(57)【要約】【課題】位相制御式の調光器を用いて安定に調光することが可能なＬＥＤ点灯装置を提供する。【解決手段】商用交流電源ＡＣに直列に接続され調光器３によってオン位相角が制御されるトライアックＴＲＣと、入力端子間に商用交流電源ＡＣ及びトライアックＴＲＣの直列回路が接続され、交流電圧を整流して脈流直流電圧に変換する整流回路ＤＢと、整流回路ＤＢの出力を平滑する平滑コンデンサＣ０と、平滑コンデンサＣ０の出力を電源として複数の発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４０を点灯させるＬＥＤ点灯回路１と、整流回路ＤＢの出力電圧を検出することでトライアックＴＲＣのオン期間を検出する検出回路２と、検出回路２の検出結果をもとにトライアックＴＲＣのオフ期間に平滑コンデンサＣ０からＬＥＤ点灯回路１への電流供給を遮断するトランジスタＴｒ１とを備える。【選択図】      図１
2004273267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に直列に接続され位相制御調光器によってオン位相角が制御される位相制御素子と、入力端子間に交流電源及び位相制御素子の直列回路が接続され、交流電圧を整流して脈流直流電圧に変換する整流回路と、整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、平滑コンデンサの出力を電源として１乃至複数の発光ダイオードを点灯させるＬＥＤ点灯回路とを備えたＬＥＤ点灯回路において、位相制御素子によって位相制御された交流電圧を検出することで位相制御素子のオン期間を検出する検出手段と、検出手段の検出結果をもとに位相制御素子のオフ期間に平滑コンデンサからＬＥＤ点灯回路への電流供給を遮断する遮断手段とを設けて成ることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
交流電源に直列に接続され位相制御調光器によってオン位相角が制御される位相制御素子と、入力端子間に交流電源及び位相制御素子の直列回路が接続され、交流電圧を整流して脈流直流電圧に変換する整流回路と、整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、平滑コンデンサにより平滑された直流電圧をスイッチング素子でスイッチングすることによって所望の電圧値の直流電圧に降圧する直流電源回路と、直流電源回路の出力を電源として１乃至複数の発光ダイオードを点灯させるＬＥＤ点灯回路とを備えたＬＥＤ点灯回路において、直流電源回路の出力を上記１乃至複数の発光ダイオードのオン電圧と略同じ電圧とし、位相制御素子によって位相制御された交流電圧を検出することで位相制御素子のオン期間を検出する検出手段と、検出手段の検出結果をもとに位相制御素子のオフ期間に平滑コンデンサからＬＥＤ点灯回路への電流供給を遮断する遮断手段とを設けて成ることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
上記直流電源回路は、上記スイッチング素子及びそのドライブ回路をワンチップ化したインテリジェントパワーデバイスを用いて構成した非絶縁型のチョッパ・レギュレータであ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】
上記直流電源回路は、絶縁トランスを用いて構成した１石式のスイッチング電源であることを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
上記遮断手段は平滑コンデンサとＬＥＤ点灯回路との間に接続されたスイッチ素子からなり、上記検出手段は、整流回路の出力端子間に接続された複数の抵抗の直列回路と、一端が複数の抵抗の接続点に接続されるとともに、他端がスイッチ素子の制御端子に接続されたトリガ素子からなり、整流回路の脈流出力を検出することで位相制御素子で位相制御された交流電圧を間接的に検出することを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項６】
上記遮断手段は平滑コンデンサとＬＥＤ点灯回路との間に接続されたスイッチ素子からなり、上記検出手段は、整流回路の入力端子にアノードが接続されたダイオードと、当該ダイオードのカソードと整流回路の低電位側の出力端子との間に接続された複数の抵抗の直列回路と、一端が複数の抵抗の接続点に接続されるとともに、他端がスイッチ素子の制御端子に接続されたトリガ素子からなることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項７】
上記遮断手段は平滑コンデンサとＬＥＤ点灯回路との間に接続されたスイッチ素子からなり、上記検出手段は、整流回路の各入力端子にそれぞれアノードが接続されるとともにカソードが共通接続された一対のダイオードと、両ダイオードのカソードと整流回路の低電位側の出力端子との間に接続された複数の抵抗の直列回路と、一端が複数の抵抗の接続点に接続されるとともに、他端がスイッチ素子の制御端子に接続されたトリガ素子からなることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項８】
上記ＬＥＤ点灯回路は、発光ダイオードに流れる電流を略一定にするミラー回路構成の定電流回路を具備して成ることを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載のＬＥＤ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＥＤ点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年青色ＬＥＤの商品化によって白色の高輝度ＬＥＤが開発され、従来は主に表示などの用途で使用されていたＬＥＤが照明用途にも使用されつつある。
【０００３】
例えば数百個のＬＥＤを平面状に並べて、あたかも平面光源のような形状にモジュール化した器具が提供されており、道路の信号灯や、踏切の警報信号灯などの用途にも用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また白熱電球と置き換えることができるように、ＬＥＤをＥベースの口金を有する電球型の本体に実装し、ＬＥＤの点灯回路を口金部分に収納した電球形のＬＥＤ点灯装置も提供されている。
【０００５】
このような電球形のＬＥＤ点灯装置では、白熱電球を調光点灯させる場合によく利用される位相制御式の調光器と組み合わせて使用されることを考慮して、図１０に示すように、位相制御された交流電圧を整流した脈流の直流電圧を直接ＬＥＤ点灯回路１に供給する回路方式が多く用いられている。
【０００６】
本回路は、商用交流電源ＡＣに直列に接続されたトライアックＴＲＣと、入力端子間に商用交流電源ＡＣ及びトライアックＴＲＣの直列回路が接続されたダイオードブリッジのような整流回路ＤＢと、整流回路ＤＢの出力端子間に接続されたＬＥＤ点灯回路１とで構成される。またＬＥＤ点灯回路１は、整流回路ＤＢの出力端子間に電流制限用の抵抗Ｒ１を介して接続された発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４の直列回路と、整流回路ＤＢの出力端子間に電流制限用の抵抗Ｒ２を介して接続された発光ダイオードＬＤ５〜ＬＤ８の直列回路とで構成される。
【０００７】
そして本回路では、図示しない調光器からのトリガ信号を受けてトライアックＴＲＣで商用交流電源ＡＣの電源電圧を位相制御した後、整流回路ＤＢで整流して得た脈流電圧Ｖ２を、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４及び抵抗Ｒ１の直列回路と、発光ダイオードＬＤ５〜ＬＤ８及び抵抗Ｒ２の直列回路にそのまま印加しており、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４に流れる電流は抵抗Ｒ１で、発光ダイオードＬＤ５〜ＬＤ８に流れる電流は抵抗Ｒ２でそれぞれ決定される。
【０００８】
ここで図１１（ａ）（ｂ）はトライアックＴＲＣにより位相制御を行っている場合の各部の波形図であり、同図（ａ）は整流回路ＤＢの出力電圧Ｖ２の波形図、同図（ｂ）は発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８に流れる電流の波形図である。図１１（ａ）（ｂ）の波形はトライアックＴＲＣのオン位相角を脈流電圧のピーク付近（９０度）に設定した場合の波形であり、オン位相角を矢印Ａ又はＢの方向にずらすことで、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８への供給電流を変化させて調光点灯している。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１７３３０４号公報（第６頁−第８頁、及び、第５図、第６図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成のＬＥＤ点灯装置では、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８に流れる電流の波形が脈流波形となり（図１１（ｂ）参照）、また発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８自身にもオン電圧があって、整流回路ＤＢの出力電圧Ｖ２がオン電圧以下になると点灯しなくなるので、脈流電圧Ｖ２の電圧値が低いところでは発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８の点灯維持電圧ＶＯＮよりも低くなって発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８が消灯してしまうという問題があった。
【００１１】
そのため発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８に安定した直流電圧を印加できるように、整流回路ＤＢの出力電圧（脈流電圧）を平滑コンデンサで平滑し、平滑コンデンサで平滑した電圧を発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８に印加することも考えられるが、この場合はトライアックＴＲＣのオフ期間にも平滑コンデンサの充電電荷によって発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８に電流が流れることになる。したがって、平滑コンデンサの容量次第では、オン位相角が０度から９０度までの範囲で調光器のボリュームを回してトライアックＴＲＣの位相角を変化させたとしても、平滑コンデンサに充分な電荷が充電されているために発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８に流れる電流が変化せず、その結果調光が行われなくなり、またトライアックＴＲＣのオン位相角が９０度から１８０度までの範囲では平滑コンデンサを充電しつつ、急激に調光制御してしまうから、不安定な調光になってしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、位相制御式の調光器を用いて安定に調光することが可能なＬＥＤ点灯装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、交流電源に直列に接続され位相制御調光器によってオン位相角が制御される位相制御素子と、入力端子間に交流電源及び位相制御素子の直列回路が接続され、交流電圧を整流して脈流直流電圧に変換する整流回路と、整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、平滑コンデンサの出力を電源として１乃至複数の発光ダイオードを点灯させるＬＥＤ点灯回路とを備えたＬＥＤ点灯回路において、位相制御素子によって位相制御された交流電圧を検出することで位相制御素子のオン期間を検出する検出手段と、検出手段の検出結果をもとに位相制御素子のオフ期間に平滑コンデンサからＬＥＤ点灯回路への電流供給を遮断する遮断手段とを設けて成ることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明では、交流電源に直列に接続され位相制御調光器によってオン位相角が制御される位相制御素子と、入力端子間に交流電源及び位相制御素子の直列回路が接続され、交流電圧を整流して脈流直流電圧に変換する整流回路と、整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、平滑コンデンサにより平滑された直流電圧をスイッチング素子でスイッチングすることによって所望の電圧値の直流電圧に降圧する直流電源回路と、直流電源回路の出力を電源として１乃至複数の発光ダイオードを点灯させるＬＥＤ点灯回路とを備えたＬＥＤ点灯回路において、直流電源回路の出力を上記１乃至複数の発光ダイオードのオン電圧と略同じ電圧とし、位相制御素子によって位相制御された交流電圧を検出することで位相制御素子のオン期間を検出する検出手段と、検出手段の検出結果をもとに位相制御素子のオフ期間に平滑コンデンサからＬＥＤ点灯回路への電流供給を遮断する遮断手段とを設けて成ることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、上記直流電源回路は、上記スイッチング素子及びそのドライブ回路をワンチップ化したインテリジェントパワーデバイスを用いて構成した非絶縁型のチョッパ・レギュレータであることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明では、請求項２の発明において、上記直流電源回路は、絶縁トランスを用いて構成した１石式のスイッチング電源であることを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明では、請求項１〜４の何れか１つの発明において、上記遮断手段は平滑コンデンサとＬＥＤ点灯回路との間に接続されたスイッチ素子からなり、上記検出手段は、整流回路の出力端子間に接続された複数の抵抗の直列回路と、一端が複数の抵抗の接続点に接続されるとともに、他端がスイッチ素子の制御端子に接続されたトリガ素子からなり、整流回路の脈流出力を検出することで位相制御素子で位相制御された交流電圧を間接的に検出することを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明では、請求項１〜４の何れか１つの発明において、上記遮断手段は平滑コンデンサとＬＥＤ点灯回路との間に接続されたスイッチ素子からなり、上記検出手段は、整流回路の入力端子にアノードが接続されたダイオードと、当該ダイオードのカソードと整流回路の低電位側の出力端子との間に接続された複数の抵抗の直列回路と、一端が複数の抵抗の接続点に接続されるとともに、他端がスイッチ素子の制御端子に接続されたトリガ素子からなることを特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明では、請求項１〜４の何れか１つの発明において、上記遮断手段は平滑コンデンサとＬＥＤ点灯回路との間に接続されたスイッチ素子からなり、上記検出手段は、整流回路の各入力端子にそれぞれアノードが接続されるとともにカソードが共通接続された一対のダイオードと、両ダイオードのカソードと整流回路の低電位側の出力端子との間に接続された複数の抵抗の直列回路と、一端が複数の抵抗の接続点に接続されるとともに、他端がスイッチ素子の制御端子に接続されたトリガ素子からなることを特徴とする。
【００２０】
請求項８の発明では、請求項１〜７の何れか１つの発明において、上記ＬＥＤ点灯回路は、発光ダイオードに流れる電流を略一定にするミラー回路構成の定電流回路を具備して成ることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
（実施形態１）
本発明の実施形態１を図１〜図３に基づいて説明する。
【００２３】
図１は本実施形態のＬＥＤ点灯装置の回路図であり、本装置は商用交流電源ＡＣに直列に接続され位相制御式の調光器３からのトリガ信号によってオン位相角が制御されるトライアックＴＲＣと、入力端子間に商用交流電源ＡＣ及びトライアックＴＲＣの直列回路が接続されたダイオードブリッジのような整流回路ＤＢと、整流回路ＤＢの高電位側の出力端子にアノードが接続された逆流防止用のダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソードと整流回路ＤＢの低電位側の出力端子との間に接続された平滑コンデンサＣ０と、整流回路ＤＢの低電位側の出力端子にエミッタが接続されたスイッチ素子としてのＮＰＮ形のトランジスタＴｒ１と、平滑コンデンサＣ０の両端間にトランジスタＴｒ１を介して接続されたＬＥＤ点灯回路１と、トライアックＴＲＣで位相制御された交流電圧を検出することによってトライアックＴＲＣのオン状態を検出し、検出信号をトランジスタＴｒ１の制御端（ベース）に与える検出回路２（検出手段）とを備える。尚、検出回路２では、トライアックＴＲＣで位相制御された交流電圧を直接検出する代わりに、その交流電圧を整流回路ＤＢで全波整流した脈流直流電圧を検出しており、脈流直流電圧からトライアックＴＲＣのオン期間を検出している。
【００２４】
またＬＥＤ点灯回路１は、トランジスタＴｒ１のコレクタに一端がそれぞれ接続された電流制限用の抵抗Ｒ１，Ｒ２と、ダイオードＤ１及びコンデンサＣ０の接続点と抵抗Ｒ１の他端との間に順方向に直列接続された２０個の発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２…ＬＤ２０と、ダイオードＤ１及びコンデンサＣ０の接続点と抵抗Ｒ２の他端との間に順方向に直列接続された２０個の発光ダイオードＬＤ２１，ＬＤ２２…ＬＤ４０とで構成される。
【００２５】
また図２は検出回路２の具体回路であり、整流回路ＤＢの出力端子間に接続された抵抗Ｒ１０，Ｒ１１の直列回路と、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１の接続点に一端が接続されるとともに他端がトランジスタＴｒ１のベースに接続されたトリガ素子Ｔとで構成される。ここで整流回路ＤＢの出力端子に脈流電圧が発生して、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１の接続点が所定のトリガレベルＶａを超えると、トリガ素子Ｔが導通して、トランジスタＴｒ１のベースに電圧が印加されて、トランジスタＴｒ１がオンになる（図３（ａ）（ｂ）参照）。而してトランジスタＴｒ１は、トライアックＴＲＣのオン期間にオンして発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４０に電流を供給するとともに、トライアックＴＲＣのオフ期間にオフして発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４０への電流供給を遮断する。つまりトランジスタＴｒ１により、検出回路２の検出結果をもとにトライアックＴＲＣのオフ期間に平滑コンデンサＣ０からＬＥＤ点灯回路１への電流供給を遮断する遮断手段が構成される。なお遮断手段としてトランジスタＴｒ１からなるスイッチ素子を用いているが、スイッチ素子をトランジスタに限定する趣旨のものではなく、ＦＥＴなどのスイッチ素子を用いても良いことは言うまでもない。
【００２６】
次に本装置の動作について簡単に説明する。本装置では商用交流電源ＡＣの交流電源電圧をトライアックＴＲＣで位相制御するとともに、位相制御された脈流の交流電圧を整流回路ＤＢで直流の脈流電圧に変換した後、平滑コンデンサＣ０で平滑して得た電圧を発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４０に供給している。
【００２７】
そして本装置の特徴は平滑コンデンサＣ０に２０個分の発光ダイオードのオン電圧以上の電圧を発生させて、平滑コンデンサＣ０からＬＥＤ点灯回路１へ安定した直流電圧を供給しつつ、整流回路ＤＢの出力電圧を検出することによってトライアックＴＲＣのオン状態を検出し、トライアックＴＲＣのオフ時にはトランジスタＴｒ１をオフさせて、ＬＥＤ点灯回路１への供給電流を強制的にカットしている。図３（ａ）（ｂ）はトライアックＴＲＣにより位相制御を行っている場合の各部の波形図であり、同図（ａ）は整流回路ＤＢの出力電圧Ｖ２の波形図、同図（ｂ）は発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４０に流れる電流の波形図である。図３（ａ）（ｂ）の波形はトライアックＴＲＣのオン位相角を脈流電圧のピーク付近（９０度）に設定した場合の波形であり、オン位相角を矢印Ａ又はＢの方向にずらすことで、発光ダイオードへの供給電流のパルス幅を変化させて調光点灯している。
【００２８】
つまりＬＥＤ点灯回路１には、平滑コンデンサＣ０によって安定化された直流電圧がトランジスタＴｒ１を介して印加されており、トランジスタＴｒ１のオン／オフに応じて発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４０に流れる電流がオン／オフされるので、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４０に流れる電流は矩形波のパルス電流となって、トライアックＴＲＣのオン位相角に応じてパルス幅が変化する。したがって、トライアックＴＲＣの全位相角にわたって平滑コンデンサＣ０からＬＥＤ点灯回路１に安定した電圧を供給することができ、従来のＬＥＤ点灯装置のように発光ダイオードに印加する電圧がオン電圧（点灯維持電圧）よりも下がることがないから、ＬＥＤ点灯回路１に電流が供給される期間中発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４０を点灯させることができる。
【００２９】
また本回路は、図１０に示す従来のＬＥＤ点灯装置において、ＬＥＤ点灯回路１と直列に接続されるトランジスタＴｒ１と、トライアックＴＲＣのオン期間を検出する検出回路２とを追加しただけで、検出回路２は図２に示すように２個の抵抗Ｒ１０，Ｒ１１とトリガ素子Ｔのみで構成できるので、大きなコストアップとなることはない。
【００３０】
尚、本実施形態では各２０個の発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ２０、ＬＤ２１〜ＬＤ４０をそれぞれ直列に接続し、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ２０の直列回路と発光ダイオードＬＤ２１〜ＬＤ４０の直列回路を平滑コンデンサＣ０と並列に接続しているが、直列に接続する発光ダイオードの個数や、平滑コンデンサＣ０と並列に接続する発光ダイオードの直列回路の数を上記の数に限定する趣旨のものではなく、入力電圧に応じて適宜決定すれば良い。本実施形態では入力電圧が１００Ｖの場合に効率良く点灯するように発光ダイオードの接続数を２０個としている。また、平滑コンデンサＣ０と並列に接続する発光ダイオードの直列回路の数を２つにしているのは、平滑コンデンサＣ０の両端間に４０個の発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４０を全て直列に接続すると、その内の１個がオープン破壊した場合に残りの発光ダイオードが全て不点になるが、本回路では平滑コンデンサＣ０の両端間に発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ２０の直列回路（系統１）と、発光ダイオードＬＤ２１〜ＬＤ４０の直列回路（系統２）とを並列に接続することで、４０個の内の１個がオープン破壊しても、一方の系統の発光ダイオードが不点になるだけで、他の系統の２０個の発光ダイオードが不点になるのを防止して、全ての発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４０が不点になるのを防止している。
【００３１】
（実施形態２）
本発明の実施形態２を図４及び図５に基づいて説明する。
【００３２】
上述の実施形態１では検出回路２が整流回路ＤＢの出力側の脈流直流電圧Ｖ２を検出することによって、トライアックＴＲＣで位相制御された交流電圧を間接的に検出して、トライアックＴＲＣのオン期間を求めているのに対して、本実施形態では図４に示すように検出回路２が整流回路ＤＢの入力側の交流電圧Ｖ１を検出しており、トライアックＴＲＣで位相制御された交流電圧Ｖ１を直接検出することで、トライアックＴＲＣのオン期間を検出している。尚、検出回路２以外は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００３３】
図５は本実施形態の具体例を示し、検出回路２を、整流回路ＤＢの各入力端子にそれぞれアノードが接続されるとともにカソードが共通接続された一対のダイオードＤ２，Ｄ３と、両ダイオードＤ２，Ｄ３のカソードに発生する電圧を検出することで交流電圧Ｖ２を検出して、トライアックＴＲＣのオン期間を検出する検出部２ａとで構成している。なお検出部２ａは図２に示すような回路構成を有し、ダイオードＤ２，Ｄ３のカソードと整流回路ＤＢの低電位側の出力端子との間に接続された抵抗Ｒ１０，Ｒ１１の直列回路と、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１の接続点に一端が接続されるとともに他端がトランジスタＴｒ１のベースに接続されたトリガ素子Ｔとで構成される。
【００３４】
ここで検出回路２では、整流回路ＤＢの入力電圧をダイオードＤ２，Ｄ３で整流して、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１の直列回路に印加しており、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１の接続点が所定のトリガレベルＶａを超えると、トリガ素子Ｔが導通してトランジスタＴｒ１のベースに電圧が印加され、トランジスタＴｒ１がオンになる。而してトランジスタＴｒ１は、トライアックＴＲＣのオン期間にオンして発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４０に電流を供給するとともに、トライアックＴＲＣのオフ期間にオフして発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４０への電流供給を遮断する。
【００３５】
このように本実施形態においても、平滑コンデンサＣ０からＬＥＤ点灯回路１へ安定した直流電圧を供給しつつ、位相制御された交流電圧Ｖ１を検出することによってトライアックＴＲＣのオン状態を検出し、トライアックＴＲＣのオフ時にはトランジスタＴｒ１をオフさせて、ＬＥＤ点灯回路１への供給電流を強制的にカットしているので、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４０に流れる電流が矩形波のパルス電流となって、トライアックＴＲＣのオン位相角に応じてパルス幅が変化し、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４０を調光することができる。したがって、トライアックＴＲＣの全位相角にわたって平滑コンデンサＣ０からＬＥＤ点灯回路１に安定した電圧を供給することができ、従来のＬＥＤ点灯装置のように発光ダイオードに印加する電圧がオン電圧（点灯維持電圧）よりも下がることがないから、ＬＥＤ点灯回路１に電流が供給される期間中発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４０を点灯させることができる。
【００３６】
尚、本実施形態では検出回路２によりトライアックＴＲＣで位相制御された交流電圧Ｖ１を検出しているので、整流回路ＤＢとは別に交流電圧を整流して検出部２ａに入力するためのダイオードＤ２，Ｄ３、もしくは絶縁する手段が必要になり、実施形態１のように整流回路ＤＢの出力側の直流電圧を検出すことで、位相制御された交流電圧Ｖ１を間接的に検出する方がコスト的には有利である。
【００３７】
（実施形態３）
本発明の実施形態３を図６〜図８に基づいて説明する。
【００３８】
上述した実施形態１では、整流回路ＤＢの出力を平滑コンデンサＣ０で平滑して、平滑コンデンサＣ０で平滑された直流電圧をＬＥＤ点灯回路１に印加しているのに対して、本実施形態では、ＬＥＤ点灯回路１に供給する電圧を発光ダイオードの個数に応じた電圧に設定するため、図６に示すように平滑コンデンサＣ０で平滑された直流電圧をスイッチング素子でスイッチングすることによって発光ダイオードのオン電圧と略同じ電圧まで降圧する直流電源回路４を設け、直流電源回路４の低電位側の出力端子にトランジスタＴｒ１のエミッタを接続し、直流電源回路４の高電位側の出力端子とトランジスタＴｒ１のコレクタとの間にＬＥＤ点灯回路１を接続している。尚、ＬＥＤ点灯回路１及び直流電源回路４以外は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３９】
本実施形態ではＬＥＤ点灯回路１を、トランジスタＴｒ１のコレクタに一端がそれぞれ接続された電流制限用の抵抗Ｒ１，Ｒ２と、直流電源回路４の高電位側の出力端子と抵抗Ｒ１の他端との間に順方向に直列接続された１０個の発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２…ＬＤ１０と、直流電源回路４の高電位側の出力端子と抵抗Ｒ２の他端との間に順方向に直列接続された１０個の発光ダイオードＬＤ１１，ＬＤ１２…ＬＤ２０とで構成している。
【００４０】
通常、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ２０のオン電圧は約２〜４Ｖであるから、ＬＥＤ点灯回路１全体でオン電圧が４（Ｖ／個）×１０（個）＝４０Ｖ程度となり、実施形態１に比べて低電圧に設定している。したがって、直流電源回路４では、商用交流電源ＡＣを位相制御した電圧を整流回路ＤＢで整流し、平滑コンデンサＣ０で平滑して得た電圧を約４０Ｖ付近に降圧することで、ＬＥＤ点灯回路１に発光ダイオードの個数に応じた電圧を供給できる。
【００４１】
尚、直流電源回路４の出力端子間に全ての発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ２０を直列接続した場合はその内の１個がオープン破壊すると、残りの発光ダイオードまで不点になるが、直流電源回路４の出力端子間に発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ１０の直列回路（系統１）と、発光ダイオードＬＤ１１〜ＬＤ２０の直列回路（系統２）とを並列接続しているので、２０個の発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ２の内の１個がオープン破壊しても、一方の系統の発光ダイオードが不点になるだけで、他の系統の１０個の発光ダイオードは点灯するので、全ての発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ２０が不点になるのを防止できる。
【００４２】
ところで、図７及び図８は直流電源回路４の具体回路を示し、図７の例ではインテリジェントパワーデバイス（以下、ＩＰＤ素子と言う）４ａと、抵抗Ｒ５と、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、インダクタＬ１と、ダイオードＤ４，Ｄ５と、ツェナーダイオードＺＤ１とからなる非絶縁型のチョッパ・レギュレータで直流電源回路４を構成している。
【００４３】
ＩＰＤ素子４ａはスイッチング素子としてのパワーＭＯＳＦＥＴ及びそのドライブ回路をワンチップ化したもので、出力電圧をツェナーダイオードＺＤ１及びダイオードＤ４を介してコントロール端子Ｃにフィードバックしており、出力電圧が（ＶＺＤ＋ＶＣＳ）となるように、内部のドライブ回路によりパワーＭＯＳＦＥＴのオン／オフを制御している。但し、ＶＺＤはツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧、ＶＣＳはＩＰＤ素子４ａのコントロール端子Ｃとソース端子Ｓとの間の電圧である。
【００４４】
本回路ではスイッチング素子とそのドライブ回路をワンチップ化したＩＰＤ素子４ａを用いているので、回路の小型化、低コスト化が図れるが、非絶縁型であるので安全性には注意が必要である。なお本回路ではスイッチング素子とそのドライブ回路をワンチップ化したＩＰＤ素子４ａを用いているが、ＩＰＤ素子４ａの代わりにＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を用いても良く、その場合は制御用の外付け部品が若干必要になる。
【００４５】
また図８の例ではＩＰＤ素子４ａと、絶縁トランスＴ１と、抵抗Ｒ６，Ｒ７と、コンデンサＣ４，Ｃ５と、フォトカプラＰＣ１と、ダイオードＤ６〜Ｄ８と、ツェナーダイオードＺＤ２，ＺＤ３とからなる１石式のフライバック方式のスイッチング電源で直流電源回路４を構成している。
【００４６】
本回路では、安全性を高めるために絶縁トランスＴ１を用いて入力側と出力側とを絶縁しており、絶縁された出力電圧をフォトカプラＰＣ１で検出して、ＩＰＤ素子のコントロール端子にフィードバックしている。なお本回路ではスイッチング素子とそのドライブ回路をワンチップ化したＩＰＤ素子４ａを用いているが、ＩＰＤ素子４ａの代わりにＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を用いても良く、その場合は制御用の外付け部品が若干必要になる。
【００４７】
尚本実施形態では実施形態１のＬＥＤ点灯装置に直流電源回路４を付加しているが、実施形態２において直流電源回路４を付加しても良く、上述と同様の効果が得られる。
【００４８】
（実施形態４）
本発明の実施形態４を図９に基づいて説明する。
【００４９】
本実施形態では、上述の実施形態３において、ＬＥＤ点灯回路１にミラー回路構成の定電流回路５を設けており、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４に流れる電流を略一定に制御している。尚、ＬＥＤ点灯回路１及び定電流回路５以外の構成は実施形態３と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００５０】
ＬＥＤ点灯回路１は、トランジスタＴｒ１のコレクタに一端がそれぞれ接続された電流制限用の抵抗Ｒ１，Ｒ２と、直流電源回路４の高電位側の出力端と抵抗Ｒ１の他端との間にトランジスタＴｒ３を介して順方向に直列接続された２個の発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２と、直流電源回路４の高電位側の出力端と抵抗Ｒ２の他端との間にトランジスタＴｒ４を介して順方向に直列接続された２個の発光ダイオードＬＤ３，ＬＤ４とで構成される。本回路では実施形態３に比べて発光ダイオードＬＤ１…の接続個数を更に少なくしており、直流電源回路４の出力電圧を４（Ｖ／個）×２（個）＝８（Ｖ）付近の低電圧に設定している。
【００５１】
そして、一般的に発光ダイオードＬＤ１…のオン電圧は順方向電圧Ｖｆのセンター値に対して２割は変動するので、順方向電圧Ｖｆが変動しても、発光ダイオードＬＤ１…に流れる電流が変化しないように定電流回路５を設けている。
【００５２】
定電流回路５は、直流電源回路４の高電位側の出力端に一端が接続された抵抗Ｒ８と、トランジスタＴｒ１のコレクタに一端が接続された抵抗Ｒ９と、コレクタ−ベース間が短絡されるとともに抵抗Ｒ８の他端と抵抗Ｒ９の他端との間にコレクタ−エミッタ間が接続されたトランジスタＴｒ２と、トランジスタＴｒ２とベース同士が共通接続されたトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４と、からなるミラー電流回路で構成され、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４に流れる電流を略一定にしているので、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４を安定に点灯させることができる。
【００５３】
尚、本実施形態では実施形態３においてＬＥＤ点灯回路１に定電流回路５を付加しているが、実施形態１又は２においてＬＥＤ点灯回路１に定電流回路５を付加しても良く、上述と同様の効果が得られる。
【００５４】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、交流電源に直列に接続され位相制御調光器によってオン位相角が制御される位相制御素子と、入力端子間に交流電源及び位相制御素子の直列回路が接続され、交流電圧を整流して脈流直流電圧に変換する整流回路と、整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、平滑コンデンサの出力を電源として１乃至複数の発光ダイオードを点灯させるＬＥＤ点灯回路とを備えたＬＥＤ点灯回路において、位相制御素子によって位相制御された交流電圧を検出することで位相制御素子のオン期間を検出する検出手段と、検出手段の検出結果をもとに位相制御素子のオフ期間に平滑コンデンサからＬＥＤ点灯回路への電流供給を遮断する遮断手段とを設けて成ることを特徴とし、検出手段により位相制御素子のオン状態を検出し、検出手段の検出結果をもとに位相制御素子のオフ期間は遮断手段が平滑コンデンサからＬＥＤ点灯回路への電流供給を遮断しているので、位相制御素子のオン位相角に応じたパルス幅で発光ダイオードに電流を流して調光することができ、そのうえ平滑コンデンサの出力を１乃至複数の発光ダイオードのオン電圧以上として、平滑コンデンサの出力をＬＥＤ点灯回路に供給しているので、位相制御素子の全位相角にわたってＬＥＤ点灯回路に安定した電圧を供給できるから、位相制御式の調光器を用いて発光ダイオードを安定に調光できるという効果がある。
【００５５】
請求項２の発明は、交流電源に直列に接続され位相制御調光器によってオン位相角が制御される位相制御素子と、入力端子間に交流電源及び位相制御素子の直列回路が接続され、交流電圧を整流して脈流直流電圧に変換する整流回路と、整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、平滑コンデンサにより平滑された直流電圧をスイッチング素子でスイッチングすることによって所望の電圧値の直流電圧に降圧する直流電源回路と、直流電源回路の出力を電源として１乃至複数の発光ダイオードを点灯させるＬＥＤ点灯回路とを備えたＬＥＤ点灯回路において、直流電源回路の出力を上記１乃至複数の発光ダイオードのオン電圧と略同じ電圧とし、位相制御素子によって位相制御された交流電圧を検出することで位相制御素子のオン期間を検出する検出手段と、検出手段の検出結果をもとに位相制御素子のオフ期間に平滑コンデンサからＬＥＤ点灯回路への電流供給を遮断する遮断手段とを設けて成ることを特徴とし、検出手段により位相制御素子のオン状態を検出し、検出手段の検出結果をもとに位相制御素子のオフ期間は遮断手段が平滑コンデンサからＬＥＤ点灯回路への電流供給を遮断しているので、位相制御素子のオン位相角に応じたパルス幅で発光ダイオードに電流を流して調光することができ、そのうえ直流電源回路は平滑コンデンサで平滑した電圧を１乃至複数の発光ダイオードのオン電圧と略同じ電圧まで降圧し、その出力ををＬＥＤ点灯回路に供給しているので、位相制御素子の全位相角にわたってＬＥＤ点灯回路に安定した電圧を供給できるから、位相制御式の調光器を用いて発光ダイオードを安定に調光できるという効果がある。
【００５６】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、上記直流電源回路は、上記スイッチング素子及びそのドライブ回路をワンチップ化したインテリジェントパワーデバイスを用いて構成した非絶縁型のチョッパ・レギュレータであることを特徴とし、請求項２の発明と同様の効果を奏する。
【００５７】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、上記直流電源回路は、絶縁トランスを用いて構成した１石式のスイッチング電源であることを特徴とし、請求項２の発明と同様の効果を奏する。
【００５８】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１つの発明において、上記遮断手段は平滑コンデンサとＬＥＤ点灯回路との間に接続されたスイッチ素子からなり、上記検出手段は、整流回路の出力端子間に接続された複数の抵抗の直列回路と、一端が複数の抵抗の接続点に接続されるとともに、他端がスイッチ素子の制御端子に接続されたトリガ素子からなり、整流回路の脈流出力を検出することで位相制御素子で位相制御された交流電圧を間接的に検出することを特徴とし、抵抗の接続点の電位がトリガ素子のトリガレベルを超えると、トリガ素子が導通してスイッチ素子がオンするので、位相制御素子のオン／オフに応じてスイッチ素子をオン／オフさせて、発光ダイオードを調光することができる。
【００５９】
請求項６の発明は、請求項１〜４の何れか１つの発明において、上記遮断手段は平滑コンデンサとＬＥＤ点灯回路との間に接続されたスイッチ素子からなり、上記検出手段は、整流回路の入力端子にアノードが接続されたダイオードと、当該ダイオードのカソードと整流回路の低電位側の出力端子との間に接続された複数の抵抗の直列回路と、一端が複数の抵抗の接続点に接続されるとともに、他端がスイッチ素子の制御端子に接続されたトリガ素子からなることを特徴とし、ダイオードで交流電圧を整流して複数の抵抗の直列回路に印加しており、抵抗の接続点の電位がトリガ素子のトリガレベルを超えると、トリガ素子が導通してスイッチ素子がオンするので、位相制御素子のオン／オフに応じてスイッチ素子をオン／オフさせて、発光ダイオードを調光することができる。
【００６０】
請求項７の発明は、請求項１〜４の何れか１つの発明において、上記遮断手段は平滑コンデンサとＬＥＤ点灯回路との間に接続されたスイッチ素子からなり、上記検出手段は、整流回路の各入力端子にそれぞれアノードが接続されるとともにカソードが共通接続された一対のダイオードと、両ダイオードのカソードと整流回路の低電位側の出力端子との間に接続された複数の抵抗の直列回路と、一端が複数の抵抗の接続点に接続されるとともに、他端がスイッチ素子の制御端子に接続されたトリガ素子からなることを特徴とし、ダイオードで交流電圧を整流して複数の抵抗の直列回路に印加しており、抵抗の接続点の電位がトリガ素子のトリガレベルを超えると、トリガ素子が導通してスイッチ素子がオンするので、位相制御素子のオン／オフに応じてスイッチ素子をオン／オフさせて、発光ダイオードを調光することができる。
【００６１】
請求項８の発明は、請求項１〜７の何れか１つの発明において、上記ＬＥＤ点灯回路は、発光ダイオードに流れる電流を略一定にするミラー回路構成の定電流回路を具備して成ることを特徴とし、定電流回路により発光ダイオードに流れる電流を略一定にすることで、発光ダイオードを安定して調光することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１のＬＥＤ点灯装置のブロック回路図である。
【図２】同上の要部の回路図である。
【図３】同上の位相制御時の各部の波形図であり、（ａ）は整流器の出力電圧の波形図、（ｂ）は発光ダイオードに流れる電流の波形図である。
【図４】実施形態２のＬＥＤ点灯装置のブロック回路図である。
【図５】同上のブロック回路図である。
【図６】実施形態３のＬＥＤ点灯装置のブロック回路図である。
【図７】同上の直流電源回路の回路図である。
【図８】同上の別の直流電源回路の回路図である。
【図９】実施形態４のＬＥＤ点灯装置のブロック回路図である。
【図１０】従来のＬＥＤ点灯装置のブロック回路図である。
【図１１】同上の位相制御時の各部の波形図であり、（ａ）は整流器の出力電圧の波形図、（ｂ）は発光ダイオードに流れる電流の波形図である。
【符号の説明】
１      ＬＥＤ点灯回路
２      検出回路
３      調光器
ＡＣ    商用交流電源
Ｃ０    平滑コンデンサ
ＤＢ    整流回路
ＬＤ１〜ＬＤ４０  発光ダイオード
ＴＲＣ  トライアック
Ｔｒ１  トランジスタ
【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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