JP2016072245A - ダイレクトｌｅｄ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はメインＬＥＤストリング、サブＬＥＤストリングセット、プリレギュレータ、力率補正モジュールおよびダイレクトドライバを含むダイレクトＬＥＤ駆動装置を提供する。
【解決手段】メインＬＥＤストリングは相互に直列接続するＬＥＤユニットを備え、サブＬＥＤストリングセットは相互に直列接続するサブＬＥＤストリングを備えてメインＬＥＤストリングに直列接続し、プリレギュレータはダイオード整流器を備えて電源の交流入力電圧をパルス直流電圧に変換し、力率補正モジュールはダイオード整流器とメインＬＥＤストリングの第一端に接続し、パルス直流電圧が安定化出力電圧になるよう調節し、メインＬＥＤストリングもしくはサブＬＥＤストリングセットを駆動、またはメインＬＥＤストリングとサブＬＥＤストリングセットを駆動する。各サブＬＥＤストリングに接続するダイレクトドライバは電流源を有し、選ばれたサブＬＥＤストリングを選択的にオフにする。
【選択図】図１

Description

本発明はＬＥＤドライバを駆動する装置に関するものであって、特に、ダイレクトＬＥＤ駆動装置に関するものである。

一般的によく見られる発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ, ＬＥＤ）の駆動回路には、切替式駆動回路（スイッチングドライバ）と直接式駆動回路（ダイレクトドライバ）の２種類あり、切替式駆動回路は磁気素子（たとえばインダクタ）を用いて電源からの電力を蓄えるとともに、この電力を直接ＬＥＤストリングに送る。切替式駆動回路の欠点はＥＭＩ（電磁妨害）フィルタを別途設けなくてはならず、より多くの素子を設ける必要があり、明らかな出力電流のリップルを有するが、キャパシタはそれほど大きくないという点である。

直接式駆動回路が発揮する効率は９９％にまで達し、必要な素子が比較的少なく、低コストである。しかし、直接式駆動回路の出力電流のリップルと力率には明らかな関連性がある。簡単に言えば、有効な補正力率であれば、出力電流リプルをほぼ発生させない直接式駆動回路の設計が可能である。

したがって、さまざまな異なる入力電圧の下、高効率で照明を駆動でき、低い高調波歪（ｈａｒｍｏｎｉｃ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，ＨＤ）の特性を有し、高い力率および低い出力電流リップル含有率を有するＬＥＤ駆動装置を開発することは非常に重要である。

本発明の目的は、メインＬＥＤストリング、サブＬＥＤストリングセット、プリレギュレータ、力率補正モジュールおよびダイレクトドライバを含むダイレクトＬＥＤ駆動装置を提供することにある。

メインＬＥＤストリングは、相互に直列接続する複数のＬＥＤユニットを備え、かつ第一端と第二端を有する。サブＬＥＤストリングセットは、第一端と第二端を有し、かつ相互に直列接続する複数のサブＬＥＤストリングを備え、サブＬＥＤストリングセットの第一端はメインＬＥＤストリングの第二端に接続する。プリレギュレータは、電源に接続するダイオード整流器を備えて電源の交流入力電圧をパルス直流電圧に変換する。力率補正モジュールは、ダイオード整流器とメインＬＥＤストリングの第一端の間に接続し、パルス直流電圧を安定化出力電圧になるよう調節し、安定化出力電圧を出力してメインＬＥＤストリングもしくはサブＬＥＤストリングセットを駆動する、またはメインＬＥＤストリングとサブＬＥＤストリングセットを駆動する。ダイレクトドライバは、電流源を有し、かつ各サブＬＥＤストリングに接続して選ばれたサブＬＥＤストリングを選択的にオフにする。

実施例において、プリレギュレータとダイレクトドライバの間には連通路をさらに備える。

実施例において、ダイレクトドライバは、プリレギュレータの制御器に接続する電流帰還経路と、電流帰還経路を通じてプリレギュレータの制御器に対し制御電圧を生成して安定化出力電圧になるよう調節する電流帰還モジュールと、をさらに含む

実施例において、電流帰還モジュールは積分器と電流通路をさらに含み、積分はサブＬＥＤストリングセットと電流源の間に接続し、電流通路は積分器に接続し、かつ間接ダイオードを用いて電流源に流入する電流を選択的に調整する。電流帰還経路は、第一抵抗、第二抵抗および第三抵抗をさらに含む。第二抵抗は電流帰還経路の第一抵抗に直列接続し、第一抵抗と第二抵抗の接点は制御器内部の内部コンパレータに接続し、内部コンパレータは内部基準電圧を有する。第三抵抗は、第一端と第二端を有し、第一端は第一抵抗と第二抵抗の接点に接続し、第二端は電流通路に接続する。

実施例において、内部コンパレータは基準電圧を有する演算増幅器により構成されており、電流通路はインバータであって、電流源の電圧が前記基準電圧より高い時に電流を供給する。

実施例において、積分器はコンパレータを駆動する相互コンダクタンスにより構成され、電流通路はバッファとなる。

実施例において、プリレギュレータは複数のダイレクトドライバにカップリングする。

実施例において、各ダイレクトドライバは電流帰還モジュールを有し、電流帰還経路から電流を流出させ、かつ流出した電流は制御電圧を生成する。

実施例において、電流帰還経路は第一抵抗、第二抵抗および第三抵抗をさらに含む。第二抵抗は第一抵抗に直列接続し、第一抵抗と第二抵抗の接点は制御器内部の内部コンパレータに接続し、内部コンパレータは内部基準電圧を有する。第三抵抗は第一抵抗と第二抵抗の接点に接続する第一端を有する。

実施例において、ダイレクトＬＥＤ駆動装置は、第三抵抗と電流通路の間に設置され、かつ許容電流が第一抵抗と第二抵抗の接点からプリレギュレータに向かって流れる、保護ダイオードをさらに含む。

実施例において、ダイレクトＬＥＤ駆動装置は電流検出抵抗、内部電流源、イクシーディングダイオード、第一抵抗、誤差増幅器、ＮＭＯＳトランジスタ、オフセット抵抗およびＲＥＳＴ抵抗を含む。電流検出抵抗は、サブＬＥＤストリングが追加されたメインＬＥＤストリングの電圧に対応する電流を検出する。内部電流源は、所定電流を有し、所定電流は、安定化出力電圧が最小電圧値に達した時、電流検出抵抗が検出した電流値と等しくなる。第一抵抗は、電流検出抵抗が検出した電流値が内部電流源の所定電流の値より高い時、余分な電流がイクシーディングダイオードに流入するのを許容する。誤差増幅器は基準電圧源を有する。ＮＭＯＳトランジスタは誤差増幅器に接続して電流源を形成する。ＲＥＳＴ抵抗は、イクシーディングダイオードに接続し、かつ基準電圧源との間のオフセット電圧を生成し、オフセット電圧はＬＥＤストリングに流入する電流を低減する。

実施例において、電流検出抵抗はメインＬＥＤストリングの第一端およびプリレギュレータに接続する。第一抵抗は第一端、第二端および第三端を有し、第一端は電流検出抵抗に接続し、第二端はサブＬＥＤストリングセットの第二端に接続し、内部電流源は第一抵抗の第三端に接続する。イクシーディングダイオードは陽極と陰極を有し、陽極は第一抵抗の第三端に接続する。誤差増幅器は正入力端、負入力端および出力端を有し、正入力端は基準電圧源に接続し、負入力端はイクシーディングダイオードの陰極に接続する。ＮＭＯＳトランジスタは第一端、第二端および第三端を有し、第一端はサブＬＥＤストリングセットの第二端に接続し、第二端は誤差増幅器の出力端に接続し、第三端はＲＥＳＴ抵抗に接続する。オフセット抵抗は誤差増幅器の負入力端とＲＥＳＴ抵抗の間に接続する。

本発明の駆動装置は、現行のＬＥＤドライバが抱える問題を解決するのに役立つ。プリレギュレータはさまざまな異なる範囲の出力電圧を提供でき、かつ高い力率と低い高調波歪の特性を有する。またプリレギュレータは安定化出力電圧を提供するだけで、ＬＥＤドライバに電力を安定的に供給することによりＬＥＤドライバが安定した出力電圧を提供でき、出力電流リップルも生成しない。

本発明実施例のダイレクトＬＥＤ駆動回路の構造を示す図である。 図１のダイレクトＬＥＤ駆動装置の回路図である。 本発明の別の実施例における回路図である。 本発明のさらに別の実施例における回路図である。 本発明のさらに別の実施例における回路図である。 本発明の単一プリレギュレータを利用して相互に並列接続する複数のダイレクトＬＥＤ駆動装置を駆動する実施方式を示す図である。 ダイレクトＬＥＤ駆動回路の実施方式を示す図である。

以下に実施例を挙げて本発明の装置や方法について説明する。以下の実施例についての記載は本願の技術特徴の記載である。

図１を参照されたい。図１は本発明実施例のダイレクトＬＥＤ駆動装置の構造を示す図である。本実施例では、ダイレクトＬＥＤ駆動装置はメインＬＥＤストリング１０、サブＬＥＤストリングセット２０、プリレギュレータ３０およびダイレクトドライバ４０を含む。メインＬＥＤストリング１０は相互に接続する複数のＬＥＤユニットを備え、かつ第一端と第二を有する。サブＬＥＤストリングセット２０は、第一端と第二端を有し、かつ相互に直列接続する複数のサブＬＥＤストリング２００で構成されており、サブＬＥＤストリングセット２０の第一端はメインＬＥＤストリング１０の第二端に接続し、各サブＬＥＤストリング２００はいずれも少なくとも１つのＬＥＤユニットを備える。

プリレギュレータ３０はダイオード整流器３０１と力率補正モジュール３０２を含む。ダイオード整流器３０１は電源に接続し、かつ電源からの交流入力電圧をパルス直流電圧に変換する。力率補正モジュール３０２は、ダイオード整流器３０１とメインＬＥＤストリング１０の第一端の間に設置され、パルス直流電圧を安定化出力電圧（ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｏｕｔｐｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ）になるよう調整する。プリレギュレータ３０は、さまざまな範囲で、高い力率と低い高調波歪の特性を有する入力電圧を提供できる。注目すべきは、プリレギュレータ３０１は調整済みの入力電流を提供する必要がなく、安定化されかつ調整済みの出力電圧を提供するだけでよく、この出力電圧は少量であるが妥当な電流リップルを有する点である。

本発明の実施例では、プリレギュレータ３０は昇圧モード擬似共振（ｂｏｏｓｔ−ｍｏｄｅ ｑｕａｓｉ−ｒｅｓｏｎａｎｔ）構造を有することができる。この昇圧モード擬似共振構造のプリレギュレータ３０１は境界モードの状態に応用でき、これは最も簡単な応用方式の１つである。プリレギュレータ３０により調整された出力電圧のピークは電源の交流入力電圧の最大ピークの位置にくるはずである。本発明の属する技術分野を熟知する当業者が容易にわかるのは、昇圧モードの構成は交流入力電圧と同等、またはより高い出力電圧のみ提供できるという点である。

図２を参照されたい。図２は図１のダイレクトＬＥＤ駆動装置の回路図である。プリレギュレータ３０中のダイオード整流器３０１は４個のダイオードにより形成される。力率補正モジュール３０２は第一キャパシタ３０２１、インダクタ３０２２、制御器３０２３、スイッチトランジスタ３０２４、ダイオード３０２５および第二キャパシタ３０２６を含む。第一キャパシタ３０２１はダイオード整流器３０１に接続し、かつ第一端と第二端を有する。インダクタ３０２２は第一端と第二端を有する。スイッチトランジスタ３０２４の第一端はインダクタの第二端に接続し、スイッチトランジスタ３０２４の第二端は制御器３０２３に接続する。第二キャパシタ３０２６は第一端と第二端を有する。ダイオード３０２５はスイッチトランジスタ３０２４の第一端と第二キャパシタ３０２６の第一端の間に設置される。第一キャパシタ３０２１と第二キャパシタ３０２６の第二端およびスイッチトランジスタ３０２４の第三端は接地（ｇｒｏｕｎｄ）に接続する。

ダイレクトドライバ４０は電流源４０１を有し、かつ各サブＬＥＤストリング２００に接続する。ダイレクトドライバ４０は選ばれたサブＬＥＤストリング２００を選択的にオフにすることで、最大のＬＥＤ駆動効率を確保する。電流源４０１はサブＬＥＤストリングセット２０の第二端とプリレギュレータ３０の力率補正モジュール３０２の間に設置される。ダイレクトドライバ４０（とそれに伴うメインＬＥＤストリング１０およびサブＬＥＤストリングセット２０）にはあらかじめ設定された操作電圧範囲があり、この設定範囲は、プリレギュレータ３０の予測最大出力電圧と予測最小出力電圧を含み、プリレギュレータ３０により調整される出力電圧範囲と、温度やダイオードの寿命や操作変数によって生じるＬＥＤの電圧変化も含む。

ダイレクトドライバ４０はメインＬＥＤストリング１０とサブＬＥＤストリングセット２０の電圧全体を監視するとともに、それに基づき電流を調整し、メインＬＥＤストリング１０とサブＬＥＤストリングセット２０の出力電力全体が一定になるようにする。

図２が示すように、本発明のダイレクトＬＥＤ駆動装置は、プリレギュレータ３０とダイレクトドライバ４０の間に設置される連通路（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｇ ｐａｔｈ）５０をさらに備える。ダイレクトドライバ４０の有効ダイナミックレンジが増加した時、サブＬＥＤストリング２００の数量を減らすことができる。たとえば、温度上昇によりメインＬＥＤストリング１０に向かって流れる電圧が極めて小さくなった時、サブＬＥＤストリングセット２０をメインＬＥＤストリング１０に接続できる。サブＬＥＤストリングセット２０のサブＬＥＤストリング２００がＬＥＤに向かって流れる電圧を相殺するのに十分でなかった場合は、ダイレクトドライバ４０の電流源４０１を流れる電圧は上昇し、全体的な電力供給効率は低下する。このため、一旦プリレギュレータ３０中の制御器３０２３が連通路５０を通じてメインＬＥＤストリング１０とサブＬＥＤストリングセット２０を流れる電圧を検出すると、プリレギュレータ３０は安定化電圧の出力を低減し、ダイレクトドライバ４０が最大の動作効率を発揮できるようになる。また、連通路５０を通じてメインＬＥＤストリング１０とサブＬＥＤストリングセット２０を流れる電圧を検出し、かつメインＬＥＤストリング１０とサブＬＥＤストリングセット２０の全体的な明るさを調整するために、プリレギュレータ３０がダイレクトドライバ４０の電流源４０１を制御して安定した光出力を維持する。

逆に、メインＬＥＤストリング１０とサブＬＥＤストリングセット２０の温度が低下した場合、メインＬＥＤストリング１０とサブＬＥＤストリングセット２０に供給する電圧は通常時に比べて上昇する必要がある。ダイレクトドライバ４０はメインＬＥＤストリング１０からサブＬＥＤストリングセット２０に供給する電圧を、すべてのサブＬＥＤストリングセット２０がオフになるまで徐々に減らす。ダイレクトドライバ４０はプリレギュレータ３０により安定化電圧の出力を減らし、かつ装置が最適な動作効率を維持できるようにする。

プリレギュレータ３０とダイレクトドライバ４０の間のコミュニケーションはデジタル化、アナログ電圧または電流の形式で行うことができる。サブＬＥＤストリング２００の数量が閾値に近づいた時（つまり、すでにプリレギュレータ３０の最大予測電圧または最小予測電圧に達した時）、２つの数値を絶え間なく往復 “やりとり” するのを防ぐために、プリレギュレータ３０の制御器３０２３の制御方法に磁気ヒステリシス（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ）を加える必要がある。

プリレギュレータ３０の動作は一段階のみであるため、全体の動作効率は９７％を上回ることができる。プリレギュレータ３０に接続するダイレクトドライバ４０の動作効率が９８％以上に達する場合は、本発明が開示するプリレギュレータ３０とダイレクトドライバ４０の組み合わせに基づき、その有効電力供給効率は９５％（９７％×９８％）に達することが可能である。このような電力供給効率は極めて良い値であり、これに対し１０％効率が低下すると相当な電力浪費を招いたり熱損失を発生させる高電力供給システムにとっては、特に重要である。

図３を参照されたい。図３は別の実施例の回路図である。高電力供給システムの効率低下が電力浪費や熱損失の問題を招くことから、本発明が開示する駆動装置の効果が際立つ。本実施例では、１つのプリレギュレータ３０は複数のダイレクトドライバ４０と相互接続する。ダイレクトドライバ４０の価格は相対的に見るとかなり安いので、装置のコストが過度に増加することはない。供給電力が増加する時、プリレギュレータ３０の体積を増加する必要があるかもしれないが、たとえ供給電力量が元の２倍になっても、プリレギュレータ３０の体積と価格が元の２倍より高くなることはないので、出力電圧のコストが発生しても低価格の状態を維持できる。

図４を参照されたい。図４は本発明のさらに別の実施例の回路図である。本実施例と図３で異なるのは、本実施例のプリレギュレータ３０の制御器３０２３は磁気ヒステリシスの制御方法を用いないという点である。本実施例では、ダイレクトＬＥＤ駆動装置は電流帰還モジュール６０とプリレギュレータ３０の制御器３０２３内の内部コンパレータ３０２３１に接続する電流帰還経路６３をさらに含む。内部コンパレータ３０２３１は内部基準電圧（Ｖｒｃ）を有する。電流帰還モジュール６０は制御器３０２３を調整してその安定化出力電圧（Ｖｏｕｔ）を変えるのに用いられ、かつ積分器（ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ）６１と電流通路（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐａｓｓａｇｅ）６２を含む。電流帰還経路６３は第一抵抗Ｒ１、第二抵抗Ｒ２および第三抵抗Ｒ３を有する。積分器６１はサブＬＥＤストリングセット２０と電流源４０１の間に接続する。電流通路６２は積分器６１と第三抵抗Ｒ３の間に接続し、かつ間接ダイオードＤにより発生した制御電圧（Ｖａｄｊ）の数値に基づき選択的に電流供給を増加または減少させる。第一抵抗Ｒ１と第二抵抗Ｒ２は相互に直列接続した後、第二キャパシタ３０２６に並列接続する。第三抵抗Ｒ３の第一端は第一抵抗Ｒ１と第二抵抗Ｒ２の接点（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）に接続する。このような接続方式で、第三抵抗Ｒ３を通じて第一抵抗Ｒ１と第二抵抗Ｒ２の間の接点に余分な電流を流し込む。調整後の出力電圧（Ｖｏｕｔ）と制御電圧（Ｖａｄｊ）の間の関係は下記の数式で表すことができる。

図４が開示する実施例では、積分器６１は演算増幅器（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，ｏｐ−Ａｍｐ）中に設けられ、比較電圧（Ｖｒ）を有する。電流通路６２は一方通行のインバータであり、電流通路６２は、電流が第三抵抗Ｒ３に流れるのを許容して安定化出力電圧（Ｖｏｕｔ）を低下させ、かつＲ１／Ｒ２の関係を考慮すると、安定化した出力電圧はその内部電圧値より高くなることはできない。

操作を進める過程では、電流源４０１の平均電圧値が比較電圧（Ｖｒ）より低い場合、積分器６１の出力を増やすよう調整し、一方通行のインバータ構造を有する電流通路６２の出力が低下するよう調整し、かつ電流通路６２はロックされて動作しなくなる。一旦電流源４０１の平均電圧値が上昇するとともに比較電圧（Ｖｒ）より高くなると、電流通路６２の出力は増加し始める。電流源４０１の電圧が中間抵抗値より低い時、電流通路６２は電流を供給し始め、プリレギュレータ３０の安定化出力電圧（Ｖｏｕｔ）を低下させ、中間抵抗値の定義は第一抵抗Ｒ１と第二抵抗Ｒ２の間の抵抗値であり、制御器３０２３の内部コンパレータ３０２３１の比較電圧（Ｖｒｃ）の影響を受ける。多くの工業用の制御器中では、比較電圧（Ｖｒ）の内部パラメーターは約２．５ボルトである。

図５を参照されたい。図５は本発明のさらに別の実施例の回路図である。本実施例では、積分器６１は相互コンダクタンス（ｔｒａｎｓｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）構造中に設けられ、またコンパレータの相互コンダクタンスを駆動することにより構成され、電流通路６２はバッファ機能を有する。本実施例と図４の実施例で異なるのは、電流通路６２が一方通行インバータの構造であろうと、バッファ構造であろうと、第一抵抗Ｒ１と第二抵抗Ｒ２の抵抗値の抵抗比に基づき電流を供給することでのみ、出力電圧を最大値から徐々に低下させることができるという点である。

通常一般的な操作中は、ＬＥＤユニットの温度が上昇し、かつＬＥＤユニットを流れる電圧が低下し、電流源を通過する電圧の上昇につながり、電力供給効率の低下および照明の廃熱の増加を招く。したがって、本発明の図４または図５の実施例中の電流帰還モジュール６０は、電流源４０１の電圧上昇状況を検出し、それに応じて出力電圧（Ｖｏｕｔ）を低下させる。安定化出力電圧のように、電流源４０１を通過する電圧も低下することで、電力供給効率を高めて廃熱の発生を減少させる効果が達成される。

図４または図５の実施例は本発明の卓越した効果を示している。特にアナログ調光の照明への応用でその効果はより顕著である。アナログ調光を行う過程では、明るさを最大限まで調光する際、ＬＥＤを通過する電流は相対して小さな数値まで低減されるので、ＬＥＤストリング中の各ＬＥＤユニットを流れる電圧がＬＥＤを通過する電流がフルの値の時よりはるかに多い。このため、アナログ調光を行う際に操作効率をより高めることができる。

別の似たような状態では、ＬＥＤモジュールにおいて過熱状態下でＬＥＤを流れる電流を低減するための加熱保護メカニズムを応用する場合、プリレギュレータ３０の安定化出力電圧もＬＥＤを流れる電圧の低下に伴い低減される。したがって、ＬＥＤ装置が過熱状態での操作時に操作電圧の上昇に対抗しなくてすむことは確かである。

また、単一のプリレギュレータ３０を利用して相互に並列配列された複数のダイレクトＬＥＤ駆動装置を駆動する時、図４または図５を修正する必要がある。このような状況では、必要な制御電圧（Ｖａｄｊ）は最低電圧の状態下で保持されるはずであり、前述の最高電圧の状態下ではない。

この問題を解決し、かつ安全性も考慮した上で、絶対最大出力電圧を維持するため、図６を参照されたい。図６では本発明の単一プリレギュレータを利用して相互に並列配列された複数のダイレクトＬＥＤ駆動装置を駆動する実施方式について説明する。各ダイレクトＬＥＤ駆動装置（図中未表示）は電流帰還モジュール７０に接続し、この電流帰還モジュール７０は図４または図５で示した電流帰還モジュール６０に類似している。各電流帰還モジュール７０は積分器７１と、積分器７１と直列接続する電流通路７２とを含み、図６と、図４または図５の差異は、電流通路７２中の間接ダイオードＤの方向が逆だという点にあり、このような状態では、電流通路７２中の逆向きの間接ダイオードＤは電流を導出できるのみである。また、図４または図５中の電流通路６２は電流を増加させるのに用いられるが、本実施例の電流通路７２は電流を減少させるのに用いられる。

すべての電流通路７２が相互に接続してつながった時、電流通路７２の最低出力電圧は制御電圧（Ｖａｄｊ）として決定される。電流通路７２の出力電圧は最小であるため、電流がプリレギュレータ３０に戻って来た時、プリレギュレータ３０の安定化出力電圧はメインＬＥＤストリング１０とサブＬＥＤストリングセット２０に十分な電圧を供給して必要な電流を維持する。

本実施例では、電流帰還経路７３は保護ダイオード（ｓｅｃｕｒｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）Ｄ１をさらに含む。保護ダイオードＤ１は第三抵抗Ｒ３と電流通路７２の間に設置され、陽極と陰極を有する。保護ダイオードＤ１の陽極は第三抵抗Ｒ３と相互接続し、陰極は電流通路７２と相互接続する。保護ダイオードＤ１は電流が第一抵抗Ｒ１と第二抵抗Ｒ２の接点からプリレギュレータ３０に向かって移動するのを許容し、安定化出力電圧がＲ１／Ｒ２の抵抗比を超えることがないようにする。

図７を参照されたい。図７ではダイレクトＬＥＤ駆動回路の実施方式を説明する。多くの適応型ダイレクトＬＥＤ駆動装置（ａｄａｐｔｉｖｅ ＬＥＤ ｄｉｒｅｃｔ ｄｒｉｖｅｒ）と同様、本実施例ではＬＥＤ電流を修正して安定した適当な出力電圧を提供し、メインＬＥＤストリング１０に追加するサブＬＥＤストリング２００の数量を増やしたり減らしたりする必要がある。

この実施例では、ダイレクトＬＥＤ駆動装置は電流検出抵抗８０、第一トランジスタ８１、内部電流源８２、イクシーディングダイオード（ｅｘｃｅｅｄｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）８３、誤差増幅器８４、ＮＭＯＳトランジスタ８５、オフセット抵抗８６およびＲＥＳＴ抵抗８７を含む。

電流検出抵抗８０はメインＬＥＤストリング１０の第一端とプリレギュレータ３０に接続する。第一トランジスタ８１は３つの端を有する。その中の第一端は電流検出抵抗８０に接続し、第二端はサブＬＥＤストリングセット２０の第二端に接続する。電流検出抵抗８０と第一トランジスタ８１の接続により、メインＬＥＤストリング１０および追加されたサブＬＥＤストリング２００を流れる電圧全体を検出できる（電流検出抵抗８０を流れる電流の一部はメインＬＥＤストリング１０と追加されたサブＬＥＤストリング２００に供給する電圧へと変換される）。内部電流源８２は第一トランジスタの第三端に接続し、かつ電流源８２の電流値は、最小出力電圧（つまりダイレクトＬＥＤ駆動装置の最小予測電圧）に達した時、電流検出抵抗８０が検出する電流値と同じになるように設定される。

イクシーディングダイオード８３は陽極と陰極を有し、陽極は第一トランジスタ８１の第三端に接続する。誤差増幅器８４は正入力端、負入力端および出力端を有し、誤差増幅器８４の正入力端は基準電圧源（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖｏｌａｔｇｅ ｓｏｕｒｃｅ, Ｖｒｓ）に接続し、誤差増幅器８４の負入力端はイクシーディングダイオード８３の陰極に接続する。ＮＭＯＳトランジスタ８５は３つの端を有し、そのうちの第一端はサブＬＥＤストリングセット２０の第二端に接続し、第二端は誤差増幅器８４の出力端に接続し、第三端はＲＥＳＴ抵抗８７に接続する。オフセット抵抗８６は誤差増幅器８４の負入力端とＲＥＳＴ抵抗８７の間に接続する。誤差増幅器８４とＮＭＯＳトランジスタ８５は、前述の電流源４０１のような基礎電流源を形成する。

電流検出抵抗８０の電流値が内部電流源８２の設定値よりも大きい時、過剰な電流がイクシーディングダイオード８３に向かって流れ、この時、オフセット抵抗８６による電圧降下が起こり、基準電圧（Ｖｒｓ）とＲＥＳＴ抵抗８７の間のオフセット電圧が生成されるとともに、ＬＥＤを流れる電流が減少する。減少した電流の値は下記の方程式によって表すことができる。

Ｖｒｓは基準電圧源の電圧値であり、Ｒ８６はオフセット抵抗８６の抵抗値であり、Ｒ８０は電流検出抵抗８０の抵抗値であり、Ｉ８２は内部電流源の電流値であり、Ｒ８７はＲＥＳＴ抵抗８７の抵抗値である。

１０ メインＬＥＤストリング
２０ サブＬＥＤストリングセット
２００ サブＬＥＤストリング
３０ プリレギュレータ
３０１ ダイオード整流器
３０２ 力率補正モジュール
３０２１ 第一キャパシタ
３０２２ インダクタ
３０２３ 制御器
３０２３１ 内部コンパレータ
３０２４ スイッチトランジスタ
３０２５ ダイオードe
３０２６ 第二キャパシタ
４０ ダイレクトドライバ
４０１ 電流源
５０ 連通路
６０ 電流帰還モジュール
６１ 積分器
６２ 電流通路
６３ 電流帰還経路
７０ 電流帰還モジュール
７１ 積分器
７２ 電流通路
７３ 電流帰還経路
８０ 電流検出抵抗
８１ 第一トランジスタ
８２ 内部電流源
８３ イクシーディングダイオード
８４ 誤差増幅器
８５ ＮＭＯＳトランジスタ
８６ オフセット抵抗
８７ ＲＥＳＴ抵抗r
Ｄ 間接ダイオード
Ｄ１ 保護ダイオード
Ｒ１ 第一抵抗
Ｒ２ 第二抵抗
Ｒ３ 第三抵抗

Claims (12)

1. 相互に直列接続する複数のＬＥＤユニットを備え、かつ第一端および第二端を有する、メインＬＥＤストリングと、
   第一端および第二端を有し、かつ相互に直列接続する複数のサブＬＥＤストリングを備えるサブＬＥＤストリングセットであって、前記サブＬＥＤストリングセットの前記第一端は前記メインＬＥＤストリングの前記第二端に接続する、サブＬＥＤストリングセットと、
   プリレギュレータであって、
   電源に接続し、前記電源の交流入力電圧をパルス直流電圧に変換する、ダイオード整流器と、
   前記ダイオード整流器と前記メインＬＥＤストリングの前記第一端の間に接続し、前記パルス直流電圧を安定化出力電圧になるよう調節し、前記安定化出力電圧を出力して前記メインＬＥＤストリングもしくは前記サブＬＥＤストリングセットを駆動する、または前記メインＬＥＤストリングと前記サブＬＥＤストリングセットを駆動する、力率補正モジュールと、
   を含む、プリレギュレータと、
   電流源を有し、かつ各前記サブＬＥＤストリングに接続して選ばれた前記サブＬＥＤストリングを選択的にオフにする、ダイレクトドライバと、
   を含むダイレクトＬＥＤ駆動装置。
2. 前記プリレギュレータと前記ダイレクトドライバの間に連通路をさらに備える、請求項１に記載のダイレクトＬＥＤ駆動装置。
3. 前記ダイレクトドライバは、
   前記プリレギュレータの制御器に接続する、電流帰還経路と、
   前記電流帰還経路を通じて前記プリレギュレータの前記制御器に対し制御電圧を生成して前記安定化出力電圧になるよう調節する、電流帰還モジュールと、
   をさらに含む、請求項１に記載のダイレクトＬＥＤ駆動装置。
4. 前記電流帰還モジュールは、
   前記サブＬＥＤストリングセットと前記電流源の間に接続する積分器と、
   前記積分器に接続し、かつ間接ダイオードを用いて前記電流源の電流を選択的に調節して流入させる、電流通路と、
   をさらに含み、
   前記電流帰還経路は、
   第一抵抗と、
   前記電流帰還経路の前記第一抵抗に直列接続し、前記第一抵抗との接点は前記制御器内部の内部コンパレータに接続し、前記内部コンパレータは内部基準電圧を有する、第二抵抗と、
   第一端と第二端を有し、前記第一端は前記第一抵抗と前記第二抵抗の接点に接続し、前記第二端は前記電流通路に接続する、第三抵抗と、
   をさらに含む、
   請求項３に記載のダイレクトＬＥＤ駆動装置。
5. 前記内部コンパレータは基準電圧を有する演算増幅器により構成され、
   前記電流通路はインバータであって、前記電流源の電圧が前記基準電圧より高い時に電流を供給する、
   請求項４に記載のダイレクトＬＥＤ駆動装置。
6. 前記積分器はコンパレータを駆動する相互コンダクタンスにより構成され、
   前記電流通路はバッファとなる、
   請求項４に記載のダイレクトＬＥＤ駆動装置。
7. 前記プリレギュレータは複数のダイレクトドライバにカップリングする、請求項３に記載のダイレクトＬＥＤ駆動装置。
8. 各前記ダイレクトドライバは電流帰還モジュールを有し、前記電流帰還経路から電流を流出させ、かつ流出した電流は制御電圧を生成する、請求項７に記載のダイレクトＬＥＤ駆動装置。
9. 前記電流帰還経路は、
   第一抵抗と、
   前記第一抵抗に直列接続し、前記第一抵抗との接点は前記制御器内部の内部コンパレータに接続し、前記内部コンパレータは内部基準電圧を有する、第二抵抗と、
   前記第一抵抗と前記第二抵抗の接点に接続する第一端を有する、第三抵抗と、
   をさらに含む、請求項８に記載のダイレクトＬＥＤ駆動装置。
10. 保護ダイオードをさらに含み、前記保護ダイオードは、前記第三抵抗と前記電流通路の間に設置され、かつ電流が前記第一抵抗と前記第二抵抗の接点から前記プリレギュレータに向かって流れるのを許容する、請求項９に記載のダイレクトＬＥＤ駆動装置。
11. 前記サブＬＥＤストリングが追加されたメインＬＥＤストリングの電圧に対応する電流を検出する、電流検出抵抗と、
    所定電流を有し、前記所定電流は、前記安定化出力電圧が最小値に達した時、前記電流検出抵抗が検出した電流値と等しくなる、内部電流源と、
    イクシーディングダイオードと、
    前記電流検出抵抗が検出した電流値が前記内部電流源の前記所定電流の値より高い時、余分な電流が前記イクシーディングダイオードに流入するのを許容する、第一抵抗と、
    基準電圧源を有する誤差増幅器と、
    前記誤差増幅器に接続して前記電流源を形成するＮＭＯＳトランジスタと、
    オフセット抵抗と、
    前記イクシーディングダイオードに接続し、かつ前記基準電圧源との間のオフセット電圧を生成し、前記オフセット電圧はＬＥＤストリングに流入する電流を低減する、ＲＥＳＴ抵抗と、
    を含む、請求項１に記載のダイレクトＬＥＤ駆動装置。
12. 前記電流検出抵抗は前記メインＬＥＤストリングの前記第一端および前記プリレギュレータに接続し、
    前記第一抵抗は第一端、第二端および第三端を有し、前記第一端は前記電流検出抵抗に接続し、前記第二端は前記サブＬＥＤストリングセットの第二端に接続し、
    前記内部電流源は前記第一抵抗の前記第三端に接続し、
    前記イクシーディングダイオードは陽極と陰極を有し、前記陽極は前記第一抵抗の前記第三端に接続し、
    前記誤差増幅器は正入力端、負入力端および出力端を有し、
    前記正入力端は基準電圧源に接続し、
    前記負入力端は前記イクシーディングダイオードの前記陰極に接続し、
    前記ＮＭＯＳトランジスタは第一端、第二端および第三端を有し、前記第一端は前記サブＬＥＤストリングセットの第二端に接続し、前記第二端は前記誤差増幅器の前記出力端に接続し、前記第三端は前記ＲＥＳＴ抵抗に接続し、
    前記オフセット抵抗は前記誤差増幅器の前記負入力端と前記ＲＥＳＴ抵抗の間に接続する、
    請求項１１に記載のダイレクトＬＥＤ駆動装置。

Images