JP5552531B2 - Ｌｅｄドライバ - Google Patents

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Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）に駆動電力を供給するＬＥＤドライバに関する。
多数のＬＥＤ列からなるＬＥＤ光源装置は、照明応用機器や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルのバックライトなどに使われるための幅広い用途で速やかに普及している。全体的に高光度を有するＬＥＤは、モニターおよびテレビ（以下、まとめてモニターと称する）に基づくＬＣＤのバックライトをはじめとする数多くの応用機器において使われ得る。大掛かりなＬＣＤモニターにおいて、ＬＥＤは、一般に、直列に接続されたＬＥＤを有する1以上の列からなる。
ＬＣＤモニターにバックライト組立体を搭載するために、通常、２通りの基本技術のうちの一つが採用される。第１の技術は、白色ＬＥＤからなる１以上の列を使用し、白色ＬＥＤは、一般に、蛍光体（物質）を有する青色ＬＥＤを含む。この蛍光体は、ＬＥＤによって発光された青色光を吸収し、白色光を放出する。第２の技術においては、有色ＬＥＤからなる１以上の個別の列が隣り合うように配設されて、組合光をまるで白色光のように発光させる。
ところが、ＬＥＤ列をなす各ＬＥＤ素子間の特性（例えば、順方向電圧降下）のバラツキに起因して、同種のＬＥＤからなるＬＥＤ列も異なる電気的特性（例えば、電圧降下）を示すこととなる。そのため、ＬＥＤ列の各々を通して同じ電流が流れるようにするために、異なる電圧降下を補償する各々のＬＥＤ列に直列に接続された制御可能な定電流源など、つまり、前記ＬＥＤ列の異なる電圧降下を補償するように動作する損失能動素子（ｄｉｓｓｉｐａｔｉｖｅ ａｃｔｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）を付設する必要性が生じる。
しかしながら、前記損失能動素子は顕著な熱源であって、ＬＥＤドライバの全体の放熱コストが高騰し、しかも、電力伝送効率が低下するため多大な電源供給装置の容量を要するという不都合がある。
本発明の目的は、発熱損失を抑えることができ、ＬＥＤ列を個別に制御し得るＬＥＤドライバを提供するところにある。
また、本発明の他の目的は、電力の無駄使いを抑えることのできるＬＥＤドライバを提供するところにある。
さらに、本発明のさらに他の目的は、安価な構造をもってＬＥＤ列間の電流平衡を取ることのできるＬＥＤドライバを提供するところにある。
本発明の一実施の形態によるＬＥＤドライバは、少なくとも二つのＬＥＤ列と、交流電圧を整流して前記ＬＥＤ列に供給する整流部と、前記ＬＥＤ列の電流平衡を取るために、前記各ＬＥＤ列の電流経路に位置する少なくとも二つの電流平衡コンデンサと、前記各ＬＥＤ列の電流経路を制御するための少なくとも二つの経路制御素子と、前記経路制御素子を制御する制御部と、を備える。
本発明の他の実施形態によるＬＥＤドライバは、入力ポートを介して交流電圧を受け取るトランス部と、前記トランス部の出力ポートから第１の方向の電流を受け取る少なくとも一つの第１のＬＥＤ列と、前記トランス部の出力ポートから第２の方向の電流を受け取る少なくとも一つの第２のＬＥＤ列と、前記トランス部の出力ポートと前記第１のＬＥＤ列との間に位置する少なくとも一つの第１の平衡コンデンサと、前記トランス部の出力ポートと前記第２のＬＥＤ列との間に位置する少なくとも一つの第２の平衡コンデンサと、前記第２の列と前記第１の平衡コンデンサとの間に整流のための単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第１の整流ダイオードと、前記第１の列と前記第２の平衡コンデンサとの間に整流のための単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第２の整流ダイオードと、前記各第１のＬＥＤ列の電流経路を制御するための第１の経路制御素子と、前記各第２のＬＥＤ列の電流経路を制御するための第２の経路制御素子と、を備える。
本発明のさらに他の実施形態によるＬＥＤドライバは、入力ポートを介して交流電圧を受け取るトランス部と、前記トランス部の出力ポートから第１の方向の電流を受け取る少なくとも一つの第１のＬＥＤ列と、前記トランス部の出力ポートから第２の方向の電流を受け取る少なくとも一つの第２のＬＥＤ列と、前記トランス部の出力ポートと前記第２のＬＥＤ列との間に位置する少なくとも一つの第１の平衡コンデンサと、前記トランス部の出力ポートと前記第１のＬＥＤ列との間に位置する少なくとも一つの第２の平衡コンデンサと、前記第１のＬＥＤ列と前記第１の平衡コンデンサとの間に単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第１の整流ダイオードと、前記第２のＬＥＤ列と前記第２の平衡コンデンサとの間に単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第２の整流ダイオードと、前記各第１のＬＥＤ列の電流経路を制御するための第１の経路制御素子と、前記各第２のＬＥＤ列の電流経路を制御するための第２の経路制御素子と、を備える。
上述した構成を有する本発明に係るＬＥＤドライバは、ＬＥＤドライバの発熱損失を抑えるとともに、ＬＥＤ列を個別に制御することができるというメリットがある。
また、本発明に係るＬＥＤドライバは、ＬＥＤドライバの駆動電力損失を抑えることができるというメリットがある。
さらに、本発明に係るＬＥＤドライバは、その製作コストを節減することができるというメリットがある。
さらに、本発明に係るＬＥＤドライバは、簡単な構造をもってＬＥＤ列間の電流平衡を取ることができるというメリットがある。
線形駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバの構造を示す回路図である。 スイッチング方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバの構造を示す回路図である。 本発明の一態様によるＬＥＤドライバの概念を示すブロック図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバの一実施形態の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバの他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 本発明の他の態様によるＬＥＤドライバの概念を示すブロック図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 本発明のさらに他の態様によるＬＥＤドライバの概念を示すブロック図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。 分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示す回路図である。
図１は、線形駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバの構造を示すものである。
同図に示すように、各ＬＥＤ列は、共通の電力供給部１１から駆動電力を受け取り、各ＬＥＤ列１４が形成する電流経路には、バイポーラトランジスタ１３およびオペアンプ（オペレーショナル・アンプリファイア）１２からなる固定電流源１９が接続される。同図に示す回路においては、前記固定電流源１９によって各ＬＥＤ列に同じ電流が供給されるので、たとえ前記ＬＥＤ列の間にやや特性のバラツキが存在しても、各ＬＥＤ列１４の輝度を均一に維持することができる。
同図に示す方式のＬＥＤドライバは、電流を正確に制御することが可能であり、調光（ｄｉｍｍｉｎｇ）などの付加機能の容易に実現することができるというメリットがあるのに対し、異なる順方向の電圧降下値を有するＬＥＤ列に、一方的に同じ大きさの電流が流れるように強制することにより、前記電流経路上の抵抗成分１６による発熱損失が発生するという欠点がある。
図２は、スイッチング方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバの構造を示すものである。
同図に示すＬＥＤドライバの各ＬＥＤ列２４は、スイッチング駆動用のＤＣ−ＤＣコンバータ２１をそれぞれ備える。同図に示すように、各ＬＥＤ列の出力電流を感知したスイッチング制御ＩＣ３１が感知した電流に応じて、各ＤＣ−ＤＣコンバータ２１のスイッチングトランジスタ３２を時分割制御して、当該ＬＥＤ列２４に流れる平均電流を調整する。
同図に示す方式のＬＥＤドライバは、抵抗成分による発熱損失を抑えることができるというメリットがあるのに対し、正確な電流制御の過程が比較的に複雑であり、コストが高騰する他、付加機能を実現することが困難であるという欠点がある。
（第１の実施形態）
図３は、本発明の態様によるＬＥＤドライバの概念を示すブロック図である。
同図に示すＬＥＤドライバは、少なくとも二つのＬＥＤ列１０３と、交流電圧を整流して前記ＬＥＤ列に供給する整流部１０７と、前記ＬＥＤ列の電流平衡を取るために、前記各ＬＥＤ列の電流経路に位置する少なくとも二つの電流平衡コンデンサ１０５と、を備え、電源供給側に、直流電源供給部１１と併せて、直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣコンバータ１０１と、前記変換された交流電圧を前記整流部１０７に伝送するトランス部１０２と、をさらに配設してもよい。
図４は、分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバの一態様の構造を示す図である。
図４のＤＣ−ＡＣコンバータ１１０が図３のＤＣ−ＡＣコンバータ１１の役割を果たし、図４の第１／第２の整流ダイオード１７０、１８０と第１／第２の副整流ダイオード２１０、２２０（または、第１／第２のＬＥＤ列１３０、１４０）が図３の整流部１０７の役割を果たす。
図４の第１／第２の平衡コンデンサ１５０、１６０が図３の電流平衡コンデンサ１０５の役割を果たし、図４の第１／第２のＬＥＤ列１３０、１４０が図３のＬＥＤ列１０３の役割を果たす。
図４に示すＬＥＤドライバは、ＬＥＤドライバに交流電圧を印加する交流電源としてのＤＣ−ＡＣコンバータ１１０と、入力ポートを介して前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０の交流電圧を受け取るトランス部１２０と、前記トランス部１２０の出力ポートから第１の方向Ａの電流を受け取る少なくとも一つの第１のＬＥＤ列１３０と、前記トランス部１２０の出力ポートから第２の方向Ｂの電流を受け取る少なくとも一つの第２のＬＥＤ列１４０と、前記トランス部１２０の出力ポートと前記第１のＬＥＤ列１３０との間に位置する少なくとも一つの第１の平衡コンデンサ１５０と、前記トランス部１２０の出力ポートと前記第２のＬＥＤ列１４０との間に位置する少なくとも一つの第２の平衡コンデンサ１６０と、前記第２のＬＥＤ列１４０を経た電流を前記第１の平衡コンデンサ１５０を介して前記トランス部１２０に送るための少なくとも一つの第１の整流ダイオード１７０と、前記第１のＬＥＤ列１３０を経た電流を前記第２の平衡コンデンサ１６０を介して前記トランス部１２０に送るための少なくとも一つの第２の整流ダイオード１８０と、を備えていてもよい。
ここで、前記第１のＬＥＤ列１３０は、前記第１の平衡コンデンサ１５０から前記第１のＬＥＤ列１３０に向かって電流が流れるように配設され、前記第２のＬＥＤ列１４０は、第２の平衡コンデンサ１６０から前記第２のＬＥＤ列１４０に向かって電流が流れるように配設されている。このため、第１／第２のＬＥＤ列１３０、１４０そのものの逆方向電流遮断機能によって、前記第１／第２の整流ダイオード１７０、１８０と第１／第２のＬＥＤ列１３０、１４０は、一種の整流回路を形成することができる。これは、前記第１／第２のＬＥＤ列１３０、１４０は、基本的にダイオードとしての特性を有していることに起因する。
しかしながら、第１／第２のリップル除去コンデンサ２５０、２６０を配設するために、または、瞬時に流れる高圧の逆方向電流によるＬＥＤの破損を防ぐために、前記第１の平衡コンデンサ１５０と前記第１のＬＥＤ列１３０との間に前記第１のＬＥＤ列１３０と同じ方向に接続された少なくとも一つの第１の副整流ダイオード２１０を配設し、前記第２の平衡コンデンサ１６０と前記第２のＬＥＤ列１４０との間に前記第２のＬＥＤ列１４０と同じ方向に接続された少なくとも一つの第２の副整流ダイオード２２０を配設してもよい。
さらに、前記第１／第２のＬＥＤ列１３０、１４０を保護するために、前記第１の副整流ダイオード２１０と前記第１のＬＥＤ列１３０との間に接続された少なくとも一つの第１の抵抗２３０、および前記第２の副整流ダイオード２２０と前記第２のＬＥＤ列１４０との間に接続された少なくとも一つの第２の抵抗２４０をさらに配設してもよい。
さらに、前記トランス部１２０および第１／第２の平衡コンデンサ１５０、１６０を経て流入する電流中のリップル成分をバイパスするために、前記第１のＬＥＤ列１３０と並列に接続された少なくとも一つの第１のリップル除去コンデンサ２５０と、前記第２のＬＥＤ列１４０と並列に接続された少なくとも一つの第２のリップル除去コンデンサ２６０と、を配設してもよい。
同図に示すように、前記第１の整流ダイオード２１０は、カソードが前記各第１の平衡コンデンサ１５０に接続され、前記第２の整流ダイオード２２０は、カソードが前記各第２の平衡コンデンサ１６０に接続され、第１／第２の整流ダイオード２１０、２２０のカソードは共通に接続される。
前記第１のＬＥＤ列１３０および第２のＬＥＤ列１４０のカソード側の一端は互いに共通に接続され、前記第１のＬＥＤ列１３０および第２のＬＥＤ列１４０のカソード側の共通ノードに集まった電流は、前記第１の整流ダイオード１７０および第２の整流ダイオード１８０のアノード側の共通ノードに流れる。ここで、前記第１のＬＥＤ列１３０および第２のＬＥＤ列１４０のカソード側の共通ノードＣと、前記第１の整流ダイオード１７０および第２の整流ダイオード１８０のアノード側の共通ノードＤとの間に測定抵抗１９０が配設されてもよい。
前記測定抵抗１９０は、ＬＥＤドライバ内においてＬＥＤ駆動のための機能を行わないものの、ＬＥＤドライバの全体の電流を容易に感知するために用いられる。すなわち、前記測定抵抗１９０の両端にかかる電圧から、測定抵抗１９０を流れる電流を算定することができる。これは、電流を測定する素子は、大きさおよび費用の面からみて負担が多いのに対し、電圧を測定する素子は、大きさおよび費用の面からみて負担が少ないためである。
前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０は、４つのスイッチングトランジスタを用いて、前記トランス部１２０の入力側コイルに印加する直流電流の方向を切り換える方式によって直流電圧を交流電圧に変換することができる。
一方、図示はしないが、前記ＬＥＤドライバは、前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０の４つのスイッチングトランジスタを制御する制御信号Ｃ１、Ｃ２を生成する制御部を備えていてもよい。
前記制御部は、前記測定用の抵抗１９０に流れる電流を受け取り、前記電流が一定になるように帰還制御するのに前記制御信号Ｃ１、Ｃ２を用いてもよい。同図に示すＬＥＤドライバは、前記Ｃノードにオフセット電圧を与えるための第１のオフセット印加部２８０と、前記Ｄノードにオフセット電圧を与えるための第２のオフセット印加部２７０と、をさらに備えてもよい。
以下、同図に示すＬＥＤドライバの動作について述べる。
前記トランス部の出力端側のコイルには交流パターン（例えば、正弦波）の電流が流れ、前記交流電流は、第１の平衡コンデンサおよび第２の平衡コンデンサを経て第１／第２のＬＥＤ列に印加される。
正弦波中のプラス方向パターンに応じて、前記トランス部の出力端側コイルにＡ方向に電流が流れると、前記Ａ方向電流は、順方向バイアスがかかる第１のＬＥＤ列１３０および第１の副整流ダイオード２１０を通過するものの、逆方向バイアスがかかる第２のＬＥＤ列１４０および第２の副整流ダイオード２２０は通過することができない。前記第１のＬＥＤ列１３０を通過した電流はＣノードに集まり、測定抵抗１９０を経てＤノードに流出する。ところが、電流が流れる前記第１のＬＥＤ列１３０および第１の副整流ダイオード２１０による電圧降下に起因して、第１の整流ダイオード１７０には逆方向バイアスがかかって電流経路が遮断されるものの、Ａ方向に電流を流すための前記トランス部の出力端側コイルの起電力によって前記第２のダイオード１８０には順方向バイアスがかかって電流経路が開かれる。その結果、前記Ｄノードに流入した電流は、第２の平衡コンデンサ１６０を経て前記トランス部１２０に循環する。
その結果、前記Ａ方向に電流が流れる区間では第１のＬＥＤ列１３０が駆動され、第２のＬＥＤ列１４０は駆動されない。同じ過程により、Ｂ方向に電流が流れる区間では第２のＬＥＤ列１４０が駆動され、第１のＬＥＤ列１３０は駆動されない。
すなわち、前記第１の整流ダイオード１７０と第１の副整流ダイオード２１０（または、第１のＬＥＤ列１３０）は、一種の半波整流回路を形成する。また、前記第２の整流ダイオード１８０と第１の副整流ダイオード２２０（または、第１のＬＥＤ列１４０）は、一種の半波整流回路を形成する。両場合とも半波整流回路の構造であるが、Ａ方向の電流区間では第１のＬＥＤ列１８０が駆動され、Ｂ方向の電流区間では第２のＬＥＤ列１８０が駆動されるので、通常の半波整流回路に見られる電力損失が発生しない。
同図に示すＬＥＤドライバは、各第１のＬＥＤ列の特性のバラツキに起因して順方向電圧降下にバラツキが存在する場合、前記Ａ方向に電流が流れる区間では、前記バラツキに起因して前記各第１の平衡コンデンサ１５０に異なる電荷が蓄積されるだけである。前記各第１の平衡コンデンサ１５０に異なる量で蓄積された電荷は、前記Ｂ方向に電流が流れる区間で消去される。結局のところ、同図に示すＬＥＤドライバの場合、たとえ各第１のＬＥＤ列１３０の順方向電圧降下にバラツキが存在しても、前記第１のＬＥＤ列１３０に電流バラツキ（または、これによる輝度バラツキ）が発生しない。同じ原理により、たとえ各第２のＬＥＤ列１４０の順方向電圧降下にバラツキが存在しても、前記第２のＬＥＤ列１４０に電流バラツキ（または、これによる輝度バラツキ）が発生しない。
以下、前記Ａ方向の電流経路およびＢ方向の電流経路について述べると、両電流経路の上には、第１の抵抗２３０および第２の抵抗２４０を除いては、抵抗成分が存在しない。このため、同図に示すＬＥＤドライバは、抵抗成分による発熱損失を大幅に抑えることができるということが分かる。
図５から図７は、図４に示すものよりも単純な構造を有する他の態様によるＬＥＤドライバを示すものである。
図５は、駆動経路に抵抗が全くないＬＥＤドライバであり、図６は、駆動経路に第１の抵抗２３０および第２の抵抗２４０のみを有するＬＥＤドライバであり、図７は、ＬＥＤドライバの全体の電流を容易に感知するための測定抵抗１９０のみを備えるドライバである。同図に示す各ＬＥＤドライバの構成および動作は、前記図４の説明から容易に推察可能であるため、その重複する記載は省く。
図８は、分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバの他の態様の構造を示すものである。
同図に示すＬＥＤドライバは、ＬＥＤドライバに交流電圧を印加する交流電源としてのＤＣ−ＡＣコンバータ３１０と、入力ポートを介して前記ＤＣ−ＡＣコンバータ３１０の交流電圧を受け取るトランス部３２０と、前記トランス部３２０の出力ポートから第１の方向Ｂの電流を受け取る少なくとも一つの第１のＬＥＤ列３３０と、前記トランス部３２０の出力ポートから第２の方向Ａの電流を受け取る少なくとも一つの第２のＬＥＤ列３４０と、前記トランス部３２０の出力ポートと前記第１のＬＥＤ列３３０をカップリングする少なくとも一つの第１の平衡コンデンサ３５０と、前記トランス部３２０の出力ポートと前記第２のＬＥＤ列３４０をカップリングする少なくとも一つの第２の平衡コンデンサ３６０と、前記第１の平衡コンデンサ３５０を経て前記トランス部３２０から供給される電流を第２のＬＥＤ列３４０に送るための少なくとも一つの第１の整流ダイオード３７０と、前記第２の平衡コンデンサ３６０を経て前記トランス部３２０から供給される電流を第１のＬＥＤ列３３０に送るための少なくとも一つの第２の整流ダイオード３８０と、を備えていてもよい。
ここで、前記第１のＬＥＤ列３３０は、前記第１のＬＥＤ列３３０から前記第１の平衡コンデンサ３５０に向かって電流が流れるように配設され、前記第２のＬＥＤ列３４０は、前記第２のＬＥＤ列３４０から第２の平衡コンデンサ３６０に向かって電流が流れるように配設されている。
また、瞬時に流れる高圧の逆方向電流によるＬＥＤの破損を防ぐために、前記第１の平衡コンデンサ３５０と前記第１のＬＥＤ列３３０との間に前記第１のＬＥＤ列３３０と同じ方向に接続された少なくとも一つの第１の副整流ダイオード４１０を配設し、前記第２の平衡コンデンサ３６０と前記第２のＬＥＤ列３４０との間に前記第２のＬＥＤ列３４０と同じ方向に接続された少なくとも一つの第２の副整流ダイオード４２０を配設してもよい。
さらに、前記第１／第２のＬＥＤ列３３０、３４０を保護するために、前記第１の副整流ダイオード４１０と前記第１のＬＥＤ列４３０との間に接続された少なくとも一つの第１の抵抗４３０と、前記第２の副整流ダイオード４２０と前記第２のＬＥＤ列３４０との間に接続された少なくとも一つの第２の抵抗４４０と、をさらに配設してもよい。
さらに、前記第１のＬＥＤ列３３０と並列に接続された少なくとも一つの第１のリップル除去コンデンサ４５０と、前記第２のＬＥＤ列３４０と並列に接続された少なくとも一つの第２のリップル除去コンデンサ４６０と、を配設してもよい。
さらに、前記第１のＬＥＤ列３３０および第２のＬＥＤ列３４０のアノード側の共通ノードＣと、前記第１の整流ダイオード３７０および第２の整流ダイオード３８０のカソード側の共通ノードＤとの間に測定抵抗３９０が配設されてもよい。
一方、図示はしないが、前記ＬＥＤドライバは、前記ＤＣ−ＡＣコンバータ３１０の４つのスイッチングトランジスタを制御する制御信号Ｃ１、Ｃ２を生成する制御部を備えてもよい。前記制御部は、前記測定用の抵抗１９０に流れる電流を受け取って前記電流が一定になるように帰還制御するのに前記制御信号Ｃ１、Ｃ２を用いてもよい。
同図に示すＬＥＤドライバの動作および原理についての説明は、図４の説明から容易に推察可能であるため、その重複する記載を省く。
図９から図１１は、図８に示すものよりも単純な構造を有する他の態様によるＬＥＤドライバを示すものである。
図９は、駆動経路に抵抗が全くないＬＥＤドライバであり、図１０は、駆動経路に第１の抵抗４３０および第２の抵抗４４０のみを備えるＬＥＤドライバであり、図１１は、ＬＥＤドライバの全体の電流を容易に感知するための測定抵抗３９０のみを備えるドライバである。同図に示す各ＬＥＤドライバの構成および動作は、前記図４および図５の説明から容易に推察可能であるため、その重複する記載を省く。
図１２は、接地ラインを有さない構造の他の態様によるＬＥＤドライバを示すものである。すなわち、図１２は、分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示すものである。
図１２のＤＣ−ＡＣコンバータ１１０が図３のＤＣ−ＡＣコンバータ１１の役割を果たし、図１０の第１／第２の整流ダイオード１７２、１８２と第１／第２の副整流ダイオード２１２、２２２（または、第１／第２のＬＥＤ列１３２、１４２）が図３の整流部１０７の役割を果たす。
図１２の第１／第２の平衡コンデンサ１５２、１６２が図３の電流平衡コンデンサ１０５の役割を果たし、図１０の第１／第２のＬＥＤ列１３２、１４２が図３のＬＥＤ列１０３の役割を果たす。
図１２のバイポーラトランジスタ５１２が図３の経路制御素子１０８の役割を果たす。
図１２に示すＬＥＤドライバは、ＬＥＤドライバに交流電圧を印加する交流電源としてのＤＣ−ＡＣコンバータ１１０と、入力ポートを介して前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０の交流電圧を受け取るトランス部１２０と、前記トランス部１２０の出力ポートから第１の方向Ａの電流を受け取る少なくとも一つの第１のＬＥＤ列１４２と、前記トランス部１２０の出力ポートから第２の方向Ｂの電流を受け取る少なくとも一つの第２のＬＥＤ列１３２と、前記トランス部１２０の出力ポートと前記第２のＬＥＤ列１３２との間に位置する少なくとも一つの第１の平衡コンデンサ１５２と、前記トランス部１２０の出力ポートと前記第１のＬＥＤ列１４２との間に位置する少なくとも一つの第２の平衡コンデンサ１６２と、前記第１の列１４２に対する、前記第１の平衡コンデンサ１５２を経る整流用の単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第１の整流ダイオード１７２と、前記第２の列１３２に対する、前記第２の平衡コンデンサ１６２を経る整流用の単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第２の整流ダイオード１８２と、を備えていてもよい。
第１／第２のＬＥＤ列１３２、１４２そのものの逆方向電流遮断機能によって、前記第１／第２の整流ダイオード１７２、１８２と第１／第２のＬＥＤ列１３２、１４２は一種の整流回路を形成することができる。これは、前記第１／第２のＬＥＤ列１３２、１４２は、基本的にダイオードとしての特性を有していることに起因する。
しかしながら、第１／第２のリップル除去コンデンサ２５２、２６２を配設するために、または、瞬時に流れる高圧の逆方向電流によるＬＥＤの破損を防ぐために、前記第２のバイポーラトランジスタ５２２と前記第１のＬＥＤ列１４２との間に前記第１のＬＥＤ列１４２と同じ方向に接続された少なくとも一つの第１の副整流ダイオード２２２を配設し、前記第１のバイポーラトランジスタ５１２と前記第２のＬＥＤ列１３２との間に前記第２のＬＥＤ列１３２と同じ方向に接続された少なくとも一つの第２の副整流ダイオード２１２を配設してもよい。
また、前記トランス部１２０および第１／第２の平衡コンデンサ１５２、１６２を経て流入する電流中のリップル成分を抑えるために、前記第１のＬＥＤ列１４２と並列に接続された少なくとも一つの第１のリップル除去コンデンサ２６２と、前記第２のＬＥＤ列１３２と並列に接続された少なくとも一つの第２のリップル除去コンデンサ２５２と、を配設してもよい。
さらに、前記トランス部１２０の出力ポートまたは前記第１の平衡コンデンサの共通ノードに電流測定装置を配置してもよい。前記電流測定装置としては、電流測定用のトランスが配置されてもよい。
（第２の実施形態）
図１３は、本発明の態様によるＬＥＤドライバの概念を示すブロック図である。
同図に示すＬＥＤドライバは、少なくとも二つのＬＥＤ列１０３と、交流電圧を整流して前記ＬＥＤ列に供給する整流部１０７と、前記ＬＥＤ列の電流平衡を取るために、前記各ＬＥＤ列の電流経路に位置する少なくとも二つの電流平衡コンデンサ１０５と、前記各ＬＥＤ列１０３の電流供給を別々に制御する経路制御素子１０８と、前記経路制御素子１０８を制御する制御部１０４と、を備え、電源供給側に、直流電源供給部１１と併せて、直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣコンバータ１０１と、前記変換された交流電圧を前記整流部１０７に伝送するトランス部１０２と、をさらに配設してもよい。
図１４は、分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバの一態様の構造を示すものである。
図１４のＤＣ−ＡＣコンバータ１１０が図３のＤＣ−ＡＣコンバータ１１の役割を果たし、図４の第１／第２の整流ダイオード１１７０、１１８０と第１／第２の副整流ダイオード１２１０、１２２０（または、第１／第２のＬＥＤ列１１３０、１１４０）が図３の整流部１０７役割を果たす。
図１４の第１／第２の平衡コンデンサ１１５０、１１６０が図３の電流平衡コンデンサ１０５の役割を果たし、図４の第１／第２のＬＥＤ列１１３０、１１４０が図３のＬＥＤ列１０３の役割を果たす。
図１４のバイポーラトランジスタ１５１０が図３の経路制御素子１０８の役割を果たす。
図１４に示すＬＥＤドライバは、ＬＥＤドライバに交流電圧を印加する交流電源としてのＤＣ−ＡＣコンバータ１１０と、入力ポートを介して前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０の交流電圧を受け取るトランス部１２０と、前記トランス部１２０の出力ポートから第１の方向Ａの電流を受け取る少なくとも一つの第１のＬＥＤ列１１３０と、前記トランス部１２０の出力ポートから第２の方向Ｂの電流を受け取る少なくとも一つの第２のＬＥＤ列１１４０と、前記トランス部１２０の出力ポートと前記第１のＬＥＤ列１１３０との間に位置する少なくとも一つの第１の平衡コンデンサ１１５０と、前記トランス部１２０の出力ポートと前記第２のＬＥＤ列１１４０との間に位置する少なくとも一つの第２の平衡コンデンサ１１６０と、前記第２のＬＥＤ列１１４０を経た電流を前記第１の平衡コンデンサ１１５０を介して前記トランス部１２０に送るための少なくとも一つの第１の整流ダイオード１１７０と、前記第１のＬＥＤ列１１３０を経た電流を前記第２の平衡コンデンサ１１６０を介して前記トランス部１２０に送るための少なくとも一つの第２の整流ダイオード１１８０と、前記各第１のＬＥＤ列１１３０の電流経路を調節するための少なくとも二つの第１のバイポーラトランジスタ１５１０と、前記各第２のＬＥＤ列１１４０の電流経路を調節するための少なくとも二つの第２のバイポーラトランジスタ１５２０と、を備えていてもよい。
ここで、前記第１のＬＥＤ列１１３０は、前記第１の平衡コンデンサ１１５０から前記第１のＬＥＤ列１１３０に向かって電流が流れるように配設され、前記第２のＬＥＤ列１１４０は、第２の平衡コンデンサ１１６０から前記第２のＬＥＤ列１１４０に向かって電流が流れるように配設されている。このため、第１／第２のＬＥＤ列１１３０、１１４０そのものの逆方向電流遮断機能によって、前記第１／第２の整流ダイオード１１７０、１１８０と第１／第２のＬＥＤ列１１３０、１１４０は一種の整流回路を形成することができる。これは、前記第１／第２のＬＥＤ列１１３０、１１４０は、基本的にダイオードとしての特性を有していることに起因する。
しかしながら、第１／第２のリップル除去コンデンサ１２５０、１２６０を配設するために、または、瞬時に流れる高圧の逆方向電流によるＬＥＤの破損を防ぐために、前記第１の平衡コンデンサ１１５０と前記第１のＬＥＤ列１１３０との間に前記第１のＬＥＤ列１１３０と同じ方向に接続された少なくとも一つの第１の副整流ダイオード１２１０を配設し、前記第２の平衡コンデンサ１１６０と前記第２のＬＥＤ列１１４０との間に前記第２のＬＥＤ列１１４０と同じ方向に接続された少なくとも一つの第２の副整流ダイオード１２２０を配設してもよい。
また、前記トランス部１２０および第１／第２の平衡コンデンサ１１５０、１１６０を経て流入する電流中のリップル成分をバイパスするために、前記第１のＬＥＤ列１１３０と並列に接続された少なくとも一つの第１のリップル除去コンデンサ１２５０と、前記第２のＬＥＤ列１１４０と並列に接続された少なくとも一つの第２のリップル除去コンデンサ１２６０と、を配設してもよい。
同図に示すように、前記第１の整流ダイオード１２１０は、アノードが前記各第１の平衡コンデンサ１１５０に接続され、前記第２の整流ダイオード１２２０はアノードが前記各第２の平衡コンデンサ１１６０に接続される。前記第１の整流ダイオード１２１０のカソードは前記第１のバイポーラトランジスタ１５１０のコレクタ端子に接続され、前記第２の整流ダイオード１２２０のカソードは前記第２のバイポーラトランジスタ１５２０のコレクタ端子に接続される。前記第１／第２のバイポーラトランジスタ１５１０、１５２０のエミッタは共通に接続される。
前記第１／第２のバイポーラトランジスタ１５１０、１５２０のエミッタ側の共通ノードＣに集まった電流は、前記第１の整流ダイオード１１７０および第２の整流ダイオード１１８０のアノード側の共通ノードＤに流れる。
前記第１のバイポーラトランジスタ１５１０の方向は、同じ電流経路を形成する前記第１のＬＥＤ列１１３０の順方向にコレクタ−エミッタが配列されるように接続され、前記第２のバイポーラトランジスタ１５２０の方向は、同じ電流経路を形成する前記第２のＬＥＤ列１１４０の順方向にコレクタ−エミッタが配列されるように接続される。前記第１のバイポーラトランジスタ１５１０および第２のバイポーラトランジスタ１５２０のエミッタの共通接続ノードＣは接地されてもよい。
また、図示はしないが、前記ＬＥＤドライバは、前記第１のバイポーラトランジスタ１５１０および第２のバイポーラトランジスタ１５２０の各ベース端子電流を別々に調整する制御部を備えていてもよい。
前記制御部は、前記各第１のバイポーラトランジスタ１５１０および第２のバイポーラトランジスタ１５２０が一種のスイッチとして動作するように、オン／オフ電流を各ベース端子に印加してもよい。あるいは、前記制御部は、前記各第１のバイポーラトランジスタ１５１０および第２のバイポーラトランジスタ１５２０が電流経路の幅を線形的に調整し得るように、線形的な値を有する電流を各ベース端子に印加してもよい。
さらに、前記第１のバイポーラトランジスタ１５１０および第２のバイポーラトランジスタ１５２０のエミッタの共通接続ノードＣと、前記第１の整流ダイオード１１７０および第２の整流ダイオード１１８０のアノード側の共通ノードＤとの間に測定抵抗（図示せず）が配設されてもよい。
前記測定抵抗は、ＬＥＤドライバ内においてＬＥＤ駆動のための機能を行わないものの、ＬＥＤドライバの全体の電流を容易に感知するために用いられる。すなわち、前記測定抵抗の両端にかかる電圧から測定抵抗を流れる電流を算定することができる。これは、電流を測定する素子は、大きさおよび費用の面からみて負担が多いのに対し、電圧を測定する素子は、大きさおよび費用の面からみて負担が少ないためである。
前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０は、４つのスイッチングトランジスタを用いて、前記トランス部１２０の入力側コイルに印加する直流電流の方向を切り換える方式によって直流電圧を交流電圧に変換することができる。
一方、前記第１／第２のバイポーラトランジスタ１５１０、１５２０を制御する制御部は、前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０の４つのスイッチングトランジスタを制御する制御信号Ｃ１、Ｃ２を前記４つのスイッチングトランジスタに印加してもよい。このとき、前記制御部は、前記測定用の抵抗に流れる電流を受け取って前記電流が一定になるように帰還制御するのに前記制御信号Ｃ１、Ｃ２を用いてもよい。
他の態様によるＬＥＤドライバは、前記Ｃノードにオフセット電圧を与えるための第１のオフセット印加部と、前記Ｄノードにオフセット電圧を与えるための第２のオフセット印加部と、をさらに備えていてもよい。
以下、同図に示すＬＥＤドライバの動作について述べる。
前記トランス部の出力端側コイルには、交流パターン（例えば、正弦波）の電流が流れ、前記交流電流は、第１の平衡コンデンサおよび第２の平衡コンデンサを経て第１／第２のＬＥＤ列に印加される。
正弦波中のプラス方向パターンに応じて、前記トランス部の出力端側コイルにＡ方向に電流が流れると、前記Ａ方向電流は、順方向バイアスがかかる第１のＬＥＤ列１１３０および第１の副整流ダイオード１２１０を通過するものの、逆方向バイアスがかかる第２のＬＥＤ列１１４０および第２の副整流ダイオード１２２０は通過することができない。
前記第１のＬＥＤ列１１３０を通過した電流はＣノードに集まり、測定抵抗１１９０を経てＤノードに流出する。ところが、電流が流れる前記第１のＬＥＤ列１１３０および第１の副整流ダイオード１２１０による電圧降下に起因して、第１の整流ダイオード１１７０には逆方向バイアスがかかって電流経路が遮断されるが、Ａ方向電流を流すための前記トランス部の出力端側コイルの起電力によって前記第２のダイオード１１８０には順方向バイアスがかかって電流経路が開かれる。その結果、前記Ｄノードに流入した電流は、第２の平衡コンデンサ１１６０を経て前記トランス部１２０に循環する。
その結果、前記Ａ方向に電流が流れる区間では、第１のＬＥＤ列１１３０が駆動され、第２のＬＥＤ列１１４０は駆動されない。同じ過程で、Ｂ方向に電流が流れる区間では、第２のＬＥＤ列１１４０が駆動され、第１のＬＥＤ列１１３０は駆動されない。
すなわち、前記第１の整流ダイオード１１７０と第１の副整流ダイオード１２１０（または、第１のＬＥＤ列１１３０）は、一種の半波整流回路を形成する。また、前記第２の整流ダイオード１１８０と第１の副整流ダイオード１２２０（または、第１のＬＥＤ列１１４０）は、一種の半波整流回路を形成する。両場合とも、半波整流回路構造であるが、Ａ方向の電流区間では第１のＬＥＤ列１１８０が駆動され、Ｂ方向の電流区間では第２のＬＥＤ列１１８０が駆動されるため、通常の半波整流回路に見られる電力損失が発生しない。
同図に示すＬＥＤドライバは、各第１のＬＥＤ列の特性バラツキによって順方向電圧降下にバラツキが存在する場合、前記Ａ方向に電流が流れる区間では前記バラツキによって前記各第１の平衡コンデンサ１１５０に異なる電荷が蓄積されるだけである。前記各第１の平衡コンデンサ１１５０に異なる量で蓄積された電荷は、前記Ｂ方向に電流が流れる区間において消去される。結局のところ、同図に示すＬＥＤドライバの場合、各第１のＬＥＤ列１１３０の順方向電圧降下にバラツキが存在しても、前記第１のＬＥＤ列１１３０に電流バラツキ（または、これによる輝度バラツキ）が発生しない。同じ原理により、各第２のＬＥＤ列１１４０の順方向電圧降下にバラツキが存在しても、前記第２のＬＥＤ列１１４０に電流バラツキ（または、これによる輝度バラツキ）が発生しない。
以下、前記Ａ方向電流経路およびＢ方向電流経路について述べると、両電流経路の上には抵抗成分が存在しない。このため、同図に示すＬＥＤドライバは、抵抗成分による発熱損失を大幅に抑えることができるということが分かる。
一方、前記各第１のバイポーラトランジスタ１５１０または各第２のバイポーラトランジスタ１５２０のベース電流を適切に調節して、各第１のＬＥＤ列１１３０または各第２のＬＥＤ列１１４０の明るさを別々に調節することができる。例えば、前記ベース電流としてオン／オフ電流を印加してＰＷＭ制御方式によって明るさを別々に調節することができる。
図１５のＬＥＤドライバは、第１のＬＥＤ列１１３０および第１のリップル除去コンデンサ１２５０の接続ノードと前記第１の副整流ダイオード１２１０との間に接続された第１の安定化抵抗１５３０をさらに備え、第２のＬＥＤ列１１４０および第２のリップル除去コンデンサ１２６０の接続ノードと前記第２の副整流ダイオード１２２０との間に接続された第１の安定化抵抗１５４０をさらに備える。この点で、図４のＬＥＤドライバと相違点がある。
エミッタ端子が接地された前記第１のバイポーラトランジスタ１５１０および第２のバイポーラトランジスタ１５２０を用いてスイッチングを行う場合、接地特性が悪化することがあるが、前記第１の安定化抵抗１５３０および第２の安定化抵抗１２４０は、これを防ぐためのものである。
前記第１の安定化抵抗１５３０および第２の安定化抵抗１２４０を除く図５の残りの構成要素は図４の場合と同様であるため、その重複する説明を省く。
図１６のＬＥＤドライバは、図１４の第１のバイポーラトランジスタ１５１０の代わりに第１のＭＯＳトランジスタ１５１１を適用し、図１４の第２のバイポーラトランジスタ１５２０の代わりに第２のＭＯＳトランジスタ１５２１を適用している。なお、図１４には示されていない測定用の抵抗１１９０を明示している。
ＭＯＳトランジスタは、線形的に電流経路を制御することができず、オン／オフ制御しか行えないという点でバイポーラトランジスタとは相違点がある。また、電流ではない電圧によって制御されることにも相違点がある。しかしながら、一種のスイッチとしてのオン／オフ動作は、バイポーラトランジスタの場合と同様であるため、その重複する説明を省く。
前記第１のＭＯＳトランジスタ１５１１および第２のＭＯＳトランジスタ１５２１、測定用の抵抗１１９０を除く図１６の残りの構成要素は、図１４の場合と同様であるため、その重複する説明を省く。
図１７は、分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバの他の態様の構造を示すものである。
同図に示すＬＥＤドライバは、ＬＥＤドライバに交流電圧を印加する交流電源としてのＤＣ−ＡＣコンバータ１１０と、入力ポートを介して前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０の交流電圧を受け取るトランス部１２０と、前記トランス部１２０の出力ポートから第１の方向Ｂの電流を受け取る少なくとも一つの第１のＬＥＤ列１３３０と、前記トランス部１２０の出力ポートから第２の方向Ａの電流を受け取る少なくとも一つの第２のＬＥＤ列１３４０と、前記トランス部１２０の出力ポートと前記第１のＬＥＤ列１３３０をカップリングする少なくとも一つの第１の平衡コンデンサ１３５０と、前記トランス部１２０の出力ポートと前記第２のＬＥＤ列１３４０をカップリングする少なくとも一つの第２の平衡コンデンサ１３６０と、前記第１の平衡コンデンサ１３５０を経て前記トランス部１２０から供給される電流を第２のＬＥＤ列１３４０に送るための少なくとも一つの第１の整流ダイオード１３７０と、前記第２の平衡コンデンサ１３６０を経て前記トランス部１２０から供給される電流を第１のＬＥＤ列１３３０に送るための少なくとも一つの第２の整流ダイオード１３８０と、前記各第１のＬＥＤ列１１３０の電流経路を調節するための少なくとも二つの第１のバイポーラトランジスタ１６１０と、前記各第２のＬＥＤ列１１４０の電流経路を調節するための少なくとも二つの第２のバイポーラトランジスタ１６２０と、を備えていてもよい。
ここで、前記第１のＬＥＤ列１３３０は、前記第１のＬＥＤ列１３３０から前記第１の平衡コンデンサ１３５０に向かって電流が流れるように配設され、前記第２のＬＥＤ列１３４０は、前記第２のＬＥＤ列１３４０から第２の平衡コンデンサ１３６０に向かって電流が流れるように配設されている。
また、瞬時に流れる高圧の逆方向電流によるＬＥＤの破損を防ぐために、前記第１の平衡コンデンサ１３５０と前記第１のＬＥＤ列１３３０との間に前記第１のＬＥＤ列１３３０と同じ方向に接続された少なくとも一つの第１の副整流ダイオード１４１０を配設し、前記第２の平衡コンデンサ１３６０と前記第２のＬＥＤ列１３４０との間に前記第２のＬＥＤ列１３４０と同じ方向に接続された少なくとも一つの第２の副整流ダイオード１４２０を配設してもよい。
また、前記第１のＬＥＤ列１３３０と並列に接続された少なくとも一つの第１のリップル除去コンデンサ１４５０と、前記第２のＬＥＤ列１３４０と並列に接続された少なくとも一つの第２のリップル除去コンデンサ１４６０と、を配設してもよい。
同図に示すように、前記第１の整流ダイオード１４１０は、カソードが前記各第１の平衡コンデンサ１３５０に接続され、前記第２の整流ダイオード１４２０は、カソードが前記各第２の平衡コンデンサ１３６０に接続される。前記第１のＬＥＤ列１３３０のアノードは、前記第１のバイポーラトランジスタ１６１０のエミッタ端子に接続され、前記第２のＬＥＤ列１３４０のアノードは、前記第２のバイポーラトランジスタ１６２０のエミッタ端子に接続される。前記第１／第２のバイポーラトランジスタ１６１０、１６２０のコレクタは共通に接続される。
前記第１／第２のバイポーラトランジスタ１６１０、１６２０のコレクタ側の共通ノードＣに集まった電流は、前記第１の整流ダイオード１３７０および第２の整流ダイオード１３８０のカソード側の共通ノードＤに流れる。
前記第１のバイポーラトランジスタ１６１０の方向は、同じ電流経路を形成する前記第１のＬＥＤ列１３３０の順方向にコレクタ−エミッタが配列されるように接続され、前記第２のバイポーラトランジスタ１６２０の方向は、同じ電流経路を形成する前記第２のＬＥＤ列１３４０の順方向にコレクタ−エミッタが配列されるように接続される。前記第１のバイポーラトランジスタ１６１０および第２のバイポーラトランジスタ１６２０のコレクタの共通接続ノードＣは接地されてもよい。
また、図示はしないが、前記ＬＥＤドライバは、前記第１のバイポーラトランジスタ１６１０および第２のバイポーラトランジスタ１６２０の各ベース端子電流を別々に調整する制御部を備えていてもよい。
前記制御部は、前記各第１のバイポーラトランジスタ１６１０および第２のバイポーラトランジスタ１６２０が一種のスイッチとして動作するように、オン／オフ電流を各ベース端子に印加してもよい。あるいは、前記制御部は、前記各第１のバイポーラトランジスタ１６１０および第２のバイポーラトランジスタ１６２０が電流経路の幅を線形的に調整し得るように、線形的な値を有する電流を各ベース端子に印加してもよい。
さらに、前記第１のバイポーラトランジスタ１６１０および第２のバイポーラトランジスタ１６２０のコレクタの共通接続ノードＣと、前記第１の整流ダイオード１３７０および第２の整流ダイオード１３８０のカソード側の共通ノードＤとの間に測定抵抗（図示せず）が配設されてもよい。
前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０は、４つのスイッチングトランジスタを用いて、前記トランス部１２０の入力側コイルに印加する直流電流の方向を切り換える方式によって直流電圧を交流電圧に変換することができる。
一方、前記第１／第２のバイポーラトランジスタ１６１０、１６２０を制御する制御部は、前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０の４つのスイッチングトランジスタを制御する制御信号Ｃ１、Ｃ２を前記４つのスイッチングトランジスタに印加してもよい。このとき、前記制御部は、前記測定用の抵抗に流れる電流を受け取って前記電流が一定になるように帰還制御するのに前記制御信号Ｃ１、Ｃ２を用いてもよい。
同図に示すＬＥＤドライバの動作および原理は、図１４の説明から容易に推察可能であるため、その重複する説明を省く。
図１８のＬＥＤドライバは、第１のＬＥＤ列１３３０および第１のリップル除去コンデンサ１４５０の接続ノードと前記第１の副整流ダイオード１４１０との間に接続された第１の安定化抵抗１６３０をさらに備え、第２のＬＥＤ列１３４０および第２のリップル除去コンデンサ１４６０の接続ノードと前記第２の副整流ダイオード１４２０との間に接続された第１の安定化抵抗１６４０をさらに備える。この点で、図７のＬＥＤドライバと相違点がある。
前記第１の安定化抵抗１６３０および第２の安定化抵抗１６４０を除く図１８の残りの構成要素は図１７の場合と同様であるため、その重複する説明を省く。
図１９のＬＥＤドライバは、図１７の第１のバイポーラトランジスタ１６１０の代わりに第１のＭＯＳトランジスタ１６１１を適用し、図１７の第２のバイポーラトランジスタ１６２０の代わりに第２のＭＯＳトランジスタ１６２１を適用している。なお、図１７に示されていない測定用の抵抗１１９０を明示している。
ＭＯＳトランジスタは線形的に電流経路を制御することができず、オン／オフ制御しか行えないという点で、バイポーラトランジスタと相違点がある。また、電流ではない電圧によって制御されることにも相違点がある。しかしながら、一種のスイッチとしてのオン／オフ動作はバイポーラトランジスタの場合と同様であるため、その重複する説明を省く。
前記第１のＭＯＳトランジスタ１６１１および第２のＭＯＳトランジスタ１６２１、測定用の抵抗１１９０を除く図１９の残りの構成要素は、図１７の場合と同様であるため、その重複する説明を省く。
図２０は、分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示すものである。
図２０のＤＣ−ＡＣコンバータ１１０が図１３のＤＣ−ＡＣコンバータ１１の役割を果たし、図２０の第１／第２の整流ダイオード１１７２、１１８２と第１／第２の副整流ダイオード１２１２、１２２２（または、第１／第２のＬＥＤ列１１３２、１１４２）が図１３の整流部１０７役割を果たす。
図２０の第１／第２の平衡コンデンサ１１５２、１１６２が図１３の電流平衡コンデンサ１０５の役割を果たし、図２０の第１／第２のＬＥＤ列１１３２、１１４２が図１３のＬＥＤ列１０３の役割を果たす。
図２０のバイポーラトランジスタ１５１２が図１３の経路制御素子１０８の役割を果たす。
図２０に示すＬＥＤドライバは、ＬＥＤドライバに交流電圧を印加する交流電源としてのＤＣ−ＡＣコンバータ１１０と、入力ポートを介して前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０の交流電圧を受け取るトランス部１２０と、前記トランス部１２０の出力ポートから第１の方向Ａの電流を受け取る少なくとも一つの第１のＬＥＤ列１１４２と、前記トランス部１２０の出力ポートから第２の方向Ｂの電流を受け取る少なくとも一つの第２のＬＥＤ列１１３２と、前記トランス部１２０の出力ポートと前記第２のＬＥＤ列１１３２との間に位置する少なくとも一つの第１の平衡コンデンサ１１５２と、前記トランス部１２０の出力ポートと前記第１のＬＥＤ列１１４２との間に位置する少なくとも一つの第２の平衡コンデンサ１１６２と、前記第１の列１１４２に対する、前記第１の平衡コンデンサ１１５２を経る整流用の単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第１の整流ダイオード１１７２と、前記第２の列１１３２に対する、前記第２の平衡コンデンサ１１６２を経る整流用の単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第２の整流ダイオード１１８２と、前記各第１のＬＥＤ列１１４２の電流経路を調節するための少なくとも二つの第１のバイポーラトランジスタ１５１２と、前記各第２のＬＥＤ列１１３２の電流経路を調節するための少なくとも二つの第２のバイポーラトランジスタ１５２２と、前記第１のバイポーラトランジスタ１５１２が遮断されたときに迂回経路を形成する第１の迂回ダイオード１５３２と、前記第２のバイポーラトランジスタ１５２２が遮断されたときに迂回経路を形成する第２の迂回ダイオード１５４２と、を備えていてもよい。
第１／第２のＬＥＤ列１１３２、１１４２そのものの逆方向電流遮断機能によって、前記第１／第２の整流ダイオード１１７２、１１８２と第１／第２のＬＥＤ列１１３２、１１４２は一種の整流回路を形成することができる。これは、前記第１／第２のＬＥＤ列１１３２、１１４２は、基本的にダイオードとしての特性を有していることに起因する。
しかしながら、第１／第２のリップル除去コンデンサ１２５２、１２６２を配設するために、または、瞬時に流れる高圧の逆方向電流によるＬＥＤの破損を防ぐために、前記第２のバイポーラトランジスタ１５２２と前記第１のＬＥＤ列１１４２との間に前記第１のＬＥＤ列１１４２と同じ方向に接続された少なくとも一つの第１の副整流ダイオード１２２２を配設し、前記第１のバイポーラトランジスタ１５１２と前記第２のＬＥＤ列１１３２との間に前記第２のＬＥＤ列１１３２と同じ方向に接続された少なくとも一つの第２の副整流ダイオード１２１２を配設してもよい。
また、前記トランス部１２０および第１／第２の平衡コンデンサ１１５２、１１６２を経て流入する電流中のリップル成分を抑えるために、前記第１のＬＥＤ列１１４２と並列に接続された少なくとも一つの第１のリップル除去コンデンサ１２６２と、前記第２のＬＥＤ列１１３２と並列に接続された少なくとも一つの第２のリップル除去コンデンサ１２５２と、を配設してもよい。
さらに、前記トランス部１２０の出力ポートまたは前記第１の平衡コンデンサの共通ノードに電流測定装置を配置してもよい。前記電流測定装置としては、電流測定用のトランスを配置してもよい。
前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０は、４つのスイッチングトランジスタを用いて、前記トランス部１２０の入力側コイルに印加する電流の方向を切り換える方式によって直流電圧を交流電圧に変換することができる。
前記各第１のバイポーラトランジスタ１５１２および各第２のバイポーラトランジスタ１５２２のエミッタ端子とコレクタ端子には、第１の迂回ダイオード１５３２および第２の迂回ダイオード１５４２が接続されている。各バイポーラトランジスタおよび迂回ダイオードの対は、一種の一方向電流に対するスイッチとして機能する。これは、Ａ方向区間においてのみ特定のＬＥＤ列に対して別々に制御を行うことが、Ｂ方向区間において影響を及ぼすことを防ぐためである。
また、図示はしないが、前記ＬＥＤドライバは、前記第１のバイポーラトランジスタ１５１２および第２のバイポーラトランジスタ１５２２の各ベース端子電流を別々に調整する制御部を備えてもよい。
前記制御部は、前記各第１のバイポーラトランジスタ１５１２および第２のバイポーラトランジスタ１５２２が一種のスイッチとして動作するように、オン／オフ電流を各ベース端子に印加してもよい。あるいは、前記制御部は、前記各第１のバイポーラトランジスタ１５１２および第２のバイポーラトランジスタ１５２２が電流経路の幅を線形的に調整し得るように、線形的な値を有する電流を各ベース端子に印加してもよい。
前記制御部は、前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０の４つのスイッチングトランジスタを制御する制御信号Ｃ１、Ｃ２を前記４つのスイッチングトランジスタに印加してもよい。このとき、前記制御部は、前記測定用の抵抗に流れる電流を受け取って前記電流が一定になるように帰還制御するのに前記制御信号Ｃ１、Ｃ２を用いてもよい。
以下、同図に示すＬＥＤドライバの動作について述べる。
前記トランス部の出力端側コイルには交流パターン（例えば、正弦波）の電流が流れ、前記交流電流は、前記第１／第２の平衡コンデンサ１１５２、１１６２を経て前記第１／第２のＬＥＤ列１１３２、１１４２に印加される。
正弦波中のプラス方向パターンに応じて、前記トランス部の出力端側コイルにＡ方向に電流が流れると、前記Ａ方向電流は順方向バイアスがかかる第１のＬＥＤ列１１４２および第１の副整流ダイオード１２２２を通過するものの、逆方向バイアスがかかる第２のＬＥＤ列１１３２および第２の副整流ダイオード１２１２は通過することができない。
前記第１のＬＥＤ列１１４２のための電流は、第１の平衡コンデンサ１１５２、第１の整流ダイオード１１７２および前記第１のバイポーラトランジスタ１５１２を経てＣノードに流れる。このような電流経路を介して前記Ａ方向電流が循環される。
その結果、前記Ａ方向に電流が流れる区間では、第１のＬＥＤ列１１４２が駆動され、第２のＬＥＤ列１１３２は駆動されない。同じ過程により、Ｂ方向に電流が流れる区間では、第２のＬＥＤ列１１３２が駆動され、第１のＬＥＤ列１１４２は駆動されない。
すなわち、前記第１の整流ダイオード１１７２と第１の副整流ダイオード１２２２（または、第１のＬＥＤ列１１４２）は、一種の半波整流回路を形成する。また、前記第２の整流ダイオード１１８２と第２の副整流ダイオード１２１２（または、第２のＬＥＤ列１１３２）は、一種の半波整流回路を形成する。両場合とも、半波整流回路構造であるが、Ａ方向の電流区間では第１のＬＥＤ列１１４２が駆動され、Ｂ方向の電流区間では第２のＬＥＤ列１１３２が駆動されるため、通常の半波整流回路に見られる電力損失が発生しない。
同図に示すＬＥＤドライバは、各第１のＬＥＤ列１１４２の特性バラツキに起因して順方向電圧降下にバラツキが存在する場合、前記Ａ方向に電流が流れる区間では、前記バラツキによって前記各第１の平衡コンデンサ１１５２および第２の平衡コンデンサ１１６２に異なる電荷が蓄積されるだけである。前記異なる量で蓄積された電荷は、各コンデンサ１１５２、１１６２相互間に打ち消されるか、あるいは、前記Ｂ方向に電流が流れる区間において消去される。
結局のところ、同図に示すＬＥＤドライバの場合、各第１のＬＥＤ列１１４２の順方向電圧降下にバラツキが存在しても、前記第１のＬＥＤ列１１４２に電流バラツキ（または、これによる輝度バラツキ）が発生しない。同じ原理により、各第２のＬＥＤ列１１３２の順方向電圧降下にバラツキが存在しても、前記第２のＬＥＤ列１１３２に電流バラツキ（または、これによる輝度バラツキ）が発生しない。
以下、前記Ａ方向電流経路およびＢ方向電流経路について述べると、両電流経路の上には抵抗成分が存在しない。このため、同図に示すＬＥＤドライバは、抵抗成分による発熱損失を大幅に抑えることができるということが分かる。
一方、前記各第１のバイポーラトランジスタ１５１２または各第２のバイポーラトランジスタ１５２２のベース電流を適切に調節して、各第１のＬＥＤ列１１４２または各第２のＬＥＤ列１１３２の明るさを別々に調節することができる。例えば、前記ベース電流としてオン／オフ電流を印加して、ＰＷＭ制御方式によって明るさを別々に調節することができる。
図２１のＬＥＤドライバは、第１のＬＥＤ列１１４２と、第１のリップル除去コンデンサ１２６２および第１の副整流ダイオード１２２２の接続ノードの間に接続された第１の安定化抵抗１５６２をさらに備える。また、第２のＬＥＤ列１１３２と、第２のリップル除去コンデンサ１２５２および第２の副整流ダイオード１２１２の接続ノードの間に接続された第１の安定化抵抗１５５２をさらに備える。この点で、図２０のＬＥＤドライバとは相違点がある。
エミッタ端子が接地された前記第１のバイポーラトランジスタ１５１２および第２のバイポーラトランジスタ１５２２を用いてスイッチングを行う場合、接地特性が悪化することがあるが、前記第１の安定化抵抗１５６２および第２の安定化抵抗１５５２は、これを防ぐためのものである。
前記第１の安定化抵抗１５６２および第２の安定化抵抗１５５２を除く図２１の残りの構成要素は、図２０の場合と同様であるため、その重複する説明を省く。
図２２のＬＥＤドライバは、図２０の第１のバイポーラトランジスタ１５１２の代わりに第１のＭＯＳトランジスタ１５１３を適用し、図２０の第２のバイポーラトランジスタ１５２２の代わりに第２のＭＯＳトランジスタ１５２３を適用している。通常のＭＯＳトランジスタスイッチには基板ダイオードが形成されるため、図２０の第１の迂回ダイオード１５３２および第２の迂回ダイオード１５４２は除去されている。しかしながら、ＭＯＳトランジスタではない他の種類の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）により実現すれば、場合によって、第１の迂回ダイオード１５３２および第２の迂回ダイオード１５４２を備えてもよい。
ＭＯＳトランジスタは線形的に電流経路を制御することができず、オン／オフ制御しか行えないという点で、バイポーラトランジスタとは相違点がある。また、電流ではない電圧によって制御されることにも相違点がある。しかしながら、一種のスイッチとしてのオン／オフ動作は、バイポーラトランジスタの場合と同様であるため、その重複する説明を省く。
前記第１のＭＯＳトランジスタ１５１３および第２のＭＯＳトランジスタ１５２３を除く図２２の残りの構成要素は、図２０の場合と同様であるため、その重複する説明を省く。
図２３は、分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバのさらに他の態様の構造を示すものである。
図２３に示すＬＥＤドライバは、ＬＥＤドライバに交流電圧を印加する交流電源としてのＤＣ−ＡＣコンバータ１１０と、入力ポートを介して前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０の交流電圧を受け取るトランス部１２０と、前記トランス部１２０の出力ポートから第１の方向Ａの電流を受け取る少なくとも一つの第１のＬＥＤ列１３３２と、前記トランス部１２０の出力ポートから第２の方向Ｂの電流を受け取る少なくとも一つの第２のＬＥＤ列１３４２と、前記トランス部１２０の出力ポートと前記第１のＬＥＤ列１３３２との間に位置する少なくとも一つの第１の平衡コンデンサ１３５２と、前記トランス部１２０の出力ポートと前記第２のＬＥＤ列１３４２との間に位置する少なくとも一つの第２の平衡コンデンサ１３６２と、前記第１の列１３３２に対する、前記第１の平衡コンデンサ１３５２を経る整流用の単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第１の整流ダイオード１３８２と、前記第２の列１３４２に対する、前記第２の平衡コンデンサ１３６２を経る整流用の単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第２の整流ダイオード１３７２と、前記各第１のＬＥＤ列１３３２の電流経路を調節するための少なくとも二つの第１のバイポーラトランジスタ１６１２と、前記各第２のＬＥＤ列１３４２の電流経路を調節するための少なくとも二つの第２のバイポーラトランジスタ１６２２と、前記第１のバイポーラトランジスタ１６１２が遮断されたときに迂回経路を形成する第１の迂回ダイオード１６３２と、前記第２のバイポーラトランジスタ１６２２が遮断されたときに迂回経路を形成する第２の迂回ダイオード１６４２と、を備えてもよい。
第１／第２のＬＥＤ列１３３２、１３４２そのものの逆方向電流遮断機能によって、前記第１／第２の整流ダイオード１３７２、１３８２と第１／第２のＬＥＤ列１３３２、１３４２は一種の整流回路を形成することができる。これは、前記第１／第２のＬＥＤ列１３３２、１３４２は、基本的にダイオードとしての特性を有していることに起因する。
しかしながら、第１／第２のリップル除去コンデンサ１４５２、１４６２を配設するために、または、瞬時に流れる高圧の逆方向電流によるＬＥＤの破損を防ぐために、前記第１のバイポーラトランジスタ１６１２と前記第１のＬＥＤ列１３３２との間に前記第１のＬＥＤ列１３３２と同じ方向に接続された少なくとも一つの第１の副整流ダイオード１４１２を配設し、前記第２のバイポーラトランジスタ１６２２と前記第２のＬＥＤ列１３４２との間に前記第２のＬＥＤ列１３４２と同じ方向に接続された少なくとも一つの第２の副整流ダイオード１４２２を配設してもよい。
また、前記トランス部１２０および第１／第２の平衡コンデンサ１３５２、１３６２を経て流入する電流中のリップル成分を抑えるために、前記第１のＬＥＤ列１３３２と並列に接続された少なくとも一つの第１のリップル除去コンデンサ１４５２と、前記第２のＬＥＤ列１３４２と並列に接続された少なくとも一つの第２のリップル除去コンデンサ１４６２と、を配設してもよい。
さらに、前記トランス部１２０の出力ポートに電流測定装置を配置してもよい。前記電流測定装置としては、電流測定用のトランスを設けてもよい。
前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０は、４つのスイッチングトランジスタを用いて、前記トランス部１２０の入力側コイルに印加する電流の方向を切り換える方式によって直流電圧を交流電圧に変換することができる。
前記各第１のバイポーラトランジスタ１６１２および各第２のバイポーラトランジスタ１６２２のエミッタ端子とコレクタ端子には、第１の迂回ダイオード１６３２および第２の迂回ダイオード１６４２が接続されている。各バイポーラトランジスタおよび迂回ダイオードの対は、一種の一方向電流に対するスイッチとして機能する。これは、Ａ方向区間においてのみ特定のＬＥＤ列に対して別々に制御を行うことが、Ｂ方向区間において影響を及ぼすことを防ぐためである。
また、図示はしないが、前記ＬＥＤドライバは、前記第１のバイポーラトランジスタ１６１２および第２のバイポーラトランジスタ１６２２の各ベース端子電流を別々に調整する制御部を備えてもよい。
前記制御部は、前記各第１のバイポーラトランジスタ１６１２および第２のバイポーラトランジスタ１６２２が一種のスイッチとして動作するように、オン／オフ電流を各ベース端子に印加してもよい。あるいは、前記制御部は、前記各第１のバイポーラトランジスタ１６１２および第２のバイポーラトランジスタ１６２２が電流経路の幅を線形的に調整し得るように、線形的な値を有する電流を各ベース端子に印加してもよい。
前記制御部は、前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０の４つのスイッチングトランジスタを制御する制御信号Ｃ１、Ｃ２を前記４つのスイッチングトランジスタに印加してもよい。このとき、前記制御部は、前記測定用の抵抗に流れる電流を受け取って前記電流が一定になるように帰還制御するのに前記制御信号Ｃ１、Ｃ２を用いてもよい。
同図に示すＬＥＤドライバの動作および原理は、図２０の説明から容易に推察可能であるため、その重複する記載は省く。
図２４のＬＥＤドライバは、第１のＬＥＤ列１３３２と、第１のリップル除去コンデンサ１４５２および第１の副整流ダイオード１４１２の接続ノードの間に接続された第１の安定化抵抗１６５２をさらに備える。また、第２のＬＥＤ列１３４２と、第２のリップル除去コンデンサ１４６２および第２の副整流ダイオード１４２２の接続ノードの間に接続された第１の安定化抵抗１６６２をさらに備える。この点で、図２３のＬＥＤドライバとは相違点がある。
エミッタ端子が接地された前記第１のバイポーラトランジスタ１６１２および第２のバイポーラトランジスタ１６２２を用いてスイッチングを行う場合、接地特性が悪化することがあるが、前記第１の安定化抵抗１６５２および第２の安定化抵抗１６６２は、これを防ぐためのものである。
前記第１の安定化抵抗１６５２および第２の安定化抵抗１６６２を除く図２４の残りの構成要素は、図２３の場合と同様であるため、その重複する説明を省く。
図２５のＬＥＤドライバは、図２３の第１のバイポーラトランジスタ１６１２の代わりに第１のＭＯＳトランジスタ１６１３を適用し、図２３の第２のバイポーラトランジスタ１６２２の代わりに第２のＭＯＳトランジスタ１６２３を適用している。
前記第１のＭＯＳトランジスタ１６１３および第２のＭＯＳトランジスタ１６２３の方向を除く図２５の残りの構成要素は、図２２の場合と同様であるため、その重複する説明を省く。
（第３の実施形態）
図２６は、本発明の態様による図３のＬＥＤドライバの概念を、さらに交流電流の方向に分割して半波整流方式によって駆動するＬＥＤドライバの概念を示すブロック図である。
同図に示すＬＥＤドライバは、第１のＬＥＤ列１０３’と、第２のＬＥＤ列１０４’と、交流電圧の第１の方向の電流を整流して前記第１のＬＥＤ列１０３’に供給する第１の整流部１０７’と、交流電圧の第２の方向の電流を整流して前記第２のＬＥＤ列１０４’に供給する第２の整流部１０８’と、前記第１のＬＥＤ列１０３’および第２のＬＥＤ列１０４’の電流平衡を取るために、前記第１のＬＥＤ列１０３’および第２のＬＥＤ列１０４’との間に位置する平衡部１０５’と、を備え、電源供給側に、直流電源供給部１１’と併せて、直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣコンバータ１０１’と、前記変換された交流電圧を前記ＬＥＤ列１０３’に伝送するトランス部１０２’と、をさらに備えてもよい。
同図に示す構造のＬＥＤドライバは、交流電流の方向に応じて、第１のＬＥＤ列１０３’および第２のＬＥＤ列１０４’を交互に駆動し、第１のＬＥＤ列１０３’と第２のＬＥＤ列１０４’との間に配設された平衡部１０５’によって各ＬＥＤ列に流入する電流が均一に調整される。安価で且つ効率よい電流平衡のために、前記平衡部１０５’は、コンデンサの特性を有してもよい。
図２７は、分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバの一態様の構造を示すものである。
図２７のＤＣ−ＡＣコンバータ１１０が図２６のＤＣ−ＡＣコンバータ１１’の役割を果たし、図２７の第１の整流ダイオード２１７０と第１の副整流ダイオード２２１０（または、第１のＬＥＤ列２１３０）が図２６の第１の整流部１０７’役割を果たし、図２７の第２の整流ダイオード２１８０と第２の副整流ダイオード２２２０（または、第２のＬＥＤ列２１４０）が図２６の第２の整流部１０８’役割を果たす。図２７の第１／第２の平衡コンデンサ２１５０、２１６０が図２６の平衡コンデンサ部１０５’の役割を果たす。
図２７に示すＬＥＤドライバは、ＬＥＤドライバに交流電圧を印加する交流電源としてのＤＣ−ＡＣコンバータ１１０と、入力ポートを介して前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０の交流電圧を受け取るトランス部１２０と、前記トランス部１２０の出力ポートから第１の方向Ａの電流を受け取る少なくとも一つの第１のＬＥＤ列２１３０と、前記トランス部１２０の出力ポートから第２の方向Ｂの電流を受け取る少なくとも一つの第２のＬＥＤ列２１４０と、一端が共通ノードＣに接続され、前記各第１のＬＥＤ列に対する電流経路を形成する少なくとも一つの第１の平衡コンデンサ２１５０と、一端が前記共通ノードＣに接続され、前記各第２のＬＥＤ列に対する電流経路を形成する少なくとも一つの第２の平衡コンデンサ２１６０と、前記第２の列２１４０に対する、前記第１の平衡コンデンサ２１５０を経る整流用の単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第１の整流ダイオード２１７０と、前記第１の列２１３０に対する、前記第２の平衡コンデンサ２１６０を経る整流用の単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第２の整流ダイオード２１８０と、を備えてもよい。
ここで、前記第１のＬＥＤ列２１３０は、前記第１のＬＥＤ列２１３０から前記第１の平衡コンデンサ２１５０に向かって電流が流れるように配設され、前記第２のＬＥＤ列２１４０は、第２のＬＥＤ列２１４０から前記第２の平衡コンデンサ２１６０に向かって電流が流れるように配設されている。
第１／第２のＬＥＤ列２１３０、２１４０そのものの逆方向電流遮断機能によって前記第１／第２の整流ダイオード２１７０、２１８０と第１／第２のＬＥＤ列２１３０、２１４０は一種の整流回路を形成することができる。これは、前記第１／第２のＬＥＤ列２１３０、２１４０は、基本的にダイオードとしての特性を有していることに起因する。
しかしながら、第１／第２のリップル除去コンデンサ２２５０、２２６０を配設するために、または、瞬時に流れる高圧の逆方向電流によるＬＥＤの破損を防ぐために、前記第１の平衡コンデンサ２１５０と前記第１のＬＥＤ列２１３０との間に前記第１のＬＥＤ列２１３０と同じ方向に接続された少なくとも一つの第１の副整流ダイオード２２１０を配設し、前記第２の平衡コンデンサ２１６０と前記第２のＬＥＤ列２１４０との間に前記第２のＬＥＤ列２１４０と同じ方向に接続された少なくとも一つの第２の副整流ダイオード２２２０を配設してもよい。
また、前記第１／第２のＬＥＤ列２１３０、２１４０を保護するために、前記第１の副整流ダイオード２２１０と前記第１のＬＥＤ列２１３０との間に接続された少なくとも一つの第１の抵抗２２３０と、前記第２の副整流ダイオード２２２０と前記第２のＬＥＤ列２４０との間に接続された少なくとも一つの第２の抵抗２２４０と、を付設してもよい。
さらに、前記トランス部２１２０および第１／第２の平衡コンデンサ２１５０、２１６０を経て流入する電流中のリップル成分をバイパスするために、前記第１のＬＥＤ列２１３０と並列に接続された少なくとも一つの第１のリップル除去コンデンサ２２５０と、前記第２のＬＥＤ列２１４０と並列に接続された少なくとも一つの第２のリップル除去コンデンサ２２６０と、を配設してもよい。
さらに、前記トランス部の出力ポートまたは前記第１の平衡コンデンサの共通ノードに電流測定装置を配置してもよい。前記電流測定装置としては、電流測定用のトランスを設けてもよい。
前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０は、４つのスイッチングトランジスタを用いて、前記トランス部１２０の入力側コイルに印加する電流の方向を切り換える方式によって直流電圧を交流電圧に変換することができる。
一方、図示はしないが、前記ＬＥＤドライバは、前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０の４つのスイッチングトランジスタを制御する制御信号Ｃ１、Ｃ２を生成する制御部を備えてもよい。
前記制御部は、前記電流測定装置において測定された電流を受け取って、前記電流が一定になるように帰還制御するのに前記制御信号Ｃ１、Ｃ２を用いてもよい。
以下、同図に示すＬＥＤドライバの動作について述べる。
前記トランス部の出力端側コイルには、交流パターン（例えば、正弦波）の電流が流れ、前記交流電流は、前記第１／第２のＬＥＤ列２１３０、２１４０に印加される。
正弦波中のプラス方向パターンに応じて、前記トランス部の出力端側コイルにＡ方向に電流が流れると、前記Ａ方向電流は、順方向バイアスがかかる第１のＬＥＤ列２１３０および第１の副整流ダイオード２２１０を通過するものの、逆方向バイアスがかかる第２のＬＥＤ列２１４０および第２の副整流ダイオード２２２０は通過することはできない。
前記第１のＬＥＤ列２１３０および第１の副整流ダイオード２２１０を通過した電流は、第１の平衡コンデンサ２１５０を経てＣノードに集まる。
Ｃノードに集まった電流は、第２の平衡コンデンサ２１６０および順方向バイアスがかかる前記第２のダイオード２１８０を通過して、前記トランス部１２０に循環する。
その結果、前記Ａ方向に電流が流れる区間では、第１のＬＥＤ列２１３０が駆動され、第２のＬＥＤ列２１４０は駆動されない。同じ過程により、Ｂ方向に電流が流れる区間では、第２のＬＥＤ列２１４０が駆動され、第１のＬＥＤ列２１３０は駆動されない。
すなわち、前記第１の整流ダイオード２１７０と第１の副整流ダイオード２２１０（または、第１のＬＥＤ列２１３０）は、一種の半波整流回路を形成する。また、前記第２の整流ダイオード２１８０と第１の副整流ダイオード２２２０（または、第１のＬＥＤ列２１４０）は、一種の半波整流回路を形成する。両場合とも、半波整流回路構造であるが、Ａ方向の電流区間では第１のＬＥＤ列２１８０が駆動され、Ｂ方向の電流区間では第２のＬＥＤ列２１８０が駆動されるため、通常の半波整流回路に見られる電力損失が発生しない。
同図に示すＬＥＤドライバは、各第１のＬＥＤ列２１３０の特性バラツキに起因して順方向電圧降下にバラツキが存在する場合、前記Ａ方向に電流が流れる区間では、前記バラツキによって前記各第１の平衡コンデンサ２１５０および第２の平衡コンデンサ２１６０に異なる電荷が蓄積されるだけである。前記異なる量で蓄積された電荷は、各コンデンサ２１５０、２１６０相互間に打ち消されるか、あるいは、前記Ｂ方向に電流が流れる区間において消去される。結局のところ、同図に示すＬＥＤドライバの場合、各第１のＬＥＤ列２１３０の順方向電圧降下にバラツキが存在しても、前記第１のＬＥＤ列２１３０に電流バラツキ（または、これによる輝度バラツキ）が発生しない。同じ原理により、各第２のＬＥＤ列２１４０の順方向電圧降下にバラツキが存在しても、前記第２のＬＥＤ列２１４０に電流バラツキ（または、これによる輝度バラツキ）が発生しない。
以下、前記Ａ方向電流経路およびＢ方向電流経路について述べると、両電流経路の上には、第１の抵抗２２３０および第２の抵抗２２４０を除いては、抵抗成分が存在しない。このため、同図に示すＬＥＤドライバは、抵抗成分による発熱損失を大幅に抑えることができるということが分かる。
図２８は、図２７に示すものよりも単純な構造を有する他の態様によるＬＥＤドライバであり、駆動経路に抵抗が全くないＬＥＤドライバである。同図に示す各ＬＥＤドライバの構成および動作は、前記図２７の説明から容易に推察可能であるため、その重複する説明を省く。
図２９は、分割交流駆動方式によってＬＥＤ列の駆動電力を平滑化させるＬＥＤドライバの他の態様の構造を示すものである。
同図に示すＬＥＤドライバは、ＬＥＤドライバに交流電圧を印加する交流電源としてのＤＣ−ＡＣコンバータ１１０と、入力ポートを介して前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０の交流電圧を受け取るトランス部１２０と、前記トランス部１２０の出力ポートから第１の方向Ａの電流を受け取る少なくとも一つの第１のＬＥＤ列２３３０と、前記トランス部１２０の出力ポートから第２の方向Ｂの電流を受け取る少なくとも一つの第２のＬＥＤ列２３４０と、一端が共通ノードＣに接続され、前記各第１のＬＥＤ列に対する電流経路を形成する少なくとも一つの第１の平衡コンデンサ２３５０と、一端が前記共通ノードＣに接続され、前記各第２のＬＥＤ列２３４０に対する電流経路を形成する少なくとも一つの第２の平衡コンデンサ２３６０と、前記第２の列２３４０に対する、前記第１の平衡コンデンサ２３５０を経る整流用の単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第１の整流ダイオード２３７０と、前記第１の列２３３０に対する、前記第２の平衡コンデンサ２３６０を経る整流用の単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第２の整流ダイオード２３８０と、を備えてもよい。
ここで、前記第１のＬＥＤ列２３３０は、前記第１の平衡コンデンサ２３５０から前記第１のＬＥＤ列２３３０に向かって電流が流れるように配設され、前記第２のＬＥＤ列２３４０は、第２の平衡コンデンサ２３６０から前記第２のＬＥＤ列２３４０に向かって電流が流れるように配設されている。
第１／第２のＬＥＤ列２３３０、２３４０そのものの逆方向電流遮断機能によって、前記第１／第２の整流ダイオード２３７０、２３８０と第１／第２のＬＥＤ列２３３０、２３４０は一種の整流回路を形成することができる。これは、前記第１／第２のＬＥＤ列２３３０、２３４０は、基本的にダイオードとしての特性を有しているためである。
しかしながら、第１／第２のリップル除去コンデンサ２４５０、２４６０を配設するために、または、瞬時に流れる高圧の逆方向電流によるＬＥＤの破損を防ぐために、前記第１の平衡コンデンサ２３５０と前記第１のＬＥＤ列２３３０との間に前記第１のＬＥＤ列２３３０と同じ方向に接続された少なくとも一つの第１の副整流ダイオード２４１０を配設し、前記第２の平衡コンデンサ２３６０と前記第２のＬＥＤ列２３４０との間に前記第２のＬＥＤ列２３４０と同じ方向に接続された少なくとも一つの第２の副整流ダイオード２４２０を配設してもよい。
また、前記第１／第２のＬＥＤ列２３３０、２３４０を保護するために、前記第１の副整流ダイオード２４１０と前記第１のＬＥＤ列２３３０との間に接続された少なくとも一つの第１の抵抗２４３０と、前記第２の副整流ダイオード２４２０と前記第２のＬＥＤ列２３４０との間に接続された少なくとも一つの第２の抵抗２４４０と、を付設してもよい。
さらに、前記トランス部１２０を経て流入する電流中のリップル成分をバイパスするために、前記第１のＬＥＤ列２３３０と並列に接続された少なくとも一つの第１のリップル除去コンデンサ２４５０と、前記第２のＬＥＤ列２３４０と並列に接続された少なくとも一つの第２のリップル除去コンデンサ２４６０と、を配設してもよい。
さらに、前記トランス部１２０の出力ポートまたは前記第１の平衡コンデンサ２３５０の共通ノードＣに電流測定装置を配置してもよい。前記電流測定装置としては、電流測定用のトランスを設けてもよい。
一方、図示はしないが、前記ＬＥＤドライバは、前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０の４つのスイッチングトランジスタを制御する制御信号Ｃ１、Ｃ２を生成する制御部を備えてもよい。
前記制御部は、前記電流測定装置において測定された電流を受け取って前記電流が一定になるように帰還制御するのに前記制御信号Ｃ１、Ｃ２を用いても良い。
同図に示すＬＥＤドライバの動作および原理は、図４の説明から容易に推察可能であるため、その重複する説明は省く。
図３０は、図２９に示すものよりも単純な構造を有する他の態様によるＬＥＤドライバであって、駆動経路に抵抗が全くないＬＥＤドライバである。同図に示す各ＬＥＤドライバの構成および動作は、前記図５の説明から容易に推察可能であるため、その重複する説明は省く。
本発明の技術思想は前記実施形態に基づいて具体的に説明されたが、上記の実施形態はその説明のためのものに過ぎず、その制限のためのものではないということに留意すべきである。なお、本発明の技術分野における通常の専門家であれば、本発明の技術思想の範囲内において各種の実施形態が可能であるということが理解できるであろう。
例えば、前記実施形態においては、第１／第２のＬＥＤ列がそれぞれ３つのＬＥＤ列を備えた場合に具体化して説明したが、二つまたは４つ以上の列を備えた場合にも本発明の思想を容易に適用することができ、これもまた本発明の権利範囲に属するということは言うまでもない。

Claims (24)

  1. 直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣコンバータと、
    前記ＤＣ−ＡＣコンバータから前記交流電圧を受け取るトランス部と、
    前記トランス部の出力ポートから第１の方向の電流を受け取る少なくとも一つの第１のＬＥＤ列と、
    前記トランス部の出力ポートから第２の方向の電流を受け取る少なくとも一つの第２のＬＥＤ列と、
    前記第１の方向の電流を整流して前記少なくとも一つの第１のＬＥＤ列に供給する第１の整流部と、
    前記第２の方向の電流を整流して前記少なくとも一つの第２のＬＥＤ列に供給する第２の整流部と、
    前記少なくとも一つの第１のＬＥＤ列の電流平衡を取るために、前記トランス部と前記少なくとも一つの第１のＬＥＤ列との間に位置する少なくとも一つの第１の電流平衡コンデンサと、
    前記少なくとも一つの第２のＬＥＤ列の電流平衡を取るために、前記トランス部と前記少なくとも一つの第２のＬＥＤ列との間に位置する少なくとも一つの第２の電流平衡コンデンサと、
    を備えるＬＥＤドライバ。
  2. 前記各ＬＥＤ列の電流経路を制御するための少なくとも二つの経路制御素子と、
    前記経路制御素子を制御する制御部と、をさらに備える請求項１に記載のＬＥＤドライバ。
  3. 前記経路制御素子は、前記ＬＥＤ列の電流経路を遮断するスイッチング素子である請求項２に記載のＬＥＤドライバ。
  4. 入力ポートを介して交流電圧を受け取るトランス部と、
    前記トランス部の出力ポートから第１の方向の電流を受け取る少なくとも一つの第１のＬＥＤ列と、
    前記トランス部の出力ポートから第２の方向の電流を受け取る少なくとも一つの第２のＬＥＤ列と、
    前記トランス部の出力ポートと前記第１のＬＥＤ列との間に位置する少なくとも一つの第１の平衡コンデンサと、
    前記トランス部の出力ポートと前記第２のＬＥＤ列との間に位置する少なくとも一つの第２の平衡コンデンサと、
    前記第２のＬＥＤ列と前記第１の平衡コンデンサとの間に整流のための単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第１の整流ダイオードと、
    前記第１のＬＥＤ列と前記第２の平衡コンデンサとの間に整流のための単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第２の整流ダイオードと、を備えるＬＥＤドライバ。
  5. 前記第１の平衡コンデンサと前記第１のＬＥＤ列との間に前記第１のＬＥＤ列と同じ方向に接続された少なくとも一つの第１の副整流ダイオードと、
    前記第２の平衡コンデンサと前記第２のＬＥＤ列との間に前記第２のＬＥＤ列と同じ方向に接続された少なくとも一つの第２の副整流ダイオードと、をさらに備える請求項４に記載のＬＥＤドライバ。
  6. 前記第１の副整流ダイオードと前記第１のＬＥＤ列との間に接続された少なくとも一つの第１の抵抗と、
    前記第２の副整流ダイオードと前記第２のＬＥＤ列との間に接続された少なくとも一つの第２の抵抗と、をさらに備える請求項５に記載のＬＥＤドライバ。
  7. 前記第１のＬＥＤ列と並列に接続された少なくとも一つの第１のリップル除去コンデンサと、
    前記第２のＬＥＤ列と並列に接続された少なくとも一つの第２のリップル除去コンデンサと、をさらに備える請求項４に記載のＬＥＤドライバ。
  8. 前記第１の平衡コンデンサから前記第１のＬＥＤ列に向かって電流が流れるように前記第１のＬＥＤ列が配設され、
    前記第２の平衡コンデンサから前記第２のＬＥＤ列に向かって電流が流れるように前記第２のＬＥＤ列が配設され、
    前記第１の整流ダイオードは、カソードが前記各第１の平衡コンデンサに接続され、アノードが共通に接続され、
    前記第２の整流ダイオードは、カソードが前記各第２の平衡コンデンサに接続され、アノードが前記第１の整流ダイオードと共通に接続される請求項４に記載のＬＥＤドライバ。
  9. 前記第１のＬＥＤ列から前記第１の平衡コンデンサに向かって電流が流れるように前記第１のＬＥＤ列が配設され、
    前記第２のＬＥＤ列から前記第２の平衡コンデンサに向かって電流が流れるように前記第２のＬＥＤ列が配設され、
    前記第１の整流ダイオードは、アノードが前記各第１の平衡コンデンサに接続され、カソードが共通に接続され、
    前記第２の整流ダイオードは、アノードが前記各第２の平衡コンデンサに接続され、カソードが前記第１の整流ダイオードと共通に接続される請求項４に記載のＬＥＤドライバ。
  10. 外部から印加される直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣコンバータと、
    前記第１のＬＥＤ列と前記第２の整流ダイオードとの間に接続された測定抵抗と、
    前記測定抵抗に流れる電流に応じて前記ＤＣ−ＡＣコンバータの動作を制御する制御部と、をさらに備える請求項４に記載のＬＥＤドライバ
  11. 前記各第１のＬＥＤ列の電流経路を制御するための第１の経路制御素子と、
    前記各第２のＬＥＤ列の電流経路を制御するための第２の経路制御素子と、をさらに備える請求項４に記載のＬＥＤドライバ。
  12. 前記経路制御素子は、制御信号に応じて当該ＬＥＤ列の電流経路を遮断するスイッチング素子である請求項１１に記載のＬＥＤドライバ。
  13. 前記スイッチング素子は、ＭＯＳトランジスタまたはバイポーラトランジスタである請求項１２に記載のＬＥＤドライバ。
  14. 前記経路制御素子は、ベース端子に印加される制御信号に応じて当該ＬＥＤ列の電流経路の幅を調節するトランジスタである請求項１１に記載のＬＥＤドライバ。
  15. 前記第１の経路制御素子は一端が共通に接続されており、
    前記共通に接続されたノードは接地されている請求項１１に記載のＬＥＤドライバ。
  16. 入力ポートを介して交流電圧を受け取るトランス部と、
    前記トランス部の出力ポートから第１の方向の電流を受け取る少なくとも一つの第１のＬＥＤ列と、
    前記トランス部の出力ポートから第２の方向の電流を受け取る少なくとも一つの第２のＬＥＤ列と、
    一端が共通に接続され、前記各第１のＬＥＤ列に対する電流経路を形成する少なくとも一つの第１の平衡コンデンサと、
    一端が前記第１の平衡コンデンサの共通ノードに接続され、前記各第２のＬＥＤ列に対する電流経路を形成する少なくとも一つの第２の平衡コンデンサと、
    前記第２のＬＥＤ列に対する、前記第１の平衡コンデンサを経る整流用の単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第１の整流ダイオードと、
    前記第１のＬＥＤ列に対する、前記第２の平衡コンデンサを経る整流用の単方向電流経路を形成するための少なくとも一つの第２の整流ダイオードと、を備えるＬＥＤドライバ。
  17. 前記第１の平衡コンデンサと前記第１のＬＥＤ列との間に前記第１のＬＥＤ列と同じ方向に接続された少なくとも一つの第１の副整流ダイオードと、
    前記第２の平衡コンデンサと前記第２のＬＥＤ列との間に前記第２のＬＥＤ列と同じ方向に接続された少なくとも一つの第２の副整流ダイオードと、をさらに備える請求項１６に記載のＬＥＤドライバ。
  18. 前記第１の副整流ダイオードと前記第１のＬＥＤ列との間に接続された少なくとも一つの第１の抵抗と、
    前記第２の副整流ダイオードと前記第２のＬＥＤ列との間に接続された少なくとも一つの第２の抵抗と、をさらに備える請求項１７に記載のＬＥＤドライバ。
  19. 前記第１のＬＥＤ列と並列に接続された少なくとも一つの第１のリップル除去コンデンサと、
    前記第２のＬＥＤ列と並列に接続された少なくとも一つの第２のリップル除去コンデンサと、をさらに備える請求項１６に記載のＬＥＤドライバ。
  20. 前記第１の平衡コンデンサから前記第１のＬＥＤ列に向かって電流が流れるように前記第１のＬＥＤ列が配設され、
    前記第２の平衡コンデンサから前記第２のＬＥＤ列に向かって電流が流れるように前記第２のＬＥＤ列が配設される請求項１６に記載のＬＥＤドライバ。
  21. 前記第１のＬＥＤ列から前記第１の平衡コンデンサに向かって電流が流れるように前記第１のＬＥＤ列が配設され、
    前記第２のＬＥＤ列から前記第２の平衡コンデンサに向かって電流が流れるように前記第２のＬＥＤ列が配設される請求項１６に記載のＬＥＤドライバ。
  22. 外部から印加される直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣコンバータをさらに備える請求項１６に記載のＬＥＤドライバ。
  23. 前記トランス部の出力ポートまたは前記第１の平衡コンデンサの共通ノードに位置する電流測定装置をさらに備える請求項２２に記載のＬＥＤドライバ。
  24. 前記電流測定装置において測定された電流に応じて前記ＤＣ−ＡＣコンバータの動作を制御する制御部をさらに備える請求項２３に記載のＬＥＤドライバ。
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