JP5395755B2 - 発光ダイオード照明装置とその電流制御方法 - Google Patents

Description

本発明は発光ダイオードの照明装置及びそれに関する電流制御方法に係る。

発光ダイオード（LED）は固体操作形式に属するため、公知の蛍光灯や白熱電球と異なる点は気体や真空管が損傷することはないのに加えて比較的良好な振動、横揺れ、磨耗を防ぐ性質を具える点であり、効果的に使用寿命を延ばすことが可能である。発光ダイオード製品の価値は大幅に上昇しており、高輝度の発光ダイオード領域の製品は絶え間なく開発が続けられ、照明市場について言えば、懐中電灯、サーチライト、キャンプランプ、ちらつき灯、医療機器の照明灯、戸外照明等への応用に至るまで、高輝度の発光ダイオードは急速な勢いで蛍光灯管や白熱電球市場を席巻している。

市場にはモジュール化した発光ダイオード部品が出現し、数量の異なる発光ダイオード部品を長形、アレイ状態、円盤形状に配列した発光ダイオードの灯体を関連製品の照明に応用する業者の便宜をはかった。更に、公知の発光ダイオード照明装置を駆動する制御回路構造の多くは直流駆動を用いるか、交流を用い整流フィルターを通過させて直流電源駆動に変換する。

台湾実用新案第M267635号 台湾特許第I220047号

ただし、前者のやり方は一般的に交流を直流回路に変換させるため比較的複雑で、しかも後者の変換したものは高電圧である故に危険性を伴うだけでなくフィルター用コンデンサには使用寿命の問題が存在する。

特に、一般的に見られる公知の発光ダイオード照明装置の多くは駆動回路を発光ダイオード灯体内部に構築するものであり、交流電気は整流を経た後、もしコンデンサを使用せずにフィルターを加えるなら、Vfの関係により電流の不連続を招いて光源のちらつき現象を起こすため、多くは発光ダイオード灯体内部にフィルター用コンデンサを構築しており、よって発光ダイオード灯体全体の回路構造は更に複雑化し製品の開発速度に影響を及ぼす故、コンデンサ損傷による発光ダイオード灯体全体の異常動作発生を引き起こし易くなる。

前述に鑑み、本発明の主な目的は効果的に発光源のちらつき現象を改善し、各発光ダイオード灯体内部に構築するフィルターを省く発光ダイオード照明装置とそれに関連する電流制御方法を提供することにある。

前述目的を達成するため、本発明は駆動モジュール、最低一つの発光ダイオード灯体、及び最低一つの電力出力線を備える。前記電力出力線は駆動モジュールと発光ダイオード灯体の電気的接続を形成するものであり、駆動モジュールは周波数変換方式を使い電圧値30v以上、周波数72Hz以上の高周波交流電源を出力する。各発光ダイオード灯体は最低一つの発光ダイオード部品と整流モジュールを備え、整流モジュールを通して駆動モジュールからの高周波交流電源を直流電源に変換して発光ダイオード部品を動作させる。

よって、本発明の発光ダイオード照明装置は、周波数をアップさせる方法によって効果的に光源のちらつき現象を改善できるほか、各発光ダイオード灯体内部へのフィルター構築を省く事を可能にし、特に、簡単な回路を使用するだけで発光ダイオード部品を確かに駆動することを可能とするため、迅速な製品開発とコストダウンを実現する。

本発明の第一実施例における発光ダイオード照明装置基本構成ブロック図である。 本発明の駆動モジュールに関する基本構成ブロック図である。 本発明の駆動モジュールと発光ダイオード灯体間電力出力図である。 本発明の第二実施例における発光ダイオード照明装置基本構成ブロック図である。 本発明の第三実施例における発光ダイオード照明装置基本構成ブロック図である。 本発明の発光ダイオード部品と駆動モジュール間において出力される電波形図である。

本発明は発光源ちらつき現象を効果的に改善し、各発光ダイオード灯体内部のフィルター構築を省く発光ダイオード照明装置とそれに関連する電流制御方法を提供する。図１に示す通り、本発明の発光ダイオード照明装置は、駆動モジュール10、最低一つの発光ダイオード灯体20、及び最低一つの電力出力線30を備える。

前記駆動モジュール10は電圧値30v以上、周波数72Hz以上の高周波交流電源を出力し、実施する場合、前記駆動モジュール10内部は制御回路11、コンバータ12、平衡回路13、及びインバータ14を整合させる。図２及び図３に示す通り、前記駆動モジュール10に進入した住宅用交流電源(110V/60Hz)は、前記コンバータ12を経て直流電圧に変換され、更に前記平衡回路13によって直流電圧は平衡化し、更に前記インバータ14で直流電圧を逆変換して周波数調整可能な高周波交流電圧(35V/75Hz)となる。

各発光ダイオード灯体20は最低一つの発光ダイオード部品21及び整流モジュール22を備え、前記整流モジュール22を通して前記駆動モジュール10からの高周波交流電源を直流電源に変換して最低一つの発光ダイオード部品21を駆動させる。実施における各発光ダイオード灯体20は図４に示す通りであり、更に変圧モジュール23を備えて前記駆動モジュール10からの高周波交流電源圧力を上下させて最低一つの発光ダイオード部品21の作動要求に符合させる。

前記電力出力線30は前記駆動モジュール10と最低一つの前記発光ダイオード灯体20の電気的接続を構成する為のもので、駆動モジュール10は電力出力線30を通して遠端に設置した最低一つの発光ダイオード灯体20に対し必要電源を供給し、並びに図５に示す通り、駆動モジュール20は複数の発光ダイオード灯体20に対し同時に作動に必要な電源を供給する。

具体的に言えば、本発明の発光ダイオード照明装置の電流制御方法は次のステップを含む。
a.周波数変換方式により住宅用交流電源(図６参照。110/60Hzの交流電源)をまず直流電圧に変換し、更にそれを電圧値30V以上、周波数72Hz以上の周波数変更可能な高周波交流電源に変換する(図中の35V/75Hz)。
b.整流モジュールにより電圧値30V以上、周波数72Hz以上の周波数変更可能な高周波交流電源を直流電源に変換し(図中の電圧は20V乃至50V、周波数75Hzの直流電源)、 発光ダイオード部品を作動させる。

本発明は主に高周波交流電圧によって発光ダイオード灯体と駆動モジュール間に電力を出力させて遠くにある高効率発光ダイオード部品を駆動させる故、公知の低電圧高電流方式のように電力出力線の大幅な圧力低下による電力損耗に至ることはなく、しかも、高周波数駆動を用いた光源の視覚的ちらつきを最低にするのと同時に異なる形態の変圧器(圧電材製作の変圧器など)を選択可能であるため体積を減少させ効率を高めることができる。

表一に示したものは100W/20メートル距離を例として異なる出力電圧における電線の損耗状況を比較した表である。

表１に示す通り、前記発光ダイオード灯体と駆動モジュール間に電力出力線を使って長距離伝送が形成されている場合、出力電圧が高ければ高いほど損失率は小さくなり、出力電圧が30V以上(即ち実施例4〜12)である時の損失率5W以下は受け入れられる範囲である。また、出力電圧が30V以下(即ち実施例1〜3)である時の損失率は非常に大きいため、高効率発光ダイオード部品に伝送された場合、損失が過大である故に駆動不可能となる可能性もある。よって、本発明においては出力電圧値が30V以上である時、電力出力線での伝送時の電力損失を大幅に低減して高効率発光ダイオード部品の作動を確保する。

更に、各発光ダイオード灯体内部のフィルター構築を省くため、各発光ダイオード灯体内部には主動部品或いはコンデンサ等の寿命が比較的短い部品がない故、大幅に発光ダイオード灯体の確実性を高められる。特に、簡単な回路を使用するだけで確実に発光ダイオード部品を駆動することができ、更に製品を迅速に開発しコスト節約の目的を実現する。

前述した通り本発明は実施可能な発光ダイオード照明装置及びそれに関連する電流制御方法を提供するものである故、ここに特許法に依拠し発明特許の出願を行う。ただし、以上の実施例及び図面に示したものは本発明の一実施例にすぎず、本発明を制限するものではなく、本発明の構造、装置、特徴等に近い或いは同等のものは全て本発明の創作目的及び請求の範囲内に含まれるものとする。

10 駆動モジュール
11 制御回路
12 コンバータ
13 平衡回路
14 インバータ
20 発光ダイオード灯体
21 発光ダイオード部品
22 整流モジュール
23 変圧モジュール
30 電力出力線

Claims (4)

1. 電圧値30v以上、周波数72Hz以上の高周波交流電源を出力する駆動モジュールであって、
   制御回路と、
   交流電流を取得し直流電流に変換するコンバータと、
   前記コンバータにより生成された直流電流を取得し平衡化する平衡回路と、
   前記平衡回路によって平衡化された直流電流を取得し３０Ｖ以上で７２Ｈｚ乃至７５Ｈｚの前記高周波交流電源を変換するインバータと、
   を含む駆動モジュールと、
   最低一つの発光ダイオード部品及び整流モジュールを備え、前記整流モジュールを通して前記駆動モジュールからの高周波交流電源を他の直流電源に変換して最低一つの発光ダイオード部品を作動させるとともに、前記駆動モジュールに電気的に接続された、最低一つの発光ダイオード灯体と、
   前記駆動モジュールと最低一つの発光ダイオード灯体に電気的接続を形成させ、前記高周波交流電源を前記駆動モジュールから前記最低１つの発光ダイオード灯体への長距離伝送を行う最低一つの電力出力線とにより構成される発光ダイオード照明装置。
2. 前記発光ダイオード灯体は変圧モジュールを備え、前記駆動モジュールからの高周波交流電源に対する昇圧或いは降圧を行うことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード照明装置。
3. （ａ）交流電源を電圧値30V以上、周波数72Hz乃至75Hzの周波数変更可能な高周波交流電源に変換し、（ｂ）周波数変換方式によって、高周波交流電源を直流電源に変換し発光ダイオード部品を作動させるステップを含む発光ダイオード照明装置の電流制御方法であって、
   前記ステップ（ａ）は、
   コンバータによって、交流電源を他の直流電源に変換するステップと、
   平衡回路によって、前記コンバータにより生成された他の直流電源を平衡化するステップと、
   インバータによって、前記平衡回路によって平衡化された他の直流電源を３０Ｖ以上で７２Ｈｚ乃至７５Ｈｚの前記高周波交流電源に変換するステップと、
   前記高周波電源を、電力出力線により前記発光ダイオード部品に長距離伝送を行うステップと、
   を含むことを特徴とする発光ダイオード照明装置の電流制御方法。
4. 直流電源の電圧は20V乃至50V間であることを特徴とする請求項３記載の発光ダイオード照明装置の電流制御方法。