JP3169855U - 発光ダイオードの定電流駆動回路および光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した輝度の発光ダイオードの定電流駆動回路および光源装置を提供する。【解決手段】発光ダイオードの定電流駆動回路は、制御ユニットと、降圧コンバータと、補償ユニットとを含む。制御ユニットは、第１入力端と、第１出力端とを有し、第１出力端を介して制御信号を出力する。降圧コンバータは、入力電源に接続され、制御ユニットの第１出力端とＬＥＤ列の間に接続される。補償ユニットは、ＬＥＤ列と制御ユニットの第１入力端の間に接続される。制御ユニットは、第１入力端を介して補償ユニットの補償信号を受信する。光源装置は、ＬＥＤ列と、ＬＥＤ列に接続された定電流駆動回路とを含む。【選択図】図１

Description

この考案は、駆動回路および光源装置に関するものであり、特に、発光ダイオード（light emitting diode, LED）の定電流駆動回路および光源装置に関するものである。

発光ダイオード（light emitting diode, LED）は、小型、省電力、長寿命といった特徴に加え、製造技術が進歩したことにより、近年、ＬＥＤを光源とする商品がますます普及してきた。ＬＥＤは、操作範囲内で偏圧が僅かに変化すると、操作電流に大幅な変化が生じるため、定電流駆動しなければ、電流が定格値を超えた時に焼けて壊れる。

周知のＬＥＤの駆動方法は、通常、制御チップによって出力された制御信号を利用して、ＬＥＤに接続されたスイッチの導通を切り換える、または切断する方法である。さらに詳しく説明すると、制御チップが、ＬＥＤを通過する電流が高すぎると検出した時、出力された制御信号は、ＬＥＤを通過する電流がエネルギー源の流出とともに徐々に減少するようスイッチを切断する。しかしながら、信号の伝達には時間が必要であるため、伝達遅延（propagation delay）の現象が生じる。その結果、制御チップが電流の異常を検出しても、制御チップはすぐにスイッチを開閉することができないため、ＬＥＤを通過する異常電流は、一定の遅延時間が経過してから制御される。しかし、一旦ＬＥＤの動作周波数に変化が生じると、ＬＥＤを定電流駆動する効果を達成することができないため、長時間経過するとＬＥＤが損壊しやすい。

そこで、本業界では、ＬＥＤを定電流駆動する制御技術を積極的に研究開発する必要がある。

この考案は、ＬＥＤを通過する電流を実質的に固定値に維持することのできるＬＥＤの定電流駆動回路を提供する。

この考案は、安定した輝度のＬＥＤ光源を提供することのできる光源装置を提供する。

この考案は、制御ユニットと、降圧コンバータ（buck converter）と、補償ユニットとを含むＬＥＤの駆動回路を提供する。制御ユニットは、第１入力端と、第１出力端とを有し、第１出力端を介して制御信号を出力する。降圧コンバータは、入力電源に接続され、制御ユニットの第１出力端とＬＥＤ列（light emitting diode string, LED string）の間に接続される。補償ユニットは、ＬＥＤ列と制御ユニットの第１入力端の間に接続される。制御ユニットは、第１入力端を介して補償ユニットの補償信号を受信する。

この考案の実施形態において、上述したＬＥＤ列は、降圧コンバータの第１端と第２端の間に接続される。

この考案の実施形態において、上述した補償ユニットは、第２入力端と、第２出力端とを有する。第２入力端は、降圧コンバータの第２端に接続され、第２出力端は、制御ユニットの第１入力端に接続される。

この考案の実施形態において、上述した補償ユニットは、補償抵抗と、第１抵抗とを含む。補償抵抗は、ＬＥＤ列と制御ユニットの第１入力端の間に接続される。第１抵抗は、補償抵抗と接地端の間に接続される。

この考案の実施形態において、上述した補償抵抗の抵抗値は、１０オーム（Ohm, Ω）〜５０万オームである。

この考案の実施形態において、上述した補償ユニットは、さらに、フィルタ抵抗を含む。フィルタ抵抗は、補償抵抗と第１抵抗の間に接続される。

この考案の実施形態において、上述した補償抵抗の抵抗値は、１万オーム〜９０００万オームである。

この考案の実施形態において、上述した補償ユニットは、さらに、フィルタコンデンサを含む。フィルタコンデンサは、フィルタ抵抗と接地端の間に接続される。

この考案の実施形態において、ＬＥＤの定電流駆動回路は、さらに、コンデンサを含む。コンデンサは、ＬＥＤ列の両端に接続される。

この考案の実施形態において、上述した降圧コンバータは、ダイオードと、インダクタと、スイッチとを含む。ダイオードは、入力電源とＬＥＤ列に接続される。インダクタは、ダイオードとＬＥＤ列の間に接続され、ＬＥＤ列、インダクタおよびダイオードでループを形成する。スイッチの一端は、ダイオードとインダクタに接続され、別の一端は、補償ユニットに接続される。

この考案の実施形態において、上述した制御ユニットは、クロック発生器と、ＳＲフリップフロップ（SR flip flop）と、コンパレータとを含む。ＳＲフリップフロップは、クロック発生器と降圧コンバータの間に接続される。ＳＲフリップフロップは、セット端と、リセット端とを有し、セット端を介してクロック信号を受信する。コンパレータは、正端と、負端と、第３出力端とを有する。正端は、補償ユニットに接続され、負端は、参考電圧を受け取り、第３出力端は、ＳＲフリップフロップのリセット端に接続される。

この他、この考案は、さらに、ＬＥＤ列と、定電流駆動回路とを含む光源装置を提供する。定電流駆動回路は、ＬＥＤ列に接続され、上述した制御ユニット、降圧コンバータおよび補償ユニットを含む。

以上のように、この考案の実施形態は、ＬＥＤ列と制御ユニットの第１入力端の間に補償ユニットを接続して、入力電源とＬＥＤの電圧降下の変化に伴って自己調整を行う補償信号を提供することによって、ＬＥＤを通過する電流を実質的に固定値に維持することができるため、ＬＥＤの電圧降下の変化または遅延時間要素と動作周波数の変化に影響されず、その結果、安定した輝度のＬＥＤ光源を提供することができる。

この考案の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。

この考案の第１実施形態に係る光源装置の概略図である。 図１のＬＥＤ列の電流の時間に伴う変化を示す概略図である。 図３Ａ〜３Ｃは、異なる周波数における補償信号と参考電圧の時間に伴う変化を示す比較図である。 図４Ａ〜４Ｃは、図１の異なる周波数における補償信号と参考電圧の時間に伴う変化を示す比較図である。 この考案の第２実施形態に係る光源装置の概略図である。

（第１実施形態）
図１は、この考案の第１実施形態に係る光源装置の概略図である。図１を参照すると、光源装置１００は、ＬＥＤ列１１０と、定電流駆動回路１２０とを含む。ＬＥＤ列１１０は、例えば、複数の列が一つにつながったＬＥＤ１１２（図１に３つ示す）で構成される。定電流駆動回路１２０は、ＬＥＤ列１１０に接続され、ＬＥＤ列１１０を駆動するのに適する。本実施形態の定電流駆動回路１２０は、ＬＥＤ列１１０を通過する電流がＬＥＤ列１１０の動作周波数に変化が生じた状態でも、実質的に固定値に維持することができる。

図１に示すように、定電流駆動回路１２０は、制御ユニット１２２と、降圧コンバータ１２４と、補償ユニット１２６とを含む。制御ユニット１２２は、入力端ＩＰ１と、出力端ＯＰ１とを有し、出力端ＯＰ１を介して制御信号Ｓ_ctlを出力する。降圧コンバータ１２４は、入力電源Ｖ_inに接続され、且つ制御ユニット１２２の出力端ＯＰ１とＬＥＤ列１１０の間に接続される。また、補償ユニット１２６は、ＬＥＤ列１１０と制御ユニット１２２の入力端ＩＰ１の間に接続される。制御ユニット１２２は、入力端ＩＰ１を介して補償ユニット１２６の補償信号Ｓ_cmpを受信する。この他、ＬＥＤ列１１０は、降圧コンバータ１２４の第１端Ｅ１と第２端Ｅ２の間に接続される。補償ユニット１２６は、入力端ＩＰ２と、出力端ＯＰ２とを有し、入力端ＩＰ２は、降圧コンバータ１２４の第２端Ｅ２に接続され、出力端ＯＰ２は、制御ユニット１２２の入力端ＩＰ１に接続される。

詳しく説明すると、本実施形態の降圧コンバータ１２４は、ダイオードＤ１と、インダクタＬ１と、スイッチＱ１とを含む。図１に示すように、ダイオードＤ１は、入力電源Ｖ_inとＬＥＤ列１１０に接続される。インダクタＬ１は、ダイオードＤ１とＬＥＤ列１１０の間に接続され、ＬＥＤ列１１０、インダクタＬ１およびダイオードＤ１でループを形成する。スイッチＱ１の一端は、ダイオードＤ１とインダクタＬ１に接続され、別の一端は、補償ユニット１２６に接続される。

また、制御ユニット１２２は、クロック発生器１２２ａと、ＳＲフリップフロップ１２２ｂと、コンパレータ１２２ｃとを含む。ＳＲフリップフロップ１２２ｂは、クロック発生器１２２ａと降圧コンバータ１２４の間に接続される。ＳＲフリップフロップ１２２ｂは、セット端Ｓと、リセット端Ｒと、出力端Ｑとを有し、セット端Ｓを介してクロック信号Ｓ_clkを受信するとともに、出力端Ｑを介して制御信号Ｓ_ctlを出力する。コンパレータ１２２ｃは、正端ＥＰと、負端ＥＮと、出力端ＯＰ３とを有する。正端ＥＰは、補償ユニット１２６に接続されて補償信号Ｓ_cmpを受信し、負端ＥＮは、参考電圧Ｖ_refを受け取り、出力端ＯＰ３は、ＳＲフリップフロップ１２２ｂのリセット端Ｒに接続される。本実施形態において、制御ユニット１２２は、例えば、制御チップであり、制御チップは、上述した各構成要素を含む。この他、補償ユニット１２６は、補償抵抗Ｒ_cmpと、抵抗Ｒ１とを含む。補償抵抗Ｒ_cmpは、ＬＥＤ列１１０と制御ユニット１２２の入力端ＩＰ１の間に接続され、節点Ｎ１の電圧は、入力電源Ｖ_inとＬＥＤ列１１０の電圧降下Ｖ_ledの差（すなわち、（Ｖ_in−Ｖ_led））である。また、抵抗Ｒ１は、補償抵抗Ｒ_cmpと接地端の間に接続される。

図２は、図１のＬＥＤ列１１０の電流Ｉ_ledの時間に伴う変化を示す概略図である。図１および図２を同時に参照すると、図１のクロック発生器１２２ａは、クロック信号Ｓ_clkをＳＲフリップフロップ１２２ｂのセット端Ｓに提供して、クロックパルス毎にＳＲフリップフロップ１２２ｂのセット端Ｓを触発し、降圧コンバータ１２４のスイッチＱ１を導通させる。スイッチＱ１が図２の期間Ｔ_onで導通した時、ＬＥＤ列１１０を通る電流Ｉ_ledは、図１の経路Ｐ１に沿って伝送され、順番にインダクタＬ１、スイッチＱ１を通って接地端に到達する。ＬＥＤ列１１０およびインダクタＬ１を通る電流Ｉ_ledは、時間とともに次第に増加するため（図２に示す）、これに伴って抵抗Ｒ１上の電圧降下を増加させる。ＬＥＤ列１１０の電流Ｉ_ledがＩ_peakまで増加して抵抗Ｒ１上の電圧降下（すなわち、補償信号Ｓ_cmp）がＶ_refを超過した時（例えば、１Ｖ）、コンパレータ１２２ｃがＳＲフリップフロップ１２２ｂのリセット端Ｒを触発して、降圧コンバータ１２４のスイッチＱ１を切断する。そして、スイッチＱ１が期間Ｔ_offで切断された時、ＬＥＤ列１１０の電流Ｉ_ledは、ＬＥＤ列１１０、インダクタＬ１およびダイオードＤ１で形成されるループ内で経路Ｐ２に沿って循環し、且つＬＥＤ列１１０のエネルギー源の流出とともにＩ_minまで徐々に減少して、次のクロックパルスが発生する。そのため、図２に示すように、ＬＥＤ列１１０の電流Ｉ_ledは、周期性を持つのこぎり波形を表し、大ざっぱに見て安定した電流平均値Ｉ_avになる。

言及すべきこととして、期間Ｔ_offでインダクタＬ１を通る電流は、Ｉ_{L_off} = Ｖ_led×Ｔ_off／Ｌで表すことができ、図２からわかるように、Ｉ_av = Ｉ_peak−（Ｉ_{L_off}／２）であるため、電流Ｉ_ledの平均値は、Ｉ_av = Ｉ_peak−（Ｖ_led×Ｔ_off／２Ｌ）で表すことができる。したがって、上の式からわかるように、電流ピーク値Ｉ_peakと期間Ｔ_offの大きさを調整するだけで、ＬＥＤ列１１０を通る電流平均値Ｉ_avを固定の大きさに維持することができるため、定電流制御の効果を達成することができる。また、本実施形態において、期間Ｔ_offは全て固定と仮定しているため、定電流制御の効果を達成するためには、電流ピーク値Ｉ_peakをできるだけ固定に維持しなければならない。この詳細について、以下に説明する。

図３Ａ〜図３Ｃは、異なる周波数における補償信号と参考電圧の時間に伴う変化を示す比較図である。そのうち、ｔ１は、信号が一般的なチップ内で伝達するのに必要な時間であり、すなわち、チップが電流の異常を検出してからスイッチを確実に切断するまでの遅延時間（delay time）である。図３Ａを参照すると、上述したように、ＬＥＤ列１１０を通る電流が補償信号Ｓ_cmpまで増加して参考電圧Ｖ_refより高くなった時、スイッチＱ１を切断して、ＬＥＤ列１１０を通る電流Ｉ_ledが上昇し続けるのを防ぐ。しかしながら、図３Ａに示すように、信号の伝達には固定の時間ｔ１が必要であるため、スイッチＱ１が確実に切断されるまでに、補償信号Ｓ_cmpは、実際には既に参考電圧Ｖ_refをある量ｄ１超過する。説明しやすくするため、以下、動作周波数がＦ_s＝５０ＫＨｚの時に対応する電流ピーク値をＩ_peak1として設定する。

注意すべきこととして、ＬＥＤ列１１０のデューティサイクル（duty cycle）はＤ＝Ｖ_led／Ｖ_inであり、そのうち、Ｖ_ledがＬＥＤ列１１０の電圧降下であり、ＬＥＤ列１１０の動作周波数がＦ_s = Ｄ／Ｔ_on =（１−Ｄ）／Ｔ_offであるため、ＬＥＤ列１１０の動作周波数は、入力電源Ｖ_inおよび電圧降下Ｖ_ledの影響を受けやすく、その結果、電流ピーク値Ｉ_peak1に変化が生じる。詳しく説明すると、図３Ｂに示すように、遅延時間ｔ１が固定の状況において、ＬＥＤ列１１０の動作周波数Ｆ_sが５０ＫＨｚから１００ＫＨｚに増加（つまり、補償信号Ｓ_cmpの斜率が増加）した時、信号の伝達はこれまで通り固定時間ｔ１を必要とするため、光源装置１００が補償ユニット１２６を備えていない状況では、図１のスイッチＱ１が確実に切断されるまでに、補償信号Ｓ_cmpは、実際には既に参考電圧Ｖ_refをある量ｄ２超過する（ｄ２＞ｄ１）。このようにして、ＬＥＤ列１１０の電流ピーク値は、Ｉ_peak1からＩ_peak2に増加する（Ｉ_peak2は、動作周波数がＦ_s=１００ＫＨｚの時に対応する電流ピーク値である）。同様に、ＬＥＤ列１１０の動作周波数Ｆ_sが１００ＫＨｚから１５０ＫＨｚに増加（つまり、補償信号Ｓ_cmpの斜率がさらに増加）した時、信号の伝達はこれまで通り固定時間ｔ１を必要とするため、スイッチＱ１が確実に切断されるまでに、補償信号Ｓ_cmpは、実際には既に参考電圧Ｖ_refをある量ｄ３超過する（ｄ３＞ｄ２）。このようにして、ＬＥＤ列１１０の電流ピーク値は、Ｉ_peak2からＩ_peak3に増加する（Ｉ_peak3は、動作周波数がＦ_s=１5０ＫＨｚの時に対応する電流ピーク値である）。以上からわかるように、一旦入力電源Ｖ_inまたは電圧降下Ｖ_ledの変化によって動作周波数Ｆ_sに変化が生じると、ＬＥＤ列１１０の電流ピーク値Ｉ_peak1に変動が生じる（すなわち、Ｉ_peak1からＩ_peak2に増加する、あるいはＩ_peak2からＩ_peak3に増加する）ため、ＬＥＤ列１１０を通る電流平均値Ｉ_avを固定の大きさに維持することができない。

このように、本実施形態における定電流駆動回路１００の補償ユニット１２６は、上記の問題を解決するために用いることができる。図４Ａ〜図４Ｃは、図１の異なる周波数における補償信号と参考電圧の時間に伴う変化を示す比較図である。図１を参照すると、本実施形態において、補償ユニット１２６の抵抗Ｒ_cmpは、ＬＥＤ列１１０と制御ユニット１２２の入力端ＩＰ１の間に接続される。節点Ｎ１の電圧は（Ｖ_in−Ｖ_led）であるため、節点Ｎ２の電圧は、（Ｖ_in−Ｖ_led）×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ_cmp）（すなわち、補償信号Ｓ_cmp）で表すことができる。そのうち、抵抗Ｒ１の抵抗値は、例えば、１０オーム以下であり、補償抵抗の抵抗値Ｒ_cmpは、例えば、１０オーム〜５０万オームである。したがって、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、一旦入力電源Ｖ_inとＬＥＤ列１１０の電圧降下Ｖ_ledの差が大きくなると（例えば、入力電源Ｖ_inが上昇する、あるいは電圧降下Ｖ_ledが下降する、あるいはその両方）、ＬＥＤ列１１０のデューティサイクルＤが下降するため、動作周波数Ｆ_sが１００ＫＨｚから１５０ＫＨｚに上昇した時、節点Ｎ２の電圧（すなわち、補償信号Ｓ_cmp）は、その差が上昇するにつれて上昇する。このように、たとえ動作周波数Ｆ_sが上昇して、補償信号Ｓ_cmpの斜率が増加しても、補償信号Ｓ_cmpは上記の差に正比例して、更に高い補償値ｄ_cmp3（ｄ_cmp3 > ｄ_cmp2）を提供することができるため、図４Ｂと比較して、図４Ｃの補償信号Ｓ_cmpはいつもより早く参考電圧Ｖ_refを超過し、スイッチＱ１を早めに切断する。このようにして、ＬＥＤ列１１０の電流が上昇し続けるのを防ぐことができるため、図４Ｂと図４Ｃの電流ピーク値が実質的にほぼ等しい大きさ（すなわち、Ｉ_peak3≒Ｉ_peak2）に維持され、ＬＥＤ列１１０を通る電流を実質的に固定された電流に確保することができる（すなわち、図２の電流平均値Ｉ_avは、実質的に固定に維持される）。言い換えると、本実施形態の定電流駆動回路１２０において、補償ユニット１２６が提供する補償信号Ｓ_cmpは、ＬＥＤ列１１０の動作周波数の変化に伴って自己調整することができるため、本実施形態では、図３Ｂおよび図３Ｃのように電流ピーク値が大幅に変化する問題が生じない。

また、一旦入力電源Ｖ_inとＬＥＤ列１１０の電圧降下Ｖ_ledの差が小さくなると（例えば、入力電源Ｖ_inが下降する、あるいは電圧降下Ｖ_ledが上昇する、あるいはその両方）、ＬＥＤ列１１０のデューティサイクルＤが上昇するため、動作周波数Ｆ_sが１００ＫＨｚから５０ＫＨｚまで下降した時、節点Ｎ２の電圧（すなわち、補償信号Ｓ_cmp）もその差が下降するにつれて下降する。このように、動作周波数Ｆ_sが下降して、補償信号Ｓ_cmpの斜率が減少しても、補償信号Ｓ_cmpは上述した差に正比例して、比較的低い補償値ｄ_cmp1（ｄ_cmp1 < ｄ_cmp2）を提供することができるため、図４Ｂと比較して、図４Ａの補償信号Ｓ_cmpは、参考電圧Ｖ_refを超過するのが比較的遅く、スイッチＱ１を切断するのが遅くなる。このように、図４Ａおよび図４Ｂの電流ピーク値を実質的にほぼ同じ大きさ（つまり、Ｉ_peak1≒Ｉ_peak2）に維持することによって、ＬＥＤ列１１０を通る電流を実質的に固定された電流に確保することができる（すなわち、図２の電流平均値Ｉ_avは、実質的に固定に維持される）。言い換えると、本実施形態の定電流駆動回路１２０において、補償ユニット１２６が提供する補償信号Ｓ_cmpは、ＬＥＤ列１１０の動作周波数の変化に伴って自己調整することができるため、本実施形態では、図３Ａおよび図３Ｂのように電流ピーク値が大幅に変化する問題が生じない。

また、ＬＥＤ列１１０の電圧降下Ｖ_ledの変化は、動作周波数が変化して電流ピーク値に影響を与えるだけでなく、電流Ｉ_ledの平均値にも影響を与える。上述したように、電流Ｉ_ledの平均値は、Ｉ_av = Ｉ_peak−（Ｖ_led×Ｔ_off／２Ｌ）で表すことができるため、Ｉ_peak、Ｔ_offおよびＬが固定されて変化せず、且つ電圧降下Ｖ_ledが減少した時は、電流平均値Ｉ_avが増加し、電圧降下Ｖ_ledが増加した時は、電流平均値Ｉ_avが減少する。図１を参照すると、節点Ｎ２の電圧は、（Ｖ_in−Ｖ_led）×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ_cmp）（すなわち、補償信号Ｓ_cmp）で表すことができるため、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、一旦電圧降下Ｖ_ledが減少すると（すなわち、（Ｖ_in−Ｖ_led）の差が上昇すると）、節点Ｎ２の電圧（すなわち、補償信号Ｓ_cmp）は、その差が上昇するにつれて上昇する。このように、理論上電流平均値Ｉ_avが増加したとしても、本実施形態の補償信号Ｓ_cmpは、上述した差に正比例して、更に高い補償値ｄ_cmp2（ｄ_cmp2＜ｄ_cmp1）を提供することができるため、図４Ａと比較して、図４Ｂの補償信号Ｓ_cmpは、いつもより早く参考電圧Ｖ_refを超過して、スイッチＱ１を早めに切断する。このように、ＬＥＤ列１１０の電流が上昇し続けるのを防ぐことができるため、図４Ｂおよび図４Ａの電流ピーク値を実質的にほぼ同じ大きさ（つまり、Ｉ_peak2≒Ｉ_peak1）に維持することができ、ＬＥＤ列１１０を通る電流を実質的に固定された電流に確保することができる。なお、電圧降下Ｖ_ledが増加（すなわち、（Ｖ_in−Ｖ_led）の差が下降）した時の動作原理については、上述した説明を参照して推測することができるため、ここでは再度説明しない。

以上のように、本実施形態の補償信号Ｓ_cmpは、差（Ｖ_in−Ｖ_led）に正比例し、且つＬＥＤ列１１０の動作周波数は、入力電源Ｖ_inと電圧降下Ｖ_ledに関連するため、電圧降下Ｖ_led自体に変化が生じる、あるいは入力電源Ｖ_inまたは電圧降下Ｖ_ledの変化によって動作周波数Ｆ_sに変化が生じた時、本実施形態の補償信号Ｓ_cmpは、対応の調整を行って電流ピーク値Ｉ_peak1の大きさを制御することができるため、ＬＥＤ列１１０を定電流駆動する効果を達成することができる。言い換えると、本実施形態の電流ピーク値Ｉ_peak1は、遅延時間要素、または動作周波数の変化、または電圧降下Ｖ_led自体の変化に影響されないため、光源装置１００は、安定した輝度のＬＥＤ光源を提供することができる。

（第２実施形態）
図５は、この考案の第２実施形態に係る光源装置の概略図である。光源装置２００と図１の光源装置１００は類似するが、両者の主な差異は、本実施形態の補償ユニット２２６が、さらに、フィルタ抵抗Ｒ_csと、フィルタコンデンサＣ_csとを含むことである。フィルタ抵抗Ｒ_csは、補償抵抗Ｒ_cmpと抵抗Ｒ１の間に接続され、フィルタコンデンサＣ_csは、フィルタ抵抗Ｒ_csと接地端の間に接続される。フィルタ抵抗Ｒ_csとフィルタコンデンサＣ_csは、節点Ｎ３の電圧（すなわち、補償信号Ｓ_cmp）に対してフィルタリングを行い、補償信号Ｓ_cmpのリップル（ripple）を低下させるために用いられる。

本実施形態において、節点Ｎ３の電圧は、（Ｖ_in−Ｖ_led）×（Ｒ１＋Ｒ_cs）／（Ｒ１＋Ｒ_cmp＋Ｒ_cs）（すなわち、補償信号Ｓ_cmp）で表すことができる。Ｖ_inは、入力電源であり、Ｖ_ledは、ＬＥＤ列１１０の電圧降下である。また、抵抗Ｒ１の抵抗値は、１０オーム以下であり、補償抵抗Ｒ_cmpの抵抗値は、例えば、１万オーム〜９０００万オームであり、フィルタ抵抗Ｒ_csの抵抗値は、例えば、１０００オーム〜２０００オームである。同様にして、本実施形態の補償信号Ｓ_cmpは、電圧降下Ｖ_ledと関連するため、電圧降下Ｖ_led自体に変化が生じた時、補償信号Ｓ_cmpは、対応の調整を行って電流ピーク値Ｉ_peak1の大きさを制御することができ、ＬＥＤ列１１０を定電流駆動する効果を達成することができる。また、本実施形態の補償信号Ｓ_cmpは、差（Ｖ_in−Ｖ_led）に正比例し、且つＬＥＤの動作周波数は、入力電源Ｖ_inと電圧降下Ｖ_ledに関連するため、入力電源Ｖ_inと電圧降下Ｖ_ledの変化によって動作周波数Ｆ_sに変化が生じた時、補償信号Ｓ_cmpは、対応の調整を行って電流ピーク値Ｉ_peak1の大きさを制御することができ、ＬＥＤ列１１０を定電流駆動する効果を達成することができる。言い換えると、本実施形態の電流ピーク値Ｉ_peak1は、電圧降下Ｖ_led自体の変化、あるいは遅延時間要素と動作周波数の変化に影響されないため、光源装置２００は、安定した輝度のＬＥＤ光源を提供することができる。なお、本実施形態の光源装置２００と定電流駆動回路２２０に関連する動作原理については、第１実施形態を参照することができるため、ここでは再度説明しない。

しかしながら、注意すべきこととして、その他の実施形態において、光源装置２００は、フィルタ抵抗Ｒ_csまたはフィルタコンデンサＣ_csのみを含むこともできるため、本考案は、図５のみに限定されない。また、図５に示すように、光源装置２００は、さらに、コンデンサＣ１を含む。コンデンサＣ１は、ＬＥＤ列１１０の両端に接続され、ＬＥＤ列１１０の電流をフィルタリングする。

以上のように、この考案の実施形態において、補償ユニットが提供する補償信号は、入力電源とＬＥＤ列の電圧降下の差に正比例するため、ＬＥＤ列の電圧降下に変化が生じる、あるいは、入力電源または電圧降下の変化によってＬＥＤ列の動作周波数に変化が生じた時、補償信号は、対応の調整を行ってＬＥＤ列を通る電流ピーク値を制御することができ、それによって、ＬＥＤ列を定電流駆動する効果を達成することができる。このように、本実施形態の光源装置は、安定した輝度のＬＥＤ光源を提供することができる。

以上のように、この考案を実施形態により開示したが、もとより、この考案を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この考案の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その実用新案権保護の範囲は、実用新案登録請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定められなければならない。

１００、２００ 光源装置
１１０ ＬＥＤ列
１１２ ＬＥＤ
１２０、２２０ 定電流駆動回路
１２２ 制御ユニット
１２２ａ クロック発生器
１２２ｂ ＳＲフリップフロップ
１２２ｃ コンパレータ
１２４ 降圧コンバータ
１２６、２２６ 補償ユニット
ＩＰ１、ＩＰ２ 入力端
ＯＰ１〜ＯＰ３、Ｑ 出力端
Ｓ セット端
Ｒ リセット端
ＥＮ 負端
ＥＰ 正端
Ｅ１ 第１端
Ｅ２ 第２端
Ｎ１〜Ｎ３ 節点
Ｖ_in 入力電源
Ｖ_ref 参考電圧
Ｓ_clk クロック信号
Ｓ_ctl 制御信号
Ｓ_cmp 補償信号
Ｒ_cmp 補償抵抗
Ｒ１ 抵抗
Ｌ１ インダクタ
Ｄ１ ダイオード
Ｑ１ スイッチ
Ｐ１、Ｐ２ 経路
Ｉ_led 電流
Ｔ_on、Ｔ_off 期間
ｔ１ 遅延時間
ｄ１〜ｄ３ 量
Ｆ_s 動作周波数
ｄ_cmp1〜ｄ_cmp3 補償値
Ｒ_cs フィルタ抵抗
Ｃ_cs フィルタコンデンサ
Ｃ１ コンデンサ

Claims (22)

1. 第１入力端と、第１出力端とを有し、前記第１出力端を介して制御信号を出力する制御ユニットと、
   入力電源に接続され、且つ前記制御ユニットの前記第１出力端とＬＥＤ列の間に接続された降圧コンバータと、
   前記ＬＥＤ列と前記制御ユニットの前記第１入力端の間に接続された補償ユニットと
   を含み、
   前記制御ユニットが、前記第１入力端を介して前記補償ユニットの補償信号を受信する発光ダイオードの定電流駆動回路。
2. 前記ＬＥＤ列が、前記降圧コンバータの第１端と第２端の間に接続された請求項１記載の発光ダイオードの定電流駆動回路。
3. 前記補償ユニットが、第２入力端と、第２出力端とを有し、前記第２入力端が、前記降圧コンバータの前記第２端に接続され、前記第２出力端が、前記制御ユニットの前記第１入力端に接続された請求項２記載の発光ダイオードの定電流駆動回路。
4. 前記補償ユニットが、
   前記ＬＥＤ列と前記制御ユニットの前記第１入力端の間に接続された補償抵抗と、
   前記補償抵抗と接地端の間に接続された第１抵抗と
   を含む請求項１記載の発光ダイオードの定電流駆動回路。
5. 前記補償抵抗の抵抗値が、１０オーム〜５０万オームである請求項４記載の発光ダイオードの定電流駆動回路。
6. 前記補償ユニットが、さらに、前記補償抵抗と前記第１抵抗の間に接続されたフィルタ抵抗を含む請求項４記載の発光ダイオードの定電流駆動回路。
7. 前記補償抵抗の抵抗値が、１万オーム〜９０００万オームである請求項６記載の発光ダイオードの定電流駆動回路。
8. 前記補償ユニットが、さらに、前記フィルタ抵抗と前記接地端の間に接続されたフィルタコンデンサを含む請求項６記載の発光ダイオードの定電流駆動回路。
9. 前記ＬＥＤ列の両端に接続されたコンデンサをさらに含む請求項１記載の発光ダイオードの定電流駆動回路。
10. 前記降圧コンバータが、
    前記入力電源と前記ＬＥＤ列に接続されたダイオードと、
    前記ダイオードと前記ＬＥＤ列の間に接続され、前記ＬＥＤ列および前記ダイオードとともにループを形成するインダクタと、
    一端が前記ダイオードと前記インダクタに接続され、別の一端が前記補償ユニットに接続されたスイッチと
    を含む請求項１記載の発光ダイオードの定電流駆動回路。
11. 前記制御ユニットが、
    クロック発生器と、
    前記クロック発生器と前記降圧コンバータの間に接続され、セット端と、リセット端とを有し、前記セット端を介してクロック信号を受信するＳＲフリップフロップと、
    正端と、負端と、第３出力端とを有するコンパレータと
    を含み、
    前記正端が、前記補償ユニットに接続され、
    前記負端が、参考電圧を受け取り、
    前記第３出力端が、前記ＳＲフリップフロップの前記リセット端に接続された請求項１記載の発光ダイオードの定電流駆動回路。
12. ＬＥＤ列と、
    前記ＬＥＤ列に接続された定電流駆動回路と
    を含む光源装置であって、
    前記定電流駆動回路が、
    第１入力端と、第１出力端とを有し、前記第１出力端を介して制御信号を出力する制御ユニットと、
    入力電源に接続され、且つ前記制御ユニットの前記第１出力端とＬＥＤ列の間に接続された降圧コンバータと、
    前記ＬＥＤ列と前記制御ユニットの前記第１入力端の間に接続された補償ユニットと
    を含み、
    前記制御ユニットが、前記第１入力端を介して前記補償ユニットの補償信号を受信する光源装置。
13. 前記ＬＥＤ列が、前記降圧コンバータの第１端と第２端の間に接続された請求項１２記載の光源装置。
14. 前記補償ユニットが、第２入力端と、第２出力端とを有し、
    前記第２入力端が、前記降圧コンバータの前記第２端に接続され、
    前記第２出力端が、前記制御ユニットの前記第１入力端に接続された請求項１３記載の光源装置。
15. 前記補償ユニットが、
    前記ＬＥＤ列と前記制御ユニットの前記第１入力端の間に接続された補償抵抗と、
    前記補償抵抗と接地端の間に接続された第１抵抗と
    を含む請求項１２記載の光源装置。
16. 前記補償抵抗の抵抗値が、１０オーム〜５０万オームである請求項１５記載の光源装置。
17. 前記補償ユニットが、さらに、前記補償抵抗と前記第１抵抗の間に接続されたフィルタ抵抗を含む請求項１５記載の光源装置。
18. 前記補償抵抗の抵抗値が、１万オーム〜９０００万オームである請求項１７記載の光源装置。
19. 前記補償ユニットが、さらに、前記フィルタ抵抗と前記接地端の間に接続されたフィルタコンデンサを含む請求項１７記載の光源装置。
20. 前記ＬＥＤ列の両端に接続されたコンデンサをさらに含む請求項１２記載の光源装置。
21. 前記降圧コンバータが、
    前記入力電源と前記ＬＥＤ列に接続されたダイオードと、
    前記ダイオードと前記ＬＥＤ列の間に接続され、前記ＬＥＤ列および前記ダイオードとともにループを形成するインダクタと、
    一端が前記ダイオードと前記インダクタに接続され、別の一端が前記補償ユニットに接続されたスイッチと
    を含む請求項１２記載の光源装置。
22. 前記制御ユニットが、
    クロック発生器と、
    前記クロック発生器と前記降圧コンバータの間に接続され、セット端と、リセット端とを有し、前記セット端を介してクロック信号を受信するＳＲフリップフロップと、
    正端と、負端と、第３出力端とを有するコンパレータと
    を含み、
    前記正端が、前記補償ユニットに接続され、
    前記負端が、参考電圧を受け取り、
    前記第３出力端が、前記ＳＲフリップフロップの前記リセット端に接続された請求項１２記載の光源装置。

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