(57)【要約】【課題】発光ダイオードドライバを提供する。【解決手段】調光器に電気的に接続されており、調光器から入力電圧を受信し、入力電圧に対してリップル補償を行って直流電圧を出力するためのインタフェース回路と、波形信号を生じるための波形発生器と、インタフェース回路と波形発生器に電気的に接続されており、波形信号と直流電圧を比較し、更に、パルス幅変調信号を発光ダイオード光源に出力するためのコンパレータと、を具備する発光ダイオードドライバ。【選択図】図１
2015159097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調光器に電気的に接続されており、前記調光器から入力電圧を受信し、前記入力電圧に対してリップル補償を行って直流電圧を出力するためのインタフェース回路と、
波形信号を生じるための波形発生器と、
前記インタフェース回路と前記波形発生器に電気的に接続されており、前記波形信号と前記直流電圧を比較し、更に、パルス幅変調信号を発光ダイオード光源に出力するためのコンパレータと、
を具備する発光ダイオードドライバ。
【請求項２】
前記調光器は、抵抗負荷を有する受動的な調光器である請求項１に記載の発光ダイオードドライバ。
【請求項３】
前記インタフェース回路は、
前記抵抗負荷に電気的に直列接続されて、前記入力電圧を受信し分圧信号を出力するための分圧回路を構成する抵抗器と、
前記抵抗器に電気的に接続されており、前記分圧信号を増幅するための増幅器と、
前記増幅器に電気的に接続されており、増幅された分圧信号を受信し、前記リップル補償を実行して前記直流電圧を出力するための制御ユニットと、
を備える請求項２に記載の発光ダイオードドライバ。
【請求項４】
前記制御ユニットは、
前記増幅器に電気的に接続されており、前記増幅された分圧信号をデジタル信号に変換するためのアナログ−デジタルコンバータと、
前記デジタル信号を読み取って最大入力電圧値と最小入力電圧値を計算し、更に、前記最大、最小入力電圧値の平均を取って基準電圧を得るための計算装置と、
前記アナログ−デジタルコンバータに電気的に接続されており、前記基準電圧に基づいて前記リップル補償を行って前記デジタル信号を補正するための比例積分コントローラと、
前記比例積分コントローラに電気的に接続されており、補正された前記デジタル信号を前記直流電圧に変換するためのデジタル−アナログコンバータと、
を含む請求項３に記載の発光ダイオードドライバ。
【請求項５】
前記増幅器は、差動増幅器である請求項３に記載の発光ダイオードドライバ。
【請求項６】
前記調光器は、能動的な調光器である請求項１に記載の発光ダイオードドライバ。
【請求項７】
前記インタフェース回路は、
前記能動的な調光器に電気的に接続されており、前記入力電圧を整流済み電圧として整流するための整流器と、
前記整流器に電気的に接続されており、前記整流済み電圧を増幅するための増幅器と、
前記増幅器に電気的に接続されており、増幅された整流済み電圧を受信し、前記リップル補償を実行して前記直流電圧を出力するための制御ユニットと、
を備える請求項６に記載の発光ダイオードドライバ。
【請求項８】
前記制御ユニットは、
前記増幅器に電気的に接続されており、前記増幅された整流済み電圧をデジタル信号に変換するためのアナログ−デジタルコンバータと、
前記デジタル信号を読み取って最大入力電圧値と最小入力電圧値を計算し、更に、前記最大、最小入力電圧値の平均を取って基準電圧を得るための計算装置と、
前記アナログ−デジタルコンバータに電気的に接続されており、前記基準電圧に基づいて前記リップル補償を行って前記デジタル信号を補正するための比例積分コントローラと、
前記比例積分コントローラに電気的に接続されており、補正された前記デジタル信号を前記直流電圧に変換するためのデジタル−アナログコンバータと、
を含む請求項７に記載の発光ダイオードドライバ。
【請求項９】
前記整流器は、ブリッジ整流器である請求項７に記載の発光ダイオードドライバ。
【請求項１０】
前記増幅器は、差動増幅器である請求項７に記載の発光ダイオードドライバ。
【請求項１１】
前記波形発生器は、三角波発生器である請求項１に記載の発光ダイオードドライバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライバに関し、特に、発光ダイオードドライバに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ‐Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）は、発光可能な半導体電子素子であり、３価と５価の元素により構成される複合光源である。初期、このような電子素子は、低光度の赤色光しか出せず、パイロットランプとして利用されていた。その後、他の単色光のバージョンが開発され、今時になって、放出可能な光は、可視光線、赤外線及び紫外線に及んで、光度も相当高い程度まで向上した。その用途としては、白色光発光ダイオードの出現につれて、最初のパイロットランプ及び表示パネル等から、近年、照明用途として幅広く用いられるようになった。
【０００３】
発光ダイオードは、片方向にしか導通（通電）できず、これは、順方向バイアス（ｆｏｒｗａｒｄ‐ｂｉａｓ）と呼ばれる。電流が流れると、電子と正孔がその内で結合して単色光を出し、これは、エレクトロルミネッセンス効果と呼ばれる。光線の波長や色は、採用した半導体材料の種類と意図的にドーピングされた元素不純物と関わりがある。発光ダイオードは、効率が高く、寿命が長く、容易に破損せず、反応速度が速く、信頼性が高い等の従来の光源の及ばないメリットを有する。
【０００４】
現在、市販の従来の調光器は、トライアック（Ｔｒｉｏｄｅ  ＡＣ  ｓｗｉｔｃｈ；ＴＲＩＡＣ）の構造と１〜１０Ｖ調光器に分けられる。１〜１０Ｖ調光器の機能は、１〜１０Ｖの電圧をパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ＰＷＭ）発生回路に出力し、三角波と比較して、パルス幅変調信号を出力し、更に、出力電流を調整して、調光の機能を達成することである。
【０００５】
交流電源を１〜１０Ｖの直流電流に変換するものであるが、回路によって家庭用の交流電を直流電流に変換して出力する場合、直流電流を出力する際、リップル（Ｒｉｐｐｌｅ）が出力電圧にロードされ、このリップル電圧がパルス幅変調発生回路に入力されれば、三角波電圧の波形と比較し、電圧リップルの変動により、出力されるＰＷＭ波形が変動するようになり、調光信号が不安定になって、光源が点滅するようになってしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光源点滅の問題を解決するために、関連分野では、全て工夫して解決策を求めているが、好適に用いられる方式は未だに開発されていない。従って、安定した調光の機能を如何に達成できるかが、確かに現在の重要な研究開発課題の一つとなり、現在関連分野で改善が強く望まれている目標ともなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、先行技術の問題点を解決した発光ダイオードドライバを提供するものである。
【０００８】
本発明の提供する発光ダイオードドライバは、調光器に電気的に接続されており、調光器から入力電圧を受信し、入力電圧に対してリップル補償を行って直流電圧を出力するためのインタフェース回路と、波形信号を生じるための波形発生器と、インタフェース回路と波形発生器に電気的に接続されており、波形信号と直流電圧を比較し、更に、パルス幅変調信号を発光ダイオード光源に出力するためのコンパレータと、を具備するものである。
【０００９】
一実施例において、調光器は、抵抗負荷を有する受動的な調光器である。
【００１０】
一実施例において、インタフェース回路は、抵抗負荷に電気的に直列接続されて、入力電圧を受信し分圧信号を出力するための分圧回路を構成する抵抗器と、抵抗器に電気的に接続されており、分圧信号を増幅するための増幅器と、増幅器に電気的に接続されており、増幅された分圧信号を受信し、リップル補償を実行して直流電圧を出力するための制御ユニットと、を備えるものである。
【００１１】
一実施例において、制御ユニットは、増幅器に電気的に接続されており、増幅された分圧信号をデジタル信号に変換するためのアナログ−デジタルコンバータと、デジタル信号を読み取って最大入力電圧値と最小入力電圧値を計算し、更に、最大、最小入力電圧値の平均を取って基準電圧を得るための計算装置と、アナログ−デジタルコンバータに電気的に接続されており、基準電圧に基づいてリップル補償を行ってデジタル信号を補正するための比例積分コントローラと、比例積分コントローラに電気的に接続されており、補正されたデジタル信号を直流電圧に変換するためのデジタル−アナログコンバータと、を含むものである。
【００１２】
一実施例において、増幅器は、差動増幅器である。
【００１３】
一実施例において、調光器は、能動的な調光器である。
【００１４】
一実施例において、インタフェース回路は、能動的な調光器に電気的に接続されており、入力電圧を整流済み電圧として整流するための整流器と、整流器に電気的に接続されており、整流済み電圧を増幅するための増幅器と、増幅器に電気的に接続されており、増幅された整流済み電圧を受信し、リップル補償を実行して直流電圧を出力するための制御ユニットと、を備えるものである。
【００１５】
一実施例において、制御ユニットは、増幅器に電気的に接続されており、増幅された整流済み電圧をデジタル信号に変換するためのアナログ−デジタルコンバータと、デジタル信号を読み取って最大入力電圧値と最小入力電圧値を計算し、更に、最大、最小入力電圧値の平均を取って基準電圧を得るための計算装置と、アナログ−デジタルコンバータに電気的に接続されており、基準電圧に基づいてリップル補償を行ってデジタル信号を補正するための比例積分コントローラと、比例積分コントローラに電気的に接続されており、補正されたデジタル信号を直流電圧に変換するためのデジタル−アナログコンバータと、を含むものである。
【００１６】
一実施例において、整流器は、ブリッジ整流器である。
【００１７】
一実施例において、増幅器は、差動増幅器である。
【００１８】
一実施例において、波形発生器は、三角波発生器である。
【発明の効果】
【００１９】
以上をまとめると、既存の技術に比べ、本発明の技術方案は、明らかなメリット及び有益効果を有する。上記技術方案によって、相当な技術進歩を達成でき、産業上広い利用価値を有し、少なくとも、下記のメリットを有する。
【００２０】
１． 提出されたインタフェース回路は、外部から入力された１〜１０Ｖの制御信号に対応し、この制御信号が信号極性に制限されず、使用者は、信号のピン接続方式を心配する必要がない。
【００２１】
２． このインタフェース回路は、低周波数リップル補償の機能を持ち、能動的な調光器に対応し、ＰＷＭ波形の作業サイクル（Ｄｕｔｙ）が振動につれて変化することで、出力電流が漂流して光源が点滅にならないようにすることができ、また、受動的な調光器による制御信号を用いて、安定した調光の機能を達成することもできる。
【００２２】
３． 使用者は、入力信号の正負極性のピン位置を確認せずに、外部からの信号の入力制御を達成することができる。
【００２３】
以下、実施形態で上記の説明を詳しく説明し、本発明の技術方案について、更なる説明を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
下記図面の説明は、本発明の前記又は他の目的、特徴、メリット、実施例をより分かりやすくするためのものである。
【図１】本発明の一実施例による発光ダイオードドライバの回路ブロック図である。
【図２】本発明の一具体的な実施例による発光ダイオードドライバの回路ブロック図である。
【図３】本発明の別の具体的な実施例による発光ダイオードドライバの回路ブロック図である。
【図４】本発明の一比較例による振動したＰＷＭ信号のキャプチャーである。
【図５】本発明の一実施例による安定したＰＷＭ信号のキャプチャーである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の記述をより詳細化して、充実させるためには、以下の添付図面及び記載する各種の実施例を参照することができる。図面における同じ符号は同一又は類似した素子を示す。また、本発明への不要な制限を避けるように、公知の素子や工程は実施例中には記載しない。
【００２６】
図１は、本発明の一実施例による発光ダイオードドライバ１００の回路ブロック図である。図１に示すように、発光ダイオードドライバ１００は、インタフェース回路１１０と、波形発生器１２０と、コンパレータ１３０と、を具備する。構造上、コンパレータ１３０は、インタフェース回路１１０と波形発生器１２０に電気的に接続されており、インタフェース回路１１０は、調光器１５０に電気的に接続されている。
【００２７】
使用時、インタフェース回路１１０は、調光器１５０から入力電圧を受信し、入力電圧に対してリップル補償を行って直流電圧を出力するためのものである。波形発生器１２０は、波形信号を生じるためのものである。コンパレータ１３０は、波形信号と直流電圧を比較し、更に、パルス幅変調信号を発光ダイオード光源１６０に出力するためのものである。前記リップル補償のメカニズムによって、安定した調光の機能を達成する。一実施例において、インタフェース回路１１０は、外部から入力された１〜１０Ｖの制御信号（即ち、調光器１５０の入力電圧）に対応し、この制御信号が信号極性に制限されず、使用者は、信号のピン接続方式を心配する必要がない。つまり、使用者は、入力信号の正負極性のピン位置を確認せずに、インタフェース回路１１０があれば、外部からの信号の入力制御を達成することができる。
【００２８】
図１において、波形発生器１２０は、電圧源Ｖｃｃ、抵抗器Ｒ、コンデンサＣと比較ユニット１２２を備える三角波発生器であってよい。前記三角波発生器の三角波発生メカニズムは、当業者に周知の技術であり、本発明の保護しようとする範囲ではなく、ここで詳しく説明しない。
【００２９】
図２は、本発明の一具体的な実施例による発光ダイオードドライバ２００の回路ブロック図である。図２に示すように、調光器は、抵抗負荷Ｒ１を有する受動的な調光器２５０である。インタフェース回路は、抵抗器Ｒ２と、増幅器２４０と、制御ユニット２７０と、を備える。構造上、制御ユニット２７０は、増幅器２４０に電気的に接続されている。増幅器２４０は、抵抗器Ｒ２に電気的に接続されている。抵抗器Ｒ２は、抵抗負荷Ｒ１に電気的に直列接続されて、分圧回路２１２を構成する。
【００３０】
使用時、分圧回路２１２は、受動的な調光器２５０から入力電圧を受信し分圧信号を出力するためのものである。増幅器２４０は、分圧信号を増幅するためのものである。制御ユニット２７０は、増幅された分圧信号を受信し、リップル補償を実行して直流電圧を出力するためのものである。波形発生器２２０は、波形信号を生じるためのものである。コンパレータ２３０は、波形信号と直流電圧を比較し、更に、パルス幅変調信号を発光ダイオード光源２６０に出力するためのものである。これによって、安定した調光の機能を達成する。
【００３１】
実際操作上、増幅器２４０は、差動増幅器であってよい。制御ユニット２７０は、処理チップ、マイクロコントローラ又は類似の機能の電子素子であってよい。図２において、制御ユニット２７０は、アナログ−デジタルコンバータ２７２、計算装置２７４、比例積分コントローラ２７６及びデジタル−アナログコンバータ２７８を含む。構造上、デジタル−アナログコンバータ２７８は、比例積分コントローラ２７６に電気的に接続されている。比例積分コントローラ２７６は、アナログ−デジタルコンバータ２７２に電気的に接続されている。アナログ−デジタルコンバータ２７２は、増幅器２４０に電気的に接続されている。
【００３２】
使用時、アナログ−デジタルコンバータ２７２は、増幅器２４０により増幅された分圧信号をデジタル信号に変換するためのものである。計算装置２７４は、デジタル信号を読み取って最大入力電圧値と最小入力電圧値を計算し、更に、最大、最小入力電圧値の平均を取って基準電圧を得るためのものである。比例積分コントローラ２７６は、基準電圧に基づいてリップル補償を行ってデジタル信号を補正するためのものである。デジタル−アナログコンバータ２７８は、補正されたデジタル信号を直流電圧に変換してコンパレータ２３０に供するためのものである。コンパレータ２３０は、波形発生器２２０の波形信号と直流電圧を比較し、更に、パルス幅変調信号を発光ダイオード光源２６０に安定して出力するためのものである。
【００３３】
図３は、本発明の別の具体的な実施例による発光ダイオードドライバ３００の回路ブロック図である。図３に示すように、調光器は、能動的な調光器３５０である。インタフェース回路は、整流器３８０と、増幅器３４０と、制御ユニット３７０と、を備える。構造上、制御ユニット３７０は、増幅器３４０に電気的に接続されている。増幅器３４０は、整流器３８０に電気的に接続されている。整流器３８０は、能動的な調光器３５０に電気的に接続されている。
【００３４】
使用時、整流器３８０は、入力電圧を整流済み電圧として整流するためのものである。増幅器３４０は、整流済み電圧を増幅するためのものである。制御ユニット３７０は、増幅された整流済み電圧を受信し、リップル補償を実行して直流電圧を出力するためのものである。波形発生器３２０は、波形信号を生じるためのものである。コンパレータ３３０は、波形信号と直流電圧を比較し、更に、パルス幅変調信号を発光ダイオード光源３６０に出力するためのものである。これによって、安定した調光の機能を達成する。
【００３５】
実際操作上、整流器３８０は、ブリッジ整流器であってよい。増幅器３４０は、差動増幅器であってよい。制御ユニット３７０は、処理チップ、マイクロコントローラ又は類似の機能の電子素子であってよい。図３において、制御ユニット３７０は、アナログ−デジタルコンバータ３７２、計算装置３７４、比例積分コントローラ３７６及びデジタル−アナログコンバータ３７８を含む。構造上、デジタル−アナログコンバータ３７８は、比例積分コントローラ３７６に電気的に接続されている。比例積分コントローラ３７６は、アナログ−デジタルコンバータ３７２に電気的に接続されている。アナログ−デジタルコンバータ３７２は、増幅器３４０に電気的に接続されている。
【００３６】
使用時、アナログ−デジタルコンバータ３７２は、増幅器３４０により増幅された分圧信号をデジタル信号に変換するためのものである。計算装置３７４は、デジタル信号を読み取って最大入力電圧値と最小入力電圧値を計算し、更に、最大、最小入力電圧値の平均を取って基準電圧を得るためのものである。比例積分コントローラ３７６は、基準電圧に基づいてリップル補償を行ってデジタル信号を補正するためのものである。デジタル−アナログコンバータ３７８は、補正されたデジタル信号を直流電圧に変換してコンパレータ３３０に供するためのものである。コンパレータ３３０は、波形発生器３２０の波形信号と直流電圧を比較し、更に、パルス幅変調信号を発光ダイオード光源３６０に安定して出力するためのものである。
【００３７】
図３に示した発光ダイオードドライバ３００からインタフェース回路を省略すれば、リップル電圧信号がコンパレータ３３０に入力されるので、コンパレータ３３０は、（図４に示すように）振動したＰＷＭ信号４１０を出力し、このＰＷＭ波形の作業サイクル（Ｄｕｔｙ）が振動につれて変化することで、出力電流が漂流して光源が点滅するようになってしまう。
【００３８】
本実施例において、図３に示した発光ダイオードドライバ３００には、インタフェース回路が採用されているので、リップル電圧信号が入力された場合、インタフェース回路が低周波数リップル補償の機能を持つことにより、コンパレータ３３０は、（図５に示すように）安定したＰＷＭ信号５１０を出力できるようになり、安定した調光の機能を達成することができる。
【００３９】
本発明を実施例で前述の通り開示したが、これは本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００４０】
下記符号の説明は、本発明の前記又は他の目的、特徴、メリット、実施例をより分かりやすくするためのものである。
１００、２００、３００  発光ダイオードドライバ
１１０  インタフェース回路
１２０、２２０、３２０  波形発生器
１２２  比較ユニット
１３０、２３０、３３０  コンパレータ
１５０  調光器
１６０、２６０、３６０  発光ダイオード光源
２１２  分圧回路
２４０、３４０  増幅器
２５０  受動的な調光器
２７０、３７０  制御ユニット
２７２、３７２  アナログ−デジタルコンバータ
２７４、３７４  計算装置
２７６、３７６  比例積分コントローラ
２７８、３７８  デジタル−アナログコンバータ
３５０  能動的な調光器
４１０  振動したＰＷＭ信号
５１０  安定したＰＷＭ信号
Ｃ  コンデンサ
Ｒ１  抵抗負荷
Ｒ、Ｒ２  抵抗器
Ｖｃｃ  電圧源
【図１】
2015159097.tif 000003
【図２】
2015159097.tif 000004
【図３】
2015159097.tif 000005
【図４】
2015159097.tif 000006
【図５】
2015159097.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月23日(2015.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調光器に電気的に接続されており、前記調光器から入力電圧を受信し、前記入力電圧に対してリップル補償を行って直流電圧を出力するためのインタフェース回路と、
波形信号を生じるための波形発生器と、
前記インタフェース回路と前記波形発生器に電気的に接続されており、前記波形信号と前記直流電圧を比較し、更に、パルス幅変調信号を発光ダイオード光源に出力するためのコンパレータと、
を具備し、
前記調光器は、抵抗負荷を有する受動的な調光器であり、
前記インタフェース回路は、
前記抵抗負荷に電気的に直列接続されて、前記入力電圧を受信し分圧信号を出力するための分圧回路を構成する抵抗器と、
前記抵抗器に電気的に接続されており、前記分圧信号を増幅するための増幅器と、
前記増幅器に電気的に接続されており、増幅された分圧信号を受信し、前記リップル補償を実行して前記直流電圧を出力するための制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
前記増幅器に電気的に接続されており、前記増幅された分圧信号をデジタル信号に変換するためのアナログ−デジタルコンバータと、
前記デジタル信号を読み取って最大入力電圧値と最小入力電圧値を計算し、更に、前記最大、最小入力電圧値の平均を取って基準電圧を得るための計算装置と、
前記アナログ−デジタルコンバータに電気的に接続されており、前記基準電圧に基づいて前記リップル補償を行って前記デジタル信号を補正するための比例積分コントローラと、
前記比例積分コントローラに電気的に接続されており、補正された前記デジタル信号を前記直流電圧に変換するためのデジタル−アナログコンバータと、
を含む発光ダイオードドライバ。
【請求項２】
前記増幅器は、差動増幅器である請求項１に記載の発光ダイオードドライバ。
【請求項３】
調光器に電気的に接続されており、前記調光器から入力電圧を受信し、前記入力電圧に対してリップル補償を行って直流電圧を出力するためのインタフェース回路と、
波形信号を生じるための波形発生器と、
前記インタフェース回路と前記波形発生器に電気的に接続されており、前記波形信号と前記直流電圧を比較し、更に、パルス幅変調信号を発光ダイオード光源に出力するためのコンパレータと、
を具備し、
前記調光器は、能動的な調光器であり、
前記インタフェース回路は、
前記能動的な調光器に電気的に接続されており、前記入力電圧を整流済み電圧として整流するための整流器と、
前記整流器に電気的に接続されており、前記整流済み電圧を増幅するための増幅器と、
前記増幅器に電気的に接続されており、増幅された整流済み電圧を受信し、前記リップル補償を実行して前記直流電圧を出力するための制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
前記増幅器に電気的に接続されており、前記増幅された整流済み電圧をデジタル信号に変換するためのアナログ−デジタルコンバータと、
前記デジタル信号を読み取って最大入力電圧値と最小入力電圧値を計算し、更に、前記最大、最小入力電圧値の平均を取って基準電圧を得るための計算装置と、
前記アナログ−デジタルコンバータに電気的に接続されており、前記基準電圧に基づいて前記リップル補償を行って前記デジタル信号を補正するための比例積分コントローラと、
前記比例積分コントローラに電気的に接続されており、補正された前記デジタル信号を前記直流電圧に変換するためのデジタル−アナログコンバータと、
を含む発光ダイオードドライバ。
【請求項４】
前記整流器は、ブリッジ整流器である請求項３に記載の発光ダイオードドライバ。
【請求項５】
前記増幅器は、差動増幅器である請求項３に記載の発光ダイオードドライバ。
【請求項６】
前記波形発生器は、三角波発生器である請求項１又は請求項３に記載の発光ダイオードドライバ。