した図７に示す内部回路の構成を有するものとし、かつそのＶＣＣ端子４１はトランスＴの二次側に設けられた平滑コンデンサＣ２の一端に接続される。これにより、平滑コンデンサＣ２で平滑されたＬＥＤ５１〜５３のアノード電圧と、駆動用ＩＣ回路４のＶＣＣ端子が共通のノードとなる。そのため、平滑コンデンサＣ２の蓄積電荷を用いて、駆動用ＩＣ回路４に駆動電流を供給することができる。したがって、駆動用ＩＣ回路に電源を供給するために従来は必要とされていた補助巻線、平滑コンデンサ、および整流ダイオードを不要とすることができる。これによって部品点数が削減することができ、ＬＥＤ駆動回路がシンプルな構成となってその小型化およびコスト低減が可能である。

また、ＬＥＤ駆動回路５の起動時には、駆動用ＩＣ回路に設けられた起動回路によりトランスの一次側から平滑コンデンサＣ２に電流を供給するので、スイッチング素子Ｍ１のスイッチング動作が開始されなくても平滑コンデンサＣ２の電圧が上昇し、駆動用ＩＣ回路４が電源を得て動作を開始することができる。

以下、上記について、交流スイッチ３のオン・オフ時の動作とともに、図２のタイムチャートにより説明する。
図２のタイミング図には、図１のＬＥＤ駆動回路５の各部信号波形を示している。

同図（Ａ）は、交流スイッチ３がオン・オフするタイミングを示す。交流スイッチ３がオンして、同図（Ｂ）に示すような整流された商用電源電圧ＶｉｎがＬＥＤ駆動回路５の入力側に印加されると、駆動用ＩＣ回路４の高耐圧のＶＨ端子４２が、そこに接続されている入力フィルタ用のコンデンサＣ１の端子電圧とともに上昇する。駆動用ＩＣ回路４では、内蔵する起動回路１０を経由してＶＨ端子４２からＶＣＣ端子４１に起動電流Ｉｓｔが流れ、ＶＣＣ端子４１に接続された平滑コンデンサＣ２の充電が開始される（タイミングｔ１）。

このとき、駆動用ＩＣ回路４に対しては、その消費電流分だけの電流が確実に流れるが、図２（Ｃ）に示すＶＣＣ端子４１の電圧（＝Ｖｏｕｔ）がＬＥＤ５１〜５３の順方向電圧（＝Ｖｌｅｄ）以下なので、負荷であるＬＥＤ５１〜５３には電流が流れない（同図（Ｅ）参照）。

なお、駆動用ＩＣ回路４を構成するＵＶＬＯ１１では、スレッシュホールド電圧のうちＵＶＬＯ解除電圧Ｖｒｅｆ１は、ＬＥＤ５１〜５３に電流が流れ始める順方向電圧（＝Ｖｌｅｄ）より低く設定しておく必要がある。

このように、ＶＣＣ端子４１の電圧は、直列接続された最初のＬＥＤ５１のアノード電圧と同様に、平滑コンデンサＣ２からの直流出力電圧Ｖｏｕｔによって規定されている。そのため、この直流出力電圧ＶｏｕｔがＵＶＬＯ解除電圧Ｖｒｅｆ１に達するタイミングｔ２で、起動回路１０内のスイッチ１５がオフして、ＶＨ端子４２からＶＣＣ端子４１に流れる起動電流が停止される。そして、このタイミングｔ２で駆動用ＩＣ回路４におけるスイッチング動作が開始されることにより、ＬＥＤ５１〜５３に一定電流が流れるようにする定電流制御が開始される。

すなわち、直流出力電圧ＶｏｕｔがＵＶＬＯ解除電圧Ｖｒｅｆ１に達すると、駆動用ＩＣ回路４のＯＵＴ端子４６の電圧信号がＨ／Ｌを繰り返し、スイッチング素子Ｍ１をオン・オフするスイッチング動作が開始される。そのとき、一次側の電力はトランスＴを介して二次側に供給されるため、平滑コンデンサＣ２の端子電圧がさらに上昇する。その後、平滑コンデンサＣ２の端子電圧がＬＥＤ５１〜５３に順方向電流を流し始める電圧ＶＦｍｉｎに達するタイミングｔ３で、ＬＥＤ５１〜５３は点灯する。

また、平滑コンデンサＣ２の端子電圧は、ＬＥＤ５１〜５３に流れる電流が一定の制御された電流値（＝Ｉｏ）に達するまで上昇して、その後、一定の電流値が維持される。このとき、トランスＴの出力側に設けられた平滑コンデンサＣ２の電圧（＝Ｖｏｕｔ）は、ＬＥＤ５１〜５３のアノード・カソード間電圧Ｖｌｅｄと電流検出抵抗Ｒ２の端子間電圧（＝Ｉｏ・Ｒ２）との和となる。そのため、タイミングｔ４には直流出力電圧Ｖｏｕｔが
Ｖｌｅｄ＋Ｉｏ・Ｒ２
で規定される一定電圧となり、駆動用ＩＣ回路４のＶＣＣ端子４１も一定電圧（＝Ｖｌｅｄ＋Ｉｏ・Ｒ２）となって、負荷電流Ｉｏにより安定した点灯制御が行われる。

つぎに、タイミングｔ５で交流スイッチ３をオフすると、電圧Ｖｉｎが０Ｖとなるため、トランスＴの一次側から二次側への電力供給はなくなる。また、ＬＥＤ駆動回路５の駆動用ＩＣ回路４において、そのＶＨ端子４２からＶＣＣ端子４１へ電流供給されることもない。そのため平滑コンデンサＣ２の電荷が負荷と駆動用ＩＣ回路４との消費電流として利用されるため、平滑コンデンサＣ２の電圧が低下する。

平滑コンデンサＣ２の端子電圧がＬＥＤ５１〜５３に順方向電流を流し始める電圧ＶＦｍｉｎ以下（すなわち、タイミングｔ６）になると、ＬＥＤ５１〜５３は完全に消灯する。そして、平滑コンデンサＣ２の端子電圧がＵＶＬＯ電圧Ｖｒｅｆ２以下になるタイミングｔ７で、駆動用ＩＣ回路４では、そのＯＵＴ端子４６の電圧信号がＨ／Ｌを繰り返すスイッチング動作が停止される。その後、平滑コンデンサＣ２の残留電圧は駆動用ＩＣ回路４での消費電流として消費され、最終的に０Ｖまで低下する。

つぎに、平滑コンデンサＣ２の端子電圧に対する、ＬＥＤ電流および駆動用ＩＣ回路４での消費電流について説明する。
図３は、標準的な青励起タイプの白色ＬＥＤの順方向電圧・電流特性を示す図である。ＬＥＤ５１〜５３の１素子あたりで、電流が流れ始める順方向電圧を２．８Ｖ、標準駆動電流を３５０ｍＡ／３．５Ｖとし、そのような素子を６個直列接続して使用した例について説明する。

順方向電圧が２．８Ｖ×６直＝１８Ｖで順方向電圧が流れ始め、標準駆動電流Ｉｏ＝３５０ｍＡでは、３．５Ｖ×６直＝２１Ｖに上昇する。白色ＬＥＤの発光方式には、ＲＧＢタイプ、青励起タイプ、および紫外励起タイプがあって、ＬＥＤによる照明には通常、青励起タイプが一般的に使われている。

なお、上述した実施の形態では、青色ＬＥＤの青色と青色励起によりＹＡＧ発光体が発光する黄色との混色による擬似白色を使う青励起タイプや、紫外線で発光させ励起光源としてＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体で波長変換する紫外励起タイプが適している。

図４には、駆動用ＩＣ回路４の電源電圧に対する電源電流（Ｉｃｃ１，Ｉｃｃ２）特性および起動電流（Ｉｓｔ）特性を示す。
ここでは、ＵＶＬＯ解除電圧Ｖｒｅｆ１は１２Ｖで、ＵＶＬＯ電圧Ｖｒｅｆ２は９Ｖとしている。ＬＥＤ順方向電流は、駆動用ＩＣ回路４の起動回路１０によりＶＨ端子４２からＶＣＣ端子４１に流れる起動電流Ｉｓｔ（＝８ｍＡ）より大きいため、ＵＶＬＯ解除以前にＶＨ端子４２からの起動電流ＩｓｔがＬＥＤ５１〜５３に流れると、平滑コンデンサＣ２の電圧がそれ以上上昇しなくなることが懸念される。しかし、ＵＶＬＯ解除電圧Ｖｒｅｆ１は１２Ｖであり、ＬＥＤ５１〜５３に順方向電流が流れ始める電圧は１８Ｖであるため、スイッチング開始前にＶＨ端子４２からの起動電流ＩｓｔがＬＥＤ５１〜５３に流れることはない。見方を変えれば、ＬＥＤ５１〜５３に順方向電流が流れるときは、既にＵＶＬＯ回路による低電圧時動作ロックが解除されてＬＥＤ駆動回路６のスイッチング動作が開始されていて、トランスＴを介してＬＥＤ５１〜５３に順方向電流が供給されるため、平滑コンデンサＣ２の電圧を所望の値に安定して保つことができる。

図５には、本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路６を示す。ここでも、図６に示す従来のフライバックコンバータ構成のＬＥＤ駆動回路と対応する回路部品には同一の符号を付けて、それらの説明を省略する。

このＬＥＤ駆動回路６では、駆動用ＩＣ回路７として高耐圧の起動回路１０（図７参照）を内蔵していないものを使用している。そのため、交流スイッチ３をオンにした場合の、トランスＴの二次側の平滑コンデンサＣ２に対する起動電流は、一次側のＶｉｎとの間に電流供給回路として設けた起動用抵抗Ｒｓｔから供給するようにしている。

なお、第２の実施形態のＬＥＤ駆動回路６は、駆動用ＩＣ回路７でＬＥＤ５１〜５３の安定した定電流制御を行うためには、起動用抵抗Ｒｓｔに流れる電流を１０ｍＡ程度に設定することが望ましい。

上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。

１ＡＣ電源
２ダイオードブリッジ整流回路
３交流スイッチ
４，７駆動用ＩＣ回路
５，６ＬＥＤ駆動回路
１０起動回路
１１低電圧誤動作防止回路（ＵＶＬＯ）
１２基準電圧源
１３接合形電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）
１４電流源回路
１５スイッチ
１６インバータ回路
２０パルス制御回路
２１誤差アンプ
２２基準電圧源
２３コンパレータ
２４ＲＳＦＦ（ＲＳフリップフロップ）
２５発振器
２６アンド回路
２７バッファアンプ
４１ＶＣＣ端子
４２ＶＨ端子
４３ＩＳ端子
４４ＦＢ端子
４５ＣＯＭＰ端子
４６ＯＵＴ端子
４７ＧＮＤ端子
５１〜５３ＬＥＤ
Ｃ１，Ｃ４，Ｃｃｏｍｐコンデンサ
Ｃ２，Ｃ３平滑コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２整流ダイオード
Ｉｏ標準駆動電流
Ｉｓｔ起動電流
Ｌ１一次コイル
Ｌ２二次コイル
Ｌ３コイル
Ｌｉｎインダクタ
Ｍ１スイッチング素子
Ｒ１センス抵抗
Ｒ２電流検出抵抗
Ｒｓｔ起動用抵抗
Ｔトランス
Ｖｉｎ一次コイルＬ１への入力電圧（整流された商用電源電圧）
ＶｌｅｄＬＥＤのアノード・カソード間電圧
Ｖｏｕｔ直流出力電圧
Ｖｒｅｆ１ＵＶＬＯ解除電圧
Ｖｒｅｆ２ＵＶＬＯ電圧
Ｖｓ電流検出用の電圧信号

Claims

交流電源の交流電圧を発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）の発光に必要な直流電圧に変換してＬＥＤを点灯制御するＬＥＤ駆動回路において、
前記交流電源を直流に変換する整流回路と、
前記整流回路で変換された直流電圧が一次側に接続されたトランスおよびスイッチング素子を有し、前記整流回路で変換された直流電圧を所望する大きさに変換して前記トランスの二次側から前記ＬＥＤに供給する電圧変換回路と、
前記トランスの二次側と前記ＬＥＤとを結ぶ経路に接続されたコンデンサと、
前記スイッチング素子のオンデューティを制御することにより前記ＬＥＤに所定の電流を供給する制御回路と、
前記整流回路と前記コンデンサの間に接続されて前記コンデンサに起動電流を供給する電流供給回路と、
を備え、
前記制御回路は前記コンデンサから電源の供給を得ることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
前記電流供給回路は、前記制御回路の内部に設けられた起動回路であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動回路。
前記電流供給回路は、起動抵抗であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動回路。