JP2005235826A - 点灯装置および照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 簡単な構成で点灯状態の設定が容易な照明装置を提供する。
【解決手段】 電源電圧の上昇による発光ダイオードLED1,LED2の順方向電流の増加分をPNPトランジスタQ1で分流し、順方向電流値が定格電圧に対応する所定の電流値となり、定電流回路が不要で、発光ダイオードLED1,LED2が損傷せずに所望の輝度で発光する。発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧のばらつきにて順方向電流値が変動する状態では、第1の抵抗R1の電圧降下の大小に伴ってPNPトランジスタQ1で分流する電流値が変動し、第3の抵抗R3の電圧降下が変動する。電圧降下の変動に伴い、PNPトランジスタQ2のエミッタ−PNPトランジスタQ1のベース間の電圧差が変動し、発光ダイオードLED1,LED2の両端間の電位差が変動し、順方向電流値の変動を抑制する。製品間の輝度差を抑制できる。
【選択図】 図4
Description
本発明は、光源を点灯させる点灯装置および照明装置に関する。
従来、例えば車載用の音響装置や空調装置など電気機器において、動作の設定をするための複数のボタンスイッチが設けられている。そして、これらボタンスイッチが暗闇でも認識できるように、点灯装置にて点灯される光源である発光ダイオードを用いた照明装置が広く利用されている。また、特に携帯電話などに利用される小型の液晶表示装置にも、複数の発光ダイオードをバックライトの光源とした照明装置が広く利用される。
ところで、例えば車両の内装において、快適に搭乗できるように曲面が多く利用されている。これに伴って、車載用の電気機器におけるボタンスイッチも曲面に沿って配設される場合がある。一方、点灯装置は、基板上に電気部品が搭載されて構成されている。このことから、点灯装置をボタンスイッチの光源として利用すると、光源から各ボタンスイッチの位置まで距離がそれぞれ異なり、各ボタンスイッチの照度が異なってしまう。このため、複数の光源の輝度をそれぞれ異なる状態に設定し、各ボタンスイッチの照度が同等となる状態にする必要がある。
そこで、発光ダイオードを異なる輝度に設定するために、例えば図1に示すような回路構成の照明装置が利用されている。具体的には、発光ダイオードLED1,LED2(LED3,LED4,LED5,LED6)とこれらの輝度を設定するための抵抗R11(R12,R13)とを直列に接続した直列回路を、電力が供給される入力端子10に並列に接続した回路構成が採られている。
なお、例えば車両に搭載されたバッテリから車載用の電気機器に供給される供給電力は、バッテリから複数の電気機器に供給される状況により、定格電圧値と最大電圧値との差が大きく変動しやすい。このため、電気機器では、各回路素子の保護のために最大電圧が供給されても回路素子が損傷しないように設定する必要がある。このように、例えば図1に示すような回路構成の照明装置においても、各発光ダイオードLED1〜LED6が損傷しないように、各発光ダイオードLED1〜LED6に流れる順方向電流の電流値を供給電力の最大電圧に対応して設定する必要がある。
しかしながら、例えば図1に示す回路構成のような従来の照明装置では、通常時の定格電圧で電力が供給される場合、順方向電流の電流値が不十分で、十分な輝度が得られなくなるおそれがある。そこで、例えば図2および図3に示すように、供給される電力を定電圧化する定電圧回路を設けることが考えられる。
図2に示す回路構成は、直列の発光ダイオードLED1,LED2と輝度設定のための抵抗R11とを直列に接続した直列回路に、入力端子10に供給される電力を定電圧で供給する定電圧回路11を接続したものである。具体的には、入力端子10およびグランド間に、トランジスタQ11のコレクタ、エミッタおよび直列回路を直列に接続している。そして、トランジスタQ11のベースにグランド間でツェナーダイオードZD1が接続されているとともに、トランジスタQ11のベースおよびエミッタ間に抵抗R15が接続されている。そして、定格電圧より高い電圧の電力が供給された際には、抵抗R15からツェナーダイオードZD1を介してグランドに流れるため、トランジスタQ11のベース電圧は一定となり、過電圧時の発光ダイオードLED1,LED2における順方向電流値は略一定となる。このため、過電時でも、発光ダイオードLED1,LED2が損傷することなく良好に点灯する。
しかしながら、この図2に示すような回路構成では、供給される電力の電圧が定格電圧以上の電圧範囲では良好な点灯が得られるが、電圧が下がると、比較的に早いタイミングで徐々に輝度が低下してしまう。例えば定格電圧を10Vに設定した場合、トランジスタQ11の静特性により、供給電力の電圧値が12V程度から下がるとともに輝度の低下が生じてしまう。そこで、減電時における輝度の早いタイミングでの輝度低下を防止するため、減電特性が良好な図3に示す回路構成とすることが考えられる。
この図3に示す回路構成は、直列の発光ダイオードLED1,LED2と輝度設定用の抵抗R11との直列回路に、入力端子10に供給される電力を定電圧で供給する差動型の定電圧回路12を接続している。具体的には、入力端子10およびグランド間に、トランジスタQ15のエミッタ、コレクタおよび直列回路が直列に接続されている。さらに、入力端子10およびグランド間に、抵抗R51およびツェナーダイオードZD2が直列に接続されている。また、トランジスタQ15のベースには、グランド間でトランジスタQ16のコレクタ、エミッタおよび抵抗R52が直列に接続されている。さらに、トランジスタQ15のベースおよびエミッタ間に抵抗R53が接続されている。そして、トランジスタQ16のベースは、抵抗R51およびツェナーダイオードZD2の接続点に接続されている。また、トランジスタQ15のコレクタには、発光ダイオードLED1,LED2および抵抗R11の直列回路と、直列の抵抗R54,R55とが並列に接続されている。そして、トランジスタQ15のコレクタおよび抵抗R54の接続点と、トランジスタQ16のエミッタおよび抵抗R52の接続点との間には、トランジスタQ17のコレクタおよびエミッタが直列に接続されている。このトランジスタQ17のベースは、直列の抵抗R54,R55間の接続点に接続されている。そして、入力端子10に供給される電力の電圧が変動しても、トランジスタQ16,Q17により、トランジスタQ15における入出力電圧値の差が小さくなり、減電特性も良好となる。すなわち、トランジスタQ15のコレクタ側の電圧値を例えば10Vとなるように設定した際、エミッタ側の電圧値が10V程度まで低下してもコレクタ側の電圧値は10Vが得られ、発光ダイオードLED1,LED2の輝度が安定する。
しかしながら、この図3に示すような回路構成では、定電圧制御するための回路構成が複雑となり、小型化や製造性の向上、さらにはコストの低減が図り難い。また、発光ダイオードの定格電圧の公差により、製品間に存在する定格電圧の差により、発光ダイオードLED1,LED2に直列に接続される輝度設定用の抵抗R11の両端間での電圧が変動し、発光ダイオードLED1,LED2に流れる電流値が変動する。このことにより、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧のばらつきにより、照明装置の製品間での輝度が異なってしまうおそれがある。
上述したように、例えば図1に示す回路構成のような従来の照明装置では、定格電圧での十分な輝度が得られないおそれがある。また、供給される電力の電圧変動に対応するために、例えば図2に示す回路構成のような定電圧回路11を設ける構成では、供給電力の減電時における定電圧回路11から出力される電圧の減電特性が、供給電力の電圧値の低下に対応して比較的に早いタイミングで低下するので、輝度低下が早い時期に生じ、安定した輝度が得られにくい。さらに、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧のばらつきにより順方向電流値が対応して異なり、使用名装置の製品間で輝度差が生じてしまうおそれがある。また、減電特定が良好な例えば図3に示す回路構成のような定電圧回路12を設ける構成では、回路構成が複雑となるとともに、上述したように、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧のばらつきにより順方向電流値が対応して異なり、照明装置の製品間で輝度差が生じてしまうおそれがある。さらには、図2および図3に示す回路構成では、トランジスタQ11,Q15で供給電力の電圧を定電圧化する制御をするため、制御用のトランジスタQ11,Q15の負荷が大きく大型のものが必要となり、コストの低減が図れないおそれがある。さらには、大型のトランジスタQ11,Q15を用いることにより、コレクタ損失が大きくなるおそれがある。
本発明の目的は、このような点に鑑みて、簡単な構成で良好な点灯が得られる点灯装置および照明装置を提供することである。
請求項1に記載の発明は、光源に流れる順方向電流値を設定する電流値設定手段と、前記電流値設定手段での電圧降下により前記順方向電流値を検出し、この順方向電流値の大きさに対応して供給される電力の一部を前記光源に対して分流させる分流手段と、この分流手段で分流する電流値の大きさに対応して前記光源に電流が流れる状態を制御する電流制限手段と、を具備したことを特徴とする点灯装置である。
請求項15に記載の発明は、請求項1ないし請求項14のいずれかに記載の点灯装置と、この点灯装置により電力が供給されて点灯する光源と、を具備したことを特徴とする照明装置である。
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態では、本発明における光源として、発光ダイオードを用いたものである。なお、光源としては、発光ダイオードに限らず、電球などのランプなど、いずれのものが適用できる。図4は、本発明に係る照明装置の概略構成を示す回路図である。
(照明装置の構成)
図4において、100は照明装置で、この照明装置100は、例えば車両に搭載される音響装置や空調装置における動作を設定するボタンスイッチやつまみ用の照明あるいは動作内容や設定内容などを表示する液晶パネルなどの表示装置のバックライトなどとして利用される。この照明装置100は、光源としての複数、例えば2つの発光ダイオードLED1,LED2と、これら発光ダイオードLED1,LED2を点灯させる点灯装置110と、を備えている。なお、発光ダイオードLED1,LED2は、2つに限られず、1つあるいは複数直列に設けてもよい。点灯装置110は、例えば車両のヘッドライトを点灯するスイッチの操作に対応し、ヘッドライトを点灯する操作に基づいて車載のバッテリから電力が供給される一対の入力端子111A,111Bを有している。
図4において、100は照明装置で、この照明装置100は、例えば車両に搭載される音響装置や空調装置における動作を設定するボタンスイッチやつまみ用の照明あるいは動作内容や設定内容などを表示する液晶パネルなどの表示装置のバックライトなどとして利用される。この照明装置100は、光源としての複数、例えば2つの発光ダイオードLED1,LED2と、これら発光ダイオードLED1,LED2を点灯させる点灯装置110と、を備えている。なお、発光ダイオードLED1,LED2は、2つに限られず、1つあるいは複数直列に設けてもよい。点灯装置110は、例えば車両のヘッドライトを点灯するスイッチの操作に対応し、ヘッドライトを点灯する操作に基づいて車載のバッテリから電力が供給される一対の入力端子111A,111Bを有している。
そして、一対の入力端子111A,111B間には、電流値設定手段としての第1の抵抗R1と、光源である発光ダイオードLED1,LED2と、第2の抵抗R2との直列回路が直列に接続されている。さらに、一対の入力端子111A,111B間には、第1の抵抗R1、発光ダイオードLED1,LED2および第2の抵抗R2の直列回路に対して並列に、PNPトランジスタQ1のエミッタ、コレクタ、および第3の抵抗R3の直列回路が接続されている。そして、PNPトランジスタQ1のベースは、第1の抵抗R1および発光ダイオードLED1の接続点に接続されている。
なお、PNPトランジスタQ1は、供給される電力の入力端子111A,111B間に印加される電圧上昇時の第1の抵抗R1に流れる順方向電流の増加分を検出し、この増加する電流分を分流させる。すなわち、入力端子111A,111B間に所定の定格電圧より高い電圧が印加されて所定の電流値より高い電流が流れる場合に、所定の電流値より増加する電流分を発光ダイオードLED1,LED2に対して分流させる状態に設定されている。具体的には、入力端子111A,111B間に印加される電圧の上昇に伴う電流の増加分に対応して、第1の抵抗R1の両端間での電圧降下が大きくなる。この電圧降下の増大により、PNPトランジスタQ1のエミッタおよびベース間の電位差が大きくなり、所定の電流値より増加する電流分をエミッタおよびコレクタ間に流して分流させる。このことにより、発光ダイオードLED1,LED2に所定の輝度で発光する順方向電流が流れることとなる。
また、点灯装置110は、第2の抵抗に対して、PNPトランジスタQ2のエミッタおよびコレクタの直列回路が並列に接続されている。このPNPトランジスタQ2のベースは、PNPトランジスタQ1のコレクタおよび第3の抵抗R3の接続点に接続されている。
このPNPトランジスタQ2は、PNPトランジスタQ1で分流する電流値の大きさに対応して、発光ダイオードLED1,LED2に順方向電流が流れる状態を制御する。すなわち、PNPトランジスタQ2は、PNPトランジスタQ1で分流する電流値が大きくなるに従って、発光ダイオードLED1,LED2に電流が流れ難くなる状態に制御する構成に設定されている。この制御として、PNPトランジスタQ2は、エミッタおよびPNPトランジスタQ1のベース間の発光ダイオードLED1,LED2の両端間での電位差が小さくなる状態に制御する。具体的には、PNPトランジスタQ1で分流する電流値の大きさに対応して、第3の抵抗R3の両端間での電圧降下が大きくなる。この第3の抵抗R3での電圧降下が大きくなることにより、PNPトランジスタQ2のエミッタおよびPNPトランジスタQ1のベース間の電位差が小さくなり、PNPトランジスタQ2のエミッタおよびコレクタ間に電流が流れ難くなるとともに、発光ダイオードLED1,LED2の両端間での電位差が小さくなる状態となり、発光ダイオードLED1,LED2に電流が流れ難くなる状態となる。
(照明装置の動作)
次に、上記照明装置100の動作を説明する。
次に、上記照明装置100の動作を説明する。
入力端子111A,111B間にバッテリから供給される電力の電圧が印加されると、第1の抵抗R1およびPNPトランジスタQ1のエミッタにそれぞれ所定の電圧が印加される。そして、入力端子111A,111B間にバッテリから定格電圧が印加されて所定の電流値が流れる場合には、発光ダイオードLED1,LED2に所定の順方向電流が流れる状態にPNPトランジスタQ1はエミッタおよびコレクタ間に適宜分流させる。さらに、PNPトランジスタQ2もベース電流が適宜流れ、エミッタおよびコレクタ間に適宜電流が流れる。このように、発光ダイオードLED1,LED2に所定の順方向電流が流れ、所定の輝度で点灯すなわち発光する。
一方、入力端子111A,111B間に定格電圧より高い電圧が印加され所定の電流値より高い順方向電流が第1の抵抗R1、発光ダイオードLED1,LED2に流れる状態となる。この電流増加分に対応して第1の抵抗R1における電圧降下が大きくなる。この電圧降下が大きくなることにより、PNPトランジスタQ1のエミッタおよびベース間の電位差が対応して大きくなり、電流増加分がPNPトランジスタQ1を介して分流する。このため、第1の抵抗R1および発光ダイオードLED1,LED2に流れる電流値は、定格電圧に対応する順方向電流値が流れることとなり、発光ダイオードLED1,LED2は過電圧により損傷することなく、定格電圧に対応した輝度で発光する。なお、入力端子111A,111B間に印加される電圧が小さくなり定格電圧における電流値より小さい電流が流れる状態では、発光ダイオードLED1,LED2に流れる順方向電流の電流値も小さくなり、輝度が低下する。
ところで、発光ダイオードLED1,LED2の部品公差により定格電圧にばらつきが生じている場合、例えば定格電圧より若干高い電圧値となった場合、発光ダイオードLED1,LED2の両端間の電圧降下が大きくなり、順方向電流が流れにくくなる状態となる。この順方向電流が流れ難くなることにより、第1の抵抗R1における電圧降下が小さくなり、PNPトランジスタQ1のエミッタおよびベース間の電位差が対応して小さくなる。このため、PNPトランジスタQ1のエミッタおよびコレクタ間に流れる電流値が小さくなる状態となる。このことにより、第3の抵抗R3に流れる電流値が小さくなるので、第3の抵抗R3における電圧降下が小さくなる。このため、発光ダイオードLED1,LED2の両端間での電位差が大きくなり、電流が流れ易くなる状態に作用する。一方、定格電圧より若干低い電圧値の発光ダイオードLED1,LED2が搭載されると、上述とは逆に作用し、発光ダイオードLED1,LED2の両端間での電位差が小さくなって、電流が流れにくくなる状態となる。
このように、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧のばらつきに対応して流れる順方向電流の流れ易さが変動し、発光ダイオードLED1,LED2に流れる順方向電流の電流値が変動することを抑制できる。このため、定格電圧のばらつきによる輝度差を抑制できる。
ここで、発光ダイオードLED1,LED2における順方向電流値について、比較例と対比して説明する。図5および図6は、各回路構成における発光ダイオードLED1,LED2に印加される電圧値と流れる順方向電流の電流値との関係を示すグラフである。なお、比較例として、図1に示す回路構成の従来の照明装置と、図2に示す回路構成の本発明の前提となる照明装置と、図3に示す回路構成の本発明の前提となる照明装置とを用いた。
図1に示す比較例の回路構成では、バッテリからの電源電圧が最大電圧に対応した定格電圧の発光ダイオードLED1,LED2が用いられる。このため、図5の細線Aで示すように、バッテリからの電源電圧が定格電圧の場合、十分な順方向電流が流れず、十分な輝度が得られない。
また、図2に示す比較例の回路構成では、定格電圧より高い電源電圧が印加された場合、ツェナーダイオードZD1によりトランジスタQ11にベース電圧は一定となる。このため、図5の一点鎖線Bで示すように、過電圧では定格電圧に対応した順方向電流が抵抗R11および発光ダイオードLED1,LED2の直列回路に流れ、所定の輝度が得られる。しかしながら、電源電圧が下がると、定格電圧より若干高い電圧から順方向電流値が低下し始め、定格電圧では若干低い順方向電流値となってしまう。すなわち、減電時に輝度の低下が早いタイミングで生じてしまう。
さらに、図3に示す比較例の回路構成では、差動型の定電圧回路12により良好な減電特性が得られ、図5の点線Cで示すように、定格電圧近傍でも所定の順方向電流値が得られ、所定の輝度が得られる。一方、図4に示す本実施形態の回路構成は、電源電圧の大きさに対応してPNPトランジスタQ1で順方向電流値を認識して定格電圧時の所定の順方向電流値が得られるように適宜分流させているので、図3に示す比較例の回路構成と同様に、図5の点線Cで示すような安定した順方向電流値が得られ、所定の輝度が得られる。
ここで、図3に示す比較例の回路構成および図4に示す本実施形態の回路構成において、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧を変更した場合について検討する。そして、図3に示す比較例の回路構成において、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧が高くなる状態に変更した場合、発光ダイオードLED1,LED2の両端電圧が変わる、すなわち大きくなる。このため、図6の細線Dに示すように、順方向電流の電流値が低くなる。また、図3に示す比較例の回路構成において、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧が低くなる状態に変更した場合、発光ダイオードLED1,LED2の両端電圧が小さくなる。このため、図6の点線Eで示すように、順方向電流の電流値が高くなる。
一方、図4に示す本実施形態の回路構成では、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧が変動した場合、上述したように、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧の変動に対応して順方向電流の電流値が変動する状態となっても、第1の抵抗R1の電圧降下が対応して変動し、PNPトランジスタQ1での分流状態も対応して変動する。このため、第3の抵抗R3の電圧降下も対応して変動し、発光ダイオードLED1,LED2の両端における電位差が対応して大小し、電流の流れ易さが対応して変動する。したがって、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧が変動しても、対応して電流の流れ易さが変動するので、図6の太線Fに示すように、順方向電流値の変動が抑制され、安定した順方向電流値が得られる。よって、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧が変動しても製品間での輝度差は生じず、良好な照明装置を提供できる。
上述したように、上記実施の形態では、発光ダイオードLED1,LED2に流れる順方向電流値を設定する第1の抵抗R1での電圧降下による順方向電流値をPNPトランジスタQ1で検出し、この順方向電流値の大きさに対応して供給される電力の一部を発光ダイオードLED1,LED2に対して分流させる。このことにより、例えば入力端子111A,111B間に印加される電源電圧に定電流回路を設けることなく、発光ダイオードLED1,LED2の順方向電流値が一定となり、所定の輝度が得られ、例えば定電流回路を構成するスイッチング素子である電界効果トランジスタ(FET:Field-Effect Transistor)などのばらつきを調整するために比較的に大きな回路規模となってしまう定電流回路が不要であることから、回路構成の簡略化が容易に得られる。また、PNPトランジスタQ1で分流する電流値の大きさに対応して発光ダイオードLED1,LED2における順方向電流の流れ易さをPNPトランジスタQ2で制御する。このため、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧がばらついて順方向電流の電流値が変動してしまう状態でも、PNPトランジスタQ1で検出する順方向電流値に対応して順方向電流の流れ易さも変動し、順方向電流値の変動を抑制でき、安定した順方向電流値が得られる。したがって、定格電圧の変動による製品間での輝度差の発生を防止でき、輝度が安定した良好な照明装置100を提供できる。
そして、照明装置100として、発光ダイオードLED1,LED2を点灯させる構成としている。このため、点灯装置110と同一基板上に搭載された小型の照明装置100として容易に構成でき、例えばボタンスイッチの照明や液晶パネルのバックライトなど、比較的に小型の電気機器に好適である。さらに、小型の電気機器の電源に定電流回路を設けることなく、安定した順方向電流値が得られて安定した輝度が得られる照明装置100を提供できるので、より電気機器の小型軽量化を図ることが容易にできる。
また、発光ダイオードLED1,LED2の順方向電流値を設定する構成として、第1の抵抗R1を発光ダイオードLED1,LED2に直列に接続している。このため、発光ダイオードLED1,LED2の輝度を設定するための順方向電流値の設定が簡単な構造で得られる。さらに、発光ダイオードLED1,LED2に流れる順方向電流の電流値を検出する構成が容易に得られる。すなわち、順方向電流値の変動を電圧降下に基づいて検出させることが容易にでき、発光ダイオードLED1,LED2における安定した順方向電流値を得るための回路構成を容易に簡略化でき、製造性の向上や照明装置100の小型軽量化、コストの低減などを容易に図れることができる。
さらに、順方向電流値を検出して適宜分流させる構成として、ベースが第1の抵抗R1および発光ダイオードLED1の接続点に接続され、第1の抵抗R1および発光ダイオードLED1,LED2の直列回路に対してエミッタおよびコレクタの直列回路が並列接続されるPNPトランジスタQ1としている。このため、スイッチング素子であるPNPトランジスタを1つ設ける簡単な構成で、順方向電流値を検出して適宜分流させることが容易にでき、製造性の向上や装置の照明装置100の小型軽量化、コストの低減などが容易に得られる。
そして、PNPトランジスタQ1で分流する電流値の大きさに対応して発光ダイオードLED1,LED2における順方向電流の流れ易さを制御する構成として、PNPトランジスタQ1で分流する電流値が大きくなるに従って発光ダイオードLED1,LED2で順方向電流が流れにくくなる状態に制御するPNPトランジスタQ2を設けている。この制御により、過電流分を分流させて所定の順方向電流値を発光ダイオードLED1,LED2に流する構成であるPNPトランジスタQ1の動作を利用して、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧のばらつきに対応して順方向電流値が変動することを抑制する制御が容易にできる。すなわち、上述したように、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧のばらつきによる順方向電流値が大小する状態に対応して、発光ダイオードLED1,LED2の両端間の電位差を小大する制御をすればよく、順方向電流の流れ易さを変動させることが容易にできるとともに、スイッチング素子であるPNPトランジスタQ2を用いる簡単な構成で得られ、製造性の向上や小型軽量化、コストの低減などが容易に得られる。
また、このPNPトランジスタQ1の分流する電流値の大きさに対応して順方向電流の流れ易さを制御する構成として、分流する電流値が大きくなるに従って発光ダイオードLED1,LED2の両端間における電位差を小さく制御している。このため、上述したように、スイッチング素子であるPNPトランジスタQ2を用いる簡単な構成で順方向電流の流れ易さを制御する構成が容易に得られ、製造性の向上や小型軽量化、コストの低減などが容易に図れる。
さらに、順方向電流を制御する構成として、エミッタおよびコレクタの直列回路が発光ダイオードLED2に直列に接続され、ベースがPNPトランジスタQ1の分流する電流が出力される出力端となるコレクタに接続されるPNPトランジスタQ2を設けた構成としている。このため、スイッチング素子であるPNPトランジスタQ2を1つ設ける構成で安定した順方向電流を供給できる回路構成が容易に得られ、製造性の向上や小型軽量化、コストの低減などが容易に得られる。
そして、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧のばらつきによる順方向電流値の変動を抑制する構成として、PNPトランジスタQ2のコレクタおよびベース間に第3の抵抗R3を接続している。すなわち、PNPトランジスタQ1で分流する電流値の大きさに対応して電圧降下が変動する構成としている。このため、定格電圧のばらつきにより順方向電流値が変動する状態に対応して、発光ダイオードLED1,LED2の両端間における電位差を変動させて、定格電圧のばらつきによる順方向電流値の変動を吸収する状態に電流の流れ易さを変動させる制御が簡単な構成で容易に得られる。したがって、製造性の向上や小型軽量化、コストの低減などが容易にできる。
また、PNPトランジスタQ2のエミッタおよびコレクタの直列回路に対して並列に第2の抵抗R2を接続している。このため、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧のばらつきによる順方向電流の変動を防止するためのPNPトランジスタQ2に流す電流が第2の抵抗R2にバイパスされる状態となり、PNPトランジスタQ2に流れる電流値を低減でき、PNPトランジスタQ2でのコレクタ損失を低減で、供給される電力による効率的な照光が簡単な回路構成で容易に得られる。
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。
なお、本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。
すなわち、上述したように、車両に搭載される音響装置や空調装置における動作を設定するボタンスイッチやつまみなどの照明、表示装置のバックライトなどに利用される他、車載用以外のいずれの照明にも利用できる。また、光源として、発光ダイオードLED1,LED2のほか、電球などのいずれのランプを対象とすることができる。このことにより、照光する条件に合わせて光源を選定すればよく、ボタンスイッチやつまみなどの照明やバックライトに限らず、いずれの照明装置100として利用できる。また、光源を着脱可能として照明装置100を構成することで、光源を交換して点灯装置110を流用できる。さらには、発光ダイオードLED1,LED2は1つのみでもよく、また複数設けたものでもよい。
そして、定電流回路を設けない電源に限らず、定電流回路を有する電源からの電力でも当然適用できる。
また、発光ダイオードLED1,LED2に流れる順方向電流値を設定する電流値設定手段として第1の抵抗R1を直列に接続して説明したが、光源に流れる電流値を適宜設定可能ないずれの構成でもできる。さらには、抵抗値が変更可能な可変抵抗などを利用してもよい。この可変抵抗を用いる構成では、例えば直列に接続される光源に対応して順方向電流値を設定する調整が容易となり、製造性の向上や汎用性の向上が容易に図れる。
そして、分流手段としてPNPトランジスタQ1を設けた構成で説明したが、スイッチング素子であるトランジスタに限らず、例えばサイリスタを用いるなど、順方向電流値に対応して適宜分流させるいずれの構成とすることができる。さらには、例えば図7に示すように、PNPトランジスタQ1のベースと第1の抵抗R1および発光ダイオードLED1の接続点との間に、抵抗R4を設けてもよい。この構成によれば、入力端子111A,111B間に印加される電源電圧の変動に対応して適宜分流させる定電流特性を、抵抗R4の抵抗値を適宜設定することで変更できる。したがって、電源電圧の変動に対応した順方向電流値の変動に対応して分流させる電流値を変更できることから、発光ダイオードLED1,LED2の輝度を適宜変更することができる。そして、この抵抗R4を可変抵抗とすることで、適宜抵抗値を変更することで容易に電源電圧の変動に対応した輝度変更を設定できる。
また、複数の発光ダイオードを用いる構成として、図4および図7に示すように単に直列に複数接続する構成に限らず、並列に接続させる構成としてもよい。具体的には、例えば入力端子111A,111B間に、図4や図7に示す照明装置100の回路構成を複数並列に接続するなどしてもよい。このような図4や図7に示す照明装置100を並列に複数接続する構成では、例えば発光ダイオードを異なる輝度に設定するなどが、第1の抵抗R1の抵抗値を異なる値に設定するなど、容易に設定でき、部分的に照度が違う照明装置100を容易に設計でき、汎用性を向上できる。
さらには、複数の発光ダイオードが並列状態とする回路構成として、例えば図8に示す回路構成とするなどしてもよい。すなわち、図8に示す照明装置200は、入力端子111A,111B間に、図4に示す照明装置100における第1の抵抗R1、発光ダイオードLED1,LED2、PNPトランジスタQ2のエミッタおよびコレクタの直列回路に対して、順方向電流値を設定する第1の抵抗R5(R6)、発光ダイオードLED3,LED4(LED5,LED6)、PNPトランジスタQ5(Q6)のエミッタおよびコレクタの直列回路を複数、例えば2つの直列回路を並列に接続している。そして、PNPトランジスタQ5,Q6のベースは、PNPトランジスタQ1のコレクタおよび第3の抵抗R3の接続点にそれぞれ接続されている。さらに、PNPトランジスタQ5(Q6)のエミッタおよびコレクタの直列回路に対して、バイパス用の第2の抵抗R7(R8)がそれぞれ並列に接続されている。
この図8に示す回路構成とすることで、各直列の発光ダイオードLED1,LED2、発光ダイオードLED3,LED4および発光ダイオードLED5,LED6の輝度が異なる状態に設定することが容易にできる。さらには、第1の抵抗R5(R6)、発光ダイオードLED3,LED4(LED5,LED6)、PNPトランジスタQ5(Q6)のエミッタおよびコレクタの直列回路に対応して、順方向電流値を検出するPNPトランジスタQ1に対応するスイッチング素子をそれぞれ設けていないので、上述した図4や図7の回路を並列に設ける構成に比して、回路構成を簡略化できる。なお、この図8に示す回路構成では、PNPトランジスタQ1に対応するスイッチング素子を設けていないので、発光ダイオードLED3〜LED6の定格電圧がばらついた場合の順方向電流値の変動を抑制する制御は実施されず、発光ダイオードLED3〜LED6の輝度ばらつきが生じるおそれがある。このため、輝度ばらつきを防止する場合には、上述した図4や図7の回路を並列に設ける構成とすることが好ましい。
さらに、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧のばらつきによる輝度のばらつきを防止する構成として、PNPトランジスタQ2に限らず、発光ダイオードLED1,LED2に対して分流させる分流値の大きさに対応して発光ダイオードLED1,LED2に順方向電流が流れる状態を制御するいずれの構成とすることができる。例えば、スイッチング素子としてPNPトランジスタQ2の他、サイリスタを用いたりしてもよい。さらには、例えば図9に示すように、発光ダイオードLED1,LED2の両端間での電位差を変動させる構成として、電流値に対応して電圧降下が変動することで電位差を変動させる制御用抵抗R21(R22,R23)を設けてもよい。
具体的には、図9に示すように、照明装置200は、入力端子111A,111B間に、第1の抵抗R1、発光ダイオードLED1,LED2および制御用抵抗R21を直列に接続する。また、入力端子111A,111B間に、この直列回路に対して、順方向電流値を設定する第1の抵抗R5(R6)、発光ダイオードLED3,LED4(LED5,LED6)および制御用抵抗R22(R23)を複数、例えば2つの直列回路を並列に接続する。さらに、第1の抵抗R1および発光ダイオードLED1,LED2の直列回路に対してPNPトランジスタQ1のエミッタ、コレクタ、逆阻止手段としてのダイオードD1のアノードおよびカソードの直列回路を並列に接続する。また、PNPトランジスタQ1のコレクタおよびダイオードD1のアノードの接続点と、発光ダイオードLED4および制御用抵抗R22の接続点との間に、逆阻止手段としてのダイオードD2のアノードおよびカソードを接続する。さらに、PNPトランジスタQ1のコレクタおよびダイオードD1のアノードの接続点と、発光ダイオードLED6および制御用抵抗R23の接続点との間に、逆阻止手段としてのダイオードD3のアノードおよびカソードを接続する。
この図9に示す回路構成では、電源電圧の上昇により順方向電流値が増大する状態となると、図4に示す実施の形態で説明したように、順方向電流値の増大分がPNPトランジスタQ1およびダイオードD1,D2,D3を介して分流され、発光ダイオードLED1,LED2(LED3,LED4、LED5,LED6)の順方向電流値が、バッテリからの定格電圧に対応した順方向電流値となり、損傷することなく適切に発光する。また、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧がばらつくことにより順方向電流値が変動する状態となる場合、上述したように、発光ダイオードLED1,LED2の両端間の電位差が変動して順方向電流の流れ易さが変動し、順方向電流値の変動が抑制される。すなわち、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧が高くなる状態では順方向電流値が小さくなる状態となる。このため、第1の抵抗R1の電圧降下が小さくなり、PNPトランジスタQ1で分流させる電流値も小さくなる状態となる。このため、順方向電流値と分流される電流値との和となる制御用抵抗R21に流れる電流値が小さくなる状態となって、制御用抵抗R21における電圧降下が小さくなる。このため、発光ダイオードLED1,LED2の両端間の電位差が大きくなり、電流が流れやすくなる。逆に定格電圧が低くなる状態では、発光ダイオードLED1,LED2の両端間の電位差が小さくなり、電流が流れ難くなる。このため、定格電圧の大小にばらついて順方向電流値が小さくあるいは大きく変動する状態となっても順方向電流が流れ易くあるいは流れ難くなる状態となって、上述の各実施形態と同様に順方向電流の変動が抑制され、輝度のばらつきを防止できるという同様の作用効果が得られる。また、この図9に示す回路構成では、ダイオードD1および制御用抵抗R22を設ける簡単な回路構成であることから、PNPトランジスタQ2を用いる構成に比して安価に提供可能となる。
なお、図9に示す回路構成では、制御用抵抗R21での消費電力がPNPトランジスタQ2を用いる構成に比して大きくなるので、効率的な照光が要求される場合には、PNPトランジスタQ2を用いた回路構成とすることが好ましい。また、この図9に示す回路構成において、発光ダイオードLED3,LED4(LED5,LED6)を並列に設ける構成としたが、これらの直列回路およびダイオードD2,D3を設けない構成としてもよい。さらに、逆阻止手段としては、単に順方向電流の逆流を阻止する構成であることから、ダイオードD1(D2,D3)に限らず、逆阻止のいずれの素子を利用できる。
また、コネクタ損失を防止するためにバイパスさせる第2の抵抗R2(R7,R8)を設けて説明したが、バイパスさせる構成としては抵抗に限らず、いずれの構成を利用することができる。さらには、設けなくてもできる。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。
〔実施の形態の効果〕
上述したように、発光ダイオードLED1,LED2に流れる順方向電流値を設定する第1の抵抗R1での電圧降下による順方向電流値をPNPトランジスタQ1で検出し、この順方向電流値の大きさに対応して供給される電力の一部を発光ダイオードLED1,LED2に対して分流させ、この分流する電流値の大きさに対応して発光ダイオードLED1,LED2における順方向電流の流れ易さをPNPトランジスタQ2で制御する。このため、順方向電流の増加分を分流させることで、発光ダイオードLED1,LED2に所定の順方向電流を流すことができ、定電流回路を設けることなく、簡単な回路構成で発光ダイオードLED1,LED2を損傷することなく良好に点灯できるとともに、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧がばらついて順方向電流値の電流値が変動する状態となっても、検出する順方向電流値に対応して順方向電流の流れ易さも変動し、順方向電流値の変動を抑制でき、安定した順方向電流値が得られ、輝度差を防止して良好な点灯が得られる。
上述したように、発光ダイオードLED1,LED2に流れる順方向電流値を設定する第1の抵抗R1での電圧降下による順方向電流値をPNPトランジスタQ1で検出し、この順方向電流値の大きさに対応して供給される電力の一部を発光ダイオードLED1,LED2に対して分流させ、この分流する電流値の大きさに対応して発光ダイオードLED1,LED2における順方向電流の流れ易さをPNPトランジスタQ2で制御する。このため、順方向電流の増加分を分流させることで、発光ダイオードLED1,LED2に所定の順方向電流を流すことができ、定電流回路を設けることなく、簡単な回路構成で発光ダイオードLED1,LED2を損傷することなく良好に点灯できるとともに、発光ダイオードLED1,LED2の定格電圧がばらついて順方向電流値の電流値が変動する状態となっても、検出する順方向電流値に対応して順方向電流の流れ易さも変動し、順方向電流値の変動を抑制でき、安定した順方向電流値が得られ、輝度差を防止して良好な点灯が得られる。
100…照明装置
110…点灯装置
D1,D2,D3…逆阻止手段としてのダイオード
LED1,LED2…光源としての発光ダイオード
Q1…分流手段としてのPNPトランジスタ
Q2…電流制限手段を構成するPNPトランジスタ
R1,R5,R6…電流値設定手段としての第1の抵抗
R2,R7,R8…抵抗である第2の抵抗
R3…抵抗である第3の抵抗
R4…抵抗
R21,R22,R23…抵抗である制御用抵抗
110…点灯装置
D1,D2,D3…逆阻止手段としてのダイオード
LED1,LED2…光源としての発光ダイオード
Q1…分流手段としてのPNPトランジスタ
Q2…電流制限手段を構成するPNPトランジスタ
R1,R5,R6…電流値設定手段としての第1の抵抗
R2,R7,R8…抵抗である第2の抵抗
R3…抵抗である第3の抵抗
R4…抵抗
R21,R22,R23…抵抗である制御用抵抗
Claims (15)
- 光源に流れる順方向電流値を設定する電流値設定手段と、
前記電流値設定手段での電圧降下により前記順方向電流値を検出し、この順方向電流値の大きさに対応して供給される電力の一部を前記光源に対して分流させる分流手段と、
この分流手段で分流する電流値の大きさに対応して前記光源に電流が流れる状態を制御する電流制限手段と、
を具備したことを特徴とする点灯装置。 - 請求項1に記載の点灯装置であって、
前記光源は、発光ダイオードである
ことを特徴とする点灯装置。 - 請求項1または請求項2に記載の点灯装置であって、
前記電流値設定手段は、前記光源に対して直列に接続された抵抗である
ことを特徴とする点灯装置。 - 請求項3に記載の点灯装置であって、
前記分流手段は、ベースが前記電流値設定手段および前記光源の接続点に接続され、前記電流値設定手段および前記光源の直列回路に対してエミッタおよびコレクタの直列回路が並列に接続されるPNPトランジスタを備えた
ことを特徴とする点灯装置。 - 請求項4に記載の点灯装置であって、
前記分流手段は、前記PNPトランジスタのベースと、前記電流値設定手段および前記光源の接続点との間に接続される抵抗を備えた
ことを特徴とする点灯装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の点灯装置であって、
前記電流制限手段は、前記分流手段に流れる電流値が大きくなるに従って前記光源に電流が流れ難くなる状態に制御する
ことを特徴とする点灯装置。 - 請求項6に記載の点灯装置であって、
前記電流制限手段は、前記分流手段で分流する電流値の大きさに対応して前記光源の両端間の電位差を小さく制御する
ことを特徴とする点灯装置。 - 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の点灯装置であって、
前記電流制限手段は、エミッタおよびコレクタの直列回路が前記光源に直列に接続され、ベースが前記分流手段の分流する電流が出力される出力端に接続されたPNPトランジスタを備えた
ことを特徴とする点灯装置。 - 請求項4または請求項5に記載の点灯装置であって、
前記電流制限手段は、エミッタおよびコレクタの直列回路が前記光源に直列に接続され、ベースが前記分流手段のPNPトランジスタのコレクタに接続されたPNPトランジスタを備えた
ことを特徴とする点灯装置。 - 請求項8または請求項9に記載の点灯装置であって、
前記電流制限手段は、前記PNPトランジスタのコレクタおよびベース間に接続される抵抗を備えた
ことを特徴とする点灯装置。 - 請求項8ないし請求項10のいずれかに記載の点灯装置であって、
前記電流制御手段は、前記PNPトランジスタのエミッタおよびコレクタの直列回路に対して並列に接続される抵抗を備えた
ことを特徴とする点灯装置。 - 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の点灯装置であって、
前記電流制限手段は、前記光源に直列に接続され、前記順方向電流値および前記分流手段で分流する電流値の和の電流値の大きさに対応して両端の電圧降下が大きくなる抵抗を備えた
ことを特徴とする点灯装置。 - 請求項12に記載の点灯装置であって、
前記電流制限手段は、前記分流手段で分流する電流を前記抵抗に流すとともに前記分流手段への電流の逆流を阻止する逆阻止手段を備えた
ことを特徴とする点灯装置。 - 請求項13に記載の点灯装置であって、
前記逆阻止手段は、ダイオードである
ことを特徴とする点灯装置。 - 請求項1ないし請求項14のいずれかに記載の点灯装置と、
この点灯装置により電力が供給されて点灯する光源と、
を具備したことを特徴とする照明装置。
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