JP2006004839A - Led照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】安定した輝度の白色光を出力可能なLED照明装置を提供する。
【解決手段】入力パルス信号Dが遅延回路50で、抵抗RgとコンデンサCgによる時定数tgによって位相ずれした駆動パルス信号Dgとなる。駆動パルス信号Dgは、トランジスタTr10のベースに入力され、コレクタはLED12を介して電流制限抵抗Rg’に接続され、電流制限抵抗Rg’は電源電圧Vccに接続される。駆動パルス信号DgがHのとき、トランジスタTr10がONし駆動電流が流れ、電流制限抵抗Rg’によりLED12の発光効率が制御される。同様に、入力パルス信号DがHのとき、駆動パルス信号Dg,Dr,Dbが順次時間差ずれしてHとなり、RGBのLED12,14,16が順次発光する。LED12,14,16の順方向電圧VFに応じて、電流制限抵抗Rg’,Rr’,Rb’の抵抗値が設定されているので、発光時のLED12,14,16の発光効率が揃う。
【選択図】図1

Description

安定した輝度の白色光を出力可能なLED照明装置に関する。
OA機器、ビデオカメラ、携帯電話などの電子機器には、文字図形などの画像情報を表示する液晶表示パネルが設けられ、この液晶パネルは、その背面から導光板と導光板の端面に設けられた光源からなるバックライトにより照明されている。
上記バックライトの光源としては、従来小柄の蛍光ランプが使用されていたが、近年赤(R)、緑(G)、青(B)のそれぞれの波長を有する3色の発光ダイオード(LED)を使用した白色光のバックライトが使用されるようになってきている。
しかしながら、RGBそれぞれの発光波長を有する3種類のLEDは、それを構成する発光層の素材などが異なり、それによって、それぞれ発光効率、順方向電圧VFが異なる。したがって、上記3種類のLEDに同一の時間同一電流を通電したとしても、必ずしも3種類のLEDによる最良のホワイトバランスが得られるわけではなく、場合によっては偏った色の照明になるおそれがあった。
また、上記3種類のLEDに出力されるパルス信号の位相が一致する場合には、3種類のLEDが一斉にON/OFFするため瞬間的に電源に大きな負荷が生じ、特に3種類のLEDが一斉にONする場合には、瞬間的に大電流が流れるために電源系からのノイズが発生し、照明に悪影響を及ぼすおそれがあった。
本発明は、ホワイトバランスが良好で安定した輝度の白色光を発するRGB3色からなるLEDを有するLED照明装置を提供することを目的とする。
本発明のLED照明装置は、以下の特徴を有する。
(1)それぞれ赤、青、緑の発光層を有する3種類の発光ダイオードと、前記3種類の発光ダイオードのそれぞれに供給する駆動電流の電流値を前記3種類の発光ダイオードの順方向電圧に応じて変更する電流調整回路と、を有し、前記3種類の発光ダイオードの発光効率を合わせるLED照明装置である。
これにより、3種類の発光ダイオードの発光効率が揃い、ホワイトバランスが良好なLED照明装置を提供することができる。
(2)上記(1)に記載のLED照明装置において、さらに、入力パルス信号を受け入れ、前記3種類の発光ダイオードに前記入力パルス信号の位相を順次ずらした駆動パルス信号を印加する遅延回路を有する。
3種類の発光ダイオードに位相が順次ずらされた駆動パルス信号を印加することによって、3種類のLEDが一斉にONまたはOFFすることがなく、したがって、瞬間的に大電流が流れることもないため、電源系からのノイズの発生を抑制することができ、安定した照明を行うことができる。
(3)上記(1)または(2)に記載のLED照明装置において、前記3種類の発光ダイオードは、それぞれ複数個からなる同発光色の発光ダイオード群からなり、前記発光ダイオード群は、前記同発光色の発光ダイオードがそれぞれ直列に接続され、発光色の異なる前記発光ダイオード群の発光効率を合わせるように、前記発光ダイオード群を構成する発光ダイオードの個数が調整されている。
上記構成とすることにより、容易に3種類の発光ダイオード群の発光効率を合わせることができ、ホワイトバランスの良好な照明装置が得られる。
(4)上記(2)または(3)に記載のLED照明装置において、前記入力パルス信号は、1つのパルス幅を有する1種類の入力パルス信号またはRGBのぞれぞれに応じたパルス幅を有する3種類の入力パルス信号である。
以上説明したように、本発明によれば、安定した輝度の白色光を出力することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
[実施形態1]
図1に、実施形態1のRGBからなるLEDを用いた白色光を形成する回路構成を示す。
実施形態1のLED照明装置は、パルス幅変調(PWM)コントローラ10と、PWMコントローラ10からの入力パルス信号の位相を順次ずらし、3種類の位相差を有する駆動パルス信号を出力する遅延回路50と、前記3種類の位相差を有する駆動パルス信号により生成された駆動電流の電流値を3種類の発光ダイオードの順方向電圧VFに応じて調整する電流調整回路と、前記電流調整回路によりそれぞれ電流値が調整された3種類の駆動電流が供給される赤、青、緑の発光層を有する3種類の発光ダイオード12,14,16と、を有する。
次に、本実施形態のLED照明装置の動作について図1を用いて説明する。
PWMコントローラ10から入力パルス信号Dが遅延回路50に入力され、抵抗RgとコンデンサCgによる1次ローパスフィルタの時定数tgによって位相ずれした駆動パルス信号Dg、同様に、抵抗RrとコンデンサCrによる1次ローパスフィルタの時定数trによって位相ずれした駆動パルス信号Dr、さらに、抵抗RbとコンデンサCbによる1次ローパスフィルタの時定数tbによって位相ずれした駆動パルス信号Dbがそれぞれ生成され出力される。ここで、駆動パルス信号Dg,Dr,Dbはそれぞれ位相差を有し、順次位相がずれていることが望ましい。
上記遅延回路50より得られた駆動パルス信号Dgは、NPN型のトランジスタTr10のベースに入力される。トランジスタTr10のエミッタはグランドに接続され、一方トランジスタTr10のコレクタはLED12を介して電流制限抵抗Rg’に接続され、電流制限抵抗Rg’の他端は電源電圧Vccを供給する電源に接続されている。したがって、上記遅延回路50より得られた駆動パルス信号DgがHのときに、トランジスタTr10がONして駆動電流が流れ、電流制限抵抗Rg’によって、緑(G)の発光波長を有するLED12の発光効率が制御される。
同様に、上記遅延回路50より得られた駆動パルス信号Drは、NPN型のトランジスタTr12のベースに入力される。トランジスタTr12のエミッタはグランドに接続され、一方トランジスタTr12のコレクタはLED14を介して電流制限抵抗Rr’に接続され、電流制限抵抗Rr’の他端は電源電圧Vccを供給する電源に接続されている。したがって、上記遅延回路50より得られた駆動パルス信号DrがHのときに、トランジスタTr12がONして駆動電流が流れ、電流制限抵抗Rr’によって、赤(R)の発光波長を有するLED14の発光効率が制御される。
また、上記遅延回路50より得られた駆動パルス信号Dbは、NPN型のトランジスタTr14のベースに入力される。トランジスタTr14のエミッタはグランドに接続され、一方トランジスタTr14のコレクタはLED16を介して電流制限抵抗Rb’に接続され、電流制限抵抗Rb’の他端は電源電圧Vccを供給する電源に接続されている。したがって、上記遅延回路50より得られた駆動パルス信号DbがHのときに、トランジスタTr14がONして駆動電流が流れ、電流制限抵抗Rb’によって、青(B)の発光波長を有するLED16の発光効率が制御される。
入力パルス信号DがHのとき、駆動パルス信号Dg,Dr,Dbが順次時間差ずれしてHになり、その結果、順次時間差ずれしてRGBのLED12,14,16が順次発光する。したがって、瞬間的に大電流が流れてノイズが発生するおそれがなく、安定した照明を行うことができる。
また、予め、LED12,14,16の順方向電圧VFに応じて、電流制限抵抗Rg’,Rr’,Rb’の抵抗値が設定されている。したがって、発光時のLED12,14,16の発光効率は揃い、ホワイトバランスの良好なLED照明を行うことができる。
[実施形態2]
図2に、実施形態2のRGBからなるLEDを用いた白色光を形成する回路構成を示す。
実施形態2のLED照明装置は、パルス幅変調(PWM)コントローラ10と、PWMコントローラ10からの入力パルス信号の位相を順次ずらし、3種類の位相差を有する駆動パルス信号を出力する遅延回路と、前記3種類の位相差を有する駆動パルス信号により生成された駆動電流の電流値を3種類の発光ダイオードの順方向電圧VFに応じて調整する電流調整回路と、前記電流調整回路によりそれぞれ電流値が調整された3種類の駆動電流が供給される赤、青、緑の発光層を有する3種類の発光ダイオード群20,22,24と、を有する。
次に、本実施形態のLED照明装置の動作について図2を用いて説明する。
PWMコントローラ10から入力パルス信号Dが遅延回路に入力される。入力パルス信号Dは、NPN型のトランジスタTr16のベースに入力される。トランジスタTr16のコレクタは電源電圧Vccを供給する電源に接続され、トランジスタTr16のエミッタは抵抗R1を介してグランドに接続されるとともに抵抗Rgに接続されている。抵抗RgとコンデンサCgによる1次ローパスフィルタの時定数tgによって位相ずれした駆動パルス信号Dgが生成され、トランジスタTr18のベースに入力される。定電流源30はグランドに接続されるとともに、一対のNPN型のトランジスタTr18,20のエミッタに共通接続されている。トランジスタTr18のコレクタは電源電圧Vccを供給する電源に接続し、一方、トランジスタTr20のコレクタは抵抗R2を介して電源電圧Vccを供給する電源に接続されるとともに、NPN型のトランジスタTr22のベースに接続されている。また、トランジスタTr20のベースは、抵抗R3を介して電源電圧Vccを供給する電源に接続されるとともにDuty調整抵抗Rg2を介してグランドに接続されている。さらに、上記トランジスタTr22のコレクタは、電源電圧Vccを供給する電源に接続され、トランジスタTr22のエミッタは抵抗R4を介してグランドに接続されるとともにNPN型のトランジスタTr24のベースに接続されている。また、トランジスタTr24のエミッタはグランドに接続され、トランジスタTr24のコレクタはLED群20に接続されている。
したがって、入力パルス信号DがHのとき、トランジスタTr16がオンして、駆動電流が流れ抵抗RgとコンデンサCgによる1次ローパスフィルタの時定数tgによって位相ずれした駆動パルス信号Dgが生成され、トランジスタTr18がオンする。Duty調整抵抗Rg2によりDutyが調整された駆動電流igが生成する。同時に、トランジスタTr20のオフで、トランジスタTr22がオンして、さらにトランジスタTr24がオンして、緑の発光層を有する複数のLEDからなるLED群20に駆動電流igが供給され、LED群20より緑波長光が発せられる。
同様に、入力パルス信号Dは、NPN型のトランジスタTr26のベースに入力される。トランジスタTr26のコレクタは電源電圧Vccを供給する電源に接続され、トランジスタTr26のエミッタは抵抗R5を介してグランドに接続されるとともに抵抗Rrに接続されている。抵抗RrとコンデンサCrによる1次ローパスフィルタの時定数trによって位相ずれした駆動パルス信号Drが生成され、トランジスタTr28のベースに入力される。定電流源32はグランドに接続されるとともに、一対のNPN型のトランジスタTr28,30のエミッタに共通接続されている。トランジスタTr28のコレクタは電源電圧Vccを供給する電源に接続し、一方、トランジスタTr30のコレクタは抵抗R6を介して電源電圧Vccを供給する電源に接続されるとともに、NPN型のトランジスタTr32のベースに接続されている。また、トランジスタTr30のベースは、抵抗R7を介して電源電圧Vccを供給する電源に接続されるとともにDuty調整抵抗Rr2を介してグランドに接続されている。さらに、上記トランジスタTr32のコレクタは、電源電圧Vccを供給する電源に接続され、トランジスタTr32のエミッタは抵抗R8を介してグランドに接続されるとともにNPN型のトランジスタTr34のベースに接続されている。また、トランジスタTr34のエミッタはグランドに接続され、トランジスタTr34のコレクタはLED群22に接続されている。
したがって、入力パルス信号DがHのとき、トランジスタTr26がオンして、駆動電流が流れ抵抗RrとコンデンサCrによる1次ローパスフィルタの時定数trによって位相ずれした駆動パルス信号Drが生成され、トランジスタTr28がオンする。Duty調整抵抗Rr2によりDutyが調整された駆動電流irが生成する。同時に、トランジスタTr30のオフで、トランジスタTr32がオンして、さらにトランジスタTr34がオンして、赤の発光層を有する複数のLEDからなるLED群22に駆動電流irが供給され、LED群22より赤波長光が発せられる。
さらに、入力パルス信号Dは、NPN型のトランジスタTr36のベースに入力される。トランジスタTr36のコレクタは電源電圧Vccを供給する電源に接続され、トランジスタTr36のエミッタは抵抗R10を介してグランドに接続されるとともに抵抗Rbに接続されている。抵抗RbとコンデンサCbによる1次ローパスフィルタの時定数tbによって位相ずれした駆動パルス信号Dbが生成され、トランジスタTr38のベースに入力される。定電流源34はグランドに接続されるとともに、一対のNPN型のトランジスタTr38,40のエミッタに共通接続されている。トランジスタTr38のコレクタは電源電圧Vccを供給する電源に接続し、一方、トランジスタTr40のコレクタは抵抗R12を介して電源電圧Vccを供給する電源に接続されるとともに、NPN型のトランジスタTr42のベースに接続されている。また、トランジスタTr40のベースは、抵抗R14を介して電源電圧Vccを供給する電源に接続されるとともにDuty調整抵抗Rb2を介してグランドに接続されている。さらに、上記トランジスタTr42のコレクタは、電源電圧Vccを供給する電源に接続され、トランジスタTr42のエミッタは抵抗R16を介してグランドに接続されるとともにNPN型のトランジスタTr44のベースに接続されている。また、トランジスタTr44のエミッタはグランドに接続され、トランジスタTr44のコレクタはLED群24に接続されている。
したがって、入力パルス信号DがHのとき、トランジスタTr36がオンして、駆動電流が流れ抵抗RbとコンデンサCbによる1次ローパスフィルタの時定数tbによって位相ずれした駆動パルス信号Dbが生成され、トランジスタTr38がオンする。Duty調整抵抗Rb2によりDutyが調整された駆動電流ibが生成する。同時に、トランジスタTr40のオフで、トランジスタTr42がオンして、さらにトランジスタTr44がオンして、青の発光層を有する複数のLEDからなるLED群24に駆動電流irが供給され、LED群24より青波長光が発せられる。
ここで、RGB各LEDの順方向電圧VFに応じて、各LED群20,22,24を構成するLEDの直列接続数を調整する。また、上記抵抗RgとコンデンサCg、抵抗RrとコンデンサCr、抵抗RbとコンデンサCbのそれぞれの組み合わせを変えることによって、駆動パルス信号Dg,Dr,Dbが順次時間差ずれしてHになり、その結果、順次時間差ずれしてRGBのLED群20,22,24が順次発光する。したがって、瞬間的に大電流が流れてノイズが発生するおそれがなく、安定した照明を行うことができる。さらに、Duty調整抵抗Rg2,Rr2,Rb2の抵抗値を調製して、デューティーを調整することによって、RGB3色のLED群20,22,24の発光効率を合わせることができ、ホワイトバランスが良好なLED照明装置を得ることができる。
[実施形態3]
図3に、実施形態3のRGBからなるLEDを用いた白色光を形成する回路構成を示す。
実施形態3のLED照明装置は、パルス幅変調(PWM)コントローラ40と、PWMコントローラ40からのそれぞれ出力された入力パルス信号Dg,Dr,Dbのうち、入力パルス信号Dr,Dbの位相を順次ずらし、3種類の位相差を有する駆動パルス信号Dr’,Db’を出力する遅延回路60と、前記3種類の位相差を有する駆動パルス信号Dg,Dr’,Db’により生成された駆動電流が供給される赤、青、緑の発光層を有する3種類の発光ダイオード群42,44,46と、を有する。
次に、本実施形態のLED照明装置の動作について図3を用いて説明する。
PWMコントローラ40からの入力パルス信号Dgは、NPN型のトランジスタTr50のベースに入力される。トランジスタTr50のエミッタはグランドに接続され、一方トランジスタTr50のコレクタはLED群42に接続されている。したがって、予め発光効率が調整された入力パルス信号DgがHのときに、トランジスタTr50がONして、GのLEDの発光効率が所望となる駆動電流が流れ、緑(G)の発光波長を有するLED群42が発光する。
同様に、PWMコントローラ40から出力された入力パルス信号Drは、遅延回路60において、抵抗RrとコンデンサCrによる1次ローパスフィルタの時定数trによって位相ずれした駆動パルス信号Dr’となり、この駆動パルス信号Dr’は、NPN型のトランジスタTr52のベースに入力される。トランジスタTr52のエミッタはグランドに接続され、一方トランジスタTr52のコレクタはLED群44に接続されている。したがって、予め発光効率が調整された入力パルス信号Drを位相ずれさせて上記遅延回路60より出力させた駆動パルス信号Dr’がHのときに、トランジスタTr52がONして、RのLEDの発光効率が所望となる駆動電流が流れ、赤(R)の発光波長を有するLED群44が発光する。
さらに、PWMコントローラ40から出力された入力パルス信号Dbは、遅延回路60において、抵抗RbとコンデンサCbによる1次ローパスフィルタの時定数tbによって位相ずれした駆動パルス信号Db’となり、この駆動パルス信号Db’は、NPN型のトランジスタTr54のベースに入力される。トランジスタTr54のエミッタはグランドに接続され、一方トランジスタTr54コレクタはLED群46に接続されている。したがって、予め発光効率が調整された入力パルス信号Dbを位相ずれさせて上記遅延回路60より出力させた駆動パルス信号Db’がHのときに、トランジスタTr54がONして、RのLEDの発光効率が所望となる駆動電流が流れ、青(B)の発光波長を有するLED群46が発光する。
入力パルス信号DgがHとなると、順次時間ずれして駆動パルス信号Dr’,Db’がHになり、その結果、順次時間差ずれしてRGBのLED群42,44,46が順次発光する。したがって、瞬間的に大電流が流れてノイズが発生するおそれがなく、安定した照明を行うことができる。
また、予め、入力パルス信号Dg,Dr,Dbには、LED群42,44,46の順方向電圧VFに応じた駆動電流が生成するように設定されている。したがって、発光時のLED群42,44,46の発光効率は揃い、ホワイトバランスの良好なLED照明を行うことができる。
本発明のLED照明装置は、OA機器、ビデオカメラ、携帯電話などの電子機器におけるバックライトのみならず、LED照明を行う用途であればいかなる用途も有用である。
実施形態1に係るRGBからなるLEDを用いた白色光を形成する回路の構成を示す回路図である。 実施形態2に係るRGBからなるLEDを用いた白色光を形成する回路の構成を示す回路図である。 実施形態3に係るRGBからなるLEDを用いた白色光を形成する回路の構成を示す回路図である。
符号の説明
10 PWMコントローラ、12,14,16 LED、50 遅延回路。

Claims (4)

  1. それぞれ赤、青、緑の発光層を有する3種類の発光ダイオードと、
    前記3種類の発光ダイオードのそれぞれに供給する駆動電流の電流値を、前記3種類の発光ダイオードの順方向電圧に応じて変更する電流調整回路と、を有し、
    前記3種類の発光ダイオードの発光効率を合わせることを特徴とするLED照明装置。
  2. 請求項1に記載のLED照明装置において、
    さらに、入力パルス信号を受け入れ、前記3種類の発光ダイオードに前記入力パルス信号の位相を順次ずらした駆動パルス信号を印加する遅延回路を有することを特徴とするLED照明装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載のLED照明装置において、
    前記3種類の発光ダイオードは、それぞれ複数個からなる同発光色の発光ダイオード群からなり、
    前記発光ダイオード群は、前記同発光色の発光ダイオードがそれぞれ直列に接続され、
    発光色の異なる前記発光ダイオード群の発光効率を合わせるように、前記発光ダイオード群を構成する発光ダイオードの個数が調整されていることを特徴とするLED照明装置。
  4. 請求項2または請求項3に記載のLED照明装置において、
    前記入力パルス信号は、1つのパルス幅を有する1種類の入力パルス信号またはRGBのぞれぞれに応じたパルス幅を有する3種類の入力パルス信号であることを特徴とするLED照明装置。
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