JP2007299636A - 発光ダイオード定電流パルス幅制御駆動回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直列に接続した複数個の発光ダイオード、第1のトランジスタのコレクタ、該第1のトランジスタのエミッタに第1の抵抗を接続した直列回路を電源と並列に接続し、該電源のプラスと該第1のトランジスタのベース間に第2の抵抗を接続し、該第1のトランジスタのベースと該電源のマイナス間にツェナーダイオードを接続し、第2のトランジスタのコレクタを該第1のトランジスタのベースに接続し、該第2のトランジスタのエミッタを該電源のマイナスに接続し、該第2のトランジスタのベースにパルス電圧発生回路を接続した。
【選択図】図1
Description
発光ダイオードは電流駆動素子であり、一般の発光ダイオードの駆動電流は信頼性を考慮し、発熱の観点から20〜25mA(一般的に絶対最大定格は30mA)となるように設計されている。
定電流化するために定電圧電源の代わりに定電流電源を適用するか、あるいは電源と発光ダイオードモジュールとの間に定電流素子を直列接続して、発光ダイオードの駆動電流が20〜25mAとなるように定電流素子の電流を設定している。
直流電源1にスイッチング素子を用いて直流電源1の電圧V0を断続させるパルス幅制御回路2を接続するとともに、発光ダイオードモジュール3に抵抗4、5、トランジスタ6、ツェナーダイオード7で構成される定電流回路1−1を接続し、発光ダイオードモジュール3の発光ダイオードを発光させる。定電流回路1−1の抵抗5は電源のプラスとトランジスタ6のベースに接続されている。
定電流回路1−1ではトランジスタ6のベース電圧はツェナーダイオード7のツェナー電圧にクランプされ一定になる。ツェナーダイオード7のツェナー電圧をVz、トランジスタ6のベース・エミッタ間電圧をVbeとすると、抵抗4の電圧はVz−Vbeとなる。抵抗4を流れる電流は抵抗4の抵抗値をR4とすれば(Vz−Vbe)/ R4で与えられる。ツェナー電圧Vz、ベース・エミッタ間電圧Vbeを一定とすれば、抵抗4の電流(Vz−Vbe)/ R4も一定になる。すなわち、直流電源1の電圧V0あるいは発光ダイオードモジュール3の電圧降下が変化しても、発光ダイオードモジュール3の電流が一定になるようにトランジスタ6のコレクタ−エミッタ間電圧が変化する。
直流電源1にスイッチング素子を用いて直流電源1の電圧V0を断続させるパルス幅制御回路2を接続するとともに、発光ダイオードモジュール3に抵抗4、5’、トランジスタ6、ツェナーダイオード7で構成される定電流回路1−1を接続し、発光ダイオードモジュール3の発光ダイオードを発光させる。定電流回路1−1の抵抗5’はトランジスタ6のコレクタとベースに接続されている点が図7の抵抗5と異なる。
商用電源を入力とする照明器具では電圧V0が140Vになるので、パルス幅制御回路2が発光ダイオードモジュール3の駆動電流を高速で断続するには、パルス幅制御回路2には耐圧が200V程度以上の高価なスイッチング素子を適用することになる。
また、スイッチング素子を駆動するためのパルス発生回路が必要になるなど発光ダイオードモジュール3の駆動に関連する回路のコストアップ要因になる。
本発明に関わる発光ダイオードモジュールの定電流パルス幅制御駆動回路の実施例を図1に示す。1は直流電源、3は複数個の発光ダイオードを直列に接続した発光ダイオードモジュール、4、5、は抵抗、6、8はトランジスタ、7はツェナーダイオード、9はパルス発生回路である。
直流電源1に抵抗4、5、トランジスタ6、ツェナーダイオード7で構成される定電流回路1−1を発光ダイオードモジュール3と直列に接続し発光ダイオードを発光させる。
トランジスタ6のベース電圧はツェナーダイオード7のツェナー電圧にクランプされ、ツェナー電圧をVz、トランジスタ7のベース・エミッタ間電圧をVbeとすると、抵抗4の電圧はVz−Vbeとなり、抵抗4を流れる電流は抵抗4の抵抗値をR4とすれば(Vz−Vbe)/ R4で与えられる。ツェナー電圧Vz、ベース・エミッタ間電圧Vbeを一定とすれば、抵抗4の電流は(Vz−Vbe)/ R4となり一定になる。すなわち、直流電圧V0あるいは発光ダイオードモジュール3の電圧降下が変化しても、発光ダイオードモジュール3の電流が一定になるようにトランジスタ6のコレクタ−エミッタ間電圧が変化する。この動作は図7に示す従来の定電流駆動回路と同じである。
トランジスタ6がオフとなると発光ダイオードモジュール3の電圧降下は期待できないので、トランジスタ6には電源電圧が印加されることになる。電源電圧が140Vである場合はトランジスタ6の耐圧は200V以上が必要になる。
本発明に関わる発光ダイオードモジュールの定電流パルス幅制御駆動回路の実施例2を図2に示す。1は直流電源、3は複数個の発光ダイオードを直列に接続した発光ダイオードモジュール、4、5、10は抵抗、6、8はトランジスタ、7はツェナーダイオード、9はパルス発生回路である。
直流電源1に抵抗4、5、トランジスタ6、ツェナーダイオード7で構成される定電流回路1−1を発光ダイオードモジュール3と直列に接続し発光ダイオードを発光させる。
トランジスタ6のベース電圧はツェナーダイオード7のツェナー電圧にクランプされ、ツェナー電圧をVz、トランジスタ7のベース・エミッタ間電圧をVbeとすると、抵抗4の電圧はVz−Vbeとなり、抵抗4を流れる電流は抵抗4の抵抗値をR4とすれば(Vz−Vbe)/ R4で与えられる。ツェナー電圧Vz、ベース・エミッタ間電圧Vbeを一定とすれば、抵抗4の電流は(Vz−Vbe)/ R4となり一定になる。直流電圧V0あるいは発光ダイオードモジュール3の電圧降下が変化すると抵抗10を流れる電流が変化するが、抵抗4の電流は一定なので抵抗10を流れる電流の変化分はトランジスタ6が吸収する。すなわち、発光ダイオードモジュール3の電流は一定になるようにトランジスタ6のコレクタ−エミッタ間電圧が変化する。
トランジスタが6はオフとなると発光ダイオードモジュール3の電圧降下は期待できないので、トランジスタ6には電源電圧が印加されることになる。電源電圧が140Vである場合はトランジスタ6の耐圧は200V以上が必要になる。
抵抗10をトランジスタ6のコレクタとエミッタ間に接続すると、トランジスタ6がオフの間は抵抗10を通して電流が流れるので、発光ダイオードモジュール3の電圧降下が期待できるので、トランジスタ6の耐圧は50V程度でよいから安価なトランジスタが適用できる。
本発明に関わる発光ダイオードモジュールの定電流パルス幅制御駆動回路の実施例3を図3に示す。1は直流電源、3は複数個の発光ダイオードを直列に接続した発光ダイオードモジュール、4、5’、は抵抗、6、8はトランジスタ、7はツェナーダイオード、9はパルス発生回路である。
直流電源1に抵抗4、5’、トランジスタ6、ツェナーダイオード7で構成される定電流回路1−1を発光ダイオードモジュール3と直列に接続し発光ダイオードを発光させる。
トランジスタ6のベース電圧はツェナーダイオード7のツェナー電圧にクランプされ、ツェナー電圧をVz、トランジスタ7のベース・エミッタ間電圧をVbeとすると、抵抗4の電圧はVz−Vbeとなり、抵抗4を流れる電流は抵抗4の抵抗値をR4とすれば(Vz−Vbe)/ R4で与えられる。ツェナー電圧Vz、ベース・エミッタ間電圧Vbeを一定とすれば、抵抗4の電流は(Vz−Vbe)/ R4となり一定になる。直流電圧V0あるいは発光ダイオードモジュール3の電圧降下が変化すると抵抗5’を流れる電流が変化するので、発光ダイオードモジュール3の電流は抵抗4を流れる電流(Vz−Vbe)/ R4に抵抗5’の電流が加算されるが、電流(Vz−Vbe)/ R4に比較し無視できるので実用上問題ない。
トランジスタ6がオフの間は抵抗5’を通して電流が流れるので、発光ダイオードモジュール3の電圧降下が期待できる、トランジスタ6の耐圧は50V程度でよく、安価なトランジスタが適用できる。
本発明に関わる発光ダイオードモジュールの定電流駆動回路をPNPトランジスタを用いて実現した実施例4を図4に示す。図4において、41は直流電源、43は複数個の発光ダイオードを直列に接続した発光ダイオードモジュール、44、45、は抵抗、46、48はPNPトランジスタ、47はツェナーダイオード、49はパルス発生回路である。
直流電源41に抵抗44、45、トランジスタ46、ツェナーダイオード47で構成される定電流回路1−1を発光ダイオードモジュール43と直列に接続し発光ダイオードを発光させる。
トランジスタ46のベース電圧はツェナーダイオード47のツェナー電圧にクランプされ、ツェナー電圧をVz、トランジスタ7のベース・エミッタ間電圧をVbeとすると、抵抗44の電圧はVz−Vbeとなり、抵抗44を流れる電流は抵抗44の抵抗値をR4とすれば(Vz−Vbe)/ R4で与えられる。ツェナー電圧Vz、ベース・エミッタ間電圧Vbeを一定とすれば、抵抗44の電流は(Vz−Vbe)/ R4となり一定になる。すなわち、直流電圧V0あるいは発光ダイオードモジュール43の電圧降下が変化しても、発光ダイオードモジュール43の電流が一定になるようにトランジスタ46のコレクタ−エミッタ間電圧が変化する。
トランジスタが46はオフとなると発光ダイオードモジュール43の電圧降下は期待できないので、トランジスタ46には電源電圧が印加されることになる。電源電圧が140Vである場合はトランジスタ46の耐圧は200V以上が必要になる。
本発明に関わる発光ダイオードモジュールの定電流駆動回路をPNPトランジスタを用いて実現した実施例5を図5に示す。図5において、41は直流電源、43は複数個の発光ダイオードを直列に接続した発光ダイオードモジュール、44、45、50は抵抗、46、48はPNPトランジスタ、47はツェナーダイオード、49はパルス発生回路である。
本発明に関わる発光ダイオードモジュールの定電流駆動回路をPNPトランジスタを用いて実現した実施例6を図6に示す。図6において、41は直流電源、43は複数個の発光ダイオードを直列に接続した発光ダイオードモジュール、44、45’は抵抗、46、48はPNPトランジスタ、47はツェナーダイオード、49はパルス発生回路である。
直流電圧V0あるいは発光ダイオードモジュール43の電圧降下が変化すると抵抗45’を流れる電流が変化するので、発光ダイオードモジュール43の電流は抵抗44を流れる電流(Vz−Vbe)/ R4に抵抗45’の電流が加算されるが、電流(Vz−Vbe)/ R4に比較し無視できるので実用上問題ない。
トランジスタ46がオフの間は抵抗45’を通して電流が流れるので、発光ダイオードモジュール43の電圧降下が期待でき、トランジスタ46の耐圧は50V程度でよく、安価なトランジスタが適用できる。
3、43 発光ダイオードモジュール
4、5、5’、44、45、45’ 抵抗
6、8 トランジスタ(NPN)
46、48 トランジスタ(NPN)
4、47 ツェナーダイオード
9、49 パルス発生回路
Claims (3)
- 直列に接続した複数個の発光ダイオード、第1のトランジスタのコレクタ、該第1のトランジスタのエミッタに第1の抵抗を接続した直列回路を電源と並列に接続し、該電源のプラスと該第1のトランジスタのベース間に第2の抵抗を接続し、該第1のトランジスタのベースと該電源のマイナス間にツェナーダイオードを接続し、第2のトランジスタのコレクタを該第1のトランジスタのベースに接続し、該第2のトランジスタのエミッタを該電源のマイナスに接続し、該第2のトランジスタのベースにパルス電圧発生回路を接続して成ることを特徴とする発光ダイオード定電流パルス幅制御駆動回路。
- 直列に接続した複数個の発光ダイオード、第1のトランジスタのコレクタ、該第1のトランジスタのエミッタに第1の抵抗を接続した直列回路を電源と並列に接続し、該電源のプラスと該第1のトランジスタのベース間に第2の抵抗を接続し、該第1のトランジスタのベースと該電源のマイナス間にツェナーダイオードを接続し、該第1のトランジスタのコレクタと該第1のトランジスタのエミッタ間に第3の抵抗を接続し、第2のトランジスタのコレクタを該第1のトランジスタのベースに接続し、該第2のトランジスタのエミッタを該電源のマイナスに接続し、該第2のトランジスタのベースにパルス電圧発生回路を接続して成ることを特徴とする発光ダイオード定電流パルス幅制御駆動回路。
- 直列に接続した複数個の発光ダイオード、第1のトランジスタのコレクタ、該第1のトランジスタのエミッタに第1の抵抗を接続した直列回路を電源と並列に接続し、該第1のトランジスタのコレクタとベース間に第2の抵抗を接続し、該第1のトランジスタのベースと該電源のマイナス間にツェナーダイオードを接続し、第2のトランジスタのコレクタを該第1のトランジスタのベースに接続し、該第2のトランジスタのエミッタを該電源のマイナスに接続し、該第2のトランジスタのベースにパルス電圧発生回路を接続して成ることを特徴とする発光ダイオード定電流パルス幅制御駆動回路。
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