ＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤ照明装置
【課題】ＬＥＤ負荷の発光を安定化でき、且つ、小型化が可能なＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】交流入力電力を所望の直流出力電力に変換してＬＥＤ負荷２に供給するＬＥＤ駆動装置１であって、オンオフ制御されるスイッチング素子Ｑ１と、ＬＥＤ負荷２に直列に接続され、ＬＥＤ負荷２に流れる電流リプルを低減するリプル電流低減部３ａと、ＬＥＤ負荷２とリプル電流低減部３ａとの接続点におけるフィードバック電圧に基づきスイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御することにより直流出力電力を所定値に制御する制御回路ＣＮＴとを備える。
【解決手段】交流入力電力を所望の直流出力電力に変換してＬＥＤ負荷２に供給するＬＥＤ駆動装置１であって、オンオフ制御されるスイッチング素子Ｑ１と、ＬＥＤ負荷２に直列に接続され、ＬＥＤ負荷２に流れる電流リプルを低減するリプル電流低減部３ａと、ＬＥＤ負荷２とリプル電流低減部３ａとの接続点におけるフィードバック電圧に基づきスイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御することにより直流出力電力を所定値に制御する制御回路ＣＮＴとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｏｄｅ）素子は、液晶表示装置のバックライト、或いは街路灯等の照明器具の光源として利用され始めている。特に、白熱電球や蛍光灯を代替する照明器具として、白色ＬＥＤ素子を用いた蛍光灯型又は電球型のＬＥＤ照明装置の開発が進められている。このようなＬＥＤ照明装置を構成するＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤ素子に所望の電力を精度良く供給することが求められる。
【０００３】
図４は、従来のＬＥＤ駆動装置１０１及びＬＥＤ照明装置１１０の回路構成を示す回路図である。従来のＬＥＤ駆動装置１０１は、整流回路ＤＢ１００と、トランスＴＲ１００と、ＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）Ｑ１０１と、ダイオードＤ１０１及びコンデンサＣ１０１から構成される整流平滑回路と、制御回路ＣＮＴ１００と、コンデンサＣ１０３と、を備える。ＬＥＤ駆動装置１０１とＬＥＤ負荷１０２（ＬＥＤ１、・・・ＬＥＤｎ）とは、従来のＬＥＤ照明装置１１０を構成する。
【０００４】
整流回路ＤＢ１００は、周知のダイオードブリッジ回路であり、交流入力電源ＡＣ１００に接続される。トランスＴＲ１００は、一次巻線Ｗ１０１と二次巻線Ｗ１０２と三次巻線Ｗ１０３とを有する。一次巻線Ｗ１０１の一端は、整流回路ＤＢ１００に接続され、一次巻線Ｗ１０１の他端は、ＭＯＳＦＥＴＱ１０１のドレイン端子に接続される。二次巻線Ｗ１０２の両端は、整流平滑回路に接続される。三次巻線Ｗ１０３の両端は、ダイオードＤ１０２及びコンデンサＣ１０２から構成される補助電源に接続される。
【０００５】
ＭＯＳＦＥＴＱ１０１のソース端子は接地され、ゲート端子は制御回路ＣＮＴ１００に接続される。整流平滑回路の両端は、直列接続されたｎ個のＬＥＤ素子（ＬＥＤ１、・・・ＬＥＤｎ）から構成されるＬＥＤ負荷１０２と検出抵抗Ｒｓ１００との直列回路に接続される。なお、ｎは１以上の自然数である。
【０００６】
制御回路ＣＮＴ１００の各端子は、ＭＯＳＦＥＴＱ１０１のゲート端子と、補助電源とＬＥＤ負荷１０２及び検出抵抗Ｒｓ１００の接続点と、コンデンサＣ１０３と、に接続され、抵抗Ｒ１０１を介して整流回路ＤＢ１００及び一次巻線Ｗ１０１の接続点に接続される。制御回路ＣＮＴ１００は、誤差増幅器ＡＭＰ１０１と、比較器ＣＭＰ１００と、を備える。
【０００７】
誤差増幅器ＡＭＰ１０１の反転入力端子は、ＬＥＤ負荷１０２及び検出抵抗Ｒｓ１００の接続点に接続され、非反転入力端子は定電流源ＲＥＧとツェナーダイオードＺＤ１０１とから構成される基準電圧に接続される。誤差増幅器ＡＭＰ１０１の出力端子は、抵抗Ｒ１０３及びコンデンサＣ１０３から構成される積分回路を介して比較器ＣＭＰ１００の第１の非反転入力端子に接続される。誤差増幅器ＡＭＰ１０１は、ＬＥＤ負荷１０２に流れる電流と基準値とに基づく誤差信号を比較器ＣＭＰ１００に出力する。
【０００８】
比較器ＣＭＰ１００の反転入力端子は、三角波生成回路に接続され、第２の非反転入力端子は、定電流源ＲＥＧと抵抗Ｒ１０４及びＲ１０５とから構成されるＤＵＴＹ制限回路に接続される。比較器ＣＭＰ１００の出力端子はドライバ回路を介してＭＯＳＦＥＴＱ１０１のゲート端子に接続される。比較器ＣＭＰ１００は、誤差増幅器ＡＭＰ１０１から出力される誤差信号と三角波生成回路から出力される三角波とに基づくＰＷＭ信号をドライバ回路に出力する。
【０００９】
上記のように構成される従来のＬＥＤ駆動装置１０１は、制御回路ＣＮＴ１００がＬＥＤ負荷１０２に流れる電流が基準値（基準電圧）になるようにＭＯＳＦＥＴＱ１０１をオンオフ制御することで、ＬＥＤ負荷１０２に印加する電圧を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−５２７１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図５は、従来のＬＥＤ駆動装置１０１及びＬＥＤ照明装置１１０における各部の電圧及び電流の関係を示す波形図である。従来のＬＥＤ駆動装置１０１は、交流入力電力を直流電力に変換してＬＥＤ負荷１０２に供給するため、入力電圧Ｖｉｎ１００のリプル（脈流）が出力電圧Ｖｏｕｔ１００（コンデンサＣ１０１の両端電圧）に影響しやすく、出力電圧Ｖｏｕｔ１００は微小な電圧変動を含む。また、ＬＥＤ素子の順方向電流（Ｉｆ）は、順
方向電圧（Ｖｆ）に対して指数関数的に増大するという特性を有する。従って、ＬＥＤ負荷１０２に流れるＬＥＤ電流ＩＬＥＤ１００（順方向電流）は、上記の微小な電圧変動に
より大きな電流変化を引き起こす。その結果、従来のＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤ電流ＩＬ
ＥＤ１００の変化が大きくなりＬＥＤ負荷１０２の発光が不安定になりやすいという問題
がある。従来のＬＥＤ駆動装置において、コンデンサＣ１０１の容量を大きくすることで上記の電流変化を低減することができるが、大型の電解コンデンサが必要となり回路の小型化が困難になる。
【００１２】
図６は、従来の他のＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置の回路構成を示す回路図である。図６に示す従来のＬＥＤ駆動装置は、ＰＦＣ（力率改善）回路とＰＦＣ回路に接続される電力変換回路との２つのコンバータから構成されるＬＥＤ点灯装置である。
【００１３】
ＰＦＣ回路は、力率を改善するもので、トランスＴＲ１００と、ＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）Ｑ１０１と、ダイオードＤ１０１及びコンデンサＣ１０１から構成される整流平滑回路と、制御回路ＣＮＴ１００と、抵抗Ｒ１０７，１０８と、を備える。電力変換回路は、トランスＴＲ２００と、ＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）Ｑ２０１と、ダイオードＤ２０１及びコンデンサＣ２０１から構成される整流平滑回路と、制御回路ＣＮＴ２００と、を備える。
【００１４】
図６に示すＬＥＤ駆動装置は、電力変換回路の他にＰＦＣ回路が設けられているので、高効率な電力変換が行えるとともに、図７に示すように、ＰＦＣ回路からの出力電圧Ｖｏｕｔ１と電力変換回路の出力電圧Ｖｏｕｔ２との２つのステージで、交流入力電圧波形のリプルを低減できる。このため、ＬＥＤ負荷に流れる電流リプルを容易に低減することができる。
【００１５】
しかしながら、２つのコンバータを用いているため、高効率化が困難であり、しかも高価で回路が大型化するという課題を有していた。
【００１６】
先行特許１には、交流入力電源に接続された交流／直流変換器と、交流／直流変換器の直流出力電力を変換してＬＥＤ素子に所望の直流電力を供給する直流／直流変換器と、ＬＥＤ素子に流れる電流を調整するための電流フィードバック部と、を備える別の従来のＬＥＤ駆動装置が記載される。
【００１７】
別の従来のＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤ負荷に流れる電流の変化を低減し、ＬＥＤ負荷の発光を安定化できるが、交流／直流変換器と直流／直流変換器との２つの電力変換器から構成されるため、小型化が困難であるとともに、高価で電力変換効率が低くなってしまう。
【００１８】
本発明によれば、ＬＥＤ負荷の発光を安定化でき、且つ、小型化が可能なＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤ照明装置が提供される。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、交流入力電力を所望の直流出力電力に変換してＬＥＤ負荷に供給するＬＥＤ駆動装置であって、オンオフ制御されるスイッチング素子と、前記ＬＥＤ負荷に直列に接続され、前記ＬＥＤ負荷に流れる電流リプルを低減するリプル電流低減部と、前記ＬＥＤ負荷と前記リプル電流低減部との接続点におけるフィードバック電圧に基づき前記スイッチング素子をオンオフ制御することにより前記直流出力電力を所定値に制御する制御回路とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に従うＬＥＤ駆動装置によれば、ＬＥＤ負荷の発光を安定化でき、且つ、小型化が可能なＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤ照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置における各部の電圧及び電流の関係を示す波形図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置の構成を示す回路図である。
【図４】従来のＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置の回路構成を示す回路図である。
【図５】従来のＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置における各部の電圧及び電流の関係を示す波形図である。
【図６】従来の他のＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置の回路構成を示す回路図である。
【図７】従来の他のＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置における各部の電圧及び電流の関係を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、図面を参照して本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置について説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１及びこれを用いたＬＥＤ照明装置１０の構成を示す回路図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１は、整流回路ＤＢと、トランスＴＲと、第１のＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）Ｑ１と、ダイオードＤ１及びコンデンサＣ１から構成される整流平滑回路と、制御回路ＣＮＴと、コンデンサＣ３と、リプル電流低減回路３ａと、を備える。ＬＥＤ駆動装置１とＬＥＤ負荷２（ＬＥＤ１、・・・ＬＥＤｎ）とは、ＬＥＤ照明装置１０を構成する。
【００２４】
整流回路ＤＢは、周知のダイオードブリッジ回路であり、交流入力電源ＡＣに接続され、交流入力電力を一方向の脈流に整流し、トランスＴＲに出力する。交流入力電源ＡＣと整流回路ＤＢとは、例えばバッテリ等の直流電源に置きかえられても良い。
【００２５】
トランスＴＲは、一次巻線Ｗ１と二次巻線Ｗ２と三次巻線Ｗ３とを有する。一次巻線Ｗ１の一端は、整流回路ＤＢに接続され、一次巻線Ｗ１の他端は、第１のＭＯＳＦＥＴＱ１のドレイン端子に接続される。二次巻線Ｗ２の両端間には、ダイオードＤ１及びコンデンサＣ１から構成される整流平滑回路が接続される。三次巻線Ｗ３の両端間には、ダイオードＤ２及びコンデンサＣ２から構成される補助電源が接続される。
【００２６】
第１のＭＯＳＦＥＴＱ１のソース端子は接地され、ゲート端子は制御回路ＣＮＴに接続される。
【００２７】
ダイオードＤ１及びコンデンサＣ１から構成される整流平滑回路の両端には、直列接続されたｎ個のＬＥＤ素子（ＬＥＤ１、・・・ＬＥＤｎ）から構成されるＬＥＤ負荷２とリプル電流低減回路３ａとの直列回路が接続される。なお、ｎは１以上の自然数である。ダイオードＤ１のカソード端子とコンデンサＣ１の一端とは、ＬＥＤ負荷２を構成するＬＥＤ素子ＬＥＤ１のアノード端子に接続される。コンデンサＣ１の他端は接地される。リプル電流低減回路３ａは、リアクトルＬ１と電流検出抵抗Ｒｓとが直列に接続されて構成される。
【００２８】
制御回路ＣＮＴの各端子は、第１のＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート端子と、補助電源と、ＬＥＤ負荷２及び定電流制御回路３の接続点と、コンデンサＣ３と、に接続され、抵抗Ｒ１を介して整流回路ＤＢ及び一次巻線Ｗ１の接続点に接続される。制御回路ＣＮＴは、第１の誤差増幅器ＡＭＰ１と、比較器ＣＭＰと、を備える。
【００２９】
第１の誤差増幅器ＡＭＰ１の反転入力端子は、ＬＥＤ負荷２及びリプル低減回路３ａの接続点に接続され、非反転入力端子は定電流源ＲＥＧとツェナーダイオードＺＤ１とから構成される第１の基準電圧に接続される。第１の誤差増幅器ＡＭＰ１の出力端子は、抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ３から構成される積分回路を介して比較器ＣＭＰの第１の非反転入力端子に接続される。第１の誤差増幅器ＡＭＰ１は、ＬＥＤ負荷２に流れる電流ＩＬＥＤと第１の基準値（第１の基準電圧）とに基づく第１の誤差信号を、積分回路を介して比較器ＣＭＰに出力する。
【００３０】
比較器ＣＭＰの反転入力端子は、周知の三角波生成回路に接続され、第２の非反転入力端子は、定電流源ＲＥＧと抵抗Ｒ４及びＲ５とから構成されるＤＵＴＹ制限回路に接続される。比較器ＣＭＰの出力端子はドライバ回路を介して第１のＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート端子に接続される。比較器ＣＭＰは、第１の誤差増幅器ＡＭＰ１から出力される第１の誤差信号とＤＵＴＹ制限回路の出力信号とのうち低レベルの信号と、三角波生成回路から出力される三角波と、に基づくＰＷＭ（パルス幅変調）信号をドライバ回路に出力する。即ち、詳細には、比較器ＣＭＰは、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤが第１の基準値よりも小さくなるとＰＷＭ信号のオンデューティを大きく（オン時間を長く）し、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤが第１の基準値よりも大きくなるとＰＷＭ信号のオンデューティを小さく（オン時間を短く）するように動作する。ＤＵＴＹ制限回路は、第１の誤差信号が大きくなりすぎたときにＰＷＭ信号のオンデューティの最大値を制限する。
【００３１】
第１の誤差信号は、上記の積分回路により積分され、比較器ＣＭＰの第１の非反転入力端子に入力される。従って、制御回路ＣＮＴの応答速度（応答周波数）は、抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ３により決定される時定数に基づき、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤの変化よりも遅くなる。本実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１において、抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ３の時定数は、第１の誤差信号が交流入力電源ＡＣの１周期以上の期間にわたり積分されるように設定される。この場合、ＰＷＭ信号のオンデューティは、交流入力電源ＡＣの１周期において一定となるため、ＬＥＤ駆動装置１の力率が改善される。
【００３２】
図２は、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置における各部の電圧及び電流の関係を示す波形図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１において、制御回路ＣＮＴは、ＬＥＤ負荷２に流れる電流ＩＬＥＤが第１の基準値（第１の基準電圧）になるように第１のＭＯＳＦＥＴＱ１をオンオフ制御する。即ち、ＬＥＤ駆動装置１は、従来のＬＥＤ駆動装置と同様に交流入力電力を直流電力に変換してＬＥＤ負荷２に供給する。そのため、出力電圧Ｖｏｕｔ（コンデンサＣ１の両端電圧）は、従来のＬＥＤ駆動装置と同様に微小な電圧変動を含む。
【００３３】
しかしながら、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１において、出力電圧リプルにより出力電流リプルが発生しようとすると、リプル電流低減回路３ａのリアクトルＬ１の両端に電圧が発生する。これにより、ＬＥＤ両端に発生する電圧リプルは軽減されるため、出力電流のリプルは低減される。
【００３４】
従って、従来のＬＥＤ駆動装置において大きな電流変化を含んでいたＬＥＤ電流ＩＬＥＤは、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１において、図２に示すように、電流リプルを低減するように制御される。
【００３５】
また、ＬＥＤ負荷２とリアクトルＬ１との接続点からフィードバック信号を取り出して、電力変換を制御するので、ＬＥＤ負荷２の順方向電圧ＶＦのバラツキや温度特性による影響を小さくできる。従って、順方向電圧ＶＦのバラツキや温度特性を考慮する必要がなくなる。
【００３６】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置の構成を示す回路図である。図３に示す第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置は、図１に示す第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置に対して、リプル電流低減回路３ｂのみが異なる。
【００３７】
リプル電流低減回路３ｂは、ダイオードＤ１及びコンデンサＣ１から構成される整流平滑回路とＬＥＤ負荷２と制御回路ＣＮＴとに接続される。リプル電流低減回路３ｂは、本発明のフィードバック型定電流制御回路に対応し、第２のＭＯＳＦＥＴ（可変インピーダンス素子）Ｑ２と検出抵抗（電流検出部）Ｒｓと第２の誤差増幅器ＡＭＰ２とツェナーダイオードＺＤ２とを備える。第２のＭＯＳＦＥＴＱ２のドレイン端子はＬＥＤ素子ＬＥＤｎのカソード端子に接続され、ソース端子は検出抵抗Ｒｓを介して接地され、ゲート端子は第２の誤差増幅器ＡＭＰ２の出力端子に接続される。第２のＭＯＳＦＥＴＱ２は、第２の誤差増幅器ＡＭＰ２の出力に応じてドレイン・ソース間の抵抗値を連続的に変化させる。従って、第２のＭＯＳＦＥＴＱ２は、電気信号により抵抗値が変化する周知の可変抵抗素子と置きかえることができる。リプル電流低減回路３ｂの応答速度は、制御回路ＣＮＴの応答速度よりも高く設定され、好ましくは交流入力電源ＡＣの周波数よりも高く設定される。
【００３８】
検出抵抗Ｒｓと第２のＭＯＳＦＥＴＱ２のソース端子との接続点は、第２の誤差増幅器ＡＭＰ２の反転入力端子に接続される。検出抵抗Ｒｓは、ＬＥＤ負荷２に流れる電流ＩＬＥＤを電圧信号に変換して第２の誤差増幅器ＡＭＰ２に出力する。検出抵抗Ｒｓは、これ以外の電流検出手段、例えばカレントトランスに置きかえられても良く、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤを電圧以外の電気信号によって出力できる構成に置きかえられても良い。
【００３９】
ツェナーダイオードＺＤ２のカソード端子は、抵抗Ｒ６を介してダイオードＤ１及びコンデンサＣ１の接続点に接続され、且つ、第２の誤差増幅器ＡＭＰ２の非反転入力端子に接続される。ツェナーダイオードＺＤ２のアノード端子は、接地される。
【００４０】
第２の誤差増幅器ＡＭＰ２の非反転入力端子は、ツェナーダイオードＺＤ２を含んで構成される第２の基準電圧に接続される。第２の誤差増幅器ＡＭＰ２の出力端子は、第２のＭＯＳＦＥＴＱ２のゲート端子に接続される。第２の誤差増幅器ＡＭＰ２は、ＬＥＤ負荷２に流れる電流ＩＬＥＤと第２の基準値（第２の基準電圧）とに基づく第２の誤差信号を第２のＭＯＳＦＥＴＱ２に出力する。詳細には、第２の誤差増幅器ＡＭＰ２は、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤが第２の基準値よりも小さくなるほど第２の誤差信号の電圧レベルを大きくし、第２のＭＯＳＦＥＴのソース・ドレイン間の抵抗値を低くする。また、第２の誤差増幅器ＡＭＰ２は、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤが第２の基準値よりも大きくなるほど第２の誤差信号の電圧レベルを小さくし、第２のＭＯＳＦＥＴのソース・ドレイン間の抵抗値を高くするように動作する。
【００４１】
本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１において、制御回路ＣＮＴは、ＬＥＤ負荷２に流れる電流ＩＬＥＤが第１の基準値（第１の基準電圧）になるように第１のＭＯＳＦＥＴＱ１をオンオフ制御する。即ち、ＬＥＤ駆動装置１は、従来のＬＥＤ駆動装置と同様に交流入力電力を直流電力に変換してＬＥＤ負荷２に供給する。そのため、出力電圧Ｖｏｕｔ（コンデンサＣ１の両端電圧）は、従来のＬＥＤ駆動装置と同様に微小な電圧変動を含む。
【００４２】
しかしながら、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１において、リプル電流低減回路３ｂは、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤに基づく第２の誤差信号が第２の基準値（第２の基準電圧）になるように第２のＭＯＳＦＥＴＱ２を制御する。従って、従来のＬＥＤ駆動装置において大きな電流変化を含んでいたＬＥＤ電流ＩＬＥＤは、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１において、電流リプルを低減するように制御される。
【００４３】
従って、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置は、以下の作用効果を有する。 （１）リプル電流低減回路３ｂは、力率改善動作を行う必要が無いため、制御の応答速度（応答周波数）を制御回路ＣＮＴよりも早く設定することができ、ＬＥＤ負荷２を流れるＬＥＤ電流ＩＬＥＤに含まれる電流リプルを低減することができる。
【００４４】
（２）また、ＬＥＤ負荷２とリアクトルＬ１との接続点からフィードバック信号を取り出して、電力変換を制御するので、ＬＥＤ負荷２の順方向電圧ＶＦのバラツキや温度特性による影響を小さくできる。従って、順方向電圧ＶＦのバラツキや温度特性を考慮する必要がなくなる。
【００４５】
（３）ＬＥＤ負荷２に流れる電流ＩＬＥＤに発生するリプルを低減することができるため
、ＬＥＤ負荷２の発光を安定化できる。
【００４６】
（４）大型の電解コンデンサや交流／直流変換器を用いることなくＬＥＤ負荷２の発光を安定化できるので、ＬＥＤ駆動装置を簡易な回路で小型且つ安価に構成することができる。
【００４７】
（５）ＬＥＤ負荷２を流れるＬＥＤ電流ＩＬＥＤの変化が小さくなるため、ＬＥＤ照明装
置１０から放出されるノイズが低減される。
【００４８】
（６）ＬＥＤ電流ＩＬＥＤの変化が小さくなるため、ＬＥＤ負荷２を構成するＬＥＤ素子
（ＬＥＤ１、・・・ＬＥＤｎ）に大きなピーク電流が流れにくくなる。これにより、ＬＥＤ素子（ＬＥＤ１、・・・ＬＥＤｎ）にかかる電気的ストレスが低減され、ＬＥＤ負荷２の長寿命化が達成される。
【００４９】
（７）出力電圧Ｖｏｕｔの電圧リプルは微小なものであるから、第２のＭＯＳＦＥＴ及び
検出抵抗による消費電力は比較的小さく、ＬＥＤ駆動装置の高効率化が達成される。
【００５０】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については、本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【００５１】
例えば、本発明の実施形態にかかるＬＥＤ駆動装置は、トランスを介した回路構成を有するが、トランスの有無や絶縁／非絶縁などの回路構成はこれに限定されるものではない。
【００５２】
また、制御回路ＣＮＴの応答速度は、上述の積分回路に限らず制御回路ＣＮＴに含まれる構成で決定することができる。また、第１の基準値及び第２の基準値を外部信号等により可変させるようにしても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１ ＬＥＤ駆動装置
２ ＬＥＤ負荷
３ 定電流制御回路
１０ ＬＥＤ照明装置
ＡＭＰ 誤差増幅器
ＣＭＰ 比較器
Ｑ１，Ｑ２ ＭＯＳＦＥＴ
Ｒｓ 検出抵抗
ＺＤ ツェナーダイオード
Ｌ リアクトル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｏｄｅ）素子は、液晶表示装置のバックライト、或いは街路灯等の照明器具の光源として利用され始めている。特に、白熱電球や蛍光灯を代替する照明器具として、白色ＬＥＤ素子を用いた蛍光灯型又は電球型のＬＥＤ照明装置の開発が進められている。このようなＬＥＤ照明装置を構成するＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤ素子に所望の電力を精度良く供給することが求められる。
【０００３】
図４は、従来のＬＥＤ駆動装置１０１及びＬＥＤ照明装置１１０の回路構成を示す回路図である。従来のＬＥＤ駆動装置１０１は、整流回路ＤＢ１００と、トランスＴＲ１００と、ＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）Ｑ１０１と、ダイオードＤ１０１及びコンデンサＣ１０１から構成される整流平滑回路と、制御回路ＣＮＴ１００と、コンデンサＣ１０３と、を備える。ＬＥＤ駆動装置１０１とＬＥＤ負荷１０２（ＬＥＤ１、・・・ＬＥＤｎ）とは、従来のＬＥＤ照明装置１１０を構成する。
【０００４】
整流回路ＤＢ１００は、周知のダイオードブリッジ回路であり、交流入力電源ＡＣ１００に接続される。トランスＴＲ１００は、一次巻線Ｗ１０１と二次巻線Ｗ１０２と三次巻線Ｗ１０３とを有する。一次巻線Ｗ１０１の一端は、整流回路ＤＢ１００に接続され、一次巻線Ｗ１０１の他端は、ＭＯＳＦＥＴＱ１０１のドレイン端子に接続される。二次巻線Ｗ１０２の両端は、整流平滑回路に接続される。三次巻線Ｗ１０３の両端は、ダイオードＤ１０２及びコンデンサＣ１０２から構成される補助電源に接続される。
【０００５】
ＭＯＳＦＥＴＱ１０１のソース端子は接地され、ゲート端子は制御回路ＣＮＴ１００に接続される。整流平滑回路の両端は、直列接続されたｎ個のＬＥＤ素子（ＬＥＤ１、・・・ＬＥＤｎ）から構成されるＬＥＤ負荷１０２と検出抵抗Ｒｓ１００との直列回路に接続される。なお、ｎは１以上の自然数である。
【０００６】
制御回路ＣＮＴ１００の各端子は、ＭＯＳＦＥＴＱ１０１のゲート端子と、補助電源とＬＥＤ負荷１０２及び検出抵抗Ｒｓ１００の接続点と、コンデンサＣ１０３と、に接続され、抵抗Ｒ１０１を介して整流回路ＤＢ１００及び一次巻線Ｗ１０１の接続点に接続される。制御回路ＣＮＴ１００は、誤差増幅器ＡＭＰ１０１と、比較器ＣＭＰ１００と、を備える。
【０００７】
誤差増幅器ＡＭＰ１０１の反転入力端子は、ＬＥＤ負荷１０２及び検出抵抗Ｒｓ１００の接続点に接続され、非反転入力端子は定電流源ＲＥＧとツェナーダイオードＺＤ１０１とから構成される基準電圧に接続される。誤差増幅器ＡＭＰ１０１の出力端子は、抵抗Ｒ１０３及びコンデンサＣ１０３から構成される積分回路を介して比較器ＣＭＰ１００の第１の非反転入力端子に接続される。誤差増幅器ＡＭＰ１０１は、ＬＥＤ負荷１０２に流れる電流と基準値とに基づく誤差信号を比較器ＣＭＰ１００に出力する。
【０００８】
比較器ＣＭＰ１００の反転入力端子は、三角波生成回路に接続され、第２の非反転入力端子は、定電流源ＲＥＧと抵抗Ｒ１０４及びＲ１０５とから構成されるＤＵＴＹ制限回路に接続される。比較器ＣＭＰ１００の出力端子はドライバ回路を介してＭＯＳＦＥＴＱ１０１のゲート端子に接続される。比較器ＣＭＰ１００は、誤差増幅器ＡＭＰ１０１から出力される誤差信号と三角波生成回路から出力される三角波とに基づくＰＷＭ信号をドライバ回路に出力する。
【０００９】
上記のように構成される従来のＬＥＤ駆動装置１０１は、制御回路ＣＮＴ１００がＬＥＤ負荷１０２に流れる電流が基準値（基準電圧）になるようにＭＯＳＦＥＴＱ１０１をオンオフ制御することで、ＬＥＤ負荷１０２に印加する電圧を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−５２７１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図５は、従来のＬＥＤ駆動装置１０１及びＬＥＤ照明装置１１０における各部の電圧及び電流の関係を示す波形図である。従来のＬＥＤ駆動装置１０１は、交流入力電力を直流電力に変換してＬＥＤ負荷１０２に供給するため、入力電圧Ｖｉｎ１００のリプル（脈流）が出力電圧Ｖｏｕｔ１００（コンデンサＣ１０１の両端電圧）に影響しやすく、出力電圧Ｖｏｕｔ１００は微小な電圧変動を含む。また、ＬＥＤ素子の順方向電流（Ｉｆ）は、順
方向電圧（Ｖｆ）に対して指数関数的に増大するという特性を有する。従って、ＬＥＤ負荷１０２に流れるＬＥＤ電流ＩＬＥＤ１００（順方向電流）は、上記の微小な電圧変動に
より大きな電流変化を引き起こす。その結果、従来のＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤ電流ＩＬ
ＥＤ１００の変化が大きくなりＬＥＤ負荷１０２の発光が不安定になりやすいという問題
がある。従来のＬＥＤ駆動装置において、コンデンサＣ１０１の容量を大きくすることで上記の電流変化を低減することができるが、大型の電解コンデンサが必要となり回路の小型化が困難になる。
【００１２】
図６は、従来の他のＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置の回路構成を示す回路図である。図６に示す従来のＬＥＤ駆動装置は、ＰＦＣ（力率改善）回路とＰＦＣ回路に接続される電力変換回路との２つのコンバータから構成されるＬＥＤ点灯装置である。
【００１３】
ＰＦＣ回路は、力率を改善するもので、トランスＴＲ１００と、ＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）Ｑ１０１と、ダイオードＤ１０１及びコンデンサＣ１０１から構成される整流平滑回路と、制御回路ＣＮＴ１００と、抵抗Ｒ１０７，１０８と、を備える。電力変換回路は、トランスＴＲ２００と、ＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）Ｑ２０１と、ダイオードＤ２０１及びコンデンサＣ２０１から構成される整流平滑回路と、制御回路ＣＮＴ２００と、を備える。
【００１４】
図６に示すＬＥＤ駆動装置は、電力変換回路の他にＰＦＣ回路が設けられているので、高効率な電力変換が行えるとともに、図７に示すように、ＰＦＣ回路からの出力電圧Ｖｏｕｔ１と電力変換回路の出力電圧Ｖｏｕｔ２との２つのステージで、交流入力電圧波形のリプルを低減できる。このため、ＬＥＤ負荷に流れる電流リプルを容易に低減することができる。
【００１５】
しかしながら、２つのコンバータを用いているため、高効率化が困難であり、しかも高価で回路が大型化するという課題を有していた。
【００１６】
先行特許１には、交流入力電源に接続された交流／直流変換器と、交流／直流変換器の直流出力電力を変換してＬＥＤ素子に所望の直流電力を供給する直流／直流変換器と、ＬＥＤ素子に流れる電流を調整するための電流フィードバック部と、を備える別の従来のＬＥＤ駆動装置が記載される。
【００１７】
別の従来のＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤ負荷に流れる電流の変化を低減し、ＬＥＤ負荷の発光を安定化できるが、交流／直流変換器と直流／直流変換器との２つの電力変換器から構成されるため、小型化が困難であるとともに、高価で電力変換効率が低くなってしまう。
【００１８】
本発明によれば、ＬＥＤ負荷の発光を安定化でき、且つ、小型化が可能なＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤ照明装置が提供される。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、交流入力電力を所望の直流出力電力に変換してＬＥＤ負荷に供給するＬＥＤ駆動装置であって、オンオフ制御されるスイッチング素子と、前記ＬＥＤ負荷に直列に接続され、前記ＬＥＤ負荷に流れる電流リプルを低減するリプル電流低減部と、前記ＬＥＤ負荷と前記リプル電流低減部との接続点におけるフィードバック電圧に基づき前記スイッチング素子をオンオフ制御することにより前記直流出力電力を所定値に制御する制御回路とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に従うＬＥＤ駆動装置によれば、ＬＥＤ負荷の発光を安定化でき、且つ、小型化が可能なＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤ照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置における各部の電圧及び電流の関係を示す波形図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置の構成を示す回路図である。
【図４】従来のＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置の回路構成を示す回路図である。
【図５】従来のＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置における各部の電圧及び電流の関係を示す波形図である。
【図６】従来の他のＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置の回路構成を示す回路図である。
【図７】従来の他のＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置における各部の電圧及び電流の関係を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、図面を参照して本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置について説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１及びこれを用いたＬＥＤ照明装置１０の構成を示す回路図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１は、整流回路ＤＢと、トランスＴＲと、第１のＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）Ｑ１と、ダイオードＤ１及びコンデンサＣ１から構成される整流平滑回路と、制御回路ＣＮＴと、コンデンサＣ３と、リプル電流低減回路３ａと、を備える。ＬＥＤ駆動装置１とＬＥＤ負荷２（ＬＥＤ１、・・・ＬＥＤｎ）とは、ＬＥＤ照明装置１０を構成する。
【００２４】
整流回路ＤＢは、周知のダイオードブリッジ回路であり、交流入力電源ＡＣに接続され、交流入力電力を一方向の脈流に整流し、トランスＴＲに出力する。交流入力電源ＡＣと整流回路ＤＢとは、例えばバッテリ等の直流電源に置きかえられても良い。
【００２５】
トランスＴＲは、一次巻線Ｗ１と二次巻線Ｗ２と三次巻線Ｗ３とを有する。一次巻線Ｗ１の一端は、整流回路ＤＢに接続され、一次巻線Ｗ１の他端は、第１のＭＯＳＦＥＴＱ１のドレイン端子に接続される。二次巻線Ｗ２の両端間には、ダイオードＤ１及びコンデンサＣ１から構成される整流平滑回路が接続される。三次巻線Ｗ３の両端間には、ダイオードＤ２及びコンデンサＣ２から構成される補助電源が接続される。
【００２６】
第１のＭＯＳＦＥＴＱ１のソース端子は接地され、ゲート端子は制御回路ＣＮＴに接続される。
【００２７】
ダイオードＤ１及びコンデンサＣ１から構成される整流平滑回路の両端には、直列接続されたｎ個のＬＥＤ素子（ＬＥＤ１、・・・ＬＥＤｎ）から構成されるＬＥＤ負荷２とリプル電流低減回路３ａとの直列回路が接続される。なお、ｎは１以上の自然数である。ダイオードＤ１のカソード端子とコンデンサＣ１の一端とは、ＬＥＤ負荷２を構成するＬＥＤ素子ＬＥＤ１のアノード端子に接続される。コンデンサＣ１の他端は接地される。リプル電流低減回路３ａは、リアクトルＬ１と電流検出抵抗Ｒｓとが直列に接続されて構成される。
【００２８】
制御回路ＣＮＴの各端子は、第１のＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート端子と、補助電源と、ＬＥＤ負荷２及び定電流制御回路３の接続点と、コンデンサＣ３と、に接続され、抵抗Ｒ１を介して整流回路ＤＢ及び一次巻線Ｗ１の接続点に接続される。制御回路ＣＮＴは、第１の誤差増幅器ＡＭＰ１と、比較器ＣＭＰと、を備える。
【００２９】
第１の誤差増幅器ＡＭＰ１の反転入力端子は、ＬＥＤ負荷２及びリプル低減回路３ａの接続点に接続され、非反転入力端子は定電流源ＲＥＧとツェナーダイオードＺＤ１とから構成される第１の基準電圧に接続される。第１の誤差増幅器ＡＭＰ１の出力端子は、抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ３から構成される積分回路を介して比較器ＣＭＰの第１の非反転入力端子に接続される。第１の誤差増幅器ＡＭＰ１は、ＬＥＤ負荷２に流れる電流ＩＬＥＤと第１の基準値（第１の基準電圧）とに基づく第１の誤差信号を、積分回路を介して比較器ＣＭＰに出力する。
【００３０】
比較器ＣＭＰの反転入力端子は、周知の三角波生成回路に接続され、第２の非反転入力端子は、定電流源ＲＥＧと抵抗Ｒ４及びＲ５とから構成されるＤＵＴＹ制限回路に接続される。比較器ＣＭＰの出力端子はドライバ回路を介して第１のＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート端子に接続される。比較器ＣＭＰは、第１の誤差増幅器ＡＭＰ１から出力される第１の誤差信号とＤＵＴＹ制限回路の出力信号とのうち低レベルの信号と、三角波生成回路から出力される三角波と、に基づくＰＷＭ（パルス幅変調）信号をドライバ回路に出力する。即ち、詳細には、比較器ＣＭＰは、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤが第１の基準値よりも小さくなるとＰＷＭ信号のオンデューティを大きく（オン時間を長く）し、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤが第１の基準値よりも大きくなるとＰＷＭ信号のオンデューティを小さく（オン時間を短く）するように動作する。ＤＵＴＹ制限回路は、第１の誤差信号が大きくなりすぎたときにＰＷＭ信号のオンデューティの最大値を制限する。
【００３１】
第１の誤差信号は、上記の積分回路により積分され、比較器ＣＭＰの第１の非反転入力端子に入力される。従って、制御回路ＣＮＴの応答速度（応答周波数）は、抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ３により決定される時定数に基づき、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤの変化よりも遅くなる。本実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１において、抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ３の時定数は、第１の誤差信号が交流入力電源ＡＣの１周期以上の期間にわたり積分されるように設定される。この場合、ＰＷＭ信号のオンデューティは、交流入力電源ＡＣの１周期において一定となるため、ＬＥＤ駆動装置１の力率が改善される。
【００３２】
図２は、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置における各部の電圧及び電流の関係を示す波形図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１において、制御回路ＣＮＴは、ＬＥＤ負荷２に流れる電流ＩＬＥＤが第１の基準値（第１の基準電圧）になるように第１のＭＯＳＦＥＴＱ１をオンオフ制御する。即ち、ＬＥＤ駆動装置１は、従来のＬＥＤ駆動装置と同様に交流入力電力を直流電力に変換してＬＥＤ負荷２に供給する。そのため、出力電圧Ｖｏｕｔ（コンデンサＣ１の両端電圧）は、従来のＬＥＤ駆動装置と同様に微小な電圧変動を含む。
【００３３】
しかしながら、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１において、出力電圧リプルにより出力電流リプルが発生しようとすると、リプル電流低減回路３ａのリアクトルＬ１の両端に電圧が発生する。これにより、ＬＥＤ両端に発生する電圧リプルは軽減されるため、出力電流のリプルは低減される。
【００３４】
従って、従来のＬＥＤ駆動装置において大きな電流変化を含んでいたＬＥＤ電流ＩＬＥＤは、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１において、図２に示すように、電流リプルを低減するように制御される。
【００３５】
また、ＬＥＤ負荷２とリアクトルＬ１との接続点からフィードバック信号を取り出して、電力変換を制御するので、ＬＥＤ負荷２の順方向電圧ＶＦのバラツキや温度特性による影響を小さくできる。従って、順方向電圧ＶＦのバラツキや温度特性を考慮する必要がなくなる。
【００３６】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置の構成を示す回路図である。図３に示す第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置は、図１に示す第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置及びこれを用いたＬＥＤ照明装置に対して、リプル電流低減回路３ｂのみが異なる。
【００３７】
リプル電流低減回路３ｂは、ダイオードＤ１及びコンデンサＣ１から構成される整流平滑回路とＬＥＤ負荷２と制御回路ＣＮＴとに接続される。リプル電流低減回路３ｂは、本発明のフィードバック型定電流制御回路に対応し、第２のＭＯＳＦＥＴ（可変インピーダンス素子）Ｑ２と検出抵抗（電流検出部）Ｒｓと第２の誤差増幅器ＡＭＰ２とツェナーダイオードＺＤ２とを備える。第２のＭＯＳＦＥＴＱ２のドレイン端子はＬＥＤ素子ＬＥＤｎのカソード端子に接続され、ソース端子は検出抵抗Ｒｓを介して接地され、ゲート端子は第２の誤差増幅器ＡＭＰ２の出力端子に接続される。第２のＭＯＳＦＥＴＱ２は、第２の誤差増幅器ＡＭＰ２の出力に応じてドレイン・ソース間の抵抗値を連続的に変化させる。従って、第２のＭＯＳＦＥＴＱ２は、電気信号により抵抗値が変化する周知の可変抵抗素子と置きかえることができる。リプル電流低減回路３ｂの応答速度は、制御回路ＣＮＴの応答速度よりも高く設定され、好ましくは交流入力電源ＡＣの周波数よりも高く設定される。
【００３８】
検出抵抗Ｒｓと第２のＭＯＳＦＥＴＱ２のソース端子との接続点は、第２の誤差増幅器ＡＭＰ２の反転入力端子に接続される。検出抵抗Ｒｓは、ＬＥＤ負荷２に流れる電流ＩＬＥＤを電圧信号に変換して第２の誤差増幅器ＡＭＰ２に出力する。検出抵抗Ｒｓは、これ以外の電流検出手段、例えばカレントトランスに置きかえられても良く、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤを電圧以外の電気信号によって出力できる構成に置きかえられても良い。
【００３９】
ツェナーダイオードＺＤ２のカソード端子は、抵抗Ｒ６を介してダイオードＤ１及びコンデンサＣ１の接続点に接続され、且つ、第２の誤差増幅器ＡＭＰ２の非反転入力端子に接続される。ツェナーダイオードＺＤ２のアノード端子は、接地される。
【００４０】
第２の誤差増幅器ＡＭＰ２の非反転入力端子は、ツェナーダイオードＺＤ２を含んで構成される第２の基準電圧に接続される。第２の誤差増幅器ＡＭＰ２の出力端子は、第２のＭＯＳＦＥＴＱ２のゲート端子に接続される。第２の誤差増幅器ＡＭＰ２は、ＬＥＤ負荷２に流れる電流ＩＬＥＤと第２の基準値（第２の基準電圧）とに基づく第２の誤差信号を第２のＭＯＳＦＥＴＱ２に出力する。詳細には、第２の誤差増幅器ＡＭＰ２は、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤが第２の基準値よりも小さくなるほど第２の誤差信号の電圧レベルを大きくし、第２のＭＯＳＦＥＴのソース・ドレイン間の抵抗値を低くする。また、第２の誤差増幅器ＡＭＰ２は、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤが第２の基準値よりも大きくなるほど第２の誤差信号の電圧レベルを小さくし、第２のＭＯＳＦＥＴのソース・ドレイン間の抵抗値を高くするように動作する。
【００４１】
本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１において、制御回路ＣＮＴは、ＬＥＤ負荷２に流れる電流ＩＬＥＤが第１の基準値（第１の基準電圧）になるように第１のＭＯＳＦＥＴＱ１をオンオフ制御する。即ち、ＬＥＤ駆動装置１は、従来のＬＥＤ駆動装置と同様に交流入力電力を直流電力に変換してＬＥＤ負荷２に供給する。そのため、出力電圧Ｖｏｕｔ（コンデンサＣ１の両端電圧）は、従来のＬＥＤ駆動装置と同様に微小な電圧変動を含む。
【００４２】
しかしながら、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１において、リプル電流低減回路３ｂは、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤに基づく第２の誤差信号が第２の基準値（第２の基準電圧）になるように第２のＭＯＳＦＥＴＱ２を制御する。従って、従来のＬＥＤ駆動装置において大きな電流変化を含んでいたＬＥＤ電流ＩＬＥＤは、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１において、電流リプルを低減するように制御される。
【００４３】
従って、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置は、以下の作用効果を有する。 （１）リプル電流低減回路３ｂは、力率改善動作を行う必要が無いため、制御の応答速度（応答周波数）を制御回路ＣＮＴよりも早く設定することができ、ＬＥＤ負荷２を流れるＬＥＤ電流ＩＬＥＤに含まれる電流リプルを低減することができる。
【００４４】
（２）また、ＬＥＤ負荷２とリアクトルＬ１との接続点からフィードバック信号を取り出して、電力変換を制御するので、ＬＥＤ負荷２の順方向電圧ＶＦのバラツキや温度特性による影響を小さくできる。従って、順方向電圧ＶＦのバラツキや温度特性を考慮する必要がなくなる。
【００４５】
（３）ＬＥＤ負荷２に流れる電流ＩＬＥＤに発生するリプルを低減することができるため
、ＬＥＤ負荷２の発光を安定化できる。
【００４６】
（４）大型の電解コンデンサや交流／直流変換器を用いることなくＬＥＤ負荷２の発光を安定化できるので、ＬＥＤ駆動装置を簡易な回路で小型且つ安価に構成することができる。
【００４７】
（５）ＬＥＤ負荷２を流れるＬＥＤ電流ＩＬＥＤの変化が小さくなるため、ＬＥＤ照明装
置１０から放出されるノイズが低減される。
【００４８】
（６）ＬＥＤ電流ＩＬＥＤの変化が小さくなるため、ＬＥＤ負荷２を構成するＬＥＤ素子
（ＬＥＤ１、・・・ＬＥＤｎ）に大きなピーク電流が流れにくくなる。これにより、ＬＥＤ素子（ＬＥＤ１、・・・ＬＥＤｎ）にかかる電気的ストレスが低減され、ＬＥＤ負荷２の長寿命化が達成される。
【００４９】
（７）出力電圧Ｖｏｕｔの電圧リプルは微小なものであるから、第２のＭＯＳＦＥＴ及び
検出抵抗による消費電力は比較的小さく、ＬＥＤ駆動装置の高効率化が達成される。
【００５０】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については、本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【００５１】
例えば、本発明の実施形態にかかるＬＥＤ駆動装置は、トランスを介した回路構成を有するが、トランスの有無や絶縁／非絶縁などの回路構成はこれに限定されるものではない。
【００５２】
また、制御回路ＣＮＴの応答速度は、上述の積分回路に限らず制御回路ＣＮＴに含まれる構成で決定することができる。また、第１の基準値及び第２の基準値を外部信号等により可変させるようにしても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１ ＬＥＤ駆動装置
２ ＬＥＤ負荷
３ 定電流制御回路
１０ ＬＥＤ照明装置
ＡＭＰ 誤差増幅器
ＣＭＰ 比較器
Ｑ１，Ｑ２ ＭＯＳＦＥＴ
Ｒｓ 検出抵抗
ＺＤ ツェナーダイオード
Ｌ リアクトル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流入力電力を所望の直流出力電力に変換してＬＥＤ負荷に供給するＬＥＤ駆動装置であって、
オンオフ制御されるスイッチング素子と、
前記ＬＥＤ負荷に直列に接続され、前記ＬＥＤ負荷に流れる電流リプルを低減するリプル電流低減部と、
前記ＬＥＤ負荷と前記リプル電流低減部との接続点におけるフィードバック電圧に基づき前記スイッチング素子をオンオフ制御することにより前記直流出力電力を所定値に制御する制御回路と、
を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
【請求項２】
前記リプル電流低減部は、リアクトルを有することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記ＬＥＤ負荷に流れる電流が第１の基準値になるように前記スイッチング素子をオンオフ制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項４】
前記リプル電流低減部は、インピーダンスを可変制御するフィードバック型定電流制御回路を有することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項５】
前記フィードバック型定電流制御回路は、前記ＬＥＤ負荷に流れる電流が第２の基準値に近付くように前記インピーダンスを連続的に可変制御することを特徴とする請求項４記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項６】
前記フィードバック型定電流制御回路の応答速度は、前記制御回路の応答速度よりも速いことを特徴とする請求項５記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項７】
前記制御回路の応答周波数は、前記交流入力電源の周波数と等しいか又はそれよりも長いことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項８】
前記請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置を備えるＬＥＤ照明装置。
【請求項１】
交流入力電力を所望の直流出力電力に変換してＬＥＤ負荷に供給するＬＥＤ駆動装置であって、
オンオフ制御されるスイッチング素子と、
前記ＬＥＤ負荷に直列に接続され、前記ＬＥＤ負荷に流れる電流リプルを低減するリプル電流低減部と、
前記ＬＥＤ負荷と前記リプル電流低減部との接続点におけるフィードバック電圧に基づき前記スイッチング素子をオンオフ制御することにより前記直流出力電力を所定値に制御する制御回路と、
を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
【請求項２】
前記リプル電流低減部は、リアクトルを有することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記ＬＥＤ負荷に流れる電流が第１の基準値になるように前記スイッチング素子をオンオフ制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項４】
前記リプル電流低減部は、インピーダンスを可変制御するフィードバック型定電流制御回路を有することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項５】
前記フィードバック型定電流制御回路は、前記ＬＥＤ負荷に流れる電流が第２の基準値に近付くように前記インピーダンスを連続的に可変制御することを特徴とする請求項４記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項６】
前記フィードバック型定電流制御回路の応答速度は、前記制御回路の応答速度よりも速いことを特徴とする請求項５記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項７】
前記制御回路の応答周波数は、前記交流入力電源の周波数と等しいか又はそれよりも長いことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項８】
前記請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置を備えるＬＥＤ照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１６４６３３（Ｐ２０１２−１６４６３３Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３９９３９（Ｐ２０１１−２３９９３９）
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（０００１０６２７６）サンケン電気株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（０００１０６２７６）サンケン電気株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]