JP4868025B2 - 電流均衡化装置及びその方法、ｌｅｄ照明器具、ｌｃｄバックライトモジュール、ｌｃｄ表示機器 - Google Patents

Description

本発明は、並列に接続された複数の負荷に流れる電流を均衡化させるための電流均衡化装置及びその方法、ＬＥＤ照明器具、LCDバックライトモジュール、LCD表示機器に関する。

従来、直列に接続された複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を点灯させるＬＥＤ点灯装置として、例えば特許文献１、特許文献２が知られている。

特許文献１に開示されたＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤユニットが複数個並列に接続されて構成されている。しかし、複数のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤユニットが複数個並列に接続された状態で駆動されると、ＬＥＤユニットの電圧（各々のＬＥＤの順方向電圧Ｖｆ）降下にばらつきがあるため、並列に接続されたＬＥＤユニットの電流は、アンバランスとなってしまう。そこで、特許文献１では、定電流回路により各々のＬＥＤユニットに定電流を流すことにより、ＬＥＤユニットに流れる電流をバランスさせている。

特許文献２に開示された放電灯点灯回路は、並列に接続された複数のＣＣＦＬ（冷陰極線管）に流れる電流をトランスを用いてバランスさせている。ＣＣＦＬは交流で駆動されるので、バランストランスには正弦波の電流が流れている。このため、ＣＣＦＬとバランストランスとを直列に接続し、バランストランスの２次巻線が閉回路となるように構成して電流をバランスさせている。

特開２００４−３１９５８３号公報 特開２００６−１２６５９号公報

しかしながら、特許文献１では、定電流回路を接続すると、各々のＬＥＤユニットの電圧降下の差が損失となってしまう。

特許文献２では、バランストランスを用いて電流をバランスさせているため、ＣＣＦＬの電圧のばらつきによる損失は発生しないが、直流電流のみを流すＬＥＤでは、直流電流をトランスでバランスさせることはできない。即ち、バランストランスは、周波数が高くなると小さくできるが、周波数が低くなると大きくなる。また、直流では、トランスが飽和してしまうので、バランストランスは使用できない。

本発明の課題は、インピーダンスが異なる複数の負荷に流れる電流バランス回路における損失低減を実現し高効率化を実現できる電流均衡化装置及びその方法、ＬＥＤ照明器具、LCDバックライトモジュール、LCD表示機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の電流均衡化装置は、１次巻線及び２次巻線を含むトランスを介して交番電流を出力する電力供給手段と、前記電力供給手段の前記トランスの２次巻線に接続され且つ１以上の巻線と複数の整流素子及び複数のコンデンサで構成される倍電圧整流回路とが直列に接続される複数の直列回路を備え、前記複数の直列回路に対応する複数の前記倍電圧整流回路の各々の出力に１以上の負荷を接続してなる複数の負荷群が接続され、前記複数の負荷群のそれぞれの前記１以上の負荷を流れる電流が、前記１以上の巻線に生じる電磁力に基づき均衡化することを特徴とする。

本発明のマルチ負荷の電流均衡化方法は、１次巻線及び２次巻線を含むトランスを介して交番電流を出力する電力供給手段の前記トランスの２次巻線に接続され且つ１以上の巻線と複数の整流素子及び複数のコンデンサで構成される倍電圧整流回路とが直列に接続される複数の直列回路に対応する複数の前記倍電圧整流回路の各々の出力に１以上の負荷を接続して構成された複数の負荷群のそれぞれの前記１以上の負荷を流れる電流を、前記１以上の巻線に生じる電磁力に基づき均衡化することを特徴とする。

本発明のLED照明器具は、商用交流電源からの交流電力を任意の交番電力に変換して１次巻線及び２次巻線を含むトランスを介して交番電流を供給する電力変換装置と、前記電力変換装置の前記トランスの２次巻線に接続され且つ１以上の巻線と複数の整流素子及び複数のコンデンサで構成される倍電圧整流回路とが直列に接続される複数の直列回路に対応する複数の前記倍電圧整流回路の各々の出力に１以上のＬＥＤ負荷を接続して構成された複数の負荷群のそれぞれの前記１以上のＬＥＤ負荷を流れる電流を、前記１以上の巻線に生じる電磁力に基づき均衡化する電流均衡化装置とを備えることを特徴とする。

本発明のLCD B/Lモジュールは、LCDセルと、商用交流電源からの交流電力を任意の交番電力に変換して１次巻線及び２次巻線を含むトランスを介して交番電流を供給する電力変換装置の前記トランスの２次巻線に接続され且つ１以上の巻線と複数の整流素子及び複数のコンデンサで構成される倍電圧整流回路とが直列に接続される複数の直列回路に対応する複数の前記倍電圧整流回路の各々の出力に前記LCDセルを光らせる１以上のＬＥＤ負荷を接続して構成された複数の負荷群のそれぞれの前記１以上のＬＥＤ負荷を流れる電流を、前記１以上の巻線に生じる電磁力に基づき均衡化する電流均衡化装置とを備えることを特徴とする。

本発明のLCD表示機器は、LCDセルと、商用交流電源からの交流電力を任意の交番電力に変換して１次巻線及び２次巻線を含むトランスを介して交番電流を供給する電力変換装置と、前記電力変換装置の前記トランスの２次巻線に接続され且つ１以上の巻線と複数の整流素子及び複数のコンデンサで構成される倍電圧整流回路とが直列に接続される複数の直列回路に対応する複数の前記倍電圧整流回路の各々の出力に前記LCDセルを光らせる１以上のＬＥＤ負荷を接続して構成された複数の負荷群のそれぞれの前記１以上のＬＥＤ負荷を流れる電流を、前記１以上の巻線に生じる電磁力に基づき均衡化する電流均衡化装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、電力供給手段のトランスの２次巻線から複数の負荷に供給する電流を、１以上の負荷に直列接続した１以上の巻線に生じる電磁力に基づき均衡化できる。また、１以上の巻線に生じる電磁力により電流を均衡化するため、複数の負荷のインピーダンスの相違による損失を低減できる。従って、インピーダンスが異なる複数の負荷に流れる電流バランス回路における損失低減を実現し高効率化を実現できる。

本発明の実施例１の電流均衡化装置の構成図である。 本発明の実施例２の電流均衡化装置の構成図である。 本発明の実施例３の電流均衡化装置の構成図である。 本発明の実施例４の電流均衡化装置の構成図である。 本発明の実施例５の電流均衡化装置の構成図である。 半波２倍電圧整流回路の一例を示す図である。 半波３倍電圧整流回路の一例を示す図である。 半波４倍電圧整流回路の一例を示す図である。 両波倍電圧整流回路の一例を示す図である。 本発明の実施例６の電流均衡化装置の構成図である。

以下、本発明の実施の形態の電流均衡化装置を備えた電力供給装置を図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、トランスは交流電流をバランスすることができるが、ＬＥＤのような直流駆動回路ではトランスは直流電流をバランスすることができない。このため、本発明は、交番電流を出力する電力供給手段の出力に接続され且つ１以上の巻線と整流素子及びコンデンサで構成される倍電圧整流回路とが直列に接続される複数の直列回路を備え、複数の直列回路に対応する複数の倍電圧整流回路の各々の出力に１以上の負荷を接続して複数の負荷群を構成し、複数の負荷群のそれぞれの１以上の負荷を流れる電流が、１以上の巻線に生じる電磁力に基づき均衡化することを特徴とする。

以下に説明する各実施例では、この電流均衡化装置におけるインピーダンスが異なる負荷をＬＥＤとした例を示している。

図１は本発明の実施例１に係る電流均衡化装置の構成図である。電力供給手段１０は、正弦波状の交番電流を供給するために、直流電源Ｖｉｎの両端に、ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子ＱＨとＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子ＱＬとの直列回路が接続されている。

スイッチング素子ＱＨとスイッチング素子ＱＬとの接続点にトランスＴの１次巻線Ｎｐと電流共振コンデンサＣｒｉとの直列共振回路が接続されている。トランスＴは、リーケージインダクタンスＬｒ１，Ｌｒ２を有する。ＬｐはトランスＴの励磁インダクタンスである。スイッチング素子ＱＬとスイッチング素子ＱＨとが交互にオンオフすることで、トランスＴの巻線ＮｓからリーケージインダクタンスＬｒ１、Ｌｒ２と電流共振コンデンサＣｒｉで共振した正弦波状の交番電流を供給することができる。

トランスＴの２次巻線Ｎｓの一端には巻線Ｎ１の一端が接続され、巻線Ｎ１の他端にはコンデンサＣ１１を介して交番電流を半波整流するダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ１１のカソードとが接続される。ダイオードＤ１のカソードと２次巻線Ｎｓの他端との間には、コンデンサＣ１が接続され、コンデンサＣ１の両端には、負荷ＬＤ１（ＬＥＤ１ａ〜ＬＥＤ１ｅ）と抵抗Ｒｓとの直列回路が接続される。ダイオードＤ１１のアノードは、２次巻線Ｎｓの他端とコンデンサＣ１と抵抗Ｒｓとに接続される。コンデンサＣ１，Ｃ１１とダイオードＤ１，Ｄ１１は、第１の半波２倍電圧整流回路を構成する。実施例１において、第１の直列回路は、巻線Ｎ１と第１の半波２倍電圧整流回路とからなる。従って、２次巻線Ｎｓと第１の半波２倍電圧整流回路とが直列回路を構成し、第１の半波２倍電圧整流回路の出力に負荷ＬＤ１（ＬＥＤ１ａ〜ＬＥＤ１ｅ）が接続される。

また、トランスＴの２次巻線Ｎｓの一端には巻線Ｓ１の一端が接続され、巻線Ｓ１の他端にはコンデンサＣ１２を介して交番電流を半波整流するダイオードＤ２のアノードとダイオードＤ１２のカソードとが接続される。ダイオードＤ２のカソードと２次巻線Ｎｓの他端との間には、コンデンサＣ２が接続され、コンデンサＣ２の両端には、負荷ＬＤ２（ＬＥＤ２ａ〜ＬＥＤ２ｅ）と抵抗Ｒｓとの直列回路が接続される。ダイオードＤ１２のアノードは、２次巻線Ｎｓの他端とコンデンサＣ２と抵抗Ｒｓとに接続される。コンデンサＣ２，Ｃ１２とダイオードＤ２，Ｄ１２は、第２の半波２倍電圧整流回路を構成する。実施例１において、第２の直列回路は、巻線Ｓ１と第２の半波２倍電圧整流回路とからなる。従って、２次巻線Ｎｓと第２の半波２倍電圧整流回路とが直列回路を構成し、第２の半波２倍電圧整流回路の出力に負荷ＬＤ２（ＬＥＤ２ａ〜ＬＥＤ２ｅ）が接続される。

巻線Ｎ１と巻線Ｓ１とは、互いに電磁的に結合されトランスＴ１を構成する。また、ＬＥＤの順方向電圧（Ｖｆ）のバラツキにより、に実施例１における負荷ＬＤ１のインピーダンスと負荷ＬＤ２のインピーダンスとは互いに異なる。

また、図１に示す電流均衡化装置は、複数の直列回路の電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段で検出された電流検出値と基準電圧を比較する比較手段と、比較手段の出力に応じて交番電流を制御する制御手段とを備える。

負荷ＬＤ１（ＬＤ２）と２次巻線Ｎｓとの間に電流検出手段として抵抗Ｒｓが追加されて、負荷ＬＤ１（ＬＤ２）と抵抗Ｒｓとの接続点に、抵抗Ｒｉｓ及びコンデンサＣｉｓからなるフィルタ回路の入力端が接続される。比較回路及び制御回路としてのＰＦＭ回路１の一方の入力端子にはフィルタ回路の出力端が接続され、他方の入力端子には正電圧である基準電圧Ｖｒｅｆが接続される。

抵抗Ｒｓが、負荷ＬＤ１（及びＬＤ２）に流れる電流を一括して検出し、フィルタ回路を介して電流検出値をＰＦＭ回路１に出力する。ＰＦＭ回路１は、電流検出値と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較して、その誤差出力に基づき、負荷に流れる電流が一定になるようにスイッチング素子ＱＨとスイッチング素子ＱＬとのオンオフ周波数を制御する。

次に実施例１の電流均衡化装置の動作を説明する。まず、スイッチング素子ＱＬがオフからオンになると、即ち、電力供給手段１０の出力である２次巻線Ｎｓが負電圧のときに、Ｎｓ（負極）→Ｄ１１→Ｃ１１→Ｎ１→Ｎｓ（正極）の経路と、Ｎｓ（負極）→Ｄ１２→Ｃ１２→Ｓ１→Ｎｓ（正極）の経路とで電流が流れる。トランスＴ１の１次巻線Ｎ１と２次巻線Ｓ１とはそれぞれに流れる電流が均衡するように磁気結合されているので、コンデンサＣ１１とコンデンサＣ１２とには同一の電流が充電される。このとき、電流共振コンデンサＣｒｉとリーケージインダクタンスＬｒ１＋Ｌｒ２の共振で電流が流れることになり、正弦波状の半波電流が供給される。

次に、スイッチング素子ＱＨがオフからオンになると、即ち、電力供給手段１０の出力である２次巻線Ｎｓが正電圧のときに、Ｎｓ（正極）→Ｎ１→Ｃ１１→Ｄ１→Ｃ１→Ｎｓ（負極）の経路と、Ｎｓ（正極）→Ｓ１→Ｃ１２→Ｄ２→Ｃ２→Ｎｓ（負極）の経路とで電流が流れる。

このときも、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１と２次巻線Ｓ１とはそれぞれに流れる電流が均衡するように磁気結合されているので、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とには同一の電流が充電される。従って、コンデンサＣ１に接続される負荷ＬＤ１とコンデンサＣ２に接続される負荷ＬＤ２は、インピーダンスが異なる場合でも均衡化された電流が流れることになる。

なお、スイッチング素子ＱＨに流れる電流は、電流共振コンデンサＣｒｉと励磁インダクタンスＬｐとリーケージインダクタンスＬｒ１との共振により時間とともに増加していく。このとき電流共振コンデンサＣｒｉが充電される。

また、実施例１では、巻線に生じる電磁力により電流を均衡化するため、主に巻線抵抗に基づく損失を発生するが、この損失は特許文献１の定電流回路における損失に比べて小さいため、バランス回路における損失を低減することができる。

また、実施例１では、負荷ＬＤ１及び負荷ＬＤ２がＬＥＤを複数個直列に接続した照明装置であるため、負荷ＬＤ１及び負荷ＬＤ２に均衡化された電流を供給することで、複数のＬＥＤを均一に発光させ、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を均一に照明することができる。

さらに、実施例１では、巻線Ｎ１及びＳ１に交番電流を流すためにトランスＴの２次側を両波整流回路で構成する場合に比べ、トランスＴの構成が簡易化でき、電流を均衡化するためのトランスの使用数が削減できるため、バランス回路を安価に構成することができる。

また、ダイオードＤ１１（ダイオードＤ１２）及びコンデンサＣ１１（コンデンサＣ１２）がない場合、トランスＴが反転し２次巻線Ｎｓの負極の電圧が正極の電圧よりも高くなると、整流素子としてのダイオードＤ１（Ｄ２）には、コンデンサＣ１（Ｃ２）の整流電圧と２次巻線Ｎｓの巻線電圧とトランスＴ１の巻線Ｎ１及び巻線Ｓ１に発生するフライバック電圧（リセット電圧）とが重畳した逆電圧が印加される。このリセット電圧は、負荷ＬＤ１及びＬＤ２のインピーダンスが互いに異なることによってダイオードＤ１（Ｄ２）のいずれか一方に集中することがあり、巻線と整流素子とコンデンサとからなる直列回路の並列接続数が多いほど高電圧になりやすい。これらのことから、巻線と整流素子とコンデンサとからなる直列回路の並列接続数が増加すると、整流素子の逆耐圧を高くしなければならない。

一方、実施例１では、トランスＴの反転時にはダイオードＤ１１（Ｄ１２）及びコンデンサＣ１１（Ｃ１２）を介して電流が流れるため、トランスＴ１が良好にリセットされ、ダイオードＤ１（Ｄ２）の逆耐圧はトランスＴ１のリセット電圧に影響されない。即ち、逆耐圧の低い整流素子を用いて直列回路及び負荷の並列数を増加させることが可能となる。

図２から図５で示される実施例２から実施例５は、電力供給手段１０に接続される直列回路が複数個接続された場合の複数の半波２倍電圧整流回路に接続される複数の負荷の電流が均衡化するようにトランスが磁気結合する方法である。

図２は本発明の実施例２に係る電流均衡化装置の構成を示すブロック図である。図２に示す実施例２において、電力供給手段１０の出力には、巻線Ｓ４と巻線Ｎ１とコンデンサＣ１，Ｃ１１及びダイオードＤ１，Ｄ１１で構成される第１の半波２倍電圧整流回路とから構成される第１の直列回路と、巻線Ｓ１と巻線Ｎ２とコンデンサＣ２，Ｃ１２及びダイオードＤ２，Ｄ１２で構成される第２の半波２倍電圧整流回路とから構成される第２の直列回路と、巻線Ｓ２と巻線Ｎ３とコンデンサＣ３，Ｃ１３及びダイオードＤ３，Ｄ１３で構成される第３の半波２倍電圧整流回路とから構成される第３の直列回路と、巻線Ｓ３と巻線Ｎ４とコンデンサＣ４，Ｃ１４及びダイオードＤ４，Ｄ１４で構成される第４の半波２倍電圧整流回路とから構成される第４の直列回路とが接続されている。

コンデンサＣ１（Ｃ２〜Ｃ４）の両端には、負荷ＬＤ１（ＬＤ２〜ＬＤ４）と抵抗Ｒｓとの直列回路が接続される。ダイオードＤ１１（Ｄ１２〜Ｄ１４）のアノードは、２次巻線Ｎｓの他端とコンデンサＣ１（Ｃ２〜Ｃ４）とに接続される。

巻線Ｎ１（Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４）と巻線Ｓ１（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）はダイオードの半波整流する電流が均衡化するように磁気的に結合されトランスＴ１（及びＴ２、Ｔ３、Ｔ４）を構成している。

即ち、それぞれの直列回路が直列接続された２つの巻線を有し、２つの巻線のそれぞれがトランスの１次巻線及び２次巻線として電磁結合される。

実施例２の接続では、トランスＴ１（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）の巻線Ｎ１（Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４）と巻線Ｓ１（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）は、その特性から巻線Ｎ１（Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４）と巻線Ｓ１（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）に流れる電流が等しくなり、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４には等しい電流が流れる。従って、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に接続される負荷ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４には均衡化された電流が流れる。従って、実施例１に係る電流均衡化装置と同様の効果を得ることができる。また、直列回路に２つの巻線が接続されるので、バランストランスとして使用するトランスが小さくでき、同一のトランスを使用できる。

図３は本発明の実施例３に係る電流均衡化装置の構成を示すブロック図である。図３に示す実施例３において、電力供給手段１０の出力には、巻線Ｎ１とコンデンサＣ１，Ｃ１１及びダイオードＤ１，Ｄ１１で構成される第１の半波２倍電圧整流回路とから構成される第１の直列回路と、巻線Ｎ２とコンデンサＣ２，Ｃ１２及びダイオードＤ２，Ｄ１２で構成される第２の半波２倍電圧整流回路とから構成される第２の直列回路と、巻線Ｎ３とコンデンサＣ３，Ｃ１３及びダイオードＤ３，Ｄ１３で構成される第３の半波２倍電圧整流回路とから構成される第３の直列回路と、巻線Ｎ４とコンデンサＣ４，Ｃ１４及びダイオードＤ４，Ｄ１４で構成される第４の半波２倍電圧整流回路とから構成される第４の直列回路とが接続されている。

コンデンサＣ１（Ｃ２〜Ｃ４）の両端には、負荷ＬＤ１（ＬＤ２〜ＬＤ４）と抵抗Ｒｓとの直列回路が接続される。ダイオードＤ１１（Ｄ１２〜Ｄ１４）のアノードは、２次巻線Ｎｓの他端とコンデンサＣ１（Ｃ２〜Ｃ４）とに接続される。

また、巻線Ｓ１と巻線Ｓ２と巻線Ｓ３と巻線Ｓ４とが閉ループで接続され、巻線Ｎ１（Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４）と巻線Ｓ１（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）とは、互いに電磁的に結合されトランスＴ１〜Ｔ４を構成する。即ちそれぞれの直列回路が１つの巻線を有し、それぞれの巻線に電磁結合された巻線が直列接続され閉ループを構成し、巻線Ｓ１と巻線Ｓ２と巻線Ｓ３と巻線Ｓ４には等しい電流が流れることになる。

ダイオードＤ１（Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）で半波整流した電流が巻線Ｎ１（Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４）に流れ、この電流と巻線Ｓ１（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）に流れる電流とが均衡化するように磁気的に結合されトランスＴ１（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）となっている。従って、実施例３の接続では、トランスＴ１（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）の巻線Ｎ１（Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４）と巻線Ｓ１（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）は、その特性から巻線Ｎ１（Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４）と巻線Ｓ１（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）に流れる電流が等しくなり、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４には等しい電流が流れる。従って、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に接続される負荷ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４には均衡化された電流が流れる。従って、実施例１に係る電流均衡化装置と同様の効果を得ることができる。また、バランストランスとして同一のトランスを使用できる。

図４は本発明の実施例４に係る電流均衡化装置の構成を示すブロック図である。図４に示す実施例４において、電力供給手段１０の出力には、巻線Ｎ１とコンデンサＣ１，Ｃ１１及びダイオードＤ１，Ｄ１１で構成される第１の半波２倍電圧整流回路とから構成される第１の直列回路と、巻線Ｓ１と巻線Ｎ２とコンデンサＣ２，Ｃ１２及びダイオードＤ２，Ｄ１２で構成される第２の半波２倍電圧整流回路とから構成される第２の直列回路と、巻線Ｓ２と巻線Ｎ３とコンデンサＣ３，Ｃ１３及びダイオードＤ３，Ｄ１３で構成される第３の半波２倍電圧整流回路とから構成される第３の直列回路と、巻線Ｓ３とコンデンサＣ４，Ｃ１４及びダイオードＤ４，Ｄ１４で構成される第４の半波２倍電圧整流回路とから構成される第４の直列回路とが接続されている。

コンデンサＣ１（Ｃ２〜Ｃ４）の両端には、負荷ＬＤ１（ＬＤ２〜ＬＤ４）と抵抗Ｒｓとの直列回路が接続される。ダイオードＤ１１（Ｄ１２〜Ｄ１４）のアノードは、２次巻線Ｎｓの他端とコンデンサＣ１（Ｃ２〜Ｃ４）とに接続される。

巻線Ｎ１（Ｎ２、Ｎ３）と巻線Ｓ１（Ｓ２、Ｓ３）はダイオードの半波整流する電流が均衡化するように磁気的に結合されトランスＴ１（Ｔ２、Ｔ３）となっている。即ち、１つの巻線を有する直列回路と２つの巻線を有する直列回路とを有し、それぞれの巻線がトランスの１次及び２次巻線として電磁結合される。

実施例４の接続では、トランスＴ１（Ｔ２、Ｔ３）の巻線Ｎ１（Ｎ２、Ｎ３）と巻線Ｓ１（Ｓ２、Ｓ３）は、その特性から巻線Ｎ１（Ｎ２、Ｎ３）と巻線Ｓ１（Ｓ２、Ｓ３）に流れる電流が等しくなり、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４には等しい電流が流れる。従って、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に接続される負荷ＬＤ１、負荷ＬＤ２、負荷ＬＤ３、負荷ＬＤ４には均衡化された電流が流れる。従って、実施例１に係る電流均衡化装置と同様の効果を得ることができる。さらに、実施例４は実施例２及び３の巻線Ｎ４と巻線Ｓ４からなるトランスＴ４を取り除くことができるため、電流均衡化装置を安価に構成できる。

図５は本発明の実施例５に係る電流均衡化装置の構成を示すブロック図である。図５に示す実施例５において、電力供給手段１０の出力には、巻線Ｎ３と巻線Ｎ１とコンデンサＣ１，Ｃ１１及びダイオードＤ１，Ｄ１１で構成される第１の半波２倍電圧整流回路とから構成される第１の直列回路と、巻線Ｎ３と巻線Ｓ１とコンデンサＣ２，Ｃ１２及びダイオードＤ２，Ｄ１２で構成される第２の半波２倍電圧整流回路とから構成される第２の直列回路と、巻線Ｓ３と巻線Ｎ２とコンデンサＣ３，Ｃ１３及びダイオードＤ３，Ｄ１３で構成される第３の半波２倍電圧整流回路とから構成される第３の直列回路と、巻線Ｓ３と巻線Ｓ２とコンデンサＣ４，Ｃ１４及びダイオードＤ４，Ｄ１４で構成される第４の半波２倍電圧整流回路とから構成される第４の直列回路とが接続されている。

コンデンサＣ１（Ｃ２〜Ｃ４）の両端には、負荷ＬＤ１（ＬＤ２〜ＬＤ４）と抵抗Ｒｓとの直列回路が接続される。ダイオードＤ１１（Ｄ１２〜Ｄ１４）のアノードは、２次巻線Ｎｓの他端とコンデンサＣ１（Ｃ２〜Ｃ４）とに接続される。

巻線Ｎ１（Ｎ２、Ｎ３）と巻線Ｓ１（Ｓ２、Ｓ３）はダイオードの半波整流する電流が均衡化するように磁気的に結合されトランスＴ１（Ｔ２、Ｔ３）となっている。実施例５の接続では、トランスＴ１（Ｔ２、Ｔ３）の巻線Ｎ１（Ｎ２、Ｎ３）と巻線Ｓ１（Ｓ２、Ｓ３）は、その特性から巻線Ｎ１（Ｎ２、Ｎ３）と巻線Ｓ１及びＳ２、Ｓ３）に流れる電流が等しくなり、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４には等しい電流が流れる。従って、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に接続される負荷ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４には均衡化された電流が流れる。従って、実施例１に係る電流均衡化装置と同様の効果を得ることができる。さらに、実施例５は実施例２及び３の巻線Ｎ４と巻線Ｓ４からなるトランスＴ４を取り除くことができるため、電流均衡化装置を安価に構成できる。

（半波倍電圧整流回路の例）
次に、実施例１乃至５に用いられる倍電圧整流回路の例を上げて説明する。図６は半波２倍電圧整流回路の一例を示す図である。図６に示す半波２倍電圧整流回路は、図１乃至図５に示す半波２倍電圧整流回路に対応し、交流電圧を入力するトランスＴの２次巻線Ｓの一端はコンデンサＣ１の一端に接続され、コンデンサＣ１の他端はダイオードＤ１のカソードとダイオードＤ２のアノードに接続される。ダイオードＤ２のカソードはコンデンサＣ２の一端と負荷ＲＬの一端とに接続され、ダイオードＤ１のアノードはコンデンサＣ２の他端と負荷ＲＬの他端とに接続される。コンデンサＣ２の両端出力電圧は、コンデンサＣ１の両端電圧ＶＤＣの２倍の半波電圧となる。

図７は半波３倍電圧整流回路の一例を示す図である。図７に示す半波３倍電圧整流回路は、交流電圧を入力するトランスＴの２次巻線Ｓの一端はダイオードＤ１のアノードとコンデンサＣ２の一端とに接続され、ダイオードＤ１のカソードはダイオードＤ２のアノードとコンデンサＣ１の一端とコンデンサＣ３の一端とに接続される。コンデンサＣ１の他端は２次巻線Ｓの他端と負荷ＲＬの一端とに接続される。ダイオードＤ２のカソードはコンデンサＣ２の他端とダイオードＤ３のアノードに接続され、ダイオードＤ３のカソードはコンデンサＣ３の他端と負荷ＲＬの他端とに接続される。コンデンサＣ１とコンデンサＣ３との直列回路の両端出力電圧は、コンデンサＣ１の両端電圧ＶＤＣの３倍の半波電圧となる。

図８は半波４倍電圧整流回路の一例を示す図である。図８に示す半波４倍電圧整流回路は、交流電圧を入力するトランスＴの２次巻線Ｓの一端はコンデンサＣ１の一端に接続され、コンデンサＣ１の他端はコンデンサＣ３の一端とダイオードＤ１のカソードとダイオードＤ２のアノードに接続される。ダイオードＤ１のアノードは２次巻線Ｓの他端とコンデンサＣ２の一端と負荷ＲＬの一端とに接続される。

ダイオードＤ２のカソードはコンデンサＣ２の他端とコンデンサＣ４の一端とダイオードＤ３のアノードに接続され、ダイオードＤ３のカソードはコンデンサＣ３の他端とダイオードＤ４のアノードに接続される。ダイオードＤ４のカソードはコンデンサＣ４の他端と負荷ＲＬの他端とに接続される。コンデンサＣ２とコンデンサＣ４との直列回路の両端出力電圧は、コンデンサＣ１の両端電圧ＶＤＣの４倍の半波電圧となる。

図９は両波倍電圧整流回路の一例を示す図である。図９に示す両波倍電圧整流回路は、交流電圧を入力するトランスＴの２次巻線Ｓの一端はダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ２のカソードに接続され、ダイオードＤ１のカソードはコンデンサＣ１の一端と負荷ＲＬの一端とに接続される。２次巻線Ｓの他端はコンデンサＣ１の他端とコンデンサＣ２の一端とに接続され、コンデンサＣ２の他端はダイオードＤ２のアノードと負荷ＲＬの他端に接続される。コンデンサＣ１とコンデンサＣ２との直列回路の両端出力電圧は、２次巻線Ｓの電圧の両波２倍電圧が得られる。

以上のように本発明の電流均衡化装置における倍電圧整流回路の回路例を示したが、倍電圧整流回路としては、これらに限定されるものではない。

図１０は本発明の実施例６の電流均衡化装置の構成図である。図１０に示す実施例６の電流均衡化装置は、図１に示す実施例１の電流均衡化装置に対して、トランスＴに代えてトランスＴａを設けるとともに、ダイオードＤ１００，Ｄ１０１、コンデンサＣ１００を設けた点が異なる。

トランスＴａは、１次巻線Ｎｐと２次巻線Ｎｓとを有するとともに直列に接続された第１の２次巻線Ｎｓ１及び第２の２次巻線Ｎｓ２を有する。第１の２次巻線Ｎｓ１の一端にはダイオードＤ１００のアノードが接続され、ダイオードＤ１００のカソードにはダイオードＤ１０１のカソードとコンデンサＣ１００の一端と抵抗Ｒｓと抵抗Ｒｉｓが接続される。

第１の２次巻線Ｎｓ１の他端と第２の２次巻線Ｎｓ２の一端にはコンデンサＣ１００の他端と負荷ＬＤ１の一端と負荷ＬＤ２の一端とが接続され、第２の２次巻線Ｎｓ２の他端はダイオードＤ１０１のアノードが接続される。

なお、コンデンサＣ１００は電圧源でも良い。コンデンサＣ１とコンデンサＣ２は負荷のインピーダンスの違いによっても電流が一定となるように電圧が調整される。コンデンサＣ１（Ｃ２）の電圧は、負荷ＬＤ１（ＬＤ２）の電圧と抵抗Ｒｓの電圧とコンデンサＣ１００の電圧との総和に等しい。このため、使用するダイオードの耐圧を低くできるので、負荷であるＬＥＤの直列数を増加できる。また、同数の負荷を使用する場合には、バランストランスや倍電圧整流回路の使用数を削減できる。

また、負荷の異常時にコンデンサＣ１，Ｃ２の電圧が変化するので、コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧がある定められた範囲外の時に、負荷の異常を検出でき、この検出電圧が低くなるので、保護回路を安価に構成できるという利点がある。

なお、実施例６の電流均衡化装置の倍電圧整流回路としては、図２乃至図５に示す倍電圧整流回路が用いられる。

また、実施例６の電流均衡化装置のＡ部のバランストランス回路を、図２から図５に示すバランストランス回路に置き換えても良い。

また、本発明の電流均衡化装置は、例えば、LED照明器具、LCD B/L(LCDバックライト)モジュール、LCD表示機器に適用することができる。

LED照明器具は、商用交流電源からの交流電力を任意の交番電力に変換して交番電流を供給する電力変換装置と、電力変換装置の出力に接続され且つ１以上の巻線と整流素子及びコンデンサで構成される倍電圧整流回路とが直列に接続される複数の直列回路に対応する複数の倍電圧整流回路の各々の出力に１以上のＬＥＤ負荷を接続して構成された複数の負荷群のそれぞれの１以上のＬＥＤ負荷を流れる電流を、１以上の巻線に生じる電磁力に基づき均衡化する電流均衡化装置とを備える。

LCD バックライトモジュールは、LCDセルと、商用交流電源からの交流電力を任意の交番電力に変換して交番電流を供給する電力変換装置の出力に接続され且つ１以上の巻線と整流素子及びコンデンサで構成される倍電圧整流回路とが直列に接続される複数の直列回路に対応する複数の倍電圧整流回路の各々の出力にLCDセルを光らせる１以上のＬＥＤ負荷を接続して構成された複数の負荷群のそれぞれの１以上のＬＥＤ負荷を流れる電流を、１以上の巻線に生じる電磁力に基づき均衡化する電流均衡化装置とを備える。

LCD表示機器は、LCDセルと、商用交流電源からの交流電力を任意の交番電力に変換して交番電流を供給する電力変換装置と、電力変換装置の出力に接続され且つ１以上の巻線と整流素子及びコンデンサで構成される倍電圧整流回路とが直列に接続される複数の直列回路に対応する複数の倍電圧整流回路の各々の出力にLCDセルを光らせる１以上のＬＥＤ負荷を接続して構成された複数の負荷群のそれぞれの１以上のＬＥＤ負荷を流れる電流を、１以上の巻線に生じる電磁力に基づき均衡化する電流均衡化装置とを備える。LCD表示機器は、テレビジョン、モニター、看板などに用いられる。

本発明は、例えば液晶ディスプレイのバックライトとして使用されるＬＥＤを点灯させるためのＬＥＤ点灯装置やＬＥＤ照明に適用可能である。

１０ 電力供給手段
Ｖｉｎ 直流電源
ＱＬ，ＱＨ スイッチング素子
Ｄ１〜Ｄ４，Ｄ１１〜Ｄ１４，ＤＬ，ＤＨ ダイオード
Ｃｒｉ 電流共振コンデンサ
Ｃ１〜Ｃ４，Ｃ１１〜Ｃ１４ コンデンサ
Ｔ，Ｔａ，Ｔ１〜Ｔ４ トランス
Ｎｐ，Ｎ１〜Ｎ４ １次巻線
Ｎｓ，Ｓ１〜Ｓ４ ２次巻線
Ｖｒｅｆ 基準電源
ＬＤ１〜ＬＤ４ 負荷

Claims (9)

1. １次巻線及び２次巻線を含むトランスを介して交番電流を出力する電力供給手段と、
   前記電力供給手段の前記トランスの２次巻線に接続され且つ１以上の巻線と複数の整流素子及び複数のコンデンサで構成される倍電圧整流回路とが直列に接続される複数の直列回路を備え、前記複数の直列回路に対応する複数の前記倍電圧整流回路の各々の出力に１以上の負荷を接続してなる複数の負荷群が接続され、
   前記複数の負荷群のそれぞれの前記１以上の負荷を流れる電流が、前記１以上の巻線に生じる電磁力に基づき均衡化することを特徴とする電流均衡化装置。
2. 前記負荷が整流特性を有することを特徴とする請求項１記載の電流均衡化装置。
3. 前記交番電流が、正弦波状の電流であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電流均衡化装置。
4. 前記倍電圧整流回路は、半波２倍電圧整流回路であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の電流均衡化装置。
5. 前記複数の直列回路に流れる電流を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段で検出された電流検出値と基準値とを比較する比較手段と、
   前記比較手段の出力に応じて前記交番電流を制御する制御回路と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電流均衡化装置。
6. １次巻線及び２次巻線を含むトランスを介して交番電流を出力する電力供給手段の前記トランスの２次巻線に接続され且つ１以上の巻線と複数の整流素子及び複数のコンデンサで構成される倍電圧整流回路とが直列に接続される複数の直列回路に対応する複数の前記倍電圧整流回路の各々の出力に１以上の負荷を接続して構成された複数の負荷群のそれぞれの前記１以上の負荷を流れる電流を、前記１以上の巻線に生じる電磁力に基づき均衡化することを特徴とするマルチ負荷の電流均衡化方法。
7. 商用交流電源からの交流電力を任意の交番電力に変換して１次巻線及び２次巻線を含むトランスを介して交番電流を供給する電力変換装置と、
   前記電力変換装置の前記トランスの２次巻線に接続され且つ１以上の巻線と複数の整流素子及び複数のコンデンサで構成される倍電圧整流回路とが直列に接続される複数の直列回路に対応する複数の前記倍電圧整流回路の各々の出力に１以上のＬＥＤ負荷を接続して構成された複数の負荷群のそれぞれの前記１以上のＬＥＤ負荷を流れる電流を、前記１以上の巻線に生じる電磁力に基づき均衡化する電流均衡化装置と、
   を備えることを特徴とするLED照明器具。
8. LCDセルと、
   商用交流電源からの交流電力を任意の交番電力に変換して１次巻線及び２次巻線を含むトランスを介して交番電流を供給する電力変換装置の前記トランスの２次巻線に接続され且つ１以上の巻線と複数の整流素子及び複数のコンデンサで構成される倍電圧整流回路とが直列に接続される複数の直列回路に対応する複数の前記倍電圧整流回路の各々の出力に前記LCDセルを光らせる１以上のＬＥＤ負荷を接続して構成された複数の負荷群のそれぞれの前記１以上のＬＥＤ負荷を流れる電流を、前記１以上の巻線に生じる電磁力に基づき均衡化する電流均衡化装置と、
   を備えることを特徴とするLCDバックライトモジュール。
9. LCDセルと、
   商用交流電源からの交流電力を任意の交番電力に変換して１次巻線及び２次巻線を含むトランスを介して交番電流を供給する電力変換装置と、
   前記電力変換装置の前記トランスの２次巻線に接続され且つ１以上の巻線と複数の整流素子及び複数のコンデンサで構成される倍電圧整流回路とが直列に接続される複数の直列回路に対応する複数の前記倍電圧整流回路の各々の出力に前記LCDセルを光らせる１以上のＬＥＤ負荷を接続して構成された複数の負荷群のそれぞれの前記１以上のＬＥＤ負荷を流れる電流を、前記１以上の巻線に生じる電磁力に基づき均衡化する電流均衡化装置と、
   を備えることを特徴とするLCD表示機器。

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