(57)【要約】【課題】従来の調光システムを利用してＬＥＤ等の発光素子の調光を可能とする発光素子の制御回路を提供する。【解決手段】交流電源を全波整流する整流部３０と、整流部３０で整流された電圧を平滑化する平滑用コンデンサ３２と、平滑化された電圧を受けて発光するＬＥＤ１０２に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子３８と、平滑化された電圧を分圧して基準電圧Ｖｒｅｆを得る分圧回路４４と、ＬＥＤ１０２に流れる電流に応じた比較電圧Ｖｃｍｐと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する比較器４２と、比較器４２による比較結果に応じてスイッチング素子３８のスイッチングを制御する制御部４０と、を備える制御回路とすることで上記課題を解決できる。【選択図】図１
2010244958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を全波整流する整流部と、
前記整流部で整流された電圧を平滑化するコンデンサと、
前記平滑化された電圧を受けて発光する発光素子に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、
前記平滑化された電圧を分圧して基準電圧を得る分圧回路と、
前記発光素子に流れる電流に応じた比較電圧と、前記基準電圧と、を比較する比較器と、
前記比較器による比較結果に応じて、前記スイッチング素子のスイッチングを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする発光素子の制御回路。
【請求項２】
請求項１に記載の制御回路であって、
前記制御部は、前記比較電圧が前記基準電圧より大きい場合に前記発光素子に電流が流れるように前記スイッチング素子を制御し、前記比較電圧が前記基準電圧より小さい場合に前記発光素子に電流が流れないように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子の制御を行う制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）を照明用の発光素子として利用する照明システムが開発されている。
【０００３】
図３は、従来の照明システムの制御回路１００を示す。制御回路１００は、整流部１０、整流用コンデンサ１２、チョークコイル１４、回生用ダイオード１６、スイッチング素子１８、制御部２０及び比較器２２を含んで構成される。
【０００４】
整流部１０にＡＣ電源を供給すると、ＡＣ電源が全波整流される。全波整流された電圧は整流用コンデンサ１２によって平滑化され、制御部２０の電源電圧及びＬＥＤ１０２のアノード端子へ駆動電圧として供給される。ＬＥＤ１０２のカソードは、チョークコイル１４、スイッチング素子１８及び抵抗素子Ｒ１の直列接続を介して接地される。制御部２０によりスイッチング素子１８をスイッチング制御することによって、チョークコイル１４、スイッチング素子１８及び抵抗素子Ｒ１を介してＬＥＤ１０２へ電流し、ＬＥＤ１０２を発光させる。また、スイッチング素子１８がオフになった際に、チョークコイル１４に蓄えられているエネルギーをＬＥＤ１０２へ回生させる回生用ダイオード１６がＬＥＤ１０２及びチョークコイル１４に並列に設けられる。
【０００５】
比較器２２には、ＬＥＤ１０２を流れる電流によって抵抗素子Ｒ１の両端に発生する比較電圧Ｖｃｍｐと、平滑化された電源を受けた制御部２０で発生させた電圧Ｖｒｅｇを抵抗分割した一定の基準電圧Ｖｒｅｆと、が入力される。制御部２０は、比較器２２による基準電圧Ｖｒｅｆと比較電圧Ｖｃｍｐとの比較結果に基づいてスイッチング素子１８のスイッチングを制御する。制御部２０は、比較電圧Ｖｃｍｐが基準電圧Ｖｒｅｆより小さい場合にはスイッチング素子１８をオンにしてＬＥＤ１０２へ電流を流し、比較電圧Ｖｃｍｐが基準電圧Ｖｒｅｆより大きくなった場合にはスイッチング素子１８をオフにしてＬＥＤ１０２への電流を遮断する。
【０００６】
このようにして、ＬＥＤ１０２に流れる電流を制御し、ＬＥＤ１０２の平均的な発光強度を制御することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、白熱電球用の発光強度（明るさ）を調光できるシステムが用いられている。白熱電球の調光システムは、図４に示すように、交流電源の導通角を制御して、白熱電球に流れる電流の平均値を低下させることによって発光強度を制御する。
【０００８】
一方、ＬＥＤを発光素子として用いる場合においても発光強度を調光できるシステムが望まれている。これまで、ＬＥＤの調光システムでは、交流電圧をデジタル電圧信号に変換して処理する回路、交流電圧がオフとなる時間を検出してインバータの発振を停止させる回路が用いられている。
【０００９】
しかしながら、これらの回路は、従来から住宅等のインフラとして備えられている白熱電球に対するシステムとは異なる回路として供給しなければならず、それぞれの回路も規模が比較的大きくなるので、ＬＥＤの制御システムとして製造コストが増大する等の問題がある。
【００１０】
したがって、従来の白熱電球用の調光用の回路を流用してＬＥＤの調光を可能とする制御回路が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つの態様は、交流電源を全波整流する整流部と、前記整流部で整流された電圧を平滑化するコンデンサと、前記平滑化された電圧を受けて発光する発光素子に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記平滑化された電圧を分圧して基準電圧を得る分圧回路と、前記発光素子に流れる電流に応じた比較電圧と、前記基準電圧と、を比較する比較器と、前記比較器による比較結果に応じて、前記スイッチング素子のスイッチングを制御する制御部と、を備えることを特徴とする発光素子の制御回路である。
【００１２】
ここで、前記制御部は、前記比較電圧が前記基準電圧より大きい場合に前記発光素子に電流が流れるように前記スイッチング素子を制御し、前記比較電圧が前記基準電圧より小さい場合に前記発光素子に電流が流れないように前記スイッチング素子を制御することが好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、従来の白熱電球用の調光用回路を流用してＬＥＤの調光を可能とする発光素子の制御回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態における発光素子の制御回路の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における発光素子の制御回路の作用を示す図である。
【図３】従来のＬＥＤの発光の制御回路の構成を示す図である。
【図４】従来の白熱電球の発光の制御回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態における発光素子の制御回路２００は、図１に示すように、整流部３０、平滑用コンデンサ３２、チョークコイル３４、回生用ダイオード３６、スイッチング素子３８、制御部４０、比較器４２及び分圧回路４４を含んで構成される。また、本実施の形態における制御回路２００における各部の電圧・電流について図２に示す。
【００１６】
制御回路２００は、発光素子の発光の制御を行う。例えば、照明用の発光ダイオード（ＬＥＤ）１０２に接続され、ＬＥＤ１０２への電流の制御を行う。
【００１７】
また、制御回路２００は、白熱電球の調光システムに用いられる交流電圧Ｓｉｎの導通角を制御する調光回路２０２に接続されて使用される。調光回路２０２は、制御回路２００の整流部３０に接続される。すなわち、調光回路２０２は、交流電圧Ｓｉｎを受けて、調光ボリューム等の調整信号に応じて交流電圧Ｓｉｎの導通角を調整して調整交流電圧Ｓｍｏｄを出力する。
【００１８】
整流部３０は、整流ブリッジ回路３０ａを含んで構成される。整流部３０は、調整交流電圧Ｓｍｏｄを受けて、調整交流電圧Ｓｍｏｄを全波整流して全波整流電圧Ｓｒｅｃとして出力する。整流部３０には、図１に示すように、保護用のフューズ３０ｂやノイズ除去のためのフィルタ３０ｃを設けてもよい。
【００１９】
整流部３０の後段には、大容量の平滑用コンデンサ３２を設ける。これによって、全波整流電圧Ｓｒｅｃが平滑化された平滑電圧Ｓｄｃとされる。これにより、交流電圧Ｓｉｎの導通角を調整して得られた調整交流電圧Ｓｍｏｄの平均値を反映した平滑電圧Ｓｄｃとなる。この平滑電圧ＳｄｃによりＬＥＤ１０２を発光させることによって、調光回路２０２によってＬＥＤ１０２の調光を行うことが可能となる。
【００２０】
ＬＥＤ１０２のアノード端子には平滑電圧Ｓｄｃが供給される。ＬＥＤ１０２のカソード端子は、チョークコイル３４、スイッチング素子３８及び電圧検出用抵抗Ｒ１を介して接地される。
【００２１】
チョークコイル３４は、ＬＥＤ１０２及びスイッチング素子３８を流れる電流を断続したものにするために設けられる。チョークコイル３４には、図１に示すように、制御部４０への電源電圧も供給できるようにフォワード巻線を設けてもよい。
【００２２】
スイッチング素子３８は、ＬＥＤ１０２への電流を供給・遮断するために設けられる。スイッチング素子３８は、ＬＥＤ１０２の消費電力に応じた容量を有する素子とし、例えば、大電力パワー電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）等が用いられる。スイッチング素子３８は、制御部４０によってスイッチング制御される。
【００２３】
回生用ダイオード３６は、フライホイールダイオードであり、ＬＥＤ１０２及びチョークコイル３４に並列に接続される。回生用ダイオード３６は、スイッチング素子３８が遮断されたときにチョークコイル３４に蓄えられているエネルギーをＬＥＤ１０２へ回生する。
【００２４】
分圧回路４４は、整流部３０に得られた平滑電圧Ｓｄｃを分圧して基準電圧Ｖｒｅｆを生成して比較器４２へ出力する。分圧回路４４は、例えば、抵抗Ｒ２及びＲ３の直列接続とすることができる。抵抗Ｒ２及びＲ３によって平滑電圧Ｓｄｃを分圧し、抵抗Ｒ３の端子電圧を基準電圧Ｖｒｅｆとして比較器４２の非反転入力端子へ入力する。分圧回路４４によって、図２に示すように、基準電圧Ｖｒｅｆは、平滑電圧Ｓｄｃの変化に比例した変化を示す。
【００２５】
比較器４２は、ＬＥＤ１０２を流れる電流によって電圧検出抵抗Ｒ１の両端に発生する比較電圧Ｖｃｍｐを反転入力端子に受ける。また、比較器４２は、分圧回路４４によって平滑電圧Ｓｄｃを分圧して得られた基準電圧Ｖｒｅｆを非反転入力端子に受ける。比較器４２は、比較電圧Ｖｃｍｐと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、比較結果を制御部４０へ出力する。
【００２６】
制御部４０は、比較器４２による基準電圧Ｖｒｅｆと比較電圧Ｖｃｍｐとの比較結果に基づいてスイッチング素子３８のスイッチングを制御する。制御部４０は、半導体集積回路として構成される。制御部４０は、比較電圧Ｖｃｍｐが基準電圧Ｖｒｅｆより小さい場合にはスイッチング素子３８をオンにしてＬＥＤ１０２へ電流を流し、比較電圧Ｖｃｍｐが基準電圧Ｖｒｅｆより大きくなった場合にはスイッチング素子３８をオフにしてＬＥＤ１０２への電流を遮断する。
【００２７】
このような比較器４２と制御部４０との働きによって、図２に示すように、ＬＥＤ１０２に流れる電流Ｉは、比較電圧Ｖｃｍｐが平滑電圧Ｓｄｃに対応する基準電圧Ｖｒｅｆに上昇するまで流れ、基準電圧Ｖｒｅｆを超えると遮断される状態を繰り返す。これにより、ＬＥＤ１０２の定格電流を超えることなく、平滑電圧Ｓｄｃに応じた電流Ｉを流すことができる。
【００２８】
また、基準電圧Ｖｒｅｆは調光回路２０２による調光の程度に応じた平滑電圧Ｓｄｃに応じた値となるので、ＬＥＤ１０２に流れる電流Ｉの平均値も調光回路２０２による調光の程度に応じて調整されることになる。このようにして、ＬＥＤ１０２の発光強度も調光回路２０２による調光によって制御できる。
【００２９】
なお、入力される交流電圧Ｓｉｎによっては、基準電圧Ｖｒｅｆが高くなり過ぎる可能性があるので、図１に示すように、分圧回路４４に基準電圧Ｖｒｅｆを所定電圧Ｖｍａｘ以下にクランプするためのツェナーダイオード４４ａを設けてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０  整流部、１２  整流用コンデンサ、１４  チョークコイル、１６  回生用ダイオード、１８  スイッチング素子、２０  制御部、２２  比較器、３０  整流部、３０ａ  整流ブリッジ回路、３０ｂ  フューズ、３０ｃ  フィルタ、３２  平滑用コンデンサ、３４  チョークコイル、３６  回生用ダイオード、３８  スイッチング素子、４０  制御部、４２  比較器、４４  分圧回路、４４ａ  ツェナーダイオード、１００，２００  制御回路、２０２  調光回路。
【図１】
2010244958.tif 000003
【図２】
2010244958.tif 000004
【図３】
2010244958.tif 000005
【図４】
2010244958.tif 000006