(57)【要約】      （修正有）【課題】比較的長い使用寿命を有するLED照明システムを提供する。【解決手段】整流器１１０と、降圧式コンバータ１２０と、昇降圧式コンバータ１３０と、LEDアレイ１６０と、コンデンサ１７０と、を含む。そのうち、降圧式コンバータ１２０の入力端は、整流器１１０の出力端に電気接続され、昇降圧式コンバータ１３０の入力端は、降圧式コンバータ１２０の出力端に電気接続される。LEDアレイ１６０は、昇降圧式コンバータ１３０の出力端に電気接続され、コンデンサ１７０は、昇降圧式コンバータ１３０及びLEDアレイ１６０の間に電気接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流器と、
入力端が前記整流器の出力端に電気接続する降圧式コンバータと、
入力端が前記降圧式コンバータの出力端に電気接続する昇降圧式コンバータと、
前記昇降圧式コンバータの出力端に電気接続するLEDアレイと、
前記昇降圧式コンバータ及び前記LEDアレイの間を電気接続するコンデンサと、
を含むLED照明システム。
【請求項２】
前記昇降圧式コンバータがSEPICコンバータ又はフライバックコンバータである請求項１に記載のLED照明システム。
【請求項３】
前記整流器がブリッジ式整流器である請求項１に記載のLED照明システム。
【請求項４】
前記コンデンサがセラミックコンデンサ又はSMDコンデンサである請求項１に記載のLED照明システム。
【請求項５】
更に、前記整流器及び前記降圧式コンバータの間に接続される力率改善器と、
出力端が前記力率改善器に電気接続し、入力端が前記昇降圧式コンバータの出力端に電気接続する制御ICと、
を含み、前記制御ICは、前記昇降圧式コンバータが出力する電圧に基づいて前記力率改善器を制御する請求項１に記載のLED照明システム。
【請求項６】
前記力率改善器及び前記降圧式コンバータが降圧式力率改善コンバータに統合される請求項５に記載のLED照明システム。
【請求項７】
更に、前記昇降圧式コンバータ及び前記制御ICの間を電気接続する安定電圧補償回路を含む請求項５又は請求項６に記載のLED照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、LED照明システムに関し、特に、電解コンデンサを必要としないLED照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、LEDの技術は、急速な進歩により、徐々に従来の照明（例えば、蛍光灯、電球）に取って代わり、照明業界の新星となっている。LEDの生産業者は、しばしばLED照明システムが省エネルギー、二酸化炭素削減、使用寿命が長い等の利点を有すると述べているが、大部分のLED照明システムにおいて、しばしば電解コンデンサを設置することにより、LED照明システムの使用寿命を短縮させている。
【０００３】
LEDがフリッカー現象を発生することを回避する為、LEDに供給する電圧は、安定していなければならないので、LED照明システムにおいて、容量値が比較的高い電解コンデンサを設置する必要がある。電解コンデンサは、受動部材に属し、比較的よく見られるのは、アルミ電解コンデンサである。アルミ電解コンデンサは、アルミを陽極とし、グリコール、グリセロール、ホウ酸、及びアンモニア水等から組成される糊状物を電解液として構成される。セラミックコンデンサに比較し、電解コンデンサは、高電圧を受けることができ、且つ比較的高い容量値を有するが、電解コンデンサは、温度の影響を受け易くもあり、その寿命を低下させる。実験に基づき、操作温度は、105℃である時、電解コンデンサの使用寿命は、約15000時間であるが、温度が該操作温度より10℃高い時、電解コンデンサの使用寿命は、半減する。
【０００４】
従って、LED照明システム中のLEDが4万時間近くの使用寿命を有していたとしても、電解コンデンサの使用寿命がLEDより遥かに短く且つ電解コンデンサの交換も相当困難であるので、LED照明システムの使用寿命もこれにより大幅に引き下げられている。また、電解コンデンサは、体積が大きく、温度が高い時に爆発し易い欠点を有する。このことからも、電解コンデンサを有さないLED照明システムを設計することは、当業者が考慮するに値するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、LED照明システムを提供することであり、そのLED照明システムは、電解コンデンサを必要としないので、比較的長い使用寿命を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的及びその他の目的に基づき、本発明が提供するLED照明システムは、整流器と、降圧式コンバータと、昇降圧式コンバータと、LEDアレイと、コンデンサと、を含む。そのうち、降圧式コンバータの入力端は、整流器の出力端に電気接続し、昇降圧式コンバータの入力端は、降圧式コンバータの出力端に電気接続する。LEDアレイは、昇降圧式コンバータの出力端に電気接続し、コンデンサは、昇降圧式コンバータ及びLEDアレイの間に電気接続される。
【０００７】
上記LED照明システムにおいて、昇降圧式コンバータは、SEPICコンバータ(Single-ended primary-inductor converter)又はフライバックコンバータ(Flyback converter)である。
【０００８】
上記LED照明システムにおいて、整流器は、ブリッジ式整流器である。
【０００９】
上記LED照明システムにおいて、LEDアレイ及び昇降圧式コンバータの間は、セラミックコンデンサ又はSMDコンデンサを電気接続する。
【００１０】
上記LED照明システムにおいて、更に、力率改善器(power factor corrector)及び制御ICを含む。そのうち、力率改善器は、整流器及び降圧式コンバータの間に接続され、制御ICの出力端は、力率改善器に電気接続する。制御ICの入力端は、昇降圧式コンバータの出力端に電気接続し、且つ制御ICは、該昇降圧式コンバータが出力する電圧に基づいて該力率改善器を制御する。また、力率改善器及び降圧式コンバータは、例えば、相互に１つに統合される。
【００１１】
上記LED照明システムにおいて、更に、安定電圧補償回路を含み、安定電圧補償回路は、昇降圧式コンバータ及び制御ICの間を電気接続する。
【発明の効果】
【００１２】
電流が降圧式コンバータを経た後、その電圧値が低下し、比較的低い電圧において、セラミックコンデンサが比較的高い容量値を提供することができる。また、昇降圧式コンバータの出力電圧は、既に比較的安定しているので、セラミックコンデンサの補助を経て、相当安定した出力電圧を提供し、LEDアレイに使用させることができる。そのうち、セラミックコンデンサの容量値が高いほど、LEDアレイに供給する電圧が安定する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施例のLED照明システムのブロック図である。
【図２Ａ】外部電源の出力電圧の波形を示す図である。
【図２Ｂ】は整流器の出力電圧の波形を示す図である。
【図２Ｃ】降圧式コンバータの出力電圧の波形を示す図である。
【図２Ｄ】昇降圧式コンバータの出力電圧の波形を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例のLED照明システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の上記目的、特徴及び利点をより分かり易くする為、実施例に図面を合わせ、以下に詳細を説明する。
【００１５】
図１を参照し、図１が示すのは、本発明の第1実施例のLED照明システムのブロック図である。このLED照明システム１００は、整流器１１０と、降圧式コンバータ１２０と、昇降圧式コンバータ１３０と、LEDアレイ１６０と、を含む。そのうち、LEDアレイ１６０は、複数のLEDが配列して組み合わさってなる。
【００１６】
整流器１１０は、例えば、ブリッジ式整流器であり、それは、外部電源２０と相互に接続する。同時に図２Ａを参照し、図２Ａが示すのは、外部電源２０の出力電圧Ｖ１の波形であり、図２Ａから分かるように、この外部電源２０は、交流電圧源である。本実施例において、外部電源２０の電圧ピーク値は、約２６４ボルトである。外部電源２０が提供する交流電圧Ｖ１は、整流器１１０を経た後、パルス直流電圧Ｖ２になり、整流器１１０の出力端の電圧Ｖ２の波形は、図２Ｂに示すようである。整流器１１０を経た後、電圧ピーク値は、約２６４√２ボルトである。また、整流器１１０は、ブリッジ式整流器であるので、高周波ノイズフィルタリングの機能を有する。
【００１７】
また、降圧式コンバータ１２０の入力端は、整流器１１０の出力端に接続し、整流器１１０が出力するパルス直流電圧Ｖ２は、降圧式コンバータ１２０に出力され、この降圧式コンバータ１２０は、パルス直流電圧Ｖ２の電圧値を低減することに用い、その出力端の電圧Ｖ３の波形は、例えば、図２Ｃに示すようである。本実施例において、降圧式コンバータ１２０を経た後、電圧ピーク値は、約５０ボルトである。
【００１８】
また、昇降圧式コンバータ１３０の入力端は、降圧式コンバータ１２０の出力端に接続し、降圧式コンバータ１２０が出力する電圧Ｖ３は、昇降圧式コンバータ１３０を経た後、その電圧値が調整される。本実施例において、昇降圧式コンバータは、フライバックコンバータ又はSEPICコンバータである。図２Ｃ及び図２Ｄを比較し、元々、昇降圧式コンバータ１３０の入力端において、電圧値が比較的高い部分は、昇降圧式コンバータ１３０を経た後、下降し、電圧値が比較的低い部分は、昇降圧式コンバータ１３０を経た後、上昇する。このことによっても、昇降圧式コンバータ１３０が出力する電圧Ｖ４は、比較的安定し、即ち、リップル（ripple）の幅が比較的小さく、理想的な直流電圧に近づいている。
【００１９】
また、昇降圧式コンバータ１３０の出力端は、更に、セラミックコンデンサ１７０を取り付け、それは、昇降圧式コンバータ１３０及びLEDアレイ１６０の間を電気接続し、LEDアレイ１６０と並列接続する。セラミックコンデンサ１７０により、電圧Ｖ４のリップル（ripple）を大幅に低減し、セラミックコンデンサ１７０の出力電圧を理想の直流電圧に近づける。電解コンデンサに比較し、セラミックコンデンサ１７０は、比較的長い使用寿命を有し、その使用寿命は、LEDに劣らず、且つセラミックコンデンサ１７０のコストも比較的低い。また、電解コンデンサに比較し、セラミックコンデンサ１７０は、比較的高電圧に耐えることができず、且つ比較的高い容量値を提供することができないので、従来のLED照明システムは、セラミックコンデンサを使用していない。しかしながら、本実施例において、電圧Ｖ２は、降圧電圧式コンバータ１２０を経た後、その電圧が低下するので、LED照明システム１００において、比較的高電圧に耐えることができないセラミックコンデンサ１７０を実装することができる。また、昇降圧式コンバータ１３０の出力電圧は、既に相対して安定しているので、容量値が比較的低いセラミックコンデンサ１７０により、相当安定した出力電圧を提供し、LEDアレイ１６０に使用させることができる。そのうち、セラミックコンデンサ１７０の容量値が高いほど、LEDアレイ１６０に供給する電圧は、安定する。
【００２０】
本実施例のLED照明システム１００において、電解コンデンサを設置する必要がないので、LED照明システム１００の使用寿命は、電解コンデンサの制限を受けず、比較的高い使用寿命を有することができる。また、電解コンデンサを設置することがないことにより、LED照明システム１００は、比較的低いコストを有することができる。
【００２１】
上記の実施例では、セラミックコンデンサをコンデンサとした実施例であるが、当業者は、セラミックコンデンサをSMDコンデンサ、又はその他の形態のコンデンサとすることも可能であり、ただ該コンデンサは、電解コンデンサより高い使用寿命を有していればよい。
【００２２】
また、図１を続けて参照する。LED照明システム１００は、更に、安定電圧補償回路１４０と、制御IC１５０と、力率改善器１８０と、を含み、そのうち、力率改善器１８０は、整流器１１０及び降圧式コンバータ１２０の間に接続され、それは、力率を上昇させ、電力の利用効率を増加することに用いる。制御IC１５０は、昇降圧式コンバータ１３０が出力する電圧に基づき、力率改善器１８０を制御する。また、安定電圧補償回路１４０は、制御IC１５０に応じて設計され、制御IC１５０を通過した電圧及び電流が安定できるよう確保する。
【００２３】
図３を参照し、図３が示すのは、本発明の第２実施例のLED照明システムのブロック図である。第１実施例に比較し、本実施例中のLED照明システム１００’において、力率改善器及び降圧式コンバータは、１つに統合され、ここでは、降圧式力率改善コンバータ１２０’と称する。
【００２４】
なお、本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変動や潤色を加えることができることは勿論である。
【符号の説明】
【００２５】
１００，１００’  LED照明システム
１１０  整流器
１２０  降圧式コンバータ
１２０’  降圧式力率改善コンバータ
１３０  昇降圧式コンバータ
１４０  安定電圧補償回路
１５０  制御IC
１６０  LEDアレイ
１７０  セラミックコンデンサ
１８０  力率改善器    
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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