JP2011009474A - Light emitting diode driving apparatus, and luminaire, lighting device for vehicle interiors and lighting device for vehicles employing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源としての発光ダイオードを駆動する発光ダイオード駆動装置、並びに発光ダイオード駆動装置を用いた照明器具、車室内用照明装置、車両用照明装置に関するものである。 The present invention relates to a light emitting diode driving device that drives a light emitting diode as a light source, and a lighting fixture, a vehicle interior lighting device, and a vehicle lighting device using the light emitting diode driving device.
近年、ハロゲンランプや放電ランプなどに代えて発光ダイオードが自動車の車内灯(ルームランプ)や前照灯(ヘッドライト)や尾灯(リアコンビネーションランプ)、あるいは欧州などで採用が進んでいるデイタイム・ランニング・ライト(昼間に対向車などから視認性を高めるための前照灯)などの光源に利用されつつある。 In recent years, instead of halogen lamps and discharge lamps, light-emitting diodes have been increasingly adopted in automobile interior lights (room lamps), headlamps (headlights), taillights (rear combination lamps), and Europe. It is being used for a light source such as a running light (a headlamp for improving visibility from an oncoming vehicle in the daytime).
しかし、発光ダイオード駆動装置の始動時や負荷接続時において、発光ダイオードに過電流が流れ、ボンディングワイヤーの断線や電流集中に伴うチップの劣化が課題となっている。 However, when the light emitting diode driving device is started or when a load is connected, an overcurrent flows through the light emitting diode, and chip deterioration due to disconnection of bonding wires or current concentration has become a problem.
そこで、発光ダイオードに流れる過電流を抑制した発光ダイオード駆動装置の従来例を示す(例えば特許文献1)。 Therefore, a conventional example of a light emitting diode driving device in which overcurrent flowing through the light emitting diode is suppressed is shown (for example, Patent Document 1).
本従来例の発光ダイオード駆動装置は、発光ダイオードに流れる過電流を抑制するために、発光ダイオード駆動装置と発光ダイオードとを接続する回路中に固定抵抗で構成された電流制限抵抗を備えている。この電流制限抵抗によって、発光ダイオード駆動装置の始動時や負荷接続時における発光ダイオードに流れる過電流を抑制し、発光ダイオードを保護している。 The light emitting diode driving device according to the conventional example includes a current limiting resistor configured by a fixed resistor in a circuit connecting the light emitting diode driving device and the light emitting diode in order to suppress an overcurrent flowing through the light emitting diode. This current limiting resistor suppresses overcurrent flowing through the light emitting diode when the light emitting diode driving device is started or when a load is connected, thereby protecting the light emitting diode.
発光ダイオードには、ある閾値電圧Vthより低い順電圧Vfを印加した場合、ほとんど電流は流れないが、順電圧Vfが閾値電圧Vthを超えると急に電流が流れる性質がある。 When a forward voltage Vf lower than a certain threshold voltage Vth is applied to the light emitting diode, almost no current flows, but when the forward voltage Vf exceeds the threshold voltage Vth, a current flows suddenly.
また、閾値電圧Vthは温度によって変動する性質を有している。図7に発光ダイオードに印加する順電圧Vfに対する順電流Ifの温度特性を示す。Y1に、25℃時の順電圧Vfに対する順電流Ifの特性を示す。順電圧Vfが0.75Vより低い値では、順電流Ifはほとんど流れないが、順電圧Vfが0.75Vを超えると、急に順電流Ifが大きくなる。つまり、Y1の閾値電圧Vthは0.75Vとなる。 Further, the threshold voltage Vth has a property of fluctuating with temperature. FIG. 7 shows the temperature characteristics of the forward current If with respect to the forward voltage Vf applied to the light emitting diode. Y1 shows the characteristic of the forward current If with respect to the forward voltage Vf at 25 ° C. When the forward voltage Vf is lower than 0.75V, the forward current If hardly flows. However, when the forward voltage Vf exceeds 0.75V, the forward current If suddenly increases. That is, the threshold voltage Vth of Y1 is 0.75V.
次に、85℃時の順電圧Vfに対する順電流Ifの特性をY2に示す。Y2の閾値電圧Vthは0.6Vとなり、Y1に示した25℃時の閾値電圧Vth(0.75V)よりも低い値となっている。また、−25℃時の順電圧Vfに対する順電流Ifの特性をY3に示す。Y3の閾値電圧Vthは0.92Vとなり、Y1に示した25℃時の閾値電圧Vth(0.75V)よりも高い値となっている。 Next, the characteristic of the forward current If with respect to the forward voltage Vf at 85 ° C. is indicated by Y2. The threshold voltage Vth of Y2 is 0.6V, which is lower than the threshold voltage Vth (25V) at 25 ° C. shown in Y1. A characteristic of the forward current If with respect to the forward voltage Vf at −25 ° C. is indicated by Y3. The threshold voltage Vth of Y3 is 0.92 V, which is higher than the threshold voltage Vth (25 V) at 25 ° C. shown in Y1.
したがって、発光ダイオードが高温になると閾値電圧Vthは小さくなり、発光ダイオードが低温になると閾値電圧Vthは大きくなる。 Therefore, the threshold voltage Vth decreases as the light emitting diode becomes hot, and the threshold voltage Vth increases as the light emitting diode becomes cold.
図8(a)に、発光ダイオードに順電流Ifを2A流した場合に生じる順電圧Vf・消費電力W・順抵抗Rfを示す。 FIG. 8A shows the forward voltage Vf, the power consumption W, and the forward resistance Rf generated when a forward current If flows through the light emitting diode at 2 A.
図7より、順電流Ifが2Aのときの各温度の順電圧Vfは、85℃時は0.7V、25℃時は0.85V、−25℃時は1.02Vとなる。したがって、各温度における発光ダイオードの消費電力Wの値は、85℃時は1.4W、25℃時は1.7W、−25℃時は2.04Wとなり、各温度における発光ダイオードの順抵抗Rfの値は、85℃時は0.35Ω、25℃時は0.425Ω、−25℃時は0.51Ωとなる。この結果を用いて、図8(b)に、順電圧Vfと順抵抗Rfの温度特性を示す。図8(b)の第1軸を用いて、温度に対する順電圧Vfの特性をY4に示し、第2軸を用いて、温度に対する順抵抗Rfの特性をY5に示す。 From FIG. 7, the forward voltage Vf at each temperature when the forward current If is 2 A is 0.7 V at 85 ° C., 0.85 V at 25 ° C., and 1.02 V at −25 ° C. Therefore, the value of the power consumption W of the light emitting diode at each temperature is 1.4 W at 85 ° C., 1.7 W at 25 ° C., and 2.04 W at −25 ° C., and the forward resistance Rf of the light emitting diode at each temperature. The value is 0.35Ω at 85 ° C., 0.425Ω at 25 ° C., and 0.51Ω at −25 ° C. Using this result, FIG. 8B shows the temperature characteristics of the forward voltage Vf and the forward resistance Rf. The characteristic of the forward voltage Vf with respect to temperature is indicated by Y4 using the first axis in FIG. 8B, and the characteristic of the forward resistance Rf with respect to temperature is indicated by Y5 using the second axis.
発光ダイオードに定電流を流した場合、発光ダイオードが高温になるにつれて、順電圧Vfと順抵抗Rfは小さくなり、発光ダイオードが低温になるにつれて、順電圧Vfと順抵抗Rfは大きくなる。 When a constant current is passed through the light emitting diode, the forward voltage Vf and the forward resistance Rf become smaller as the temperature of the light emitting diode becomes higher, and the forward voltage Vf and the forward resistance Rf become larger as the temperature of the light emitting diode becomes lower.
また、図8(b)に、従来例の発光ダイオード駆動装置に設けられている固定抵抗で構成された電流制限抵抗の温度特性をY6に示す。Y6は、発光ダイオードの温度によって変動せず、一定の抵抗値を示す。 FIG. 8B shows the temperature characteristics of a current limiting resistor formed of a fixed resistor provided in the conventional light emitting diode driving device as Y6. Y6 does not vary depending on the temperature of the light emitting diode, and shows a constant resistance value.
ここで、従来例の発光ダイオード駆動装置において、上記の特性を持つ発光ダイオードを5個直列接続したとする。各温度における発光ダイオードを5個接続した場合の合成抵抗は、式(1)〜(3)のように導出される。 Here, in the light emitting diode driving device of the conventional example, it is assumed that five light emitting diodes having the above characteristics are connected in series. The combined resistance when five light emitting diodes at each temperature are connected is derived as shown in equations (1) to (3).
85℃時の合成抵抗=0.35(Ω)×5=1.75(Ω) ・・・(1)
25℃時の合成抵抗=0.425(Ω)×5=2.125(Ω) ・・・(2)
−25℃時の合成抵抗=0.51(Ω)×5=2.55(Ω) ・・・(3)
従来例の発光ダイオード駆動装置の負荷全体の抵抗値は、発光ダイオードの順抵抗Rfの合成抵抗と、固定抵抗で構成された電流制限抵抗とを加算した値となり、85℃時の負荷全体の抵抗値が最小となる。そのため、発光ダイオード駆動装置の出力電圧が一定の場合、出力電流は85℃時が最大となる。
Combined resistance at 85 ° C. = 0.35 (Ω) × 5 = 1.75 (Ω) (1)
Combined resistance at 25 ° C. = 0.425 (Ω) × 5 = 2.125 (Ω) (2)
Synthetic resistance at −25 ° C. = 0.51 (Ω) × 5 = 2.55 (Ω) (3)
The resistance value of the entire load of the light emitting diode driving device of the conventional example is a value obtained by adding the combined resistance of the forward resistance Rf of the light emitting diode and the current limiting resistance composed of a fixed resistance, and the resistance of the entire load at 85 ° C. The value is minimized. Therefore, when the output voltage of the light emitting diode driving device is constant, the output current becomes maximum at 85 ° C.
したがって、従来例の発光ダイオード駆動装置において、85℃が最大使用温度となる場合、発光ダイオードの順抵抗Rfが下限となる85℃時を考慮して、固定抵抗で構成された電流制限抵抗の抵抗値を決める必要がある。 Therefore, in the conventional LED driving device, when 85 ° C. is the maximum operating temperature, the resistance of the current limiting resistor configured by a fixed resistor is taken into consideration at 85 ° C. when the forward resistance Rf of the LED is the lower limit. It is necessary to decide the value.
しかし、発光ダイオードの温度が変動した場合、発光ダイオードの光束立ち上がり特性が低下するという課題がある。発光ダイオードの温度が85℃より低い場合の発光ダイオードの順抵抗Rfは、85℃時の抵抗値よりも大きくなるため、必要以上に出力電流を抑制することになる。そのため、発光ダイオードの光束立ち上がり特性が低下する。また、発光ダイオードの温度がさらに低い場合または、発光ダイオードの数がさらに多い場合は、発光ダイオードの光束立ち上がり特性は、一層低下する。 However, when the temperature of the light emitting diode fluctuates, there is a problem that the light beam rise characteristic of the light emitting diode is degraded. Since the forward resistance Rf of the light emitting diode when the temperature of the light emitting diode is lower than 85 ° C. is larger than the resistance value at 85 ° C., the output current is suppressed more than necessary. As a result, the luminous flux rise characteristic of the light emitting diode is degraded. Further, when the temperature of the light emitting diode is lower or when the number of light emitting diodes is larger, the luminous flux rising characteristics of the light emitting diode are further deteriorated.
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光ダイオードに流れる過電流を抑制すると共に、発光ダイオードの光束立ち上がり特性の温度による変動を低減した発光ダイオード駆動装置、並びにそれを用いた照明器具、車室内用照明装置、車両用照明装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object thereof is to suppress an overcurrent flowing through the light-emitting diode and reduce a variation in the light-emission rise characteristic of the light-emitting diode due to temperature, and the same An object of the present invention is to provide a lighting device, a vehicle interior lighting device, and a vehicle lighting device using the above.
請求項1の発明は、1乃至複数の発光ダイオードを備えた発光部に、直流電源が出力する直流電圧を所望の直流電圧に変換して印加するDC−DCコンバータと、DC−DCコンバータから発光部に供給される電流の経路中に設けられ、発光部に供給される電流の最大値を制限する抵抗手段と、発光部の温度に基づいて、DC−DCコンバータの出力の始動時または負荷接続時における、発光部に供給される電流の立ち上がり特性を略一定に制御する発光部電流制御手段とを備えることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a DC-DC converter that converts a DC voltage output from a DC power source into a desired DC voltage and applies it to a light-emitting unit including one or more light-emitting diodes, and light emission from the DC-DC converter. A resistance means provided in a path of a current supplied to the light-emitting section, for limiting the maximum value of the current supplied to the light-emitting section, and based on the temperature of the light-emitting section, at the start of output of the DC-DC converter or load connection And a light emitting portion current control means for controlling the rising characteristic of the current supplied to the light emitting portion to be substantially constant.
この発明によれば、発光ダイオード駆動装置において、発光ダイオードに流れる過電流を抑制すると共に、DC−DCコンバータの出力の始動時または負荷接続時における、発光ダイオードの光束立ち上がり特性の温度による変動を低減させることができる。 According to the present invention, in the light emitting diode driving device, an overcurrent flowing through the light emitting diode is suppressed, and fluctuation of the light-emission rise characteristic of the light emitting diode due to temperature at the time of starting the output of the DC-DC converter or connecting the load is reduced. Can be made.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記発光部の温度を検出する感温素子で構成された温度検出手段を備え、前記抵抗手段は可変抵抗で構成され、前記発光部電流制御手段は温度検出手段の検出結果に基づいて、発光部が高温になるにつれて可変抵抗の抵抗値を大きくし、発光部が低温になるにつれて可変抵抗の抵抗値を小さくすることで、前記DC−DCコンバータの出力の始動時または負荷接続時における、DC−DCコンバータの負荷を略一定に制御することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the temperature detecting unit includes a temperature sensing element that detects a temperature of the light emitting unit, the resistance unit includes a variable resistor, and the light emitting unit current control is performed. The means increases the resistance value of the variable resistor as the temperature of the light emitting unit becomes higher, and decreases the resistance value of the variable resistor as the temperature of the light emitting unit becomes lower, based on the detection result of the temperature detecting means. The load of the DC-DC converter is controlled to be substantially constant when the output of the converter is started or when the load is connected.
この発明によれば、感温素子を用いて発光ダイオードの温度を検出することによって、正確な発光ダイオードの温度を検出することができ、その検出結果に基づいて、可変抵抗で構成された電流制限部の抵抗値を制御することによって、DC−DCコンバータの出力の始動時または負荷接続時における、発光ダイオードの光束立ち上がり特性の温度による変動を低減させることができる。 According to the present invention, it is possible to detect the temperature of the light emitting diode accurately by detecting the temperature of the light emitting diode using the temperature sensing element, and based on the detection result, the current limit configured by the variable resistor. By controlling the resistance value of the unit, it is possible to reduce the variation of the light-emission rise characteristic of the light-emitting diode due to the temperature when starting the output of the DC-DC converter or when connecting the load.
請求項3の発明は、請求項1の発明において、前記発光部の温度を検出する感温素子で構成された温度検出手段を備え、前記抵抗手段はトランジスタで構成され、前記発光部電流制御手段は温度検出手段の検出結果に基づいて、発光部が高温になるにつれてトランジスタの両端の抵抗を大きくし、発光部が低温になるにつれてトランジスタの両端の抵抗を小さくすることで、前記DC−DCコンバータの出力の始動時または負荷接続時における、DC−DCコンバータの負荷を略一定に制御することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the temperature detecting unit includes a temperature sensing element that detects the temperature of the light emitting unit, the resistance unit includes a transistor, and the light emitting unit current control unit is provided. Based on the detection result of the temperature detecting means, the resistance at both ends of the transistor is increased as the temperature of the light emitting portion becomes higher, and the resistance at both ends of the transistor is decreased as the temperature of the light emitting portion becomes lower. It is characterized in that the load of the DC-DC converter is controlled to be substantially constant at the time of starting the output or when the load is connected.
この発明によれば、感温素子を用いて発光ダイオードの温度を検出することによって、正確な発光ダイオードの温度を検出することができ、その検出結果に基づいて、トランジスタで構成された電流制限部の両端の抵抗を制御することによって、DC−DCコンバータの出力の始動時または負荷接続時における、発光ダイオードの光束立ち上がり特性の温度による変動を低減させることができる。 According to this invention, the temperature of the light emitting diode can be detected by detecting the temperature of the light emitting diode using the temperature sensitive element, and the current limiting unit configured by the transistor is based on the detection result. By controlling the resistances at both ends of the LED, it is possible to reduce fluctuations due to temperature in the luminous flux rising characteristics of the light emitting diodes when starting the output of the DC-DC converter or when connecting the load.
請求項4の発明は、請求項1の発明において、前記発光部の温度を検出する感温素子で構成された温度検出手段を備え、前記発光部電流制御手段は温度検出手段の検出結果に基づいて、発光部が高温になるにつれて前記DC−DCコンバータの出力電圧を小さくし、発光部が低温になるにつれてDC−DCコンバータの出力電圧を大きくすることで、DC−DCコンバータの出力の始動時または負荷接続時における、発光部に供給される電流の立ち上がり特性を略一定に制御することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the temperature detecting unit includes a temperature sensing element that detects the temperature of the light emitting unit, and the light emitting unit current control unit is based on a detection result of the temperature detecting unit. The output voltage of the DC-DC converter is reduced as the temperature of the light emitting unit becomes high, and the output voltage of the DC-DC converter is increased as the temperature of the light emitting unit becomes low. Alternatively, the rising characteristic of the current supplied to the light emitting unit when the load is connected is controlled to be substantially constant.
この発明によれば、発光部の温度に基づいて、DC−DCコンバータの出力電圧を制御することによって、DC−DCコンバータの出力の始動時または負荷接続時における、発光ダイオードの光束立ち上がり特性の温度による変動を低減させることができる。 According to the present invention, by controlling the output voltage of the DC-DC converter based on the temperature of the light-emitting unit, the temperature of the light-emitting diode light-emission rise characteristic at the start of the output of the DC-DC converter or when the load is connected. The fluctuation due to can be reduced.
請求項5の発明は、請求項1の発明において、前記DC−DCコンバータの出力が停止する前または無負荷になる前のDC−DCコンバータの出力電圧を記憶する記憶手段を備え、記憶手段に格納されているDC−DCコンバータの出力電圧から推定される前記発光部の温度に基づいて、前記発光部電流制御手段は、発光部が高温になるにつれてDC−DCコンバータの出力電圧を小さくし、発光部が低温になるにつれてDC−DCコンバータの出力電圧を大きくすることで、DC−DCコンバータの出力の始動時または負荷接続時における、発光部に供給される電流の立ち上がり特性を略一定に制御することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the storage means stores the output voltage of the DC-DC converter before the output of the DC-DC converter stops or before the load becomes no load. Based on the temperature of the light emitting unit estimated from the stored output voltage of the DC-DC converter, the light emitting unit current control means decreases the output voltage of the DC-DC converter as the light emitting unit becomes hot, By increasing the output voltage of the DC-DC converter as the temperature of the light emitting unit becomes low, the rising characteristic of the current supplied to the light emitting unit at the start of the output of the DC-DC converter or when the load is connected is controlled to be substantially constant. It is characterized by doing.
この発明によれば、発光ダイオードの温度を検出する感温素子を設ける必要がなく、発光ダイオードの温度を推定することができるので、発光ダイオード駆動装置を構成する部品数を減らすことができ、コストを下げることができる。 According to the present invention, it is not necessary to provide a temperature sensing element for detecting the temperature of the light emitting diode, and the temperature of the light emitting diode can be estimated. Therefore, the number of parts constituting the light emitting diode driving device can be reduced, and the cost can be reduced. Can be lowered.
請求項6の発明は、請求項5の発明において、前記DC−DCコンバータから前記発光部に電流が供給されているときに充電され、DC−DCコンバータから発光部に供給される電流が停止しているときに放電するコンデンサを備え、前記記憶手段に格納されているDC−DCコンバータの出力電圧と、コンデンサの両端電圧とから推定される発光部の温度に基づいて、前記発光部電流制御手段は、発光部が高温になるにつれてDC−DCコンバータの出力電圧を小さくし、発光部が低温になるにつれてDC−DCコンバータの出力電圧を大きくすることで、DC−DCコンバータの出力の始動時または負荷接続時における、発光部に供給される電流の立ち上がり特性を略一定に制御することを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the method according to the fifth aspect of the present invention, wherein charging is performed when current is supplied from the DC-DC converter to the light emitting unit, and current supplied from the DC-DC converter to the light emitting unit is stopped. A light-emitting section current control means based on the temperature of the light-emitting section estimated from the output voltage of the DC-DC converter stored in the storage means and the voltage across the capacitor. The output voltage of the DC-DC converter is decreased as the temperature of the light emitting unit is increased, and the output voltage of the DC-DC converter is increased as the temperature of the light emitting unit is decreased. The rising characteristic of the current supplied to the light emitting unit when the load is connected is controlled to be substantially constant.
この発明によれば、停止時間が長い場合においても、発光ダイオードの温度を推定することができる。 According to the present invention, the temperature of the light emitting diode can be estimated even when the stop time is long.
請求項7の発明は、請求項6の発明において、雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段を備え、前記記憶手段に格納されている前記DC−DCコンバータの出力電圧と、前記コンデンサの両端電圧と、雰囲気温度検出手段の検出結果とから推定される前記発光部の温度に基づいて、前記発光部電流制御手段は、発光部が高温になるにつれてDC−DCコンバータの出力電圧を小さくし、発光部が低温になるにつれてDC−DCコンバータの出力電圧を大きくすることで、DC−DCコンバータの出力の始動時または負荷接続時における、発光部に供給される電流の立ち上がり特性を略一定に制御することを特徴とする。
The invention of claim 7 is the invention of
この発明によれば、停止時に雰囲気温度が変化する場合においても、発光ダイオードの温度を推定することができる。 According to the present invention, the temperature of the light emitting diode can be estimated even when the ambient temperature changes at the time of stoppage.
請求項8の発明は、請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光ダイオード駆動装置と、1乃至複数の発光ダイオードを備えた発光部と、発光ダイオード駆動装置および発光部を保持する器具本体とを備えることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、照明器具において、発光ダイオードに流れる過電流を抑制すると共に、発光ダイオードの光束立ち上がり特性の温度による変動を低減させることができる。 According to the present invention, in the lighting fixture, it is possible to suppress an overcurrent flowing through the light emitting diode, and to reduce fluctuations in the light-emission rise characteristic of the light emitting diode due to temperature.
請求項9の発明は、請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光ダイオード駆動装置と、1乃至複数の発光ダイオードが車室内に設けられる発光部とを備えることを特徴とする。 A ninth aspect of the invention includes the light-emitting diode driving device according to any one of the first to seventh aspects, and a light-emitting unit in which one or more light-emitting diodes are provided in a vehicle interior.
この発明によれば、車室内用照明装置において、発光ダイオードに流れる過電流を抑制すると共に、発光ダイオードの光束立ち上がり特性の温度による変動を低減させることができる。 According to the present invention, in the vehicle interior lighting device, it is possible to suppress the overcurrent flowing through the light emitting diode and to reduce the variation of the light beam rise characteristic of the light emitting diode due to the temperature.
請求項10の発明は、請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光ダイオード駆動装置と、1乃至複数の発光ダイオードが車両の周囲に光を照射する発光部とを備えることを特徴とする。 A tenth aspect of the present invention includes the light emitting diode driving device according to any one of the first to seventh aspects, and a light emitting unit in which one or a plurality of light emitting diodes irradiate light around a vehicle. To do.
この発明によれば、車両用照明装置において、発光ダイオードに流れる過電流を抑制すると共に、発光ダイオードの光束立ち上がり特性の温度による変動を低減させることができる。 According to the present invention, in the vehicular lighting device, it is possible to suppress an overcurrent flowing through the light emitting diode and reduce a variation in temperature of a light beam rising characteristic of the light emitting diode.
以上説明したように、本発明では、発光ダイオードに流れる過電流を抑制すると共に、発光ダイオードの光束立ち上がり特性の温度による変動を低減させることができるという効果がある。 As described above, according to the present invention, there is an effect that the overcurrent flowing through the light emitting diode can be suppressed and the variation of the light beam rise characteristic of the light emitting diode due to the temperature can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
本発明の第1の実施形態として、図1に概略回路構成図を示す。本実施形態は、直流電圧V1を出力する自動車のバッテリーのような直流電源1と、直流電源1から電源スイッチSWを介して供給され、直流電圧V1を所望の直流の出力電圧V2に変換するDC−DCコンバータ2と、コネクタで構成されている、DC−DCコンバータ2の出力端A,Bと、出力端A,Bを介してDC−DCコンバータ2と接続し、出力電圧V2が印加される発光部3と、DC−DCコンバータ2から発光部3に印加する出力電圧V2を検出する電圧検出回路4と、DC−DCコンバータ2から発光部3へ供給する出力電流Ioを検出する電流検出回路5と、DC−DCコンバータ2の動作を制御することによって出力電圧V2を制御する電圧制御回路6と、出力電流Ioを制御する電流制御回路7と、発光部3の近傍に設けられた感温素子8と、発光部3に流れる過電流を抑制する電流制限回路9とで構成されている。
(Embodiment 1)
As a first embodiment of the present invention, FIG. 1 shows a schematic circuit configuration diagram. In the present embodiment, a
DC−DCコンバータ2は、従来周知のフライバック型のものであって、パワーMOSFETなどからなり、電圧制御回路6によってオン・オフされるスイッチング素子Q1と、1次巻線の一端が電源スイッチSWを介して直流電源1の正極に接続されるとともに、1次巻線の他端がスイッチング素子Q1を介して直流電源1の負極に接続されるトランスTと、トランスTの2次巻線の一端にアノードが接続されたダイオードD1と、ダイオードD1のカソードと2次巻線の他端との間に接続された平滑コンデンサC0とを備えている。つまり、電圧制御回路6によりスイッチング素子Q1がオンしているとき、1次巻線に電流が流れてトランスTにエネルギーが蓄えられ、スイッチング素子Q1がオフしたときにトランスTに蓄えられているエネルギーが2次巻線よりダイオードD1を介して平滑コンデンサC0に供給される。そして、電圧制御回路6によりスイッチング素子Q1をPWM制御することで直流電源1が出力する直流電圧V1を昇降圧して、所望の出力電圧V2を出力することが出来る。
The DC-
発光部3は、直列接続した発光ダイオードで構成されており、本実施形態の発光部3は、5個の発光ダイオードLED1〜5を備えている。
The
電圧検出回路4は、DC−DCコンバータ2の出力間(平滑コンデンサC0の両端)に直列接続された分圧抵抗R1、R2からなり、出力電圧V2を分圧した電圧検出値Vx(=R2/(R1+R2)×V2)を電圧制御回路6に出力している。
The
電流検出回路5は、発光部3と電圧検出回路4との間に挿入され、一端が直流電源1の負極に接続される検出抵抗R3からなり、検出抵抗R3の両端に生じる電圧降下を出力電流Ioの電流検出値Vy(=R3×Io)として、電圧制御回路6に出力している。
The
電圧制御回路6は、電圧検出回路4から出力される電圧検出値Vxに基づいて、発光部3の消費電力を所定値とする基準電流に相当する基準値Vx2を出力する基準電流設定部61と、基準値Vx2と電流検出回路5から出力される電流検出値Vyとに基づいて制御信号を出力する出力電圧制御部62と、出力電圧制御部62の制御信号に基づいてスイッチング素子Q1のオンデューティー比を調整するためのPWM信号を出力するPWM制御部63と、PWM制御部63から出力されるPWM信号に応じたオンデューティー比でスイッチング素子Q1をオン・オフするドライバー部64とで構成されている。ドライバー部64が出力する制御信号は、ゲート抵抗R4を介してスイッチング素子Q1のゲートに接続され、スイッチング素子Q1の動作を制御することで、DC−DCコンバータ2の出力電圧V2を制御する。
Based on the voltage detection value Vx output from the
電流制限回路9は、発光部3と電流検出回路5との間に挿入され、可変抵抗で構成された電流制限抵抗R5からなる。そして、電流制限抵抗R5は、DC−DCコンバータ2の始動時や、発光部3がDC−DCコンバータ2の出力端A、Bから外れ、再接続されるチャタリング等の負荷接続時に生じる過電流を抑制する。
The current limiting
以下に、本実施形態の基本動作について説明する。 The basic operation of this embodiment will be described below.
電源スイッチSWが投入されると、電圧制御回路6がDC−DCコンバータ2を動作させて直流の出力電圧V2を出力し、出力電流Ioが発光部3に流れる。そして、電圧制御回路6は、電流検出回路5の電流検出値Vyが基準値Vx2と一致するように、スイッチング素子Q1をPWM制御してDC−DCコンバータ2の出力電圧V2を制御する。
When the power switch SW is turned on, the
例えば、発光部3の発光ダイオードLED1〜5の順電圧Vfの定格値が3.5Vとすると、定常時においては、DC−DCコンバータ2の出力電圧V2を3.5V×5=17.5Vに設定すれば、発光部3に定格値となる出力電流Ioを流すことができる。
For example, if the rated value of the forward voltage Vf of the light emitting diodes LED1 to LED5 of the
また、本実施形態におけるDC−DCコンバータ2は電圧制御回路6によって、昇圧動作及び降圧動作の何れも可能であるから、直流電源1の直流電圧V1が12Vの自動車バッテリーである場合、DC−DCコンバータ2を昇圧動作させて出力電圧V2を17.5Vにする。また、直流電圧V1が24Vや48Vの自動車バッテリーである場合、DC−DCコンバータ2を降圧動作させて出力電圧V2を17.5Vにすることで、直流電源1の直流電圧V1にかかわらず発光部3を定電流駆動することができる。
In addition, since the DC-
また、本実施形態は、発光ダイオードLED1〜5の光束立ち上がり特性の温度変化による変動を低減するために、DC−DCコンバータ2の出力電流Ioを制御する電流制御回路7を備えている。
In addition, the present embodiment includes a current control circuit 7 that controls the output current Io of the DC-
電流制御回路7は、可変抵抗で構成された電流制限抵抗R5と、感温素子8を用いて発光部3の温度を検出する温度演算部71と、電流制限抵抗R5の抵抗値を制御する抵抗指令部72とで構成されている。
The current control circuit 7 includes a current limiting resistor R5 configured by a variable resistor, a
温度演算部71は、発光部3の近傍に配置しているサーミスタで構成された感温素子8に電流を流し、サーミスタの両端電圧を測定することで、発光部3の温度を検出する。
The
抵抗指令部72は、電流検出回路5の電流検出値Vyの変動に基づいて、DC−DCコンバータ2の出力状態を判断する。例えば、電流検出値Vyが所定値より低くなると、スイッチSWをオフすることによるDC-DCコンバータ2の停止状態または、発光部3がDC−DCコンバータ2から外れた無負荷状態と判断する。また、電流検出値Vyが所定値を超えると、スイッチSWをオンすることによるDC−DCコンバータ2の始動状態または、発光部3がDC−DCコンバータ2に接続した負荷接続状態と判断する。また、一定時間の間、電流検出値Vyが所定値以上で、変動幅が所定の範囲内である場合は、DC−DCコンバータ2の定常状態と判断する。
The
また、抵抗指令部72は、温度演算部71が検出した発光部3の温度に基づいて、可変抵抗で構成された電流制限抵抗R5の抵抗値を制御することによって、DC−DCコンバータ2の始動時または負荷接続時における発光ダイオードLED1〜5の光束立ち上がり特性の温度変化による変動を低減する。
Also, the
具体的な電流制限抵抗R5の抵抗値の制御を以下に説明する。 Specific control of the resistance value of the current limiting resistor R5 will be described below.
発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfの温度特性は、従来例の図8(b)で示したように、発光ダイオードLED1〜5が高温になるにつれて、発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfは小さくなり、発光ダイオードLED1〜5が低温になるにつれて、発光ダイオードの順抵抗Rfは大きくなる。 As shown in FIG. 8B of the conventional example, the temperature characteristic of the forward resistance Rf of the light emitting diodes LED1 to LED5 decreases as the temperature of the light emitting diodes LED1 to LED5 increases. Thus, the forward resistance Rf of the light emitting diode increases as the temperature of the light emitting diodes LED1 to LED5 decreases.
したがって、DC−DCコンバータ2の始動時または負荷接続時において、温度演算部71は感温素子8で発光部3の温度を検出し、抵抗指令部72は発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfの温度特性に基づき、発光部3が高温になるにつれて、電流制限抵抗R5の抵抗値を大きくし、発光部3が低温になるにつれて、電流制限抵抗R5の抵抗値が小さくなるように、電流制限抵抗R5の抵抗値を制御する。
Therefore, when the DC-
上記のように電流制限抵抗R5の抵抗値を制御することによって、発光部3の温度が変動して発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfが変動しても、発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfと電流制限抵抗R5を加算した、DC−DCコンバータ2の負荷全体の抵抗値は略一定となる。
By controlling the resistance value of the current limiting resistor R5 as described above, the forward resistance Rf of the light emitting diodes LED1 to 5 even if the temperature of the
したがって、発光部3の温度が変動しても、DC−DCコンバータ2の始動時や負荷接続時において、DC−DCコンバータ2の出力電流Ioを略一定にすることができるため、発光ダイオードLED1〜5の光束立ち上がり特性の温度変化による変動を低減することができる。
Therefore, even when the temperature of the
また、DC−DCコンバータ2の出力電流Ioが定常時において、電流制御回路7の抵抗指令部72は、電流制限抵抗R5の抵抗値を0Ωに制御することによって、電流制限抵抗R5による不要な電力損失を抑制することができる。また、電流制限抵抗R5を可変抵抗で構成することによって、電流制限抵抗R5をバイパスするバイパス回路を設ける必要がないので、発光ダイオード駆動装置を構成する部品数を減らすことができ、コストを下げることができる。
In addition, when the output current Io of the DC-
(実施形態2)
本発明の第2の実施形態として、図2に概略回路構成図を示す。本実施形態は、直流電源1とDC−DCコンバータ2と発光部3と電圧検出回路4と電流検出回路5と電圧制御回路6と電流制御回路7と感温素子8と電流制限回路9とで構成されている。なお、直流電源1とDC−DCコンバータ2と発光部3と電圧検出回路4と電流検出回路5と電圧制御回路6と感温素子8とは、実施形態1と同様の構成であり、同一の符号を付して説明は省略する。
(Embodiment 2)
As a second embodiment of the present invention, FIG. 2 shows a schematic circuit configuration diagram. In the present embodiment, a
本実施形態における電流制限回路9は、発光部3と電流検出回路5との間に挿入され、NPN型のトランジスタQ2からなる。トランジスタQ2のコレクタ端子は出力端Bを介して発光部3と接続し、エミッタ端子は検出抵抗R3と接続することによって、トランジスタQ2が出力電流Ioの電流経路の一部となる。そして、トランジスタQ2の能動領域を使用することによって、DC−DCコンバータ2の始動時や負荷接続時に生じる過電流を抑制する。
The current limiting
また、本実施形態は、発光ダイオードLED1〜5の光束立ち上がり特性の温度変化による変動を低減するために、DC−DCコンバータ2の出力電流Ioを制御する電流制御回路7を備えている。
In addition, the present embodiment includes a current control circuit 7 that controls the output current Io of the DC-
電流制御回路7は、トランジスタQ2と、感温素子8を用いて発光部3の温度を検出する温度演算部71と、トランジスタQ2のベース端子に出力するベース電流を制御するベース電流指令部73とで構成されている。
The current control circuit 7 includes a transistor Q2, a
温度演算部71は、発光部3の近傍に配置しているサーミスタで構成された感温素子8に電流を流し、サーミスタの両端電圧を測定することで、発光部3の温度を検出する。
The
ベース電流指令部72は、電流検出回路5の電流検出値Vyの変動に基づいて、DC−DCコンバータ2の出力状態を判断する。例えば、電流検出値Vyが所定値より低くなると、スイッチSWをオフすることによるDC-DCコンバータ2の停止状態または、発光部3がDC−DCコンバータ2から外れた無負荷状態と判断し、電流検出値Vyが所定値を超えると、スイッチSWをオンすることによるDC−DCコンバータ2の始動状態または、発光部3がDC−DCコンバータ2に接続した負荷接続状態と判断する。また、一定時間の間、電流検出値Vyが所定値以上で、変動幅が所定の範囲内である場合は、DC−DCコンバータ2の定常状態と判断する。
The base
また、ベース電流指令部73は、温度演算部71が検出した発光部3の温度に基づいて、トランジスタQ2のベース電流を制御することでトランジスタQ2のコレクタ−エミッタ間の抵抗を制御して、DC−DCコンバータ2の始動時または負荷接続時における発光ダイオードLED1〜5の光束立ち上がり特性の温度変化による変動を低減する。
Further, the base current
具体的なベース電流指令部73によるトランジスタQ2の制御を以下に説明する。
A specific control of the transistor Q2 by the base
発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfの温度特性は、従来例の図8(b)で示したように、発光ダイオードLED1〜5が高温になるにつれて、発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfは小さくなり、発光ダイオードLED1〜5が低温になるにつれて、発光ダイオードの順抵抗Rfは大きくなる。 As shown in FIG. 8B of the conventional example, the temperature characteristic of the forward resistance Rf of the light emitting diodes LED1 to LED5 decreases as the temperature of the light emitting diodes LED1 to LED5 increases. Thus, the forward resistance Rf of the light emitting diode increases as the temperature of the light emitting diodes LED1 to LED5 decreases.
したがって、DC−DCコンバータ2の始動時または負荷接続時において、温度演算部71は感温素子8で発光部3の温度を検出し、ゲート電流指令部73は発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfの温度特性に基づいて、トランジスタQ2に出力するゲート電流を制御する。つまり、発光部3が高温になるにつれて、トランジスタQ2に出力するゲート電流を小さくして、トランジスタQ2のコレクタ−エミッタ間の抵抗を大きくする。また、発光部3が低温になるにつれて、トランジスタQ2に出力するゲート電流を大きくして、トランジスタQ2のコレクタ−エミッタ間の抵抗を小さくする。
Therefore, when the DC-
上記のようにトランジスタQ2のゲート電流を制御することによって、発光部3の温度が変動して発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfが変動しても、発光ダイオードLED1〜5の順抵抗RfとトランジスタQ2のコレクタ−エミッタ間の抵抗を加算した、DC−DCコンバータ2の負荷全体の抵抗値は略一定となる。
By controlling the gate current of the transistor Q2 as described above, the forward resistance Rf of the light emitting diodes LED1 to 5 and the transistor even if the forward resistance Rf of the light emitting diodes LED1 to LED5 varies due to the temperature variation of the
したがって、発光部3の温度が変動しても、DC−DCコンバータ2の始動時や負荷接続時において、DC−DCコンバータ2の出力電流Ioを略一定にすることができるため、発光ダイオードLED1〜5の光束立ち上がり特性の温度変化による変動を低減することができる。
Therefore, even when the temperature of the
また、DC−DCコンバータ2の出力電流Ioが定常時において、電流制御回路7のゲート電流指令部73は、トランジスタQ2を飽和させることによって、トランジスタQ2による不要な電力損失を抑制することができる。
Further, when the output current Io of the DC-
(実施形態3)
本発明の第3の実施形態として、図3に概略回路構成図を示す。本実施形態は、直流電源1とDC−DCコンバータ2と発光部3と電圧検出回路4と電流検出回路5と電圧制御回路6と感温素子8と電流制限回路9とで構成されている。なお、直流電源1とDC−DCコンバータ2と発光部3と電圧検出回路4と電流検出回路5と感温素子8とは、実施形態1と同様の構成であり、同一の符号を付して説明は省略する。
(Embodiment 3)
As a third embodiment of the present invention, FIG. 3 shows a schematic circuit configuration diagram. The present embodiment includes a
本実施形態における電流制限回路9は、発光部3と電流検出回路5との間に挿入され、固定抵抗で構成された電流制限抵抗R6からなり、DC−DCコンバータ2の始動時や負荷接続時に生じる過電流を抑制する。
The current limiting
電圧制御回路6は、電圧検出回路4から出力される電圧検出値Vxに基づいて、発光部3の消費電力を所定値とする基準電流に相当する基準値Vx2を出力する基準電流設定部61と、感温素子8を用いて発光部3の温度を検出する温度演算部71と、基準値Vx2と電流検出回路5から出力される電流検出値Vyとに基づいて制御信号を出力する出力電圧制御部62と、出力電圧制御部62の制御信号に基づいてスイッチング素子Q1のオンデューティー比を調整するためのPWM信号を出力するPWM制御部63と、PWM制御部63から出力されるPWM信号に応じたオンデューティー比でスイッチング素子Q1をオン・オフするドライバー部64とで構成されている。ドライバー部64が出力する制御信号は、ゲート抵抗R4を介してスイッチング素子Q1のゲートに接続され、スイッチング素子Q1の動作を制御することで、DC−DCコンバータ2の出力電圧V2を制御する。
Based on the voltage detection value Vx output from the
具体的な電圧制御回路6による出力電圧V2の制御を以下に説明する。
Specific control of the output voltage V2 by the
出力電圧制御部62は、電流検出回路5の電流検出値Vyの変動に基づいて、DC−DCコンバータ2の出力状態を判断する。例えば、電流検出値Vyが所定値より低くなると、スイッチSWをオフすることによるDC-DCコンバータ2の停止状態または、発光部3がDC−DCコンバータ2から外れた無負荷状態と判断する。また、電流検出値Vyが所定値を超えると、スイッチSWをオンすることによるDC−DCコンバータ2の始動状態または、発光部3がDC−DCコンバータ2に接続した負荷接続状態と判断する。また、一定時間の間、電流検出値Vyが所定値以上で、変動幅が所定の範囲内である場合は、DC−DCコンバータ2が定常状態と判断する。
The output
DC−DCコンバータ2が定常状態の場合、出力電圧制御部62は、基準電流設定部61から出力される基準値Vx2と、電流検出回路5から出力される電流検出値Vyとに基づいて制御信号をPWM制御部63に出力し、ドライバー部64がDC−DCコンバータ2の出力電圧V2を変動させることによって、出力電流Ioを一定に制御する。
When the DC-
また、スイッチSWをオンすることによるDC−DCコンバータ2が始動状態の場合、出力電圧制御部62は、温度演算部71が検出した発光部3の温度に基づいた制御信号を出力する。
When the DC-
発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfの温度特性は、従来例の図8(b)で示したように、発光ダイオードLED1〜5が高温になるにつれて、発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfは小さくなり、発光ダイオードLED1〜5が低温になるにつれて、発光ダイオードの順抵抗Rfは大きくなる。 As shown in FIG. 8B of the conventional example, the temperature characteristic of the forward resistance Rf of the light emitting diodes LED1 to LED5 decreases as the temperature of the light emitting diodes LED1 to LED5 increases. Thus, the forward resistance Rf of the light emitting diode increases as the temperature of the light emitting diodes LED1 to LED5 decreases.
したがって、DC−DCコンバータ2の始動時において、出力電圧制御部62は発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfの温度特性に基づいて出力電圧V2を制御する。つまり、温度演算部71が検出する発光部3の温度を用いて、出力電圧制御部62は発光部3が高温になるにつれて、DC−DCコンバータ2の出力電圧V2が小さくなるように制御し、発光部3が低温になるにつれて、DC−DCコンバータ2の出力電圧V2が大きくなるように制御する。
Therefore, when the DC-
上記のように発光部3の温度に基づいて、DC−DCコンバータ2の出力電圧V2を制御することによって、発光部3の温度が変動して発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfが変動しても、DC−DCコンバータ2の始動時における、DC−DCコンバータ2の出力電流Ioを略一定にすることができる。
By controlling the output voltage V2 of the DC-
したがって、DC−DCコンバータ2の始動時における、発光ダイオードLED1〜5の光束立ち上がり特性の温度変化による変動を低減することができる。
Accordingly, it is possible to reduce the fluctuation due to the temperature change of the luminous flux rising characteristics of the light emitting diodes LED1 to LED5 when the DC-
また、発光部3がDC−DCコンバータ2に接続される負荷接続状態においても、DC−DCコンバータ2の始動状態と同様に、出力電圧制御部62は温度演算部71が検出する発光部3の温度に基づいてDC−DCコンバータ2の出力電圧V2を制御することによって、発光部3の温度が変動して発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfが変動しても、DC−DCコンバータ2の出力の負荷接続時おける発光ダイオードLED1〜5の光束立ち上がり特性の温度変化による変動を低減することができる。
Further, even in the load connection state in which the
(実施形態4)
本発明の第4の実施形態として、図4に概略回路構成図を示す。本実施形態は、直流電源1とDC−DCコンバータ2と発光部3と電圧検出回路4と電流検出回路5と電圧制御回路6と電流制限回路9とで構成されている。なお、直流電源1とDC−DCコンバータ2と発光部3と電圧検出回路4と電流検出回路5と電流制限回路9とは、実施形態3と同様の構成であり、同一の符号を付して説明は省略する。
(Embodiment 4)
As a fourth embodiment of the present invention, FIG. 4 shows a schematic circuit configuration diagram. The present embodiment includes a
本実施形態の電圧制御回路6は、電圧検出回路4から出力される電圧検出値Vxを記憶する記憶装置65と、記憶装置65に格納されている電圧検出値Vxに基づいて、発光部3の消費電力を所定値とする基準電流に相当する基準値Vx2を出力する基準電流設定部61と、基準値Vx2と電流検出回路5から出力される電流検出値Vyとに基づいて制御信号を出力する出力電圧制御部62と、出力電圧制御部62の制御信号に基づいてスイッチング素子Q1のオンデューティー比を調整するためのPWM信号を出力するPWM制御部63と、PWM制御部63から出力されるPWM信号に応じたオンデューティー比でスイッチング素子Q1をオン・オフするドライバー部64とで構成されている。ドライバー部64が出力する制御信号は、ゲート抵抗R4を介してスイッチング素子Q1のゲートに接続され、スイッチング素子Q1の動作を制御することで、DC−DCコンバータ2の出力電圧V2を制御する。
The
具体的な電圧制御回路6による出力電圧V2の制御を以下に説明する。
Specific control of the output voltage V2 by the
記憶装置65は、現在から一定期間前までの電圧検出値Vxを記憶する。出力電圧制御部62は、電流検出回路5の電流検出値Vyの変動に基づいて、DC−DCコンバータ2の出力状態を判断する。例えば、電流検出値Vyが所定値より低くなると、スイッチSWをオフすることによるDC-DCコンバータ2の停止状態または、発光部3がDC−DCコンバータ2から外れた無負荷状態と判断する。また、電流検出値Vyが所定値を超えると、スイッチSWをオンすることによるDC−DCコンバータ2の始動状態または、発光部3がDC−DCコンバータ2に再接続した負荷再接続状態と判断する。また、一定時間の間、電流検出値Vyが所定値以上で、変動幅が所定の範囲内である場合は、DC−DCコンバータ2が定常状態と判断する。
The
DC−DCコンバータ2が定常状態の場合、基準電流設定部61は記憶装置65に格納されている最新の電圧検出値Vxに基づいて、発光部3の消費電力を所定値とする基準電流に相当する基準値Vx2を出力電圧制御部62に出力する。そして、出力電圧制御部62は基準値Vx2と電流検出回路5から出力される電流検出値Vyとに基づいた制御信号をPWM制御部63に出力する。そして、ドライバー部64がDC−DCコンバータ2の出力電圧V2を変動させることによって、出力電流Ioを一定に制御する。
When the DC-
また、スイッチSWをオンすることによるDC−DCコンバータ2が始動状態の場合、出力電圧制御部62は、記憶装置65に格納されているDC−DCコンバータ2の出力が停止直前の電圧検出値Vx(以下、停止直前電圧Vxと称す)に基づいて、発光部3の温度を推定する。
In addition, when the DC-
発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfの温度特性は、従来例の図8(b)で示したように、発光ダイオードLED1〜5が高温になるにつれて、発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfは小さくなり、発光ダイオードLED1〜5が低温になるにつれて、発光ダイオードの順抵抗Rfは大きくなる。したがって、DC−DCコンバータ2の始動時において、出力電圧制御部62は、発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfの温度特性に基づいて出力電圧V2を制御する。
As shown in FIG. 8B of the conventional example, the temperature characteristic of the forward resistance Rf of the light emitting diodes LED1 to LED5 decreases as the temperature of the light emitting diodes LED1 to LED5 increases. Thus, the forward resistance Rf of the light emitting diode increases as the temperature of the light emitting diodes LED1 to LED5 decreases. Therefore, when the DC-
つまり、出力電圧制御部62は、記憶装置65に格納された停止直前電圧Vxから発光部3の温度を推定し、発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfの温度特性に基づき、発光部3が高温になるにつれて、DC−DCコンバータ2の出力電圧V2が小さくなるように制御し、発光部3が低温になるにつれて、DC−DCコンバータ2の出力電圧V2が大きくなるように制御する。
That is, the output
上記のように発光部3の温度に基づいて、DC−DCコンバータ2の出力電圧V2を制御することによって、発光部3の温度が変動して発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfが変動しても、DC−DCコンバータ2の始動時における、DC−DCコンバータ2の出力電流Ioを略一定にすることができる。
By controlling the output voltage V2 of the DC-
したがって、DC−DCコンバータ2の始動時における、発光ダイオードLED1〜5の光束立ち上がり特性の温度変化による変動を低減することができる。
Accordingly, it is possible to reduce the fluctuation due to the temperature change of the luminous flux rising characteristics of the light emitting diodes LED1 to LED5 when the DC-
次に、発光部3がDC−DCコンバータ2の出力端A、Bから外れ、再接続されるチャタリング時における電圧制御回路6の制御を以下に説明する。
Next, the control of the
チャタリング等で発光部3がDC−DCコンバータ2に再接続される負荷再接続状態においても、DC−DCコンバータ2の始動状態と同様に、出力電圧制御部62は、記憶装置65に格納されているDC−DCコンバータ2が無負荷となる直前の電圧検出値Vxに基づいて発光部3の温度を推定する。そして、発光部3の温度に基づいて、DC−DCコンバータ2の出力電圧V2を制御することによって、発光部3の温度が変動して発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfが変動しても、DC−DCコンバータ2の負荷再接続時における、発光ダイオードLED1〜5の光束立ち上がり特性の温度変化による変動を低減することができる。
Even in the load reconnection state in which the
また、本実施形態は、記憶装置65に格納されている電圧検出値Vxに基づいて、発光部3の温度を推定することができるので、発光部3の温度を検出する感温素子を設ける必要がなく、発光ダイオード駆動装置を構成する部品数を減らすことができ、コストを下げることができる。
Further, in the present embodiment, since the temperature of the
(実施形態5)
本発明の第5の実施形態として、図5に概略回路構成図を示す。本実施形態は、直流電源1とDC−DCコンバータ2と発光部3と電圧検出回路4と電流検出回路5と電圧制御回路6と電流制限回路9とで構成されている。なお、直流電源1とDC−DCコンバータ2と発光部3と電圧検出回路4と電流検出回路5と電流制限回路9とは、実施形態4と同様の構成であり、同一の符号を付して説明は省略する。
(Embodiment 5)
As a fifth embodiment of the present invention, FIG. 5 shows a schematic circuit configuration diagram. The present embodiment includes a
本実施形態の電圧制御回路6は、実施形態4の電圧制御回路6に温度補正信号生成部66を備えていることが特徴である。
The
温度補正信号生成部66は、コンデンサC1と放電抵抗R7の並列回路で構成され、制御電圧V3が印加されている。そして、コンデンサC1の両端電圧が温度補正信号として、出力電圧制御部62に出力される。
The temperature correction
制御電圧V3は、制御電源(図示なし)から出力される。制御電源(図示なし)は、直流電源1が出力する直流電圧V1を元に制御電圧V3を生成する。また、スイッチSWをオンすると制御電源(図示なし)が動作して制御電圧V3を出力し、スイッチSWをオフすると制御電源(図示なし)が停止して制御電圧V3の出力も停止する。
The control voltage V3 is output from a control power supply (not shown). A control power supply (not shown) generates a control voltage V3 based on the DC voltage V1 output from the
そして、スイッチSWをオフして制御電圧V3が停止した場合、コンデンサC1に充電された電圧の放電カーブが、発光ダイオードLED1〜5の放熱カーブに近似するように放電抵抗R7とコンデンサC1の定数を設定する。そして、スイッチSWをオンすることによるDC−DCコンバータ2の始動時において、停止時に放電されたコンデンサC1の両端電圧を測定することで、DC−DCコンバータ2の出力の停止直前の発光部3の温度と、始動時の発光部3の温度との差分であるLED温度差を推定することができる。
When the switch SW is turned off and the control voltage V3 is stopped, the constants of the discharge resistor R7 and the capacitor C1 are set so that the discharge curve of the voltage charged in the capacitor C1 approximates the heat dissipation curve of the light emitting diodes LED1 to LED5. Set. Then, when the DC-
具体的な電圧制御回路6による出力電圧V2の制御を以下に説明する。
Specific control of the output voltage V2 by the
スイッチSWをオンすることによるDC−DCコンバータ2が始動状態の場合、出力電圧制御部62は、記憶装置65に格納されている停止直前電圧Vxと、温度補正信号生成部66のコンデンサC1の両端電圧とに基づいて、始動時の発光部3の温度を推定する。そして、出力電圧制御部62は、発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfの温度特性に基づいて出力電圧V2を制御する。
When the DC-
つまり、記憶装置65に格納された停止直前電圧Vxから停止直前の発光部3の温度を推定する。そして、DC−DCコンバータ2の始動時における、温度補正信号生成部66のコンデンサC1の両端電圧を検出することによって、停止中における発光部3のLED温度差を推定することができる。したがって、停止直前の発光部3の温度から、停止中における発光部3のLED温度差を減算することによって、DC−DCコンバータ2の始動時における発光部3の温度を推定することができる。そして、出力電圧制御部62は、発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfの温度特性に基づいて、発光部3が高温になるにつれて、DC−DCコンバータ2の出力電圧V2が小さくなるように制御し、発光部3が低温になるにつれて、DC−DCコンバータ2の出力電圧V2が大きくなるように制御する。
That is, the temperature of the
したがって、DC−DCコンバータ2の始動時において、DC−DCコンバータ2の出力の停止時間が長い場合においても、停止時間経過後の発光部3の温度を推定することができ、上記のように発光部3の温度に基づいてDC−DCコンバータ2の出力電圧V2を制御することによって、DC−DCコンバータ2の始動時における発光ダイオードLED1〜5の光束立ち上がり特性の温度変化による変動を低減することができる。
Accordingly, even when the output stop time of the DC-
次に、発光部3がDC−DCコンバータ2の出力端A、Bから外れ、再接続されるチャタリング時における電圧制御部6の制御を以下に説明する。
Next, the control of the
温度補正信号生成部66の構成を、発光部3がDC−DCコンバータ2の出力端A、Bから外れるとコンデンサC1は放電し、発光部3がDC−DCコンバータ2の出力端A、Bに接続するとコンデンサC1は充電する構成にする。それによって、発光部3がDC−DCコンバータ2の出力端A、Bから外れている間の発光部3のLED温度差を推定することができる。したがって、出力電圧制御部62は、負荷が外れる直前の発光部3の温度から、無負荷中の発光部3のLED温度差を減算することによって、負荷再接続時における発光部3の温度を推定することができる。そして、発光ダイオードLED1〜5の温度特性に基づいて、上記の制御をすることによって、DC−DCコンバータ2の負荷再接続時における発光ダイオードLED1〜5の光束立ち上がり特性の温度変化による変動を低減することができる。
When the
また、DC−DCコンバータ2の定常状態の場合、出力電圧制御部62の制御は、実施形態4と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
Further, in the steady state of the DC-
(実施形態6)
本発明の第6の実施形態として、図6に概略回路構成図を示す。本実施形態は、直流電源1とDC−DCコンバータ2と発光部3と電圧検出回路4と電流検出回路5と電圧制御回路6と電流制限回路9とで構成されている。なお、直流電源1とDC−DCコンバータ2と発光部3と電圧検出回路4と電流検出回路5と電流制限回路9とは、実施形態4と同様の構成であり、同一の符号を付して説明は省略する。
(Embodiment 6)
FIG. 6 shows a schematic circuit configuration diagram as a sixth embodiment of the present invention. The present embodiment includes a
本実施形態の電圧制御回路6は、実施形態5の電圧制御回路6に感温素子8と温度演算部71を備えていることが特徴である。
The
本実施形態の感温素子8は、サーミスタで構成されており、発光ダイオード駆動装置に設けられ、雰囲気温度を検出している。また、温度演算部71は、サーミスタに電流を流し、サーミスタの両端電圧を検出することによって、雰囲気温度を検出し、検出結果を出力電圧制御部62に出力する。また、温度演算部71は、現在から一定期間前までの雰囲気温度を記憶している。
The temperature
具体的な電圧制御回路6による出力電圧V2の制御を以下に説明する。
Specific control of the output voltage V2 by the
スイッチSWをオンすることによるDC−DCコンバータ2の始動状態の場合、出力電圧制御部62は、記憶装置65に格納されている停止直前電圧Vxから停止直前の発光部3の温度を推定する。そして、温度補正信号生成部66のコンデンサC1の両端電圧を検出することで、停止中における発光部3のLED温度差を推定する。
In the starting state of the DC-
さらに、温度演算部71が、格納されているDC−DCコンバータ2の出力の停止直前の雰囲気温度から、DC−DCコンバータ2の始動時の雰囲気温度を減算することによって、停止中における雰囲気温度の変化を雰囲気温度差として、出力電圧制御部62に出力する。
Further, the
そして、出力電圧制御部62は、停止直前の発光部3の温度から、停止中における発光部3のLED温度差を減算し、停止中における雰囲気温度の雰囲気温度差を用いて補正することによって、DC−DCコンバータ2の始動時における発光部3の温度を推定することができる。そして、出力電圧制御部62は、発光ダイオードLED1〜5の順抵抗Rfの温度特性に基づいて、発光部3が高温になるにつれて、DC−DCコンバータ2の出力電圧V2が小さくなるように制御し、発光部3が低温になるにつれて、DC−DCコンバータ2の出力電圧V2が大きくなるように制御する。
Then, the output
したがって、始動時において、DC−DCコンバータ2の出力の停止時間が長く、停止中に雰囲気温度が変動する場合においても、停止時間経過後の発光部3の温度を推定することができ、上記のように発光部3の温度に基づいてDC−DCコンバータ2の出力電圧V2を制御することによって、DC−DCコンバータ2の始動時における発光ダイオードLED1〜5の光束立ち上がり特性の温度変化による変動を低減することができる。
Therefore, even when the output stop time of the DC-
次に、発光部3がDC−DCコンバータ2の出力端A、Bから外れ、再接続されるチャタリング時における電圧制御部6の制御を以下に説明する。
Next, the control of the
温度補正信号生成部66の構成を、発光部3がDC−DCコンバータ2の出力端A、Bから外れるとコンデンサC1は放電し、発光部3がDC−DCコンバータ2の出力端A、Bに接続するとコンデンサC1は充電する構成にする。それによって、発光部3がDC−DCコンバータ2の出力端A、Bから外れている間の発光部3のLED温度差を推定することができる。したがって、出力電圧制御部62は、負荷が外れる直前の発光部3の温度から、無負荷中の発光部3のLED温度差を減算することによって、負荷再接続時における発光部3の温度を推定することができる。そして、発光ダイオードLED1〜5の温度特性に基づいて、上記の制御をすることによって、DC−DCコンバータ2の負荷再接続時における発光ダイオードLED1〜5の光束立ち上がり特性の温度変化による変動を低減することができる。
When the
また、DC−DCコンバータ2の定常状態の場合、出力電圧制御部62の制御は、実施形態4と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
Further, in the steady state of the DC-
また、本発明に係る発光ダイオード駆動装置と、発光部3と、発光ダイオード駆動装置並びに発光部3を保持する器具本体とで照明器具を構成したり、発光部3が自動車等の車室内に設けられた車室内用照明装置を構成したり、あるいは高輝度の発光ダイオードの直列または並列回路からなる発光部3が自動車等の車両の前照灯に用いられた車両用照明装置(前照灯装置)を構成することも可能である。
Further, the light emitting diode driving device according to the present invention, the
1 直流電源
2 DC−DCコンバータ
3 発光部
4 電圧検出回路
5 電流検出回路
6 電圧制御回路
7 電流制御回路
8 感温素子
DESCRIPTION OF
Claims (10)
装置。 An ambient temperature detection means for detecting an ambient temperature, the output voltage of the DC-DC converter stored in the storage means, the voltage across the capacitor, and the detection result of the ambient temperature detection means Based on the temperature of the light emitting section, the light emitting section current control means decreases the output voltage of the DC-DC converter as the temperature of the light emitting section increases, and increases the output voltage of the DC-DC converter as the temperature of the light emitting section decreases. 7. The light emitting diode driving device according to claim 6, wherein the rising characteristic of the current supplied to the light emitting unit when the output of the DC-DC converter is started or when the load is connected is controlled to be substantially constant.
apparatus.
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