(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤモジュールに直流電圧を供給して前記ＬＥＤモジュールを駆動するＬＥＤ駆動装置であって、
前記直流電圧の大きさが所定の電圧値以上であるとき、前記ＬＥＤモジュールの駆動電流が所定の電流値で保持されるように制御するＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、
前記直流電圧の大きさが前記所定の電圧値未満であるとき、前記ＬＥＤモジュールの駆動電流の大きさが前記所定の電流値以下になるように制御する定電流回路と、
前記直流電圧の大きさが前記所定の電圧値以上であるとき、前記定電流回路の動作を停止させる電流経路切替回路とを備える、ＬＥＤ駆動装置。
【請求項２】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、
前記ＬＥＤモジュールの電流に対応する電圧値を検出する電流検出回路と、
前記直流電圧の大きさが前記所定の電圧値以上であるとき、前記電流検出回路で検出された前記電圧値に基づいて前記ＬＥＤモジュールの駆動電流の制御動作を行う制御回路と、
一端が前記ＬＥＤモジュールに接続され、他端が前記定電流回路及び前記制御回路に接続されており、前記ＬＥＤモジュールの駆動電流が流れるインダクタとを備える、請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項３】
前記制御回路は、
前記直流電圧の大きさが前記所定の電圧値に達したときに起動信号を出力する起動回路と、
前記電流検出回路で検出された電圧値が第１の基準電圧を超えたときに信号を出力する第１のコンパレータと、
前記電流検出回路で検出された電圧値が前記第１の基準電圧より高い第２の基準電圧以下になったときに信号を出力する第２のコンパレータと、
前記インダクタに接続されており、前記起動回路から起動信号が出力されているときに、前記第１のコンパレータ及び第２のコンパレータのそれぞれから出力された信号に応じてオン／オフ動作を行うことで、前記ＬＥＤモジュールの駆動電流を制御するスイッチ部とを備える、請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項４】
前記スイッチ部は、
前記第１のコンパレータ及び第２のコンパレータのそれぞれから出力された信号が入力されるフリップフロップ回路と、
前記インダクタに接続されており、前記起動回路から起動信号が出力されているときに、前記フリップフロップ回路の出力信号に応じてオン／オフ動作を行うスイッチ素子とを有する、請求項３に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項５】
ユーザにより加えられた力学的エネルギーに基づき交流電力を発電する発電装置と、
前記発電装置からの交流電圧を整流平滑して直流電圧を出力する整流平滑回路とをさらに備え、
前記整流平滑回路から出力された直流電圧を前記ＬＥＤモジュールに供給する、請求項１から４のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＬＥＤ駆動装置に関し、特に、ＬＥＤの過電流を防止するＬＥＤ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（発光ダイオード）を点灯させるＬＥＤ駆動装置において、電源となる電圧の大きさが変動する場合においては、ＬＥＤの電流が過電流となることを防止する必要がある。例えば、発電装置を用いて人間の力によって発電された、大きさが変動する交流電力などを電源として用いる場合において、このような問題は顕著になる。
【０００３】
このような電圧の大きさが変動する電源を利用する装置としては、例えば、自転車用途に用いられるＬＥＤ駆動装置などがある。すなわち、自転車の走行時に、タイヤを回転させるための人力による運動エネルギーを、小型単極発電機（ハブダイナモ）で電気エネルギーに変換し、その電気エネルギーを用いて自転車のＬＥＤランプを点灯させるものがある。
【０００４】
下記特許文献１には、ＬＥＤへの過電流を防止するため、ＬＥＤに並列に、トランジスタ及び抵抗で構成されるバイパス手段を設けた自転車用発電ランプが開示されている。この自転車用発電ランプでは、発電機が発生する電力が増加してＬＥＤの電圧が所定値以上になったときに、トランジスタによって抵抗に電流を流し、ＬＥＤに過電流が流れることを防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１２１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されているようなＬＥＤ駆動装置の構成では、以下のような問題がある。すなわち、必要以上の電流は、抵抗であるバイパス手段とトランジスタとで消費される。したがって、バイパス手段やトランジスタでの発熱や電力損失が大きくなり、ＬＥＤ駆動装置の効率が低くなるという問題がある。
【０００７】
この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、発熱や電力損失を抑制しつつＬＥＤの過電流を防止でき、高効率であるＬＥＤ駆動装置を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、ＬＥＤモジュールに直流電圧を供給してＬＥＤモジュールを駆動するＬＥＤ駆動装置は、直流電圧の大きさが所定の電圧値以上であるとき、ＬＥＤモジュールの駆動電流が所定の電流値で保持されるように制御するＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、直流電圧の大きさが所定の電圧値未満であるとき、ＬＥＤモジュールの駆動電流の大きさが所定の電流値以下になるように制御する定電流回路と、直流電圧の大きさが所定の電圧値以上であるとき、定電流回路の動作を停止させる電流経路切替回路とを備える。
【０００９】
好ましくは、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、ＬＥＤモジュールの電流に対応する電圧値を検出する電流検出回路と、直流電圧の大きさが所定の電圧値以上であるとき、電流検出回路で検出された電圧値に基づいてＬＥＤモジュールの駆動電流の制御動作を行う制御回路と、一端がＬＥＤモジュールに接続され、他端が定電流回路及び制御回路に接続されており、ＬＥＤモジュールの駆動電流が流れるインダクタとを備える。
【００１０】
好ましくは、制御回路は、直流電圧の大きさが所定の電圧値に達したときに起動信号を出力する起動回路と、電流検出回路で検出された電圧値が第１の基準電圧を超えたときに信号を出力する第１のコンパレータと、電流検出回路で検出された電圧値が第１の基準電圧より高い第２の基準電圧以下になったときに信号を出力する第２のコンパレータと、インダクタに接続されており、起動回路から起動信号が出力されているときに、第１のコンパレータ及び第２のコンパレータのそれぞれから出力された信号に応じてオン／オフ動作を行うことで、ＬＥＤモジュールの駆動電流を制御するスイッチ部とを備える。
【００１１】
好ましくは、スイッチ部は、第１のコンパレータ及び第２のコンパレータのそれぞれから出力された信号が入力されるフリップフロップ回路と、インダクタに接続されており、起動回路から起動信号が出力されているときに、フリップフロップ回路の出力信号に応じてオン／オフ動作を行うスイッチ素子とを有する。
【００１２】
好ましくは、ＬＥＤ駆動装置は、ユーザにより加えられた力学的エネルギーに基づき交流電力を発電する発電装置と、発電装置からの交流電圧を整流平滑して直流電圧を出力する整流平滑回路とをさらに備え、整流平滑回路から出力された直流電圧をＬＥＤモジュールに供給する。
【発明の効果】
【００１３】
これらの発明に従うと、直流電圧の大きさが所定の電圧値以上であるとき、定電流回路の動作が停止され、ＬＥＤモジュールの駆動電流が所定の電流値のまま保持される。したがって、発熱や電力損失を抑制しつつＬＥＤの過電流を防止でき、高効率であるＬＥＤ駆動装置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の１つにおけるＬＥＤ駆動装置の基本的な回路構成を示す図である。
【図２】ＬＥＤ駆動装置の各回路の回路構成の一例を示す回路図である。
【図３】交流電源の回転子の回転数に対するＬＥＤ駆動装置の各部の状態変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態の１つにおけるＬＥＤ駆動装置について説明する。
【００１６】
［実施の形態］
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるＬＥＤ駆動装置の基本的な回路構成を示す図である。
【００１８】
図１に示されるように、ＬＥＤ駆動装置１は、交流電源（発電装置の一例）９０と、整流平滑回路２と、定電流回路３と、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路４（以下、単にコンバータ回路４ということがある。）と、電流経路切替回路５とを備える。ＬＥＤ駆動装置１は、コンバータ回路４に接続されているＬＥＤモジュール１０に電力を供給する。これにより、ＬＥＤ駆動装置１は、ＬＥＤモジュール１０を駆動する。
【００１９】
交流電源９０は、例えば、ユーザ（使用者）が人間の力によって交流電力を発生させることができる発電装置である。交流電源９０は、ユーザにより加えられた力学的エネルギーに基づいて回転子が回転することで、交流電力を発生させる。例えば、ＬＥＤ駆動装置１が自転車用途に用いられるものである場合において、交流電源９０は、自転車のタイヤ部に取り付けられるハブダイナモなどに相当する。交流電源９０は、ユーザにより加えられた力学的エネルギーに応じて大きさが変わる交流電力を発生させる。
【００２０】
整流平滑回路２は、交流電源９０からの交流電圧Ｖａｃを整流平滑して、直流電圧Ｖｄｃを出力する。
【００２１】
定電流回路３、コンバータ回路４、及び電流経路切替回路５は、整流平滑回路２から出力された直流電圧Ｖｄｃの大きさに応じて動作する。すなわち、定電流回路３は、直流電圧Ｖｄｃが所定の電圧値未満であるときに、駆動対象となるＬＥＤモジュール１０の駆動電流の大きさが所定の電流値以下になるように制御する。コンバータ回路４は、直流電圧Ｖｄｃの大きさが所定の電圧値以上であるときに、ＬＥＤモジュール１０の駆動電流が所定の電流値で保持されるように制御動作を行う。電流経路切替回路５は、直流電圧Ｖｄｃが所定の電圧値以上であるときに、定電流回路３の動作を停止させる。
【００２２】
図２は、ＬＥＤ駆動装置１の各回路の回路構成の一例を示す回路図である。
【００２３】
図２に示されるように、整流平滑回路２は、ブリッジダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ１とを備える。ブリッジダイオードＤ１は、交流電源９０から出力される交流電圧Ｖａｃを整流する。平滑コンデンサＣ１は、ブリッジダイオードＤ１で整流された電圧を平滑する。これにより、整流平滑回路２から、交流電源９０からの交流電圧Ｖａｃに基づいて、直流電圧Ｖｄｃが出力される。
【００２４】
定電流回路３は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１と、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２と、ツェナーダイオードＺＤ１とを備える。コンバータ回路４は、電流検出回路４１と、制御回路４２と、インダクタＬ１とを備える。本実施の形態において、電流検出回路４１は、抵抗素子Ｒ３で構成されている。電流経路切替回路５は、トランジスタＱ３と、抵抗素子Ｒ４，Ｒ５とを備える。
【００２５】
整流平滑回路２から出力された直流電圧Ｖｄｃは、定電流回路３、コンバータ回路４、及び電流経路切替回路５のそれぞれに入力される。電流経路切替回路５において、抵抗素子Ｒ４と抵抗素子Ｒ５とは整流平滑回路２に直列に接続されている。トランジスタＱ３のベース端子は、抵抗素子Ｒ４と抵抗素子Ｒ５との間に接続されており、トランジスタＱ３のエミッタ端子は、接地電位に接続されている。定電流回路３において、抵抗素子Ｒ２は、整流平滑回路２に接続されている。抵抗素子Ｒ２は、電界効果トランジスタＱ１のゲート端子と、ツェナーダイオードＺＤ１のカソード端子と、トランジスタＱ３のコレクタ端子とに接続されている。ツェナーダイオードＺＤ１のアノード端子は、接地電位に接続されている。電界効果トランジスタＱ１のソース端子は、抵抗素子Ｒ１を介して接地電位に接続されている。
【００２６】
コンバータ回路４において、電流検出回路４１を構成する抵抗素子Ｒ３は、整流平滑回路２に接続されている。ＬＥＤモジュール１０及びインダクタＬ１は、電流検出回路４１と電界効果トランジスタＱ１のドレイン端子との間に直列に接続されている。電流検出回路４１とＬＥＤモジュール１０との間の電圧Ｖａは、ＬＥＤモジュール１０に流れる電流に対応するものとなる。すなわち、電流検出回路４１は、ＬＥＤモジュール１０に流れる電流に対応する電圧Ｖａを検出する。制御回路４２には、直流電圧Ｖｄｃと電圧Ｖａとがそれぞれ別々に入力される。また、制御回路４２は、インダクタＬ１の、電界効果トランジスタＱ１に接続されている側の端子に接続されている。
【００２７】
ここで、本実施の形態では、ＬＥＤモジュール１０は、直列接続された複数のＬＥＤ素子で構成されている。なお、ＬＥＤモジュール１０は、このような構成に限られるものではない。ＬＥＤモジュール１０は、単体のＬＥＤ素子で構成されていてもよいし、複数のＬＥＤ素子が直列に接続されたものが、複数並列に接続されて構成されていてもよい。
【００２８】
制御回路４２は、起動回路４３と、第１のコンパレータＣＰ１及び第２のコンパレータＣＰ２と、フリップフロップ回路（Ｆ／Ｆ回路）４４と、ＡＮＤ回路４５と、電界効果トランジスタ（スイッチ素子の一例）Ｑ２とを備える。フリップフロップ回路４４、ＡＮＤ回路４５、及び電界効果トランジスタＱ２は、後述のようにＬＥＤモジュールの駆動電流を制御するスイッチ部４８を構成する。
【００２９】
起動回路４３は、整流平滑回路２に接続されている。起動回路４３の出力は、ＡＮＤ回路４５の入力端子の一方に接続されている。起動回路４３は、制御回路４２内の制御動作にかかわる回路の動作を制御する。例えば、本実施の形態において、電界効果トランジスタＱ２は、起動回路４３が動作しているときにスイッチ素子としての機能が有効となる。
【００３０】
第１のコンパレータＣＰ１のプラス側入力端子及び第２のコンパレータＣＰ２のマイナス側入力端子は、それぞれ、電流検出回路４１とＬＥＤモジュール１０との間に接続されている。すなわち、これらの端子には、電流検出回路４１で得られた電圧Ｖａが入力される。第１のコンパレータＣＰ１のマイナス側入力端子は、第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１に接続されている。第２のコンパレータＣＰ２のプラス側入力端子は、第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２に接続されている。第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１及び第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２のそれぞれは、例えば、制御回路４２内で生成される所定の定電圧である。
【００３１】
フリップフロップ回路４４のセット側入力端子（Ｓ端子）には、第１のコンパレータＣＰ１の出力が入力される。フリップフロップ回路４４のリセット側入力端子（Ｒ端子）には、第２のコンパレータＣＰ２の出力が入力される。フリップフロップ回路４４の負論理出力端子（Ｑバー端子）は、ＡＮＤ回路４５の入力端子の一方に接続されている。
【００３２】
ＡＮＤ回路４５の出力端子は、電界効果トランジスタＱ２のゲート端子に接続されている。電界効果トランジスタＱ２のソース端子は接地電位に接続されている。電界効果トランジスタＱ２のドレイン端子は、インダクタＬ１に接続されている。すなわち、インダクタＬ１の端子のうち、ＬＥＤモジュール１０に接続された端子とは反対側の端子は、電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２のそれぞれを介して、接地電位に接続されている。
【００３３】
図３は、交流電源９０の回転子の回転数に対するＬＥＤ駆動装置１の各部の状態変化の一例を示す図である。
【００３４】
図３（ａ）は、直流電圧Ｖｄｃを示すものである。図３（ｂ）は、ＬＥＤモジュール１０からインダクタＬ１を介して定電流回路３に流れるＬＥＤ電流Ｉ１について示すものである。図３（ｃ）は、ＬＥＤモジュール１０からインダクタＬ１を介してコンバータ回路４に流れるＬＥＤ電流Ｉ２について示すものである。図３（ｄ）は、ＬＥＤモジュール１０に流れるＬＥＤ電流Ｉ１＋Ｉ２について示すものである。図３（ｅ）は、ＬＥＤモジュール１０の明るさを示すものである。なお、例えばＬＥＤ駆動装置１が自転車用途のものである場合において、各図の横軸に示されている回転数は、走行速度に対応する。
【００３５】
以下、図３を参照しながら、ＬＥＤ駆動装置１の動作の一例について説明する。
【００３６】
交流電源９０の回転子が回転を始めると、交流電源９０から交流電圧Ｖａｃの出力が開始される。図３（ａ）に示されるように、直流電圧Ｖｄｃは、交流電源９０の回転数が増加するにつれて上昇する。
【００３７】
本実施の形態において、回転子の回転数が０〜ｒ２未満であるとき、定電流回路３が動作する。すなわち、定電流回路３は、直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ２（所定の電圧値の一例）未満であるとき、動作する。他方、回転子の回転数がｒ２以上であるとき、コンバータ回路４が制御動作を行う。すなわち、コンバータ回路４は、直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ２以上であるとき、制御動作を行う。なお、コンバータ回路４が制御動作を行わないときでも、ＬＥＤモジュール１０の駆動電流は、コンバータ回路４の電流検出回路４１及びインダクタＬ１を経由し、流れる。
【００３８】
交流電源９０の回転数がゼロからｒ１までの範囲であるとき、直流電圧Ｖｄｃの大きさは、ゼロからＶ１までの範囲で、回転数の増加に伴い徐々に上昇する。このとき、図３（ｂ）に示されるように、ＬＥＤ電流Ｉ１は、徐々に増加する。他方、図３（ｃ）に示されるように、ＬＥＤ電流Ｉ２は、ゼロである。
【００３９】
図３（ｂ）に示されるように、回転数がｒ１からｒ２までの範囲であるとき、すなわち直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ１からＶ２までの範囲であるとき、ＬＥＤ電流Ｉ１は、略一定の定電流Ｉａ（所定の電流値の一例）となる。また、このとき、ＬＥＤ電流Ｉ２は、ゼロのままである。本実施の形態において、定電流Ｉａは、ツェナーダイオードＺＤ１、電界効果トランジスタＱ１、及び抵抗素子Ｒ１よって定まる、所定の値となる。すなわち、直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ２未満であるとき、定電流回路３により、ＬＥＤモジュール１０の駆動電流の大きさは、所定の定電流Ｉａ以下になるように制御される。
【００４０】
ここで、直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ２になると、電流経路切替回路５が動作する。すなわち、電流経路切替回路５は、抵抗素子Ｒ４，Ｒ５により直流電圧Ｖｄｃを監視している。交流電源９０の回転数がｒ２に達して直流電圧ＶｄｃがＶ２になったとき、トランジスタＱ３がオン動作を開始する。トランジスタＱ３がオン動作を開始すると、それと共に、定電流回路３の電界効果トランジスタＱ１がオフ動作となる。すなわち、電流経路切替回路５は、直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ２以上であるとき、定電流回路３の動作を停止させる。図３（ｂ）に示されるように、定電流回路３に流れるＬＥＤ電流Ｉ１の大きさは、回転数の増加、すなわち直流電圧Ｖｄｃの上昇に伴い徐々に減少する。ＬＥＤ電流Ｉ１は、回転数がｒ３になると、すなわち直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ３になると、ゼロとなる。
【００４１】
直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ２になると、コンバータ回路４において、起動回路４３が動作を開始し、制御回路４２が制御動作を開始する。すなわち、起動回路４３が動作を開始すると、起動回路４３から起動信号（Ｈ（ハイ）信号）が出力される。起動信号は、ＡＮＤ回路４５に入力される。ＡＮＤ回路４５に起動信号が入力されないとき、電界効果トランジスタＱ２はオフ状態のままとなる。ＡＮＤ回路４５の一方の入力端子に起動信号が入力されることで、次に説明するような、制御回路４２のその他の部分の動作に伴う電界効果トランジスタＱ２の制御が可能となる。
【００４２】
第１のコンパレータＣＰ１は、電流検出回路４１で電圧値として検出された電圧Ｖａが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１を超えたときに、フリップフロップ回路４４のＳ端子にＨ信号を出力する。第２のコンパレータＣＰ２は、電圧Ｖａが第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２以下になったときに、フリップフロップ回路４４のＲ端子にＨ信号を出力する。フリップフロップ回路４４は、２つのコンパレータＣＰ１，ＣＰ２のそれぞれから入力されるＨ信号に応じて、負論理出力端子から出力信号（Ｌ（ロー）信号又はＨ信号）を出力する。起動信号がＡＮＤ回路４５に入力されているとき、フリップフロップ回路４４の出力信号は、ＡＮＤ回路４５を通じて、電界効果トランジスタＱ２に入力される。電界効果トランジスタＱ２は、フリップフロップ回路４４の出力信号に応じて、オン／オフ動作を行う。すなわち、電界効果トランジスタＱ２は、フリップフロップ回路４４からの出力信号がＬ信号であるときオフとなり、出力信号がＨ信号であるときオンとなる。
【００４３】
制御回路４２でこのような動作が行われ、直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ２となったとき（回転数がｒ２のとき）に、電界効果トランジスタＱ２がオン動作を開始することで、図３（ｃ）に示されるように、ＬＥＤ電流Ｉ２が流れ始める。その後の所定時間、所定の定電流Ｉａになるように、ＬＥＤ電流Ｉ２の大きさが大きくなる。その結果、交流電源９０の回転数がｒ３となったとき、すなわち直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ３のとき、ＬＥＤ電流Ｉ２は、所定の定電流Ｉａとなる。
【００４４】
直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ２になると、第１のコンパレータＣＰ１及び第２のコンパレータＣＰ２の動作により、ＬＥＤ電流Ｉ２が流れ始め、所定の時間の経過後に定電流Ｉａに達し、その値が維持される。すなわち、本実施の形態において、第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１及び第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２は、それぞれ、例えば直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ２になったときにＬＥＤ電流Ｉ２が流れ始め、その後、所定の時間を経て、ＬＥＤ電流Ｉ２が定電流Ｉａに達し、その値が維持されるように、予め設定されている。例えば、ＬＥＤ電流Ｉ２が定電流Ｉａより大きくなるほど電圧Ｖａが高くなると、第１のコンパレータＣＰ１からＨ信号が出力されることで、電界効果トランジスタＱ２がオフとされる。その後、ＬＥＤ電流Ｉ２が定電流Ｉａより小さくなるほど電圧Ｖａが下がると、第２のコンパレータＣＰ２からＨ信号が出力される。これにより、次に第１のコンパレータＣＰ１がＨ信号を出力するまで、電界効果トランジスタＱ２がオンとされる。
【００４５】
このように、本実施の形態においては、直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ２未満であるとき、定電流回路３が動作する。そして、直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ２以上となると、定電流回路３の動作が停止され、コンバータ回路４が動作する。直流電圧Ｖｄｃの大きさに従って制御が行われることで、ＬＥＤ電流Ｉ１とＬＥＤ電流Ｉ２とを合わせたＬＥＤモジュール１０の駆動電流の大きさは、図３（ｄ）に示されるようになる。すなわち、交流電源９０の回転数がゼロからｒ１まで上昇し、直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ１になるまでは、ＬＥＤモジュール１０の駆動電流の大きさは徐々に上昇する。直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ１になると、ＬＥＤモジュール１０の駆動電流は定電流Ｉａとなる。そして、直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ１以上になっても、ＬＥＤモジュール１０の駆動電流は定電流Ｉａのまま維持される。
【００４６】
なお、ＬＥＤモジュール１０の明るさは、ＬＥＤ電流の大きさに応じて変化する。換言すると、本実施の形態において、ＬＥＤモジュール１０の明るさは、図３（ｅ）に示されるように、直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ１になるまでは、徐々に明るくなる。そして、直流電圧Ｖｄｃの大きさがＶ１以上になると、回転数が増加しても、ＬＥＤモジュール１０の明るさは、一定の明るさのまま維持される。
【００４７】
［実施の形態における効果］
【００４８】
以上のように構成されたＬＥＤ駆動装置１では、交流電源９０の回転数が所定の回転数ｒ２になり、ＬＥＤモジュール１０に印加される直流電圧Ｖｄｃが所定の大きさＶ２に達すると、ＬＥＤモジュール１０の駆動電流が流れる経路が切り替わる。すなわち、駆動電流が流れる経路は、定電流回路３を通る経路から、コンバータ回路４を通る経路へと切り換わる。したがって、直流電圧Ｖｄｃが高いときには、コンバータ回路４を用いて、部品の発熱や電力損失を抑制しつつ、確実にＬＥＤモジュール１０の過電流を防止でき、ＬＥＤ駆動装置１を高効率化できる。また、直流電圧Ｖｄｃの大きさが小さいときには、そのような電圧の範囲で用いられることを前提に構成された定電流回路３を用いることができる。したがって、ＬＥＤモジュール１０以外での電力消費を低減することができ、ＬＥＤ駆動装置１を高効率化できる。
【００４９】
定電流回路３は、直流電圧Ｖｄｃの大きさが大きいときには用いられないので、定電流回路３の発熱や破損を防止することができる。このほか、ＬＥＤ駆動装置１において、部品の発熱を抑制できるので、各回路素子やＬＥＤ駆動装置１を構成する部材などの破損や劣化を防止し、ＬＥＤ駆動装置１の品質を向上させることができる。
【００５０】
特に直流電圧Ｖｄｃが比較的高いときにおいて、ＬＥＤ駆動装置１の効率を大きく向上させることができる。したがって、交流電源９０において、発電を行う際に消費されるエネルギーを小さくできる。例えば、ＬＥＤ駆動装置１が自転車用途に用いられる場合において、交流電源９０であるハブダイナモにより加えられる回転負荷が小さくなる。これにより、自転車の走行性能を大幅に向上させることができる。
【００５１】
ＬＥＤ駆動装置１の効率は、特にコンバータ回路４が動作するような直流電圧Ｖｄｃの範囲で大幅に高くなるので、従来は失われていた余剰電力を、蓄電池に蓄えさせることが可能となる。また、余剰電力を蓄電池に蓄えない場合であっても、他の電気制御などに利用される電力として流用することができる。
【００５２】
［その他］
【００５３】
ＬＥＤ駆動装置を構成する整流平滑回路、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路、定電流回路、及び電流経路切替回路のそれぞれの具体的な構成は、上述のものに限られず、種々変更されていてもよい。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路において、電流検出回路は、抵抗素子に代えて他の回路素子などで構成されていてもよい。制御回路は、２つのコンパレータとフリップフロップ回路及び電界効果トランジスタを用いて構成されているものに限られない。制御回路は、他の回路素子を用いて、電流検出回路で検出された電圧値に応じてＬＥＤモジュールの駆動電流を制御可能に構成されているものであってもよい。
【００５４】
例えばＬＥＤ駆動装置が自転車用途に用いられる場合など、ＬＥＤ駆動装置は、周囲の明るさが所定の明るさまで低下したときに直流電力をＬＥＤモジュールに供給する明るさ検出回路を有していてもよい。明るさ検出回路は、例えば、整流平滑回路の後段に配置することができる。
【００５５】
ＬＥＤモジュールを含むものをＬＥＤ駆動装置と呼んでもよいし、ＬＥＤモジュールを装置内部に含まないものをＬＥＤ駆動装置と呼んでもよい。
【００５６】
本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、自転車用途に用いられるものに限られない。例えば、本発明は、人間の力により発電する発電装置を備える装置など、大きさが変化する交流電力を電源とするＬＥＤ駆動装置に広く適用できる。また、本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、人間の力により発電する発電装置と共に用いられるものに限られない。本発明は、種々の電源から供給される電力を用いてＬＥＤモジュールを点灯させるＬＥＤ駆動装置に広く適用可能である。
【００５７】
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５８】
１  ＬＥＤ駆動装置
２  整流平滑回路
３  定電流回路
４  ＤＣ−ＤＣコンバータ回路
５  電流経路切替回路
１０  ＬＥＤモジュール
４１  電流検出回路
４２  制御回路
４３  起動回路
４４  フリップフロップ回路
４５  ＡＮＤ回路
４８  スイッチ部
９０  交流電源（発電装置の一例）
ＣＰ１  第１のコンパレータ
ＣＰ２  第２のコンパレータ
Ｌ１  インダクタ
Ｑ１  電界効果トランジスタ
Ｑ２  電界効果トランジスタ（スイッチ素子の一例）
Ｖａｃ  交流電圧
Ｖｄｃ  直流電圧
【図１】
0005829130.tif 000002
【図２】
0005829130.tif 000003
【図３】
0005829130.tif 000004