(57)【要約】【課題】ＬＥＤを点灯させる電力効率を向上できるようにする。【解決手段】複数のＬＥＤを直列に接続してなるＬＥＤ列を点灯および消灯するためのＬＥＤ点灯装置に、前記ＬＥＤ列をｎ＋１個のＬＥＤ群に分割するために設定された第１の接続点〜第ｎの接続点と、前記第１の接続点〜第ｎの接続点に一端が接続されるとともに、他端が基準電位に接続された第１の開閉器〜第ｎの開閉器と、前記ＬＥＤ列に加わる電源電圧の大きさに応じて前記第１の開閉器〜第ｎの開閉器の開閉動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が前記第１の開閉器〜第ｎの開閉器の開閉動作を制御することにより、前記ＬＥＤ列の点灯個数を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤを直列に接続してなるＬＥＤ列を点灯及び消灯するためのＬＥＤ点灯装置であって、
前記ＬＥＤ列をｎ＋１個のＬＥＤ群に分割するために設定された第１の接続点〜第ｎの接続点と、
前記第１の接続点〜第ｎの接続点に一端が接続されるとともに、他端が前記ＬＥＤ列の一端に接続された第１の開閉器〜第ｎの開閉器と、
前記ＬＥＤ列に加わる電源電圧の大きさに応じて前記第１の開閉器〜第ｎの開閉器の開閉動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤ列に印加される電源電圧を複数の基準電位と比較して検出する電圧検出手段を備え、
前記電圧検出の検出結果により、前記ＬＥＤ列の点灯個数を前記ＬＥＤ群の単位で制御することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
前記電圧検出手段は、
前記ＬＥＤ列に加わる電源電圧を分圧する分圧回路と、前記電源電圧から基準電圧を生成する定電圧回路と、前記定電圧回路により生成された基準電圧を分圧して第１の基準電圧〜第ｎの基準電圧を生成する比較電圧生成回路と、前記ｎ個に分割されたＬＥＤ群のそれぞれに対応して配設され、その一側端子には前記分圧回路により分圧された電圧が入力され、他側端子には前記比較電圧生成回路により生成された第１の基準電圧〜第ｎの基準電圧がそれぞれ入力されるｎ個のコンパレータで構成されており、
前記制御手段は、前記ｎ個のコンパレータの出力に応じて前記第１の開閉器〜第ｎの開閉器の開閉動作を制御して、前記ＬＥＤ列の点灯個数を制御することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
複数のＬＥＤを直列に接続してなるＬＥＤ列を点灯及び消灯するためのＬＥＤ点灯装置であって、
前記ＬＥＤ列をｎ＋１個のＬＥＤ群に分割するために設定された第１の接続点〜第ｎの接続点と、
前記第１の接続点〜第ｎの接続点に一端が接続されるとともに、他端が前記ＬＥＤ列の一端に接続されて前記ｎ個のＬＥＤ群のそれぞれに並列に接続された第１の開閉器〜第ｎの開閉器と、
前記ＬＥＤ列に流れる電流の大きさに応じて前記第１の開閉器〜第ｎの開閉器の開閉動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤ列に流れる電流の大きさの大きさを検出する電流検出抵抗器と、前記電源電圧から基準電圧を生成する定電圧回路と、前記定電圧回路により生成された定電圧を分圧して第１の基準電圧及び第２の基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、前記電流検出抵抗器により検出された電流が所定の動作電流よりも大きすぎるのを検出するための第１のコンパレータ、及び前記電流検出抵抗器により検出された電流が所定の動作電流よりも小さすぎるのを検出するための第２のコンパレータとを有し、
前記制御手段は、動作電流が大きい場合はシリーズ接続するＬＥＤの数を増やすように、その反対に動作電流が小さい場合はシリーズ接続するＬＥＤの数を減らすように、前記第１の開閉器〜第ｎの開閉器の開閉動作を制御することにより、前記ＬＥＤ列の点灯個数を制御することを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項６】
前記ＬＥＤ列と並列に負荷抵抗器を設けるとともに、前記負荷抵抗器に電源電圧を印加するための開閉器を設け、
前記ＬＥＤ列を構成するＬＥＤの点灯数を少なくしている時には前記負荷抵抗器に電源電圧を印加することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項７】
複数のＬＥＤを直列に接続してなるＬＥＤ列を点灯及び消灯するためのＬＥＤ点灯装置であって、
前記ＬＥＤ列をｎ＋１個のＬＥＤ群に分割するために設定された第１の接続点〜第ｎの接続点と、
前記第１の接続点〜第ｎの接続点に一端が接続されるとともに、他端が前記ＬＥＤ列の一端に接続されて前記ｎ個のＬＥＤ群のそれぞれに並列に接続された第１の開閉器〜第ｎの開閉器と、
前記ＬＥＤ列に流れる電流の大きさに応じて前記第１の開閉器〜第ｎの開閉器の開閉動作を制御するとともに、前記ＬＥＤ列の明るさが所定の明るさとなるように前記ＬＥＤ列に印加する電力を制御する制御手段とを有することを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項８】
前記ＬＥＤ列に流れる電流の大きさを検出する電流検出抵抗器と、
前記電源電圧から定電圧を生成する定電圧回路と、
前記定電圧回路により生成された定電圧から制御電圧を生成し、前記制御電圧を分圧して第１の基準電圧及び第２の基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、
前記電流検出抵抗器により検出された電流が所定の動作電流よりも大きすぎるのを検出第１のコンパレータと、
前記電流検出抵抗器により検出された電流が所定の動作電流よりも小さすぎるのを検出する第２のコンパレータと、
前記ＬＥＤ列に印加する電力の平均値に比例した電圧を検出する電力検出手段とを備え、
前記第１には前記第１の基準電圧を、前記第２のコンパレータの基準電圧入力端子には前記第２の基準電圧を印加し、
前記制御手段は、動作電流が大きい場合はシリーズ接続するＬＥＤの数を増やすように制御し、その反対に動作電流が小さい場合はシリーズ接続するＬＥＤの数を減らすように、前記第１の開閉器〜第ｎの開閉器の開閉動作を制御するとともに、
前記電力検出手段により検出した前記ＬＥＤ列に印加した電力が設定値よりも小さい場合には、前記基準電圧生成回路に印加する制御電圧を大きくし、前記ＬＥＤ列に印加した電力が設定値よりも大きい場合には、前記基準電圧生成回路に印加する制御電圧を小さくして、前記ＬＥＤ列の明るさが所定の明るさとなるように制御することを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項９】
前記電力検出手段は、前記ＬＥＤ列と前記電流検出抵抗器との間に配設された第１のスイッチ回路と、前記電流検出抵抗器の降下電位、または基準電位の何れか一方を選択してローパスフィルタを介して前記制御手段に出力する第２のスイッチ回路とを有し、
前記第２のスイッチ回路が前記電流検出抵抗器の降下電位を選択する比率を、前記ＬＥＤ列のＬＥＤの総数に対して点灯させるＬＥＤ数の比率に合わせることで、前記ＬＥＤ列に印加する電力に比例する電圧を検出し、
前記制御手段は、前記制御電圧を制御範囲の下限まで下げても前記ＬＥＤ列に印加した電力に比例した電圧が前記所定の値より大きい場合は、前記第１のスイッチ回路を高速でオン／オフ動作させて、前記ＬＥＤ列に電流を流す、流さない動作を繰り返し行い、前記第１のスイッチ回路のスイッチ動作の周期に対するオン時間の比率を制御して前記ＬＥＤに流す電流の値を制御することを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１０】
前記電力検出手段は、複数のタップ点を有するタップ付電流検出抵抗器と、検出点選択回路とを備え、前記タップ付電流検出抵抗器の複数のタップ点から特定のタップ点を前記検出点選択回路で選択してローパスフィルタを介して前記制御手段に出力する構成するように構成され、
前記検出点選択回路により、前記ＬＥＤ列のＬＥＤの総数に対して点灯させるＬＥＤ数の比率に合ったタップ点を前記タップ付電流検出抵抗器の複数のタップ点から選択することで前記ＬＥＤ列に印加する電力に比例する電圧を検出し、
前記制御手段は、前記制御電圧を制御範囲の下限まで下げても前記ＬＥＤ列に印加した電力に比例した電圧が前記所定の値より大きい場合は、前記第１のスイッチ回路を高速でオン／オフ動作させて、前記ＬＥＤ列に電流を流す、流さない動作を繰り返し行い、前記第１のスイッチ回路のスイッチ動作の周期に対するオン時間の比率を制御して、前記点灯させるＬＥＤに流す電流の値を制御することを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１１】
前記により検出された電圧値を増幅し、前記ローパスフィルタを介して前記制御手段に出力する利得可変増幅器を有し、
前記電力検出手段は、前記利得可変増幅器の利得を前記ＬＥＤ列の中の点灯させるＬＥＤ数に比例させることで前記ＬＥＤ列に印加する電力に比例する電圧を検出し、
前記制御手段は、前記制御電圧を制御範囲の下限まで下げても前記ＬＥＤ列に印加した電力に比例した電圧が前記所定の値より大きい場合は、前記第１のスイッチ回路を高速でオン／オフ動作させて、前記ＬＥＤ列に電流を流す、流さない動作を繰り返し行い、前記第１のスイッチ回路のスイッチ動作の周期に対するオン時間の比率を制御して前記点灯させるＬＥＤに流す電流の値を制御することを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１２】
前記ＬＥＤ列を構成する各ＬＥＤに対して、個別に或いはＬＥＤ群と並列に開閉スイッチを設け、点灯動作させるＬＥＤを任意に選択可能としたことを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載のＬＥＤ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ点灯装置に関し、特に、直列に接続された複数のＬＥＤを点灯するために用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力消費の少ないことと、長寿命であること等の理由により、照明の光源として、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたランプ（以下、ＬＥＤランプという）が使用されるようになってきている。
【０００３】
例えば、特許文献１には照明用途に供するＬＥＤランプの点灯回路が記載され、例えば、図１４に示すように、複数のＬＥＤを点灯させる点灯回路の一例が示されている。図１４に示すように、複数のＬＥＤを直接接続し、変圧器Ｔ２で降圧した交流電圧を整流回路ＤＢで整流して、コンデンサＣ３で平滑し、電流制限用の抵抗Ｒ３を介して上記直並列接続されたＬＥＤに印加して点灯させる。
【０００４】
ＬＥＤは直流駆動で有り、交流電源を用いてＬＥＤを点灯させる場合には、特許文献1に記載されるように交流電圧を整流して直流に変換する。上記変圧器Ｔ２には、一般に商用の交流電圧１００Ｖを供給し、ＬＥＤに流す電流に応じて、変圧器Ｔ２で降圧する。つまり、商用１００Ｖの電圧を供給して、ＬＥＤランプを調光するためには可変変圧器を用いる必要があるが、近年では装置の小型化などを図るため、従来から使用されているコイルを巻いた可変変圧器に代えて、降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータが使用されるようになってきている。
【０００５】
ところで、従来から店舗などの照明設備においては、白熱電球等のランプが使用されており、上記位相制御型調光器等を含む電源回路が壁などに設置され、天井に設けられたソケット等からランプに供給している。
【０００６】
近年では、消費電力が少ないことから、上記白熱電球に代え、ＬＥＤランプを使用したいというニーズがあり、白熱電球の電源設備をそのまま利用して、白熱電球の替わりにＬＥＤランプを点灯させることも要望されている。
【０００７】
また照明器具においては、従来の白熱電球と同等の調光動作も必要になる。従来からの位相制御型の調光器は白熱電球の様に低い電圧を印加しても電流が流れる負荷を対象にしている。ＬＥＤの様に一定の電圧を超えて印加しないと電流が流れない負荷の制御には向かない問題があった。このためＬＥＤを使った調光対応のランプはこの様な特性を付加している。ＬＥＤ単品のコストに電子ユニットのコストが加わり、総じて高額商品となってＬＥＤ照明器具の普及を妨げていた。何れの場合も、ＬＥＤの印加電圧に対する非発光領域の存在と発光開始後の順電流ＩＦ増加が急峻であるというＬＥＤ固有の特性に起因する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３４４９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のように、特許文献１に記載の点灯回路においては、整流電圧を大容量のコンデンサＣ３で保持しているので、電源電流が電源電圧のピーク点のみに集中してしまいＬＥＤを点灯させる力率が悪い問題があった。
本発明は前述の問題点に鑑み、ＬＥＤを点灯させる力率を向上できるようにすることを第１の目的とする。
また、複数のＬＥＤの点灯を効率良く行うことができるようにすることを第２の目的とする。
また白熱電球用の位相制御型の調光器で調光制御出来る様にすることを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のＬＥＤ点灯装置は、複数のＬＥＤを直列に接続してなるＬＥＤ列を点灯及び消灯するためのＬＥＤ点灯装置であって、前記ＬＥＤ列をｎ＋１個のＬＥＤ群に分割するために設定された第１の接続点〜第ｎの接続点と、前記第１の接続点〜第ｎの接続点に一端が接続されるとともに、他端が前記ＬＥＤ列の一端に接続された第１の開閉器〜第ｎの開閉器と、前記ＬＥＤ列に加わる電源電圧の大きさに応じて前記第１の開閉器〜第ｎの開閉器の開閉動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明の他の特徴とするところは、複数のＬＥＤを直列に接続してなるＬＥＤ列を点灯及び消灯するためのＬＥＤ点灯装置であって、前記ＬＥＤ列をｎ＋１個のＬＥＤ群に分割するために設定された第１の接続点〜第ｎの接続点と、前記第１の接続点〜第ｎの接続点に一端が接続されるとともに、他端が前記ＬＥＤ列の一端に接続されて前記ｎ個のＬＥＤ群のそれぞれに並列に接続された第１の開閉器〜第ｎの開閉器と、前記ＬＥＤ列に流れる電流の大きさに応じて前記第１の開閉器〜第ｎの開閉器の開閉動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明のその他の特徴とするところは、複数のＬＥＤを直列に接続してなるＬＥＤ列を点灯及び消灯するためのＬＥＤ点灯装置であって、前記ＬＥＤ列をｎ＋１個のＬＥＤ群に分割するために設定された第１の接続点〜第ｎの接続点と、前記第１の接続点〜第ｎの接続点に一端が接続されるとともに、他端が前記ＬＥＤ列の一端に接続されて前記ｎ個のＬＥＤ群のそれぞれに並列に接続された第１の開閉器〜第ｎの開閉器と、前記ＬＥＤ列に流れる電流の大きさに応じて前記第１の開閉器〜第ｎの開閉器の開閉動作を制御するとともに、前記ＬＥＤ列の明るさが所定の明るさとなるように前記ＬＥＤ列に印加する電力を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、点灯するＬＥＤの数を電源電圧の大きさに応じて切り替えるようにしたので、電源電圧を効率よくＬＥＤ列に印加して点灯させることができ、力率と電力効率を向上させることができる。
また、本発明の他の特徴によれば、複数のＬＥＤの調光制御を良好に行うことができる。
また、本発明のその他の特徴によれば、白熱電球用の位相制御型の調光器で調光制御を出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態を示し、本実施形態のＬＥＤ点灯装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】点灯するＬＥＤ列を複数のＬＥＤ群に分割して制御する基準を説明する図である。
【図３】本実施形態のＬＥＤ点灯装置の各部の数値の例を示す図である。
【図４】第２の実施形態を示し、ＬＥＤ列に流れる電流の大きさに応じて点灯させるＬＥＤの個数を制御するＬＥＤ点灯装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】第３の実施形態を示し、点灯動作させるＬＥＤの個数を制御する構成に加えて、ＬＥＤ列に印加する電力を設定値に制御して調光動作させるＬＥＤ点灯装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】第４の実施形態を示し、タップ付電流検出抵抗を用いてＬＥＤ列に印加する電力を設定値に制御して調光動作させるようにしたＬＥＤ点灯装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】第５の実施形態を示し、可変利得増幅器（ＡＭＰ）を用いてＬＥＤ列に印加する電力を設定値に制御して調光動作させるようにしたＬＥＤ点灯装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】第６の実施形態を示し白熱電球用の位相制御型の調光器で調光制御を出来るようにした例を示すブロック図である。
【図９】第７の実施形態を示し白熱電球用の位相制御型の調光器で調光制御を出来るようにした又別の例を示すブロック図である。
【図１０】電源電流波形を示して力率が高いことを説明する図である。
【図１１】点灯動作させるＬＥＤを任意に選択できるようにする回路構成の一例を示す図である。
【図１２】点灯動作させるＬＥＤを任意に選択できるようにする回路構成の又別の例を示す図である。
【図１３】図１２の制御例を説明する図である。
【図１４】従来技術の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明のＬＥＤ点灯装置１００の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態のＬＥＤ点灯装置１００の概略構成を説明する図である。図１に示すように、本実施形態のＬＥＤ点灯装置１００は、商用１００Ｖの電圧を整流回路ＤＢで整流して、複数のＬＥＤが直並に接続されたＬＥＤ列１１０に印加してＬＥＤを点灯及び消灯させる。本実施形態においては、ＬＥＤ列１１０は５０個のＬＥＤを直列に接続した例を示している。なお、一番電源側のＬＥＤと電源の間に電流制限用の抵抗ＲＴが接続されている。一例としては１０Ωである。電流制限用の抵抗ＲＴは商用１００Ｖの電源にサージ電圧が載ったときに流れる過剰電流の程度を抑えるためである。
【００１４】
直列に接続された５０個のＬＥＤは、Ｇ１〜Ｇ６の６つにグループ化されている。各グループの個数は任意であるが、本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、Ｇ１が８個、Ｇ２が７個、Ｇ３が６個、Ｇ４が５個、Ｇ５が４個、Ｇ６が２０個のようにグループ化した例を示している。
【００１５】
第１のＬＥＤグループＧ１と並列に第１の開閉器Ａ１が接続されている。また、第２のＬＥＤグループＧ２と並列に第２の開閉器Ａ２が接続されている。また、第２のＬＥＤグループＧ１と並列に第２の開閉器Ａ２が接続され、第３のＬＥＤグループＧ３と並列に第３の開閉器Ａ３が接続され、第４のＬＥＤグループＧ４と並列に第４の開閉器Ａ４が接続され、第５のＬＥＤグループＧ５と並列に第５の開閉器Ａ５が接続されている。さらに、第６のＬＥＤグループＧ６と並列に第６の開閉器Ａ６が接続されている。
第１の開閉器Ａ１〜第６の開閉器Ａ６の他端は共通に前記ＬＥＤ列の一端と共に基準電位に接続されている。
【００１６】
ＬＥＤ列１１０と並列に、抵抗器ＲＧ１、ＲＧ２からなる分圧回路が接続されており、ＬＥＤ列１１０の両端に印加される全波整流電圧を、抵抗器ＲＧ１、ＲＧ２により分圧して所定の分圧比で比較電圧を取得している。
【００１７】
分圧点Ｐから取得した電圧を第１〜５のコンパレータＣＰ１〜５の−側端子に供給している。
また、電源電圧から所定の電圧（例えば、ＤＣ１０Ｖ）を生成する定電圧回路２０が配設されており、定電圧回路２０により生成された定電圧が、抵抗器Ｒ１〜Ｒ６を直列接続してなる分圧抵抗回路に印加される。そして、抵抗器Ｒ１とＲ２との接続点から得られる第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１を第５のコンパレータＣＰ５の＋側端子に供給している。
【００１８】
また、抵抗器Ｒ２とＲ３との接続点から得られる第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２を第４のコンパレータＣＰ４の＋側端子に供給し、抵抗器Ｒ３とＲ４との接続点から得られる第３の基準電圧Ｖｒｅｆ３を第３のコンパレータＣＰ３の＋側端子に供給し、抵抗器Ｒ４とＲ５との接続点から得られる第４の基準電圧Ｖｒｅｆ４を第２のコンパレータＣＰ２の＋側端子に供給し、抵抗器Ｒ５とＲ６との接続点から得られる第５の基準電圧Ｖｒｅｆ５を第１のコンパレータＣＰ１の＋側端子に供給している。
【００１９】
第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１〜第５の基準電圧Ｖｒｅｆ５は、例えば、図３（ｂ）に示すように、第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１が７．０５Ｖ、第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２が５．９０Ｖ、第３の基準電圧Ｖｒｅｆ３が４．９２Ｖ、第４の基準電圧Ｖｒｅｆ４が４．０９Ｖ、第５の基準電圧Ｖｒｅｆ５が３．４０Ｖに設定されている。
【００２０】
第５のコンパレータＣＰ５〜第１のコンパレータＣＰ１の比較結果は制御回路１０に出力される。制御回路１０は、第５のコンパレータＣＰ５の比較結果に応じて第１の開閉器Ａ１をオフする。また、第４のコンパレータＣＰ４の比較結果に応じて第２の開閉器Ａ２をオフし、第３のコンパレータＣＰ３の比較結果に応じて第３の開閉器Ａ３をオフし、第２のコンパレータＣＰ２の比較結果に応じて第４の開閉器Ａ４をオフし、第１のコンパレータＣＰ１の比較結果に応じて第５の開閉器Ａ５をオフする。また、制御回路１０は、
開閉器Ａ１〜５を制御するためのレベル変換をしている。
【００２１】
本実施形態においては、図３（ｃ）に示すように、第１の開閉器Ａ１をオフする電圧を１４１．０Ｖ以上、第２の開閉器Ａ２をオフする電圧を１１８．０Ｖ以上、第３の開閉器Ａ３をオフする電圧を９８．５Ｖ以上、第４の開閉器Ａ４をオフする電圧を８１．８Ｖ以上、第５の開閉器Ａ５をオフする電圧を６８．０Ｖ以上としている。
【００２２】
前述のような構成により、本実施形態のＬＥＤ点灯装置１００においては、図２の点灯個数説明図に示すように、点灯するＬＥＤの個数は「６８Ｖ以下では２０個」、「６８Ｖ〜８１．８Ｖの範囲では２４個」となる。また、「８１．８Ｖ〜９８．５Ｖの範囲では２９個」、「９８．５Ｖ〜１１８．０Ｖの範囲では３５個」、「１１８．０Ｖ〜１４１．０の範囲では４２個」、「１４１．０Ｖ以上では５０個」となる。
【００２３】
したがって、本実施形態のＬＥＤ点灯装置によれば、入力電圧の大きさに応じた個数のＬＥＤを自動的に点灯させることができるので、電源電圧を効率よくＬＥＤ列に印加することができ、電力効率を向上させることができる。試作回路では９５％の電力効率が得られた（コンパレータ等での消費電力は小さく、シリーズ抵抗ＲＴ、開閉器、整流用ブリッジでの電圧降下が電源電圧より十分小さいためである。）。
【００２４】
前記の様に接続、動作するため入力電圧の絶対値が５０Ｖ以下では、直列に駆動される２０個のＬＥＤに流れる電流は小さくなってしまうが、実効値１００Ｖのサイン波で絶対値が５０Ｖ以下に留まるのは、電源電圧の周期に対する時間比率が２２％と小さく、該当期間に点灯させるＬＥＤの直列接続数を減らすために回路規模を大きくして、制御しても照明を明るくする効果は少ないので実施しなかった例である。
【００２５】
前述した実施形態は、本発明のＬＥＤ点灯装置の基本的な構成例であり、この他に種々の変形例を考慮することができる。
例えば、直列に接続された５０個のＬＥＤのグループ化は、Ｇ１〜Ｇ６の６つに限定されることなく任意の個数にグループ化してもよい。
【００２６】
また、多数のＬＥＤの点灯制御を行い、より明るい照明を行う場合には、前述のようなＬＥＤ列１１０を並列に複数個接続してもよい。ＬＥＤ列１１０を並列に複数個接続する場合には、各ＬＥＤ列１１０に接続される第１の開閉器Ａ１〜第５の開閉器Ａ５、第１のコンパレータＣＰ１〜第５のコンパレータＣＰ５などの回路を、前述した構成例と同様に設けても良く、あるいは共通に使うこともできる。
【００２７】
また、所定値の比較電圧を取得するための分圧回路を構成する抵抗器ＲＧ２に、ＰＣＴ（正特性サーミスタ：（Positive Temperature Coefficient））をシリーズに接続して、高温になると抵抗値を急激に増大させて、分圧点Ｐの電圧を高くして開閉器Ａ１〜Ａ５をＯＦＦ方向に制御をシフトさせる等のＬＥＤ列１１０が過熱するのを保護するのが望ましい。
【００２８】
（第２の実施形態）
前述した第１の実施形態においては、ＬＥＤ列に印加される電圧に応じて点灯させるＬＥＤの個数を制御する例を示した。これに対して、本実施形態は、ＬＥＤ列に流れる電流の大きさに応じて点灯させるＬＥＤの個数を制御する例を、図４のブロック図を参照しながら説明する。なお、図４において、図１と同様な構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２９】
図４に示すように、本実施形態のＬＥＤ点灯装置４００は、ＬＥＤ列４１０に流れる電流の大きさを、電流に比例した大きさの電圧値として電流検出抵抗器Ｒｓにより検出する。そして、検出した電圧値を第１のコンパレータＣＰ４１、第２のコンパレータＣＰ４２の−側端子に入力する。
【００３０】
また、第１のコンパレータＣＰ４１、第２のコンパレータＣＰ４２の＋側端子には、定電圧回路４２から出力される定電圧（例えば、１０Ｖ）を、抵抗器Ｒ１〜Ｒ３を直列接続してなる分圧抵抗回路により分圧した電圧が印加される。具体的には、抵抗器Ｒ１とＲ２との接続点から得られる第１の基準電圧を第１のコンパレータＣＰ４１の＋側端子に供給している。また、抵抗器Ｒ２とＲ３との接続点から得られる第２の基準電圧を第２のコンパレータＣＰ４２の＋側端子に供給している。
【００３１】
前述のように構成された本実施形態のＬＥＤ点灯装置４００においては、整流回路ＤＢにより全波整流された両波整流電圧はＬＥＤ列４１０に印加され、印加電圧の大きさに応じた電流がＬＥＤ列４１０に流れる。ＬＥＤ列４１０に流れる電流の大きさは、電流検出抵抗器Ｒｓにより電圧値として検出される。
【００３２】
電流検出抵抗器Ｒｓにより検出された電圧は、第１のコンパレータＣＰ１及び第２のコンパレータＣＰ２の−側端子に入力される。前述したように、第１のコンパレータＣＰ１及び第２のコンパレータＣＰ２の＋側端子には、第１の基準電圧及び第２の基準電圧がそれぞれ入力されている。
【００３３】
前述のような構成において、ＬＥＤの点灯数制御は、ＬＥＤ列４１０に流れる電流の大きさを電流検出抵抗器Ｒｓの降下電圧として検出し、その大きさが第１のコンパレータＣＰ４１及び第２のコンパレータＣＰ４２に設定されている範囲か否か判定される。本実施形態においては、第１のコンパレータＣＰ４１は、現在のＬＥＤ点灯状態において動作電流が大き過ぎるのを検出し、第２のコンパレータＣＰ４２は動作電流が小さ過ぎるのを検出する。
【００３４】
第１のコンパレータＣＰ４１により動作電流が大きいと検出された場合は、制御回路４１はシリーズ接続して点灯させるＬＥＤ数を増加させるように第１の開閉器Ａ１〜第５の開閉器Ａ５の開閉動作を制御する。また、第２のコンパレータＣＰ４２により小さ過ぎると検出した場合には、シリーズ接続して点灯させるＬＥＤ数を減少させるように第１の開閉器Ａ１〜第５の開閉器Ａ５の開閉動作を制御する。これにより、現在の動作電流の大きさに応じてＬＥＤの点灯数を最適に制御することができる。
【００３５】
前述したように、本実施形態においてはＬＥＤ列４１０に流れる動作電流の大きさに応じてＬＥＤの点灯数を制御するようにしたので、第１の開閉器Ａ１〜第５の開閉器Ａの開閉動作を制御するためのコンパレータの個数を、第１の実施形態で示したＬＥＤ点灯装置よりも少なくすることができ、回路構成を簡素化することができる。
本実施形態においては、
ＬＥＤに流れる電流を検出して制御するためＬＥＤの動作電圧のバラツキや温度変化に強い利点がある。
【００３６】
（第３の実施形態）
次に、図５のブロック図を参照しながら本発明の第３の実施形態を説明する。なお、図５のブロック図において、図４と同様な構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施形態においては、図４の動作電流を検出して、点灯動作させるＬＥＤの個数を制御する機能に加えて、ＬＥＤ列に印加する電力を設定値に制御して調光動作させる機能を備えている。なお、本実施形態においては、複数のＬＥＤをＧ１〜ＧＮ個のグループに分割した例を示している。
【００３７】
図５に示すように、本実施形態のＬＥＤ点灯装置５００は、ＬＥＤと電流検出抵抗器Ｒｓとの間に、ＬＥＤと電流検出抵抗器Ｒｓとの接続を開閉する第１のスイッチＳＷ１を設けるとともに、第２のスイッチＳＷ２及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）５３を設けている。また、入力される調光制御電圧に応じた制御電圧を抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の分圧回路に出力する制御回路５１を設けている。
【００３８】
第２のスイッチＳＷ２は、電流検出抵抗Ｒｓ側に接続されている第１の端子ａと、回路の基準電位点である整流回路ＤＢの−側電位に接続している第２の端子ｂとを有し、切り替え端子により何れか一方の端子を選択する。第２のスイッチＳＷ２の選択結果は、ローパスフィルタ５３に供給される。ローパスフィルタ５３は、ＬＥＤ列５１０に印加する電力の平均値を検出するために設けられている。
【００３９】
第２のスイッチＳＷ２が、第１の端子ａと第２の端子ｂとを切り替え動作する時間比率を、「点灯させるＬＥＤの数／（全ＬＥＤの数―点灯させるＬＥＤの数）」とする。すなわち、ＬＥＤの点灯数の比率で設定する。よって、ローパスフィルタ５３の出力は、「電流検出抵抗×ＬＥＤに流れる電流×ＬＥＤの点灯数の比率」の平均値となる。これは、ＬＥＤ列に印加する電力は、同じ電流を流しても、ＬＥＤの数に比例するので、ＬＥＤ列に流した電流と点灯させるＬＥＤの数の積に比例した電圧を検出することで電力に比例する電圧を検出する様にしている。
【００４０】
本実施形態においては、第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２の動作を同期させて、第１のスイッチＳＷ１がオン／オフ動作している時もＬＥＤ列に印加した電力を安定して検出できるようにしている。例えば、ＳＷ１のＯＮ−ＯＦＦを、４μＳＥＣ刻みの動作の場合（４μＳＥＣ単位の期間のＯＮとＯＦＦの組み合わせの場合）、ＳＷ２は同じか、整数分の１の周期で動作させる。すなわち、４μＳＥＣ、２μＳＥＣ、１．３３３μＳＥＣ周期等である。
【００４１】
次に、制御回路５１によって行なわれる調光制御について説明する。
制御回路５１は、第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２、ローパスフィルタ５３等の電力検出回路で検出した、ＬＥＤ列５１０に印加した電力に比例した電圧が、設定値（調光制御電圧）となるように制御動作する。
【００４２】
第１のスイッチＳＷ１をオンした状態で、ＬＥＤ列５１０に印加した電力に比例した電圧が設定値（調光制御電圧）より小さい場合は、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の分圧回路に出力する制御電圧を、制御範囲の範囲で大きくしていく。また、ＬＥＤ列５１０に印加した電力に比例した電圧が設定値（調光制御電圧）より大きい場合は、分圧回路に出力する制御電圧を低くしていく。
【００４３】
そして、制御電圧を制御範囲の下限まで下げても、ＬＥＤ列５１０に印加した電力に比例した電圧がまだ設定値（調光制御電圧）より大きい場合は、第１のスイッチＳＷ１を高速でオン／オフ動作させて、ＬＥＤに電流を流したり、流さない動作に切り替えたりして、平均的にＬＥＤに流す電流を減らすようにする。
【００４４】
第１のスイッチＳＷ１をオフする期間は、前述した電流検出回路の出力は無視して、第１の開閉器Ａ１〜第５の開閉器Ａ５の制御は固定とする。これは、第１のスイッチＳＷ１をオフすると、ＬＥＤに電流が流れないので、ＬＥＤの接続数を減らす制御動作を避けるための処置である。
【００４５】
（第４の実施形態）
図６に、本発明の第４の実施形態を示す。
図６は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６１、検出点選択回路６２、タップ付電流検出抵抗６３を設け、検出点選択回路６２が開閉器Ａ１〜ＡＮの制御に連動してＬＥＤの点灯数に対応するタップ付電流検出抵抗６３のタップ選択を行い、ＬＥＤ列に印加する電力に比例する電圧を検出して、調光制御を行うことができるようにした実施形態を示す図である。
【００４６】
このように構成することにより、制御回路５１（図６には記載無し）からの制御で開閉器Ａ１〜ＡＮが動作して駆動するＬＥＤの数を切り替えるのと同時に、制御回路５１（図６には記載無し）は検出点選択回路６２が駆動するＬＥＤの数に比例した抵抗値のタップ点を選択する様に制御する。
【００４７】
このため、ローパスフィルタ６１の入力には駆動するＬＥＤの数に比例した抵抗で電流検出した電圧が印加されるので、ローパスフィルタ６１の出力からはＬＥＤ列に印加した電力の平均に比例した電圧が取り出される。図６では省略している制御回路５１は、入力された調光制御電圧（図６には記載無し）と、上記ＬＥＤ列に印加した電力の平均に比例した電圧とを比較して調光制御を行う。
図６の例では、電流検出抵抗がタップ付となるが、図５に示した回路と比較してＳＷ２が不要となる利点がある。
【００４８】
（第５の実施形態）
図７に、本発明の第５の実施形態を示す。
図７に示した例では、電流検出抵抗Ｒｓで検出した電圧を、利得可変増幅器（ＡＭＰ）で点灯させるＬＥＤの数に比例した利得で増幅してからローパスフィルタ（ＬＰＦ）６１で平均値を検出して、ＬＥＤに印加する電力の平均値を検出している。
そして、図５に示した制御回路５１が開閉器Ａ１〜ＡＮを制御して点灯させるＬＥＤの数に合わせて、制御回路５１が利得可変増幅器（ＡＭＰ）６４の利得を制御している。
【００４９】
図７の構成例においては、図５、６に対して、ＳＷ２が不要となったり、電流検出抵抗にタップ点が不要になったりする利点がある。一方、利得可変増幅器ＡＭＰの利得を、点灯させるＬＥＤ数に比例する様に制御することが必要になる。また、ローパスフィルターを兼ねる利得可変増幅器ＡＭＰを、ＯＰＡＭＰ（operational amplifier）で構成することもできる。
【００５０】
（第６の実施形態）
図８、９に本発明の第６の実施形態を示す。
図８、９に示す例は、白熱電球用の位相制御型の調光器で調光制御を出来ようにしたものであり、点灯させるＬＥＤの数を最小に制御する場合には、負荷抵抗ＲＬを負荷として接続する例を示すものである。
【００５１】
図８の例は、開閉器Ａ５を負荷抵抗ＲＬの接続制御に共用するもので、開閉器Ａ５がＯＦＦのとき負荷抵抗ＲＬ側からＬＥＤ側に電流が流れないようにするためのダイオードＤＡが追加されている。
【００５２】
図９の例は、負荷抵抗ＲＬの接続制御に開閉器ＡＮ２を追加したものである。いずれも、ＬＥＤに点灯電流が流れない期間に間は、負荷抵抗ＲＬに電圧を印加して、電流を流すことで白熱電球用の位相制御型の調光器で調光制御できる様にしたものである。
【００５３】
図５、６、７に示した例では、ＬＥＤを最小でも２０個を直列に接続するので、電源電圧の絶対値が５０Ｖ以内では点灯電流が流れないか、あるいは、点灯電流が小さい。このため、ＬＥＤの点灯制御信号を低速のＰＬＣ（パワー・ライン・コミュニケーション）で電源ラインのゼロクロスのタイミングで重畳しておくる場合、電源電圧のゼロクロス付近で点灯制御信号とＬＥＤの点灯電流が干渉しない利点がある。
【００５４】
このため、ＬＥＤの点灯制御信号を低速のＰＬＣ（パワー・ライン・コミュニケーション）で電源ラインのゼロクロスのタイミングで重畳しておくる場合、電源電圧のゼロクロス付近で点灯制御信号とＬＥＤの点灯電流が干渉しない利点がある。
【００５５】
また、図８、９に示した例でも、電源電圧の絶対値が５０Ｖ以内では、ＬＥＤには電流が流れないか、あるいは、電流が小さく、ロード抵抗ＲＬには印加された電圧に比例した電流が流れるので、電流に高い周波数成分や大きな変動成分は含まれていない。このため、ＬＥＤの点灯制御信号を低速のＰＬＣ（パワー・ライン・コミュニケーション）で電源ラインのゼロクロスのタイミングで重畳しておくる場合、電源電圧のゼロクロス付近で点灯制御信号とＬＥＤの点灯電流が干渉しない利点がある。
【００５６】
図１０に代表的な動作電流波形を示す。図１０に示す様に、図６の例では、電源電圧のゼロクロス付近では電流が流れていないがそれ以外の場所では電流が一定の範囲で変化しながら流れている。
図１０に示す様に、図８の例では、図６の例の動作電流に対し、ＬＥＤの列を２個並列にしたことにより２倍になり、さらに、ロード抵抗ＲＬ（４７０Ω）に流れる電流が加算された波形となっている。ロード抵抗ＲＬには、電源電圧の小さな値の時だけ電流が流れるので消費電力の増加は少なくて済む利点がある。図１０で電源の周期の中で、広い範囲で電流が流れており、力率が高くなっていることが判る。
【００５７】
（第１の変形例）
図１１は、ＬＥＤ列を構成する各々のダイオード（ＬＥＤ）Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６〜の各々と並列に開閉スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６〜を設けた例を示している。このように構成することにより、劣化したダイオードＤに対応する開閉スイッチＳを閉じることにより、劣化したダイオードＤをパス状態にすることができる。
【００５８】
また、これらの開閉スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６〜を、ＬＥＤ列１１０の点灯時間などに応じて開閉制御することにより、常時使用するＬＥＤが偏らないようにすることができるので、ＬＥＤ列１１０全体の耐久性を向上させることができる。なお、図１１の例は、個々のダイオードＤと並列に開閉スイッチＳを１対１で設けた例を示しているが、複数のダイオードＤをグループ化し、各々のグループ毎に開閉スイッチＳを設けるようにしてもよい。
【００５９】
（第２の変形例）
図１２に示す例は、直列に接続するＬＥＤの数を切り替えるだけでなく、電源電圧の低い間は並列にも接続し、電源電圧が高い場合には直列に接続する数を切り替えて動作させるものである。
【００６０】
図１３に接続切り替えの制御を示す。
第２の変形例に場合は、接続切り替えのための多数の開閉器ＳＷ８０１〜ＳＷ８２８が必要になるが、電源電圧が低いときに、ＬＥＤを直列に接続する数を減らすだけでなく、並列にも接続して点灯することでより明るい照明することが出来るようにしたものである。
【符号の説明】
【００６１】
１０  制御回路、２０  定電圧回路、１００  ＬＥＤ点灯装置、１１０  ＬＥＤ列
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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