CN108124346A - 发光二极管驱动装置以及使用了该发光二极管驱动装置的照明、渔灯 - Google Patents
发光二极管驱动装置以及使用了该发光二极管驱动装置的照明、渔灯 Download PDFInfo
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Abstract
本发明具备:第二半波整流电路(52),与共同的交流电源连接,用于以与第一半波整流电路(51)不同的定时对该交流电源的交流电压进行半波整流而得到第二整流电压;第六通电控制部(26),从第二LED部(12)观察,与第一LED部(11)并联连接,且与第二LED部(12)串联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对第二LED部(12)的通电量;第五通电控制部(25),串联连接在第二半波整流电路(52)的输出侧和第一LED部(11)之间,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对第一LED部(11)以及第二LED部(12)的通电量;以及第二电流控制部(32),用于在施加了第二整流电压的状态下基于流过第二LED部(12)的电流值对第五通电控制部(25)以及第六通电控制部(26)进行控制。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管驱动装置以及使用了该发光二极管驱动装置的照明、渔灯。
背景技术
近年来,作为照明用的光源,与白炽灯泡、荧光灯相比能够以低消耗电力进行驱动的发光二极管(以下,也称为“LED”。)受到关注。LED具有小型且耐冲击性也强、而且寿命长这样的优点。
作为这样的照明设备用的电源,优选使用商用电源等交流电源。另一方面,LED是直流驱动元件,只在正向的电流下进行发光。
为了应对该相反的条件,提出了各种使用交流电源的LED的驱动电路。例如,提出了如下方法,即,对LED进行切换,以使得Vf的合计值与变化的电压值相应地发生变化(专利文献1)。在该方法中,如图10的电路图所示,将串联连接为多级的LED分成模块161、162、163、164、165、166,由以微型计算机构成的开关控制部167根据整流波形的输入电压的电压值对LED模块161~166的连接进行切换,从而使Vf的合计值阶段性地变化。其结果是,如图11的时序图所示的电压波形那样,能够相对于整流波形以多个方形波点亮LED,因此与仅基于单一的方形波的导通占空比相比,能够改善LED的利用效率。
然而,在该LED驱动电路中,因为用二极管桥电路对交流波形进行全波整流,所以电压的波高值周期性地变化,其结果是,由多级构成的各LED的点亮期间不同。其结果是,一部分LED的点亮期间长,其它LED的点亮期间变短,其结果是,存在产生发光不均匀的问题。具体地,如图11所示,第一LED的点亮期间最长,另一方面,第六LED的点亮期间最短,相对于第一LED,运转率为大约10%。这样,点亮时间按每个LED产生不均匀,其结果是,例如,不适合将LED配置于比较大的面积并要求均匀的照射照度的用途,例如,背光灯照明、招牌照明等。
另一方面,在专利文献2公开了如下的交流驱动LED照明装置,即,如图12所示,将流过发光模块171、172、173、174的电流进行旁路的开关包含开关模块SB和开关模块SA,其中,开关模块SB包含串联排列的开关SB_1~SB_3,开关模块SA包含并联排列的开关SA_1~SA_3。在该交流驱动LED照明装置中,(1)在第奇数个整流循环中,实施从低编号的发光模块起(即,以图为基准从左侧的发光模块171起)优先点亮的接续点亮法。为此,串联排列的开关模块SB全部切断,使用并联排列的开关模块SA实施点亮。(2)在第偶数个整流循环中,实施从高编号的发光模块起(即,以图为基准从右侧的发光模块174起)优先点亮的接续点亮法。为此,并联排列的开关模块SA全部切断,使用串联配置的开关模块SB实施点亮。
根据该结构,虽然能够对任意的发光模块的点亮期间进行设计安排,但是切换开关的控制变得复杂,需要有效且复杂的开关控制逻辑177。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-147933号公报
专利文献2:日本特表2014-503958号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的之一在于,对使用交流电源的发光二极管驱动装置以及使用了该发光二极管驱动装置的照明、渔灯进行改良。
用于解决课题的技术方案
为了达到以上的目的,根据本发明的一个侧面涉及的发光二极管驱动装置,能够具备:第一半波整流电路,与交流电源连接,用于对该交流电源的交流电压进行半波整流而得到第一整流电压;第一LED部,与所述第一半波整流电路的输出侧串联连接,包含至少一个LED元件;第二LED部,与所述第一LED部串联连接,包含至少一个LED元件;第一通电控制部,与所述第二LED部并联连接,且与所述第一LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部的通电量;第二通电控制部,与所述第一LED部以及所述第二LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部以及所述第二LED部的通电量;第一电流控制部,用于在施加了第一整流电压的状态下基于流过所述第一LED部的电流值对所述第一通电控制部以及所述第二通电控制部进行控制;第二半波整流电路,与共同的交流电源连接,用于以与所述第一半波整流电路不同的定时对该交流电源的交流电压进行半波整流而得到第二整流电压;第六通电控制部,与所述第一LED部并联连接,且与所述第二LED部串联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第二LED部的通电量;第五通电控制部,在所述第二半波整流电路的输出侧和所述第一LED部之间与所述第一LED部串联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第一LED部以及所述第二LED部的通电量;以及第二电流控制部,用于在施加了第二整流电压的状态下基于流过所述第二LED部的电流值对所述第五通电控制部以及所述第六通电控制部进行控制。
根据本发明的另一个侧面涉及的发光二极管驱动装置,能够具备:第一半波整流电路,与交流电源连接,用于对该交流电源的交流电压进行半波整流而得到第一整流电压;第一LED部,与所述第一半波整流电路的输出侧串联连接,包含至少一个LED元件;第二LED部,与所述第一LED部串联连接,包含至少一个LED元件;第三LED部,与所述第二LED部串联连接,包含至少一个LED元件;第一通电控制部,与所述第二LED部并联连接,且与所述第一LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部的通电量;第二通电控制部,与所述第一LED部以及所述第二LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部以及所述第二LED部的通电量;第三通电控制部,与所述第一LED部、所述第二LED部以及所述第三LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部、所述第二LED部以及所述第三LED部的通电量;第一电流控制部,用于在施加了第一整流电压的状态下基于流过所述第一LED部的电流值对所述第一通电控制部、所述第二通电控制部以及所述第三通电控制部进行控制;第二半波整流电路,与共同的交流电源连接,用于以与所述第一半波整流电路不同的定时对该交流电源的交流电压进行半波整流而得到第二整流电压;第七通电控制部,从所述第三LED部观察,与该第三LED部串联连接,且与所述第二LED部并联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第三LED部的通电量;第六通电控制部,从所述第二LED部观察,与该第二LED部串联连接,且与所述第一LED部并联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第二LED部以及所述第三LED部的通电量;第五通电控制部,在所述第二半波整流电路的输出侧和所述第一LED部之间与所述第一LED部串联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第一LED部、所述第二LED部以及所述第三LED部的通电量;以及第二电流控制部,用于在施加了第二整流电压的状态下基于流过所述第三LED部的电流值对所述第五通电控制部、所述第六通电控制部、所述第七通电控制部以及第八通电控制部进行控制。
根据本发明的又一个侧面涉及的发光二极管驱动装置,能够具备:第一半波整流电路,与交流电源连接,用于对该交流电源的交流电压进行半波整流而得到第一整流电压;第一LED部,与所述第一半波整流电路的输出侧串联连接,包含至少一个LED元件;第二LED部,与所述第一LED部串联连接,包含至少一个LED元件;第三LED部,与所述第二LED部串联连接,包含至少一个LED元件;第四LED部,与所述第三LED部串联连接,包含至少一个LED元件;第一通电控制部,与所述第二LED部并联连接,且与所述第一LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部的通电量;第二通电控制部,与所述第一LED部以及所述第二LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部以及所述第二LED部的通电量;第三通电控制部,与所述第一LED部、所述第二LED部以及所述第三LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部、所述第二LED部以及所述第三LED部的通电量;第四通电控制部,与所述第一LED部、所述第二LED部、所述第三LED部以及所述第四LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部、所述第二LED部、所述第三LED部以及所述第四LED部的通电量;第一电流控制部,用于在施加了第一整流电压的状态下基于流过所述第一LED部的电流值对所述第一通电控制部、所述第二通电控制部、所述第三通电控制部以及所述第四通电控制部进行控制;第二半波整流电路,与共同的交流电源连接,用于以与所述第一半波整流电路不同的定时对该交流电源的交流电压进行半波整流而得到第二整流电压;第八通电控制部,与所述第四LED部串联连接,且与所述第三LED部并联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第四LED部的通电量;第七通电控制部,与所述第三LED部串联连接,且与所述第二LED部并联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第三LED部以及所述第四LED部的通电量;第六通电控制部,与所述第二LED部串联连接,且与所述第一LED部并联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第二LED部、所述第三LED部以及所述第四LED部的通电量;第五通电控制部,在所述第二半波整流电路的输出侧和所述第一LED部之间与所述第一LED部串联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第一LED部、所述第二LED部、所述第三LED部以及所述第四LED部的通电量;以及第二电流控制部,在施加了第二整流电压的状态下基于流过所述第四LED部的电流值对所述第五通电控制部、所述第六通电控制部、所述第七通电控制部以及所述第八通电控制部进行控制。
发明效果
根据上述结构,对于串联连接的第一LED部以及第二LED部,关于对它们进行点亮驱动的电路,准备以第一整流电压进行动作的电路组和以第二整流电压进行动作的电路组这两者,通过在第一整流电压和第二整流电压的各半波整流区间使点亮的控制不同,从而能够使第一LED部和第二LED部的点亮时间均匀化,能够实现减轻了发光不均匀的高品质的发光。
附图说明
图1是示出实施方式1涉及的发光二极管驱动装置的框图。
图2是示出实施方式2涉及的发光二极管驱动装置的框图。
图3是示出实施方式3涉及的发光二极管驱动装置的框图。
图4是示出实施方式4涉及的发光二极管驱动装置的框图。
图5是示出实施方式5涉及的发光二极管驱动装置的框图。
图6是实施例1涉及的发光二极管驱动装置的电路图。
图7是示出本发明人以前开发的发光二极管驱动装置的框图。
图8A是示出图7的发光二极管驱动装置的点亮驱动时的电源电压与各LED的点亮期间的关系的曲线图。
图8B是示出实施例1涉及的发光二极管驱动装置的电源电压与各LED的点亮期间的关系的曲线图。
图9是实施例2涉及的发光二极管驱动装置的电路图。
图10是示出使用了微型计算机的LED点亮电路例的电路图。
图11是示出图10的LED点亮电路的动作的时序图。
图12是示出适合于逆循环点亮法的交流驱动LED照明装置的框图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。但是,以下所示的实施方式是用于将本发明的技术思想具体化的实施方式,本发明并不特定为以下的实施方式。此外,本说明书绝非将权利要求书所示的构件特定为实施方式的构件。特别是,关于实施方式记载的结构、构成部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等,只要没有特别特定的记载,其主旨就不是将本发明的范围限定于此,只不过是单纯的说明例。另外,关于各图所示的构件的大小、位置关系等,有时为了明确说明而进行了夸张。进而,在以下的说明中,关于同一名称、附图标记,表示同一或同质的构件,并适当省略详细说明。进而,关于构成本发明的各要素,可以设为由同一构件构成多个要素而由一个构件兼用作多个要素的方式,相反,也能够由多个构件分担来实现一个构件的功能。另外,在本说明书中,所谓“串联连接”有时也包括其它构件介于之间的方式。
根据一个实施方式,除了上述任一结构以外,还能够是,对所述第一电流控制部进行点亮驱动,以使得在从所述第一半波整流电路的输出侧施加了第一整流电压的状态下使所述第一LED部点亮,接下来,在保持使该第一LED部点亮的状态下使所述第二LED部点亮,进而,在保持使该第一LED部点亮的状态下使所述第二LED部熄灭,对所述第二电流控制部进行点亮驱动,以使得在从所述第二半波整流电路的输出侧施加了第二整流电压的状态下使所述第二LED部点亮,接下来,在保持使该第二LED部点亮的状态下使所述第一LED部点亮,进而,在保持使该第二LED部点亮的状态下使所述第一LED部熄灭。根据上述结构,对串联连接的第一LED部以及第二LED部分别连接以第一整流电压进行动作的电路组和以第二整流电压进行动作的电路组,在从共同的交流电源进行了半波整流的第一半波区间和第二半波区间,将使第一LED部和第二LED部分别点亮的顺序设为相反的顺序,从而能够使第一LED部和第二LED部的点亮时间均匀化,能够实现减轻了发光不均匀的高品质的发光。
根据另一个实施方式,除了上述任一结构以外,还能够具备第一电流检测器,该第一电流检测器与所述第二LED部的下游侧串联连接,用于检测流过所述第一LED部的电流量。
此外,除了上述任一结构以外,还能够具备第二电流检测器,该第二电流检测器与所述第一LED部的上游侧串联连接,用于检测流过所述第二LED部的电流量。
此外,除了上述任一结构以外,还能够具备与所述第一LED部以及所述第二LED部的串联连接体并联连接的平滑电容器。
还能够做成为由具备上述任一结构的发光二极管驱动装置进行驱动的渔灯、由发光二极管驱动装置进行驱动的照明。
<实施方式1>
图1示出本发明的实施方式1涉及的发光二极管驱动装置100的框图。该图所示的发光二极管驱动装置100具备:分别与单相的交流电源AP连接的第一半波整流电路51、第二半波整流电路52、第一LED部11、第二LED部12、第一通电控制部21、第二通电控制部22、第五通电控制部25、第六通电控制部26、第一电流控制部31、第二电流控制部32、第一电流检测器41、以及第二电流检测器42。
第一半波整流电路51是如下的电路,即,与单相的交流电源AP连接,用于对该交流电源AP的交流电压进行半波整流而得到第一整流电压。
此外,第二半波整流电路52是如下的电路,即,与相同的交流电源AP连接,用于对该交流电源AP的交流电压进行半波整流而得到第二整流电压。将第二半波整流电路52对交流电压进行半波整流的定时设为与第一半波整流电路51进行半波整流的定时不同的定时,即,设为第一半波整流电路51不进行半波整流的定时。其结果是,第一整流电压和第二整流电压成为正相位和反相位的关系。在此,在第一半波整流电路51中进行了半波整流的第一整流电压和在第二半波整流电路52中进行了半波整流的第二整流电压的相位错开180°。
第一LED部11、第二LED部12分别包含至少一个LED元件,将一个以上的LED元件串联连接。这些第一LED部11和第二LED部12串联连接而构成LED集合体10。此外,将从第一LED部11连到第二LED部12的线设为输出线OL。
输出线OL与第一半波整流电路51的输出侧、第二半波整流电路52的输出侧分别连接。从输出线OL侧观察,第一半波整流电路51和第二半波整流电路52成为并联。但是,在图1的例子中,第五通电控制部25和第二电流检测器42介于第二半波整流电路52的输出侧和第一LED部11之间。
(第一电路组1)
进而,对包含与输出线OL连接的第一LED部11和第二LED部12的LED集合体10连接有以在第一半波整流电路51中进行了半波整流的第一整流电压进行动作的第一电路组1。具体地,第一电路组1具备:第一通电控制部21、第二通电控制部22、以及对它们进行控制的第一电流控制部31、第一电流检测器41。
从第一LED部11观察,第一通电控制部21与第一LED部11串联连接,并且与第二LED部12并联连接。该第一通电控制部21是用于在施加了第一整流电压的状态下控制对第一LED部11的通电量的构件,作为第一旁路部起作用。
此外,从第二LED部12观察,第二通电控制部22与第二LED部12串联连接。该第二通电控制部22是用于在施加了第一整流电压的状态下控制对第一LED部11以及第二LED部12的通电量的构件,作为第二旁路部或第一电流限制部起作用。
此外,第一电流控制部31是用于在施加了第一整流电压的状态下基于流过输出线OL的电流值对第一通电控制部21以及第二通电控制部22进行控制的构件。为了检测流过输出线OL的电流,在图1的例子中,在输出线OL上设置有第一电流检测器41。在此,在第二通电控制部22和接地端之间配置有第一电流检测器41。换言之,第一电流检测器41经由第二通电控制部22串联连接在第二LED部12的下游侧。在该结构中,在施加了第一整流电压的状态下,因为后述的第二电路组2为截止(OFF)状态,所以流过输出线OL的电流变得与流过第一LED部11的电流相等。
(第二电路组2)
进而,与第一电路组1不同地,对与输出线OL连接的LED集合体10连接有以在第二半波整流电路52中进行了半波整流的第二整流电压进行动作的第二电路组2。具体地,第二电路组2具备:第六通电控制部26、第五通电控制部25、以及对它们进行控制的第二电流控制部32、第二电流检测器42。
从第二LED部12观察,第六通电控制部26与第二LED部12串联连接,并且与第一LED部11并联连接。该第六通电控制部26是用于在施加了第二整流电压的状态下控制对第二LED部12的通电量的构件,作为第六旁路部起作用。
此外,从第一LED部11观察,第五通电控制部25与第一LED部11串联连接。换言之,串联连接在第二半波整流电路52的输出侧和第一LED部11之间。该第五通电控制部25是用于在施加了第二整流电压的状态下控制对第二LED部12以及第一LED部11的通电量的构件,作为第五旁路部或第二电流限制部起作用。
此外,第二电流控制部32是用于在施加了第二整流电压的状态下基于流过输出线OL的电流值对第六通电控制部26以及第五通电控制部25进行控制的构件。为了检测流过输出线OL的电流,在图1的例子中,在输出线OL上设置有第二电流检测器42。在此,在第五通电控制部25和第二半波整流电路52的输出侧之间配置有第二电流检测器42。换言之,第二电流检测器42经由第五通电控制部25串联连接在第一LED部11的上游侧。在该结构中,在施加了第二整流电压的状态下,因为第一电路组1是截止状态,所以流过输出线OL的电流变得与流过第二LED部12的电流相等。
在以上的发光二极管驱动装置100中,对于具有串联连接的第一LED部11以及第二LED部12的LED集合体10,作为对它们进行点亮驱动的电路,准备了以第一整流电压进行动作的第一电路组1和以第二整流电压进行动作的第二电路组2这两者。在图1的例子中,第一电路组1和第二电路组2均包含LED集合体10,相对于LED集合体10,在左侧配置有构成第一电路组1的第一通电控制部21等构件,在右侧配置有构成第二电路组2的第六通电控制部26等。而且,通过在对第一电路组1进行驱动的第一整流电压和对第二电路组2进行驱动的第二整流电压的各半波整流区间使进行点亮的控制不同,从而能够使构成LED集合体10的第一LED部11和第二LED部12的点亮时间均匀化,能够实现减轻了发光不均匀的高品质的发光。具体地,在与单相的交流电源AP连接的第一半波整流电路51中得到对交流电压进行了整流的第一整流电压。进行点亮驱动,以使得当该整流电压上升至能够点亮第一LED部11的电压时,第一电流控制部31以预先设定的适当的驱动电流使第一LED部11点亮,接下来,当第一整流电压进一步上升为能够将第一LED部和第二LED部一同点亮的电压时,若第一通电控制部的端子间电压超过第二LED部的Vf(第一通电控制部被切断),则在保持使该第一LED部11点亮的状态下以适当的驱动电流使第二LED部12点亮,当第一整流电压越过峰值而低于能够将第一LED部以及第二LED部一同点亮的电压时,进一步在保持使该第一LED部11点亮的状态下使第二LED部12熄灭,当第一整流电压进一步下降而低于能够点亮的电压时,使该第一LED部11熄灭。
接着,在第二半波整流电路52中得到对交流电压中的与第一半波整流电路51为反相位的波形进行了整流的第二整流电压。当该整流电压上升至能够点亮第二LED部12的电压时,第二电流控制部32以预先设定的适当的驱动电流使第二LED部12点亮。接下来,当第二整流电压进一步上升为能够将第一LED部和第二LED部一同点亮的电压时,第六通电控制部的端子间电压超过第一LED部的Vf(第六通电控制部被切断),在保持使该第二LED部12点亮的状态下以适当的驱动电流使第一LED部11点亮,当第二整流电压越过峰值而低于能够将第一LED部以及第二LED部一同点亮的电压时,进一步在保持使该第二LED部12点亮的状态下使第一LED部11熄灭,当第二整流电压进一步下降而低于能够点亮的电压时,使该第二LED部12熄灭。这样,通过在从共同的交流电源AP进行了半波整流的第一半波整流区间和第二半波整流区间将使第一LED部11和第二LED部12分别点亮的顺序设为相反的顺序,从而能够使第一LED部11和第二LED部12的点亮时间均匀化,能够实现减轻了发光不均匀的高品质的发光。
(第一通电控制部21)
以下,对各构件进行详细说明。用于控制对第一LED部11的通电量的第一通电控制部21与第二LED部12并联连接。第一通电控制部21将一端与第一LED部11的下游侧串联连接,将另一端与第一电流检测器41的上游侧连接,构成调整对第一LED部11的通电量的旁路路径。即,能够通过第一通电控制部21对被旁路的电流量进行调整,因此其结果是能够对第一LED部11的通电量进行控制。在图1的例子中,与第二LED部12并联地连接有第一通电控制部21,形成第一旁路路径BP1。另外,在此所说的所谓并联连接,并不要求各LED部的两端和各通电控制部连接,只要各通电控制部的一端与各LED部的一端连接而构成为使电流分支即可。例如,在图1的例子中,第一通电控制部21将其一端与第二LED部12的上游侧连接,将另一端在输出线OL上与第一电流检测器41的上游侧连接。这样,所谓各通电控制部的并联连接以如下意思进行使用,即,是指使连接在输出线OL上的各LED部的电流分支那样的连接方式。
第一通电控制部21例如能够由使流过第一LED部11的电流旁路的旁路部和对该旁路部的动作进行控制的电流控制部构成。在此,通电控制部是进行LED部的电流驱动的电流电路的控制用的构件。例如,由第一通电控制部21和第一电流控制部31构成一种恒流电路,其中,该第一电流控制部31对该第一通电控制部21的动作,即,导通/截止、电流量连续可变这样的动作进行控制。关于该恒流电路的控制,例如,使用与输出线OL连接的第一电流检测器41对LED集合体10的电流量进行监视,并基于该值由第一电流控制部31对旁路部的控制量进行切换。另外,除了如这样由旁路部和电流控制部构成第一通电控制部以外,也可以作为第一通电控制部而一体构成。这样的第一通电控制部能够由晶体管等半导体驱动元件构成。
同样地,用于控制对构成第二电路组2的第六LED部16的通电量的第六通电控制部26与第一LED部11并联连接。第六通电控制部26将一端与第二LED部12的上游侧串联连接,将另一端与第二电流检测器42的下游侧连接,通过由第六通电控制部26对被旁路的电流量进行调整,从而构成调整对第二LED部12的通电量的旁路路径。在图1的例子中,与第一LED部11并联地连接有第六通电控制部26,形成第六旁路路径BP8。此外,由第六通电控制部26和对该第六通电控制部26的动作进行控制的第二电流控制部32构成一种恒流电路。关于该恒流电路的控制,例如,使用与输出线OL连接的第二电流检测器42对LED集合体10的电流量进行监视,并基于该值由第二电流控制部32对旁路部的控制量进行切换。具体地,第一LED部和与其并联配置的第六通电控制部、或第二LED和与其并联配置的第一通电控制部分别在第二半波整流电路、第一半波整流电路进行动作时进行相同的动作。在恒流动作(或控制为正弦波)时,通电控制部消耗与通电控制部串联的LED的Vf和电源电压的差电压(通电控制部的端子间电压)。当电压上升从而该消耗电压超过并联的LED的Vf时,电流自动地流到LED侧,控制转移到与该LED串联配置的另一个通电控制部。因此,切换的定时始终适当地进行,电源效率保持为最佳。
(LED集合体10)
另一方面,构成LED集合体10的各LED部是将一个或多个LED元件串联和/或并联连接而成的模块。LED元件能够适当地利用表面安装型(SMD)、炮弹型的LED。此外,SMD类型的LED元件的封装件能够根据用途来选择外形,能够利用俯视下为矩形的类型等。进而,还能够将在共同的封装件内串联和/或并联连接多个LED元件而成的LED用作LED部,这是不言而喻的。
作为第一LED部11中包含的LED元件的正向电压的相加值的第一正向电压Vf1由串联连接的LED元件的个数所决定。此外,用于使第一LED部11和第二LED部12一同点亮的第二正向电压Vf2是在该第一正向电压Vf1上进一步加上第二LED部12中包含的串联连接的LED元件的正向电压后得到的值。
(第一电流检测器41)
在施加了第一整流电压的第一半波整流区间,该发光二极管驱动装置100基于由第一电流检测器41检测的电流值进行针对各LED部的通电量的控制,此外,在施加了第二整流电压的第二半波整流区间,该发光二极管驱动装置100基于由第二电流检测器42检测的电流值进行针对各LED部的通电量的控制。换言之,不是基于整流电压的电压值而是基于实际通电的电流量的电流控制,因此不被LED元件的正向电压的偏差所左右,可在适当的定时实现准确的LED部的切换,可预料到可靠性高的稳定的动作。在该电流值的检测中利用第一电流检测器41、第二电流检测器42。对于第一电流检测器41等,能够适于利用电阻器等。另外,虽然在图1的例子中,第一电流检测器41连接在第二通电控制部22的下游侧,但是不限于该位置,第一电流检测器也可以设置在输出线上的其它位置。例如,也可以将后述的第二电流检测器和第一电流检测器共同化。
<实施方式2>
在图1的例子中,使用两个LED部,并将第一LED部11、第二LED部12串联连接而构成LED集合体10。不过,本发明并不将LED部的个数限定为两个,例如,也能够将LED部设为3个以上。作为一个例子,在图2作为实施方式2而示出由第一LED部11、第二LED部12、第三LED部13这三者构成LED集合体的例子。该图所示的发光二极管驱动装置200具备:第一半波整流电路51、第二半波整流电路52、第一LED部11、第二LED部12、第三LED部13、第一通电控制部21、第二通电控制部22、第三通电控制部23、第五通电控制部25、第六通电控制部26、第七通电控制部27、第一电流检测器41、以及第二电流检测器42。另外,对于与图1相同的构件,赋予相同的名称,并省略详细说明。
第三LED部13与第一LED部11、第二LED部12同样地包含至少一个LED元件。此外,第三LED部13与第一LED部11、第二LED部12串联连接,构成LED集合体10。进而,从第一LED部11连到第二LED部12、第三LED部13的线成为输出线OL。
第一电路组1除了第一电流检测器41、第一通电控制部21、第二通电控制部22以外还具备第三通电控制部23。此外,第一电流控制部31对这些第一通电控制部21、第二通电控制部22、第三通电控制部23进行控制。第二通电控制部22形成第二旁路路径BP2,在施加了第一整流电压的状态下控制对第一LED部11以及第二LED部12的通电量。
从第三LED部13观察,第三通电控制部23与该第三LED部13串联连接。第三通电控制部23是用于在施加了第一整流电压的状态下控制对第一LED部11、第二LED部12以及第三LED部13的通电量的构件,作为第三旁路部或第一电流限制部起作用。此外,第一电流控制部31在施加了第一整流电压的状态下基于流过输出线OL的电流值,即,在此为基于流过第一LED部11的电流值,对第一通电控制部21、第二通电控制部22以及第三通电控制部23进行控制。流过第一LED部11的电流由第一电流检测器41进行检测。
第二电路组2具备:第七通电控制部27、第六通电控制部26、第五通电控制部25、和对它们进行控制的第二电流控制部32、以及第二电流检测器42。此外,第二电流控制部32对这些第七通电控制部27、第六通电控制部26、第五通电控制部25进行控制。
从第三LED部13观察,第七通电控制部27与该第三LED部13串联连接。此外,第七通电控制部27与第二LED部12并联连接。该第七通电控制部27是用于在施加了第二整流电压的状态下控制对第三LED部13的通电量的构件,作为第七旁路部起作用。此外,第二电流控制部32在施加了第二整流电压的状态下基于流过输出线OL的电流值,即,在此为基于流过第三LED部13的电流值,对第七通电控制部27、第六通电控制部26以及第五通电控制部25进行控制。此外,第二电流控制部32在施加了第二整流电压的状态下基于流过输出线OL的电流值,即,在此为基于流过第三LED部13的电流值、与设定在第二电流控制部32中的基准电流值的比较,由第二电流检测器42检测流过第三LED部13的电流。
由此,对于串联连接的第一LED部11~第三LED部13,关于对它们进行点亮驱动的电路,准备与第一半波整流电路51侧相连的第一电路组1和与第二半波整流电路52侧相连的第二电路组2这两者,通过在第一整流电压和第二整流电压的各半波整流区间使点亮的控制不同,从而能够使第一LED部11~第三LED部13的点亮时间均匀化,能够实现减轻了发光不均匀的高品质的发光。
另外,本实施方式是实施方式1的下位概念,但是为了容易理解发明而作为另外的实施方式进行了说明。
<实施方式3>
进而,在图3作为实施方式3而示出将第一LED部11、第二LED部12、第三LED部13、第四LED部14这四者串联连接为LED集合体而构成的发光二极管驱动装置300。该图所示的发光二极管驱动装置300具备:第一半波整流电路51、第二半波整流电路52、第一LED部11、第二LED部12、第三LED部13、第四LED部14、第一通电控制部21、第二通电控制部22、第三通电控制部23、第四通电控制部24、第五通电控制部25、第六通电控制部26、第七通电控制部27、第八通电控制部28、第一电流检测器41、以及第二电流检测器42。另外,对于与图1、图2相同的构件,赋予相同的名称,并省略详细说明。
第四LED部14与第一LED部11~第三LED部13同样地包含至少一个LED元件。此外,第四LED部14与第一LED部11~第三LED部13串联连接,构成LED集合体10。从第一LED部11连到第四LED部14的线成为输出线OL。
第一电路组1除了第一电流检测器41、第一通电控制部21、第二通电控制部22、第三通电控制部23以外还具备第四通电控制部24。此外,第一电流控制部31对这些第一通电控制部21、第二通电控制部22、第三通电控制部23、第四通电控制部24进行控制。第三通电控制部23形成第三旁路路径BP3,在施加了第一整流电压的状态下控制对第一LED部11、第二LED部12以及第三LED部13的通电量。
从第四LED部14观察,第四通电控制部24与该第四LED部14串联连接。第四通电控制部24是用于在施加了第一整流电压的状态下控制对第一LED部11、第二LED部12、第三LED部13以及第四LED部14的通电量的构件,作为第四旁路部或第一电流限制部起作用。此外,第一电流控制部31在施加了第一整流电压的状态下基于流过输出线OL的电流值,即,在此为基于流过第一LED部11的电流值,对第一通电控制部21、第二通电控制部22、第三通电控制部23以及第四通电控制部24进行控制。流过第一LED部11的电流由第一电流检测器41检测。
第二电路组2具备:第八通电控制部28、第七通电控制部27、第六通电控制部26、第五通电控制部25、和对它们进行控制的第二电流控制部32、以及第二电流检测器42。此外,第二电流控制部32对这些第八通电控制部28、第七通电控制部27、第六通电控制部26、第五通电控制部25进行控制。
从第四LED部14观察,第八通电控制部28与该第四LED部14串联连接。此外,第八通电控制部28与第三LED部13并联连接。该第八通电控制部28是用于在施加了第二整流电压的状态下控制对第四LED部14的通电量的构件,作为第八旁路部起作用。此外,第二电流控制部32在施加了第二整流电压的状态下基于流过输出线OL的电流值,即,在此为基于流过第四LED部14的电流值,对第八通电控制部28、第七通电控制部27、第六通电控制部26以及第五通电控制部25进行控制。此外,第二电流控制部32在施加了第二整流电压的状态下基于流过输出线OL的电流值,即,在此为基于流过第四LED部14的电流值、与设定在第二电流控制部32中的基准电流值的比较,由第二电流检测器42检测流过第四LED部14的电流。
由此,对于串联连接的第一LED部11~第四LED部14,关于对它们进行点亮驱动的电路,准备与第一半波整流电路51侧相连的第一电路组1和与第二半波整流电路52侧相连的第二电路组2这两者,通过在第一整流电压和第二整流电压的各半波整流区间使点亮的控制不同,从而能够使第一LED部11~第四LED部14的点亮时间均匀化,能够实现减轻了发光不均匀的高品质的发光。即,第一半波整流电路51和第二半波整流电路52分别对交流电源AP进行半波整流,以交流电源AP的半周期交替地对LED集合体10供给电力。由此,在一方的第一半波整流电路51处于动作中的半周期中,第二半波整流电路52不进行整流,在下一个半周期中,第一半波整流电路51休止,第二半波整流电路52进行动作。因此,在第一半波整流电路51的动作中,由此供给第一整流电压,设置在LED集合体10的左侧的第一电路组1进行动作,对LED集合体10进行电力供给来进行驱动。然后,在下一个半周期中,第二半波整流电路52对设置在LED集合体10的右侧的第二电路组2供给第二整流电压而使其动作,以与前半周期相反的点亮顺序对LED集合体10进行电力供给。通过这样进行动作,从而对以往总的供电力最小的第四LED部14和最大的第一LED部11的供给电力变得大致相等。同样地,对第二LED部12和第三LED部13的总的供给电力变得相等。由此,可谋求各LED部的亮度的均匀化。
另外,本实施方式是实施方式1、2的下位概念,但是为了容易理解发明而作为另外的实施方式进行了说明。
<实施方式4>
发光二极管驱动装置还能够进一步附加高次谐波抑制信号生成部、电流控制信号赋予部。作为一个例子,在图4作为实施方式4而示出对图3的发光二极管驱动装置附加了高次谐波抑制信号生成部、电流控制信号赋予部的例子。在该发光二极管驱动装置400中,在第一电路组1侧具备第一高次谐波抑制信号生成部61、第一电流控制信号赋予部71,在第二电路组2侧具备第二高次谐波抑制信号生成部62、第二电流控制信号赋予部72。第一高次谐波抑制信号生成部61与第一半波整流电路51的输出侧连接,是用于生成给定的大小的正弦波并供给到第一电流控制部31的构件。此外,第二高次谐波抑制信号生成部62与第二半波整流电路52的输出侧连接,是用于生成给定的大小的正弦波并供给到第二电流控制部32的构件。
(第一高次谐波抑制信号生成部61)
第一高次谐波抑制信号生成部61与第一电流控制部31连接。第一高次谐波抑制信号生成部61基于从第一半波整流电路51输出的第一整流电压生成第一高次谐波抑制信号电压。在此,在施加了第一整流电压的状态下,第一高次谐波抑制信号生成部61将在第一半波整流电路51中进行了整流的第一整流电压压缩为适当的大小,并送出到第一电流控制部31。第一电流控制部31将从第一高次谐波抑制信号生成部61送来的信号作为参照信号,与由第一电流检测器41检测的第一电流检测信号进行比较。第一电流控制部31基于该比较结果经由各个第一通电控制部21~第四通电控制部24以适当的定时和电流对各个LED部进行驱动。
同样地,第二高次谐波抑制信号生成部62与第二电流控制部32连接。第二高次谐波抑制信号生成部62基于从第二半波整流电路52输出的第二整流电压生成第二高次谐波抑制信号电压。在此,在施加了第二整流电压的状态下,第二高次谐波抑制信号生成部62将在第二半波整流电路52中进行了整流的第二整流电压压缩为适当的大小,并送出到第二电流控制部32。第二电流控制部32将从第二高次谐波抑制信号生成部62送来的信号作为参照信号,与由第二电流检测器42检测的第二电流检测信号进行比较。第二电流控制部32基于该比较结果经由各个第五通电控制部25~第八通电控制部28以适当的定时和电流对各个LED部进行驱动。
(第一电流控制信号赋予部71)
进而,第一电流控制信号赋予部71介于第一电流控制部31和第一通电控制部21~第四通电控制部24之间。例如,在对第一通电控制部21赋予的动作控制信号和对第四通电控制部24赋予的动作控制信号间会产生电位差,因此通过设置第一电流控制信号赋予部71,从而能够可靠地进行第一通电控制部21和第四通电控制部24的动作的切换。同样地,第二电流控制信号赋予部72介于第二电流控制部32和第五通电控制部25~第八通电控制部28之间。
<实施方式5>
发光二极管驱动装置还能够进一步附加平滑化电路。作为一个例子,在图5作为实施方式5而示出对图3的发光二极管驱动装置附加了平滑化电路的例子。该图所示的发光二极管驱动装置500具备与LED集合体10并联连接的平滑化电路。平滑化电路是用于减小LED集合体10的熄灭期间的构件。该平滑化电路例如由平滑电容器80构成。
(对平滑电容器80的充电)
在稳定动作状态下,平滑电容器80的端子间电压变得与第一LED部11~第四LED部14的全部LED的正向电压之和Vfall相等。因此,当输入电压达到可驱动第一LED部11~第四LED部14的电压时,开始进行充电,当输入电压下降至不能以由电流控制部30指示的电流值对第一LED部11~第四LED部14进行驱动的电压(转移到对第一LED部11~第三LED部13进行驱动的状态)时,结束充电。当在充电期间中电容器端子电压由于充电而上升时,Vfall也会上升,因此LED驱动电流增加,对平滑电容器80的充电电流逐渐减少。该电容器充电电流与LED驱动电流被合成,由电流控制部30控制为正弦波电流。由此,能够在不影响原来以近似于正弦波的电流波形进行控制的发光二极管驱动装置整体的电流的情况下进行平滑电容器80的充电。
(来自平滑电容器80的放电)
另一方面,平滑电容器80将蓄积在此的电荷放电至被连接的第一LED部11~第四LED部14。另外,平滑电容器80的充电电压成为构成LED集合体10的串联连接的第一LED部11~第四LED部14的正向电压之和Vf1-4,因此不会以在电容器充电时流过LED集合体10的电流以上的电流将平滑电容器80放电。
另外,在上述的各实施方式中附加的要素也能够同样地应用于其它实施方式,例如,实施方式1、实施方式2,这是不言而喻的。
<实施例1>
接着,在图6作为实施例1而示出使用半导体元件实现图4的发光二极管驱动装置400的具体的电路的构成例。在该发光二极管驱动装置600中,作为与交流电源AP连接的第一半波整流电路51、以及第二半波整流电路52而使用了二极管。在第一半波整流电路51和第二半波整流电路52中,将二极管的整流方向设为彼此相反的方向。
对交流电源AP串联连接保护构件81。保护构件能够适于利用过电流阻止用的保险丝。此外,也可以在交流电源AP设置浪涌防护电路。进而,与交流电源AP并联地连接旁路电容器82。
(交流电源AP)
交流电源AP能够适于利用100V、200V的商用电源。该商用电源的100V或200V是实效值,进行了全波整流的整流波形的最大电压为大约141V或282V。
(LED集合体10)
构成LED集合体10的各LED部相互串联连接,并且分为多个模块,从模块彼此的边界引出端子,并与第一通电控制部21、第二通电控制部22、第三通电控制部23、第四通电控制部24连接。在图6的例子中,由第一LED部11、第二LED部12、第三LED部13、第四LED部14这4个群组构成LED集合体10。
在图6所示的各LED部11~14中,一个LED符号表示安装了多个LED芯片的LED封装件。在该例子中,各LED封装件安装有10个LED芯片。各LED部的发光二极管连接数或LED部的连接数由正向电压的相加值,即,串联连接的LED元件的总数和所使用的电源电压决定。例如,在使用商用电源的情况下,设定为作为各LED部的Vf的合计的合计正向电压Vfall成为141V左右或141V以下。
此外,在图6的例子中,将4个LED部的Vf设计为相同。不过,不限于该例子,也可以如上所述地将LED部数目设为3个以下或5个以上。通过增加LED部数目,从而能够增加电流控制的数目而进行更细致的LED部间的点亮切换控制。进而,各LED部的Vf也可以设为相同。
(第一通电控制部21~第四通电控制部24)
第一通电控制部21、第二通电控制部22、第三通电控制部23、第四通电控制部24是用于与各LED部对应地进行电流驱动的构件。作为这样的第一通电控制部21~第四通电控制部24,由晶体管等半导体元件构成。特别是,在FET中,栅极因电压驱动而在效率方面是优选的。不过,第一通电控制部21~第四通电控制部24不限定于FET,也能够由双极晶体管等构成,这是不言而喻的。
在图6的例子中,作为第一通电控制部21~第四通电控制部24而利用了LED电流控制晶体管。具体地,对第一LED部11、第二LED部12、第三LED部13、第四LED部14,分别在下游侧连接作为第一通电控制部21~第四通电控制部24的第一通电控制晶体管21B、第二通电控制晶体管22B、第三通电控制晶体管23B、第四通电控制晶体管24B。各通电控制晶体管根据其前级的LED部的电流量来切换导通状态、电流控制。当通电控制晶体管成为截止时,电流变得不流过旁路路径,从而对LED部通电。即,能够通过各第一通电控制部21~第四通电控制部24对被旁路的电流量进行调整,因此其结果是能够对各LED部的通电量进行控制。在图6的例子中,与第二LED部12并联地连接第一通电控制部21,形成第一旁路路径BP1。此外,与第三LED部13并联地连接第二通电控制部22,形成第二旁路路径BP2。进而,与第四LED部14并联地连接第三通电控制部23,形成第三旁路路径BP3。此外,第四通电控制晶体管24B与第四LED部14串联连接,形成第四旁路路径BP4,控制对第一LED部11、第二LED部12、第三LED部13以及第四LED部14的通电量。
另外,第一LED部11未设置并联连接的旁路路径、通电控制部。这是因为,与第二LED部12并联连接的第一通电控制部21对第一LED部11的电流量进行控制。此外,对于第四LED部14,由第四通电控制晶体管24B进行电流控制。
(第一电流控制部31)
第一电流控制部31是如下的构件,即,进行控制,以使得与各LED部对应的第一通电控制部21~第四通电控制部24以适当的定时进行电流驱动。该第一电流控制部31将在第一半波整流电路51中进行了整流的第一整流电压作为基准电压,输出对通电控制部的动作进行控制的动作控制信号。由此,能够将由第一电流检测器41检测的输出线OL上的电流量控制为与整流电压成比例的值。其结果是,电路整体的输入电流成为与交流输入电压成比例的波形,能够抑制高次谐波。
在图6的第一电流控制部31中也能够利用晶体管等开关元件。特别是,双极晶体管能够适于利用于电流量的检测。不过,在该例子中,由运算放大器31B构成第一电流控制部31。另外,第一电流控制部不限定于运算放大器,还能够由比较器、双极晶体管、MOSFET等构成,这是不言而喻的。
在图6的例子中,第一电流控制部31对各通电控制晶体管21B~24B的动作进行控制。即,通过各电流检测运算放大器进行通电量的控制,从而将通电控制晶体管分别切换为截止/电流控制/导通。
(第一电流检测器41)
第一电流检测器41是用于通过电压下降等来检测对将LED部串联连接而成的LED集合体10通电的电流的构件。通过由第一电流检测器41进行电流检测,从而进行构成LED集合体10的各LED部的电流驱动。此外,该第一电流检测器41还作为LED的保护电阻起作用。进而,因为基于由第一电流检测器41检测的电流检测信号进行电流驱动,所以第一电流检测器41与进行电流电路的控制的作为第一电流控制部31的运算放大器31B连接。在该电路例中,由第一通电控制部21、第二通电控制部22、第三通电控制部23、第四通电控制部24和第一电流控制部31构成一种恒流电路。
(第一电流控制信号赋予部71)
进而,第一电流控制信号赋予部71介于第一电流控制部31和各通电控制部之间。例如,在对第一通电控制部21赋予的动作控制信号和对第四通电控制部24赋予的动作控制信号间会产生电位差,因此通过设置第一电流控制信号赋予部71,从而能够可靠地进行第一通电控制部21和第四通电控制部24的动作的切换。各第一电流控制信号赋予部71规定以哪个电流的定时进行各通电控制晶体管的导通/截止。在此,作为各第一电流控制信号赋予部71而设定、配置有电流控制信号赋予齐纳二极管71a、71b、71c,以使得伴随着输入电压的上升,按照第一通电控制晶体管21B~第四通电控制晶体管24B的顺序截止。另外,虽然在图6的例子中由齐纳二极管构成第一电流控制信号赋予部71,但是也能够设为电阻器、二极管等。
在图6的电路例中,伴随着在第一半波整流电路51中进行了整流的输入电压的上升,能够按照从第一LED部11到第二LED部12、第三LED部13、第四LED部14的顺序进行通电量的控制。此外,在输入电压的下降时,将LED按照相反的顺序熄灭。
(第一高次谐波抑制信号生成电阻61a、61b)
另一方面,在图6的电路例中,由运算放大器31B构成第一电流控制部31,该运算放大器31B由第一高次谐波抑制信号生成部61进行控制。第一高次谐波抑制信号生成部61由第一高次谐波抑制信号生成电阻61a、61b构成。第一高次谐波抑制信号生成电阻61a、61b对在第一半波整流电路51中进行了整流的整流电压进行分压。换言之,将整流电压压缩为适当的大小。对作为第一电流控制部的运算放大器31B的+侧输入端子输入从第一高次谐波抑制信号生成电阻61a、61b输出的、被压缩的作为正弦波的高次谐波抑制信号。
(恒压电源31B0)
运算放大器31B由恒压电源31B0进行驱动。恒压电源31B0由运算放大器电源用晶体管31B1、齐纳二极管31B2、齐纳电压设定电阻31B3构成。该恒压电源31B0仅在由第一半波整流电路51对交流电源AP进行了整流之后的整流电压超过齐纳二极管31B2的齐纳电压的期间对运算放大器31B供给电源。该期间设定为包含LED集合体10的点亮期间。即,在LED集合体10的点亮中使运算放大器31B动作,从而对点亮进行控制。
另一方面,对运算放大器31B的-侧输入端子输入由第一电流检测电阻41检测的作为电流检测信号的电压。第一电流检测电阻41的电压被控制为,按照施加在运算放大器31B的+侧输入端子的正弦波被进行电流控制。这样,因为按照正弦波进行电流控制动作,所以LED驱动电流成为近似于正弦波的波形。
以上,对第一电路组1的动作进行了说明,同样的情况在第二电路组2中也适用。即,在施加了第二整流电压的第二半波整流区间,通过构成第五通电控制部25~第八通电控制部28的第五通电控制晶体管25B~第八通电控制晶体管28B,依次对第四LED部14、第三LED部13、第二LED部12、第一LED部11进行点亮控制。此外,通过构成第二电流控制部的运算放大器32B,基于由构成第二电流检测电阻42B的第二电流检测器42检测的输出线OL的通电量,在此为基于第四LED部14的电流量,经由构成第二电流控制信号赋予部72的电流控制信号赋予齐纳二极管72a、72b、72c,对第五通电控制晶体管25B~第八通电控制晶体管28B进行驱动。此外,对运算放大器32B的-侧输入端子输入由第二电流检测电阻42检测的作为电流检测信号的电压。第二电流检测电阻42的电压被控制为,按照施加在运算放大器32B的-侧输入端子的正弦波被进行电流控制。因此,对运算放大器32B的-侧输入端子连接构成第二高次谐波抑制信号生成部62的第二高次谐波抑制信号生成电阻62a、62b,将进行了半波整流的第二整流电压分压而输入。进而,构成运算放大器32B的电源的恒压电源32B0也由运算放大器电源用晶体管32B1、齐纳二极管32B2、齐纳电压设定电阻32B3构成,这一点与第一电路组1相同。
另外,LED部能够分别将多个发光二极管元件相互串联连接而构成。由此,不仅能够用多个发光二极管元件对整流电压有效地进行分压,而且能够在某种程度上吸收每个发光二极管元件的正向电压Vf、温度特性的偏差,从而能够使模块单位的控制均匀化。不过,LED部的数目、构成各LED部的发光二极管元件数等能够根据所要求的亮度、输入电压等而任意地设定,例如,能够由一个发光二极管元件构成LED部,或者增多LED部的数目而进行更细致的控制,或者相反将LED部仅设为两个而使控制变得简单,这是不言而喻的。
此外,虽然在上述结构中将LED部的构成数设为了4个,但是也能够将LED部的数目设为2或3个或者5个以上,这是不言而喻的。特别是,通过增加LED部的数目,能够由更低的电源电压来形成正弦波状的电流波形,能够进一步抑制高次谐波成分。此外,虽然在图6的例子中将使各LED部导通/截止的切换动作相对于输入电流大致均等地进行了分割,但是未必一定要设为均等,也可以用不同的电流对LED部进行切换。
进而,虽然在上述的例子中,将LED分为4个LED部,并构成为各LED部分别成为相同的Vf,但是也可以不是相同的Vf。例如,只要能够尽可能降低LED部1的Vf,即,只要能够设定为LED一个的量的3.0V左右,就能够提早电流的上升定时,并延迟下降定时。该情况对于减少高次谐波更加有利。此外,只要使用该方法,就能够自由地选择LED部的数目和Vf设定,进而能够使电流波形与正弦波近似,因此能够进一步提高灵活性,变得容易实现高次谐波抑制。
(点亮模式)
在此,为了进行比较,将本发明人以前开发的图7所示的发光二极管驱动装置900的LED点亮模式和实施例1涉及的发光二极管驱动装置600的LED点亮模式分别示于图8A和图8B。如这些图所示,在使用图7的整流电路50对交流电压进行全波整流,并基于由电流检测器40检测的输出线OL的通电量,通过电流控制部20对连接为多级的第一LED集合体10(第一LED部11~第四LED部14)进行点亮驱动的情况下,如图8A那样,具有如下倾向,即,在整流电压低的区域中被驱动的LED部的点亮时间变长,在高的区域中被驱动的LED部的点亮时间变短。当各LED部的点亮时间不同时,各自的亮度也不同。这是因为,从交流电源电压低时起,随着逐渐变高,各LED部依次在开始点亮、达到最大电压之后逐渐变低,伴随于此,以与点亮顺序相反的顺序进行熄灭。因此,无法避免在LED部的点亮期间产生偏差。其结果是,会产生闪烁,或者发热量根据LED部的点亮时间而不同,因此存在需要用于均匀地散热的机构的课题。
相对于此,在实施例1涉及的发光二极管驱动装置600中,将电路构成为,进行半波整流,使以各整流电压对LED部进行点亮的顺序成为相反顺序,由此作为整体将LED部的点亮时间均匀化。具体地,在交流电源AP的频率循环中的某个半周期中,按第一LED部11→第二LED部12→第三LED部13→第四LED部14的顺序开始点亮,进而,按第四LED部14→第三LED部13→第二LED部12→第一LED部11的顺序熄灭。在下一个半周期中,按第四LED部14→第三LED部13→第二LED部12→第一LED部11的顺序开始点亮,并按第一LED部11→第二LED部12→第三LED部13→第四LED部14的顺序熄灭。通过这样构成驱动装置,从而能够抑制各LED部的亮度差。其结果是,能够使各LED部的点亮时间一致为大致固定而抑制闪烁,此外发热量也可均匀化,因此散热机构也能够在各LED部中设为同样的机构,可谋求结构的简化。此外,通过独立地准备在第一整流电压和第二整流电压的各期间对LED部进行驱动的电路,从而还能够简化点亮控制。换言之,由于不进行使用共同的驱动电路使电流的通电方向反转那样的复杂的开关操作,所以能够简化电路结构、控制,从而实现廉价且可靠性高的发光二极管驱动装置。
此外,本发明人进行了比较试验,使各LED部的Vf相等,并在图3和图7中分别设为30V左右(×4级),其结果是,在图7的发光二极管驱动装置900中,通过与交流电源AP相似的电流波形驱动,第一LED部11与第四LED部14的电力差为40%以上,而在图3的发光二极管驱动装置300中,能够使第一LED部11与第二LED部12的电力差为15%。由此,在安装LED时,能够不必考虑由安装场所造成的明暗差来考虑各LED部的LED元件的配置。此外,也不会因为每个LED部的电力差而对特定的LED部的LED元件施加过度的电力负荷,从而能够延长灯具寿命。此外,还能够使发光二极管驱动装置侧、LED部侧的元件的发热均匀化,在散热设计方面也变得有利。
<实施例2>
以上的实施例1涉及的发光二极管驱动装置600通过使每个LED部的点亮时间的长短均匀化,从而能够抑制发光的闪烁。进而,为了抑制发光的闪烁,还能够对进行了半波整流的第一整流电压、第二整流电压进行平滑化。将这样的电路例作为实施例2,示于图9。在此,示出图5所示的具备平滑化电路的发光二极管驱动装置的具体的电路结构例。在图9的发光二极管驱动装置700中,对于与实施例1同样的构件,赋予相同的名称、附图标记,并省略详细说明。
发光二极管驱动装置700作为平滑化电路而具备平滑电容器80。通过设置平滑电容器80,进行了半波整流的第一整流电压以及第二整流电压分别被平滑化,其结果是,电压低的区间减少,这样的低电压的区间中的第一LED部11、第四LED部14被点亮的区间变长,能够更进一步抑制发光不均匀,可得到这样的优点。另外,关于平滑电容器80,一般使用大容量的电解电容器。不过,电解电容器虽然大容量,但是会产生因电解液的蒸发等引起的随时间劣化,寿命有限,因此由电解电容器的寿命来决定发光二极管驱动装置的寿命。
如上所述,根据本发明的实施例,可得到如下优点,即,不使用通过开关电源等将交流电源变换为直流的电压变换电路,就能够与交流电源连接而以高效率进行驱动,同时能够以比较简单的结构来抑制作为以往的课题的每个LED的点亮期间的偏差。即,因为发光二极管是恒压元件,所以当想要以仅对交流电源进行了整流的整流电压对发光二极管进行点亮驱动时,每个LED部的点亮时间、电力不同,会在LED部间产生照度差。假设如果全部的LED部例如形成在同一封装件上、同一芯片上,或者单个LED配置在比较小的面积,则在相对于该面积比较远处的照明,例如,顶棚照明、LED灯泡中,这样的照度差不会显眼,不会特别成为问题。然而,在LED配置在比较大的面积并要求均匀的照射照度的用途中,例如,在背光灯照明、招牌照明等中,存在照度差显眼的倾向。进而,另一方面,当一部分的LED的点亮期间长时,发热量也增多相应量,但是在点亮时间短的LED中,发热量也变少。当一部分的LED劣化而变得不能点亮时,会达到发光装置整体的寿命,因此需要抑制特定的LED的劣化的进展。为了防止该情况,需要使散热性能均匀化的特别的散热机构。与此相对地,在本发明的实施例中,将点亮电路构成为,不使LED部的点亮顺序固定,而是在进行了半波整流的第一整流电压和第二整流电压下使其成为相互相反的顺序,由此使LED部彼此的点亮时间均匀化。其结果是,能够消除LED间的照度差,发热量也被均匀化,能够提高装置的寿命、可靠性,能够适于利用为更高品质的照明、渔灯。
本发明涉及的发光二极管驱动装置、使用了该发光二极管驱动装置的照明、渔灯以及发光二极管驱动装置的驱动方法能够适于利用为照明装置、渔灯。特别是,通过抑制LED部的闪烁,从而能够降低在LED渔灯的跟前作业的作业人员感到的由高照度的照明光的闪烁造成的不适感。
Claims (9)
1.一种发光二极管驱动装置,具备:
第一半波整流电路,与交流电源连接,用于对该交流电源的交流电压进行半波整流而得到第一整流电压;
第一LED部,与所述第一半波整流电路的输出侧串联连接,包含至少一个LED元件;
第二LED部,与所述第一LED部串联连接,包含至少一个LED元件;
第一通电控制部,与所述第二LED部并联连接,且与所述第一LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部的通电量;
第二通电控制部,与所述第一LED部以及所述第二LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部以及所述第二LED部的通电量;
第一电流控制部,用于在施加了第一整流电压的状态下基于流过所述第一LED部的电流值对所述第一通电控制部以及所述第二通电控制部进行控制;
第二半波整流电路,与共同的交流电源连接,用于以与所述第一半波整流电路不同的定时对该交流电源的交流电压进行半波整流而得到第二整流电压;
第六通电控制部,与所述第一LED部并联连接,且与所述第二LED部串联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第二LED部的通电量;
第五通电控制部,在所述第二半波整流电路的输出侧和所述第一LED部之间与所述第一LED部串联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第一LED部以及所述第二LED部的通电量;以及
第二电流控制部,用于在施加了第二整流电压的状态下基于流过所述第二LED部的电流值对所述第五通电控制部以及所述第六通电控制部进行控制。
2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置,其中,
对所述第一电流控制部进行点亮驱动,以使得在从所述第一半波整流电路的输出侧施加了第一整流电压的状态下使所述第一LED部点亮,接下来,在保持使该第一LED部点亮的状态下使所述第二LED部点亮,进而,在保持使该第一LED部点亮的状态下使所述第二LED部熄灭,
对所述第二电流控制部进行点亮驱动,以使得在从所述第二半波整流电路的输出侧施加了第二整流电压的状态下使所述第二LED部点亮,接下来,在保持使该第二LED部点亮的状态下使所述第一LED部点亮,进而,在保持使该第二LED部点亮的状态下使所述第一LED部熄灭。
3.根据权利要求1或2所述的发光二极管驱动装置,其中,
该发光二极管驱动装置还具备:
第一电流检测部,在所述第二LED部的下游侧与所述第二LED部串联连接,用于检测流过所述第一LED部的电流量。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的发光二极管驱动装置,其中,
该发光二极管驱动装置还具备:
第二电流检测部,在所述第一LED部的上游侧与所述第一LED部串联连接,用于检测流过所述第二LED部的电流量。
5.一种发光二极管驱动装置,具备:
第一半波整流电路,与交流电源连接,用于对该交流电源的交流电压进行半波整流而得到第一整流电压;
第一LED部,与所述第一半波整流电路的输出侧串联连接,包含至少一个LED元件;
第二LED部,与所述第一LED部串联连接,包含至少一个LED元件;
第三LED部,与所述第二LED部串联连接,包含至少一个LED元件;
第一通电控制部,与所述第二LED部并联连接,且与所述第一LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部的通电量;
第二通电控制部,与所述第一LED部以及所述第二LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部以及所述第二LED部的通电量;
第三通电控制部,与所述第一LED部、所述第二LED部以及所述第三LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部、所述第二LED部以及所述第三LED部的通电量;
第一电流控制部,用于在施加了第一整流电压的状态下基于流过所述第一LED部的电流值对所述第一通电控制部、所述第二通电控制部以及所述第三通电控制部进行控制;
第二半波整流电路,与共同的交流电源连接,用于以与所述第一半波整流电路不同的定时对该交流电源的交流电压进行半波整流而得到第二整流电压;
第七通电控制部,从所述第三LED部观察,与该第三LED部串联连接,且与所述第二LED部并联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第三LED部的通电量;
第六通电控制部,从所述第二LED部观察,与该第二LED部串联连接,且与所述第一LED部并联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第二LED部以及所述第三LED部的通电量;
第五通电控制部,在所述第二半波整流电路的输出侧和所述第一LED部之间与所述第一LED部串联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第一LED部、所述第二LED部以及所述第三LED部的通电量;以及
第二电流控制部,用于在施加了第二整流电压的状态下基于流过所述第三LED部的电流值对所述第五通电控制部、所述第六通电控制部、所述第七通电控制部以及第八通电控制部进行控制。
6.一种发光二极管驱动装置,具备:
第一半波整流电路,与交流电源连接,用于对该交流电源的交流电压进行半波整流而得到第一整流电压;
第一LED部,与所述第一半波整流电路的输出侧串联连接,包含至少一个LED元件;
第二LED部,与所述第一LED部串联连接,包含至少一个LED元件;
第三LED部,与所述第二LED部串联连接,包含至少一个LED元件;
第四LED部,与所述第三LED部串联连接,包含至少一个LED元件;
第一通电控制部,与所述第二LED部并联连接,且与所述第一LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部的通电量;
第二通电控制部,与所述第一LED部以及所述第二LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部以及所述第二LED部的通电量;
第三通电控制部,与所述第一LED部、所述第二LED部以及所述第三LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部、所述第二LED部以及所述第三LED部的通电量;
第四通电控制部,与所述第一LED部、所述第二LED部、所述第三LED部以及所述第四LED部串联连接,用于在施加了第一整流电压的状态下控制对所述第一LED部、所述第二LED部、所述第三LED部以及所述第四LED部的通电量;
第一电流控制部,用于在施加了第一整流电压的状态下基于流过所述第一LED部的电流值对所述第一通电控制部、所述第二通电控制部、所述第三通电控制部以及所述第四通电控制部进行控制;
第二半波整流电路,与共同的交流电源连接,用于以与所述第一半波整流电路不同的定时对该交流电源的交流电压进行半波整流而得到第二整流电压;
第八通电控制部,与所述第四LED部串联连接,且与所述第三LED部并联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第四LED部的通电量;
第七通电控制部,与所述第三LED部串联连接,且与所述第二LED部并联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第三LED部以及所述第四LED部的通电量;
第六通电控制部,与所述第二LED部串联连接,且与所述第一LED部并联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第二LED部、所述第三LED部以及所述第四LED部的通电量;
第五通电控制部,在所述第二半波整流电路的输出侧和所述第一LED部之间与所述第一LED部串联连接,用于在施加了第二整流电压的状态下控制对所述第一LED部、所述第二LED部、所述第三LED部以及所述第四LED部的通电量;以及
第二电流控制部,用于在施加了第二整流电压的状态下基于流过所述第四LED部的电流值对所述第五通电控制部、所述第六通电控制部、所述第七通电控制部以及所述第八通电控制部进行控制。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的发光二极管驱动装置,其中,
该发光二极管驱动装置还具备:
平滑电容器,与所述第一LED部以及所述第二LED部的串联连接体并联连接。
8.一种渔灯,由权利要求1~7中任一项所述的发光二极管驱动装置进行驱动。
9.一种照明,由权利要求1~7中任一项所述的发光二极管驱动装置进行驱动。
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