JP2015167166A - Ｌｅｄ並列点灯回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のＬＥＤを輝度が揃うように点灯する場合全てのＬＥＤを直列接続し、定電流電源で駆動する。並列ＬＥＤパスの駆動では、各々の並列ＬＥＤパスに定電流電源が必要である。大型の照明装置ではＬＥＤ使用量が多く並列接続は避けられない為、コストダウンの妨げとなっている。
【解決手段】 複数の直列ＬＥＤパスを並列に持ったＬＥＤ照明ユニットで、単一の定電流電源で点灯可能で、均等輝度を達成、かつ最小損失を得る為に、各直列ＬＥＤパスに電流制限回路を持ち、かつ最もＶＦの低い直列ＬＥＤパスを検出し、そのパスをＶＦバラツキの上限に自動設定する事で上記目標を達成する。
【選択図】図１

Description

本発明はＬＥＤを使用した照明器具の内部構造に関するものである。

ＬＥＤは電圧を印加する事により点灯するが、その輝度は印加電圧ではなく、ＬＥＤを流れる順方向電流に依存する。定格輝度を得るための順方向電圧はＶＦと定義されるが、順方向電圧対順方向電流の関係は製造バラツキを持つ事から、ＶＦは個々のＬＥＤ間で差異を持つ。従って、ＬＥＤを並列接続すると個々のＶＦの差異により、電流の偏りが発生し輝度ムラが発生する。そのため複数のＬＥＤを同時に点灯する場合には全てのＬＥＤを直列に繋ぎ、それらを定電流駆動するのが一般的である。

直列ＬＥＤパスを複数並列に使用する場合は、その並列パスごとに独立した定電流源を使用する。その定電流源を効率的に構成した例もある。（特許文献１参照）

USP 6,628,252 B2

並列パス毎に定電流電源を使用する方法は確実であるが、コスト的に問題がある。小電力のＬＥＤ照明では並列パス毎に直列抵抗を挿入しＶＦのバラツキを緩和する方法が使われる。本質的な欠点として、抵抗器で無効な電力が消費されると言う事がある。

従来から使用されている単一出力の定電流電源を使用し、並列パスに均等に電流を流せる補助回路がＬＥＤ照明装置の製造に必要となっている。

並列パス毎にトランジスタによる電流制限回路を挿入し、各並列パスに等しい電流が流れるように制御し、かつ、並列パスの電流の総和が駆動する定電流電源の供給電流に等しく、かつ、概電流制限回路の電圧降下分が最小になる様に制御する。

ＬＥＤ照明市場では屋内電源、ＡＣ１００Ｖ、ＡＣ１１０Ｖ、ＡＣ２００Ｖ、ＡＣ２２０ＶなどからＡＣＤＣ変換、定電流化しＬＥＤを点灯する器具が大半を占める、その為にＡＣＤＣ変換回路の効率向上の観点から、ＬＥＤ点灯電圧は上昇傾向にある。現在は点灯電圧３６Ｖが主流となっている。このＬＥＤの場合、２個直列で７２Ｖであり、特異性は余り無いが、４個となった場合には１４４Ｖ、８個の場合は２８８Ｖとなり、安全基準を満たす為のコストが膨大になる。

本発明により、並列パスを使用し電圧を抑えつつ、輝度ムラを解消することで安価な照明器具を製造出来る。

本発明の１実施形態 定電流可能範囲の説明

図１に於いて、［１００］は定電流電源であり、ＬＥＤを有する照明器具に内蔵でも外置きでも構わない。

［１０１］複数の直列ＬＥＤパスで構成された、並列パス。２個以上であれば何個でも良い。

［１０２］最もＶＦの低いＬＥＤパスを検出する為の手段。

［１０３］並列パスそれぞれに等しい電流を流す為の電流制限回路。図はＭＯＳＦＥＴ（［２０４］参照）を使用しているが定電流領域を持ったトランジスタであればどれでも動作する。

［１０４］検出されたＶＦ最小値のＬＥＤパスの駆動点電圧から、最適な動作点に変換するための抵抗分割回路。

図２に置いて、［２００］はトランジスタの定電流領域を示す。Voltageはトランジスタのソース・ドレイン間電圧、CurrentはVoltage変化に伴う、ソース・ドレイン電流。定電流領域ではソース・ドレイン間電圧が変化してもソース・ドレイン間電流は一定値を示す。

［２０１］図１の回路［１０２］が検出したVFが最も小さいＬＥＤ並列パスに繋がる電流制限トランジスタのドレイン電圧。[注]ＶＦが最も小さいＬＥＤパスに繋がるドレイン電圧は最も高い。

［２０２］ＶＦが最も小さいＬＥＤパスに基づいて、そのパスのドレイン電圧が［２０１］に決定したとき、ＭＯＳＦＥＴのゲート電位は一意的に定まる。そのゲート電位が維持された状態で、ソース・ドレイン電圧を下げて行くと定電流性が維持できなくなる点に到達する。ＶＦが最も小さいＬＥＤパス以外のＬＥＤパスのＶＦはそれよりも高いのでドレイン電圧は低くなる。そのＬＥＤパスのＶＦが［２０２］電圧以下になると電流の等価性は保証されない。

［２０３］は電圧［２０１］から電圧［２０２］を引いた値である。使用中のＬＥＤパスのＶＦ最大値と最小値の差がこの値以下であれば、ＬＥＤ輝度の等価性が保証される。Range［２０３］を大きくすれば、大きなＬＥＤのＶＦバラツキを吸収出来る。ただし、電圧［２０１］とＬＥＤパス電流の積で求められる電力はトランジスタで消費される無効電力である。

Claims (1)

1. 直列ＬＥＤパスを複数並列に有し、かつ単一の定電流電源で駆動出来るＬＥＤ照明装置に於いて、直列ＬＥＤパスのそれぞれにゲートを共通接続し定電流領域で動作するＭＯＳトランジスタによる電流制限回路を有し、かつ、上記直列ＬＥＤパスの最も順方向電圧（ＶＦ）の低い直列ＬＥＤパスを検出する回路とその検出出力を、概直列ＬＥＤパスの動作点をＬＥＤのＶＦ製造バラツキに合わせ最小化する電圧に変換し、前記ＭＯＳトランジスタの共通ゲートに接続した、並列ＬＥＤ駆動回路。