JP2014107337A

JP2014107337A - Ｌｅｄ駆動回路

Info

Publication number: JP2014107337A
Application number: JP2012257482A
Authority: JP
Inventors: Yi Zhang; 張▲い▼; Chih Hsein Wu; 呉志賢; kai cheng Zhuang; 莊凱程
Original assignee: Unity Opto Technology Co Ltd
Current assignee: Unity Opto Technology Co Ltd
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-06-09

Abstract

【課題】帰還電流検出手段で保護回路を形成することにより、交流電源の入力電圧が高すぎて電力が上昇してしまうことを避けることができるＬＥＤ駆動回路を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ駆動回路は、交流電源６０に接続されている保護手段１０と、保護手段１０に電気的に接続されている整流器２０と、一端が整流器２０に電気的に接続されている制御手段３０と、発光ダイオードと第１コンデンサとトランジスタとが設けられ、発光ダイオードが正極及び負極を有するとともに第１コンデンサに並列接続され、発光ダイオードの正極が整流器２０と制御手段３０とに電気的に接続されているＬＥＤ駆動手段４０と、ＬＥＤ駆動手段４０と制御手段３０との間に設けられている帰還電流検出手段５０とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＥＤ駆動回路に係り、特に、トランジスタを用い線形領域で動作させることにより、スイッチング周波数が無く放射電磁雑音（ＥＭＩ）フィルタを用いる必要がないＬＥＤ駆動回路であって、帰還電流検出手段で高圧帰還電圧補償用の保護回路を形成することにより、交流電源の入力電圧が高すぎて電力が上昇してしまうことを避けられる。

まず、図１を参照し、従来のＬＥＤ駆動回路は、フライバック型回路７２とパルス幅変調（ＰＭＷ：ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）７１の方式とで、電流及び電力が一定となる直流電源を提供している。しかし、パルス幅変調器とＥＭＩフィルタの必要な部品のコストが高いという欠点がある。

また、従来のＬＥＤ駆動回路は、高圧帰還電圧補償用の保護回路を使用しておらず、線形電源の方式を用いる場合には、放射電磁雑音が生じないものの、交流入力電源の電圧が高いほど、線路上のトランジスタの端子間電圧が高くなっていき、交流電源の入力電圧が高くなりすぎ、電力（Ｗ）が快速上昇されるため（図２に示すように）、ＬＥＤが保護できなくなり、なおかつ、過熱によるＬＥＤの損壊を発生し易い。

これに鑑みて、トランジスタを用い線形領域で動作させることにより、スイッチング周波数が無くＥＭＩフィルタを用いる必要がないＬＥＤ駆動回路であって、高圧帰還電圧補償用の保護回路を有し、交流電源の入力電圧が高すぎて電力が快速上昇してしまうことを抑制することのできるＬＥＤ駆動回路を提供するよう期することが、本発明者が、本発明を創作しようとする動機である。

本発明は、トランジスタを用い線形領域で動作させることにより、スイッチング周波数が無くＥＭＩフィルタを用いる必要がないため、回路構造が簡単で、コストが低く抑制されるＬＥＤ駆動回路を提供することを主な目的とする。

本発明は、帰還電流検出手段を備えて保護回路を形成することにより、交流電源の入力電圧が高すぎて電力が上昇してしまうことを抑制することのできるＬＥＤ駆動回路を提供することを次の目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、交流電源に接続されている保護手段と、前記保護手段に電気的に接続されている整流器と、一端が前記整流器に電気的に接続されている制御手段と、発光ダイオードと第１コンデンサとトランジスタとが設けられ、前記発光ダイオードが正極及び負極を有するとともに前記第１コンデンサに並列接続され、前記発光ダイオードの正極が前記整流器と前記制御手段とに電気的に接続されているＬＥＤ駆動手段と、第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗と第４抵抗とを有するとともに前記ＬＥＤ駆動手段と前記制御手段との間に設けられ、前記第１抵抗の一端が前記第２抵抗の一端と前記制御手段とにそれぞれ電気的に接続され、前記第１抵抗の他端が前記発光ダイオードの負極に電気的に接続され、前記第２抵抗の他端が前記トランジスタ、前記第３抵抗の一端及び前記第４抵抗の一端に電気的に接続され、ここで前記第３抵抗と前記第４抵抗とが並列接続され、前記第３抵抗の他端と前記第４抵抗の他端とが接地されている帰還電流検出手段とを含む。
よって、トランジスタを用い線形領域で動作させることにより、スイッチング周波数が無く、ＥＭＩフィルタを用いる必要がないため、回路構造が簡単で、コストが低く抑制され、さらに、帰還電流検出手段で高圧帰還電圧補償用の保護回路を形成することにより、交流電源の入力電圧が高すぎて電力が上昇してしまうことを避けられる。

本発明の特徴、特点及び技術内容をさらに深く了解を得るため、以下の本発明に係る詳細説明及び添付図面を参照すれば得られるが、前記添付図面は参考や説明のみ提供され、本発明を局限するものではない。

従来のＬＥＤ駆動回路を示す回路図である。従来のＬＥＤ駆動回路における入力電圧に応じる出力電力（Ｗ）を示す実測図である。本発明のＬＥＤ駆動回路を示すブロック図である。本発明のＬＥＤ駆動回路を示す図である。本発明の制御手段内部を示すブロック図である。本発明のＬＥＤ駆動回路における入力電圧に応じる出力電力（Ｗ）を示す実測図である。

図３〜図５を同時に参照する。本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、交流電源６０に接続されている保護手段１０と、保護手段１０に電気的に接続されている整流器（ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）２０と、一端が整流器２０に電気的に接続されている制御手段３０と、発光ダイオード４１と第１コンデンサ４３とトランジスタ４２とが設けられ、発光ダイオード４１が正極４１１及び負極４１２を有するとともに第１コンデンサ４３に並列接続され、発光ダイオード４１の正極４１１が整流器２０と制御手段３０とに電気的に接続されているＬＥＤ駆動手段４０と、第１抵抗５１と第２抵抗５２と第３抵抗５３と第４抵抗５４とを有するとともにＬＥＤ駆動手段４０と制御手段３０との間に設けられ、第１抵抗５１の一端が第２抵抗５２の一端と制御手段３０とにそれぞれ電気的に接続され、第１抵抗５１の他端が発光ダイオードの負極４１２に電気的に接続され、第２抵抗５２の他端がトランジスタ４２、第３抵抗５３の一端及び第４抵抗５４の一端に電気的に接続され、ここで第３抵抗５３と第４抵抗５４とが並列接続され、第３抵抗５３の他端と第４抵抗５４の他端とが接地されている帰還電流検出手段５０とを含む。
第１抵抗５１と第２抵抗５２と第３抵抗５３と第４抵抗５４とにより、帰還電流検出用及び高低圧補償保護用の効果に達し、且つ、制御手段３０は、線形定電流の方式で発光ダイオードを駆動する。

制御手段３０の内部には、電圧レギュレータ３０１と、電圧参考手段３０３と、演算増幅器３０４と、温度保護手段３０２とが含まれており、さらに、制御手段３０の外部には高電圧端子（ＨＶ）３１１と、低電圧端子（ＶＤＤ）３１２と、検出端子（ＣＳ）３１５と、アース端子（ＧＮＤ）３１３と、ゲート（ＧＡＴＥ）３１４とが含まれている。
電圧レギュレータ３０１の一端が高電圧端子（ＨＶ）３１１に接続され、電圧レギュレータ３０１の他端が低電圧端子（ＶＤＤ）３１２に接続される。演算増幅器３０４は、正相入力端子３０５と逆相入力端子３０６と出力端子３０７とを備え、正相入力端子３０５が電圧参考手段３０３に接続され、逆相入力端子３０６が検出端子（ＣＳ）３１５に接続され、出力端子３０７が温度保護手段３０２及びゲート（ＧＡＴＥ）３１４に接続されている。
さらに、制御手段３０のゲート（ＧＡＴＥ）３１４がＬＥＤ駆動回路４０のトランジスタ４２に電気的に接続され、高電圧端子（ＨＶ）３１１は、第５抵抗３３を介して整流器２０に電気的に接続され、低電圧端子（ＶＤＤ）３１２とアース端子３１３との間に第２コンデンサ３２が接続され、検出端子（ＣＳ）３１５が第１抵抗５１と第２抵抗５２との一端に電気的に接続されている。第５抵抗３３により高圧起動用限流を制御し、第２コンデンサ３２によりノイズを除去する。

また、ＬＥＤ駆動回路のトランジスタ４２は、ドレイン４２１と、ゲート４２２と、ソース４２３とを有し、トランジスタ４２のゲート４２２が制御手段３０のゲート（ＧＡＴＥ）３１４に接続され、ドレイン４２１が発光ダイオード４１の負極４１２に接続され、ソース４２３が第２抵抗５２の他端と第３抵抗５３及び第４抵抗５４の一端に接続されている。
ここで、トランジスタ４２は、ＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり、制御手段３０と帰還電流検出手段３１５とにより、トランジスタ４２を線形領域で動作させるとともに、トランジスタ４２の発熱元を発光ダイオード４１の灯板（図示せず）と結合して放熱させる。さらに、発光ダイオード４１が第１コンデンサ４３に並列接続され、第１コンデンサ４３により発光ダイオード４１の電圧電流のリップル（波動）を低下させることができ、電圧を安定化する効果を備える。

ここで、保護手段１０は、ヒューズ１１と、サーミスタ（ＮＴＣ）１２と、バリスタ（ＴＶＲ）１３とを含み、さらに、交流電源６０は、ライブ線（Ｌ）６１と、アース線（Ｎ）６２とを備え、ヒューズ１１の一端が交流電源６０のライブ線６１に接続され、ヒューズ１１の他端がサーミスタ（ＮＴＣ）１２及びバリスタ（ＴＶＲ）１３の一端に接続される。さらに、バリスタ（ＴＶＲ）１３の他端が交流電源６０のアース線（Ｎ）６２及び整流器２０に接続されている。よって、ヒューズ１１がショート保護、サーミスタ（ＮＴＣ）１２がサージ電流保護、バリスタ（ＴＶＲ）１３がサージ電圧保護にそれぞれ用いられる。

さらに、整流器２０は、ブリッジ整流器２１と、平滑コンデンサ２２とを備え、さらに、ブリッジ整流器２１は、第１ピン２１１と、第２ピン２１２と、第３ピン２１３と、第４ピン２１４とを有し、第１ピン２１１が第６抵抗１４を介して保護手段１０のサーミスタ（ＮＴＣ）１２の他端に接続され、第２ピン２１２が接地され、第３ピン２１３が交流電源のアース線（Ｎ）６２及びバリスタ（ＴＶＲ）１３の他端に接続され、第４ピン２１４が平滑コンデンサ２２、制御手段３０及びＬＥＤ駆動手段４０に電気的に接続されている。よって、ブリッジ整流器２１を介して交流電源６０を整流するとともに、平滑コンデンサ２２により高周波ノイズを除去する。

最後に、図６は、本発明のＬＥＤ駆動回路における入力電圧に応じる出力電力（Ｗ）を示す実測図である。図３〜図５に合わせながら図６を参照すると、交流入力電源電圧が低いほど、発光ダイオード４１の線路上のトランジスタ４２の出力電圧が低くなっていき、第１抵抗５１と第２抵抗５２とでトランジスタ４２の端子間電圧を検出すると、フィードバック電圧ΔＶも低くなっていき、第３抵抗５３を第４抵抗５４と並列接続して検出された電圧も低くなり、発光ダイオード４１の出力電流を低下させることができる。よって、保護回路が形成される。

交流電源の入力電圧が高いほど、発光ダイオード４１の線路上のトランジスタ４２の出力電圧が高くなっていき、第１抵抗５１と第２抵抗５２とでトランジスタ４２の端子間電圧を検出すると、フィードバック電圧ΔＶも高くなっていき、第３抵抗５３を第４抵抗５４と並列してなる分圧を加えて発光ダイオード４１の出力電流を低下させることができる。よって、保護回路が形成され、交流電源電圧の入力が高すぎて出力電力（Ｗ）が上昇してしまうことを避けられる。

本発明は、以下の特長を備える。
１．本発明のＬＥＤ駆動回路は、線形電源を使用しており、パルス幅変調（ＰＭＷ）の方式でないため、放射電磁雑音（ＥＭＩ）の問題はない。
２．本発明のＬＥＤ駆動回路は、放射電磁雑音（ＥＭＩ）を有しないため、実装部品のコストを少なく抑えることができる。
３．本発明のＬＥＤ駆動回路は、力率ＰＦ＝０．７〜０．９であり、ブリッジ整流後に大型コンデンサが配設されず、発光ダイオードの正／負極の両端に並列接続して電圧を安定化しながら発光ダイオードを保護するようになっている。
４．交流入力電源の電圧が低いほど、発光ダイオードの線路上のトランジスタの出力電圧が低くなっていき、第１抵抗と第２抵抗とでトランジスタの端子間電圧を検出すると、フィードバック電圧ΔＶも低くなっていき、第３抵抗を第４抵抗と並列接続して検出された電圧も低くなり、発光ダイオードの出力電流を低下させることができる。よって、保護回路が形成される。
５．交流電源の入力電圧が高いほど、発光ダイオードの線路上のトランジスタの出力電圧が高くなっていき、第１抵抗と第２抵抗とでトランジスタの端子間電圧を検出すると、フィードバック電圧ΔＶも高くなっていき、第３抵抗を第４抵抗と並列してなる分圧を加えて発光ダイオードの出力電流を低下させることができる。よって、保護回路が形成され、交流電源電圧の入力が高すぎて出力電力（Ｗ）が上昇してしまうことを避けられる。

以上は、単に本発明の好ましい具体的な実施例に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。本発明の特許請求の範囲及び明細書の内容によって実施した簡単的等価な変更や修飾などが、本発明の主張範囲内に納入されるべきことは言うまでもないことである。

１０保護手段
１１ヒューズ
１２サーミスタ（ＮＴＣ）
１３バリスタ（ＴＶＲ）
１４第６抵抗
２０整流器
２１ブリッジ整流器
２２平滑コンデンサ
２１１第１ピン
２１２第２ピン
２１３第３ピン
２１４第４ピン
３０制御手段
３０１電圧レギュレータ
３０２温度保護手段
３０３電圧参考手段
３０４演算増幅器
３０５正相入力端子
３０６逆相入力端子
３０７出力端子
３１１高電圧端子（ＨＶ）
３１２低電圧端子（ＶＤＤ）
３１３アース端子（ＧＮＤ）
３１４ゲート（ＧＡＴＥ）
３１５検出端子（ＣＳ）
３２第２コンデンサ
３３第５抵抗
４０ＬＥＤ駆動手段
４１発光ダイオード
４２トランジスタ
４３第１コンデンサ
４１１正極
４１２負極
４２１ドレイン
４２２ゲート
４２３ソース
５０帰還電流検出手段
５１第１抵抗
５２第２抵抗
５３第３抵抗
５４第４抵抗
６０交流電源
６１ライブ線（Ｌ）
６２アース線（Ｎ）
７１パルス幅変調（ＰＭＷ）
７２フライバック型回路

Claims

交流電源に接続されている保護手段と、
前記保護手段に電気的に接続されている整流器と、
一端が前記整流器に電気的に接続されている制御手段と、
発光ダイオードと第１コンデンサとトランジスタとが設けられ、前記発光ダイオードが正極及び負極を有するとともに前記第１コンデンサに並列接続され、前記発光ダイオードの正極が前記整流器と前記制御手段とに電気的に接続されているＬＥＤ駆動手段と、
第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗と第４抵抗とを有するとともに前記ＬＥＤ駆動手段と前記制御手段との間に設けられ、前記第１抵抗の一端が前記第２抵抗の一端と前記制御手段とにそれぞれ電気的に接続され、前記第１抵抗の他端が前記発光ダイオードの負極に電気的に接続され、前記第２抵抗の他端が前記トランジスタ、前記第３抵抗の一端及び前記第４抵抗の一端に電気的に接続され、ここで前記第３抵抗と前記第４抵抗とが並列接続され、前記第３抵抗の他端と前記第４抵抗の他端とが接地されている帰還電流検出手段とを含む事を特徴とする、
ＬＥＤ駆動回路。
前記制御手段の内部には、電圧レギュレータと、電圧参考手段と、演算増幅器と、温度保護手段とが含まれており、さらに、前記制御手段の外部には高電圧端子と、低電圧端子と、検出端子と、アース端子と、ゲートとが含まれており、前記電圧レギュレータの一端が前記高電圧端子に接続され、前記電圧レギュレータの他端が前記低電圧端子に接続され、前記演算増幅器は、正相入力端子と逆相入力端子と出力端子とを備え、前記正相入力端子が前記電圧参考手段に接続され、前記逆相入力端子が前記検出端子に接続され、前記出力端子が前記温度保護手段及び前記ゲートに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記制御手段のゲートが前記ＬＥＤ駆動回路のトランジスタに電気的に接続され、前記高電圧端子は、前記第５抵抗を介して前記整流器に電気的に接続され、前記低電圧端子と前記アース端子との間に第２コンデンサが接続され、前記検出端子が前記第１抵抗と前記第２抵抗との一端に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記ＬＥＤ駆動回路のトランジスタは、ドレインと、ゲートと、ソースとを有し、前記トランジスタのゲートが前記制御手段のゲートに接続され、前記ドレインが前記発光ダイオードの負極に接続され、前記ソースが前記第２抵抗の他端と前記第３抵抗及び第４抵抗の一端に接続されていることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記保護手段は、ヒューズと、サーミスタと、バリスタとを含み、さらに、前記交流電源は、ライブ線と、アース線とを備え、前記ヒューズの一端が前記交流電源のライブ線に接続され、前記ヒューズの他端が前記サーミスタ及び前記バリスタの一端に接続され、さらに、前記バリスタの他端が前記交流電源のアース線及び前記整流器に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記整流器は、ブリッジ整流器と、平滑コンデンサとを備え、さらに、前記ブリッジ整流器は、第１ピンと、第２ピンと、第３ピンと、第４ピンとを有し、前記第１ピンが第６抵抗を介して前記保護手段のサーミスタの他端に接続され、前記第２ピンが接地され、前記第３ピンが前記交流電源のアース線（Ｎ）及び前記バリスタの他端に接続され、前記第４ピンが前記平滑コンデン、前記制御手段及び前記ＬＥＤ駆動手段に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。