JP2005510891A - Ｌｅｄアレイのための回路装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、並列に接続された２つ以上のＬＥＤ連鎖（ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３）を有し、前記ＬＥＤ連鎖内にそれぞれ少なくとも１つのＬＥＤ（２）が設けられ、２以上のＬＥＤ（２）のもとでこれらが直列に接続されているＬＥＤアレイのための回路装置に関している。前記ＬＥＤ連鎖（ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３）のアノード側は、それぞれ供給電圧（Ｕｖ）の正極に接続可能であり、前記ＬＥＤ連鎖（ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３）のカソード側はそれぞれ供給電圧（Ｕｖ）の負極に接続可能である。本発明によれば、個々のＬＥＤ連鎖（ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３）に対して、それぞれ１つの制御装置（ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３）が、個々のＬＥＤ連鎖（ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３）に対する所定の電流分配の制御のために、直列に接続されている。

Description

本発明は、並列に接続された２つ以上のＬＥＤ連鎖を有し、該ＬＥＤ連鎖内にそれぞれ少なくとも１つのＬＥＤ（発光ダイオード）が設けられ、２以上のＬＥＤのもとでこれらが直列に接続されている、ＬＥＤアレイ、特に光信号装置のための回路装置に関している。これらのＬＥＤ連鎖（チェーン）のアノード側は、それぞれ供給電圧の正極に、そしてカソード側はそれぞれ供給電圧の負極に接続可能である。

この種のＬＥＤアレイでは、ＬＥＤの急峻なＵ−Ｉ特性曲線に基づいて既に小さな順方向電圧変化が大きな電流変化を生じさせ、そのためＬＥＤアレイの個々のＬＥＤ連鎖においては所定の目標電流強度からの著しい電流強度偏差が引き起される可能性がある。

ＬＥＤの順方向電圧の変動は、一方では製造に起因し得る。前述したような問題の解決のために、順方向電圧に関するＬＥＤの緻密なグループ化が考えられる。しかしながらこのことは、比較的高いコストにつながる。なぜなら相応の管理活動と在庫維持が必要とされるからである。

他方では、ＬＥＤの順方向電圧は、温度に依存する。この場合個々のＬＥＤ間では、さらに異なる温度依存性も生じ得る。それ故に温度変化は運方向電圧の変動に結び付く。それに伴うＬＥＤ連鎖における電流強度の変動に対処するために、従来の回路では、例えば各ＬＥＤ連鎖に対して電気的な抵抗を直列に接続していた。この抵抗は総体的に当該ＬＥＤ連鎖のＵＩ特性曲線をフラットに導き、そのためＬＥＤ連鎖において所期の電流制限が達成される。いずれにせよ個々のＬＥＤ連鎖に対する所定の電流分配の維持のもとで精度の要求が高まるにつれ、この抵抗の大きさとそれに伴う電圧降下も大きくなる。そのためシステム全体の効率はかえって悪化してしまう。

さらにＬＥＤ連鎖の順方向電圧は、個々のＬＥＤの欠落、例えばＬＥＤの短絡によっても生じ得る。このことは、直列に接続された抵抗を用いた電流設定の際にＬＥＤ連鎖内の過度な電流分配につながる。

本発明の課題が基礎とするところは、前述したような形式のＬＥＤアレイのための回路装置において、個々のＬＥＤ連鎖における順方向電圧に変動が生じても、あるいは様々な順方向電圧のもとでも、個々のＬＥＤ連鎖に対し可及的に十分な所定の電流分配がキープできるように改善を行うことである。特にＬＥＤの短絡や、ＬＥＤ連鎖の中断が生じても、所定の電流分配はできるだけ不変のまま維持されるようにしなければならない。

この課題は、請求項１に記載の本発明による回路装置によって解決される。すなわち、個々のＬＥＤ連鎖に対する所定の電流分配の制御のために、各ＬＥＤ連鎖に対して、それぞれ１つの制御装置が直列に接続される構成によって解決される。本発明の別に有利な実施例は従属請求項に記載される。

本発明によれば、
並列に接続された２つ以上のＬＥＤ連鎖を有し、
前記ＬＥＤ連鎖内にそれぞれ少なくとも１つのＬＥＤが設けられ、
２以上のＬＥＤのもとでこれらが直列に接続されており、
前記ＬＥＤ連鎖のアノード側はそれぞれ供給電圧の正極に接続可能であり、前記ＬＥＤ連鎖のカソード側はそれぞれ供給電圧の負極に接続可能である、ＬＥＤアレイのための回路装置において、
個々のＬＥＤ連鎖に対する所定の電流分配の制御のために、各ＬＥＤ連鎖に対して、それぞれ１つの制御装置が直列に接続されている。

この場合これらの制御装置は有利には、各ＬＥＤ連鎖へ電流を印加するためのそれぞれ１つの電流増幅回路を含んでいる。そしてこれらの電流増幅回路は、ＬＥＤ連鎖内で電流を制御するためのそれぞれ１つの制御入力側を有し得る。この場合これらの電流増幅回路の制御入力側は相互に接続されている。

本願において取り上げるＬＥＤとは、特に発光ダイオード構成素子の形態において、あらゆるタイプの発光ダイオードを意味する。

本発明の有利な構成例のもとでは、制御装置としてエミッタ抵抗を備えたトランジスタとの組合わせがそれぞれ設けられる。この場合コレクタ−エミッタ区間ないしはエミッタ抵抗は、各ＬＥＤ連鎖と直列に接続される。特に有利には、トランジスタのベース端子（これは前述した制御入力側を表わす）が相互に接続され、作動中に同じ電位が生じる。

エミッタ抵抗は、特にＬＥＤ連鎖に対する電流分配の設定調整に用いられる。この場合のエミッタ抵抗の値は、それぞれ相応するエミッタ電流に反比例している。このエミッタ電流は、ほぼコレクタ電流かないしは対応するＬＥＤ連鎖の電流に相応する。

本発明の別の有利な構成例によれば、駆動制御回路がトランジスタのベース端子に所定の電流を印加する。この場合本発明の第１実施形態のもとでは、個々のＬＥＤ連鎖に対してそれぞれ別個の駆動制御回路が設けられている。本発明の第２実施形態では、多数のＬＥＤ連鎖、有利には全てのＬＥＤ連鎖に対して、１つの共通の駆動制御回路が設けられている。

有利には本発明の第１実施形態の場合では、トランジスタのベース端子に所定の電流を印加させる駆動制御回路が、それぞれダイオードと抵抗からなる直列回路として形成され、それぞれトランジスタのコレクタ端子とベース端子に接続される。これらのダイオードは、一方では、トランジスタに対する作動条件の充足を保証し、そして他方では、ベース端子の共通の接続を介したＬＥＤ連鎖における電流分配を阻止する。

ＬＥＤ連鎖における順方向電圧の変動（これは例えば温度変化やＬＥＤの短絡によって引き起される）は、駆動制御回路を用いた対応するコレクタ−ベース電圧の相応の変更によって受入れられ、それによってコレクタ電流と該当するＬＥＤ連鎖内の電流がほとんど変化しなくなるか、極わずかな規模でしか変化しない。

例えばＬＥＤ連鎖において、１つのＬＥＤを短絡によって欠落させたならば、ＬＥＤ連鎖の順方向電圧が低減する。このことは所属の制御装置を用いて、対応するトランジスタにおけるコレクタ−ベース電圧を高めることによって補償される。駆動制御回路の抵抗を介してトランジスタのそのつどのベース電流のみが流れるので（これは典型的にはコレクタ電流よりも１００〜２５０の係数分ほど小さい）、これらの抵抗はそれぞれ次のように選定され得る。すなわち抵抗を流れる電流の僅かな変化のもとで既に十分に高い電圧が抵抗において個々のＬＥＤ連鎖における様々な順方向電圧の補償調整のために低下するように選定される。

ＬＥＤ連鎖を中断するＬＥＤの欠陥は、ＬＥＤの短絡に対するエラーケースを表わす。このことは例えばＬＥＤの過負荷によって引き起こされ、そのためＬＥＤを“焼損”させる。

所属のＬＥＤ連鎖においては、電流がもはや流れず、所属のトランジスタのコレクタとベースの間の電圧は消滅する。欠陥のある連鎖のトランジスタのベースは、トランジスタベース端子の共通の電気的接続に基づいて前述したように同じ電位になる。欠陥ＬＥＤ連鎖のトランジスタは、ダイオードとして作動し、この場合これに対して必要とされる補償電流は、無傷のＬＥＤ連鎖とトランジスタベース端子の接続を介して流れる。エミッタ抵抗の選定によって設定される電流分配は、その他の無傷のＬＥＤ連鎖毎に得られ続け、無傷のＬＥＤ連鎖の電流は、ほぼそのつどのエミッタ電流に等しくなり、それぞれ相応するエミッタ抵抗に反比例している。

相応の形態で、全てのさらなる作動ないしエラー状態は、ＬＥＤ連鎖の順方向電圧に関して極端なケースの短絡とＬＥＤないしＬＥＤ連鎖の中断の間で補償され、それによってＬＥＤ連鎖における電流分配（中断されたＬＥＤ連鎖からみて）は十分維持され続ける。

特に本発明による回路装置のもとでは、所定の電流分配が順方向電圧の極端な変動の際にも一定に維持される。コレクタ電流ないしＬＥＤ連鎖における電流は、この場合典型的には数ｍＡ程度の変動をきたすだけである。有利には、ＬＥＤ連鎖の中断もＬＥＤ連鎖内の短絡も電流分配の崩壊には至らない。コスト増加につながるＬＥＤ構成素子の順方向電圧に従ったグループ化は、必要ない。

有利には、本発明の第１実施形態による駆動制御回路の抵抗の値は、１００オーム〜１０００オームの間の範囲である。それによりＬＥＤ連鎖の様々な順方向電圧の補償のために既に比較的小さい電流で十分に高い補償電圧が生成され得る。

本発明の有利な第２実施形態によれば、制御装置のトランジスタのベース端子に所定の電流を印加する駆動制御回路が阻止方向に作動するツェナーダイオードとして構成され、それは有利には、抵抗及び/又はヒューズと直列に接続される。トランジスタ側ではツェナーダイオードがベース端子に接続される。

ツェナーダイオードと抵抗は、各トランジスタベース端子に対する共通の給電部を表わしている。各ＬＥＤ連鎖の順方向電圧と駆動制御回路で降下する電圧との差分は、制御装置のそれぞれのトランジスタにコレクタ−ベース電圧として印加される。ＬＥＤ連鎖の順方向電圧の変動は、所属のコレクターベース電圧の相応の変化によって補償される。それにより、コレクタ電流とそれに伴うＬＥＤ連鎖の相応の電流は全く若しくはごく僅かしか変化しない。

この第２実施形態のもとでは、トランジスタに対するベース電流が唯一の共通の電流パスを介して案内される。この場合トランジスタのベース端子の給電は、駆動制御回路、例えばツェナーダイオードが組込まれているアレイに隣接する電流パスによって実現されてもよい。これは第１の実施形態に比べてＬＥＤアレイに対する回路コストを低減させる。ツェナーダイオードは、ＬＥＤ連鎖の大きな順方向電圧よりも約１Ｖ大きいツェナー電圧を有すべきである。それによりトランジスタに対して安定した作動状態が補償される。

それに対して第１実施形態では、制御装置に対して必要とされる電圧は僅かである。そのためこの実施形態はとりわけ長めのＬＥＤ連鎖のもとでエネルギー的に有利な総合システムであることを表わす。

本発明の第２実施形態のもとでは、ＬＥＤ連鎖において１つのＬＥＤが短絡によって欠落されるので、それによってＬＥＤ連鎖の順方向電圧が低減される。このことは所属の制御装置を用いて次のことによって補償される。すなわち所属のトランジスタにおけるコレクターベース電圧の引き上げによって補償される。それぞれのコレクタ電流ないしＬＥＤ連鎖内の電流は、それによってほぼ一定に維持される。

それに対して本発明の第２実施形態のもとでは、１つのＬＥＤ連鎖が例えば１つのＬＥＤの焼損のために中断されるならば、それによってもはや電流は欠陥ＬＥＤ連鎖を通って流れず、所属のトランジスタのコレクタとベースの間の電圧は崩壊する。欠陥連鎖のトランジスタのベースは、前述したようにトランジスタベース端子の共通の電気的接続に基づいて、同じ電位となり、当該欠陥連鎖のトランジスタはダイオードとして動作する。このために必要な補償電流は、ツェナーダイオードとトランジスタベースの共通の接続を介して流れる。エミッタ抵抗の選定によって設定される電流分配は、その他の無傷の連鎖毎に得られ、この場合はＬＥＤ連鎖内の電流がほぼエミッタ電流に等しく、かつエミッタ抵抗に反比例している。

そにより、本発明の第２の実施形態によっても前述した第１実施形態の利点が達成される。

本発明の別の有利な構成例によれば、ヒューズがツェナーダイオードに対して直列な溶融抵抗として実施される。これは特にアレイの過負荷の際のトランジスタの損傷を回避させる。

有利には、ツェナーダイオードに直列に接続される抵抗の値は、１００オーム〜１０００オームの範囲におかれる。そのため所要の補償電圧が比較的少ない電流で生成できる。

さらに本発明の２つの実施形態のもとでは有利には、ＬＥＤ連鎖に対して直列に接続されたヒューズ、例えば溶融抵抗が設けられる。このようにして、個々の欠陥のあるＬＥＤ連鎖が過度に高い電流のもとでＬＥＤ連鎖の中で規定されたように遮断される。前述したように、それに伴って生じ得るＬＥＤ連鎖の中断のもとでは、所定の電流分配が残されたＬＥＤ連鎖において維持される。

ＬＥＤ連鎖の電流は、それぞれのエミッタ抵抗値に反比例しているので、当該ＬＥＤアレイは、フレキシブルに構成可能である。その場合特に各ＬＥＤ連鎖毎に特別なコストなしで、所定の電流を設定できる。通常は均等な電流分配が望まれる。このことは同じエミッタ抵抗によって実現可能である。

本発明のさらなる利点、構成、実施形態、特に光信号装置に対するものは、以下の明細書で図面に基づいて詳細に説明する。この場合、
図１は、本発明の第１実施形態による第１実施例の概略的ブロック回路図であり、
図２は、本発明の第１実施形態による第２実施例の概略的ブロック回路図であり、
図３は、本発明の第１実施形態による第３実施例の概略的ブロック回路図であり、
図４は、本発明の第２実施形態による第４実施例の概略的ブロック回路図であり、
図５は、本発明の第２実施形態による第５実施例の概略的ブロック回路図である。
ここでは同じ構成要素若しくは同じ作用を奏する構成要素には同じ参照符号が付されている。

図１に示されている回路図では、それぞれ多数のＬＥＤ２がＬＥＤ連鎖に対して直列に接続されている。ここで示されているのは３つの連鎖ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３であり、これらはそれぞれ４つのＬＥＤ２を有している。もちろん本発明による回路装置自体は、これ以外の数のＬＥＤやＬＥＤ連鎖も含み得るものである。このことは図中の給電線路内の波線やトランジスタベース端子の接続部、ないしＬＥＤ連鎖によって表わされている。さらに連鎖から連鎖への個々のＬＥＤ連鎖内のＬＥＤの分割及び/又はタイプも可変である。

またＬＥＤＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３に対して任意に、溶融抵抗Ｆｕ１，ｆｕ２，ｆｕ３を直列に接続させてもよい。ＬＥＤ連鎖ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３のアノード側は、それぞれ供給電圧Ｕｖの正極に接続され、カソード側はそれぞれ制御装置ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３に接続されている。

これらの制御装置ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３は、それぞれ１つのｎｐｎ型トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３を含んでおり、それらのコレクタ端子Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３はそれぞれ所属のＬＥＤ連鎖ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３のカソード側に接続されるか、若しくは場合によってはその間に介在的に接続されている溶融抵抗Ｆｕ１，Ｆｕ２，Ｆｕ３に接続されている。エミッタ端子Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３はそれぞれエミッタ抵抗Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ３２を介して供給電圧Ｕｖの負極に接続されている。

前記トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３は、図示の装置内では市販タイプのｎｐｎ型トランジスタとして構成されている。各ＬＥＤ連鎖のカソード側ないし溶融抵抗と、所属のトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３の各ベース端子Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の間には、ダイオードＤ１，Ｄ２；Ｄ３と電気的抵抗Ｒ１１；Ｒ２１；Ｒ３１からなる直列回路の形態のそれぞれ１つの駆動制御回路が接続されている。

トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３のベース端子Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、相互に接続されている。

作動中は、抵抗Ｒｘ２において、Ｉｘの電流強度による通流のもとで次のような電圧
Ｕｘ２＝Ｒｘ２＊Ｉｘ
の電圧降下が生じる。前記インデックスｘは、ここではＬＥＤ連鎖の番号を表わしており、以下の明細書でも同じように用いるものとする。つまり図示の例では、左方のＬＥＤ連鎖に対してはｘ＝１であり、真ん中のＬＥＤ連鎖に対してはｘ＝２であり、右方のＬＥＤ連鎖に対してはｘ＝３となる。以下の明細書では一般的にＮ個のＬＥＤ連鎖を有するＬＥＤアレイに対しても当てはまり、この場合ｘは１〜Ｎの間となる。

電流Ｉｘ（これはそのつどの非常にごく僅かなベース電流に基づいて各ＬＥＤ連鎖ＬＫｘにおける電流に相当する）は、この場合次のように制御される。すなわち、所属のトランジスタＴｘのベース−エミッタ区間において約０.６５Ｖの電圧が生じるように制御される。

トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３のベース入力側Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は相互に電気的に接続され、同じ電位におかれているので、トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３を介して電流が次のように設定される。すなわちエミッタ抵抗において降下する電圧が約０.６５Ｖ、共通のベース電位よりも下方となるように設定される。トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３のもとではベースとエミッタの間の電圧が約０.６５Ｖでほぼ同じであるので、それに対して各エミッタ抵抗Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ３２では同じ電圧低下が生じなければならない。ＬＥＤ連鎖における電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３は、それに伴って次のように制御される。すなわち電圧Ｕ１２，Ｕ２２，Ｕ３２が等しくなるように制御される。それによって全体的にＬＥＤ連鎖に対し電流の分配は、エミッタ抵抗Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ３２によって確定される。この場合電流の特性は、逆のエミッタ抵抗値の特性に等しくなる。

この場合では、それぞれエミッタ電流（これは所属のベース及びコレクタ電流から合成される）がコレクタ電流と等しく設定され、つまり実質的に僅かなベース電流は無視できる。

全電流は、全てのＬＥＤ連鎖ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３に対して均等に分配されるべきなので、全てのエミッタ抵抗Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ３２は、同じ抵抗値を有していなければならない。異なる連鎖の様々な電流通流は、特別なコストをかけることなくエミッタ抵抗Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ３２に対する種々の値によって実現できる。それによって有利には、ＬＥＤ連鎖の電流通流が、場合によってはさらなるコスト増となる回路の変更等を必要とすることなく、要求に応じて適応化が可能となる。

例えばＬＥＤの短絡によるＬＥＤ連鎖ＬＫｘの順方向電圧の変化は、対応するコレクタベース電圧の相応の変化によって補足される。前述したエミッタ電流Ｉｘと、ＬＥＤ連鎖ＬＫｘにおける電流の設定は、これによってほとんど触れられることなく維持される。そのためコレクタ電流ないしＬＥＤ連鎖における電流はほとんどか若しくはごく僅かだけしか変化しない。

ＬＥＤ連鎖ＬＫｘの中断による極端なケースで、ＬＥＤ連鎖における電流ないしはコレクタ電流がゼロまで低減しても、所属のエミッタ抵抗Ｒｘ１における電圧Ｕｘ２はベース電流の相応の変化によって維持される。このことは、トランジスタベース端子の共通の電気的な接続を介して可能となる。ベース電流がコレクタ電流に対して無視できるという想定は、この例外的なケースには当てはまらない。

トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３のベース入力側Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の電流供給は、それぞれダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３と抵抗Ｒ１１，Ｒ２１，Ｒ３１の直列回路の形態の駆動制御回路を用いて実現される。

この場合ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３には二重の機能が得られる。すなわち一方の側では、トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３の作動条件、すなわちそれぞれのコレクタベース区間Ｃｘ−Ｂｘにおける所要電圧を保証し、他方の側では個々のＬＥＤ連鎖ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３間の無効電流を抑圧する。これは次のことを生じさせる。すなわち、トランジスタのベースＢ１，Ｂ２，Ｂ３の共通の電気的接続を介して電流が、例えば個々のＬＥＤ連鎖ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３における電位差に基づいて（これらは異なる順方向電圧若しくは短絡されたＬＥＤのために引き起され得る）、１つのＬＥＤ連鎖から別のＬＥＤ連鎖へ流れることはない。

ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３は次のように選定される。すなわちそれらにおいて、トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３の安定した作動状態のために十分な電圧降下が生じるように選定される。例えばここでは、個々の連鎖における様々な順方向電圧に対する光学的指示器として付加的に用いることのできるＬＥＤも使用可能である。

電気的抵抗Ｒ１１，Ｒ２１，Ｒ３１を介して、トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３のベース電流は流れる。これは典型的には、コレクタ電流よりも係数１００〜２５０分だけ小さい。これらの抵抗Ｒ１１，Ｒ２１，Ｒ３１は、有利には次のように選定される。すなわち既に抵抗Ｒｘ１によるベース電流の非常に小さな変化（例えば１ｍＡ以下）で、抵抗Ｒｘ１に十分大きな電圧の変化を生じさせるように選定される。これにより、様々な順方向電圧や、個々のＬＥＤ連鎖ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３における順方向電圧の変化が十分に補償される。それに対して抵抗Ｒ１１，Ｒ２１，Ｒ３１は有利には１００Ωから１０００Ωの範囲の値を有する。

ＬＥＤ連鎖中断の際には、残った連鎖の駆動制御回路を介して、中断されたＬＥＤ連鎖のエミッタ抵抗における電圧維持のために補償電流が流れる。

抵抗Ｒ１１，Ｒ２１，Ｒ３１は、基本的には必ずしも同じ値を有する必要はない。ただ理想的な信頼性と装置の対称性のためには、同じ抵抗値が望ましいというだけである。

図示の回路では、特にエミッタ抵抗Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ３２によって、製造に起因する電流増幅係数（すなわちトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３のコレクタ電流とベース電流の比）の変動に対して十分な、回路の安定性が保証される。

前記エミッタ抵抗の値は、１オーム〜１００オームの間の値であり、有利には約１０オームである。

特に高められた安全性の要求のもとで有利となるさらなる変化例においては、有利には、ＬＥＤ連鎖ＬＫｘに対してそれぞれ１つのヒューズＦｕｘが直列に接続される。このヒューズは、ＬＥＤ連鎖において過度な電流を付加的に阻止する。例えばＬＥＤ連鎖ＬＫｘにおいて二倍の目標電流が流れるエラーが生じた場合には、このヒューズが焼損し、それによってＬＥＤ連鎖を確実に遮断する。それに伴って当該ＬＥＤ連鎖は中断される。既に前述したようにこの場合の利点は、そのような中断のもとでも、まだ無傷のＬＥＤ連鎖への電流分配が維持され続けることである。このようなヒューズＦｕ１，Ｆｕ２，Ｆｕ３は例えば溶融抵抗として施行されてもよい。その際には市販の溶融抵抗が適用可能である。これは所定の電力限界値で焼切れ（焼損）、電流通流はもはや永続的に中断される。

本発明の第１実施形態ないしは図１に示されている実施例のさらなる利点は、各ＬＥＤ連鎖ＬＫｘにおいて制御のために部分電流が分岐されることである。それによってシステムの信頼性と安定性が高まる。１％の許容偏差を有するエミッタ抵抗Ｒ１２、Ｒ２２、Ｒ３２のもとでは、ベース電流の許容偏差は２％となる。そのため全体では比較的高い電流分配精度が得られる。

既に前述したように図１による回路装置は、図示の形態のＬＥＤ連鎖においてはその拡張も任意に可能である。

図１に示されている回路は、ｐｎｐ型トランジスタを用いて同じように構築することもできる。本発明の相応する第２実施例は、図２に示されている。ここでは、トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３およびエミッタ抵抗Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ３２を有する制御装置ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３が設けられ、さらに抵抗Ｒ１１，Ｒ２１，Ｒ３１とダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３からなる駆動制御回路が、ＬＥＤ連鎖ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３と給電電圧Ｕｖの正極との間に設けられている。

図３に示されている本発明の第３実施例は、例えば信号技術の範疇で投入できる大きさのＬＥＤアレイが示されている。相応する回路は例えば信号機や警報機などのような交通信号や鉄道信号などに利用され得る。

この回路は実質的に図２に示されている。それについての相違点は、それぞれ６個のＬＥＤを備えた２０個のＬＥＤ連鎖中における全部で１２０個のＬＥＤ２である。ＬＥＤアレイのＬＥＤ連鎖のける電流は、付加的にここでは図示されていない監視回路４を介してコントロールされる。

このサイズのアレイで特に重要なことは、可及的に高い効率を得ることである。冒頭に述べた従来技法による手段では、アレイのＬＥＤ連鎖の異なる順方向電圧が、直列のオーム抵抗をだけを用いて補償されており、従ってここでは、電力ロスが非常に高くなり、さらに高コストの冷却手段も必要である。

図４には、本発明の第２実施形態による第４実施例が示されている。既に図１で示した実施例のように、ここでもそれぞれ多数のＬＥＤ２がＬＥＤ連鎖ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３に直列に接続されており、さらにＬＥＤ連鎖ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３のアノード側が供給電圧の正極に接続され、カソード側は任意付加的なヒューズＦｕ１，Ｆｕ２，Ｆｕ３を介してそれぞれ制御装置ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３に接続されている。

ここでの制御装置ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３もそれぞれトランジスタＴｘを含んでおり、そのコレクタ端子Ｃｘは対応するＬＥＤ連鎖ＬＫｘに接続されている。エミッタ端子Ｅｘは、それぞれエミッタ抵抗Ｒｘ２を介して供給電圧の正極に接続されている。

トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３のベース端子Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、これまでの実施例と同じように相互に接続されており、それによって同じ電位におかれている。

図１〜図３に示されている本発明の第１実施形態による各実施例と、当該図４に示されている本発明の第２実施形態による第４実施例との違いは、１つの共通の制御回路Ａが設けられている点である。これはトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３に対するベース電流を生成する。この駆動制御回路として、阻止方向で作動するツェナーダイオードＤｚと抵抗Ｒｚからなる直列回路が用いられている。

また任意的にこの直列回路はヒューズＦｕＢ、例えば溶融抵抗を有していてもよい。このヒューズは、中断されたＬＥＤ連鎖の数が所定数に達した場合に（これは前述したようにベース電流の上昇を引き起す）焼損するように選定されている。それによりＬＥＤアレイ全体が遮断される。このような機能方式は、残った無傷のＬＥＤ連鎖の数が安全性の要求をもはや満たせなくなった場合に意味を持つ。

ヒューズＦｕ１，Ｆｕ２，Ｆｕ３は、任意的なものであり、前述したように過大な電流に対するＬＥＤ連鎖の付加的な保護に用いられる。

ツェナーダイオードＤｚに直列に接続された抵抗Ｒｚは、有利には１００Ω〜１０００Ωの間の値である。

全ての連鎖における均等なベース電流分配のために、ここでもエミッタ抵抗Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ３２は同じ値を有さなければならない。しかしながら特殊な用途のもとでは、異なったエミッタ抵抗が要求されることもあり得る（例えばそれらの固有の作動電流自体が異なっている、色の異なったＬＥＤが組合わされている場合など）。

ツェナーダイオードは次のように選定される。すなわちそこでの電圧降下がトランジスタの安定した作動状態を保証するように選定される。有利には、ツェナーダイオードＤｚのツェナー電圧は、ＬＥＤ連鎖の最大の順方向電圧よりも１Ｖ程度大きい。

図５は、本発明の第２実施形態による第５実施例を示している。図４に示されている実施例との違いは、制御装置ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３がｎｐｎ型トランジスタの代わりにｐｎｐ型のトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３で実現されていることである。

相応にこれらの制御装置は、供給電圧の正極とＬＥＤ連鎖のアノード側との間に設けられている。ここの駆動制御回路は、図４と同じようにツェナーダイオードＤｚと抵抗Ｒｚからなる直列回路として構成されており、さらに場合によって任意的なヒューズＦｕＢが設けられている。この場合ツェナーダイオードのアノード側は、抵抗Ｒｚを介して供給電圧の負極に接続されている。

本発明の第１実施形態または第２実施形態は、要求に応じて有利となり得る。その場合第１実施形態は特に安定性の面で傑出する。なぜなら通常において全てのＬＥＤ連鎖が制御に対し電流に寄与するからである。さらにこの第１実施形態は、全体の効率が第２実施形態よりも高い。

第２実施形態は、ＬＥＤ連鎖に対する共通の駆動制御回路に基づいて僅かな回路コストしか必要とせず、さらに駆動制御回路と制御装置の間の共通の接続を介して遮断が特に容易であり、例えば前述したようにヒューズＦｕＢを用いて遮断できる。

なお前述した実施例に基づいての本発明の説明自体は、権利範囲をそれらの実施例に限定する意味のものではないことを最後に述べておく。

本発明の第１実施形態による第１実施例の概略的ブロック回路図 本発明の第１実施形態による第２実施例の概略的ブロック回路図 本発明の第１実施形態による第３実施例の概略的ブロック回路図 本発明の第２実施形態による第４実施例の概略的ブロック回路図 本発明の第２実施形態による第５実施例の概略的ブロック回路図

Claims (15)

1. 並列に接続された２つ以上のＬＥＤ連鎖（ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３）を有し、
   前記ＬＥＤ連鎖内にそれぞれ少なくとも１つのＬＥＤ（２）が設けられ、
   ２以上のＬＥＤ（２）のもとでこれらが直列に接続されており、
   前記ＬＥＤ連鎖（ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３）のアノード側はそれぞれ供給電圧（Ｕｖ）の正極に接続可能であり、前記ＬＥＤ連鎖（ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３）のカソード側はそれぞれ供給電圧（Ｕｖ）の負極に接続可能である、ＬＥＤアレイのための回路装置において、
   前記各ＬＥＤ連鎖（ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３）に対して、それぞれ１つの制御装置（ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３）が、個々のＬＥＤ連鎖（ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３）に対する所定の電流分配の制御のために直列に接続されていることを特徴とする回路装置。
2. 前記制御装置（ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３）は、所定の電流分配に従ってＬＥＤ連鎖（ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３）に電流を印加するためのそれぞれ１つの電流増幅回路を含んでいる、請求項１記載の回路装置。
3. 電流増幅回路は、所属のＬＥＤ連鎖における電流を制御するためにそれぞれ１つの制御入力側を有しており、これらの制御入力側は相互に接続されている、請求項１または２記載の回路装置。
4. 前記制御装置（ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３）は、それぞれ１つの有利にはバイポーラトランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）を含んでおり、該トランジスタのコレクタ端子（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）は、それぞれ所属するＬＥＤ連鎖（ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３）のカソード側に接続され、該トランジスタのエミッタ端子（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３）は、それぞれエミッタ抵抗（Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ３２）を介して供給電圧（Ｕｖ）の負極に接続可能であり、当該トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）のベース端子（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）は相互に接続されており、この場合駆動制御回路が当該トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）のベース端子（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）に所定の電流を印加している、請求項１から３いずれか１項記載の回路装置。
5. 前記制御装置（ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３）は、それぞれ１つの有利にはバイポーラトランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）を含んでおり、該トランジスタのコレクタ端子（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）は、それぞれ所属するＬＥＤ連鎖（ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３）のアノード側に接続され、該トランジスタのエミッタ端子（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３）は、それぞれエミッタ抵抗（Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ３２）を介して供給電圧（Ｕｖ）の正極に接続可能であり、当該トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）のベース端子（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）は相互に接続されており、この場合駆動制御回路が当該トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）のベース端子（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）に所定の電流を印加している、請求項１から３いずれか１項記載の回路装置。
6. 駆動制御回路として、ダイオード（Ｄ１；Ｄ２；Ｄ３）と抵抗（Ｒ１１；Ｒ２１；Ｒ３１）からなるそれぞれ１つの直列回路が設けられており、それらが制御装置（ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３）のトランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）の各コレクタ端子（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）と各ベース端子（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）の間に設けられている、請求項４または５記載の回路装置。
7. 駆動制御回路が、給電電圧（Ｕｖ）の正極に接続可能で給電電圧（Ｕｖ）に対する阻止方向で作動するツェナーダイオード（Ｄｚ）を含んでおり、該ツェナーダイオードのアノードは、制御入力側ないしはベース端子（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）に接続されている、請求項３または４記載の回路装置。
8. 駆動制御回路は、給電電圧（Ｕｖ）の負極に接続可能で給電電圧（Ｕｖ）に対する阻止方向で作動するツェナーダイオード（Ｄｚ）を含んでおり、該ツェナーダイオードのカソードは、制御入力側ないしはベース端子（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）に接続されている、請求項３または５記載の回路装置
9. 前記ツェナーダイオード（Ｄｚ）に対して直列に、ヒューズ（ＦｕＢ）、有利には溶融抵抗が接続されている、請求項７または８記載の回路装置。
10. 前記ツェナーダイオード（Ｄｚ）に対して直列に、抵抗（Ｒｚ）が接続されている、請求項７から９いずれか１項記載の回路装置。
11. 前記ツェナーダイオード（Ｄｚ）に対して直列に接続されている抵抗（Ｒｚ）の抵抗値は、１００オーム〜１０００オームの間の値である、請求項１０記載の回路装置。
12. 前記エミッタ抵抗（Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ３２）は、各ＬＥＤ連鎖（ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３）における電流の設定調整のために用いられる、請求項４から１１いずれか１項記載の回路装置。
13. 前記エミッタ抵抗（Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ３２）の値は、１オーム〜１００オームの間の値であり、有利には約１０オームである、請求項４から１２いずれか１項記載の回路装置。
14. 前記ＬＥＤ連鎖（ＬＫ１，ＬＫ２，ＬＫ３）に対して直列に、それぞれ１つのヒューズ（Ｆｕ１，Ｆｕ２，Ｆｕ３）、有利には溶融抵抗が接続されている、請求項１から１３いずれか１項記載の回路装置。
15. 前記ＬＥＤアレイは、光信号装置である、請求項１から１４いずれか１項記載の回路装置。

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