JP2006222219A - Ｌｅｄ駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤをより明るく発光させられるＬＥＤ駆動回路を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤ２と直列に接続された定電圧電源１と、ＬＥＤ２と直列に接続された電流制御素子（ＦＥＴ３１）と、差動増幅器４とを有し、差動増幅器４はＬＥＤ２の順電圧Ｖｆおよび制御電圧Ｖｃｔｌを入力し、その差を増幅して電流制御素子（ＦＥＴ３１）を制御することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode，発光ダイオード）を駆動するＬＥＤ駆動回路に関する。

ＬＥＤは、電子が正孔と再結合する際にバンドギャップに応じた波長の光子が発生するという現象を利用した発光素子である。従って、生成する光子の数は注入電子の数に比例する。即ち、発光光束は順電流に比例する。

ここで、ＬＥＤの特性について説明しておく。図８は、ＬＥＤの特性を示し、特に、図８（ａ）はＬＥＤの順方向電流（以下、順電流と略す。）Ｉｆ−順方向電圧（以下、順電圧と略す。）Ｖｆ特性を示すグラフであり、図８（ｂ）の実線はＬＥＤの発光光束Ｌ−順電流Ｉｆ特性を示すグラフであり、図８（ｂ）の点線は発光光束Ｌ−順電圧Ｖｆ特性を示すグラフである。ＬＥＤはダイオードの一種であり、電圧の変化に対して電流の変化は急峻である。従って、Ｌ-Ｉｆ特性は、Ｌ−Ｖｆ特性よりも傾きが緩やかである。

以上のことから、ＬＥＤの明るさを一定にしようとする場合、定電流回路によりＬＥＤを駆動する。定電流でＬＥＤを駆動する回路としては、例えば特許文献１に記述されている。

ここで、ＬＥＤの温度特性について述べておく。図９は、ＬＥＤの温度特性を示し、特に、図９（ａ）は順電圧Ｖｆ−周囲温度Ｔａ特性を示すグラフであり、図９（ｂ）は発光光束Ｌ−周囲温度Ｔａ特性を示すグラフであり、図９（ｃ）は（Ｌ／Ｖｆ）−周囲温度Ｔａ特性を示すグラフである。

図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれも、順電流Ｉｆが一定の場合の特性である。周囲温度Ｔａが上昇すると、順電圧Ｖｆは下がり、発光光束Ｌも下がる。周囲温度Ｔａが上昇すると、図９（ｃ）の例ではＬ／Ｖｆが下がっているが、全てのＬＥＤがこのような特性を有するとは限らない。温度特性はＬＥＤによって異なる。

次に、従来のＬＥＤ駆動回路について説明する。図１０は、上記の特許文献１に記載されたような従来のＬＥＤ駆動回路の一例を示す回路図である。このＬＥＤ駆動回路はＬＥＤ１０２を駆動するための回路で、定電圧電源１０１と、ＮチャネルＦＥＴ（Field-Effect Transistor，電界効果トランジスタ）１０３と、抵抗器１０５と、差動増幅器１０４とから構成される。定電圧電源１０１の正極端子とＬＥＤ１０２のアノード端子が接続され、ＬＥＤ１０２のカソード端子とＦＥＴ１０３のドレイン端子が接続され、抵抗器１０５の両端はそれぞれＦＥＴ１０３のソース端子、定電圧電源１０１の負極端子と接続される。差動増幅器１０４の反転入力端子はＦＥＴ１０３のソース端子と接続され、非反転入力端子は制御電圧Ｖｃｔｌと接続され、出力端子はＦＥＴ１０３のゲート端子に接続される。

次に、図１０のＬＥＤ駆動回路の動作について説明する。定電圧電源１０１の電圧をＶＤＤとし、ＬＥＤ１０２を流れる電流をＩｆとし、ＬＥＤ１０２の両端の電圧をＶｆとし、ＦＥＴ１０３のドレイン−ソース間電圧をＶｄｓとし、ＦＥＴ１０３のゲート−ソース間電圧をＶｇｓとし、抵抗器１０５の抵抗値をＲとする。差動増幅器１０４の入力端子への電流は微小なので、ＦＥＴ１０３のドレイン電流はＩｆとほぼ等しい。そのため、この回路では下記の式（１）が成立つ。

Ｖｆ＝ＶＤＤ−Ｉｆ・Ｒ−Ｖｄｓ ・・・（１）
ここで、図１１に、ＦＥＴの電流−電圧特性の一例を示す。この図１１は、ドレイン電流Ｉｄ−（ドレイン−ソース間電圧）Ｖｄｓ特性を表し、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓをパラメータとして複数の曲線を示している。このような特性のＦＥＴを図１０のＦＥＴ１０３として用いた場合の図１０のＬＥＤ駆動回路の特性を図１２に示す。図１２は、図１０におけるＬＥＤ１０２およびＦＥＴ１０３の電流−電圧特性を示す。点線はＬＥＤ１０２のＩｆ−Ｖｆ特性を示す。実線はＦＥＴ１０３の特性を含むＩｆ−（ＶＤＤ−Ｉｆ・Ｒ−Ｖｄｓ）特性を示し、Ｖｇｓをパラメータとして複数の曲線を示している。式（１）から分かるように、実線のグラフと点線のグラフとの交点が動作点となる。つまり、Ｖｇｓの値によってＩｆが決まる。

更には、Ｖｇｓの値を決めているのは差動増幅器１０４の出力である。差動増幅器１０４はフィードバックループを形成しており、ＦＥＴ１０３のソース電位が制御電圧Ｖｃｔｌと等しくなるように働く。即ち、下記の式（２）が成立つ。

Ｖｃｔｌ＝Ｉｆ・Ｒ ・・・ （２）
従って、ＬＥＤ１０２を流れる電流Ｉｆは制御電圧Ｖｃｔｌによって決まり、図１０のＬＥＤ駆動回路は定電流回路として動作する。ここで、抵抗器１０５は電流を検知するための電流検知用抵抗器として使用されている。

電流Ｉｆが増加すると、ＬＥＤ１０２のＶｆは増加し、抵抗器１０５の両端電圧Ｉｆ・Ｒは増加し、定電圧電源１０１の電圧ＶＤＤは一定のままである。従って、電流Ｉｆが増加するとＶｄｓが減少する。図１１から分かるように、ドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓが小さくなると、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓを大きくしても、ドレイン電流Ｉｄ（＝Ｉｆ）が制限されてくる。結局、ＬＥＤ１０２を流れる電流Ｉｆの上限は回路で決まる。つまり、ＬＥＤの明るさは回路によって制限される。
特開２００１−３２６７０３号公報

上述したように、ＬＥＤ駆動回路によってＬＥＤに流すことのできる電流値の上限が決まり、従って、明るさが制限される。特に、電池を電源とする場合や、パルス駆動で電流を短時間に多くの電流を流す場合などに、回路による電流の上限が問題になる。

本発明の目的は、回路による電流の上限を上げ、ＬＥＤをより明るく発光させることのできるＬＥＤ駆動回路を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路であって、
前記ＬＥＤと直列に接続された定電圧電源と、
前記ＬＥＤと直列に接続された電流制御素子と、
前記ＬＥＤの順方向電圧および前記ＬＥＤの発光光束を調節するための制御電圧を入力し、前記順方向電圧と前記制御電圧との差を増幅して前記電流制御素子に流れる電流を制御するための制御信号として出力する差動増幅器とを備えている。

本発明によれば、差動増幅器が、入力された制御電圧とＬＥＤの順方向電圧とが等しくなるように電流制御素子を動作させることによりＬＥＤに流れる電流を制御するようにしているので、ＬＥＤと直列に接続する回路素子を定電圧電源および電流制御素子のみとし、電流検知用の抵抗が不要となる。そのため、電流検知用の抵抗による電圧降下が排除され、ＬＥＤに流すことができる電流の上限値を上げることによりＬＥＤをより明るく発光させることが可能となる。

また、本発明のＬＥＤ駆動回路では、前記電流制御素子を、
前記制御信号がゲート端子に入力され、ドレイン端子が前記定電圧電源の正極端子に接続され、ソース端子が前記ＬＥＤのアノード端子および前記差動増幅器の反転入力端子に接続されたＮチャネルＦＥＴとしてもよい。

また、本発明のＬＥＤ駆動回路では、前記電流制御素子を、
前記制御信号がゲート端子に入力され、ソース端子が前記定電圧電源の正極端子に接続され、ドレイン端子が前記ＬＥＤのアノード端子および前記差動増幅器の非反転入力端子に接続されたＰチャネルＦＥＴとしてもよい。

また、本発明のＬＥＤ駆動回路では、前記電流制御素子を、
前記制御信号がゲート端子に入力され、ソース端子が前記定電圧電源の負極端子に接続され、ドレイン端子が前記ＬＥＤのカソード端子および前記差動増幅器の非反転入力端子に接続されたＮチャネルＦＥＴとしてもよい。

さらに、本発明のＬＥＤ駆動回路では、前記差動増幅器の反転入力端子または／および非反転入力端子に、温度依存性素子を有する回路を接続するようにしてもよい。

本発明によれば、差動増幅器の反転入力端子または／および非反転入力端子に、温度依存性素子を含む回路を接続して、周囲温度が変化することによるＬＥＤの温度依存性を打ち消すようにすることにより、周囲温度が変化することによるＬＥＤの発光光束の変化を低減することができる。

以上説明したように、本発明によれば、ＬＥＤと直列に接続する回路素子を定電圧電源および電流制御素子のみとし、電流検知用の抵抗を用いないことによって、電流検知用の抵抗による電圧降下を排除したことにより、ＬＥＤをより明るく発光させることができるという効果を得ることができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態のＬＥＤ駆動回路の構成について、図１の回路図を参照して説明する。

図１に示す本実施形態のＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤ２を駆動するための回路であって、ＬＥＤ２と直列に接続された定電圧電源１と、ＬＥＤ２と直列に接続された電流制御素子３と、差動増幅器４とを有し、差動増幅器４はＬＥＤ２の順電圧および制御電圧Ｖｃｔｌを入力し、その差を増幅して電流制御素子３に流れる電流を制御するための制御信号として出力する。制御電圧Ｖｃｔｌは、ＬＥＤ２の発光光束を調節するための電圧である。

電流制御素子３は、制御信号の電位に応じて通過させる電流値を制御する素子である。極性を考慮にいれて説明すると、定電圧電源１の負極端子はＬＥＤ２のカソード端子と接続される。電流制御素子３の電流経路の一端は定電圧電源１の正極端子と接続され、もう一端はＬＥＤ２のアノード端子および差動増幅器４の反転入力端子に接続される。差動増幅器４の非反転入力端子には制御電圧Ｖｃｔｌが入力される。差動増幅器４の出力は電流制御素子３に制御信号として入力される。電流制御素子３は、差動増幅器４からの制御信号の電位が増加すると電流を増やすように働く。

ここで、定電圧電源１の負極端子を基準電位０Ｖとし、ＬＥＤ２の順電圧をＶｆとし、ＬＥＤ２の順電流をＩｆとする。すると、差動増幅器４の反転入力端子の電位はＶｆとなる。今、Ｖｃｔｌ＞Ｖｆとすると、電流制御素子３は通過電流を増加させ、従ってＩｆを増加させる。図８（ａ）で示したように、順電流Ｉｆが増加すると、順電圧Ｖｆが増加する。逆に、Ｖｃｔｌ＜Ｖｆとすると、電流制御素子３は通過電流を減少させ、従ってＩｆを減少させる。図８（ａ）で示したように、順電流Ｉｆが減少すると、順電圧Ｖｆが減少する。このようにして、下記の式（３）を満たす点で落ち着く。

Ｖｆ＝Ｖｃｔｌ ・・・ （３）
つまり、ＶｃｔｌによってＶｆが制御され、更には、図８（ｂ）で示したように発光光束Ｌが決められる。

次に、電流制御素子３として、図１１に示すような特性を有するＮチャネルＦＥＴを用いる場合について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の他の構成を示す回路図であり、図１の電流制御素子３をＮチャネルＦＥＴ３１に置換えたものである。ＦＥＴ３１のドレイン端子は定電圧電源１の正極端子と接続され、ＦＥＴ３１のソース端子はＬＥＤ２のアノード端子および差動増幅器４の反転入力端子に接続される。ＦＥＴ３１のゲート端子は差動増幅器４の出力端子と接続される。その他の接続は図１と同様である。

ここで、定電圧電源１の負極端子を基準電位０Ｖとし、定電圧電源１の電圧をＶＤＤとし、ＬＥＤ２の順電流をＩｆとし、ＬＥＤ２の順電圧をＶｆとし、ＦＥＴ３１のドレイン電流をＩｄとし、ＦＥＴ３１のドレイン−ソース間電圧をＶｄｓとし、ＦＥＴ３１のゲート−ソース間電圧をＶｇｓとする。差動増幅器４の入力端子への電流は微小なので、ほぼＩｆ＝Ｉｄとなる。

今、Ｖｃｔｌ＞Ｖｆとすると、Ｖｇｓ＋Ｖｆが増加する。図１１に示したように、Ｖｇｓが増加した場合、Ｉｄ（＝Ｉｆ）が増加する。図８（ａ）に示したように、Ｖｆが増加した場合、Ｉｆが増加する。いずれにしてもＩｆが増加するので、Ｖｆが増加する。逆に、Ｖｃｔｌ＜Ｖｆとすると、Ｖｇｓ＋Ｖｆが減少する。図１１に示したように、Ｖｇｓが減少した場合、Ｉｄ（＝Ｉｆ）が減少する。図８（ａ）に示したように、Ｖｆが減少した場合、Ｉｆが減少する。いずれにしてもＩｆが減少するので、Ｖｆが減少する。このようにして、前述の式（３）を満たす点で落ち着く。つまり、Ｖｃｔｌを制御することによってＶｆが調整でき、従ってＩｆが調整でき、故に発光光束を調節できる。

また、この回路では、下記の式（４）が成立つ。

Ｖｆ＝ＶＤＤ−Ｖｄｓ ・・・（４）
この式（４）は、図１０に示した従来のＬＥＤ駆動回路での式（１）と比べてみると、Ｉｆ・Ｒの項が存在しない。故に、同じＶＤＤに対するＶｆ＋Ｖｄｓの値は、図２に示す本実施形態のＬＥＤ駆動回路の方が図１０に示す従来のＬＥＤ駆動回路よりも大きくできる。従って、図８（ａ）に示すＬＥＤの特性や図１１に示すＦＥＴの特性から分かるように、Ｉｆ（＝Ｉｄ）を大きくできる。よって、図８（ｂ）に示すＬＥＤの発光光束Ｌ−順電流Ｉｆ特性から分かるように、ＬＥＤを明るく発光させられる。

図２のＬＥＤ駆動回路の特性を図３に示す。図３は、図２におけるＬＥＤ２およびＦＥＴ３１の電流−電圧特性を示すグラフである。点線はＬＥＤ２のＩｆ−Ｖｆ特性を示す。実線はＦＥＴ３１の特性を含むＩｆ−（ＶＤＤ−Ｖｄｓ）特性を示し、Ｖｇｓをパラメータとして複数の曲線を示している。式（４）から分かるように、実線のグラフと点線のグラフとの交点が動作点となる。

従来のＬＥＤ駆動回路の特性を示す図１２と比べると、本実施形態のＬＥＤ駆動回路の特性を示す図３では、ＬＥＤの順電流Ｉｆをより大きくできる様子がみられる。

次に、各素子の極性が異なる組合わせの例について、図４および図５を参照して説明する。図４および図５は、それぞれ本実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の他の構成を示す回路図である。これらは、素子の極性や接続が多少異なる図２のＬＥＤ駆動回路の変形である。

図４に示す本実施形態のＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤ２を駆動するための回路であって、定電圧電源１と、ＰチャネルＦＥＴ３２と、差動増幅器４とを有する。定電圧電源１の負極端子はＬＥＤ２のカソード端子と接続される。ＦＥＴ３２のソース端子は定電圧電源１の正極端子と接続され、ＦＥＴ３２のドレイン端子はＬＥＤ２のアノード端子および差動増幅器４の非反転入力端子に接続される。ＦＥＴ３２のゲート端子は差動増幅器４の出力端子と接続される。差動増幅器４の反転入力端子には制御電圧Ｖｃｔｌが入力される。

ここで、定電圧電源１の負極端子を基準電位０Ｖとし、定電圧電源１の電圧をＶＤＤとし、ＬＥＤ２の順電流をＩｆとし、ＬＥＤ２の順電圧をＶｆとし、ＦＥＴ３２のドレイン電流をＩｄとし、ＦＥＴ３２のドレイン−ソース間電圧をＶｄｓとし、ＦＥＴ３２のゲート−ソース間電圧をＶｇｓとする。但し、ＰチャネルＦＥＴの特性表示の慣例に従って、Ｉｆ＜＝０，Ｖｄｓ＜＝０，Ｖｇｓ＜＝０が順方向であるとする。差動増幅器４の入力端子への電流は微小なので、ほぼＩｆ＝−Ｉｄとなる。

今、Ｖｃｔｌ＞Ｖｆとすると、ＶＤＤ＋Ｖｇｓが減少する、即ち（−Ｖｇｓ）が増加する。ＰチャネルＦＥＴでは、（−Ｖｇｓ）が増加すると（−Ｉｄ）が増加する、即ちＩｆが増加する。ＬＥＤでは、Ｉｆが増加するとＶｆが増加する。逆に、Ｖｃｔｌ＜Ｖｆとすると、ＶＤＤ＋Ｖｇｓが増加する、即ち（−Ｖｇｓ）が減少する。ＰチャネルＦＥＴでは、（−Ｖｇｓ）が減少すると（−Ｉｄ）が減少する、即ちＩｆが減少する。ＬＥＤでは、Ｉｆが減少するとＶｆが減少する。このようにして、前述の式（３）を満たす点で落ち着く。

また、この回路では下記の式（５）が成立つ。

Ｖｆ＝ＶＤＤ−（−Ｖｄｓ） ・・・ （５）
但し、Ｖｄｓ＜＝０なので、実質は上記で示した式（４）と同様である。

以上のように、図４のＬＥＤ駆動回路でも、Ｖｃｔｌを制御することにより発光光束を調節でき、また、従来よりもＬＥＤの順電流を増やすことができ、故に、従来よりもＬＥＤを明るく発光させられる。

次に、図２のＬＥＤ駆動回路の変形例である本実施形態のＬＥＤ駆動回路について、図５を参照して説明する。図５に示す本実施形態のＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤ２を駆動するための回路であって、定電圧電源１と、ＮチャネルＦＥＴ３１と、差動増幅器４とを有する。定電圧電源１の正極端子はＬＥＤ２のアノード端子と接続される。ＦＥＴ３１のソース端子は定電圧電源１の負極端子と接続され、ＦＥＴ３１のドレイン端子はＬＥＤ２のカソード端子および差動増幅器４の非反転入力端子に接続される。ＦＥＴ３１のゲート端子は差動増幅器４の出力端子と接続される。差動増幅器４の反転入力端子には制御電圧Ｖｃｔｌが入力される。

ここで、定電圧電源１の負極端子を基準電位０Ｖとし、定電圧電源１の電圧をＶＤＤとし、ＬＥＤ２の順電流をＩｆとし、ＬＥＤ２の順電圧をＶｆとし、ＦＥＴ３１のドレイン電流をＩｄとし、ＦＥＴ３１のドレイン−ソース間電圧をＶｄｓとし、ＦＥＴ３１のゲート−ソース間電圧をＶｇｓとする。差動増幅器４の入力端子への電流は微小なので、ほぼＩｆ＝Ｉｄとなる。

今、Ｖｃｔｌ＞ＶＤＤ−Ｖｆとすると、Ｖｇｓが減少する。ＮチャネルＦＥＴでは、Ｖｇｓが減少するとＩｄが減少する、即ちＩｆが減少する。ＬＥＤでは、Ｉｆが減少するとＶｆが減少する。逆に、Ｖｃｔｌ＜ＶＤＤ−Ｖｆとすると、Ｖｇｓが増加する。ＮチャネルＦＥＴでは、Ｖｇｓが増加するとＩｄが増加する、即ちＩｆが増加する。ＬＥＤでは、Ｉｆが増加するとＶｆが増加する。このようにして、下記の式（６）を満たす点で落ち着く。

Ｖｆ＝ＶＤＤ−Ｖｃｔｌ ・・・ （６）
また、この回路では前述の式（４）が成立つ。

以上のように、図５のＬＥＤ駆動回路でも、Ｖｃｔｌを制御することにより発光光束を調節でき、また、従来よりもＬＥＤの順電流を増やすことができ、故に、従来よりもＬＥＤを明るく発光させられる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態のＬＥＤ駆動回路について説明する。本発明の第２の実施形態のＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤの温度依存性を補正するための例である。

先ず、本発明の第２の実施形態のＬＥＤ駆動回路の構成について、図６の回路図を参照して説明する。

図６に示す本実施形態のＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤ２を駆動するための回路であって、定電圧電源１と、ＮチャネルＦＥＴ３１と、差動増幅器４と、抵抗器５１および５２とを有する。定電圧電源１の負極端子にはＬＥＤ２のカソード端子と抵抗器５２の一端とが接続される。ＦＥＴ３１のドレイン端子は定電圧電源１の正極端子と接続され、ＦＥＴ３１のソース端子はＬＥＤ２のアノード端子および差動増幅器４の反転入力端子に接続される。ＦＥＴ３１のゲート端子は差動増幅器４の出力端子と接続される。差動増幅器４の非反転入力端子には抵抗器５１の一端と抵抗器５２の残りの端子とが接続される。抵抗器５１の残りの端子には制御電圧Ｖｃｔｌが入力される。

図６のＬＥＤ駆動回路は、図２のＬＥＤ駆動回路とは抵抗器５１および５２の部分が異なる。図６の回路の動作は、基本的には図２の回路と同様であり、前述の式（４）が成立つ。以降、図２の回路と異なる所を中心に説明する。

ここで、抵抗器５１の抵抗値をＲ１、抵抗器５２の抵抗値をＲ２とする。本回路は、差動増幅器４の両入力が等しくなるように働くので、下記の式（７）を満たす点で落ち着く。

Ｖｆ＝Ｖｃｔｌ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２） ・・・ （７）
図９を参照しながら前述したようにＬＥＤは温度依存性があり、周囲温度が上昇すると発光光束Ｌ／順電圧Ｖｆは下がる。ここで、Ｌ／Ｖｆ＝αとすると、式（７）より式（８）が成立つ。

Ｌ＝α・Ｖｃｔｌ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２） ・・・ （８）
周囲温度の上昇によるＬＥＤの発光光束Ｌの低下を軽減するためには、抵抗器５１の抵抗値Ｒ１が温度上昇につれて抵抗値が下がるものを選ぶとよい。例えば、抵抗器５１として、ＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient，負の温度係数）サーミスタを用いるとよい。あるいは、抵抗器５２の抵抗値Ｒ２が温度上昇につれて抵抗値が上がるものを選んでもよい。例えば、抵抗器５２として、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient，正の温度係数）サーミスタを用いてもよい。

但し、図９について前述したように、必ずしも温度上昇するとＬ／Ｖｆが下がるわけではない。使用するＬＥＤの温度特性に合わせて、補正するようにするとよい。

以上のように、図６に示す本実施形態のＬＥＤ駆動回路は、差動増幅器の非反転入力端子に温度依存性素子を含む回路を接続することにより、周囲温度が変化することによるＬＥＤの発光光束の変化を低減することができる。また、Ｖｃｔｌを制御することにより発光光束を調節でき、更に、従来よりもＬＥＤの順電流を増やすことができ、故に、従来よりもＬＥＤを明るく発光させられる。

次に、ＬＥＤの温度依存性を補正するＬＥＤ駆動回路の構成について、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の他の構成を示す回路図であり、図６のＬＥＤ駆動回路の変形である。

図７に示す本実施形態のＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤ２を駆動するための回路であって、定電圧電源１と、ＮチャネルＦＥＴ３１と、差動増幅器４と、抵抗器５３および５４とを有する。定電圧電源１の負極端子にはＬＥＤ２のカソード端子と抵抗器５４の一端とが接続される。ＦＥＴ３１のドレイン端子は定電圧電源１の正極端子と接続され、ＦＥＴ３１のソース端子はＬＥＤ２のアノード端子および抵抗器５３の一端とが接続される。ＦＥＴ３１のゲート端子は差動増幅器４の出力端子と接続される。差動増幅器４の反転入力端子には抵抗器５３の残りの端子と抵抗器５４の残りの端子とが接続される。差動増幅器４の非反転入力端子には制御電圧Ｖｃｔｌが入力される。

図７のＬＥＤ駆動回路は、図２のＬＥＤ駆動回路とは抵抗器５３および５４の部分が異なる。図７の回路の動作は、基本的には図２の回路と同様であり、前述の式（４）が成立つ。以降、図２の回路と異なる所を中心に説明する。

ここで、抵抗器５３の抵抗値をＲ３、抵抗器５４の抵抗値をＲ４とする。本回路は、差動増幅器４の両入力が等しくなるように働くので、下記の式（９）を満たす点で落ち着く。

Ｖｆ・Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）＝Ｖｃｔｌ ・・・ （９）
図９を参照しながら前述したようにＬＥＤは温度依存性があり、周囲温度が上昇すると発光光束Ｌ／順電圧Ｖｆは下がる。ここで、Ｌ／Ｖｆ＝αとすると、上記の式（９）より下記の式（１０）が成立つ。

Ｌ＝α・Ｖｃｔｌ・（１＋Ｒ３／Ｒ４） ・・・ （１０）
周囲温度の上昇によるＬＥＤの発光光束Ｌの低下を軽減するためには、抵抗器５３の抵抗値Ｒ３が温度上昇につれて抵抗値が上がるものを選ぶとよい。例えば、抵抗器５３として、ＰＴＣサーミスタを用いるとよい。あるいは、抵抗器５４の抵抗値Ｒ４が温度上昇につれて抵抗値が下がるものを選んでもよい。例えば、抵抗器５４として、ＮＴＣサーミスタを用いてもよい。

但し、図９について前述したように、必ずしも温度上昇するとＬ／Ｖｆが下がるわけではない。使用するＬＥＤの温度特性に合わせて、補正するようにするとよい。

このように差動増幅器４の反転入力端子または／および非反転入力端子に、温度依存性素子を有する回路を接続して、周囲温度が変化することによるＬＥＤ２の温度依存性を打ち消すようにすることにより、周囲温度が変化することによるＬＥＤ２の発光光束の変化を低減することができる。

以上のように、図７に示す本実施形態のＬＥＤ駆動回路は、差動増幅器４の反転入力端子に温度依存性素子を有する回路を接続することにより、周囲温度が変化することによるＬＥＤの発光光束の変化を低減することができる。また、Ｖｃｔｌを制御することにより発光光束を調節でき、更に、従来よりもＬＥＤの順電流を増やすことができ、故に、従来よりもＬＥＤを明るく発光させられる。

ＬＥＤの発光光束は、ＬＥＤの自己発熱による影響も受けるので、図６や図７のＬＥＤ駆動回路で用いるサーミスタをＬＥＤの近辺に置くと、ＬＥＤの発光光束の温度依存性をより効果的に低減できる。

本発明の第１の実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の他の構成を示す回路図である。 図２におけるＬＥＤ２およびＦＥＴ３１の電流−電圧特性を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の他の構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の他の構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の他の構成を示す回路図である。 はＬＥＤの特性を示し、特に、図８（ａ）はＬＥＤの順電流Ｉｆ−順電圧Ｖｆ特性を示すグラフであり、図８（ｂ）はＬＥＤの発光光束Ｌ−順電流Ｉｆ特性および発光光束Ｌ−順電圧Ｖｆ特性を示すグラフである。 ＬＥＤの温度特性を示し、特に、図９（ａ）は順電圧Ｖｆ−周囲温度Ｔａ特性を示すグラフであり、図９（ｂ）は発光光束Ｌ−周囲温度Ｔａ特性を示すグラフであり、図９（ｃ）は（Ｌ／Ｖｆ）−周囲温度Ｔａ特性を示すグラフである。 従来のＬＥＤ駆動回路の一例を示す回路図である。 ＦＥＴの電流−電圧特性の一例を示すグラフである。 図１０におけるＬＥＤ１０２およびＦＥＴ１０３の電流−電圧特性を示すグラフである。

符号の説明

１ 定電圧電源
２ ＬＥＤ
３ 電流制御素子
４ 差動増幅器
３１ ＮチャネルＦＥＴ
３２ ＰチャネルＦＥＴ
５１ 抵抗器
５２ 抵抗器
５３ 抵抗器
５４ 抵抗器

Claims (5)

1. ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路であって、
   前記ＬＥＤと直列に接続された定電圧電源と、
   前記ＬＥＤと直列に接続された電流制御素子と、
   前記ＬＥＤの順方向電圧および前記ＬＥＤの発光光束を調節するための制御電圧を入力し、前記順方向電圧と前記制御電圧との差を増幅して前記電流制御素子に流れる電流を制御するための制御信号として出力する差動増幅器と、
   を備えているＬＥＤ駆動回路。
2. 前記電流制御素子が、
   前記制御信号がゲート端子に入力され、ドレイン端子が前記定電圧電源の正極端子に接続され、ソース端子が前記ＬＥＤのアノード端子および前記差動増幅器の反転入力端子に接続されたＮチャネルＦＥＴである請求項１記載のＬＥＤ駆動回路。
3. 前記電流制御素子が、
   前記制御信号がゲート端子に入力され、ソース端子が前記定電圧電源の正極端子に接続され、ドレイン端子が前記ＬＥＤのアノード端子および前記差動増幅器の非反転入力端子に接続されたＰチャネルＦＥＴである請求項１記載のＬＥＤ駆動回路。
4. 前記電流制御素子が、
   前記制御信号がゲート端子に入力され、ソース端子が前記定電圧電源の負極端子に接続され、ドレイン端子が前記ＬＥＤのカソード端子および前記差動増幅器の非反転入力端子に接続されたＮチャネルＦＥＴである請求項１記載のＬＥＤ駆動回路。
5. 前記差動増幅器の反転入力端子または／および非反転入力端子には、温度依存性素子を有する回路が接続されている請求項１から４のいずれか１項記載のＬＥＤ駆動回路。

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