JP2009252344A - 照明用白色led駆動回路並びにこれを備えた照明装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】過電流状態を遮断することができる照明用白色LED駆動回路を提供する。
【解決手段】複数の白色LEDを直列に接続した直列接続体を複数列並列に接続している白色LED群(LED直列接続体6_1〜6_nからなる白色LED群)を駆動する回路であって、前記複数列のどこかの列で異常電流(予め設定している所定レベル以上の電流)が流れた場合、異常電流が流れた列の白色LEDの電流を遮断する照明用白色LED駆動回路。
【選択図】図1
【解決手段】複数の白色LEDを直列に接続した直列接続体を複数列並列に接続している白色LED群(LED直列接続体6_1〜6_nからなる白色LED群)を駆動する回路であって、前記複数列のどこかの列で異常電流(予め設定している所定レベル以上の電流)が流れた場合、異常電流が流れた列の白色LEDの電流を遮断する照明用白色LED駆動回路。
【選択図】図1
Description
本発明は、照明用白色LEDを駆動する照明用白色LED駆動回路並びにこれを備えた照明装置及び電子機器に関するものである。
近年、照明において従来の蛍光灯に置き換わるものとして、白色LEDを用いた照明装置(白色LED照明装置)が製品化されている。この白色LED照明装置は、蛍光灯に比べ長寿命であるというメリットを有している。
白色LED照明装置においては、通常、コイル及びダイオードを具備するチョッパ方式レギュレータにより白色LEDを駆動し、複数の白色LEDを直列に接続することにより白色LEDに流す電流を一定に保ち、個々の白色LEDの輝度ばらつきを少なくしている。しかし、白色LED照明装置において高光量が要求される場合には、白色LEDを多く必要とするため、複数の白色LEDを直列に接続したLED直列接続体を複数列設け、その複数列のLED直列接続体を並列に接続している。
ここで、従来の白色LED照明装置の一構成例を図8に示す。図8に示す従来の白色LED照明装置は、直流電源1の出力電圧を平滑して入力電圧VINとするコンデンサ2と、白色LED駆動用ICパッケージ13、ダイオード9、コイル8、コンデンサ10、抵抗11、及び抵抗12からなる降圧型チョッパレギュレータである照明用白色LED駆動回路と、複数の白色LEDを直列に接続したLED直列接続体6_1〜6_nとによって構成される。各LED直列接続体6_1〜6_nは並列接続され、アノード側が照明用白色LED駆動回路の出力端に接続される。
白色LED駆動用ICパッケージ13は、NPNトランジスタである出力トランジスタ3と、PWM制御回路4と、過電流検出回路5と、各LED直列接続体6_1〜6_nのカソード側にそれぞれ接続される負荷抵抗7_1〜7_nと、入力電圧VINを入力する端子T1と、パルス状電圧VSWを出力する端子T2と、フィードバック電圧VFBを入力する端子T3と、グランド電位に接続される端子T4と、各LED直列接続体6_1〜6_nのカソード側が外部接続される端子T6_1〜T6_nとを備えている。そして、PWM制御回路4は、誤差増幅器4Aと、基準電圧VREFを出力する基準電圧回路4Bと、三角波を発振する発振回路4Cと、PWMコンパレータ4Dと、出力トランジスタ駆動回路4Eとを備えている。
上記構成の図8に示す従来の白色LED照明装置では、端子T3に入力されるフィードバック電圧VFBが出力電圧VOを抵抗11及び12で分圧したものとなり、そのフィードバック電圧VFBと基準電圧回路4Bから出力される基準電圧VREFとの誤差を誤差増幅器4Aが増幅して出力し、誤差増幅器4Aの出力と発振回路4Cから発振される三角波とをPWMコンパレータ4Dが比較して誤差増幅器4Aの出力をパルス幅変調したPWM信号を生成し、そのPWM信号に応じて出力トランジスタ駆動回路4Eが出力トランジスタ3のON/OFFを切り替えることにより、出力電圧VOを一定に保つ。
出力トランジスタ3がONのときは、端子T1から出力トランジスタ3、コイル8へと電流が流れ、コイル8にエネルギーが蓄えられると共に白色LEDへ電流が供給される。一方、出力トランジスタ3がOFFのときは、コイル8に蓄えられていたエネルギーがダイオード9を介して放出され、白色LEDへ電流が供給される。また、各LED直列接続体6_1〜6_nに流れる電流は、カソード側に接続される各抵抗7_1〜7_nの抵抗値により設定された電流値となる。
また、LEDがショートする等により出力トランジスタ3に過電流が流れる場合、過電流検出回路5が出力トランジスタ3の過電流を検出し、図9に示すようなパルス・バイ・パルス方式の保護により、出力トランジスタ3の電流I3が或る一定レベル(過電流検出レベル)LVTH以上になると、出力トランジスタ駆動回路4Eがすぐに出力トランジスタ3をオフにする。
しかしながら、上記構成の図8に示す従来の白色LED照明装置では、異常が発生し、いずれかのLED直列接続体でLEDに異常電流が流れた場合、出力トランジスタ3に過電流が流れ続ける状態が持続されるという問題が生じる。
本発明は、上記の状況に鑑み、過電流状態を遮断することができる照明用白色LED駆動回路並びにこれを備えた照明装置及び電子機器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明に係る照明用白色LED駆動回路は、複数の白色LEDを直列に接続した直列接続体を複数列並列に接続している白色LED群を駆動する回路であって、前記複数列のどこかの列で異常電流(予め設定している所定レベル以上の電流)が流れた場合、異常電流が流れた列の白色LEDの電流を遮断するようにしている。
このような構成によると、異常が発生し、前記複数列のどこかの列で異常電流が流れた場合であっても、過電流状態を遮断することができる。また、明るさを一定に保つ観点から、前記複数列の各列の白色LEDの電流をそれぞれ一定にする定電流制御部を備えるようにしてもよい。また、異常時においても正常時と明るさを同一にする観点から、前記複数列のどこかの列で異常電流が流れた場合、異常電流が流れていない列の白色LEDの電流を前記複数列のいずれの列でも異常電流が流れていない場合に比べて増加させるようにしてもよい。また、異常状態を使用者に知らせる観点から、前記複数列のどこかの列で異常電流が流れた場合、異常電流が流れていない列の白色LEDを点滅駆動するようにしてもよく、オープン状態の異常状態も使用者に知らせる観点から、さらに、前記複数列のどこかの列がオープン状態になった場合、オープン状態になっていない列の白色LEDを点滅駆動するようにしてもよい。
また、上記目的を達成するために本発明に係る照明用白色LED駆動回路は、複数の白色LEDを直列に接続した直列接続体を複数列並列に接続している白色LED群を駆動する回路であって、前記複数列のどこかの列で異常電流(予め設定している所定レベル以上の電流)が流れた場合、前記複数列全ての白色LEDの電流を遮断するようにしている。なお、前記複数列全ての白色LEDの電流を遮断する手法として、例えば、前記白色LED群への出力電圧供給と前記白色LED群への出力電圧供給停止とを切り替えるための出力スイッチを備え、前記出力スイッチをオフにすることにより前記複数列全ての白色LEDの電流を遮断する手法が挙げられる。
このような構成によると、異常が発生し、前記複数列のどこかの列で異常電流が流れた場合であっても、過電流状態を遮断することができる。
また、上記目的を達成するために本発明に係る照明用白色LED駆動回路は、複数の白色LEDを直列に接続した直列接続体を複数列並列に接続している白色LED群を駆動する回路であって、前記白色LED群への出力電圧供給と前記白色LED群への出力電圧供給停止とを切り替えるための出力スイッチを備え、前記白色LED群へ供給する出力電圧が過電圧(予め設定している所定レベル以上の電圧電流)になった場合、前記出力スイッチをオフにすることにより前記複数列全ての白色LEDの電流を遮断するようにしている。
このような構成によると、異常が発生し、前記白色LED群へ供給する出力電圧が過電圧となる場合であっても、過電流状態を遮断することができる。
また、本発明に係る照明装置は、複数の白色LEDを直列に接続した直列接続体を複数列並列に接続している白色LED群と、前記白色LED群を駆動する上記各構成の照明用白色LED駆動回路とを備えた構成としている。
また、本発明に係る電子機器は、上記構成の照明装置を備えた構成としている。
本発明に係る照明用白色LED駆動回路並びにこれを備えた照明装置及び電子機器によると、過電流状態を遮断することができる。
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。
(第一実施形態)
本発明の第一実施形態に係る白色LED照明装置の構成を図1に示す。なお、図1において図8と同一の部分には同一の符号を付す。
本発明の第一実施形態に係る白色LED照明装置の構成を図1に示す。なお、図1において図8と同一の部分には同一の符号を付す。
図1に示す本発明の第一実施形態に係る白色LED照明装置は、直流電源1の出力電圧を平滑して入力電圧VINとするコンデンサ2と、白色LED駆動用ICパッケージ17、ダイオード9、コイル8、コンデンサ10、抵抗11、及び抵抗12からなる降圧型チョッパレギュレータである照明用白色LED駆動回路と、複数の白色LEDを直列に接続したLED直列接続体6_1〜6_nとによって構成される。各LED直列接続体6_1〜6_nは並列接続され、アノード側が照明用白色LED駆動回路の出力端に接続される。
白色LED駆動用ICパッケージ17は、NPNトランジスタである出力トランジスタ3と、PWM制御回路4と、各LED直列接続体6_1〜6_nのカソード側にそれぞれ接続される負荷抵抗7_1〜7_n及びNPNトランジスタ14_1〜14_nと、各LED直列接続体6_1〜6_nを流れる電流を検出する電流検出回路15と、電流検出回路15の検出結果に応じて各NPNトランジスタ14_1〜14_nを駆動する駆動回路16と、入力電圧VINを入力する端子T1と、パルス状電圧VSWを出力する端子T2と、フィードバック電圧VFBを入力する端子T3と、グランド電位に接続される端子T4と、各LED直列接続体6_1〜6_nのカソード側が外部接続される端子T6_1〜T6_nとを備えている。なお、出力トランジスタ3はNチャンネル電界効果トランジスタに代替してもよい。また、PWM制御回路4の内部構成は、図8に示す従来の白色LED照明装置の場合と同様である。
上記構成の図1に示す本発明の第一実施形態に係る白色LED照明装置では、端子T3に入力されるフィードバック電圧VFBが出力電圧VOを抵抗11及び12で分圧したものとなり、そのフィードバック電圧VFBと基準電圧回路4Bから出力される基準電圧VREFとの誤差を誤差増幅器4Aが増幅して出力し、誤差増幅器4Aの出力と発振回路4Cから発振される三角波とをPWMコンパレータ4Dが比較して誤差増幅器4Aの出力をパルス幅変調したPWM信号を生成し、そのPWM信号に応じて出力トランジスタ駆動回路4Eが出力トランジスタ3のON/OFFを切り替えることにより、出力電圧VOを一定に保つ。
出力トランジスタ3がONのときは、端子T1から出力トランジスタ3、コイル8へと電流が流れ、コイル8にエネルギーが蓄えられると共に白色LEDへ電流が供給される。一方、出力トランジスタ3がOFFのときは、コイル8に蓄えられていたエネルギーがダイオード9を介して放出され、白色LEDへ電流が供給される。
各LED直列接続体6_1〜6_nに流れる電流は、カソード側に接続される各抵抗7_1〜7_nの抵抗値及び各NPNトランジスタ14_1〜14_nのコレクタ−エミッタ間電圧により設定された電流値となる。すなわち、LED直列接続体6_k(kは1以上n以下の自然数)に流れる電流I6_kは、以下の式で表される。ただし、VF6_kはLED直列接続体6_kの総順方向電圧であり、VCE14_kはNPNトランジスタ14_kのコレクタ−エミッタ間電圧であり、r7_kは抵抗7_kの抵抗値である。
I6_k=(Vo―VF6_k―VCE14_k)/r7_k
I6_k=(Vo―VF6_k―VCE14_k)/r7_k
上述の通り、電流検出回路15は各LED直列接続体6_1〜6_nを流れる電流を検出しており、駆動回路16は電流検出回路15の検出結果に応じて各NPNトランジスタ14_1〜14_nを駆動する。例えば、LED直列接続体6_1のLEDがショートしLED直列接続体6_1に異常電流が流れた場合、抵抗7_1での電圧降下が大きくなることにより電流検出回路15がLED直列接続体6_1の異常電流(予め設定している所定レベル以上の電流)を検出し、駆動回路16が電流検出回路15の検出結果に応じて異常電流が流れているLED直列接続体6_1に接続されているNPNトランジスタ14_1をオフにし、LED直列接続体6_1の電流を遮断する。これにより、異常が発生し、いずれかのLED直列接続体でLEDに異常電流が流れた場合であっても、出力トランジスタ3に過電流が流れ続ける状態を遮断することができる。
(第二実施形態)
本発明の第二実施形態に係る白色LED照明装置は、本発明の第一実施形態に係る白色LED照明装置と同様に図1に示す構成であるが、本発明の第一実施形態に係る白色LED照明装置とは駆動回路16の動作が異なっている。
本発明の第二実施形態に係る白色LED照明装置は、本発明の第一実施形態に係る白色LED照明装置と同様に図1に示す構成であるが、本発明の第一実施形態に係る白色LED照明装置とは駆動回路16の動作が異なっている。
本発明の第二実施形態に係る白色LED照明装置では、LED直列接続体6_1〜6_nの少なくとも一列に異常電流(予め設定している所定レベル以上の電流)が流れた場合、異常電流が流れたLED直列接続体に接続されている抵抗での電圧降下が大きくなることにより電流検出回路15がLED直列接続体の異常電流を検出し、駆動回路16が電流検出回路15の検出結果に応じてNPNトランジスタ14_1〜14_n全てをオフにし、LED直列接続体6_1〜6_n全ての電流を遮断する。これにより、異常が発生し、いずれかのLED直列接続体でLEDに異常電流が流れた場合であっても、出力トランジスタ3に過電流が流れ続ける状態を遮断することができる。
(第三実施形態)
本発明の第三実施形態に係る白色LED照明装置の構成を図2に示す。なお、図2において図8と同一の部分には同一の符号を付す。
本発明の第三実施形態に係る白色LED照明装置の構成を図2に示す。なお、図2において図8と同一の部分には同一の符号を付す。
図2に示す本発明の第三実施形態に係る白色LED照明装置は、直流電源1の出力電圧を平滑して入力電圧VINとするコンデンサ2と、白色LED駆動用ICパッケージ19、ダイオード9、コイル8、コンデンサ10、抵抗11、及び抵抗12からなる降圧型チョッパレギュレータである照明用白色LED駆動回路と、複数の白色LEDを直列に接続したLED直列接続体6_1〜6_nとによって構成される。各LED直列接続体6_1〜6_nは並列接続され、アノード側が照明用白色LED駆動回路の出力端に接続される。
白色LED駆動用ICパッケージ19は、NPNトランジスタである出力トランジスタ3と、PWM制御回路4と、各LED直列接続体6_1〜6_nのカソード側にそれぞれ接続される負荷抵抗7_1〜7_nと、各LED直列接続体6_1〜6_nを流れる電流を検出する電流検出回路15と、電流検出回路15の検出結果に応じてスイッチ18のオン/オフを切り替える駆動回路16Aと、スイッチ18と、入力電圧VINを入力する端子T1と、パルス状電圧VSWを出力する端子T2と、フィードバック電圧VFBを入力する端子T3と、グランド電位に接続される端子T4と、スイッチ18の一端に接続される端子T5と、スイッチ18の他端に接続される端子T6と、各LED直列接続体6_1〜6_nのカソード側が外部接続される端子T6_1〜T6_nとを備えている。なお、出力トランジスタ3はNチャンネル電界効果トランジスタに代替してもよい。また、PWM制御回路4の内部構成は、図8に示す従来の白色LED照明装置の場合と同様である。
上記構成の図2に示す本発明の第三実施形態に係る白色LED照明装置では、端子T3に入力されるフィードバック電圧VFBが出力電圧VOを抵抗11及び12で分圧したものとなり、そのフィードバック電圧VFBと基準電圧回路4Bから出力される基準電圧VREFとの誤差を誤差増幅器4Aが増幅して出力し、誤差増幅器4Aの出力と発振回路4Cから発振される三角波とをPWMコンパレータ4Dが比較して誤差増幅器4Aの出力をパルス幅変調したPWM信号を生成し、そのPWM信号に応じて出力トランジスタ駆動回路4Eが出力トランジスタ3のON/OFFを切り替えることにより、出力電圧VOを一定に保つ。
出力トランジスタ3がONのときは、端子T1から出力トランジスタ3、コイル8へと電流が流れ、コイル8にエネルギーが蓄えられると共に白色LEDへ電流が供給される。一方、出力トランジスタ3がOFFのときは、コイル8に蓄えられていたエネルギーがダイオード9を介して放出され、白色LEDへ電流が供給される。
各LED直列接続体6_1〜6_nに流れる電流は、カソード側に接続される各抵抗7_1〜7_nの抵抗値により設定された電流値となる。すなわち、LED直列接続体6_k(kは1以上n以下の自然数)に流れる電流I6_kは、以下の式で表される。ただし、VF6_kはLED直列接続体6_kの総順方向電圧であり、r7_kは抵抗7_kの抵抗値である。
I6_k=(Vo―VF6_k)/r7_k
I6_k=(Vo―VF6_k)/r7_k
上述の通り、電流検出回路15は各LED直列接続体6_1〜6_nを流れる電流を検出しており、駆動回路16Aは電流検出回路15の検出結果に応じてスイッチ18のオン/オフを切り替える。LED直列接続体6_1〜6_nの少なくとも一列に異常電流(予め設定している所定レベル以上の電流)が流れた場合、異常電流が流れたLED直列接続体に接続されている抵抗での電圧降下が大きくなることにより電流検出回路15がLED直列接続体の異常電流を検出し、駆動回路16Aが電流検出回路15の検出結果に応じてスイッチ18をオフにし、照明用白色LED駆動回路と各LED直列接続体6_1〜6_nとの電気的接続を遮断する。これにより、異常が発生し、いずれかのLED直列接続体でLEDに異常電流が流れた場合であっても、出力トランジスタ3に過電流が流れ続ける状態を遮断することができる。
(第四実施形態)
本発明の第四実施形態に係る白色LED照明装置の構成を図3に示す。なお、図3において図8と同一の部分には同一の符号を付す。
本発明の第四実施形態に係る白色LED照明装置の構成を図3に示す。なお、図3において図8と同一の部分には同一の符号を付す。
図3に示す本発明の第四実施形態に係る白色LED照明装置は、直流電源1の出力電圧を平滑して入力電圧VINとするコンデンサ2と、白色LED駆動用ICパッケージ21、ダイオード9、コイル8、コンデンサ10、抵抗11、及び抵抗12からなる降圧型チョッパレギュレータである照明用白色LED駆動回路と、複数の白色LEDを直列に接続したLED直列接続体6_1〜6_nとによって構成される。各LED直列接続体6_1〜6_nは並列接続され、アノード側が照明用白色LED駆動回路の出力端に接続される。
白色LED駆動用ICパッケージ21は、NPNトランジスタである出力トランジスタ3と、PWM制御回路4と、各LED直列接続体6_1〜6_nのカソード側にそれぞれ接続される負荷抵抗7_1〜7_nと、出力電圧Voを検出する出力電圧検出回路20と、出力電圧検出回路20の検出結果に応じてスイッチ18のオン/オフを切り替える駆動回路16Bと、スイッチ18と、入力電圧VINを入力する端子T1と、パルス状電圧VSWを出力する端子T2と、フィードバック電圧VFBを入力する端子T3と、グランド電位に接続される端子T4と、スイッチ18の一端に接続される端子T5と、スイッチ18の他端に接続される端子T6と、各LED直列接続体6_1〜6_nのカソード側が外部接続される端子T6_1〜T6_nとを備えている。なお、出力トランジスタ3はNチャンネル電界効果トランジスタに代替してもよい。また、PWM制御回路4の内部構成は、図8に示す従来の白色LED照明装置の場合と同様である。
上記構成の図3に示す本発明の第四実施形態に係る白色LED照明装置では、端子T3に入力されるフィードバック電圧VFBが出力電圧VOを抵抗11及び12で分圧したものとなり、そのフィードバック電圧VFBと基準電圧回路4Bから出力される基準電圧VREFとの誤差を誤差増幅器4Aが増幅して出力し、誤差増幅器4Aの出力と発振回路4Cから発振される三角波とをPWMコンパレータ4Dが比較して誤差増幅器4Aの出力をパルス幅変調したPWM信号を生成し、そのPWM信号に応じて出力トランジスタ駆動回路4Eが出力トランジスタ3のON/OFFを切り替えることにより、出力電圧VOを一定に保つ。
出力トランジスタ3がONのときは、端子T1から出力トランジスタ3、コイル8へと電流が流れ、コイル8にエネルギーが蓄えられると共に白色LEDへ電流が供給される。一方、出力トランジスタ3がOFFのときは、コイル8に蓄えられていたエネルギーがダイオード9を介して放出され、白色LEDへ電流が供給される。
各LED直列接続体6_1〜6_nに流れる電流は、カソード側に接続される各抵抗7_1〜7_nの抵抗値により設定された電流値となる。すなわち、LED直列接続体6_k(kは1以上n以下の自然数)に流れる電流I6_kは、以下の式で表される。ただし、VF6_kはLED直列接続体6_kの総順方向電圧であり、r7_kは抵抗7_kの抵抗値である。
I6_k=(Vo―VF6_k)/r7_k
I6_k=(Vo―VF6_k)/r7_k
上述の通り、出力電圧検出回路20は出力電圧Voを検出しており、駆動回路16Bは出力電圧検出回路20の検出結果に応じてスイッチ18のオン/オフを切り替える。出力トランジスタ3が破壊する等の異常により出力電圧Voが上昇して過電圧となる場合、出力電圧検出回路20が出力電圧Voの過電圧(予め設定している所定レベル以上の電圧)を検出し、駆動回路16Bが出力電圧検出回路20の検出結果に応じてスイッチ18をオフにし、照明用白色LED駆動回路と各LED直列接続体6_1〜6_nとの電気的接続を遮断する。これにより、異常が発生し、出力電圧Voが過電圧となる場合であっても、出力トランジスタ3に過電流が流れ続ける状態を遮断することができる。
(第五実施形態)
本発明の第五実施形態に係る白色LED照明装置の構成を図4に示す。なお、図4において図8と同一の部分には同一の符号を付す。
本発明の第五実施形態に係る白色LED照明装置の構成を図4に示す。なお、図4において図8と同一の部分には同一の符号を付す。
図4に示す本発明の第五実施形態に係る白色LED照明装置は、直流電源1の出力電圧を平滑して入力電圧VINとするコンデンサ2と、白色LED駆動用ICパッケージ23、ダイオード9、コイル8、コンデンサ10、抵抗11、及び抵抗12からなる降圧型チョッパレギュレータである照明用白色LED駆動回路と、複数の白色LEDを直列に接続したLED直列接続体6_1〜6_nとによって構成される。各LED直列接続体6_1〜6_nは並列接続され、アノード側が照明用白色LED駆動回路の出力端に接続される。
白色LED駆動用ICパッケージ23は、NPNトランジスタである出力トランジスタ3と、PWM制御回路4と、各LED直列接続体6_1〜6_nのカソード側にそれぞれ接続される負荷抵抗7_1〜7_n及びNPNトランジスタ14_1〜14_nと、各LED直列接続体6_1〜6_nを流れる電流を検出する電流検出回路15と、電流検出回路15の検出結果に応じて定電流回路22を介して各NPNトランジスタ14_1〜14_nを駆動する駆動回路16と、定電流回路22と、入力電圧VINを入力する端子T1と、パルス状電圧VSWを出力する端子T2と、フィードバック電圧VFBを入力する端子T3と、グランド電位に接続される端子T4と、各LED直列接続体6_1〜6_nのカソード側が外部接続される端子T6_1〜T6_nとを備えている。なお、出力トランジスタ3はNチャンネル電界効果トランジスタに代替してもよい。また、PWM制御回路4の内部構成は、図8に示す従来の白色LED照明装置の場合と同様である。
上記構成の図4に示す本発明の第五実施形態に係る白色LED照明装置では、端子T3に入力されるフィードバック電圧VFBが出力電圧VOを抵抗11及び12で分圧したものとなり、そのフィードバック電圧VFBと基準電圧回路4Bから出力される基準電圧VREFとの誤差を誤差増幅器4Aが増幅して出力し、誤差増幅器4Aの出力と発振回路4Cから発振される三角波とをPWMコンパレータ4Dが比較して誤差増幅器4Aの出力をパルス幅変調したPWM信号を生成し、そのPWM信号に応じて出力トランジスタ駆動回路4Eが出力トランジスタ3のON/OFFを切り替えることにより、出力電圧VOを一定に保つ。
出力トランジスタ3がONのときは、端子T1から出力トランジスタ3、コイル8へと電流が流れ、コイル8にエネルギーが蓄えられると共に白色LEDへ電流が供給される。一方、出力トランジスタ3がOFFのときは、コイル8に蓄えられていたエネルギーがダイオード9を介して放出され、白色LEDへ電流が供給される。
正常時において、各NPNトランジスタ14_1〜14_nのベース電流は定電流回路22により一定になるため、LEDの順方向電圧がばらついていても各LED直列接続体6_1〜6_nには一定の電流が流れ、明るさを一定に保つ。
上述の通り、電流検出回路15は各LED直列接続体6_1〜6_nを流れる電流を検出しており、駆動回路16は電流検出回路15の検出結果に応じて定電流回路22を介して各NPNトランジスタ14_1〜14_nを駆動する。例えば、LED直列接続体6_1のLEDがショートしLED直列接続体6_1に異常電流が流れた場合、抵抗7_1での電圧降下が大きくなることにより電流検出回路15がLED直列接続体6_1の異常電流(予め設定している所定レベル以上の電流)を検出し、駆動回路16が電流検出回路15の検出結果に応じて異常電流が流れているLED直列接続体6_1に接続されているNPNトランジスタ14_1をオフにし、LED直列接続体6_1の電流を遮断する。これにより、異常が発生し、いずれかのLED直列接続体でLEDに異常電流が流れた場合であっても、出力トランジスタ3に過電流が流れ続ける状態を遮断することができる。
(第六実施形態)
本発明の第六実施形態に係る白色LED照明装置の構成を図5に示す。なお、図5において図8と同一の部分には同一の符号を付す。
本発明の第六実施形態に係る白色LED照明装置の構成を図5に示す。なお、図5において図8と同一の部分には同一の符号を付す。
図5に示す本発明の第六実施形態に係る白色LED照明装置は、直流電源1の出力電圧を平滑して入力電圧VINとするコンデンサ2と、白色LED駆動用ICパッケージ25、ダイオード9、コイル8、コンデンサ10、抵抗11、及び抵抗12からなる降圧型チョッパレギュレータである照明用白色LED駆動回路と、複数の白色LEDを直列に接続したLED直列接続体6_1〜6_nとによって構成される。各LED直列接続体6_1〜6_nは並列接続され、アノード側が照明用白色LED駆動回路の出力端に接続される。
白色LED駆動用ICパッケージ25は、NPNトランジスタである出力トランジスタ3と、PWM制御回路4と、各LED直列接続体6_1〜6_nのカソード側にそれぞれ接続される負荷抵抗7_1〜7_n及びNPNトランジスタ14_1〜14_nと、各LED直列接続体6_1〜6_nを流れる電流を検出する電流検出回路15と、電流検出回路15の検出結果に応じて電流調節回路24を介して各NPNトランジスタ14_1〜14_nを駆動する駆動回路16と、電流調節回路24と、入力電圧VINを入力する端子T1と、パルス状電圧VSWを出力する端子T2と、フィードバック電圧VFBを入力する端子T3と、グランド電位に接続される端子T4と、各LED直列接続体6_1〜6_nのカソード側が外部接続される端子T6_1〜T6_nとを備えている。なお、出力トランジスタ3はNチャンネル電界効果トランジスタに代替してもよい。また、PWM制御回路4の内部構成は、図8に示す従来の白色LED照明装置の場合と同様である。
上記構成の図5に示す本発明の第六実施形態に係る白色LED照明装置では、端子T3に入力されるフィードバック電圧VFBが出力電圧VOを抵抗11及び12で分圧したものとなり、そのフィードバック電圧VFBと基準電圧回路4Bから出力される基準電圧VREFとの誤差を誤差増幅器4Aが増幅して出力し、誤差増幅器4Aの出力と発振回路4Cから発振される三角波とをPWMコンパレータ4Dが比較して誤差増幅器4Aの出力をパルス幅変調したPWM信号を生成し、そのPWM信号に応じて出力トランジスタ駆動回路4Eが出力トランジスタ3のON/OFFを切り替えることにより、出力電圧VOを一定に保つ。
出力トランジスタ3がONのときは、端子T1から出力トランジスタ3、コイル8へと電流が流れ、コイル8にエネルギーが蓄えられると共に白色LEDへ電流が供給される。一方、出力トランジスタ3がOFFのときは、コイル8に蓄えられていたエネルギーがダイオード9を介して放出され、白色LEDへ電流が供給される。
正常時において、各NPNトランジスタ14_1〜14_nのベース電流は電流調節回路24により一定になるため、LEDの順方向電圧がばらついていても各LED直列接続体6_1〜6_nには一定の電流が流れ、明るさを一定に保つ。
上述の通り、電流検出回路15は各LED直列接続体6_1〜6_nを流れる電流を検出しており、駆動回路16は電流検出回路15の検出結果に応じて電流調節回路24を介して各NPNトランジスタ14_1〜14_nを駆動する。例えば、LED直列接続体6_1のLEDがショートしLED直列接続体6_1に異常電流が流れた場合、抵抗7_1での電圧降下が大きくなることにより電流検出回路15がLED直列接続体6_1の異常電流(予め設定している所定レベル以上の電流)を検出し、駆動回路16が電流検出回路15の検出結果に応じて異常電流が流れているLED直列接続体6_1に接続されているNPNトランジスタ14_1をオフにし、LED直列接続体6_1の電流を遮断するとともに、電流調節回路24がNPNトランジスタ14_2〜14_nのベースに供給する電流を正常時よりも増やし、LED直列接続体6_2〜6_2に流れる電流を増やす。これにより、異常が発生し、いずれかのLED直列接続体でLEDに異常電流が流れた場合であっても、出力トランジスタ3に過電流が流れ続ける状態を遮断することができるとともに正常時と明るさを同一にすることができる。
(第七実施形態)
本発明の第七実施形態に係る白色LED照明装置の構成を図6に示す。なお、図6において図8と同一の部分には同一の符号を付す。
本発明の第七実施形態に係る白色LED照明装置の構成を図6に示す。なお、図6において図8と同一の部分には同一の符号を付す。
図6に示す本発明の第七実施形態に係る白色LED照明装置は、直流電源1の出力電圧を平滑して入力電圧VINとするコンデンサ2と、白色LED駆動用ICパッケージ27、ダイオード9、コイル8、コンデンサ10、抵抗11、及び抵抗12からなる降圧型チョッパレギュレータである照明用白色LED駆動回路と、複数の白色LEDを直列に接続したLED直列接続体6_1〜6_nとによって構成される。各LED直列接続体6_1〜6_nは並列接続され、アノード側が照明用白色LED駆動回路の出力端に接続される。
白色LED駆動用ICパッケージ27は、NPNトランジスタである出力トランジスタ3と、PWM制御回路4と、各LED直列接続体6_1〜6_nのカソード側にそれぞれ接続される負荷抵抗7_1〜7_n及びNPNトランジスタ14_1〜14_nと、各LED直列接続体6_1〜6_nを流れる電流を検出する電流検出回路15と、電流検出回路15の検出結果に応じて駆動回路16を制御する点滅駆動切り替え回路26と、点滅駆動切り替え回路26の制御に従って各NPNトランジスタ14_1〜14_nを駆動する駆動回路16Cと、入力電圧VINを入力する端子T1と、パルス状電圧VSWを出力する端子T2と、フィードバック電圧VFBを入力する端子T3と、グランド電位に接続される端子T4と、各LED直列接続体6_1〜6_nのカソード側が外部接続される端子T6_1〜T6_nとを備えている。なお、出力トランジスタ3はNチャンネル電界効果トランジスタに代替してもよい。また、PWM制御回路4の内部構成は、図8に示す従来の白色LED照明装置の場合と同様である。
上記構成の図6に示す本発明の第五実施形態に係る白色LED照明装置では、端子T3に入力されるフィードバック電圧VFBが出力電圧VOを抵抗11及び12で分圧したものとなり、そのフィードバック電圧VFBと基準電圧回路4Bから出力される基準電圧VREFとの誤差を誤差増幅器4Aが増幅して出力し、誤差増幅器4Aの出力と発振回路4Cから発振される三角波とをPWMコンパレータ4Dが比較して誤差増幅器4Aの出力をパルス幅変調したPWM信号を生成し、そのPWM信号に応じて出力トランジスタ駆動回路4Eが出力トランジスタ3のON/OFFを切り替えることにより、出力電圧VOを一定に保つ。
出力トランジスタ3がONのときは、端子T1から出力トランジスタ3、コイル8へと電流が流れ、コイル8にエネルギーが蓄えられると共に白色LEDへ電流が供給される。一方、出力トランジスタ3がOFFのときは、コイル8に蓄えられていたエネルギーがダイオード9を介して放出され、白色LEDへ電流が供給される。
各LED直列接続体6_1〜6_nに流れる電流は、カソード側に接続される各抵抗7_1〜7_nの抵抗値及び各NPNトランジスタ14_1〜14_nのコレクタ−エミッタ間電圧により設定された電流値となる。すなわち、LED直列接続体6_k(kは1以上n以下の自然数)に流れる電流I6_kは、以下の式で表される。ただし、VF6_kはLED直列接続体6_kの総順方向電圧であり、VCE14_kはNPNトランジスタ14_kのコレクタ−エミッタ間電圧であり、r7_kは抵抗7_kの抵抗値である。
I6_k=(Vo―VF6_k―VCE14_k)/r7_k
I6_k=(Vo―VF6_k―VCE14_k)/r7_k
上述の通り、電流検出回路15は各LED直列接続体6_1〜6_nを流れる電流を検出しており、点滅駆動切り替え回路26は電流検出回路15の検出結果に応じて駆動回路16Cを制御しており、駆動回路16Cは点滅駆動切り替え回路26の制御に従って各NPNトランジスタ14_1〜14_nを駆動する。例えば、LED直列接続体6_1のLEDがショートしLED直列接続体6_1に異常電流が流れた場合、抵抗7_1での電圧降下が大きくなることにより電流検出回路15がLED直列接続体6_1の異常電流(予め設定している所定レベル以上の電流)を検出し、駆動回路16Cが、点滅駆動切り替え回路26の制御に従って、異常電流が流れているLED直列接続体6_1に接続されているNPNトランジスタ14_1をオフにし、LED直列接続体6_1の電流を遮断するとともに、異常電流が流れていないLED直列接続体6_2〜6_nに接続されているNPNトランジスタ14_2〜14_nのオン/オフの切り替えを繰り返し、LED直列接続体6_2〜6_nのLEDを点滅させる。これにより、異常が発生し、いずれかのLED直列接続体でLEDに異常電流が流れた場合であっても、出力トランジスタ3に過電流が流れ続ける状態を遮断することができるとともに異常電流が流れていないLED直列接続体のLEDの点滅により異常状態を使用者に知らせることができる。
(第八実施形態)
本発明の第八実施形態に係る白色LED照明装置の構成を図7に示す。なお、図7において図8と同一の部分には同一の符号を付す。
本発明の第八実施形態に係る白色LED照明装置の構成を図7に示す。なお、図7において図8と同一の部分には同一の符号を付す。
図7に示す本発明の第八実施形態に係る白色LED照明装置は、直流電源1の出力電圧を平滑して入力電圧VINとするコンデンサ2と、白色LED駆動用ICパッケージ29、ダイオード9、コイル8、コンデンサ10、抵抗11、及び抵抗12からなる降圧型チョッパレギュレータである照明用白色LED駆動回路と、複数の白色LEDを直列に接続したLED直列接続体6_1〜6_nとによって構成される。各LED直列接続体6_1〜6_nは並列接続され、アノード側が照明用白色LED駆動回路の出力端に接続される。
白色LED駆動用ICパッケージ29は、NPNトランジスタである出力トランジスタ3と、PWM制御回路4と、各LED直列接続体6_1〜6_nのカソード側にそれぞれ接続される負荷抵抗7_1〜7_n及びNPNトランジスタ14_1〜14_nと、各LED直列接続体6_1〜6_nを流れる電流及び各LED直列接続体6_1〜6_nのオープン状態を検出する電流/オープン検出回路28と、電流/オープン検出回路28の検出結果に応じて駆動回路16Cを制御する点滅駆動切り替え回路26と、点滅駆動切り替え回路26の制御に従って各NPNトランジスタ14_1〜14_nを駆動する駆動回路16Cと、入力電圧VINを入力する端子T1と、パルス状電圧VSWを出力する端子T2と、フィードバック電圧VFBを入力する端子T3と、グランド電位に接続される端子T4と、各LED直列接続体6_1〜6_nのカソード側が外部接続される端子T6_1〜T6_nとを備えている。なお、出力トランジスタ3はNチャンネル電界効果トランジスタに代替してもよい。また、PWM制御回路4の内部構成は、図8に示す従来の白色LED照明装置の場合と同様である。
上記構成の図7に示す本発明の第五実施形態に係る白色LED照明装置では、端子T3に入力されるフィードバック電圧VFBが出力電圧VOを抵抗11及び12で分圧したものとなり、そのフィードバック電圧VFBと基準電圧回路4Bから出力される基準電圧VREFとの誤差を誤差増幅器4Aが増幅して出力し、誤差増幅器4Aの出力と発振回路4Cから発振される三角波とをPWMコンパレータ4Dが比較して誤差増幅器4Aの出力をパルス幅変調したPWM信号を生成し、そのPWM信号に応じて出力トランジスタ駆動回路4Eが出力トランジスタ3のON/OFFを切り替えることにより、出力電圧VOを一定に保つ。
出力トランジスタ3がONのときは、端子T1から出力トランジスタ3、コイル8へと電流が流れ、コイル8にエネルギーが蓄えられると共に白色LEDへ電流が供給される。一方、出力トランジスタ3がOFFのときは、コイル8に蓄えられていたエネルギーがダイオード9を介して放出され、白色LEDへ電流が供給される。
各LED直列接続体6_1〜6_nに流れる電流は、カソード側に接続される各抵抗7_1〜7_nの抵抗値及び各NPNトランジスタ14_1〜14_nのコレクタ−エミッタ間電圧により設定された電流値となる。すなわち、LED直列接続体6_k(kは1以上n以下の自然数)に流れる電流I6_kは、以下の式で表される。ただし、VF6_kはLED直列接続体6_kの総順方向電圧であり、VCE14_kはNPNトランジスタ14_kのコレクタ−エミッタ間電圧であり、r7_kは抵抗7_kの抵抗値である。
I6_k=(Vo―VF6_k―VCE14_k)/r7_k
I6_k=(Vo―VF6_k―VCE14_k)/r7_k
上述の通り、電流/オープン検出回路28は各LED直列接続体6_1〜6_nを流れる電流及び各LED直列接続体6_1〜6_nのオープン状態を検出しており、点滅駆動切り替え回路26は電流/オープン検出回路28の検出結果に応じて駆動回路16Cを制御しており、駆動回路16Cは点滅駆動切り替え回路26の制御に従って各NPNトランジスタ14_1〜14_nを駆動する。
例えば、LED直列接続体6_1のLEDがショートしLED直列接続体6_1に異常電流が流れた場合、抵抗7_1での電圧降下が大きくなることにより電流/オープン検出回路28がLED直列接続体6_1の異常電流(予め設定している所定レベル以上の電流)を検出し、駆動回路16Cが、点滅駆動切り替え回路26の制御に従って、異常電流が流れているLED直列接続体6_1に接続されているNPNトランジスタ14_1をオフにし、LED直列接続体6_1の電流を遮断するとともに、異常電流が流れていないLED直列接続体6_2〜6_nに接続されているNPNトランジスタ14_2〜14_nのオン/オフの切り替えを繰り返し、LED直列接続体6_2〜6_nのLEDを点滅させる。これにより、異常が発生し、いずれかのLED直列接続体でLEDに異常電流が流れた場合であっても、出力トランジスタ3に過電流が流れ続ける状態を遮断することができるとともに異常電流が流れていないLED直列接続体のLEDの点滅により異常状態を使用者に知らせることができる。
また、例えば、LED直列接続体6_1がオープン状態になった場合、抵抗7_1での電圧降下が発生しなくなることにより電流/オープン検出回路28がLED直列接続体6_1のオープン状態を検出し、駆動回路16Cが、点滅駆動切り替え回路26の制御に従って、オープン状態になっているLED直列接続体6_1に接続されているNPNトランジスタ14_1をオフにするとともに、オープン状態になっていないLED直列接続体6_2〜6_nに接続されているNPNトランジスタ14_2〜14_nのオン/オフの切り替えを繰り返し、LED直列接続体6_2〜6_nのLEDを点滅させる。これにより、異常が発生し、いずれかのLED直列接続体がオープン状態になった場合も、オープン状態になっていないLED直列接続体のLEDの点滅により異常状態を使用者に知らせることができる。
(その他)
上述した第一〜八実施形態では、照明用白色LED駆動回路に降圧型チョッパレギュレータを用いたが、本発明はこれに限定されることはなく、他のレギュレータを用いることも可能である。
上述した第一〜八実施形態では、照明用白色LED駆動回路に降圧型チョッパレギュレータを用いたが、本発明はこれに限定されることはなく、他のレギュレータを用いることも可能である。
また、本発明に係る電子機器は、上述した本発明に係る白色LED照明装置を備えている。本発明に係る電子機器の一例としては、バックライトを必要とする表示装置(例えば液晶表示装置)を備え、そのバックライトに上述した本発明に係る白色LED照明装置を用いているものが挙げられる。
1 直流電源
2 コンデンサ
3 出力トランジスタ
4 PWM制御回路
4A 誤差増幅器
4B 基準電圧回路
4C 発振回路
4D PWMコンパレータ
4E 出力トランジスタ駆動回路
5 過電流検出回路
6_1〜6_n LED直列接続体
7_1〜7_n 負荷抵抗
8 コイル
9 ダイオード
10 コンデンサ
11、12 抵抗
13、17、19、21、23、25、27、29 白色LED駆動用ICパッケージ
14_1〜14_n NPNトランジスタ
15 電流検出回路
16、16A〜16C 駆動回路
18 スイッチ
20 出力電圧検出回路
22 定電流回路
24 電流調節回路
26 点滅駆動切り替え回路
28 電流/オープン検出回路
T1〜T4、T6_1〜T6_n 端子
2 コンデンサ
3 出力トランジスタ
4 PWM制御回路
4A 誤差増幅器
4B 基準電圧回路
4C 発振回路
4D PWMコンパレータ
4E 出力トランジスタ駆動回路
5 過電流検出回路
6_1〜6_n LED直列接続体
7_1〜7_n 負荷抵抗
8 コイル
9 ダイオード
10 コンデンサ
11、12 抵抗
13、17、19、21、23、25、27、29 白色LED駆動用ICパッケージ
14_1〜14_n NPNトランジスタ
15 電流検出回路
16、16A〜16C 駆動回路
18 スイッチ
20 出力電圧検出回路
22 定電流回路
24 電流調節回路
26 点滅駆動切り替え回路
28 電流/オープン検出回路
T1〜T4、T6_1〜T6_n 端子
Claims (10)
- 複数の白色LEDを直列に接続した直列接続体を複数列並列に接続している白色LED群を駆動する回路であって、
前記複数列のどこかの列で異常電流(予め設定している所定レベル以上の電流)が流れた場合、異常電流が流れた列の白色LEDの電流を遮断することを特徴とする照明用白色LED駆動回路。 - 複数の白色LEDを直列に接続した直列接続体を複数列並列に接続している白色LED群を駆動する回路であって、
前記複数列のどこかの列で異常電流(予め設定している所定レベル以上の電流)が流れた場合、前記複数列全ての白色LEDの電流を遮断することを特徴とする照明用白色LED駆動回路。 - 前記白色LED群への出力電圧供給と前記白色LED群への出力電圧供給停止とを切り替えるための出力スイッチを備え、
前記複数列のどこかの列で異常電流が流れた場合、前記出力スイッチをオフにすることにより前記複数列全ての白色LEDの電流を遮断する請求項2に記載の照明用白色LED駆動回路。 - 複数の白色LEDを直列に接続した直列接続体を複数列並列に接続している白色LED群を駆動する回路であって、
前記白色LED群への出力電圧供給と前記白色LED群への出力電圧供給停止とを切り替えるための出力スイッチを備え、
前記白色LED群へ供給する出力電圧が過電圧(予め設定している所定レベル以上の電圧電流)になった場合、前記出力スイッチをオフにすることにより前記複数列全ての白色LEDの電流を遮断することを特徴とする照明用白色LED駆動回路。 - 前記複数列の各列の白色LEDの電流をそれぞれ一定にする定電流制御部を備える請求項1に記載の照明用白色LED駆動回路。
- 前記複数列のどこかの列で異常電流が流れた場合、異常電流が流れていない列の白色LEDの電流を前記複数列のいずれの列でも異常電流が流れていない場合に比べて増加させる電流調節部を備える請求項1に記載の照明用白色LED駆動回路。
- 前記複数列のどこかの列で異常電流が流れた場合、異常電流が流れていない列の白色LEDを点滅駆動する請求項1に記載の照明用白色LED駆動回路。
- 前記複数列のどこかの列がオープン状態になった場合、オープン状態になっていない列の白色LEDを点滅駆動する請求項7に記載の照明用白色LED駆動回路。
- 複数の白色LEDを直列に接続した直列接続体を複数列並列に接続している白色LED群と、
前記白色LED群を駆動する請求項1〜8のいずれかに記載の照明用白色LED駆動回路とを備えたことを特徴とする照明装置。 - 請求項9に記載の照明装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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