JP2011049197A - Driving circuit of light-emitting diode, and light-emitting device and lighting device using the same, - Google Patents

Driving circuit of light-emitting diode, and light-emitting device and lighting device using the same, Download PDF

Info

Publication number
JP2011049197A
JP2011049197A JP2009193901A JP2009193901A JP2011049197A JP 2011049197 A JP2011049197 A JP 2011049197A JP 2009193901 A JP2009193901 A JP 2009193901A JP 2009193901 A JP2009193901 A JP 2009193901A JP 2011049197 A JP2011049197 A JP 2011049197A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
light emitting
resistor
voltage
emitting diode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009193901A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5322849B2 (en
Inventor
Yasumasa Sakamoto
康正 坂本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanazawa Institute of Technology (KIT)
Original Assignee
Kanazawa Institute of Technology (KIT)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kanazawa Institute of Technology (KIT) filed Critical Kanazawa Institute of Technology (KIT)
Priority to JP2009193901A priority Critical patent/JP5322849B2/en
Publication of JP2011049197A publication Critical patent/JP2011049197A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5322849B2 publication Critical patent/JP5322849B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To drive an LED by stable luminance relative to the fluctuation of a power supply voltage. <P>SOLUTION: The driving circuit 100 drives an LED array 2 including a plurality of LEDs 4 connected in series. A power source 30 supplies a driving voltage Vdrv to the LED array 2. A first transistor 12 and a first resistor R1 are provided in series between the second terminal P2 of the LED array 2 and a reference voltage terminal P3 on the driving route of the LED array 2. A contact current source 16 is provided between the second terminal P2 of the LED array 2 and the control terminal of the first transistor 12. A second transistor 14 is provided between the control terminal of the first transistor 12 and the reference voltage terminal, and a voltage corresponding to the voltage drop VR1 of the first resistor R1 is applied to the control terminal. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光ダイオードの駆動技術に関する。   The present invention relates to a driving technique for a light emitting diode.

近年、蛍光ランプに代えて、高効率、長寿命が期待される発光ダイオード(Light Emitting Diode、以下、LEDと略す)を照明器具として利用する技術が提案されている。たとえば特許文献1には、商用交流電圧を整流し、平滑キャパシタを含む平滑回路によって平滑化して、負荷であるLEDのアレイに供給するLED点灯装置が開示される。   In recent years, instead of fluorescent lamps, a technique has been proposed in which a light emitting diode (hereinafter abbreviated as LED), which is expected to have high efficiency and long life, is used as a lighting fixture. For example, Patent Document 1 discloses an LED lighting device that rectifies a commercial AC voltage, smoothes it with a smoothing circuit including a smoothing capacitor, and supplies the smoothed circuit to an array of LEDs that are loads.

特開2004−273267号公報JP 2004-273267 A

商用交流電圧は、100Vや200V程度の所定の定格電圧で供給されるが、実際には変動することが知られている。LEDアレイを安定した輝度で駆動するためには、LEDアレイの駆動経路上に定電流回路を設け、駆動電流を一定として輝度を安定化させる必要がある。商用交流電圧を平滑化してLEDアレイを駆動する場合、商用交流電圧が定電流回路の動作電圧より低下すると、所望の輝度を得るために必要な駆動電流を生成できなくなってしまう。   The commercial AC voltage is supplied at a predetermined rated voltage of about 100 V or 200 V, but it is known that it actually fluctuates. In order to drive the LED array with stable brightness, it is necessary to provide a constant current circuit on the drive path of the LED array and stabilize the brightness with a constant drive current. When driving the LED array by smoothing the commercial AC voltage, if the commercial AC voltage falls below the operating voltage of the constant current circuit, it becomes impossible to generate a drive current necessary to obtain a desired luminance.

この問題を解決するために、商用交流電圧が低下することを前提として、定格時における定電流回路の両端間の電圧(電圧降下)をマージンを付加して高く設計することも考えられる。しかしながらこの場合、定電流回路における消費電力が大きくなってしまうという別の問題が発生する。この観点から、低電圧で動作可能な定電流回路(駆動回路)が望まれている。   In order to solve this problem, it is conceivable that the voltage (voltage drop) between both ends of the constant current circuit at the rated time is designed to be high by adding a margin on the assumption that the commercial AC voltage is lowered. However, in this case, another problem that power consumption in the constant current circuit becomes large occurs. From this point of view, a constant current circuit (drive circuit) that can operate at a low voltage is desired.

また、定電流回路としてLEDアレイに直列に接続された定電流ダイオードを用いる場合、LEDアレイに供給できる駆動電流が、定電流ダイオードの定格電流に制限されるという問題が発生する。   Further, when a constant current diode connected in series to the LED array is used as the constant current circuit, there arises a problem that the drive current that can be supplied to the LED array is limited to the rated current of the constant current diode.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的のひとつは、安定した輝度でLEDを駆動する技術の提供にある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and one of its purposes is to provide a technique for driving an LED with stable luminance.

本発明のある態様は、直列に接続された複数の発光ダイオードを含む発光ダイオードアレイを駆動する駆動回路に関する。駆動回路は、発光ダイオードアレイに駆動電圧を供給する電源と、発光ダイオードアレイの駆動経路上であって、発光ダイオードアレイの一端と基準電圧端子の間に直列に設けられた第1トランジスタおよび第1抵抗と、発光ダイオードアレイの他端と第1トランジスタの制御端子の間に設けられた定電流源と、第1トランジスタの制御端子と基準電圧端子の間に設けられ、その制御端子に第1抵抗の電圧降下に応じた電圧が印加された第2トランジスタと、を備える。   One embodiment of the present invention relates to a drive circuit for driving a light-emitting diode array including a plurality of light-emitting diodes connected in series. The driving circuit includes a power source for supplying a driving voltage to the light emitting diode array, a first transistor and a first transistor provided in series between one end of the light emitting diode array and a reference voltage terminal on a driving path of the light emitting diode array. A resistor, a constant current source provided between the other end of the light-emitting diode array and the control terminal of the first transistor, and a resistor provided between the control terminal of the first transistor and the reference voltage terminal. And a second transistor to which a voltage corresponding to the voltage drop is applied.

この態様によれば、発光ダイオードアレイに、電源電圧に依存しない安定した駆動電流を供給することができる。また駆動回路における主たる電力損失は、第1トランジスタおよび第2抵抗によって発生し、その電力は、駆動電流と、第1トランジスタおよび第2抵抗の合成抵抗の積で与えられるところ、この態様では、第1トランジスタおよび第2抵抗の電圧降下を小さくでき、消費電力を低減できる。   According to this aspect, a stable drive current that does not depend on the power supply voltage can be supplied to the light emitting diode array. The main power loss in the drive circuit is generated by the first transistor and the second resistor, and the power is given by the product of the drive current and the combined resistance of the first transistor and the second resistor. The voltage drop of one transistor and the second resistor can be reduced, and the power consumption can be reduced.

ある態様の駆動回路は、発光ダイオードアレイの他端と第1トランジスタの制御端子の間に、定電流源と直列に設けられた第2抵抗をさらに備えてもよい。
この態様によれば、定電流源を保護することができる。
The driving circuit according to an aspect may further include a second resistor provided in series with the constant current source between the other end of the light emitting diode array and the control terminal of the first transistor.
According to this aspect, the constant current source can be protected.

ある態様の駆動回路は、第1トランジスタと第1抵抗の接続点と、第1トランジスタの制御端子との間に設けられた第3抵抗をさらに備えてもよい。この態様によれば、第1トランジスタのゲートソース間電圧(ベースエミッタ間電圧)をクランプすることができ、駆動回路を好適に保護することができる。   The driving circuit according to an aspect may further include a third resistor provided between a connection point between the first transistor and the first resistor and a control terminal of the first transistor. According to this aspect, the gate-source voltage (base-emitter voltage) of the first transistor can be clamped, and the drive circuit can be suitably protected.

第1トランジスタは電界効果トランジスタであり、第2トランジスタはバイポーラトランジスタであってもよい。   The first transistor may be a field effect transistor and the second transistor may be a bipolar transistor.

本発明の別の態様も、発光ダイオードアレイの駆動回路に関する。この駆動回路は、発光ダイオードアレイに駆動電圧を供給する電源と、発光ダイオードアレイの駆動経路上であって、発光ダイオードアレイの一端と基準電圧端子の間に直列に設けられた第1トランジスタおよび第1抵抗と、発光ダイオードアレイの他端と第1トランジスタの制御端子の間に、定電流源の代わりに設けられた第2抵抗と、第1トランジスタの制御端子と基準電圧端子の間に設けられ、その制御端子に第1抵抗の電圧降下に応じた電圧が印加された第2トランジスタと、を備える。   Another aspect of the present invention also relates to a drive circuit for a light emitting diode array. The driving circuit includes a power source that supplies a driving voltage to the light emitting diode array, a first transistor and a first transistor that are provided in series between one end of the light emitting diode array and a reference voltage terminal on the driving path of the light emitting diode array. 1 resistor, a second resistor provided instead of the constant current source, between the other end of the light emitting diode array and the control terminal of the first transistor, and between the control terminal of the first transistor and the reference voltage terminal. And a second transistor having a voltage corresponding to the voltage drop of the first resistor applied to the control terminal thereof.

駆動回路は、発光ダイオードアレイの他端と第1トランジスタの制御端子の間に、第2抵抗と直列に設けられた定電流源をさらに備えてもよい。   The drive circuit may further include a constant current source provided in series with the second resistor between the other end of the light emitting diode array and the control terminal of the first transistor.

本発明のさらに別の態様は、発光装置である。この装置は、直列に接続された複数の発光ダイオードを含む発光ダイオードアレイと、発光ダイオードアレイを駆動する上述のいずれかの態様の駆動回路と、を備える。   Yet another embodiment of the present invention is a light emitting device. This device includes a light-emitting diode array including a plurality of light-emitting diodes connected in series, and the drive circuit according to any one of the above-described modes for driving the light-emitting diode array.

本発明のさらに別の態様は、照明装置である。この装置は、上述の発光装置を備える。   Yet another embodiment of the present invention is a lighting device. This device includes the light-emitting device described above.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を、方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。   It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and the expression of the present invention converted between methods, apparatuses, etc. are also effective as an aspect of the present invention.

本発明によれば、電源電圧の変動に対し、安定した輝度でLEDを駆動できる。   According to the present invention, it is possible to drive an LED with stable luminance against fluctuations in power supply voltage.

実施の形態に係る発光装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the light-emitting device which concerns on embodiment. 図1の駆動回路の電圧電流特性を示す図である。It is a figure which shows the voltage-current characteristic of the drive circuit of FIG. 変形例に係る駆動電流生成部の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the drive current generation part which concerns on a modification. 図3の第1トランジスタの動作特性を示す図である。It is a figure which shows the operating characteristic of the 1st transistor of FIG. 別の変形例に係る駆動電流生成部の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the drive current generation part which concerns on another modification. 別の変形例に係る駆動電流生成部の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the drive current generation part which concerns on another modification.

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。   The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.

本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。   In this specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are physically directly connected, or the member A and the member B are electrically connected. The case where it is indirectly connected through another member that does not affect the state is also included. Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as an electrical condition. It includes the case of being indirectly connected through another member that does not affect the connection state.

図1は、実施の形態に係る発光装置200の構成を示す回路図である。発光装置200は、LEDアレイ2と、駆動回路100を備える。発光装置200はたとえば室内照明、車両のヘッドライト、電光掲示板などとして利用可能であるが、その用途は特に限定されない。   FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration of a light emitting device 200 according to an embodiment. The light emitting device 200 includes an LED array 2 and a drive circuit 100. The light emitting device 200 can be used as, for example, indoor lighting, a vehicle headlight, an electric bulletin board, and the like, but its application is not particularly limited.

LEDアレイ2は、直列に接続されたn個(nは2以上の整数)のLEDモジュール4_1〜4_n(以下、単にLED4と総称する)を備える。図1において各LED4は単一のLEDとして示されているが、それぞれが、直列および/または並列に接続された複数のLEDを含んでもよい。各LED4は、その内部に直列に接続されるLEDの個数に応じた順方向電圧Vfを有している。高輝度が得られるハイパワー用のLED4としては、Vf=10.4V(350mA)程度のものが、ローパワー用のLED4としては、Vf=3V程度のものが市販されている。以下では、Vf=10V程度のハイパワー用のLED4を用いる場合について説明する。   The LED array 2 includes n (n is an integer of 2 or more) LED modules 4_1 to 4_n (hereinafter simply referred to as LEDs 4) connected in series. In FIG. 1, each LED 4 is shown as a single LED, but each may include a plurality of LEDs connected in series and / or in parallel. Each LED 4 has a forward voltage Vf corresponding to the number of LEDs connected in series therein. A high power LED 4 with a high luminance is commercially available with Vf = 10.4 V (350 mA), and a low power LED 4 with Vf = 3 V is commercially available. Below, the case where the LED 4 for high powers of about Vf = 10V is used is demonstrated.

駆動回路100はLEDアレイ2を駆動する。具体的には、駆動電圧Vdrvを供給し、LEDアレイ2に流れる駆動電流Idrvを輝度に応じて設定、制御する。   The drive circuit 100 drives the LED array 2. Specifically, the drive voltage Vdrv is supplied, and the drive current Idrv flowing through the LED array 2 is set and controlled according to the luminance.

駆動回路100は、基本的な構成要素として、駆動電流生成部10、電源30を備える。   The drive circuit 100 includes a drive current generator 10 and a power supply 30 as basic components.

電源30は、LEDアレイ2に駆動電圧Vdrvを供給する。たとえば電源30は、交流電源34、整流回路36、平滑用キャパシタCsを含む。交流電源34は交流電圧Vacを生成し、整流回路36は交流電圧Vacを整流する。整流回路36としてたとえばダイオードブリッジを用いてもよい。この場合、整流回路36によって交流電圧Vacが全波整流される。交流電圧Vacとして、商用交流電圧を利用する場合、交流電源34は駆動回路100の外部に設けられる。   The power supply 30 supplies the drive voltage Vdrv to the LED array 2. For example, the power supply 30 includes an AC power supply 34, a rectifier circuit 36, and a smoothing capacitor Cs. The AC power supply 34 generates an AC voltage Vac, and the rectifier circuit 36 rectifies the AC voltage Vac. For example, a diode bridge may be used as the rectifier circuit 36. In this case, the AC voltage Vac is full-wave rectified by the rectifier circuit 36. When a commercial AC voltage is used as the AC voltage Vac, the AC power supply 34 is provided outside the drive circuit 100.

整流回路36の出力端子には、平滑用キャパシタCsが接続される。平滑用キャパシタCsにより、全波整流された交流電圧Vacが平滑化されて、直流の駆動電圧Vdrvが生成される。定格100Vの交流電圧Vacを整流して得られる駆動電圧Vdrvは、141V程度となる。   A smoothing capacitor Cs is connected to the output terminal of the rectifier circuit 36. The smoothing capacitor Cs smoothes the full-wave rectified AC voltage Vac to generate a DC drive voltage Vdrv. The drive voltage Vdrv obtained by rectifying the rated AC voltage Vac of 100V is about 141V.

LEDアレイ2に含まれるLED4の個数nは、順方向電圧Vfと、駆動電圧Vdrvの関係に応じて設計される。Vdrv≒141V、Vf≒9.5Vのとき、n=14となる。   The number n of LEDs 4 included in the LED array 2 is designed according to the relationship between the forward voltage Vf and the drive voltage Vdrv. When Vdrv≈141V and Vf≈9.5V, n = 14.

駆動電流生成部10は、LEDアレイ2に供給する駆動電流Idrvを発生する。駆動電流生成部10は、第1トランジスタ12、第2トランジスタ14、第1抵抗R1、定電流源16を含む。   The drive current generator 10 generates a drive current Idrv to be supplied to the LED array 2. The drive current generator 10 includes a first transistor 12, a second transistor 14, a first resistor R1, and a constant current source 16.

第1トランジスタ12および第1抵抗R1は、LEDアレイ2の駆動経路上であって、LEDアレイ2の一端(第2端子)P2と基準電圧端子(接地端子)P3の間に直列に設けられる。第1抵抗R1は、可変抵抗素子であることが望ましい。この場合、第1抵抗R1の抵抗値を調節することで、駆動電流Idrvを調節することができる。   The first transistor 12 and the first resistor R1 are provided in series on the drive path of the LED array 2 and between one end (second terminal) P2 of the LED array 2 and a reference voltage terminal (ground terminal) P3. The first resistor R1 is preferably a variable resistance element. In this case, the drive current Idrv can be adjusted by adjusting the resistance value of the first resistor R1.

具体的には第1トランジスタ12はNチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。第1トランジスタ12のドレインはLEDアレイ2の第2端子P2と接続され、そのソースは第1抵抗R1と接続される。   Specifically, the first transistor 12 is an N-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). The drain of the first transistor 12 is connected to the second terminal P2 of the LED array 2, and the source thereof is connected to the first resistor R1.

定電流源16は、LEDアレイ2の他端(第1端子P1)と第1トランジスタ12の制御端子(ゲート)の間に設けられる。定電流源16は、所定の定電流Ic1を生成する。定電流源16はたとえばCRD(CRD:Current Regulative Diode)であってもよい。この場合回路を簡素化できる。あるいはその他の構成の定電流源を用いてもよい。   The constant current source 16 is provided between the other end (first terminal P1) of the LED array 2 and the control terminal (gate) of the first transistor 12. The constant current source 16 generates a predetermined constant current Ic1. The constant current source 16 may be, for example, a CRD (CRD: Current Regulative Diode). In this case, the circuit can be simplified. Alternatively, a constant current source having another configuration may be used.

第2トランジスタ14は、たとえばNPN型バイポーラトランジスタであり、第1トランジスタ12の制御端子(ゲート)と基準電圧端子P3の間に設けられ、その制御端子(ベース)に第1抵抗R1の電圧降下VR1に応じた電圧が印加される。つまり第2トランジスタ14のベースエミッタ間には、第1抵抗R1の電圧降下VR1が印加されている。   The second transistor 14 is, for example, an NPN-type bipolar transistor, and is provided between the control terminal (gate) of the first transistor 12 and the reference voltage terminal P3. The voltage drop VR1 of the first resistor R1 at the control terminal (base). A voltage corresponding to is applied. That is, the voltage drop VR1 of the first resistor R1 is applied between the base and emitter of the second transistor.

以上が発光装置200の基本的な構成である。   The above is the basic configuration of the light emitting device 200.

図2は、図1の駆動回路100の電圧電流特性を示す図である。図2は3つの領域に分けて考えることができる。   FIG. 2 is a diagram illustrating voltage-current characteristics of the drive circuit 100 of FIG. FIG. 2 can be divided into three regions.

(I) 第1領域
駆動電圧VdrvがLEDアレイのしきい値電圧より低い領域では、LEDアレイ2がオンしないため、駆動電流Idrvは実質的にゼロである。
(I) First Region In the region where the drive voltage Vdrv is lower than the threshold voltage of the LED array, the LED array 2 is not turned on, so the drive current Idrv is substantially zero.

(II) 第2領域
駆動電圧VdrvがLEDアレイのしきい値電圧を越えると、LEDアレイ2に駆動電流Idrvが流れ始める。第1抵抗R1には、駆動電流Idrvに比例した電圧降下VR1=Idrv×R1が発生する。駆動電圧Vdrvの上昇にともない、第2トランジスタ14のオンの程度が強まっていく。第2領域において、駆動電流Idrvは、LEDアレイ2の電圧電流特性に従って増加する。
(II) Second Region When the drive voltage Vdrv exceeds the threshold voltage of the LED array, the drive current Idrv begins to flow through the LED array 2. A voltage drop VR1 = Idrv × R1 proportional to the drive current Idrv is generated in the first resistor R1. As the drive voltage Vdrv increases, the degree of turning on of the second transistor 14 increases. In the second region, the drive current Idrv increases according to the voltage-current characteristics of the LED array 2.

(III) 第3領域
駆動電流が所望の電流値に到達すると、第1抵抗R1の電圧降下VR1は0.7V付近で安定化される。その結果、第1トランジスタ12のバイアス電圧は一定となり、それにともない駆動電流Idrvが広範囲にわたり一定に保たれる。
(III) Third Region When the drive current reaches a desired current value, the voltage drop VR1 of the first resistor R1 is stabilized around 0.7V. As a result, the bias voltage of the first transistor 12 becomes constant, and accordingly, the drive current Idrv is kept constant over a wide range.

以上が駆動回路100の動作である。
駆動電流生成部10は、第1抵抗R1の電圧降下VR1が0.7Vに達すると、安定的な駆動電流IdrvをLEDアレイ2に供給することができる。つまり駆動電流生成部10の電圧降下を従来よりも小さくすることができ、消費電力を低減することができる。
The above is the operation of the drive circuit 100.
The drive current generator 10 can supply a stable drive current Idrv to the LED array 2 when the voltage drop VR1 of the first resistor R1 reaches 0.7V. That is, the voltage drop of the drive current generation unit 10 can be made smaller than before, and the power consumption can be reduced.

駆動電流Idrvに着目すると、その値は、定電流源16が生成する定電流Icに影響されず、幅広い範囲の駆動電流Idrvを安定的に生成することができる。   Focusing on the drive current Idrv, the value is not affected by the constant current Ic generated by the constant current source 16, and the drive current Idrv in a wide range can be stably generated.

さらに第1トランジスタ12のバイアス状態が、第1抵抗R1および第2トランジスタ14によって安定化されているため、熱暴走が起こりにくいという利点を有する。   Furthermore, since the bias state of the first transistor 12 is stabilized by the first resistor R1 and the second transistor 14, there is an advantage that thermal runaway hardly occurs.

図3は、変形例に係る駆動電流生成部10aの構成を示す回路図である。駆動電流生成部10aは、図1の駆動電流生成部10に加えて、第2抵抗R2および第3抵抗R3をさらに備える。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the drive current generator 10a according to the modification. The drive current generator 10a further includes a second resistor R2 and a third resistor R3 in addition to the drive current generator 10 of FIG.

第2抵抗R2は、LEDアレイ2の第1端子P1と第1トランジスタ12の制御端子(ゲート)の間に、定電流源16と直列に設けられる。図1では、LEDアレイ2の両端間の電圧が、ほとんど定電流源16に印加されることになる。したがって、駆動電圧Vdrvが100Vを越えるようなアプリケーションでは、定電流源16に非常に高い耐圧が要求される。これに対して図3の変形例では、LEDアレイ2の両端間の電圧の約半分が、第2抵抗R2に印加されるため、定電流源16に印加される電圧を低下させることができ、定電流源16の耐圧を下げることができる。別の観点から見れば、第2抵抗R2を設けることにより定電流源16を過電圧から保護することができる。   The second resistor R2 is provided in series with the constant current source 16 between the first terminal P1 of the LED array 2 and the control terminal (gate) of the first transistor 12. In FIG. 1, the voltage across the LED array 2 is almost applied to the constant current source 16. Therefore, in an application where the drive voltage Vdrv exceeds 100 V, the constant current source 16 is required to have a very high breakdown voltage. On the other hand, in the modified example of FIG. 3, since about half of the voltage across the LED array 2 is applied to the second resistor R2, the voltage applied to the constant current source 16 can be reduced. The withstand voltage of the constant current source 16 can be lowered. From another viewpoint, the constant current source 16 can be protected from overvoltage by providing the second resistor R2.

第3抵抗R3は、第1トランジスタ12と第1抵抗R1の接続点(つまり第1トランジスタ12のソース)と、第1トランジスタ12の制御端子(ゲート)の間に設けられる。定電流源16により生成された定電流Icは、第2トランジスタ14と第3抵抗R3に分岐する。定電流Icは、第2トランジスタ14がオフした状態では第3抵抗R3に流れ、第2トランジスタ14がオンすると第2トランジスタ14に流れる。   The third resistor R3 is provided between the connection point of the first transistor 12 and the first resistor R1 (that is, the source of the first transistor 12) and the control terminal (gate) of the first transistor 12. The constant current Ic generated by the constant current source 16 branches to the second transistor 14 and the third resistor R3. The constant current Ic flows to the third resistor R3 when the second transistor 14 is turned off, and flows to the second transistor 14 when the second transistor 14 is turned on.

図4は、図3の第1トランジスタ12の動作特性を示す図である。縦軸は第1トランジスタ12のゲートソース間電圧Vgsを、横軸は駆動電圧Vdrvを示す。実線が図3の回路の、破線が図1の回路の特性である。下図は上図の縦軸を拡大した図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating operating characteristics of the first transistor 12 of FIG. The vertical axis represents the gate-source voltage Vgs of the first transistor 12, and the horizontal axis represents the drive voltage Vdrv. The solid line is the characteristic of the circuit of FIG. 3, and the broken line is the characteristic of the circuit of FIG. The lower figure is an enlarged view of the vertical axis of the upper figure.

まず破線を参照して、第3抵抗R3を設けない図1の回路の動作を説明する。第3抵抗R3を設けない場合、駆動電圧Vdrvの上昇にともなって、第1トランジスタ12のゲートソース間電圧Vgsは上昇していく。したがってゲートソース間の絶対最大定格が想定されるゲートソース間電圧Vgsよりも高いトランジスタを選択する必要があり、設計の自由度が低いという問題があった。また駆動電圧Vdrvが100Vを越えるようなアプリケーションでは、第1トランジスタ12の信頼性が損なわれるおそれもある。   First, the operation of the circuit of FIG. 1 in which the third resistor R3 is not provided will be described with reference to a broken line. When the third resistor R3 is not provided, the gate-source voltage Vgs of the first transistor 12 increases as the drive voltage Vdrv increases. Therefore, it is necessary to select a transistor having a higher absolute maximum rating between the gate and the source than the gate-source voltage Vgs, and there is a problem that the degree of freedom in design is low. In applications where the drive voltage Vdrv exceeds 100V, the reliability of the first transistor 12 may be impaired.

続いて実線を参照し、第3抵抗R3を設けた図3の回路の動作を説明する。第2トランジスタ14がオフした状態では、定電流源16が生成した定電流Icは第3抵抗R3に流れる。つまり、第1トランジスタ12のゲートソース間電圧Vgsは、抵抗値R3と電流値Icの積(R3×Ic)で与えられる。図3では、R3×Ic≒7Vとなり、ゲートソース間電圧Vgsを抑制できる。   Next, the operation of the circuit of FIG. 3 provided with the third resistor R3 will be described with reference to a solid line. When the second transistor 14 is turned off, the constant current Ic generated by the constant current source 16 flows through the third resistor R3. That is, the gate-source voltage Vgs of the first transistor 12 is given by the product (R3 × Ic) of the resistance value R3 and the current value Ic. In FIG. 3, R3 × Ic≈7V, and the gate-source voltage Vgs can be suppressed.

駆動電圧Vdrvがあるしきい値を越えると、LEDアレイ2がオンし、第1トランジスタ12に電流が流れ、第1抵抗R1の電圧降下VR1が0.7V程度に安定化され、第2トランジスタ14がオンする。第2トランジスタ14がオンすると、定電流源16が生成した定電流Icは、第3抵抗R3ではなく第2トランジスタ14に流れ、実質的に図1の回路と等価となる。   When the drive voltage Vdrv exceeds a certain threshold value, the LED array 2 is turned on, a current flows through the first transistor 12, the voltage drop VR1 of the first resistor R1 is stabilized to about 0.7V, and the second transistor 14 Turns on. When the second transistor 14 is turned on, the constant current Ic generated by the constant current source 16 flows to the second transistor 14 instead of the third resistor R3, and is substantially equivalent to the circuit of FIG.

つまり第3抵抗R3を設けることにより、第2トランジスタ14がオフ状態のとき、第1トランジスタ12のゲートソース間電圧Vgsをクランプすることができ、第1トランジスタ12を保護することができる。   That is, by providing the third resistor R3, the gate-source voltage Vgs of the first transistor 12 can be clamped and the first transistor 12 can be protected when the second transistor 14 is off.

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。   The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modifications will be described.

当業者であれば、図1の回路において、NチャンネルMOSFETとPチャンネルMOSFETの置換、NPN型バイポーラトランジスタとPNP型バイポーラトランジスタの置換が可能であることが理解できる。   Those skilled in the art can understand that the N-channel MOSFET and the P-channel MOSFET can be replaced, and the NPN-type bipolar transistor and the PNP-type bipolar transistor can be replaced in the circuit of FIG.

図5は、別の変形例に係る駆動電流生成部10bの構成を示す回路図である。図5の駆動電流生成部10bは、図3の駆動電流生成部10aのトランジスタを置換し、天地反転した構成となっている。図5の駆動電流生成部10bを使用し、図3の駆動電流生成部10aと同様の機能、作用、効果を得ることができる。   FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a drive current generator 10b according to another modification. The drive current generation unit 10b in FIG. 5 has a configuration in which the transistor of the drive current generation unit 10a in FIG. Using the drive current generation unit 10b of FIG. 5, the same functions, operations, and effects as those of the drive current generation unit 10a of FIG. 3 can be obtained.

図6は、さらに別の変形例に係る駆動電流生成部10cの構成を示す回路図である。駆動電流生成部10cは、図3の駆動電流生成部10aに加えて、第4抵抗R4、第5抵抗R5をさらに備える。第2トランジスタ14の制御端子(ベース)には、第1抵抗R1の電圧降下VR1に応じた電圧として、電圧降下VR1を抵抗R4、R5によって分圧した電圧が印加されている。また第1抵抗R1を可変抵抗素子とするかわりに、第4抵抗R4が可変抵抗素子となっている。第5抵抗R5を可変抵抗素子としてもよい。   FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a drive current generator 10c according to still another modification. The drive current generator 10c further includes a fourth resistor R4 and a fifth resistor R5 in addition to the drive current generator 10a of FIG. A voltage obtained by dividing the voltage drop VR1 by the resistors R4 and R5 is applied to the control terminal (base) of the second transistor 14 as a voltage corresponding to the voltage drop VR1 of the first resistor R1. Instead of using the first resistor R1 as a variable resistor, the fourth resistor R4 is a variable resistor. The fifth resistor R5 may be a variable resistance element.

図6の駆動電流生成部10cによっても、図3の駆動電流生成部10aと同様の機能、作用、効果を得ることができる。   Also with the drive current generator 10c of FIG. 6, the same functions, operations, and effects as those of the drive current generator 10a of FIG. 3 can be obtained.

図3、図5、図6の回路において、定電流源16を省略した構成も、本発明の態様として有効である。あるいは図3、図5、図6の回路において、第2抵抗R2を省略した構成も本発明の態様として有効である。   A configuration in which the constant current source 16 is omitted in the circuits of FIGS. 3, 5, and 6 is also effective as an aspect of the present invention. Alternatively, a configuration in which the second resistor R2 is omitted in the circuits of FIGS. 3, 5, and 6 is also effective as an aspect of the present invention.

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。   Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments only illustrate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many modifications and arrangements can be made without departing from the spirit of the present invention.

100…駆動回路、2…LEDアレイ、4…LED、P1…第1端子、P2…第2端子、P3…基準電圧端子、10…駆動電流生成部、12…第1トランジスタ、14…第2トランジスタ、16…定電流源、R1…第1抵抗、R2…第2抵抗、R3…第3抵抗、30…電源、Cs…平滑キャパシタ、36…整流回路、200…発光装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Drive circuit, 2 ... LED array, 4 ... LED, P1 ... 1st terminal, P2 ... 2nd terminal, P3 ... Reference voltage terminal, 10 ... Drive current generation part, 12 ... 1st transistor, 14 ... 2nd transistor , 16 ... constant current source, R1 ... first resistor, R2 ... second resistor, R3 ... third resistor, 30 ... power source, Cs ... smoothing capacitor, 36 ... rectifier circuit, 200 ... light emitting device.

Claims (8)

直列に接続された複数の発光ダイオードを含む発光ダイオードアレイを駆動する駆動回路であって、
前記発光ダイオードアレイに駆動電圧を供給する電源と、
前記発光ダイオードアレイの駆動経路上であって、前記発光ダイオードアレイの一端と基準電圧端子の間に直列に設けられた第1トランジスタおよび第1抵抗と、
前記発光ダイオードアレイの他端と前記第1トランジスタの制御端子の間に設けられた定電流源と、
前記第1トランジスタの制御端子と前記基準電圧端子の間に設けられ、その制御端子に前記第1抵抗の電圧降下に応じた電圧が印加された第2トランジスタと、
を備えることを特徴とする駆動回路。
A drive circuit for driving a light emitting diode array including a plurality of light emitting diodes connected in series,
A power supply for supplying a driving voltage to the light emitting diode array;
A first transistor and a first resistor provided in series on a driving path of the light emitting diode array and between one end of the light emitting diode array and a reference voltage terminal;
A constant current source provided between the other end of the light emitting diode array and a control terminal of the first transistor;
A second transistor provided between a control terminal of the first transistor and the reference voltage terminal, and having a voltage corresponding to a voltage drop of the first resistor applied to the control terminal;
A drive circuit comprising:
前記発光ダイオードアレイの前記他端と前記第1トランジスタの制御端子の間に、前記定電流源と直列に設けられた第2抵抗をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の駆動回路。   The drive circuit according to claim 1, further comprising a second resistor provided in series with the constant current source between the other end of the light emitting diode array and a control terminal of the first transistor. 直列に接続された複数の発光ダイオードを含む発光ダイオードアレイを駆動する駆動回路であって、
前記発光ダイオードアレイに駆動電圧を供給する電源と、
前記発光ダイオードアレイの駆動経路上であって、前記発光ダイオードアレイの一端と基準電圧端子の間に直列に設けられた第1トランジスタおよび第1抵抗と、
前記発光ダイオードアレイの他端と前記第1トランジスタの制御端子の間に設けられた第2抵抗と、
前記第1トランジスタの制御端子と前記基準電圧端子の間に設けられ、その制御端子に前記第1抵抗の電圧降下に応じた電圧が印加された第2トランジスタと、
を備えることを特徴とする駆動回路。
A drive circuit for driving a light emitting diode array including a plurality of light emitting diodes connected in series,
A power supply for supplying a driving voltage to the light emitting diode array;
A first transistor and a first resistor provided in series on a driving path of the light emitting diode array and between one end of the light emitting diode array and a reference voltage terminal;
A second resistor provided between the other end of the light emitting diode array and a control terminal of the first transistor;
A second transistor provided between a control terminal of the first transistor and the reference voltage terminal, and having a voltage corresponding to a voltage drop of the first resistor applied to the control terminal;
A drive circuit comprising:
前記発光ダイオードアレイの前記他端と前記第1トランジスタの制御端子の間に、前記第2抵抗と直列に設けられた定電流源をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の駆動回路。   The drive circuit according to claim 3, further comprising a constant current source provided in series with the second resistor between the other end of the light emitting diode array and a control terminal of the first transistor. 前記第1トランジスタと第1抵抗の接続点と、前記第1トランジスタの制御端子との間に設けられた第3抵抗をさらに備えることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の駆動回路。   5. The drive according to claim 1, further comprising a third resistor provided between a connection point of the first transistor and the first resistor and a control terminal of the first transistor. circuit. 前記第1トランジスタは電界効果トランジスタであり、前記第2トランジスタはバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の駆動回路。   6. The drive circuit according to claim 1, wherein the first transistor is a field effect transistor, and the second transistor is a bipolar transistor. 直列に接続された複数の発光ダイオードを含む発光ダイオードアレイと、
前記発光ダイオードアレイを駆動する請求項1から6のいずれかに記載の駆動回路と、
を備えることを特徴とする発光装置。
A light emitting diode array including a plurality of light emitting diodes connected in series;
The drive circuit according to any one of claims 1 to 6, which drives the light emitting diode array;
A light emitting device comprising:
請求項7に記載の発光装置を備えることを特徴とする照明装置。   An illumination device comprising the light-emitting device according to claim 7.
JP2009193901A 2009-08-25 2009-08-25 Light emitting diode driving circuit, light emitting device and lighting device using the same Expired - Fee Related JP5322849B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009193901A JP5322849B2 (en) 2009-08-25 2009-08-25 Light emitting diode driving circuit, light emitting device and lighting device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009193901A JP5322849B2 (en) 2009-08-25 2009-08-25 Light emitting diode driving circuit, light emitting device and lighting device using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011049197A true JP2011049197A (en) 2011-03-10
JP5322849B2 JP5322849B2 (en) 2013-10-23

Family

ID=43835295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009193901A Expired - Fee Related JP5322849B2 (en) 2009-08-25 2009-08-25 Light emitting diode driving circuit, light emitting device and lighting device using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5322849B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013080702A (en) * 2011-10-03 2013-05-02 Nec Lighting Ltd Light-emitting diode lamp
WO2014132589A1 (en) * 2013-02-28 2014-09-04 Asahi Kasei Microdevices Corporation A power factor correction converter with current regulated output
JP7099673B2 (en) 2017-12-18 2022-07-12 タクトテック オーイー Configuration and method for supplying current control voltage

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104470088A (en) * 2014-11-22 2015-03-25 成都智利达科技有限公司 Grid drive system for LED lamp protection system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003059676A (en) * 2001-08-10 2003-02-28 Japan Storage Battery Co Ltd Power supply device of light-emitting diode
JP2004227951A (en) * 2003-01-23 2004-08-12 Chichibu Fuji Co Ltd Circuit for lighting light source and lighting type display device provided with it
JP2008509523A (en) * 2004-08-04 2008-03-27 ン、ジェイムス、ケー. LED lighting device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003059676A (en) * 2001-08-10 2003-02-28 Japan Storage Battery Co Ltd Power supply device of light-emitting diode
JP2004227951A (en) * 2003-01-23 2004-08-12 Chichibu Fuji Co Ltd Circuit for lighting light source and lighting type display device provided with it
JP2008509523A (en) * 2004-08-04 2008-03-27 ン、ジェイムス、ケー. LED lighting device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013080702A (en) * 2011-10-03 2013-05-02 Nec Lighting Ltd Light-emitting diode lamp
JP2017059547A (en) * 2011-10-03 2017-03-23 Necライティング株式会社 Light emitting diode lamp
JP2018101645A (en) * 2011-10-03 2018-06-28 Necライティング株式会社 Light emitting diode lamp
WO2014132589A1 (en) * 2013-02-28 2014-09-04 Asahi Kasei Microdevices Corporation A power factor correction converter with current regulated output
US8884548B2 (en) 2013-02-28 2014-11-11 Asahi Kasei Microdevices Corporation Power factor correction converter with current regulated output
JP7099673B2 (en) 2017-12-18 2022-07-12 タクトテック オーイー Configuration and method for supplying current control voltage

Also Published As

Publication number Publication date
JP5322849B2 (en) 2013-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5720392B2 (en) Light emitting diode drive device
KR100997050B1 (en) Led lighting system for improving linghting amount
EP2257123A1 (en) Light emitting diode circuit
JP6048943B2 (en) Drive circuit, illumination light source, and illumination device
JP2008131007A (en) Light-emitting circuit and lighting device having the same
US10021755B1 (en) Lighting device and luminaire
JP2010056314A (en) Driving circuit of light-emitting diode, light-emitting device using the same, and lighting device
JP2006222377A (en) Power supply device and illuminator
JP2007142055A (en) Light-emitting device
JP5322849B2 (en) Light emitting diode driving circuit, light emitting device and lighting device using the same
US20150015151A1 (en) Lighting Circuit and Luminaire
US8232740B2 (en) Capacitive current-sharing control circuit for LED lamp string
JP2006351473A (en) Circuit for turning on light source and night-light or indicator lamp using circuit for turning on light source
KR100994246B1 (en) Circuit for driving led lamp
JP2007299928A (en) Constant current driving circuit for light emitting diode
US20180092178A1 (en) Led device and control unit thereof
JP2012084580A (en) Led drive circuit
KR102352631B1 (en) Circuit and method to control led lighting apparatus
JP2007059247A (en) Led lighting device
JP2009016493A (en) Led light emitting device
JP5739834B2 (en) LED lighting device and two-terminal current controller
KR20100002474A (en) Luminous device
TWI437918B (en) Light device and power control circuit thereof
KR101738147B1 (en) Free voltage controlled driving device of led optical module
KR101163739B1 (en) Apparatus for driving led light

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120731

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130402

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130603

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130709

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130716

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees