(57)【要約】      （修正有）【課題】制御可能な電流源を用いてＴＲＩＡＣにピークホールド電流を提供するＬＥＤ駆動回路を提供する。【解決手段】単段力率補正回路フレーム構造であり、制御可能な電流源が設けられる変換モジュール２２により、入力電圧を受けた後、ＬＥＤ光源３を発光するように駆動するための作動電流を生成し、かつ制御チップを用いて入力電圧の変化を監視した上で、基準ピークにおいて、スイッチユニット２３１の停止時間を固定するような切換え方式を採用して制御可能な電流源から定量の作動電流を出力するようにすることで、ＬＥＤ光源は定電流状態に作動することが実現されると同時に、ＴＲＩＡＣ素子２００の導通時の作動電流をＴＲＩＡＣ素子の作動に必要なピークホールド電流よりも常に大きくすることを確保できる。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
調光モジュールと、整流モジュールと、変換モジュールと、制御モジュールとが設けられる単段力率補正回路フレーム構造であって、
複数のＬＥＤ光源を発光するように駆動すると同時に、前記調光モジュールの安定作動を確保して回路全体の仕事率を向上させるために供されるものであり、前記調光モジュールは、ＴＲＩＡＣ素子を有し、前記整流モジュールは、前記調光モジュール及び前記変換モジュールに電気的に接続され、かつ前記変換モジュールは、前記制御モジュール及び前記複数のＬＥＤ光源に電気的に接続され、前記変換モジュールは、制御可能な電流源を用いて前記整流モジュールが出力する入力電圧を受けて安定の作動電流を生成し、
前記制御モジュールには、ピーク検出ユニットと、計時停止ユニットと、スイッチユニットとが設けられ、
前記制御可能な電流源に電気的に接続される前記ピーク検出ユニットは、前記入力電圧のピークを検出して検出信号を分析生成するために供されるものであり、
前記ピーク検出ユニット及び前記スイッチユニットに電気的に接続される前記計時停止ユニットは、前記スイッチユニットの停止時間を感知して前記停止時間が最大許容時間に達した時、制御信号を出力するために供されるものであり、
かつ前記スイッチユニットは、受信した前記検出信号に基づいて停止状態に入り、前記制御信号に基づいて導通状態に入るようにし、前記制御可能な電流源から提供される定量の前記作動電流を前記複数のＬＥＤ光源に与えることを確保すると同時に、前記ＴＲＩＡＣ素子の導通時の前記作動電流を前記ＴＲＩＡＣ素子の作動に必要なピークホールド電流よりも常に大きくすることを特徴とする、制御可能な電流源を用いてＴＲＩＡＣにピークホールド電流を提供するＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
前記制御モジュールには、前記整流モジュール、前記制御可能な電流源及び前記スイッチユニットに電気的に接続される高低圧補償ユニットが設けられ、
前記高低圧補償ユニットは、前記入力電圧を感知して補償電流を前記制御モジュールに与えるように提供するものであり、前記制御可能な電流源から前記複数のＬＥＤ光源に最後に供給される駆動電流が前記入力電圧の変動によって非定電流値に生成されるのを回避することを特徴とする、請求項１に記載の制御可能な電流源を用いてＴＲＩＡＣにピークホールド電流を提供するＬＥＤ駆動回路。
【請求項３】
前記変換モジュールには、逆流防止素子と、フィルタ素子とが設けられ、
前記逆流防止素子の一端が前記制御可能な電流源の出力端に電気的に接続され、他端が前記フィルタ素子及び前記複数のＬＥＤ光源に電気的に接続され、前記フィルタ素子及び前記複数のＬＥＤ光源が負荷変化による電圧源の変動で前記ＴＲＩＡＣ素子の作動安定性に影響する問題の発生を回避し、
前記フィルタ素子は、前記複数のＬＥＤ光源に並列接続され、前記逆流防止素子から伝送してくる作動電流を変換して定電流値の前記駆動電流に生成した後、前記複数のＬＥＤ光源に与えるように伝送することによって回路の抗ノイズ能力を増強することを特徴とする、請求項２に記載の制御可能な電流源を用いてＴＲＩＡＣにピークホールド電流を提供するＬＥＤ駆動回路。
【請求項４】
前記逆流防止素子がダイオードであり、かつ前記フィルタ素子がコンデンサであることを特徴とする、請求項３に記載の制御可能な電流源を用いてＴＲＩＡＣにピークホールド電流を提供するＬＥＤ駆動回路。
【請求項５】
前記制御可能な電流源がインダクタンスであることを特徴とする、請求項４に記載の制御可能な電流源を用いてＴＲＩＡＣにピークホールド電流を提供するＬＥＤ駆動回路。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ，発光ダイオード）の照明設備用電源変換回路の技術分野に属し、特に、制御可能な電流源を用いてＴＲＩＡＣ（ＴＲＩ−ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ＡＣ  ｓｗｉｔｃｈ，双方向３極サイリスタ）にピークホールド電流を提供するＬＥＤ駆動回路に関するものであり、ＬＥＤ光源の発光輝度の高低に拘わらず、いずれの発光輝度においてもＴＲＩＡＣ素子の導通時の電流をＴＲＩＡＣ素子の作動に必要な電流よりも常に大きくすることを確保でき、作動安定性及び調光精度を向上させることができる。
【背景技術】
【０００２】
一般的に知られていることとして、ＬＥＤ灯具に採用される制御回路の多くは、位相を制御するスイッチ素子が用いられている。その例として、入力電源の電圧の位相を変えることができる、ＳＣＲ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ，シリコン制御整流器）やＴＲＩＡＣなどが挙げられる。電圧の位相の導通角度を切換えする方式により前記制御回路が出力する駆動電圧の大小を変えることによって、ＬＥＤ光源に流入する駆動電流の総量を調整して調光効果が実現される。しかし、このような調光設置は、制御が簡単でかつ取付けが便利などの利点があるが、その入力電源の電圧波形が歪みの状態にいると、ＰＦの低下及び電圧調波の増加などの問題を引き起こす虞がある。なお、ＬＥＤの電流／電圧（Ｉ／Ｖ）特性曲線から分かるように、ＬＥＤが非線形素子であり、即ち電圧に対する電流の比が正比例しないため、上記した調光方法では駆動電圧と駆動電流との変化量が一致しないことになり、調光効果が不正確になるので、仮想消費電力を生じることになってしまう。さらに、ＴＲＩＡＣ素子の特性の影響を受けて、前記制御回路に流入する作動電圧が低すぎると、ＴＲＩＡＣを流れた電流がその必要な作動電流よりも不十分である場合、ＴＲＩＡＣが切換え作動を繰り返す状態になる現象が起きる。駆動電流が不連続になってＬＥＤを点滅させることになり、照明品質を低下させることにつながる。
【０００３】
従来技術のピークホールド電流を有するＬＥＤ駆動回路を示す回路図波形である図１を参照する。この図に示すように、前記駆動回路１には、ＴＲＩＡＣ素子である調光器１０と、ブリッジ整流器１１と、ピークホールドスイッチ１２と、ピークホールド抵抗（ＲＨ）１３と、フィルタコンデンサ１４とが設けられ、前記ブリッジ整流器１１は、前記調光器１０を介して外部電源を受けて入力電圧（Ｖｉｎ）及び一入力電流（Ｉｉｎ）に整流生成し、かつ前記フィルタコンデンサ１４は、前記入力電流を受信して駆動電流（ＩＬ）に変換生成した後、ＬＥＤに与えるように提供する。なお、前記ピークホールドスイッチ１２がＮチャネル金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（Ｎ  Ｔｙｐｅ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ）であり、そのドレイン電極が前記ブリッジ整流器１１に電気的に接続されて入力電流を受け、ソース電極が前記ピークホールド抵抗１３に電気的に接続され、ゲート電極がピークホールド電圧（ＶＨ）に接続されることによって、前記ピークホールド抵抗１３は、前記ピークホールドスイッチ１２を介して前記ピークホールド電圧を受けてピークホールド電流（Ｉｈｏｌｄ）を出力し、前記調光器１０を安定の作動状態に維持して調光精度を向上させるために供されるものである。Ｉｈｏｌｄの値は、下記の数式（１）に代入して、
（数１）
Ｉｈｏｌｄ＝（ＶＨ−ＶＧＳ＿Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ）／ＲＨ
の式から求めることができる。しかしながら、前記ピークホールドスイッチ１２及び前記ピークホールド抵抗１３の設置は、疑いなく、一定の消費電力を有し、回路全体の作動効率に影響を及ぼし、エネルギーの実用率の低下を引き起こし、現時の電気電子機器の要求を満たしていなかった。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
このような事情を踏まえると、如何にして現在の駆動回路の回路フレーム構造を改善し、駆動電流を定値状態に維持すると同時に、仮想消費電力を効率的に削減し、かつＬＥＤの物理特性に応じて簡単な回路フレーム構造を用いて入力電圧の高低圧補償が実現され、回路全体の作動品質を確実に向上させてＬＥＤの発光仕事率を改善するかが本発明の探究すべき課題となっている。
【０００５】
本考案は、従来技術の問題を鑑みて、制御可能な電流源を用いてＴＲＩＡＣにピークホールド電流を提供するＬＥＤ駆動回路を提供することを目的とし、ＩＣの内部回路を用いて回路全体の作動電流の電流値の大小を感知して制御可能な電流源が出力する総電流の大小を適時に調整し、ＴＲＩＡＣ素子の安定作動を確保すると同時に、仮想消費電力を低減させて回路全体の効率を向上させる目的が達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案の目的に従い、上記の制御可能な電流源を用いてＴＲＩＡＣにピークホールド電流を提供するＬＥＤ駆動回路は、単段力率補正回路フレーム構造であり、調光モジュールと、整流モジュールと、変換モジュールと、制御モジュールとが設けられ、複数のＬＥＤ光源を発光するように駆動すると同時に、前記調光モジュールの安定作動を確保して回路全体の仕事率を向上させるために供されるものであり、また、前記調光モジュールは、ＴＲＩＡＣ素子を有し、前記整流モジュールは、前記調光モジュール及び前記変換モジュールに電気的に接続され、かつ前記変換モジュールは、前記制御モジュール及び前記複数のＬＥＤ光源に電気的に接続され、その特徴は、前記変換モジュールは、制御可能な電流源を用いて前記整流モジュールが出力する入力電圧を受けて安定の作動電流を生成し、前記制御モジュールには、ピーク検出ユニットと、計時停止ユニットと、スイッチユニットとが設けられ、前記制御可能な電流源に電気的に接続される前記ピーク検出ユニットは、前記入力電圧のピークを検出分析して検出信号を生成するために供されるものであり、前記ピーク検出ユニット及び前記スイッチユニットに電気的に接続される前記計時停止ユニットは、前記スイッチユニットの停止時間を感知して前記停止時間が最大許容時間に達した時、制御信号を出力するために供されるものであり、かつ前記スイッチユニットは、受信した前記検出信号に基づいて停止状態に入り、前記制御信号に基づいて導通状態に入るようにし、前記制御可能な電流源から提供される定量の前記作動電流を前記複数のＬＥＤ光源に与えることを確保すると同時に、前記ＴＲＩＡＣ素子の導通時の前記作動電流を前記ＴＲＩＡＣ素子の作動に必要なピークホールド電流よりも常に大きくすることである。
【０００７】
なお、各前記ＬＥＤ光源は、異なる物理特性を有し、その上部に流れる電流量が入力電圧が増加するにつれて増加しないため、調光誤差を生じる問題が発生することを考慮して、前記制御モジュールには、前記整流モジュール、前記制御可能な電流源及び前記スイッチユニットに電気的に接続される高低圧補償ユニットが設けられ、前記高低圧補償ユニットは、前記入力電圧を感知して補償電流を前記制御モジュールに与えるように提供するものであり、前記制御可能な電流源から前記複数のＬＥＤ光源に最後に供給される駆動電流が前記入力電圧の変動によって非定電流値に生成されるのを回避できることから、回路全体の作動品質を確実に向上させてＬＥＤの発光仕事率を改善する効果が奏される。
【０００８】
また、前記変換モジュールには、逆流防止素子と、フィルタ素子とが設けられ、前記逆流防止素子の一端が前記制御可能な電流源の出力端に電気的に接続され、他端が前記フィルタ素子及び前記複数のＬＥＤ光源に電気的に接続され、前記フィルタ素子及び前記複数のＬＥＤ光源が負荷変化による電圧源の変動で前記ＴＲＩＡＣ素子の作動安定性に影響する問題の発生を回避し、前記フィルタ素子は、前記複数のＬＥＤ光源に並列接続され、前記逆流防止素子から伝送してくる作動電流を変換して定電流値の前記駆動電流に生成した後、前記複数のＬＥＤ光源に与えるように伝送することによって回路の抗ノイズ能力を増強する。前記逆流防止素子がダイオードであり、前記フィルタ素子がコンデンサであり、かつ前記制御可能な電流源がインダクタンスである。
【考案の効果】
【０００９】
上記を総合すると、本考案の回路構造が簡単で、ＩＣの内部回路のピーク検出ユニットにより前記作動電流のピークの検出を行った後、このピークがＩＣの内部設定の最大値に達した時、または前記スイッチユニットの停止時間が最大許容時間に達した時、前記スイッチユニットの作動状態を適時に調整し、前記複数のＬＥＤ光源に提供される駆動電流が定値に維持することを確保すると同時に、前記ＴＲＩＡＣ素子が十分なピークホールド電流を有することを確保して調光精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来技術のピークホールド電流を有するＬＥＤ駆動回路を示す回路図である。
【図２】本考案の好適な実施例の実施態様１を示すブロック図である。
【図３】本考案の好適な実施例の実施態様２を示すブロック図である。
【図４】本考案の好適な実施例の実施態様３を示す回路図である。
【図５】本考案の好適な実施例の実施態様４を示す回路図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
本考案の内容を明瞭にすると共に理解を容易にするため、添付図面に関連する以下の説明が参照される。
【００１２】
図２〜図４を参照し、それぞれ本考案の好適な実施例の実施態様１を示すブロック図であり、実施態様２を示すブロック図及び実施態様３を示す回路図である。これらの図に示すように、制御可能な電流源を用いてＴＲＩＡＣにピークホールド電流を提供する前記ＬＥＤ駆動回路２は、単段力率補正回路フレーム構造であり、調光モジュール２０と、整流モジュール２１と、変換モジュール２２と、制御モジュール２３とが設けられ、前記変換モジュール２２は、前記整流モジュール２１及び前記調光モジュール２０を介して外部電源（図示しない）に電気的に接続され、かつ変換モジュール２２は、前記制御モジュール２３及び複数のＬＥＤ光源３に電気的に接続され、前記外部電源の電気エネルギーを取得して作動電流（ＩＯ）を生成した後、前記複数のＬＥＤ光源３を作動させるように駆動すると同時に、前記調光モジュール２０の作動安定性を確保して回路全体の仕事率を向上させる。
【００１３】
前記調光モジュール２０は、ＴＲＩＡＣ素子２００を有し、前記ＴＲＩＡＣ素子２００を介して前記外部電源に電気的に接続され、前記整流モジュール２１は、ブリッジ整流回路であり、その入力端が前記ＴＲＩＡＣ素子２００に電気的に接続され、かつ前記ＴＲＩＡＣ素子２００により前記外部電源の交流電圧の位相導通角を調整した後、前記ブリッジ整流回路が整流して入力電圧（Ｖｉｎ）を生成する。前記変換モジュール２２は、主にインダクタンスである制御可能な電流源２２０と、ダイオードである逆流防止素子２２１と、コンデンサであるフィルタ素子２２２とから構成され、前記制御可能な電流源２２０の一端が前記ブリッジ整流回路の出力端に電気的に接続され、他端が前記逆流防止素子２２１の陽極に電気的に接続され、かつ前記逆流防止素子２２１の陰極が前記フィルタ素子２２２及び前記複数のＬＥＤ光源３に電気的に接続され、前記フィルタ素子２２２は、前記複数のＬＥＤ光源３に並列接続され、前記制御可能な電流源２２０が前記入力電圧を受信してエネルギーを蓄積して安定の前記作動電流を生成し、前記逆流防止素子２２１を介して前記作動電流を出力した後、前記フィルタ素子２２２により前記逆流防止素子２２１から伝送してくる作動電流を変換して定電流値の前記駆動電流に生成し、前記複数のＬＥＤ光源３に与えるように伝送することによって回路の抗ノイズ能力を増強することができる。ついでに言えば、前記逆流防止素子２２１の遮断により、前記ＴＲＩＡＣ素子２００は、前記フィルタ素子２２２及び前記複数のＬＥＤ光源３が負荷変化による電圧源の変動の影響を回避し、一定程度の作動安定性を確保することができる。
【００１４】
前記制御モジュール２３は、制御チップ２３０と、スイッチユニット２３１とから構成され、前記制御チップ２３０は、少なくともＶＩＮ、ＶＤＤ、ＲＴ、ＣＯＭＰ、ＯＵＴ、ＯＶＰ、ＧＮＤ及びＣＳなどの８つのピン端子を有すると共に、ピーク検出ユニット２３００及び計時停止ユニット２３０１が内設され、前記計時停止ユニット２３０１は、前記ピーク検出ユニット２３００に電気的に接続され、かつ前記スイッチユニット２３１は、起動器２３１０と、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴである調節スイッチ２３１１とを有し、前記起動器２３１０は、前記制御チップ２３０の内部回路であり、前記ピーク検出ユニット２３００、前記計時停止ユニット２３０１及び前記Ｎ−ＭＯＳＦＥＴのゲート電極に電気的に接続され、前記調節スイッチ２３１１は、前記制御チップ２３０の外部接続のトランジスタであってもよく、前記制御チップ２３０の組込み回路であってもよい。また、前記調節スイッチ２３１１のドレイン電極が前記制御可能な電流源２２０の出力端に電気的に接続される。前記制御チップ２３０のＶＩＮピン端子が前記制御可能な電流源２２０の入力端に電気的に接続され、前記入力電圧を取得してチップの内部回路に必要な作動エネルギーに変換生成し、かつ前記ピーク検出ユニット２３００は、比較器であり、前記制御可能な電流源２２０の入力端に電気的に接続され、前記入力電圧のピークの大小を検出して前記入力電圧のピークがＩＣの内部設定の最大値に達した時、検出信号を分析生成するために供されるものであり、前記起動器２３１０により前記調節スイッチ２３１１を切換えて停止状態に入るようにする。
【００１５】
それと同時に、前記計時停止ユニット２３０１は、前記ピーク検出ユニット２３００が前記検出信号を出力すると、前記Ｎ−ＭＯＳＦＥＴの停止時間を感知して前記停止時間が最大許容時間に達した時、制御信号を出力することによって前記起動器２３１０により前記調節スイッチ２３１１を切換えて導通状態に入るようにする。こうして、前記Ｎ−ＭＯＳＦＥＴの停止時間を固定すれば、前記制御可能な電流源２２０は、前記入力電圧の実際の波形周波数による影響を受けず、いずれも定量の前記作動電流を出力する効果が実現されると同時に、前記ＴＲＩＡＣ素子２００の導通時の前記作動電流を前記ＴＲＩＡＣ素子２００の作動に必要なピークホールド電流よりも常に大きくすることを確保でき、調光品質を向上させることができる。
【００１６】
本実施例において、前記制御チップ２３０は、ＯＶＰピン端子を介して保護抵抗２３２に電気的に接続され、かつ前記保護抵抗２３２は、前記逆流防止素子２２１の陰極に電気的に接続され、前記逆流防止素子２２１を流れた作動電流を受けてその両端に降圧値を生成するために供されるものであり、前記降圧値がＩＣの内部設定の安全値よりも大きい場合、前記制御チップ２３０を停止作動するように駆動し、前記制御可能な電源流２２０の作動異常時に回路全体に損傷が発生するのを回避する。なお、前記制御モジュール２３には、さらに図４に示すように、高低圧補償ユニット２３３が設けられ、前記高低圧補償ユニット２３３は、２つの抵抗から構成され、その一端が前記ブリッジ整流回路の出力端及び前記制御可能な電流源２２０の入力端に電気的に接続され、他端が前記Ｎ−ＭＯＳＦＥＴのソース電極に電気的に接続され、かつ前記制御チップ２３０のＣＳピン端子は、２つの抵抗の真中の直列接続箇所に電気的に接続され、前記高低圧補償ユニット２３３は、前記入力電圧を感知して補償電流を前記制御チップ２３０に与えるように提供するものであり、前記複数のＬＥＤ光源３に最後に供給される駆動電流が前記入力電圧の変動によって非定電流値に生成されるのを回避する。
【符号の説明】
【００１７】
１ 駆動回路
１０ 調光器
１１ ブリッジ整流器
１２ ピークホールドスイッチ
１３ ピークホールド抵抗
１４ フィルタコンデンサ
２ ＬＥＤ駆動回路
２０ 調光モジュール
２００  ＴＲＩＡＣ素子
２１ 整流モジュール
２２ 変換モジュール
２２０  制御可能な電流源
２２１  逆流防止素子
２２２  フィルタ素子
２３ 制御モジュール
２３０  制御チップ
２３００ ピーク検出ユニット
２３０１ 計時停止ユニット
２３１  スイッチユニット
２３１０  起動器
２３１１  調節スイッチ
２３２  保護抵抗
２３３  高低圧補償ユニット
３ ＬＥＤ光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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