(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に接続可能で、該交流電源の交流電圧を整流するための整流回路(2)と、
前記整流回路(2)と接続される少なくとも一のＬＥＤ素子を有する第一ＬＥＤ部(11)と、
前記第一ＬＥＤ部(11)と接続される少なくとも一のＬＥＤ素子を有する第二ＬＥＤ部(12)と、
前記第二ＬＥＤ部(12)と接続される少なくとも一のＬＥＤ素子を有する第三ＬＥＤ部(13)と、
前記第二ＬＥＤ部(12)と並列に接続され、前記第一ＬＥＤ部(11)への通電量を制御するための第一手段(21)と、
前記第三ＬＥＤ部(13)と並列に接続され、前記第一ＬＥＤ部(11)及び前記第二ＬＥＤ部(12)への通電量を制御するための第二手段(22)と、
前記第一手段(21)を制御するための第一電流制御手段(31)と、
前記第二手段(22)を制御するための第二電流制御手段(32)と、
を備え、
前記第一電流制御手段(31)と第二電流制御手段(32)とが、該第一電流制御手段(31)の出力側と該第二電流制御手段(32)の入力側との配線が交差しない態様で直列に接続されてなることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置であって、
前記第一ＬＥＤ部(11)が、複数のＬＥＤ分割部(16)に分割されており、
前記ＬＥＤ分割部(16)は、少なくとも前記第二ＬＥＤ部(12)の上流側及び／又は下流側、あるいは前記第三ＬＥＤ部(13)の上流側及び／又は下流側に接続されてなることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発光ダイオード駆動装置であって、
前記複数のＬＥＤ部同士が出力ライン(OL)上で直列接続されており、
前記出力ライン(OL)上に接続された前記ＬＥＤ分割部(16)の下流側に、前記第二ＬＥＤ部(12)、又は第三ＬＥＤ部(13)が接続されており、
かつ前記ＬＥＤ分割部(16)と、前記第二ＬＥＤ部(12)又は第三ＬＥＤ部(13)のいずれかとの接続の界面において、前記出力ライン(OL)が分岐されており、該分岐ライン上に、第一手段又は第二手段が接続されてなることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の発光ダイオード駆動装置であって、
少なくともいずれかの前記ＬＥＤ分割部(16)の上流側に、前記第二ＬＥＤ部(12)又は第三ＬＥＤ部(13)が接続されており、
かつ前記ＬＥＤ分割部(16)と、前記第二ＬＥＤ部(12)又は第三ＬＥＤ部(13)との接続の界面において、前記出力ライン(OL)が分岐されており、該分岐ライン上に、第一手段又は第二手段が接続されてなることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発光ダイオード駆動装置であって、
前記複数のＬＥＤ部同士が直列接続される出力ライン(OL)上を流れる電流量を検出するための電流検出手段(4)として、複数のサブ電流検出手段が、前記出力ライン(OL)上に接続されており、
各サブ電流検出手段は、前記第一ＬＥＤ部(11)と第二ＬＥＤ部(12)の間、及び／又は前記第二ＬＥＤ部(12)と第三ＬＥＤ部(13)との間に、直列接続されてなることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか一に記載の発光ダイオード駆動装置であって、
前記ＬＥＤ分割部(16)が、
前記整流回路(2)で整流された入力電圧の上昇と共に、前記第二ＬＥＤ部(12)及び第三ＬＥＤ部(13)よりも先に点灯され、かつ
入力電圧の下降と共に、前記第二ＬＥＤ部(12)及び第三ＬＥＤ部(13)よりも遅く消灯されることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項７】
請求項２から６のいずれか一に記載の発光ダイオード駆動装置であって、さらに、
前記第三ＬＥＤ部(13)と接続される少なくとも一のＬＥＤ素子を有する第四ＬＥＤ部(14)と、
前記第四ＬＥＤ部(14)と並列に接続され、前記第一ＬＥＤ部(11)、第二ＬＥＤ部(12)及び第三ＬＥＤ部(13)への通電量を制御するための第三手段(23)と、
前記第三手段(23)を制御するための第三電流制御手段(33)と、
を備え、
前記ＬＥＤ分割部(16)が、前記第三ＬＥＤ部(13)と第四ＬＥＤ部(14)との間に配置されてなることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを点灯駆動させる駆動装置に関し、特に交流電源を用いて駆動させる発光ダイオード駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明用の光源として、白熱電球や蛍光灯に比べ低消費電力で駆動可能な発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」ともいう。）が注目されている。ＬＥＤは小型で耐衝撃性にも強く、球切れの心配がないといった利点がある。
【０００３】
このような照明機器用の電源としては、家庭用電源など交流を電源として用いることが望まれる。一方、ＬＥＤは直流駆動素子であり、順方向の電流でのみ発光する。また、照明用途として現在多用されているＬＥＤの順方向電圧Ｖｆは３．５Ｖ程度である。ＬＥＤはＶｆに達しなければ発光せず、逆にＶｆを超えると過度の電流が流れてしまう特性を有する。したがってＬＥＤに対しては直流による駆動が適しているといえる。
【０００４】
この相反する条件に応えるため、交流電源を用いたＬＥＤの駆動回路が、種々提案されている（例えば特許文献１）。この中で本出願人は、複数のＬＥＤ素子を直列接続してブロック化したＬＥＤブロックを複数段、直列に接続した多段回路を、交流の全波整流で駆動するＡＣ多段回路を開発した。このＡＣ多段回路は、図１７に示すように、交流電源７１をブリッジ回路７２で全波整流し、これを平滑コンデンサ７３で平滑化することなく、直接ＬＥＤブロックの多段回路に対して印加する。このＡＣ多段回路は、平滑化のための高耐圧、高容量の特性が要求されるアルミ電解コンデンサなど大型の素子を必要とせず、スイッチング電源も不要とできる等の利点を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９３７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図１７の回路構成では、一部のスイッチング素子（具体的には第一電流検出制御手段と第二電流検出制御手段）の配線が交差するため、回路基板に多層基板を用いる等の立体配線が必要となるなど、回路パターンが複雑化するという問題があった。また、回路長も比較的長く、さらに複雑な回路パターンによって導線の幅が狭くなるため、素子で発熱した熱量の放熱性が低下するという問題もある。
【０００７】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、回路の配線パターンを簡素化して、設計を容易にしつつ放熱性も高めた発光ダイオード駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
以上の目的を達成するために、第１の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、交流電源に接続可能で、該交流電源の交流電圧を整流するための整流回路２と、前記整流回路２と接続される少なくとも一のＬＥＤ素子を有する第一ＬＥＤ部１１と、前記第一ＬＥＤ部１１と接続される少なくとも一のＬＥＤ素子を有する第二ＬＥＤ部１２と、前記第二ＬＥＤ部１２と接続される少なくとも一のＬＥＤ素子を有する第三ＬＥＤ部１３と、前記第二ＬＥＤ部１２と並列に接続され、前記第一ＬＥＤ部１１への通電量を制御するための第一手段２１と、前記第三ＬＥＤ部１３と並列に接続され、前記第一ＬＥＤ部１１及び前記第二ＬＥＤ部１２への通電量を制御するための第二手段２２と、前記第一手段２１を制御するための第一電流制御手段３１と、前記第二手段２２を制御するための第二電流制御手段３２と、を備え、前記第一電流制御手段３１と第二電流制御手段３２とを、該第一電流制御手段(31)の出力側と該第二電流制御手段(32)の入力側との配線が交差しない態様で直列に接続することができる。これにより、第一電流制御手段と第二電流制御手段とが直列接続され、これらの間で配線が交差しないため、配線のパターンを簡素化でき、回路構成上有利となる。特に配線パターンの簡素化は配線の幅を広く取ることにも繋がり、配線パターンの電気抵抗を低減できることに加え、素子による発熱を広い面積で放熱できるようになり、放熱性の向上にも繋がる。
【０００９】
また、第２の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、前記第一ＬＥＤ部１１が、複数のＬＥＤ分割部１６に分割されており、前記ＬＥＤ分割部１６は、少なくとも前記第二ＬＥＤ部１２の上流側及び／又は下流側、あるいは前記第三ＬＥＤ部１３の上流側及び／又は下流側に接続することができる。これにより、ＬＥＤ分割部を分散させて配置することで、点灯のむらを低減し、またＬＥＤ部消灯時の手段における損失を低減できる利点が得られる。
【００１０】
さらに、第３の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、前記複数のＬＥＤ部同士が出力ラインＯＬ上で接続されており、前記出力ラインＯＬ上に接続された前記ＬＥＤ分割部１６の下流側に、前記第二ＬＥＤ部１２、又は第三ＬＥＤ部１３が直接接続されており、かつ前記ＬＥＤ分割部１６と、前記第二ＬＥＤ部１２又は第三ＬＥＤ部１３のいずれかとの接続の界面において、前記出力ラインＯＬが分岐されており、該分岐ライン上に、第一手段又は第二手段を接続することができる。これにより、ＬＥＤ部の上流側にＬＥＤ分割部を配置して、ＬＥＤ部消灯時の手段における損失を低減できる。
【００１１】
さらにまた、第４の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、少なくともいずれかの前記ＬＥＤ分割部１６の上流側に、前記第二ＬＥＤ部１２又は第三ＬＥＤ部１３が接続されており、かつ前記ＬＥＤ分割部１６と、前記第二ＬＥＤ部１２又は第三ＬＥＤ部１３との接続の界面において、前記出力ラインＯＬが分岐されており、該分岐ライン上に、第一手段又は第二手段を接続することができる。これにより、ＬＥＤ部の下流側にＬＥＤ分割部を配置して、ＬＥＤ部消灯時の手段における損失を低減できる。
【００１２】
さらにまた、第５の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、前記複数のＬＥＤ部同士が直列接続される出力ラインＯＬ上を流れる電流量を検出するための電流検出手段４として、複数のサブ電流検出手段が、前記出力ラインＯＬ上に接続されており、各サブ電流検出手段は、前記第一ＬＥＤ部１１と第二ＬＥＤ部１２の間、及び／又は前記第二ＬＥＤ部１２と第三ＬＥＤ部１３との間に、直列接続することができる。これにより、第一電流制御手段、第二電流制御手段が、各々通電量の制御を行う閾値を個別に設定し易くできる。
【００１３】
さらにまた、第６の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、前記ＬＥＤ分割部１６が、前記整流回路２で整流された入力電圧の上昇と共に、前記第二ＬＥＤ部１２及び第三ＬＥＤ部１３よりも先に点灯され、かつ入力電圧の下降と共に、前記第二ＬＥＤ部１２及び第三ＬＥＤ部１３よりも遅く消灯されるものとできる。これによって、最も長時間点灯されるＬＥＤ部をＬＥＤ分割部として利用することで、分散配置による発光面の輝度や発熱の均一化が図られる。すなわち、複数のＬＥＤ部の内、最も点灯時間の長い第一ＬＥＤ部を、他のＬＥＤ部の間に分散して配置することによって、輝度や発熱の均一化を図ることができる。また点灯時間が長く発熱量の大きいＬＥＤ素子を集中させないことから、熱分布の均一化も図られ、放熱性の面でも有利となる。
【００１４】
さらにまた、第７の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、さらに前記第三ＬＥＤ部１３と接続される少なくとも一のＬＥＤ素子を有する第四ＬＥＤ部１４と、前記第四ＬＥＤ部１４と並列に接続され、前記第一ＬＥＤ部１１、第二ＬＥＤ部１２及び第三ＬＥＤ部１３への通電量を制御するための第三手段２３と、前記第三手段２３を制御するための第三電流制御手段３３と、を備え、前記ＬＥＤ分割部１６が、前記第三ＬＥＤ部１３と第四ＬＥＤ部１４との間に配置することができる。これにより、４段のＬＥＤ部を交流電源で点灯駆動する多段回路を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１に係る発光ダイオード駆動装置を示すブロック図である。
【図２】実施の形態２に係る発光ダイオード駆動装置を示すブロック図である。
【図３】実施例１に係る発光ダイオード駆動装置を示す回路図である。
【図４】交流電圧を整流した脈流電圧の波形を示すグラフである。
【図５】脈流電圧を図３の回路に入力した場合の電流波形を示すグラフである。
【図６】利用効率を重視した制御に基づく電流波形を示すグラフである。
【図７】自動点滅回路の動作時の電流波形を示すグラフである。
【図８】波高値を低下させて照度を抑える様子を示すグラフである。
【図９】発光ダイオード駆動装置を街路灯に適用した例を示す斜視図である。
【図１０】実施例２に係るＬＥＤ照明装置を示す回路図である。
【図１１】実施例３に係る発光ダイオード駆動装置を示す回路図である。
【図１２】ＬＥＤ分割部を設けないＬＥＤ部にＯＦＦ時に印加される電圧を示す模式図である。
【図１３】ＬＥＤ分割部を設けたＬＥＤ部にＯＦＦ時に印加される電圧を示す模式図である。
【図１４】図１１の回路において自動点滅回路が作動してＬＥＤ集合体をＯＦＦとする際の電流の流れを示す回路図である。
【図１５】実施例４に係る発光ダイオード駆動装置を示す回路図である。
【図１６】実施例５に係る発光ダイオード駆動装置を示す回路図である。
【図１７】本出願人が先に開発した発光ダイオード駆動装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光ダイオード駆動装置を例示するものであって、本発明は発光ダイオード駆動装置を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
【００１７】
なお本明細書において「直列に接続される」とは、特に断りのない場合は、相対的に直列接続されておれば足り、直列接続が維持されている限り、間に他の部材を介在させることを阻害しない。間に他の部材を介在させず直接接続する場合は、原則として直接接続である旨を明言する。また本明細書においてアースとは、所謂グランドへの接地に限られず、仮想接地点を含むことはいうまでもない。例えば、照明装置の金属製ケースを仮想接地点として利用する。
（実施の形態１）
【００１８】
図１に、本発明の実施の形態１に係る発光ダイオード駆動装置のブロック図を示す。この図に示す発光ダイオード駆動装置１００は、交流電源ＡＰに接続されて、交流電圧を整流した脈流電圧を得るための整流回路２と、複数のＬＥＤ部で構成されたＬＥＤ集合体１０とを、出力ラインＯＬ上で各々直列に接続している。ここではＬＥＤ部を３つ使用しており、第一ＬＥＤ部１１、第二ＬＥＤ部１２、第三ＬＥＤ部１３を直列に接続して、ＬＥＤ集合体１０を構成している。
【００１９】
また第二ＬＥＤ部１２、第三ＬＥＤ部１３には、各々両端に通電量を制御するための第一手段２１、第二手段２２が接続される。第一手段２１、第二手段２２は、それぞれＬＥＤ部に対して並列に設けられているため、通電量を調整するバイパス経路を構成する。すなわち第一手段２１、第二手段２２によってバイパスされる電流量を調整できるので、結果的に各ＬＥＤ部の通電量を制御できる。図１の例では、第二ＬＥＤ部１２と並列に第一手段２１が接続され、第一バイパス経路ＢＰ１を形成する。また第三ＬＥＤ部１３と並列に第二手段２２が接続され、第二バイパス経路ＢＰ２を形成する。なお本明細書においては、出力ライン上に接続されたＬＥＤ部等をバイパスするバイパス経路にも、出力電流が流れることがあるため、この意味で出力ラインに含めて使用する。
（電流制御手段）
【００２０】
また定電流駆動を行うため、定電流回路の制御用に電流制御手段が設けられる。この回路例では第一手段２１、第二手段２２と第一電流制御手段３１、第二電流制御手段３２で、一種の定電流回路が構成される。
【００２１】
電流制御手段は第一手段２１、第二手段２２と接続されており、第一手段２１、第二手段２２のＯＮ／ＯＦＦや電流量連続可変といった動作を制御する。具体的には、第一手段２１の動作を制御する第一電流制御手段３１と、第二手段２２の動作を制御する第二電流制御手段３２とが設けられる。第一電流制御手段３１、第二電流制御手段３２は、ＬＥＤの電流量をモニタし、その値に基づいて第一手段２１、第二手段２２の制御量を切り替える。また電流制御手段同士は、直列に接続される（詳細は後述）。
【００２２】
ＬＥＤ部は、一又は複数のＬＥＤ素子を直列及び／又は並列に接続したブロックである。ＬＥＤ素子は、表面実装型（ＳＭＤ）や砲弾型のＬＥＤが適宜利用できる。またＳＭＤタイプのＬＥＤ素子のパッケージは、用途に応じて外形を選択でき、平面視が矩形状のタイプ等が利用できる。さらに、複数のＬＥＤ素子をパッケージ内で直列及び／又は並列に接続したＬＥＤをＬＥＤ部として使用することも可能であることは言うまでもない。
【００２３】
各ＬＥＤ部に含まれるＬＥＤ素子の順方向電圧の加算値である小計順方向電圧は、直列接続されたＬＥＤ素子の個数によって決まる。例えば順方向電圧３．６ＶのＬＥＤ素子を６個使用する場合の小計順方向電圧は、３．６×６＝２１．６Ｖとなる。
【００２４】
この発光ダイオード駆動装置１００は、電流検出手段で検出した電流値に基づいて各ＬＥＤ部に対する通電のＯＮ／定電流制御／ＯＦＦを切り替える。いいかえると、整流電圧の電圧値でなく、現実に通電される電流量に基づいた電流制御であるため、ＬＥＤ素子の順方向電圧のばらつきに左右されず、適切なタイミングで正確なＬＥＤ部の切り替えが実現され、信頼性の高い安定した動作が見込まれる。なお電流値の検出には、電流検出手段等が利用できる。
【００２５】
具体的に図１の例では、第一電流制御手段３１が第一ＬＥＤ部１１の通電量に基づいて、第一手段２１による第一ＬＥＤ部１１への通電制限量を制御する。具体的には、第一手段２１及び第二手段２２がＯＮの状態で、通電量が予め設定された第一基準電流値に達したとき、第一手段２１は第一ＬＥＤ部１１を定電流駆動する。その後入力電圧が上昇して、第一ＬＥＤ部１１と第二ＬＥＤ部１２を共に駆動できる電圧に達すると、第二ＬＥＤ部１２に電流が流れ始め、さらにその電流値が第一基準電流値を超えると、第一手段２１はＯＦＦとなる。さらに第二電流制御手段３２が第一ＬＥＤ部１１及び第二ＬＥＤ部１２の通電量に基づいて、第二手段２２による第一ＬＥＤ部１１及び第二ＬＥＤ部１２への通電制限量を制御する。具体的には、通電量が予め設定された第二基準電流値に達すると、第二手段２２は第一ＬＥＤ部１１と第二ＬＥＤ部１２を定電流駆動する。その後入力電圧が上昇して、第一ＬＥＤ部１１と第二ＬＥＤ部１２と第三ＬＥＤ部１３とを共に駆動できる電圧に達すると、第三ＬＥＤ部１３に電流が流れ始め、さらにその電流値が第二基準電流値を超えると、第二手段２２はＯＦＦとなる。最後にＬＥＤ駆動手段３は、第一ＬＥＤ部１１、第二ＬＥＤ部１２、第三ＬＥＤ部１３を定電流駆動させる。
【００２６】
ここで、第一基準電流値＜第二基準電流値となるよう設定することで、第一ＬＥＤ部１１から第二ＬＥＤ部１２、第三ＬＥＤ部１３への順で、ＯＮ／定電流制御／ＯＦＦを順次切り替えることができる。
【００２７】
以上のように発光ダイオード駆動装置１００は、家庭用電源などの交流電源を用いて、その交流を全波整流した後に得られる周期的に変化する脈流電圧に合わせて、直列に配置されたＬＥＤ素子を適切な個数だけ点灯させるように構成した複数の定電流回路を備えており、各定電流回路を各々適切に動作させるように複数のＬＥＤ電流検出回路を動作させることができる。
【００２８】
この発光ダイオード駆動装置１００は、第１の電流値で第１ＬＥＤ部１１を通電させ、第１の電流値よりも大きい第２の電流値で第１ＬＥＤ部１１及び第２ＬＥＤ部１２を通電させ、さらに第２の電流値よりも大きい第３の電流値で第１ＬＥＤ部１１、第２ＬＥＤ部１２、第３ＬＥＤ部１３を通電させる。特に各ＬＥＤ部への通電量を定電流制御によって制限することで、電流量に応じてＬＥＤ部のＯＮ／定電流制御／ＯＦＦを切り替えることができ、脈流電圧に対して効率よくＬＥＤを点灯駆動できる。
【００２９】
なおＬＥＤ部はそれぞれ、複数の発光ダイオード素子を相互に直列に接続して構成できる。これにより、脈流電圧を複数の発光ダイオード素子で効果的に分圧できる上、発光ダイオード素子毎の順方向電圧Ｖｆや温度特性のばらつきをある程度吸収してブロック単位での制御を均一化できる。ただ、ＬＥＤ部の数や各ＬＥＤ部を構成する発光ダイオード素子数等は、要求される明るさや入力電圧等によって任意に設定でき、例えばＬＥＤ部を一の発光ダイオード素子で構成したり、ＬＥＤ部の数を多くしてより細かな制御を行うこと、あるいは逆にＬＥＤ部を２つのみとして制御をシンプルにすることも可能であることは言うまでもない。
（実施の形態２）
【００３０】
なお、上記構成ではＬＥＤ部数を３としたが、ＬＥＤ部数は２とすることも、あるいは４以上とすることもできることは言うまでもない。例えば図１の発光ダイオード駆動装置において、さらに第四ＬＥＤ部を追加した例を、実施の形態２として図２に示す。この図に示す発光ダイオード駆動装置２００は、出力ラインＯＬに、第四ＬＥＤ部１４と、ＬＥＤ駆動手段３と、電流検出手段４とを直列に接続している。第四ＬＥＤ部１４も他のＬＥＤ部と同様、複数の発光ダイオードで構成されている。なお図２の例では、第四ＬＥＤ部１４は、第三ＬＥＤ部１３とＬＥＤ駆動手段３との間に接続されているが、上述の通りこれらと直列接続されていればよく、接続順は適宜変更できる。また第四ＬＥＤ部１４と並列に第三手段２３が接続され、第三バイパス経路ＢＰ３を形成する。第三手段２３は、第三電流制御手段３３で制御される。さらにＬＥＤ駆動手段３には駆動素子制御手段５が接続される。このようにＬＥＤ部の接続数を更に増やすことで、より細かなＬＥＤ部間の点灯切り替え制御が可能となり、ＬＥＤ利用効率を一層改善できる。また、ＬＥＤ部数は５以上に増やすこともでき、これによってさらに細かな点灯切り替え制御が可能となる。さらに図２の例では、各ＬＥＤ部がＯＮ／ＯＦＦされる切り替え動作を後述する図５に示すように、入力電流に対してほぼ均等に分割しているが、均等にする必要は必ずしも無く、異なる電流でＬＥＤ部を切り替えてもよい（詳細は後述）。また出力ライン上に接続されたＬＥＤ駆動手段３の通電量は、駆動素子制御手段５により制御される。なおＬＥＤ部の印加電圧を入力電圧の最大値に一致させるよう設計する場合、あるいは入力電圧そのものの値がＬＥＤ部の印加電圧と等しい場合は、ＬＥＤ駆動手段３や駆動素子制御手段５を設けなくともよい。
（自動点滅回路５０）
【００３１】
さらに、ＬＥＤ集合体１０と整流回路２との間に、自動点滅回路５０を設けることができる。自動点滅回路５０は、周囲環境の照度を検出する照度検出手段５１と、整流回路２で全波整流された入力電圧の電圧値を検出する入力電圧検出手段５２と、通電量を制限する入力制御手段５３とを備えている。入力制御手段５３は、照度検出手段５１の出力信号と入力電圧検出手段５２の出力信号とに基づいて、電流制限量を規定する。ここでは、照度と入力電圧の積によって、電流制限量を決定している。この構成によって、従来の照度に基づいたＯＮ／ＯＦＦ制御のみならず、全波整流する入力電圧の電圧値にも基づく通電量の制御が実現できる。この結果、ＬＥＤ駆動手段３への負荷を低減できる利点が得られる。
【００３２】
特にこの発光ダイオード駆動装置１００は、多段回路としてＬＥＤ部にバイパス経路を設けているため、出力ラインＯＬに直列接続されたＬＥＤ駆動手段に過度な負荷がかかり、損失が生じるという問題がある。すなわち、出力ラインＯＬの電流値が低下すると、自動的にバイパス経路が作動してＬＥＤ部に電流が流れなくなるため、出力ラインＯＬに印加される入力電圧がＬＥＤ駆動手段に印加されてしまう。このためＬＥＤ駆動手段には高耐圧が要求される上、損失も大きくなって発熱に対する放熱対策も必要となる。多段回路でない通常のＬＥＤ駆動回路であれば、電流を小さくしてもＬＥＤ素子が直列接続されているため、その電圧が０Ｖになることはない。一方で本実施の形態に係る多段回路では、上述の通り各ＬＥＤ部がパイパス経路を有しているため、電流が低下するとバイパスされて０Ｖになってしまうという多段回路に特有の問題が生じる。この問題を、上記の自動点滅回路５０を利用することで、出力ラインＯＬのＬＥＤ駆動手段３をＯＦＦにして、損失を低減できる利点が得られる。
【００３３】
またこの方式では、従来のように脈流電圧を降圧して直流電圧を生成しないため、平滑化のためのコンデンサが不要となり、装置の信頼性と長寿命化が図られる。一般的な定電流回路や抵抗のみの回路で用いるコンデンサの静電容量は、１００〜３００μＦ程度が必要となる。このような大容量は、現状では電解コンデンサでしか実現できず、かつサイズの大きなコンデンサとなる。サイズの大きなコンデンサをＬＥＤ素子と同一の基板上に実装すると、ＬＥＤ素子からの配光をコンデンサが阻害する可能性がある上、コンパクトな設計を著しく阻害する。加えて電解コンデンサは一定の寿命があり、この寿命はＬＥＤ素子の寿命に対して著しく小さいため、製品寿命を電解コンデンサが決めてしまうこととなり、長寿命というＬＥＤ素子本来の利点が生かせなくなる。例えば、容量の大きいアルミ電解コンデンサの寿命は一般に２万時間程度である。これに対し、照明用の光源としてＬＥＤを使用する場合は、ＬＥＤ素子の寿命が４万時間程度であるため、電解コンデンサを使用する回路では、コンデンサの寿命が製品寿命に影響を及ぼすことになる。
【００３４】
これに対して、上述した多段回路では平滑化コンデンサを使用していない。また仮に使用するとしても、静電容量が１０μＦ程度で足りるため、フィルムコンデンサなどの寿命の極めて長い部品で構成することが可能となる。このように静電容量が小さくて済む理由は、本来的に多段回路では低い入力電圧のときに、直列接続されたＬＥＤ素子群の一部を点灯させるという発想で構成されているためである。いいかえると、ある程度低い電圧でもＬＥＤ素子を駆動できるため、コンデンサで維持すべき電圧が低くても足りるからである。
【００３５】
このように、発光ダイオード駆動装置１００は、交流駆動されるＬＥＤ照明装置に関して、製品寿命をコンデンサで決定されることなく、波高率の最適化を図ることが可能となる。
（実施例１）
【００３６】
次に、図２の構成を半導体素子を用いて実現した具体的な回路の構成例を、実施例１として図３に示す。この発光ダイオード駆動装置５００は、ＬＥＤ部同士を直列接続する出力ラインＯＬと、電流制御手段同士を直列接続する制御ラインＣＬとをほぼ平行に、並列に接続している。このように、複数のＬＥＤ部と電流制御手段とを平行に接続することで回路構成を単純化でき、配線パターンを一層シンプルにすると共に、必要な導線数やパターン長も低減できる結果、これらを実装する回路基板の幅を狭くすることができ、回路の小型化に寄与する。
【００３７】
この発光ダイオード駆動装置３００は、交流電源ＡＰに接続された整流回路２としてダイオードブリッジを用いている。また交流電源ＡＰと整流回路２との間には、過電流阻止のためのヒューズとサージ防護回路が設けられる。
（交流電源ＡＰ）
【００３８】
交流電源ＡＰは、１００Ｖや２００Ｖの商用電源が好適に利用できる。この商用電源の１００Ｖ又は２００Ｖは実効値であり、全波整流された整流波形の最大電圧は約１４１Ｖ又は２８２Ｖとなる。
（ＬＥＤ部）
【００３９】
各ＬＥＤ部は、相互に直列に接続すると共に、複数のブロックに分け、ブロック同士の境界からは端子を引き出して、第一手段２１、第二手段２２、第三手段２３と接続している。図３の例では、第一ＬＥＤ部１１、第二ＬＥＤ部１２、第三ＬＥＤ部１３、第四ＬＥＤ部１４の４つのグループでＬＥＤ集合体１０を構成している。
【００４０】
図３に示す各ＬＥＤ部１１〜１４は、一のＬＥＤシンボルが複数のＬＥＤチップを実装したＬＥＤパッケージ１を表している。この例では、各ＬＥＤパッケージ１は、６個のＬＥＤチップを実装している。各ＬＥＤ部１１は３個のＬＥＤパッケージを使用しているため、計３個×４＝１２個のＬＥＤパッケージで、ＬＥＤ集合体１０としては計７２個のＬＥＤチップを使用している。各ＬＥＤ部の発光ダイオード接続数、あるいはＬＥＤ部の接続数は、順方向電圧の加算値、すなわち直列接続されたＬＥＤ素子の総数と、使用する電源電圧とで決定される。例えば商用電源を使用する場合は、各ＬＥＤ部のＶｆの合計である合計順方向電圧Ｖｆallが、２８２Ｖ程度、またはそれ以下となるように設定される。
【００４１】
なおＬＥＤ部及び後述するＬＥＤ分割部１６は、一以上の任意の数のＬＥＤ素子を備えている。ＬＥＤ素子は、一個のＬＥＤチップや、複数個のＬＥＤチップを一パッケージに纏めたものを利用できる。この例では、図示する一のＬＥＤ素子として、それぞれ６個のＬＥＤチップを含むＬＥＤパッケージ１を使用している。
【００４２】
また図３の例では、４つのＬＥＤ部のＶｆを同一となるように設計している。ただこの例に限られず、上述の通りＬＥＤ部数を３以下、あるいは５以上としてもよい。ＬＥＤ部数を増やすことで、定電流制御の数を増やしてより細かなＬＥＤ部間の点灯切り替え制御が可能となる。さらに各ＬＥＤ部のＶｆは同一としなくとも良い。
（第一〜第三手段）
【００４３】
第一手段、第二手段、第三手段は、各ＬＥＤ部に対応して、定電流駆動するための部材である。このような第一〜第三手段としては、トランジスタなどのスイッチング素子で構成される。特にＦＥＴは、ソース−ドレイン間飽和電圧がほぼゼロであるため、ＬＥＤ部への通電量を阻害することがなく好ましい。ただ、第一手段〜第三手段はＦＥＴに限定されるものでなく、バイポーラトランジスタ等でも構成できることはいうまでもない。
【００４４】
図３の例では、第一〜第三手段としてＬＥＤ電流制御トランジスタを利用している。具体的には、第二ＬＥＤ部１２、第三ＬＥＤ部１３、第四ＬＥＤ部１４、電流制限手段３には、それぞれ第一〜第三手段である第一ＬＥＤ電流制御トランジスタ２１Ｂ、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタ２２Ｂ、第三ＬＥＤ電流制御トランジスタ２３Ｂが接続される。各ＬＥＤ電流制御トランジスタは、その前段のＬＥＤ部の電流量に応じて、ＯＮ状態や定電流制御が切り替わる。ＬＥＤ電流制御トランジスタがＯＦＦになると、バイパス経路に電流が流れなくなって、ＬＥＤ部に通電される。すなわち、各第一〜第三手段によってバイパスされる電流量を調整できるので、結果的に各ＬＥＤ部の通電量を制御できることになる。図３の例では、第二ＬＥＤ部１２と並列に第一手段２１が接続され、第一バイパス経路ＢＰ１を形成する。また第三ＬＥＤ部１３と並列に第二手段２２が接続され、第二バイパス経路ＢＰ２を形成する。さらに第四ＬＥＤ部１４と並列に第三手段２３が接続され、第三バイパス経路ＢＰ３を形成する。さらにまた第四ＬＥＤ電流制御トランジスタ２４Ｂが接続され、第一ＬＥＤ部１１、第二ＬＥＤ部１２、第三ＬＥＤ部１３及び第四ＬＥＤ部１４への通電量を制御する。
【００４５】
ここで第一ＬＥＤ部１１は、並列に接続されたバイパス経路や第一〜第三手段を設けていない。第二ＬＥＤ部１２と並列に接続された第一手段１１が、第一ＬＥＤ部１１の電流量を制御するからである。また第四ＬＥＤ部１４については、第四電流検出トランジスタ３４Ｂが電流制御を行う。
【００４６】
また図３の例では、第四ＬＥＤ電流制御トランジスタ２４ＢをＬＥＤ駆動手段３としている。なお、このようにＬＥＤ駆動手段を単体で利用する構成の他、例えばＬＥＤ駆動手段に並列に抵抗器を接続することで、電流量が大きくなる際に電流をバイパスして、ＬＥＤ駆動手段への負荷を軽減するよう構成してもよい。
【００４７】
図３の例では、ＬＥＤ電流制御トランジスタとして、ＦＥＴを使用している。なお、第一ＬＥＤ電流制御トランジスタ２１Ｂや第二ＬＥＤ電流制御トランジスタ２２Ｂ、第三ＬＥＤ電流制御トランジスタ２３Ｂを用いて、ＬＥＤ部単位でＯＮ／ＯＦＦの切り替えを制御する構成では、各段のＬＥＤ電流制御トランジスタを構成するＦＥＴ等の制御用半導体素子が各々ＬＥＤ部の両端に接続されているため、制御用半導体素子の耐圧はＬＥＤ部の小計順方向電圧にて保護されることとなる。このため、耐圧の低い小型の半導体素子を使用できる利点が得られる。
（第一電流制御手段３１、第二電流制御手段３２、第三電流制御手段３３）
【００４８】
第一電流制御手段３１、第二電流制御手段３２、第三電流制御手段３３は、ＬＥＤ部と対応する第一〜第三手段が、適切なタイミングで定電流駆動を行うよう制御する部材である。第一〜第三電流制御手段も、トランジスタなどのスイッチング素子が利用できる。特にバイポーラトランジスタは、電流量の検出に好適に利用できる。この例では第一電流制御手段３１は第一電流検出トランジスタ３１Ｂ、第二電流制御手段３２は第二電流検出トランジスタ３２Ｂ、第三電流制御手段３３は第三電流検出トランジスタ３３Ｂで、駆動素子制御手段５は第四電流検出トランジスタ３４Ｂで、各々構成される。なお電流制御手段も、バイポーラトランジスタに限定されるものでなく、コンパレータ、オペアンプ等でも構成可能であるのはいうまでもない。
【００４９】
図３の例では、電流制御手段を電流検出トランジスタで構成している。各電流検出トランジスタは、各々ＬＥＤ電流制御トランジスタの動作を制御する。すなわち、各電流検出トランジスタがＯＮ／定電流制御／ＯＦＦすることで、ＬＥＤ電流制御トランジスタをＯＦＦ／定電流制御／ＯＮに切り替える。
（電流検出手段４）
【００５０】
一方、電流検出手段４は、複数のサブ電流検出手段で構成される。図３の例では、４つのＬＥＤ電流検出抵抗として、第一ＬＥＤ電流検出抵抗４Ａ、第二ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｂ、第三ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｃ、第四ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｄで構成される。これらは、ＬＥＤの保護抵抗としても機能する。このＬＥＤ電流検出抵抗４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４ＤでＬＥＤ部を直列接続したＬＥＤ集合体１０に通電される電流を電圧降下などにより検出することによって、ＬＥＤ部を構成するＬＥＤ素子の定電流駆動を行う。また定電流駆動を行うため、定電流回路の制御用に電流制御手段が設けられる。この回路例では第一手段２１、第二手段２２、第三手段２３と第一電流制御手段３１、第二電流制御手段３２、第三電流制御手段３３で、一種の定電流回路が構成される。
【００５１】
各ＬＥＤ電流検出抵抗の抵抗値は、各電流検出トランジスタのＯＮ／ＯＦＦをどの電流のタイミングで行うかを規定する。ここでは、第一電流検出トランジスタ３１Ｂ、第二電流検出トランジスタ３２Ｂ、第三電流検出トランジスタ３３Ｂ、第四電流検出トランジスタ３４Ｂの順でＯＮされるよう、各ＬＥＤ電流検出抵抗の抵抗値が設定されている。
（基準電流値）
【００５２】
ここでは、第一電流検出トランジスタ３１Ｂが第一ＬＥＤ電流制御トランジスタ２１ＢをＯＮからＯＦＦに切り替える第一基準電流値を、第二電流検出トランジスタ３２Ｂが第二ＬＥＤ電流制御トランジスタ２２ＢをＯＮからＯＦＦに切り替える第二基準電流値よりも低く設定する。また第三電流検出トランジスタ３３Ｂが第三ＬＥＤ電流制御トランジスタ２３ＢをＯＮからＯＦＦに切り替える第三基準電流値を、第二基準電流値よりも高く設定する。さらに第四電流検出トランジスタ３４Ｂが第四ＬＥＤ電流制御トランジスタ２４ＢをＯＮからＯＦＦに切り替える第四基準電流値を、第三基準電流値よりも高く設定する。このように第一基準電流値＜第二基準電流値＜第三基準電流値＜第四基準電流値となるよう設定することで、整流回路２で整流された入力電圧の上昇に伴い、第一ＬＥＤ部１１から第二ＬＥＤ部１２、第三ＬＥＤ部１３、第四ＬＥＤ部１４への順で、ＯＮ／定電流制御／ＯＦＦを順次切り替えることができる。また入力電圧の下降時には、逆の順序でＬＥＤが消灯される。
（動作説明）
【００５３】
この発光ダイオード駆動装置３００は、電源効率８０％以上を維持しつつ、ＬＥＤ利用効率及び力率を改善し、しかも半導体素子を主体とする回路で構成できるので、ＬＥＤ利用環境下で小型、耐熱性に優れた装置を実現することができる。以下、図３の回路例において、図４の脈流電圧を入力する場合の第一〜第三電流制御手段及び第一〜第三手段の動作を、図５の電流波形を参照しながら説明する。ＬＥＤ集合体１０に印加される入力電圧は、商用電源の交流を整流回路２で整流した図４の脈流電圧となる。ここで、１周期分の動作について検討する。まず電圧が０Ｖから第一ＬＥＤ部１１の小計順方向電圧ＶｆB1まで上昇する間は、第一ＬＥＤ部１１によって電流は阻止される。したがって図５に示すように、電流が流れない区間が生じる。上述した順方向電圧３．６ＶのＬＥＤ素子を１２個使用する場合、小計順方向電圧ＶｆB1は３．６×１２＝４３．２Ｖとなるので、脈流電圧が０Ｖ〜４３．２Ｖの間は通電しない。
【００５４】
次に脈流電圧が第一ＬＥＤ部１１の小計順方向電圧ＶｆB1付近まで上昇すると、図３の回路図における第一ＬＥＤ電流制御トランジスタ２１Ｂ、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタ２２Ｂ、第三ＬＥＤ電流制御トランジスタ２３Ｂは全てＯＮとなっているので、第一バイパス経路ＢＰ１、第二バイパス経路ＢＰ２、第三バイパス経路ＢＰ３はすべて開通される。この結果、電流が第一ＬＥＤ部１１→第一ＬＥＤ電流制御トランジスタ２１Ｂ→第二ＬＥＤ電流制御トランジスタ２２Ｂ→第三ＬＥＤ電流制御トランジスタ２３Ｂ→第四ＬＥＤ電流制御トランジスタ２４Ｂの経路で流れ始める。脈流電圧の上昇に伴って、第一ＬＥＤ部１１を流れる電流も増えるので、図５に示すように電流量は徐々に増加する。さらに電流量の増加に伴い、第一ＬＥＤ部１１から第一バイパス経路ＢＰ１、第二バイパス経路ＢＰ２、第三バイパス経路ＢＰ３を通じて第一ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｂに流れる電流量も上昇する。
【００５５】
さらに脈流電圧が上がり、第一ＬＥＤ電流検出抵抗４Ａで設定された電流に達すると、第一電流検出トランジスタ３１ＢがＯＮとなり、通電を開始する。脈流電圧の上昇と共に第一電流検出トランジスタ３１Ｂのコレクタ電流が徐々に増加される結果、第一トランジスタ負荷抵抗３６Ｂの電圧降下が大きくなり第一電流検出トランジスタ３１Ｂのコレクタ電圧が下がる。このため、第一ＬＥＤ電流制御トランジスタ２１Ｂのゲート電圧が低下して、ＯＮからＯＦＦに切り替わる。この結果、第一バイパス経路ＢＰ１が遮断されて第二ＬＥＤ部１２への通電が開始される。この際、第一電流制御トランジスタ２１ＢがＯＮからＯＦＦに切り替わる遷移期間、すなわち脈流電圧が第一ＬＥＤ部１１と第二ＬＥＤ部１２の小計順方向電圧ＶｆB1＋ＶｆB2に達するまでの間は、第二ＬＥＤ部１２は点灯されず、第一ＬＥＤ部１１は定電流駆動される。この結果、図５におけるＩ−１のレベルとなる。
【００５６】
この状態で脈流電圧が上昇し続けて第一ＬＥＤ部１１と第二ＬＥＤ部１２の小計順方向電圧ＶｆB1＋ＶｆB2に達すると、第二ＬＥＤ部１２の点灯が開始され、図５に示すように電流値の上昇が再開される。そして徐々に電流が増加し、第二ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｂに流れる電流量も上昇する結果、第二ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｂで設定された電流値に達すると、第二電流検出トランジスタ３２Ｂが動作を開始する。この結果、第二電流検出トランジスタ３２Ｂのコレクタ電流が徐々に増加される結果、第二トランジスタ負荷抵抗３７Ｂの電圧降下が増大する。これにより第二ＬＥＤ電流制御トランジスタ２２Ｂのゲート電圧が低下して、ＯＮからＯＦＦに切り替わり、第二バイパス経路ＢＰ２が遮断されて第三ＬＥＤ部１３への通電が開始される。この際、脈流電圧が第一ＬＥＤ部１１〜第三ＬＥＤ部１３の小計順方向電圧ＶｆB1＋ＶｆB2＋ＶｆB3に達するまでの間は、第三ＬＥＤ部１３は点灯されず、第一ＬＥＤ部１１及び第二ＬＥＤ部１２は定電流駆動される。この結果、図５におけるＩ−２のレベルとなる。
【００５７】
同様に第三ＬＥＤ部１３に対しても、ＯＮ／ＯＦＦの切り替えと定電流駆動が行われる。すなわち、脈流電圧が第一ＬＥＤ部１１〜第三ＬＥＤ部１３の小計順方向電圧ＶｆB1＋ＶｆB2＋ＶｆB3に達すると、第三ＬＥＤ部１３の点灯が開始されて、図５に示すように電流値の上昇が再開される。そして第三ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｃに流れる電流量が上昇し、第三ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｃで設定された電流値に達すると、第三電流検出トランジスタ３３Ｂが動作を開始する。そして第三電流検出トランジスタ３３Ｂのコレクタ電流が徐々に増加され、第三トランジスタ負荷抵抗３８の電圧降下が増大する。これにより第三ＬＥＤ電流制御トランジスタ２３Ｂのゲート電圧が低下して、ＯＮからＯＦＦに切り替わり、第三バイパス経路ＢＰ３が遮断されて第四ＬＥＤ部１４への通電が開始される。この際、脈流電圧が第一ＬＥＤ部１１〜第四ＬＥＤ部１４の電圧ＶｆB1＋ＶｆB2＋ＶｆB3＋Ｖｆ3Aに達するまでの間は、第四ＬＥＤ部１４は点灯されず、第一ＬＥＤ部１１、第二ＬＥＤ部１２、第三ＬＥＤ部１３は定電流駆動される。この結果、図５におけるＩ−３のレベルが実現される。
【００５８】
さらに第四ＬＥＤ部１４に対しても、ＯＮ／ＯＦＦの切り替えと定電流駆動が行われる。すなわち、脈流電圧が第一ＬＥＤ部１１〜第四ＬＥＤ部１４の小計順方向電圧ＶｆB1＋ＶｆB2＋ＶｆB3＋ＶｆB4に達すると、第四ＬＥＤ部１４の点灯が開始されて、図５に示すように電流値の上昇が再開される。そして第四ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｄに流れる電流量が上昇し、第四ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｄで設定された電流値に達すると、第四電流検出トランジスタ３４Ｂが動作を開始する。そして第四電流検出トランジスタ３４Ｂのコレクタ電流が徐々に増加され、第四トランジスタ負荷抵抗３９Ｂの電圧降下が増大する。これにより第四ＬＥＤ電流制御トランジスタ２４Ｂのゲート電圧が低下して、ＬＥＤ電流制御トランジスタ２４Ｂへの通電が集中する。この際、脈流電圧が第一ＬＥＤ部１１〜ＬＥＤ電流制御トランジスタ２４Ｂの電圧ＶｆB1＋ＶｆB2＋ＶｆB3＋Ｖｆ3Aに達するまでの間は、第一ＬＥＤ部１１、第二ＬＥＤ部１２、第三ＬＥＤ部１３、第四ＬＥＤ部１４は定電流駆動される。この結果、図５におけるＩ−４のレベルが実現される。
【００５９】
また脈流電圧が最大電圧となる付近では、すべてのＬＥＤ電流制御トランジスタ２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂは完全にＯＦＦとなり、ＬＥＤ電流検出抵抗を通して、すべてのＬＥＤ集合体１０に電流が流れる。これにより、最大電圧付近の電力を有効に利用できる。ただ、最終段の第四手段については必ずしもＯＦＦさせる必要はなく、例えば第四ＬＥＤ電流制御トランジスタ２４ＢをＯＮさせたままでも、すべてのＬＥＤに電流を通電できる。この場合、第四ＬＥＤ電流制御トランジスタ２４ＢをＯＦＦしないことで、入力電圧のピーク部分で定電流制御をかけて電流値を制限することも可能である。
【００６０】
なお脈流電圧が最大電圧１４１Ｖに達すると、電圧値が減少に転じ、上記と逆の動作パターンを示す。さらに脈流電圧が最小電圧である０Ｖに達した後は、再び上昇に転じるため、上記動作が繰り返される。
【００６１】
このように、ＬＥＤ電流検出抵抗と電流検出トランジスタの設定により、定電流駆動するレベルを自由に設定できる。また上記回路例では、コイルや大容量コンデンサを使用しないことで、小型、安価、軽量といった高性能なＬＥＤ駆動装置を実現できる。さらに高周波スイッチングをしないことで、高調波ノイズの抑制も期待できる。
【００６２】
また、上記の方法では実際にＬＥＤ部等に流れる電流量に応じた制御であるため、ＬＥＤ素子毎の特性のばらつき、特にＶｆの個体差に依存せず、正確な点灯制御が可能となる。さらに、制御自体は極めて簡単な回路構成で実現できるため、マイクロコンピュータのような高価な制御素子は不要で、半導体素子のみで構成可能であり、コストも安価に抑えることができる利点も得られる。
【００６３】
加えて、上記構成ではＬＥＤ部の通電量を一定とせず、異なる定電流制御によって、電流値を変化させている。これにより、点灯時間の長いＬＥＤ部の電流量を抑えて、長寿命化が図られる。具体的には、点灯時間が最も長くなる第一ＬＥＤ部の定電流制御量すなわち通電制御量を最も小さくし、点灯時間が最も短い第四ＬＥＤ部の通電制御量を最も大きくしている。この結果、第四ＬＥＤ部消灯時に第一ＬＥＤ部を点灯する際の電流値が小さくなるので、その発熱量（電流値×点灯時間）も抑制できる。すなわち、第四ＬＥＤ部と対比した場合の第一ＬＥＤ部の劣化を抑制できる。同様のことは第二ＬＥＤ部との関係においても言える。このように、定電流制御の電流量を一定とせず、点灯時間の長いＬＥＤ部程低くなるように変化させることにより、発光ダイオード素子のライフ特性の不均一化を緩和して、より長期にわたって安定して使用可能な発光ダイオードの点灯制御が実現される。
（ＬＥＤ電流検出抵抗）
【００６４】
以上の例では、ＬＥＤ電流検出抵抗を各ＬＥＤ部等毎に個別に設けている。具体的には、図３に示すように、第一ＬＥＤ部１１の電流検出を第一ＬＥＤ電流検出抵抗４Ａで、第二ＬＥＤ部１２の電流検出を第二ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｂで、第三ＬＥＤ部１３の電流検出を第三ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｃで、第四ＬＥＤ部１４の電流検出を第四ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｄで、それぞれ行う。ただ、電流検出手段を構成するＬＥＤ電流検出抵抗を各ＬＥＤ部等で共通としてもよい。すなわち、各電流制御手段が、共通の電流検出手段の電流量に基づいて制御を行うことにより、回路構成を簡素化できる。
【００６５】
上述の回路例では、ＬＥＤ集合体１０を一本のラインで直列に接続している構成のため、各ＬＥＤ部毎に異なる電流値で定電流制御を行うことにより、電流波形を図５のグラフで示されるように階段状としている。一方、力率よりも利用効率を重視した制御の例を、図６の電圧波形に示す。この制御例では、各ＬＥＤ部の定電流制御を、図５の例よりも相互に近付けるよう、抵抗値などを設定しており、全体の電流量を大きくすることでより出力を高め、明るい照明光を得ることが可能となる。図６に示すＬＥＤ電流波形として回路定数を構成した場合の実測値は、電源効率＝９０％、ＬＥＤ利用効率＝５３％、力率９５％となり、図５と比較して力率が若干低下するものの、ＬＥＤ利用効率を改善できたことが確認された。このように、回路構成を同様としても回路定数を選択することで、要求される仕様に対応させた照明装置を構成できる。
（基準電流値）
【００６６】
ここでは、第一電流検出トランジスタ３１Ｂが第一ＬＥＤ電流制御トランジスタ２１ＢをＯＮからＯＦＦに切り替える第一基準電流値を、第二電流検出トランジスタ３２Ｂが第二ＬＥＤ電流制御トランジスタ２２ＢをＯＮからＯＦＦに切り替える第二基準電流値よりも低く設定する。また第三電流検出トランジスタ３３Ｂが第三ＬＥＤ電流制御トランジスタ２３ＢをＯＮからＯＦＦに切り替える第三基準電流値を、第二基準電流値よりも高く設定する。さらに第四電流検出トランジスタ３４Ｂが第四ＬＥＤ電流制御トランジスタ２４ＢをＯＮからＯＦＦに切り替える第四基準電流値を、第三基準電流値よりも高く設定する。このように第一基準電流値＜第二基準電流値＜第三基準電流値＜第四基準電流値と設定することで、上述の通り第一ＬＥＤ部１１、第二ＬＥＤ部１２、第三ＬＥＤ部１３、ＬＥＤ駆動手段３（第四ＬＥＤ電流制御トランジスタ２４Ｂ）への順で、ＯＦＦからＯＮに切り替えると共に、ＯＮからＯＦＦの際は逆順となる。
【００６７】
図３の回路を用いて図５の電流波形となるように制御する例を説明すると、商用電源の交流電圧が整流回路２で整流され、図４の脈流電圧となる。なお図３の回路例では、バイパスコンデンサを使用していない。電圧が０Ｖから第一ＬＥＤ部１１の小計順方向電圧ＶｆB1まで上昇する間は、第一ＬＥＤ部１１によって電流は阻止され、電流は流れない。脈流電圧が小計順方向電圧ＶｆB1付近まで上昇すると、図３の回路図における第一ＬＥＤ電流制御トランジスタ２１Ｂ、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタ２２Ｂ、第三ＬＥＤ電流制御トランジスタ２３Ｂ、第四ＬＥＤ電流制御トランジスタ２４Ｂは全てＯＮとなっているので、第一バイパス経路ＢＰ１、第二バイパス経路ＢＰ２、第三バイパス経路ＢＰ３、第四バイパス経路ＢＰ４はすべて開通され、電流は第一ＬＥＤ部１１→第一ＬＥＤ電流制御トランジスタ２１Ｂ→第一ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｂ→第二ＬＥＤ電流制御トランジスタ２２Ｂ→第二ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｂ→第三ＬＥＤ電流制御トランジスタ２３Ｂ→第三ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｃ→第四ＬＥＤ電流制御トランジスタ２４Ｂ→第四ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｄの経路で流れ始める。脈流電圧の上昇に伴って、第一ＬＥＤ部１１を流れる電流が増加し、第一ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｂに流れる電流量も上昇する。
【００６８】
さらに脈流電圧が上がり、第一ＬＥＤ電流検出抵抗４Ａで設定された電流に達すると、第一電流検出トランジスタ３１ＢがＯＮとなり、通電を開始する。脈流電圧の上昇と共に第一電流検出トランジスタ３１Ｂのコレクタ電流が徐々に増加される結果、第一トランジスタ負荷抵抗３６Ｂから第一電流制御トランジスタ２１Ｂに印加されていたゲート電圧が減少する。そしてしばらくの間は定電流動作が行われ、入力電圧が第一ＬＥＤ部１１と第二ＬＥＤ部１２とを同時に点灯可能な所定電圧に達すると、オーバーフローを生じてＯＮからＯＦＦに切り替わる。この結果、第一バイパス経路ＢＰ１が遮断されて第二ＬＥＤ部１２への通電が開始される。この際、脈流電圧が第一ＬＥＤ部１１と第二ＬＥＤ部１２の小計順方向電圧ＶｆB1＋ＶｆB2に達するまでの間は、第二ＬＥＤ部１２は点灯されず、第一ＬＥＤ部１１は定電流駆動される。
【００６９】
この状態で脈流電圧が上昇して第一ＬＥＤ部１１と第２ＬＥＤ部１２の小計順方向電圧ＶｆB1＋ＶｆB2に達すると、第二ＬＥＤ部１２の点灯が開始される。さらに第二ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｂに通電される電流量も徐々に上昇する結果、設定された電流値に達すると、第二電流検出トランジスタ３２Ｂが動作を開始する。そして第二電流検出トランジスタ３２Ｂのコレクタ電流が徐々に増加される結果、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタ２２Ｂ側に分岐されていた電流が減少し、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタ２２Ｂのゲート電圧が低下して、ＯＮから定電流駆動を経てＯＦＦに切り替わり、第二バイパス経路ＢＰ２が遮断されて第三ＬＥＤ部１３への通電が開始される。この際、脈流電圧が第一ＬＥＤ部１１〜第三ＬＥＤ部１３の小計順方向電圧ＶｆB1＋ＶｆB2＋ＶｆB3に達するまでの間は、第三ＬＥＤ部１３は点灯されず、第二ＬＥＤ部１２は定電流駆動される。
【００７０】
同様に脈流電圧が第一ＬＥＤ部１１〜第三ＬＥＤ部１３の小計順方向電圧ＶｆB1＋ＶｆB2＋ＶｆB3に達すると、第三ＬＥＤ部１３の点灯が開始され、電流値の上昇が再開される。そして第三ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｃに流れる電流量が上昇し、設定された電流値に達すると、第三電流検出トランジスタ３３Ｂが動作を開始する。そして第三電流検出トランジスタ３３Ｂのコレクタ電流が徐々に増加され、第三トランジスタ負荷抵抗３８Ｂから第三ＬＥＤ電流制御トランジスタ２３Ｂに流れていた電流が第三電流検出トランジスタ３３Ｂ側に分岐されて、第三ＬＥＤ電流制御トランジスタ２３のゲート電圧が減少し、ＯＮから定電流駆動を経てＯＦＦに切り替わり、第三バイパス経路３が遮断されて第四ＬＥＤ部１４への通電が開始される。この際、脈流電圧が第一ＬＥＤ部１１〜第四ＬＥＤ部１４の小計順方向電圧ＶｆB1＋ＶｆB2＋ＶｆB3＋ＶｆB4に達するまでの間は、第四ＬＥＤ部１４は点灯されず、第三ＬＥＤ部１３は定電流駆動される。
【００７１】
そして脈流電圧が第一ＬＥＤ部１１〜第四ＬＥＤ部１４の小計順方向電圧ＶｆB1＋ＶｆB2＋ＶｆB3＋ＶｆB4に達すると、第四ＬＥＤ部１４の点灯が開始され、電流値の上昇が再開される。そして第四ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｄに流れる電流量が上昇し、設定された電流値に達すると、第四電流検出トランジスタ３４Ｂが動作を開始する。そして第四電流検出トランジスタ３４Ｂのコレクタ電流が徐々に増加され、第四トランジスタ負荷抵抗３９Ｂから第四ＬＥＤ電流制御トランジスタ２４Ｂに流れていた電流が第四電流検出トランジスタ３４Ｂ側に分岐されて、第四ＬＥＤ電流制御トランジスタ２４Ｂのゲート電圧が減少し、第四バイパス経路ＢＰ４がＯＮ状態のままＬＥＤ電流制御トランジスタ２４Ｂへの通電が継続される。
【００７２】
脈流電圧が最大電圧となる付近では、すべてのＬＥＤ電流制御トランジスタ２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂは完全にＯＦＦとなり、第四ＬＥＤ電流検出抵抗４Ｄを通して、すべてのＬＥＤに電流が流れる。これにより、最大電圧付近の電力を有効に利用できる。また脈流電圧が最大電圧１４１Ｖに達すると、電圧値が減少に転じ、上記と逆の動作が生じる。
【００７３】
この回路例では、各ＬＥＤ部及びＬＥＤ駆動手段３を動作させる電流値を、各ＬＥＤ電流検出抵抗で個別に調整し易くできる。反面、ＬＥＤ電流検出抵抗を複数用いることによって、これらによる熱損失が増大する上、ＬＥＤ部がモジュールとして分断されてしまうデメリットがある。
【００７４】
一方でメリットとして、配線の交差が無く、立体配線が不要で回路構成が容易になる点が挙げられる。なお以上の回路では、第一手段２１と、第一電流制御手段３１と、第一電流検出手段４Ａとで、第一ＬＥＤ部１１の通電量に基づいて第一バイパス経路ＢＰ１のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第一切り替え手段を構成し、また第二手段２２と、第二電流制御手段３２と、第二電流検出手段４Ｂとで、第一ＬＥＤ部１１及び第二ＬＥＤ部１２の通電量に基づいて第二バイパス経路ＢＰ２のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第二切り替え手段を構成する。
【００７５】
以上の例では、いずれも第一ＬＥＤ部１１から第二ＬＥＤ部１２、第三ＬＥＤ部１３、第四ＬＥＤ部１４の順にＯＮに切り替え、さらに第四ＬＥＤ部１４から第三ＬＥＤ部１３、第二ＬＥＤ部１２、第一ＬＥＤ部１１の順にＯＦＦに切り替えている。このため、各ＬＥＤ部の点灯時間が異なる。よって消灯期間の長い第四ＬＥＤ部等が目立たないよう、ＬＥＤ素子の配置は、ＬＥＤ部毎の塊とせず、分散させるように配置することが好ましい。例えば、行毎に第一ＬＥＤ部に属するＬＥＤ素子、第二ＬＥＤ部に属するＬＥＤ素子、第三ＬＥＤ部に属するＬＥＤ素子、第四ＬＥＤ部に属するＬＥＤ素子、さらに第一、第二、第三、第四、と、交互にＬＥＤ素子を配置する。あるいは行単位でなく点単位で、左上から右に、第一ＬＥＤ部に属するＬＥＤ素子、第二ＬＥＤ部に属するＬＥＤ素子、第三ＬＥＤ部に属するＬＥＤ素子、第四ＬＥＤ部に属するＬＥＤ素子さらに第一、第二、第三、第四、と、順次右下に向かって一個ずつ、属するＬＥＤ部の異なるＬＥＤ素子を配置していく。また一個ずつに限らず、２個ずつ、３個以上ずつの単位としたり、周期的な配列でなくばらばらに配置する構成など、適宜ＬＥＤ部を分散させてＬＥＤ素子を配置することにより、点灯時間の相違を目立たなくできる。これにより、商用電源の６０Ｈｚ周期で点灯を繰り返しても、ユーザに点滅を意識させることなく、ＬＥＤ素子が連続点灯しているのと同様に利用できる。また、別途インバータ回路などを使用し、点灯周期を速くすることでも同様の効果が得られる。
（自動点滅回路５０の詳細）
【００７６】
また図３の発光ダイオード駆動装置３００は、整流回路２との間に、自動点滅回路５０を設けている。図３の自動点滅回路５０は、照度検出手段５１としてフォトトランジスタと、入力電圧検出手段５２として照度検出ベース抵抗と、入力制御手段５３として入力電流制御トランジスタ５３Ａとを備えている。この自動点滅回路５０は、駆動素子制御手段５（第四電流検出トランジスタ３４Ａ）を制御するための制御ラインＣＬ上であって、駆動素子制御手段５の上流側に入力制御手段５３を接続している。これにより、入力制御手段５３をＯＮさせて制御ラインＣＬを分岐して電流を流すことにより、駆動素子制御手段５を制御してＬＥＤ駆動手段３を操作でき、出力ラインＯＬに接続されたＬＥＤ部の電流を調整して自動点滅を実現している。具体的には、自動点滅回路５０の作動させてＬＥＤ集合体１０を消灯する際には、電流を分岐させ、ＬＥＤ駆動手段３である第四電流検出トランジスタ３４Ｂに通電されないように制限している。
（照度検出手段５１）
【００７７】
照度検出手段５１は、周囲環境の照度変化を検出可能な照度センサが利用できる。このような照度センサとしては、フォトトランジスタやフォトＩＣ、フォトダイオードやＣｄＳ等が挙げられる。これらの素子は、一般に照度に応じて電流値が変化することで、照度を電気変化として検出する。中でもフォトトランジスタは、フォトＩＣに比べ応答速度に優れており、好ましい。特に多段回路においては、μｓオーダの応答速度が求められるため、ｍｓ程度のフォトＩＣよりもフォトトランジスタが適している。フォトトランジスタは、コレクタ側を照度検出コレクタ抵抗５５を介して整流回路２の＋側と接続している。またエミッタ側を、照度検出エミッタ抵抗５６及び高周波成分除去用コンデンサ５７を介して接地している。
（入力電圧検出手段５２）
【００７８】
入力電圧検出手段５２は、入力電圧に応じた出力信号を発する素子であり、抵抗器が好適に利用できる。図３に示す入力電圧検出手段５２である照度検出ベース抵抗は、一端をフォトトランジスタのコレクタ側と、他端を、後述する入力電圧検出ベース抵抗５８を介して接地している。
（入力制御手段５３）
【００７９】
入力制御手段５３は、照度検出手段５１の出力信号と入力電圧検出手段５２の出力信号とに基づいて、発光ダイオード駆動装置３００の制御ラインＣＬを流れる電流を電流制限ラインＬＬで分岐し、出力ラインＯＬ上のＬＥＤ集合体の点灯を抑制する。ここでは、入力制御手段５３を入力電流制御トランジスタ５３Ａとして、バイポーラトランジスタが使用される。入力電流制御トランジスタ５３Ａは、エミッタ側を接地し、コレクタ側を、電流制限ラインＬＬと接続している。電流制限ラインＬＬは、制御ラインＣＬを分岐している。またベース側は、入力電圧検出ベース抵抗５８を介して接地している。さらにベース側には、フォトトランジスタのエミッタ側と、照度検出エミッタ抵抗５６を介して接続すると共に、これを並列に、入力電圧検出手段５２である入力電圧検出抵抗器５２Ａと接続している。この入力電流制御トランジスタ５３Ａは、フォトトランジスタの出力電流と、入力電圧検出抵抗器５２Ａを流れる出力電流によってそれぞれ生じる電圧降下が合算されて入力されることとなる。
【００８０】
単に照度のみに応じてＬＥＤ駆動手段３を制御する場合、点灯状態から消灯状態、あるいは消灯状態から点灯状態に到る中間の状態において、電流制御トランジスタ２１Ｂ〜２３Ｂはバイパスされるため、ＬＥＤ駆動手段３に大きな電圧がかかった状態で電流が流れることとなり、ＬＥＤ駆動手段３の損失が大きくなる問題がある。そこで、入力電圧検出手段５２により、制御に周期的に変化する脈流電圧（入力電圧）を付加することにより、ＬＥＤ駆動手段３のＯＮ−ＯＦＦの閾値が明確になり（前記中間の状態がなくなり）、ＬＥＤ駆動手段３の損失を防ぐことができる。このような用途で自動点滅回路を利用する考えは従来存在せず、本技術はＬＥＤ駆動手段の定格など、仕様を緩和できることから、回路構成コストの低減に寄与しうる。さらにこの構成では、整流された脈流電圧の平滑化も要しないため、平滑化のための電界コンデンサも不要とでき、ＬＥＤ照明装置の信頼性と長寿命化にも寄与しうる。
【００８１】
図３の例では、照度と入力電圧の積によって、電流制限量を決定している。これにより、単なる周囲環境の照度を検出してＯＮ／ＯＦＦするだけでなく、全波整流する入力電圧の電圧値にも基づいて通電量を制御でき、ＬＥＤ駆動手段３への負荷を低減できる。なお、自動点滅回路は、照明装置に組み込む他、外付けの形態とすることも可能であることはいうまでもない。
【００８２】
図７に、自動点滅回路を動作させた際の電流波形を示す。この例では、照度が高くなる程、入力制御手段５３による電流制限量を大きくして、照度が低くなる程、電流制限量を小さくしている。例えば発光ダイオード駆動装置を街路灯に利用する場合、夕暮れの比較的明るい時間であれば、街路灯の点灯は不要又は少しの点灯で足りるため、電流制限量を大きく、いいかえると通電量を小さくする。この回路例では、電流量が増えるに従い、第一ＬＥＤ部１１、第二ＬＥＤ部、第三ＬＥＤ部１３、第四ＬＥＤ部１４の順に点灯されるため、電流量を絞ると、第四ＬＥＤ部１４、第三ＬＥＤ部１３、第二ＬＥＤ部１２、第一ＬＥＤ部１１の順に消灯していく。この結果、図７に示すように山形の中央部分から欠け始め、電流制限量が大きくなる程、すなわち照度が高くなる程この欠落部分が左右に広がっていくように電流波形が変化する。図７の例では、一点鎖線が照度１００ルクス、破線が１５０ルクス、実線が２５０ルクスにおける電流波形を示している。
【００８３】
このように、照度の上昇に伴って、欠落部分が中央部分から左右に広がるようにして電流を制限する構成によって、高照度時における点灯のちらつきを低減できる利点が得られる。すなわち、図８に示すように一般には波高値を全体的に低下させるようにして、いいかえると波形の左右から電流量を制限することが行われている。この方法では、照度が高くなる程、ＬＥＤの点灯時間が短くなり、ちらつきとしてユーザに認識される可能性がある。一方、電流波形の中間から欠けるように電流を制限すると、左右の電流波形が残る、換言すると点灯時間が相対的に長い状態となるため、左右から電流波形を絞る方式よりもちらつきを低減できるという効果が得られる。
【００８４】
以上の構成では、ＬＥＤ素子毎の使用時間がＬＥＤ部毎に異なる。具体的には第一ＬＥＤ部１１の点灯時間が最も長く、第四ＬＥＤ部１４の点灯時間が最も短くなる。このため、使用頻度による素子寿命のばらつき抑制を考慮することもできる。上記回路構成ではＬＥＤ部同士を直列接続しているため、ＬＥＤ部毎の電圧のコントロールが困難である。このため、使用頻度の高いＬＥＤ部については接続するＬＥＤ素子数を増やし、直列のみならず並列に接続することで、１素子あたりの電流量を小さくして、熱損失を抑えることができる。
【００８５】
実施例１の発光ダイオード駆動装置１００においては、回路配線のパターンが交差しないよう出力ラインＯＬと信号ラインＣＬを梯子状に構成することで、配線パターンを簡素化している。具体的には、出力ラインＯＬについては、第一ＬＥＤ電流制御トランジスタ２１Ｂ、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタ２２Ｂ、第三ＬＥＤ電流制御トランジスタ２３Ｂ、第四ＬＥＤ電流制御トランジスタ２４Ｂが直列に接続されている。一方、第一電流制御手段３１を構成する第一電流検出トランジスタ３１Ｂ、第二電流制御手段３２を構成する第二電流検出トランジスタ３２Ｂ、第三電流制御手段３３を構成する第三電流検出トランジスタ３３Ｂ、駆動素子制御手段５を構成する第四電流検出トランジスタ３４Ｂとが、直列に接続されている。このように電流制御手段を直列接続することで、これらの間で配線が交差することを回避し、配線のパターンを簡素化できる。また配線パターンの簡素化
によって、配線の幅を広く取ることができ、配線パターンの電気抵抗を低減できる。さらに放熱性の向上にも繋がる。
【００８６】
図３に示す発光ダイオード駆動装置１００は、複数のＬＥＤ部を直列接続した制御ラインＣＬと、これらのＬＥＤ部を適切なタイミングでＯＮ／ＯＦＦしたり定電流制御を行うための電流制御手段同士を、直列接続する制御ラインＣＬとを略平行としている。さらに出力ラインＯＬと制御ラインＣＬと間で、これらを橋渡しする縦断ラインＣＲが梯子状に接続されている。
【００８７】
このようにして回路の配線パターンが交差しないよう簡素化できる。この結果、導線の線幅を広く取ることができ、抵抗値を低減し、また配線パターンを利用した放熱性も促進される利点が得られる。さらに回路長も短くできるので、回路パターンが簡素化され、この点においても放熱性の面で有利となる。特に、図９に示すように発光ダイオード駆動装置５００を街路灯に利用する場合は、街路灯の形状は細長いものが多いため、回路基板もこれに応じて細長い形状となることが多く、このような形状においても回路長を短く設計することで、その分回路パターンの幅を広くできることは有利となる。
【００８８】
加えて、ＬＥＤ部を一列に構成することで、基板の形状を細長くできるため、図９に示すように細長い形状の街路灯に適した照明装置を実現できる。図９の例においては、発光ダイオード駆動装置を収納するケース部７５と、このケース部７５をポール等に装着する固定部７６と、自動点滅器を内蔵したセンサ部７７とを備えている。このように、ケース部の外形を細長くした街路灯においては、ＬＥＤ部を一列として直線状に配置する基板が好適に利用できる。
（実施例２）
【００８９】
さらに、第一ＬＥＤ部１１の点灯時間が長いことを利用し、第一ＬＥＤ部１１で使用するＬＥＤ素子数を増やすことで、点灯時間の長いＬＥＤ素子数を多くし、点灯のばらつきを低減できる利点が得られる。このような例を実施例２として、図１０に示す。この図に示すＬＥＤ照明装置５００では、第一ＬＥＤ部１１を構成するＬＥＤパッケージ数を６個とし、他の第二〜第四ＬＥＤ部で使用するＬＥＤパッケージ数を２個としている。この結果、第一ＬＥＤ部１１は他のＬＥＤ部の３倍となって、第一ＬＥＤ部１１のみでＬＥＤ素子数の半数を構成し、点灯時間の長いＬＥＤ素子を増やし、点灯時間の短いＬＥＤ素子数を低減することによって、点灯のばらつきを目立たなくできる。
（実施例３）
【００９０】
上述の通り、各ＬＥＤ部は、周期的にＯＮ／ＯＦＦを繰り返して点灯され、その点灯時間はＬＥＤ部によって異なる。以上の例では、整流回路２で全波整流された入力電圧の上昇に伴い、第一ＬＥＤ部１１、第二ＬＥＤ部１２、第三ＬＥＤ部１３、第四ＬＥＤ部１４の順に点灯し、入力電圧の降下に伴い、第四ＬＥＤ部１４、第三ＬＥＤ部１３、第二ＬＥＤ部１２、第一ＬＥＤ部１１の順に消灯する。このため、ＬＥＤ部の点灯時間が第一ＬＥＤ部１１＞第二ＬＥＤ部１２＞第三ＬＥＤ部１３＞第四ＬＥＤ部１４となり、特定のＬＥＤ部のみが点灯時間が長くなり、特定のＬＥＤ部のみが点灯時間が短くなるという点灯むらが生じるおそれがある。特に、ＬＥＤ部を順に並べると、徐々に点灯、消灯のパターンを繰り返しているようになって、ユーザにこのようなパターンを知覚される可能性がある。そこで、より均一な点灯に近付けて、このような点灯パターンを知覚されないよう、分散させることが考えられる。このような例に係る発光ダイオード駆動装置６００を、実施例３として図１１に示す。この図に示す回路例では、駆動素子制御手段５として第四電流検出トランジスタ３４Ｃを使用している。
（ＬＥＤ分割部１６）
【００９１】
ここでは、第一ＬＥＤ部１１の点灯時間が、他のＬＥＤ部よりも長いことを利用し、この第一ＬＥＤ部１１を複数のＬＥＤ分割部１６に分割し、各ＬＥＤ分割部１６を、第二ＬＥＤ部１２、第三ＬＥＤ部１３、第四ＬＥＤ部１４と直接接続している。このように、点灯時間の最も長い第一ＬＥＤ部をＬＥＤ分割部１６に分割して、他のＬＥＤ部の間に配置することにより、点灯時間のむらを抑制して均一な点灯に近付け、点灯時間の差をユーザに知覚させ難くすることが可能となる。加えて、ＬＥＤ素子の点灯による発熱を、最も点灯時間の長く発熱量の多い第一ＬＥＤ部を分散して配置することにより、均一に発散し易くできる利点も得られる。
【００９２】
さらに第一ＬＥＤ部１１を複数に分割したＬＥＤ分割部１６を、各ＬＥＤ部に配置することによって、図３の回路例に比べ、損失を低減できる効果も得られる。すなわち、図３の例では、電流制御手段であるバイポーラトランジスタを複数、制御ラインＣＬ上で直列に接続しており、かつ出力ラインＯＬに対して梯子状に接続してるため、図１２に示すように、並列接続された制御ラインＣＬと出力ラインＯＬのブロックに対して等しい電圧が印加されることになる。ＬＥＤ部が点灯している状態、換言すると第一〜第三手段であるＦＥＴがＯＦＦしている状態であれば問題はないが、入力電圧が徐々に降下し、ＦＥＴがＯＮに切り替わると、バイパス経路に電流が流れ、ＬＥＤ部を通電しなくなる結果、ＬＥＤ部による電圧降下が発生しなくなる。すなわち、出力ラインＯＬの電圧降下分が部分的に失われてしまう、いいかえるとバイパス回路での電圧降下分が失われてしまうため、制御ラインＣＬの電圧と一致させるために、出力ラインＯＬの他の部位に、新たに電圧が印加されることとなる。ここで制御ラインＣＬにおけるバイポーラトランジスタの電圧Ｖceを例えば４Ｖとすると、４Ｖ相当の電圧を出力ラインＯＬで消費する必要があり、図１２においてはＦＥＴがこれを担う結果、ＬＥＤ部が消灯しているにも拘わらず、ＦＥＴで電力が消費されることとなる。この損失は、各ＦＥＴにおいて毎周期発生する。そこで、このようなＦＥＴの無駄な損失を低減するため、図１３に示すようにＬＥＤ分割部１６を出力ラインＯＬ上に配置する。この結果、ＬＥＤ分割部１６が抵抗成分となって電圧を担う結果、ＦＥＴでの電圧は０Ｖに近付けることができ、損失すなわち発熱の発生を回避できるという利点が得られる。
【００９３】
この問題は、多段回路でないＬＥＤ素子を直列接続した回路や、多段回路であっても電流制御手段を並列に接続している回路では発生せず、図３のように共通の制御ラインＣＬ上に直列に配置したことで生じる多段回路特有の問題である。そして図１１のようにＬＥＤ分割部１６を、各バイパス経路の分岐点の前後に配置することによって、余分な部品を増やすことなく解消できる。また上述の通り発光パターンの分散、均一化、及び熱発散の均一化にも寄与でき、このような多段回路に対して有効となる。
（実施例４）
【００９４】
上述した図１１の回路例では、電流制御手段を直列に接続した制御ラインＣＬが、出力ラインＯＬとグランドラインＧＬまで完全に平行に接続されている。この構成では、自動点滅回路５０が作動してＬＥＤ集合体１０をＯＦＦとする際は、図１４の実線矢印で示す経路で電流が流れる。このとき、ＬＥＤ駆動手段３はＯＦＦされており、ＬＥＤ集合体１０に本来的には通電されない筈である。しかしながら、図１４に示すようにＬＥＤ分割部１６をバイパス経路同士の間に設けた構成においては、ＬＥＤ駆動手段３を介さず、入力制御手段５３を介して通電する経路が形成されるため、図１４において破線で示す経路で微少電流が流れる、換言するとＬＥＤ駆動手段３がＯＦＦであるにも拘わらず、ＬＥＤ集合体１０の内、ＬＥＤ分割部１６が僅かに点灯するような状態となることがある。
【００９５】
そこで、このような事態を回避する回路例として、ＬＥＤ駆動手段３を確実にＯＦＦできるようにした発光ダイオード駆動装置７００を、実施例４として図１５に示す。この図に示す発光ダイオード駆動装置７００は、図１１とほぼ同じ構成としつつ、制御ラインＣＬを途中まで出力ラインＯＬと並列にしつつ、途中で出力ラインＯＬと共通化している。具体的には、最終段のＬＥＤ分割部１６の上流側において、制御ラインＣＬを出力ラインＯＬに接続している。この結果、制御ラインＣＬの電流は出力ラインＯＬと最終的に統合されて、ＬＥＤ駆動手段３に通電されることとなる。換言すると、バイパス経路の電流が、入力制御手段５３に流れる経路を遮断している。
【００９６】
一方で、ＬＥＤ駆動手段３を制御するバイポーラトランジスタを、制御ラインＣＬとは個別の第二制御ラインＣＬ２上に設けている。この結果、バイパス経路の電流が入力制御手段５３に流れる経路が遮断されるので、電流制御手段５３のＯＮ状態によらず、ＬＥＤ駆動手段３をＯＦＦすることでＬＥＤ集合体１０の点灯を回避できる。
（平滑化回路５０）
【００９７】
さらに発光ダイオード駆動装置は、整流回路２の出力段に平滑化回路を備えることができる。平滑化回路は、入力電圧が所定のコンデンサ放電開始電圧に降下するまで放電を開始しないようにする。
（実施例５）
【００９８】
以上の平滑化回路では、放電素子としてＦＥＴを用いている。この場合は、ＯＮ時の電圧Ｖｄｓが比較的大きいため、損失が大きく発熱量も大きくなり、放熱性を考慮しなければならない。そこで、放電素子としてＦＥＴに代えてサイリスタを用いることで、この問題を解消できる。このような回路例を、実施例５に係る発光ダイオード駆動装置８００として図１６に示す。この図に示す平滑化回路５０Ｂは、平滑用コンデンサ５１Ｂを充電するための充電経路として、整流回路２と平滑用コンデンサ５１Ｂの＋側との間に直列に介在された抵抗５２Ｂ及び放電阻止ダイオード５３Ｂを備える。また平滑用コンデンサ５１Ｂを放電するための放電経路として、接続点ＣＰに関して、抵抗５２Ｂ及び放電阻止ダイオード５３Ｂと並列に接続された放電素子５５Ｂとして、サイリスタを備える。サイリスタのゲートには、ツェナーダイオードが接続される。このように、サイリスタの駆動回路は大幅に簡素化でき、平滑化回路からバイポーラトランジスタ等を不要にできる。さらにサイリスタ自体に整流作用があるため、充放電の経路を規制するためのダイオード等の整流素子も不要とでき、部品点数を大幅に削減できる。
【００９９】
さらに図１６の回路によれば、放電素子の損失を低減できる。例えばＦＥＴでは、ＯＮ時の電圧Ｖｄｓが４Ｖ程度あるところ、図１６ではサイリスタのＯＮ時の電圧を１Ｖ程度に抑制できる。この結果、損失を低減でき、また余分な発熱が発生しない分、放熱性も向上され、また熱対策も簡素化できる利点が得られる。本発明者らの実験によれば、ＦＥＴを用いた平滑化回路の例ではＦＥＴの損失が１．３Ｗ、基板損失が２．４Ｗであったところ、図１６の例ではサイリスタの損失が０．３Ｗに、基板損失が１．２Ｗに低減され、上記構成の有用性が確認された。
【０１００】
以上のような発光ダイオード駆動装置は、ＬＥＤ素子を備えているため、ＬＥＤ素子とその駆動回路を同一の配線基板に配置することで、家庭用交流電源を投入して点灯可能な照明装置や照明器具として利用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明の発光ダイオード駆動装置は、照明装置、特に街路灯として好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１０２】
１００、２００、３００、５００、６００、７００、８００…発光ダイオード駆動装置
１…ＬＥＤパッケージ
２…整流回路
３…ＬＥＤ駆動手段
４…電流検出手段；４Ａ…第一ＬＥＤ電流検出抵抗；４Ｂ…第二ＬＥＤ電流検出抵抗
４Ｃ…第三ＬＥＤ電流検出抵抗；４Ｄ…第四ＬＥＤ電流検出抵抗
５…駆動素子制御手段
１０…ＬＥＤ集合体
１１…第一ＬＥＤ部
１２…第二ＬＥＤ部
１３…第三ＬＥＤ部
１４…第四ＬＥＤ部
１６…ＬＥＤ分割部
１７…保護抵抗
１９…バイパスコンデンサ
２１…第一手段；２１Ａ、２１Ｂ…第一ＬＥＤ電流制御トランジスタ
２２…第二手段；２２Ａ、２２Ｂ…第二ＬＥＤ電流制御トランジスタ
２３…第三手段；２３Ａ、２３Ｂ…第三ＬＥＤ電流制御トランジスタ
２４Ｂ…第四ＬＥＤ電流制御トランジスタ
２７…第一ゲート抵抗
２８…第二ゲート抵抗
２９…第三ゲート抵抗
３１…第一電流制御手段；３１Ａ、３１Ｂ…第一電流検出トランジスタ
３２…第二電流制御手段；３２Ａ、３２Ｂ…第二電流検出トランジスタ
３３…第三電流制御手段；３３Ａ、３３Ｂ…第三電流検出トランジスタ
３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ…第四電流検出トランジスタ
３６、３６Ｂ…第一トランジスタ負荷抵抗
３７、３７Ｂ…第二トランジスタ負荷抵抗
３８、３８Ｂ…第三トランジスタ負荷抵抗
３９、３９Ｂ…第四トランジスタ負荷抵抗
４１…第一ベース抵抗
４２…第二ベース抵抗
４３…第三ベース抵抗
４４…保護素子
４５…保護スイッチング素子
５０…自動点滅回路
５０Ｂ…平滑化回路
５１…照度検出手段
５２…入力電圧検出手段；５２Ａ…入力電圧検出抵抗器；５２Ｂ…抵抗
５３…入力制御手段；５３Ａ…入力電流制御トランジスタ
５５…照度検出コレクタ抵抗
５５Ｂ…放電素子
５６…照度検出エミッタ抵抗
５７…高周波成分除去用コンデンサ
５８…入力電圧検出ベース抵抗
７５…ケース部
７６…固定部
７７…センサ部
ＡＰ…交流電源；ＣＰ…接続点
ＢＰ１…第一バイパス経路；ＢＰ２…第二バイパス経路；ＢＰ３…第三バイパス経路
ＯＬ…出力ライン；ＣＬ…制御ライン；ＣＬ２…第二制御ライン
ＣＲ…縦断ライン；ＬＬ…電流制限ライン；ＧＬ…グランドライン
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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