(57)【要約】【課題】発光量の調整が可能なＬＥＤを使用した照明装置を提供する。【解決手段】供給される発光用電流に基づいて発光するＬＥＤを複数個直列に接続して構成したＬＥＤ群と、電源端子から交流電圧を受けて交流電流を供給する電流制御回路と、前記電流制御回路からの交流電流を整流して前記ＬＥＤ群に供給する整流回路と、を備え、前記電流制御回路は前記電源端子と前記整流回路との間に設けられた第１コンデンサと、前記第１コンデンサに並列に設けられて操作に基づいて流れる電流値が変わる発光量調整回路と、を有し、前記第１コンデンサを流れる第１電流と前記発光量調整回路を流れる第２電流が前記整流回路に供給され、前記整流回路から電流遮断期間を有する脈流が前記ＬＥＤ群に供給される、ことを特徴とするＬＥＤを使用した照明装置。【選択図】図１
2016126918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される発光用電流に基づいて発光するＬＥＤを複数個直列に接続して構成したＬＥＤ群と、
電源端子から交流電圧を受けて交流電流を供給する電流制御回路と、
前記電流制御回路からの交流電流を整流して前記ＬＥＤ群に供給する整流回路と、を備え、
前記電流制御回路は前記電源端子と前記整流回路との間に設けられた第１コンデンサと、前記第１コンデンサに並列に設けられて操作に基づいて流れる電流値が変わる発光量調整回路と、を有し、前記第１コンデンサを流れる第１電流と前記発光量調整回路を流れる第２電流が前記整流回路に供給され、前記整流回路から電流遮断期間を有する脈流が前記ＬＥＤ群に供給される、ことを特徴とするＬＥＤを使用した照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤを使用した照明装置において、
前記発光量調整回路は、第２コンデンサと抵抗値可変回路の直列回路で構成されている、ことを特徴とするＬＥＤを使用した照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＬＥＤを使用した照明装置において、
さらにバイアス回路が設けられ、前記バイアス回路から少なくとも前記脈流電流の前記電流遮断期間にバイアス電流がＬＥＤ群に供給される、ことを特徴とするＬＥＤを使用した照明装置。
【請求項４】
供給される発光用電流に基づいて発光するＬＥＤを複数個直列に接続して構成したＬＥＤ群と、
電源端子から交流電圧を受けて交流電流を供給する電流制御回路と、
前記電流制御回路からの交流電流を整流して遮断期間を有する脈流電流を前記ＬＥＤ群に供給する整流回路と、
電源端子から交流電圧を受けて少なくても前記脈流電流の遮断期間にバイアス電流を前記ＬＥＤ群に供給するバイアス回路と、を備え、
前記バイアス回路は操作に基づいて前記バイアス電流値を変化させる抵抗値可変回路を有している、ことを特徴とするＬＥＤを使用した照明装置。
【請求項５】
供給される発光用電流に基づいて発光するＬＥＤを複数個直列に接続して構成した第１と第２のＬＥＤ群と、
電源端子から交流電圧を受けて交流電流を供給する第１と第２の電流制御回路と、
前記電流制御回路からの交流電流を整流して前記第１あるいは前記第２のＬＥＤ群へ供給するための遮断期間を有する脈流電流を発生する第１と第２の整流回路と、を有し、
前記第１電流制御回路が供給した交流電流を前記第１の整流回路で整流して前記第１のＬＥＤ群に脈流電流を供給し、
前記第１の電流制御回路が供給した交流電流を前記第２の整流回路で整流して前記第２のＬＥＤ群に脈流電流を供給し、
さらに前記電源端子から供給された交流電圧を受けて操作に基づき調光用の交流電流を発生する第３の電流制御回路と、
前記調光用の交流電流を整流する第３整流回路と、を備え、前記第３整流回路から第３脈動電流を前記第１のＬＥＤ群と前記第２のＬＥＤ群と、へ供給することを特徴とするＬＥＤを使用した照明装置。
【請求項６】
供給される発光用電流に基づいて発光するＬＥＤを複数個直列に接続して構成したＬＥＤ群と、
電源端子から交流電圧を受けて交流電流を供給する電流制御回路と、
前記電流制御回路からの交流電流を整流して前記ＬＥＤ群に供給する整流回路と、を備え、
前記電流制御回路は前記電源端子と前記整流回路との間に設けられた第１コンデンサと、前記第１コンデンサに並列に設けられて操作に基づいて流れる電流値が変わる発光量調整回路と、を有し、前記第１コンデンサを流れる電流を検出して前記第１コンデンサを流れる第１電流を所定値に制御し、前記第１電流と前記発光量調整回路を流れる第２電流が前記整流回路に供給され、前記整流回路から電流遮断期間を有する脈流が前記ＬＥＤ群に供給される、ことを特徴とするＬＥＤを使用した照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤを使用した照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Light Emitting Diode（以下ＬＥＤと記す）を使用した照明装置（以下ＬＥＤ照明装置と記す）は、多数ＬＥＤおよび前記ＬＥＤに駆動電流を供給するための駆動回路を備えており、前記ＬＥＤに駆動電流を供給することにより前記ＬＥＤを発光させる。前記ＬＥＤは他の発光装置に比べより効率的に電力を光に変換できるが、前記駆動回路は発熱し、この発熱が照明装置の効率を低下させる要因となっている。
【０００３】
一般のＬＥＤ照明装置の駆動回路は、ＬＥＤ素子を多数直列に接続して構成するＬＥＤ群に発光作用を行わせるためのＬＥＤ電流を供給する。一般のＬＥＤ照明装置においては、ＬＥＤ照明装置の駆動回路は、ＬＥＤ群に流れるＬＥＤ電流４５を適切な値に制御するために多くの熱を発生し、効率低下の原因となっている。このような一般的な発熱量の非常に多い駆動回路とは別に、ＬＥＤ照明装置の駆動回路の発熱量の抑制を図ったＬＥＤ照明装置の開発が行われており、このような技術はＷＯ２０１４／０４６２５４Ａ１（特許文献１）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１４／０４６２５４Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ照明装置が発する光量の調整に付いて、あるいは電源電圧の変動に対する対策について触れていない。発熱量が少ないＬＥＤ照明装置であって、ＬＥＤ照明装置が発する光量の調整が可能となる、あるいは電源電圧の変動に起因する発光量の変動が抑制できる、ＬＥＤ照明装置ができれば大変便利である。
【０００６】
本発明の目的は、ＬＥＤ照明装置が発する光量の調整、あるいは電源電圧の変動に起因する発光量の変動の抑制が可能なＬＥＤ照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決する発明は、供給される発光用電流に基づいて発光するＬＥＤを複数個直列に接続して構成したＬＥＤ群と、電源端子から交流電圧を受けて交流電流を供給する電流制御回路と、前記電流制御回路からの交流電流を整流して前記ＬＥＤ群に供給する整流回路と、を備え、前記電流制御回路は前記電源端子と前記整流回路との間に設けられた第１コンデンサと、前記第１コンデンサに並列に設けられて操作に基づいて流れる電流値が変わる発光量調整回路と、を有し、前記第１コンデンサを流れる第１電流と前記発光量調整回路を流れる第２電流が前記整流回路に供給され、前記整流回路から電流遮断期間を有する脈流が前記ＬＥＤ群に供給される、ことを特徴とするＬＥＤを使用した照明装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＬＥＤ照明装置が発する光量の調整、あるいは電源電圧の変動に起因する発光量の変動の抑制が可能なＬＥＤ照明装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＬＥＤ照明装置の一実施形態を示す回路図である。
【図２】交流電源からの電圧波形と電流制御回路および発光量調整回路の電流波形を示す説明図である。
【図３】図１に記載の電流制御回路による電流およびＬＥＤ群を流れるＬＥＤ電流の波形を示す図である。
【図４】図１に記載のバイアス回路のコンデンサの充放電電流の波形を示す図である。
【図５】図１に記載の抵抗値可変回路の抵抗値を変化させた場合のＬＥＤ群を流れるＬＥＤ電流の変化を示す電流波形図である。
【図６】他の実施の形態を示す回路図である。
【図７】図６に記載の抵抗値可変回路の抵抗値を変えた場合のＬＥＤ群を流れるＬＥＤ電流の変化を示す図である。
【図８】図６に記載するコンデンサ１１６に直列に直列接続された抵抗１２４を４００Ωとした場合の電源電流１５の波形を示す図である。
【図９】図６に記載する抵抗１２４を取り除いた場合の電源電流１５の波形を示す図である。
【図１０】さらに他の実施の形態を示す図である。
【図１１】図１０に記載の光量調整回路の容量を変えた場合のＬＥＤ電流の変化を説明する図である。
【図１２】電源電圧の変動に対応する実施例である。
【図１３】電源電圧の変動に対応する他の実施例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に説明する発明を実施するための形態（以下、実施例と記す）は、上述した発明が解決しようとする課題の欄に記載した課題を解決することができ、発明の効果の欄に記載した発明の効果を得ることができる。しかし、以下に説明する実施例は、これらに止まるものではなく、上述した発明が解決しようとする課題の欄に記載した課題以外の課題についても解決することができ、また発明の効果の欄に記載した発明の効果以外の効果に付いても得ることができる。以下の色々な実施例を説明するために使用する図面において、略同一の機能を有する構成に対して同一の参照符号を付す。さらに同一符号の構成に関して説明の繰り返しを省略する。
【００１１】
〔１．ＬＥＤ照明装置１００の回路の全体構成の説明〕
〔１．１  回路構成の説明〕
以下図１に基づいてＬＥＤ照明装置１００の回路の全体構成の一例を説明する。ＬＥＤ照明装置１００は、接続端子１０４と電源スイッチ１０６を介して例えば１００Ｖの商用電源である交流電源１０２に接続され、交流電源１０２から例えば１００Ｖの電力の供給を受ける。ＬＥＤ照明装置は駆動回路としての機能を有する電流制御回路１１０と、全波整流回路２００と、流れる電流に基づいて光を発するＬＥＤ群４５０と、バイアス電流２４をＬＥＤ群４５０に供給してＬＥＤ照明装置１００の発光量の時間経過における変化の大きさ（以下チラツキと記す）を低減するバイアス回路２２０を有している。
【００１２】
図１に一例として示す電流制御回路１１０は、電流１２を供給するコンデンサ１１４と、電流１４を供給する発光量調整回路１２０と、放電回路として機能する放電抵抗１１２とを備える。全波整流回路２００には交流電源１０２からコンデンサ１１４を介して電流１２と電流１４が供給される。なお放電抵抗１１２を介しても全波整流回路２００に交流電流が供給されるが放電抵抗１１２を介して全波整流回路２００へ供給される電流値が、電流１２や電流１４に比べて非常に小さい値であり、ＬＥＤ群４５０の発行動作に与える影響が非常に小さい。従って以下の説明では放電抵抗１１２を介して全波整流回路２００へ供給される電流を無視する。
【００１３】
抵抗１２４や抵抗１２６は抵抗値可変回路１２２を構成し、抵抗１２６の抵抗値を、所定値である例えば１０ＫΩからゼロΩまで変化させることにより、コンデンサ１１６を流れる電流１４を変化させることができる。なお抵抗１２４を設けないで抵抗１２６のみを設けても良いが、抵抗１２４と抵抗１２６の両方を設けた場合には、電流１４により発熱する発熱量を抵抗１２４と抵抗１２６とに分散することができ、個々の抵抗の温度上昇をより抑制できる。例えばＬＥＤ照明装置１００を天井などに取り付け、抵抗値可変回路１２２の抵抗１２６のみをＬＥＤ照明装置１００から外部に取り出し、使用者の手元に取り付けることが可能である。このような配置において使用者が抵抗１２６の抵抗値を操作により設定することにより、ＬＥＤ群４５０を流れるＬＥＤ電流４５の電流値を変化させて、ＬＥＤ照明装置１００の明るさを調整することができる。即ち抵抗１２６の抵抗値を操作者が変えることにより、コンデンサ１１６と直列接続された抵抗値可変回路１２２の抵抗値を調整し、ＬＥＤ照明装置１００の発光量の調整すなわち調光を行うことができる。抵抗１２４を設けることにより、可変抵抗器で構成される抵抗１２６の発熱を抑制し、抵抗１２６の熱による影響を低減できる。抵抗１２６の発熱量の低減は抵抗１２６の長寿命化に繋がる。
【００１４】
図１において、交流電源１０２の供給電力を１００Ｖ５０Ｈｚ、コンデンサ１１４を２．２μＦ、コンデンサ１１６を１．０μＦ、抵抗値可変回路１２２の総合した抵抗値を４００Ω、放電抵抗１１２の抵抗値を１ＭΩ、抵抗２２６を１ＫΩ、抵抗２２８を５００ｋΩ、コンデンサ２２４を２μＦ、ＬＥＤ群４５０を白色ＬＥＤの３５個直列回路、とした場合に、交流電源１０２から供給される交流電圧と、電流１２や電流１４、交流電流１６の波形を図２に記載する。なおこの波形は、山梨大学や鳥取大学から使用方法や解説書が提供されているシミュレーションプログラムであるＱｕｉｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ（以下ＱＵＣＳと記す）を使用してシミュレーションしたシミュレーション結果である。以下に示すその他の図に記載の波形も同様にＱＵＣＳによりシミュレーションした結果である。
【００１５】
図２の波形は、電源スイッチ１０６が閉じられてから０．０２秒から０．０４の間の状態を示している。この期間では動作は定常状態にあり、時間経過に従って同様の波形が繰り返されるがその記載を省略し、０．０２秒から０．０４の間の状態のみを記載する。交流電源１０２から供給される交流電圧１０に対して電流１２や電流１４や交流電流１６は、何れも進み位相であり、進み位相の観点からすると電流１２や電流１４や交流電流１６は何れも交流電圧１０の上昇に先立ち電流が流れていることになるが、全波整流回路２００の出力電圧が、図２の０．０２秒から時点ｔ１の期間はバイアス回路２２０からＬＥＤ群４５０に加わる電圧より低い状態であり、電流２０が流れない。即ちＬＥＤ群４５０の端子間の電圧より全波整流回路２００の出力端子間の電圧が小さくなり、電流２０や電流１２や電流１４が流れない。
【００１６】
全波整流回路２００から出力される電圧が、ＬＥＤ群４５０の端子間電圧より高くなる時点ｔ１で、電流２０が流れ始め、電流１２や電流１４が流れ始める。全波整流回路２００へ供給される交流電流１６は、電流１２と電流１４と放電抵抗１１２を流れる電流のベクトル和となる。上述のように放電抵抗１１２を流れる電流は電流１２や電流１４に比べ非常に小さいのでここでは無視する。コンデンサ１１４やコンデンサ１１６の充電電荷の増大と共に全波整流回路２００の出力電圧が低下し、電流１２や電流１４は徐々に減少し、そのベクトル和である交流電流１６が徐々に減少する。時点ｔ２で全波整流回路２００の出力電圧がＬＥＤ群４５０の端子電圧より低くなり、電流２０や交流電流１６や電流１２や電流１４の電流値が遮断される。もちろん放電抵抗１１２を介して放電電流が流れるが、上述したようにこの電流値が小さいので以上の説明では放電抵抗１１２の電流値を無視して説明している。
【００１７】
図２に記載の時点ｔ２と時点ｔ１との間の期間では、交流電流１６が流れない。このため時点ｔ２と時点ｔ１との間の期間は、電流２０は流れない。図３は電流２０とＬＥＤ電流４５の波形を示す。電流２０は時点ｔ１から時点ｔ２の期間図に示す如く電流が流れ、時点ｔ２と時点ｔ１との間の期間、流れない。バイアス回路２２０から供給されるバイアス電流２４は次に説明の如く電流２０と共にＬＥＤ群４５０へ供給される。時点ｔ２と時点ｔ１との間の期間は電流２０が供給されない期間であるが、バイアス電流２４が供給され続けるので、ＬＥＤ電流４５は電流値が少ないが、時点ｔ２と時点ｔ１との間の期間も流れ続ける。この結果ＬＥＤ電流４５は発光量が減少するが発光作用を続ける。
【００１８】
図４はバイアス回路２２０が有するコンデンサ２２４の充放電電流２２の波形を示すグラフである。コンデンサ２２４を流れる電流２２の放電電流が正の値で充電電流が負の値となる方向にグラフを記載している。従って図４において時点ｔ１から流れ始める負の波形が、ダイオード２２２を介してコンデンサ２２４へ流れ込む充電電流を表している。一方図４において正の値を示す波形がコンデンサ２２４から抵抗２２６を介してＬＥＤ群４５０へ供給されるバイアス電流２４を表している。
【００１９】
バイアス回路２２０のダイオード２２２は、コンデンサ２２４の充電電流を増やす働きをする。ダイオード２２２を取り外した場合には、抵抗２２６を介してコンデンサ２２４の充放電電流が流れる。コンデンサ２２４の充電電流が減少し、その結果としてバイアス電流２４も減少する。
【００２０】
ＬＥＤ群４５０には図３に記載のＬＥＤ電流４５が流れ、このＬＥＤ電流４５に従ってＬＥＤ群４５０が発光動作を行う。ＬＥＤ群４５０を構成する各４５２は、一般照明を想定して例えば白色ＬＥＤで構成されるが、白色ＬＥＤに限るものではない。白以外の色、例えば赤や橙、黄、緑、青、あるいはこれらの混合であっても良い。たとえば植物の育成用の照明装置として使用する場合には、植物に適した周波数の光が出るように複数の色のＬＥＤを周期的に配置しても良い。発光色が異なるとＬＥＤの端子間電圧がことなるが、図１に記載のＬＥＤ群４５０を異なる端子間電圧のＬＥＤの直列回路で構成しても問題なく動作する。以下で説明の如くＬＥＤ照明装置１００は発熱量が非常に少ないため、冷蔵機能を有する容器の照明装置や植物育成用の照明装置、などに使用するのに適している。
【００２１】
〔１．２  電源スイッチ１０６の操作に対する過渡対応〕
上記説明では定常状態の動作を説明したが、電源スイッチ１０６を開くと開いた時点のコンデンサ１１４やコンデンサ１１６、コンデンサ２２４の蓄積電荷を速やかに放電させることが望ましい。例えば操作者が電源スイッチ１０６の開閉を短期間内に繰り返し行うと、コンデンサ１１４やコンデンサ１１６、コンデンサ２２４の蓄積電荷が溜まった状態で再び新たな電圧が加わることになる。例えばコンデンサ１１４やコンデンサ１１６では、電源スイッチ１０６が再投入された時点で、蓄積電荷に対して逆位相の電圧が印加される可能性がある。この場合には大きな電流が流れる。このような観点から１１４やコンデンサ１１６、コンデンサ２２４の蓄積電荷を速やかに放電させることが望ましい。放電抵抗１１２はコンデンサ１１４やコンデンサ１１６の電荷を放電するための放電回路を構成する。２２８はコンデンサ２２４の蓄積電荷を放電するための放電回路を構成する。放電抵抗１１２は１ＭΩと記載したが、より放電効果を高めるために１００ｋΩや５０ｋΩの抵抗値にしても良い。放電抵抗１１２の対向値を１０ｋΩにすると、放電抵抗１１２を流れる電流によりＬＥＤ電流４５の電流値が変化し、ＬＥＤ照明装置１００の特性が変化する。この場合には放電抵抗１１２を流れる電流を考慮して全体の特性を設定することが必要となる。また抵抗２２６の抵抗値を５０ｋΩから１ＭΩの値にすることが可能である。抵抗２２６の抵抗値を５０ｋΩ以下とした場合にはバイアス電流２４の電流値が低下する。
【００２２】
〔１．３  チラツキ防止の説明〕
図３において、電流２０は時点ｔ２と時点１間において遮断される。このため電流２０のみでＬＥＤ群４５０を駆動すると、ＬＥＤ群４５０が消灯し、チラツキ現象が起こる。図３のＬＥＤ電流４５は、電流２０の遮断期間にバイアス回路２２０からバイアス電流２４を受け、電流２０の遮断期間に於いてもＬＥＤ群４５０は発光を持続する。これによりチラツキ現象を抑制することができる。
【００２３】
〔２．発光量の切り替え動作の説明〕
〔２．１  発光量の設定と調光動作の説明〕
図１に記載のＬＥＤ群４５０を流れるＬＥＤ電流４５の値を変えることにより、ＬＥＤ群４５０の発光量を変えることができる。コンデンサ１１４を流れる電流１２をＬＥＤ照明装置１００の明るさの最低値を決める基準値となるように設定する。コンデンサ１１４の静電容量を大きくすると、電流１２の値が大きくなり、明るさの最低基準値が明るくなる方向にシフトする。一方コンデンサ１１４の静電容量を小さくするとＬＥＤ照明装置１００の明るさの最低基準値が暗くなる方向にシフトする。このようにコンデンサ１１４の容量を変えることにより明るさの最低基準値を設定することができる。また抵抗値可変回路１２２の抵抗値を最低値、例えばゼロΩとしたときのコンデンサ１１６を流れる電流１４を設定することにより、ＬＥＤ照明装置１００の明るさの最大値を設定できる。明るさの最大値を決める電流１４の最大電流の決定は、コンデンサ１１６の容量を設定することにより、行うことができる。なお明るさの最大値は、抵抗値可変回路１２２の抵抗値を最低にした場合の電流１２と電流１４の合計値である交流電流１６の電流値で定まる。
【００２４】
今上述したように回路定数を定め、さらにコンデンサ１１４を２．２μＦ、コンデンサ１１６を１．０μＦとすると、なおその他の回路部品の値を上述した値とし、抵抗値可変回路１２２の抵抗値を変化させた場合のＬＥＤ電流４５の電流の変化を図５に示す。抵抗値可変回路１２２の抵抗値を４００Ωにした場合のＬＥＤ群４５０を流れるＬＥＤ電流４５の波形をＬＥＤ電流４５（１）で示す。ＬＥＤ電流４５（１）の波形は脈流であり、ピーク値は約１００ｍアンペアである。抵抗値可変回路１２２の抵抗値を１２００Ωに増加した場合のＬＥＤ電流４５の波形をＬＥＤ電流４５（２）で示す。ＬＥＤ電流４５の波形のピーク値は約８５ｍアンペアで、ＬＥＤ電流４５（１）の波形と比べると低下している。抵抗値可変回路１２２の抵抗値をさらに増価せて２０００Ωにした場合のＬＥＤ電流４５の波形をＬＥＤ電流４５（３）で示す。ＬＥＤ電流４５の波形のピーク値は約８０ｍアンペアで、先に記載した波形のピーク値に比べさらに低下している。抵抗値可変回路１２２の抵抗値を４０００Ωにした場合のＬＥＤ電流４５の波形をＬＥＤ電流４５（４）で示す。ＬＥＤ電流４５の波形のピーク値は約７０ｍアンペアで、さらに低下している。このように抵抗値可変回路１２２の抵抗値を変えることでＬＥＤ群４５０を流れるＬＥＤ電流４５のピーク値を変えることができ、ＬＥＤ照明装置１００の明るさを調整することができる。抵抗値可変回路１２２の抵抗値を増加させるとＬＥＤ群４５０の発光量が減少、抵抗値可変回路１２２の抵抗値を減少させるとＬＥＤ群４５０の発光量が増大する。
【００２５】
〔２．２  図１に記載の調光動作の効果〕
ＬＥＤ照明装置１００の最低発光量をコンデンサ１１４で設定することができる。図５の実施例では、ＬＥＤ電流４５のピーク値１００ｍアンペアに対してピーク値７０ｍアンペアの電流をコンデンサ１１４で設定することができる。コンデンサは抵抗などに比べ発熱量が非常に少ない。ＬＥＤ電流４５の内の最低明るさに相当する電流を発熱の少ないコンデンサで設定できるので、発光量調整回路１２０の発熱量を非常に少なくできる。明るさ調整、すなわち調光における変化分の電流値を発光量調整回路１２０で設定するので、発光量調整回路１２０を流れる電流値をＬＥＤ電流４５より非常に少ない値に抑えることで、ＬＥＤ照明装置１００の発熱量を抑制できる。上述の説明では、コンデンサ１１４を２．２μＦ、コンデンサ１１６を１．０μＦとしたが、明るさの調整範囲をさらに広げるためにコンデンサ１１４を１μＦ、コンデンサ１１６を２．２μＦとしても良い。明るさの最低の基準値を設定するコンデンサ１１４の静電容量を電流制御回路１１０の全静電容量の約３分の１から３分の２の範囲とすることが望ましい。コンデンサ１１４の静電容量を電流制御回路１１０の全静電容量の約３分の１とした場合にはＬＥＤ電流４５の約３分の１を発熱量の少ないコンデンサを使用して設定することができる。コンデンサ１１４の静電容量を電流制御回路１１０の全静電容量の３分の２とした場合には、ＬＥＤ電流４５の約３分の２を発熱量の少ないコンデンサを使用して設定することができる。
【００２６】
また発光量調整回路１２０はコンデンサ１１６と抵抗値可変回路１２２の直列回路で構成しているので、明るさの調整を行う電流１４を抑制するコンデンサ１１６に基づくインピーダンスと抵抗値可変回路１２２の抵抗値で制御することができる。コンデンサ１１６が１μＦの場合は、コンデンサ１１６のインピーダンスが約３.２Ｋである。またコンデンサ１１６が２μＦの場合は、コンデンサ１１６のインピーダンスが約１．６Ｋである。このインピーダンスの相当する分を、発熱の極めて少ないコンデンサで発生することができ、結果として発光量調整回路１２０の発熱を低減することができる。また最も明るい状態、すなわち電流１４の最も大きい状態では抵抗値可変回路１２２の抵抗値が非常に小さい値、例えばゼロΩとなるので、発熱を大きく抑制でき、ＬＥＤ照明装置１００はより高い効率を維持できる。
【００２７】
図１に記載の例では、抵抗値可変回路１２２を固定抵抗である抵抗１２４と可変抵抗である抵抗１２６とで構成し、可変抵抗の発熱を抑制している。このように可変抵抗の発熱を抑制する構成とすることで、可変抵抗１２６の寿命を長くすることができる。抵抗値が固定の抵抗器に比べ、可変抵抗器は温度が上昇すると寿命が縮まる傾向がより顕著であり、本実施例のように可変抵抗器である抵抗１２６の電流値を低減することで、ＬＥＤ照明装置１００の信頼性を向上することができる。
【００２８】
また上述のように発光量調整回路１２０の発熱を低く抑制できるので、ＬＥＤ群４５０と電流制御回路１１０とを同一の樹脂製回路基板に配置することが可能となる。また特別な放熱金属フィンを使用しなくても高温になることが無く、ＬＥＤ照明装置１００を小型にすることができる。
【００２９】
〔３．１  発光量制御機能を有するＬＥＤ照明装置１００の他の実施例の説明〕
ＬＥＤ群４５０の発光量の調整機能を有するＬＥＤ照明装置１００の他の実施例を図６に示す。同じ参照符号の構成は略同じ作用を為すので、詳述は省略する。交流電源１０２からの交流電圧が接続端子１０４および電源スイッチ１０６を介して電流制御回路１１０に加わると、コンデンサ１１４に基づいて制御された電流が全波整流回路２００に供給される。全波整流回路２００に供給される波形のピーク値がコンデンサ１１４の静電容量により定まる。全波整流回路２００は電流制御回路１１０から供給される交流波形を全波整流し、脈流波形に代える。この脈流波形は図３の電流２０の如く電流が流れない遮断期間を有している。この遮断期間は、ＬＥＤ群４５０を構成するＬＥＤ素子の直列の数（以下段数と記す）を多くするに従って増大する。
【００３０】
交流電源１０２からの交流電圧は、接続端子１０４や電源スイッチ１０６を介してバイアス回路２４０へも供給される。バイアス回路２４０はバイアス回路２２０と同様の作用をする。図１を用いて上述したバイアス回路２２０は、電流制御回路１１０で制御された電流１６が全波整流回路２００に加えられ、全波整流回路２００で整流された脈流電流が供給された。このためバイアス回路２２０が有するコンデンサ２２４へ供給される充電電流の値が小さく、またコンデンサ２２４へ充電電流が供給される充電期間が短い。このためバイアス回路２２０からＬＥＤ群４５０へ供給されるＬＥＤ電流４５の値が小さい特性を有している。
【００３１】
図６に記載のバイアス回路２４０には、電流制御回路１１０を介することなく交流電源１０２から直接交流電圧が供給される。従って図１のバイアス回路２２０に比べより大きな電流を取り込むことが可能となる。バイアス回路２４０は全波整流回路２４２と、コンデンサ２４４、抵抗値可変回路１３０、さらに整流器２４６と２４８を有している。なおコンデンサ２４４はコンデンサ２２４に対応した作用をする。抵抗値可変回路１３０は抵抗値可変回路１２２に対応した作用をなし、抵抗値可変回路１３０の抵抗値を調光操作により増加させるとバイアス回路２４０からＬＥＤ群４５０へ供給するＬＥＤ電流４５が減少し、ＬＥＤ群４５０の発光量が減少する。逆に抵抗値可変回路１３０の抵抗値を調光操作により減少させるとバイアス回路２４０からＬＥＤ群４５０へ供給するＬＥＤ電流４５が増大し、ＬＥＤ群４５０の発光量が増大する。このようにして使用者が抵抗値可変回路１３０の抵抗値を変えることにより、ＬＥＤ照明装置１００の明るさを調整することができる。なお、整流器２４６や整流器２４８は動作を安定させるために設けているが、整流器２４６や整流器２４８が無くても動作する。
【００３２】
図７は、図６に記載の抵抗値可変回路１３０の抵抗値を変えた場合のＬＥＤ群４５０を流れるＬＥＤ電流４５の変化を示す。なおコンデンサ１１４は１μＦ、コンデンサ１１６は２μＦ、抵抗１２４は４００Ω、コンデンサ２４４は４μＦ、放電抵抗１１２は１ＭΩ、さらにコンデンサ２４４と並列に設けられた抵抗２４５は５００ｋΩである。なお抵抗２４５は、電源スイッチ１０６が開放されたときにコンデンサ２４４に蓄えられている電荷を放電させる作用を為す。ＬＥＤ照明装置１００の明るさの調整に関しては、抵抗２４５は直接作用するものではない。抵抗２４５は安全性を維持するために設けられている。
図７に示すＬＥＤ電流４５の波形において、ＬＥＤ電流４５（１１）は抵抗１３２と１３４の値をそれぞれ１００Ωにした時の波形であり、ピーク値が約３４０ｍＡである。またＬＥＤ電流４５（１２）は抵抗１３２と１３４の値をそれぞれ１５０Ωにした時の波形であり、ピーク値が約２４５ｍＡである。ＬＥＤ電流４５（１３）は抵抗１３２と１３４の値をそれぞれ２００Ωにした時の波形であり、ピーク値が約２００ｍＡである。ＬＥＤ電流４５（１４）は抵抗１３２と１３４の値をそれぞれ３００Ωにした時の波形であり、ピーク値が約１５０ｍＡである。ＬＥＤ電流４５（１５）は抵抗１３２と１３４の値をそれぞれ５００Ωにした時の波形であり、ピーク値が約１２０ｍＡである。ＬＥＤ電流４５（１６）は抵抗１３２と１３４の値をそれぞれ７００Ωにした時の波形であり、ピーク値が約１００ｍＡである。ＬＥＤ電流４５（１７）は抵抗１３２と１３４の値をそれぞれ１０００Ωにした時の波形であり、ＬＥＤ電流４５（１８）は抵抗１３２と１３４の値をそれぞれ２０００Ωにした時の波形であり、ＬＥＤ電流４５（１９）は抵抗１３２と１３４の値をそれぞれ１００００Ωにした時の波形である。抵抗１３２と１３４の値を１０００Ω以下の値とした場合においては、抵抗値の変化に従ってＬＥＤ電流４５のピーク値が大きく変化するが、抵抗１３２と１３４の値をそれぞれ1０００Ωより大きくした状態では、ＬＥＤ電流４５のピーク値がほとんど変化しない。従ってＬＥＤ照明装置１００の発光量を切り替える操作、すなわち調光操作には、抵抗１３２と１３４の値を１０００Ω以下の値とすることが好ましい。
【００３３】
図６において電流制御回路１１０からの交流電流１６が遮断される期間におけるＬＥＤ電流４５の電流値を見ると、抵抗１３２と１３４の値を１０００Ω以下の値とした場合に比べ、抵抗１３２と１３４の値１０００Ωより大きくした場合にはＬＥＤ電流４５の電流値が少なくなる。例えば０．０３秒の時点を見ると、抵抗１３２と１３４の値を１０００Ωより大きくするとＬＥＤ電流４５の電流値が低下している。電流制御回路１１０からの交流電流１６が遮断される期間におけるバイアス回路２４０からの供給電流が多い方が、ＬＥＤ照明装置１００のちらつき防止に効果がある。この点からも抵抗１３２と１３４の値を１０００Ω以下の値とすることが望ましい。
【００３４】
電流制御回路１１０のコンデンサ１１４あるいはコンデンサ１１６と直列に抵抗あるいはコイルを挿入することにより、ＬＥＤ照明装置１００へ供給される電源電流１５を滑らかな波形とすることができ、ＬＥＤ照明装置１００全体の供給電流すなわちＬＥＤ照明装置１００の電源電流１５の高調波を抑制できる。図６の回路ではコンデンサ１１６に抵抗１２４を直列に接続している。さらにコンデンサ１１４と直列に接続する抵抗を設けても良い。あるいは１１０と全波整流回路２００との間に抵抗あるいはコイルを接続しても良い。図８は図６に記載のようにコンデンサ１１６に直列に直列接続された抵抗１２４を備え、抵抗１２４の抵抗値を４００Ωとした場合の電源電流１５の波形を示す。なお同時に交流電源１０２の電源電圧波形を表示している。図９は図８と同様に、交流電源１０２の電源電圧波形と電源電流１５の波形を表示している。ただし図９に示す波形は、抵抗１２４の値をゼロとした場合、すなわち抵抗１２４を取り除いた場合である。
【００３５】
電流制御回路１１０から全波整流回路２００を介してＬＥＤ群４５０へ供給される交流電流１６は、電源電圧に対して位相が大きく進んでいる。一方バイアス回路２４０からＬＥＤ群４５０へ供給されるバイアス電流２４は、電源電圧と略同相である。このため図９に示す電源電流１５の波形は、先ず電流制御回路１１０の交流電流１６が急激に立ち上がり、交流電流１６が低下し始めた時点でバイアス回路２４０のバイアス電流２４が急激に立ち上がる。このため交流電流１６とバイアス電流２４のつながりでの電源電流１５の変化が大きくなる。この変化が高調波の発生を増大させる。一方図８に示す場合は、交流電流１６が図９の状態に比較し、滑らかに上昇するためバイアス電流２４の立ち上がり部分とのつながりが滑らかしなり、図９の状態に比較し高調波の発生が抑制される。
【００３６】
〔３．２  図６に記載の実施例の効果〕
図６では電流制御回路１１０を介さないでバイアス回路２４０が電源電圧を受けてバイアス電流２４をＬＥＤ群４５０へ供給する。このためバイアス電流２４の電流値を大きくできる。また電流制御回路１１０から供給される交流電流１６に比べバイアス回路２４０が供給するバイアス電流２４は、位相が遅れているため、交流電流１６の遮断期間にバイアス電流２４を供給するのに適している。さらにＬＥＤ照明装置１００の力率を改善することができる。
【００３７】
バイアス回路２４０が有するコンデンサ２４４の値を大きくすることで交流電流１６の電流遮断期間である、図２や図３に記載の時点ｔ２と時点ｔ１との期間のバイアス電流２４に供給を増やすことができる。その結果ＬＥＤ電流４５の時点ｔ２と時点ｔ１との期間の電流が増加し、ＬＥＤ照明装置１００のちらつきを低減できる。
【００３８】
〔４  複数のＬＥＤ群４５０やＬＥＤ群４５１の調光〕
上述のＬＥＤ群４５０が２組設けられ（以下一方をＬＥＤ群４５１と記す。）、それぞれ上述した電流制御回路１１０（以下一方を電流制御回路１１１と記す。）およびバイアス回路２２０（以下一方をバイアス回路２２１と記す。）からの電流で動作する場合に、ＬＥＤ群４５０とＬＥＤ群４５１に対してそれぞれ調光器を設けると操作が煩わしくなる場合がある。図１０の回路では、１個の発光量調整回路２５０で複数のＬＥＤ群４５０や４５１の発光量を調整することができる。電流制御回路１１０や電流制御回路１１１、バイアス回路２２０、バイアス回路２２１、ＬＥＤ群４５０、ＬＥＤ群４５１の基本動作は上述の通りであり、説明を省略する。なおバイアス回路２２０の代わりにバイアス回路２４０のように電流制御回路１１０を介さないで電源から交流電圧を受ける光量調整回路２５０を用いても良い。
【００３９】
複数のＬＥＤ群４５０や４５１に電流３２や電流３４を供給する光量調整回路２５０を設ける。交流電源１０２から接続端子１０４や電源スイッチ１０６を介して光量調整回路２５０の全波整流回路１５０へ供給する交流電流１７の値をコンデンサ１４２の静電容量を切り替えることにより、変えることができる。交流電流１７は全波整流回路１５０で整流され、整流器１５２や整流器１５４を介してＬＥＤ群４５０やＬＥＤ群４５１へそれぞれ電流３２や電流３４として供給され、ＬＥＤ群４５０やＬＥＤ群４５１の発光量を変えることができる。電流３２や電流３４はそれぞれ整流器１５６や整流器１５８を介して全波整流回路１５０へ戻る。
【００４０】
コンデンサ１４２は例えば複数のコンデンサを有していて切り替えスイッチで選択することにより、コンデンサ１４２の容量が変わる構造を備えている。このようにして使用者が切り替えスイッチを操作することにより、複数の発光手段であるＬＥＤ群４５０やＬＥＤ群４５１の発光量を変えることができる。コンデンサ１４２の容量を切り替えるので発熱量が少なく、高い効率を維持できる。なお抵抗１４４は設定値の調整用である。設けなくても動作する。
【００４１】
図１０の回路において電流制御回路１１０や電流制御回路１１１のコンデンサ１１４を１．５μＦとし、ＬＥＤ群４５０やＬＥＤ群４５１を白色ＬＥＤ素子の３５個直列構造とし、コンデンサ１４２の容量を変化させた時のＬＥＤ群４５０あるいはＬＥＤ群４５１のＬＥＤ電流４５の波形を図１１に示している。ただし、コンデンサ１４２の容量とＬＥＤ電流４５の変化との関係をわかりやすくするために、バイアス回路２２０やバイアス回路２２１は切り離しており、バイアス回路２２０やバイアス回路２２１から供給されるバイアス電流は、図１１の波形では供給されていない。なお抵抗１４４は５０Ωである。
【００４２】
コンデンサ１４２を４μＦにした場合のＬＥＤ電流４５がＬＥＤ電流４５（２２）の波形である。コンデンサ１４２を３μＦにした場合のＬＥＤ電流４５がＬＥＤ電流４５（２４）の波形である。コンデンサ１４２を０．５μＦにした場合のＬＥＤ電流４５がＬＥＤ電流４５（２６）の波形である。なおＬＥＤ群４５０を流れるＬＥＤ電流４５とＬＥＤ群４５１を流れるＬＥＤ電流４５は全く同一であり、図１１は示す波形である。このようにコンデンサ１４２の容量を増加させるとＬＥＤ群４５０やＬＥＤ群４５１を流れるＬＥＤ電流４５のピーク値を変えることができ、ＬＥＤ群４５０やＬＥＤ群４５１の発光量を調整することができる。なお抵抗１４４の抵抗値を増加させると図１１に記載のＬＥＤ電流４５のピーク値が減少し、発光量が減少する。一方抵抗１４４の抵抗値を減少させると図１１に記載のＬＥＤ電流４５のピーク値が増大し、発光量が増加する。
【００４３】
このように簡単な回路で複数のＬＥＤ群の発光量を同時に調整することができ、回路が簡単なだけでなく操作性も向上する。また発熱が非常に少ないので、建物の壁などに設置することができ、高温にならないので高い安全性を維持できる。
【００４４】
〔５  電圧降下の対応〕
製造工場の照明では、照明用の電源電圧がモータなどの負荷電流の増加に従って一時的に低下する可能性がある。図１２に記載の回路は電源電圧の低下に対応する回路を備えたＬＥＤ照明装置１００の回路図である。上述の構成と同じ参照符号の構成は同様の作用を為し、同様の効果を奏するので、ここでは繰り返しの説明を省略する。またバイアス回路２２０の代わりにバイアス回路２４０を用いても良い。
【００４５】
交流電源１０２からの供給電力の電圧が低下すると、電流制御回路１１０から全波整流回路２００へ供給される交流電流１６の値が小さくなり、ＬＥＤ群４５０を流れるＬＥＤ電流４５が減少し、ＬＥＤ群４５０の発光量が減少する。コンデンサ１１４を流れる電流１２を抵抗５１６と電流検出回路５１４により検出し、電源電圧の低下を検知することができる。電流検出回路５１４で電源電圧の低下を検出すると、電流制御回路５１２を動作させて電流１２を増やすように動作する。例えばコンデンサ１１４に並設にコンデンサを接続しても良い。一時的な電圧降下に対してＬＥＤ群４５０の発光量の減少を完全に防止できなくてもある程度発光量の減少を抑制できれば不快感を低減できる。またこの回路では５０Ｈｚと６０Ｈｚの電源で明るさが変わるのを調整することができる。５０Ｈｚの商用電源より６０Ｈｚの商用電源から電力が供給される方がコンデンサ１１４の電流１２の値が大きくなり、ＬＥＤ群４５０の発光量が増加する。電流検出回路５１４と抵抗５１６で電流１２の値を検知して電流制御回路５１２で電流を制御することにより、５０Ｈｚと６０Ｈｚの違いによる明るさの変化を補正することができる。
【００４６】
電流制御回路５１２でコンデンサ１１４に並列にコンデンサを接続することで制御精度高くなくてもかなりの障害を抑制することができる。この場合にはＬＥＤ群４５０を流れるＬＥＤ電流４５を一定値にフィードバックバック制御する方式に比べ発熱量を大幅に低減できる。さらに高精度に制御する場合には、コンデンサ１１６の電流値を制御する電流制御回路５１３をさらに設けても良い。ただ抵抗１２６によりコンデンサ１１６の電流を制御してＬＥＤ群４５０の発光量を調整する回路では、電源電圧の低下時に発光量の調整が一時的に困難となる可能性がある。
【００４７】
交流電源１０２からの供給電圧が一定の場合は抵抗５１６で検知される電流１２はコンデンサ１１４により定まる。電流１２は交流電流であり、電流検出回路５１４で半サイクルあるいは１サイクル分の電流をコンデンサ等に蓄積し、蓄積電荷を電圧氏とて取り出して基準値と比較するようにしても良い。なお１サイクル分の電流を単純に平均化すると平均値がゼロとなってしまうので整流して平均化することが望ましい。
【００４８】
〔６  電圧降下の対応の他の実施例〕
図１３は電圧降下の対応の他の実施例を示す。上述の構成と同じ参照符号は、同じ作用を為し、同じ効果を奏する。交流電源１０２からの交流電力は電流制御回路５２２および全波整流回路５２４を介して直流電源５２６が有するコンデンサ５４０に蓄えられる。コンデンサ５４０の端子電圧が電圧検出回路５２８により検出され、直流電源５２６に蓄積される直流電圧が常に一定電圧になるように電流制御回路５２２が電流を制御する。例えば交流の半サイクルごとの電流導通角を制御する。このようにすることで直流電源５２６から直流を交流に変換するＤＣ／ＡＣ変換器５３０に一定電圧を供給する。ＤＣ／ＡＣ変換器５３０は直流電力を波高値の一定する交流電力に変換する。
【００４９】
仮に交流電源１０２の電圧が一時的に低下しても直流電源５２６と電圧検出回路５２８ と電流制御回路５２２で構成されるフィードバック機能により、電圧低下に基づく影響を抑制することができる。
【００５０】
またＤＣ／ＡＣ変換器５３０で全波整流回路２００Ｈｚあるいき３００Ｈｚの高い周波数の交流を発生し、電流制御回路１１０へ供給することにより、５０Ｈｚや６０Ｈｚの電源電圧に比べ、コンデンサ１１４やコンデンサ１１６の容量を小さくして同じ明るさを出すことができる。コンデンサ１１４やコンデンサ１１６には電解コンデンサを使用できないため、積層セラミックコンデンサを使用する。積層セラミックコンデンサでは２μＦ以上は作ることが大変難しい。このため複数のコンデンサを並列接続して使用することになる。個々のコンデンサも大変高価になる。コンデンサ１１４やコンデンサ１１６の容量を下げることが可能になる。価格面だけでなく、信頼性の点や製造工程における製造の容易さの点で大きな効果がある。
【符号の説明】
【００５１】
１２・・・電流、１４・・・電流、１６・・・交流電流、２０・・・電流、４５・・・ＬＥＤ電流、１００・・・ＬＥＤ照明装置、１０２・・・交流電源、１０４・・・接続端子、１０６・・・電源スイッチ、１１０・・・電流制御回路、１１４・・・コンデンサ、１１６・・・コンデンサ、１２０・・・発光量調整回路、１２２・・・抵抗値可変回路、１２４・・・抵抗、１２６・・・抵抗、１３０・・・抵抗値可変回路、２００・・・全波整流回路、２２０・・・バイアス回路、２２４・・・コンデンサ、２２６・・・抵抗、２２８・・・抵抗、バイアス回路２４０・・・バイアス、４５０・・・ＬＥＤ群、５１４・・・電流検出回路、５１２・・・電流制御回路、５１３・・・電流制御回路、５２２・・・電流制御回路、５２４・・・全波整流回路、５２６・・・直流電源、５３０・・・ＤＣ／ＡＣ変換回路。
【図１】
2016126918.tif 000003
【図２】
2016126918.tif 000004
【図３】
2016126918.tif 000005
【図４】
2016126918.tif 000006
【図５】
2016126918.tif 000007
【図６】
2016126918.tif 000008
【図７】
2016126918.tif 000009
【図８】
2016126918.tif 000010
【図９】
2016126918.tif 000011
【図１０】
2016126918.tif 000012
【図１１】
2016126918.tif 000013
【図１２】
2016126918.tif 000014
【図１３】
2016126918.tif 000015