(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の交流電源が印加される電源入力端子、前記電源入力端子に接続されて交流電圧の印加を受けるディマー、および前記ディマーの出力電圧に対する整流回路を含む電源部と、
前記電源部との接続点から最短距離に位置した第１発光素子を始めとして、電源部から最長距離に位置した第ｎ発光素子を含んで前記第１発光素子が前記電源部に接続されるとともにそれぞれの発光素子が直列接続される照明部と、
前記照明部を形成する各発光素子の出力端に個別に接続されて該当発光素子に対する電流供給チャネルを形成する複数のスイッチング回路、および前記第１発光素子のスイッチング回路に接続されて第１発光素子に対する電流供給チャネルの正常動作有無を感知した後、感知結果に応じる制御信号を出力するディマー制御回路を含む発光素子駆動部と、
前記電源部と前記第１発光素子の電源入力端との接続ラインに並列接続されてブリーデ
ィング（ｂｌｅｅｄｉｎｇ）電流供給チャネルを形成し、前記ディマー制御回路の制御信号に基づいて前記ブリーディング電流供給チャネルをオン／オフにするスイッチが備えられたディマー駆動部とを含んでなり、
前記複数のスイッチング回路が共通に接地される共通接地抵抗をさらに含み、
前記スイッチング回路は、
前記発光素子の出力端に接続されるとともに前記共通接地抵抗に接続されるスイッチング素子、および前記発光素子に対応する基準電圧と前記共通接地抵抗の共通電圧とを比較する比較器を含み、
前記スイッチング素子は、前記比較器の出力に応じて、前記発光素子に接続される第１電流経路および前記共通接地抵抗に接続される第２電流経路のいずれか一方を導通させるようにスイッチング動作して前記共通接地抵抗の共通電圧を可変し、
前記ディマー制御回路は、
前記スイッチング回路に含まれた比較器の出力電圧が（−）入力電圧として印加されるとともに、前記比較器の出力電圧が該当電流供給チャネルの正常動作を可能とする電圧値である条件の下に、前記比較器の出力電圧より高い電圧値が（＋）入力電圧として印加される比較器と、
前記ディマー制御回路に含まれる前記比較器の出力信号に応じて、前記ディマー駆動部のブリーディング電流供給チャネルに対するオン／オフ制御信号を出力する反転バッファとを含むことを特徴とする、照明装置のディミングシステム。
【請求項２】
前記発光素子がＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）であることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置のディミングシステム。
【請求項３】
前記ディマー駆動部は、前記第１発光素子に対する前記電源部の出力電圧が、第１発光素子の該当電流供給チャネルを正常駆動させる範囲の電圧値であるか否かに応じてオン／オフ動作することを特徴とする、請求項１または２に記載の照明装置のディミングシステム。
【請求項４】
前記スイッチング素子は、前記発光素子の出力端にドレインが接続され、前記共通接地抵抗にソースが接続され、前記比較器にゲートが接続される電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であることを特徴とする、請求項1または２に記載の照明装置のディミングシステム。
【請求項５】
前記ディマー制御回路は、前記電界効果トランジスタのゲート電圧を感知した後、その感知結果に応じて前記ディマー駆動部に対する制御信号を出力することを特徴とする、
請求項４に記載の照明装置のディミングシステム。
【請求項６】
前記電界効果トランジスタのドレイン電圧値が、該当電流供給チャネルを動作させることができるものの、次の順序の電流供給チャネルを動作させることはできない電圧値であるとき、動作可能な電流供給チャネルに接続された前記電界効果トランジスタのドレイン電圧値が、各スイッチング回路に個別に含まれた電界効果トランジスタのソースに共通電圧値として与えられることを特徴とする、請求項５に記載の照明装置のディミングシステム。
【請求項７】
前記ディマー制御回路は、前記電界効果トランジスタのドレイン電圧を感知した後、その感知結果に応じて前記ディマー駆動部に対する制御信号を出力することを特徴とする、請求項４に記載の照明装置のディミングシステム。
【請求項８】
前記ディマー制御回路は、前記電界効果トランジスタのソース電圧を感知した後、その感知結果に応じて前記ディマー駆動部に対する制御信号を出力することを特徴とする、請求項４に記載の照明装置のディミングシステム。
【請求項９】
前記ディマー制御回路は、前記電界効果トランジスタのソース電圧値を前記ディマー駆動部の制御のための信号として受けて前記ディマー駆動部の動作条件を変動させるが、前記電界効果トランジスタのソース出力端と前記ディマー駆動部の入力端との間に、前記電界効果トランジスタのソース出力端から前記ディマー制御回路の方向にのみ信号伝達が行われるようにするバイアス素子を含むことを特徴とする、請求項４に記載の照明装置のディミングシステム。
【請求項１０】
前記電源部と第１発光素子との接続点に相対的に近くなる方向を前方とするとき、前記ディマー制御回路は前記スイッチング回路の全てに個別に接続される複数で形成されるとともに、それぞれのスイッチング回路は前記ディマー駆動部の回路と同一の構造で形成されることにより、各スイッチング回路の駆動が、直後方に位置したディマー制御回路の制御信号に基づいて制御されることを特徴とする、請求項１または２に記載の照明装置のディミングシステム。
【請求項１１】
前記スイッチング回路それぞれは、その直後方に位置したディマー制御回路の入力電圧が、該当電流供給チャネルの発光素子を正常駆動させる範囲の電圧値であるか否かに応じてオン／オフ制御されることを特徴とする、請求項１０に記載の照明装置のディミングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を用いた照明装置のディミング（ｄｉｍｍｉｎｇ）システムに係り、特に、外部交流電源の整流回路と発光素子の直列接続構造である照明部との接続ラインに並列接続されてブリーディング（ｂｌｅｅｄｉｎｇ）電流供給チャネルを形成するとともにこれを主電源として動作するディマー駆動部を備えることにより、Ｉ＿ＬＥＤ値がゼロ（ｚｅｒｏ）である場合にも相対的に大きい値のＩ＿ｂｌｅｅｄｉｎｇ電流経路を通じてディマーの出力電圧がゼロ値に落ちるまでディマーの出力電流が維持されるようにする、発光素子を用いた照明装置のディミングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディマーは、白熱電球の明るさを物理的に調節するために考案された機構物である。このようなディマーと白熱電球は、後述する特性により、光制御が可能な照明装置の機能を長期にわたり行ってきた。
【０００３】
図１はディマーの基本的な動作を示すものであって、ＶＡＣはＡＣ電源電圧、ＶＤＩＭはディマーの出力電圧である。ＡＣ電源電圧がディマーによってフェーズカット（ｐｈａｓｅ ｃｕｔ）された場合、その差動出力電圧は、図１の（ａ）に示すように、陽或いは陰の値を有する領域と、同一の値を有する領域に分けられる。この際、ディマーが正常にオン（ＯＮ）動作するためには、両端電圧の値が陽或いは陰の値である領域で必ず特定の値以上の電流が流れなければならない。もし電圧が陽或いは陰の値である場合、電流がゼロまたは特定の値未満であれば、ディマーは該当サイクルで消されながら出力電圧は放電される。
【０００４】
白熱電球は、タングステンフィラメントで消耗される電力が熱と光に変換されるため、電気的に抵抗の特性を有するので、その両端にかかる電圧が存在すれＢ電流を流す。
【０００５】
よって、白熱電球は、ディマーの動作に必要な「両端電圧の値が存在する場合に電流が流れなければならない」という条件を非常によく満足する。
【０００６】
ところが、白熱電球は、エネルギー消耗が激しい方なので、省エネルギーのためにＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を光源とする照明技術の開発が持続的に行われている。
【０００７】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、電流駆動素子であって、定電流が安定に供給されなければ正常に動作することはできない。特に高電力を要求するＬＥＤは、駆動電流が大きいため（通常３５０ｍＡ以上）、ＬＥＤ自体から多くの熱が発生し、これにより輝度の劣化率が低電力でのＬＥＤより大きい。これはＬＥＤの寿命と直接な関係があり、照明市場で非常に重要な要素として作用する。
【０００８】
上述したような理由により、高電力でのＬＥＤは通常定電流で駆動し、ここで、定電流の電源として用いられるＳＭＰＳの電力をより効率よく使用するためにＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式が採用される。
【０００９】
ところが、このような方式は、定電流によって駆動するＬＥＤの特性により、追加の回路および該当回路を構成する様々な電子部品を必要とする。これは、ＬＥＤを含む照明装置の製造費用の増加に繋がる。
【００１０】
上述したような理由により、交流電源を整流して、直列接続されたＬＥＤモジュールに印加する方式が使用される。このような方式が用いられるＬＥＤ照明を通常「交流ダイレクト方式（ＡＣ ＤＩＲＥＣＴ ＴＹＰＥ）のＬＥＤ照明」という。よって、このようなＬＥＤ照明方式について、以下の説明で「交流ダイレクト方式のＬＥＤ照明」という用語を使用する。
【００１１】
図２は既存の交流ダイレクト方式のＬＥＤ照明の一例を示す図である。図示の如く、ＶＡＣ電圧は、ディマーを通過してフェーズカットされた形態の電圧ＶＤＩＭとして出力される。このような電圧ＶＤＩＭは、整流器を通過してその差動電圧（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）が共通接地電圧（ｓｉｎｇｌｅ ｅｎｄｅｄ）ＶＲＥＣＴに変換される。
【００１２】
このように共通接地電圧に変換されたＡＣ電圧の大きさに応じて、ＬＥＤ１とＣＨ１、ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２とＣＨ２、ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２＋ＬＥＤ３とＣＨ３の動作区間に分けられて動作する。この際、ＬＥＤ電流制御部を別に備えていない形態の駆動回路である場合も、入力ＡＣ電圧の大きさに応じてＬＥＤの個数、および該当チャネル電流源が組み合わせられて駆動する原理は同様である。
【００１３】
図３は図２による交流ダイレクト方式のＬＥＤ照明においてリーディングエッジ（ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ）タイプのディマーを適用するときの動作波形を示すもので、ディマー動作波形の傾きが比較的大きい場合に該当し、各段階別電圧波形および電流波形、そして区間別正常動作の有無を示す。
【００１４】
図示の如く、Ｉ＿ＬＥＤ値が特定値以上である場合、ＶＤＩＭおよびＶＲＥＣＴ波形がＡＣ電源の波形に追従するが、これに対し、Ｉ＿ＬＥＤ値が低い区間に入る場合、ＶＤＩＭおよびＶＲＥＣＴ波形がＡＣ電源の波形に関係なく誤動作する。これにより、ＡＣ電圧がゼロ値に落ちるまでＬＥＤ電流が維持されないながらディマーが予めオフ（ＯＦＦ）になる。これは、ディマーの出力に存在する寄生キャパシタ成分の充電電荷はその放電経路が消えて漏洩電流の経路を通じて自然放電される現象として現れる。よって、ＶＲＥＣＴ値が高い水準を維持し、これによりＬＥＤ方向にも微細な電流が流れる。
【００１５】
この際、ディマーの傾き値が十分大きいため正常動作区間のＬＥＤ明るさが非正常区間のＬＥＤ明るさに比べて非常に高く、これにより使用者が見るにはＬＥＤの動作状態があまり大きい問題のない正常状態として感じられる。
【００１６】
ところが、図４に示すようにディマー動作波形の傾きが比較的小さい場合では、ＬＥＤの非正常動作状態が使用者に明確に認知される。
【００１７】
すなわち、図４は、図３とは異なり、ディマー動作波形の傾きが比較的小さい場合における、各段階別電圧波形および電流波形、そして区間別正常動作の有無を示す。
【００１８】
図示の如く、ディマー動作波形の傾きが小さいためＬＥＤ全チャネルがオフ（ＯＦＦ）にならなければならない場合、ディマーおよび駆動回路は、全領域にわたって非正常動作を行い、この際、ディマーの出力に存在する寄生キャパシタ成分の残余電圧によって発生したＬＥＤ漏洩電流はＬＥＤ照明がオフ（ＯＦＦ）にならなければならないディマー傾き区間でも微かに消えないままで維持される誤動作をする。
【００１９】
言い換えれば、従来の交流ダイレクト方式のＬＥＤ照明は一般にフリッカー（Ｆｌｉｃｋｅｒ）現象と呼ばれるチラツキ現象を発生させるが、これは照明ランプへの使用に非常に適しない要素の一つである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
したがって、本発明は、上述したような問題点を解決するために提案されたもので、その目的は、外部交流電源の整流回路と発光素子の直列接続構造である照明部との接続ラインに並列接続されてブリーディング電流供給チャネルを形成するとともにこれを主電源として動作するディマー駆動部を備えることにより、Ｉ＿ＬＥＤ値がゼロである場合にも、相対的に大きい値のＩ＿ｂｌｅｅｄｉｎｇ電流経路を通じてディマーの出力電圧がゼロ値に落ちるまでディマーの出力電圧が維持されるようにする、発光素子を用いた照明装置のディミングシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために、本発明に係る発光素子を用いた照明装置のディミングシステムは、外部の交流電源が印加される電源入力端子、前記電源入力端子に接続されて交流電圧の印加を受けるディマー、および前記ディマーの出力電圧に対する整流回路を含む電源部と、前記電源部との接続点から最短距離に位置した第１発光素子を始めとして、電源部から最長距離に位置した第ｎ発光素子を含んで前記第１発光素子が前記電源部に接続されるとともにそれぞれの発光素子が直列接続される照明部と、前記照明部を形成する各発光素子の出力端に個別に接続されて該当発光素子に対する電流供給チャネルを形成する複数のスイッチング回路、および前記第１発光素子のスイッチング回路に接続されて第１発光素子に対する電流供給チャネルの正常動作有無を感知した後、感知結果に応じる制御信号を出力するディマー制御回路を含む発光素子駆動部と、前記電源部と前記第１発光素子の電源入力端との接続ラインに並列接続されてブリーディング（ｂｌｅｅｄｉｎｇ）電流供給チャネルを形成し、前記ディマー制御回路の制御信号に基づいて前記ブリーディング電流供給チャネルをオン／オフにするスイッチが備えられたディマー駆動部とを含んでなる。
【００２２】
また、前記発光素子はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）であることを特徴とする。
【００２３】
また、前記ディマー駆動部は、前記第１発光素子に対する前記電源部の出力電圧が、第１発光素子の該当電流供給チャネルを正常駆動させる範囲の電圧値であるか否かに応じてオン／オフ動作することを特徴とする。
【００２４】
また、前記複数のスイッチング回路が共通に接地される共通接地抵抗をさらに含み、前記スイッチング回路は、前記発光素子の出力端に接続されるとともに前記共通接地抵抗に接続されるスイッチング素子、および前記発光素子に対応する基準電圧と前記共通接地抵抗の共通電圧とを比較する比較器を含み、前記スイッチング素子は、前記比較器の出力に応じて、前記発光素子に接続される第１電流経路および前記共通接地抵抗に接続される第２電流経路のいずれか一方にスイッチング動作して前記共通接地抵抗の共通電圧を可変することを特徴とする。
【００２５】
また、前記スイッチング素子は、前記発光素子の出力端にドレインが接続され、前記共通接地抵抗にソースが接続され、前記比較器にゲートが接続される電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であることを特徴とする。
【００２６】
また、前記ディマー制御回路は、前記電界効果トランジスタのゲート電圧を感知した後、その感知結果に応じて前記ディマー駆動部に対する制御信号を出力することを特徴とする。
【００２７】
また、前記電界効果トランジスタのドレイン電圧値が、該当電流供給チャネルを動作させることができるものの、次の順序の電流供給チャネルを動作させることはできない電圧値であるとき、動作可能な電流供給チャネルの該当電圧値が、各スイッチング回路に個別に含まれた電界効果トランジスタのソースに共通電圧値として設定されることを特徴とする。
【００２８】
また、前記ディマー制御回路は、前記電界効果トランジスタのドレイン電圧を感知した後、その感知結果に応じて前記ディマー駆動部に対する制御信号を出力することを特徴とする。
【００２９】
また、前記ディマー制御回路は、前記スイッチング回路に含まれた比較器の出力電圧が（−）入力電圧として印加されるとともに、前記比較器の出力電圧が該当電流供給チャネルの正常動作を可能とする電圧値である条件の下に、前記比較器の出力電圧より高い電圧値が（＋）入力電圧として印加される比較器と、前記ディマー制御回路に含まれる前記比較器の出力信号に応じて前記ディマー駆動部のブリーディング電流供給チャネルに対するオン／オフ制御信号を出力する反転バッファとを含むことを特徴とする。
【００３０】
また、前記ディマー制御回路は、前記電界効果トランジスタのソース電圧を感知した後、その感知結果に応じて前記ディマー駆動部に対する制御信号を出力することを特徴とする。
【００３１】
また、前記ディマー制御回路は、前記スイッチング回路に含まれた前記電界効果トランジスタのソース電圧が（＋）入力電圧として印加するとともに、前記電源部から最短距離に位置したスイッチング回路に含まれた比較器の入力電圧より低い電圧値が（−）入力電圧として印加される比較器と、前記ディマー制御回路に含まれる前記比較器の出力信号に応じて前記ディマー駆動部のブリーディング電流供給チャネルに対するオン／オフ制御信号を出力する反転バッファとを含むことを特徴とする。
【００３２】
また、前記ディマー制御回路は、前記電界効果トランジスタのソース電圧値を前記ディマー駆動部の制御のための信号として受けて前記ディマー駆動部の動作条件を変動させるが、前記電界効果トランジスタのソース出力端と前記ディマー駆動部の入力端との間に、前記電界効果トランジスタのソース出力端から前記ディマー制御回路の方向にのみ信号伝達が行われるようにするバイアス素子を含むことを特徴とする。
【００３３】
また、前記電源部と第１発光素子との接続点に相対的に近くなる方向を前方とするとき、前記ディマー制御回路は前記スイッチング回路に個別に接続される複数で形成されるとともに、それぞれのスイッチング回路は前記ディマー駆動部の回路と同一の構造で形成されることにより、各スイッチング回路の駆動が、直後方に位置したディマー制御回路の制御信号によって制御されることを特徴とする。
【００３４】
また、前記スイッチング回路それぞれは、その直後方に位置したディマー制御回路の入力電圧が、該当電流供給チャネルの発光素子を正常駆動させる範囲の電圧値であるか否かに応じて、オン／オフ制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、外部交流電源の整流回路と発光素子の直列接続構造である照明部との接続ラインにブリーディング電流供給チャネルが並列接続され且つこれを主電源として動作するディマー駆動部を備えることにより、Ｉ＿ＬＥＤ値がゼロである場合にも、相対的に大きい値のＩ＿ｂｌｅｅｄｉｎｇ電流経路を通じてディマーの出力電圧がゼロ値に落ちるまでディマーの出力電流が維持されながらディマーのオン／オフ動作が正常かつ安定に行われ、その結果、多数のＬＥＤを含む照明部がチラツキの不良動作なしで常に正常なオン／オフ動作を行うことができる。これは、照明部の照度およびエネルギー効率が向上する結果に繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】一般なディマーの動作を説明するための図である。
【図２】既存の交流ダイレクト方式のＬＥＤ照明の一例を示す図である。
【図３】図２による交流ダイレクト方式のＬＥＤ照明においてリーディングエッジ（ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ）タイプのディマーを適用するときの動作波形を示す図である。
【図４】図２による交流ダイレクト方式のＬＥＤ照明においてリーディングエッジ（ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ）タイプのディマーを適用するときの動作波形を示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係る発光素子を用いた照明装置のディミングシステムを概念的に示す図である。
【図６】本発明の一実施例に係る発光素子を用いた照明装置のディミングシステムの第１実施例を示す図である。
【図７】本発明の一実施例に係る発光素子を用いた照明装置のディミングシステムの第２実施例を示す図である。
【図８】本発明の一実施例に係る発光素子を用いた照明装置のディミングシステムの第３実施例を示す図である。
【図９】本発明の一実施例に係る発光素子を用いた照明装置のディミングシステムの第４実施例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施例に係る発光素子を用いた照明装置のディミングシステムの第５実施例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施例に係る発光素子を用いた照明装置のディミングシステムにおいてリーディングエッジ（ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ）タイプのディマーを適用するときの動作波形を示す図である。
【図１２】本発明の一実施例に係る発光素子を用いた照明装置のディミングシステムにおいてリーディングエッジ（ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ）タイプのディマーを適用するときの動作波形を示す図である。
【図１３】図１１に対応する発光素子を用いた照明装置のディミングシステムの実験画面を例示的に示す図である。
【図１４】図１２に対応する発光素子を用いた照明装置のディミングシステムの実験画面を例示的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の一実施例に係る発光素子を用いた照明装置のディミングシステムを詳細に説明する。
【００３８】
図５は本発明の一実施例に係る発光素子を用いた照明装置のディミングシステムを概念的に示す図である。
【００３９】
図示の如く、本発明の一実施例に係る発光素子を用いた照明装置のディミングシステム１００（以下、「照明装置ディミングシステム」という）は、電源部１１０、照明部１２０、発光素子駆動部１３０、およびディマー駆動部１４０を含んで構成される。本実施例では、照明部１２０の発光素子がＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１２０−１〜１２０−６であることを例として説明するが、本発明を限定するものではない。以下で説明されるＬＥＤの設置構造および作用を同様に実現することが可能な条件を満足する範囲内で様々な発光素子が使用できる。
【００４０】
電源部１１０は、外部の交流電源（ＡＣ電源、以下「交流電源」という）が印加される電源入力端子（図示せず）、該電源入力端子に接続されて交流電源の印加を受けるディマー１１２、および該ディマー１１２の出力電圧を整流する整流回路１１３を含んでなる。
【００４１】
照明部１２０は、複数のＬＥＤ１２０−１〜１２０−６を含んでなるものであって、すなわち、電源部１１０との接続点から最短距離に位置した第１ＬＥＤ１２０−１、およびこの第１ＬＥＤ１２０−１を始めとして、電源部１２０から最長距離に位置した第ｎＬＥＤを含んでなる。第１ＬＥＤ１２０−１は電源部１１０に電気的に接続され、この第１ＬＥＤ１２０−１、および照明部１２０に含まれる全てのＬＥＤは互いに直列接続される。
【００４２】
発光素子駆動部１３０は、スイッチング回路（図示せず、図６〜図８参照）とディマー制御回路（図示せず、図６〜図８参照）を含んでなる。
【００４３】
スイッチング回路は、照明部１２０を形成する各ＬＥＤ１２０−１〜１２０−６の出力端に個別に接続されて該当ＬＥＤに対する電流供給チャネルを形成するものである。言い換えれば、スイッチング回路はＬＥＤ１２０−１〜１２０−６の個数と同じ個数で形成され、これにより、前記電流供給チャネルはＬＥＤ１２０−１〜１２０−６およびスイッチング回路の個数に対応する個数で形成される。それぞれの前記電流供給チャネルをチャネル（ＣＨ）と略称した。よって、第１〜第ｎＬＥＤに対応するように第１〜第ｎチャネル（ＣＨ）が形成される。以下、第１チャネルをチャネル（ＣＨ）１、第２チャネルをチャネル（ＣＨ）２、第ｎチャネルをチャネル（ＣＨ）ｎとそれぞれ称する。
【００４４】
ディマー制御回路は、第１ＬＥＤ１２０−１のスイッチング回路に接続されて第１ＬＥＤ１２０−１に対する前記チャネル（ＣＨ）１の正常動作の有無を感知した後、その感知結果に応じる制御信号を後述のディマー駆動部１４０に出力する。
【００４５】
ディマー駆動部１４０は、電源部１１０と第１ＬＥＤ１２０−１の電源入力端との接続ラインに並列接続されてブリーディング電流供給チャネルを形成し、かつ、前記ディマー制御回路の制御信号に基づいて前記ブリーディング電流供給チャネルをオン／オフにするスイッチ素子を含んでなる。ここで、ディマー駆動部１４０は、第１ＬＥＤ１２０−１に対する電源部の出力電圧が、第１ＬＥＤ１２０−１の該当第１チャネルを正常駆動させる範囲の電圧値であるか否かに応じてオン／オフ動作する。
【００４６】
発光素子駆動部１３０およびディマー駆動部１４０に対する説明から分かるように、チャネル（ＣＨ）１のディマー駆動部１４０とチャネル（ＣＨ）２〜チャネル（ＣＨ）４の発光素子駆動部１３０の電流値は完全に独立している。この際、チャネル（ＣＨ）１はディマー１１２の駆動に準じて数十ｍＡの電流を設定し、チャネル（ＣＨ）２〜チャネル（ＣＨ）４の発光素子駆動部１３０は使用者の所望する明るさに準じて設定する。
【００４７】
このような構成の照明装置ディミングシステム１００は、チャネル（ＣＨ）１の電流が流れる状態でチャネル（ＣＨ）２〜チャネル（ＣＨ）４の発光素子駆動部１３０の電流が流れると、その直ちに、チャネル（ＣＨ）１の電流はオフ（ｏｆｆ）状態になる。これは、ディマー１１２がチャネル（ＣＨ）１のディマー駆動電流またはチャネル（ＣＨ）２〜チャネル（ＣＨ）４の発光素子駆動電流に関係なく一定の電流値以上になると正常動作するので、これによりチャネル（ＣＨ）１のディマー駆動電流が全サイクルに亘って流れることはＬＥＤ照明機能の効率低下をもたらすから、これを防止しようとするものである。
【００４８】
以下、図６〜図８を参照して、図５で概念的に説明した照明装置ディミングシステムの具体的な実施例を説明する。
【００４９】
まず、図６を参照すると、照明装置ディミングシステム２００は、電源部２１０、照明部２２０、発光素子駆動部２３０、ディマー駆動部２４０、および共通接地抵抗２５０を含んでなる。ここで、電源部２１０、照明部２２０、発光素子駆動部２３０およびディマー駆動部２４０の作用、図５の実施例で説明した照明装置ディミングシステム１００の該当構成と同様であるので、本実施例では各構成の回路素子を中心に詳細構成について説明し、図５の実施例と重複する要素についてはその名称および基本作用を述べる程度のみ記載する。
【００５０】
電源部２１０は外部の交流電源が入力される電源入力端子、ディマー２１２および整流回路２１３を含んでなり、照明部２２０は複数のＬＥＤ２２０−１〜２２０−６から構成される。
【００５１】
発光素子駆動部２３０はスイッチング回路２３１とディマー制御回路２３２を含んでなる。
【００５２】
スイッチング回路２３１はスイッチング素子２３１ａと比較器２３１ｂを含んでなる。
スイッチング素子２３１ａは、ＬＥＤ２２０−１〜２２０−６の出力端に接続されるとともに、共通接地抵抗２５０に接続されるものである。本実施例は、このようなスイッチング素子２３１ａが電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であることを例としたが、本発明を限定するものではない。このような電界効果トランジスタ２３１ａは、ドレインがＬＥＤ２２０−１〜２２０−６の出力端に接続され、ソースが共通接地抵抗２５０に接続され、ゲートは比較器２３１ｂに接続される。
【００５３】
比較器２３１ｂは、ＬＥＤ２２０−１〜２２０−６に対応する基準電圧と共通接地抵抗２５０の共通電圧とを比較する。このような比較器２３１ｂの出力に応じて、スイッチング素子２３１ａは、ＬＥＤ２２０−１〜２２０−６に接続される第１電流経路および共通接地抵抗２５０に接続される第２電流経路のいずれか一方にスイッチングされ、これにより共通接地抵抗２５０の共通電圧を可変する。
【００５４】
発光素子駆動部２３０は、各スイッチング回路２３１の電界効果トランジスタ２３１ａのいずれか一つを基準に、該当電界効果トランジスタ２３１ａのドレイン電圧値が、該当電流供給チャネル（以下、図５の実施例と同様に、「チャネル（ＣＨ）」と略称する。）を動作させることができるものの、次の電界効果トランジスタ２３１ａのチャネル（ＣＨ）を動作させることはできない電圧値であるとき、動作可能なチャネル（ＣＨ）に接続された電界効果トランジスタ２３１ａのドレイン電圧値が各スイッチング回路に個別に含まれた電界効果トランジスタ２３１ａのソースに共通電圧値として設定される。
【００５５】
ディマー制御回路２３２は、電界効果トランジスタ２３１ａのゲート電圧を感知した後、その感知結果に応じてディマー駆動部２４０に対する制御信号を出力する。このようなディマー制御回路２３２は比較器２３２ａと反転バッファ２３２ｂを含んで構成できる。
【００５６】
比較器２３２ａは、スイッチング回路２３１に含まれた比較器２３１ｂの出力電圧が（−）入力電圧として印加されるとともに、スイッチング回路２３１に含まれた比較器２３１ｂの出力電圧が該当チャネル（ＣＨ）の正常動作を可能とする電圧値である条件の下に、スイッチング回路２３１に含まれた比較器２３１ｂの出力電圧より高い電圧値が（＋）入力電圧として印加される。反転バッファ２３２ｂは、ディマー制御回路２３２に含まれる比較器２３２ａの出力信号に応じて、ディマー駆動部２４０のブリーディング電流供給のためのチャネル（ＣＨ）にオン／オフ制御信号を出力する。
【００５７】
共通接地抵抗２５０は、複数のスイッチング回路２３１が共通に接地される。
【００５８】
上述したように構成される照明装置ディミングシステム２００の作用を説明すると、まず、ＶＲＥＣＴ電圧がゼロから、チャネル（ＣＨ）１の駆動が可能な電圧まで上昇すると、チャネル（ＣＨ）１を通じてブリーディング（ｂｌｅｅｄｉｎｇ）電流が流れる。そして、ＶＲＥＣＴ電圧が持続的に上昇してチャネル（ＣＨ）２が電流を流すことが可能な条件となり、これによりチャネル（ＣＨ）２を通じて電流が流れることが感知されるか、或いはチャネル（ＣＨ）２の正常駆動を確認する信号が検出される場合、チャネル（ＣＨ）１がオフ状態となる。
【００５９】
また、ＶＲＥＣＴ電圧が、発光素子駆動部２３０を動作させるために十分な電圧まで上昇すると、発光素子駆動部２３０にのみ電流が流れる。このような状態で逆にＶＲＥＣＴ電圧が持続的に低くなり、これによりチャネル（ＣＨ）２に沿って流れる電流値が非常に低い状態と感知されるか、或いはチャネル（ＣＨ）２がオフになったことを確認する信号が検出されると、さらにチャネル（ＣＨ）１がオン動作する。
【００６０】
チャネル（ＣＨ）１の動作有無を確認することは、ディマー制御回路２３２に含まれるＶＧ２、Ｖ５および比較器２３２ａを介して行われ、共通のソースを有する各スイッチング回路２３１のＶ２、Ｖ３、Ｖ４の電圧源を介して各電流源のフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）が形成される。ここで主要電圧源であるＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５の関係を説明すると、次のとおりである。
【００６１】
Ｖ１は、ブリーディング電流値の設定用途であり、ディマーの動作に必要な水準だけ上昇するように設定される。ここで、ブリーディング電流の値はＶ１／Ｒ１となる。
【００６２】
Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４はチャネル（ＣＨ）２、チャネル（ＣＨ）３、チャネル（ＣＨ）４の電流値設定用途であり、各チャネル（ＣＨ）のドレイン電圧値が、各チャネル（ＣＨ）を動作させるために十分であり且つ次のチャネル（ＣＨ）を動作させるためには十分でない場合、動作を満足する最後方のチャネル（ＣＨ）の電圧値として共通ソースが設定されるように動作する。このために、Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４の電圧値を有する。たとえば、ＶＲＥＣＴ値が高くてチャネル（ＣＨ）２のドレインとチャネル（ＣＨ３）のドレインがチャネル（ＣＨ）２およびチャネル（ＣＨ）３の電流源を動作させるために十分であるが、チャネル（ＣＨ）４は動作させることができない場合、共通ソースの値はＶ３の値を持つようにチャネル（ＣＨ）３のループ（ｌｏｏｐ）が形成され、これによりチャネル（ＣＨ）３が動作する。この際、ソースがＶ３であるので、Ｖ２＜Ｖ３の関係によってＶＧ２はゼロ値に落ち、チャネル（ＣＨ）２はオフ（ｏｆｆ）になる。また、ＶＧ２の値がゼロであるので、Ｖ５より無条件低くなり、これによりチャネル（ＣＨ）１もオフになってチャネル（ＣＨ）３のみ動作する条件を満足する。
【００６３】
最後に、Ｖ５は、チャネル（ＣＨ）２の正常動作確認用途であり、ＶＧ２が正常動作する場合の値より高く設定されれば済む。たとえば、ＶＧ２が動作する場合、ＶＤＤ／２の値を持つように設計されると、Ｖ５＞ＶＤＤ／２＋Ｖｏｆｆｓｅｔの値を持てば済む。この際、ＶｏｆｆｓｅｔはＯＰＡ２で実際製作の際に発生可能なオフセット電圧である。ここで、チャネル（ＣＨ）２が電流源として正常動作すると、ＶＧ２＜Ｖ５の状況となり、これによりチャネル（ＣＨ）１をオフにする信号を発生し、結論的に、発光素子駆動部２３０が動作するとディマー駆動部２４０はオフとなるように動作する。
【００６４】
図７を参照すると、照明装置ディミングシステム３００は、電源部３１０、照明部３２０、発光素子駆動部３３０およびディマー駆動部３４０を含んでなる。図６の実施例と同様に、電源部３１０、照明部３２０、発光素子駆動部３３０およびディマー駆動部３４０の作用は図５の実施例で説明した照明装置ディミングシステム１００の該当構成と同一である。よって、本実施例では、各構成の回路素子を中心に詳細構成について説明し、また図５の実施例と重複する要素についてはその名称および基本作用を述べる程度のみ記載する。
【００６５】
電源部３１０は外部の交流電源が入力される電源入力端子、ディマー３１２および整流回路３１３を含んでなり、照明部３２０は複数のＬＥＤ３２０−１〜３２０−６から構成される。
【００６６】
発光素子駆動部３３０は、スイッチング回路３３１とディマー制御回路３３２を含んでなる。ここで、電源部３１０と第１発光素子３２０−１との接続点に相対的に近くなる方向を前方とするとき、ディマー制御回路３３２はスイッチング回路３３１の全てに個別に接続される複数で形成され、複数のスイッチング回路３３１はいずれもディマー駆動部３４０の回路と同一の構造で形成され、各スイッチング回路３３１の駆動が、直後方に位置したディマー制御回路３３２の制御信号によって制御される。ここで、スイッチング回路３３１それぞれは、その直後方に位置したディマー制御回路３３２の入力電圧が、該当電流供給チャネル（ＣＨ）のＬＥＤ３２０−１〜３２０−６を正常駆動させる範囲の電圧値であるか否かに応じてオン／オフ制御される。
【００６７】
ディマー駆動部３４０は、図６を参照して説明した実施例のディマー駆動部２４０と同様の構成であるので、具体的な説明は省略する。
【００６８】
前述の構成から分かるように、本実施例の照明装置ディミングシステム３００は、図６の実施例に係る照明装置ディミングシステム２００と比較して、図６の実施例に係る照明装置ディミングシステム２００におけるチャネル（ＣＨ）１とチャネル（ＣＨ）２の関係をチャネル（ＣＨ）１〜チャネル（ＣＨ）４に拡張させたことに主な特徴がある。すなわち、図６の実施例では、チャネル（ＣＨ）２のＶＧ２を検出してチャネル（ＣＨ）１の動作有無を決定したが、本実施例では、チャネル（ＣＨ）３のＶＧ３を検出してチャネル（ＣＨ）２の動作有無を決定し、かつチャネル（ＣＨ）４のＶＧ４を検出してチャネル（ＣＨ）３の動作有無を決定する。これにより、図６の実施例に比べてＶ２〜Ｖ４の値を自由に設定することができる。これはＩ＿ＬＥＤ電流波形を自由にすることができる利点として作用する。
【００６９】
図８を参照すると、照明装置ディミングシステム４００は、電源部４１０、照明部４２０、発光素子駆動部４３０およびディマー駆動部４４０を含んでなる。そして、図６および図７の実施例と同様に、電源部４１０、照明部４２０、発光素子駆動部４３０およびディマー駆動部４４０の作用は、図５の実施例で説明した照明装置ディミングシステム１００の該当構成と同一であり、かつ図６の実施例に係る照明装置ディミングシステム２００と比較して発光素子駆動部４３０のディマー制御回路４３２のみ異なる構成である。よって、このようなディマー制御回路４３２を中心に簡略に説明する。
【００７０】
本実施例のディマー制御回路４３２は、スイッチング素子である電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）のドレイン電圧を感知した後、その感知結果に応じてディマー駆動部４４０に対する制御信号を出力する構成である。これにより、図６による照明装置ディミングシステム２００では、チャネル（ＣＨ）２が正常動作（チャネル（ＣＨ）２ＦＥＴがｓａｔｕｒａｔｉｏｎ動作）するときにチャネル（ＣＨ）１をオフにするが、これに対し、本実施例は、回路の設計者に応じて、チャネル（ＣＨ）２が正常動作する前（チャネル（ＣＨ）２ＦＥＴがｔｒｉｏｄｅ動作）であっても、チャネル（ＣＨ）２のドレイン電圧が一定の水準に形成されるとチャネル（ＣＨ）１をオフにすることができる。
【００７１】
図９を参照すると、照明装置ディミングシステム５００は、電源部２１０、照明部２２０、発光素子駆動部２３０およびディマー駆動部２４０を含んでなる。そして、図６および図７の実施例と同様に、電源部２１０、照明部２２０、発光素子駆動部２３０およびディマー駆動部２４０の作用は、図５の実施例で説明した照明装置ディミングシステム１００の該当構成と同一であり、かつ図６の実施例に係る照明装置ディミングシステム２００と比較して発光素子駆動部２３０のディマー制御回路５３２のみ異なる構成である。よって、このようなディマー制御回路５３２を中心に簡略に説明する。また、図６と同一の構成については、同一の図面符号を使用するとともに、それについての詳細な説明は省略する。
【００７２】
本実施例のディマー制御回路５３２は、スイッチング素子である電界効果トラジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）のソース電圧を感知した後、その感知結果に応じてディマー駆動部２４０に対する制御信号を出力する構成である。ここで、ディマー制御回路５３２は全スイッチング回路のソース出力端に共通接続される形態である。これにより、図７の実施例と同様に、電源部から最も近接したスイッチング回路を第１スイッチング回路５３１ａとするとき、第２スイッチング回路５３２ｂのソース出力電圧を検出して第１スイッチング回路５３１ａによるチャネル１の動作有無を決定し、第３スイッチング回路５３２ｃのソース出力電圧を検出して第２スイッチング回路５３２ｂによるチャネル２の動作有無を決定する方式で制御することができる。
【００７３】
また、ディマー制御回路５３２の比較器５３２ａは、電源部２１０を基準に最長距離に位置したスイッチング回路（本実施例の第３スイッチング回路）に含まれた電界効果トランジスタのソース電圧が（＋）入力電圧として印加されるとともに、電源部２１０から最短距離に位置したスイッチング回路（本実施例の第１スイッチング回路）を基準に、電源部２１０から最短距離のスイッチング回路に含まれた比較器の入力電圧値より低い電圧値が（−）入力電圧として印加される。反転バッファ５３２ｂは、ディマー制御回路５３２に含まれた比較器５３２ａの出力信号に応じてディマー駆動部２４０のブリーディング電流供給チャネルに対するオン／オフ制御信号を出力する。
【００７４】
図１０を参照すると、照明装置ディミングシステム６００のディマー制御回路は、電界効果トランジスタ６１０のソース電圧値をディマー駆動部６２０の制御のための信号として受けて前記ディマー駆動部６２０の動作条件を変動させるが、電界効果トランジスタ６１０のソース出力端とディマー駆動部６２０の入力端との間に、電界効果トランジスタ６１０のソース出力端からディマー制御回路の方向にのみ信号伝達が行われるようにするバイアス素子６３０を含む形態である。
【００７５】
図面を基準に敷衍説明すると、バイアス素子６３０は、ＶＳ２による電気信号をＶＳ１に伝達するが、ＶＳ１の電気信号をＶＳ２に伝達することはできないように遮断する。バイアス素子６３０は、ＶＳ２によってＶＳ１を変化させてディマー駆動部６２０の動作条件を変動させる。また、バイアス素子６３０としてはダイオード、トランジスタ、ＯＰアンプなどが使用できる。
【００７６】
次に、図１１〜図１４を参照して、本発明の実施例に係る照明装置ディミングシステムの動作特性について説明する。
【００７７】
図１１および図１２は本発明の実施例に係る照明装置ディミングシステムにおいてリーディングエッジ（ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ）タイプのディマーを適用するときの動作波形を示す図である。
【００７８】
まず、図１１はチャネル（ＣＨ）１のブリーディング電流源が追加された場合にリーディングエッジタイプのディマーが印加され、このディマーの傾きが十分大きいときの各電流源および段階別電圧波形を示す。
【００７９】
これを従来の技術を説明した図３と比較して説明すると、Ｉ＿ＬＥＤ値が一定値以上である場合、ディマー（ｄｉｍｍｅｒ）が正常動作し、これによりＶＤＩＭ、ＶＲＥＣＴ値が正常であることは図３と同様である。ところが、チャネル（ＣＨ）１がブリーディング電流源として用いられてディマーの駆動に使用される場合、Ｉ＿ＬＥＤ値がゼロのときにも、大きい値のＩ＿Ｂｌｅｅｄｉｎｇ電流経路が形成され、ディマーの出力電圧ＶＤＩＭがゼロに落ちるまでディマーの出力電流が形成されてディマーを安定にオフ（ｏｆｆ）にする役割を果たす。よって、ＶＤＩＭ、ＶＲＥＣＴの波形が、ディマーの傾きと正確に対応する形態を維持し、フェーズカットされた区間に安定にゼロ値を形成することにより、実施例の図５の回路が全区間において正常動作するようにする。
【００８０】
図１２は実施例の図５の回路を低いディマー傾きで動作させる場合を例示したものである。図１２より、実施例の図５の回路が従来の技術に係るＬＥＤ駆動回路の問題点を完璧に解決していることを確認することができる。すなわち、従来のＬＥＤ駆動回路は、低いディマー傾きでディマー出力電流の経路がない場合に全区間において誤動作を行い、これにより、ＶＤＩＭおよびＶＲＥＣＴ値が、ディマー出力側の寄生キャパシタに充電された電荷による予測不可能なフローティング（ｆｌｏａｔｉｎｇ）電圧を形成した。これにより、ＬＥＤ照明が消されなければならないディマー傾きであるにも拘らず、微細なＬＥＤ漏洩電流によりＬＥＤが消えなくなるという問題があった。これと対照的に、図１２を参照すると、低いディマー傾きにおいてもブリーディング電流経路を通じて流れる電流があることにより、ＶＤＩＭ、ＶＲＥＣＴ値が意図したとおりの形態を持つことになる。よって、全区間においてＬＥＤ電流は流れなくなり、ＬＥＤ照明は消された状態を維持する正常動作を行う。
【００８１】
図１３および図１４はこのような図１１および図１２の状態が実際測定器によって測定されている状況を示す。
【００８２】
上述した実施例から分かるように、本発明に係る発光素子を用いた照明装置のディミングシステムは、外部交流電源の整流回路と発光素子の直列接続構造である照明部との接続ラインにブリーディング電流供給チャネルが並列接続され、これを主電源として動作するディマー駆動部が設置されることにより、Ｉ＿ＬＥＤ値がゼロである場合にも、相対的に大きい値のＩ＿ｂｌｅｅｄｉｎｇ電流経路を通じてディマーの出力電圧がゼロ値に落ちるまでディマーの出力電源が維持されながらディマーのオン／オフ動作が正常且つ安定に行われ、その結果、多数のＬＥＤを含む照明部がチラツキの不良動作なしで常に正常なオン／オフ動作を行うことができる。これは照明部の照度およびエネルギー効率が向上する結果に繋がる。
【００８３】
以上説明したのは、本発明に係る発光素子を用いた照明装置のディミングシステムを実施するための一実施例に過ぎないものであり、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求するように、本発明の要旨から逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、様々な変更実施が可能な範囲まで本発明の技術的精神があると理解するであろう。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、様々な種類の照明装置に広範囲にわたって利用可能である。
【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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