(57)【要約】【課題】多様な電源電圧に対応すると同時に、大容量の電解コンデンサを不要として信頼性と照明装置全体の寿命を向上させ、小型の部品を使用可能とすることにより基板サイズを小型化でき、照明装置全体をコンパクトにすることが出来、コストダウンにも寄与するＬＥＤを用いた照明装置、ＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路及びＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法を提供する。【解決手段】ＬＥＤを用いた照明装置、ＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路及びＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法において、複数のＬＥＤ発光素子と、これを駆動するＬＥＤ駆動回路を備え、該ＬＥＤ駆動回路は安定化回路の構造を持った照明電力制御回路を含み、該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤを用いた照明装置であって、
複数のＬＥＤ発光素子と、これを駆動するＬＥＤ駆動回路を備え、
該ＬＥＤ駆動回路は安定化回路の構造を持った照明電力制御回路を含み、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
ＬＥＤを用いた照明装置。
【請求項２】
該ＬＥＤ駆動回路は安定化回路の構造を持った照明電力制御回路を含み、
該安定化回路は多段構成であって、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
請求項１記載のＬＥＤを用いた照明装置。
【請求項３】
該安定化回路は多段構成であって、
安定化回路が直列、並列及び／又は直列と並列の組み合わせにより構成され、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
請求項１記載のＬＥＤを用いた照明装置。
【請求項４】
該安定化回路の構造を持ったＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路は、
初段の場合には両波整流或いは全波整流された入力の電圧を検出する入力電圧検出回路、可変抵抗回路及びフィードバックループセンサを含んで構成される運用電圧適応型中間電圧制御回路を含んでなり、
多段式安定器構造の場合は、前段の安定化電圧に応じて次段の出力電圧を最適化するようにその中間電圧を動的に制御され、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
請求項１乃至３の何れか一に記載のＬＥＤを用いた照明装置。
【請求項５】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路に含まれる入力電圧検出回路は、
ダイオード、ノイズフィルタ及び分圧抵抗バイアス生成器により構成され、
多段式安定器構造の場合は、前段の安定化電圧に応じて次段の出力電圧を最適化するようにその中間電圧を動的に制御され、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
請求項４記載のＬＥＤを用いた照明装置。
【請求項６】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路に含まれる可変抵抗回路は、
ＦＥＴ等の能動素子により構成され、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
請求項４又は５記載のＬＥＤを用いた照明装置。
【請求項７】
該フィードバックループセンサは、
中間電圧を検出して運用電圧適応型中間電圧制御回路にフィードバックし、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧をその所定の電圧に収束するだけでなく入力電圧に応じて動的に変更することを特徴とする、
請求項４乃至６の何れか一に記載のＬＥＤを用いた照明装置。
【請求項８】
該フィードバックループセンサと該運用電圧適応型中間電圧制御回路は、
並列に接続されていることを特徴とする、
請求項７記載のＬＥＤを用いた照明装置。
【請求項９】
該フィードバックループセンサと該運用電圧適応型中間電圧制御回路は、
直列に接続されていることを特徴とする、
請求項７記載のＬＥＤを用いた照明装置。
【請求項１０】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路により制御される中間電圧は、
昇圧された中間電圧のリップルを含む下限が整流された入力電圧の上限を下回らないように制御されることを特徴とする、
請求項１乃至９の何れか一に記載のＬＥＤを用いた照明装置。
【請求項１１】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路により、リップルを含む中間電圧平均値を制御することにより、
平滑コンデンサを小容量化することを特徴とする、
請求項１乃至１０の何れか一に記載のＬＥＤを用いた照明装置。
【請求項１２】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路により、リップルを含む中間電圧平均値を制御するにあたり、
中間電圧平均値を安定動作可能な範囲の下限近傍に制御することにより、
スイッチング素子の動作損失を減少せしめ、電力変換効率を向上することを特徴とする、
請求項１乃至１１の何れか一に記載のＬＥＤを用いた照明装置。
【請求項１３】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路により、リップルを含む中間電圧平均値を制御するにあたり、
リップルを含む中間電圧の下限値を、前段の入力電圧の上限に対して差分電圧が小さくなるように制御することにより、
スイッチング素子の動作損失を減少せしめ、電力変換効率を向上することを特徴とする、
請求項１２記載のＬＥＤを用いた照明装置。
【請求項１４】
ＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路であって、
複数のＬＥＤ発光素子と、これを駆動するＬＥＤ駆動回路を備え、
該ＬＥＤ駆動回路は安定化回路の構造を持った照明電力制御回路を含み、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
ＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路。
【請求項１５】
該ＬＥＤ駆動回路は安定化回路の構造を持った照明電力制御回路を含み、
該安定化回路は多段構成であって、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
請求項１４記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路。
【請求項１６】
該安定化回路は多段構成であって、
安定化回路が直列、並列及び／又は直列と並列の組み合わせにより構成され、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
請求項１４記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路。
【請求項１７】
該安定化回路の構造を持ったＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路は、
初段の場合には両波整流或いは全波整流された入力の電圧を検出する入力電圧検出回路、可変抵抗回路及びフィードバックループセンサを含んで構成される運用電圧適応型中間電圧制御回路を含んでなり、
多段式安定器構造の場合は、前段の安定化電圧に応じて次段の出力電圧を最適化するようにその中間電圧を動的に制御され、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
請求項１４乃至１６の何れか一に記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路。
【請求項１８】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路に含まれる入力電圧検出回路は、
ダイオード、ノイズフィルタ及び分圧抵抗バイアス生成器により構成され、
多段式安定器構造の場合は、前段の安定化電圧に応じて次段の出力電圧を最適化するようにその中間電圧を動的に制御され、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
請求項１７記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路。
【請求項１９】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路に含まれる可変抵抗回路は、
ＦＥＴ等の能動素子により構成され、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
請求項１７又は１８記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路。
【請求項２０】
該フィードバックループセンサは、
中間電圧を検出して運用電圧適応型中間電圧制御回路にフィードバックし、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧をその所定の電圧に収束するだけでなく入力電圧に応じて動的に変更することを特徴とする、
請求項１７乃至１９の何れか一に記載のＬＥＤを用いた照明装置。
【請求項２１】
該フィードバックループセンサと該運用電圧適応型中間電圧制御回路は、
並列に接続されていることを特徴とする、
請求項２０記載のＬＥＤを用いた照明装置。
【請求項２２】
該フィードバックループセンサと該運用電圧適応型中間電圧制御回路は、
直列に接続されていることを特徴とする、
請求項２０記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路。
【請求項２３】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路により制御される中間電圧は、
昇圧された中間電圧のリップルを含む下限が整流された入力電圧の上限を下回らないように制御されることを特徴とする、
請求項１４乃至２２の何れか一に記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路。
【請求項２４】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路により、リップルを含む中間電圧平均値を制御することにより、
平滑コンデンサを小容量化することを特徴とする、
請求項１４乃至２３の何れか一に記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路。
【請求項２５】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路により、リップルを含む中間電圧平均値を制御するにあたり、
中間電圧平均値を安定動作可能な範囲の下限近傍に制御することにより、
スイッチング素子の動作損失を減少せしめ、電力変換効率を向上することを特徴とする、
請求項１４乃至２４の何れか一に記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路。
【請求項２６】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路により、リップルを含む中間電圧平均値を制御するにあたり、
リップルを含む中間電圧の下限値を、前段の入力電圧の上限に対して差分電圧が小さくなるように制御することにより、
スイッチング素子の動作損失を減少せしめ、電力変換効率を向上することを特徴とする、
請求項２５記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路。
【請求項２７】
ＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法であって、
複数のＬＥＤ発光素子と、これを駆動するＬＥＤ駆動回路を備え、
該ＬＥＤ駆動回路は安定化回路の構造を持った照明電力制御回路を含み、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
ＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法。
【請求項２８】
該ＬＥＤ駆動回路は安定化回路の構造を持った照明電力制御回路を含み、
該安定化回路は多段構成であって、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
請求項２７記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法。
【請求項２９】
該安定化回路は多段構成であって、
安定化回路が直列、並列及び／又は直列と並列の組み合わせにより構成され、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
請求項２７記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法。
【請求項３０】
該安定化回路の構造を持ったＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路は、
初段の場合には両波整流或いは全波整流された入力の電圧を検出する入力電圧検出回路、可変抵抗回路及びフィードバックループセンサを含んで構成される運用電圧適応型中間電圧制御回路を含んでなり、
多段式安定器構造の場合は、前段の安定化電圧に応じて次段の出力電圧を最適化するようにその中間電圧を動的に制御され、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
請求項２７乃至２９の何れか一に記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法。
【請求項３１】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路に含まれる入力電圧検出回路は、
ダイオード、ノイズフィルタ及び分圧抵抗バイアス生成器により構成され、
多段式安定器構造の場合は、前段の安定化電圧に応じて次段の出力電圧を最適化するようにその中間電圧を動的に制御され、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
請求項３０記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法。
【請求項３２】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路に含まれる可変抵抗回路は、
ＦＥＴ等の能動素子により構成され、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする、
請求項３０又は３１記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法。
【請求項３３】
該フィードバックループセンサは、
中間電圧を検出して運用電圧適応型中間電圧制御回路にフィードバックし、
該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧をその所定の電圧に収束するだけでなく入力電圧に応じて動的に変更することを特徴とする、
請求項３０乃至３２の何れか一に記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法。
【請求項３４】
該フィードバックループセンサと該運用電圧適応型中間電圧制御回路は、
並列に接続されていることを特徴とする、
請求項３３記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法。
【請求項３５】
該フィードバックループセンサと該運用電圧適応型中間電圧制御回路は、
直列に接続されていることを特徴とする、
請求項３３記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法。
【請求項３６】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路により制御される中間電圧は、
昇圧された中間電圧のリップルを含む下限が整流された入力電圧の上限を下回らないように制御されることを特徴とする、
請求項２７乃至３５の何れか一に記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法。
【請求項３７】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路により、リップルを含む中間電圧平均値を制御することにより、
平滑コンデンサを小容量化することを特徴とする、
請求項２７乃至３６の何れか一に記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法。
【請求項３８】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路により、リップルを含む中間電圧平均値を制御するにあたり、
中間電圧平均値を安定動作可能な範囲の下限近傍に制御することにより、
スイッチング素子の動作損失を減少せしめ、電力変換効率を向上することを特徴とする、
請求項２７乃至３７の何れか一に記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法。
【請求項３９】
該運用電圧適応型中間電圧制御回路により、リップルを含む中間電圧平均値を制御するにあたり、
リップルを含む中間電圧の下限値を、前段の入力電圧の上限に対して差分電圧が小さくなるように制御することにより、
スイッチング素子の動作損失を減少せしめ、電力変換効率を向上することを特徴とする、
請求項３８記載のＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤを用いた照明装置、ＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路及びＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ素子、以下単にＬＥＤとも称する）を使用した照明装置は、蛍光灯や白熱電球といった従来の照明器具に比べ、長寿命かつ低消費電力であるという特徴を有しており、環境への配慮に優れた次世代の照明機器として期待されている。
【０００３】
交流電源を全波整流した場合、一方の極性（例えばプラス側）に他方の極性（マイナス側）半波が折り返した連続する脈流波形となる。一般的には、かかる脈流波形が用いられる。
【０００４】
ＬＥＤには点灯のための所定の電圧（点灯電圧）及び所定の電流（点灯電流）があり、これらの条件を満たす電流・電圧を印加する必要がある。したがって、脈流波形を平滑して所定の電圧にする交流直流変換が必要である。
【０００５】
一般のＬＥＤ照明装置に於いては上記の脈動波形を直流に出来るだけ近づけかつ、商用電源の休止期間においても常時点灯できるように、電力の蓄積をするコンデンサを備えるＬＥＤ駆動回路を用い、その一定した直流電圧によりＬＥＤの明滅が無く常時発光する波形にてＬＥＤ素子を駆動することが主流である。しかし、この直流化回路に於いては良好な安定性と、途切れのない発光を実現するために寿命の短い化学的な反応を利用した大容量のコンデンサを必要とするためコストアップと信頼性の低下に繋がることが問題となっていた。
【０００６】
直流駆動方式は、交流を平滑直流電圧に一旦変換し、ＬＥＤを所定レベルの直流にて駆動させるものである。交流電源を直流化するために用いる交直変換回路、所謂インバータ回路でのスイッチング動作をするような電源回路は素子数も多く、回路が複雑になり、コスト高となっている。また、この場合の整流回路には電解コンデンサなどの大容量のコンデンサや変圧器（トランス）を必要とするこのような電気部品は、半導体技術によって製造されるＬＥＤ素子自身と比べて寿命が短く、長寿命の照明手段であることを特徴とするＬＥＤとの組み合わせは好ましくない。
【０００７】
ＬＥＤの駆動に関する従来技術を開示したものとして、例えば、特許文献１では、ＬＥＤの発光駆動に際して定電流駆動回路で生じる消費電力を抑制・低減し、定電流駆動回路の安定・正常な動作を実現すべく、ＬＥＤアレイと、ＬＥＤドライバＩＣと、ＤＣーＤＣコンバータと、分圧抵抗からなる第１のフィードバック回路と、コントローラおよび第２のフィードバック回路とを有するヘッドルーム電圧監視回路とを備え、第２のフィードバック回路は、ＬＥＤドライバＩＣの電流端子にそれぞれ得られるヘッドルーム電圧をＤＣーＤＣコンバータにフィードバックする形態が提案されている。かかる提案においては、定電流制御を、電流監視抵抗の電圧を観察して、それが基準電圧になるようにフィードバックすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９ー２８３５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
交流電源を直流化するために用いる交直変換回路、所謂インバータ回路でのスイッチング動作をする電源回路に於いては、安定化回路の構造を持った照明電力制御回路を含むことが有効であり、ここでは商用電源から両波整流或いは全波整流した入力電圧を一度相対的に高電圧に昇圧するとともにコンデンサによりリップルを低減し、その後電圧を降圧することにより直流に出来るだけ近づける構成を取る。
【００１０】
しかしここで、昇圧された電圧と入力電圧の関係に於いて入力電圧は出力電圧以下である必要があり、リップルを含んだ昇圧後の中間電圧の下端電圧と入力電圧の上端に逆転が起こると仮想短絡が生じて回路破損等の問題を引き起こす。このため、一般には昇圧後の中間電圧を装置がサポートする最大の入力電圧に対して十分にマージンを有する高電圧範囲に設定することが行われている。
【００１１】
また、リップルを含んだ昇圧後の中間電圧の下端が問題となることから、リップルを低減してマージンを稼ぐため容量の大きいコンデンサを用いる設計となる。ここで、用いられるコンデンサとしては電解コンデンサ、フィルムコンデンサ等が用いられるが、容量の大きなフィルムコンデンサは非常に高価であり、通常は電解コンデンサを用いざるを得ない。
【００１２】
しかし、電解コンデンサはＬＥＤ本体の持つ寿命に対して寿命が短く、ＬＥＤ照明システムの本来持ちうる寿命（ポテンシャル）を、損なう結果となっている。現今、ＬＥＤ照明装置が短期間で故障してしまい、公称寿命が満たされていないという問題の原因の一端はここに存在する。
【００１３】
さらに、前記のマージンを十分に確保するためには昇圧された電圧を十分に高く設定する必要がある。ここで、入力電源の電圧は使用される国や地域、電源の種類などにより多様である。我が国の国内においても家庭用の電源は１００Ｖであるが、動力電源では２００ Ｖ以上の電圧となる。これら多様な電圧に対応するためには昇圧された電圧をさらに高く設定する必要が生じ、回路部品への負荷が増大して信頼性を損ねたり、回路部品からの熱損失が増加して回路効率が低下する、といった課題が生じていた。
【００１４】
本発明は、これらの課題を解決し、簡便な構成で安定した発光が得られ、低コストで製造可能であり且つ長期信頼性が向上するとともに、低消費電力を実現するＬＥＤを用いた照明装置及びＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路を提供せんとするものである。ここで、特許文献１では電圧の目標範囲をバンドギャップ基準電圧に対してヘッドルームとし、電流監視抵抗の電圧を観察して、それが基準電圧になるようにフィードバックするという形態が示されているが、本発明はDC―DCコンバータの制約条件に対しての余裕電圧を動的に制御するものであって、本質的にその思想や制御対象が異なる。
【００１５】
本発明は、多様な電源電圧に対応すると同時に、大容量の電解コンデンサを不要として信頼性と照明装置全体の寿命を向上させ、小型の部品を使用可能とすることにより基板サイズを小型化でき、照明装置全体をコンパクトにすることが出来、コストダウンにも寄与するＬＥＤを用いた照明装置、ＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路及びＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、ＬＥＤを用いた照明装置、ＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路及びＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法であって、複数のＬＥＤ発光素子と、これを駆動するＬＥＤ駆動回路を備え、該ＬＥＤ駆動回路は安定化回路の構造を持った照明電力制御回路を含み、該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、該ＬＥＤ駆動回路は安定化回路の構造を持った照明電力制御回路を含み、該安定化回路は多段構成であって、該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、該安定化回路が多段構成であって、安定化回路が直列、並列及び／又は直列と並列の組み合わせにより構成され、該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、該安定化回路の構造を持ったＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路が、初段の場合には両波整流或いは全波整流された入力の電圧を検出する入力電圧検出回路、可変抵抗回路及びフィードバックループセンサを含んで構成される運用電圧適応型中間電圧制御回路を含んでなり、多段式安定器構造の場合は、前段の安定化電圧に応じて次段の出力電圧を最適化するようにその中間電圧を動的に制御され、該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、該運用電圧適応型中間電圧制御回路に含まれる入力電圧検出回路が、ダイオード、ノイズフィルタ及び分圧抵抗バイアス生成器により構成され、多段式安定器構造の場合は、前段の安定化電圧に応じて次段の出力電圧を最適化するようにその中間電圧を動的に制御され、該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、該運用電圧適応型中間電圧制御回路に含まれる可変抵抗回路が、ＦＥＴ等の能動素子により構成され、該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が入力電圧に応じて動的に変更されることを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、該フィードバックループセンサが、中間電圧を検出して運用電圧適応型中間電圧制御回路にフィードバックし、該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧をその所定の電圧に収束するだけでなく入力電圧に応じて動的に変更することを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、該フィードバックループセンサと該運用電圧適応型中間電圧制御回路が、並列又は直列に接続されていることを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、該運用電圧適応型中間電圧制御回路により制御される中間電圧が、昇圧された中間電圧のリップルを含む下限が整流された入力電圧の上限を下回らないように制御されることを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、該運用電圧適応型中間電圧制御回路により、リップルを含む中間電圧平均値を制御するにあたり、 中間電圧平均値を安定動作可能な範囲の下限近傍に制御することにより、スイッチング素子の動作損失を減少せしめ、電力変換効率を向上することを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、運用電圧適応型中間電圧制御回路により、リップルを含む中間電圧平均値を制御するにあたり、リップルを含む中間電圧の下限値を、前段の入力電圧の上限に対して差分電圧が小さくなるように制御することにより、スイッチング素子の動作損失を減少せしめ、電力変換効率を向上することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るＬＥＤを用いた照明装置、ＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路及びＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法は、多様な電源電圧に対応すると同時に、大容量の電解コンデンサを不要として信頼性と照明装置全体の寿命を向上させ、小型の部品を使用可能とすることにより基板サイズを小型化でき、照明装置全体をコンパクトにすることが出来、コストダウンにも寄与するＬＥＤを用いた照明装置、ＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路及びＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明に係るＬＥＤを用いた照明装置、ＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路及びＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法の機能を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係るＬＥＤを用いた照明装置、ＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路及びＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本発明に係るＬＥＤを用いた照明装置、ＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路及びＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法の機能を説明するための概念図である。電源入力１は一般的には商用電源であるが、本発明に係る回路を用いれば広範囲の入力電圧に対応することが可能であり、一例として５０Ｖ乃至２５０Ｖの入力電圧範囲に対応できる。
【００３１】
入力は両波整流或いは全波整流されたのちに初段の高電圧変換回路２に入力される。ここで、図示された高電圧変換回路２は安定化回路の構造を持った照明電力制御回路の一部であって、安定化回路を構成する。ここで、本発明に於いては安定化回路が多段構成であってもよく、安定化回路が多段構成であって安定化回路が直列、並列及び／又は直列と並列の組み合わせにより構成されていてもよい。本発明に於いては、ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更される。
【００３２】
本発明に於いては、安定化回路の構造を持ったＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路が、初段の場合には両波整流或いは全波整流された入力の電圧を検出する入力電圧検出回路、可変抵抗回路及びフィードバックループセンサ４を含んで構成される運用電圧適応型中間電圧制御回路３を含んでなり、多段式安定器構造の場合は、前段の安定化電圧に応じて次段の出力電圧を最適化するようにその中間電圧を動的に制御され、該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が入力電圧に応じて動的に変更される。
【００３３】
なお本実施例に於いては安定器が２段の構成を示しているが、本発明は係る構成に限定されるものではなく、１段のみの安定器の構成、或いは多段の構成であって安定器が直列、並列及び／又は直列と並列の組み合わせにより構成されてもよい。
【００３４】
また本発明に於いては、運用電圧適応型中間電圧制御回路３に含まれる入力電圧検出回路が、ダイオード、ノイズフィルタ及び分圧抵抗バイアス生成器により構成され、多段式安定器構造の場合は、前段の安定化電圧に応じて次段の出力電圧を最適化するようにその中間電圧を動的に制御され、該ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が前段の入力電圧に応じて動的に変更される。
【００３５】
また本発明に於いては、運用電圧適応型中間電圧制御回路３に含まれる可変抵抗回路が、ＦＥＴ等の能動素子により構成され、ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧が入力電圧に応じて動的に変更されることが望ましい。さらに、フィードバックループセンサが、中間電圧を検出して運用電圧適応型中間電圧制御回路にフィードバックし、ＬＥＤ駆動回路に含まれる照明電力制御回路の中間電圧をその所定の電圧に収束するだけでなく入力電圧に応じて動的に変更することが望ましい。
【００３６】
また本発明に於いては、フィードバックループセンサ４と運用電圧適応型中間電圧制御回路３が、並列又は直列に接続されていてよい。本実施例に於いてはフィードバックループセンサ４と運用電圧適応型中間電圧制御回路３が直列に接続されるようにしたが、本発明は係る構成に限定されるものではない。
【００３７】
また本発明に於いては、運用電圧適応型中間電圧制御回路により制御される中間電圧が、昇圧された中間電圧のリップルを含む下限が整流された入力電圧の上限を下回らないように制御される。さらに、運用電圧適応型中間電圧制御回路により、リップルを含む中間電圧平均値を制御するにあたり、 中間電圧平均値を安定動作可能な範囲の下限近傍に制御することにより、スイッチング素子の動作損失を減少せしめ、電力変換効率を向上することができた。
【００３８】
さらに、運用電圧適応型中間電圧制御回路により、リップルを含む中間電圧平均値を制御するにあたり、リップルを含む中間電圧の下限値を、前段の入力電圧の上限に対して差分電圧が小さくなるように制御することにより、スイッチング素子の動作損失を減少せしめ、電力変換効率を向上することができる。
【００３９】
交流電源を直流化するために用いる交直変換回路、所謂インバータ回路でのスイッチング動作をする電源回路に於いては、安定化回路の構造を持った照明電力制御回路を含むことが有効であり、ここでは商用電源から両波整流或いは全波整流した入力電圧を一度相対的に高電圧に昇圧するとともにコンデンサによりリップルを低減し、その後電圧を降圧することにより直流に出来るだけ近づける構成を取る。
【００４０】
しかしここで、昇圧された電圧と入力電圧の関係に於いて入力電圧は出力電圧以下である必要があり、リップルを含んだ昇圧後の中間電圧の下端電圧と入力電圧の上端に逆転が起こると仮想短絡が生じて回路破損等の問題を引き起こす。このため、一般には昇圧後の中間電圧を装置がサポートする最大の入力電圧に対して十分にマージンを有する高電圧範囲に制御することが行われている。
【００４１】
また、リップルを含んだ昇圧後の中間電圧の下端が問題となることから、リップルを低減してマージンを稼ぐため容量の大きいコンデンサを用いる設計となる。ここで、用いられるコンデンサとしては電解コンデンサ、フィルムコンデンサ等が用いられるが、容量の大きなフィルムコンデンサは非常に高価であり、通常は電解コンデンサを用いざるを得ない。
【００４２】
しかし、電解コンデンサはＬＥＤ本体の持つ寿命に対して寿命が短く、ＬＥＤ照明システムの本来持ちうる寿命（ポテンシャル）を損なう結果となっている。現今、ＬＥＤ照明装置が短期間で故障してしまい、公称寿命が満たされていないという問題の原因の一端はここに存在する。
【００４３】
さらに、前記のマージンを十分に確保するためには昇圧された電圧を十分に高く設定する必要がある。ここで、入力電源の電圧は使用される国や地域、電源の種類などにより多様である。我が国の国内においても家庭用の電源は１００Ｖであるが、動力電源では２００ Ｖ以上の電圧となる。これら多様な電圧に対応するためには昇圧された電圧をさらに高く設定する必要が生じ、回路部品への負荷が増大して信頼性を損ねたり、回路部品からの熱損失が増加して回路効率が低下する、といった課題が生じていた。
【００４４】
本発明は、これらの課題を解決し、簡便な構成で安定した発光が得られ、低コストで製造可能であり且つ長期信頼性が向上するとともに、低消費電力を実現するＬＥＤを用いた照明装置及びＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路を実現することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係るＬＥＤを用いた照明装置、ＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路及びＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法は、多様な電源電圧に対応すると同時に、大容量の電解コンデンサを不要として信頼性と照明装置全体の寿命を向上させ、小型の部品を使用可能とすることにより基板サイズを小型化でき、照明装置全体をコンパクトにすることが出来、コストダウンにも寄与するＬＥＤを用いた照明装置、ＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路及びＬＥＤを用いた照明装置の駆動方法を提供出来、以って産業上の利用可能性は大であるといえる。
【符号の説明】
【００４６】
１    電源入力
２    高電圧変換回路
３    運用電圧適応型中間電圧制御回路
４    フィードバックループセンサ
【図１】
2017216188.tif 000003