WO2012057369A1 - Ｌｅｄ点灯回路、ｌｅｄ照明装置、及びｌｅｄ照明部用ソケット - Google Patents

Ｌｅｄ点灯回路、ｌｅｄ照明装置、及びｌｅｄ照明部用ソケット Download PDF

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capacitor
led lighting
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尚 深澤
秋山　貴
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シチズンホールディングス株式会社
シチズン電子株式会社
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    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the present invention relates to an LED lighting circuit, an LED lighting device, and an LED lighting unit socket that can normally light an LED even with a power source obtained from an inverter circuit.
  • FIG. 12 is a diagram showing a lighting device provided with a self-excited oscillation inverter shown in the description of the prior art of Patent Document 1.
  • FIG. 12 is a diagram showing a lighting device provided with a self-excited oscillation inverter shown in the description of the prior art of Patent Document 1.
  • the lighting device includes an AC power source 1, a full-wave rectifier 2, a halogen lamp 14, a half-bridge type inverter circuit, and the like, and a portion excluding the AC power source 1 and the halogen lamp 14 corresponds to an electronic transformer.
  • a circuit including the resistor 5, the capacitor 6, and the trigger element 7 outputs a trigger for starting oscillation when a predetermined voltage is reached.
  • Self-excited oscillation occurs in a circuit comprising capacitors 3 and 4, transistors 8 and 9, and a current feedback transformer 13.
  • the high frequency step-down transformer 12 generates an AC drive voltage for the halogen lamp 14.
  • the diodes 10 and 11 are protection diodes against back electromotive force.
  • the lighting device shown in FIG. 12 shows the principle of a half-bridge type inverter circuit.
  • Patent Document 1 aims at taking measures against rush current at the start, and for this purpose, a soft start circuit A and a voltage feedback circuit B shown in FIG. 1 of Patent Document 1 are provided.
  • LED lighting devices have begun to spread, and the replacement of halogen lamps with incandescent bulbs with LED lighting devices is progressing.
  • Ordinary halogen lamps have a rating of 20 to 40 W per unit, but in the case of an LED lighting device, an equivalent brightness can be obtained at about 1/5 4 W.
  • a self-excited oscillation type electronic transformer is inserted between a commercial AC power source and a halogen lamp base (for example, MR16 or MR11 in the 12V system)
  • the LED lighting device may not light (or May flash).
  • Electronic transformers already in widespread use for halogen lamps range from small ones for one halogen lamp to 100-300 W class that can drive several halogen lamps. These electronic transformers have a minimum operating power required for starting in order to obtain a stable output of 12 VAC, and generally require a circuit load of 10 to 30 W.
  • an LED lighting device is connected to this electronic transformer (for example, an LED lighting device is connected to the secondary side n2 of the high-frequency step-down transformer 12 in FIG. 8), the output of the electronic transformer becomes unstable due to insufficient load, and LED lighting. Malfunctions such as does not light up or blinks repeatedly.
  • FIG. 13 is a diagram showing FIG. 2 of Patent Document 2.
  • the output of a self-excited oscillation type electronic transformer inverter type voltage conversion circuit
  • the lighting circuit 40 first causes a current to flow through the auxiliary start circuit 42 to induce self-oscillation of the electronic transformer.
  • the constant current load circuit 43 extracts a constant current from the electronic transformer and stabilizes oscillation. Thereafter, the lighting circuit 40 turns on the LED 22 and stops the constant current load circuit 43.
  • JP-A-2-66890 FIGGS. 1 and 6) Japanese Patent Laying-Open No. 2010-135139 (FIG. 2)
  • the constant current load circuit 43 supplements the constant current load circuit 43 with power that is insufficient for the power consumed by the LED 22 among the power necessary to continue operating the electronic transformer. That is, in addition to the power for driving only the LED 22, the power for driving the constant current load circuit 43 is required, and as a whole, a large amount of power is required, so that the effect of the LED lighting device characterized by low power driving is halved. Furthermore, when a halogen lamp having a small outer size is replaced with an LED lighting device, it is necessary to consider the limitation of the heat dissipation capability of the LED lighting device itself and the heat dissipation of the constant current load circuit.
  • the present invention enables the LED to be normally lit even if the AC power supply is an electronic transformer, reduces the number of circuit components, and minimizes the power not related to light emission.
  • An object is to provide a circuit, an LED illumination device, and a socket for an LED illumination unit.
  • the LED lighting circuit is provided between the rectifier circuit that receives the AC output from the AC power source, the LED drive unit that drives the LED by using the rectified output from the rectifier circuit, and the rectifier circuit and the LED drive unit.
  • a reverse current prevention unit and a terminal voltage control unit that lowers the output terminal voltage of the rectifier circuit when the AC output from the AC power supply becomes unstable or stops.
  • the terminal voltage control unit preferably has at least one capacitor.
  • the terminal voltage control unit is preferably a parallel circuit including a capacitor and a resistor.
  • the capacitor in the terminal voltage control unit is preferably a tantalum capacitor or an electrolytic capacitor.
  • the terminal voltage control unit preferably includes a second resistor connected in series with the capacitor.
  • the terminal voltage control unit preferably includes a Zener diode connected in parallel with the capacitor.
  • the terminal voltage control unit preferably includes a second capacitor connected in parallel with the capacitor and the second resistor. In the LED lighting circuit, when the output of the rectifier circuit is stopped, it is preferable that the discharge time constant of the capacitor is set to be longer than two cycles of the AC output from the AC power supply.
  • the reverse current prevention unit is preferably at least one diode.
  • the LED lighting device is provided between a rectifier circuit that receives an AC output from an AC power source, an LED drive unit that drives an LED by using the rectified output from the rectifier circuit, and the rectifier circuit and the LED drive unit.
  • the LED lighting circuit includes a reverse current prevention unit and a terminal voltage control unit that lowers the output terminal voltage of the rectifier circuit when the AC output from the AC power supply becomes unstable or stops.
  • An LED illumination unit socket connected to an LED illumination unit having an LED drive unit for driving an LED receives an AC output from an AC power supply and outputs a rectification output to the LED drive unit, and a rectification circuit;
  • a reverse current prevention unit provided between the LED drive unit and a terminal voltage control unit that lowers the output terminal voltage of the rectifier circuit when the AC output from the AC power supply becomes unstable or stops.
  • the inventor has discovered a phenomenon in which the electronic transformer resumes oscillation when the output terminal voltage of the rectifier circuit is lowered when the electronic transformer is stopped due to insufficient load.
  • the present invention utilizes this phenomenon.
  • the terminal voltage control unit lowers the output terminal voltage of the rectifier circuit when detecting the stop (or unstable) of the output of the AC power supply.
  • the reverse current prevention unit prevents current from flowing backward from the LED drive unit side to the output terminal side of the rectifier circuit. That is, when the voltage on the input side is lower than the output side of the reverse current prevention unit, the reverse current prevention unit insulates the LED drive unit from the terminal voltage control unit, so that the voltage on the output terminal side of the rectifier circuit is quickly increased.
  • the electronic transformer also resumes oscillation quickly.
  • the LED lighting circuit, the LED lighting device, and the device in which the LED lighting unit socket and the LED lighting unit are connected continue to operate stably.
  • the terminal voltage control unit and the backflow prevention unit can reduce the number of circuit components and minimize the power not related to light emission.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of the LED lighting circuit 100.
  • FIG. 2 is a detailed circuit diagram including the LED lighting circuit 100 shown in FIG.
  • FIG. 3A to FIG. 3E are voltage waveform diagrams of each part of the circuit shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of the LED lighting device 140.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view schematically illustrating the LED illumination unit 150
  • FIG. 5B is a cross-sectional view schematically illustrating the LED illumination unit socket 160.
  • FIG. 6 is a detailed diagram of a circuit including another LED lighting circuit 170.
  • FIG. 7 is a detailed diagram of a circuit including still another LED lighting circuit 180.
  • FIG. 8 is a detailed diagram of a circuit including still another LED lighting circuit 190.
  • FIG. 9 is a detailed diagram of a circuit including still another LED lighting circuit 200.
  • FIG. 10 is a detailed diagram of a circuit including still another LED lighting circuit 210.
  • FIG. 11 is a detailed diagram of a circuit including still another LED lighting circuit 220.
  • FIG. 12 is a diagram showing a lighting device provided with a self-excited oscillation inverter shown in the description of the prior art of Patent Document 1.
  • FIG. 13 is a diagram showing FIG. 2 of Patent Document 2.
  • FIG. 12 is a diagram showing a lighting device provided with a self-excited oscillation inverter shown in the description of the prior art of Patent Document 1.
  • FIG. 13 is a diagram showing FIG. 2 of Patent Document 2.
  • FIG. 12 is a diagram showing a lighting device provided with a self-excited oscillation inverter shown in the description of the prior art of Patent Document 1.
  • FIG. 13 is a diagram showing FIG. 2 of Patent Document 2.
  • FIG. 13 is a diagram showing FIG.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of the LED lighting circuit 100.
  • the LED lighting circuit 100 includes a rectifier circuit 101, a terminal voltage control unit 102, a reverse current prevention unit 103, an LED drive unit 104, and the like. In FIG. 1, three LEDs 105 are shown together with the LED lighting circuit 100.
  • the rectifier circuit 101 has terminals 101 a and 101 b that are supplied with power from an AC power supply, and the output of the AC power supply is input to the rectifier circuit 101.
  • the output of the rectifier circuit 101 is input to the terminal voltage control unit 102 and the reverse current prevention unit 103 through the wiring 106.
  • the output of the reverse current prevention unit 103 is input to the LED driving unit 104 through the wiring 107.
  • the LED driving unit 104 drives three LEDs 105 connected in series. A current returns from the terminal voltage control unit 102 and the LED drive unit 104 to the rectifier circuit 101 via the wiring 108.
  • the terminal voltage control unit 102 decreases the output terminal voltage (voltage of the wiring 106) of the rectifier circuit 101.
  • FIG. 2 is a detailed circuit diagram including the LED lighting circuit 100 shown in FIG.
  • the secondary side n2 of the high frequency step-down transformer 111a of the AC power supply 111 is connected to the terminals 101a and 101b.
  • the primary side n1 is inserted into a path through which high-frequency alternating current of an inverter circuit included in the alternating current power supply 111 flows.
  • the LED lighting circuit 100 shown in FIG. 1 corresponds to the portion 112 shown in FIG.
  • the rectifier circuit 101 shown in FIG. 1 is configured by a diode bridge circuit composed of four diodes 23.
  • the terminal voltage control unit 102 illustrated in FIG. 1 includes a parallel circuit 115 including a resistor 24 and a capacitor 25.
  • the LED drive unit 104 shown in FIG. 1 includes a capacitor 27 and a resistor 28.
  • the LED lighting circuit 100 includes terminals 101a and 101b, and the secondary side n2 of the high-frequency step-down transformer 111a and the diode bridge circuit are connected via the terminals 101a and 101b.
  • the output terminal for outputting the current of the diode bridge circuit is connected to the + side terminal of the resistor 24, the + side terminal of the capacitor 25, and the anode of the diode 26.
  • the cathode of the diode 26 is connected to the + side terminal of the LED array 113 in which three LEDs 105 are connected in series together with the + side terminal of the capacitor 27.
  • the negative terminal of the LED array 113 is connected to a current limiting resistor 28.
  • the negative side terminals of the resistor 24, the capacitors 25 and 27, and the resistor 28 are connected to a wiring that returns current to the AC power source 111 (secondary side n2 of the high-frequency step-down transformer 111a) via a diode bridge circuit.
  • the parallel circuit 115 including the resistor 24 and the capacitor 25 corresponding to the terminal voltage control unit 102 discharges the electric charge accumulated in the capacitor 25 when the output of the AC power supply becomes unstable or stops, and the rectifier circuit 101 The output terminal voltage (voltage of the wiring 106) is lowered.
  • the diode 26 corresponding to the reverse current prevention unit 103 prevents a current from flowing backward from the + side terminal of the capacitor 27 on the LED drive unit 104 side to the output terminal side of the rectifier circuit 101.
  • the capacitor 27 of the LED drive unit 104 is a smoothing capacitor that equalizes current supply to the LED array 113
  • the resistor 28 is a current limiting resistor that limits the current flowing through the LED array 113.
  • the rectifier circuit 101 is not limited to a diode bridge, and may be a single diode.
  • the terminal voltage control unit 102 only needs to reduce the output terminal voltage of the rectifier circuit 101, and therefore may be a circuit including a switching element such as an FET or a bipolar transistor. In this case, the oscillation state of the AC power supply 111 is monitored, and the switching element is turned on based on the information.
  • the terminal voltage control unit 102 reduces the output terminal voltage of the rectifier circuit 101 to about 5 to 7V. Thereby, the oscillation of the inverter of the AC power supply 111 is recovered.
  • the reverse current prevention unit 103 is not limited to a diode, and a switching element can be used. In this case, the switching state of the switching element is controlled by monitoring the oscillation state of the AC power supply 111 or the magnitude relationship between the drive voltage of the LED drive unit 104 and the output terminal voltage of the rectifier circuit 101.
  • the LED drive unit 104 can use a known booster circuit, step-down circuit, and constant current circuit. It is possible to replace the resistor 28 with a known constant current circuit.
  • the capacitor 25 When stray capacitance is available, the capacitor 25 may be omitted.
  • the resistance 24 is set to 160 ⁇
  • the capacitor 25 is set to 10 ⁇ F
  • the capacitor 27 is set to 220 ⁇ F.
  • the time constant of the parallel circuit composed of the resistor 24 and the capacitor 25 is 1.6 ms, and the oscillation frequency of the inverter is about 30 kHz to 80 kHz. Therefore, this time constant is several times to several tens of times the oscillation period. If the time constant is about twice the oscillation period, erroneous oscillation of the inverter included in the electronic transformer can be prevented.
  • it is a 12V power supply system, three LEDs 105 having a forward voltage of about 3V were connected in series.
  • FIG. 3 is a voltage waveform diagram of each part of the circuit shown in FIG. FIG. 3A shows one cycle of the AC waveform of the commercial AC power supply in order to grasp the overall time relationship.
  • FIG. 3B shows a voltage waveform at the cathode of the diode 26. That is, FIG. 3B shows the driving voltage of the LED driving unit 104 and the voltage applied to the + side of the LED array 3. This voltage waveform rises slightly later than the commercial AC power supply rises, this voltage waveform also has a peak near the peak of the commercial AC power supply, and then gradually decreases.
  • FIG. 3A shows a voltage waveform applied to the terminal 101a.
  • a portion indicated by a pentagon corresponds to a period in which an oscillation output is present.
  • the period when the top and bottom are flat indicates the period of complete oscillation
  • the period indicated by the hypotenuse indicates the decaying period.
  • FIG. 3C shows that the oscillation period is short when the voltage of the commercial AC power supply is low, and the oscillation period is long when the voltage of the commercial AC power supply is high. Further, FIG.
  • FIG. 3C also shows that when the commercial AC power source exceeds a predetermined value (absolute value), the inverter circuit starts to oscillate and the oscillation is intermittent.
  • FIG. 3D is an enlarged view of two periods indicated by pentagons in FIG.
  • four cycles of AC pulses are drawn in one oscillation period indicated by a pentagon, but actually there are 10 to several tens of AC pulses.
  • This AC pulse is distorted and looks almost like a square wave.
  • the frequency is about 30 to 80 kHz.
  • the decay period is drawn in two cycles, but the decay is relatively fast and is about several cycles. That is, the inverter circuit oscillates for a certain period and then attenuates and stops.
  • FIG. 3E shows a voltage waveform at the output terminal of the diode bridge circuit. The maximum voltage is reached almost simultaneously with the start of oscillation, the high voltage is maintained during the oscillation period, and is attenuated when the oscillation ends. The oscillation period was omitted although there was some ripple.
  • the inverter of the electronic transformer resumes oscillation and repeats the above operation.
  • oscillation resumes when the voltage at the output terminal decreases by a predetermined voltage from the voltage during the oscillation period.
  • the lighting circuit unit 143 includes the LED lighting circuit 112 shown in FIG.
  • a substrate 142 is disposed on the lighting circuit portion 143, and three LEDs 105 are mounted thereon.
  • the lighting circuit 143 and the substrate 142 are connected by a connection line 145. Note that the hypotenuse on the upper portion of the outer shape 141 simulates a reflecting mirror.
  • the LED lighting device 140 corresponds to a pin socket (MR16 base), but the first and second terminals 101a and 101b may correspond to a screw socket.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration in which the LED illumination unit 150 and the LED illumination unit socket 160 are separated.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view schematically illustrating the LED illumination unit 150
  • FIG. 5B is a cross-sectional view schematically illustrating the LED illumination unit socket 160.
  • the LED illumination unit 140 shown in FIG. 4 is different from the LED illumination unit 150 attached to the LED illumination unit socket 160 shown in FIG. 5 in that the lighting circuit unit 143 of the LED illumination unit 140 is replaced by the LED drive unit 153 in the LED illumination unit 150. It is a point that has been replaced.
  • the LED driving unit 153 corresponds to the LED driving unit 104 in FIG. 1 and may be a smoothing circuit, a constant current circuit, or the like.
  • a substrate 152 on which three LEDs 105 are mounted is connected to the LED driving unit 153 via a connection line 155 and a pin 154 is also connected.
  • the pin 154 protrudes from the outer shape 151 to the outside.
  • the pin 154 connected to the LED drive unit 153 has polarity.
  • the electrode of the hole 161 and the lighting circuit portion 163 are connected by a connection line 165.
  • the lighting circuit portion 163 includes the rectifier circuit 101, the terminal voltage control circuit 102, and the reverse current prevention circuit 103 shown in FIG.
  • the lighting circuit portion 163 corresponds to a portion shown as the LED lighting device socket circuit 114 in FIG. Therefore, when the LED illumination unit socket 160 and the LED illumination unit 150 are connected, the configuration is the same as the configuration shown in FIG. 1 and operates normally even when connected to an electronic transformer.
  • FIG. 6 is a detailed diagram of a circuit including another LED lighting circuit 170. In FIG. 6, the same number is attached
  • a resistor 67 (second resistor) is connected in series with the capacitor 68 in the parallel circuit 175 functioning as a terminal voltage controller in the LED lighting circuit 170 shown in FIG. ) Is provided.
  • the rest of the circuit shown in FIG. 6 is the same as the circuit shown in FIG. In the circuit shown in FIG. 2, when a ceramic capacitor is used as the capacitor 25, the capacitor 25 may vibrate and noise noise may be generated through the mounting board. This noise sound is considered to be related to the intermittent operation of the electronic transformer. If a resistor 67 is connected in series with the capacitor 68 as shown in the LED lighting circuit 170, noise noise can be reduced even if the capacitor 68 is a ceramic capacitor.
  • the resistor 67 smoothes the change in the voltage between the terminals of the capacitor 68 and contributes to the reduction of noise noise.
  • the resistor 67 does not inhibit the oscillation induction of the electronic transformer 111, it is necessary to suppress the resistance 67 to a minimum resistance value.
  • the capacitor 68 as a tantalum capacitor or an electrolytic capacitor instead of a ceramic capacitor, noise noise from the capacitor 68 can be further reduced.
  • the electrode structure of the tantalum capacitor or electrolytic capacitor is not a rigid structure like a ceramic capacitor, but is dumped (damped) by the electrolyte of the tantalum capacitor or electrolytic capacitor, so noise noise (squeal) is suppressed. Because it is considered to be.
  • FIG. 6 is a detailed diagram of a circuit including still another LED lighting circuit 180.
  • FIG. 7 the same components as those in FIG.
  • the difference between the circuit shown in FIG. 2 and the circuit shown in FIG. 7 is that, in the circuit shown in FIG. 7, in the circuit 185 functioning as a terminal voltage control unit, a resistor 72 (second resistor) is connected to the output terminal of the rectifier circuit. It is inserted.
  • the rest of the circuit shown in FIG. 7 is the same as the circuit shown in FIG.
  • the resistor 72 is connected in series (series-parallel connection) to the resistor 24, the capacitor 25, and the diode 26. Moreover, when the resistor 72 is inserted, noise noise from the capacitor 25 is reduced when a ceramic capacitor is used as the capacitor 25. It is considered that the resistor 72 smoothes the change in the voltage between the terminals of the capacitor 25 and contributes to the reduction of noise noise. Further, the resistor 72 may be a smaller value than the resistor 24, and if it is a fuse resistor, the safety of the circuit is further improved. If the capacitor 25 is a tantalum capacitor or an electrolytic capacitor in addition to the insertion of the resistor 72, the noise noise suppression effect is even higher.
  • the circuit shown in FIG. 7 can be configured as an LED lighting device as shown in FIG. Similarly, the circuit shown in FIG. 7 may be configured as a lighting device and a socket as shown in FIG.
  • FIG. 8 is a detailed diagram of a circuit including still another LED lighting circuit 190.
  • the same components as those in FIG. The difference between the circuit shown in FIG. 2 and the circuit shown in FIG. 8 is that in the circuit shown in FIG. 8, the LED drive unit 104a (suffix a is added to distinguish it from the LED drive unit 104 shown in FIG. 1, and so on).
  • the back bar 192 (DC converter) is included.
  • the LED driving unit 104a includes a smoothing capacitor 27 and a buck converter 192.
  • the buck converter 192 is a step-down type, and the voltage applied to the LED 191 is made smaller than the voltage across the capacitor 27.
  • the buck converter 192 includes a resistor 194, a coil 193, an IC 195, and a diode 196.
  • the resistor 194 is for detecting the current flowing through the LED 191 and has a value of 1 ⁇ or less.
  • the coil 193 keeps the current flowing in the LED 191 at a constant value together with the switch circuit built in the IC 195.
  • the diode 196 returns the current that the coil 193 keeps flowing to the capacitor 27 when the switch circuit is turned off.
  • the IC 195 uses the voltage between both ends of the capacitor 27 as a power source, and includes an oscillation circuit to control a desired current to flow through the LED 191.
  • the LED driving unit 104 (see FIG. 1) is a simple one composed only of the capacitor 25 and the resistor 26. In this case, the voltage across the capacitor 27 is required to be approximately 9 V or more in order for the LED string 113 to continue lighting. That is, it cannot be said that the lighting circuit 112 including the LED array 113 has a wide operating range with respect to the voltage across the capacitor 27. Further, when the voltage across the capacitor 27 is high (for example, 12 V), the power loss due to the resistor 28 increases.
  • the brightness of the LED 105 also fluctuates due to the voltage variation across the capacitor 27.
  • the LED drive unit 104a includes the buck converter 192 as shown in FIG. 8, although depending on the specification of the IC 195, for example, if the voltage across the capacitor 27 is 6V or more, the LED driver 104a operates normally. If the buck converter 192 is used in this manner, the operating range related to the voltage across the capacitor 27 can be widened.
  • the IC 195 performs switching control of the current flowing from the LED 191 to the coil 193, and cuts off the current flowing from the coil 193 in the IC 195 when the current flowing to the LED 191 increases.
  • the coil 193 returns the energy stored therein via the diode 196 to the capacitor 27.
  • the LED 191 operates at a constant current.
  • the LED 191 operates at a constant current.
  • Such ICs include ZD850 from Zywyn, AL8805 from Diodes, LM3405 from National Semiconductor, and RT8453 from Richtec.
  • Each buck converter using each IC includes a current measuring resistor, coil, and diode even if the connection of peripheral circuits is different (FIG. 8 is a simplified drawing of the ZD850 circuit).
  • the DC converter not only a buck converter but also a step-up converter (also referred to as a step-up converter) can be used. In this case, the power supply voltage range for the boost converter is wide, and the energy efficiency for light emission and the constant current driving of the LED are maintained. In the case of a boost converter, the number of series stages of LEDs must be increased. The circuit shown in FIG.
  • FIG. 8 can be configured as an LED lighting device as shown in FIG.
  • the circuit shown in FIG. 8 can be configured as a lighting device and a socket as shown in FIG.
  • FIG. 9 is a detailed diagram of a circuit including still another LED lighting circuit 200.
  • the same number is attached
  • the only difference between the circuit shown in FIG. 6 and the circuit shown in FIG. 9 is that a Zener diode 201 is provided in parallel with the capacitor 68 in the circuit 205 functioning as a terminal voltage control unit in the circuit shown in FIG.
  • the rest of the circuit shown in FIG. 9 is the same as the circuit shown in FIG.
  • a Zener diode 201 is provided in parallel with the capacitor 68, which is a tantalum capacitor, to protect the capacitor 68 from being momentarily applied with a voltage exceeding the rated voltage. Even when the capacitor 68 is an electrolytic capacitor, if the circuit is required to be miniaturized and the withstand voltage of the capacitor is not enough, the Zener diode 201 can be provided to provide an effect of suppressing the withstand voltage and noise noise. is there.
  • FIG. 9 can be configured as an LED lighting device as shown in FIG.
  • the circuit shown in FIG. 9 can be configured as a lighting device and a socket as shown in FIG.
  • FIG. 10 is a detailed diagram of a circuit including still another LED lighting circuit 210.
  • the circuit shown in FIG. 6 differs from the circuit shown in FIG. 10 in the circuit shown in FIG. 9 in the circuit 215 functioning as a terminal voltage control unit in parallel with the resistor 67 and the capacitor 68 arranged for noise noise suppression.
  • the only difference is that a ceramic capacitor 211 (second capacitor) is provided.
  • the circuit shown in FIG. 10 is otherwise the same as the circuit shown in FIG.
  • the series resistance of the resistor 67 and the capacitor 68 increases.
  • the original operation of the parallel circuit (consisting of the resistor 24 and the capacitor 25 in the circuit shown in FIG. 2) may become unstable. Therefore, by providing a ceramic capacitor 211 in parallel with the capacitor 68, the original operation of the parallel circuit is stabilized. If the capacity of the ceramic capacitor 211 is increased, the ceramic capacitor 211 itself may cause noise noise. Therefore, the capacitance of the ceramic capacitor 211 is preferably about several tens of nF.
  • the circuit shown in FIG. 10 can be configured as an LED lighting device as shown in FIG. Similarly, the circuit shown in FIG. 10 can be configured as a lighting device and a socket as shown in FIG. FIG.
  • FIG. 11 is a detailed diagram of a circuit including still another LED lighting circuit 220.
  • the same number is attached
  • the circuit shown in FIG. 6 is different from the circuit shown in FIG. 11 in that, in the circuit shown in FIG. 11, a Zener diode 201 is provided in parallel with the capacitor 68 in the circuit 225 functioning as a terminal voltage control unit. Only in that a ceramic capacitor 211 (second capacitor) is provided in parallel. In the circuit shown in FIG. 11, all the others are the same as the circuit shown in FIG.
  • the capacitance of the ceramic capacitor 211 is preferably about several tens of nF.
  • the circuit shown in FIG. 11 can be configured as an LED lighting device as shown in FIG. Similarly, the circuit shown in FIG. 11 can be configured as a lighting device and a socket as shown in FIG.

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Abstract

本発明は、交流電源が電子トランスであっても正常にＬＥＤを点灯させることを可能とするＬＥＤ点灯回路、ＬＥＤ照明装置及びＬＥＤ照明部用ソケットを提供することを目的とする。交流電源からの交流出力を入力とする整流回路と、整流回路からの整流出力を入力としてＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動部と、整流回路とＬＥＤ駆動部との間に設けられた逆電流防止部と、交流電源からの交流出力が不安定となった場合又は停止した場合、整流回路の出力端子電圧を低くする端子電圧制御部を有するＬＥＤ点灯 回路、ＬＥＤ照明装置、及びＬＥＤ照明部用ソケット。

Description

ＬＥＤ点灯回路、ＬＥＤ照明装置、及びＬＥＤ照明部用ソケット
　本発明は、インバータ回路から得られる電源であってもＬＥＤを正常に点灯できるＬＥＤ点灯回路、ＬＥＤ照明装置、及びＬＥＤ照明部用ソケットに関する。
　定格電圧１２Ｖで点灯するハロゲンランプが普及している。このハロゲンランプの電源は商用電源電圧を降圧して作成することが多い。降圧用トランスはサイズが大きいので、インバータ回路を用いて商用交流電源を高周波に変換し、高周波トランスで降圧する装置がある（以後この装置を電子トランスと呼ぶ）。この電子トランスのインバータ回路には自励発振方式と他励発振方式がある（例えば、特許文献１の図６）。
　図１２は、特許文献１の従来技術の説明のなかで示された自励発振式インバータを備えた点灯装置を示す図である。
　点灯装置は、交流電源１、全波整流器２、ハロゲンランプ１４とハーフブリッジ型のインバータ回路等からなり、交流電源１とハロゲンランプ１４を除いた部分が電子トランスに相当する。抵抗５、コンデンサ６及びトリガ素子７からなる回路は、所定の電圧になると発振開始用のトリガを出力する。自励発振は、コンデンサ３及び４、トランジスタ８及び９、及び電流帰還トランス１３からなる回路で起こる。高周波降圧トランス１２は、ハロゲンランプ１４用の交流駆動電圧を発生する。ダイオード１０及び１１は、逆起電力に対する保護ダイオードである。また、図１２に示す点灯装置は、ハーフブリッジ型のインバータ回路の原理を示している。
　なお、特許文献１に記載の発明は、始動時のラッシュ電流対策を目的とし、その為に、特許文献１の図１に示されるソフトスタート回路Ａと電圧フィードバック回路Ｂを設けている。
　最近、ＬＥＤ照明装置が普及しはじめ、白熱電球とともにハロゲンランプについてもＬＥＤ照明装置への置き換えが進んでいる。通常のハロゲンランプは定格が１個あたり２０Ｗ~４０Ｗであるが、ＬＥＤ照明装置の場合は約１／５の４Ｗで同等の明るさが得られる。ところが前述のように商用交流電源とハロゲンランプ用口金（例えば１２Ｖ系ではＭＲ１６やＭＲ１１）との間に自励発振方式の電子トランスが入っている場合、ＬＥＤ照明装置が点灯しないことがある（又は点滅することがある）。
　すでにハロゲンランプ用として普及している電子トランスは、ハロゲンランプ１個用の小型のものからハロゲンランプを数個駆動できる１００~３００Ｗ級のものまである。これらの電子トランスは１２ＶＡＣの安定した出力を得るために、起動に必要な最低動作電力が設定されており、一般的には１０~３０Ｗの回路負荷が要求される。この電子トランスにＬＥＤ照明装置を接続する（例えば、図８において高周波降圧トランス１２の２次側ｎ２にＬＥＤ照明装置を接続する）と、負荷不足により電子トランスの出力が不安定になり、ＬＥＤ照明が点灯しなかったり、点滅を繰り返したりするといった誤動作を起こす。
　そこで、１２Ｖハロゲンランプ用電源のインバータ回路が自励発振方式、他励発振方式のいずれであっても、ＬＥＤ照明装置を接続して安定した動作を確保させる回路が提案されている（特許文献２）。
　図１３は、特許文献２の図２を示した図である。
　図１３において、給電部３０の端子Ｕ−ＩＮには、自励発振方式の電子トランス（インバータ型の電圧変換回路）の出力（図１２なら高周波降圧トランス１２の２次側）を接続する。点灯回路４０は、まず起動補助回路４２に電流を流し、電子トランスの自励発振を誘起する。次に、定電流負荷回路４３は、電子トランスから一定電流を引き出し発振を安定化させる。その後、点灯回路４０は、ＬＥＤ２２を点灯させるとともに定電流負荷回路４３を停止する。
特開平２−６６８９０号公報（図１、図６） 特開２０１０−１３５１３９号公報（図２）
　図１３に示す回路において定電流負荷回路４３は、電子トランスを動作させ続けるのに必要な電力のうち、ＬＥＤ２２で消費する電力では不足する電力を定電流負荷回路４３で補っている。つまりＬＥＤ２２のみを駆動する電力に加え定電流負荷回路４３を駆動する電力が必要になり、全体としては大きな電力が要求されるので、低電力駆動を特徴とするＬＥＤ照明装置の効果が半減する。さらに、小さな外形サイズのハロゲンランプをＬＥＤ照明装置で置き換えた場合、ＬＥＤ照明装置自体の放熱能力の限界及び定電流負荷回路の放熱まで考慮する必要がある。そうすると、ＬＥＤの電力を減らして、放熱を低下せざるを得ない。ＬＥＤの電力を減らせば、暗いＬＥＤ照明装置となり性能の低下を招く。また特許文献２の回路は定電流負荷回路４３や動作停止回路４５、電流停止回路４４を備えているため部品や配線が増えている。
　本発明は、上記の不具合を解消することを目的としたＬＥＤ点灯回路、ＬＥＤ照明装置及びＬＥＤ照明部用ソケットを提供することを目的とする。
　また、本発明は、交流電源が電子トランスであっても正常にＬＥＤを点灯させることを可能とするＬＥＤ点灯回路、ＬＥＤ照明装置及びＬＥＤ照明部用ソケットを提供することを目的とする。
　さらに、本発明は、交流電源が電子トランスであっても正常にＬＥＤを点灯させることを可能とし、回路の部品点数を削減し、且つ発光に係わらない電力を最小限にすることができるＬＥＤ点灯回路、ＬＥＤ照明装置及びＬＥＤ照明部用ソケットを提供することを目的とする。
　ＬＥＤ点灯回路は、交流電源からの交流出力を入力とする整流回路と、整流回路からの整流出力を入力としてＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動部と、整流回路とＬＥＤ駆動部との間に設けられた逆電流防止部と、交流電源からの交流出力が不安定となった場合又は停止した場合、整流回路の出力端子電圧を低くする端子電圧制御部を有することを特徴とする。
　ＬＥＤ点灯回路では、端子電圧制御部は、少なくとも一個のコンデンサを有することが好ましい。
　ＬＥＤ点灯回路では、端子電圧制御部は、コンデンサ及び抵抗から構成される並列回路であることが好ましい。
　ＬＥＤ点灯回路では、端子電圧制御部におけるコンデンサは、タンタルコンデンサ又は電解コンデンサであることが好ましい。
　ＬＥＤ点灯回路では、端子電圧制御部において、コンデンサと直列接続する第２の抵抗を備えることが好ましい。
　ＬＥＤ点灯回路では、端子電圧制御部において、コンデンサと並列接続するツェナーダイオードを備えることが好ましい。
　ＬＥＤ点灯回路では、端子電圧制御部において、コンデンサ及び第２の抵抗と並列接続する第２のコンデンサを備えることが好ましい。
　ＬＥＤ点灯回路では、整流回路の出力が停止した場合、コンデンサの放電時定数が交流電源からの交流出力の２周期分よりも長く設定されていることが好ましい。
　ＬＥＤ点灯回路では、逆電流防止部は、少なくとも一個のダイオードであることが好ましい。
　ＬＥＤ照明装置は、交流電源からの交流出力を入力とする整流回路と、整流回路からの整流出力を入力としてＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動部と、整流回路とＬＥＤ駆動部との間に設けられた逆電流防止部と、交流電源からの交流出力が不安定になるか又は停止した場合、整流回路の出力端子電圧を低くする端子電圧制御部を有するＬＥＤ点灯回路を有することを特徴とする。
　ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動部を有するＬＥＤ照明部と接続されるＬＥＤ照明部用ソケットは、交流電源からの交流出力を入力とし且つ整流出力を前記ＬＥＤ駆動部へ出力する整流回路と、整流回路とＬＥＤ駆動部との間に設けられた逆電流防止部と、交流電源からの交流出力が不安定になるか又は停止すると整流回路の出力端子電圧を低くする端子電圧制御部を有することを特徴とする。
　ＬＥＤ点灯回路、ＬＥＤ照明装置及びＬＥＤ照明部用ソケットによれば、交流電源の電子トランスが自励発振方式または他励発振方式のいずれの電子トランスであっても、ＬＥＤが消灯したり点滅したりする不具合を回避できる。
　本発明者は、負荷不足により電子トランスが停止した時に、整流回路の出力端子電圧を低下させると、電子トランスが発振を再開する現象を発見した。本発明はこの現象を利用したものである。端子電圧制御部は、交流電源の出力の停止（又は不安定）を検出すると、整流回路の出力端子電圧を低くする。このとき、逆電流防止部はＬＥＤ駆動部側から整流回路の出力端子側に電流が逆流することを防止する。すなわち、逆電流防止部の出力側よりも入力側の電圧が低くなったとき、逆電流防止部はＬＥＤ駆動部と端子電圧制御部とを絶縁するため、整流回路の出力端子側の電圧が速やかに低下し、電子トランスも速やかに発振を再開する。これにより、ＬＥＤ点灯回路、ＬＥＤ照明装置及びＬＥＤ照明部用ソケットとＬＥＤ照明部が接続された装置は、安定した動作を継続する。また、ＬＥＤ点灯回路、ＬＥＤ照明装置及びＬＥＤ照明部用ソケットでは、端子電圧制御部及び逆流防止部によって、回路の部品点数を削減し、発光にかかわらない電力を最小限にすることができる。
　図１は、ＬＥＤ点灯回路１００のブロック概略構成図である。
　図２は、図１に示すＬＥＤ点灯回路１００を含む、詳細回路図である。
　図３（ａ）~図３（ｅ）は、図２に示す回路の各部の電圧波形図である。
　図４、ＬＥＤ照明装置１４０の断面を模式的に描いた断面図である。
　図５（ａ）はＬＥＤ照明部１５０を模式的に描いた断面図であり、図５（ｂ）はＬＥＤ照明部ソケット１６０を模式的に描いた断面図である。
　図６は、他のＬＥＤ点灯回路１７０を含む回路の詳細図である。
　図７は、更に他のＬＥＤ点灯回路１８０を含む回路の詳細図である。
　図８は、更に他のＬＥＤ点灯回路１９０を含む回路の詳細図である。
　図９は、更に他のＬＥＤ点灯回路２００を含む回路の詳細図である。
　図１０は、更に他のＬＥＤ点灯回路２１０を含む回路の詳細図である。
　図１１は、更に他のＬＥＤ点灯回路２２０を含む回路の詳細図である。
　図１２は、特許文献１の従来技術の説明のなかで示された自励発振式インバータを備えた点灯装置を示す図である。
　図１３は、特許文献２の図２を示した図である。
　以下図面を参照して、ＬＥＤ点灯回路、ＬＥＤ照明装置、及びＬＥＤ照明部用ソケットについて説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　図１は、ＬＥＤ点灯回路１００のブロック概略構成図である。
　ＬＥＤ点灯回路１００は、整流回路１０１、端子電圧制御部１０２、逆電流防止部１０３、ＬＥＤ駆動部１０４等から構成される。なお、図１では、ＬＥＤ点灯回路１００とともに３個のＬＥＤ１０５を示した。整流回路１０１には交流電源から電力供給される端子１０１ａ及び１０１ｂがあり、交流電源の出力が前記整流回路１０１に入力する。整流回路１０１の出力は配線１０６により端子電圧制御部１０２及び逆電流防止部１０３に入力する。逆電流防止部１０３の出力は配線１０７によりＬＥＤ駆動部１０４に入力する。ＬＥＤ駆動部１０４は３個直列接続したＬＥＤ１０５を駆動する。端子電圧制御部１０２及びＬＥＤ駆動部１０４から整流回路１０１へは配線１０８を介して電流が戻る。
　端子電圧制御部１０２は、交流電源の出力が不安定となった場合又は停止した場合、整流回路１０１の出力端子電圧（配線１０６の電圧）を低くする。逆電流防止部１０３は、整流回路１０１の出力端子電圧が逆電流防止部１０３の出力端子電圧（配線１０７の電圧）よりも低くなったときに、ＬＥＤ駆動部１０４側から整流回路１０１の出力端子側に電流が逆流するのを防止する。
　図２は、図１に示すＬＥＤ点灯回路１００を含む、詳細回路図である。
　交流電源１１１の高周波降圧トランス１１１ａの二次側ｎ２が、端子１０１ａ及び１０１ｂと接続される。一次側ｎ１は交流電源１１１に含まれるインバータ回路の高周波交流が流れる経路に挿入される。
　次に、図２と図１の対応関係を説明する。
　図１に示したＬＥＤ点灯回路１００は、図２に示す部分１１２に相当する。図１に示した整流回路１０１は、４個のダイオード２３からなるダイオードブリッジ回路により構成される。図１に示した端子電圧制御部１０２は、抵抗２４とコンデンサ２５からなる並列回路１１５により構成される。図１に示した逆電流防止部１０３は、ダイオード２６により構成される。図１に示したＬＥＤ駆動部１０４は、コンデンサ２７と抵抗２８により構成される。
　ＬＥＤ点灯回路１００は端子１０１ａ及び１０１ｂを備え、端子１０１ａ及び１０１ｂを介して高周波降圧トランス１１１ａの二次側ｎ２とダイオードブリッジ回路とが接続している。ダイオードブリッジ回路の電流を出力する出力端子は、抵抗２４の＋側端子とコンデンサ２５の＋側端子とダイオード２６のアノードに接続される。ダイオード２６のカソードはコンデンサ２７の＋側端子とともに、３個のＬＥＤ１０５が直列接続したＬＥＤ列１１３の＋側端子に接続される。ＬＥＤ列１１３の−側端子は電流制限用の抵抗２８に接続される。抵抗２４、コンデンサ２５及び２７、及び抵抗２８の−側端子は、ダイオードブリッジ回路を経由して交流電源１１１（高周波降圧トランス１１１ａの二次側ｎ２）に電流を戻す配線に接続する。
　端子電圧制御部１０２に相当する抵抗２４とコンデンサ２５からなる並列回路１１５は、交流電源の出力が不安定となった場合又は停止した場合、コンデンサ２５に溜まっていた電荷を放電し整流回路１０１の出力端子電圧（配線１０６の電圧）を低くする。このとき、逆電流防止部１０３に相当するダイオード２６は、ＬＥＤ駆動部１０４側であるコンデンサ２７の＋側端子から整流回路１０１の出力端子側に電流が逆流するのを防止する。ＬＥＤ駆動部１０４のコンデンサ２７はＬＥＤ列１１３への電流供給を平準化する平滑コンデンサであり、抵抗２８はＬＥＤ列１１３に流れる電流を制限する電流制限抵抗である。なお、交流電源の出力が不安定となった場合とは、交流電源のインバータの発振が弱くなり、交流電圧出力の振幅が小さくなった状態（例えば、通常の５０％以下）、又はそのような状態になりつつある状態を言う。
　整流回路１０１はダイオードブリッジに限られず、単個のダイオードでも良い。
　端子電圧制御部１０２は、整流回路１０１の出力端子電圧を下げられれば良いのでＦＥＴやバイポーラトランジスタ等のスイッチング素子を備えた回路としても良い。この場合、交流電源１１１の発振状況をモニターし、その情報でスイッチング素子をオンさせる。例えば、交流電源１１１からの交流電圧出力が不安定となった場合又は停止した場合、端子電圧制御部１０２は、整流回路１０１の出力端子電圧を５~７Ｖ程度になるまで低下させる。これによって、交流電源１１１のインバータの発振が回復する。
　逆電流防止部１０３は、ダイオードに限らずスイッチング素子を用いることが可能である。この場合、交流電源１１１の発振状況又はＬＥＤ駆動部１０４の駆動電圧と整流回路１０１の出力端子電圧の大小関係をモニターして、スイッチング素子のオン・オフ制御を行う。
　ＬＥＤ駆動部１０４は、周知の昇圧回路、降圧回路、定電流回路を用いることが可能である。抵抗２８を周知の定電流回路に置き換えることが可能である。浮遊容量が利用できるときはコンデンサ２５を省略しても良い。
　電子トランスの定格やＬＥＤ列の消費電流によるが、図２に示す回路では、抵抗２４を１６０Ω、コンデンサ２５を１０μＦ、コンデンサ２７を２２０μＦとした。抵抗２４とコンデンサ２５からなる並列回路の時定数は１．６ｍｓであり、インバータの発振周波数が３０ｋＨｚから８０ｋＨｚ程度であるので、この時定数は発振周期の数倍から数十倍となる。なお時定数が発振周期の２倍程度あれば電子トランスに含まれるインバータの誤発振を防止できる。また１２Ｖ電源系なので、順方向電圧が３Ｖ前後のＬＥＤ１０５を３個直列接続した。
　図３は、図２に示す回路の各部の電圧波形図である。
　図３（ａ）は全体的な時間関係を掴むため商用交流電源の交流波形の一周期分を示している。
　図３（ｂ）は、ダイオード２６のカソードの電圧波形である。すなわち、図３（ｂ）は、ＬＥＤ駆動部１０４の駆動電圧であるとともにＬＥＤ列３の＋側に印加する電圧でもある。この電圧波形は商用交流電源の立ち上がりよりやや遅れて立ち上がり、商用交流電源のピーク付近でこの電圧波形もピークを持ち、その後徐々に下降する。商用交流電源の電圧（絶対値）が一定レベル以上になると、後述するように電子トランスに内蔵されたインバータ回路の発振が長く続くようになり、コンデンサ２７を充電する余裕が生ずるため、図３（ｂ）に示す電圧波形が立ち上がる。
　インバータ回路が発振している期間ではダイオード２６を通じてＬＥＤ列１１３に電流が流れる。図３（ａ）の商用交流電源電圧が上昇し発振期間が長くなると、剰余分の電荷がコンデンサ２７に充電される。この結果、図３（ｂ）の波形は商用交流電源に遅れて立ち上がることとなる。
　図３（ｃ）は端子１０１ａに印加される電圧波形である。５角形で示した部分は発振出力がある期間に対応している。５角形で示した部分の内、上下が平坦な期間は完全に発振している期間を示し、５角形で示した部分の内、斜辺で示した期間は減衰している期間を表している。つまり、図２に示す点灯回路では、電子トランスの発振は急激に立ち上がり、一定期間発振したあと減衰する。また、図３（ｃ）は、商用交流電源の電圧が低い期間は発振期間が短く、商用交流電源の電圧が高い期間では発振期間が長くなることを示している。さらに、図３（ｃ）は、商用交流電源が所定の値（絶対値）を超えるとインバータ回路が発振し始めること、その発振が間欠的であることも示している。
　図３（ｄ）は、図３（ｃ）において５角形で示した２個分の期間を拡大したものである。図３（ｃ）において５角形で示した１個の発振期間には４周期分の交流パルスが描かれているが、実際には１０~数十個の交流パルスが存在する。この交流パルスは歪んでおり概ね方形波のようにみえる。周波数としては前述のように３０~８０ｋＨｚ程度である。図中では減衰期間を２周期で描いているが、減衰は比較的早く数周期程度である。すなわちインバータ回路は、一定期間発振した後、減衰し停止をする。端子電圧制御部１０２がこれを検出してダイオードブリッジ回路の出力側電圧を低下させると、インバータ回路は発振を再開する。この動作が繰り返される。
　図３（ｅ）は、ダイオードブリッジ回路の出力端子の電圧波形である。発振開始とほぼ同時に最高電圧に達し、発振期間中はその高電圧を維持し、発振が終わると減衰する。なお発振期間には多少のリップルがあるが省略した。出力端子の電圧が数Ｖになると電子トランスのインバータが発振を再開し、前述の動作を繰り返す。なお波形を詳細に観察すると、発振期間の電圧から所定の電圧だけ出力端子の電圧が低下したときに発振が再開している。
　図４は、ＬＥＤ照明装置１４０の断面を模式的に描いた断面図である。
　ＬＥＤ照明装置１４０の外形１４１の底部から突き出た二本のピン１４４は図２の端子１０１ａ及び１０１ｂに相当し、点灯回路部１４３と接続している。点灯回路部１４３には図２のＬＥＤ点灯回路１１２が含まれている。点灯回路部１４３の上部には基板１４２が配置され、３個のＬＥＤ１０５が実装されている。点灯回路１４３と基板１４２は連絡線１４５で接続されている。なお外形１４１の上部の斜辺は反射鏡を模したものである。ＬＥＤ照明装置１４０はピンソケット（ＭＲ１６の口金）に対応するものであるが、第１及び第２の端子１０１ａ及び１０１ｂを、スクリュ−ソケットに対応するものとしても良い。
　図５は、ＬＥＤ照明部１５０とＬＥＤ照明部ソケット１６０とが分離した構成を示した図である。図５（ａ）はＬＥＤ照明部１５０を模式的に描いた断面図であり、図５（ｂ）はＬＥＤ照明部ソケット１６０を模式的に描いた断面図である。
　図４に示すＬＥＤ照明装置１４０と図５に示すＬＥＤ照明部ソケット１６０に装着するＬＥＤ照明部１５０との違いは、ＬＥＤ照明装置１４０の点灯回路部１４３がＬＥＤ照明部１５０ではＬＥＤ駆動部１５３に置き換わっている点である。ＬＥＤ駆動部１５３は、図１のＬＥＤ駆動部１０４に対応し、平滑回路や定電流回路などでも良い。ＬＥＤ駆動部１５３には３個のＬＥＤ１０５を実装した基板１５２が連絡線１５５を介して接続されているとともに、ピン１５４も接続されている。ピン１５４は外形１５１から外部に突き出ている。また後述するようにＬＥＤ照明部ソケット１６０は直流を出力するのでＬＥＤ駆動部１５３に接続するピン１５４には極性がある。
　図５（ｂ）に示すＬＥＤ照明部ソケット１６０のモールド部１６２の上部には、ピン１５４と勘合して電気的接続をとるための孔１６１がある。孔１６１の電極と点灯回路部１６３とは連絡線１６５で接続されている。点灯回路部１６３には、図１の整流回路１０１、端子電圧制御回路１０２及び逆電流防止回路１０３が含まれている。点灯回路部１６３は、図２においてＬＥＤ照明装置用ソケット用回路１１４として示している部分に相当する。したがって、ＬＥＤ照明部ソケット１６０とＬＥＤ照明部１５０を接続すると図１に示す構成と同様の構成となり、電子トランスに接続しても正常に動作する。
　図６は、他のＬＥＤ点灯回路１７０を含む回路の詳細図である。
　図６において、図２と共通する電子部品には同じ番号を付して、その説明を省略する。図２に示す回路と図６に示す回路との差異は、図６に示すＬＥＤ点灯回路１７０において、端子電圧制御部として機能する並列回路１７５において、コンデンサ６８と直列に抵抗６７（第２の抵抗）が備えられていることである。図６に示す回路において、その他はすべて図２に示す回路と等しい。
　図２に示す回路において、コンデンサ２５にセラミックコンデンサを使用すると、コンデンサ２５が振動し実装基板を通じてノイズ音を発生する場合がある。このノイズ音は、電子トランスの間欠的な動作と関連していると考えられる。
　ＬＥＤ点灯回路１７０に示す様に、コンデンサ６８と直列に抵抗６７を接続すれば、コンデンサ６８がセラミックコンデンサであってもノイズ音が低減させることが可能である。抵抗６７はコンデンサ６８の端子間電圧の変化を滑らかにし、ノイズ音の低減に貢献していると考えられる。しかしながら、抵抗６７は電子トランス１１１の発振誘起を阻害させないため必要最低限の抵抗値に抑える必要がある。
　ところで、コンデンサ６８を、セラミックコンデンサではなくタンタルコンデンサ又は電解コンデンサとすることによって、さらに、コンデンサ６８からのノイズ音を低減することが可能である。その理由は、タンタルコンデンサ又は電解コンデンサの電極構造がセラミックコンデンサのように堅い構造ではなく、タンタルコンデンサ又は電解コンデンサの電解液でダンプ（制振）されているので、ノイズ音（鳴き）が抑制されるものと考えられるからである。即ち、抵抗６７の挿入に加えコンデンサ６８をタンタルコンデンサ又は電解コンデンサとすると、更にノイズ音の抑制効果は高くなる。
　図６に示す回路を、図４に示すようなＬＥＤ照明装置として構成することが可能である。同様に、図６に示す回路を、図５に示すような照明装置及びソケットとして構成することも可能である。
　図７は、更に他のＬＥＤ点灯回路１８０を含む回路の詳細図である。
　図７において、図２と共通する電子部品には同じ番号を付して、その説明を省略する。図２に示す回路と図７に示す回路との差異は、図７に示す回路おいて、端子電圧制御部として機能する回路１８５において、整流回路の出力端子に抵抗７２（第２の抵抗）が挿入されていることである。図７に示す回路において、その他はすべて図２に示す回路と等しい。
　抵抗７２は、抵抗２４、コンデンサ２５、及びダイオード２６と直列に接続（直並列接続）されている。また、抵抗７２が挿入されると、コンデンサ２５としてセラミックコンデンサを使用した場合に、コンデンサ２５からのノイズ音が低減する。
　抵抗７２はコンデンサ２５の端子間電圧の変化を滑らかにし、ノイズ音の低減に貢献していると考えられる。更に、抵抗７２は、抵抗２４に較べ小さな値で良く、ヒューズ抵抗にすれば回路の安全性がより向上する。なお、抵抗７２の挿入に加えコンデンサ２５をタンタルコンデンサ又は電解コンデンサとすると、更にノイズ音の抑制効果は高い。
　図７に示す回路を、図４に示すようなＬＥＤ照明装置として構成することが可能である。同様に、図７に示す回路を、図５に示すような照明装置及びソケットとして構成することも可能である。
　図８は、更に他のＬＥＤ点灯回路１９０を含む回路の詳細図である。
　図８において、図２と共通する電子部品には同じ番号を付して、その説明を省略する。図２に示す回路と図８に示す回路との差異は、図８に示す回路では、ＬＥＤ駆動部１０４ａ（図１に記載のＬＥＤ駆動部１０４と区別するためサフィックスａを付ける、以下同様）にバックバータ１９２（直流コンバータ）が含まれていることである。ＬＥＤ駆動部１０４ａは、平滑用のコンデンサ２７とバックコンバータ１９２から構成されている。バックコンバータ１９２は降圧型であり、コンデンサ２７の両端間電圧に対しＬＥＤ１９１に印加する電圧を小さくしている。バックコンバータ１９２は、抵抗１９４、コイル１９３、ＩＣ１９５、及びダイオード１９６から構成されている。
　抵抗１９４はＬＥＤ１９１に流れる電流を検出するためのもので、１Ω以下の値とする。コイル１９３はＩＣ１９５に内蔵されたスイッチ回路とともにＬＥＤ１９１に流れる電流を一定値に保つ。ダイオード１９６はこのスイッチ回路がオフしたときにコイル１９３が流し続けようとする電流をコンデンサ２７に戻す。ＩＣ１９５はコンデンサ２７の両端間電圧を電源とし、発振回路を備え、ＬＥＤ１９１に所望の電流が流れるよう制御している。
　図２で示したＬＥＤ点灯回路１１２ではＬＥＤ駆動部１０４（図１参照）がコンデンサ２５と抵抗２６だけからなる単純なものであった。この場合、ＬＥＤ列１１３が点灯し続けるためにはコンデンサ２７の両端間電圧が概ね９Ｖ以上必要になる。つまりＬＥＤ列１１３を含む点灯回路１１２はコンデンサ２７の両端間電圧に関して動作範囲が広いとは言えない。またコンデンサ２７の両端間電圧が高いとき（例えば１２Ｖ）には抵抗２８による電力損失が大きくなる。さらにコンデンサ２７の両端間電圧変動でＬＥＤ１０５の明るさも変動する。
　これに対し、図８のようにＬＥＤ駆動部１０４ａがバックコンバータ１９２を備えている場合、ＩＣ１９５の仕様にも依存するが、例えばコンデンサ２７の両端間電圧が６Ｖ以上なら正常に動作する。このようにバックコンバータ１９２を使えばコンデンサ２７の両端間電圧に係わる動作範囲を広くできる。
　また、ＩＣ１９５は、ＬＥＤ１９１からコイル１９３にかけて流れる電流をスイッチング制御しており、ＬＥＤ１９１に流れる電流が増えてきたらＩＣ１９５内でコイル１９３から流れこむ電流を遮断する。このときコイル１９３はダイオード１９６を介して自身に溜まったエネルギーをコンデンサ２７に戻す。この間、ＬＥＤ１９１は定電流動作する。この結果、図８のＬＥＤ駆動部１０４ａでは図２の抵抗２８による発熱に相当するエネルギー損失がない。さらにコンデンサ２７の両端間電圧が多少変動してもＬＥＤ１９１の発光量は一定に保たれる。
　さらに、ＩＣ１９５でＬＥＤ１９１の点灯制御を行っているので、ディミング機能（明暗の制御）や温度及び過電圧などへの保護機能を付加しやすい。このようなＩＣとしては、Ｚｙｗｙｎ社のＺＤ８５０、Ｄｉｏｄｅｓ社のＡＬ８８０５、Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社のＬＭ３４０５、Ｒｉｃｈｔｅｃ社のＲＴ８４５３などがある。それぞれのＩＣを使ったバックコンバータは、周辺回路の接続が異なる（図８はＺＤ８５０用回路を簡略化して描いたものである）としても、電流測定用の抵抗、コイル、ダイオードを備えている。
　また、直流コンバータとしてはバックコンバータばかりでなく昇圧型コンバータ（ステップ・アップ・コンバータともいう）を用いることができる。この場合、昇圧型コンバータに対する電源電圧範囲は広く、発光に対するエネルギー効率の高さやＬＥＤの定電流駆動は維持される。なお昇圧型コンバータの場合はＬＥＤの直列段数を多くしなければならない。
　図８に示す回路を、図４に示すようなＬＥＤ照明装置として構成することが可能である。同様に、図８に示す回路を、図５に示すような照明装置及びソケットとして構成することも可能である。
　図９は、更に他のＬＥＤ点灯回路２００を含む回路の詳細図である。
　図９において、図６と共通する電子部品には同じ番号を付して、その説明を省略する。図６に示す回路と図９に示す回路との差異は、図９に示す回路では、端子電圧制御部として機能する回路２０５において、コンデンサ６８と並列にツェナーダイオード２０１を設けた点のみである。図９に示す回路において、その他はすべて図６に示す回路と等しい。
　前述したように、コンデンサ６８をタンタルコンデンサとした場合、更にノイズ音抑制の効果は高まる。しかしながら、タンタルコンデンサの定格電圧が低いため、瞬間的に定格をオーバーしてしまう恐れがある。そこで、図９に示すＬＥＤ点灯回路２００では、タンタルコンデンサであるコンデンサ６８と並列にツェナーダイオード２０１を設け、コンデンサ６８に瞬間的に定格電圧以上の電圧が印加されないように保護することとした。
　なお、コンデンサ６８を電解コンデンサとする場合でも、回路の小型化が要請され、コンデンサの耐圧に余裕がない場合、ツェナーダイオード２０１を設けることで、耐圧及びノイズ音抑制の効果を得られるという利点がある。
　図９に示す回路を、図４に示すようなＬＥＤ照明装置として構成することが可能である。同様に、図９に示す回路を、図５に示すような照明装置及びソケットとして構成することも可能である。
　図１０は、更に他のＬＥＤ点灯回路２１０を含む回路の詳細図である。
　図１０において、図６と共通する電子部品には同じ番号を付して、その説明を省略する。図６に示す回路と図１０に示す回路との差異は、図９に示す回路では、端子電圧制御部として機能する回路２１５において、ノイズ音抑制のために配置した抵抗６７及びコンデンサ６８と並列にセラミックコンデンサ２１１（第２のコンデンサ）を設けた点のみである。図１０に示す回路において、その他はすべて図６に示す回路と等しい。
　ノイズ音抑制のために抵抗６７を配置したことによって、抵抗６７及びコンデンサ６８の直列抵抗が上がる。そうすると、（図２に示す回路において、抵抗２４及びコンデンサ２５から構成される）並列回路本来の動作が不安定になる場合がある。
　そこで、コンデンサ６８に対して並列にセラミックコンデンサ２１１を設けることで、並列回路本来の動作を安定させるようにしたものである。なお、セラミックコンデンサ２１１の容量を大きくすると、セラミックコンデンサ２１１自体がノイズ音の原因となる可能性がある。したがって、セラミックコンデンサ２１１の容量は、数１０ｎＦ程度であることが好ましい。
　図１０に示す回路を、図４に示すようなＬＥＤ照明装置として構成することが可能である。同様に、図１０に示す回路を、図５に示すような照明装置及びソケットとして構成することも可能である。
　図１１は、更に他のＬＥＤ点灯回路２２０を含む回路の詳細図である。
　図１１において、図６と共通する電子部品には同じ番号を付して、その説明を省略する。図６に示す回路と図１１に示す回路との差異は、図１１に示す回路では、端子電圧制御部として機能する回路２２５において、コンデンサ６８と並列にツェナーダイオード２０１を設け、抵抗６７及びコンデンサ６８と並列にセラミックコンデンサ２１１（第２のコンデンサ）を設けた点のみである。図１１に示す回路において、その他はすべて図６に示す回路と等しい。
　タンタルコンデンサであるコンデンサ６８と並列にツェナーダイオード２０１を設けた理由は、図９に示す回路について説明したように、コンデンサ６８に瞬間的に定格電圧以上の電圧が印加されないように保護する為である。
　また、抵抗６７及びコンデンサ６８と並列にセラミックコンデンサ２１１を設けた理由は、図１０に示す回路について説明したように、並列回路本来の動作を安定化させる為である。なお、セラミックコンデンサ２１１の容量は、数１０ｎＦ程度であることが好ましい。
　図１１に示す回路を、図４に示すようなＬＥＤ照明装置として構成することが可能である。同様に、図１１に示す回路を、図５に示すような照明装置及びソケットとして構成することも可能である。

Claims (11)

  1. 　ＬＥＤを点灯するＬＥＤ点灯回路において、
    　交流電源からの交流出力を入力とする整流回路と、
    　前記整流回路からの整流出力を入力としてＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動部と、
    　前記整流回路と前記ＬＥＤ駆動部との間に設けられた逆電流防止部と、
    　交流電源からの交流出力が不安定となった場合又は停止した場合、前記整流回路の出力端子電圧を低くする端子電圧制御部と、
    　を有することを特徴とするＬＥＤ点灯回路。
  2. 　前記端子電圧制御部は、少なくとも一個のコンデンサを有する、請求項１に記載のＬＥＤ点灯回路。
  3. 　前記端子電圧制御部は、コンデンサ及び抵抗から構成される並列回路である、請求項２に記載のＬＥＤ点灯回路。
  4. 　前記端子電圧制御部における前記コンデンサは、タンタルコンデンサ又は電解コンデンサである、請求項２又は３に記載のＬＥＤ点灯回路。
  5. 　前記端子電圧制御部において、前記コンデンサと直列接続する第２の抵抗を備える、請求項２~４の何れか一項に記載のＬＥＤ点灯回路。
  6. 　前記端子電圧制御部において、前記コンデンサと並列接続するツェナーダイオードを備える、請求項２~５の何れか一項に記載のＬＥＤ点灯回路。
  7. 　前記端子電圧制御部において、前記コンデンサ及び前記第２の抵抗と並列接続する第２のコンデンサを備える、請求項５~７の何れか一項に記載のＬＥＤ点灯回路。
  8. 　前記整流回路の出力が停止した場合、前記コンデンサの放電時定数が交流電源からの交流出力の２周期分よりも長く設定されている、請求項２~７の何れか一項に記載のＬＥＤ点灯回路。
  9. 　前記逆電流防止部は、少なくとも一個のダイオードである、請求項１~８の何れか一項に記載のＬＥＤ点灯回路。
  10. 　請求項１~９の何れか一項に記載のＬＥＤ点灯回路を有するＬＥＤ照明装置。
  11. 　ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動部を有するＬＥＤ照明部と接続されるＬＥＤ照明部用ソケットであって、
    　交流電源からの交流出力を入力とし、整流出力を前記ＬＥＤ駆動部へ出力する整流回路と、
    　前記整流回路と前記ＬＥＤ駆動部との間に設けられた逆電流防止部と、
    　交流電源からの交流出力が不安定となった場合又は停止した場合、前記整流回路の出力端子電圧を低くする端子電圧制御部と、
    　を有することを特徴とするＬＥＤ照明部用ソケット。
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