JP2012084668A - Led driver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED駆動装置に関し、特に、商用電源を利用した効率の良いLED発光を行うためのLED駆動装置に関する。 The present invention relates to an LED driving device, and more particularly to an LED driving device for performing efficient LED light emission using a commercial power source.
LEDでは、順方向降下電圧以上の電圧がLEDに印加された場合に、急に電流が流れ始める非線形特性を持つ。LEDに所定の順方向電流(If)を流して、所定の光度の発光を行うとき、順方向降下電圧が順電圧(Vf)である。したがって、複数のLEDを直列にn個接続した場合には、n×Vf以上の電圧が複数のLEDに印加された場合に、複数のLEDが発光する。また、商用電源から供給される交流電流を全波整流するブリッジダイオードから出力される整流電圧は、商用電源周波数の2倍の周期で、0(v)から最大出力電圧までの変化を繰り返す。したがって、整流電圧が、n×Vf(v)以上となった場合のみ、複数のLEDが発光するが、n×Vf(v)未満では、複数のLEDは発光しない。 The LED has a non-linear characteristic in which a current starts to flow suddenly when a voltage equal to or higher than the forward drop voltage is applied to the LED. When a predetermined forward current (If) is passed through the LED to emit light with a predetermined luminous intensity, the forward voltage drop is the forward voltage (Vf). Therefore, when n LEDs are connected in series, the LEDs emit light when a voltage of n × Vf or higher is applied to the LEDs. In addition, the rectified voltage output from the bridge diode that full-wave rectifies the alternating current supplied from the commercial power supply repeats a change from 0 (v) to the maximum output voltage at a period twice the commercial power supply frequency. Accordingly, the plurality of LEDs emit light only when the rectified voltage becomes n × Vf (v) or more, but the plurality of LEDs do not emit light when less than n × Vf (v).
商用電源から供給される交流電源を全波整流するブリッジダイオードから出力される整流電圧をLEDアレイ1及びLEDアレイ2に印加するに際し、電源電圧に応じて第1〜第3のアナログスイッチを制御して、LEDアレイ1及びLEDアレイ2の接続形態を、並列接続と直列接続との間で切替える方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
When applying the rectified voltage output from the bridge diode that full-wave rectifies the AC power supplied from the commercial power source to the
特許文献1に記載の装置では、LEDアレイ1及びLEDアレイ2を並列接続と直列接続との間で切替えを行うために、中間電位判定回路2が、第1〜第3のアナログスイッチを制御している。しかしながら、中間電位判定回路2は、電源電圧のままで駆動されるため、特に電源電圧が220Vと高い地域で利用する場合には、高電圧で駆動せざるを得ず、IC化が難しいという不具合があった。
In the apparatus described in
また、特許文献1に記載の装置において、LEDアレイ1及びLEDアレイ2が並列接続となる場合には、LEDアレイ1と第1のアナログスイッチとが電源電圧に対して直列に接続され、LEDアレイ2と第2アナログスイッチとが電源電圧に対して直列に接続され、LEDアレイ1及びLEDアレイ2が直列接続となる場合には、LEDアレイ1、第3のアナログスイッチ、LEDアレイ2とが電源電圧に対して直列に接続されている。並列接続と直列接続との切替えによって、電源電圧に対して接続される素子のインピーダンスが変化することから、回路に流れる電流が並列接続と直列接続との切替えによって変化し、全高調波歪(THD:total harmonic distortion)が悪化するという不具合があった。
Further, in the apparatus described in
そこで、本発明は、上記の問題点を解決することを目的としたLED駆動装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an LED driving device aimed at solving the above-mentioned problems.
また、本発明は、LEDブロックの切換え制御を行うための制御部を低電圧で駆動可能とすることによって、IC化を容易に行えるように構成したLED駆動装置を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide an LED driving device configured to be easily integrated into an IC by enabling a control unit for performing LED block switching control to be driven at a low voltage.
さらに、本発明は、LEDブロックの切換え制御に拘らず、全高調波歪を低く抑えることを可能としたLED駆動装置を提供することを目的とする。 Furthermore, an object of the present invention is to provide an LED driving device capable of suppressing the total harmonic distortion to a low level irrespective of the LED block switching control.
本発明に係るLED駆動装置は、ハイサイド側電源出力及びローサイド側電源出力を有する整流器と、ハイサイド側電源出力及びローサイド側電源出力間の電圧を分圧する分圧部と、複数のLEDを含む第1LED群と、複数のLEDを含む第2LED群と、整流器に対して第1及び第2LED群を直列に接続又は整流器に対して第1及び第2LED群を並列に接続する接続部と、分圧部の分圧出力と閾値とを比較する比較部と、比較部からの出力に応じて接続部を制御して第1及び第2のLED群を整流器に対して並列接続から直列接続に切換える制御部とを有することを特徴とする。 An LED driving device according to the present invention includes a rectifier having a high-side power output and a low-side power output, a voltage dividing unit that divides a voltage between the high-side power output and the low-side power output, and a plurality of LEDs. A first LED group, a second LED group including a plurality of LEDs, and a connecting portion for connecting the first and second LED groups in series to the rectifier or connecting the first and second LED groups in parallel to the rectifier; The comparison unit that compares the partial pressure output of the pressure unit and the threshold value, and the connection unit is controlled according to the output from the comparison unit to switch the first and second LED groups from parallel connection to series connection with respect to the rectifier. And a control unit.
本発明に係るLED駆動装置では、接続部は、少なくとも、第1LED群とハイサイド側電源出力との間に配置された第1電流制御回路、第1LED群とローサイド側電源出力との間に配置された第2電流制御回路、第2LED群とハイサイド側電源出力との間に配置された第3電流制御回路、及び第2LED群とローサイド側電源出力との間に配置された第4電流制御回路を含むことが好ましい。 In the LED drive device according to the present invention, the connecting portion is disposed at least between the first LED group and the high-side power output, and between the first LED group and the low-side power output. Second current control circuit, a third current control circuit disposed between the second LED group and the high-side power output, and a fourth current control disposed between the second LED group and the low-side power output. It is preferable to include a circuit.
本発明に係るLED駆動装置では、制御部は、第2電流制御回路及び第3の電流制御回路において電流を遮断するように制御することによって、第1及び第2LED群を整流器に対して並列接続から直列接続に切換えることが好ましい。 In the LED driving device according to the present invention, the control unit controls the second current control circuit and the third current control circuit to cut off the current, thereby connecting the first and second LED groups in parallel to the rectifier. It is preferable to switch from serial connection to serial connection.
本発明に係るLED駆動装置では、制御部は、第2電流制御回路及び第3電流制御回路において電流を通過させるように制御することによって、第1及び第2LED群を整流器に対して直列接続から並列接続に切換えることが好ましい。 In the LED driving apparatus according to the present invention, the control unit controls the first and second LED groups from the serial connection to the rectifier by controlling the second current control circuit and the third current control circuit to pass the current. It is preferable to switch to parallel connection.
本発明に係るLED駆動装置では、前記第1電流制御回路及び前記第4電流制御回路における最大電流通過量が、前記第2電流制御回路及び前記第3電流制御回路の最大電流通過量より大きくなるように設定されることが好ましい。 In the LED driving device according to the present invention, the maximum current passing amount in the first current control circuit and the fourth current control circuit is larger than the maximum current passing amount in the second current control circuit and the third current control circuit. It is preferable to set as follows.
本発明に係るLED駆動装置では、第1電流制御回路及び第4電流制御回路を構成する電流制御用トランジスタの個数が、第2電流制御回路及び第3電流制御回路を構成する電流制御用トランジスタの個数より多くなるように設定されることが好ましい。 In the LED drive device according to the present invention, the number of current control transistors constituting the first current control circuit and the fourth current control circuit is equal to the number of current control transistors constituting the second current control circuit and the third current control circuit. It is preferable to set the number to be larger than the number.
本発明に係るLED駆動装置では、制御部は、比較部からの出力に応じて、ハイサイド側電源出力に基づいたハイサイド側制御信号を生成し、第1及び第3電流制御回路を制御する第1制御回路と、比較部からの出力に応じて、ローサイド側電源出力に基づいたローサイド側制御信号を生成し、第2及び第4電流制御回路を制御する第2制御回路とを含むことが好ましい。 In the LED drive device according to the present invention, the control unit generates a high-side control signal based on the high-side power supply output according to the output from the comparison unit, and controls the first and third current control circuits. A first control circuit; and a second control circuit that generates a low-side control signal based on the low-side power supply output and controls the second and fourth current control circuits according to an output from the comparison unit. preferable.
本発明に係るLED駆動装置では、比較部は、第1制御回路に比較信号を出力する第1比較回路と、第2制御回路に比較信号を出力する第2比較回路とを含むことが好ましい。 In the LED driving device according to the present invention, the comparison unit preferably includes a first comparison circuit that outputs a comparison signal to the first control circuit and a second comparison circuit that outputs a comparison signal to the second control circuit.
本発明に係るLED駆動装置では、第1制御回路、第1比較回路、第2制御回路及び第2比較回路は、IC化されていることが好ましい。 In the LED driving device according to the present invention, it is preferable that the first control circuit, the first comparison circuit, the second control circuit, and the second comparison circuit are integrated into an IC.
本発明に係るLED駆動装置では、第1LED群と第2LED群との間に配置された逆方向電流防止用のダイオードを更に有することが好ましい。 In the LED driving device according to the present invention, it is preferable that the LED driving device further includes a reverse current prevention diode disposed between the first LED group and the second LED group.
本発明に係るLED駆動装置では、前記第1電流制御回路及び前記第4電流制御回路を構成する電流制御用トランジスタの制御電圧を可変することにより飽和電流を制御することが好ましい。 In the LED driving device according to the present invention, it is preferable that the saturation current is controlled by varying a control voltage of a current control transistor constituting the first current control circuit and the fourth current control circuit.
本発明に係るLED駆動装置では、電源電圧を抵抗分圧した低電圧を利用してLEDブロックの切換え制御用の制御回路を駆動しているため、高耐圧の制御回路を利用することなく、且つIC化を容易に行うことが可能となった。 In the LED driving device according to the present invention, the control circuit for switching control of the LED block is driven using the low voltage obtained by resistance-dividing the power supply voltage, so that the high breakdown voltage control circuit is not used, and It became possible to easily make IC.
本発明に係るLED駆動装置では、LEDブロックの切換え時に、LEDブロックに流れる電流量を制御するので、LEDブロックの切換え制御に拘らず、全高調波歪を低く抑えることが可能となった。 In the LED driving device according to the present invention, since the amount of current flowing through the LED block is controlled when the LED block is switched, it is possible to suppress the total harmonic distortion to a low level regardless of the switching control of the LED block.
以下図面を参照して、本発明に係るLED駆動装置について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。 Hereinafter, an LED driving device according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, it should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the invention described in the claims and equivalents thereof.
図1は、本発明に係るLED駆動装置の概略説明図である。 FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of an LED driving device according to the present invention.
LED駆動装置1は、図1に示す様に、商用電源(例えば、交流100V)10と接続する接続端子11、全波整流回路12、抵抗分圧部20、ハイサイド側制御回路30、ローサイド側制御回路40、及びLED駆動回路100等から構成される。
As shown in FIG. 1, the
接続端子11は、商用交流電源と接続するためのものであって、LED駆動装置1がLED電球として構成される場合には、LED電球の口金として形成される。全波整流回路12は、4つのダイオードD1〜D4から構成されるダイオードブリッジ式であって、ハイサイド側電源出力13及びローサイド側電源出力14を有する。なお、全波整流回路12は、トランスによる変圧回路を含んだ全波整流回路であっても良く、またセンタートラップ付きのトランスを用いた2相全波整流回路であっても良い。
The
抵抗分圧部20は、3つの抵抗21、22及び23から構成され、全波整流回路12からの全波整流された出力を最大電圧が3V程度となるように分圧して、ハイサイド側制御回路30及びローサイド側制御回路40にそれぞれ供給できるように構成されている。抵抗分圧部20によって、ハイサイド側制御回路30及びローサイド側制御回路40に印加される電圧が低減されるので、高耐圧の制御素子を利用することなく、CMOS等によるIC化を容易に行うことが可能となった。
The resistance
ハイサイド側制御回路30は、ツェナーダイオード31及び抵抗32、第1−1のコンパレータ34、第1−2のコンパレータ35及び第1制御部33を含んで構成されている。ツェナーダイオード31及び抵抗32は、基準電圧を生成しハイサイド側制御回路30の駆動電圧として第1制御部33へ供給している。また、第1−1のコンパレータ34は、分圧された全波整流回路12からの出力が後述する第1閾値電圧を超えたか否かの検出を行い、検出信号を第1制御部33へ供給する。さらに、第1−2のコンパレータ35は、分圧された全波整流回路12からの出力が後述する第2閾値電圧を超えたか否かの検出を行い、検出信号を第1制御部33へ供給する。ここでは、点線38で囲った部分、即ち、第1−1のコンパレータ34、第1−2のコンパレータ35及び第1制御部33をCMOS等によってIC化することができる。
The high-
ローサイド側制御回路40は、ツェナーダイオード41及び抵抗42、第2−1のコンパレータ44、第2−2のコンパレータ45及び第2制御部43を含んで構成されている。ツェナーダイオード41及び抵抗42は、基準電圧を生成しローサイド側制御回路40の駆動電圧として第2制御部43へ供給している。また、第2−1のコンパレータ44は、分圧された全波整流回路12からの出力が後述する第1閾値電圧を超えたか否かの検出を行い、検出信号を第2制御部43へ供給する。さらに、第2−2のコンパレータ45は、分圧された全波整流回路12からの出力が後述する第2閾値電圧を超えたか否かの検出を行い、検出信号を第2制御部43へ供給する。ここでは、点線48で囲った部分、即ち、第2−1のコンパレータ44、第2−2のコンパレータ45及び第2制御部43をCMOS等によってIC化することができる。
The low-
LED駆動回路100は、複数のLEDを含む第1LEDブロック110、複数のLEDを含む第2LEDブロック120、複数のLEDを含む第3LEDブロック130、複数のLEDを含む第4LEDブロック140、複数のLEDを含む第5LEDブロック150、及び複数のLEDを含む第6LEDブロック160を有している。第1LEDブロック110〜第6LEDブロック160は、Vf=3.2Vの白色LEDを6個ずつ直列に接続したものである。したがって、各LEDブロック単独では、印加電圧が第1の順電圧(V1:3.2V×6=19.2V)以上となった場合に、各ブロックに含まれるLEDが発光を開始する。また、第1LEDブロック110〜第6LEDブロック160の内の2つが直列に接続された場合には、印加電圧が第2の順電圧(V2:3.2V×6×2=38.4V)以上となった場合に、直列に接続された2ブロックに含まれるLEDが発光を開始する。さらに、第1LEDブロック110〜第6LEDブロック160の内の3つが直列に接続された場合には、印加電圧が第3の順電圧(V3:3.2V×6×3=57.6V)以上となった場合に、直列に接続された3ブロックに含まれるLEDが発光を開始する。
The
また、LED駆動回路100において、第1LEDブロック110は、全波整流回路12のハイサイド側電源出力13と第1−1電流制御部111を介して接続され、全波整流回路12のローサイド側電源出力14と第1−2電流制御部112を介して接続されている。同様に、第2LEDブロック120は、ハイサイド側電源出力13と第2−1電流制御部121を介して接続され、ローサイド側電源出力14と第2−2電流制御部122を介して接続されている。同様に、第3LEDブロック130は、ハイサイド側電源出力13と第3−1電流制御部131を介して接続され、ローサイド側電源出力14と第3−2電流制御部132を介して接続されている。同様に、第4LEDブロック140は、ハイサイド側電源出力13と第4−1電流制御部141を介して接続され、ローサイド側電源出力14と第4−2電流制御部142を介して接続されている。同様に、第5LEDブロック150は、ハイサイド側電源出力13と第5−1電流制御部151を介して接続され、ローサイド側電源出力14と第5−2電流制御部152を介して接続されている。同様に、第6LEDブロック160は、ハイサイド側電源出力13と第6−1電流制御部161を介して接続され、ローサイド側電源出力14と第6−2電流制御部162を介して接続されている。
In the
さらに、LED駆動回路100では、第1LEDブロック110と第2LEDブロック120との間に第1逆方向電流防止用ダイオード171が配置されている。同様に、第2LEDブロック120と第3LEDブロック130との間に第2逆方向電流防止用ダイオード172が配置され、第3LEDブロック130と第4LEDブロック140との間に第3逆方向電流防止用ダイオード173が配置され、第4LEDブロック140と第5LEDブロック150との間に第4逆方向電流防止用ダイオード174が配置され、第5LEDブロック150と第6LEDブロック160との間に第5逆方向電流防止用ダイオード175が配置されている。
Further, in the
図2は、LED駆動回路100の詳細を示した回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing details of the
第1−1電流制御部111は、4つのP型MOSFET M1〜M4から構成されている。各M1〜M4は、ソースが全波整流回路12のハイサイド側電源出力13と接続され、ドレインが第1LEDブロック110と接続され、ゲートには第1制御部33からの制御信号P1が印加されるように構成されている。第1−1電流制御部111は、第1制御部33からの制御信号P1によって、M1のみをON状態とし且つM2〜M4をOFF状態とする場合、M1及びM2をON状態とし且つM3及びM4をOFF状態とする場合、M1〜M4の全てをON状態とする場合の3つの状態に制御される。
The first-first
第2−1電流制御部121は、1つのP型MOSFET M5から構成されている。M5は、ソースが全波整流回路12のハイサイド側電源出力13と接続され、ドレインが第2LEDブロック120と接続され、ゲートには第1制御部33からの制御信号P2が印加されるように構成されている。第2−1電流制御部121は、第1制御部33からの制御信号P2によって、M5をON状態とする場合、M5をOFF状態とする場合の2つの状態に制御される。
The 2-1
第3−1電流制御部131は、2つのP型MOSFET M6及びM7から構成されている。各M6及びM7は、ソースが全波整流回路12のハイサイド側電源出力13と接続され、ドレインが第3LEDブロック130と接続され、ゲートには第1制御部33からの制御信号P3が印加されるように構成されている。第3−1電流制御部131は、第1制御部33からの制御信号P3によって、M6のみをON状態とし且つM7をOFF状態とする場合、M6及びM7をON状態とする場合、M6及びM7をOFF状態とする場合の3つの状態に制御される。
The 3-1
第4−1電流制御部141は、4つのP型MOSFET M8〜M11から構成されている。各M8〜M11は、ソースが全波整流回路12のハイサイド側電源出力13と接続され、ドレインが第4LEDブロック140と接続され、ゲートには第1制御部33からの制御信号P4が印加されるように構成されている。第4−1電流制御部141は、第1制御部33からの制御信号P4によって、M8のみをON状態とし且つM9〜M11をOFF状態とする場合、M8及びM9をON状態とし且つM10及びM11をOFF状態とする場合、M8〜M11の全てをON状態とする場合の3つの状態に制御される。
The 4-1
第5−1電流制御部151は、1つのP型MOSFET M12から構成されている。M12は、ソースが全波整流回路12のハイサイド側電源出力13と接続され、ドレインが第2LEDブロック150と接続され、ゲートには第1制御部33からの制御信号P5が印加されるように構成されている。第5−1電流制御部151は、第1制御部33からの制御信号P5によって、M12をON状態とする場合、M12をOFF状態とする場合の2つの状態に制御される。
The 5-1
第6−1電流制御部161は、2つのP型MOSFET M13及びM14から構成されている。各M13及びM14は、ソースが全波整流回路12のハイサイド側電源出力13と接続され、ドレインが第6LEDブロック160と接続され、ゲートには第1制御部33からの制御信号P6が印加されるように構成されている。第6−1電流制御部161は、第1制御部33からの制御信号P6によって、M13のみをON状態とし且つM14をOFF状態とする場合、M13及びM14をON状態とする場合、M13及びM14をOFF状態とする場合の3つの状態に制御される。
The 6-1
P型MOSFETであるM1〜M14は、ゲートにソース電位を基準として所定の閾値電圧(−Vth)以下の電圧が印加されるとON状態となり、ハイサイド側電源出力13と各LEDブロックとを導通させ、ゲートにソースと同電位の電圧が印加されるとOFF状態となって、ハイサイド側電源出力13と各LEDブロックとの間の導通を遮断するように構成されている。
The P-type MOSFETs M1 to M14 are turned on when a voltage equal to or lower than a predetermined threshold voltage (−Vth) is applied to the gate with reference to the source potential, and the high-side
上記の様に、ハイサイド側制御回路30の第1制御部33が、M1〜M14をON状態とさせるための電圧(L)は、ハイサイド側電源出力13の電圧から閾値電圧(−Vth)分以上を差し引いた電圧値であり、M1〜M14をOFF状態とさせるための電圧(H)は、ハイサイド側電源出力13と同電圧となる。ハイサイド側制御回路30では、ハイサイド側電源出力13の電位を基準として動作していることから、第1−1電流制御部111〜第6−1電流制御部161に供給するための制御信号P1〜P6を生成するに際して、電圧レベルシフト等を行う必要がない。
As described above, the voltage (L) for the
第1−2電流制御部112は、1つのN型MOSFET M20から構成されている。M20は、ソースが全波整流回路12のローサイド側電源出力14と接続され、ドレインが第1LEDブロック110と接続され、ゲートには第2制御部43からの制御信号N1が印加されるように構成されている。第1−2電流制御部112は、第2制御部43からの制御信号N1によって、M20をON状態とする場合、M20をOFF状態とする場合の2つの状態に制御される。
The first-second
第2−2電流制御部122は、2つのN型MOSFET M21及びM22から構成されている。各M21及びM22は、ソースが全波整流回路12のローサイド側電源出力14と接続され、ドレインが第2LEDブロック120と接続され、ゲートには第2制御部43からの制御信号N2が印加されるように構成されている。第2−2電流制御部122は、第2制御部43からの制御信号N2によって、M21のみをON状態とし且つM22をOFF状態とする場合、M21及びM22をON状態とする場合、M21及びM22をOFF状態とする場合の3つの状態に制御される。
The 2-2
第3−2電流制御部132は、4つのN型MOSFET M23〜M26から構成されている。各M23〜M26は、ソースが全波整流回路12のローサイド側電源出力14と接続され、ドレインが第3LEDブロック130と接続され、ゲートには第2制御部43からの制御信号N3が印加されるように構成されている。第3−2電流制御部132は、第2制御部43からの制御信号N3によって、M23のみをON状態とし且つM24〜M26をOFF状態とする場合、M23及びM24をON状態とし且つM25及びM26をOFF状態とする場合、M23〜M26の全てをON状態とする場合の3つの状態に制御される。
The 3-2
第4−2電流制御部142は、1つのN型MOSFET M27から構成されている。M27は、ソースが全波整流回路12のローサイド側電源出力14と接続され、ドレインが第4LEDブロック140と接続され、ゲートには第2制御部43からの制御信号N4が印加されるように構成されている。第4−2電流制御部142は、第2制御部43からの制御信号N4によって、M27をON状態とする場合、M27をOFF状態とする場合の2つの状態に制御される。
The 4-2
第5−2電流制御部152は、2つのN型MOSFET M28及びM29から構成されている。各M28及びM29は、ソースが全波整流回路12のローサイド側電源出力14と接続され、ドレインが第5LEDブロック150と接続され、ゲートには第2制御部43からの制御信号N5が印加されるように構成されている。第5−2電流制御部152は、第2制御部43からの制御信号N5によって、M28をON状態とし且つM29をOFF状態とする場合、M28及びM29をON状態とする場合、M28及びM29をOFF状態とする場合の3つの状態に制御される。
The 5-2
第6−2電流制御部162は、4つのN型MOSFET M30〜M34から構成されている。各M30〜M34は、ソースが全波整流回路12のローサイド側電源出力14と接続され、ドレインが第6LEDブロック160と接続され、ゲートには第2制御部43からの制御信号N6が印加されるように構成されている。第6−2電流制御部162は、第2制御部43からの制御信号N6によって、M30のみをON状態とし且つM31〜M34をOFF状態とする場合、M30及びM31をON状態とし且つM32及びM33をOFF状態とする場合、M30〜M34の全てをON状態とする場合の3つの状態に制御される。
The 6-2
N型MOSFETであるM20〜M34は、ゲートにソース電位を基準として所定の閾値電圧(+Vth)以上の電圧が印加されるとON状態となりローサイド側電源出力14と各LEDブロックとを導通させ、ゲートにソースと同電位の電圧が印加されるとOFF状態となってローサイド側電源出力14と各LEDブロックとの間の導通を遮断するように構成されている。
The N-type MOSFETs M20 to M34 are turned on when a voltage higher than a predetermined threshold voltage (+ Vth) is applied to the gate with reference to the source potential, and the low-side
上記の様に、ローサイド側制御回路40の第2制御部43が、M20〜M34をOFF状態とさせるための電圧(L)は、ローサイド側電源出力14と同電圧であり、M20〜M34をON状態とさせるための電圧(H)は、ローサイド側電源出力14の電圧から閾値電圧(+Vth)分以上高い電圧値となる。ローサイド側制御回路40では、ローサイド側電源出力14の電位を基準として動作していることから、第1−2電流制御部121〜第6−2電流制御部162に供給するための制御信号N1〜N6を生成するに際して、電圧レベルシフト等を行う必要がない。
As described above, the voltage (L) for causing the
LED駆動回路100の電流制御回路は、上述したようにP型MOSFET M1〜M14及びN型MOSFET M20〜M34から構成されている。上記のMOSFETは、全て同じ大きさのW/Lサイズを有しているので、同通するMOSFETの個数を変化させて、各電流制御部に流れる最大電流通過量を制御することが可能となる。
As described above, the current control circuit of the
以下、LED駆動装置1の動作について図3〜図6を用いて説明する。図3は全波整流回路12の出力電圧波形例50を示す図であり、図4はLEDブロックの切り換えシーケンス例を示す図である。なお、図4では、便宜上、逆方向電流防止用ダイオード171〜175は省略して示している。また、図5(a)〜図5(f)は第1制御部33からの制御信号P1〜P6を示した図であり、図6(a)〜図6(f)は第2制御部43からの制御信号N1〜N6を示した図である。
Hereinafter, operation | movement of the
全波整流回路12の出力電圧が0(v)である時刻T0(図3参照)から全波整流回路12の出力電圧がV2(v)に到達する時刻T2(図3参照)までの間は、第1−1コンパレータ34が、全波整流回路12の出力電圧が第2の順電圧V2未満であることを検出する。それに応じて、第1−1電流制御部111〜第6−1電流制御部161が全てON状態となるように、第1制御部33から供給される制御信号P1〜P6(図5参照)は全てLOWレベルとなる。同様に、第2−1コンパレータ44が、全波整流回路12の出力電圧が第2の順電圧V2未満であることを検出する。それに応じて、第1−2電流制御部112〜第6−2電流制御部162が全てON状態となるように、第2制御部43から供給される制御信号N1〜N6(図6参照)は全てHIGHレベルとなる。
From time T0 (see FIG. 3) when the output voltage of the full-
このように、時刻T0〜T2では、図4(a)に示すような電流経路が形成される。即ち、全波整流回路12のハイサイド側電源出力13とローサイド側電源出力14との間に、第1LEDブロック110〜第6LEDブロック160がそれぞれ並列に接続される電流経路が形成される。
As described above, at time T0 to T2, a current path as shown in FIG. 4A is formed. That is, a current path in which the
更に、時刻T0〜T2では、第1制御部33からの制御信号P1は第1−1電流制御部111のM1のみをON状態とし、制御信号P3は第3−1電流制御部131のM6のみをON状態とし、制御信号P4は第1−1電流制御部141のM8のみをON状態とし、制御信号P6は第6−1電流制御部161のM13のみをON状態するように設定されている。同様に、第2制御部43からの制御信号N2は第2−2電流制御部122のM21のみをON状態とし、制御信号N3は第3−2電流制御部132のM23のみをON状態とし、制御信号N5は第5−2電流制御部152のM28のみをON状態とし、制御信号N6は第6−2電流制御部162のM30のみをON状態するように設定されている。即ち、この状態では、全ての電流制御部がそれぞれ1つのMOSFETをON状態とすることで各LEDブロックと全波整流回路12のハイサイド側電源出力13及びローサイド側電源出力14とが並列に接続される電流経路を形成していることとなる。
Furthermore, at time T0 to T2, the control signal P1 from the
なお、第2−1電流制御部121は1つのMOSFETしか有していないので、制御信号P2はM5をON状態としている。同様に、制御信号P5もM12をON状態とし、制御信号N1もM20をON状態とし、制御信号N4もM27をON状態とする。ところで、MOSFETを1つしか含まない電流制御部(第1−2電流制御部121、第5−1電流制御部151、第1−2電流制御部112及び第4−2電流制御部142)では、電流制御部の制御とMOSFETの制御が同じであるので、以下説明を省略する。
Since the 2-1
[時刻T0での動作]
時刻T0では、全波整流回路12の出力電圧が0(v)であり、第1LEDブロック110〜第6LEDブロック160に含まれるLEDブロックを点灯させるための電圧に達していないので、LEDは点灯しない。
[Operation at time T0]
At time T0, the output voltage of the full-
[時刻T1での動作]
時刻T1では、全波整流回路12の出力電圧が第1の順電圧V1となり、第1LEDブロック110〜第6LEDブロック160の各LEDブロックを単独で点灯させるのに充分な電圧となる。したがって、第1LEDブロック110〜第6LEDブロック160の各LEDが点灯する(図4(a)参照)。
[Operation at time T1]
At time T1, the output voltage of the full-
[時刻T2から時刻T3の動作]
時刻T2(図3参照)から時刻T3(図3参照)までの間は、第1−1コンパレータ34が、全波整流回路12の出力電圧が第2の順電圧V2以上となったことを検出する。それに応じて、第1−1電流制御部111、第3−1電流制御部131及び第5−1電流制御部151のみがON状態となるように、第1制御部33は制御信号P1、P3及びP5のみをLOWレベルとし(図5(a)、図5(c)及び図5(e)参照)、且つ制御信号P2、P4及びP6をHIGHレベルとする(図5(b)、図5(d)及び図5(f)参照)。
[Operation from Time T2 to Time T3]
From time T2 (see FIG. 3) to time T3 (see FIG. 3), the 1-1
同様に、時刻T2〜T3では、第2−1コンパレータ44が、全波整流回路12の出力電圧が第2の順電圧V2以上となったことを検出する。それに応じて、第2−2電流制御部122、第4−2電流制御部142及び第6−2電流制御部162のみがON状態となるように、第2制御部43は制御信号N2、N4及びN6をHIGHレベルとし(図6(b)、図6(d)及び図6(f)参照)、且つ制御信号N1、N3及びN5をLOWレベルとする(図6(a)、図6(c)及び図6(e)参照)。
Similarly, at times T2 to T3, the 2-1
このように、時刻T2〜T3では、図4(b)に示すような電流経路が形成される。即ち、全波整流回路12のハイサイド側電源出力13とローサイド側電源出力14との間に、第1LEDブロック110と第2LEDブロック120が直列に接続されたもの、第3LEDブロック130と第4LEDブロック140が直列に接続されたもの、及び第5LEDブロック150と第6LEDブロック160が直列に接続されたものが、並列に接続される電流経路が形成され、各LEDブロックに含まれるLEDが点灯する。
In this way, a current path as shown in FIG. 4B is formed at times T2 to T3. That is, the
更に、時刻T2〜T3では、第1制御部33からの制御信号P1は第1−1電流制御部111のM1及びM2のみをON状態とし、制御信号P3は第3−1電流制御部131のM6及びM7をON状態とし、制御信号P4は第4−1電流制御部141のM8及びM9のみをON状態とし、制御信号P6は第6−1電流制御部161のM13及びM14をON状態するように設定されている。同様に、第2制御部43からの制御信号N2は第2−2電流制御部122のM21及びM22をON状態とし、制御信号N3は第3−2電流制御部132のM23及びM24のみをON状態とし、制御信号N5は第5−2電流制御部152のM28及びM29をON状態とし、制御信号N6は第6−2電流制御部162のM30及びM31のみをON状態するように設定されている。即ち、この状態では、ON状態とされている全ての電流制御部がそれぞれ2つのMOSFETをON状態とすることで2つのLEDブロックが直列に接続された構成と全波整流回路12のハイサイド側電源出力13及びローサイド側電源出力14とが並列に接続される電流経路を形成していることとなる。
Further, at time T2 to T3, the control signal P1 from the
[時刻T3から時刻T4の動作]
時刻T3(図3参照)から時刻T4(図3参照)までの間は、第1−2コンパレータ35が、全波整流回路12の出力電圧が第3の順電圧V3以上となったことを検出する。それに応じて、第1−1電流制御部111及び第4−1電流制御部141のみがON状態となるように、第1制御部33は制御信号P1及びP4のみをLOWレベルとし(図5(a)及び図5(d)参照)、且つ制御信号P2、P3、P5及びP6をHIGHレベルとする(図5(b)、図5(c)、図5(e)及び図5(f)参照)。
[Operation from Time T3 to Time T4]
Between time T3 (see FIG. 3) and time T4 (see FIG. 3), the first-
同様に、時刻T3(図3参照)から時刻T4(図3参照)までの間は、第2−2コンパレータ45が、全波整流回路12の出力電圧が第3の順電圧V3以上となったことを検出する。それに応じて、第3−2電流制御部132及び第6−2電流制御部162のみがON状態となるように、第2制御部43は制御信号N3及びN6のみをHIGHレベルとし(図6(c)及び図6(f)参照)、且つ制御信号N1、N2、N4及びN5をLOWレベルとする(図6(a)、図6(b)、図6(d)及び図6(e)参照)。
Similarly, between time T3 (see FIG. 3) and time T4 (see FIG. 3), the 2-2
このように、時刻T3〜T4では、図4(c)に示すような電流経路が形成される。即ち、全波整流回路12のハイサイド側電源出力13とローサイド側電源出力14との間に、第1LEDブロック110、第2LEDブロック120及び第3LEDブロック130が直列に接続されたもの、第4LEDブロック140、及び第5LEDブロック150及び第6LEDブロック160が直列に接続されたものが、並列に接続される電流経路が形成され、各LEDブロックに含まれるLEDが点灯する。
In this way, a current path as shown in FIG. 4C is formed at times T3 to T4. That is, the
更に、時刻T3〜T4では、第1制御部33からの制御信号P1は第1−1電流制御部111のM1〜M4の全てをON状態とし、制御信号P4は第4−1電流制御部141のM8〜M11の全てをON状態とするように設定されている。同様に、第2制御部43からの制御信号N3は第3−2電流制御部132のM23〜M26の全てをON状態とし、制御信号N6は第6−2電流制御部162のM30〜M34の全てをON状態するように設定されている。即ち、この状態では、ON状態とされている全ての電流制御部がそれぞれ4つのMOSFETをON状態とすることで3つのLEDブロックが直列に接続された構成と全波整流回路12のハイサイド側電源出力13及びローサイド側電源出力14とが並列に接続される電流経路を形成していることとなる。
Further, at time T3 to T4, the control signal P1 from the
[時刻T4から時刻T5の動作]
時刻T4(図3参照)から時刻T5(図3参照)までの間は、第1−2コンパレータ35が、全波整流回路12の出力電圧が第3の順電圧V3未満となったことを検出する。それに応じて、第1−1電流制御部111、第3−1電流制御部131及び第5−1電流制御部151のみがON状態となるように、第1制御部33は制御信号P1、P3及びP5のみをLOWレベルとし(図5(a)、図5(c)及び図5(e)参照)、且つ制御信号P2、P4、及びP6をHIGHレベルとする(図5(b)、図5(d)、及び図5(f)参照)。
[Operation from Time T4 to Time T5]
Between time T4 (see FIG. 3) and time T5 (see FIG. 3), the first-
同様に、時刻T4(図3参照)から時刻T5(図3参照)までの間は、第2−2コンパレータ45が、全波整流回路12の出力電圧が第3の順電圧V3未満となったことを検出する。それに応じて、第2−2電流制御部132、第4−2電流制御部142及び第6−2電流制御部162のみがON状態となるように、第2制御部43は制御信号N2、N4及びN6のみをHIGHレベルとし(図6(b)、図6(d)及び図6(f)参照)、且つ制御信号N1、N3及びN5をLOWレベルとする(図6(a)、図6(c)及び図6(e)参照)。
Similarly, between time T4 (see FIG. 3) and time T5 (see FIG. 3), the 2-2
このように、時刻T4〜T5では、図4(d)に示すような電流経路が形成される。即ち、全波整流回路12のハイサイド側電源出力13とローサイド側電源出力14との間に、第1LEDブロック110と第2LEDブロック120が直列に接続されたもの、第3LEDブロック130と第4LEDブロック140が直列に接続されたもの、及び第5LEDブロック150と第6LEDブロック160が直列に接続されたものが、並列に接続される電流経路が形成され、各LEDブロックに含まれるLEDが点灯する。
As described above, a current path as shown in FIG. 4D is formed at times T4 to T5. That is, the
更に、時刻T4〜T5では、第1制御部33からの制御信号P1は第1−1電流制御部111のM1及びM2のみをON状態とし、制御信号P3は第3−1電流制御部131のM6及びM7をON状態とし、制御信号P4は第4−1電流制御部141のM8及びM9のみをON状態とし、制御信号P6は第6−1電流制御部161のM13及びM14をON状態するように設定されている。同様に、第2制御部43からの制御信号N2は第2−2電流制御部122のM21及びM22をON状態とし、制御信号N3は第3−2電流制御部132のM23及びM24のみをON状態とし、制御信号N5は第5−2電流制御部152のM28及びM29をON状態とし、制御信号N6は第6−2電流制御部162のM30及びM31のみをON状態するように設定されている。即ち、この状態では、ON状態とされている全ての電流制御部がそれぞれ2つのMOSFETをON状態とすることで2つのLEDブロックが直列に接続された構成と全波整流回路12のハイサイド側電源出力13及びローサイド側電源出力14とが並列に接続される電流経路を形成していることとなる。
Further, at times T4 to T5, the control signal P1 from the
[時刻T5から時刻T7の動作]
時刻T5(図3参照)から時刻T7(図3参照)までの間は、第1−1コンパレータ34が、全波整流回路12の出力電圧が第2の順電圧V2未満であることを検出する。それに応じて、第1−1電流制御部111〜第6−1電流制御部161が全てON状態となるように、第1制御部33から供給される制御信号P1〜P6(図5参照)は全てLOWレベルとなる。同様に、第2−1コンパレータ44が、全波整流回路12の出力電圧が第2の順電圧V2未満であることを検出する。それに応じて、第1−2電流制御部112〜第6−2電流制御部162が全てON状態となるように、第2制御部43から供給される制御信号N1〜N6(図6参照)は全てHIGHレベルとなる。
[Operation from Time T5 to Time T7]
Between time T5 (see FIG. 3) and time T7 (see FIG. 3), the 1-1
このように、時刻T5〜T7では、図4(e)に示すような電流経路が形成される。即ち、全波整流回路12のハイサイド側電源出力13とローサイド側電源出力14との間に、第1LEDブロック110〜第6LEDブロック160がそれぞれ並列に接続される電流経路が形成される。
In this way, at time T5 to T7, a current path as shown in FIG. 4 (e) is formed. That is, a current path in which the
更に、時刻T5〜T7では、第1制御部33からの制御信号P1は第1−1電流制御部111のM1のみをON状態とし、制御信号P3は第3−1電流制御部131のM6のみをON状態とし、制御信号P4は第1−1電流制御部141のM8のみをON状態とし、制御信号P6は第6−1電流制御部161のM13のみをON状態するように設定されている。同様に、第2制御部43からの制御信号N2は第2−2電流制御部122のM21のみをON状態とし、制御信号N3は第3−2電流制御部132のM23のみをON状態とし、制御信号N5は第5−2電流制御部152のM28のみをON状態とし、制御信号N6は第6−2電流制御部162のM30のみをON状態するように設定されている。即ち、この状態では、全ての電流制御部がそれぞれ1つのMOSFETをON状態とすることで各LEDブロックと全波整流回路12のハイサイド側電源出力13及びローサイド側電源出力14とが並列に接続される電流経路を形成していることとなる。
Further, at time T5 to T7, the control signal P1 from the
なお、時刻T6(図3参照)となって、全波整流回路12の出力電圧が第1の順電圧V1より低下すると、第1LEDブロック110〜第6LEDブロック160に含まれるLEDを点灯させるための電圧に達していないので、LEDは点灯しない。
When the output voltage of the full-
以後、時刻T0〜時刻T7(次にサイクルの時刻T0に相当)の状態を繰り返しながら、第1LEDブロック110〜第6LEDブロック160の直列接続及び並列接続の切換えを行う様な点灯制御が行われる。
Thereafter, lighting control is performed so as to switch the series connection and the parallel connection of the
[全高調波歪を抑制できることの説明]
図7は、LED駆動回路1において全波整流回路12から供給される電圧及び電流を示す図である。
[Explanation that total harmonic distortion can be suppressed]
FIG. 7 is a diagram illustrating the voltage and current supplied from the full-
図7(a)は、図3と同様に、全波整流回路12から供給される電圧波形50を示している。図7(b)は、全波整流回路12から供給される電流波形51を示している。図7(c)は、LED駆動回路1において、第1−1電流制御部111〜第6−1電流制御部161及び第2−1電流制御部112〜第6−2電流制御部162が、全て1つのMOSFETから構成したと仮定した場合の電流波形52を示す図である。
FIG. 7A shows the
LED駆動回路1では、時刻T2及び時刻T5において、図4(b)に示す電流経路に切換える場合、ON状態となる全ての電流制御部においてON状態となるMOSFETを2個として、2つのLEDブロックが直列に接続されたものに供給される電流量を増加させている。また、LED駆動回路1では、時刻T3〜時刻T4において、図4(c)に示す電流経路とする場合、ON状態となる全ての電流制御部においてON状態となるMOSFETを4個として、3つのLEDブロックが直列に接続されたものに供給される電流量を増加させている。したがって、図7(b)に示すように、時刻T0〜時刻T7における電流波形が、サインカーブから大きくずれていない。
In the
これに対して、図7(c)に示す電流波形52では、時刻T2及び時刻T5では、電圧は変化しても、2つが直列に接続されたLEDブロックに供給される電流量が、1つのMOSFETによって制限されてしまうため、電流量が低下してしまう。同様に、時刻T3〜時刻T4では、3つが直列に接続されたLEDブロックに供給される電流量が、1つのMOSFETによって制限されてしまうため、更に電流量が低下してしまう。したがって、図7(c)に示す電流波形52では、電流波形が、サインカーブから大きくずれてしまう。
On the other hand, in the
図7(b)に示す電流波形51に含まれる全高調波歪は約20%であり、図7(c)に示す電流波形52に含まれる全高調波歪は約71%である。このように、LED駆動回路1において、各電流制御部において、LEDブロックの並列接続と直列接続の切換えと同期させて、ON状態とするMOSFETの個数を制御して、最大電流通過量を調整することによって、全高調波歪を抑制することが可能となった。
The total harmonic distortion included in the
図8は、本発明に係る他のLED駆動装置2の概略説明図である。 FIG. 8 is a schematic explanatory diagram of another LED driving device 2 according to the present invention.
図8に示すLED駆動装置2において、図1に示すLED駆動装置1と同じ構成には同じ番号を付して説明を省略する。LED駆動装置2において、図1に示すLED駆動装置1との差異は、ハイサイド制御回路30の抵抗32とローサイド制御回路40の抵抗42を除き、抵抗25によってツェナーダイオード31及びツェナーダイオード41を接続した点のみである。
In the LED drive device 2 shown in FIG. 8, the same components as those of the
図8に示すような構成としても、ハイサイド制御回路30の第1制御部33及びローサイド制御回路40の第2制御回路43へ、それぞれ基準電圧を提供することができる。さらに、図1に示すLED駆動装置1と比較して、抵抗数を減少させることも可能となった。
Also with the configuration as shown in FIG. 8, the reference voltage can be provided to the
図9は、本発明に係る更に他のLED駆動装置3の概略説明図である。
FIG. 9 is a schematic explanatory diagram of still another
図9に示すLED駆動装置3において、図1に示すLED駆動装置1と同じ構成には同じ番号を付して説明を省略する。
In the
LED駆動装置3は、図9に示す様に、商用電源(例えば、交流100V)10と接続する接続端子11、全波整流回路12、抵抗分圧部20、ハイサイド側制御回路30´、ローサイド側制御回路40´、及びLED駆動回路200等から構成される。
As shown in FIG. 9, the
図9に示すハイサイド側制御回路30´と図1に示すハイサイド側制御回路30との差異は、ハイサイド側制御回路30´が第1−2のコンパレータ35を有していない点のみである。また、図9に示すローサイド側制御回路40´と図1に示すローサイド側制御回路40との差異は、ローサイド側制御回路40´が第2−2のコンパレータ45を有していない点のみである。
9 is different from the high-
LED駆動回路200は、複数のLEDを含む第1LEDブロック210、及び複数のLEDを含む第2LEDブロック220を有している。第1LEDブロック210及び第2LEDブロック220は、Vf=3.2Vの白色LEDを9個ずつ直列に接続したものである。したがって、各LEDブロック単独では、印加電圧が第1の順電圧(V11:3.2V×9=28.8V)以上となった場合に、各ブロックに含まれるLEDが発光を開始する。また、第1LEDブロック210及び第2LEDブロック220の内の2つが直列に接続された場合には、印加電圧が第2の順電圧(V12:3.2V×9×2=57.6V)以上となった場合に、直列に接続された2ブロックに含まれるLEDが発光を開始する。
The
また、LED駆動回路200において、第1LEDブロック210は、全波整流回路12のハイサイド側電源出力13と第1−1電流制御部211を介して接続され、全波整流回路12のローサイド側電源出力14と第1−2電流制御部212を介して接続されている。同様に、第2LEDブロック220は、ハイサイド側電源出力13と第2−1電流制御部221を介して接続され、ローサイド側電源出力14と第2−2電流制御部222を介して接続されている。さらに、LED駆動回路200では、第1LEDブロック210と第2LEDブロック220との間に逆方向電流防止用ダイオード271が配置されている。
In the
図10は、LED駆動回路200の詳細を示した回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing details of the
第1−1電流制御部211は、2つのP型MOSFET M40及びM41から構成されている。第2−1電流制御部221は、1つのP型MOSFET M42から構成されている。P型MOSFETであるM40〜M42は、ゲートにソース電位を基準として所定の閾値電圧(−Vth)以下の電圧が印加されるとON状態となり、ハイサイド側電源出力13と各LEDブロックとを導通させ、ゲートにソースと同電位の電圧が印加されると、OFF状態となって、ハイサイド側電源出力13と各LEDブロックとの間の導通を遮断するように構成されている。
The first-first
上記の様に、ハイサイド側制御回路30´の第1制御部33が、M40〜M42をON状態とさせるための電圧(L)は、ハイサイド側電源出力13の電圧から閾値電圧(−Vth)分以上を差し引いた電圧値であり、M40〜M42をOFF状態とさせるための電圧(H)は、ハイサイド側電源出力13と同電圧となる。ハイサイド側制御回路30´では、ハイサイド側電源出力13の電位を基準として動作していることから、第1−1電流制御部211及び第2−1電流制御部221に供給するための制御信号P11及びP12を生成するに際して、電圧レベルシフト等を行う必要がない。
As described above, the voltage (L) for the
第1−2電流制御部212は、1つのN型MOSFET M50から構成されている。第2−2電流制御部222は、2つのN型MOSFET M51及びM52から構成されている。N型MOSFETであるM50〜M52は、ゲートにソース電位を基準として所定の閾値電圧(+Vth)以上の電圧が印加されるとON状態となり、ローサイド側電源出力14と各LEDブロックとを導通させ、ゲートにソースと同電位の電圧が印加されるとOFF状態となって、ローサイド側電源出力14と各LEDブロックとの間の導通を遮断するように構成されている。
The first-second
上記の様に、ローサイド側制御回路40´の第2制御部43が、M50〜M52をOFF状態とさせるための電圧(L)は、ローサイド側電源出力14と同電圧であり、M50〜M52をON状態とさせるための電圧(H)は、ローサイド側電源出力14の電圧から閾値電圧(+Vth)分以上高い電圧値となる。ローサイド側制御回路40´では、ローサイド側電源出力14の電位を基準として動作していることから、第1−2電流制御部221及び第2−2電流制御部222に供給するための制御信号N11及びN12を生成するに際して、電圧レベルシフト等を行う必要がない。
As described above, the voltage (L) for causing the
LED駆動回路200の電流制御部は、上述したようにP型MOSFET M40〜M42及びN型MOSFET M50〜M52から構成されている。上記のMOSFETは、全て同じ大きさのW/Lサイズを有しているので、同通するMOSFETの個数を変化させて、各電流制御部に流れる最大電流通過量を制御することが可能となる。即ち、第1−1電流制御部211及び第2−2電流制御部222における最大電流通過量が、第1−2電流制御部212及び第2−1電流制御部221の最大電流通過量より大きくなるように設定されている。
As described above, the current control unit of the
図11は、LEDブロックの他の切り換えシーケンス例を示す図である。 FIG. 11 is a diagram illustrating another switching sequence example of the LED block.
以下、図11を用いてLED駆動装置3の動作について説明する。図11では、便宜上、逆方向電流防止用ダイオード271は省略して示している。
Hereinafter, the operation of the
全波整流回路12の出力電圧が0(v)からV12(v)に到達するまでの間は、第1−1コンパレータ34が、全波整流回路12の出力電圧が第2の順電圧V12未満であることを検出する。それに応じて、第1−1電流制御部211及び第2−1電流制御部221がON状態となるように、第1制御部33から制御信号P11及びP12が供給される。同様に、第2−1コンパレータ44が、全波整流回路12の出力電圧が第2の順電圧V12未満であることを検出する。それに応じて、第1−2電流制御部212及び第2−2電流制御部222がON状態となるように、第2制御部43から制御信号N11及びN12が供給される。
Until the output voltage of the full-
したがって、全波整流回路12の出力電圧が0(v)からV12(v)に到達するまでの間は、図11(a)に示すような電流経路が形成される。即ち、全波整流回路12のハイサイド側電源出力13とローサイド側電源出力14との間に、第1LEDブロック210及び第2LEDブロック220がそれぞれ並列に接続される電流経路が形成される。この状態で、全波整流回路12の出力電圧が第1の順方向電圧V11以上となると、第1LEDブロック210及び第2LEDブロック220の各LEDが点灯する。
Therefore, a current path as shown in FIG. 11A is formed until the output voltage of the full-
全波整流回路12の出力電圧がV12以上となると、第1−1コンパレータ34が、全波整流回路12の出力電圧が第2の順電圧V12以上となったことを検出する。それに応じて、第1−1電流制御部211のみがON状態となるように、第1制御部33は制御信号を供給する。同様に、第2−1コンパレータ44が、全波整流回路12の出力電圧が第2の順電圧V12以上となったことを検出する。それに応じて、第2−2電流制御部222のみがON状態となるように、第2制御部43は制御信号を供給する。
When the output voltage of the full-
したがって、全波整流回路12の出力電圧がV12(v)以上の間は、図11(b)に示すような電流経路が形成される。即ち、全波整流回路12のハイサイド側電源出力13とローサイド側電源出力14との間に、第1LEDブロック210と第2LEDブロック220とが直列に接続される電流経路が形成され、各LEDブロックに含まれるLEDが点灯する。
Accordingly, a current path as shown in FIG. 11B is formed while the output voltage of the full-
全波整流回路12の出力電圧がV12(v)未満となると、第1−1コンパレータ34が、全波整流回路12の出力電圧が第2の順電圧V12未満であることを検出する。それに応じて、第1−1電流制御部211及び第2−1電流制御部221がON状態となるように、第1制御部33から制御信号が供給される。同様に、第2−1コンパレータ44が、全波整流回路12の出力電圧が第2の順電圧V12未満であることを検出する。それに応じて、第1−2電流制御部212及び第2−2電流制御部222が全てON状態となるように、第2制御部43から制御信号が供給される。
When the output voltage of the full-
したがって、全波整流回路12の出力電圧がV12(v)未満となると、図11(c)に示すような電流経路が形成される。即ち、全波整流回路12のハイサイド側電源出力13とローサイド側電源出力14との間に、第1LEDブロック210及び第2LEDブロック220がそれぞれ並列に接続される電流経路が形成される。この状態で、全波整流回路12の出力電圧が第1の順方向電圧V11未満となるまで、第1LEDブロック210及び第2LEDブロック220の各LEDが点灯する。
Therefore, when the output voltage of the full-
以後、上記の状態を繰り返しながら、即ち、第1LEDブロック210及び第2LEDブロック220の直列接続及び並列接続の切換えを行いながら、点灯制御が行われる。
Thereafter, the lighting control is performed while repeating the above-described state, that is, while switching the series connection and the parallel connection of the
図9〜図11に示した、2つのLEDブロックの直列接続及び並列接続の切換えは、本発明に係るLED駆動装置における最小構成単位である。図1に示すLED駆動装置1では、6つのLEDブロックを有し、6のLEDブロックを、1個→2個→3個と並列接続から直列接続に切換えて点灯制御を行った。この様に、本発明に係るLED駆動装置が備えることができるLEDブロックの個数及び1つのLEDブロックに含まれるLEDの個数は、利用する商用交流電圧の種類(100V、220V等)等に応じて、任意に設定することが可能である。また、LEDブロックの直列と並列との切換えも、前述した1個→2個→3個だけではなく、更に多様に切換えを実施することが可能である。
The switching between the series connection and the parallel connection of the two LED blocks shown in FIGS. 9 to 11 is a minimum structural unit in the LED driving device according to the present invention. The
説明を明確にするため、同一サイズのW/Lを用いたFETのON状態の数で電流の増減を表したが、一般に知られるように、FETはゲート電圧の値によってソースとドレインとを流れる電流の飽和値を可変することが可能である。したがって、本発明の実施の形態で示したON状態のFETの数が多い場合はゲート電圧の絶対値を大きく、ON状態のFETの数が少ない場合はゲート電圧の絶対値を小さくすることによって、複数並列に設置したFETを単独のFETで置き換えられることは言うまでもない。 In order to clarify the explanation, the increase / decrease of the current is represented by the number of ON states of the FET using the same size W / L. As is generally known, the FET flows between the source and the drain depending on the value of the gate voltage. It is possible to vary the saturation value of the current. Therefore, when the number of ON-state FETs shown in the embodiment of the present invention is large, the absolute value of the gate voltage is increased, and when the number of ON-state FETs is small, the absolute value of the gate voltage is decreased. Needless to say, a plurality of FETs arranged in parallel can be replaced by a single FET.
上述したLED駆動装置は、LED電球のようなLED照明器具、LEDをバックライトとして利用する液晶テレビ、PCの画面のバックライト用の照明器具等に利用することが可能である。 The LED driving device described above can be used for LED lighting fixtures such as LED bulbs, liquid crystal televisions using LEDs as backlights, lighting fixtures for backlights of PC screens, and the like.
1、2、3 LED駆動装置
11 端子
12 全波整流回路
20 抵抗分圧部
30 ハイサイド側制御回路
31 第1制御部
40 ローサイド側制御回路
41 第2制御部
100、200 LED駆動回路
110、120、130、140、150、160、210、220 LEDブロック
111、121、131、141、151、161、211、221 ハイサイド側電流制御部
112、122、132、142、152、162、212、222 ローサイド側電流制御部
171、172、173、174、175、271 逆方向電流防止用ダイオード
1, 2, 3
Claims (11)
前記ハイサイド側電源出力及び前記ローサイド側電源出力間の電圧を分圧する分圧部と、
複数のLEDを含む第1LED群と、
複数のLEDを含む第2LED群と、
前記整流器に対して前記第1及び第2LED群を直列に接続、又は前記整流器に対して前記第1及び第2LED群を並列に接続する接続部と、
前記分圧部の分圧出力と閾値とを比較する比較部と、
前記比較部からの出力に応じて前記接続部を制御して、前記第1及び第2のLED群を前記整流器に対して並列接続から直列接続に切換える制御部と、
を有することを特徴とするLED駆動装置。 A rectifier having a high-side power output and a low-side power output;
A voltage divider for dividing a voltage between the high-side power output and the low-side power output;
A first LED group including a plurality of LEDs;
A second LED group including a plurality of LEDs;
Connecting the first and second LED groups in series to the rectifier, or connecting the first and second LED groups in parallel to the rectifier;
A comparison unit that compares the partial pressure output of the voltage division unit with a threshold;
A control unit that controls the connection unit according to an output from the comparison unit, and switches the first and second LED groups from a parallel connection to a series connection with respect to the rectifier;
An LED driving device comprising:
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