JP5683239B2 - Ｌｅｄ駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、ＬＥＤ駆動装置に関するものであり、特に整流回路の出力を電源として用いる場合に好適なＬＥＤ駆動装置に関する。

従来、交流電源を整流器により整流してＬＥＤを点灯させる回路として、交流電源と整流器の間に蛍光灯安定器を接続し、各ＬＥＤによる順方向下降電圧の総量が上記蛍光灯安定器に適合するランプの点灯電圧に対応するようにＬＥＤの直列接続個数を調整したものが知られている（特許文献１参照）。

この特許文献１の回路は、ＬＥＤの直列接続個数を完璧に調整することは理論上の事項であり、実際には、図１１に示すような回路となる。つまり、交流電源１０１と、交流電源１０１の交流を直流とするダイオードブリッジ１０２と、ダイオードブリッジ１０２の出力側に接続された定電流素子（或いは抵抗器）１０３から構成される。定電流素子１０３の出力をＬＥＤが複数個直列接続されたＬＥＤ群１０４に与えて点灯を行う。

この回路においては、ＬＥＤ群１０４を点灯させるために要する電圧をダイオードブリッジ１０２の出力波形と共に描くと、ＬＥＤ群１０４におけるＬＥＤ数が少ない場合には図１２に示すようにＶ_ｔｈＤとなり、ＬＥＤ群１０４におけるＬＥＤ数が多い場合には図１３に示すようにＶ_ｔｈＵとなる。装置の構造によって、ＬＥＤ数が少ない場合には交流周期における点灯時間が長くなるためちらつきが抑制されるが、斜線以外の面積により表される損失が大きくなる。一方、ＬＥＤ数が多い場合には交流周期における点灯時間が短くなるためちらつきが増大するが、斜線以外の面積により表される損失が小さくなる。

また、複数のＬＥＤが直列接続された回路において、交流電源を整流した信号の電圧を基準電圧と比較し、その比較結果に応じてＬＥＤアレイ中の各ＬＥＤへの駆動電流のオンオフを制御し、交流電源電圧が大きなときにはより多くの数のＬＥＤを点灯させるように構成したＬＥＤ駆動装置が知られている（特許文献２参照）。

上記特許文献２に記載のＬＥＤ駆動装置によれば、電力効率を改善することができるものの、交流周期において点灯するＬＥＤの数が１個単位で変動し、ちらつきや輝度むらが生じるという問題がある。

更に、電源の余裕に応じて点灯するＬＥＤ数を変動させるものは、多く知られている（特許文献３参照）。

特開２００９−２３８５７９号公報 特開２００８−５９８１１号公報 特開２００６−２８６５９１号公報

上記に対し、点灯時間を安定させてちらつきを抑制するために、平滑用の電解コンデンサ１０５を設けて回路構成を図１４に示すようにすることが考えられる。しかしながら、この構成によると高耐圧かつ大容量の電解コンデンサ１０５を設ける必要が生じ、構成が大型化し、またコスト高を招来するという問題がある。更に、電解コンデンサ１０５は他の部品に比べて寿命が短いため、回路全体の寿命が短縮されるという問題もある。

本発明は、このようなＬＥＤ駆動装置の現状に鑑みてなされたもので、その目的は、電力効率が高く、点灯消灯によるちらつきを抑制し、構成が大型化したりコスト高となったりすることなく、しかも寿命が短縮されることのないＬＥＤ駆動装置を提供することである。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、それぞれＬＥＤを備えた、第１群、第２群、・・・、第ｎ（ｎ：２以上の整数）群のＬＥＤ回路と、前記第１群、第２群、・・・、第ｎ群のＬＥＤ回路のいくつかを直列に接続した複数の接続状態に切り換えて通電するための複数のスイッチ手段と、電源部の電圧を、前記複数の接続状態となったＬＥＤ回路の通電に要する電圧と比較するコンパレータ部と、コンパレータ部による比較結果に応じて前記複数のスイッチ手段をオンオフ制御するセレクタと、前記スイッチ手段により接続状態とされたＬＥＤ回路に流れる電流が適正値を超えた場合に前記セレクタの出力を停止する信号に基づき前記セレクタの出力を制御し、前記セレクタの出力が停止されるまで発振回路のパルスが前記セレクタを通過するようにして前記スイッチ手段をＰＷＭ制御によりオンオフし、ＬＥＤ群を流れる電流を所定に制御するＰＷＭ制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、電源部が、ダイオードブリッジ、サイリスタ或いはトライアックを含んで構成される整流回路であることを特徴とする。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置では、各群のＬＥＤ回路は、１以上のＬＥＤを備え、電流経路における最も下流側のＬＥＤに接続されるコイルと、前記コイルと電流経路における最上流のＬＥＤに接続されるダイオードと負荷回路を構成することを特徴とする。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、電源部の電圧と、複数の接続状態となったＬＥＤ回路の通電に要する電圧を比較し、この比較結果に応じて前記複数のスイッチ手段をオンオフ制御することにより、第１群、第２、・・・、第ｎ（ｎ：２以上の整数）群の直列及びまたは並列の接続回路に給電を行う構成であるから、電力効率が高く、点灯消灯によるちらつきを抑制できる。また電解コンデンサを用いないので、構成が大型化したりコスト高となったりすることなく、しかも寿命が短縮されることもない。

また、本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、前記スイッチ手段をＰＷＭ制御によりオンオフして、ＬＥＤ群を流れる電流を所定に制御するＰＷＭ制御手段を備えるので、ＬＥＤ群に所定の順電流を流すことができ、ＬＥＤを適切に駆動することができる。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、電源部が、ダイオードブリッジ、サイリスタ或いはトライアックを含んで構成される整流回路であるため、整流された電圧変動を有する電源を用いて、適切な群数に給電を行って高い電力効率で駆動を行うことができる。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置では、各群のＬＥＤ回路は、１以上のＬＥＤを備え、電流経路における最も下流側のＬＥＤに接続されるコイルと、前記コイルと電流経路における最上流のＬＥＤに接続されるダイオードと負荷回路を構成するので、ＬＥＤに流れる電流変化をコイルにより規制しながら、コイルにより発生する逆起電力をダイオードにより吸収して適切なＬＥＤ駆動が確保される。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置の第１の実施形態を示す構成図。 本発明に係るＬＥＤ駆動装置の第１の実施形態の要部を示す構成図。 発明に係るＬＥＤ駆動装置の第１の実施形態におけるＰＷＭ制御において用いられるパルス波形の一例を示す図。 本発明に係るＬＥＤ駆動装置の負荷回路の変形例を示す構成図。 本発明に係るＬＥＤ駆動装置の第２の実施形態を示す構成図。 本発明に係るＬＥＤ駆動装置の第２の実施形態の１つのＬＥＤ点灯時における回路構成を示す構成図。 本発明に係るＬＥＤ駆動装置の第２の実施形態の１つのＬＥＤ点灯時における点灯区間を示す図。 本発明に係るＬＥＤ駆動装置の第２の実施形態の２つのＬＥＤ点灯時における回路構成を示す構成図。 本発明に係るＬＥＤ駆動装置の第２の実施形態の２つのＬＥＤ点灯時における点灯区間を示す図。 本発明に係るＬＥＤ駆動装置の第２の実施形態における全体の点灯区間を示す図。 従来例に係る第１のＬＥＤ駆動装置を示す構成図。 従来例に係る第１のＬＥＤ駆動装置による駆動電圧を示す図。 従来例に係る第１のＬＥＤ駆動装置による駆動電圧を示す図。 従来例に係る第２のＬＥＤ駆動装置を示す構成図。 本発明に係るＬＥＤ駆動装置の第３の実施形態を示す構成図。 本発明に係るＬＥＤ駆動装置の第３の実施形態の要部を示す構成図。 発明に係るＬＥＤ駆動装置の第３の実施形態におけるスイッチのオンオフ制御において実現されるＬＥＤの接続状態の一例を示す図。 発明に係るＬＥＤ駆動装置の第３の実施形態におけるスイッチのオンオフ制御において実現されるＬＥＤの接続状態の一例を示す図。 発明に係るＬＥＤ駆動装置の第３の実施形態におけるスイッチのオンオフ制御において実現されるＬＥＤの接続状態の一例を示す図。 発明に係るＬＥＤ駆動装置の第３の実施形態におけるスイッチのオンオフ制御において実現されるＬＥＤの接続状態の一例を示す図。 発明に係るＬＥＤ駆動装置の第３の実施形態におけるスイッチのオンオフ制御において実現されるＬＥＤの接続状態の一例を示す図。 発明に係るＬＥＤ駆動装置の第３の実施形態における要部に適用する回路例を示す図。

以下添付図面を参照して、本発明に係るＬＥＤ駆動装置の実施例を説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置は、それぞれＬＥＤを備えた、第１群、第２群、・・・、第ｎ（ｎ：２以上の整数）群のＬＥＤ回路と、前記第１群、第２群、・・・、第ｎ群のＬＥＤ回路のいくつかを直列及びまたは並列に接続した複数の接続状態に切り換えて通電するための複数のスイッチ手段と、電源部の電圧を、前記複数の接続状態となったＬＥＤ回路の通電に要する電圧と比較するコンパレータ部と、コンパレータ部による比較結果に応じて前記複数のスイッチ手段をオンオフ制御するセレクタとを具備する。

図１には、第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の構成図が示されている。このＬＥＤ駆動装置は、電源部１０として、例えば商用交流１００Ｖの交流電源１１と、この交流電源１１による交流を全波整流する整流回路としてのダイオードブリッジ１２と、定電圧源１３が用いられる。整流回路としては、サイリスタやトライアックなどを用いることもできる。

ダイオードブリッジ１２の出力側には、定電圧源１３が設けられ、ダイオードブリッジ１２の出力電圧を定電圧のＶＤＤとして出力している。定電圧源１３からは、コンパレータ部２０とセレクタ３０へ電力が供給されている。

また、ダイオードブリッジ１２の出力側には、プラス側ラインにアノードを向けるように接続された１または複数個のＬＥＤが例えば直列接続された第１群のＬＥＤ回路４１−１、第２群のＬＥＤ回路４１−２、・・・、第ｎ群のＬＥＤ回路４１−ｎが直列に接続されている。ここで、ｎは２以上の整数である。各ＬＥＤ回路４１−１、４１−２、・・・、４１−ｎにおけるＬＥＤ数は全て同じであっても異なっても良く、また、その数は１以上であれば良い。

第１群のＬＥＤ回路４１−１は、コイル４２−１、ダイオード４３−１と共に第１群の負荷回路４０−１を構成し、第２群のＬＥＤ回路４１−２は、コイル４２−２、ダイオード４３−２と共に第２群の負荷回路４０−２を構成し、・・・、第ｎ群のＬＥＤ回路４１−ｎは、コイル４２−ｎ、ダイオード４３−ｎと共に第ｎ群の負荷回路４０−ｎを構成している。

各ダイオード４３−１〜４３−ｎは、そのカソードがＬＥＤ回路中において、電流経路の最上流のＬＥＤ４５に接続され、コイル４２−１〜４２−ｎは、各ＬＥＤ回路４１−１〜４１−ｎにおける最下流のＬＥＤ４６−１、４６−２、・・・、４６−ｎと、上記ダイオード４３−１〜４３−ｎのアノードの間に接続されている。

上記ダイオード４３−１〜４３−ｎのアノードは、それぞれスイッチ手段であるＦＥＴ（例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ）４７−１〜４７−ｎ及び抵抗４８−１〜４８−ｎを介して、ダイオードブリッジ１２の出力のマイナス側ラインに接続されている。このＦＥＴ４７−１〜４７−ｎは、第１群、第２群、・・・、第ｎ群のＬＥＤ回路のいくつかを直列及びまたは並列に接続した複数の接続状態に切り換えて通電するための複数のスイッチ手段である。

更に、ＦＥＴ４７−１〜４７−ｎと対応する抵抗４８−１〜４８−ｎの接続点は、コンパレータ部２０に接続されている。

コンパレータ部２０には、ダイオードブリッジ１２の出力のプラス側ラインから出力電圧Ｖ_ＯＵＴが供給され、図２に示す比較器２１に与えられている。比較器２１は、上記出力電圧Ｖ_ＯＵＴと、第１群まで（４１−１）、第１群から第２群まで（４１−１、４１−２）、・・・、第１群から第ｎ群まで（４１−１〜４１−ｎ）のＬＥＤ回路の点灯に要する閾値電圧Ｖ_ｔｈ１〜Ｖ_ｔｈｎとを比較し、それぞれの閾値電圧を超えた場合に、第１群までを指示する信号Ｓ１のみを出力し、第１群から第２群までを指示する信号Ｓ２のみを出力し、・・・、第１群から第ｎ群までを指示する信号Ｓｎのみをセレクタ３０へ出力する。つまり、制御信号Ｓ１〜Ｓｎは、選択的に１つのみが出力される。

また、コンパレータ部２０には、抵抗４８−１〜４８−ｎに接続された比較器２２−１〜２２−ｎが備えられている。比較器２２−１〜２２−ｎは抵抗４８−１〜４８−ｎにより得られる電圧をそれぞれ、第１群まで（４１−１）、第１群から第２群まで（４１−１、４１−２）、・・、第１群から第ｎ群まで（４１−１〜４１−ｎ）のＬＥＤ回路に流れる電流が適正値を超えた場合に相当する閾値電圧Ｖ１〜Ｖｎと比較し、閾値電圧Ｖ１〜Ｖｎを超えた場合に停止信号ＳＳ１〜ＳＳｎを出力する。なお、閾値電圧Ｖ１〜Ｖｎは全て同じ電圧であっても良い。

図２に示すようにセレクタ３０には、ＦＥＴ４７−１〜４７−ｎのゲートにＦＥＴ４７−１〜４７−ｎをオンオフする制御信号ＤＲ１〜ＤＲｎを出力する制御回路３１−１〜３１−ｎが設けられていると共に、発振回路３２が設けられている。発振回路３２は、交流電源１１の半周期（１００Ｈｚ）より遥かに高い周波数（例えば、２００ｋＨｚ）の、例えば図３に示すようなパルスを出力し、各制御回路３１−１〜３１−ｎへ与える。

各制御回路３１−１〜３１−ｎのイネーブル端子ＥＮには、比較器２１から出力される信号Ｓ１〜Ｓｎが与えられ、また、各制御回路３１−１〜３１−ｎの停止端子ＳＴにはそれぞれ、比較器２２−１〜２２−ｎから出力される停止信号ＳＳ１〜ＳＳｎが与えられている。各制御回路３１−１〜３１−ｎのイネーブル端子ＥＮへ与えられる信号がイネーブル（例えばハイ）であるときに、発振回路３２のパルスを、停止信号ＳＳ１〜ＳＳｎがアクティブ（例えば、ロウ）となるまで通過させるＰＷＭ制御手段として動作する。

上記制御回路３１−１〜３１−ｎによるＰＷＭ制御によって、第１群まで（４１−１）、第１群から第２群まで（４０−１、４０−２）、・・・、第１群から第ｎ群まで（４１−１〜４１−ｎ）のＬＥＤ回路に流れる電流が適正値に抑えられてＬＥＤの駆動が行われる。

上記の通り、比較器２１では、ダイオードブリッジ１２の出力のプラス側から出力電圧Ｖ_ＯＵＴについて、第１群まで（４０−１）、第１群から第２群まで（４０−１、４０−２）、・・、第１群から第ｎ群まで（４０−１〜４０−ｎ）のＬＥＤ回路の点灯に要する電圧となっているか比較され、制御回路３１−１〜３１−ｎのいずれかがイネーブルとされるので、出力電圧Ｖ_ＯＵＴについての変化に応じた数のＬＥＤが点灯されるので高効率であり、しかも少ない数のＬＥＤが点灯されるときには、交流の半周期における点灯時間が長くなり、全体としてちらつきを低減させることができる。

なお、ＬＥＤ群の構成については図４に示されるように、抵抗ＲにＬＥＤ回路４１−１、４１−２、・・・、４１−ｎが直列に接続され、ＬＥＤ回路４１−１、４１−２、・・・、４１−ｎに対する電力供給制御を行うＦＥＴ４７−１〜４７−ｎが接続された回路を用いても良い。この回路構成を採用した場合には、ＰＷＭ制御を行うことなくＬＥＤ駆動を行うと好適である。

次に図５に、ＬＥＤ回路の群数を２とし、各群のＬＥＤ回路に１つのＬＥＤを備える第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の構成図を示す。このＬＥＤ駆動装置において、第１群はＬＥＤ４５により構成され、第２群はＬＥＤ４６により構成されている。コイル４２−１、４２−２とダイオード４３−１、４３−２が用いられている。

ＬＥＤ駆動装置は、ＦＥＴ４７−１、４７−２と、抵抗４８−１、４８−２を有する。コンパレータ部２０Ａは、図２の構成中の比較器２１と比較器２２−１、２２−２のみを備える。更に、セレクタ３０Ａには、発振回路３２と制御回路３１−１、３１−２が備えられる。セレクタ３０Ａからは、ＦＥＴ４７−１、４７−２のゲートにＦＥＴ４７−１、４７−２をオンオフする制御信号ＤＲ１、ＤＲ２が出力される。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。

以上の構成において、ダイオードブリッジ１２の出力のプラス側から出力電圧Ｖ_ＯＵＴについて、第１群まで（４１−１）のＬＥＤ回路の点灯に要する閾値電圧Ｖ_ｔｈ１を超えた場合には、第１群までを指示する信号Ｓ１が比較器２１から制御回路３１−１へ送られる。これにより制御回路３１−１からは、制御信号ＤＲ１がＦＥＴ４７−１へ送られる。

このとき、ＬＥＤ駆動装置における回路構成は図６に示すようになる。即ち、第１群のＬＥＤ回路のＬＥＤ４５のみに給電が行われる回路である。このＬＥＤ４５に電流が流れてＬＥＤ４５が点灯すると共に、コイル４２−１に流れる電流により逆起電力が発生し、この逆起電力による電流がダイオード４３−１に流れて消費され、所要電流がＬＥＤ４５に流れる。

上記ＬＥＤ４５における点灯区間と消灯区間を全波整流された波形と共に示すと図７に示すようになる。実際には、次に説明するＬＥＤ４５及びＬＥＤ４６の点灯区間には、ＦＥＴ４７−１がオフとなり図６の回路による駆動は行われない。なお、ＬＥＤ４５における点灯区間においては、前述の通りにＰＷＭ制御による点灯がなされ、電流が適正値に抑えられてＬＥＤ４５の駆動が行われる。

また、ダイオードブリッジ１２の出力のプラス側から出力電圧Ｖ_ＯＵＴについて、第１群から第２群まで（４１−１、４１−２）のＬＥＤ回路の点灯に要する閾値電圧Ｖ_ｔｈ２を超えた場合には、第１群から第２群までを指示する信号Ｓ２が比較器２１から制御回路３１−２へ送られる。これにより制御回路３１−２からは、制御信号ＤＲ２がＦＥＴ４７−２へ送られる。

この結果、ＬＥＤ駆動装置における回路構成は図８に示すようになる。即ち、第１群のＬＥＤ回路であるＬＥＤ４５と第２群のＬＥＤ回路であるＬＥＤ４６に給電が行われる回路である。このＬＥＤ４５及びＬＥＤ４６に電流が流れてＬＥＤ４５及びＬＥＤ４６が点灯すると共に、コイル４２−２に流れる電流により逆起電力が発生し、この逆起電力による電流がダイオード４３−２に流れて消費され、所要電流がＬＥＤ４５及びＬＥＤ４６に流れる。このＬＥＤ４５及びＬＥＤ４６の両方の点灯区間と消灯区間を全波整流された波形と共に示すと図９に示すように点灯区間が極めて短いものとなる。なお、点灯区間においては、前述の通りにＰＷＭ制御による点灯がなされ、電流が適正値に抑えられてＬＥＤ４５及びＬＥＤ４６の駆動が行われる。

上記の動作により、全体としては図１０に示すように、図７に示したＬＥＤ４５及びＬＥＤ４６の点灯区間（第２群まで点灯）の前後に、ＬＥＤ４５の点灯区間（第１群のみ点灯）が設けられる。この図１０から明らかな通り、全体の点灯区間はＬＥＤ４５を点灯させ得る点灯区間（図７）と等しく、長期間となるので、ちらつきを抑制することができる。また、全波整流された電圧に対し、図１０に模様（パターン）により描いた領域において電力消費されるので、高効率でＬＥＤ駆動を行うことができる。

次に、本発明に係るＬＥＤ駆動装置の第３の実施形態を説明する。この実施形態に係るＬＥＤ駆動装置は図１５に示すように、電源部１０として、例えば商用交流１００Ｖの交流電源１１と、この交流電源１１による交流を全波整流する整流回路としてのダイオードブリッジ１２と基準電圧生成回路１とを備えている。また、基準電圧生成回路１は、コンパレータ部２及びセレクタ３と共に制御部４を構成する。整流回路としては、サイリスタやトライアックなどを用いることもできる。

ダイオードブリッジ１２における一方の出力側（図１のプラス側ラインに相当）には電圧ＶＤが生成され、ダイオードブリッジ１２における他方の出力側（図１のマイナス側ラインに相当）には電圧ＶＳが生成される。

電圧ＶＤが生成されるラインには、定電流回路としての可変抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が接続されている。この実施形態では、４群のそれぞれに一つのＬＥＤを備えており、第１群のＬＥＤ回路であるＬＥＤ５１、第２群の回路であるＬＥＤ５２、第３群の回路であるＬＥＤ５３、第４群の回路であるＬＥＤ５４が設けられている。一般的には、ｎ（ｎ：２以上の整数）群のＬＥＤ回路を備えている。可変抵抗Ｒ１にはＬＥＤ５１のアノードが直接に接続され、可変抵抗Ｒ２にはＬＥＤ５２のアノードがスイッチＳＡ２を介して接続され、可変抵抗Ｒ３にはＬＥＤ５３のアノードがスイッチＳＡ３を介して接続され、可変抵抗Ｒ４にはＬＥＤ５４のアノードがスイッチＳＡ４を介して接続されている。

また、ＬＥＤ５１のカソードはスイッチＳＣ１を介して電圧ＶＳ側のラインに接続されており、ＬＥＤ５２のカソードはスイッチＳＣ２を介して電圧ＶＳ側のラインに接続されており、ＬＥＤ５３のカソードはスイッチＳＣ３を介して電圧ＶＳ側のラインに接続されており、ＬＥＤ５４のカソードは直接に電圧ＶＳ側のラインに接続されている。

更に、ＬＥＤ５１のカソードはスイッチＳＢ１を介してＬＥＤ５２のアノードに接続され、ＬＥＤ５２のカソードはスイッチＳＢ２を介してＬＥＤ５３のアノードに接続され、ＬＥＤ５３のカソードはスイッチＳＢ３を介してＬＥＤ５４のアノードに接続されている。

上記スイッチＳＡ２〜ＳＡ４、スイッチＳＢ１〜ＳＢ３、スイッチＳＣ１〜ＳＣ３は、ＣＭＯＳＦＥＴやＤＭＯＳＦＥＴにより構成することができ、これらのスイッチは、セレクタ３によって後述の通りに、オンオフ制御される。基準電圧生成回路は、図１６に示されるように構成されている。即ち、電圧ＶＤのラインと電圧ＶＳのラインとの間には、抵抗ｒ１、ｒ２の直列回路が接続され、抵抗ｒ１、ｒ２の接続点からはラインＬ０を介して電源電圧に対応する電圧ＶＲが取り出され、コンパレータ部２のコンパレータＣＯＭＰ１〜ＣＯＭＰｍに送られる。ｍは、２以上の整数であり、ｎと同一もしくは異なる数である。

また、電圧ＶＤのラインと電圧ＶＳのラインとの間には、定電圧回路５５が接続されており、電圧ＶＤと電圧ＶＳとの電位差に基づき所定電圧ＶREFmを作成してラインＬｍを介してコンパレータ部２のコンパレータＣＯＭＰｍへ送出している。ラインＬｍと電圧ＶＳのラインとの間には、ｍ個の抵抗ｒ１１〜ｒ１ｍによる直列回路が接続されており、この抵抗ｒ１１〜ｒ１ｍによって分圧することにより電圧ＶREF1、ＶREF2、・・・を作成してラインＬ１、Ｌ２、・・・を介して、それぞれコンパレータ部２のコンパレータＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２、・・・へ送出している。電圧ＶREF1、ＶREF2、・・・、ＶREFmに関しては、ＶREF1＜ＶREF2＜・・・＜ＶREFmである。

上記の基準電圧生成回路１の構成及び作用によって、コンパレータＣＯＭＰ１には電圧ＶREF1と電圧ＶＲが与えられ、これらがコンパレータＣＯＭＰ１により比較されてＶREF1＜ＶＲである場合に出力をＨレベルにする。同様に、コンパレータＣＯＭＰ２には電圧ＶREF2と電圧ＶＲが与えられ、これらがコンパレータＣＯＭＰ２により比較されてＶREF2＜ＶＲである場合に出力をＨレベルにする。以下、図示しないコンパレータＣＯＭＰ３からコンパレータＣＯＭＰ(m-1)についても同様に動作が行われる。また、コンパレータＣＯＭＰｍには電圧ＶREFmと電圧ＶＲが与えられ、これらがコンパレータＣＯＭＰｍにより比較されてＶREFm＜ＶＲである場合に出力をＨレベルにする。コンパレータＣＯＭＰmを代表として示すと、上記と逆に、ＶREFm≧ＶＲである場合に、出力をＬレベルとする。

コンパレータＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２、・・・、ＣＯＭＰmの出力はセレクタ３へ送られている。セレクタ３には、スイッチＳＡ２〜ＳＡ４、ＳＢ１〜ＳＢ３、ＳＣ１〜ＳＣ３のそれぞれに接続され、対応のスイッチをオンオフ制御するためのドライバＤ１〜Ｄ９が備えられている。更にセレクタ３には、上記のドライバＤ１〜Ｄ９のそれぞれについて動作または非動作とするかの制御信号を作成する論理回路５９が備えられている。

本実施形態においては、スイッチ手段であるスイッチＳＡ２〜ＳＡ４、ＳＢ１〜ＳＢ３、ＳＣ１〜ＳＣ３のオンオフ制御によって、全群のＬＥＤ回路を直列に接続する接続状態と、前記第１群、第２群、・・・、第ｎ群のＬＥＤ回路のいくつかを並列に接続した複数の接続状態に切り換える。ここでは、５つの接続状態を実現するため、ｍ＝４であり、コンパレータＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２、・・・、ＣＯＭＰ４の出力と、スイッチＳＡ２〜ＳＡ４、ＳＢ１〜ＳＢ３、ＳＣ１〜ＳＣ３のオンオフは、次の表１の通りに制御される。

以上の通りに構成されている本実施形態では、コンパレータＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２、・・・、ＣＯＭＰ４の出力が表１における状態１においては、スイッチＳＢ１〜ＳＢ３がオン（閉成）とされ、その他のスイッチがオフ（開放）とされる。この結果、ＬＥＤ５１〜５４が図１７に示されるように直列に接続され、可変抵抗Ｒ１を介して定電流駆動される。

また、コンパレータＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２、・・・、ＣＯＭＰ４の出力が表１における状態２においては、スイッチＳＡ４、ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＣ３がオンとされ、その他のスイッチがオフとされる。この結果、図１８に示すように可変抵抗Ｒ１とＬＥＤ５１〜５３が直列接続され、この直列接続された回路に、可変抵抗Ｒ４とＬＥＤ５４が直列接続された回路が並列接続され、定電流駆動される。

また、コンパレータＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２、・・・、ＣＯＭＰ４の出力が表１における状態３においては、スイッチＳＡ３、ＳＢ１、ＳＢ３、ＳＣ２がオンとされ、その他のスイッチがオフとされる。この結果、図１９に示すように可変抵抗Ｒ１とＬＥＤ５１、５２が直列接続され、この直列接続された回路に、可変抵抗Ｒ３とＬＥＤ５３、５４が直列接続された回路が並列接続され、定電流駆動される。

また、コンパレータＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２、・・・、ＣＯＭＰ４の出力が表１における状態４においては、スイッチＳＡ３、ＳＡ４、ＳＢ１、ＳＣ２、ＳＣ３がオンとされ、その他のスイッチがオフとされる。この結果、図２０に示すように可変抵抗Ｒ１とＬＥＤ５１、５２が直列接続され、この直列接続された回路に、可変抵抗Ｒ３とＬＥＤ５３が直列接続された回路及び、可変抵抗Ｒ４にＬＥＤ５４が直列接続された回路が並列接続され、定電流駆動される。

更に、コンパレータＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２、・・・、ＣＯＭＰ４の出力が表１における状態５においては、スイッチＳＡ２〜ＳＡ４、ＳＣ１〜ＳＣ３がオンとされ、その他のスイッチがオフとされる。この結果、図２１に示すように可変抵抗Ｒ１にＬＥＤ５１が直列接続された回路、抵抗Ｒ２にＬＥＤ５２が直列接続された回路、可変抵抗Ｒ３にＬＥＤ５３が直列接続された回路及び可変抵抗Ｒ４にＬＥＤ５４が直列接続された回路が並列接続され、定電流駆動される。

以上のようなスイッチに対するオンオフ制御を交流周期において繰り返し行う。これにより、電力効率を点灯するＬＥＤ数が変化することがなく、ちらつきや輝度むらを少なくすることができる。

なお、上記の実施形態では、表１の５状態としたが、これに全てのＬＥＤを消灯する状態をく加え、状態５において図２１の接続状態による点灯を維持できないときには、全てのＬＥＤを消灯するようにしても良い。また、表１の状態１〜５の２または４の状態を設けずに点灯制御を行っても良い。

また、上記における実施形態では、定電流回路として、図２２（ａ）に示す可変抵抗Ｒ（Ｒ１〜Ｒ４９を用いたが、これに代えて図２２（ｂ）に示されている定電流源６１を用いても良い。また、定電流回路として、図２２（ａ）に示す可変抵抗Ｒは、図２２（ｃ）に示されているＭＯＳＦＥＴ６３とそのドレインとソースに接続した制御回路６２による定電流回路に代えることができる。更に、図２２（ｄ）に示されているオペアンプ６４、ＭＯＳＦＥＴ６５、電圧源６６、抵抗６７により構成した定電流回路を用いることができるが、ＬＥＤに対し電圧ＶＳ側に接続すると好適である。

１０ 電源部
１１ 交流電源
１２ ダイオードブリッジ
１３ 定電圧源
２０、２０Ａ コンパレータ部
３０、３０Ａ セレクタ
４０−１〜４０−ｎ 負荷回路
４１−１〜４１−ｎ ＬＥＤ回路
５１〜５４ ＬＥＤ
１ 基準電圧生成回路
２ コンパレータ部
３ セレクタ
４ 制御部

Claims (3)

1. それぞれＬＥＤを備えた、第１群、第２群、・・・、第ｎ（ｎ：２以上の整数）群のＬＥＤ回路と、
   前記第１群、第２群、・・・、第ｎ群のＬＥＤ回路のいくつかを直列に接続した複数の接続状態に切り換えて通電するための複数のスイッチ手段と、
   電源部の電圧を、前記複数の接続状態となったＬＥＤ回路の通電に要する電圧と比較するコンパレータ部と、
   コンパレータ部による比較結果に応じて前記複数のスイッチ手段をオンオフ制御するセレクタと、
   前記スイッチ手段により接続状態とされたＬＥＤ回路に流れる電流が適正値を超えた場合に前記セレクタの出力を停止する信号に基づき前記セレクタの出力を制御し、前記セレクタの出力が停止されるまで発振回路のパルスが前記セレクタを通過するようにして前記スイッチ手段をＰＷＭ制御によりオンオフし、ＬＥＤ群を流れる電流を所定に制御するＰＷＭ制御手段と
   を具備することを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
2. 電源部が、ダイオードブリッジ、サイリスタ或いはトライアックを含んで構成される整流回路であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
3. 各群のＬＥＤ回路は、１以上のＬＥＤを備え、
   電流経路における最も下流側のＬＥＤに接続されるコイルと、
   前記コイルと電流経路における最上流のＬＥＤに接続されるダイオードと
   負荷回路を構成することを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ駆動装置。