JP2007053151A - 発光ダイオードの駆動回路及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ３端子レギュレータを備えた発光ダイオードの駆動回路の発光効率を高く、発熱を低減し、駆動回路を小型化する。
【解決手段】 ３端子レギュレータの電流調整用の抵抗として発光ダイオードＬＥＤ５と低電力の抵抗器Ｒ３を使用し、被駆動発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２を駆動する。また、調整用発光ダイオードと被駆動発光ダイオードとを同一規格のものとし、多数の発光ダイオードから順方向電圧値が最頻値となるグループに属する発光ダイオードを調整用ダイオードＬＥＤ５として使用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオードの駆動回路及び製造方法に係り、特に３端子レギュレータを用いた定電流回路または低電圧回路を備えて被駆動発光ダイオードの駆動電力を供給する発光ダイオードの駆動回路及びその製造方法に関する。

近年、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記することがある）は車両の信号灯や照明灯及び道路の標識や信号灯等に使用され、このような使用条件においてＬＥＤが適正な明るさを長期間に亘って維持するためには過電流を防止する電源回路を設ける他、周囲の温度や湿度が高くならないように配慮する必要がある。

また、車両のバッテリー電源でＬＥＤを点灯するとき、バッテリーはその電圧が１２Ｖ仕様の場合約１０Ｖ〜１６Ｖ、２４Ｖ仕様の場合約２０Ｖ〜３２Ｖと変動するためＬＥＤの特性や、そのばらつきを考慮した過電流防止対策を施す必要がある。

図３はＬＥＤの順方向電圧一順方向電流特性の一例であり、図中Ａ，Ｂ，ＣはＬＥＤの特性、Ｄは比較用に記入した１０Ωの抵抗器の特性である。図３に示すように、抵抗器の電流が電圧に比例して変化するのに対してＬＥＤはある電圧から電流が流れ始め、その後、僅かな電圧の変化で電流が急激に変化する特性で、定電圧特性に類似している。

また、図４は同一規格（順方向電圧３．５Ｖ）の複数のＬＥＤに平均順電流を流したときの順方向電圧の度数分布を示すものである。この例では度数分布は、略正規分布をなし、順方向電圧は広い範囲（２．８Ｖ〜４．２Ｖ）に分布し、その最頻値は３．５Ｖとなっている。この例では、複数のＬＥＤをａランク（３．３Ｖ未満）、ｂランク（３．３Ｖ〜３．７Ｖ）、ｃランク（３．７Ｖ超）に分類することができる。

ＬＥＤの明るさは順方向電流にほぼ比例するので、異なる特性を有するＬＥＤを同様に発光させるためには、順方向電圧のばらつきに合わせて電圧を印加しなければならない。そのため上述したようにａランク、ｂランク、ｃランクに分類されたＬＥＤを使用する場合には、使用するＬＥＤのランクにあわせてバッテリーに電流調整用の抵抗器を介して接続し、発光特定が略同一となるようにする。近年は、バッテリーの電圧変動とＬＥＤのばらつきを考慮してＬＥＤに一定電流を流す方法が採用され、特許文献１に記載されるように、駆動回路に定電流回路や定電圧回路を使用されるものがある。

図５は、３端子レギュレータＩＣ１、抵抗器Ｒ１、コンデンサＣ１を使った定電流回路を用いた駆動回路であり、２つの発光ダイオード、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２を発光駆動するものである。この例では、ＬＥＤ１とＬＥＤ２に流れる電流Ｉ１はＩＣ１の出力電圧をＶ（ＩＣ１）とするとＩ１＝Ｖ（ＩＣ１）／Ｒ１の関係式で規定される。

また、図６は３端子レギュレータＩＣ２、抵抗器Ｒ２、コンデンサＣ２，Ｃ３を使った定電圧回路を用いた駆動回路で、２つの発光ダイオード、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４を発光駆動するものである。この例ではＬＥＤ３とＬＥＤ４に流れる電流Ｉ２はＩＣ２の出力電圧はＶ（ＩＣ２）とするとＩ２＝Ｖ（ＩＣ２）／Ｒ２の関係式で規定される。

特開２００３−１４２２８１号公報

しかしながら、上述した駆動回路においては、電流調整用、電圧調整用として使われる前記の抵抗器Ｒ１と抵抗器Ｒ２は、発光に寄与しないエネルギを消費して発熱するため、その放熱を行う放熱手段を設ける必要があるなど装置を小さくすることができないという問題がある。

この発明は、かかる現状に鑑み創案されたものであって、その目的とするところは、３端子レギュレータを備えた発光ダイオードの駆動回路の発光効率を高く、発熱を低減し、駆動回路を小型化することができる発光ダイオードの駆動回路及び製造方法を提供しようとするものである。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、３端子レギュレータを用いた定電流回路を備えて被駆動発光ダイオードの駆動電力を供給する発光ダイオードの駆動回路において、前記３端子レギュレータに取り付ける負荷電流調整用抵抗器部材として、前記被駆動発光ダイオードとは別の負荷用発光ダイオードと抵抗器とを配置したことを特徴とする発光ダイオードの駆動回路である。

請求項２の発明は、請求項１の駆動回路において、前記負荷電流調整用抵抗器部材としての発光ダイオードと抵抗器とは直列に配置されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、３端子レギュレータを用いた定電圧回路を備えて被駆動発光ダイオードの駆動電力を供給する発光ダイオードの駆動回路において、前記３端子レギュレータに取り付ける負荷抵抗器部材として、前記被駆動発光ダイオードとは別の負荷用発光ダイオードと抵抗器とを配置したことを特徴とする発光ダイオードの駆動回路である。

請求項４の発明は、請求項３の発光ダイオードの駆動回路において、前記抵抗器負荷としての負荷用発光ダイオードと抵抗器とは直列に配置されていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかの発光ダイオードの駆動回路において、前記被駆動発光ダイオードと負荷用ダイオードとは同一規格のものを使用し、前記駆動回路の負荷用発光ダイオードとして、複数個の発光ダイオードのうち順方向電圧の大きさが複数の発光ダイオードの代表値に近い値を持つものを使用したことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかの発光ダイオードの駆動装置において、前記同一規格の発光ダイオードは複数台の駆動回路に使用する複数が準備されており、前記複数の発光ダイオードを代表値を含む所定範囲の値である代表グループとその他のグループとに分類しておき、前記負荷用ダイオードとして代表値を含むグループのものを使用し、前記被駆動ダイオードとして前記その他のグループのものを使用したことを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかの発光ダイオードの駆動回路において、前記代表値は、最頻値であることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１乃至請求項６の発光ダイオードの駆動回路を製造する方法において、前記被駆動発光ダイオードと負荷用ダイオードとは同一規格のものを使用し、使用対象となる複数個の発光ダイオードの平均電流を流したときの順方向電圧の大きさを測定し、順電圧の代表値を含む発光ダイオードグループを抽出し、前記抽出した発光ダイオードグループに属する発光ダイオードを前記負荷用発光ダイオードとして使用することを特徴とする発光ダイオード駆動回路の製造方法である。

請求項９の発明は、請求項８の発光ダイオード駆動回路の製造方法において、前記抽出した発光ダイオードグループに属さない発光ダイオードを前記被駆動発光ダイオードとすることを特徴とする。

本発明に係る発光ダイオードの駆動回路によれば、駆動回路において、定電流回路または定電圧回路の調整用抵抗器に発光ダイオードを含むようにしたから、発光に寄与しないエネルギ消費が減り、入力される電力を効率よく発光させることができる他、発熱量が減少するため、放熱手段を大がかりにする必要が無くなり装置の小型化を図ることができる。

また、本発明に係る発光ダイオードの駆動回路の製造方法によれば、ばらつきのある多数のＬＥＤをグループ分けして、規格値に近いＬＥＤを定電圧、定電流調整用として使用するものとしたから、駆動対象となるＬＥＤに安定した電力を供給してＬＥＤの発光特性を均一化することができ、ばらついた特性のすべてのＬＥＤを発光ダイオードの駆動回路に使用することができ、製造コストを低減することができる。

以下、本発明の実施形態を、回路図を参照して説明する。図１は本発明に係る発光ダイオードの駆動回路の第１の例を示すものである。本例において、３端子レギュレータＩＣ１には抵抗器Ｒ３とＬＥＤ５を直列に接続し、負荷電流調整用抵抗器としている。また、発光ダイオードの駆動回路には、コンデンサＣ１が備えられている。本例ではＬＥＤ５は、被駆動ＬＥＤ１，ＬＥＤ２と同一規格、即ち順方向電圧３．５Ｖのものを使用する。また、本例では、抵抗器Ｒ３の抵抗値は、小さいものとし、ＬＥＤ５と抵抗器Ｒ３の合計で所定の抵抗値を有するものとする。このように、本例では１つの駆動回路で、負荷調整用に１つ（ＬＥＤ３）、被駆動用に２つ（ＬＥＤ１，ＬＥＤ２）の合計３つの発光ダイオードを発光駆動することができる。

即ち、本例によれば、安定化回路に使用するＬＥＤ５を被駆動用ＬＥＤ１，２に加えて駆動することができ、１つの駆動回路で発光させることができるＬＥＤの数を増加させることができる。また、従来抵抗器から熱として放出されていたエネルギがＬＥＤから光として放出されるため、駆動回路の発熱量を低減することができ、放熱手段を小型化でき、ひいては駆動回路全体を小型化することができる。

また、本例において、駆動回路は以下の方法で製造することができる。即ち、多数の発光ダイオードの駆動回路を製造するに際し、ＬＥＤ５は、被駆動ＬＥＤ１，ＬＥＤ２と同一規格、即ち順方向電圧３．５Ｖのものを使用することとする。そして、この使用対象とするＬＥＤは多数準備され、上述したａランク、ｂランク、ｃランクに分類されたものとする。そしてＬＥＤ５には図４で示したｂランクのものを使用し、ＬＥＤ１，ＬＥＤ２には、どのランクのものを使用しても良いものとする。

これにより、複数の駆動回路を製造するとき、各駆動装置におけるＬＥＤ１とＬＥＤ２に流れる電流Ｉ３を各装置において略一定にすることができる。即ち、Ｉ３はＩＣ１の出力電圧をＶ（ＩＣ１）、ＬＥＤ５の順方向電圧をＶ（ＬＥＤ５）とすると、Ｉ３＝Ｖ（ＩＣ１）−Ｖ（ＬＥＤ５）／Ｒ３の関係式で規定される。ここで、Ｖ（ＩＣ１）は一定であるが、Ｖ（ＬＥＤ５）の値が一定でなければ各駆動装置において不均一が生じるが、ＬＥＤ５に所定の範囲に分布しているｂランクのものを使用することによりＩ３が一定となる。このため、ＬＥＤ１とＬＥＤ２にはどのランクのものでも使っても発光特性が安定したものとすることができる。

図２は、本発明に係る発光ダイオードの駆動回路の他の例を示すものである。本例は駆動装置に定電圧回路を備えたものである。本例では発光ダイオードの駆動装置は、３端子レギュレータＩＣ２、２つのコンデンサＣ２，Ｃ３を備える他、定電圧回路の抵抗器負荷として抵抗器Ｒ４とＬＥＤ６を直列に接続して構成されている。また、本例では、抵抗器Ｒ４の抵抗値は、小さいものとし、ＬＥＤ６と抵抗器Ｒ４の合計で所定の抵抗値を有するものとする。

本例ではＬＥＤ６は、被駆動ＬＥＤ４，ＬＥＤ５と同一規格、即ち順方向電圧３．５Ｖのものを使用する。また、本例では、抵抗器Ｒ４の抵抗値は、小さいものとし、ＬＥＤ６と抵抗器Ｒ４の合計で所定の抵抗値を有するものとする。本例では１つの駆動回路で、負荷調整用に１つ、被駆動用に２つの合計３つのＬＥＤを発光させることができる。

これにより、安定化回路に使用するＬＥＤ６を被駆動用ＬＥＤ３，ＬＥＤ４に加えて駆動することができ、１つの駆動回路で発光させることができるＬＥＤの数を増加させることができる。また、従来抵抗器から熱として放出されていたエネルギがＬＥＤから光として放出されるため、発熱量を低減することができ、放熱手段を小型化でき、ひいては駆動回路全体を小型化することができる。

また、本例において、駆動回路は上述した第１の例と同様の製造することができる。即ち、多数の駆動回路を製造するに際し、ＬＥＤ６は、被駆動ＬＥＤ３，ＬＥＤ４と同一規格、即ち順方向電圧３．５Ｖのものを使用する。この使用対象とするＬＥＤは多数準備され、上述したａランク、ｂランク、ｃランクに分類されている。そして本例ではＬＥＤ６には図４で示したｂランクのものを使用し、ＬＥＤ３，ＬＥＤ４には、どのランクのものを使用しても良いものとしている。

本例では、ＬＥＤ６にはＬＥＤ３とＬＥＤ４に流れる電流とほぼ同じ電流Ｉ４が流れて発光する。Ｉ４はＩＣ２の出力電圧をＶ（ＩＣ２）、ＬＥＤ６の順方向電圧をＶ（ＬＥＤ６）とすると、Ｉ４＝Ｖ（ＩＣ２）−Ｖ（ＬＥＤ６）／Ｒ４の関係式で規定される。

ここで、Ｖ（ＩＣ２）は一定であるが、Ｖ（ＬＥＤ６）の値がばらばらであれば各駆動装置においてばらつきが生じるが、ＬＥＤ６に所定の範囲に分布しているｂランクのものを使用することによりＩ４が一定のものとなる。このため、ＬＥＤ３とＬＥＤ４にはどのランクのものでも使っても発光特性が安定したものとすることができる。

本発明に係る発光ダイオードの駆動回路の実施の形態例を示す回路図である。 本発明に係る発光ダイオードの駆動回路の他の実施の形態例を示す回路図である。 発光ダイオードの順方向電流一順方向電圧特性のグラフである。 発光ダイオードの平均順方向電流のときの順方向電圧の度数分布例を示すグラフである。 従来の発光ダイオードの駆動回路の一例を示す回路図である。 従来の発光ダイオードの駆動回路の他の例を示す回路図である。

符号の説明

ＩＣ１ ３端子レギュレータ
ＩＣ２ ３端子レギュレータ
ＬＥＤ１ 発光ダイオード
ＬＥＤ２ 発光ダイオード
ＬＥＤ３ 発光ダイオード
ＬＥＤ４ 発光ダイオード
ＬＥＤ５ 発光ダイオード
ＬＥＤ６ 発光ダイオード
Ｒ１ 抵抗器
Ｒ２ 抵抗器
Ｃ１ コンデンサ
Ｃ２ コンデンサ
Ｃ３ コンデンサ

Claims (9)

1. ３端子レギュレータを用いた定電流回路を備えて被駆動発光ダイオードの駆動電力を供給する発光ダイオードの駆動回路において、前記３端子レギュレータに取り付ける負荷電流調整用抵抗器部材として、前記被駆動発光ダイオードとは別の負荷用発光ダイオードと抵抗器とを配置したことを特徴とする発光ダイオードの駆動回路。
2. 前記負荷電流調整用抵抗器部材としての発光ダイオードと抵抗器とは直列に配置されていることを特徴とする請求項１の駆動回路。
3. ３端子レギュレータを用いた定電圧回路を備えて被駆動発光ダイオードの駆動電力を供給する発光ダイオードの駆動回路において、前記３端子レギュレータに取り付ける負荷抵抗器部材として、前記被駆動発光ダイオードとは別の負荷用発光ダイオードと抵抗器とを配置したことを特徴とする発光ダイオードの駆動回路。
4. 前記抵抗器負荷としての負荷用発光ダイオードと抵抗器とは直列に配置されていることを特徴とする請求項３の発光ダイオードの駆動回路。
5. 前記被駆動発光ダイオードと負荷用ダイオードとは同一規格のものを使用し、前記駆動回路の負荷用発光ダイオードとして、複数個の発光ダイオードのうち順方向電圧の大きさが複数の発光ダイオードの代表値に近い値を持つものを使用したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかの発光ダイオードの駆動回路。
6. 前記同一規格の発光ダイオードは複数台の駆動回路に使用する複数が準備されており、前記複数の発光ダイオードを代表値を含む所定範囲の値である代表グループとその他のグループとに分類しておき、前記負荷用ダイオードとして代表値を含むグループのものを使用し、前記被駆動ダイオードとして前記その他のグループのものを使用したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかの発光ダイオードの駆動装置。
7. 前記代表値は、最頻値であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかの発光ダイオードの駆動回路。
8. 請求項１乃至請求項６の発光ダイオードの駆動回路を製造する方法において、
   前記被駆動発光ダイオードと負荷用ダイオードとは同一規格のものを使用し、
   使用対象となる複数個の発光ダイオードの平均電流を流したときの順方向電圧の大きさを測定し、
   順電圧の代表値を含む発光ダイオードグループを抽出し、
   前記抽出した発光ダイオードグループに属する発光ダイオードを前記負荷用発光ダイオードとして使用することを特徴とする発光ダイオード駆動回路の製造方法。
9. 前記抽出した発光ダイオードグループに属さない発光ダイオードを前記被駆動発光ダイオードとすることを特徴とする請求項８の発光ダイオード駆動回路の製造方法。

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