JP6063515B2 - Low flicker light emitting diode lighting device having a plurality of driving stages - Google Patents
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Description
本発明は、複数の駆動ステージを有する発光ダイオード(LED)点灯装置に関し、より詳細には、フリッカ(flicker:ちらつき)及び均一性(uniformity)の問題を引き起こさずに広く効率的な動作電圧範囲を提供するための複数の駆動ステージを有するLED点灯装置に関する。 The present invention relates to a light emitting diode (LED) lighting device having a plurality of drive stages, and more particularly, provides a wide and efficient operating voltage range without causing flicker and uniformity problems. The present invention relates to an LED lighting device having a plurality of drive stages for providing.
この出願は、2013年7月10日に出願された米国仮特許出願第61/844,438号の利益を主張する2014年5月2日に出願された米国非仮特許出願第14/267,916号の一部の継続出願である。本出願は、2014年5月12日に出願された米国仮特許出願第61/991,627号の利益を主張する。 This application is one of US Provisional Patent Application No. 14 / 267,916, filed May 2, 2014, which claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 61 / 844,438, filed July 10, 2013. Department of continuation application. This application claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 61 / 991,627, filed May 12, 2014.
整流した交流(AC)電圧により直接的に駆動されるLED点灯装置は、所要の輝度を提供するために、通常、直列に連結された複数のLEDを採用する。LEDの数が増加するにつれて、LED点灯装置をターンオンする(turn on)ために、より高い順方向バイアス電圧が必要とされ、それによりLED点灯装置の効率的な動作電圧範囲を減少させる。LEDの数が減少するにつれて、整流した電圧がその最大のレベルにある場合の大きな駆動電流がLEDの信頼性に影響を与え得る。 LED lighting devices that are directly driven by a rectified alternating current (AC) voltage typically employ a plurality of LEDs connected in series to provide the required brightness. As the number of LEDs increases, a higher forward bias voltage is required to turn on the LED lighting device, thereby reducing the efficient operating voltage range of the LED lighting device. As the number of LEDs decreases, large drive currents when the rectified voltage is at its maximum level can affect the reliability of the LEDs.
LED点灯装置は、光束及び光度を調節するように構成される。この時間変化は、一般にフリッカ(flicker:ちらつき)と呼ばれる。知覚できるか否かに拘らず、LEDフリッカは、注意散漫、穏やかな不快感から神経の問題へ変動する、LEDフリッカの潜在的な人間への影響のために、照明業界の懸案事項であった。したがって、効率的な動作電圧範囲、信頼性、及びフリッカ現象を改善することが可能であるLED点灯装置の必要性がある。 The LED lighting device is configured to adjust the luminous flux and the luminous intensity. This time change is generally called flicker. Whether or not it can be perceived, LED flicker has been a concern in the lighting industry due to the potential human impact of LED flicker, which varies from distraction, mild discomfort to nerve problems. . Therefore, there is a need for an LED lighting device that can improve the efficient operating voltage range, reliability, and flicker phenomenon.
本発明は、第1の駆動ステージ及び第2の駆動ステージを有するLED点灯装置を提供する。第1の駆動ステージは、第1の電流に従って光を提供するために、整流したAC電圧により駆動される第1の発光素子、第2の電流に従って光を提供するために、整流したAC電圧により駆動される第2の発光素子、第1の発光素子に直列に連結されて、第1の電流が第1の値を越えないように、第1の電流を制御するように構成された第1の電流制御器、第2の発光素子に直列に連結されて、第2の電流が第2の値を越えないように、第2の電流を制御するように構成された第2の電流制御器、少なくとも第1の発光素子に並列に連結されて、整流したAC電圧が第1の発光素子をターンオンするには不十分である場合に、第1の発光素子に対してエネルギーを放電し、それにより第1の発光素子をターンオンされた状態に保持するように構成された第1の電荷蓄積ユニット、そして第3の電流を伝導するように構成され、第1の発光素子と第1の電流制御器との間に連結された第1端及び第2の電流制御器に連結された第2端を有する経路制御器を含む。第2の駆動ステージは、第1の駆動ステージに直列に連結されて、第4の電流を伝導し、そして第4の電流が第3の値を越えないように、第4の電流を制御するように構成された第3の電流制御器を含む。 The present invention provides an LED lighting device having a first drive stage and a second drive stage. The first drive stage is driven by a rectified AC voltage to provide light according to a first current, and is driven by a rectified AC voltage to provide light according to a second current. A second light emitting element to be driven, connected in series to the first light emitting element, and configured to control the first current so that the first current does not exceed the first value. Current controller connected in series to the second light emitting element, the second current controller configured to control the second current so that the second current does not exceed the second value Discharging energy to the first light emitting element when coupled in parallel to at least the first light emitting element and the rectified AC voltage is insufficient to turn on the first light emitting element; So that the first light emitting device is kept turned on. A first charge storage unit formed, and a first end and a second current configured to conduct a third current and coupled between the first light emitting element and the first current controller. A path controller having a second end coupled to the controller is included. The second drive stage is coupled in series with the first drive stage to conduct the fourth current and to control the fourth current so that the fourth current does not exceed the third value. A third current controller configured as described above.
本発明のこれらの目的及び他の目的は、様々な図表及び図面において例示される好ましい実施例の下記の詳細な説明を読んだあとで、当業者には確かに明白になるであろう。 These and other objects of the present invention will become apparent to those skilled in the art after reading the following detailed description of the preferred embodiment illustrated in the various diagrams and drawings.
図1〜図4は、本発明の実施例によるLED点灯装置101〜104の図である。LED点灯装置101〜104のそれぞれは、電源回路110、及び(N+1)個の駆動ステージST1〜STN+1を含む。電源回路110は、(N+1)個の駆動ステージを駆動するために、正と負の期間を有するAC電圧VSを受け取り、ブリッジ整流器112を使用して負の期間におけるAC電圧VSの出力を変換し、それにより値が時間とともに周期的に変化する整流したAC電圧VACを提供するように構成される。別の実施例において、電源回路110は、あらゆるAC電圧VSを受け取り、AC−ACコンバータを使用して電圧変換を行い、そしてブリッジ整流器112を使用して変換されたAC電圧VSを整流し、それにより値が時間とともに周期的に変化する整流したAC電圧VACを提供し得る。電源回路110の構成は、本発明の範囲を限定しない。
1 to 4 are diagrams of
LED点灯装置101〜103において、1番目からN番目の駆動ステージST1〜STNのそれぞれは、複数の発光素子、経路制御器、第1の種類の電流制御器、第2の種類の電流制御器、及びM個の電荷蓄積ユニットCH1〜CHMを含み、ここで、Nは1より大きい正の整数であり、Mは2Nより小さいか又は2Nに等しい正の整数である。(N+1)番目の駆動ステージSTN+1は、第3の種類の電流制御器を含む。
In the
LED点灯装置104において、1番目の駆動ステージST1は、複数の発光素子を含み、一方、2番目からN番目の駆動ステージST2〜STNのそれぞれは、複数の発光素子、経路制御器、第1の種類の電流制御器、第2の種類の電流制御器、及びM個の電荷蓄積ユニットCH1〜CHMを含み、ここで、Nは1より大きい正の整数であり、Mは2Nより小さいか又は2Nに等しい正の整数である。(N+1)番目の駆動ステージSTN+1は、第3の種類の電流制御器を含む。
In the LED lighting device 104, the first driving stage ST 1 includes a plurality of light emitting elements, while each of the second N-
各第1の種類の電流制御器は、調整可能な電流源、及び電流検出及び制御ユニットを含む。各第2の種類の電流制御器は、調整可能な電流源、及び電圧検出及び制御ユニットを含む。第3の種類の電流制御器は、調整可能な電流源、及び検出及び制御ユニットを含む。 Each first type of current controller includes an adjustable current source and a current detection and control unit. Each second type of current controller includes an adjustable current source and a voltage detection and control unit. A third type of current controller includes an adjustable current source and a detection and control unit.
実例となる目的のために、下記の記号が、明細書及び図面の至る所で、LED点灯装置101〜104における各素子を表すために使用される。A1〜AN及びB1〜BNは、それぞれ、対応する駆動ステージST1〜STNにおける発光素子を表す。D1〜DNは、それぞれ、対応する駆動ステージST1〜STNにおける経路制御器を表す。CCA1〜CCANは、それぞれ、対応する駆動ステージST1〜STNにおける第1の種類の電流制御器を表す。CCB1〜CCBNは、それぞれ、対応する駆動ステージST1〜STNにおける第2の種類の電流制御器を表す。CCN+1は、(N+1)番目の駆動ステージSTN+1における第3の種類の電流制御器を表す。ISA1〜ISANは、それぞれ、対応する第1の種類の電流制御器CCA1〜CCANにおける調整可能な電流源を表す。ISB1〜ISBNは、それぞれ、対応する第2の種類の電流制御器CCB1〜CCBNにおける調整可能な電流源を表す。ISN+1は、第3の種類の電流制御器CCN+1における調整可能な電流源を表す。UNA1〜UNANは、それぞれ、対応する第1の種類の電流制御器CCA1〜CCANにおける電流検出及び制御ユニットを表す。UNB1〜UNBNは、それぞれ、対応する第2の種類の電流制御器CCB1〜CCBNにおける電圧検出及び制御ユニットを表す。UNN+1は、(N+1)番目の駆動ステージSTN+1における検出及び制御ユニットを表す。
For illustrative purposes, the following symbols are used throughout the specification and drawings to represent each element in the LED lighting devices 101-104. A 1 to A N and B 1 .about.B N each represent a light emitting element in the corresponding driving stage ST 1 ~ST N. D 1 to D N, respectively, representative of the path controller in the
実例となる目的のために、下記の記号が、明細書及び図面の至る所で、LED点灯装置101〜104における関連した電流/電圧を表すために使用される。VIN1〜VINNは、それぞれ、1番目からN番目の駆動ステージST1〜STNを横断して確立された電圧を表す。VAK1〜VAKNは、それぞれ、対応する第1の種類の電流制御器CCA1〜CCANを横断して確立された電圧を表す。VBK1〜VBKNは、それぞれ、対応する第2の種類の電流制御器CCB1〜CCBNを横断して確立された電圧を表す。VCKは、第3の種類の電流制御器CCN+1を横断して確立された電圧を表す。IAK1〜IAKNは、それぞれ、対応する第1の種類の電流制御器CCA1〜CCANを通って流れる電流を表す。IBK1〜IBKNは、それぞれ、対応する第2の種類の電流制御器CCB1〜CCBNを通って流れる電流を表す。IA1〜IANは、それぞれ、対応する発光素子A1〜ANを通って流れる電流を表す。IB1〜IBNは、それぞれ、対応する発光素子B1〜BNを通って流れる電流を表す。ID1〜IDNは、それぞれ、対応する経路制御器D1〜DNを通って流れる電流を表す。ISUM1〜ISUMNは、それぞれ、対応する駆動ステージST1〜STNを通って流れる電流を表す。LED点灯装置101〜104の全体の電流は、ISUM(N+1)によって表され得る。
For illustrative purposes, the following symbols are used throughout the specification and drawings to represent the associated current / voltage in LED lighting devices 101-104. V IN1 ~V INN, respectively, representing the voltage established across the N-
LED点灯装置101〜103の1番目からN番目の駆動ステージST1〜STNにおいて、それぞれ対応する発光素子A1〜AN及び対応する調整可能な電流源ISA1〜ISANに直列に連結される電流検出及び制御ユニットUNA1〜UNANは、それぞれ、電流IAK1〜IAKNに従って調整可能な電流源ISA1〜ISANの値を制御(regulate:調整)するように構成される。それぞれ対応する発光素子B1〜BNに直列に、そして対応する調整可能な電流源ISB1〜ISBNに並列に連結される電圧検出及び制御ユニットUNB1〜UNBNは、それぞれ、電圧VBK1〜VBKNに従って調整可能な電流源ISB1〜ISBNの値を制御するように構成される。
From the first
LED点灯装置104の2番目からN番目の駆動ステージST2〜STNにおいて、それぞれ対応する発光素子A2〜AN及び対応する調整可能な電流源ISA2〜ISANに直列に連結される電流検出及び制御ユニットUNA2〜UNANは、それぞれ、電流IAK2〜IAKNに従って調整可能な電流源ISA2〜ISANの値を制御するように構成される。それぞれ対応する発光素子B2〜BNに直列に、そして対応する調整可能な電流源ISB2〜ISBNに並列に連結される電圧検出及び制御ユニットUNB2〜UNBNは、それぞれ、電圧VBK2〜VBKNに従って調整可能な電流源ISB2〜ISBNの値を制御するように構成される。
From the second LED lighting device 104 in the N-
LED点灯装置101〜104の(N+1)番目の駆動ステージSTN+1において、調整可能な電流源ISN+1は、1番目からN番目の駆動ステージST1〜STNに直列に連結される。第1の構成において、第3の種類の電流制御器CCN+1の検出及び制御ユニットUNN+1は、調整可能な電流源ISN+1に直列に連結され得るとともに、電流ISUMNに従って調整可能な電流源ISN+1の値を制御するように構成される。第2の構成において、第3の種類の電流制御器CCN+1の検出及び制御ユニットUNN+1は、調整可能な電流源ISN+1に並列に連結され得るとともに、電圧VCKに従って調整可能な電流源ISN+1の値を制御するように構成される。図1〜図4は、第1の構成を採用する実施例を描写するが、しかし、本発明の範囲を限定しない。
In the (N + 1) th drive stage ST N + 1 of the
本発明の実施例において、発光素子A1〜AN及びB1〜BNのそれぞれは、単一のLED又は直列に連結された複数のLEDを採用し得る。図1〜図4は、単一接合LED(single-junction LED)、多重接合高電圧(HV)LED(multi-junction high-voltage (HV) LED)、又は様々な種類のLEDのあらゆる組み合わせを含み得る複数のLEDを使用する実施例を描写する。しかしながら、発光素子A1〜AN及びB1〜BNの種類及び構成は、本発明の範囲を限定しない。特定の駆動ステージにおいて、対応する電流制御器をターンオンするためのドロップアウト電圧(drop-out voltage)VDROPは、対応する発光素子をターンオンするためのカットイン電圧(cut-in voltage)VCUTより小さい。特定の発光素子を横断して確立された電圧が発光素子のカットイン電圧VCUTを越える場合に、特定の発光素子は、伝導するオン状態に置かれ得る。特定の発光素子を横断して確立された電圧が発光素子のカットイン電圧VCUTを越えない場合に、特定の発光素子は、伝導しないオフ状態に置かれ得る。カットイン電圧VCUTの値は、対応する発光素子におけるLEDの数又は種類に関連しているとともに、異なるアプリケーションにおいては変化し得る。 In the embodiment of the present invention, each of the light emitting elements A 1 to A N and B 1 to B N may employ a single LED or a plurality of LEDs connected in series. 1-4 include single-junction LEDs, multi-junction high-voltage (HV) LEDs, or any combination of various types of LEDs. An example using multiple resulting LEDs is depicted. However, the types and configurations of the light emitting elements A 1 to A N and B 1 to B N do not limit the scope of the present invention. In a specific driving stage, a drop-out voltage V DROP for turning on a corresponding current controller is lower than a cut-in voltage V CUT for turning on a corresponding light emitting device. small. A particular light emitting element can be placed in a conducting on state when the voltage established across the particular light emitting element exceeds the light emitting element cut-in voltage V CUT . If the voltage established across a particular light emitting element does not exceed the light emitting element's cut-in voltage V CUT , the particular light emitting element may be placed in a non-conductive off state. The value of the cut-in voltage V CUT is related to the number or type of LEDs in the corresponding light emitting element and can vary in different applications.
本発明の実施例において、M個の電荷蓄積ユニットCH1〜CHMのそれぞれは、キャパシタ、又は同様の機能を提供する1つ若しくは複数の素子を採用し得る。しかしながら、電荷蓄積ユニットCH1〜CHMの種類及び構成は、本発明の範囲を限定しない。 In an embodiment of the present invention, each of the M charge storage units CH 1 to CH M may employ a capacitor or one or more elements that provide a similar function. However, the types and configurations of the charge storage units CH 1 to CH M do not limit the scope of the present invention.
本発明の実施例において、経路制御器D1〜DNのそれぞれは、ダイオード、ダイオード接続電界効果トランジスタ(FET)、ダイオード接続バイポーラ接合トランジスタ(BJT)、若しくは同様の機能を有する他の素子、又は、同様の機能を提供する1つ若しくは複数の素子を採用し得る。しかしながら、経路制御器D1〜DNの種類及び構成は、本発明の範囲を限定しない。特定の経路制御器を横断して確立された電圧が経路制御器のターンオン電圧(turn-on voltage)を越える場合に、特定の経路制御器は、順方向にバイアスされるとともに、短絡素子(short-circuited device)として機能し、特定の経路制御器を横断して確立された電圧が経路制御器のターンオン電圧を越えない場合に、特定の経路制御器は、逆方向にバイアスされるとともに、開放素子(open-circuited device)として機能する。 In an embodiment of the present invention, each of the path controllers D 1 to DN may be a diode, a diode-connected field effect transistor (FET), a diode-connected bipolar junction transistor (BJT), or other element having a similar function, or One or more elements that provide similar functions may be employed. However, the types and configurations of the path controllers D 1 to DN do not limit the scope of the present invention. When the voltage established across a particular path controller exceeds the turn-on voltage of the path controller, the particular path controller is forward biased and short circuited (short -When a voltage established across a particular routing controller does not exceed the turn-on voltage of the routing controller, the particular routing controller is reverse biased and opened Functions as an open-circuited device.
図5〜図8は、本発明の実施例によるLED点灯装置101〜103における1番目からN番目の駆動ステージST1〜STNの動作を例示する図である。LED点灯装置101〜103における駆動ステージST1は、実例となる目的のために使用され、ここで、図5は、第1の種類の電流制御器CCA1の電流−電圧曲線(I−V曲線)を例示し、図6は、第2の種類の電流制御器CCB1のI−V曲線を例示し、図7は、動作の異なる段階の間の1番目の駆動ステージST1の等価回路を例示し、図8は、1番目の駆動ステージST1のI−V曲線を例示し、図9は、LED点灯装置101〜104の(N+1)番目の駆動ステージSTN+1における電流制御器CCN+1の動作を例示する図である。VDROPA、VDROPB、及びVDROPCは、第1の種類の電流制御器CCA1、第2の種類の電流制御器CCB1、及び第3の種類の電流制御器CCN+1をそれぞれターンオンするためのドロップアウト電圧を表す。VOFFA、VOFFB、及びVONBはしきい値電圧を表し、第1の種類の電流制御器CCA1又は第2の種類の電流制御器CCB1は、当該しきい値電圧に基づいて動作モードを切り替える。ISETA1、ISETB1、及びISETCは、それぞれ、第1の種類の電流制御器CCA1、第2の種類の電流制御器CCB1、及び第3の種類の電流制御器CCN+1の電流設定値を表す固定値である。矢印Rは、電圧VAK1、電圧VBK1、又は電圧VCKの上昇期間を示す。矢印Fは、電圧VAK1、電圧VBK1、又は電圧VCKの下降期間を示す。
5 to 8 are diagrams illustrating the operation of the first in the
図5において、0<VAK1<VDROPAである場合の電圧VAK1の上昇期間及び下降期間の間、第1の種類の電流制御器CCA1は、完全にターンオンされず、そして電流IAK1が電圧VAK1とともに特定の方法で変化するリニアモードにおいて電圧制御型(voltage-controlled)素子として動作する。例えば、もし第1の種類の電流制御器CCA1が金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタを用いて実施されるならば、電流IAK1と電圧VAK1との間の関係は、リニア領域で動作しているときのMOSトランジスタのI−V特性に対応し得る。 In FIG. 5, during the rising and falling periods of the voltage V AK1 when 0 <V AK1 <V DROPA , the first type current controller CCA 1 is not fully turned on and the current I AK1 is It operates as a voltage-controlled element in a linear mode that varies in a specific way with the voltage V AK1 . For example, if the first type of current controller CCA 1 is implemented using a metal oxide semiconductor (MOS) transistor, the relationship between the current I AK1 and the voltage V AK1 operates in the linear region. It can correspond to the IV characteristic of the MOS transistor when
VAK1>VDROPAである場合の電圧VAK1の上昇期間及び下降期間の間、電流IAK1はISETA1に到達し、そして第1の種類の電流制御器CCA1は、定電流モードに切り替わり、電流制限器として機能する。電流検出及び制御ユニットUNA1は、電流IAK1をISETA1にクランプするように構成される。例えば、電流ID1の増加に応答して、電流検出及び制御ユニットUNA1は、その結果、調整可能な電流源ISA1の値を減少させ得る。同様に、電流ID1の減少に応答して、電流検出及び制御ユニットUNA1は、その結果、調整可能な電流源ISA1の値を増加させ得る。したがって、1番目の駆動ステージST1を通って流れる電流IAK1(=ID1+ISA1)は、電圧VAK1とともに変化する代りに、固定値ISETA1に維持され得る。 During the rising and falling periods of the voltage V AK1 when V AK1 > V DROPA , the current I AK1 reaches I SETA1 and the first type of current controller CCA 1 switches to constant current mode, Functions as a current limiter. The current detection and control unit UNA 1 is configured to clamp the current I AK1 to I SETA1 . For example, in response to an increase in the current I D1 , the current detection and control unit UNA 1 can consequently decrease the value of the adjustable current source ISA 1 . Similarly, in response to a decrease in current I D1, the current sensing and control unit UNA 1 may result, increase the adjustable value of the current source ISA 1. Therefore, the current I AK1 (= I D1 + ISA 1 ) flowing through the first drive stage ST 1 can be maintained at a fixed value I SETA1 instead of changing with the voltage V AK1 .
電流ID1がISETA1に到達する前の電圧VAK1の上昇期間の間、電流検出及び制御ユニットUNA1は、調整可能な電流源ISA1をターンオンするとともに、第1の種類の電流制御器CCA1は、電流IAK1(=ISETA1+ID1)がISETA1の固定値でクランプされる定電流モードにおいて、電流制限器として機能する。電流ID1がISETA1に到達する場合に、電流検出及び制御ユニットUNA1は、調整可能な電流源ISA1をターンオフするとともに、第1の種類の電流制御器CCA1は、電流IAK1が電流ID1とともに増加するカットオフモードに切り替わる。 During the rising period of the voltage V AK1 before the current I D1 reaches I SETA1 , the current detection and control unit UNA 1 turns on the adjustable current source ISA 1 and the first type of current controller CCA. 1 functions as a current limiter in a constant current mode in which the current I AK1 (= I SETA1 + I D1 ) is clamped at a fixed value of I SETA1 . When the current I D1 reaches I SETA1 , the current detection and control unit UNA 1 turns off the adjustable current source ISA 1 and the first type of current controller CCA 1 has a current I AK1 Switch to cut-off mode, increasing with ID1 .
電流ID1がISETA1に減少する前の電圧VAK1の下降期間の間、電流検出及び制御ユニットUNA1は、調整可能な電流源ISA1をターンオフするとともに、第1の種類の電流制御器CCA1は、電流IAK1が電流ID1とともに減少するカットオフモードにおいて動作する。電流ID1がISETA1に減少する場合に、電流検出及び制御ユニットUNA1は、調整可能な電流源ISA1をターンオンするとともに、第1の種類の電流制御器CCA1は、電流IAK1がISETA1の固定値でクランプされる定電流モードにおいて、電流制限器として機能する。 During the falling period of the voltage V AK1 before the current I D1 decreases to I SETA1 , the current detection and control unit UNA 1 turns off the adjustable current source ISA 1 and the first type of current controller CCA. 1 operates in a cut-off mode where the current I AK1 decreases with the current I D1 . When the current I D1 decreases to I SETA1 , the current detection and control unit UNA 1 turns on the adjustable current source ISA 1 and the first type of current controller CCA 1 has a current I AK1 of I It functions as a current limiter in the constant current mode clamped at a fixed value of SETA1 .
図6において、0<VBK1<VDROPBである場合の電圧VBK1の上昇期間及び下降期間の間、第2の種類の電流制御器CCB1は、完全にターンオンされず、そして電流IBK1が電圧VBK1とともに特定の方法で変化するリニアモードにおいて電圧制御型素子として動作する。例えば、もし第2の種類の電流制御器CCB1がMOSトランジスタを用いて実施されるならば、電流IBK1と電圧VBK1との間の関係は、リニア領域で動作しているときのMOSトランジスタのI−V特性に対応し得る。 In FIG. 6, during the rising and falling periods of the voltage V BK1 when 0 <V BK1 <V DROPB , the second type current controller CCB 1 is not fully turned on and the current I BK1 is It operates as a voltage controlled element in a linear mode that varies in a specific manner with the voltage V BK1 . For example, if the second type of current controller CCB 1 is implemented using MOS transistors, the relationship between current I BK1 and voltage V BK1 is the MOS transistor when operating in the linear region. It is possible to correspond to the IV characteristics.
VBK1>VDROPBである場合の電圧VBK1の上昇期間の間、電流IBK1はISETB1に到達し、そして第2の種類の電流制御器CCB1は、定電流モードに切り替わり、電流制限器として機能する。電圧検出及び制御ユニットUNB1は、電流IBK1をISETB1にクランプするように構成される。 During the rising period of the voltage V BK1 when V BK1 > V DROPB , the current I BK1 reaches I SETB1 and the second type of current controller CCB 1 switches to the constant current mode, and the current limiter Function as. The voltage detection and control unit UNB 1 is configured to clamp the current I BK1 to I SETB1 .
VBK1>VOFFBである場合の電圧VBK1の上昇期間の間、電圧検出及び制御ユニットUNB1は、調整可能な電流源ISB1をターンオフするように構成されるとともに、第2の種類の電流制御器CCB1は、カットオフモードに切り替わる。言い換えれば、第2の種類の電流制御器CCB1は、開放素子として機能する。VBK1<VONBである場合の電圧VBK1の下降期間の間、電圧検出及び制御ユニットUNB1は、調整可能な電流源ISB1をターンオンするように構成されるとともに、第2の種類の電流制御器CCB1は、定電流モードに切り替わり、電流制限器として機能し、それにより電流IBK1をISETB1にクランプする。しきい値電圧VONBは、しきい値電圧VOFFBに等しいか、又はしきい値電圧VOFFBより大きい。実施例において、電圧VBK1における変動に起因して第2の種類の電流制御器CCB1が動作モードを頻繁に切り替えること防止するために、ゼロでないヒステリシス幅(VONB−VOFFB)が提供され得る。 During the rising period of the voltage V BK1 when V BK1 > V OFFB , the voltage detection and control unit UNB 1 is configured to turn off the adjustable current source ISB 1 and the second type of current The controller CCB 1 switches to the cut-off mode. In other words, the second type of current controller CCB 1 functions as an open element. During the falling period of the voltage V BK1 when V BK1 <V ONB , the voltage detection and control unit UNB 1 is configured to turn on the adjustable current source ISB 1 and the second type of current Controller CCB 1 switches to constant current mode and functions as a current limiter, thereby clamping current I BK1 to I SETB1 . Threshold voltage V ONB is equal to the threshold voltage V OFFB, or larger than the threshold voltage V OFFB. In an embodiment, a non-zero hysteresis width (V ONB −V OFFB ) is provided to prevent the second type current controller CCB 1 from frequently switching operating modes due to variations in the voltage V BK1 . obtain.
図7において、1番目の駆動ステージST1がV1<VIN1<V2である第1の段階において動作する場合に、図7の左側において描写されるように、発光素子A1は発光素子B1に並列に連結される。1番目の駆動ステージST1がVIN1>V3である第2の段階において動作する場合に、図7の右側において描写されるように、発光素子A1は発光素子B1に直列に連結される。 7, when the first driving stage ST 1 is operated in a first step is V1 <V IN1 <V2, as depicted in the left side of FIG. 7, the light-emitting element A 1 is the light-emitting element B 1 Connected in parallel. When the first driving stage ST 1 operates in the second stage where V IN1 > V3, the light emitting element A 1 is connected in series to the light emitting element B 1 as depicted on the right side of FIG. .
図8において、電圧VIN1が低い場合の上昇期間の間、発光素子A1、発光素子B1、及び経路制御器D1は、オフである状態を維持する。電圧VIN1が、発光素子A1をターンオンするためのカットイン電圧及び第1の種類の電流制御器CCA1をターンオンするためのカットイン電圧の和であるターンオン電圧VA1に到達する上昇期間の間、第1の種類の電流制御器CCA1及び発光素子A1はターンオンされ、電流IA1が、ISETA1に到達するまで電圧VIN1とともに徐々に増加することを可能にし、電圧VIN1が、発光素子B1をターンオンするためのカットイン電圧及び第2の種類の電流制御器CCB1をターンオンするためのカットイン電圧の和であるターンオン電圧VB1に到達する上昇期間の間、第2の種類の電流制御器CCB1及び発光素子B1はターンオンされ、電流IB1が、ISETB1に到達するまで電圧VIN1とともに徐々に増加することを可能にする。経路制御器D1がまだオフである状態で、電流ISUM1は、電流IA1と電流IB1の和に等しく、電流IA1は第1の種類の電流制御器CCA1によって制御され、電流IB1は第2の種類の電流制御器CCB1によって制御される。ターンオン電圧VA1の値は、ターンオン電圧VB1の値に等しくなり得るか、又はターンオン電圧VB1の値と異なり得る。言い換えれば、電流ISUM1は、ターンオン電圧VA1とターンオン電圧VB1のうちでより小さい方に等しい電圧V1において増加し始める。 In FIG. 8, the light emitting element A 1 , the light emitting element B 1 , and the path controller D 1 are kept off during the rising period when the voltage V IN1 is low. Voltage V IN1, increasing period to reach the turn-on voltage V A1 is the sum of the cut-in voltage for turning on the current controller CCA first cut-in voltage and the first type of order to turn on the light-emitting element A 1 Meanwhile , the first type current controller CCA 1 and the light emitting element A 1 are turned on, allowing the current I A1 to gradually increase with the voltage V IN1 until it reaches I SETA1 , and the voltage V IN1 is During the rising period to reach the turn-on voltage V B1 , which is the sum of the cut-in voltage for turning on the light emitting element B 1 and the cut-in voltage for turning on the second type current controller CCB 1 , types of current controller CCB 1 and the light-emitting element B 1 represents is turned on, a current I B1 is, with the voltage V IN1 to reach the I SETB1 It makes it possible to increase people to. With the path controller D 1 still off, the current I SUM1 is equal to the sum of the currents I A1 and I B1 , the current I A1 is controlled by the first type of current controller CCA 1 and the current I B1 is controlled by the current controller CCB 1 of the second kind. The value of the turn-on voltage V A1, either can equal to the value of the turn-on voltage V B1, or may be different from the value of the turn-on voltage V B1. In other words, the current ISUM1 begins to increase at a voltage V1 equal to the smaller of the turn-on voltage V A1 and the turn-on voltage V B1 .
電圧VIN1がV2に到達しVBK1=VOFFBである場合の上昇期間の間、第2の種類の電流制御器CCB1は、電流IB1が経路制御器D1の方へ導かれ、それにより経路制御器D1をターンオンするカットオフモードに切り替わる。電流ISUM1は、電流IB1及び電流IA1に等しく、電流IA1と電流IB1の両方は、第1の種類の電流制御器CCA1によって制御される。電流IB1が経路制御器D1を通って流れるので、電流ID1は、電圧VIN1とともに徐々に増加する。それに応じて、第1の種類の電流制御器CCA1は、その結果、全体の電流IAK1がそれでも固定値ISETA1に維持されるように、調整可能な電流源ISA1の値を減少させる。電流源ISA1の値がVIN1=V3においてゼロに減少する場合に、第1の種類の電流制御器CCA1は、カットオフモードに切り替わる。電流ISUM1は、次に、後段の駆動ステージにより制御される。 During the rising period when the voltage V IN1 is reached V BK1 = V OFFB to V2, the current controller CCB 1 of the second type, the current I B1 is directed towards the routing controller D 1, it It switched to cut-off mode for turning on the routing controller D 1 by. Current I SUM1 is equal to the current I B1 and the current I A1, both current I A1 and the current I B1 is controlled by the current controller CCA 1 of the first type. Since the current I B1 flows through the path controller D 1, current I D1 is gradually increased with the voltage V IN1. In response, the first type of current controller CCA 1 consequently decreases the value of the adjustable current source ISA 1 so that the overall current I AK1 is still maintained at a fixed value I SETA1 . When the value of the current source ISA 1 decreases to zero at V IN1 = V3, the first type of current controller CCA 1 switches to the cut-off mode. The current ISUM1 is then controlled by the subsequent drive stage.
図9において、0<VCK<VDROPCである場合の電圧VCKの上昇期間及び下降期間の間、第3の種類の電流制御器CCN+1は、完全にターンオンされず、そして電流ICKが電圧VCKとともに特定の方法で変化するリニアモードにおいて電圧制御型素子として動作する。例えば、もし第3種類の電流制御器CCN+1がMOSトランジスタを用いて実施されるならば、電流ICKと電圧VCKとの間の関係は、リニア領域で動作しているときのMOSトランジスタのI−V特性に対応し得る。VCK>VDROPCである場合の電圧VCKの上昇期間及び下降期間の間、電流ICKはISETCに到達し、そして第3の種類の電流制御器CCN+1は、定電流モードに切り替わり、電流制限器として機能する。 In FIG. 9, during the rising and falling periods of the voltage V CK when 0 <V CK <V DROPC , the third type current controller CC N + 1 is not fully turned on and the current I CK is It operates as a voltage controlled element in a linear mode that varies in a specific manner with the voltage V CK . For example, if the third type of current controller CC N + 1 is implemented using MOS transistors, the relationship between the current I CK and the voltage V CK is that of the MOS transistor when operating in the linear region. It can correspond to IV characteristics. During the rising and falling periods of the voltage V CK when V CK > V DROPC , the current I CK reaches I SETC and the third type current controller CC N + 1 switches to constant current mode, Functions as a current limiter.
同様に、LED点灯装置104における2番目からN番目の駆動ステージST2〜STNの動作は、図5〜図8において同様に例示されることができ、一方、LED点灯装置104の(N+1)番目の駆動ステージSTN+1における電流制御器CCN+1の動作は、図9において同様に例示されることができる。 Similarly, the operations of the second to Nth drive stages ST 2 to ST N in the LED lighting device 104 can be similarly illustrated in FIGS. 5 to 8, while (N + 1) of the LED lighting device 104. The operation of the current controller CC N + 1 in the th drive stage ST N + 1 can be similarly illustrated in FIG.
本発明において、電荷蓄積ユニットCH1〜CHMは、それぞれ、発光素子A1〜AN及びB1〜BNのうちの1つ又は複数の発光素子に並列に連結され得る。電荷蓄積ユニットCH1〜CHMは、LED点灯装置101〜104のフリッカを減少させることができ、ここで、Mは2Nより小さいか又は2Nに等しい。
In the present invention, the charge storage units CH 1 to CH M may be connected in parallel to one or more of the light emitting elements A 1 to A N and B 1 to B N , respectively. The charge storage units CH 1 to CH M can reduce the flicker of the
M=2Nである場合の実施例において、発光素子A1〜AN及びB1〜BNのそれぞれは、対応する電荷蓄積ユニットに並列に連結される。実例となる目的のために、図1は、LED点灯装置101が電荷蓄積ユニットCH1〜CH4に並列にそれぞれ連結される4個の発光素子A1〜A2及びB1〜B2を含む、N=2及びM=4の上記の実施例を描写する。しかしながら、電荷蓄積ユニットの数及び構成は、本発明の範囲を限定しない。
In the embodiment where M = 2N, each of the light emitting elements A 1 to A N and B 1 to B N is connected in parallel to a corresponding charge storage unit. For illustrative purposes, FIG. 1 includes four light emitting elements A 1 -A 2 and B 1 -B 2 in which an
M<2Nである場合の実施例において、発光素子B1〜BNのそれぞれは、対応する電荷蓄積ユニットに並列に連結される。実例となる目的のために、図2は、LED点灯装置102が4個の発光素子A1〜A2及びB1〜B2を含み、そのうちの発光素子B1〜B2が、電荷蓄積ユニットCH1〜CH2に並列にそれぞれ連結される、N=2及びM=2の上記の実施例を描写する。しかしながら、電荷蓄積ユニットの数及び構成は、本発明の範囲を限定しない。
In the embodiment where M <2N, each of the light emitting elements B 1 to B N is connected in parallel to a corresponding charge storage unit. For illustrative purposes, FIG. 2 shows that the
M<2Nである場合の実施例において、M個の電荷蓄積ユニットCH1〜CHMは、発光素子A1〜AN及びB1〜BNのうちで最も長いターンオン時間を有する発光素子に並列に連結され得る。実例となる目的のために、図3は、LED点灯装置103が4個の発光素子A1〜A2及びB1〜B2を含み、そのうちの発光素子A1及びB1が、電荷蓄積ユニットCH1〜CH2に並列にそれぞれ連結される、N=2及びM=2の上記の実施例を描写する。しかしながら、電荷蓄積ユニットの数及び構成は、本発明の範囲を限定しない。
In embodiments where a M <2N, the
M=1<2Nである場合の実施例において、電荷蓄積ユニットCH1は、発光素子A1〜AN及びB1〜BNのうちで最も長いターンオン時間を有する複数の発光素子に並列に連結され得る。実例となる目的のために、図4は、LED点灯装置104が3個の発光素子A2及びB1〜B2を含み、そのうちの発光素子B1〜B2が、電荷蓄積ユニットCH1に並列に連結される、N=2及びM=1の上記の実施例を描写する。しかしながら、電荷蓄積ユニットの数及び構成は、本発明の範囲を限定しない。 In an embodiment where M = 1 <2N, the charge storage unit CH 1 is connected in parallel to a plurality of light emitting elements having the longest turn-on time among the light emitting elements A 1 to A N and B 1 to B N. Can be done. For illustrative purposes, FIG. 4 shows that the LED lighting device 104 includes three light emitting elements A 2 and B 1 -B 2 , of which the light emitting elements B 1 -B 2 are connected to the charge storage unit CH 1 . Depict the above example with N = 2 and M = 1, connected in parallel. However, the number and configuration of the charge storage units does not limit the scope of the present invention.
図10は、LED点灯装置101〜104における発光素子の電流−時間特性を例示する図である。図10の中央部の図は、第1の構成を採用する発光素子の電流−時間特性を表し、図10の下部の図は、第2の構成を採用する発光素子の電流−時間特性を表す。図10において、ILEDは、第1の構成を採用する発光素子を通って流れる電流を表し、ILED’は、第2の構成を採用する発光素子を通って流れる電流を表す。LED点灯装置101における発光素子A1、A2、B1、若しくはB2、LED点灯装置102における発光素子B1若しくはB2、LED点灯装置103における発光素子A1若しくはB1、又はLED点灯装置104における発光素子B1若しくはB2のような、第1の構成を採用する発光素子は、対応する電荷蓄積ユニットに並列に連結される。LED点灯装置102における発光素子A1若しくはA2、LED点灯装置103における発光素子A2若しくはB2、又はLED点灯装置104における発光素子A2のような、第2の構成を採用する発光素子は、少しも電荷蓄積ユニットに並列に連結されない。
FIG. 10 is a diagram illustrating current-time characteristics of the light emitting elements in the
整流したAC電圧VACが発光素子をターンオンするために十分に大きくなる前の上昇期間の間、第2の構成を採用する発光素子は、オフ状態に留まり、一方、第1の構成を採用する発光素子は、対応する電荷蓄積ユニットから放電されたエネルギーによってオン状態に維持され得る。対応する経路制御器は、対応する電荷蓄積ユニットに保存されるエネルギーが対応する電流制御器を通って放電されることを防止するように配置される。 During sufficiently larger before increasing period to rectified AC voltage V AC is turned on the light emitting device, a light emitting device employing the second configuration, remains off, while employing the first configuration The light emitting element can be kept in the on state by the energy discharged from the corresponding charge storage unit. The corresponding path controller is arranged to prevent energy stored in the corresponding charge storage unit from being discharged through the corresponding current controller.
整流したAC電圧VACが十分に大きくなる場合の上昇期間又は下降期間の間、第1の構成を採用する発光素子又は第2の構成を採用する発光素子は、このとき対応する電荷蓄積ユニットを充電している整流したAC電圧VACによってオン状態に維持され得る。 During the rising period or the falling period when the rectified AC voltage VAC becomes sufficiently large, the light-emitting element adopting the first configuration or the light-emitting element adopting the second configuration It may be maintained in the oN state by the rectified AC voltage V AC is charging.
整流したAC電圧VACが発光素子をターンオンするためにもはや十分に大きくなくなったあとの下降期間の間、第2の構成を採用する発光素子は、オフ状態に留まり、一方、第1の構成を採用する発光素子は、それでも、対応する電荷蓄積ユニットから放電されたエネルギーによってオン状態に維持され得る。対応する経路制御器は、対応する電荷蓄積ユニットに保存されるエネルギーが対応する電流制御器を通って放電されることを防止するように配置される。 During the falling period after the rectified AC voltage VAC is no longer large enough to turn on the light emitting device, the light emitting device employing the second configuration remains in the off state, while the first configuration is The employed light emitting device can still be kept on by the energy discharged from the corresponding charge storage unit. The corresponding path controller is arranged to prevent energy stored in the corresponding charge storage unit from being discharged through the corresponding current controller.
図10において描写されるように、電荷蓄積ユニットの導入は、第1の構成を採用する発光素子が、第2の構成を採用する発光素子より長いターンオン時間を有することを可能にする。 As depicted in FIG. 10, the introduction of a charge storage unit allows a light emitting device employing the first configuration to have a longer turn-on time than a light emitting device employing the second configuration.
図11は、4つの発光素子A1〜A2及びB1〜B2(N=2及びM=2)のうちの2つが、それぞれの電荷蓄積ユニットCH1〜CH2に並列に連結されるか、又は1つの共用の電荷蓄積ユニットCH1に並列に連結される場合のLED点灯装置103の全体の動作を例示する図である。図12は、電荷蓄積ユニットが採用されない場合のLED点灯装置103の全体の動作を例示する図である。E1〜E3は、考慮中のLED点灯装置103の全体の光度/光束(intensity/flux)を表す。図12は、図1〜図4で描写される考慮中の電荷蓄積ユニットを用いてフリッカがどの程度改善されることができるかを例示するために、図11との比較として使用されるが、図12は、決して本発明の意図した動作ではない、ということに留意すべきである。
In FIG. 11, two of the four light emitting elements A 1 to A 2 and B 1 to B 2 (N = 2 and M = 2) are connected in parallel to the respective charge storage units CH 1 to CH 2. or is a diagram illustrating the overall operation of the
電圧VAK1〜VAK2及びVBK1〜VBK2が、値が時間に伴って周期的に変化する整流したAC電圧VACと関連しているので、t0〜t7の駆動周期が説明のために使用され、ここで、t0〜t3の間の期間は、整流したAC電圧VACの上昇期間に属し、t4〜t7の間の期間は、整流したAC電圧VACの下降期間に属する。下記のテーブル1は、図11において描写される構成に従った発光素子A1〜A2及びB1〜B2の動作モードを表にする。下記のテーブル2は、図12において描写される構成に従った発光素子A1〜A2及びB1〜B2の動作モードを表にする。
The voltage V AK1 ~V AK2 and V BK1 ~V BK2, the value is associated with rectified AC voltage V AC varies periodically with time, used to drive the cycle of t0~t7 is described It is, where the period between t0~t3 belong to the rise period of the rectified AC voltage V AC, the period between the t4~t7 belongs to the falling period of the rectified AC voltage V AC. Table 1 below tabulates the operation modes of the light emitting elements A 1 to A 2 and B 1 to B 2 according to the configuration depicted in FIG. The following Table 2, the operation mode of the light-emitting
図12及びテーブル2では、上昇期間の始まりにおいて、及び下降期間の終りにおいて、整流したAC電圧VACは、発光素子A1〜A2及びB1〜B2をターンオンするには不十分である。考慮中の電荷蓄積ユニットなしでは、発光素子A1〜A2及びB1〜B2は、t0〜t1の間、及びt6〜t7の間、オフ状態に留まる。t1〜t6の間では、整流したAC電圧VACが増加又は減少するので、発光素子A1〜A2及びB1〜B2は、順次にターンオンされるとともに、1番目の駆動ステージST1及び2番目の駆動ステージST2は、図7の左側において描写されるように、2つのターンオンされた発光素子が並列に連結される(テーブル1及びテーブル2において“P”によって示される)第1の段階において、又は図7の右側において描写されるように、2つのターンオンされた発光素子が直列に連結される(テーブル1及びテーブル2において“S”によって示される)第2の段階において、動作し得る。より具体的には、LED点灯装置103の全体の光度/光束は、段階的に変化し、そして全ての発光素子A1〜A2及びB1〜B2が直列構成においてオン状態で動作する場合に、t3〜t4の間でE3に到達する。
In Figure 12 and Table 2, at the beginning of the rising period, and at the end of the falling period, rectified AC voltage V AC is insufficient to turn on the light-emitting
図11及びテーブル1では、上昇期間の始まりにおいて、及び下降期間の終りにおいて、整流したAC電圧VACは、発光素子A1〜A2及びB1〜B2をターンオンするには不十分である。考慮中の電荷蓄積ユニットによって、発光素子A1及びB1は、整流したAC電圧VACに関係なく、t0〜t7の間の全体の駆動期間の間、オン状態に保持され得る。より具体的には、整流したAC電圧VACがまだ小さい場合に、考慮中のLED点灯装置103の全体の光度/光束は、t0〜t1の間、及びt6〜t7の間、E1に維持され得る。
In FIG. 11 and Table 1, the rectified AC voltage V AC is insufficient to turn on the light emitting elements A 1 to A 2 and B 1 to B 2 at the beginning of the rising period and at the end of the falling period. . The charge storage unit under consideration, the light-emitting element A 1 and B 1, regardless of the rectified AC voltage V AC, during the entire driving period between t0 to t7, be held in the ON state. More specifically, if the rectified AC voltage VAC is still small, the overall luminous intensity / flux of the
当業者に良く知られているように、LEDフリッカは、振幅、平均レベル、周期的な周波数、形状、及び/又はデューティサイクルにおける変化によって特徴付けられる波形のせいで周期的である。下記の式で表されるように、フリッカ率(Percent Flicker)及びフリッカインデックス(Flicker Index)は、フリッカを定量化するために歴史的に使用される評価指標である。 As is well known to those skilled in the art, LED flicker is periodic due to waveforms characterized by changes in amplitude, average level, periodic frequency, shape, and / or duty cycle. As represented by the following equation, the flicker rate (Percent Flicker) and the flicker index (Flicker Index) are historically used evaluation indexes for quantifying flicker.
式(1)において、MAXは、LED点灯装置101〜104の最大の光度/光束を表し、一方MINは、LED点灯装置101〜104の最小の光度/光束を表す。式(2)において、AREA1は、LED点灯装置101〜104の光度/光束がその平均値を越えている場合の駆動周期の持続時間内の光度/光束の総和を表し、一方AREA2は、LED点灯装置101〜104の光度/光束がその平均値より低い場合の駆動周期の持続時間内の光度/光束の総和を表す。
In equation (1), MAX represents the maximum luminous intensity / light flux of the LED lighting devices 101-104, while MIN represents the minimum luminous intensity / flux of the LED lighting devices 101-104. In equation (2), AREA1 represents the sum of the luminous intensity / luminous flux within the duration of the drive cycle when the luminous intensity / luminous flux of the LED lighting devices 101-104 exceeds its average value, while AREA2 represents the LED lighting It represents the sum of luminous intensity / luminous flux within the duration of the driving cycle when the luminous intensity / luminous flux of the
図11において示すように、電荷蓄積ユニットの導入は、式(1)におけるMIN、及び式(2)におけるAREA2を増大させることができ、それによりLED点灯装置101〜104のフリッカ率及びフリッカインデックスを下げることができる。 As shown in FIG. 11, the introduction of the charge storage unit can increase MIN in equation (1) and AREA2 in equation (2), thereby increasing the flicker rate and flicker index of LED lighting devices 101-104. Can be lowered.
図13〜図16は、本発明の他の実施例によるLED点灯装置105〜108の図である。図1〜図4で描写されたLED点灯装置101〜104と同様に、LED点灯装置105〜108のそれぞれは、同様に、電源回路110、及び(N+1)個の駆動ステージST1〜STN+1(Nは正の整数である。)を含む。しかしながら、LED点灯装置105〜107は、1番目からN番目の駆動ステージST1〜STNのそれぞれが、複数の発光素子、経路制御器、及び2つの第1の種類の電流制御器を含むという点で、LED点灯装置101〜103と異なる。LED点灯装置108は、2番目からN番目の駆動ステージST2〜STNのそれぞれが、複数の発光素子、経路制御器、及び2つの第1の種類の電流制御器を含むという点で、LED点灯装置104と異なる。
13 to 16 are diagrams of
LED点灯装置105〜108における各第1の種類の電流制御器は、調整可能な電流源と、電流検出及び制御ユニットとを含み、そのI−V曲線は、同様に、図5において示され得る。CCA1〜CCANにより表された第1の種類の電流制御器において、それぞれ対応する発光素子A1〜AN、及び対応する調整可能な電流源ISA1〜ISANに直列に連結される電流検出及び制御ユニットUNA1〜UNANは、それぞれ、電流IAK1〜IAKNに従って調整可能な電流源ISA1〜ISANの値を制御するように構成される。CCA1’〜CCAN’により表された第1の種類の電流制御器において、それぞれ対応する発光素子B1〜BN、及び対応する調整可能な電流源ISA1’〜ISAN’に直列に連結される電流検出及び制御ユニットUNA1’〜UNAN’は、それぞれ、電流IAK1’〜IAKN’に従って調整可能な電流源ISA1’〜ISAN’の値を制御するように構成される。
Each first type of current controller in LED lighting devices 105-108 includes an adjustable current source and a current detection and control unit, the IV curve of which can also be shown in FIG. . In the first type of current controller represented by CCA 1 to CCAN N, the currents connected in series to the corresponding light emitting elements A 1 to A N and the corresponding adjustable current sources ISA 1 to ISA N , respectively. detection and
上記のマルチステージの駆動スキームによって、本発明は、複数の電流制御ユニットを使用して、複数の発光素子を柔軟にターンオンすることができる。上記の電荷蓄積ユニットによって、本発明は、LED点灯装置の光度変化を減少させることができる。したがって、本発明は、効率的な動作電圧範囲、信頼性、及びフリッカ現象を改善することが可能であるLED点灯装置を提供することができる。 According to the multi-stage driving scheme described above, the present invention can flexibly turn on a plurality of light emitting devices using a plurality of current control units. With the above charge storage unit, the present invention can reduce the change in luminous intensity of the LED lighting device. Therefore, the present invention can provide an LED lighting device capable of improving an efficient operating voltage range, reliability, and flicker phenomenon.
当業者は、本発明の教示を保持しながら装置及び方法の多数の修正及び変更が実行され得るということに容易に気付くことになる。したがって、上記の開示は、添付された特許請求の範囲の境界及び範囲によってのみ限定されると解釈されるべきである。 Those skilled in the art will readily recognize that numerous modifications and changes of the apparatus and method may be performed while retaining the teachings of the present invention. Accordingly, the above disclosure should be construed as limited only by the metes and bounds of the appended claims.
101 LED点灯装置
102 LED点灯装置
103 LED点灯装置
104 LED点灯装置
105 LED点灯装置
106 LED点灯装置
107 LED点灯装置
108 LED点灯装置
110 電源回路
112 ブリッジ整流器
A1〜AN 発光素子
B1〜BN 発光素子
CH1〜CHM 電荷蓄積ユニット
D1〜DN 経路制御器
CCA1〜CCAN 第1の種類の電流制御器
CCA1’〜CCAN’ 第1の種類の電流制御器
CCB1〜CCBN 第2の種類の電流制御器
CCN+1 第3の種類の電流制御器
ISA1〜ISAN 調整可能な電流源
ISA1’〜ISAN’ 調整可能な電流源
ISB1〜ISBN 調整可能な電流源
ISN+1 調整可能な電流源
UNA1〜UNAN 電流検出及び制御ユニット
UNA1’〜UNAN’ 電流検出及び制御ユニット
UNB1〜UNBN 電圧検出及び制御ユニット
UNN+1 検出及び制御ユニット
VAC 整流したAC電圧
VIN1〜VINN 駆動ステージST1〜STNを横断して確立された電圧
VAK1〜VAKN 電流制御器CCA1〜CCANを横断して確立された電圧
VBK1〜VBKN 電流制御器CCB1〜CCBNを横断して確立された電圧
VCK 電流制御器CCN+1を横断して確立された電圧
IAK1〜IAKN 電流制御器CCA1〜CCANを通って流れる電流
IBK1〜IBKN 電流制御器CCB1〜CCBNを通って流れる電流
IA1〜IAN 発光素子A1〜ANを通って流れる電流
IB1〜IBN 発光素子B1〜BNを通って流れる電流
ID1〜IDN 経路制御器D1〜DNを通って流れる電流
ISUM1〜ISUMN 駆動ステージST1〜STNを通って流れる電流
ISUM(N+1) LED点灯装置の全体の電流
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 LED lighting device 102 LED lighting device 103 LED lighting device 104 LED lighting device 105 LED lighting device 106 LED lighting device 107 LED lighting device 108 LED lighting device 110 Power supply circuit 112 Bridge rectifier A 1 -A N Light emitting element B 1 -B N Light-emitting elements CH 1 to CH M Charge storage units D 1 to DN Path controller CCA 1 to CCA N First type current controller CCA 1 ′ to CCA N ′ First type current controller CCB 1 to CCB N second type current controller CC N + 1 third type current controller ISA 1 to ISA N adjustable current source ISA 1 'to ISA N ' adjustable current source ISB 1 to ISB N adjustable current Source IS N + 1 adjustable current source UNA 1 -UNA N current detection and control unit UNA 1 '-U NA N 'current detection and control unit UNB 1 to UNB N voltage detection and control unit UN N + 1 detection and control unit V AC rectified AC voltage V IN1 to V INN drive stage ST 1 to ST N established voltage V AK1 to V AKN Current Controllers CCA 1 to CCAN N Established Across Voltages V BK1 to V BKN Current Controllers CCB 1 to CC B N Established Across Voltages V CK Current Controller CC N + 1 transverse to the voltage I AK1 was established ~I AKN current controller CCA 1 ~CCA current flowing through the N I BK1 ~I BKN current controller CCB 1 ~CCB current flowing through the N I A1 ~I aN emitting element a 1 to a current flowing through the N I B1 ~I BN current flowing through the light-emitting element B 1 ~B N I D1 ~I N routing controller D 1 to D current flowing through the N I SUM1 ~I SUMN driving stage ST 1 ~ST current flowing through the N I SUM (N + 1) total current of the LED lighting device
Claims (15)
正側の端及び負側の端を有する第1の駆動ステージであって、
第1の電流に従って光を提供するために、前記正側の端に連結されて、整流した交流(AC)電圧により駆動される第1の発光素子、
第2の電流に従って光を提供するために、前記負側の端に連結されて、前記整流したAC電圧により駆動される第2の発光素子、
第1の調整可能電流源を有し、前記第1の発光素子と前記負側の端との間に連結されて、前記第1の電流が第1の値を越えないように、前記第1の電流を制御するように構成された第1の電流制御器、
前記正側の端と前記第2の発光素子との間に連結されて、前記第2の電流が第2の値を越えないように、前記第2の電流を制御するように構成された第2の電流制御器、
少なくとも前記第1の発光素子に並列に連結されて、前記整流したAC電圧が前記第1の発光素子をターンオンするには不十分である場合に、前記第1の発光素子に対してエネルギーを放電し、それにより前記第1の発光素子をターンオンされた状態に保持するように構成された第1の電荷蓄積ユニット、そして
第3の電流を伝導するように構成され、前記第1の発光素子と前記第1の調整可能電流源との間に連結された第1端及び前記第2の電流制御器に連結された第2端を有する第1の経路制御器を含む、前記第1の駆動ステージと、
前記第1の駆動ステージに直列に連結されて、第4の電流を伝導し、そして前記第4の電流が第3の値を越えないように、前記第4の電流を制御するように構成された第3の電流制御器を含む第2の駆動ステージとを備え、
前記第2の電流制御器が、
前記正側の端に連結されて、第6の電流を伝導するように構成された第2の調整可能電流源と、
前記第2の電流又は前記第3の電流に従って前記第6の電流を調整するように構成され、前記第1の経路制御器の前記第2端及び前記第2の調整可能電流源に連結された第1端、そして前記第2の発光素子に連結された第2端を備える第2の検出及び制御ユニットとを含み、
前記整流したAC電圧が、前記第1の駆動ステージと前記第2の駆動ステージの直列構成に印加される、LED点灯装置。 A light emitting diode (LED) lighting device having a plurality of drive stages,
A first drive stage having a positive end and a negative end,
A first light emitting device coupled to the positive end and driven by a rectified alternating current (AC) voltage to provide light according to a first current;
A second light emitting device coupled to the negative end and driven by the rectified AC voltage to provide light according to a second current;
A first adjustable current source , connected between the first light emitting element and the negative end, so that the first current does not exceed a first value; A first current controller configured to control the current of
The second current is connected between the positive end and the second light emitting element, and configured to control the second current so that the second current does not exceed a second value. 2 current controllers,
When connected in parallel to at least the first light emitting element, the energy is discharged to the first light emitting element when the rectified AC voltage is insufficient to turn on the first light emitting element. A first charge storage unit configured to hold the first light emitting device in a turned-on state, and a third current to conduct, the first light emitting device, comprising a first path control unit having a second end coupled to the first end and the second current controller connected between the first adjustable current source, the first driving stage When,
Coupled in series with the first drive stage to conduct a fourth current and configured to control the fourth current such that the fourth current does not exceed a third value. third Bei example and a second drive stage comprising a current controller of,
The second current controller comprises:
A second adjustable current source coupled to the positive end and configured to conduct a sixth current;
Configured to regulate the sixth current in accordance with the second current or the third current and coupled to the second end of the first path controller and the second adjustable current source A second detection and control unit comprising a first end and a second end coupled to the second light emitting element;
The LED lighting device , wherein the rectified AC voltage is applied to a series configuration of the first drive stage and the second drive stage .
前記第1の電流制御器を横断して確立された前記電圧が前記第1の電圧を越えるが、しかし第2の電圧を越えない場合の前記上昇期間の間、前記第1の電流制御器が、前記第1の電流が前記第1の値に維持される第2のモードにおいて動作し、
前記第1の電流制御器を横断して確立された前記電圧が前記第2の電圧を越える場合の前記上昇期間の間、前記第1の電流制御器が、前記第1の電流制御器がターンオフされる第3のモードで動作する、請求項1に記載のLED点灯装置。 During the rising or falling period of the rectified AC voltage when the voltage established across the first current controller does not exceed the first voltage, the first current controller is Operating in a first mode in which one current varies with the voltage established across the first current controller;
During the ramp-up period when the voltage established across the first current controller exceeds the first voltage but does not exceed a second voltage, the first current controller is Operating in a second mode in which the first current is maintained at the first value;
During the ramp-up period when the voltage established across the first current controller exceeds the second voltage, the first current controller is turned off by the first current controller. The LED lighting device according to claim 1, wherein the LED lighting device operates in a third mode.
前記第3の電流が前記第2の値を越えない場合の前記上昇期間又は前記下降期間の間、前記第2の電流制御器が、前記第2の電流が前記第2の値に維持される第2のモードにおいて動作し、
前記第3の電流が前記第2の値を越える場合の前記上昇期間又は前記下降期間の間、前記第2の電流制御器が、前記第2の電流制御器がターンオフされる第3のモードで動作する、請求項1に記載のLED点灯装置。 During the rising or falling period of the rectified AC voltage when the voltage established across the second current controller does not exceed a fourth voltage, the second current controller is Operating in a first mode in which two currents vary with the voltage established across the second current controller;
During the rising period or the falling period when the third current does not exceed the second value, the second current controller maintains the second current at the second value. Operate in the second mode,
During the rising period or the falling period when the third current exceeds the second value, the second current controller is in a third mode in which the second current controller is turned off. The LED lighting device according to claim 1 which operates.
前記第3の電流制御器を横断して確立された前記電圧が第6の電圧を越える場合の前記上昇期間又は前記下降期間の間、前記第3の電流制御器が、前記第4の電流が前記第3の値に維持される第2のモードにおいて動作する、請求項1に記載のLED点灯装置。 During the rising or falling period of the rectified AC voltage when the voltage established across the third current controller does not exceed the sixth voltage, the third current controller is Operating in a first mode in which a current of 4 varies with the voltage established across the third current controller;
During the rising or falling period when the voltage established across the third current controller exceeds a sixth voltage, the third current controller causes the fourth current to The LED lighting device according to claim 1, wherein the LED lighting device operates in a second mode maintained at the third value.
第5の電流を伝導するように構成されるとともに、前記第1の発光素子と前記第1の経路制御器との間に連結された第1端及び前記負側の端に連結された第2端を有する前記第1の調整可能電流源と、
前記第1の調整可能電流源に並列に連結されて、前記第1の電流制御器を横断して確立された電圧に従って前記第5の電流を調整するように構成された第1の検出及び制御ユニットとを含む、請求項1に記載のLED点灯装置。 The first current controller comprises:
A second end connected to the first end and the negative end connected between the first light emitting device and the first path controller, and configured to conduct a fifth current . Said first adjustable current source having an end ;
A first detection and control coupled in parallel with the first adjustable current source and configured to regulate the fifth current according to a voltage established across the first current controller. The LED lighting device according to claim 1, comprising a unit.
前記第1の電流制御器が、
第5の電流を伝導するように構成されるとともに、前記第1の発光素子と前記第1の経路制御器との間に連結された第1端並びに前記第2の発光素子と前記第1の検出及び制御ユニットとの間に連結された第2端を有する前記第1の調整可能電流源と、
前記第1の調整可能電流源に直列に連結されて、前記第1の電流及び前記第2の電流に従って前記第5の電流を調整するように構成された前記第1の検出及び制御ユニットとを含む、請求項1に記載のLED点灯装置。 The LED lighting device includes a first detection and control unit connected between the second light emitting element and the negative end,
The first current controller comprises:
A first end connected to the first light emitting device and the first path controller, and the second light emitting device and the first light emitting device are configured to conduct a fifth current . Said first adjustable current source having a second end coupled between a sensing and control unit ;
Are connected in series to said first adjustable current source, and said first current configured the first and to adjust the fifth current according to the second current sensing and control unit The LED lighting device according to claim 1, comprising:
前記第4の電流を伝導するように構成された第3の調整可能電流源と、
前記第3の調整可能電流源に直列に連結されて、前記第4の電流に従って前記第3の調整可能電流源を制御するように構成された第3の検出及び制御ユニットとを備える、請求項1に記載のLED点灯装置。 The third current controller comprises:
A third adjustable current source configured to conduct the fourth current;
A third detection and control unit coupled in series with the third adjustable current source and configured to control the third adjustable current source according to the fourth current. The LED lighting device according to 1.
前記第1の経路制御器がターンオンされる場合に、前記第1の発光素子が前記第2の発光素子に直列に連結される、請求項1に記載のLED点灯装置。 When the first path controller is turned off, the first light emitting device is connected in parallel to the second light emitting device;
2. The LED lighting device according to claim 1, wherein when the first path controller is turned on, the first light emitting element is connected in series to the second light emitting element.
前記第1の経路制御器がターンオンされる場合に、前記第1の電流、前記第2の電流、前記第3の電流、及び前記第4の電流が等しくなる、請求項1に記載のLED点灯装置。
When the first path controller is turned off, the third current is zero and the fourth current is equal to the sum of the first current and the second current;
The LED lighting of claim 1, wherein the first current, the second current, the third current, and the fourth current are equal when the first path controller is turned on. apparatus.
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