JP3185138U - 駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】出力が安定である直列配置ＬＥＤ発光装置用駆動回路を提供する。
【解決手段】ＡＣ入力整流ユニット３０およびインテリジェント制御ＩＣ４０を備える。ＡＣ入力整流ユニット３０は、入力端が交流電源２０に接続されることによって、交流電圧を直流電圧に変換し出力する。インテリジェント制御ＩＣ４０は、稼動電圧制御ユニット４１、マイクロコントローラ４２、調光制御ユニット４３、電流設定ユニット４４、ＥＭＩ制御ユニット４５、光源モジュール５０および複数のスイッチングユニット４６を有する。インテリジェント制御ＩＣは、電圧検出回路を有し、直列に並んだＬＥＤグループの設定された起動電圧より入力電圧が高い場合、それに対応する定電流制御駆動回路のスイッチを起動することによって光源モジュールの出力、ルーメン値および出力係数を制御し、ＬＥＤ光源の出力を安定させる。
【選択図】図２

Description

本考案は、駆動回路に関し、詳しくは発光装置の駆動回路関する。

ＬＥＤエピタキシーおよびパッケージング技術の熟成により、ＬＥＤは、照明領域に応用され、かつ省エネおよびエコロジーに対応すること、寿命が長いことなどが長所であるため、省エネ照明装置の主流となっている。

ＬＥＤを光源とする照明装置は、一般の球形ランプから、管状ランプ、街灯、および、天井またはスチールフレーム用のはめこみ式ランプまで発展している。一つまたは複数のＬＥＤを使用する球形ランプに対し、上述したランプは、直列に並んだ数十個のＬＥＤを使用するため、駆動回路は、一般のＬＥＤランプの駆動回路と異なり、直列に並んでいるＬＥＤグループのＬＥＤを流れる電流の安定性を考量する必要がある。

特許文献1に記載のＬＥＤ駆動回路は、図１に示すように、従来のＬＥＤグループの駆動回路１０において、ブリッジ整流器１２は交流電源１１に接続されている。変圧器１３は第１一次巻線１３１、第２一次巻線１３２および二次巻線１３３を有する。第１一次巻線１３１は一端がブリッジ整流器１２に接続され、他端がスイッチ１４に接続されている。第２一次巻線１３２は、一端が接地し、他端がセロ電流検出信号ＺＣＤを生じる。二次巻線１３３は、第一端がＬＥＤグループ１５に接続されている。フィードバック回路１６は、第一入力端１６１が二次巻線１３３の第二端に接続されており、第二入力端１６２が二次巻線１３３の第一端に接続されており、かつ二次巻線１３３の第二端の入力電流および二次巻線１３３の第一端の入力電圧に基づいてフィードバック信号ＶＦＢを生じる。インバータ方式に基づいてスイッチ１４を制御するため、直列に並んだＬＥＤグループ１５は、定電流（constant current）で稼動することができる。制御回路１７は、直列に並んだＬＥＤグループ１５の出力係数（power factor）を制御する。

一方、従来の交換式ＬＥＤ駆動回路は、変圧器、インダクタンスなどの磁性ユニットを使用することが必要である。これらの磁性ユニットは、直列に並んだＬＥＤグループ１５を駆動する作動に影響を与えるため、改善の余地がある。

一方、従来の直列に並んだＬＥＤグループは、細長い回路板に配列することが一般的であるため、従来の交換式ＬＥＤ駆動回路は、細長い回路板の片側に配置されたＬＥＤおよびＬＥＤの生じた輝度の均等性に影響を与える。

台湾実用新案Ｍ４３５７９６号明細書

本考案は、小型であり、出力が安定である駆動回路を提供することを主な目的とする。

上述の目的を達成するために、本考案の技術手段は、ＡＣ入力整流ユニットおよびインテリジェント制御ＩＣを備える。
ＡＣ入力整流ユニットは、入力端が交流電源に接続され、交流電圧を直流電圧に変換し、直流電圧を出力する。

インテリジェント制御ＩＣは、稼動電圧制御ユニット、マイクロコントローラ、調光制御ユニット、電流設定ユニット、ＥＭＩ制御ユニット、光源モジュールおよび複数のスイッチングユニット（ＳＷ１からＳＷｎ）を有する。

稼動電圧制御ユニットは、第一端が第一受動ユニットによってＡＣ入力整流ユニットに接続されており、第二端が第二受動ユニットによって接地されている。マイクロコントローラは稼動電圧制御ユニットに接続されている。調光制御ユニットは、ＡＣ入力整流ユニットと、マイクロコントローラと、電圧検出制御ユニットとの間に接続されている。電流設定ユニットはマイクロコントローラに接続されている。ＥＭＩ抑制ユニットは、一端が第三受動ユニットによってＡＣ入力整流ユニットの出力端に接続されており、他端がマイクロコントローラに接続されている。光源モジュールは、直列に連結されている複数のＬＥＤから構成されており、複数のＬＥＤグループを有する。光源モジュールは電流入力端がＡＣ入力整流ユニットの出力端に接続されている。複数のスイッチングユニット（ＳＷ１からＳＷｎ）は、ＬＥＤグループに対応するスイッチを有する。スイッチは、一端がマイクロコントローラに接続されており、他端が対応するＬＥＤグループの電流出力端に接続されている。

稼動電圧制御ユニット、マイクロコントローラ、調光制御ユニット、電流設定ユニット、ＥＭＩ制御ユニット、および、スイッチングユニット（ＳＷ１からＳＷｎ）から構成されるインテリジェント制御ＩＣは、スイッチングユニット（ＳＷ１からＳＷｎ）の入力端によって光源モジュールが複数のＬＥＤグループに分けられている。
第一ＬＥＤグループの所定電圧より直流電圧が高い際、スイッチングユニット（ＳＷ１からＳＷｎ）の第一スイッチ（ＳＷ１）が導通され、第一ＬＥＤグループが発光する。第一ＬＥＤグループおよび第二ＬＥＤグループの所定電圧より直流電圧が高いとき、スイッチングユニット（ＳＷ１からＳＷｎ）の第二スイッチ（ＳＷ２）が導通され、第一ＬＥＤグループおよび第二ＬＥＤグループが発光する。スイッチングユニット（ＳＷ１からＳＷｎ）が導通することによって、光源モジュールの出力、ルーメン値、および出力係数を制御する。

本考案では、インテリジェント制御ＩＣの電圧検出回路を採用するため、直列に並んだＬＥＤグループの起動電圧より入力電圧が高い場合、インテリジェント制御ＩＣはそれに対応する定電流制御駆動回路のスイッチを起動し光源モジュールの出力、ルーメン値および出力係数を制御し、ＬＥＤ光源の出力を安定させることができる。一方、本考案では、変圧器、インダクタンスなどの磁性ユニットを使用する必要がなく、厚さおよび体積が比較的小さいため、体積の大きい従来の問題を改善することができるだけでなく、光源モジュールの応用性を向上することができる。

インテリジェント制御ＩＣは、電圧検出回路を有する。直列に並んだＬＥＤグループの設定された起動電圧より入力電圧が高い場合、インテリジェント制御ＩＣは、それに対応する定電流制御駆動回路のスイッチを起動することによって光源モジュールの出力、ルーメン値および出力係数を制御し、ＬＥＤ光源の出力を安定させることができる。
本考案は、コストが低くて、高い信頼性および出力係数を有し、電磁妨害（ＥＭＩ）を克服することができる。本考案は、ＴＲＩＡＣ調光器を搭載可能であり、複数のインテリジェント制御ＩＣを並列接続して使用するか、スイッチ制御端をまとめる結合方式を使用することができる。

従来のＬＥＤ駆動回路を示す模式図である。 本考案の一実施形態による駆動回路を示す模式図である。 本考案の一実施形態による駆動回路を示す回路図である。 本考案の一実施形態による駆動回路の処理プロセスを示す模式図である。 本考案の一実施形態による駆動回路の電流を示す特性図である。 本考案の一実施形態による駆動回路の変形例を示す模式図である。 本考案の一実施形態による駆動回路の変形例を示す模式図である。 本考案の一実施形態による駆動回路の応用例を示す模式図である。 本考案の一実施形態による駆動回路の応用例を示す模式図である。 本考案の他の実施形態を示す模式図である。

以下、本考案の実施形態による駆動回路を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本考案の一実施形態による駆動回路を図２〜５に示す。
図２から図５に示すように、本考案の一実施形態による駆動回路は、ＡＣ入力整流ユニット３０およびインテリジェント制御ＩＣ４０を備える。ＡＣ入力整流ユニット３０は、入力端が交流電源２０に接続されることによって交流電圧２１を直流電圧３４に変換し、直流電圧３４を出力する。本実施形態において、ＡＣ入力整流ユニット３０はブリッジ整流器３３、サージアブソーバ３１およびコンデンサフィルタ３２を有する。サージアブソーバ３１およびコンデンサフィルタ３２は交流電源２０とブリッジ整流器３３との間に並列に接続される。

インテリジェント制御ＩＣ４０は、稼動電圧制御ユニット４１、マイクロコントローラ４２、調光制御ユニット４３、電流設定ユニット４４、ＥＭＩ制御ユニット４５、光源モジュール５０および複数のスイッチングユニット４６を有する。稼動電圧制御ユニット４１は、第一端が第一受動ユニット４１１によってＡＣ入力整流ユニット３０に接続され、第二端が第二受動ユニット４１２によって接地する。

マイクロコントローラ４２は、稼動電圧制御ユニット４１に接続され、稼動電圧制御ユニット４１を制御することによって直流全波電圧信号ＶＬＥＤ＋を定電流で出力する。

調光制御ユニット４３は、ＡＣ入力整流ユニット３０、マイクロコントローラ４２および電圧検出制御ユニット４１の間に接続される。調光制御ユニット４３は調光器（ＴＲＩＡＣ）から構成され、一端が第四受動ユニット４３１に接続される。本実施形態において、調光制御ユニット４３は従来の調光器（ＴＲＩＡＣ）から構成される。インテリジェント制御ＩＣ４０もこのような機能を有するため、使用方法は従来の方法と同じである。
電流設定ユニット４４は、マイクロコントローラ４２に接続され、かつ第五受動ユニット４４１によって接地する。

ＥＭＩ抑制ユニット４５は、一端が第三受動ユニット４５１によってＡＣ入力整流ユニット３０の出力端に接続され、他端がマイクロコントローラ４２に接続される。ＥＭＩ抑制ユニット４５は、ソフトスタート回路から構成される。

光源モジュール５０は、複数のＬＥＤを直列接続することによって構成され、かつ複数のＬＥＤグループ（Ｌ１からＬｎ）に分割される。光源モジュール５０は電流入力端が直流電圧３４の出力端に接続される。

複数のスイッチングユニット４６は、ＬＥＤグループ（Ｌ１からＬｎ）に対応するスイッチ（ＳＷ１からＳＷｎ）を有する。スイッチ（ＳＷ１からＳＷｎ）は一端がマイクロコントローラ４２に接続され、他端が対応するＬＥＤグループ（Ｌ１からＬｎ）の電流出力端に接続される。スイッチングユニット４６はＭＯＳトランジスタ、有機トランジスタおよび分子トランジスタのいずれか一つから構成される。

図４および図５に示すように、稼動電圧制御ユニット４１、マイクロコントローラ４２、調光制御ユニット４３、電流設定ユニット４４、ＥＭＩ制御ユニット４５およびスイッチングユニット４６（ＳＷ１からＳＷｎ）から構成されるインテリジェント制御ＩＣ４０は、スイッチングユニット４６（ＳＷ１からＳＷｎ）の入力端によって光源モジュール５０を複数のＬＥＤグループ（Ｌ１からＬｎ）に分割し、それを制御する。設定された第一ＬＥＤグループＬ１のしきい電圧より直流電圧３４が高い際、スイッチングユニット４６（ＳＷ１からＳＷｎ）のうちの対応する第一スイッチ（ＳＷ１）は導通し、第一ＬＥＤグループＬ１を発光させ、設定に基づいて電流を出力する。設定された第一ＬＥＤグループＬ１および第二ＬＥＤグループＬ２のしきい電圧より直流電圧３４が高い際、スイッチングユニット４６（ＳＷ１からＳＷｎ）のうちの対応する第二スイッチ（ＳＷ２）は導通し、第一ＬＥＤグループＬ１および第二ＬＥＤグループＬ２を発光させ、設定に基づいて電流を出力する。上述したプロセスにより、スイッチングユニット４６（ＳＷ１からＳＷｎ）を導通させることによって光源モジュール５０の出力、ルーメン値および出力係数を制御する

本実施形態において、第一受動ユニット４１１、第三受動ユニット４５１、第四受動ユニット４３１および第五受動ユニット４４１は抵抗から構成され、第二受動ユニット４１２はコンデンサから構成されるが、これに限らない。効果が同等な受動ユニットを採用してもよい。

マイクロコントローラ４２は、さらに保護ユニット４７に接続される。保護ユニット４７は過電圧保護回路、過電流保護回路および過熱保護回路のうちのいずれか一つの保護回路または複数の保護回路から構成される。電圧、電流または温度が高すぎる際、保護ユニット４７は電源入力を遮断し、使用時の安全を確保する。

（変形例）
図６Ａおよび図６Ｂに示すように、本考案の変形例では複数のインテリジェント制御ＩＣ４０を並列接続して使用するか、スイッチ制御端をまとめて使用することができる。

図７Ａに示すように、ＡＣ入力整流ユニット３０、インテリジェント制御ＩＣ４０および光源モジュール５０は、回路板６０上に搭載される。回路板６０は細長い形または板状を呈し、照明用管状または板状光源モジュールを構成する。図７Ｂに示すように、上述したユニットを搭載した回路板６０は厚さおよび体積が小さいため、管状ランプ内またはランプホルダーに装着する便をはかることができる。

（他の実施形態）

図８に示すように、本考案の他の実施形態は、回路板６０に搭載された電圧検出制御器７０によって入力電圧が高いことを検出すると、別の高電圧構造に自動的に切り替えるため、本考案は二つの電圧電源が異なる入力構造を満足させることができる。
以上、本考案は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、考案の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

２０：交流電源、
２１：交流電圧、
３０：ＡＣ入力整流ユニット、
３１：サージアブソーバ、
３２：コンデンサフィルタ、
３３：ブリッジ整流器、
３４：直流電圧、
４０：インテリジェント制御ＩＣ、
４１：稼動電圧制御ユニット、
４１１：第一受動ユニット、
４１２：第二受動ユニット、
４２：マイクロコントローラ、
４３：調光制御ユニット、
４３１：第四受動ユニット、
４４：電流設定ユニット、
４４１：第五受動ユニット、
４５：ＥＭＩ抑制ユニット、
４５１：第三受動ユニット、
４６：スイッチングユニット、
４７：保護ユニット、
５０：光源モジュール、
Ｌ１〜Ｌｎ：ＬＥＤグループ、
ＳＷ１〜ＳＷｎ：スイッチ、
６０：回路板、
７０：電圧検出制御器。

Claims (10)

1. ＡＣ入力整流ユニット、稼動電圧制御ユニット、マイクロコントローラ、調光制御ユニット、電流設定ユニット、ＥＭＩ制御ユニット、光源モジュール、および、複数のスイッチングユニット（ＳＷ１からＳＷｎ）を備え、
   前記ＡＣ入力整流ユニットは、入力端が交流電源に接続され、交流電圧を直流電圧に変換し、直流電圧を出力し、
   前記稼動電圧制御ユニットは、第一端が第一受動ユニットによって前記ＡＣ入力整流ユニットに接続されており、第二端が第二受動ユニットによって接地されており、
   前記マイクロコントローラは、前記稼動電圧制御ユニットに接続されており、
   前記調光制御ユニットは、前記ＡＣ入力整流ユニットと、前記マイクロコントローラと、電圧検出制御ユニットとの間に接続されており、
   前記電流設定ユニットは、前記マイクロコントローラに接続されており、
   前記ＥＭＩ抑制ユニットは、一端が第三受動ユニットによって前記ＡＣ入力整流ユニットの出力端に接続されており、他端が前記マイクロコントローラに接続されており、
   前記光源モジュールは、直列に連結されている複数のＬＥＤから構成されており、複数のＬＥＤグループを有し、電流入力端が前記ＡＣ入力整流ユニットの出力端に接続されており、
   複数の前記スイッチングユニット（ＳＷ１からＳＷｎ）は、前記ＬＥＤグループに対応するスイッチを有し、前記スイッチの一端が前記マイクロコントローラに接続されており、前記スイッチの他端が対応する前記ＬＥＤグループの電流出力端に接続されており、
   前記稼動電圧制御ユニット、前記マイクロコントローラ、前記調光制御ユニット、前記電流設定ユニット、前記ＥＭＩ制御ユニット、および、前記スイッチングユニット（ＳＷ１からＳＷｎ）は、インテリジェント制御ＩＣを構成し、前記スイッチングユニット（ＳＷ１からＳＷｎ）の入力端によって前記光源モジュールが複数の前記ＬＥＤグループに分けられており、
   第一ＬＥＤグループの所定電圧より前記直流電圧が高いとき、前記スイッチングユニット（ＳＷ１からＳＷｎ）の第一スイッチ（ＳＷ１）が導通され、前記第一ＬＥＤグループが発光し、
   第一ＬＥＤグループおよび第二ＬＥＤグループの所定電圧より直流電圧が高いとき、前記スイッチングユニット（ＳＷ１からＳＷｎ）の第二スイッチ（ＳＷ２）が導通され、前記第一ＬＥＤグループおよび前記第二ＬＥＤグループが発光し、
   前記スイッチングユニット（ＳＷ１からＳＷｎ）が導通することによって、前記光源モジュールの出力、ルーメン値、および、出力係数を制御することを特徴とする駆動回路。
2. 前記ＡＣ入力整流ユニットは、ブリッジ整流器、サージアブソーバ、および、コンデンサフィルタを有し、
   前記サージアブソーバおよび前記コンデンサフィルタは、前記交流電源と前記ブリッジ整流器との間に並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
3. 前記調光制御ユニットは、調光器（ＴＲＩＡＣ）から構成され、一端が第四受動ユニットに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
4. 前記電流設定ユニットは、第五受動ユニットによって接地していることを特徴とする請求項３に記載の駆動回路。
5. 前記第一受動ユニット、前記第三受動ユニット、前記第四受動ユニットおよび前記第五受動ユニットは、抵抗から構成されており、
   前記第二受動ユニットは、コンデンサから構成されていることを特徴とする請求項４に記載の駆動回路。
6. 前記ＥＭＩ抑制ユニットは、ソフトスタート回路から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
7. 前記スイッチングユニットは、ＭＯＳトランジスタ、有機トランジスタ、および、分子トランジスタのいずれか一つから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
8. 前記マイクロコントローラは、さらに保護ユニットに接続されており、
   前記保護ユニットは、過電圧保護回路、過電流保護回路、および、過熱保護回路のうち少なくとも一つの保護回路から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
9. 複数の前記インテリジェント制御ＩＣを並列接続して使用する、または、前記スイッチングユニットの出力端をまとめて使用することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
10. 前記ＡＣ入力整流ユニット、前記インテリジェント制御ＩＣ、および、前記光源モジュールは、回路板上に搭載されており、
    前記回路板は、形が細長い形または板状であり、電圧検出制御器を有することを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。

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