(57)【要約】【課題】ハイサイド駆動が可能なＬＥＤ照明駆動回路およびＬＥＤ照明器具を提供する。【解決手段】ＬＥＤ照明駆動回路１は、電力供給を制限するスイッチ素子Ｑ１およびＱ２と、各スイッチ素子により制限された電力を受けて発光する第１の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ１および第２の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ２と、各ＬＥＤ列のカソード側回路と接続されており、接地されているとみなせるコンデンサＣ１およびフレーム金属板ＢＭとを備える。【選択図】図１
2014006984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給を制限するスイッチ素子と、
上記スイッチ素子により制限された電力を受けて発光する発光部と、
上記発光部のカソード側回路と接続されている接地部とを備えていることを特徴とするＬＥＤ照明駆動回路。
【請求項２】
上記スイッチ素子は、ワイドギャップノーマリーオンタイプであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明駆動回路。
【請求項３】
上記スイッチ素子をオン／オフ制御する制御回路をさらに備えており、
上記カソード側回路は、抵抗を備えており、
上記発光部と上記抵抗との間から分岐している回路が、上記制御回路と接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ照明駆動回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明駆動回路を備えているＬＥＤ照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light-Emitting diode）を用いた照明器具を構成する回路および当該照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
まず、ＬＥＤを駆動する従来方式として、ローサイド駆動を挙げることができる。当該ローサイド駆動を実現する装置には、Ｎ−ＣｈのＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）が利用されている。当該ＭＯＳＦＥＴは、オン抵抗が低い、スイッチング速度が速いといった特徴を有している。また、上記ローサイド駆動を実現する装置には、バイポーラトランジスタも利用されている。当該バイポーラトランジスタについては、ＰＮＰ型よりもＮＰＮ型が広く市場に出回っており、ＮＰＮ型が利用されることが多い。
【０００３】
また、ＬＥＤを駆動する別の従来方式として、ハイサイド駆動を挙げることができる。ここで、ハイサイド駆動を実現する装置には、Ｐ−ＣｈのＭＯＳＦＥＴ、およびＰＮＰ型のトランジスタを利用することができる。しかし、これらのハイサイド駆動を実現する装置に利用する素子は、オン抵抗が高いといった問題や、スイッチグ速度が遅いといった問題を有している。また、上述のように、ＰＮＰ型のトランジスタは、ＮＰＮ型と比較して市場に広く出回っておらず、入手が容易ではないといった問題を有している。
【０００４】
さて、ＬＥＤの駆動には、調光機能や定電流機能を実現するために、スイッチ素子が利用されている。また、当該調光機能を実現するために、ＰＷＭ（パルス幅変調）が利用されている。さらに、当該定電流機能を実現するために、ＤＣ−ＤＣコンバータ（チョッパー）が利用されている。
【０００５】
ここで、調光機能を実現するために利用されるＰＷＭは、２０ｋＨｚ以上の周波数にて動作することが好ましい。以下ではこの理由について説明する。まず、ＰＷＭの動作により、当該動作における周波数（以下、「動作周波数」と呼ぶ）と同じ周波数の騒音が発生する。ここで、人間の可聴周波数の上限は、一般的に約２０ｋＨｚであると言われている。よって、当該騒音を抑制するために、当該可聴周波数以上にてＰＷＭを動作させることが好ましい。また、上記のように動作するＰＷＭを利用してＬＥＤを駆動し、当該ＬＥＤから発光する照明光の下で撮像装置を利用して高速走査を行うような場合には、上記駆動周波数は、さらに高いことが好ましい。
【０００６】
また、定電流機能を実現するために利用されているＤＣ−ＤＣコンバータは、ＰＷＭに追従して定電流性を保持するために、ＰＷＭの動作周波数以上にて動作することが好ましい。このため、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作周波数は、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚといった範囲の高い周波数に設定されることが好ましい。
【０００７】
このような、高い周波数で動作するスイッチ素子の例として、窒化ガリウム（ＧａＮ）および炭化ケイ素（ＳｉＣ）などからなるワイドギャップ半導体スイッチ素子を挙げることができる。
【０００８】
特許文献１には、電力変換器において、上述のようなワイドギャップ半導体をスイッチ素子に用いてハイサイド側でオン／オフ制御する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１１２９４３号公報（２００４年４月８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のＬＥＤのローサイド駆動方式には種々の問題点が存在しており、ハイサイド駆動方式が好ましい。以下では、ＬＥＤのローサイド駆動方式における問題点を明らかにし、本発明が解決しようとする課題について説明する。
【００１１】
まず、図３は、ＬＥＤをローサイド駆動方式により駆動している従来技術の回路構成を示す回路図である。近年では、ＬＥＤ照明器具を天井へ取り付けたり埋め込んだりといった施工などの都合により、ＬＥＤ照明器具の薄型化が進行している。当該薄型化により、図３に示す背面電極（フレーム金属板ＢＭ）とＬＥＤを搭載した基板との間隙（ギャップ）が狭くなっており、当該間隙において変位電流が生じ易くなっている。また、図３に示す従来技術の回路構成では、各ＬＥＤ列（第１の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ１、第２の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ２）のカソードラインが、常に、回路中の最低電位のノードに接続されているわけではない。つまり、各ＬＥＤ列のカソードラインが、常に、最低電位となっているわけではない。これにより、各ＬＥＤ列のカソード側と背面電極との間に変位電流が流れることになる。また、図３に示す従来技術の回路構成では、交流電源ＡＣなどにより、各ＬＥＤ列に電圧が印加されていると、本来、負荷ＬＥＤ（ＬＥＤ１１、１２〜１ｎ、２１、２２〜２ｎ）が消灯されているべき状態（いわゆる、スタンバイ状態）においても、各ＬＥＤ列のアノード側に電圧が印加されたままになり、上述の理由により、各ＬＥＤ列のカソード側と背面電極との間に変位電流が流れ、各ＬＥＤ列にも電流が流れることになる。つまり、図３に示す従来技術の回路構成では、スタンバイ状態においても、負荷ＬＥＤに電流が流れることになる。また、最近は省エネルギー化により、微小電流の通電によっても発光してしまう程に、ＬＥＤの発光効率が高まっている。よって、図３に示すような、ＬＥＤをローサイド駆動する従来構成では、スタンバイ状態においてもＬＥＤが微発光するといった問題を有している。
【００１２】
また、図３に示すような、ＬＥＤをローサイド駆動する従来構成、特に、ＬＥＤのカソード側が接地されていない従来構成では、ＬＥＤの太陽電池効果（光がＬＥＤに照射されたときに、ＬＥＤのアノードとカソードとの間に電圧を生じる効果）により、各ＬＥＤ列のアノード側の電位が高くなる。このため、周辺部品（例えば、図３に示す、転流ダイオードＤ１１およびＤ２１ならびに平滑コンデンサＣ１０およびＣ２０など）の耐圧限界を超える電圧が、当該周辺部品へ印加され、周辺部品が破壊され得る。よって、図３に示すような、ＬＥＤのカソード側が接地されていない従来構成では、ＬＥＤの周辺部品が破壊されるといった問題を有している。
【００１３】
以上のように、ＬＥＤのローサイド駆動においては、種々の問題点が存在する。そこで、上記課題に鑑み、本発明の目的は、ハイサイド駆動が可能なＬＥＤ照明駆動回路およびＬＥＤ照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明に係るＬＥＤ照明駆動回路は、電力供給を制限するスイッチ素子と、上記スイッチ素子により制限された電力を受けて発光する発光部と、上記発光部のカソード側回路と接続されている接地部とを備えていることを特徴としている。
【００１５】
上記構成によれば、スイッチ素子により電力供給が制限され、発光部は、当該制限された電力供給により発光する。また、発光部のカソード側回路には、接地部が接続されているため、発光部のカソード側回路は、ＬＥＤ照明駆動回路において最低電位になっている。つまり、発光部は、高電位側（ハイサイド側）にて駆動されている。すなわち、ハイサイド駆動可能なＬＥＤ照明駆動回路を提供することができる。
【００１６】
また、上記スイッチ素子は、ワイドギャップノーマリーオンタイプであることが好ましい。
【００１７】
上記構成によれば、スイッチ素子が高速に動作することができ、上記電力供給を高速に制限することができる。
【００１８】
また、上記スイッチ素子をオン／オフ制御する制御回路をさらに備えており、上記カソード側回路は、抵抗を備えており、上記発光部と上記抵抗との間から分岐している回路が、上記制御回路と接続されていることが好ましい。
【００１９】
上記構成によれば、発光部に流れる電流が抵抗にも流れることになり、当該抵抗において電圧降下が発生する。このとき、発光部と抵抗との間の位置の電位は、当該電圧降下に応じた電位になっている。ここで、発光部と抵抗との間から分岐している回路が制御回路と接続されていることにより、制御回路は、当該電位を測定することができる。また、このとき、発光部に流れる電流の量は、制御回路が測定する電位に比例している。よって、制御回路は、測定した電位に応じてスイッチ素子をオン／オフ制御することにより、発光部に流れる電流を定電流化することができる。
【００２０】
また、本発明に係るＬＥＤ照明器具は、上記ＬＥＤ照明駆動回路を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、以上により、ハイサイド駆動可能なＬＥＤ照明駆動回路およびＬＥＤ照明器具を提供することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るＬＥＤ照明駆動回路を示す回路図である。
【図２】図１のＬＥＤ照明駆動回路において、スイッチ素子に用いられるワイドギャップ半導体ＦＥＴの特性を示すグラフである。
【図３】ＬＥＤをローサイド駆動方式により駆動している従来技術の回路構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜ＬＥＤ照明駆動回路１の構成＞
図１は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light-Emitting diode）を用いた照明器具を構成する回路であって、本発明に係るＬＥＤ照明駆動回路を示す回路図である。図１に示すように、ＬＥＤ照明駆動回路１は、主に、交流電源ＡＣと、ブリッジ整流素子ＢＤ１と、力率改善回路ＰＦＣと、制御回路ＣＮＴと、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ２０、およびＱ２１と、転流ダイオードＤ１１およびＤ２１と、平滑コンデンサＣ１０およびＣ２０と、第１の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ１と、第２の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ２と、フレーム金属板ＢＭとを備えている。また、ＬＥＤ照明駆動回路１は、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、およびＲ２２と、インダクタンスＬ１およびＬ２と、コンデンサＣ１とを備えている。以下では、ＬＥＤ照明駆動回路１を、主に、電源変換部と、発光部と、接地部と、制御部とに分けて順に説明する。
【００２４】
（電源変換部）
電源変換部は、交流電源ＡＣが供給する交流電圧信号を、直流電圧信号に変換するための構成である。ここで、当該変換は、ＬＥＤ列（第１の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ１、第２の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ２）に直流電圧信号を供給するために行われる。
【００２５】
さて、電源変換部は、交流電源ＡＣと、ブリッジ整流素子ＢＤ１と、力率改善回路ＰＦＣと、スイッチ素子Ｑ１およびＱ２と、インダクタンスＬ１およびＬ２と、平滑コンデンサＣ１０およびＣ２０とからなっている。ここで、交流電源ＡＣから供給される交流電圧信号は、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの周波数を有する１００Ｖの交流電圧信号であっても良い。しかしながら、これらの周波数および電圧値に限定されるわけではなく、最終的にＬＥＤ列を駆動することができるのであれば、どのようなものであっても良い。
【００２６】
ここで、ブリッジ整流素子ＢＤ１は、端子２および３がそれぞれ交流電源ＡＣと接続されている。このように接続されることにより、ブリッジ整流素子ＢＤ１は、交流電源ＡＣが供給する交流電圧信号を整流して、ブリッジ整流素子ＢＤ１の端子１および４に出力する。
【００２７】
次に、力率改善回路ＰＦＣは、ブリッジ整流素子ＢＤ１の端子１および４と接続されている。これにより、ブリッジ整流素子ＢＤ１が出力する整流された電圧信号が力率改善回路ＰＦＣに入力される。また、力率改善回路ＰＦＣは、当該電圧信号を直流電圧信号に変換する。ここで、例えば、交流電源ＡＣから出力される交流電圧信号が、１００Ｖの電圧信号であるとした場合、当該交流電圧信号は、ブリッジ整流素子ＢＤ１を介した後、力率改善回路ＰＦＣにて２００Ｖの直流電圧信号へと変換されても良い。さて、当該直流化された電圧信号は、２系統に分岐して後段へ供給される。
【００２８】
まず、一方の系統において、直流電圧信号は、スイッチ素子Ｑ１のドレイン端子Ｄへ供給される。また、他方の系統において、直流電圧信号は、スイッチ素子Ｑ２のドレイン端子Ｄへ供給される。次に、後述のようにスイッチ素子Ｑ１で制限された直流電圧信号は、インダクタンスＬ１および並列に接続されている平滑コンデンサＣ１０を介することにより、第１の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ１の駆動に適した直流電圧信号へと変換される。同様に、後述のようにスイッチ素子Ｑ２で制限された直流電圧信号は、インダクタンスＬ２および並列に接続されている平滑コンデンサＣ２０を介することにより、第２の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ２の駆動に適した直流電圧信号へと変換される。
【００２９】
なお、上述のように、電源変換部は２系統に分岐されているが、この構成に限定されるわけではない。つまり、必要に応じて分岐の数および構成要素の数を増やしても良い。
【００３０】
（最低電位ノード）
ここで、ＬＥＤ照明駆動回路１における最低電位ノードについて説明する。最低電位ノードとは、ＬＥＤ照明駆動回路１において、最低の電位を有する中継点のことを言う。また、ＬＥＤ照明駆動回路１においては、上述の電源変換部により、直流電圧信号がＬＥＤ照明駆動回路１に供給されている。つまり、最低電位ノードとは、当該直流電圧信号の基準となる最低電位を有する中継点であると言える。すなわち、ブリッジ整流素子ＢＤ１の端子４および力率改善回路ＰＦＣの負極端子が接続されている回路の中継点が、ＬＥＤ照明駆動回路１における最低電位ノードである。
【００３１】
（発光部）
さて、発光部は、電源変換部から供給される直流電圧信号を受けて、照明光を発光するための構成である。ここで、当該発光部は、２系統が存在している。
【００３２】
一方の系統は、第１の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ１および抵抗Ｒ１からなっている。他方の系統は、第２の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ２および抵抗Ｒ２からなっている。各ＬＥＤ列は、複数のＬＥＤを備えていても良い。また、便宜上、各ＬＥＤ列に「第１の発光色」および「第２の発光色」という名称を付しているが、各ＬＥＤ列は、異なる発光色の光を発光する複数のＬＥＤからなっていても良い。また、各抵抗（抵抗Ｒ１、Ｒ２）は、各ＬＥＤ列のカソード側回路に接続されている。ここで、各カソード側回路は分岐しており、当該分岐部分は、制御回路ＣＮＴの各入力端子（電流センスＳＮＳ＿ＩＮ１およびＳＮＳ＿ＩＮ２）と接続されている。
【００３３】
さて、各ＬＥＤ列は、上述の直流電圧信号がアノード側へ供給されることにより発光する。より詳しくは、各ＬＥＤ列に含まれる負荷ＬＥＤ（ＬＥＤ１１、１２〜１ｎ、ＬＥＤ２１、２２〜２ｎ）が発光する。ここで、各ＬＥＤ列に流れる電流は、各抵抗にもそれぞれ流れ、電力が消費されて電圧降下が起こる。このとき、後述のように、当該電圧降下を測定することにより、各ＬＥＤ列に流れる電流値を検知することができる。すなわち、各抵抗は、各ＬＥＤ列に流れる電流値を測定するために利用することができる。例えば、抵抗Ｒ１の両端に生じる電圧をＶｒとし、抵抗Ｒ１に流れる電流をＩＬとすると、Ｖｒ＝ＩＬ×Ｒ１（Ｒ１は抵抗Ｒ１の抵抗値を表している）と表すことができ、このＶｒを制御回路へ入力することで、抵抗Ｒ１に流れる電流ＩＬを定電流化するように制御できる。ここで、抵抗Ｒ１に流れる電流は、第１の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ１にも流れている。よって、第１の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ１に流れる電流を、定電流化することができる。また、第２の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ２に流れる電流も、同様に定電流化することができる。
【００３４】
なお、上述の構成では発光部を２系統に分岐させているが、この構成に限定されるわけではない。つまり、発光部の分岐の数を、必要に応じて増やしても良い。
【００３５】
また、発光部は、各抵抗を介して、ＬＥＤ照明駆動回路１における最低電位ノードと接続されている。
【００３６】
さらに、発光部は、アノード側において各スイッチ素子（スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２）により電力の供給を制限され、発光を制御されている。つまり、ＬＥＤ照明駆動回路１においては、電位が高くなる力率改善回路ＰＦＣ側で、ＬＥＤの駆動制御が行われている。このように、高電位側（ハイサイド側）にてＬＥＤが駆動される構成を、ハイサイド駆動と呼ぶ。また、ハイサイド駆動に用いられるスイッチ素子を、ハイサイドスイッチと呼ぶ。
【００３７】
（接地部）
接地部は、照明光の発光には直接寄与しない構成である。ここで、当該接地部は、コンデンサＣ１およびフレーム金属板ＢＭからなっている。また、フレーム金属板ＢＭは、例えば、ＬＥＤ照明駆動回路１を支持または保護するフレームを構成する金属板であっても良い。また、当該金属板は、アース線などによって接地されていても良いし、接地されているとみなすことができる程度に大きな静電容量を有していても良い。
【００３８】
（制御部）
制御部は、電源変換部で変換された電力を制限して発光部における照明光の発光を制御するための構成である。ここで、当該制御部は、制御回路ＣＮＴと、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ２０、およびＱ２１と、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、およびＲ２２とからなっている。なお、スイッチ素子Ｑ１およびＱ２は、電源変換部にも含まれているが、主な機能は制御機能にある。また、制御部の制御対象である発光部が２系統存在しているため、制御回路ＣＮＴを除いて、制御部を構成する構成部品も２系統に分けることができる。
【００３９】
まず、一方の系統は、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ１０、およびＱ１１と、抵抗Ｒ１１およびＲ１２とからなっている。ここで、制御回路ＣＮＴの出力端子ＤＲＶ＿ＯＵＴ１がローとなると、Ｑ１１およびＱ１０がオフとなって、これによりＱ１もオフとなり、力率改善回路ＰＦＣから出力される直流電圧信号が遮断される。つまり、直流電圧信号が、第１の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ１に供給されなくなる。
【００４０】
また、他方の系統は、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ２０、およびＱ２１と、抵抗Ｒ２１およびＲ２２とからなっている。ここで、制御回路ＣＮＴの出力端子ＤＲＶ＿ＯＵＴ２がローとなると、Ｑ２１およびＱ２０がオフとなって、これによりＱ２もオフとなり、力率改善回路ＰＦＣから出力される直流電圧信号が遮断される。つまり、直流電圧信号が、第２の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ２に供給されなくなる。
【００４１】
なお、上述のように、制御部を２系統に分岐させているが、この構成に限定されるわけではない。つまり、発光部の分岐の数を、必要に応じて増やしても良いし、減らしても良い。
【００４２】
以下では、制御部を構成する制御回路ＣＮＴおよびスイッチ素子について詳しく説明する。
【００４３】
（制御回路ＣＮＴ）
制御回路ＣＮＴは、スイッチ素子を制御するための制御回路である。また、制御回路ＣＮＴは、図１に「制御回路用ＤＣサブ電源」と示しているように、力率改善回路ＰＦＣから直流電源電圧を供給されている。
【００４４】
ここで、制御回路ＣＮＴは、２つの出力端子ＤＲＶ＿ＯＵＴ１およびＤＲＶ＿ＯＵＴ２を備えている。また、２つの入力端子ＳＮＳ＿ＩＮ１およびＳＮＳ＿ＩＮ２を備えている。ここで、出力端子ＤＲＶ＿ＯＵＴ１、ＤＲＶ＿ＯＵＴ２は、スイッチ素子Ｑ１１、Ｑ２１のオン／オフを制御する端子とそれぞれ接続されている。また、入力端子ＳＮＳ＿ＩＮ１、ＳＮＳ＿ＩＮ２は、第１の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ１と抵抗Ｒ１との間の回路、第２の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ２と抵抗Ｒ２との間の回路とそれぞれ接続されている。
【００４５】
（スイッチ素子）
スイッチ素子は、力率改善回路ＰＦＣから供給される電力を各ＬＥＤ列に渡す前に制限するための素子である。まず、上述のように、力率改善回路ＰＦＣは、各スイッチ素子のドレイン端子Ｄと接続されている。つまり、力率改善回路ＰＦＣから供給される電力は、各スイッチ素子のドレイン端子Ｄへ、２系統に分岐して供給されている。
【００４６】
まず、スイッチ素子Ｑ１は、抵抗Ｒ１１を介してスイッチ素子Ｑ１０と接続されている。ここで、抵抗Ｒ１１およびスイッチ素子Ｑ１０は、抵抗Ｒ１２を介して、ＬＥＤ照明駆動回路１における最低電位ノードと接続されている。また、スイッチ素子Ｑ１１は、スイッチ素子Ｑ１０のオン／オフを制御する端子および当該最低電位ノードと接続されている。
【００４７】
また、スイッチ素子Ｑ２は、抵抗Ｒ２１を介してスイッチ素子Ｑ２０と接続されている。ここで、抵抗Ｒ２１およびスイッチ素子Ｑ２０は、抵抗Ｒ２２を介して、ＬＥＤ照明駆動回路１における最低電位ノードと接続されている。また、スイッチ素子Ｑ２１は、スイッチ素子Ｑ２０のオン／オフを制御する端子および当該最低電位ノードと接続されている。
【００４８】
以下では、特に、スイッチ素子Ｑ１およびＱ２の構成について、詳しく説明する。
【００４９】
（スイッチ素子Ｑ１およびＱ２）
まず、各スイッチ素子（スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２）は、ワイドギャップ半導体である窒化ガリウム（ＧａＮ）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）からなっている。
【００５０】
図２は、図１のＬＥＤ照明駆動回路において、スイッチ素子に用いられるワイドギャップ半導体の特性を示すグラフである。図２に示されるように、当該ワイドギャップ半導体は、閾値電圧が負（ノーマリーオン）となっている。つまり、入力がない場合に、各スイッチ素子は、導通状態となっている。ここで、ワイドギャップ半導体は、低オン抵抗であるとともに、スイッチング速度が高速である。よって、ＬＥＤを駆動するためのハイサイドスイッチとして好適に用いることができる。
【００５１】
なお、上述の構成では、各スイッチ素子としてＧａＮＦＥＴを用いたが、この構成に限定されるわけではない。例えば、各スイッチ素子として、ＧａＮではなく、ＳｉＣからなるワイドギャップ半導体を用いても良い。
【００５２】
＜ＬＥＤ照明駆動回路１の動作＞
以下では、上述において説明したＬＥＤ照明駆動回路１の構成が、どのように動作するのかについて説明する。
【００５３】
まず、ＬＥＤ照明駆動回路１では、電源変換部において、交流電圧信号が直流電圧信号へと変換され、発光部へ供給される。つまり、交流電源ＡＣが供給する交流電圧信号が、ブリッジ整流素子ＢＤ１および力率改善回路ＰＦＣを介することにより、直流電圧信号へと変換される。さらに、当該直流電圧信号は、スイッチ素子Ｑ１およびＱ２において制限され、当該制限された直流電圧信号は、インダクタンスＬ１およびＬ２ならびに並列に接続された平滑コンデンサＣ１０およびＣ２０を介することにより、発光部へと供給される。
【００５４】
次に、ＬＥＤ照明駆動回路１では、当該供給された直流電圧信号により、発光部が発光する。つまり、各ＬＥＤ列に直流電圧信号が供給され、各ＬＥＤ列に含まれる負荷ＬＥＤ（ＬＥＤ１１、１２〜１ｎおよびＬＥＤ２１、２２〜２ｎ）が発光する。また、各ＬＥＤ列に流れる電流は、各抵抗（抵抗Ｒ１、Ｒ２）にもそれぞれ流れる。ここで、各抵抗において電圧降下が起こり、当該電圧は、制御回路ＣＮＴの各入力端子（ＳＮＳ＿ＩＮ１、ＳＮＳ＿ＩＮ２）へと入力されている。
【００５５】
ここで、各ＬＥＤ列のカソードラインは、各抵抗を介して、最低電位ノードへと接続されている。つまり、各ＬＥＤ列のカソードラインは、負荷ＬＥＤが消灯されている状態（スタンバイ状態）において、常に、最低電位になっている。これにより、従来において問題となっていた、各ＬＥＤ列のカソードラインからフレーム金属板ＢＭへの変位電流が発生しなくなる。すなわち、スタンバイ状態において、負荷ＬＥＤは微発光したりせず、消灯している。
【００５６】
また、太陽電池効果により、負荷ＬＥＤが発電し、各ＬＥＤ列のアノード側の電位が異常に高くなることがある。従来においては、当該電位が周辺部品の耐圧限界を超えることにより、当該周辺部品が破壊されることが問題となっていた。しかしながら、ＬＥＤ照明駆動回路１においては、各ＬＥＤ列のカソードラインが、各抵抗を介して、最低電位ノードへと接続されているため、このような問題は起こらない。
【００５７】
次に、ＬＥＤ照明駆動回路１では、制御回路ＣＮＴにより、各ＬＥＤ列に流れる電流の定電流化が行われる。つまり、制御回路ＣＮＴにおいて、入力端子ＳＮＳ＿ＩＮ１に入力された電圧値を元に、第１の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ１に流れる電流値が換算され、この値に応じて出力端子ＤＲＶ＿ＯＵＴ１がオン／オフされる。これにより、スイッチ素子Ｑ１１、Ｑ１０、およびスイッチ素子Ｑ１がオン／オフされ、第１の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ１に供給される電力が制限されることにより、定電流化が行われる。
【００５８】
また、制御回路ＣＮＴにおいて、入力端子ＳＮＳ＿ＩＮ２に入力された電圧値を元に、第２の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ２に流れる電流値が換算され、この値に応じて出力端子ＤＲＶ＿ＯＵＴ２がオン／オフされる。これにより、スイッチ素子Ｑ２１、Ｑ２０、およびスイッチ素子Ｑ２がオン／オフされ、第２の発光色ＬＥＤ列ＬＥＤｓ２に供給される電力が制限されることにより、定電流化が行われる。
【００５９】
ここで、各スイッチ素子（スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２）には、高速に動作するワイドギャップ半導体が用いられている。また、各スイッチ素子は、各ＬＥＤ列のハイサイド側において、各ＬＥＤ列に供給される電力を制限している。つまり、各ＬＥＤ列は、ハイサイド駆動されている。すなわち、ＬＥＤ照明駆動回路１は、高速に動作するスイッチ素子を備えた、ハイサイド駆動が可能な構成であると言える。
【００６０】
＜ＬＥＤ照明駆動回路１の効果＞
以上のように、ＬＥＤ照明駆動回路１は、高速に動作するスイッチ素子を備えており、各ＬＥＤ列をハイサイド駆動することができる。
【００６１】
また、ＬＥＤ照明駆動回路１においては、各ＬＥＤ列のカソードラインは、各抵抗を介して、最低電位ノードへと接続されている。これにより、従来において問題となっていた、スタンバイ状態における負荷ＬＥＤの微発光や、太陽電池効果による周辺部品の破壊は起こらない。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、複数の発光色のＬＥＤ列を有するＬＥＤ照明器具の駆動回路に利用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  ＬＥＤ照明駆動回路
ＢＭ  フレーム金属板（接地部）
Ｃ１  コンデンサ（接地部）
ＣＮＴ  制御回路
ＬＥＤｓ１  第１の発光色ＬＥＤ列（発光部）
ＬＥＤｓ２  第２の発光色ＬＥＤ列（発光部）
Ｑ１  スイッチ素子
Ｑ１０  スイッチ素子
Ｑ１１  スイッチ素子
Ｑ２  スイッチ素子
Ｑ２０  スイッチ素子
Ｑ２１  スイッチ素子
Ｒ１  抵抗
Ｒ１１  抵抗
Ｒ１２  抵抗
Ｒ２  抵抗
Ｒ２１  抵抗
Ｒ２２  抵抗
【図１】
2014006984.tif 000003
【図２】
2014006984.tif 000004
【図３】
2014006984.tif 000005