JP2009016460A - Driving device and illuminating device - Google Patents

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Hideaki Hamoto
英明 葉本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a driving device and an illuminating device which reduces a power loss in a constant current element for supplying a specified current to LEDs. <P>SOLUTION: In the driving device, one end of each of resistance elements R1, R2, R3, and R4 is connected to a cathode of each of LEDs 1-4, and the other end of each of resistance elements R1, R2, R3, and R4 is connected with a microcomputer 50. The microcomputer 50 detects voltage of the cathode of each of the LEDs 1-4 by means of the resistance elements R1-R4. The microcomputer 50 also controls a regulator 20 depending on a difference between a detected voltage and a specified threshold, and reduces voltage Vdd. Thus, emitter-collector voltage of a transistor Q1 is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、LEDに電流を供給する駆動装置及び該駆動装置を備える照明装置に関する。   The present invention relates to a driving device that supplies current to an LED and an illumination device including the driving device.

従来、照明装置又は表示装置等では蛍光灯又は白熱灯などが光源として使用されている。一方で、従来の光源に比べて、寿命が長く、かつ消費電力も少ないという特徴を備えたLED(発光ダイオード)を照明用又は表示用の光源として使用するための技術開発が行われている。   Conventionally, fluorescent lamps, incandescent lamps, and the like are used as light sources in lighting devices and display devices. On the other hand, technical development for using an LED (light emitting diode) having features of a long life and low power consumption as compared with a conventional light source as a light source for illumination or display has been performed.

このようなLEDを照明装置等に使用する場合には、十分な明るさを確保するために、LEDを直列又は並列に多数接続し、LEDの集合体として装置内に配置している。また、それぞれのLEDの明るさを均一にするために、各LEDに流れる電流を一定にする定電流素子を備えたLED駆動装置が開示されている(特許文献1参照)。
特開2007−42758号公報
When such an LED is used in a lighting device or the like, in order to ensure sufficient brightness, a large number of LEDs are connected in series or in parallel and arranged in the device as an aggregate of LEDs. Moreover, in order to make the brightness of each LED uniform, an LED driving device including a constant current element that makes a current flowing through each LED constant is disclosed (see Patent Document 1).
JP 2007-42758 A

しかしながら、特許文献1のようなLED駆動装置では、定電流素子として、例えば、トランジスタが用いられており、このようなトランジスタには、並列に接続された各LEDに流れる電流の合計電流が流れる。このため、トランジスタのエミッタ・コレクタ間に印加される電圧とコレクタに流れる電流により生じる電力損失が大きくなり、トランジスタの発熱を如何に放熱するかが問題となる。特にトランジスタの発熱が大きい場合、トランジスタの寿命の劣化に繋がり、装置の信頼性を損なうおそれもある。   However, in the LED driving device as in Patent Document 1, for example, a transistor is used as the constant current element, and a total current of currents flowing through the LEDs connected in parallel flows through such a transistor. For this reason, the power loss caused by the voltage applied between the emitter and collector of the transistor and the current flowing through the collector increases, and it becomes a problem how to dissipate the heat generated by the transistor. In particular, when the heat generation of the transistor is large, the lifetime of the transistor may be deteriorated and the reliability of the device may be impaired.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、LEDに所定の電流を供給する定電流素子で生じる電力損失を小さくすることができる駆動装置及び該駆動装置を備える照明装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a driving device that can reduce power loss caused by a constant current element that supplies a predetermined current to an LED, and an illumination device including the driving device. With the goal.

本発明に係る駆動装置は、LED等の負荷に所定の電流を供給する定電流素子で生じる電力損失を小さくすることができることを特徴とする。   The drive device according to the present invention is characterized in that a power loss generated in a constant current element that supplies a predetermined current to a load such as an LED can be reduced.

本発明に係る駆動装置は、LED等の負荷に所定の電流を供給するための定電流素子を備える駆動装置において、前記負荷に供給する電圧が可変の電圧供給部と、前記定電流素子に印加される電圧を検出する電圧検出部と、該電圧検出部で検出した電圧と所定の閾値とを比較する比較部と、該比較部で比較した結果に基づいて、前記負荷に供給する電圧を変更して前記定電流素子に印加される電圧を低くするように制御する制御部とを備えることを特徴とする。   The drive device according to the present invention is a drive device including a constant current element for supplying a predetermined current to a load such as an LED, and the voltage supplied to the load is variable, and is applied to the constant current element. A voltage detection unit that detects a voltage to be detected, a comparison unit that compares the voltage detected by the voltage detection unit with a predetermined threshold, and a voltage supplied to the load is changed based on the comparison result of the comparison unit And a control unit that controls the voltage applied to the constant current element to be low.

本発明に係る駆動装置は、前記定電流素子は、トランジスタであって前記負荷に直列に接続してあり、前記電圧検出部は、前記負荷のアノード若しくはカソード、又は前記トランジスタのコレクタ若しくはエミッタのいずれかの電圧を検出するように構成してあることを特徴とする。   In the driving device according to the present invention, the constant current element is a transistor and is connected in series to the load, and the voltage detection unit is either an anode or a cathode of the load, or a collector or an emitter of the transistor. It is configured to detect such a voltage.

本発明に係る駆動装置は、前記電圧供給部は、前記負荷に供給する電圧を異なる抵抗値の抵抗素子とスイッチング素子との直列回路を複数並列に接続した回路で分圧するように構成してあり、前記制御部は、前記比較部で比較した結果に基づいて、いずれかのスッチング素子をオンすべく制御するように構成してあることを特徴とする。   In the driving apparatus according to the present invention, the voltage supply unit is configured to divide the voltage supplied to the load by a circuit in which a plurality of series circuits of resistance elements having different resistance values and switching elements are connected in parallel. The control unit is configured to control one of the switching elements to be turned on based on a result of comparison by the comparison unit.

本発明に係る駆動装置は、前記電圧供給部は、前記負荷に供給する電圧を抵抗素子とスイッチング素子との直列回路を複数並列に接続した回路で分圧するように構成してあり、前記制御部は、前記比較部で比較した結果に基づいて、オンさせるスッチング素子の個数を制御するように構成してあることを特徴とする。   In the driving device according to the present invention, the voltage supply unit is configured to divide a voltage supplied to the load by a circuit in which a plurality of series circuits of a resistance element and a switching element are connected in parallel, and the control unit Is configured to control the number of switching elements to be turned on based on the result of comparison by the comparison unit.

本発明に係る照明装置は、前述のいずれか1つの発明に係る駆動装置を備えることを特徴とする。   The illumination device according to the present invention includes the drive device according to any one of the above-described inventions.

本発明にあっては、LED等の負荷に所定の電流を供給する定電流素子で生じる電力損失を小さくする。   In the present invention, power loss caused by a constant current element that supplies a predetermined current to a load such as an LED is reduced.

本発明にあっては、定電流素子に印加される電圧を電圧検出部で検出し、比較部は、検出された電圧と所定の閾値とを比較する。制御部は、比較した結果に基づいて、LED(負荷)に供給する電圧を変更して定電流素子に印加される電圧を低くする。例えば、電圧検出部で検出した電圧が高い場合、定電流素子で消費される電力損失は大きいと考えられるため、定電流素子に印加される電圧を低くする。これにより、定電流素子で生じる電力損失を小さくし、定電流素子の発熱を抑制することができる。また、発熱を防止して信頼性を向上させることができる。また、定電流素子に対して放熱部材を設けるなどの放熱対策を施す必要がなくなる。   In the present invention, the voltage applied to the constant current element is detected by the voltage detection unit, and the comparison unit compares the detected voltage with a predetermined threshold value. A control part changes the voltage supplied to LED (load) based on the comparison result, and makes the voltage applied to a constant current element low. For example, when the voltage detected by the voltage detector is high, it is considered that the power loss consumed by the constant current element is large, so the voltage applied to the constant current element is lowered. Thereby, the power loss which arises with a constant current element can be made small, and heat_generation | fever of a constant current element can be suppressed. Further, heat generation can be prevented and reliability can be improved. Further, it is not necessary to take a heat dissipation measure such as providing a heat dissipation member for the constant current element.

本発明にあっては、電圧検出部は、LEDとトランジスタの直列回路において、LEDのアノード若しくはカソード、又はトランジスタのコレクタ若しくはエミッタのいずれかの電圧を検出する。LEDに所定の電流が流れる場合のLEDの順方向電圧は予め把握しておくことができるため、トランジスタのエミッタ・コレクタ間の電圧の大小は、例えば、LEDのカソートとトランジスタのコレクタが接続されている場合、LEDのアノード若しくはカソード、又はトランジスタのコレクタ(NPN型のとき)若しくはエミッタ(PNP型のとき)の各電圧の大小に比例する。これにより、定電流素子としてのトランジスタのエミッタ・コレクタ間の電圧を検出することができ、トランジスタで生じる電力損失を小さくして発熱を抑制することができる。   In the present invention, the voltage detection unit detects the voltage of the anode or cathode of the LED or the collector or emitter of the transistor in the series circuit of the LED and the transistor. Since the forward voltage of the LED when a predetermined current flows through the LED can be grasped in advance, the magnitude of the voltage between the emitter and collector of the transistor can be determined, for example, by connecting the LED collector and the collector of the transistor. In this case, it is proportional to the magnitude of each voltage of the anode or cathode of the LED or the collector (when NPN type) or emitter (when PNP type) of the transistor. As a result, the voltage between the emitter and collector of the transistor as the constant current element can be detected, and power loss generated in the transistor can be reduced to suppress heat generation.

本発明にあっては、LEDに供給する電圧を異なる抵抗値の抵抗素子とスイッチング素子との直列回路を並列に複数接続した回路で分圧してあり、制御部は、比較部での比較結果に基づいて、いずれかのスッチング素子をオンすべく制御する。例えば、定電流素子に印加されている電圧が高い場合には、抵抗値の小さい抵抗素子に接続されたスイッチング素子をオンすることにより、LEDに供給する電圧を低くする。これにより、定電流素子に印加される電圧を低くする。また、定電流素子に印加されている電圧がさらに高い場合には、さらに抵抗値が小さい抵抗素子に接続されたスイッチング素子をオンすることにより、LEDに供給する電圧をさらに低くする。これにより、定電流素子に印加される電圧をさらに低くする。これにより、トランジスタで生じる電力損失を小さくして発熱を抑制することができる。   In the present invention, the voltage supplied to the LED is divided by a circuit in which a plurality of series circuits of resistance elements and switching elements having different resistance values are connected in parallel, and the control unit determines the comparison result in the comparison unit. Based on this, control is performed to turn on any of the switching elements. For example, when the voltage applied to the constant current element is high, the voltage supplied to the LED is lowered by turning on the switching element connected to the resistance element having a small resistance value. Thereby, the voltage applied to the constant current element is lowered. When the voltage applied to the constant current element is higher, the voltage supplied to the LED is further lowered by turning on the switching element connected to the resistance element having a smaller resistance value. Thereby, the voltage applied to the constant current element is further lowered. Thereby, power loss generated in the transistor can be reduced and heat generation can be suppressed.

本発明にあっては、LEDに供給する電圧を抵抗素子とスイッチング素子との直列回路を並列に複数接続した回路で分圧してあり、制御部は、比較部での比較結果に基づいて、オンするスッチング素子の数を制御する。例えば、定電流素子に印加されている電圧が高い場合には、オンするスイッチング素子の数を増やし、並列に接続される抵抗素子の数を増やして抵抗値を下げることで、LEDに供給する電圧を低くする。これにより、定電流素子に印加される電圧を低くする。また、定電流素子に印加されている電圧がさらに高い場合には、オンするスイッチング素子の数をさらに増やし、並列に接続される抵抗素子の数をさらに増やして抵抗値をさらに下げることで、LEDに供給する電圧をさらに低くする。これにより、定電流素子に印加される電圧をさらに低くする。これにより、トランジスタで生じる電力損失を小さくして発熱を抑制することができる。   In the present invention, the voltage supplied to the LED is divided by a circuit in which a plurality of series circuits of resistance elements and switching elements are connected in parallel, and the control unit is turned on based on the comparison result in the comparison unit. Control the number of switching elements to be used. For example, when the voltage applied to the constant current element is high, the voltage supplied to the LED is increased by increasing the number of switching elements that are turned on and increasing the number of resistance elements connected in parallel to lower the resistance value. Lower. Thereby, the voltage applied to the constant current element is lowered. Further, when the voltage applied to the constant current element is higher, the number of switching elements to be turned on is further increased, and the resistance value is further decreased by further increasing the number of resistance elements connected in parallel, thereby reducing the LED. The voltage supplied to is further reduced. Thereby, the voltage applied to the constant current element is further lowered. Thereby, power loss generated in the transistor can be reduced and heat generation can be suppressed.

本発明にあっては、LEDに所定の電流を供給する定電流素子で生じる電力損失を下げることができ、発熱を防止して信頼性を向上させることができる照明装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a lighting device that can reduce power loss caused by a constant current element that supplies a predetermined current to an LED, can prevent heat generation, and can improve reliability.

本発明にあっては、定電流素子で生じる電力損失を小さくし、定電流素子の発熱を抑制することができる。また、発熱を防止して信頼性を向上させることができる。また、定電流素子に対して放熱部材を設けるなどの放熱対策を施す必要がなくなる。   In the present invention, it is possible to reduce power loss generated in the constant current element and to suppress heat generation of the constant current element. Further, heat generation can be prevented and reliability can be improved. Further, it is not necessary to take a heat dissipation measure such as providing a heat dissipation member for the constant current element.

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る駆動装置100の要部構成を示す回路図である。駆動装置100は、基板(不図示)に実装されたLED1、2、3、4に所定の電圧Vddを供給するとともに、並列接続されたLED1、2、3、4全体に所定の定電流を供給する。なお、駆動装置100とLED1〜4を実装した基板は、別個の部品として構成することもでき、あるいは、LED1〜4を実装した基板に駆動装置100を構成する電子部品を実装することもできる。また、LED1〜4それぞれは、内部に複数のLEDチップが直列及び/又は並列に接続してある。なお、LEDの数は、一例であって、4個に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments thereof. FIG. 1 is a circuit diagram showing a main configuration of a driving apparatus 100 according to the present invention. The driving device 100 supplies a predetermined voltage Vdd to the LEDs 1, 2, 3, and 4 mounted on a substrate (not shown) and supplies a predetermined constant current to the entire LEDs 1, 2, 3, and 4 connected in parallel. To do. In addition, the board | substrate which mounted the drive device 100 and LED1-4 can also be comprised as a separate component, or the electronic component which comprises the drive apparatus 100 can also be mounted in the board | substrate which mounted LED1-4. Each of the LEDs 1 to 4 has a plurality of LED chips connected in series and / or in parallel. The number of LEDs is an example, and is not limited to four.

各LED1〜4のカソードには、整流素子としてのダイオードD1、D2、D3、D4のアノードを接続してあり、各ダイオードD1〜D4のカソードには、電流駆動用のトランジスタQ1のコレクタを接続してある。トランジスタQ1のエミッタは、抵抗素子R6を介して接地レベルに接続してある。トランジスタQ1のベースには、演算増幅器10の出力端を接続してある。演算増幅器10の反転入力端は、抵抗素子R5を介してトランジスタQ1のエミッタに接続してあり、非反転入力端は、基準となる電圧Vrefを印加している。これらによりLED1〜4全体に一定の電流(例えば、1〜2A程度)を供給する定電流駆動回路を構成している。   The cathodes of the LEDs 1 to 4 are connected to the anodes of diodes D1, D2, D3, and D4 as rectifying elements, and the cathodes of the diodes D1 to D4 are connected to the collector of a current driving transistor Q1. It is. The emitter of the transistor Q1 is connected to the ground level via the resistance element R6. The output terminal of the operational amplifier 10 is connected to the base of the transistor Q1. The inverting input terminal of the operational amplifier 10 is connected to the emitter of the transistor Q1 via the resistance element R5, and the non-inverting input terminal applies a reference voltage Vref. As a result, a constant current driving circuit that supplies a constant current (for example, about 1 to 2 A) to the entire LEDs 1 to 4 is configured.

各LED1〜4のカソードそれぞれには、抵抗素子R1、R2、R3、R4の一端を接続してあり、抵抗素子R1、R2、R3、R4の他端はマイコン50に接続してある。マイコン50は、抵抗素子R1、R2、R3、R4を介して各LED1〜4のカソードの電圧を検出するようにしてある。なお、マイコン50は、入力された電圧をデジタル値に変換するためのアナログ・デジタル変換回路を内蔵している。また、マイコン50への、抵抗素子R1、R2、R3、R4の入力は、抵抗で電圧を分割して入力されていてもよい。   One end of each of the resistance elements R1, R2, R3, and R4 is connected to each cathode of the LEDs 1 to 4, and the other ends of the resistance elements R1, R2, R3, and R4 are connected to the microcomputer 50. The microcomputer 50 detects the voltages of the cathodes of the LEDs 1 to 4 via the resistance elements R1, R2, R3, and R4. The microcomputer 50 includes an analog / digital conversion circuit for converting an input voltage into a digital value. Moreover, the input of the resistance elements R1, R2, R3, and R4 to the microcomputer 50 may be input by dividing a voltage with a resistor.

電圧Vddと接地レベルとの間にはレギュレータ20を接続してあり、マイコン50の出力線Sがレギュレータ20の一端に接続してある。なお、各LED1〜4のカソードの電圧を検出するための構成は、抵抗素子R1〜R4に限定されるものではなく、抵抗素子R1〜R4それぞれに他の抵抗素子を組み合わせて電圧変換回路を構成して電圧を検出するように構成することが可能である。   The regulator 20 is connected between the voltage Vdd and the ground level, and the output line S of the microcomputer 50 is connected to one end of the regulator 20. The configuration for detecting the cathode voltage of each LED 1 to 4 is not limited to the resistance elements R 1 to R 4, and a voltage conversion circuit is configured by combining other resistance elements with each of the resistance elements R 1 to R 4. Thus, it can be configured to detect the voltage.

図2はレギュレータ20の要部構成を示す回路図である。レギュレータ20は、電圧Vddに抵抗素子R20の一端を接続してある。抵抗素子R20の他端には、抵抗素子R21、R22、R23、R24、R25(例えば、R21<R22<R23<R24<R25)の一端を接続してあり、抵抗素子21、R22、R23、R24、R25の他端には、スイッチング素子としてのトランジスタQ21、Q22、Q23、Q24、Q25のコレクタを接続してあり、各トランジスタQ21〜Q25のエミッタは接地レベルに接続してある。また、各トランジスタQ21〜Q25のベースは、マイコン50の出力線Sに接続してある。各トランジスタQ21〜Q25は、マイコン50からの出力に応じて、いずれか1つがオン、残りがオフとなるように構成されている。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a main configuration of the regulator 20. The regulator 20 has one end of the resistance element R20 connected to the voltage Vdd. One end of resistance elements R21, R22, R23, R24, R25 (for example, R21 <R22 <R23 <R24 <R25) is connected to the other end of the resistance element R20, and the resistance elements 21, R22, R23, R24 are connected. The collectors of transistors Q21, Q22, Q23, Q24, and Q25 as switching elements are connected to the other end of R25, and the emitters of the transistors Q21 to Q25 are connected to the ground level. The bases of the transistors Q21 to Q25 are connected to the output line S of the microcomputer 50. Each of the transistors Q21 to Q25 is configured so that one of them is turned on and the rest are turned off in accordance with the output from the microcomputer 50.

次に本発明に係る駆動装置100の動作について説明する。図3はトランジスタQ1で生じる電力損失を低減する方法を示す説明図である。図3では、LED1に直列な回路について説明するが、他のLED2〜4についても同様である。図3(a)に示すように、電圧Vddと接地レベルとの間には、LED1、ダイオードD1、トランジスタQ1のコレクタ・エミッタ、抵抗素子R6が直列に接続されている。LED1の順方向電圧をVf、ダイオードD1の順方向電圧をVd、トランジスタQ1のエミッタ・コレクタ間の電圧をVce、抵抗素子R6両端の電圧をVrとすると、Vdd=Vf+Vd+Vce+Vrとなる。   Next, the operation of the driving apparatus 100 according to the present invention will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method for reducing the power loss generated in the transistor Q1. In FIG. 3, although the circuit in series with LED1 is demonstrated, it is the same also about other LED2-4. As shown in FIG. 3A, LED1, diode D1, collector / emitter of transistor Q1, and resistance element R6 are connected in series between voltage Vdd and the ground level. If the forward voltage of LED1 is Vf, the forward voltage of diode D1 is Vd, the voltage between the emitter and collector of transistor Q1 is Vce, and the voltage across resistor element R6 is Vr, then Vdd = Vf + Vd + Vce + Vr.

各LED1〜4が点灯した状態でトランジスタQ1のコレクタに流れる電流をIcとすると、トランジスタQ1では、W=Ic×Vceの電力損失を生じる。各LED1〜4を所要の明るさで点灯させるためには、コレクタに流れる電流Icは、所要の値になるように設定しなければならず、トランジスタQ1での電力損失を低減するためには、エミッタ・コレクタ電圧Vceを低くする必要がある。   Assuming that the current flowing through the collector of the transistor Q1 with the LEDs 1 to 4 turned on is Ic, the transistor Q1 causes a power loss of W = Ic × Vce. In order to light up each LED1-4 with the required brightness, the current Ic flowing through the collector must be set to a required value, and in order to reduce the power loss in the transistor Q1, It is necessary to lower the emitter-collector voltage Vce.

図3(b)に示すように、仮にトランジスタQ1のエミッタ・コレクタ電圧Vceを小さく(例えば、0V)するためには、電圧VddがLED1の順方向電圧Vf、ダイオードD1の順方向電圧Vd、抵抗素子R6両端の電圧Vrの和に等しくなるように電圧Vddを下げればよい。すなわち、元の電圧VddをVceだけ小さくすれば、トランジスタQ1のエミッタ・コレクタ電圧Vceは0に等しくなる。   As shown in FIG. 3B, in order to reduce the emitter-collector voltage Vce of the transistor Q1 (eg, 0 V), the voltage Vdd is the forward voltage Vf of the LED 1, the forward voltage Vd of the diode D1, and the resistance. The voltage Vdd may be lowered so as to be equal to the sum of the voltages Vr across the element R6. That is, if the original voltage Vdd is reduced by Vce, the emitter-collector voltage Vce of the transistor Q1 becomes equal to zero.

マイコン50は、検出された電圧と閾値Vth1(例えば、Vth1=Vd+Vr)とを比較し、検出電圧と閾値Vth1との差の大小に応じて、レギュレータ20のトランジスタQ21〜Q25のいずれかをオンし、他のトランジスタをオフするように制御する。   The microcomputer 50 compares the detected voltage with a threshold value Vth1 (for example, Vth1 = Vd + Vr), and turns on one of the transistors Q21 to Q25 of the regulator 20 according to the difference between the detected voltage and the threshold value Vth1. The other transistors are controlled to be turned off.

例えば、検出電圧と閾値Vth1との差が比較的小さい場合には、トランジスタQ25をオンし、他のトランジスタQ21〜Q24をオフする。これにより、電圧Vddは、抵抗素子R20と比較的抵抗値の大きい抵抗素子R25とで分流されるため、電圧Vddの減少量を比較的小さくすることができる。   For example, when the difference between the detection voltage and the threshold value Vth1 is relatively small, the transistor Q25 is turned on and the other transistors Q21 to Q24 are turned off. As a result, the voltage Vdd is shunted between the resistor element R20 and the resistor element R25 having a relatively large resistance value, so that the amount of decrease in the voltage Vdd can be made relatively small.

一方、検出電圧と閾値Vth1との差が比較的大きい場合には、トランジスタQ21をオンし、他のトランジスタQ22〜Q25をオフする。これにより、電圧Vddは、抵抗素子R20と比較的抵抗値の小さい抵抗素子R21とで分流されるため、電圧Vddの減少量を比較的大きくすることができる。抵抗素子R21〜R25とトランジスタQ21〜Q25との直列回路それぞれを並列に接続することにより、検出電圧と閾値Vth1との差の大小に応じて、電圧Vddを段階的に下げることができ、トランジスタQ1のエミッタ・コレクタ電圧Vceを検出電圧に応じて最適に(最も小さく)することができる。   On the other hand, when the difference between the detected voltage and the threshold value Vth1 is relatively large, the transistor Q21 is turned on and the other transistors Q22 to Q25 are turned off. As a result, the voltage Vdd is shunted between the resistor element R20 and the resistor element R21 having a relatively small resistance value, so that the amount of decrease in the voltage Vdd can be made relatively large. By connecting each of the series circuits of the resistance elements R21 to R25 and the transistors Q21 to Q25 in parallel, the voltage Vdd can be lowered stepwise according to the difference between the detection voltage and the threshold value Vth1, and the transistor Q1 The emitter-collector voltage Vce can be optimized (smallest) according to the detection voltage.

これにより、トランジスタQ1で生じる電力損失を小さくし、トランジスタQ1の発熱を抑制することができる。また、発熱を防止して信頼性を向上させることができる。また、トランジスタQ1に対して放熱部材を設けるなどの放熱対策を施す必要がなくなり、装置の構造を簡単にでき、小型化を図ることができる。   Thereby, the power loss generated in the transistor Q1 can be reduced, and the heat generation of the transistor Q1 can be suppressed. Further, heat generation can be prevented and reliability can be improved. In addition, it is not necessary to take a heat dissipation measure such as providing a heat dissipation member for the transistor Q1, the structure of the device can be simplified, and the size can be reduced.

マイコン50は、各LED1〜4のカソードの電圧を検出し、検出した電圧の中で最も小さい電圧と閾値Vth1とを比較するように構成することができる。これにより、例えば、LED1〜4の順方向電圧のバラツキが生じた場合でも、トランジスタQ1のエミッタ・コレクタ電圧Vceが負になるような過剰な電圧Vddの低減を防止することができ、すべてのLED1〜4に所定の電流を流すようにトランジスタQ1のエミッタ・コレクタ電圧を最適に設定することができる。   The microcomputer 50 can be configured to detect the voltage of the cathode of each of the LEDs 1 to 4 and compare the lowest voltage among the detected voltages with the threshold value Vth1. Thereby, for example, even when the forward voltage variations of the LEDs 1 to 4 occur, it is possible to prevent the excessive voltage Vdd from being reduced so that the emitter-collector voltage Vce of the transistor Q1 becomes negative. The emitter-collector voltage of the transistor Q1 can be optimally set so that a predetermined current flows through .about.4.

なお、上述の構成に限定されるものではなく、ダイオードD1〜D4を省略してもよい。また、電圧を検出する箇所は、LED1〜4のいずれかのカソードだけでもよい。これにより、部品点数を削減して簡単な構造にすることができ、また、安価に装置を実現することができる。   In addition, it is not limited to the above-mentioned structure, You may abbreviate | omit the diodes D1-D4. Further, the position where the voltage is detected may be only the cathode of any of LEDs 1 to 4. As a result, the number of parts can be reduced and the structure can be simplified, and the apparatus can be realized at low cost.

また、図1の例において、電圧を検出する箇所は、各LED1〜4のカソードに限定されるものではなく、各LED1〜4のアノードであってもよい。また、トランジスタQ1(NPN型の場合)のコレクタでもよく、あるいは、PNP型のトランジスタの場合にはエミッタでもよい。この場合、電圧を検出する箇所に応じて閾値Vth1を適宜設定すればよい。   In addition, in the example of FIG. 1, the position where the voltage is detected is not limited to the cathode of each LED 1 to 4, and may be the anode of each LED 1 to 4. Further, it may be the collector of the transistor Q1 (in the case of the NPN type), or may be the emitter in the case of the PNP type transistor. In this case, the threshold value Vth1 may be set as appropriate according to the location where the voltage is detected.

また、図2の例で、マイコン50は、検出した電圧に応じて、トランジスタQ21〜Q25のいずれか1つをオンする構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、抵抗素子R21〜R25をすべて同じ抵抗値とし(異なる抵抗値でもよい)、マイコン50は、検出した電圧を閾値Vth1との差の大小に応じて、オンするトランジスタQ21〜Q25の数を変えることができる。   In the example of FIG. 2, the microcomputer 50 is configured to turn on one of the transistors Q21 to Q25 according to the detected voltage. However, the present invention is not limited to this. For example, the resistance elements R21 to R25 are all set to the same resistance value (may be different resistance values), and the microcomputer 50 changes the number of transistors Q21 to Q25 to be turned on according to the difference between the detected voltage and the threshold value Vth1. be able to.

例えば、検出電圧と閾値Vth1との差が比較的小さい場合には、トランジスタQ21〜Q25のうち1つだけをオンし、他のトランジスタをオフする。これにより、電圧Vddは、抵抗素子R20と抵抗素子R21〜R25のいずれかとの直列抵抗で分流されるため、電圧Vddの減少量を比較的小さくすることができる。   For example, when the difference between the detection voltage and the threshold value Vth1 is relatively small, only one of the transistors Q21 to Q25 is turned on and the other transistors are turned off. Thereby, voltage Vdd is shunted by the series resistance of resistance element R20 and any one of resistance elements R21 to R25, so that the amount of decrease in voltage Vdd can be made relatively small.

一方、検出電圧と閾値Vth1との差が比較的大きい場合には、トランジスタQ21〜Q25のうち、例えば、すべてをオンする。これにより、電圧Vddは、抵抗素子R20と抵抗素子R21〜R25の並列回路との直列抵抗で分流されるため、電圧Vddの減少量を比較的大きくすることができる。検出電圧と閾値Vth1との差の大小に応じて、オンするトランジスタQ21〜Q25の数を変更することにより、電圧Vddを段階的に下げることができ、トランジスタQ1のエミッタ・コレクタ電圧Vceを検出電圧に応じて最適に(最も小さく)することができる。   On the other hand, when the difference between the detection voltage and the threshold value Vth1 is relatively large, for example, all of the transistors Q21 to Q25 are turned on. Thereby, the voltage Vdd is shunted by the series resistance of the resistance element R20 and the parallel circuit of the resistance elements R21 to R25, so that the reduction amount of the voltage Vdd can be made relatively large. By changing the number of transistors Q21 to Q25 that are turned on according to the difference between the detection voltage and the threshold value Vth1, the voltage Vdd can be lowered stepwise, and the emitter-collector voltage Vce of the transistor Q1 can be reduced to the detection voltage. It can be optimized (smallest) depending on.

図4は駆動装置100の要部構成の他の例を示す回路図である。図4に示すように、駆動装置100は、電圧VddにトランジスタQ1のコレクタを接続し、トランジスタQ1のエミッタには抵抗素子R12を介してLED1〜3のアノードを接続してある。各LED1〜3のカソードは接地レベルに接続してある。トランジスタQ1のベースには、演算増幅器10の出力端を接続してある。演算増幅器10の反転入力端は、抵抗素子R13を介してトランジスタQ1のエミッタに接続してあり、非反転入力端は、基準となる電圧Vrefを印加している。これらによりLED1〜3全体に一定の電流(例えば、1〜2A程度)を供給する定電流駆動回路を構成している。   FIG. 4 is a circuit diagram showing another example of the configuration of the main part of the driving device 100. As shown in FIG. 4, in the driving apparatus 100, the collector of the transistor Q1 is connected to the voltage Vdd, and the anodes of the LEDs 1 to 3 are connected to the emitter of the transistor Q1 via the resistor element R12. The cathode of each LED 1-3 is connected to the ground level. The output terminal of the operational amplifier 10 is connected to the base of the transistor Q1. The inverting input terminal of the operational amplifier 10 is connected to the emitter of the transistor Q1 via the resistance element R13, and the non-inverting input terminal applies a reference voltage Vref. As a result, a constant current driving circuit for supplying a constant current (for example, about 1 to 2 A) to the entire LEDs 1 to 3 is configured.

トランジスタQ1のコレクタには、抵抗素子R11の一端を接続してあり、他端はマイコン50に接続してあり、抵抗素子R11を介してトランジスタQ1のコレクタ電圧を検出するようにしてある。なお、マイコン50、レギュレータ20は、図1の例と同様であるので説明は省略する。   One end of the resistor element R11 is connected to the collector of the transistor Q1, and the other end is connected to the microcomputer 50, and the collector voltage of the transistor Q1 is detected via the resistor element R11. The microcomputer 50 and the regulator 20 are the same as in the example of FIG.

この場合、LED1〜3の順方向電圧をVf、トランジスタQ1のエミッタ・コレクタ間の電圧をVce、抵抗素子R12両端の電圧をVrとすると、Vdd=Vf+Vce+Vrとなる。仮にトランジスタQ1のエミッタ・コレクタ電圧Vceを小さく(例えば、0V)にするためには、電圧VddがLED1〜3の順方向電圧Vf、抵抗素子R12両端の電圧Vrの和に等しくなるように電圧Vddを下げればよい。すなわち、元の電圧VddをVceだけ小さくすれば、トランジスタQ1のエミッタ・コレクタ電圧Vceは0に等しくなる。   In this case, assuming that the forward voltage of the LEDs 1 to 3 is Vf, the voltage between the emitter and the collector of the transistor Q1 is Vce, and the voltage across the resistance element R12 is Vr, Vdd = Vf + Vce + Vr. In order to reduce the emitter-collector voltage Vce of the transistor Q1 (for example, 0 V), the voltage Vdd is equal to the sum of the forward voltage Vf of the LEDs 1 to 3 and the voltage Vr across the resistor element R12. Can be lowered. That is, if the original voltage Vdd is reduced by Vce, the emitter-collector voltage Vce of the transistor Q1 becomes equal to zero.

マイコン50は、検出された電圧と閾値Vth2(例えば、Vth2=Vf+Vr)とを比較し、検出電圧と閾値Vth2との差の大小に応じて、レギュレータ20のトランジスタQ21〜Q25のいずれかをオンし、他のトランジスタをオフするように制御する。   The microcomputer 50 compares the detected voltage with a threshold value Vth2 (for example, Vth2 = Vf + Vr), and turns on one of the transistors Q21 to Q25 of the regulator 20 according to the difference between the detected voltage and the threshold value Vth2. The other transistors are controlled to be turned off.

例えば、検出電圧と閾値Vth2との差が比較的小さい場合には、トランジスタQ25をオンし、他のトランジスタQ21〜Q24をオフする。これにより、電圧Vddは、抵抗素子R20と比較的抵抗値の大きい抵抗素子R25とで分流されるため、電圧Vddの減少量を比較的小さくすることができる。   For example, when the difference between the detection voltage and the threshold value Vth2 is relatively small, the transistor Q25 is turned on and the other transistors Q21 to Q24 are turned off. As a result, the voltage Vdd is shunted between the resistor element R20 and the resistor element R25 having a relatively large resistance value, so that the amount of decrease in the voltage Vdd can be made relatively small.

一方、検出電圧と閾値Vth2との差が比較的大きい場合には、トランジスタQ21をオンし、他のトランジスタQ22〜Q25をオフする。これにより、電圧Vddは、抵抗素子R20と比較的抵抗値の小さい抵抗素子R21とで分流されるため、電圧Vddの減少量を比較的大きくすることができる。抵抗素子R21〜R25とトランジスタQ21〜Q25との直列回路それぞれを並列に接続することにより、検出電圧と閾値Vth2との差の大小に応じて、電圧Vddを段階的に下げることができ、トランジスタQ1のエミッタ・コレクタ電圧Vceを検出電圧に応じて最適に(最も小さく)することができる。   On the other hand, when the difference between the detected voltage and the threshold value Vth2 is relatively large, the transistor Q21 is turned on and the other transistors Q22 to Q25 are turned off. As a result, the voltage Vdd is shunted between the resistor element R20 and the resistor element R21 having a relatively small resistance value, so that the amount of decrease in the voltage Vdd can be made relatively large. By connecting each of the series circuits of the resistance elements R21 to R25 and the transistors Q21 to Q25 in parallel, the voltage Vdd can be lowered stepwise in accordance with the difference between the detected voltage and the threshold value Vth2. The emitter-collector voltage Vce can be optimized (smallest) according to the detection voltage.

これにより、トランジスタQ1で生じる電力損失を小さくし、トランジスタQ1の発熱を抑制することができる。また、発熱を防止して信頼性を向上させることができる。また、トランジスタQ1に対して放熱部材を設けるなどの放熱対策を施す必要がなくなり、装置の構造を簡単にでき、小型化を図ることができる。   Thereby, the power loss generated in the transistor Q1 can be reduced, and the heat generation of the transistor Q1 can be suppressed. Further, heat generation can be prevented and reliability can be improved. In addition, it is not necessary to take a heat dissipation measure such as providing a heat dissipation member for the transistor Q1, the structure of the device can be simplified, and the size can be reduced.

上述の実施の形態では、LEDを複数個並列に接続する構成であったが、LEDの数は特に限定されるものではなく、1個であってもよい。また、LEDに代えて有機EL素子などの定電流素子を負荷として用いることも可能である。また、本発明に係る駆動装置は、照明装置のみならずLEDを用いた表示装置にも適用することができる。   In the embodiment described above, a plurality of LEDs are connected in parallel. However, the number of LEDs is not particularly limited, and may be one. In addition, a constant current element such as an organic EL element can be used as a load instead of the LED. The driving device according to the present invention can be applied not only to a lighting device but also to a display device using LEDs.

本発明に係る駆動装置の要部構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the principal part structure of the drive device which concerns on this invention. レギュレータの要部構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the principal part structure of a regulator. トランジスタで生じる電力損失を低減する方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the method of reducing the power loss which arises in a transistor. 駆動装置の要部構成の他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of a principal part structure of a drive device.

符号の説明Explanation of symbols

1、2、3、4 LED
D1、D2、D3、D4 ダイオード
R1〜R6 抵抗素子
R11〜R13 抵抗素子
Q1 トランジスタ(定電流素子)
10 演算増幅器
20 レギュレータ
50 マイコン
1, 2, 3, 4 LED
D1, D2, D3, D4 Diode R1-R6 Resistance element R11-R13 Resistance element Q1 Transistor (constant current element)
10 operational amplifier 20 regulator 50 microcomputer

Claims (6)

LED等の負荷に所定の電流を供給する定電流素子で生じる電力損失を小さくすることができることを特徴とする駆動装置。   A driving device characterized in that power loss caused by a constant current element that supplies a predetermined current to a load such as an LED can be reduced. LED等の負荷に所定の電流を供給するための定電流素子を備える駆動装置において、
前記負荷に供給する電圧が可変の電圧供給部と、
前記定電流素子に印加される電圧を検出する電圧検出部と、
該電圧検出部で検出した電圧と所定の閾値とを比較する比較部と、
該比較部で比較した結果に基づいて、前記負荷に供給する電圧を変更して前記定電流素子に印加される電圧を低くするように制御する制御部と
を備えることを特徴とする駆動装置。
In a driving device including a constant current element for supplying a predetermined current to a load such as an LED,
A voltage supply unit having a variable voltage supplied to the load;
A voltage detector for detecting a voltage applied to the constant current element;
A comparison unit that compares the voltage detected by the voltage detection unit with a predetermined threshold;
And a control unit configured to control the voltage applied to the constant current element to be lowered by changing a voltage supplied to the load based on a result of comparison by the comparison unit.
前記定電流素子は、トランジスタであって前記負荷に直列に接続してあり、
前記電圧検出部は、
前記負荷のアノード若しくはカソード、又は前記トランジスタのコレクタ若しくはエミッタのいずれかの電圧を検出するように構成してあることを特徴とする請求項2に記載の駆動装置。
The constant current element is a transistor connected in series to the load;
The voltage detector is
3. The driving device according to claim 2, wherein the driving device is configured to detect a voltage of an anode or a cathode of the load or a collector or an emitter of the transistor.
前記電圧供給部は、
前記負荷に供給する電圧を異なる抵抗値の抵抗素子とスイッチング素子との直列回路を複数並列に接続した回路で分圧するように構成してあり、
前記制御部は、
前記比較部で比較した結果に基づいて、いずれかのスッチング素子をオンすべく制御するように構成してあることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の駆動装置。
The voltage supply unit
The voltage supplied to the load is divided by a circuit in which a plurality of series circuits of resistance elements and switching elements having different resistance values are connected in parallel,
The controller is
4. The drive device according to claim 2, wherein the switching device is configured to control any one of the switching elements to be turned on based on a result of comparison by the comparison unit. 5.
前記電圧供給部は、
前記負荷に供給する電圧を抵抗素子とスイッチング素子との直列回路を複数並列に接続した回路で分圧するように構成してあり、
前記制御部は、
前記比較部で比較した結果に基づいて、オンさせるスッチング素子の個数を制御するように構成してあることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の駆動装置。
The voltage supply unit
The voltage supplied to the load is divided by a circuit in which a plurality of series circuits of a resistance element and a switching element are connected in parallel.
The controller is
4. The drive device according to claim 2, wherein the number of switching elements to be turned on is controlled based on a result of comparison by the comparison unit. 5.
請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載の駆動装置を備えることを特徴とする照明装置。   An illuminating device comprising the driving device according to any one of claims 1 to 5.
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