JP3191537U - Light-emitting diode constant current drive - Google Patents
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Abstract
【課題】過電流によって発光ダイオード(LED)の使用寿命を縮めることがない発光ダイオードの定電流ドライブの構造を提供する。【解決手段】主に整流回路1、スイッチング回路2及びフィードバック回路3で構成する発光ダイオードの定電流ドライブの構造である。整流回路1は一つの交流電力と接続し、且つ直流電力を出力する。スイッチング回路2は整流回路1の直流電力に接続し、且つパルス幅変調(PWM)の方法を持って直流電力に切り替え、且つ一つの出力端子を具有して負荷4と接続する。フィードバック回路3はスイッチング回路2の出力端子とスイッチング回路2の間に接続し、出力端子が出力する電流の量に基づき、スイッチング回路2のデューティサイクルを制御することで、負荷4にまで出力する電流を一定にコントロールすることができる。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure of a constant current drive of a light emitting diode which does not shorten the service life of the light emitting diode (LED) due to an overcurrent. SOLUTION: The structure is a constant current drive of a light emitting diode mainly composed of a rectifier circuit 1, a switching circuit 2 and a feedback circuit 3. The rectifier circuit 1 is connected to one AC power and outputs DC power. The switching circuit 2 is connected to the DC power of the rectifier circuit 1, is switched to the DC power by a pulse width modulation (PWM) method, and has one output terminal and is connected to the load 4. The feedback circuit 3 is connected between the output terminal of the switching circuit 2 and the switching circuit 2, and the duty cycle of the switching circuit 2 is controlled based on the amount of the current output by the output terminal to output the current to the load 4. Can be controlled constantly. [Selection diagram] Fig. 2
Description
本考案はドライブの構造に関し、特に並列に設けられた多回路のLED負荷に定電流源を提供し、発光を駆動する電子ドライブの構造に関する。 The present invention relates to a drive structure, and more particularly to a structure of an electronic drive that drives a light emission by providing a constant current source to a multi-circuit LED load provided in parallel.
発光ダイオード(Light Emitting Diode, LED)は使用寿命が長く、省エネに優れるなどの特徴を具有し、今の時代において既に多くの消費性電子製品或いはライト光源の主流となっている。 Light emitting diodes (LEDs) have features such as a long service life and excellent energy saving, and have already become the mainstream of many consumer electronic products or light sources in this era.
LEDを発光させるのに、ドライブを通じて順方向電流を発生させて該部品を通過する。一般的にLEDクラスタを一つのモジュールとしてドライブの負荷となる。実際応用する際に、該ドライブは通常並列に設けられた多回路の負荷(LEDモジュール)を駆動しなければならないため、駆動回路をデザインする際には、各LED負荷端に同じ発光光度を照射させることを考慮しなければならず、この役割は定電圧源或いは定電流源を介して達成できる。 To cause the LED to emit light, a forward current is generated through the drive and passes through the component. Generally, an LED cluster is used as a module to serve as a drive load. In actual application, the drive normally needs to drive a multi-circuit load (LED module) provided in parallel. Therefore, when designing a drive circuit, the same luminous intensity is applied to each LED load end. This role can be achieved via a constant voltage source or a constant current source.
一般的に定電圧源を提供する駆動回路は最もローコストの解決方案であり、LED負荷の先端に直列繋ぎで一つの電流制限抵抗を繋ぎ、更に回路の両端に定電圧源を加える。しかし、このような方法では欠点がある。電流制限抵抗は通過する電流を制限し、負荷端のLED非線形V−I曲線もこの方法での電流を安定させる力が大変弱い。この他、印加電圧、或いはLEDの順方向電圧に如何なる変動があると、LEDを通る電流が変わる。仮に定格の順方向電圧が3.6Vとすると、20mAの電流がLEDを流れる。温度或いは製造過程の変化により電圧が3Vとなった場合(尚も正常の3Vから4Vの許容範囲内)、順方向電流は14mAにまで下がる。つまり順方向電圧が11%変わるだけで、順方向電流は30%の大幅な変動が起きる。このように電流が極端に変化すると、直接LEDの発光光度に影響を与え、その度合いは多くの応用設備が受け入れがたいものである。 In general, a drive circuit that provides a constant voltage source is the lowest cost solution. A single current limiting resistor is connected in series to the tip of the LED load, and a constant voltage source is added to both ends of the circuit. However, this method has drawbacks. The current limiting resistor limits the current passing through, and the LED nonlinear VI curve at the load end is also very weak in stabilizing the current in this way. In addition, any change in the applied voltage or the forward voltage of the LED will change the current through the LED. If the rated forward voltage is 3.6 V, a current of 20 mA flows through the LED. If the voltage becomes 3V due to temperature or manufacturing process changes (still within the normal 3V to 4V tolerance), the forward current will drop to 14mA. That is, if the forward voltage changes only by 11%, the forward current fluctuates by 30%. Thus, when the current changes drastically, it directly affects the luminous intensity of the LED, which is unacceptable by many application facilities.
従来の定電流源ドライブでは、当該回路構造の設計は複雑であり、構成部品が多く、全てのドライブが相同するデューティ特性を要求すれば、厳格にこれらの電子部品の品質に目を光らせる必要がある。ドライブのクォリティを上げにくいだけでなく、製造コストが高く、体積の縮減に不利など、尚も多くの改善すべき点がある。また、特に並列に設けられた多回路のLED負荷を駆動するとき、訳あって如何なる一つの並列する負荷を除去或いは切断すると、該ドライブによって供給する電流は直接その他残りの負荷に分配するため、過電流によってLEDの使用寿命を縮める恐れがあることを鑑みて、更なる改善が必要であった。 In the conventional constant current source drive, the design of the circuit structure is complicated, there are many components, and if all the drives require similar duty characteristics, it is necessary to strictly watch the quality of these electronic components. is there. Not only is it difficult to increase the drive quality, but there are still many points to be improved, such as high manufacturing costs and disadvantages in volume reduction. In particular, when driving a multi-circuit LED load provided in parallel, if any one parallel load is removed or disconnected, the current supplied by the drive is directly distributed to the other loads. In view of the possibility that overcurrent could shorten the service life of the LED, further improvements were necessary.
前記公知構造の欠点を解決するため、本考案は簡単な電子回路の設計を利用し、並列に設けられる多回路負荷の定電流源の駆動を完成する。安定性が高いだけでなく、製造コストが低く、より小型化の応用に有利である。最も重要なのは、並列に設けられた多回路のLED負荷を一つ除去或いは切断しても、回路はフィードバック信号の比較及び検出により、自らその他の負荷に対して定電流制御を行うため、過電流によってLEDの使用寿命を縮めることがない発光ダイオードの定電流ドライブの構造を提供することを主な課題とする。 In order to solve the drawbacks of the known structure, the present invention uses a simple electronic circuit design and completes driving of a constant current source of a multi-circuit load provided in parallel. Not only is the stability high, the manufacturing cost is low, which is advantageous for smaller applications. The most important thing is that even if one multi-circuit LED load provided in parallel is removed or disconnected, the circuit performs constant current control for other loads by comparing and detecting the feedback signal. Therefore, it is a main object to provide a constant current drive structure of a light emitting diode that does not shorten the service life of the LED.
前記課題を解決するために、本考案は発光ダイオードの定電流ドライブの構造を提供するものである。本考案に含まれるのは整流回路、スイッチング回路及びフィードバック回路である。該整流回路は一つの交流電力と接続し、且つ直流電力を出力する。該スイッチング回路は該整流回路の直流電力に接続し、且つパルス幅変調(PWM)の方法を持って該直流電力に切り替えるほか、負荷と接続する一つの出力端子及び一つのフィードバック制御端子を具有する。該フィードバック回路は該スイッチング回路の出力端子と該フィードバック制御端子との間に接続し、該出力端子が出力する電流の量に基づき、スイッチング回路のデューティサイクルを制御することで、出力する電流を一定にコントロールできる。 In order to solve the above problems, the present invention provides a structure of a constant current drive of a light emitting diode. Included in the present invention are a rectifier circuit, a switching circuit, and a feedback circuit. The rectifier circuit is connected to one AC power and outputs DC power. The switching circuit is connected to the DC power of the rectifier circuit and switched to the DC power using a pulse width modulation (PWM) method, and has one output terminal and one feedback control terminal connected to a load. . The feedback circuit is connected between the output terminal of the switching circuit and the feedback control terminal, and based on the amount of current output from the output terminal, the duty cycle of the switching circuit is controlled so that the output current is constant. Can be controlled.
本考案は簡単な電子回路を設計し、並列に設けられる多回路負荷の定電流源の駆動を完成する。最も重要なのは、並列に設けられた多回路のLED負荷を一つ除去或いは切断しても、回路はフィードバック信号の比較及び検出により、自らその他の負荷に対して定電流制御を行うため、過電流によってLEDの使用寿命を縮めることがない。 The present invention designs a simple electronic circuit and completes driving of a constant current source of a multi-circuit load provided in parallel. The most important thing is that even if one multi-circuit LED load provided in parallel is removed or disconnected, the circuit performs constant current control for other loads by comparing and detecting the feedback signal. Therefore, the service life of the LED is not shortened.
以下、本考案の構造と特徴および効果を、最良実施例と図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the structure, features, and effects of the present invention will be described in detail with reference to the best embodiments and drawings.
図1に示すのは、本考案の回路ブロック図である。本考案の発光ダイオード(LED)の定電流ドライブによって発光ダイオードを駆動して安定して発光する。それに含まれるのは整流回路1、スイッチング回路2及びフィードバック回路3である。該整流回路1は一つの交流電力と接続し、直流電力を出力する。該スイッチング回路2は該整流回路1が出力する直流電力に接続し、パルス幅変調(PWM)の方法で該直流電力を切り替える。それに一つの出力端子21及び一つのフィードバック制御端子22を具有し、該出力端子21は一つのLED負荷4と接続する。該フィードバック回路3は該スイッチング回路2の出力端子21とスイッチング回路のフィードバック制御端子22との間に接続し、出力端子21の出力する電流の量に基づき、スイッチング回路2のデューティサイクルを制御することで、出力電流を一定にコントロールする。
FIG. 1 is a circuit block diagram of the present invention. The light emitting diode is driven by the constant current drive of the light emitting diode (LED) of the present invention to stably emit light. Included are a
図2に示すのは、本考案の詳細回路図である。本考案のドライブは交流電力を直流電力に転換し、発光ダイオードの発光を駆動する。またフィードバック回路を設けて出力電流を一定に制御する。当該整流回路1は主に一つのブリッジタイプの整流回路であり、図に示す整流回路1はブリッジ整流子BD1、コンデンサCX1、C1及び電気抵抗R1などの部品で構成する。もちろんその他の形態の整流器とすることもできる。
FIG. 2 is a detailed circuit diagram of the present invention. The drive of the present invention converts alternating current power into direct current power and drives light emission of the light emitting diode. A feedback circuit is provided to control the output current to be constant. The
整流回路1は交流電力を直流電力に変換し、当該出力する直流電力はスイッチング回路2にまで送られる。該スイッチング回路2は一つの高周波スイッチングのDC-DCコンバータ(DC−to−DC Converter)であり、主に一つの高周波トランスTR1、一つの電子スイッチQ1及び一つのパルス幅変調PWMコントローラーU1で構成する。該高周波トランスTR1の一段側は整流回路1の直流電力の出力端子と接続し、該電子スイッチQ1のスイッチ端子は高周波トランスTR1の一段側とアースの間に直列接続し、その間に或いは更に一つの電気抵抗R2を直列に接続する。電子スイッチQ1の制御端子はPWMコントローラーU1と接続することで、電子スイッチQ1はPWMコントローラーの制御を受けて該スイッチング周波数及びデューティサイクル(duty cycle)を変えることができる。電子スイッチQ1は金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)、バイポーラジャンクション トランジスタ(BJT)或いは絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)などとすることができるが、それによって制限されない。PWMコントローラーU1のフィードバック制御端子22はフィードバック信号のインプットを受けることができ、それをもって電子スイッチQ1のデューティサイクルを変える。
The
スイッチング回路2の出力端子21が出力する直流電力は負荷4にまで接続し、且つフィードバック回路3にまで並列接続する。該負荷4はLEDモジュールであり、且つ一つ或いは多回路を並列する。図に示すのは多回路並列の形態である。最良実施例としては、各回路の負荷4とスイッチング回路2の出力端子21との間に一つのチョークコイルL1、L2・・・・・LXを直列接続することで、電流をより安定して駆動することができる。
The DC power output from the
スイッチング回路2と各回路の負荷4が形成する回路の中で、それぞれ一つの変換抵抗RT1、RT2・・・・RTXを直列接続し、該変換抵抗の電気抵抗値は全て同じである。該変換抵抗RT1、RT2・・・・RTXの両端はそれぞれオペアンプによって構成する一つのコンパレーターU2の入力端子と接続する。該変換抵抗RT1、RT2・・・・RTXと負荷4は直列接続であるため、流れる電流を電圧信号に変換できる。変換抵抗RT1、RT2・・・・RTXに流れるのは即ち負荷4に流れる出力電流であるため、コンパレーターU2は負荷の電流の量を比較することができる。該コンパレーターU2の出力端子は一つのフォトカプラPC1の入力端子(即ち発光ダイオード側)と接続し、該フォトカプラPC1の出力端子は即ちPWMコントローラーU1のフィードバック制御端子22と接続することで、フィードバック信号をPWMコントローラーU1に出力する。各回路の変換抵抗RT1、RT2・・・・RTXの電気抵抗値は全て同じであるため、仮に如何なる一つのLED負荷が訳あって除去或いは切断されると、ほかの回路の負荷が接続する変換抵抗RT1、RT2・・・・RTXにかかる電圧が予定値より大きい(即ち異常発生)とき、コンパレーターU2即ちフォトカプラPC1はシャットダウンの操作を行い、直ちにフィードバック信号を変えてPWMコントローラーU1のデューティサイクルを調整することで、電子スイッチQ1の導通時間を変えて出力電流を調整するため、各回路の負荷がいずれも定電流を提供できる目的に達する。且つ該切断された負荷の回路電流がゼロであり、当該と直列接続する変換抵抗にある電圧も必ずゼロであるため、コンパレーターU2の正常操作を妨害或いは不良な影響を与えることがない。
In the circuit formed by the
以上の実施例による本考案の詳細な説明は本考案の範囲を制限するものではない。本技術に熟知する者が、本考案の範囲内にて行う変更や調整を行っても、本考案の重要な意義は失われず、本考案の範囲に含まれる。 The detailed description of the present invention according to the above embodiments does not limit the scope of the present invention. Even if a person familiar with the present technology makes changes or adjustments within the scope of the present invention, the important significance of the present invention is not lost and is included in the scope of the present invention.
1 整流回路
2 スイッチング回路
21 スイッチング回路の出力端子
22 スイッチング回路のフィードバック制御端子
3 フィードバック回路
4 負荷
Q1 電子スイッチ
U1 PWMコントローラー
TR1 高周波トランス
L1、L2….LX…チョークコイル
RT1、RT2…RTX…変換抵抗
U2 コンパレーター
PC1 フォトカプラ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
該整流回路は一つの交流電力と接続し、且つ直流電力を出力し、
該スイッチング回路は該整流回路の直流電力に接続し、且つパルス幅変調(PWM)の方法を持って該直流電力に切り替え、それは負荷と接続する一つの出力端子及び一つのフィードバック制御端子を具有し、及び
該フィードバック回路は該スイッチング回路の出力端子と該スイッチング回路の間に接続し、該出力端子が出力する電流の量に基づき、スイッチング回路のデューティサイクルを制御することで、出力する電流を一定にコントロールできることを特徴とする発光ダイオードの定電流ドライブの構造。 Including a rectifier circuit, a switching circuit and a feedback circuit,
The rectifier circuit is connected to one AC power and outputs DC power,
The switching circuit connects to the DC power of the rectifier circuit and switches to the DC power using a pulse width modulation (PWM) method, which has one output terminal connected to the load and one feedback control terminal. And the feedback circuit is connected between the output terminal of the switching circuit and the switching circuit, and controls the duty cycle of the switching circuit based on the amount of current output from the output terminal, thereby making the output current constant. The constant current drive structure of the light emitting diode, characterized in that it can be controlled to
該スイッチング回路と負荷が形成する回路の中で、変換抵抗を直列接続し、該変換抵抗の両端はそれぞれコンパレーターの入力端子と接続し、
コンパレーターの出力端子はフォトカプラの入力端子と接続し、
該フォトカプラの出力端子はスイッチング回路のフィードバック制御端子と接続することで、フィードバック信号をスイッチング回路にアウトプットし、変換抵抗の電圧が異常発生すると、コンパレーターはフォトカプラを制御してシャットダウンの操作を行うことを特徴とする請求項2記載の発光ダイオードの定電流ドライブの構造。 The feedback circuit includes one conversion resistor, one comparator, and one photocoupler,
In the circuit formed by the switching circuit and the load, the conversion resistors are connected in series, and both ends of the conversion resistors are connected to the input terminals of the comparators, respectively.
Connect the output terminal of the comparator to the input terminal of the photocoupler,
The output terminal of the photocoupler is connected to the feedback control terminal of the switching circuit, so that the feedback signal is output to the switching circuit. When the voltage of the conversion resistor is abnormal, the comparator controls the photocoupler and performs the shutdown operation. The structure of the constant current drive of the light emitting diode according to claim 2, wherein:
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