(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードの点滅周波数を変換する電源回路であって、
交流電圧源に接続して、交流電圧源の交流電圧を全波整流する整流回路と、
前記整流回路から出力される電圧によって充電され、充電されたエネルギーを発光ダイオードアレイに供給するように構成された充放電回路と、
前記充放電回路に充電されたエネルギーが前記発光ダイオードアレイに伝達される放電経路を選択的に接続または遮断するように構成されたスイッチング回路と、
前記整流回路から出力された電圧の大きさが前記発光ダイオードアレイの駆動電圧未満のＡ区間において、前記充放電回路が放電され、前記Ａ区間において、少なくとも一度は、前記発光ダイオードアレイがオフされ、オンされ、オフされるように、前記スイッチング回路を制御するように構成された制御器とを含み、
前記スイッチング回路は、
前記整流回路から出力された電圧を、前記充放電回路に伝達する経路を選択的に接続または遮断させるように構成された充電スイッチをさらに含み、
前記制御器は、
前記整流回路の出力段に流れる電流波形の全高調波歪み率（ＴＨＤ、Ｔｏｔａｌ  ｈａｍｏｎｉｃ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を低減できるように、前記整流回路から出力された電圧が予め定められた値以上のとき、前記充放電回路の充電が開始されるように前記充電スイッチを制御し、
前記電源回路は、
前記整流回路の出力段に流れる電流波形の全高調波歪み率（ＴＨＤ、Ｔｏｔａｌ  ｈａｍｏｎｉｃ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を低減するために、前記充放電回路に流れる電流を制限するように構成された電流制限回路をさらに含む
電源回路。
【請求項２】
前記スイッチング回路は、
前記整流回路から出力された電圧が、前記発光ダイオードアレイに伝達されるパスを選択的に接続または遮断させるように構成された周波数変換スイッチを含み、
前記制御器は、
前記発光ダイオードアレイの駆動電圧範囲内であるＢ区間において、少なくとも一度は、前記発光ダイオードアレイが点滅するように、前記周波数変換スイッチを制御する請求項１に記載の発光ダイオードの点滅周波数を変換する電源回路。
【請求項３】
前記整流回路の出力段に流れる電流波形の全高調波歪み率（ＴＨＤ、Ｔｏｔａｌ  ｈａｍｏｎｉｃ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を低減するために、前記整流回路から出力された電圧が予め定められた値以下のとき、前記整流回路の出力側と接続されて電気エネルギーを保存または消費するように構成された力率改善回路をさらに含む請求項１に記載の発光ダイオードの点滅周波数を変換する電源回路。
【請求項４】
前記スイッチング回路は、
前記整流回路から出力された電圧を、前記充放電回路に伝達する経路を選択的に接続または遮断させるように構成された充電スイッチをさらに含み、
前記制御器は、
前記周波数変換スイッチがオフされた時点で、前記充放電回路が充電されるように、前記充電スイッチを制御する請求項２に記載の発光ダイオードの点滅周波数を変換する電源回路。
【請求項５】
前記充放電回路は、
前記整流回路及び発光ダイオードアレイと直列に接続され、
前記スイッチング回路は、
前記充放電回路をバイパスする経路に設けられた第１バイパススイッチと、前記発光ダイオードアレイをバイパスする経路に設けられた第２バイパススイッチと、前記充放電回路と発光ダイオードアレイとを直列に接続する経路に設けられた接続スイッチとを含み、
前記制御器は、
前記整流回路から出力された電圧の大きさが前記発光ダイオードアレイの駆動電圧の範囲内であるＢ区間において、前記整流回路の出力段の電圧が発光ダイオードアレイに直接印加されるように、前記第１バイパススイッチをオンして、接続スイッチをオフし、
前記整流回路から出力された電圧の大きさが前記発光ダイオードアレイの駆動電圧を超えるＣ区間において、前記整流回路の出力段の電圧が発光ダイオードアレイと前記充放電回路に分配されて印加されるように、前記第１バイパススイッチをオフして、接続スイッチをオンし、
前記整流回路から出力された電圧の大きさが前記発光ダイオードアレイの駆動電圧未満のＡ区間において、前記充放電回路が放電され、前記Ａ区間において少なくとも一度は、前記発光ダイオードアレイがオフされ、オンされ、オフされるように、前記第１バイパススイッチをオンして、前記第２バイパススイッチをオン／オフされるように、前記スイッチング回路を制御する請求項１に記載の発光ダイオードの点滅周波数を変換する電源回路。
【請求項６】
前記充放電回路は、
複数のキャパシタと、複数のキャパシタを並列または直列に接続できるように構成されたスイッチング装置を含むチャージポンプであり、
前記制御器は、
前記Ａ区間において、前記充放電回路が放電される際、前記複数のキャパシタが直列に接続されるように、前記スイッチング装置を制御する請求項５に記載の発光ダイオードの点滅周波数を変換する電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源回路に関するものである。さらに詳細には、交流電圧源と負荷との間に設置された充放電回路とスイッチとを利用して、発光ダイオードの点滅周波数を増加させ、視認性を向上させることができる電源回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、光効率や耐久性の面でメリットがあるので、照明装置やディスプレイ装置のバックライト用光源として脚光を浴びている。
【０００３】
発光ダイオードは、低直流電流で駆動される。このため、従来は商用交流電圧（交流２２０ボルト）を直流電圧に変更させるための電源装置を使用した。例えば、ＳＭＰＳ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ−Ｍｏｄｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ）、リニアパワー（Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｏｗｅｒ）などが使用された。しかし、これらの電源装置は変換効率が大体落ちる。また、使用された部品のうち、電解キャパシタの寿命が短いので、これらの電源装置の使用は、発光ダイオード照明装置の寿命を低減させるという問題があった。
【０００４】
これらの問題を解決するために、直流に変換せず、交流電源に直接二つの発光ダイオードストリングを順方向と逆方向に接続する方法が開発された。しかし、この方式では、接続された発光ダイオードのうち５０％以下だけが点灯するので、効率が低いという問題があった。また、入力電圧の大きさが変化しながら、発光ダイオードに流れる電流が急激に変化するので、発光ダイオード素子に悪影響を与える可能性があり、明るさの変化も大きいという問題があった。また、入力電圧の大きさが、発光ダイオードストリングに含まれている発光ダイオードすべてを動作させられる値以上のときだけ回路に電流が流れるので、回路に流れる交流電流の波形と交流電圧の波形の違いが大きく、これによって力率が低下する問題が発生する。
【０００５】
前記交流電源を直接使用する方法の問題点を解決するために、交流をブリッジ回路によって整流した後に使用する様々な方法が開発された。例えば、韓国公開特許第１０−２０１２−００４１０９３号には、交流電圧を整流した後に整流電圧の大きさの変化に応じて整流電圧が印加される発光ダイオードの数を調節する方法が開示されている。これらの方法は、交流電源を直接利用する方法に比べて、動作する発光ダイオードの数が増加するため、効率が高く、電流供給時間が早くなって力率が改善されるという利点がある。
【０００６】
前記交流電源をブリッジ回路によって整流した後に使用する方法の問題点は、１２０Ｈｚの周波数を持つ電波整流波を利用して発光ダイオードを駆動するため、位相１８０度の周辺のかなりの領域において交流電源の大きさが発光ダイオードの駆動電圧以下に小さくなり、未点灯などが発生するということである。
【０００７】
人間の目は点滅融合周波数（ｆｌｉｃｋｅｒ  ｆｕｓｉｏｎ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）以上で点滅する光源に対しては、断続的ではなく連続的に感じる。このため、点滅融合周波数以上の周波数で点滅する発光ダイオードは、人間の目にはずっと点灯しているように感じられる。ほとんどの人間の目は、７５Ｈｚ以上で点滅される光源を連続的なものと感じる。しかし、光に敏感な人の場合には、１２０Ｈｚで点滅する発光ダイオードのちらつきも感じられ、これによって光発作を引き起こす可能性があるため、できれば高周波数で点滅することが好ましい。
【０００８】
このため、日本では１００Ｈｚから５００Ｈｚまでの間ではフリッカ（ｆｌｉｃｋｅｒ）現象が起きないことを照明設備に関する基準に規定しており、欧州諸国も１５０Ｈｚ以上の周波数で照明を駆動することを明文化しようとする作業が進められている。米国は最近エネルギースターの認証基準を設け、Ｆｌｉｃｋｒレベルが一定基準を超えた場合は認証の対象外とした。従って、前記電波整流波を利用して駆動される発光ダイオード照明は、販売が根本的に不可能になる状況が到来する可能性がある。
【０００９】
これを改善するために韓国公開特許第１０−２０１０−０１０４３６２号には、バレーフィル回路（ｖａｌｌｅｙ  ｆｉｌｌ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を利用する方法が開示されている。これらの方法では、フリッカ現象の改善の効果が期待できるが、容量が大きいキャパシタを使用しなければならず、キャパシタの装着により力率が悪くなる副作用も発生してしまう。また、入力電圧が低下すると、１２０Ｈｚのフリッカを発生させることになる。付加的に並列接続された複数の発光ダイオードグループを区分して個別に動作させることによって、必要とされる発光ダイオードの数量が増加してコストが上昇し、未点灯のアレイが発生することになる。
【００１０】
別の改善方法としては、韓国公開特許第１０−２０１２−００８２４６８号に開示されたような充放電回路を利用することができる。この場合にも、フリッカ現象を改善できるが、周波数１２０Ｈｚのフリッカが発生する限界を超えることはできない。また、入力電圧が低下すると、十分な充電が行われず、放電開始時点が短くなってフリッカ現象がさらに顕著になる。
【００１１】
前記交流電源をブリッジ回路で整流した後に使用する方法のもう一つの問題は、駆動電圧を高く設定する場合には、発光ダイオードが点灯される位相領域が小さくて、発光ダイオードの利用効率（発光ダイオードの実効消費電力／直流定格電流の駆動時の発光ダイオードの消費電力）と力率が低下し、駆動電圧を低く設定する場合には、電力の相当部分が熱として消費されて、電源効率が低下するということである。
【００１２】
韓国公開特許第１０−２０１２−００７４５０２号にも、充放電ブロックを備え、充放電ブロックが充電区間で駆動段の電荷を充電して、発光ダイオードアレイの駆動電圧以下では放電されて発光ダイオードアレイの未点灯区間を削除する照明装置が開示されている。
【００１３】
さらに別の改善方法として、発光ダイオードの点滅周波数を増加させる方法がある。  米国登録特許第８２９９７２４号には、ＯＶＰ（ｏｖｅｒ−ｖｏｌｔａｇｅ  ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）素子を利用して、駆動段の電圧がピーク値になると、発光ダイオードアレイに流れる電流を遮断することによって、発光ダイオードアレイの点滅周波数を入力交流電源の周波数の４倍に増加させる方法が開示されている。しかし、駆動段の電圧が発光ダイオードアレイの駆動電圧以下である場合には未点灯区間が長いという問題がある。
【００１４】
また、米国公開特許第２０１２−０２２９０４１号には、キャパシタのようなエネルギー貯蔵素子を利用して電気エネルギーを保存した後、駆動段の接圧の大きさが発光ダイオードアレイの駆動電圧を下回ると、放電することにより、発光ダイオードアレイに印加される電流の周波数を入力交流電源の周波数の４倍に増加させる方法が開示されている。
【００１５】
交流電源を用いた発光ダイオードの他の駆動方法として、調光制御にトライアックを使用した方法が韓国公開特許第１０−２０１１−００９１４４４号に提示されているが、米点灯区間が長くなるにつれて、照明の役割を果たせないという問題がある。
【００１６】
一方、高効率照明を導入して電気エネルギーを節約する方法に、認知現象と刺激の物理的性質との関係を研究する精神物理学（ｐｓｙｃｈｏｐｈｙｓｉｃｓ）の側面を考慮する試みがあった。
【００１７】
通常、照明から発生する光エネルギーの量は、入力された電気エネルギーの量に比例して増加する。しかし、人間の目がどのように認識するかは別の問題である。
【００１８】
発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）の場合、直流電源を使用する定電流制御方式またはパルス電圧を用いるパルス幅変調（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭ）制御方式で制御される。
【００１９】
パルス幅変調制御は、パルスの周波数とデューティサイクル（ｄｕｔｙ  ｃｙｃｌｅ）を調節して、電力を調節する制御方式である。人間の目は点滅融合周波数（ｆｌｉｃｋｅｒ  ｆｕｓｉｏｎ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）以上で点滅する光源の場合には、断続的ではなく、連続的に点滅を感じる。したがって、点滅融合周波数以上のパルス電圧を利用して発光ダイオードを駆動すると、人間の目には光源がずっと点灯しているように感じられる。ほとんどの人間の目は、７５ヘルツ以上で点滅する光源は連続的なものと感じる。
【００２０】
断続的に点滅する光源の明るさを人間の目がどのように認識するかについての研究結果は、１９００年代から発表されている。
【００２１】
トールボット・プラトー（Ｔａｌｂｏｔ−Ｐｌａｔｅａｕ）の法則によると、断続的に点滅する光源を観察する人間は、その光源が平均的な明るさ（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）でずっと点灯していると感じる。
【００２２】
また、ブローカ・スルツァ（Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ）の法則によると、カメラフレッシュのような強い光にさらされると、人間の目は実際の光の明るさに比べて数倍明るく感じる。
【００２３】
最近の日本愛媛大学の研究によると、パルス電圧を使用する場合には、ブローカ・スルツァ効果がトールボット・プラトー効果に比べて、より大きな影響を与え、人間の目は光源を平均的な明るさよりさらに明るく認識する。
【００２４】
また、中国天津大学の研究によると、図１３に示すように、平均強度（ａｖｅｒａｇｅ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）が同じ場合、ＰＷＭ制御方式で駆動されるＬＥＤが定電流方式で駆動されるＬＥＤに比べてより明るく感じられる。また、図１１に示すように、ＰＷＭ制御方式の場合、デューティ・サイクルが短いパルス電圧を使用すればするほど、定電流方式とのアパレント・ブライトネス（ａｐｐａｒｅｎｔ  ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）の差がより大きくなることが分かる。アパレント・ブライトネスとは、光の物理量である輝度（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）に対応するコントラスト感の心理量を意味する。つまり、実際の明るさではなく、人間が感じる明るさを意味する。
【００２５】
図１３に示すように、周波数が１００Ｈｚの場合、デューティ・サイクルが５０％であれば、定電流方式に比べて４０％ほどより明るく感じられ、デューティ・サイクルが８０％であれば、約２５％ほどより明るく感じられ、デューティ・サイクルが１００％であれば、定電流方式との差がないことがわかる。
【００２６】
これらの結果は、日本愛媛大学の研究結果からも確認することができる。愛媛大学の研究結果によると、デューティ・サイクルが５％であり、６０Ｈｚのパルス電圧でＬＥＤを駆動する場合、定電流駆動方式に比べて最大１２０％ほどより明るく感じられる。
【００２７】
図１３の結果を通じて、平均強度が同じ場合、強度が大きくてデューティ・サイクルが短いパルス電圧で駆動されるＬＥＤが、強度が小さくてデューティ・サイクルが長いパルス電圧で駆動されるＬＥＤに比べて、より明るく認識されることを予想することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−０９７１７５７号
【特許文献２】韓国公開特許第１０−２０１２−００４１０９３号
【特許文献３】韓国公開特許第１０−２０１０−０１０４３６２号
【特許文献４】韓国公開特許第１０−２０１２−００８２４６８号
【特許文献５】韓国公開特許第１０−２０１２−００７４５０２号
【特許文献６】米国登録特許第８２９９７２４号
【特許文献７】米国公開特許第２０１２−０２２９０４１号
【特許文献８】韓国公開特許第１０−２０１１−００９１４４４号
【非特許文献】
【００２９】
【非特許文献１】Ｍａｓａｆｕｍｉ  ＪＩＮＮＯ、Ｋｅｉｊｉ  ＭＯＲＩＴＡ、Ｙｕｄａｉ  ＴＯＭＩＴＡ、Ｙｕｋｉｎｏｂｕ  ＴＯＤＡ、Ｈｉｄｅｋｉ  ＭＯＴＯＭＵＲＡ（２００８）、「Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｉｌｌｕｍｉｎａｎｃｅ  ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｌｉｇｈｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ｂｙ  ｕｓｉｎｇ  ｐｗｍ」、Ｊ．  Ｌｉｇｈｔ＆Ｖｉｓ．  Ｅｎｖ．  Ｖｏｌ．３２、Ｎｏ．２、２００８．
【非特許文献２】Ｚｈａｎｇ  Ｙｉｎｘｉｎ、Ｚｈａｎｇ  Ｚｈｅｎ、Ｈｕａｎｇ  Ｚｈａｎｈｕａ、Ｃａｉ  Ｈｕａｉｙｕ、Ｘｉａ  Ｌｉｎ、Ｚｈａｏ  Ｊｉｅ（２００８）、「Ａｐｐａｒｅｎｔ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｏｆ  ＬＥＤｓ  ｕｎｄｅｒ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｄｉｍｍｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．６８４１  ６８４１０９．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
本発明は、充放電回路とスイッチを利用して、位相１８０度の周辺の領域に駆動電圧以上の高いパルス状の電圧を印加して、発光ダイオードの点滅周波数を増加させることができる電源回路を提供することを目的とする。
【００３１】
また、消費電力が比較的低いながらも、発光ダイオードが同じレベルのアパレント・ブライトネスを示すようにする電源回路を提供することを目的とする。
【００３２】
また、駆動電圧を高く設定して電力効率を高めながらも、発光ダイオードが点灯される位相領域が広く、発光ダイオードの利用効率が向上される電源回路を提供することを目的とする。
【００３３】
また、充放電回路の充電時点を調節して、整流回路から出力された電圧の大きさの増加に応じて整流回路の出力段の電流を増加させ、駆動段の電流波形の全高調波歪み率（ＴＨＤ、Ｔｏｔａｌ  ｈａｍｏｎｉｃ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を低減し、力率を改善することができる電源回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
上述した問題点を解決するための本発明に係る電源回路は、交流電圧源に接続して、交流電圧源の交流電圧を電波整流する整流回路と、前記整流回路から出力される電圧によって充電され、充電されたエネルギーを発光ダイオードアレイに供給するように構成された充放電回路と、前記充放電回路に充電されたエネルギーが、前記発光ダイオードアレイに伝達される放電経路を選択的に接続または遮断させるように構成されたスイッチング回路と、前記整流回路から出力された電圧の大きさが前記発光ダイオードアレイの駆動電圧未満のＡ区間において、前記充放電回路が放電され、前記Ａ区間において、少なくとも一度は前記発光ダイオードアレイが点滅して、点灯して、点滅するように、前記スイッチング回路を制御するために構成された制御器とを含むことができる。
【００３５】
Ａ区間で発光ダイオードアレイを点滅させることによって、発光ダイオードアレイの点滅周波数を増加させることができ、発光ダイオードの利用効率も増加するという効果がある。また、視認性の改善の効果も期待できる。
【００３６】
上述した電源回路のスイッチング回路は、前記整流回路から出力された電圧が前記発光ダイオードアレイに伝達される経路を選択的に接続または遮断させるように構成された周波数変換スイッチを含み、前記制御器は、前記発光ダイオードアレイの駆動電圧の範囲内のＢ区間において、少なくとも一度は、前記発光ダイオードアレイが点滅するように前記周波数変換スイッチを制御することが好ましい。
【００３７】
また、前記スイッチング回路は、前記整流回路から出力された電圧を、前記充放電回路に伝達する経路を選択的に接続または遮断させるように構成された充電スイッチをさらに含み、前記制御器は、前記整流回路の出力段に流れる電流波形の全高調波歪み率（ＴＨＤ、Ｔｏｔａｌ  ｈａｍｏｎｉｃ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を低減できるように、前記整流回路から出力された電圧が予め定められた値以上であるとき、前記充放電回路の充電が開始されるように前記充電スイッチを制御することが好ましい。
【００３８】
また、前記整流回路の出力段に流れる電流波形の全高調波歪み率（ＴＨＤ、Ｔｏｔａｌ  ｈａｍｏｎｉｃ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を低減するために、前記整流回路から出力された電圧が予め定められた値以下であるとき、前記整流回路の出力側と接続されて電気エネルギーを保存または消費するように構成された力率改善回路をさらに含むことが好ましい。
【００３９】
また、前記整流回路の出力段に流れる電流波形の全高調波歪み率（ＴＨＤ、Ｔｏｔａｌ  ｈａｍｏｎｉｃ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を低減するために、前記充放電回路に流れる電流を制限するように構成された電流制限回路をさらに含むことが好ましい。
【００４０】
前記スイッチング回路は、前記整流回路から出力された電圧を、前記充放電回路に伝達する経路を選択的に接続または遮断させるように構成された充電スイッチをさらに含み、前記制御器は、前記周波数変換スイッチがオフされた時点で、前記充放電回路が充電されるように、前記充電スイッチを制御することができる。
【００４１】
上述した電源回路において、前記充放電回路は、前記整流回路及び発光ダイオードアレイと直列に接続され、前記スイッチング回路は、前記充放電回路をバイパスする経路に設けられた第１バイパススイッチと、前記発光ダイオードアレイをバイパスする経路に設けられた第２バイパススイッチと、前記充放電回路と発光ダイオードアレイとを直列に接続する経路に設けられた接続スイッチを含むことができ、前記制御器は、前記整流回路から出力された電圧の大きさが前記発光ダイオードアレイの駆動電圧の範囲内であるＢ区間で前記整流回路の出力段の電圧が発光ダイオードアレイに直接印加されるように、前記第１バイパススイッチをオンして、接続スイッチをオフし、前記整流回路から出力された電圧の大きさが前記発光ダイオードアレイの駆動電圧を超えるＣ区間において、前記整流回路の出力段の電圧が発光ダイオードアレイと前記充放電回路に分配されて印加されるよう、前記第１バイパススイッチをオフして、接続スイッチをオンし、前記整流回路から出力された電圧の大きさが前記発光ダイオードアレイの駆動電圧未満のＡ区間において、前記充放電回路が放電され、前記Ａ区間において、少なくとも一度は、前記発光ダイオードアレイが点滅して、点灯して、点滅するように、前記第１バイパススイッチをオンして、前記第２バイパススイッチをオン／オフにするように前記スイッチング回路を制御することができる。
【００４２】
ここで、前記充放電回路は、複数のキャパシタと複数のキャパシタを並列または直列に接続できるように構成されたスイッチング装置を含むチャージポンプであり、前記制御器は、前記Ａ区間において、前記充放電回路が放電するとき、前記複数のキャパシタが直列に接続されるように、前記スイッチング装置を制御することができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明に係る電源回路は、充放電回路とスイッチを利用して、交流電圧源によって印加される電圧の大きさが駆動電圧以下であり、発光ダイオードを駆動ができない位相１８０度の周辺の領域に駆動電圧以上の高いパルス状の電圧を印加することができる。これにより、発光ダイオードの点滅周波数を２４０Ｈｚ以上に増加させることができる（６０Ｈｚ交流電源の場合）。発光ダイオードが消灯される位相１８０度周辺の領域でパルス電圧によって発光ダイオードが点滅されるので、発光ダイオードの点滅周波数が２倍に増加する。これにより、フリッカ現象を改善することができる。
【００４４】
また、本発明に係る電源回路を使用する照明システムは、位相１８０度周辺の領域でパルス電圧によって発光ダイオードが点滅されるので、ブローカ・スルツァ（Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ）の法則によって、消費電力が比較的少ないながらも、他の電源回路を使用した照明システムと同じレベルのアパレント・ブライトネスを維持することができる。
【００４５】
また、充放電回路の充電時点を調節して、整流回路から出力された電圧の大きさの増加に応じて整流回路の出力段の電流を増加させ、駆動段の電流波形の全高調波歪み率（ＴＨＤ、Ｔｏｔａｌ  ｈａｍｏｎｉｃ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を低減し、力率を改善することができる。
【００４６】
また、駆動電圧を高く設定する場合に、位相１８０度周辺の相当領域で発光ダイオードが駆動されない問題を１８０度周辺に駆動電圧以上の高いパルス状の電圧を印加する方法で解決することにより、電源効率と発光ダイオードの利用効率が同時に向上される。
【００４７】
また、いくつかの実施例では、スイッチングによって駆動電圧以上の高電圧をより高い周波数のパルス状で発光ダイオードに印加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る電源回路の一実施例を概略的に示す図である。
【図２】図１に示された制御器のブロック図である。
【図３】図１に示された電源回路において、入力元の電圧波形と発光ダイオードアレイに入力される電流波形の一例を示す図である。
【図４】図１に示された電源回路において、図３に示すような電流波形が発光ダイオードアレイに入力される際の整流回路の出力段の電流波形を示す図である。
【図５】図１に示された電源回路において、整流回路の出力段の電流波形の他の例を示す図である。
【図６】図１に示された電源回路において、入力元の電圧波形と発光ダイオードアレイに入力される電流波形の他の例を示す図である。
【図７】図１に示された電源回路において、入力元の電圧波形と発光ダイオードアレイに入力される電流波形の別の例を示す図である。
【図８】本発明に係る電源回路の他の実施例を概略的に示す図である。
【図９】本発明に係る電源回路のさらに他の実施例を概略的に示す図である。
【図１０】図９に示された電源回路において、入力元の電圧波形と発光ダイオードアレイに入力される電流波形の一例を示す図である。
【図１１】本発明に係る電源回路のさらに他の実施例を概略的に示す図である。
【図１２】図１１に示された電源回路において、入力元の電圧波形と発光ダイオードアレイに入力される電流波形の一例を示す図である。
【図１３】デューティ・サイクルに応じたアパレント・ブライトネス（ａｐｐａｒｅｎｔ  ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）と平均強度との比の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、添付図面を参照して、本発明について詳細に説明する。
【００５０】
以下の実施例は、当業者が本発明の思想を十分に理解するために、例として提供されるものである。したがって、本発明はこれらの実施例に限定されず、種々の形態で実現することができる。
【００５１】
図１は、本発明に係る電源回路の一実施例を概略的に示す図である。
【００５２】
図１を参考すれば、本発明に係る電源回路の一実施例は、スイッチング回路と、制御器２０と、充放電回路３０と、整流回路３と、電流または電圧制限回路４とを含む。本実施例において、スイッチング回路は、第１スイッチ１１と、第２スイッチ１２と、第３スイッチ１３とを含む。
【００５３】
本発明に係る電源回路の一実施例は、整流回路３と接続された充放電回路３０の充電時点と放電時点を効果的に制御して、整流回路３から出力される電圧の大きさが負荷の駆動電圧以下の場合にも、発光ダイオードアレイ２を駆動できるようにする。これにより、発光ダイオードアレイ２の点滅周波数を増加させ、発光ダイオードの利用効率（発光ダイオードの実効消費電力／直流定格電流の駆動時の発光ダイオードの消費電力）を高める。
【００５４】
整流回路３は、入力される交流電圧を電波整流する役割をする。整流回路３は、ブリッジダイオード回路であることができる。整流回路３は、図１に示すように交流電圧源１と充放電回路３０との間に設置することができる。
【００５５】
スイッチ１１、１２、１３は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）スイッチなどで構成することができる。充放電回路３０と発光ダイオードアレイ２とを接続する経路に設けられた第１スイッチ１１は、充放電回路３０の放電区間の始点と終点を調節する放電スイッチとして使用される。整流回路３の出力段と充放電回路３０とを接続する経路に設けられた第２スイッチ１２は、充放電回路３０の充電区間の始点と終点を調節する充電スイッチとして使用される。放電始点と終点を調節することにより、整流回路３から出力される電圧が発光ダイオードアレイ２の駆動電圧以下であるＡ領域で発光ダイオードアレイ２が点滅して、点灯して、点滅するようにする。つまり、発光ダイオードアレイ２の未点灯区間であるＡ領域で発光ダイオードアレイ２が少なくとも一度は点滅するようにする。
【００５６】
第２スイッチ１２がオンされると、整流回路３の出力段と充放電回路３０とが接続されて充放電回路３０で充電が起こり、第１スイッチ１１がオンされると、充放電回路３０と発光ダイオードアレイ２とが接続されて充放電回路３０で放電が起こり、発光ダイオードアレイ２に電源が供給される。
【００５７】
整流回路３の出力段と発光ダイオードアレイ２とを直列に接続する経路に設けられた第３スイッチ１３は、整流回路３から出力された電圧が発光ダイオードアレイ２に印加される時点を調節する周波数変換スイッチとして使用される。第３スイッチ１３がオフにされると、電圧が発光ダイオードアレイ２に印加されない。第３スイッチ１３は、発光ダイオードアレイ２の点滅周波数を変更する役割をする。
【００５８】
制御器２０は、整流回路３から出力される電圧の大きさまたは位相を確認して、第１スイッチ１１と第２スイッチ１２とを制御することにより、放電区間と充電区間の始点と終点を制御する。
【００５９】
また、制御器２０は、第３スイッチ１３のオン／オフ時間を制御する。整流回路３から出力される電圧の大きさが発光ダイオードアレイ２の駆動電圧以上である場合、第３スイッチ１３は、引き続きオン状態を維持するか、オン／オフを繰り返すことができる。
【００６０】
オン／オフが繰り返される場合には、発光ダイオードアレイ２がパルス電圧によって駆動され、第３スイッチ１３がオンなる時間とオフになる時間を調節することにより、パルス電圧の形状が決定される。
【００６１】
図２は、図１に示された制御器のブロック図である。図２を参考すれば、制御器２０は、メモリ２１と、電圧または位相検出回路２２と、スイッチ制御部２３とを含む。電圧検出回路は、整流回路３から出力される電圧の瞬時値がどの範囲に属するかを確認する。電圧検出回路は、電子回路の分野で広く使われている様々な回路が使用できる。例えば、複数のＯＰアンプを用いた電圧比較器などを使用することができる。制御器２０は、電圧を直接検出する電圧検出回路の代わりに位相検出回路を使用することができる。位相検出回路は、電圧の瞬時値が０になる瞬間を検出できるゼロクロス検出器などを利用して構成することができる。整流回路３から出力される電圧は、位相に応じて瞬時値が変わるので、位相の変化を通じて瞬時値の変化を知ることができる。
【００６２】
メモリ２１には、整流回路３から出力される電圧の大きさに応じてスイッチ１１、１２、１３を駆動するための駆動データが保存されている。駆動データは、発光ダイオードの数や駆動電圧、要求される発光ダイオードアレイの点滅周波数などによって決まる。
【００６３】
メモリを使用せずにチャンネルごとに検出された電圧または位相に応じて、あるいは、タイマーなどのカウンタ素子を利用して、スイッチ１１、１２、１３を制御することもできる。
【００６４】
充放電回路３０は、整流回路３の出力電圧によって充電された後、整流回路３から出力される電圧の大きさが発光ダイオードアレイ２の駆動電圧以下である区間で放電され、発光ダイオードアレイ２に電源を印加する役割をする。本実施例において、充放電回路３０の一例としてキャパシタを用いる。第２スイッチ１２がオンされると、充放電回路３０が整流回路３と接続されて充放電回路３０に電気エネルギーが保存される。第１スイッチ１１がオンされると、充放電回路３０が発光ダイオードアレイ２と接続され、充放電回路３０で放電が起こり、発光ダイオードアレイ２に電源が供給される。充放電回路３０は、インダクタを使用することもできる。
【００６５】
電流制限回路または電圧制限回路７は、負荷にかかる電流または電圧を制限する役割をする。電流制限回路または電圧制限回路は、発光ダイオードアレイ２に過度の電流が流れることを防止するためのものであり、発光ダイオードアレイ２に直列に接続される。電流制限回路は、抵抗、キャパシタ、バイポーラトランジスタ、モストランジスタなどで実現することができる。また、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）またはトランジスタ（ＴＲ）と補助素子との組み合わせで実現する方法やＯＰアンプまたはレギュレータなど集積回路を利用する方法などで実現することができる。
【００６６】
また、電源回路と交流電圧源１との間にサージ電圧から電源回路を保護するための抵抗６、サージ抑制素子（図示せず）、ヒューズ５などで構成されたサージ保護回路をさらに含むことができる。
【００６７】
また、第２スイッチ１２と直列に接続された、例えば、図１に示すように、第２スイッチ１２と接地との間に配置された電流制限回路９をさらに含むことが好ましい。本実施例において、第２スイッチ１２がオンされると、充放電回路３０に向かって急激に電流が流れ、整流回路３の出力段に流れる電流波形に高調波成分が生じる。電流制限回路９を利用して、充電時に充放電回路３０に流れる電流を制限すると、全体高調波歪み率（ＴＨＤ、Ｔｏｔａｌ  ｈａｒｍｏｎｉｃ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を低減することができる。
【００６８】
また、発光ダイオードアレイ２の駆動電圧以下であるＡ区間での電流波形と電圧波形の違いを最小限に抑えること力率を改善し、整流回路３の出力段に流れる電流波形の全高調波歪み率（ＴＨＤ、Ｔｏｔａｌ  ｈａｍｏｎｉｃ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を低減するために、Ａ区間でのエネルギーを保存するか消費するように構成された力率改善回路をさらに含むことができる。この回路は、抵抗やキャパシタなどのスイッチで構成されることができる。例えば、図１に示すように、整流回路３に並列に接続された抵抗４１と、抵抗４１と整流回路３とを接続する経路に設けられたスイッチ４２とを備えることができる。Ａ区間では、スイッチ４２をオンすると、整流回路３の出力段の電圧が抵抗４１に印加され、抵抗４１にはその電圧に比例して正弦波状で電流が流れる。Ａ区間では、発光ダイオードアレイ２には電流が流れないので、この抵抗４１に流れる電流が整流回路３の出力段に流れる電流となる。これらの方法で、整流回路３の出力段の電流の形状を電圧の形状とほぼ一致させることにより、力率を改善することができ、Ａ区間からＢ区間に移りながら、整流回路３の出力段に突然電流が多く流れて電流波形に高調波成分が多く生じることも防止することができる。
【００６９】
図３は、図１に示された電源回路において、入力元の電圧波形と発光ダイオードアレイに入力される電流波形の一例を示す図である。図３を参照して、電源回路の作用を説明する。
【００７０】
制御器２０において、整流回路３から出力される電圧の大きさを測定した結果、駆動電圧未満のＡ領域に属すると判断された場合には、第２スイッチ１２と第３スイッチ１３はオンされて、第１スイッチ１１はオフされる（まだ充放電回路が充電される前なので、第１スイッチ１１をオフする）。第３スイッチ１３がオンされているが、入力元の電圧が駆動電圧未満なので、発光ダイオードアレイ２は点灯しない。
【００７１】
第２スイッチ１２がオンされているので、充放電回路３０が充電される。しかし、電圧が低いため、発光ダイオードアレイ２を動作させるほどの電気エネルギーが保存されない。
【００７２】
制御器２０で整流回路３から出力される電圧の大きさを測定した結果、駆動電圧の範囲であるＢ領域に到達すると、入力元の電圧が駆動電圧以上になり、発光ダイオードアレイ２が点灯する。第２スイッチ１２がオンされているので、充放電回路３０のキャパシタに電気エネルギーが充電され続ける。充電が完了すると、第２スイッチ１２をオフすることができるが、図３に示すように、オンされ続けることもできる。
【００７３】
制御器２０で整流回路３から出力される電圧の大きさを測定した結果、再びＡ領域に到達したと判断された場合には、一定時間経過後、第１スイッチ１１をオンして、キャパシタに充電された電気エネルギーを発光ダイオードアレイ２に供給して発光ダイオードアレイ２を点灯させる。放電開始後、一定時点で第１スイッチ１１をオフして、再び発光ダイオードアレイ２を消灯させる。つまり、Ａ領域で発光ダイオードが１回点滅するようにする。ここで、放電を開始して停止する時点は、発光ダイオードの順電圧、充電容量、入力元の電圧変動と設定駆動周波数などの変数に連動して決定する。
【００７４】
本実施例では、発光ダイオードアレイ２は、Ａ領域からＢ領域に進入しながら点灯され、Ａ領域に到達すると消灯され、再びＡ領域に充放電回路３０の放電による電圧が印加されたときに点灯されて放電が停止されるときに再消灯される。つまり、６０Ｈｚ交流電圧源１によって起動する場合、発光ダイオードアレイ２の点滅周波数が２４０Ｈｚに増加する。Ｂ領域での発光ダイオードアレイ２２の点灯時間とＡ領域での発光ダイオードアレイ２２の点灯時間の割合に応じて、発光ダイオードアレイ２２の点滅周波数スペクトルに１２０Ｈｚと２４０Ｈｚの成分が一緒に現れる可能性もある。ほとんどの人間の目は、周波数が増加するほど、ちらつきを感じにくくなるので、これらの方法でフリッカ現象を改善することができる。
【００７５】
また、Ａ領域でパルス状の電流が発光ダイオードアレイ２２に印加されるので、背景技術で説明したように、ブローカ・スルツァ（Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ）の法則によるアパレント・ブライトネス（ａｐｐａｒｅｎｔ  ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）の改善効果も期待できる。
【００７６】
上述したように、図３に示すような電流波形は、第２スイッチ１２と第３スイッチ１３を続けてオンされた状態でも得ることができる。したがって、図１に示された実施例において、第２スイッチ１２と第３スイッチ１３を除去することもできる。つまり、充電開始時点と充電終了時点を調節する必要がない場合には、第２スイッチ１２を除去することができ、２４０Ｈｚを超える点滅周波数が要求されない場合には、第３スイッチ１３を除去することができる。
【００７７】
図４は、図１に示された電源回路において、図３に示すような電流波形が発光ダイオードアレイに入力されるときの整流回路の出力段の電流波形を示す図である。
【００７８】
整流回路３の出力段の電流波形は、発光ダイオードアレイ２と、充放電回路３０と、抵抗４１に流れる電流の和として、この電流波形と整流回路３の出力段の電圧波形によって力率が決定される。したがって、この電流波形が整流回路３の出力段の電圧波形に類似の形態のものが好ましい。図４において、抵抗４１に流れる電流はＲ、充放電回路３０に流れる電流はＣ、発光ダイオードアレイ２に流れる電流はＬＥＤで表示されている。
【００７９】
図４に示すように、Ａ区間では、ほとんどの電流が抵抗４１を通って流れる。抵抗に流れる電流は、抵抗の両端にかかる電圧に比例するので、正弦波状になる。発光ダイオードアレイ２の駆動電圧以下であるので、発光ダイオードアレイ２に電流がほとんど流れず、充放電回路３０には、前のサイクルで完全に放電されずに残っている電荷によって電圧がかかっているので、電流がほとんど流れない。
【００８０】
Ｂ区間では、スイッチ４２がオフされて、抵抗４１には電流が流れない。そして、発光ダイオードアレイ２に電流が流れる。この電流は、電流制限回路４によって一定の値以上に流れることができないように制限される。そして充放電回路３０にも電流が流れる。充放電回路３０に流れる電流も電流制限回路９によって制限される。このとき、設定された充電電流制限値は、全高調波歪み率に影響を与える。
【００８１】
再びＡ区間に到達すると、スイッチ４２がオンされ、抵抗４１に電流が流れる。Ａ  区間において、発光ダイオードアレイ２には、充放電回路３０から供給された電流が流れるが、整流回路３の出力段から供給された電流は抵抗４１に流れる。
【００８２】
図５は、図１に示された電源回路において、整流回路の出力段の電流波形の他の例を示す図である。図５に示すように、Ｂ区間で第２スイッチ１２をオンするタイミングを調節すれば、整流回路３の出力段の電流波形を整流回路３の出力段の電圧波形にさらに近く調整して、全体高調波歪み率を改善することができる。
【００８３】
図６は、図１に示された電源回路において、入力元の電圧波形と発光ダイオードアレイに入力される電流波形の他の例を示す図である。本例では、Ｂ領域で発光ダイオードアレイ２が一度消灯され、発光ダイオードアレイ２の点滅周波数が３６０Ｈｚに増加する。
【００８４】
制御器２０で整流回路３から出力される電圧の大きさを測定した結果、駆動電圧未満のＡ領域に属すると判断された場合には、第３スイッチ１３はオンされて、第１スイッチ１１と第２スイッチ１２はオフされる。
【００８５】
制御器２０で整流回路３から出力される電圧の大きさを測定した結果、駆動電圧の範囲であるＢ領域に到達したと判断された場合にも、発光ダイオードアレイ２が消灯される区間を除いて、第３スイッチ１３はオン状態を維持する。Ｂ領域のうち発光ダイオードアレイ２を消灯しようとする区間に到達すると、第３スイッチ１３をオフして、一定時間経過後再びオンされる。Ｂ区間で一度消灯した場合には、図６に示すように、点滅周波数が３６０Ｈｚに増加する。本実施例では、Ａ区間とＢ区間で発光ダイオードアレイ２に流れる電流パルスの幅に大きな差がないので、発光ダイオードアレイ２２の点滅周波数スペクトルに３６０Ｈｚだけ現れる。
【００８６】
点滅周波数をさらに増加させる必要がある場合には、図７に示すように、Ｂ区間で点滅回数を増加させることができる。ここで、第３スイッチ１３がオン／オフされる時間を調節すれば、デューティ・サイクルと周波数をも調節することができる。第３スイッチ１３がオン／オフされる時間は、負荷に印加される平均電力の大きさが一定になるように調整することが好ましい。電圧の大きさが小さい領域では、第３スイッチ１３のオン時間を長くして、電圧の大きさが大きい領域では、第３スイッチ１３のオン時間を短くすれば、負荷に印加される平均電力の大きさを一定にすることができる。
【００８７】
第２スイッチ１２は、図６に示すように、第３スイッチ１３と同期させて、第３スイッチ１３がオフされる際にオンされて第３スイッチ１３がオンされる際にオフされるか、第３スイッチ１３とは無関係にオン／オフされることもできる。図７に示すように、Ｂ区間の一部でオンされた後、充電が完了すると、オフされることもできる。オフされなくても、充放電回路３０の電圧が整流回路３の出力段の電圧より高いので、それ以上充電されない。
【００８８】
そして整流回路３から出力される電圧の大きさが再びＡ領域に到達したと判断された場合には、一定時間経過後、第１スイッチ１１をオンして、キャパシタに充電された電気エネルギーが発光ダイオードアレイ２に供給されるようにする。放電開始後、一定時点で第１スイッチ１１をオフして再び発光ダイオードアレイ２を消灯させる。放電を開始する時点と停止する時点は、Ａ領域内で適切に選択することができる。
【００８９】
図８は、本発明に係る電源回路の他の実施例を概略的に示す図である。
【００９０】
本実施例では、充放電回路３０にキャパシタの代わりにインダクタを使用して、交流電圧源１と負荷との間と、交流電圧源１と充放電回路３０のインダクタとの間にそれぞれ別途の抵抗７が設けられていることに差がある。本実施例においても、インダクタの代わりにキャパシタを充放電回路３０に使用することができる。
【００９１】
図９は、本発明に係る電源回路のさらに他の実施例を概略的に示す図である。
【００９２】
本実施例では、第１スイッチ１１と第２スイッチ１２の代わりに充放電回路３０とグラウンドとの間に設けられた第４スイッチ１４を備える。第４スイッチ１４をオフすると、充電が行われ、オフされると、充電が停止する。そして、充電された状態で再び第４スイッチ１４をオンすると、放電が行われ、オフされると、放電が停止する。つまり、本実施例では、第４スイッチ１４が充電スイッチと放電スイッチの両方の役割をすることになる。
【００９３】
図１０は、図９に示された電源回路において、入力元の電圧波形と発光ダイオードアレイに入力される電流波形の一例を示す図である。図１０を参照して、本実施例の作用について説明する。
【００９４】
制御器２０で整流回路３から出力される電圧の大きさを測定した結果、駆動電圧未満のＡ領域に属すると判断された場合には、第３スイッチ１３をオンして、第４スイッチ１４はオフされる。第３スイッチ１３がオンされているが、入力元の電圧が駆動電圧未満なので、発光ダイオードアレイ２は点灯しない。
【００９５】
制御器２０で整流回路３から出力される電圧の大きさを測定した結果、駆動電圧の範囲であるＢ領域に到達したと判断された場合にも、発光ダイオードアレイ２が消灯される区間を除いては、第３スイッチ１３は、オン状態を維持する。Ｂ領域のうち発光ダイオードアレイ２を消灯させたい区間に到達すると、第３スイッチ１３をオフし、一定の時間経過後、再びオンされる。Ｂ区間で一度点滅させた場合には、図８に示すように、点滅周波数が３６０Ｈｚに増加する。
【００９６】
Ｂ区間で第４スイッチ１４は、第３スイッチ１３と同期させて、第３スイッチ１３がオフされる際にオンされて、第３スイッチ１３がオンされる際にオフされるか、第３スイッチ１３とは無関係にオン／オフされることもできる。
【００９７】
そして整流回路３から出力される電圧の大きさが再びＡ領域に属すると判断された場合には、一定時間経過後、第４スイッチ１４をオンして、キャパシタに充電された電気エネルギーが発光ダイオードアレイ２に供給されるようにする。放電開始後、一定時点で第４スイッチ１４をオフして再び発光ダイオードアレイ２を消灯する。放電を開始する時点と停止する時点は、Ａ領域内で適切に選択することができる。
【００９８】
Ｂ区間で第３スイッチ１３のオン／オフを繰り返すと、図７に示すようにパルス状の電流が発光ダイオードアレイ２に入力される。
【００９９】
図１１は、本発明に係る電源回路のさらに他の実施例を概略的に示す図である。本実施例では交流電圧源１と交流電圧源１の電圧を電波整流する整流回路３と、整流回路３の出力側と直列に順に接続される充放電回路３５と、発光ダイオードアレイ２と、電流制限回路４とを含む。
【０１００】
そして、充放電回路３５をバイパスして整流回路３と発光ダイオードアレイ２とを直列に接続する導線に設けられた第１バイパススイッチ１５と、発光ダイオードアレイ２をバイパスして充放電回路３５と電流制限回路４とを直列に接続する導線に設けられた第２バイパススイッチ１６と、充放電回路３５と発光ダイオードアレイ２との間に設けられた接続スイッチ１７とを含む。第１バイパススイッチ１５、第２バイパススイッチ１６、および接続スイッチ１７は、制御器２０の制御信号によって動作する。
【０１０１】
図１２は、図１１に示した電源回路で、入力元の電圧波形と発光ダイオードアレイに入力される電流波形の一例を示す図である。整流回路３から出力された電波整流された電圧の大きさがＡ領域に属する場合には、第１バイパススイッチ１５はオンされ、第２バイパススイッチ１６と接続スイッチ１７はオフされる。第１バイパススイッチ１５がオンされているが、発光ダイオードアレイ２の駆動電圧に比べて低電圧が発光ダイオードアレイ２に印加されるので、発光ダイオードアレイ２は点灯しない。
【０１０２】
電波整流された電圧の大きさがＢ領域に到達すると、発光ダイオードアレイ２が点灯する。
【０１０３】
電圧の大きさが駆動電圧以上に増加してＣ領域に到達すると、第１バイパススイッチ１５がオフされて、接続スイッチ１７がオンされ、電圧が充放電回路３５と発光ダイオードアレイ２に分配される。分配されて印加される電圧によって充放電回路３５の並列に接続されたキャパシタが充電され、発光ダイオードアレイ２は点灯し続ける。
【０１０４】
再び、電圧の大きさがＢ領域に到達すると、接続スイッチ１７がオフされ、第１バイパススイッチ１５がオンされる。
【０１０５】
再び、電圧の大きさがＡ領域に到達すると、一定時間経過後、第２バイパススイッチ１６がオンされ、充放電回路３５に格納された電気エネルギーが発光ダイオードアレイ２に供給される。放電開始後、一定時点で第２バイパススイッチ１６をオフして再発光ダイオードアレイ２を消灯する。
【０１０６】
必要に応じて、例えば、駆動電圧が高く設定されて１つのキャパシタでは発光ダイオードアレイ２を駆動することができない場合には、２つ以上のキャパシタを並列に接続した充放電回路３５を発光ダイオードアレイ２と直列接続して充電し、Ａ領域で放電するときには、別途のスイッチング装置を利用して、キャパシタを直列に変換して発光ダイオードアレイ２と並列接続するチャージポンプ（ｃｈａｒｇｅ  ｐｕｍｐ）を利用することができる。
【０１０７】
上述した実施例は、例示的なものであり、本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、上記した発明の詳細な説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０８】
１  交流電圧源
２、８  発光ダイオードアレイ
３  整流回路
１１  第１スイッチ
１２  第２スイッチ
１３  第３スイッチ
１４  第４スイッチ
２０  制御器
３０、３５  充放電回路。
【図１】
0006396336.tif 000002
【図２】
0006396336.tif 000003
【図３】
0006396336.tif 000004
【図４】
0006396336.tif 000005
【図５】
0006396336.tif 000006
【図６】
0006396336.tif 000007
【図７】
0006396336.tif 000008
【図８】
0006396336.tif 000009
【図９】
0006396336.tif 000010
【図１０】
0006396336.tif 000011
【図１１】
0006396336.tif 000012
【図１２】
0006396336.tif 000013
【図１３】
0006396336.tif 000014