ＬＥＤ駆動回路及びＬＥＤ照明灯具
【課題】ＬＥＤのちらつきを抑えることが可能となるＬＥＤ駆動回路及びＬＥＤ照明灯具を提供する。
【解決手段】位相制御式調光器を介して交流電源と接続可能であってＬＥＤ負荷を駆動するＬＥＤ駆動回路において、ＬＥＤ電流制御回路と、前記ＬＥＤ電流制御回路の入力と基準電位間に直列接続された容量成分及び抵抗成分と、前記抵抗成分の両端に接続されるスイッチ素子と、前記位相制御式調光器がオンとなったタイミングから一定期間は前記スイッチ素子をオフとし、前記一定期間経過後は前記スイッチ素子をオンとするスイッチ制御部と、を備える構成とする。
【解決手段】位相制御式調光器を介して交流電源と接続可能であってＬＥＤ負荷を駆動するＬＥＤ駆動回路において、ＬＥＤ電流制御回路と、前記ＬＥＤ電流制御回路の入力と基準電位間に直列接続された容量成分及び抵抗成分と、前記抵抗成分の両端に接続されるスイッチ素子と、前記位相制御式調光器がオンとなったタイミングから一定期間は前記スイッチ素子をオフとし、前記一定期間経過後は前記スイッチ素子をオンとするスイッチ制御部と、を備える構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ駆動回路及びＬＥＤ照明灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは低消費電流で長寿命などの特徴を有し、表示装置だけでなく照明器具等にもその用途が広がりつつある。なお、ＬＥＤ照明器具では、所望の照度を得るために、複数個のＬＥＤを使用する場合が多い（例えば、特許文献１）。
【０００３】
一般的な照明器具は商用ＡＣ１００Ｖ電源を使用することが多く、白熱電球などの一般的な照明灯具に代えてＬＥＤ照明灯具を使用する場合などを考慮すると、ＬＥＤ照明灯具も一般的な照明灯具と同様に商用ＡＣ１００Ｖ電源を使用する構成であることが望ましい。
【０００４】
また、白熱電球を調光制御しようとした場合、スイッチング素子（一般的にはサイリスタ素子やトライアック素子）を交流電源電圧の或る位相角でオンすることにより白熱電球への電源供給をボリューム素子一つで簡単に調光制御できる位相制御式調光器（一般に白熱ライコンと呼ばれている）が用いられている（例えば、特許文献２）。白熱電球を位相制御式調光器で調光する場合においても、ワット数の小さな白熱電球と調光器を接続するとチラツキや点滅が生じ正常に調光できないことが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１９１７２号公報
【特許文献２】特開２００５−２６１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
交流電源使用のＬＥＤ照明灯具を調光制御しようとした場合、白熱電球を調光制御しようとした場合と同様に位相制御式調光器が用いられることが望まれる。ここで、交流電源使用のＬＥＤ照明灯具を調光制御することができるＬＥＤ照明システムの従来例を図７に示す。
【０００７】
図７に示す従来のＬＥＤ照明システムは、位相制御式調光器２００と、ＬＥＤ駆動回路３００と、複数のＬＥＤから成るＬＥＤ負荷４００と、を有している。ＬＥＤ駆動回路３００は、全波整流器１と、ＬＥＤ電流制御回路２とを備える。交流電源１００とＬＥＤ電流制御回路２の間に位相制御式調光器２００が直列に接続されている。位相制御式調光器２００は、半固定抵抗Ｒｖａｒのツマミ（不図示）がある位置に設定されると、その設定された位置に対応する電源位相角でトライアックＴｒｉをオンさせるものである。さらに、位相制御式調光器２００では、コンデンサＣＬＣとコイルＬＬＣによる雑音防止回路が構成され、位相制御式調光器２００から電源ラインに帰還する端子雑音を低減している。
【０００８】
また、白熱電球を位相制御式調光器により調光する従来の白熱電球照明システムを図８に示す。また、図８に示す従来の白熱電球照明システムにおける各部電圧、電流波形を図９に示す。トライアックＴｒｉがオンする事で白熱電球５００の両端電圧Ｖ３が上昇し、白熱電球５００に電流Ｉ１が流れ始める。そして、交流電源電圧Ｖ１が０Ｖ付近になり、トライアックＴｒｉに流れる電流が保持電流以下になるまでトライアックＴｒｉのオンが維持される。
【０００９】
位相制御調光器２００内のトライアックＴｒｉがオンしたとき、コンデンサＣＬＣに蓄えられたエネルギーがコイルＬＬＣに流れ、共振現象が発生する。白熱電球５００（図８）など電流が多く必要な負荷の場合は振動してもトライアックＴｒｉがオフにならない。しかしながら、ＬＥＤ負荷４００（図７）のように負荷が軽い場合にはトライアックＴｒｉに流れる電流の絶対値が保持電流(例えば約１０ｍＡ)以下となってトライアックＴｒｉがオフになることがある。
【００１０】
共振現象などによりトライアックＴｒｉがオフになった後、トライアックＴｒｉに再度トリガ電圧がかかり、トライアックＴｒｉが同一交流半周期内（５０Ｈｚで言えば半周期の１０ｍｓ以内）で再度オンとなる。このとき、トライアックＴｒｉがオンとなるタイミングが交流半周期ごとで安定せず、ＬＥＤ負荷４００に供給されるエネルギーが安定せず、ＬＥＤ負荷４００のちらつきが発生する。
【００１１】
上記問題点に鑑み、本発明は、ＬＥＤのちらつきを抑えることが可能となるＬＥＤ駆動回路及びＬＥＤ照明灯具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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、位相制御式調光器を介して交流電源と接続可能であってＬＥＤ負荷を駆動するＬＥＤ駆動回路において、
ＬＥＤ電流制御回路と、
前記ＬＥＤ電流制御回路の入力と基準電位間に直列接続された容量成分及び抵抗成分と、
前記抵抗成分の両端に接続されるスイッチ素子と、
前記位相制御式調光器がオンとなったタイミングから一定期間は前記スイッチ素子をオフとし、前記一定期間の経過後は前記スイッチ素子をオンとするスイッチ制御部と、
を備える構成とする。
【００１３】
このような構成によれば、位相制御式調光器がオンとなったタイミングから一定期間はスイッチ素子をオフとするので、抵抗成分がアクティブとなり、位相制御式調光器がオンとなったときに発生する共振のエネルギーを容量成分と抵抗成分で消費する。従って、共振現象を抑えることができるので、位相制御式調光器がオフとなって誤動作することを抑え、ＬＥＤのちらつきを抑えることができる。また、一定期間経過後はスイッチ素子をオンとすることで、抵抗成分をバイパスさせ、容量成分によるＬＥＤ電流制御回路の安定化機能を有効に働かせることができる。
【００１４】
また、上記構成において、前記位相制御式調光器の出力電圧が閾値電圧以下となったことを検出する検出部を備え、前記検出がされると前記スイッチ制御部は前記スイッチ素子をオフとする構成としてもよい。
【００１５】
また、上記いずれかの構成において、接続される前記位相制御式調光器に応じて前記一定期間は可変である構成としてもよい。
【００１６】
また、上記いずれかの構成において、前記位相制御式調光器の出力電圧の傾きを検出する検出部を備え、前記検出部の検出信号に応じて前記一定期間は可変である構成としてもよい。
【００１７】
また、本発明のＬＥＤ照明灯具は、上記いずれかの構成のＬＥＤ駆動回路と、前記ＬＥＤ駆動回路の出力側に接続されるＬＥＤ負荷と、を備える構成とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、位相制御式調光器がオンとなったときに共振現象を抑えることができ、ＬＥＤのちらつきを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明システムの構成を示す図である。
【図２】本発明に係るＬＥＤ電流制御回路の一構成例を示す図である。
【図３Ａ】第１実施例に係る調光器動作検出部及びスイッチ制御部の構成を示す図である。
【図３Ｂ】第２実施例に係る調光器動作検出部及びスイッチ制御部の構成を示す図である。
【図４Ａ】第１実施例に係る調光器動作検出部及びスイッチ制御部の動作を示すタイミングチャートである。
【図４Ｂ】第２実施例に係る調光器動作検出部及びスイッチ制御部の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】全波整流器の出力電圧の波形の一例を示す図である。
【図６】本発明の第２変形例に係る調光器動作検出部及びスイッチ制御部の構成を示す図である。
【図７】ＬＥＤ照明システムの従来例を示す図である。
【図８】白熱電球照明システムの従来例を示す図である。
【図９】白熱電球照明システムの従来例における各部電圧及び電流のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明システムの構成を図１に示す。
【００２１】
図１に示すＬＥＤ照明システムにおけるＬＥＤ駆動回路６００は、全波整流器１と、ＬＥＤ電流制御回路２と、調光器動作検出部３と、スイッチ制御部４と、スイッチ素子ＭＡと、放電用コンデンサＣＡと、放電用抵抗ＲＡとを備えている。また、ＬＥＤ駆動回路６００は、ＬＥＤ電流制御回路２へ入力電圧を入力するための入力ラインＬ１と、基準電位ラインＬ２も有している。
【００２２】
ＬＥＤ電流制御回路２は、入力ラインＬ１より入力電圧を入力され、ＬＥＤ電流制御回路２の出力側に接続されたＬＥＤ負荷４００に流す電流を制御する。ＬＥＤ電流制御回路２の一例としてフライバック方式のコンバータを図２に示す。図２に示すＬＥＤ電流制御回路２は、トランスＴｒ２０と、スイッチ素子Ｍ２０と、ダイオードＤ２０と、コンデンサＣ２０を有している。スイッチ素子２０がオンにされると、トランスＴｒ２０の１次巻線に電流が流れ、発生する磁束によりトランスＴｒ２０のコアが磁化され、トランスＴｒ２０にエネルギーが蓄えられる。このとき、トランスＴｒ２０の２次巻線には誘導電流は流れない。スイッチ素子Ｍ２０がオフにされると、コアに蓄積されたエネルギーが開放され、ダイオードＤ２０を通じてＬＥＤ負荷４００に電流が流れる。
【００２３】
また、説明を図１に戻すと、入力ラインＬ１と基準電位ラインＬ２の間に放電用コンデンサＣＡと放電用抵抗ＲＡが直列接続される。仮に放電用コンデンサＣＡと放電用抵抗ＲＡを設けない場合、交流電源１００の電圧Ｖ１の或る位相角で位相制御式調光器（以下、単に「調光器」と呼ぶ）２００内のトライアックＴｒｉがオンとなるとき、調光器２００内のコンデンサＣＬＣに蓄積されたエネルギーが調光器２００内のコイルＬＬＣとトライアックＴｒｉの抵抗成分により放電されるが、トライアックＴｒｉの抵抗成分が小さいので（数Ω以下）、共振現象が起こる。共振現象によりトライアックＴｒｉに流れる電流が振動し、電流の絶対値が保持電流以下となったタイミングでトライアックＴｒｉがオフとなり、調光器２００が誤動作する可能性がある。そこで、放電用コンデンサＣＡと放電用抵抗ＲＡを設けることで、共振のエネルギーを消費させる。放電用コンデンサＣＡのみでは共振現象は収まらず、トライアックＴｒｉがオフすることがある。放電用抵抗ＲＡも追加することにより損失を設けることで、共振現象を抑えることができる。
【００２４】
ここで、調光器２００内のコイルＬＬＣと放電用コンデンサＣＡが共振現象を発生しないようにするため、下記（１）式を満たすようにする。（１）式は、コイルＬＬＣと放電用抵抗ＲＡと放電用コンデンサＣＡのみの交流等価回路（電圧源ショート）を考えて、直列ＬＣＲ回路の電流が振動解とならない条件として導出される。
ＲＡ2−４×ＬＬＣ／ＣＡ≧０ （１）
但し、ＲＡ：放電用抵抗ＲＡの抵抗値（Ω）、ＬＬＣ：コイルＬＬＣのインダクタンス（μＨ）、ＣＡ：放電用コンデンサＣＡの容量（μＦ）
【００２５】
例えば、ＬＬＣ＝１００μＨ、ＣＡ＝０．２μＦとした場合、ＲＡは４５Ω以上に設定される。
【００２６】
また、入力ラインＬ１と基準電位ラインＬ２の間に調光器動作検出部３が接続され、調光器動作検出部３の出力側にスイッチ制御部４が接続される。スイッチ制御部４の出力側には、ｎＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチ素子ＭＡのゲートが接続される。そして、スイッチ素子ＭＡのドレインとソースが放電用抵抗ＲＡの両端に接続される。
【００２７】
放電用コンデンサＣＡは、ＬＥＤ電流制御回路２の入力電圧を平滑化し、入力電圧の低下によるＬＥＤ電流制御回路２の誤動作を防止する。即ち、放電用コンデンサＣＡは、ＬＥＤ電流制御回路２を安定化するためのコンデンサである。しかしながら、放電用抵抗ＲＡの抵抗値が高い場合、放電用コンデンサＣＡから十分にエネルギーを使用できず、ＬＥＤ電流制御回路２の入力電圧が低下し、ＬＥＤ電流制御回路２の安定化機能が有効に働かない。
【００２８】
そこで、調光器動作検出部３により調光器２００のオン（即ちトライアックＴｒｉのオン）が検知されてから一定期間（例えば２００μｓ）は、スイッチ制御部４によりスイッチ素子ＭＡをオフとし、放電用抵抗ＲＡをアクティブとし、共振現象を抑制する。そして、一定期間経過後、スイッチ制御部４によりスイッチ素子ＭＡをオンとし、放電用抵抗ＲＡをバイパスすることで、放電用コンデンサＣＡをＬＥＤ電流制御回路２を安定化させるためのコンデンサとして有効に機能させる。
【００２９】
ここで、調光器動作検出部３及びスイッチ制御部４の具体的な構成例について述べる。
【００３０】
調光器動作検出部３及びスイッチ制御部４の第１実施例に係る構成を図３Ａに示す。図３Ａに示す調光器動作検出部３は、抵抗Ｒ３１と、抵抗Ｒ３２と、コンパレータＣＭＰ３１とを有している。抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２は、入力ラインＬ１とグランドの間に直列接続される。抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の接続点はコンパレータＣＭＰ３１の非反転端子に入力される。即ち、全波整流器１の出力電圧Ｖ２の抵抗Ｒ３１、Ｒ３２による分圧がコンパレータＣＭＰ３１の非反転端子に入力される。また、コンパレータＣＭＰ３１の反転端子には基準電圧Ｖ３１が入力される。
【００３１】
例えば、抵抗Ｒ３１の抵抗値を３ＭΩ、抵抗Ｒ３２の抵抗値を３００ｋΩ、基準電圧Ｖ３１を３Ｖに設定したとすると、全波整流器１の出力電圧Ｖ２が閾値電圧３０Ｖ以上となれば、コンパレータＣＭＰ３１の出力電圧ＶｃｏはＨｉｇｈレベルとなる。
【００３２】
スイッチ制御部４は、ｐＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチ素子Ｍ４１と、ｎＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチ素子Ｍ４２と、定電流源Ｉ４１と、コンデンサＣ４１と、ＮＡＮＤ回路Ｎ４１とを有している。
【００３３】
コンパレータＣＭＰ３１の出力は、ＮＡＮＤ回路Ｎ４１の一方の入力端に接続されると共に、スイッチ素子Ｍ４１及びスイッチ素子Ｍ４２のゲート同士を接続する接続点に接続される。スイッチ素子４１のソースには電源電圧Ｖｄｄが印加される。スイッチ素子Ｍ４２のソースとグランドの間には定電流源Ｉ４１が接続される。スイッチ素子Ｍ４１及びスイッチ素子Ｍ４２のドレイン同士を接続する接続点は、コンデンサＣ４１の一端に接続されると共に、ＮＡＮＤ回路Ｎ４１の他方の入力端に接続される。コンデンサＣ４１の他端はグランドに接続される。ＮＡＮＤ回路Ｎ４１の出力端は、スイッチ素子ＭＡ（図１）のゲートに接続される。
【００３４】
このような構成である第１実施例に係る調光器動作検出部３及びスイッチ制御部４の動作を示すタイミングチャートを図４Ａに示す。図４Ａのタイミングチャートにおいて、上段から順に全波整流器１の出力電圧Ｖ２、コンパレータＣＭＰ３１の出力電圧Ｖｃｏ及びスイッチ素子ＭＡのオンオフ状態を示す。
【００３５】
トライアックＴｒｉがオン、即ち調光器２００がオンとなり出力電圧Ｖ２が立ち上がると、出力電圧Ｖ２は閾値電圧Ｖｔｈ以上であるので、コンパレータＣＭＰ３１の出力電圧ＶｃｏはＨｉｇｈレベルとなる。このとき、コンデンサＣ４１は充電されているので、ＮＡＮＤ回路Ｎ４１の２入力がいずれもＨｉｇｈレベルとなり、ＮＡＮＤ回路Ｎ４１の出力はＬｏｗレベルとなり、スイッチ素子ＭＡはオンからオフへ切り替えられる。
【００３６】
出力電圧ＶｃｏがＨｉｇｈレベルであるので、スイッチ素子Ｍ４１はオフとなり、スイッチ素子Ｍ４２はオンとなる。すると、定電流源Ｉ４１によってコンデンサＣ４１は放電を開始する。放電により一定期間経過後、ＮＡＮＤ回路Ｎ４１のコンデンサＣ４１側の入力がＬｏｗレベルとなり、ＮＡＮＤ回路Ｎ４１の出力はＨｉｇｈレベルとなり、スイッチ素子ＭＡはオンとなる。
【００３７】
その後、出力電圧Ｖ２が閾値電圧Ｖｔｈ以下となると、コンパレータＣＭＰ３１の出力電圧ＶｃｏがＬｏｗレベルとなり、スイッチ素子ＭＡのオンは維持される。このとき、スイッチ素子Ｍ４２はオフとなり、スイッチ素子Ｍ４１がオンとなるので、電源電圧ＶｄｄによりコンデンサＣ４１は充電される。その後、調光器２００のオンにより出力電圧ＶｃｏがＨｉｇｈレベルになると、ＮＡＮＤ回路Ｎ４１の出力はＬｏｗレベルとなり、スイッチ素子ＭＡはオフとなる。以降、同様の繰り返し動作となる。
【００３８】
このように、調光器２００のオンが検知されるとスイッチ素子ＭＡがオンからオフへ切り替えられ、放電用抵抗ＲＡがアクティブとなり、調光器２００のオンのときの共振現象を抑える。従って、トライアックＴｒｉがオフとなって調光器２００が誤動作することを防止し、ＬＥＤのちらつきを抑えることができる。また、スイッチ素子ＭＡがオフへ切り替わってから一定時間経過後、スイッチ素子ＭＡはオンとなるので、放電用抵抗ＲＡがバイパスされ、放電用コンデンサＣＡによるＬＥＤ電流制御回路２の安定化機能を有効に働かせることができる。
【００３９】
次に、調光器動作検出部３及びスイッチ制御部４の第２実施例に係る構成を図３Ｂに示す。図３Ｂに示す調光器動作検出部３は、上述した図３Ａに示した第１実施例に係る調光器動作検出部３の構成と同様である。図３Ｂに示すスイッチ制御部４の構成が第１実施例と異なっている。
【００４０】
図３Ｂに示すスイッチ制御部４は、ｐＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチ素子Ｍ４３と、ｎＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチ素子Ｍ４４と、定電流源Ｉ４２と、コンデンサＣ４２と、インバータＩＮＶ４１とを有している。
【００４１】
コンパレータＣＭＰ３１の出力は、スイッチ素子Ｍ４３及びスイッチ素子Ｍ４４のゲート同士を接続する接続点に接続される。スイッチ素子４３のソースには電源電圧Ｖｄｄが印加される。スイッチ素子Ｍ４４のソースとグランドの間には定電流源Ｉ４２が接続される。スイッチ素子Ｍ４３及びスイッチ素子Ｍ４４のドレイン同士を接続する接続点は、コンデンサＣ４２の一端に接続されると共に、インバータＩＮＶ４１の入力端に接続される。コンデンサＣ４２の他端はグランドに接続される。インバータＩＮＶ４１の出力端は、スイッチ素子ＭＡ（図１）のゲートに接続される。
【００４２】
このような構成である第２実施例に係る調光器動作検出部３及びスイッチ制御部４の動作を示すタイミングチャートを図４Ｂに示す。図４Ｂのタイミングチャートにおいて、上段から順に全波整流器１の出力電圧Ｖ２、コンパレータＣＭＰ３１の出力電圧Ｖｃｏ及びスイッチ素子ＭＡのオンオフ状態を示す。
【００４３】
まず、コンデンサＣ４２が充電されており、インバータＩＮＶ４１の出力はＬｏｗレベルであり、スイッチ素子ＭＡはオフである。そして、トライアックＴｒｉがオン、即ち調光器２００がオンとなり出力電圧Ｖ２が立ち上がると、出力電圧Ｖ２は閾値電圧Ｖｔｈ以上であるので、コンパレータＣＭＰ３１の出力電圧ＶｃｏはＨｉｇｈレベルとなる。このとき、スイッチ素子Ｍ４３はオフとなり、スイッチ素子Ｍ４４はオンとなるので、定電流源Ｉ４２によりコンデンサＣ４２から放電が開始される。このとき、スイッチ素子ＭＡはオフを維持される。
【００４４】
そして、一定期間経過後、放電によりインバータＩＮＶ４１の出力がＨｉｇｈレベルになると、スイッチ素子ＭＡはオンとなる。その後、出力電圧Ｖ２が閾値電圧Ｖｔｈ以下となると、コンパレータＣＭＰ３１の出力電圧ＶｃｏがＬｏｗレベルとなり、スイッチ素子Ｍ４３はオンとなり、スイッチ素子Ｍ４４はオフとなる。これにより、電源電圧ＶｄｄによりコンデンサＣ４２の充電が開始される。その後、充電によりインバータＩＮＶ４１の出力がオフとなると、スイッチ素子ＭＡがオフとなる。
【００４５】
その後、スイッチ素子ＭＡのオフが維持され、調光器２００がオンとなる。以降、同様の繰り返し動作となる。
【００４６】
このように第２実施例によれば、全波整流器１の出力電圧Ｖ２が閾値電圧Ｖｔｈ以下となったときにスイッチ素子ＭＡをオフとし、調光器２００がオンとなって一定期間経過後、スイッチ素子ＭＡをオンとする。これにより、調光器２００がオンとなるタイミングにおいて確実にスイッチ素子ＭＡをオフにしておくことができる。従って、調光器２００がオンのタイミングにおいて確実に放電用抵抗ＲＡをアクティブとし、共振現象を抑えることが可能となる。
【００４７】
なお、第２実施例における閾値電圧Ｖｔｈの設定について説明すると、トライアックＴｒｉがオフしているときにも調光器２００内のコンデンサＣＬＣの容量結合により全波整流器１の出力電圧Ｖ２は発生する。例えば、コンデンサＣＬＣの容量を０．１μＦとし、交流の周波数を６０Ｈｚとすると、コンデンサＣＬＣのインピーダンスは、１／（２π×６０Ｈｚ×０．１μＦ）＝２６ｋΩとなる。全波整流器１より後段部分のインピーダンスを１ｋΩとすると、トライアックＴｒｉがオフのときにも交流電圧の１／２６の出力電圧Ｖ２が発生することになる。例えば、交流電圧の実効値が１２０Ｖの場合、１２０×√２／２６＝６．５Ｖの出力電圧Ｖ２が発生する。従って、出力電圧Ｖ２が６．５Ｖ以下のときは調光器２００はオフしていると判断し、閾値電圧として６．５Ｖを設定する。なお、マージンを含めて３０Ｖ〜５０Ｖを閾値電圧としてもよい。
【００４８】
＜第１変形例＞
また、以下のような変形例に係る実施形態も可能である。調光器２００がオンのときに発生する振動現象の時間周期ｔｌｃ（図５参照）は、ｔｌｃ＝２×π√（Ｃ×Ｌ）で表される。但し、Ｃ：放電用コンデンサＣＡとコンデンサＣＬＣの合成容量（Ｆ）、Ｌ：コイルＬＬＣのインダクタンス（Ｈ）である。
【００４９】
コンデンサＣＬＣとコイルＬＬＣの回路定数は調光器２００の種類により依存するため、調光器２００の種類に応じて振動現象の時間周期ｔｌｃが変化し、ひいては振動現象の発生している時間が変化することになる。上述した実施形態における調光器２００がオンとなったタイミングからのスイッチ素子ＭＡをオフとする一定期間は、振動現象の発生している時間だけ必要である。そこで、調光器２００に応じて上記一定期間を可変とする構成が望ましい。
【００５０】
具体的には、調光器２００内のコンデンサＣＬＣ及びコイルＬＬＣの回路定数を検出するＩＣを設け、検出された回路定数に応じてＩＣがスイッチ制御部４における定電流源Ｉ４１またはＩ４２（図３Ａ、図３Ｂ）の定電流値を可変とする構成を採ればよい。
【００５１】
または、ハードスイッチを設け、接続する調光器２００に応じてユーザがハードスイッチを切り替えてスイッチ制御部４における定電流源Ｉ４１またはＩ４２の定電流値を可変とする構成を採ってもよい。
【００５２】
＜第２変形例＞
調光器２００がオンとなったタイミングで全波整流器１の出力電圧Ｖ２が立ち上がるが、その傾きは調光器２００内のコンデンサＣＬＣとコイルＬＬＣの回路定数に依存する。立ち上がりの傾きが急峻な場合は、上述した実施形態における調光器２００がオンとなったタイミングからのスイッチ素子ＭＡをオフとする一定期間を短くし、立ち上がりの傾きが緩やかな場合は、一定時間を長くすることで、一定期間を適切化できる。
【００５３】
第２変形例に係る調光器動作検出部３の構成を図６に示す。図６に示す調光器動作検出部３は、上述した第１実施例（図３Ａ）に係る調光器動作検出部３の構成に加え、微分回路を含めた構成としている。微分回路は、抵抗Ｒ３３と、抵抗Ｒ３４と、コンデンサＣ３１と、抵抗Ｒ３５と、オペアンプＯＰ３１とから成る。
【００５４】
入力ラインＬ１とグランドの間に抵抗Ｒ３３、Ｒ３４が直列接続される。抵抗Ｒ３３と抵抗Ｒ３４の接続点は、コンデンサＣ３１の一端に接続される。コンデンサＣ３１の他端は、オペアンプＯＰ３１の反転端子に接続されると共に、抵抗Ｒ３５の一端に接続される。オペアンプＯＰ３１の非反転端子には基準電圧Ｖ３２が入力される。オペアンプＯＰ３１の出力端は抵抗Ｒ３５の他端に接続されると共に、定電流源Ｉ４１に接続される。
【００５５】
調光器２０がオンになったときの出力電圧Ｖ２の立ち上がりの傾きを微分回路により検出できる。そして、微分回路が出力する検出信号に応じて定電流源Ｉ４１の定電流値を可変とする。これにより、接続する調光器２００に応じてスイッチ素子ＭＡをオフとする一定期間を適切化できる。
【００５６】
なお、上記第２実施例（図３Ｂ）に係る調光器動作検出部３の構成に加えて微分回路を含めて調光器動作検出部３の構成とした実施形態を採用してもよい。この場合は、微分回路の検出信号に応じて定電流源Ｉ４２の定電流値を可変とする。
【００５７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明に係るＬＥＤ駆動回路とＬＥＤ負荷とを有するＬＥＤ照明灯具としては、例えば、ＬＥＤ電球などが挙げられる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 全波整流器
２ ＬＥＤ電流制御回路
３ 調光器動作検出部
４ スイッチ制御部
１００ 交流電源
２００ 位相制御式調光器
４００ ＬＥＤ負荷
６００ ＬＥＤ駆動回路
ＣＡ 放電用コンデンサ
ＲＡ 放電用抵抗
ＭＡ スイッチ素子
Ｌ１ 入力ライン
Ｌ２ 基準電位ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ駆動回路及びＬＥＤ照明灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは低消費電流で長寿命などの特徴を有し、表示装置だけでなく照明器具等にもその用途が広がりつつある。なお、ＬＥＤ照明器具では、所望の照度を得るために、複数個のＬＥＤを使用する場合が多い（例えば、特許文献１）。
【０００３】
一般的な照明器具は商用ＡＣ１００Ｖ電源を使用することが多く、白熱電球などの一般的な照明灯具に代えてＬＥＤ照明灯具を使用する場合などを考慮すると、ＬＥＤ照明灯具も一般的な照明灯具と同様に商用ＡＣ１００Ｖ電源を使用する構成であることが望ましい。
【０００４】
また、白熱電球を調光制御しようとした場合、スイッチング素子（一般的にはサイリスタ素子やトライアック素子）を交流電源電圧の或る位相角でオンすることにより白熱電球への電源供給をボリューム素子一つで簡単に調光制御できる位相制御式調光器（一般に白熱ライコンと呼ばれている）が用いられている（例えば、特許文献２）。白熱電球を位相制御式調光器で調光する場合においても、ワット数の小さな白熱電球と調光器を接続するとチラツキや点滅が生じ正常に調光できないことが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１９１７２号公報
【特許文献２】特開２００５−２６１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
交流電源使用のＬＥＤ照明灯具を調光制御しようとした場合、白熱電球を調光制御しようとした場合と同様に位相制御式調光器が用いられることが望まれる。ここで、交流電源使用のＬＥＤ照明灯具を調光制御することができるＬＥＤ照明システムの従来例を図７に示す。
【０００７】
図７に示す従来のＬＥＤ照明システムは、位相制御式調光器２００と、ＬＥＤ駆動回路３００と、複数のＬＥＤから成るＬＥＤ負荷４００と、を有している。ＬＥＤ駆動回路３００は、全波整流器１と、ＬＥＤ電流制御回路２とを備える。交流電源１００とＬＥＤ電流制御回路２の間に位相制御式調光器２００が直列に接続されている。位相制御式調光器２００は、半固定抵抗Ｒｖａｒのツマミ（不図示）がある位置に設定されると、その設定された位置に対応する電源位相角でトライアックＴｒｉをオンさせるものである。さらに、位相制御式調光器２００では、コンデンサＣＬＣとコイルＬＬＣによる雑音防止回路が構成され、位相制御式調光器２００から電源ラインに帰還する端子雑音を低減している。
【０００８】
また、白熱電球を位相制御式調光器により調光する従来の白熱電球照明システムを図８に示す。また、図８に示す従来の白熱電球照明システムにおける各部電圧、電流波形を図９に示す。トライアックＴｒｉがオンする事で白熱電球５００の両端電圧Ｖ３が上昇し、白熱電球５００に電流Ｉ１が流れ始める。そして、交流電源電圧Ｖ１が０Ｖ付近になり、トライアックＴｒｉに流れる電流が保持電流以下になるまでトライアックＴｒｉのオンが維持される。
【０００９】
位相制御調光器２００内のトライアックＴｒｉがオンしたとき、コンデンサＣＬＣに蓄えられたエネルギーがコイルＬＬＣに流れ、共振現象が発生する。白熱電球５００（図８）など電流が多く必要な負荷の場合は振動してもトライアックＴｒｉがオフにならない。しかしながら、ＬＥＤ負荷４００（図７）のように負荷が軽い場合にはトライアックＴｒｉに流れる電流の絶対値が保持電流(例えば約１０ｍＡ)以下となってトライアックＴｒｉがオフになることがある。
【００１０】
共振現象などによりトライアックＴｒｉがオフになった後、トライアックＴｒｉに再度トリガ電圧がかかり、トライアックＴｒｉが同一交流半周期内（５０Ｈｚで言えば半周期の１０ｍｓ以内）で再度オンとなる。このとき、トライアックＴｒｉがオンとなるタイミングが交流半周期ごとで安定せず、ＬＥＤ負荷４００に供給されるエネルギーが安定せず、ＬＥＤ負荷４００のちらつきが発生する。
【００１１】
上記問題点に鑑み、本発明は、ＬＥＤのちらつきを抑えることが可能となるＬＥＤ駆動回路及びＬＥＤ照明灯具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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、位相制御式調光器を介して交流電源と接続可能であってＬＥＤ負荷を駆動するＬＥＤ駆動回路において、
ＬＥＤ電流制御回路と、
前記ＬＥＤ電流制御回路の入力と基準電位間に直列接続された容量成分及び抵抗成分と、
前記抵抗成分の両端に接続されるスイッチ素子と、
前記位相制御式調光器がオンとなったタイミングから一定期間は前記スイッチ素子をオフとし、前記一定期間の経過後は前記スイッチ素子をオンとするスイッチ制御部と、
を備える構成とする。
【００１３】
このような構成によれば、位相制御式調光器がオンとなったタイミングから一定期間はスイッチ素子をオフとするので、抵抗成分がアクティブとなり、位相制御式調光器がオンとなったときに発生する共振のエネルギーを容量成分と抵抗成分で消費する。従って、共振現象を抑えることができるので、位相制御式調光器がオフとなって誤動作することを抑え、ＬＥＤのちらつきを抑えることができる。また、一定期間経過後はスイッチ素子をオンとすることで、抵抗成分をバイパスさせ、容量成分によるＬＥＤ電流制御回路の安定化機能を有効に働かせることができる。
【００１４】
また、上記構成において、前記位相制御式調光器の出力電圧が閾値電圧以下となったことを検出する検出部を備え、前記検出がされると前記スイッチ制御部は前記スイッチ素子をオフとする構成としてもよい。
【００１５】
また、上記いずれかの構成において、接続される前記位相制御式調光器に応じて前記一定期間は可変である構成としてもよい。
【００１６】
また、上記いずれかの構成において、前記位相制御式調光器の出力電圧の傾きを検出する検出部を備え、前記検出部の検出信号に応じて前記一定期間は可変である構成としてもよい。
【００１７】
また、本発明のＬＥＤ照明灯具は、上記いずれかの構成のＬＥＤ駆動回路と、前記ＬＥＤ駆動回路の出力側に接続されるＬＥＤ負荷と、を備える構成とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、位相制御式調光器がオンとなったときに共振現象を抑えることができ、ＬＥＤのちらつきを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明システムの構成を示す図である。
【図２】本発明に係るＬＥＤ電流制御回路の一構成例を示す図である。
【図３Ａ】第１実施例に係る調光器動作検出部及びスイッチ制御部の構成を示す図である。
【図３Ｂ】第２実施例に係る調光器動作検出部及びスイッチ制御部の構成を示す図である。
【図４Ａ】第１実施例に係る調光器動作検出部及びスイッチ制御部の動作を示すタイミングチャートである。
【図４Ｂ】第２実施例に係る調光器動作検出部及びスイッチ制御部の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】全波整流器の出力電圧の波形の一例を示す図である。
【図６】本発明の第２変形例に係る調光器動作検出部及びスイッチ制御部の構成を示す図である。
【図７】ＬＥＤ照明システムの従来例を示す図である。
【図８】白熱電球照明システムの従来例を示す図である。
【図９】白熱電球照明システムの従来例における各部電圧及び電流のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明システムの構成を図１に示す。
【００２１】
図１に示すＬＥＤ照明システムにおけるＬＥＤ駆動回路６００は、全波整流器１と、ＬＥＤ電流制御回路２と、調光器動作検出部３と、スイッチ制御部４と、スイッチ素子ＭＡと、放電用コンデンサＣＡと、放電用抵抗ＲＡとを備えている。また、ＬＥＤ駆動回路６００は、ＬＥＤ電流制御回路２へ入力電圧を入力するための入力ラインＬ１と、基準電位ラインＬ２も有している。
【００２２】
ＬＥＤ電流制御回路２は、入力ラインＬ１より入力電圧を入力され、ＬＥＤ電流制御回路２の出力側に接続されたＬＥＤ負荷４００に流す電流を制御する。ＬＥＤ電流制御回路２の一例としてフライバック方式のコンバータを図２に示す。図２に示すＬＥＤ電流制御回路２は、トランスＴｒ２０と、スイッチ素子Ｍ２０と、ダイオードＤ２０と、コンデンサＣ２０を有している。スイッチ素子２０がオンにされると、トランスＴｒ２０の１次巻線に電流が流れ、発生する磁束によりトランスＴｒ２０のコアが磁化され、トランスＴｒ２０にエネルギーが蓄えられる。このとき、トランスＴｒ２０の２次巻線には誘導電流は流れない。スイッチ素子Ｍ２０がオフにされると、コアに蓄積されたエネルギーが開放され、ダイオードＤ２０を通じてＬＥＤ負荷４００に電流が流れる。
【００２３】
また、説明を図１に戻すと、入力ラインＬ１と基準電位ラインＬ２の間に放電用コンデンサＣＡと放電用抵抗ＲＡが直列接続される。仮に放電用コンデンサＣＡと放電用抵抗ＲＡを設けない場合、交流電源１００の電圧Ｖ１の或る位相角で位相制御式調光器（以下、単に「調光器」と呼ぶ）２００内のトライアックＴｒｉがオンとなるとき、調光器２００内のコンデンサＣＬＣに蓄積されたエネルギーが調光器２００内のコイルＬＬＣとトライアックＴｒｉの抵抗成分により放電されるが、トライアックＴｒｉの抵抗成分が小さいので（数Ω以下）、共振現象が起こる。共振現象によりトライアックＴｒｉに流れる電流が振動し、電流の絶対値が保持電流以下となったタイミングでトライアックＴｒｉがオフとなり、調光器２００が誤動作する可能性がある。そこで、放電用コンデンサＣＡと放電用抵抗ＲＡを設けることで、共振のエネルギーを消費させる。放電用コンデンサＣＡのみでは共振現象は収まらず、トライアックＴｒｉがオフすることがある。放電用抵抗ＲＡも追加することにより損失を設けることで、共振現象を抑えることができる。
【００２４】
ここで、調光器２００内のコイルＬＬＣと放電用コンデンサＣＡが共振現象を発生しないようにするため、下記（１）式を満たすようにする。（１）式は、コイルＬＬＣと放電用抵抗ＲＡと放電用コンデンサＣＡのみの交流等価回路（電圧源ショート）を考えて、直列ＬＣＲ回路の電流が振動解とならない条件として導出される。
ＲＡ2−４×ＬＬＣ／ＣＡ≧０ （１）
但し、ＲＡ：放電用抵抗ＲＡの抵抗値（Ω）、ＬＬＣ：コイルＬＬＣのインダクタンス（μＨ）、ＣＡ：放電用コンデンサＣＡの容量（μＦ）
【００２５】
例えば、ＬＬＣ＝１００μＨ、ＣＡ＝０．２μＦとした場合、ＲＡは４５Ω以上に設定される。
【００２６】
また、入力ラインＬ１と基準電位ラインＬ２の間に調光器動作検出部３が接続され、調光器動作検出部３の出力側にスイッチ制御部４が接続される。スイッチ制御部４の出力側には、ｎＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチ素子ＭＡのゲートが接続される。そして、スイッチ素子ＭＡのドレインとソースが放電用抵抗ＲＡの両端に接続される。
【００２７】
放電用コンデンサＣＡは、ＬＥＤ電流制御回路２の入力電圧を平滑化し、入力電圧の低下によるＬＥＤ電流制御回路２の誤動作を防止する。即ち、放電用コンデンサＣＡは、ＬＥＤ電流制御回路２を安定化するためのコンデンサである。しかしながら、放電用抵抗ＲＡの抵抗値が高い場合、放電用コンデンサＣＡから十分にエネルギーを使用できず、ＬＥＤ電流制御回路２の入力電圧が低下し、ＬＥＤ電流制御回路２の安定化機能が有効に働かない。
【００２８】
そこで、調光器動作検出部３により調光器２００のオン（即ちトライアックＴｒｉのオン）が検知されてから一定期間（例えば２００μｓ）は、スイッチ制御部４によりスイッチ素子ＭＡをオフとし、放電用抵抗ＲＡをアクティブとし、共振現象を抑制する。そして、一定期間経過後、スイッチ制御部４によりスイッチ素子ＭＡをオンとし、放電用抵抗ＲＡをバイパスすることで、放電用コンデンサＣＡをＬＥＤ電流制御回路２を安定化させるためのコンデンサとして有効に機能させる。
【００２９】
ここで、調光器動作検出部３及びスイッチ制御部４の具体的な構成例について述べる。
【００３０】
調光器動作検出部３及びスイッチ制御部４の第１実施例に係る構成を図３Ａに示す。図３Ａに示す調光器動作検出部３は、抵抗Ｒ３１と、抵抗Ｒ３２と、コンパレータＣＭＰ３１とを有している。抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２は、入力ラインＬ１とグランドの間に直列接続される。抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の接続点はコンパレータＣＭＰ３１の非反転端子に入力される。即ち、全波整流器１の出力電圧Ｖ２の抵抗Ｒ３１、Ｒ３２による分圧がコンパレータＣＭＰ３１の非反転端子に入力される。また、コンパレータＣＭＰ３１の反転端子には基準電圧Ｖ３１が入力される。
【００３１】
例えば、抵抗Ｒ３１の抵抗値を３ＭΩ、抵抗Ｒ３２の抵抗値を３００ｋΩ、基準電圧Ｖ３１を３Ｖに設定したとすると、全波整流器１の出力電圧Ｖ２が閾値電圧３０Ｖ以上となれば、コンパレータＣＭＰ３１の出力電圧ＶｃｏはＨｉｇｈレベルとなる。
【００３２】
スイッチ制御部４は、ｐＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチ素子Ｍ４１と、ｎＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチ素子Ｍ４２と、定電流源Ｉ４１と、コンデンサＣ４１と、ＮＡＮＤ回路Ｎ４１とを有している。
【００３３】
コンパレータＣＭＰ３１の出力は、ＮＡＮＤ回路Ｎ４１の一方の入力端に接続されると共に、スイッチ素子Ｍ４１及びスイッチ素子Ｍ４２のゲート同士を接続する接続点に接続される。スイッチ素子４１のソースには電源電圧Ｖｄｄが印加される。スイッチ素子Ｍ４２のソースとグランドの間には定電流源Ｉ４１が接続される。スイッチ素子Ｍ４１及びスイッチ素子Ｍ４２のドレイン同士を接続する接続点は、コンデンサＣ４１の一端に接続されると共に、ＮＡＮＤ回路Ｎ４１の他方の入力端に接続される。コンデンサＣ４１の他端はグランドに接続される。ＮＡＮＤ回路Ｎ４１の出力端は、スイッチ素子ＭＡ（図１）のゲートに接続される。
【００３４】
このような構成である第１実施例に係る調光器動作検出部３及びスイッチ制御部４の動作を示すタイミングチャートを図４Ａに示す。図４Ａのタイミングチャートにおいて、上段から順に全波整流器１の出力電圧Ｖ２、コンパレータＣＭＰ３１の出力電圧Ｖｃｏ及びスイッチ素子ＭＡのオンオフ状態を示す。
【００３５】
トライアックＴｒｉがオン、即ち調光器２００がオンとなり出力電圧Ｖ２が立ち上がると、出力電圧Ｖ２は閾値電圧Ｖｔｈ以上であるので、コンパレータＣＭＰ３１の出力電圧ＶｃｏはＨｉｇｈレベルとなる。このとき、コンデンサＣ４１は充電されているので、ＮＡＮＤ回路Ｎ４１の２入力がいずれもＨｉｇｈレベルとなり、ＮＡＮＤ回路Ｎ４１の出力はＬｏｗレベルとなり、スイッチ素子ＭＡはオンからオフへ切り替えられる。
【００３６】
出力電圧ＶｃｏがＨｉｇｈレベルであるので、スイッチ素子Ｍ４１はオフとなり、スイッチ素子Ｍ４２はオンとなる。すると、定電流源Ｉ４１によってコンデンサＣ４１は放電を開始する。放電により一定期間経過後、ＮＡＮＤ回路Ｎ４１のコンデンサＣ４１側の入力がＬｏｗレベルとなり、ＮＡＮＤ回路Ｎ４１の出力はＨｉｇｈレベルとなり、スイッチ素子ＭＡはオンとなる。
【００３７】
その後、出力電圧Ｖ２が閾値電圧Ｖｔｈ以下となると、コンパレータＣＭＰ３１の出力電圧ＶｃｏがＬｏｗレベルとなり、スイッチ素子ＭＡのオンは維持される。このとき、スイッチ素子Ｍ４２はオフとなり、スイッチ素子Ｍ４１がオンとなるので、電源電圧ＶｄｄによりコンデンサＣ４１は充電される。その後、調光器２００のオンにより出力電圧ＶｃｏがＨｉｇｈレベルになると、ＮＡＮＤ回路Ｎ４１の出力はＬｏｗレベルとなり、スイッチ素子ＭＡはオフとなる。以降、同様の繰り返し動作となる。
【００３８】
このように、調光器２００のオンが検知されるとスイッチ素子ＭＡがオンからオフへ切り替えられ、放電用抵抗ＲＡがアクティブとなり、調光器２００のオンのときの共振現象を抑える。従って、トライアックＴｒｉがオフとなって調光器２００が誤動作することを防止し、ＬＥＤのちらつきを抑えることができる。また、スイッチ素子ＭＡがオフへ切り替わってから一定時間経過後、スイッチ素子ＭＡはオンとなるので、放電用抵抗ＲＡがバイパスされ、放電用コンデンサＣＡによるＬＥＤ電流制御回路２の安定化機能を有効に働かせることができる。
【００３９】
次に、調光器動作検出部３及びスイッチ制御部４の第２実施例に係る構成を図３Ｂに示す。図３Ｂに示す調光器動作検出部３は、上述した図３Ａに示した第１実施例に係る調光器動作検出部３の構成と同様である。図３Ｂに示すスイッチ制御部４の構成が第１実施例と異なっている。
【００４０】
図３Ｂに示すスイッチ制御部４は、ｐＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチ素子Ｍ４３と、ｎＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチ素子Ｍ４４と、定電流源Ｉ４２と、コンデンサＣ４２と、インバータＩＮＶ４１とを有している。
【００４１】
コンパレータＣＭＰ３１の出力は、スイッチ素子Ｍ４３及びスイッチ素子Ｍ４４のゲート同士を接続する接続点に接続される。スイッチ素子４３のソースには電源電圧Ｖｄｄが印加される。スイッチ素子Ｍ４４のソースとグランドの間には定電流源Ｉ４２が接続される。スイッチ素子Ｍ４３及びスイッチ素子Ｍ４４のドレイン同士を接続する接続点は、コンデンサＣ４２の一端に接続されると共に、インバータＩＮＶ４１の入力端に接続される。コンデンサＣ４２の他端はグランドに接続される。インバータＩＮＶ４１の出力端は、スイッチ素子ＭＡ（図１）のゲートに接続される。
【００４２】
このような構成である第２実施例に係る調光器動作検出部３及びスイッチ制御部４の動作を示すタイミングチャートを図４Ｂに示す。図４Ｂのタイミングチャートにおいて、上段から順に全波整流器１の出力電圧Ｖ２、コンパレータＣＭＰ３１の出力電圧Ｖｃｏ及びスイッチ素子ＭＡのオンオフ状態を示す。
【００４３】
まず、コンデンサＣ４２が充電されており、インバータＩＮＶ４１の出力はＬｏｗレベルであり、スイッチ素子ＭＡはオフである。そして、トライアックＴｒｉがオン、即ち調光器２００がオンとなり出力電圧Ｖ２が立ち上がると、出力電圧Ｖ２は閾値電圧Ｖｔｈ以上であるので、コンパレータＣＭＰ３１の出力電圧ＶｃｏはＨｉｇｈレベルとなる。このとき、スイッチ素子Ｍ４３はオフとなり、スイッチ素子Ｍ４４はオンとなるので、定電流源Ｉ４２によりコンデンサＣ４２から放電が開始される。このとき、スイッチ素子ＭＡはオフを維持される。
【００４４】
そして、一定期間経過後、放電によりインバータＩＮＶ４１の出力がＨｉｇｈレベルになると、スイッチ素子ＭＡはオンとなる。その後、出力電圧Ｖ２が閾値電圧Ｖｔｈ以下となると、コンパレータＣＭＰ３１の出力電圧ＶｃｏがＬｏｗレベルとなり、スイッチ素子Ｍ４３はオンとなり、スイッチ素子Ｍ４４はオフとなる。これにより、電源電圧ＶｄｄによりコンデンサＣ４２の充電が開始される。その後、充電によりインバータＩＮＶ４１の出力がオフとなると、スイッチ素子ＭＡがオフとなる。
【００４５】
その後、スイッチ素子ＭＡのオフが維持され、調光器２００がオンとなる。以降、同様の繰り返し動作となる。
【００４６】
このように第２実施例によれば、全波整流器１の出力電圧Ｖ２が閾値電圧Ｖｔｈ以下となったときにスイッチ素子ＭＡをオフとし、調光器２００がオンとなって一定期間経過後、スイッチ素子ＭＡをオンとする。これにより、調光器２００がオンとなるタイミングにおいて確実にスイッチ素子ＭＡをオフにしておくことができる。従って、調光器２００がオンのタイミングにおいて確実に放電用抵抗ＲＡをアクティブとし、共振現象を抑えることが可能となる。
【００４７】
なお、第２実施例における閾値電圧Ｖｔｈの設定について説明すると、トライアックＴｒｉがオフしているときにも調光器２００内のコンデンサＣＬＣの容量結合により全波整流器１の出力電圧Ｖ２は発生する。例えば、コンデンサＣＬＣの容量を０．１μＦとし、交流の周波数を６０Ｈｚとすると、コンデンサＣＬＣのインピーダンスは、１／（２π×６０Ｈｚ×０．１μＦ）＝２６ｋΩとなる。全波整流器１より後段部分のインピーダンスを１ｋΩとすると、トライアックＴｒｉがオフのときにも交流電圧の１／２６の出力電圧Ｖ２が発生することになる。例えば、交流電圧の実効値が１２０Ｖの場合、１２０×√２／２６＝６．５Ｖの出力電圧Ｖ２が発生する。従って、出力電圧Ｖ２が６．５Ｖ以下のときは調光器２００はオフしていると判断し、閾値電圧として６．５Ｖを設定する。なお、マージンを含めて３０Ｖ〜５０Ｖを閾値電圧としてもよい。
【００４８】
＜第１変形例＞
また、以下のような変形例に係る実施形態も可能である。調光器２００がオンのときに発生する振動現象の時間周期ｔｌｃ（図５参照）は、ｔｌｃ＝２×π√（Ｃ×Ｌ）で表される。但し、Ｃ：放電用コンデンサＣＡとコンデンサＣＬＣの合成容量（Ｆ）、Ｌ：コイルＬＬＣのインダクタンス（Ｈ）である。
【００４９】
コンデンサＣＬＣとコイルＬＬＣの回路定数は調光器２００の種類により依存するため、調光器２００の種類に応じて振動現象の時間周期ｔｌｃが変化し、ひいては振動現象の発生している時間が変化することになる。上述した実施形態における調光器２００がオンとなったタイミングからのスイッチ素子ＭＡをオフとする一定期間は、振動現象の発生している時間だけ必要である。そこで、調光器２００に応じて上記一定期間を可変とする構成が望ましい。
【００５０】
具体的には、調光器２００内のコンデンサＣＬＣ及びコイルＬＬＣの回路定数を検出するＩＣを設け、検出された回路定数に応じてＩＣがスイッチ制御部４における定電流源Ｉ４１またはＩ４２（図３Ａ、図３Ｂ）の定電流値を可変とする構成を採ればよい。
【００５１】
または、ハードスイッチを設け、接続する調光器２００に応じてユーザがハードスイッチを切り替えてスイッチ制御部４における定電流源Ｉ４１またはＩ４２の定電流値を可変とする構成を採ってもよい。
【００５２】
＜第２変形例＞
調光器２００がオンとなったタイミングで全波整流器１の出力電圧Ｖ２が立ち上がるが、その傾きは調光器２００内のコンデンサＣＬＣとコイルＬＬＣの回路定数に依存する。立ち上がりの傾きが急峻な場合は、上述した実施形態における調光器２００がオンとなったタイミングからのスイッチ素子ＭＡをオフとする一定期間を短くし、立ち上がりの傾きが緩やかな場合は、一定時間を長くすることで、一定期間を適切化できる。
【００５３】
第２変形例に係る調光器動作検出部３の構成を図６に示す。図６に示す調光器動作検出部３は、上述した第１実施例（図３Ａ）に係る調光器動作検出部３の構成に加え、微分回路を含めた構成としている。微分回路は、抵抗Ｒ３３と、抵抗Ｒ３４と、コンデンサＣ３１と、抵抗Ｒ３５と、オペアンプＯＰ３１とから成る。
【００５４】
入力ラインＬ１とグランドの間に抵抗Ｒ３３、Ｒ３４が直列接続される。抵抗Ｒ３３と抵抗Ｒ３４の接続点は、コンデンサＣ３１の一端に接続される。コンデンサＣ３１の他端は、オペアンプＯＰ３１の反転端子に接続されると共に、抵抗Ｒ３５の一端に接続される。オペアンプＯＰ３１の非反転端子には基準電圧Ｖ３２が入力される。オペアンプＯＰ３１の出力端は抵抗Ｒ３５の他端に接続されると共に、定電流源Ｉ４１に接続される。
【００５５】
調光器２０がオンになったときの出力電圧Ｖ２の立ち上がりの傾きを微分回路により検出できる。そして、微分回路が出力する検出信号に応じて定電流源Ｉ４１の定電流値を可変とする。これにより、接続する調光器２００に応じてスイッチ素子ＭＡをオフとする一定期間を適切化できる。
【００５６】
なお、上記第２実施例（図３Ｂ）に係る調光器動作検出部３の構成に加えて微分回路を含めて調光器動作検出部３の構成とした実施形態を採用してもよい。この場合は、微分回路の検出信号に応じて定電流源Ｉ４２の定電流値を可変とする。
【００５７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明に係るＬＥＤ駆動回路とＬＥＤ負荷とを有するＬＥＤ照明灯具としては、例えば、ＬＥＤ電球などが挙げられる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 全波整流器
２ ＬＥＤ電流制御回路
３ 調光器動作検出部
４ スイッチ制御部
１００ 交流電源
２００ 位相制御式調光器
４００ ＬＥＤ負荷
６００ ＬＥＤ駆動回路
ＣＡ 放電用コンデンサ
ＲＡ 放電用抵抗
ＭＡ スイッチ素子
Ｌ１ 入力ライン
Ｌ２ 基準電位ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相制御式調光器を介して交流電源と接続可能であってＬＥＤ負荷を駆動するＬＥＤ駆動回路において、
ＬＥＤ電流制御回路と、
前記ＬＥＤ電流制御回路の入力と基準電位間に直列接続された容量成分及び抵抗成分と、
前記抵抗成分の両端に接続されるスイッチ素子と、
前記位相制御式調光器がオンとなったタイミングから一定期間は前記スイッチ素子をオフとし、前記一定期間の経過後は前記スイッチ素子をオンとするスイッチ制御部と、
を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
前記位相制御式調光器の出力電圧が閾値電圧以下となったことを検出する検出部を備え、前記検出がされると前記スイッチ制御部は前記スイッチ素子をオフとすることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項３】
接続される前記位相制御式調光器に応じて前記一定期間は可変であ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駆動回路。
【請求項４】
前記位相制御式調光器の出力電圧の傾きを検出する検出部を備え、前記検出部の検出信号に応じて前記一定期間は可変であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動回路と、前記ＬＥＤ駆動回路の出力側に接続されるＬＥＤ負荷と、を備えることを特徴とするＬＥＤ照明灯具。
【請求項１】
位相制御式調光器を介して交流電源と接続可能であってＬＥＤ負荷を駆動するＬＥＤ駆動回路において、
ＬＥＤ電流制御回路と、
前記ＬＥＤ電流制御回路の入力と基準電位間に直列接続された容量成分及び抵抗成分と、
前記抵抗成分の両端に接続されるスイッチ素子と、
前記位相制御式調光器がオンとなったタイミングから一定期間は前記スイッチ素子をオフとし、前記一定期間の経過後は前記スイッチ素子をオンとするスイッチ制御部と、
を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
前記位相制御式調光器の出力電圧が閾値電圧以下となったことを検出する検出部を備え、前記検出がされると前記スイッチ制御部は前記スイッチ素子をオフとすることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項３】
接続される前記位相制御式調光器に応じて前記一定期間は可変であ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駆動回路。
【請求項４】
前記位相制御式調光器の出力電圧の傾きを検出する検出部を備え、前記検出部の検出信号に応じて前記一定期間は可変であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動回路と、前記ＬＥＤ駆動回路の出力側に接続されるＬＥＤ負荷と、を備えることを特徴とするＬＥＤ照明灯具。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１１５００３（Ｐ２０１３−１１５００３Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２４８１（Ｐ２０１１−２６２４８１）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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