(57)【要約】【課題】  従来より少ない部品点数で力率改善と点灯時の突入電流防止とを実現することができ、ＬＥＤランプを実現可能な程度に小型化することが容易なＬＥＤ駆動回路と、それを用いたＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】  一対の入力端子５０と、一対の入力端子５０の一方に一端が接続された抵抗器１１と、抵抗器１１を介して入力される交流電圧を整流して整流出力電圧を生成する整流回路１２と、前記整流出力電圧をＰＷＭスイッチング方式で制御して、ＬＥＤ駆動用の駆動電圧を生成する、トランスレスのインバータ（コントローラ）４０とを備える。抵抗器１１に代えて、サーミスタ、または、直列接続された抵抗器及びサーミスタを使用できる。【選択図】  図１
2010177059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の入力端子と、
前記一対の入力端子を介して入力される交流電圧を整流して整流出力電圧を生成する整流回路と、
前記一対の入力端子の一方に一端が接続され、前記整流回路の一つの入力端子に他端が接続された抵抗性回路素子と、
前記整流回路の出力端子間に接続された容量性回路素子と、
前記整流出力電圧をＰＷＭスイッチング方式で制御してＬＥＤ駆動用の駆動電圧を生成する、トランスレスのコントローラと
を備えてなることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
前記抵抗性回路素子が、抵抗器である請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項３】
前記抵抗性回路素子が、互いに直列接続された抵抗器及びサーミスタから構成されている請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項４】
前記抵抗性回路素子が、サーミスタである請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項５】
前記容量性回路素子が、コンデンサである請求項１〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項６】
力率の改善が、前記抵抗性回路素子の抵抗値と前記容量性回路素子の容量値により決定される時定数の調整を通じて、前記容量性回路素子への充電期間を長くすることによって行われる請求項５に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の前記ＬＥＤ駆動回路と、
前記ＬＥＤ駆動回路が生成する前記駆動電圧により駆動される、少なくとも一つのＬＥＤと
を備えてなるＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（Light Emitting Diode, 以下、ＬＥＤという）を用いた照明装置（ＬＥＤ照明装置）の駆動回路に関し、さらに言えば、商用電源である交流（ＡＣ）１００Ｖを供給して使用することができるＬＥＤ駆動回路と、そのＬＥＤ駆動回路を用いたＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤ素子を直列接続、並列接続あるいは直並列接続して構成される「ＬＥＤアレイ」を光源として用いた照明装置であり、種々の構造のものがある。例えば、電球型の照明器具として構成されたＬＥＤ照明装置があり、これは「ＬＥＤランプ」とも呼ばれる。ＬＥＤランプ等のＬＥＤ照明装置は、一般に、従来の蛍光灯に比べて、小型軽量、長寿命、低消費電力といった特徴を持つため、近年、蛍光灯に代わる照明器具として広範囲に利用され始めている。
【０００３】
ところで、高出力のパワーＬＥＤを用いた電球型のＬＥＤランプは、以前から一般的に使用されている白熱電球や電球型蛍光灯と容易に置換できるため、有用性が高いが、これを実現するためには、商用電源源圧（ＡＣ１００Ｖ）を直接供給して点灯させる（つまり駆動する）ことができなければならない。これを実現するためには、パワーＬＥＤの駆動電流を生成するための小型の電圧変換回路と、パワーＬＥＤからの発熱を大気中に放散するための放熱効率の高い放熱体とが必要である。
【０００４】
放熱体の放熱効率が十分でないと、パワーＬＥＤに供給される電流を小さくして発熱を抑制しなければならないが、それでは所望の明るさを実現することができない。所望の明るさのＬＥＤランプを実現するためには、熱伝導率の高い材料を用いると共に放熱面積を拡大する等によって、放熱体の放熱効率をできるだけ高くすると同時に、電圧変換回路を極力小さくする必要がある。
【０００５】
放熱体の放熱効率の増大は、例えば、多数の放射状のフィン（ひれ）を持つアルミニウム製の放熱体を形成することによって可能であるが、電圧変換回路の小型化は必ずしも容易ではない。パワーＬＥＤを駆動するために、従来、次の二つの駆動方法が採用されていた。
【０００６】
第１の駆動方法は、図６に示すように、降圧トランス１０１を用いて、一対の入力端子１０７に供給される商用ＡＣ電源源圧を所定の電圧値まで低下させてから、全波ブリッジ整流回路１０２で全波整流し、得られた全波整流電圧に含まれるリップルを電解コンデンサ１０５を用いて除去（平滑化）してから、相互に直列接続された複数のパワーＬＥＤ１０３（ＬＥＤアレイ）に供給する、というものである。パワーＬＥＤ１０３には、電流制限用の抵抗器１０４が直列に接続されている。
【０００７】
第２の駆動方法は、図７に示すように、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０６を用いて、入力端子１０７に供給される商用ＡＣ電源源圧を直流（ＤＣ）電圧に変換し、得られた直流電圧に含まれるリップルを電解コンデンサ１０５を用いて除去（平滑化）してから、相互に直列接続された複数のパワーＬＥＤ１０３に供給する、というものである。
【０００８】
上記第１の駆動方法は、電圧変換のために非常に大きな降圧トランスが必要である、という難点がある。これに対し、上記第２の駆動方法は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０６が内蔵する降圧トランスを小型化することができるので、上記第１の方法の難点を緩和することができる。しかし、上記第２の駆動方法においても、降圧トランス自体をなくすことはできない。
【０００９】
また、これら二つの駆動方法のいずれにおいても、力率は高くない。力率を高くするには、力率改善回路を別個に組み込むことが必要である。
【００１０】
近年、これら二つの駆動方法以外に、第３の駆動方法が開発・提案されている。この駆動方法は、パルス幅変調（Pulse Width Modulation, 以下、ＰＷＭという）を用いて直流電圧を交流電圧に変換するインバータ（ＰＷＭスイッチング方式インバータ）を利用するものであり、１パルス中のＯＮ時間（点灯時間）の比（デューティ比）を変えることにより、ＬＥＤを高速で点滅（スイッチング）させ、見た目の明るさを制御する。一般に、ＬＥＤはわずかな順電流の変化によって明るさが大きく変化するが、この駆動方法によれば、順電流の変化をデューティ比の変化によって回避して、一定の明るさを実現することができる。このような第３の駆動方法の一例が、特許文献１（特表２００６−５１１０７８号公報）に開示されている。
【００１１】
特許文献１には、ＬＥＤ照明モジュールに給電する（定電流を供給する）給電アッセンブリが開示されている。この給電アッセンブリによれば、ＬＥＤアレイに対する低周波パルス変調を行いながらＬＥＤアレイに対する給電のオン及びオフを切り替える手段を省略することができる、とされている。
【００１２】
特許文献１の給電アッセンブリは、直流電源と、スイッチモードコンバータと、このスイッチモードコンバータのスイッチの切り替えを制御するコントローラとを備え、前記コントローラが、デュアルパルス幅変調スイッチング信号を二つの周波数で前記スイッチに供給するように構成されていて、これら二つの周波数が、ＬＥＤ電流の大きさを制御する高周波パルス幅変調スイッチング信号成分と、前記ＬＥＤ電流の持続時間を制御する低周波パルス幅変調スイッチング信号成分とを有することを特徴としている。前記スイッチモードコンバータは、トランス（変成器）を含んでいる（請求項１、請求項２、図５〜図１２、段落（０００８）〜（００１２）、（００１４）を参照）。
【００１３】
特許文献１には力率についての言及はない。
【００１４】
力率改善回路については、例えば、特許文献２（特開２００５−２６７９９９号公報）と特許文献３（特開平１１−１６２２３４号公報）に記載されたものがある。
【００１５】
特許文献２には、光源部にＬＥＤを用いたスタジオや劇場で使用されるＬＥＤ式照明装置が開示されており、ＰＷＭ方式を用いてＬＥＤの点灯制御をしている。このＬＥＤ式照明装置は、入力電圧と入力電流とが同相となるようにして電源に力率を改善して、ＬＥＤに供給される電力のロスを改善するために、力率改善回路を備えている（図１、段落（００１６）、（００１８）を参照）。特許文献２には、ＰＷＭ方式を用いた点灯制御回路についての詳細は開示されていない。
【００１６】
特許文献３には、照明用や表示用に適したＬＥＤを用いた光源が開示されており、当該ＬＥＤを駆動するための駆動回路に力率改善回路が設けられている。特許文献３には、力率改善回路の例として、降圧型、昇圧型、極性反転型等のチョッパ回路が挙げられており、「この種のチョッパ回路は、形式にかかわらずインダクタとスイッチング素子との直列回路を含み、スイッチング素子を高周波でオン・オフさせることによって整流回路の出力をインダクタに高周波的に流す構成を有しているから、交流電源を接続した場合には入力電流を高周波的に流して入力電流歪の増加を防止し、しかも入力電流の包絡線を入力電圧に比例させることができるから、入力力率が高くなるのである。」と記載されている（図７、段落（０００９）、（００１１）、（００２７）を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特表２００６−５１１０７８号公報
【特許文献２】特開２００５−２６７９９９号公報
【特許文献３】特開平１１−１６２２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述した特許文献１の給電アッセンブリは、前記スイッチモードコンバータがトランス（変成器）を含んでいるから、電球型ＬＥＤランプを実現可能な程度に小型化するのは難しい。また、力率の改善についてはなんら言及されていない。
【００１９】
上述した特許文献２のＰＷＭ方式を用いた点灯制御回路は、力率の改善については考慮されているが、小型化については考慮されていない。
【００２０】
上述した特許文献３のＬＥＤを用いた光源については、上述した特許文献２の点灯制御回路と同様に、力率の改善については考慮されているが、小型化については考慮されていない。
【００２１】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、従来より少ない部品点数で力率改善と点灯時の突入電流防止とを実現することができ、しかも、ＬＥＤランプを実現可能な程度に小型化することが容易であるＬＥＤ駆動回路と、それを用いたＬＥＤ照明装置を提供することにある。
【００２２】
本発明の他の目的は、小型で明るい電球型の照明器具（例えばＬＥＤランプ）を容易に実現することができるＬＥＤ駆動回路と、それを用いたＬＥＤ照明装置を提供することにある。
【００２３】
ここに明記しない本発明の他の目的は、以下の説明及び添付図面から明らかであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
（１）  本発明の第１の観点によるＬＥＤ駆動回路は、
一対の入力端子と、
前記一対の入力端子を介して入力される交流電圧を整流して整流出力電圧を生成する整流回路と、
前記一対の入力端子の一方に一端が接続され、前記整流回路の一つの入力端子に他端が接続された抵抗性回路素子と、
前記整流回路の一対の出力端子間に接続された容量性回路素子と、
前記整流出力電圧をＰＷＭスイッチング方式で制御してＬＥＤ駆動用の駆動電圧を生成する、トランスレスのコントローラと
を備えてなることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の第１の観点によるＬＥＤ駆動回路は、上述した構成を有しているので、前記抵抗性回路素子の抵抗値と前記容量性回路素子の容量値とを適切に設定してそれらにより決定される時定数を大きくすることにより、前記抵抗性回路素子を接続しない場合に比べて、前記容量性回路素子への充電期間を長くすることができる。このため、前記抵抗性回路素子を接続しない場合に比べて力率が改善される。
【００２６】
また、前記抵抗性回路素子は、前記一対の入力端子と前記整流回路の間に設けられているので、その抵抗値を入力電流の大きさに応じて設定することにより、点灯時の突入電流を防止することができる。
【００２７】
前記抵抗性回路素子により電力損失が発生するが、力率の改善により、前記抵抗性回路素子を流れる入力電流が減少するので、前記抵抗性回路素子による電力損失（の増加）は十分小さく抑えることができる。
【００２８】
さらに、前記コントローラは、前記整流出力電圧をＰＷＭスイッチング方式で制御してＬＥＤ駆動用の駆動電圧を生成するものであって、トランス(例えば電圧変換用トランスや発振用トランス)を含んでいないため、集積回路（ＩＣ）化することによって容易に小型化することができる。
【００２９】
したがって、本発明の第１の観点によるＬＥＤ駆動回路は、従来より少ない部品点数で力率改善と点灯時の突入電流防止とを実現することができ、しかも、ＬＥＤランプを実現可能な程度に小型化することが容易である。その結果、効率のよい放熱構造を採用することにより、小型で明るい電球型の照明器具（例えばＬＥＤランプ）を容易に実現することができる。
【００３０】
なお、従来より公知の力率改善回路は、通常、前記整流回路と前記容量性回路素子の間に設けられ、また、複数の回路素子を組み合わせて構成される。これに対し、本発明の第１の観点によるＬＥＤ駆動回路では、前記一対の入力端子の一方と前記整流回路の一つの入力端子の間に前記抵抗性回路素子を設けるだけで足りる。したがって、最小限の部品点数で力率を改善することができる。
【００３１】
（２）  本発明の第１の観点によるＬＥＤ駆動回路の好ましい例では、前記抵抗性回路素子が抵抗器とされる。この例は、入力電流が小さい場合（例えば０．１Ａ以下）に好適である。
【００３２】
この例では、電力損失が過大にならない程度まで前記抵抗器の抵抗値を大きくすることができるため、上記のような入力電流の範囲において、抵抗器のみという簡単な回路構成によって、電力損失を抑制しながら力率改善と突入電流防止を同時に実現することができるという利点がある。
（３）  本発明の第１の観点によるＬＥＤ駆動回路の他の好ましい例では、前記抵抗性回路素子が、互いに直列接続された抵抗器及びサーミスタから構成される。この例は、上記（２）の場合よりも入力電流が少し大きい（例えば０．１Ａ〜０．３Aの範囲）場合に好適である。
【００３３】
この例では、上記（２）の場合よりも抵抗値の小さい抵抗器を用いて同程度の力率改善を行うことができる。しかし、そのような小さい抵抗値では、所望の突入電流防止作用が得られないことがある。所望の突入電流防止作用が得られるように抵抗値を大きくすれば、抵抗器に起因する電力損失が増加してしまう。そこで、抵抗器に直列接続されたサーミスタを追加することにより、サーミスタの抵抗分を加算し、もって抵抗器の抵抗値を上げることなく点灯時の突入電流防止作用を実現するものである。点灯後（温度上昇後）は、サーミスタの抵抗分が低下するので、サーミスタの追加に起因して電力損失が過大になることはない。このように、上記のような入力電流の範囲において、抵抗器にサーミスタを組み合わせることによって、電力損失を抑制しながら力率改善と突入電流防止を同時に実現することができるという利点がある。
【００３４】
（４）  本発明の第１の観点によるＬＥＤ駆動回路のさらに他の好ましい例では、前記抵抗性回路素子がサーミスタとされる。この例は、上記（３）の場合よりも入力電流が大きい場合（例えば０．３Ａを越える）に好適である。
【００３５】
この場合、点灯時は、サーミスタの初期抵抗分により所望の突入電流防止作用が得られる。点灯後（温度上昇後）は、サーミスタの低下した抵抗分により、電力損失が過大にならないようにしながら所望の力率改善作用を得ることができる。このように、上記のような入力電流の範囲において、サーミスタのみという簡単な回路構成によって、電力損失を抑制しながら力率改善と突入電流防止を同時に実現することができるという利点がある。
【００３６】
（５）  本発明の第１の観点によるＬＥＤ駆動回路のさらに他の好ましい例では、前記容量性回路素子がコンデンサとされる。
【００３７】
（６）  本発明の第１の観点によるＬＥＤ駆動回路のさらに他の好ましい例では、力率の改善が、前記抵抗性回路素子の抵抗値と前記容量性回路素子の容量値により決定される時定数の調整を通じて、前記容量性回路素子への充電期間を長くすることによって行われる。
【００３８】
（７）  本発明の第２の観点によるＬＥＤ照明装置は、
上述した本発明の第１の観点によるＬＥＤ駆動回路と、
前記ＬＥＤ駆動回路が生成する前記駆動電圧によって駆動される、少なくとも一つのＬＥＤと
を備えてなることを特徴とするものである。
【００３９】
本発明の第２の観点によるＬＥＤ照明装置は、本発明の第１の観点によるＬＥＤ駆動回路を含んでいて、そのＬＥＤ駆動回路によって前記ＬＥＤを駆動するので、当該ＬＥＤ駆動回路と同じ効果が得られることが明らかである。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の第１の観点によるＬＥＤ駆動回路及び本発明の第２の観点によるＬＥＤ照明装置によれば、（ａ）従来より少ない部品点数で力率改善と点灯時の突入電流防止とを実現することができる、（ｂ）ＬＥＤランプを実現可能な程度に小型化することが容易である、（ｃ）小型で明るい電球型の照明器具（例えばＬＥＤランプ）を容易に実現することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置（ＬＥＤ駆動回路）の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ照明装置（ＬＥＤ駆動回路）の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ照明装置（ＬＥＤ駆動回路）の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置（ＬＥＤ駆動回路）に使用されたＰＷＭスイッチング方式インバータの構成を示す回路図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置（ＬＥＤ駆動回路）の動作原理を示す波形図である。
【図６】ＬＥＤ照明装置における従来のＬＥＤ駆動方法の一例を示す概念図である。
【図７】ＬＥＤ照明装置における従来のＬＥＤ駆動方法の他の例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態の構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置１の構成を示す回路図である。このＬＥＤ照明装置１は、図１に示すように、一対の入力端子５０と、力率改善用の抵抗器１１と、全波ブリッジ整流回路１２と、電解コンデンサ１３と、ＰＷＭスイッチング方式インバータ４０と、複数の高出力パワーＬＥＤ１９（パワーＬＥＤアレイ）とを備えて構成されている。
【００４３】
このＬＥＤ照明装置１から複数の高出力パワーＬＥＤ１９を除いた回路は、本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を構成する。したがって、ＬＥＤ照明装置１は、このＬＥＤ駆動回路にパワーＬＥＤ１９（パワーＬＥＤアレイ）を組み合わせたものに相当する。
【００４４】
第１実施形態は、入力電流が小さい場合（例えば０．１Ａ以下）に好適である。
【００４５】
ＬＥＤ照明装置１（ＬＥＤ駆動回路）の一対の入力端子５０には、商用交流電源源圧（ＡＣ１００Ｖ）が直接印加される。
【００４６】
全波ブリッジ整流回路１２は、四つのダイオードをブリッジ形に相互接続して形成されており、その二つの入力端子が一対の入力端子５０にそれぞれ接続され、その二つの出力端子がインバータ４０の二つの入力端子にそれぞれ接続されている。
【００４７】
インバータ４０の二つの入力端子（つまり、全波ブリッジ整流回路１２の二つの出力端子）の間には、電解コンデンサ１３が接続されている。つまり、全波ブリッジ整流回路１２は、コンデンサ・インプット型である。この電解コンデンサ１３は、全波ブリッジ整流回路１２の整流出力電圧（すなわち全波整流電圧）に含まれるリップルをできるだけ除去して平滑化する作用をする。こうして、当該整流出力電圧の波形から脈動がほとんど除去され、電解コンデンサ１３の両端の電圧（整流出力電圧）は、図５に示すように、振幅がほぼ一定の直流に近い波形になる。こうして平滑化された整流出力電圧が、インバータ４０に入力される。
【００４８】
一対の入力端子５０の一方と、全波ブリッジ整流回路１２の二つの入力端子の一方の間には、抵抗性回路素子としての抵抗器１１が接続されている。この抵抗器１１は、力率改善と、点灯時の突入電流防止のために設けられている。
【００４９】
電解コンデンサ１３には、全波ブリッジ整流回路１２の整流出力電圧（全波整流電圧）が印加されるので、電解コンデンサ１３が充電されるのは、整流出力電圧が正弦波のピーク値付近に対応する期間だけである。この充電期間が短いことが、力率が低い原因である。そこで、抵抗器１１の抵抗値Ｒと容量性回路素子としての電解コンデンサ１３の容量値Ｃとを適切に設定して、それらにより決定されるＲＣ時定数を大きくすることにより、抵抗器１１を接続しない場合に比べて、電解コンデンサ１３に流れる電流パルスの各々における充電期間を長くすることができる。（図５に示すように、各電流パルスは充電期間と放電期間から構成される。）このため、抵抗器１１を接続することにより、従来構成の力率改善回路を組み込まなくても、抵抗器１１を接続しない場合に比べて力率が改善される。
【００５０】
例えば、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路の構成において力率改善用の抵抗器１１を省略した場合、力率は０．５〜０．６である。これに対し、力率改善用の抵抗器１１を備えた第１実施形態のＬＥＤ駆動回路では、力率は０．７〜０．９に改善される。
【００５１】
また、抵抗器１１は、一対の入力端子５０と全波ブリッジ整流回路１２の間に設けられているので、抵抗器１１の抵抗値をそれを流れる入力電流の大きさに応じて設定することにより、突入電流を容易に防止することができる。
【００５２】
なお、抵抗器１１に起因して電力損失が発生する。しかし、力率の改善により、抵抗器１１を流れる入力電流（これは通常、０．１Ａ以下である）が減少するので、抵抗器１１に起因する電力損失を十分小さく抑えることができる。例えば、抵抗器１１を接続しない場合に、入力電圧がＡＣ１００Ｖで、消費電力（有効電力）が５Ｗ、力率が０．５であるとすると、皮相電力は１０ＶＡ、入力電流は０．１Ａとなる。
【００５３】
これに対し、抵抗器１１として１００Ωの抵抗器を、一対の入力端子５０の一方と全波ブリッジ整流回路１２の入力端子の一方の間に接続することにより、力率が０．８に改善されたとすると、抵抗器１１による消費電力（電力損失）＝０．４６Ｗが加算されるので、消費電力（有効電力）は５Ｗ＋０．４６Ｗ＝５．４６Ｗとなる。しかし、力率が０．５から０．８に改善されているので、皮相電力は６．８２Ａ、入力電流は０．０６８２Ａとなり、抵抗器１１の挿入によって入力電流が減少することが分かる。
【００５４】
従来より公知の力率改善回路は、通常、全波ブリッジ整流回路１２と電解コンデンサ１３の間に設けられ、また、複数の回路素子を組み合わせて構成される。これに対し、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路では、全波ブリッジ整流回路１２と電解コンデンサ１３の間に従来構成の力率改善回路を設ける必要がなく、一対の入力端子５０の一方と全波ブリッジ整流回路１２の一つの入力端子の間に抵抗器１１を設けるだけで足りる。したがって、最小限の部品点数で力率を改善することができる。
【００５５】
ＬＥＤ駆動用の駆動電圧を生成するコントローラとしてのインバータ４０は、入力される整流出力電圧（図５に示すように、これはほぼ直流の波形を持つ）をＰＷＭスイッチング方式でオン・オフ制御（スイッチング）し、デューティ比が可変の矩形パルス状交流電圧（ＰＷＭ出力電圧）を生成する。こうして生成されるＰＷＭ出力電圧は、ＬＥＤ駆動電圧として、インバータ４０の二つの出力端子から出力される。なお、このオン・オフ制御は、インバータ４０に帰還されるＰＷＭ出力電圧を利用して、パワーＬＥＤ１９の発する光の明るさが一定となるように行われる。
【００５６】
インバータ４０の主要部分は、ドライバＩＣ３０として集積化されていると共に、トランスを含んでいない（トランスレス）ので、ＬＥＤランプを実現できる程度の小型部品として製作することができる。インバータ４０の詳細な構成は、図４を参照して後述する。
【００５７】
複数の高出力パワーＬＥＤ１９は、互いに直列に接続されていて、ＬＥＤアレイを構成している。このＬＥＤアレイの両端には、インバータ４０から出力されるＰＷＭ出力電圧（ＬＥＤ駆動電圧）が印加される。その結果、パワーＬＥＤ１９の各々に一定振幅の順電流がパルス状に流れ、パワーＬＥＤ１９の各々が発光する。ＬＥＤ照明装置１の外部には、全パワーＬＥＤ１９発光に応じた光が放射される。
【００５８】
次に、インバータ４０の詳細構成について、図１と図４を参照しながら説明する。
【００５９】
インバータ４０は、図１に示すように、ドライバＩＣ３０と、ドライバＩＣ３０の外部でその入力側に設けられたコンデンサ１４と、ドライバＩＣ３０の外部でその出力側に設けられた電界効果型の金属−酸化物−半導体トランジスタ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor, ＭＯＳＦＥＴ）１５、抵抗器１６、インダクタ１７及びダイオード１８とを備えている。ＭＯＳＦＥＴ１５は、入力される整流出力電圧に基づいてＰＷＭスイッチング方式でオン・オフ制御するスイッチング素子である。
【００６０】
インバータ４０とドライバＩＣ３０の詳細構成を図４に示す。図４から明らかなように、インバータ４０は、ドライバＩＣ３０に加えて、スイッチングオフ時に生じる過電流からパワーＬＥＤ１９を保護するためのダイオード１８、パワーＬＥＤ１９に流れる電流を平滑化するためのインダクタ１７、入力される整流出力電圧に基づいてＰＷＭ出力電圧（ＬＥＤ駆動電圧）をスイッチング制御するためのＭＯＳＦＥＴ１５、発振回路３７（これはドライバＩＣ３０の内部にある）の発振調整用の抵抗器４２、ＭＯＳＦＥＴ１５に流れる電流を検出するための抵抗器１６、コンパレータ３３（これはドライバＩＣ３０の内部にある）に所定の基準電圧を供給するための抵抗器４１を備えている。
【００６１】
ドライバＩＣ３０の内部には、スイッチングレギュレータ３１と、コンパレータ（電圧比較回路）３２及び３３と、オア（ＯＲ）回路３４と、リセット・セット・フリップフロップ（以下、Ｒ−Ｓフリップフロップという）３５と、アンド（ＡＮＤ）回路３６と、発振回路３７とが形成されている。（ドライバＩＣ３０は、これら以外の素子や回路を含んでいるが、本発明とは関係がないため省略している。）
【００６２】
発振回路３７から出力されてＲ−Ｓフリップフロップ３５のセット端子（Ｓ）に入力される信号電圧の論理状態が、例えば高レベル（Ｈ）になると、Ｒ−Ｓフリップフロップ３５がセットされ、その出力端子（Ｑ）の論理状態がＨになる。すると、ＭＯＳＦＥＴ１５のゲート電圧の論理状態がＨとなるため、ＭＯＳＦＥＴ１５がオン状態（導通状態）となり、その結果、ＭＯＳＦＥＴ１５（すなわちインダクタ１７）に流れる電流が急激に増加する。それに伴って、抵抗器１６の両端の電圧が増加する。この電圧は、コンパレータ３２と３３の一方の入力端子にそれぞれ印加される。
【００６３】
コンパレータ３３の他方の入力端子には、スイッチングレギュレータ３７で生成された直流基準電圧が、抵抗器４１を介して印加されているから、ＭＯＳＦＥＴ１５（インダクタ１７）に流れる電流の増加に伴って抵抗器１６の両端の電圧が増加し、当該直流基準電圧に等しくなると、Ｒ−Ｓフリップフロップ３５のリセット端子（Ｒ）に印加されるオア回路３４の出力電圧の論理状態がＨとなるから、Ｒ−Ｓフリップフロップ３５がリセットされる。すなわち、Ｒ−Ｓフリップフロップ３５がリセットされ、その出力端子（Ｑ）の論理状態が低レベル（Ｌ）になる。すると、ＭＯＳＦＥＴ１５のゲート電圧の論理状態がＬとなって、ＭＯＳＦＥＴ１５がオフ状態（遮断状態）となり、その結果、ＭＯＳＦＥＴ１５すなわちインダクタ１７に流れる電流が急激に減少する。それに伴って、抵抗器１６の両端の電圧が減少する。
【００６４】
次に、発振回路３７の出力電圧の論理状態が再びＨレベルになると、Ｒ−Ｓフリップフロップ３５がセットされ、ＭＯＳＦＥＴ１５がオン状態となってインダクタ１７に流れる電流が急激に増加する。以後、同様にして、上記と同じ動作が繰り返される。こうして、パワーＬＥＤ１９にパルス電流が流れることになる。
【００６５】
パワーＬＥＤ１９に流れる電流は、抵抗器１６の抵抗値によって決まるので、定電流となる。なお、ＬＥＤ駆動電圧は、インダクタ１７によって決まる。
【００６６】
コンパレータ３２の出力電圧は、オア回路３４の他方の入力端子へ印加され、Ｒ−Ｓフリップフロップ３５のリセット動作を制御する。
【００６７】
スイッチングレギュレータ３１は、トランスを使用せずに直流基準電圧を生成している。このため、ドライバＩＣ３０を十分に小型化することができる。
【００６８】
以上説明したように、本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ駆動回路では、抵抗記１１の抵抗値Ｒと電解コンデンサ１３の容量値Ｃとを適切に設定してそれらにより決定されるＲＣ時定数を大きくすることにより、抵抗器１１を接続しない場合に較べて、電解コンデンサ１３への充電期間を長くすることができる。このため、抵抗器１１を接続しない場合に較べて力率が改善される。
【００６９】
また、抵抗器１１は、一対の入力端子５０と全波ブリッジ整流回路１２の間に設けられているので、その抵抗値を抵抗器１１を流れる入力電流の大きさに応じて設定することにより、突入電流を防止することができる。
【００７０】
抵抗器１１に起因して電力損失が発生するが、力率の改善により、抵抗器１１を流れる入力電流が減少するので、その電力損失は十分小さく抑えることができる。
【００７１】
さらに、インバータ４０（コントローラ）は、全波ブリッジ整流回路１２の整流出力電圧をＰＷＭスイッチング方式で制御してＬＥＤ駆動用の駆動電圧を生成するものであって、トランスを含んでいないため、集積回路（ＩＣ）化することによって容易に小型化することができる。
【００７２】
したがって、本発明の第１実施形態のＬＥＤ駆動回路は、従来より少ない部品点数で力率改善と点灯時の突入電流防止とを実現することができ、しかもＬＥＤランプを実現可能な程度に小型化することが容易である。その結果、小型で明るい電球型の照明器具（例えばＬＥＤランプ）を容易に実現することができる。
【００７３】
なお、従来より公知の力率改善回路は、通常、全波ブリッジ整流回路１２と電解コンデンサ１３の間に設けられ、また、複数の回路素子を組み合わせて構成されるので、回路構成が複雑である。これに対し、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路では、一対の入力端子５０の一方と全波ブリッジ整流回路１２の一つの入力端子の間に抵抗器１１を設けるだけで足りる。したがって、最小限の部品点数で力率を改善することができる。
【００７４】
本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置１は、上述した構成を持つ第１実施形態のＬＥＤ駆動回路を含んでいて、そのＬＥＤ駆動回路によってパワーＬＥＤ１９を駆動するので、小型で従来よりも高い力率が得られる。その結果、効率のよい放熱構造を採用することにより、小型で明るい電球型の照明器具（例えばＬＥＤランプ）を容易に実現することができる。
【００７５】
なお、当然のことであるが、従来構成の力率改善回路を全波ブリッジ整流回路１２と電解コンデンサ１３の間に設けることは不要である。
【００７６】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ照明装置１Ａの構成を示す。
【００７７】
図２に示すように、第２実施形態のＬＥＤ照明装置１Ａの構成は、力率改善用の回路素子として、抵抗器１１に加えてサーミスタ１２を追加した点を除き、上述した第１実施形態のＬＥＤ照明装置１と同一である。よって、構成が同一の部分については、上記第１実施形態のＬＥＤ照明装置１において使用したのと同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７８】
第２実施形態では、抵抗性回路素子が、互いに直列接続された抵抗器１１及びサーミスタ２０から構成される。この形態は、上記第１実施形態よりも入力電流が少し大きい（例えば０．１Ａ〜０．３Aの範囲）場合に好適である。
【００７９】
上記第１実施形態よりも抵抗値の小さい抵抗器１１を用いても、同程度の力率改善を行うことができる。しかし、そのような小さい抵抗値では、所望の突入電流防止作用が得られないことがある。所望の突入電流防止作用が得られるように抵抗値を大きくすれば、抵抗器１１に起因する電力損失が増加してしまう。そこで、抵抗器１１に直列接続されたサーミスタ２０を追加することにより、サーミスタ２０の抵抗分を加算し、もって抵抗器１１の抵抗値を上げることなく点灯時の突入電流防止作用を実現している。
【００８０】
点灯後（温度上昇後）は、サーミスタ２０の抵抗分が低下するので、サーミスタ２０の追加に起因して電力損失が過大になることはない。このように、上記第１実施形態のような入力電流の範囲において、抵抗器１１にサーミスタ２０を組み合わせることによって、電力損失を抑制しながら力率改善と突入電流防止を同時に実現することができる。
【００８１】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ照明装置１Ｂの構成を示す。
【００８２】
図３に示すように、第３実施形態のＬＥＤ照明装置１Ｂの構成は、力率改善用の回路素子として、抵抗器１１に代えてサーミスタ１２を使用した点を除き、上述した第１実施形態のＬＥＤ照明装置１と同一である。よって、構成が同一の部分については、上記第１実施形態のＬＥＤ照明装置１において使用したのと同じ符号を付してその説明を省略する。
【００８３】
第３実施形態では、抵抗性回路素子としてサーミスタが使用される。この形態は、上記第２実施形態よりも入力電流が大きい場合（例えば０．３Ａを越える）に好適である。
【００８４】
第３実施形態では、点灯時は、サーミスタ２０の初期抵抗分により所望の突入電流防止作用が得られる。点灯後（温度上昇後）は、サーミスタ２０の低下した抵抗分により、電力損失が過大にならないようにしながら力率改善作用が得られる。このように、上記のような入力電流の範囲において、サーミスタ２０のみという簡単な回路構成によって、電力損失を抑制しながら力率改善と突入電流防止を同時に実現することができる。
【００８５】
（変形例）
上述した第１〜第３の実施形態は本発明を具体化した例を示すものである。したがって、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を外れることなく種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【００８６】
例えば、上述した第１〜第３の実施形態では、複数のパワーＬＥＤ１９が互いに直列接続されたＬＥＤアレイとされているが、本発明はこのような構成に限定されない。複数のパワーＬＥＤ１９が互いに並列接続されたＬＥＤアレイであってもよいし、複数のパワーＬＥＤ１９が互いに直列接続されたものを互いに並列接続してなるＬＥＤアレイ（直並列接続のＬＥＤアレイ）であってもよい。単一のＬＥＤであってもよい。
【００８７】
また、上記第１〜第３の実施形態では、抵抗性回路素子として、抵抗器もしくはサーミスタ、または抵抗器とサーミスタの組み合わせを使用しているが、本発明はこのような構成に限定されない。力率改善効果と突入電流防止効果が得られるものであれば、他の任意の抵抗性回路素子を使用することができる。
【００８８】
さらに、上記第１〜第３の実施形態では、整流出力電圧をＰＷＭスイッチング方式で制御してＬＥＤ駆動用の駆動電圧を生成するコントローラとして、ドライバＩＣ３０を内蔵したＰＷＭスイッチング方式インバータを使用しているが、本発明はこれに限定されない。整流出力電圧をＰＷＭスイッチング方式で制御してＬＥＤ駆動用の駆動電圧を生成することができるものであれば、他の任意の構成のインバータを使用することができる。
【００８９】
上記第１〜第３の実施形態で使用された全波ブリッジ整流回路を、他の構成の整流回路（例えばブリッジ型でない全波整流回路など）に置換してもよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９０】
１、１Ａ、１Ｂ  ＬＥＤ照明装置
１１  抵抗器
１２  全波ブリッジ整流回路
１３  電解コンデンサ
１４  コンデンサ
１５  ＭＯＳＦＥＴ
１６  抵抗器
１７  インダクタ
１８  ダイオード
１９  パワーＬＥＤ
２０  サーミスタ
３０  ドライバＩＣ
３１  スプリング
３２、３３  コンパレータ
３４  オア（ＯＲ）回路
３５  リセット・セット・フリップフロップ
３６  アンド（ＡＮＤ）回路
３７  発振回路
４０  ＰＷＭスイッチング方式インバータ
４１、４２  抵抗器
５０  入力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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