JP2010119008A - Driver circuit of light-emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子のドライバ回路に関する。 The present invention relates to a driver circuit for a light emitting element.
発光ダイオード等の発光素子の開発に伴って、複数の発光素子を直列に接続して発光させる光源を駆動するドライバ回路が考案されている。 With the development of light-emitting elements such as light-emitting diodes, driver circuits have been devised that drive light sources that emit light by connecting a plurality of light-emitting elements in series.
従来の発光素子のドライバ回路100は、図3に示すように、整流ブリッジ10、制御部12、電流制限用インダクタ14、トランジスタ16及び回生用ダイオード18を含んで構成される。
As shown in FIG. 3, the conventional light emitting
電流制限用インダクタ14は、駆動対象となる複数の発光素子の直列接続体102に直列に接続される。発光素子が発光ダイオード(LED)である場合、それぞれの発光ダイオードは互いに順方向を揃えるように直列接続される。回生用ダイオード18は、電流制限用インダクタ14と発光素子の直列接続体102とに並列に接続される。また、トランジスタ16は、LED接続部102に含まれる発光素子及びインダクタに流れる電流を制御するように、電流制限用インダクタ14と発光素子の直列接続体102とに直列接続される。
The current limiting
発光素子の直列接続体102と電流制限用インダクタ14には整流ブリッジ10から電源電圧が印加される。制御部12がトランジスタ16のゲート電圧をハイレベルとするとトランジスタ16がオン状態となる。このとき、トランジスタ16のドレイン−ソース間の電圧Vdsは低下し、電流制限用インダクタ14の電流制限作用により発光素子の直列接続体102と電流制限用インダクタ14を流れる電流IDは徐々に増加する。制御部12は電流IDが各発光素子の定格値を超える前にトランジスタ16のゲート電圧をローレベルに切り替える。これによりトランジスタ16がオフ状態となり、トランジスタ16のドレイン−ソース間の電圧Vdsは電源電圧Vdcとなり、電流IDは低下する。また、オン状態の際に電流制限用インダクタ14に蓄積されたエネルギーは、回生電流Ioffにより回生用ダイオード18を介して電源に回生される。このように、トランジスタ16のスイッチングを制御部12により制御することによって、電流制限用インダクタ14の働きによって各発光素子の定格以下に維持しつつ発光させることができる。
A power supply voltage is applied from the rectifying
ところで、従来のドライバ回路100では、整流ブリッジ10から全波整流された電源電圧が供給される。このとき、図4(a)に示すように、電源電圧が低い領域Aではトランジスタ16のスイッチングが異常発振してしまうおそれがあった。
By the way, in the
そこで、図5に示すように、電源電圧を平滑化するためのコンデンサCを整流ブリッジ10の出力側に接続し、図4(b)に示すように、電源電圧を平滑化する対策を採ることができる。しかしながら、コンデンサCを設けることによって、ドライバ回路100の力率が低下するという新たな問題が生ずることになる。
Therefore, as shown in FIG. 5, a capacitor C for smoothing the power supply voltage is connected to the output side of the
本発明は、上記課題を鑑み、力率を低下させることなく、スイッチングの異常発振を抑制した発光素子のドライバ回路を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a driver circuit for a light-emitting element in which abnormal switching oscillation is suppressed without reducing the power factor.
本発明の1つの態様は、発光素子と、前記発光素子と直接に接続された電流制限用インダクタと、の直列接続部と、前記直列接続部に並列に接続され、前記電流制限用インダクタに蓄えられたエネルギーを回生する回生部と、前記発光素子及び前記電流制限用インダクタに流れる電流を制御するスイッチ素子と、前記スイッチ素子の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記発光素子に印加される電源の電圧値に応じて前記スイッチング素子を制御する発光素子のドライバ回路である。 One aspect of the present invention is a series connection portion of a light emitting element and a current limiting inductor directly connected to the light emitting element, and is connected in parallel to the series connection portion and stored in the current limiting inductor. A regenerative unit that regenerates the generated energy, a switch element that controls a current flowing through the light emitting element and the current limiting inductor, and a control unit that controls the operation of the switch element, It is a light emitting element driver circuit for controlling the switching element in accordance with a voltage value of a power source applied to the light emitting element.
ここで、前記制御部は、前記電圧値が所定の閾値以下となった場合に前記スイッチング素子のスイッチングを停止させることが好適である。 Here, it is preferable that the control unit stops switching of the switching element when the voltage value is equal to or lower than a predetermined threshold value.
本発明によれば、発光素子のドライバ回路において力率を低下させることなく、スイッチングの異常発振を抑制することができる。 According to the present invention, abnormal oscillation of switching can be suppressed without reducing the power factor in the driver circuit of the light emitting element.
また基準電圧Vrefを調整する事により、商用周波数の2倍の周波数で、LEDの発光時間を調整する事ができるため、LEDの調光にも活用できる。 Further, by adjusting the reference voltage Vref, the light emission time of the LED can be adjusted at a frequency twice as high as the commercial frequency.
第1の実施の形態におけるドライバ回路200は、図1に示すように、整流ブリッジ20、制御部22、電流制限用インダクタ24、トランジスタ26、回生用ダイオード28及び発振防止回路30を含んで構成される。
As shown in FIG. 1, the
整流ブリッジ20は、整流用ダイオードをブリッジ状に接続した回路であり、入力される交流電源電圧Vacを全波整流して直流電源電圧Vdcとして出力する。
The rectifying
ドライバ回路200の駆動対象となる発光素子は発光ダイオード(LED)、レーザダイオード(LD)等とすることができる。複数の発光素子を直列に接続した直列接続体202を駆動対象としてもよい。発光ダイオード(LED)である場合、発光素子の直列接続体202を構成する際にはそれぞれの発光ダイオードが互いに順方向を揃えるように直列接続する。さらに、直列接続体202を並列に接続してもよい。
A light emitting element to be driven by the
電流制限用インダクタ24は、駆動対象となる複数の発光素子の直列接続体202に直列に接続される。回生用ダイオード28は、電流制限用インダクタ24と発光素子の直列接続体202とに並列に接続される。
The current limiting inductor 24 is connected in series to a
トランジスタ26は、制御部22によりオン状態及びオフ状態が制御されるスイッチング素子である。トランジスタ26は電流制限用インダクタ24と発光素子の直列接続体202とに直列接続される。発光素子の直列接続体202と電流制限用インダクタ24にはトランジスタ26のドレイン−ソース間を介して整流ブリッジ20から電源電圧Vdcが印加される。トランジスタ26のゲートには制御部22が接続される。制御部22は、所定のタイミングでトランジスタ26をオン/オフ制御することによって発光素子に断続的に電力を供給して発光させる。
The transistor 26 is a switching element whose on state and off state are controlled by the
トランジスタ26がオン状態に制御された場合、ドレイン−ソース間を介して電流制限用インダクタ24と直列接続体202に電流が流れる。このとき、電流制限用インダクタ24の作用によって、発光素子に流れる電流が徐々に増加するように制限される。また、トランジスタ26がオフ状態に制御された場合に、ドレイン−ソース間は遮断状態となり、電流制限用インダクタ24に蓄積された電磁的なエネルギーが回生用ダイオード28を介して電源に回生される。
When the transistor 26 is controlled to be in an on state, a current flows through the current limiting inductor 24 and the
このとき、制御部22では、電流制限用インダクタ24の働きによって各発光素子の動作が定格値以下に制限されるようにトランジスタ26のスイッチングの周期又はパルス幅を制御する。これによって、発光素子を適切に発光させることができる。
At this time, the
本実施の形態におけるドライバ回路200には発振防止回路30が設けられている。発振防止回路30は、整流後の電源電圧Vdcを常時検出して、電源電圧Vdcに応じて制御部22によるトランジスタ26のスイッチングを制御する。すなわち、電源電圧Vdcが低いときにはトランジスタ26のスイッチングを停止させる。
The
発振防止回路30は、図1に示すように、抵抗R1,R2,R3、コンデンサC1,C2及び比較器COMPにより構成してもよい。抵抗R1及びR2は直列接続され、整流ブリッジ20の出力端間に並列に接続される。抵抗R1及びR2の接続点と比較器COMPの反転入力端子(−)とが接続される。抵抗R1及びR2の接続点はコンデンサC1を介して接地される。比較器COMPの出力端は、抵抗R3及びコンデンサC2の直列接続を介して接地される。また、比較器COMPの非反転入力端子(+)には基準電圧Vrefが印加される。
As shown in FIG. 1, the oscillation prevention circuit 30 may be configured by resistors R1, R2, R3, capacitors C1, C2, and a comparator COMP. The resistors R1 and R2 are connected in series, and are connected in parallel between the output ends of the
整流ブリッジ20の出力は抵抗R1,R2によって分圧される。整流ブリッジ20の出力する電源電圧Vdcが低下すると、抵抗R2の電圧が低下する。図2に示すように、比較器COMPの反転入力端子(−)に入力される電圧が基準電圧Vrefより小さくなると比較器COMPの出力端の電圧はローレベルになる。この比較器COMPの出力を受けて、制御部22はトランジスタ26のスイッチングを停止させる。
The output of the
一方、電源電圧Vdcが増加すると、抵抗R2の電圧も増加する。図2に示すように、比較器COMPの反転入力端子(−)に入力される電圧が基準電圧Vref以上になると比較器COMPの出力端の電圧はハイレベルになる。この比較器COMPの出力を受けて、制御部22はトランジスタ26のスイッチングを再開する。
On the other hand, when the power supply voltage Vdc increases, the voltage of the resistor R2 also increases. As shown in FIG. 2, when the voltage input to the inverting input terminal (−) of the comparator COMP becomes equal to or higher than the reference voltage Vref, the voltage at the output terminal of the comparator COMP becomes high level. In response to the output of the comparator COMP, the
このように電源電圧Vdcが低い領域でトランジスタ26のスイッチングを停止させることにより、異常発振を抑制することができる。また、電源電圧Vdcを平滑化させるための大容量コンデンサを設ける必要がなく、ドライバ回路200全体の力率を低下させることを防ぐことができる。
In this manner, abnormal oscillation can be suppressed by stopping the switching of the transistor 26 in the region where the power supply voltage Vdc is low. Further, it is not necessary to provide a large-capacitance capacitor for smoothing the power supply voltage Vdc, and it is possible to prevent the power factor of the
加えて、基準電圧Vrefを意図的に変化させることにより、商用周波数に同期した周波数にて、LEDを光らせている時間が変化するので、その結果光量が変化する。これを利用すると、LEDの調光に利用することが可能となる。 In addition, by intentionally changing the reference voltage Vref, the time during which the LED is lit changes at a frequency synchronized with the commercial frequency, and as a result, the amount of light changes. If this is utilized, it will become possible to utilize for the light control of LED.
10 整流ブリッジ、12 制御部、14 電流制限用インダクタ、16 トランジスタ、18 回生用ダイオード、20 整流ブリッジ、22 制御部、24 電流制限用インダクタ、26 トランジスタ、28 回生用ダイオード、30 発振防止回路、100,200 ドライバ回路、102,202 直列接続体。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記直列接続部に並列に接続され、前記電流制限用インダクタに蓄えられたエネルギーを回生する回生部と、
前記発光素子及び前記電流制限用インダクタに流れる電流を制御するスイッチ素子と、
前記スイッチ素子の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記発光素子に印加される電源の電圧値に応じて前記スイッチング素子を制御することを特徴とする発光素子のドライバ回路。 A series connection part of a light emitting element and a current limiting inductor directly connected to the light emitting element;
A regenerative unit that is connected in parallel to the series connection unit and regenerates energy stored in the current limiting inductor;
A switch element for controlling a current flowing through the light emitting element and the current limiting inductor;
A control unit for controlling the operation of the switch element,
The light emitting element driver circuit, wherein the control unit controls the switching element according to a voltage value of a power source applied to the light emitting element.
前記制御部は、前記電圧値が所定の閾値以下となった場合に前記スイッチング素子のスイッチングを停止させることを特徴とする発光素子のドライバ回路。 The driver circuit according to claim 1,
The control unit stops the switching of the switching element when the voltage value is equal to or lower than a predetermined threshold value.
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