(57)【要約】      （修正有）【課題】保持電流を維持する方式を使用しない調光器を用いたＬＥＤの点灯・調光を可能にし、かつ、点灯・調光時のちらつきを解消し前記調光器の微調整を可能にするＬＥＤ駆動回路を提供する。【解決手段】ＬＥＤ３４とコンデンサＣ９とダイオードＤ７とからなる発光部３０と、発光部３０を制御するコイルＬ２とＭＯＳＦＥＴＱ４と、ＭＯＳＦＥＴＱ４をオンオフする直列接続のｎｐｎ型トランジスタＱ２およびｐｎｐ型トランジスタＱ３と、ＭＯＳＦＥＴＱ４を制御するＰＷＭ制御部２４とを有するＬＥＤ駆動回路１０において、ＭＯＳＦＥＴＱ４のゲート電圧の立ち上がりを緩やかにするためのコンデンサＣ８をｎｐｎ型トランジスタおよびｐｎｐ型トランジスタに並列に接続するように設ける。これにより、ＬＥＤ駆動回路１０において、ＭＯＳＦＥＴＱ４のゲート電圧の立ち上がりを緩やかにし、ＬＥＤのちらつきを解消することができる。【選択図】図２
2012094457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードとコンデンサとダイオードとからなる発光部と、発光部を制御するコイルとスイッチング素子と、スイッチング素子をオンオフする直列接続のｎｐｎ型トランジスタおよびｐｎｐ型トランジスタと、スイッチング素子を制御するＰＷＭ制御部とを有するＬＥＤ駆動回路であって、スイッチング素子のゲート電圧の立ち上がりを緩やかにするためのゲート電荷制御手段を設けることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
保持電流を維持する方式を使用しない調光器を用いて点灯・調光することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項３】
ゲート電荷制御手段はコンデンサであり、前記ｎｐｎ型トランジスタおよびｐｎｐ型トランジスタに並列に接続することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＬＥＤ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ駆動回路に関するものであり、特にトライアックを使用しない調光器を用いてＬＥＤを点灯・調光する場合に用いるＬＥＤ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
白熱電球の使用した照明装置において、その照明を調光するためのトライアック方式の調光器が従来から利用されている。一方、現在、環境問題から、発光効率の良くない白熱電球の使用を改正省エネ法により２０１２年までに全廃又は削減する傾向にあり、ＬＥＤ（発光ダイオード）照明への変更が進んでいる。
【０００３】
ＬＥＤ照明の調光においても、ＬＥＤの調光が容易なトライアック方式の調光器が利用されている。しかし、トライアック方式の調光器を用いてＬＥＤを点灯・調光する場合、そのトライアックの規格に合った保持電流を常に流し続けなければならず、無駄な電流を流す必要があった。
現在では、トライアック（保持電流を維持する方式）を使用しない調光器、たとえばＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴを採用する逆位相制御方式の調光器が知られている。保持電流を維持する方式を使用しない調光器を用いてＬＥＤの点灯・調光を可能にするＬＥＤ駆動回路は、無駄な電流を流す必要が無くなり、省エネできる。
【０００４】
しかし、保持電流を維持する方式を使用しない調光器を用いてもＬＥＤを点灯・調光を行う場合、ＬＥＤがちらつく場合があった。特に、点灯開始辺りで調光器を操作する場合にＬＥＤのちらつきは顕著であった。また、ＬＥＤのちらつきが発生すると、明るさの微調整（調光器の微調整）を行うことは困難であった。
【０００５】
そこで、本願の発明者は、上記問題を解決する先行技術文献を調査したが、本願出願時において、当該問題を解決できる公知文献を発見することができず、本願発明を提案するに至った。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の問題を解決するものであり、保持電流を維持する方式を使用しない調光器を用いたＬＥＤの点灯・調光を可能にし、かつ、点灯・調光時のちらつきを解消し前記調光器の微調整を可能にするＬＥＤ駆動回路を提案することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＬＥＤ駆動回路は、発光ダイオードとコンデンサとダイオードとからなる発光部と、発光部を制御するコイルとスイッチング素子と、スイッチング素子をオンオフする直列接続のｎｐｎ型トランジスタおよびｐｎｐ型トランジスタと、スイッチング素子を制御するＰＷＭ制御部とを有するＬＥＤ駆動回路であって、スイッチング素子のゲート電圧の立ち上がりを緩やかにするためのゲート電荷制御手段を設けるようにしたものである。
また、保持電流を維持する方式を使用しない調光器を用いて前記ＬＥＤ駆動回路の発光部を点灯・調光するようにしたものである。
また、ゲート電荷制御手段はコンデンサであり、前記ｎｐｎ型トランジスタおよびｐｎｐ型トランジスタに並列に接続するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のＬＥＤ駆動回路では、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧の立ち上がりを緩やかにするゲート電荷制御手段を設けることにより、ＬＥＤのちらつきを解消することができる。また、調光器の０（ゼロ）ルクスからの調光が可能になり、調光器の微調整も可能となる。
また、保持電流を維持する方式を使用しない調光器を用いて前記ＬＥＤ駆動回路の発光部を点灯・調光することができることから、省エネのＬＥＤ駆動回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のＬＥＤ駆動回路を備えたＬＥＤ電球と保持電流を維持する方式を使用しない調光器との接続回路の概略図である。
【図２】本発明のＬＥＤ駆動回路の回路図である。
【図３】点灯開始時の調光における図２のＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間波形（図（ａ））とゲート−ソース間波形（図（ｂ））を示す図である。
【図４】調光最大値（１００％調光）における図２のＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間波形（図（ａ））とゲート−ソース間波形（図（ｂ））を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、保持電流を維持する方式を使用しない調光器を用いてＬＥＤを調光する際に、点灯・調光時のＬＥＤのちらつきを解消することを実現するものである。
【実施例１】
【００１１】
本発明のＬＥＤ起動回路を図に基づいて説明する。図１は、本発明のＬＥＤ駆動回路を備えたＬＥＤ電球と保持電流を維持する方式を使用しない調光器との接続回路の概略図である。図２は、本発明のＬＥＤ駆動回路の回路図である。
本発明のＬＥＤ起動回路１０は、ＬＥＤ電球１２に内蔵されており、調光器１４と接続されている。なお、ＬＥＤ起動回路１０および調光器１４は交流電源１６に直列に接続されている（図１）。また、調光器１４は、保持電流を維持する方式を使用しない調光器、たとえばＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴを採用する逆位相制御方式の調光器である。
【００１２】
本発明のＬＥＤ起動回路１０は、図２に示すように、全波整流回路１８と、力率改善分電圧平滑部２０と、直流電源生成部２２と、ＰＷＭ制御部２４と、バッファ部２６と、フローティング降圧部２８と、発光部３０と、ノイズフィルタ部３２を備えるものである。なお、ＬＥＤ起動回路１０の端子ａは調光器１４に接続され、端子ｂは交流電源１６に接続されている。
全波整流回路１８は、ブリッジダイオードＤＢ１からなり、調光器１４により位相制御された電圧を全波整流する。
力率改善分電圧平滑部２０は、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４、コンデンサＣ２，Ｃ３，Ｃ４からなる。力率改善分電圧平滑部２０は、力率を高め、より省エネ効果を発揮するために設けられている。なお、入力電圧が高いときは、直列に接続されたコンデンサＣ２，Ｃ３に充電され、入力電圧が低下したときは、コンデンサＣ２，Ｃ３は並列に接続され、力率改善分電圧平滑部２０の出力電圧はコンデンサＣ２およびＣ３のコンデンサ電圧と等しくなる。
【００１３】
直流電源生成部２２は、直流電圧（ＤＣ）１５Ｖ用としてツェナーダイオードＺＤ１、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ５からなる回路と、ＤＣ５Ｖ用としてツェナーダイオードＺＤ２、抵抗Ｒ３、コンデンサＣ６からなる回路を備える。ＤＣ１５Ｖは、フローティング降圧部２８のＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４のゲート制御電源となり、ＤＣ５ＶはロジックＩＣの電源となる。
【００１４】
ＰＷＭ制御部２４は、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４のゲートＧの動作をＰＷＭ（ パルス幅変調Pulse Width Modulation） で制御するロジックＩＣ 、Ｉ１ ，Ｉ２ ， Ｉ３（インバーター）を備えるものである。直流電源生成部２２から出力される電圧を所定のデュティー比でパルス幅変調したパルス信号をフローティング降圧部２８のＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４に送り、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４を制御する。ロジックＩＣ 、Ｉ１ の出力電圧は、抵抗Ｒ７を通り、バッファ部２６のトランジスタＱ１を介して、ＭＯＳＦＥＴ Ｑ４のゲートＧに送られ、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４をオンオフする。なお、抵抗Ｒ５、Ｒ６を設定することにより、所定のデュティー比を決定する。
【００１５】
バッファ部２６は、トランジスタＱ２（ｎｐｎ型トランジスタ）、Ｑ３（ｐｎｐ型トランジスタ）と抵抗Ｒ９からなり、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４のゲートＧへの入力インピーダンスを低くするものである。なお、図２において、トランジスタＱ２とＱ３はそれぞれのベース同士が接続され、共通エミッタがＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４のゲートＧに接続されている。
また、バッファ部２６は、電圧変換部を有する。電圧変換部は、トランジスタＱ１と抵抗Ｒ７、Ｒ８とからなり、電圧を５Ｖから１５Ｖに昇圧させるものである。ロジックＩＣ
によるＰＷＭ制御部２４の出力電圧は５Vであり、その５Ｖの電圧でＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４のゲートＧを制御するとスイッチング損失が大きいため、バッファ部２６の電圧変換部を用いて電圧変換し１５Ｖにする。
【００１６】
フローティング降圧部２８は、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４と抵抗Ｒ１０，Ｒ１１からなり、ＰＷＭ制御部２４で決められたデュティー比のパルス幅でＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４をオンオフすることにより、ＬＥＤの点灯を制御する。すなわち、ＰＷＭ制御部２４により設定したパルス幅にスライス（オンオフの時間を調整）して出力電圧を降下させ、ＬＥＤアレイ（又はＬＥＤ３４）に見合った電圧を生成する。なお、抵抗Ｒ１０は回路の安定を図るため、また抵抗Ｒ１１はノイズ対策を目的として設けられている。
【００１７】
発光部３０は、ＬＥＤ３４を直列に接続したＬＥＤアレイとダイオードＤ７を直列につなぎ、平滑用コンデンサＣ９をＬＥＤアレイと並列に接続するものである。
【００１８】
ノイズフィルタ部３２は、コンデンサＣ１とコイルＬ１からなり、フローティング降圧部２８のＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４のスイッチングにより発生するノイズを外部に流出させないことができる。
【００１９】
以下、図２のＬＥＤ駆動回路の動作を図２乃至図４に基づいて説明する。図３は、点灯開始時の調光における図２のＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間波形（図（ａ））とゲート−ソース間波形（図（ｂ））を示す図である。図４は、  調光最大値（１００％調光）における図２のＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間波形（（図（ａ））とゲート−ソース間波形（図（ｂ））を示す図である。
調光器１４により位相制御された交流電圧がＬＥＤ駆動回路に入力されると、全波整流回路１８、力率改善分電圧平滑部２０を介して、脈流の直流電圧が生成させる。また、直流電源生成部２２、PWM制御部２４、バッファ部２６、フローティング降圧部２８により、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４のオンオフが制御される。
ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４がオンした時、電流が力率改善分電圧平滑部２０からフローティング降圧部２８のコイルＬ２を通り、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４に流れる。このとき、ＬＥＤ３４には電流が流れない。
一方、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４がオフした時には、コイルＬ２に蓄えられたエネルギーがキックバック電圧（逆起電力）となり、ダイオードＤ７を介して平滑コンデンサＣ９が充電される。平滑コンデンサＣ９の充電により、ＬＥＤアレイには直流電圧が供給され、ＬＥＤ３４が点灯する（図４（ａ）のＸ）。また、コイルＬ２に蓄えられたエネルギーがキックバック電圧（逆起電力）の跳ね返り作用によりＬＥＤ３４が連続点灯する（図３（ａ）．図４（ａ）のＹ）。このように、ＰＷＭ制御部２４で決められたデュティー比のパルス幅でＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４をオンオフすることにより、発光部３０の電流値が制御され、ＬＥＤを点灯・調光することができる。
【００２０】
（コンデンサＣ８の働き）
但し、図２のバッファ部２６にコンデンサＣ８を設けないＬＥＤ駆動回路でＬＥＤ３４の点灯・調光を行ったところ、ＬＥＤ３４の点灯・調光は可能であったが、調光器を絞ると（すなわち照明を暗くすると）、ＬＥＤ３４のちらつきが生じた。
そこで、本願の発明者は、バッファ部２６の前記ｎｐｎ型トランジスタおよびｐｎｐ型トランジスタにゲート電荷制御手段としてのコンデンサＣ８を並列に接続し、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４のゲートＧに入力される電圧の立ち上がり波形が緩やかに立ち上がるようにした（図３（ｂ）および図４（ｂ）の三角形状の波形）。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４のゲート電荷の立ち上がりを遅延させるようにした。その結果、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４のゲートＧに入力される電圧の緩やかな立ち上がる波形部分に対応するＬＥＤ３４の電圧の波形を緩やかに立ち下げることができ（図３（ａ）および図４（ａ）のＺ）、ＬＥＤ３４のちらつきが解消された。また、これにより、調光器の微調整が可能になり、０（ゼロ）ルクスからの調光が可能となった。
ゲート電荷制御手段は、図２のようにバッファ部２６に設けることが好ましいが、これに限るものではなく、他の構成部に設けてもよい。
また、ゲート電荷制御手段は、コンデンサ以外のものであってもよい。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４のゲート電荷の立り上がりを遅延させる方法はどのような手段でもよく、たとえば、バッファ部２６のトランジスタＱ２およびＱ３のベースにコイルを入れても（図２の抵抗Ｒ９に代えてコイルを入れても）、ゲート電荷の立り上がりを遅延させることができる。
【００２１】
以上のように、本発明のＬＥＤ駆動回路では、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧の立ち上がりを緩やかにするゲート電荷制御手段を設けることにより、ＬＥＤのちらつきを解消することができ、調光器の０（ゼロ）ルクスからの調光が可能になる。
また、保持電流を維持する方式を使用しない調光器を用いて前記ＬＥＤ駆動回路の発光部を点灯・調光することができることから、省エネのＬＥＤ駆動回路を提供することができる。
本発明のＬＥＤ駆動回路によると、０（ゼロ）ルクスからの調光を可能とする調光器の微調整ができ、かつ、省エネが可能であることから、家庭用照明のほか照明の微調整が必要な産業界においても活用されることが期待できる。
【符号の説明】
【００２２】
１０  ＬＥＤ駆動回路
１４  調光器
２４  ＰＷＭ制御部
３４  ＬＥＤ
Ｑ２、Ｑ３  トランジスタ
Ｑ４  ＭＯＳＦＥＴ
Ｃ９  コンデンサ
Ｌ２  コイル
Ｄ７  ダイオード
【図１】
2012094457.tif 000003
【図２】
2012094457.tif 000004
【図３】
2012094457.tif 000005
【図４】
2012094457.tif 000006