特許 6033626 ＬＥＤモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6033626

(24)【登録日】2016年11月4日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】ＬＥＤモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/00 20100101AFI20161121BHJP

   H05B 37/02 20060101ALI20161121BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/00 J

   H05B37/02 J

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-219969(P2012-219969)

(22)【出願日】2012年10月2日

(65)【公開番号】特開2014-72501(P2014-72501A)

(43)【公開日】2014年4月21日

【審査請求日】2015年5月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000131430

【氏名又は名称】シチズン電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126583

【弁理士】

【氏名又は名称】宮島 明

(72)【発明者】

【氏名】落合 雄紀

(72)【発明者】

【氏名】秋山 貴

(72)【発明者】

【氏名】堺 圭亮

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 茂久

(72)【発明者】

【氏名】後藤 聡

(72)【発明者】

【氏名】荒井 秀和

【審査官】 村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１００１８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２７３１０２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

全波整流波形で複数のＬＥＤ素子を駆動するＬＥＤモジュールにおいて、
前記ＬＥＤ素子が直列接続したＬＥＤ列及びバイパス回路又は定電流回路を含むｎ個の発光回路ブロックがはしご状に接続し、
１＜ｍ≦ｎ、
１≦ｋ＜ｍ、
前記全波整流波形が入力する側の前記発光回路ブロックを第１段、
第ｍ段の前記発光回路ブロックに含まれる電流検出抵抗の値を基準値Ｒ
としたとき、
第（ｍ−ｋ）段の前記発光回路ブロックに含まれる電流検出抵抗は、前記基準値Ｒの抵抗が（ｋ＋１）個直列接続したものであることを特徴とするＬＥＤモジュール。

【請求項2】

前記バイパス回路がディプレッション型ＦＥＴを備えていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤモジュール。

【請求項3】

前記第１段から第ｍ段までの発光回路ブロックに含まれる電流検出抵抗がネットワーク抵抗であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤモジュール。

【請求項4】

前記ネットワーク抵抗にゲート保護抵抗が含まれていることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、全波整流波形でＬＥＤを駆動するＬＥＤモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

ＬＥＤを使った照明器具が普及してきている。商用交流電源から電力を得てＬＥＤを駆動する場合、商用交流電源を整流及び平滑して得られる直流によりＬＥＤを駆動する場合と、商用交流電源を整流しただけで得られる全波整流派形によりＬＥＤを駆動する場合とがある。前者の場合には高耐圧で大容量の電解コンデンサが必要となる。この電解コンデンサは、大型であるばかりでなく、ＬＥＤの発熱により照明装置内において高温になりやすいため照明装置の寿命を律則することが多い。一方後者の駆動方法は、高耐圧で大容量の電解コンデンサを必要としないため、ＬＥＤの長寿命を享受できる。

【0003】

なおＬＥＤは様々な形態をとるので、単体の発光ダイオードをＬＥＤ素子と呼び、高電圧に耐えられるように多数のＬＥＤ素子を直列接続したものをＬＥＤ列と呼ぶ。例えば、全波整流波形でＬＥＤを駆動する場合、商用交流電源の実効値が２４０Ｖであれば、ＬＥＤ列としてはＬＥＤ素子を８０段程度直列接続することになる。なおＬＥＤ素子の閾値は３Ｖ程度である。このとき全波整流波形が２４０Ｖを越えた短い期間だけＬＥＤ列が点灯する。

【0004】

しかしながら全波整流波形でＬＥＤ素子を駆動する方式では、前述のように全波整流波形の一周期に対し発光期間が短くなることがある。つまり、全波整流波形の電圧がＬＥＤ列の閾値を越えないと各ＬＥＤ素子が発光しないため様々な問題が生じる。例えば、フリッカや高速で移動する物体が飛び飛びに見えるモーションブレークが目立ったり、力率の低下や高い歪率（全高調波歪率，ＴＨＤ，ともいう）を招いてしまったりする。そこでＬＥＤ列を複数のブロックに分解し、全波整流波形の電圧に応じて点灯させるＬＥＤ素子の数を調整し、点灯期間を延ばすことがある。この駆動方式のなかで、回路構成が簡単になるものとして、ＬＥＤ列に流れる電流を計測し点灯させるＬＥＤ素子の数を制御するものが知られている（例えば特許文献１）。

【0005】

そこで特許文献１の図２６を図６に再掲示して説明する。図６は従来例として示すＬＥＤモジュール２６００の回路図である。ＬＥＤモジュール２６００には、ダイオードブリッジ回路２６０５、ＬＥＤグループ１（ＬＥＤ列）、ＬＥＤグループ２（ＬＥＤ列）、ＬＥＤグループ３（ＬＥＤ列）、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、電界効果トランジスタ（以降ＦＥＴと呼ぶ）Ｑ１、及びバイポーラトランジスタ（以降トランジスタと呼ぶ）Ｑ２からなる。

【0006】

商用交流電源はダイオードブリッジ回路２６０５の入力端子に接続し、ダイオードブリッジ回路２６０５は全波整流波形を出力する。ＬＥＤグループ１とＬＥＤグループ２は、それぞれ同数のＬＥＤ素子を直列接続したＬＥＤ列であり、並列接続することにより一本のＬＥＤ列と等価なものとなっている。ＬＥＤグループ３は、複数のＬＥＤ素子を直列接続したＬＥＤ列である。抵抗Ｒ１はＬＥＤグループ１，２，３に流れる電流を制限する電流制限抵抗である。抵抗Ｒ２，Ｒ３、ＦＥＴＱ１、及びトランジスタＱ２からなる回路はバイパス回路２６１０を構成する。

【0007】

次に図７により図６に示したＬＥＤモジュール２６００の動作を説明する。図７はＬＥＤモジュール２６００に係る波形図であり、（ａ）が全波整流波形の一周期を示し、（ｂ）がＬＥＤモジュール２６００に流れる電流を示している。なお図７において（ａ）と（
ｂ）の時間軸は一致している。

【0008】

全波整流波形の電圧がＬＥＤグループ１，２の閾値よりも低い期間ｔ６では回路電流は存在しない。全波整流波形の電圧がＬＥＤグループ１，２の閾値よりも高くなると、回路電流はＬＥＤグループ１，２からバイパス回路２６１０を経由して流れる（期間ｔ７）。このときバイパス回路２６１０はトランジスタＱ２のベース−エミッタ間電圧が０．６Ｖを維持するようフィードバックが掛かり定電流動作する。全波整流波形の電圧がＬＥＤグループ１，２の閾値とＬＥＤグループ３の閾値の和の近傍に達すると（期間ｔ７の最後の部分）、回路電流はＬＥＤグループ１，２からバイパス回路２６１０を経由して流れるとともにＬＥＤグループ３にも流れる。このときバイパス回路２６１０は、ＦＥＴＱ１を流れる電流とＬＥＤグループ３を流れる電流の合算値が一定になるよう動作する。全波整流波形の電圧がＬＥＤグループ１，２の閾値とＬＥＤグループ３の閾値の和よりも充分に大きくなると（期間ｔ８）、バイパス回路２６１０に含まれるＦＥＴＱ１がカットオフし、ほとんど全ての回路電流がＬＥＤグループ３を流れ、抵抗Ｒ１で制限される。全波整流波形の電圧が下降する期間では、全波整流波形の電圧が上昇する期間とは逆の過程を辿る。

【0009】

以上のようにしてＬＥＤモジュール２６００は点灯期間が広がる。このときバイパス回路２６１０が定電流動作を経てカットオフするため回路電流が滑らかに変化する。この結果、フリッカやモーションブレークが軽減するのに加え、力率が高くなり、歪率も小さくなる。

【0010】

次に図６の回路を改良した図８の回路を説明する。図８は、電子部品点数を減らし、さらに商用電源の変動などの影響を受けにくくしたＬＥＤモジュール８０の回路図である。ＬＥＤモジュール８０は、ダイオードブリッジ回路８０１、ＬＥＤ列８１１，８２１、ＦＥＴ８１４，８２４、抵抗８１５，８２５からなる。なお図中、左側の破線は、商用交流電源８０２がＬＥＤモジュール８０には含まれないことを示している。

【0011】

商用交流電源８０２はダイオードブリッジ回路８０１の入力端子に接続し、ダイオードブリッジ回路８０１は全波整流波形を出力する。ＬＥＤ列８１１とＬＥＤ列８２１の接続部にはＦＥＴ８１４と抵抗８１５からなるバイパス回路８１３が接続し、ＬＥＤ列８２１のカソード端子にはＦＥＴ８２４と抵抗８２５からなる定電流回路８２３が接続している。なお、ＬＥＤ列８１１は複数のＬＥＤ素子８１２が直列接続したものであり、同様にＬＥＤ列８２１は複数のＬＥＤ素子８２２が直列接続したものである。また、ＦＥＴ８１４，８２４はディプレッション型ＦＥＴである。

【0012】

バイパス回路８１３ではＦＥＴ８１４を流れる電流と定電流回路８２３から流入する電流とが電流検出用の抵抗８１５を流れる。定電流回路８２３から流れ込む電流が０又は小さい場合、バイパス回路８１３は抵抗８１５からＦＥＴ８１４のゲートにフィードバックが掛かり定電流動作する。定電流回路８２３からバイパス回路８１３に流れ込む電流が充分に大きくなるとＦＥＴ８１４がカットオフする。このとき定電流回路８２３は電流検出抵抗８２５からのフィードバックにより定電流動作する。

【0013】

以上の結果、全波整流波形に対しＬＥＤモジュール８０は図６で示したＬＥＤモジュール２６００とほぼ同等の動作をする。なおＬＥＤモジュール８０では、ＬＥＤモジュール２６００の電流制限用抵抗Ｒ１を定電流回路８２３に置き換えているので、全波整流波形の電圧（実効値）変動の影響を受けにくくなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】ＷＯ２０１１／０２０００７号公報 （図２６）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

図８に示したＬＥＤモジュール回路８０は、ＬＥＤ列８１１とバイパス回路８１３からなる発光回路ブロック８１０と、ＬＥＤ列８２１と定電流回路８２３からなる発光回路ブロック８２０とが相似している。すなわちフリッカやモーションブレーク、力率、及び歪率を改善するには、ＬＥＤ列８１１等、ＦＥＴ８１４等及び抵抗８１５等からなる発光回路ブロックをはしご状に多段接続すれば良いことが容易に推測できる。しかしながら、各発光回路ブロックにおいてＬＥＤ列に含まれるＬＥＤ素子やＦＥＴを共通化できるとしても、電流検出用の抵抗は異なった値にせざるを得ない。このため発光回路ブロックを多段化すればするほど電流検出用の抵抗の種類が増え管理負荷が増大する。

【0016】

そこで本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、ＬＥＤ素子を全波整流波形で駆動する際、ＬＥＤ列と電流検出用の抵抗を含む発光回路ブロックが多段接続しても、電流検出用の抵抗の管理負荷が小さいＬＥＤモジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明のＬＥＤモジュールは、全波整流波形で複数のＬＥＤ素子を駆動するＬＥＤモジュールにおいて、前記ＬＥＤ素子が直列接続したＬＥＤ列及びバイパス回路又は定電流回路を含むｎ個の発光回路ブロックがはしご状に接続し、
１＜ｍ≦ｎ、
１≦ｋ＜ｍ、
前記全波整流波形が入力する側の前記発光回路ブロックを第１段、
第ｍ段の前記発光回路ブロックに含まれる電流検出抵抗の値を基準値Ｒとしたとき、第（ｍ−ｋ）段の前記発光回路ブロックに含まれる電流検出抵抗は、前記基準値Ｒの抵抗が（ｋ＋１）個直列接続したものであることを特徴とする。

【0018】

本発明のＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ素子が直列接続したＬＥＤ列と、バイパス回路若しくは定電流回路を含む発光回路ブロックがはしご状に接続している。ここで発光回路ブロックの個数をｎとしている。このはしご状接続では、全波整流波形が入力する側の発光回路ブロックを第１段としたとき、第１段から第（ｎ−１）段の発光回路ブロックはＬＥＤ列とともにバイパス回路を備えている。また第ｎ段の発光回路ブロックはＬＥＤ列とともに定電流回路を備えている。

【0019】

第ｎ段の発光回路ブロックを最上段として、バイパス回路を有する各発光回路ブロックに含まれる電流検出抵抗はバイパス電流と上段の発光回路ブロックから流入する電流を計測する。なお第ｎ段の発光回路ブロックに含まれる定電流回路が電流検出抵抗を有する場合、この電流検出抵抗はこの発光回路ブロックに流れる電流のみ計測する。

【0020】

さらに第ｍ段の発光回路ブロックに含まれる電流検出抵抗の値を基準値Ｒとしたとき、この発光回路ブロックよりｋ段下の発光回路ブロックに含まれる電流検出抵抗の値を（ｋ＋１）Ｒとしている。このようにすると第１段から第ｍ段までの発光回路ブロックに含まれる電流検出抵抗を基準値Ｒの抵抗の個数として管理できるようになる。

【0021】

また、力率や歪率の改善にあたり全波整流波系の増減にあわせて回路電流を増減させるため、下段側の発光回路ブロックに含まれる電流検出抵抗を上段側より大きくしなければならないなかでは、第１段から第ｍ段までの間で隣接する発光回路ブロック間において、電流検出抵抗の値の差を基準とする抵抗の一個分としているので全体として管理される基準値Ｒの抵抗の種類を最小化できる。

【0023】

前記バイパス回路がディプレッション型ＦＥＴを備えていると良い。

【0024】

前記第１段から第ｍ段までの発光回路ブロックに含まれる電流検出抵抗がネットワーク抵抗であっても良い。

【0025】

前記ネットワーク抵抗にゲート保護抵抗が含まれていると良い。

【発明の効果】

【0026】

以上のようにＬＥＤ素子を全波整流波形で駆動する本発明のＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ列と電流検出抵抗とを含む発光回路ブロックがはしご状に多段接続しても、電流検出抵抗の管理負荷を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の第１実施形態として示すＬＥＤモジュールの回路図。

【図2】図１に示すＬＥＤ列の回路図。

【図3】図１に示すＬＥＤモジュールに係る波形図。

【図4】本発明の第２実施形態として示すＬＥＤモジュールの回路図。

【図5】図４に示すネットワーク抵抗の平面図。

【図6】従来例として示したＬＥＤモジュールの回路図。

【図7】図６に示すＬＥＤモジュールに係る波形図。

【図8】従来例として示したＬＥＤモジュールの回路図。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、添付図１〜５を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。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。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。さらに特許請求の範囲に記載した発明特定事項との関係をカッコ内に記載している。
（第１実施形態）

【0029】

図１〜３により本発明の第１実施形態として示すＬＥＤモジュール１０を説明する。図１はＬＥＤモジュール１０の回路図である。図２はＬＥＤモジュール１０に含まれるＬＥＤ列１１１の回路図である。図３はＬＥＤモジュール１０に係る波形図であり、（ａ）が全波整流波形の一周期を示し、（ｂ）がＬＥＤモジュール１０に流れる電流を示している。なお図３において（ａ）と（ｂ）の時間軸は一致している。

【0030】

図１に示すようにＬＥＤモジュール１０は、ダイオードブリッジ回路１０１、ＬＥＤ列１１１，１２１，１３１，１４１，１５１、バイパス回路１１３，１２３，１３３，１４３、定電流回路１５３からなっている。商用交流電源１０２はダイオードブリッジ回路１０１の入力端子に接続し、ダイオードブリッジ回路１０１は全波整流波形を出力する。ＬＥＤ列１１１，１２１，１３１，１４１，１５１は直列接続しており、各ＬＥＤ列１１１，１２１，１３１，１４１，１５１の接続部にバイパス回路１１３，１２３，１３３，１４３が接続している。またＬＥＤ列１５１のカソードには定電流回路１５３が接続している。なお図中、左側の破線は、商用交流電源１０２がＬＥＤモジュール１０には含まれないことを示している。

【0031】

ＬＥＤ列１１１は複数のＬＥＤ素子１１２が直列接続したのである。さらに詳しくは、図２に示すように、ＬＥＤ列１１１は２０個のＬＥＤ素子１１２が直列接続したＬＥＤ列がさらに２列並列に接続したものである。２０個のＬＥＤ素子１１２が直列接続したＬＥＤ列と、このＬＥＤ列が２列並列に接続したＬＥＤ列１１１は、閾値など基本的な特性が等しく機能的に等価なものといえる。しかしながら発光効率は、ＬＥＤ素子１１２に流れる電流が増えるに従って低下するので、一本のＬＥＤ列よりも、同じＬＥＤ列を２本並列にしたＬＥＤ列１１１の方が良くなる。また素子数が多い分、２本並列にしたＬＥＤ列１１１の方が放熱効率も良くなる。

【0032】

同様にＬＥＤ列１２１，１３１も、ＬＥＤ素子１２２，１３２が２０個直列接続したＬＥＤ列が２本並列接続したものである。ＬＥＤ列１４１はＬＥＤ素子１４２が１７個直列接続したＬＥＤ列が２本並列接続したものであり、ＬＥＤ列１５１はＬＥＤ素子１５２が１３個直列接続したＬＥＤ列が２本並列接続したものである。

【0033】

バイパス回路１１３はＦＥＴ１１４と抵抗１１５，１１６，１１７，１１８，１１９からなる。ＦＥＴ１１４はディプレッション型ＦＥＴであり、ドレインがバイパス電流入力端子となる。抵抗１１５はサージやノイズからＦＥＴ１１４のゲートを守るための保護抵抗であり、１０ｋΩ程度で良い。抵抗１１６〜１１９は電流検出抵抗であり、それぞれ抵抗値が基準値Ｒ（Ω）で、その合成抵抗は４Ｒ（Ω）となる。なお本実施形態では基準値Ｒを１１．８Ωとし、ＬＥＤモジュール１０の消費電力を３０Ｗとしている。ＦＥＴ１１４のソースと抵抗１１９の接続部が外部電流入力端子となる。同様に抵抗１１５と抵抗１１６の接続部が電流出力端子となる。

【0034】

同様にバイパス回路１２３，１３３，１４３は、ディプレッション型のＦＥＴ１２４，１３４，１４４、ゲート保護用の抵抗１２５，１３５，１４５を含み、バイパス電流入力端子、外部電流入力端子、電流出力端子を備えている。なおバイパス電流入力端子はＦＥＴ１２４，１３４，１４４のドレインであり、外部電流入力端子はＦＥＴ１２４，１３４，１４４のソースと接続する部分である。電流出力端子は保護用の抵抗１２５，１３５，１４５と電流検出用の抵抗１２６，１３６，１４６の接続部である。

【0035】

バイパス回路１２３に含まれる電流検出用の抵抗１２６，１２７，１２８の値は、それぞれ基準値Ｒ（Ω）であり、その合成抵抗は３Ｒ（Ω）である（本実施形態では前述のようにＲが１１．８Ωである、以下同様）。バイパス回路１３３に含まれる電流検出用の抵抗１３６，１３７の値も、それぞれ基準値Ｒ（Ω）であり、その合成抵抗は２Ｒ（Ω）である。バイパス回路１４３に含まれる電流検出用の抵抗１４６の値も基準値Ｒ（Ω）である。すなわちバイパス回路１４３が含まれる回路ブロック１４０の電流検出抵抗は基準値Ｒ（Ω）の抵抗一個分であり、バイパス回路１３３，１２３，１１３が含まれる回路ブロック１３０，１２０，１１０の電流検出抵抗は、順に基準値Ｒ（Ω）の抵抗２，３，４個分となっている。

【0036】

定電流回路１５３は、ディプレッション型のＦＥＴ１５４、ゲート保護用の抵抗１５５及び電流検出用の抵抗１５６からなり、ＦＥＴ１５４のドレインが電流入力端子、抵抗１５５と抵抗１５６の接続部が電流出力端子となる。なお本実施形態では抵抗１５６を５．６Ωとした。

【0037】

ＬＥＤモジュール１０は、発光回路ブロック１１０，１２０，１３０，１４０，１５０をはしご状に接続するのにあたり、発光回路ブロック１５０に含まれる定電流回路１５３の電流出力端子を発光回路ブロック１４０に含まれるバイパス回路１４３の外部電流入力端子に接続している。同様に、隣接する発光回路ブロック１１０，１２０，１３０，１４０の間でも、各発光回路ブロック１１０，１２０，１３０，１４０に含まれるバイパス回
路１１３，１２３，１３３，１４３同士で電流出力端子と外部電流入力端子とが接続している。

【0038】

次に図３によりＬＥＤモジュール１０の動作を説明する。（ａ）に示した全波整流波形が０Ｖから上昇し始めＬＥＤ列１１１の閾値に達するまでの期間ｔ０では、（ｂ）に示すように回路電流は流れない。

【0039】

期間ｔ１において全波整流波形の電圧がＬＥＤ列１１１の閾値よりも高くなると、回路電流はＬＥＤ列１１１からバイパス回路１１３を経由して流れる。このときバイパス回路１１３はＦＥＴ１１４のゲートに電流検出抵抗１１６〜１１９からフィードバックが掛かり定電流動作する。全波整流波形の電圧がＬＥＤ列１１１の閾値とＬＥＤ列１２１の閾値の和の近傍に達すると（期間ｔ１の最後の部分）、回路電流はＬＥＤ列１１１からバイパス回路１１３を経由して流れるとともに、ＬＥＤ列１２１とバイパス回路１２３を経由してバイパス回路１１３に流れ込む。このときバイパス回路１１３は、ＦＥＴ１１４を流れる電流とＬＥＤ列１２１を流れる電流の合算値が一定になるよう動作する。

【0040】

期間ｔ２において全波整流波形の電圧がＬＥＤ列１１１の閾値とＬＥＤ列１２１の閾値の和よりも十分の大きくなると、バイパス回路１１３に含まれるＦＥＴ１１４がカットオフし、ほとんど全ての回路電流がＬＥＤ列１２１を経由してバイパス回路１２３を流れる。このときバイパス回路１２３は定電流動作する。全波整流波形の電圧がＬＥＤ列１１１，１２１，１３１の閾値の和の近傍に達すると（期間ｔ２の最後の部分）、回路電流はバイパス回路１２３を経由して流れるとともに、ＬＥＤ列１３１とバイパス回路１３３を経由してバイパス回路１２３に流れ込む。このときバイパス回路１２３は、ＦＥＴ１２４を流れる電流とＬＥＤ列１３１を流れる電流の合算値が一定になるよう動作する。

【0041】

以上動作を期間ｔ３、ｔ４、ｔ５で繰り返し、順次ＦＥＴ１２４，１３４，１４４がカットオフする。なお期間ｔ５では定電流回路１５３により回路電流の上限値が制限される。また期間ｔ５で最も大きな電流を流すので電流検出用の抵抗１５６は他の電流検出用の抵抗１１６〜１１９，１２６〜１２８，１３６〜１３７，１４６（それぞれの合算値）に対し最も小さな値にする。全波整流波形の電圧が下降する期間では、全波整流波形の電圧が上昇する期間とは逆の過程を辿る。

【0042】

図３のように全波整流波形の上昇とともに回路電流が増加し、全波整流波形の下降とともに回路電流が下降させることで力率が改善する。また電流が小刻みに変化（図３では５段階）することにより歪率も改善する。特に本実施形態のＬＥＤモジュール１０の場合は定電流動作状態から次の定電流動作状態に滑らかに移るため高調波成分が少ない。このとき各バイパス回路１１３，１２３，１３３，１４３、及び定電流回路１５３に含まれる電流検出抵抗は定電流回路１５３側からバイパス回路１１３側に向かって順次大きくしなければならない。また電流検出用の抵抗１４６，１３６〜１３７，１２６〜１２８，１１６〜１１９は順に発熱量が大きくなるが、発熱量に応じて抵抗の個数が増加しているため抵抗の耐熱設計及び放熱設計が容易になる。

【0043】

本実施形態のＬＥＤモジュール１０では、発光回路ブロック１１０，１２０，１３０，１４０，１５０の数が５個であった（図１参照）。しかしながら発光回路ブロックの数は５個に限定されない。ＬＥＤ列及びバイパス回路若しくは定電流回路を含む発光回路ブロックがｎ個あり、ｎ個の発光回路ブロックをはしご状に接続し、全波整流波形の入力側を第１段としたとき、１＜ｍ≦ｎとして、ｍ段目の発光回路ブロックに含まれる電流検出抵抗の値を基準値Ｒとできる場合、第（ｍ−ｋ）段目の電流検出抵抗の値が（ｋ＋１）Ｒであれば良い。なお、ｋ，ｍ，ｎは整数であり、１≦ｋ＜ｍである。このとき発光回路ブロックに含まれる各ＬＥＤ列は直列接続しており、電流の方向に合うようにして隣接する発
光回路ブロックの電流出力端子と外部電流入力端子が接続している。なおＬＥＤモジュール１０では、ｎ＝５、ｍ＝４に相当する。

【0044】

また、ｎ＝ｍの例として第ｎ段の発光回路ブロックに含まれる定電流回路が電流検出抵抗を備えている場合、この電流検出抵抗を基準値Ｒの抵抗としても良い。このとき第（ｎ−１）段の発光回路ブロックに含まれる電流検出抵抗の値は２Ｒとなる。同様に第（ｎ−２），（ｎ−３），‥‥，２，１段の発光ブロックに含まれる電流検出抵抗の値は、順に３Ｒ，４Ｒ，‥‥，（ｎ−１）Ｒ，ｎＲとなる。

【0045】

本実施形態のＬＥＤモジュール１０では、発光回路ブロック１５０に含まれる定電流回路１５３は、バイパス回路１４３等と相似するようにディプレッション型のＦＥＴ１５４と抵抗１５５，１５６で構成していた。しかしながら定電流回路は、電流入力端子と電流出力端子があれば良いのでこの形式に限定されない。定電流回路としては、定電流ダイオードや、良く知られたバイポーラトランジスタを使う回路でも良く、簡易的なものとしては抵抗でも良い。

【0046】

同様にＬＥＤモジュール１０では、バイパス回路１１３等をディプレッション型ＦＥＴ１１４等と抵抗１１６等から構成していたが、バイパス回路はこの形式に限定されない。例えば、図６に示したバイパス回路２６１０のように、エンハンスメント型ＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、プルアップ抵抗及び電流検出抵抗からなる電流制限回路でも良い。なおこの場合、バイポーラトランジスタのベース端子が外部電流入力端子となり、ベース電圧が０．６Ｖを維持するようにして定電流動作する。また外部電流入力端子から大量の電流が入力するとエンハンスメント型ＦＥＴがカットオフする。
（第２実施形態）

【0047】

一般に複数の抵抗があるとき、これらをネットワーク抵抗で置き換えることにより製品の小型化を図ることがある。ＬＥＤモジュール１０でも図１に示したように、例えばＦＥＴ１１４の周りに抵抗１１５〜１１９があるのでこれらをネットワーク抵抗化できる。そこで図４，５により本発明の第２実施形態としてネットワーク抵抗４０１，４０２，４０３，４０４，４０５，４０６を使ったＬＥＤモジュール４０を説明する。

【0048】

図４はＬＥＤモジュール４０の回路図である。図４において示した部品及び発光回路ブロックのなかで、図１に示したＬＥＤモジュール１０の回路に含まれる部品及び発光回路ブロックと同じ番号を持つ部品及び発光回路ブロックは、同等のものであり説明を省略する。

【0049】

図４と図１との違いは、図１に示した抵抗１１５〜１１９，１２５〜１２８，１３５〜１３７，１４５〜１４６がネットワーク抵抗４０１〜４０６に置き換わっていることだけである。各ネットワーク抵抗４０１〜４０６は同じものであり、端子４１１，４１２，４１３，４１４を備えている。

【0050】

そこで先ず図５により図１と比較しながらネットワーク抵抗４０１について説明する。なお他のネットワーク抵抗４０２〜４０６はネットワーク抵抗４０１と同等なので説明を省略する。図５はＬＥＤモジュール４０に含まれるネットワーク抵抗４０１の平面図である。ネットワーク抵抗４０１は、シリコン基板４１５上にＴａＮで抵抗１１５，１１６，１１７を形成したものであり、チップサイズは０．５ｍｍ角である（ＬＥＤモジュール４０における抵抗１１５，１１６，１１７の役割については図１参照）。シリコン基板４１５の周辺部には端子４１１，４１２，４１３，４１４が配置されている（端子４１１，４１２，４１３，４１４の役割については図４参照）。端子４１１〜４１４はワイヤボンディング用のパッドであり、抵抗１１５〜１１７に接続している。抵抗１１５はサージ対策
用の保護抵抗であり１０ｋΩ程度あれば良く、発熱しないので細長い形状をとっている。これに対し抵抗１１６，１１７は、電流検出用の抵抗であり、数〜数百Ω程度になり、発熱するので定格電力を大きくするため帯状で幅の広い形状となっている。なお抵抗１１６，１１７は一本の帯状のＴａＮからなる抵抗体に含まれ、抵抗１１６が端子４１４と端子４１３の間の部分、抵抗１１７が端子４１３と端子４１２の間の部分となる。抵抗１１６と抵抗１１７は横方向の長さが等しく、それぞれの値は基準値Ｒである。

【0051】

以上のようなネットワーク抵抗４０１〜４０６を図４にように用いることで、ＬＥＤモジュール４０を図１で示したＬＥＤモジュール１０の回路と等価にできる。ネットワーク抵抗４０１〜４０６にはゲート保護用の抵抗１１５等と２個の基準値Ｒの抵抗１１６等が含まれていた。このようにした場合、前述のｍが偶数（ＬＥＤモジュール４０ではｍ＝４）であるとき、ｍが奇数である場合より使用効率が若干良くなる。またＬＥＤモジュール１０の説明のなかで述べた理由と同様に放熱設計も楽になる。

【0052】

前述のようにネットワーク抵抗４０１は、サージ等からＦＥＴ１１４を保護するための抵抗１１５と電流検出用の抵抗１１６，１１７を備えていた（図１、図５参照）。しかしながらネットワーク抵抗に取り込む抵抗には自由度があるので、本実施形態のような抵抗の組合せに限定されない。しかしながらネットワーク抵抗４０１等にサージ保護用の抵抗１１５等と電流検出用の抵抗１１６等を含ませると、ディプレッション型のＦＥＴ１１４等を使用しているバイパス回路１１３等及び定電流回路１５３等では、ワイヤボンディングがそれぞれの回路で一本ずつ減るため、製品の小型化に加えコストダウン及び生産性向上につながる。

【0053】

また高価で製造期間の長いディプレッション型のＦＥＴ１１４等（図４参照）は、閾値（オフさせるためのゲート−ソース間電圧）が製造ロットにより変動することがある。これに対し、ＦＥＴ１１４等に比べ製造期間が短く価格の安いネットワーク抵抗４０１等を、ＦＥＴ１１４等の特性にあわせてトリミングすると電子部品の利用効率が良くなる。

【符号の説明】

【0054】

１０，４０…ＬＥＤモジュール、
１０１…ダイオードブリッジ回路、
１０２…商用交流電源、
１１０，１２０，１３０，１４０，１５０…発光回路ブロック、
１１１，１２１，１３１，１４１，１５１…ＬＥＤ列、
１１２，１２２，１３２，１４２，１５２…ＬＥＤ素子、
１１３，１２３，１３３，１４３…バイパス回路、
１５３…定電流回路、
１１４，１２４，１３４，１４４，１５４…ＦＥＴ、
１１５〜１１９，１２５〜１２８，１３５〜１３７，
１４５〜１４６，１５５〜１５６…抵抗、
４０１〜４０６…ネットワーク抵抗、
４１１〜４１４…端子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】