JP2006147360A - Light-emitting diode lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、発光ダイオード(以下、LEDと記載する)を点灯させるLED点灯装置に関するものである。 The present invention relates to an LED lighting device for lighting a light emitting diode (hereinafter referred to as LED).
LEDを光源として例えば車両用のヘッドランプなどに応用する場合、個々のLEDは発光量が小さいことから複数のLEDを同時に点灯させ、ヘッドランプに適した明るさを得ている。
従来のLED点灯装置には、複数のLEDを直列接続したLEDユニットに、電源電圧を昇圧回路によって昇圧した電圧を印加するものがある。LEDユニットは、一端に昇圧した電圧を印加する昇圧回路が接続され、また他端に定電流回路が接続され、この定電流回路によってLEDユニットに流れる電流が制御される。定電流回路には当該定電流回路に流れる電流から電圧を検出する電圧検出回路が接続される。電圧検出回路は検出した電圧と電源から取り込んだ基準電圧とを比較し、昇圧制御信号を生成する。昇圧回路は、この昇圧制御信号に基づいてLEDユニットへ印加する電圧を調整し、LEDユニットに流れる電流を一定に保つようにしている(例えば、特許文献1参照)。
When an LED is used as a light source, for example, in a headlamp for a vehicle, since each LED has a small light emission amount, a plurality of LEDs are simultaneously turned on to obtain brightness suitable for the headlamp.
Some conventional LED lighting devices apply a voltage obtained by boosting a power supply voltage by a booster circuit to an LED unit in which a plurality of LEDs are connected in series. The LED unit is connected to a booster circuit that applies a boosted voltage at one end, and a constant current circuit is connected to the other end, and the current flowing through the LED unit is controlled by the constant current circuit. The constant current circuit is connected to a voltage detection circuit that detects a voltage from the current flowing through the constant current circuit. The voltage detection circuit compares the detected voltage with a reference voltage taken from the power supply, and generates a boost control signal. The booster circuit adjusts the voltage applied to the LED unit based on the boost control signal, and keeps the current flowing through the LED unit constant (see, for example, Patent Document 1).
このように複数のLEDを直列接続すると、簡単な回路構成で各LEDに流れる電流を一定にすることができ、個々のLEDの順方向の電圧降下のばらつきの影響を排除して発光量を略同等にそろえることができる。複数のLEDを直列接続すると、一つの点灯回路によって全てのLEDを点灯させることになり、一つのLEDの順方向電圧降下を、例えば2V程度とすると、この電圧降下分の数倍の電圧、即ち2VのLEDの個数分の倍数分の電圧をLEDユニットへ印加する必要がある。そのため、高電圧を出力する昇圧回路が必要になり、昇圧回路は定格電圧の高い高価な各回路素子等を使用して構成することになる。また、高輝度のLEDを使用する場合には、一つの高輝度LEDの順方向電圧降下が3V程度となることから、昇圧回路がさらに高価なものとなる。 When a plurality of LEDs are connected in series in this way, the current flowing through each LED can be made constant with a simple circuit configuration, and the amount of light emission can be reduced by eliminating the influence of variations in the voltage drop in the forward direction of each LED. Can be arranged equally. When a plurality of LEDs are connected in series, all the LEDs are turned on by one lighting circuit. If the forward voltage drop of one LED is about 2 V, for example, a voltage several times the voltage drop, that is, It is necessary to apply a voltage corresponding to a multiple of the number of 2V LEDs to the LED unit. For this reason, a booster circuit that outputs a high voltage is required, and the booster circuit is configured using expensive circuit elements having a high rated voltage. In addition, when a high-brightness LED is used, the forward voltage drop of one high-brightness LED is about 3 V, so that the booster circuit becomes more expensive.
また、従来のLED点灯装置として、複数のLEDを並列に接続し、LED毎に定電流回路を備えたものがある。これは、並列接続されたLEDの中で最も抵抗の小さいものに電流が集中して流れることを防ぐため、サーミスタの抵抗値に基づいて動作する定電流回路をLED毎に備え、周囲温度に応じて各LEDに流れる電流をそれぞれ制御することにより、個々のLEDの明るさのむらを抑えるものである(例えば、特許文献2参照)。 Further, as a conventional LED lighting device, there is one in which a plurality of LEDs are connected in parallel and a constant current circuit is provided for each LED. This is because each LED has a constant current circuit that operates based on the resistance value of the thermistor in order to prevent the current from concentrating to flow in the LED with the smallest resistance among the LEDs connected in parallel. By controlling the current flowing through each LED, uneven brightness of each LED is suppressed (for example, see Patent Document 2).
従来のLED点灯装置は以上のように構成されているので、複数のLEDを全て直列接続したLEDユニットでは、大きな電圧を発生させる昇圧回路が必要になり、また、一つのLEDに断線等の障害が生じると、全てのLEDが点灯することができなくなる。また、複数のLEDを並列に接続したものでは個々のLEDに流れる電流をそれぞれ制御する複数の定電流回路が必要になり、回路構成が複雑になると共に各定電流回路の抵抗やトランジスタによる電力損失が大きくなる。特にヘッドランプ等に用いられる高輝度LEDは大きな電流が流れ、複数の高輝度LEDを使用するときには電流制御を行う回路素子の発熱も大きくなることから、高価な回路素子を使用することになり、回路構成が複雑になってコストが高くなるという課題があった。 Since the conventional LED lighting device is configured as described above, an LED unit in which a plurality of LEDs are all connected in series requires a booster circuit that generates a large voltage. When this occurs, all the LEDs cannot be lit. In addition, in the case where a plurality of LEDs are connected in parallel, a plurality of constant current circuits for controlling the currents flowing through the individual LEDs are required, which complicates the circuit configuration and causes power loss due to the resistance and transistors of each constant current circuit. Becomes larger. In particular, a high-intensity LED used for a headlamp or the like flows a large current, and when a plurality of high-intensity LEDs are used, the heat generation of the circuit element that performs current control increases, so an expensive circuit element is used. There has been a problem that the circuit configuration becomes complicated and the cost becomes high.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、全てのLEDを一様な明るさで点灯させ、一つのLEDに障害が発生したときでも他のLEDを点灯させることができ、また動作時の発熱が小さく高い効率でLEDを点灯させるLED点灯装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can turn on all LEDs with uniform brightness and turn on other LEDs even when a failure occurs in one LED. Another object of the present invention is to obtain an LED lighting device that turns on an LED with high efficiency while generating little heat during operation.
この発明に係るLED点灯装置は、コイルとLEDとを直列接続したLED回路と、複数のLED回路を電源に対し並列に接続するスイッチング素子と、各LED回路に流れる電流が所定値になったことを検出してスイッチング素子のオン・オフを制御する定電流回路とを備えたものである。 In the LED lighting device according to the present invention, an LED circuit in which a coil and an LED are connected in series, a switching element that connects a plurality of LED circuits in parallel to a power source, and a current flowing through each LED circuit has a predetermined value. And a constant current circuit for controlling on / off of the switching element.
この発明によれば、コイルとLEDとを直列接続した複数のLED回路を電源に対し並列に接続するスイッチング素子と、各LED回路に流れる電流が所定値になったことを検出してスイッチング素子のオン・オフを制御する定電流回路とを備えたので、インダクタンスが揃ったコイルを用いれば、それぞれのLED回路に流れる電流が等しくなり、LEDには均一な電流を供給できる。また、スイッチング素子のオン・オフにより電流制御を行うので、電力損失の少ない回路構成により、電源の効率が高く、発熱も少ない。また、並列に接続した複数のLED回路に通電するため、1回路が断線しても、他のLED回路の通電は確保されるため、全てのLEDが同時に消灯することがなくなり、突発的に発生する危険を回避することができるという効果がある。 According to the present invention, a switching element that connects a plurality of LED circuits in which a coil and an LED are connected in series with each other in parallel to a power supply, and that the current flowing through each LED circuit is detected to be a predetermined value, Since a constant current circuit for controlling on / off is provided, if a coil having a uniform inductance is used, the current flowing through each LED circuit becomes equal, and a uniform current can be supplied to the LEDs. In addition, since current control is performed by turning on and off the switching element, the circuit configuration with less power loss increases the efficiency of the power supply and generates less heat. In addition, since power is supplied to a plurality of LED circuits connected in parallel, even if one circuit is disconnected, power is supplied to the other LED circuits. There is an effect that it is possible to avoid the danger of doing.
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるLED点灯装置の構成を示す回路図である。バッテリ等の電源1は、電圧VBをダイオード2のアノード及びスイッチング素子3のドレインへ印加する。スイッチング素子3は、例えばNチャネルMOS型電界効果トランジスタから成る。ダイオード2のカソードは、抵抗4の一端及びコンデンサ5の一端に接続される。抵抗4の他端はスイッチング素子3のゲート及びトランジスタ6のコレクタに接続される。スイッチング素子3には、ダイオード2、抵抗4、及びコンデンサ5によって構成されるブートストラップ式の駆動回路が接続される。なお、図1に例示したトランジスタ6は、NPN型バイポーラトランジスタから成るものである。
コンデンサ5の他端はスイッチング素子3のソース、フライホイールダイオード14のカソード、コイル15a〜15nに接続される。フライホイールダイオード14のアノードは接地される。
An embodiment of the present invention will be described below.
1 is a circuit diagram showing a configuration of an LED lighting device according to
The other end of the capacitor 5 is connected to the source of the
コイル15a〜15nはn個(nは正の整数)のコイルで、各々の一端が前述のようにスイッチング素子3のソースやコンデンサ5の他端に接続される。コイル15aの他端にはLED16aのアノードが接続され、コイル15bの他端にはLED16bのアノードが、またさらにコイル15nの他端にはLED16nのアノードが接続される。コイル15a〜15nには、例えばそれぞれ直列接続された二つのLEDが接続されてLED回路を構成している。LED16aのカソードはLED17aのアノードへ接続され、LED16bのカソードはLED17bのアノードへ、LED16nのカソードはLED17nのアノードへ接続され、図示を省略したLEDも同様に接続される。LED17a〜17nのカソードはコンパレータ(比較手段)10の反転入力端子へ接続される。図示を省略したLEDのうち、直列接続の後段となるLEDのカソードも同様にコンパレータ10の反転入力端子へ接続される。
The
電源1に対してコイル15aとLED16aとLED17aは直列接続され、コイル15bとLED16bとLED17bは直列接続され、またコイル15nとLED16nとLED17nは直列接続され、同様に図示を省略したコイルと二つのLEDも直列接続される。即ち、コイルと二つのLEDを直列接続した回路が複数構成され、さらにこの直列接続によって構成された回路が複数個、例えば図1に例示したようにn個並列に接続される。なお、各コイルに接続されるLEDの個数は、図示した二つに限定されない。
The
コンパレータ10は、正帰還をかけることによりヒステリシス特性を有するように回路構成される。コンパレータ10の正入力端子と出力端子との間には、帰還抵抗の抵抗12が接続される。反転入力端子には抵抗(電流検出手段)20の一端が接続される。この抵抗20の他端は接地される。コンパレータ10の正入力端子には、前述の抵抗12の他に抵抗11の一端と抵抗13の一端が接続される。抵抗11の他端には電源1の電圧VBが印加され、抵抗13の他端は接地される。コンパレータ10の出力端子には、前述の抵抗12の他に抵抗9の一端とインバータ8の入力端子が接続される。抵抗9の他端には、電源1の電圧VBが印加される。インバータ8の出力端子は、抵抗7の一端に接続され、抵抗7の他端はトランジスタ6のベースに接続される。トランジスタ6のエミッタは接地される。
このように接続されたコンパレータ10、抵抗12、電圧Vthを定める抵抗11,13、シャント抵抗の抵抗20、コンパレータ10の出力端子のプルアップを行う抵抗9、フライホイールダイオード14、インバータ8、抵抗7、トランジスタ6によって定電流回路が構成される。
The
The
次に動作について説明する。
前述のようにスイッチング素子3にはダイオード2、抵抗4、及びコンデンサ5から成るブートストラップ式の駆動回路が接続されている。Nチャネルのスイッチング素子3をON状態へ移行するときには、電圧VBよりも高い電圧をゲートへ印加する必要がある。電源1の電圧VBはダイオード2を介してコンデンサ5に印加され、当該コンデンサ5に電圧エネルギが蓄積される。スイッチング素子3をON状態とするため、トランジスタ6がOFF状態に制御されると、電源1の電圧VBが印加されているダイオード2から抵抗4を介してトランジスタ6へ流れていた電流が遮断され、電源1からダイオード2及び抵抗4を介した電圧がスイッチング素子3のゲートに印加される。このとき、コンデンサ5に蓄積されている電圧エネルギが抵抗4を介してスイッチング素子3のゲートへ移動し、スイッチング素子3のゲート電圧をさらに上昇させ、当該スイッチング素子3がON状態となる。
Next, the operation will be described.
As described above, the bootstrap drive circuit including the
スイッチング素子3がON状態になると、電源1の電圧VBはスイッチング素子3を介してコイル15a〜15nの一端に印加される。コイル15a〜15nは電源1に対して並列接続されていることから、各コイル15a〜15nにはスイッチング素子3から出力された電圧が同様に印加される。
このように電圧が印加された例えばコイル15aには後述するような電流が流れ、この電流はコイル15aに直列接続されているLED16a及びLED17aに流れる。LED16a及びLED17aに流れた電流は、他のLEDに流れた各電流と合流し、概ね抵抗20を介して電源1へ回帰する。そのため抵抗20の両端には、全LEDに流れた総電流量を表す電圧が生じる。この電圧、即ち図1に示した接続点Aの電圧を電圧VIとしてコンパレータ10の反転入力端子へ入力する。
When the switching
For example, a current as described later flows in the
図2は、実施の形態1によるLED点灯装置の動作を示す説明図である。この図は、スイッチング素子3のON/OFF動作によって各コイルに印加される電圧と、図1に示した回路の接続点Aの電圧VIと接続点Bの電圧Vthとを示したものである。図中縦軸は電圧の大きさを表し、横軸は経過時間を表している。また実線で表した電圧VIは、前述のようにコンパレータ10の反転入力端子へ入力される電圧で、並列接続されたLED17a〜17nから流れ出る電流の総量を、シャント抵抗として作用する抵抗20によって電圧の大きさとして現れるようにしたものである。
図中破線で表した電圧Vthは、コンパレータ10の正入力端子へ入力される電圧で、電圧VIと比較する基準電圧である。コンパレータ10の正入力端子には、抵抗11及び抵抗13により電圧VBを分圧した電圧が印加され、さらに、この電圧に抵抗12によって帰還された電圧成分が付加される。帰還抵抗の抵抗12によって正帰還をかけたコンパレータ10は、比較動作にヒステリシス特性を有することから、帰還成分を含む電圧Vthは、図2に例示したように高電位のレベルHと低電位のレベルLの二つの値を有する。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the operation of the LED lighting device according to the first embodiment. This figure shows the voltage applied to each coil by the ON / OFF operation of the
A voltage Vth represented by a broken line in the figure is a voltage input to the positive input terminal of the
コイルにパルス電圧を加えると、コイルに流れる電流は三角波状に変化し、詳しくは時間と共に増大する積分波形のように変化する。図2に示した電圧VIは、直列接続されたLED16aとLED17a、直列接続されたLED16bとLED17b〜直列接続されたLED16nとLED17nにそれぞれ流れた電流の総和の大きさを示すもので、この電圧VIはスイッチング素子3がON状態となっている間増加を続ける。このことから、スイッチング素子3のON時間を制御することにより、コイル15a〜15nに流れる電流を任意の値に調整することができる。
When a pulse voltage is applied to the coil, the current flowing through the coil changes like a triangular wave, and specifically changes like an integrated waveform that increases with time. The voltage VI shown in FIG. 2 indicates the magnitude of the sum of currents flowing through the
図3は、実施の形態1によるLED点灯装置の動作を示す説明図である。この図は、例えばスイッチング素子3から出力されるパルス電圧が印加されたとき各コイルに流れる電流の経時変化を示したものである。コイルに流れる電流は、パルス電圧が印加されている間増加する。コイルに印加される電圧をV、当該コイルのインダクタンスをLとしたとき、コイルの通電電流の増加分をV/Lで表すことができる。図3に示した、スイッチング素子3がON状態の間に増加しているコイルの通電電流の波形の傾きがこのV/Lに相当する。LEDが直列に接続されたコイルの通電電流は、次の式(1)で表される。
通電電流=(コイルに印加される電圧―LEDの順方向電圧)×ON時間
/コイルのインダクタンス …(1)
図1に示した回路では、式(1)の「コイルに印加される電圧」はスイッチング素子3から出力される電圧に相当し、例えばコイル15aに印加される電圧である。また、式(1)の「LEDの順方向電圧」は、例えば直列接続されたLDE16aとLED17aとの両端電圧、即ちLED16aのアノードとLED17aのカソードの間の電圧である。このようにコイル15aやその他のコイル15b〜15nに流れる電流は、スイッチング素子3がON状態となっている経過時間に伴って上昇し、ON時間が長くなるほど大きな電流となる。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the operation of the LED lighting device according to the first embodiment. This figure shows the change with time of the current flowing through each coil when, for example, a pulse voltage output from the switching
Energizing current = (Voltage applied to coil-LED forward voltage) x ON time
/ Inductance of coil (1)
In the circuit shown in FIG. 1, the “voltage applied to the coil” in the equation (1) corresponds to the voltage output from the switching
スイッチング素子3のソースとコイル15a〜15nに接続されているフライホイールダイオード14は、スイッチング素子3がON状態からOFF状態へ変化したとき、各LEDから流れ出た電流をコイル15a〜15nへ還流させるもので、LED16a〜16n及びLED17a〜17nに流れる電流が急峻に減少することを抑制している。フライホイールダイオード14によって還流される電流は時間経過と共に減少するもので、スイッチング素子3がOFFしたときに各LEDに流れる電流は、図2に示した電圧VIのように徐々に減少する。
The
各コイル15a〜15nのインダクタンスを同様な値に揃えると、直列接続されている二つのLED、例えばLED16a及びLED17aやLED16b及びLED17bにそれぞれ流れる電流を均一にすることができ、電源1からみて並列に接続されている各LEDに流れる電流を同様な値に揃えることができる。詳しくは並列接続された各LEDに流れるピーク電流を揃えることができる。コイル15a〜15nとして、例えばコイルに挿入されているコア部材の挿入量を調整することによりインダクタンスが変化するものを用い、各LEDの発光量を揃えるようにしてもよい。
When the inductances of the
コンパレータ10は、電圧Vthと電圧VIとを比較し、その比較結果を電圧にて出力する。図1に示したようにコンパレータ10の出力端子は抵抗9を介してプルアップされている。コンパレータ10の正入力端子には、プルアップされた出力端子から抵抗12によって正帰還がかけられ、図2に示したレベルHの電圧Vthが印加される。
コンパレータ10の出力端子が高電位となっているとき、当該コンパレータ10の出力信号はインバータ8によって反転され、低電位の信号に変換されてトランジスタ6のベースに抵抗7を介して入力される。低電位の出力信号をベースへ入力したトランジスタ6はOFF状態になり、スイッチング素子3のゲートの接地接続をオープン状態とする。するとスイッチング素子3のゲート電圧が上昇し、スイッチング素子3がON状態になって各コイル15a〜15nに電圧が印加される。するとコイル15a〜15n、LED16a〜16n、及びLED17a〜17nに電流が流れはじめ、この電流はコイル15a〜15nの作用によって徐々に増大する。
The
When the output terminal of the
電圧VIは、コイル15a〜15n、LED16a〜16n、及びLED17a〜17nに流れた電流を示すものなので、スイッチング素子3がON状態になると徐々に増大する。コンパレータ10は、増大する電圧VIがレベルHの電圧Vthよりも大きくなると出力電圧を低電位に反転する。するとコンパレータ10の正入力端子には、当該反転した出力電圧が抵抗12を介して帰還され、レベルLの電圧Vthが印加される。
Since the voltage VI indicates the current flowing through the
コンパレータ10の出力信号が低電位になると、インバータ8はこの出力信号を反転して高電位の信号をトランジスタ6のベースへ入力する。トランジスタ6はON状態になり、スイッチング素子3のゲートが接地されて当該ゲート電圧が降下し、スイッチング素子3はOFF状態になる。スイッチング素子3がOFF状態になると、前述のようなコイル15a〜15nの作用により、LED16a〜16n,LED17a〜17nに流れる電流が減少し、電圧VIが下降してレベルLの電圧Vthよりも小さくなる。するとコンパレータ10は出力電圧を反転し、高電位の信号を出力している最初の状態に戻り、スイッチング素子3がON状態になる。
When the output signal of the
このようにコンパレータ10に正帰還をかけることによって生じるレベルHとレベルLの二つの基準電圧を交互に示す電圧Vthと、経時変化する電圧VIとを当該コンパレータ10によって比較し、この比較結果に基づいてスイッチング素子3のON/OFF動作を制御すると、コイル15a〜15nに印加されるパルス電圧は、電圧VIの経時変化に関連したパルス幅を有するものとなる。
また、前述のようにLED16a〜16n及びLED17a〜17nに流れる電流は、当該パルス電圧のパルス幅、即ちスイッチング素子3のON状態となっている時間によって定められることから、各LEDに流れる電流値が一定の範囲内に収まるようにフィードバック制御が行われることになる。
前述のコンパレータ10などから成る定電流回路は、このように電圧VI即ち各LEDに流れる電流値をフィードバックし、また、ヒステリシス特性を用いた自励の発振動作を行うことによってスイッチング素子3をON/OFFし、このスイッチング素子3のスイッチング動作により各LEDに定電流を供給して発光動作を安定化している。
In this way, the
Further, as described above, the current flowing through the
The constant current circuit including the above-described
以上のように実施の形態1によれば、ヒステリシス付きのコンパレータ10により各LEDに流れる電流を表す電圧VIと二つの基準電圧を交互に示す電圧Vthとを比較してスイッチング素子3をON/OFFさせ、コイル15a〜15nにそれぞれ直列に接続されたLED16a〜16n及びLED17a〜17nに電流を流すようにしたので、LEDに流れる電流を制限する抵抗やトランジスタを有していないことから消費電力を抑制することができ、当該回路の発熱も少なくすることができるという効果がある。
また、電源1に対して並列に複数のLEDを接続して動作させるようにしたので、一つのLEDが断線した場合でも、他のLEDに電流を供給するこができ、全てのLEDが同時に消灯することがなくなり、突発的な消灯による危険を回避することができるという効果がある。
As described above, according to the first embodiment, the switching
In addition, since a plurality of LEDs are connected and operated in parallel with the
実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2によるLED点灯装置の構成を示す回路図である。図1に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。抵抗30の一端は、電源1に接続され電圧VBが印加される。抵抗30の他端には、抵抗31の一端とコンパレータ34の反転入力端子に接続される。抵抗32の一端は電源1に接続され電圧VBが印加される。抵抗32の他端は、ツェナーダイオード33のカソードとコンパレータ34の正入力端子に接続される。ツェナーダイオード33のアノードは接地される。コンパレータ34の出力端子は、抵抗35の一端とトランジスタ36のベースに接続される。抵抗35の他端には電圧VBが印加される。この抵抗35はコンパレータ34の出力端子に接続されたプルアップ抵抗である。トランジスタ36は、例えばNPN型バイポーラトランジスタから成り、コレクタをスイッチング素子3のゲート、抵抗4の他端、及びトランジスタ6のコレクタに接続し、エミッタを接地する。そして、上記の抵抗30〜32,35、ツェナーダイオード33、コンパレータ34、及びトランジスタ36によって電源電圧検出手段を構成している。
また、抵抗30〜32は、電圧VBをコンパレータ34が入力できる電圧範囲に降下させるもので、電圧VBが通常電圧の時に、抵抗30と抵抗31によって分圧した電圧は、同じ電圧VBを入力した抵抗32を介したツェナーダイオード33のツェナー電圧よりも高くなるように、それぞれの抵抗値を有する。この他は、図1に示した回路と同様に構成される。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of an LED lighting device according to
The
次に動作について説明する。
図1に示したLED点灯装置と同様な動作について説明を省略し、実施の形態2によるLED点灯装置の特徴となる動作を説明する。電源1の電圧VBが低下すると、各LEDに流れる電流が減少する。この電流を表す電圧VIは、レベルHの電圧Vthと同等となるまで上昇することができず、コンパレータ10の比較結果が一定になって出力信号が反転されなくなり、トランジスタ6のベースには低電位の出力信号が入力された状態が続くことになる。スイッチング素子3のゲートは、常に接地接続がオープンされた状態となる。このような状態になると、抵抗4やコンデンサ5等から成るブートストラップ回路も正常に動作することができなくなってスイッチング素子3が不完全なON状態になり、発熱や消費電力増大などの障害が発生する。
Next, the operation will be described.
Description of operations similar to those of the LED lighting device shown in FIG. 1 is omitted, and operations that characterize the LED lighting device according to
図4に示したLED点灯装置は、このような状態を避けるため、コンパレータ34などを用いて電圧VBが所定の値より低い電圧となったときスイッチング素子3をOFFするものである。コンパレータ34の反転入力端子には、電圧VBを抵抗30と抵抗31によって分圧した電圧が入力される。コンパレータ34の正入力端子には、電圧VBから抵抗32を介したツェナーダイオード33のツェナー電圧が基準電圧として入力される。
In order to avoid such a state, the LED lighting device shown in FIG. 4 uses the
コンパレータ34は、正入力端子の入力電圧V+が反転入力端子の入力電圧V−よりも小さいとき、出力電圧は低電位に飽和する。また、入力電圧V+が入力電圧V−よりも大きいとき、出力電圧は高電位に飽和する。抵抗30と抵抗31により分圧された電圧をV−とし、ツェナーダイオード33のツェナー電圧をV+とすると、電圧VBが所定の値以上であれば、電圧V−は、ツェナーダイオード33により接地されている正入力端子の電圧V+よりも大きく、コンパレータ34から低電位の出力信号がトランジスタ36のベースへ出力される。このときトランジスタ36はOFF状態となり、スイッチング素子3のゲート電圧は、トランジスタ6のON/OFF動作によって制御される。
When the input voltage V + at the positive input terminal is smaller than the input voltage V− at the inverting input terminal, the output voltage of the
電圧VBが低下し、所定の値を下回るようになると、抵抗30と抵抗31により分圧された電圧も低下する。コンパレータ34は、このとき入力している電圧V−と電圧V+とを比較し、電圧V−が電圧V+よりも小さくなると、高電位の出力信号をトランジスタ36のベースへ出力する。するとトランジスタ36はON状態となって、スイッチング素子3のゲートが接地接続され、当該スイッチング素子3がOFF状態となる。
When the voltage VB decreases and falls below a predetermined value, the voltage divided by the
以上のように実施の形態2によれば、入力端子にツェナーダイオード33を接続したコンパレータ34によって電源1の電圧VBが所定の値より小さくなったとき、スイッチング素子3をOFFするように構成したので、電源1の電圧VBが低下してスイッチング素子3のスイッチング動作が停止したとき、各LEDに供給する電流を遮断することができ、当該回路の発熱等の障害発生を防ぐことができるという効果がある。
As described above, according to the second embodiment, the switching
実施の形態3.
図5は、光源を構成する多数のLEDの点灯制御に、実施の形態1または実施の形態2によるこの発明のLED点灯装置を適用した天井照明、スタンド等の照明器具を示す説明図である。図1及び図4に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。照明装置40は、LED16a〜16n及びLED17a〜17nを光源として備えた照明灯本体41と、実施の形態1または実施の形態2で説明したLED点灯装置と同様な回路構成を有する制御部42とを備える。
この制御部42は、実施の形態1または実施の形態2において説明したLED点灯装置と同様に動作し、多数のLED16a〜16n及びLED17a〜17nを点灯制御する。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing lighting fixtures such as a ceiling lamp and a stand in which the LED lighting device of the present invention according to the first or second embodiment is applied to lighting control of a large number of LEDs constituting the light source. The same reference numerals are used for portions that are the same as or correspond to those shown in FIGS. 1 and 4 and description thereof is omitted. The illuminating
The
図6は、バックライトとして多数のLEDを使用した液晶表示装置を示した説明図で、図1、図4及び図5に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。液晶表示装置50は、液晶パネル51と、液晶パネル51の後方にバックライト52とを備える。バックライト52は、LED16a〜16n及びLED17a〜17nと、制御部42とから成り、LED16a〜16n及びLED17a〜17nは、液晶パネル51を万遍なく照らすように配置される。制御部42は、実施の形態1または実施の形態2で説明したものと同様に動作し、バックライト52として配置された多数のLED16a〜16n及びLED17a〜17nを点灯制御する。
FIG. 6 is an explanatory view showing a liquid crystal display device using a large number of LEDs as a backlight. The same reference numerals are used for the same or corresponding parts as those shown in FIG. 1, FIG. 4 and FIG. Is omitted. The liquid
図7は、光源として多数のLEDを使用した車両のヘッドランプを示した説明図で、例えばヘッドランプユニット60を側方視したときの各構成部材の配置を示したものである。図1、図4〜図6に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。ヘッドランプユニット60は、例えば反射鏡61、遮光壁62、レンズ63、及び光源としてのLED16a〜16n及びLED17a〜17nをその内部に備える。ヘッドランプユニット60の深奥部には制御部42が備えられ、この制御部42に接続された光源としてのLED16a〜16n及びLED17a〜17nは、ヘッドランプとして要求される照射範囲に光が照射されるように向き等を調整して反射鏡61の内部に配置される。
制御部42に備えられた回路は、実施の形態1または実施の形態2で説明したものと同様に反射鏡61の内部に配置された光源としてのLED16a〜16n及びLED17a〜17nを点灯制御する。
また、上記と同様に多数のLED16a〜16n及びLED17a〜17nを光源として交通信号灯に用いてもよい。
FIG. 7 is an explanatory view showing a headlamp of a vehicle using a number of LEDs as a light source. For example, the arrangement of each component when the
The circuit provided in the
Moreover, you may use many LED16a-16n and LED17a-17n for a traffic signal light as a light source like the above.
以上のように実施の形態3によれば、光源として多数のLED16a〜16n及びLED17a〜17nを使用し、この多数のLED16a〜16n及びLED17a〜17nを制御部42に設けたこの発明のLED点灯装置で点灯制御することにより、消費電力を抑制すると共に発熱も少なくすることができるという効果がある。
また、一つのLEDが断線した場合でも、全てのLEDが同時に消灯することがなく、突発的に消灯が発生することによる危険を回避することができるという効果がある。
As described above, according to the third embodiment, the LED lighting device of the present invention in which a large number of
Further, even when one LED is disconnected, all the LEDs are not turned off at the same time, and there is an effect that it is possible to avoid a danger caused by sudden turn-off.
1 電源、2 ダイオード、3 スイッチング素子、4,7,9,11〜13,20,30〜32,35 抵抗、5 コンデンサ、6,36 トランジスタ、8 インバータ、10,34 コンパレータ、14 フライホイールダイオード、15a〜15n コイル、16a〜16n,17a〜17n LED、33 ツェナーダイオード、40 照明装置、41 照明灯本体、42 制御部、50 液晶表示部、51 液晶パネル、52 バックライト、60 ヘッドランプユニット、61 反射鏡、62 遮光壁、63 レンズ。 1 power supply, 2 diode, 3 switching element, 4, 7, 9, 11 to 13, 20, 30 to 32, 35 resistor, 5 capacitor, 6, 36 transistor, 8 inverter, 10, 34 comparator, 14 flywheel diode, 15a to 15n coil, 16a to 16n, 17a to 17n LED, 33 Zener diode, 40 illumination device, 41 illumination lamp body, 42 control unit, 50 liquid crystal display unit, 51 liquid crystal panel, 52 backlight, 60 headlamp unit, 61 Reflector, 62 light shielding wall, 63 lens.
Claims (6)
複数の前記LED回路を電源に対し並列に接続するスイッチング素子と、
前記各LED回路に流れる電流が所定値になったことを検出して前記スイッチング素子のオン・オフを制御する定電流回路とを備えたLED点灯装置。 An LED circuit in which a coil and an LED are connected in series;
A switching element for connecting the plurality of LED circuits in parallel to a power source;
An LED lighting device comprising: a constant current circuit that detects that a current flowing through each LED circuit has reached a predetermined value and controls on / off of the switching element.
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