(57)【要約】  ３相ＬＥＤドライバは、第１相電圧、第２相電圧、及び第３相電圧を有する入力電圧と、入力電圧に接続された入力インダクタと、入力電圧と入力インダクタとの間に接続された入力コンデンサと、入力インダクタに接続された、第１端子及び第２端子を有する整流器と、整流器の第１端子と第２端子との間に接続された第１コンデンサと、整流器の第１端子に接続されたフィルタとを含み得る。
2020523789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相パッシブ型ＬＥＤ駆動システムであって、
入力ＡＣ電流を出力ＤＣ電流に変換する３相ダイオード整流器と、
前記入力ＡＣ電流、前記出力ＤＣ電流、及びＬＥＤ負荷の電力を制限し、且つ前記入力ＡＣ電流のひずみ率を向上させるために前記入力ＡＣ電流の高調波を除去する、相ごとに１つの入力インダクタと、
前記３相ダイオード整流器の出力電圧リップルを平滑化する非電解コンデンサと、
前記ＬＥＤ負荷の出力電流リップル及びフリッカリングを減少させる出力電流フィルタと、
前記ＬＥＤ負荷が取り外された場合に、前記出力ＤＣ電流の伝導経路を提供する小さい非電解コンデンサと、
前記３相パッシブ型ＬＥＤ駆動システムの入力力率を改善させる複数の非電解コンデンサと
を備えるシステム。
【請求項２】
前記ＬＥＤ負荷として少なくとも１つのＬＥＤをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ＬＥＤ負荷は、前記３相パッシブ型ＬＥＤ駆動システムの出力端子に接続され、直列に接続された複数のＬＥＤを有する単一のストリングの形態で、又は並列に接続されたいくつかのＬＥＤストリングの形態で配置される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
並列の前記ＬＥＤストリングの間の電流不均衡を減少させるために、並列の前記ＬＥＤストリングに接続された電流平衡回路をさらに備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記入力インダクタと前記複数の非電解コンデンサとに接続された複数のプリインダクタをさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記システムは、３相電源のうち１つの相電圧が切り離された場合に、前記ＬＥＤ負荷に電力を供給するように機能する、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記システムは、アクティブに制御されるパワースイッチを用いずに機能する、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
３相発光ダイオード（ＬＥＤ）ドライバであって、
第１相電圧、第２相電圧、及び第３相電圧を有する入力電圧と、
前記入力電圧に接続された入力インダクタと、
前記入力電圧と前記入力インダクタとの間に接続された入力コンデンサと、
前記入力インダクタに接続され、且つ第１端子及び第２端子を有する整流器と、
前記整流器の前記第１端子と前記第２端子との間に接続された第１コンデンサと、
前記整流器の前記第１端子に接続されたフィルタと
を備える３相ＬＥＤドライバ。
【請求項９】
前記第１コンデンサは非電解コンデンサである、請求項８に記載の３相ＬＥＤドライバ。
【請求項１０】
前記入力インダクタは、前記第１相電圧に結合された第１入力インダクタと、前記第２相電圧に結合された第２入力インダクタと、前記第３相電圧に結合された第３入力インダクタとを含む、請求項９に記載の３相ＬＥＤドライバ。
【請求項１１】
前記整流器は、前記第１入力インダクタに結合された第１整流器と、前記第２入力インダクタに結合された第２整流器と、前記第３入力インダクタに結合された第３整流器とを含む、請求項１０に記載の３相ＬＥＤドライバ。
【請求項１２】
前記第１整流器、前記第２整流器、及び前記第３整流器は、前記第１端子と前記第２端子との間に互いに並列に接続される、請求項１１に記載の３相ＬＥＤドライバ。
【請求項１３】
前記入力コンデンサは、前記第１入力インダクタと前記第２入力インダクタとの間に接続された第１入力コンデンサと、前記第２入力インダクタと前記第３入力インダクタとの間に接続された第２入力コンデンサと、前記第３入力インダクタと前記第１入力インダクタとの間に接続された第３入力コンデンサとを含む、請求項１２に記載の３相ＬＥＤドライバ。
【請求項１４】
前記第１入力コンデンサ、前記第２入力コンデンサ、及び前記第３入力コンデンサは非電解コンデンサである、請求項１３に記載の３相ＬＥＤドライバ。
【請求項１５】
前記入力コンデンサは、前記第１相電圧と前記第２相電圧との間に接続された第１入力コンデンサと、前記第２相電圧と前記第３相電圧との間に接続された第２入力コンデンサと、前記第３相電圧と前記第１相電圧との間に接続された第３入力コンデンサとを含む、請求項１２に記載の３相ＬＥＤドライバ。
【請求項１６】
前記第１整流器は、前記第１入力インダクタと前記第１端子との間に接続された第１ダイオードと、前記第１入力インダクタと前記第２端子との間に接続された第２ダイオードとを含み、前記第２整流器は、前記第２入力インダクタと前記第１端子との間に接続された第３ダイオードと、前記第２入力インダクタと前記第２端子との間に接続された第４ダイオードとを含み、前記第３整流器は、前記第３入力インダクタと前記第１端子との間に接続された第５ダイオードと、前記第３入力インダクタと前記第２端子との間に接続された第６ダイオードとを含む、請求項１２に記載の３相ＬＥＤドライバ。
【請求項１７】
第３端子を介して前記フィルタに接続され、且つ前記第２端子に接続された第２コンデンサをさらに備える、請求項８から１６のいずれか一項に記載の３相ＬＥＤドライバ。
【請求項１８】
前記第２コンデンサは非電解コンデンサである、請求項１７に記載の３相ＬＥＤドライバ。
【請求項１９】
前記第３端子と前記第２端子との間に負荷をさらに備え、前記負荷と前記第２コンデンサとは互いに並列に接続される、請求項１７に記載の３相ＬＥＤドライバ。
【請求項２０】
前記負荷に直列に接続された抵抗器をさらに備える、請求項１９に記載の３相ＬＥＤドライバ。
【請求項２１】
前記入力電圧と前記入力コンデンサとの間に接続されたプリインダクタをさらに備える、請求項１７に記載の３相ＬＥＤドライバ。
【請求項２２】
多相パッシブ型発光ダイオード（ＬＥＤ）ドライバであって、
多相電圧を有する入力電圧と、
前記入力電圧に接続された入力ＬＣＬ回路と、
前記入力ＬＣＬ回路に接続され、且つ第１端子及び第２端子を有する整流器と、
前記第１端子及び前記第２端子を介して前記整流器に並列に接続された第１コンデンサと、
前記整流器の前記第１端子に接続されたフィルタと
を備える多相パッシブ型ＬＥＤドライバ。
【請求項２３】
第３端子を介して前記フィルタに接続され、且つ前記第２端子に接続された第２コンデンサをさらに備える、請求項２２に記載の多相パッシブ型ＬＥＤドライバ。
【請求項２４】
前記第３端子及び前記第２端子はＬＥＤ負荷に接続されるように構成される、請求項２３に記載の多相パッシブ型ＬＥＤドライバ。
【請求項２５】
前記ＬＥＤ負荷は複数の並列ＬＥＤストリングである、請求項２４に記載の多相パッシブ型ＬＥＤドライバ。
【請求項２６】
前記複数の並列ＬＥＤストリングと前記第２端子との間に電流平衡回路をさらに備える、請求項２５に記載の多相パッシブ型ＬＥＤドライバ。
【請求項２７】
前記電流平衡回路は抵抗器を含む、請求項２６に記載の多相パッシブ型ＬＥＤドライバ。
【請求項２８】
前記入力ＬＣＬ回路は、前記入力電圧に接続されたプリインダクタと、前記プリインダクタに接続された入力コンデンサと、前記入力コンデンサと前記整流器との間に接続された入力インダクタとを含む、請求項２４に記載の多相パッシブ型ＬＥＤドライバ。
【請求項２９】
前記プリインダクタは、前記入力電圧の第１相に結合された第１プリインダクタと、前記入力電圧の第２相に結合された第２プリインダクタと、前記入力電圧の第３相に結合された第３プリインダクタとを含む、請求項２８に記載の多相パッシブ型ＬＥＤドライバ。
【請求項３０】
前記入力コンデンサは、前記第１プリインダクタと前記第２プリインダクタとの間に接続された第１入力コンデンサと、前記第２プリインダクタと前記第３プリインダクタとの間に接続された第２入力コンデンサと、前記第３プリインダクタと前記第１プリインダクタとの間に接続された第３入力コンデンサとを含む、請求項２９に記載の多相パッシブ型ＬＥＤドライバ。
【請求項３１】
前記入力インダクタは、前記第１プリインダクタに接続された第１入力インダクタと、前記第２プリインダクタに接続された第２入力インダクタと、前記第３プリインダクタに接続された第３入力インダクタとを含む、請求項３０に記載の多相パッシブ型ＬＥＤドライバ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ＬＥＤドライバの大部分は、従来型のスイッチモードパワーエレクトロニクス技術に基づいている。フライバックコンバータ、フォワードコンバータ、又はブーストコンバータなどの電力変換器が、ＬＥＤ負荷を駆動する制御電流源として用いられてきた。一例として、ＳＴ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ製のＬＥＤブーストコントローラ７７０８があり、これは、ＬＥＤ負荷に電力を供給するコントローラを備えたブーストパワーコンバータを用いる。従来のスイッチモード電力変換器は、制御集積回路などの複雑な回路と、電気エネルギーを蓄える電解コンデンサと、パワーＭＯＳＦＥＴ（［１］及び［２］）などのアクティブパワースイッチを制御するゲート駆動回路とを必要とする。このような手法が電解コンデンサの要件によって信頼できないものになるのは、電解コンデンサの寿命が温度に対して非常に敏感なためである。温度が１０℃上昇するごとに、電解コンデンサの寿命は半分に減少する。このことが、電解コンデンサを必要とする電子ＬＥＤドライバのほとんどが屋内用途で通常３〜５年しかもたない理由である。屋外用途では、電子ＬＥＤドライバは、電光や幅広い温度変動に対する脆弱性でよく知られている。
【発明の概要】
【０００２】
本発明の実施形態が、ダイオード整流器と、ダイオード整流器の出力電圧リップルを平滑化する非電解コンデンサと、出力電流リップルを減少させる出力電流フィルタとを含む新規且つ有益なパッシブ型３相ＬＥＤドライバを提供する。したがって、本発明の実施形態のパッシブ型３相ＬＥＤドライバは、アクティブに制御されるパワースイッチ、ゲート駆動回路、電解コンデンサ、及び制御集積回路を用いずに動作する。
【０００３】
本発明の一実施形態では、３相ＬＥＤドライバが、第１相電圧、第２相電圧、及び第３相電圧を有する入力電圧と、入力電圧に接続された入力インダクタと、入力電圧と入力インダクタとの間に接続された入力コンデンサと、入力インダクタに接続された、第１端子及び第２端子を有する整流器と、整流器の第１端子と第２端子との間に接続された第１コンデンサと、整流器の第１端子に接続されたフィルタとを含み得る。
【０００４】
本発明の別の実施形態では、多相パッシブ型ＬＥＤドライバが、多相電圧を有する入力電圧と、入力電圧に接続された入力ＬＣＬ回路と、入力ＬＣＬ回路に接続された、第１端子及び第２端子を有する整流器と、第１端子と第２端子とを介して整流器に並列に接続された第１コンデンサと、整流器の第１端子に接続されたフィルタとを含み得る。
【０００５】
本発明の実施形態では、単相システムにおける入力脈動電力の問題が、平衡３相システムを用いて解決され得る。これらの実施形態には、少なくとも１つのＬＥＤデバイスを駆動できる３相パッシブ型ＬＥＤドライバの構成図の一例が含まれる。高電力用途では、複数のＬＥＤを直列に接続して、ＬＥＤストリングを形成してよい。必要であれば、出力負荷電力を増やすために、提案されたＬＥＤドライバの出力端子にいくつかのＬＥＤストリングを接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】パッシブ型ＬＥＤ駆動システムを示す。
【０００７】
【図２】図１のパッシブ型ＬＥＤ駆動システムの入力電圧（Ｖｓ）、入力電流（Ｉｓ）、入力電力（Ｖｓ×Ｉｓ）、及び出力電流（Ｉｏ）の波形を示す。
【０００８】
【図３】本発明の第１実施形態によるＬＥＤシステム用の３相パッシブ型ＬＥＤドライバを示す。
【０００９】
【図４】本発明の第２実施形態による３相パッシブ型ＬＥＤドライバを示す。
【００１０】
【図５（ａ）】１つの相電圧が切り離された場合の３相パッシブ型ＬＥＤドライバを示す。
【００１１】
【図５（ｂ）】図５（ａ）の等価回路を示す。
【００１２】
【図６】図３の３相パッシブ型ＬＥＤドライバの各入力相電力、全入力電力、及び出力電流リップルのシミュレーション波形を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態が、ダイオード整流器と、ダイオード整流器の出力電圧リップルを平滑化する非電解コンデンサと、出力電流リップルを減少させる出力電流フィルタとを含む新規且つ有益なパッシブ型３相ＬＥＤドライバを提供する。
【００１４】
パッシブ型ＬＥＤドライバは、「パッシブ型ＬＥＤ照明機器を動作させる装置及び方法（Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐａｓｓｉｖｅ  ＬＥＤ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）」［３］の発明者がこれまでに提案しており、図１には当該パッシブ型ＬＥＤ駆動システムを示す。図１を参照すると、パッシブ型ＬＥＤ駆動システムは単相入力電圧を用いるので、入力電力が０．９（規制要件）より大きい高い力率を有する場合、入力電力は脈動している。電気エネルギーを蓄える電解コンデンサを用いないので、単相パッシブ型ＬＥＤ駆動システムでは、ＬＥＤの出力電流リップル及びフリッカ効果を減少させるために、比較的大きい交流電流（ＡＣ）入力インダクタＬｓと比較的大きい直流電流（ＤＣ）出力インダクタＬｏとが必要になる。
【００１５】
図１の１４０Ｗ単相パッシブ型ＬＥＤ駆動システムの一例が、２３０Ｖ、５０Ｈｚの電力システム用に設計され得る。図２は、図１の単相パッシブ型ＬＥＤ駆動システムの代表的な入力電圧、入力電流、入力脈動電力、及び出力電流リップルを示している。図２を参照すると、入力電力が脈動している。フリッカリングがなければ理想的に定電力を消費する出力ＬＥＤ負荷では、入力脈動電力と定負荷電力との間の瞬時電力差を蓄えるために、エネルギー貯蔵素子が必要とされるに違いない。このことが、３００ｍＨという大きい入力インダクタＬｓと、３００ｍＨという大きい出力インダクタＬｏとがこの単相ＬＥＤ駆動システムに用いられる理由である。出力電流は、ＤＣ成分とＡＣリップルとを有する。この例では、平均ＤＣ電流は約０．８７Ａであり、出力電流リップルは約０．２Ａである。
【００１６】
一般的な街路照明システムでは、電流リップルが平均ＤＣ電流と比較したときに小さい場合、肉眼ではフリッカリングに気づかないため、小さい電流リップルは許容され得る。しかしながら、競技場や空港で用いられる照明システムに関しては、ライブ放送カメラや監視カメラがフリッカリングを検出する可能性があるため、フリッカリングを大幅に減少させるか、それとも排除する必要がある。したがって、パッシブ型ＬＥＤシステムでフリッカリングをさらに減少させるために、パッシブ型ＬＥＤドライバのコンセプトをさらに広める必要性がある。
【００１７】
本発明の実施形態では、３相入力電圧を用いてフリッカリングを解決することができる。さらに、本発明の３相パッシブ型ＬＥＤドライバは電光や変わりやすい温度に対してロバストであり、高いエネルギー効率を提供する。図３は、本発明の第１実施形態によるＬＥＤシステム用の３相パッシブ型ＬＥＤドライバを示す。図３を参照すると、３相パッシブ型ＬＥＤドライバは、入力電圧１００と、入力電圧１００に接続された入力インダクタ３００と、入力電圧１００と入力インダクタ３００との間に接続された入力コンデンサ２００と、入力インダクタ３００に接続された、第１端子Ａ及び第２端子Ｂを有する整流器４００と、整流器４００の第１端子Ａ及び第２端子Ｂの間に接続された第１コンデンサＣ１と、整流器４００の第１端子Ａに接続されたフィルタＬｏとを含み得る。
【００１８】
入力電圧１００は、第１相電圧Ｖ＿１と、第２相電圧Ｖ＿２と、第３相電圧Ｖ＿３とを含み得る。すなわち、入力電圧１００は３相入力電圧を提供するが、これに限定されることはない。
【００１９】
入力インダクタ３００は、第１相電圧Ｖ＿１に結合された第１入力インダクタＬ１と、第２相電圧Ｖ＿２に結合された第２入力インダクタＬ２と、第３相電圧Ｖ＿３に結合された第３入力インダクタＬ３とを含み得る。第１入力インダクタＬ１〜第３入力インダクタＬ３は、整流器４００の入力電流を制限し、したがって、整流器４００の出力電流と、第３端子Ｃを介してフィルタＬｏに接続されるように構成されたＬＥＤ負荷５００への電力とを制限する。さらに、第１入力インダクタＬ１〜第３入力インダクタＬ３は、整流器４００の入力電流に含まれる高調波をフィルタリングするので、入力電流のひずみ率が向上する。
【００２０】
入力コンデンサ２００は、第１入力インダクタＬ１と第２入力インダクタＬ２との間に接続された第１入力コンデンサＣｐ１と、第２入力インダクタＬ２と第３入力インダクタＬ３との間に接続された第２入力コンデンサＣｐ２と、第３入力インダクタＬ３と第１入力インダクタＬ１との間に接続された第３入力コンデンサＣｐ３とを含み得る。さらに、第１入力コンデンサＣｐ１は第１相電圧Ｖ＿１と第２相電圧Ｖ＿２との間に接続され、第２入力コンデンサＣｐ２は第２相電圧Ｖ＿２と第３相電圧Ｖ＿３との間に接続され、第３入力コンデンサＣｐ３は第３相電圧Ｖ＿３と第１相電圧Ｖ＿１との間に接続される。第１入力コンデンサＣｐ１〜第３入力コンデンサＣｐ３は非電解コンデンサであり、３相パッシブ型ＬＥＤドライバの入力力率を改善させる。
【００２１】
整流器４００は、第１入力インダクタＬ１に結合された第１整流器４２０と、第２入力インダクタＬ２に結合された第２整流器４４０と、第３入力インダクタＬ３に結合された第３整流器４６０とを含み得る。第１整流器〜第３整流器までの４２０、４４０、及び４６０は、第１端子Ａと第２端子Ｂとの間に互いに並列に接続される。したがって、整流器４００は、ＡＣ電流である入力電流をＤＣ電流である出力電流に変換する。すなわち、整流器４００は、第１端子Ａを介して、ＤＣ出力電圧ＶｄｃとＤＣ出力電流Ｉｄｃとを提供する。
【００２２】
具体的には、第１整流器４２０は、第１入力インダクタＬ１と第１端子Ａとの間に接続された第１ダイオード４２１と、第１入力インダクタＬ１と第２端子Ｂとの間に接続された第２ダイオード４２３とを含む。第１ダイオード４２１のアノードが第１入力インダクタＬ１に接続され、第１ダイオード４２１のカソードが第１端子Ａに接続される。第２ダイオード４２３のカソードが第１入力インダクタＬ１に接続され、第２ダイオード４２３のアノードが第２端子Ｂに接続される。第２整流器４４０も同様に、アノードが第２入力インダクタＬ２に接続され、且つカソードが第１端子Ａに接続された第３ダイオード４４１と、カソードが第２入力インダクタＬ２に接続され、且つアノードが第２端子Ｂに接続された第４ダイオード４４３とを含む。第３整流器４６０は、第３入力インダクタＬ３と第１端子Ａとの間に接続された第５ダイオード４６１と、第３入力インダクタＬ３と第２端子Ｂとの間に接続された第６ダイオード４６３とを含む。
【００２３】
第１コンデンサＣ１は、第１端子Ａと第２端子Ｂとの間に接続される。すなわち、第１コンデンサＣ１は整流器４００に並列に接続されるので、整流器４００のＤＣ出力電圧Ｖｄｃの出力電圧リップルを平滑化する。第１コンデンサＣ１は非電解コンデンサであるため、長寿命と温度に対するロバスト性とがもたらされる。
【００２４】
フィルタＬｏは整流器４００の第１端子Ａに接続されるので、ＤＣ出力電流Ｉｄｃの出力電流リップルとＬＥＤ負荷５００のフリッカリングとを減少させる。フィルタＬｏは出力インダクタで作られる。
【００２５】
３相パッシブ型ＬＥＤドライバはさらに、第３端子Ｃと第２端子Ｂとの間に接続された第２コンデンサＣ２を含み得る。第２コンデンサＣ２はＬＥＤ負荷５００にも並列に接続されるので、ＬＥＤ負荷５００が取り外された場合に、ＤＣ出力電流Ｉｄｃの伝導経路を提供する。
【００２６】
一般に、３相ダイオード整流器の出力での平均ＤＣ出力電圧Ｖｄｃは、次式で表すことができる。
【数１】
2020523789.tif 000003
ここで、ＶＬＬは３相電圧源のライン間電圧であり、ωは角周波数（すなわち２πｆであり、ｆは主電源周波数である）であり、Ｌは入力インダクタのインダクタンスであり、Ｉｄｃは３相ダイオード整流器のＤＣ出力電流である。重要なのは、各相の入力インダクタが電圧源のリアクタンスではないことに留意することである。このインダクタは、ＬＥＤ負荷への電流と、したがって電力とを制限するように意図的に設計された物理インダクタである。
【００２７】
ＤＣ出力電圧Ｖｄｃは、ＬＥＤ負荷にかかるオン状態電圧から決定される。伝導ＬＥＤパッケージにかかる電圧がＶｄであり、Ｎ個の同一ＬＥＤパッケージが直列に接続されてＬＥＤストリングを形成する場合、このＬＥＤストリングにかかる全電圧は、およそ次式のとおりである。
【数２】
2020523789.tif 000004
【００２８】
例えば、各ＬＥＤパッケージにかかる電圧が６Ｖであり、２０個のＬＥＤパッケージが直列に接続されてＬＥＤストリングを形成する場合、このＬＥＤストリングにかかる全電圧は１２０Ｖである。Ｍ個の並列ＬＥＤストリングがあり、各ＬＥＤストリングに流れる電流がＩｄの場合、必要な全電流（Ｉｄｃ）は、次式のとおりである。
【数３】
2020523789.tif 000005
【００２９】
全ＬＥＤ負荷電力はＰｄｃで表され、次式のとおりである。
【数４】
2020523789.tif 000006
【００３０】
相ごとの入力インダクタは、数式（１）を次式のように再変換することによって決定することができる。
【数５】
2020523789.tif 000007
【００３１】
Ｃｐ１＝Ｃｐ２＝Ｃｐ３＝２０μＦ、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝３００ｍＨ、Ｃ１＝１００μＦ、Ｌｏ＝１００ｍＨ、及びＣ２＝１μＦというパラメータを用いて、（１６７Ｖという同一ストリング電圧を有する）３つのＬＥＤストリングを備えた２５０Ｗパッシブ型ＬＥＤシステムのシミュレーションが行われた。ここで出力インダクタは、図１の単相ＬＥＤシステムの３分の１しかない１００ｍＨであることに留意されたい。
【００３２】
図４は、本発明の第２実施形態による３相パッシブ型ＬＥＤドライバを示す。図４を参照すると、３相パッシブ型ＬＥＤドライバの入力側は、２つに分割された各相の入力インダクタを含む入力ＬＣＬ回路１７０と、力率改善コンデンサとで改善され得る。入力ＬＣＬ回路１７０は、入力電圧１００に接続されたプリインダクタ１５０と、プリインダクタ１５０に接続された入力コンデンサ２００と、入力コンデンサ２００と整流器４００との間に接続された入力インダクタとを含む。この構成において、入力ＬＣＬ回路１７０は、（１）入力フィルタ、（２）力率改善回路、及び（３）ＬＥＤ負荷５００用の電流電力制限回路としての機能を果たす。ＬＥＤ負荷５００は少なくとも１つのＬＥＤを含み、１つ又は複数のＬＥＤストリングから構成されてよい。一般に、並列ＬＥＤストリングが用いられる場合、電流平衡回路６００が追加されてよい。図４の実施形態では、第１ＬＥＤストリングに小さい直列抵抗Ｒ１が配置されている。これらの小さい直列抵抗によって、並列ＬＥＤストリングの間の電流不均衡が緩和され得る。
【００３３】
図５（ａ）は１つの相電圧が切り離された場合の３相パッシブ型ＬＥＤドライバを示し、図５（ｂ）は図５（ａ）の等価回路を示す。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、提案された３相回路から１つの相電圧が切り離された場合、ＬＥＤドライバはまだ、３相電源のライン間電圧で給電される単相回路のように機能することができる。この動作は、システムへの入力電圧がライン間電圧であること以外は、単相パッシブ型ＬＥＤドライバ［３］に類似している。提案された３相ＬＥＤドライバが、３相電源で給電される場合と２相電源で給電される場合との差異は、ＬＥＤ負荷の電流リップルにある。３相電源で給電される場合、ＬＥＤ電流リップルは非常に小さくなるので、フリッカ効果は無視できる。２相電源で給電される場合、大きい入力インダクタ（Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３）が用いられなければ、ＬＥＤ電流リップルは大きくなる。
【００３４】
［構成要素及び方法］
【００３５】
本明細書に参照又は引用される全ての特許、特許出願、仮出願、公開特許は、本明細書の明示的な教示に反しない限りにおいて、全ての図及び表を含めて全体が参照により組み込まれる。
【００３６】
以下は、本発明を実行する手順を示す実施例である。これらの実施例は、限定と解釈されるべきではない。特に断りのない限り、割合は全て重量比であり、溶媒混合比率は全て容量比である。
【００３７】
実施例１：３相ＬＥＤドライバ
【００３８】
３相ＬＥＤドライバは、第１相電圧、第２相電圧、及び第３相電圧を有する入力電圧と、入力電圧に接続された入力インダクタと、入力電圧と入力インダクタとの間に接続された入力コンデンサと、入力インダクタに接続された、第１端子及び第２端子を有する整流器と、整流器の第１端子と第２端子との間に接続された第１コンデンサと、整流器の第１端子に接続されたフィルタとを含み得る。
【００３９】
３つのＬＥＤストリング（ストリング電圧は同一の１６７Ｖ）を備えた２５０Ｗパッシブ型ＬＥＤシステムに対して、Ｃｐ１＝Ｃｐ２＝Ｃｐ３＝２０μＦ、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝３００ｍＨ、Ｃ１＝１００μＦ、Ｌｏ＝１００ｍＨ、及びＣ２＝１μＦというパラメータを用いて、シミュレーションが行われた。図６は、図３の３相パッシブ型ＬＥＤドライバの入力相電力、全入力電力、及び出力電流リップルのシミュレーション波形を示す。出力インダクタＬｏは、ここでは１００ｍＨであり、図１の単相ＬＥＤシステムの３分の１しかない。
【００４０】
単相パッシブ型ＬＥＤドライバをシミュレーションした図２と、３相パッシブ型ＬＥＤドライバをシミュレーションした図６とを参照すると、単相システムの入力電力リップルは２７０Ｗであるが、３相システムの入力電力リップルは大幅に減少して３５Ｗしかないことが分かる。この入力電力リップルの減少は、３つの単相電力を１２０度ずつ変位させて用いたことによるものである。さらに、入力電力リップルの大幅な減少に対応して、出力インダクタ（出力電流のフィルタとして働く）のサイズを減少させることが可能である。３相システムの出力インダクタＬｏは１００ｍＨしかなく、単相システムの出力インダクタＬｏは３００ｍＨである。さらに、単相システムの出力電流リップルは、０．８７Ａの平均ＤＣ電流に対して２０４ｍＡ（すなわち、リップル対ＤＣ電流比は０．２３）であり、３相システムの出力電流リップルは、１．４７Ａの平均ＤＣ電流に対してわずか５ｍＡ（すなわち、リップル対ＤＣ電流比は０．００３）である。フリッカ効果はリップル対ＤＣ電流比に比例するので、３相パッシブ型ＬＥＤドライバを用いると、基本的に、ＬＥＤ電流リップル及びフリッカ効果を無視できるレベルまで減少させることができる。
【００４１】
これまでに開発された単相パッシブ型ＬＥＤドライバと比較すると、本発明の３相パッシブ型ＬＥＤドライバは、以下に挙げる利点を有する。
・高電力用途（例えば、１０００Ｗを超える）に、より好適である。
・入力電力変動が非常に小さいので、エネルギー貯蔵必要量が少ない
・出力電流リップルが非常に小さいので、フリッカリングが無視できる。
・ダイオード整流器の出力のフィルタインダクタがより小さい。
【００４２】
本明細書において説明される実施例及び実施形態は、単に例示を目的としたものであること、またこれらの実施例及び実施形態を考慮して、様々な修正又は変更が当業者に示唆され、これらの修正又は変更は、本願の趣旨及び範囲並びに添付した特許請求の範囲に含まれることになることを理解されたい。さらに、本明細書において開示されるあらゆる発明又はその実施形態のあらゆる要素又は制約が、あらゆる及び／又は全ての他の要素若しくは制約と（個々に又はあらゆる組み合わせで）組み合わされてもよく、あるいは本明細書において開示されるあらゆる他の発明又はその実施形態と組み合わされてもよい。また、そのような全ての組み合わせが、これに限定されることなく、本発明の範囲で企図される。
【００４３】
［参考文献］
［１］Chinese Patent Application No. 201110062099 "Multichannel Multiphase-driving LED power supply."
［２］John C. W. Lam, Praveen K. Jain, "A High Power Factor, Electrolytic Capacitor-Less AC-Input LED Driver Topology With High Frequency Pulsating Output Current," IEEE Transactions on Power Electronics, volume 30, issue 2, Feb. 2015.
［３］Ron Shu Yuen Hui, "Apparatus and Methods of Operation of Passive LED Lighting Equipment," U.S. Patent No. 8,482,214.
【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（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６】
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【国際調査報告】
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