JP5220699B2

JP5220699B2 - 発光装置

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Publication number: JP5220699B2
Application number: JP2009160391A
Authority: JP
Inventors: 邱紹偉; 陳錫銘
Original assignee: Chi Mei Lighting Technology Corp
Current assignee: Chi Mei Lighting Technology Corp
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2029-07-07
Also published as: TW201028045A; JP2010161332A

Description

本発明は、発光装置に関し、特に発光ダイオードを有する発光装置に関する。

発光ダイオード（Light Emitting Diode，LED）は、電力の消費が低く、使用寿命が長く、安全性が高く、発光応答時間が短く、体積が小さい等の特性を有する。さらに、寿命が蛍光灯の１０倍であり、その発光効率は向上し続けている。このため、ここ数年、発光ダイオードは表示装置、指示ランプ及び各種電子製品等に広く応用されている。

図１は、従来のＬＥＤ発光装置を示した図である。図１に示したように、電気が交流電源Ｖ_Ｓから供給されて、ノイズフィルタリング（EMI Filter）回路Ｃ１、ＰＦＣ（Power Factor Controller）Ｃ２及び変換回路Ｃ３の順に経由し、電流Ｉ_ＣＯＮが複数の発光ダイオードモジュールＬ_０１〜Ｌ_０Ｎを駆動させる。この電流Ｉ_ＣＯＮは、一定値で、Ｉ_ＣＯＮ＝Ｉ_１＋Ｉ_２＋…＋Ｉ_Ｎである。上述のＬＥＤ発光装置が三つの回路Ｃ１〜Ｃ３によって発光ダイオードモジュールＬ_０１〜Ｌ_０Ｎを駆動させる。これにより、電力が三つの回路によって消費されるので、電力の使用効率が低下する。また、いずれかの発光ダイオードモジュールが、使用寿命の関係で損壊したり、又は除去されると、電流Ｉ_ＣＯＮが他の発光ダイオードモジュールに分配されて他の各発光ダイオードモジュールに流れる電流が大きくなるので、各発光ダイオードモジュールの発光輝度が大きくなって不安定となり、また、電流が大きくなり過ぎたことが原因で焼損する虞もある。

本発明は、電流、電圧又はパワーを安定させることで、発光ダイオードの発光輝度を安定させ、焼損するのを回避する発光装置を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、複数の発光ダイオードモジュールと、周波数変調制御式コンバータと、を備える発光装置であって、前記周波数変調制御式コンバータは、前記発光ダイオードモジュールに電気的に接続されて、駆動信号を発生させることで前記発光ダイオードモジュールを駆動し、前記周波数変調制御式コンバータは、コンパレータ回路、周波数変調回路、アクティブＰＦＣ、スイッチ駆動回路及びエネルギー変換回路を備え、前記周波数変調回路及び前記アクティブＰＦＣは、前記スイッチ駆動回路に電気的に接続され、前記スイッチ駆動回路は、前記エネルギー変換回路に電気的に接続され、前記複数の発光ダイオードモジュールの抵抗との各接続点と前記コンパレータの入力との間にフィードバック電圧を得ることを目的としたダイオードをそれぞれ接続し、前記周波数変調回路は、前記コンパレータの出力信号に基づき周波数変調信号を出力し、前記アクティブＰＦＣは、前記コンパレータの出力信号に基づき力率改善信号を出力し、前記スイッチ駆動回路は、前記周波数変調信号及び前記力率改善信号に基づきスイッチ駆動信号を出力し、前記エネルギー変換回路は、前記スイッチ駆動信号及び直流信号に基づき前記駆動信号を出力することで、前記各発光ダイオードモジュールの電流を一定値に制御する。

請求項２の発明は、複数の発光ダイオードモジュールと、周波数変調制御式コンバータと、を備える発光装置であって、前記周波数変調制御式コンバータは、前記発光ダイオードモジュールに電気的に接続されて駆動信号を発生させることで前記発光ダイオードモジュールを駆動し、前記周波数変調制御式コンバータは、コンパレータ回路、周波数変調回路、アクティブＰＦＣ、スイッチ駆動回路及びエネルギー変換回路を備え、前記周波数変調回路及び前記アクティブＰＦＣは、前記スイッチ駆動回路に電気的に接続され、前記スイッチ駆動回路は前記エネルギー変換回路に電気的に接続され、前記複数の発光ダイオードモジュールの抵抗との各接続点にフィードバック電圧を得ることを目的としたそれぞれのダイオードと前記駆動信号の電圧の分圧信号とを前記コンパレータの入力に接続し、前記周波数変調回路は、コンパレータの出力信号に基づき周波数変調信号を出力し、前記アクティブＰＦＣは、コンパレータの出力信号に基づき前記力率改善信号を出力し、前記スイッチ駆動回路は、前記周波数変調信号及び前記力率改善信号に基づきスイッチ駆動信号を出力し、前記エネルギー変換回路は、前記スイッチ駆動信号及び直流信号に基づき前記駆動信号を出力することで、前記各発光ダイオードモジュールのパワーを一定値に制御する。

本発明の発光装置における周波数変調制御式コンバータは、周波数変調回路、スイッチ駆動回路及びエネルギー変換回路を備える。周波数変調回路は、前記発光ダイオードモジュールの複数のフィードバック信号及び／又は駆動信号に基づき、周波数変調信号を出力する。スイッチ駆動回路は、周波数変調信号に基づき、スイッチ駆動信号を出力する。このスイッチ駆動信号は、フィードバック信号及び／又は駆動信号に基づき調整される。エネルギー変換回路は、スイッチ駆動信号に基づいて出力された駆動信号を調整することにより、各発光ダイオードモジュールの電流、電圧又はパワーを実質的に一定値にする。したがって、いずれかの発光ダイオードモジュールが破損又は除去された場合でも、本発明においては、フィードバック信号及び／又は駆動信号の変化に基づくフィードバック、周波数変調機能を加えることで、駆動信号を調整して出力することにより、他の発光ダイオードモジュールの発光輝度の安定性を維持し、焼損を回避する。

従来のＬＥＤ発光装置を示した図。本発明の第１実施例の発光装置を示した図。本発明の第２実施例の発光装置を示した図。同発光装置における周波数変調回路を示した図。本発明の第３実施例の発光装置を示した図。本発明の第４実施例の発光装置を示した図。本発明の第５実施例の発光装置を示した図。本発明の第６実施例の発光装置を示した図。本発明の第７実施例の発光装置を示した図。本発明の第８実施例の発光装置を示した図。本発明の第９実施例の発光装置を示した図。

（第１実施例）
本発明の第１実施例に係る発光装置について図２を参照して説明する。図２は、発光装置１の構成を示す。発光装置１は、複数の発光ダイオードモジュールＬ_１１〜Ｌ_１Ｎ及び周波数変調制御式コンバータ１０を備える。このうち、各発光ダイオードモジュールは、例えば、直列接続及び／又は並列接続の複数の発光ダイオードを含み、周波数変調制御式コンバータ１０は、それぞれの発光ダイオードモジュールＬ_１１〜Ｌ_１Ｎに電気的に接続され、駆動信号１１によって発光ダイオードモジュールＬ_１１〜Ｌ_１Ｎを駆動する。この周波数変調制御式コンバータ１０は、直流電源又は交流電源によって、駆動信号１１を発生させる。本実施例においては交流電源を例とする。

周波数変調制御式コンバータ１０は、周波数変調回路１０１、スイッチ駆動回路１０２及びエネルギー変換回路１０３を備える。周波数変調回路１０１はスイッチ駆動回路１０２に電気的に接続され、スイッチ駆動回路１０２はエネルギー変換回路１０３に電気的に接続される。周波数変調回路１０１は、前記発光ダイオードモジュールＬ_１１〜Ｌ_１Ｎの複数のフィードバック信号１２に基づき、周波数変調信号１３を出力する。スイッチ駆動回路１０２は、周波数変調信号１３に基づきスイッチ駆動信号１４を出力する。そして、エネルギー変換回路１０３は、スイッチ駆動信号１４及び直流信号１７に基づき、駆動信号１１を出力することで、各発光ダイオードモジュールＬ_１１〜Ｌ_１Ｎを駆動する電流を実質的に一定値に安定させる。

（第２実施例）
本発明の第２実施例に係る発光装置について図３を参照して説明する。図３は、発光装置２の構成を示す。発光装置２は、第１実施例の発光装置１の構成を応用したものである。発光装置２は、周波数変調制御式コンバータ２０及び複数の発光ダイオードモジュールＬ_２１、Ｌ_２２を備える。周波数変調制御式コンバータ２０は、前記発光ダイオードモジュールＬ_２１、Ｌ_２２に電気的に接続されて、駆動信号２１を出力することで、前記発光ダイオードモジュールＬ_２１、Ｌ_２２を駆動する。本実施例においては、２組の発光ダイオードモジュールＬ_２１、Ｌ_２２を例とする。発光ダイオードモジュールＬ_２１、Ｌ_２２は、３個の発光ダイオードが直列に接続された接続列２列を並列に備え、さらに、抵抗及びダイオードを備える。この抵抗及びダイオードの目的は、フィードバック信号２２の電圧を取得することと限流作用を得ることである。

周波数変調制御式コンバータ２０は、周波数変調回路２０１、スイッチ駆動回路２０２及びエネルギー変換回路２０３を備える。周波数変調回路２０１は、スイッチ駆動回路２０２に電気的に接続され、スイッチ駆動回路２０２は、エネルギー変換回路２０３に電気的に接続される。本実施例において、エネルギー変換回路２０３は、例えば、フライバック型コンバータ（Flyback Converter）回路である。フライバック型コンバータ回路は、コストが低く、広く普及しており、構造が簡単であるといった特徴を有する。さらに、複数のセットに容易に出力することができる。その回路構造は、絶縁特性を有する昇降圧型コンバータ（Buck-Boost Converter）である。本実施例においては、エネルギーの変換及び昇圧作用に応用することで、発光ダイオードモジュールＬ_２１、Ｌ_２２を駆動する。フライバック型コンバータ回路は従来の技術であるため、ここではその動作について詳述しない。

周波数変調制御式コンバータ２０は、さらに、コンパレータ回路２０４を備え、コンパレータ回路２０４は、発光ダイオードモジュールＬ_２１、Ｌ_２２及び周波数変調回路２０１に電気的に接続されている。コンパレータ回路２０４は、発光ダイオードモジュールＬ_２１、Ｌ_２２のフィードバック信号２２及び基準電圧Ｖ_２Ｒに基づき、コンパレータ信号２３を出力する。本実施例において、コンパレータ回路２０４は、例えば、コンパレータを有する集積回路（integrated circuit, IC）である。上述の駆動を例にすれば、その作動方式は、フィードバック信号２２の電圧が基準電圧Ｖ_２Ｒより大きい場合は高準位で出力され、入力電圧が基準電圧より小さい場合は低準位（例えば、接地準位）で出力される。その目的は、出力されるコンパレータ信号２３に、高準位又は低準位を有する動作作用を持たせるためである。

本実施例において、コンパレータ信号２３は、周波数変調回路２０１に入力され、周波数変調回路２０１は、周波数変調信号２４を発生させる。つまり、周波数変調信号２４の周波数は時間によって異なるということである。ここで注目すべきは、コンパレータ信号２３の電圧と周波数変調信号２４の周波数は相対関係にあるということである。例えば、線形又は非線形の変化関係であり、このうち、非線形変化関係は、例えば、指数関数の関係を呈する。

図４は、周波数変調回路２０１の構成を示す。Ｖ_１及びＶ_２は基準電圧であり、Ｖ_Ｄは動作電圧である。図４において、入力信号の電圧と出力信号の周波数は、正比例の対応関係にある。すなわち、この回路によって調整された後、コンパレータ信号２３の電圧と周波数変調信号２４の周波数は正比例の対応関係を呈する。

図３に示したように、周波数変調制御式コンバータ２０は、さらに、アクティブＰＦＣ（Power Factor Controller)２０５を備え、アクティブＰＦＣ２０５は、コンパレータ回路２０４及びスイッチ駆動回路２０２に電気的に接続され、コンパレータ信号２３に基づき力率改善信号２６を発生させてスイッチ駆動回路２０２に出力する。本実施例において、アクティブＰＦＣ２０５、周波数変調回路２０１及びスイッチ駆動回路２０２は集積回路である。アクティブＰＦＣ２０５が出力する力率改善信号２６は、スイッチ駆動信号２５のパルス信号の低準位に固定時間（Constant Off）を設け、さらに、力率（Power Factor）を０．９以上にし、さらには、１に近づくまで高める。

周波数変調回路２０１から出力される周波数変調信号２４は、周波数を変更させる特徴を持ち、アクティブＰＦＣ２０５が出力する力率改善信号２６がハイパワー特性を達成する。スイッチ駆動回路２０２が出力するスイッチ駆動信号２５によってエネルギー変換回路２０３のトランジスタＴ_２をＯＮとＯＦＦに駆動させることにより、エネルギー変換回路２０３が出力する駆動信号２１の電流変化をコントロールする。

周波数変調制御式コンバータ２０は、さらに、ノイズフィルタリング（EMI Filter）回路２０６及び整流回路２０７を備える。整流回路２０７は、ノイズフィルタリング回路２０６及びエネルギー変換回路２０３に電気的に接続され、直流信号２７をエネルギー変換回路２０３に出力する。このノイズフィルタリング回路２０６はローパス・フィルタであり、入力する交流信号に含まれる高周波数のノイズをバイパス化し、特定の周波数（例えば、60HZ）の信号のみを通過させることで、周波数変調制御式コンバータ２０の動作がノイズの影響を受けるのを回避する。そして、整流回路２０７は、例えば、全波整流回路であり、ノイズフィルタリング回路２０６を経た交流信号を整流し、フィルタコンデンサによってリプル成分をフィルタリングすることにより直流信号２７を出力する。

（第３実施例）
本発明の第３実施例に係る発光装置について図５を参照して説明する。図５は、発光装置３の構成を示す。発光装置３は、第１実施例の発光装置１の構成を応用したものである。発光装置３は、周波数変調制御式コンバータ３０及び複数の発光ダイオードモジュールＬ_３１、Ｌ_３２を備える。周波数変調制御式コンバータ３０は、前記発光ダイオードモジュールＬ_３１、Ｌ_３２に電気的に接続されて、駆動信号３１を出力することで、前記発光ダイオードモジュールＬ_３１、Ｌ_３２を駆動する。本実施例は、２組の発光ダイオードモジュールＬ_３１、Ｌ_３２を例とする。そして、発光ダイオードモジュールＬ_３１、Ｌ_３２は、３個の発光ダイオードが直列に接続された接続列２列を並列に備え、さらに、抵抗及びダイオードを備える。この抵抗及びダイオードの目的は、フィードバック信号２２の電圧を取得することと限流作用を得ることである。

周波数変調制御式コンバータ３０は、周波数変調回路３０１、スイッチ駆動回路３０２及びエネルギー変換回路３０３を備える。周波数変調回路３０１は、スイッチ駆動回路３０２に電気的に接続され、スイッチ駆動回路３０２はエネルギー変換回路３０３に電気的に接続される。

周波数変調制御式コンバータ３０は、さらに、コンパレータ回路３０４を含み、発光ダイオードモジュールＬ_３１、Ｌ_３２及び周波数変調回路３０１に電気的に接続される。コンパレータ回路３０４は、発光ダイオードモジュールＬ_３１、Ｌ_３２のフィードバック信号３２及び基準電圧Ｖ_３Ｒに基づき、コンパレータ信号３３を出力する。

周波数変調制御式コンバータ３０は、さらに、ノイズフィルタリング回路３０６、整流回路３０７及びパッシブＰＦＣ（Power Factor Controller)３０５を備える。整流回路３０７は、ノイズフィルタリング回路３０６及びパッシブＰＦＣ３０５に電気的に接続され、パッシブＰＦＣ３０５は、整流回路３０７及びエネルギー変換回路３０３に電気的に接続されて直流信号３７を出力する。

パッシブＰＦＣ３０５の作用は、整流回路３０７が出力した信号の波形を調整することで、発光装置３における電圧波形と電流波形の位相を一致させることにより、力率を高めることである。

第３実施例の周波数変調制御式コンバータ３０と第２実施例の周波数変調制御式コンバータ２０との技術特徴において異なる点は、第２実施例の周波数変調制御式コンバータ２０がアクティブＰＦＣ２０５を有し、第３実施例の周波数変調制御式コンバータ３０がパッシブＰＦＣ３０５を有する点である。その目的は、いずれのＰＦＣも力率を高めることにより、発光装置の回路特性を高めることである。他の技術特徴及び作動方式は、第２実施例を参考にすることが可能なため、ここでは詳述しない。

このように、交流の入力信号が、第２実施例の周波数変調制御式コンバータ２０又は第３実施例の周波数変調制御式コンバータ３０に入力され、ノイズフィルタリング回路２０６又は３０６及び整流回路２０７又は３０７によってフィルタリング、整流が行なわれる。アクティブＰＦＣ２０５又はパッシブＰＦＣ３０５のいずれを採用しているかに拘わらず、そのスイッチ駆動回路２０２又は３０２への入力が、発光ダイオードモジュールＬ_２１、Ｌ_２２からのフィードバック信号２２又は発光ダイオードモジュールＬ_３１、Ｌ_３２のフィードバック信号３２に基づいて、コントロールされる。そして、周波数変調回路２０１又は３０１の作動によって、スイッチ駆動回路２０２又は３０２が出力するスイッチ駆動信号２５又は３５の周波数をコントロールすることにより、エネルギー変換回路２０３又は３０３のトランジスタＴ_２又はＴ_３のＯＮとＯＦＦをコントロールする。トランジスタＴ_２又はＴ_３のＯＮとＯＦＦを介して、エネルギー変換回路２０３又は３０３が出力する駆動信号２１又は３１の電流を調整することで、各発光ダイオードモジュールＬ_２１、Ｌ_２２又はＬ_３１、Ｌ_３２の電流を一定値に保つ。また、周波数変調制御式コンバータ２０又は３０は、ＰＦＣを使用して発光装置の力率を高めることで電力消費を抑制する。

いずれかの発光ダイオードモジュールが破損又は除去された時、本発明では、フィードバック信号２２又は３２の変化に基づいて、エネルギー変換回路２０３又は３０３が出力する駆動信号２１又は３１の電流を調節することで、他の各発光ダイオードモジュールの電流を一定値に保ち、発光の輝度を安定させて焼損するのを回避する。

（第４実施例）
本発明の第４実施例に係る発光装置について図６を参照して説明する。図６は、発光装置４の構成を示す。発光装置４は、複数の発光ダイオードモジュールＬ_４１〜Ｌ_４Ｎ及び周波数変調制御式コンバータ４０を備える。このうち、各発光ダイオードモジュールは、例えば、直列接続、並列接続、直並列接続の複数の発光ダイオードを有する。周波数変調制御式コンバータ４０は、発光ダイオードモジュールＬ_４１〜Ｌ_４Ｎに電気的に接続され、駆動信号４１を出力して発光ダイオードモジュールＬ_４１〜Ｌ_４Ｎを駆動する。

周波数変調制御式コンバータ４０は、周波数変調回路４０１、スイッチ駆動回路４０２及びエネルギー変換回路４０３を備える。周波数変調回路４０１は、スイッチ駆動回路４０２に電気的に接続され、スイッチ駆動回路４０２は、エネルギー変換回路４０３に電気的に接続される。周波数変調回路４０１は、駆動信号４１に基づき周波数変調信号４３を出力し、スイッチ駆動回路４０２は、周波数変調信号４３に基づきスイッチ駆動信号４４を出力し、エネルギー変換回路４０３は、スイッチ駆動信号４４及び直流信号４７に基づき駆動信号４１を出力することで、発光ダイオードモジュールＬ_４１〜Ｌ_４Ｎを駆動する電圧を実質的に一定値に保つ。

（第５実施例）
本発明の第５実施例に係る発光装置について図７を参照して説明する。図７は、発光装置５の構成を示す。発光装置５は、第４実施例の発光装置４の構成を応用したものである。発光装置５は、周波数変調制御式コンバータ５０及び複数の発光ダイオードモジュールＬ_５１、Ｌ_５２を備える。周波数変調制御式コンバータ５０は、前記発光ダイオードモジュールＬ_５１、Ｌ_５２に電気的に接続されて駆動信号５１を出力することで、発光ダイオードモジュールＬ_５１、Ｌ_５２を駆動する。本実施例においては、２組の発光ダイオードモジュールＬ_５１、Ｌ_５２を例とする。そして、発光ダイオードモジュールＬ_５１、Ｌ_５２は、３個の発光ダイオードが直列に接続された接続列２列を並列に備え、さらに、抵抗を備える。

周波数変調制御式コンバータ５０は、周波数変調回路５０１、スイッチ駆動回路５０２及びエネルギー変換回路５０３を備える。周波数変調回路５０１は、スイッチ駆動回路５０２に電気的に接続され、スイッチ駆動回路５０２は、エネルギー変換回路５０３に電気的に接続される。

周波数変調制御式コンバータ５０は、さらに、コンパレータ回路５０４を備え、コンパレータ回路５０４は、エネルギー変換回路５０３及び周波数変調回路５０１に電気的に接続される。コンパレータ回路５０４は、駆動信号５１の電圧の分圧信号５８及び基準電圧Ｖ_５Ｒに基づき、コンパレータ信号５３を出力する。本実施例において、分圧信号５８は駆動信号５１の電圧が抵抗Ｒ_５１及びＲ_５２によって分圧されたもので、すなわち、分圧信号５８の電圧は、駆動信号５１の電圧に抵抗Ｒ_５２をかけて、さらに、抵抗（Ｒ_５１＋Ｒ_５２）で割ったものに等しい。

周波数変調制御式コンバータ５０は、さらに、アクティブＰＦＣ５０５を備え、アクティブＰＦＣ５０５は、コンパレータ回路５０４及びスイッチ駆動回路５０２に電気的に接続され、コンパレータ信号５３に基づき力率改善信号５６を発生させて、スイッチ駆動回路５０２に入力する。

周波数変調制御式コンバータ５０は、さらに、ノイズフィルタリング回路５０６及び整流回路５０７を備える。整流回路５０７は、ノイズフィルタリング回路５０６及びエネルギー変換回路５０３に電気的に接続されて、直流信号５７を出力する。

第５実施例の周波数変調制御式コンバータ５０と第２実施例の周波数変調制御式コンバータ２０の技術特徴において異なる点は、第２実施例のフィードバック信号２２が各発光ダイオードモジュールＬ_２１、Ｌ_２２に基づいているのに対し、第５実施例の分圧信号５８は駆動信号５１の電圧が抵抗によって分圧される点である。両信号はいずれも、それぞれコンパレータに入力される。発光装置５の他の技術特徴及び作動方式は、第２実施例を参考にすることができるため、ここでは詳述しない。

（第６実施例）
本発明の第６実施例に係る発光装置について図８を参照して説明する。図８は、発光装置６の構成を示す。発光装置６は、第４実施例の発光装置４の構成を応用したものである。発光装置６は、周波数変調制御式コンバータ６０及び複数の発光ダイオードモジュールＬ_６１、Ｌ_６２を備える。周波数変調制御式コンバータ６０は、前記発光ダイオードモジュールＬ_６１、Ｌ_６２に電気的に接続されて、駆動信号６１を出力することで、前記発光ダイオードモジュールＬ_６１、Ｌ_６２を駆動する。本実施例では、２組の発光ダイオードモジュールＬ_６１、Ｌ_６２を例とする。発光ダイオードモジュールＬ_６１、Ｌ_６２は、３個の発光ダイオードが直列に接続された接続列２列を並列に備え、さらに、抵抗を備える。

周波数変調制御式コンバータ６０は、周波数変調回路６０１、スイッチ駆動回路６０２及びエネルギー変換回路６０３を備える。周波数変調回路６０１は、スイッチ駆動回路６０２に電気的に接続され、スイッチ駆動回路６０２は、エネルギー変換回路６０３に電気的に接続される。

周波数変調制御式コンバータ６０は、さらに、コンパレータ回路６０４を備え、発光ダイオードモジュールＬ_６１、Ｌ_６２及び周波数変調回路６０１に電気的に接続される。コンパレータ回路６０４は、駆動信号６１の電圧が分圧された分圧信号６８及び基準電圧Ｖ_６Ｒに基づき、コンパレータ信号６３を出力する。分圧信号６８は、駆動信号６１の電圧が抵抗Ｒ_６１及びＲ_６２によって分圧されたもので、すなわち、分圧信号６８の電圧は、駆動信号６１の電圧に抵抗Ｒ_６２をかけて、さらに抵抗（Ｒ_６１＋Ｒ_６２）で割ったものに等しい。

周波数変調制御式コンバータ６０は、さらに、ノイズフィルタリング回路６０６、整流回路６０７及びパッシブＰＦＣ６０５を備える。整流回路６０７は、ノイズフィルタリング回路６０６及びパッシブＰＦＣ６０５に電気的に接続されて、パッシブＰＦＣ６０５は、整流回路６０７及びエネルギー変換回路６０３に電気的に接続されて直流信号６７を出力する。

パッシブＰＦＣ６０５の作用は、整流回路６０７が出力する整流信号の位相を調整することで、発光装置６の電圧波形と電流波形の位相を一致させることである。

第６実施例の周波数変調制御式コンバータ６０と第５実施例の周波数変調制御式コンバータ５０との技術特徴において異なる点は、第５実施例の周波数変調制御式コンバータ５０はアクティブＰＦＣ５０５を備えるのに対し、第６実施例の周波数変調制御式コンバータ６０はパッシブＰＦＣ６０５を備える点である。その目的は、いずれのＰＦＣも力率を高めることで、発光装置の回路特性を高めることにある。発光装置６の他の技術特徴及び作動方式は、第５実施例を参考とすることが可能であるため、ここでは詳述しない。

このように、交流の入力信号が、第５実施例の周波数変調制御式コンバータ５０又は第６実施例の周波数変調制御式コンバータ６０に入力され、ノイズフィルタリング回路５０６又は６０６及び整流回路５０７又は６０７によってフィルタリング、整流が行なわれる。アクティブＰＦＣ５０５又はパッシブＰＦＣ６０５のいずれを採用しているかに拘わらず、そのスイッチ駆動回路５０２又は６０２への入力が、分圧信号５８又は６８に基づいてコントロールされる。そして、周波数変調回路５０１又は６０１の動作によって、スイッチ駆動回路５０２又は６０２が出力するスイッチ駆動信号５５又は６５の周波数をコントロールすることにより、エネルギー変換回路５０３又は６０３のトランジスタＴ_５又はＴ_６のＯＮとＯＦＦをコントロールする。トランジスタＴ_５又はＴ_６のＯＮとＯＦＦによって、エネルギー変換回路５０３又は６０３が出力する駆動信号５１又は６１の電圧を調整することで、各発光ダイオードモジュールＬ_５１、Ｌ_５２又はＬ_６１、Ｌ_６２を駆動する電圧を一定値に保つ。また、周波数変調制御式コンバータも、ＰＦＣを使用することで発光装置の力率を高めて電力消費を抑制する。

いずれかの発光ダイオードモジュールが破損又は除去された時、本発明では、分圧信号５８又は６８の変化に基づいて、エネルギー変換回路５０３又は６０３が出力する駆動信号５１又は６１の電圧を調整することで、他の各発光ダイオードモジュールを駆動する電圧を一定値に保つことにより、発光の輝度を安定させて、焼損するのを回避する。

（第７実施例）
本発明の第７実施例に係る発光装置について図９を参照して説明する。図９は、発光装置７の構成を示す。発光装置７は、複数の発光ダイオードモジュールＬ_７１〜Ｌ_７Ｎ及び周波数変調制御式コンバータ７０を備える。このうち、各発光ダイオードモジュールは、例えば、直列接続、又は並列接続、又は直列並列接続の複数の発光ダイオードを有する。そして、周波数変調制御式コンバータ７０は、発光ダイオードモジュールＬ_７１〜Ｌ_７Ｎに電気的に接続されて、駆動信号７１を出力して発光ダイオードモジュールＬ_７１〜Ｌ_７Ｎを駆動する。

周波数変調制御式コンバータ７０は、周波数変調回路７０１、スイッチ駆動回路７０２及びエネルギー変換回路７０３を備える。周波数変調回路７０１は、スイッチ駆動回路７０２に電気的に接続され、スイッチ駆動回路７０２は、エネルギー変換回路７０３に電気的に接続される。周波数変調回路７０１は、前記発光ダイオードモジュールの複数のフィードバック信号７２及び駆動信号７１に基づき周波数変調信号７３を出力する。スイッチ駆動回路７０２は、周波数変調信号７３に基づきスイッチ駆動信号７４を出力する。エネルギー変換回路７０３は、スイッチ駆動信号７４及び直流信号７７に基づき駆動信号７１を出力して、各発光ダイオードモジュールＬ_７１〜Ｌ_７Ｎを駆動するパワーを実質的に一定値に安定させる。

（第８実施例）
本発明の第８実施例に係る発光装置について図１０を参照して説明する。図１０は、発光装置８の構成を示す。発光装置８は、第７実施例の発光装置７の構成を応用したものである。発光装置８は、周波数変調制御式コンバータ８０及び複数の発光ダイオードモジュールＬ_８１、Ｌ_８２を備える。周波数変調制御式コンバータ８０は、前記発光ダイオードモジュールＬ_８１、Ｌ_８２に電気的に接続されて、駆動信号８１を出力して、発光ダイオードモジュールＬ_８１、Ｌ_８２を駆動する。本実施例では、２組の発光ダイオードモジュールＬ_８１、Ｌ_８２を例とする。発光ダイオードモジュールＬ_８１、Ｌ_８２は３個の発光ダイオードが直列に接続された接続列２列を並列に備え、さらに、抵抗及びダイオードを備える。この抵抗及びダイオードの目的は、フィードバック信号８２の電圧を取得することと限流作用を得ることである。

周波数変調制御式コンバータ８０は、周波数変調回路８０１、スイッチ駆動回路８０２及びエネルギー変換回路８０３を備える。周波数変調回路８０１は、スイッチ駆動回路８０２に電気的に接続され、スイッチ駆動回路８０２は、エネルギー変換回路８０３に電気的に接続される。

周波数変調制御式コンバータ８０は、さらに、コンパレータ回路８０４を備え、コンパレータ回路８０４は、発光ダイオードモジュールＬ_８１、Ｌ_８２、エネルギー変換回路８０３及び周波数変調回路８０１に電気的に接続される。コンパレータ回路８０４は、駆動信号８１の電圧の分圧信号８８と、発光ダイオードモジュールＬ_８１、Ｌ_８２のフィードバック信号８２と、基準電圧Ｖ_８Ｒとに基づき、コンパレータ信号８３を出力する。本実施例において、分圧信号８８は、駆動信号８１の電圧が抵抗Ｒ_８１及びＲ_８２によって分圧されたもので、すなわち、分圧信号８８の電圧は、駆動信号８１の電圧に抵抗Ｒ_８２をかけて、さらに、抵抗（Ｒ_８１＋Ｒ_８２）で割ったものに等しい。

本実施例において、コンパレータ回路８０４は、例えば、コンパレータ８０９及び乗算器８０８（又は加算器）を有する。分圧信号８８及びフィードバック信号８２は、まず乗算器８０８に入力されて乗法演算を行う。乗法演算の結果をコンパレータ８０９の入力とし、基準電圧Ｖ_８Ｒと比較した後、パワーに関するコンパレータ信号８３を出力する。

周波数変調制御式コンバータ８０は、さらに、アクティブＰＦＣ８０５を備え、アクティブＰＦＣ８０５は、コンパレータ回路８０４及びスイッチ駆動回路８０２に電気的に接続され、コンパレータ信号８３に基づき力率改善信号８６を発生させてスイッチ駆動回路８０２に入力する。

周波数変調制御式コンバータ８０は、さらに、ノイズフィルタリング回路８０６及び整流回路８０７を備える。整流回路８０７は、ノイズフィルタリング回路８０６及びエネルギー変換回路８０３に電気的に接続されて、直流信号８７を出力する。

第８実施例の周波数変調制御式コンバータ８０と第２実施例の周波数変調制御式コンバータ２０との技術特徴において異なる点は、第２実施例のフィードバック信号２２が各発光ダイオードモジュールＬ_２１、Ｌ_２２に基づいているのに対し、第８実施例のコンパレータ８０９の入力は乗算器８０８の出力であり、乗算器８０８への入力は、駆動信号８１の分圧信号８８と、各発光ダイオードモジュールＬ_８１、Ｌ_８２のフィードバック信号８２に基づいている点である。発光装置８の他の技術特徴及び作動方式は、第２実施例及び第５実施例を参考とすることができるため、ここでは詳述しない。

（第９実施例）
本発明の第９実施例に係る発光装置について図１１を参照して説明する。図１１は、発光装置９の構成を示す。発光装置９は、周波数変調制御式コンバータ９０及び複数の発光ダイオードモジュールＬ_９１、Ｌ_９２を備える。周波数変調制御式コンバータ９０は、前記発光ダイオードモジュールＬ_９１、Ｌ_９２に電気的に接続されて、駆動信号９１を出力して前記発光ダイオードモジュールＬ_９１、Ｌ_９２を駆動する。本実施例は、２組の発光ダイオードモジュールＬ_９１、Ｌ_９２を例とする。発光ダイオードモジュールＬ_９１、Ｌ_９２は、３個の発光ダイオードが直列に接続された接続列２列を並列に備え、さらに、抵抗及びダイオードを備える。この抵抗及びダイオードの目的は、フィードバック信号９２の電圧を取得することと限流作用を得ることである。

周波数変調制御式コンバータ９０は、周波数変調回路９０１、スイッチ駆動回路９０２及びエネルギー変換回路９０３を備える。周波数変調回路９０１は、スイッチ駆動回路９０２に電気的に接続され、スイッチ駆動回路９０２は、エネルギー変換回路９０３に電気的に接続される。

周波数変調制御式コンバータ８０は、さらに、コンパレータ回路９０４を備え、コンパレータ回路９０４は、発光ダイオードモジュールＬ_９１、Ｌ_９２、エネルギー変換回路９０３及び周波数変調回路９０１に電気的に接続される。コンパレータ回路９０４は、駆動信号９１の分圧信号９８、発光ダイオードモジュールＬ_９１、Ｌ_９２のフィードバック信号９２及び基準電圧Ｖ_９Ｒに基づき、コンパレータ信号９３を出力する。本実施例において、分圧信号９８は駆動信号９１の電圧が抵抗Ｒ_９１及びＲ_９２によって分圧されたもので、すなわち、分圧信号９８の電圧は、駆動信号９１の電圧に抵抗Ｒ_９２をかけて、さらに抵抗（Ｒ_９１＋Ｒ_９２）で割ったものに等しい。

周波数変調制御式コンバータ９０は、さらに、ノイズフィルタリング回路９０６、整流回路９０７及びパッシブＰＦＣ９０５を備える。整流回路９０７は、ノイズフィルタリング回路９０６及びパッシブＰＦＣ９０５に電気的に接続されて、パッシブＰＦＣ９０５は、整流回路９０７及びエネルギー変換回路９０３に電気的に接続されて、直流信号９７を出力する。

パッシブＰＦＣ９０５の作用は、整流回路９０７が出力した信号の波形に調整を加えることで、発光装置９中の電圧波形と電流波形の位相を一致させることにより、力率を高めることである。

第９実施例の周波数変調制御式コンバータ９０と第８実施例の周波数変調制御式コンバータ８０との技術特徴において異なる点は、第８実施例の周波数変調制御式コンバータ８０がアクティブＰＦＣ８０５を備えるのに対し、第９実施例の周波数変調制御式コンバータ９０がパッシブＰＦＣ９０５を備える点である。その目的はいずれのＰＦＣも力率を高めることで、発光装置の回路特性を高めることである。発光装置９の他の技術特徴及び作動方式は、第８実施例を参考にすることが可能なため、ここでは詳述しない。

このように、交流の入力信号が、第８実施例の周波数変調制御式コンバータ８０又は第９実施例の周波数変調制御式コンバータ９０に入力され、ノイズフィルタリング回路８０６又は９０６及び整流回路８０７又は９０７によってフィルタリング、整流が行なわれる。アクティブＰＦＣ８０５又はパッシブＰＦＣ９０５を採用するに拘わらず、そのスイッチ駆動回路８０２又は９０２の入力は、いずれも駆動信号８１又は９１が発生させた分圧信号８８又は９８及び発光ダイオードモジュールＬ_８１、Ｌ_８２のフィードバック信号８２又は発光ダイオードモジュールＬ_９１、Ｌ_９２のフィードバック信号９２によって行われ、まず、乗法演算が行われた後、コントロール及び調整が行われることで、スイッチ駆動回路８０２又は９０２が出力するスイッチ駆動信号８５又は９５の周波数が調整され、エネルギー変換回路８０３又は９０３のトランジスタＴ_８又はＴ_９のＯＮとＯＦＦが調整される。トランジスタＴ_８又はＴ_９のＯＮとＯＦＦによって、エネルギー変換回路８０３又は９０３が出力する駆動信号８１又は９１のパワーを調整することにより、各発光ダイオードモジュールＬ_８１、Ｌ_８２、又はＬ_９１、Ｌ_９２のパワーを一定値に保つ。また、第８実施例及び第９実施例のいずれの周波数変調制御式コンバータもＰＦＣを使用することで、発光装置の力率を高めて電力消費を抑制する。

いずれかの発光ダイオードモジュールが破損又は除去された場合、本発明では、分圧信号８８又は９８、及びフィードバック信号８２又は９２の変化に基づいて、エネルギー変換回路８０３又は９０３が出力する駆動信号８１又は９１のパワーを調整することで、他の各発光ダイオードモジュールを駆動するパワーを一定値に保つことにより、発光の輝度を安定させて焼損するのを回避する。

このように、本発明における発光装置の周波数変調制御式コンバータは、周波数変調回路、スイッチ駆動回路及びエネルギー変換回路を備える。周波数変調回路は、前記発光ダイオードモジュールの複数のフィードバック信号及び／又は駆動信号に基づき、周波数変調信号を出力する。スイッチ駆動回路は、周波数変調信号に基づき、スイッチ駆動信号を出力する。このスイッチ駆動信号は、フィードバック信号及び／又は駆動信号に基づき調整される。エネルギー変換回路は、スイッチ駆動信号に基づいて出力された駆動信号を調整することにより、各発光ダイオードモジュールの電流、電圧又はパワーを実質的に一定値にする。したがって、いずれかの発光ダイオードモジュールが破損又は除去された場合でも、本発明においては、フィードバック信号及び／又は駆動信号の変化に基づくフィードバック、周波数変調機能を加えることで、駆動信号を調整して出力することにより、他の発光ダイオードモジュールの発光輝度の安定性を維持し、焼損を回避する。

また、本発明のエネルギー変換回路及びアクティブＰＦＣは共に単段の回路である。また、ノイズフィルタリング回路、整流回路及びパッシブＰＦＣは、併せて単段の回路である。従って、従来のＬＥＤ発光装置と比較した場合、本発明では、回路が一段節約できることで、電力消費を抑制し、電力使用効率を高める。

以上、本発明の実施例を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても、本発明に含まれる。

１、２、３、４、５、６、７、８、９発光装置
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０周波数変調制御式コンバータ
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１、８０１、９０１周波数変調回路
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２、８０２、９０２スイッチ駆動回路
１０３、２０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７０３、８０３、９０３エネルギー変換回路
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１駆動信号
１２、２２、３２、７２、８２、９２フィードバック信号
１３、２４、３４、４３、５４、６４、７３、８４、９４周波数変調信号
１４、２５、３５、４４、５５、６５、７４、８５、９５スイッチ駆動信号
１７、２７、３７、４７、５７、６７、７７、８７、９７直流信号
２０４、３０４、５０４、６０４、８０４、９０４コンパレータ回路
２０５、５０５、８０５アクティブＰＦＣ
２０６、３０６、５０６、６０６、８０６、９０６、Ｃ１ノイズフィルタリング回路
２０７、３０７、５０７、６０７、８０７、９０７整流回路
２３、３３、５３、６３、８３、９３コンパレータ信号
２６、５６、８６力率改善信号
３０５、６０５、９０５パッシブＰＦＣ
５８、６８、８８、９８分圧信号
８０８、９０８乗算器
８０９、９０９コンパレータ
Ｃ２ＰＦＣ
Ｃ３変換回路
Ｉ_１、Ｉ_Ｎ、Ｉ_ＣＯＮ電流
Ｌ_０１〜Ｌ_０Ｎ、Ｌ_１１〜Ｌ_１Ｎ、Ｌ_２１〜Ｌ_２２、Ｌ_３１〜Ｌ_３２、Ｌ_４１〜Ｌ_４Ｎ、Ｌ_５１〜Ｌ_５２、Ｌ_６１〜Ｌ_６２、Ｌ_７１〜Ｌ_７Ｎ、Ｌ_８１〜Ｌ_８２、Ｌ_９１〜Ｌ_９２発光ダイオードモジュール
Ｒ_５１、Ｒ_５２、Ｒ_６１、Ｒ_６２、Ｒ_８１、Ｒ_８２、Ｒ_９１、Ｒ_９２抵抗
Ｔ_２、Ｔ_３、Ｔ_５、Ｔ_６、Ｔ_８、Ｔ_９トランジスタ
Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_２Ｒ、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_５Ｒ、Ｖ_６Ｒ、Ｖ_８Ｒ、Ｖ_９Ｒ基準電圧
Ｖ_Ｄ動作電圧
Ｖ_Ｓ交流電源

Claims

複数の発光ダイオードモジュールと、周波数変調制御式コンバータと、を備える発光装置であって、
前記周波数変調制御式コンバータは、前記発光ダイオードモジュールに電気的に接続されて、駆動信号を発生させることで前記発光ダイオードモジュールを駆動し、
前記周波数変調制御式コンバータは、コンパレータ回路、周波数変調回路、アクティブＰＦＣ、スイッチ駆動回路及びエネルギー変換回路を備え、
前記周波数変調回路及び前記アクティブＰＦＣは、前記スイッチ駆動回路に電気的に接続され、
前記スイッチ駆動回路は、前記エネルギー変換回路に電気的に接続され、
前記複数の発光ダイオードモジュールの抵抗との各接続点と前記コンパレータの入力との間にフィードバック電圧を得ることを目的としたダイオードをそれぞれ接続し、
前記周波数変調回路は、前記コンパレータの出力信号に基づき周波数変調信号を出力し、
前記アクティブＰＦＣは、前記コンパレータの出力信号に基づき力率改善信号を出力し、
前記スイッチ駆動回路は、前記周波数変調信号及び前記力率改善信号に基づきスイッチ駆動信号を出力し、
前記エネルギー変換回路は、前記スイッチ駆動信号及び直流信号に基づき前記駆動信号を出力することで、前記各発光ダイオードモジュールの電流を一定値に制御することを特徴とする発光装置。
複数の発光ダイオードモジュールと、周波数変調制御式コンバータと、を備える発光装置であって、
前記周波数変調制御式コンバータは、前記発光ダイオードモジュールに電気的に接続されて駆動信号を発生させることで前記発光ダイオードモジュールを駆動し、
前記周波数変調制御式コンバータは、コンパレータ回路、周波数変調回路、アクティブＰＦＣ、スイッチ駆動回路及びエネルギー変換回路を備え、
前記周波数変調回路及び前記アクティブＰＦＣは、前記スイッチ駆動回路に電気的に接続され、
前記スイッチ駆動回路は前記エネルギー変換回路に電気的に接続され、
前記複数の発光ダイオードモジュールの抵抗との各接続点にフィードバック電圧を得ることを目的としたそれぞれのダイオードと前記駆動信号の電圧の分圧信号とを前記コンパレータの入力に接続し、
前記周波数変調回路は、コンパレータの出力信号に基づき周波数変調信号を出力し、
前記アクティブＰＦＣは、コンパレータの出力信号に基づき前記力率改善信号を出力し、
前記スイッチ駆動回路は、前記周波数変調信号及び前記力率改善信号に基づきスイッチ駆動信号を出力し、
前記エネルギー変換回路は、前記スイッチ駆動信号及び直流信号に基づき前記駆動信号を出力することで、前記各発光ダイオードモジュールのパワーを一定値に制御することを特徴とする発光装置。