(57)【要約】【課題】高効率で縦続可能のＬＥＤ照明の駆動電源装置を提供する。【解決手段】電源フィルタループと電源変換回路、力率校正ループ及びＬＥＤ定電流駆動ループからなり、該電源フィルタループにより、系統がワークする時のノイズ信号を互いに取消すノード上とアース接点の参考電位上に横取り、該電源変換回路により、交流電が直流電に変換され、力率校正ループにＬ６５６１チップが使用されることにより、いわゆる遷移モード技術の設計が実現され、これにより、ＬＥＤランプを縦続する時に必要とする電圧が得られ、また、電流制御により入力される電流がＳｉｎ波形になり、電流と電圧が同じ位相の状態になり、更に番号９９１０電流制御ＩＣを利用して、外部の設定抵抗により、任意のマイクロプロセサ処理によらず、正確的に直接にＰＷＭ出力パルス幅を制御でき、縦続されるＬＥＤランプの駆動と定電流の仕様要求に満たすことを両立する。【選択図】図５
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
主として、交流電により供給された電流によって発生されたノイズ信号を同相と非活動式ローパスネットワークを介して、互いに取消すノード上とアース接点の参考電位上に横取る電源フィルタループと、交流電により供給された交流電を直流電に変換する電源変換回路と、主として、入力電圧が負荷電圧より低い時、電圧を適当な範囲まで上昇させ、入力電圧を必要とする出力電圧値に変換し、電源駆動装置が安定的な力率を供給でき、使用されるチップＳＴ  Ｌ６５６１が、いわゆる遷移モード技術の設計を利用し、ＬＥＤランプを縦続する時に必要とする電圧が得られ、また、電流制御により、入力電流がＳｉｎ波形になり、また、電流と電圧が同位相である目的を実現する力率校正ループと、電流制御ＩＣと外部の設定抵抗とが備えられ、これにより、何れかのマイクロプロセサによって処理されなくても、ＬＥＤ駆動定電流の仕様要求に満たし、ＬＥＤの縦続電圧が変化しても、電流制御ＩＣにより抵抗を感知することにより、定電流の機能と高効率のチップ特性を発揮できるＬＥＤ定電流駆動ループが含有されることを特徴とする、ＬＥＤ照明の駆動電源装置。
【請求項２】
該チップＳＴ  Ｌ６５６内に誤差増幅器が備えられ、昇圧変換器が出力したサンプリング電圧と内部参考電圧とを比較して、両者差に比例する信号を生成し、誤差増幅器の帯域幅が小さければ（２０Ｈｚより低い）、該誤差信号を半周期内、直流値と見なすことができ、該誤差信号が乗算器に送信され、また、それに整流された後の入力サンプリング電圧を掛けて、掛け算結果が整流されたＳｉｎ波形で、そのピーク値の大きさが主電圧のピーク値と誤差信号量に関係することを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明の駆動電源装置。
【請求項３】
該乗算器の出力が、電流比較器の’＋’端に送信され、ＰＷＭのＳｉｎ波形である参考信号であり、チップＳＴ  Ｌ６５６１のＩＣ電流検知の電圧（誘導電流と抵抗との掛け算）が電流比較器の’＋’端の電圧と等しい時、ＭＯＳ電界効果トランジスタの導通がカットオフされることを特徴とする、請求項１か２に記載のＬＥＤ照明の駆動電源装置。
【請求項４】
該誘導電流のパケットが整流されたＳｉｎ波形で、ＭＯＳ電界効果トランジスタがカットオフされてから誘導電流がゼロになる時、インダクタンスが負荷に対して放電発熱反応を行い、誘導電流がゼロになると、インダクタンス上に蓄積エネルギーがなくなり、ドレインがフローティング状態になり、この時、インダクタンスとドレインとの総容量が共振を発生し、ドレインの電圧が快速的にリアルタイムオンライン電圧以下に下がり、また、該信号により、再びＭＯＳ電界効果トランジスタの導通をトリガーして、もう一つの変換周期を開始することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のＬＥＤ照明の駆動電源装置。
【請求項５】
該電源フィルタループは、全世界のパワー系統に相応しい電圧範囲をその電圧範囲とするため、全ての国の商用系統に適用できることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明の駆動電源装置。
【請求項６】
該ＬＥＤ定電流駆動ループの調光モードは、アナログ調光制御やディジタル調光制御に設定できることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明の駆動電源装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、高効率で縦続可能のＬＥＤ照明の駆動電源装置に関し、特に、低コストで、高エネルギー節約で、そして、長寿命であり、幅広く適用できる駆動電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＬＥＤランプセットに使用される電源装置は、一般コンピュータ用の交換式電源供給器で、その設計原理が、ともに定電圧定電流装置であり、ＬＥＤバルブの特性は使用時間の累積に従って物理特性が変化する。例えば、その動作電流が使用時間数の増加とともに少しずつ高くなり、最後に交換式電源供給器の出力電流が不足になるため、ＬＥＤバルブにフラッシュ現象が発生し、例えば、交差点に使用されるＬＥＤランプである交通信号に該現象がよく発生する。或いは、市販のＬＥＤランプセットは、電源供給器装置が低電圧高電流出力であるため、ＬＥＤバルブの配列に並列に配列することが多く、並列に配列されると流れる電流が一致しないため、ＬＥＤバルブに輝度が均一的ではなく、また、配列されたＬＥＤバルブの寿命も均一的にならない。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
本考案の目的は、高効率で縦続可能のＬＥＤ照明の駆動電源装置を提供し、エネルギーを節約でき、ＬＥＤランプの効率が９２％以上高く、また、各ＬＥＤバルブの輝度が一致し、耐用寿命が長く、資源欠如時代において高効率と低コスト、高エネルギー節約、高実用性及び長寿命である革命性製品である。
【０００４】
本考案の他の目的は、高効率で縦続可能のＬＥＤ照明の駆動電源装置を提供し、ＬＥＤを直列接続し、その縦続電圧が変化しても、電流制御ＩＣが抵抗を感知することにより、定電流の機能と高効率のチップ特性を発揮でき、有効に縦続電圧の故障率を低減できる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案は、灯照明の時、ＬＥＤランプセットが実装される駆動電源装置に適用され、該駆動電源装置は、少なくとも交流電により供給された電流によって発生されたノイズ信号を同相と非活動式ローパスネットワークを介して、互いに取消するノード上とアース接点の参考電位上に横取る電源フィルタループと、交流電により供給された交流電を、直流電に変換する電源変換回路と入力電圧が負荷電圧より低い時、電圧を適当な範囲まで上昇させ、電源駆動装置に供給する力率校正ループと、主として電流制御ＩＣとＩＣ電流検知（ＣＳ）、ＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、抵抗及びインダクタンスから構成されるループ系統であるＬＥＤ定電流駆動ループが備えられる。
【０００６】
該力率校正ループは、３０Ｗ以上の灯具安定器の力率需要に応じて、ループ内にＳＴ  Ｌ６５６１チップが使用される。
【０００７】
該ＬＥＤ定電流駆動ループの調光モードは、アナログ調光制御やディジタル調光制御に設定できる。
【０００８】
本考案は、該力率校正ループにＬ６５６１チップが使用されることにより、いわゆる遷移モード技術（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）の設計が実現されて、ＬＥＤランプ縦続する時に必要とする電圧が得られ、電流制御により入力の電流がＳｉｎ波形になり、電流と電圧が同位相の状態になることを達成し、また、該ＬＥＤ定電流駆動ループに設置される番号９９１０の電流制御ＩＣにより、外部の設定抵抗を介して任意のマイクロプロセサ処理を介せず、正確的に直接にＰＷＭ出力パルス幅を制御でき、そのため、ＬＥＤランプを縦続でき、各ＬＥＤバルブの輝度が一致になり、耐用寿命が長くなり、また、縦続されたＬＥＤランプの駆動も、同時に定電流の仕様要求に満たし、ＬＥＤランプ駆動電源の制御機能が実現される。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１と図３乃至図６を参照しながら、本考案に係わる電源駆動回路は、主として、交流電ＪＩにより供給された電流によって発生されたノイズ信号を、同相と非活動式ローパスネットワークを介して、互いに取消すノード上とアース接点的参考電位上に横取り、全世界のパワー系統に相応しい電圧範囲を、その電圧範囲とする全ての国の商用系統に適用できる電源フィルタループＥＭＩ／ＥＭＣと、
交流電ＪＩにより供給される交流電を、ブリッジ式整流回路Ｕ４ＫＢ８０Ｒで直流電に変換し、直接に４５０Ｖの直流高圧が耐え変圧器で降圧することが必要しなく、装置のコストを節約でき、また、直接に、高圧負荷を必要とする駆動を実行できる電源変換回路ＡＣ  ｔｏ  ＤＣ  Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒと、
主として、入力電圧が負荷電圧より低い時、電圧を適当な範囲まで上昇させ、電源駆動装置に安定的な力率を供給でき、電流で制御する力率校正ループＰＦＣと、
主として、番号９９１０の電流制御ＩＣとＩＣ電流検知（ＣＳ）、ＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ２、抵抗Ｒｃｓ及びインダクタンスＬから構成されるループ系統で、その調光モードがアナログ調光制御とディジタル調光制御に設定可能であるＬＥＤ定電流駆動ループＬＥＤ  ＤＲＩＶＥが備えられる。
【００１０】
図２を参照しながら、本考案は３０Ｗ以上の灯具安定器の力率に対応するため、系統内に力率校正ループＰＦＣがある設計を取り、該力率校正ループＰＦＣ内にチップＳＴ  Ｌ６５６１が使用され、次の特性が実現され、
１．気ヒステリシスのＵＶＬ（ｕｎｄｅｒ  ｖｏｌｔａｇｅ  ｌｏｃｋ）機能を有する。
２．低起動電流（典型値：５０ｕＡ；９０ｕＡ以下保証）、電力ロースを低下できる。
３．内部参考電圧は、２５℃において、１％以内の誤り率である。
４．無効（Ｄｉｓａｂｌｅ）機能を有する他に、必要に応じて、系統を遮断して消費を低減できる。
５.両極を過電圧保護できる。
６．内部起動とゼロ電流検知機能を有する。
７．乗算器が内蔵され、広い範囲である入力電圧により良いＴＨＤ値が得られる。
８．電流検知入力端に、内部ＲＣフィルタが備えられる。
９．高容量のトーテムレベル出力により、直接にＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を駆動できる。
【００１１】
本考案は、該力率校正ループＰＦＣに使用されるチップＳＴ  Ｌ６５６１が、いわゆる遷移モード技術（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）の設計であることにより、ＬＥＤランプを縦続する時、必要とする電圧が得られ、また、電流制御により入力電流がＳｉｎ波形なり、電流と電圧が同位相である目的を達成できる。
【００１２】
図１のように、まず、交流主電源がブリッジ式整流Ｕ４ＫＢ８０Ｒを介して、昇圧型変換器に送られると、該切換え技術を使用する昇圧型変換器により、入力電圧を必要とする出力電圧値に変換できる。
【００１３】
誤差増幅器は、昇圧変換器から出力されたサンプリング電圧と内部参考電圧とを比較して、両者差に比例する信号を生成し、誤差増幅器の帯域幅が小さければ（２０Ｈｚより低い）、該誤差信号を半周期内、直流値と見なし、該誤差信号が乗算器に送信され、また、それに整流された後の入力サンプリング電圧を掛けて、掛け算結果が整流されたＳｉｎ波形で、そのピーク値の大きさが主電圧のピーク値と誤差信号量に関係する。
【００１４】
乗算器の出力が、電流比較器の’＋’端に送信され、ＰＷＭのＳｉｎ波形である参考信号であり、チップＳＴ  Ｌ６５６１のＩＣ電流検知（ＣＳ）ｐｉｎ４の電圧（誘導電流と抵抗の掛け算）が電流比較器の’＋’端の電圧に等しい時、ＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１の導通がカットオフされる。
【００１５】
以上から分かるように、インダクタンスＴ１電流のパケットが整流されたＳｉｎ波形で、各半周期の操作過程において、系統が所定の時間に導通されることが可能であり、ＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１がカットオフされてからインダクタンスＴＩ電流がゼロになると、インダクタンスが負荷に対して放電発熱反応を行い、インダクタンスＴ１電流がゼロである時、インダクタンスＴ１上に蓄積エネルギーが無く、ドレイン（Ｄｒａｉｎ）Ｄ１がフローティング状態になり、この時、インダクタンスＴ１とドレインＤ１との総容量が共振を発生し、ドレインＤ１の電圧が快速的にリアルタイムオンライン電圧以下に下がり、また、該信号により、再びＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１の導通をトリガーして、もう一つの変換周期を開始する。
【００１６】
ＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１に跨る該小さい小電圧により、導通する時、切換えロースとドレインＤ１に貯蔵される等価容量のエネルギー（ＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１内部である）のロースを低減できる。
【００１７】
図２のように、インダクタンスＴ１電流とＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１に跨る時間間隔から、幾何学の関係から、主回路から捕獲した入力平均電流がインダクタンスピーク値電流波形の半分である。システム作動がほぼ連続と不連続の臨界モードになる。
【００１８】
図３と他の図を参照しながら、ブリッジ式整流回路Ｕ４ＫＢ８０Ｒの出力電圧が抵抗Ｒ７、Ｒ８により分圧された後、チップＳＴ  Ｌ６５６１の第１のピンｐｉｎ１において、出力電圧に比例するフィードバック電圧が得られ、該電圧をＩＣ内部の２．５Ｖの参考電位と比較してから、チップＳＴ  Ｌ６５６１の第１のピンｐｉｎ１とチップＳＴ  Ｌ６５６１の第２のピンｐｉｎ２の両端にある補償ネットワークから出力され、内部の乗算器の入力の一つとされ、同時に、６０Ｈｚ電源電圧が抵抗Ｒ９、Ｒ１０によって分圧され、チップＳＴ  Ｌ６５６１の第３のピンｐｉｎ３から正弦波電圧Ｖｓ（ｔ）が得られ、それを乗算器のもう一つの入力源とし、この二つの電圧を乗算器で互いに掛けると、ある比例である正弦波参考電圧Ｖｒ（ｔ）が得られ、該正弦波参考電圧Ｖｒ（ｔ）が電源スイッチのカットオフタイミングの根拠になる。チップＳＴ  Ｌ６５６１の第７のピンｐｉｎ７のゲート駆動信号により、ＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１が導通される時、インダクタンスＴ１電流がｄｉ／ｄｔ勾配で上昇し、感知抵抗Ｒ６を流れ、チップＳＴ  Ｌ６５６１のＩＣ電流検知（ＣＳ）ｐｉｎ４で抵抗Ｒ６の跨り圧Ｖ４を参考電圧Ｖｒ（ｔ）と比較し、Ｖ４＞Ｖｒ（ｔ）である時、チップＳＴ  Ｌ６５６１の第７のピンｐｉｎ７でＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１のカットオフを駆動する。
【００１９】
もう１組の輔助コイルは、チップＳＴ  Ｌ６５６１に安定な電源を供給するだけでなく、スイッチの導通を制御し、ＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１がカットオフされる時、主コイルの極性を反転し、この時、輔助コイルが正電位に変換され、チップＳＴ  Ｌ６５６１の第８のピンｐｉｎ８（Ｖｃｃ）に電源をチップＳＴ  Ｌ６５６１の第５のピンｐｉｎ５の参考電位を供給する目的とする。
【００２０】
主コイルのエネルギーがリリースされた後、輔助コイルの電位も低下し、そのためチップＳＴ  Ｌ６５６１の第５のピンｐｉｎ５の参考電位も低下し、チップＳＴ  Ｌ６５６１の第５のピンの内部回路は負エッジトリガーであるため、１．８Ｖ以下まで低下すると、内部トリガーによりＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１が導通され、そのため、アクティブ式ＰＦＣにより得られた平均電流波形が完全な正弦波になり、また、その位相がＡＣ電源と同相で、アクティブ式力率校正により得られるＰＦ値が０．９８以上に上る。
【００２１】
図４と他の図を参照しながら、番号９９１０ＩＣは電流制御ＩＣであり、外部の設定抵抗Ｒｃｓだけで任意のマイクロプロセサ処理によらず、正確的に直接にＰＷＭ出力パルス幅を制御でき、これによりＬＥＤランプを縦続でき、各ＬＥＤバルブの輝度も一致になり、耐用寿命が長くなり、更に縦続されるＬＥＤランプの駆動とともに定電流の仕様要求に満たし、ＬＥＤの縦続電圧が変化しても、番号９９１０電流制御ＩＣにより、該感知抵抗Ｒｃｓで定電流の機能と高効率のチップ特性を発揮できる。
【００２２】
本考案は、該力率校正ループにＬ６５６１チップを使用することにより、いわゆる遷移モード技術（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）の設計により、入力電流がＳｉｎ波形で電流と電圧が同位相であることを実現し、また該ＬＥＤ定電流駆動ループの番号９９１０電流制御ＩＣを利用して、外部の設定抵抗により、任意のマイクロプロセサ処理によらず、正確的に直接にＰＷＭ出力パルス幅を制御でき、また、電流制御ＩＣ番号９９１０の特性が次の通りであり、
１．直接に、高電圧入力と幅広い入力電圧範囲（ＤＣ  ８Ｖ〜４５０Ｖ）をサポートする。
２．一般、９０％以上の高系統効率を実現でき、従来式Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒが、８０％である。
３．定電流フィードバック制御ループを有する。
４．ディジタル式調光機能とアナログ式調光機能が追加され、ＰＷＭ振盪周波数を企画できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本考案遷移力率校正の応用回路図
【図２】本考案のインダクタンスＴ１電流とＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１の時間間隔においての波形比較概念図
【図３】本考案のチップＳＴ  Ｌ６５６１の応用回路図
【図４】本考案の電流制御ＩＣ番号９９１０の回路概念図
【図５】本考案の実施例の応用回路概念図
【図６】本考案の実施例の論理回路流れ概念図
【符号の説明】
【００２４】
ＥＭＩ／ＥＭＣ    電源フィルタループ
ＪＩ              交流電
ＡＣ to ＤＣ  Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ    電源変換回路
Ｕ４ＫＢ８０Ｒ    ブリッジ式整流回路
ＰＦＣ            力率校正ループ
９９１０          電流制御ＩＣ
Ｌ６５６１        チップＳＴ
ｐｉｎ  １        チップＳＴ  Ｌ６５６１の第１のピン
ｐｉｎ  ２        チップＳＴ  Ｌ６５６１の第２のピン
ｐｉｎ  ３        チップＳＴ  Ｌ６５６１の第３のピン
ｐｉｎ  ４        チップＳＴ  Ｌ６５６１のＩＣ電流検知（ＣＳ）
ｐｉｎ  ５        チップＳＴ  Ｌ６５６１の第５のピン
ｐｉｎ  ６        チップＳＴ  Ｌ６５６１の第６のピン
ｐｉｎ  ７        チップＳＴ  Ｌ６５６１の第７のピン
ｐｉｎ  ８        チップＳＴ  Ｌ６５６１の第８のピン
Ｑ１              ＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）
Ｔ１              インダクタンス
Ｄ１              ドレイン
Ｒ６              抵抗
Ｒ７              抵抗
Ｒ８              抵抗
Ｒ９              抵抗
Ｒ１０            抵抗
ＬＥＤ  ＤＲＩＶＥ    ＩＥＤ定電流駆動ループ
Ｑ２              ＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）
Ｒｃｓ            抵抗
Ｌ                インダクタンス
【図１】
0003141527.tif 000003
【図２】
0003141527.tif 000004
【図３】
0003141527.tif 000005
【図４】
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【図５】
0003141527.tif 000007
【図６】
0003141527.tif 000008