[发明专利]减少了熄灭期间的发光二极管驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及对发光二极管进行点亮驱动的驱动电路，特别涉及利用交流电源来进行驱动的发光二极管驱动装置。

背景技术

近年来，作为照明用的光源，与白炽灯和荧光灯相比能够以低消耗功率来进行驱动的发光二极管(以下也称作“LED”。)受到注目。LED具有小型且耐撞击性强，不用担心灯泡烧坏的优点。

作为这种照明设备用的电源，期望将家庭用电源等交流电源作为电源来使用。另一方面，LED为直流驱动元件，仅在正向的电流下发光。此外，当前多用作照明用途的LED的正向电压V_f为3.5V左右。LED具有若达不到V_f则不发光，反之若超过V_f则流过过度的电流的特性。因此，可以说对于LED适合用直流来驱动。

为了应对该相反的条件，提出了各种使用了交流电源的LED的驱动电路。例如，提出了按照根据变化的电压值来改变V_f的合计值的方式来切换LED的方法(JP特开2006-147933号公报)。在该方法中，如图6的电路图所示，通过将串联连接为多级的LED分为模块161、162、163、164、165、166，并根据整流波形的输入电压的电压值，用由微型计算机构成的开关控制部167来切换LED模块161～166的连接，从而使V_f的合计值阶段性地变化。其结果，如图7的时序图所示的电压波形那样，对于整流波形能够用多个方形波来点亮LED，因此与仅用单一的方形波的接通(ON)占空比(duty)相比，能够改善LED的利用效率。

另一方面，本发明申请人开发了一种AC多级电路，该AC多级电路用交流的全波整流来驱动多级电路，该多级电路串联连接了多级将多个LED元件串联连接并模块化而得到的LED模块(JP特开2011-40701号公报)。

该AC多级电路，如图8所示，用桥接电路2对交流电源AP进行全波整流，并施加于LED模块的多级电路。LED模块的多级电路将第一LED模块11、第二LED模块12、和第三LED模块13串联连接。基于第一LED模块11的通电量，用第一LED电流控制晶体管21A来切换将第二LED模块12旁路的第一旁路路径BP1的接通/断开，此外基于第一LED模块11以及第二LED模块12的通电量，用第二LED电流控制晶体管22A来切换将第三LED模块13旁路的第二旁路路径BP2的接通/断开。该AC多级电路，能够维持电源效率，同时改善LED利用效率以及功率因数。

此外，本发明申请人开发了一种如图9所示那样将LED连接为多级，同时抑制了高次谐波分量的发光二极管驱动装置。在图10中示出该发光二极管驱动装置所能得到的电流波形的曲线图。像这样，高次谐波失真的产生得到抑制，能够用接近正弦波的电流波形来驱动LED。

另一方面，在不是将LED而是将现有的白炽灯使用于发光元件的情况下的电流波形，也同样地成为大致正弦波。不过在白炽灯的情况下，由于是灯丝的白炽所产生的发光，因此不响应电源频率(50Hz或者60Hz)，不产生闪烁。与此相对，在将LED使用于发光元件的情况下，存在由于LED的高响应性从而反复产生与电源频率相对应的闪烁的问题。在图11的正弦波多级驱动电路的光输出波形中示出该样态。作为这些的客观的评价指标，利用了波峰因数(＝最大值/有效值)，越接近1越好。计算出图11的光输出的波峰因数后，波峰因数＝1.5以上，与其他发光元件的波峰因数相比，比不上白炽灯的1.05、荧光灯的1.36、逆变器荧光灯的1.1程度。这将会导致有人因光的闪烁而感觉到闪动，或者在旋转体的照明中在与旋转速度同步的情况下，虽然正在旋转但看起来仿佛停止等，使照明品质降低。因此，将图9的发光二极管驱动装置使用于更高品质的照明时，需要消除熄灭期间，并改善波峰因数。

为了消除闪烁期间，可以考虑利用电容器进行平滑化。即，可以考虑在电源电压较高的期间对电容器进行充电，在电压较低的期间使电容器放电。但是，由于若使用电容器则将会在短充电期间中被急速充电，因此充电电流变大。充电电流一般有电容器的容量越大则充电电流越大的倾向，因此在适合这样的平滑化的用途的大容量的电容器的情况下，充电电流进一步变大从而导致功率因数的恶化，并且变得不适合高次谐波失真的标准。此外，虽然也存在使用用于功率因数改善的有源滤波器IC等的情况，但这种元件价格高，而且还有由高频开关动作产生噪声等弊病。

发明内容