JP2010153566A - Led driving method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、主電源ラインに複数台並列に接続され、照明装置の光源として用いられる発光ダイオード(単にLEDとも記す)の駆動方式に関する。 The present invention relates to a driving system for light emitting diodes (also simply referred to as LEDs) that are connected in parallel to a main power supply line and used as a light source of an illumination device.
発光ダイオードは、長寿命で発光効率が高いという特性を有することから、各種の照明装置に広く使用されている。
一般にLEDは、負性の温度特性を有するため、通電状態で周囲温度の上昇等により素子の温度が上昇すると内部抵抗が減少して順方向電流が増加し、そのためにLEDの発光強度が変動したり、さらにはLEDが焼損したりする不都合がある。
このような、不都合を解消するために、従来から特許文献1に示すようにLEDの通電中の電流を検出して、この電流が一定になるように制御することが既に行われている。
Light emitting diodes are widely used in various lighting devices because of their long life and high luminous efficiency.
In general, an LED has a negative temperature characteristic. Therefore, when the temperature of the element rises due to an increase in ambient temperature or the like in an energized state, the internal resistance decreases and the forward current increases, which causes the emission intensity of the LED to fluctuate. Or, further, the LED may burn out.
In order to eliminate such an inconvenience, conventionally, as shown in
図5に、特許文献1に示されたLED駆動装置の例を示す。
図5に示すように、複数のLED素子からなるLED照明器(LEDアレイともいう)2と、これを駆動するLED照明駆動装置4とから構成される。LED照明駆動装置4は交流電源から供給される交流電圧を整流する整流器16と、この整流器16の整流電圧を平滑する平滑コンデンサ15とからなる直流電源と、LEDアレイ2に直列に接続されたリアクトル13およびダイオード14、LEDアレイ2に流れる電流を検出する電流検出器18、LEDアレイ2に加えられる電圧を断続するMOSトランジスタ12、このMOSトランジスタ12のスイッチング制御を行なうスイッチ制御装置17等から構成される。MOSトランジスタ(MOSFET)12は、スイッチ制御装置17から与えられる周期的なパルス駆動信号により周期的にオン・オフし、LEDアレイ2に流れる電流を調整する。
FIG. 5 shows an example of the LED driving device disclosed in
As shown in FIG. 5, it comprises an LED illuminator (also referred to as an LED array) 2 composed of a plurality of LED elements and an LED
ところで、図5のようなLED駆動装置を、例えば大規模店舗の屋内照明に適用する場合等には、図6のように複数のLED駆動装置は並列に接続して使用される。従って、規模が大きくなればなるほど複数台のLED駆動装置を必要としてコスト高になるだけでなく、システムが大型化するという問題がある。
一方、コストダウンのために、例えば図7のように1台のAC−DC変換装置(主電源装置)1を設け、そのDC出力ラインに並列にLED(LED照明器2)を接続する方法も考えられる。
Incidentally, when the LED driving device as shown in FIG. 5 is applied to, for example, indoor lighting of a large-scale store, a plurality of LED driving devices are connected in parallel as shown in FIG. Accordingly, there is a problem that the larger the scale is, the more the cost is required because a plurality of LED driving devices are required, and the system becomes larger.
On the other hand, in order to reduce the cost, for example, a single AC-DC converter (main power supply) 1 is provided as shown in FIG. 7, and an LED (LED illuminator 2) is connected in parallel to the DC output line. Conceivable.
しかしながら、図7の方法ではLED素子のバラツキや温度特性により、同じ直流電圧を印加しても流れる電流に差異が生じる。これを説明するのが図8であり、同じ電圧を印加しても、電流はI,I'に示すように変化する。LEDの輝度は流れる電流にほぼ比例するため、LEDの明るさが異なることになる。
したがって、この発明の課題は装置構成を小型かつ安価にするとともに、均一な発光を可能にすることにある。
However, in the method of FIG. 7, a difference occurs in the flowing current even when the same DC voltage is applied due to variations in LED elements and temperature characteristics. This is illustrated in FIG. 8, and even when the same voltage is applied, the current changes as indicated by I and I ′. Since the brightness of the LED is substantially proportional to the flowing current, the brightness of the LED is different.
Accordingly, an object of the present invention is to make the apparatus configuration small and inexpensive and to enable uniform light emission.
このような課題を解決すため、この出願の請求項1の発明では、主電源ラインに複数台並列に接続された各LEDアレイに対し、直列に接続された電圧調整手段と、前記LEDアレイに流れる電流を検出する検出手段とをそれぞれ設け、
前記主電源ラインの電圧が前記LEDアレイに印加されてLEDアレイが点灯したとき、LEDアレイに流れる電流を前記検出手段にて検出し、この電流が一定の値になるように前記電圧調整手段にて電圧を増減させて電流を制御することで、互いに並列に接続された各LEDアレイの輝度の誤差を調整可能にしたことを特徴とする。
この請求項1の発明においては、前記電圧調整手段は、スイッチング素子を用いた電圧変換装置であることができる(請求項2の発明)。
In order to solve such a problem, in the invention of
When the voltage of the main power supply line is applied to the LED array and the LED array is turned on, the current flowing through the LED array is detected by the detecting means, and the voltage adjusting means is set so that the current becomes a constant value. By controlling the current by increasing / decreasing the voltage, it is possible to adjust the luminance error of each LED array connected in parallel with each other.
In this invention of
請求項3の発明では、主電源ラインに複数台並列に接続された各LEDアレイに対し、LEDアレイを構成する個々のLEDを短絡する短絡手段と、LEDアレイに流れる電流を検出する検出手段とをそれぞれ設け、
前記主電源ラインの電圧が前記LEDアレイに印加されてLEDアレイが点灯したとき、LEDアレイに流れる電流を前記検出手段にて検出し、この電流が一定の値となるように前記短絡手段によりLEDアレイ中の少なくとも1つのLEDを短絡することで、互いに並列に接続された各LEDアレイの輝度の誤差を調整可能にしたことを特徴とする。
In the invention of claim 3, for each LED array connected in parallel to the main power supply line, short-circuit means for short-circuiting individual LEDs constituting the LED array, and detection means for detecting current flowing in the LED array; Provided,
When the voltage of the main power supply line is applied to the LED array and the LED array is turned on, the current flowing through the LED array is detected by the detection means, and the short-circuit means causes the LED to become a constant value. By short-circuiting at least one LED in the array, it is possible to adjust a luminance error of each LED array connected in parallel to each other.
この発明によれば、装置を小型かつ安価に構成できるだけでなく、LED素子のバラツキや温度特性によって生じる電流の誤差(輝度の誤差)をなくし、均一に発光させることが可能となる。 According to the present invention, not only can the apparatus be configured to be small and inexpensive, but also an error in current (brightness error) caused by variations in LED elements and temperature characteristics can be eliminated, and light can be emitted uniformly.
図1はこの発明の実施の形態を示す回路図である。
同図に示すように、LEDアレイ2と直列に、直列電圧補償装置3を設けた点が特徴である。
この直列電圧補償装置3は、MOSトランジスタ12と、ダイオード14および直流電源11とから構成されるチョッパ回路である。また、直流電源11は図示のように、例えばコンデンサ101、充放電器102およびバッテリー103等から構成される。なお、図1のようにLEDアレイ2と直列電圧補償装置3を直列に接続したものは、図3のように主電源装置1の出力に対し、複数個並列に接続されて1つの照明システムを構成する。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
As shown in the figure, a feature is that a series voltage compensator 3 is provided in series with the
This series voltage compensator 3 is a chopper circuit composed of a
以上のような構成で、主電源装置からLEDアレイ2に直流電圧が印加されると、電流が流れてLEDアレイ2が点灯する。LEDアレイ2を構成する各発光ダイオード素子の特性バラツキや周囲温度等により、各LEDアレイ2に流れる電流に誤差が生じる。そこで、電流検出器18によりLEDアレイ2を流れる電流を検出し、その電流が所定値となるように直列電圧補償装置3にて制御する。すなわち、MOSトランジスタ12をオン・オフさせ、LEDアレイ2に掛かる電圧を微調整し電流を制御する。これにて、LEDアレイ2の輝度のバラツキを解消する。
With the above configuration, when a DC voltage is applied from the main power supply device to the
いま、LEDアレイ2の特性が図8の特性1,特性2のように異なるものとし、図3の主電源装置1の出力電圧がV1であるとし、LEDアレイ2に流したい電流をIとする。ところが、特性2のLEDアレイ2では、この場合の電流はI'となる。そこで、対応する直列電圧補償装置3からは調整分ΔVを出力するが、この調整分ΔVは(V2−V1)で良い。つまり、装置の定格容量は、[(V2−V1)×I]となる。
一方、図5に示す従来例では、各LEDアレイ2の定格容量は、V2×Iとなる。以上の関係を図示すると、図4となる。(a)が従来例、(b)がこの発明の場合を示す。
その結果、この発明の場合の方が小型化,低コスト化できることになる。
Now, it is assumed that the characteristics of the
On the other hand, in the conventional example shown in FIG. 5, the rated capacity of each
As a result, the present invention can be reduced in size and cost.
図2にこの発明の別の実施の形態を示す。
ここでは、LEDアレイ2を複数のLEDを直列に接続したものとし、複数のLEDのうちの少なくとも1つ(ここでは、2つ)と並列にスイッチング素子(MOSトランジスタ)12が接され、スイッチ制御装置17はスイッチング素子12のオン・オフ制御を行なう。
この回路では、LEDアレイ2が点灯すると、LEDの電圧−電流特性のバラツキなどにより、印加した電圧に比べて電流が小さくなる場合がある。その場合には、スイッチ制御装置17によりスイッチング素子12をオンとし、適当な数のLEDを短絡する。これにより、各LEDに流れる電流が大きくなり、輝度を上げることが可能となる。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention.
Here, it is assumed that the
In this circuit, when the
1…主電源装置(AV−DC変換装置)、2…LED照明器(LEDアレイ)、3…直列電圧補償装置、11…DC電源、12…MOSトランジスタ、13…リアクトル、14…ダイオード、17…スイッチ制御装置、18…電流検出器、101…コンデンサ、102…充放電器、103…バッテリー、SL…主電源ライン。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記主電源ラインの電圧が前記LEDアレイに印加されてLEDアレイが点灯したとき、LEDアレイに流れる電流を前記検出手段にて検出し、この電流が一定の値になるように前記電圧調整手段にて電圧を増減させて電流を制御することで、互いに並列に接続された各LEDアレイの輝度の誤差を調整可能にしたことを特徴とするLED駆動方式。 For each LED array connected in parallel to the main power supply line, a voltage adjusting means connected in series and a detecting means for detecting a current flowing through the LED array are provided,
When the voltage of the main power supply line is applied to the LED array and the LED array is turned on, the current flowing through the LED array is detected by the detecting means, and the voltage adjusting means is set so that the current becomes a constant value. The LED driving method is characterized in that the brightness error of each LED array connected in parallel can be adjusted by controlling the current by increasing / decreasing the voltage.
前記主電源ラインの電圧が前記LEDアレイに印加されてLEDアレイが点灯したとき、LEDアレイに流れる電流を前記検出手段にて検出し、この電流が一定の値となるように前記短絡手段によりLEDアレイ中の少なくとも1つのLEDを短絡することで、互いに並列に接続された各LEDアレイの輝度の誤差を調整可能にしたことを特徴とするLED駆動方式。 For each LED array connected in parallel to the main power supply line, a short-circuit means for short-circuiting individual LEDs constituting the LED array and a detection means for detecting a current flowing through the LED array are provided, respectively.
When the voltage of the main power supply line is applied to the LED array and the LED array is turned on, the current flowing through the LED array is detected by the detection means, and the short-circuit means causes the LED to become a constant value. An LED driving method characterized in that an error in luminance of each LED array connected in parallel with each other can be adjusted by short-circuiting at least one LED in the array.
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