JP2020102444A

JP2020102444A - Ｌｅｄ駆動装置及び駆動方法

Info

Publication number: JP2020102444A
Application number: JP2019220808A
Authority: JP
Inventors: 小博王; Xiaobo Wang; 小平傅; xiao-ping Fu; ▲興▼▲華▼ 章; Xinghua Zhang
Original assignee: Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Current assignee: Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2020-07-02
Also published as: CN111343768A; US11147139B2; US20200205265A1

Abstract

【課題】広い入力電圧の範囲でクラスＣの要求を満たすＬＥＤ駆動装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ駆動装置１０において、入力交流電圧Ｖａｃを第１直流電圧に変換し出力端から第１直流電圧を出力するために使用される整流回路１０２と、コンデンサＣ１、Ｃ２と制御可能なスイッチＳＷ１とを備えるキャパシタンス調整回路１０４と、第１直流電圧を第２直流電圧に変換してＬＥＤ負荷を駆動するために使用される直流−直流変換器１０６とを含む。交流電圧の電圧値の範囲は、第１交流電圧範囲及び第２交流電圧範囲を含み、第１交流電圧範囲は第２交流電圧範囲よりも低く、交流電圧の電圧値が第１交流電圧範囲にある場合、キャパシタンス調整回路が第１容量値を持つようにスイッチＳＷ１を制御し、交流電圧の電圧値が第２交流電圧範囲にある場合、キャパシタンス調整回路が第２容量値を持つようにスイッチＳＷ１を制御する。第１容量値は、第２容量値より大きい。【選択図】図６

Description

本発明は、ＬＥＤ駆動技術分野に関し、特に、ＬＥＤ駆動装置及び駆動方法に関する。

ＩＥＣ６１０００−３−２は、電磁両立性（ＥＭＣ）における高調波電流に関する標準仕様である。ＩＥＣ６１０００−３−２の新たな（２０１８）仕様の要求に従って、入力電力が２５Ｗ未満の駆動電源もクラスＣ（レベルＣ）の要求を満足する必要がある。仕様の定義に従って、入力電力が２５Ｗ未満の駆動電源が以下のような２つの条件を同時に満足する場合、クラスＣの要求を満足すると考えられる。
条件ａ：入力電流の各次数の高調波を表１に示す。
条件ｂ：入力電流波形の角度は、図１に示す電流波形の通りである。図１を参照すると、正弦波は、入力電圧波形である。

図２は、一例に係る、入力電力が２５Ｗ未満のＬＥＤ駆動用電源装置に適用される回路構造を示す模式図である。図２に示すＬＥＤ駆動電源１は、ブリッジ整流器１１及び単段直流−直流変換器１２により出力の定電圧又は定電流制御を実現する。

ＬＥＤ駆動電源１について、入力電圧が単一の入力電圧範囲内にある場合、コンデンサＣ１が適切な容量値を採用すると、ＬＥＤ駆動電源１は、上記のａとｂの両方の条件を同時に満足することができ、ＩＥＣ６１０００−３−２における高調波に対する要求を満足するとともに、Ｖｄｃのリップル電圧を小さく抑えることができることにより、ＬＥＤにおいて低周波のストロボフラッシュが発生しないことを実現することができる。

しかしながら、入力電圧が広い入力電圧範囲内にある場合、コンデンサＣ１のために適切な容量値を選択することは困難になる。１０ＷのＬＥＤ駆動電源を例とすると、図３は、１０ＷのＬＥＤ駆動電源の入力電圧と入力キャパシタンスとの間の関係を示す模式図である。ここで、上の斜め線は、高調波に対する要求を満足できる最大キャパシタンスの容量値を示し、下の斜め線は、低リップルを実現できる最小キャパシタンスの容量値を示す。図３に示すように、入力電圧Ｖａｃが１００Ｖ〜１２０Ｖにある場合、コンデンサＣ１の容量値として一般的に１０ｕＦ（マイクロファラッド）より大きく且つ１５ｕＦ未満を選択すると、クラスＣの要求を満足できるとともに、ストロボフラッシュも出力されない。入力電圧Ｖａｃが２２０Ｖ〜２４０Ｖにある場合、コンデンサＣ１の容量値として一般的に４ｕＦより大きく且つ７ｕＦ未満を選択すると、クラスＣの要求を満足できるとともに、ストロボフラッシュも出力されない。

ただし、広い入力電圧範囲を満足するために不適切な容量値を選択する場合、クラスＣの要求を満足できないか、又は、クラスＣの要求を満足しても、大きな出力リップルによりストロボフラッシュが発生して光の品質に影響を与えてしまう。入力電圧が１００Ｖである場合を例とすると、選択されたコンデンサＣ１の容量値が大きい場合、図１及び図４を参照すれば、Ｖｄｃリップルが小さくなるが、ブリッジ整流器１１のオン時間が短くなり、電流Ｉａｃの初期電流の角度が大きいので、６０度より小さいという要求を満足することができない。これに対して、選択されたコンデンサＣ１の容量値が小さい場合、図１及び図５を参照すれば、ブリッジ整流器１１のオン時間が長くなるので、電流Ｉａｃの初期角度が小さく、６０度より小さいという要求を満足し、クラスＣの要求を満足することができるものの、Ｖｄｃリップルが大きくなるので、直流−直流変換器１２がＶｄｃリップルを出力端に伝達することにより、出力されたＬＥＤ電流に低周波数リップルを発生させて光の品質に影響を与える可能性がある。

このため、入力電圧が広い入力電圧範囲を満足する必要があるＬＥＤ駆動電源１の場合、コンデンサＣ１として適切な容量値を選択できないので、入力電圧が異なる入力電圧範囲に収まる場合にクラスＣの要求を満足することはより容易になる。

上記した背景技術に開示された上記の情報は、本発明の背景に対する理解を深めるためのものに過ぎなく、当業者に知られている従来技術を構成しない情報を含むことがある。

本発明は、ＬＥＤ駆動装置及び駆動方法を提供し、入力電圧の大きさに応じて容量値を調整することにより、入力電圧の範囲に関わらず、ＬＥＤ駆動電源がクラスＣの要求を満足することはより容易になる。

本発明の他の特性及びメリットが以下の詳細な記述によって明瞭となり、又は、一部が本発明の実践によって得られる。

本発明の一態様によれば、ＬＥＤ駆動装置を提供し、前記装置は、入力端及び出力端を有し、入力端から入力された交流電圧を第１直流電圧に変換し、且つ、出力端から第１直流電圧を出力するために使用される整流回路と、整流回路の出力端に電気的に接続され、第１コンデンサと第２コンデンサと制御可能なスイッチとを備え、第１コンデンサが第２コンデンサに電気的に接続され、制御可能なスイッチが第２コンデンサに電気的に接続されるキャパシタンス調整回路と、キャパシタンス調整回路に電気的に接続され、第１直流電圧を第２直流電圧に変換してＬＥＤ負荷を駆動するために使用される直流−直流変換器と、を含み、ここで、交流電圧の電圧値の範囲は、第１交流電圧範囲及び第２交流電圧範囲を含み、第１交流電圧範囲は、第２交流電圧範囲よりも低く、交流電圧の電圧値が第１交流電圧範囲にある場合、キャパシタンス調整回路が第１容量値を持つように制御可能なスイッチを制御し、交流電圧の電圧値が第２交流電圧範囲にある場合、キャパシタンス調整回路が第２容量値を持つように制御可能なスイッチを制御し、第１容量値は、第２容量値より大きい。

本発明の一実施形態によれば、第１交流電圧範囲は１１０Ｖを含み、第２交流電圧範囲は２２０Ｖを含む。

本発明の一実施形態によれば、交流電圧の電圧値の範囲は、１００Ｖ〜２４０Ｖを含み、第１交流電圧範囲は、１００Ｖ〜１２０Ｖを含み、第２交流電圧範囲は、２２０Ｖ〜２４０Ｖを含む。

本発明的一実施形態によれば、第２コンデンサは、制御可能なスイッチに直列に接続され、第１コンデンサは、第２コンデンサと制御可能なスイッチとが直列接続された分岐に並列に接続される。

本発明の一実施形態によれば、第１コンデンサは、第２コンデンサに直列に接続され、制御可能なスイッチは、第２コンデンサに並列に接続される。

本発明の一実施形態によれば、ＬＥＤ駆動装置は、制御可能なスイッチの制御端に電気的に接続されるスイッチ制御回路をさらに含む。

本発明の一実施形態によれば、ＬＥＤ駆動装置は、ダイオードをさらに含み、ここで、ダイオードの陽極は、整流回路の入力端の第１端に電気的に接続され、ダイオードの陰極は、スイッチ制御回路に電気的に接続されることにより、スイッチ制御回路のために交流電圧の電圧値を表す値を提供する。

本発明の一実施形態によれば、ＬＥＤ駆動装置は、第１ダイオードと第２ダイオードとをさらに含み、ここで、第１ダイオードの陽極は、整流回路の入力端の第１端に電気的に接続され、第２ダイオードの陽極は、整流回路の入力端の第２端に電気的に接続され、第１ダイオードの陰極は、第２ダイオードの陰極及びスイッチ制御回路に電気的に接続されることにより、スイッチ制御回路のために交流電圧の電圧値を表す量を提供する。

本発明の一実施形態によれば、スイッチ制御回路は、整流回路の出力端に並列に接続される。

本発明の一実施形態によれば、スイッチ制御回路は、第１抵抗と、第２抵抗と、第３抵抗と、ツェナーダイオードと、第１ＭＯＳトランジスタと、を含み、ここで、第１抵抗の第１端は、整流回路の出力端の正極に電気的に接続され、第１抵抗の第２端は、第２抵抗の第１端に電気的に接続され、第２抵抗の第２端は、整流回路の出力端の負極に電気的に接続され、第３抵抗の第１端は、整流回路の出力端の正極に電気的に接続され、第３抵抗の第２端は、第１ＭＯＳトランジスタのドレイン電極に電気的に接続され、第１ＭＯＳトランジスタのソース電極は、整流回路の出力端の負極に電気的に接続され、ツェナーダイオードの陽極は、第１ＭＯＳトランジスタのゲート電極に電気的に接続され、ツェナーダイオードの陰極は、第１抵抗の第２端に電気的に接続され、制御可能なスイッチの制御端は、第１ＭＯＳトランジスタのドレイン電極に電気的に接続される。

本発明の一実施形態によれば、整流回路は、ブリッジ整流器である。

本発明の他の態様によれば、ＬＥＤ駆動装置に応用されるＬＥＤ駆動方法を提供し、ＬＥＤ駆動制御装置は、整流回路と、キャパシタンス調整回路と、スイッチ制御回路と、直流−直流変換器と、を含み、ここで、キャパシタンス調整回路は、第１コンデンサと、第２コンデンサと、制御可能なスイッチとを含み、第１コンデンサは、第２コンデンサに電気的に接続され、制御可能なスイッチは、第２コンデンサに電気的に接続され、スイッチ制御回路は、制御可能なスイッチの制御端に電気的に接続され、ＬＥＤ駆動方法は、整流回路により入力された交流電圧を第１直流電圧に変換するステップと、直流−直流変換器により第１直流電圧を第２直流電圧に変換して出力するステップと、キャパシタンス調整回路の容量値の大きさを調整するように、スイッチ制御回路により制御可能なスイッチを制御するステップと、を含み、ここで、交流電圧の電圧値の範囲は、第１交流電圧範囲及び第２交流電圧範囲を含み、第１交流電圧範囲は、第２交流電圧範囲よりも低く、交流電圧の電圧値が第１交流電圧範囲にある場合、キャパシタンス調整回路が第１容量値を持つように制御可能なスイッチを制御し、交流電圧の電圧値が第２交流電圧範囲にある場合、キャパシタンス調整回路が第２容量値を持つように制御可能なスイッチを制御し、第１容量値は、第２容量値よりも大きい。

本発明の一実施形態によれば、第２コンデンサは、制御可能なスイッチに直列に接続され、第１コンデンサは、第２コンデンサ及び制御可能なスイッチからなる直列分岐に並列に接続され、交流電圧の電圧値が第１交流電圧範囲にある場合、制御可能なスイッチがオンになるように制御することにより、キャパシタンス調整回路は、第１容量値を持ち、交流電圧の電圧値が第２交流電圧範囲にある場合、制御可能なスイッチがオフになるように制御することにより、キャパシタンス調整回路は、第２容量値を持つ。

本発明の一実施形態によれば、第１コンデンサは、第２コンデンサに直列に接続され、制御可能なスイッチは、第２コンデンサに並列に接続され、交流電圧の電圧値が第１交流電圧範囲にある場合、制御可能なスイッチがオンになるように制御することにより、キャパシタンス調整回路は、第１容量値を持ち、交流電圧の電圧値が第２交流電圧範囲にある場合、制御可能なスイッチがオフになるように制御することにより、キャパシタンス調整回路は、第２容量値を持つ。

本発明のＬＥＤ駆動装置によれば、その容量値を調整することにより、入力交流電圧の電圧値が異なる交流電圧範囲にある場合にＬＥＤ駆動装置がクラスＣの要求を満足することはより容易になる。

なお、前記一般的な記載及び後述の詳細な記載は、単なる例示的で解釈的な記載であり、本発明を限定しない。

図面を参照しながら、例示的な実施形態を詳細に説明し、本発明の上記及び他の目的、特徴及びメリットは、より明瞭となる。

クラスＣの要求を満足する入力電流波形の模式図である。一例に係る、入力電力が２５Ｗ未満のＬＥＤ駆動用電源に適用される回路構造を示す模式図である。１０ＷのＬＥＤ駆動電源の入力電圧と入力キャパシタンスとの関係を示す模式図である。コンデンサ容量が大きい場合における入力電流波形の模式図である。コンデンサ容量が小さい場合における入力電流波形の模式図である。１つの例示的な実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の回路構造の模式図である。１つの例示的な実施形態に係る他のＬＥＤ駆動装置の回路構造の模式図である。１つの例示的な実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の回路構造の模式図である。１つの例示的な実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の回路構造の模式図である。１つの例示的な実施形態に係る別のＬＥＤ駆動装置の回路構造の模式図である。１つの例示的な実施形態に係る別のＬＥＤ駆動装置の回路構造の模式図である。１つの例示的な実施形態に係るＬＥＤ駆動方法のフローチャートである。

次に、図面を参照しながら、例示的な実施形態をより全面的に説明する。ただし、例示的な実施形態は複数種類の形態で実施することができ、ここに記述する実施例に限定されない。逆に、これら実施形態の提供によれば、本発明を全面で完全に、且つ、例示的な実施形態の思想を全面で当業者に伝達する。なお、図面は本発明の模式的な図示に過ぎず、必ずしも縮尺通りに描かれてはいない。図面における同じ図面符号は、同じ又は類似する要素を示すため、それらの重複する記述が省略される。

なお、説明される特徴、構成又は特性は、任意の適切な方式で一つ又は複数の実施形態に組み合わせることができる。以下の記述では、本発明の実施形態を充分に理解するために、多くの詳細を提供する。ただし、当業者であれば、特定の詳細の１つ又は複数を省略してもよく、又は他の方法、部材、装置、ステップなどを本発明の技術案を実施する際に使用してもよいことは理解されるべきである。他の場合には、本発明の各態様をあいまいすることを避けるように、周知の構成、方法、装置、実現又は操作を詳しく表示や説明しない。

なお、用語「第１」、「第２」は、説明するためのものに過ぎなく、相対的な重要性を指示又は示唆したり、示された技術的特徴の数を暗黙的に示したりするものではない。このため、「第１」、「第２」で限定される特徴には、１つ又は複数の当該特徴が明示的又は暗黙的に含まれてもよい。本発明の説明において、特に明記しない限り、「複数」は、少なくとも２つ、例えば２つや３つなどを意味する。

図６は、１つの例示的な実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の回路構造の模式図である。

図６を参照すると、ＬＥＤ駆動装置１０は、整流回路１０２と、キャパシタンス調整回路１０４と、直流−直流変換器１０６と、を含む。

ここで、整流回路１０２は、入力端及び出力端を有する。整流回路１０２は、入力端から入力された交流電圧Ｖａｃを第１直流電圧Ｖｄｃに変換し、且つ出力端から当該第１直流電圧Ｖｄｃを出力するために使用される。整流回路１０２の入力端は、入力電流Ｉａｃを受信する。

いくつかの実施例において、整流回路１０２は、例えばブリッジ整流器であってもよい。

入力された交流電圧Ｖａｃの電圧値範囲は、第１交流電圧範囲及び第２交流電圧範囲を含む。一般に、第１の交流電圧範囲を第２の交流電圧範囲よりも低くすることができる。

いくつかの実施例において、第１交流電圧範囲は、例えば１１０Ｖを含むことができ、第２交流電圧範囲は、例えば２２０Ｖを含むことができる。

他の一実施例において、交流電圧Ｖａｃの電圧値範囲が１００Ｖ〜２４０Ｖを含むことにより、ＬＥＤ駆動装置１０の入力交流電圧Ｖａｃが広い入力電圧範囲を満足することができる。また、第１交流電圧範囲は、例えば１００Ｖ〜１２０Ｖを含むことができ、例えば１００Ｖ交流電圧、１１０Ｖ交流電圧及び１２０Ｖ交流電圧を入力することは許可されている。第２交流電圧範囲は、例えば２２０Ｖ〜２４０Ｖを含むことができ、例えば２２０Ｖ交流電圧、２３０Ｖ交流電圧及び２４０Ｖ交流電圧を入力することは許可されている。第１交流電圧範囲における電圧値は、いずれも第２交流電圧範囲における電圧値よりも低い。一実施例において、第１交流電圧範囲は、例えば１１０Ｖを含むことができ、第２交流電圧範囲は、例えば２２０Ｖを含むことができる。

キャパシタンス調整回路１０４は、整流回路１０２の出力端に電気的に接続され、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２と制御可能なスイッチＳＷ１とを含む。ここで、コンデンサＣ１は、コンデンサＣ２に電気的に接続され、制御可能なスイッチＳＷ１は、コンデンサＣ２に電気的に接続される。

制御可能なスイッチＳＷ１がオン又はオフになるように制御することにより、キャパシタンス調整回路１０４の容量値を調整することができる。例えば、入力された交流電圧Ｖａｃの電圧値が上記の第１交流電圧範囲にある場合、キャパシタンス調整回路１０４は、第１容量値を持つことができる。入力された交流電圧Ｖａｃの電圧値が上記の第２交流電圧範囲にある場合、キャパシタンス調整回路１０４は、第２容量値を持つことができる。図３を参照すると、低い電圧に応用される第１交流電圧範囲の第１容量値が高い電圧に応用される第２交流電圧範囲の第２容量値よりも大きいことが明らかになっている。

具体的には、例えば図６に示すように、コンデンサＣ２は、制御可能なスイッチＳＷ１に直列に接続されてもよく、コンデンサＣ２と制御可能スイッチＳＷ１との接続により形成された直列分岐は、コンデンサＣ１に並列に接続されてもよい。入力された交流電圧Ｖａｃの電圧値が上記の第１交流電圧範囲にある場合、制御可能なスイッチＳＷ１がオンになるように制御することにより、コンデンサＣ１は、コンデンサＣ２に並列に接続され、第１容量値は、コンデンサＣ１がコンデンサＣ２に並列に接続される場合の容量値である。入力された交流電圧Ｖａｃの電圧値が上記の第２交流電圧範囲にある場合、制御可能なスイッチＳＷ１がオフになるように制御することにより、コンデンサＣ２がオフされ、コンデンサＣ１のみが使用されるので、第２容量値は、コンデンサＣ１の容量値に等しい。このため、第１容量値は、第２容量値よりも大きい。

以上のように、制御可能なスイッチＳＷ１を制御することにより、キャパシタンス調整回路１０４の容量値を調整でき、これにより、入力された交流電圧Ｖａｃの電圧値が異なる交流電圧範囲にある場合、キャパシタンス調整回路１０４は、異なる容量値を持つ。特に、入力電力が２５Ｗ未満の場合にＬＥＤ駆動装置１０を使用すると、クラスＣの要求を満足することはより容易になる。

入力電力を１０Ｗ、第１交流電圧範囲を１００Ｖ〜１２０Ｖ、第２交流電圧範囲を２２０Ｖ〜２４０Ｖとする場合を例として、図３を参照すると、入力交流電圧Ｖａｃが第１交流電圧範囲にある場合、キャパシタンス調整回路１０４の第１容量値を１０ｕＦ〜１５ｕＦに調整でき、入力交流電圧Ｖａｃが第２交流電圧範囲にある場合、キャパシタンス調整回路１０４の第２容量値を４ｕＦ〜７ｕＦに調整できることが明らかになっている。

直流−直流変換器１０６は、キャパシタンス調整回路１０４に電気的に接続され、ＬＥＤ負荷Ｌを駆動するように第１直流電圧Ｖｄｃを第２直流電圧Ｖｏに変換するために使用される。

特に、本発明の一実施形態により提供されるＬＥＤ駆動装置によれば、その容量値を調整することにより、入力交流電圧の電圧値が異なる交流電圧範囲にある場合にＬＥＤ駆動装置がクラスＣの要求を満足することはより容易になる。

図７は、１つの例示的な実施形態に係る他のＬＥＤ駆動装置の回路構造の模式図である。図６に示すＬＥＤ駆動装置１０と相違することは、図７に示すＬＥＤ駆動装置２０のキャパシタンス調整回路２０４におけるコンデンサＣ１がコンデンサＣ２に直列に接続され、制御可能なスイッチＳＷ１がコンデンサＣ２に直列に接続されることである。入力された交流電圧Ｖａｃの電圧値が上記の第１交流電圧範囲にある場合、制御可能なスイッチＳＷ１がオンになるように制御することにより、コンデンサＣ２が短絡され、コンデンサＣ１のみが使用されるので、第１容量値は、コンデンサＣ１の容量値に等しい。入力された交流電圧Ｖａｃの電圧値が上記の第２交流電圧範囲にある場合、制御可能なスイッチＳＷ１がオフになるように制御することにより、コンデンサＣ１がコンデンサＣ２に直列に接続されるので、第２容量値は、コンデンサＣ１がコンデンサＣ２に直列に接続される場合の容量値に等しい。このため、第１容量値は、第２容量値よりも大きい。勿論、制御可能なスイッチＳＷ１がコンデンサＣ１に並列に接続されるように制御してもよく、即ち、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２の位置は、互いに交換されてもよい。

図７に示すＬＥＤ駆動装置２０における図６に示すＬＥＤ駆動装置１０と同一の部分については、ここで詳細な説明を省略する。

図６又は図７を参照すると、ＬＥＤ駆動装置１０又はＬＥＤ駆動装置２０は、スイッチ制御回路１０８をさらに含む。スイッチ制御回路は、制御可能なスイッチＳＷ１の制御端に電気的に接続され、制御可能なスイッチＳＷ１がオン又はオフになるように制御するために使用されることにより、キャパシタンス調整回路１０４又はキャパシタンス調整回路２０４の容量値の大きさを調整する。

図８は、１つの例示的な実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の回路構造の模式図である。一般的に、図８において、コンデンサＣ２が制御可能なスイッチＳＷ１に直列に接続された直列分岐が、コンデンサＣ１に並列に接続される場合を例として、スイッチ制御回路１０８の回路構造及びその制御可能なスイッチＳＷ１に対する制御の原理を説明する。

図８を参照すると、スイッチ制御回路１０８は、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ３と、ツェナーダイオードＺＤ１と、ＭＯＳ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、金属酸化物半導体）トランジスタＱ２と、を含む。ここで、抵抗Ｒ１の第１端は、整流回路１０２の出力端の正極に電気的に接続され、抵抗Ｒ１の第２端は、抵抗Ｒ２の第１端に電気的に接続され、抵抗Ｒ２の第２端は、整流回路１０２の出力端の負極に電気的に接続され、抵抗Ｒ３の第１端は、整流回路の出力端の正極に電気的に接続され、抵抗Ｒ３の第２端は、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン電極に電気的に接続され、ＭＯＳトランジスタＱ２のソース電極は、整流回路１０２の出力端の負極に電気的に接続され、ツェナーダイオードＺＤ１の陽極は、ＭＯＳトランジスタＱ２のゲート電極に電気的に接続され、ツェナーダイオードの陰極は、抵抗Ｒ１の第２端に電気的に接続され、制御可能なスイッチＳＷ１（ＭＯＳトランジスタＱ１を例とする）の制御端（即ち、ＭＯＳトランジスタＱ１のゲート電極）は、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン電極に電気的に接続される。

入力された交流電圧Ｖａｃの電圧値が上記の相対的に低い第１交流電圧範囲にある場合、コンデンサＣ１の入力電圧が抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２により分圧された電圧値がツェナーダイオードＺＤ１の破壊電圧よりも小さいので、ＭＯＳトランジスタＱ２はオフされ、制御可能なスイッチＳＷ１（ＭＯＳトランジスタＱ１）は、抵抗Ｒ３から提供された電圧によりオンになり、コンデンサＣ１は、コンデンサＣ２に並列に接続され、第１容量値は、コンデンサＣ１がコンデンサＣ２に並列に接続された容量値である。入力された交流電圧Ｖａｃの電圧値が上記の相対的に高い第２交流電圧範囲にある場合、コンデンサＣ１の入力電圧がＲ１及びＲ２により分圧された電圧値がツェナーダイオードＺＤ１の破壊電圧よりも大きいので、ＭＯＳトランジスタＱ２はオンされ、制御可能なスイッチＳＷ１（ＭＯＳトランジスタＱ１）はオフされ、コンデンサＣ２はオフされ、コンデンサＣ１のみは使用されており、このため、第２容量値は、コンデンサＣ１の容量値に等しい。従って、第１容量値は、第２容量値よりも大きい。

同様に、図８に示すスイッチ制御回路１０８は、図７に示すＬＥＤ駆動装置２０においても共通に適用可能である。図９は、スイッチ制御回路１０８が図７に示すＬＥＤ駆動装置２０に応用される場合における回路構造の模式図をさらに示す。図９に示すように、入力された交流電圧Ｖａｃの電圧値が上記の第１交流電圧範囲にある場合、整流回路１０２の出力電圧Ｖｄｃが抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２により分圧された電圧値がツェナーダイオードＺＤ１の破壊電圧よりも小さいので、ＭＯＳトランジスタＱ２はオフされ、制御可能なスイッチＳＷ１（ＭＯＳトランジスタＱ１）は、抵抗Ｒ３から提供された電圧によりオンになり、コンデンサＣ２は短絡され、コンデンサＣ１のみは使用されており、このため、第１容量値は、コンデンサＣ１の容量値に等しい。入力された交流電圧Ｖａｃの電圧値が上記の第２交流電圧範囲にある場合、整流回路１０２の出力電圧Ｖｄｃは、Ｒ１及びＲ２により分圧された電圧値がツェナーダイオードＺＤ１の破壊電圧よりも大きいので、ＭＯＳトランジスタＱ２はオンされ、制御可能なスイッチＳＷ１（ＭＯＳトランジスタＱ１）はオフされ、コンデンサＣ１は、コンデンサＣ２に直列に接続され、このため、第２容量値は、コンデンサＣ１がコンデンサＣ２に直列に接続された容量値に等しい。従って、第１容量値は、第２容量値よりも大きい。

なお、当業者であれば、図８及び図９における制御可能なスイッチトランジスタについて、いずれもＮ型ＭＯＳトランジスタを例として説明したが、同じ機能を有する他の制御可能なスイッチトランジスタも本発明的スイッチ制御回路１０８に適用可能であると理解することができる。

図６又は図７を参照すると、スイッチ制御回路１０８は、整流回路１０２の出力端に並列に接続され、整流回路１０２の出力電圧Ｖｄｃの大きさを検出することにより整流回路１０２の入力交流電圧Ｖａｃの電圧値を表すために使用される。整流回路１０２の入力交流電圧Ｖａｃの電圧値を表すための出力電圧Ｖｄｃの大きさに応じて制御可能なスイッチＳＷ１がオン又はオフになるように制御することにより、キャパシタンス調整回路１０４又はキャパシタンス調整回路２０４の容量値を調整する。

また、図１０及び図１１は、他の２つのスイッチ制御回路１０８の接続方式をそれぞれ示したが、依然として図１に示すキャパシタンス調整回路１０４を例として、図１０を参照すると、ＬＥＤ駆動装置３０は、ダイオードＤをさらに含む。ダイオードＤの陽極は、整流回路１０２の入力端の第１端に電気的に接続され、ダイオードＤの陰極は、スイッチ制御回路１０８に電気的に接続されることにより、スイッチ制御回路１０８のために整流回路１０２の入力交流電圧Ｖａｃの電圧値を表す量を提供し、この値により、スイッチ制御回路１０８は、ダイオードＤにより整流された量に応じて整流回路１０２の入力交流電圧Ｖａｃの電圧値を表すことができる。これにより、表された整流回路１０２の入力交流電圧Ｖａｃの電圧値に応じて制御可能なスイッチＳＷ１がオン及びオフになるように制御することにより、キャパシタンス調整回路１０４又はキャパシタンス調整回路２０４の容量値を調整する。この時、スイッチ制御回路１０８は、整流回路１０２の出力端に並列に接続されていない。本実施例におけるキャパシタンス調整回路１０４は、図７におけるキャパシタンス調整回路２０４に置換されてもよいが、詳細な説明を省略する。

図１１を参照すると、ＬＥＤ駆動装置４０は、ダイオードＤ１とダイオードＤ２とをさらに含む。ダイオードＤ１の陽極は、整流回路の入力端の第１端に電気的に接続され、ダイオードＤ２の陽極は、整流回路の入力端の第２端に電気的に接続され、ダイオードＤ１の陰極及びダイオードＤ２の陰極は、スイッチ制御回路１０８に電気的に接続されることにより、スイッチ制御回路１０８のために整流回路１０２の入力交流電圧Ｖａｃの電圧値を表す量を提供し、この値により、スイッチ制御回路１０８は、ダイオードＤ１及びＤ２により整流された量に応じて整流回路１０２の入力交流電圧Ｖａｃの電圧値を表すことができる。これにより、表された整流回路１０２の入力交流電圧Ｖａｃの電圧値に応じて制御可能なスイッチＳＷ１がオン及びオフになるように制御することにより、キャパシタンス調整回路１０４又はキャパシタンス調整回路２０４の容量値を調整する。この時、スイッチ制御回路１０８は、整流回路１０２の出力端に並列に接続されていない。本実施例におけるキャパシタンス調整回路１０４は、図７におけるキャパシタンス調整回路２０４に置換されてもよいが、詳細な説明を省略する。

以下は、本発明の方法の実施例であり、上記の本発明の装置の実施例に応用されてもよい。本発明の方法の実施例において提示されていない詳細は、本発明の装置の実施例を参照することができる。

図１２は、１つの例示的な実施形態に係るＬＥＤ駆動方法のフローチャートである。当該ＬＥＤ駆動方式は、上記のいずれかのＬＥＤ駆動装置に適用可能である。

図１又は図２に示すＬＥＤ駆動装置１０又はＬＥＤ駆動装置２０を例として、図１又は図２及び図１２を参照すると、ＬＥＤ駆動方法５０は、以下のステップを含む。

ステップＳ５０２において、整流回路１０２を利用して、入力された交流電圧を第１直流電圧に変換する。

ステップＳ５０４において、直流−直流変換器１０６により第１直流電圧を第２直流電圧に変換して出力する。

ステップＳ５０６において、スイッチ制御回路１０８により制御可能なスイッチＳＷ１を制御することにより、キャパシタンス調整回路１０４又はキャパシタンス調整回路２０４の容量値の大きさを調整する。

ここで、交流電圧の電圧値の範囲は、第１交流電圧範囲及び第２交流電圧範囲を含み、第１交流電圧範囲は、第２交流電圧範囲よりも低く、交流電圧の電圧値が第１交流電圧範囲にある場合、キャパシタンス調整回路１０４又はキャパシタンス調整回路２０４が第１容量値を持つように制御可能なスイッチＳＷ１を制御し、交流電圧の電圧値が第２交流電圧範囲にある場合、キャパシタンス調整回路１０４又はキャパシタンス調整回路２０４が第２容量値を持つように制御可能なスイッチＳＷ１を制御し、第１容量値は、第２容量値よりも大きい。

いくつかの実施例において、第１交流電圧範囲は１１０Ｖを含み、第２交流電圧範囲は２２０Ｖを含む。

いくつかの実施例において、交流電圧の電圧値の範囲は１００Ｖ〜２４０Ｖを含み、第１交流電圧範囲は１００Ｖ〜１２０Ｖを含み、第２交流電圧範囲は２２０Ｖ〜２４０Ｖを含む。

いくつかの実施例において、図１を参照すると、コンデンサＣ２は、制御可能なスイッチＳＷ１に直列に接続され、コンデンサＣ１は、コンデンサＣ２及び制御可能なスイッチＳＷ１からなる直列分岐に並列に接続され、交流電圧の電圧値が第１交流電圧範囲にある場合、制御可能なスイッチＳＷ１がオンになるように制御することにより、キャパシタンス調整回路１０４は、第１容量値を持つ。交流電圧の電圧値が第２交流電圧範囲にある場合、制御可能なスイッチＳＷ１がオフになるように制御することにより、キャパシタンス調整回路１０４は、第２容量値を持つ。

いくつかの実施例において、図２を参照すると、コンデンサＣ１は、コンデンサＣ２に直列に接続され、制御可能なスイッチＳＷ１は、コンデンサＣ２に並列に接続される。交流電圧の電圧値が第１交流電圧範囲にある場合、制御可能なスイッチＳＷ１がオンになるように制御することにより、キャパシタンス調整回路２０４は、第１容量値を持つ。交流電圧の電圧値が第２交流電圧範囲にある場合、制御可能なスイッチＳＷ１がオフになるように制御することにより、キャパシタンス調整回路２０４は、第２容量値を持つ。

なお、上記の図面は、本発明に係る例示的な実施形態の方法に含まれる処理を模式的に説明するものに過ぎなく、目的を制限するものではない。上記の図面に示される処理がこれらの処理の時間順序を表示又は制限しないことを容易に理解するべきである。なお、これらの処理が例えば、複数のモジュールにおいて同期又は非同期に実行されることも容易に理解するべきである。

以上、本発明の例示的な実施形態を具体的に示し説明した。なお、本発明は、本明細書に記載される詳細な構成、設置方式又は実現方法に限定されるものではなく、逆に、本発明は、添付した特許請求の精神及び範囲内に含まれる様々な修正や等価配置を含む。

Claims

入力端及び出力端を有し、前記入力端から入力された交流電圧を第１直流電圧に変換し、且つ、前記出力端から第１直流電圧を出力する、整流回路と、
前記整流回路の出力端に電気的に接続され、第１コンデンサと第２コンデンサと制御可能なスイッチとを備え、前記第１コンデンサが前記第２コンデンサに電気的に接続され、前記制御可能なスイッチが前記第２コンデンサに電気的に接続される、キャパシタンス調整回路と、
前記キャパシタンス調整回路に電気的に接続され、前記第１直流電圧を第２直流電圧に変換してＬＥＤ負荷を駆動するために使用される、直流−直流変換器と、を含み、
前記交流電圧の電圧値の範囲は、第１交流電圧範囲及び第２交流電圧範囲を含み、前記第１交流電圧範囲は、前記第２交流電圧範囲よりも低く、
前記交流電圧の電圧値が前記第１交流電圧範囲にある場合、前記キャパシタンス調整回路が第１容量値を持つように前記制御可能なスイッチを制御し、前記交流電圧の電圧値が前記第２交流電圧範囲にある場合、前記キャパシタンス調整回路が第２容量値を持つように制御可能なスイッチを制御し、前記第１容量値は、前記第２容量値より大きいことを特徴とする、
ＬＥＤ駆動装置。
前記第１交流電圧範囲は、１１０Ｖを含み、前記第２交流電圧範囲は、２２０Ｖを含むことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記交流電圧の電圧値の範囲は、１００Ｖ〜２４０Ｖを含み、前記第１交流電圧範囲は、１００Ｖ〜１２０Ｖを含み、前記第２交流電圧範囲は、２２０Ｖ〜２４０Ｖを含むことを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記第２コンデンサは、前記制御可能なスイッチに直列に接続され、前記第１コンデンサは、前記第２コンデンサと前記制御可能なスイッチとが直列接続された分岐に並列に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記第１コンデンサは、前記第２コンデンサに直列に接続され、前記制御可能なスイッチは、前記第２コンデンサに並列に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記ＬＥＤ駆動装置は、前記制御可能なスイッチの制御端に電気的に接続されるスイッチ制御回路をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記ＬＥＤ駆動装置は、ダイオードをさらに含み、前記ダイオードの陽極は、前記整流回路の入力端の第１端に電気的に接続され、前記ダイオードの陰極は、前記スイッチ制御回路に電気的に接続されることにより、前記スイッチ制御回路のために前記交流電圧の電圧値を表す量を提供することを特徴とする、請求項６に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記ＬＥＤ駆動装置は、第１ダイオードと、第２ダイオードとをさらに含み、前記第１ダイオードの陽極は、前記整流回路の入力端の第１端に電気的に接続され、前記第２ダイオードの陽極は、前記整流回路の入力端の第２端に電気的に接続され、前記第１ダイオードの陰極と前記第２ダイオードの陰極とは、前記スイッチ制御回路に電気的に接続されることにより、前記スイッチ制御回路のために前記交流電圧の電圧値を表す量を提供することを特徴とする、請求項６に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記スイッチ制御回路は、前記整流回路の出力端に並列に接続されることを特徴とする、請求項６に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記スイッチ制御回路は、第１抵抗と、第２抵抗と、第３抵抗と、ツェナーダイオードと、第１ＭＯＳトランジスタと、を含み、前記第１抵抗の第１端は、前記整流回路の出力端の正極に電気的に接続され、前記第１抵抗の第２端は、前記第２抵抗の第１端に電気的に接続され、前記第２抵抗の第２端は、前記整流回路の出力端の負極に電気的に接続され、前記第３抵抗の第１端は、前記整流回路の出力端の正極に電気的に接続され、前記第３抵抗の第２端は、前記第１ＭＯＳトランジスタのドレイン電極に電気的に接続され、前記第１ＭＯＳトランジスタのソース電極は、前記整流回路の出力端の負極に電気的に接続され、前記ツェナーダイオードの陽極は、前記第１ＭＯＳトランジスタのゲート電極に電気的に接続され、前記ツェナーダイオードの陰極は、前記第１抵抗の第２端に電気的に接続され、前記制御可能なスイッチの制御端は、前記第１ＭＯＳトランジスタのドレイン電極に電気的に接続されることを特徴とする、請求項９に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記整流回路は、ブリッジ整流器であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置。
ＬＥＤ駆動装置に応用されるＬＥＤ駆動方法であって、
前記ＬＥＤ駆動装置は、整流回路と、キャパシタンス調整回路と、スイッチ制御回路と、直流−直流変換器と、を含み、前記キャパシタンス調整回路は、第１コンデンサと、第２コンデンサと、制御可能なスイッチとを含み、前記第１コンデンサは、前記第２コンデンサに電気的に接続され、前記制御可能なスイッチは、前記第２コンデンサに電気的に接続され、前記スイッチ制御回路は、前記制御可能なスイッチの制御端に電気的に接続され、
前記ＬＥＤ駆動方法は、
前記整流回路を利用して、入力された交流電圧を第１直流電圧に変換するステップと、
前記直流−直流変換器により前記第１直流電圧を第２直流電圧に変換して出力するステップと、
前記キャパシタンス調整回路の容量値の大きさを調整するように、前記スイッチ制御回路により前記制御可能なスイッチを制御するステップと、を含み、
前記交流電圧の電圧値の範囲は、第１交流電圧範囲及び第２交流電圧範囲を含み、前記第１交流電圧範囲は、前記第２交流電圧範囲よりも低く、前記交流電圧の電圧値が前記第１交流電圧範囲にある場合、前記キャパシタンス調整回路が第１容量値を持つように前記制御可能なスイッチを制御し、前記交流電圧の電圧値が前記第２交流電圧範囲にある場合、前記キャパシタンス調整回路が第２容量値を持つように前記制御可能なスイッチを制御し、前記第１容量値は、前記第２容量値よりも大きいことを特徴とする、
ＬＥＤ駆動方法。
前記第１交流電圧範囲は、１１０Ｖを含み、前記第２交流電圧範囲は、２２０Ｖを含むことを特徴とする、請求項１２に記載のＬＥＤ駆動方法。
前記交流電圧の電圧値の範囲は、１００Ｖ〜２４０Ｖを含み、前記第１交流電圧範囲は、１００Ｖ〜１２０Ｖを含み、前記第２交流電圧範囲は、２２０Ｖ〜２４０Ｖを含むことを特徴とする、請求項１３に記載のＬＥＤ駆動方法。
前記第２コンデンサは、前記制御可能なスイッチに直列に接続され、前記第１コンデンサは、前記第２コンデンサと前記制御可能なスイッチとが直列に接続された分岐に並列に接続され、前記交流電圧の電圧値が前記第１交流電圧範囲にある場合、前記制御可能なスイッチがオンになるように制御することにより、前記キャパシタンス調整回路は、前記第１容量値を持ち、前記交流電圧の電圧値が前記第２交流電圧範囲にある場合、前記制御可能なスイッチがオフになるように制御することにより、前記キャパシタンス調整回路は、前記第２容量値を持つことを特徴とする、請求項１２に記載のＬＥＤ駆動方法。
前記第１コンデンサは、前記第２コンデンサに直列に接続され、前記制御可能なスイッチは、前記第２コンデンサに並列に接続され、前記交流電圧の電圧値が前記第１交流電圧範囲にある場合、前記制御可能なスイッチがオンになるように制御することにより、前記キャパシタンス調整回路は、前記第１容量値を持ち、前記交流電圧の電圧値が前記第２交流電圧範囲にある場合、前記制御可能なスイッチがオフになるように制御することにより、前記キャパシタンス調整回路は、前記第２容量値を持つことを特徴とする、請求項１２に記載のＬＥＤ駆動方法。