(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤと外部電源とに接続されて用いられるＬＥＤ点灯装置であって、
前記ＬＥＤに電力供給する電力供給部と、
前記電力供給部から前記ＬＥＤへの供給電力を制御する点灯制御部とを備え、
前記点灯制御部は、
消灯時では、前記ＬＥＤに流れる電流を示す電圧に対して前記電力供給部とは異なる経路から得た直流電圧をバイアスして得た検出電圧と、外部から入力される制御信号に応じた調光レベルを示す基準電圧とを比較し、
点灯時では、前記ＬＥＤに流れる電流を示す電圧に対して前記直流電圧をバイアスして得た前記検出電圧と、消灯時の前記基準電圧に前記直流電圧と同じ大きさの電圧を直流バイアスして得た点灯時の前記基準電圧とを比較し、
前記消灯時および前記点灯時ともに、比較結果を用いて、前記ＬＥＤが前記調光レベルになるように前記電力供給部をフィードバック制御する
ことを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
前記点灯制御部は、前記ＬＥＤに流れる電流の経路に当該ＬＥＤと直列に接続された電流検出抵抗を有し、当該ＬＥＤに流れる電流として当該抵抗の両端電圧を検出することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
前記点灯制御部は、前記電流検出抵抗に直列に接続された複数の直流バイアス抵抗を含む直列回路を有し、当該直列回路において前記複数の直流バイアス抵抗の少なくとも１つの両端電圧を、前記電力供給部とは異なる経路から得た前記直流電圧とすることを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
前記点灯制御部は、前記制御信号としてＰＷＭ信号が入力され、当該ＰＷＭ信号のデューティ比に従って前記調光レベルを設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯装置と、
前記ＬＥＤ点灯装置から供給される電力によって点灯するＬＥＤと
を備えることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を点灯制御するＬＥＤ点灯装置およびこれを用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤの点灯出力をフィードバック制御するＬＥＤ点灯装置が知られている（例えば特許文献１，２参照）。従来のＬＥＤ点灯装置は、ＬＥＤに直列に接続される電流検出抵抗を備え、電流検出抵抗の両端電圧を測定することによって、ＬＥＤに流れる電流を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５２７１３８号公報
【特許文献２】特表２００６−５１１０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のＬＥＤ点灯装置では、ＬＥＤに流れる電流を検出するために設けられた電流検出抵抗によって、電流検出抵抗の抵抗値および電流検出抵抗に流れる電流の二乗に比例する電力損失が生じ、部品の温度上昇などの懸念がある。このような電力損失および部品の温度上昇を抑制するためには電流検出抵抗の抵抗値を極力小さくする必要がある。
【０００５】
ところが、電流検出抵抗の抵抗値が小さくなると、検出電圧およびこの検出電圧と比較する基準電圧が低くなるため、検出電圧および基準電圧の少なくともいずれかにノイズが重畳された場合に、ノイズの影響を受けやすくなるおそれがある。
【０００６】
特に消灯時および低い調光レベルでの調光時では、全点灯時に比べて、検出電圧および基準電圧が低くなる。このため、検出電圧および基準電圧の少なくともいずれかにノイズが重畳された場合、消灯時にもかかわらず、微小発光または調光下限時のちらつきなどの誤動作の発生が懸念されている。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みて為され、本発明の目的は、ノイズ耐性を向上させることができるＬＥＤ点灯装置およびこれを用いた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】
【０００８】
本発明のＬＥＤ点灯装置は、ＬＥＤと外部電源とに接続されて用いられるＬＥＤ点灯装置であって、前記ＬＥＤに電力供給する電力供給部と、前記電力供給部から前記ＬＥＤへの供給電力を制御する点灯制御部とを備え、前記点灯制御部は、消灯時では、前記ＬＥＤに流れる電流を示す電圧に対して前記電力供給部とは異なる経路から得た直流電圧をバイアスして得た検出電圧と、外部から入力される制御信号に応じた調光レベルを示す基準電圧とを比較し、点灯時では、前記ＬＥＤに流れる電流を示す電圧に対して前記直流電圧をバイアスして得た前記検出電圧と、消灯時の前記基準電圧に前記直流電圧と同じ大きさの電圧を直流バイアスして得た点灯時の前記基準電圧とを比較し、前記消灯時および前記点灯時ともに、比較結果を用いて、前記ＬＥＤが前記調光レベルになるように前記電力供給部をフィードバック制御することを特徴とする。
【０００９】
このＬＥＤ点灯装置において、前記点灯制御部は、前記ＬＥＤに流れる電流の経路に当該ＬＥＤと直列に接続された電流検出抵抗を有し、当該ＬＥＤに流れる電流として当該抵抗の両端電圧を検出することが好ましい。
【００１０】
このＬＥＤ点灯装置において、前記点灯制御部は、前記電流検出抵抗に直列に接続された複数の直流バイアス抵抗を含む直列回路を有し、当該直列回路において前記複数の直流バイアス抵抗の少なくとも１つの両端電圧を、前記電力供給部とは異なる経路から得た前記直流電圧とすることが好ましい。
【００１１】
このＬＥＤ点灯装置において、前記点灯制御部は、前記制御信号としてＰＷＭ信号が入力され、当該ＰＷＭ信号のデューティ比に従って前記調光レベルを設定することが好ましい。
【００１２】
本発明の照明器具は、前記ＬＥＤ点灯装置と、前記ＬＥＤ点灯装置から供給される電力によって点灯するＬＥＤとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、検出電圧および基準電圧が低くなりやすい点灯制御部において、ＬＥＤに電力供給する電力供給部とは異なる経路から得た直流電圧をバイアスして検出電圧を生成する。これにより、基準電圧と比較する検出電圧を高くすることができるので、検出電圧にノイズが重畳したとしても比較結果に影響を及ぼしにくくなり、ノイズ耐性を向上させることができる。特に消灯時および低い調光レベルでの調光時など検出電圧が低い場合に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る照明器具の構成を示す回路図である。
【図２】同上に係る電力供給部の動作の説明図である。
【図３】同上に係るＬＥＤ点灯装置の消灯時および点灯時の直流バイアスについての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の実施形態では、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を点灯制御するＬＥＤ点灯装置およびこれを用いた照明器具について説明する。
【００１６】
本実施形態に係る照明器具１は、図１に示すように、ＬＥＤ点灯装置２と、ＬＥＤ点灯装置２から供給される電力によって点灯するＬＥＤユニット３とを備えている。
【００１７】
ＬＥＤユニット３は、複数のＬＥＤ３１，３１を備えている。複数のＬＥＤ３１，３１は直列に接続されている。
【００１８】
ＬＥＤ点灯装置２は、電力供給部４と、調光制御回路５と、出力フィードバック回路６とを備え、ＬＥＤユニット３と交流電源（外部電源）７とに接続されて用いられる。
【００１９】
電力供給部４は、入力フィルタ回路部４１と、整流部４２と、突入防止回路４３と、昇圧チョッパ回路４４と、フライバック回路４５と、制御電源４６とを備え、ＬＥＤユニット３に電力供給して複数のＬＥＤ３１，３１を点灯させる。
【００２０】
入力フィルタ回路部４１は、ノーマルモードノイズまたはコモンモードノイズなどを低減し、ノイズが交流電源７側に流れることを抑制する。整流部４２は、４つのダイオードからなるダイオードブリッジ（ＤＢ）であり、入力フィルタ回路部４１から入力された交流電力を整流して昇圧チョッパ回路４４に出力する。突入防止回路４３は、電源投入時に突入電流が流れることを防止する。
【００２１】
昇圧チョッパ回路４４は、コンデンサ４４１と、チョッパチョーク４４２と、第１のスイッチング素子４４３と、ダイオード４４４と、電解コンデンサ４４５と、昇圧チョッパ制御回路４４６とを備えている。
【００２２】
チョッパチョーク４４２は、一端が突入防止回路４３およびコンデンサ４４１に接続され、他端がダイオード４４４のアノードに接続されている。
【００２３】
第１のスイッチング素子４４３は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）であり、ゲートが昇圧チョッパ制御回路４４６に接続され、ドレインがチョッパチョーク４４２に接続され、ソースがグランドに接続されている。第１のスイッチング素子４４３は、昇圧チョッパ制御回路４４６の昇圧チョッパ制御によって、オン・オフを切り替えるスイッチング動作を行う。
【００２４】
昇圧チョッパ回路４４では、第１のスイッチング素子４４３がオンである期間にチョッパチョーク４４２がエネルギーを蓄積する。第１のスイッチング素子４４３がオフになると、チョッパチョーク４４２のエネルギーがダイオード４４４を介して電解コンデンサ４４５を充電する。これにより、昇圧チョッパ回路４４は、交流電源７の交流電圧のピーク値よりも昇圧した直流平滑電圧を生成する。
【００２５】
フライバック回路４５は、昇圧チョッパ回路４４の後段に接続され、フライバックトランス４５１と、第２のスイッチング素子４５２と、ダイオード４５３と、電解コンデンサ４５４と、フライバック制御回路４５５とを備えている。
【００２６】
フライバックトランス４５１は、一次側の一端がダイオード４４４のカソードに接続され、他端が第２のスイッチング素子４５２のドレインに接続されている。二次側の一端はダイオード４５３を介して電解コンデンサ４５４のプラス電極およびＬＥＤユニット３のＬＥＤ３１のアノードに接続され、他端は後述の電流検出抵抗６１および二次側グランドに接続されている。
【００２７】
第２のスイッチング素子４５２は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、ゲートがフライバック制御回路４５５に接続され、ドレインがフライバックトランス４５１の一次側に接続され、ソースが一次側グランドに接続されている。
【００２８】
フライバック回路４５では、第２のスイッチング素子４５２がオンである期間にフライバックトランス４５１がエネルギーを蓄積する。第２のスイッチング素子４５２がオフになるとフライバックトランス４５１のエネルギーが二次側のダイオード４５３を介して電解コンデンサ４５４を充電する。これにより、平滑された出力電圧がフライバック回路４５からＬＥＤユニット３に出力される。
【００２９】
制御電源４６は、昇圧チョッパ制御回路４４６およびフライバック制御回路４５５へ制御電圧を供給する。
【００３０】
次に、本実施形態に係るＬＥＤ点灯装置２のフライバック回路４５の動作について図２を用いて説明する。
【００３１】
図２に示すように、時刻Ｔ１において、フライバック制御回路４５５の出力電圧Ｖｏｕｔがロー（Ｌ）レベルからハイ（Ｈ）レベルになると、フライバック回路４５の第２のスイッチング素子４５２がオンになる。その後、第２のスイッチング素子４５２のドレイン電流Ｉｄが増加していく。時刻Ｔ２において第２のスイッチング素子４５２のドレイン電流Ｉｄが閾値に到達することによって、フライバック制御回路４５５の出力電圧Ｖｏｕｔがハイ（Ｈ）レベルからロー（Ｌ）レベルになり、第２のスイッチング素子４５２がターンオフする。時刻Ｔ３において、フライバックトランス４５１の二次電流がゼロとなり、第２のスイッチング素子４５２のドレイン−ソース電圧Ｖｄｓが低下し始めるが、ドレイン−ソース電圧Ｖｄｓの振動周波数などによる遅れ時間などがある。このため、時刻Ｔ４において、フライバック制御回路４５５の出力電圧Ｖｏｕｔがロー（Ｌ）レベルからハイ（Ｈ）レベルになり、第２のスイッチング素子４５２がターンオンする。
【００３２】
次に、調光制御回路５および出力フィードバック回路６について図１を用いて説明する。調光制御回路５および出力フィードバック回路６は、電力供給部４からＬＥＤユニット３への電力供給を制御する点灯制御部としての機能を有している。
【００３３】
調光制御回路５は、外部の装置（図示せず）から入力される制御信号に従ってＬＥＤユニット３の調光レベル（全点灯、消灯を含む）を設定する。本実施形態では、制御信号はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号であり、調光制御回路５は、ＰＷＭ信号のデューティ比に従ってＬＥＤユニット３の調光レベルを設定する。調光制御回路５は、出力フィードバック回路６に接続され、設定した調光レベルを示す基準電圧を出力フィードバック回路６に出力する。
【００３４】
出力フィードバック回路６は、電流検出抵抗６１と、比較器６２と、トランジスタ６３とを備えている。さらに、出力フィードバック回路６は、第１の直流バイアス抵抗６４と、第２の直流バイアス抵抗６５とを備えている。
【００３５】
電流検出抵抗６１は、ＬＥＤユニット３の順方向電流が流れる経路に、ＬＥＤユニット３と直列に接続されている。これにより、出力フィードバック回路６は、電流検出抵抗６１の両端電圧を、ＬＥＤユニット３に流れる電流を示す電圧として検出する。
【００３６】
第１の直流バイアス抵抗６４、第２の直流バイアス抵抗６５および電流検出抵抗６１は直列に接続されている。第１の直流バイアス抵抗６４と第２の直流バイアス抵抗６５との間の接続点が比較器６２の非反転入力端子に接続されている。第１の直流バイアス抵抗６４、第２の直流バイアス抵抗６５および電流検出抵抗６１は、制御電源４６から出力される直流電圧Ｖｃｃを分圧する。
【００３７】
比較部６２は、オペアンプからなる。オペアンプの非反転入力端子（プラス端子）は、第２の直流バイアス抵抗６５を介してＬＥＤユニット３と電流検出抵抗６１との間に接続されている。オペアンプの非反転入力端子の入力は検出電圧であり、反転入力端子（マイナス端子）の入力は基準電圧である。
【００３８】
比較器６２の出力端子はトランジスタ６３のベースに接続されている。トランジスタ６３は、フライバック制御回路４５５の制御ＩＣのフィードバック端子（図示せず）とグランドとの間に接続されている。
【００３９】
出力フィードバック回路６において、比較器６２は、電流検出抵抗６１の両端電圧に対して、第１の直流バイアス抵抗６４と第２の直流バイアス抵抗６５と電流検出抵抗６１とで分圧された分圧電圧（直流電圧）をバイアスして得た検出電圧と、基準電圧とを比較する。トランジスタ６３は、比較器６２の出力である比較結果に応じてオン・オフが切り替わる。このトランジスタ６３の動作に応じて、フライバック回路４５によるＬＥＤユニット３への電力供給が制御される。検出電圧が基準電圧より高い場合、トランジスタ６３がオンになり、フライバック制御回路４５５が第２のスイッチング素子４５２のオン・オフの切替を停止することによって、フライバック回路４５からＬＥＤユニット３への電力供給が停止する。一方、検出電圧が基準電圧より低い場合、トランジスタ６３がオフになり、フライバック制御回路４５５が第２のスイッチング素子４５２をオン・オフの切替を制御することによって、フライバック回路４５からＬＥＤユニット３への電力供給が行われる。このようにして、出力フィードバック回路６は、ＬＥＤユニット３が所望の調光レベルになるように電力供給部４をフィードバック制御する。
【００４０】
次に、本実施形態に係るＬＥＤ点灯装置２の動作について説明する。ここでは、一例として、第１の直流バイアス抵抗６４の抵抗値を４．９ｋΩ、第２の直流バイアス抵抗６５の抵抗値を１００Ω、電流検出抵抗６１の抵抗値を１．８Ωとする。第１の直流バイアス抵抗６４、第２の直流バイアス抵抗６５および電流検出抵抗６１の直列回路に印加される制御電圧Ｖｃｃを５Ｖとする。
【００４１】
ＬＥＤ点灯装置２は、制御信号に従って、ＬＥＤユニット３の点灯および消灯を制御したり、ＬＥＤユニット３の調光レベルを制御したりする。点灯時には、ＬＥＤユニット３の光出力を約５％〜１００％の範囲で調整可能であり、ＬＥＤユニット３に流れる順方向電流（ＬＥＤ駆動電流Ｉｏ）は、０．０１５Ａ〜０．３００Ａの範囲で制御される。
【００４２】
まず、制御信号により消灯操作が行われた場合について説明する。この場合、出力フィードバック回路６は、基準電圧を略０Ｖにすることによって、ＬＥＤ３１に流れる出力電流を０Ａに制御する。出力フィードバック回路６は、制御電圧Ｖｃｃを第１の直流バイアス抵抗６４と第２の直流バイアス抵抗６５とによって分圧して得た０．１Ｖの直流電圧を電流検出抵抗６１の両端電圧にバイアスして検出電圧を得る。これにより、検出電圧を基準電圧（略０Ｖ）より０．１Ｖ高くすることができるので、消灯時におけるノイズ耐性を高めることができる。なお、電流検出抵抗６１は、第１の直流バイアス抵抗６４および第２の直流バイアス抵抗６５に比べて非常に小さいので、分圧電圧を算出する際には無視することができる。
【００４３】
一方、電流検出抵抗６１の両端電圧に直流電圧のバイアスがない場合、検出電圧および基準電圧ともに０Ｖとなる。このため、基準電圧がノイズの影響を受けた場合に、ＬＥＤユニット３に電流を流すように電力供給部４が動作し、微小発光などの不具合を生じるおそれが大きくなる。
【００４４】
続いて、ＬＥＤユニット３を調光レベル（明るさ）１００％で点灯させる場合について説明する。この場合、ＬＥＤユニット３に流れるＬＥＤ駆動電流Ｉｏが０．３００Ａとなり、電流検出抵抗６１の両端電圧が０．５４Ｖとなる。制御電圧Ｖｃｃを第１の直流バイアス抵抗６４と第２の直流バイアス抵抗６５とで分圧して得た０．１Ｖの直流電圧を両端電圧にバイアスすると、検出電圧は０．６４Ｖとなる。バイアス後の検出電圧は、バイアス前の両端電圧と比較すると約１．２倍となる。
【００４５】
一方、ＬＥＤユニット３を調光レベル５％で点灯させる場合、ＬＥＤユニット３に流れるＬＥＤ駆動電流Ｉｏが０．０１５Ａとなり、電流検出抵抗６１の両端電圧が０．０２７Ｖとなる。ＬＥＤユニット３を調光レベル１００％で点灯させた場合と同じ０．１Ｖの直流電圧を両端電圧にバイアスすると、検出電圧は０．１２７Ｖとなる。
【００４６】
本実施形態のＬＥＤ点灯装置２では、図３（ａ）に示すように、消灯時（ＬＥＤ駆動電流Ｉｏ＝０Ａ）に、電流検出抵抗６１の両端電圧に直流バイアスすることによって、検出電圧が０．１Ｖとなるため、検出電圧が基準電圧より直流バイアス分高くなる。これにより、検出電圧および基準電圧の少なくともいずれかに直流バイアス分以上のノイズが印加されない限り、比較器６２の出力が常にハイ（Ｈ）レベルとなり、トランジスタ６３のオンを維持することができる。その結果、検出電圧に直流バイアスされていない場合よりも、確実かつ安定にＬＥＤユニット３の消灯状態を保持することができる。
【００４７】
なお、ＬＥＤユニット３を点灯させる場合（調光させる場合を含む）、調光制御回路５は、図３（ｂ）に示すように、検出電圧と同じく、基準電圧も直流バイアス分だけ高くすることによって、ノイズ耐性を向上させることができる。つまり、消灯時には検出電圧が基準電圧より大きくなり、点灯時には検出電圧と基準電圧とが等しくなる。
【００４８】
以上、本実施形態の照明器具１によれば、検出電圧および基準電圧が低くなりやすい出力フィードバック回路６において、ＬＥＤユニット３に電力供給する電力供給部４とは異なる経路から得た直流電圧を直流バイアスして検出電圧を生成する。これにより、消灯時において検出電圧を基準電圧より高くすることによって、ノイズ耐性を向上させることができる。
【００４９】
また、本実施形態の照明器具１によれば、ＬＥＤユニット３に流れる電流（ＬＥＤ駆動電流Ｉｏ）を、ＬＥＤユニット３に直列に接続された電流検出抵抗６１の両端電圧で検出することによって、ＬＥＤユニット３に流れる電流を容易に検出することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  照明器具
２  ＬＥＤ点灯装置
３  ＬＥＤユニット
４  電力供給部
５  調光制御回路（点灯制御部）
６  出力フィードバック回路（点灯制御部）
６１  電流検出抵抗
６４  第１の直流バイアス抵抗
６５  第２の直流バイアス抵抗
【図１】
0005810306.tif 000002
【図２】
0005810306.tif 000003
【図３】
0005810306.tif 000004