JP2010004734A

JP2010004734A - 複数の直流負荷に電流を均等配分して駆動する電源回路

Info

Publication number: JP2010004734A
Application number: JP2009115335A
Authority: JP
Inventors: Chung-Tsai Huang; ファンチュン−サイ; Shang-Jin Yan; ヤンサン−ジン; Ching-Chi Cheng; チェンチン−チ; Po-Yi Lee; リーポ−イ
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2008-06-23
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2010-01-07
Also published as: KR101032558B1; KR20090133070A; EP2139298A3; TW200935713A; EP2139298A2

Abstract

【課題】複数の直流負荷を駆動するための電源回路を提供する。
【解決手段】本電源回路は電流供給回路と、均等配分回路および電流制御ユニットを含む。電流供給回路は、入力された供給電圧を安定化し、所定の出力電流として複数の直流負荷に供給する。均等配分回路は、電流供給回路の出力端子と複数の直流負荷とに直列に接続される。均等配分回路は、少なくとも一つの結合誘導要素を含み、複数の直流負荷に大きさが等しい電流を均等配分する。電流制御ユニットは、電流供給回路と複数の直流負荷とに接続され、複数の直流負荷に流れる電流の大きさを検出して電流供給回路からの出力電流を制御する。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は電源回路、特に複数の直流負荷に電流を均等配分して駆動する電源回路に関する。

近年、高輝度、高発光効率で発光できる発光ダイオード(LED)が開発されてきた。通常の白熱電灯に比べてLEDは低消費電力、長寿命で応答速度も早い。LEDは、その技術の成熟とともに、従来形のすべての照明器具に取って替わってゆくであろう。今日までLEDは日常生活のいろいろな場面で広く使われている。例えば、自動車の発光機器、携帯形照明器具、LCDパネルのバックライト、交通信号機、表示盤での発光表示、等々である。

一般的に、LEDは直流負荷である。複数のLEDストリングを備えた電子機器(例えばLCDパネル)が動作している時、すべてのLEDストリングに流れる電流は、均一な明るさで発光させるために、同じような大きさでなければならない。しかし、これらLEDストリングはそれぞれ固有の異なった特性をもつため、それぞれを通過する電流は必ずしも同一にならず、発光の明るさも通常は不均一なものになる。このために、個々のLEDストリングの寿命は短縮されるか、あるいは電子機器全体の故障にすら至る。

複数のLEDストリングを均一に発光させるために、幾つかの電流均等配分技術が公表されている。例えば図1に示すように、米国特許No. 6,621,235では複数のLEDストリングへの電流均等配分のための、集積LED駆動回路が開示されている。図1のLED駆動回路は、主としてリニアレギュレータ11、ローパスフィルタ12、そして複数のカレントミラー回路M₁〜M_nを含む。リニアレギュレータ11の先頭の端子には一定の基準電流I_refが入力される。リニアレギュレータ11はこの一定の基準電流I_refにより制御され、そして発生した出力電圧はローパスフィルタ12に伝達される。この出力電圧はローパスフィルタ12で平滑され、そしてカレントミラー回路M₁〜M_nのゲート回路に伝達される。その結果として、これらのカレントミラー回路M₁〜M_nは同じ大きさの電流を出力する。すなわち、カレントミラー回路M₁〜M_nに接続されたLEDストリングスには均等に電流が流れて、均等な明るさで発光する。

この従来のLEDストリングに電流を均等配分する駆動回路には、しかしまだ欠点が存在する。例えば、リニアレギュレータやカレントミラー回路が使われているために、この従来のLEDストリングに電流を均等配分する駆動回路では電力損失が大きく、動作効率が低い。さらに、多くの部品が使われているため、この従来のLEDストリングに電流を均等配分する駆動回路は非常に複雑なものになっている。

従来技術に存在した欠点を取り除くためには、複数の直流負荷に電流を均等配分して駆動する電源回路に改善を加える必要がある。

米国特許No. 6,621,235

本発明は、すべての直流負荷に対して均一な明るさで発光させるために同一の大きさの電流を流すことを可能とするような、複数の直流負荷に電流を均等配分して駆動する電源回路を提供することを目的とする。

本発明の他の目的としては、電源回路の電力損失が最小化され、高い動作効率が得られ、回路構成が簡単になるような、複数の直流負荷に電流を均等配分して駆動する電源回路を提供することである。

請求項1に記載の発明は、複数の直流負荷に電流を均等配分して駆動する電源回路が提供される。電源回路は電流供給回路、均等配分回路、そして電流制御ユニットから構成される。電流供給回路では入力された供給電圧を安定化し、所定の出力電流として複数の直流負荷に供給する。均等配分回路は電流供給回路の出力端子と複数の直流負荷とに直列に接続される。均等配分回路は、複数の直流負荷に電流を均等に配分することを目的として、少なくとも一つの結合誘導要素を含む。電流制御ユニットは電流供給回路と複数の直流負荷に接続され、複数の直流負荷に流れる電流の大きさを検出して電流供給回路からの出力電流を制御する。

請求項11に記載の発明は、複数の直流負荷に電流を均等配分して駆動する電源回路の中で使用される均等配分回路が提供される。電源回路は、入力された供給電圧を安定化し、所定の出力電流として複数の直流負荷に供給する電流供給回路を含む。均等配分回路は電流供給回路の出力端子と複数の直流負荷に直列に接続される。均等配分回路は少なくとも一組の誘導器部位を含む。各組の誘導器部位は少なくとも一つの結合誘導要素を含む。各結合誘導要素は、複数の直流負荷に均等に電流配分するために、複数の誘導素子を含む。

以上述べた本発明の内容は、以下に詳述する説明と添付された図面を見ることにより、通常の当該技術を有する者にとって、より明確になる。図面類は次のとおりである。

従来技術の電流均等配分による、複数LEDストリング駆動回路の概略回路図。電流を均等配分して複数のLEDストリングを駆動する電源回路の、本発明による好ましい実施例の概略回路ブロック図である。電流を均等配分して複数のLEDストリングを駆動する電源回路の、本発明による他の好ましい実施例の概略回路ブロック図である。図2Aで示された電源回路の一部を説明する詳細回路図である。本発明によるさらに他の好ましい実施例における、電流を均等配分して複数のLEDストリングを駆動する電源回路の一部を説明する詳細回路図である。本発明における電源回路で使われる均等配分回路の典型的な例を図式的に説明するものである。本発明における電源回路で使われる均等配分回路の他の典型的な例を図式的に説明するものである。本発明における電源回路で使われる均等配分回路の他の典型的な例を図式的に説明するものである。本発明における電源回路で使われる均等配分回路の他の典型的な例を図式的に説明するものである。本発明における電源回路で使われる均等配分回路の他の典型的な例を図式的に説明するものである。本発明における電源回路で使われる均等配分回路の他の典型的な例を図式的に説明するものである。そして、本発明における電源回路で使われる均等配分回路の他の典型的な例を図式的に説明するものである。

本発明を、以下の実施例によりさらに詳しく説明する。尚、以下の本発明の好ましい実施例の説明は、ここでは図解して説明する目的のためだけであることに留意する必要がある。本発明は、以下の詳細に記述した開示例で全てが示されるものではなく、またそれに限定されるものでもない。

本発明は、例えば複数のLEDストリングのような複数の直流負荷に電流を均等配分して駆動する電源回路に関する。各LEDストリングは、多数のLEDから構成されている。簡単のために、図の中では二つのLEDからなるLEDストリングが示されている。

図2Aは本発明の好ましい実施例で、複数のLEDストリングを駆動するために電流を均等配分する電源回路の概略回路ブロック図である。図2Aで示すように、電源回路2は、主に電流供給回路21、均等配分回路22および電流制御ユニット23を含む。

供給電圧V₁(例えば直流電圧)は、電流供給回路21で調整されて所定の大きさの電流として、LED G_1aからLED G_nb のnセットのLEDストリングに供給される。図では、前部に記された番号1, 2, …, nはLEDストリングの連続番号を示す。末尾部に記された符号aとbは、各LEDストリングの中の第一番目と二番目のLEDをそれぞれ示す。各均等配分回路22では、少なくとも一つの結合誘導要素を含んでいる。均等配分回路22の結合誘導要素は、電流供給回路21の出力端子とLED G_1a〜G_nb に直列に接続され、LED G_1a〜G_nbに電流を均等に配分するように機能する。
電流制御ユニット23は、電流供給回路21とn個のLEDストリングの中の少なくとも一つと電気的に接続されている。電流制御ユニット23は、n個のLEDストリングに流れる電流を検出でき、電流供給回路21から出力される電流を制御する。この実施例では、電流制御ユニット23は最初のLEDストリングのLED G_1a とG_1bに直列に接続されていて、nセットのLEDストリングの中の一つに流れる電流を検出しており、それによりnセットのLEDストリングに流れる電流を制御している。本発明で使われる電流供給回路21は、絶縁形のものでも非絶縁形のものでも構わない。

幾つかの実施例においては、本発明による電源回路2は、さらに複数の整流素子D₁〜D_n、電力順変換回路24、フィルタ回路25、そして複数のキャパシタC₁〜C_nを含む。整流素子D₁〜D_nの例としては、ダイオードがある。これら整流素子D₁〜D_nは電流供給回路21の出力端子と均等配分回路22とLED
G_1a〜G_nb に直列に接続され、電流供給回路21からの出力電流が一方向にのみ流れるようにしている。すなわち、出力電流は、電流供給回路21からLED G_1a〜G_nb に向かって流れる。あるいは、もし一つか複数の整流素子D₁〜D_nの極性と対応するLEDストリングの極性が必要に応じて反転したとき、該当するLEDストリングに流れる電流の方向も同じく反転する。

電力順変換回路24は電流供給回路21の入力端子に接続される。交流電圧V_inは、電力順変換回路24の入力となり、電流供給回路21で必要とされる供給電圧V₁に変換される。幾つかの実施例においては、電力順変換回路24は力率を補正する機能をもつ。フィルタ回路25は電力順変換回路24の出力端子に接続され、不要な高調波ノイズを除去する。キャパシタC₁〜C_nは、それぞれ対応するLEDストリングに接続される。

図2Aの電源回路2では、整流素子D₁〜D_nは電流供給回路21の出力端子と均等配分回路22の間に直列に接続されている。さらに他の実施例では、図2Bに示すように整流素子D₁〜D_nは均等配分回路22と対応するLEDストリングの間に直列接続されている。

図3は、図2Aで示された電源回路の一部を示す詳細回路図である。図3に示されるように、電流供給回路21は絶縁形の電流供給回路である。電流供給回路21は、入力キャパシタC_in、切替え回路211と第一の変圧器T1を含む。入力キャパシタC_inは電流供給回路21の入力端子に接続されている。切替え回路211は、入力キャパシタC_in、電流制御ユニット23、電流供給回路21の入力端子、そして第一の変圧器T₁の一次側巻き線コイルN₁₁に接続されている。切替え回路211は、電流制御ユニット23によって制御される少なくとも一つの切替え要素を含む。この実施例において、切替え回路211は第一の切替え要素Q₁を含む。第一の切替え要素Q₁は電流制御ユニット23の制御のもとに導通または遮断され、供給電圧V₁の電気エネルギーはパルスの形で、第一の変圧器T₁の第一の二次巻き線コイルN₁₂と第二の二次巻き線コイルN₁₃とに伝達される。その結果として、第一の変圧器T₁の第一の二次巻き線コイルN₁₂と第二の二次巻き線コイルN₁₃は応答してパルス電流を出力する。本発明の特質に従って、第一の二次巻き線コイルN₁₂の一次巻き線コイルN₁₁に対する巻き数比は、第二の二次巻き線コイルN₁₃の一次巻き線コイルN₁₁に対する巻き数比と等しい。その結果として、第一の変圧器T₁の第一の二次巻き線コイルN₁₂と第二の二次巻き線コイルN₁₃は、基本的に同じパルス電流を電流供給回路21の第一と第二の出力端子からそれぞれ出力する。

図3を再度参照する。均等配分回路22は第一の結合誘導要素L_c1を少なくとも一つ含む。第一の結合誘導要素L_c1は第一の誘導素子L_c11と第二の誘導素子L_c12を含む。第一の誘導素子L_c11は電流供給回路21の第一の出力端子、第一の整流素子D₁と第一のLEDストリング G_1a〜G_1bとに直列に接続され、それにより第一の電流ループを形成する。同じように、第二の誘導素子L_c12は電流供給回路21の第二の出力端子、第二の整流素子D₂と第二のLEDストリング G_2a〜G_2bとに直列に接続され、それにより第二の電流ループを形成する。均等配分回路22により、第一のLEDストリング G_1a〜G_1bに流れる電流は、基本的に第二のLEDストリング G_2a〜G_2bに流れる電流と同じになり、そのためすべてのLEDを同じレベルの明るさとすることができる。ある実施例においては、電源回路2はさらに第一のキャパシタC₁と第二のキャパシタC₂とを含み、それらは第一のLEDストリング G_1a〜G_1bと第二のLEDストリング G_2a〜G_2bとにそれぞれ接続される。

図4は、本発明の他の好ましい実施例おける電源回路の一部を示す詳細回路図である。本実施例では、均等配分回路22、電流制御ユニット23、整流素子D₁〜D₄およびキャパシタC₁〜C₂の動作原理は図3に示された例と同じであるので、ここでは重複しては記述しない。さらに、電流供給回路21の切替え回路211は第二の切替え要素Q₂、第三の切替え要素Q₃、共振誘導素子L_rおよび共振キャパシタC_rを含む。第二の切替え要素Q₂と第三の切替え要素Q₃とは接続点Kで結合され、さらには電流供給回路21の入力端子と入力キャパシタC_inとに結合される。共振誘導素子L_rと共振キャパシタC_rは、接続点Kと第二の変圧器T₂の一次巻き線コイルN₂₁の間に直列に接続され、第二の切替え要素Q₂と第三の切替え要素Q₃がスイッチオンとスイッチオフされる時に発生するエネルギーの不均衡を吸収する。同様に、電流供給回路21の切替え回路211は電流制御ユニット23によって制御される。本実施例では、第二の切替え要素Q₂と第三の切替え要素Q₃は電流制御ユニット23の制御のもとに互いに交代で導通と遮断を繰り返し、供給電圧V₁の電気エネルギーをパルスの形で、第二の変圧器T₂の第一の二次巻き線コイルN₂₂と第二の二次巻き線コイルN₂₃とに伝達させる。第一の二次巻き線コイルN₂₂の一次巻き線コイルN₂₁に対する巻き数比は、第二の二次巻き線コイルN₂₃の一次巻き線コイルN₂₁に対する巻き数比に等しい。このため、第二の変圧器T₂の第一の二次巻き線コイルN₂₂と第二の二次巻き線コイルN₂₃は、基本的に同じパルス電流を出力する。特に、第一の二次巻き線コイルN₂₂と第二の二次巻き線コイルN₂₃はそれぞれ中央タップが共通の端子で結合されているため、第一の二次巻き線コイルN₂₂と第二の二次巻き線コイルN₂₃から出力される電流は異なった二つの極性を持つ。本実施例では、第一の二次巻き線コイルN₂₂の両端子はそれぞれ第一の整流素子D₁と第二の整流素子D₂とに接続され、また第二の二次巻き線コイルN₂₃の両端子はそれぞれ第三の整流素子D₃と第四の整流素子D₄とに接続される。そのため、電流供給回路21の出力電流は第一のLEDストリング
G_1a〜G_1bと第二のLEDストリング G_2a〜G_2bとに同じ方向で伝達される。一方、第二の変圧器T₂の第一の二次巻き線コイルN₂₂と第二の二次巻き線コイルN₂₃の出力電流は整流素子D₁〜D₄により整流される。同様に、均等配分回路22の第一の誘導素子L_c11と第一のLEDストリング G_1a〜G_1bは共に第一の電流ループを形成し、第二の誘導素子L_c12と第二のLEDストリング G_2a〜G_2bは共に第二の電流ループを形成する。同じように、第一のキャパシタC₁と第二のキャパシタC₂は、第一のLEDストリング G_1a〜G_1bと第二のLEDストリング G_2a〜G_2bとにそれぞれ接続される。

図5を参照すると、本発明による電源供給回路で使われる典型的な均等配分回路が図示されている。本実施例では、電源回路は、例として四つのLEDストリング G_1a〜G_4bを駆動するために使われている。図5に示すように、均等配分回路22はこれら四つのLEDストリング G_1a〜G_4bに接続されている。均等配分回路22は少なくとも二組の誘導器部位を含む。この実施例においては、均等配分回路は第一の誘導器部位221と第二の誘導器部位222を含む。第一の誘導器部位221は第一の結合誘導要素L_c1を、第二の誘導器部位222は第二の結合誘導要素L_c2を含む。第一の結合誘導要素L_c1はLEDストリングと同じ数の誘導素子を含む。例えば、第一の結合誘導要素L_c1は四つの誘導素子L_c11, L_c12,
L_c13 とL_c14を含む。第二の結合誘導要素L_c2は、例えば二つの誘導素子L_c21 とL_c22など、より少ない数の誘導素子をもつ。第一の結合誘導要素L_c1の第一の誘導素子L_c11は、第一の整流素子D₁と第一のLEDストリング G_1a〜G_1bとに直列に接続され、第一の電流ループを形成する。第一の結合誘導要素L_c1の第二の誘導素子L_c12は、第二の整流素子D₂と第二のLEDストリング G_2a〜G_2bとに直列に接続され、第二の電流ループを形成する。第一の結合誘導要素L_c1の第三の誘導素子L_c13 は、第三の整流素子D₃と第三のLEDストリング G_3a〜G_3bとに直列に接続され、第三の電流ループを形成する。第一の結合誘導要素L_c1の第四の誘導素子L_c14 は、第四の整流素子D₄ と第四のLEDストリング G_4a〜G_4bとに直列に接続され、第四の電流ループを形成する。さらに、第二の結合誘導要素L_c2の第一の誘導素子L_c21は第二の電流ループに割り込み、第一の結合誘導要素L_c1の第二の誘導素子L_c12に接続される。第二の結合誘導要素L_c2の第二の誘導素子L_c22は第三の電流ループに割り込み、第一の結合誘導要素L_c1の第三の誘導素子L_c13に接続される。同様に、第一のキャパシタC₁、第二のキャパシタC₂、第三のキャパシタC₃、そして第四のキャパシタC₄はそれぞれ第一のLEDストリング G_1a〜G_1b、第二のLEDストリング G_2a〜G_2b、第三のLEDストリング G_3a〜G_3b、そして第四のLEDストリング G_4a〜G_4bに接続される。

図6を参照して、本発明による電源回路で使われる均等配分回路の他の典型的実施例を図で説明する。図6に示されるように、均等配分回路22はn個のLEDストリングG_1a〜G_nbに接続されている。均等配分回路22は、x組の誘導器部位221、222 〜 22xを含む。各誘導器部位221、222 〜 22xは、少なくとも一つの結合誘導要素を含む。本実施例において、第一の誘導器部位221は第一の結合誘導要素L_c1を含む。第二の誘導器部位222は第二の結合誘導要素L_c2を含む。第x番目の誘導器部位22xは、第x番目の結合誘導要素L_cxを含む。第一の結合誘導要素L_c1は、LEDストリングと同じ数の誘導素子を含む。例えば、第一の結合誘導要素L_c1はn個の誘導素子を含む。第二の結合誘導要素L_c2 は、例えば(n-2)のような、第一の結合誘導要素L_c1よりは少ない数の誘導素子をもつ。残りの要素も同じように類推できる。すなわち、x番目の結合誘導要素L_cxは、(x-1) 番目の結合誘導要素L_c(x-1)よりも少ない数の誘導素子をもつ。第一の結合誘導要素L_c1の誘導素子は、対応する整流素子D₁〜D_nおよび対応するLEDストリングとに直列に接続され、総数n個の電流ループを形成する。さらに、後段の結合誘導要素に含まれる誘導素子は、前段の結合誘導要素に含まれるどれかの誘導素子に接続される。さらに他の均等配分回路の実施例が図7に説明される。図6に比べて、一つか二つ以上の組の誘導器部位(例えば第二の誘導器部位)が、一つか二つ以上の結合誘導要素を含んでいる。両実施例において同様に、電源回路2は、さらに複数のキャパシタC₁〜C_nを含む。キャパシタC₁〜C_nは対応するLEDストリングに接続される。

図8を参照して、本発明による電源回路で使われる均等配分回路のさらに他の典型的実施例を図で説明する。図8で示されるように、均等配分回路22はn個のLEDストリング G_1a〜G_nbに接続されている。ここにnは4を含む4以上の整数である。均等配分回路22は、例えば第一の誘導器部位221と第二の誘導器部位222のように、二組の誘導器部位を含む。第一の誘導器部位221は複数の第一の結合誘導要素L_c1を含み、第二の誘導器部位222は複数の第二の結合誘導要素L_c2を含む。第一の誘導器部位221は(n/2)個の第一の結合誘導要素L_c1を含む。これら(n/2)個の第一の結合誘導要素L_c1に含まれる誘導素子の総数はnで、これはLEDストリングの数に等しい。第二の誘導器部位222が持つ誘導素子の数は、第一の誘導器部位221の持つ数よりも少ない。例えば、第二の誘導器部位222は(n-2)個の誘導素子、あるいは[(n-2)/2]個の第二の結合誘導要素L_c2を含む。換言すれば、均等配分回路22は総数で(n-1)個の、結合誘導要素を持つということである。すなわち、(n/2) +
[(n-2)/2] = n-1である。同様に、全ての第一の結合誘導要素L_c1(例えば第一の誘導器部位221)の誘導素子は対応する整流素子D₁〜D_nと対応するLEDストリングとに直列に接続されて、n個の電流ループを形成している。さらには、全ての第二の結合誘導要素L_c2(例えば第二の誘導器部位222)に含まれる誘導素子は第一の結合誘導要素L_c1(例えば第一の誘導器部位221)に含まれる誘導素子のどれかに接続される。

図9を参照して、本発明による電源回路で使われる均等配分回路のさらに他の典型的実施例を図で説明する。図9に示すように、均等配分回路22はn個のLEDストリング G_1a〜G_nbに接続されている。均等配分回路22は、例えば第一の誘導器部位221、第二の誘導器部位222 と第三の誘導器部位223のような、三組の誘導器部位を含む。第一の誘導器部位221は複数の第一の結合誘導要素L_c1を含み、第二の誘導器部位222は複数の第二の結合誘導要素L_c2を含み、そして第三の誘導器部位223は一つの第三の結合誘導要素L_c3を含む。第一の誘導器部位221は(n/2)個の第一の結合誘導要素L_c1を含む。これら(n/2)個の第一の結合誘導要素L_c1に含まれる誘導素子の総数はnで、LEDストリングの数と等しい。第二の誘導器部位222の持つ誘導素子の数は、第一の誘導器部位221の持つ数より少ない。例えば、第二の誘導器部位222は(n-2)個の誘導素子、または[(n-2)/2]個の第二の結合誘導要素L_c2を含む。第三の誘導器部位223の持つ誘導素子の数は、第二の誘導器部位222よりも少ない。例えば、第三の誘導器部位223は二つの誘導素子、または一つの結合誘導要素L_cbを含む。換言すれば、均等配分回路22は、総数としてn個の結合誘導要素を持つ。すなわち、(n/2) + [(n-2)/2] + 1 = nである。同様に、全ての第一の結合誘導要素L_c1(例えば、第一の誘導器部位221)の誘導素子は、対応する整流素子D₁〜D_nと対応するLEDストリングとに直列に接続されて、n個の電流ループを形成している。さらに、全ての第二の結合誘導要素L_c2 (例えば、第二の誘導器部位222) に含まれる誘導素子は、第一の結合誘導要素L_c1(例えば、第一の誘導器部位221)に含まれるどれかの誘導素子に接続される。本実施例においては、第一の結合誘導要素L_c1(例えば、第一の誘導器部位221)に含まれる誘導素子と第二の結合誘導要素L_c2 (例えば、第二の誘導器部位222) に含まれる誘導素子との接続の構成と方法は図8に示されたものと同じであり、冗長ゆえここでは記さない。第三の結合誘導要素L_c3
(例えば、第三の誘導器部位223)は二つの誘導素子を含む。第三の結合誘導要素L_c3 (例えば、第三の誘導器部位223)の二つの誘導素子は、第一の結合誘導要素L_c1(例えば、第一の誘導器部位221)に含まれる第一の誘導素子と最終番目の誘導素子とに、それぞれ接続される。このため、n個のLEDストリングG_1a〜G_nbに流れる電流は、均等配分回路22を設けたことにより、基本的に同じ大きさとなる。さらに加えて、均等配分回路22は、短絡が発生した時に電源回路とLEDストリングの損傷を避けることができ、保護機能を備えることになる。同様に、電源回路2は、さらに複数のキャパシタC₁〜C_nを含む。キャパシタC₁〜C_nは対応するLEDストリングに接続される。

図10を参照して、本発明による電源回路で使われる均等配分回路のさらに他の典型的実施例を図で説明する。本実施例において、電源回路2は例えば四つのLEDストリングG_1a〜G_4bを駆動するために使われている。図10に示すように、均等配分回路22は、これら四つのLEDストリングG_1a〜G_4bに接続されている。均等配分回路22は、例えば第一の誘導器部位221、第二の誘導器部位222 そして第三の誘導器部位223の三組の誘導器部位を含む。第一の誘導器部位221は第一の結合誘導要素L_c1を含み、その第一の結合誘導要素L_c1は二つの誘導素子L_c11 とL_c12を含む。第二の誘導器部位222は第二の結合誘導要素L_c2を含み、その第二の結合誘導要素L_c2は二つの誘導素子L_c21 とL_c22を含む。第二の誘導器部位222は第一の誘導器部位221と同じ数の誘導素子をもつ。第三の誘導器部位223は、第三の結合誘導要素L_c3を含み、その第三の結合誘導要素L_c3は二つの誘導素子L_c31とL_c32とを含む。第三の誘導器部位223は、第一の誘導器部位221および第二の誘導器部位222のそれぞれと同じ数の誘導素子をもつ。

本実施例では、第一の結合誘導要素L_c1(例えば、第一の誘導器部位221)の第一の誘導素子L_c11と第二の誘導素子L_c12は第一のLEDストリング G_1a〜G_1bと第二のLEDストリング G_2a〜G_2bとに、それぞれ直列に接続されていて、第一の電流ループと第二の電流ループとを形成している。さらに、第一の結合誘導要素L_c1の第一の誘導素子L_c11は、第一の整流素子D₁と第一のキャパシタC₁および第一のLEDストリング G_1a〜G_1bと直列に接続され、第一の電流ループを形成する。第一の結合誘導要素L_c1の第二の誘導素子L_c12 は、第二の整流素子D₂と第二のキャパシタC₂ および第二のLEDストリング G_2a〜G_2b とに直列に接続され、第二の電流ループを形成する。第二の結合誘導要素L_c2(例えば、第二の誘導器部位222)に含まれる第一の誘導素子L_c21は、第一の結合誘導要素L_c1 (例えば、第一の誘導器部位221)に含まれる第一の誘導素子L_c11に接続される。第二の結合誘導要素L_c2(例えば、第二の誘導器部位222)に含まれる第二の誘導素子L_c22 は、第三のLEDストリング G_3a〜G_3bと直列に接続されて、第三の電流ループを形成する。さらに、第二の結合誘導要素L_c2の第二の誘導素子L_c22 は、第三の整流素子D₃と第三のキャパシタC₃および第三のLEDストリング G_3a〜G_3b と直列に接続され、第三の電流ループを形成する。さらに加えて、第三の結合誘導要素L_c3(例えば、第三の誘導器部位223)に含まれる第一の誘導素子L_c31 は、第一の結合誘導要素L_c1(例えば、第一の誘導器部位221)に含まれる第一の誘導素子L_c11と、第二の結合誘導要素L_c2(例えば、第二の誘導器部位222)に含まれる第一の誘導素子L_c21 とに接続される。第三の結合誘導要素L_c3(例えば、第三の誘導器部位223)の第二の誘導素子L_c32 は、第四のLEDストリング G_4a〜G_4b と直列に接続されて、第四の電流ループを形成する。さらに、第三の結合誘導要素L_c3の第二の誘導素子L_c32 は、第四の整流素子D₄と第四のキャパシタC₄および第四のLEDストリング G_4a〜G_4b とに直列に接続され、第四の電流ループを形成する。すなわち、第一の結合誘導要素L_c1の第一の誘導素子L_c11 は第一の整流素子D₁、第二の結合誘導要素L_c2の第一の誘導素子L_c21、第三の結合誘導要素L_c3の第一の誘導素子L_c31 、第一のキャパシタC₁および第一のLEDストリング G_1a〜G_1bとに直列に接続され、第一の電流ループを形成する。

図11を参照して、本発明による電源回路で使われる均等配分回路のさらに他の典型的実施例を図で説明する。この実施例では、電源回路2は、例えばn個のLEDストリングG_1a〜G_nbのように複数のLEDストリングを駆動するために使われる。図11に示すように、均等配分回路22は、これらのn個のLEDストリングG_1a〜G_nbに接続される。均等配分回路22は、例えば第一の誘導器部位221、第二の誘導器部位222、第三の誘導器部位223、〜第(n-1)番目の誘導器部位22(n-1)というように、(n-1)組の誘導器部位を含む。第一の誘導器部位221は、第一の結合誘導要素L_c1を含み、その第一の結合誘導要素L_c1は二つの誘導素子L_c11とL_c12を含む。第二の誘導器部位222は、第二の結合誘導要素L_c2を含み、その第二の結合誘導要素L_c2は二つの誘導素子L_c21とL_c22を含む。第二の誘導器部位222は第一の誘導器部位221と同じ数の誘導素子をもつ。第三の誘導器部位223は、第三の結合誘導要素L_c3を含み、その第三の結合誘導要素L_c3は二つの誘導素子L_c31とL_c32を含む。第三の誘導器部位223は第一の誘導器部位221と第二の誘導器部位222のそれぞれと同じ数の誘導素子をもつ。同様に、第(n-1)番目の誘導器部位22(n-1)は、第(n-1)番目の結合誘導要素L_c(n-1)を含み、その第(n-1)番目の結合誘導要素L_c(n-1)は、二つの誘導素子L_c(n-1)1
とL_c(n-1)2を含む。第(n-1)番目の誘導器部位22(n-1)は、他の誘導器部位の各々と同じ数の誘導素子をもつ。均等配分回路22が総数で(n-1)個の結合誘導要素を持つことは、明らかである。

本実施例においては、第一の結合誘導要素L_c1(例えば、第一の誘導器部位221)の第一の誘導素子L_c11と第二の誘導素子L_c12は第一のLEDストリング G1a〜G1bと第二のLEDストリング G_2a〜G_2bとにそれぞれ直列に接続されていて、第一の電流ループと第二の電流ループを形成する。さらに、第一の結合誘導要素L_c1の第一の誘導素子L_c11は、第一の整流素子D₁、第一のキャパシタC₁および第一のLEDストリング G_1a〜G_1bとに直列に接続されていて、第一の電流ループを形成している。第一の結合誘導要素L_c1の第二の誘導素子L_c12は、第二の整流素子D₂、第二のキャパシタC₂および第二のLEDストリング G_2a〜G_2bとに直列に接続されていて、第二の電流ループを形成している。第二の結合誘導要素L_c2 (例えば、第二の誘導器部位222)に含まれる第一の誘導素子L_c21は、第一の結合誘導要素L_c1(例えば、第一の誘導器部位221)に含まれる第一の誘導素子L_c11に接続される。第二の結合誘導要素L_c2 (例えば、第二の誘導器部位222 )の第二の誘導素子L_c22は、第三のLEDストリング G_3a〜G_3b に直列に接続されていて、第三の電流ループを形成している。さらに、第二の結合誘導要素L_c2の第二の誘導素子L_c22は、第三の整流素子D₃、第三のキャパシタC₃および第三のLEDストリング G_3a〜G_3b とに直列に接続されていて、第三の電流ループを形成している。さらに加えて、第三の結合誘導要素L_c3(例えば、第三の誘導器部位223)に含まれる第一の誘導素子L_c31は、第一の結合誘導要素L_c1 (例えば、第一の誘導器部位221)に含まれる第一の誘導素子L_c11と第二の結合誘導要素L_c2 (例えば、第二の誘導器部位222)に含まれる第一の誘導素子L_c21とに接続される。第三の結合誘導要素L_c3
(例えば、第三の誘導器部位223)の第二の誘導素子L_c32は、第四のLEDストリング G_4a〜G_4bに直列に接続されて、第四の電流ループを形成する。さらに、第三の結合誘導要素L_c3の第二の誘導素子L_c32 は、第四の整流素子D₄、第四のキャパシタC₄および第四のLEDストリング G_4a〜G_4b と直列に接続されていて、第四の電流ループを形成している。同様に、第(n-1)番目の結合誘導要素L_c(n-1)(例えば、第(n-1)番目の誘導器部位22(n-1))に含まれる第一の誘導素子L_c(n-1)1は、第一の結合誘導要素L_c1 (例えば、第一の誘導器部位221)に含まれる第一の誘導素子L_c11と、第二の結合誘導要素L_c2(例えば、第二の誘導器部位222)に含まれる第一の誘導素子L_c21と、第三の結合誘導要素L_c3 (例えば、第三の誘導器部位223)に含まれる第一の誘導素子L_c31と、〜第(n-2)番目の結合誘導要素L_c(n-2) (例えば、第(n-2)番目の誘導器部位22(n-2))に含まれる第一の誘導素子L_c(n-2)1とに、直列に接続される。第(n-1)番目の結合誘導要素L_c(n-1)(例えば、第(n-1)番目の誘導器部位22(n-1))に含まれる第二の誘導素子L_c(n-1)2は、第ｎ番目のLEDストリング G_na〜G_nb と直列に接続されていて、第ｎ番目の電流ループを形成している。さらに、第(n-1)番目の結合誘導要素L_c(n-1)に含まれる第二の誘導素子L_c(n-1)2は、第ｎ番目の整流素子Dn、第ｎ番目のキャパシタCnおよび第ｎ番目のLEDストリング G_na〜G_nbと直列に接続されていて、第ｎ番目の電流ループを形成している。すなわち、第一の結合誘導要素L_c1に含まれる第一の誘導素子L_c11は、第一の整流素子D₁と、第二の結合誘導要素L_c2の第一の誘導素子L_c21と、第三の結合誘導要素L_c3の第一の誘導素子L_c31と〜第(n-1)番目の結合誘導要素L_c(n-1)の第一の誘導素子L_c(n-1)1と、第一のキャパシタC₁および第一のLEDストリング G_1a〜G_1b とに直列に接続されていて、第一の電流ループを形成している。このため、ｎ個のLEDストリング G_1a〜G_nb に流れる電流は基本的に同じ大きさになり、全てのLED G_1a〜G_nbは、本均等配分回路22を使うことにより、同じ明るさで発光できるようになる。

以上の実施例により、本発明による電源回路は例えばLEDストリングのような複数組の直流負荷に対して均等に電流を流すことができ、そして全てのLEDを同じ明るさに発光させることができる。さらに、本発明による電源回路は電力損失を最小限とし、高い作動効率が得られる。回路構成が簡単であるため、本電源回路はコスト効果もより高い。

本発明は、現在最も実際的で好ましいと考えられる実施例は何かとの観点から記されたものであり、本発明はここに開示された実施例に限定される必要はないと理解すべきである。反対に、本発明は添付した請求項の精神や範囲の中に含まれる様々な変形や類似の構成にも範囲が及ぶことを意図しており、その請求項はそのような全ての変形や類似構成をも包含するような最も広い解釈が付与されるべきである。

２電源回路
１１リニアレギュレータ
１２ローパスフィルタ
２１電流供給回路
２２均等配分回路
２２ｘ誘導器部位
２３電流制御ユニット
２４電力順変換回路
２５フィルタ回路
２２１第一の誘導器部位
２２２第二の誘導器部位
２２３第三の誘導器部位

Claims

入力された供給電圧を安定化し、所定の出力電流として複数の直流負荷に供給する電流供給回路と、
前記電流供給回路の出力端子と前記複数の直流負荷とに直列に接続された均等配分回路で、前記均等配分回路は少なくとも一つの結合誘導要素を含んで前記複数の各直流負荷に同じ大きさの電流を配分するものと、
そして、前記電流供給回路と前記複数の直流負荷に接続された電流制御ユニットで、前記複数の直流負荷に流れる電流の大きさを検出し、前記電流供給回路からの前記出力電流を制御するもの、
とからなる電流を均等配分して複数の直流負荷を駆動する電源回路。
さらに、前記電流供給回路の前記出力端子と前記均等配分回路と前記複数の直流負荷とに直列に接続された複数の整流素子を含む、前記請求項1に記載の電源回路。
前記複数の整流素子は、前記電流供給回路の前記出力端子と前記均等配分回路の間か、または前記均等配分回路と前記複数の直流負荷との間に直列に接続されている、
前記請求項2に記載の電源回路。
入力交流電圧を受けて、前記供給電圧に変換して前記電流供給回路の入力とすることを目的として、前記電流供給回路の入力端子に接続された電力順変換回路をさらに含む、前記請求項1に記載の電源回路。
不要な高周波ノイズを除去するため前記電流供給回路の入力端子に接続されたフィルタ回路と、対応する複数の直流負荷に接続された複数のキャパシタとをさらに含む、前記請求項1に記載の電源回路。
前記電流供給回路はさらに、
前記電流制御ユニットと前記電流供給回路の一方の入力端子に接続され、少なくとも一つの切替え要素を含んだ切替え回路と、
一次巻き線コイルと複数の二次巻き線コイルを備えた変圧器で、前記一次巻き線コイルは前記切替え回路と前記電流供給回路の他方の入力端子とに接続されたものとを含む、前記請求項1に記載の電源回路。
前記切替え回路は第一の切替え要素を含み、前記第一の切替え要素は前記電流制御ユニットの制御により導通あるいは遮断され、それにより前記供給電圧の電気エネルギーは前記変圧器の前記複数の二次巻き線コイルに伝達され、かつ前記一次巻き線コイルに対するそれぞれの二次巻き線コイルの巻数比が同じである、請求項6による電源回路。
前記切替え回路は第二の切替え要素と、第三の切替え要素と、共振誘導素子とそして共振キャパシタから成り、前記第二の切替え要素と前記第三の切替え要素とは一つの接続点で結合されて前記電流制御ユニットと前記電流供給回路の前記入力端子の双方に接続され、そして前記共振誘導素子と前記共振キャパシタとは前記接続点と前記変圧器の前記一次巻き線コイルとの間に直列に接続された、前記請求項6に記載の電源回路。
前記第二の切替え要素と前記第三の切替え要素は前記電流制御ユニットの制御のもとに互いに交代で導通と遮断を繰り返して、前記供給電圧の電気エネルギーは前記変圧器の前記二次巻き線コイルに伝達され、そして前記変圧器の前記複数の二次巻き線コイルはそれぞれ共通端子に結合された中央タップをもつことを特徴とする、前記請求項8に記載の電源回路。
前記均等配分回路は、対応する直流負荷と直列に接続された複数の誘導素子をもつ結合誘導要素から成る、請求項1による電源回路。
前記均等配分回路は複数の誘導器部位から成り、前記複数の誘導器部位の各部位は少なくとも一つの結合誘導要素を含み、前記結合誘導要素の各々は複数の誘導素子を持つことを特徴とする、前記請求項1に記載の電源回路。
前記均等配分回路は第一の誘導器部位と第二の誘導器部位から成り、前記第一の誘導器部位は前記複数の直流負荷と同じ数の誘導素子を含み、前記第一の誘導器部位の前記誘導素子は、対応する直流負荷と直列に接続される、前記請求項11に記載の電源回路。
前記第一の誘導器部位は一つまたは二つ以上の結合誘導要素を含む、前記請求項12に記載の電源回路。
前記第二の誘導器部位は前記第一の誘導器部位よりも少ない数の誘導素子をもち、前記第二の誘導器部位は一つまたは二つ以上の結合誘導要素を含む、前記請求項13に記載の電源回路。
前記第一の誘導器部位の各々の誘導素子は、対応する直流負荷に接続されて電流ループを構成し、前記第二の誘導器部位の前記誘導素子は、前記第一の誘導器部位の何れかの誘導素子に接続される、前記請求項14に記載の電源回路。
前記均等配分回路はさらに第三の誘導器部位を含み、前記第三の誘導器部位は二つの誘導素子から成る一つの結合誘導要素を含む、請求項15による電源回路。
前記第三の誘導器部位の前記二つの誘導素子は、第一の誘導器部位の第一の誘導素子と最終番目の誘導素子とにそれぞれ接続される、前記請求項16に記載の電源回路。
前記均等配分回路は複数の誘導器部位から成り、前記複数の誘導器部位の各々は結合誘導要素を含み、前記結合誘導要素の各々は第一の誘導素子と第二の誘導素子を含む二つの誘導素子を持つ、前記請求項1に記載の電源回路。
前記複数の誘導器部位の全ての前記第一の誘導素子と、前記複数の直流負荷の少なくとも一つとが、互いに直列に接続された、前記請求項18に記載の電源回路。
各結合誘導要素の前記第二の誘導素子の各々は、残りの直流負荷の中の対応する直流負荷と直列に接続される、前記請求項19に記載の電源回路。
前記複数の直流負荷は複数のLEDストリングで、前記電源回路は電流を均等配分して複数LEDストリングを駆動する電源回路である、前記請求項1に記載の電源回路。
前記複数LEDストリングの各々は複数のLEDを含み、前記電流供給回路から出力される前記出力電流はパルス電流である、前記請求項21に記載の電源回路。
電流を均等配分して複数の直流負荷を駆動する電源回路に使用する均等配分回路において、
前記電源回路は入力された供給電圧を安定化し所定の出力電流として前記複数の直流負荷に供給するようにした電流供給回路と、前記電流供給回路の出力端子と前記複数の直流負荷とに直列に接続された前記均等配分回路とからなり、
前記均等配分回路は、少なくとも一組の誘導器部位からなり、前記少なくとも一組の誘導器部位の各々は少なくとも一つの結合誘導要素からなり、前記結合誘導要素の各々は複数の誘導素子からなり、前記複数の直流負荷に均等に電流を配分するようにした、
均等配分回路。