(57)【要約】【課題】ＬＥＤ列に安定した電流を供給し、ＬＥＤ列の輝度を等しくするＬＥＤ駆動装置の提供。【解決手段】ＬＥＤ駆動装置１は、定電圧出力モジュール４、整流ユニット１６及び定電流制御ユニット２０を含む。定電圧出力モジュール４は、切換ユニット１０、共振ユニット１２、変換ユニット１４及び電力平衡ユニット１８を備え、変換ユニット１４は、１次巻線１４０、第１の２次巻線１４２及び第２の２次巻線１４４を備える。１次巻線１４０は、共振ユニット１２に電気的に接続される。電力平衡ユニット１８は、平衡コイル１８４を有する平衡変圧器１８０を有する。平衡コイル１８４は、第１の２次巻線１４２に電気的に接続される。整流ユニット１６は、電力平衡ユニット１８及びＬＥＤ列３に電気的に接続され、定電流制御ユニット２０は、第２の２次巻線１４４及びＬＥＤ列３に電気的に接続される。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電源及び複数のＬＥＤ列に電気的に接続されるＬＥＤ駆動装置であって、
前記ＬＥＤ駆動装置は、定電圧出力モジュール、整流ユニット及び定電流制御ユニットを備え、
前記定電圧出力モジュールは、切換ユニット、共振ユニット、変換ユニット及び電力平衡ユニットを有して前記電源に電気的に接続され、該共振ユニットは、切換ユニットに電気的に接続され、
前記変換ユニットは、１つの１次巻線、２つの第１の２次巻線及び１つの第２の２次巻線を有し、該１次巻線は、前記共振ユニットに電気的に接続され、
前記電力平衡ユニットは、平衡変圧器を有し、該平衡変圧器は、２つの平衡コイルを有し、該平衡コイルは、前記複数の第１の２次巻線に電気的に接続され、
前記整流ユニットは、前記電力平衡ユニット及び前記複数のＬＥＤ列に電気的に接続され、
前記定電流制御ユニットは、前記第２の２次巻線及び前記複数のＬＥＤ列に電気的に接続されることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
【請求項２】
前記定電流制御ユニットは、駆動素子及び電力変換回路を有し、前記駆動素子は、前記複数のＬＥＤ列に電気的に接続され、前記電力変換回路は、前記駆動素子及び前記第２の２次巻線に電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項３】
前記電力平衡ユニットは、２つの平衡キャパシタを更に有し、該平衡キャパシタは、前記複数の第１の２次巻線及び前記整流ユニットに電気的に接続され、前記各平衡キャパシタと前記各第１の２次巻線と前記各平衡コイルとは、直列接続されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項４】
前記第２の２次巻線及び前記切換ユニットに電気的に接続されるコントローラを更に備え、前記コントローラは、前記切換ユニットの切換頻度を制御することを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項５】
前記複数のＬＥＤ列に並列接続される複数の保護キャパシタを更に備えることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項６】
前記整流ユニットは、２つの第１の整流器及び１つの第２の整流器を有し、前記複数の第１の整流器は、前記複数の第１の２次巻線及び前記複数のＬＥＤ列に電気的にそれぞれ接続され、前記第２の整流器は、前記第２の２次巻線に電気的に接続されることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項７】
前記第２の整流器に電気的に接続されるレベル検出キャパシタを更に備えることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項８】
前記複数の平衡コイルは、同一の巻数を有することを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項９】
前記共振ユニットは、共振キャパシタ、共振インダクタ及び励磁インダクタを有し、前記共振キャパシタと前記共振インダクタと前記励磁インダクタとは、電気的に直列接続され、前記励磁インダクタは、前記１次巻線に電気的に並列接続され、前記励磁インダクタは、前記共振インダクタに電気的に接続されることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項１０】
前記切換ユニットは、前記コントローラに電気的に接続される２つの切換素子を有し、前記コントローラは、前記複数の切換素子の切換頻度を変調することを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ駆動装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、駆動装置に関し、特に、ＬＥＤ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置などの平面型表示装置は、高画質で、体積が小さく、重量が軽いなどの長所を有し、表示装置の主流となっている。また、消費電力を低減させるために、平面型表示装置の光源は、従来の白熱灯又は蛍光灯に代わり、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が使用されている。
【０００３】
ＬＥＤは、電流駆動される低電圧単方向性導電素子である。ＬＥＤは、電流によって発光量が変化するため、平面型表示装置を均一な輝度で発光させるには、ＬＥＤからなる列又はマトリクスに安定した電流源を供給する必要がある。従来のＬＥＤ列に安定した電流源を供給するＬＥＤ駆動回路は、主に、各ＬＥＤ列上に直列接続されるカレントミラーなどの定電流素子である。しかし、この回路構造は、ＬＥＤ列の数量が増加するに伴って大きくなるため、ＬＥＤに導通される電流を安定させ、全てのＬＥＤ列を通過する電流を一致させると共に、ＬＥＤ駆動装置の回路構造（又は体積）を縮小する構造が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７０７１３号公報
【特許文献２】特開２００３−９９１３７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案の目的は、ＬＥＤ列に安定した電流を供給し、ＬＥＤ列の輝度を一致させることができるＬＥＤ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するために、請求項１の考案は、電源及び複数のＬＥＤ列に電気的に接続されるＬＥＤ駆動装置であって、ＬＥＤ駆動装置は、定電圧出力モジュール、整流ユニット及び定電流制御ユニットを備え、定電圧出力モジュールは、電源に電気的に接続され、定電圧出力モジュールは、切換ユニット、共振ユニット、変換ユニット及び電力平衡ユニットを有し、共振ユニットは、切換ユニットに電気的に接続され、変換ユニットは、１つの１次巻線、２つの第１の２次巻線及び１つの第２の２次巻線を有し、１次巻線は、共振ユニットに電気的に接続され、電力平衡ユニットは、平衡変圧器を有し、平衡変圧器は、２つの平衡コイルを有し、複数の平衡コイルは、複数の第１の２次巻線に電気的に接続され、整流ユニットは、電力平衡ユニット及び複数のＬＥＤ列に電気的に接続され、定電流制御ユニットは、第２の２次巻線及び複数のＬＥＤ列に電気的に接続されることを特徴とするＬＥＤ駆動装置である。
【０００７】
請求項２の考案は、定電流制御ユニットは、駆動素子及び電力変換回路を有し、駆動素子は、複数のＬＥＤ列に電気的に接続され、電力変換回路は、駆動素子及び第２の２次巻線に電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置である。
【０００８】
請求項３の考案は、電力平衡ユニットは、２つの平衡キャパシタを更に有し、複数の平衡キャパシタは、複数の第１の２次巻線及び整流ユニットに電気的に接続され、各平衡キャパシタと各第１の２次巻線と各平衡コイルとは、直列接続されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置である。
【０００９】
請求項４の考案は、第２の２次巻線及び切換ユニットに電気的に接続されるコントローラを更に備え、コントローラは、切換ユニットの切換頻度を制御することを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ駆動装置である。
【００１０】
請求項５の考案は、複数のＬＥＤ列に並列接続される複数の保護キャパシタを更に備えることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ駆動装置である。
【００１１】
請求項６の考案は、整流ユニットは、２つの第１の整流器及び１つの第２の整流器を有し、複数の第１の整流器は、複数の第１の２次巻線及び複数のＬＥＤ列に電気的にそれぞれ接続され、第２の整流器は、第２の２次巻線に電気的に接続されることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ駆動装置である。
【００１２】
請求項７の考案は、第２の整流器に電気的に接続されるレベル検出キャパシタを更に備えることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ駆動装置である。
【００１３】
請求項８の考案は、複数の平衡コイルは、同一の巻数を有することを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ駆動装置である。
【００１４】
請求項９の考案は、共振ユニットは、共振キャパシタ、共振インダクタ及び励磁インダクタを有し、共振キャパシタと共振インダクタと励磁インダクタとは、電気的に直列接続され、励磁インダクタは、１次巻線に電気的に並列接続され、励磁インダクタは、共振インダクタに電気的に接続されることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ駆動装置である。
【００１５】
請求項１０の考案は、切換ユニットは、コントローラに電気的に接続される２つの切換素子を有し、コントローラは、複数の切換素子の切換頻度を変調することを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ駆動装置である。
【考案の効果】
【００１６】
本考案のＬＥＤ駆動装置は、定電圧出力モジュール及び定電流制御ユニットにより、ＬＥＤ列に導通される電圧及び電流を所定値に維持させるものである。これにより、ＬＥＤ列の輝度を一致させることができる。また、本考案のＬＥＤ駆動装置の定電圧出力モジュール及び定電流制御ユニットは、複数のＬＥＤ列に同時に接続することができるため、ＬＥＤ駆動装置の回路構造を有効に縮小し、ＬＥＤ駆動装置の体積を縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案の一実施形態によるＬＥＤ駆動装置を示す回路図である。
【図２】本考案の一実施形態によるＬＥＤ駆動装置を示す回路図である。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
本考案の目的、特徴及び効果を示す実施形態を図面に沿って詳細に説明する。
【００１９】
図１を参照する。図１は、本考案の一実施形態によるＬＥＤ駆動装置を示す回路図である。ＬＥＤ駆動装置１は、複数のＬＥＤ列３に電気的に接続され、ＬＥＤ列３を駆動して発光させるために用いられる。ＬＥＤ駆動装置１は、定電圧出力モジュール４、整流ユニット１６及び定電流制御ユニット２０を含む。定電圧出力モジュール４は、定電圧を出力し、ＬＥＤ列３に導通される電圧を安定させるために用いられる。定電流制御ユニット２０は、定電流を出力し、ＬＥＤ列３を均一な輝度で発光させるために用いられる。
【００２０】
図２を合わせて参照する。図２は、本考案の一実施形態によるＬＥＤ駆動装置を示す回路図である。ＬＥＤ駆動装置１は、電源ＶＩＮ及びＬＥＤ列３に電気的に接続される。電源ＶＩＮは、直流電源である。ＬＥＤ列３は、複数のＬＥＤ３０を含む。各ＬＥＤ３０は、直列接続される。本実施形態中、ＬＥＤ列３の数量は、３組の場合を例示して説明する。ＬＥＤ３０は、例えば、ＬＥＤチップ又はＬＥＤパッケージである。ＬＥＤチップは、複数の半導体層からなる。ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤチップ上に透明樹脂又は蛍光層が被覆されたものである。ＬＥＤ駆動装置１は、ＬＥＤ列３を駆動し、ＬＥＤ３０を均一に発光させるために用いられる。
【００２１】
定電圧出力モジュール４は、切換ユニット１０、共振ユニット１２、変換ユニット１４及び電力平衡ユニット１８を有する。切換ユニット１０は、電源ＶＩＮに電気的に接続される。共振ユニット１２は、切換ユニット１０に電気的に接続される。変換ユニット１４は、共振ユニット１２に電気的に接続される。電力平衡ユニット１８は、変換ユニット１４に電気的に接続される。整流ユニット１６は、電力平衡ユニット１８、定電流制御ユニット２０及びＬＥＤ列３に電気的に接続される。
【００２２】
切換ユニット１０は、電源ＶＩＮを直流パルス信号に切り換えるために用いられる。本実施形態中、切換ユニット１０は、２つの切換素子１００を含むハーフブリッジ切換回路である。切換素子１００は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。実施する際、切換ユニット１０は、フルブリッジ切換回路でもよく、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの切換機能を有する他のパワースイッチが組み合わされて使用される。切換ユニット１０は、コントローラ１１に電気的に接続される。コントローラ１１は、切換素子１００の切換頻度を制御するために用いられる。
【００２３】
共振ユニット１２は、切換素子１００に電気的に接続され、切換素子１００が導通と遮断とを交互に行う際、直流パルス信号を受信し、切換ユニット１００が出力する直流パルス信号の頻度に基づいて電圧変調を行い、安定した電圧を出力する。共振ユニット１２は、共振キャパシタ１２０、共振インダクタ１２２及び励磁インダクタ１２４を含む。共振キャパシタ１２０は、共振インダクタ１２２に電気的に直列接続される。励磁インダクタ１２４は、変換ユニット１４の１次巻線１４０に並列接続される。励磁インダクタ１２４は、共振インダクタ１２２にも電気的に接続される。共振キャパシタ１２０は、直流パルス信号の直流成分を阻止するために用いられ、共振インダクタ１２２と共振回路を形成する。
本実施形態中、励磁インダクタ１２４は、図２に示すように、外部のインダクタである。実施する際、励磁インダクタ１２４は、変換ユニット１４の磁化インダクタでもよい。
【００２４】
変換ユニット１４は、１次巻線１４０、２つの第１の１次巻線１４２及び１つの第２の２次巻線１４４を有する。１次巻線１４０は、共振ユニット１２に電気的に接続され、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換し、磁気エネルギーを第１の２次巻線１４２及び第２の２次巻線１４４に伝達する。第１の２次巻線１４２及び第２の２次巻線１４４は、磁気エネルギーを電気エネルギーに変換し、昇圧又は降圧を行う。
各第１の２次巻線１４２は、同一の巻数を有する。第２の２次巻線１４４の巻数は、第１の２次巻線１４２の巻数と同一でも異なってもよい。本実施形態中、第２の２次巻線１４４は、センタータップ型の巻線である。
【００２５】
第２の２次巻線１４４は、レベル検出キャパシタ１５に電気的に接続される。レベル検出キャパシタ１５は、第２の２次巻線１４４が出力する電圧を検出するために用いられる。第２の２次巻線１４４と第１の２次巻線１４２との巻数比を調整することにより、レベル検出キャパシタ１５の電圧を検出して第１の２次巻線１４２が出力する電圧を知ることができる。
また、コントローラ１１も第２の２次巻線１４４に電気的に接続される。コントローラ１１は、第２の２次巻線１４４が出力する電圧を検出することにより、切換素子１００が切り換える頻度を制御し、第１の１次巻線１４２及び第２の２次巻線１４４が出力する電圧を変調する。
【００２６】
整流ユニット１６は、２つの第１の整流器１６０及び１つの第２の整流器１６２を有する。第１の整流器１６０は、第１の２次巻線１４２及びＬＥＤ列３に電気的に接続され、第１の２次巻線１４２が出力する交流電流の形態の電気エネルギーを高周波パルス成分を有する直流電流に変換する。第２の整流器１６２は、第２の２次巻線１４４及び定電流制御ユニット２０に電気的に接続される。本実施形態中、第１の整流器１６０は、４つのダイオード１６１からなるブリッジ式整流器であり、第２の整流器１６２は、２つのダイオード１６３からなる全波整流器である。
【００２７】
電力平衡ユニット１８は、１つの平衡変圧器１８０及び２つの平衡キャパシタ１８２を有し、平衡変圧器１８０は、２つの平衡コイル１８４を有する。各平衡コイル１８４は、同一の巻数を有する。平衡コイル１８４は、第１の２次巻線１４２及び第１の整流器１６０にそれぞれ電気的に接続され、平衡コイル１８４を流れる電流を平衡にし、整流ユニット１６に伝達される電流を一致させる。平衡キャパシタ１８２は、第１の２次巻線１４２及び第１の整流器１６０に電気的に接続される。平衡キャパシタ１８２は、電圧を安定させる機能を有する。各平衡キャパシタ１８２と各第１の２次巻線１４２と各平衡コイル１８４とは、直列接続される。
【００２８】
定電流制御ユニット２０は、駆動素子２００及び電力変換回路２０２を有する。駆動素子２００は、ＬＥＤ列３に導通する電流を検出して、電流を電力変換回路２０２にフィードバックする。ＬＥＤ列３を導通する電流が過大又は過小の場合、電力変換回路２０２は、定電圧出力モジュール４から出力される電圧を高めたり、低下させてＬＥＤ列３に導通される電流を一定値に維持する。本実施形態中、電力変換回路２０２は、昇圧回路を例示して説明するが、実施する際、電力変換回路２０２は、降圧回路でもよい。
【００２９】
ＬＥＤ駆動装置１は、複数の保護キャパシタ２２を備える。各保護キャパシタ２２は、１つのＬＥＤ列３に並列接続される。各ＬＥＤ列３は、所定の動作電圧を有する。動作電圧は、各ＬＥＤ列のＬＥＤ３０の順方向導通電圧の総和に等しい。各ＬＥＤ列３の動作電圧が同一であるとは限らないため、全てのＬＥＤ列３を有効に駆動させるには、変換ユニット１４の第１の２次巻線１４２が出力する電圧が複数のＬＥＤ列３中の最大動作電圧を有するＬＥＤ列３の動作電圧と同一でなければならない。また、最大動作電圧より小さい動作電圧のＬＥＤ列３は、保護キャパシタ２２により、第１の２次巻線１４２から出力されるが、動作電圧より高い電圧差を保存することにより、ＬＥＤ３０が過大な電圧によって損壊するのが防止される。
【００３０】
また、ＬＥＤ列３の数量が増加した場合、第１の２次巻線１４２、平衡コイル１８４及び第１の整流器１６０の数量を増加させる必要がある。また、第１の２次巻線１４２を１つ増加させる毎に、並列接続されるＬＥＤ列３を２つ増加させることができる。当然、ＬＥＤ列３を１つだけ増加させてもよい。また、第１の２次巻線１４２を１つ増加する毎に、平衡コイル１８４及び第１の整流器１６０を１つずつ増加させる必要がある。
【００３１】
実際に操作する際は、ＬＥＤ駆動装置１が電源ＶＩＮから供給される直流信号を受信すると、切換ユニット１０が直流電力を直流パルス信号に切り換える。次に、共振ユニット１２が直流パルス信号の切換頻度に基づき、出力する電圧を変調し、電圧を変換ユニット１４に伝達する。変換ユニット１４は、電源を変換するために用いられ、変換ユニット１４の第１の２次巻線１４２がＬＥＤ列３を発光させる電圧を出力し、変換ユニット１４の第２の２次巻線１４４が校正のために必要な電圧を出力する。
【００３２】
電力平衡ユニット１８の平衡コイル１８４は、変換ユニット１６の第１の整流器１６０に伝達される電流を一致させるために用いられる。平衡キャパシタ１８２は、電圧を安定させるために用いられる。これにより、ＬＥＤ列３に伝達される電流を一定値にすることができるため、ＬＥＤ列３は、輝度が一致する。定電流制御ユニット２０の駆動素子２００は、ＬＥＤ列３を導通する電流が所定値に到達しているか否かを検出するために用いられる。例えば、各ＬＥＤ列３に導通される電流が２００マイクロアンペアである場合、本実施形態中の３つのＬＥＤ列３の発光輝度を一致させるためには、定電圧出力モジュール４は、６００マイクロアンペアの電流を供給する必要がある。定電流制御ユニット２０は、定電圧出力モジュール４が出力する電圧がＬＥＤ列３に導通される電流が前述の所定値に到達させることが可能であることを検出すると、定電圧出力モジュール４が出力する電圧を所定値に維持させる。仮に、定電流制御ユニット２０が定電圧出力モジュール４が出力する電流が前述の所定値に到達していないことを検出した場合、駆動素子２００が電力変換回路に信号を送信すると共にコントローラ１１に切換素子１００の切換頻度を変調させ、これにより、ＬＥＤ列３に導通される電圧を高める。
【００３３】
以上の説明から分かるように、本考案のＬＥＤ駆動装置１は、定電圧出力モジュール４及び定電流制御ユニット２０により、ＬＥＤ列３に導通される電圧及び電流を所定値に維持させるものである。これにより、ＬＥＤ列３のそれぞれの発光輝度を一致させることができる。また、本考案のＬＥＤ駆動装置１の定電圧出力モジュール４及び定電流制御ユニット２０は、複数のＬＥＤ列３に同時に接続することができるため、ＬＥＤ駆動装置１の回路構造を有効に縮小し、ＬＥＤ駆動装置１の体積を縮小することができる。
【００３４】
以上の説明は、本考案の実施形態を示すものであり、本考案の範囲を限定するものではない。即ち、本考案の実用新案登録請求の範囲の同等効果である変更又は修正は、何れも本考案の保護範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３５】
１  ＬＥＤ駆動装置
１０  切換ユニット
１００  切換素子
１１  コントローラ
１２  共振ユニット
１２０  共振キャパシタ
１２２  共振インダクタ
１２４  励磁インダクタ
１４  変換ユニット
１４０  １次巻線
１４２  第１の２次巻線
１４４  第２の２次巻線
１５  レベル検出キャパシタ
１６  整流ユニット
１６０  第１の整流器
１６１  ダイオード
１６２  第２の整流器
１６３  ダイオード
１８  電力平衡ユニット
１８０  平衡変圧器
１８２  平衡キャパシタ
１８４  平衡コイル
２０  定電流制御ユニット
２００  駆動素子
２０２  電力変換回路
２２  保護キャパシタ
３  ＬＥＤ列
３０  ＬＥＤ
４  定電圧出力モジュール
ＶＩＮ  電源
【図１】
0003187575.tif 000003
【図２】
0003187575.tif 000004