DE112005003072T5 - Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer Licht emittierenden Diode und Vorrichtung zum Ansteuern einer Licht emittierenden Diode - Google Patents

Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer Licht emittierenden Diode und Vorrichtung zum Ansteuern einer Licht emittierenden Diode Download PDF

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Takashi Kadoma Kunimatsu
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, wobei die Halbleiterschaltung mit einem lichtemittierenden Diodenblock verbunden ist, der eine Gleichrichterschaltung, die eine Wechselspannung gleichrichtet, und eine oder mehrere lichtemittierende Dioden umfasst, an die eine Spannung, die von der Gleichrichterschaltung ausgegeben wird, angelegt ist, um Licht zu emittieren,
wobei die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode aufweist:
ein erstes Schaltelement, das zwischen den lichtemittierenden Dioden und einem Erdpotential verbunden ist; und
einen Steuerungsschaltungsblock, der AN/AUS des ersten Schaltelements steuert,
wobei der Steuerungsschaltungsblock aufweist:
eine Eingangsspannungs-Detektionsschaltung, die die Spannung detektiert, die von der Gleichrichterschaltung ausgegeben wird, und die detektierte Spannung mit einem vorbestimmten Wert vergleicht, um ein Lichtemissionssignal oder ein Extinktionssignal zum Steuern einer Emission oder Extinktion der lichtemittierenden Dioden auszugeben;
eine Stromdetektionsschaltung, die einen Strom detektiert, der in das erste Schaltelement fließt; und
eine Steuerungsschaltung, die intermittierend AN/AUS des ersten Schaltelements bei einer vorbestimmten Oszillationsfrequenz basierend...

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, die dieselbe verwendet. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einer LED-Beleuchtungsvorrichtung.
  • STAND DER TECHNIK
  • Eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode (LED) und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, die dieselbe umfasst, wurden kürzlich entwickelt und praktisch angewendet. Eine konventionelle Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode (Beleuchtungsvorrichtung) ist in der JP-A-2000-30877 (Patentdokument 1) offenbart. Die konventionelle Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode wird unter Bezugnahme auf 19 beschrieben.
  • Die konventionelle Schaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode in 19 umfasst eine Wechselstromversorgung AC, eine Vollwellengleichrichterschaltung DB, die mit der Wechselstromversorgung AC verbunden ist, LED-Anordnungen 1, ..., m (m ist ein ganzzahliger Wert größer als oder gleich zwei) in einer Vielzahl von Linien, die ausgebildet worden sind, indem eine Vielzahl von LEDs in Reihe verbunden sind, Strombegrenzungselemente Z1, ..., Zm, wie beispielsweise Widerstände, deren eines Ende jeweils mit einer Kathodenseite von jeder LED-Anordnung 1, ..., m und deren anderes Ende jeweils gemeinsam mit einem negativen Ausgangsanschluss der Vollwellengleichrichterschaltung DB verbunden ist, und ein Schaltmittel SW, das selektiv schaltet, um eine Anoden seite von jeder LED-Anordnung 1, ..., m mit entweder einem positiven Ausgangsanschluss der Vollwellengleichrichterschaltung DB oder einem Ende der Wechselstromversorgung AC zu verbinden.
  • Die konventionelle Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode selektiert durch das Schaltmittel SW entweder eine Halbwellenleitung durch die Wechselstromversorgung oder eine Vollwellenleitung durch die Vollwellengleichrichterschaltung für jede LED-Anordnung aus einer Vielzahl von Linien. Ein Stromwert, der in jeder LED-Anordnung 1, ..., m fließt, wird hierdurch bestimmt. Beispielsweise hat die Beleuchtungsvorrichtung mit m = 2 eine Dimmfunktion mit vier Schritten.
    • Patentdokument 1: JP-A-2000-30877
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDEN PROBLEME
  • Die konventionelle Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode weist folgende Probleme auf. Der Leistungsverlust ist groß, da der Stromwert von jeder LED-Anordnung durch das Strombegrenzungselement, wie beispielsweise einen Transistor, bestimmt wird. Des Weiteren ist eine stufenlose Justierung schwierig, da eine Justierung einer Helligkeit und Chromatizität nur durch die Linienzahl des LED-Felds justiert werden kann. Um die Anzahl der Justierstufen zu erhöhen, ist eine Vielzahl von Schaltelementen und LED-Anordnungen notwendig, wodurch die Anzahl an Schaltungskomponenten zunimmt, sodass die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nicht miniaturisiert werden kann. Insbesondere ist die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, die nicht klein ist, nicht für eine lampenartige LED-Beleuchtung geeignet. Wenn die konventionelle Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode für die Lichtemission einer weißen LED verwendet wird und wenn der Durchlassstromwert (engl. forward current value) hoch gesetzt wird, um eine vorbestimmte Helligkeit zu erreichen, tendiert die Chromatizität dazu, sich damit zu verändern, da die Helligkeit und die Chromatizität von dem Durchlassstrom der LED abhängen.
  • In Anbetracht der obigen Probleme bezweckt die vorliegende Erfindung, eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode bereitzustellen, die die Helligkeit und die Chromatizität mit einer einfachen Konfiguration steuert und die einen niedrigen Leistungsverlust aufweist. Die vorliegende Erfindung bezweckt des Weiteren, eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode bereitzustellen, die dieselbe verwendet.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, die mit einem lichtemittierenden Diodenblock verbunden ist, der eine Gleichrichterschaltung, die eine Wechselspannung gleichrichtet, und eine oder mehrere lichtemittierende Dioden umfasst, an denen eine Spannung, die von der Gleichrichterschaltung ausgegeben wird, angelegt ist, um Licht zu emittieren. Die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer Halbleiterdiode umfasst ein erstes Schaltelement, das zwischen den lichtemittierenden Dioden und einem Erdpotential verbunden ist, und einen Steuerungsschaltungsblock, der AN/AUS des ersten Schaltelements steuert. Der Steuerungsschaltungsblock umfasst eine Eingangsspannungs-Detektionsschaltung, die die Spannung, die von der Gleichrichterschaltung ausgegeben wird, detektiert und die detektierte Spannung mit einem vorbestimmten Wert vergleicht, um ein Lichtemissionssignal oder ein Extinktionssignal zum Steuern einer Emission oder Extinktion der lichtemittierenden Diode auszugeben, eine Stromdetektionsschaltung, die einen Strom detektiert, der in das erste Schaltelement fließt, und eine Steuerungsschaltung, die intermittierend AN/AUS des ersten Schaltelements bei einer vorbestimmten Oszillationsfrequenz basierend auf einem Ausgangssignal der Stromdetektionsschaltung steuert, sodass der Strom, der in die lichtemittierende Diode fließt, konstant ist, während die Eingangsspannungs-Detektionsschaltung das Lichtemissionssignal ausgibt.
  • Die „Steuerungsschaltung" bezieht sich hier auf eine Schaltung, die einen Oszillator 19, eine UND-Schaltung 13, eine UND-Schaltung 17, eine ODER-Schaltung 16 und eine RS-Flipflop-Schaltung 15 in 1 der ersten Ausführungsform umfasst.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, da der Strom, der in den lichtemittierenden Dioden fließt, auf einen konstanten Strom gesteuert werden kann, selbst wenn die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung fluktuiert, eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer Licht emittierenden Diode mit einer konstanten Chromatizität realisiert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Spannung, bei der die lichtemittierende Diode Licht emittiert/Licht löscht, als ein beliebiger Spannungswert definiert werden. Das Verhältnis zwischen der Periode, in der der Strom in die lichtemittierende Diode fließt, und der Periode, in der der Strom nicht in diese fließt, in einer Periode der Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung kann justiert werden. Die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode mit einer konstanten Helligkeit wird hierdurch realisiert.
  • Der lichtemittierende Diodenblock kann des Weiteren eine Drosselspule, die mit der Gleichrichterschaltung verbunden ist, und eine Diode umfassen, deren eines Ende mit der Drosselspule und deren anderes Ende mit der lichtemittierenden Diode verbunden ist, um eine rückwärts gerichtete elektromotorische Kraft, die an der Drosselspule erzeugt worden ist, der lichtemittierende Diode zuzuführen. Gemäß einer derartigen Konfiguration fließt der Strom in die lichtemittierende Diode in der Richtung Drosselspule → lichtemittierende Diode → erstes Schaltelement, wenn das erste Schaltelement in einem AN-Zustand ist. Wenn das Schaltelement in dem AUS-Zustand ist, fließt der Strom in einer Schaltungsschleife, die durch die Drosselspule, die lichtemittierende Diode und die Diode konfiguriert ist, in die Richtung Drosselspule → lichtemittierende Diode → Diode, wobei der lichtemittierende Diodenblock als ein Spannungsabfallchopper arbeitet. Daher wird eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer hohen Leistungskonvertierungseffizienz realisiert. Des Weiteren wird eine kompakte Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode mit einer reduzierten Anzahl an Komponenten realisiert.
  • Die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode kann des Weiteren einen Sperrschicht-FET umfassen, an den die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung direkt oder mittels der lichtemittierenden Diode angelegt ist. Der Steuerungsschaltungsblock kann des Weiteren einen Eingangsanschluss umfassen und wird durch Anlegen einer Ausgangsspannung des Sperrschicht-FET an den Eingangsanschluss angesteuert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Hochspannung, die an der Hochpotentialseite des Sperrschicht-FET (Feldeffekttransistor) angelegt ist, bei der Niedrigspannung an der Niedrigpotentialseite auf Grund des Abschnüreffekts des Sperrschicht-FET abgeschnürt. Gemäß einer derartigen Konfiguration kann die Leistung von dem Schaltelementblock zu dem Steuerungsschaltungsblock zugeführt werden, sodass die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode mit einem reduzierten Leistungsverlust auf Grund von Startwiderständen und Ähnlichem und mit einer hohen Leistungskonvertierungseffizienz realisiert wird.
  • Der Sperrschicht-FET kann zwischen der lichtemittierenden Diode und dem ersten Schaltelement in Reihe mit dem ersten Schaltelement verbunden sein und der Verbindungspunkt des Sperrschicht-FET und des ersten Schaltelements kann mit dem Eingangsanschluss verbunden sein.
  • Ein Ende des Sperrschicht-FET kann zwischen der lichtemittierenden Diode und dem ersten Schaltelement verbunden sein und das andere Ende des Sperrschicht-FET kann mit dem Eingangsanschluss verbunden sein.
  • Der Sperrschicht-FET kann zwischen der Gleichrichterschaltung und dem Eingangsanschluss verbunden sein.
  • Der Steuerungsschaltungsblock kann des Weiteren einen Regler umfassen, der mit dem Eingangsanschluss verbunden ist und die Ausgangsspannung des Sperrschicht-FET empfängt, um eine konstante Referenzspannung auszugeben, wenn die Ausgangsspannung des Sperrschicht-FET größer als ein vorbestimmter Wert oder gleich diesem vorbestimmten Wert ist. Jede Schaltung in dem Steuerungsschaltungsblock kann durch Anlegen der konstanten Referenzspannung angesteuert werden.
  • Da die Referenzspannung während des Betriebs der Steuerungsschaltung durch Anordnen des Reglers konstant gehalten werden kann, wird eine stabile Steuerung des Schaltelements realisiert.
  • Wenn der Regler ein Startsignal oder ein Stoppsignal einer An/Aus-Steuerung des ersten Schaltelements darauf basierend ausgibt, ob die Ausgangsspannung des Sperrschicht-FET größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist oder nicht, kann die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode des Weiteren eine Start/Stopp-Schaltung umfassen, die das Stoppsignal der Steuerungsschaltung ausgibt, wenn der Regler das Stoppsignal ausgibt, und die das Lichtemissionssignal oder das Extinktionssignal der Eingangsspannungs-Detektionsschaltung an die Steuerungsschaltung ausgibt, wenn der Regler das Startsignal ausgibt.
  • Wenn die Referenzspannung kleiner als der vorbestimmte Wert ist, führt die Steuerungsschaltung die An/Aus-Steuerung des Schaltelements nicht aus. Gemäß der vorliegenden Erfindung startet die Steuerungsschaltung ein Steuern, nachdem die Referenzspannung den vorbestimmten Wert erreicht hat, sodass die Steuerungsschaltung einen stabilen Betrieb durchführen kann.
  • Die Eingangsspannungs-Detektionsschaltung kann eine Vielzahl von Widerständen umfassen, die in Reihe verbunden sind und an die die Spannung, die von der Gleichrichterschaltung ausgegeben wird, direkt oder durch einen Sperrschicht-FET angelegt ist, und einen Komparator, der einen positiven Eingangsanschluss zum Eingeben einer Gleichspannung, die durch die Vielzahl von Widerständen geteilt ist, und einen negativen Eingangsanschluss zum Eingeben einer Eingangsreferenzspannung des vorbestimmten Wertes aufweist.
  • Gemäß einer derartigen Konfiguration wird eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, bei der die Periode der Lichtemission und die Periode der Extinktion während der Verdoppelungsperiode (100Hz/120Hz, wenn eine allgemeine kommerzielle Stromversorgung verwendet wird) der Frequenz der Wechselstromversorgung genau definiert sind, realisiert.
  • Der Spannungswert zum Emittieren oder Löschen der lichtemittierenden Diode kann justiert werden, indem der Wert der Eingangsreferenzspannung verändert wird.
  • Auf diese Art wird, da die Lichtemissionsperiode und die Extinktionsperiode der lichtemittierenden Diode justiert werden können, eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, die fähig ist, die Helligkeit zu justieren, und eine hohe Leistungskonvertierungseffizienz aufweist, realisiert.
  • Die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode umfasst des Weiteren einen ersten äußeren Eingangsanschluss zum Eingeben einer Lichtemissionsspannung und einen zweiten äußeren Eingangsanschluss zum Eingeben einer Extinktionsspannung mit einem Potential, das größer ist als die Lichtemissionsspannung. Die Eingangsspannungs-Detektionsschaltung kann eine Vielzahl von Widerständen, die in Reihe verbunden sind und an die die Spannung, die von der Gleichrichterschaltung ausgegeben wird, direkt oder durch den Sperrschicht-FET angelegt ist, einen ersten Komparator mit einem negativen Eingangsanschluss, der mit einem Zwischenverbindungspunkt der Vielzahl von Widerständen verbunden ist, und einem positiven Eingangsanschluss, der mit dem ersten äußeren Eingangsanschluss verbunden ist, einen zweiten Komparator mit einem positiven Eingangsanschluss, der mit einem Zwischenverbindungspunkt der Vielzahl von Widerständen verbunden ist, und einem negativen Eingangsanschluss, der mit dem zweiten äußeren Eingangsanschluss verbunden ist, und eine NOR-Schaltung umfassen, die Eingangsanschlüsse aufweist, die mit Ausgangsanschlüssen des ersten Komparators und des zweiten Komparators verbunden sind. Der Ausgangsanschluss der NOR-Schaltung kann mit der Start/Stopp-Schaltung verbunden sein.
  • Gemäß einer derartigen Konfiguration kann der Pegel der Lichtemissionsspannung und der Extinktionsspannung in einer Periode individuell gesetzt werden, sodass eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode realisiert wird, die fähig ist, eine komplexere Helligkeitsjustierung vorzunehmen, und eine höhere Leistungskonvertierungseffizienz aufweist.
  • Die Eingangsspannungs-Detektionsschaltung kann eine Vielzahl von Widerständen, die in Reihe verbunden sind und an die die Spannung, die von der Gleichrichterschaltung ausgegeben wird, direkt oder durch einen Sperrschicht-FET angelegt ist, um eine erste geteilte Spannung und eine zweite geteilte Spannung mit einem Potential, das niedriger ist als die erste geteilte Spannung, auszugeben, einen ersten Komparator mit einem positiven Eingangsanschluss zum Eingeben der ersten geteilten Spannung und einem negativen Eingangsanschluss zum Eingeben einer Eingangsreferenzspannung, einen zweiten Komparator mit einem negativen Eingangsanschluss zum Eingeben der zweiten geteilten Spannung und dem positiven Eingangsanschluss zum Eingeben der Eingangsreferenzspannung und eine UND-Schaltung zum Eingeben der Ausgangssignale der ersten und zweiten Komparatoren umfassen. Die Ausgangsanschlüsse der UND-Schaltung können mit der Start/Stopp-Schaltung verbunden sein.
  • Gemäß der obigen Konfiguration werden der obere Grenzwert und der untere Grenzwert des Spannungspegels, der zu der An/Aus-Steuerung des Schaltelements fähig ist, bezüglich der Veränderung der Spannung, die von der Gleichrichterschaltung ausgegeben wird, gesetzt. Die Eingangsspannung-Detektionsschaltung wirkt als eine Schutzschaltung, wenn eine anormale Hochspannung angelegt wird, sodass eine sicherere Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode realisiert werden kann.
  • Die Eingangsspannungs-Detektionsschaltung kann die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung durch einen Widerstand, der zwischen der Gleichrichterschaltung und der Eingangsspannungs-Detektionsschaltung verbunden ist, eingeben.
  • Gemäß der obigen Konfiguration können der obere Grenzwert und der untere Grenzwert des Spannungspegels, der zu der An/Aus-Steuerung des Schaltelements fähig ist, beliebig in Abhängigkeit von der Veränderung der Spannung, die von der Gleichrichterschaltung ausgegeben wird, gesetzt werden, indem der Widerstandswert des Widerstands, der zwischen der Gleichrichterschaltung und der Eingangsspannungs-Detektionsschaltung verbunden ist, verändert wird. Daher wird eine sicherere Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode realisiert, die fähig ist, eine komplexe Helligkeitsjustierung durchzuführen.
  • Der Leistungsverlust durch den Widerstand der Eingangsspannungs-Detektionsschaltung kann reduziert werden, indem ein Hochwiderstand für den Widerstand verwendet wird, der zwischen der Gleichrichterschaltung und dem Steuerungsschaltungsblock verbunden ist.
  • Die Stromdetektionsschaltung kann den Strom detektieren, der in das erste Schaltelement fließt, indem die An-Spannung des ersten Schaltelements mit einer Detektionsreferenzspannung, die als eine Referenz wirkt, verglichen wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Leistungsverlust reduziert und eine Stromdetektion des Schaltelements, das heißt, die Detektion des Stromspitzenwerts, der in der lichtemittierenden Diode fließt, wird realisiert. Daher wird die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer hohen Leistungskonvertierungseffizienz realisiert.
  • Die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode umfasst des Weiteren ein zweites Schaltelement mit einem Ende, das mit dem Verbindungspunkt der lichtemittierenden Diode und des ersten Schaltelements verbunden ist, um durch die gleiche Steuerung durch die Steuerungsschaltung wie bei dem ersten Schaltelement zu schalten, um einen Stromfluss zu verursachen, wobei der Strom kleiner ist als der Strom, der durch das erste Schaltelement fließt, und in Relation zu dem Strom, der durch das erste Schaltelement fließt, ein konstantes Stromverhältnis aufweist, und einen Widerstand, der in Reihe zwischen einem anderen Ende des Schaltelements und dem Erdpotential verbunden ist. Die Stromdetektionsschaltung kann die Spannung an beiden Enden des Widerstands mit der Detektionsreferenzspannung vergleichen, die als eine Referenz wirkt, um den Strom des ersten Schaltelements zu detektieren.
  • Gemäß der obigen Konfiguration wird der große Strom nicht direkt durch den Detektor detektiert, sodass der Leistungsverlust reduziert ist, und eine Stromdetektion des Schaltelements, das heißt die Detektion des Stromspitzenwertes, der in der lichtemittierenden Diode fließt, ist realisiert. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode mit einer hohen Leistungskonvertierungseffizienz realisiert.
  • Die AN-Periode in der intermittierenden An/Aus-Steuerung des ersten Schaltelements kann verändert werden, indem der Wert der Detektionsreferenzspannung verändert wird, sodass die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode einen konstanten Strompegel, der in der lichtemittierenden Diode fließt, einstellen kann.
  • Gemäß der obigen Konfiguration wird eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode mit einer Steuerungsfunktion für Helligkeit und Chromatizität und mit einer hohen Leistungskonvertierungseffizienz realisiert.
  • Eine Sanftanlaufschaltung kann zwischen einem äußeren Detektionsanschluss zum Eingeben der Detektionsreferenzspannung und der Stromdetektionsschaltung verbunden sein. Die Sanftanlaufschaltung kann die Detektionsreferenzspannung ausgeben, um allmählich anzusteigen, bis ein konstanter Wert erreicht ist, wenn das Lichtemissionssignal von der Start/Stopp-Schaltung eingegeben wird.
  • Gemäß der obigen Konfiguration wird eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, die den hereinkommenden Strom, der zum Zeitpunkt des Startens erzeugt wird, verhindert und die die Helligkeit der lichtemittierenden Diode allmählich ansteigen lässt, realisiert.
  • Eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Gleichrichterschaltung, die eine Wechselspannung gleichrichtet, eine oder mehrere lichtemittierende Dioden, an die eine Spannung, die von der Gleichrichterschaltung ausgegeben wird, angelegt ist, um Licht zu emittieren, und die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, da der Strom, der in der lichtemittierenden Diode fließt, auf einen konstanten Strom gesteuert werden kann, selbst wenn die Eingangsspannung fluktuiert, eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode mit einer konstanten Chromatizität erreicht. Des Weiteren kann, da die Licht-Emissions/Extinktions-Spannung zum Steuern des ersten Schaltelementes bei der gleichgerichteten beliebigen Eingangsspannung defi niert wird, das Verhältnis zwischen der Periode, in der der Strom fließt, und der Periode, in der der Strom nicht fließt, in einer Periode justiert werden, wobei eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode mit einer konstanten Helligkeit erreicht wird.
  • Die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode kann des Weiteren eine Drosselspule, die zwischen der Gleichrichterschaltung und der lichtemittierenden Diode verbunden ist, und eine Diode umfassen, die ein Ende, das mit der Drosselspule verbunden ist, und ein anderes Ende aufweist, das mit der lichtemittierenden Diode verbunden ist, um eine rückwärts gerichtete elektromotorische Kraft, die an der Drosselspule erzeugt worden ist, der lichtemittierenden Diode zuzuführen. Eine Sperrverzögerungszeit der Diode ist bevorzugt kleiner oder gleich 100 ns.
  • Der Strom fließt in der lichtemittierenden Diode in der Richtung Drosselspule → lichtemittierende Diode → erstes Schaltelement, wenn das erste Schaltelement in dem AN-Zustand ist. Wenn das Schaltelement in dem AUS-Zustand ist, fließt der Strom in einer Schaltungsschleife, die durch die Drosselspule, die lichtemittierende Diode und die Diode konfiguriert ist, in der Richtung Drosselspule → lichtemittierende Diode → Diode. Die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode arbeitet als ein Spannungsabfallchopper. Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine kompakte Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode mit einer hohen Leistungskonvertierungseffizienz und einer reduzierten Anzahl an Komponenten realisiert werden. Da die Sperrverzögerungszeit der Diode kleiner oder gleich 100 ns ist, kann des Weiteren der Leistungsverlust in dem ersten Schaltelement in einem Übergangszustand reduziert werden, wenn das erste Schaltelement von aus auf an schaltet.
  • WIRKUNG DER ERFINDUNG
  • Mit der vorliegenden Erfindung werden eine kompakte Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode mit einer hohen Leistungskonvertierungseffizienz und mit der Fähigkeit, die Helligkeit und Chromatizität zu steuern, und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, die dieselbe verwendet, erhalten.
  • KURZE BESCHREIBUNG VON ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Schaltbild, das eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein Diagramm, das jede Spannungswellenform der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode aus 1 zeigt.
  • 3 ist ein Diagramm, das den Betrieb eines Sperrschicht-FET erläutert.
  • 4 ist ein Diagramm, das einen Konstanten-Strom-Ausgabe-Betrieb der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode aus 1 zeigt.
  • 5 ist ein Schaltbild, das eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6 ist ein Schaltbild, das eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 7 ist ein Diagramm, das einen Konstanten-Strom-Ausgabe-Betrieb der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode aus 6 zeigt.
  • 8 ist ein Schaltbild, das eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 9 ist ein Schaltbild, das eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 10 ist ein Schaltbild, das eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 11 ist ein Diagramm, das jede Spannungswellenform der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode aus 10 zeigt.
  • 12 ist ein Schaltbild, das eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 13 ist ein Diagramm, das eine Spannungswellenform einer Eingangsspannungs-Detektionsschaltung der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode aus 12 zeigt.
  • 14 ist ein Schaltbild, das eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 15 ist ein Schaltbild, das eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 16 ist ein Schaltbild, das eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 17 ist ein Schaltbild, das eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 18 ein Schaltbild, das eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 19 ist eine Darstellung, die eine schematische Konfiguration einer Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode gemäß des Standes der Technik zeigt.
    • 1
    Wechselstromversorgung
    2
    Gleichrichterschaltung
    3
    Drosselspule
    4
    Diode
    5
    lichtemittierende Diode
    6
    Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode
    7
    Schaltelementblock
    8
    Steuerungsschaltungsblock
    9
    Sperrschicht-FET
    10
    Schaltelement
    11
    Regler
    12
    Start/Stopp-Schaltung
    13, 17, 36, 47
    UND-Schaltung
    14
    AN-Zustand-Unterdrückungsimpuls-Erzeuger
    15
    RS-Flipflop-Schaltung
    16, 37
    ODER-Schaltung
    18
    Drainstrom-Detektionsschaltung
    19, 35
    Oszillator
    20, 28, 29, 34, 38, 39
    Komparator
    21
    Eingangsspannung-Detektionsschaltung
    22, 23, 26, 30, 31, 32, 40, 41, 42, 43
    Widerstand
    24
    Kondensator
    25
    Schaltelement
    27
    NOR-Schaltung
    33
    Sanftanlaufschaltung
    IN
    Gleichgerichtete-Spannung-Anschluss
    DRN
    Hochpotentialseitenanschluss
    VJ
    Eingangsanschluss
    GATE
    Ausgangsangschluss
    VCC
    Referenzspannungsanschluss
    GND
    Erdanschluss
    GND-SRCE
    Niedrigpotentialseitenanschluss
    SN
    Äußerer Detektionsanschluss
    ST
    Äußerer Eingangsanschluss
    INH
    Hochpegel-Eingangsanschluss
    INL
    Niedrigpegel-Eingangsanschluss
  • BESTE ART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Die beste Art zum Ausführen der Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode gemäß der vorliegenden Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die 1 bis 15 beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, die dieselbe verwendet, in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden jetzt unter Verwendung der 1 bis 4 beschrieben. 1 zeigt die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der ersten Ausführungsform. Die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der vorliegenden Erfindung, die in 1 gezeigt ist, umfasst eine Gleichrichterschaltung (Vollwellengleichrichterschaltung) 2, die mit einer Wechselspannungsversorgung 1 zum Erzeugen der Wechselspannung verbunden ist, eine Drosselspule 3, die mit der Hochpotentialseite der Gleichrichterschaltung 2 verbunden ist, eine lichtemittierende Diode 5, die in Reihe mit der Drosselspule 2 verbunden ist, eine Diode 4, die parallel zu der Drosselspule 3 und der lichtemittierenden Diode 5 verbunden ist, um eine rückwärts gerichtete elektromotorische Kraft, die in der Drosselspule 3 erzeugt wird, der lichtemittierenden Diode 5 zuzuführen, eine Halbleiterschaltung 6 zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, die mit dem Kathodenanschluss der lichtemittierenden Diode verbunden ist, und einen Kondensator 24, der zwischen einem Referenzspannungsanschluss VCC der Halbleiterschaltung 6 zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und einem Niedrigpotentialseitenanschluss GND-SRCE verbunden ist, der das Erdpotential ist. Die Niedrigpotentialseite der Gleichrichterschaltung 2 ist mit dem Niedrigpotentialseitenanschluss GND-SRCE verbunden.
  • Die lichtemittierende Diode 5 weist einen Anodenanschluss auf, der mit der Drosselspule 3 verbunden ist, und einen Kathodenanschluss, der mit dem Anodenanschluss der Diode 4 und dem Hochpotentialseitenanschluss DRN der Halbleiterschaltung 6 zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode verbunden ist. In der 1 ist die lichtemittierende Diode 5 eine lichtemittierende Diodengruppe, in der eine Vielzahl von lichtemittierenden Dioden in Reihe verbunden sind. Die Anzahl an lichtemittierenden Dioden 5 ist jedoch nicht auf die in 1 gezeigte Anzahl begrenzt. Auch nur eine oder mehrere lichtemittierende Dioden können benötigt werden. Des Weiteren ist in der vorliegenden Ausführungsform die lichtemittierende Diode 5 eine weißlichtemittierende Diode. Die Gleichrichter schaltung 2, die Drosselspule 3, die Diode 4 und die lichtemittierende Diode 5 aus 1 bilden den „lichtemittierenden Diodenblock".
  • Die Halbleiterschaltung 6 zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode umfasst einen Schaltelementblock 7 und einen Steuerungsschaltungsblock 8. Des Weiteren umfasst die Halbleiterschaltung 6 zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode vier Anschlüsse (Gleichgerichtete-Spannung-Anschluss IN, Hochpotentialseitenanschluss DRN, Niedrigpotentialseitenanschluss GND-SRCE, Referenzspannungsanschluss VCC), um mit der Außenwelt verbunden zu werden. Der Gleichgerichtete-Spannung-Anschluss IN ist zwischen der Hochpotentialseite der Gleichrichterschaltung 2 und der Drosselspule 3 verbunden, um die vollwellengleichgerichtete Spannung Vin einzugeben. Der Hochpotentialseitenanschluss DRN gibt die Spannung VG ein, die von der lichtemittierenden Diode 5 ausgegeben worden ist. Der Niedrigpotentialseitenanschluss GND-SRCE ist mit dem Erdanschluss GND des Steuerungsschaltungsblocks 8 verbunden, um das Erdpotential zu werden. Der Referenzspannungsanschluss VCC ist mit dem Kondensator 24 verbunden.
  • Der Schaltelementblock 7 umfasst einen Sperrschicht-FET 9 und ein Schaltelement 10 (erstes Schaltelement), die in Reihe verbunden sind. Die Hochpotentialseite des Sperrschicht-FET 9 ist mit dem Hochpotentialseitenanschluss DRN der Halbleiterschaltung 6 zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode verbunden. Ein Eingangsanschluss VJ des Steuerungsschaltungsblocks 8 ist mit dem Verbindungspunkt der Niedrigpotentialseite des Sperrschicht-FET 9 und der Hochpotentialseite des Schaltelements 10 verbunden. Die Niedrigpotentialseite des Schaltelements 10 ist mit dem Niedrigpotentialseitenanschluss GND-SRCE der Halbleiterschaltung 6 zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode verbunden. Der Steuerungsanschluss des Schaltelements 10 ist mit dem Ausgangsanschluss GATE des Steuerungsschaltungsblocks 8 verbunden.
  • Der Steuerungsschaltungsblock 8 wird jetzt beschrieben. Der Steuerungsschaltungsblock 8 wird angesteuert, wenn die Niedrigpotentialseitenspannung VJ des Sperrschicht-FET 9 in den Eingangsanschluss VJ eingegeben wird. Die eingegebene Niedrigpotentialseitenspannung VJ wird einem Regler 11 und einer Drainstrom-Detektionsschaltung 18 zugeführt.
  • Der Regler 11 weist ein Ende auf, das mit dem Eingangsanschluss VJ verbunden ist, und ein anderes Ende, das mit dem Referenzspannungsanschluss VCC verbunden ist. Der Regler 11 gibt die Niedrigpotentialseitenspannung VJ als die Referenzspannung Vcc aus, wenn die eingegebene Niedrigpotentialseitenspannung VJ kleiner ist als die Startspannung Vcc0, und gibt eine bestimmte Spannung Vcc0 als die Referenzspannung Vcc aus, wenn die eingegebene Niedrigpotentialseitenspannung VJ größer oder gleich der Startspannung Vcc0 ist. Die Spannung Vcc, die von dem Regler 11 ausgegeben worden ist, wird von dem Referenzspannungsanschluss VCC ausgegeben und in dem Kondensator 24 akkumuliert. Die innere Schaltung in dem Steuerungsschaltungsblock 8 beginnt zu arbeiten, wenn die Referenzspannung Vcc den Spannungswert Vcc0 erreicht.
  • Der Regler 11 gibt des Weiteren ein Niedrigsignal (L), das ein Stoppsignal ist, an eine Start/Stopp-Schaltung 12 aus, wenn die Niedrigpotentialseitenspannung VJ kleiner ist als die Startspannung Vcc0, wobei die Start/Stopp-Schaltung 12 eine Steuerung so durchführt, dass die An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 nicht gestartet wird. Der Regler 11 gibt ein Hochsignal (H), das ein Startsignal ist, an die Start/Stopp-Signal-Schaltung 12 aus, wenn die Niedrigpotentialseitenspannung VJ größer oder gleich der Startspannung Vcc0 ist, wobei die Start/Stopp-Schaltung 12 eine Steuerung durchführt, um die An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 zu starten.
  • Eine Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 umfasst zwei Widerstände 22, 23, die in Reihe verbunden sind. Die Hochpotentialseite des Widerstands 22 ist mit dem Gleichgerichtete-Spannung-Anschluss IN verbunden und die Niedrigpotentialseite des Widerstands 23 ist mit dem Erdanschluss GND verbunden. Die vollwellengleichgerichtete Spannung Vin, die durch die Gleichrichterschaltung 2 ausgegeben worden ist, wird durch den Widerstand 22 und den Widerstand 23 geteilt und die geteilte Spannung Vin21 wird von einem Zwischenverbindungspunkt des Widerstands 22 und des Widerstandes 23 ausgegeben.
  • Die Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 umfasst des Weiteren einen Komparator 20 mit einem positiven Eingangsanschluss, der mit dem Zwischenverbindungspunkt des Widerstands 22 und des Widerstands 23 verbunden ist, und dem negativen Eingangsanschluss zum Empfangen der Eingangsreferenz spannung Vst, die die Referenz wird. Der Komparator 20 gibt das Niedrigsignal (L) aus, wenn die Spannung Vin21 kleiner ist als die Eingangsreferenzspannung Vst, und gibt das Hochsignal (H) aus, wenn die Spannung Vin21 größer oder gleich der Eingangsreferenzspannung Vst ist. Das Niedrigsignal (L), das durch die Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 ausgegeben worden ist, ist ein Extinktionssignal zum Löschen der lichtemittierenden Diode 5 und das Hochsignal (H) ist das Lichtemissionssignal zum Emittieren mit der lichtemittierenden Diode 5. Der Ausgangsanschluss des Komparators 20 ist mit der Start/Stopp-Schaltung 12 verbunden.
  • Die Start/Stopp-Schaltung 12 empfängt das Startsignal (Hochsignal) oder das Stoppsignal (Niedrigsignal) von dem Regler 11 und empfängt auch das Lichtemissionssignal (Hochsignal) oder das Extinktionssignal (Niedrigsignal) von der Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21. Die Start/Stopp-Schaltung 12 gibt das Lichtemissionssignal oder das Extinktionssignal aus, während das Startsignal eingegeben wird, und gibt das Stoppsignal aus, während das Stoppsignal eingegeben wird. Mit anderen Worten gibt die Start/Stopp-Schaltung 12 das Hochsignal (H), das das Lichtemissionssignal ist, nur aus, wenn die Hochsignale von dem Regler 11 und der Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 eingegeben werden. Die Start/Stopp-Signal-Schaltung 12 gibt das Niedrigsignal, das das Extinktionssignal oder das Stoppsignal ist, aus, wenn das Niedrigsignal von zumindest einem der folgenden Komponenten ausgegeben wird: Regler 11, Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21. Das Signal, das von der Start/Stopp-Schaltung 12 ausgegeben wird, ist die Eingabe in die UND-Schaltung 13.
  • Eine Drainstrom-Detektionsschaltung 18 ist ein Komparator mit einem positiven Eingangsanschluss, der mit dem Eingangsanschluss VJ verbunden ist, um die Niedrigpotentialseitenspannung VJ zu empfangen, und mit dem negativen Eingangsanschluss zum Empfangen einer Detektionsreferenzspannung Vsn, die die Referenz wird. Die Drainstrom-Detektionsschaltung 18 gibt das Niedrigsignal (L) aus, wenn die Niedrigpotentialseitenspannung VJ kleiner ist als die Detektionsreferenzspannung Vsn, und gibt das Hochsignal (H) aus, wenn die Niedrigpotentialseitenspannung VJ größer oder gleich der Detektionsreferenzspannung Vsn ist. Der Ausgangsanschluss der Drainstrom-Detektionsschaltung 18 ist mit einem der Eingangsanschlüsse der UND-Schaltung 17 verbunden.
  • Der Ausgangsanschluss eines AN-Zustand-Unterdrückungsimpuls-Erzeugers 14 ist mit dem anderen Eingangsanschluss der UND-Schaltung 17 verbunden. Die UND-Schaltung 17 gibt das Hochsignal (H) nur aus, wenn die Eingangssignale beide hoch sind (H), sonst gibt sie ein Niedrigsignal (L) aus. Die Ausgabe der UND-Schaltung 17 wird in die ODER-Schaltung 16 eingegeben.
  • Ein Oszillator 19 gibt ein Maximaler-Tastgrad-Signal MXDTY (engl. max duty signal) und ein Taktsignal CLK aus. Die ODER-Schaltung 16 empfängt das Ausgangssignal der UND-Schaltung 17 und das invertierte Signal des Maximaler-Tastgrad-Signals MXDTY des Oszillators 19. Der Ausgangsanschluss der ODER-Schaltung 16 ist mit einem Rücksetzsignalanschluss R einer RS-Flipflop-Schaltung 15 verbunden. Das Taktsignal CLK des Oszillators 19 wird in den Setzsignalanschluss S der RS-Flipflop-Schaltung 15 eingegeben.
  • Der Eingangsanschluss der UND-Schaltung 13 ist mit der Start/Stopp-Schaltung 15, dem Ausgangsanschluss des maximales-Tastgrund-Signals MXDTY des Oszillators 19 und des Ausgangsanschlusses Q der RS-Flipflop-Schaltung 15 verbunden. Die UND-Schaltung 13 gibt das Hochsignal (H) nur aus, wenn alle Eingangssignale hoch sind (H), und gibt das Niedrigsignal (L) aus, wenn zumindest eines der Eingangssignale niedrig ist (L). Der Ausgangsanschluss der UND-Schaltung 13 ist mit einem Ausgangsanschluss GATE und dem AN-Zustand-Unterdrückungsimpuls-Erzeuger 14 verbunden.
  • Der AN-Zustand-Unterdrückungsimpuls-Erzeuger 14 ist mit dem Verbindungspunkt der UND-Schaltung 13 und des Steuerungsanschlusses des Schaltelements 10 verbunden. Der AN-Zustand-Unterdrückungsimpuls-Erzeuger 14 gibt das Ausgangssignal der UND-Schaltung 13 ein, um ein Niedrigsignal (L) für eine bestimmte Zeit (beispielsweise weniger 100 ns) ausgehend von dem Zeitpunkt auszugeben, bei dem das Schaltelement 10 von aus auf an geschaltet worden ist. Ansonsten gibt der AN-Zustand-Unterdrückungsimpuls-Erzeuger 16 das Hochsignal (H) aus. Die Fehlfunktion einer An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 auf Grund eines Überschwingens (engl. ringing), das auftritt, wenn das Schaltelement 10 von aus auf an schaltet, wird verhindert, indem das Ausgangssignal des AN-Zustand-Unterdrückungsimpuls-Erzeugers 14 und das Ausgangs signal der Drainstrom-Detektionsschaltung 18 in die UND-Schaltung 17 eingegeben werden.
  • Der Betrieb der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der vorliegenden Ausführungsform, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, wird jetzt unter Verwendung der 2 und 3 beschrieben. 2 ist ein Diagramm, das die Wellenform der vollwellengleichgerichteten Spannung Vin zeigt, die von der Gleichrichterschaltung 2 ausgegeben wird. Des Weiteren ist 2 ein Diagramm, das die Wellenform des Stromes IL, das in die lichtemittierende Diode 5 fließt, und die Wellenform der Referenzspannung Vcc in der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die horizontale Achse in 2 zeigt die Zeit t. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung der Hochpotentialseitenspannung VD und der Niedrigpotentialseitenspannung VJ in dem Sperrschicht-FET 9 zeigt.
  • Die vollwellengleichgerichtete Spannung Vin, die von der Gleichrichterschaltung 2 ausgegeben wird, weist eine Wellenform auf, die durch eine Vollwellengleichrichtung der Wechselspannung, wie sie in 2 gezeigt ist, erhalten wird. Die vollwellengleichgerichtete Spannung Vin wird an der Hochpotentialseite des Sperrschicht-FET 9 über der Drosselspule 3 und der lichtemittierende Diode 5 angelegt, wodurch die Hochpotentialseitenspannung VD des Sperrschicht-FET 9 allmählich ansteigt. Die Niedrigpotentialseitenspannung VJ des Sperrschicht-FET 9 steigt mit einem Anstieg der Hochpotentialseitenspannung VD, wie in dem Bereich A der 3 gezeigt, an.
  • Wenn die Niedrigpotentialseitenspannung VJ zunimmt, nimmt die Referenzspannung Vcc durch den Regler 11, wie in 2 gezeigt, zu. Während der Stopp-Periode T3 gibt der Regler 11, bis die Referenzspannung Vcc die Startspannung Vcc0 erreicht, das Niedrigsignal des Stoppsignals an die Start/Stopp-Schaltung 12 aus und die An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 wird nicht durchgeführt.
  • Die Niedrigpotentialseitenspannung VJ erreicht die Startspannung Vcc0, wenn die Hochpotentialseitenspannung VD, die in 3 gezeigt ist, den Spannungswert vDSTART erreicht. Der Regler 11 gibt dann die Referenzspannung Vcc des Span nungswertes Vcc0 aus. Der Regler 11 führt, wie in der Startperiode T4 in 2 gezeigt, eine Steuerung so durch, dass die Ausgangsreferenzspannung Vcc immer eine konstante Spannung Vcc0 ist, selbst wenn die Niedrigpotentialseitenspannung VJ größer oder gleich der Startspannung Vcc0 wird.
  • Wenn die Hochpotentialseitenspannung VD ansteigt und größer oder gleich eines vorbestimmten Wertes VDP (VD ≥ VDP) wird, wird, wie in dem Bereich B in 3 gezeigt, die Niedrigpotentialseitenspannung ein vorbestimmter Spannungswert VJP (VJ = VJP) auf Grund einer Abschnürung.
  • Wenn die Referenzspannung Vcc die Startspannung Vcc0 wird, beginnen die inneren Schaltungen des Steuerungsschaltungsblocks 8 zu arbeiten. Der Oszillator 19 beginnt, das Maximaler-Tastgrad-Signal MXDTY und das Taktsignal CLK auszugeben. Der Regler 11 gibt das Hochsignal des Startsignals an die Start/Stopp-Schaltung 12 aus. Die Steuerung des Schaltelements 10 startet dadurch. Mit anderen Worten steuert die Start/Stopp-Schaltung 12 die Lichtemissionsperiode T1 und die Extinktionsperiode T2 der Lichtemissionsdiode 5 basierend auf dem Lichtemissionssignal oder dem Extinktionssignal, das von der Eingangsspannung-Detektionsschaltung 21 ausgegeben wird.
  • Der Komparator 20 der Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 gibt das Hochsignal (H) als das Lichtemissionssignal an die Start/Stopp-Schaltung 12 aus, wenn die Spannung Vin21, die durch die Widerstände 22 und 23 geteilt wird, die Eingangsreferenzspannungen Vst erreicht (Lichtemissionsperiode T1). Als Antwort auf das Hochsignal (H) gibt die Start/Stopp-Schaltung 12 das Hochsignal (H) des Lichtemissionssignals aus.
  • In der ersten Ausführungsform ist der Spannungswert (Vin1) der Spannung Vin, bei dem die Spannung Vin21, die durch die Widerstände 22 und 23 geteilt worden ist, die Eingangsreferenzspannung Vst erreicht, höher gesetzt als der Spannungswert (Vin2) der Spannung Vin, bei der die Niedrigpotentialseitenspannung VJ die Spannung Vcc0 erreicht.
  • Der Komparator 20 in der Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 gibt das Niedrigsignal (L) des Extinktionssignals an die Start/Stopp-Schaltung 12 aus, wenn die Spannung Vin21, die durch die Widerstände 22 und 23 geteilt worden ist, unterhalb der Eingangsreferenzspannung Vst liegt (Extinktionsperiode T2). Als Antwort auf das Niedrigsignal (L) gibt die Start/Stopp-Schaltung 12 das Niedrigsignal (L) des Extinktionssignals aus. Die Steuerung des Schaltelements 10 wird hierbei gestoppt. Das heißt, das Schaltelement 10 wird in dem AUS-Zustand gehalten und die Emission der lichtemittierenden Diode 5 wird gelöscht.
  • Das heißt, eine intermittierende An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 wird durchgeführt und die lichtemittierende Diode 5 emittiert Licht während der lichtemittierenden Periode T1, in der die Spannung Vin21 größer oder gleich der Eingangsreferenzspannung Vst ist, und eine An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 wird gestoppt und die Emission der lichtemittierenden Diode 5 wird in der Extinktionsperiode T2 gelöscht, in der die Spannung Vin21 kleiner oder gleich der Eingangsreferenzspannung Vst ist. Der konstante Strom IL fließt in der lichtemittierenden Diode 5 in der Lichtemissionsperiode T1, fließt aber nicht in der Extinktionsperiode T2.
  • Der Konstanten-Strom-Ausgabe-Betrieb durch die An/Aus-Steuerung der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt unter Verwendung der 1 und 4 beschrieben. 4 ist ein Betriebswellenformdiagramm in der Lichtemissionsperiode T1 aus 2. Die horizontale Achse in 4 gibt die Zeit t an. Während der Lichtemissionsperiode T1 aus 2 empfängt die UND-Schaltung 13 das Hochsignal des Lichtemissionssignals von der Start/Stopp-Schaltung 12, um das Steuerungssignal eines Hochpegels oder eines Niedrigpegels basierend auf dem Maximaler-Tastgrad-Signal MXDTY und dem Ausgangssignal des RS-Flipflops 15 auszugeben.
  • Die Oszillationsfrequenz des Schaltelements 10 und der MAX-Tastgrad (engl. MAX on-duty) sind jeweils durch das Taktsignal CLK und das Maximaler-Tastgrad-Signal MXDTY des Oszillators 19 definiert. Der Strom ID, der durch das Schaltelement 10 fließt, wird durch Vergleichen der AN-Spannung (das heißt eine Niedrigpotentialseitenspannung VJ, wenn das Schaltelement 10 auf AN geschaltet wird) mit der Detektionsreferenzschaltung Vsn der Drainstrom-Detektionsschaltung 18 detektiert.
  • Wenn die Niedrigpotentialseitenspannung VJ, wenn das Schaltelement auf AN geschaltet wird, den Spannungswert der Detektionsreferenzspannung Vsn erreicht, gibt die Drainstrom-Detektionsschaltung 18 ein Signal eines hohen Pegels (H) aus. Die ODER-Schaltung 16 empfängt das Signal eines hohen Pegels (H), um das Signal eines hohen Pegels (H) auszugeben, wobei das Signal eines hohen Pegels (H) in den Rücksetzsignalanschluss R des RS-Flipflops 15 eingegeben wird. Der RS-Flipflop 15 wird zurückgesetzt und gibt das Signal eines Niedrigpegels (L) an die UND-Schaltung 13 aus. Das Schaltelement 10 wird ausgeschaltet, wenn die UND-Schaltung 13 das Signal eines Niedrigpegels (L) ausgibt.
  • Das Schaltelement 10 wird angeschaltet, wenn das Taktsignal CLK des Oszillators 19 in den Setzsignalanschluss S des RS-Flipflops 15 eingegeben wird.
  • Das heißt, der Tastgrad (engl. an duty) des Schaltelements 10 wird durch das invertierte Signal des MAX-Tastgrad-Signals des Oszillators 19 und das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 16 definiert, die das Ausgangssignal der Drainstrom-Detektionsschaltung 18 empfängt.
  • Daher wird der Strom ID, der durch das Schaltelement 10 fließt, der in 4 gezeigte Strom, wenn eine intermittierende An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 durch den Steuerungsschaltungsblock 8 in der Lichtemissionsperiode T1 aus 2 durchgeführt wird. Wenn das Schaltelement 10 in dem AN-Zustand ist, fließt der Strom mit ID = IDP als Spitzenwert in der Richtung Drosselspule 3 → Lichtemissionsdiode 5 → Schaltelement 10. Wenn das Schaltelement 10 in dem AUS-Zustand ist, fließt der Strom in der geschlossenen Schleife aus Drosselspule 3 → lichtemittierende Diode 5 → Diode 4. Der Strom, der durch die Drosselspule 3 fließt (d.h. der Strom, der in die lichtemittierende Diode 5 fließt) weist eine Wellenform auf, die als IL in 4 gezeigt ist, wobei der Durchschnittsstrom des Stroms, der in die lichtemittierende Diode 5 fließt, aus 4 wird.
  • Im Allgemeinen umfasst die weißlichtemittierende Diode eine blaulichtemittierende Diode zum Emittieren einer blauen Farbe mittels des Ansteuerungsstroms und ein Fluoreszenzmaterial einer PAG-Reihe, das blau in gelb konvertiert. Die weißlichtemittierenden Dioden emittieren weißes Licht, wenn das Fluoreszenzmaterial Fluoreszenzlicht auf Grund der blauen Farbe der blaulichtemittierenden Diode emittiert. in einer derartigen weißlichtemittierenden Diode sind der Durchlassstromwert, die Chromatizität und die Helligkeit der weißlichtemittierenden Diode korreliert. Das heißt, wenn der Durchlassstromwert zunimmt, nimmt die relative Helligkeit zu und zudem ändert sich die Chromatizität. Daher muss der Durchlassstromwert der lichtemittierende Diode, um die Helligkeit mit der Chromatizität konstant einzustellen, konstant gemacht werden und die Periode, in der der Strom in einer konstanten Periode fließt, muss justiert werden.
  • Der Durchlassstromwert des Stromes IL, der in der lichtemittierende Diode 5 fließt, kann leicht durch Verändern der Detektionsreferenzspannung Vsn der Drainstrom-Detektionsschaltung 18 justiert werden, indem die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird. Der Durchlassstromwert des Durchschnittstromes ILO, der in der lichtemittierenden Diode 5 fließt, kann konstant gemacht werden, indem die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird.
  • Die Lichtemissionsperiode T1, in der der Strom in der lichtemittierenden Diode fließt, kann leicht justiert werden, indem die Eingangsreferenzspannung Vst verändert wird. Wenn eine kommerzielle Batterie als Wechselstromversorgung 1 verwendet wird, können die Lichtemissionsperiode T1 und die Extinktionsperiode T2 leicht bei einer Verdoppelungsperiode (100 Hz/120Hz) justiert werden, wobei die Chromatizität und die Helligkeit der weißlichtemittierenden Diode leicht justiert werden können.
  • Des Weiteren werden folgende Vorteile erreicht, wenn die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird. Die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist keinen Leistungsverlust zum Zeitpunkt des Einschaltens auf, da ein Widerstand für eine Stromversorgung nicht notwendig ist. Im Allgemeinen wird die Stromzuführung zu der Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode direkt über den Widerstand ausgehend von der Eingangsspannung (Hochspannung) durchgeführt. Eine derartige Stromzuführung wird nicht nur beim Starten/Stoppen durchgeführt, sondern auch auf eine gleiche Art während eines normalen Betriebs, sodass der Leistungsverlust an dem Widerstand auftritt. Gemäß der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform ist ein derartiger Widerstand jedoch nicht notwendig.
  • Der Strom, der durch das Schaltelement 10 fließt, wird durch Detektieren der AN-Spannung des Schaltelements 10 durch die Drainstrom-Detektionsschaltung 18 detektiert. Daher ist der Detektionswiderstand zur Stromdetektion wie in dem Stand der Technik nicht notwendig und ein Leistungsverlust verursacht durch den Detektionswiderstand tritt nicht auf.
  • Die Spannung, die von einer niedrigen Spannung bis zu einer hohen Spannung reicht, kann als Eingangsstromversorgung durch Verwenden des Sperrschicht-FET 9 eingegeben werden. Hierdurch wird eine kompakte Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode erreicht, die eine reduzierte Anzahl von Komponenten aufweist und eine stabile Lichtemissionsluminanz bereitstellt.
  • In 1 wird eine weitere Miniaturisierung der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode erreicht, indem eine Halbleiterschaltung 6 zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode realisiert wird, in der der Schaltelementblock 7 und der Steuerungsblock 8 auf dem gleichen Substrat ausgebildet sind. Dies gilt auch für die unten beschriebenen nachfolgenden Ausführungsformen.
  • Des Weiteren wird eine Vollwellengleichrichterschaltung 2 zum Gleichrichten der Wechselspannung in 1 benutzt. Die gleichen Effekte können aber offensichtlich erreicht werden, indem eine Halbwellengleichrichterschaltung verwendet wird. Dies gilt auch für die unten beschriebenen nachfolgenden Ausführungsformen.
  • Obwohl sie in 1 nicht gezeigt ist, kann eine Klemmschaltung, wie beispielsweise eine Zener-Diode, parallel mit der Hochpotentialseite und der Niedrigpotentialseite des Schaltelementblocks 7 verbunden sein, wie beispielsweise mit dem Hochpotentialseitenanschluss DRN und dem Niedrigpotentialseitenanschluss GND-SRCE. Bei der intermittierenden An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 durch den Steuerungsschaltungsblock 8 erreicht die Hochpotentialseitenspannung VD des Schaltelementblockes 7 eine Spannung, die die Span nungsfestigkeit des Schaltelements 10 auf Grund von Überschwingen übersteigt, das durch eine Verdrahtungskapazität und eine Verdrahtungsinduktivität verursacht wird, wenn das Schaltelement 10 von an auf aus schaltet, wobei das Schaltelement 10 unterbrochen werden kann. In einem derartigen Fall wird die Klemmschaltung, die eine Klemmspannung aufweist, die niedriger ist als die Spannungsfestigkeit des Schaltelements 10, parallel mit dem Schaltelementblock 7 verbunden, sodass die Spannung VD des Hochpotentialseitenanschlusses DRN des Schaltelementblockes 7 bei der Klemmspannung geklemmt wird, wobei eine Unterbrechung des Schaltelements 10 verhindert werden kann. Daher wird eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode mit einer höheren Sicherheit realisiert. Auch wenn die Klemmschaltung den folgenden Ausführungsformen hinzugefügt wird, werden diese Wirkungen erreicht.
  • In dem Übergangszustand, wenn das Schaltelement 10 von dem AUS-Zustand zu dem AN-Zustand schaltet, wird der Leistungsverlust größer, wenn die Sperrverzögerungszeit (Trr) der Diode 4 langsam ist. Die Sperrverzögerungsszeit (Trr) der Diode 4 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird daher niedriger oder gleich 100 ns gesetzt.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Jetzt wird unter Bezugnahme auf 5 eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 5 ist eine Darstellung, die die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 5 gezeigt ist, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, bezüglich der Verbindung des Sperrschicht-FET 9 des Schaltblockes 7 und dadurch, dass ein Schaltelement 25 (zweites Schaltelement) und ein Widerstand 26 hinzugefügt sind. Andere Konfigurationen sind die gleichen wie diejenigen, die in 1 gezeigt sind.
  • Der Sperrschicht-FET 9 der zweiten Ausführungsform weist eine Hochpotentialseite auf, die mit einem Verbindungspunkt des Hochpotentialseitenanschluss DRN und des Schaltelements 10 verbunden ist. Des Weiteren umfasst der Sperrschicht-FET 9 die Niedrigpotentialseite, die mit dem Eingangsanschluss VJ des Steuerungsschaltungsblocks 8 verbunden ist. Diese Konfiguration ist geeignet, wenn der Sperrschicht-FET 9 mit einer Zusammenstellung verwendet wird, die sich von dem Schaltelement 10 unterscheidet.
  • Die Halbleiterschaltung 6 zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der zweiten Ausführungsform verbindet das Schaltelement 25 (N-Typ-MOSFET), in das der Strom fließt, der kleiner ist als der Strom, der durch das Schaltelement 10 fließt, und ein konstantes Stromverhältnis aufweist, parallel mit dem Schaltelement 10. Die Hochpotentialseite des Schaltelements 25 ist mit der Hochpotentialseite des Schaltelements 10 verbunden. Der Steuerungsanschluss des Schaltelements 25 und der Steuerungsanschluss des Schaltelements 10 sind gemeinsam mit dem Ausgangsanschluss GATE des Steuerungsschaltungsblocks 8 verbunden. Die Niedrigpotentialseite des Schaltelements 25 ist mit einem Ende des Widerstands 26 verbunden. Das andere Ende des Widerstands 26 ist mit dem Erdanschluss GND verbunden. Die Drainstrom-Detektionsschaltung 18 der zweiten Ausführungsform detektiert den Strom, der durch das Schaltelement 25 fließt, indem die Spannung von beiden Enden des Widerstands 26 detektiert wird, und vergleicht die detektierte Spannung mit der Detektionsreferenzspannung Vsn.
  • Wie in der ersten Ausführungsform kann der Strom ID für eine konstante Zeit (im Allgemeinen einige 100 ns) ausgehend von dem Zeitpunkt, zu dem das Schaltelement 10 von dem AUS-Zustand zu dem AN-Zustand geschaltet wird, in einem Verfahren zum Detektieren des Stromes ID unter Verwendung der AN-Spannung des Schaltelements 10 nicht genau detektiert werden. In der zweiten Ausführungsform kann der Strom ID jedoch, selbst unmittelbar nachdem das Schaltelement 10 von dem AUS-Zustand zu dem AN-Zustand geschaltet worden ist, genau detektiert werden, indem die Spannung, die durch (durch Widerstand 26 fließender Strom x Widerstandswert) bestimmt wird, und die Detektionsreferenzspannung Vsn verglichen werden. Die Stromdetektion des Schaltelements 10 wird mit einem reduzierten Leistungsverlust möglich, da ein großer Strom nicht direkt durch den Widerstand detektiert wird.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben. 6 ist eine Ansicht, die eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 6 gezeigt ist, unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform, die in 5 gezeigt ist, bezüglich der Verbindung des Sperrschicht-FET 9 in dem Schaltelementblock 7 und dadurch, dass der Anschluss SN, der die Detektionsreferenzspannung Vsn der Drainstrom-Detektionsschaltung 18 bestimmt, ein äußerer Anschluss ist. Andere Schaltungskonfigurationen sind die gleichen wie diejenigen der zweiten Ausführungsform.
  • Die Hochpotentialseite des Sperrschicht-FET 9 in dem Schaltelementblock 7 wird mit dem Gleichgerichtete-Spannung-Anschluss IN verbunden und die Niedrigpotentialseite wird mit dem Eingangsanschluss VJ des Steuerungsschaltungsblockes 8 in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden.
  • Wenn der Sperrschicht-FET 9 wie in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform oder wie in der in 5 gezeigten zweiten Ausführungsform verbunden ist, wird die Stromzuführung zu der Halbleiterschaltung 8 zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, während die Operation des Schaltelements 10 gestoppt ist (in einem AUS-Zustand), über eine Route einer vollwellengleichgerichteten Spannung Vin → Spule 3 → Licht emittierende Diode 5 → Hochpotentialseitenanschluss DRN → Sperrschicht-FET 9 → Regler 11 → Referenzspannungsanschluss VCC durchgeführt, sodass die lichtemittierende Diode 5 ein sehr schwaches lichtemittiert.
  • In der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der dritten Ausführungsform wird die Stromzuführung zu der Halbleiterschaltung 8 zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode über eine Route einer vollwellengleichgerichteten Spannung Vin → Gleichgerichtete-Spannung-Anschluss IN → Sperrschicht- FET 9 → Regler 11 → Referenzspannungsanschluss VCC durchgeführt. In diesem Fall wird die lichtemittierende Diode 5 nicht durchlaufen, sodass der Vorteil erreicht wird, dass die lichtemittierende Diode kein sehr schwaches lichtemittiert, während die Operation des Schaltelements 10 gestoppt ist.
  • Das Starten und Stoppen der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 6 gezeigt ist, sind im Wesentlichen genauso wie bei der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In der dritten Ausführungsform kann die Detektionsreferenzspannung Vsn der Drainstrom-Detektionsschaltung 18 durch eine Spannung, die in den äußeren Detektionsanschluss SN eingegeben wird, variiert werden. Unter Bezugnahme auf 7 wird unten die Arbeitsweise der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wenn die Detektionsreferenzspannung Vsn, die in den äußeren Detektionsanschluss SN eingegeben wird, stufenweise in drei Stufen, wie in 7 gezeigt, erniedrigt wird, wird der Detektionspegel des Drainstromes ID auch stufenweise in drei Stufen erniedrigt, sodass der Strom, der durch das Schaltelement 10 fließt, auch stufenweise in drei Stufen erniedrigt wird. Der PWM-gesteuerte Strom fließt daher, wie mit ID in 7 gezeigt, durch das Schaltelement 10 und der Strom, der durch die Drosselspule 3 fließt (d.h. der in der lichtemittierenden Diode 5 fließende Strom), wird IL aus 7. Der Durchschnittsstrom der lichtemittierenden Diode 5 wird IL0 in 7. Das heißt, das der Durchschnittsstrom der lichtemittierenden Diode 5 durch die Detektionsreferenzspannung Vsn verändert wird, die in den äußeren Detektionsanschluss SN eingegeben worden ist.
  • Die Arbeitsweise der Drainstrom-Detektionsschaltung 18 wurde unter der Annahme beschrieben, dass sich der Durchschnittsstrom der lichtemittierenden Diode 5 proportional zu der Veränderung der Detektionsreferenzspannung Vsn in der dritten Ausführungsform verändert. Aber die Drainstrom-Detektionsschaltung 18 kann auch so arbeiten, dass sich der Durchschnittsstrom der lichtemittierenden Diode 5 umgekehrt proportional zu der Veränderung der Detektionsrefe renzspannung Vsn der Drainstrom-Detektionsschaltung 18 verändert (dies gilt auch für die nachfolgenden Ausführungsformen).
  • Wenn die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, die oben beschrieben worden sind, verwendet werden, werden zusätzlich zu den Wirkungen, die bezüglich der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, folgende Wirkungen erreicht. Es wird verhindert, dass die lichtemittierende Diode 5 ein sehr schwaches Licht emittiert, während die Operation des Schaltelements 10 gestoppt ist (in einem AUS-Zustand).
  • Da der Anschluss, der die Detektionsreferenzspannung Vsn der Drainstrom-Detektionsschaltung 18 bestimmt, der äußere Detektionsanschluss SN ist, kann der Durchlassstromwert der lichtemittierenden Diode von außen leicht justiert werden. Mit anderen Worten wird die Chromatizität der weißlichtemittierenden Diode leicht justiert.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Jetzt werden unter Bezugnahme auf 8 eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 8 ist eine Darstellung, die eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 8 gezeigt ist, unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 6 gezeigt ist, bezüglich der Konfiguration des Steuerungsschaltungsblocks 8 in den folgenden Punkten.
  • In der vierten Ausführungsform ist die Spannung, die in den negativen Eingangsanschluss der Drainstrom-Detektionsschaltung 18 eingegeben worden ist, eine konstante Spannung und nicht eine Detektionsreferenzspannung Vsn, obwohl die Drainstrom-Detektionsschaltung 18 den Strom detektiert, der durch das Schaltelement 25 fließt, indem die Spannung an beiden Enden des Widerstands 26 detektiert wird. Das heißt, dass der Maximalwert des Stromes, der durch das Schaltelement 10 fließt, immer konstant ist.
  • Ein Oszillator 35 der vorliegenden Erfindung sendet ein Sägezahnwellensignal SATTH aus. Ein Komparator 34 vergleicht das Sägezahnwellensignal SATTH und die Detektionsreferenzspannung Vsn, die in den äußeren Detektionsanschluss SN eingegeben worden ist. Das Ausgangssignal des Komparators 34 wird in die ODER-Schaltung 37 eingegeben. Zusätzlich zu dem Ausgangssignal des Komparators 34 wird das Ausgangssignal der UND-Schaltung 36 in die ODER-Schaltung 37 eingegeben. Das Ausgangsignal der ODER-Schaltung 37 wird in den Rücksetzsignalanschluss R der RS-Flipflop-Schaltung 15 eingegeben. Gemäß einer derartigen Konfiguration verändert sich der Tastgrad des Schaltelements 10 durch die Detektionsreferenzspannung Vsn, die in den äußeren Detektionsanschluss SN eingegeben wird. Das Schaltelement 10 wird, mit anderen Worten ausgedrückt, PWM-gesteuert.
  • Wenn die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, die oben beschrieben worden sind, verwendet werden, kann sich die Konfiguration von derjenigen der dritten Ausführungsform, die in 6 gezeigt ist, unterscheiden. Aber die Strom- und Spannungswellenform von jedem Anschluss ist so ausgebildet, wie sie in 7 gezeigt ist, sodass Wirkungen erreicht werden, die gleich den Wirkungen sind, die die dritte Ausführungsform erreicht.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden jetzt unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. 9 ist eine Darstellung, die die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 9 gezeigt ist, unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 6 gezeigt ist, bezüglich der Konfiguration der Ein gangsspannungs-Detektionsschaltung 21 in den folgenden Punkten. Die Halbleiterschaltung 6 zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode weist einen äußeren Eingangsanschluss ST auf und die Eingangsreferenzspannung Vst, die in den negativen Eingangsanschluss des Komparators 20 der Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 eingegeben wird, wird von dem äußeren Eingangsanschluss ST eingegeben. Daher kann die Eingangsreferenzspannung Vst variiert werden.
  • Die Spannung zum Starten oder Stoppen der An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 kann leicht justiert werden, indem der Anschluss, der die Eingangsreferenzspannung Vst der Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 bestimmt, als der äußere Eingangsanschluss ST bereitgestellt wird. Wenn eine konventionelle Stromversorgung als die Wechselstromversorgung 1 verwendet wird, werden die Lichtemissionsperiode und die Extinktionsperiode leicht in der Verdopplungsperiode (100 Hz/120 Hz) justiert und die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, in der die Chromatizität und die Helligkeit der weißlichtemittierenden Diode leicht justiert werden können, wird realisiert.
  • (Sechste Ausführungsform)
  • Eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben. 10 ist eine Darstellung, die die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 10 gezeigt ist, unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 9 gezeigt ist, bezüglich der Konfiguration der Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 in den folgenden Punkten.
  • Die Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 der sechsten Ausführungsform umfasst zwei Widerstände 22 und 23, die in Reihe zwischen dem Gleichgerichtete-Spannung-Anschluss IN und dem Erdanschluss GND des Steuerungsschaltungsblockes verbunden sind, einen ersten Komparator 29 mit einem negativen Eingangsanschluss zum Eingeben der Gleichspannung Vin21, die durch den Widerstand 22 und durch den Widerstand 23 geteilt ist, einen zweiten Komparator 28 mit einem positiven Eingangsanschluss zum Eingeben der Gleichspannung Vin21, die durch den Widerstand 22 und den Widerstand 23 geteilt ist, und eine NOR-Schaltung 27, die mit den Ausgangsanschlüssen des ersten Komparators 29 und des zweiten Komparators 28 verbunden ist. Der Ausgang der NOR-Schaltung 27 ist mit dem Eingang der Start/Stopp-Schaltung 12 verbunden.
  • Der positive Eingangsanschluss des ersten Komparators 29 ist mit einem Niedrigpegel(L)-Eingangsanschluss INL (erster äußerer Eingangsanschluss) des äußeren Anschlusses der Halbleitereinrichtung 6 zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode verbunden. Der negative Eingangsanschluss des zweiten Komparators 28 ist mit einem Hochpegel(H)-Eingangsanschluss INH (zweiter äußerer Eingangsanschluss) des äußeren Anschlusses der Halbleitereinrichtung 6 zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode verbunden. Die Extinktionsspannung VH und die Lichtemissionsspannung VL, die durch Teilen der Spannung, die von dem Anschluss VDD eingegeben wird, mittels der drei Widerstände 30, 31 und 32, die in Reihe verbunden sind, erhalten worden sind, werden in den Hochpegel-Eingangsanschluss INH bzw. den Niedrigpegel-Eingangsanschluss INL eingegeben. Hier gilt VH > VL.
  • Die Arbeitsweise der Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben. 11 ist ein Diagramm, das jede Spannungswellenform der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode aus 10 zeigt. Wenn die Gleichspannung Vin21, die durch zwei Widerstände 22 und 23 geteilt ist, die Lichtemissionsspannung VL erreicht, gibt der erste Komparator 29 das Niedrigsignal (L) aus. Da die geteilte Gleichspannung Vin21 niedriger ist als die Extinktionsspannung VH, gibt der zweite Komparator 28 das Niedrigsignal (L) aus. Die NOR-Schaltung 27 empfängt das Niedrigsignal und das Niedrigsignal und gibt das Hochsignal (H) des Lichtemissionssignals aus. Die Start/Stopp-Schaltung 12 empfängt das Hochsignal, um das Hochsignal (H) des Lichtemissionssignals an die UND-Schaltung 13 auszugeben. Die intermittierende An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 durch den Steuerungs schaltungsblock 8 startet hierbei und die lichtemittierende Diode 5 emittiert Licht (Lichtemissionsperiode T1 aus 11).
  • Wenn die Gleichspannung Vin21, die durch zwei Widerstände 22 und 23 geteilt ist, die Extinktionsspannung VH erreicht, gibt der zweite Komparator 28 das Hochsignal (H) aus. Da die geteilte gleiche Spannung Vin21 höher ist als die Lichtemissionsspannung VL, gibt der Komparator 29 das Niedrigsignal (L) aus. Die NOR-Schaltung 27 empfängt das Hochsignal (H) und das Niedrigsignal (L) und gibt daher das Niedrigsignal (L) des Extinktionssignals aus. Die Start/Stopp-Schaltung 12 empfängt das Niedrigsignal (L) und gibt das Niedrigsignal des Extinktionssignals an die UND-Schaltung 13 aus. Der Steuerungsschaltungsblock 8 stoppt die Steuerung des Schaltelements 10, das heißt, das Schaltelement 10 wird in dem AUS-Zustand gehalten und die Emission der lichtemittierenden Diode 5 wird gelöscht (Extinktionsperiode T2 aus 11).
  • Mit anderen Worten führt die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der sechsten Ausführungsform eine intermittierende An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 in der Lichtemissionsperiode T1 durch, in der die geteilte Gleichspannung Vin21 größer oder gleich der Lichtemissionsspannung VL und kleiner oder gleich der Extinktionsspannung VH, wie in 11 gezeigt, ist. Die lichtemittierende Diode 5 emittiert Licht in der Lichtemissionsperiode T1. In der Extinktionsperiode T2, in der die geteilte Gleichspannung Vin21 größer ist als die Extinktionsspannung VH oder kleiner ist als die Lichtemissionsspannung VL, wird die Steuerung des Schaltelements 10 gestoppt und in dem AUS-Zustand aufrechterhalten, sodass die Emission der lichtemittierenden Diode gelöscht wird.
  • In der sechsten Ausführungsform werden die Werte der Extinktionsspannung VH und der Lichtemissionsspannung VL durch eine geteilte Spannung mit drei Widerständen 30, 31 und 32, die in Reihe verbunden sind, bestimmt. Die Werte der Extinktionsspannung VH und der Lichtemissionsspannung VL sind aber nicht auf diese begrenzt. Es muss einfach ein Signal erhalten werden, dass die Beziehung VH > VL aufrecht erhält und eine Beziehung erreicht, in der sich die geteilte Gleichspannung Vin21 von einer Spannung, die niedriger ist als die Lichtemissionsspannung VL, zu einer Spannung, die größer ist als die Extinktionsspannung VH, in Abhängigkeit von der Veränderung der vollwellengleichgerichteten Spannung Vin ändert.
  • Gemäß der obigen Konfiguration ist eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode realisiert, die eine komplexere Helligkeitsjustierung ermöglicht und eine hohe Leistungskonvertierungseffizienz aufweist, da der Pegel der Lichtemissionsspannung und der Extinktionsspannung während einer Periode der vollwellengleichgerichteten Spannung Vin individuell gesetzt werden können.
  • (Siebte Ausführungsform)
  • Unter Bezugnahme auf die 12 und 13 wird jetzt eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 12 zeigt die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der siebten Ausführungsform. Die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode in der siebten Ausführungsform unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsform bezüglich der Konfiguration der Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 in den folgenden Punkten.
  • Die Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 der Ausführungsform umfasst drei Widerstände 40, 41 und 42, die in Reihe zwischen einem Gleichgerichtete-Spannung-Anschluss IN und dem Erdanschluss GND des Steuerungsschaltungsblocks 8 verbunden sind; einen ersten Komparator 38 mit einem positiven Eingangsanschluss zum Eingeben der ersten geteilten Spannung VH21, die von dem Verbindungspunkt des Widerstands 40 und des Widerstand 41 ausgegeben wird, und mit einem negativen Eingangsanschluss zum Eingeben der Eingangsreferenzspannung Vst; einen zweiten Komparator 39 mit einem negativen Eingangsanschluss zum Eingeben der zweiten geteilten Spannung VL21, die von dem Verbindungspunkt des Widerstands 41 und des Widerstands 42 ausgegeben wird, und mit einem positiven Eingangsanschluss zum Eingeben der Eingangsreferenzspannung Vst; und eine UND-Schaltung 47 mit Eingangsanschlüssen, die mit Ausgangsanschlüssen des ersten Komparators 38 und des zweiten Komparators 39 verbunden sind. Ein Ausgangsanschluss der UND-Schaltung 47 wird mit der Start/Stopp-Schaltung 12 verbunden. Die erste geteilte Spannung VH21 und die zweite geteilte Spannung VL21 sind Spannungen, die durch Teilen der vollwellengleichgerichteten Spannung Vin erhalten werden, die von der Gleichrichterschaltung 2 ausgegeben wird, durch drei Widerstände 40, 41 und 42. Die Beziehung VH21 > VL21 wird zwischen der ersten geteilten Spannung VH21 und der zweiten geteilten Spannung VL21 immer erfüllt.
  • Die Arbeitsweise der Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der vorliegenden Ausführungsform wird jetzt unter Bezugnahme auf die 12 und 13 beschrieben. 13 ist ein Diagramm, das die Wellenform des Stromes IL, der in der lichtemittierenden Diode 5 fließt, die erste geteilte Spannung VH21 und die zweite geteilte Spannung VL21 zeigt. Die horizontale Achse zeigt die Zeit t.
  • Der erste Komparator 38 gibt das Signal aus, das einen Signalpegel eines niedrigen Pegels aufweist, bis die erste geteilte Spannung VH21 die Eingangsreferenzspannung Vst erreicht. Da die zweite geteilte Spannung VL21 niedriger ist als die Eingangsreferenzspannung Vst, gibt der zweite Komparator 39 das Signal aus, das einen Signalpegel eines hohen Pegels aufweist. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 47, die die Ausgangssignale der zwei Komparatoren 38, 39 empfängt, wird daher zu einem Niedrigpegelsignal, bis die erste geteilte Spannung VH21 die Referenzspannung Vst erreicht, wobei die Start/Stopp-Schaltung 12 das Niedrigsignal des Extinktionssignals an die UND-Schaltung 13 ausgibt. Der Steuerungsschaltungsblock 8 stoppt die Steuerung des Schaltelements 10 (Extinktionsperiode T2A).
  • Wenn die vollwellengleichgerichtete Spannung Vin ansteigt und die erste geteilte Spannung VH21 die Eingangsreferenzspannung Vst erreicht, gibt der erste Komparator 38 das Signal eines hohen Pegels aus. Da die zweite geteilte Spannung VL21 niedriger ist als die Eingangsreferenzspannung Vst, gibt der zweite Komparator 39 das Signal eines hohen Pegels aus. Wenn die erste geteilte Spannung VH21 die Referenzspannung Vst erreicht, wird daher das Ausgangssignal der UND-Schaltung 47, in die die Ausgangssignale der zwei Komparatoren 38 und 39 eingegeben worden sind, ein Hochpegelsignal und die Start/Stopp-Schaltung 12 gibt ein Hochsignal eines Lichtemissionssignals an die UND-Schaltung 13 aus. Die intermittierende An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 durch den Steuerungsschaltungsblock 8 startet dann und die Lichtemissionsdiode emittiert Licht (Lichtemissionsperiode T1).
  • Wenn die vollwellengleichgerichtete Spannung Vin ansteigt und die zweite geteilte Spannung VL21 die Eingangsreferenzspannung Vst erreicht, gibt der zweite Komparator 39 das Signal aus, dass ein Signalpegel einen niedrigen Pegel aufweist. Da die erste geteilte Spannung VH21 größer ist als die Eingangsreferenzspannung Vst, fährt der erste Komparator 38 fort, das Signal auszugeben, das ein Signalpegel eines Hochpegels aufweist. Wenn die zweite geteilte Spannung VL21 die Referenzspannung Vst erreicht, wird daher das Ausgangssignal der UND-Schaltung 47, in die die Ausgangssignale der zwei Komparatoren 38 und 39 eingegeben worden sind, ein Niedrigpegelsignal und die Start/Stopp-Schaltung 12 gibt ein Niedrigsignal des Extinktionssignals an die UND-Schaltung 13 aus. Der Steuerungsschaltungsblock 8 stoppt die Steuerung des Schaltelements 10 (Extinktionsperiode T2B).
  • Wenn die vollwellengleichgerichtete Spannung Vin abnimmt, wird die zweite geteilte Spannung VL21 dementsprechend wieder niedriger als die Eingangsreferenzspannung Vst und das Schaltelement 10 geht in einen Oszillationszustand über (Lichtemissionsperiode T1).
  • Wenn die erste geteilte Spannung VH21 niedriger wird als die Eingangsreferenzspannung Vst, geht das Schaltelement 10 in einen Ozsillations-Stopp-Zustand über (Extinktionsperiode T2A).
  • Das heißt, der Steuerungsschaltungsblock 8 stoppt die An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 und hält den AUS-Zustand des Schaltelements 10 während der Periode T2A aufrecht, in der die erste geteilte Spannung VH21 kleiner ist als die Eingangsreferenzspannung Vst, wie in 13 gezeigt, wobei die Emission der lichtimitierende Diode 5 gelöscht wird. Die An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 durch den Steuerungsschaltungsblock 8 wird während der Periode T1 möglich, in der die erste geteilte Spannung VH21 größer ist als die Eingangsreferenzspannung Vst und die zweite Spannung VL21 niedriger ist als die Eingangsreferenzspannung Vst, wobei die lichtemittierende Diode Licht emittiert. Des Weite ren stoppt der Steuerungsschaltungsblock 8 die An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 und hält den AUS-Zustand während der Periode T2B aufrecht, in der die zweite geteilte Spannung VL21 höher ist als die Eingangsreferenzspannung Vst, wobei die Emission der lichtemittierende Diode 5 gelöscht wird.
  • Gemäß der obigen Konfiguration können der obere Grenzwert und der untere Grenzwert des Spannungspegels, der zu der An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 fähig ist, in Abhängigkeit von der Veränderung der vollwellengleichgerichteten Spannung Vin gesetzt werden. Die Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 wirkt als Schutzschaltung, wenn eine anormale Hochspannung angewendet wird, so dass die vorliegende Ausführungsform eine sicherere Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode realisiert.
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden zwei geteilte Spannungen unter Verwendung dreier Widerstände 40, 41 und 42, die in Reihe verbunden sind, erzeugt. Die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Es kann auch eine Konfiguration eingesetzt werden, die den oberen und unteren Grenzwert des Spannungspegels definiert, der bezogen auf die Veränderung der vollwellengleichgerichteten Spannung Vin zu der Ein/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 fähig ist.
  • Anstatt mit dem Gleichgerichtete-Spannung-Anschluss IN verbunden zu sein, kann ein Ende des Widerstands 40 der Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 mit dem Eingangsanschluss VJ verbunden sein.
  • (Achte Ausführungsform)
  • Unter Bezugnahme auf 14 wird jetzt eine Halbleiterschaltung zum Ansteuerung einer lichtemittierenden Diode und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 14 zeigt die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der achten Ausführungsform.
  • Die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode in der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der der siebten Ausführungsform bezüglich der Verbindung des Sperrschicht-FET 9 und darin, dass ein Widerstand 43 zwischen dem Gleichgerichtete-Spannung-Anschluss IN und der Gleichrichterschaltung 2 hinzugefügt ist. Andere Konfigurationen der vorliegenden Ausführungsform sind die gleichen, wie die der siebten Ausführungsform.
  • Der Hochpotentialseitenanschluss des Sperrschicht-FET 9 ist mit dem Gleichgerichtete-Spannung-Anschluss JFET verbunden, der getrennt von dem Gleichgerichete-Spannung-Anschluss IN angeordnet ist. Ein Ende des Widerstands 43 ist zwischen der Gleichrichterschaltung 2 und der Drosselspule 3 verbunden und das andere Ende ist mit dem Gleichgerichtete-Spannung-Anschluss IN verbunden, der mit der Hochpotentialseite des Widerstands 40 der Eingangsspannung-Detektionsschaltung 21 verbunden ist.
  • Gemäß der obigen Konfiguration können der obere Grenzwert und der untere Grenzwert des Spannungspegels, der zu der An/Aus-Steuerung des Schaltelements 10 fähig ist, in Abhängigkeit von der Veränderung der vollwellengleichgerichteten Spannung Vin beliebig gesetzt werden, indem der Widerstandswert des Widerstands 43 verändert wird. Hierdurch wird eine sicherere Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode realisiert, die fähig ist, eine komplexe Helligkeitsjustierung durchzuführen. Der Leistungsverlust an den Widerständen 40, 41 und 42 kann reduziert werden, indem ein hoher Widerstand für den Widerstand 43 verwendet wird.
  • (Neunte Ausführungsform)
  • Unter Bezugnahme auf 15 wird jetzt eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 15 zeigt die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 15 gezeigt ist, unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 6 gezeigt ist, dadurch, dass die Hochpotentialseite der Widerstände 22 und 23, die in Reihe in der Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 verbunden sind, mit der Niedrigpotentialseite des Sperrschicht-FET 9 mittels des Eingangsschlusses VJ des Steuerungsschaltungsblocks 8 verbunden ist. Andere Konfigurationen der neunten Ausführungsform sind die gleichen wie der dritten Ausführungsform.
  • Die Hochpotentialseite des Sperrschicht-FET 9 des Schaltelementsblocks 7 ist mit dem Gleichgerichtete-Spannung-Anschluss IN verbunden. Ein Ende des Widerstands 22 ist mit dem Eingangsanschluss VJ verbunden und die Niedrigpotentialseitenspannung VJ wird durch den Widerstand 22 und den Widerstand 23 geteilt. Der Komparator 20 vergleicht die geteilte Niedrigpotentialseitenspannung VJ21 mit der Eingangsreferenzspannung Vst.
  • Gemäß der obigen Konfiguration muss die vollwellengerichtete Spannung Vin nicht direkt durch den Widerstand geteilt werden und die Niedrigpotentialseitenspannung VJ des Sperrschicht-FET 9 wird in der neunten Ausführungsform durch den Widerstand geteilt, so dass der Leistungsverlust, der an den Widerständen 22 und 23 erzeugt wird, reduziert werden kann.
  • (Zehnte Ausführungsform)
  • Eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden jetzt unter Bezugnahme auf 16 beschrieben. 16 zeigt die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der zehnten Ausführungsform. Die zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 16 gezeigt ist, unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 9 gezeigt ist, dadurch, dass die Hochpotentialseite der Widerstände 22 und 23, die in Reihe in der Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 verbunden sind, mit der Niedrigpotentialseite des Sperrschicht-FET 9 mittels des Eingangsanschlusses VJ des Steuerungsschaltungsblocks 8 verbunden ist. Andere Konfigurationen der zehnten Ausführungsform sind die gleichen wie die der fünften Ausführungsform.
  • Die Hochpotentialseite des Sperrschicht-FET 9 des Schaltelementblockes 7 ist mit dem Gleichgerichtete-Spannung-Anschluss IN verbunden. Ein Ende des Widerstands 22 ist mit dem Eingangsanschluss VJ verbunden und die Niedrigpotentialseitenspannung VJ wird durch den Widerstand 22 und den Widerstand 23 geteilt. Der Komparator 20 vergleicht die geteilte Niedrigpotentialseitenspannung VJ21 und die Eingangsreferenzspannung Vst.
  • Die Wirkungen der zehnten Ausführungsform sind die gleichen wie die der neunten Ausführungsform und der Leistungsverlust, der durch die Widerstände 22 und 23 erzeugt wird, kann reduziert werden.
  • (Elfte Ausführungsform)
  • Eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden jetzt unter Bezugnahme auf 17 beschrieben. 17 zeigt die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der elften Ausführungsform. Die elfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 17 gezeigt ist, unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 10 gezeigt ist, dadurch, dass die Hochpotentialseite der Widerstände 22 und 23, die in Reihe in der Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21 verbunden sind, mit der Niedrigpotentialseite des Sperrschicht-FET 9 mittels des Eingangsanschlusses VJ des Steuerungsschaltungsblocks 8 verbunden ist. Andere Konfigurationen der elften Ausführungsform sind die gleichen wie die der sechsten Ausführungsform.
  • Die Hochpotentialseite des Sperrschicht-FET 9 des Schaltelementsblocks 7 ist mit den Gleichgerichteten-Spannungs-Anschluss IN verbunden. Ein Ende des Widerstands 22 ist mit dem Eingangsanschluss VJ verbunden und die Niedrigpotentialseitenspannung VJ ist durch den Widerstand 22 und den Widerstand 23 geteilt. Der erste Komparator 29 vergleicht die geteilte Niedrigpotentialseitenspannung VJ21 mit der Lichtemissionsspannung VL. Der zweite Komperator 28 vergleicht die Niedrigpotentialseitenspannung VJ21 mit der Extinktionsspannung VH.
  • Die Wirkungen der elften Ausführungsform sind die gleichen wie die der neunten Ausführungsform und der Leistungsverlust, der an den Widerständen 22 und 23 erzeugt wird, kann reduziert werden.
  • (Zwölfte Ausführungsform)
  • Eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden jetzt unter Bezugnahme auf 18 beschrieben. 18 beschreibt die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode und die Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode der zwölften Ausführungsform. Die zwölfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 18 gezeigt ist, unterscheidet sich von der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 17 gezeigt ist, dadurch, dass eine Sanftanlaufschaltung 33 zwischen dem äußeren Detektionsanschluss SN und der Drainstrom-Detektionsschaltung 18 angeordnet ist. Die anderen Konfigurationen sind aber die gleichen wie bei der elften Ausführungsform.
  • Die Sanftanlaufschaltung 33 ist auch mit der Start/Stopp-Schaltung 12 verbunden. Wenn das Hochsignal (H) des Lichtemissionssignals von der Start/Stopp-Schaltung 12 eingegeben wird, gibt die Sanftanlaufschaltung 33 die Detektionsreferenzspannung Vsn so aus, dass die Detektionsreferenzspannung Vsn allmählich ansteigt bis ein konstanter Wert erreicht ist. Gemäß der obigen Konfiguration wird der reinkommende Strom, der während des Anlaufens erzeugt wird, verhindert. Der Durchlassstromwert des Stromes IL, der in die lichtemittierende Diode 5 fließt, nimmt durch das allmähliche Ansteigen der Detektionsreferenzspannung Vsn allmählich zu. Die Helligkeit der lichtemittierenden Diode wird dadurch allmählich erhöht.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Die vorliegende Erfindung ist für alle Vorrichtungen und Geräte nützlich, die die lichtemittierende Diode verwenden, und ist besonders effektiv als LED-Beleuchtungsgerät.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es werden eine Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, die einen kleinen Leistungsverlust aufweist und mit der die Helligkeit und die Chromatizität des Beleuchtungslichts justiert werden können, und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode bereitgestellt.
  • Es wird eine Halbleiterschaltung 6 zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode bereitgestellt, die Licht emittiert, indem die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung angelegt wird. Die Halbleiterschaltung 6 umfasst ein Schaltelement 10, das zwischen der Licht emittierenden Diode 5 und dem Erdpotential verbunden ist; eine Eingangsspannungs-Detektionsschaltung 21, die die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung 2 detektiert, um ein Lichtemissionssignal oder ein Extentionssignal auszugeben; eine Stromdetektionsschaltung 18, die den Strom detektiert, der in das Schaltelement 10 fließt; und eine Steuerungsschaltung, die intermittierend ein An/Aus-Schalten des Schaltelements bei einer vorbestimmten Oszillationsfrequenz basierend auf dem Ausgangssignal der Stromdetektionsschaltung 18 steuert, während die Eingangsspannungs-Detektionsschaltung das Lichtemissionssignal ausgibt.

Claims (20)

  1. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode, wobei die Halbleiterschaltung mit einem lichtemittierenden Diodenblock verbunden ist, der eine Gleichrichterschaltung, die eine Wechselspannung gleichrichtet, und eine oder mehrere lichtemittierende Dioden umfasst, an die eine Spannung, die von der Gleichrichterschaltung ausgegeben wird, angelegt ist, um Licht zu emittieren, wobei die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode aufweist: ein erstes Schaltelement, das zwischen den lichtemittierenden Dioden und einem Erdpotential verbunden ist; und einen Steuerungsschaltungsblock, der AN/AUS des ersten Schaltelements steuert, wobei der Steuerungsschaltungsblock aufweist: eine Eingangsspannungs-Detektionsschaltung, die die Spannung detektiert, die von der Gleichrichterschaltung ausgegeben wird, und die detektierte Spannung mit einem vorbestimmten Wert vergleicht, um ein Lichtemissionssignal oder ein Extinktionssignal zum Steuern einer Emission oder Extinktion der lichtemittierenden Dioden auszugeben; eine Stromdetektionsschaltung, die einen Strom detektiert, der in das erste Schaltelement fließt; und eine Steuerungsschaltung, die intermittierend AN/AUS des ersten Schaltelements bei einer vorbestimmten Oszillationsfrequenz basierend auf ein Ausgangssignal der Stromdetektionsschaltung steuert, sodass der Strom, der in die lichtemittierende Diode fließt, konstant ist, während die Eingangsspannungs-Detektionsschaltung das Lichtemissionssignal ausgibt.
  2. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode des Weiteren einen Sperrschicht-FET aufweist, an dem die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung direkt oder mittels der lichtemittierenden Diode angelegt ist; wobei der Steuerungsschaltungsblock des Weiteren einen Eingangsanschluss aufweist und durch Anlegen einer Ausgangsspannung des Sperrschicht-FET an den Eingangsanschluss angesteuert wird.
  3. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 2, wobei der Sperrschicht-FET zwischen der lichtemittierende Diode und dem ersten Schaltelement in Reihe mit dem ersten Schaltelement verbunden ist und der Verbindungspunkt des Sperrschicht-FET und des ersten Schaltelements mit dem Eingangsanschluss verbunden ist.
  4. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 2, wobei ein Ende des Sperrschicht-FET zwischen der lichtemittierenden Diode und dem ersten Schaltelement verbunden ist und ein anderes Ende des Sperrschicht-FET mit dem Einganganschluss verbunden ist.
  5. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 2, wobei der Sperrschicht-FET zwischen der Gleichrichterschaltung und dem Eingangsanschluss verbunden ist.
  6. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 2, wobei der Steuerungsschaltungsblock des Weiteren einen Regler aufweist, der mit dem Eingangsanschluss verbunden ist und die Ausgangsspannung des Sperrschicht-FET empfängt, um eine konstante Referenzspannung auszugeben, wenn die Ausgangsspannung des Sperrschicht-FET größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, und jede Schaltung in dem Steuerungsschaltungsblock durch Anlegen der konstanten Referenzspannung angesteuert wird.
  7. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 6, wobei der Regler ein Startsignal oder ein Stoppsignal für die An/Aus-Steuerung des ersten Schaltelements darauf basierend ausgibt, ob die Ausgangsspannung des Sperrschicht-FET größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist oder nicht, und die Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode des Weiteren eine Start/Stopp-Schaltung aufweist, die das Stoppsignal an die Steuerungsschaltung ausgibt, wenn der Regler das Stoppsignal ausgibt, und das Lichtemissionssignal oder das Extinktionssignal der Eingangsspannung-Detektionsschaltung an die Steuerungsschaltung ausgibt, wenn der Regler das Startsignal ausgibt.
  8. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 1, wobei die Eingangsspannung-Detektionsschaltung umfasst: eine Vielzahl von Widerständen, die in Reihe miteinander verbunden sind und an die die Spannung, die von der Gleichrichterschaltung ausgegeben wird, direkt oder mittels eines Sperrschicht-FET angelegt wird; und einen Komparator mit einem positiven Eingangsanschluss, der eine Gleichspannung empfängt, die durch die Vielzahl von Widerständen geteilt ist, und mit einem negativen Eingangsanschluss, der eine Eingangsreferenzspannung des vorbestimmten Wertes empfängt.
  9. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 8, wobei der Spannungswert zum Emittieren oder Löschen der lichtemittierenden Diode durch Verändern des Wertes der Eingangsreferenzspannung justiert ist.
  10. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschaltung des Weiteren aufweist: einen ersten äußeren Eingangsanschluss, der eine Lichtemissionsspannung empfängt; und einen zweiten äußeren Eingangsanschluss, der eine Extinktionsspannung empfängt, die ein Potential aufweist, das höher ist als die Lichtemissionsspannung, wobei die Eingangsspannungs-Detektionsschaltung umfasst: eine Vielzahl von Widerständen, die in Reihe miteinander verbunden sind und an die die Spannung, die von der Gleichrichterschaltung ausgegeben worden ist, direkt oder mittels eines Sperrschicht-FET angelegt ist; einen ersten Komparator mit einem negativen Eingangsanschluss, der mit einem Zwischenverbindungspunkt der Vielzahl von Widerständen verbunden ist, und mit einem positiven Eingangsanschluss, der mit dem ersten äußeren Eingangsanschluss verbunden ist; einen zweiten Komparator mit einem positiven Eingangsanschluss, der mit dem Zwischenverbindungspunkt der Vielzahl von Widerständen verbunden ist, und mit einem negativen Eingangsanschluss, der mit dem zweiten äußeren Eingangsanschluss verbunden ist; und eine NOR-Schaltung mit Eingangsanschlüssen, die mit jeweiligen Ausgangsanschlüssen des ersten Komparators und des zweiten Komparators verbunden sind, und wobei ein Ausgangsanschluss der NOR-Schaltung mit der Start/Stopp-Schaltung verbunden ist.
  11. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 1, wobei die Eingangsspannungs-Detektionsschaltung umfasst: eine Vielzahl von Widerständen, an die die von der Gleichrichterschaltung ausgegebene Spannung direkt oder mittels eines Sperrschicht-FET angelegt ist, um eine erste geteilte Spannung und eine zweite geteilte Spannung, deren Potential niedriger ist als das der ersten geteilten Spannung, auszugeben; einen ersten Komparator mit einem positiven Eingangsanschluss, der die erste geteilte Spannung empfängt, und einen negativen Eingangsanschluss, der eine Eingangsreferenzspannung empfängt; einen zweiten Komparator mit einem negativen Eingangsanschluss, der die zweite geteilte Spannung empfängt, und einem positiven Eingangsanschluss, der die Eingangsreferenzspannung empfängt; und eine UND-Schaltung, die Ausgangssignale der ersten und zweiten Komparatoren empfängt, und wobei ein Ausgangsanschluss der UND-Schaltung mit der Start/Stopp-Schaltung verbunden ist.
  12. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 11, wobei die Eingangsspannung-Detektionsschaltung die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung mittels eines Widerstands empfängt, der zwischen der Gleichrichterschaltung und der Eingangsspannung-Detektionsschaltung verbunden ist.
  13. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 1, wobei die Stromdetektionsschaltung den Strom detektiert, der in das erste Schaltelement fließt, indem die An-Spannung des ersten Schaltelements mit einer Detektionsreferenzspannung einer Referenz verglichen wird.
  14. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 13, wobei die AN-Periode in der intermittierenden An/Aus-Steuerung des ersten Schaltelements verändert wird, indem der Wert der Detektionsreferenzspannung verändert wird, um einen konstanten Strompegel zu justieren, der in die lichtemittierende Diode fließt.
  15. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 13, wobei eine Sanftanlaufschaltung zwischen einem äußeren Detektionsanschluss, der die Detektionsreferenzspannung empfängt, und der Stromdetektionsschaltung verbunden ist; und die Sanftanlaufschaltung die Detektionsreferenzspannung so ausgibt, dass sie allmählich ansteigt, bis ein konstanter Wert erreicht ist, wenn das Lichtemissionssignal von der Start/Stopp-Schaltung eingegeben wird.
  16. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschaltung des Weiteren aufweist: ein zweites Schaltelement, das ein Ende aufweist, das mit einem Verbindungspunkt der lichtemittierenden Diode und des ersten Schaltelements verbunden ist und das ein Schalten mittels der gleichen Steuerung durch die Steuerungsschaltung wie bei dem ersten Schaltelement durchführt, um zu bewirken, dass ein Strom in das zweite Schaltelement fließt, wobei der Strom kleiner ist als der Strom, der in das erste Schaltelement fließt, und ein konstantes Stromverhältnis bezüglich des Stromes aufweist, der durch das erste Schaltelement fließt; und einen Widerstand, der in Reihe zwischen einem anderen Ende des Schaltelements und dem Erdpotential verbunden ist; wobei die Stromdetektionsschaltung Spannungen an beiden Enden des Widerstands mit einer Detektionsreferenzspannung einer Referenz vergleicht, um den Strom zu detektieren, der in das erste Schaltelement fließt.
  17. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 16, wobei die AN-Periode in der intermittierenden An/Aus-Steuerung des ersten Schaltelements verändert wird, indem der Wert der Detektionsreferenzspannung verändert wird, um einen konstanten Strompegel zu justieren, der in die lichtemittierende Diode fließt.
  18. Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 16, wobei eine Sanftanlaufschaltung zwischen einem äußeren Detektionsanschluss, der die Detektionsreferenzspannung empfängt, und der Stromdetektionsschaltung verbunden ist; und wobei die Sanftanlaufschaltung die Detektionsreferenzspannung so ausgibt, dass sie allmählich ansteigt, bis ein konstanter Wert erreicht ist, wenn der Startsignal von der Start/Stopp-Schaltung eingegeben wird.
  19. Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode mit: einer Gleichrichterschaltung, die eine Wechselspannung gleichrichtet; einer oder mehreren lichtemittierenden Dioden, an denen eine Spannung, die von der Gleichrichterschaltung ausgegeben wird, angelegt wird, um Licht zu emittieren; und einer Halbleiterschaltung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 1.
  20. Vorrichtung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Diode nach Anspruch 19, wobei die Vorrichtung des Weiteren aufweist: eine Drosselspule, die zwischen der Gleichrichterschaltung und der lichtemittierenden Diode verbunden ist; und eine Diode, die ein Ende aufweist, das mit der Drosselspule verbunden ist, und ein anderes Ende aufweist, das mit der lichtemittierenden Diode verbunden ist, und die eine rückwärts gerichtete elektromotorische Kraft, die an der Drosselspule erzeugt worden ist, der lichtemittierenden Diode zuführt; wobei eine Sperrverzögerungszeit der Diode kleiner oder gleich 100 ns ist.
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