JP3167927U

JP3167927U - 定電流ｌｅｄランプ

Info

Publication number: JP3167927U
Application number: JP2011001159U
Authority: JP
Inventors: 李玉麟; 廖仕仁
Original assignee: 趨勢照明股▲ふん▼有限公司; 李玉麟
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2011-05-26
Anticipated expiration: 2021-03-04
Also published as: JP2012105529A; US8519631B2; US20120119674A1; TWM406148U

Abstract

【課題】駆動装置の回路アーキテクチャーを大幅に簡素化し、充分に電力を利用し、電力損失を減らし、かつ電磁干渉をなくす定電流ＬＥＤランプを提供する。【解決手段】定電流ＬＥＤランプは、駆動装置２を設置し、少なくとも二直列連接の発光ダイオード３か、もしくはパッケージングした多結晶直列の発光ダイオードを駆動するのに用いる。該駆動装置は、整流回路、フィルター回路、電圧安定回路２１及び定電流回路２２を含む。該整流回路は交流電源を受け、かつ該交流電源を直流電源に転換するのに用い、該フィルター回路は該整流回路と連接する。仮に入力電源が直流電源であれば、整流回路及びフィルター回路の設置は必要ない。【選択図】図２

Description

本考案は、定電流ＬＥＤランプに関するもので、特に駆動装置の回路アーキテクチャーを大幅に簡素化することで、充分に電力を利用し、電力損失を減らし、且つ電磁干渉をなくす定電流ＬＥＤランプに係わる。

天然エネルギーは徐々に枯渇してきており、新しい代替エネルギーの開発速度及び使用効率は未だ需要を満足させることができない状況に於いて、エネルギー節約は現段階で必要な措置と言える。エネルギー節約の具体策として、真っ先に挙げられるのは各種電器設備の電気使用効率の再検討であるが、現代人の生活で欠かすことのできない照明器具を例にとると、伝統的なタングステン電球は、電力を光エネルギーに転換しているがたったの５％だけで、残りの９５%の電力は熱エネルギーとなっていて、電気効率が非常に低い。更に発生した熱エネルギーがその他の電気需要（例として空調、放熱器）を必要とすることになっている。伝統的なランプは工作率が低いため、半導体産業の発達と技術刷新が求められ、使用寿命が長く、省エネの発光ダイオードは注目されており、照明において多方面で使用されている。

前述のとおり、発光ダイオードの長所は、使用寿命が長く低消費電力、低廃熱等であり、それが、発光ダイオードが多くの業界で利用される原因である。発光ダイオードは直流電源で駆動するものであるため、発光ダイオードを交流電源に応用、例としてメイン電気に応用する場合、発光ダイオードの駆動回路で交流電源を直流電源に転換しなければならず、それによって発光ダイオードが発光することができる。

公知の発光ダイオード駆動回路は、図１に示すとおり、発光ダイオード１２の直列回路間に電気抵抗Rを設置し、電気抵抗Rが余った電圧を消耗させることによって、入力電圧を発光ダイオード１２の直列電圧に符合させる。しかしながら、該種の回路の電力転換効率は良くない。

また、第二種の公知発光ダイオード駆動回路は、図２に示すとおりで、該発光ダイオード駆動回路１は、少なくとも一発光ダイオード１２と連接し、且つ交流電源VACに繋げる。該発光ダイオードの駆動回路１は、主にブリッジ整流器１０、電磁干渉抑制回路１１、フィルター回路１６、高周波切換回路１３、変圧回路１４及びフィードバック回路１５を含む。そのうち、ブリッジ整流器１０は、交流電源VACをリップルした直流電源に整流し、またフィルター回路１６は該直流電源の電圧幅の差を縮小し、直流電源は高周波切換回路１３を経て電源周波数を変える。変圧回路１４は高周波電源を低圧直流に転換して発光ダイオード１２に提供し、またフィードバック回路１５は発光ダイオード１２の総負荷電圧の大きさを検出して，変圧回路１４の出力電圧の大きさを調整する。

しかしながら、第二種の習知発光ダイオード駆動回路１は確実に駆動して発光ダイオード１２を発光させるが、駆動回路アーキテクチャー全体は複雑であるため、回路体積が非常に大きく、回路コストも高くなり、そのため、この駆動回路を使用したＬＥＤランプの生産コストは相対して高くなる。空間とコストの問題を解決するために電磁干渉抑制回路１１を外すか、もしくは部品規格を下げる。しかしその代わりに、電力転換効率が悪くなり、電磁干渉等の欠点が発生する。

第三種公知発光ダイオード駆動回路は、図３に示すとおりで、該発光ダイオード駆動回路１は、少なくとも一発光ダイオード１１と連接し、且つ交流電源VACを受ける。該発光ダイオード駆動回路１は、主にコンデンサC及びブリッジ整流器１０を含み、そのうちコンデンサCに交流電源を使用した時に容量性リアクタンスを受ける。電気容量が更に大きくなったり、もしくは周波数が更に高くなったりした場合、容量性リアクタンスは更に下がり、容量性リアクタンスの大きさは交流電源がコンデンサC上で押さえられる大きさに影響し、この特性を利用して入力電源を発光ダイオードが必要な電圧に下げ、ブリッジ整流器１０が交流電源をリップルした直流電源に整流して発光ダイオード１２電流を提供し、発光する。

しかしながら、公知の発光ダイオード駆動回路１は、確実に駆動して発光ダイオード１２を発光させるが、一般のコンデンサCが使用するのは、高耐圧のプラスチック・コンデンサであり、そのコンデンサの材料構成は体積が大きく且つ電気容量を高くするのが困難であり、低パワーをロードするときには問題がないが、比較的大きなパワーロードをする場合、容量性リアクタンスを下げて電気容量を上げる必要があるため、常に複数個のプラスチック・コンデンサを使用して並列式で電気容量を上げる必要がある。但し、この種の方法は回路体積が大きくなりすぎて大幅にコストも上昇する。

解決しようとする問題点は、駆動装置の回路アーキテクチャーが複雑で、且つ電力が十分に利用されずに電力損失が大きく、また電磁干渉がある点である。

本考案は、駆動装置を設置し、少なくとも二直列連接の発光ダイオードか、もしくはパッケージングした多結晶直列の発光ダイオードを駆動するのに用いる。該駆動装置は、整流回路、フィルター回路、電圧安定回路及び定電流回路を含む。該整流回路は交流電源を受け、且つ該交流電源を直流電源に転換するのに用い、該フィルター回路は該整流回路と連接する。仮に入力電源が直流電源であれば、整流回路及びフィルター回路の設置が必要なく、本考案の駆動装置は回路アーキテクチャーを大幅に簡素化するだけでなく、各発光ダイオードの直列電圧を入力電圧に近づけ、入力電源で各発光ダイオードを動かすことを最も主要な特徴とする。

本考案の定電流ＬＥＤランプは、動装置の回路アーキテクチャーを大幅に簡素化することで、充分に電力を利用し、電力損失を減らし、且つ電磁干渉をなくすという利点がある。

公知の発光ダイオード駆動回路の回路構造指示図である。公知の発光ダイオード駆動回路の回路構造指示図である。公知の発光ダイオード駆動回路の回路構造指示図である。本考案の駆動装置の実施例１の回路構造指示図である。本考案の駆動装置の実施例２の回路構造指示図である。本考案の駆動装置の実施例３の回路構造指示図である。本考案の駆動装置の実施例４の回路構造指示図である。本考案の駆動装置の実施例５の回路構造指示図である。本考案の駆動装置の実施例６の回路構造指示図である。本考案の駆動装置の実施例７の回路構造指示図である。本考案の駆動装置の実施例８の回路構造指示図である。

定電流ＬＥＤランプの駆動装置の回路アーキテクチャーを大幅に簡素化し、充分に電力を利用して更に電力損失を減らす発光ダイオード駆動装置を提供することを本考案の主な目的とする。

上述の目的を達成するため、本考案ランプの駆動装置は、少なくとも二直列連接の発光ダイオードか、もしくはパッケージングした多結晶直列の発光ダイオードを駆動するのに用い、該駆動装置は、整流回路、フィルター回路、電圧安定回路及び定電流回路を含む。該整流回路は、一交流電源を受け、且つ該交流電源を直流電源に転換するのに用いる。該フィルター回路は、該整流回路と連接する。仮に入力電源が直流電源である場合、整流回路及びフィルター回路の設置は必要ない。

本考案の駆動装置は、大幅に回路アーキテクチャーを簡素化するだけでなく、各発光ダイオードの直列電圧を入力電圧に近づけ、入力電源で各発光ダイオードを動かし、充分に電力を利用して電力ロスを減らし、且つ電磁波の干渉をなくす。

本考案の特徴を、図式と共に実施例を挙げて詳細に説明する。

図２の実施例１に示すとおり、本考案の駆動装置２は、少なくとも二直列連接の発光ダイオード３、もしくはパッケージングした多結晶直列の発光ダイオード３を駆動するのに用い、該駆動装置２は電圧安定回路２１及び定電流回路２２を含む。そのうち、

該電圧安定回路２１は、直流電源の両端に並列し、直流電源を受ける。該電圧安定回路２１は、相互直列の第一電気抵抗２１１及び電圧安定装置２１２(ツェナーダイオードでもよい)を設置し、該直流電源に基づき定電圧を発するのに用いる。及び該定電流回路２２は該電圧安定回路２１と連接し、該定電流回路２２は該発光ダイオード３と直列し、発光ダイオード３まで流す駆動電流を制限するのに用い、該電流を固定値で維持させる。図に示す実施例に於いて、該定電流回路２２はトランジスタであり、そのうち該トランジスタはMOS型電界効果トランジスタ２２５(MOSFET)でもよく、例として高出力N型チャンネル電界効果トランジスタ、もしくはN型チャンネル接合型電界効果トランジスタがあり、該MOS型電界効果トランジスタ２２５を飽和エリアに操作した時、その飽和エリアの特性を利用し、VGS電圧を固定する方式によって、固定電流を制限して発光ダイオード３へ提供する。

当然、仮に、該トランジスタがN型チャンネル接合型電界効果トランジスタ２２７である場合、電圧安定回路の設置をしなくてもよい。図３の実施例２に示すとおり、接合型と高出力型の違いとして、該接合型電界効果トランジスタは製造過程に於いて、通路の雑質濃度を変化させ、ゲートに電圧をかけなくても、通路が依然存在する。仮にVGS=０Vの時、IDに電流が流れ、発光ダイオードを動かす。

提供電源が交流電源である場合、更に整流回路２３及びフィルター回路２４を設置することを可能とする。図４の実施例３に示すとおり、該整流回路２３はブリッジ整流器でもよく、交流電源を受けるのに用い、且つ該交流電源を直流電源に転換する。該フィルター回路２４(コンデンサでもよい)は、該整流回路２３と連接し、該直流電源電圧振幅の差を縮小し、直流電源を該電圧安定回路２１及び該発光ダイオード３へそれぞれ伝送する。

図５の実施例４に示すとおり、該駆動装置２も同様に、電圧安定回路２１及び定電流回路２２を含む。該定電流回路２２は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ２２６ (IGBT)でもよく、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ２２６の応用できるパワーは電界効果トランジスタ(FET)より大きいが、基本的な駆動原理は同じであるため、この点を利用して、大パワーの発光ダイオード上に応用する。

図６の実施例５に示すとおり、該駆動装置２は同様に電圧安定回路２１及び定電流回路２２を含む。該定電流回路２２は、直列連接のトランジスタ２２４（バイポーラ・ジャクション・トランジスタ(BJT)、もしくは電界効果トランジスタ(FET)でもよい）及び一定電流部品２２３がよく、該定電流部品２２３は固定電流値を制御して発光ダイオード３に提供し、且つ交流電圧が超過した時、余った電圧は該トランジスタ２２４上で消化し、該定電流部品２２３と発光ダイオード３に影響しない。

上述の実施例１〜５に於いて、該定電流回路には更に直列の第二電気抵抗を設置してもよく、また該第二電気抵抗は可変電気抵抗でもよく、更に該可変電気抵抗ユニットによって、発光ダイオードの輝度を調整し、調光機能を備える。

図７に示すのは、本考案の実施例６であり、該駆動装置２は同様に電圧安定回路２１及び定電流回路２２を含む。また、該定電流回路は相互直列のトランジスタ及び第二電気抵抗２２２を設置し、そのうち、該トランジスタはバイポーラ・ジャクション・トランジスタ(BJT)２２１でもよく、該第二電気抵抗２２２は可変電気抵抗でもよく、更に該可変電気抵抗ユニットによって、発光ダイオードの輝度を調整する調光機能を備える。

他に、上述の各実施例で、更に力率改善回路を設置して力率を高めて実際の出力力率を高め、大パワーの発光ダイオードにも応用でき、またロスを下げて廃熱を減らす。図８の実施例７を例とすると、該力率改善回路２５は該フィルター回路２４と直列で、該力率改善回路２５は第三電気抵抗２５１であり、該第三電気抵抗２５１によって充電時間を増やし、入力電流を瞬間大電流から緩やかにする。当然、該力率改善回路２５は相互並列の第三電気抵抗２５１及びダイオード２５２でもよく、図９の実施例８に示すとおり、該ダイオード２５２を使って充放電のルートを仕切り、このようにして入力電圧と入力電流を同相位に近づけることで、パワーを改善する。

本考案は、公知の駆動装置と比較して以下の長所がある。
１、本考案の定電流回路設計は、直列連接の発光ダイオードに応用するか、もしくはパッケージングした多結晶の発光ダイオードに応用し、発光ダイオードの直列電圧を入力電圧に近づけ、入力電源で各発光ダイオードを動かし、充分に電力を利用し、更に電力損失を減らす。
２、本考案の駆動装置の回路アーキテクチャーは全体的に大幅に簡素化するため、生産コストが下がる。
３、高周波切換装置がないため、電磁波放射が発生せず、電磁干渉の欠点が起こらない。
４、変圧器を設置する必要がなく、回路構造設計が簡単で、全体の体積を大幅に縮小できる。

上述に示すとおり、本考案は実施可能な発光ダイオード駆動装置を提供し、実用新案登録を申請する。本考案の技術内容及び技術特徴は上述のとおりであるが、当領域に習熟した者が本考案の提示に基づいて本考案の精神から乖離しない入替及び修飾を行うかもしれない。拠って、本考案の保護範囲は、実施例に制限されず、各種の本考案から乖離しない入替及び修飾を含み、以下の請求範囲とする。

Ｃコンデンサ
Ｒ電気抵抗
ＶＡＣ交流電源
１駆動回路
１０ブリッジ整流器
１１電磁干渉抑制回路
１２発光ダイオード
１３高周波切換回路
１４変圧回路
１５フィードバック回路
１６フィルター回路
２１電圧安定回路
２１１第一電気抵抗
２１２電圧安定装置
２２定電流回路
２２１バイポーラ・ジャクション・トランジスタ
２２２第二電気抵抗
２２３定電流部品
２２４トランジスタ
２２５ MOS型電界効果トランジスタ
２２６絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
２２７ N型チャンネル接合型電界効果トランジスタ
２３整流回路
２４フィルター回路
２５力率改善回路
２５１第三電気抵抗
２５２ダイオード
３発光ダイオード

Claims

定電流ＬＥＤランプにおいて、
駆動装置を設置し、少なくとも二直列連接の発光ダイオードか、もしくはパッケージングした多結晶直列の発光ダイオードを駆動するのに用い、該駆動装置は定電流回路を含み、該発光ダイオードと直列に設置し、該定電流回路はN型チャンネル接合型電界効果トランジスタを設置して，発光ダイオードへ流れる電流を制限して該電流駆動を固定値で維持させることを特徴とする定電流ＬＥＤランプ。
定電流ＬＥＤランプにおいて、
駆動装置を設置し、該駆動装置は少なくとも二直列連接の発光ダイオードか、もしくはパッケージングした多結晶直列の発光ダイオードを駆動するのに用い、
直流電源の両端に並列し、直流電源を受け、該直流電源に基づいて定電圧を発するのに用いる電圧安定回路と、
該電圧安定回路と連接し、該発光ダイオードと直列に繋ぎ、相互直列のトランジスタ及び第二電気抵抗を設置して発光ダイオードへの電流を制限し、該電流駆動を固定値で維持させる定電流回路を含むことを特徴とする定電流ＬＥＤランプ。
前記トランジスタは、MOS型電界効果トランジスタ(MOSFET)でもよく、該MOS型電界効果トランジスタは、N型チャンネル接合型電界効果トランジスタ、もしくは高出力N型チャンネル電界効果トランジスタがあり、もしくは該トランジスタは絶縁ゲートバイポーラトランジスタでもよく、またもしくは該トランジスタはバイポーラ・ジャクション・トランジスタ(BJT)でもよいことを特徴とする請求項２記載の定電流ＬＥＤランプ。
前記トランジスタは、更に直列の定電流部品であり、該トランジスタはバイポーラ・ジャクション・トランジスタ(BJT)、もしくは電界効果トランジスタ(FET)でもよいことを特徴とする請求項３記載の定電流ＬＥＤランプ。
前記第二電気抵抗は、可変電気抵抗でもよいことを特徴とする請求項２から４のうち一記載の定電流ＬＥＤランプ。
前記駆動装置は、更に整流回路及びフィルター回路を設置し、該整流回路は交流電源を受け、且つ該交流電源を直流電源に転換し、該フィルター回路は、該整流回路と連接し、該直流電源の電圧振幅の差を縮小し、直流電源を該電圧安定回路及び該発光ダイオードにそれぞれ伝送することを特徴とする請求項１から４のうち一記載の定電流ＬＥＤランプ。
前記駆動装置は、更に力率改善回路を設置し、該力率改善回路は該フィルター回路と直列連接し、また該力率改善回路は第三電気抵抗でもよいことを特徴とする請求項６記載の定電流ＬＥＤランプ。
前記駆動装置は、更に力率改善回路を設置し、該力率改善回路は該フィルター回路と直列連接し、また該力率改善回路は相互並列の第三電気抵抗及びダイオードでもよいことを特徴とする請求項７記載の定電流ＬＥＤランプ。