ＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ点灯装置の制御方法
【課題】スイッチング電源及び大容量のコンデンサを用いることなく、フリッカを減少させるか無くす。
【解決手段】ＬＥＤ点灯装置は、交流電圧を整流して第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２間から整流電圧Ｖｒを出力する第１の整流素子Ｂ１と、第１端子に一端が接続されたＬＥＤ素子１１と、ＬＥＤ素子に流れる電流を制御する電流制御部１２と、第１端子と第２端子との間に接続された第１の容量素子Ｃ１と、第１端子と第２端子との間で第１の容量素子に直列接続され、電流が流れる方向を制限可能な電流方向制限部１３と、制御部１４と、を備える。制御部は、整流電圧が第１の容量素子の両端の充電電圧Ｖｃより高くなった時に、電流が流れる方向を第１端子から第２端子の方向に制限するように電流方向制限部を制御すると共に、整流電圧が充電電圧以下になり且つＬＥＤ素子に流れる電流が所定値未満になった時に、電流が流れる方向の制限を解除するように制御する。
【解決手段】ＬＥＤ点灯装置は、交流電圧を整流して第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２間から整流電圧Ｖｒを出力する第１の整流素子Ｂ１と、第１端子に一端が接続されたＬＥＤ素子１１と、ＬＥＤ素子に流れる電流を制御する電流制御部１２と、第１端子と第２端子との間に接続された第１の容量素子Ｃ１と、第１端子と第２端子との間で第１の容量素子に直列接続され、電流が流れる方向を制限可能な電流方向制限部１３と、制御部１４と、を備える。制御部は、整流電圧が第１の容量素子の両端の充電電圧Ｖｃより高くなった時に、電流が流れる方向を第１端子から第２端子の方向に制限するように電流方向制限部を制御すると共に、整流電圧が充電電圧以下になり且つＬＥＤ素子に流れる電流が所定値未満になった時に、電流が流れる方向の制限を解除するように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明等に用いられるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ点灯装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の照明用のＬＥＤ電球（ＬＥＤ点灯装置）は、交流電源から供給された交流電圧を直流電圧に変換するスイッチング電源を備え、変換された直流電圧を、直列接続された複数のＬＥＤで構成されたＬＥＤ素子に供給している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、スイッチング電源は高価である。また、スイッチング電源は電解コンデンサを有しているが、電解コンデンサは耐熱性が低く且つ寿命がＬＥＤ素子より短い。従って、電解コンデンサの寿命がＬＥＤ電球の寿命を決定している。さらには、スイッチング電源はノイズ対策も必要であるが、ＬＥＤ電球の限られたスペースで行うことは容易ではない。
【０００４】
一方、スイッチング電源を用いない安価なＬＥＤ電球が知られている。このＬＥＤ電球は、交流電源から供給された交流電圧を整流素子（ブリッジダイオード）で全波整流して、整流された整流電圧をＬＥＤ素子に加えることで、ＬＥＤ素子を点灯させる。また、電流制御部が、ＬＥＤ素子に流れる電流を一定電流に制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２８７４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したスイッチング電源を用いないＬＥＤ電球において、Ｎ個のＬＥＤを点灯させるには順方向電圧Ｖｆ×Ｎ以上の電圧が必要である。整流電圧は、例えば、０Ｖから１４０Ｖの間で周期的に変化するため、ＬＥＤ素子が点灯する期間（つまり、ＬＥＤ素子が導通する導通幅）は、整流電圧がＶｆ×Ｎ以上になっている期間に限られる。この導通幅は、整流電圧の最大値やＮ等に依存するが、例えば、交流電圧が供給されている期間の５０％程度である。即ち、ＬＥＤ素子が点灯と消灯を交互に繰り返すフリッカ（ちらつき）とよばれる現象が生じる。フリッカは、スイッチング電源を用いるＬＥＤ電球には現れない。このフリッカは、ＬＥＤ電球の使用者に悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００７】
このようなＬＥＤ電球において、図６に示すように、整流素子Ｂ１の出力端子間に例えば約１．５μＦのコンデンサＣ１を接続することで、フリッカを減少させることができる。しかし、フリッカを無くすことはできない。つまり、図７に示すように、ＬＥＤ素子１１に流れる電流は、交流電圧が供給されている期間の約１５％程度の期間、一定電流以下になるので、この期間でＬＥＤ素子１１は消灯する。即ち、導通幅は約８５％である。
【０００８】
このコンデンサを４〜５μＦの大容量のものにすることで、フリッカを無くすことができる。しかしながら、このような４〜５μＦの大容量のコンデンサは大型であるため、ＬＥＤ電球のケースに収まらないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、スイッチング電源および大容量のコンデンサを用いることなく、フリッカを減少させることができるか無くすことができるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ点灯装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係る実施例に従ったＬＥＤ点灯装置は、
交流電源から供給された交流電圧を整流して第１端子及び第２端子間から整流電圧を出力する第１の整流素子と、
前記第１端子に一端が接続されたＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子の他端と前記第２端子との間に接続され、前記ＬＥＤ素子に流れる電流を制御する電流制御部と、
前記第１端子と前記第２端子との間に接続された第１の容量素子と、
前記第１端子と前記第２端子との間で前記第１の容量素子に直列接続され、電流が流れる方向を制限可能な電流方向制限部と、
前記電流方向制限部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記整流電圧が前記第１の容量素子の両端の充電電圧より高くなった時に、電流が流れる方向を前記第１端子から前記第２端子の方向に制限するように前記電流方向制限部を制御すると共に、
前記整流電圧が前記充電電圧以下になり、且つ、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が所定値未満になった時に、電流が流れる方向の制限を解除するように前記電流方向制限部を制御する
ことを特徴とする。
【００１１】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記電流方向制限部は、
前記第１端子と前記第２端子との間で前記第１の容量素子に直列接続され、前記第１端子から前記第２端子の向きに電流を流す第２の整流素子と、
前記第２の整流素子に並列接続されたスイッチ素子と、を有し、
前記制御部は、
前記整流電圧が前記充電電圧より高くなった時に、前記スイッチ素子をオフに制御すると共に、
前記整流電圧が前記充電電圧以下になり、且つ、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が前記所定値未満になった時に、前記スイッチ素子をオンに制御してもよい。
【００１２】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記電流方向制限部は、
前記第２の整流素子の両端間で前記スイッチ素子に直列接続され、前記スイッチ素子のオン時に前記第２端子から前記第１端子の向きに電流を流す、第３の整流素子を有してもよい。
【００１３】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記第２の整流素子は、前記第１端子にアノードが接続され、前記第１の容量素子の一端にカソードが接続され、
前記第１の容量素子の他端は、前記第２端子に接続され、
前記第３の整流素子は、前記第１端子にカソードが接続され、
前記スイッチ素子は、前記第３の整流素子のアノードに一端が接続され、前記第２の整流素子のカソードに他端が接続されていてもよい。
【００１４】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記制御部は、
前記ＬＥＤ素子に流れる電流が前記所定値未満になった時にセット信号を生成するセット信号生成回路と、
前記整流電圧が前記充電電圧より高い期間にリセット信号を生成するリセット信号生成回路と、
前記セット信号が入力された時に前記スイッチ素子をオンに制御して、前記リセット信号が入力された時に前記セット信号に拘らず前記スイッチ素子をオフに制御するセットリセット回路と、を有してもよい。
【００１５】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記電流制御部は、
前記ＬＥＤ素子の他端に一端が接続された電流制御トランジスタと、
前記電流制御トランジスタの他端と前記第２端子との間に接続された電流検出抵抗と、
前記電流制御トランジスタの制御端子に基準電圧を供給する基準電圧回路と、を有し、
前記制御部は、前記電流検出抵抗の電圧に基づいて、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が前記所定値未満になったことを判定してもよい。
【００１６】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記基準電圧回路は、
前記第１端子に一端が接続された第１抵抗と、
前記第１抵抗の他端に一端が接続され、前記第２端子に他端が接続され、前記一端及び前記他端間に前記基準電圧を生成する基準電圧生成素子と、を含んでもよい。
【００１７】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記セット信号生成回路は、
前記電流制御トランジスタの他端にアノードが接続された第４の整流素子と、
前記第４の整流素子のカソードと前記第２端子との間に接続された第２の容量素子と、
前記電流制御トランジスタの他端にベースが接続され、前記第４の整流素子のカソードにエミッタが接続され、コレクタから前記セット信号を出力する、ＰＮＰ型トランジスタと、を含んでもよい。
【００１８】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記セットリセット回路は、
前記リセット信号がベースに供給され、前記第４の整流素子のカソードにコレクタが接続され、前記第２端子にエミッタが接続された、第１のＮＰＮ型トランジスタと、
前記第４の整流素子のカソードにアノードが接続され、前記セット信号が制御端子に供給される、サイリスタと、
前記サイリスタのアノード及びカソード間が導通状態の時に前記スイッチ素子をオンに制御して、非導通状態の時に前記スイッチ素子をオフに制御する、スイッチ素子制御回路と、を含んでもよい。
【００１９】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記スイッチ素子は、ソースが前記第２の整流素子のカソードに接続され、ドレインが前記第３の整流素子のアノードに接続されたＰ型ＭＯＳトランジスタから構成されていてもよい。
【００２０】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記電流方向制限部は、
前記Ｐ型ＭＯＳトランジスタのゲートとソースとの間に接続された第１の電圧制限素子を有してもよい。
【００２１】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記電流方向制限部は、
前記Ｐ型ＭＯＳトランジスタのゲートとソースとの間に接続された第２抵抗を有してもよい。
【００２２】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記スイッチ素子制御回路は、
前記サイリスタのアノード及びカソード間が導通状態の時にハイレベルの制御信号を出力して、非導通状態の時にローレベルの前記制御信号を出力する制御信号出力回路と、
前記Ｐ型ＭＯＳトランジスタのゲートにドレインが接続され、前記第２端子にソースが接続され、前記制御信号がゲートに供給されるＮ型ＭＯＳトランジスタと、を含んでもよい。
【００２３】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記スイッチ素子制御回路は、
前記Ｎ型ＭＯＳトランジスタのゲートとソースとの間に接続された第２の電圧制限素子を含んでもよい。
【００２４】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記制御信号出力回路は、
前記サイリスタのカソードにベースが接続され、前記第２端子にエミッタが接続された第２のＮＰＮ型トランジスタと、
前記第２のＮＰＮ型トランジスタのベースと前記第２端子との間に接続された第３抵抗と、
前記第２のＮＰＮ型トランジスタのコレクタと前記第１端子との間に接続された第４抵抗と、
前記第２のＮＰＮ型トランジスタのコレクタにベースが接続され、前記第２端子にエミッタが接続され、前記制御信号をコレクタから出力する第３のＮＰＮ型トランジスタと、
前記第３のＮＰＮ型トランジスタのコレクタと前記第１端子との間に接続された第５抵抗と、を含んでもよい。
【００２５】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記リセット信号生成回路は、前記第１端子に非反転入力端子が接続され、前記第１の容量素子と前記第２の整流素子との間に反転入力端子が接続され、出力端子から前記リセット信号を出力する増幅器を含んでもよい。
【００２６】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記リセット信号生成回路は、
前記第１端子と前記増幅器の前記非反転入力端子との間に接続された第６抵抗と、
前記増幅器の前記非反転入力端子と前記第２端子との間に接続された第７抵抗と、
前記第１の容量素子及び前記第２の整流素子間と、前記増幅器の前記反転入力端子との間に接続された第８抵抗と、
前記増幅器の前記反転入力端子と前記第２端子との間に接続された第９抵抗と、を含んでもよい。
【００２７】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記第１の容量素子の両端に並列接続された放電抵抗を備えてもよい。
【００２８】
本発明の一態様に係る実施例に従ったＬＥＤ点灯装置の制御方法は、
交流電源から供給された交流電圧を整流して第１端子及び第２端子間から整流電圧を出力する第１の整流素子と、
前記第１端子に一端が接続されたＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子の他端と前記第２端子との間に接続され、前記ＬＥＤ素子に流れる電流を制御する電流制御部と、
前記第１端子と前記第２端子との間に接続された第１の容量素子と、
前記第１端子と前記第２端子との間で前記第１の容量素子に直列接続され、電流が流れる方向を制限可能な電流方向制限部と、
前記電流方向制限部を制御する制御部と、を備えるＬＥＤ点灯装置の制御方法であって、
前記制御部により、
前記整流電圧が前記第１の容量素子の両端の充電電圧より高くなった時に、電流が流れる方向を前記第１端子から前記第２端子の方向に制限するように前記電流方向制限部を制御すると共に、
前記整流電圧が前記充電電圧以下になり、且つ、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が所定値未満になった時に、電流が流れる方向の制限を解除するように前記電流方向制限部を制御する
ことを特徴とする。
【００２９】
上記ＬＥＤ点灯装置の制御方法において、
前記電流方向制限部は、
前記第１端子と前記第２端子との間で前記第１の容量素子に直列接続され、前記第１端子から前記第２端子の向きに電流を流す第２の整流素子と、
前記第２の整流素子に並列接続されたスイッチ素子と、を有し、
前記制御部により、
前記整流電圧が前記充電電圧より高くなった時に、前記スイッチ素子をオフに制御すると共に、
前記整流電圧が前記充電電圧以下になり、且つ、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が前記所定値未満になった時に、前記スイッチ素子をオンに制御してもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の一態様に係るＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ点灯装置の制御方法によれば、供給された交流電圧を整流する第１の整流素子の第１端子と第２端子との間に第１の容量素子及び電流方向制限部を直列接続している。その上で、第１の整流素子からの整流電圧が第１の容量素子の両端の充電電圧より高くなった時に、電流が流れる方向を第１端子から第２端子の方向に制限するように電流方向制限部を制御している。これにより、整流電圧が最大値まで増加している間、整流電圧で第１の容量素子を充電できる。
【００３１】
また、整流電圧が低下して充電電圧以下になり、且つ、ＬＥＤ素子に流れる電流が所定値未満になった時、電流が流れる方向の制限を解除するように電流方向制限部を制御している。これにより、整流電圧が最大値から低下しても、ＬＥＤ素子の電流が減少するまでは、電流方向制限部は電流が流れる方向を制限しているので、第１の容量素子の充電電圧はほぼ整流電圧の最大値を保持できる。そして、ＬＥＤ素子の電流が減少したタイミングで、低下した整流電圧よりも高い充電電圧を、第１の容量素子からＬＥＤ素子に供給できる。従って、ＬＥＤ素子の電流が減少したタイミングで、充電電圧によってその電流を所定値以上に戻して、ＬＥＤ素子を点灯させ続けることができる。
【００３２】
このように、第１の容量素子に充電された電荷を必要なタイミングまで放電しないようにしているため、小容量の第１の容量素子でもＬＥＤ素子に効率的に電荷を供給できる。すなわち、スイッチング電源および大容量のコンデンサを用いることなく、フリッカを減少させることができるか無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置の回路図である。
【図３】本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置の波形図である。
【図４】本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置と従来のＬＥＤ点灯装置の電流が連続的に流れる交流電圧と容量値の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係るＬＥＤ点灯装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図６】従来のＬＥＤ点灯装置の回路図である。
【図７】従来のＬＥＤ点灯装置の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係る各実施例について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３５】
図１は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置の概略的な構成を示すブロック図である。図１に示すように、ＬＥＤ点灯装置は、第１の整流素子Ｂ１と、ＬＥＤ素子１１と、電流制御部１２と、第１の容量素子Ｃ１と、抵抗（放電抵抗）Ｒ１と、電流方向制限部１３と、制御部１４と、を備える。ＬＥＤ点灯装置は、例えば、照明用や情報表示用等のＬＥＤ電球である。
【００３６】
整流素子Ｂ１は、４つのダイオードで構成されたブリッジダイオードであり、交流電源から供給された交流電圧を全波整流して第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２間から整流電圧Ｖｒを出力する。
【００３７】
ＬＥＤ素子１１は、整流素子Ｂ１の第１端子Ｔ１にアノード（一端）が接続され、整流電圧Ｖｒが供給される。電流制御部１２は、ＬＥＤ素子１１のカソード（他端）と整流素子Ｂ１の第２端子Ｔ２との間に接続され、ＬＥＤ素子１１に流れる電流を制御する。
【００３８】
第１の容量素子Ｃ１は、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間に接続されている。抵抗Ｒ１は、第１の容量素子Ｃ１の両端に並列接続されている。抵抗Ｒ１は、交流電源がオフ時に第１の容量素子Ｃ１の電荷を放電させるためのものであり、例えば、数ＭΩの抵抗値を有している。
【００３９】
電流方向制限部１３は、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間で第１の容量素子Ｃ１に直列接続されている。本実施例では、電流方向制限部１３は、第１端子Ｔ１と第１の容量素子Ｃ１の一端との間に接続されている。電流方向制限部１３は、電流が流れる方向を第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２の方向に制限可能に構成されている。
【００４０】
本実施例では、電流方向制限部１３は、ダイオード（第２の整流素子）Ｄ１と、ダイオード（第３の整流素子）Ｄ２と、スイッチ素子ＳＷ１と、を有する。
【００４１】
ダイオードＤ１は、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間で第１の容量素子Ｃ１に直列接続され、第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２の向きに電流を流す。本実施例では、ダイオードＤ１は、第１端子Ｔ１にアノードが接続され、第１の容量素子Ｃ１の一端にカソードが接続されている。
【００４２】
スイッチ素子ＳＷ１は、ダイオードＤ１に並列接続されている。ダイオードＤ２は、ダイオードＤ１の両端間でスイッチ素子ＳＷ１に直列接続され、スイッチ素子ＳＷ１のオン時に第２端子Ｔ２から第１端子Ｔ１の向きに電流を流す。本実施例では、ダイオードＤ２は、第１端子Ｔ１にカソードが接続されている。スイッチ素子ＳＷ１は、ダイオードＤ２のアノードに一端が接続され、ダイオードＤ１のカソードに他端が接続されている。
【００４３】
制御部１４は、電流方向制限部１３を制御する。具体的には、制御部１４は、整流電圧Ｖｒが第１の容量素子Ｃ１の両端の充電電圧Ｖｃより高くなった時、即ち第１条件になった時に、電流が流れる方向を第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２の方向に制限するように電流方向制限部１３を制御する。また、制御部１４は、整流電圧Ｖｒが充電電圧Ｖｃ以下になり、且つ、ＬＥＤ素子１１に流れる電流が所定値未満になった時、即ち第２条件になった時に、電流が流れる方向の制限を解除するように電流方向制限部１３を制御する。より具体的には、制御部１４は、第１条件になった時にスイッチ素子ＳＷ１をオフに制御すると共に、第２条件になった時にスイッチ素子ＳＷ１をオンに制御する。
【００４４】
次に、図２を参照して、図１のＬＥＤ点灯装置の具体的な回路構成の一例について説明する。
【００４５】
図２は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置の回路図である。図２に示すように、ＬＥＤ素子１１は、直列接続されたＮ（Ｎは正の整数）個のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤＮ）で構成されている。
【００４６】
電流制御部１２は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ（電流制御トランジスタ）Ｑ１と、電流検出抵抗Ｒ２と、抵抗（第１抵抗）Ｒ３と、ツェナーダイオード（基準電圧生成素子）ＺＤ１と、を有する。
【００４７】
Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ１は、ＬＥＤ素子１１のカソード（他端）にドレイン（一端）が接続されている。電流検出抵抗Ｒ２は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ１のソース（他端）と第２端子Ｔ２との間に接続されている。
【００４８】
抵抗Ｒ３は、ダイオードＤ１を介して第１端子Ｔ１に一端が接続されている。つまり、抵抗Ｒ３の一端は、ダイオードＤ１のカソードに接続されている。
【００４９】
ツェナーダイオードＺＤ１は、抵抗Ｒ３の他端にカソード（一端）が接続され、第２端子Ｔ２にアノード（他端）が接続され、そのカソード及びアノード間に基準電圧を生成する。ツェナーダイオードＺＤ１のカソードは、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ１のゲート（制御端子）にも接続されている。
【００５０】
抵抗Ｒ３と、ツェナーダイオードＺＤ１は、基準電圧回路として機能する。つまり、基準電圧回路は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに基準電圧を供給する。
【００５１】
電流方向制限部１３のスイッチ素子ＳＷ１は、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７から構成されている。Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７は、ソースがダイオードＤ１のカソードに接続され、ドレインがダイオードＤ２のアノードに接続されている。
【００５２】
電流方向制限部１３は、ツェナーダイオード（第１の電圧制限素子）ＺＤ３と、抵抗（第２抵抗）Ｒ１７と、を有する。ツェナーダイオードＺＤ３は、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７のゲートにアノードが接続され、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７のソースにカソードが接続されている。抵抗Ｒ１７は、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７のゲートとソースとの間に接続されている。
【００５３】
制御部１４は、セット信号生成回路２１と、リセット信号生成回路２２と、セットリセット回路２３と、を有する。
【００５４】
セット信号生成回路２１は、電流検出抵抗Ｒ２の両端の電圧に基づいて、ＬＥＤ素子１１に流れる電流が所定値未満になった時にセット信号Ｓを生成する。
【００５５】
リセット信号生成回路２２は、整流電圧Ｖｒが充電電圧Ｖｃより高い期間にリセット信号Ｒを生成する。
【００５６】
セットリセット回路２３は、セット信号Ｓが入力された時にスイッチ素子ＳＷ１をオンに制御して、リセット信号Ｒが入力された時にセット信号Ｓに拘らずスイッチ素子ＳＷ１をオフに制御する。
【００５７】
セット信号生成回路２１は、ダイオード（第４の整流素子）Ｄ３と、第２の容量素子Ｃ２と、ＰＮＰ型トランジスタＱ２と、抵抗Ｒ４，Ｒ５と、を含む。
【００５８】
ダイオードＤ３は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ１のソース及び抵抗Ｒ２の接続点にアノードが接続されている。第２の容量素子Ｃ２は、ダイオードＤ３のカソードと第２端子Ｔ２との間に接続されている。
【００５９】
ＰＮＰ型トランジスタＱ２は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ１のソースに抵抗Ｒ４を介してベースが接続され、ダイオードＤ３のカソードにエミッタが接続され、コレクタから抵抗Ｒ５を介してセット信号Ｓを出力する。
【００６０】
リセット信号生成回路２２は、増幅器（比較器）ＩＣ１と、抵抗（第６抵抗）Ｒ６と、抵抗（第７抵抗）Ｒ７と、抵抗（第８抵抗）Ｒ８と、抵抗（第９抵抗）Ｒ９と、を含む。
【００６１】
増幅器ＩＣ１は、第１端子Ｔ１に抵抗Ｒ６を介して非反転入力端子（＋）が接続され、第１の容量素子Ｃ１とダイオードＤ１との間に抵抗Ｒ８を介して反転入力端子（−）が接続され、出力端子からリセット信号Ｒを出力する。本実施例では、増幅器ＩＣ１の出力端子はオープンコレクタになっているとする。
【００６２】
抵抗Ｒ７は、増幅器ＩＣ１の非反転入力端子（＋）と第２端子Ｔ２との間に接続されている。抵抗Ｒ９は、増幅器ＩＣ１の反転入力端子（−）と第２端子Ｔ２との間に接続されている。
【００６３】
セットリセット回路２３は、ＮＰＮ型トランジスタ（第１のＮＰＮ型トランジスタ）Ｑ３と、ＮＰＮ型トランジスタ（第２のＮＰＮ型トランジスタ）Ｑ４と、ＮＰＮ型トランジスタ（第３のＮＰＮ型トランジスタ）Ｑ５と、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ６と、サイリスタＴＨ１と、ツェナーダイオード（第２の電圧制限素子）ＺＤ２と、抵抗Ｒ１０と、抵抗Ｒ１１と、抵抗（第３抵抗）Ｒ１２と、抵抗（第４抵抗）Ｒ１３と、抵抗（第５抵抗）Ｒ１４と、抵抗Ｒ１５と、抵抗Ｒ１６と、を含む。
【００６４】
ＮＰＮ型トランジスタＱ３は、増幅器ＩＣ１の出力端子にベースが接続され、ダイオードＤ３のカソードに抵抗Ｒ１０を介してコレクタが接続され、第２端子Ｔ２にエミッタが接続されている。また、ＮＰＮ型トランジスタＱ３のベースは、抵抗Ｒ１１を介してダイオードＤ３のカソードにも接続されている。これにより、ダイオードＤ３のカソードの電圧（第２の容量素子Ｃ２の電圧）を、増幅器ＩＣ１の出力端子に電源として供給できる。
【００６５】
サイリスタＴＨ１は、ダイオードＤ３のカソードに抵抗Ｒ１０を介してアノードが接続され、セット信号Ｓが制御端子に供給される。
【００６６】
ＮＰＮ型トランジスタＱ４は、サイリスタＴＨ１のカソードにベースが接続され、第２端子Ｔ２にエミッタが接続されている。
【００６７】
抵抗Ｒ１２は、ＮＰＮ型トランジスタＱ４のベースと第２端子Ｔ２との間に接続されている。抵抗Ｒ１３は、ＮＰＮ型トランジスタＱ４のコレクタと第１端子Ｔ１との間に接続されている。本実施例では、抵抗Ｒ１３はダイオードＤ１を介して第１端子Ｔ１に接続されている。
【００６８】
ＮＰＮ型トランジスタＱ５は、ＮＰＮ型トランジスタＱ４のコレクタにベースが接続され、第２端子Ｔ２にエミッタが接続され、制御信号Ｃをコレクタから出力する。
【００６９】
抵抗Ｒ１４は、ＮＰＮ型トランジスタＱ５のコレクタと第１端子Ｔ１との間に接続されている。本実施例では、抵抗Ｒ１４はダイオードＤ１を介して第１端子Ｔ１に接続されている。抵抗Ｒ１３及び抵抗Ｒ１４は、ダイオードＤ１を介さずに第１端子Ｔ１に直接接続されてもよい。
【００７０】
ＮＰＮ型トランジスタＱ４と、ＮＰＮ型トランジスタＱ５と、抵抗Ｒ１２と、抵抗Ｒ１３と、抵抗Ｒ１４とは、制御信号出力回路として機能する。つまり、制御信号出力回路は、サイリスタＴＨ１のアノード及びカソード間が導通状態の時にハイレベルの制御信号Ｃを出力して、非導通状態の時にローレベルの制御信号Ｃを出力する。
【００７１】
Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ６は、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７のゲートに抵抗Ｒ１５を介してドレインが接続され、第２端子Ｔ２にソースが接続され、制御信号Ｃがゲートに供給される。このＮ型ＭＯＳトランジスタＱ６は、オフ時に、ソース・ドレイン間に整流電圧Ｖｒが印加されるため、整流電圧Ｖｒの最大値以上の耐圧が必要である。
【００７２】
ツェナーダイオードＺＤ２は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ６のゲートにカソードが接続され、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ６のソースにアノードが接続されている。抵抗Ｒ１６は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ６のゲートとソースとの間に接続されている。
【００７３】
制御信号出力回路と、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ６と、ツェナーダイオードＺＤ２と、抵抗Ｒ１５と、抵抗Ｒ１６とは、スイッチ素子制御回路として機能する。つまり、スイッチ素子制御回路は、サイリスタＴＨ１のアノード及びカソード間が導通状態の時にＰ型ＭＯＳトランジスタＱ７（スイッチ素子ＳＷ１）をオンに制御して、非導通状態の時にＰ型ＭＯＳトランジスタＱ７をオフに制御するように構成されている。
【００７４】
次に、図３の波形図を参照して、ＬＥＤ点灯装置の動作を説明する。図３は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置の波形図である。この波形図は、第１の容量素子Ｃ１が約１．４７μＦ、交流電圧の周波数が約５０Ｈｚ、交流電圧の実効値が約１００Ｖの場合のものである。また、ＬＥＤ素子１１に流れる一定電流は、約２０ｍＡである。以下、図３における時刻ｔ１からｔ５の交流電圧の半周期について説明する。
【００７５】
まず、図３の時刻ｔ１において、交流電圧の増加に伴って整流電圧Ｖｒが充電電圧Ｖｃより高くなった時に、制御部１４はＰ型ＭＯＳトランジスタＱ７をオフに制御する。時刻ｔ１からｔ２の間、即ち、整流電圧Ｖｒが最大値まで増加している間、ダイオードＤ１を介して第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２の方向に電流が流れるので、整流電圧Ｖｒで第１の容量素子Ｃ１を充電できる。
【００７６】
この時の制御部１４の回路レベルの動作を説明する。整流電圧Ｖｒが充電電圧Ｖｃより高くなると、増幅器ＩＣ１は、ハイレベルのリセット信号Ｒを生成する。これにより、ＮＰＮ型トランジスタＱ３がオンして、抵抗Ｒ１０を介して第２の容量素子Ｃ２の電荷が放電される。また、サイリスタＴＨ１のアノードの電圧が第２端子Ｔ２の電圧とほぼ等しくなると共に、サイリスタＴＨ１のアノード及びカソード間は非導通状態になる。これにより、ＮＰＮ型トランジスタＱ４のベース電圧は抵抗Ｒ１２を介して第２端子Ｔ２の電圧とほぼ等しくなるので、ＮＰＮ型トランジスタＱ４はオフする。すると、ＮＰＮ型トランジスタＱ５はオンして、制御信号Ｃ、即ちＮ型ＭＯＳトランジスタＱ６のゲート電圧が低下する。そして、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ６はオフする。従って、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７のゲート・ソース間電圧は、抵抗Ｒ１７を介してほぼゼロとなり、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７はオフする。
【００７７】
時刻ｔ２において整流電圧Ｖｒが最大値に達した時、第１の容量素子Ｃ１の充電電圧Ｖｃも最大値に達する。つまり、第１の容量素子Ｃ１はピーク充電される。この時の充電電圧Ｖｃの最大値は、整流電圧Ｖｒの最大値からダイオードＤ１の順方向電圧を減算した値にほぼ等しくなっている。
【００７８】
時刻ｔ２以降、時刻ｔ４まで、交流電圧の減少に伴って整流電圧Ｖｒは減少していく。しかし、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７がオフしていると共にダイオードＤ１が存在することによって、第１の容量素子Ｃ１の電荷はＬＥＤ素子１１側に放電されないため、充電電圧Ｖｃはほぼ最大値を維持する。なお、前述のように、抵抗Ｒ１は数ＭΩ（例えば、３ＭΩ）の抵抗値を有するため、交流電圧の半周期程度の期間では、抵抗Ｒ１を介しては充電電圧Ｖｃがほとんど低下しないようになっている。
【００７９】
時刻ｔ３において、整流電圧Ｖｒが低下して充電電圧Ｖｃ以下になると、増幅器ＩＣ１は、リセット信号Ｒをローレベルにする。これにより、ＮＰＮ型トランジスタＱ３はオフする。従って、ＬＥＤ素子１１を流れる電流で抵抗Ｒ２に生じる電圧によって、ダイオードＤ３を介して第２の容量素子Ｃ２が充電される。このように、リセット信号Ｒがハイレベルとなっている期間、即ちリセット信号Ｒが生成されている期間は、時刻ｔ１から時刻ｔ３までである。
【００８０】
時刻ｔ４において、整流電圧Ｖｒが更に低下してＬＥＤ素子１１が点灯するために必要な電圧未満となると、ＬＥＤ素子１１に流れる電流が所定値未満になる。この時、制御部１４はＰ型ＭＯＳトランジスタＱ７をオンに制御する。これにより、低下した整流電圧Ｖｒよりも高い充電電圧Ｖｃを、第１の容量素子Ｃ１からＬＥＤ素子１１に、オンしたＰ型ＭＯＳトランジスタＱ７及びダイオードＤ２を介して供給できる。即ち、整流電圧Ｖｒは、充電電圧Ｖｃとほぼ等しい値まで上昇する。従って、ＬＥＤ素子１１の電流が減少したタイミングで、充電電圧Ｖｃによってその電流を所定値以上に戻して、ＬＥＤ素子１１を点灯させ続けることができる。即ち、ＬＥＤ素子１１が消灯する期間が無くなる。
【００８１】
この時の制御部１４の回路レベルの動作を説明する。ＬＥＤ素子１１に流れる電流が所定値未満になると、抵抗Ｒ２の両端の電圧が低下して、ＰＮＰ型トランジスタＱ２のベース電圧が低下する。一方、ＰＮＰ型トランジスタＱ２のエミッタ電圧は、第２の容量素子Ｃ２に充電された電圧によってベース電圧より高くなる。従って、ＰＮＰ型トランジスタＱ２がオンして、セット信号Ｓは第２の容量素子Ｃ２に充電された電圧とほぼ等しくなる。これにより、サイリスタＴＨ１のアノード及びカソード間が導通する。
【００８２】
すると、ＮＰＮ型トランジスタＱ４は、ベース電圧が高くなるので、オンする。ＮＰＮ型トランジスタＱ５は、ベース電圧が低くなるので、オフする。これにより、制御信号Ｃ、即ちＮ型ＭＯＳトランジスタＱ６のゲート電圧が上昇するので、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ６はオンする。従って、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７は、ゲート電圧が低下してオンする。このとき、制御信号Ｃの最大値は、ツェナーダイオードＺＤ２によって制限され、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７のゲート・ソース間電圧の最大値は、ツェナーダイオードＺＤ３によって制限される。
【００８３】
時刻ｔ４以降、充電電圧ＶｃによってＬＥＤ素子１１が点灯するため、時間の経過に伴って充電電圧Ｖｃは低下していく。即ち、整流電圧Ｖｒも低下していく。
【００８４】
これに対して、交流電圧の絶対値が減少から増加に転じると、時刻ｔ５において、整流電圧Ｖｒは充電電圧Ｖｃより高くなる。即ち、前述した時刻ｔ１と同様の状態となる。従って、制御部１４はＰ型ＭＯＳトランジスタＱ７をオフに制御する。これにより、整流電圧Ｖｒが最大値まで増加している間、整流電圧Ｖｒで第１の容量素子Ｃ１を充電できる。
【００８５】
時刻ｔ５以降、以上の時刻ｔ１からｔ４までと同様に動作する。このようにして、フリッカが無くなる。
【００８６】
なお、充電電圧Ｖｃは、第１の容量素子Ｃ１からＬＥＤ素子１１に、オンしたＰ型ＭＯＳトランジスタＱ７及びダイオードＤ２を介して供給されるので、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７のソース・ドレイン間には、充電電圧ＶｃからＬＥＤ素子１１の順方向電圧等を減算した電圧が加えられる。従って、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７の耐圧は、充電電圧Ｖｃの最大値より低くてよい。一例として、交流電圧の実効値が約１００Ｖである場合には、耐圧は１００Ｖ程度でよい。
【００８７】
次に、図６の従来のＬＥＤ点灯装置と比較して、実施例１のＬＥＤ点灯装置の効果について説明する。
【００８８】
図４は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置と従来のＬＥＤ点灯装置の電流が連続的に流れる交流電圧と容量値の関係を示す図である。図４の縦軸は交流電圧の実効値を表し、横軸は第１の容量素子Ｃ１の値を示す。
【００８９】
特性Ａ，Ｂは、実施例１のＬＥＤ点灯装置のＬＥＤ素子１１に電流が連続的に流れる（フリッカが無くなる）交流電圧の実効値と、第１の容量素子Ｃ１の容量値との関係を示す。特性Ａは交流電圧の周波数が６０Ｈｚであり、特性Ｂは５０Ｈｚである。
【００９０】
特性Ｃ，Ｄは、図６の従来のＬＥＤ点灯装置のＬＥＤ素子１１に電流が連続的に流れる交流電圧の実効値と、第１の容量素子Ｃ１の値との関係を示す。特性Ｃは交流電圧の周波数が６０Ｈｚであり、特性Ｄは５０Ｈｚである。なお、図６の従来のＬＥＤ点灯装置は、図２の実施例１のＬＥＤ点灯装置から、電流方向制限部１３、制御部１４、第１の容量素子Ｃ１および抵抗Ｒ１を除いた構成を有している。
【００９１】
特性ＡとＣの比較から分かるように、実施例１のＬＥＤ点灯装置においては、第１の容量素子Ｃ１が約３μＦ以下の範囲で、従来のＬＥＤ点灯装置よりも低電圧でＬＥＤ素子１１に電流が連続的に流れる。ＬＥＤ素子１１に電流が連続的に流れるために必要な交流電圧の実効値は、例えば、第１の容量素子Ｃ１が１μＦでは、従来のＬＥＤ点灯装置では約１２５Ｖであるが、実施例１のＬＥＤ点灯装置では約１１１Ｖである。また、この実効値は、例えば、第１の容量素子Ｃ１が１．４７μＦでは、従来のＬＥＤ点灯装置では約１０５Ｖであるが、実施例１のＬＥＤ点灯装置では約９６Ｖである。
【００９２】
特性ＢとＤの比較からも、実施例１のＬＥＤ点灯装置においては、第１の容量素子Ｃ１が約３μＦ以下の範囲で、従来のＬＥＤ点灯装置よりも低電圧でＬＥＤ素子１１に電流が連続的に流れていることが分かる。ＬＥＤ素子１１に電流が連続的に流れるために必要な交流電圧の実効値は、例えば、第１の容量素子Ｃ１が１μＦでは、従来のＬＥＤ点灯装置では約１４０Ｖであるが、実施例１のＬＥＤ点灯装置では約１１７Ｖである。また、この実効値は、例えば、第１の容量素子Ｃ１が１．４７μＦでは、従来のＬＥＤ点灯装置では約１１２Ｖであるが、実施例１のＬＥＤ点灯装置では約１０３Ｖである。
【００９３】
このように、実施例１のＬＥＤ点灯装置では、例えば、第１の容量素子Ｃ１が１．４７μＦ程度で、日本の家庭用の商用交流の電圧及び周波数において、ＬＥＤ素子１１に電流を連続的に流すことができる。つまり、フリッカを無くすことができる。
【００９４】
これに対して、従来のＬＥＤ点灯装置では、例えば、第１の容量素子Ｃ１が１．４７μＦ程度では、日本の家庭用の商用交流の電圧及び周波数において、フリッカを無くすことができない。
【００９５】
即ち、実施例１のＬＥＤ点灯装置では、従来のＬＥＤ点灯装置と比較して、交流電圧の周波数及び実効値が等しい条件であれば、小容量値の第１の容量素子Ｃ１でフリッカを無くすことができる。
【００９６】
なお、図４の特性は一例であり、各素子の定数の調整によって具体的な電圧及び容量値は多少変化する。但し、実施例１のＬＥＤ点灯装置では、第１の容量素子Ｃ１が小容量の条件で、従来のＬＥＤ点灯装置よりも低電圧でＬＥＤ素子１１に電流が連続的に流れるという効果は変わらない。
【００９７】
このように、本実施例によれば、供給された交流電圧を整流する第１の整流素子Ｂ１の第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間に第１の容量素子Ｃ１及びダイオードＤ１を直列接続して、ダイオードＤ１にスイッチ素子ＳＷ１を並列接続している。また、ダイオードＤ１は第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２の向きに電流を流すようになっている。
【００９８】
その上で、第１の整流素子Ｂ１からの整流電圧Ｖｒが第１の容量素子Ｃ１の両端の充電電圧Ｖｃより高くなった時に、スイッチ素子ＳＷ１をオフに制御するようにしている。これにより、整流電圧Ｖｒが最大値まで増加している間、ダイオードＤ１を介して、整流電圧Ｖｒで第１の容量素子Ｃ１を充電できる。
【００９９】
また、整流電圧Ｖｒが低下して充電電圧Ｖｃ以下になり、且つ、ＬＥＤ素子１１に流れる電流が所定値未満になった時、スイッチ素子ＳＷ１をオンに制御するようにしている。これにより、整流電圧Ｖｒが最大値から低下しても、ＬＥＤ素子１１の電流が減少するまではスイッチ素子ＳＷ１がオフしているため、第１の容量素子Ｃ１の充電電圧Ｖｃはほぼ整流電圧Ｖｒの最大値を保持できる。そして、ＬＥＤ素子１１の電流が減少したタイミングで、低下した整流電圧Ｖｒよりも高い充電電圧Ｖｃを、第１の容量素子Ｃ１からＬＥＤ素子１１にオンしたスイッチ素子ＳＷ１を介して供給できる。従って、ＬＥＤ素子１１の電流が減少したタイミングで、充電電圧Ｖｃによってその電流を所定値以上に戻して、ＬＥＤ素子１１を点灯させ続けることができる。
【０１００】
このように、第１の容量素子Ｃ１に充電された電荷を必要なタイミングまで放電しないようにしているため、小容量の第１の容量素子Ｃ１でもＬＥＤ素子１１に効率的に電荷を供給できる。すなわち、スイッチング電源および大容量のコンデンサを用いることなく、フリッカを減少させることができる。さらには、第１の容量素子Ｃ１の容量値を調整すれば、フリッカを無くすこともできる。
【０１０１】
また、第１の容量素子Ｃ１は、充放電できればよく、且つ、小容量でよいため、寿命の短い電解コンデンサを用いる必要がない。例えば、電解コンデンサよりも寿命が長いセラミックコンデンサを用いることができる。従って、従来のＬＥＤ点灯装置よりも高温で動作可能となると共に、ＬＥＤ点灯装置の寿命を長くすることもできる。このような効果は、ＬＥＤ点灯装置をＬＥＤ電球として用いる場合に、特に有用である。
【実施例２】
【０１０２】
実施例２では、電流方向制限部１３の接続位置が実施例１と異なっている。
【０１０３】
図５は、本発明の実施例２に係るＬＥＤ点灯装置の概略的な構成を示すブロック図である。図５に示すように、ＬＥＤ点灯装置において、第１の容量素子Ｃ１の一端が第１端子Ｔ１に接続され、電流方向制限部１３は、第１の容量素子Ｃ１の他端と第２端子Ｔ２との間に接続されている。実施例１と同様に、電流方向制限部１３は、電流が流れる方向を第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２の方向に制限可能に構成されている。
【０１０４】
電流方向制限部１３の具体的な構成は以下のようになっている。ダイオードＤ１は、第１の容量素子Ｃ１の他端にアノードが接続され、第２端子Ｔ２にカソードが接続されている。ダイオードＤ２は、第１の容量素子Ｃ１の他端にカソードが接続されている。スイッチ素子ＳＷ１は、ダイオードＤ２のアノードに一端が接続され、ダイオードＤ１のカソードに他端が接続されている。スイッチ素子ＳＷ１は、例えば、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ又はＰ型ＭＯＳトランジスタで構成することができる。その他の回路構成は、図１の実施例１と同一であるため、同一の要素に同一の符号を付して説明を省略する。また、動作も実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【０１０５】
このような構成の実施例２によっても、実施例１と同様の効果が得られる。
【０１０６】
以上、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
Ｂ１ ブリッジダイオード（第１の整流素子）
Ｔ１ 第１端子
Ｔ２ 第２端子
１１ ＬＥＤ素子
１２ 電流制御部
１３ 電流方向制限部
１４ 制御部
２１ セット信号生成回路
２２ リセット信号生成回路
２３ セットリセット回路
ＳＷ１ スイッチ素子
Ｄ１ ダイオード（第２の整流素子）
Ｄ２ ダイオード（第３の整流素子）
Ｄ３ ダイオード（第４の整流素子）
ＴＨ１ サイリスタ
ＺＤ１ ツェナーダイオード（基準電圧生成素子）
ＺＤ２ ツェナーダイオード（第２の電圧制限素子）
ＺＤ３ ツェナーダイオード（第１の電圧制限素子）
Ｃ１ 第１の容量素子
Ｃ２ 第２の容量素子
ＩＣ１ 増幅器
Ｑ１ Ｎ型ＭＯＳトランジスタ（電流制御トランジスタ）
Ｑ２ ＰＮＰ型トランジスタ
Ｑ３ ＮＰＮ型トランジスタ（第１のＮＰＮ型トランジスタ）
Ｑ４ ＮＰＮ型トランジスタ（第２のＮＰＮ型トランジスタ）
Ｑ５ ＮＰＮ型トランジスタ（第３のＮＰＮ型トランジスタ）
Ｑ６ Ｎ型ＭＯＳトランジスタ
Ｑ７ Ｐ型ＭＯＳトランジスタ
Ｒ１ 抵抗（放電抵抗）
Ｒ２ 電流検出抵抗
Ｒ３ 抵抗（第１抵抗）
Ｒ４，Ｒ５ 抵抗
Ｒ６ 抵抗（第６抵抗）
Ｒ７ 抵抗（第７抵抗）
Ｒ８ 抵抗（第８抵抗）
Ｒ９ 抵抗（第９抵抗）
Ｒ１０，Ｒ１１ 抵抗
Ｒ１２ 抵抗（第３抵抗）
Ｒ１３ 抵抗（第４抵抗）
Ｒ１４ 抵抗（第５抵抗）
Ｒ１５，Ｒ１６ 抵抗
Ｒ１７ 抵抗（第２抵抗）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明等に用いられるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ点灯装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の照明用のＬＥＤ電球（ＬＥＤ点灯装置）は、交流電源から供給された交流電圧を直流電圧に変換するスイッチング電源を備え、変換された直流電圧を、直列接続された複数のＬＥＤで構成されたＬＥＤ素子に供給している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、スイッチング電源は高価である。また、スイッチング電源は電解コンデンサを有しているが、電解コンデンサは耐熱性が低く且つ寿命がＬＥＤ素子より短い。従って、電解コンデンサの寿命がＬＥＤ電球の寿命を決定している。さらには、スイッチング電源はノイズ対策も必要であるが、ＬＥＤ電球の限られたスペースで行うことは容易ではない。
【０００４】
一方、スイッチング電源を用いない安価なＬＥＤ電球が知られている。このＬＥＤ電球は、交流電源から供給された交流電圧を整流素子（ブリッジダイオード）で全波整流して、整流された整流電圧をＬＥＤ素子に加えることで、ＬＥＤ素子を点灯させる。また、電流制御部が、ＬＥＤ素子に流れる電流を一定電流に制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２８７４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したスイッチング電源を用いないＬＥＤ電球において、Ｎ個のＬＥＤを点灯させるには順方向電圧Ｖｆ×Ｎ以上の電圧が必要である。整流電圧は、例えば、０Ｖから１４０Ｖの間で周期的に変化するため、ＬＥＤ素子が点灯する期間（つまり、ＬＥＤ素子が導通する導通幅）は、整流電圧がＶｆ×Ｎ以上になっている期間に限られる。この導通幅は、整流電圧の最大値やＮ等に依存するが、例えば、交流電圧が供給されている期間の５０％程度である。即ち、ＬＥＤ素子が点灯と消灯を交互に繰り返すフリッカ（ちらつき）とよばれる現象が生じる。フリッカは、スイッチング電源を用いるＬＥＤ電球には現れない。このフリッカは、ＬＥＤ電球の使用者に悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００７】
このようなＬＥＤ電球において、図６に示すように、整流素子Ｂ１の出力端子間に例えば約１．５μＦのコンデンサＣ１を接続することで、フリッカを減少させることができる。しかし、フリッカを無くすことはできない。つまり、図７に示すように、ＬＥＤ素子１１に流れる電流は、交流電圧が供給されている期間の約１５％程度の期間、一定電流以下になるので、この期間でＬＥＤ素子１１は消灯する。即ち、導通幅は約８５％である。
【０００８】
このコンデンサを４〜５μＦの大容量のものにすることで、フリッカを無くすことができる。しかしながら、このような４〜５μＦの大容量のコンデンサは大型であるため、ＬＥＤ電球のケースに収まらないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、スイッチング電源および大容量のコンデンサを用いることなく、フリッカを減少させることができるか無くすことができるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ点灯装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係る実施例に従ったＬＥＤ点灯装置は、
交流電源から供給された交流電圧を整流して第１端子及び第２端子間から整流電圧を出力する第１の整流素子と、
前記第１端子に一端が接続されたＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子の他端と前記第２端子との間に接続され、前記ＬＥＤ素子に流れる電流を制御する電流制御部と、
前記第１端子と前記第２端子との間に接続された第１の容量素子と、
前記第１端子と前記第２端子との間で前記第１の容量素子に直列接続され、電流が流れる方向を制限可能な電流方向制限部と、
前記電流方向制限部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記整流電圧が前記第１の容量素子の両端の充電電圧より高くなった時に、電流が流れる方向を前記第１端子から前記第２端子の方向に制限するように前記電流方向制限部を制御すると共に、
前記整流電圧が前記充電電圧以下になり、且つ、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が所定値未満になった時に、電流が流れる方向の制限を解除するように前記電流方向制限部を制御する
ことを特徴とする。
【００１１】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記電流方向制限部は、
前記第１端子と前記第２端子との間で前記第１の容量素子に直列接続され、前記第１端子から前記第２端子の向きに電流を流す第２の整流素子と、
前記第２の整流素子に並列接続されたスイッチ素子と、を有し、
前記制御部は、
前記整流電圧が前記充電電圧より高くなった時に、前記スイッチ素子をオフに制御すると共に、
前記整流電圧が前記充電電圧以下になり、且つ、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が前記所定値未満になった時に、前記スイッチ素子をオンに制御してもよい。
【００１２】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記電流方向制限部は、
前記第２の整流素子の両端間で前記スイッチ素子に直列接続され、前記スイッチ素子のオン時に前記第２端子から前記第１端子の向きに電流を流す、第３の整流素子を有してもよい。
【００１３】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記第２の整流素子は、前記第１端子にアノードが接続され、前記第１の容量素子の一端にカソードが接続され、
前記第１の容量素子の他端は、前記第２端子に接続され、
前記第３の整流素子は、前記第１端子にカソードが接続され、
前記スイッチ素子は、前記第３の整流素子のアノードに一端が接続され、前記第２の整流素子のカソードに他端が接続されていてもよい。
【００１４】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記制御部は、
前記ＬＥＤ素子に流れる電流が前記所定値未満になった時にセット信号を生成するセット信号生成回路と、
前記整流電圧が前記充電電圧より高い期間にリセット信号を生成するリセット信号生成回路と、
前記セット信号が入力された時に前記スイッチ素子をオンに制御して、前記リセット信号が入力された時に前記セット信号に拘らず前記スイッチ素子をオフに制御するセットリセット回路と、を有してもよい。
【００１５】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記電流制御部は、
前記ＬＥＤ素子の他端に一端が接続された電流制御トランジスタと、
前記電流制御トランジスタの他端と前記第２端子との間に接続された電流検出抵抗と、
前記電流制御トランジスタの制御端子に基準電圧を供給する基準電圧回路と、を有し、
前記制御部は、前記電流検出抵抗の電圧に基づいて、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が前記所定値未満になったことを判定してもよい。
【００１６】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記基準電圧回路は、
前記第１端子に一端が接続された第１抵抗と、
前記第１抵抗の他端に一端が接続され、前記第２端子に他端が接続され、前記一端及び前記他端間に前記基準電圧を生成する基準電圧生成素子と、を含んでもよい。
【００１７】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記セット信号生成回路は、
前記電流制御トランジスタの他端にアノードが接続された第４の整流素子と、
前記第４の整流素子のカソードと前記第２端子との間に接続された第２の容量素子と、
前記電流制御トランジスタの他端にベースが接続され、前記第４の整流素子のカソードにエミッタが接続され、コレクタから前記セット信号を出力する、ＰＮＰ型トランジスタと、を含んでもよい。
【００１８】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記セットリセット回路は、
前記リセット信号がベースに供給され、前記第４の整流素子のカソードにコレクタが接続され、前記第２端子にエミッタが接続された、第１のＮＰＮ型トランジスタと、
前記第４の整流素子のカソードにアノードが接続され、前記セット信号が制御端子に供給される、サイリスタと、
前記サイリスタのアノード及びカソード間が導通状態の時に前記スイッチ素子をオンに制御して、非導通状態の時に前記スイッチ素子をオフに制御する、スイッチ素子制御回路と、を含んでもよい。
【００１９】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記スイッチ素子は、ソースが前記第２の整流素子のカソードに接続され、ドレインが前記第３の整流素子のアノードに接続されたＰ型ＭＯＳトランジスタから構成されていてもよい。
【００２０】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記電流方向制限部は、
前記Ｐ型ＭＯＳトランジスタのゲートとソースとの間に接続された第１の電圧制限素子を有してもよい。
【００２１】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記電流方向制限部は、
前記Ｐ型ＭＯＳトランジスタのゲートとソースとの間に接続された第２抵抗を有してもよい。
【００２２】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記スイッチ素子制御回路は、
前記サイリスタのアノード及びカソード間が導通状態の時にハイレベルの制御信号を出力して、非導通状態の時にローレベルの前記制御信号を出力する制御信号出力回路と、
前記Ｐ型ＭＯＳトランジスタのゲートにドレインが接続され、前記第２端子にソースが接続され、前記制御信号がゲートに供給されるＮ型ＭＯＳトランジスタと、を含んでもよい。
【００２３】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記スイッチ素子制御回路は、
前記Ｎ型ＭＯＳトランジスタのゲートとソースとの間に接続された第２の電圧制限素子を含んでもよい。
【００２４】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記制御信号出力回路は、
前記サイリスタのカソードにベースが接続され、前記第２端子にエミッタが接続された第２のＮＰＮ型トランジスタと、
前記第２のＮＰＮ型トランジスタのベースと前記第２端子との間に接続された第３抵抗と、
前記第２のＮＰＮ型トランジスタのコレクタと前記第１端子との間に接続された第４抵抗と、
前記第２のＮＰＮ型トランジスタのコレクタにベースが接続され、前記第２端子にエミッタが接続され、前記制御信号をコレクタから出力する第３のＮＰＮ型トランジスタと、
前記第３のＮＰＮ型トランジスタのコレクタと前記第１端子との間に接続された第５抵抗と、を含んでもよい。
【００２５】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記リセット信号生成回路は、前記第１端子に非反転入力端子が接続され、前記第１の容量素子と前記第２の整流素子との間に反転入力端子が接続され、出力端子から前記リセット信号を出力する増幅器を含んでもよい。
【００２６】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記リセット信号生成回路は、
前記第１端子と前記増幅器の前記非反転入力端子との間に接続された第６抵抗と、
前記増幅器の前記非反転入力端子と前記第２端子との間に接続された第７抵抗と、
前記第１の容量素子及び前記第２の整流素子間と、前記増幅器の前記反転入力端子との間に接続された第８抵抗と、
前記増幅器の前記反転入力端子と前記第２端子との間に接続された第９抵抗と、を含んでもよい。
【００２７】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記第１の容量素子の両端に並列接続された放電抵抗を備えてもよい。
【００２８】
本発明の一態様に係る実施例に従ったＬＥＤ点灯装置の制御方法は、
交流電源から供給された交流電圧を整流して第１端子及び第２端子間から整流電圧を出力する第１の整流素子と、
前記第１端子に一端が接続されたＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子の他端と前記第２端子との間に接続され、前記ＬＥＤ素子に流れる電流を制御する電流制御部と、
前記第１端子と前記第２端子との間に接続された第１の容量素子と、
前記第１端子と前記第２端子との間で前記第１の容量素子に直列接続され、電流が流れる方向を制限可能な電流方向制限部と、
前記電流方向制限部を制御する制御部と、を備えるＬＥＤ点灯装置の制御方法であって、
前記制御部により、
前記整流電圧が前記第１の容量素子の両端の充電電圧より高くなった時に、電流が流れる方向を前記第１端子から前記第２端子の方向に制限するように前記電流方向制限部を制御すると共に、
前記整流電圧が前記充電電圧以下になり、且つ、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が所定値未満になった時に、電流が流れる方向の制限を解除するように前記電流方向制限部を制御する
ことを特徴とする。
【００２９】
上記ＬＥＤ点灯装置の制御方法において、
前記電流方向制限部は、
前記第１端子と前記第２端子との間で前記第１の容量素子に直列接続され、前記第１端子から前記第２端子の向きに電流を流す第２の整流素子と、
前記第２の整流素子に並列接続されたスイッチ素子と、を有し、
前記制御部により、
前記整流電圧が前記充電電圧より高くなった時に、前記スイッチ素子をオフに制御すると共に、
前記整流電圧が前記充電電圧以下になり、且つ、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が前記所定値未満になった時に、前記スイッチ素子をオンに制御してもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の一態様に係るＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ点灯装置の制御方法によれば、供給された交流電圧を整流する第１の整流素子の第１端子と第２端子との間に第１の容量素子及び電流方向制限部を直列接続している。その上で、第１の整流素子からの整流電圧が第１の容量素子の両端の充電電圧より高くなった時に、電流が流れる方向を第１端子から第２端子の方向に制限するように電流方向制限部を制御している。これにより、整流電圧が最大値まで増加している間、整流電圧で第１の容量素子を充電できる。
【００３１】
また、整流電圧が低下して充電電圧以下になり、且つ、ＬＥＤ素子に流れる電流が所定値未満になった時、電流が流れる方向の制限を解除するように電流方向制限部を制御している。これにより、整流電圧が最大値から低下しても、ＬＥＤ素子の電流が減少するまでは、電流方向制限部は電流が流れる方向を制限しているので、第１の容量素子の充電電圧はほぼ整流電圧の最大値を保持できる。そして、ＬＥＤ素子の電流が減少したタイミングで、低下した整流電圧よりも高い充電電圧を、第１の容量素子からＬＥＤ素子に供給できる。従って、ＬＥＤ素子の電流が減少したタイミングで、充電電圧によってその電流を所定値以上に戻して、ＬＥＤ素子を点灯させ続けることができる。
【００３２】
このように、第１の容量素子に充電された電荷を必要なタイミングまで放電しないようにしているため、小容量の第１の容量素子でもＬＥＤ素子に効率的に電荷を供給できる。すなわち、スイッチング電源および大容量のコンデンサを用いることなく、フリッカを減少させることができるか無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置の回路図である。
【図３】本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置の波形図である。
【図４】本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置と従来のＬＥＤ点灯装置の電流が連続的に流れる交流電圧と容量値の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係るＬＥＤ点灯装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図６】従来のＬＥＤ点灯装置の回路図である。
【図７】従来のＬＥＤ点灯装置の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係る各実施例について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３５】
図１は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置の概略的な構成を示すブロック図である。図１に示すように、ＬＥＤ点灯装置は、第１の整流素子Ｂ１と、ＬＥＤ素子１１と、電流制御部１２と、第１の容量素子Ｃ１と、抵抗（放電抵抗）Ｒ１と、電流方向制限部１３と、制御部１４と、を備える。ＬＥＤ点灯装置は、例えば、照明用や情報表示用等のＬＥＤ電球である。
【００３６】
整流素子Ｂ１は、４つのダイオードで構成されたブリッジダイオードであり、交流電源から供給された交流電圧を全波整流して第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２間から整流電圧Ｖｒを出力する。
【００３７】
ＬＥＤ素子１１は、整流素子Ｂ１の第１端子Ｔ１にアノード（一端）が接続され、整流電圧Ｖｒが供給される。電流制御部１２は、ＬＥＤ素子１１のカソード（他端）と整流素子Ｂ１の第２端子Ｔ２との間に接続され、ＬＥＤ素子１１に流れる電流を制御する。
【００３８】
第１の容量素子Ｃ１は、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間に接続されている。抵抗Ｒ１は、第１の容量素子Ｃ１の両端に並列接続されている。抵抗Ｒ１は、交流電源がオフ時に第１の容量素子Ｃ１の電荷を放電させるためのものであり、例えば、数ＭΩの抵抗値を有している。
【００３９】
電流方向制限部１３は、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間で第１の容量素子Ｃ１に直列接続されている。本実施例では、電流方向制限部１３は、第１端子Ｔ１と第１の容量素子Ｃ１の一端との間に接続されている。電流方向制限部１３は、電流が流れる方向を第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２の方向に制限可能に構成されている。
【００４０】
本実施例では、電流方向制限部１３は、ダイオード（第２の整流素子）Ｄ１と、ダイオード（第３の整流素子）Ｄ２と、スイッチ素子ＳＷ１と、を有する。
【００４１】
ダイオードＤ１は、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間で第１の容量素子Ｃ１に直列接続され、第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２の向きに電流を流す。本実施例では、ダイオードＤ１は、第１端子Ｔ１にアノードが接続され、第１の容量素子Ｃ１の一端にカソードが接続されている。
【００４２】
スイッチ素子ＳＷ１は、ダイオードＤ１に並列接続されている。ダイオードＤ２は、ダイオードＤ１の両端間でスイッチ素子ＳＷ１に直列接続され、スイッチ素子ＳＷ１のオン時に第２端子Ｔ２から第１端子Ｔ１の向きに電流を流す。本実施例では、ダイオードＤ２は、第１端子Ｔ１にカソードが接続されている。スイッチ素子ＳＷ１は、ダイオードＤ２のアノードに一端が接続され、ダイオードＤ１のカソードに他端が接続されている。
【００４３】
制御部１４は、電流方向制限部１３を制御する。具体的には、制御部１４は、整流電圧Ｖｒが第１の容量素子Ｃ１の両端の充電電圧Ｖｃより高くなった時、即ち第１条件になった時に、電流が流れる方向を第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２の方向に制限するように電流方向制限部１３を制御する。また、制御部１４は、整流電圧Ｖｒが充電電圧Ｖｃ以下になり、且つ、ＬＥＤ素子１１に流れる電流が所定値未満になった時、即ち第２条件になった時に、電流が流れる方向の制限を解除するように電流方向制限部１３を制御する。より具体的には、制御部１４は、第１条件になった時にスイッチ素子ＳＷ１をオフに制御すると共に、第２条件になった時にスイッチ素子ＳＷ１をオンに制御する。
【００４４】
次に、図２を参照して、図１のＬＥＤ点灯装置の具体的な回路構成の一例について説明する。
【００４５】
図２は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置の回路図である。図２に示すように、ＬＥＤ素子１１は、直列接続されたＮ（Ｎは正の整数）個のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤＮ）で構成されている。
【００４６】
電流制御部１２は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ（電流制御トランジスタ）Ｑ１と、電流検出抵抗Ｒ２と、抵抗（第１抵抗）Ｒ３と、ツェナーダイオード（基準電圧生成素子）ＺＤ１と、を有する。
【００４７】
Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ１は、ＬＥＤ素子１１のカソード（他端）にドレイン（一端）が接続されている。電流検出抵抗Ｒ２は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ１のソース（他端）と第２端子Ｔ２との間に接続されている。
【００４８】
抵抗Ｒ３は、ダイオードＤ１を介して第１端子Ｔ１に一端が接続されている。つまり、抵抗Ｒ３の一端は、ダイオードＤ１のカソードに接続されている。
【００４９】
ツェナーダイオードＺＤ１は、抵抗Ｒ３の他端にカソード（一端）が接続され、第２端子Ｔ２にアノード（他端）が接続され、そのカソード及びアノード間に基準電圧を生成する。ツェナーダイオードＺＤ１のカソードは、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ１のゲート（制御端子）にも接続されている。
【００５０】
抵抗Ｒ３と、ツェナーダイオードＺＤ１は、基準電圧回路として機能する。つまり、基準電圧回路は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに基準電圧を供給する。
【００５１】
電流方向制限部１３のスイッチ素子ＳＷ１は、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７から構成されている。Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７は、ソースがダイオードＤ１のカソードに接続され、ドレインがダイオードＤ２のアノードに接続されている。
【００５２】
電流方向制限部１３は、ツェナーダイオード（第１の電圧制限素子）ＺＤ３と、抵抗（第２抵抗）Ｒ１７と、を有する。ツェナーダイオードＺＤ３は、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７のゲートにアノードが接続され、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７のソースにカソードが接続されている。抵抗Ｒ１７は、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７のゲートとソースとの間に接続されている。
【００５３】
制御部１４は、セット信号生成回路２１と、リセット信号生成回路２２と、セットリセット回路２３と、を有する。
【００５４】
セット信号生成回路２１は、電流検出抵抗Ｒ２の両端の電圧に基づいて、ＬＥＤ素子１１に流れる電流が所定値未満になった時にセット信号Ｓを生成する。
【００５５】
リセット信号生成回路２２は、整流電圧Ｖｒが充電電圧Ｖｃより高い期間にリセット信号Ｒを生成する。
【００５６】
セットリセット回路２３は、セット信号Ｓが入力された時にスイッチ素子ＳＷ１をオンに制御して、リセット信号Ｒが入力された時にセット信号Ｓに拘らずスイッチ素子ＳＷ１をオフに制御する。
【００５７】
セット信号生成回路２１は、ダイオード（第４の整流素子）Ｄ３と、第２の容量素子Ｃ２と、ＰＮＰ型トランジスタＱ２と、抵抗Ｒ４，Ｒ５と、を含む。
【００５８】
ダイオードＤ３は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ１のソース及び抵抗Ｒ２の接続点にアノードが接続されている。第２の容量素子Ｃ２は、ダイオードＤ３のカソードと第２端子Ｔ２との間に接続されている。
【００５９】
ＰＮＰ型トランジスタＱ２は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ１のソースに抵抗Ｒ４を介してベースが接続され、ダイオードＤ３のカソードにエミッタが接続され、コレクタから抵抗Ｒ５を介してセット信号Ｓを出力する。
【００６０】
リセット信号生成回路２２は、増幅器（比較器）ＩＣ１と、抵抗（第６抵抗）Ｒ６と、抵抗（第７抵抗）Ｒ７と、抵抗（第８抵抗）Ｒ８と、抵抗（第９抵抗）Ｒ９と、を含む。
【００６１】
増幅器ＩＣ１は、第１端子Ｔ１に抵抗Ｒ６を介して非反転入力端子（＋）が接続され、第１の容量素子Ｃ１とダイオードＤ１との間に抵抗Ｒ８を介して反転入力端子（−）が接続され、出力端子からリセット信号Ｒを出力する。本実施例では、増幅器ＩＣ１の出力端子はオープンコレクタになっているとする。
【００６２】
抵抗Ｒ７は、増幅器ＩＣ１の非反転入力端子（＋）と第２端子Ｔ２との間に接続されている。抵抗Ｒ９は、増幅器ＩＣ１の反転入力端子（−）と第２端子Ｔ２との間に接続されている。
【００６３】
セットリセット回路２３は、ＮＰＮ型トランジスタ（第１のＮＰＮ型トランジスタ）Ｑ３と、ＮＰＮ型トランジスタ（第２のＮＰＮ型トランジスタ）Ｑ４と、ＮＰＮ型トランジスタ（第３のＮＰＮ型トランジスタ）Ｑ５と、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ６と、サイリスタＴＨ１と、ツェナーダイオード（第２の電圧制限素子）ＺＤ２と、抵抗Ｒ１０と、抵抗Ｒ１１と、抵抗（第３抵抗）Ｒ１２と、抵抗（第４抵抗）Ｒ１３と、抵抗（第５抵抗）Ｒ１４と、抵抗Ｒ１５と、抵抗Ｒ１６と、を含む。
【００６４】
ＮＰＮ型トランジスタＱ３は、増幅器ＩＣ１の出力端子にベースが接続され、ダイオードＤ３のカソードに抵抗Ｒ１０を介してコレクタが接続され、第２端子Ｔ２にエミッタが接続されている。また、ＮＰＮ型トランジスタＱ３のベースは、抵抗Ｒ１１を介してダイオードＤ３のカソードにも接続されている。これにより、ダイオードＤ３のカソードの電圧（第２の容量素子Ｃ２の電圧）を、増幅器ＩＣ１の出力端子に電源として供給できる。
【００６５】
サイリスタＴＨ１は、ダイオードＤ３のカソードに抵抗Ｒ１０を介してアノードが接続され、セット信号Ｓが制御端子に供給される。
【００６６】
ＮＰＮ型トランジスタＱ４は、サイリスタＴＨ１のカソードにベースが接続され、第２端子Ｔ２にエミッタが接続されている。
【００６７】
抵抗Ｒ１２は、ＮＰＮ型トランジスタＱ４のベースと第２端子Ｔ２との間に接続されている。抵抗Ｒ１３は、ＮＰＮ型トランジスタＱ４のコレクタと第１端子Ｔ１との間に接続されている。本実施例では、抵抗Ｒ１３はダイオードＤ１を介して第１端子Ｔ１に接続されている。
【００６８】
ＮＰＮ型トランジスタＱ５は、ＮＰＮ型トランジスタＱ４のコレクタにベースが接続され、第２端子Ｔ２にエミッタが接続され、制御信号Ｃをコレクタから出力する。
【００６９】
抵抗Ｒ１４は、ＮＰＮ型トランジスタＱ５のコレクタと第１端子Ｔ１との間に接続されている。本実施例では、抵抗Ｒ１４はダイオードＤ１を介して第１端子Ｔ１に接続されている。抵抗Ｒ１３及び抵抗Ｒ１４は、ダイオードＤ１を介さずに第１端子Ｔ１に直接接続されてもよい。
【００７０】
ＮＰＮ型トランジスタＱ４と、ＮＰＮ型トランジスタＱ５と、抵抗Ｒ１２と、抵抗Ｒ１３と、抵抗Ｒ１４とは、制御信号出力回路として機能する。つまり、制御信号出力回路は、サイリスタＴＨ１のアノード及びカソード間が導通状態の時にハイレベルの制御信号Ｃを出力して、非導通状態の時にローレベルの制御信号Ｃを出力する。
【００７１】
Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ６は、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７のゲートに抵抗Ｒ１５を介してドレインが接続され、第２端子Ｔ２にソースが接続され、制御信号Ｃがゲートに供給される。このＮ型ＭＯＳトランジスタＱ６は、オフ時に、ソース・ドレイン間に整流電圧Ｖｒが印加されるため、整流電圧Ｖｒの最大値以上の耐圧が必要である。
【００７２】
ツェナーダイオードＺＤ２は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ６のゲートにカソードが接続され、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ６のソースにアノードが接続されている。抵抗Ｒ１６は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ６のゲートとソースとの間に接続されている。
【００７３】
制御信号出力回路と、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ６と、ツェナーダイオードＺＤ２と、抵抗Ｒ１５と、抵抗Ｒ１６とは、スイッチ素子制御回路として機能する。つまり、スイッチ素子制御回路は、サイリスタＴＨ１のアノード及びカソード間が導通状態の時にＰ型ＭＯＳトランジスタＱ７（スイッチ素子ＳＷ１）をオンに制御して、非導通状態の時にＰ型ＭＯＳトランジスタＱ７をオフに制御するように構成されている。
【００７４】
次に、図３の波形図を参照して、ＬＥＤ点灯装置の動作を説明する。図３は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置の波形図である。この波形図は、第１の容量素子Ｃ１が約１．４７μＦ、交流電圧の周波数が約５０Ｈｚ、交流電圧の実効値が約１００Ｖの場合のものである。また、ＬＥＤ素子１１に流れる一定電流は、約２０ｍＡである。以下、図３における時刻ｔ１からｔ５の交流電圧の半周期について説明する。
【００７５】
まず、図３の時刻ｔ１において、交流電圧の増加に伴って整流電圧Ｖｒが充電電圧Ｖｃより高くなった時に、制御部１４はＰ型ＭＯＳトランジスタＱ７をオフに制御する。時刻ｔ１からｔ２の間、即ち、整流電圧Ｖｒが最大値まで増加している間、ダイオードＤ１を介して第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２の方向に電流が流れるので、整流電圧Ｖｒで第１の容量素子Ｃ１を充電できる。
【００７６】
この時の制御部１４の回路レベルの動作を説明する。整流電圧Ｖｒが充電電圧Ｖｃより高くなると、増幅器ＩＣ１は、ハイレベルのリセット信号Ｒを生成する。これにより、ＮＰＮ型トランジスタＱ３がオンして、抵抗Ｒ１０を介して第２の容量素子Ｃ２の電荷が放電される。また、サイリスタＴＨ１のアノードの電圧が第２端子Ｔ２の電圧とほぼ等しくなると共に、サイリスタＴＨ１のアノード及びカソード間は非導通状態になる。これにより、ＮＰＮ型トランジスタＱ４のベース電圧は抵抗Ｒ１２を介して第２端子Ｔ２の電圧とほぼ等しくなるので、ＮＰＮ型トランジスタＱ４はオフする。すると、ＮＰＮ型トランジスタＱ５はオンして、制御信号Ｃ、即ちＮ型ＭＯＳトランジスタＱ６のゲート電圧が低下する。そして、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ６はオフする。従って、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７のゲート・ソース間電圧は、抵抗Ｒ１７を介してほぼゼロとなり、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７はオフする。
【００７７】
時刻ｔ２において整流電圧Ｖｒが最大値に達した時、第１の容量素子Ｃ１の充電電圧Ｖｃも最大値に達する。つまり、第１の容量素子Ｃ１はピーク充電される。この時の充電電圧Ｖｃの最大値は、整流電圧Ｖｒの最大値からダイオードＤ１の順方向電圧を減算した値にほぼ等しくなっている。
【００７８】
時刻ｔ２以降、時刻ｔ４まで、交流電圧の減少に伴って整流電圧Ｖｒは減少していく。しかし、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７がオフしていると共にダイオードＤ１が存在することによって、第１の容量素子Ｃ１の電荷はＬＥＤ素子１１側に放電されないため、充電電圧Ｖｃはほぼ最大値を維持する。なお、前述のように、抵抗Ｒ１は数ＭΩ（例えば、３ＭΩ）の抵抗値を有するため、交流電圧の半周期程度の期間では、抵抗Ｒ１を介しては充電電圧Ｖｃがほとんど低下しないようになっている。
【００７９】
時刻ｔ３において、整流電圧Ｖｒが低下して充電電圧Ｖｃ以下になると、増幅器ＩＣ１は、リセット信号Ｒをローレベルにする。これにより、ＮＰＮ型トランジスタＱ３はオフする。従って、ＬＥＤ素子１１を流れる電流で抵抗Ｒ２に生じる電圧によって、ダイオードＤ３を介して第２の容量素子Ｃ２が充電される。このように、リセット信号Ｒがハイレベルとなっている期間、即ちリセット信号Ｒが生成されている期間は、時刻ｔ１から時刻ｔ３までである。
【００８０】
時刻ｔ４において、整流電圧Ｖｒが更に低下してＬＥＤ素子１１が点灯するために必要な電圧未満となると、ＬＥＤ素子１１に流れる電流が所定値未満になる。この時、制御部１４はＰ型ＭＯＳトランジスタＱ７をオンに制御する。これにより、低下した整流電圧Ｖｒよりも高い充電電圧Ｖｃを、第１の容量素子Ｃ１からＬＥＤ素子１１に、オンしたＰ型ＭＯＳトランジスタＱ７及びダイオードＤ２を介して供給できる。即ち、整流電圧Ｖｒは、充電電圧Ｖｃとほぼ等しい値まで上昇する。従って、ＬＥＤ素子１１の電流が減少したタイミングで、充電電圧Ｖｃによってその電流を所定値以上に戻して、ＬＥＤ素子１１を点灯させ続けることができる。即ち、ＬＥＤ素子１１が消灯する期間が無くなる。
【００８１】
この時の制御部１４の回路レベルの動作を説明する。ＬＥＤ素子１１に流れる電流が所定値未満になると、抵抗Ｒ２の両端の電圧が低下して、ＰＮＰ型トランジスタＱ２のベース電圧が低下する。一方、ＰＮＰ型トランジスタＱ２のエミッタ電圧は、第２の容量素子Ｃ２に充電された電圧によってベース電圧より高くなる。従って、ＰＮＰ型トランジスタＱ２がオンして、セット信号Ｓは第２の容量素子Ｃ２に充電された電圧とほぼ等しくなる。これにより、サイリスタＴＨ１のアノード及びカソード間が導通する。
【００８２】
すると、ＮＰＮ型トランジスタＱ４は、ベース電圧が高くなるので、オンする。ＮＰＮ型トランジスタＱ５は、ベース電圧が低くなるので、オフする。これにより、制御信号Ｃ、即ちＮ型ＭＯＳトランジスタＱ６のゲート電圧が上昇するので、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ６はオンする。従って、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７は、ゲート電圧が低下してオンする。このとき、制御信号Ｃの最大値は、ツェナーダイオードＺＤ２によって制限され、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７のゲート・ソース間電圧の最大値は、ツェナーダイオードＺＤ３によって制限される。
【００８３】
時刻ｔ４以降、充電電圧ＶｃによってＬＥＤ素子１１が点灯するため、時間の経過に伴って充電電圧Ｖｃは低下していく。即ち、整流電圧Ｖｒも低下していく。
【００８４】
これに対して、交流電圧の絶対値が減少から増加に転じると、時刻ｔ５において、整流電圧Ｖｒは充電電圧Ｖｃより高くなる。即ち、前述した時刻ｔ１と同様の状態となる。従って、制御部１４はＰ型ＭＯＳトランジスタＱ７をオフに制御する。これにより、整流電圧Ｖｒが最大値まで増加している間、整流電圧Ｖｒで第１の容量素子Ｃ１を充電できる。
【００８５】
時刻ｔ５以降、以上の時刻ｔ１からｔ４までと同様に動作する。このようにして、フリッカが無くなる。
【００８６】
なお、充電電圧Ｖｃは、第１の容量素子Ｃ１からＬＥＤ素子１１に、オンしたＰ型ＭＯＳトランジスタＱ７及びダイオードＤ２を介して供給されるので、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７のソース・ドレイン間には、充電電圧ＶｃからＬＥＤ素子１１の順方向電圧等を減算した電圧が加えられる。従って、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ７の耐圧は、充電電圧Ｖｃの最大値より低くてよい。一例として、交流電圧の実効値が約１００Ｖである場合には、耐圧は１００Ｖ程度でよい。
【００８７】
次に、図６の従来のＬＥＤ点灯装置と比較して、実施例１のＬＥＤ点灯装置の効果について説明する。
【００８８】
図４は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置と従来のＬＥＤ点灯装置の電流が連続的に流れる交流電圧と容量値の関係を示す図である。図４の縦軸は交流電圧の実効値を表し、横軸は第１の容量素子Ｃ１の値を示す。
【００８９】
特性Ａ，Ｂは、実施例１のＬＥＤ点灯装置のＬＥＤ素子１１に電流が連続的に流れる（フリッカが無くなる）交流電圧の実効値と、第１の容量素子Ｃ１の容量値との関係を示す。特性Ａは交流電圧の周波数が６０Ｈｚであり、特性Ｂは５０Ｈｚである。
【００９０】
特性Ｃ，Ｄは、図６の従来のＬＥＤ点灯装置のＬＥＤ素子１１に電流が連続的に流れる交流電圧の実効値と、第１の容量素子Ｃ１の値との関係を示す。特性Ｃは交流電圧の周波数が６０Ｈｚであり、特性Ｄは５０Ｈｚである。なお、図６の従来のＬＥＤ点灯装置は、図２の実施例１のＬＥＤ点灯装置から、電流方向制限部１３、制御部１４、第１の容量素子Ｃ１および抵抗Ｒ１を除いた構成を有している。
【００９１】
特性ＡとＣの比較から分かるように、実施例１のＬＥＤ点灯装置においては、第１の容量素子Ｃ１が約３μＦ以下の範囲で、従来のＬＥＤ点灯装置よりも低電圧でＬＥＤ素子１１に電流が連続的に流れる。ＬＥＤ素子１１に電流が連続的に流れるために必要な交流電圧の実効値は、例えば、第１の容量素子Ｃ１が１μＦでは、従来のＬＥＤ点灯装置では約１２５Ｖであるが、実施例１のＬＥＤ点灯装置では約１１１Ｖである。また、この実効値は、例えば、第１の容量素子Ｃ１が１．４７μＦでは、従来のＬＥＤ点灯装置では約１０５Ｖであるが、実施例１のＬＥＤ点灯装置では約９６Ｖである。
【００９２】
特性ＢとＤの比較からも、実施例１のＬＥＤ点灯装置においては、第１の容量素子Ｃ１が約３μＦ以下の範囲で、従来のＬＥＤ点灯装置よりも低電圧でＬＥＤ素子１１に電流が連続的に流れていることが分かる。ＬＥＤ素子１１に電流が連続的に流れるために必要な交流電圧の実効値は、例えば、第１の容量素子Ｃ１が１μＦでは、従来のＬＥＤ点灯装置では約１４０Ｖであるが、実施例１のＬＥＤ点灯装置では約１１７Ｖである。また、この実効値は、例えば、第１の容量素子Ｃ１が１．４７μＦでは、従来のＬＥＤ点灯装置では約１１２Ｖであるが、実施例１のＬＥＤ点灯装置では約１０３Ｖである。
【００９３】
このように、実施例１のＬＥＤ点灯装置では、例えば、第１の容量素子Ｃ１が１．４７μＦ程度で、日本の家庭用の商用交流の電圧及び周波数において、ＬＥＤ素子１１に電流を連続的に流すことができる。つまり、フリッカを無くすことができる。
【００９４】
これに対して、従来のＬＥＤ点灯装置では、例えば、第１の容量素子Ｃ１が１．４７μＦ程度では、日本の家庭用の商用交流の電圧及び周波数において、フリッカを無くすことができない。
【００９５】
即ち、実施例１のＬＥＤ点灯装置では、従来のＬＥＤ点灯装置と比較して、交流電圧の周波数及び実効値が等しい条件であれば、小容量値の第１の容量素子Ｃ１でフリッカを無くすことができる。
【００９６】
なお、図４の特性は一例であり、各素子の定数の調整によって具体的な電圧及び容量値は多少変化する。但し、実施例１のＬＥＤ点灯装置では、第１の容量素子Ｃ１が小容量の条件で、従来のＬＥＤ点灯装置よりも低電圧でＬＥＤ素子１１に電流が連続的に流れるという効果は変わらない。
【００９７】
このように、本実施例によれば、供給された交流電圧を整流する第１の整流素子Ｂ１の第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間に第１の容量素子Ｃ１及びダイオードＤ１を直列接続して、ダイオードＤ１にスイッチ素子ＳＷ１を並列接続している。また、ダイオードＤ１は第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２の向きに電流を流すようになっている。
【００９８】
その上で、第１の整流素子Ｂ１からの整流電圧Ｖｒが第１の容量素子Ｃ１の両端の充電電圧Ｖｃより高くなった時に、スイッチ素子ＳＷ１をオフに制御するようにしている。これにより、整流電圧Ｖｒが最大値まで増加している間、ダイオードＤ１を介して、整流電圧Ｖｒで第１の容量素子Ｃ１を充電できる。
【００９９】
また、整流電圧Ｖｒが低下して充電電圧Ｖｃ以下になり、且つ、ＬＥＤ素子１１に流れる電流が所定値未満になった時、スイッチ素子ＳＷ１をオンに制御するようにしている。これにより、整流電圧Ｖｒが最大値から低下しても、ＬＥＤ素子１１の電流が減少するまではスイッチ素子ＳＷ１がオフしているため、第１の容量素子Ｃ１の充電電圧Ｖｃはほぼ整流電圧Ｖｒの最大値を保持できる。そして、ＬＥＤ素子１１の電流が減少したタイミングで、低下した整流電圧Ｖｒよりも高い充電電圧Ｖｃを、第１の容量素子Ｃ１からＬＥＤ素子１１にオンしたスイッチ素子ＳＷ１を介して供給できる。従って、ＬＥＤ素子１１の電流が減少したタイミングで、充電電圧Ｖｃによってその電流を所定値以上に戻して、ＬＥＤ素子１１を点灯させ続けることができる。
【０１００】
このように、第１の容量素子Ｃ１に充電された電荷を必要なタイミングまで放電しないようにしているため、小容量の第１の容量素子Ｃ１でもＬＥＤ素子１１に効率的に電荷を供給できる。すなわち、スイッチング電源および大容量のコンデンサを用いることなく、フリッカを減少させることができる。さらには、第１の容量素子Ｃ１の容量値を調整すれば、フリッカを無くすこともできる。
【０１０１】
また、第１の容量素子Ｃ１は、充放電できればよく、且つ、小容量でよいため、寿命の短い電解コンデンサを用いる必要がない。例えば、電解コンデンサよりも寿命が長いセラミックコンデンサを用いることができる。従って、従来のＬＥＤ点灯装置よりも高温で動作可能となると共に、ＬＥＤ点灯装置の寿命を長くすることもできる。このような効果は、ＬＥＤ点灯装置をＬＥＤ電球として用いる場合に、特に有用である。
【実施例２】
【０１０２】
実施例２では、電流方向制限部１３の接続位置が実施例１と異なっている。
【０１０３】
図５は、本発明の実施例２に係るＬＥＤ点灯装置の概略的な構成を示すブロック図である。図５に示すように、ＬＥＤ点灯装置において、第１の容量素子Ｃ１の一端が第１端子Ｔ１に接続され、電流方向制限部１３は、第１の容量素子Ｃ１の他端と第２端子Ｔ２との間に接続されている。実施例１と同様に、電流方向制限部１３は、電流が流れる方向を第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２の方向に制限可能に構成されている。
【０１０４】
電流方向制限部１３の具体的な構成は以下のようになっている。ダイオードＤ１は、第１の容量素子Ｃ１の他端にアノードが接続され、第２端子Ｔ２にカソードが接続されている。ダイオードＤ２は、第１の容量素子Ｃ１の他端にカソードが接続されている。スイッチ素子ＳＷ１は、ダイオードＤ２のアノードに一端が接続され、ダイオードＤ１のカソードに他端が接続されている。スイッチ素子ＳＷ１は、例えば、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ又はＰ型ＭＯＳトランジスタで構成することができる。その他の回路構成は、図１の実施例１と同一であるため、同一の要素に同一の符号を付して説明を省略する。また、動作も実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【０１０５】
このような構成の実施例２によっても、実施例１と同様の効果が得られる。
【０１０６】
以上、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
Ｂ１ ブリッジダイオード（第１の整流素子）
Ｔ１ 第１端子
Ｔ２ 第２端子
１１ ＬＥＤ素子
１２ 電流制御部
１３ 電流方向制限部
１４ 制御部
２１ セット信号生成回路
２２ リセット信号生成回路
２３ セットリセット回路
ＳＷ１ スイッチ素子
Ｄ１ ダイオード（第２の整流素子）
Ｄ２ ダイオード（第３の整流素子）
Ｄ３ ダイオード（第４の整流素子）
ＴＨ１ サイリスタ
ＺＤ１ ツェナーダイオード（基準電圧生成素子）
ＺＤ２ ツェナーダイオード（第２の電圧制限素子）
ＺＤ３ ツェナーダイオード（第１の電圧制限素子）
Ｃ１ 第１の容量素子
Ｃ２ 第２の容量素子
ＩＣ１ 増幅器
Ｑ１ Ｎ型ＭＯＳトランジスタ（電流制御トランジスタ）
Ｑ２ ＰＮＰ型トランジスタ
Ｑ３ ＮＰＮ型トランジスタ（第１のＮＰＮ型トランジスタ）
Ｑ４ ＮＰＮ型トランジスタ（第２のＮＰＮ型トランジスタ）
Ｑ５ ＮＰＮ型トランジスタ（第３のＮＰＮ型トランジスタ）
Ｑ６ Ｎ型ＭＯＳトランジスタ
Ｑ７ Ｐ型ＭＯＳトランジスタ
Ｒ１ 抵抗（放電抵抗）
Ｒ２ 電流検出抵抗
Ｒ３ 抵抗（第１抵抗）
Ｒ４，Ｒ５ 抵抗
Ｒ６ 抵抗（第６抵抗）
Ｒ７ 抵抗（第７抵抗）
Ｒ８ 抵抗（第８抵抗）
Ｒ９ 抵抗（第９抵抗）
Ｒ１０，Ｒ１１ 抵抗
Ｒ１２ 抵抗（第３抵抗）
Ｒ１３ 抵抗（第４抵抗）
Ｒ１４ 抵抗（第５抵抗）
Ｒ１５，Ｒ１６ 抵抗
Ｒ１７ 抵抗（第２抵抗）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から供給された交流電圧を整流して第１端子及び第２端子間から整流電圧を出力する第１の整流素子と、
前記第１端子に一端が接続されたＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子の他端と前記第２端子との間に接続され、前記ＬＥＤ素子に流れる電流を制御する電流制御部と、
前記第１端子と前記第２端子との間に接続された第１の容量素子と、
前記第１端子と前記第２端子との間で前記第１の容量素子に直列接続され、電流が流れる方向を制限可能な電流方向制限部と、
前記電流方向制限部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記整流電圧が前記第１の容量素子の両端の充電電圧より高くなった時に、電流が流れる方向を前記第１端子から前記第２端子の方向に制限するように前記電流方向制限部を制御すると共に、
前記整流電圧が前記充電電圧以下になり、且つ、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が所定値未満になった時に、電流が流れる方向の制限を解除するように前記電流方向制限部を制御する
ことを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
前記電流方向制限部は、
前記第１端子と前記第２端子との間で前記第１の容量素子に直列接続され、前記第１端子から前記第２端子の向きに電流を流す第２の整流素子と、
前記第２の整流素子に並列接続されたスイッチ素子と、を有し、
前記制御部は、
前記整流電圧が前記充電電圧より高くなった時に、前記スイッチ素子をオフに制御すると共に、
前記整流電圧が前記充電電圧以下になり、且つ、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が前記所定値未満になった時に、前記スイッチ素子をオンに制御する
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】
前記電流方向制限部は、
前記第２の整流素子の両端間で前記スイッチ素子に直列接続され、前記スイッチ素子のオン時に前記第２端子から前記第１端子の向きに電流を流す、第３の整流素子を有する
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】
前記第２の整流素子は、前記第１端子にアノードが接続され、前記第１の容量素子の一端にカソードが接続され、
前記第１の容量素子の他端は、前記第２端子に接続され、
前記第３の整流素子は、前記第１端子にカソードが接続され、
前記スイッチ素子は、前記第３の整流素子のアノードに一端が接続され、前記第２の整流素子のカソードに他端が接続されている
ことを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記ＬＥＤ素子に流れる電流が前記所定値未満になった時にセット信号を生成するセット信号生成回路と、
前記整流電圧が前記充電電圧より高い期間にリセット信号を生成するリセット信号生成回路と、
前記セット信号が入力された時に前記スイッチ素子をオンに制御して、前記リセット信号が入力された時に前記セット信号に拘らず前記スイッチ素子をオフに制御するセットリセット回路と、を有する
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】
前記電流制御部は、
前記ＬＥＤ素子の他端に一端が接続された電流制御トランジスタと、
前記電流制御トランジスタの他端と前記第２端子との間に接続された電流検出抵抗と、
前記電流制御トランジスタの制御端子に基準電圧を供給する基準電圧回路と、を有し、
前記制御部は、前記電流検出抵抗の電圧に基づいて、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が前記所定値未満になったことを判定する
ことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項７】
前記基準電圧回路は、
前記第１端子に一端が接続された第１抵抗と、
前記第１抵抗の他端に一端が接続され、前記第２端子に他端が接続され、前記一端及び前記他端間に前記基準電圧を生成する基準電圧生成素子と、を含む
ことを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項８】
前記セット信号生成回路は、
前記電流制御トランジスタの他端にアノードが接続された第４の整流素子と、
前記第４の整流素子のカソードと前記第２端子との間に接続された第２の容量素子と、
前記電流制御トランジスタの他端にベースが接続され、前記第４の整流素子のカソードにエミッタが接続され、コレクタから前記セット信号を出力する、ＰＮＰ型トランジスタと、を含む
ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項９】
前記セットリセット回路は、
前記リセット信号がベースに供給され、前記第４の整流素子のカソードにコレクタが接続され、前記第２端子にエミッタが接続された、第１のＮＰＮ型トランジスタと、
前記第４の整流素子のカソードにアノードが接続され、前記セット信号が制御端子に供給される、サイリスタと、
前記サイリスタのアノード及びカソード間が導通状態の時に前記スイッチ素子をオンに制御して、非導通状態の時に前記スイッチ素子をオフに制御する、スイッチ素子制御回路と、を含む
ことを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１０】
前記スイッチ素子は、ソースが前記第２の整流素子のカソードに接続され、ドレインが前記第３の整流素子のアノードに接続されたＰ型ＭＯＳトランジスタから構成されている
ことを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１１】
前記電流方向制限部は、
前記Ｐ型ＭＯＳトランジスタのゲートとソースとの間に接続された第１の電圧制限素子を有する
ことを特徴とする請求項１０に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１２】
前記電流方向制限部は、
前記Ｐ型ＭＯＳトランジスタのゲートとソースとの間に接続された第２抵抗を有する
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１３】
前記スイッチ素子制御回路は、
前記サイリスタのアノード及びカソード間が導通状態の時にハイレベルの制御信号を出力して、非導通状態の時にローレベルの前記制御信号を出力する制御信号出力回路と、
前記Ｐ型ＭＯＳトランジスタのゲートにドレインが接続され、前記第２端子にソースが接続され、前記制御信号がゲートに供給されるＮ型ＭＯＳトランジスタと、を含む
ことを特徴とする請求項１０から請求項１２の何れかに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１４】
前記スイッチ素子制御回路は、
前記Ｎ型ＭＯＳトランジスタのゲートとソースとの間に接続された第２の電圧制限素子を含む
ことを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１５】
前記制御信号出力回路は、
前記サイリスタのカソードにベースが接続され、前記第２端子にエミッタが接続された第２のＮＰＮ型トランジスタと、
前記第２のＮＰＮ型トランジスタのベースと前記第２端子との間に接続された第３抵抗と、
前記第２のＮＰＮ型トランジスタのコレクタと前記第１端子との間に接続された第４抵抗と、
前記第２のＮＰＮ型トランジスタのコレクタにベースが接続され、前記第２端子にエミッタが接続され、前記制御信号をコレクタから出力する第３のＮＰＮ型トランジスタと、
前記第３のＮＰＮ型トランジスタのコレクタと前記第１端子との間に接続された第５抵抗と、を含む
ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１６】
前記リセット信号生成回路は、前記第１端子に非反転入力端子が接続され、前記第１の容量素子と前記第２の整流素子との間に反転入力端子が接続され、出力端子から前記リセット信号を出力する増幅器を含む
ことを特徴とする請求項５から請求項１５の何れかに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１７】
前記リセット信号生成回路は、
前記第１端子と前記増幅器の前記非反転入力端子との間に接続された第６抵抗と、
前記増幅器の前記非反転入力端子と前記第２端子との間に接続された第７抵抗と、
前記第１の容量素子及び前記第２の整流素子間と、前記増幅器の前記反転入力端子との間に接続された第８抵抗と、
前記増幅器の前記反転入力端子と前記第２端子との間に接続された第９抵抗と、を含む
ことを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１８】
前記第１の容量素子の両端に並列接続された放電抵抗を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項１７の何れかに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１９】
交流電源から供給された交流電圧を整流して第１端子及び第２端子間から整流電圧を出力する第１の整流素子と、
前記第１端子に一端が接続されたＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子の他端と前記第２端子との間に接続され、前記ＬＥＤ素子に流れる電流を制御する電流制御部と、
前記第１端子と前記第２端子との間に接続された第１の容量素子と、
前記第１端子と前記第２端子との間で前記第１の容量素子に直列接続され、電流が流れる方向を制限可能な電流方向制限部と、
前記電流方向制限部を制御する制御部と、を備えるＬＥＤ点灯装置の制御方法であって、
前記制御部により、
前記整流電圧が前記第１の容量素子の両端の充電電圧より高くなった時に、電流が流れる方向を前記第１端子から前記第２端子の方向に制限するように前記電流方向制限部を制御すると共に、
前記整流電圧が前記充電電圧以下になり、且つ、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が所定値未満になった時に、電流が流れる方向の制限を解除するように前記電流方向制限部を制御する
ことを特徴とするＬＥＤ点灯装置の制御方法。
【請求項２０】
前記電流方向制限部は、
前記第１端子と前記第２端子との間で前記第１の容量素子に直列接続され、前記第１端子から前記第２端子の向きに電流を流す第２の整流素子と、
前記第２の整流素子に並列接続されたスイッチ素子と、を有し、
前記制御部により、
前記整流電圧が前記充電電圧より高くなった時に、前記スイッチ素子をオフに制御すると共に、
前記整流電圧が前記充電電圧以下になり、且つ、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が前記所定値未満になった時に、前記スイッチ素子をオンに制御する
ことを特徴とする請求項１９に記載のＬＥＤ点灯装置の制御方法。
【請求項１】
交流電源から供給された交流電圧を整流して第１端子及び第２端子間から整流電圧を出力する第１の整流素子と、
前記第１端子に一端が接続されたＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子の他端と前記第２端子との間に接続され、前記ＬＥＤ素子に流れる電流を制御する電流制御部と、
前記第１端子と前記第２端子との間に接続された第１の容量素子と、
前記第１端子と前記第２端子との間で前記第１の容量素子に直列接続され、電流が流れる方向を制限可能な電流方向制限部と、
前記電流方向制限部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記整流電圧が前記第１の容量素子の両端の充電電圧より高くなった時に、電流が流れる方向を前記第１端子から前記第２端子の方向に制限するように前記電流方向制限部を制御すると共に、
前記整流電圧が前記充電電圧以下になり、且つ、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が所定値未満になった時に、電流が流れる方向の制限を解除するように前記電流方向制限部を制御する
ことを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
前記電流方向制限部は、
前記第１端子と前記第２端子との間で前記第１の容量素子に直列接続され、前記第１端子から前記第２端子の向きに電流を流す第２の整流素子と、
前記第２の整流素子に並列接続されたスイッチ素子と、を有し、
前記制御部は、
前記整流電圧が前記充電電圧より高くなった時に、前記スイッチ素子をオフに制御すると共に、
前記整流電圧が前記充電電圧以下になり、且つ、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が前記所定値未満になった時に、前記スイッチ素子をオンに制御する
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】
前記電流方向制限部は、
前記第２の整流素子の両端間で前記スイッチ素子に直列接続され、前記スイッチ素子のオン時に前記第２端子から前記第１端子の向きに電流を流す、第３の整流素子を有する
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】
前記第２の整流素子は、前記第１端子にアノードが接続され、前記第１の容量素子の一端にカソードが接続され、
前記第１の容量素子の他端は、前記第２端子に接続され、
前記第３の整流素子は、前記第１端子にカソードが接続され、
前記スイッチ素子は、前記第３の整流素子のアノードに一端が接続され、前記第２の整流素子のカソードに他端が接続されている
ことを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記ＬＥＤ素子に流れる電流が前記所定値未満になった時にセット信号を生成するセット信号生成回路と、
前記整流電圧が前記充電電圧より高い期間にリセット信号を生成するリセット信号生成回路と、
前記セット信号が入力された時に前記スイッチ素子をオンに制御して、前記リセット信号が入力された時に前記セット信号に拘らず前記スイッチ素子をオフに制御するセットリセット回路と、を有する
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】
前記電流制御部は、
前記ＬＥＤ素子の他端に一端が接続された電流制御トランジスタと、
前記電流制御トランジスタの他端と前記第２端子との間に接続された電流検出抵抗と、
前記電流制御トランジスタの制御端子に基準電圧を供給する基準電圧回路と、を有し、
前記制御部は、前記電流検出抵抗の電圧に基づいて、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が前記所定値未満になったことを判定する
ことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項７】
前記基準電圧回路は、
前記第１端子に一端が接続された第１抵抗と、
前記第１抵抗の他端に一端が接続され、前記第２端子に他端が接続され、前記一端及び前記他端間に前記基準電圧を生成する基準電圧生成素子と、を含む
ことを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項８】
前記セット信号生成回路は、
前記電流制御トランジスタの他端にアノードが接続された第４の整流素子と、
前記第４の整流素子のカソードと前記第２端子との間に接続された第２の容量素子と、
前記電流制御トランジスタの他端にベースが接続され、前記第４の整流素子のカソードにエミッタが接続され、コレクタから前記セット信号を出力する、ＰＮＰ型トランジスタと、を含む
ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項９】
前記セットリセット回路は、
前記リセット信号がベースに供給され、前記第４の整流素子のカソードにコレクタが接続され、前記第２端子にエミッタが接続された、第１のＮＰＮ型トランジスタと、
前記第４の整流素子のカソードにアノードが接続され、前記セット信号が制御端子に供給される、サイリスタと、
前記サイリスタのアノード及びカソード間が導通状態の時に前記スイッチ素子をオンに制御して、非導通状態の時に前記スイッチ素子をオフに制御する、スイッチ素子制御回路と、を含む
ことを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１０】
前記スイッチ素子は、ソースが前記第２の整流素子のカソードに接続され、ドレインが前記第３の整流素子のアノードに接続されたＰ型ＭＯＳトランジスタから構成されている
ことを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１１】
前記電流方向制限部は、
前記Ｐ型ＭＯＳトランジスタのゲートとソースとの間に接続された第１の電圧制限素子を有する
ことを特徴とする請求項１０に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１２】
前記電流方向制限部は、
前記Ｐ型ＭＯＳトランジスタのゲートとソースとの間に接続された第２抵抗を有する
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１３】
前記スイッチ素子制御回路は、
前記サイリスタのアノード及びカソード間が導通状態の時にハイレベルの制御信号を出力して、非導通状態の時にローレベルの前記制御信号を出力する制御信号出力回路と、
前記Ｐ型ＭＯＳトランジスタのゲートにドレインが接続され、前記第２端子にソースが接続され、前記制御信号がゲートに供給されるＮ型ＭＯＳトランジスタと、を含む
ことを特徴とする請求項１０から請求項１２の何れかに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１４】
前記スイッチ素子制御回路は、
前記Ｎ型ＭＯＳトランジスタのゲートとソースとの間に接続された第２の電圧制限素子を含む
ことを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１５】
前記制御信号出力回路は、
前記サイリスタのカソードにベースが接続され、前記第２端子にエミッタが接続された第２のＮＰＮ型トランジスタと、
前記第２のＮＰＮ型トランジスタのベースと前記第２端子との間に接続された第３抵抗と、
前記第２のＮＰＮ型トランジスタのコレクタと前記第１端子との間に接続された第４抵抗と、
前記第２のＮＰＮ型トランジスタのコレクタにベースが接続され、前記第２端子にエミッタが接続され、前記制御信号をコレクタから出力する第３のＮＰＮ型トランジスタと、
前記第３のＮＰＮ型トランジスタのコレクタと前記第１端子との間に接続された第５抵抗と、を含む
ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１６】
前記リセット信号生成回路は、前記第１端子に非反転入力端子が接続され、前記第１の容量素子と前記第２の整流素子との間に反転入力端子が接続され、出力端子から前記リセット信号を出力する増幅器を含む
ことを特徴とする請求項５から請求項１５の何れかに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１７】
前記リセット信号生成回路は、
前記第１端子と前記増幅器の前記非反転入力端子との間に接続された第６抵抗と、
前記増幅器の前記非反転入力端子と前記第２端子との間に接続された第７抵抗と、
前記第１の容量素子及び前記第２の整流素子間と、前記増幅器の前記反転入力端子との間に接続された第８抵抗と、
前記増幅器の前記反転入力端子と前記第２端子との間に接続された第９抵抗と、を含む
ことを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１８】
前記第１の容量素子の両端に並列接続された放電抵抗を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項１７の何れかに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１９】
交流電源から供給された交流電圧を整流して第１端子及び第２端子間から整流電圧を出力する第１の整流素子と、
前記第１端子に一端が接続されたＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子の他端と前記第２端子との間に接続され、前記ＬＥＤ素子に流れる電流を制御する電流制御部と、
前記第１端子と前記第２端子との間に接続された第１の容量素子と、
前記第１端子と前記第２端子との間で前記第１の容量素子に直列接続され、電流が流れる方向を制限可能な電流方向制限部と、
前記電流方向制限部を制御する制御部と、を備えるＬＥＤ点灯装置の制御方法であって、
前記制御部により、
前記整流電圧が前記第１の容量素子の両端の充電電圧より高くなった時に、電流が流れる方向を前記第１端子から前記第２端子の方向に制限するように前記電流方向制限部を制御すると共に、
前記整流電圧が前記充電電圧以下になり、且つ、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が所定値未満になった時に、電流が流れる方向の制限を解除するように前記電流方向制限部を制御する
ことを特徴とするＬＥＤ点灯装置の制御方法。
【請求項２０】
前記電流方向制限部は、
前記第１端子と前記第２端子との間で前記第１の容量素子に直列接続され、前記第１端子から前記第２端子の向きに電流を流す第２の整流素子と、
前記第２の整流素子に並列接続されたスイッチ素子と、を有し、
前記制御部により、
前記整流電圧が前記充電電圧より高くなった時に、前記スイッチ素子をオフに制御すると共に、
前記整流電圧が前記充電電圧以下になり、且つ、前記ＬＥＤ素子に流れる電流が前記所定値未満になった時に、前記スイッチ素子をオンに制御する
ことを特徴とする請求項１９に記載のＬＥＤ点灯装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−３７９３８（Ｐ２０１３−３７９３８Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３９９９（Ｐ２０１１−１７３９９９）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【Ｆターム（参考）】
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