JP2013004587A - Ｌｅｄ駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 増幅回路として安定した動作を行うとともに、不要放射ノイズの発生をも抑制することのできるＬＥＤ駆動回路を提供する。
【解決手段】 １以上のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを駆動する為のＬＥＤ駆動回路であって、ＬＥＤユニットを駆動するための駆動用トランジスタと該駆動用トランジスタのエミッタに接続されたエミッタ抵抗とを有し、ＬＥＤユニットに流れる電流をエミッタ抵抗間に発生する電圧として検出する駆動部と、駆動用トランジスタに出力電圧を供給する増幅器と、増幅器の出力信号を増幅器の入力側に帰還させる第１の帰還回路と、駆動用トランジスタのエミッタ抵抗での検出電圧を増幅器の入力に帰還させる第２の帰還回路とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を駆動するためのＬＥＤ駆動回路に関する。
に関する。

省エネルギーと環境への配慮を両立させる照明機器として、ＬＥＤを用いた照明機器が注目を集めている。ＬＥＤを光源として用いることで、従来光源として多用されてきた白熱電球よりも、高いエネルギー効率を実現することができ、さらに装置の小型・軽量化や長寿命化が可能となる。

ＬＥＤは、電圧駆動される白熱電球と異なり、ＬＥＤに流れる電流を制御することにより、輝度や色調が調節される。そのため、白熱電球を光源とする照明装置の駆動回路とは異なる駆動回路が必要となる。下記特許文献１は、定電流回路を用いたＬＥＤ駆動制御回路の一例を示している（特許文献１の図１参照）。

特開２００８−１３５２２０号公報

上記特許文献１の図１に示されたような定電流回路は、帰還型の増幅回路として構成されることとなる為、増幅回路としての安定動作に配慮した回路設計を行うことが要求される。また、定電流回路からＬＥＤ光源に至る回路配線での不要放射ノイズの低減にも配慮することが望まれる。しかしながら、従来のＬＥＤ駆動回路ではこのような点に配慮した設計がなされていなかったのが現状である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、増幅回路として安定した動作を行うとともに、不要放射ノイズの発生をも抑制することのできるＬＥＤ駆動回路を提供することを目的とする。

上記課題を解決する為、本発明の一つの側面によれば、１以上のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを駆動する為のＬＥＤ駆動回路であって、ＬＥＤユニットを駆動するための駆動用トランジスタと該駆動用トランジスタのエミッタに接続されたエミッタ抵抗とを有し、ＬＥＤユニットに流れる電流をエミッタ抵抗間に発生する電圧として検出する駆動部と、駆動用トランジスタに出力電圧を供給する増幅器と、増幅器の出力信号を増幅器の入力側に帰還させる第１の帰還回路と、駆動用トランジスタのエミッタ抵抗での検出電圧を増幅器の入力に帰還させる第２の帰還回路と、を備えるＬＥＤ駆動回路が提供される。

上記構成によれば、第１の帰還回路及び第２の帰還回路によって、ＬＥＤ駆動回路として安定して動作することができると共に、不要放射ノイズの発生をも抑制することができる。

第２の帰還回路は、位相補正用のコンデンサを有する構成であっても良い。

ＬＥＤユニットが、複数のＬＥＤ列を有する構成である場合には、駆動部は、複数のＬＥＤ列に対応して駆動用トランジスタとエミッタ抵抗の組合せを複数有するように構成されていても良い。

増幅器は正相増幅器として構成されていても良い。また、増幅器は、作動増幅器、或いは、反転増幅器として構成されていても良い。

本発明によれば、ＬＥＤ駆動回路として安定して動作することができると共に、不要放射ノイズの発生をも抑制することができる。

本発明の実施形態によるＬＥＤ駆動回路を示す回路図である。 図１のＬＥＤ駆動回路の周波数特性を示すグラフである。 複数のＬＥＤ列を駆動する場合のＬＥＤ駆動回路の構成例を済めす回路図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路について説明する。

図１は、本発明の実施形態によるＬＥＤ駆動回路１００を示す回路図である。図１に示されるように、本実施形態によるＬＥＤ駆動回路１００は、複数のＬＥＤを含むＬＥＤ列１０、定電流回路２０、および定電流回路２０の出力電流（引き込み電流）を所定の値に設定する電流制御部３０を有する。また、図１に示されるＶＤはＬＥＤ用電源、ＶＥは駆動部用電源である。定電流制御部３０の可変抵抗器を調節しオペアンプＯＰ１への入力電圧を設定することによって、ＬＥＤ駆動回路１００の出力としての駆動電流（引き込み電流）を制御することができる。定電流回路２０は、正相増幅器を用いた回路構成となっている。

図１に示すようにＬＥＤ駆動回路１００は、オペアンプＯＰ１、駆動用のトランジスタＴＲ１およびエミッタ抵抗Ｒ２５を有する。また、ＬＥＤ駆動回路１００には、抵抗Ｒ１１およびＲ２２およびコンデンサＣ１１によりローカルな帰還回路が構成されている。さらに、ＬＥＤ駆動回路１００には、駆動用のトランジスタＴＲ１のエミッタとエミッタ抵抗Ｒ２５間の接続ポイントからオペアンプＯＰ１への帰還回路（抵抗Ｒ２１とコンデンサＣ２１）が形成されている。

図２は、図１に示すＬＥＤ駆動回路１００の周波数特性を示すグラフである。図１のＬＥＤ駆動回路１００において、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ２２はオペアンプＯＰ１の増幅器としてのゲインを決定する要素となる（図２の実線）。図２において破線で示されたグラフ（符号７１）は、オペアンプＯＰ１の単体としての周波数特性を示しており、本周波数特性における第一ポールとオープンループゲインは、例えば１０Ｈｚ／１００ｄＢであり、第二ポールは、例えば２ＭＨｚ／−１０ｄＢである。上記のローカルな帰還回路によって、周波数特性は、図２の実線で示すグラフ（符号８１）のように、第１ポールを２ｋＨｚから４ｋＨｚ程度（例えば２ｋＨｚ）に修正し、オープンループゲインを３０ｄＢ〜４０ｄＢ（例えば３６ｄＢ）に修正する。ここで、修正後の第１ポールは、抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１１により定まる時定数によって決定される。

さらに、トランジスタＴＲ１のエミッタからの帰還回路によって、周波数特性は図２の点線のグラフ（符号９１）で示すようにさらに修正され、仕上がり特性としては、利得６ｄＢ〜０ｄＢ（例えば６ｄＢ）、帯域６０ｋＨｚの特性を得る。なお、トランジスタＴＲ１のエミッタからの帰還回路において抵抗Ｒ２１に並列に位相補正用のコンデンサＣ２１を配置することで、カットオフ周波数を例えば３ｋＨzに調整することができる。

ＬＥＤ駆動回路１００を上述のように構成し周波数特性を修正することによって、ＬＥＤを駆動する定電流回路として安定した動作を実現することができる。したがって、ＬＥＤ駆動回路１００の出力段からＬＥＤ光源に至る配線の引き回し等に起因する発振現象等を有効に防止することができると共に、不要放射ノイズの発生をも抑制することができる。特に、建物内の照明や、市街地の街灯として多数のＬＥＤ照明装置が設置される状況において、上記効果を奏することができる本発明によるＬＥＤ駆動回路の利用は極めて有益である。

図３は、複数のＬＥＤ列（図３の例では２列）を駆動する場合の回路構成を示す図である。なお、図３のＬＥＤ駆動回路１０１において、図１のＬＥＤ駆動回路１００と同等の構成部品には同じ符号を付している。ＬＥＤ駆動回路１０１は、定電流回路２１の出力段に２つのトランジスタＴＲ１、ＴＲ２が配置される。トランジスタＴＲ１、ＴＲ２は、それぞれ抵抗Ｒ３１、Ｒ３２を経て、オペアンプＯＰ１の出力に並列に接続される。トランジスタＴＲ１およびエミッタ抵抗Ｒ２５からなる駆動部がＬＥＤ列１０を駆動し、トランジスタＴＲ２およびエミッタ抵抗Ｒ２６からなる駆動部がＬＥＤ列１１を駆動する。この構成により、図１のＬＥＤ駆動回路１００と同様の周波数特性を達成すると共に、複数のＬＥＤ列を駆動することが可能となる。

以上が本発明の実施形態である。例証として図面を用いて具体的に説明された上記実施形態は、様々な観点で変形することができることに留意する必要がある。例えば、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２は、バイポーラトランジスタでも良いし、ＭＯＳトランジスタでも良い。

１０，１１ ＬＥＤ列
２０ 定電流回路
３０ 電流制御部
ＯＰ１ オペアンプ
Ｃ１１，Ｃ２１ コンデンサ
Ｒ１１，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２５，Ｒ２６，Ｒ３１，Ｒ３２ 抵抗
ＴＲ１，ＴＲ２ トランジスタ
１００，１０１ ＬＥＤ駆動回路

Claims (4)

1. １以上のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを駆動する為のＬＥＤ駆動回路であって、
   前記ＬＥＤユニットを駆動するための駆動用トランジスタと該駆動用トランジスタのエミッタに接続されたエミッタ抵抗とを有し、前記ＬＥＤユニットに流れる電流を前記エミッタ抵抗間に発生する電圧として検出する駆動部と、
   前記駆動用トランジスタに出力電圧を供給する増幅器と、
   前記増幅器の出力信号を前記増幅器の入力側に帰還させる第１の帰還回路と、
   前記駆動用トランジスタのエミッタ抵抗での検出電圧を前記増幅器の入力に帰還させる第２の帰還回路と、を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
2. 前記第２の帰還回路は、位相補正用のコンデンサを有すること、を特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
3. 前記ＬＥＤユニットは、複数のＬＥＤ列を有し、
   前記駆動部は、前記複数のＬＥＤ列に対応して駆動用トランジスタとエミッタ抵抗の組合せを複数有するように構成されていること、を特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ駆動回路。
4. 前記増幅器は正相増幅器として構成されていること、を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のＬＥＤ駆動回路。

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