JP2013504175A - 定電流駆動ｌｅｄモジュール装置 - Google Patents

Abstract

【解決課題】本発明は、交流電源の印加による交流ＬＥＤの動作特性によるフリッカー現象を抑制することができ、発光率の低下を改善することができ、力率の低下を改善することができる定電流駆動ＬＥＤモジュール装置を提供する。
【解決手段】本願の第１発明にかかる定電流駆動ＬＥＤモジュール装置は、交流電源を受けて整流する整流部と、前記整流部の一端に接続された片方向ＬＥＤモジュール部と、前記片方向ＬＥＤモジュール部と前記整流部の他端との間に接続され、定電流を提供する定電流部とを含む。

Description

本発明は、定電流駆動ＬＥＤモジュール装置に関し、具体的には、定電流で駆動するＬＥＤモジュール装置に関する。

ＬＥＤ（Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）は電流駆動素子であり、定電流が安定して供給されなければ動作することができない。特に、高電力を要求するＬＥＤは、駆動電流が大きいため（通常３５０ｍＡ以上）、ＬＥＤ自体から多くの熱が発生し、これにより、輝度の劣化率が低電力でのＬＥＤより大きい。これは、ＬＥＤの寿命に直接的につながり、照明市場において非常に重要な要素として作用する。これにより、高電力でのＬＥＤはすべて定電流で駆動しており、定電流の電源として用いられるＳＭＰＳの電力をより効率的に使用するために、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式で駆動している。

しかし、このような方式は、電子部品を必要とし、製造費用が増加するという問題があった。したがって、最近では、交流電源を整流して直列接続されたＬＥＤモジュールに印加する方式を適用している。

図１は、従来技術にかかる片方向ＬＥＤモジュール装置である。
従来技術にかかる片方向ＬＥＤモジュール装置は、印加される交流電源１１０を整流するブリッジダイオード１２０と、ブリッジダイオード１２０に抵抗Ｒ１を介して結合される片方向ＬＥＤモジュール１３０とを含む。
ここで、抵抗Ｒ１は、片方向ＬＥＤモジュール１３０に流れる電流の大きさを決定する。

図２は、従来技術にかかる片方向ＬＥＤモジュールにおける印加電圧および駆動電流波形図であり、ｖは、印加される電圧波形で、ｉは、印加される交流電圧によってブリッジダイオード１２０の前段に流れる電流波形である。
交流電源１１０の正の半周期電圧が印加されると、電圧の大きさがＬＥＤモジュール１３０の順方向閾値電圧以上の場合に電流が流れ、ＬＥＤモジュール１３０が発光する。同様に、交流電源１１０の負の半周期においても、電圧の大きさがＬＥＤモジュール１３０の順方向閾値電圧以上の場合に電流が流れ、ＬＥＤモジュール１３０が発光する。すなわち、図２に示すように、ａ区間とｂ区間で負荷電流が流れない。

図３は、従来技術にかかる双方向ＬＥＤモジュール装置である。
従来技術にかかる双方向ＬＥＤモジュール装置は、印加される交流電源２１０と、抵抗Ｒ１を介して結合される双方向ＬＥＤモジュール２２０とを含む。
ここで、抵抗Ｒ１は、双方向ＬＥＤモジュール２２０に流れる電流の大きさを決定する。

図４は、従来技術にかかる双方向ＬＥＤモジュールにおける印加電圧および駆動電流波形図であり、ｖは、印加される電圧波形で、ｉは、印加される交流電圧によって抵抗Ｒ１に流れる電流波形で、図２と同様である。

このように、印加される電圧の大きさが順方向閾値電圧以上の場合にのみ動作するＬＥＤモジュールの動作特性、すなわち、交流電源の印加により順方向接続されるＬＥＤモジュールの順方向閾値電圧以上の場合に導通して急に電流が流れて動作する点と、印加される交流電源の１周期内でＬＥＤモジュールの動作区間が短い点などにより、力率（ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ）が低く、全高調波歪み（ｔｏｔａｌ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ、ＴＨＤ）が増加し、フリッカー（ｆｌｉｃｋｅｒ）現象が過度に発生するという問題が存在していた。また、これにより、発光率が低下するという問題もあった。

上述した問題を解決するためになされた本発明は、交流電源の印加による交流ＬＥＤの動作特性によるフリッカー現象を抑制することができる定電流駆動ＬＥＤモジュール装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、交流電源の印加による交流ＬＥＤの動作特性による発光率の低下を改善することができる定電流駆動ＬＥＤモジュール装置を提供することを他の目的とする。

さらに、本発明は、交流電源の印加による交流ＬＥＤの動作特性による力率の低下を改善することができる定電流駆動ＬＥＤモジュール装置を提供することをさらに他の目的とする。

本願の第１発明にかかる定電流駆動ＬＥＤモジュール装置は、交流電源を受けて整流する整流部と、前記整流部の一端に接続された片方向ＬＥＤモジュール部と、前記片方向ＬＥＤモジュール部と前記整流部の他端との間に接続され、定電流を提供する定電流部とを含む。

好ましくは、前記定電流部は、前記ＬＥＤモジュール部と前記整流部の他端との間に接続され、前記整流部が出力する脈流を用いてスイッチングされるスイッチング部と、前記片方向ＬＥＤモジュール部に流れる負荷電流を検出し、検出された負荷電流の大きさに応じて、前記スイッチング部から出力されるスイッチング電圧を第１または第２レベルの駆動電圧に変換する制御電圧出力部と、前記第１または第２レベルの駆動電圧によって制御され、定電流を提供する定電流駆動部とを含むことができる。

好ましくは、前記定電流部は、前記片方向ＬＥＤモジュール部を流れる負荷電流を検出し、検出された負荷電流の大きさに応じて、前記ＬＥＤモジュール部と前記整流部の他端との間の電圧を第１および第２レベルの駆動電圧に変換する制御電圧出力部と、前記第１および第２レベルの駆動電圧によって制御され、定電流を提供する定電流駆動部とを含むことができる。

好ましくは、前記整流部の上部ダイオードおよび／または下部ダイオードに並列接続される抵抗−キャパシタから構成される充放電部をさらに含むことができる。

好ましくは、前記定電流駆動部は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、および絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のうちのいずれか１つであり得る。

本願の第２発明にかかる定電流駆動ＬＥＤモジュール装置は、交流電源を受けて整流する整流部と、前記整流部のリードレッグとラグレッグとの間に接続され、定電流を提供する定電流部と、前記整流部の他端と前記交流電源の他端との間に接続された双方向ＬＥＤモジュール部とを含む。

好ましくは、前記定電流部は、前記整流部のリードレッグとラグレッグとの間に接続され、前記整流部が出力する脈流を用いてスイッチングするスイッチング部と、前記双方向ＬＥＤモジュール部を流れる負荷電流を検出し、検出された負荷電流の大きさに応じて、前記スイッチング部から出力されるスイッチング電圧を第１および第２レベルの駆動電圧に変換する制御電圧出力部と、前記第１および第２レベルの駆動電圧によって制御され、定電流を提供する定電流駆動部とを含むことができる。

好ましくは、前記定電流部は、前記双方向ＬＥＤモジュール部を流れる負荷電流を検出し、検出された負荷電流の大きさに応じて、前記整流部のリードレッグとラグレッグとの間の電圧を第１および第２レベルの駆動電圧に変換する制御電圧出力部と、前記第１および第２レベルの駆動電圧によって制御され、定電流を提供する定電流駆動部とを含むことができる。

好ましくは、前記双方向ＬＥＤモジュール部に並列接続される抵抗−キャパシタから構成される充放電部をさらに含むことができる。

好ましくは、前記定電流駆動部は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、および絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のうちのいずれか１つであり得る。

好ましくは、前記制御電圧出力部は、前記片方向ＬＥＤモジュール部を流れる負荷電流を検出する検出抵抗と、前記検出抵抗に印加される制御電圧が設定値以下であれば、前記第１レベルの駆動電圧であるツェナー電圧を出力し、前記制御電圧が前記設定値を超過すれば、アノードとカソードとの間に短絡状態を維持する第２レベルの駆動電圧を出力する３端子ツェナーダイオードとを含むことができる。

好ましくは、前記制御電圧出力部は、前記双方向ＬＥＤモジュール部を流れる負荷電流を検出する検出抵抗と、前記検出抵抗に印加される制御電圧が設定値以下であれば、前記第１レベルの駆動電圧であるツェナー電圧を出力し、前記制御電圧が前記設定値を超過すれば、アノードとカソードとの間に短絡状態を維持する第２レベルの駆動電圧を出力する３端子ツェナーダイオードとを含むことができる。

好ましくは、前記交流電源の印加電圧が定格電圧の１０％の範囲で変動する場合、前記片方向ＬＥＤモジュール部または双方向ＬＥＤモジュール部に流れる負荷電流は５〜２０％の範囲で変動することができる。

好ましくは、前記交流電源の印加電圧が１０％の範囲で変動する場合、前記片方向ＬＥＤモジュール部または双方向ＬＥＤモジュール部の光量は５〜２０％の範囲で変動することができる。

本発明によれば、交流電源の印加による交流ＬＥＤの動作特性によって発生するフリッカー現象を抑制することができ、照明装置として用いるのに好適である。フリッカー現象が抑制されることにより、照明装置の寿命が延長される効果がある。また、本発明によれば、発光率の低下を改善することができ、力率の低下を改善することができる。

また、従来技術に比べて、ＬＥＤの動作区間がより広く、有効電力が増加し、力率（ＰＦ：Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ）が改善され、基本波の実効値がより大きいため、全高調波歪み（ＴＨＤ：Ｔｏｔａｌ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）が改善される。

従来技術にかかる片方向ＬＥＤモジュール装置である。 従来技術にかかる片方向ＬＥＤモジュールにおける印加電圧および駆動電流波形図である。 従来技術にかかる双方向ＬＥＤモジュール装置である。 従来技術にかかる双方向ＬＥＤモジュールにおける印加電圧および駆動電流波形図である。 本発明の第１実施形態にかかる定電流駆動片方向ＬＥＤモジュール装置の回路図である。 本発明の第２実施形態にかかる定電流駆動する片方向ＬＥＤモジュール装置の回路図である。 本発明の第３実施形態にかかる定電流駆動する片方向ＬＥＤモジュール装置の回路図である。 本発明の第４実施形態にかかる定電流駆動する片方向ＬＥＤモジュール装置の回路図である。 本発明の第４実施形態にかかる定電流駆動する片方向ＬＥＤモジュール装置の電圧および電流波形図である。 本発明の第５実施形態にかかる定電流駆動双方向ＬＥＤモジュール装置の回路図である。 本発明の第６実施形態にかかる定電流駆動する双方向ＬＥＤモジュール装置の回路図である。 本発明の第７実施形態にかかる定電流駆動する双方向ＬＥＤモジュール装置の回路図である。 本発明の第８実施形態にかかる定電流駆動する双方向ＬＥＤモジュール装置の回路図である。 本発明の第８実施形態にかかる定電流駆動する双方向ＬＥＤモジュール装置の電圧および電流波形図である。 本発明の第１〜第８実施形態にかかる光出力対比の従来技術にかかる光出力波形図である。 従来技術および本発明の片方向ＬＥＤモジュール装置における印加電圧対比の電流特性グラフである。 従来技術および本発明の双方向ＬＥＤモジュール装置における印加電圧対比の電流特性グラフである。 従来技術および本発明の片方向ＬＥＤモジュール装置における印加電圧対比の光量特性グラフである。 従来技術および本発明の双方向ＬＥＤモジュール装置における印加電圧対比の光量特性グラフである。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。まず、各図面の構成要素に参照符号を付するにあたり、同一の構成要素に限っては、他の図面上に表示されていても、できるだけ同一の符号で表記されていることに留意しなければならない。また、下記の説明においては、多くの特定事項が示されているが、これは、本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものに過ぎず、このような特定事項なしにも本発明が実施できることは、当該技術分野における通常の知識を有する者にとっては自明であるというべきである。そして、本発明を説明するにあたり、かかる公知の機能あるいは構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不必要にあいまいにする可能性があると判断された場合、その詳細な説明を省略する。

図５は、本発明の第１実施形態にかかる定電流駆動片方向ＬＥＤモジュール装置の回路図である。

本発明の一実施形態にかかる定電流駆動する片方向ＬＥＤモジュール装置は、常用交流電源３１０を受けて整流する整流部３２０と、整流部３２０の一端に接続された片方向ＬＥＤモジュール部３３０と、ＬＥＤモジュール部３３０と整流部３２０の他端との間に接続され、定電流を提供する定電流部３４０とを含む。

本発明の一実施形態にかかる定電流部３４０は、ＬＥＤモジュール部３３０と整流部３２０の他端との間に接続され、整流部３２０が出力する脈流を用いてスイッチングするスイッチング部３４１と、片方向ＬＥＤモジュール部３３０を流れる負荷電流を検出し、検出された負荷電流の大きさに応じて、スイッチング部３４１から出力されるスイッチング電圧を第１および第２レベルの駆動電圧に変換する制御電圧出力部３４２と、第１および第２レベルの駆動電圧によって制御され、定電流を提供する定電流駆動部３４３とを含む。

スイッチング部３４１は、ＬＥＤモジュール部３３０と整流部３２０の他端との間に直列接続された第１抵抗Ｒ１と、第１ツェナーダイオードＺＤ１および第１ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧によってオンオプされる第２ＦＥＴＱ２と、第２ＦＥＴＱ２のソース端子に一端部が結合された第２抵抗Ｒ２とを含む。

制御電圧出力部３４２は、第１ＦＥＴＱ１のソース端子と整流部３２０の他端との間に結合された検出抵抗Ｒｓｅｎと、第２抵抗Ｒ２の他端部と整流部３２０の他端との間に結合され、検出抵抗に印加される制御電圧Ｖｃｏｎによって制御され、第１および第２レベルの駆動電圧を出力する３端子ツェナーダイオード３ＺＤとを含む。

定電流駆動部３４３は、片方向ＬＥＤモジュール部３３０と検出抵抗Ｒｓｅｎとの間に結合され、第１および第２レベルの駆動電圧に応じて動作領域を異にする第１ＦＥＴＱ１を含む。

以下、本発明の一実施形態にかかる定電流駆動片方向ＬＥＤモジュール装置の動作を説明する。

ＬＥＤモジュール部３３０と整流部３２０の他端との間に印加される電圧が所定のレベルを超過すれば、ツェナーダイオードＺＤ１の両端はツェナー電圧を維持し、第２ＦＥＴＱ２はツェナー電圧によってターンオンされる。

３端子ツェナーダイオード３ｐ−ＺＤは、検出抵抗に印加される制御電圧Ｖｃｏｎが設定値以下であれば、一般的なツェナーダイオードの特性と同じ特性を有してツェナー電圧を出力し、制御電圧Ｖｃｏｎが設定値を超過すれば、アノードとカソードとの間に短絡状態を維持する。

第１ＦＥＴＱ１は、制御電圧が設定値以下であれば、３端子ツェナーダイオード３ｐ−ＺＤから印加される第１駆動電圧、すなわち、ツェナー電圧によって飽和領域で動作する。一方、制御電圧が設定値を超過すれば、３端子ツェナーダイオード３ｐ−ＺＤは短絡状態で動作するため、検出抵抗Ｒｓｅｎに印加される制御電圧が第１ＦＥＴＱ１のゲート−ソース端子に逆電圧状態で印加され、第１ＦＥＴＱ１は活性領域で動作し、これにより、負荷電流は定電流特性を有する。

図６は、本発明の第２実施形態にかかる定電流駆動する片方向ＬＥＤモジュール装置の回路図であり、図５の第１実施形態と大部分の構成が同一である。

ただし、図５の第１実施形態におけるスイッチング部３４１の代わりに、２つのＦＥＴを用いて定電流を提供するスイッチング部４４１を構成する点が異なるだけで、定電流部４４０の動作は同一である。

図７は、本発明の第３実施形態にかかる定電流駆動する片方向ＬＥＤモジュール装置の回路図であり、図５の第１実施形態と大部分の構成が同一である。

ただし、図５の第１実施形態におけるスイッチング部３４１が除去される点が異なるだけで、定電流部５４０の動作は同一である。

図８は、本発明の第４実施形態にかかる定電流駆動する片方向ＬＥＤモジュール装置の回路図であり、図５の第１実施形態の回路に、充放電部３５０をさらに含む。

充放電部３５０は、整流部３２０の上部ダイオードＤ３および下部ダイオードＤ４にそれぞれ並列結合された抵抗Ｒ３−キャパシタＣ１と、抵抗Ｒ４−キャパシタＣ２とを含む。キャパシタＣ１とキャパシタＣ２は、交流電源のエネルギーを相補的に充電し、ＬＥＤモジュール部にエネルギーを放電する。すなわち、抵抗Ｒ３−キャパシタＣ１は、交流電源の正の半周期の間に交流電圧を格納し、負の半周期の間に格納されたエネルギーを放電する。抵抗Ｒ４−キャパシタＣ２は、交流電源の負の半周期の間に交流電圧を格納し、正の半周期の間に格納されたエネルギーを放電する。

一方、本発明の一実施形態にかかる充放電部３５０は、図６の第２実施形態または図７の第３実施形態においても同様に適用可能である。

図９は、本発明の第４実施形態にかかる定電流駆動する片方向ＬＥＤモジュール装置の電圧および電流波形図であり、本発明によれば、図１の従来技術にかかる回路に比べて、ＬＥＤの動作区間がより広く、有効電力が増加し、力率（ＰＦ：Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ）が改善され、基本波の実効値がより大きいため、全高調波歪み（ＴＨＤ：Ｔｏｔａｌ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）が改善される。

図１０は、本発明の第５実施形態にかかる定電流駆動双方向ＬＥＤモジュール装置の回路図である。

本発明の一実施形態にかかる定電流駆動する双方向ＬＥＤモジュール装置は、常用交流電源８１０を受けて整流する整流部８２０と、整流部８２０のリードレッグ（ｌｅａｄ ｌｅｇ）Ｄ１およびＤ２とラグレッグ（ｌａｇ ｌｅｇ）Ｄ３およびＤ４との間に接続され、定電流を提供する定電流部８３０と、整流部８２０の他端と常用交流電源８１０の他端との間に接続された双方向ＬＥＤモジュール部８４０とを含む。

本発明の一実施形態にかかる定電流部８３０は、整流部８２０のリードレッグ（ｌｅａｄ ｌｅｇ）Ｄ１およびＤ２とラグレッグ（ｌａｇ ｌｅｇ）Ｄ３およびＤ４との間に接続され、整流部８２０が出力する脈流を用いてスイッチングするスイッチング部８３１と、双方向ＬＥＤモジュール部８４０を流れる負荷電流を検出し、検出された負荷電流の大きさに応じて、スイッチング部８３１から出力されるスイッチング電圧を第１および第２レベルの駆動電圧に変換する制御電圧出力部８３２と、第１および第２レベルの駆動電圧によって制御され、定電流を提供する定電流駆動部８３３とを含む。

スイッチング部８３１は、整流部３２０のリードレッグ（ｌｅａｄ ｌｅｇ）Ｄ１およびＤ２とラグレッグ（ｌａｇ ｌｅｇ）Ｄ３およびＤ４との間に直列接続された第１抵抗Ｒ１と、第１ツェナーダイオードＺＤ１および第１ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧によってオンオプされる第２ＦＥＴＱ２と、第２ＦＥＴＱ２のソース端子に一端部が結合された第２抵抗Ｒ２とを含む。

制御電圧出力部８３２は、負荷電流の経路に配置された検出抵抗Ｒｓｅｎと、第２抵抗Ｒ２の他端部と整流部８２０の下端との間に結合され、検出抵抗に印加される制御電圧Ｖｃｏｎによって制御され、第１および第２レベルの駆動電圧を出力する３端子ツェナーダイオード３ｐ−ＺＤとを含む。

定電流駆動部８３３は、整流部８２０の上端と検出抵抗Ｒｓｅｎとの間に結合され、第１および第２レベルの駆動電圧に応じて動作領域を異にする第１ＦＥＴＱ１から構成される。

以下、本発明の一実施形態にかかる定電流駆動双方向ＬＥＤモジュール装置の動作を説明する。

整流部８２０の上端と下端との間に印加される電圧が所定のレベルを超過すれば、ツェナーダイオードＺＤ１の両端はツェナー電圧を維持し、第２ＦＥＴＱ２はツェナー電圧によってターンオンされる。

３端子ツェナーダイオード３ｐ−ＺＤは、検出抵抗に印加される制御電圧Ｖｃｏｎが設定値以下であれば、一般的なツェナーダイオードの特性と同じ特性を有してツェナー電圧を出力し、制御電圧Ｖｃｏｎが設定値を超過すれば、アノードとカソードとの間に短絡状態を維持する。

第１ＦＥＴＱ１は、制御電圧が設定値以下であれば、３端子ツェナーダイオード３ｐ−ＺＤから印加される第１駆動電圧、すなわち、ツェナー電圧によって飽和領域で動作する。一方、制御電圧が設定値を超過すれば、３端子ツェナーダイオード３ｐ−ＺＤは短絡状態で動作するため、検出抵抗Ｒｓｅｎに印加される制御電圧が第１ＦＥＴＱ１のゲート−ソース端子に逆電圧状態で印加され、第１ＦＥＴＱ１は活性領域で動作し、これにより、負荷電流は定電流特性を有する。

図１１は、本発明の第６実施形態にかかる定電流駆動する双方向ＬＥＤモジュール装置の回路図であり、図１０の第５実施形態と大部分の構成が同一である。

ただし、図１０の第５実施形態におけるスイッチング部８３１の代わりに、２つのＦＥＴを用いて定電流を提供するスイッチング部９３１を構成する点が異なるだけで、定電流部９３０の動作は同一である。

図１２は、本発明の第７実施形態にかかる定電流駆動する双方向ＬＥＤモジュール装置の回路図であり、図１０の第５実施形態と大部分の構成が同一である。

ただし、図１０の第５実施形態におけるスイッチング部８３１が除去される点が異なるだけで、定電流部１０３０の動作は同一である。

図１３は、本発明の第８実施形態にかかる定電流駆動する双方向ＬＥＤモジュール装置の回路図であり、図１０の第５実施形態の回路に、充放電部１１５０をさらに含む。

充放電部１１５０は、双方向ＬＥＤモジュール部１１４０に並列結合された抵抗Ｒ３−キャパシタＣ１を含む。キャパシタＣ１は、交流電源のエネルギーを充電し、双方向ＬＥＤモジュール部１１４０にエネルギーを放電する。

一方、本発明の一実施形態にかかる充放電部１１５０は、図１１の第６実施形態または図１２の第７実施形態においても同様に適用可能である。

図１４は、本発明の第８実施形態にかかる定電流駆動する双方向ＬＥＤモジュール装置の電圧および電流波形図であり、本発明によれば、図３の従来技術にかかる回路に比べて、ＬＥＤの動作区間がより広く、有効電力が増加し、力率（ＰＦ：Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ）が改善され、基本波の実効値がより大きいため、全高調波歪み（ＴＨＤ：Ｔｏｔａｌ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）が改善される。

図１５は、本発明の第１〜第８実施形態にかかる光出力対比の従来技術にかかる光出力波形図である。

本発明によれば、入力電源電圧が変動しても、交流ピーク電流の増加を制限することにより、電流の変化を最小化することができるため、光出力に変化がないことが分かる。

これに対し、図１および図２の従来技術によれば、交流電源電圧の変動に比例して電流が変動するため、光出力も変動することが分かる。

一方、図１５は、本発明の一実施形態にかかる充放電部による影響は無視したものである。

図１６は、従来技術および本発明の片方向ＬＥＤモジュール装置における印加電圧対比の電流特性グラフであり、従来技術に比べて、本発明では、印加電圧が変動しても、負荷電流の変動は極めて微々たる定電流特性を示す。

すなわち、従来技術によれば、印加電圧が定格電圧に比べて１０％減少して２００ボルト印加されると、負荷電流は（４０．０４−２９．８７）／４０．０４×１００＝２５．４％減少し、印加電圧が定格電圧に比べて１０％増加して２４０ボルト印加されると、負荷電流は（５０．７１−４０．０４）／４０．０４×１００＝２６．６％増加する。

これに対し、本発明の実施形態によれば、２００ボルト印加時、負荷電流は（３９．７１−３６．９５）／３９．７１×１００＝７％減少し、２４０ボルト印加時、負荷電流は（４１．８３−３９．７１）／３９．７１＝５．３％増加する。ここで、従来技術の回路および本発明の回路は、８ワットのＬＥＤランプに対して実施したものである。

図１７は、従来技術および本発明の双方向ＬＥＤモジュール装置における印加電圧対比の電流特性グラフであり、従来技術に比べて、本発明では、印加電圧が変動しても、負荷電流の変動は極めて微々たる定電流特性を示す。

すなわち、従来技術によれば、印加電圧が定格電圧に比べて１０％減少して２００ボルト印加されると、負荷電流は（４１．６６−２９．３０）／４１．６６×１００＝２９．７％減少し、印加電圧が定格電圧に比べて１０％増加して２４０ボルト印加されると、負荷電流は（５４．２２−４１．６６）／４１．６６×１００＝３０．１％増加する。

これに対し、本発明の実施形態によれば、２００ボルト印加時、負荷電流は（３９．２３−３６．０９）／３９．２３×１００＝８％減少し、２４０ボルト印加時、負荷電流は（４１．５０−３９．２３）／３９．２３＝５．８％増加する。ここで、従来技術の回路および本発明の回路は、８ワットのＬＥＤランプに対して実施したものである。

図１８は、従来技術および本発明の片方向ＬＥＤモジュール装置における印加電圧対比の光量特性グラフであり、従来技術に比べて、本発明では、印加電圧が増加しても、光量の増加が大きくないことが分かる。

すなわち、従来技術によれば、印加電圧が定格電圧に比べて１０％減少して２００ボルト印加されると、光量は（４０１−３００）／４０１×１００＝２５．２％減少し、印加電圧が定格電圧に比べて１０％増加して２４０ボルト印加されると、光量は（５０２−４０１）／４０１×１００＝２５．２％増加する。

これに対し、本発明の実施形態によれば、２００ボルト印加時、光量は（４３０−３８６）／４３０×１００＝１０．２％減少し、２４０ボルト印加時、光量は（４６４−４３０）／４３０＝７．９％増加する。ここで、従来技術の回路および本発明の回路は、８ワットのＬＥＤランプに対して実施したものである。

図１９は、従来技術および本発明の双方向ＬＥＤモジュール装置における印加電圧対比の光量特性グラフであり、従来技術に比べて、本発明では、印加電圧が増加しても、光量の増加が大きくないことが分かる。

すなわち、従来技術によれば、印加電圧が定格電圧に比べて１０％減少して２００ボルト印加されると、光量は（２９９−２１５）／２９９×１００＝２８．１％減少し、印加電圧が定格電圧に比べて１０％増加して２４０ボルト印加されると、光量は（３８３−２９９）／２９９×１００＝２８．１％増加する。

これに対し、本発明の実施形態によれば、２００ボルト印加時、光量は（２７７−２３９）／２７７×１００＝１３．７％減少し、２４０ボルト印加時、光量は（３０４−２７７）／２７７＝９．７％増加する。ここで、従来技術の回路および本発明の回路は、８ワットのＬＥＤランプに対して実施したものである。

このように、本発明の詳細な説明では、具体的な実施形態について説明したが、本発明の範疇を逸脱しない限度内で様々な変形が可能であることはいうまでもない。そのため、本発明の範囲は、上述した実施形態に限って定められてはならず、後述する特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等のものにより定められなければならない。

本発明の定電流駆動ＬＥＤモジュール装置は、交流で駆動されるＬＥＤ照明装置に利用可能である。

Claims (16)

1. 交流電源を受けて整流する整流部と、
   前記整流部の一端に接続された片方向ＬＥＤモジュール部と、
   前記片方向ＬＥＤモジュール部と前記整流部の他端との間に接続され、定電流を提供する定電流部とを含むことを特徴とする定電流駆動ＬＥＤモジュール装置。
2. 前記定電流部は、
   前記ＬＥＤモジュール部と前記整流部の他端との間に接続され、前記整流部が出力する脈流を用いてスイッチングされるスイッチング部と、
   前記片方向ＬＥＤモジュール部に流れる負荷電流を検出し、検出された負荷電流の大きさに応じて、前記スイッチング部から出力されるスイッチング電圧を第１または第２レベルの駆動電圧に変換する制御電圧出力部と、
   前記第１または第２レベルの駆動電圧によって制御され、定電流を提供する定電流駆動部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の定電流駆動ＬＥＤモジュール装置。
3. 前記定電流部は、
   前記片方向ＬＥＤモジュール部を流れる負荷電流を検出し、検出された負荷電流の大きさに応じて、前記ＬＥＤモジュール部と前記整流部の他端との間の電圧を第１および第２レベルの駆動電圧に変換する制御電圧出力部と、
   前記第１および第２レベルの駆動電圧によって制御され、定電流を提供する定電流駆動部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の定電流駆動ＬＥＤモジュール装置。
4. 前記整流部の上部ダイオードおよび／または下部ダイオードに並列接続される抵抗−キャパシタから構成される充放電部をさらに含むことを特徴とする請求項２または３に記載の定電流駆動ＬＥＤモジュール装置。
5. 前記定電流駆動部は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、および絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項４に記載の定電流駆動ＬＥＤモジュール装置。
6. 交流電源を受けて整流する整流部と、
   前記整流部のリードレッグとラグレッグとの間に接続され、定電流を提供する定電流部と、
   前記整流部の他端と前記交流電源の他端との間に接続された双方向ＬＥＤモジュール部とを含むことを特徴とする定電流駆動ＬＥＤモジュール装置。
7. 前記定電流部は、
   前記整流部のリードレッグとラグレッグとの間に接続され、前記整流部が出力する脈流を用いてスイッチングするスイッチング部と、
   前記双方向ＬＥＤモジュール部を流れる負荷電流を検出し、検出された負荷電流の大きさに応じて、前記スイッチング部から出力されるスイッチング電圧を第１および第２レベルの駆動電圧に変換する制御電圧出力部と、
   前記第１および第２レベルの駆動電圧によって制御され、定電流を提供する定電流駆動部とを含むことを特徴とする請求項６に記載の定電流駆動ＬＥＤモジュール装置。
8. 前記定電流部は、
   前記双方向ＬＥＤモジュール部を流れる負荷電流を検出し、検出された負荷電流の大きさに応じて、前記整流部のリードレッグとラグレッグとの間の電圧を第１および第２レベルの駆動電圧に変換する制御電圧出力部と、
   前記第１および第２レベルの駆動電圧によって制御され、定電流を提供する定電流駆動部とを含むことを特徴とする請求項６に記載の定電流駆動ＬＥＤモジュール装置。
9. 前記双方向ＬＥＤモジュール部に並列接続される抵抗−キャパシタから構成される充放電部をさらに含むことを特徴とする請求項７または８に記載の定電流駆動ＬＥＤモジュール装置。
10. 前記定電流駆動部は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、および絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項９に記載の定電流駆動ＬＥＤモジュール装置。
11. 前記制御電圧出力部は、
    前記片方向ＬＥＤモジュール部を流れる負荷電流を検出する検出抵抗と、
    前記検出抵抗に印加される制御電圧が設定値以下であれば、前記第１レベルの駆動電圧であるツェナー電圧を出力し、前記制御電圧が前記設定値を超過すれば、アノードとカソードとの間に短絡状態を維持する第２レベルの駆動電圧を出力する３端子ツェナーダイオードとを含むことを特徴とする請求項４に記載の定電流駆動ＬＥＤモジュール装置。
12. 前記制御電圧出力部は、
    前記双方向ＬＥＤモジュール部を流れる負荷電流を検出する検出抵抗と、
    前記検出抵抗に印加される制御電圧が設定値以下であれば、前記第１レベルの駆動電圧であるツェナー電圧を出力し、前記制御電圧が前記設定値を超過すれば、アノードとカソードとの間に短絡状態を維持する第２レベルの駆動電圧を出力する３端子ツェナーダイオードとを含むことを特徴とする請求項９に記載の定電流駆動ＬＥＤモジュール装置。
13. 前記交流電源の印加電圧が定格電圧の１０％の範囲で変動する場合、前記片方向ＬＥＤモジュール部に流れる負荷電流は５〜２０％の範囲で変動することを特徴とする請求項４に記載の定電流駆動ＬＥＤモジュール装置。
14. 前記交流電源の印加電圧が定格電圧の１０％の範囲で変動する場合、前記双方向ＬＥＤモジュール部に流れる負荷電流は５〜２０％の範囲で変動することを特徴とする請求項９に記載の定電流駆動双方向ＬＥＤモジュール装置。
15. 前記交流電源の印加電圧が１０％の範囲で変動する場合、前記片方向ＬＥＤモジュール部の光量は５〜２０％の範囲で変動することを特徴とする請求項４に記載の定電流駆動ＬＥＤモジュール装置。
16. 前記交流電源の印加電圧が１０％の範囲で変動する場合、前記双方向ＬＥＤモジュール部の光量は９〜２０％の範囲で変動することを特徴とする請求項９に記載の定電流駆動双方向ＬＥＤモジュール装置。

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