JP3173888U

JP3173888U - 発光ダイオードの駆動装置およびそれが使用する照明設備

Info

Publication number: JP3173888U
Application number: JP2011007385U
Authority: JP
Inventors: 耀聲劉; 鴻▲彦▼ 蘇; 濠源王
Original assignee: 泰金▲宝▼電通股▲ふん▼有限公司; 金▲宝▼電子工業股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2021-12-14
Also published as: TWM406700U; US20120153856A1

Abstract

【課題】三極交流スイッチ（トライアック）と組み合わせた調光器のもとにＬＥＤ電球の光源輝度を安定的に調整制御し、発光ダイオード光源がチラツキを発生させないようにする駆動装置を提供する。
【解決手段】発光ダイオードの駆動装置は、調光器および変圧ユニットにより調整された後の交流電源を受信する。駆動装置が、調光駆動ユニットと電圧増倍ユニットとを含む。調光駆動ユニットが、電圧増倍ユニットの生成する駆動直流電源を受信して、ＬＥＤユニットを駆動ならびにＬＥＤユニットの光源輝度を調整する。電圧増倍ユニットが調光駆動ユニットに連結され、ＡＣ電源を受信するとともに、ＡＣ電源を増倍し、かつＡＣ電源を調光駆動ユニットの電源規格に従い駆動ＤＣ電源に変換するとともに、駆動ＤＣ電源を調光駆動ユニットに供給する。
【選択図】図１

Description

この考案は、発光ダイオードの照明技術に関し、特に、発光ダイオードの駆動装置およびそれが使用する照明設備に関する。

照明技術において、調光器（dimmer）、例えば、三極交流スイッチ（Tri-electrode AC switch = TRIAC トライアック）を利用して照明設備の輝度を調整することが良く行われる。調光器は、その導通条件に従って電圧を照明設備の発光素子（例えば、ハロゲンランプ・タングステンランプ）に提供して、電気抵抗方式により発光効果を微調整できる。家庭内部の調光器は、照明設備とは別に設置することができ、例えば、調光器を壁の適当な位置に設置して、ユーザーが容易にランプ輝度を調整できるようにする。

また、省エネルギー炭素削減という技術的要求のもと、発光ダイオード（light emitting diode = LED）は、体積が小さく、省電力かつ耐用性があるなどの特長を有するとともに、発光ダイオードの製造工程および量産性が向上してコストが下がっているため、発光ダイオードが次第に新世代の光源となってきている。発光ダイオードは、動作電圧が低く、能動的に発光でき且つ一定の輝度を有し、輝度が電圧または電流を用いて調整することができると同時に、耐衝撃・抗振動・寿命が長い（１０万時間）という特長を有する。従って、発光ダイオードは、各種の端末設備および照明設備において、広範に使用され、自動車フロントランプ・交通信号灯・文字ディスプレイ・看板ならびに大スクリーンビデオディスプレイから普通建築照明およびＬＥＤバックライトなどの領域に及んでいる。

コスト節約の考慮に基づいて、消費者は、元の照明設備ベースおよび調光スイッチを変更しない状況のもと、電気抵抗式電球をＬＥＤ電球に交換することだけを希望し、それにより電気消費を節減するとともに、照明設備全体を取り替えるという困惑を避けようとする。しかし、ＬＥＤの回路特性がキャパシター特性を呈示するため、調光器を介してＬＥＤ電球の光源輝度を直接制御する時、殆（ほとん）どの場合にチラツキ（flicker）を発生させる。

考案の目的

この考案は、発光ダイオードの駆動装置およびそれが使用する照明設備を提供して、それが三極交流スイッチと組み合わせた調光器のもとにＬＥＤ電球（ランプバルブ）の光源輝度を安定して調整制御し、発光ダイオード光源がチラツキを発生させないようにすることを目的とする。

この考案は、発光ダイオード（Light Emitting Diode = LED）の駆動装置を提供し、それが調光器および変圧ユニットにより調整された後の交流（Alternating Current = AC）電源を受信することに適している。駆動装置が、調光駆動ユニットと電圧増倍ユニットとを含む。調光駆動ユニットが、電圧増倍ユニットの生成する駆動直流（Direct Current = DC）電源を受信して、ＬＥＤユニットを駆動し、ならびにＬＥＤユニットの光源輝度を調整する。電圧増倍ユニットが調光駆動ユニットに連結され、ＡＣ電源を受信するとともに、ＡＣ電源を調光駆動ユニットの電源規格に従って、ＡＣ電源を増倍し、駆動ＤＣ電源に変換するとともに、駆動ＤＣ電源を調光駆動ユニットに供給する。

この考案の実施形態中、電圧増倍ユニットが、第１電圧増倍入力端と、第２電圧増倍入力端と、第１電圧増倍出力端と、第２電圧増倍出力端とを有し、第１および第２電圧増倍入力端がＡＣ電圧を受信するために使用され、第１および第２電圧増倍出力端が前記駆動ＤＣ電源を出力するために使用される。

別な角度から観ると、この発明は、発光ダイオードを備えた照明設備を提供し、この照明設備が調光制御ユニットと駆動装置とを含む。駆動装置が調光駆動ユニットと電圧増倍ユニットとを含むことができる。調光制御ユニットが調光器と変圧ユニットとを含むことができる。調光器が１つの導通条件により調光電源を生成し、変圧ユニットが調光電源を受信するとともに調光電源を交流電源に調整する。調光駆動ユニットが電圧増倍ユニットの生成した駆動直流電源を受信することができ、発光ダイオードユニットを駆動し、かつ発光ダイオードユニットの光源輝度を調整する。電圧増倍ユニットが調光制御ユニットと調光駆動ユニットとの間に連結され、かつ交流電源を受信できるとともに、調光駆動ユニットの電源規格に従って交流電源を電圧増倍し、かつ駆動直流電源に変換して、駆動直流電源を調光駆動ユニットに提供する。

駆動装置および発光ダイオードユニットが、照明設備の発光ダイオード電球であり、調光制御ユニットが前記発光ダイオード電球の調光スイッチおよびベース部分である。

作用

上記に基づき、この考案の実施形態は、調光制御ユニットの生成した交流電源が発光ダイオードユニットの輝度を安定的に調整制御することができ、電圧増倍ユニットを利用して交流電源を調光駆動ユニットの操作電圧範囲内に電圧増倍する。このようにして、調光駆動ユニットが発光ダイオードユニットを順調に駆動できるだけでなく、発光ダイオードユニットの光源が調光時にチラツキを発生させることを回避できる。

図１において、この考案の実施形態にかかる照明設備１００は、調光制御ユニット１１０の生成する交流電圧ＡＣをして、発光ダイオードユニット１７０の光源輝度を安定して制御させることができ、駆動ユニット１２０中の電圧増倍ユニット１５０を利用して交流電圧ＡＣを電圧増倍するとともに、それを直流電源に転換して、電圧増倍の駆動直流電源ＭＤＣにより調光駆動ユニット１６０の操作範囲内に位置させる。このようにして、調光駆動ユニット１６０が順調に発光ダイオードユニット１７０を駆動できるだけでなく、発光ダイオードユニット１７０の光源が調光時に発生させるチラツキを回避することもできる。さらに、ＴＲＡＩＣの調光器１３０の調光範囲が０：１００を達成することができる。

この考案の実施形態にかかる発光ダイオードを備えた照明設備１００を示すブッロック図である。

以下、この考案を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
図１は、この考案の実施形態にかかる発光ダイオードを備えた照明設備１００を示すブロック図である。図１において、この考案を応用する場合、照明設備１００を電気スタンド・吊り下げ式電灯など照明器具と見なすことができ、調光制御ユニット１１０は、照明設備１００の調光スイッチおよび照明器具のベース部分と見なすことができ、かつ駆動装置１２０ならびに発光ダイオードユニット１７０は、併せて照明設備１００の発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプバブル１８０と見なすことができる。

この実施形態中、調光制御ユニット１１０が調光器１３０と変圧ユニット１４０とを含み、駆動装置１２０が電圧増倍ユニット（voltage multiplier unit）１５０と調光駆動ユニット１６０とを含む。基本的に、調光器１３０は、三極交流スイッチ（Tri-electrode AC switch = TRIAC トライアック）をその基本アーキテクチャーとして採用できる。しかも、調光器１３０は、ユーザーが三極交流スイッチのゲート制御端Ｇに設定した導通条件（conducting condition）に応答して三極交流スイッチの端子Ａ１＆Ａ２の電圧波形を調整し、入力電源（input power source）ＩＡＣ（例えば、それに限定されないが、１２０Ｖの商用電源）を調光電源（dimming power source）ＤＡＣ（例えば、１２０Ｖの有効電圧値）に調整する。

また、変圧ユニット１４０は、電子変圧器をその基本アーキテクチャーとして採用できる。この実施形態中、変圧ユニット１４０は、調光電源ＤＡＣを受信するとともに、調光電源ＤＡＣの有効電圧値を交流電源ＡＣ（例えば、それに限定されないが、１２Ｖ）に調整する。これにより、この考案の実施形態を応用する場合、三極交流スイッチおよび電子変圧器を利用して照明設備１００の調光スイッチならびに照明器具ベース部分を構成することができ、かつ、その回路アーキテクチャーもまたこの技術領域に詳しい者が熟知していることなので、ここでは、説明を繰り返さない。

ここで、この考案実施の重点は、照明設備のベース部分および調光スイッチ部分を取り替えない状況のもと（つまり、調光制御ユニット１１０を取り替えないことであり、それにより調光制御ユニット１１０が既に変更できない部分となっていることが分かる）、たとえ旧来の電気抵抗式電球（例えば、ハロゲンランプ、タングステンランプ）を電気容量性のＬＥＤ電球１８０に取り替えたとしても、ＬＥＤ電球１８０が提供する光源にチラツキ（flicker）を発生させない。言い換えれば、この実施形態の駆動装置１２０は、調光制御ユニット１１０が発生させる交流電流ＡＣに基づいて発光ダイオードユニット１７０を駆動し、かつ発光ダイオードユニット１７０の光源輝度を調整する能力を備えている。

さらに、調光制御ユニット１１０および調光駆動ユニット１６０間に連結された電圧増倍ユニット１５０は、交流電流ＡＣを受信できるとともに、交流電流ＡＣ（１２Ｖ）を倍圧（multiply）かつ駆動直流電源ＭＤＣ（例えば、それに限定されないが、交流電流ＡＣの１２Ｖを倍圧するとともに、駆動直流電源ＭＤＣの１２０Ｖに転換する）に転換し、駆動直流電源ＭＤＣの電圧値を調光駆動ユニット１６０の規定した電源規格の操作電圧範囲（例えば、それに限定されないが、１２０Ｖ〜２３０Ｖ）に適合させることができる。

このようにして、調光駆動ユニット１６０は、電圧増倍ユニット１５０が転換した駆動直流電源ＭＤＣ（その電圧値は１２０Ｖ）を受信するとともに、駆動信号ＤＳに基づいて発光ダイオードユニット１７０を駆動し、かつ発光ダイオードユニット１７０の光源輝度を調整する。従って、調光駆動ユニット１６０は、発光ダイオードユニット１７０を順調に駆動できるとともに、ＬＥＤ電球１８０が提供する光源にチラツキを発生させることを回避できる。

この実施形態中、十倍電圧増倍回路が電圧増倍ユニット１５０の実現方式として提出されるが、電圧増倍ユニット１５０の回路アーキテクチャーおよび実現方式は、これに限定されるものではなく、この技術領域に習熟した者であれば、その設計要求ならびに調光駆動ユニット１６０の規格により電圧増倍ユニット１５０の交流電流ＡＣに対する電圧増倍率およびその回路アーキテクチャーを調整することができ、例えば、電圧増倍率を１電圧増倍、２電圧増倍、３電圧増倍、４電圧増倍からＮ電圧増倍を調整するとともに、Ｎを実数とする。また、この技術領域に習熟した者であれば、推知できるように、電圧増倍ユニット１５０が交流電流ＡＣに対して調整する電圧増倍率は、電圧増倍ユニット１５０回路アーキテクチャー中のダイオードおよびキャパシターの増減ならびに配列順序に従って変化するものである。

より詳細に言うと、図１に示したように、電圧増倍ユニット１５０は、電圧増倍入力端Ｎｉｎ＋と、電圧増倍入力端Ｎｉｎ−と、電圧増倍出力端Ｎｏｕｔ＋と、電圧増倍出力端Ｎｏｕｔ−とを有するとともに、電圧増倍ユニット１５０がダイオードおよびキャパシターの回路アーキテクチャーを利用して十倍電圧増倍回路を組成できる。そのうち、電圧増倍入力端Ｎｉｎ＋およびＮｉｎ−が交流電流ＡＣを受信するために用いられ、電圧増倍出力端Ｎｏｕｔ＋ならび電圧増倍出力端Ｎｏｕｔ−が駆動直流電源ＭＤＣを出力するために用いられる。このようにして、電圧増倍ユニット１５０は、交流電流ＡＣ（１２Ｖ）の正負半周期波形により十倍電圧増倍回路内のキャパシターに対して充電することができ、十倍の駆動直流電源ＭＤＣ（１２０Ｖ）に転換かつ出力する。しかも、このような教示に基づいて、この技術領域に習熟した者であれば、調光駆動ユニット１６０の電源規格に適合する電圧増倍ユニット１５０を自ら類推生産できる故に、ここでは、改めて説明しない。

引き続き、図１において、この実施形態中、調光駆動ユニット１６０が発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動チップを利用してその実現方式とすることができるとともに、このＬＥＤ駆動チップは、米国ナショナルセミコンダクター（ＮＳ）社、ＮＸＰ（旧フィリップスセミコンダクター）社または電源集成（ＰＩ）社が設計したＬＥＤ駆動チップ、例えば、ＬＭ３３４５を利用することができるが、それに限定されるものではなく、調光機能（dimmer function）を備える任意の１２０Ｖおよび２３０ＶのＬＥＤ駆動チップがいずれも適用できる。

上記した実施形態の内容を整理すれば、この考案は、主要に、入力電源ＩＡＣ（例えば、それに限定されないが、商用電源１２０Ｖ）を調光器１３０のＴＲＡＩＣを流れさせるとともに、電子変圧器の変圧ユニットにより入力電源ＩＡＣを１２Ｖの交流電圧ＡＣに降圧させてから、電圧増倍ユニット１５０を介して１２Ｖの交流電圧ＡＣに上昇させて１２０Ｖおよび２３０Ｖと組み合わせて応用するＬＥＤ駆動チップとする。このようにして、ＴＲＡＩＣの調光器１３０の調光機能を達成できるだけでなく、ＭＲ１６シリーズの製品上に応用できる。

以上をまとめれば、この考案の実施形態にかかる照明設備１００は、調光制御ユニット１１０の生成する交流電圧ＡＣをして、発光ダイオードユニット１７０の光源輝度を安定して制御させることができ、駆動ユニット１２０中の電圧増倍ユニット１５０を利用して交流電圧ＡＣを電圧増倍するとともに、それを直流電源に転換して、電圧増倍の駆動直流電源ＭＤＣにより調光駆動ユニット１６０の操作範囲内に位置させる。このようにして、調光駆動ユニット１６０が順調に発光ダイオードユニット１７０を駆動できるだけでなく、発光ダイオードユニット１７０の光源が調光時に発生させるチラツキを回避できる。さらに、ＴＲＡＩＣの調光器１３０の調光範囲が０：１００を達成することができる。

以上のように、この考案を実施形態により開示したが、もとより、この考案を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この考案の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その実用新案権保護の範囲は、実用新案登録請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

１００照明設備
１１０調光制御ユニット
１２０駆動装置
１３０調光器
１４０変圧ユニット
１５０電圧増倍ユニット
１６０調光駆動ユニット
１７０発光ダイオードユニット
１８０発光ダイオード電球
Ａ１，Ａ２三極交流スイッチ（ＴＲＡＩＣ）の端子
ＡＣ交流電源
ＤＡＣ調光電源
ＤＳ駆動信号
ＩＡＣ入力電源
ＭＤＣ駆動直流電源
Nin+, Nin- 電圧増倍入力端
Nout+, Nout- 電圧増倍出力端

Claims

発光ダイオード（Light Emitting Diode = LED）の駆動装置であって、調光器および変圧ユニットにより調整された後の交流（Alternating Current = AC）電源を受信することに適しており、前記駆動装置が、
駆動直流（Direct Current = DC）電源を受信して、発光ダイオードユニットを駆動し、かつ発光ダイオードユニットの光源輝度を調整する調光駆動ユニットと、
前記調光駆動ユニットに連結され、ＡＣ電源を受信するとともに、ＡＣ電源を増倍し、かつＡＣ電源を前記調光駆動ユニットの電源規格に従って駆動ＤＣ電源に変換する電圧増倍ユニットと
を含む発光ダイオードの駆動装置。
前記電圧増倍ユニットが、第１電圧増倍入力端と、第２電圧増倍入力端と、第１電圧増倍出力端と、第２電圧増倍出力端とを有し、前記第１電圧増倍入力端および前記第２電圧増倍入力端が前記ＡＣ電源を受信するために使用され、前記第１電圧増倍出力端および第２電圧増倍出力端が前記駆動ＤＣ電源を出力するために使用される請求項１記載の発光ダイオードの駆動装置。
前記調光駆動ユニットが、発光ダイオード駆動チップである請求項１記載の発光ダイオードの駆動装置。
前記調光器が、少なくとも１つの三極交流スイッチ（ＴＲＩＡＣトライアック）を含む請求項１記載の発光ダイオードの駆動装置。
１つの導通条件により調光電源を生成する調光器と、前記調光器に連結され、前記調光電源を受信するために用いられるとともに、前記調光電源を交流電源に調整する変圧ユニットとを有する調光制御ユニットと、
駆動直流電源を受信するために用いられるとともに、発光ダイオードユニットを駆動し、かつ発光ダイオードユニットの光源輝度を調整する調光駆動ユニットと、前記調光制御ユニットと前記調光駆動ユニットとの間に連結され、前記交流電源を受信するために用いられるとともに、前記調光駆動ユニットの電源規格に従って前記交流電源を電圧増倍し、かつ前記駆動直流電源に変換する電圧増倍ユニットとを有する駆動装置と
を備える発光ダイオードを備えた照明設備。
前記調光駆動ユニットが、発光ダイオード駆動チップである請求項５記載の発光ダイオードを備えた照明設備。
前記電圧増倍ユニットが、第１電圧増倍入力端と、第２電圧増倍入力端と、第１電圧増倍出力端と、第２電圧増倍出力端とを有し、前記第１電圧増倍入力端および前記第２電圧増倍入力端が前記ＡＣ電源を受信するために使用され、前記第１電圧増倍出力端および前記第２電圧増倍出力端が前記駆動ＤＣ電源を出力するために使用される請求項５記載の発光ダイオードを備えた照明設備。
前記調光器が、少なくとも１つの三極交流スイッチ（ＴＲＩＡＣトライアック）を含む請求項５記載の発光ダイオードを備えた照明設備。
前記駆動装置および前記発光ダイオードユニットが、前記照明設備の発光ダイオード電球であり、前記調光制御ユニットが前記発光ダイオード電球の調光スイッチおよびベース部分である請求項５記載の発光ダイオードを備えた照明設備。