JP2011216758A - Led駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直列接続された複数のLEDと、複数のLEDに流れる電流が所定値以上にならないように制御する制御トランジスタと、複数のLEDに流れる電流を検出して制御トランジスタを制御する検出トランジスタとを有するLEDユニット27,37を少なくとも2つ有し、一方のLEDユニット27の出力端が他方のLEDユニット37の検出トランジスタ35の入力端に接続されており、脈流電圧が高くなるにつれて、まず、他方のLEDユニット37を構成する各LEDが点灯し、さらに電圧が高くなると、他方のLEDユニットから一方のLEDユニットの検出トランジスタに電流が通じることにより制御トランジスタ33,34が開放状態となって一方および他方のLEDユニットが直列接続され、双方のLEDユニット27,37の各LEDが点灯する。
【選択図】図1
Description
このような構成によれば、回路構成が簡単なLED駆動装置を提供することができる。
このような構成によれば、交流電源の極性に応じて、一方および他方のLEDユニットが交互に点灯されるので、それぞれのユニットの点灯時間を等しくすることで、LEDを長寿命化することができる。
このような構成によれば、電源から流れる電流を正弦波に近づけることにより、力率を高めることが可能になる。
このような構成によれば、装置に印加される電圧が4段階で変化することから、電圧を正弦波に近づけることにより、力率を高めることが可能になる。
このような構成によれば、装置に印加される電圧が3段階で変化することから、電圧を正弦波に近づけることにより、力率を高めることが可能になる。
このような構成によれば、コンデンサに蓄えられた電荷をLEDユニットに供給することにより、LEDが点灯している期間を延長し、ちらつきを防止することができる。
このような構成によれば、電圧が低い場合には並列接続により点灯されることから、LEDの点灯数を増やすことにより、発光効率を高めることができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係るLED(Light Emitting Diode)駆動回路の構成例を示すブロック図である。この図に示すように、LED駆動回路1は、電流制限回路20,30、および、LEDモジュール26,36を主要な構成要素とし、ダイオード11〜14から供給される脈流電圧によって点灯される。
(1)特許文献1に記載されている技術に比較すると回路構成を簡略化することができる。すなわち、特許文献1では全てのLEDに対して半導体スイッチと制御回路を設ける必要があるが、本願では2つの電流制限回路を設け、LEDモジュール26の出力を、電流制限回路30のトランジスタ35のベースに接続するだけでよいので、回路構成を大幅に簡略化することができる。このため、例えば、本回路を、例えば、白熱電球の形状を有する電球体に内蔵することが可能になる。
つぎに、本発明の第2実施形態について説明する。図4は、本発明の第2実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。なお、この図において、図1と対応する部分には同一の符号を付してあるので、その説明は省略する。図4に示すLED駆動回路1Aでは、図1の場合と比較すると、電流制限回路40およびLEDモジュール46によって構成されるLEDユニット47が新たに接続され、LED46−pの出力が電流制限回路20のトランジスタ25のベースに接続されている。また、LEDモジュール26,36,46を構成するLEDの個数が図1の場合とは異なっている。それ以外の構成は、図1の場合と同様である。
つぎに、本発明の第3実施形態について説明する。図5は、本発明の第3実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。なお、この図において、図1と対応する部分には同一の符号を付してあるので、その説明は省略する。図5に示すLED駆動回路1Bでは、ダイオード11〜14が除外され、ダイオード51〜56が付加されている。また、LEDモジュール26の出力端(LED26−nのカソード)がダイオード55を介して抵抗32に接続され、LEDモジュール36の出力端(LED36−mのカソード)がダイオード56を介して抵抗22に接続されている。
端子2側にプラス電圧が印加されている場合、ダイオード51は逆バイアスとなるので遮断状態となり、ダイオード52は順バイアスとなるので導通状態となる。この結果、電流制限回路20,30に正の電圧が印加される。電源電圧が上昇し、LEDモジュール36に印加される電圧が60Vを超えると、端子2からダイオード52、電流制限回路30、および、ダイオード53を介してLEDモジュール36に電流が通じ、LED36−1〜36−mが点灯状態となる。電流制限回路30は、LEDモジュール36に流れる電流を制限するので、LED36−1〜36−mには一定の電流が流れる。このとき、LEDモジュール26は、LEDモジュール36と直列接続されているので電圧が足らず電流は流れない。
端子3側にプラス電圧が印加されている場合、電源電圧の上昇により、まず、LEDモジュール26が点灯し、つづいて、LEDモジュール36が点灯する。なお、LEDモジュール26が単独で点灯している場合、電流制限回路20によって電流の制限がなされ、LEDモジュール26,36が直列点灯されている場合には、電流制限回路30によって電流の制限がなされる。一方、電源電圧が低下した場合には、LEDモジュール36が消灯し、これにより、抵抗22への電流の流入が停止するので、電流制限回路20の動作が開始され、LEDモジュール26が単独で点灯する。そして、さらに電圧が低下すると、LEDモジュール26が消灯する。
つぎに、本発明の第4実施形態について説明する。図6は、本発明の第4実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。なお、この図において、図5と対応する部分には同一の符号を付してあるので、その説明は省略する。図6に示すLED駆動回路1Cでは、電流制限回路20,30が電流制限回路20A,30Aにそれぞれ置換されている。それ以外の構成は、図5の場合と同様である。ここで、電流制限回路20Aは、電流制限回路20と比較すると、抵抗22が抵抗28,29に置換されるとともに、ダイオード56のカソードが抵抗28,29の間に接続されている。同様に、電流制限回路30Aは、電流制限回路30と比較すると、抵抗32が抵抗38,39に置換されるとともに、ダイオード56のカソードが抵抗38,39の間に接続されている。なお、第4実施形態では、抵抗28,29は抵抗22の半分の抵抗値をそれぞれ有し、抵抗38,39は抵抗32の半分の抵抗値をそれぞれ有するように設定されている。
(5)電圧変化のみならず、電流変化も図7の波形w32に示すように、正弦波に近い形状となるので、力率をさらに向上させることができる。
つぎに、本発明の第5実施形態について説明する。図8は、本発明の第5実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。なお、この図において、図5と対応する部分には同一の符号を付してあるので、その説明は省略する。図8に示すLED駆動回路1Dでは、LEDモジュール26に抵抗72とLEDモジュール76が新たに直列接続されるとともに、抵抗72を検出抵抗とする電流制限回路70が新たに設けられ、その入力側(トランジスタ73,74のコレクタ)がダイオード52のカソードに接続されている。また、LEDモジュール36に抵抗82とLEDモジュール86が新たに直列接続されるとともに、抵抗82を検出抵抗とする電流制限回路80が新たに設けられ、その入力側(トランジスタ83,84のコレクタ)がダイオード54のカソードに接続されている。それ以外の構成は図5の場合と同様である。なお、第5実施形態では、LEDモジュール26,36,76,86は、それぞれ10個ずつのLEDによって構成されているとする(n,m,q,r=10とする)。
(6)LED駆動回路1DのLEDモジュールに印加される合成電圧が4段階で変化するので、電圧波形を正弦波に一層近づけることにより、力率を改善することが可能になる。
つぎに、本発明の第6実施形態について説明する。図9は、本発明の第6実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。なお、この図において、図1と対応する部分には同一の符号を付してあるので、その説明は省略する。図9に示すLED駆動回路1Eでは、制御回路100が追加されるとともに、抵抗110〜112およびダイオード113が追加されている。ここで、制御回路100は、FET101,102、ツェナーダイオード103,104、および、抵抗105を主要な構成要素としており、抵抗110,111およびツェナーダイオード103によって定まる閾値電圧よりも、ダイオード11〜14から出力される電圧が低い場合にはLEDモジュール26,36を並列接続し、閾値電圧を超えた場合にはLEDモジュール26,36を直列接続する。抵抗110,111はツェナーダイオード103とともに、閾値電圧を定める機能を有する。抵抗112はFET102にバイアス電圧を与える。ダイオード113は並列接続された場合に逆バイアス状態となって、LED26−nと抵抗32との接続を遮断する。
(7)時刻t30〜t33の区間においてLEDモジュール26,36の双方が点灯した状態となるので、点灯効率を高めることができる。
つぎに、本発明の第7実施形態について説明する。図11は、本発明の第7実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。なお、この図において、図1と対応する部分には同一の符号を付してあるので、その説明は省略する。図11に示すLED駆動回路1Fでは、図1に比較するとダイオード131,132およびコンデンサ133が追加されている。それ以外の構成は図1の場合と同様である。
以上に示す実施形態は一例であって、これ以外にも種々の変形実施形態が存在することはいうまでもない。例えば、第1実施形態では、LEDモジュール26,36の個数を同じとしたが、これらの個数が異なる構成としてもよい。具体的には、脈流電圧の上昇に伴って、先に点灯するLEDモジュール36のLEDの個数を多くする(m>n)ことで、電源効率を高くすることができる。ここで、電源効率とはLEDモジュール26,36で消費される電力を商用電源から供給される電力で除した値をいうものとする。同様に、第2実施形態では、先に点灯するLEDモジュール36のLEDの個数を多くする(m>n,p)ことで、電源効率を高くすることができる。以下に具体例を挙げて説明する。
11〜14 ダイオード
20,30,40,70,80 電流制限回路
22,32,42,72,82 抵抗(電流検出用の抵抗)
23,24,33,34,43,44,73,74,83,84 トランジスタ(制御トランジスタ)
25,35,45,75,85 トランジスタ(検出トランジスタ)
26,36,46,76,86 LEDモジュール(直列接続された複数のLED)
27,37,47,77,87 LEDユニット
51〜56 ダイオード
100 制御回路
133 コンデンサ
Claims (7)
- 交流電圧を整流回路により整流して得られる脈流電圧によってLEDを点灯するLED駆動装置において、
直列接続された複数のLEDと、前記複数のLEDに流れる電流が所定値以上にならないように制御する制御トランジスタと、前記複数のLEDに流れる電流を検出して前記制御トランジスタを制御する検出トランジスタとを有するLEDユニットを少なくとも2つ有し、一方のLEDユニットの出力端が他方のLEDユニットの検出トランジスタの入力端に接続されており、
前記脈流電圧が高くなるにつれて、まず、前記他方のLEDユニットを構成する各LEDが点灯し、さらに電圧が高くなると、前記一方のLEDユニットの前記出力端から前記他方のLEDユニットの前記検出トランジスタの前記入力端に電流が通じることにより前記他方のLEDユニットの前記制御トランジスタが開放状態となって前記一方および他方のLEDユニットを構成する複数のLEDが直列接続されて点灯する、
ことを特徴とするLED駆動装置。 - 前記一方のLEDユニットの出力端と前記他方のLEDユニットの検出トランジスタの入力端とが出力端から入力端に向かう方向を順方向とするダイオードを介して接続されるとともに、前記他方のLEDユニットの出力端と前記一方のLEDユニットの検出トランジスタの入力端とが出力端から入力端に向かう方向を順方向とするダイオードを介して接続され、
前記交流電圧の正負2種類の極性のうちの一方の極性の電圧が印加された場合には、電源電圧が高くなるにつれて、まず、前記他方のLEDユニットを構成する各LEDが点灯し、さらに電圧が高くなると、前記一方のLEDユニットの出力端から前記他方のLEDユニットの前記検出トランジスタの前記入力端に電流が通じることにより前記他方のLEDユニットの前記制御トランジスタが開放状態となって前記一方および他方のLEDユニットを構成する複数のLEDが直列接続されて点灯し、
前記交流電圧の正負2種類の極性のうちの他方の極性の電圧が印加された場合には、電源電圧が高くなるにつれて、まず、前記一方のLEDユニットを構成する各LEDが点灯し、さらに電圧が高くなると、前記他方のLEDユニットの出力端から前記一方のLEDユニットの前記検出トランジスタの前記入力端に電流が通じることにより前記一方のLEDユニットの前記制御トランジスタが開放状態となって前記一方および他方のLEDユニットを構成する複数のLEDが直列接続されて点灯する、
ことを特徴とする請求項1に記載のLED駆動装置。 - 前記一方および他方のLEDユニットを構成する各検出トランジスタの入力端には、直列接続された2つの電流検出用の抵抗がそれぞれ配置され、前記ダイオードはこれら2つの抵抗の接続点に対して接続されることを特徴とする請求項2に記載のLED駆動装置。
- 前記一方および他方のLEDユニットを構成する複数のLEDのそれぞれは2分割されており、分割点のそれぞれに対して制御トランジスタおよび検出トランジスタを有する電流制限回路が接続されていることを特徴とする請求項2に記載のLED駆動装置。
- さらに他のLEDユニットを有し、
当該さらに他のLEDユニットは、出力端が前記一方のLEDユニットの前記検出トランジスタの入力端に接続されていることを特徴とする請求項1に記載のLED駆動装置。 - 前記脈流電圧の上昇に伴って最初に点灯するLEDユニットに対してコンデンサが並列に接続されるとともに、前記コンデンサの端子電圧が前記脈流電圧よりも高くなった場合に、前記最初に点灯するLEDユニット以外の回路に対して前記コンデンサから電流が通じることを防ぐためのダイオードを有することを特徴とする請求項1または5に記載のLED駆動装置。
- 前記脈流電圧が所定の閾値電圧以下の場合には前記一方および他方のLEDユニットを並列接続し、前記閾値電圧を超えた場合には前記一方および他方のLEDユニットを直列接続する制御回路を有することを特徴とする請求項1に記載のLED駆動装置。
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