(57)【要約】      （修正有）【課題】フリッカ（ちらつき）がＬＥＤに殆ど生じないか又は全く生じないＬＥＤ点灯装置を提供する。【解決手段】商用電源１からの交流を直流にして出力する入力平滑回路１０と、前記直流を降圧させて脈流のある直流として出力するインバータ回路１１と、前記インバータ回路１１から出力される脈流のある直流を平滑する出力平滑回路１２と、前記出力平滑回路１２により平滑された直流が供給されるＬＥＤモジュール５とを備え、前記出力平滑回路１２は前記ＬＥＤモジュール５と並列に設けられた平滑用のコンデンサＣ３を備えるＬＥＤ点灯装置であって、前記出力平滑回路１２のコンデンサＣ３には、通常使用される一桁の小容量のコンデンサよりも容量が略二桁大きい大容量コンデンサが用いられている。【選択図】図１
2010287430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源からの交流を直流にして出力する入力平滑回路と、前記直流を降圧させて脈流のある直流として出力するインバータ回路と、前記インバータ回路から出力される脈流のある直流を平滑する出力平滑回路と、前記出力平滑回路により平滑された直流が供給されるＬＥＤモジュールとを備え、
前記出力平滑回路は前記ＬＥＤモジュールと並列に設けられた平滑用のコンデンサを備えるＬＥＤ点灯装置であって、
前記出力平滑回路のコンデンサには、通常使用される一桁の小容量のコンデンサよりも容量が略二桁大きい大容量コンデンサが用いられていることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記インバータ回路は、前記入力平滑回路からの直流をＯＮ・ＯＦＦさせるスイッチング素子と、前記スイッチング素子のＯＮ時にエネルギーを蓄積するインダクタと、前記スイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う制御回路を備えることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記インバータ回路は前記出力平滑回路のプラス入力側に直流を流すことが可能に前記スイッチング素子と前記出力平滑回路のプラス入力側との間に介装されたダイオードを備え、前記インダクタは前記ダイオードと前記スイッチング素子との間の配線と前記出力平滑回路のマイナス入力側との間に介装されていると共に、前記インバータ回路は前記トランジスタを流れる電流が所定値以上になったときに、前記スイッチング素子を所定時間オフさせることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
請求項２に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記インバータ回路は前記インダクタとしてのコイルを備え且つ降圧した直流を前記出力平滑回路に供給させるトランスを有すると共に、前記インバータ回路は前記トランジスタを流れる電流が所定値以上になったときに、前記スイッチング素子を所定時間オフさせることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、照明光源としてのＬＥＤを点灯制御するＬＥＤ点灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ照明装置では、ＬＥＤ点灯装置により照明光源としてのＬＥＤ配列（ＬＥＤアレイ）を点灯させるようにしたものが知られている。このＬＥＤ点灯装置としては、商用電源からの交流を整流平滑回路で直流にした後、この直流を降圧チョッパ回路を介して降圧して、降圧した脈流のある直流を出力平滑回路で平滑して照明光源としてのＬＥＤに供給し、このＬＥＤを点灯させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、上述したＬＥＤ点灯装置では、出力平滑回路に容量が１〜２μＦのコンデンサで充分に、目立つようなフリッカ（ちらつき）が生ずることなくＬＥＤを点灯させていた。尚、このＬＥＤ点灯装置では、コンデンサの容量が１〜２μＦと非常に小さいものであるために、全体がコンパクトに構成できていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９６２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したＬＥＤ点灯装置では、わずかなフリッカ（ちらつき）がＬＥＤで生じており、使用者によっては気になる場合があった。
【０００６】
そこで、この発明は、フリッカ（ちらつき）がＬＥＤに殆ど生じないか又は全く生じないＬＥＤ点灯装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、この発明は、商用電源からの交流を直流にして出力する入力平滑回路と、前記直流を降圧させて脈流のある直流として出力するインバータ回路と、前記インバータ回路から出力される脈流のある直流を平滑する出力平滑回路と、前記出力平滑回路により平滑された直流が供給されるＬＥＤモジュールとを備え、
前記出力平滑回路は前記ＬＥＤモジュールと並列に設けられた平滑用のコンデンサを備えるＬＥＤ点灯装置であって、前記出力平滑回路のコンデンサには、通常使用される一桁の小容量のコンデンサよりも容量が略二桁大きい大容量コンデンサが用いられているＬＥＤ点灯装置としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この構成によれば、ＬＥＤにフリッカ（ちらつき）が殆ど生じないか又は全く生じないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明に係るＬＥＤ点灯装置（ＬＥＤ点灯回路）を示す回路図である。
【図２】図１のＬＥＤ点灯装置（ＬＥＤ点灯回路）の入力側の電圧と出力側の電流とを示す説明図である。
【図３】図１のインバータ回路やダイオード等の電圧や電流の説明図である。
【図４】この発明に係るＬＥＤ点灯装置（ＬＥＤ点灯回路）の他の例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［構成］
図１は、この発明に係るＬＥＤ点灯装置（ＬＥＤ点灯回路）を示したものである。この図１において、１は電線１ａ，１ｂを有する商用電源、２は商用電源１に接続して用いられるＬＥＤ点灯装置である。
【００１１】
このＬＥＤ点灯装置２は、調光器３，点灯装置（点灯回路）４，複数のＬＥＤ５ａを備えるＬＥＤモジュール５を備えている。
＜調光器３＞
この調光器３は、入力側が商用電源１の一方の電線１ａに接続されたトライアック（調光素子）６と、このトライアック６に直列に接続されたコイル７と、このトライアック６及びコイル７に並列に接続された位相制御回路８を備えている。この位相制御回路８は、制御信号をトライアック６に入力して、トライアック６をＯＮ／ＯＦＦするようになっている。
＜点灯装置４＞
この点灯装置４は、コイル７に接続された入力端子４ａと、電線１ｂに接続された入力端子４ｂを有する。また、点灯装置４は、ＬＥＤモジュール５のアノード側に接続された出力端子４ｃと、ＬＥＤモジュール５のカソード側に接続された出力端子４ｄを有する。
【００１２】
また、点灯装置４は、入力フィルタ回路９，入力平滑回路１０，インバータ回路１１，出力平滑回路１２を備えている。
（入力フィルタ回路９）
この入力フィルタ回路９は、抵抗Ｒ１，コンデンサＣ１，ラインフィルタＬＦを有する。このラインフィルタＬＦは磁気結合されたコイルＬ１，Ｌ１′を有する。また、抵抗Ｒ１は、一端が入力端子４ａに接続され且つ他端がラインフィルタＬＦのコイルＬ１に接続されている。コンデンサＣ１は、一端が抵抗Ｒ１の他端とコイルＬ１との間に接続され、他端が入力端子４ｂとコイルＬ１′との間に接続されている。
【００１３】
このような入力フィルタ回路９は、商用電源１−調光器３−点灯装置４等の電源ループで発生する減衰振動を防止すると共に、外部への雑音を防止するようになっている。
（入力平滑回路１０）
この入力平滑回路１０は、ダイオードによりブリッジ回路を構成して、交流を脈流を含んだ直流に変換する整流回路（全波整流回路）ＲＣ１を有する。この整流回路ＲＣ１の一つの入力側には、入力フィルタ回路９のコイルＬ１，Ｌ１′が接続されていて、商用電源１からの交流が入力フィルタ回路９を介して入力されるようになっている。
【００１４】
これにより、整流回路ＲＣ１は、調光器３及びラインフィルタＬＦを介して商用電源１から供給される交流電圧を全波整流するようになっている。この整流回路ＲＣ１のプラスの出力側にはプラス側配線１３が接続され、整流回路ＲＣ１のマイナスの出力側にはマイナス側（アース側）配線１４が接続されている。また、プラス側配線１３には点灯装置４のプラス側の出力端子４ｃが接続されている。また、マイナス側配線１４は抵抗Ｒ２，トランジスタＱ１，インダクタＬ２を介して出力端子４ｄが接続されている。
【００１５】
また、入力平滑回路１０は、整流回路ＲＣ１で整流された交流電圧を平滑するコンデンサＣ２を備えている。尚、このコンデンサＣ２は、整流回路ＲＣ１のプラス側配線１３と、マイナス側配線１４とに接続されている。
（インバータ回路１１）
このインバータ回路１１は、入力平滑回路１０からの直流電圧を所定の直流電圧に変換する一般的な降圧チョッパ回路が用いられている。
【００１６】
このインバータ回路１１は、ダイオードＤ１，トランジスタ（スイッチング素子）Ｑ１，抵抗Ｒ２，インダクタＬ２を有する。
【００１７】
この抵抗Ｒ２，トランジスタＱ１，インダクタＬ２は、マイナス側配線１４の途中に介装されていると共に、この順に整流回路ＲＣ１から出力端子４ｄ側に配列されている。
【００１８】
また、ダイオードＤ１は、アノード側がトランジスタＱ１に接続され、且つカソード側がプラス側配線１３に接続されている。尚、１４ａ，１４ｂはマイナス側配線１４の一部の配線である。そして、配線１４ａはダイオードＤ１とトランジスタＱ１を接続し、配線１４ｂは出力端子４ｄと配線１４ａ途中をインダクタＬ２を介して接続している。
【００１９】
さらに、インバータ回路１１は、トランジスタＱ１をＯＮ・ＯＦＦ制御する制御回路（制御ＩＣ）ＩＣ１を有する。この制御回路ＩＣ１は、抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ１のベースに制御信号を入力することにより、トランジスタＱ１をＯＮさせるようになっている。
【００２０】
また、制御回路ＩＣ１は、配線１５を介して抵抗Ｒ２とトランジスタＱ１との間を流れる電流を検出し、所定値以上の電流が流れると、制御信号の出力を中断してトランジスタＱ１のベースへの制御信号の入力を停止するようになっている。
（出力平滑回路１２）
この出力平滑回路１２はコンデンサＣ３を有する。このコンデンサＣ３は、一端がダイオードＤ１のカソード側と出力端子４ｃとの間において配線１３に接続され、且つ他端がインダクタＬ２の他端と出力端子４ｄとの間において配線１４ｂに接続されている
このコンデンサＣ３には、容量が通常一桁の小容量コンデンサに比べて、容量が三桁の大容量コンデンサが用いられている。例えば、通常の小容量コンデンサは例えば1〜２μＦであるのに対して、コンデンサＣ３には１００μＦ以上又は４００μＦ以上の大容量コンデンサが用いられている。すなわち、コンデンサＣ３には小容量コンデンサの数百倍の大容量のコンデンサが用いられている。尚、コンデンサＣ３が１００μＦから４００μまでの間、およびコンデンサＣ３が４００μ以上であれば目で全く認識されなくなる。
［作用］
次に、このような構成の作用を説明する。
【００２１】
商用電源１から図２（ａ）のような半周期Ｔの正弦波形の交流電圧（周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧）が調光器３に入力されると、調光器３からは図２（ｂ）のように電圧波形の間隔ｔ１だけカット制御された交流電圧が出力される。この際の交流電流は、図２（ｃ）のように正側で立ち上がり及び立ち下がりの部分が鋭角のピークｉ１，ｉ２の波形を有する。同様に負側でピーク−ｉ１，−ｉ２を有する。この図２（ｂ）の交流電圧および図２（ｃ）の交流電流は、点灯装置４に入力端子４ａ，４ｂから入力される。
【００２２】
この図２（ｂ）の交流電圧および図２（ｃ）の交流電流は入力フィルタ回路９に入力される。この入力フィルタ回路９からの交流電圧は入力平滑回路１０に入力される。この交流電圧は、入力平滑回路１０の整流回路ＲＣ１で全波整流されてコンデンサＣ２で平滑された後に、入力平滑回路１０から脈流を有する直流電圧として出力される。そして、この脈流を有する直流電圧は、インバータ回路１１に印加される。
【００２３】
この入力平滑回路１０からの脈流を含む直流電圧はコンデンサＣ３及びＬＥＤモジュール５に印加され、コンデンサＣ３及びＬＥＤモジュール５を介してトランジスタＱ１に印加される。
（トランジスタＱ１のＯＮ）
一方、インバータ回路１１の制御回路ＩＣ１は、例えば約１００ｋＨｚの周波数の制御信号をトランジスタＱ１のベースに入力する。この際、制御回路ＩＣ１は、所定の半周期ＳＴ（期間ｓｔ１＋ｓｔ）毎に、制御信号をトランジスタＱ１のベースに期間ｓｔの間入力して、所定の半周期Ｔ毎にトランジスタＱ１を期間ｓｔの間だけＯＮさせる。
【００２４】
これに伴い、トランジスタＱ１には、図３（ａ）のように期間ｓｔの間は電流Ｑ１ｉが流れる。この際、トランジスタＱ１の電圧は、図３（ａ）のように期間ｓｔの間は「０」となる。
【００２５】
また、ダイオードＤ１には、図３（ｂ）のように期間ｓｔの間は電流が流れない状態となり、ダイオードＤ１の電圧は図３（ｂ）のように期間ｓｔの間はＤ１ｖとなる。
【００２６】
このような制御回路ＩＣ１によるトランジスタＱ１のＯＮ制御に伴い、トランジスタＱ１のＯＮしているときにはＬＥＤモジュール５，インダクタＬ２，トランジスタＱ１，抵抗Ｒ２に電流Ｉｏ−Ｑが流れる。この電流Ｉo-ＱによりインダクタＬ２の両端間には、電圧Ｌ２ｖが図３（ｃ）のように期間ｓｔの間だけ発生する。
（トランジスタＱ１のＯＦＦ）
そして、このトランジスタＱ１と抵抗Ｒ２との間を流れる電流は制御回路ＩＣ１により配線１５を介して検出されていて、インダクタＬ２流れる電流Ｉｏ−Ｑが所定値以上になると、制御回路ＩＣ１はトランジスタＱ１への制御信号を停止させて、トランジスタＱ１をＯＦＦさせる。
【００２７】
これに伴い、トランジスタＱ１には、図３（ａ）のように期間ｓｔ１の間は電流が流れない状態となる。この際、トランジスタＱ１の電圧は、図３（ａ）のように期間ｓｔ１の間はＱ１ｖとなる。
【００２８】
また、ダイオードＤ１には、図３（ｂ）のように期間ｓｔ１の間は電流Ｄ１ｉが流れる。この際、ダイオードＤ１の電圧は、図３（ｂ）のように期間ｓｔ１の間は「０」となる。
（ＬＥＤモジュール５の点灯状態）
このような制御回路ＩＣ１によるトランジスタＱ１のＯＮ・ＯＦＦ制御は繰り返し行われる。そして、トランジスタＱ１のＯＮしているときにはＬＥＤモジュール５，インダクタＬ２，トランジスタＱ１，抵抗Ｒ２に電流Ｉｏ−Ｑが流れ、トランジスタＱ１のＯＦＦしているときにはＬＥＤモジュール５，インダクタＬ２，ダイオードＤ１に電流Ｉｏ−Ｄが流れる。
【００２９】
この際、インダクタＬ２の両端間の電圧は、図３（ｃ）のように期間ｓｔ１の間「０」となると共に、期間ｓｔの間だけＬ２ｖとなる。
【００３０】
しかも、インダクタＬ２を流れる電流は図３（ｃ）のようにＬ２ｉ（Ｑ１ｉ＋Ｄ１ｉ）で示すようにコンデンサＣ３によりさらに平滑されるので、ＬＥＤモジュール５を流れる電流Ｉｏ−ＱによりＬＥＤモジュール５が点灯されても、ＬＥＤモジュール５にはフリッカ（ちらつき）が生じることはない。
【００３１】
尚、点灯装置４は制御回路ＩＣ１で決定される動作周波数（数十ｋＨｚ以上）でインダクタＬ２およびＬＥＤモジュール５に脈流電流が流れる。この脈流電流の波形は、トランジスタＱ１を流れる電流変化とインダクタＬ２を流れる電流変化をあわせた形状となる。この際、コンデンサＣ３が小容量の場合にはＬＥＤモジュール５に流れる脈流電流の波形の変化大きいために、ＬＥＤモジュール５は商用周波数でフリッカ（ちらつき）が生じる。
【００３２】
しかし、本実施例におけるようにコンデンサＣ３を大容量化することにより、図２（ｅ）のように全周期に渡って電流Ｉ２が連続すると共に、脈流電流の波形の変化が非常に小さいため、商用電源の商用周波数によりＬＥＤモジュール５のフリッカ（ちらつき）が認識されなくなる。
【００３３】
ここで、コンデンサＣ３を大容量化すると、フリッカ（ちらつき）が認識されなくなる。すなわちコンデンサＣ３を１００μＦ以上から４００μＦの間、及びコンデンサＣ３を４００μＦ以上とすればフリッカ（ちらつき）が目で全く認識されなくなる。
【００３４】
また、図２（ｄ）のように半周期Ｔ毎に期間ｔの間だけＬＥＤ点灯装置２に電流Ｉ１を流したとすると、ＬＥＤモジュール５のＬＥＤ５ａに流れる電流Ｉ２は図２（ｅ）のようにＩ１×（ｓｔ／ＳＴ）となり減少し暗くなるため、この平均電流を見越した出力電流値に変更する必要がある。この変更は抵抗Ｒ２の値を変更することにより実現できる。
［変形例１］
以上説明した実施例は、降圧チョッパ回路方式とした非絶縁型での例を示したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図４に示したように、インバータ回路１１と出力平滑回路１２との間にトランスＴＲを挿入してＯＮ−ＯＦＦ回路方式やＯＮ−ＯＮ回路方式などの絶縁型とすることもできる。
【００３５】
この図４のトランスＴＲは、インダクタとしての一次コイルＬａ及び二次コイルＬｂを有する。この一次コイルＬａはプラス側配線１３（入力平滑回路１０のプラス側）とトランジスタＱ１との間に介装された二次コイルＬｂは一次コイルＬａに磁気結合されている。
【００３６】
また、出力平滑回路１２は、カソード側が配線１３ｄを介して出力端子４ｃに接続されたダイオードＤ１を有する。このダイオードＤ１のアノード側と出力平滑回路１２の配線１４ｂとの間にトランスＴＲの二次コイルＬｂが介装されている。
【００３７】
この構成では、トランジスタＱ１が制御回路ＩＣ１によりＯＮさせられると、トランスＴＲの一次コイルＬａに脈流のある直流電流が流れて、トランスＴＲの二次コイルＬｂに脈流のある直流電圧が発生する。この脈流のある直流電圧は、ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ３により更に平滑されて、出力端子４ｃ，４ｄ間に印加される。これにより、入力平滑回路９から出力される脈流の直流電流は、更に平滑されて出力端子４ｃ，４ｄに接続された図示しないＬＥＤモジュール（図１のモジュール５）に流れる。これに伴い、ＬＥＤモジュールが直流電流により点灯させられる。
【００３８】
一方、トランジスタＱ１が制御回路ＩＣ１によりＯＦＦさせられると、コンデンサＣ３に蓄積されたエネルギーによりトランスＴＲ及びダイオードＤ１を介して出力端子４ｃ，４ｄに接続された図示しないＬＥＤモジュール（図１のモジュール５）に流れる。これに伴い、ＬＥＤモジュールが直流電流により点灯させられる。
【００３９】
この作用以外は、上述した実施例のインダクタＬ２がトランスＴＲになるのみで、上述した実施例と実質的に同じである。従って、この構成でも上述した実施例と同様な制御を行うように設定できる。
【００４０】
以上説明したように、この発明の実施の形態のＬＥＤ点灯装置は、商用電源１からの交流を直流にして出力する入力平滑回路１０と、前記直流を降圧させて脈流のある直流として出力するインバータ回路１１と、前記インバータ回路１１から出力される脈流のある直流を平滑する出力平滑回路１２と、前記出力平滑回路１２により平滑された直流が供給されるＬＥＤモジュール５とを備えている。また、前記出力平滑回路１２は前記ＬＥＤモジュール５と並列に設けられた平滑用のコンデンサＣ３を備えている。しかも、前記出力平滑回路１２のコンデンサＣ３には、通常使用される一桁の小容量のコンデンサよりも容量が略二桁大きい大容量コンデンサが用いられている。
【００４１】
この構成によれば、ＬＥＤにフリッカ（ちらつき）が全く生じないようにできる。
【００４２】
また、この発明の実施の形態のＬＥＤ点灯装置において、前記インバータ回路１１は、前記入力平滑回路１０からの直流をＯＮ・ＯＦＦさせるスイッチング素子と、前記スイッチング素子（トランジスタＱ１）のＯＮ時にエネルギーを蓄積するインダクタＬ２と、前記スイッチング素子（トランジスタＱ１）のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う制御回路ＩＣ１を備えている。
【００４３】
この構成によれば、簡単な構成でＬＥＤにフリッカ（ちらつき）が全く生じないようにできる。
【００４４】
さらに、この発明の実施の形態のＬＥＤ点灯装置において、前記インバータ回路１１は前記出力平滑回路１２のプラス入力側に直流を流すことが可能に前記スイッチング素子（トランジスタＱ１）と前記出力平滑回路１２のプラス入力側との間に介装されたダイオードＤ１を備えている。また、前記インダクタＬ２は、前記ダイオードＤ１と前記スイッチング素子（トランジスタＱ１）との間の配線１４ａと前記出力平滑回路１２のマイナス入力側との間に介装されている。さらに、前記インバータ回路は前記トランジスタを流れる電流が所定値以上になったときに、前記スイッチング素子を所定時間オフさせるようになっている。
【００４５】
この構成によれば、簡単な構成でスイッチング素子をオンオフして、ＬＥＤにフリッカ（ちらつき）が全く生じないようにできる。
【００４６】
また、この発明の実施の形態のＬＥＤ点灯装置において、前記インバータ回路１１は前記インダクタとしてのコイル（Ｌ，Ｌａ．Ｌｂ）を備え且つ降圧した直流を前記出力平滑回路１２に供給させるトランスを有する。しかも、前記インバータ回路は前記トランジスタを流れる電流が所定値以上になったときに、前記スイッチング素子を所定時間オフさせるようになっている。
【００４７】
この構成によれば、簡単な構成でスイッチング素子をオンオフして、ＬＥＤにフリッカ（ちらつき）が全く生じないようにできる。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・商用電源
１０・・・入力平滑回路
１１・・・インバータ回路
１２・・・出力平滑回路
５・・・ＬＥＤモジュール
Ｃ３・・・コンデンサ
Ｑ１・・・トランジスタ（スイッチング素子）
Ｌ２・・・インダクタ
ＩＣ１・・・制御回路
Ｄ１・・・ダイオード
ＴＲ・・・トランス
Ｌａ・・・一次コイル
Ｌｂ・・・二次コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010287430.tif 000005
【図４】
2010287430.tif 000006