(57)【要約】【課題】  簡単な回路構成で、製品寿命の低下や発光効率の低下を抑え、且つ、ＬＥＤの発光強度を安定させることができる電流制御のＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】  トランス１０の１次側に電力を供給する直流電源を備えてなる電源回路２０と、電源回路２０からトランス１０の１次側への電力供給のオンオフを設定するスイッチング回路３０と、スイッチング回路３０のオンオフ時間の比率を変更するオンオフ制御によりＬＥＤ５０の発光強度を制御する制御回路４０と、トランス１０の２次側に、整流回路４２を介さずに直接接続された１または複数のＬＥＤ５０と、を備える。【選択図】        図１
2010040331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの１次側に電力を供給する直流電源を備えてなる電源回路と、
前記電源回路から前記トランスの１次側への電力供給のオンオフを設定するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路のオン時間とオフ時間の比率を制御するオンオフ制御を行う制御回路と、
前記トランスの２次側に、整流回路を介さずに直接接続された１または複数のＬＥＤと、を備えることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記トランスの１次側に、前記トランスの２次側の電力をモニタするモニタ回路を備え、
前記制御回路が、前記モニタ回路によってモニタされた電力に応じて、前記スイッチング回路のオンオフ制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記トランスが、１次側に１次巻き線及び前記モニタ回路を構成する３次巻き線を備え、２次側に２次巻き線を備えて構成され、
前記電源回路が、前記トランスの１次巻き線に電力を供給するように構成され、
前記スイッチング回路が、前記電源回路から前記１次巻き線への電流経路上に前記１次巻き線と直列に接続されたスイッチング素子を備えて構成され、
前記制御回路が、前記３次巻き線の電力に応じて前記スイッチング素子のオンオフ制御を行うように構成され、
前記１または複数のＬＥＤが、前記２次巻き線の両端間に直接接続されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記制御回路が、ＰＷＭコンパレータを備え、前記ＰＷＭコンパレータの負側入力端子に前記３次巻き線の両端間の電圧に応じた電圧信号が入力され、前記ＰＷＭコンパレータの正側入力端子に三角波信号が入力されることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記制御回路が、前記３次巻き線の両端間の電圧を分圧する分圧回路を備え、前記分圧回路の出力信号が、前記ＰＷＭコンパレータの負側入力端子に前記電圧信号として入力されることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
前記分圧回路が、可変抵抗素子を備えて構成されることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
前記スイッチング回路のオンオフのスイッチング周波数が１０ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ、可視光発光ダイオード）の発光制御を行うＬＥＤ照明装置、特に、１次側に供給された電力を２次側に伝達するトランスと電力供給のオンオフを制御するスイッチング回路を備えたＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ照明装置においてＬＥＤの発光強度を制御する方法には、ＬＥＤに印加する電圧値を制御する電圧制御、ＬＥＤに流れる電流量を制御する電流制御がある。
【０００３】
先ず、電圧制御によりＬＥＤの発光強度を制御する場合について説明する。ここで、図５は、電圧制御によりＬＥＤの発光強度を制御するＬＥＤ照明装置の概略回路図（概念図）を示している。また、図６は、ＬＥＤの特性として、ＬＥＤの発光強度と電流値の相関関係を示している。
【０００４】
図５に示すＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ及び制御回路等に交流電力を供給する交流電源１０１と、ＬＥＤ１０２と、負荷１０３とで構成されている。図５において、電流値Ｉは、以下の数１で表される。
【０００５】
［数１］
Ｉ＝Ｖｃ−Ｖｆ（Ｔ）／Ｒ（Ｔ）
【０００６】
ここで、Ｖｃは直流電源１０１の電圧値、Ｖｆ（Ｔ）はＬＥＤ１０２の順方向電圧値、Ｒ（Ｔ）は負荷１０３の抵抗値である。ＬＥＤ１０２及び負荷１０３は、温度依存特性を持つため、温度Ｔの関数で示されている。
【０００７】
ところで、図６に示すように、ＬＥＤの発光強度は電流値によって決まるため、電圧制御のＬＥＤ照明装置では、ＬＥＤ１０２に流れる電流値が一定になるように電圧値を制御する必要が生じる。しかし、ＬＥＤ１０２は、温度による劣化や通電に伴う特性劣化（経年劣化）により、同じ電圧値であっても、製品の使用状態や使用時間によってＬＥＤの発光強度が異なる可能性がある。また、製造ばらつきによるＬＥＤの特性ばらつきにより、製品毎にＬＥＤの発光強度が異なる可能性が生じるという問題があった。
【０００８】
ここで、図７は、白色ＬＥＤの順方向電流に対する順方向電圧の関係例を示しており、Ｌｓｔｄは順方向電圧の標準値を、Ｌｍａｘは順方向電圧の最大値を夫々示している。図７から分かるように、例えば、順方向電流が２０ｍＡの場合、電圧値は標準値が３．４Ｖ、最大値が３．９Ｖとなる。従って、図７に示す特性のＬＥＤの場合、ＬＥＤに印加する電圧の電圧値を一定にすると、製造ばらつき等によるＬＥＤの特性ばらつきにより、製品毎にＬＥＤの発光強度が異なることとなる。
【０００９】
このため、従来のＬＥＤ照明装置では、発光強度の調整精度の観点から、ＬＥＤの発光強度の制御を電流制御により行うことが主流となっている。
【００１０】
図８は、電流制御によりＬＥＤの発光強度を制御するＬＥＤ照明装置の一構成例を示している。図８に示すＬＥＤ照明装置２００は、小型の絶縁型電源であるフライバック型電源を用いている。
【００１１】
ＬＥＤ照明装置２００は、図８に示すように、１次側に１次巻き線２１１を備え、２次側に２次巻き線２１２を備えたトランス２１０と、トランス２１０の１次巻き線２１１に直流電力を供給する電源回路２０と、電源回路２０からトランス２１０の１次巻き線２１１への経路上に直列に接続されたトランジスタ３０と、トランス２１０の２次巻き線２１２に接続された整流回路２２０と、整流回路２２０を介して接続されたＬＥＤ５０と、トランス２１０の２次巻き線２１２からＬＥＤ５０に供給される電流量を監視し、電流量が所定値を超えた場合に電流監視信号ＳｃＩを出力する電力監視回路２３０と、フォトカプラ２５０を介して電力監視回路２３０から電流監視信号ＳｃＩを受け取り、電流監視信号ＳｃＩに基づいてトランジスタ３０のオンオフ制御を行うＰＷＭ制御回路２４０と、を備えて構成されている。
【００１２】
電源回路２０は、ダイオードブリッジ２１とコンデンサ２２で構成された整流回路と、交流電源２３で構成されている。交流電源２３は、商用電源である。電源回路２０の整流回路は、交流電源２３からの交流電圧を直流電圧に変換し、トランス２１０の１次巻き線２１１に印加する。
【００１３】
電力監視回路２３０は、ここでは、ＬＥＤ５０に供給される電流値だけでなく、ＬＥＤ５０に過電圧が印加されるのを防止するため、電圧値の監視も行う。電力監視回路２３０は、電圧値が一定値を超えた場合に、電圧監視信号ＳｃＶを出力する。
【００１４】
ＰＷＭ制御回路２４０は、トランス２１０の２次側に接続されたＬＥＤ５０の発光強度が一定になるように、トランジスタ３０のオン時間とオフ時間の比率（デューティ比）を調整する。ここでは、ＬＥＤ５０の発光強度が電流量によって規定されるため、ＰＷＭ制御回路２４０は、ＬＥＤ５０に供給される電力量が一定になるように、トランジスタ３０のデューティ比の調整を行う。
【００１５】
続いて、ＰＷＭ制御回路２４０によるＬＥＤ５０の発光強度の調整について説明する。
【００１６】
トランジスタ３０がオン状態になると、トランス２１０の１次巻き線２１１には電流が流れ、磁気エネルギが発生する。このとき、トランス２１０の２次巻き線２１２に電力が発生するが、整流回路２２０のダイオードに対し逆方向電圧となるため、２次巻き線２１２の電流が遮断される。これにより、トランス２１０に磁気エネルギが蓄積される。トランジスタ３０がオフ状態になると、トランス２１０の１次巻き線２１１の電流が遮断される。そうすると、トランス２１０に蓄積された磁気エネルギにより２次側に電力が発生するが、トランジスタ３０がオン状態の場合とは逆に、整流回路２２０のダイオードに対し順方向電圧となるため、２次巻き線２１２に電流が流れることとなる。これにより、トランジスタ３０がオン状態の間に蓄積された磁気エネルギが、トランス２１０の２次側に放出される。
【００１７】
ＰＷＭ制御回路２４０は、トランジスタ３０を交互にオンオフさせ、トランス２１０における磁気エネルギの蓄積放出を交互に行うことにより、トランス２１０の２次側に、断続的に電力を供給する。尚、トランス２１０の２次側に供給された電力は、整流回路２２０により整流され、連続的に一定量の直流電圧がＬＥＤ５０に供給される。
【００１８】
ＰＷＭ制御回路２４０は、電力監視回路２３０からフォトカプラ２５０を介して電流監視信号ＳｃＩを受け付けると、トランジスタ３０のオフ時間を長くして、ＬＥＤ５０に供給される電流量が少なくなるように調整する。また、ＰＷＭ制御回路２４０は、電力監視回路２３０からフォトカプラ２５０を介して電圧監視信号ＳｃＶを受け付けた場合も同様に、トランジスタ３０のオフ時間が長くなるように制御する。ＰＷＭ制御回路２４０は、電力監視回路２３０から電流監視信号ＳｃＩ及び電圧監視信号ＳｃＶの何れも出力されていないときは、トランジスタ３０のオン時間を長くして、ＬＥＤ５０に供給される電流量が多くなるように調整する。このように制御することにより、ＬＥＤ５０に供給される電流量がほぼ一定量となり、ＬＥＤ５０の発光強度を安定させることができる。
【００１９】
尚、従来のＬＥＤ照明装置としては、例えば、１次側に供給された電力を２次側に伝達するトランスとトランスの２次側に設けられた整流回路とを用い、交流電力を直流電力に変換する直流電圧変換回路と、トランスの２次側においてＬＥＤを流れる電流を検出する電流検出手段と、直流電圧変換回路に接続された１または複数のＬＥＤで構成されたＬＥＤモジュールと、直流電圧変換回路とＬＥＤモジュールの電力供給経路上に設けられたスイッチング回路と、を備えるＬＥＤ照明装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【００２０】
また、従来の他のＬＥＤ照明装置としては、例えば、トランスの１次側に交流電力を供給する交流電源と、トランスの２次側にコンデンサを介して接続された２つのＬＥＤからなるＬＥＤモジュールと、を備え、ＬＥＤモジュールが、２つのＬＥＤを並列に、順方向が互いに逆方向となるように接続して構成されているＬＥＤ照明装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【００２１】
【特許文献１】特開２００５−１４２１３７号公報
【特許文献２】特開平１１−３３０５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、一般的に、電流制御のＬＥＤ照明装置は、電圧制御のＬＥＤ照明装置より、回路構成が複雑になり部品点数が多くなる傾向がある。
【００２３】
更に、上述したように、図８に示すＬＥＤ照明装置や、上記特許文献１及び特許文献２に記載のＬＥＤ照明装置では、トランスの２次側に整流回路やコンデンサ等を設ける構成となっているが、整流回路等で用いられるコンデンサとしては、電解コンデンサが主流である。しかし、電解コンデンサは、一般的に、温度によって特性の劣化が進むという性質を持っている。トランスの２次側にコンデンサを用いるＬＥＤ照明装置では、ＬＥＤの発光に伴う発熱により、回路温度が上昇することから、電解コンデンサの特性を劣化させる可能性があり、これによって、ＬＥＤ照明装置の製品寿命を低下させる可能性があるという問題があった。
【００２４】
更に、上記特許文献１に記載のＬＥＤ照明装置は、スイッチング回路が直流電圧変換回路の出力側に設けられ、直流電圧変換回路により生成した直流電力の供給可否によってＬＥＤの発光強度の制御を行う構成であるため、電源効率の向上が課題となっている。
【００２５】
従って、電圧制御に比べ比較的精密に発光強度を制御可能な電流制御により、簡素な回路構成で、製品寿命の低下や発光効率の低下を防止または軽減でき、且つ、ＬＥＤの発光強度を安定させることができるＬＥＤ照明装置が求められている。
【００２６】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な回路構成で、製品寿命の低下や発光効率の低下を抑えることが可能な電流制御のＬＥＤ照明装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記目的を達成するための本発明に係るＬＥＤ照明装置は、トランスの１次側に電力を供給する直流電源を備えてなる電源回路と、前記電源回路から前記トランスの１次側への電力供給のオンオフを設定するスイッチング回路と、前記スイッチング回路のオン時間とオフ時間の比率を制御するオンオフ制御を行う制御回路と、前記トランスの２次側に、整流回路を介さずに直接接続された１または複数のＬＥＤと、を備えることを第１の特徴とする。
【００２８】
上記特徴の本発明に係るＬＥＤ照明装置は、前記トランスの１次側に、前記トランスの２次側の電力をモニタするモニタ回路を備え、前記制御回路が、前記モニタ回路によってモニタされた電力に応じて、前記スイッチング回路のオンオフ制御を行うことを第２の特徴とする。
【００２９】
上記特徴の本発明に係るＬＥＤ照明装置は、前記トランスが、１次側に１次巻き線及び前記モニタ回路を構成する３次巻き線を備え、２次側に２次巻き線を備えて構成され、前記電源回路が、前記トランスの１次巻き線に電力を供給するように構成され、前記スイッチング回路が、前記電源回路から前記１次巻き線への電流経路上に前記１次巻き線と直列に接続されたスイッチング素子を備えて構成され、前記制御回路が、前記３次巻き線の電力に応じて前記スイッチング素子のオンオフ制御を行うように構成され、前記１または複数のＬＥＤが、前記２次巻き線の両端間に直接接続されることを第３の特徴とする。
【００３０】
上記特徴の本発明に係るＬＥＤ照明装置は、前記制御回路が、ＰＷＭコンパレータを備え、前記ＰＷＭコンパレータの負側入力端子に前記３次巻き線の両端間の電圧に応じた電圧信号が入力され、前記ＰＷＭコンパレータの正側入力端子に三角波信号が入力されることを第４の特徴とする。
【００３１】
上記特徴の本発明に係るＬＥＤ照明装置は、前記制御回路が、前記３次巻き線の両端間の電圧を分圧する分圧回路を備え、前記分圧回路の出力信号が、前記ＰＷＭコンパレータの負側入力端子に前記電圧信号として入力されることを第５の特徴とする。
【００３２】
上記特徴の本発明に係るＬＥＤ照明装置は、前記分圧回路が、可変抵抗素子を備えて構成されることを第６の特徴とする。
【００３３】
上記何れかの特徴の本発明に係るＬＥＤ照明装置は、前記スイッチング回路のオンオフのスイッチング周波数が１０ｋＨｚ以上であることを第７の特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
上記特徴のＬＥＤ照明装置によれば、トランスの２次側に、整流回路等を介さずに、即ち、トランスの２次側にはコンデンサ等を用いない構成であることから、回路構成が簡素であり、且つ、電解コンデンサの温度劣化や経年劣化に起因する製品寿命の低下を抑制できる。また、上記特徴のＬＥＤ照明装置によれば、制御回路により、スイッチング回路のオンオフ制御を行うので、トランスの２次側の電力（電流量）を一定に安定させることが可能になる。
【００３５】
尚、ＬＥＤに定常電流を流し、その電流値の調整によりＬＥＤの発光強度を調整する構成のＬＥＤ照明装置の場合、ＬＥＤの最大定格電流を超えない範囲で、且つ、一定の安全マージンを見込んで電流値を設定する必要が生じる。これに対し、上記特徴のＬＥＤ照明装置によれば、ＬＥＤの発光強度の調整を、スイッチング回路のオン時間とオフ時間の比率を調整して行うので、ＬＥＤに連続して電流が流れる時間が短く、ＬＥＤに定常電流を流す構成のＬＥＤ照明装置に比べ、ＬＥＤを損傷させる確率が低く、ＬＥＤの最大定格電流に対する安全マージンを少なくすることが可能になる。
【００３６】
特に、室内照明の照明装置のように、ＬＥＤの発光強度を段階的に設定する必要がある用途で用いられるＬＥＤ照明装置では、ＬＥＤの発光強度の調整範囲が大きいことが望ましいが、上述したように、上記特徴のＬＥＤ照明装置によれば、ＬＥＤの発光強度の調整を、スイッチング回路のオン時間とオフ時間の比率を調整して行うので、ＬＥＤの最大定格電流に対する安全マージンを少なくすることが可能になる、即ち、ＬＥＤの発光強度の調整範囲をより大きくとることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明に係るＬＥＤ照明装置（以下、適宜「本発明装置」と略称する）の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３８】
先ず、本発明装置の構成について、図１を基に説明する。ここで、図１は、本発明装置１の一構成例を示している。
【００３９】
本発明装置１は、図１に示すように、トランス１０の１次側に電力を供給する直流電源を備えてなる電源回路２０と、電源回路２０からトランス１０の１次側への電力供給のオンオフを設定するスイッチング回路３０と、スイッチング回路３０のオン時間とオフ時間の比率を制御するオンオフ制御を行う制御回路４０と、トランス１０の２次側に、整流回路４２を介さずに直接接続された１または複数のＬＥＤ５０と、を備えて構成されている。
【００４０】
ＬＥＤ５０は、図１では、説明のために、１つのＬＥＤ５０について示しているが、複数のＬＥＤ５０を夫々並列に接続した並列回路や、複数のＬＥＤ５０を直列に接続したＬＥＤ直列回路、ＬＥＤ直列回路の複数を並列に接続したＬＥＤアレイ、１または複数のＬＥＤアレイを直列に接続したＬＥＤアレイ群等、任意の構成であっても良い。但し、ＬＥＤ５０を複数備える場合には、各ＬＥＤ５０の順方向電圧が同じ方向になるように構成する。また、本発明装置１のＬＥＤ５０は、図１に示すように、整流回路４２やその他の回路を介さずに、後述するトランス１０の２次巻き線１２の両端間に直接接続されている。
【００４１】
本発明装置１のトランス１０は、１次側に１次巻き線１１及び３次巻き線１３を備え、２次側に２次巻き線１２を備えて構成されている。３次巻き線１３は、２次側の電力をモニタするモニタ回路を構成している。
【００４２】
電源回路２０は、図１に示すように、ダイオードブリッジ２１とコンデンサ２２を並列接続して構成された整流回路４２と、交流電源２３で構成されており、整流回路４２の一端（出力）がトランス１０の１次巻き線１１の一端と接続されている。交流電源２３は、本実施形態では、商用電源を想定している。電源回路２０は、交流電源２３からの交流電力を、ダイオードブリッジ２１とコンデンサ２２により直流電力に変換して、トランス１０の１次巻き線１１に供給する。
【００４３】
スイッチング回路３０は、本実施形態ではスイッチング素子としてのトランジスタ３０で構成されており、トランジスタ３０のベース端子が制御回路４０の出力に、コレクタ端子がトランス１０の１次巻き線１１の他端に、エミッタ端子が電源回路２０の整流回路４２の他端に、夫々接続されている。
【００４４】
制御回路４０は、３次巻き線１３の電力に応じてトランジスタ３０のオンオフ制御を行うように構成されている。
【００４５】
より具体的には、制御回路４０は、図１に示すように、ＰＷＭコンパレータ４１を備え、ＰＷＭコンパレータ４１の負側入力端子に３次巻き線１３の両端間の電圧に応じた電圧信号が入力され、ＰＷＭコンパレータ４１の正側入力端子に三角波信号生成回路４４から出力された三角波信号が入力されるように構成されており、ＰＷＭコンパレータ４１の出力端子が、スイッチング回路３０を構成するトランジスタ３０のベース端子に接続されている。
【００４６】
更に、本実施形態の制御回路４０は、図１に示すように、３次巻き線１３の電圧を整流する整流回路４２と、整流回路４２によって整流された３次巻き線１３の両端間の電圧を分圧する分圧回路４３を備え、分圧回路４３の出力信号が、ＰＷＭコンパレータ４１の負側入力端子に電圧信号として入力されている。
【００４７】
制御回路４０の整流回路４２は、図１に示すように、ダイオード４２ａとコンデンサ４２ｂを備えて構成されている。ダイオード４２ａは、入力端子がトランス１０の３次巻き線１３の一端に、出力端子が分圧回路４３に夫々接続されている。コンデンサ４２ｂは、一端がダイオード４２ａの出力端子に、他端がトランス１０の３次巻き線１３の他端及び電源回路２０の整流回路４２の他端に夫々接続されている。
【００４８】
制御回路４０の分圧回路４３は、図１に示すように、抵抗素子４３ａと可変抵抗素子４３ｂを備えて構成されている。抵抗素子４３ａの一端が整流回路４２のダイオード４２ａの出力端子に、他端が可変抵抗素子４３ｂの一端に接続され、可変抵抗素子４３ｂの他端が、トランス１０の３次巻き線１３の他端及び電源回路２０の整流回路４２の他端に接続されている。更に、抵抗素子４３ａと可変抵抗素子４３ｂの接続点がＰＷＭコンパレータ４１の負側入力端子と接続されている。
【００４９】
次に、本発明装置１の動作原理について、図１〜図７を基に説明する。ここで、図２は、本発明装置１の動作原理を説明するための概念図である。図４は、制御回路４０を構成するＰＷＭコンパレータ４１の各入力信号及び出力信号夫々の信号波形を示している。
【００５０】
トランジスタ３０がオン状態になると、トランス１０の１次巻き線１１には電流が流れ、磁気エネルギが発生する。このとき、トランス１０の２次巻き線１２に電力が発生するが、ＬＥＤ５０の逆方向電圧となるため、トランス１０の２次巻き線１２に電流は流れず、磁気エネルギが蓄積される。また、ＬＥＤ５０に電流は流れず、消灯する。トランジスタ３０がオフ状態になると、トランス１０の１次巻き線１１の電流が遮断される。そうすると、トランス１０に蓄積された磁気エネルギにより２次側に電力が発生するが、トランジスタ３０がオン状態の場合とは逆に、ＬＥＤ５０の順方向電圧となるため、２次巻き線１２に電流が流れ、磁気エネルギが放出される。このとき、ＬＥＤ５０に電流が流れ、発光する。更に、トランス１０の１次側に設けられた３次巻き線１３は、トランス１０の２次側に設けられた２次巻き線１２に現れる電力（電流）を模擬的に生成する。
【００５１】
ここで、図３は、トランジスタ３０をオン状態とオフ状態に交互に切り替える場合のトランジスタ３０及びトランス１０の状態を示している。図３において、Ｖｂはトランジスタ３０のベース端子の電圧波形を、Ｉ１はトランス１０の１次巻き線１１に流れる電流の電流波形を、Ｉ２はトランス１０の２次巻き線１２に流れる電流の電流波形を、Ｖｃｅはトランジスタ３０のコレクタ・エミッタ間の電圧波形を夫々示している。図３において、トランス１０の１次側に蓄えられる電力Ｐ１は、以下の数２で表される。
【００５２】
［数２］
Ｐ１＝（１／２）×Ｌｍ×Ｉ１ｐ２×ｆｓｗ
Ｉ１ｐ＝（Ｖｉｎ／Ｌｍ）×Ｔｏｎ
【００５３】
数２において、Ｌｍはトランス１０の１次巻き線１１のインダクタンスであり、Ｉ１ｐは１次巻き線１１に流れる電流Ｉ１のピーク値であり、ｆｓｗはトランジスタ３０のスイッチング周波数である。また、Ｖｉｎは電源回路２０の出力電圧であり、Ｔｏｎはトランジスタ３０のオン時間である。図３において、トランス１０の２次側で消費される電力Ｐ２は、ＬＥＤ５０の順方向電圧Ｖｆを用いて、以下の数３で表される。但し、ここでは、説明のために、トランスの変換効率が１００％の場合を想定している。
【００５４】
［数３］
Ｐ２＝Ｖｆ×Ｉ２＝Ｐ１
【００５５】
数２及び数３から、トランス１０の２次巻き線１２に流れる電流Ｉ２は、以下の数４で表される。
【００５６】
［数４］
Ｉ２＝｛（Ｖｉｎ×Ｔｏｎ）２×ｆｓｗ｝／（２Ｖｆ×Ｌｍ）
【００５７】
数４より、ＬＥＤ５０に流れる電流値は、ＬＥＤ５０の順方向電圧Ｖｆ、トランス１０の１次巻き線１１のインダクタンスＬｍ、電源回路２０の出力電圧Ｖｉｎ、トランジスタ３０のスイッチング周波数ｆｓｗ及びオン時間Ｔｏｎで決まる。
【００５８】
制御回路４０において、ＰＷＭコンパレータ４１は、図４に示すように、三角波信号Ｓｂの電圧値が分圧回路４３の出力信号Ｓａの電圧値より大きい期間に、スイッチング回路３０を構成するトランジスタ３０をオン状態にするパルスＳｃを出力する。
【００５９】
ここで、ＰＷＭコンパレータ４１の負側端子に入力される電圧は、トランス１０の３次巻き線１３の電圧に比例、即ち、ＬＥＤ５０に流れる電流に比例する。このため、ＬＥＤ５０に流れる電流の電流値が低下すると、ＰＷＭコンパレータ４１の負側端子に入力される電圧値が低下する。このとき、図４に示すように、ＰＷＭコンパレータ４１の出力パルスＳｃの幅が大きくなる。即ち、ＬＥＤ５０の発光強度が低下した場合には、ＰＷＭコンパレータ４１により、トランジスタ３０のオン時間を長くし、ＬＥＤ５０の発光強度が大きくなるように制御される。同様に、ＬＥＤ５０に流れる電流の電流値が増加すると、ＰＷＭコンパレータ４１の負側端子に入力される電圧値が上昇し、出力パルスＳｃの幅が狭くなる。これにより、ＬＥＤ５０の発光強度が上昇した場合には、ＰＷＭコンパレータ４１により、トランジスタ３０のオン時間を短くし、ＬＥＤ５０の発光強度が小さくなるように制御される。従って、本発明装置１では、ＬＥＤ５０に流れる電流値がほぼ一定になるようにフィードバック制御することにより、ＬＥＤ５０の発光強度を安定化させることができる。
【００６０】
また、分圧回路４３を可変抵抗素子４３ｂを備えて構成したことにより、トランス１０の３次巻き線１３の電圧に対するＰＷＭコンパレータ４１に入力される分圧電圧の比率を調整すること、即ち、ＬＥＤ５０の発光強度の設定が可能になる。例えば、室内照明に用いられる照明装置のように、発光強度を段階的に調整する用途で用いられる場合に有用である。
【００６１】
尚、本実施形態の本発明装置１は、トランス１０の２次側に整流回路４２が設けられていないことから、ＬＥＤ５０は、断続的に発光及び消灯を繰り返すことになるが、例えば、スイッチング回路３０の開閉周期を示すスイッチング周波数を１０ｋＨｚ以上に設定すれば、タルボット・プラトーの法則により、人の目には、平均の明るさで連続発光しているように見え、トランスの小型化にも寄与する。また、スイッチング周波数は、あまり大きくなるとノイズ等の問題が生じることから、１００ｋＨｚ程度までに抑えることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係るＬＥＤ照明装置の実施例を示す概略ブロック図
【図２】本発明に係るＬＥＤ照明装置の動作概念を示す概略ブロック図
【図３】本発明に係るＬＥＤ照明装置におけるトランジスタ及びトランスの各電圧波形及び電流波形を示す波形図
【図４】本発明に係るＬＥＤ照明装置におけるＰＷＭコンパレータの入力端子及び出力端子夫々の信号波形を示す波形図
【図５】従来技術に係る電圧制御によりＬＥＤの発光強度を制御するＬＥＤ照明装置の概念を示す概略回路図
【図６】ＬＥＤの発光強度と電流値の相関関係を示すグラフ
【図７】ＬＥＤの順方向電流に対する順方向電圧の関係例を示すグラフ
【図８】従来技術に係る電流制御によりＬＥＤの発光強度を制御するＬＥＤ照明装置の一構成例を示す概略回路図
【符号の説明】
【００６３】
１      本発明に係るＬＥＤ照明装置
１０    トランス
１１    １次巻き線
１２    ２次巻き線
１３    ３次巻き線
２０    電源回路
２１    ダイオードブリッジ
２２    コンデンサ
２３    交流電源
３０    トランジスタ（スイッチング回路）
４０    制御回路
４１    ＰＷＭコンパレータ
４２    整流回路
４２ａ  ダイオード
４２ｂ  コンデンサ
４３    分圧回路
４３ａ  抵抗素子
４３ｂ  可変抵抗素子
４４    三角波信号生成回路
５０    ＬＥＤ
１００  従来技術に係るＬＥＤ照明装置
１０１  交流電源
１０２  ＬＥＤ
１０３  負荷
２００  従来技術に係るＬＥＤ照明装置
２１０  トランス
２１１  １次巻き線
２１２  ２次巻き線
２２０  整流回路
２２１  ダイオード
２２２  コンデンサ
２３０  電力監視回路
２４０  ＰＷＭ制御回路
２５０  フォトカプラ
【図１】
2010040331.tif 000003
【図２】
2010040331.tif 000004
【図３】
2010040331.tif 000005
【図４】
2010040331.tif 000006
【図５】
2010040331.tif 000007
【図６】
2010040331.tif 000008
【図７】
2010040331.tif 000009
【図８】
2010040331.tif 000010