JP2007012808A

JP2007012808A - 交流電源用発光装置

Info

Publication number: JP2007012808A
Application number: JP2005190406A
Authority: JP
Inventors: Shiro Sakai; 士郎酒井
Original assignee: Nitride Semiconductors Co Ltd; University of Tokushima NUC
Current assignee: Nitride Semiconductors Co Ltd; University of Tokushima NUC
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-01-18

Abstract

【課題】ＬＥＤを用いた交流電源用発光装置において駆動電圧の脈動分によるフリッカを抑制する。
【解決手段】商用交流電源１０をダイオードブリッジ回路１２で全波整流し直列接続されたＬＥＤ群１４に供給する。ＬＥＤ群１４には並列にキャパシタ１６が接続される。キャパシタ１６は、駆動電圧の変動成分を平滑化する作用があり、、キャパシタ１６によりフリッカを抑制することが出来る。なお、ダイオードブリッジ回路１２、ＬＥＤ群１４及びキャパシタ１６は同一基板上に集積形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流電源用発光装置、特に窒化ガリウム（ＧaＮ）系発光ダイオード（ＬＥＤ）を用い商用交流電源で駆動される発光装置に関する。

従来より、長寿命かつ消費電力の少ないＬＥＤを照明装置として用いることが提案されており、特に商用交流電源で駆動することのできる構成が提案されている。例えば、下記に示す特許文献には、ダイオードブリッジ回路を用いて交流電源を直流に整流し、ブリッジ回路からの直流によりＬＥＤランプを発光させる構成が開示されている。

特開平５−６６７１８号公報

ＬＥＤを交流電源で駆動する場合、ＬＥＤに定格以上の電流が流れないようにするために何らかの電流制限手段が必要となり、ＬＥＤの個数を多くして最大電圧時でも定格以下の電流が流れるようにすることが考えられるが、ＬＥＤに流れる電流は交流電圧波形におけるピーク時に最大となり、全周期のほとんどにおいてＬＥＤの発光量は低いものとなってしまう。また、低電圧時ではＬＥＤに電流がほとんど流れないため発光せず、交流電源の周期によってフリッカが生じてしまう。さらに、例えばＬＥＤとしてＩｎＧａＮ系化合物半導体等のＧａＮ系を発光層として用いる青色ＬＥＤを採用した場合（蛍光体との組合せで白色発光が可能となる）、低電圧時に本来の青色とは異なる緑色が発光してしまう問題が生じる。

本発明の目的は、ＬＥＤを商用交流電源で駆動する際にも、フリッカを抑制して安定した色で発光できる装置を提供することにある。

本発明は、交流電源を全波整流する整流回路と、前記整流回路に接続される、複数のＧａＮ系ＬＥＤを直列接続してなる直列ＬＥＤ群と、前記直列ＬＥＤ群に並列接続されるフリッカ抑制キャパシタとを有することを特徴とする。

整流回路で交流を直流に変換してＬＥＤ群を直流駆動できるが、脈動分（リップル）が存在するため電圧が変動する。このため、低電圧時にＧａＮ系ＬＥＤが発光せずにフリッカが生じ、または、発光してもＬＥＤ群の発光層の組成不均一に起因して、定常状態で発光するであろう発光色よりも長波長の発光色となり同様にフリッカが生じる。本発明では、ＬＥＤ群に並列に接続されたキャパシタによりＬＥＤ群に印加される電圧変動を抑制し、フリッカを抑制する。

本発明によれば、商用交流電源でＬＥＤ群を駆動する際のフリッカ（輝度のちらつき及び色のちらつき）を抑制できる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。

図１に、本実施形態に係る交流電源用発光装置の回路構成を示す。交流電源用発光装置は、ダイオードブリッジ回路１２、直列接続ＬＥＤ群１４及びキャパシタ１６から構成される。ダイオードブリッジ回路１２、ＬＥＤ群１４及びキャパシタ１６はモノリシックに、すなわち同一基板上に集積形成される。

ダイオードブリッジ回路１２は、商用交流電源１０に接続され、交流を全波整流して直流に変換する。ＬＥＤ群１４は、複数（図では４個）のＬＥＤが互いに直列接続されて構成され、ダイオードブリッジ回路１２の出力端に接続される。ＬＥＤ群１４を構成する各ＬＥＤは、ＧａＮ系化合物半導体からなるＬＥＤであり、サファイア基板あるいはＧａＮ系基板上に順次、ＧａＮ系化合物半導体層を積層して構成される。本実施形態では、発光層（活性層）としてＩｎＧａＮ系化合物半導体を用いて青色発光ＬＥＤとし、積層構造の上部に蛍光体を形成して白色発光ＬＥＤとする。

ダイオードブリッジ回路１２で交流を全波整流しているが、低電圧時には電流がほとんど流れずフリッカが生じ得る（輝度のちらつき）。また、低電圧時にたとえ発光したとしても、ＩｎＧａＮにおける組成不均一性に起因して低電圧時において本来の青色とは異なり、波長のより長い緑色に発光してしまい（特に、ＩｎＧａＮ発光層におけるＩｎの組成比が高い領域においてバンドギャップが狭く赤−緑色に発光する）、同様にフリッカの原因となる（色のちらつき）。

そこで、図１に示されるように、ＬＥＤ群１４に対して並列にキャパシタ１６を接続し、キャパシタ１６の充放電によりＬＥＤ群１４に定電圧を供給してフリッカを抑制する。キャパシタ１６の容量は、たとえば０．１〜１μＦ程度でよい。キャパシタ１６は、ＬＥＤ群１４の輝度のちらつきを抑制するとともに、電圧の立上り時及び立下り時に生じる緑色発光による色のちらつきも抑制できる。本実施形態におけるキャパシタ１６は、単にＬＥＤ群１４を安定して発光させる機能を有するだけでなく、発光色を安定化させる機能も併せ持つ。

なお、ＬＥＤ群１４のＬＥＤ個数は任意に設定できるが、予め商用交流電源の電圧を考慮し、１２Ｖ、２４Ｖ、５０Ｖ、１００Ｖ、１２０Ｖ、２００Ｖ、２１０Ｖ、２２０Ｖ、４００Ｖなどの主な電圧を考慮した個数に調整しておくことが好ましい。これにより、商用交流電源１０の電圧を再度変換する必要がなくなる。

本実施形態では、ＬＥＤ群の発光層としてＩｎＧａＮ系化合物半導体を用いているが、これに限らず任意のＧａＮ系化合物半導体を用いることができる。

実施形態の回路構成図である。

符号の説明

１０商用交流電源、１２ダイオードブリッジ回路、１４ＬＥＤ群、１６キャパシタ。

Claims

交流電源を全波整流する整流回路と、
前記整流回路に接続される、複数の窒化ガリウム系ＬＥＤを直列接続してなる直列ＬＥＤ群と、
前記直列ＬＥＤ群に並列接続されるフリッカ抑制キャパシタと、
を有することを特徴とする交流電源用発光装置。
請求項１記載の装置において、
前記直列ＬＥＤ群は、同一基板上に集積形成されることを特徴とする交流電源用発光装置。