JPS63236378A - 発光ダイオ−ド点灯回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発光ダイオードの点灯回路に係り、位置センサ
や計測用として発光ダイオードを使用する場合のその光
出力を高精度に一定に保持するのに好適な発光ダイオー
ド点灯回路に関する。

〔従来の技術〕

発光ダイオードの順電圧特性、相対光出力−周囲温度特
性を第２図（ｉｔ）　、　（ｂ）に夫々示す。第２図（
ａ）のグラフかられかるように、発光ダイオードは周囲
温度Ｔａの上昇に伴ってその順電圧が減少する為、発光
ダイオードを定電圧駆動すると熱暴走破壊してしまう。

従って、一般的には発光ダイオードを定電流駆動してい
るが、この場合は、第２図（ｂ）のグラフかられかるよ
うに、周囲温度Ｔａの上昇に伴って光出力が低下してし
まう。従って、光出力を一定に保持することはできない
。

発光ダイオードの光出力の温度変動を補償する方法とし
て、発光ダイオードの光出力をフォトトランジスタ等の
受光素子で検出し、出出力が一定となるようにフィード
バック制御を行なう方法がある。しかし、回路が複雑と
なり構成部品数が増加してコストが嵩むため、あまり実
用的でない。

そこで従来は、第３図に示す簡易な構成で温度変動を補
償する発光ダイオード点灯回路が使用されている。第３
図の従来の発光ダイオード点灯回路は、演算増１器ＯＰ
と可変抵抗器ＶＲＩと抵抗器Ｒ１とで定電流回路を構成
し、この定電流回路からの定電流を発光ダイオードＬＥ
Ｄに流すようにしている。発光ダイオードＬＥＤは並列
に設けられた抵抗器Ｒ２は周囲温度の変動による発光ダ
イオードの光出力変動を補償するものであり、その抵抗
値Ｒ２の算出方法および光出力低下の抑制がどの程度に
なるかを以下順をおって説明する。

いま、抵抗器Ｒ１の値を３３００とし、可変抵抗器ＶＲ
Ｉによる設定電圧ＶＢを６．６ｖとする０■　抵抗器Ｒ
１に流れる電流Ｉを求める。

１−６．６Ｖ／３３０Ω＝　２０　ｍＡ■　２５℃にお
ける発光ダイオードＬＥＤ電流ＩＰを５ｆｎＡに設定す
る。

このとき、第２図（ａ）のグラフより発光ダイオードの
順電圧Ｖｙは１゜０８ｖとなる。

■　補償用抵抗器Ｒ２の両端の電圧は発光ダイオードの
順電圧Ｖｒで、抵抗器Ｒ２が分流すべき電流値Ｉλは Ｂ、２　＝　ｖｙ／　Ｉａ　＝　７２０■　今、ＶＦが
０．０８　Ｖ低下したとすると、ＩＲはＱ、０８Ｖ／７
２Ω簡１．１　ｍＡだけ減少する。従って、その分Ｉｙ
が１．１　ｍＡ増加する。このため、第２図（！Ｌ）の
グラフで、０点とＥ点を結ぶ負荷線■を得る。これから
、周囲温度が７５℃のときＯＩｙは約６ｍＡとなり、２
５℃の時の１．２倍（６ｍＡ１５ｍＡ）の順電流が発光
ダイオードを流れる。

■　第２図（ｂ）のグラフから、ＩＰ一定で周囲温度Ｔ
ａが２５℃〜７５℃に変化したとき光出力ｐｏは０．５
９倍に低下する。しかし、上記■のＩＦ増加の効果で光
出力低下は、 ０、５９　Ｘ　１．２謂０．７１ に抑えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、周囲温度が上昇して発光ダイオードの
光出力が低下した時、順電圧ｖ１も降下することを利用
して順電流工１を増加させ、光出力の低下を抑制するよ
うに機能する。しかし、この従来技術の光出力低下抑制
の程度では、高精度が要求される位置センサや計測機器
等に使用できないという問題がある。

本発明の目的は、高精度の位置センナや計測機器等にも
使用でき、しかも回路構成が簡易で安価に製造できる発
光ダイオード点灯回路を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、定電圧電源を設けると共に、該定電圧電源
の出力に発光ダイオードおよび温度補償用抵抗を直列に
接続することで、達成される。

〔作　用〕

発光ダイオードは、周囲温度の上昇に伴ってその光出力
を低下させると共に、順電圧も降下させる。発光ダイオ
ードの一般的使用範囲では、順電流と光出力とは比例関
係にろる。本発明では、温度補償用抵抗が発光ダイオー
ドに直列に接続されているので、発光ダイオードの順電
圧が降下すると、との頴電圧降下から直接的に順電流が
増加し、光出力の変動が抑制される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照して
説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る発光ダイオード点灯
回路の構成図である。第１図において、演算増幅器ＯＰ
の非反転入力端子（→に可変抵抗器ＶＲＩが接続され、
この非反転入力端子には可変抵抗器ＶＲＩにより設定さ
れた基準電圧Ｖｎが印加されている。演算増幅器ＯＰの
出力には抵抗器Ｒ１の一端が接続され、該抵抗器Ｒ１の
他端は演算増幅器ＯＰの反転入力端子（→に接続される
と共に発光ダイオードＬＥＤのアノードに接続されてい
る。そして、発光ダイオードＬＥＤのカソードとアース
との間に温度補償用抵抗Ｒ２が接続されている。

演算増幅器ＯＰと可変抵抗器ＶＲＩとで定電圧電源が構
成される。また、抵抗器Ｒ１は電流制限用で、発光ダイ
オードの熱暴走破壊を防止するものである。上述した構
成の発光ダイオード点灯回路では、周囲温度が上昇して
発光ダイオードの順電圧ｖｒが低下すると順電流ＩＰが
増加し、光出力の一低下を補償するため、温度補償抵抗
器Ｒ２の抵抗値の選定が精度を決める重要な要因となる
。以下抵抗値Ｒ２の算出方法およびその光出力低下抑制
の程度を順をおって説明する。

■　周囲温度の変動範囲を設定する。ここでは、２５℃
〜７５℃とする。

■　第２図（ｂ）のグラフから、２５℃のときの光出力
（Ａ点）と７５℃のときの光出力（Ｂ点）との比を求め
る。この場合、およそ０．５９である、■　２５℃にお
ける発光ダイオードの順電流ＩＰ（補償基準値）を設定
する。ここでは、Ｉｙ−５ｍＡとする。

■　７５℃において発光ダイオードに流すべき順電流Ｉ
ｙ’は、ＩＰ’　−５ｍＡ　Ｘ　（１／　０．５９　）
　−８，５ｍＡとなる。

■　第２図（ａ）のグラフで、２５℃のときの特性曲線
上の順電流５ｍＡのＣ点と、７５℃のときの特性曲線上
の順電流８．５ｍＡのＤ点とを結ぶ負荷線工を引く。こ
の負荷線工の傾きが求める抵抗値Ｒ２である。第２図（
ａ）のグラフから実際に求めると、Ｒ２＝　（１，０８
−１，０２５）Ｖ／（８，５−５−５）　−１５，７Ω
となる。このようにして抵抗値Ｒ２を設定すると、周囲
温度が２５℃のときと７５℃のときの光出力が等しくな
る。

次に、周囲温度が５０℃の時の光出力を計算してみる。

ＶＲ−１，０８Ｖ＋　５ｍＡＸ　１５．７０−１．１５
９．Ｖ　テロ　ル。

また、第２図（ａ）のグラフで、周囲温度５０℃の特性
曲線と負荷線工との交点の値から順電圧は１．０５Ｖで
あることがわかる。従って、順電流は、 （１，１５９Ｖ−１，０５Ｖ）／１５．７０−６．９４
ｍＡと求まる。一方、第２図（ｂ）のグラフから、順電
流一定と仮定したとき、周囲温度５０℃の光出力は周囲
温度２５℃の光出力の０．７７倍になることがわかる。

従って、第１図に示す発光ダイオード点灯回路を用いた
場合、周囲温度５０℃のときの光出力は周囲温度２５℃
時の ０．７７Ｘ（６，９４ｍＡ１５ｍＡ）−１，０６倍とな
る。

以上９￥Ｆ算は、第２図のグラフの読取誤差を含むため
、光出力の変動は＋６％と大きく出ているが、実際に第
１図の回路を組んで実測してみると、周囲温度２５℃〜
７５℃の範囲でその変動幅は６チ以下に抑制される。

尚、発光ダイオード特性の素子間のバラツキは、可変抵
抗器ＶＲＩを調整することで吸収できる。

また、温度補償用抵抗器Ｒ２を可変抵抗器に換え微調整
可能な構成とすることで、より精度の高い先出カ一定制
御が可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、少ない部品点数の低置かりｌｊ＼型の
発光ダイオード点灯回路で、高精度の先出カ一定制御が
可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る発光ダイオード点灯回
路の構成図、第２図（ａ）　、　（ｂ）は発光ダイオー
ドの特性グラフ、第３図は従来の発光ダイオード点灯回
路の構成図である。 ＯＰ・・・演算増幅器、　ＶＲＩ・・・可変抵抗器、Ｒ
１・・・電流制限用抵抗器、　Ｒ２・・・温度補償用抵
抗器、　ＬＥＤ・・・発光ダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、直列に設けた発光ダイオード及び温度補償抵抗を定
   電圧電源に接続する構成としたことを特徴とする発光ダ
   イオード点灯回路。