JP2011114131A - Ｌｅｄドライバ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】高い入力電圧で駆動されるＬＥＤアレーを駆動させる低い駆動電圧の制御回路の電源を新たな降圧手段を設けることなく構成可能とした。
【解決手段】複数のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤアレー１２に電源１１を供給し、ＬＥＤアレー１２に直列接続されたＬＥＤ駆動回路１３を駆動させてＬＥＤアレー１２を点灯させる。ＬＥＤ駆動回路１３は、制御回路１５で駆動させるが、この制御回路１５の電源は、ＬＥＤアレー１２の一部のＬＥＤの順方向電圧に基づき生成する。制御回路１５に電源が供給された直後のＬＥＤ駆動回路１３は、バイパス回路１６でバイパスさせてＬＥＤアレー１２に電流を流し、制御回路１５の電源電圧が上昇後は、バイパス回路１６でバイパスを解除させてＬＥＤ駆動回路１３でＬＥＤアレー１２を駆動するようにした。
【選択図】図２

Description

この発明は、直列接続された複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を、高い入力電圧で駆動させるＬＥＤドライバ回路に関する。

従来のＬＥＤを駆動させるための回路は、入力電圧を昇圧回路で直列接続された数に合わせた昇圧を行い、昇圧された直流電圧をＬＥＤアレーに供給している。ＬＥＤアレーの駆動は、入力電圧から内部電源を生成することで定電流用駆動ＩＣから出力される制御信号に基づき、ＬＥＤアレーに電流を流し、ＬＥＤアレーを点灯させている。（例えば、特許文献１）
図４は、特許文献１のＬＥＤドライバ回路を示している。図４に示す直流の入力電圧は、入力制御用トランジスタＴｒ０を介して昇圧回路で所望の電圧に昇圧させる。昇圧された直流電圧は、複数のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤアレーに供給している。このＬＥＤアレーは、駆動ＩＣのトランジスタＴｒ２を駆動させることにより電流を流して点灯させている。

特開２００８−２０５０３６号公報

上記した特許文献１の技術は、ＬＥＤアレーを構成するＬＥＤの数が数百個あるいは数千個の単位で直列に接続される製品化が行われ、例えば入力電圧がＤＣ５００Ｖを超えてしまう場合もある。

しかしながら、ＬＥＤアレーを駆動させる駆動用ＩＣは、例えば１２Ｖ程度の直流電圧であり、入力電圧を降下させる回路を構成し、駆動用ＩＣの電源としている。この場合、入力電圧を降下させる新たな回路構成を必要とするばかりか、入力電圧と駆動用ＩＣの電源電圧との差と駆動用ＩＣの電源電流との積が損失となり、この差は入力電圧と駆動電源との差に比例して大きくなる、という問題があった。

この発明の目的は、ＬＥＤを駆動させるために高い入力電圧を必要としながら、少ない損失のＬＥＤ制御電源を実現したＬＥＤドライバ回路を提供することにある。

上記した課題を解決するために、この発明のＬＥＤドライバ回路は、直流電源と、複数のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤアレーと、前記電源に基づき前記ＬＥＤアレーを駆動し、該ＬＥＤアレーを点灯させるＬＥＤ駆動回路と、前記ＬＥＤ駆動回路を駆動させる制御回路と、前記ＬＥＤアレーの一部の順方向電圧を、前記制御回路の電源とする電源手段と、前記電源手段により前記制御回路に電源が供給された直後は、前記ＬＥＤ駆動回路をバイパスさせて前記ＬＥＤアレーに電流を流し、前記電源手段の電圧が所定の電圧に上昇後は、前記ＬＥＤ駆動回路のバイパスを解除するバイパス回路とを備えてなることを特徴とする。

この発明によれば、入力の高電圧からほぼ安定したＬＥＤの順方向電圧をＬＥＤ駆動電圧源として生成させたことで損失の少ないＬＥＤ制御電源を得ることができる。

この発明のＬＥＤドライバ回路に関する一実施形態について説明するための概念的な回路構成図である。 図１の主要なブロック構成を具体的に示した回路構成図である。 この発明のＬＥＤ駆動ドライバ回路に関する他の実施形態について説明するための概念的な回路構成図である。 従来のＬＥＤ駆動ドライバ回路について説明するための回路構成図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１、図２は、この発明のＬＥＤドライバ回路に関する一実施形態について説明するための、図１は概念的な回路構成図、図２は図１の主要なブロック構成を具体的に示した回路構成図である。

図１において、１１は直流電源であり、負極が基準電位点に接続されたこの電源１１の正極は、直列接続されたｎ個のＬＥＤ１２１〜１２ｎから構成されるＬＥＤアレー１２のＬＥＤ１２ｎのアノードに接続される。ＬＥＤアレー１２のＬＥＤ１２１のカソードは、ＬＥＤ駆動回路１３を介して基準電位点に接続される。

基準電位点側のＬＥＤ１２１から電源１１側の、例えば３個目のＬＥＤ１２３のアノードと４個目のＬＥＤ１２４のカソードとの接続点から定電圧回路１４を介して制御回路１５の電源となる定電圧を供給するとともに、コンデンサＣ１を介して基準電位点に接続する。ＬＥＤアレー１２の一部の順方向電圧を利用し、制御回路１５を駆動する構成を電源手段とする。

ＬＥＤ１２１のカソードとＬＥＤ駆動回路１３の接続点は、ＬＥＤ駆動回路１３が駆動される前に、予めオン状態に設定してあるバイパス回路１６を介して基準電位点に接続する。

さらに、制御回路１５は、この制御回路１５から出力される制御信号に基づいてＬＥＤ駆動回路１３を駆動させるとともに、スタート用のバイパス回路１６をオフ状態に制御せさる。

ここで、図２を参照し、ＬＥＤ駆動回路１３と制御回路１５の具体的な構成例について説明する。

ＬＥＤ駆動回路１３は、ドレインがＬＥＤアレー１２のＬＥＤ１２１のカソードに接続されたＭＯＳ型トランジスタＱのソースを、抵抗Ｒを介して基準電位点に接続するとともに、制御回路１５を構成する非反転入力＋が基準電位Ｖref１に接続されたオペアンプＯＰの反転入力−に接続する。

オペアンプＯＰの出力は、制御回路１５の制御信号としてＬＥＤ駆動回路１３のＭＯＳ型トランジスタＱのゲートに供給する。定電圧回路１４の定電圧出力は、オペアンプＯＰの電源とするとともに、コンパレータＣＰの一方の比較入力が基準電位Ｖref２に接続された他方の比較入力に接続する。コンパレータＣＰの出力は、バイパス回路１６を切り換えるためのスイッチング信号として供給する。

ここで、図１、図２の動作について説明する。
ＬＥＤアレー１２を駆動させるための必要な電源１１の直流電圧が例えば５００Ｖであるとする。この直流電圧がＬＥＤアレー１２に印加されると、ＬＥＤアレー１２は、予めオン状態にあるバイパス回路１６を介してＬＥＤアレー１２に電流を流して点灯を開始させる。

このとき、ＬＥＤアレー１２の基準電圧点側から３個目のＬＥＤ１２３のアノードに接続された定電圧回路１４には、ＬＥＤ１２１〜１２３の各順方向電圧Ｖｆ３個分の電圧（３×Ｖｆ）が印加された駆動状態となる。定電圧回路１４からは、３Ｖｆを定電圧した出力が制御回路１５のオペアンプＯＰに印加されるとともに、コンデンサＣ１の充電を開始する。

コンデンサＣ１が充電され、オペアンプＯＰの駆動電圧に達すると、オペアンプＯＰの出力からは、制御回路１５の制御信号としてＭＯＳトランジスタＱのゲートに印加し、トランジスタＱをオンにし、ＬＥＤ駆動回路１３は、抵抗Ｒを流れる電流に基づく電圧をオペアンプＯＰの反転入力に供給し、オペアンプＯＰの出力が非反転入力のＶref１となるような定電圧制御が行われる。

コンデンサＣ１が充電に従い、コンパレータＣＰの比較電圧Ｖref２に達すると、コンパレータＣＰは、制御信号を出力し、バイパス回路１６をオフ状態にする。制御回路１５に電源が供給された状態になった後のバイパス回路１６は、オープン状態にさせることにより、ＬＥＤアレーを効率的に駆動させることができる。

このように、制御回路１５は、電源１１の直流電圧が制御回路１５を駆動させるための電圧よりも大幅に高い電圧であっても、ＬＥＤアレー１２の複数個の順方向電圧に基づいた電圧を電源として駆動可能とした。これにより、電源１１の電圧よりも大幅に低い駆動電圧で駆動する制御回路１５に特別な降圧手段を構成することなく、必要な駆動電圧を供給させることが可能となる。

この実施形態では、電源電圧とＬＥＤアレーを駆動する制御回路を駆動させる電源との差が少ないことからこの差に伴う損失を少なくすることができる。また、制御回路を駆動させる電源もＬＥＤアレーの一部を利用していることから新たな回路構成の追加を極力抑えることができる。

図３は、この発明のＬＥＤ駆動ドライバ回路に関する他の実施形態について説明するための概念的な回路構成図である。この実施形態は、ＬＥＤアレーを並列接続したものであり、上記した実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。

図３において、第１および第２のＬＥＤアレー１２Ａ，１２ＢはＬＥＤアレー１２と、ＬＥＤ駆動回路１３１，１３２はＬＥＤ駆動回路１３と、定電圧回路１４１，１４２は定電圧回路１４と、制御回路１５１，１５２は制御回路１５とそれぞれ同構成となっている。コンデンサＣ１，Ｃ２はコンデンサＣと同じ目的で使用されるものである。

バイパス回路１６は、各ＬＥＤアレー１２Ａ，１２Ｂの駆動をスタートさせる兼用となっている。

この実施形態においても、ＬＥＤアレー１２Ａ，１２Ｂを駆動させる電源１１の電圧は、制御回路１５１，１５２を駆動させる電圧に比して遥かに高い電圧であっても、制御回路１５１，１５２がそれぞれ必要とする電圧を、ＬＥＤアレー１２Ａ，１２ＢのＬＥＤの順方向電圧から得ることができる。

この実施形態は、制御回路を駆動させる電圧が電源電圧よりも大幅に低い制御回路を、電源電圧を降圧させる追加の回路構成を用いることなく駆動させることができる。電源電圧と制御回路の電源電圧との差が少なくできることから、この差に伴う損失も小さくすることができる。

なお、この実施形態では、２系列のＬＥＤアレーを並列接続させた場合としたが、３系列以上あった場合でも同じような回路で構築させることができる。３系列以上となった場合でもバイパス回路１６は、これら３系列以上のＬＥＤアレーを兼用として用いることができる。

この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆの電圧変動が、ＬＥＤアレーを制御するために支障がない程度に小さい場合には、制御回路１５に対して必ずしも定電圧回路１４を介して駆動させる必要はなく、この回路を省略することもできる。

各実施形態で示したバイパス回路１６は、機械的なスイッチとしているが、実際の回路では、ＬＥＤアレーが駆動される前はオン、駆動後はオフの動作を行う電子的なスイッチ素子が用いられる。また、バイパス回路１６の機能をトランジスタＱを兼用させることができる。

さらに、各実施形態のＬＥＤ駆動回路は、定電流でＬＥＤアレーを駆動させるようにしたが、定電圧、定電力、さらにはパルス点灯させても構わない。

１１ 電源
１２，１２Ａ，１２Ｂ ＬＥＤアレー
１２１〜１２ｎ ＬＥＤ
１３，１３１，１３２ ＬＥＤ駆動回路
１４，１４１，１４２ 定電圧回路
１５，１５１，１５２ 制御回路
１６ バイパス回路
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ

Claims (5)

1. 直流電源と、
   複数のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤアレーと、
   前記電源に基づき前記ＬＥＤアレーを駆動し、該ＬＥＤアレーを点灯させるＬＥＤ駆動回路と、
   前記ＬＥＤ駆動回路の制御回路と、
   前記ＬＥＤアレーの一部の順方向電圧を、前記制御回路の電源とする電源手段と、
   前記電源手段により前記制御回路に電源が供給された直後は、前記ＬＥＤ駆動回路をバイパスさせて前記ＬＥＤアレーに電流を流し、前記電源手段の電圧が所定の電圧に上昇後は、前記ＬＥＤ駆動回路のバイパスを解除するバイパス回路とを備えてなることを特徴とするＬＥＤドライバ回路。
2. 複数の前記ＬＥＤアレーを並列接続し、該複数のＬＥＤアレーのスタート点灯を行う前記バイパス回路を兼用したことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤドライバ回路。
3. 前記直流電源は、前記制御回路を駆動させる電圧よりも十分大きな電圧であることを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤドライバ回路。
4. 前記電源手段から生成される電源の電圧を一定にさせる定電圧回路を前記制御回路との間に設置したことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のＬＥＤドライバ回路。
5. 前記バイパス回路機能を前記ＬＥＤ駆動回路に持たせたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤドライバ回路。

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