JP2016072208A - Ｌｅｄ点灯装置、およびそれを含むｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トライアックを用いた調光制御が可能であり、かつ、調光制御により導通角が例えば３０度以下に小さくなった場合でも、ＬＥＤの安定な動作を維持して、不快なチラツキが発生しないＬＥＤ点灯装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ点灯装置１２を、商用交流電源２４から受け取った交流電圧Ｖｉｎを整流して脈流の直流電圧にする整流回路１８と、脈流の直流電圧を受けるバレー・フィル回路（Valley Fill回路＝谷埋め回路）２０と、バレー・フィル回路２０からの脈流の直流電圧Ｖｄｃを受けて、ＬＥＤ１４を脈流の略定電流Ｉｏで駆動するＬＥＤ駆動回路２２と、ＬＥＤ１４と並列に接続される負荷回路４５とで構成することにより、上記課題を解決できる。【選択図】図１

Description

本発明は、商用交流電源を用いてＬＥＤを点灯するためのＬＥＤ点灯装置、およびそれを含むＬＥＤ照明装置に関するものであり、とりわけ、位相制御調光器による調光動作が可能なものに関する。

ハロゲンランプに代表される従来の白熱電球に比べて、消費電力が低くかつ長寿命といった長所を有する発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）は、需要者のエコロジー意識の高まりとともに、省エネ対策のひとつとしてその使用範囲が急速に広まっている。これに伴い、白熱電球の代替としてＬＥＤを使用したいというニーズが急速に高まっている。

ところで、従来、白熱電球に供給する電流を減少させたり、あるいは印加する電圧を減少させたりすることにより、白熱電球から放射される光量を漸減（あるいは漸増）させる「調光」制御が、トライアック（双方向サイリスタ）による商用周波数電力のON／OFF位相制御を用いて行われている（例えば、特許文献１）。このような「調光」制御は、主に室内に設けられるダウンライト等に適用されている。

特開平６−４５０７５号公報

図４には、トライアックによる調光制御が適用された従来のＬＥＤ点灯装置を示す。図示した従来のＬＥＤ点灯装置１は、大略、整流回路３、バレー・フィル回路（Valley Fill回路＝谷埋め回路）４、およびＬＥＤ駆動回路５で構成されている。位相制御調光器２は、上述のようにトライアックＴＲＩを用いて交流電源６から供給される商用周波数電力の導通角を規定する器具である。また、整流回路３は、導通角が規定された位相制御調光器２からの電力を整流する回路である。さらに、ＬＥＤ駆動回路５は、ＬＥＤ７に対して定電流を供給するための回路である。

位相制御調光器２を用いてＬＥＤ７を調光制御する際に、バレー・フィル回路４が使用されることがある。バレー・フィル回路４は、２つの平滑用の電解コンデンサＣ３，Ｃ４と、３つのダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９とで構成されている。また、電解コンデンサＣ３およびＣ４がダイオードＤ９を介して直列に接続されているので、両電解コンデンサＣ３およびＣ４は、それぞれ交流電圧ピーク値の半分まで充電され、放電は交流電圧ピーク値の半分時点から開始する。したがって、バレー・フィル回路４は、当該バレー・フィル回路４からの出力電圧が交流電圧ピーク値の半分よりも低くなりにくい作用を奏する。これは、Ｃ３およびＣ４が、放電時には等価的に並列接続になってその分容量が大きくなり、ＬＥＤ駆動回路５への供給電圧が低下しにくくなるからである。

図５には、図４に示す従来例のＬＥＤ点灯装置１に位相制御調光器２を接続しない場合における各部の波形を示す。バレー・フィル回路４が作動した時（放電時）の電圧波形は、図５（ｂ）に示す整流回路出力電圧Ｖｄｃにおける「Ｖｖｆ」で示される。

また、ＬＥＤ駆動回路５としては、典型的に、図４に示されるようなスイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、および、コイルＬ１で構成される降圧コンバータ回路が使用される。なお、上述のように、バレー・フィル回路４によれば、当該バレー・フィル回路４からの出力電圧が交流電圧ピーク値の半分よりも低くなりにくいので、ＬＥＤ電圧（ＬＥＤの順方向電圧）Ｖｆが交流電圧のピーク値の半分以下であれば、バレー・フィル回路４の放電開始時であってもＬＥＤ７を点灯させることができる。

バレー・フィル回路４は、力率が高いことから、トライアックＴＲＩを用いた調光に適している。図６には、従来例のＬＥＤ点灯装置１に位相制御調光器２を接続して導通角を約３０度に絞った場合における各部の波形を示す。位相制御調光器２の導通角が３０度以下といったように狭くなってくると、バレー・フィル回路４の放電期間が長くなり、整流回路出力電圧Ｖｄｃの電圧値ＶｖｆがＬＥＤ電圧Ｖｆより低くなって、ＬＥＤ７が駆動（点灯）できなくなる。その結果トライアックＴＲＩがオフの期間、ＬＥＤ駆動回路５のスイッチング動作が停止する。すなわち、ＬＥＤ駆動回路５のスイッチング素子Ｑ１が連続オン、ダイオードＤ１が連続オフの状態になる。その後、再びトライアックＴＲＩがオンになると、バレー・フィル回路４の充電期間になって電圧値ＶｖｆがＬＥＤ電圧Ｖｆより高くなり、ＬＥＤ駆動回路５のスイッチング動作が開始される。

この様子は、図６（ｄ）における、ダイオードＤ１のスイッチング電圧値Ｖｄ１の波形に示される。整流回路出力電圧Ｖｄｃの電圧値ＶｖｆがＬＥＤ電圧Ｖｆより低いことからＬＥＤ７に供給される出力電流Ｉｏがゼロになる期間は、スイッチングが行われない。このため、トライアックＴＲＩがオフの期間における電圧値Ｖｄ１は、図６（ｂ）ＶｄｃにおけるＶｖｆとほぼ同等の電圧波形を示す。トライアックＴＲＩがオンの期間では、電圧値ＶｄｃがＬＥＤ電圧Ｖｆよりも高くなってスイッチング動作が開始され、電圧値Ｖｄ１は瞬時にピーク値を示した後、漸減していく。

このようにスイッチング動作が不連続になると、出力電流Ｉｏの動きはスイッチング動作の開始のタイミングが微妙に変動することになり（例えば、位相変動）、ＬＥＤ７から放射される光の量が変動して不快なチラツキを生じさせていた。

したがって、本発明の目的は、消費電力が低く、かつ、長寿命といった長所を有するＬＥＤを使用し、トライアックを用いた調光制御が可能であり、かつ、調光制御により導通角が例えば３０度以下に小さくなった場合でも、ＬＥＤの安定な動作を維持して、不快なチラツキが発生しないＬＥＤ点灯装置を提供することにある。

本発明の一局面によれば、
商用交流電源から受け取った交流電圧を整流して脈流の直流電圧にする整流回路と、前記脈流の直流電圧を受けるバレー・フィル回路（Valley Fill回路＝谷埋め回路）と、前記バレー・フィル回路からの前記脈流の直流電圧を受けて、ＬＥＤを脈流の略定電流で駆動するＬＥＤ駆動回路とを有するＬＥＤ点灯装置であって、
前記ＬＥＤと並列に接続される負荷回路を更に有しているＬＥＤ点灯装置が提供される。

好適には、負荷回路として定電流回路が使用される。

好適には、負荷回路として並列抵抗が使用される。

好適には、前記負荷回路に流れる電流は、前記ＬＥＤに流れる電流の１／２０以上１／４以下の範囲に設定される。

好適には、前記ＬＥＤの順方向電圧は、前記バレー・フィル回路の放電時最大電圧より低く設定される。

好適には、前記ＬＥＤ駆動回路は、高速ダイオードと、リアクタンス素子と、スイッチング素子と、前記ＬＥＤに流れる電流を検出する電流検出抵抗と、前記電流検出抵抗に生じる検出電圧を受けて前記スイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御回路とを有している。

負荷回路として並列抵抗を使用する場合、前記ＬＥＤと並列に接続されるツェナーダイオードを更に設け、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧を、前記ＬＥＤの順方向電圧より高く、かつ、前記ＬＥＤが開放状態となったときに発生する出力電圧より低く設定することが好適である。

本発明の他の局面によれば、
ＬＥＤと、上記ＬＥＤ点灯装置とを備えるＬＥＤ照明装置が提供される。

本発明によれば、消費電力が低く、かつ、長寿命といった長所を有するＬＥＤを使用し、従来ハロゲンランプに代表される白熱灯が使用されていた位相制御調光器付き照明器具等を使用して、当該位相制御調光器でＬＥＤの調光制御が可能なＬＥＤ点灯装置が提供される。とりわけ、位相制御調光器による調光操作により商用周波数の導通角が３０度以下まで狭くなった場合でも、ＬＥＤの安定した調光動作を維持することで、不快なチラツキが発生しないＬＥＤ点灯装置を提供できる。

本発明が適用されたＬＥＤ照明装置の一例を示す図である。 図１に示すＬＥＤ点灯装置に位相制御調光器を接続しない場合における各部の波形を示す図である。 図１に示すＬＥＤ点灯装置に位相制御調光器を接続して導通角を３０度に絞った場合における各部の波形を示す図である。 従来のＬＥＤ点灯装置を示す図である。 従来のＬＥＤ点灯装置に位相制御調光器を接続しない場合における各部の波形を示す図である。 従来のＬＥＤ点灯装置に位相制御調光器を接続して導通角を３０度に絞った場合における各部の波形を示す図である。 本発明が適用されたＬＥＤ照明装置の他の例を示す図である。 図７に示すＬＥＤ点灯装置に位相制御調光器を接続して導通角を３０度に絞った場合における各部の波形を示す図である。 本発明が適用されたＬＥＤ照明装置の他の例を示す図である。

図１は本発明の一実施例を示すＬＥＤ照明装置１０を示す。ＬＥＤ照明装置１０は、ＬＥＤ点灯装置１２と、ＬＥＤ１４とで構成されている。また、図２は、図１に示す位相制御調光器１６を接続しない場合における、ＬＥＤ点灯装置１２の各部の波形を示す。図３は、位相制御調光器１６を接続した場合（導通角は３０度に設定）における、ＬＥＤ点灯装置１２の各部の波形を示す。

図１に戻って、ＬＥＤ点灯装置１２は、大略、整流回路１８と、バレー・フィル回路（Valley Fill回路＝谷埋め回路）２０と、ＬＥＤ駆動回路２２と、負荷回路としての定電流ダイオード４５とで構成されている。

整流回路１８は、商用交流電源２４から受けた交流電圧Ｖｉを整流して脈流の直流電圧Ｖｄｃにする回路である。本実施例において、整流回路１８には４つのダイオードＤ３〜Ｄ６が使用されており、いわゆる全波整流を行っている。

バレー・フィル回路２０は、２つの平滑用の電解コンデンサ２６，２８と、３つのダイオード３０，３２，３４とで構成されている。電解コンデンサ２６および２８は、ダイオード３４を介して直列に接続されているので、両電解コンデンサ２６，２８は、それぞれ交流電圧ピーク値の半分時点まで充電され、放電は交流電圧ピーク値の半分から開始する。

つまり、バレー・フィル回路２０を用いることにより、例えば図２（ｂ）に示すように、整流回路１８からの出力電圧Ｖｄｃの値がゼロＶまで低下しにくくなる。すなわち、所定の値（図２（ｂ）における「Ｖｖｆ」。本実施例の場合、交流電圧のピーク値の半分。）まで低下してからは電圧が維持されて低下しにくくなる。なお、このときの電圧値を「放電時最大電圧Ｖｖｆ」という。バレー・フィル回路２０の放電時最大電圧ＶｖｆをＬＥＤ１４の順方向電圧Ｖｆよりも高く設定するのが好適である。

ＬＥＤ駆動回路２２は、バレー・フィル回路２０から出力された脈流の直流電圧Ｖｄｃを受け、ＬＥＤ１４に対して脈流の略一定電流Ｉｏを供給することにより、ＬＥＤ１４を駆動（点灯）する降圧コンバータである。これに代えて、昇圧コンバータ回路のＬＥＤ駆動回路を使用してもよい。

本実施例において、ＬＥＤ駆動回路２２は、高速ダイオード３６、コンデンサ３７、リアクタンス素子３８、スイッチング素子４０、ＬＥＤ１４に流れる電流を検出する電流検出抵抗４２、および、ＰＷＭ制御回路４４を有している。

リアクタンス素子３８は、スイッチング素子４０のソース側とＬＥＤ１４との間に設けられており、スイッチング素子４０がオンの状態において、ＬＥＤ１４に流れる電流の電流制限用コイルとして動作する。

高速ダイオード３６は、整流回路１８から延出されたプラスライン５０とゼロボルトライン５２との間において、ゼロボルトライン５２からスイッチング素子４０のソース側に
向けて順方向となるように取り付けられており、スイッチング素子４０がオフ状態のときにＬＥＤ１４に電流を流すための転流用のダイオードとして動作する。

コンデンサ３７は、ＬＥＤ１４の端子間に取り付けられており、スイッチング動作で発生した電流リップルを低減するための平滑コンデンサとして動作する。

スイッチング素子４０は、本実施例の場合は電界効果トランジスタであり、高速ダイオード３６よりも上流側のプラスライン５０に設けられている。電界効果トランジスタに代えてバイポーラトランジスタを用いることもできる。

電流検出抵抗４２は抵抗器であり、スイッチング素子４０の出力（ソース）側と高速ダイオード３６のカソード側との間に設けられている。

ＰＷＭ制御回路４４は、電流検出抵抗４２に生じる検出電圧を受けてスイッチング素子４０をオンオフ制御する機能を有している。ＰＷＭ制御回路４４は、電流検出抵抗４２で検出された検出電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、スイッチング素子４０の制御端子（ゲート）に入力してスイッチング素子４０をオンオフ制御し、ＬＥＤ駆動回路２２から略一定電流の出力電流Ｉｏを出力する。出力電流Ｉｏは、ＬＥＤ１４を駆動（点灯）する電流となる。

定電流ダイオード４５は、ＬＥＤ１４に対して並列接続となるように取り付けられている。また、定電流ダイオード４５は、当該定電流ダイオード４５に流れる電流値がＬＥＤ１４に流れる電流値の１／２０以上１／５以下となるような範囲で設定されるのが好適である。

（ＬＥＤ点灯装置１２の動作説明）
先ず、ＬＥＤ点灯装置１２に位相制御調光器１６を接続しない場合における、各部の波形について説明する。図２（ｂ）に示すように、整流回路１８からの出力電圧Ｖｄｃの波形は、全波整流の脈流電圧になる。そして、ＬＥＤ駆動回路２２からの出力電流Ｉｏの波形も図２（ｃ）に示すような脈流動作の電流になる。

バレー・フィル回路２０は、平滑用の電解コンデンサ２６，２８がダイオード３４を介して直列に接続されており、両電解コンデンサ２６，２８は、それぞれ交流電圧ピーク値の半分まで充電されるとともに、放電は交流電圧ピーク値の半分から開始される。このようなバレー・フィル回路２０の放電時の電圧波形は、図２（ｂ）の整流回路出力電圧ＶｄｃにおけるＶｖｆで示される。ＬＥＤ電圧Ｖｆが交流電圧ピーク値の半分以下であり、Ｖｖｆ＞Ｖｆを満足するようにＬＥＤ電圧Ｖｆを設定することにより、商用交流電源２４からの商用周波数の全周期にわたってＬＥＤ１４を駆動することができる。なお、バレー・フィル回路２０を使用すると、ＬＥＤ点灯装置１２の入力力率は改善されて高くなることから、トライアックを用いた調光制御に適している。入力力率が高いということは、すなわち、ＬＥＤ点灯装置１２が白熱電球のような抵抗負荷により近似することを意味しており、これにより位相制御調光器１６と整合しやすくなる。また、位相制御調光器１６を接続しない場合における、ＬＥＤ点灯装置１２の動作と各部の波形は、基本的に、従来例の波形を示す図５に示された波形と同じである。

次に、本実施例のＬＥＤ点灯装置１２に位相制御調光器１６を接続する場合について、図３を用いて説明する。図３には、位相制御調光器１６を用いて導通角を約３０度に絞った場合における、ＬＥＤ点灯装置１２の各部における波形を示す。導通角が３０度以下に狭まってくると、バレー・フィル回路２０の放電時間が長くなり、整流回路出力電圧Ｖｄｃの値がＬＥＤ電圧Ｖｆよりも低くなってしまい、トライアックがオフの期間はＬＥＤ１４を駆動することができなくなる。

そこで、本実施例のＬＥＤ点灯装置１２では、ＬＥＤ１４を駆動できなくなったことによりＬＥＤ駆動回路２２のスイッチング動作が停止するのを防止する目的で、ＬＥＤ１４と並列に定電流ダイオード４５が設けられている。定電流ダイオード４５であれば、整流回路出力電圧ＶｄｃがＬＥＤ電圧Ｖｆより低くなった場合であっても定電流ダイオード４５には所定の電流が流れ続けるので、ＬＥＤ駆動回路２２はスイッチング動作を継続できる。これにより、スイッチング動作を連続的に継続できるので、ＬＥＤ１４に供給する出力電流Ｉｏの波形が安定し、ちらつきの発生をほぼ抑制できる。

また、定電流ダイオード４５による消費電力は損失であり、当該定電流ダイオード４５に流れる電流がＬＥＤ１４の定格電流に対して１／４以下となるように定電流ダイオード４５を選択したとき、ＬＥＤ照明装置１０の効率は、概ね８０％から６０％に低下する。しかしながら、白熱灯からの代替による省エネ効果への影響はほとんど問題なく許容できると考えられる。例えば、定電流ダイオード４５による損失が無ければ、ＬＥＤ１４に代えたことによる省エネ効果が１／５だったと仮定する。この場合、定電流ダイオード４５を設けることで省エネ効果は１／４〜１／３に劣化するが、安定した調光制御が優先されるような用途においては、問題のない省エネ効果のレベルであると考えられる。一方、調光制御により導通角を絞ったときのちらつきを改善するために定電流ダイオード４５に流す最小の電流値は、ＬＥＤ電流の約１／２０以上であることが実験により判明している。

なお、上述のように、降圧コンバータ回路に代えて、昇圧コンバータ回路を用いてもよい。降圧コンバータ回路を用いた場合、Ｖｖｆ＜ＶｆとなったときにＬＥＤ１４が駆動（点灯）できなくなる。一方、昇圧コンバータ回路を用いた場合、Ｖｖｆ＜Ｖｆとなった場合でも基本的にＬＥＤ１４を駆動することが可能である。しかしながら、昇圧コンバータ回路は、降圧コンバータ回路に比べて、電源の効率の点で不利になる傾向がある。これは、降圧コンバータ回路は、スイッチング素子４０がオン、オフいずれのタイミングにおいてもＬＥＤ１４に電流が流れるように動作するのに対して、昇圧コンバータ回路は、スイッチング素子４０がオンの場合はＬＥＤ１４に電流が流れず、オフに転じたタイミングでＬＥＤ１４に電流が流れるように動作することが理由である。したがって、ＬＥＤ１４の順方向電圧Ｖｆをバレー・フィル回路２０の放電時最大電圧Ｖｖｆより低く設定して降圧コンバータ回路を用いることにより、ＬＥＤ点灯装置１２の効率を高めることができる。

数値例により具体的に説明すると、本実施例のＬＥＤ照明装置１０では、入力交流電圧Ｖｉｎ＝ＡＣ１００Ｖ（実効値）、整流回路出力電圧Ｖｄｃ≒１４０Ｖ（ピーク電圧）、出力電圧Ｖｏ＝ＬＥＤ１４の順方向電圧Ｖｆ＝３０Ｖ（ＬＥＤ電圧）、かつ、出力電流Ｉｏ＝１４０ｍＡ（平均電流）のとき、出力電力Ｗｏ≒Ｖｏ×Ｉｏ=約４Ｗであり、定電流ダイオード４５の電流設定は、典型的な例として、Ｉ(CRD)＝Ｉｏ×（１／１０）＝１４ｍＡが選択される。そして、定電流ダイオード４５の消費電力はＷ≒Ｖｏ×Ｉ(CRD)＝０．４２Ｗである。

ＬＥＤ１４がオープン状態になった場合を想定すると、図１に示すＬＥＤ照明装置１０においてＬＥＤ１４がオープン状態になった場合、出力電圧Ｖｏが約１００Ｖ（実効値）に上昇するが出力電流は定電流ダイオード４５の電流で決まるので、上記の例では、１４ｍＡである。そして、出力の電力は、Ｗ≒Ｖｏ×Ｉ(CRD)＝１．４Ｗと低い値に収まり、発熱の点において安全性を維持できる。

なお、上記の実施例では、定電流ダイオード４５を例として使用する場合について説明したが、定電流ダイオード４５に代えて他の定電流回路を使用しても同等の作用効果がある。換言すれば、定電流ダイオード４５は、定電流回路に含まれる概念である。

（他の実施例）
上述した実施例では、負荷回路として定電流ダイオード４５を使用する場合について説明したが、これに代えて、図７に示すように、負荷回路として、並列抵抗４６を使用し、必要に応じてこれにツェナーダイオード４８を加えてもよい。

並列抵抗４６は、電流検出抵抗４２とは別の抵抗器であり、ＬＥＤ１４に対して並列接続となるように取り付けられている。なお、並列抵抗４６の抵抗値は、当該並列抵抗４６に流れる電流値がＬＥＤ１４に流れる電流値の１／２０以上１／５以下となるような範囲で設定するのが好適である。

ツェナーダイオード４８は、必要に応じて、ＬＥＤ１４に対して並列接続となるように取り付けられている。また、ツェナーダイオード４８の向きは、カソード側がＬＥＤ１４のアノード側、アノード側がＬＥＤ１４のカソード側である。さらに、ツェナーダイオード４８のツェナー電圧Ｖｚｄ１は、ＬＥＤ１４の順方向電圧Ｖｆより高く、かつ、ＬＥＤ１４が開放状態となったときにＬＥＤ１４の両端に発生する出力電圧よりも低く設定することが好適である。

（他の実施例に係るＬＥＤ点灯装置１２の動作説明）
他の実施例に係るＬＥＤ点灯装置１２の動作は、基本的に上記実施例に係るＬＥＤ点灯装置１２の動作と同じである。

なお、並列抵抗４６による消費電力は損失であるが、当該並列抵抗４６に流れる電流が、ＬＥＤ１４の定格電流に対して１／４以下となるように並列抵抗４６の抵抗値を選択したとき、ＬＥＤ照明装置１０の効率は、概ね８０％から６０％に低下する。しかしながら、白熱灯からの代替による省エネ効果への影響はほとんど問題なく許容できると考えられる。例えば、並列抵抗４６による損失が無ければ、ＬＥＤ１４に代えたことによる省エネ効果が１／５だったと仮定する。この場合、並列抵抗４６を設けることで省エネ効果は１／４〜１／３に劣化するが、安定した調光制御が優先されるような用途においては、問題のない省エネ効果のレベルであると考えられる。一方、調光制御により導通角を絞ったときのちらつきを改善するために並列抵抗４６に流す最小の電流値は、ＬＥＤ電流の約１／２０以上であることが実験により判明している。

また、ＬＥＤ１４と並列にツェナーダイオード４８を接続し、ＬＥＤ１４の順方向電圧Ｖｆよりも高く、かつ、ＬＥＤ１４が開放された時に発生する出力電圧よりも低くなるようにツェナー電圧を設定すると以下のような利点がある。すなわち、万一、ＬＥＤ１４自身の不具合あるいはＬＥＤ１４への配線の不具合等により、ＬＥＤ１４がオープン状態になったとき、並列抵抗４６に大電力が印加される。このような大電力に耐えうる定格の抵抗器を並列抵抗４６として使用すればよいが、そのような定格の抵抗器はサイズが大きいことから、白熱電球に代えて使用されるＬＥＤ照明装置１０に実装するのは困難である。

数値例を用いて具体的に説明すると、図８に示すように、他の実施例のＬＥＤ照明装置１０では、入力交流電圧Ｖｉｎ＝ＡＣ１００Ｖ（実効値）、整流回路出力電圧Ｖｄｃ≒１４０Ｖ（ピーク電圧）、出力電圧Ｖｏ＝ＬＥＤ１４の順方向電圧Ｖｆ＝３０Ｖ（ＬＥＤ電圧）、かつ、出力電流Ｉｏ＝１４０ｍＡ（平均電流）のとき、出力電力Ｗｏ≒Ｖｏ×Ｉｏ=約４Ｗであり、並列抵抗４６の電流設定はＩｒ＝Ｉｏ×（１／１０）＝１４ｍＡとなり、並列抵抗４６の抵抗値はＲ＝Ｖｏ／Ｉｒ＝３０Ｖ／１４ｍＡ＝２１４０≒２．２ｋΩが選択される。そして、並列抵抗４６の消費電力はＷ≒Ｖｏ×Ｉｒ＝０．４２Ｗである。従って、通常の点灯状態のみを考えれば、定格１Ｗの抵抗を使用できるので寸法的には実装困難なものではない。

しかしながら、ＬＥＤ１４がオープン状態になった場合を想定すると、図１に示すＬＥＤ照明装置１０においてＬＥＤ１４がオープン状態になった場合、出力電圧Ｖｏが約１００Ｖ（実効値）に上昇し、電流Ｉｒが約４５ｍＡに変化する（なお、Ｖｏ／Ｉｒ＝１００Ｖ／４５ｍＡ＝約２２００Ωとなり、上述のように並列抵抗４６の抵抗値が２．２ｋΩであることと一致する）。このとき、並列抵抗４６に印加される電力ＷｏはＷｏ≒Ｖｏ^２／Ｒ＝約４．５Ｗとなり、定格の１Ｗを超えてしまう。このため、大きな電力に耐えうる定格の抵抗器が必要となり、サイズの問題が生じるおそれがある。

仮に、定格１Ｗの抵抗器をそのまま使用した場合、並列抵抗４６が異常発熱して焼損する場合もあるが、焼損しないで持ちこたえる場合もある。このように焼損しなかった場合、ＬＥＤ１４は消灯しているので、ユーザは、ＬＥＤ照明装置１０を外そうとして不用意にＬＥＤ照明装置１０を触ってしまう可能性があるが、並列抵抗４６の異常発熱によりＬＥＤ照明装置１０は高温になっているのでユーザが火傷をする可能性がある。

この対策としても、並列抵抗４６と並列にツェナーダイオード４８を接続するのが好適である。ツェナー電圧Ｖｚｄ１を、ＬＥＤ１４の順方向電圧Ｖｆよりも高く、かつ、ＬＥＤ１４が開放された時に発生する出力電圧Ｖｏよりも低く設定する。Ｖｚｄ１＞Ｖｆとなるように設定することにより、ＬＥＤ１４が正常に動作している場合、ツェナーダイオード４８にツェナー電流は流れない。一方、ＬＥＤ１４がオープンになった場合を想定して、Ｖｚｄ１＜Ｖｏとなるように設定することにより、ＬＥＤ１４がオープン状態になるとツェナーダイオード４８に大電流のツェナー電流が流れて、当該ツェナーダイオード４８を強制的にショート破壊モードにすることが可能である。ツェナーダイオード４８がショート破壊モードになると、出力電圧ＶｏはゼロＶに極めて近くなるので、ＬＥＤ照明装置１０の消費電力も低くなって異常発熱状態を防止することができる。これにより、大きな電力に耐えうる定格の抵抗を使用する必要がなくなる。

なお、ツェナーダイオード４８に代えて、図９に示すように、サイリスタ６０を使用してもよい。サイリスタ６０の向きは、カソード側がＬＥＤ１４のカソード側、アノード側がＬＥＤ１４のアノード側である。さらに、例えば、並列抵抗４６を２つの抵抗６２，６４を直列に接続して構成し、両抵抗６２，６４間にサイリスタ６０のゲートを接続する。抵抗６２，６４の抵抗値を適切に選択し、抵抗６２，６４間の電圧が、ＬＥＤ１４の通常点灯中はサイリスタ６０がオンになる電圧よりも低く、かつ、万一、ＬＥＤ１４がオープン状態になったときはサイリスタ６０がオンになる電圧よりも高くなるようにすればよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０…ＬＥＤ照明装置、１２…ＬＥＤ点灯装置、１４…ＬＥＤ、１６…位相制御調光器、１８…整流回路、２０…バレー・フィル回路、２２…ＬＥＤ駆動回路、２４…商用交流電源、２６，２８…電解コンデンサ、３０，３２，３４…ダイオード、３６…高速ダイオード、３７…コンデンサ、３８…リアクタンス素子、４０…スイッチング素子、４２…電流検出抵抗、４４…ＰＷＭ制御回路、４５…定電流ダイオード、４６…並列抵抗、４８…ツェナーダイオード、５０…プラスライン、５２…ゼロボルトライン、６０…サイリスタ、６２…抵抗、６４…抵抗、１…ＬＥＤ点灯装置、２…位相制御調光器、３…整流回路、４…バレー・フィル回路、５…ＬＥＤ駆動回路、６…交流電源、７…ＬＥＤ

Claims (8)

1. 商用交流電源から受け取った交流電圧を整流して脈流の直流電圧にする整流回路と、
   前記脈流の直流電圧を受けるバレー・フィル回路と、
   前記バレー・フィル回路からの前記脈流の直流電圧を受けて、ＬＥＤを脈流の略定電流で駆動するＬＥＤ駆動回路とを有するＬＥＤ点灯装置であって、
   前記ＬＥＤと並列に接続される負荷回路を更に有しているＬＥＤ点灯装置。
2. 前記負荷回路は、定電流回路であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
3. 前記負荷回路は、並列抵抗であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
4. 前記負荷回路に流れる電流は、前記ＬＥＤに流れる電流の１／２０以上１／４以下の範囲に設定されている請求項１から３のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯装置。
5. 前記ＬＥＤの順方向電圧は、前記バレー・フィル回路の放電時最大電圧より低く設定されている請求項１から４のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯装置。
6. 前記ＬＥＤ駆動回路は、高速ダイオードと、リアクタンス素子と、スイッチング素子と、前記ＬＥＤに流れる電流を検出する電流検出抵抗と、前記電流検出抵抗に生じる検出電圧を受けて前記スイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御回路とを有している請求項１から５のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯装置。
7. 前記ＬＥＤと並列に接続されるツェナーダイオードを更に有しており、
   前記ツェナーダイオードのツェナー電圧は、前記ＬＥＤの順方向電圧より高く、かつ、前記ＬＥＤが開放状態となったときに発生する出力電圧より低く設定されている請求項３に記載のＬＥＤ点灯装置。
8. ＬＥＤと、請求項１から７のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯装置とを備えるＬＥＤ照明装置。

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