(57)【要約】【課題】ノイズを低減し、ＬＥＤに流れる電流波形を安定化できる発光ダイオード駆動装置、及び照明装置を提供する。【解決手段】１個以上の発光ダイオードで構成されたＬＥＤ光源２と、発光ダイオード２ｎのカソード端子と接続されたチョークコイル５と、アノード端子をチョークコイル５に接続され、カソード端子を発光ダイオード２ａに接続されて、チョークコイル５に生じる逆起電力をＬＥＤ光源２に供給するためのダイオード４と、発光ダイオード２ａのアノード端子に接続され、ＬＥＤ光源２及びチョークコイル５に電圧を印加するための電源部１と、チョークコイル５とダイオード４のアノード端子の共通接続部と回路基準電位の間に接続され、ＬＥＤ光源２に流れる電流を定電流制御するためのスイッチング駆動回路８と、ＬＥＤ光源の両端子間に接続された容量素子、を備えた発光ダイオード駆動装置。【選択図】図１
2008235530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つ以上の発光ダイオードで構成されたＬＥＤ光源と、
チョークコイルと、
前記チョークコイルに発生する逆起電力を前記ＬＥＤ光源に供給する整流ダイオードと、
前記発光ダイオードへの電流の印加／非印加を決定するスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオン／オフのタイミングを制御して前記発光ダイオードに流れる電流を制御する制御回路ブロックとを備えたスイッチング駆動回路と、
を有し、
前記ＬＥＤ光源の両端子間に容量素子を並列に接続することを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項２】
前記発光ダイオードのアノード端子は電圧源に接続され、
前記チョークコイルは、一端を前記発光ダイオードのカソード端子に接続され、
前記整流ダイオードは、アノード端子を前記チョークコイルの他端に接続され、カソード端子を前記発光ダイオードのアノード端子に接続され、
前記容量素子は前記発光ダイオードのアノード端子とカソード端子に接続され、
前記スイッチング駆動回路は、前記チョークコイルの他端と基準電位との間に接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項３】
前記発光ダイオードのカソード端子は基準電位に接続され、
前記チョークコイルは、一端を前記発光ダイオードのアノード端子に接続され、
前記整流ダイオードは、カソード端子を前記チョークコイルの他端に接続され、アノード端子を前記発光ダイオードのカソード端子に接続され、
前記容量素子は前記発光ダイオードのアノード端子とカソード端子に接続され、
前記スイッチング駆動回路は、電圧源と前記チョークコイルの他端との間に接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項４】
前記発光ダイオードのカソード端子は前記整流ダイオードのアノード端子に接続され、
前記整流ダイオードのカソード端子は前記電圧源と前記チョークコイルの一端に接続され、
前記チョークコイルの他端は前記発光ダイオードのアノード端子に接続され、
前記容量素子は前記発光ダイオードのアノード端子とカソード端子に接続され、
前記スイッチング駆動回路は、前記チョークコイルの他端と基準電位に接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項５】
前記発光ダイオードはアノード端子を基準電位に接続され、カソード端子を前記整流ダイオードのアノード端子に接続され、
前記整流ダイオードのカソード端子は前記チョークコイルの一端に接続され、
前記チョークコイルの他端は前記発光ダイオードのアノード端子に接続され、
前記容量素子は前記発光ダイオードのアノード端子とカソード端子に接続され、
前記スイッチング駆動回路は、電圧源と前記整流ダイオードのカソード端子との間に接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項６】
前記容量素子は、少なくとも前記発光ダイオードの順方向電圧の総和以上の耐電圧を有し、少なくとも前記スイッチ素子がオン／オフする際に発生するノイズ電流を吸収するための静電容量値を有し、前記発光ダイオードにノイズ電流が流れることを防止する、
ことを特徴とする請求項１から５に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項７】
前記容量素子は０．０１ｕＦ以上の静電容量値を有する
ことを特徴とする請求項６記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項８】
前記容量素子は、少なくとも前記発光ダイオードの順方向電圧の総和以上の耐電圧を有し、前記発光ダイオードに流れる電流の急激な増加／減少を抑制するために必要な充放電能力を備えている、
ことを特徴とする請求項１から５に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項９】
前記容量素子は１μＦ以上の静電容量値を有する
ことを特徴とする請求項８記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１０】
電圧源が交流電圧を出力する交流電源の場合は、前記交流電圧を整流する整流回路を更に有する請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１１】
前記交流電源と前記整流回路の間に、少なくともリアクタンス素子と容量素子から成る雑音電圧低減回路が接続されていることを特徴とする、
請求項１０に記載の発光ダイオード駆動装置
【請求項１２】
前記整流回路の出力部は整流後の入力電圧を平滑するための平滑コンデンサが接続されている、
ことを特徴とする請求項１０記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１３】
前記制御回路ブロックは、
前記整流回路の出力部に一端を接続された定電流源と、
前記定電流源の他端に接続され、前記定電流源の出力電圧が所定値以上であれば起動信号を出力し、前記定電流源の出力電圧が所定値未満であれば停止信号を出力するレギュレータと、
前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記発光ダイオードに流れる電流が一定になるように、前記電流検出回路の出力信号に基づいて前記スイッチング素子を所定の発振周波数で断続的にオン／オフ制御する制御回路と、
前記レギュレータからの起動信号及び停止信号に基づいて、前記制御回路の起動と停止を制御する起動/停止回路と、
を有することを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１４】
前記レギュレータに一端を接続され、他端を前記整流回路の基準電位又は前記チョークコイルに接続されたコンデンサを更に有することを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１５】
前記整流回路の出力部から出力された電圧を検出し、検出した電圧を所定値と比較することにより、前記発光ダイオードの発光または消光を制御する発光信号又は消光信号を出力する入力電圧検出回路を更に有し、
前記起動／停止回路は、前記レギュレータが停止信号を出力している場合は前記停止信号を出力し、前記レギュレータが起動信号を出力している場合は、前記入力電圧検出回路の発光信号又は消光信号を出力することを特徴とする請求項１３記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１６】
前記入力電圧検出回路は、前記整流回路の出力電圧が直接、又は前記整流回路の高電位側と前記入力電圧検出回路の間に挿入された抵抗、又は前記整流回路の高電位側と低電位側に接続された複数の抵抗のうちの一箇所を介して印加され、
直列に接続された複数の抵抗と、
前記複数の抵抗によって分圧された直流電圧をプラス入力端子に入力され、基準となる入力基準電圧をマイナス入力端子に入力されるコンパレータと、
を有することを特徴とする請求項１５に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１７】
前記入力電圧検出回路は、前記整流回路の出力電圧が直接、又は前記整流回路の高電位側と前記入力電圧検出回路の間に挿入された抵抗、又は前記整流回路の高電位側と低電位側に接続された複数の抵抗のうちの一箇所を介して印加され、
第１の分圧電圧及び前記第１の分圧電圧よりも低い第２の分圧電圧を出力する複数の抵抗と、
前記第１の分圧電圧をプラス入力端子に入力し、基準となる入力基準電圧をマイナス入力端子に入力する第１のコンパレータと、
前記第２の分圧電圧をマイナス入力端子に入力し、前記入力基準電圧をプラス入力端子に入力する第２のコンパレータと、
前記第１及び第２のコンパレータの出力信号を入力するＡＮＤ回路と、
を有することを特徴とする請求項１５に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１８】
前記電流検出回路は、前記スイッチング素子のオン電圧を基準となる検出基準電圧と比較することにより前記スイッチング素子に流れる電流を検出することを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１９】
前記スイッチング駆動回路は、
前記スイッチング素子の高電圧印加端子に一端を接続され、前記制御回路から前記スイッチング素子と同一の制御をされてスイッチング動作し、前記スイッチング素子に流れる電流よりも小さく、且つ前記スイッチング素子に流れる電流に対して一定の電流比の電流が流れる他のスイッチング素子と、
前記他のスイッチング素子の他端と基準電位との間に直列接続された抵抗と、
を更に有し、
前記電流検出回路は、前記抵抗の両端電圧を基準となる検出基準電圧と比較することにより前記スイッチング素子の電流を検出する
ことを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項２０】
前記スイッチング駆動回路は、前記電流検出回路に接続された外部検出端子を更に有し、前記外部検出端子に入力される前記検出基準電圧の値を変えることにより、前記スイッチング素子の断続的なオン・オフ制御におけるオン期間を変えて、前記発光ダイオードに流れる定電流レベルを調整することを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項２１】
請求項１から２０の何れかに記載の発光ダイオード駆動装置を備えていることを特徴とする照明装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つ以上の発光ダイオードで構成されたＬＥＤ光源と前記ＬＥＤ光源の両端子間に並列に接続した容量素子でモジュールを形成し、前記発光ダイオード駆動装置の他の部分と脱着が可能である、
ことを特徴とした請求項２１記載の照明装置。
【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）駆動装置、及びそれを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオードを駆動するための発光ダイオード駆動装置が開発され、実用化されている。図１９を用いて、特許文献１の従来の発光ダイオード駆動回路について説明する。従来の発光ダイオード駆動回路は、発光ダイオード１０２と、発光ダイオード１０２に直列接続されたコイル１０３と、発光ダイオード１０２とコイル１０３に対して並列に接続されたダイオード１０４を有する。ダイオード１０４は、コイル１０３に生じた逆起電力を発光ダイオード１０２に供給するために設けられる。
【０００３】
さらに、発光ダイオード１０２、コイル１０３、およびダイオード１０４にパルス電圧を印加する直流電源１０１が設けられる。発光ダイオード１０２と直流電源１０１との間には、直流電源１０１の出力電圧の印加／非印加を切り替えるスイッチング素子１０５が接続される。スイッチング素子１０５は、例えばスイッチング・トランジスタと発振器で構成される。また、ダイオード１０４は、逆バイアスが印加されるように、カソード側が直流電源１０１の正極側に接続される。
【０００４】
従来の発光ダイオード駆動回路は、スイッチング素子１０５がオンのときに、直流電源１０１の出力電圧を発光ダイオード１０２に印加して、発光ダイオード１０２を発光させ、スイッチング素子１０５がオフのとき、コイル１０３の逆起電力を利用して、発光ダイオード１０２を発光させる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また別の例として、直流電源から入力される電圧を所定の直流電圧に変換してＬＥＤ光源部に出力する点灯回路部と、点灯回路部からＬＥＤ光源部への出力経路上に配置されるインダクタンス素子を有した保護回路部と、ＬＥＤ光源に印加される電圧を検出する電圧検出回路部とＬＥＤ光源に流れる電流を検出する電流検出抵抗を備えたＬＥＤ駆動装置が提供されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−８４４３号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献1に開示された従来の発光ダイオード駆動装置おいては、スイッチング素子が単にスイッチング・トランジスタと発振器との組み合わせであり、発振器のある所定のタイミングに基づいてスイッチング素子のオン／オフのタイミングが決定される。このためスイッチング素子がオンしている時間が長すぎると、ＬＥＤに流れる電流値が高くなりＬＥＤに許容される最大電流値を超えて破壊する恐れがある。
【０００７】
また、ＬＥＤに流れる電流は脈流電流波形となるが、スイッチング素子がオフからオンに切り替わる際にはＬＥＤやコイル自体の寄生容量を充放電するために瞬時的に過大な電流が発生してＬＥＤ電流波形に重畳される。またスイッチング素子がオンからオフに切り替わる際には、スイッチング素子に流れる急激に減少する電流波形とコイルに生じた逆起電力によりダイオードに流れる急激に上昇する電流波形が交差するまでに時間的な遅延が生じるために、過渡的にＬＥＤの電流波形は減少／増加し、振動電流となる。
【０００８】
このようにＬＥＤに流れる電流波形が過渡的に変動するとＬＥＤ自体がノイズ発生源となるために、直流電源に伝達される雑音端子電圧が増大したり、不要輻射ノイズが発生していた。
【０００９】
また、特許文献２に開示された従来の発光ダイオード駆動回路では、電源投入時等の過渡的な電圧の変動を抑制するために点灯回路とは別にＬＥＤ光源への出力経路に保護回路を設ける必要があり、駆動装置が大型にならざるを得ない。
【００１０】
さらに定常動作中にＬＥＤ光源から発生するノイズを低減するためには、更に複雑な保護回路を必要としている。
【００１１】
またコンバータをＰＷＭ制御するためにはＬＥＤ光源に流れる電流と印加される電圧を検出した検出結果を点灯回路に帰還させる必要があるため、回路規模が大きくなる。
【００１２】
また、ＬＥＤに流れる電流を検出する方法として抵抗により直接検出しているため、電力損失が大きくなる。
【００１３】
本発明は、上記問題に鑑み、ＬＥＤに流れるピーク電流値を制御でき、ＬＥＤが発生するノイズを低減し、ＬＥＤに流れる電流波形を安定化でき、簡易な構成で電力損失の小さい発光ダイオード駆動装置、及びそれを用いた照明装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、少なくとも１つ以上の発光ダイオードで構成されたＬＥＤ光源と、チョークコイルと前記チョークコイルに発生する逆起電力を前記ＬＥＤ光源に供給する整流ダイオードと、前記発光ダイオードに流れる電流を制御するスイッチング駆動回路とを有し、前記ＬＥＤ光源の両端子間に容量素子を接続することを特徴とする発光ダイオード駆動装置である。
【００１５】
上記のスイッチング駆動回路は前記発光ダイオードへの電流の印加／非印加を決定するスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオン／オフのタイミングを制御して前記発光ダイオードに流れる電流を制御する制御回路ブロックを備える。スイッチング素子がオンして電流遮断期間から電流流通期間に移行する際には、発光ダイオードやチョークコイル自体の寄生容量に電流が流れるため、過渡的に過大な電流がチョークコイルに流れる。しかしこの場合、過渡的に過大な電流はＬＥＤ光源の両端子間に接続された容量素子に流れて容量素子を充電するため、ＬＥＤ光源には過渡的な過大な電流は流れない。またスイッチング素子がオフして電流流通期間から電流遮断期間に移行する際には、チョークコイルに生じた逆起電力により整流ダイオードがＬＥＤ光源に回生電流を流し始めるまでに時間的な遅延が生じるために、瞬時的にチョークコイルに流れる電流波形は減少／増加して振動電流となる。しかしこの場合、過渡的に変動した電流は、充電されている容量素子からの充放電電流によって供給されるため、ＬＥＤ光源は過渡的な電流変動の影響を受けない。
【００１６】
その結果、ＬＥＤ光源に流れる電流波形にはノイズ電流が重畳しないため、ＬＥＤ光源から発生するノイズが減少し、電圧源に伝達される雑音端子電圧を低減できる。また、ＬＥＤ光源から発生するノイズを低減するために複雑な保護回路を必要としないため、簡易で小型化が可能な発光ダイオード駆動装置を実現できる。
【００１７】
上記の発光ダイオード駆動装置において、前記発光ダイオードのアノード端子は電圧源に接続され、前記チョークコイルは、一端を前記発光ダイオードのカソード端子に接続され、前記整流ダイオードは、アノード端子を前記チョークコイルの他端に接続され、カソード端子を前記発光ダイオードのアノード端子に接続され、前記容量素子は前記発光ダイオードのアノード端子とカソード端子に接続され、前記スイッチング駆動回路は、前記チョークコイルの他端と基準電位との間に接続されても良い。
【００１８】
また、上記の発光ダイオード駆動装置において、前記発光ダイオードのカソード端子は基準電位に接続され、前記チョークコイルは、一端を前記発光ダイオードのアノード端子に接続され、前記整流ダイオードは、カソード端子を前記チョークコイルの他端に接続され、アノード端子を前記発光ダイオードのカソード端子に接続され、前記容量素子は前記発光ダイオードのアノード端子とカソード端子に接続され、前記スイッチング駆動回路は、電圧源と前記チョークコイルの他端との間に接続されても良い。発光ダイオードのカソード端子が基準電位に固定されることにより、アノード端子には発光ダイオードの順方向電圧以上の電圧は印加されないため、ＬＥＤ光源の取り外しや取替え時に安全に作業することができる。
【００１９】
前記発光ダイオードのカソード端子は前記整流ダイオードのアノード端子に接続され、
前記整流ダイオードのカソード端子は前記電圧源と前記チョークコイルの一端に接続され、前記チョークコイルの他端は前記発光ダイオードのアノード端子に接続され、前記容量素子は前記発光ダイオードのアノード端子とカソード端子に接続され、前記スイッチング駆動回路は、前記チョークコイルの他端と基準電位に接続されても良い。
【００２０】
上記のスイッチング駆動回路はスイッチング素子を有し、昇降圧コンバータを構成する。昇降圧型コンバータを用いることにより、電源電圧以上の電圧をＬＥＤ光源へ出力することが可能となる。上記のスイッチング駆動回路はスイッチング素子がオンの期間にチョークコイルに電流が流れ磁気エネルギーが蓄えられる。次にスイッチング素子がオフになると、チョークコイルに蓄えられた逆起電力は発光ダイオードと整流ダイオードに流れて、ＬＥＤ光源は発光する。そしてスイッチング素子がオフして電流遮断期間から電流流通期間に移行する際に発光ダイオードに電流変動が発生するが、この際に発生するノイズ電流は容量素子を充電するため、発光ダイオードには過渡的に過大な電流は流れない。また、スイッチング素子がオンして電流流通期間から電流遮断期間に移行する際には、整流ダイオードの逆回復期間の間に逆回復電流が整流ダイオードから発光ダイオードに流れる。しかし発光ダイオードの容量素子が並列接続されているため、過渡的な逆電流は容量素子に流れて発光ダイオードには流れない。その結果、ＬＥＤ光源に流れる電流波形にはノイズ電流が重畳しないため、ＬＥＤ光源から発生するノイズが減少し、電圧源に伝達される雑音端子電圧を低減できる。また、ＬＥＤ光源から発生するノイズを低減するために複雑な保護回路を必要としないため、簡易で小型化が可能な発光ダイオード駆動装置を実現できる。
【００２１】
前記発光ダイオードはアノード端子を基準電位に接続され、カソード端子を前記整流ダイオードのアノード端子に接続され、前記整流ダイオードのカソード端子は前記チョークコイルの一端に接続され、前記チョークコイルの他端は前記発光ダイオードのアノード端子に接続され、前記容量素子は前記発光ダイオードのアノード端子とカソード端子に接続され、前記スイッチング駆動回路は、電圧源と前記整流ダイオードのカソード端子との間に接続されてもよい。発光ダイオードのアノード端子が基準電位に固定されることにより、カソード端子には発光ダイオードの順方向電圧以上の電圧は印加されないため、ＬＥＤ光源の取り外しや取替え時に安全に作業することができる。
【００２２】
また前記容量素子は、少なくとも前記発光ダイオードの順方向電圧の総和以上の耐電圧を有し、少なくとも前記スイッチング素子がオン／オフする際に発生するノイズ電流を吸収するための静電容量値を有するとよい。より具体的には０．０１μＦ以上の静電容量値を有すると良い。このようにノイズ電流を吸収するための容量素子をＬＥＤ光源の両端子間に接続することにより、前記発光ダイオードにノイズ電流が流れることを防止できる。
【００２３】
また前記容量素子は、少なくとも前記発光ダイオードの順方向電圧の総和以上の耐電圧を有し、前記発光ダイオードに流れる電流の急激な増加／減少を抑制するために必要な充放電能力を備えているとよい。より具体的には１μＦ以上の静電容量値を有すると良い。
【００２４】
このような容量素子をＬＥＤ光源の両端子間に接続することにより、急激な増加電流が印加されても容量素子を充電するための電荷エネルギーに変換されるため、ＬＥＤ光源に流れる電流波形は曲線状の緩やかな増加波形になる。また急激な減少電流波形となっても、電荷エネルギーを蓄えていた容量素子が放電を開始するので、ＬＥＤ光源に流れる電流波形は曲線状の緩やかな減少波形になる。このようにＬＥＤ光源に流れる電流波形を安定化することができるので不要輻射ノイズが低減する。また急激な電流の増加減が無いのでＬＥＤ光源に印加される電気的なストレスが減少して、ＬＥＤ光源の長寿命化につながる。さらにＬＥＤ光源に流れる平均電流値はＬＥＤ光源に使用する発光ダイオードの定格電流値に近い値まで許容できる。
【００２５】
電圧源が交流電圧を出力する交流電源の場合は、前記交流電圧を整流する整流回路を更に有しても良い。また前記交流電源と前記整流回路の間に、少なくともリアクタンス素子と容量素子から成る雑音電圧低減回路を接続しても良い。前記整流回路の高電位側は整流後の入力電圧を平滑するための平滑コンデンサが接続されていてもよい。
【００２６】
リアクタンス素子と容量素子から成る雑音電圧低減回路はローパスフィルタを形成するのでスイッチング駆動回路のスイッチング素子がオン／オフする際に発生するスイッチングノイズを効率的に低減できる。また整流後の入力電圧を平滑する平滑コンデンサを接続することにより、スイッチング駆動回路は安定して動作することが可能となる。
【００２７】
前記スイッチング駆動回路は前記チョークコイルへエネルギーの増加／減少を決定するスイッチング素子と、前記整流回路の高電位側に一端を接続された定電流源と、前記定電流源の他端に接続され、前記定電流源の出力電圧が所定値以上であれば起動信号を出力し、前記定電流源の出力電圧が所定値未満であれば停止信号を出力するレギュレータと、前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記発光ダイオードに流れる電流が一定になるように、前記電流検出回路の出力信号に基づいて前記スイッチング素子を所定の発振周波数で断続的にオン／オフ制御する制御回路と、前記レギュレータからの起動信号及び停止信号に基づいて、前記制御回路の起動と停止を制御する起動／停止回路とを有しても良い。
【００２８】
前記レギュレータに一端を接続され、他端を前記整流回路の基準電位又は前記ダイオードのカソード端子と前記チョークコイルの接続点に接続されたコンデンサを更に有しても良い。
【００２９】
レギュレータを有することにより、制御回路の動作中の基準電圧を一定に保つことができ、スイッチング素子の安定した制御を実現できる。
【００３０】
また基準電圧が所定値よりも小さい間、制御回路はスイッチング素子のオン／オフ制御を実施しない。基準電圧が所定値に達してから制御回路が動作を開始するように制御するため、制御回路は安定した動作をすることが出来る。
【００３１】
前記整流回路の高電位側から出力された電圧を検出し、検出した電圧を所定値と比較することにより、前記発光ダイオードの発光または消光を制御する発光信号又は消光信号を出力する入力電圧検出回路を更に有し、前記起動／停止回路は、前記レギュレータが停止信号を出力している場合は前記停止信号を出力し、前記レギュレータが起動信号を出力している場合は、前記入力電圧検出回路の発光信号又は消光信号を出力する構成としても良い。
【００３２】
また前記入力電圧検出回路は、前記整流回路の出力電圧が直接、又は前記整流回路の高電位側と前記入力電圧検出回路の間に挿入された抵抗、又は前記整流回路の高電位側と低電位側に接続された複数の抵抗のうちの一箇所を介して印加され、直列に接続された複数の抵抗と、前記複数の抵抗によって分圧された直流電圧をプラス入力端子に入力され、基準となる入力基準電圧をマイナス入力端子に入力されるコンパレータと、を有しても良い。
【００３３】
以上のような構成にすることにより、交流電源の周波数の倍周期中（一般商用電源を使用した場合は１００Ｈｚ／１２０Ｈｚ）で、発光ダイオードを発光させる期間と消光させる期間を正確に規定できる。また、整流回路の高電位側と入力電圧検出回路の間に挿入された抵抗の抵抗値を変更したり、前記整流回路の高電位側と低電位側に接続された複数の抵抗値を変更することにより、整流回路の出力する電圧の変化に対して、スイッチング素子のオン／オフ制御が可能となる電圧レベルを任意に設定できる。また整流回路の高電位側に平滑コンデンサを使用して入力電圧を平滑した場合は、電源電圧の急激な変動により過大な電圧が印加された際に、スイッチング駆動回路やＬＥＤ光源を保護することが可能となる。これにより安全で複雑な光度調整が可能な、電力変換効率の高い発光ダイオード駆動装置を実現できる。
【００３４】
前記入力電圧検出回路は、前記整流回路の出力電圧が直接、又は前記整流回路の高電位側と前記入力電圧検出回路の間に挿入された抵抗、又は前記整流回路の高電位側と低電位側に接続された複数の抵抗のうちの一箇所を介して印加され、第１の分圧電圧及び前記第１の分圧電圧よりも低い第２の分圧電圧を出力する複数の抵抗と、前記第１の分圧電圧をプラス入力端子に入力し、基準となる入力基準電圧をマイナス入力端子に入力する第１のコンパレータと、前記第２の分圧電圧をマイナス入力端子に入力し、前記入力基準電圧をプラス入力端子に入力する第２のコンパレータと、前記第１及び第２のコンパレータの出力信号を入力するＡＮＤ回路と、を有しても良い。以上のような構成にすることにより、整流回路の出力する電圧の変化に対して、スイッチング素子のオン／オフ制御が可能となる電圧レベルの上限値と下限値を正確に設定できる。また、整流回路の高電位側と入力電圧検出回路の間に挿入された抵抗の抵抗値を変更したり、前記整流回路の高電位側と低電位側に接続された複数の抵抗値を変更することにより、整流回路の出力する電圧の変化に対して、スイッチング素子のオン／オフ制御が可能となる電圧レベルの上限値と下限値を任意に設定できる。また抵抗に高抵抗を使用することにより、入力電圧検出回路の抵抗による電力損失を少なくすることができる。また整流回路の高電位側に平滑コンデンサを使用して入力電圧を平滑した場合は、電源電圧の急激な変動によりスイッチング駆動回路が誤動作する前に安全にスイッチング駆動回路を停止することができる。
【００３５】
前記電流検出回路は、前記スイッチング素子のオン電圧を基準となる検出基準電圧と比較することにより前記スイッチング素子に流れる電流を検出しても良い。
【００３６】
これにより、電力損失を低減して、スイッチング素子の電流、すなわち発光ダイオードに流れる電流を検出することができる。
【００３７】
前記スイッチング駆動回路は、前記スイッチング素子の高電圧印加端子に一端を接続され、前記制御回路から前記スイッチング素子と同一の制御をされてスイッチング動作し、前記スイッチング素子に流れる電流よりも小さく、且つ前記スイッチング素子に流れる電流に対して一定の電流比の電流が流れる他のスイッチング素子と、前記他のスイッチング素子の他端と基準電位との間に直列接続された抵抗と、を更に有し、前記電流検出回路は、前記抵抗の両端電圧を基準となる検出基準電圧と比較することにより前記スイッチング素子の電流を検出しても良い。
【００３８】
この構成によれば、抵抗により直接大電流を検出しないため、電力損失を低減して、スイッチング素子の電流すなわち発光ダイオードに流れる電流のピーク値を検出できる。
【００３９】
前記電流検出回路に接続された外部検出端子を更に有し、前記外部検出端子に入力される前記検出基準電圧の値を変えることにより、前記スイッチング素子の断続的なオン・オフ制御におけるオン期間を変えて、前記発光ダイオードに流れる定電流レベルを調整しても良い。これにより、調光機能を有する発光ダイオード駆動装置を実現できる。
【００４０】
本発明の照明装置は請求項１から２０の何れかに記載の発光ダイオード駆動装置を備えていることを特徴とする。
【００４１】
この構成によれば、発光ダイオードへのノイズ電流の低減を図る保護回路とスイッチング駆動回路が一体となった駆動装置によって、発光ダイオードに流れるピーク電流値を制御でき、ＬＥＤが発生するノイズを低減し、ＬＥＤに流れる電流波形を安定化できるので、簡易な構成で電力損失の小さい照明装置を実現できる。
【００４２】
本発明の別の照明装置は、前記少なくとも１つ以上の発光ダイオードで構成されたＬＥＤ光源と前記ＬＥＤ光源の両端子間に並列に接続した容量素子でモジュールを形成し、前記発光ダイオード駆動装置の他の部分と脱着が可能としても良い。
【００４３】
この構成によれば、ＬＥＤ光源と容量素子をモジュール化しているので、ＬＥＤ光源が故障した場合にはＬＥＤ光源部だけを交換することができる。また発光ダイオード駆動装置とＬＥＤ光源の距離が離れている場合でも、ＬＥＤ光源に流れる電流波形を安定化できるので、安全な照明装置を実現できる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、複雑な保護回路を必要とすることなく、ＬＥＤ光源に流れる電流波形に重畳されるノイズ電流を低減することができる。また、ＬＥＤ光源に流れる電流波形を安定化させることが可能で、ＬＥＤ光源自体が発生する雑音端子電圧や不要輻射ノイズを低減する発光ダイオード駆動装置を実現できるという有利な効果が得られる。また簡易な構成でＬＥＤ光源に流れる電流のピーク値を制御でき、調光制御が可能な、高電力変換効率の発光ダイオード駆動装置、及びそれを用いた照明装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施形態について、図面を参照して説明する。
【００４６】
《第１の実施形態》
図１から図４を用いて、本発明の第１の実施形態の発光ダイオード駆動装置について説明する。図１に、第１の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す。第１の実施形態の発光ダイオード駆動装置は、１つ以上の発光ダイオードで構成されたＬＥＤ光源２と、発光ダイオード２ｎのカソード端子に一端を接続されたチョークコイル５、及びアノード端子をチョークコイル５の他端に接続され、カソード端子を直流電源１の高電位端子と発光ダイオード２ａのアノード端子とに接続された整流ダイオード４を有する。整流ダイオード４は、チョークコイル５に発生する逆起電力をＬＥＤ光源２に供給する。この整流ダイオード４には逆回復時間の短い（例えば１００ｎｓ以下である）高速整流ダイオード（ＦＲＤ，Ｆａｓｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｄｉｏｄｅ）を使用することが望ましい。またＬＥＤ光源２の両端子間には容量素子３が接続される。この容量素子３の定格電圧（耐電圧）はＬＥＤ光源２で使用している発光ダイオードの順方向電圧の合計値よりも高い必要がある。そして発光ダイオード２ａのアノード端子は、電圧源である直流電源１の高電位端子に接続される。ＬＥＤ光源２は、複数個の発光ダイオードが直列接続された発光ダイオード群である。しかし、発光ダイオードの数は図１に限定されず、１個以上の発光ダイオードであれば良い。
【００４７】
発光ダイオード駆動装置は、ＬＥＤ光源２に流れる電流を制御するスイッチング駆動回路８をさらに有する。スイッチング駆動回路８は、チョークコイル５に一端を接続され、他端を直流電源１の低電位端子に接続されて、直流電源１の出力電圧の印加／非印加を切り替えるスイッチング素子６、及びスイッチング素子６の制御端子に接続して、スイッチング素子６のオン／オフのタイミングを制御する制御回路ブロック７を有する。制御回路ブロック７は、スイッチング素子６に流れる電流を検出して、所定の発振周波数で断続的にスイッチング素子６のオン／オフを制御する。本実施形態ではスイッチング素子6としてＭＯＳＦＥＴを使用した場合を述べるが、スイッチング素子６はこれに限定されるものではなく、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ等、様々なデバイスを用いることができる。
【００４８】
次に、本実施形態の発光ダイオード駆動装置の動作を、図２を参照して説明する。
【００４９】
図２は本実施形態の発光ダイオード駆動装置のスイッチング素子６がオン／オフする際の各部の電圧、電流波形を示したものである。上から、スイッチング素子６の高電位側端子と基準電位間の電圧ＶDの波形、スイッチング素子６の高電位側端子を流れる電流ＩDの波形、整流ダイオード４に流れる電流IFRDの波形、チョークコイル５に流れる電流Icoilの波形、容量素子３に流れる電流ICの波形、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形をそれぞれ表している。尚この場合の容量素子３の静電容量は０．０１μＦ程度とする。また図２はスイッチング素子６のオン／オフのタイミングはいわゆる連続モード（continuance-mode）で動作している場合を表しているが、これに限定されるものではなく、非連続モード（non-continuance mode）で動作していてもよい。
【００５０】
制御回路ブロック７で決定された所望のタイミングに基づいてスイッチング素子６がオフからオンに移行すると、直流電源１の出力電圧ＶINが発光ダイオード２及びチョークコイル５に印加され、スイッチング素子６の電圧ＶDはスイッチング素子６のオン電圧Ｖｏｎまで低下する。そしてＬＥＤ光源２と容量素子３の並列接続回路とチョークコイル５を介してスイッチング素子６に電流が流れて、チョークコイル５には流れる電流に見合った磁気エネルギーが蓄積される。
【００５１】
スイッチング素子６がオンの間、ＬＥＤ光源２→チョークコイル５→スイッチング素子６の経路に電流が流れ、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形は、直流電源１の出力電圧とチョークコイル５のインダクタンス値Ｌで決定される、時間と共に増加する傾きを持った電流波形となる。
【００５２】
次にスイッチング素子６がオンからオフに移行すると、スイッチング素子６に流れていた電流が遮断され、チョークコイル５に蓄積された磁気エネルギーにより逆起電力が発生する。そして、チョークコイル５の両端子間はＬＥＤ光源２の順方向電圧ＶLEDと整流ダイオード４の順方向電圧ＶFの合計値（ＶLED+ＶF）の電位差が発生する。この結果、スイッチング素子６の電圧ＶDは電圧（ＶIN+ＶF）まで瞬時に上昇する。スイッチング素子６がオフの間はチョークコイル５の逆起電力により、チョークコイル５→整流ダイオード４→ＬＥＤ光源２→チョークコイル５の経路に電流が流れる。ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形は、整流ダイオード４の順方向電圧ＶFとＬＥＤ光源２の順方向電圧ＶLEDの合計電圧（ＶF＋ＶLED）とチョークコイル５のインダクタンス値Ｌで決定される、時間と共に減少する傾きをもった電流波形となる。
【００５３】
仮に、次にスイッチング素子６がオフからオンに移行するまでにチョークコイル５に蓄積された磁気エネルギーが全て放出されると、チョークコイル５に電流Icoilが流れない期間が発生して、非連続モードでの動作となる。
【００５４】
ここでスイッチング素子６がオフからオンに移行する際の電流波形に注目する。スイッチング素子６がオフの期間には、整流ダイオード４のアノード端子の電圧は（ＶIN+ＶF）で、カソード端子の電圧は（ＶIN）で両端子間には順方向の電圧ＶFが印加していたが、スイッチング素子６がオンに移行すると整流ダイオード４のアノード端子の電圧、即ちスイッチング素子６の電圧ＶDは（Ｖｏｎ）まで低下する。このため整流ダイオード４には逆方向電圧（ＶIN−Ｖｏｎ）が印加される。
【００５５】
整流ダイオードの一般特性として、順方向電圧が印加されていた状態から急激に逆方向電圧が印加されると、一定期間は逆方向の電流Irrが流れる。この逆方向に電流が流れている期間を「逆回復時間」、流れる電流を「逆回復電流」と呼び、高速整流ダイオードはこの逆回復時間が短い。図２ではマイナス方向に流れる電流として表わされ、スイッチング素子６に流れ込む。さらにチョークコイル５や発光ダイオード２自体が有する寄生容量（図示せず）を充放電するために、チョークコイル５には振動電流Ivib1が流れる。
【００５６】
この時、従来の発光ダイオード駆動装置のようにＬＥＤ光源２の両端子間に容量素子３が接続されていないと、上述のチョークコイル５による振動電流Ivib1がＬＥＤ光源２にも流れるため、ＬＥＤ光源２の電流波形に過渡的に過大な電流が重畳される。
【００５７】
しかし、本発明の実施形態のようにＬＥＤ光源２の両端子間に容量素子３が接続されていると、図２に示すように容量素子３に流れる電流が発生する。チョークコイル５に流れる振動電流Ivib1は容量素子３を充放電する。このため、容量素子３の電流波形ICには過渡的に過大な電流が重畳されるが、ＬＥＤ光源２の電流波形ＩLEDには過渡的に過大な電流が重畳されない。
【００５８】
スイッチング素子６がオフからオンに移行する際にチョークコイル５に発生する振動電流Ivib1を容量素子３で全て吸収するためには、チョークコイル５や発光ダイオード２自体が有する寄生容量を全て合計しても数百ｐＦ以下であるので、容量素子３は０．０１μＦ以上の静電容量を有していれば十分である。
【００５９】
次にスイッチング素子６がオンからオフに移行する際の電流波形に注目する。図３にスイッチング素子６がオンからオフに移行する際の各部の波形を示す。上から、スイッチング素子６の高電位側端子と基準電位間の電圧ＶDの波形、スイッチング素子６の高電位側端子を流れる電流ＩDの波形、整流ダイオード４に流れる電流IFRDの波形、チョークコイル５に流れる電流Icoilの波形をそれぞれ表している。なお電流ＩDの波形と電流IFRDの波形は同じ横軸上に表示している。スイッチング素子６の電圧ＶDは、（Ｖｏｎ）から（ＶIN+ＶF）までｔｒの時間をかけて変動する。それに伴いスイッチング素子６に流れる電流ＩDは急激に減少する。一方整流ダイオードに流れる電流IFRDはスイッチング素子６に流れる電流ＩDの減少に対応して略正反対に急激に増加する。その結果、チョークコイル５に流れる電流Icoilは電流ＩDと電流IFRDが交差する点でＩD波形からIFRDに乗り換えたような波形となり、その後チョークコイル５の振動電流が重畳されつつ、時間と共に減少する一定の傾きをもった電流波形となる。
【００６０】
このようにスイッチング素子６に流れる急激に減少する電流波形とチョークコイル５に生じた逆起電力により整流ダイオード４に流れる急激に上昇する電流波形が交差するまでに時間的な遅延が生じ、さらにチョークコイル５による振動電流が重畳されるため、チョークコイル５に流れる電流波形は過渡的に減少／増加する大きな振動電流Ivib2が重畳される。
【００６１】
ところで容量素子３にはスイッチング素子６がオンしている期間に電荷エネルギーが蓄積されている。そこでチョークコイル５に発生した振動電流は容量素子３に蓄積された電荷エネルギーから供給される。また容量素子３に蓄積された電荷エネルギーが十分でない場合でも、容量素子３は直流電源１から更に充電するので、容量素子３の電流波形ICには過渡的に振動電流Ivib2が重畳されるが、ＬＥＤ光源２の電流波形ＩLEDには過渡的な振動電流は重畳されない。
【００６２】
本実施形態のようにＬＥＤ光源２の両端子間に容量素子３を接続すれば、スイッチング素子５がオン／オフする際に発生するノイズ電流は容量素子３が吸収するため、ＬＥＤ光源２に過渡的に振動電流が重畳されることは無く、また過大な電流が流れることはない。
【００６３】
また容量素子３の静電容量を増やすと、容量素子３の電流波形ICとＬＥＤ光源２の電流波形ＩLEDは図４（ａ）のように変化する。図４（ａ）のスイッチング素子６の高電位側端子と基準電位間の電圧ＶDの波形、スイッチング素子６の高電位側端子を流れる電流ＩDの波形、整流ダイオード４に流れる電流IFRDの波形、チョークコイル５に流れる電流Icoilの波形は図２と同一の波形であるが、容量素子３に流れる電流ICの波形、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形は図２と異なる。
【００６４】
スイッチング素子６がオンしている期間にチョークコイル５とスイッチング素子６に流れる電流IcoilとＩDは時間と共に増加する一定の傾きを持った波形となるが、これらの電流は容量素子３を充電しながら流れるため、ＬＥＤ光源２には差分の電流が流れる。即ちスイッチング素子６がオンしている期間にＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDは次式で示される。
ＩLED＝Icoil−IC
容量素子３の静電容量値が大きいほど容量素子３に蓄積できる電荷エネルギーは大きくなる。その結果、容量素子３に流れる電流ICの増加分は大きくなり、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの増加分は少なくなる。その結果、ＩLEDの電流波形は、電流ICがマイナス方向からプラス方向に流れる時に最小値となり、その後は緩やかに増加する波形となる。
【００６５】
また、スイッチング素子６がオフしている期間にチョークコイル５と整流ダイオード４に流れる電流IcoilとIFRDは時間と共に減少する一定の傾きを持った波形となる。一方容量素子３に蓄積されていた電荷エネルギーが残存していた場合は放電を開始するので、電流ICは徐々に減少していき、遂には図１の矢印とは逆方向に電流が流れる。ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDは、IFRDとICの差分となるので、徐々に増加していき電流ICがプラス方向からマイナス方向に流れる時に最大値となり、その後はIFRDよりも高い電流を保ちつつ徐々に減少する波形となる。
【００６６】
次に容量素子３の静電容量を十分大きくした（例えば１０μＦ以上）場合の、各部の波形を図４（ｂ）に示す。この場合、スイッチング素子６の高電位側端子と基準電位間の電圧ＶDの波形、スイッチング素子６の高電位側端子を流れる電流ＩDの波形、整流ダイオード４に流れる電流IFRDの波形、チョークコイル５に流れる電流Icoilの波形は図２と同一の波形であるが、容量素子３に流れる電流ICの波形、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形がさらに変化する。チョークコイル５に流れる電流Icoilのピーク値をIPL、ボトム値をIBLとすると、リップル電流幅ΔILは次式で表せる。
ΔIL＝IPL−IBL
また容量素子３に流れる電流ICのピーク値をIPC、ボトム値をIBCとすると、リップル電流幅ΔICは次式で表せる。
ΔIC＝IPC−IBC
容量素子３の静電容量を大きくするとスイッチング素子６がオンしている期間に蓄積できる電荷エネルギーが増大する。またスイッチング素子６がオフしている期間に放電できる電荷エネルギーも増大する。容量素子３の充放電能力が十分であると、チョークコイル５に流れる電流Icoilのリップル電流幅ΔILと容量素子３に流れる電流ICのリップル電流幅ΔICは略同一となり、またチョークコイル５に流れる電流Icoilと容量素子３に流れる電流ICの電流波形の傾きも略同一となる。その結果、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形は平坦化される。
【００６７】
図５（ａ）と図５（ｂ）は容量素子３の静電容量を変更した場合の容量素子３に流れる電流ICの波形とＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形の変化の様子を示したオシロスコープ波形である。図５（ａ）は１μＦの容量素子３を接続した場合、図５（ｂ）は１０μＦの容量素子３を接続した場合の波形であり、共に上からスイッチング素子６の高電位側端子と基準電位間の電圧ＶDの波形、チョークコイル５に流れる電流Icoilの波形、容量素子３に流れる電流ICの波形、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形を示す。電圧ＶDの波形の表示は２００Ｖ／ｄｉｖで、電流Icoilの波形、電流ICの波形及び電流ＩLEDの波形の表示は全て２００ｍＡ／ｄｉｖである。横軸は時間を示し、２０μｓ／ｄｉｖである。図４（ａ）及び図４（ｂ）と同様の傾向の波形となっているのが分かる。
【００６８】
ここで、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形を平坦化するために必要な容量素子３の静電容量は一律に決定されない。ＬＥＤ光源２の接続個数、チョークコイル５のインダクタンス値、スイッチング素子６のオン抵抗、スイッチング周波数等の条件により、チョークコイル５に流れる電流Icoilが異なるからである。ただし、ＬＥＤ光源を安定に点灯させるためにはＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形を完全に平坦にする必要は無い。
【００６９】
さらにＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形を平坦化することにより、以下の別の効果が得られる。従来の発光ダイオード駆動装置では発光ダイオードの定格電流値以下の値でスイッチング素子に流れる電流を検出してスイッチング素子をオフさせる必要があった。ＬＥＤ光源に流れる電流波形はスイッチング素子が検出した電流値がピーク値となる脈流波形であるため、ＬＥＤ光源に流れる平均電流値はピーク値からリップル電流幅の１／２だけ低い値になる。すなわち、本来ＬＥＤ光源に流すことができる電流値よりも低い値になってしまう。しかし本発明の実施形態の発光ダイオード駆動装置の場合、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形は略平坦化することが可能なので、発光ダイオードの定格電流値以上の値でスイッチング素子に流れる電流を検出してスイッチング素子をオフさせても、発光ダイオードには定格電流値以上の電流が流れる心配がない。その結果、ＬＥＤ光源に流れる平均電流値は発光ダイオードの定格電流値付近まで上げることができるので、ＬＥＤ光源の能力を最大限に発揮することが可能となる。
【００７０】
なお本実施形態の図１においては、電圧源としての直流電源１を使用したが、これに限定されるものではなく、交流電源と交流電圧を整流する整流回路を使用してもよい。
【００７１】
また交流電源と整流回路の間に、少なくともリアクタンス素子と容量素子から成る雑音電圧低減回路を接続しても良い。また整流回路の高電位側は整流後の入力電圧を平滑するための平滑コンデンサが接続されていてもよい。
【００７２】
リアクタンス素子と容量素子から成る雑音電圧低減回路はローパスフィルタを形成するのでスイッチング駆動回路のスイッチング素子がオン／オフする際に発生するスイッチングノイズを効率的に低減できる。また整流後の入力電圧を平滑する平滑コンデンサを接続することにより、スイッチング駆動回路は安定して動作することが可能となる。これらの効果は以降に示す実施の形態においても同様である。
【００７３】
《第２の実施形態》
図６を用いて、本発明の第２の実施形態の発光ダイオード駆動装置について説明する。本発明の第２の実施形態の発光ダイオード駆動装置に含まれる構成要素は、第１の実施形態の発光ダイオード駆動装置に含まれる構成要素と同一であるが、各構成要素の接続関係が以下のように異なる。以降の説明において、同様の構成要素については同一の符号を付して説明は省略する。
【００７４】
本実施形態のスイッチング駆動回路８のスイッチング素子６の高電位側端子は直流電源１の高電位側端子に接続され、低電位側端子はチョークコイル５の一端に接続される。チョークコイル５の他端は発光ダイオード２ａのアノード端子に接続される。整流ダイオード４はカソード端子をスイッチング素子６の低電位側端子とチョークコイル５に接続され、アノード端子を発光ダイオード２ｎのカソード端子に接続される。発光ダイオード２ｎのカソード端子と整流ダイオード４のアノード端子は、直流電源１の低電位側端子に接続される。そしてＬＥＤ光源２の両端子間には容量素子３が接続される。
【００７５】
次に、本実施形態の発光ダイオード駆動装置の動作を説明する。制御回路ブロック７で決定された所望のタイミングに基づいてスイッチング素子６がオフからオンに移行すると、直流電源１の出力電圧ＶINが発光ダイオード２及びチョークコイル５に印加され、スイッチング素子６の低電位側端子と基準電位間の電圧を電圧Ｖｓとすると、スイッチング素子６のオン電圧Ｖｏｎだけ低い電圧となる。即ち電圧Ｖｓの電位は（ＶIN−Ｖｏｎ）となる。そしてスイッチング素子６に流れた電流はチョークコイル５を介してＬＥＤ光源２と容量素子３の並列接続回路に流れ、チョークコイル５には流れる電流に見合った磁気エネルギーが蓄積される。
【００７６】
スイッチング素子６がオンの間、スイッチング素子６→チョークコイル５→ＬＥＤ光源２の経路に電流が流れ、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形は、直流電源１の出力電圧とチョークコイル５のインダクタンス値Ｌで決定される、時間と共に増加する傾きを持った電流波形となる。
【００７７】
次にスイッチング素子６がオンからオフに移行すると、直流電源１の出力電圧ＶINの印加が遮断され、スイッチング素子６に流れていた電流が遮断されるので、チョークコイル５に蓄積された磁気エネルギーにより逆起電力が発生する。そして、チョークコイル５の両端子間はＬＥＤ光源２の順方向電圧ＶLEDと整流ダイオード４の順方向電圧ＶFの合計値（ＶLED+ＶF）の電位差が発生する。この結果、スイッチング素子６の電圧ＶDの電位は（−ＶF）となる。
【００７８】
スイッチング素子６がオフの間はチョークコイル５の逆起電力により、チョークコイル５→ＬＥＤ光源２→整流ダイオード４→チョークコイル５の経路に電流が流れる。ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形は、整流ダイオード４の順方向電圧ＶFとＬＥＤ光源２の順方向電圧ＶLEDの合計電圧（ＶF＋ＶLED）とチョークコイル５のインダクタンス値Ｌで決定される、時間と共に減少する傾きをもった電流波形となる。
【００７９】
発光ダイオード２ｎのカソード端子は直流電源１の低電位側端子に接続されており、常に基準電位である。
【００８０】
以上のように、スイッチング素子６、チョークコイル５、ＬＥＤ光源２に流れる電流波形は図２の第１の実施形態の場合と同様の波形となる。また容量素子３に流れる電流波形も同様であり、第１の実施形態の場合と同一の効果が期待できる。
【００８１】
さらに本実施形態では、ＬＥＤ光源２がスイッチング駆動回路８の低電位側と直流電源１の基準電位との間に接続されているため、発光ダイオード２ｎのカソード端子の電圧は基準電位に固定される。発光ダイオード２ａのアノード端子には、ＬＥＤ光源２の順方向電圧ＶLED以上の電圧が印加されないため、発光ダイオードの取り外し、取替え時に安全に作業することができる。
【００８２】
《第３の実施形態》
図７から図９を用いて、本発明の第３の実施形態の発光ダイオード駆動装置について説明する。図７に、第３の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す。
【００８３】
第３の実施形態の発光ダイオード駆動装置は、第１の実施形態と比較して以下の点が異なる。直流電源１の基準電位にスイッチング駆動回路８のスイッチング素子６の低電位側端子が接続され、スイッチング素子６の高電位側端子がチョークコイル５の一端に接続されるのは第１の実施形態と同様であるが、チョークコイル５の他端は直流電源１の高電位側端子に接続される。そしてスイッチング素子６の高電位側端子とチョークコイル５の一端に発光ダイオード２ａのアノード端子が接続され、発光ダイオード２ｎのカソード端子に整流ダイオード４のアノード端子が接続され、整流ダイオード４のカソード端子は直流電源１の高電位側端子に接続される。そしてＬＥＤ光源２の両端子間には容量素子３が接続される。なお、ＬＥＤ光源２と容量素子３の並列回路部と整流ダイオード４の直列接続順序が逆でも同様の効果が得られる。
【００８４】
次に、本実施形態の発光ダイオード駆動装置の動作を、図８を参照して説明する。
【００８５】
図８は本実施形態の発光ダイオード駆動装置のスイッチング素子６がオン／オフする際の各部の電流波形を示したものである。上から、スイッチング素子６の高電位側端子と基準電位間の電圧ＶDの波形、スイッチング素子６の高電位側端子を流れる電流ＩDの波形、整流ダイオード４に流れる電流IFRDの波形、チョークコイル５に流れる電流Icoilの波形、容量素子３に流れる電流ICの波形、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形をそれぞれ表している。第１の実施形態の図２と比較すると、スイッチング素子６に流れる電流ＩDの波形、整流ダイオード４に流れる電流IFRDの波形、チョークコイル５に流れる電流Icoilの波形は同様の波形となるが、スイッチング素子６の高電位側端子と基準電位間の電圧ＶDの波形、容量素子３に流れる電流ICの波形、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形は大きく異なる。尚、図８の容量素子３の静電容量は１μＦ程度とする。
【００８６】
制御回路ブロック７で決定された所望のタイミングに基づいてスイッチング素子６がオフからオンに移行すると、直流電源１の出力電圧ＶINがチョークコイル５に印加されスイッチング素子６の電圧ＶDはスイッチング素子６のオン電圧Ｖｏｎまで低下する。そしてチョークコイル５を介してスイッチング素子６に電流が流れて、チョークコイル５には流れる電流に見合った磁気エネルギーが蓄積される。スイッチング素子６がオンの間、チョークコイル５とスイッチング素子６に流れる電流波形は直流電源１の出力電圧とチョークコイル５のインダクタンス値Ｌで決定される、時間と共に増加する傾きを持った電流波形となる。
【００８７】
次にスイッチング素子６がオンからオフに移行すると、スイッチング素子６に流れていた電流が遮断され、チョークコイル５に蓄積された磁気エネルギーにより逆起電力が発生する。そして、チョークコイル５の両端子間はＬＥＤ光源２の順方向電圧ＶLEDと整流ダイオード４の順方向電圧ＶFの合計値（ＶLED+ＶF）の電位差が発生する。この結果、スイッチング素子６の電圧ＶDは電圧（ＶIN+ＶLED+ＶF）まで瞬時に上昇する。スイッチング素子６がオフの間はチョークコイル５の逆起電力により、チョークコイル５→ＬＥＤ光源２→整流ダイオード４→チョークコイル５の経路に電流が流れる。ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形は、ＬＥＤ光源２の順方向電圧ＶLEDと整流ダイオード４の順方向電圧ＶFの合計電圧（ＶLED＋ＶF）とチョークコイル５のインダクタンス値Ｌで決定される、時間と共に減少する傾きをもった電流波形となる。
【００８８】
ここでスイッチング素子６がオンからオフに移行する際の電流波形に注目する。第１の実施の形態の場合と同様に、チョークコイル５に流れる電流Icoilは、スイッチング素子６に流れる急激に減少する電流波形とチョークコイル５に生じた逆起電力により整流ダイオード４に流れる急激に上昇する電流波形が交差するまでに時間的な遅延が生じたために発生する過渡的に減少／増加する波形と、チョークコイル５による振動電流が重畳される。従来の発光ダイオード駆動装置の場合、ＬＥＤ光源２と整流ダイオード４にはチョークコイル５による振動電流Ｉvib2'が重畳される。しかし、本発明の実施形態のようにＬＥＤ光源２の両端子間に容量素子３が接続されていると、チョークコイル５の逆起電力は容量素子３を充電して電荷エネルギーとして蓄積される。またチョークコイル５の振動電流Ｉvib2’は容量素子３に流れる。そのため、スイッチング素子６がオンからオフに移行した直後の急激な電流変化は容量素子３を介して整流ダイオードに流れる。その後、逆起電力はチョークコイル４→ＬＥＤ光源２→整流ダイオード４→チョークコイル４の閉ループで消費されるので増加しない。そのため容量素子は蓄積された電荷エネルギーを放電する。これらの結果、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形はチョークコイル５に流れる電流Icoilから容量素子３に流れる電流ICを引いた電流波形となるので、急激な増加波形やノイズ電流が重畳されない。なお、整流ダイオード４に流れる電流ＩFRDは容量素子３に流れる電流ICとＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの合成波形となるので、急激な電流変動と振動電流Ｉvib2’が重畳される。
【００８９】
次にスイッチング素子６がオフからオンに移行する際の電流波形に注目する。図９にスイッチング素子６がオフからオンに移行する際の各部の電圧及び電流波形を示す。上から、スイッチング素子６の高電位側端子と基準電位間の電圧ＶDの波形、スイッチング素子６の高電位側端子を流れる電流ＩDの波形、整流ダイオード４に流れる電流IFRDの波形である。
【００９０】
スイッチング素子６がオフの期間には、逆起電力によりチョークコイル５の両端子間は（ＶLED+ＶF）の電位差が発生する。そのため整流ダイオード４のアノード端子の電圧は（ＶIN+ＶF）で、カソード端子の電圧は（ＶIN）で両端子間には順方向の電圧ＶFが印加されていたが、スイッチング素子６がオンに移行すると発光ダイオード２ａのアノード端子、即ちスイッチング素子６の電圧ＶDは（Ｖｏｎ）まで低下する。このため整流ダイオード４とＬＥＤ光源２の直列回路には逆方向電圧（ＶIN−Ｖｏｎ）が印加される。
【００９１】
整流ダイオード４は順方向電圧が印加されていた状態から急激に逆方向電圧が印加されるので、第１の実施形態と同様に一定期間ｔrrの間に逆回復電流Irrが流れる。図９では整流ダイオードに流れる電流ＩFRDの波形が急激に変化してから回復するまでの期間をｔrr’、その期間に流れる電流値をＩrr’として示す。従来の発光ダイオード駆動装置の場合、逆回復電流Irrが流れる経路は整流ダイオード→ＬＥＤ光源２→スイッチング素子６となり、スイッチング素子６に過渡的に過大な電流が重畳される。
【００９２】
ところで発光ダイオードに逆方向の電流が流れるのは一部の市販製品を除き許容されておらず、一般的に好ましくない。しかし、本発明の実施形態のようにＬＥＤ光源２の両端子間に容量素子３が接続されていると、整流ダイオード４に流れる急激に変化する電流Irr’は容量素子３を充放電する。このため、容量素子３の電流波形ICには過渡的に過大な電流が重畳されるが、ＬＥＤ光源２の電流波形ＩLEDには過渡的に過大な電流が重畳されない。
【００９３】
容量素子３はスイッチング素子６がオンからオフに移行する際に発生する急激な電流Irr’と振動電流Ｉvib2’を吸収するために十分な静電容量値を必要とする。またＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形の安定化のためには、スイッチング素子６がオンしている期間もＬＥＤ光源２の順方向電圧「ＶLED」が印加されている必要があり、この期間に放電し続けることができるだけの静電容量値を必要とする。
【００９４】
本実施形態のようにＬＥＤ光源２の両端子間に容量素子３を接続すれば、スイッチング素子５がオン／オフする際に発生するノイズ電流は容量素子３が吸収するため、ＬＥＤ光源２に過渡的に振動電流が重畳されることは無く、また過大な電流が流れることはない。また容量素子３の静電容量値を十分大きくすることにより、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形を安定化することができる。また本実施形態のスイッチング駆動回路は昇降圧コンバータを構成する。昇降圧型コンバータを用いることにより、電源電圧以上の電圧をＬＥＤ光源へ出力することが可能となる。
【００９５】
《第４の実施形態》
図１０を用いて、本発明の第４の実施形態の発光ダイオード駆動装置について説明する。図１０に、第４の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す。第４の実施形態の発光ダイオード駆動装置に含まれる構成要素は、第３の実施形態の発光ダイオード駆動装置に含まれる構成要素と同一であるが、各構成要素の接続関係が以下のように異なる。
【００９６】
本実施形態のスイッチング駆動回路８のスイッチング素子６の高電位側端子は直流電源１の高電位側端子に接続され、低電位側端子はチョークコイル５の一端に接続される。チョークコイル５の他端は直流電源１の基準電位に接続される。発光ダイオード２ａのアノード端子は直流電源１の基準電位に接続され、発光ダイオード２ｎのカソード端子に整流ダイオード４のアノード端子が接続され、整流ダイオード４のカソード端子はスイッチング素子６の低電位側端子とチョークコイル５の一端に接続される。そしてＬＥＤ光源２の両端子間には容量素子３が接続される。なお、ＬＥＤ光源２と容量素子３の並列回路部と整流ダイオード４の直列接続順序が逆でも同様の効果が得られる。
【００９７】
本実施形態の発光ダイオード駆動装置は第３の実施形態と比較してスイッチング駆動回路８の接続位置が異なるだけで、スイッチング素子６、チョークコイル５、ＬＥＤ光源２、容量素子３に流れる電流波形は第３の実施形態の場合と同様の波形となり、第3の実施形態の場合と同一の効果が期待できる。さらに本実施形態では、ＬＥＤ光源２がスイッチング駆動回路８の低電位側と直流電源１の基準電位との間に接続されているため、発光ダイオード２ａのアノード端子の電圧は基準電位に固定される。発光ダイオード２ｎのカソード端子には、ＬＥＤ光源２の順方向電圧ＶLED以上の電圧が印加されないため、発光ダイオードの取り外し、取替え時に安全に作業することができる。
【００９８】
《第５の実施形態》
図１１及び図１２を用いて、本発明の第５の実施形態の発光ダイオード駆動装置について説明する。図１１に、第5の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す。第５の実施形態は、第１の実施形態の制御回路ブロック７の一例を具体的に示すものである。
【００９９】
また、第５の実施形態における電圧源は第１の実施形態と異なり、交流電圧を発生する交流電源１０を用い、交流電源１０に整流回路９が接続される。整流回路９は、本実施形態において全波整流回路であり、全波整流した直流電圧ＶINを出力する。整流回路９の高電位側は、スイッチング駆動回路８の入力端子ＩＮと発光ダイオード２ａのアノード端子と整流ダイオード４のカソード端子及び容量素子３の一端に接続され、整流回路９の低電位側はスイッチング駆動回路８の低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥに接続される。
【０１００】
本実施形態のスイッチング駆動回路８は、入力端子ＩＮ、高電位側端子ＤＲＮ、低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥ、及び基準電圧端子ＶＣＣを有する。入力端子ＩＮは、整流回路９の高電位側に接続され、直流電圧ＶINを印加される。高電位側端子ＤＲＮは、チョークコイル５と整流ダイオード４のアノード端子の接続点に接続される。低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥは、制御回路ブロック７のグランド端子ＧＮＤと接続されてグランド電位（基準電位）となる。本実施形態の発光ダイオード駆動装置において、基準電圧端子ＶＣＣと低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥとの間にコンデンサ２５が接続される。
【０１０１】
スイッチング駆動回路８は、スイッチング素子６と制御回路ブロック７とを有する。スイッチング素子６は、高電位側端子ＤＲＮと低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥとの間に接続される。スイッチング素子６の制御端子は、制御回路ブロック７の出力端子ＧＡＴＥに接続される。
【０１０２】
本実施形態の制御回路ブロック７は、直流電圧ＶINを入力し一定の基準電圧ＶCCを出力するための定電流源１４及びレギュレータ１９、スイッチング素子６に流れる電流を検出する電流検出回路１２、基準電圧ＶCCを印加されて駆動し、電流検出回路１２の出力に基づいてスイッチング素子６のオン／オフを制御する制御回路５０、並びに、直流電圧ＶINに基づいて制御回路５０の動作を制限する入力電圧検出回路１８及び起動／停止回路１１を有する。制御回路ブロック７は、さらにスイッチング駆動回路８の入力端子ＩＮに接続された入力端子ＶＪを有する。
【０１０３】
定電流源１４は入力端子ＶＪとレギュレータ１９の一端との間に接続される。なお、定電流源１４に接続される入力端子ＶＪは、スイッチング駆動回路８の入力端子ＩＮの代わりに高電位側端子ＤＲＮに接続されても良い。定電流源１４は電圧ＶJをレギュレータ１９に出力する。
【０１０４】
レギュレータ１９の他端は基準電圧端子ＶＣＣに接続され、基準電圧端子ＶＣＣに基準電圧Ｖｃｃを出力する。レギュレータ１９は、電圧ＶJを所定の電圧値である起動電圧（図１２の起動電圧ＶCC0）と比較して、電圧ＶJが起動電圧より小さければ電圧ＶJをそのまま基準電圧Ｖｃｃとして出力し、電圧ＶJが起動電圧ＶCC0以上であれば一定の電圧値ＶCC0の基準電圧Ｖｃｃを出力する。基準電圧Ｖｃｃはコンデンサ２５に蓄積される。制御回路ブロック７の内部回路は、基準電圧Ｖｃｃが電圧値ＶCC0に達すると動作を開始する。
【０１０５】
さらに、レギュレータ１９は電圧ＶJが起動電圧ＶCC0よりも小さければ、停止信号であるロウ（Ｌ）信号を起動／停止回路１１に出力し、起動／停止回路１１がスイッチング素子６のオン／オフ制御を開始しないように制御する。また、レギュレータ１９は電圧ＶJが起動電圧ＶCC0以上であれば、起動信号であるハイ（Ｈ）信号を起動／停止回路１１に出力し、起動／停止回路１１がスイッチング素子６のオン／オフ制御を開始するように制御する。
【０１０６】
制御回路ブロック７は、さらにグランド電位となるグランド端子ＧＮＤを有する。グランド端子ＧＮＤは、スイッチング駆動回路８の低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥに接続される。
【０１０７】
入力電圧検出回路１８は、入力端子ＩＮとグランド端子ＧＮＤとの間に直列に接続された抵抗１５及び抵抗１６と、抵抗１５及び抵抗１６の中間接続点の電圧を所定値である入力基準電圧Ｖｓｔと比較するコンパレータ１７とを有する。抵抗１５及び抵抗１６は、入力端子ＩＮに入力された直流電圧ＶINを分圧し、分圧電圧ＶIN18を出力する。コンパレータ１７のプラス入力端子は、抵抗１５及び抵抗１６の中間接続点に接続されて、分圧電圧ＶIN18を入力する。コンパレータ１７のマイナス入力端子は、入力基準電圧Ｖｓｔを入力する。コンパレータ１７は分圧電圧ＶIN18が入力基準電圧Ｖｓｔより小さければロウ（Ｌ）信号を出力し、分圧電圧ＶIN18が入力基準電圧Ｖｓｔ以上であればハイ（Ｈ）信号を出力する。入力電圧検出回路１８の出力するロウ信号は、発光ダイオード２ｎを消光させるための消光信号であり、ハイ信号は発光ダイオード２ｎを発光させるための発光信号である。コンパレータ１７の出力端子は起動／停止回路１１に接続される。
【０１０８】
起動／停止回路１１は、レギュレータ１９と入力電圧検出回路１８のコンパレータ１７の出力端子から出力される信号を入力する。起動／停止回路１１の出力は、制御回路５０のＡＮＤ回路２０に接続される。起動／停止回路１１は、レギュレータ１９から停止信号を入力している間は停止信号をＡＮＤ回路２０に出力し、レギュレータ１９から起動信号を入力している間は入力電圧検出回路１８の発光信号又は消光信号をＡＮＤ回路２０に出力する。すなわち、起動／停止回路１１は、レギュレータ１９と入力電圧検出回路１８から入力された信号が両方ハイ信号のときにハイ信号を出力し、入力された信号のいずれかがロウ信号であればロウ信号を出力する。
【０１０９】
電流検出回路１２は、プラス入力端子を高電位側端子ＤＲＮに接続されて、スイッチング素子６のオン電圧Ｖｏｎを入力し、マイナス入力端子に基準となる検出基準電圧Ｖｓｎを入力するコンパレータである。電流検出回路１２は、オン電圧Ｖｏｎが検出基準電圧Ｖｓｎよりも小さければロウ信号を出力し、オン電圧Ｖｏｎが検出基準電圧Ｖｓｎ以上であればハイ信号を出力する。スイッチング素子６のオン電圧Ｖｏｎを電流検出回路１２の検出基準電圧Ｖｓｎと比較することにより、スイッチング素子６に流れる電流ＩDは検出される。
【０１１０】
制御回路５０は、発振器１３、ＡＮＤ回路２０及び２４、ＯＲ回路２３、ＲＳフリップフロップ回路２２、及びオン時ブランキングパルス発生器２１を有する。
【０１１１】
発振器１３は、マックスデューティ信号ＭＸＤＴＹとクロック信号ＣＬＫとを出力する。スイッチング素子６の発振周波数及びＭＡＸオンデューティーは、発振器１３のクロック信号ＣＬＫ及びマックスデューティ信号ＭＸＤＴＹにより規定される。
【０１１２】
ＡＮＤ回路２４の入力端子は、電流検出回路１２の出力端子とオン時ブランキングパルス発生器２１の出力端子に接続され、ＡＮＤ回路２４の出力端子はＯＲ回路２３の一方の入力端子に接続される。
【０１１３】
ＯＲ回路２３の他方の入力端子には、発振器１３のマックスデューティ信号ＭＸＤＴＹの反転信号が入力される。
【０１１４】
ＲＳフリップフロップ回路２２は、リセット信号端子ＲをＯＲ回路２３の出力端子に接続され、セット信号端子Ｓに発振器１３のクロック信号ＣＬＫを入力される。
【０１１５】
ＡＮＤ回路２０の入力端子は、起動／停止回路１１と、発振器１３のマックスデューティ信号ＭＸＤＴＹを出力する出力端子と、ＲＳフリップフロップ回路２２の出力端子Ｑに接続される。
【０１１６】
制御回路ブロック７は、スイッチング素子６の制御端子に接続される出力端子ＧＡＴＥを有し、ＡＮＤ回路２０の出力端子が出力端子ＧＡＴＥに接続される。
【０１１７】
オン時ブランキングパルス発生器２１は、一端をＡＮＤ回路２０と出力端子ＧＡＴＥとの接続点に接続される。オン時ブランキングパルス発生器２１は、ＡＮＤ回路２０の出力信号を入力し、スイッチング素子６がオフからオンに切り替わってからある一定の時間（例えば数百ｎｓｅｃ）ロウ信号を出力する。オン時ブランキングパルス発生器２１は、それ以外はハイ信号を出力する。本実施形態は、オン時ブランキングパルス発生器２１の出力信号と電流検出回路１２の出力信号をＡＮＤ回路２４に入力することで、スイッチング素子６のオフ状態からオン状態に移行するときに発生するリンギングによるスイッチング素子６のオン／オフ制御の誤動作を防いでいる。
【０１１８】
次に、図１２を用いて、本実施形態の発光ダイオード駆動装置の動作を説明する。図１２は本実施形態の発光ダイオード駆動装置における、整流回路９の出力する直流電圧ＶINの波形と、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形と、基準電圧ＶCCの波形を示した図である。図１２の横軸は、時間である。整流回路９の出力する直流電圧ＶINは、図１２のように交流電圧を全波整流した波形となる。
【０１１９】
直流電圧ＶINが入力端子ＩＮを介して入力端子ＶＪに印加されると、定電流源１４の出力する電圧ＶJは電圧ＶINの上昇とともに上昇する。電圧ＶJが上昇すると、レギュレータ１９により基準電圧Ｖｃｃは上昇する。基準電圧Ｖｃｃが起動電圧ＶCC0に達するまでの間、レギュレータ１９は停止信号であるロウ信号を起動／停止回路１１に出力しているため、スイッチング素子６のオン／オフ制御は行われない（停止期間Ｔ３）。
【０１２０】
電圧ＶJが起動電圧ＶCC0に達すると、レギュレータ１９は電圧値ＶCC0の基準電圧Ｖｃｃを出力し、制御回路ブロック７の内部回路は動作を開始する（起動期間Ｔ４）。発振器１３はマックスデューティ信号ＭＸＤＴＹとクロック信号ＣＬＫの出力を開始する。レギュレータ１９は起動信号であるハイ信号を起動／停止回路１１に出力する。これによりスイッチング素子６の制御が開始される。すなわち起動／停止回路１１は入力電圧検出回路１８から出力される発光信号又は消光信号に基づいて、発光ダイオード２ｎの発光期間Ｔ１又は消光期間Ｔ２を制御する。
【０１２１】
入力電圧検出回路１８のコンパレータ１７は分圧電圧ＶIN18が入力基準電圧Ｖｓｔに達すると、起動／停止回路１１に発光信号としてハイ信号を出力し、起動／停止回路１１はハイ信号をＡＮＤ回路２０に出力する（発光期間Ｔ１）。これにより、制御回路５０によるスイッチング素子６のオン・オフが制御され、発光ダイオード２ｎは発光する。
【０１２２】
本実施形態において、電圧ＶJが電圧値ＶCC0に達する時の電圧ＶINの電圧値ＶIN2よりも分圧電圧ＶIN18が基準電圧Ｖｓｔに達する時の電圧ＶINの電圧値ＶIN1のほうが高くなるように設定する。
【０１２３】
入力電圧検出回路１８のコンパレータ１７は、分圧電圧ＶIN18が入力基準電圧Ｖｓｔを下回ると、起動／停止回路１１に消光信号としてロウ信号を出力し、起動／停止回路１１はロウ信号をＡＮＤ回路２０に出力する（消光期間Ｔ２）。これによりスイッチング素子６はオフ状態に保たれ、発光ダイオード２ｎは消光する。
【０１２４】
すなわち、分圧電圧ＶIN18が入力基準電圧Ｖｓｔ以上の発光期間Ｔ１に、スイッチング素子６の断続的なオン／オフ制御は実行され、発光ダイオード２ｎは発光する。分圧電圧ＶIN18が入力基準電圧Ｖｓｔ以下の消光期間Ｔ２に、スイッチング素子６のオン／オフ制御は停止され、発光ダイオード２ｎは消光する。定電流ＩLEDは発光期間Ｔ１に発光ダイオード２ｎに流れ、消光期間Ｔ２には流れない。
【０１２５】
レギュレータ１９の出力する基準電圧Ｖｃｃはコンデンサ２５に蓄積される。レギュレータ１９は電圧ＶJが起動電圧ＶCC0以上になる起動期間Ｔ４の間、基準電圧Ｖｃｃが常に一定の電圧ＶCC0になるように制御する。また、レギュレータ１９は、電圧ＶINが小さくなり電圧ＶJが再度電圧値ＶCC0よりも小さくなる起動期間Ｔ５において、基準電圧Ｖｃｃが低下しないようにコンデンサ２５の容量値を適切に設定する。基準電圧Ｖｃｃが起動電圧ＶCC0に保たれている起動期間Ｔ４及びＴ５の間、スイッチング素子６のオン／オフ制御がなされ、発光ダイオード２は発光／消光を繰り返す。
【０１２６】
次に、発光期間Ｔ１における、本実施形態の発光ダイオード駆動装置の定電流出力動作について説明する。発光期間Ｔ１における各電圧・各電流の波形は、図１２のようになる。
【０１２７】
発光期間Ｔ１における、スイッチング素子６の発振周波数及びＭＡＸオンデューティーは、発振器１３のクロック信号ＣＬＫ及びマックスデューティ信号ＭＸＤＴＹにより規定される。
【０１２８】
スイッチング素子６がオンの間、スイッチング素子６の電圧ＶDは電圧値Ｖｏｎとなる。オン電圧Ｖｏｎが電圧値Ｖｓｎに達すると、電流検出回路１２はハイレベルの信号を出力する。このハイレベルの信号は、ＡＮＤ回路２４を介してＯＲ回路２３に入力され、ＯＲ回路２３はハイレベルの信号を出力する。また、オン電圧Ｖｏｎが電圧値Ｖｓｎに達しなくても、マックスデューティ信号ＭＸＤＴＹの反転信号がハイレベルとなると、ＯＲ回路２３はハイレベルの信号を出力する。このハイレベルの信号は、ＲＳフリップフロップ２２のリセット信号端子Ｒに入力される。ＲＳフリップフロップ２２はリセットし、ＡＮＤ回路２０にロウレベルの信号を出力する。ＡＮＤ回路２０がロウレベルの信号を出力することにより、スイッチング素子６はオフ状態になる。
【０１２９】
発振器１３のクロック信号ＣＬＫがＲＳフリップフロップ２２のセット信号端子Ｓに入力されると、スイッチング素子６はオン状態になる。
【０１３０】
オン時ブランキングパルス発生器２１は、スイッチング素子６がオフからオンに切り替わってからある一定の時間ロウ信号を出力する。ロウ信号は、ＡＮＤ回路２４に入力されるため、スイッチング素子６のオン／オフの制御は、電流検出回路１２の出力信号に影響されない。一定の時間が経過すると、オン時ブランキングパルス発生器２１はハイ信号を出力する。スイッチング素子６のオン／オフは、電流検出回路１２の出力信号に基づいて、制御される。
【０１３１】
スイッチング素子６のオン電圧Ｖｏｎが電圧値Ｖｓｎに達するか、又はマックスデューティ信号ＭＸＤＴＹの反転信号がハイレベルとなると、ＯＲ回路２３はハイレベルの信号を出力し、ＲＳフリップフロップ２２はリセットする。これにより、再びスイッチング素子６はオフ状態になる。
【０１３２】
即ち、スイッチング素子６のオンデューティーは、発振器１３のマックスデューティ信号ＭＸＤＴＹの反転信号と電流検出回路１２の出力信号が入力されたＯＲ回路２３の出力信号により規定される。
【０１３３】
以上のように、制御回路ブロック７によるスイッチング素子６の断続的なオン／オフ制御が図１２の発光期間Ｔ１になされると、発光ダイオード２ｎに流れる電流ＩLEDは図２に示すようになる。
【０１３４】
スイッチング素子６がオンのとき、ＬＥＤ光源２→チョークコイル５→スイッチング素子６の向きに電流ＩLEDがＬＥＤ光源２に流れる。スイッチング素子６がオフのとき、電流ＩLEDはチョークコイル５→整流ダイオード４→ＬＥＤ光源２の閉ループを流れる。
【０１３５】
ここで、本実施形態におけるＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの波形は実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【０１３６】
なお、図１１においては、検出基準電圧Ｖｓｎは所定の電圧値であったが、検出基準電圧Ｖｓｎを外部から入力するための外部検出端子（図示せず）をスイッチング駆動回路８に設けても良い。この場合、検出基準電圧Ｖｓｎの電圧値を任意に設定し変更することにより、スイッチング素子６に流れる電流ＩDのピーク電流値を変えることができる。これにより、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLEDの電流値を変えることができ、調光機能を有する発光ダイオード駆動装置を実現できる。
【０１３７】
また、入力基準電圧Ｖｓｔは所定の電圧値であったが、入力基準電圧Ｖｓｔを外部から入力するための外部接続端子（図示せず）をスイッチング駆動回路８に設けても良い。入力基準電圧Ｖｓｎの電圧値を任意に設定し変更することにより、発光ダイオード２ｎに電流ＩLEDが流れる発光期間Ｔ１の長さを簡単に調整できる。
【０１３８】
また、交流電源１０に商用電源を使用した場合、倍周期中（１００Ｈｚ／１２０Ｈｚ）で発光期間Ｔ１と消光期間Ｔ２を簡単に調整でき、白色発光ダイオードの色度と光度を簡単に調整できる。
【０１３９】
本実施形態の発光ダイオード駆動装置を使用した場合、さらに以下の効果がある。本実施形態のスイッチング駆動回路は、電力供給のための抵抗が不要なため、起動時の電力損失がない。一般的に、スイッチング駆動回路に対する電力供給は、入力電圧（高電圧）から直流的に抵抗を介して行われる。この電力供給は起動・停止のみならず、通常動作中も同じように行われるため、抵抗での電力損失が発生する。しかし、本実施の形態の構成によれば、このような抵抗は不要である。
【０１４０】
さらに、ＬＥＤ光源２に流れる電流値を検出するための検出抵抗が不要となり、スイッチング素子６に流れる電流ＩDを、スイッチング素子６のオン電圧Ｖｏｎを利用して電流検出回路１２により検出するため、検出抵抗による電力損失は発生しない。
【０１４１】
また、図１１において、スイッチング駆動回路８をＩＣ化することで、特にスイッチング駆動回路８中のスイッチング素子６と制御回路ブロック７を同一基板上に形成してＩＣ化することで、発光ダイオード駆動装置の更なる小型化が実現できる。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。
【０１４２】
また、図１１において、交流電圧を整流する手段として全波整流回路９を使用したが、半波整流回路を使用しても同様の効果が得られるのは明白である。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。
【０１４３】
なお、スイッチング素子６の高電位側端子ＤＲＮと低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥにツェナーダイオードなどのクランプ回路を並列接続してもよい。制御回路ブロック７によるスイッチング素子６の断続的なオン／オフ制御において、スイッチング素子６がオン状態からオフ状態へ移行するときに、スイッチング素子６の高電位側電圧ＶＤが、配線容量や配線インダクタンスで生ずるリンギングによりスイッチング素子６の耐圧を超える電圧となる場合がある。この場合、スイッチング素子６の破壊につながるおそれがある。このような場合に、スイッチング素子６の耐圧よりも低いクランプ電圧を有するクランプ回路を並列に接続することで、スイッチング素子６の電圧ＶDをこのクランプ電圧でクランプし、スイッチング素子６の破壊を防ぐことが可能になる。これにより、更に安全性の高い発光ダイオード駆動装置を実現できる。以下の実施の形態においても同様に、クランプ回路を追加することで同様の効果を得ることができる。
【０１４４】
なお、スイッチング素子６がオフ状態からオン状態に移行する過渡状態において、整流ダイオード４の逆回復時間（Ｔｒｒ）が遅いと電力損失が大きくなるため、本実施形態の整流ダイオード４の逆回復時間（Ｔｒｒ）は１００ｎｓｅｃ以下である。
【０１４５】
また、交流電源１０と整流回路９の間に、少なくともリアクタンス素子と容量素子から成る雑音電圧低減回路（図示せず）を接続しても良い。本実施形態の発光ダイオード駆動装置のスイッチング駆動回路のようにスイッチング素子６を一定周波数で動作させた場合は雑音端子電圧が増大しやすい。
【０１４６】
そこで、リアクタンス素子と容量素子から成る雑音電圧低減回路を接続すると、ローパスフィルタを形成するのでスイッチング駆動回路のスイッチング素子がオン／オフする際に発生するスイッチングノイズを効率的に低減できる。
【０１４７】
さらに、整流回路９の高電位側と低電位側に整流後の入力電圧を平滑するための平滑コンデンサ(図示せず)が接続されていてもよい。この場合、通常動作時において直流電圧ＶINはあるリップル電圧幅を持った直流電圧とみなすことができるため、図１２の停止期間Ｔ３の後は発光期間Ｔ１の電圧に保持される。しかし、動作中に異常動作が発生して入力電圧が低下した場合には、入力電圧検出回路１８によって直流電圧ＶINの低下を検出して、消光期間Ｔ２に移行できる。
【０１４８】
この場合、起動／停止回路１１は、上述したように再度分圧電圧ＶIN18が入力基準電圧Ｖｓｔ以上になるとハイ信号を出力して発光期間Ｔ１に移行するのではなく、一度消光期間Ｔ２となると交流電源が停止するなどして入力電圧ＶINが低下して基準電圧Ｖｃｃが起動電圧ＶCC0よりも下がった後に、再度交流電源が印加されるなどして基準電圧Ｖｃｃが起動電圧ＶCC0に達するまでロウ信号を保持してもよい。
【０１４９】
起動／停止回路１１の動作を上述のようにすると、発光ダイオード駆動装置の安全性が向上する。
【０１５０】
これらの効果は以降に示す実施の形態においても同様である。
【０１５１】
《第６の実施形態》
図１３を用いて、本発明の第６の実施形態の発光ダイオード駆動装置について説明する。図１３に、第６の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す。第６の実施形態は、第２の実施形態の制御回路ブロック７の一例を具体的に示すものである。すなわち、スイッチング駆動回路８の高電位側端子ＤＲＮと入力端子ＩＮは、整流回路９の高電位側に接続され、スイッチング駆動回路８の低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥはチョークコイル５の一端に接続され、チョークコイル５の他端は発光ダイオード２ａのアノード端子に接続される。第６の実施形態の制御回路ブロック７の内部回路は、第５の実施形態の制御回路ブロック７の内部回路と同一である。
【０１５２】
第６の実施形態における電圧源は第５の実施形態と同様に、交流電圧を発生する交流電源１０を用い、交流電源１０に整流回路９が接続される。整流回路９は、本実施形態において全波整流回路であり、全波整流した直流電圧ＶINを出力する。
【０１５３】
本実施形態において、整流回路９の高電位側は、スイッチング駆動回路８の入力端子ＩＮ及び高電位側端子ＤＲＮに接続される。スイッチング駆動回路８の低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥはチョークコイル５の一端と整流ダイオード４のカソード端子に接続される。チョークコイル５の他端は発光ダイオード２ａのアノード端子に接続される。発光ダイオード２ｎのカソード端子と整流ダイオード４のアノード端子は整流回路９の低電位側端子に接続される。容量素子３はＬＥＤ光源２の両端子間に接続される。
【０１５４】
スイッチング駆動回路８の低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥは、制御回路ブロック７のグランド端子ＧＮＤに接続されて、スイッチング駆動回路８の基準電位となる。基準電圧端子ＶＣＣと低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥの間にコンデンサ２５が接続される。
【０１５５】
以上のように構成することにより、スイッチング駆動回路８をＬＥＤ光源２より高電位側に配置する回路構成においても、第３の実施形態と同一のスイッチング駆動回路７を使用することができる。本実施形態は、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１５６】
また発光ダイオード２ａのアノード端子には、ＬＥＤ光源２の順方向電圧ＶLED以上の電圧が印加されないため、発光ダイオードの取り外し、取替え時に安全に作業することができる。
【０１５７】
さらにスイッチング駆動回路８の基準電圧端子ＶＣＣと低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥの間に接続されているコンデンサ２５と並列にスイッチを接続してもよい（図示せず）。
【０１５８】
上述のスイッチをオンするとＶＣＣ端子電圧はＧＮＤ−ＳＲＣＥと同電位になるので、スイッチング素子６はオフ状態を維持する。この状態では、ＬＥＤ光源２の両端子が低電位となっているので、ＬＥＤ光源２を取り外す際に、感電の心配なしに安全に作業を行うことができる。
【０１５９】
《第７の実施形態》
図１４及び図１５を用いて、本発明の第7の実施形態の発光ダイオード駆動装置について説明する。図１４に、第７の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す。本実施形態の発光ダイオード駆動装置は、図１１に示す第５の実施形態と比較して、以下の点が異なる。
【０１６０】
本実施形態の発光ダイオード駆動装置は、整流回路９出力部と基準電位の間に接続された複数の抵抗３５、３６を更に有する。入力端子ＩＮには抵抗３５、３６の分電圧が入力される。
【０１６１】
また、スイッチング駆動回路８は、入力端子ＩＮとは別に、直流電圧ＶINを入力するための入力端子ＪＦＥＴを有する。入力端子ＪＦＥＴに入力端子ＶＪが接続され、定電流源１４は直流電圧ＶINを入力する。
【０１６２】
本実施形態の入力電圧検出回路２８は、入力端子ＩＮとグランド端子ＧＮＤとの間に直列に接続された３つの抵抗２９、３０、３１と、抵抗２９と抵抗３０の接続点から出力される第１の分圧電圧ＶH28をプラス入力端子に入力し、入力基準電圧Ｖｓｔをマイナス入力端子に入力する第１のコンパレータ３２と、抵抗３０と抵抗３１の接続点から出力される第２の分圧電圧ＶL28をマイナス入力端子に入力し、入力基準電圧Ｖｓｔをプラス入力端子に入力する第２のコンパレータ３３と、第１のコンパレータ３２および第２のコンパレータ３３の出力端子に入力端子を接続されるＡＮＤ回路３４を有する。ＡＮＤ回路３４の出力端子は起動／停止回路１1に接続される。ここで、第１の分圧電圧ＶH28と第２の分圧電圧ＶL28には、常にＶH28＞ＶL28の関係がある。
【０１６３】
本実施形態の制御回路ブロック７は、スイッチング素子２６と抵抗２７を更に有する。スイッチング素子２６は、スイッチング素子６と並列に接続される。スイッチング素子２６には、スイッチング素子６に流れる電流よりも小さい、一定の電流比の電流が流れる。スイッチング素子２６の高電位側はスイッチング素子６の高電位側に接続される。スイッチング素子２６の制御端子は、スイッチング素子６の制御端子と共通に制御回路ブロック７の出力端子ＧＡＴＥに接続される。抵抗２７は、スイッチング素子２６の低電位側とグランド端子ＧＮＤとの間に接続される。
【０１６４】
電流検出回路１２は、スイッチング素子２６に流れる電流を抵抗２７の両端の電圧で検出して、検出基準電圧Ｖｓｎと比較する。
【０１６５】
本実施形態のスイッチング駆動回路８は外部検出端子ＳＮをさらに有し、外部検出端子ＳＮは調光用制御回路３９に接続される。調光用制御回路３９は固定抵抗３７と可変抵抗３８を直列に接続し、２つの抵抗で分圧された電圧Ｖｓｎを外部検出端子ＳＮに入力する。ここで調光用制御回路３９の構成は上述の回路に限ったものではない。例えば調光用制御回路３９として、例えば８ビットマイコンを使用した場合、外部からの信号に応じて２５６段階の電圧Ｖｓｎの変更が可能になる。
【０１６６】
上記以外の構成については、本実施形態は、図１１に示す第５の実施形態と同じである。
【０１６７】
このように構成される本実施形態の発光ダイオード駆動装置の動作について、図１５を参照して説明する。図１５は、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLED、第１の分圧電圧ＶH28、及び第２の分圧電圧ＶL28の波形を示す図であり、横軸は時間ｔを示す。
【０１６８】
第１の分圧電圧ＶH28が入力基準電圧Ｖｓｔに達するまでの消光期間Ｔ２Ａにおいて、第１のコンパレータ３２は信号レベルがロウレベルの信号を出力する。一方、第２の分圧電圧ＶL28は入力基準電圧Ｖｓｔよりも低いため、第２のコンパレータ３３は信号レベルがハイレベルの信号を出力する。２つのコンパレータ３２、３３の出力信号が入力されるＡＮＤ回路３４の出力信号はロウレベルとなり、起動／停止回路１１はＡＮＤ回路２０に消光信号であるロウ信号を出力する。制御回路ブロック７はスイッチング素子６の制御を停止する（消光期間Ｔ２Ａ）。
【０１６９】
直流電圧ＶINが上昇し、第１の分圧電圧ＶH28が入力基準電圧Ｖｓｔに達すると、第１のコンパレータ３２は信号レベルがハイレベルの信号を出力する。一方、第２の分圧電圧ＶL28は入力基準電圧ｖｓｔよりも低いため、第２のコンパレータ３３は信号レベルがハイレベルの信号を出力する。２つのコンパレータ３２、３３の出力信号が入力されるＡＮＤ回路３４の出力信号はハイレベルとなり、起動／停止回路１１はＡＮＤ回路２０に発光信号であるハイ信号を出力する。制御回路ブロック８によるスイッチング素子６の断続的なオン／オフ制御が開始され、発光ダイオードは発光する（発光期間Ｔ１）。
【０１７０】
さらに直流電圧ＶINが上昇し、第２の分圧電圧ＶL28が入力基準電圧Ｖｓｔに達すると、コンパレータ３３は信号レベルがロウレベルの信号を出力する。一方、第１の分圧電圧ＶH28は入力基準電圧Ｖｓｔよりも高いため、第１のコンパレータ３２は信号レベルがハイレベルの信号を出力し続ける。２つのコンパレータ３２、３３の出力信号が入力されるＡＮＤ回路３４の出力信号はロウレベルとなり、起動／停止回路１１はＡＮＤ回路２０に消光信号であるロウ信号を出力する。制御回路ブロック８はスイッチング素子６の制御を停止する（消光期間Ｔ２Ｂ）。
【０１７１】
その後、直流電圧ＶINが下降すると、再び第２の分圧電圧ＶL28は入力基準電圧Ｖｓｔを下回り、スイッチング素子６は発振状態となる（発光期間Ｔ１）。
【０１７２】
そして、第１の分圧電圧ＶH28が入力基準電圧Ｖｓｔを下回ると、スイッチング素子６は停止状態となる（消光期間Ｔ２Ａ）。
【０１７３】
すなわち、図１５に示すように、第１の分圧電圧ＶH28が入力基準電圧Ｖｓｔよりも小さい消光期間Ｔ２Ａ、制御回路ブロック７はスイッチング素子６のオン／オフ制御を停止して、スイッチング素子６のオフ状態を保持するため、ＬＥＤ光源２は消光する。一方、第１の分圧電圧ＶH28が入力基準電圧Ｖｓｔよりも高く、かつ第２の分圧電圧ＶL28が入力基準電圧Ｖｓｔよりも低い発光期間Ｔ１は、制御回路ブロック７によるスイッチング素子６のオン／オフ制御がなされ、ＬＥＤ光源２は発光する。さらに第２の分圧電圧ＶL28が入力基準電圧Ｖｓｔよりも高い消光期間Ｔ２Ｂ、制御回路ブロック７はスイッチング素子６のオン／オフ制御を停止して、スイッチング素子６のオフ状態を保持するため、ＬＥＤ光源２は消光する。
【０１７４】
本実施形態によれば、第１の実施形態及び第５の実施形態の効果に加え、さらに下記の効果を有する。直流電圧ＶINの変化に対して、スイッチング素子６のオン／オフ制御が可能となる電圧レベルの上限値と下限値を設定できる。入力電圧検出回路２８は異常な高電圧が印加されたときの保護回路となり、本実施形態はより安全な発光ダイオード駆動装置を実現することができる。
【０１７５】
また抵抗３５に高抵抗を使用することにより、入力電圧検出回路２８の抵抗２９，３０，３１で発生する電力損失を少なくすることができる。さらに直流電圧ＶINを抵抗３５，３６で分圧して入力端子ＩＮに入力するので、入力端子ＩＮに低電圧を印加することができるので安全である。
【０１７６】
また、抵抗３５，３６の抵抗比率を変更することにより、直流電圧ＶINの変化に対して、スイッチング素子６のオン／オフ制御が可能な電圧レベルの上限値と下限値を任意に設定できる。これにより、より安全で複雑な光度調整が可能な発光ダイオード駆動装置を実現できる。
【０１７７】
なお、本実施形態の入力電圧検出回路２８は、３つの直列接続された抵抗を有し、第１の分圧電圧ＶH28と第２の分圧電圧ＶL28を生成したが、これに限らず、入力電圧検出回路２８の内部構成は、直流電圧ＶINの変化に対して、スイッチング素子６のオン／オフ制御が可能となる電圧レベルの上限値と下限値を規定できるような構成とすればよい。
【０１７８】
また抵抗３５，３６の分圧を入力端子ＩＮに印加する場合、分電圧の安定化のために入力端子ＩＮと低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥの間にコンデンサを接続しても良い（図示せず）。
【０１７９】
また、抵抗３５，３６を使用しない場合は、入力端子ＩＮと入力端子ＪＦＥＴは共通化することができる。その場合、入力電圧検出回路２８の抵抗２９の高電位側と入力端子ＶＪは同じ入力端子ＩＮ（又はＪＦＥＴ）に接続することができる。
【０１８０】
また調光用制御回路３９の出力信号である検出基準電圧Ｖｓｎを徐々に増加させることにより、スイッチング素子６に流れる電流のピーク値を制御することができ、ＬＥＤ光源２に流れる電流ＩLED、即ちＬＥＤ光源２の輝度を制御することができる。なお調光用制御回路３９として固定抵抗３７と可変抵抗３８を使用して、基準電圧ＶCCの分圧を外部検出端子ＳＮに印加する場合、分電圧の安定化のために外部検出端子ＳＮと低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥの間にコンデンサを接続しても良い（図示せず）。
【０１８１】
なお、整流回路９の高電位側と低電位側に整流後の入力電圧を平滑するための平滑コンデンサ（図示せず）を接続しても良い。整流回路９の高電位側と低電位側に平滑コンデンサを追加した場合、直流電圧ＶINはあるリップル電圧幅を持った直流電圧とみなすことができる。このような場合、入力電圧検出回路２８は整流回路９や平滑コンデンサが破壊して直流電圧ＶINが異常な電圧となったときに、スイッチング駆動回路８を停止させ、スイッチング駆動回路８を保護する保護回路として作用する。
【０１８２】
なお、本実施形態における抵抗３５，３６及びスイッチング駆動回路８の内部回路の構成は、図１１に示す第５の実施形態においても適用できる。
【０１８３】
《第８の実施形態》
図１６に、本発明の第８の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す。本発明の第８の実施形態の発光ダイオード駆動装置は、第３の実施形態の発光ダイオード駆動装置のスイッチング駆動回路８の一例を具体的に示すものである。
【０１８４】
また、第８の実施形態における電圧源は第３の実施形態と異なり、交流電圧を発生する交流電源１０を用い、交流電源１０に整流回路９が接続される。整流回路９は、本実施形態において全波整流回路であり、全波整流した直流電圧ＶINを出力する。整流回路９の高電位側は、チョークコイル５の一端と整流ダイオード４のカソード端子に接続される。また、整流回路９の高電位側と低電位側に整流後の入力電圧を平滑するための平滑コンデンサ(図示せず)が接続されていてもよい。
【０１８５】
スイッチング駆動回路８の高電位側端子ＤＲＮはチョークコイル５の他端と発光ダイオード２ａのアノード端子に接続され、スイッチング駆動回路８の低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥは整流回路９の低電位側に接続される。
【０１８６】
スイッチング駆動回路８の構成は図１１で示した第５の実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。またスイッチング駆動回路８の構成は図１４で示した第７の実施形態と同様にしても良い。
【０１８７】
本実施の形態の発光ダイオード駆動装置によれば、スイッチング駆動回路８をＩＣ化することで、発光ダイオード駆動装置の更なる小型化が実現できる。
【０１８８】
《第９の実施形態》
図１７に、本発明の第９の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す。本発明の第９の実施形態の発光ダイオード駆動装置は、第４の実施形態の発光ダイオード駆動装置のスイッチング駆動回路８の一例を具体的に示すものである。
【０１８９】
また、第９の実施形態における電圧源は第４の実施形態と異なり、交流電圧を発生する交流電源１０を用い、交流電源１０に整流回路９が接続される。整流回路９は、本実施形態において全波整流回路であり、全波整流した直流電圧ＶINを出力する。また、整流回路９の高電位側と低電位側に整流後の入力電圧を平滑するための平滑コンデンサ(図示せず)が接続されていてもよい。
【０１９０】
スイッチング駆動回路８の高電位側端子ＤＲＮと入力端子ＩＮは、整流回路９の高電位側に接続され、スイッチング駆動回路８の低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥはチョークコイル５の一端に接続され、チョークコイル５の他端は整流回路９の低電位側に接続される。第９の実施形態のスイッチング駆動回路8の構成は図１３で示した第６の実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。またスイッチング駆動回路８の構成は図１４で示した第７の実施形態と同様にしても良い。
【０１９１】
本実施の形態の発光ダイオード駆動装置によれば、スイッチング駆動回路８をＩＣ化することで、発光ダイオード駆動装置の更なる小型化が実現できる。
【０１９２】
さらにスイッチング駆動回路８の基準電圧端子ＶＣＣと低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥの間に接続されているコンデンサ２５と並列にスイッチを接続してもよい（図示せず）。
【０１９３】
上述のスイッチをオンするとＶＣＣ端子電圧はＧＮＤ−ＳＲＣＥと同電位になるので、スイッチング素子６はオフ状態を維持する。この状態では、ＬＥＤ光源２の両端子が低電位となっているので、ＬＥＤ光源２を取り外す際に、感電の心配なしに安全に作業を行うことができる。
【０１９４】
《第１０の実施形態》
本発明の第１０の実施形態の照明装置は、本発明の第１から第９の実施形態の発光ダイオード駆動装置を使用した照明装置の一例を具体的に示すものである。
【０１９５】
図１８に本実施形態の照明装置の構成を示す。照明装置４０はＬＥＤ光源モジュール４１と本体４２とで構成される。
【０１９６】
本体４２は交流電源が入力され定電流を出力する駆動装置部４３とレセプタクル４４と配線４５で構成される。レセプタクル４４内には電流供給端子４６ｂが設けられている。
【０１９７】
ここで発光ダイオード駆動装置部４３は例えば図１１に示す第５の実施形態における発光ダイオード駆動装置において、交流電源１０とＬＥＤ光源２及び容量素子３を除いた部品で構成される。また、図１４に示す第７の実施形態のように出力電流値を調整するための調光用制御回路３９が追加されている場合には、調光用制御回路３９の操作部３９ａが接続されていても良い。また本体４２には交流電源から発光ダイオード駆動装置部４３への電源の供給を決定するスイッチ（図示せず）が接続されていても良い。
【０１９８】
ＬＥＤ光源モジュール４１は少なくとも１つ以上の発光ダイオードで構成されたＬＥＤ光源２とＬＥＤ光源２の両端子間に接続された容量素子３とを含み、さらにはＬＥＤ光源２と容量素子３が実装される実装基板４７と透明又は半透明のレンズ４９と、実装基板４７とレンズ４９を収容した樹脂ケース４８を有していても良い。さらにＬＥＤ光源モジュール４１はＬＥＤ光源２と電気的に接続された電流入力端子４６ａを有し、上述のレセプタクル４４内の電流供給端子４６ｂと接続可能になっている。
【０１９９】
但し、図示の構造は一例を示しているに過ぎず、実際には種々の外観及び構造のＬＥＤモジュールを使用可能である。さらに照明装置４０は一般的な白熱電球の形状のように、口金部から交流電圧が供給され、筐体内に本発明の実施形態の１から９の発光ダイオード駆動装置の何れかの構成で形成されて、本体４２とＬＥＤ光源モジュール４１が一体化されていても良い。
【０２００】
以上の様に構成された本発明の実施形態の照明装置は、駆動回路の主要部を集積回路に含めることができるので構成部品数が少なく、駆動回路の小型化が容易に実現できる。このため、ＬＥＤ照明装置全体の設計自由度や外観デザインの自由度を高めることができる。
【０２０１】
また街路灯や屋内天井等に配置する場合は、発光ダイオード駆動装置部４３は人が操作しやすい位置に配置され、ＬＥＤ光源モジュール４１は全体を照らすように高い場所に配置される。この場合、配線４５が長くなるので、発光ダイオード駆動装置部４３から出力された定電流がＬＥＤ光源モジュール４１に入力されるまでに、外来ノイズの影響を受けやすい。しかしＬＥＤ光源２と近接して容量素子３を接続することによって、ＬＥＤ光源モジュール４１に入力される電流波形にノイズ成分が重畳しても、安定した電流波形をＬＥＤ光源２に供給することができる。
【０２０２】
また照明装置４０は本体４２とＬＥＤ光源モジュール４１に分離できるので、発光ダイオード駆動装置部４３若しくはＬＥＤ光源モジュール４１の取替えや修理が簡単にできる。
【産業上の利用可能性】
【０２０３】
本発明は、発光ダイオードを使用した装置・機器全般に利用可能であり、特にＬＥＤ照明機器として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２０４】
【図１】本発明の第１の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す回路図
【図２】第１の実施形態における電圧及び各電流の波形を示す図
【図３】第１の実施形態におけるスイッチング素子がオンからオフに移行する際の各部の電圧及び電流波形を示す図
【図４】第１の実施形態における別の静電容量の容量素子を接続した場合の電圧及び各電流の波形を示す図
【図５】第１の実施形態における別の静電容量の容量素子を接続した場合の電圧及び各電流のオシロスコープ波形を示す図
【図６】本発明の第２の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す回路図
【図７】本発明の第３の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す回路図
【図８】第３の実施形態における電圧及び各電流の波形を示す図
【図９】第３の実施形態におけるスイッチング素子がオフからオンに移行する際の各部の電圧及び電流波形を示す図
【図１０】本発明の第４の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す回路図
【図１１】本発明の第５の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す回路図
【図１２】第５の実施形態にいて、発光ダイオードに電流が流れる期間を示す図
【図１３】本発明の第６の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す回路図
【図１４】本発明の第７の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す回路図
【図１５】第７の実施形態にいて、発光ダイオードに電流が流れる期間を示す図
【図１６】本発明の第８の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す回路図
【図１７】本発明の第９の実施形態の発光ダイオード駆動装置を示す回路図
【図１８】本発明の第１０の実施形態の照明装置の一例を示す概略図
【図１９】従来の技術による発光ダイオード駆動装置の概略の構成を示す図
【符号の説明】
【０２０５】
１  直流電源
２  ＬＥＤ光源
２ａ、２ｎ  発光ダイオード
３  容量素子
４  整流ダイオード
５  チョークコイル
６、２６  スイッチング素子
７  制御回路ブロック
８  スイッチング駆動回路
９  整流回路
１０  交流電源
１１  起動／停止回路
１２  電流検出回路
１３  発振器
１４  定電流源
１５、１６、２７、２９、３０、３１，３５，３６，３７  抵抗
３８  可変抵抗
１７、３２、３３  コンパレータ
１８、２８  入力電圧検出回路
１９  レギュレータ
２０、２４、３４  ＡＮＤ回路
２１  オン時ブランキングパルス発生器
２２  ＲＳフリップフロップ回路
２３  ＯＲ回路
２５  コンデンサ
３９  調光用制御回路
４０  照明装置
４１  ＬＥＤ光源モジュール
４２  本体
４３  発光ダイオード駆動装置部
４４  レセプタクル
４５  配線
４６ａ  電流入力端子
４６ｂ  電流供給端子
４７  実装基板
４８  樹脂ケース
４９  レンズ
５０  制御回路
【図１】
2008235530.tif 000003
【図２】
2008235530.tif 000004
【図３】
2008235530.tif 000005
【図４】
2008235530.tif 000006
【図５】
2008235530.tif 000007
【図６】
2008235530.tif 000008
【図７】
2008235530.tif 000009
【図８】
2008235530.tif 000010
【図９】
2008235530.tif 000011
【図１０】
2008235530.tif 000012
【図１１】
2008235530.tif 000013
【図１２】
2008235530.tif 000014
【図１３】
2008235530.tif 000015
【図１４】
2008235530.tif 000016
【図１５】
2008235530.tif 000017
【図１６】
2008235530.tif 000018
【図１７】
2008235530.tif 000019
【図１８】
2008235530.tif 000020
【図１９】
2008235530.tif 000021