(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流電源に接続されて、三相交流電源の交流電圧を全波整流して整流電圧を得るための全波整流回路と、
前記全波整流回路の出力側と直列に接続される、少なくとも一のＬＥＤ素子を含む第一ＬＥＤ部と、
前記第一ＬＥＤ部と直列に接続される、少なくとも一のＬＥＤ素子を含む第二ＬＥＤ部と、
前記第二ＬＥＤ部と並列で、且つ前記第一ＬＥＤ部と直列に接続される、前記第一ＬＥＤ部への通電量を制御するための第一通電制御手段と、
前記第一ＬＥＤ部及び第二ＬＥＤ部と直列に接続され、前記第一ＬＥＤ部及び前記第二ＬＥＤ部への通電量を制御するための電流制限手段と、
前記第一ＬＥＤ部及び第二ＬＥＤ部と直列に接続される、少なくとも一のＬＥＤ素子を含む第三ＬＥＤ部と、
前記第三ＬＥＤ部と並列で、且つ前記第一ＬＥＤ部及び第二ＬＥＤ部と直列に接続される、該第一ＬＥＤ部及び前記第二ＬＥＤ部への通電量を制御するための第二通電制御手段と
を備え、
前記第一ＬＥＤ部を点灯させるための第一順方向電圧は、前記第一ＬＥＤ部及び第二ＬＥＤ部を点灯させるための第二順方向電圧よりも低く、かつ
前記第一ＬＥＤ部を点灯させる第一順方向電圧を、電圧値が脈動する整流電圧が最小となる最小脈流電圧と同じか、これよりも低く設定されており、
前記第二順方向電圧が、三相交流電源の実効電圧が定格値の場合における定格最小脈流電圧と同じか、これよりも低くなるように設定されており、
前記第一ＬＥＤ部、第二ＬＥＤ部及び第三ＬＥＤ部を点灯させるための第三順方向電圧が、三相交流電源の電圧が定格値の場合における定格最小脈流電圧と、電圧値が脈動する整流電圧が最大となる定格最大脈流電圧との間に設定されており、
前記第一順方向電圧を、三相交流電源の実効電圧が定格値以下の低下実効電圧に低下した場合における低下最小脈流電圧と同じか、これよりも低く設定されてなる発光ダイオード駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置であって、
前記低下実効電圧が、定格電圧の５％〜２５％分、定格電圧から低下した値である発光ダイオード駆動装置。
【請求項３】
三相交流電源に接続されて、三相交流電源の交流電圧を全波整流して整流電圧を得るための全波整流回路と、
前記全波整流回路の出力側と直列に接続される、少なくとも一のＬＥＤ素子を含む第一ＬＥＤ部と、
前記第一ＬＥＤ部と直列に接続される、少なくとも一のＬＥＤ素子を含む第二ＬＥＤ部と、
前記第二ＬＥＤ部と並列で、且つ前記第一ＬＥＤ部と直列に接続される、前記第一ＬＥＤ部への通電量を制御するための第一通電制御手段と、
前記第一ＬＥＤ部及び第二ＬＥＤ部と直列に接続され、前記第一ＬＥＤ部及び前記第二ＬＥＤ部への通電量を制御するための電流制限手段と、
前記全波整流回路の出力側において、前記第一ＬＥＤ部及び第二ＬＥＤ部、並びに第一通電制御手段及び電流制限手段を含む第一ＬＥＤ駆動部と並列に接続された、同じく第一ＬＥＤ部及び第二ＬＥＤ部、並びに第一通電制御手段及び電流制限手段を含む第二ＬＥＤ駆動部と、
前記第一ＬＥＤ駆動部と第二ＬＥＤ駆動部とを実装する基板と
を備え、
前記第一ＬＥＤ部を点灯させるための第一順方向電圧は、前記第一ＬＥＤ部及び第二ＬＥＤ部を点灯させるための第二順方向電圧よりも低く、かつ
前記第一ＬＥＤ部を点灯させる第一順方向電圧を、電圧値が脈動する整流電圧が最小となる最小脈流電圧と同じか、これよりも低く設定されており、
前記基板上において、
前記第一ＬＥＤ駆動部を実装する領域と、
第二ＬＥＤ駆動部を実装する領域とが分離されており、
さらに前記第一ＬＥＤ駆動部を実装する領域の内、
前記第一ＬＥＤ駆動部を構成する第一ＬＥＤ部及び第二ＬＥＤ部を含む第一ＬＥＤ集合体を実装する領域と、
前記第一ＬＥＤ駆動部を構成する第一通電制御手段及び電流制限手段を含む第一駆動集合体を実装する領域とが分離されており、
さらに前記第二ＬＥＤ駆動部を実装する領域の内、
前記第二ＬＥＤ駆動部を構成する第一ＬＥＤ部及び第二ＬＥＤ部を含む第二ＬＥＤ集合体を実装する領域と、
前記第二ＬＥＤ駆動部を構成する第一通電制御手段及び電流制限手段を含む第二駆動集合体を実装する領域とが分離されており、
前記基板上における前記第一ＬＥＤ駆動部を実装する領域と、第二ＬＥＤ駆動部を実装する領域とは、
前記第一駆動集合体を実装する領域と、第二駆動集合体を実装する領域とが近接し、
前記第一ＬＥＤ集合体を実装する領域と、第二ＬＥＤ集合体を実装する領域とが互いに遠ざかる姿勢にて、実装されてなる発光ダイオード駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一に記載の発光ダイオード駆動装置であって、
前記第一ＬＥＤ部は、互いに直列に接続された、第一ＬＥＤ分割部と、第二ＬＥＤ分割部とに分割されており、
前記第一ＬＥＤ分割部と第二ＬＥＤ分割部との間に、前記第二ＬＥＤ部が接続されてなる発光ダイオード駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一に記載の発光ダイオード駆動装置で駆動される漁灯。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一に記載の発光ダイオード駆動装置で駆動される照明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを点灯駆動させる駆動装置及びこれを用いた照明並びに漁灯に関し、特に三相の交流電源を用いて駆動させる発光ダイオード駆動装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明用の光源として、白熱電球や蛍光灯に比べ低消費電力で駆動可能な発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」ともいう。）が注目されている。ＬＥＤは小型で耐衝撃性にも強く、球切れの心配がないといった利点がある。
【０００３】
このような照明機器用の電源としては、交流を電源として用いることが望まれる。そこで単相の交流電源を用いた照明装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。このような交流電源を用いた照明装置の回路図の一例を図１８に示す。この照明装置では、１００Ｖの単相交流電圧（図１９参照のこと）を全波整流し（図２０参照のこと）、全波整流した電流を、直列接続したＬＥＤ１２２と、駆動素子であるトランジスタ１２３に供給して点灯させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４７９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながらこの構成では、単相交流を全波整流した電圧波形において０Ｖとなる区間が存在するため、ＬＥＤが点灯しない不点灯区間が生じる結果、ちらつきが発生するという問題があった。このような不点灯期間をなくすためには、平滑コンデンサ等を追加することが考えられるが、大容量の平滑コンデンサには電解コンデンサが利用されるところ、電解コンデンサは他のコンデンサに比べて寿命が短いため、平滑コンデンサの寿命によって装置の寿命も短くなってしまうという問題もあった。
【０００６】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一は、交流電源を使用しつつもちらつきを防止した発光ダイオード駆動装置及びこれを用いた照明並びに漁灯を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の目的を達成するために、本発明の一の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、三相交流電源に接続されて、三相交流電源の交流電圧を全波整流して整流電圧を得るための全波整流回路と、前記全波整流回路の出力側と直列に接続される、少なくとも一のＬＥＤ素子を含む第一ＬＥＤ部と、前記第一ＬＥＤ部と直列に接続される、少なくとも一のＬＥＤ素子を含む第二ＬＥＤ部と、前記第二ＬＥＤ部と並列で、且つ前記第一ＬＥＤ部と直列に接続される、前記第一ＬＥＤ部への通電量を制御するための第一通電制御手段と、前記第一ＬＥＤ部及び第二ＬＥＤ部と直列に接続され、前記第一ＬＥＤ部及び前記第二ＬＥＤ部への通電量を制御するための電流制限手段と、前記第一ＬＥＤ部及び第二ＬＥＤ部と直列に接続される、少なくとも一のＬＥＤ素子を含む第三ＬＥＤ部と、前記第三ＬＥＤ部と並列で、且つ前記第一ＬＥＤ部及び第二ＬＥＤ部と直列に接続される、該第一ＬＥＤ部及び前記第二ＬＥＤ部への通電量を制御するための第二通電制御手段とを備え、前記第一ＬＥＤ部を点灯させるための第一順方向電圧は、前記第一ＬＥＤ部及び第二ＬＥＤ部を点灯させるための第二順方向電圧よりも低く、かつ前記第一ＬＥＤ部を点灯させる第一順方向電圧を、電圧値が脈動する整流電圧が最小となる最小脈流電圧と同じか、これよりも低く設定されており、前記第二順方向電圧が、三相交流電源の実効電圧が定格値の場合における定格最小脈流電圧と同じか、これよりも低くなるように設定されており、前記第一ＬＥＤ部、第二ＬＥＤ部及び第三ＬＥＤ部を点灯させるための第三順方向電圧が、三相交流電源の電圧が定格値の場合における定格最小脈流電圧と、電圧値が脈動する整流電圧が最大となる定格最大脈流電圧との間に設定されており、前記第一順方向電圧を、三相交流電源の実効電圧が定格値以下の低下実効電圧に低下した場合における低下最小脈流電圧と同じか、これよりも低く設定されている。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成によれば、第一ＬＥＤ部は整流電圧の変動に依らず常時点灯するため、不点灯となる不点灯期間を無くして、ちらつきの少ない発光ダイオードの駆動が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る発光ダイオード駆動装置を示す回路図である。
【図２】三相交流の電圧波形を示すグラフである。
【図３】三相交流を整流した電圧波形を示すグラフである。
【図４】図１の発光ダイオード駆動装置で整流された脈流電圧波形と、ＬＥＤ部に印加される電圧波形を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態２に係る発光ダイオード駆動装置を示す回路図である。
【図６】図５の発光ダイオード駆動装置で整流された正常時の脈流電圧波形と、ＬＥＤ部に印加される電圧波形を示すグラフである。
【図７】図５の発光ダイオード駆動装置で整流された電圧降下時の脈流電圧波形と、ＬＥＤ部に印加される電圧波形を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例１に係る発光ダイオード駆動装置の回路図である。
【図９】第一ＬＥＤ駆動部と第二ＬＥＤ駆動部とを基板に搭載した状態の概略図である。
【図１０】ＡＣ２２０Ｖの三相交流を全波整流した電圧波形と実施例１に係るＬＥＤ部に印加される電圧波形を示すグラフである。
【図１１】ＡＣ２２０Ｖの三相交流の場合での実施例１に係る発光ダイオード駆動装置で得られる光束を示すグラフである。
【図１２】ＡＣ２００Ｖの三相交流を全波整流した電圧波形と実施例１に係るＬＥＤ部に印加される電圧波形を示すグラフである。
【図１３】ＡＣ２００Ｖの三相交流の場合での実施例１に係る発光ダイオード駆動装置で得られる光束を示すグラフである。
【図１４】図１４Ａは、図１８の発光ダイオード駆動装置をＡＣ２００Ｖで駆動させた際の脈流電圧とＬＥＤ電圧を示すグラフ、図１４Ｂは、ＡＣ２２０Ｖで駆動させた際の脈流電圧とＬＥＤ電圧を示すグラフ、図１４Ｃは、ＡＣ２４０Ｖで駆動させた際の脈流電圧とＬＥＤ電圧を示すグラフである。
【図１５】比較例２に係る単相交流電源を用いた三段の発光ダイオード駆動装置の回路図である。
【図１６】図１６Ａは、図１５の発光ダイオード駆動装置をＡＣ２００Ｖで駆動させた際の脈流電圧とＬＥＤ電圧を示すグラフ、図１６Ｂは、ＡＣ２２０Ｖで駆動させた際の脈流電圧とＬＥＤ電圧を示すグラフ、図１６Ｃは、ＡＣ２４０Ｖで駆動させた際の脈流電圧とＬＥＤ電圧を示すグラフ、図１６Ｄは図１６Ａにおける光束を示すグラフ、図１６Ｅは図１６Ｂにおける光束を示すグラフ、図１６Ｆは図１６Ｃにおける光束を示すグラフである。
【図１７】図１７Ａは比較例２の電圧と光束の時間変化を示すグラフ、図１７Ｂは実施例１の電圧と光束の時間変化を示すグラフである。
【図１８】一段の発光ダイオード駆動装置の回路図である。
【図１９】単相交流の電圧波形を示すグラフである。
【図２０】単相交流を整流した電圧波形を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成、構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。なお、本明細書において「直列に接続される」とは、間に他の部材が介在される態様を含む場合もある。
（実施の形態１）
【００１１】
図１に、本発明の実施の形態１に係る発光ダイオード駆動装置１００の回路図を示す。この図に示す発光ダイオード駆動装置１００は、三相交流電源に接続される全波整流回路１１１と、第一ＬＥＤ部１９１と、第二ＬＥＤ部１９２と、第一通電制御手段１５１と、電流制限手段１４１と、電流検出手段１０４とを備える。この発光ダイオード駆動装置１００は、三相交流電源ＡＰに接続されて、全波整流回路１１１で三相交流電圧を整流した整流電圧（脈流電圧）を得る。また全波整流回路１１１の出力側において、第一ＬＥＤ部１９１と第二ＬＥＤ部１９２で構成された第一ＬＥＤ集合体１９０を、出力ラインＯＬ上で直列に接続している。ここではＬＥＤ部を２つ使用して、第一ＬＥＤ部１９１、第二ＬＥＤ部１９２を直列に接続して、ＬＥＤ集合体１０を構成しているが、ＬＥＤ部を３以上とすることもできる。さらに出力ラインＯＬには、ＬＥＤ集合体１０と、電流制限手段１４１と、電流検出手段１０４とを直列に接続している。
（第一通電制御手段１５１）
【００１２】
第一ＬＥＤ部１９１への通電量を制御するための第一通電制御手段１５１が、第二ＬＥＤ部１９２と並列に接続される。第一通電制御手段１５１は、一端を第一ＬＥＤ部１９１の下流側と直列に接続し、他端を電流制限手段１４１の上流側と接続しており、第一ＬＥＤ部１９１への通電量を調整するバイパス経路を構成する。すなわち、第一通電制御手段１５１によってバイパスされる電流量を調整できるので、結果的に第一ＬＥＤ部１９１の通電量を制御できる。図１の例では、第二ＬＥＤ部１９２と並列に第一通電制御手段１５１が接続され、第一バイパス経路ＢＰ１を形成する。なおここでいう並列接続とは、各ＬＥＤ部の両端と各通電制御手段が接続されていることを要さず、各通電制御手段の一端が各ＬＥＤ部の一端と接続されており、電流が分岐されるように構成されていれば足りる。例えば図１の例では、第一通電制御手段１５１はその一端を第二ＬＥＤ部１９２の上流側と接続し、他端を出力ラインＯＬ上で、電流制限手段１４１の上流側と接続している。このように各通電制御手段の並列接続とは、出力ラインＯＬ上に接続された各ＬＥＤ部の電流を分岐させるような接続形態を指す意味で使用する。
【００１３】
第一通電制御手段１５１は、例えば第一ＬＥＤ部１９１を流れる電流をバイパスさせるバイパス手段と、このバイパス手段の動作を制御する電流制御手段とで構成できる。通電制御手段は、ＬＥＤ部の電流駆動を行う電流回路の制御用の部材である。例えば、第一通電制御手段１５１と、この第一通電制御手段１５１の動作、すなわちＯＮ／ＯＦＦや電流量連続可変といった動作を制御する電流制限手段１４１とで、一種の定電流回路が構成される。この定電流回路の制御は、例えば出力ラインに接続された電流検出手段１０４を用いて第一ＬＥＤ集合体１９０の電流量をモニタし、この値に基づいて電流制御手段がバイパス手段の制御量を切り替える。なお、このように第一通電制御手段を、バイパス手段と電流制御手段とで構成する他、一体的に第一通電制御手段として構成してもよい。このような第一通電制御手段１５１は、トランジスタ等の半導体駆動素子で構成できる。
（第一ＬＥＤ部１９１、第二ＬＥＤ部１９２）
【００１４】
一方、各ＬＥＤ部は、一又は複数のＬＥＤ素子を直列及び／又は並列に接続したブロックである。ＬＥＤ素子は、表面実装型（ＳＭＤ）や砲弾型のＬＥＤが適宜利用できる。またＳＭＤタイプのＬＥＤ素子のパッケージは、用途に応じて外形を選択でき、平面視が矩形状のタイプ等が利用できる。さらに、複数のＬＥＤ素子を共通のパッケージ内で直列及び／又は並列に接続したＬＥＤをＬＥＤ部として使用することも可能であることは言うまでもない。
【００１５】
また第一ＬＥＤ部１９１は、複数の第一ＬＥＤ分割部に分割することもできる。例えば第一ＬＥＤ部１９１を、第一ＬＥＤ分割部９１Ａと、第二ＬＥＤ分割部９１Ｂとに分割する。第一ＬＥＤ分割部９１Ａと第二ＬＥＤ分割部９１Ｂとは、互いに直列に接続されている。ただし、第一ＬＥＤ分割部９１Ａと第二ＬＥＤ分割部９１Ｂとの間に、第二ＬＥＤ部１９２を接続する。このようにすることで、常時点灯される第一ＬＥＤ部１９１を分散して配置し、第一ＬＥＤ集合体１９０の光分布を均一に近付けることができる。特に点滅動作を繰り返す第二ＬＥＤ部１９２の両側に常時点灯する第一ＬＥＤ分割部９１Ａと第二ＬＥＤ分割部９１Ｂを配置したことで、第二ＬＥＤ部１９２の点滅を目立たなくし、ちらつきを低減する効果を得ることができる。さらに、常時点灯する第一ＬＥＤ部１９１は、点滅する第二ＬＥＤ部１９２に比べて駆動時間が長い分、発熱量が多くなる。このため、発熱量の大きい第一ＬＥＤ部１９１を分割して配置することにより、放熱性の点でも有利となる。
【００１６】
第一ＬＥＤ部１９１に含まれるＬＥＤ素子の順方向電圧の加算値である第一順方向電圧Ｖｆ1は、直列接続されたＬＥＤ素子の個数によって決まる。また第一ＬＥＤ部１９１と第二ＬＥＤ部１９２を共に点灯させるための第二順方向電圧Ｖｆ2は、この第一順方向電圧Ｖｆ1にさらに、第二ＬＥＤ部１９２に含まれる直列接続されたＬＥＤ素子の順方向電圧を加えた値となる。
（電流検出手段１０４）
【００１７】
この発光ダイオード駆動装置１００は、電流検出手段１０４で検出した電流値に基づいて、各ＬＥＤ部に対する通電量の制御を行う。いいかえると、整流電圧の電圧値でなく、現実に通電される電流量に基づいた電流制御であるため、ＬＥＤ素子の順方向電圧のばらつきに左右されず、適切なタイミングで正確なＬＥＤ部の切り替えが実現され、信頼性の高い安定した動作が見込まれる。この電流値の検出には、電流検出手段１０４が利用できる。電流検出手段１０４には、抵抗器等が好適に利用できる。なお図１の例では、電流検出手段１０４は電流制限手段１４１の下流側に接続されているが、この位置に限らず、電流検出手段１０４は出力ライン上のどの位置に設けてもよい。さらに、電流検出手段は一に限らず、複数設けてもよい。例えば後述するように、通電制御手段を複数設ける場合、各通電制御手段毎に個別に電流検出手段を設けることもできる。
（全波整流回路１１１）
【００１８】
全波整流回路１１１は、三相交流電源から供給される三相交流電圧を全波整流して整流電圧を得るための部材である。三相交流は、図２のグラフに示すように、理想的にはサインカーブに従い時間変化する交流電源が三相、１２０°おきに位相をずらした状態で供給される。全波整流回路１１１は、ダイオードブリッジが好適に利用できる。ダイオードブリッジで構成される全波整流回路１１１を通過させて全波整流することで、三相交流電圧は図３のグラフに示すように、０Ｖの区間のない整流された脈流電圧が得られる。この整流電圧の脈流波形を利用することで、平滑化のための特別な部材が不要となる。特に従来のような平滑コンデンサを使用する必要がないため、平滑コンデンサとして一般的な電解コンデンサを発光ダイオード駆動装置から排除できる。電解コンデンサは大容量である反面、電解液の漏れなどに起因する経時劣化が生じ、寿命があるため、電解コンデンサの寿命でもって発光ダイオード駆動装置の寿命が決定されるような事態を回避でき、長期間に亘って安定的に使用可能な信頼性の高い発光ダイオード駆動装置が実現される。
（実施の形態１の動作例）
【００１９】
次に図４に基づいて、第一ＬＥＤ部１９１と第二ＬＥＤ部１９２を備える発光ダイオード駆動装置の動作を説明する。ここでは、第一ＬＥＤ部１９１を点灯させるため第一ＬＥＤ部１９１を構成するＬＥＤ素子の順方向電圧を加算した第一順方向電圧Ｖｆ1が、脈動する整流電圧の最小脈流電圧とほぼ同じとなるように設定されている。実際には、三相交流電源の電圧のばらつきを考慮して、第一順方向電圧Ｖｆ1を、最小脈流電圧よりも若干低く設定することで、第一ＬＥＤ部１９１が点灯しなくなる事態を回避できる。また第一ＬＥＤ部１９１及び第二ＬＥＤ部１９２を点灯させるための第二順方向電圧Ｖｆ2を、脈動する整流電圧の最小脈流電圧と最大脈流電圧の間に設定する。
【００２０】
脈流電圧が第二順方向電圧Ｖｆ2よりも低い区間（図４において、区間ａ）では、第一通電制御手段１５１でもって第一ＬＥＤ部１９１の通電が制御される。このとき、第二ＬＥＤ部１９２は消灯された状態となる。
【００２１】
脈流電圧が上昇して、第二順方向電圧Ｖｆ2に達した時点で、第二ＬＥＤ部１９２への通電が開始され、脈流電圧が第二順方向電圧Ｖｆ2以上の区間（図４において、区間ｂ）では、第一ＬＥＤ部１９１及び第二ＬＥＤ部１９２が点灯され、電流制限手段１４１でもって第二ＬＥＤ部１９２の通電が制御される。
【００２２】
一方、脈流電圧が低下して、第二順方向電圧Ｖｆ2に達した時点で、第二ＬＥＤ部１９２への通電が停止され、脈流電圧が第二順方向電圧Ｖｆ2以下の区間（図４において、区間ｃ）では、第二ＬＥＤ部１９２は消灯され、第一ＬＥＤ部１９１のみが第一通電制御手段１５１でもって点灯される。
【００２３】
そして再度脈流電圧が上昇すると、区間ａから区間ｂに移行して、上述した第二ＬＥＤ部１９２の点灯が再開される。このように、第一ＬＥＤ部１９１は脈流電圧の時間変化によらず、常時点灯している。一方で第二ＬＥＤ部１９２は、脈流電圧の変化に応じて、第二順方向電圧Ｖｆ2よりも高い電圧値の区間では点灯し、第二順方向電圧Ｖｆ2よりも低い区間では消灯する、点滅動作を繰り返すこととなる。
【００２４】
この発光ダイオード駆動装置によれば、三相交流を全波整流した電圧波形は０Ｖとなる区間がないので、点灯しない期間を排除することができ、ちらつきを防止した高品質な発光ダイオード駆動装置を実現することができる。また、全波整流した脈流電圧の電圧波形に関わらず第一ＬＥＤ部１９１を常時点灯させ、電圧波形の電圧が高い部分で第二ＬＥＤ部１９２も点灯させることによって駆動損失を低減することができ、光束を向上させることができる。
（実施の形態２）
【００２５】
以上は、第一ＬＥＤ部と第二ＬＥＤ部を備える発光ダイオード駆動装置の動作について説明した。この発光ダイオード駆動装置では、三相交流電源の実効電圧が安定している場合は、上述の通り第一ＬＥＤ部が常時点灯するため、不点灯期間のない、ちらつきの少ない漁灯や照明等に好適に利用できる。
【００２６】
一方で、三相交流電源の実効電圧が電源電圧の変動によって低下し、最小脈流電圧が第一順方向電圧Ｖｆ1以下になってしまうと、第一ＬＥＤ部が点灯しなくなって、不点灯期間が発生してしまう。特に、電源電圧が安定せず、電源電圧の変動が生じるような環境下においては、点灯しない期間が発生することによる問題が懸念される。そこで、ＬＥＤ部と通電制御手段を多段に接続した発光ダイオード駆動装置の内、いずれかの段を、電源電圧の変動時にのみ動作させるように設定することで、このような電源電圧の変動にも対応できるように構成できる。例えば、電源電圧の低下にも常時点灯がなされるように、定格電圧での動作時に常時点灯させるＬＥＤ部を複数段用意し、定格電圧以下に電源電圧が低下した場合にも、常時点灯されるＬＥＤ部が一部残るように構成する。一例として、発光ダイオード駆動装置に、ＬＥＤ部と通電制御手段の組を、動作電圧が上位、中位、下位となるように異ならせた三段を設けて、定格電圧での動作時には、中位と下位の段を常時点灯させ、上位の段を点滅させることで、損失の少ない発光ダイオード駆動装置を実現しつつ、電源電圧が定格電圧よりも低下した際には、上位の段は消灯状態となるが、下位の段は常時点灯させ、中位の段を点滅させることで、電源電圧の実効値が低下した際にもＬＥＤ部がすべて消灯してしまう区間の発生を阻止して、ちらつきのない、信頼性の高い灯具、例えば漁灯や照明を実現できる。
【００２７】
このような例として、実施の形態２に係る発光ダイオード駆動装置２００を、図５に示す。この図に示す発光ダイオード駆動装置２００は、第一ＬＥＤ部１９１’と第二ＬＥＤ部１９２’に加えて、第三ＬＥＤ部１９３’を備える。また第一通電制御手段１５１’に加えて、第二通電制御手段１５２’を備える。さらに発光ダイオード駆動装置２００は、図１と同様、全波整流回路１１１’と電流制限手段１４１’と電流検出手段１０４’を備える。この例では、第一ＬＥＤ部１９１’及び第二ＬＥＤ部１９２’を点灯させるための第二順方向電圧Ｖｆ2’は、最小脈流電圧とほぼ同じか、又はこれよりも若干低く設定されている。いいかえると、図５における第一ＬＥＤ部１９１’と第二ＬＥＤ部１９２’を合わせたものが、上記図１における第一ＬＥＤ部１９１に相当し、図５における第三ＬＥＤ部１９３’が図１における第二ＬＥＤ部１９２に相当する。そして、第一ＬＥＤ部１９１’、第二ＬＥＤ部１９２’及び第三ＬＥＤ部１９３’を点灯させるための第三順方向電圧Ｖｆ3’を、最小脈流電圧と最大脈流電圧の間に設定する。これにより、第一ＬＥＤ部１９１’と第二ＬＥＤ部１９２’は脈流電圧の時間変化によらず常時点灯されると共に、第三ＬＥＤ部１９３’は脈流電圧の変化に応じて、第三順方向電圧Ｖｆ3’よりも高い電圧値の区間では点灯させる一方、第三順方向電圧Ｖｆ3’よりも低い区間では消灯させる点滅動作を繰り返すこととなる。
（実施の形態２の動作例）
【００２８】
具体的な動作を図６のグラフに基づいて説明すると、脈流電圧が第三順方向電圧Ｖｆ3’よりも低い区間（図６において、区間ａ’）では、第二通電制御手段１５２’でもって第一ＬＥＤ部１９１’及び第二ＬＥＤ部１９２’の通電が制御される。このとき、第三ＬＥＤ部１９３’は消灯された状態となる。
【００２９】
脈流電圧が上昇して、第三順方向電圧Ｖｆ3’に達した時点で、第三ＬＥＤ部１９３’への通電が開始され、脈流電圧が第三順方向電圧Ｖｆ3’以上の区間（図６において、区間ｂ’）では、第一ＬＥＤ部１９１’、第二ＬＥＤ部１９２’及び第三ＬＥＤ部１９３’が点灯され、電流制限手段１４１’でもって第三ＬＥＤ部１９３’の通電が制御される。
【００３０】
一方、脈流電圧が低下して、第三順方向電圧Ｖｆ3’に達した時点で、第三ＬＥＤ部１９３’への通電が停止され、脈流電圧が第三順方向電圧Ｖｆ3’以下の区間（図６において、区間ｃ’）では、第三ＬＥＤ部１９３’は消灯され、第一ＬＥＤ部１９１’と第二ＬＥＤ部１９２’が第二通電制御手段１５２’でもって点灯される。
【００３１】
そして再度脈流電圧が上昇すると、区間ａから区間ｂに移行して、上述した第三ＬＥＤ部１９３’の点灯が再開される。このように、第一ＬＥＤ部１９１’及び第二ＬＥＤ部１９２’は脈流電圧の時間変化によらず、常時点灯している。一方で第三ＬＥＤ部１９３’は、脈流電圧の変化に応じて、第三順方向電圧Ｖｆ3’よりも高い電圧値の区間では点灯し、第三順方向電圧Ｖｆ3’よりも低い区間では消灯する、点滅動作を繰り返すこととなる。
（実効電圧低下時の動作）
【００３２】
一方で、三相交流電源の実効電圧が電源電圧の変動によって低下した場合の動作を、図７に基づいて説明する。ここでは一例として、定格電圧を２２０Ｖとする三相交流電源を用い、電源電圧の低下時に実効電圧が２００Ｖに低下した場合にも、第一ＬＥＤ部１９１’を点灯させるよう設定された発光ダイオード駆動装置について説明する。予め、低下した電源電圧の最小脈流電圧（低下最小脈流電圧）において、第一ＬＥＤ部１９１’が点灯されるように、第一ＬＥＤ部１９１’を点灯させるための第一順方向電圧Ｖｆ1’が、低下最小脈流電圧とほぼ同じか、マージンを考慮してこれよりも若干低くなるように設定しておく。これにより、脈動する整流電圧は常時第一順方向電圧Ｖｆ1’を超える状態となるため、第一ＬＥＤ部１９１’の点灯は常時維持される。一方で第一ＬＥＤ部１９１’と第二ＬＥＤ部１９２’を点灯させる第二順方向電圧Ｖｆ2’は、低下最小脈流電圧と低下最大脈流電圧との間に設定される。なお、第三ＬＥＤ部１９３’を点灯させるための第三順方向電圧Ｖｆ3’が低下最大脈流電圧よりも高い場合は、第三ＬＥＤ部１９３’は常時点灯されないこととなる。したがって、この例では第一ＬＥＤ部１９１’は脈流電圧によらず常時点灯、第二ＬＥＤ部１９２’は脈流電圧に応じて点滅、第三ＬＥＤ部１９３’は常時消灯状態となる。
【００３３】
具体的には、脈流電圧が第二順方向電圧Ｖｆ2’よりも低い区間（図７において、区間ａ”）では、図５の第一通電制御手段１５１’でもって第一ＬＥＤ部１９１’の通電が制御される。このとき、第二ＬＥＤ部１９２’（及び第三ＬＥＤ部１９３’）は消灯された状態となる。
【００３４】
そして脈流電圧が上昇して、第二順方向電圧Ｖｆ2’に達した時点で、第二ＬＥＤ部１９２’への通電が開始され、脈流電圧が第二順方向電圧Ｖｆ2’以上の区間（図７において、区間ｂ”）では、第一ＬＥＤ部１９１’、及び第二ＬＥＤ部１９２’が点灯され、第二通電制御手段１５２’でもって第二ＬＥＤ部１９２’の通電が制御される。なお、第三ＬＥＤ部１９３’は消灯状態が維持される。
【００３５】
一方、脈流電圧が低下して、第二順方向電圧Ｖｆ2’に達した時点で、第二ＬＥＤ部１９２’への通電が停止され、脈流電圧が第二順方向電圧Ｖｆ2’以下の区間（図７において、区間ｃ”）では、第二ＬＥＤ部１９２’は消灯され、第一ＬＥＤ部１９１’が第一通電制御手段１５１’でもって点灯される。また第三ＬＥＤ部１９３’は消灯状態のまま維持される。
【００３６】
そして再度脈流電圧が上昇すると、区間ａ”から区間ｂ”に移行して、上述した第二ＬＥＤ部１９２’の点灯が再開される。このように、第一ＬＥＤ部１９１’は脈流電圧の時間変化によらず、常時点灯している。一方で第二ＬＥＤ部１９２’は、脈流電圧の変化に応じて、第二順方向電圧Ｖｆ2’よりも高い電圧値の区間では点灯し、第二順方向電圧Ｖｆ2’よりも低い区間では消灯する、点滅動作を繰り返すこととなる。そして第三ＬＥＤ部１９３’は常時消灯状態が維持される。
【００３７】
このようにして、三相交流電源の実効電圧が定格値以下に低下した場合でも、第一ＬＥＤ部１９１’を常時点灯させることができ、不点灯となる期間をなくしてちらつきを抑制した高品質で信頼性の高い発光ダイオードの駆動が実現される。
【００３８】
以上の例では、電源電圧の実効値が１０％程度低下した場合にもＬＥＤ部の点灯を保証した回路例を説明した。ただ、電源電圧の実効値の低下は、この例に限られず、例えば２０％の低下でも動作するような回路設計とするなど、要求される仕様や用途等に応じて、適宜設計される。好ましくは、電源電圧の実効値が、定格電圧の５％〜２５％、より好ましくは８％〜２０％の範囲で低下した場合にも、いずれかのＬＥＤ部が常時点灯状態を維持するように設計する。
【００３９】
また以上の例では、電源電圧の実効値が低下した場合の動作保証について説明したが、逆に電源電圧の実効値が上昇した場合に対応させた発光ダイオード駆動装置を構成することもできる。電源電圧の実効値が高くなる場合、ＬＥＤ部が消灯されることはないが、供給される電力に対して利用されない成分が増え、効率が低下する。そこで、上位の段を追加して、定格電圧以上の電圧が入力された際に点灯するＬＥＤ部を追加することで、このような効率の低下を抑制することができる。ただ、定格電圧での駆動時には、上位の段のＬＥＤ部は点灯されないため、通常時に点灯されないＬＥＤ部を追加することによるハードウェア的な冗長が生じ、また定格時に常時動作される通電制御手段が追加されることで、定格動作時の損失が若干増すことも考えられるので、要求される仕様等に応じて採択が決定される。
（実施例１）
【００４０】
以上の発光ダイオード駆動装置は、ＬＥＤを用いた各種装置、例えば照明装置や漁灯に利用できる。次に、以上の発光ダイオード駆動装置を実現する具体的な回路例として、本発明の実施例１に係る発光ダイオード駆動装置１の回路図を図８に示す。この発光ダイオード駆動装置１は、三相交流電源に接続されており、三相交流を全波整流するための全波整流回路１１を備えている。全波整流回路１１の出力側には、この全波整流回路１１の出力端子に接続されたローパスフィルタ回路２１と、ローパスフィルタ回路２１の出力端子に接続された温度保護部３１と、温度保護部３１の出力端子に接続された電流制限手段４１と、電流制限手段４１に直列に接続されたＬＥＤ部制御回路と、ＬＥＤ部とが設けられている。さらに、調光端子コネクタ及び信号線を介してＰＷＭ調整装置に接続された調光信号絶縁回路１１０が設けられている。
（全波整流回路１１）
【００４１】
この全波整流回路１１は、三相交流電源から供給される三相交流電圧を全波整流のみ行う回路である。全波整流回路１１は、三相交流電源に接続されている３つの電源線のうちの２つの電源線間にダイオードをブリッジ接続した第１の単相ブリッジ回路ＲＥＣ１と、３つの電源線のうちの他の２つの電源線間にダイオードをブリッジ接続した第２の単相ブリッジ回路ＲＥＣ２とのみから構成される。全波整流回路１１は平滑を行う必要がない。このため、平滑用の電解コンデンサを不要とできる。
（ローパスフィルタ回路）
【００４２】
ローパスフィルタ回路２１は、全波整流回路１１の出力端子に直列接続されたチョークコイルＬ１と、この出力端子に並列接続されたコンデンサＣ５とから構成される。このローパスフィルタ回路２１は、全波整流電圧に含まれている高周波域のノイズを抑制するためのものである。なお、ＶＳ１はサージ電圧保護素子であって、電源入力ラインにサージ電圧（突発的な高電圧）が印加された場合に、そのエネルギーを吸収して回路を保護する。
（ＬＥＤ部）
【００４３】
本実施例では、第一ＬＥＤ部９１と、第二ＬＥＤ部９２と、第三ＬＥＤ部９３とで第一ＬＥＤ集合体１０１が構成される。また第一ＬＥＤ部９１は、互いに直列に接続された、第一ＬＥＤ分割部９１Ａと、第二ＬＥＤ分割部９１Ｂと、第三ＬＥＤ分割部９１Ｃとに分割されている。ここでは図８に示すように、第一ＬＥＤ分割部９１Ａと、第二ＬＥＤ部９２と、第二ＬＥＤ分割部９１Ｂと、第三ＬＥＤ部９３と、第三ＬＥＤ分割部９１Ｃとを、この順番に直列に接続している。第三ＬＥＤ部９３は、第二ＬＥＤ部９２と後述する電流制限手段４１との間で接続されている。なお、第一ＬＥＤ集合体１０１を構成するＬＥＤ部やＬＥＤ分割部の数は、上記構成に限定されず、２個又は４個以上とすることもできる。例えば、第一ＬＥＤ部９１と直列に接続されるＬＥＤ部が第二ＬＥＤ部９２だけの場合は、第一ＬＥＤ部９１と第二ＬＥＤ部９２で第一ＬＥＤ集合体を構成することもできる。
【００４４】
また第二ＬＥＤ集合体１０２は、第一ＬＥＤ集合体１０１と同様の構成としている。図８の例では、第二ＬＥＤ集合体１０２は、第四ＬＥＤ部９４と、第五ＬＥＤ部９５と、第六ＬＥＤ部９６とを直列に接続している。ここで第四ＬＥＤ部９４は、互いに直列に接続された、第四ＬＥＤ分割部９４Ａと、第五ＬＥＤ分割部９４Ｂと、第六ＬＥＤ分割部９４Ｃとに分割されている。ここでは第四ＬＥＤ分割部９４Ａと、第五ＬＥＤ部９５と、第五ＬＥＤ分割部９４Ｂと、第六ＬＥＤ部９６と、第六ＬＥＤ分割部９４Ｃと、をこの順番に直列に接続している。この第一ＬＥＤ集合体１０１と第二ＬＥＤ集合体１０２とは、互いに並列に接続される。
【００４５】
第一ＬＥＤ部９１は、後述するように点灯時間が他のＬＥＤ部（第二ＬＥＤ部９２及び第三ＬＥＤ部９３）に比べて長いので、発熱量が多くなる。このため、第一ＬＥＤ部９１を分割して、ＬＥＤ分割部として第二ＬＥＤ部９２と第三ＬＥＤ部９３との間又第三ＬＥＤ部９３の下流側に配置することにより、均一に発散し易くできる利点も得られる。また、第四ＬＥＤ部も同様であり、第四ＬＥＤ部を分割して、ＬＥＤ分割として第五ＬＥＤ部と第六ＬＥＤ部との間又は第六ＬＥＤ部の下流側に配置することができる。
【００４６】
各ＬＥＤ部は、順方向電圧が約３ＶのＬＥＤ素子を２個直列に接続した組を、複数個直列に接続している。第一ＬＥＤ部９１は、２個直列の組を４０組、直列に接続している。すなわち、第一ＬＥＤ部９１を点灯させる第一順方向電圧Ｖｆ1は（３Ｖ×２）×４０＝２４０Ｖとなる。具体的には、第一ＬＥＤ部９１を構成する第一ＬＥＤ分割部９１Ａが８組、第二ＬＥＤ分割部９１Ｂが８組、第三ＬＥＤ分割部９１Ｃが２４組である。また第二ＬＥＤ部９２は、４組を直列に接続しているので、第二ＬＥＤ部９２を点灯させる第二順方向電圧Ｖｆ2は、２４０Ｖ＋（３Ｖ×２）×４＝２４０Ｖ＋２４Ｖ＝２６４Ｖとなる。さらに第三ＬＥＤ部９３も、４組を直列に接続しているので、この第三ＬＥＤ部９３を点灯させる第三順方向電圧Ｖｆ3は、２４０Ｖ＋２４Ｖ＋（３Ｖ×２）×４＝２４０Ｖ＋２４Ｖ＋２４Ｖ＝２８８Ｖとなる。
（ＬＥＤ部制御回路）
【００４７】
本実施例では、ＬＥＤ部制御回路は、第一ＬＥＤ部制御回路５１、第二ＬＥＤ部制御回路６１、第三ＬＥＤ部制御回路７１、第四ＬＥＤ部制御回路８１を備えている。
【００４８】
第一ＬＥＤ部制御回路５１は、第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１と、第一電流検出トランジスタＱ９とを含む第一通電制御手段である。第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１は第二ＬＥＤ部９２と並列に接続され、且つ第一ＬＥＤ分割部９１Ａと直列に接続されている。第一ＬＥＤ部制御回路５１は、さらに第二ＬＥＤ部９２と直列に接続された電流検出抵抗Ｒ１、Ｒ２を備えており、第一ＬＥＤ分割部９１Ａ、第二ＬＥＤ分割部９１Ｂ及び第三ＬＥＤ分割部９１Ｃへの通電量を制御する。
【００４９】
第二ＬＥＤ部制御回路６１は、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２と、第二電流検出トランジスタＱ１０とを含む第二通電制御手段である。第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２は、第三ＬＥＤ部９３と並列に接続され、且つ第二ＬＥＤ分割部９１Ｂと直列に接続されている。第二ＬＥＤ部制御回路６１は、さらに第三ＬＥＤ部９３と直列に接続された電流検出抵抗Ｒ３、Ｒ４を備えており、第一ＬＥＤ分割部９１Ａ、第二ＬＥＤ分割部９１Ｂ、第三ＬＥＤ分割部９１Ｃ及び第二ＬＥＤ部９２への通電量を制御する。なお、第二ＬＥＤ部制御回路６１は電流制限手段４１に直列に接続されている。
【００５０】
第三ＬＥＤ制御回路７１は、第三ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ３と、第三電流検出トランジスタＱ１１とを含む第三通電制御手段である。第三ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ３は、第五ＬＥＤ部９５と並列に接続され、且つ第四ＬＥＤ分割部９４Ａと直列に接続されている。第三ＬＥＤ制御回路７１は、さらに第五ＬＥＤ部９５と直列に接続された電流検出抵抗Ｒ５、Ｒ６を備えており、第四ＬＥＤ分割部９４Ａ、第五ＬＥＤ分割部９４Ｂ及び第六ＬＥＤ分割部９４Ｃへの通電量を制御する。
【００５１】
第四ＬＥＤ部制御回路８１は、第四ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ４と、第四電流検出トランジスタＱ１２とを含む第四通電制御手段である。第四ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ４は、第六ＬＥＤ部９６と並列に接続され、且つ第四ＬＥＤ分割部９４Ｂと直列に接続されている。第四ＬＥＤ制御回路８１は、さらに第六ＬＥＤ部９６と直列に接続された電流検出抵抗Ｒ７、Ｒ８を備えており、第四ＬＥＤ分割部９４Ａ、第五ＬＥＤ分割部９４Ｂ、第六ＬＥＤ分割部９４Ｃ及び第五ＬＥＤ部９５への通電量を制御する。なお、第四ＬＥＤ制御回路８１は電流制限手段４１に直列に接続されている。
【００５２】
発光ダイオード駆動装置を基板に実装する際、回路を二重化して並列に配置することができる。並列に構成した発光ダイオード駆動装置を基板上に実装する例を、図９に示す。この図に示す発光ダイオード駆動装置は、全波整流回路１１の出力側において、第一ＬＥＤ駆動部と第二ＬＥＤ駆動部とを並列に接続している。第一ＬＥＤ駆動部は、第一ＬＥＤ部９１、第二ＬＥＤ部９２、第三ＬＥＤ部９３、第一通電制御手段、第二通電制御手段及び電流制限手段４１を含む。また第二ＬＥＤ駆動部も、この第一ＬＥＤ駆動部と同様、第一ＬＥＤ部９１、第二ＬＥＤ部９２、第三ＬＥＤ部９３、第一通電制御手段、第二通電制御手段及び電流制限手段４１を含む。
【００５３】
基板上には、第一ＬＥＤ駆動部を実装する領域と、第二ＬＥＤ駆動部を実装する領域とが分離されている。また第一ＬＥＤ駆動部を実装する領域はさらに、第一ＬＥＤ部９１、第二ＬＥＤ部９２、第三ＬＥＤ部９３を含む第一ＬＥＤ集合体１０１を実装する領域と、第一通電制御手段、第二通電制御手段及び電流制限手段４１を含む第一駆動集合体を実装する領域とに分離されている。同様に第二ＬＥＤ駆動部を実装する領域も、第一ＬＥＤ部９１、第二ＬＥＤ部９２、第三ＬＥＤ部９３を含む第一ＬＥＤ集合体１０１を実装する領域と、第一通電制御手段、第二通電制御手段及び電流制限手段４１を含む第一駆動集合体を実装する領域とに分離されている。
【００５４】
そして、基板上における第一ＬＥＤ駆動部を実装する領域と、第二ＬＥＤ駆動部を実装する領域とは、並べて配置されている。ここで、第一駆動集合体を実装する領域と、第二駆動集合体を実装する領域とが近接し、第一ＬＥＤ集合体１０１を実装する領域と、第二ＬＥＤ集合体１０２を実装する領域とが互いに遠ざかる姿勢となるように、第一ＬＥＤ駆動部を実装する領域と第二ＬＥＤ駆動部を実装する領域とが配置されている。
【００５５】
このように、第一ＬＥＤ集合体１０１と第二ＬＥＤ集合体１０２とは図８に示すように、並列に接続することができる。図９は、第一ＬＥＤ集合体１０１、第二ＬＥＤ集合体１０２、第一通電制御手段を備える第一ＬＥＤ部制御回路５１、第二通電制御手段を備える第二ＬＥＤ部制御回路６１、第三通電制御手段を備える第三ＬＥＤ部制御回路７１及び第四通電制御手段を備える第四ＬＥＤ部制御回路８１を基板１０３に搭載した状態の概略図である。基板１０３の平面視において、第一通電制御手段及び第三通電制御手段は、第一通電制御手段が第一ＬＥＤ集合体１０１に隣接し、第三通電制御手段が第二ＬＥＤ集合体１０２に隣接するように、第一ＬＥＤ集合体１０１と第二ＬＥＤ集合体１０２との間に配置されるのが好ましい。なお、基板１０３は長手方向及び短手方向を有し、第１ＬＥＤ集合体１０１と第２ＬＥＤ集合体１０２はそれぞれ、基板１０３の長手方向に沿って搭載されている。
【００５６】
このような配置とすることで、第一ＬＥＤ部制御回路５１及び第二ＬＥＤ部制御回路６１の配線と、第三ＬＥＤ部制御回路７１及び第四ＬＥＤ部制御回路８１の配線とが交差することなく、第一ＬＥＤ部制御回路５１及び第二ＬＥＤ部制御回路６１の配線を第一ＬＥＤ集合体１０１に接続することができ、第三ＬＥＤ部制御回路７１及び第四ＬＥＤ部制御回路８１の配線を第二ＬＥＤ集合体１０２に接続することができる。これによって、整然と配置することができ、配線を交差させるための部材が不要となる。
【００５７】
加えて、電流制限手段４１を二重化して、第一ＬＥＤ駆動部と第二ＬＥＤ駆動部とに分散して配置したことにより、大きな電圧が印加されるため高い耐性が要求されるＦＥＴやトランジスタ等の駆動素子を、複数の素子で分散させることで、コストを低減できる効果も得られる。
【００５８】
本実施例に係る発光ダイオード駆動装置１は、ＬＥＤ部を直列接続する出力ラインＯＬと、各ＬＥＤ部制御回路同士を直列接続する制御ラインＣＬとをほぼ平行に、２箇所に分けて並列に接続している。このように、複数のＬＥＤ部とＬＥＤ部制御回路とを平行に接続することで回路構成を単純化でき、配線パターンをシンプルにすると共に、必要な導線数やパターン長も低減できる。
（温度保護部３１）
【００５９】
温度保護部３１は、ローパスフィルタ回路２１の出力端子に並列接続された抵抗Ｒ２７、Ｒ２８及びポジスタＲ２９の直列回路と、抵抗Ｒ２７、Ｒ２８及びポジスタＲ２９の直列回路の中点にベースが接続されたトランジスタＱ１７とを備え、第一ＬＥＤ分割部９１Ａ、第二ＬＥＤ部９２、第二ＬＥＤ分割部９１Ｂ、第三ＬＥＤ部９３、第三ＬＥＤ分割部９１Ｃ、第四ＬＥＤ分割部９４Ａ、第五ＬＥＤ部９５、第五ＬＥＤ分割部９４Ｂ、第六ＬＥＤ部９６、第六ＬＥＤ分割部９４ＣのＬＥＤ素子の異常な温度上昇を制限するための回路である。抵抗Ｒ２７、Ｒ２８は、トランジスタＱ１７のベース抵抗であり、ベースに電流成分を入力させてトランジスタＱ１７の動作を安定させるためのものである。ポジスタＲ２９は、その温度がある値に達すると抵抗値が急激に上昇する素子である。
【００６０】
この温度保護部３１の動作は以下の通りである。ＬＥＤ部が搭載される基板の温度が非常に高いある温度に達すると、ポジスタＲ２９の抵抗値が急激に増大することから、このポジスタＲ２９の端子間電圧（トランジスタＱ１７のベース・エミッタ間電圧）が上昇する。このポジスタＲ２９の端子間電圧がベース電圧Ｖｂｅを越えると、トランジスタＱ１７がオンとなり、電流制限手段４１内の電界効果トランジスタＱ５，Ｑ６のゲート電圧が０Ｖとなることから、電界効果トランジスタＱ５，Ｑ６がオフとなり、第一ＬＥＤ分割部９１Ａ、第二ＬＥＤ部９２、第二ＬＥＤ分割部９１Ｂ、第三ＬＥＤ部９３、第三ＬＥＤ分割部９１ＣのＬＥＤ素子が消灯する。ＬＥＤ素子が消灯して、基板の温度がある温度まで下降すると、ポジスタＲ２９の抵抗値が低減してポジスタＲ２９の端子間電圧が下降し、トランジスタＱ１７のベース電圧Ｖｂｅ未満となると、このトランジスタＱ１７がオフとなり、電界効果トランジスタＱ５、Ｑ６がオンとなって第一ＬＥＤ分割部９１Ａ、第二ＬＥＤ部９２、第二ＬＥＤ分割部９１Ｂ、第三ＬＥＤ部９３、第三ＬＥＤ分割部９１ＣのＬＥＤ素子が再点灯する。
【００６１】
ポジスタＲ２９の端子間電圧がベース電圧Ｖｂｅを越えると、トランジスタＱ１７がオンとなり、さらに電流制限手段４１内の電界効果トランジスタＱ７，Ｑ８のゲート電圧が０Ｖとなることから、電界効果トランジスタＱ７，Ｑ８がオフとなり、第四ＬＥＤ分割部９４Ａ、第五ＬＥＤ部９５、第五ＬＥＤ分割部９４Ｂ、第六ＬＥＤ部９６、第六ＬＥＤ分割部９４ＣのＬＥＤ素子が消灯する。ＬＥＤ素子が消灯して、基板の温度がある温度まで下降すると、ポジスタＲ２９の抵抗値が低減してポジスタＲ２９の端子間電圧が下降し、トランジスタＱ１７のベース電圧Ｖｂｅ未満となると、このトランジスタＱ１７がオフとなり、電界効果トランジスタＱ７、Ｑ８がオンとなって第四ＬＥＤ分割部９４Ａ、第五ＬＥＤ部９５、第五ＬＥＤ分割部９４Ｂ、第六ＬＥＤ部９６、第六ＬＥＤ分割部９４ＣのＬＥＤ素子が再点灯する。以上の動作が行われることによって、第一ＬＥＤ分割部９１Ａ、第二ＬＥＤ部９２、第二ＬＥＤ分割部９１Ｂ、第三ＬＥＤ部９３、第三ＬＥＤ分割部９１Ｃ、第四ＬＥＤ分割部９４Ａ、第五ＬＥＤ部９５、第五ＬＥＤ分割部９４Ｂ、第六ＬＥＤ部９６、第六ＬＥＤ分割部９４Ｃの異常な温度上昇が抑制される
（ＬＥＤ電流制御トランジスタ）
【００６２】
第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２、第三ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ３、第四ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ４は、各ＬＥＤ部に対応して、定電流駆動するための部材であり、トランジスタなどのスイッチング素子で構成される。特にＦＥＴは、ソース−ドレイン間飽和電圧がほぼゼロであるため、ＬＥＤ部への通電量を阻害することがなく好ましい。ただ、ＦＥＴに限定されるものでなく、バイポーラトランジスタ等でも構成できることはいうまでもない。
【００６３】
第二ＬＥＤ部９２、第三ＬＥＤ部９３、第五ＬＥＤ部９５、第六ＬＥＤ部９６には、それぞれ第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２、第三ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ３、第四ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ４が並列に接続される。各ＬＥＤ電流制御トランジスタは、ＬＥＤ部に流れる電流量に応じて、ＯＮ状態や定電流制御が切り替わる。
【００６４】
ＬＥＤ電流制御トランジスタがＯＦＦになると、バイパス経路に電流が流れなくなって、ＬＥＤ部に通電される。すなわち、第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２、第三ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ３、第四ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ４によってバイパスされる電流量を調整できるので、結果的に各ＬＥＤ部の通電量を制御できることになる。図８の例では、第二ＬＥＤ部９２と並列に第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１が接続され、第一バイパス経路ＢＰ１を形成する。また、第三ＬＥＤ部９３と並列に第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２が接続され、第二バイパス経路ＢＰ２を形成する。さらに、第五ＬＥＤ部９５と並列に第三ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ３が接続され、第三バイパス経路ＢＰ３を形成する。第六ＬＥＤ部９６と並列に第四ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ４が接続され、第四バイパス経路ＢＰ４を形成する。さらにまた第五ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ５、第六ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ６が接続され、第１ＬＥＤ分割部９１Ａ、第二ＬＥＤ部９２、第二ＬＥＤ分割部９１Ｂ、第三ＬＥＤ部９３及び第三ＬＥＤ分割部９１Ｃの通電量を制御する。第七ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ７、第八ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ８が接続され、第四ＬＥＤ分割部９４Ａ、第五ＬＥＤ部９５、第二ＬＥＤ分割部９４Ｂ、第六ＬＥＤ部９６及び第六ＬＥＤ分割部９４Ｃの通電量を制御する。
【００６５】
ここで第一ＬＥＤ部９１（第一ＬＥＤ分割部９１Ａ、第二ＬＥＤ分割部９１Ｂ及び第三ＬＥＤ分割部９１Ｃ）は、常に点灯させるので、バイパスを行う必要がなく、並列に接続されたバイパス経路やＬＥＤ電流制御トランジスタを設けていない。第四ＬＥＤ部９４も同様である。
（電流検出トランジスタ）
【００６６】
第一電流検出トランジスタＱ９、第二電流検出トランジスタＱ１０、第三電流検出トランジスタＱ１１、第四電流検出トランジスタＱ１２は、それぞれ第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２、第三ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ３、第四ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ４に直列に接続され、適切なタイミングで定電流駆動を行うよう制御する部材である。電流検出トランジスタとして、例えばバイポーラトランジスタを使用することができる。
（電流検出手段）
【００６７】
電流検出手段は、電流検出抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２で構成される。電流検出抵抗Ｒ１、Ｒ２は、第二ＬＥＤ部９２に通電される電流を検出する他、第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１に流れる電流も検出する。このように電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ８及びＲ９〜Ｒ１２は、出力ラインＯＬに流れる電流を検出している。電流検出抵抗の抵抗値を、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ５＝Ｒ６＞Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ７＝Ｒ８とすることで、検出する電流値に差を設け、第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２等が適時動作するよう構成される。具体的には、電流検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の検出値でもって、第一電流検出トランジスタＱ９及び第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１が動作され、一方電流検出抵抗Ｒ３、Ｒ４の検出値でもって第二電流検出トランジスタＱ１０及び第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２が動作される。
【００６８】
なお、図８では、電流検出抵抗をＬＥＤ部毎に設けているが、これに限定されるものではなく、一つの電流検出抵抗を複数のＬＥＤ部で共通の電流検出抵抗として使用することもできる。すなわち、各ＬＥＤ部制御回路が、共通の電流検出抵抗の電流量に基づいて制御を行うことにより、回路構成を簡素化することができる。
（電流制限手段）
【００６９】
電流制限手段４１は、ローパスフィルタ回路２１の出力端子に並列接続された抵抗Ｒ２５、Ｒ２６及びツェナーダイオードＤ５の直列回路と、抵抗Ｒ２５、Ｒ２６及びツェナーダイオードＤ５の直列回路の中点に並列接続された抵抗Ｒ２１、Ｒ２２と第五電流検出トランジスタＱ１３、第六電流検出トランジスタＱ１４とがそれぞれ直列に接続された回路と、抵抗Ｒ２１、Ｒ２２と第五電流検出トランジスタＱ１３、第六電流検出トランジスタＱ１４とがそれぞれ直列に接続された回路の中点にゲートが接続された第五ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ５、第六ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ６と、第五ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ５、第六ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ６に直列接続された電流検出抵抗Ｒ９、Ｒ１０とからなる回路を備える。第一ＬＥＤ集合体１０１、第五ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ５、抵抗Ｒ９の回路、及び、第一ＬＥＤ集合体１０１、第六ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ６、抵抗Ｒ１０の回路は、ローパスフィルタ回路２１の出力端子に並列接続されている。
【００７０】
電流制限手段４１は、さらに抵抗Ｒ２５、Ｒ２６及びツェナーダイオードＤ５の直列回路の中点に並列接続された抵抗Ｒ２３、Ｒ２４とトランジスタＱ１５、Ｑ１６とがそれぞれ直列に接続された回路と、抵抗Ｒ２３、Ｒ２４と第七電流検出トランジスタＱ１５、第八電流検出トランジスタＱ１６とがそれぞれ直列に接続された回路の中点にゲートが接続された第七ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ７、第八ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ８と、第七ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ７、第八ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ８に直列接続された電流検出抵抗Ｒ１１、Ｒ１２とからなる回路を備える。第二ＬＥＤ集合体１０２、第七ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ７、電流検出抵抗Ｒ１１の回路、及び、第二ＬＥＤ集合体１０２、第八ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ８、電流検出抵抗Ｒ１２の回路は、ローパスフィルタ回路２１の出力端子に並列接続されている。このように、第一ＬＥＤ集合体１０１と第二ＬＥＤ集合体１０２とに分けた回路構成とすることで、電流制限手段４１と第一ＬＥＤ集合体１０１，第二ＬＥＤ集合体１０２との配線が交差することを防止して整然とした外観とすることができる。
（基準電流値）
【００７１】
ここでは、第一電流検出トランジスタＱ９が第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１をＯＮからＯＦＦに切り替え、第三電流検出トランジスタＱ１１が第三ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ３をＯＮからＯＦＦに切り替える第一基準電流値を、第二電流検出トランジスタＱ１０が第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２をＯＮからＯＦＦに切り替え、第四電流検出トランジスタＱ１２が第四ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ４をＯＮからＯＦＦに切り替える第二基準電流値よりも低く設定する。このように第一基準電流値＜第二基準電流値となるよう設定することで、整流回路１１で整流された入力電圧の上昇に伴い、第二ＬＥＤ部９２と第三ＬＥＤ部９３とをこの順で点灯されることができる。また入力電圧の下降時には、逆の順序となる（すなわち、第三ＬＥＤ部９３と第二ＬＥＤ部９２とがこの順で消灯する）。同様に、整流回路１１で整流された入力電圧の上昇に伴い、第五ＬＥＤ部と第六ＬＥＤ部とがこの順で点灯されることができる。また入力電圧の下降時には、逆の順序となる（すなわち、第六ＬＥＤ部と第五ＬＥＤ部とがこの順に消灯する）。
（調光信号絶縁回路１１０）
【００７２】
調光信号絶縁回路１１０は、ＰＷＭ調光信号を絶縁してＰＷＭ調光装置へ三相交流の高電圧が印加されるのを防ぐための回路であり、フォトカプラＩＣ１とこのフォトカプラＩＣ１の発光側の電流制限用の抵抗Ｒ３０とを備えることができる。ＰＷＭ調光信号によりフォトカプラＩＣ１がオンとなると、第五ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ５、第六ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ６、第七ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ７、第八ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ８のゲート電圧が０Ｖとなることから、この第五ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ５、第六ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ６、第七ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ７、第八ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ８がオフとなり、ＬＥＤ部が消灯する。フォトカプラＩＣ１がオフとなると、第五ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ５、第六ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ６、第七ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ７、第八ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ８がオンとなり、ＬＥＤ部が点灯する。
（実施例１の正常時の動作例）
【００７３】
以下、図８の回路例において、図２に示す三相交流を整流回路で整流した、図３に示す脈流電圧を入力する場合の、第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２、第五ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ５、第六ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ６の動作を説明する。なお、第三電流制御トランジスタＱ３、第四ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ４、第七ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ７、第八電流制御トランジスタＱ８の動作は、これら第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２、第五ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ５、第六ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ６と基本的に同じであるので、説明を省略する。
【００７４】
ここでは、定格電圧を２２０Ｖとし、三相交流電源から定格２２０Ｖの交流電圧が入力される例を、図１０及び図１１に基づいて説明する。図１０は、ＡＣ２２０Ｖの三相交流を整流回路１１で整流した脈流電圧と本実施例に係るＬＥＤ部に印加される電圧との電圧波形を示すグラフである。また図１１は、ＡＣ２２０Ｖの場合での本実施例に係る発光ダイオード駆動装置で得られる光束を示す。
【００７５】
定格２２０Ｖの三相交流電圧を全波整流すると、その瞬時電圧は２６９Ｖ〜３１１Ｖの範囲で脈動する。よって、最小脈流電圧は２６９Ｖ、最大脈流電圧は３１１Ｖとなる。上述の通り、第二順方向電圧Ｖｆ2”は、２６４Ｖに設定されているため、最小脈流電圧よりも低く、図１０に示す最小脈流電圧の近傍では、第一ＬＥＤ部９１と第二ＬＥＤ部９２が点灯される。この状態では、第一通電制御手段である第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１は常時ＯＦＦ状態となる。
【００７６】
ただし、脈流電圧が、第三ＬＥＤ部９３が点灯される第三順方向電圧Ｖｆ3”である２８８Ｖ以下の領域では、第三ＬＥＤ部９３は点灯されない。第一ＬＥＤ部９１及び第二ＬＥＤ部９２が点灯している期間は、第二通電制御手段である第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２によって定電流動作がなされ、脈流電圧が増加してもＬＥＤ部を流れる電流は増加しない。第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２は、電流検出手段である電流検出抵抗Ｒ３、Ｒ４でもってＬＥＤ部を流れるＬＥＤ電流を検出し、この値でもってＯＮ／ＯＦＦや定電流動作を制御する。
【００７７】
次に脈流電圧が上昇すると、第二通電制御手段である第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２が第一ＬＥＤ部９１と第二ＬＥＤ部９２を定電流で駆動する。脈流電圧がさらに上昇して、第三順方向電圧Ｖｆ3”である２８８Ｖまで達すると、第三ＬＥＤ部９３に電流が流れ始め、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２の電流制限値を超えて電流が増加する。この結果、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２が定電流動作からＯＦＦに切り替わる。これにより、第一ＬＥＤ部９１、第二ＬＥＤ部９２、第三ＬＥＤ部９３のすべてが点灯される。このとき、第一ＬＥＤ部９１、第二ＬＥＤ部９２、第三ＬＥＤ部９３は、電流制限手段４１によって定電流で点灯する。
【００７８】
そして脈流電圧が低下して第三順方向電圧Ｖｆ3”になると、再び第三ＬＥＤ部９３が消灯し、第二ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ２が定電流動作を開始し、ＬＥＤ部の電流値を一定値に維持する。このように、第一ＬＥＤ部９１と第二ＬＥＤ部９２は常時点灯され、第三ＬＥＤ部９３のみが脈流電圧の瞬時値に応じてＯＮ／ＯＦＦを繰り返す点滅状態となる。このときのＬＥＤ部の発する光束は、図１１のようになり、定期的に低下するものの、すべてのＬＥＤ部がＯＦＦすることはなく、常時点灯が維持される。このように、電流検出抵抗Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３，Ｒ４、Ｒ９、Ｒ１０とＬＥＤ電流検出トランジスタＱ９、Ｑ１０、Ｑ１３、Ｑ１４の設定により、定電流駆動するレベルを自由に設定できる。
（実施例１の電圧低下時の動作例）
【００７９】
次に、三相交流電源の電圧が変動し、定格電圧であるＡＣ２２０ＶからＡＣ２００Ｖに変動した場合の動作について、図１２及び図１３に基づいて説明する。図１２はＡＣ２００Ｖの三相交流を整流回路１１で整流した脈流電圧と本実施例に係るＬＥＤ部に印加される電圧との電圧波形を示すグラフである。図１３はＡＣ２００Ｖの場合での本実施例に係る発光ダイオード駆動装置で得られる光束を示す。ＡＣ２００Ｖを全波整流した脈流電圧の瞬時電圧は２４５Ｖ〜２８３Ｖの範囲で変動する。この場合においても、第一順方向電圧Ｖｆ1”＝２４０Ｖは、低下した脈流電圧の低下最小脈流電圧である２４５Ｖよりも低く設定されているため、第一ＬＥＤ部９１は低下脈流電圧の瞬時値によらず常時点灯している。一方、第三順方向電圧Ｖｆ3”＝２８８Ｖは、低下最大脈流電圧の２８３Ｖよりも低いため、第三ＬＥＤ部９３は低下脈流電圧の瞬時値によらず常時消灯されることとなる。したがって、第二ＬＥＤ部９２が、低下脈流電圧の瞬時値に応じて、点滅される。
【００８０】
具体的には、図１２及び図１３に示すように、低下脈流電圧が第二順方向電圧よりも低い区間においては、第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１により定電流制御されて、第一ＬＥＤ部９１のみが点灯される。低下脈流電圧が増加しても第一ＬＥＤ部９１を流れる電流は増加しない。第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１は、電流検出手段である電流検出抵抗Ｒ１、Ｒ２でもって第一ＬＥＤ部９１を流れるＬＥＤ電流を検出し、この値でもってＯＮ／ＯＦＦや定電流動作を制御する。
【００８１】
次に脈流電圧が上昇すると、第一通電制御手段である第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１が第一ＬＥＤ部９１を定電流で駆動する。脈流電圧がさらに上昇して、第二順方向電圧Ｖｆ2”＝２６４Ｖまで達すると、第二ＬＥＤ部９２に電流が流れ始め、第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１の電流制限値を超えて電流が増加する。この結果、第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１が定電流動作からＯＦＦに切り替わる。これにより、第一ＬＥＤ部９１及び第二ＬＥＤ部９２が点灯される。このとき、第一ＬＥＤ部９１、第二ＬＥＤ部９２は、電流制限手段４１によって定電流で点灯する。
【００８２】
そして脈流電圧が低下して第二順方向電圧Ｖｆ2”以下になると、再び第二ＬＥＤ部９２が消灯し、第一ＬＥＤ電流制御トランジスタＱ１が定電流動作を開始し、ＬＥＤ電流を一定値に維持する。このように、第一ＬＥＤ部９１は常時点灯され、第三ＬＥＤ部９３は常時消灯され、第二ＬＥＤ部９２のみが低下脈流電圧の瞬時値に応じてＯＮ／ＯＦＦを繰り返す点滅状態となる。このときのＬＥＤ部の発する光束は、図１３のようになり、定期的に低下するものの、すべてのＬＥＤ部がＯＦＦすることはなく、常時点灯が維持される。
【００８３】
以上のように、ＬＥＤ部を個別にＯＮ／ＯＦＦ可能な複数段に構成したことで、特に駆動素子の損失を低減した高効率な動作が実現される。例えば、図１８に示すようなＬＥＤ素子を直列に接続した、いわば一段での発光ダイオード駆動装置において、電圧変動時（ＡＣ２００Ｖ）にも常時点灯させようとすれば、図１４Ａのグラフに示すように、低下最小脈流電圧（２４５Ｖ）ですべてのＬＥＤ素子が点灯するように設計する必要がある。この場合に、ＬＥＤ素子の駆動に使用されない電圧は、図において斜線で示す領域となり、ダイオード等の駆動素子で発熱となって消費される。定格時（ＡＣ２２０Ｖ）においては図１４Ｂに示すように、駆動損失が大きくなり、さらに電源電圧が変動して上昇した場合（ＡＣ２４０Ｖ）は、図１４Ｃに示すように損失が一層大きくなる。これに対して、上記実施例１においては、図１０、図１２のグラフにおいて斜線で示すように、定格時、電圧変動時においても、損失の少ない高効率な動作が実現される。
（比較例１）
【００８４】
比較例１として、図１８に示した発光ダイオード駆動装置において、ＬＥＤ素子を４０組使用し、三相交流電源を接続した場合の駆動損失を計算した。この結果、比較例１の駆動損失は、ＡＣ２００Ｖにおいて１１Ｗ、ＡＣ２２０Ｖにおいて２２Ｗ、ＡＣ２４０Ｖにおいて３３Ｗとなった。これに対して実施例１に係る発光ダイオード駆動装置では、ＡＣ２００Ｖにおいて５Ｗ、ＡＣ２２０Ｖにおいて６Ｗ、ＡＣ２４０Ｖにおいて１３Ｗとなり、比較例１に対して損失を５５％、７３％、６１％も削減している。駆動損失の低下は、駆動素子の発熱量の削減に繋がり、装置の信頼性の向上にも繋がる。例えば耐電圧性を考慮した場合、基板を絶縁性の樹脂基板とすることが望ましいが、樹脂基板は放熱性に劣るため、発熱量が大きい場合は不利となる。これに対して、発熱量を削減することによって、このような樹脂基板の利用が可能となる。
【００８５】
なお、上記構成では、ＬＥＤ部数を３としたが、ＬＥＤ部数は２とすることも、あるいは４以上にすることができる。ＬＥＤ部数が４以上であれば、例えばＡＣ２２０Ｖの三相交流電圧が変動して入力電圧が２４０Ｖに上昇した場合に、第一ＬＥＤ部９１〜第三ＬＥＤ部９３を常時点灯させ、電圧波形に応じて追加した第四ＬＥＤ部を点滅させることができる。このようにすると定格電圧をＡＣ２２０Ｖとした場合に、例えば２２０Ｖ±２０Ｖの範囲で変動しても、駆動損失を抑制した制御を行うことができる。
（比較例２）
【００８６】
さらに比較のため、単相交流電源を用いて発光ダイオード駆動装置を駆動させた場合の駆動損失を、図１５、図１６Ａ〜図１６Ｆに基づいて説明する。ここでは、図１５に示す比較例２に係る二段の発光ダイオード駆動装置１５００に、ＡＣ２２０Ｖを定格とする単相交流電源１Φに接続して、電源電圧を変動させた場合の脈流電圧とＬＥＤ電流とを測定した。図１６Ａは、図１５の発光ダイオード駆動装置１５００をＡＣ２００Ｖで駆動させた際の脈流電圧とＬＥＤ電圧を示すグラフ、図１６Ｂは、ＡＣ２２０Ｖで駆動させた際の脈流電圧とＬＥＤ電圧を示すグラフ、図１６Ｃは、ＡＣ２４０Ｖで駆動させた際の脈流電圧とＬＥＤ電圧を示すグラフ、図１６Ｄは図１６Ａにおける光束を示すグラフ、図１６Ｅは図１６Ｂにおける光束を示すグラフ、図１６Ｆは図１６Ｃにおける光束を示すグラフである。図１６Ａ〜図１６Ｃにおいて破線で示した領域が駆動損失となる。この比較例２の駆動損失は、ＡＣ２００Ｖにおいて１０Ｗ、ＡＣ２２０Ｖにおいて１２Ｗ、ＡＣ２４０Ｖにおいて１８Ｗとなり、実施例１はいずれも少ない駆動損失を実現していることが確認された。
【００８７】
また、単相交流電源を整流すると、０Ｖとなる領域が発生するため、図１６Ｄ〜図１６Ｆに示すように、不点灯期間が生じる。この結果、ちらつきが顕著となり、発光の品質も低下する。光束の平均値は、図１７Ａ、図１７Ｂに示すように、比較例２では１５５４０ｌｍ、実施例１では１６３７０ｌｍとなり、平均値で見た場合実施例１の方が優れていることが確認された。特に図１７Ａに示すように、比較例２ではピーク時と不点灯時の差が大きいため、ちらつきの度合いが目立つ。これに対して、実施例１ではこれらの差が極めて小さく、より平坦で均一な発光が得られる。
【００８８】
このように、三相交流の定格電圧が変動する場合であっても、電力を有効に利用して駆動損失を低減することができる。また、三相交流電源から定格電圧に対して変動した交流電圧が全波整流回路１１に入力され、第一ＬＥＤ部は交流電圧が変動しても常に点灯するため高品質な照明装置を実現できる。また、全波整流した電圧波形は０Ｖとなる区間がないので、ちらつきを防止することができ、また平滑用の電解コンデンサを設けることを要しない。さらに、本実施例に係る発光ダイオード駆動装置を用いることで高品質な漁灯を実現することができる。これによって、ＬＥＤ漁灯のもとで作業する作業者が抱く高い照度の照明光のちらつきによる不快感を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明に係る発光ダイオード駆動装置は、ちらつきを防止した高品質な照明装置を実現できる。さらに、高品質な漁灯としても利用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１、１００、２００、１５００…発光ダイオード駆動装置
１１、１１１、１１１’…全波整流回路
２１…ローパスフィルタ回路
３１…温度保護部
４１、１４１、１４１’…電流制限手段
５１…第一ＬＥＤ部制御回路
６１…第二ＬＥＤ部制御回路
７１…第三ＬＥＤ部制御回路
８１…第四ＬＥＤ部制御回路
１９０…第一ＬＥＤ集合体
９１、１９１、１９１’…第一ＬＥＤ部；９１Ａ…第一ＬＥＤ分割部；９１Ｂ…第二ＬＥＤ分割部；９１Ｃ…第三ＬＥＤ分割部
９２、１９２、１９２’…第二ＬＥＤ部
９３、１９３’…第三ＬＥＤ部
９４…第四ＬＥＤ部；９４Ａ…第四ＬＥＤ分割部；９４Ｂ…第五ＬＥＤ分割部；９４Ｃ…第六ＬＥＤ分割部
９５…第五ＬＥＤ部
９６…第六ＬＥＤ部
１０１…第一ＬＥＤ集合体
１０２…第二ＬＥＤ集合体
１０３…基板
１０４、１０４’…電流検出手段
１１０…調光信号絶縁回路
１２２…ＬＥＤ
１２３…トランジスタ
１５１、１５１’…第一通電制御手段
１５２’ …第二通電制御手段
ＡＰ…三相交流電源
１Φ…単相交流電源
Ｖｆ1、Ｖｆ1’、Ｖｆ1”…第一順方向電圧
Ｖｆ2、Ｖｆ2’、Ｖｆ2”…第二順方向電圧
Ｖｆ3’、Ｖｆ3”…第三順方向電圧
ＢＰ１…第一バイパス経路
ＢＰ２…第二バイパス経路
ＢＰ３…第三バイパス経路
ＢＰ４…第四バイパス経路
ＯＬ…出力ライン
Ｑ１…第一ＬＥＤ電流制御トランジスタ
Ｑ２…第二ＬＥＤ電流制御トランジスタ
Ｑ３…第三ＬＥＤ電流制御トランジスタ
Ｑ４…第四ＬＥＤ電流制御トランジスタ
Ｑ５…第五ＬＥＤ電流制御トランジスタ
Ｑ６…第六ＬＥＤ電流制御トランジスタ
Ｑ７…第七ＬＥＤ電流制御トランジスタ
Ｑ８…第八ＬＥＤ電流制御トランジスタ
Ｑ９…第一電流検出トランジスタ
Ｑ１０…第二電流検出トランジスタ
Ｑ１１…第三電流検出トランジスタ
Ｑ１２…第四電流検出トランジスタ
Ｑ１３…第五電流検出トランジスタ
Ｑ１４…第六電流検出トランジスタ
Ｑ１５…第七電流検出トランジスタ
Ｑ１６…第八電流検出トランジスタ
Ｑ１７…トランジスタ
Ｒ１…電流検出抵抗
Ｒ２…電流検出抵抗
Ｒ３…電流検出抵抗
Ｒ４…電流検出抵抗
Ｒ５…電流検出抵抗
Ｒ６…電流検出抵抗
Ｒ７…電流検出抵抗
Ｒ８…電流検出抵抗
Ｒ９…電流検出抵抗
Ｒ１０…電流検出抵抗
Ｒ１１…電流検出抵抗
Ｒ１２…電流検出抵抗
Ｒ１７…第一トランジスタ負荷抵抗
Ｒ１８…第二トランジスタ負荷抵抗
Ｒ１９…第三トランジスタ負荷抵抗
Ｒ２０…第四トランジスタ負荷抵抗
Ｒ２１…抵抗
Ｒ２２…抵抗
Ｒ２３…抵抗
Ｒ２４…抵抗
Ｒ２５…抵抗
Ｒ２６…抵抗
Ｒ２７…抵抗
Ｒ２８…抵抗
Ｒ２９…ポジスタ
【図１】
0006433244.tif 000002
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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