JP6213864B2

JP6213864B2 - Ｌｅｄ素子を備えた照明装置

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Publication number: JP6213864B2
Application number: JP2013195254A
Authority: JP
Inventors: 昭雄 ▲高▼津
Original assignee: HONDA KOUICHI
Current assignee: HONDA KOUICHI
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2033-09-20
Also published as: JP2015060786A

Description

本発明はＬＥＤ素子を備えた照明装置に関する。

Light Emitting Diode（以下ＬＥＤと記す）を備えた照明装置は、ＬＥＤ素子を多数備え、電流を前記ＬＥＤ素子に供給して前記ＬＥＤ素子を発光させるように構成されている。光源として使用されているＬＥＤ素子は、順方向の供給電圧を略ゼロ（Ｖ）の状態から徐々に上昇させると所定の電圧ＶＬＣ（Ｖ）で前記ＬＥＤ素子に電流が流れ始め、発光動作が始まる。さらに供給電圧を上昇すると、前記ＬＥＤ素子を流れる電流は増大し、前記ＬＥＤ素子の発光量は増大する。しかしＬＥＤ素子は一般のダイオード素子と異なり、順方向での電圧降下が大きく、このため消費電力が大きい。この消費電力は発光に使用されるだけでなく、かなりの電力量が熱に変換され、ＬＥＤ素子の温度を上昇させる。

このようなＬＥＤ素子を備えた照明装置は、一般的には、明るさを確保するために前記ＬＥＤ素子に直流電流を供給する構造に成っている。ＬＥＤ素子へ供給される直流電流によりＬＥＤ素子が発熱するので、照明装置では通常は冷却フィンを備えた基板にＬＥＤ素子を取り付け、冷却フィンによりＬＥＤ素子の温度が所定温度以上に上昇しない構造にしている。現在さらに、冷却フィンを備える冷却構造の冷却効率を向上する研究が色々行われている。

ＬＥＤ素子が照明装置に用いられる以前のＬＥＤ素子が世の中に出てきた当初は、ＬＥＤ素子は保安灯等、明るさがあまり要求されない装置に使用された。このようにＬＥＤ素子が発売された初期の時代は、ＬＥＤ素子に供給される電流値が小さく、発熱が問題にされなかった。電球や蛍光灯よりも発光効率が高いため、むしろＬＥＤ素子は発熱しない素子として注目された。しかし明るさが要求される照明装置にＬＥＤ素子が使用され始めると、ＬＥＤ素子に供給される電流値が大きくなり、ＬＥＤ素子の発熱が大きな問題となるようになった。

現状の照明装置では、ＬＥＤ素子の発熱を放熱するための冷却構造を有しているにもかかわらず、ＬＥＤ素子が発熱することによりＬＥＤ素子自身の温度が上昇し、ＬＥＤ素子その物の寿命に大きな影響を及ぼしている。ＬＥＤ素子の寿命を延ばすにはＬＥＤ素子その物の温度上昇を抑制することが大変重要である。

発明者は、従来の考え方では、ＬＥＤ素子の温度上昇を抑制することは難しいと考えた。すなわち冷却フィンにのみ頼っていたのでは、ＬＥＤ素子の温度上昇を抑制することは難しいと考えた。発想を変え、ＬＥＤ素子の発熱を抑制できる回路構成を、照明装置において実現し、その結果としてＬＥＤ素子の温度上昇が抑制されることが望ましいと考えた。

このような考えの基に、発明者は特許出願を行った。特許出願番号は、特願２０１２−９５９６であり、該特許出願の出願日は２０１２年１月２０日である。本特許出願は、２０１３年３月２９日付で登録され、特許番号は５２３２３１１号（特許文献１）である。

特許第５２３２３１１号

特許文献１に記載の照明装置では、ＬＥＤ素子からの発熱量を大幅に低減できる。特許文献１に記載の発明に基づく試作を行い、この試作品により発明者は、冷却フィンを備えていないにもかかわらず、ＬＥＤ素子そのものの温度上昇を抑制することができ、また連続照明の試験でＬＥＤ素子が長寿命であることを確認している。

発明者は、さらなる改良について検討した結果、ちらつき現象を抑制することが望ましいことが分かった。特許文献１に記載の照明装置は、ＬＥＤ素子を流れる電流が周期的に脈動すると共に、ＬＥＤ素子を流れる電流が、周期的に電流が流れない期間（以下遮断期間と記す）を有している。このためＬＥＤ素子が発光しない期間が周期的に発生し、特許文献１に記載の照明装置はちらつき現象が生じる。このちらつき現象の抑制の必要性や抑制方法について、特許文献１では、触れられていない。

本発明の目的は、ちらつき現象を抑制できる、ＬＥＤ素子を備えた照明装置を提供することである。

前記課題を解決する第１発明は、５個以上のＬＥＤ素子を直列に接続して構成したＬＥＤ素子の直列回路を有するＬＥＤ群と、所定の周波数で周期的に変化する交流電圧を受け、前記交流電圧の周期的な変化に同期した電流遮断期間を有すると共に前記交流電圧の前記周期的な変化に応じて周期的に電流値が変化する主電流を供給する主電流供給回路と、バイアス用コンデンサを備え、前記交流電圧の前記周期的な変化に応じて充放電動作を繰り返し、前記バイアス用コンデンサの電圧によりバイアスＬＥＤ電流を供給するバイアス電流供給回路と、設け、前記主電流供給回路から供給される前記主電流により、前記交流電圧の前記周期的な変化に応じて電流値が変化すると共に電流遮断期間を有する主ＬＥＤ電流が、前記ＬＥＤ群に流れ、前記ＬＥＤ群にはさらに、前記主ＬＥＤ電流の少なくとも前記電流遮断期間に、前記バイアス電流供給回路の前記バイアス用コンデンサから前記バイアスＬＥＤ電流が供給され、前記ＬＥＤ群が有する前記ＬＥＤ素子は、前記主ＬＥＤ電流と前記バイアスＬＥＤ電流に基づいて発光する、ＬＥＤ素子を備えた照明装置において、前記バイアス電流供給回路はさらに充電用ダイオードとバイアス電流調整抵抗を備え、前記バイアス用コンデンサの充電電流は前記充電用ダイオードを介して流れ、前記バイアス用コンデンサから前記ＬＥＤ群に供給される前記バイアスＬＥＤ電流は前記バイアス電流調整抵抗を介して供給される、ことを特徴とするＬＥＤ素子を備えた照明装置である。

本発明によれば、ちらつき現象を抑制することができる照明装置を提供することができる。

本発明の実施形態における、ＬＥＤ素子を使用した照明装置の電気回路を示す電気回路図である。図１に記載の電気回路のバイアス電流供給回路の一例を示す実施例１の回路図である。図２に記載の電気回路の動作を示す電流の波形図である。図２に記載の電気回路の動作を示す主電流等の波形図である。図２に記載の電気回路の発光用ＬＥＤ電流等の波形図である。図５に記載の波形図の部分拡大図である。図２に記載の電気回路で、ＬＥＤ素子の段数を変えた場合の発光用ＬＥＤ電流波形の変化を示す説明図である。図２に記載の電気回路で、ＬＥＤ素子の段数を変えた場合の主電流の遮断状態を示すグラフである。図２に記載の電気回路で、ＬＥＤ素子の特性を変えた場合の主電流の波形の変化を説明する波形図である。図２に記載の電気回路で、バイアス用コンデンサの容量を変化させた場合のバイアス電流の電流値の変化を説明するグラフである。図２に記載の電気回路で、バイアス電流供給回路の他の実施例を示す実施例２の電気回路図である。図２に記載の電気回路で、バイアス電流供給回路のさらに他の実施例を示す実施例３の電気回路図である。図２に記載の電気回路で、バイアス電流供給回路のさらに他の実施例を示す実施例４の電気回路図である。図１に記載の電気回路で、主電流供給回路の他の実施例を示す実施例５の電気回路図である。図１４に記載の実施例５で、発光用ＬＥＤ電流などの波形を説明する波形図である。図１４の記載の実施例５で、主電流の波形を説明する波形図である。実施例１乃至実施例５で説明の電気回路が使用された直管型照明装置の正面図である。図１７に記載の直管型照明装置の平面図である。図１７に記載の直管型照明装置の管状部分の断面図である。実施例１乃至実施例５で説明の電気回路が使用されたダウンライトの側面図の部分断面図である。図２０に記載のダウンライトの底面図である図２０に記載のダウンライトの回路基板の説明図である。

本発明の実施例を説明するための図面において、略同一の構成に対して同一符号を付す。同一符号を付した構成は略同様の作用をなし、効果を奏する。同一符号の構成に関して繰り返し説明を省略する場合がある。

以下に記載の実施例は色々な作用をなし、色々な効果を奏する。以下に記載の実施例は、前記発明が解決しようとする課題の欄に記載した課題はもちろんのこと、前記欄に記載の課題以外の課題も解決することができる。さらに以下に記載の実施例は、前記発明の効果の欄に記載した効果はもちろんのこと、前記欄に記載の効果以外の効果ついても奏することができる。次に以下に記載の実施例が有する基本的な作用あるいは効果に付いてその幾つかを記載する。記載した作用あるいは効果は、前記発明が解決しようとする課題の欄に記載した課題や発明の目的、さらに発明の効果の欄に記載した効果、以外の作用あるいは効果も含んでいる。これらの効果の内の１つの効果を奏するだけでも、大変有意義であり、以下の効果を同時に奏する必要は無い。ただ複数の効果を合わせ持つことで、その相乗効果により照明装置としてより大きな効果が得られる。

〔作用効果１、ＬＥＤ素子の温度上昇の抑制〕
以下に記載の実施例では、ＬＥＤ素子を流れる電流（以下発光用ＬＥＤ電流と記す）が、電流量が多い期間と電流量が少ない期間とを少なくとも有している。前記電流量が多い期間も前記電流量が少ない期間も、ＬＥＤ素子は発光用ＬＥＤ電流により発光状態にあり、厳密には何れの前記期間も照明作用をなすが、それぞれの期間は異なる主目的を有している。前記電流量が多い期間（以下主照明期間と記す）は、ＬＥＤ群を構成するＬＥＤ素子がそれぞれ照明のための発光作用をなす期間であり、この主照明期間は照明作用が主である。一方ＬＥＤ素子を流れる電流量が少ない期間（以下冷却期間と記す）は、冷却を主目的とする期間である。以下の実施例では、ＬＥＤ素子を流れる発光用ＬＥＤ電流は、主照明期間と冷却期間とを有し、主照明期間と冷却期間とは、周期的に繰り返えし、存在する。従ってＬＥＤ素子の温度上昇を抑制することができる。

さらに上記冷却期間は、ＬＥＤ素子の温度上昇を抑制するだけでなく、主電流供給回路の発熱を抑制し、主電流供給回路の構成部品の温度上昇を抑制することができる。

〔作用効果２、ちらつき現象の抑制〕
前記冷却期間では、ＬＥＤ素子を流れる電流をゼロにして発光作用を停止しても良い。しかし以下の実施例では、照明装置のちらつき現象を抑制する作用効果を奏するため、前記冷却期間でもＬＥＤ素子を流れる発光用ＬＥＤ電流６が確保され、ゼロにはならない。このためＬＥＤ素子の発光作用が前記冷却期間に於いても維持される。

以下の実施例では、前記主照明期間の電流のピーク値を１００ｍＡ以上になるように回路定数を定めている。これにより必要な明るさを確保することができる。一方例えば冷却期間の最低電流値は１０ｍＡ以下となるように回路定数を定めている。ただし前記冷却期間の電流はゼロでは無く、流れ続ける。より具体的には冷却期間の最低電流値が、１０ｍＡ以下、２ｍＡ以上、好ましくは３ｍＡ以上となるように、回路定数を定めている。このように前記冷却期間の電流値を低く抑えることにより、照明装置のちらつき現象を抑制とＬＥＤ素子の温度上昇の抑制と、必要な明るさの確保の相反する課題を解決することができる。

〔作用効果３、回路の簡素化〕
（１）以下に記載の実施例では、前記ＬＥＤ群を流れる発光用ＬＥＤ電流を、少なくとも、主電流供給回路から供給される主電流と、バイアス電流供給回路から供給されるバイアス電流との合成により、生成している。前記主電流供給回路が供給する主電流のみをＬＥＤ群の構成するＬＥＤ素子に供給した場合には、前記ＬＥＤ群を流れる発光用ＬＥＤ電流は、電流が流れない期間である電流遮断期間を有する。例えば前記電流遮断期間では、前記主電流供給回路が供給する主電流による発熱は略ゼロとなり、前記ＬＥＤ群の温度上昇を抑制するために大きな効果を奏する。一方バイアス電流供給回路は、前記電流遮断期間に少なくとも電流を供給する。このように主電流供給回路とバイアス電流供給回路を設けることで、比較的簡単な回路で、ちらつき現象を低減できる。

（２）主電流供給回路からの前記主電流の供給により、前記ＬＥＤ群を流れる主ＬＥＤ電流は、前記電流遮断期間を有している。以下の実施例では、前記電流遮断期間を、複数個のＬＥＤ素子の直列接続と電流値が徐々に変化する脈流電流との組み合わせにより、作り出している。例えば前記主電流供給回路に商用交流電流を供給することにより、ＬＥＤ素子の直列接続回路に脈流電流を流すことができる。さらに直列接続された前記ＬＥＤ素子の直列接続の数である段数Ｎを増加すると、前記ＬＥＤ素子を流れる電流に段数Ｎに基づいて定まる前記電流遮断期間を備える主ＬＥＤ電流が流れる。

直列接続された前記ＬＥＤ素子の直列接続の段数Ｎを増加すると、前記主ＬＥＤ電流の前記電流遮断期間が増大する。すなわち前記ＬＥＤ素子の直列接続の段数Ｎを増加すると前記主照明期間が減少し、前記冷却期間が増大する。このように照明用に設けられた前記ＬＥＤ素子と商用電源から供給される商用交流電流を利用して前記冷却期間を確保することが可能となり、簡単な回路で照明用の前記ＬＥＤ素子の温度上昇を低減できる。

また前記主電流供給回路自身も大変簡単な回路構成と成る。さらにこの簡単な回路構成の発熱が、前記冷却期間によって、抑制され、前記主電流供給回路を構成する部品の温度上昇が抑制される。以下の実施例では、前記ＬＥＤ素子を冷却するための金属製の冷却用フィンを設けなくても、以下の実施例に基づく照明装置は正常に動作する。また、前記主電流供給回路を冷却するための金属製の冷却用フィンを設けなくても、以下の実施例に基づく照明装置は正常に動作する。

〔作用効果４、低ノイズ〕
主電流供給回路に交流電流を供給する、電流値の変化と直列接続された前記ＬＥＤ素子の段数により、上述した発光用ＬＥＤ電流６の波形を制御しているので、ノイズの発生を非常に低く抑えることができる。このため、ノイズの影響を受け易い場所の証明に極めて有効である。商用電源は、例えば日本では５０ＨＺあるいは６０ＨＺなど低い周波数の交流電流や交流電圧を供給する。この周波数は、前記主照明期間と前記冷却期間の繰り返しに好適な周波数である。この商用電源の交流電流を利用して、ＬＥＤ素子２５２を流れる発光用ＬＥＤ電流６を生成することにより、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated-Gate Bipolar Transistors）を使用しなくても、主電流供給回路を作ることができる。このため、ノイズの発生を抑制できる。

１．照明装置２００の回路構成
図１を用いて照明装置２００の電気回路を説明する。照明装置２００の電気回路は、照明用の光を発生するＬＥＤ群２５０と、前記ＬＥＤ群２５０に発光用の主電流２を供給する主電流供給回路１０４と、前記ＬＥＤ群２５０にバイアス電流４を供給するバイアス電流供給回路７００と、を備えている。ＬＥＤ群２５０は後述する樹脂製基板に保持されており、ＬＥＤ群２５０は、ＬＥＤ素子２５２が少なくとも１個、あるいは複数個、例えば２個あるいは３個、並列に接続されたＬＥＤ回路２５４を５個以上好ましくは９個以上直列に接続して構成している。この明細書では、少なくとも１個あるいは複数並列に接続され回路部分をＬＥＤ回路２５４と記し、直列接続された各ＬＥＤ回路２５４の数を本明細書では段と記す。

図１に記載の実施例では、ＬＥＤ回路２５４は２個のＬＥＤ素子２５２の並列接続で構成されている。またＬＥＤ回路２５４が１６個直列に接続されている、なおこの状態を、本明細書ではＬＥＤ回路２５４が１６段直列接続されていると記す。図１ではＬＥＤ回路２５４を全て記載すると煩雑となるので、一部のみ表示し、他は省略している。なお以下の実施例では、ＬＥＤ回路２５４の段数は１６段であるが、ＬＥＤ回路２５４が５段以上好ましくは９段以上直列接続されていれば、ＬＥＤ素子２５２や主電流供給回路１０４の温度上昇を抑制する効果が得られる。

図１に記載の回路の一例として、図２の記載の実施例の動作に基づく電圧あるいは電流波形を図３から図６に示し、図１に記載の回路の動作を説明する。なお、図３乃至図６に記載の電圧あるいは電流波形は、図２に記載の回路を山梨大学および鳥取大学から使用方法などが公開されている、ＱＵＣＳＴｅａｍが提供しているシミュレーションプログラムＱＵＣＳを使用してシミュレーションした結果である。

以下で説明するが、図１に記載の回路は電源電圧が実行値で１００Ｖの場合に、温度上昇を低減する観点では、ＬＥＤ回路２５４の直列接続の段数が、９段以上が望ましい。また照明装置としての明るさを確保するためには、実効値１００Vの交流電源では４０段以下が好ましい。明るさを確保するためにさらにＬＥＤ素子２５２の数を増やす場合は、並列接続することにより、LED素子２５２を増やすことが望ましい。電源電圧の実行値が２００Ｖの場合に、段数が倍の１８段以上で８０段以下が望ましい。

図１において、交流電源１００は一般家庭用の商用電力が提供される家庭用電源である。日本では、一般家庭用の商用電源は、実効値が１００ボルトの交流電源で、周波数が５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚである。商用電源である交流電源１００から照明装置２００に、実効値１００Vで５０Ｈｚの商用電力が供給されているとして、以下説明する。主電流供給回路１０４は主電流２を出力し、主電流２によってＬＥＤ群２５０には、主ＬＥＤ電流３が流れる。主電流供給回路１０４は、コンデンサ２２２と抵抗２２０とからなる並列回路１１０と、整流回路２３０と、ヒューズ２２４を備えており、これらは直列に接続されている。なお、本実施例では、２３０は全波整流回路である。さらに照明装置２００の電源端子としてコンセント１０５が設けられており、このコンセント１０５を介して照明装置２００に家庭用電源である交流電源１００から交流電力が供給される。

２．ＬＥＤ素子２５２の一般的な特性
ＬＥＤ群２５０が発行用として備えている各ＬＥＤ素子２５２の一般的な特性について説明する。ＬＥＤ素子２５２に純方向の電圧ＶＬを加え、この電圧ＶＬを略ゼロ（Ｖ）の状態から徐々に上昇させると、電圧ＶＬが電圧ＶＬＣ（Ｖ）を超える状態から順方向に電流ＩＬが流れ始め、ＬＥＤ素子２５２が発光を開始する。電流ＩＬは電圧ＶＬの増加と共に上昇するが一般のダイオードよりは傾斜が緩やかである。このことは、ＬＥＤ素子２５２は内部抵抗が大きいことを示しており、LED素子２５２を流れる電流ＩＬに基づく発熱が整流用ダイオードに比較し非常に大きいことを示している。

ＬＥＤ素子２５２に前記ＶＬＣ（Ｖ）より十分に大きな電圧を供給すると、ＬＥＤ素子２５２には電流ＩＬが流れ、ＬＥＤ素子２５２は発光する。ＬＥＤ素子２５２が発行している状態で、ＬＥＤ素子２５２に供給される電圧を徐々に減少させると、ＬＥＤ素子２５２を流れる電流値ＩＬがそれに伴って減少し、発光量が減少する。ＬＥＤ素子２５２に加わる電圧がＶＬＣ以下に減少なると、ＬＥＤ素子２５２を流れていた電流ＩＬが遮断され、ＬＥＤ素子２５２の発光が停止する。

ＬＥＤ素子２５２としては、緑色ＬＥＤや赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、白色ＬＥＤ、等があるが、白色ＬＥＤは、前記ＶＬＣ（Ｖ）が他の色のＬＥＤに比べ高い傾向がある。また白色ＬＥＤは他の色のＬＥＤに比べ、内部電圧降下が大きい傾向がある。このことは、照明用の白色ＬＥＤは電流に対する発熱量が大きいことを示している。さらに赤色ＬＥＤに比べて、緑色ＬＥＤの方が、前記ＶＬＣ（Ｖ）が高い傾向がある。

３．図１に記載の回路の基本動作
図１のＬＥＤ群２５０を構成するＬＥＤ回路２５４の発光動作について説明する。商用電源である交流電源１００から供給される交流電圧が、照明装置２００のコンセント１０５を介して、主電流供給回路１０４のコンデンサ２２２および抵抗２２０を有する並列回路１１０と整流回路２３０とヒューズ抵抗２２４とを有している直列回路に加えられる。交流電圧波形の振幅の増大に基づいて整流回路２３０の入力端子２３２に加わる電圧が増大し、整流回路２３０の出力端子２３４の端子間から出力され、ＬＥＤ群２５０に印加される電圧が増大する。ＬＥＤ群２５０に設けられている各ＬＥＤ素子２５２はそれぞれ、前述のとおり印加される電圧が電圧ＶＬＣを超えると、各ＬＥＤ素子２５２に電流が流れ始め、各ＬＥＤ素子２５２は発光し始める。

図１の実施例で、例えば、ＬＥＤ回路２５４が１６段直列に接続されていると仮定すると、整流回路２３０の出力端子２３４からＬＥＤ群２５０に電圧が供給される。ＬＥＤ群２５０の印加電圧Ｖ１２が、ＬＥＤ群２５０を構成する各ＬＥＤ素子２５２の電圧ＶＬＣの約１６倍の電圧を超えると、ＬＥＤ群２５０に発光用ＬＥＤ電流６が流れ始める。この状態では、交流電源１００からコンセント１０５を介して、並列回路１１０と、整流回路２３０と、ＬＥＤ群２５０と、ヒューズ２２４と、を介して電流１１が流れる。この電流１１に基づき、整流回路２３０の出力端子２３４から主電流２が出力され、ＬＥＤ群２５０には主ＬＥＤ電流３が流れ、この主ＬＥＤ電流３を含むＬＥＤ群２５０を流れる発光用ＬＥＤ電流６に基づいて、ＬＥＤ群２５０を構成する各ＬＥＤ素子２５２が発光する。

交流電流である電流１１の絶対値の増大に基づいて、主電流２が増大し、ＬＥＤ群２５０を流れる主ＬＥＤ電流２１が増大する。主ＬＥＤ電流２１はＬＥＤ群２５０を流れる発光用ＬＥＤ電流６の内の、主電流２に基づく電流である。さらにＬＥＤ群２５０には、以下で説明するバイアス電流供給回路７００からバイアス電流４が供給され、バイアス電流４の供給に従って、バイアスＬＥＤ電流４１がＬＥＤ群２５０を流れる。発光用ＬＥＤ電流６は、主ＬＥＤ電流２１とバイアスＬＥＤ電流４１に基づいて定まる電流である。

主電流供給回路１０４を流れる電流１１は、交流電源１００から供給される交流電圧に基づいて定まるので、主電流２は交流電源１００から供給される交流電圧に同期した脈流となる。電流１１の電流値が徐々に増大し、脈流電流である電流１１の絶対値のピークが過ぎると、電流１１の絶対値が減少し始める。電流１１の絶対値の減少に基づき、主電流２が減少し、それに伴って主ＬＥＤ電流２１が減少する。電流１１の絶対値が減少し主ＬＥＤ電流２１が減少する状態では、以下でシミュレーション波形を提示するが、整流回路２３０の２つの出力端子２３４からＬＥＤ群２５０に加えられる印加電圧Ｖ１２が徐々に減少する。ＬＥＤ群２５０の印加電圧Ｖ１２が、前記電圧ＶＬＣの約１６倍の電圧より小さくなると、ＬＥＤ群２５０を流れていた主ＬＥＤ電流２１は遮断される。ここで１６倍は、ＬＥＤ群２５０を構成するＬＥＤ素子２５２の直列接続の段数に基づいている。主ＬＥＤ電流２１が遮断状態となると、ＬＥＤ群２５０に主電流２のみが供給され、他に供給電流が無い場合には、主ＬＥＤ電流２１の遮断によりＬＥＤ群２５０の発光は停止する。整流回路２３０が全波整流器であるので、上記動作が交流電源１００から供給される交流電圧の半サイクルに同期して繰り返し行われ、主ＬＥＤ電流２１は交流電圧の半サイクルに同期して遮断状態となる。少なくともこの遮断状態では、ＬＥＤ素子２５２の発熱が抑えられる。すなわち主ＬＥＤ電流２１が遮断している遮断期間は、ＬＥＤ素子２５２の温度上昇を抑える前記冷却期間として作用する。一方ＬＥＤ回路２５４を流れる主ＬＥＤ電流２１が大きな値を有している状態では、ＬＥＤ素子２５２が明るく輝く。主ＬＥＤ電流２１が大きな値を有している期間は、照明装置としての明るさを確保する前記主照明期間として作用する。

バイアス電流供給回路７００は少なくとも主電流２が減少した期間に、すなわち前記冷却期間に、バイアス電流４を供給する。バイアス電流供給回路７００は以下で説明するが、バイアス用コンデンサを有しており、回路７７０を介してあるいは回路７７２を介して、前記バイアス用コンデンサを充電するための電流が供給される。主電流２が減少して印加電圧Ｖ１２が減少すると、バイアス電流供給回路７００からバイアス電流４がＬＥＤ群２５０に供給される。バイアス電流４によりＬＥＤ群２５０にはバイアスＬＥＤ電流４１が流れる。従って主ＬＥＤ電流２１が遮断する遮断期間であってもＬＥＤ群２５０にはバイアスＬＥＤ電流４１が流れ、ＬＥＤ群２５０に設けられたＬＥＤ素子２５２が消灯するのを防止する。

バイアスＬＥＤ電流４１が供給されないと主ＬＥＤ電流２１の遮断期間で、ＬＥＤ素子２５２は消灯し、照明装置２００には大きなちらつき現象が生じる。しかし、バイアス電流４により、バイアスＬＥＤ電流４１がＬＥＤ群２５０に流れ、ＬＥＤ素子２５２の発光量は低下するが消灯するのを防止することにより、照明装置２００のちらつき現象を大幅に改善することが可能となる。また、バイアス電流４は主電流２に比べ電流値が非常に少ないので、例えば主電流２のピーク値に対してバイアス電流４のピーク値は１０分の１程度あるいはそれ以下であり、ＬＥＤ素子２５２の冷却期間としての作用は維持される。このように、バイアス電流供給回路７００を設けることで、ＬＥＤ素子２５２の温度上昇を抑制し、さらに照明装置２００のちらつき現象を改善するとの効果を奏することが可能となる。

４．バイアス電流供給回路７００の具体的な実施例１
図１に示すバイアス電流供給回路７００の具体的な回路の一例（以下実施例１と記す）を、図２に示す。図２に示す回路に基づくＱＵＣＳＴｅａｍが提供しているシミュレーションプログラムＱＵＣＳを使用したシミュレーション結果を図３から図６に示す。このシミュレーションでは、交流電源１００は実効値１００Ｖで５０Ｈｚの交流電源、主電流用コンデンサ２２２は３．２（μＦ）、抵抗２２０は１ＭΩ、バイアス用コンデンサ７２０は２．０（μＦ）、抵抗７２４は５００（ｋΩ）である。また、ＬＥＤ回路２５４はＬＥＤ素子２５２が２個並列接続され、ＬＥＤ回路２５４が１６段直列接続されている。従って、ＬＥＤ素子２５２の総数は３２個である。

この実施例１では、電流１１は実質的に主電流用コンデンサ２２２により定まる。抵抗２２０は保護用であり、例えば図示しない電源スイッチの遮断により、照明装置２００が交流電源１００から切り離されると、主電流用コンデンサ２２２には電荷が蓄えられた状態となり、主電流用コンデンサ２２２の放電回路は抵抗２２０を介する回路となる。もし抵抗２２０が設けられていないと、主電流用コンデンサ２２２に蓄えられた電荷が放電しないで蓄えられることとなる。これは大変危険である。また主電流用コンデンサ２２２に電荷が溜まっていると、次に前記図示しない電源スイッチが投入されたときに、交流電源１００からの供給電圧と主電流用コンデンサ２２２に蓄えられている電荷との関係で、電流投入時の電流が流れることとなる。主電流用コンデンサ２２２に蓄えられている電荷と前記図示しない電源スイッチの投入時の交流電源１００の位相との関係で電流投入時の状態が色々変わることとなる。前記図示しない電源スイッチの遮断後、速やかに主電流用コンデンサ２２２に蓄えられた電荷を放電することが望ましい。抵抗２２０は前記図示しない電源スイッチの遮断時に主電流用コンデンサ２２２に蓄えられた電荷を放電させるための作用をなす。

バイアス電流供給回路７００に設けられているバイアス用コンデンサ７２０に並列に接続された抵抗７２４は、バイアス用コンデンサ７２０に蓄えられた電荷を放電するために設けられている。前記図示しない電源スイッチが遮断された場合に、バイアス用コンデンサ７２０に蓄えられた電荷を速やかに放電することが望ましい。バイアス用コンデンサ７２０の端子電圧が高い場合には、ＬＥＤ群２５０を介して放電することができるが、バイアス用コンデンサ７２０の端子電圧が減少するとＬＥＤ群２５０を介して放電することが困難となる。抵抗７２４をバイアス用コンデンサ７２０に対して並列に接続することにより、バイアス用コンデンサ７２０の電荷を完全に放電することが可能となる。

４．１シミュレーション結果に基づく主電流供給回路１０４の動作説明
シミュレーション結果に基づく電源電圧波形１０２と並列回路１１０を流れる電流１１との関係を図３に示す。電圧Ｖ１０２は交流電源１００から供給される電圧波形であり、電圧の実効値は１００（Ｖ）であり、また正方向電圧のピーク値は約１４０（V）、負方向電圧のピーク値は約−１４０（V）であり、ピークツーピークの電圧値は、約２８０（V）の正弦波である。電源電圧波形１０２の周波数は５０Ｈｚであり、周期が０．０２（ｍＳ）である。

抵抗２２０が１ＭΩとたいへん大きな値であり、並列回路１１０を流れる電流１１は、この実施例では実質的に主電流用コンデンサ２２２の容量により定まる。従って電流１１は電源電圧波形１０２に対して位相が略９０度進んだ状態である。時点Ｔ１と時点Ｔ２との間の期間Ｐ２は、電流１１が流れていない。すなわち期間Ｐ２は電流遮断期間であり、ＬＥＤ素子２５２の温度上昇を抑制する。時点Ｔ２と時点Ｔ３との間の期間Ｐ１では、電源電圧波形１０２の変化に対応して電流１１が変化する。期間Ｐ１は、上述した主照明期間として作用する。電流１１が全波整流され、主電流２として整流回路２３０から出力される。電流１１の電流遮断期間Ｐ２では、主電流２の電流値はゼロとなり、主照明期間Ｐ１では、主電流２の電流値は電源電圧波形１０２の絶対値に基づいて変化する。

図４は、主電流供給回路１０４から出力される主電流２と印加電圧Ｖ１２との関係を示す波形図である。ただし、図４のシミュレーション波形は、図２示すとおり、バイアス電流供給回路７００のバイアス用コンデンサ７２０からバイアス電流４が流れ込んでおり、バイアス用コンデンサ７２０の端子電圧がＬＥＤ群２５０に進化されているので、主電流２の電流値の遮断条件は、出力端子２３４の端子間電圧とバイアス用コンデンサ７２０との端子電圧とに関係で定まり、ＬＥＤ群２５０のＬＥＤ素子２５２の直列回路の電流流れ始め電圧との関係で定まるものではない。

主電流２は図３に記載の電流１１を全波整流した波形であり、期間Ｐ２と期間Ｐ１とを有し、電源電圧波形１０２の半サイクルである０．０１（ｍＳ）を周期として繰り返される。LED群２５０への印加電圧V１２が減少すると時点Ｔ１で主電流２が遮断され、時点Ｔ２で再び主電流２がＬＥＤ群２５０を流れ始める。時点Ｔ１で主電流２が遮断されるのは、バイアス用コンデンサ７２０の端子電圧より整流回路２３０の出力端子２３４の端子間電圧が低下したためと考えられる。また時点Ｔ２で再び主電流２がＬＥＤ群２５０を流れ始めるのは、整流回路２３０の出力端子２３４の端子間電圧が、バイアス用コンデンサ７２０の端子電圧より大きくなると、バイアス電流４に変わって主電流２がＬＥＤ群２５０に供給される。主電流供給回路１０４の主電流２は、ＬＥＤ群２５０に供給されるだけでなく、バイアス用コンデンサ７２０を充電する作用もなす。

主電流供給回路１０４の主電流２が遮断される時点Ｔ１での印加電圧Ｖ１２の値はバイアス用コンデンサ７２０の端子電圧を表しており、時点Ｔ１から時点Ｔ２の間のＬＥＤ群２５０の印加電圧Ｖ１２の値は、バイアス用コンデンサ７２０の端子電圧に依存する。バイアス用コンデンサ７２０からＬＥＤ群２５０に対してバイアス電流４が供給されることにより、バイアス用コンデンサ７２０の端子電圧は徐々に減少する、このため時点Ｔ１から時点Ｔ２あるいは時点Ｔ３から時点Ｔ４の印加電圧Ｖ１２の値は、徐々に減少する。

本実施例では、印加電圧Ｖ１２の値は常に、ＬＥＤ群２５０のＬＥＤ素子２５２の直列回路の電流が遮断する値より大きな値を維持している。例えば時点Ｔ２あるいは時点Ｔ４での印加電圧Ｖ１２の最低値は、ＬＥＤ群２５０のＬＥＤ素子２５２の直列回路の電流が遮断する値より大きな値に設定されている。従ってＬＥＤ群２５０には常に電流が流れ続け、ＬＥＤ素子２５２の発光量は減少するが、ＬＥＤ素子２５２は消灯しない。このことにより、照明装置２００のちらつき現象が抑制される。なおかつバイアス用コンデンサ７２０から供給される電圧が低く、バイアス電流４が小さい値に抑えられているので、ＬＥＤ素子２５２の温度上昇が抑制される。

４．２主電流２とバイアス電流４と発光用ＬＥＤ電流６の説明
図２に記載の実施例１の回路についてシミュレーションを行った結果を説明する。図５および図６は、主電流２とバイアス電流４と発光用ＬＥＤ電流６との関係を示す波形であり、上述の条件でシミュレーションした結果である。なお、図６は図５の波形の部分拡大図である。これらの図に記載の波形によれば、主電流供給回路１０４から出力される主電流２は、期間Ｐ２で略ゼロとなる。一方主電流２は、期間Ｐ１では大きな値を示し、そのピーク値は約１４０（ｍＡ）である。この主電流２のピーク値は主電流用コンデンサ２２２の容量で定まる。主電流２の流れ始め時である期間Ｐ１の初めの部分で、バイアス用コンデンサ７２０を充電するための充電電流１２が流れ、バイアス用コンデンサ７２０が充電される。その後主電流２が減少し始めると、これに伴いバイアス用コンデンサ７２０に蓄えられた電荷に基づきバイアス電流４が流れ始め、バイアス電流４はＬＥＤ群２５０に供給される。バイアス電流４に基づいてＬＥＤ群２５０にはバイアスＬＥＤ電流４１が流れる。

主電流２に基づいてＬＥＤ群２５０を流れる電流を主ＬＥＤ電流２１とし、バイアス電流４に基づいてＬＥＤ群２５０を流れる電流をバイアスＬＥＤ電流４１とすると、ＬＥＤ群２５０を流れる発光用ＬＥＤ電流６は主ＬＥＤ電流２１とバイアスＬＥＤ電流４１の合成の電流となる。期間Ｐ２では、主電流２に基づく主ＬＥＤ電流２１がゼロとなるので、期間Ｐ２の発光用ＬＥＤ電流６はバイアス電流４の電流値となる。なお、この実施例１では、整流回路２３０の回路の働きで、バイアス電流４は整流回路２３０に流れ込まないので、バイアス電流４とバイアスＬＥＤ電流４１とは同じ電流値となる。一方主電流２により充電電流１２と主ＬＥＤ電流２１とが流れるため、充電電流１２が流れることにより、主ＬＥＤ電流２１の電流値が少し減少する。

４．３ＬＥＤ群２５０の段数を変えた場合の期間Ｐ１と期間Ｐ２の説明
図７は、図２に記載の実施例１の回路において、ＬＥＤ群２５０を構成するＬＥＤ回路２５４の直列接続の段数を変えた場合の発光用ＬＥＤ電流６の波形の変化を示す。グラフ１は、ＬＥＤ群２５０のＬＥＤ回路２５４の直列接続の段数を２段にした場合、グラフ２は、ＬＥＤ回路２５４の直列接続の段数を８段にした場合、グラフ３は、ＬＥＤ回路２５４の直列接続の段数を１６段にした場合、グラフ４は、ＬＥＤ回路２５４の直列接続の段数を２４段にした場合、グラフ５は、ＬＥＤ回路２５４の直列接続の段数を３２段にした場合である。ＬＥＤ回路２５４の直列接続の段数を増加する毎に、期間Ｐ２が増加し、期間Ｐ１が減少する。期間Ｐ２は略前記冷却期間と一致する。すなわち、ＬＥＤ素子２５２の温度上昇を抑える前記冷却期間が、ＬＥＤ回路２５４の直列接続の段数の増加に従って増加し、照明装置としての明るさを確保する前記主照明期間が減少する。このグラフでは例示していないが、ＬＥＤ回路２５４の直列接続の段数を８段あるいは９段とすることで、ＬＥＤ素子２５２の温度上昇を抑えることができる。また、ＬＥＤ回路２５４の直列接続の段数を３２段とすることで、前記冷却期間を十分長くすることができる。一方前記主照明期間がまだ十分に確保できる。

ＬＥＤ群２５０におけるＬＥＤ素子２５２の直列接続の段数と、前記冷却期間および前記主照明期間との関係を図８に示す。図８は、図１に記載の回路で直列接続されたＬＥＤ回路２５４の数すなわち段数を変化させた場合の期間Ｐ２の変化を示す。グラフ１０は半サイクルにおける期間Ｐ２の割合を表し、グラフ電流１１は期間Ｐ２の時間、すなわち主ＬＥＤ電流２１の電流遮断時間を表す。グラフ１０によれば、ＬＥＤ回路２５４の９段直列の状態で、期間Ｐ２が１５％となる。期間Ｐ２は前記冷却期間として作用し、冷却期間を１５％確保できれば、ＬＥＤ素子２５２の温度上昇を十分に抑制できる。

またグラフ１０によれば、ＬＥＤ回路２５４の段数が４０段で、期間Ｐ２が約４０％となる。期間Ｐ２が増大するとＬＥＤ回路２５４を発光させる割合が少なくなり、照明装置としての明るさの確保が困難となる。冷却期間が１５％から４０％前後の間とすることが望ましい。この結果、ＬＥＤ回路２５４の段数が９段あるいは１０段から４０段あるいは４５段の間が適切と思われる。なお、グラフ電流１１は期間Ｐ２すなわち冷却期間の時間幅を表している。ＬＥＤ回路２５４の段数が９段あるいは１０段で、期間Ｐ２が約１．５ｍセックとなる。またＬＥＤ回路２５４の段数が４０段あるいは４５段で、期間Ｐ２すなわち冷却期間が約４ｍセックとなる。

４．４ＬＥＤ素子２５２の特性と期間Ｐ２との関係の説明
図９は、図２の電気回路における、ＬＥＤ素子の特性を変化させた場合の発光用ＬＥＤ電流６の波形を示す波形図である。ＬＥＤ回路２５４の直列接続された段数を１６段とし、ＬＥＤ回路２５４を構成するＬＥＤ素子２５２を赤色ＬＥＤ素子とした場合の波形をグラフ１２で示す。またＬＥＤ回路２５４の直列接続された段数を１６段とし、ＬＥＤ回路２５４を構成するＬＥＤ素子２５２を緑色ＬＥＤ素子とした場合の波形をグラフ１３で示す。

赤色ＬＥＤ素子を使用した場合のグラフ１２に比べ、緑色ＬＥＤ素子を使用した場合のグラフ１２は、期間Ｐ２が大きい。これは赤色ＬＥＤ素子に比べ緑色ＬＥＤ素子の方が電流流れ開始電圧が高いためと考えられる。

４．５バイアス用コンデンサ７２０の容量とバイアス電流４との関係の説明
図５および図６は、図２に記載の回路の主電流２とバイアス電流４の波形を示す。図６は図５の波形の部分拡大図であり、期間Ｐ２では主電流２が流れないため、ＬＥＤ群２５０を流れる発光用ＬＥＤ電流６はバイアス電流４により定まる。バイアス電流４はバイアス電流供給回路に設けたバイアス用コンデンサ７２０の充電電荷に基づいて流れるため、バイアス電流４が流れ始めてからの時間の経過と共にバイアス電流４の電流値が減少する。図６に記載のとおり、期間Ｐ２の開始時点Ｔ１やＴ２に比べ期間Ｐ２の終了時点Ｔ３やＴ４では、バイアス電流４の電流値が減少する。ＬＥＤ群２５０のＬＥＤ素子２５２が安定して発光するためには、期間Ｐ２におけるバイアス電流４があまり変化しない方が望ましい。バイアス用コンデンサ７２０の容量を変化させた場合の期間Ｐ２の開始時点Ｔ１やＴ２のバイアス電流４の値と、期間Ｐ２の終了時点Ｔ３やＴ４でのバイアス電流４の電流値との関係を図１０に示す。

グラフ１６は、期間Ｐ２の開始時点Ｔ１やＴ２のバイアス電流４の値の変化を示し、グラフ１７は、期間Ｐ２の終了時点Ｔ３やＴ４でのバイアス電流４の値の変化を示す。バイアス電流４の最低値が考慮されるべきであり、１μから１０μが望ましい。ただ、グラフ１６とグラフ１７との差が非常に大きい。このような差の大きい状態でも、照明装置としてのちらつき現象の防止には、大変効果があり、また合わせて発熱防止にも大きな効果がある。

５．他の実施例の説明
５．１図１の実施例の他の実施例２の説明
図１０に記載のように、図２に記載の実施例１は、期間Ｐ２の開始時点Ｔ１やＴ２のバイアス電流４の値と期間Ｐ２の終了時点Ｔ３やＴ４でのバイアス電流４の値との差が大変大きい。この点を改良した実施例２を次に説明する。図２に示す実施例１では、バイアス用コンデンサ７２０への充電電流１２と放電電流であるバイアス電流４とが同じ開路を流れるので、充電電流１２やバイアス電流４を単独に調整することが難しい。このために図１０に示すごとく、期間Ｐ２の開始時点Ｔ１やＴ２のバイアス電流４の値と、期間Ｐ２の終了時点Ｔ３やＴ４でのバイアス電流４の値との差が、大きくなる。

図１１は、図２に記載の実施例１の他の実施例（以下実施例２と記す）を示す。この実施例２では、バイアス電流供給回路７００は、さらに充電用ダイオード７２６とバイパス電流調整用抵抗７２８を備える。バイアス用コンデンサ７２０の充電電流１２は充電用ダイオード７２６を介して流れ、バイアス用コンデンサ７２０からＬＥＤ群２５０に供給されるバイアス電流４はバイパス電流調整用抵抗７２８を介して流れる。

重要な点は、充電電流１２が充電用ダイオード７２６を介して流れ、充電用ダイオード７２６の働きのためバイアス電流４はバイパス電流調整用抵抗７２８を流れる点である。なお、ダイオード７０２は無くても問題ない。また、バイパス電流調整用抵抗７２８は、バイアス用コンデンサ７２０の放電電流の時定数を決める抵抗であり、大き過ぎるとバイアス電流４の電流が減少する問題が生じる。シミュレーションによればバイパス電流調整用抵抗７２８は、７００（Ω）から２（ｋΩ）の範囲が良い。

５．２他の実施例３の説明
図１２は、さらに他の実施例（以下実施例３と記す）を示す。この実施例では、主電流供給回路１０４は他の実施例と同様、主電流用コンデンサ２２２と抵抗２２０を有する並列回路１１０と、入力端子２３２および出力端子２３４を備える整流回路２３０とを有している。整流回路２３０の入力端子２３２に主電流用コンデンサ２２２を介して交流電流が供給され、整流回路２３０の出力端子２３４からＬＥＤ群２５０へ、供給された交流電流を整流することにより作られた脈動する主電流２が供給される。

実施例１や実施例２との相違点は、バイアス電流供給回路７００のバイアス用コンデンサ７２０の充電電流１２が、主電流供給回路１０４からではなく、主電流供給回路１０４より電源側から供給される点である。コンセント１０５と主電流供給回路１０４との間から交流電圧が、バイアス電流供給回路７００の充電用ダイオード７２６に供給されることにより、充電電流１２が充電用ダイオード７２６と充電電流調整用抵抗７４８を介してバイアス用コンデンサ７２０に供給される。充電電流調整用抵抗７４８に充電された電荷は、バイパス電流調整用抵抗７２８およびバイアス用ダイオード７０２を介して放電する。

この実施例において例えば、バイアス用コンデンサ７２０は２．０（μＦ）、抵抗７４２は２０００（ｋΩ）、抵抗７２８は５（ｋΩ）および抵抗７４８は１（ｋΩ）とすると好ましい動作を得ることができる。この回路は、主電流供給回路１０４の出力を使用するのではなく、バイアス電流４を流すための充電電流１２を電源から取り込んでおり、主電流供給回路１０４の影響を受けない状態で、バイアス電流４を流すための電荷を確保することができる。このため照明装置２００のちらつき現象を抑制し易い特徴を有する。

ただ本実施例では、主電流２の電流遮断期間は、交流電源１００から供給される交流電流の半サイクル毎に存在するのに対して、充電用ダイオード７２６や充電電流調整用抵抗７４８を介してバイアス用コンデンサ７２０に供給される充電電流１２は１サイクル毎に流れるので、一回の充電でバイアス電流４を二回供給することとなる。このためバイアス電流４の電流が、充電後の最初の半サイクルの値に対して次の半サイクルの値が減少し易い傾向がある。

充電電流１２の電流値は充電電流調整用抵抗７４８で調整することができ、バイアス電流４であるバイアス用コンデンサ７２０の放電電流はバイパス電流調整用抵抗７２８で調整することができる。充電電流１２による一回の充電で、バイアス電流４を２回供給することが必要となるので、充電電流１２をできるだけ大きくし、バイアス電流４を小さくするように、充電電流調整用抵抗７４８の抵抗値はバイパス電流調整用抵抗７２８の抵抗値よりかなり小さくなっている。バイパス電流調整用抵抗７２８の値が充電電流調整用抵抗７４８の値より大きいことにより、バイアス電流４による放電時定数を大きくし、一回目と二回目の放電電流であるバイアス電流４の差をできるだけ小さくしている。

充電用ダイオード７２６は充電電流１２を流すためのダイオードで、この充電電流１２が無いと、バイアス用コンデンサ７２０に充電された電荷が充電電流調整用抵抗７４８を介して放電する。充電用ダイオード７２６は充電電流調整用抵抗７４８を介して放電電流が流れるのを防止している。またバイアス用ダイオード７０２はバイアス電流４を流すための作用をしている。バイアス用ダイオード７０２が無いとバイパス電流調整用抵抗７２８からバイアス用コンデンサ７２０の充電電流が流れるのを防止する。

ただ、バイアス用ダイオード７０２を設けなくても本実施例は動作する。その場合はバイパス電流調整用抵抗７２８とバイアス用コンデンサ７２０は図２で説明した実施例１と同様の作用をなす。従ったバイアス用ダイオード７０２がもし無い場合には、図２で説明した動作に加えて、さらに新たに充電用ダイオード７２６と充電電流調整用抵抗７４８からなる充電回路が追加されたのと同様の動作をする。この場合は、実施例１に新たに充電用ダイオード７２６と充電電流調整用抵抗７４８からなる充電回路が追加された状態となるので、実施例１よりバイアス電流４の電流値を大きくとることが可能となる。

５．３他の実施例４の説明
図１２に記載の実施例では、バイアス電流４を供給するためのバイアス用コンデンサ７２０が１サイクルに一度充電されるのに対し、バイアス用コンデンサ７２０の放電電流であるバイアス電流４は半サイクルに一度流れる。このためバイアス用コンデンサ７２０の充電直後のバイアス電流４の大きさと、次の半サイクルで流れるバイアス電流４の大きさにはむらが生じ易い。この点を改良した実施例４を次に説明する。

図１３は、さらに他の実施例（以下実施例４と記す）を示す電気回路である。実施例４では、バイアス電流供給回路７００が第１と第２の充電用ダイオード７７８と７７６を備えており、交流電源１００から供給される前記交流電圧が一方の状態すなわち端子１が正で端子２が負の場合、第１の前記充電用ダイオード７７８および抵抗７５８を介して充電電流１４がバイアス用コンデンサ７２０に供給され、バイアス用コンデンサ７２０を通って充電電流１４が抵抗７８４およびダイオード７８２を介して、交流電源１００の端子２に流れる。この充電電流１４によりバイアス用コンデンサ７２０が充電され、整流回路２３０から供給される主電流２の少なくとも遮断期間に於いて、すなわち少なくとも期間Ｐ２において、バイアス用コンデンサ７２０に充電された電荷がバイパス電流調整用抵抗７２８とバイアス用ダイオード７０２を介して放電する。

他方端子２が正で端子１が負の状態では、充電電流１６が充電用ダイオード７７６、抵抗７５６を介してバイアス用コンデンサ７２０に流れ、バイアス用コンデンサ７２０を通って充電電流１６が抵抗７８８、ダイオード７８６を介して充電電流１６が端子１に流れる。このように、実施例４は半サイクル毎にバイアス用コンデンサ７２０が充電されるので、一回の充電でバイアス電流４を一回供給することとなり、より大きなバイアス電流４を供給することが可能となる。

この実施例において、バイアス用コンデンサ７２０は２．０（μＦ）、抵抗７４２は５００（ｋΩ）、抵抗７２８は１．５（ｋΩ）、抵抗７８４は３０（Ω）、抵抗７８８は５０（Ω）、抵抗７５６は３０（Ω）、および抵抗７５８は４５０（Ω）とすると良好に動作する。

この実施例４では、主電流２の電流遮断期間である期間Ｐ２に他の実施例より大きなバイアス電流４を供給することができ、期間Ｐ２における発光用ＬＥＤ電流６を十分に確保することができる。このため遮断期間中である期間Ｐ２でのＬＥＤ素子２５２の発光量を十分に確保することができる。このためよりちらつき現象を低減することができる。また期間Ｐ２に於いて主電流２によるＬＥＤ群２５０を流れる主ＬＥＤ電流２１を遮断しているので、ＬＥＤ素子２５２の発熱量は低減できる。他の実施例に比較し、バイアス電流４が大きい分発熱は少し増加するが、ＬＥＤ素子２５２が高温な成ることはない。

６．主電流供給回路１０４の他の実施例である実施例５の説明
今まで説明した実施例では、バイアス電流供給回路７００に関する具体例を色々述べた。主電流供給回路１０４についても上述の回路に限るものではない。ＬＥＤ群２５０を流れる電流の内主電流供給回路１０４の出力に基づく主ＬＥＤ電流２１が電流遮断期間を有することが重要である。主ＬＥＤ電流２１が電流遮断期間を有するための主電流供給回路１０４の他の実施例（以下実施例５と記す）を図１４に示す。

実施例５と他の実施例（実施例１〜４）との大きな相違点は、主電流用コンデンサ２２２を用いてＬＥＤ群２５０を流れる発光用ＬＥＤ電流６のピーク値を決めるのではなく、抵抗３２０で発光用ＬＥＤ電流６のピーク値を決めることである。なお、実施例１〜４に示す抵抗２２０は、整流回路２３０と作用が異なっており、抵抗２２０は発光用ＬＥＤ電流６のピーク値を定めるものではなく、主電流用コンデンサ２２２に蓄えられた電荷を放電させるために設けられている。例えば電源スイッチが切られたときに主電流用コンデンサ２２２に蓄えられた電荷を速やかに放電する方がより安全である。このため抵抗２２０を設け、抵抗２２０を介して主電流用コンデンサ２２２に蓄えられた電荷を放電する。上述のとおり抵抗３２０は、発光用ＬＥＤ電流６のピーク値を制御する抵抗である。具体的な値として、２００Ωから７００Ωが望ましい。

図１５は、図１４の回路において、抵抗３２０を４００Ωとし、ＬＥＤ群２５０を１６段とした場合の、発光用ＬＥＤ電流６およびバイアス用コンデンサ７２０の充放電電流、を示している。グラフ２１が交流電源１００から供給される電源電圧の波形、グラフ２２がＬＥＤ群２５０を流れる発光用ＬＥＤ電流６の波形、グラム２３がバイアス用コンデンサ７２０の充放電電流のはけいである。グラフ２２が示すピーク値が抵抗３２０とヒューズ抵抗２２４の抵抗値で定まる。主電流供給回路１０４から供給される主電流２は電流遮断期間である期間Ｐ２を有しているが、バイアス用コンデンサ７２０の放電電流であるバイアス電流４により少なくとも期間Ｐ２において、ＬＥＤ群２５０にバイアスＬＥＤ電流４１が供給され、発光用ＬＥＤ電流６は期間Ｐ２においても電流が流れ続けている。この結果ちらつき現象が抑制される。また主電流２が電流遮断期間である期間Ｐ２を有しているので、ＬＥＤ群２５０に設けられたＬＥＤ素子２５２の温度上昇が抑制される。

図１６は、図１４の実施例で、ＬＥＤ群２５０の段数を３２段に変更し、抵抗３２０の抵抗値を３００Ωとした場合の主電流供給回路１０４の出力電流である主電流２の波形を示している。グラフ２１が交流電源１００から供給される電源電圧の波形、グラム２６が主電流供給回路１０４の出力である主電流２の波形である。

抵抗３２０の抵抗値を小さくしたことにより、図１６のグラフ２６のピーク値が図１５のグラフ２２のピーク値より大きくなっている。またＬＥＤ群２５０の段数を増加させたことにより、主電流２の電流遮断期間が非常に大きくなっている。図１４の回路では、ＬＥＤ群２５０の打数を増やすと他の実施例と同様に、主ＬＥＤ電流２１の電流遮断期間が増大する。すなわち図７で説明した状態となる。また抵抗３２０とヒューズ抵抗２２４との抵抗値の合計値を増大させるとグラフ２６のピーク値が減少する。先の実施例１〜４では、主電流用コンデンサ２２２の容量を大きくすると、主ＬＥＤ電流２１のピーク値が増大し、主電流用コンデンサ２２２の容量を小さくすると主ＬＥＤ電流２１のピーク値が減少するのと同じ動作となる。

７．照明装置２００の構造に関する実施例６の説明
図１７は、本発明が適用された照明装置の具体的な構造の一例を示す実施例（以下実施例６と記す）である、直管型照明装置の正面図である。また、図１８は、図１７の直管型照明装置の平面図の一例を示す。天井や壁、その他照明を必要とする場所に、直管型照明装置５００を直接取り付けることができる。また１つあるいは複数組の直管型照明装置５００を、取り付け板６００を介して設置することができる。取り付け板６００は必ずしも必要ではなく、直管型照明装置５００の取り付け具５０２や取り付け具５０４を用いて、照明を必要とする場所に直管型照明装置５００を取り付けることができることは当然であるが、取り付け板６００を用いることにより、複数個の直管型照明装置５００を一旦取り付け板６００に取り付け、その後複数個の直管型照明装置５００を一度に照明を必要とする場所に取り付けることができる。

本実施例では取り付け板６００に２組の直管型照明装置５００が取り付けられている。各直管型照明装置５００には、ＬＥＤ群２５０（図１参照）や駆動回路５５０を備える樹脂製基板５７０を内部に保持している直管型ＬＥＤランプ部５１０と直管型ＬＥＤランプ部５１０を取り付け板６００に、場合によっては天井や壁などの照明を必要とする場所に、固定するための取り付け具５０２と取り付け具５０４を有している。

従来、蛍光灯などの照明器具では、蛍光灯が劣化や故障し易く寿命が短いため、蛍光灯のみを簡単に交換できる構造となっている。しかし、本実施例では直管型ＬＥＤランプ部５１０の寿命が非常に長くなるため、直管型ＬＥＤランプ部５１０のみを交換する必要性がほとんどない。このため、直管型ＬＥＤランプ部５１０と取り付け具５０２と取り付け具５０４とは、接着剤などで一体に固定し、直管型ＬＥＤランプ部５１０のみを簡単に取り外す構造にはなっていない。

直管型ＬＥＤランプ部５１０の内部に設けられた樹脂製基板５７０には、ＬＥＤ素子を備えるＬＥＤ回路２５４を多数直列に接続して構成したＬＥＤ群２５０（図１参照）やＬＥＤ群２５０に電流を供給するための駆動回路５５０（図１参照）が設けられている。本実施例では、ＬＥＤ群２５０や駆動回路５５０の発熱を大幅に低減することが可能であり、ＬＥＤ群２５０や駆動回路５５０の温度上昇が極めて少ない。このため、樹脂製基板５７０にＬＥＤ群２５０や駆動回路５５０を設けることが可能であり、さらに樹脂製基板５７０に熱伝達や放熱のための冷却用金属板あるいは放熱フィンが設けられていない。このため直管型ＬＥＤランプ部５１０の太さを従来品より小さくできる、また構造が極めてシンプルである。

取り付け具５０２は直管型ＬＥＤランプ部５１０の一方の端部に接着剤などで接着されており、同様に取り付け具５０４は直管型ＬＥＤランプ部５１０の他方の端部に接着剤などで接着されている。この実施例では、直管型ＬＥＤランプ部５１０は取り付け板６００に固定されているが、取り付け具５０２や５０４により直管型ＬＥＤランプ部５１０を直接天井や壁、その他照明を必要とする場所に設置できる。

取り付け具５０２と取り付け具５０４は同じ形状を成しており、これらに付いて次に説明する。取り付け具５０２は、直管型ＬＥＤランプ部５１０の一端に固着されるランプ保持体５２０と、直管型照明装置５００を取り付け板６００あるいは照明の必要な場所に固定するための取り付け台５４０と、ランプ保持体５２０を取り付け台５４０に固定するための支持体５３０を備えている。同様に取り付け具５０４は、直管型ＬＥＤランプ部５１０の他端に固着されるランプ保持体５２２と、取り付け台５４２と、ランプ保持体５２２を取り付け台５４２に固定するための支持体５３２を備えている。取り付け具５０２や取り付け具５０４は樹脂で作られ、ランプ保持体５２０と支持体５３０と取り付け台５４０は樹脂の一体成形で作られ、またランプ保持体５２２と支持体５３２と取り付け台５４２は樹脂の一体成形で作られ、この実施例ではさらにこれらの表面にクロムメッキが施されている。取り付け具５０２や取り付け具５０４の内部に、連通孔が形成されている。

直管型ＬＥＤランプ部５１０の内部には樹脂製基板５７０が固定され、樹脂製基板５７０には、電気的に直列に接続された多数のＬＥＤ回路２５４で構成されるＬＥＤ群２５０（図１参照）が設けられている。ただし、図示されたＬＥＤ回路２５４の全てに参照符号を付すと、煩雑になる為、１つにのみ参照符号を付すことにする。以下で詳細に説明するが、ＬＥＤ群２５０や駆動回路５５０の発熱が本実施例では非常に少ないため、樹脂製基板５７０は放熱のための金属板が不要であり、樹脂製基板５７０の表面は耐水性の処理を施しているだけで、樹脂製基板５７０の表裏の面が空気に接している。

また樹脂製基板５７０を１枚の基板としても良いが複数の樹脂製基板、例えば４枚の樹脂製基板で構成しても良い。各樹脂製基板は以下で説明する筒状ケース５１２の内部に形成された２つの溝の間に順に挿入することで、１体の樹脂製基板の場合と同様に容易に固定することができる。このように複数に樹脂製基板５７０を分割することで各樹脂製基板の反りを低減できる。本実施例では、各樹脂製基板５７０が放熱用の金属板を必要としていないので、樹脂製基板５７０を１枚とすることも、複数に分割することも、何れも極めて容易である。

駆動回路５５０を動作させるための交流電力は、取り付け具５０２あるいは取り付け具５０４の内部の連通孔内に設けられた電源コード５９０を利用して供給される。電源コードは通常の家庭用交流電流を供給するコードであり、図示が省略されているが、電源コード５９０の先端にはコンセントに接続するためのプラグ（ｐｌｕｇ）が付いている。また電源コード５９０の内側の端は樹脂製基板５７０に接続され、駆動回路５５０に交流電力を供給する。

図２の実施例は、図１に示す実施例の平面図であり、２組の直管型照明装置５００が取り付け板６００に固定されている。取り付け具５０２の取り付け台５４０や取り付け具５０４の取り付け台５４２には、ねじ孔が設けられ、ねじ５４６により取り付け台５４０や取り付け台５４２が取り付け板６００に固定されている。この状態で、照明を必要とする天井あるいは壁、その他に対して、取り付け板６００に形成されたねじ孔６１２によりねじ止めすることが可能である。

また、取り付け具５０２や取り付け具５０４には、直管型照明装置５００を固定するためのねじ孔が設けられ、さらに直管型ＬＥＤランプ部５１０内とつながる連通孔が設けられている。取り付け具５０２あるいは取り付け具５０４のどちらか一方の連通孔を介して、図示していないが電源コードを引き出すことができる。

取り付け具５０２や取り付け具５０４と直管型ＬＥＤランプ部５１０の各端部とを機密に密着させることで、取り付け具５０２や取り付け具５０４と直管型ＬＥＤランプ部５１０の各端部との間から塵や水分などが侵入するのを防止できる。また取り付け具５０２や取り付け具５０４と直管型ＬＥＤランプ部５１０とが互いに動かないように固定することが望ましい。このため、取り付け具５０２や取り付け具５０４に形成された第１空間３２８と直管型ＬＥＤランプ部５１０の端部とを接着剤で固定することが望ましい。

筒状ケース５１２はその端部がランプ固定部５２０やランプ固定部５２２内部の第１空間の外壁に接着剤で固定されるが、さらに樹脂製基板５７０が筒状ケース５１２に形成された溝に挿入されて固定されると共に、樹脂製基板５７０の端部がランプ固定部５２０やランプ固定部５２２の内部に形成された溝に挿入されるので、高い信頼性を持って筒状ケース５１２と取り付け具５０２や取り付け具５０４とが固定される。接着剤のみによる固定に比べ、たいへん強い強度で固定することができる。

また、電源コード５９０から例えば家庭用交流電力が供給され、図示しない駆動回路５５０の電源端子２０８から樹脂製基板５７０の裏面に設けられた配線を介して駆動回路５５０に交流電源が導かれ、駆動回路５５０から直列接続された９個以上のＬＥＤ回路２５４で構成されるＬＥＤ群２５０に脈動電流が供給される。供給された脈動電流によりＬＥＤ群２５０が発光する。

この実施例では、ＬＥＤ回路２５４がチドリ状に配置されている。もちろん直線的に配置しても良いが、このようにチドリ状にＬＥＤ回路２５４を配置することにより、発光のむらを低減できる。なお、本実施例では、ピーク電流設定用コンデンサ２２２を１個のセラミックコンデンサで構成しているが必要に応じ複数のセラミックコンデンサを並列接続しても良い。寿命を長くするには、セラミックコンデンサを用いることが望ましい。セラミックコンデンサは小型であり、さらに寿命が長い優れた特徴を有する。しかし、得られる容量が電解コンデンサに比べ小さい欠点を有する。従ってセラミックコンデンサを１個で使用しても良いが、必要に応じで複数個並列に接続することにより前記欠点を補い、ピーク電流設定用コンデンサ２２２を構成しても良い。

本願の実施例では、ＬＥＤ回路２５４や駆動回路５５０の発熱が極めて少なく、樹脂製基板５７０に熱伝導のための金属板を設ける必要が無い。またＬＥＤ回路２５４の発熱が少ないために、ＬＥＤ回路２５４に設けられているＬＥＤ素子の劣化が少なく、寿命が長い。このため、直管型ＬＥＤランプ部５１０を短期間で取り換える必要性が無く、直管型ＬＥＤランプ部５１０に取り付け具５０２や取り付け具５０４を取り付け、直管型ＬＥＤランプ部５１０を天井や壁など、照明を必要とするところに設置することができる。

図１９は、本発明のＬＥＤ素子を備えた照明装置の１実施例である直管型照明装置の別の例における管状部分の断面図である。この実施例では、筒状ケース５１２は、この筒状ケース５１２の長軸に対する垂直面において、凸レンズ作用を成す肉厚部６０２と肉厚部６０２より薄いほぼ等しい厚さを有する薄肉部６０４とを有し、肉厚部６０２の両側が曲線形状を成して薄肉部５０４に繋がる形状を成し、肉厚部６０２と前記曲線形状を成して薄肉部６０４に繋がる形状が前記筒状ケース５１２の長軸に沿って連続して続く形状を成している。

このようにすることで、樹脂製基板５７０に設けられたＬＥＤ素子から発光があった際、発光された光が薄肉部６０４に入射すると屈折現象を起こし、屈折された発光が光線６１０の領域で収束して発光されるようになる。従い、発光された光は広い指向性を成さず６１０の領域に向かう、指向性を有した収束した光となるので、天井に管状照明装置を取り付けて使用した場合に、むらなくあるいは明るさの違いによる線が表れることなく、下方に向かって明るい光を照射することができる。例えば階段等の場所を照らす場合に、明るさのむらあるいは明るさの違いによる線が表れると危険である。このような危険性を低減できる。

８．照明装置２００の構造に関する実施例７の説明
図２０は、上記実施例の回路を備えた照明装置の構造に関する一実施例である、ダウンライトの側面図の部分断面図である。図２１は、図２０のダウンライトの底面図である。また、図２２は、上述のダウンライトに使用する回路基板上の部品の配置を示す説明図である。本実施例は上述した実施例１から実施例５の電気回路を適用している。照明装置２００のハウジング４００は、取り付け金具４２０と内側ケース４２２、外側ケース４２４、ガラスあるいは透明樹脂からなる、光透過部となる内カバー４２６を備えている。このハウジング４００の内部にＬＥＤ群２５０を保持するための平らな板状の基板２０がねじ４３２により固定されている。取り付け金具４２０と外側ケース４２４で天井などの固定部４８０を挟み、取り付け金具４２０に固定されたブラケット４４２に外側ケース４２４がねじ止めされることで、ハウジング４００が天井などの固定部４８０に固定される。

上述したようにＬＥＤ群２５０は極めて低温に維持されているので、放熱のための金属板は設けられていない。前記基板２０は一方の面にＬＥＤ群２５０やコンデンサ２２２、抵抗２２０、整流回路２３０、ヒューズ２２４、コンデンサ７２０、抵抗７２４が設けられており、他方の面は狭い空間を介して内側ケース４２２の内側の面と対向している。

この照明装置２００は、ＬＥＤ群２５０の発熱が低減され、温度上昇が抑制されているので、金属製の放熱板が不要であり、また基板２０と内側ケース４２２との間の空間を狭くでき、基板２０と内カバー４２６の間の空間も狭くできるので、照明装置２００の厚み方向の幅を抑制できる。

更にハウジング４００の温度を低く抑えられるので、仮に綿埃などがハウジング４００にくっ付いても発化する心配がない。また、動作中に不用意にハウジング４００に手で触っても火傷する心配がない。

図２９に示す平らな板状の基板２０には、その中央部に抵抗２２０やコンデンサ２２２、整流回路２３０、ヒューズ２２４、コンデンサ７２０、抵抗７２４が設けられており、その外周にＬＥＤ回路２５４が円形に同心円状に配置されている。抵抗２２０やコンデンサ２２２、整流回路２３０が電源供給回路１０４となり、コンデンサ７２０、抵抗７２４がバイアス電流供給回路７００となる。さらにその外側にねじ４３２で固定するためのねじ穴２２が３か所設けられている。なお、ＬＥＤ回路２５４の全てに符号を付すと煩雑となるため、直列接続されたＬＥＤ回路２５４の一部にのみ符号を付している。ＬＥＤ回路２５４同士を接続する線は、ＬＥＤ回路２５４を直列に接続するための配線である。これらが、電気部品３０として用いられる。

このように基板２０の中央部に抵抗２２０やコンデンサ２２２、整流回路２３０ヒューズ２２４を配置し、その外周側にＬＥＤ回路２５４を等角度で同心円状に配置しているので、使用スペースが少なく、小型化が可能である。また外周側にＬＥＤ回路２５４を等角度で同心円状に配置することで、中央部が暗くても、明るさのむらに対する違和感を低減できる。

２・・・主電流、４・・・バイアス電流、６・・・発光用ＬＥＤ電流、１２・・・充電電流、２１・・・主ＬＥＤ電流、４１・・・バイアスＬＥＤ電流、１００・・・交流電源、１０４・・・主電流供給回路、２２０・・・抵抗、２２２・・・コンデンサ、２３０・・・整流回路、２２４・・・ヒューズ、２５０・・・ＬＥＤ群、２５２・・・ＬＥＤ素子、２５４・・・ＬＥＤ回路、４００・・・ハウジング、４２０・・・取り付け金具、４２２・・・内側ケース、４２４・・・外側ケース、４２６・・・内カバー、４４６・・・照明用の円筒管、４５６・・・照明用の円筒管、５１０・・・直管型ＬＥＤランプ部、５１２・・・筒状ケース、５０２・・・取り付け具、５０４・・・取り付け具、５２０・・・ランプ固定部、５２２・・・ランプ固定部、５３０・・・支持体、５３２・・・支持体、５４０・・・取り付け台、５４２・・・前記取り付け台、５５０・・・駆動回路、５７０・・・樹脂製基板、５８０・・・電気回路、５９０・・・電源コード、６００・・・取り付け板、７００・・・バイアス電流供給回路、７２０・・・バイアス用コンデンサ、７２４・・・抵抗、７２６・・・ダイオード、７２８・・・抵抗。

Claims

５個以上のＬＥＤ素子を直列に接続して構成したＬＥＤ素子の直列回路を有するＬＥＤ群と、
所定の周波数で周期的に変化する交流電圧を受け、前記交流電圧の周期的な変化に同期した電流遮断期間を有すると共に前記交流電圧の前記周期的な変化に応じて周期的に電流値が変化する主電流を供給する主電流供給回路と、
バイアス用コンデンサを備え、前記交流電圧の前記周期的な変化に応じて充放電動作を繰り返し、前記バイアス用コンデンサの電圧によりバイアスＬＥＤ電流を供給するバイアス電流供給回路と、設け、
前記主電流供給回路から供給される前記主電流により、前記交流電圧の前記周期的な変化に応じて電流値が変化すると共に電流遮断期間を有する主ＬＥＤ電流が、前記ＬＥＤ群に流れ、
前記ＬＥＤ群にはさらに、前記主ＬＥＤ電流の少なくとも前記電流遮断期間に、前記バイアス電流供給回路の前記バイアス用コンデンサから前記バイアスＬＥＤ電流が供給され、
前記ＬＥＤ群が有する前記ＬＥＤ素子は、前記主ＬＥＤ電流と前記バイアスＬＥＤ電流に基づいて発光する、ＬＥＤ素子を備えた照明装置において、
前記バイアス電流供給回路はさらに充電用ダイオードとバイアス電流調整抵抗を備え、前記バイアス用コンデンサの充電電流は前記充電用ダイオードを介して流れ、前記バイアス用コンデンサから前記ＬＥＤ群に供給される前記バイアスＬＥＤ電流は前記バイアス電流調整抵抗を介して供給される、ことを特徴とするＬＥＤ素子を備えた照明装置。