WO2012095936A1

WO2012095936A1 - 発光ダイオード点灯回路、ｌｅｄ光源及びランプ

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Publication number: WO2012095936A1
Application number: PCT/JP2011/007303
Authority: WO
Inventors: 和生合田
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2012-07-19
Also published as: JP5597264B2; JPWO2012095936A1; CN103283310A

Abstract

　安定した動作で発光ダイオードを点灯させることができるとともに、部品点数が少なく、小型化に適した発光ダイオード点灯回路を提供する。　発光ダイオードを点灯するための発光ダイオード点灯回路（１０）であって、発光ダイオードを点灯させるための所定の電圧を出力するインバータ（１２）を備え、インバータ（１２）は、第１の端子、第２の端子、及び、第１の端子と第２の端子との間の導通及び非導通を制御する第３の端子を有する第一のスイッチング素子（Ｑ１）と、第１の端子と第３の端子との接続経路に設けられたコンデンサ（Ｃ２）と、第２の端子と第３の端子との接続経路に設けられるとともに、コンデンサ（Ｃ２）と直列接続された抵抗器（Ｒ１）と、コンデンサ（Ｃ２）及び抵抗器（Ｒ１）の接続点と第３の端子との接続経路に設けられたトリガダイオード（ＴＤ）とを有する。

Description

発光ダイオード点灯回路、ＬＥＤ光源及びランプ

　本発明は、発光ダイオード点灯回路、並びにこれを備えたＬＥＤ光源及びランプに関する。

　発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）は、高効率及び長寿命であることから、従来から知られる蛍光灯や白熱電球のような各種ランプにおける新しい光源として期待されており、ＬＥＤを用いたＬＥＤランプの研究開発が進められている。また、これに伴い、ＬＥＤを点灯するための発光ダイオード点灯回路の開発も進められている。

　従来、この種の発光ダイオード点灯回路として、図８に示すような発光ダイオード点灯回路が提案されている（特許文献１）。図８は、特許文献１に開示された従来に係る発光ダイオード点灯回路の回路構成を示す図である。

　図８に示すように、従来に係る発光ダイオード点灯回路２００は、多数のＬＥＤを同時に点灯させるためのＬＥＤ用駆動回路であって、多数のＬＥＤと、整流回路２１０と、発光ダイオード駆動用半導体回路２２０とを備え、さらに、平滑コンデンサ２１１と、チョークコイル２１２と、ダイオード２１３とを備える。

　整流回路２１０は、４つのダイオードで構成されるブリッジ型全波整流回路であって、一方の両端がＡＣ電源に接続され、他方の両端が平滑コンデンサに接続されている。ＡＣ電源から出力された交流の電源電圧は、整流回路２１０によって全波整流されるとともに平滑コンデンサ２１１によって平滑されて直流の入力電圧Ｖｉｎとなる。

　チョークコイル２１２は、一端が平滑コンデンサ２１１の高電位側に接続され、他端がＬＥＤのアノード側に接続されている。また、ダイオード２１３のカソード端子は、平滑コンデンサ２１１の高電位側に接続されている。ダイオード２１３は、チョークコイル２１２と複数のＬＥＤとに並列に接続され、チョークコイル２１２に生じる逆起電力をＬＥＤに供給する。

　発光ダイオード駆動用半導体回路２２０は、ＬＥＤのカソード端子と接続されており、チョークコイル２１２、ダイオード２１３及びＬＥＤで構成されるＬＥＤブロック回路を制御する。

　発光ダイオード駆動用半導体回路２２０は、ＬＥＤの出力電圧を入力するドレイン端子２２０Ｄと、グランド電位と接続されるグランド／ソース端子２２０ＧＳと、基準電圧Ｖｃｃを出力するＶＣＣ端子（基準電圧端子）２２０Ｖｃｃとを有し、さらに、回路構成として、ＬＥＤに流れる電流を制御するためのスイッチング素子ブロック２２１と、スイッチング素子ブロック２２１の電圧ＶＪに基づいてスイッチング素子ブロック２２１を制御するための制御回路２２２と、スイッチング素子ブロック２２１に流れる電流を検出するためのドレイン電流検出回路２２３と、スイッチング素子ブロック２２１の動作の起動及び停止を制御するための起動停止回路２２４とを有する。なお、発光ダイオード駆動用半導体回路２２０のＶＣＣ端子２２０Ｖｃｃとグランド／ソース端子２２０ＧＳとの間には、コンデンサ２１４が接続されている。

　スイッチング素子ブロック２２１は、接合型ＦＥＴ２２１ａと、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子２２１ｂとの直列接続によって構成される。

　制御回路２２２は、基準電圧Ｖｃｃを一定の値に制御するためのレギュレータ２２２ａ、ＭＡＸＤＵＴＹ信号とＣＬＯＣＫとを出力する発振器２２２ｂ、及び、電流を検出しない時間を設けるためのパルスをＡＮＤ回路に出力するオン時ブランキングパルス発生器２２２ｃ等を有する。制御回路２２２は、起動停止回路２２４の出力信号とドレイン電流検出回路２２３の出力信号とに基づいて、スイッチング素子２２１ｂを所定の発振周波数で断続的にオンオフ制御する。制御回路２２２のレギュレータ２２２ａは、一端が接合型ＦＥＴ２２１ａとスイッチング素子２２１ｂとの間に接続され、他端がＶＣＣ端子２２０Ｖｃｃに接続されている。レギュレータ２２２ａは、電圧ＶＪが入力され、基準電圧Ｖｃｃが一定となるように制御して、ＶＣＣ端子２２０Ｖｃｃに基準電圧Ｖｃｃを出力する。

　ドレイン電流検出回路２２３は、比較器で構成されており、電圧ＶＪが検出基準電圧Ｖｓｎよりも大きければＨｉｇｈを出力し、電圧ＶＪが検出基準電圧Ｖｓｎよりも小さければＬｏｗを出力する。スイッチング素子２２１ｂに流れる電流は、スイッチング素子２２１ｂのオン電圧をドレイン電流検出回路２２３の検出基準電圧Ｖｓｎと比較することにより検出される。

　起動停止回路２２４は、基準電圧Ｖｃｃが入力され、基準電圧Ｖｃｃが所定値以上であれば起動信号（Ｈｉｇｈの出力信号）を出力し、基準電圧Ｖｃｃが所定値よりも小さければ停止信号（Ｌｏｗの出力信号）を出力する。

　このように構成される従来に係る発光ダイオード点灯回路２００では、発光ダイオード駆動用半導体回路２２０の制御回路２２２によって、上記のようにしてスイッチング素子２２１ｂのオンオフが制御される。

　そして、スイッチング素子２２１ｂがオン状態のときは、入力電圧Ｖｉｎによって、チョークコイル２１２→ＬＥＤ→発光ダイオード駆動用半導体回路２２０の向きに電流が流れて、ＬＥＤが点灯する。このとき、チョークコイル２１２に流れる電流によってチョークコイル２１２に磁気エネルギーが蓄積される。

　また、スイッチング素子２２１ｂがオフ状態のときは、チョークコイル２１２に蓄積された磁気エネルギーによる逆起電力によって、チョークコイル２１２とＬＥＤとダイオード２１３とで構成されるＬＥＤブロック回路の閉ループに、チョークコイル２１２→ＬＥＤ→ダイオード２１３の向きに電流が流れて、ＬＥＤが点灯する。

　このように、従来に係る発光ダイオード点灯回路２００は、入力電圧が変動したとしてもＬＥＤに流れる電流を定電流で制御することができる。

特開２００６－１０８２６０号公報

　ところで、近年、光源であるＬＥＤの個数を減らして、従来の常夜灯などに代替するような小型のＬＥＤランプ、さらには低Ｗ（ワット）で駆動するようなＬＥＤランプの開発が活発に行われている。しかしながら、特許文献１のような多数のＬＥＤを点灯させるための回路を、１個あるいは少数のＬＥＤを点灯させるための回路として応用すると、周波数変換がうまくなされず（発振せず）、ＬＥＤに対して適正な電力を供給することが困難となり、その結果、ＬＥＤ点灯時の動作が不安定になる場合があるという問題がある。

　さらに、従来の発光ダイオード点灯回路は、部品点数が多いことから回路を小型化することが難しいという問題、また、制御ＩＣを用いていることからもコスト高になるという問題がある。特に、小丸電球と呼ばれる径小球のＬＥＤランプについては、ランプ内の回路スペースが限られていることから、小型で低コストの発光ダイオード点灯回路が要望されている。

　本発明は、上記課題を解決するものであり、安定した動作で発光ダイオードを点灯させることができるとともに、部品点数が少なく、小型化に適した発光ダイオード点灯回路及びランプを提供することを目的とする。

　上記課題を解決するため、本発明に係る発光ダイオード点灯回路は、発光ダイオードを点灯するための発光ダイオード点灯回路であって、入力電圧として一定方向の電圧を受けて、発光ダイオードを点灯させるための所定の電圧を出力する電力出力部を備え、電力出力部は、第１の端子、第２の端子、及び、第１の端子と第２の端子との間の導通及び非導通を制御するための第３の端子を有するスイッチング素子と、第１の端子と第３の端子との接続経路に設けられたコンデンサと、第２の端子と第３の端子との接続経路に設けられるとともに、コンデンサと直列接続された抵抗と、コンデンサ及び抵抗の接続点と第３の端子との接続経路に設けられたトリガダイオードと、を有する、ことを特徴とする。

　この場合、電力出力部は、さらに、チョークコイルと、このチョークコイル及び発光ダイオードと直列接続されるダイオードとを備え、チョークコイルは、スイッチング素子のオン時において、励磁されて磁気エネルギーを蓄積し、スイッチング素子のオフ時において、蓄積された磁気エネルギーを放出して逆起電力を生成する、ことが好ましい。

　また、電力出力部におけるコンデンサを第１のコンデンサとするとき、電力出力部は、当該第１のコンデンサの他に、さらに、第２のコンデンサを有し、第２のコンデンサは、発光ダイオードと並列接続される、ことが好ましい。

　さらに、本発明に係る発光ダイオード点灯回路は、電力出力部に入力される入力電圧が所定値よりも小さい場合に、電力出力部の動作を停止させる停止回路を備える、ことが好ましい。

　この場合、電力出力部におけるスイッチング素子を第１のスイッチング素子とするとき、停止回路は、電力出力部のコンデンサと並列に接続された第２のスイッチング素子を有し、第２のスイッチング素子がオンすることにより、コンデンサの両端が同電位となる、ことが好ましい。

　さらに、本発明に係る発光ダイオード点灯回路は、発光ダイオード点灯回路に入力される電圧が交流電圧の場合、交流電圧を整流して電力出力部に一定方向の電圧を供給する整流回路をさらに備える、ことが好ましい。

　さらに、本発明に係る発光ダイオード点灯回路において、当該発光ダイオード点灯回路の使用電力範囲が０．１Ｗ～３Ｗであることが好ましい。

　また、本発明に係るＬＥＤ光源は、いずれか１つに記載の発光ダイオード点灯回路と、発光ダイオード点灯回路によって点灯される発光ダイオードと、を備えることを特徴とする。

　また、本発明に係る他の発光ダイオード点灯回路は、発光ダイオードを点灯するための発光ダイオード点灯回路であって、入力電圧として一定方向の電圧を受けて、発光ダイオードを点灯させるための所定の電圧を出力するインバータを備え、インバータは、第１の端子、第２の端子、及び、第１の端子と第２の端子との間の導通及び非導通を制御するための第３の端子を有するスイッチング素子と、第１の端子と第３の端子との接続経路に設けられたコンデンサと、第２の端子と前記第３の端子との接続経路に設けられるとともに、コンデンサと直列接続された抵抗と、コンデンサ及び抵抗の接続点と第３の端子との接続経路に設けられたトリガダイオードとを有し、当該発光ダイオード点灯回路の使用電力範囲が０．１Ｗ～３Ｗであることを特徴とする。

　また、本発明に係るランプは、上記いずれかに記載の発光ダイオード点灯回路と、発光ダイオード点灯回路によって点灯される発光ダイオードと、を備える、ことを特徴とする。

　本発明によれば、安定した動作で発光ダイオードを点灯させることができるとともに、部品点数が少なく、小型化に適した発光ダイオード点灯回路及びランプを実現することができる。

　また、本発明は、特に０．１Ｗ～３Ｗのような非常に低Ｗにて駆動させる発光ダイオードの点灯用回路として有用である。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路の回路構成を示す図である。図２は、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路の回路構成を示す図である。図３Ａは、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路における出力電圧の波形を示す図である。図３Ｂは、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路における出力電圧の波形を示す図である。図４は、本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路の回路構成を示す図である。図５は、本発明の第３の実施形態の変形例に係る発光ダイオード点灯回路の回路構成を示す図である。図６は、本発明の第４の実施形態に係るランプの構成を示す断面図である。図７は、本発明の第４の実施形態に係るランプにおける発光ダイオード点灯回路の回路素子の構成を示す図である。図８は、従来に係る発光ダイオード駆動装置の回路構成を示す図である。

　以下、本発明の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路及びランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。従って、以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。すなわち、本発明は、請求の範囲だけによって特定される。よって、以下の実施形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の目的を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。なお、本実施形態において、「～」は数値範囲を表す記号であり、その両端の数字を含む。

　（第１の実施形態）
　まず、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路の回路構成について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路の回路構成を示す図である。なお、本発明において、発光ダイオード点灯回路と、これに接続されるＬＥＤとを組み合わせた点灯装置をＬＥＤ光源と称する。

　図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路１０は、ＬＥＤを点灯させるためのＬＥＤ点灯回路であって、ＬＥＤを点灯するために外部から所定の電圧の入力を受ける入力端子Ｐ１及びＰ２と、交流電圧を整流する整流回路１１と、ＬＥＤを点灯させるための所定の電圧を生成するインバータ１２と、ＬＥＤに対して所定の電圧を出力する出力端子Ｐ３及びＰ４とを備える。

　本実施形態において、入力端子Ｐ１及びＰ２は、ＡＣ電源等の外部電源に接続される外部接続端子であり、交流電圧の入力を受ける。例えば、入力端子Ｐ１及びＰ２は、商用の交流電源（商用１００Ｖの交流電源）、つまり家庭用のＡＣ電源に接続される。

　整流回路１１（ＤＢ）は、４つのダイオードで構成されるブリッジ型全波整流回路（例えば、定格６００Ｖ／０．８Ａ）であって、インバータ１２に対して一定方向の電圧（直流電圧）が供給されるように、交流電圧を全波整流して出力する。整流回路１１において、入力側の２端子は入力端子Ｐ１及びＰ２に接続され、出力側の２端子は平滑コンデンサＣ１等に接続されている。平滑コンデンサＣ１は、整流回路１１の出力電圧を平滑化させるために設けられており、本実施形態では、アルミ電解コンデンサ（１６０Ｖ／０．４７μＦ）を用いた。

　なお、ＡＣ電源と整流回路１１とを接続する配線には、電流ヒューズ素子ＦＳ（１５Ω）が直列に挿入されている。また、整流回路１１の電圧出力端の負極と平滑コンデンサＣ１とを接続する配線には、スイッチングノイズを除去するノイズフィルタＮＦ（１ｍＨ）が挿入されている。

　このように構成される整流回路１１は、例えば壁スイッチを通じて、商用の交流電源から入力端子Ｐ１及びＰ２を介して交流電圧を受けて、当該交流電圧を全波整流して一定方向の電圧（直流電圧）を出力する。そして、整流回路１１から出力される電圧は、平滑コンデンサＣ１によって平滑化されて入力電圧Ｖｉｎとして、インバータ１２に供給される。

　ただし、本発明の発光ダイオード点灯回路は、必ずしも、供給電源として交流電源を使用する必要はなく、例えば、直流電源から入力電圧Ｖｉｎの箇所へ直接的に直流源流を供給する形態でもよい。

　インバータ１２（ＩＮＶ）は、電力出力部として機能するものであり、入力電圧として直流電圧等の一定方向の電圧の入力を受けて、ＬＥＤを点灯（駆動）させるための電圧を生成して出力するように構成されたものである。本実施形態のインバータ１２は、スイッチング素子Ｑ１と、互いに直列接続された抵抗器Ｒ１及びコンデンサＣ２と、トリガダイオードＴＤとを有する。なお、電力出力部としては、図１に示されるインバータ１２の構成に限らず、直流電圧等を受けてＬＥＤを点灯させるための電力を出力する構成であれば、その他の構成を用いることもできる。

　インバータ１２において、スイッチング素子Ｑ１は、ＮＰＮバイポーラ形トランジスタであって、第１の端子であるエミッタ（Ｅ）、第２の端子であるコレクタ（Ｃ）、及び、エミッタとコレクタとの間の導通及び非導通を制御するための第３の端子であるベース（Ｂ）を有する。スイッチング素子Ｑ１は、エミッタ－ベース間に順バイアスが印加されることによってエミッタ－コレクタ間が導通し、コレクタからエミッタへの方向にコレクタ電流ＩＣＥが流れる。本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１として、コレクタエミッタブレークダウン電圧（最大）が４００Ｖで、最大コレクタ電流（ＩＣＥ）が１ＡであるＮＰＮバイポーラ形トランジスタを用いた。

　スイッチング素子Ｑ１のエミッタは、整流回路１１の電圧出力端の負極及びコンデンサＣ２に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のコレクタは、出力端子Ｐ４及び抵抗器Ｒ１に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１のベースは、トリガダイオードＴＤに接続されている。

　これにより、スイッチング素子Ｑ１のオンオフによって、出力端子Ｐ４と整流回路１１の電圧出力端の負極との間の導通及び非導通が制御され、インバータ１２の出力電圧の出力が制御される。

　コンデンサＣ２は、トリガダイオードＴＤの導通及び非導通を制御するためのコンデンサであって、スイッチング素子Ｑ１のエミッタとコレクタとの接続経路、すなわち、スイッチング素子Ｑ１のエミッタとコレクタとを接続するための配線に設けられる。本実施形態において、コンデンサＣ２は、高電位側の電極が抵抗器Ｒ１とトリガダイオードＴＤとに接続されており、低電位側の電極が整流回路１１の電圧出力端の負極とスイッチング素子Ｑ１のエミッタとに接続されている。

　このように、コンデンサＣ２は、その保持電圧によってトリガダイオードＴＤを導通させてスイッチング素子Ｑ１を起動させるものであり、本実施形態においては、スイッチング素子Ｑ１の起動用コンデンサとして機能する。なお、本実施形態において、コンデンサＣ２としては、容量が２７００ｐＦの積層セラミックコンデンサを用いた。

　また、抵抗器Ｒ１は、コンデンサＣ２を充電するための抵抗であって、スイッチング素子Ｑ１のコレクタとベースとの接続経路、すなわち、スイッチング素子Ｑ１のコレクタとベースとを接続するための配線に設けられる。本実施形態において、抵抗器Ｒ１は、高電位側の一端がスイッチング素子Ｑ１のコレクタ及び出力端子Ｐ４に接続されており、低電位側の一端がコンデンサＣ２とトリガダイオードとに接続されている。なお、本実施形態において、抵抗器Ｒ１としては、抵抗値が８２ｋΩのチップ抵抗を用いた。

　インバータ１２において、コンデンサＣ２と抵抗器Ｒ１とは、時定数回路を構成している。本実施形態では、抵抗器Ｒ１の抵抗値とコンデンサＣ２の容量値を適宜設定するだけで、インバータ１２が生成する電圧の周波数を任意に容易に設定することができる。例えば、１５ｋＨｚ以上まで高周波化することにより、ＬＥＤのちらつきを防止することができる。

　トリガダイオードＴＤは、ダイオードで構成されるトリガ素子であって、規定の電圧（ブレークオーバー電圧）を超える電圧がかかった場合に導通状態となる。本実施形態において、トリガダイオードＴＤの一端側はコンデンサＣ２と抵抗器Ｒ１との接続点に接続されており、他端側はスイッチング素子Ｑ１のベースに接続されている。

　これにより、トリガダイオードＴＤは、コンデンサＣ２に保持される所定の電圧値によってブレークオーバーして導通状態となる。そして、トリガダイオードＴＤが導通状態となることによってスイッチング素子Ｑ１がオン状態となり、コレクタ－エミッタ間が導通状態となって所定の電流ＩＣＥが流れる。トリガダイオードＴＤとしては、例えば、電圧ブレークオーバーが３０～３４Ｖ（本実施形態では３２Ｖ）のダイアックを用いることができる。

　本実施形態において、インバータ１２は、他励式のインバータを構成しており、入力電圧Ｖｉｎに基づいて、スイッチング素子Ｑ１のオンオフが繰り返されることによって、所定の電圧を出力するように構成されている。すなわち、インバータ１２に入力電圧Ｖｉｎが供給されている状態において、コンデンサＣ２の充放電が繰り返されることによって、トリガダイオードＴＤの導通及び非導通によりスイッチング素子Ｑ１のオンオフが繰り返される。これにより、一定方向に脈流する出力電圧を生成し、出力端子Ｐ３及びＰ４に供給することができる。

　出力端子Ｐ３及びＰ４は、ＬＥＤに接続される外部接続端子であり、インバータ１２から供給される電圧を、出力電圧としてＬＥＤに対して供給する。高電位側の出力端子Ｐ３は、ＬＥＤのアノード側に接続されており、低電位側の出力端子Ｐ４は、ＬＥＤのカソード側に接続されている。

　なお、本実施形態において、整流回路１１の電圧出力端の正極と出力端子Ｐ３とが直接接続されている。

　ＬＥＤは、発光ダイオード点灯回路１０から供給される電圧によって点灯する。本実施形態において、ＬＥＤは１つとしたが、ＬＥＤは少数で複数個設けても構わない。この場合、複数のＬＥＤを直列接続しても構わないし、並列接続しても構わないし、あるいは、直列接続と並列接続とを組み合わせても構わない。なお、本実施形態においては、ＬＥＤを静電保護するために、ツェナーダイオードＺＤがＬＥＤと並列に接続されている。

　次に、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路１０の動作について説明する。

　例えば、ＬＥＤを点灯させるためにユーザが壁スイッチ等をオン操作すると、入力端子Ｐ１及びＰ２に交流電圧が供給され、整流回路１１により平滑化された入力電圧Ｖｉｎが生成される。入力電圧Ｖｉｎは、インバータ１２の入力端間に供給される。

　これにより、インバータ１２が動作し始める。すなわち、インバータ１２に所定の入力電圧Ｖｉｎが印加されることにより、ＬＥＤ及び抵抗器Ｒ１を介してコンデンサＣ２に電流が流れ込み、コンデンサＣ２と抵抗器Ｒ１とのＣＲ時定数によってコンデンサＣ２に所定の電荷が充電される。

　そして、コンデンサＣ２の電荷がトリガダイオードＴＤのブレークオーバー電圧に達した時に、トリガダイオードＴＤが導通状態となり、トリガ信号（トリガパルス）がスイッチング素子Ｑ１のベースに供給され、スイッチング素子Ｑ１がオンする。本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１のベースにコンデンサＣ２の電極間電圧が印加され、スイッチング素子Ｑ１がオンする。

　この結果、スイッチング素子Ｑ１がオン状態となって整流回路１１の電圧出力端の負極と出力端子Ｐ４との接続経路が導通する。これにより、出力端子Ｐ３及びＰ４から所定の出力電圧が出力し、ＬＥＤに所定の電力が供給されてＬＥＤが点灯する。

　その後、オン状態のスイッチング素子Ｑ１によってコンデンサＣ２の両電極間が導通するので、コンデンサＣ２に蓄積された電荷が放電されていく。そして、コンデンサＣ２の電荷がトリガダイオードＴＤのブレークオーバー電圧を下回った時に、トリガダイオードＴＤが非導通となり、スイッチング素子Ｑ１がオフして、インバータ１２の電圧出力が停止する。

　このとき、入力電圧Ｖｉｎが供給されている状態の場合、スイッチング素子Ｑ１のオフによって、再びコンデンサＣ２が充電されていく。そして、上記同様に、コンデンサＣ２の電荷がトリガダイオードＴＤのブレークオーバー電圧に達すると、トリガダイオードＴＤが導通状態となってスイッチング素子Ｑ１がオンして、インバータ１２の電圧出力が再び開始する。

　このように、インバータ１２に入力電圧Ｖｉｎが供給され続けることにより、コンデンサＣ２の充放電が繰り返されるとともに、これに連動してスイッチング素子Ｑ１のオンオフが繰り返されて、一定方向に脈流する電圧が出力され、ＬＥＤが点灯し続ける。

　以上、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路１０によれば、トリガダイオードＴＤ及びスイッチング素子Ｑ１によって他励のインバータ１２を構成しているので、部品点数が少なく、小型化に適した発光ダイオード点灯回路を低コストで実現することができる。また、安定した動作で発光ダイオードを点灯させることができる。

　また、発光ダイオード点灯回路としては、本実施形態のように他励式インバータを用いるほかに、駆動トランス（ＣＴ）等によって構成された自励インバータを用いてもよい。ただし、インピーダンスが変化しないＬＥＤに対してはフィードバックをかける必要は特にないので、自励インバータを用いると、かえって部品点数が多くなるとともにコスト高になってしまうおそれがある。よって、発光ダイオード点灯回路としては、他励式インバータを用いることが好ましい。なお、本発明において、自励インバータとは、駆動トランス及び複数のスイッチング素子を用いて、フィードバックのかかるインバータをいう。

　さらに、本実施形態に係る発光ダイオード点灯回路１０によれば、上記他励式インバータを採用しているので、駆動トランス（ＣＴ）を用いる必要がない。このように駆動トランス（ＣＴ）を用いずにインバータを構成すれば、低温時において異常発振状態が発生したりすることがなく、回路機能特性の変化が少ないので、結果的に、安定して電力を出力することができる発光ダイオード点灯回路を実現することができる。また、本発明では、特許文献１のような多数のＬＥＤを点灯させるために負荷の重い多少のリーク電流が漏れる（発振が停止していても停止状態を保持するためレギュレータ２２２ａや起動／停止回路２２４に電流が流れている）ような回路を使用していないので、１個あるいは少数のＬＥＤを点灯させる際にも、周波数変換がうまくなされ（発振し）、ＬＥＤに対して適正な電力を供給することができる。これにより、結果として、残留電力により残光などの課題を抱えるような、少数のＬＥＤを点灯させる際にも、安定した動作で点灯させることが可能となる。

　さらに、本実施形態に係る発光ダイオード点灯回路１０によれば、抵抗器Ｒ１及びコンデンサＣ２の時定数によって、インバータ１２における出力電圧の周波数を調整することができる。従って、抵抗器Ｒ１の抵抗値とコンデンサＣ２の容量値を適宜設定するだけで、容易に所望の周波数を得ることができるので、発光ダイオード点灯回路１０に接続されるＬＥＤに適した出力電圧を得ることができる。

　また、本実施形態では、フィードバックが不要な自励発振インバータに小型のＣＲ時定数を用いる（例えば、セラミックコンデンサ）という構成を採用することで、電解コンデンサやフィルムコンデンサを用いる必要がない。そのため、発熱による不具合が生じることがないので、ＬＥＤの点灯時において、より長期的に、安定した点灯動作を維持することが可能となる。また、部品体積も小さくなるので、小丸電球と呼ばれる径小球のＬＥＤランプのように回路スペースが限られている筐体に対しても、筐体内に部品をレイアウトする自由度が増す。なお、フィルムコンデンサとは、ポリエチレンやポリプロピレン膜などを用いたコンデンサをいう。

　（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路２０について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路の回路構成を示す図である。

　図２に示すように、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路２０は、ＬＥＤを点灯させるためのＬＥＤ点灯回路であって、第１の実施形態と同様に、整流回路２１と、インバータ２２とを備える。

　本実施形態に係る発光ダイオード点灯回路２０が、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路１０と異なる点は、インバータの構成である。

　なお、本実施形態における、入力端子Ｐ１及びＰ２と、整流回路２１と、出力端子Ｐ３及びＰ４とは、第１の実施形態における、入力端子Ｐ１及びＰ２と、整流回路１１と、出力端子Ｐ３及びＰ４と同様の構成及び機能であるので、その説明は省略する。また、図２において、図１に示す構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付しており、その詳しい説明は省略する。

　本実施形態におけるインバータ２２（ＩＮＶ）は、第１の実施形態に係るインバータ１２に対して、さらに、チョークコイルＬ１と、ダイオードＤ１とを有する。

　チョークコイルＬ１は、ＬＥＤと閉ループを構成するように設けられており、チョークコイルＬ１の一方側は出力端子Ｐ４に接続されており、他方側はダイオードＤ１を介して出力端子Ｐ３に接続されている。また、本実施形態において、チョークコイルＬ１の他方側はスイッチング素子Ｑ１のコレクタ及び抵抗器Ｒ１にも接続されている。なお、本実施形態では、チョークコイルＬ１として、インダクタンスが３．０ｍＨのチョークコイルを用いた。

　ダイオードＤ１は、ファストリカバリダイオードであって、チョークコイルＬ１及びＬＥＤと直列接続されている。本実施形態において、ダイオードＤ１のアノード側は、チョークコイルＬ１の他方側に接続されるとともに抵抗器Ｒ１に接続されており、カソード側は、出力端子Ｐ３に接続されている。ダイオードＤ１によって、チョークコイルＬ１の励磁エネルギーの放出方向を決定することができる。なお、本実施形態では、６００Ｖ／１Ａ／２５０ｎｓのファストリカバリダイオードを用いた。

　本実施形態におけるインバータ２２は、さらに、抵抗器Ｒ２及びＲ３を有する。抵抗器Ｒ２及びＲ３によって、スイッチング素子Ｑ１のオン状態におけるコンデンサＣ２の放電状態及びスイッチング素子Ｑ１のオン抵抗を調整することができる。なお、本実施形態では、抵抗器Ｒ２として抵抗値が１．０Ωのチップ抵抗を用い、抵抗器Ｒ３として抵抗値が２７Ωのチップ抵抗を用いた。

　次に、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路２０の動作について説明する。

　第１の実施形態と同様に、例えば、ＬＥＤを点灯させるためにユーザが壁スイッチ等をオン操作すると、入力端子Ｐ１及びＰ２に交流電圧が供給され、整流回路２１により平滑化された入力電圧Ｖｉｎが生成される。入力電圧Ｖｉｎは、インバータ２２の入力端間に供給される。

　これにより、インバータ２２が動作し始める。すなわち、インバータ２２に所定の入力電圧Ｖｉｎが印加されることにより、ＬＥＤ、抵抗器Ｒ１及びチョークコイルＬ１を介してコンデンサＣ２に電流が流れ込み、コンデンサＣ２に所定の電荷が充電される。

　そして、コンデンサＣ２の電荷がトリガダイオードＴＤのブレークオーバー電圧に達した時に、トリガダイオードＴＤが導通状態となり、トリガ信号（トリガパルス）がスイッチング素子Ｑ１のベースに供給され、スイッチング素子Ｑ１がオンする。

　この結果、スイッチング素子Ｑ１がオン状態となって整流回路２１の電圧出力端の負極と出力端子Ｐ４との接続経路が導通する。これにより、出力端子Ｐ３及びＰ４から所定の出力電圧が出力し、ＬＥＤに所定の電力が供給されてＬＥＤが点灯する。

　このとき、本実施形態では、チョークコイルＬ１が設けられているので、スイッチング素子Ｑ１がオン状態のときに、チョークコイルＬ１に電流が流れる。これにより、チョークコイルＬ１は励磁されて磁気エネルギーを蓄積する。

　その後、オン状態のスイッチング素子Ｑ１によってコンデンサＣ２の両電極間が導通するので、コンデンサＣ２に蓄積された電荷が放電されていく。そして、コンデンサＣ２の電荷がトリガダイオードＴＤのブレークオーバー電圧を下回った時に、トリガダイオードＴＤが非導通となり、スイッチング素子Ｑ１がオフして、インバータ２２の電圧出力が停止する。

　このとき、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態となることにより、チョークコイルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１のオン時に蓄積された磁気エネルギーを放出して逆起電力を生成する。これにより、出力端子Ｐ３及びＰ４から、逆起電力による出力電圧が出力することとなり、チョークコイルＬ１とダイオードＤ１とＬＥＤとで構成される閉ループにおいて、チョークコイルＬ１→ダイオードＤ１→ＬＥＤの向きに電流が流れて、ＬＥＤが点灯する。

　また、第１の実施形態と同様に、入力電圧Ｖｉｎが供給されている状態の場合、スイッチング素子Ｑ１のオフによって、再びコンデンサＣ２が充電されていく。そして、上記同様に、コンデンサＣ２の電荷がトリガダイオードＴＤのブレークオーバー電圧に達すると、トリガダイオードＴＤが導通状態となってスイッチング素子Ｑ１がオンして、インバータ２２からの電圧出力が再び開始する。

　このように、インバータ２２に入力電圧Ｖｉｎが印加され続けることにより、コンデンサＣ２の充放電が繰り返されるとともに、これに連動してスイッチング素子Ｑ１のオンオフが繰り返されて、一定方向に脈流する電圧にチョークコイルＬ１の逆起電力による電圧が重畳された電圧が出力され、ＬＥＤが点灯し続ける。

　ここで、図１に示す本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路１０と、図２に示す本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路２０とにおける出力電力の波形について、図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明する。図３Ａは、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路における出力電圧の波形を示す図である。また、図３Ｂは、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路における出力電圧の波形を示す図である。

　図３Ａに示すように、第１の実施形態では、スイッチング素子Ｑ１のオンオフに連動した一定方向に脈流する電圧が出力されることが分かる。

　一方、図３Ｂに示すように、第２の実施形態では、スイッチング素子Ｑ１が一度オンすると、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態になったときにチョークコイルＬ１に逆起電力が生じるので、当該逆起電力による電圧が重畳された、のこぎり歯状の電圧が出力されることが分かる。このように、第２の実施形態では連続動作のインバータを構成することができるので、入力電圧Ｖｉｎの供給状態においては、ＬＥＤに対して所定の電圧が供給され続ける。従って、第１の実施形態よりも低い周波数であっても、ＬＥＤが点灯し続ける状態を容易に維持することができる。

　以上、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路２０によれば、第１の実施形態と同様に、トリガダイオードＴＤ及びスイッチング素子Ｑ１によって他励のインバータ２２を構成しているので、部品点数が少なく、小型化に適した発光ダイオード点灯回路を低コストで実現することができる。また、安定した動作で発光ダイオードを点灯させることもできる。

　また、第１の実施形態と同様に、駆動トランス（ＣＴ）を用いることなくインバータを構成しているので、回路機能特性の変化が少なく安定して電力を出力することができる発光ダイオード点灯回路を実現することもできる。

　さらに、本実施形態に係る発光ダイオード点灯回路２０によれば、チョークコイルＬ１を備えているので、スイッチング素子Ｑ１のオフによってチョークコイルＬ１に逆起電力を発生させることができる。これにより、スイッチング素子Ｑ１のオフ直後においてもＬＥＤに電圧を供給することができるので、容易にＬＥＤの点灯状態を維持することができる。

　また、本実施形態でも、フィルムコンデンサを用いていないので、発熱による不具合が生じることもない。

　（第３の実施形態）
　次に、本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路３０について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の第４の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路の回路構成を示す図である。

　図４に示すように、本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路３０は、ＬＥＤを点灯させるためのＬＥＤ点灯回路であって、第２の実施形態と同様に、整流回路３１と、インバータ３２とを備える。

　本実施形態に係る発光ダイオード点灯回路３０が、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路２０と異なる点は、本実施形態に係る発光ダイオード点灯回路３０が、さらに、インバータの動作を停止させるための停止回路３３（ＳＴＰ）を備える点である。なお、本実施形態において、インバータ３２は、抵抗値が２．２ｋΩのチップ抵抗である抵抗器Ｒ８を備えている。

　本実施形態における、入力端子Ｐ１及びＰ２と、整流回路３１と、インバータ３２と、出力端子Ｐ３及びＰ４とは、第２の実施形態における、入力端子Ｐ１及びＰ２と、整流回路２１と、インバータ２２と、出力端子Ｐ３及びＰ４と同様の構成及び機能であるので、その説明は省略する。また、図４において、図１及び図２に示す構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付しており、その詳しい説明は省略する。なお、本実施形態におけるインバータ３２のスイッチング素子Ｑ１は、第１のスイッチング素子Ｑ１とする。

　本実施形態に係る発光ダイオード点灯回路３０は、停止回路３３によって、インバータ３２の動作を制御するように構成されており、インバータ３２に入力される入力電圧Ｖｉｎの値が所定値（Ｖｔｈ）よりも小さい場合、例えば、本来ＬＥＤを点灯及び消灯させるための基準入力電圧（Ｖｄ）の値よりも小さく、かつ、ＬＥＤを点灯させうる範囲の微小な値の電圧（Ｖｍｉｎ）の場合には、インバータ３２が動作しないように、すなわち、ＬＥＤを点灯させるための電力が出力されないように構成されている。

　停止回路３３は、例えば消灯時に壁スイッチに小さな緑のＬＥＤランプが点灯するように構成された常夜灯スイッチ（ほたるスイッチ）等の半導体スイッチによってＬＥＤをオフする場合に、インバータ３２が動作しないように構成されたバイパス回路である。本実施形態における停止回路３３は、スイッチ回路ＳＷ及び抵抗器Ｒ４～Ｒ７を備えており、スイッチ回路ＳＷがオンすることによって、インバータ３２が動作しないように構成されている。

　図４に示すように、スイッチ回路ＳＷは、第２のスイッチング素子Ｑ２及び第３のスイッチング素子Ｑ３を有する。本実施形態において、第２のスイッチング素子Ｑ２及び第３のスイッチング素子Ｑ３は、ＮＰＮバイポーラ形トランジスタで構成されている。

　第２のスイッチング素子Ｑ２は、インバータ３２のコンデンサＣ２と並列に接続されており、第２のスイッチング素子Ｑ２のコレクタは、コンデンサＣ２の高電位側に接続されるとともに、抵抗器Ｒ１、チョークコイルＬ１及び抵抗器Ｒ８を介して整流回路３１の電圧出力端の正極に接続されている。また、第２のスイッチング素子Ｑ２のエミッタは、コンデンサＣ２の低電位側に接続されるとともに、整流回路３１の電圧出力端の負極に接続されている。なお、第２のスイッチング素子Ｑ２のベースは、第３のスイッチング素子Ｑ３のコレクタに接続されている。

　第３のスイッチング素子Ｑ３は、コレクタが抵抗器Ｒ７に接続されるとともに、第２のスイッチング素子Ｑ２のベースに接続されている。第３のスイッチング素子Ｑ３のエミッタは、抵抗器Ｒ６に接続されるとともに、整流回路３１の電圧出力端の負極に接続されている。また、第３のスイッチング素子Ｑ３のベースは、抵抗器Ｒ５と抵抗器Ｒ６との接続点に接続されている。

　抵抗器Ｒ４は、一端が整流回路３１の電圧出力端の正極に接続され、他端が抵抗器Ｒ５と抵抗器Ｒ７との接続点に接続されている。抵抗器Ｒ５は、一端が抵抗器Ｒ４と抵抗器Ｒ７との接続点に接続されるとともに、他端が抵抗器Ｒ６と第３のスイッチング素子Ｑ３のベースとの接続点に接続されている。抵抗器Ｒ６は、一端が抵抗器Ｒ５と第３のスイッチング素子Ｑ３のベースとの接続点に接続されており、他端が整流回路３１の電圧出力端の負極に接続されている。抵抗器Ｒ７は、一端が抵抗器Ｒ４と抵抗器Ｒ５との接続点に接続されるとともに、他端が第２のスイッチング素子Ｑ２のベースと第３のスイッチング素子Ｑ３のコレクタとの接続点に接続されている。

　このように構成される停止回路３３において、抵抗器Ｒ４～Ｒ７の抵抗値は、入力電圧Ｖｉｎが上記所定値（Ｖｔｈ）よりも小さい場合に、第３のスイッチング素子Ｑ３がオフするとともに第２のスイッチング素子Ｑ２がオンするように、また、入力電圧Ｖｉｎが上記所定値以上の場合には、第３のスイッチング素子Ｑ３がオンするとともに第２のスイッチング素子Ｑ２がオフするように設定されている。

　すなわち、所定値（Ｖｔｈ）は、スイッチ回路ＳＷの閾値電圧として任意に設定することができ、例えば、本来ＬＥＤを点灯及び消灯させるための基準入力電圧（Ｖｄ）の値よりも小さく、かつ、ＬＥＤを点灯させうる範囲の微小な値の電圧（Ｖｍｉｎ）となるような電圧値として設定することができる。一例として、本実施形態では、抵抗器Ｒ４～Ｒ７としては、それぞれの抵抗が、Ｒ４＝３３０ｋΩ、Ｒ５＝８２ｋΩ、Ｒ６＝３．９ｋΩ、Ｒ７＝１００ｋΩであるチップ抵抗を用いた。

　このように、入力電圧Ｖｉｎが上記所定値（Ｖｔｈ）よりも小さい場合は、停止回路３３におけるスイッチ回路ＳＷはオン状態となる。すなわち、この場合、第３のスイッチング素子Ｑ３のベースにはオン電流が流れず当該第３のスイッチング素子Ｑ３はオフとなり、第２のスイッチング素子Ｑ２のベースに対して所定のオン電流が流れて当該第２のスイッチング素子Ｑ２がオンとなる。これにより、インバータ３２のコンデンサＣ２には電荷が充電されない状態となり、トリガダイオードＴＤは非導通状態のままとなって、第１のスイッチング素子Ｑ１がオンしない。このように、停止回路３３は、入力電圧Ｖｉｎが上記所定値（Ｖｔｈ）よりも小さい場合は、インバータ３２が起動しないように構成されている。

　一方、入力電圧Ｖｉｎが上記所定値（Ｖｔｈ）以上の場合は、停止回路３３におけるスイッチ回路ＳＷはオフ状態となる。すなわち、この場合、抵抗器Ｒ４～Ｒ６の分圧比で決定されるオン電流が第３のスイッチング素子Ｑ３のベースに流れて当該第３のスイッチング素子Ｑ３がオンとなり、第２のスイッチング素子Ｑ２のベース及びエミッタが低電位（ＧＮＤ電位）となって当該第２のスイッチング素子Ｑ２がオフとなる。これにより、コンデンサＣ２に電荷が充電可能な状態となる。従って、ＬＥＤを点灯させるための電圧Ｖｉｎが入力されると、コンデンサＣ２が充電され、やがてトリガダイオードＴＤが導通する電圧に達して、第１のスイッチング素子Ｑ１がオンとなり、ＬＥＤに対して所定の電力が供給されてＬＥＤは点灯する。このように、停止回路３３は、入力電圧Ｖｉｎが上記所定値（Ｖｔｈ）以上の場合、インバータ３２に対しての停止制御は行わない。

　次に、本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路３０の動作について説明する。

　第１の実施形態と同様に、例えば、ＬＥＤを点灯させるためにユーザが壁スイッチ等をオン操作すると、入力端子Ｐ１及びＰ２に交流電圧が供給され、整流回路３１により平滑化された入力電圧Ｖｉｎが生成される。入力電圧Ｖｉｎは、インバータ３２の入力端間及び停止回路３３の入力端間に供給される。このとき、入力電圧Ｖｉｎとして、本来ＬＥＤを点灯させるための基準入力電圧（Ｖｄ）が供給される。

　これにより、インバータ３２が動作し始める。すなわち、インバータ３２に所定の入力電圧Ｖｉｎが印加されることにより、ＬＥＤ、抵抗器Ｒ１及びチョークコイルＬ１を介してコンデンサＣ２に電流が流れ込み、コンデンサＣ２に所定の電荷が充電される。

　この結果、スイッチング素子Ｑ１がオン状態となって整流回路３１の電圧出力端の負極と出力端子Ｐ４との接続経路が導通する。これにより、出力端子Ｐ３及びＰ４から所定の出力電圧が出力し、ＬＥＤに所定の電力が供給されてＬＥＤが点灯する。

　このとき、第２の実施形態と同様に、スイッチング素子Ｑ１がオン状態のときに、チョークコイルＬ１に電流が流れるので、チョークコイルＬ１は励磁されて磁気エネルギーを蓄積する。

　このとき、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態となることにより、チョークコイルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１がオフ時に蓄積された磁気エネルギーを放出して逆起電力を生成する。これにより、出力端子Ｐ３及びＰ４から、逆起電力による出力電圧が出力することとなり、チョークコイルＬ１とダイオードＤ１とＬＥＤとで構成される閉ループにおいて、チョークコイルＬ１→ダイオードＤ１→ＬＥＤの向きに電流が流れて、ＬＥＤが点灯する。

　また、第１及び第２の実施形態と同様に、入力電圧Ｖｉｎが供給されている状態の場合、スイッチング素子Ｑ１のオフによって、再びコンデンサＣ２が充電されていく。そして、上記同様に、コンデンサＣ２の電荷がトリガダイオードＴＤのブレークオーバー電圧に達すると、トリガダイオードＴＤが導通状態となってスイッチング素子Ｑ１がオンして、インバータ３２からの電圧出力が再び開始する。

　このように、インバータ３２に入力電圧Ｖｉｎが印加され続けることにより、コンデンサＣ２の充放電が繰り返されるとともに、これに連動してスイッチング素子Ｑ１のオンオフが繰り返されて、第２の実施形態と同様に、一定方向に脈流する電圧にチョークコイルＬ１の逆起電力による電圧が重畳された電圧が出力され、ＬＥＤが点灯し続ける。つまり、本実施形態でも、図３Ｂに示すような、のこぎり歯状の電圧が出力される。

　なお、本実施形態では停止回路３３を備えているが、停止回路３３は、基準入力電圧（Ｖｄ）の供給によってスイッチ回路ＳＷがオフ状態となっている。すなわち、第３のスイッチング素子Ｑ３はオンとなり、第２のスイッチング素子Ｑ２がオフとなり、停止回路３３はインバータ３２に対しての停止機能は働かないので、インバータ３２は上記の動作を行うことができ、ＬＥＤを点灯させるための所定の電力を出力することができる。

　次に、ＬＥＤを消灯させるためにユーザが壁スイッチをオフ操作すると、入力端子Ｐ１及びＰ２への交流電圧の供給が停止してインバータ３２の動作も停止するので、基本的にはＬＥＤは消灯することになる。

　しかしながら、従来の発光ダイオード点灯回路では、他のＩＣ回路、又は、リモコンスイッチや常夜灯スイッチ等の電子スイッチによって、入力電圧Ｖｉｎとして基準入力電圧（Ｖｄ）よりも小さく、かつ、ＬＥＤを点灯させうる範囲の微小な値の電圧（Ｖｍｉｎ）が回路内に供給される場合がある。

　このように回路内に微小電圧（Ｖｍｉｎ）が供給されると、回路内に微小電流が流れてインバータ３２が動作してしまい、微弱ながらもＬＥＤが点灯してしまう可能性がある。すなわち、ＬＥＤを完全に消灯することができない場合がある。

　これに対し、本実施形態では、微小電圧（Ｖｍｉｎ）がインバータ３２に供給されたとしても、ＬＥＤは点灯しない。すなわち、本実施形態では、入力電圧Ｖｉｎとして微小電圧（Ｖｍｉｎ）がインバータ３２供給されたとしても、微小電圧（Ｖｍｉｎ）以上の動作開始電圧（Ｖｔｈ）として設定された停止回路３３が起動することになるので、インバータ３２は動作しない。

　具体的には、回路内に入力電圧Ｖｉｎとして微小電圧（Ｖｍｉｎ）が供給されると、停止回路３３において、第２のスイッチング素子Ｑ２がオフして第３のスイッチング素子Ｑ３がオンとなる。これにより、インバータ３２のコンデンサＣ２の両端間が導通状態となり、コンデンサＣ２は充電されない状態となり、トリガダイオードＴＤは非導通状態のままとなる。この結果、第１のスイッチング素子Ｑ１はオンしないので、インバータ３２は出力電力を生成しない。よって、インバータ３２から出力端子Ｐ３及びＰ４への電力供給が完全に停止することになるので、ＬＥＤを確実に消灯させることができる。

　以上、本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路３０によれば、第１及び第２の実施形態と同様に、トリガダイオードＴＤ及びスイッチング素子Ｑ１によって他励のインバータ３２を構成しているので、部品点数が少なく、小型化に適した発光ダイオード点灯回路を低コストで実現することができる。また、安定した動作で発光ダイオードを点灯させることもできる。

　また、第１及び第２の実施形態と同様に、駆動トランス（ＣＴ）を用いることなくインバータを構成しているので、回路機能特性の変化が少なく安定して電力を出力することができる発光ダイオード点灯回路を実現することもできる。

　さらに、本実施形態に係る発光ダイオード点灯回路３０によれば、第２の実施形態と同様に、チョークコイルＬ１を備えているので、スイッチング素子Ｑ１のオフによってチョークコイルＬ１に逆起電力が発生させることができる。これにより、スイッチング素子Ｑ１のオフ直後においてもＬＥＤに電圧を供給することができるので、容易にＬＥＤの点灯状態を維持することができる。

　さらに、本実施形態に係る発光ダイオード点灯回路３０によれば、停止回路３３によってインバータ３２の動作可能状態を制御することができる。すなわち、入力電圧Ｖｉｎが所定値よりも小さい場合には、停止回路３３によってインバータ３２が動作しないように制御することができる。これにより、ＬＥＤを消灯させたい場合には、ＬＥＤに流れる電流のパスを遮断することができるので、ＬＥＤが点灯することなく完全に消灯させることができる。

　また、本実施形態において、出力電圧の波形をより平滑化するという観点からは、次のような構成を採用することがより好ましい。例えば、コンデンサＣ２（第１のコンデンサ）の他に、さらに別のコンデンサ（第２のコンデンサ）を設ければよく、図５に示される発光ダイオード点灯回路４０のように、点灯させるＬＥＤと並列に接続されたコンデンサＣ３を有するインバータ４２を用いることが好ましい。図５は、本発明の第３の実施形態の変形例に係る発光ダイオード点灯回路の回路構成を示す図である。

　図５に示すように、変形例に係る発光ダイオード点灯回路４０は、図４に示される発光ダイオード点灯回路３０と同様に、整流回路３１と停止回路３３とを備え、さらに、インバータ４２を備える。変形例におけるインバータ４２は、図４に示されるインバータ３３に、ＬＥＤと並列接続されたコンデンサＣ３が追加された構成となっている。

　この構成により、チョークコイルＬ１に加えてコンデンサＣ３にもエネルギーを蓄えることができる。これにより、図３Ｂで示した、発光ダイオード点灯回路における出力電圧の波形をより平滑化させることができるので、結果として、安定したＬＥＤの点灯を実現することが可能となる。さらに、本構成によれば、チョークコイルＬ１及びコンデンサＣ３のそれぞれにエネルギーを分散させることもできるので、小さい筐体（例えば、後述の図６に示すランプ）においてもレイアウトの自由度を高めることができる。

　なお、図５に示す回路構成は、図４に示す回路構成に対して出力電圧の波形を平滑化するために必要な構成を追加した変形例に相当する。そのため、図５において、図４と変更がなく、同じ部材に関しては、同一の符号を付すとともに、詳細な説明は割愛する。また、本変形例では、ＬＥＤと並列接続されたコンデンサＣ３はインバータの一部としているが、コンデンサ３はインバータと別の構成として考えても構わない。また、本変形例におけるコンデンサＣ３については、図４の回路構成に対してだけではなく、図２の回路構成に対しても適用することができる。

　以上、第３の実施の形態について説明したが、本実施形態に係る発光ダイオード点灯回路では、停止回路３３が、インバータ３２（４２）のコンデンサＣ２と並列に接続されたスイッチング素子Ｑ２がオンすることにより、コンデンサＣ２の両端が同電位となることが好ましい。これにより、インバータ３２（４２）のコンデンサＣ２の両端間が導通状態となってコンデンサＣ２は充電されない状態となり、トリガダイオードＴＤは非導通状態のままとなる。この結果、第１のスイッチング素子Ｑ１はオンしないので、インバータ３２（４２）は出力電力を生成しない。よって、インバータ３２（４２）から出力端子Ｐ３及びＰ４への電力供給が完全に停止することとなるから、結果的にＬＥＤを確実に消灯させることができるという効果が得られる。

　（第４の実施形態）
　次に、本発明の第４の実施形態に係るランプについて、図６及び図７を用いて説明する。図６は、本発明の第４の実施形態に係るランプの一部切り欠き断面図である。図７は、同ランプに内蔵される発光ダイオード点灯回路の外観斜視図である。なお、本実施形態は、第１～第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路の適用例であり、図７では、第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路３０を適用した場合を示している。

　図６に示すように、本発明の第４の実施形態に係るランプ１００は、小丸電球タイプの電球形ＬＥＤランプであって、グローブ１０１と、口金１０２と、グローブ１０１と口金１０２との間に配置されるヒートシンク１０３とによってランプ外囲器が構成されている。

　グローブ１０１は、ＬＥＤから放出される光をランプ外部に放射するための半球状の透光性カバーであって、ＬＥＤを覆うようにして設けられている。グローブ１０１は、ＬＥＤから放出される光を拡散させるために、グローブ内面には拡散処理が施されている。

　なお、本実施形態において、グローブ１０１の材質はガラス材としたが、合成樹脂等によってグローブ１０１を成形しても構わない。

　口金１０２は、金属製の有底筒体形状であって、二接点によって交流電力を受電するための受電部である。口金１０２で受電した電力はリード線を介して発光ダイオード点灯回路３０の入力端子Ｐ１及びＰ２に入力される。また、口金１０２の外周面には照明装置（照明器具）のソケットに螺合させるための螺合部が形成されている。なお、本実施形態において、口金１０２は、Ｅ１２形の口金である。従って、ランプ１００は、商用の交流電源に接続されたＥ１２口金用ソケットに取り付けて使用される。

　なお、口金１０２は、必ずしもＥ１２形の口金である必要はなく、Ｅ２６形などの口金であってもよい。また、口金１０２は、必ずしもねじ込み形の口金である必要はなく、例えば差し込み形など異なる形状の口金であってもよい。

　ヒートシンク１０３は、上下方向に２つの開口部を有する金属製の筒型放熱体（筐体）であって、グローブ１０１側の開口を構成する第１開口部と、口金１０２側の開口を構成する第２開口部とを有する。

　本実施形態において、ヒートシンク１０３はアルミニウム合金材料で構成されている。また、ヒートシンク１０３の表面はアルマイト処理が施されており、熱放射率を向上させるように構成されている。また、ヒートシンク１０３の材料としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の耐熱性を有する樹脂で構成することもできる。ヒートシンク１０３を樹脂で構成する場合は、難燃性及び高熱放射率を有する樹脂を用いることが好ましい。

　なお、ヒートシンク１０３と口金１０２とは、ヒートシンク１０３と口金１０２との間に設けられる絶縁リング等によって絶縁されている。

　また、本実施形態に係るランプ１００は、回路基板１０４を備える。回路基板１０４には、ＬＥＤが実装されるとともに、図６に示すように、発光ダイオード点灯回路３０を構成する回路素子群が実装されている。回路基板１０４は、ＬＥＤ及び回路素子群が実装された状態で、ヒートシンク１０３の内側において保持されている。なお、回路基板１０４には、ＬＥＤ及び発光ダイオード点灯回路３０を構成する各回路素子を電気的に接続するために、配線パターンが形成されている。

　ＬＥＤとしては、表面実装（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｍｏｕｎｔ　Ｄｅｖｉｃｅ）型のＬＥＤを用いることができる。このようなＳＭＤ型のＬＥＤは、パッケージ（容器）と、パッケージのキャビティ内に実装されたＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを覆うようにキャビティ内に封入された蛍光体含有樹脂とを有する。ＬＥＤチップとしては、例えば、中心波長が４４０ｎｍ～４７０ｎｍの青色を発光する青色発光ダイオードを用いることができる。蛍光体含有樹脂としては、白色光を得るために、シリコーン樹脂にＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の黄色蛍光体粒子を分散させた蛍光体含有樹脂を用いることができる。

　なお、ＬＥＤとしては、ＳＭＤ型に限らず、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ　Ｏｎ　Ｂｏａｒｄ）型のＬＥＤを用いることもできる。ＣＯＢ型のＬＥＤとしては、例えば、回路基板１０４に直接実装されたベアチップを蛍光体含有樹脂によって封止することによって構成することができる。

　以上のようにして構成されるランプ１００は、照明器具等のソケットに装着されて利用される。このように、第１～第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路は、ＬＥＤを備えるランプに用いることができる。なお、第１～第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路の使用電力範囲（つまり、発光ダイオード点灯回路に供給される電力範囲）としては、０．１Ｗ～３Ｗ程度である。０．１Ｗ～３Ｗの範囲であれば、熱やノイズ等の不具合が生じることなく安定して動作することを確認した。

　また、本実施形態に係るランプは、点灯回路にインバータが備えられているので、装着される照明器具の種類にかかわらず対応することができる。すなわち、照明器具に備えられる機能によっては、点灯回路内に様々な電圧が入力されうるが、本実施形態に係るランプによれば、様々な値の電圧が入力されたとしても、インバータによって一定の電圧を出力することができるので、所望にＬＥＤを点灯させることができる。

　以上、本発明の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路及びランプについて、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。

　例えば、上記の実施形態では、スイッチング素子Ｑ１は、ＮＰＮのバイポーラ形トランジスタを用いたが、ＰＮＰのバイポーラ形トランジスタとしても構わない。また、スイッチング素子Ｑ１としては、バイポーラ形トランジスタを用いたが、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いても構わない。

　また、上記の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路を構成する回路素子は、適宜変更及び追加することができる。例えば、上記の第２及び第３の実施形態では、インバータに抵抗器Ｒ２及びＲ３を設けたが、抵抗器Ｒ２及びＲ３は設けなくても構わない。また、電流ヒューズ素子ＦＳ、平滑コンデンサＣ１及びノイズフィルタＮＦも必ずしも設ける必要はない。

　また、上記の実施形態に係る発光ダイオード点灯回路は、整流回路を備えているが、必ずしも整流回路を備える必要はない。但し、インバータには、強さと向きが一定である電流、全波整流、半波整流又は脈流等の一定の向きに流れる電流である直流の電圧を入力することが好ましい。

　その他、本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、又は異なる実施の形態あるいは変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

　本発明に係る発光ダイオード点灯回路は、ランプ等のＬＥＤを用いた各種装置等において広く利用することができる。特に、本発明は、０．１Ｗ～３Ｗのような非常に低Ｗにて駆動させる発光ダイオードの点灯用回路として有用であり、当該点灯回路は、小型のＬＥＤ電球に適している。

　１０、２０、３０、４０、２００　発光ダイオード点灯回路
　１１、２１、３１　整流回路
　１２、２２、３２、４２　インバータ（ＩＮＶ）
　３３　停止回路（ＳＴＰ）
　１００　ランプ
　１０１　グローブ
　１０２　口金
　１０３　ヒートシンク
　１０４　回路基板
　２１０　整流回路
　２１１、Ｃ１　平滑コンデンサ
　２１２、Ｌ１　チョークコイル
　２１３、Ｄ１　ダイオード
　２１４、Ｃ２、Ｃ３　コンデンサ
　２２０　発光ダイオード駆動用半導体回路
　２２１　スイッチング素子ブロック
　２２１ａ　接合型ＦＥＴ
　２２１ｂ　スイッチング素子
　２２２　制御回路
　２２２ａ　レギュレータ
　２２２ｂ　発振器
　２２２ｃ　オン時ブランキングパルス発生器
　２２３　ドレイン電流検出回路
　２２４　起動停止回路
　Ｐ１、Ｐ２　入力端子
　Ｐ３、Ｐ４　出力端子
　ＡＣ　ＡＣ電源
　ＳＷ　スイッチ回路
　Ｑ１　第１のスイッチング素子
　Ｑ２　第２のスイッチング素子
　Ｑ３　第３のスイッチング素子
　ＴＤ　トリガダイオード
　Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８　抵抗器
　ＦＳ　電流ヒューズ素子
　ＮＦ　ノイズフィルタ
　ＺＤ　ツェナーダイオード

Claims

　発光ダイオードを点灯するための発光ダイオード点灯回路であって、
　入力電圧として一定方向の電圧を受けて、前記発光ダイオードを点灯させるための所定の電圧を出力する電力出力部を備え、
　前記電力出力部は、
　第１の端子、第２の端子、及び、前記第１の端子と前記第２の端子との間の導通及び非導通を制御するための第３の端子を有するスイッチング素子と、
　前記第１の端子と前記第３の端子との接続経路に設けられたコンデンサと、
　前記第２の端子と前記第３の端子との接続経路に設けられるとともに、前記コンデンサと直列接続された抵抗と、
　前記コンデンサ及び前記抵抗の接続点と前記第３の端子との接続経路に設けられたトリガダイオードと、
　を有する、
　発光ダイオード点灯回路。
　前記電力出力部は、
　さらに、チョークコイルと、
　当該チョークコイル及び前記発光ダイオードと直列接続されるダイオードとを備え、
　前記チョークコイルは、
　前記スイッチング素子のオン時において、励磁されて磁気エネルギーを蓄積し、
　前記スイッチング素子のオフ時において、蓄積された前記磁気エネルギーを放出して逆起電力を生成する、
　請求項１に記載の発光ダイオード点灯回路。
　前記電力出力部における前記コンデンサを第１のコンデンサとするとき、
　前記電力出力部は、当該第１のコンデンサの他に、さらに、第２のコンデンサを有し、
　前記第２のコンデンサは、前記発光ダイオードと並列接続される、
　請求項１または２に記載の発光ダイオード点灯回路。
　さらに、前記電力出力部に入力される前記入力電圧が所定値よりも小さい場合に、前記電力出力部の動作を停止させる停止回路を備える、
　請求項１～３のいずれか１項に記載の発光ダイオード点灯回路。
　前記電力出力部における前記スイッチング素子を第１のスイッチング素子とするとき、
　前記停止回路は、
　前記電力出力部の前記コンデンサと並列に接続された第２のスイッチング素子を有し、
　前記第２のスイッチング素子がオンすることにより、前記コンデンサの両端が同電位となる、
　請求項４に記載の発光ダイオード点灯回路。
　前記発光ダイオード点灯回路に入力される電圧は、交流電圧であって、
　前記発光ダイオード点灯回路は、
　さらに、前記交流電圧を整流して前記電力出力部に一定方向の電圧を供給する整流回路を備える、
　請求項１～５のいずれか１項に記載の発光ダイオード点灯回路。
　当該発光ダイオード点灯回路の使用電力範囲が０．１Ｗ～３Ｗである、
　請求項１～６のいずれか１項に記載の発光ダイオード点灯回路。
　請求項１～７のいずれか１項に記載の発光ダイオード点灯回路と、
　前記発光ダイオード点灯回路によって点灯される発光ダイオードと、
　を備える、
　ＬＥＤ光源。
　発光ダイオードを点灯するための発光ダイオード点灯回路であって、
　入力電圧として一定方向の電圧を受けて、前記発光ダイオードを点灯させるための所定の電圧を出力するインバータを備え、
　前記インバータは、
　第１の端子、第２の端子、及び、前記第１の端子と前記第２の端子との間の導通及び非導通を制御するための第３の端子を有するスイッチング素子と、
　前記第１の端子と前記第３の端子との接続経路に設けられたコンデンサと、
　前記第２の端子と前記第３の端子との接続経路に設けられるとともに、前記コンデンサと直列接続された抵抗と、
　前記コンデンサ及び前記抵抗の接続点と前記第３の端子との接続経路に設けられたトリガダイオードとを有し、
　当該発光ダイオード点灯回路の使用電力範囲が０．１Ｗ～３Ｗである、
　発光ダイオード点灯回路。
　請求項１～７、９のいずれか１項に記載の発光ダイオード点灯回路と、
　前記発光ダイオード点灯回路によって点灯される発光ダイオードと、
　を備える、
　ランプ。