(57)【要約】【課題】シンプルな回路構成で、高力率とし、しかもコストダウンを図ると共に、チラツキの発生を少なくしたＬＥＤ照明器具を提供すること。【解決手段】商用電源を全波整流するダイオードブリッジＤＢに出力側に電力蓄積供給回路１０を設ける。この電力蓄積供給回路１０は、第１のダイオードＤ１、第２のダイオードＤ２、第３のダイオードＤ３、第１のコンデンサＣ１及び第２のダイオードＤ２で構成されている。全波整流された波形の頂部では、第１のコンデンサＣ１及び第２のコンデンサＣ２が充電される。第１、第２のコンデンサＣ１、Ｃ２に充電された電圧値に入力電圧が等しくなる時点で両コンデンサＣ１、Ｃ２が放電する。波形の谷間の電圧値が上がり、その電圧値より低い電圧となるようにＬＥＤ回路２０の発光ダイオードの個数を設定する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源を全波整流するダイオードブリッジ（ＤＢ）と、
前記ダイオードブリッジ（ＤＢ）の出力側に並列に接続され、該ダイオードブリッジ（ＤＢ）の出力電圧波形の半周期間の谷間を所定の電圧値まで上げる電力蓄積供給回路（１０）と、
前記電力蓄積供給回路（１０）の出力側に並列に接続され、複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）が直列に接続されて該複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）の各順方向降下電圧の合計の電圧値が、前記谷間の電圧値より低くなるように該発光ダイオード（ＬＥＤ）の個数を設定したＬＥＤ回路（２０）と
を備えていることを特徴とするＬＥＤ照明器具。
【請求項２】
前記電力蓄積供給回路（１０）は、
一端側が前記ダイオードブリッジ（ＤＢ）の正極側に接続された第１のコンデンサ（Ｃ１）と、この第１のコンデンサ（Ｃ１）と直列にカソードが接続されアノードが前記ダイオードブリッジ（ＤＢ）の負極側に接続された第１のダイオード（Ｄ１）と、
カソードが前記ダイオードブリッジ（ＤＢ）の正極側に接続された第２のダイオード（Ｄ２）と、一端が前記第２のダイオード（Ｄ２）のアノードに接続され、他端が前記ダイオードブリッジ（ＤＢ）の負極側に接続された第２のコンデンサ（Ｃ２）と、
アノードが前記第１のコンデンサ（Ｃ１）と第１のダイオード（Ｄ１）との接続点に接続され、カソードが前記第２のダイオード（Ｄ２）と第２のコンデンサ（Ｃ２）の接続点に接続された第３のダイオード（Ｄ３）とで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項３】
前記商用電源は、ＡＣ１００Ｖとしていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）のチラツキを防止し、しかも力率を改善すると共に、小型化を図ったＬＥＤ照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工場などでコンプレッサーの動作時や、家庭での洗浄便座のヒーターの動作時等の外乱により、図１３に示すように、商用電源の波形が崩れる。この崩れた波形が光源をＬＥＤとしたＬＥＤ照明器具に入力されると、ＬＥＤ照明器具の光源としている各発光ダイオードがちらついてしまう。
【０００３】
そこで、商用電源の波形が崩れた場合でも、ＬＥＤ照明器具がちらつかないようにする手段としては、図１４に示すように、商用電源を全波整流するダイオードブリッジＤＢの出力側に平滑用のコンデンサＣを並列に接続したのが提供されている。
図１５は、図１４のＡ点での電圧波形を示しており、コンデンサＣに大きな容量を持たせることで、Ａ点での電圧波形をほぼ直流電圧にさせることができ、ＡＣ１００Ｖの電圧をＤＣ１４４Ｖの電圧に平滑している。
【０００４】
このように、一般的に５０Ｗ以上の電源は、小出力の電源に使用されている電解コンデンサＣにより、入力される波形の崩れた商用電源に対して対処できて、商用電源の波形が崩れた場合でもＬＥＤ照明器具のチラツキを回避するようにしている。
しかしながら、図１４に示すようなコンデンサＣを用いる回路構成では、力率を０．５〜０．６へと著しく悪化させることになる。
【０００５】
そこで、図１６に示すように、ダイオードブリッジＤＢの出力側に力率改善用のＰＦＣ回路５１を設けるようにしたものも提供されている。このＰＦＣ回路５１は、図１７に示すように、出力電圧を約３００Ｖの直流電圧に昇圧するものであり、入力側の商用電源側から見て、図１４に示すコンデンサＣを用いることなく、力率を改善するものである。なお、図１７は、図１６のＢ点の電圧波形を示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように従来例では、図１６に示すように、ＰＦＣ回路５１の出力側にはＤＣ３００Ｖの電圧を出力させて、このＤＣ３００Ｖの電圧を用いることで、力率を約１．０に近づけたり、ＬＥＤ照明器具のチラツキを無くすようにしている。
しかしながら、ＤＣ３００Ｖの電圧を用いているために、ＬＥＤ照明器具のＬＥＤを駆動するために多数の電子部品を使用しなければならず、また、高電圧のために、絶縁距離を確保しなければならず、ＬＥＤ照明器具自体が大型化になり、コストも高いという問題があった。
【０００７】
本発明は上述の問題点に鑑みて提供したものであって、シンプルな回路構成で、高力率とし、しかもコストダウンを図ると共に、チラツキの発生を少なくしたＬＥＤ照明器具を提供することを目的としているものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明の請求項１に記載のＬＥＤ照明器具では、商用電源を全波整流するダイオードブリッジＤＢと、
前記ダイオードブリッジＤＢの出力側に並列に接続され、該ダイオードブリッジＤＢの出力電圧波形の半周期間の谷間を所定の電圧値まで上げる電力蓄積供給回路１０と、
前記電力蓄積供給回路１０の出力側に並列に接続され、複数個の発光ダイオードＬＥＤが直列に接続されて該複数個の発光ダイオードＬＥＤの各順方向降下電圧の合計の電圧値が、前記谷間の電圧値より低くなるように該発光ダイオードＬＥＤの個数を設定したＬＥＤ回路２０とを備えていることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載のＬＥＤ照明器具では、前記電力蓄積供給回路１０は、
一端側が前記ダイオードブリッジＤＢの正極側に接続された第１のコンデンサＣ１と、この第１のコンデンサＣ１と直列にカソードが接続されアノードが前記ダイオードブリッジＤＢの負極側に接続された第１のダイオードＤ１と、
カソードが前記ダイオードブリッジＤＢの正極側に接続された第２のダイオードＤ２と、一端が前記第２のダイオードＤ２のアノードに接続され、他端が前記ダイオードブリッジＤＢの負極側に接続された第２のコンデンサＣ２と、
アノードが前記第１のコンデンサＣ１と第１のダイオードＤ１との接続点に接続され、カソードが前記第２のダイオードＤ２と第２のコンデンサＣ２の接続点に接続された第３のダイオードＤ３とで構成されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項３に記載のＬＥＤ照明器具では、前記商用電源は、ＡＣ１００Ｖとしていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１に記載のＬＥＤ照明器具によれば、商用電源を全波整流するダイオードブリッジＤＢと、前記ダイオードブリッジＤＢの出力側に並列に接続され、該ダイオードブリッジＤＢの出力電圧波形の半周期間の谷間を所定の電圧値まで上げる電力蓄積供給回路１０と、前記電力蓄積供給回路１０の出力側に並列に接続され、複数個の発光ダイオードＬＥＤが直列に接続されて該複数個の発光ダイオードＬＥＤの各順方向降下電圧の合計の電圧値が、前記谷間の電圧値より低くなるように該発光ダイオードＬＥＤの個数を設定したＬＥＤ回路２０とを備えているので、波形が崩れた商用電源が入力された場合、発光ダイオードＬＥＤのチラツキの発生を少なくすることができる。また、従来のように平滑用コンデンサを用いていないので、力率も高く（０．９）達成することができる。
【００１２】
請求項２に記載のＬＥＤ照明器具によれば、電力蓄積供給回路１０を、３個のダイオードＤ１〜Ｄ３と、２個のコンデンサＣ１、Ｃ２で構成しているので、回路構成自体をシンプルにでき、ＬＥＤ照明器具のコストダウンを図ることができる。
【００１３】
請求項３に記載のＬＥＤ照明器具によれば、ＬＥＤ照明器具に接続される商用電源をＡＣ１００Ｖとしているので、電源回路部分のピーク電圧も１４４Ｖなので、従来の３００Ｖの場合と比較して高電圧に対する対策も簡単となり、ＬＥＤ照明器具自体を小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態における要部回路図である。
【図２】本発明の実施の形態における図１のＣ点での電圧波形を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるコンデンサが充電される場合の等価回路図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるコンデンサが放電される場合の等価回路図である。
【図５】本発明の実施の形態における発光ダイオードの個数の違いによるＬＥＤ回路の両端電圧の違いの説明図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるＬＥＤ照明器具の全体の回路図である。
【図７】本発明の実施の形態における波形を示す動作説明図である。
【図８】本発明の実施の形態における動作説明図である。
【図９】本発明の実施の形態における動作説明図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態における個数を異ならせた発光ダイオードを実装した場合の説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態における実験用の波形を崩した商用電源の波形を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態における比較例との実験結果を示す図である。
【図１３】外乱により崩れた商用電源の波形を示す図である。
【図１４】従来例のＬＥＤ照明器具のちらつきを防止するための回路図である。
【図１５】従来例の図１４に示すＡ点での電圧波形を示す説明図である。
【図１６】従来例の力率を改善した場合の回路図である。
【図１７】従来例の図１６に示すＢ点での電圧波形を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。本発明では、商用電源を全波整流するダイオードブリッジＤＢに出力側には図１６に示すような高電圧を出力するＰＦＣ回路５１を用いずに、また、力率を悪くする図１４に示すような平滑用のコンデンサＣを用いずに構成したものである。
【００１６】
すなわち、商用電源の電圧がＡＣ１００Ｖとした場合、ＡＣ１００ＶをダイオードブリッジＤＢで単に全波整流すると、周知のように、ピーク電圧が１４４Ｖで、半周期ごとに正の電圧波形となり、電圧波形の半周期ごとに電圧値がゼロとなる。
そして、半周期ごとに電圧値がゼロとなる電圧波形にてＬＥＤを駆動するとちらつきが生じる。本発明では、電圧波形の半周期の間の谷間の部分の電圧値を上げて、高力率化とチラツキを防止するために電力蓄積供給回路１０を、図１に示すようにダイオードブリッジＤＢの出力側と、ＬＥＤ回路２０（図６参照）との間に設けたものである。
【００１７】
この電力蓄積供給回路１０は、図１に示すように、第１のダイオードＤ１と、第２のダイオードＤ２と、第３のダイオードＤ３と、第１のコンデンサＣ１及び第２のコンデンサＣ２とで構成されている。
【００１８】
第１のコンデンサＣ１と第１のダイオードＤ１の直列回路がダイオードブリッジＤＢの出力側の両端に並列に接続され、また、第２のダイオードＤ２と第２のコンデンサＣ２との直列回路がダイオードブリッジＤＢの出力側の両端に並列に接続されている。そして、第１のコンデンサＣ１と第１のダイオードＤ１との接続点に第３のダイオードＤ３のアノードが接続され、第２のダイオードＤ２と第２のコンデンサＣ２との接続点に第３のダイオードＤ３のカソードが接続されて電力蓄積供給回路１０が構成されている。
【００１９】
図２は、図１に示すＣ点での電圧波形を示しており、図２に示すアのエリア、つまり、ダイオードブリッジＤＢの出力電圧の頂部、つまり出力電圧が上昇して下降するエリアでは、第１のダイオードＤ１と第２のダイオードＤ２は逆バイアスとなり、また第３のダイオードＤ３は順バイアスとなって、電力蓄積供給回路１０は図３に示すような等価回路となる。
すなわち、第１のコンデンサＣ１、第３のダイオードＤ３及び第２のコンデンサＣ２に電流が流れて、第１のコンデンサＣ１及び第２のコンデンサＣ２は充電される。
【００２０】
次に、図２のイのエリアについて説明する。コンデンサＣ１、Ｃ２に充電された電圧値に入力電圧が等しくなる時点、つまり図２に示すＰ点から低くなると、図４に示すような等価回路となり、コンデンサＣ１、Ｃ２が放電する。このとき、第１のダイオードＤ１及び第２のダイオードＤ２は順バイアスとなり、第３のダイオードＤ３は逆バイアスとなる。
そして、コンデンサＣ１、Ｃ２が放電していき、その両コンデンサＣ１、Ｃ２の電圧値より入力電圧が高くする時点、つまり、Ｑ点で図３に示す等価回路となり、上述したようにコンデンサＣ１、Ｃ２が充電され、これを繰り返す。
【００２１】
ここで、Ｃ点での電圧波形の半周期の間の電圧値が実効値として例えば、約ＤＣ５０Ｖとなるように、コンデンサＣ１、Ｃ２の容量を決定する。
【００２２】
次に、発光ダイオードの配列について説明する。図５に示すように、複数個の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎを直列に接続してＬＥＤ回路２０を構成している。発光ダイオードの順方向降下電圧を、例えば、３Ｖとすると、ＬＥＤ回路２０の両端の電圧Ｖは、Ｖ＝ｎ×３Ｖとなる。
発光ダイオードＬＥＤを１５個直列に接続すると、ＬＥＤ回路２０の両端の電圧Ｖは、４５Ｖ（＝１５×３Ｖ）となり、発光ダイオードＬＥＤを９個直列に接続すると、電圧Ｖは２７Ｖ（＝９×３Ｖ）となる。また、発光ダイオードＬＥＤを６個直列に接続すると、電圧Ｖは１８Ｖ（＝６×３Ｖ）となる。
【００２３】
なお、図５に示す抵抗Ｒは、ＬＥＤ回路２０に流す電流を決める抵抗であり、抵抗Ｒの両端の電圧と、ＬＥＤ回路２０の両端の電圧との合計が、電源電圧であり、電力蓄積供給回路１０から供給される電圧である。
【００２４】
図６はＬＥＤ照明器具の回路図を示しており、図７は、電力蓄積供給回路１０からＬＥＤ回路２０に印加される電圧を示している。
発光ダイオードＬＥＤを１５個直列に接続すると、ＬＥＤ回路２０の両端の電圧は４５Ｖであり、抵抗Ｒの両端の電圧を加えると、４５Ｖより１．５Ｖ程度高くなる。
【００２５】
電力蓄積供給回路１０の出力電圧は、５０Ｖとしており、この電圧値は谷間の電圧値であり、この谷間の電圧値より低い電圧値でＬＥＤ回路２０を使用する。つまり、電力蓄積供給回路１０から出力される最も低い電圧値が５０Ｖなので、ＬＥＤ回路２０の電圧値が５０Ｖより低い電圧値となるように、ＬＥＤ回路２０の発光ダイオードの個数を設定する。
【００２６】
ここでは、商用電源としてＡＣ１００Ｖを用いているので、電力蓄積供給回路１０からの谷間の電圧値である５０Ｖより低い電圧値となるように、ＬＥＤ回路２０の発光ダイオードＬＥＤの個数が決定されるものである。本実施形態では、発光ダイオードＬＥＤの最大個数を１５個とし、それ以下の個数は、例えば、本実施形態では発光ダイオードＬＥＤの個数を９個直列と、６個直列したものを用いている。
【００２７】
図７に示すように、発光ダイオードＬＥＤを１５個直列に接続した場合でも、谷間の電圧値の５０Ｖより低いため、波形が崩れた商用電源が入力された場合でも、発光ダイオードＬＥＤのチラツキを防止することができる。発光ダイオードＬＥＤを１５個直列に接続した場合より、接続個数を少なくした、９個直列、６個直列の場合は、電源電圧は２７Ｖ、１８Ｖなので、発光ダイオードＬＥＤのチラツキは確実に防止することができる。
なお、かなり大きく崩れた波形の商用電源が入力された場合は、発光ダイオードＬＥＤを直列に接続する個数が多いほどＬＥＤ回路２０の電圧値が谷間の電圧値に近づいているので、チラツキは大となる傾向であり、発光ダイオードＬＥＤを直列に接続する個数が少ないほど、ＬＥＤ回路２０の電圧値は、谷間の電圧値から離れているので、影響を受けにくくなりチラツキは小となる傾向である。
【００２８】
また、図６のＡ点での電流は、発光ダイオードＬＥＤを直列に１５個接続した場合は、電流値は小となる傾向であり、また発光ダイオードＬＥＤを直列に６個接続した場合は、電流値は大となる傾向である。
【００２９】
例えば、発光ダイオードＬＥＤを３０個用いる場合で、図８は発光ダイオードＬＥＤを１５個直列に接続した回路を２つ並列に接続した場合である。図９は発光ダイオードＬＥＤを６個直列に接続した回路を５つ並列に接続した場合である。
各回路には１００ｍＡの電流を流すとすると、図８では、直列接続の回路が２つなので、全体としては２００ｍＡの電流でよいが、図９の場合では、直列接続の回路が５つなので、全体としては５００ｍＡの電流が必要となる。なお、消費電力は、図８及び図９とも同じ９Ｗ（ワット）である。
【００３０】
したがって、直列に接続する発光ダイオードＬＥＤの個数を少なくするほど、全体に流す電流を多く必要とし、また、直列に接続する発光ダイオードＬＥＤの個数を多くすると、全体に流す電流は少なくてよい傾向となる。図７に示す左端の矢印はこのことを示している。
【００３１】
図１０は発光ダイオードＬＥＤを実装したプリント基板３０の平面図を示しており、図８（ａ）は発光ダイオードＬＥＤを６個実装した場合を、（ｂ）は発光ダイオードＬＥＤを９個実装した場合を、（ｃ）は発光ダイオードＬＥＤを１５個実装した場合をそれぞれ示している。
【００３２】
本ＬＥＤ照明器具は、例えば間接照明に使用するものであり、直線状に長くて寸法が予め決められている箇所にＬＥＤ照明器具を複数連続して配設するものである。ＬＥＤ照明器具を配設する寸法と、ＬＥＤ照明器具の複数合計した長手方向の寸法とは必ずしも同じではない。
そのため、最後に配設するＬＥＤ照明器具の長さを調整するものとして、発光ダイオードＬＥＤの個数が少ないＬＥＤ照明器具を用いて、長さ調整を行ない全体の寸法を設置寸法に合わせるようにしている。
【００３３】
ここで、従来例と本発明とを実験結果から得られた数値でもって比較する。間接照明用として、長さ１００ｃｍ、発光ダイオードＬＥＤの数を１８０個で構成した場合である。かかる場合、電流が１５５ｍＡ、力率が０．９、消費電力が１４．１Ｗ、効率が８０％であった。
【００３４】
本ＬＥＤ照明器具に図１１に示すような波形が崩れた商用電源を印加した場合、図１２に示すような結果を得た。比較例として、図１６に示す回路を用いている。
図１２は、波形に対するディップの時間（ディップ幅）を、１ｍＳから、１０ｍＳ、３０ｍＳ、０．５Ｓ、そして、１Ｓ（秒）へと変えていき、その場合、チラツキが発生しない場合のディップ深さを示している。
【００３５】
ディップ時間が１ｍＳの場合で、比較例では、ディップ深さが６０Ｖまでチラツキが発生しないが、本発明では、ディップ深さが１００Ｖまでチラツキが発生しない。つまり、比較例と本発明では、ディップ深さの差が４０Ｖあり、比較例では、１００Ｖのディップ深さの商用電源が印加されるとチラツキが生じるが、本発明では同じ条件でもチラツキは発生しない。
以下、ディップ時間が１０ｍＳ、３０ｍＳ、０．５Ｓの場合でも、本発明とはディップ深さの差が、４０Ｖ、１０Ｖ、１０Ｖもあり、チラツキに対して比較例より本発明の方がチラツキの外的要因に対して非常に強いことが分かる。
【００３６】
また、ディップ時間が１Ｓの場合では、比較例では測定不能で、常にチラツキが生じているが、本発明では、ディップ深さが２０Ｖまではチラツキが生じない。
【００３７】
このように本実施形態では、電力蓄積供給回路１０から出力される電圧波形の谷間の電圧値より低い電圧をＬＥＤ回路２０に印加しているので、波形が崩れた商用電源が入力された場合、発光ダイオードＬＥＤのチラツキの発生を少なくすることができる。また、従来のように平滑用コンデンサを用いていないので、力率も高く（０．９）達成することができた。
また、電力蓄積供給回路１０も、３個のダイオードＤ１〜Ｄ３と、２個のコンデンサＣ１、Ｃ２で構成しているので、回路構成自体をシンプルにでき、ＬＥＤ照明器具のコストダウンを図ることができる。
【００３８】
また、ＬＥＤ照明器具に接続される商用電源をＡＣ１００Ｖとした場合、電源回路部分のピーク電圧も１４４Ｖなので、従来の３００Ｖの場合と比較して高電圧に対する対策も簡単となり、ＬＥＤ照明器具自体を小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  電力蓄積供給回路
２０  ＬＥＤ回路
ＬＥＤ  発光ダイオード
Ｄ１  第１のダイオード
Ｄ２  第２のダイオード
Ｄ３  第３のダイオード
Ｃ１  第１のコンデンサ
Ｃ２  第２のコンデンサ
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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