(57)【要約】【課題】ちらつきが少ないＬＥＤ駆動回路を提供する。【解決手段】交番電圧を入力して、少なくとも２つ以上の直列に接続されたＬＥＤ（ＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ）を駆動するＬＥＤ駆動回路であって、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧又は該入力電圧を整流した電圧を検出する電圧制御回路２と、少なくとも１つ以上のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｎとを備え、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が増加するのに伴って、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧又は該入力電圧を整流した電圧が供給されるＬＥＤの直列数を増加するように、電圧制御回路２がスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｎのＯＮ／ＯＦＦを制御するＬＥＤ駆動回路。【選択図】図１
2010225742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交番電圧を入力して、少なくとも２つ以上の直列に接続されたＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路であって、
前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧又は該入力電圧を整流した電圧を検出する電圧制御回路と、
少なくとも１つ以上のスイッチ回路とを備え、
前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が増加するのに伴って、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧又は該入力電圧を整流した電圧が供給されるＬＥＤの直列数を増加するように、前記電圧制御回路が前記スイッチ回路のＯＮ／ＯＦＦを制御することを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
前記ＬＥＤに流れる電流を制限する電流制限回路を備え、
前記電流制限回路が、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が増加するのに伴って、電流制限値が増加する電流制限回路であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項３】
前記スイッチ回路が前記ＬＥＤに流れる電流を制限する機能を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項４】
前記少なくとも２つ以上の直列に接続されたＬＥＤが、規定電流での輝度が異なる少なくとも２種類のＬＥＤで構成されており、
前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が増加するのに伴って、規定電流での輝度が低いＬＥＤから順に点灯するように、前記電圧制御回路が前記スイッチ回路のＯＮ／ＯＦＦを制御することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項５】
前記少なくとも２つ以上の直列に接続されたＬＥＤが、規定電圧での順方向電流が異なる少なくとも２種類のＬＥＤで構成されており、
前記少なくとも１つ以上のスイッチ回路が、複数のスイッチ回路であって、電流制限値が異なる少なくとも２種類のスイッチ回路で構成されており、
前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が増加するのに伴って、規定電圧での順方向電流が大きいＬＥＤから順に点灯し、ＯＮ状態になるスイッチ回路の電流制限値が小さくなるように、前記電圧制御回路が前記スイッチ回路のＯＮ／ＯＦＦを制御することを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項６】
前記少なくとも１つ以上のスイッチ回路が、複数のスイッチ回路であって、電流制限値が異なる少なくとも２種類のスイッチ回路で構成されており、
前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が増加するのに伴って、ＯＮ状態になるスイッチ回路の電流制限値が大きくなるように、前記電圧制御回路が前記スイッチ回路のＯＮ／ＯＦＦを制御することを特徴とする請求項３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ＬＥＤ駆動回路と、
前記ＬＥＤ駆動回路によって駆動される少なくとも２つ以上の直列に接続されたＬＥＤとを備えることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
交番電圧を利用して、少なくとも２つ以上の直列に接続されたＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動方法であって、
前記交番電圧又は該交番電圧を整流した電圧を検出するステップと、
前記交番電圧の絶対値が増加するのに伴って、前記交番電圧又は該交番電圧を整流した電圧が供給されるＬＥＤの直列数を増加させるステップとを備えることを特徴とするＬＥＤ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交番電圧を入力してＬＥＤ（Light Emitting Diode）を駆動するＬＥＤ駆動回路及びそれを備えたＬＥＤ照明装置並びにＬＥＤ駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、商用電源等の交流を整流してＬＥＤを点灯させる回路として、複数のＬＥＤを直列に接続し、更に、定電流回路を前記ＬＥＤに接続する構成のものがある。
【０００３】
また、ちらつきを改善するために、前記定電流回路と並列にスイッチ回路を設け、入力電圧に応じてスイッチ回路のＯＮ／ＯＦＦを制御することによって、交流電圧波形の広範囲に渡ってＬＥＤが点灯することでＬＥＤのちらつきを低減させる方策が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、特許文献１に開示されているＬＥＤ駆動回路の概略構成を図１２に示す。図１２に示すＬＥＤ駆動回路は、多数のＬＥＤを直列接続した直列ＬＥＤ群１０２を駆動する回路であって、交流電源ＡＣを全波整流するダイオードブリッジからなる整流回路１０１と、各ＬＥＤにそれぞれ並列接続される多数のバイパス抵抗Ｒｂを直列接続したバイパス抵抗群１０３と、ｎｐｎトランジスタＱ１０１と、ｎｐｎトランジスタＱ１０２並びに抵抗Ｒ１０１及びＲ１０２からなりトランジスタＱ１０１を定電流駆動する定電流駆動回路１０４と、ｎチャンネル電界効果トランジスタＱ１０３と、ｎチャンネル電界効果トランジスタＱ１０４及び抵抗Ｒ１０３〜Ｒ１０６からなりトランジスタＱ１０３をスイッチングする電圧比較スイッチング駆動回路１０５とを備えている。
【０００５】
整流回路１０１の出力端には、直列ＬＥＤ群１０２及びバイパス抵抗群１０３からなる並列回路と、トランジスタＱ１０１と、定電流駆動回路１０４の抵抗Ｒ１０１とが直列に接続されている。また、トランジスタＱ１０１及び抵抗Ｒ１０１からなる直列回路にトランジスタＱ１０３が並列接続されている。各バイパス抵抗Ｒｂは、並列接続されたＬＥＤが断線した場合にそのバイパス抵抗Ｒｂを介して隣接するＬＥＤに電流を流して全てのＬＥＤが消灯するのを防止するためのものである。以下、図１２に示すＬＥＤ駆動回路の動作を説明する。
【０００６】
後述のようにトランジスタＱ１０３がＯＦＦ状態である場合、直列ＬＥＤ群１０２を発光駆動する電流は、トランジスタＱ１０１及び定電流駆動回路１０４側へ流れる。一方、トランジスタＱ１０３がＯＮ状態である場合、直列ＬＥＤ群１０２を発光駆動する電流の大部分はトランジスタＱ１０３側へ流れる。
【０００７】
トランジスタＱ１０３は電圧比較スイッチング駆動回路１０５によって電源電圧が低電圧であるときにＯＮ状態となる。電圧比較スイッチング駆動回路１０５の分圧抵抗Ｒ１０５及びＲ１０６は全波整流された電源電圧に従った電位を分圧点ｃに発生させる。電圧比較スイッチング駆動回路１０５のトランジスタＱ１０３はこの分圧点ｃの電位が所定値以上のときにＯＮ状態となる。電源電圧がその周期に従って増加し、分圧点ｂの電位が所定値を越えるとトランジスタＱ１０４がＯＮになり、分圧抵抗Ｒ１０５及びＲ１０６による分圧点ｃの電位はほぼ０［Ｖ］になり、トランジスタＱ１０３が瞬時にＯＦＦ状態になる。
【０００８】
トランジスタＱ１０３がＯＦＦ状態になると、電流はトランジスタＱ１０１及び定電流駆動回路１０４側に流れる。さらに、定電流駆動回路１０４側へ分流した電流は抵抗Ｒ１０２を通ってトランジスタＱ１０１のベースに流れ込む。電源電圧の上昇に伴ってトランジスタＱ１０１のベース電流Ｉｂ１が増えると、トランジスタＱ１０１のエミッタ電流Ｉｅ１が増加しトランジスタＱ１０１のコレクタ電流（ＬＥＤを流れる電流）Ｉｃ１が増加する。
【０００９】
トランジスタＱ１０２のベースは、トランジスタＱ１０２のエミッタと電流検出用抵抗Ｒ１０１との接続点ａに接続されている。トランジスタＱ１０２は、この接続点ａの電位に応じたコレクタ電流Ｉｃ２を流し、トランジスタＱ１０１のベース電流Ｉｂ１を減少させる。その結果、トランジスタＱ１０１のエミッタ電流Ｉｅ１が減少し、トランジスタＱ１０１のコレクタ電流Ｉｃ１が減少する。従って、トランジスタＱ１０１のコレクタ電流Ｉｃ１がほぼ一定に制御される。
【００１０】
以上により、電源電圧が低電圧である領域では、ＬＥＤの電流はトランジスタＱ１０３を通ってグランドに流れるため、電源電圧がすべてＬＥＤに印加されてＬＥＤが点灯し、電源電圧が高電圧である領域では、ＬＥＤの電流はトランジスタＱ１０１及び定電流駆動回路１０４の抵抗１０１を通ってグランドに流れるため、ＬＥＤに規定の電流が流れて点灯する。このように、電源電圧の広範囲に渡ってＬＥＤが点灯することでＬＥＤのちらつきが低減されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−３０７８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
交流電源を利用してＬＥＤを点灯させる場合、上述した図１２に示すＬＥＤ駆動回路のように、交流電圧を整流する必要がある。ここで、交流電圧を全波整流した後の電圧波形を図１３に示す。交流を全波整流した電圧波形１０６は、電圧が０［Ｖ］になる谷の部分がある。ＬＥＤを点灯させるには、ＬＥＤの順方向電圧降下（ＶＦ）以上の電圧をＬＥＤに印加する必要があるが、この谷の前後の部分は、ＬＥＤの順方向電圧降下（ＶＦ）より低く、ＬＥＤが点灯しない区間となる。特に、１００［Ｖ］等の商用交流電圧を直接利用するＬＥＤ照明装置では、ＬＥＤを直列に多数（２０個程度）接続することが多く、その場合、点灯しない区間の長さが点灯区間の長さ以上になる。
【００１３】
図１３において、輝度波形１０７は、ＬＥＤの点灯区間が少ない場合でのＬＥＤの発光輝度の時間的変化を示したものである。点灯区間が短い、すなわち、消灯区間が長い場合、人間の目はＬＥＤが一瞬消灯していることを感じるため、ＬＥＤがちらついて見える。
【００１４】
図１３において、輝度波形１０８は、ＬＥＤの点灯区間が長い場合でのＬＥＤ発光輝度の時間的変化を示したものである。点灯区間が長い、すなわち、消灯区間が短い場合、人間の目にはＬＥＤがほぼ連続して光っているように見えるため、ＬＥＤのちらつきが少ない。
【００１５】
以上のように、ＬＥＤのちらつきを抑えるためには、できるだけ消灯区間を短くする必要がある。
【００１６】
図１２に示すＬＥＤ駆動回路では、整流回路１０１の出力電圧がＬＥＤの順方向電圧降下（ＶＦ）の総和以下の場合は、例えトランジスタＱ１０３のオン抵抗が０［Ω］であったとしてもＬＥＤに十分な電流が流せず、ＬＥＤの輝度は非常に小さく、ＬＥＤが発光していない区間が残っているため、ちらつきが発生するという問題があった。特にＬＥＤの直列接続数が多いほど、ＬＥＤの消灯区間が広くなり、ちらつきが目立つようになる。
【００１７】
整流回路１０１の出力電圧が低い時にも点灯するようにＬＥＤの直列接続数を減らすことで、ちらつきを低減することができる。しかしながら、ＬＥＤの直列接続数を減らすと、整流回路１０１の出力電圧が高くなったときに定電流駆動回路１０４に印加される電圧が高くなり定電流駆動回路１０４での電力損失が増加するという問題があった。
【００１８】
また、図１２に示すＬＥＤ駆動回路と交流電源ＡＣとの間に位相制御式調光器を設けて調光可能なＬＥＤ照明システムとした場合、位相制御式調光器により明るさを絞った領域でもＬＥＤに電流が多く流れて発光してしまい、輝度を絞りきれないという問題があった。
【００１９】
また、図１２に示すＬＥＤ駆動回路では、交流電源ＡＣの交流電圧が低い領域における電流が、交流電源ＡＣの交流電圧が高い領域における電流よりも大きく、整流回路１０１の出力電圧波形と整流回路１０１の出力電流波形の形が大きく異なるため力率が悪く、高調波ノイズを発するという問題があった。
【００２０】
更に、図１２に示すＬＥＤ駆動回路では、定電流駆動回路１０４によって駆動されるトランジスタＱ１０１は、損失があり発熱を伴うため放熱板が必要である。すべてのＬＥＤの電流がトランジスタＱ１０１に集中するために熱の集中があり、放熱板が大きくなるという問題があった。
【００２１】
また、図１２に示すＬＥＤ駆動回路では、整流回路１０１の出力電圧が低い範囲で、すべてのＬＥＤに過渡的に大きな電流を流すため、ＬＥＤの寿命が短くなるという問題があった。
【００２２】
本発明は、上記の状況に鑑み、ちらつきが少ないＬＥＤ駆動回路及びそれを備えたＬＥＤ照明装置並びにＬＥＤ駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、交番電圧を入力して、少なくとも２つ以上の直列に接続されたＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路であって、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧又は該入力電圧を整流した電圧を検出する電圧制御回路と、少なくとも１つ以上のスイッチ回路とを備え、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が増加するのに伴って、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧又は該入力電圧を整流した電圧が供給されるＬＥＤの直列数を増加するように、前記電圧制御回路が前記スイッチ回路のＯＮ／ＯＦＦを制御する構成（第１の構成）とする。
【００２４】
このような構成によると、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が増加するのに伴って、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧又は該入力電圧を整流した電圧が供給されるＬＥＤの直列数を増加するので、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧が低い範囲においてもＬＥＤが点灯し、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の周期に対する点灯期間の比率が大きくなる。これにより、ちらつきを少なくすることができる。
【００２５】
また、上記第１の構成において、前記ＬＥＤに流れる電流を制限する電流制限回路を備え、前記電流制限回路が、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が増加するのに伴って、電流制限値が増加する電流制限回路である構成（第２の構成）にしてもよい。
【００２６】
このような構成によると、前記電流制限回路の入力電流波形が前記電流制限回路の入力電圧波形に近い形となり、力率が改善される。また、上記第２の構成のＬＥＤ照明装置と交流電源との間に位相制御式調光器を設けて調光可能なＬＥＤ照明システムとした場合、位相制御式調光器により明るさを絞った領域でもＬＥＤに電流が多く流れて発光してしまい、輝度を絞りきれないという問題を解消することができる。
【００２７】
また、上記第１の構成において、前記スイッチ回路が前記ＬＥＤに流れる電流を制限する機能を有する構成（第３の構成）としてもよい。
【００２８】
このような構成によると、発熱源（第３の構成ではスイッチ回路、第１の構成において電流制限回路を設ける構成では電流制限回路）が、第１の構成において電流制限回路を設ける構成よりも分散しているために発熱箇所が分散され、局所的な温度上昇が抑えられるので、放熱板の小型化を図ることができる。
【００２９】
また、上記第１又は第３の構成において、前記少なくとも２つ以上の直列に接続されたＬＥＤが、規定電流での輝度が異なる少なくとも２種類のＬＥＤで構成されており、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が増加するのに伴って、規定電流での輝度が低いＬＥＤから順に点灯するように、前記電圧制御回路が前記スイッチ回路のＯＮ／ＯＦＦを制御するようにしてもよい。
【００３０】
このような構成によると、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が低いときと高いときとの輝度差が小さくなるので、より一層ちらつきを少なくすることができる。
【００３１】
また、上記第３の構成において、前記少なくとも２つ以上の直列に接続されたＬＥＤが、規定電圧での順方向電流が異なる少なくとも２種類のＬＥＤで構成されており、前記少なくとも１つ以上のスイッチ回路が、複数のスイッチ回路であって、電流制限値が異なる少なくとも２種類のスイッチ回路で構成されており、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が増加するのに伴って、規定電圧での順方向電流が大きいＬＥＤから順に点灯し、ＯＮ状態になるスイッチ回路の電流制限値が小さくなるように、前記電圧制御回路が前記スイッチ回路のＯＮ／ＯＦＦを制御するようにしてもよい。
【００３２】
このような構成によると、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が低いときは、点灯しているＬＥＤの個数は少ないが、電流制限値が大きいスイッチ回路がＯＮし、規定電圧での順方向電流の大きなＬＥＤが点灯するため、点灯しているＬＥＤの個々の輝度は高くなる。一方、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が高くなったときは、電流制限値が小さいスイッチ回路がＯＮするので、電流制限値が小さくなり、それまで点灯していたＬＥＤの個々の輝度が低下するとともに、規定電圧での順方向電流の小さなＬＥＤが追加点灯する。その結果、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が低いときと高いときとの輝度差が小さくなるので、より一層ちらつきを少なくすることができる。
【００３３】
更に、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が高いときには、上述のように電流制限値が小さいスイッチ回路がＯＮするので電流制限値が小さくなり、規定電圧での順方向電流の大きなＬＥＤの発熱が減り、寿命が延びる。
【００３４】
また、上記第３の構成において、前記少なくとも１つ以上のスイッチ回路が、複数のスイッチ回路であって、電流制限値が異なる少なくとも２種類のスイッチ回路で構成されており、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧の絶対値が増加するのに伴って、ＯＮ状態になるスイッチ回路の電流制限値が大きくなるように、前記電圧制御回路が前記スイッチ回路のＯＮ／ＯＦＦを制御するようにしてもよい。
【００３５】
このような構成によると、前記ＬＥＤ駆動回路の入力電流波形が前記ＬＥＤ駆動回路の入力電圧波形に近い形となり、力率が改善される。また、かかる構成のＬＥＤ照明装置と交流電源との間に位相制御式調光器を設けて調光可能なＬＥＤ照明システムとした場合、位相制御式調光器により明るさを絞った領域でもＬＥＤに電流が多く流れて発光してしまい、輝度を絞りきれないという問題を解消することができる。
【００３６】
また、上記目的を達成するために本発明に係るＬＥＤ照明装置は、上記いずれかの構成のＬＥＤ駆動回路と、前記ＬＥＤ駆動回路によって駆動される少なくとも２つ以上の直列に接続されたＬＥＤとを備える構成とする。
【００３７】
また、上記目的を達成するために本発明に係るＬＥＤ駆動方法は、交番電圧を利用して、少なくとも２つ以上の直列に接続されたＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動方法であって、前記交番電圧又は該交番電圧を整流した電圧を検出するステップと、前記交番電圧の絶対値が増加するのに伴って、前記交番電圧又は該交番電圧を整流した電圧が供給されるＬＥＤの直列数を増加させるステップとを備えるようにする。
【００３８】
このような方法によると、前記交番電圧の絶対値が増加するのに伴って、前記交番電圧又は該交番電圧を整流した電圧が供給されるＬＥＤの直列数が増加するので、前記交番電圧が低い範囲においてもＬＥＤが点灯し、前記交番電圧の周期に対する点灯期間の比率が大きくなる。これにより、ちらつきを少なくすることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によると、少なくとも２つ以上の直列に接続されたＬＥＤを駆動する際に利用される交番電圧の絶対値が増加するのに伴って、前記交番電圧又は該交番電圧を整流した電圧が供給されるＬＥＤの直列数が増加するので、前記交番電圧が低い範囲においてもＬＥＤが点灯し、前記交番電圧の周期に対する点灯期間の比率が大きくなる。これにより、ちらつきを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】は、本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置のブロック図である。
【図２】は、図１に示すＬＥＤ照明装置の一具体例を示す図である。
【図３】は、図２に示すＬＥＤ照明装置が備える電流制限回路の一具体例を示す図である。
【図４】は、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ照明装置が備える電流制限回路の一具体例を示す図である。
【図５】は、本発明の第１及び第２実施形態に係るＬＥＤ照明装置における整流回路の出力電圧・電流波形を示す図である。
【図６】は、本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ照明装置のブロック図である。
【図７】は、図６に示すＬＥＤ照明装置が備える電流制限機能付きスイッチ回路の一具体例を示す図である。
【図８】は、本発明の第１、第３、及び第４実施形態に係るＬＥＤ照明装置における整流回路の出力電圧及びＬＥＤユニット全体の輝度波形を示す図である。
【図９】は、本発明の第３及び第６実施形態に係るＬＥＤ照明装置における整流回路の出力電圧・電流波形を示す図である。
【図１０】は、電球形のＬＥＤ照明灯具の概略構造例を示す図である。
【図１１】は、電灯形、環状形、及び直管形のＬＥＤ照明灯具の外観を示す図である。
【図１２】は、従来のＬＥＤ駆動回路の概略構成例を示す図である。
【図１３】は、交流電源を利用してＬＥＤを点灯させる場合の電圧波形及び輝度波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、同一の部分には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。尚、以下の説明においてｎは２以上の自然数である。
【００４２】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置のブロック図を図１に示す。図１に示すＬＥＤ照明装置は、直列接続されている複数のＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎと、複数のＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎを駆動するＬＥＤ駆動回路とを備えている。複数のＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの各ユニットはそれぞれ、１個のＬＥＤ又は複数の直列接続されたＬＥＤによって構成されている。
【００４３】
複数のＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎを駆動するＬＥＤ駆動回路は、接続端子Ｌ及びＮと、整流回路１と、電圧検出制御回路２と、電流制限値が固定されている電流制限回路ＣＳ０と、複数のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｎとを備えている。
【００４４】
接続端子Ｌと接続端子Ｎの間に商用電源から出力される交流電圧が印加されると、その交流電圧が整流回路１で整流され、整流回路１から脈流電圧が出力される。なお、整流回路１の負極側出力端はＬＥＤ照明装置内のグランド電位（以降、グランド電位と記す）に固定されている。
【００４５】
整流回路１の正極側出力端には電流制限回路ＣＳ０の入力側が接続されている。電流制限回路ＣＳ０は、複数のＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎに流れる電流の最大値を制限し、ＬＥＤに電流が流れ過ぎることを防止している。
【００４６】
複数のＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎは電流制限回路ＣＳ０の出力側に直列に接続されており、複数のＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの各カソード側にスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｎが１つずつ接続されている。
【００４７】
電圧検出制御回路２は、整流回路１から出力される脈流電圧を監視し、その脈流電圧の値に応じてスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｎのＯＮ／ＯＦＦを切り替える。整流回路１から出力される脈流電圧が低い期間はスイッチ回路ＳＷ１のみをＯＮにしＬＥＤユニットＬＥＤ１のみに電流が流れるようにし、整流回路１から出力される脈流電圧が上昇すると、スイッチ回路ＳＷ２のみをＯＮにしＬＥＤユニットＬＥＤ１及びＬＥＤ２のみに電流が流れるようにし、整流回路１から出力される脈流電圧が更に上昇すると、更にたくさんのＬＥＤユニットに電流が流れるようにＯＮになるスイッチ回路が切り替わる。
【００４８】
図１に示すＬＥＤ照明装置の一具体例を図２に示す。図２では、ブリッジダイオードＢＤ１が整流回路１として機能し、基準電圧源ＲＥＦ１、基準電圧の分圧抵抗Ｒ１〜Ｒｎ、脈流電圧の分圧抵抗ＤＲ１及びＤＲ２、コンパレータＡ１〜Ａｎ−１、インバータゲートＩＮＶ１〜ＩＮＶｎ−１、及びアンドゲートＡＮＤ２〜ＡＮＤｎ−１（但し、ｎ＝２のときはアンドゲートＡＮＤ１を設けない。）からなる回路が電圧検出制御回路２として機能する。また、図２では、複数のＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの各ユニットはそれぞれ、１個のＬＥＤによって構成されている。
【００４９】
分圧抵抗Ｒ１〜Ｒｎは、基準電圧源ＲＥＦ１から出力される基準電圧ＶREF1を分圧して、分圧ＶD1〜ＶDn-1を生成し、コンパレータＡ１〜Ａｎ−１の各反転入力端子に供給する。分圧抵抗Ｒ１〜Ｒｎの抵抗値の比率は、ＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの順方向電圧降下ＶＦの比率に等しい。すなわち、ＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの順方向電圧降下ＶＦが全て同一であれば、分圧抵抗Ｒ１〜Ｒｎの抵抗値を全て同一にすればよい。
【００５０】
分圧抵抗ＤＲ１及びＤＲ２は、ブリッジダイオードＢＤ１から出力される脈流電圧を分圧し、分圧ＶD0を生成し、コンパレータＡ１〜Ａｎ−１の各非反転入力端子に供給する。分圧抵抗ＤＲ１及びＤＲ２の抵抗値の比率は、ブリッジダイオードＢＤ１から出力される脈流電圧が最大になったときにＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ全てが点灯するように、すなわち以下の（１）式を満たすように設定される。但し、（１）式において、ＶBD1MAXはブリッジダイオードＢＤ１から出力される脈流電圧の最大値、ＤＲ１は分圧抵抗ＤＲ１の抵抗値、ＤＲ２は分圧抵抗ＤＲ２の抵抗値をそれぞれ示している。
ＶREF1≒ＶBD1MAX×ＤＲ１／（ＤＲ１＋ＤＲ２）  …（１）
【００５１】
コンパレータＡｋは、分圧ＶD0の値と分圧ＶDkの値とを比較し、分圧ＶD0の値が分圧ＶDkの値よりも大きいときにハイレベルとなり、分圧ＶD0の値が分圧ＶDkの値以下のときにローレベルとなる出力信号を出力する（ｋは１以上ｎ−１以下の任意の自然数）。
【００５２】
コンパレータＡ１の出力信号はインバータゲートＩＮＶ１とアンドゲートＡＮＤ２の第１入力端子とに供給され、インバータゲートＩＮＶ１から出力される信号（コンパレータＡ１の出力信号の反転信号）はスイッチ回路ＳＷ１の制御端子に供給される。また、コンパレータＡｍの出力信号はインバータゲートＩＮＶｍとアンドゲートＡＮＤｍ＋１の第１入力端子とに供給され、インバータゲートＩＮＶｍから出力される信号（コンパレータＡｍの出力信号の反転信号）はアンドゲートＡＮＤｍの第２入力端子に供給され、アンドゲートＡＮＤｍから出力される信号はスイッチ回路ＳＷｍの制御端子に供給される（ｍは２以上ｎ−２以下の任意の自然数）。そして、コンパレータＡｎ−１の出力信号はインバータゲートＩＮＶｎ−１とスイッチ回路ＳＷｎに供給され、インバータゲートＩＮＶｎ−１から出力される信号（コンパレータＡｎ−１の出力信号の反転信号）はアンドゲートＡＮＤｎ−１の第２入力端子に供給され、アンドゲートＡＮＤｎ−１から出力される信号はスイッチ回路ＳＷｎ−１の制御端子に供給される。
【００５３】
アンドゲートＡＮＤ１〜ＡＮＤｎ−１は、第１入力端子に入力される信号と第２入力端子に入力される信号の両方がハイレベルのときのみハイレベルの出力信号を出力し、第１入力端子に入力される信号と第２入力端子に入力される信号の少なくとも一方がローレベルのときはローレベルの出力信号を出力する。
【００５４】
スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｎは、その制御端子にハイレベルの信号が供給されたときにＯＮになって電流が流れ、その制御端子にローレベルの信号が供給されたときにＯＦＦになって電流が流れないスイッチ回路である。
【００５５】
今、ブリッジダイオードＢＤ１から出力される脈流電圧が０［Ｖ］であるとすると、コンパレータＡ１〜Ａｎ−１の各非反転入力端子に入力される分圧ＶD0は０［Ｖ］となるため、コンパレータＡ１〜Ａｎ−１の出力信号は全てローレベルであり、インバータゲートＩＮＶ１の出力信号はハイレベル、アンドゲートＡＮＤ２〜ＡＮＤｎ−１の出力信号は全てローレベルであり、スイッチ回路ＳＷ１のみがＯＮとなり、スイッチ回路ＳＷ２〜ＳＷｎはＯＦＦとなり、ＬＥＤユニットＬＥＤ１にのみ電流が流れる状態となる。
【００５６】
次に、ブリッジダイオードＢＤ１から出力される脈流電圧が少し上昇し、コンパレータＡ１〜Ａｎ−１の各非反転入力端子に入力される分圧ＶD0が分圧ＶD1を超えると、コンパレータＡ１の出力信号がハイレベルとなり、インバータゲートＩＮＶ１の出力信号がローレベルとなり、スイッチ回路ＳＷ１がＯＦＦとなる。一方、コンパレータＡ１〜Ａｎ−１の各非反転入力端子に入力される分圧ＶD0が分圧ＶD2以下であるため、コンパレータＡ２〜Ａｎ−１の出力信号は全てローレベルである。コンパレータＡ２の出力信号がローレベルであるため、インバータゲートＩＮＶ２の出力信号はハイレベルで、コンパレータＡ１の出力信号とインバータゲートＩＮＶ２の出力信号を入力しているアンドゲートＡＮＤ２の出力信号とがハイレベルとなりスイッチ回路ＳＷ２がＯＮとなる。また、コンパレータＡ２〜Ａｎ−１の出力信号は全てローレベルであり、アンドゲートＡＮＤ３〜ＡＮＤｎ−１の出力信号は全てローレベルであり、スイッチ回路ＳＷ３〜ＳＷｎはＯＦＦとなる。したがって、スイッチ回路ＳＷ２のみがＯＮとなり、スイッチ回路ＳＷ１及びＳＷ３〜ＳＷｎはＯＦＦとなり、ＬＥＤユニットＬＥＤ１及びＬＥＤ２にのみ電流が流れる状態となる。
【００５７】
次に、ブリッジダイオードＢＤ１から出力される脈流電圧が更に上昇し、コンパレータＡ１〜Ａｎ−１の各非反転入力端子に入力される分圧ＶD0が分圧ＶD2を超えると、コンパレータＡ２の出力信号に加えてコンパレータＡ２の出力信号もハイレベルとなり、インバータゲートＩＮＶ１及びＩＮＶ２の出力信号がローレベルとなり、スイッチ回路ＳＷ１及びＳＷ２がＯＦＦとなる。一方、コンパレータＡ１〜Ａｎ−１の各非反転入力端子に入力される分圧ＶD0が分圧ＶD3以下であるため、コンパレータＡ３〜Ａｎ−１の出力信号は全てローレベルである。コンパレータＡ３の出力信号がローレベルであるため、インバータゲートＩＮＶ３の出力信号はハイレベルで、コンパレータＡ２の出力信号とインバータゲートＩＮＶ３の出力信号を入力しているアンドゲートＡＮＤ３の出力信号とがハイレベルとなりスイッチ回路ＳＷ３がＯＮとなる。また、コンパレータＡ３〜Ａｎ−１の出力信号は全てローレベルであり、アンドゲートＡＮＤ４〜ＡＮＤｎ−１の出力信号は全てローレベルであり、スイッチ回路ＳＷ４〜ＳＷｎはＯＦＦとなる。したがって、スイッチ回路ＳＷ３のみがＯＮとなり、スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２、及びＳＷ４〜ＳＷｎはＯＦＦとなり、ＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤ３にのみ電流が流れる状態となる。
【００５８】
以上のように、ブリッジダイオードＢＤ１から出力される脈流電圧が上昇するにつれて電流が流れるＬＥＤユニットの直列数が増加する。そして、ブリッジダイオードＢＤ１から出力される脈流電圧が最大値に近づいたとき、上述の（１）式によりコンパレータＡ１〜Ａｎ−１全てにおいての非入力端子の電圧が反転入力端子の電圧を越え、コンパレータＡ１〜Ａｎ−１の出力信号が全てハイレベルとなり、スイッチ回路ＳＷｎがＯＮとなり、また、アンドゲートＡＮＤ２〜ＡＮＤｎ−１全てにおいて第２入力端子にはコンパレータの出力信号の反転状態であるローレベルの信号が入力されるためアンドゲートＡＮＤ２〜ＡＮＤｎ−１の出力信号が全てローレベルとなり、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｎ−１がＯＦＦとなり、ＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ全てに電流が流れる。
【００５９】
以上のように、ブリッジダイオードＢＤ１から出力される脈流電圧の増加に伴って、ブリッジダイオードＢＤ１から出力される脈流電圧が供給されるＬＥＤユニットの直列数が増加する。これにより、従来のＬＥＤ駆動回路ではＬＥＤが点灯しなかった電源電圧が低い範囲においても本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置ではＬＥＤに電流が流せＬＥＤが発光し、電源電圧の周期に対する点灯期間の比率が大きいため、ちらつきを少なくすることができる。
【００６０】
また、電源電圧が低い範囲においてもＬＥＤが点灯することから、ＬＥＤの直列接続数を増やしてもＬＥＤが消灯する範囲が増加せず、ちらつきが発生し難い。そのため、ＬＥＤの直列接続数を増やし電流制限回路の印加電圧を低く抑えて電流制限回路での電力損失を低減することができる。
【００６１】
尚、ＬＥＤに流れる電流は電流制限回路ＣＳ０を通るため、最大電流値が制限され、ＬＥＤに過剰な電流が流れないようになっている。
【００６２】
ここで、電流制限回路ＣＳ０の一具体例を図３に示す。図３に示す電流制限回路は、端子Ａ及びＢと、ＮＰＮトランジスタＱｃｓと、バイアス抵抗Ｒｃｓｂ及びＲｃｓｅと、定電圧ダイオードＺＤ１とを備えている。トランジスタＱｃｓのコレクタが端子Ａに接続され、トランジスタＱｃｓのエミッタがバイアス抵抗Ｒｃｓｅを介して端子Ｂに接続され、トランジスタＱｃｓのコレクタとベースがバイアス抵抗Ｒｃｓｂを介して接続され、端子ＢとトランジスタＱｃｓのベースが定電圧ダイオードＺＤ１を介して接続される。
【００６３】
端子ＡはブリッジダイオードＢＤ１の正極側出力端に接続され、端子ＢはＬＥＤユニットＬＥＤ１のアノード側に接続される。端子Ａに電圧が印加されると、端子Ａから端子Ｂに向かって電流が流れ、ＬＥＤに流れ込む。電流制限回路ＣＳ０の内部では、バイアス抵抗Ｒｃｓｂを通って定電圧ダイオードＺＤ１に電流が流れ、定電圧ダイオードＺＤ１の両端にツェナー電圧Ｖｚ［Ｖ］（一定値）が発生する。また、トランジスタのベース−エミッタ間電圧はおよそ０．７［Ｖ］であるので、バイアス抵抗Ｒｃｓｅに流れる電流Ｉｃｓ［Ａ］は、以下の（２）式のように表される。但し、（２）式において、Ｒｃｓｅはバイアス抵抗Ｒｃｓｅの抵抗値を示している。
Ｉｃｓ＝（Ｖｚ−０．７）／Ｒｃｓｅ  …（２）
【００６４】
端子Ａから端子Ｂに流れる電流は、上記の電流Ｉｃｓと定電圧ダイオードＺＤ１に流れる電流とを加算したものであるが、一般に定電圧ダイオードＺＤ１に流れる電流は電流Ｉｃｓ０に比較し少ないため、端子Ａから端子Ｂに流れる電流はほぼ電流Ｉｃｓと近似することができる。
【００６５】
尚、図３に示す回路構成はあくまで一例であり、例えばＮＰＮトランジスタＱｃｓの代わりにＰＮＰトランジスタを用いても構わない。
【００６６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ照明装置は、図１に示す本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置から電流制限回路ＣＳ０を取り除き、電流制限回路ＣＳ０の代わりに電流制限回路ＣＳ０’を設けた構成である。
【００６７】
電流制限回路ＣＳ０’は、整流回路１から出力される脈流電圧の増加に伴って電流制限値が増加する。電流制限回路ＣＳ０’の一具体例を図４に示す。図４に示す電流制限回路ＣＳ０’は、端子Ａ及びＢと、ＰＮＰトランジスタＱｃｓ１及びＱｃｓ２と、抵抗Ｒｃｓｅ１、Ｒｃｓｅ２、及びＲｃｓｃとを備えている。トランジスタＱｃｓ１のエミッタが抵抗Ｒｃｓｅ１を介して端子Ａに接続され、トランジスタＱｃｓ２のエミッタが抵抗Ｒｃｓｅ２を介して端子Ａに接続され、トランジスタＱｃｓ１のコレクタが抵抗Ｒｃｓｃを介してグランドに接続され、トランジスタＱｃｓ２のコレクタが端子Ｂに接続され、トランジスタＱｃｓ１のベース及びコレクタとトランジスタＱｃｓ２のベースとが共通接続される。
【００６８】
端子Ａは整流回路１の正極側出力端に接続され、端子ＢはＬＥＤユニットＬＥＤ１のアノード側に接続される。端子Ａに電圧が印加されると、抵抗Ｒｃｓｅ１、トランジスタＱｃｓ１、及び抵抗Ｒｃｓｃを通って電流が流れる。トランジスタＱｃｓ１のベースとコレクタが共通接続されているため、トランジスタＱｃｓ１のエミッタ−コレクタ間電圧はおよそ０．７［Ｖ］となる。また、抵抗Ｒｃｓｅ１には比較的小さな抵抗値の抵抗を用いて抵抗Ｒｃｓｅ１の両端にかかる電圧が、端子Ａに印加される電圧に比較し十分小さくなるように設定すると、抵抗Ｒｃｓｅ１に流れる電流Ｉｃｓｅ１は、以下の（３）式で近似される。但し、（３）式において、ＶAは端子Ａに印加される電圧を示し、Ｒｃｓｃは抵抗Ｒｃｓｃの抵抗値を示している。
Ｉｃｓｅ１＝（ＶA−０．７）／Ｒｃｓｃ  …（３）
【００６９】
そして、トランジスタＱｃｓ１とトランジスタＱｃｓ２は互いに特性の揃ったトランジスタであってカレントミラー回路を構成しており、抵抗Ｒｃｓｅ１の抵抗値をＲｃｓｃの抵抗値に比較し十分小さく設定すると、トランジスタＱｃｓ２のエミッタ−コレクタ間に流れる電流Ｉｃｓ２、すなわち端子Ａから端子Ｂに流れる電流は、ＬＥＤに流れる電流であり、以下の（４）式で表される。但し、（４）式において、Ｒｃｓｅ１は抵抗Ｒｃｓｅ１の抵抗値を示し、Ｒｃｓｅ２は抵抗Ｒｃｓｅ２の抵抗値を示している。
Ｉｃｓ２＝｛（ＶA−０．７）／Ｒｃｓｃ｝×（Ｒｃｓｅ１／Ｒｃｓｅ２）  …（４）
【００７０】
上記の（４）式から、図４に示す電流制限回路ＣＳ０’では、整流回路１から出力される脈流電圧の増加に伴って電流制限値が増加することが理解される。これにより、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ照明装置と交流電源ＡＣとの間に位相制御式調光器を設けて調光可能なＬＥＤ照明システムとした場合、位相制御式調光器により明るさを絞った領域でもＬＥＤに電流が多く流れて発光してしまい、輝度を絞りきれないという問題を解消することができる。また、整流回路１の出力電流波形が整流回路１の出力電圧波形に近い形となり、力率が改善される（図５参照）。図５は、本発明の第１及び第２実施形態に係るＬＥＤ照明装置における整流回路１の出力電圧波形３、本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置における整流回路１の出力電圧波形４、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ照明装置における整流回路１の出力電圧波形５を示す図である。尚、図５はｎ＝２の場合を示している。
【００７１】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ照明装置は、図１に示す本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置から電流制限回路ＣＳ０及びスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｎを取り除き、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｎの代わりに電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳ１〜ＣＳｎを設けた構成である。
【００７２】
接続端子Ｌと接続端子Ｎの間に商用電源から出力される交流電圧が印加されると、その交流電圧が整流回路１で整流され、整流回路１から脈流電圧が出力される。なお、整流回路１の負極側出力端はグランド電位に固定されている。
【００７３】
複数のＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎは整流回路１の正極側出力端に直列に接続されており、複数のＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの各カソード側に電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳ１〜ＣＳｎが１つずつ接続されている。
【００７４】
電圧検出制御回路２は、整流回路１から出力される脈流電圧を監視し、その脈流電圧の値に応じて電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳ１〜ＣＳｎのＯＮ／ＯＦＦを切り替える。電圧検出制御回路２の具体例やその動作は上述した第１実施形態において述べた通りであるため、説明を省略する。
【００７５】
また、整流回路１から出力される脈流電圧の増加に伴って、整流回路１から出力される脈流電圧が供給されるＬＥＤユニットの直列数が増加するときの動作についても上述した第１実施形態において述べた通りであるため、説明を省略する。
【００７６】
整流回路１から出力される脈流電圧の上昇に応じてＬＥＤに電流が流れるが、その電流は電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳｋ（ｋは１以上ｎ以下の任意の自然数）のスイッチがＯＮであるときは電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳｋで制限され、ＬＥＤに過剰な電流が流れないようになっている。
【００７７】
本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ照明装置は、本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置と同様の効果を奏する。更に、本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ照明装置では、発熱源（第３実施形態では電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳ１〜ＣＳｎ、第１実施形態では電流制限回路ＣＳ０）が第１実施形態よりも分散しているために発熱箇所が分散され、局所的な温度上昇が抑えられるので、放熱板の小型化を図ることができる。
【００７８】
ここで、電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳ１〜ＣＳｎの一具体例を図７に示す。スイッチ回路ＣＳ１は、ＮＰＮトランジスタＱｕ１及びＱｄ１と、抵抗Ｒｂ１及びＲｅ１と、制御信号入力端子ｔ１と、スイッチ入力端子ｔ１’とを備えている。同様に、スイッチ回路ＣＳ２は、ＮＰＮトランジスタＱｕ２及びＱｄ２と、抵抗Ｒｂ２及びＲｅ２と、制御信号入力端子ｔ２と、スイッチ入力端子ｔ２’とを備え、スイッチ回路ＣＳｎは、ＮＰＮトランジスタＱｕｎ及びＱｄｎと、抵抗Ｒｂｎ及びＲｅｎと、制御信号入力端子ｔｎと、スイッチ入力端子ｔｎ’とを備えている。図７に示す電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳ１〜ＣＳｎを用いる場合、本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ照明装置は、電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳ１〜ＣＳｎにバイアス電圧を供給するための回路（基準電圧源ＲＥＦ２と、ＮＰＮトランジスタＱｃｓ０と、抵抗Ｒｃｓｃ０及びＲｃｓｅ０とからなる回路）を備えている。また、制御信号入力端子ｔ１〜ｔｎには電圧検出制御回路２からの各出力が供給される。
【００７９】
基準電圧源ＲＥＦ２は基準電圧ＶREF2を出力する。抵抗Ｒｃｓｅ０の抵抗値を抵抗Ｒｃｓｃ０の抵抗値に比較し十分小さく設定すると、トランジスタＱｃｓ０のコレクタからエミッタに流れる電流Ｉｃｓ０は以下の（５）式で近似される。但し、（５）式において、Ｒｃｓｃ０は抵抗Ｒｃｓｃ０の抵抗値を示している。
Ｉｃｓ０＝（ＶREF2−０．７）／Ｒｃｓｃ０  …（５）
【００８０】
トランジスタＱｃｓ０及びＱｄ１〜Ｑｄｎは特性の揃ったトランジスタであって、カレントミラー回路を構成している。
【００８１】
スイッチ入力端子ｔ１’に流れ込む電流の最大値Ｉｃｓ１は以下の（６）式で表される。但し、（６）式においてＲｅ１は抵抗Ｒｅ１の抵抗値を示し、Ｒｃｓｅ０は抵抗Ｒｃｓｅ０の抵抗値を示している。
Ｉｃｓ１＝（Ｒｅ１／Ｒｃｓｅ０）×Ｉｃｓ０  …（６）
【００８２】
同様に、スイッチ入力端子ｔ２’に流れ込む電流の最大値Ｉｃｓ２は以下の式で表される。
Ｉｃｓ２＝（Ｒｅ２／Ｒｃｓｅ０）×Ｉｃｓ０
【００８３】
同様に、スイッチ入力端子ｔｎ’に流れ込む電流の最大値Ｉｃｓｎは以下の式で表される。
Ｉｃｓｎ＝（Ｒｅｎ／Ｒｃｓｅ０）×Ｉｃｓ０
【００８４】
したがって、抵抗Ｒｅ１〜Ｒｅｎの各抵抗値を調整することで、ＬＥＤに流れる電流を変化させることが可能である。これを応用した実施形態が後述する第５実施形態、第６実施形態である。
【００８５】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本発明の第４実施形態に係るＬＥＤ照明装置のブロック図は、第１実施形態又は第３実施形態のものと同様である（図１又は図６参照）。また、第４実施形態での具体的な回路例も、第１実施形態又は第３実施形態での具体的な回路例と同じであり（図２及び図３又は図７参照）、ＬＥＤの輝度のみが異なる。
【００８６】
第４実施形態では、整流回路１から出力される脈流電圧が低いときから点灯するＬＥＤユニットに高輝度のＬＥＤを用い、整流回路１から出力される脈流電圧が高くなるまで点灯しないＬＥＤユニットに低輝度のＬＥＤを用いている。具体的には、（ＬＥＤユニットＬＥＤ１の規定電流での輝度）＞（ＬＥＤユニットＬＥＤ２の規定電流での輝度）＞…＞（ＬＥＤユニットＬＥＤｎの規定電流での輝度）となるように、各ＬＥＤユニットで用いるＬＥＤを選定する。これにより、整流回路１から出力される脈流電圧が低いときと高いときとの輝度差が小さくなるので、より一層ちらつきを少なくすることができる（図８参照）。図８は、本発明の第１、第３、及び第４実施形態に係るＬＥＤ照明装置における整流回路１の出力電圧波形３、本発明の第１及び第３実施形態に係るＬＥＤ照明装置におけるＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ全体の輝度波形６、本発明の第４実施形態に係るＬＥＤ照明装置におけるＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ全体の輝度波形７を示す図である。尚、図８はｎ＝２の場合を示しているが、ｎを増やすことによって更にＬＥＤが消灯している時間を減らすことができ、更にちらつきを低減することができる。
【００８７】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。本発明の第５実施形態は第３実施形態の応用であり、本発明の第５実施形態に係るＬＥＤ照明装置のブロック図は、第３実施形態のものと同様である（図６参照）。また、第５実施形態での具体的な回路例も、第３実施形態での具体的な回路例と同じである（図７参照）。
【００８８】
第５実施形態では、整流回路１から出力される脈流電圧が低いときから点灯するＬＥＤユニットに規定電圧での順方向電流が大きなＬＥＤを用い、整流回路１から出力される脈流電圧が高くなるまで点灯しないＬＥＤユニットに規定電圧での順方向電流が小さなＬＥＤを用いている。具体的には、（ＬＥＤユニットＬＥＤ１の規定電圧での順方向電流）＞（ＬＥＤユニットＬＥＤ２の規定電圧での順方向電流）＞…＞（ＬＥＤユニットＬＥＤｎの規定電圧での順方向電流）となるように、各ＬＥＤユニットで用いるＬＥＤを選定する。
【００８９】
また、第５実施形態では、整流回路１から出力される脈流電圧が低いときから点灯するＬＥＤユニットのカソードに接続される電流制限機能付きスイッチ回路の電流制限値を大きくし、整流回路１から出力される脈流電圧が高くなるまで点灯しないＬＥＤユニットのカソードに接続される電流制限機能付きスイッチ回路の電流制限値を小さくする。具体的には、（電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳ１の電流制限値）＞（電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳ２の電流制限値）＞…＞（電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳｎの電流制限値）となるように、電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳ１〜ＣＳｎの各電流制限値を設定する。
【００９０】
これにより、整流回路１から出力される脈流電圧が低いときは、点灯しているＬＥＤの個数は少ないが、電流制限値が大きい電流制限機能付きスイッチ回路がＯＮし、規定電圧での順方向電流の大きなＬＥＤが点灯するため、点灯しているＬＥＤの個々の輝度は高い。一方、整流回路１から出力される脈流電圧が高くなったときは、電流制限値が小さい電流制限機能付きスイッチ回路がＯＮするので、電流制限値が小さくなり、それまで点灯していたＬＥＤの個々の輝度が低下するとともに、規定電圧での順方向電流の小さなＬＥＤが追加点灯する。その結果、ＬＥＤユニットＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ全体の輝度波形は、図８に示す輝度波形７と同じようになり、整流回路１から出力される脈流電圧が低いときと高いときとの輝度差が小さくなるので、より一層ちらつきを少なくすることができる。
【００９１】
更に、整流回路１から出力される脈流電圧が高いときには、上述のように電流制限値が小さい電流制限機能付きスイッチ回路がＯＮするので電流制限値が小さくなり、規定電圧での順方向電流の大きなＬＥＤの発熱が減り、寿命が延びる。
【００９２】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。本発明の第６実施形態は第３実施形態の応用であり、本発明の第６実施形態に係るＬＥＤ照明装置のブロック図は、第３実施形態のものと同様である（図６参照）。また、第６実施形態での具体的な回路例も、第３実施形態での具体的な回路例と同じである（図７参照）。
【００９３】
第６実施形態では、整流回路１から出力される脈流電圧が低いときから点灯するＬＥＤユニットのカソードに接続される電流制限機能付きスイッチ回路の電流制限値を小さくし、整流回路１から出力される脈流電圧が高くなるまで点灯しないＬＥＤユニットのカソードに接続される電流制限機能付きスイッチ回路の電流制限値を大きくする。具体的には、（電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳ１の電流制限値）＜（電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳ２の電流制限値）＜…＜（電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳｎの電流制限値）となるように、電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳ１〜ＣＳｎの各電流制限値を設定する。これにより、整流回路１の出力電流波形が整流回路１の出力電圧波形に近い形となり、力率が改善される（図９参照）。図９は、本発明の第３及び第６実施形態に係るＬＥＤ照明装置における整流回路１の出力電圧波形３、本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ照明装置における電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳ１〜ＣＳｎの各電流制限値が全て同一の場合の整流回路１の出力電圧波形８、本発明の第６実施形態に係るＬＥＤ照明装置における整流回路１の出力電圧波形９を示す図である。尚、図９はｎ＝２の場合を示しているが、ｎを増やし、より細かいステップで電流制限値を切り替えることにより、更に整流回路１の出力電流波形が整流回路１の出力電圧波形に近くなり、より一層力率が改善される。
【００９４】
図９の電圧波形３及び電流波形９から、第６実施形態では、整流回路１から出力される脈流電圧の増加に伴って電流制限値が増加することが理解される。これにより、本発明の第６実施形態に係るＬＥＤ照明装置と交流電源ＡＣとの間に位相制御式調光器を設けて調光可能なＬＥＤ照明システムとした場合、位相制御式調光器により明るさを絞った領域でもＬＥＤに電流が多く流れて発光してしまい、輝度を絞りきれないという問題を解消することができる。
【００９５】
＜その他＞
本発明に係るＬＥＤ照明装置に入力される電圧は、正弦波形の交流電圧に限定されず、他の交番電圧（例えば、位相制御式調光器から出力される交番電圧）であってもよい。また、ＬＥＤユニットに流す電流がＬＥＤの定格電流に対して十分なマージンを有している場合は、電流制限回路や電流制限機能を設けないことも可能である。
【００９６】
上述した実施形態では、スイッチ回路ＳＷｎ或いは電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳｎを設けているが、これらを設けなくても整流回路１から出力される脈流電圧が供給されないＬＥＤユニットは、ＯＮ状態であるスイッチ回路或いは電流制限機能付きスイッチ回路によってグランドに短絡されるので、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。例えば、図２に示す回路構成において、スイッチ回路ＳＷｎを設けないようにした場合は、アンドゲートＡｎ−１の出力信号をインバータゲートＩＮＶｎ−１にのみ供給するようにすればよい。
【００９７】
更に、ＬＥＤユニットＬＥＤ１のアノード側とＬＥＤユニットＬＥＤｎ−ｋのカソード側とスイッチ回路ＳＷｋ或いは電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳｋを介して接続する変形例も可能である（ｋは１以上ｎ−１以下の自然数）。
【００９８】
また、本発明の第３実施形態における電流制限機能付きスイッチ回路ＣＳ１〜ＣＳｎの一具体例の図７において、基準電圧源ＲＥＦ２、トランジスタＱｃｓ０、Ｑｄ１、Ｑｄ２、Ｑｄｎ、抵抗Ｒｃｓｃ０、Ｒｃｓｅ０、Ｒｅ１、Ｒｅ２、Ｒｅｎを取り除き、トランジスタＱｕ１、Ｑｕ２、Ｑｕｎのエミッタをグランド電位に接続し、トランジスタＱｕ１のコレクタとスイッチ入力端子ｔ１’との間に抵抗Ｒｃ１を、トランジスタＱｕ２のコレクタとスイッチ入力端子ｔ２’との間に抵抗Ｒｃ２を、トランジスタＱｕｎのコレクタとスイッチ入力端子ｔｎ’との間に抵抗Ｒｃｎを接続することによっても、電流制限値の精度は落ちるものの簡易的に電流制限機能付きスイッチ回路を構成することが可能である（図は省略）。なお、この実施例の場合、電流制限値は抵抗Ｒｃ１、Ｒｃ２、Ｒｃｎの抵抗値で決まる。
【００９９】
また、上述したＬＥＤ照明装置はいずれも整流回路を備えているが、本発明に係るＬＥＤ照明装置にとって整流回路は必須構成要素ではない。整流回路を設けない構成では、例えば、順方向が互いに異なる二つのＬＥＤモジュール（ｎ個のＬＥＤユニットからなるモジュール）を設け、ＬＥＤモジュール毎に、電圧検出制御回路、電流制限回路、及びｎ個のスイッチ回路を、或るいは、電圧検出制御回路及びｎ個の電流制限機能付きスイッチ回路を設けるようにする。かかる構成は、整流回路が不要であること、前記整流回路が不要であることから電源効率がやや向上することであること、全波整流後に駆動する方式に対してＬＥＤ駆動電流のＤｕｔｙ比が半分になることによりＬＥＤの寿命が延びる（＝光束の低下が緩和）等のメリットを有しているが、一方で、ＬＥＤの個数が２倍になるためコストアップがデメリットとなる。
【０１００】
本発明に係るＬＥＤ照明装置は、例えば灯具の形態で実施することができる。本発明に係るＬＥＤ照明装置の一形態であるＬＥＤ照明灯具の概略構造例を図１０に示す。図１０では、電球形のＬＥＤ照明灯具１０を部分切り欠き図で示している。電球形のＬＥＤ照明灯具１０は、筐体または基板１２と、筐体または基板１２の正面（電球形の頭部側）に設置されるｎ個又は２ｎ個のＬＥＤユニット１１と、筐体または基板１２の背面（電球形の下部側）に設置される本発明に係るＬＥＤ駆動回路１３とを内部に備えている。
【０１０１】
電球形のＬＥＤ照明灯具１０がねじ込まれて装着されるＬＥＤ照明灯具装着部１４と、ライトコントロール器１５とが、交流電源ＡＣに直列に接続される。ＬＥＤ照明灯具装着部１４は例えば室内の天井壁面に配設され、ライトコントロール器１５は例えば室内の側方壁面に配設される。
【０１０２】
電球形のＬＥＤ照明灯具１０がＬＥＤ照明灯具装着部１４に対して着脱自在であるため、例えば、従来は白熱灯、蛍光灯等の照明灯具を用いていた既存の照明機器及び照明システムにおいて、白熱灯、蛍光灯等の照明灯具を電球形のＬＥＤ照明灯具１０に交換することが容易である。
【０１０３】
図１０では、ライトコントロール器１５が位相制御式調光器である場合のライトコントロール器１５の外観を図示しており、つまみ式ボリュームにより調光の度合いを変更できるようにしているが、ライトコントロール器１５は、位相制御式調光器以外のライトコントロール器、例えばプッシュスイッチとホタル回路とからなるライトコントロール器であってもよい。
【０１０４】
上記ではライトコントロール器としてつまみ式ボリュームやプッシュボタンスイッチにより人が直接操作するものを挙げたが、これに限らず、リモコン等の無線信号により人が遠隔操作するものであっても良い。即ち、受信側である前記ライトコントロール器本体に無線信号受信部を設け、送信側である送信機本体（例えば、リモコン送信機、携帯端末等）に前記無線信号受信部へライトコントロール信号（例えば、調光信号、ライトＯＮ／ＯＦＦ信号等）を送信する無線信号送信部を設けることで遠隔操作できる。
【０１０５】
また、ＬＥＤ照明灯具は、電球形のＬＥＤ照明灯具に限らず、例えば、図１１に示す電灯形のＬＥＤ照明灯具１６、環形のＬＥＤ照明灯具１７、又は直管形のＬＥＤ照明灯具１８であってもよい。いずれの形状にしても、ＬＥＤ照明灯具は、ＬＥＤと、ＬＥＤ駆動回路を少なくとも内部に備える構造である。
【符号の説明】
【０１０６】
１  整流回路
２  電圧検出制御回路
３  電圧波形
４、５  電流波形
６、７  輝度波形
８、９  電流波形
１０  電球形のＬＥＤ照明灯具
１１  ｎ個又は２ｎ個のＬＥＤユニット
１２  筐体または基板
１３  本発明に係るＬＥＤ駆動回路
１４  ＬＥＤ照明灯具装着部
１５  ライトコントロール器
１６  電灯形のＬＥＤ照明灯具
１７  環状形のＬＥＤ照明灯具
１８  直管形のＬＥＤ照明灯具
１０１  整流回路
１０２  直列ＬＥＤ群
１０３  バイパス抵抗群
１０４  定電流駆動回路
１０５  電圧比較スイッチング駆動回路
１０６  電圧波形
１０７、１０８  輝度波形
Ａ、Ｂ  端子
Ａ１〜Ａｎ−１  コンパレータ
ＡＣ  交流電源
ＡＮＤ２〜ＡＮＤｎ−１  アンドゲート
ＢＤ１  ブリッジダイオード
ＣＳ０、ＣＳ０’  電流制限回路
ＣＳ１〜ＣＳｎ  電流制限機能付きスイッチ回路
ＤＲ１、ＤＲ２  脈流電圧の分圧抵抗
ＩＮＶ１〜ＩＮＶｎ−１  インバータゲート
Ｌ、Ｎ  接続端子
ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ  ＬＥＤユニット
Ｑ１０１、Ｑ１０２  ｎｐｎトランジスタ
Ｑ１０３、Ｑ１０４  ｎチャンネル電界効果トランジスタ
Ｑｃｓ  ＮＰＮトランジスタ
Ｑｃｓ１、Ｑｃｓ２  ＰＮＰトランジスタ
Ｑｄ１〜Ｑｄｎ、Ｑｕ１〜Ｑｕｎ、Ｑｃｓ０  ＮＰＮトランジスタ
Ｒ１〜Ｒｎ  基準電圧の分圧抵抗
Ｒ１０１〜Ｒ１０６  抵抗
Ｒｃｓｂ、Ｒｃｓｅ  バイアス抵抗
Ｒｃｓｅ１、Ｒｃｓｅ２、Ｒｃｓｃ  抵抗
Ｒｂ１〜Ｒｂｎ、Ｒｅ１〜Ｒｅｎ、Ｒｃｓｃ０、Ｒｃｓｅ０  抵抗
ＲＥＦ１、ＲＥＦ２  基準電圧源
ＳＷ１〜ＳＷｎ  スイッチ回路
ｔ１〜ｔｎ  制御信号入力端子
ｔ１’〜ｔｎ’  スイッチ入力端子
ＺＤ１  定電圧ダイオード
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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