JP2019016581A

JP2019016581A - 昇圧回路を有するｌｅｄ灯管

Info

Publication number: JP2019016581A
Application number: JP2017153860A
Authority: JP
Inventors: ▲ル▼福星; Fuxing Lu; 劉栄土; Rongtu Liu; ▲ライ▼瑞茶; Rui Cha Lai
Original assignee: Xiamen PVTech Co Ltd
Current assignee: Xiamen PVTech Co Ltd
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2019-01-31
Also published as: CN107333354A; CN107333354B; EP3426005A1; US20190014639A1

Abstract

【課題】昇圧回路を有するＬＥＤ灯管を提供する。【解決手段】ＬＥＤ灯ベースと、ＬＥＤ灯ベースに設置される回路基板と、ＬＥＤ灯ベースに設置されており、回路基板を覆う笠とを備えるＬＥＤ灯管であり、回路基板に５０個以上のＬＥＤランプが設置されており、ＬＥＤランプは、回路基板に電気的に接続しており、回路基板は、４００Ｖ以上の高電圧入力・低電流出力によりそれぞれのＬＥＤランプを点灯させる駆動モジュールを含んでおり、効率を増進し熱能の生成を減少することができる。高圧低電流を直列接続することにより、電流を均一にさせ、ランプの作動を一致させ且つその効率を向上させ、リプルを減少し且つ有効に除去し、フリッカー問題を解決できる。【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ灯管に関し、特に昇圧回路を有するＬＥＤ灯管に関する。

近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明技術が発展してくるとともに、伝統的な蛍光灯を代わり、省エネルギーや環境にやさしさなどの利点があるＬＥＤ灯管が現れ、ＣＯ２排出削減と省エネルギー効果の要求に応じることができる。

従来のＬＥＤ照明技術を開示する文献として下記の特許文献１がある。特許文献１に開示の照明システムは、各々が１以上の個別のＬＥＤを含む２以上のＬＥＤ群及び電流分配手段を有すると共に、２つの入力端子を有するＬＥＤシステムと、前記ＬＥＤシステムの２つの入力端子に各々結合される２つの出力端子を有し、前記ＬＥＤシステムに動作電力を供給するための単一の制御可能なドライバと、前記ドライバを制御するための制御装置と、を有する。この特許文献１に開示の照明システムにより、ＬＥＤが発する光の光量及び色を調整することができる。

しかしながら、特許文献１に開示の照明システムは、複数のＬＥＤランプのうちのいずれか１つのＬＥＤランプが点灯しなくなると、同時に全てのＬＥＤランプが点灯しなくなる可能性があった。

特表２０１４−５０２４１１号公報

従来のＬＥＤ灯管は、低電圧・高電流をＬＥＤ灯管のＬＥＤランプへ提供するため、ひとつのＬＥＤランプが点灯できないとすべてのＬＥＤランプが点灯できないとなることがある。また、長距離照射に対応しＬＥＤ灯管を設置しようとすると、低電圧・高電流のせいで、ＬＥＤ灯管のＬＥＤランプの数が有限であり、無限に設置されることができなく、その数の平均が１５〜２０しかない。複数のＬＥＤ灯管を互いに組み合わせると、例えば９０Ｖの電圧、１５０ｍＡの電流を五つのＬＥＤ灯管を提供し、一つが２８ｍＡ、もう一つが３２ｍＡ、また一つが２７ｍＡ……など電流の不均一になり、効率が低下になる。従い、従来のＬＥＤ灯管は、電子部材のコストが高い、その出力端に電流が大きくなると、その電流変化が大きくなり、キャパシタのコストが上昇する。

よって、発明者にとって、上記の従来構成の問題点を改善し、さらに産業上実施できることを増進するために、新たなＬＥＤ灯管を開発する必要がある。

本発明は、直接に基板に、電気的直列に接続している１５０個のＬＥＤランプを設置し、高電圧入力・低電流出力によりそれぞれの点灯したＬＥＤランプに対し、色温度を一致させるという目的とする。尚、本発明は電源が４００Ｖ以上の高圧出力であるため、効率を増進し熱能の生成を減少することができる。

上記の目的を達するために、本発明に採用した技術的手段によれば、ＬＥＤ灯ベースと、ＬＥＤ灯ベースに設置される回路基板と、ＬＥＤ灯ベースに設置されており、回路基板を覆う笠とを備えるＬＥＤ灯管であり、回路基板に５０個以上のＬＥＤランプが設置されており、ＬＥＤランプは、回路基板に電気的に接続しており、回路基板は、高電圧入力・低電流出力によりそれぞれのＬＥＤランプを点灯させる駆動モジュールを含み、駆動モジュールは、昇圧回路として機能し、ＬＥＤランプを流す電流を均一にする、ことを特徴とするＬＥＤ灯管である。

好ましくは、ＬＥＤ灯ベースの内側に、回路基板を締め付ける用の締め付け凹槽が設置される。

好ましくは、ＬＥＤ灯ベースの外側に、笠を係合する用の係合槽が設置される。

好ましくは、ＬＥＤ灯ベースはさらに、その内部に前記ＬＥＤ灯ベースを収容する収容スペースが設置される外部放熱ベースを含む。

好ましくは、駆動モジュールは、外部交流電源からの電力を受ける交流フィルタモジュールと、整流フィルタモジュールとを含む。

好ましくは、駆動モジュールは、さらに起動モジュールと、補助駆動モジュールと、制御モジュールと、エネルギー蓄積モジュールと、出力電圧モジュールと、出力電流モジュールとを含み、
整流フィルタモジュールは、外部交流電源からの電力を受け整流しフィルタリングし、パルス直流電圧を生成し、
パルス直流電圧は、起動モジュールが整流フィルタモジュールの出力端に接続していることにより、作動電圧を生成し、
起動モジュールによる作動電圧が、制御モジュールの閾値より大きい場合に、制御モジュールが作動し、エネルギー蓄積モジュールを駆動しスイッチとして機能させ、デューティ比を変更しエネルギー蓄積モジュールを制御し、エネルギー蓄積モジュールの蓄積時間によりＬＥＤランプの電圧を制御する。

好ましくは、制御モジュールは、起動モジュールへ電圧信号を出力し、補助駆動モジュールを通し電圧を安定し、起動モジュールを充電する。

好ましくは、出力電圧モジュールは、フィルタリングされサンプリング電圧を獲得し、サンプリング電圧を制御モジュールへ伝送し、サンプリング電圧が制御モジュールの内部基準電圧より大きい場合に、制御モジュールの導通時間が減少し、出力電流モジュールからの電圧降下が、フィルタリングされ制御モジュールへ伝送され、電圧降下が制御モジュールの内部基準電圧より大きい場合に、制御モジュールの導通時間が減少し、低電流を回路基板へ出力しそれぞれのＬＥＤランプを点灯させる。

本発明は、駆動モジュールが４００Ｖ以上の高電圧入力・低電流出力によりそれぞれのＬＥＤランプを点灯させ、駆動モジュールを用い昇圧回路としてＬＥＤランプを流す電流を均一させ、直接に回路基板に、電気的直列に接続している少なくとも５０個のＬＥＤランプを設置し、定電流駆動モジュールで高電圧入力・低電流出力によりそれぞれの点灯したＬＥＤランプに対し、色温度と寿命を一致させ、最高レベルの発光効率をし、電流の変化を減少し、出力モジュールのコストを低減する。尚、本発明は電源が４００Ｖ以上の高圧出力であるため、効率を増進し熱能の生成を減少することができる。高圧低電流を直列接続することにより、電流を均一にさせ、ランプの作動を一致させ且つその効率を向上させ、リプルを減少し且つ有効に除去し、フリッカー問題を解決できる。

上記の目的、技術的特徴、及び実施した後の利点をより明らかにするために、以下、本発明に係る好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細的に説明する。なお、本発明に開示した内容、登録請求の範囲及び図式により、当業者は本発明の係る目的及び利点を容易に理解することができる。

本発明の駆動モジュールを示すブロック図である。本発明の、昇圧回路を有するＬＥＤ灯管の立体構成を示す斜視図。本発明の、昇圧回路を有するＬＥＤ灯管を示す断面図である。本発明のもう一つの、昇圧回路を有するＬＥＤ灯管を示す断面図である。

図１ないし図３を参照し、それらがそれぞれに、本発明の駆動モジュールを示すブロック図、本発明の、昇圧回路を有するＬＥＤ灯管の立体構成を示す斜視図、及び本発明の、昇圧回路を有するＬＥＤ灯管を示す断面図である。ＬＥＤ灯ベース２の内側に、回路基板５を締め付ける用の締め付け凹槽３が設置される。ＬＥＤ灯ベース２はさらに、その内部にＬＥＤ灯ベース２を収容する収容スペース１５０が設置される外部放熱ベース１５を含む。回路基板５に設置されているＬＥＤランプ１４が、一例として１５０個である。

図１ないし図３を参照し、本発明による、昇圧回路を有するＬＥＤ灯管１は、ＬＥＤ灯ベース２と、回路基板５と、駆動モジュール６と、笠１３とを備える。

図１ないし図３を参照し、駆動モジュール６は定電流駆動モジュール６であり。回路基板５はＬＥＤ灯ベース２に設置された。回路基板５には、互いに電気的直列に接続している少なくとも５０個のＬＥＤランプ１４が設置された。駆動モジュール６は、回路基板５に電気的に接続しており、高電圧入力・低電流出力によりそれぞれのＬＥＤランプ１４を点灯させることができる。ＬＥＤ灯ベース２には、回路基板５を覆う笠１３が設置された。

図１ないし図３を参照し、定電流駆動モジュール６は、ＬＥＤ灯ベース２のいずれの一側、または両側にも設置されてもよい。定電流駆動モジュール６は、交流フィルタモジュール７と、整流フィルタモジュール８と、起動モジュール９と、補助駆動モジュール１０と、制御モジュール１１と、エネルギー蓄積モジュール１２と、出力電圧モジュール１３と、出力電流モジュール１４とを含む。

図１ないし図３を参照し、整流フィルタモジュール８は、複数のダイオードと、複数のキャパシタとインダクタを含む。起動モジュール９は、複数の抵抗器と、複数のMOSFETと、ダイオードと、複数のキャパシタとを含む。補助駆動モジュール１０は、ダイオードと、低電圧放電管と、キャパシタと、変圧器とを含む。制御モジュール１１は、複数の抵抗器と、複数のキャパシタと、ダイオードとを含む。エネルギー蓄積モジュール１２は、変圧器と、MOSFETと、複数の抵抗器とを含む。出力電圧モジュール１３は、複数の抵抗器を含む。出力電流モジュール１４は、複数の抵抗器と、ダイオードと、キャパシタとを含む。

図１と図２に示すＬＥＤ灯管１を参照し、主にＬＥＤ灯ベース２の内側に、回路基板５を締め付ける用の締付け槽３が設置され、且つＬＥＤ灯ベース２の外側に、笠１３を係合する用の係合槽４が設置されるものである。

図１ないし図３を参照し、回路基板５に設置されたＬＥＤランプ１４を例に１５０個のＬＥＤランプとすれば、定電流駆動モジュール６は、交流フィルタモジュール７と、整流フィルタモジュール８と、起動モジュール９と、給電モジュール１０と、制御モジュール１１と、エネルギー蓄積モジュール１２と、出力電圧モジュール１３と、出力電流モジュール１４とを含む。

図１ないし図３を参照し、整流フィルタモジュール８は、複数のダイオードと、複数のキャパシタとインダクタを含む。起動モジュール９は、複数の抵抗器と、複数のMOSFETと、ダイオードと、複数のキャパシタとを含む。給電モジュール１０は、ダイオードと、低電圧放電管と、キャパシタと、変圧器とを含む。制御モジュール１１は、複数の抵抗器と、複数のキャパシタと、ダイオードとを含む。エネルギー蓄積モジュール１２は、変圧器と、MOSFETと、複数の抵抗器とを含む。出力電圧モジュール１３は、複数の抵抗器を含む。出力電流モジュール１４は、複数の抵抗器と、ダイオードと、キャパシタとを含む。

図１ないし図３を参照し、起動モジュール９のMOSFETのゲート電圧が最低作動電圧より大きい場合に、MOSFETは、起動モジュール９の一つ抵抗器が限流されることにより、起動モジュール９のキャパシタに充電する。起動モジュール９の一つのキャパシタの両端電圧が制御モジュール１１の閾値電圧より大きい場合に、制御モジュール１１が起動し、その一つの抵抗器によりエネルギー蓄積モジュール１２のMOSFETをスイッチとして駆動し、デューティ比を変更しエネルギー蓄積モジュール１２の変圧器を制御し、インダクタのエネルギー蓄積時間を蓄積し、出力端のＬＥＤランプの電圧を制御する。

図１ないし図３を参照し、電力の安定供給をする際に、制御モジュール１１は、起動し電圧信号を出力し、起動モジュール９の一つ抵抗器を通し、起動モジュール９のMOSFETを限流し駆動し飽和状態にならせる。起動モジュール９の他のMOSFETの電圧レベルが降下しカットオフになり、起動モジュール９のキャパシタへ充電することを中止する。制御モジュール１１は、給電モジュール１０の抵抗器及びキャパシタによる限流することにより、電力を供給され、ダイオードによる整流及び低電圧放電管による安定化を通し、起動モジュール９のキャパシタを充電する。

図１ないし図３を参照し、定電圧状態になる際に、電力が出力電圧モジュール１３の各抵抗器により他の抵抗器に分圧され、フィルタリングされサンプリング電圧を生成し、そのサンプリング電圧を制御モジュール１１内部へ伝送する。サンプリング電圧が制御モジュール１１の内部基準電圧より大きい場合に、制御モジュール１１のMOSFETの導通時間を制御し減少させる。なお、サンプリング電圧が制御モジュール１１の内部基準電圧より小さい場合に、制御モジュール１１のMOSFETの導通時間を制御し増加させる。

図１ないし図３を参照し、定電流状態になる際に、出力電流モジュール１４の抵抗器を流す電流による電圧降下を感知することにより、その電圧降下を抵抗器とキャパシタによるフィルタリングを通し制御モジュール１１へ伝送する。電圧が制御モジュール１１の内部基準電圧より大きい場合に、制御モジュール１１はそのMOSFETの導通時間を制御し減少させる。なお、電圧が制御モジュール１１の内部基準電圧より小さい場合に、制御モジュール１１はそのMOSFETの導通時間を制御し増加させる。

本発明は、電源が４００Ｖ以上の高圧出力であるため、効率を増進し熱能の生成を減少することができる。高圧低電流を直列接続することにより、電流を均一にさせ、ランプの作動を一致させ且つその効率を向上させ、リプルを減少し且つ有効に除去し、フリッカー問題を解決できる。なお、直接に基板１１に、電気的直列に接続している１５０個のＬＥＤランプを設置し、定電流駆動モジュールで高電圧入力・低電流出力によりそれぞれの点灯したＬＥＤランプに対し、色温度と寿命を一致させ、最高レベルの発光効率をし、電流の変化を減少し、キャパシタのコストを低減する。

その中、好ましい実施例において、駆動モジュール６は高電圧入力・低電流出力により直流電圧を４００Ｖ以上にさせ、昇圧回路で電流を均一にさせ出力電圧を向上する。電圧が下がりフィルタリングされ、ついに低電流になり、回路基板５に出力されそれぞれのＬＥＤランプ１４を点灯させる。それぞれの点灯したＬＥＤランプ、色温度と寿命を一致させ、最高レベルの発光効率をし、電流の変化を減少し、出力電圧モジュールのコストを低減する。

図４を参照し、図４は本発明のもう一つの、昇圧回路を有するＬＥＤ灯管を示す断面図である。本発明の、昇圧回路を有するＬＥＤ灯管１は、ＬＥＤ灯ベース２と、ＬＥＤ灯ベース２に設置されており、互いに電気的直列に接続している少なくとも５０個のＬＥＤランプ１４が設置された回路基板５と、回路基板５に電気的に接続しており、高電圧入力・低電流出力によりそれぞれのＬＥＤランプ１４を点灯させる駆動モジュール６と、ＬＥＤ灯ベース２に設置され、回路基板５を覆う笠１３とを備える。

図１ないし図４を参照し、作動状態に入った後、電力が出力電圧モジュール１３の各抵抗器により他の抵抗器に分圧され、フィルタリングされサンプリング電圧を生成し、そのサンプリング電圧を制御モジュール１１内部へ伝送する。サンプリング電圧が制御モジュール１１の内部基準電圧より大きい場合に、制御モジュール１１のMOSFETの導通時間を制御し減少させる。なお、サンプリング電圧が制御モジュール１１の内部基準電圧より小さい場合に、制御モジュール１１のMOSFETの導通時間を制御し増加させる。

図１ないし図４を参照し、作動状態に入った後、出力電流モジュール１４の抵抗器を流す電流による電圧降下を感知することにより、その電圧降下を抵抗器とキャパシタによるフィルタリングを通し制御モジュール１１へ伝送する。電圧が制御モジュール１１の内部基準電圧より大きい場合に、制御モジュール１１はそのMOSFETの導通時間を制御し減少させる。なお、電圧が制御モジュール１１の内部基準電圧より小さい場合に、制御モジュール１１はそのMOSFETの導通時間を制御し増加させる。

図１ないし図４を参照し、ＬＥＤ灯管１は交流電源からの電力を受けて起動する際に、電力が交流フィルタモジュール７及び整流フィルタモジュール８により直流電圧を形成する。直流電圧は、起動モジュール９の、整流フィルタモジュール８の出力端に接続している一つ抵抗器、及び起動モジュール９の他の抵抗器のより、起動モジュール９の他のMOSFETに分圧され、作動電圧を生成する。

図１ないし図４を参照し、起動モジュール９のMOSFETのゲート電圧が最低作動電圧より大きい場合に、MOSFETは、起動モジュール９の一つ抵抗器が限流されることにより、起動モジュール９のキャパシタに充電する。

図１ないし図４を参照し、起動モジュール９の一つのキャパシタの両端電圧が制御モジュール１１の閾値電圧より大きい場合に、制御モジュール１１が起動し、その一つの抵抗器によりエネルギー蓄積モジュール１２のMOSFETをスイッチとして駆動し、デューティ比を変更しエネルギー蓄積モジュール１２の変圧器を制御し、インダクタのエネルギー蓄積時間を蓄積し、出力端のＬＥＤランプの電圧を制御する。

図１ないし図４を参照し、電力の安定供給をする際に、制御モジュール１１は、起動し電圧信号を出力し、起動モジュール９の一つ抵抗器を通し、起動モジュール９のMOSFETを限流し駆動し飽和状態にならせる。起動モジュール９の他のMOSFETの電圧レベルが降下しカットオフになり、起動モジュール９のキャパシタへ充電することを中止する。

図１ないし図４を参照し、制御モジュール１１は、給電モジュール１０の抵抗器及びキャパシタによる限流することにより、電力を供給され、ダイオードによる整流及び低電圧放電管による安定化を通し、起動モジュール９のキャパシタを充電する。図１ないし図４を参照し、本発明は、直接に基板１１に、電気的直列に接続している１５０個のＬＥＤランプを設置し、高電圧入力・低電流出力によりそれぞれの点灯したＬＥＤランプに対し、色温度を一致させることができる。尚、本発明は電源が４００Ｖ以上の高圧出力であるため、効率を増進し熱能の生成を減少することができる。

本発明は、駆動モジュールを用い昇圧回路としてＬＥＤランプを流す電流を均一させ、直接に回路基板５に、電気的直列に接続している１５０個のＬＥＤランプを設置し、駆動モジュール６で高電圧入力・低電流出力によりそれぞれの点灯したＬＥＤランプに対し、色温度と寿命を一致させ、最高レベルの発光効率をし、電流の変化を減少し、出力モジュールのコストを低減する。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは言うまでもない。

１ＬＥＤ灯管
２ＬＥＤ灯ベース
３締め付け凹槽
４係合槽
５回路基板
６駆動モジュール
７交流フィルタモジュール
８整流フィルタモジュール
９起動モジュール
１０給電モジュール
１１制御モジュール
１２エネルギー蓄積モジュール
１３出力電圧モジュール
１４出力電流モジュール
１５笠
１６ＬＥＤランプ
１７外部放熱ベース
１８収容スペース

Claims

ＬＥＤ灯ベースと、前記ＬＥＤ灯ベースに設置される回路基板と、前記ＬＥＤ灯ベースに設置されており、前記回路基板を覆う笠と、を備えるＬＥＤ灯管であり、
前記回路基板に５０個以上のＬＥＤランプが設置されており、
前記ＬＥＤランプは、前記回路基板に電気的に接続しており、
前記回路基板は、高電圧入力・低電流出力によりそれぞれの前記ＬＥＤランプを点灯させる駆動モジュールを含み、
前記駆動モジュールは、昇圧回路として機能し、前記ＬＥＤランプを流す電流を均一にする、ことを特徴とするＬＥＤ灯管。
前記駆動モジュールは、外部交流電源からの電力を受ける交流フィルタモジュールと、整流フィルタモジュールとを含み、
前記整流フィルタモジュールは、前記外部交流電源からの電力を受け整流しフィルタリングし、パルス直流電圧を生成し、
前記パルス直流電圧は、前記起動モジュールが前記整流フィルタモジュールの出力端に接続していることにより、作動電圧を生成し、
前記起動モジュールによる前記作動電圧が、前記制御モジュールの閾値より大きい場合に、前記制御モジュールが作動し、エネルギー蓄積モジュールを駆動しスイッチとして機能させ、デューティ比を変更しエネルギー蓄積モジュールを制御し、前記エネルギー蓄積モジュールの蓄積時間により前記ＬＥＤランプの電圧を制御し、
前記制御モジュールは、前記起動モジュールへ電圧信号を出力し、前記補助駆動モジュールを通し電圧を安定し、前記起動モジュールを充電する、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ灯管。
前記駆動モジュールは、さらに出力電圧モジュールと出力電流モジュールとを含み、
前記出力電圧モジュールは、フィルタリングされサンプリング電圧を獲得し、前記サンプリング電圧を前記制御モジュールへ伝送し、前記サンプリング電圧が前記制御モジュールの内部基準電圧より大きい場合に、前記制御モジュールの導通時間が減少し、
前記出力電流モジュールからの電圧降下が、フィルタリングされ前記制御モジュールへ伝送され、前記電圧降下が前記制御モジュールの内部基準電圧より大きい場合に、前記制御モジュールの導通時間が減少し、低電流を前記回路基板へ出力しそれぞれの前記ＬＥＤランプを点灯させる、ことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ灯管。
前記駆動モジュールは、高電圧入力・低電流出力により４００Ｖ以上の直流電圧を生成する、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ灯管。
前記ＬＥＤ灯ベースの内側に、前記回路基板を締め付ける用の締め付け凹槽が設置される、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ灯管。
前記ＬＥＤ灯ベースの外側に、前記笠を係合する用の係合槽が設置される、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ灯管。
前記ＬＥＤ灯ベースはさらに、その内部に前記ＬＥＤ灯ベースを収容する収容スペースが設置される外部放熱ベースを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ灯管。