JP2008166192A - Power supply circuit for driving led - Google Patents

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JP2008166192A JP2006356333A JP2006356333A JP2008166192A JP 2008166192 A JP2008166192 A JP 2008166192A JP 2006356333 A JP2006356333 A JP 2006356333A JP 2006356333 A JP2006356333 A JP 2006356333A JP 2008166192 A JP2008166192 A JP 2008166192A
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Inventor
Kazuo Ishibashi
和雄 石橋
Original Assignee
Atex Co Ltd
エイテックス株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply circuit for driving an LED, that suppresses heat generation of semiconductor devices and circuit devices even with its driving current being high. <P>SOLUTION: The power supply circuit for driving an LED includes: a full-wave rectifier 1 for performing full-wave rectification on a commercial alternating-current power supply voltage; a switching circuit 2 including a semiconductor switching element, whose input terminal is connected to an output side of the full-wave rectifier 1; a smoothing circuit 3 connected to an output terminal side of the switching circuit 2; an LED 4 as a load, connected to the smoothing circuit 3; a current limiter circuit 5 for keeping a current flowed through the LED 4 certain; a reference voltage production circuit 6 for producing a direct-current reference voltage from an output voltage of the full-wave rectifier 1; a voltage comparison circuit 7 for comparing an output voltage of the full-wave rectifier 1 with the reference voltage produced by the reference voltage production circuit 6; and a drive circuit 8 for turning on the switching circuit 2 when the output voltage of the full-wave rectifier 1, that has been compared with the reference voltage by the voltage comparison circuit 7, is lower than the reference voltage. The full-wave rectified voltage is shared by the switching circuit 2 and the current limiter circuit 5. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、LED(発光ダイオード)を光源として用いた照明装置のLED駆動電源回路に関する。 The present invention relates to a LED driving power supply circuit of the lighting device using an LED (light emitting diode) as a light source.

青色LEDや白色LEDの製品化が実現したことによって、照明装置の光源として、白熱電球や蛍光灯の代わりにLEDを用いることが研究され、商品化もなされている。 By blue LED and white LED market it has been realized, as the light source of the illumination device, the use of the LED is studied instead of incandescent light bulbs and fluorescent lamps have been commercialized. このようなLED照明装置は、LEDおよびその駆動用電源を内蔵した管球と、電球用のソケットから商用電源(交流100V)を受電する口金とを有している。 Such LED lighting device includes a tube with a built-in LED and the driving power source thereof, and a mouthpiece for receiving a commercial power supply (AC 100 V) from the socket for bulbs.
LEDは、直流、低電圧で駆動されるので、電球用のソケットから口金を介して受電した交流100V(実効値)を、駆動用電源で整流および低電圧化する必要がある。 LED is DC, are driven at a low voltage, AC 100V which is receiving through the mouthpiece from the socket for bulbs (rms), it is necessary to rectify and voltage reduction in the driving power source.

交流100Vを低圧化する手段として、第一に変圧器を用いることが考えられるが、変圧器は鉄心とコイルで構成され、大型であるため管球の中に収納することが困難である。 As a means of low pressure the AC 100 V, although the use of a transformer to a first conceivable, transformer consists of a core and a coil, it is difficult to house in the bulb for a large. そのほかに、抵抗器の電圧降下を利用することが考えられるが、交流100VをLED用の低電圧に変換するためには、抵抗器で数十Vの電圧を消費することになり(複数のLEDを直列接続して使用する場合)、ジュール熱で抵抗器が発熱し、LEDの発光に寄与しないエネルギーが無駄に消費されることになる。 Its Besides, it is conceivable to use the voltage drop of the resistor, to convert AC 100V to a low voltage for the LED, resistor at will consume voltage of several tens of V (plural LED when using in series connection), and resistor heating by Joule heat, the energy does not contribute to light emission of the LED is to be wasted.

このような、変圧器や抵抗で低電圧を得ることの問題点を回避するために、色々な回路が提案されている。 Such, in order to avoid the problem of obtaining a low voltage transformers and resistors, various circuits have been proposed. これらの回路は、大別して、抵抗やコンデンサ等の回路素子によって電圧を低減する方式(例えば特許文献1,2)と、低電流回路によりLEDに流す電流を制限する方式(例えば特許文献3〜6)とに分類されるようである。 These circuits, roughly, a scheme that reduces the voltage by the circuit elements such as resistors and capacitors (for example, Patent Documents 1 and 2), a method of limiting the current supplied to the LED by a low current circuit (for example, Patent Document 3 to 6 ) and it appears to be classified into.

特許文献1には、交流100Vの電源に突入電流防止抵抗と放電用抵抗を介して整流器のブリッジ回路に接続し、放電用抵抗に並列にコンデンサを接続し、LEDを、整流器の直流出力端子に接続した回路が開示されている。 Patent Document 1, the power supply of AC 100V through the discharging resistor and the rush current prevention resistor connected to the bridge circuit of the rectifier, connect a capacitor in parallel with the discharge resistor, the LED, the DC output terminals of the rectifier the connected circuit is disclosed.

特許文献2には、表示領域を構成する発光体としてLEDを用いたサイン表示装置の交流用LED点灯回路であって、交流電源と整流器と電流調整回路と抵抗とLEDとを直列に接続し、前記抵抗に印加される電圧を前記電流調整回路の制御信号として帰還させることによって前記LEDに流れる電流を一定とするサイン表示装置の交流用LED点灯回路が開示されている。 Patent Document 2, a AC LED lighting circuit of the signature display device using an LED as a light emitting element constituting a display area, and connecting an AC power source and the rectifier and current adjusting circuit resistor and the LED in series, the AC LED lighting circuit of the signature display device for a constant current flowing through the LED voltage applied to the resistor by feedback as a control signal of said current adjusting circuit is disclosed.

特許文献3には、LEDを、半導体スイッチを介して交流電源に接続し、電流の立ち上がり時点から半導体スイッチをオンしてLEDを点灯させ、LEDに流れる電流が所定の値を越えたときに半導体スイッチをオフし、電源の線間に高い電圧が印加されている間はLEDを消灯し、線間の電圧が下がり半導体スイッチをオンしても所定の電流を越えない状態になったときに再び半導体スイッチをオンしてLEDを点灯するようにし、これにより、1つの交流半波で2回点灯し、発熱が少なく、且つ電源電圧変動及び周波数変動に対しLEDの明るさの変動を少なくした交流用LED点灯回路が開示されている。 Patent Document 3, a LED, connected to an AC power supply via a semiconductor switch turns on the LED turns on the semiconductor switch from the rising time of the current, the semiconductor when the current flowing through the LED exceeds a predetermined value turning off the switch, again when high voltage between power lines while being applied to turn off the LED, becomes a state which does not exceed a predetermined current even when turned the semiconductor switch voltage falls between the lines so as to light the LED turns on the semiconductor switch, AC Thereby, lit twice with one AC half-waves, fever less, which and against supply voltage variation and frequency variation with less variation in brightness of LED LED lighting circuit is disclosed use.

特許文献4には、入力側に電源接続端子を有する交流電源整流回路と、交流電源整流回路のプラス出力側にアノード端子を接続した1個のLEDと、当該LEDのカソード端子に接続した、LEDの駆動電流をオン・オフするためのFETと、FETを通過した駆動電流を検出するためにFETと交流電源整流回路のマイナス出力側との間に配した電流検出抵抗と、FETのゲート端子に、ゲート抵抗を介して接続した、FETを制御するためのFET制御回路とを含み、FET制御回路が、交流電源整流回路のプラス出力側から印加された整流電圧の上昇に伴い当該ゲート端子にスレッシュホールド電圧を超えるゲート電圧を印加するための制御電圧をゲート抵抗に印加してFETをオンさせ、かつ、電流検出抵抗が所定値を超えた駆動電 Patent Document 4, an AC power source rectifier circuit having a power supply connection terminal to the input side, and one LED connected to the anode terminal to the positive output side of the AC power source rectifier circuit, connected to the cathode terminal of the LED, LED and FET for turning on and off the driving current of the current detection resistor arranged between the negative output side of the FET and the AC power source rectifier circuit for detecting a drive current passing through the FET, the gate terminal of the FET , Suresh connected through a gate resistor, and a FET control circuit for controlling the FET, FET control circuit, to the gate terminal with the rise of the rectified voltage applied from the positive output side of the AC power source rectifier circuit a control voltage for applying a gate voltage exceeding a hold voltage is applied to the gate resistor to turn on the FET, and driving electric current detection resistor exceeds a predetermined value を検出したことを受けて制御電圧をスレッシュホールド電圧未満の電圧まで降下させゲート端子からの電荷放電を促すことによってFETを遅延オフさせるように構成されたLED駆動回路が開示されている。 LED drive circuit is disclosed that is configured to delay off FET by prompting the charge discharging from the gate terminal lowers the control voltage by receiving the detected until the voltage below the threshold voltage.

特許文献5には、商用電源に接続されて直流電圧を出力する整流部と、この整流部に結合されたパルス発生部と、このパルス発生部に結合されたLED駆動部と、このLED駆動部に結合され、電流制限回路を介して直列接続された発光ダイオードを有するLED部とからなる発光ダイオードの点滅回路が開示されている。 Patent Document 5, a rectifying unit for outputting a DC voltage is connected to a commercial power source, a pulse generator coupled to the rectifier unit, a LED driving unit coupled to the pulse generator, the LED driver to be coupled, flashing circuit of a light emitting diode comprising a LED unit having a series-connected light emitting diodes via a current limiting circuit is disclosed.

特許文献6には、交流電源に接続された整流回路によって得られる脈流電源を用いてLEDを点灯するLEDの駆動回路において、前記LEDに直列に接続されてLEDに流れる電流を制限するパワーMOSFETと、LEDに直列に接続されてLEDに流れる電流を検出するセンスMOSFETと、非反転入力端子に基準電源および反転入力端子に前記センスMOSFETが接続され、前記センスMOSFETの検出電流に応じた電圧が前記基準電源の電圧値となるように前記パワーMOSFETを制御するとともに、外部から入力されるイネーブル信号に応じて前記パワーMOSFETおよびセンスMOSFETのオン/オフを制御するオペアンプと、を具備するLEDの駆動回路が開示されている。 Power MOSFET Patent Document 6, which limits the LED driving circuit for lighting the LED with pulsating power obtained by the connected rectifier circuit into AC power, the current flowing through the LED is connected in series with the LED When the sense MOSFET for detecting a current flowing through the LED is connected in series to the LED, the sense MOSFET to the non-inverting input terminal to the reference power supply and an inverting input terminal connected, the voltage corresponding to the detected current of the sense MOSFET controls the power MOSFET so that the voltage value of the reference power source, driving of an LED comprising an operational amplifier for controlling the power MOSFET and sense MOSFET on / off in response to the enable signal input from the outside, the circuit is disclosed.

特開2000−101144号公報 JP 2000-101144 JP 特開2004−093657号公報 JP 2004-093657 JP 特許第3122870号公報 Patent No. 3122870 Publication 特開2005−311090号公報 JP 2005-311090 JP 特許第3172946号公報 Patent No. 3172946 Publication 特開2005−190751号公報 JP 2005-190751 JP

前掲の特許文献1に記載されたLED駆動回路では、電圧降下用のコンデンサを用いているが、高圧用のコンデンサはサイズが大きくなって管球内に収納できないこともあり、また温度や経年変化による絶縁劣化により特性を維持できないという問題がある。 The LED drive circuit described in Patent Document 1 above, but using the capacitor for voltage drops, capacitor for high pressure may not be stored in the bulb increases in size, and the temperature and aging it is impossible to maintain the property by insulation deterioration due.

特許文献2に記載された交流用LED点灯回路では、交流電源電圧を整流する整流器の出力端子に、電流調整回路と抵抗とLEDの直列回路を接続して、LEDに流れる電流を一定としているが、電流調整回路と抵抗とで、波高値が140V程度の交流半波の電圧からLEDの駆動電圧との差の電圧を消費することになるので、発熱が避けられないという問題がある。 The AC LED lighting circuit described in Patent Document 2, the output terminal of the rectifier for rectifying the AC power supply voltage, by connecting a series circuit of a resistor and LED current regulation circuit, but the current flowing through the LED is constant in the current regulating circuit and the resistor, the peak value would consume the voltage difference between the LED driving voltage from AC half-wave voltage of about 140 V, there is a problem that heat generation is inevitable.

特許文献3に記載されたLED点灯回路では、近年の高輝度LEDに適用した場合、オン抵抗の関係から、半導体スイッチとして用いられるトランジスタの発熱が無視できなくなる。 The LED lighting circuit described in Patent Document 3, when applied to recent high brightness LED, the relationship between the on-resistance, heat generation of the transistor used as the semiconductor switch can not be ignored. 高輝度化を図るために電流量を増やせば増やすほど、この発熱量が多くなってしまうという問題がある。 The more by increasing the amount of current to achieve high luminance, there is a problem that the amount of heat generated becomes large.

特許文献4は、この特許文献3に記載された発明の問題点を解消することを目的として提案されたものであるが、交流の全波整流波形の立ち上がりに同期した三角波状の波形でLEDが駆動されるため、商用電源の50Hzまたは60Hzで使用する場合、光のチラツキが問題となることがある。 Patent Document 4 is the one proposed for the purpose of eliminating the problems of the invention described in Patent Document 3, LED is in triangular waveform synchronized with the rise of the full-wave rectified waveform of the AC because the driven, when using a commercial power supply of 50Hz or 60 Hz, which may flicker of light becomes a problem. また、三角波の低いレベルの電圧の所ではLEDの輝度が低く、印加される電圧が輝度を高めるためには十分寄与しないという問題がある。 Further, at the lower level of the voltage of the triangular wave is low brightness of the LED is, the applied voltage there is a problem that not enough contribute to enhance the brightness.

特許文献5に記載されたLED点滅回路では、交流100Vを整流部で平滑な130Vの直流とし、さらにトランジスタを用いてパルス状にオンオフさせてLEDを点滅させるので、平滑回路用として大型の高耐電圧コンデンサが必要となる。 The LED flasher circuit described in Patent Document 5, an AC 100V and DC smooth 130V by the rectifying unit, so by off blinking the LED in a pulsed manner by further using a transistor, a large high-resistance as a smoothing circuit voltage capacitor is required. また、LED駆動電圧が130Vと電圧が高いため、ハイパワーLEDを点灯させようとした場合、LEDに直列に接続された抵抗およびトランジスタの発熱が避けられず、効率の悪いLED駆動電源回路となってしまう。 Further, since the LED driving voltage is high 130V and voltage, when it is attempted to light the high-power LED, LED to inevitable exotherm connected resistors and transistors in series, a bad LED driving power supply circuit efficiency and will.

特許文献6に記載されたLED駆動回路では、交流電源を商用交流電源とした場合、最大約140VがLEDと定電流回路用トランジスタの直列回路に直接掛かるため、高耐圧トランジスタが必要で、電圧損失も大きくなる。 The LED driving circuit disclosed in Patent Document 6, when the AC power source and the commercial AC power source, for up to about 140V is applied directly to the series circuit of the LED and the constant current circuit transistor, requires a high voltage transistor, the voltage loss also increased. 特に近年はハイパワーLEDを複数個直列接続して大きな照度を得ることが必要となってきた。 In recent years it has become necessary to obtain a large intensity high power LED with each other in series connection. この場合、LEDに流す電流は数100mA、LED駆動電圧は数10V必要となる場合がある。 In this case, the current applied to the LED number 100 mA, LED driving voltage may be required several 10V. このような場合、本回路では高耐圧、ハイパワーのトランジスタが必要となり、また放熱のための特別な構造が必要となる。 In such a case, in this circuit requires transistors of high withstand voltage, high power, and special structures for heat dissipation is required.

特に、LEDの高輝度化により、電流は200〜500mAと大きくなっており、商用電圧の140V(ピーク値)をFETで低電圧に落とすには、FETで吸収する電圧(商用電圧とLEDの点灯のための電圧との差)が高いことと、流れる電流が大きいことにより、消費電力が大きく、発熱が避けられない。 In particular, the high brightness of the LED, the current is as large as 200~500MA, the drop of utility voltage 140V (peak value) in the low-voltage FET, the lighting voltage (commercial power voltage and LED which absorb in FET and that the difference) is higher and the voltage for, by the current flowing through a large, high power consumption, heat generation is unavoidable.
また、この方式ではイネーブル信号で調光を行うとき、LEDは交流1サイクル中4回のパルス電流で駆動される。 Further, when performing in enable signal dimming In this method, LED is driven by a pulse current of 4 times in the AC cycle. 電圧0V近傍を同一くくりとすれば、交流1サイクル中2箇所で点灯することになり、光のちらつきが感じられる場合が出てくる。 If the same enclosed near voltage 0V, it will be turned on at the AC cycle in two places, if flickering light is felt emerges. したがって、安定した光が要求される照明用光源としてのLED駆動方式としては十分ではない。 Thus, it is not sufficient as a LED driving method as an illumination light source for steady light is required.
さらに、この方式では、LEDの電流制限と調光を一個のトランジスタで行っている。 Furthermore, in this manner, and the LED current limiting and dimming performed by a single transistor. したがって、トランジスタが電力制限を受けない狭い範囲でしか調光できない。 Thus, it is not deer dimming in a narrow range in which the transistor is not subject to power restrictions. また、調光用イネーブル信号は交流波形と同期をとる回路が必要となり、実際は使いにくいという問題が出てくる。 In addition, dimming enable signal becomes necessary circuit to take the AC waveform and synchronization, actually comes out is a problem that difficult to use.

そこで本発明は、LEDの駆動電流が大きくても、半導体素子や回路素子が発熱しにくく、ちらつきのないLED発光が得られ、また調光も容易なLED駆動電源回路を提供することを目的とする。 The present invention, be larger LED drive current is difficult to heat-generating semiconductor devices and circuit elements, and aims to provide a flicker-free LED light emission can be obtained and dimming also easy LED driving power supply circuit to.

前記課題を解決するため、本発明は、交流電源に接続される全波整流器と、前記全波整流器の出力に接続されたスイッチング回路と、前記スイッチング回路の負荷となるLEDと、前記全波整流器の出力電圧と基準電圧とを比較する電圧比較回路と、前記電圧比較回路の出力を前記スイッチング回路の制御信号に変換するドライブ回路と、前記スイッチング回路の出力電圧を平滑する平滑回路と、前記LEDに流れる電流を一定に保つ電流制限回路とを備え、前記全波整流回路から出力される全波整流波形の電圧のうち、電圧が基準直流電圧に対応する電圧以下で、かつ、前記平滑回路で平滑された電圧より高いときのみ、電力を前記平滑回路に供給し、LED駆動用直流低電圧を生成するようにしたことを特徴とする。 To solve the above problems, the present invention includes a full wave rectifier connected to an AC power source, a switching circuit connected to an output of the full wave rectifier, an LED as a load of said switching circuit, said full wave rectifier a voltage comparison circuit for comparing the output voltage with a reference voltage, a drive circuit for converting the output of the voltage comparator circuit to the control signal of the switching circuit, a smoothing circuit for smoothing an output voltage of said switching circuit, said LED and a current limiting circuit to maintain the current flowing to the constant, of the voltages of the full-wave rectified waveform output from the full-wave rectifier circuit, the following voltage is a voltage corresponding to the reference DC voltage and, in the smoothing circuit only when higher smoothed voltage, supplying power to the smoothing circuit, characterized in that so as to generate an LED drive low DC voltage.

本発明においては、全波整流波形のうち電圧が0V近傍から基準電圧に対応する低い電圧区間でのみスイッチング回路がオンになり、その区間内でさらに平滑コンデンサの電圧が所定の電圧になっていない区間でのみ充電電流が発生する。 In the present invention, the switching circuit only at a low voltage interval in which the voltage corresponding to the reference voltage from the vicinity 0V of the full-wave rectified waveform is turned on, the voltage of the further smoothing capacitor in the interval in is not in the predetermined voltage only the charging current is generated in a section. これにより、スイッチング回路にはオン時には低い電圧しか掛からず、発熱を抑えることができる。 Thus, the switching circuit without Kakekara only a low voltage at the time of ON, it is possible to suppress heat generation.

また、前記LEDに流れる電流を一定に保つ電流制限回路を備えることによって、チラツキのない、照度が一定の光を得ることができる。 Further, by providing the current limiting circuit to maintain the current flowing through the LED constant, no flicker can be illuminance obtain a constant light.
さらに、LEDに流れる電流を制御する電流制限回路をスイッチング回路とは別に備えることにより、スイッチング回路と電流制限回路のいずれにも直接全波整流波形の高い電圧がかからず、発熱が低いLED駆動電源回路を実現することができる。 Further, a current limiting circuit for controlling a current flowing through the LED by the switching circuit comprises apart, does not take any high voltage directly full wave rectified waveforms of the switching circuit and the current limiting circuit, low heat generation LED driving it is possible to realize a power supply circuit.

前記電流制限回路はトランジスタを含み、前記トランジスタのコレクタに前記LEDのカソードを接続し、前記トランジスタのエミッタに、一端がアースされた電流検出抵抗器を接続し、前記トランジスタのベースに、ツェナーダイオードのカソードを接続してツェナー電圧を付与することにより、前記LEDに定電流が流れるようにし、かつ、前記トランジスタのベースに外部よりパルス信号を加えることにより、前記ベースにかかるツェナー電圧をパルス状に変化させて前記LEDの調光を行うようにすることができ、これにより、LEDの調光を、電流制限回路を用いて実現することができる。 Wherein said current limiting circuit transistor, connects the cathode of the LED to the collector of the transistor, the emitter of said transistor, and connecting a current sense resistor having one end grounded, the base of the transistor, the Zener diode by applying a Zener voltage by connecting the cathode, so the constant current flows to the LED, and, by applying a pulse signal from the outside to the base of the transistor, it changes the zener voltage applied to the base pulsed it is not able to perform the dimming of the LED, the Thus, the LED dimming can be achieved by using a current limiting circuit.

前記電圧比較回路の反転端子には、定電圧を抵抗で分圧した電圧が基準電圧として与えられ、非反転端子には、全波整流器で整流された全波整流電圧を抵抗で分圧した電圧が被比較電圧として入力され、かつ、基準電圧側または被比較電圧側の分圧抵抗の一つを可変抵抗にして、前記スイッチング回路の出力電圧を可変にすることにより、さまざまなLEDの個数や接続に対応した最適な出力電圧を容易に得ることができる。 Wherein the inverting terminal of the voltage comparator circuit, given the constant voltage as a divided voltage is the reference voltage by the resistor, to the non-inverting terminal, the voltage obtained by dividing the full-wave rectified voltage rectified by the full wave rectifier with resistors There is input as the voltage to be compared, and, with one of the voltage dividing resistors of the reference voltage side or the voltage to be compared side to the variable resistor, by the output voltage of the switching circuit to the variable, Ya number of different LED the optimum output voltage corresponding to the connection can be easily obtained.

本発明によれば、交流電源に接続される全波整流器と、全波整流器の出力に接続されたスイッチング回路と、スイッチング回路の負荷となるLEDと、全波整流器の出力電圧と基準電圧とを比較する電圧比較回路と、電圧比較回路の出力を前記スイッチング回路の制御信号に変換するドライブ回路と、スイッチング回路の出力電圧を平滑する平滑回路と、前記LEDに流れる電流を一定に保つ電流制限回路とを備え、全波整流回路から出力される全波整流波形の電圧のうち、電圧が基準直流電圧に対応する電圧以下で、かつ、平滑回路で平滑された電圧より高いときのみスイッチング回路を導通状態として、電力を平滑回路に供給し、LED駆動用直流低電圧を生成するようにしたので、スイッチング回路にはオン時には低い電圧しか掛から According to the present invention, a full wave rectifier connected to an AC power source, a switching circuit connected to the output of the full wave rectifier, an LED as a load of the switching circuit and an output voltage with a reference voltage of the full-wave rectifier a voltage comparison circuit for comparison, and a drive circuit for converting the output of the voltage comparator circuit to the control signal of the switching circuit, a smoothing circuit for smoothing an output voltage of the switching circuit, a current limiting circuit to maintain the current flowing through the LED constant with the door, conduction of the voltage of the full-wave rectified waveform output from the full-wave rectifier circuit, the following voltage is a voltage corresponding to the reference DC voltage, and only the switching circuit when higher than the voltage which is smoothed by the smoothing circuit as the state, supplies power to the smoothing circuit, since to generate a DC low voltage LED driver, Kakekara only a low voltage at the time on the switching circuit 、発熱を抑えることができる。 , It is possible to suppress the generation of heat.

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。 Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態を示すブロック図である。 Figure 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

図1において、本実施の形態のLED駆動電源回路は、商用交流電源(AC100V)の電圧V0を全波整流する全波整流器1と、全波整流された電圧V1を所定の基準電圧以下においてオンし、その基準電圧以上においてオフする半導体スイッチング素子を含むスイッチング回路2と、スイッチング回路2で生成された電圧を平滑する平滑コンデンサからなる平滑回路3と、スイッチング回路2の負荷である複数のLED4と、LED4に流れる電流ILを定電流制御するトランジスタを含む電流制限回路5と、全波整流器1で得られた電圧V1から基準電圧V2を生成する基準電圧生成回路6と、基準電圧生成回路6で生成された基準電圧V2と全波整流器1の出力側電圧V1とを比較する電圧比較回路7と、電圧比較回路7で基準電圧 In Figure 1, LED driving power supply circuit of this embodiment, on the voltage V0 of the commercial AC power source (AC100V) a full-wave rectifier 1 for full-wave rectified, the voltage V1 which is full-wave rectified in the following predetermined reference voltage and, a switching circuit 2 that includes a semiconductor switching element is turned off in the reference voltage or more, a smoothing circuit 3 comprising a voltage generated by the switching circuit 2 from the smoothing capacitor for smoothing, a plurality of LED4 is the load of the switching circuit 2 the current IL flowing to LED4 current limiting circuit 5 including a transistor for the constant current control, the reference voltage generating circuit 6 for generating the reference voltage V2 from the voltage V1 obtained by the full-wave rectifier 1, the reference voltage generating circuit 6 a voltage comparator circuit 7 for comparing the output-side voltage V1 of the generated reference voltage V2 full wave rectifier 1, the reference voltage in the voltage comparator circuit 7 2と比較された全波整流器1の出力電圧V1が基準電圧V2より低いときのみスイッチング回路2をオンにするドライブ回路8とを有している。 And a drive circuit 8 which second output voltage V1 of the full-wave rectifier 1 which is compared with the turns on only the switching circuit 2 is lower than the reference voltage V2.

本実施の形態においては、電圧比較回路7により基準電圧V2と全波整流電圧V1とを電圧比較回路7で比較し、ドライブ回路8により、スイッチング回路2を構成する半導体スイッチング素子を、全波整流波形の高い電圧区間ではオフし、低い電圧区間でのみスイッチング回路2をオンして、平滑回路3に電圧を蓄積する。 In the present embodiment, the reference voltage V2 and the full-wave rectified voltage V1 is compared by the voltage comparator circuit 7 by the voltage comparator circuit 7, the drive circuit 8, the semiconductor switching elements constituting the switching circuit 2, a full-wave rectifier and off at a high voltage interval of the waveform, by turning on the switching circuit 2 only at a low voltage section, and accumulates a voltage to the smoothing circuit 3. 平滑回路3では、LED4に印加する電圧より少し高い電圧を蓄積し、電流制限回路5により、LED4に流す電流を定電流に制御する。 The smoothing circuit 3, accumulates a voltage slightly higher than the voltage applied to LED4, the current limiting circuit 5, and controls the current supplied to LED4 to the constant current.

これにより、スイッチング回路2を構成する半導体スイッチング素子と電流制限回路5を構成するトランジスタのいずれにも直接全波整流波形の高い電圧がかからず、発熱が低いLED駆動電源回路を実現することができる。 Thus, to both not applied high voltage of direct full-wave rectified waveform of the transistors constituting the semiconductor switching element and a current limiting circuit 5 constituting the switching circuit 2, it is possible to realize a low heat generation LED driving power supply circuit it can. さらに、調光信号により電流制限回路5をパルス駆動することにより、例えばデューティ比が50%のパルスの場合、平滑回路3に蓄積する電圧をLEDに与える電圧の2倍程度よりも少し高い電圧とすることができ、半導体スイッチング素子がオンオフ制御する電圧が低くなり、半導体スイッチング素子の発熱を抑制することができる。 Further, by pulsing the current limiting circuit 5 by the dimming signal, for example, when the duty ratio is 50% of the pulse, and a voltage slightly higher than approximately twice the voltage to be applied a voltage accumulated in the smoothing circuit 3 in the LED it can be a semiconductor switching element is low voltage on-off control, it is possible to suppress heat generation of the semiconductor switching element.

図2は本発明の実施の形態を具体化した実施例を示す回路図、図3は図2の回路図における各部の波形図である。 Figure 2 is a circuit diagram showing an embodying example an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a waveform diagram of each part in the circuit diagram of FIG.

図2において、全波整流器1は、ダイオードブリッジD1とノイズ除去用インダクタンスL1,コンデンサC1で構成され、スイッチング回路2はMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)からなる半導体スイッチング素子Q1と、ゲート−ソース間に接続される抵抗R3,R4およびツェナーダイオードZN1とから構成され、平滑回路3はコンデンサC3から構成されている。 2, full-wave rectifier 1, a diode bridge D1 and noise removing inductance L1, is a capacitor C1, the switching circuit 2 is a semiconductor switching element Q1 consisting MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), a gate - source is a resistor R3, R4 and a Zener diode ZN1 Metropolitan connected between the smoothing circuit 3 is composed of the capacitor C3. LED4は複数のLEDを直列接続したもので、LED照明装置の光源をなす。 LED4 is obtained by serially connecting a plurality of LED, form a light source of the LED illumination apparatus.

電流制限回路5は、トランジスタQ2と、エミッタ抵抗R6と、ベース電位を与える抵抗R5およびツェナーダイオードZN4から構成されている。 The current limiting circuit 5 includes a transistor Q2, an emitter resistor R6, and a resistor R5 and a Zener diode ZN4 give base potential.

基準電圧生成回路6は、全波整流器1の出力ラインに接続された抵抗R7とツェナーダイオードZN2とコンデンサC4からなる定電圧回路と、分割抵抗R11と可変抵抗VR1から構成されている。 Reference voltage generating circuit 6 includes a constant voltage circuit comprising a full wave rectifier connected to the resistor R7 to the output line 1 and the Zener diode ZN2 and the capacitor C4, and a divided resistor R11 and a variable resistor VR1. 定電圧回路では、直流定電圧Vrが生成され、これを分割抵抗R11と可変抵抗VR1で分割して基準電圧V2を得ている。 In the constant voltage circuit, a DC constant voltage Vr is generated, to obtain a reference voltage V2 which is divided by the dividing resistors R11 and a variable resistor VR1.

電圧比較回路7は、コンパレータU2のオペアンプの一つで構成され、抵抗R8とR9とで分割された全波整流電圧V1'と、基準電圧V2とを比較し、全波整流電圧V1'の半波の波形の立ち上がり、立ち下がりの、基準電圧V2よりも低いときにローレベル電圧を生成し、それよりも高いときにはハイレベルとなる電圧V3を出力する。 Voltage comparator circuit 7 is constituted by a single operational amplifier of the comparator U2, resistors R8 and full-wave rectified voltage V1 divided by the R9 'and is compared with the reference voltage V2, the full-wave rectified voltage V1' half of the rising wave waveform, falling, generates a low-level voltage is lower than the reference voltage V2, and outputs a voltage V3 becomes a high level when higher than that.

ドライブ回路8は、コレクタ側が抵抗R1とダイオードD3の直列回路を介して半導体スイッチング素子Q1のドレインに接続されエミッタ側が抵抗R2,R3を介して半導体スイッチング素子Q1のゲートに接続されたフォトカプラU1で構成され、V3が定電圧Vrよりもローレベルのときに発光ダイオード部分を発光させ、トランジスタ部分をオンにする。 Drive circuit 8, a photo-coupler U1, the collector side is connected to the gate of the semiconductor switching elements Q1 emitter side is connected to the drain of the semiconductor switching elements Q1 through a series circuit of a resistor R1 and a diode D3 via a resistor R2, R3 configured, V3 causes the light emitting diode portion at a low level than the constant voltage Vr, to turn on the transistor section. なお、コンデンサC2は、フォトカプラU1がオフのときに、充電され、オンのときに放電電流をツェナーダイオードZN1と抵抗R3を介して半導体スイッチング素子Q1のゲートに与えて半導体スイッチング素子Q1をオンさせるためのものである。 The capacitor C2, when the photo-coupler U1 is off, is charged to turn on the semiconductor switching element Q1 supplied to the gate of the semiconductor switching elements Q1 through a discharging current and a Zener diode ZN1 the resistor R3 when on it is for.

調光信号は、ツェナーダイオードZN4のツェナー電圧よりも低いローレベル電圧と、ツェナー電圧よりも高いハイレベル電圧からなるパルス状電圧であり、ダイオードD3を介してトランジスタQ2のベースに接続され、トランジスタQ2をパルス駆動する。 Dimming signal, a low-level voltage lower than the Zener voltage of the Zener diode ZN4, a pulse voltage consisting of a high high level voltage than the zener voltage, is connected to the base of the transistor Q2 via the diode D3, the transistor Q2 the pulse drive.

なお、全波整流器1の前段の交流100V入力部分には、ヒューズF1およびバリスタCVが接続され、全波整流器1と半導体スイッチング素子Q1との間には、逆流防止用のダイオードD2が接続されている。 Note that the previous stage AC 100V input portion of the full-wave rectifier 1 is connected a fuse F1 and a varistor CV is, between the full-wave rectifier 1 and the semiconductor switching elements Q1, is connected to a diode D2 for backflow prevention there.

次に、本回路の動作を、図3の波形図を参照して説明する。 Next, the operation of this circuit will be described with reference to the waveform diagram of FIG.
図3(a)は、全波整流器1の入力側に与えられる交流100Vの波形を示している。 FIGS. 3 (a) shows the waveform of the AC 100V applied to the input side of the full-wave rectifier 1. 全波整流された電圧V1を抵抗R8とR9で分割し、ピーク約10V以下に降圧してV1'とし、定電圧回路で生成した電圧Vrを抵抗R11と可変抵抗VR1で分圧して基準電圧V2として電圧比較回路7に入力する(図3(b)参照)。 Dividing the voltage V1 which is full-wave rectified by the resistors R8 and R9, and V1 'steps down below the peak of about 10V, the reference voltage V2 divides the voltage Vr generated by the constant voltage circuit by the resistor R11 and the variable resistor VR1 input to the voltage comparator 7 as (see Figure 3 (b)). 電圧比較回路7では、V1'とV2が比較され、V1'がV2よりも高いところ、すなわち全波整流波形の立ち上がり、立ち下がり部でオンオフする波形V3が出力される(図3(c)参照)。 In the voltage comparator circuit 7, V1 'and V2 is compared, V1' where is higher than V2, i.e. the rising of the full-wave rectified waveform, the waveform V3 to turn on and off at the falling portion is output (refer to FIG. 3 (c) ). なお、可変抵抗VR1により基準電圧V2のレベルを変えることで、波形V3の出力幅を変えることができる。 Note that by changing the level of the reference voltage V2 by the variable resistor VR1, it is possible to vary the output width of the waveform V3.

電圧比較回路7の出力は、ドライブ回路8のフォトカプラU1の発光ダイオード部分を点灯させ、出力側のトランジスタ部分をオンさせる信号となる。 The output of the voltage comparator circuit 7 turns on the light emitting diode portion of the photo-coupler U1 drive circuit 8, a signal for turning on the transistor portion of the output side. フォトカプラU1がオフのとき(全波整流波形の電圧が基準電圧V2よりも高いとき)、半導体スイッチング素子Q1のゲート電圧は抵抗R3によりソース電圧と同電位となり、半導体スイッチング素子Q1はオフ状態である。 When the photo-coupler U1 is off (when the voltage of the full-wave rectification waveform is higher than the reference voltage V2), the gate voltage of the semiconductor switching element Q1 becomes the source voltage and the same potential by resistor R3, a semiconductor switching element Q1 in the off state is there. フォトカプラU1がオンになると(全波整流は形の電圧が基準電圧V2よりも低い立ち上がり、立ち下がり時)、半導体スイッチング素子Q1のゲート電圧が下がり、半導体スイッチング素子Q1は導通状態となる。 When the photo-coupler U1 is turned on (full-wave rectifier is lower than the voltage of the form the reference voltage V2 rise, fall time) lowers the gate voltage of the semiconductor switching elements Q1, the semiconductor switching element Q1 is rendered conductive. このとき、図3(d)に示すように、半導体スイッチング素子Q1のゲート−ソース電圧VGSはツェナーダイオードZN1により電圧が制限されている。 At this time, as shown in FIG. 3 (d), the gate of the semiconductor switching elements Q1 - source voltage VGS is limited voltage by the Zener diode ZN1.

このようにして、半導体スイッチング素子Q1がオンのとき、すなわち、交流電圧の1サイクルで4回のオンのとき、図3(e)に示すように平滑コンデンサC3に電圧が充電され、そのキャパシタンスにより、蓄積され平滑されて、図3(f)に示すような電圧V5となる。 In this way, when the semiconductor switching element Q1 is turned on, i.e., when the four-on in one cycle of the AC voltage, the voltage charged in the smoothing capacitor C3 shown in FIG. 3 (e), by its capacitance , are stored smoothed, the voltage V5 as shown in FIG. 3 (f).

この電圧V5が、LED4に供給する直流電圧となる。 The voltage V5 becomes a DC voltage supplied to the LED 4. これを、電流制限回路5のトランジスタQ2で定電流パルス駆動することにより、LED4にはパルス状の電流I Lが流れる。 This, by the constant-current-pulse driving a transistor Q2 of the current limiting circuit 5, the pulse-shaped current I L flows through the LED 4.

このように、全波整流電圧の正弦波の低いところで半導体スイッチング素子Q1をオンし、高いところではオフし、平滑コンデンサC3にLED点灯電圧より少し高い電圧を充電することにより、半導体スイッチング素子Q1がオンオフする電圧が全電圧よりも低くなり、半導体スイッチング素子Q1の発熱を抑えることができる。 Thus, to turn on the semiconductor switching element Q1 at low sinusoidal wave rectified voltage, the off state after a high place, by charging a voltage slightly higher than the LED lighting voltage to the smoothing capacitor C3, the semiconductor switching elements Q1 voltage off is lower than the total voltage, it is possible to suppress heat generation of the semiconductor switching element Q1. また、電流制限回路5を形成するトランジスタQ2も、全波整流電圧の全電圧ではなく、平滑コンデンサC3に蓄積された低い電圧をオンオフ制御すればいいので、トランジスタQ2の発熱も抑えることができる。 Further, the transistor Q2 to form a current limiting circuit 5 is also not the full voltage of the full-wave rectified voltage, since a low voltage accumulated in the smoothing capacitor C3 can I OFF control, it is possible to suppress heat generation of the transistor Q2.

また、半導体スイッチング素子Q1は、1サイクルに4回の立ち上がり、立ち下がりの部分の電圧を平滑コンデンサC3に充電するので、半導体スイッチング素子Q1をオンさせる電圧、すなわち1回当たりの電圧を従来のように1サイクルに2回の場合に比べて低く設定することができ、その分、電力ロス、すなわち発熱を少なくすることができる。 Also, the semiconductor switching element Q1 is four times the rise in one cycle, since the charging voltage of the portion of the falling to the smoothing capacitor C3, a voltage for turning on the semiconductor switching elements Q1, i.e. the voltage per one as in the prior art 1 cycle can set lower to than in the case of two, which makes it possible to reduce power loss, i.e. heat generation.
さらに、LED4は平滑回路、定電流回路で駆動されるため、チラツキのない安定した照度を得ることができる。 Furthermore, LED 4 is a smoothing circuit, since it is driven by a constant current circuit, it is possible to obtain a stable irradiance with no flicker.

本発明は、駆動電流が大きくても、半導体素子や回路素子の発熱を抑制したLED駆動電源回路であり、特にLEDとLED駆動電源回路が管球に収納されるLED照明装置のLED駆動電源回路として、好適に利用することができる。 The present invention may be the drive current is large, a LED driving power supply circuit that suppresses heat generation of semiconductor elements and circuit elements, in particular LED driving power supply circuit of the LED lighting device LED and LED driving power supply circuit is accommodated in the tube as it can be suitably utilized.

本発明の実施の形態を示すブロック図である。 Is a block diagram showing an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態を具体化した実施例を示す回路図である。 It is a circuit diagram showing an embodying example an embodiment of the present invention. 図2の回路図における各部の波形図である。 It is a waveform diagram of each part in the circuit diagram of FIG.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 全波整流器 2 スイッチング回路 3 平滑回路 4 LED 1 full-wave rectifier 2 switching circuit 3 smoothing circuit 4 LED
5 電流制限回路 6 基準電圧生成回路 7 電圧比較回路 8 ドライブ回路 9 パルス生成回路 5 current limiting circuit 6 the reference voltage generating circuit 7 voltage comparator circuit 8 drive circuit 9 the pulse generating circuit

Claims (3)

  1. 交流電源に接続される全波整流器と、前記全波整流器の出力に接続されたスイッチング回路と、前記スイッチング回路の負荷となるLEDと、前記全波整流器の出力電圧と基準電圧とを比較する電圧比較回路と、前記電圧比較回路の出力を前記スイッチング回路の制御信号に変換するドライブ回路と、前記スイッチング回路の出力電圧を平滑する平滑回路と、前記LEDに流れる電流を一定に保つ電流制限回路とを備え、 A full wave rectifier connected to an AC power source, a switching circuit connected to the output of the full wave rectifier, an LED as a load of the switching circuit, the voltage for comparing the output voltage with a reference voltage of the full wave rectifier a comparison circuit, a drive circuit for converting the output of the voltage comparator circuit to the control signal of the switching circuit, a smoothing circuit for smoothing an output voltage of said switching circuit, a current limiting circuit to maintain the current flowing through the LED constant equipped with a,
    前記全波整流回路から出力される全波整流波形の電圧のうち、電圧が基準直流電圧に対応する電圧以下で、かつ、前記平滑回路で平滑された電圧より高いときのみ、電力を前記平滑回路に供給し、LED駆動用直流低電圧を生成するようにしたLED駆動電源回路。 Of the voltages of the full-wave rectified waveform output from the full-wave rectifier circuit, the following voltage is a voltage corresponding to the reference DC voltage, and only when higher than the voltage the is smoothed by the smoothing circuit, the smoothing circuit power LED driving power supply circuit so as to supply, to generate the LED drive low DC voltage.
  2. 前記電流制限回路はトランジスタを含み、前記トランジスタのコレクタに前記LEDのカソードを接続し、前記トランジスタのエミッタに、一端がアースされた電流検出抵抗器を接続し、前記トランジスタのベースに、ツェナーダイオードのカソードを接続してツェナー電圧を付与することにより、前記LEDに定電流が流れるようにし、かつ、前記トランジスタのベースに外部よりパルス信号を加えることにより、前記ベースにかかるツェナー電圧をパルス状に変化させて前記LEDの調光を行うようにした請求項1記載のLED駆動電源回路。 Wherein said current limiting circuit transistor, connects the cathode of the LED to the collector of the transistor, the emitter of said transistor, and connecting a current sense resistor having one end grounded, the base of the transistor, the Zener diode by applying a Zener voltage by connecting the cathode, so the constant current flows to the LED, and, by applying a pulse signal from the outside to the base of the transistor, it changes the zener voltage applied to the base pulsed LED driving power supply circuit of claim 1, wherein which is adapted so effect dimming of the LED to be.
  3. 前記電圧比較回路の反転端子には、定電圧を抵抗で分圧した電圧が基準電圧として与えられ、非反転端子には、全波整流器で整流された全波整流電圧を抵抗で分圧した電圧が被比較電圧として入力され、かつ、基準電圧側または被比較電圧側の分圧抵抗の一つを可変抵抗にして、前記スイッチング回路の出力電圧を可変にした請求項1または2に記載のLED駆動電源回路。 Wherein the inverting terminal of the voltage comparator circuit, given the constant voltage as a divided voltage is the reference voltage by the resistor, to the non-inverting terminal, the voltage obtained by dividing the full-wave rectified voltage rectified by the full wave rectifier with resistors There is input as the voltage to be compared, and, with one of the voltage dividing resistors of the reference voltage side or the voltage to be compared side to the variable resistor, LED according to the output voltage of the switching circuit in claim 1 or 2 and the variable drive power supply circuit.
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