JP5848622B2 - Ｌｅｄ駆動回路およびｌｅｄ照明機器 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を駆動するＬＥＤ駆動回路、およびＬＥＤを光源とするＬＥＤ照明機器に関する。

ＬＥＤは低消費電流で長寿命などの特徴を有し、表示装置だけでなく照明器具等にもその用途が広がりつつある。なお、ＬＥＤ照明器具では、所望の照度を得るために、複数個のＬＥＤを使用する場合が多い。

一般的な照明器具は商用電源を使用することが多く、白熱電球などの一般的な照明器具に代えてＬＥＤ照明器具を使用する場合などを考慮すると、ＬＥＤ照明器具も一般的な照明器具と同様に商用電源を使用する構成であることが望ましい。

また、白熱電球を調光制御しようとした場合、スイッチング素子（一般的にはサイリスタ素子やトライアック素子）を交番電源電圧の或る位相角でオンすることにより白熱電球への電源供給をボリューム素子一つで簡単に調光制御できる位相制御式調光器（一般に白熱ライコンと呼ばれている）が用いられている。

特開２０１０−２１２２６７号公報 特開２０１１−１９８６７１号公報

ＬＥＤ照明器具も一般的な照明器具と同様に位相制御式調光器により調光制御できる構成とすることが望ましい。しかしながら、調光器には様々な種類があり、ＬＥＤ駆動回路およびＬＥＤの設計をする際に、どの調光器に接続されるか想定できないことが多い。或る調光器にＬＥＤ照明器具を接続した場合にＬＥＤのチラツキなどの誤動作が発生しなくても、別の調光器に接続した場合に誤動作が発生することがある。また、調光器の最大位相角および最小位相角に応じたＬＥＤの光量が調光器によって変動し、調光特性の変動が発生したりもする。また、様々な調光器に対応できるよう設計値を設定したことにより、ＬＥＤ駆動回路の消費電流が増大し、効率が低下することがある。

チラツキなどの誤動作を防止するための方法としては、例えば、特許文献１および２にＬＥＤ駆動電流をＬＥＤに供給するための電流供給ラインから電流を引き抜く方法が開示されている。しかしながら、交番電源の電圧および周波数は地域によって異なり（例えば電圧実効値１００Ｖ、１２０Ｖ、２３０Ｖなど、周波数５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）、この場合、交番電源の種類を正しく検知する機構がないため、それぞれの地域に対応したＬＥＤ駆動回路を開発する必要がある。これは、開発、製造および販売のコスト増加に繋がる。

上記問題点に鑑み、本発明は、各地域での交番電源に応じてＬＥＤを適切に駆動することができるＬＥＤ駆動回路およびＬＥＤ照明器具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、交番電源および位相制御式調光器に接続可能であり、交番電圧に基づく電圧を入力されてＬＥＤ負荷を駆動するＬＥＤ駆動回路において、接続された交番電源の種類に基づいて前記ＬＥＤ負荷を駆動する特性を調整する調整部を備えた構成とする。

また、上記構成において、前記交番電源の電圧に相関する検知信号を出力する交番電源検知部を備え、前記調整部は前記検知信号に基づいて前記調整を行う構成としてもよい。

また、上記構成において、前記交番電源の周波数に相関する検知信号を出力する交番電源検知部を備え、前記調整部は前記検知信号に基づいて前記調整を行う構成としてもよい。

また、上記構成において、前記交番電源の周波数に相関する検知信号を出力する交番電源検知部を備え、前記調整部は前記交番電源検知部から受けた前記検知信号に応じてＬＥＤ電流を調整するための調整信号を出力する構成としてもよい。

また、上記構成において、前記交番電源の電圧に相関する検知信号を出力する交番電源検知部と、
接続された位相制御式調光器のオフ時のインピーダンスを検出し、検出されたインピーダンスに応じた調整信号を前記調整部に出力する調整信号発生部と、を備え、
前記調整信号発生部は、前記交番電源検知部から受けた検知信号に応じて、前記位相制御式調光器のオフ時のインピーダンスを検出するための設定値を調整する構成としてもよい。

また、本構成において、前記調整部は、前記調整信号発生部から受けた調整信号に応じた引抜き量で、前記ＬＥＤ負荷へ電流を供給するための電源供給ラインから電流を引抜く構成としてもよい。

また、上記構成において、前記交番電源の電圧に相関する検知信号を出力する交番電源検知部と、
接続された位相制御式調光器が有する電流保持手段を流れる電流が共振する箇所の振幅、共振周波数および共振パルス数のうち少なくともいずれかを検出し、検出結果に応じた調整信号を前記調整部に出力する調整信号発生部と、を備え、
前記調整信号発生部は、前記交番電源検知部から受けた検知信号に応じて、共振を検出するための設定値を調整する構成としてもよい。

また、本構成において、前記調整部は、前記調整信号発生部から受けた調整信号に応じた引抜き量と引抜き時間の少なくとも一方で、前記ＬＥＤ負荷へ電流を供給するための電源供給ラインから電流を引抜く構成としてもよい。

また、上記構成において、接続された交番電源の種類に応じて切り替える外部スイッチと、
前記外部スイッチの切り替えに応じて調整信号を前記調整部に出力する複数の調整信号発生部と、を備えた構成としてもよい。

また、本発明のＬＥＤ照明機器は、上記いずれかの構成のＬＥＤ駆動回路と、前記ＬＥＤ駆動回路の出力側に接続されたＬＥＤ負荷とを備える。

本発明によると、各地域での交番電源に応じてＬＥＤを適切に駆動することができる。

ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の波形例を示す図である。 交番電源の周波数を検知する構成例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明システムの構成を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ電流制御回路の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る調光特性の調整を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ照明システムの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ照明システムにおいて位相制御式調光器およびＬＥＤ駆動回路とＬＥＤモジュールからなる部分をインピーダンス表示した図である。 本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ照明システムの構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る共振防止調整信号発生部の構成を示す図である。 トライアック電流の共振の一例を示す図である。 外部スイッチにより調整信号を切り替える実施形態についての構成を示す図である。

＜交番電源の検知方法について＞
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動回路で用いられる交番電源の検知方法について説明する。

まず、交番電源の電圧を検知する方法について図１を参照して説明する。図１は、位相制御式調光器によって位相制御されたＬＥＤ駆動回路への入力電圧の波形の一例を示す。まず、ＬＥＤ駆動回路入力電圧が０Ｖから立ち上がった時の電圧Ｖ１を測定する。次に、ＬＥＤ駆動回路入力電圧の立ち上がりから次に立ち上がるまでの時間ｔ１、および立ち上がってから立ち下がるまでの時間ｔ２を検出する。そうすると、次式（１）式
Ｖａｃ=Ｖ１／（√２・ｓｉｎ(ｄ×π)）（ただし、ｄ＝ｔ２/ｔ１） （１）
によって交番電源の電圧実効値Ｖａｃが算出される。検知信号として上記Ｖａｃに相関を持った電圧を出力する。

例えば、Ｖ１＝１２０Ｖ、ｔ１＝１０ｍｓ、ｔ２＝２．５ｍｓのとき、Ｖａｃ＝１２０Ｖとなるため、この交番電源の電圧は１２０Ｖ系であると検知できる。この検知結果を元に検知信号を出力する。その出力値はＶａｃ＝１００Ｖ〜１３０Ｖまでを１００Ｖ系として、検知信号を１Ｖとして出力し、Ｖａｃ＝２００Ｖ〜２４０Ｖまでを２００Ｖ系として、検知信号を２Ｖとして出力するように離散的に検知信号を出力してもよい（表１参照）。または、Ｖａｃに応じて連続的に検知信号を出力してもよい（１００Ｖ時１Ｖ、１５０Ｖ時１．５Ｖ、２００Ｖ時２Ｖなど）。

なお、検知信号は交番電源の毎周期ごとに求めてもよいし、ＬＥＤ駆動回路に電圧が印加されたときに求め値を保持してもよい。また、不揮発性の外部記録装置に値を記録してもよい。

次に、交番電源の周波数検知について図２を参照して説明する。図２は、交番電源の周波数を検知する構成の一例を示す。立ち上がりエッジ検出部５１は、ＬＥＤ駆動回路への入力電圧が立ち上がるタイミングを検出し、検出信号をパルスカウンタ５３へ出力する。パルスカウンタ５３は、ＬＥＤ駆動回路の入力電圧が立ち上がったことを示す検出信号を受けると、パルス出力器５２から出力されるパルスのカウントを開始し、次にＬＥＤ駆動回路の入力電圧が立ち上がったことを示す検出信号を受けるまでカウントする。そのカウント値が交番電源の周波数を表す。

例えば、１μｓ間隔のパルスをパルス出力器５２が出力する場合、交番電源の周波数が５０Ｈｚの時は１０ｍｓ／１μｓ＝１００００パルスをカウントする。また、周波数が６０Ｈｚの時は８．３３ｍｓ／１μｓ＝８３３３パルスをカウントする。このカウント結果を元に検知信号を出力する。カウント値が９５００〜１０５００カウントまでを周波数５０Ｈｚとして、検知信号を１Ｖとして出力し、カウント値が７９２０〜８７５０までを周波数６０Ｈｚとして、検知信号を２Ｖとして出力するように離散的に検知信号を出力してもよい（表２参照）。または、カウント値に応じて連続的に検知信号を出力してもよい（１００００パルスカウント時１Ｖ、９１６６パルスカウント時１．５Ｖ、８３３３パルスカウント時２Ｖなど）。

なお、検知信号は交番電源の毎周期ごとに求めてもよいし、ＬＥＤ駆動回路に電圧が印加されたときに求め値を保持してもよい。また、不揮発性の外部記録装置に値を記録してもよい。

＜第１実施形態＞
以下、上記のような交番電源検知機能を有した本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動回路について説明する。本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明システムの構成を図３に示す。図３に示すＬＥＤ照明システムは、位相制御式調光器２と、ダイオードブリッジＤＢ１と、ＬＥＤモジュール３（ＬＥＤ負荷）と、ＬＥＤ駆動回路４とを備えている。ＬＥＤ駆動回路４は、交番電源検知部５と、ＬＥＤ電流調整信号発生部６と、ＬＥＤ電流制御回路７とを有している。図３に示すＬＥＤ照明システムでは、交番電源１と位相制御式調光器２とダイオードブリッジＤＢ１とＬＥＤ電流制御回路７と１個以上のＬＥＤからなるＬＥＤモジュール３とが直列に接続され、ダイオードブリッジＤＢ１とＬＥＤ電流制御回路７との間に交番電源検知部５およびＬＥＤ電流調整信号発生部６が設けられている。

位相制御式調光器２では、半固定抵抗Ｒｖａｒ１のツマミ（不図示）が或る位置に設定されると、その設定された位置に対応する電源位相角でトライアックＴｒｉ１がオンになる。コンデンサＣ２の両端電圧がダイアックＤｉ１のオン電圧を超えると、トライアックＴｒｉ１のゲートに電流が流れてトライアックＴｒｉ１がオンとなる。半固定抵抗Ｒｖａｒ１の抵抗値を変化させることにより、トライアックＴｒｉ１がオンとなる位相角を可変させることができる。さらに、位相制御式調光器２では、コンデンサＣ１とインダクタＬ１による雑音防止回路が設けられており、位相制御式調光器２から電源ラインに帰還する端子雑音が当該雑音防止回路によって低減される。

交番電源検知部５は、交番電源の周波数を検知する検知部であり、例えば上記の図２で示す構成を有する。

ＬＥＤ電流制御回路７は、ＬＥＤモジュール３に流す電流を制御する回路であり、その一構成例を図４に示す。ＬＥＤ電流制御回路７は、位相角検出部７ａと、発振器７ｂと、フリップフロップ７ｃと、ドライバ７ｄと、コンパレータ７ｅと、基準電圧７ｆと、パワーＭＯＳ７ｇと、電流検出抵抗７ｈと、インダクタ７ｉと、ダイオード７ｊと、コンデンサ７ｋとを有している。発振器７ｂがＨｉｇｈレベルとなることにより、フリップフロップ７ｃがリセットされ、Ｑバー出力がＨｉｇｈレベルとなりパワーＭＯＳ７ｇがオンとなり、ＬＥＤモジュール３に流れる電流が増加する。電流検出抵抗７ｈに発生する電圧が基準電圧７ｆに達するとフリップフロップ７ｃがセットされ、パワーＭＯＳ７ｇがオフとなる。すると、ダイオード７ｊがオンとなり、電流が還流する。電力調整による調光を行うため、基準電圧７ｆは位相角検出部７ａにより検出された位相角に応じて設定される。また、位相角検出部７ａによる検出値はＬＥＤ電流調整信号発生部６により調整され、ＬＥＤモジュール３に流す電流が調整される。

ＬＥＤ電流調整信号発生部６（本発明の調整部に相当）は、交番電源検知部５から交番電源の周波数に相関する検知信号を受け、受けた検知信号に応じた調整信号をＬＥＤ電流制御回路７へ出力する。ここで例えば、図５に示すように、交番電源１の電圧実効値が１００Ｖで周波数が５０Ｈｚの場合に、位相制御式調光器２の最小位相角Ｐ１ｍｉｎが４５°であり、最大位相角Ｐ１ｍａｘが１４５°であるとする。ＬＥＤ電流調整信号発生部６は、交番電源検知部５から周波数５０Ｈｚに相関する検知信号を受けて調整信号を出力することになるが、最小位相角Ｐ１ｍｉｎのときにＬＥＤモジュール３への出力電力が１２Ｗとなり、最大位相角Ｐ１ｍａｘのときに出力電力が０ＷとなるようにＬＥＤ電流調整信号発生部６は調整を行う。つまり、図５に示すように、Ｐ０＝−０．１２Ｘ＋１７．４（Ｐ０：出力電力、Ｘ：位相角）で表される調光特性となるようＬＥＤ電流調整信号発生部６は調整を行う。

ここで、同じ位相制御式調光器２において交番電源１の周波数が６０Ｈｚ（電圧実効値は１００Ｖ）となった場合は、最小位相角Ｐ２ｍｉｎが４０°となり、最大位相角Ｐ２ｍａｘが１４０°となる。この場合、上記の調光特性のまま調整を行うと、最小位相角Ｐ２ｍｉｎのときに出力電力が１２．６Ｗとなり、最大位相角Ｐ２ｍａｘのときに出力電力が０．６Ｗとなり、ＬＥＤの光量が変動してしまう。

そこで、ＬＥＤ電流調整信号発生部６は、交番電源検知部５から周波数６０Ｈｚに相関する検知信号を受けると、最小位相角Ｐ２ｍｉｎのときに出力電力が１２Ｗとなり、最大位相角Ｐ２ｍａｘのときに出力電力が０Ｗとなるよう調整を行う。つまり、Ｐ０＝−０．１２Ｘ＋１６．８で表される調光特性となるよう調整を行う。これにより、交番電源の周波数に依らず、最小・最大位相角時のＬＥＤの光量をほぼ一定にすることができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ照明システムの構成を図６に示す。図６に示すＬＥＤ照明システムは、位相制御式調光器２と、ダイオードブリッジＤＢ１と、ＬＥＤモジュール３と、ＬＥＤ駆動回路８とを備えている。ＬＥＤ駆動回路８は、交番電源検知部９と、インピーダンス調整信号発生部１０と、電流引抜部１１と、ＬＥＤ電流制御回路１２とを有している。図６に示すＬＥＤ照明システムでは、交番電源１と位相制御式調光器２とダイオードブリッジＤＢ１とＬＥＤ電流制御回路１２とＬＥＤモジュール３とが直列に接続され、ダイオードブリッジＤＢ１とＬＥＤ電流制御回路１２との間に交番電源検知部９、インピーダンス調整信号発生部１０および電流引抜部１１が設けられている。

インピーダンス調整信号発生部１０は、位相制御式調光器２のオフ時のインピーダンスを自動的に検出するために、交番電源１の電圧が所定の瞬時値となっているときのＬＥＤ駆動回路８の入力電圧を検出する（なお、位相制御式調光器２のオフ時とは、位相制御式調光器２内部のトライアックＴｒｉ１がオフ時をいう）。

図７は、位相制御式調光器２およびＬＥＤ駆動回路８とＬＥＤモジュール３とからなる部分Ａをインピーダンス表示したものである。交番電源１の電圧が所定の瞬時値Ｖ２となっているときのダイオードブリッジＤＢ１の出力電圧ＶＤＲ（＝ＬＥＤ駆動回路８の入力電圧）をインピーダンス調整信号発生部１０が検出すると、インピーダンス調整信号発生部１０は下記（２）式を用いて位相制御式調光器２のオフ時のインピーダンスを算出する。ここで、トライアックＴｒｉ１がオフのとき、コンデンサＣ１を通じて電流が流れる。オフ時の位相制御式調光器２のインピーダンスは、コンデンサＣ１のインピーダンスとほぼ等しくなる。
Ｚｌｃ＝（Ｖ２−ＶＤＲ）／ＶＤＲ×Ｚｄ （２）
但し、Ｚｌｃ：位相制御式調光器２のインピーダンス、Ｚｄ：部分Ａ（図７）のインピーダンス（予め定められた値）、ＶＤＲ：ダイオードブリッジＤＢ１の出力電圧

ここで、上記ＶＤＲの検知誤差が生じると、インピーダンスＺｌｃの値にずれが生じるが、このずれの大きさは瞬時値Ｖ２が大きいほど小さくなり、インピーダンスＺｌｃの精度が向上する。例えば、Ｖ２＝１０Ｖ、ＶＤＲ＝８Ｖのとき、Ｚｌｃ＝０．２５Ｚｄとなる。ここで、ＶＤＲに＋０．５Ｖの検知誤差が生じ、ＶＤＲ＝８．５Ｖとなったとき、Ｚｌｃ＝０．１７６Ｚｄとなり、約３０％のずれが生じる。一方、Ｖ２＝２０Ｖ、ＶＤＲ＝１６Ｖのとき、Ｚｌｃ＝０．２５Ｚｄとなる。ここで、ＶＤＲに＋０．５Ｖの検知誤差が生じ、ＶＤＲ＝１６．５Ｖとなったとき、Ｚｌｃ＝０．２１２Ｚｄとなり、約１５．２％のずれが生じ、ずれの大きさは小さくなる。

そこで、交番電源の電圧によっては瞬時値Ｖ２を大きくしても位相制御式調光器２のオフ時のインピーダンスを検出できるため、交番電源の電圧に応じて瞬時値Ｖ２を変化させることが望ましい。交番電源検知部９は、例えば上述したような方法により交番電源の電圧実効値Ｖａｃを検知し、その検知信号をインピーダンス調整信号発生部１０に出力する。インピーダンス調整信号発生部１０は、受けた検知信号に応じた瞬時値Ｖ２を設定して位相制御式調光器２のオフ時のインピーダンスを検出する。

例えば、電圧実効値Ｖａｃ＝１００Ｖの検知信号１．０Ｖが出力されたときは瞬時値Ｖ２を１０Ｖに設定し、電圧実効値Ｖａｃ＝２００Ｖの検知信号２．０Ｖが出力されたときは瞬時値Ｖ２を２０Ｖに設定する（表３参照）。これにより、各種の交番電源において精度の良好な位相制御式調光器２のオフ時のインピーダンスを検出できる。

そして、インピーダンス調整信号発生部１０は、上記算出された位相制御式調光器２のオフ時のインピーダンスに応じた調整信号を発生させる。例えば、インピーダンスが２０ｋΩであれば２．０Ｖの調整信号を発生させ、インピーダンスが４０ｋΩであれば１．０Ｖの調整信号を発生させる。これは、インピーダンスの範囲を規定したテーブルを参照して調整信号を決定してもよいし、数式により連続的に調整信号を決定してもよい。

電流引抜部１１（本発明の調整部に相当）は、インピーダンス調整信号発生部１０により発生され出力された調整信号に応じて、位相制御式調光器２がオフ時にＭＯＳトランジスタ（不図示）を用いて、ＬＥＤ駆動電流をＬＥＤモジュール３に供給するための電源供給ラインＬＮ１から電流を引抜く。例えば、調整信号が２．０Ｖであれば引抜き量を１０ｍＡとして引抜き、調整信号が１．０Ｖであれば引抜き量を５ｍＡとして引抜く（表４参照）。

つまり、算出された位相制御式調光器２のオフ時のインピーダンスが小さいほど、電流の引抜き量を大きくする。ＬＥＤ駆動回路８にかかる電圧を例えば５０Ｖとすると、ＬＥＤ駆動回路８とＬＥＤモジュール３とからなる部分Ａ（図７）のインピーダンスは、５０Ｖ／１０ｍＡ＝５ｋΩ、５０Ｖ／５ｍＡ＝１０ｋΩとなる。これにより、ＬＥＤ駆動回路８とＬＥＤモジュール３とからなる部分Ａ（図７）のインピーダンスを位相制御式調光器２のオフ時のインピーダンスよりも小さくすることができ、位相制御式調光器２の誤動作を低減できる。もしＬＥＤ駆動回路８とＬＥＤモジュール３とからなる部分Ａ（図７）のインピーダンスが高いと、位相制御式調光器２に電圧がかからず、トライアックＴｒｉ１がオンせず、位相制御式調光２の調光ツマミ設定と位相角の関係がずれることが起こりうる。

なお、誤動作を低減するには電流の引抜き量を大きくし、部分Ａ（図７）のインピーダンスをなるべく小さくするのが好ましいが、ＬＥＤの発光に寄与しない電流を流すので電源効率の面からは引抜き電流をなるべく抑える必要がある。上述したように本実施形態では、各種の交番電源に応じて位相制御式調光器２のオフ時のインピーダンスを精度良く検出できるので、電流引き抜き量も精度良く設定することが可能となり、効率の向上に繋がる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態のＬＥＤ照明システムの構成を図８に示す。図８に示すＬＥＤ照明システムでは、ＬＥＤ駆動回路１３は、交番電源検知部１４と、共振防止調整信号発生部１５と、電流引抜部１６と、ＬＥＤ電流制御回路１７とを備える。また、図９に、共振防止調整信号発生部１５の構成を示す。共振防止調整信号発生部１５は、ハイパスフィルタ１５ａと、Ｆ−Ｖ変換器１５ｂと、電流電圧変換回路１５ｃと、共振パルスカウンタ１５ｄとを備えている。

共振防止調整信号発生部１５は、トライアック電流（トライアックＴｒｉ１（電流保持手段）に流れる電流）の共振する部分から振幅、共振周波数および共振パルス数を検知する。図１０に、トライアック電流の波形例を示す。図１０では、期間Ｔ１、Ｔ２で共振が発生している。トライアックＴｒｉ１がオンされた際にこのような共振は発生する。

電流電圧変換回路１５ｃは、ＬＥＤ駆動回路１３の入力電流を例えば抵抗等を用いて電圧に変換し、その電圧を監視して閾値電圧を超えたタイミングで共振が生じたと判定する。その後、電流電圧変換回路１５ｃは、変換後の電圧の極大値と極小値を検知し、それらの差を電流振幅として検知する。そして、電流電圧変換回路１５ｃは、検知した電流振幅に相関する第１調整信号を出力する。例えば、電流振幅が１００ｍＡの場合は０．５Ｖの第１調整信号を、電流振幅が２００ｍＡの場合は１Ｖの第１調整信号を出力する（表５参照）。

Ｆ−Ｖ変換器１５ｂは、ＬＥＤ駆動回路１３の入力電圧からハイパスフィルタ１５ａにより抽出された高周波成分を監視して閾値電圧を超えたタイミングで共振が生じたと判定する。その後、Ｆ−Ｖ変換器１５ｂは、周波数・電圧変換を開始し、高周波成分が閾値電圧を超えなくなるまで周波数・電圧変換を続ける。

共振パルスカウンタ１５ｄは、ＬＥＤ駆動回路１３の入力電圧からハイパスフィルタ１５ａにより抽出された高周波成分を監視して閾値電圧を超えたタイミングで共振が生じたと判定し、カウントを開始する。その後、共振パルスカウンタ１５ｄは、高周波成分が閾値電圧を下側から上側へ超えるたびにカウントし、閾値電圧を超えなくなればカウントを停止する。そして、共振パルスカウンタ１５ｄは、このようにカウントされた共振パルス数をＦ−Ｖ変換器１５ｂの出力電圧である共振周波数電圧で除算した電圧の第２調整信号を出力する。

例えば、共振周波数１０ｋＨｚから変換された共振周波数電圧が１Ｖで、共振パルス数が５回の場合は、５Ｖの第２調整信号を出力し、共振周波２０ｋＨｚから変換された共振周波数電圧が２Ｖで、共振パルス数が５回の場合は、２．５Ｖの第２調整信号を出力する（表６参照）。

ここで、上記のように電流電圧変換回路１５ｃ、Ｆ−Ｖ変換器１５ｂおよび共振パルスカウンタ１５ｄでは共振を検知するために閾値電圧が必要であるが、交番電源が異なって調光器が異なると、共振する振幅が異なる。例えば、一般的に１００Ｖの調光器においては共振する振幅が大きいが、２３０Ｖの調光器においては共振する振幅が小さくなる。そのため、仮に閾値電圧を一定とした場合、２３０Ｖの調光器では共振する振幅が小さいので、共振を検知できない場合がある。従って、交番電源の電圧に応じて閾値電圧を変化させることが望ましい。

そこで、本実施形態では、例えば上述した方法により交番電源検知部１４が交番電源の電圧実効値を検知し、その検知信号を電流電圧変換回路１５ｃ、Ｆ−Ｖ変換器１５ｂおよび共振パルスカウンタ１５ｄに出力する。電流電圧変換回路１５ｃ、Ｆ−Ｖ変換器１５ｂおよび共振パルスカウンタ１５ｄは、受けた検知信号に応じて閾値電圧を設定する。例えば、交番電源の電圧実効値Ｖａｃが１００Ｖで検知信号が１Ｖの場合は閾値電圧として２０Ｖを設定し、交番電源の電圧実効値Ｖａｃが２３０Ｖで検知信号が２Ｖの場合は閾値電圧として１０Ｖを設定する（表７参照）。

電流引抜部１６（本発明の調整部に相当）は、共振防止調整信号発生部１５から受けた第１調整信号に応じて電流の引抜き量を決定すると共に、共振防止調整信号発生部１５から受けた第２調整信号に応じて電流の引抜き時間を決定し、決定された引抜き量、引抜き時間でトライアックＴｒｉ１がオンのタイミングからＭＯＳトランジスタ（不図示）を用いて電源供給ラインＬＮ１から電流を引抜く。

例えば、第１調整信号が０．５Ｖの場合、引抜き電流量を１００ｍＡとし、第１調整信号が１Ｖの場合、引抜き電流量を２００ｍＡとする（表８参照）。また、第２調整信号が５Ｖの場合、引抜き時間を０．５ｍｓとし、第２調整信号が２．５Ｖの場合、引抜き時間を０．２５ｍｓとする（表９参照）。引抜き電流量および引抜き時間は、調整信号の範囲を規定したテーブルを参照して決定してもよいし、数式から連続的に決定してもよい。これにより、任意の位相制御式調光器２を接続しても、トライアックＴｒｉ１がオンの際に生じるトライアック電流の共振を抑えて調光器２の誤動作を抑制し、ＬＥＤのチラツキを低減でき、効率を向上させることができる。

＜その他の実施形態＞
図１１に示すように外部スイッチ１９と、ＬＥＤ電流調整信号発生部２０と、インピーダンス調整信号発生部２１と、共振防止調整信号発生部２２とを有した調整信号発生部１８をＬＥＤ駆動回路に設ける実施形態としてもよい。ＬＥＤ電流調整信号発生部２０、インピーダンス調整信号発生部２１および共振防止調整信号発生部２２は、上述した第１実施形態〜第３実施形態に対応している。

この実施形態では、上述したような交番電源検知部は設けずに、接続する交番電源に応じてユーザが外部スイッチ１９を切り替えることにより、ＬＥＤ電流調整信号発生部２０が出力する調整信号を切替える。また、外部スイッチ１９の切り替えにより、インピーダンス調整信号発生部２１が設定する瞬時値電圧Ｖ２（第２実施形態）が切り替えられる。さらに、外部スイッチ１９の切り替えにより、共振防止調整信号発生部２２が設定する閾値電圧（第３実施形態）が切り替えられる。

そして、ＬＥＤ電流調整信号発生部２０の出力する調整信号によりＬＥＤ電流が制御され、インピーダンス調整信号発生部２１および共振防止調整信号発生部２２の出力する調整信号により電流の引抜きが制御される。これにより、任意の交番電源を接続しても、調光特性の調整および調光器の誤動作防止を一括かつ簡単に行うことができる。

なお、以上説明した実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を有するＬＥＤ照明機器としては、例えば、ダイオードブリッジ、ＬＥＤ駆動回路およびＬＥＤモジュールを備えたＬＥＤ電球等とすればよい。

１ 交番電源
２ 位相制御式調光器
３ ＬＥＤモジュール
４、８、１３ ＬＥＤ駆動回路
５、９、１４ 交番電源検知部
６、２０ ＬＥＤ電流調整信号発生部
７、１２、１７ ＬＥＤ電流制御回路
１０、２１ インピーダンス調整信号発生部
１１、１６ 電流引抜部
１５、２２ 共振防止調整信号発生部
１８ 調整信号発生部
１９ 外部スイッチ
ＤＢ１ ダイオードブリッジ
ＬＮ１ 電源供給ライン

Claims (6)

1. 交番電源および位相制御式調光器に接続可能であり、交番電圧に基づく電圧を入力されてＬＥＤ負荷を駆動するＬＥＤ駆動回路において、
   ＬＥＤ電流制御回路と、
   接続された前記交番電源の種類に基づいて前記ＬＥＤ負荷を駆動する特性を調整する調整部と、
   前記交番電源の周波数に相関する検知信号を出力する交番電源検知部と、を備え、
   前記ＬＥＤ電流制御回路は、位相角検出部と、前記ＬＥＤ負荷の両端間に接続されるコンデンサと、前記ＬＥＤ負荷のカソードに接続されるインダクタと、前記インダクタに接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続される電流検出抵抗と、前記インダクタと前記スイッチング素子とが接続される接続点と前記ＬＥＤ負荷のアノードの間に接続されるダイオードと、前記電流検出抵抗に発生する電圧と基準電圧が入力されるコンパレータと、発振器と、前記発振器の出力と前記コンパレータの出力が入力されるフリップフロップと、前記フリップフロップの出力に基づいて前記スイッチング素子を駆動するドライバと、を備えており、
   前記基準電圧は前記位相角検出部の検出値に応じて設定され、
   前記調整部は前記交番電源検知部から受けた前記検知信号に応じて前記位相角検出部の検出値を調整してＬＥＤ電流を調整するための調整信号を出力することを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
2. 交番電源、位相制御式調光器、およびダイオードブリッジに接続可能であり、交番電圧に基づく電圧を入力されてＬＥＤ負荷を駆動するＬＥＤ駆動回路において、
   接続された前記交番電源の種類に基づいて前記ＬＥＤ負荷を駆動する特性を調整する調整部と、
   前記交番電源の電圧に相関する検知信号を出力する交番電源検知部と、
   接続された前記位相制御式調光器のオフ時のインピーダンスを下記（１）式により検出し、検出されたインピーダンスに応じた調整信号を前記調整部に出力する調整信号発生部と、を備え、
   前記調整信号発生部は、前記交番電源検知部から受けた検知信号に応じて、前記（１）式における交番電源の電圧の所定瞬時値の設定値を調整することを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
   Ｚｌｃ＝（Ｖ２−ＶＤＲ）／ＶＤＲ×Ｚｄ （１）
   但し、Ｚｌｃ：位相制御式調光器のインピーダンス、Ｚｄ：ＬＥＤ駆動回路とＬＥＤ負荷とからなる部分のインピーダンス（予め定められた値）、Ｖ２：交番電源の電圧の所定瞬時値、ＶＤＲ：交番電源の電圧が前記所定瞬時値となったときのダイオードブリッジの出力電圧
3. 前記調整部は、前記調整信号発生部から受けた調整信号に応じた引抜き量で、前記ＬＥＤ負荷へ電流を供給するための電源供給ラインから電流を引抜くことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路。
4. 交番電源および位相制御式調光器に接続可能であり、交番電圧に基づく電圧を入力されてＬＥＤ負荷を駆動するＬＥＤ駆動回路において、
   接続された前記交番電源の種類に基づいて前記ＬＥＤ負荷を駆動する特性を調整する調整部と、
   前記交番電源の電圧に相関する検知信号を出力する交番電源検知部と、
   ＬＥＤ駆動回路の入力電流から変換された電圧と第１閾値電圧との比較、及び／又はＬＥＤ駆動回路の入力電圧から抽出された高周波成分と第２閾値電圧との比較によって、接続された位相制御式調光器が有する電流保持手段を流れる電流の共振が生じたと判定し、前記電流が共振する箇所の振幅、共振周波数および共振パルス数のうち少なくともいずれかを検出し、検出結果に応じた調整信号を前記調整部に出力する調整信号発生部と、を備え、
   前記調整信号発生部は、前記交番電源検知部から受けた検知信号に応じて、前記第１閾値電圧及び／又は前記第２閾値電圧の設定値を調整することを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
5. 前記調整部は、前記調整信号発生部から受けた調整信号に応じた引抜き量と引抜き時間の少なくとも一方で、前記ＬＥＤ負荷へ電流を供給するための電源供給ラインから電流を引抜くことを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ駆動回路。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動回路と、前記ＬＥＤ駆動回路の出力側に接続されたＬＥＤ負荷とを備えることを特徴とするＬＥＤ照明機器。

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