DE112020002722T5

DE112020002722T5 - Led-treiberschaltung

Info

Publication number: DE112020002722T5
Application number: DE112020002722.8T
Authority: DE
Inventors: Yumin Saigo
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-05-28
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2040-05-13
Also published as: DE112020002722B4; JP7184183B2; JPWO2020241247A1; US11785686B2; US20220039232A1; CN113924661A; CN113924661B; WO2020241247A1

Abstract

Eine LED-Treiberschaltung ist bereitgestellt, mit der die Helligkeit einer LED konstant beibehalten werden kann, selbst wenn die umgebende Temperatur schwankt. Bei der vorliegenden Erfindung sind ein Leistungsanschluss 1, eine LED 3, ein erstes Schaltelement 4 und ein erster Widerstand 6 in Reihe geschaltet; der Leistungsanschluss 1, ein dritter Widerstand 8 und ein zweites Schaltelement 5 sind in Reihe geschaltet; ein Verbindungspunkt zwischen dem dritten Widerstand 8 und dem zweiten Schaltelement 5 und ein Steueranschluss des ersten Schaltelements 4 sind verbunden; ein zweiter Widerstand 7 ist zwischen einen Verbindungspunkt zwischen dem ersten Schaltelement 4 und dem ersten Widerstand 6 und einen Steueranschluss des zweiten Schaltelements 5 geschaltet; und ein erster PTC-Thermistor 10 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Steueranschluss des zweiten Schaltelements 5 und dem zweiten Widerstand 7 verbunden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine LED-Treiberschaltung, die eine LED antreibt.
HINTERGRUNDTECHNIK
Lichtemittierende Dioden (LEDs) sind für verschiedene Anwendungen weit verbreitet. Beispielsweise werden LEDs für Scheinwerfer, Rücklichter, Innenlampen und dergleichen von Kraftfahrzeugen verwendet. In solch einer LED, die an einem Kraftfahrzeug befestigt ist, wird häufig eine Batterie als Leistungsversorgung verwendet.
Eine Konstantstromschaltung kann verwendet werden, um eine LED zu treiben. Beispielsweise offenbart das Patentdokument 1 ( Japanisches Patent Nr. 5079858 ) eine Konstantstromschaltung zum Treiben einer LED. 9 stellt die Konstantstromschaltung dar, die in Patentdokument 1 offenbart ist.
Wie es in 9 dargestellt ist, umfasst eine Konstantstromschaltung 1000 Anschlüsse 101 und 102, NPN-Transistoren 103 und 104 und Widerstände 105 und 106. Der Anschluss 101 ist sowohl mit einem Kollektor des NPN-Transistors 103 als auch einem Ende des Widerstands 105 verbunden. Das andere Ende des Widerstands 105 ist sowohl mit einer Basis des NPN-Transistors 103 als auch einem Kollektor des NPN-Transistors 104 verbunden. Ein Emitter des NPN-Transistors 103 ist sowohl mit einem Ende des Widerstands 106 als auch einer Basis des NPN-Transistors 104 verbunden und sowohl das andere Ende des Widerstands 106 als auch ein Emitter des NPN-Transistors 104 sind mit dem Anschluss 102 verbunden.
Hier beträgt die Basis-Emitter-Schwellenspannung der NPN-Transistoren 103 und 104, die die Schwellenspannung ist, bei der NPN-Transistoren 103 und 104 von einem Aus-Zustand zu einem Ein-Zustand wechseln, 0,6 V. Das heißt, wenn die Spannung, die an die Basen der NPN-Transistoren 103 und 104 angelegt ist, weniger als 0,6 V beträgt, sind die NPN-Transistoren 103 und 104 ausgeschaltet, und wenn die Spannung, die an die Basen der NPN-Transistoren 103 und 104 angelegt wird, 0,6 V oder mehr beträgt, sind die NPN-Transistoren 103 und 104 eingeschaltet. Außerdem hat der Widerstand 106 einen Widerstandswert von 2 Ω.
In der Konstantstromschaltung 1000 ist beispielsweise die LED, die zu treiben ist, mit einem Punkt X zwischen dem Anschluss 101 und dem Kollektor des NPN-Transistors 103 verbunden.
Wenn der Anschluss 101 mit einer positiven Gleichstromleistungsversorgung verbunden ist und der Anschluss 102 mit Masse verbunden ist, wird die Spannung von 0,6 V oder mehr über den Widerstand 105 an die Basis des NPN-Transistors 103 angelegt und der NPN-Transistor 103 ist eingeschaltet. Als Folge fließt Strom durch die LED, die mit dem Punkt X verbunden ist, und die LED wird getrieben. Als Folge emittiert die LED Licht. Außerdem fließt der Strom auch durch den Widerstand 106.
Wie oben beschrieben, wenn die Basis-Emitter-Schwellenspannung des NPN-Transistors 104 0,6 V beträgt und der Widerstandswert des Widerstands 106 2 Ω beträgt, fließt ein Strom von etwa 300 mA immer durch den Widerstand 106, falls der Spannungswert, der an den Anschluss 101 angelegt wird, schwankt. Dann fließt der Strom von etwa 300 mA immer auch durch die LED, die mit dem Punkt X verbunden ist, begrenzt auf den Stromwert des Stroms, der durch den Widerstand 106 fließt.
Das heißt, da der Widerstandswert des Widerstands 106 2 Ω beträgt, beträgt ein Stromwert des Stroms, der durch den Widerstand 106 fließt, 300 mA anhand der Gleichung, die in der nachfolgenden Formel 1 gezeigt ist, wenn die Spannung, die an einen Punkt Y angelegt ist, der ein Verbindungspunkt zwischen dem Emitter des NPN-Transistors 103, dem einen Ende des Widerstands 106 und der Basis des NPN-Transistors 104 ist, 0,6 V beträgt, die die Basis-Emitter-Schwellenspannung des NPN-Transistors 104 ist. $\begin{array}{l} \begin{array}{l} Stromwert des Stroms, der durch \\ den Widerstand 106 fließr \end{array} & = & \frac{Spannungswert an Punkt Y}{Widerstandswert des Widerstands 106} & = & \frac{0,6 V}{2 (Ω)} & = & 300 (mA) \end{array}$
Wenn der Stromwert des Stroms, der durch den Widerstand 106 fließt, weniger als 300 mA beträgt, ist die Spannung, die an dem Punkt Y angelegt ist, weniger als 0,6 V und der NPN-Transistor 104 ist ausgeschaltet. Wenn andererseits der Strom, der durch den Widerstand 106 fließt, 300 mA oder mehr beträgt, beträgt die Spannung, die an dem Punkt Y angelegt ist, 0,6 V oder mehr und der NPN-Transistor 104 ist eingeschaltet.
Wie oben beschrieben, wenn der Anschluss 101 mit der positiven Gleichstromleistungsversorgung verbunden ist und der Anschluss 102 mit Masse verbunden ist, ist der NPN-Transistor 103 eingeschaltet und der Strom fließt durch die LED und den Widerstand 106. Wenn der Strom, der durch den Widerstand 106 fließt, 300 mA oder mehr wird, wird dann die Spannung, die an den Eingang Y angelegt ist, 0,6 V oder mehr, und der NPN-Transistor 104 ist eingeschaltet. Wenn der NPN-Transistor 104 eingeschaltet ist, wird dann die Spannung, die an die Basis des NPN-Transistors 103 angelegt ist, weniger als 0,6 V und der NPN-Transistor 103 ist ausgeschaltet. Wenn der NPN-Transistor 103 ausgeschaltet ist, fließt der Strom nicht durch die LED und den Widerstand 106, die Spannung, die an den Punkt Y angelegt ist, wird weniger als 0,6 V und der NPN-Transistor 104 ist ausgeschaltet. Wenn der NPN-Transistor 104 ausgeschaltet ist, ist die Spannung von 0,6 V oder mehr an die Basis des NPN-Transistors 103 angelegt und der NPN-Transistor 103 ist erneut eingeschaltet. Dann fließt der Strom wieder durch die LED und den Widerstand 106.
In der Konstantstromschaltung 1000 wird der obige Vorgang mit hoher Geschwindigkeit wiederholt.
DOKUMENT DES STANDS DER TECHNIK
PATENDOKUMENT
Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 5079858
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Probleme, die durch die Erfindung zu lösen sind
In der Konstantstromschaltung 1000 besteht ein Problem darin, dass die Basis-Emitter-Schwellenspannung des NPN-Transistors 104, die die Schwellenspannung ist, bei der der NPN-Transistor 104 von dem Aus-Zustand zu dem Ein-Zustand wechselt, eine Temperaturcharakteristik aufweist und die Schwellenspannung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur um den NPN-Transistor 104 herum schwankt. Genauer gesagt, wenn sich die Umgebungstemperatur um den NPN-Transistor 104 herum erhöht, verringert sich die Basis-Emitter-Schwellenspannung des NPN-Transistors 104 und wenn sich die Umgebungstemperatur um den NPN-Transistor 104 herum verringert, erhöht sich die Basis-Emitter-Schwellenspannung des NPN-Transistors 104. Beispielsweise verringert sich bei dem bestimmten NPN-Transistor 104 die Basis-Emitter-Schwellenspannung des NPN-Transistors 104 um 0,002 V jedes Mal, wenn sich die Umgebungstemperatur um den NPN-Transistor 104 herum um 1°C erhöht.
Die Verringerung der Basis-Emitter-Schwellenspannung des NPN-Transistors 104 aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur um den NPN-Transistor 104 herum bedeutet, dass der Stromwert des Stroms, der durch die LED fließt, kleiner wird als der Sollwert aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur um den NPN-Transistor 104 herum. Daher hat die Konstantstromschaltung 1000 ein Problem dahingehend, dass der Stromwert des Stroms, der durch die LED fließt, sich aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur um den NPN-Transistor 104 herum verringert und sich die Leuchtdichte der LED verringert.
Außerdem hat als ein weiteres Problem die Konstantstromschaltung 1000 ein Problem dahingehend, dass es keinen Mechanismus zum Begrenzen des Stromwerts des Stroms gibt, der durch die LED fließt, falls die Temperatur der LED ungewöhnlich hoch wird. Das heißt, falls in der Konstantstromschaltung 1000 die Temperatur der LED die Sperrschichttemperatur übersteigt, fließt der Strom, der den hohen Stromwert aufweist, weiterhin durch die LED und somit besteht ein Problem dahingehend, dass die LED ausfällt oder die Produktlebensdauer der LED verkürzt ist.
Mittel zum Lösen des Problems
Die vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um die oben beschriebenen herkömmlichen Probleme zu lösen und als ein Mittel dafür ist eine LED-Treiberschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine LED-Treiberschaltung, die einen Leistungsversorgungsanschluss, eine LED, ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement, einen ersten Widerstand, einen zweiten Widerstand und einen dritten Widerstand umfasst. Der Leistungsversorgungsanschluss, die LED, das erste Schaltelement und der erste Widerstand sind in Reihe geschaltet. Der Leistungsversorgungsanschluss, der dritte Widerstand und das zweite Schaltelement sind in Reihe geschaltet. Ein Verbindungspunkt zwischen dem dritten Widerstand und dem zweiten Schaltelement und ein Steueranschluss des ersten Schaltelements sind verbunden. Der zweite Widerstand ist zwischen einen Verbindungspunkt zwischen dem ersten Schaltelement und dem ersten Widerstand und einen Steueranschluss des zweiten Schaltelements geschaltet. Ein erster PTC-Thermistor oder ein zweiter PTC-Thermistor und ein NTC-Thermistor, die in Reihe geschaltet sind, sind mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Steueranschluss des zweiten Schaltelements und dem zweiten Widerstand verbunden.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Falls bei der LED-Treiberschaltung der vorliegenden Erfindung eine Umgebungstemperatur um die LED-Treiberschaltung schwankt, fließt Strom mit einem Konstantstromwert stabil durch die LED, so dass die LED das Licht immer mit einer konstanten Leuchtdichte emittiert.
Da außerdem die LED-Treiberschaltung der vorliegenden Erfindung einen Stromwert des Stroms, der durch die LED fließt, begrenzen kann, wenn eine Temperatur der LED ungewöhnlich hoch wird, ist es möglich, einen Ausfall der LED aufgrund des kontinuierlichen Flusses des Stroms mit einem hohen Stromwert durch die LED zu vermeiden und es ist möglich, die Produktlebensdauer der LED zu verlängern.
Figurenliste

1 ist ein Ersatzschaltbild einer LED-Treiberschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Graph, der eine Widerstandstemperaturcharakteristik eines ersten PTC-Thermistors der LED-Treiberschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen Umgebungstemperatur und Spannung V_P an einem Punkt P in der LED-Treiberschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist ein Ersatzschaltbild einer LED-Treiberschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Graph, der eine Widerstandstemperaturcharakteristik eines zweiten PTC-Thermistors und eines NTC-Thermistors darstellt, die in der LED-Treiberschaltung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Reihe geschaltet sind.
6 ist ein Ersatzschaltbild einer LED-Treiberschaltung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Ersatzschaltbild einer LED-Treiberschaltung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Ersatzschaltbild einer LED-Treiberschaltung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Ersatzschaltbild einer Konstantstromschaltung, die in Patentdokument 1 offenbart ist.

MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Hierin nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Es ist anzumerken, dass jedes Ausführungsbeispiel das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beispielhaft darstellt und die vorliegenden Erfindung nicht auf die Inhalte des Ausführungsbeispiels beschränkt ist. Außerdem ist es auch möglich, die Inhalte, die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, zu kombinieren und zu implementieren und die Implementierungsinhalte in diesem Fall sind auch in der vorliegenden Erfindung enthalten. Außerdem sollen die Zeichnungen dazu beitragen, das Verständnis der Beschreibung zu fördern und können schematisch gezeichnet sein und Abmessungsverhältnisse zwischen gezeichneten Komponenten oder Komponenten passen eventuell nicht mit den Abmessungsverhältnissen derjenigen überein, die in der Beschreibung beschrieben sind. Außerdem können beispielsweise Komponenten, die in der Beschreibung beschrieben sind, in den Zeichnungen ausgelassen werden oder die Anzahl der Komponenten kann ausgelassen werden.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 ist ein Ersatzschaltbild einer LED-Treiberschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Wie es in 1 dargestellt ist, umfasst eine LED-Treiberschaltung 100 einen Leistungsversorgungsanschluss 1, einen Schalter 2, eine LED 3, einen ersten NPN-Transistor 4 als ein erstes Schaltelement, einen zweiten NPN-Transistor 5 als ein zweites Schaltelement, einen ersten Widerstand 6, einen zweiten Widerstand 7, einen dritten Widerstand 8, einen Widerstand 9 und einen ersten PTC-Thermistor 10.
Der Leistungsversorgungsanschluss 1 ist mit einer Leistungsversorgung 60 verbunden.
Die Leistungsversorgung 60 ist eine positive Gleichstromleistungsversorgung. Die Leistungsversorgung 60 ist beispielsweise eine Batterie, die an einem Kraftfahrzeug befestigt ist. Die Leistungsversorgung 60 verwendet beispielsweise 12 V als eine Referenzspannung, aber der Spannungswert schwankt in einem Bereich von beispielsweise 9 V bis 16 V in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt eine Basis-Emitter-Schwellenspannung des ersten NPN-Transistors 4 und des zweiten NPN-Transistors 5, die die Schwellenspannung ist, bei der der erste NPN-Transistor 4 und der zweite NPN-Transistor 5 von einem Aus-Zustand zu einem Ein-Zustand wechseln, 0,68 V bei 25°C.
Die Basis-Emitter-Schwellenspannung des ersten NPN-Transistors 4 und des zweiten NPN-Transistors 5 hat jedoch eine Temperaturcharakteristik, und jedes Mal, wenn sich eine Umgebungstemperatur um die LED-Treiberschaltung 100 herum, das heißt, eine Umgebungstemperatur um den ersten NPN-Transistor 4 und den zweiten NPN-Transistor 5 herum, um 1°C erhöht, verringert sich die Basis-Emitter-Schwellenspannung um 0,002 V.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der erste Widerstand 6 einen Widerstandswert von 4,7 Ω. Außerdem hat der zweite Widerstand 7 einen Widerstandswert von 1 Ω. Es ist anzumerken, dass Widerstandswerte des dritten Widerstands 8 und des Widerstands 9 geeignet eingestellt werden können unter der Voraussetzung, dass der erste NPN-Transistor 4 eingeschaltet ist, wenn der Schalter 2 eingeschaltet ist. Es ist anzumerken, dass der Widerstand 9 auch ausgelassen werden kann.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der erste PTC-Thermistor 10 einen Widerstandswert von 470 Ω bei 25°C. Der erste PTC-Thermistor 10 ist ein Keramik-PTC-Thermistor. Der erste PTC-Thermistor 10 umfasst eine Widerstandstemperaturcharakteristik. 2 ist ein Graph, der die Widerstandstemperaturcharakteristik des ersten PTC-Thermistors der LED-Treiberschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie es in 2 dargestellt ist, hat der erste PTC-Thermistor 10 einen Temperaturbereich, der eine deutliche positive Widerstandstemperaturcharakteristik zeigt bei einer Temperatur, die höher ist als die Curie-Temperatur. Andererseits hat der erste PTC-Thermistor 10 eine Temperaturregion, die eine negative Widerstandstemperaturcharakteristik zeigt bei einer Temperatur, die niedriger ist als die Curie-Temperatur. Genauer gesagt, der erste PTC-Thermistor 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigt die negative Widerstandstemperaturcharakteristik bei etwa 25°C oder mehr und 90°C oder weniger und zeigt die positive Widerstandstemperaturcharakteristik bei etwa 125°C oder mehr. Der Widerstandswert des ersten PTC-Thermistors 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist bei etwa 135°C zweimal so groß wie der Widerstandswert desselben bei 25°C, d.h. Zimmertemperatur, und ist bei etwa 145°C 10-mal so groß wie der Widerstandswert desselben bei 25°C.
Es ist anzumerken, dass die negative Widerstandstemperaturcharakteristik, die in der Temperaturregion erscheint, die niedriger ist als die Curie-Temperatur des PTC-Thermistors typischerweise bei dem Keramik-PTC-Thermistor deutlicher auftritt als bei einem Polymer-PTC-Thermistor. Daher wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wie oben beschrieben der Keramik-PTC-Thermistor als der erste PTC-Thermistor 10 verwendet.
Der erste PTC-Thermistor 10 ist in der Nähe des zweiten NPN-Transistors 5 angeordnet. Daher ist eine Umgebungstemperatur um den ersten PTC-Thermistor 10 herum im Wesentlichen gleich wie die Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 herum. Außerdem wird die Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 und den ersten PTC-Thermistor 10 herum durch Wärme beeinträchtigt, die durch Lichtemission der LED 3 erzeugt wird, und wenn sich die Temperatur der LED 3 ungewöhnlich erhöht, erhöht sich auch die Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 und den ersten PTC-Thermistor 10 herum schnell.
Eine Verbindungsbeziehung zwischen jeweiligen Komponenten der LED-Treiberschaltung 100 ist wie folgt.
Der Leistungsversorgungsanschluss 1 ist mit einem Ende des Schalters 2 verbunden.
Das andere Ende des Schalters 2 ist sowohl mit einer Anode der LED 3 als auch einem Ende des dritten Widerstands 8 verbunden.
Eine Katode der LED 3 ist mit einem Kollektor des ersten NPN-Transistors 4 verbunden.
Ein Emitter des ersten NPN-Transistors 4 ist sowohl mit einem Ende des ersten Widerstands 6 als auch einem Ende des zweiten Widerstands 7 verbunden. Es ist anzumerken, dass ein Verbindungspunkt zwischen dem Emitter des ersten NPN-Transistors 4, dem einen Ende des ersten Widerstands 6 und dem einen Ende des zweiten Widerstands 7 ein Punkt P ist.
Das andere Ende des ersten Widerstands 6 ist mit Masse verbunden.
Das andere Ende des dritten Widerstands 8 ist sowohl mit einem Ende des Widerstands 9 als auch einem Kollektor des zweiten NPN-Transistors 5 verbunden.
Ein Emitter des zweiten NPN-Transistors 5 ist mit Masse verbunden.
Das andere Ende des Widerstands 9 ist mit einer Basis des ersten NPN-Transistors 4 verbunden. Die Basis des ersten NPN-Transistors 4 ist ein Steueranschluss.
Das andere Ende des zweiten Widerstands 7 ist sowohl mit einer Basis des zweiten NPN-Transistors 5 als auch einem Ende des ersten PTC-Thermistors 10 verbunden. Es ist anzumerken, dass ein Verbindungspunkt zwischen dem anderen Ende des zweiten Widerstands 7, der Basis des zweiten NPN-Transistors 5 und dem einen Ende des ersten PTC-Thermistors 10 ein Punkt Q ist. Die Basis des zweiten NPN-Transistors 5 ist ein Steueranschluss.
Das andere Ende des ersten PTC-Thermistors 10 ist mit Masse verbunden.
Die LED-Treiberschaltung 100 führt den folgenden Vorgang durch, wenn der Schalter 2 eingeschaltet ist. Sofern nicht anderweitig angemerkt, beträgt jedoch die Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 herum 25°C, d.h. Zimmertemperatur.
Wenn der Schalter 2 eingeschaltet ist, wird über den dritten Widerstand 8 und den Widerstand 9 eine Spannung von 0,68 V oder mehr an die Basis des ersten NPN-Transistors 4 angelegt und der erste NPN-Transistors 4 wird eingeschaltet. Als Folge fließt Strom von dem Leistungsversorgungsanschluss 1 durch die LED 3 und den ersten Widerstand 6 und die LED 3 emittiert Licht.
Die Basis-Emitter-Schwellenspannung des zweiten NPN-Transistors 5, die die Schwellenspannung ist, bei der der zweite NPN-Transistor 5 von dem Aus-Zustand in den Ein-Zustand übergeht, beträgt 0,68 V bei 25°C.
Wenn die Spannung V_Q an dem Punkt Q 0,68 V beträgt, was die Basis-Emitter-Schwellenspannung des zweiten NPN-Transistors 5 ist, beträgt die Spannung V_P an dem Punkt P etwa 1,39 V. Zu diesem Zeitpunkt beträgt ein Stromwert des Stroms, der von dem Punkt P zur Masse fließt, 298 mA. Außerdem beträgt ein Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, ebenfalls 298 mA.
Wie oben beschrieben, wenn der Schalter 2 eingeschaltet ist, fließt der Strom durch die LED 3 und den ersten Widerstand 6 und die LED 3 emittiert Licht. Wenn jedoch der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, und der Stromwert des Stroms, der von dem Punkt P zur Masse fließt, 298 mA oder mehr werden, wird die Spannung V_Q an dem Punkt Q 0,68 V oder mehr und der zweite NPN-Transistor 5 wird eingeschaltet.
Wenn der zweite NPN-Transistor 5 eingeschaltet ist, wird die Spannung, die an die Basis des ersten NPN-Transistors 4 angelegt wird, weniger als 0,68 V und der erste NPN-Transistor 4 wird ausgeschaltet.
Wenn der erste NPN-Transistor 4 ausgeschaltet ist, fließt der Strom nicht durch die LED 3 und den ersten Widerstand 6, die Spannung V_Q an dem Punkt Q wird weniger als 0,68 V und der zweite NPN-Transistor 5 wird ausgeschaltet.
Wenn der zweite NPN-Transistor 5 ausgeschaltet ist, wird die Spannung von 0,68 V oder mehr an die Basis des ersten NPN-Transistors 4 angelegt und der erste NPN-Transistor 4 wird erneut eingeschaltet. Dann fließt der Strom erneut durch die LED 3 und den ersten Widerstand 6.
In der LED-Treiberschaltung 100 wird der obige Vorgang mit hoher Geschwindigkeit wiederholt. Falls der Spannungswert der Leistungsversorgung 60 schwankt, fließt daher der Strom von etwa 298 mA immer stabil durch die LED 3 und die LED emittiert Licht stabil mit konstanter Leuchtdichte.
Wenn der Strom von 298 mA stabil durch die LED 3 fließt, ist anzumerken, dass die Spannung V_Q an dem Punkt Q in einen extrem schmalen Bereich von Spannungswerten um 0,68 V herum fällt, die die Basis-Emitter-Schwellenspannung des ersten NPN-Transistors 4 ist. In der folgenden Beschreibung kann dieser Zustand als ein Zustand bezeichnet werden, in dem die Spannung V_Q an dem Punkt Q auf 0,68 V fixiert ist.
Wenn der Strom von 298 mA stabil durch die LED 3 fließt, fällt die Spannung V_P an dem Punkt P außerdem in einen extrem schmalen Bereich von Spannungswerten um die oben beschriebenen etwa 1,39 V herum. In der nachfolgenden Beschreibung kann dieser Zustand als ein Zustand beschrieben werden, in dem die Spannung Vp an dem Punkt P auf 1,39 V fixiert ist.
Das obige ist der Betrieb der LED-Treiberschaltung 100, wenn die Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 herum bei 25°C, d.h. Zimmertemperatur, beibehalten wird.
Als Nächstes wird der Betrieb der LED-Treiberschaltung 100 beschrieben, wenn die Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 herum sich auf eine Temperatur von mehr als 25°C erhöht.
Wie oben beschrieben, weist die Basis-Emitter-Schwellenspannung des zweiten NPN-Transistors 5, die die Schwellenspannung ist, bei der der zweite NPN-Transistor 5 von dem Aus-Zustand zu dem Ein-Zustand übergeht, die Temperaturcharakteristik auf, und jedes Mal, wenn sich die Umgebungstemperatur um 1 °C erhöht, verringert sich die Basis-Emitter-Schwellenspannung in der Schwellenspannung um 0,002 V.
Sofern keine Korrektur der Verringerung der Basis-Emitter-Schwellenspannung des zweiten NPN-Transistors 5 durchgeführt wird, wird die Spannung V_Q an dem Punkt Q kleiner als 0,68 V und die Spannung V_P an dem Punkt P wird kleiner als 1,39 V. Dann wird als Folge der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, kleiner als 298 mA und die Leuchtdichte der LED 3 wird niedriger als der Sollwert.
Daher verwendet die LED-Treiberschaltung 100 die Widerstandstemperaturcharakteristik des ersten PTC-Thermistors 10, um die Verringerung bei dem Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, aufgrund der Verringerung bei der Basis-Emitter-Schwellenspannung des zweiten NPN-Transistors 5 aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur zu korrigieren. Das heißt, die LED-Treiberschaltung 100 umfasst eine Temperaturkompensationsfunktion.
Wie oben beschrieben zeigt der erste PTC-Thermistor 10 die negative Widerstandstemperaturcharakteristik bei etwa 25°C oder mehr und 90°C oder weniger und der Widerstandswert verringert sich, wenn sich die Umgebungstemperatur erhöht. Das heißt, wenn sich die Temperatur des ersten PTC-Thermistors 10 von 25°C erhöht, verringert sich der Widerstandswert von 470 Ω bei 25°C (siehe 2). Aufgrund der Verringerung des Widerstandswerts des ersten PTC-Thermistors 10 aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur erhöht sich der Stromwert des Stroms, der von dem Punkt Q zur Masse fließt, der Stromwert des Stroms, der von dem Punkt P zur Masse fließt, erhöht sich, und folglich erhöht sich der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt.
Das heißt, in der LED-Treiberschaltung 100 ist die Verringerung bei dem Stromwert des Stroms, der durch LED 3 fließt, aufgrund der Verringerung bei der Basis-Emitter-Schwellenspannung des zweiten NPN-Transistors 5 aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur aufgehoben durch die Erhöhung bei dem Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, aufgrund der Verringerung bei dem Widerstandswert des ersten PTC-Thermistors 10 aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur. Falls sich die Umgebungstemperatur erhöht, verringert sich der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, nicht von 298 mA. Falls dann die Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 herum sich erhöht, verringert sich die Leuchtdichte der LED 3 nicht. Daher emittiert die LED 3 Licht stabil mit konstanter Leuchtdichte.
3 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Umgebungstemperatur und der Spannung V_P an dem Punkt P in der LED-Treiberschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In 3 ist eine Beziehung zwischen der Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 und den ersten PTC-Thermistor 10 herum und der Spannung V_P an dem Punkt P in der LED-Treiberschaltung 100 durch eine durchgezogene Linie angezeigt. Wie es von 3 ersichtlich ist, schwankt die Spannung V_P in der LED-Treiberschaltung 100 an dem Punkt P kaum und ist flach in dem Temperaturbereich von etwa 25°C oder mehr und 90°C oder weniger, falls die Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 und den ersten PTC-Thermistor 10 sich erhöht.
Wie es von 3 ersichtlich ist, wenn in der LED-Treiberschaltung 100 die Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 und den ersten PTC-Thermistor 10 herum etwa 120°C übersteigt, verringert sich andererseits die Spannung V_P an dem Punkt P schnell. Dies liegt daran, dass der erste PTC-Thermistor 10 beginnt, die positive Widerstandstemperaturcharakteristik zu zeigen. Wenn sich die Spannung V_P an dem Punkt P verringert, verringert sich der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt.
Unter Verwendung dieser Charakteristik verhindert die LED-Treiberschaltung 100, dass sich die Temperatur der LED 3 weiter erhöht, wenn die Temperatur der LED 3 ungewöhnlich hoch wird und verhindert, dass die Temperatur der LED 3 die Sperrschichttemperatur erreicht, beispielsweise etwa 125°C bis 150°C. Das heißt, wenn in der LED-Treiberschaltung 100 die Temperatur der LED 3 ungewöhnlich hoch wird, beispielsweise 120°C übersteigt, erhöht sich die Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 und den ersten PTC-Thermistor 10 herum stark, so dass die Spannung V_P an dem Punkt P sich stark verringert und der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, sich stark verringert. Daher wird eine weitere Temperaturerhöhung der LED 3 verhindert und die LED 3 ist geschützt.
Experiment
Um die Effektivität der vorliegenden Erfindung zu bestätigen, wurden die folgenden Experimente durchgeführt.
Die oben beschriebene LED-Treiberschaltung 100 (siehe 1) wurde als ein Beispiel hergestellt. In der LED-Treiberschaltung 100 hat der erste Widerstand 6 wie oben beschrieben den Widerstandswert von 4,7 Ω. Außerdem hat der zweite Widerstand 7 den Widerstandswert von 1 Ω. Außerdem hat der erste PTC-Thermistor 10 den Widerstandswert von 470 Ω bei 25°C. Diese Widerstandswerte sind in der Tabelle 1 unten gezeigt.
Außerdem wurde zum Vergleich eine LED-Treiberschaltung gemäß einem Vergleichsbeispiel hergestellt. Die LED-Treiberschaltung gemäß dem Vergleichsbeispiel hat eine Konfiguration, bei der der zweite Widerstand 7 und der erste PTC-Thermistor 10 von der LED-Treiberschaltung 100 ausgelassen sind und der Emitter des ersten NPN-Transistors 4 direkt mit der Basis des zweiten NPN-Transistors 5 verbunden ist. Bei der LED-Treiberschaltung gemäß dem Vergleichsbeispiel hatte der erste Widerstand 6 einen Widerstandswert von 2,2 Ω. Der Widerstandswert des ersten Widerstands 6 ist in Tabelle 1 gezeigt. Da außerdem bei der LED-Treiberschaltung gemäß dem Vergleichsbeispiel der zweite Widerstand 7 ausgelassen ist, ist ein Verbindungspunkt zwischen dem Emitter des ersten NPN-Transistors 4, dem einen Ende des ersten Widerstands und der Basis des zweiten NPN-Transistors 5 der Punkt P.
Bei dem Beispiel wurde die Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 und den ersten PTC-Thermistor 10 herum von 22°C auf 140°C erhöht und die Spannung Vp an dem Punkt P wurde gemessen. Außerdem wurde bei dem Vergleichsbeispiel die Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 herum von 22°C auf 140°C erhöht und die Spannung Vp an dem Punkt P wurde gemessen. In 3 ist eine Beziehung zwischen der Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 herum und der Spannung Vp an dem Punkt P in der LED-Treiberschaltung gemäß dem Vergleichsbeispiel durch eine gestrichelte Linie angezeigt.
Wie es von 3 ersichtlich ist, verringert sich in der LED-Treiberschaltung gemäß dem Vergleichsbeispiel die Spannung Vp an dem Punkt P linear, während sich die Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 herum erhöht.

Außerdem wurde bei dem Beispiel der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, gemessen, wenn die Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 und den ersten PTC-Thermistor 10 herum 25°C, 90°C und 135°C betrug. Außerdem wurde ebenfalls bei dem Vergleichsbeispiel der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, gemessen, wenn die Umgebungstemperatur um den zweiten NPN-Transistor 5 herum 25°C, 90°C und 135°C betrug. Die jeweiligen Messergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

	Widerstandswert			Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 bei jeder Umgebungstemperatur fließt
	Erster Widerstand 6	Zweiter Widerstand 7	Erster PTC 10	25°C	90°C (Verringerungsrate)	135°C
Beispiel	4.7Ω	1Ω	(25°C)	298 mA	283 mA (etwa 5%)	150 mA
Vergleichsbeispiel	2.2Ω	Keine	Keine	309 mA	250 mA (etwa 20%)	209 mA

Der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 des Beispiels fließt, betrug 298 mA, wenn die Umgebungstemperatur 25°C betrug und 283 mA, wenn die Umgebungstemperatur 90°C betrug. Wenn sich die Umgebungstemperatur von 25°C auf 90°C erhöhte, verringerte sich der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, um nur etwa 5 %. Dies wird als eine Wirkung angesehen, die durch die negative Widerstandstemperaturcharakteristik des ersten PTC-Thermistors 10 verursacht wird, die die Verringerung bei dem Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, verringert, aufgrund der Verringerung bei der Basis-Emitter-Schwellenspannung des zweiten NPN-Transistors 5 aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur. Andererseits betrug der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 des Vergleichsbeispiels fließt, 309 mA, wenn die Umgebungstemperatur 25°C betrug und 250 mA, wenn die Umgebungstemperatur 90°C betrug. Da sich die Umgebungstemperatur von 25°C auf 90°C erhöht hat, verringerte sich der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, um etwa 20%.
Außerdem betrug bei dem Beispiel, bei dem die Umgebungstemperatur 135°C erreicht hat, der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, 150 mA, und der Strom, der durch die LED 3 fließt, wurde unterdrückt. Wenn daher bei dem Beispiel die Temperatur der LED 3 ungewöhnlich hoch wird und 120°C übersteigt, wird der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, unterdrückt und eine weitere Temperaturerhöhung der LED 3 kann verhindert werden. Falls andererseits bei dem Vergleichsbeispiel die Umgebungstemperatur 135°C erreichte, betrug der Stromwert des Stroms, der durch die LE 3 fließt, 209 mA, und der Strom, der durch die LED 3 fließt, wurde nicht unterdrückt. Falls sich bei dem Vergleichsbeispiel die Temperatur der LED 3 ungewöhnlich erhöht über 120°, wird daher der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, nicht unterdrückt, die Temperatur der LED 3 kann sich weiter erhöhen und die Temperatur der LED 3 kann die Sperrschichttemperatur erreichen.
Von den obigen Experimenten konnte die Effektivität der vorliegenden Erfindung bestätigt werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
4 ist ein Ersatzschaltbild einer LED-Treiberschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Wie es in 4 dargestellt ist, wird eine LED-Treiberschaltung 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Teil der Konfiguration der LED-Treiberschaltung 100 gemäß dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel modifiziert. Genauer gesagt, bei der LED-Treiberschaltung 100 ist der erste PTC-Thermistor 10 zwischen den Punkt Q, der der Verbindungspunkt zwischen dem anderen Ende des zweiten Widerstands 7 und der Basis des zweiten NPN-Transistors 5 ist, und Masse geschaltet, während in der LED-Treiberschaltung 200 ein zweiter PTC-Thermistor 20 und ein NTC-Thermistor 21, die in Reihe geschaltet sind, zwischen den Punkt Q, der der Verbindungspunkt zwischen dem anderen Ende des zweiten Widerstands 7 und der Basis des zweiten NPN-Transistors 5 ist, und Masse geschaltet sind. Andere Konfigurationen der LED-Treiberschaltung 200 sind die gleichen wie diejenigen der LED-Treiberschaltung 100.
5 ist ein Graph, der eine Widerstandstemperaturcharakteristik des zweiten PTC-Thermistors und des NTC-Thermistors darstellt, die in der LED-Treiberschaltung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Reihe geschaltet sind. In 5 ist eine kombinierte Widerstandstemperaturcharakteristik des zweiten PTC-Thermistors 20 und des NTC-Thermistors 21, die in Reihe geschaltet sind, durch eine durchgezogene Linie angezeigt. Außerdem ist zu Bezugszwecken die Widerstandstemperaturcharakteristik des ersten PTC-Thermistors 10 der LED-Treiberschaltung 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch eine gestrichelte Linie angezeigt. Wie es von 5 ersichtlich ist, ist bei der kombinierten Widerstandstemperaturcharakteristik des zweiten PTC-Thermistors 20 und des NTC-Thermistors 21, die in Reihe geschaltet sind, die Neigung der negativen Widerstandstemperaturcharakteristik, die in der Temperaturregion erscheint, die niedriger ist als die Curie-Temperatur, größer als diejenige der Widerstandstemperaturcharakteristik des ersten PTC-Thermistors 10 der LED-Treiberschaltung 100. Daher können der zweite PTC-Thermistor 20 und der NTC-Thermistor 21 der LED-Treiberschaltung 200 den Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, im Vergleich zu dem ersten PTC-Thermistor 10 der LED-Treiberschaltung 100 weiter erhöhen, wenn sich die Umgebungstemperatur erhöht.
Die LED-Treiberschaltung 200 ist sinnvoll, wenn der Bereich zum Korrigieren der Verringerung bei dem Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, aufgrund der Verringerung der Schwellenspannung des zweiten NPN-Transistors 5 aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur groß ist.
Drittes Ausführungsbeispiel
6 ist ein Ersatzschaltbild einer LED-Treiberschaltung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Wie es in 6 dargestellt ist, ist eine LED-Treiberschaltung 300 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel auch in einem Teil der Konfiguration der LED-Treiberschaltung 100 gemäß dem ersten oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel modifiziert. Genauer gesagt, bei der LED-Treiberschaltung 100 ist der erste NPN-Transistor 4 das erste Schaltelement und der zweite NPN-Transistor 4 ist das erste Schaltelement und der zweite NPN-Transistor 5 ist das zweite Schaltelement, während in der LED-Treiberschaltung 300 ein erster PNP-Transistor 34 das erste Schaltelement ist und ein zweiter PNP-Transistor 35 das zweite Schaltelement ist. Andere Konfigurationen der LED-Treiberschaltung 300 sind die gleichen wie diejenigen der LED-Treiberschaltung 100.
In der LED-Treiberschaltung 300 ist die Katode der LED 3 mit einem Emitter des ersten PNP-Transistors 34 verbunden.
Außerdem ist ein Kollektor des ersten PNP-Transistors 34 sowohl mit einem Ende des ersten Widerstands 6 als auch dem einen Ende des zweiten Widerstands 7 verbunden. Eine Basis des ersten PNP-Transistors 34 ist ein Steueranschluss.
Außerdem ist das andere Ende des dritten Widerstands 8 sowohl mit einem Ende des Widerstands 9 als auch einem Emitter des zweiten PNP-Transistors 35 verbunden.
Außerdem ist ein Kollektor des zweiten PNP-Transistors 35 mit Masse verbunden. Eine Basis des zweiten PNP-Transistors 35 ist ein Steueranschluss.
Außerdem ist in der LED-Treiberschaltung 300 die Verringerung bei dem Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, aufgrund der Verringerung bei der Basis-Emitter-Schwellenspannung des zweiten PNP-Transistors 35 aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur aufgehoben durch die Erhöhung bei dem Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, aufgrund der Verringerung bei dem Widerstandswert des ersten PTC-Thermistors 10 aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur. Falls sich daher die Umgebungstemperatur erhöht, verringert sich der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, nicht, die Leuchtdichte der LED 3 verringert sich nicht und die LED 3 emittiert Licht stabil mit konstanter Leuchtdichte. Auf diese Weise wird bei der LED-Treiberschaltung 300 die Widerstandstemperaturcharakteristik des ersten PTC-Thermistors 10 verwendet, um die Verringerung bei dem Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, aufgrund der Verringerung bei der Basis-Emitter-Schwellenspannung des zweiten PNP-Transistors 35 aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur zu korrigieren. Das heißt, die LED-Treiberschaltung 300 umfasst eine Temperaturkompensationsfunktion.
Viertes Ausführungsbeispiel
7 ist ein Ersatzschaltbild einer LED-Treiberschaltung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Wie es in 7 dargestellt ist, ist eine LED-Treiberschaltung 400 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel auch in einem Teil der Konfiguration der LED-Treiberschaltung 100 gemäß dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel modifiziert. Genauer gesagt, bei der LED-Treiberschaltung 100 ist der erste NPN-Transistor 4 das erste Schaltelement und der zweite NPN-Transistor 5 ist das zweite Schaltelement, während bei der LED-Treiberschaltung 400 ein erster N-Kanal-FET 44 das erste Schaltelement ist und ein zweiter N-Kanal-FET 45 das zweite Schaltelement ist. Andere Konfigurationen der LED-Treiberschaltung 400 sind die gleichen wie diejenigen der LED-Treiberschaltung 100.
Bei der LED-Treiberschaltung 400 ist die Katode der LED 3 mit einem Drain des ersten N-Kanal-FET 44 verbunden.
Außerdem ist eine Quelle des ersten N-Kanal-FET 44 sowohl mit einem Ende des ersten Widerstands 6 als auch einem Ende des zweiten Widerstands 7 verbunden.
Außerdem ist das andere Ende des dritten Widerstands 8 sowohl mit einem Ende des Widerstands 9 als auch einem Drain des zweiten N-Kanal-FET 45 verbunden.
Außerdem ist das andere Ende des Widerstands 9 mit einem Gate des ersten N-Kanal-FET 44 verbunden. Das Gate des ersten N-Kanal-FET 44 ist ein Steueranschluss.
Außerdem ist das andere Ende des zweiten Widerstands 7 sowohl mit einem Gate des zweiten N-Kanal-FET 45 als auch einem Ende des ersten PTC-Thermistors 10 verbunden. Das Gate des zweiten N-Kanal-FET 45 ist ein Steueranschluss.
Außerdem ist eine Source des zweiten N-Kanal-FET 45 mit Masse verbunden.
Außerdem wird die Verringerung bei dem Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, aufgrund der Verringerung bei der Gate-Source-Schwellenspannung des zweiten N-Kanal-FET 45 aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur aufgehoben durch die Erhöhung bei dem Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, aufgrund der Verringerung bei dem Widerstandswert des ersten PTC-Thermistors 10 aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur. Falls sich die Umgebungstemperatur erhöht, verringert sich daher der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, nicht, die Leuchtdichte der LED 3 verringert sich nicht, und die LED 3 emittiert Licht stabil mit konstanter Leuchtdichte. Auf diese Weise wird bei der LED-Treiberschaltung 400 die Widerstandstemperaturcharakteristik des ersten PTC-Thermistors 10 verwendet, um die Verringerung bei dem Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, aufgrund der Verringerung bei der Gate-Source-Schwellenspannung des zweiten N-Kanal-FET 45 aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur zu korrigieren. Das heißt, die LED-Treiberschaltung 400 umfasst eine Temperaturkompensationsfunktion.
Fünftes Ausführungsbeispiel
8 ist ein Ersatzschaltbild einer LED-Treiberschaltung 500 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Wie es in 8 dargestellt ist, ist die LED-Treiberschaltung 500 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel auch in einem Teil der Konfiguration der LED-Treiberschaltung 100 gemäß dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel modifiziert. Genauer gesagt, bei der LED-Treiberschaltung 100 ist der erste NPN-Transistor 4 das erste Schaltelement und der zweite NPN-Transistor 5 ist das zweite Schaltelement, während bei der LED-Treiberschaltung 500 ein erster P-Kanal-FET 54 das erste Schaltelement ist und ein zweiter P-Kanal-FET 55 das zweite Schaltelement ist. Andere Konfigurationen der LED-Treiberschaltung 500 sind die gleichen wie diejenigen der LED-Treiberschaltung 100.
Bei der LED-Treiberschaltung 500 ist die Katode der LED 3 mit einer Source des ersten P-Kanal-FET 54 verbunden.
Außerdem ist ein Drain des ersten P-Kanal-FET 54 sowohl mit einem Ende des ersten Widerstands 6 als auch einem Ende des zweiten Widerstands 7 verbunden.
Außerdem ist das andere Ende des dritten Widerstands 8 sowohl mit einem Ende des Widerstands 9 als auch einer Source des zweiten P-Kanal-FET 55 verbunden.
Außerdem ist das andere Ende des Widerstands 9 mit einem Gate des ersten P-Kanal-FET 54 verbunden. Das Gate des ersten P-Kanal-FET 54 ist ein Steueranschluss.
Außerdem ist das andere Ende des zweiten Widerstands 7 sowohl mit einem Gate des zweiten P-Kanal-FET 55 als auch einem Ende des ersten PTC-Thermistors10 verbunden. Das Gate des zweiten P-Kanal-FET 55 ist ein Steueranschluss.
Außerdem ist ein Drain des zweiten P-Kanal-FET 55 mit Masse verbunden.
Außerdem ist bei der LED-Treiberschaltung 500 die Verringerung bei dem Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, aufgrund der Verringerung bei der Gate-Source-Schwellenspannung des zweiten P-Kanal-FET 55 aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur aufgehoben durch die Erhöhung bei dem Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, aufgrund der Verringerung bei dem Widerstandswert des ersten PTC-Thermistors 10 aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur. Falls sich daher die Umgebungstemperatur erhöht, verringert sich der Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, nicht, die Leuchtdichte der LED 3 verringert sich nicht und die LED 3 emittiert Licht stabil mit konstanter Leuchtdichte. Auf diese Weise wird bei der LED-Treiberschaltung 500 die Widerstandstemperaturcharakteristik des ersten PTC-Thermistors 10 verwendet, um die Verringerung bei dem Stromwert des Stroms, der durch die LED 3 fließt, aufgrund der Verringerung bei der Gate-Source-Schwellenspannung des zweiten P-Kanal-FET 55 aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur zu korrigieren. Das heißt, die LED-Treiberschaltung 400 umfasst eine Temperaturkompensationsfunktion.
Die LED-Treiberschaltungen 100, 200, 300, 400 und 500 gemäß dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel wurden oben beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Inhalte beschränkt und verschiedene Modifikationen können gemäß dem Zweck der Erfindung durchgeführt werden.
Beispielsweise wird bei jedem der obigen Ausführungsbeispiele der gleiche Halbleiterelementtyp (beispielsweise der NPN-Transistor und der NPN-Transistor) für das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement verwendet, aber unterschiedliche Halbleiterelementtypen (beispielsweise der NPN-Transistor und der PNP-Transistor) können für das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement verwendet werden.
Außerdem können andere Elektronikkomponentenelemente, wie zum Beispiel ein Kondensator, eine Spule und ein Widerstand der Schaltung von jedem der obigen Ausführungsbeispiele hinzugefügt werden.
Die LED-Treiberschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist so wie in dem Abschnitt „Mittel zum Lösen des Problems“ beschrieben.
Bei dieser LED-Treiberschaltung wird auch bevorzugt, dass das erste Schaltelement aus dem ersten NPN-Transistor, der den NPN-Transistor umfasst, dem ersten PNP-Transistor, der den PNP-Transistor umfasst, dem ersten N-Kanal-FET, der den N-Kanal-FET umfasst, dem ersten P-Kanal-FET, der den P-Kanal-FET umfasst oder dergleichen konfiguriert ist. Außerdem wird auch bevorzugt, dass das zweite Schaltelement aus dem zweiten NPN-Transistor, der den NPN-Transistor umfasst, dem zweiten PNP-Transistor, der den PNP-Transistor umfasst, dem zweiten N-Kanal-FET, der den N-Kanal-FET umfasst, und dem zweiten P-Kanal-FET, der den P-Kanal-FET umfasst oder dergleichen konfiguriert ist.
Außerdem wird auch bevorzugt, dass der erste PTC-Thermistor oder der zweite PTC-Thermistor und der NTC-Thermistor, die in Reihe geschaltet sind, die negative Widerstandstemperaturcharakteristik bei einer Temperatur von 25°C oder mehr und 90°C oder weniger zeigen und die positive Widerstandstemperaturcharakteristik bei einer Temperatur von 125°C oder mehr zeigen. In diesem Fall ist es möglich, die Verringerung bei dem Stromwert des Stroms, der durch die LED fließt, aufgrund der Verringerung bei der Schwellenspannung des zweiten Schaltelements aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur um das zweite Schaltelement herum zufriedenstellend zu korrigieren. Wenn außerdem die Temperatur der LED ungewöhnlich hoch wird, kann der Stromwert des Stroms, der durch die LED fließt, zufriedenstellend begrenzt werden.
Außerdem wird auch bevorzugt, dass der erste PTC-Thermistor oder der zweite PTC-Thermistor der Keramik-PTC-Thermistor ist. In diesem Fall ist es möglich, die Verringerung bei dem Stromwert des Stroms, der durch die LED fließt, aufgrund der Verringerung der Schwellenspannung des zweiten Schaltelements aufgrund der Erhöhung der Umgebungstemperatur um das zweite Schaltelement herum zufriedenstellend zu korrigieren.
Es wird auch bevorzugt, dass die Leistungsversorgung, die mit dem Leistungsversorgungsanschluss verbunden ist, eine Batterie ist. Die Spannung der Batterie schwankt wahrscheinlich, aber auch in diesem Fall fließt der Strom mit einem konstanten Stromwert durch die LED und die Leuchtdichte der LED kann konstant gehalten werden.
Bezugszeichenliste

1: Leistungsversorgungsanschluss
2: Schalter
3: LED
4: erster NPN-Transistor
5: zweiter NPN-Transistor
6: erster Widerstand
7: zweiter Widerstand
8: dritter Widerstand
9: Widerstand
10: erster PTC-Thermistor
20: erster PTC-Thermistor
21: NTC-Thermistor
34: erster PNP-Transistor
35: zweiter PNP-Transistor
44: erster N-Kanal-FET
45: zweiter N-Kanal-FET
54: erster P-Kanal-FET
55: zweiter P-Kanal-FET
60: Leistungsversorgung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5079858 [0003, 0013]

Claims

Eine LED-Treiberschaltung, die einen Leistungsversorgungsanschluss, eine LED, ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement, einen ersten Widerstand, einen zweiten Widerstand und einen dritten Widerstand umfasst, wobei der Leistungsversorgungsanschluss, die LED, das erste Schaltelement und der erste Widerstand in Reihe geschaltet sind, der Leistungsversorgungsanschluss, der dritte Widerstand und das zweite Schaltelement in Reihe geschaltet sind, ein Verbindungspunkt zwischen dem dritten Widerstand und dem zweiten Schaltelement und ein Steueranschluss des ersten Schaltelements verbunden sind, der zweite Widerstand zwischen einen Verbindungspunkt zwischen dem ersten Schaltelement und dem ersten Widerstand und einen Steueranschluss des zweiten Schaltelements geschaltet ist und ein erster PTC-Thermistor oder ein zweiter PTC-Thermistor und ein NTC-Thermistor, die in Reihe geschaltet sind, mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Steueranschluss des zweiten Schaltelements und dem zweiten Widerstand verbunden sind.
Die LED-Treiberschaltung gemäß Anspruch 1, bei der das erste Schaltelement ein erster NPN-Transistor ist, das zweite Schaltelement ein zweiter NPN-Transistor ist, der Leistungsversorgungsanschluss mit einer Anode der LED verbunden ist, eine Katode der LED mit einem Kollektor des ersten NPN-Transistors verbunden ist, ein Emitter des ersten NPN-Transistors sowohl mit einem Ende des ersten Widerstands als auch einem Ende des zweiten Widerstands verbunden ist, der Leistungsversorgungsanschluss über den dritten Widerstand mit einem Kollektor des zweiten NPN-Transistors verbunden ist, ein Verbindungspunkt zwischen dem dritten Widerstand und dem Kollektor des zweiten NPN-Transistors und eine Basis des ersten NPN-Transistors verbunden sind, das andere Ende des zweiten Widerstands mit einer Basis des zweiten NPN-Transistors verbunden ist und der erste PTC-Thermistor oder der zweite PTC-Thermistor und der NTC-Thermistor, die in Reihe geschaltet sind, mit einem Verbindungspunkt zwischen dem anderen Ende des zweiten Widerstands und der Basis des zweiten NPN-Transistors verbunden sind.
Die LED-Treiberschaltung gemäß Anspruch 1, bei der das erste Schaltelement ein erster PNP-Transistor ist, das zweite Schaltelement ein zweiter PNP-Transistor ist, der Leistungsversorgungsanschluss mit der Anode der LED verbunden ist, die Katode der LED mit einem Emitter des ersten PNP-Transistors verbunden ist, ein Kollektor des ersten PNP-Transistors sowohl mit einem Ende des ersten Widerstands als auch einem Ende des zweiten Widerstands verbunden ist, der Leistungsversorgungsanschluss über den dritten Widerstand mit einem Emitter des zweiten PNP-Transistors verbunden ist, ein Verbindungspunkt zwischen dem dritten Widerstand und dem Emitter des zweiten PNP-Transistors und eine Basis des ersten PNP-Transistors verbunden sind, das andere Ende des zweiten Widerstands mit einer Basis des zweiten PNP-Transistors verbunden ist und der erste PTC-Thermistor oder der zweite PTC-Thermistor und der NTC-Thermistor, die in Reihe geschaltet sind, mit einem Verbindungspunkt zwischen dem anderen Ende des zweiten Widerstands und der Basis des zweiten PNP-Transistors verbunden sind.
Die LED-Treiberschaltung gemäß Anspruch 1, bei der das erste Schaltelement ein erster N-Kanal-FET ist, das zweite Schaltelement ein zweiter N-Kanal-FET ist, der Leistungsversorgungsanschluss mit der Anode der LED verbunden ist, die Katode der LED mit einem Drain des ersten N-Kanal-FET verbunden ist, eine Source des ersten N-Kanal-FET sowohl mit einem Ende des ersten Widerstands als auch einem Ende des zweiten Widerstands verbunden ist, der Leistungsversorgungsanschluss über den dritten Widerstand mit einem Drain des zweiten N-Kanal-FET verbunden ist, ein Verbindungspunkt zwischen dem dritten Widerstand und dem Drain des zweiten N-Kanal-FET und ein Gate des ersten N-Kanal-FET verbunden sind, das andere Ende des zweiten Widerstands mit einem Gate des zweiten N-Kanal-FET verbunden ist und der erste PTC-Thermistor oder der zweite PTC-Thermistor und der NTC-Thermistor, die in Reihe geschaltet sind, mit einem Verbindungspunkt zwischen dem anderen Ende des zweiten Widerstands und dem Gate des zweiten N-Kanal-FET verbunden sind.
Die LED-Treiberschaltung gemäß Anspruch 1, bei der das erste Schaltelement ein erster P-Kanal-FET ist, das zweite Schaltelement ein zweiter P-Kanal-FET ist, der Leistungsversorgungsanschluss mit der Anode der LED verbunden ist, die Katode der LED mit einer Source des ersten P-Kanal-FET verbunden ist, ein Drain des ersten P-Kanal-FET sowohl mit einem Ende des ersten Widerstands als auch einem Ende des zweiten Widerstands verbunden ist, der Leistungsversorgungsanschluss über den dritten Widerstand mit einer Source des zweiten P-Kanal-FET verbunden ist, ein Verbindungspunkt zwischen dem dritten Widerstand und der Source des zweiten P-Kanal-FET und ein Gate des ersten P-Kanal-FET verbunden sind, das andere Ende des zweiten Widerstands mit einem Gate des zweiten P-Kanal-FET verbunden ist und der erste PTC-Thermistor oder der zweite PTC-Thermistor und der NTC-Thermistor, die in Reihe geschaltet sind, mit einem Verbindungspunkt zwischen dem anderen Ende des zweiten Widerstands und dem Gate des zweiten P-Kanal-FET verbunden sind.
Die LED-Treiberschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der erste PTC-Thermistor oder der zweite PTC-Thermistor und der NTC-Thermistor, die in Reihe geschaltet sind, bei einer Temperatur von 25°C oder mehr und 90°C oder weniger eine negative Widerstandstemperaturcharakteristik zeigen und bei einer Temperatur von 125°C oder mehr eine positive Widerstandstemperaturcharakteristik zeigen.
Die LED-Treiberschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der erste PTC-Thermistor oder der zweite PTC-Thermistor ein Keramik-PTC-Thermistor ist.