(57)【要約】【課題】  複数のＬＥＤチップを含むＬＥＤパッケージを駆動するＬＥＤ点灯装置の発熱を低減するとともに回路が安定に動作して明るさのちらつきが発生しないＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】  ＬＥＤ照明装置は、照明装置本体と、交流電源電圧を整流する整流回路BRおよび平滑コンデンサC1a、C1bを備えた直流電源DC、ならびに直流電源に接続した入力端、スイッチング素子、インダクタ、フライホールダイオードおよび出力端を含むコンバータを備え、照明装置本体に配設されたＬＥＤ点灯装置と、複数のＬＥＤパッケージLePおよび基板22aを備えて照明装置本体に配設され、ＬＥＤパッケージは直列接続した複数のＬＥＤチップChをケース11内部に含み、基板は複数のＬＥＤパッケージを分散して配置し、かつ直列回路を形成して実装していて、直列回路の両端がＬＥＤ点灯装置のコンバータの出力端間に接続されたＬＥＤ光源22とを具備している。【選択図】図４
2011049527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置本体と；
直流電源、ならびに直流電源に接続した入力端および出力端を含む直流−直流変換回路であるコンバータを備えたＬＥＤ点灯装置と；
複数のＬＥＤパッケージおよび基板を備えて照明装置本体に配設され、ＬＥＤパッケージは直列接続した複数のＬＥＤチップを内部に含み、基板は複数のＬＥＤパッケージを配置し、かつ直列回路を形成して実装しているとともに、直列回路の両端がＬＥＤ点灯装置のコンバータの出力端間に接続されたＬＥＤ光源と；
を具備していることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
直流電源は、整流回路および平滑コンデンサが倍電圧整流回路を形成しており；
コンバータは、入力端が直流電源の出力端に接続し、入力端および出力端の間にスイッチング素子およびインダクタが直列に接続し、かつ出力端にフリーホイールダイオードおよびインダクタが直列に接続していて、出力端間に出力コンデンサが接続した降圧チョッパであり、交流電源の交流周期の全期間にわたり出力コンデンサの電圧が直流電源の平滑コンデンサの電圧より低くなるように動作する；
ことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
直流電源は、整流回路および平滑コンデンサが全波整流回路を形成しており；
コンバータは、入力端が直流電源の出力端に接続し、入力端および出力端の間にスイッチング素子およびインダクタが直列に接続し、かつ出力端にフリーホイールダイオードおよびインダクタが直列に接続していて、出力端間に出力コンデンサが接続した降圧チョッパであり、交流電源の交流周期の全期間にわたり出力コンデンサの電圧が直流電源の平滑コンデンサの電圧より低くなるように動作する；
ことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
直流電源は、倍電圧整流回路および全波整流回路の切り換えが可能に構成されていることを特徴とする請求項２または３記載のＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とした照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ照明装置では、光源としてのＬＥＤを照明装置本体に配設するだけでなく、次の理由によりそのＬＥＤ点灯装置をも一緒に配設するのが一般的である。すなわち、従来の白熱電球や電球形蛍光ランプに比較すると、ＬＥＤは直流で動作するとともに動作電圧が低く、また所要の光束を得るために複数のＬＥＤモジュールを用いるために、専用のＬＥＤ点灯装置を用いている。
【０００３】
ＬＥＤ点灯装置には種々の回路方式が既知であり、その中に降圧チョッパを備えたＬＥＤ点灯装置もある（例えば、特許文献１参照。）。この降圧チョッパを用いたＬＥＤ点灯装置は、自励発振形であって回路構造が比較的簡単なため、回路部分の小形化が可能で、しかも出力電圧が１００Ｖより低くなるので、比較的小電力のＬＥＤ照明装置用として適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１２３８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＬＥＤは、駆動に伴い発熱する。そして、この発熱によりＬＥＤの温度が上昇するとＬＥＤの発光効率が低下するので、ＬＥＤによる発生熱の放熱を適切に行う必要がある。他方、ＬＥＤ点灯装置もＬＥＤを駆動するのに伴って発熱し、ＬＥＤと相互に影響し合うので、ＬＥＤ点灯装置の発熱を極力抑制するように構成することで、ＬＥＤ照明装置全体としての発熱量を低減すれば、ＬＥＤ点灯装置の回路効率延いてはＬＥＤ照明装置としての効率を向上することができる。
【０００６】
本発明は、複数のＬＥＤチップを含むＬＥＤパッケージを駆動するＬＥＤ点灯装置の発熱を低減するとともに回路が安定に動作するＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のＬＥＤ照明装置は、照明装置本体と；直流電源、ならびに直流電源に接続した入力端および出力端を含む直流−直流変換回路であるコンバータを備えたＬＥＤ点灯装置と；複数のＬＥＤパッケージおよび基板を備えて照明装置本体に配設され、ＬＥＤパッケージは直列接続した複数のＬＥＤチップを内部に含み、基板は複数のＬＥＤパッケージを配置し、かつ直列回路を形成して実装しているとともに、直列回路の両端がＬＥＤ点灯装置のコンバータの出力端間に接続されたＬＥＤ光源と；を具備していることを特徴としている。
【０００８】
本発明において、ＬＥＤ照明装置とは、ＬＥＤを光源として照明を行う装置を意味する。例えば、従来の白熱電球や電球形蛍光ランプに代替可能なランプ口金を備えた照明装置、従来の白熱電球や電球形蛍光ランプを光源とする照明器具に代替可能な照明器具などあることを許容する。照明装置本体とは、照明装置からＬＥＤ点灯装置およびＬＥＤ光源を除外した残余の部分をいい、ＬＥＤ点灯装置は一体で設けられるもの及び別体で設けられるものを含むものである。
【０００９】
ＬＥＤ点灯装置は、直流電源およびコンバータを備えている。直流電源は、平滑コンデンサの静電容量を比較的小さくして５次高調波を６０％以下にすれば、２５Ｗ以下の高調波規格であるJIS  C61000-3-2  Class  Cを満足することができる。例えば、交流電源電圧１００Ｖで整流回路が全波整流回路の場合、平滑コンデンサの静電容量を２０μＦ以下にすることで、上記条件を満足することができる。なお、整流回路は、全波整流回路および倍電圧整流回路のいずれであってもよい。
【００１０】
コンバータは、直流−直流変換回路であって、スイッチング方式による定電流電源としてＬＥＤを駆動することで回路効率が高い駆動回路を提供することができる。なお、本発明において、コンバータの具体的回路方式は特段限定されない。例えば、降圧チョッパ、昇圧チョッパおよび昇降圧チョッパなどを適宜選択的に採用することができる。
【００１１】
しかし、降圧チョッパは、出力電圧が比較的低くて小電力のＬＥＤ照明装置用のコンバータとして適している。
【００１２】
また、コンバータは、少なくとも入力端および出力端を含んで構成されている。なお、入力端は、直流電源に接続して直流電圧が入力電圧として印加される。出力端は、負荷であるＬＥＤ光源に接続する。なお、コンバータは、所望により上記に加えてスイッチング素子、インダクタおよびフライホールダイオードなどを含むことができる。
【００１３】
ＬＥＤ光源は、複数のＬＥＤパッケージおよび基板を備えていて、コンバータの出力端に接続している。
【００１４】
ＬＥＤパッケージとは、例えばケースなど既知の各種態様であることを許容するパッケージの内部にＬＥＤチップを封じ込んで基板に実装可能な形態なしたものをいう。また、本発明において、ＬＥＤパッケージは、例えばケースなどのパッケージの内部に複数のＬＥＤチップがマウントされ、かつその複数のＬＥＤチップがパッケージの内部で直列接続されている。さらに、ＬＥＤパッケージは、後述する基板に実装するために、パッケージから導出された一対の接続端子を備えているとともに、複数のＬＥＤチップの直列接続した両端がパッケージ内部で一対の接続端子間に接続している。なお、上記接続端子は、好
ましくは表面実装形である。これにより薄形で、かつ小形のＬＥＤパッケージを得ることができる。
【００１５】
基板は、複数のＬＥＤパッケージを実装しているとともに、複数のＬＥＤパッケージを実質的に直列接続してコンバータの出力端に接続している。このため、複数のＬＥＤパッケージの、それぞれ複数のＬＥＤチップの全てがコンバータの出力端間に直列接続することになる。なお、基板は、ＬＥＤ照明装置に応じた所望の形状であることを許容する。また、基板は、配線基板であってもよいし、ＬＥＤ光源を所定の位置に支持するのを主機能とし、さらに所望により放熱機能を備えていて、配線は別途施すような態様であってもよい。また、上記各機能の複合体であることを許容する。
【００１６】
また、ＬＥＤ光源は、その発光特性および上記以外のパッケージ態様などが特段限定されないので、既知の各種発光特性、パッケージ態様および定格などを適宜選択して用いることができる。なお、本発明の効果を有する程度であれば複数のＬＥＤパッケージを直列に接続したパターンを並列に接続するもの態様も許容するものである。
【００１７】
本発明の第１の態様は、直流電源が、整流回路および平滑コンデンサが倍電圧整流回路を形成しており；コンバータが、入力端が直流電源の出力端に接続し、入力端および出力端の間にスイッチング素子およびインダクタが直列に接続し、かつ出力端にフリーホイールダイオードおよびインダクタが直列に接続していて、出力端間に出力コンデンサが接続した降圧チョッパであり、交流電源の交流周期の全期間にわたり出力コンデンサの電圧が直流電源の平滑コンデンサの電圧より低くなるように動作する；ことを特徴としている。
【００１８】
第１の態様においては、出力コンデンサの電圧が直流電源の出力電圧の１／２以下であれば、交流周期の全期間にわたり平滑コンデンサの電圧が出力コンデンサの電圧より高くなる。その結果、交流周期の全期間にわたり降圧チョッパが正常、かつ安定に動作するので、ＬＥＤ光源の発光にちらつきが生じなくなる。このため、交流電源電圧が例えば１００Ｖの場合、直流電源から２００Ｖの直流電圧が出力されるから、出力コンデンサの電圧が１００Ｖ以下であれば、降圧チョッパの出力端に接続するＬＥＤ光源の発光にちらつきが生じなくなる。しかし、出力コンデンサの電圧が低くなるにしたがって回路効率が低下
する傾向があるから、好ましくは７０Ｖ以上である。すなわち、出力コンデンサの電圧が７０〜１００Ｖの範囲内であれば、回路効率を８９％以上にすることができる。
【００１９】
したがって、第１の態様によれば、ＬＥＤ光源のＬＥＤパッケージの数を多くして光束の大きなＬＥＤ照明装置を得るのに好適である。
【００２０】
本発明の第２の態様は、直流電源が、整流回路および平滑コンデンサが全波整流回路を形成しており；コンバータが、入力端が直流電源の出力端に接続し、入力端および出力端の間にスイッチング素子およびインダクタが直列に接続し、かつ出力端にフリーホイールダイオードおよびインダクタが直列に接続していて、出力端間に出力コンデンサが接続した降圧チョッパであり、交流電源の交流周期の全期間にわたり出力コンデンサの電圧が直流電源の平滑コンデンサの電圧より低くなるように動作する；ことを特徴としている。
【００２１】
第２の態様においては、第１の態様におけるのと同様に出力コンデンサの電圧が直流電源の出力電圧の１／２以下であれば、交流周期の全期間にわたり平滑コンデンサの電圧が出力コンデンサの電圧より高くなる。そして、交流電源電圧が例えば１００Ｖの場合、直流電源から１００Ｖの直流電圧が出力されるから、出力コンデンサの電圧が５０Ｖ以下であれば、降圧チョッパの出力端に接続するＬＥＤ光源の発光にちらつきが生じなくなる。しかし、出力コンデンサの電圧が低くなるにしたがって回路効率が低下する傾向があるから、好ましくは３５Ｖ以上である。すなわち、出力コンデンサの電圧が３５〜５０Ｖの範
囲内であれば、回路効率を８９％以上にすることができる。
【００２２】
したがって、第２の態様によれば、ＬＥＤ光源のＬＥＤパッケージの数を少なくて光束の比較的小さなＬＥＤ照明装置を得るのに好適である。
【００２３】
第３の態様は、第１または第２の態様において、直流電源が、倍電圧整流回路および全波整流回路の切り換えが可能に構成されていることを特徴としている。
【００２４】
第３の態様においては、切り換えによって倍電圧整流回路および全波整流回路のいずれかを選択できるので、第１および第２の態様において、直流電源または／および降圧チョッパを共通化しておくことにより、直流電源の回路接続を一部切り換えるだけで、第１および第２の態様のいずれにも対応させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、直列接続した複数のＬＥＤチップをケース内部に含むＬＥＤパッケージの複数を基板に配置し、かつ直列回路を形成して実装しているとともに、直列回路の両端がＬＥＤ点灯装置のコンバータの出力端間に接続されたＬＥＤ光源をコンバータの出力端に接続していることにより、ＬＥＤ点灯装置の動作によってＬＥＤ点灯装置内に発生する熱量が減少し、その分回路効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のＬＥＤ照明装置を実施するための第１の形態としてのＬＥＤ電球を示す断面図である。
【図２】同じくＬＥＤ実装基板の平面図である。
【図３】同じくＬＥＤパッケージの模式的平面図である。
【図４】同じくＬＥＤ点灯装置の回路図である。
【図５】同じく直流電源の直流出力電圧および交流電源電圧の波形図である。
【図６】本発明のＬＥＤ照明装置における第２の実施形態としてのＬＥＤ電球のＬＥＤ実装基板の平面図である。
【図７】同じくＬＥＤ点灯装置の回路図である。
【図８】同じく直流電源の直流出力電圧および交流電源電圧の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
本実施形態のＬＥＤ照明装置を実施するための第１の形態は、図１に示すように、ＬＥＤ電球である。
【００２９】
ＬＥＤ電球は、放熱体２１およびこの放熱体２１の一端側に取り付けられたケース２４、ケース２４の一端側に取り付けられた口金２６、放熱体２１の他端側に取り付けられたLED光源である発光ダイオードモジュール基板２２、発光ダイオードモジュール基板２２を覆うグローブ２３、およびＬＥＤ点灯回路基板２５を備えている。
【００３０】
放熱体２１は、一端側の口金２６から他端側の発光ダイオードモジュール基板２２へと徐々に拡径された略円柱状の放熱体本体と、この放熱体本体の外周面に形成された複数の放熱フィンとを有し、これら放熱体本体および各放熱フィンが、例えば熱伝導性が良好なアルミニウムなどの金属材料、あるいは樹脂材料などにより一体に成形されている。
【００３１】
放熱体本体には、他端側に、発光ダイオードモジュール基板２２を取り付けるための取付凹部が形成されているとともに、一端側に、ケース２４を挿入する嵌合凹部２１ａが形成されている。また、放熱体本体には、これら取付凹部と嵌合凹部２１ａとを連通する挿通孔部２１ｂが貫通して形成されている。さらに、放熱体本体の他端側の外周部には、グローブ２３の一端側に対向する溝部が全周に亘って形成されている。
【００３２】
放熱フィンは、放熱体本体の一端側から他端側へと径方向への突出量が徐々に大きくなるように傾斜して形成されている。また、これら放熱フィンは、放熱体本体の周方向に互いに略等間隔で形成されている。
【００３３】
挿通孔部２１ｂは、ケース２４側から発光ダイオードモジュール基板２２側へと、徐々に拡径するように形成されている。
【００３４】
溝部には、グローブ２３から下方に拡散された光を反射するリング２７取り付けられている。
【００３５】
また、ケース２４は、例えばＰＢＴ樹脂などの絶縁性を有する材料により、嵌合凹部２１ａ内の形状に沿って略円筒状に形成されている。また、このケース２４の一端側は、ケース閉塞部である閉塞板により閉塞され、この閉塞板には、挿通孔部２１ｂと略等しい径寸法を有しこの挿通孔部２１ｂに連通する連通孔２４ａが開口形成されている。さらに、このケース２４の一端側と他端側との中間部の外周面には、放熱体２１の放熱体本体と口金２６との間を絶縁するための絶縁部であるフランジ部２４ｂが径方向に突出して周方向全体に連続形成されている。
【００３６】
また、口金２６は、Ｅ２６形であり、図示しない照明器具のランプソケットにねじ込まれるねじ山を備えた筒状のシェル２６ａと、このシェル２６ａの一端側の頂部に絶縁部２６ｂを介して設けられたアイレット２６ｃとを備えている。
【００３７】
シェル２６ａは、電源側と電気的に接続されるもので、このシェル２６ａの内部には、ケース２４との間に、ＬＥＤ点灯回路基板２５へと給電するための図示しない電源線が挟み込まれてシェル２６ａに対して導通されている。
【００３８】
アイレット２６Cは、図示しないグランド電位およびＬＥＤ点灯回路基板２５のグランド電位にそれぞれリード線を介して電気的に接続されている。
【００３９】
また、発光ダイオードモジュール基板２２は、平面視円形状の基板２２ａの一面に、複数の発光ダイオードLePがそれぞれ実装されて構成されている。この基板２２ａは、例えば放熱性が良好なアルミニウムなどの金属材料、あるいは絶縁材料などにより形成されたメタル基板であり、発光ダイオードLePが実装された一面と反対の他面が放熱体２１に密着するように図示しないねじなどにより放熱体２１に固定されている。また、この基板２２ａには、中心位置に対して若干径方向にずれた位置に、放熱体２１の挿通孔部２１ｂと連通する丸孔状の配線孔２２ａ１が開口形成されている。なお、この基板２２ａは、放熱体２１に対して、例えば放熱性に優れたシリコーン系の接着剤などにより接着してもよい。
【００４０】
また、本形態において、ＬＥＤパッケージLePは、その７個を図２に示すように、直列接続し、その両端を後述するＬＥＤ点灯回路基板２５の出力コンデンサＣ３の両端に形成される出力端に接続する。また、ＬＥＤパッケージLePは、図３に示すように、複数個、本形態においては３個のＬＥＤチップＣｈをケース１１の内部にマウントして封じ込み、かつ直列に接続して、その両端を図示しない一対の接続端子に接続している。
【００４１】
配線孔２２ａ１は、ＬＥＤ点灯回路基板２５の点灯回路側と発光ダイオードモジュール基板２２側とを電気的に接続する図示しない配線を挿通するもので、この配線孔２２ａ１の近傍には、配線の先端部に設けられたコネクタを接続するための図示しないコネクタ受けが基板２２ａに実装されている。
【００４２】
発光ダイオードLePは、発光ダイオードモジュール基板２２の外縁部に、互いに略等間隔に離間された状態で発光ダイオードモジュール基板２２の中心位置を中心とする同一円周上に配置されている。
【００４３】
ＬＥＤ点灯回路基板２５は、後述するＬＥＤ点灯装置からＬＥＤ光源２２を除いた残余の回路部分を実装していて、ケース２４内に収納されている。図中の図４と同一符号を付した回路部品は比較的大きな部品であり、図４におけるのと同一の回路部品である。その他の回路部品については比較的小形の部品なので図示を省略しているが、ＬＥＤ点灯回路基板２５の図において主として背面側に実装されている。
【００４４】
そうして、以上説明したＬＥＤ電球形は、全体として一体化されていて、白熱電球と同様の感覚で図示しないＥ２６形ソケットにねじ込めば光源としての使用に供することができる。
【００４５】
次に、図４を参照してＬＥＤ点灯装置を説明する。ＬＥＤ点灯装置は、その殆どの部分が図１のＬＥＤ点灯回路基板２５に実装されている。そして、直流電源ＤＣおよび降圧チョッパＳＤＣにより構成されている。また、降圧チョッパＳＤＣは、自励形駆動信号発生回路ＤＳＧ、ターンオフ回路ＴＯＦおよび起動回路ＳＴを備えた自励形駆動方式であり、出力端に接続したＬＥＤ光源２２を点灯する。
【００４６】
本形態において、直流電源ＤＣは、入力端が例えば定格電圧１００Ｖの商用交流電源などの交流電源ＡＣに接続する全波倍電圧整流回路からなる。この全波倍電圧整流回路は、ブリッジ形整流回路ＢＲのうち２辺のダイオードおよびブリッジ形整流回路ＢＲの直流出力端に直列接続した一対の平滑コンデンサＣ１ａ、Ｃ１ｂによって構成されている。そして、ブリッジ形整流回路ＢＲと一対の平滑コンデンサＣ１との間をジャンパー線ＪＷまたは０Ωのジャンパー抵抗器を介して接続している。したがって、本形態においては、図５に示すように、直流電源ＤＣの出力電圧は交流電源電圧の実効値の２倍前後の２００Ｖで
ある。
【００４７】
降圧チョッパＳＤＣは、主回路および制御回路を備えている。主回路は、パワー回路であり、直流電源ＤＣに接続した入力端ｔ１、ｔ２、負荷を接続する出力端ｔ３、ｔ４、スイッチング素子Ｑ１、インピーダンス手段Ｚ１および第１のインダクタＬ１を直列に含み、入力端ｔ１および出力端ｔ３の間に接続した第１の回路Ａ、ならびに第１のインダクタＬ１およびダイオードＤ１を直列に含み出力端ｔ３、ｔ４間に接続した第２の回路Ｂを備えている。また、出力端ｔ３、ｔ４間には出力コンデンサＣ３が並列接続して構成されている。
【００４８】
本形態において、降圧チョッパＳＤＣのスイッチング素子Ｑ１はＦＥＴ（電界効果トランジスタ）からなり、そのドレイン、ソースが第１の回路Ａに接続される。そして、第１の回路Ａが出力コンデンサＣ３および／または後述する負荷回路ＬＣを介して第１のインダクタＬ１の充電回路を形成し、第２の回路Ｂが第１のインダクタＬ１およびダイオードＤ１が出力コンデンサＣ３および／または後述する負荷回路ＬＣを介して第１のインダクタＬ１の放電回路を形成している。なお、本形態において、インピーダンス手段Ｚ１は、抵抗器からなるが、所望により適度の抵抗成分を有するインダクタまたはコンデンサなど
を用いることができる。
【００４９】
ＬＥＤ光源２２は、複数のＬＥＤパッケージLePが直列接続していて、降圧チョッパＳＤＣの出力端ｔ３、ｔ４間に出力コンデンサＣ３に並列接続することで、付勢されて点灯する。
【００５０】
自励形駆動回路のうち、自励形駆動信号発生回路ＤＳＧは、降圧チョッパＳＤＣの第１のインダクタＬ１に磁気結合した第２のインダクタＬ２を備えている。そして、第２のインダクタＬ２に誘起した電圧をスイッチング素子Ｑ１の制御端子（ゲート）とドレインの間に駆動信号として印加して、そのスイッチング素子Ｑ１をオン状態に維持する。なお、第２のインダクタＬ２の他端は、インピーダンス手段Ｚ１を介してスイッチング素子Ｑ１のソースに接続している。
【００５１】
本形態において、自励形駆動信号発生回路ＤＳＧには、上記構成に加えてコンデンサＣ４と抵抗器Ｒ１の直列回路が第２のインダクタＬ２の一端とスイッチング素子Ｑ１の制御端子（ゲート）との間に直列に介在している。また、自励形駆動信号発生回路ＤＳＧの出力端間にツェナーダイオードＺＤ１が接続して、スイッチング素子Ｑ１の制御端子（ゲート）とドレインの間に過電圧が印加されてスイッチング素子Ｑ１が破壊されないよう過電圧保護回路を形成している。
【００５２】
ターンオフ回路ＴＯＦは、コンパレータＣＰ１、スイッチ素子Ｑ２、第１および第２の制御回路電源ＥＳ１、ＥＳ２を備えている。そして、コンパレータＣＰ１の端子Ｐ１は、その内部の基準電圧回路の基底電位側から導出されてインピーダンス手段Ｚ１と第１のインダクタＬ１の接続点に接続する。また、上記基準電圧回路は、コンパレータＣＰ１内に付設されていて、後述する第２の制御回路電源ＥＳ２から端子Ｐ４で電源の供給を受けて基準電圧を生成し、コンパレータＣＰ１内部の演算増幅器の非反転入力端子に基準電圧を印加する。同様に端子Ｐ２は、コンパレータＣＰ１の入力端子であり、第１のスイッチン
グ素子Ｑ１とインピーダンス手段Ｚ１の接続点に接続して演算増幅器の反転入力端子に入力電圧を印加する。また、端子Ｐ３は、コンパレータＣＰ１の出力端子であり、後述する第２のスイッチング素子Ｑ２のベースに接続して出力電圧を第２のスイッチング素子Ｑ２に印加する。さらに、端子Ｐ５は、後述する第１の制御回路電源ＥＳ１に接続して、コンパレータＣＰ１に制御電源を供給する。
【００５３】
スイッチ素子Ｑ２は、トランジスタからなり、そのコレクタが第１のスイッチング素子Ｑ１の制御端子に接続し、エミッタがインピーダンス素子Ｚ１および第１のインダクタＬ１の接続点に接続している。したがって、スイッチ素子Ｑ２がオンすることによって、自励形駆動信号発生回路ＤＳＧの出力端を短絡する。そうして、スイッチング素子Ｑ１はターンオフする。なお、スイッチ素子Ｑ２のベース・エミッタ間に抵抗器Ｒ２が接続している。
【００５４】
第１の制御回路電源ＥＳ１は、第２のインダクタＬ２の両端にダイオードＤ２およびコンデンサＣ５の直列回路を接続して構成されており、第１のインダクタＬ１が充電されるときに第２のインダクタＬ２に発生する誘起電圧でダイオードＤ２を経由してコンデンサＣ５が充電され、ダイオードＤ２およびコンデンサＣ５の接続点からプラスの電位を出力してコンパレータＣＰ１に制御電圧を印加するように構成されている。
【００５５】
第２の制御回路電源ＥＳ２は、第１のインダクタＬ１に磁気結合する第３のインダクタＬ３の両端にダイオードＤ３およびコンデンサＣ６の直列回路を接続して構成されており、第１のインダクタＬ１が放電するときに第３のインダクタＬ３に発生する誘起電圧でダイオードＤ３を経由してコンデンサＣ６が充電され、ダイオードＤ３およびコンデンサＣ６の接続点からプラスの電圧を出力して基準電圧回路に制御電圧を印加して基準電圧を生成するように構成されている。
【００５６】
起動回路ＳＴは、第１のスイッチング素子Ｑ１のドレイン・ゲート間に接続した抵抗器Ｒ３と前記自励形駆動信号発生回路ＤＳＧの抵抗器Ｒ１およびコンデンサＣ４に並列接続する抵抗器Ｒ１０との直列回路、第２のインダクタＬ２、ならびに前記降圧チョッパＳＤＣの第２の回路Ｂの出力コンデンサＣ３および／または負荷回路ＬＣの発光ダイオードLePからなる直列回路により構成され、直流電源ＤＣの投入時に主として抵抗器Ｒ３とＲ１０の抵抗値比で決まるプラスの起動電圧が第１のスイッチング素子Ｑ１のゲートに印加されて降圧チョッパＳＤＣが起動する。
【００５７】
次に、回路動作について説明する。
【００５８】
直流電源ＤＣは、その平滑コンデンサＣ１ａ、Ｃ１ｂの合成静電容量が比較的低い値に設定されているから、入力電流波形の５次高調波比率が６０％以下となり、その結果入力電流波形の高調波が日本の負荷が２５Ｗ以下の高調波規格（JIS  C61000-  Class  C）を満足する。
【００５９】
直流電源ＤＣが投入され、起動回路ＳＴにより降圧チョッパＳＤＣが起動すると、スイッチング素子Ｑ１がオンして、直流電源ＤＣから第１の回路Ａ内を出力コンデンサＣ３または／および負荷回路ＬＣの発光ダイオードLePを経由して直線的に増加する増加電流が流れ出す。この増加電流により、自励形駆動信号発生回路ＤＳＧの第２のインダクタＬ２にはコンデンサＣ４側がプラスとなる電圧が誘起され、この誘起電圧がコンデンサＣ４および抵抗器Ｒ１を経由してスイッチング素子Ｑ１の制御端子（ゲート）にプラスの電圧を印加するので、スイッチング素子Ｑ１はオン状態に維持され増加電流が流れ続ける。こ
れと同時に、増加電流によりインピーダンス手段Ｚ１に電圧降下が生じ、その降下電圧がターンオフ回路ＴＯＦのコンパレータＣＰ１の端子Ｐ２に入力電圧として印加される。
【００６０】
上記増加電流の増大に伴いコンパレータＣＰ１の入力電圧が増加して基準電圧を超えると、コンパレータＣＰ１が動作して、端子Ｐ３にプラスの出力電圧が発生する。その結果、ターンオフ回路ＴＯＦのスイッチ素子Ｑ２がオンして自励形駆動信号発生回路ＤＳＧの出力端を短絡するので、降圧チョッパＳＤＣのスイッチング素子Ｑ１がオフし、上記増加電流が遮断される。
【００６１】
スイッチング素子Ｑ１がオフすると、第１のインダクタＬ１に上記増加電流が流れることによってそこに蓄積されていた電磁エネルギーが放出されて、第１のインダクタＬ１およびダイオードＤ１を含む第２の回路Ｂの内部を出力コンデンサＣ３または／および負荷回路ＬＣの発光ダイオードLePを経由して減少電流が流れ出す。この減少電流により、自励形駆動信号発生回路ＤＳＧの第２のインダクタＬ２にはコンデンサＣ４側がマイナスとなる電圧が誘起され、この誘起電圧がツェナーダイオードＺＤ１を経由してコンデンサＣ４にマイナスの電位を印加するとともに、スイッチング素子Ｑ１の制御端子（ゲート）
にゼロ電位が印加されるので、スイッチング素子Ｑ１はオフ状態に維持され減少電流が流れ続ける。
【００６２】
第１のインダクタＬ１内に蓄積されていた電磁エネルギーの放出が終了して減少電流が０になると、第１のインダクタＬ１に逆起電力が発生して、第２のインダクタＬ２に誘起される電圧が逆転し、コンデンサＣ４側が再びプラスに転じるので、この誘起電圧がコンデンサＣ４および抵抗器Ｒ１を経由してスイッチング素子Ｑ１のゲートにプラスの電圧を印加すると、スイッチング素子Ｑ１は再びオン状態に反転して、再び増加電流が流れ出す。
【００６３】
以後、以上と同様の回路動作が繰り返されて、増加電流および減少電流が合成されて三角波形の負荷電流が流れることにより、ＬＥＤ光源２２のＬＥＤパッケージLePのＬＥＤチップＣｈが発光する。なお、本形態において、点灯時のＬＥＤチップＣｈの電圧降下は３Ｖである。したがって、１個のＬＥＤパッケージLePの電圧降下が９Ｖになるから、ＬＥＤ光源２２の電圧降下が６３Ｖになるように出力コンデンサＣ３の端子電圧が制御される。
【００６４】
そうして、本形態においては、直流電源ＤＣの出力電圧２００Ｖに対して出力コンデンサＣ３の電圧が１／２以下の６３Ｖであり、６０Ｗ形白熱電球相当の光束を得ることができる。また、以上の回路動作において、平滑コンデンサＣ１ａ、Ｃ１ｂの直列電圧が交流電圧周期の全期間において出力コンデンサＣ３の電圧より高くなるので、降圧チョッパＳＤＣが連続的に安定動作するので、発光ダイオードLePに明るさのちらつきが生じない。また、交流電源電圧が例えば１００Ｖの場合、直流電源から２００Ｖの直流電圧が出力されるから、出力コンデンサの電圧が１００Ｖ以下であれば、降圧チョッパの出力端に接続するＬＥＤ光源２２の発光にちらつきが生じなくなる。なお、出力コンデンサＣ３の電圧が低くなるにしたがって回路効率が低下する傾向があるから、好ましくは７０Ｖ以上である。すなわち、出力コンデンサＣ３の電圧が７０〜１００Ｖの範囲内であれば、回路効率を８９％以上にすることができる。
【００６５】
したがって、第１の態様によれば、ＬＥＤ光源のＬＥＤパッケージの数を多くして光束の大きなＬＥＤ照明装置を得るのに好適である。
【００６６】
なお、ターンオフ回路ＴＯＦの動作は、コンパレータＣＰ１およびスイッチ素子Ｑ２の２段階動作により遂行され、コンパレータＣＰ１は、入力電圧が０．３Ｖ以下でも安定かつ正確に動作する。このため、インピーダンス手段Ｚ１の抵抗値を小さくすることができるから、従来技術における入力電圧が０．５Ｖであるとしても、本発明によれば、従来技術におけるのよりインピーダンス手段Ｚ１の電力損失が４０％以上低減させることができる。
【００６７】
また、ターンオフ回路ＴＯＦの温度特性は、コンパレータＣＰ１側で決まり、コンパレータＣＰ１に対して所望の良好な温度特性を付与することができるので、従来のようにスイッチ素子Ｑ２の温度特性に起因する問題はなくなる。なお、コンパレータＣＰ１の温度特性は、例えば基準電圧回路に用いるツェナーダイオードとして、その温度特性が若干負特性ないしフラットな特性を有するものを選択することが容易であるから、このような特性をコンパレータＣＰ１の温度特性として寄与させることができる。これにより、温度特性が良好なＬＥＤ点灯装置を得ることができる。
【００６８】
さらに、ターンオフ回路ＴＯＦにコンパレータＣＰ１を配設することにより、スイッチ素子Ｑ２を安定に、かつ正確に動作させることができるので、ＬＥＤ点灯装置の出力のばらつきが低減する。
【００６９】
次に、図６ないし図８を参照して本発明を実施するための第２の形態を説明する。なお、図２および図４と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本形態は、直流電源ＤＣが全波整流回路ＢＲを用いている点で異なる。すなわち、図４におけるジャンパー線ＪＷを除去しているので、ブリッジ形整流回路ＢＲと一対の平滑コンデンサＣ１ａ、Ｃ１ｂの直列回路とが並列接続している。このため、図８に示すように、直流出力電圧が交流電源電圧と同じ１００Ｖである。
【００７０】
また、ＬＥＤ光源２２のＬＥＤパッケージLePが４個直列接続からなる。なお、本形態において、点灯時のＬＥＤチップＣｈの電圧降下は第１の形態におけるのと同様であり、３Ｖである。したがって、１個のＬＥＤパッケージLePの電圧降下が９Ｖになるから、ＬＥＤ光源２２の電圧降下が３６Ｖになるように出力コンデンサＣ３の端子電圧が制御される。
【００７１】
そうして、本形態においては、直流電源ＤＣの出力電圧１００Ｖに対して出力コンデンサＣ３の電圧が１／２以下の３６Ｖであり、４０Ｗ形白熱電球相当の光束を得ることができる。また、以上の回路動作において、平滑コンデンサＣ１ａ、Ｃ１ｂの直列電圧が交流電圧周期の全期間において出力コンデンサＣ３の電圧より高くなるので、降圧チョッパＳＤＣが連続的に安定動作するので、発光ダイオードLePに明るさのちらつきが生じない。
【００７２】
以上説明した各形態においては、次の作用効果も奏する。すなわち、ＬＥＤパッケージ内の複数のＬＥＤチップが直列接続していることにより、複数のＬＥＤチップ間にＶｆ特性のばらつきがあったとしても、その影響が少なくなるから、ＬＥＤチップのＶｆ特性のばらつき管理が容易になる。また、ＬＥＤパッケージ内に複数のＬＥＤチップが直列接続していることにより、所要量の光束に対するＬＥＤパッケージの数が少なくてよいから、実装効率が向上する。
【００７３】
また、各実施形態において共通する作用は以下の通りである。
【００７４】
（１）ＬＥＤパッケージの複数のＬＥＤチップおよび複数のＬＥＤパッケージが１つの直列回路を形成するため、ＬＥＤパッケージ内の複数のＬＥＤチップが並列している場合に比べて駆動電流が１／（ＬＥＤチップの数）となる。ＬＥＤ点灯装置内の発生熱は駆動電流の２乗に比例するから、ＬＥＤ点灯装置の動作によってＬＥＤ点灯装置内に発生する熱量が顕著に減少し、その分回路効率が向上する。なお、点灯に伴ってＬＥＤパッケージ内に発生する熱量は、ＬＥＤチップの数に比例するものの接続の態様如何による変化がないから、この熱がＬＥＤ点灯装置に移動する分に変化はない。しかしながら、点灯に伴ってＬＥＤパッケージ内に発生する熱による影響を加味しても、本実施形態によれば、ＬＥＤ点灯装置内の動作中における温度上昇が、ＬＥＤパッケージ内の複数のＬＥＤチップが並列している場合に比べて約半分程度になる。その結果、ＬＥＤ光源およびＬＥＤ点灯装置の寿命が長くなるばかりか、ＬＥＤ照明装置の信頼性が向上する。
【００７５】
（２）ＬＥＤ点灯装置内の動作中における温度上昇が低減することに伴いＬＥＤ点灯装置部分の放熱対策レベルを低下させることができるから、放熱部材を減少させることができる。その結果、部品数が減少して構造の簡素化および組み立て工数が減少することによるコストダウンと小形化および軽量化とを図ることができる。
【００７６】
（３）ＬＥＤ光源中いずれかのＬＥＤチップがオープンモードで破壊したときには、ＬＥＤ光源の全体が消灯するので、安全である。これに対して、ＬＥＤパッケージ内の複数のＬＥＤチップが並列している場合には残余のＬＥＤチップに駆動電流が集中するためにＬＥＤパッケージが異常発熱しやすい。
【００７７】
（４）第１および第２の態様において、直流電源の回路接続におけるジャンパー線ＪＷを切り換えるだけで、直流電源または／および降圧チョッパを共通化できる。
【符号の説明】
【００７８】
２２…ＬＥＤ光源、Ａ…第１の回路、Ｂ…第２の回路、ＢＲ…全波整流回路、Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ…平滑コンデンサ、ＣＰ１、ＣＰ２…コンパレータ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３…ダイオード、ＤＣ…直流電源、ＤＳＧ…自励形駆動信号発生回路、ＥＳ１…第１の制御回路電源、ＥＳ２…第２の制御回路電源、Ｌ１…第１のインダクタ、ＬＣ…負荷回路、ＬｅＰ…ＬＥＤパッケージ、Ｑ１…スイッチング素子、Ｑ２…スイッチ素子、ＳＤＣ…降圧チョッパ、ＳＴ…起動回路、ＴＯＦ…ターンオフ回路、Ｚ１…インピーダンス手段
【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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