JP2007280895A - 照明制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 定電流制御としては、従来と同様の機能を果たしつつ、部品削減ができ、定電圧電源回路の性能アップを必要とせず、基板パターンレイアウト性を有利にすることができる照明制御回路を提供すること。
【解決手段】 複数のLED２１〜２３，３１〜３３，４１，４２と、抵抗２５，３５，４４と、LEDの下流でスイッチングを行うトランジスタ２６，３６，４５と、を直列に接続して駆動段２，３，４を構成し、トランジスタ２６，３６，４５への制御信号を制御部１から定電圧で出力することにより、定電流でLEDを駆動する照明制御回路において、制御部１は、制御部１の低い定電圧電源VCCを所定の一定な閾値電圧に分割する抵抗１３，１４と、抵抗１３，１４からの一定な閾値電圧を入力とし、一定電圧レベルの出力を行うコンパレータ１５と、を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＥＤを駆動させて照明を行照明制御回路の技術分野に属する。

従来では、予め抵抗とコンデンサの定数及びコンパレータの基準電圧を設定することによって、所望のＬＥＤ出力設計が可能であり、かつ電源電圧が変動した場合、ＬＥＤを流れるピーク電流が増加しても抵抗の電圧降下が大きくなり、これと別の抵抗とコンデンサからなる積分回路の充電が早くなる結果、トランジスタのONデューティが短くなり、平均電流の増加を抑制し、定電流化を図っている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−３９２８９号公報（第２−１０頁、全図）

しかしながら、従来にあっては、定電圧電源による抵抗分割にてしきい値を決定するが、駆動させるトランジスタへ必要なベース電流を供給する必要があるため、基の定電圧回路に定電圧回路に負荷がかかる。その結果、発熱が問題となるため、電源部の性能アップ（駆動レギュレータ及びトランジスタの定格アップ）が必要となるという問題があった。またしきい値をトランジスタのオンオフによって制御させるため、ノイズレベルが悪化する可能性が生じ、対策用コンデンサが必要となるという問題の他、駆動回路が制限されるという問題があった。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、定電流制御としては、従来と同様の機能を果たしつつ、部品削減ができ、定電圧電源回路の性能アップを必要とせず、基板パターンレイアウト性を有利にすることができる照明制御回路を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、複数のLEDと、抵抗と、前記LEDの下流でスイッチングを行うトランジスタと、を直列に接続して駆動段を構成し、前記トランジスタへの制御信号を制御部から定電圧で出力することにより、定電流で前記LEDを駆動する照明制御回路において、前記制御部は、制御部の低い定電圧電源を所定の一定な閾値電圧に分割する複数の直列抵抗部分と、前記直列抵抗部分からの一定な閾値電圧を入力とし、一定電圧レベルの出力を行うコンパレータと、を備えることを特徴とする。

よって、本発明にあっては、定電流制御としては、従来と同様の機能を果たしつつ、部品削減ができ、定電圧電源回路の性能アップを必要とせず、基板パターンレイアウト性を有利にすることができる。

以下、本発明の照明制御回路を実現する実施の形態を、実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の照明制御回路の回路図である。
実施例１の照明制御回路は、制御部１とLEDの駆動段２，３，４からなる。
制御部１は、抵抗内蔵トランジスタ１１，１２、抵抗１３，１４、コンパレータ１５、コンデンサ１６からなる。
図示しないCPU制御信号は、抵抗内蔵トランジスタ１１のベースへ入力される配置とし、抵抗内臓トランジスタ１１のコレクタ−エミッタ間がオンになると、抵抗内蔵トランジスタ１２のベース入力が成されるように配置する。

抵抗内蔵トランジスタ１２のコレクタ−エミッタ間がオンになった際にはVCC電源からグランドまでの間に設けた、抵抗１３と抵抗１４の間をコンパレータ１５の＋端子に入力する配置、配線にする。
コンパレータ１５は、帰還路を−端子へ入力し、+V,-V端子に、VCC電源、グランドを接続し、+V,-V端子と並行にコンデンサ１６を設ける。

駆動段２は、コンパレータ１５の出力をトランジスタ２６のベースに入力し、コレクタ−エミッタ間がオンになると、VBB電源からグランドまで直列に配置されたLED２１〜２３、抵抗２４，２５が接続状態になる構成である。

駆動段３は、コンパレータ１５の出力をトランジスタ３６のベースに入力し、コレクタ−エミッタ間がオンになると、VBB電源からグランドまで直列に配置されたLED３１〜３３、抵抗３４，３５が接続状態になる構成である。

駆動段４は、コンパレータ１５の出力をトランジスタ４５のベースに入力し、コレクタ−エミッタ間がオンになると、VBB電源からグランドまで直列に配置されたLED４１、４２、抵抗４３，４４が接続状態になる構成である。
さらに、VBB電源から駆動段２〜４までの間には、電源を安定供給するためにVBB電源とグランド間にコンデンサ５１，５２を設け、また、コンパレータ１５の出力からトランジスタ２６，３６，４５の間には、ベース入力信号を安定供給するために、信号ラインとグランド間にコンデンサ５３を設ける。

次に作用を説明する。
[定電流電源におけるトランジスタ構成について]
本実施例１の照明制御回路の背景技術である定電流電源におけるトランジスタ構成について、図２を参照して説明する。
図２は、トランジスタ構成による照明制御回路の回路図である。
なお、図１と同様の構成部品部分については、同じ符号を付し説明を省略する。

図２における制御部６は、抵抗６１〜６４，６６、抵抗内蔵トランジスタ６７、トランジスタ６５，６８からなる。
まず、図示しないCPUからの制御信号によって、抵抗内蔵トランジスタ６７がオンオフするよう、ベース入力する配置にする。コレクタ−エミッタ間がオンになると、VCC電源から抵抗６６を介してグランドへ接続する配置にし、抵抗６６と抵抗内蔵トランジスタ６７のコレクタの間とトランジスタ６８のベースを接続する配線にする。

次にこれと別にトランジスタ６５のコレクタを抵抗６４を介してVCC電源に接続するようにし、エミッタをグランドに接続するように設け、トランジスタ６８のコレクタとトランジスタ６５のコレクタと抵抗６４の間に接続し、トランジスタ６８のエミッタとグランドを接続する。

そして、抵抗６４とVCC電源の間からグランドまでの間に、抵抗６１〜６３を直列に設けるようにし、この抵抗６１と抵抗６２の間とトランジスタ６５のベースを接続する。そして、トランジスタ６５と抵抗６４の間と接続したトランジスタ６８のコレクタの間を制御部の出力として、駆動段２〜４へ接続する（図２中のＣ点参照）。

また、図２において、駆動段２のトランジスタ２６のベース−エミッタ間にコンデンサ２７を設け、駆動段３のトランジスタ３６のベース−エミッタ間にコンデンサ３７を設け、駆動段４のトランジスタ４５のベース−エミッタ間にコンデンサ４６を設ける。このコンデンサ２７，３７，４６はノイズレベルの悪化対策用に設けられる。

図２に示す従来の技術を延長させて、定電流回路を構成したものの作用について、次に説明する。
まずCPUからの制御信号により抵抗内蔵トランジスタ６７のコレクタ−エミッタ間がオンになると、VCC電圧電位を抵抗６６と抵抗内蔵トランジスタ６７のコレクタ−エミッタ間で分けた電位がトランジスタ６８のベースに入力される。

これによりトランジスタ６８のコレクタ−エミッタ間がオンになる。すると、VCC電源電圧電位を抵抗６４とトランジスタ６８のコレクタ−エミッタ間で分けるようになり、さらに、コレクタ−エミッタ間電圧が立ち上がってくる。
そのため、VCC電源から抵抗６１，６２，６３の信号ラインにおいても、トランジスタ６８に応じるようにVCC電圧の振り分けが生じ、抵抗６１と抵抗６２，６３がしきい値を決定するかのように作用し、その所定電位がトランジスタ６５のベースへ入力される。そのため、トランジスタ６５では、このしきい値電圧に対応するコレクタ−エミッタ間電圧が生じ、この電圧と、抵抗６４で振り分ける所定電圧が駆動段へ出力される（図２のＣ点参照）。
Ｃ点での電位は、言い換えると、上記説明したしきい値電圧＋トランジスタ６５のVBEとなる。

図２に示すように、LED２１等の下流にトランジスタ２６，３６，４５を設け、一定電圧出力となる制御部６の出力をトランジスタ２６，３６，４５のベースに入力することにより、エミッタ側に設けた抵抗２５，３５，４４により定電流にてLED２１〜２３，３１〜３３，４１，４２の制御を行うことができる。

しかしながら、この定電流回路では、問題点があった。まず、素子点数が多いこと。次に、トランジスタのオンオフを繰り返すため、ノイズレベルが大きく、駆動できるLED段数に制限があった。また、このノイズレベルの悪化に対しては、コンデンサ２７，３７，４６を設ける必要があった。さらに、LED下流のトランジスタそれぞれに必要なベース電流を流すため、抵抗６４の抵抗値を小さくする必要があり、結果、VCC電源を作成しているレギュレータ回路が発熱するため、レギュレータ部の電源回路を強化、つまりワッテージアップ部品の採用、素子追加等を行う必要があった。
実施例１の照明制御回路では、これらの問題を解決している。

[コンパレータを用いた定電流電源構成について]
図１に示す実施例１の照明制御回路では、CPUからの制御信号により、抵抗内蔵トランジスタ１１のコレクタ−エミッタ間がオンになり、これにより抵抗内蔵トランジスタ１２のコレクタ−エミッタ間がオンになる。すると、VCC電源電圧が、ほぼ抵抗１３と抵抗１４に振り分けられ、抵抗１３と抵抗１４の間の電位が決定する。そのため、コンパレータ１５の＋端子への入力は一定電圧となり、コンパレータ１５の出力、つまり制御部１の出力電圧は一定となる。

言い換えると、抵抗１３と抵抗１４により決定されたしきい値に従って、コンパレータ１５の出力はしきい値電圧となる。
そのため、図１に示すように、LED２１等の下流にトランジスタ２６，３６，４５を設け、一定電圧出力となる制御部１の出力をトランジスタ２６，３６，４５のベースに入力することにより、エミッタ側に設けた抵抗２５，３５，４４により定電流にてLED２１〜２３，３１〜３３，４１，４２の制御を行うことができる。このように、実施例１の照明制御回路では、定電流制御を従来と同様に行うことができる。

本実施例１の照明制御回路では、オンオフのしきい値を抵抗分割（抵抗１３，１４）とコンパレータ１５での構成とすることで、トランジスタのオンオフによるノイズレベルの悪化がないため、対策用コンデンサ部品（例として、図２におけるコンデンサ２７，３７，４６）を削減できる。
また、ノイズ悪化による駆動段数の制限もなくなり、部品点数、基板パターンレイアウト性に有利である。
また、駆動トランジスタのベース電流はコンパレータの性能に依存するため、定電圧電源回路の性能アップも不要である。

次に、効果を説明する。

第１実施例の照明制御回路にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1)複数のLED２１〜２３，３１〜３３，４１，４２と、抵抗２５，３５，４４と、LED２１〜２３，３１〜３３，４１，４２の下流でスイッチングを行うトランジスタ２６，３６，４５と、を直列に接続して駆動段２，３，４を構成し、トランジスタ２６，３６，４５への制御信号を制御部１から定電圧で出力することにより、定電流でLED２１〜２３，３１〜３３，４１，４２を駆動する照明制御回路において、制御部１は、制御部１の低い定電圧電源VCCを所定の一定な閾値電圧に分割する抵抗１３，１４と、抵抗１３，１４からの一定な閾値電圧を入力とし、一定電圧レベルの出力を行うコンパレータ１５と、を備えるため、従来と同様の機能を果たしつつ、部品削減ができ、定電圧電源回路の性能アップを必要とせず、基板パターンレイアウト性を有利にすることができる。

実施例１の照明制御回路は、LEDの照明制御回路である。そのため、電源電圧により輝度変化が発生する。また、LEDの種類等の条件によっては、発熱等の温度が問題となり輝度変化が発生する場合もある。この問題の解決として、電源電圧が変動してもLEDへ一定の電流を供給することのできる定電流回路がある。本実施例１の照明制御回路は、この定電流回路である。従来のトランジスタにより構成される定電流回路に対して、同様にその必要作用を行いつつ、トランジスタによる構成であることによる問題点を解決したものであり、上記説明のように、複数の顕著な効果を有している。

以上、本発明の照明制御回路を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、実施例１で制御するLEDは何色であってもよい。

実施例１の照明制御回路の回路図である。 トランジスタ構成による照明制御回路の回路図である。

符号の説明

１ 制御部
１１ 抵抗内臓トランジスタ
１２ 抵抗内蔵トランジスタ
１３ 抵抗
１４ 抵抗
１５ コンパレータ
１６ コンデンサ
２ 駆動段
２１〜２３ LED
２４ 抵抗
２５ 抵抗
２６ トランジスタ
３ 駆動段
３１〜３３ LED
３４ 抵抗
３５ 抵抗
３６ トランジスタ
４ 駆動段
４１ LED
４２ LED
４３ 抵抗
４４ 抵抗
４５ トランジスタ
５１〜５３ コンデンサ
６ 制御部
６１〜６４ 抵抗
６５ トランジスタ
６６ 抵抗
６７ 抵抗内蔵トランジスタ
６８ トランジスタ

Claims (1)

1. 複数のLEDと、抵抗と、前記LEDの下流でスイッチングを行うトランジスタと、を直列に接続して駆動段を構成し、前記トランジスタへの制御信号を制御部から定電圧で出力することにより、定電流で前記LEDを駆動する照明制御回路において、
   前記制御部は、
   制御部の低い定電圧電源を所定の一定な閾値電圧に分割する複数の直列抵抗部分と、
   前記直列抵抗部分からの一定な閾値電圧を入力とし、一定電圧レベルの出力を行うコンパレータと、
   を備えることを特徴とする照明制御回路。
   

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