JP2012079578A - Power supply device for led parallel driving - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、並列に設けられている複数の負荷LEDを単一出力で駆動する電源装置に関し、更に詳しく述べると、いずれかのLEDに不具合が生じて開放状態になっても、残りの正常なLEDを流れる電流が変動しないように、OR機能を利用してレギュレータ部を定電流制御するLED並列駆動用電源装置に関するものである。この技術は、LED照明用あるいはLED看板用の電源装置などに有用である。 The present invention relates to a power supply device that drives a plurality of load LEDs provided in parallel with a single output. More specifically, even if one of the LEDs malfunctions and becomes open, the remaining normal The present invention relates to a power supply device for LED parallel driving that performs constant current control of a regulator unit using an OR function so that a current flowing through an LED does not fluctuate. This technique is useful for a power supply device for LED lighting or LED signboard.
負荷となるLEDを駆動する電源装置として、LEDのカソード側に負荷電流検出抵抗を接続し、該負荷電流検出抵抗での降下電圧が一定に保たれるようにレギュレータICを制御することにより、LEDを定電流で駆動し明るさを一定に保つ回路構成がある(特許文献1参照)。このような従来の電源装置では、通常、1つの出力で1つの負荷LEDを駆動する構成となる。 As a power supply device for driving an LED as a load, a load current detection resistor is connected to the cathode side of the LED, and the regulator IC is controlled so that the voltage drop at the load current detection resistor is kept constant. There is a circuit configuration that keeps the brightness constant by driving at a constant current (see Patent Document 1). In such a conventional power supply device, usually, one load LED is driven by one output.
ここで、従来の電源装置を用い、複数の負荷LEDを並列に設けて、1つの電源出力で駆動する場合、もし複数のLEDのいずれかに不具合が生じて開放状態となり当該LEDに電流が流れなくなると、その電流が、残っている正常な他のLEDに均等に振り分けられるため、正常なLEDに流れる電流量が増大することになる。その結果、正常なLEDの発光強度が設定値を超えて大きくなるばかりでなく、寿命が短くなる恐れがある。これは、従来の電源装置では、負荷を流れる出力電流を1箇所で検出して定電流制御を行っているためである。 Here, when a conventional power supply device is used and a plurality of load LEDs are provided in parallel and driven by one power supply output, if any of the plurality of LEDs has a problem and becomes open, current flows through the LEDs. When the current disappears, the current is equally distributed to the remaining normal LEDs, and the amount of current flowing through the normal LEDs increases. As a result, the emission intensity of a normal LED may not only increase beyond the set value, but the lifetime may be shortened. This is because the conventional power supply apparatus performs constant current control by detecting the output current flowing through the load at one location.
ところで、従来技術として、並列負荷の1箇所に不具合が生じたときに保護回路が働いて出力を遮断する方式の電源装置は知られている。しかし、それでは、残っている正常なLEDも全て消灯してしまう。つまり従来技術では、並列に設けられている負荷LEDの1つに不具合が生じたときには、他のLEDは設定値以上に明るくなるか、全てのLEDが消灯するかのいずれかであった。そこで、残っている正常なLEDを、同じ明るさで駆動し続けるためには、1つの出力で1つのLEDを駆動するように、各LEDに対して、それぞれ個別に電源装置を設置する必要があった。しかし、そのような構成では、レギュレータICをLEDの個数分だけ設ける必要があり、部品点数が増え、コストが増大する問題が生じる。 By the way, as a prior art, there is known a power supply apparatus of a type in which a protection circuit works to cut off an output when a problem occurs in one place of a parallel load. However, all the remaining normal LEDs are extinguished. That is, in the prior art, when a problem occurs in one of the load LEDs provided in parallel, the other LEDs are either brighter than the set value or all the LEDs are turned off. Therefore, in order to continue driving the remaining normal LEDs with the same brightness, it is necessary to individually install a power supply device for each LED so that one LED is driven with one output. there were. However, in such a configuration, it is necessary to provide as many regulator ICs as the number of LEDs, resulting in an increase in the number of parts and an increase in cost.
本発明が解決しようとする課題は、1つの出力で、並列接続された2つ以上の負荷LEDを駆動でき、しかも1つのLEDに不具合が生じても、残りのLEDが同じ明るさで点灯し続けるようにすることである。 The problem to be solved by the present invention is that one output can drive two or more load LEDs connected in parallel, and even if a failure occurs in one LED, the remaining LEDs are lit at the same brightness. It is to continue.
本発明は、DC入力を安定化してDC出力とするレギュレータ部と、負荷となるLEDに直列に設けた負荷電流検出抵抗と、該負荷電流検出抵抗による降下電圧に基づき安定化制御のための帰還信号を作成し前記レギュレータ部のフィードバック端子に入力するフィードバック回路を具備し、前記レギュレータ部により安定化したDC出力で、負荷となるLEDを駆動する電源装置において、負荷である前記LEDは前記レギュレータ部の1つのDC出力に対して複数並列に設けられ、各LEDのカソード側とGND間にそれぞれ負荷電流検出抵抗が接続されており、前記フィードバック回路は各負荷電流検出抵抗に接続したダイオードOR回路を具備し、最も電圧降下が大きい負荷電流検出抵抗の端子電圧を基準として前記フィードバック回路で帰還信号を作成し、その帰還信号を前記レギュレータ部のフィードバック端子に入力して、出力を安定化制御することを特徴とするLED並列駆動用電源装置である。 The present invention provides a regulator unit that stabilizes a DC input to provide a DC output, a load current detection resistor provided in series with a load LED, and a feedback for stabilization control based on a voltage drop caused by the load current detection resistor. In a power supply apparatus that includes a feedback circuit that creates a signal and inputs the signal to a feedback terminal of the regulator unit, and that drives a LED that is a load with a DC output stabilized by the regulator unit, the LED that is a load is the regulator unit A load current detection resistor is connected between the cathode side of each LED and GND, and the feedback circuit includes a diode OR circuit connected to each load current detection resistor. The feedback is based on the terminal voltage of the load current detection resistor having the largest voltage drop. Create a feedback signal in the road, and input the feedback signal to the feedback terminal of the regulator portion, a LED parallel drive power supply device, characterized in that the stabilization control the output.
ここで、例えば前記フィードバック回路は、ダイオードOR回路と電流調整抵抗とからなり、前記ダイオードOR回路は、負荷となるLEDと同数のORダイオードの各カソード端同士を短絡し、各アノード端はそれぞれ異なる負荷電流検出抵抗に接続した構成であり、前記ダイオードOR回路の共通のカソード端は前記電流調整抵抗を介してGNDに接続されており、前記ダイオードOR回路の共通のカソード端の電圧が帰還信号となって前記レギュレータ部の前記フィードバック端子に入力し、負荷となる各LEDを定電流制御で駆動する。 Here, for example, the feedback circuit includes a diode OR circuit and a current adjustment resistor. The diode OR circuit short-circuits the cathode ends of the same number of OR diodes as the load LEDs, and the anode ends are different from each other. The common cathode terminal of the diode OR circuit is connected to GND via the current adjustment resistor, and the voltage of the common cathode terminal of the diode OR circuit is a feedback signal. The input to the feedback terminal of the regulator unit, and each LED as a load is driven by constant current control.
本発明のLED並列駆動用電源装置は、負荷となる各LEDに直列にそれぞれ負荷電流検出抵抗を接続して各LEDに流れる負荷電流を負荷電流検出抵抗による降下電圧として検出し、その降下電圧をフィードバック回路のダイオードOR回路でレギュレータ部のフィードバック端子に入力するように構成しているので、レギュレータ部からの1つの出力に対して、並列に接続されている複数のLEDの一部に不具合が生じて開放状態となっても、OR機能により他の正常なLEDを流れる負荷電流を検出するため、レギュレータ部のフィードバック端子に入力する帰還信号は殆ど変化しない。そのため残っている他の正常なLEDに流れる電流が上昇することは無く、同じ電流が流れ続けるため、明るさが変動するなどの問題が生じないし、LEDの寿命が短くなる恐れもない。 The LED parallel drive power supply device of the present invention detects a load current flowing through each LED as a drop voltage due to the load current detection resistor by connecting a load current detection resistor in series with each LED as a load, Since the diode OR circuit of the feedback circuit is configured to input to the feedback terminal of the regulator unit, a problem occurs in some of the LEDs connected in parallel to one output from the regulator unit. Even in the open state, since the load current flowing through other normal LEDs is detected by the OR function, the feedback signal input to the feedback terminal of the regulator unit hardly changes. Therefore, the current flowing through the remaining normal LEDs does not increase, and the same current continues to flow. Therefore, there is no problem that the brightness fluctuates, and there is no possibility that the lifetime of the LED will be shortened.
このことから、本発明では、電源装置を動作させたまま不具合のあるLEDを交換することが可能となる。また、交換後は、交換したLEDも元の明るさで点灯する。更に、例えば1つのLEDを取り外した状態でも、残っているLEDに流れる電流値が上昇することがないので、LEDの数を任意に増減できることになり、省エネなどのための間引き駆動も可能となる。 Therefore, in the present invention, it is possible to replace a defective LED while the power supply device is operated. In addition, after the replacement, the replaced LED is also lit with the original brightness. Further, for example, even when one LED is removed, the value of the current flowing through the remaining LED does not increase, so the number of LEDs can be arbitrarily increased and decreased, and thinning drive for energy saving and the like is also possible. .
本発明のLED並列駆動用電源装置は、レギュレータ部からの1つのDC出力で、並列に設けられている複数のLEDを一括して駆動する方式である。この電源装置は、レギュレータ用のDC入力を安定化してDC出力とするレギュレータ部と、負荷となるLEDに直列に設けた負荷電流検出抵抗と、該負荷電流検出抵抗による降下電圧に基づき安定化制御するための帰還信号を作成し前記レギュレータ部のフィードバック端子に入力するフィードバック回路を具備している。前記レギュレータ用DC入力は、商用電源からのAC入力を整流平滑化することで得られる。 The LED parallel drive power supply device according to the present invention is a system in which a plurality of LEDs provided in parallel are collectively driven by one DC output from the regulator unit. This power supply device is based on a regulator unit that stabilizes a DC input for a regulator to produce a DC output, a load current detection resistor provided in series with an LED that is a load, and a stabilization control based on a voltage drop caused by the load current detection resistor A feedback circuit for generating a feedback signal for input to the feedback terminal of the regulator unit. The regulator DC input is obtained by rectifying and smoothing an AC input from a commercial power source.
本発明では、負荷である前記LEDは前記レギュレータ部の1つのDC出力に対して複数並列に設けられ、各LEDのカソード側とGND間にそれぞれ負荷電流検出抵抗が接続されており、前記フィードバック回路は各負荷電流検出抵抗に接続したダイオードOR回路を具備し、最も電圧降下が大きい負荷電流検出抵抗の端子電圧を基準として前記フィードバック回路で帰還信号を作成し、その帰還信号を前記レギュレータ部のフィードバック端子に入力して、出力を安定化制御するように構成している。 In the present invention, a plurality of the LEDs that are loads are provided in parallel to one DC output of the regulator unit, and a load current detection resistor is connected between the cathode side of each LED and GND, and the feedback circuit Includes a diode OR circuit connected to each load current detection resistor, and generates a feedback signal by the feedback circuit with reference to a terminal voltage of the load current detection resistor having the largest voltage drop, and the feedback signal is fed back to the regulator unit. The output is input to the terminal and the output is stabilized and controlled.
これによって、並列に設けられているLEDの中の1箇所に不具合が生じて開放状態になって電流が流れなくなっても、残っている正常なLEDを流れる電流が、それに接続されている負荷電流検出抵抗による電圧降下として検出され、OR機能によってレギュレータ部にフィードバックされるため、正常なLEDは、不具合が生じる前とほぼ同じ電流が流れ、同じ明るさで動作し続けることになる。 As a result, even if a fault occurs in one of the LEDs provided in parallel and the current is not flowing due to an open state, the current that flows through the remaining normal LED is the load current that is connected to it. Since it is detected as a voltage drop due to the detection resistor and is fed back to the regulator unit by the OR function, a normal LED will continue to operate at the same brightness, with almost the same current flowing as before the malfunction occurred.
図1は、本発明に係るLED並列駆動用電源装置の一実施例を示す回路図である。この電源装置の負荷は、並列に設けられている複数(図1に示す例では2個)のLEDからなる。電源装置は、レギュレータ部10で安定化した1つのDC出力によって、並列に設けられている第1のLED12aと第2のLED12bを一括して駆動する。基本的には、レギュレータ用のDC入力を安定化してDC出力とするレギュレータ部10と、負荷となる各LEDに直列に設けた負荷電流検出抵抗R1,R2と、該負荷電流検出抵抗R1,R2による降下電圧に基づき安定化制御するための帰還信号を作成し前記レギュレータ部10のフィードバック端子FBに入力するフィードバック回路14を具備している。この実施例では、レギュレータ部10として、4端子シリーズドロッパレギュレータICを使用している。このICは、負荷(LED)に流れる電流を、負荷電流検出抵抗を用いて電圧に変換して検出し、出力電流を一定に制御する機能を有する。なお、ここで負荷となるLEDは、複数のLED素子を直列に配設したものである。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a power supply device for LED parallel driving according to the present invention. The load of the power supply device is composed of a plurality of (two in the example shown in FIG. 1) LEDs provided in parallel. The power supply device collectively drives the
前記のように、負荷電流検出抵抗は、各LEDにそれぞれ直列に設けられている。第1の負荷電流検出抵抗R1は、第1のLED12aのカソード側とGNDとの間に、また第2の負荷電流検出抵抗R2は、第2のLED12bのカソード側とGNDとの間に、設けられる。前記フィードバック回路14は、ダイオードOR回路16と電流調整抵抗R3とからなる。前記ダイオードOR回路16は、負荷となるLEDと同数(従って、この実施例では2個)のORダイオードD1,D2の各カソード端同士を短絡し、各アノード端はそれぞれ対応する負荷電流検出抵抗R1,R2に接続した構成である。即ち、第1のORダイオードD1のアノードが第1のLED12aと第1の負荷電流検出抵抗R1との接続点に接続され、第2のORダイオードD2のアノードが第2のLED12bと第2の負荷電流検出抵抗R2との接続点に接続される。また、前記第1のORダイオードD1と第2のORダイオードD2の共通に結線したカソード端が前記電流調整抵抗R3の一端に接続され、前記電流調整抵抗R3の他端がGNDに接続される。そして、両方のORダイオードD1,D2の共通に結線されているカソードの電圧が帰還信号となって前記レギュレータ部10の前記フィードバック端子FBに入力する。
As described above, the load current detection resistor is provided in series with each LED. The first load current detection resistor R1 is provided between the cathode side of the
ここで、負荷となる各LED、及び各負荷電流検出抵抗には、ほぼ均等な負荷電流が流れるように、電気的特性が同等のものを使用する。また、各ORダイオードも電気的特性が同等のものを使用する。なお、各LEDに直列に設けられている抵抗R4は、各LED間の電流差を抑制する抵抗であり、設ける場合には、数百Ω程度以下のものを使用する。 Here, the LEDs having the same electrical characteristics are used as the LEDs and the load current detection resistors so that almost equal load currents flow. In addition, each of the OR diodes has the same electrical characteristics. The resistor R4 provided in series with each LED is a resistor that suppresses a current difference between the LEDs, and when provided, a resistor of about several hundreds Ω or less is used.
正常動作時、各LED及びそれらに対応する各負荷電流検出抵抗に負荷電流が流れ、両方のLEDは所定の明るさで点灯する。それぞれの負荷電流は、第1及び第2の負荷電流検出抵抗R1,R2における降下電圧として検出される。従って、負荷電流検出抵抗の端子電圧が最も高い方に接続されているORダイオードがオン(導通)、残りのORダイオードはオフ(非道通)となり、最も大きな負荷電流が流れている方の負荷が制御の基準となる。つまり、第1の負荷電流検出抵抗R1の端子電圧Vaと第2の負荷電流検出抵抗R2の端子電圧Vbの高い方の端子電圧からORダイオードの順方向電圧降下を差し引いた電圧が帰還信号として前記レギュレータ部10の前記フィードバック端子FBに入力することになる。その帰還信号で、前記レギュレータ部10の出力が制御され、負荷である各LEDには電源装置から一定の電流が流れる。
During normal operation, a load current flows through each LED and each load current detection resistor corresponding to each LED, and both LEDs are lit at a predetermined brightness. Each load current is detected as a drop voltage in the first and second load current detection resistors R1 and R2. Therefore, the OR diode connected to the terminal having the highest terminal voltage of the load current detection resistor is turned on (conductive), the remaining OR diodes are turned off (non-passive), and the load having the largest load current flows. It becomes the standard of control. That is, a voltage obtained by subtracting the forward voltage drop of the OR diode from the higher terminal voltage Va of the first load current detection resistor R1 and the terminal voltage Vb of the second load current detection resistor R2 is used as the feedback signal. This is input to the feedback terminal FB of the
ここで、何らかの原因により、一方のLED(例えば、第1のLED12a)に不具合が生じて開放状態になったとする。すると、負荷電流は、第2のLED12bのみに流れる。第1の負荷電流検出抵抗R1には電流が流れないので、その端子電圧は0Vであり、第1のORダイオードD1はオフである。それに対して、第2の負荷電流検出抵抗R2には電流が流れているので、その端子電圧は電圧降下分だけ高く、第2のORダイオードD2はオンである。従って、第2のORダイオードD2のカソード電圧が帰還信号として前記レギュレータ部10の前記フィードバック端子FBに入力する。電源装置の出力は、この帰還信号が一定となるように制御されるので、第2のLED12bを流れる電流は殆ど変化しない。つまり、第1のLED12aに不具合が生じても、第2のLED12bの明るさは殆ど変わらないで点灯し続けることになる。また、不具合が生じているLEDを交換すれば、復旧する。
Here, it is assumed that for some reason, one of the LEDs (for example, the
上記の実施例では、4端子シリーズドロッパレギュレータICを使用しているが、本発明はそれに限られるものではなく、ステップダウンチョッパー回路、ステップアップチョッパー回路などの他、様々な絶縁型スイッチング電源を用いることができる。 In the above embodiment, a four-terminal series dropper regulator IC is used. However, the present invention is not limited to this, and various isolated switching power supplies are used in addition to a step-down chopper circuit and a step-up chopper circuit. be able to.
また、上記の実施例では、負荷を2個のLEDで構成しているが、3個以上のLEDが並列に設けられている場合も、本発明は同様に適用できることはいうまでもない。各LEDにそれぞれ負荷電流検出抵抗を設けると共に、各LEDに対応してそれぞれORダイオードを設ければよい。いずれか1個のLEDに不具合が生じても、他のLEDは変わらない明るさで点灯し続けることになる。勿論、複数のLEDに不具合が生じても、正常なLEDが残っていれば、それらのLEDは変わらない明るさで点灯し続ける。 In the above embodiment, the load is composed of two LEDs, but it goes without saying that the present invention can be similarly applied when three or more LEDs are provided in parallel. A load current detection resistor may be provided for each LED, and an OR diode may be provided for each LED. Even if any one of the LEDs fails, the other LEDs continue to be lit at the same brightness. Of course, even if a defect occurs in a plurality of LEDs, if normal LEDs remain, those LEDs continue to be lit at the same brightness.
10 レギュレータ部
12a 第1のLED
12b 第2のLED
14 フィードバック回路
16 ダイオードOR回路
R1 第1の負荷電流検出抵抗
R2 第2の負荷電流検出抵抗
10
12b Second LED
14
Claims (2)
負荷である前記LEDは前記レギュレータ部の1つのDC出力に対して複数並列に設けられ、各LEDのカソード側とGND間にそれぞれ負荷電流検出抵抗が接続されており、前記フィードバック回路は各負荷電流検出抵抗に接続したダイオードOR回路を具備し、最も電圧降下が大きい負荷電流検出抵抗の端子電圧を基準として前記フィードバック回路で帰還信号を作成し、その帰還信号を前記レギュレータ部のフィードバック端子に入力して、出力を安定化制御することを特徴とするLED並列駆動用電源装置。 Creates a feedback signal for stabilization control based on a regulator unit that stabilizes the DC input and outputs DC, a load current detection resistor provided in series with the LED that is the load, and a voltage drop caused by the load current detection resistor In a power supply apparatus that includes a feedback circuit that inputs to a feedback terminal of the regulator unit and drives an LED that is a load with a DC output stabilized by the regulator unit,
The LEDs that are loads are provided in parallel with one DC output of the regulator unit, load current detection resistors are connected between the cathode side of each LED and GND, and the feedback circuit includes each load current. Provided with a diode OR circuit connected to the detection resistor, a feedback signal is created by the feedback circuit based on the terminal voltage of the load current detection resistor having the largest voltage drop, and the feedback signal is input to the feedback terminal of the regulator unit. A power supply device for parallel LED driving, characterized by stabilizing the output.
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