JP3224836U - Ｌｅｄ駆動構造 - Google Patents

Abstract

【課題】温度が変化しても、ＬＥＤモジュールに安定電圧が供給され、電界効果トランジスタも安定電圧でＬＥＤモジュールを駆動させるＬＥＤ駆動構造を提供する。【解決手段】ＬＥＤ駆動構造は、ＬＥＤモジュール１と、電源供給回路２と、電圧レギュレータ回路３と、温度補償回路４と、窒化ガリウム電界効果トランジスタ５と、を備える。電源供給回路はＬＥＤモジュールに電流を供給する。電圧レギュレータ回路は整流ダイオードＤ１と、抵抗器Ｒ１と、ツェナーダイオードＺＤ１と、を含み、温度補償回路が電界効果トランジスタのゲートに接続されることにより、安定電圧が供給される。温度補償回路は少なくとも１つの抵抗器Ｒ２及びＲ３と、サーミスタＮＴＣ１と、電界効果トランジスタのゲートに接続され、ＬＥＤモジュールの通電後に電圧及び温度が変動した際にもパワーを不変に維持させるトランジスタＱ１と、を備える。【選択図】図１

Description

本考案は、ＬＥＤに関し、更に詳しくは、ＬＥＤ駆動構造に関する。

発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）は効率が高く、寿命が長く、壊れにくく、反応速度が速く、信頼性が高い等の従来の光源より優れた長所があり、その技術は進歩し続けており、製造コストも下がり、照明用途に普遍的に適用されている。特に昨今の市場においては、高電圧少電流の高圧ＬＥＤが多く使用されるようになっている。高圧ＬＥＤはシングルチップにＬＥＤマトリックスが設置され、電圧及び電流調整機能を備える。シングルチップのＬＥＤ光源であるために単一出力される光源効果を達成させ、光学的設計を改善させ、ＬＥＤパッケージプロセスを簡略化させ、発光効率を高める。

しかしながら、高圧ＬＥＤは電圧に対する安定化の要求が高く、特に駆動回路中のスイッチ素子、即ち金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）に対する要求が高い。但し、窒化ガリウム電界効果トランジスタのゲート（ＧａＮＦＥＴ）という新しいスイッチ素子が現在勃興している。新しいＧａＮＦＥＴは効率が更に高く、更に速いスイッチング周波数及び超小型のパッケージサイズという長所を有するが、厳格なゲート電圧駆動が求められるため、従来のＬＥＤの駆動回路には、ＬＥＤの動作電圧を安定させてそのパワーが落ちないように維持させるために用いられる通常電圧レギュレータ回路が設けられている。

また、ＬＥＤは作動中に大量の熱エネルギーを発生させて温度を上昇させるため、半導体材料の性質故に電圧及びパワーが低下した。また、体積を縮小させて高圧ＬＥＤと駆動回路とを単一回路基板に統合させるために、ＬＥＤの発光により発生する高熱が駆動回路の電子素子に影響を及ぼした。ＬＥＤランプが発生させる熱が周辺の電子素子に与える影響を解決しなければ、良好な電圧レギュレータ回路も減衰したパワーを補償できなくなり、ＬＥＤランプのパフォーマンスが低下した。

そこで、本考案者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本考案の提案に到った。

本考案は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本考案は、ＬＥＤ駆動構造を提供することを主目的とする。つまり、電圧レギュレータ回路中に温度補償回路を設計することで、電圧が変動した場合及び温度が変動した場合にＬＥＤに所定のパワーを維持させ、ＬＥＤが通電されて発光した後に発生する温度が駆動回路の電子素子に影響を及ぼしてパワーが低下することを防止させる。

本考案の他の目的は、ＬＥＤ駆動構造を提供することである。つまり、電圧レギュレータ回路中に温度補償回路を設計し、窒化ガリウム電界効果トランジスタのゲートに更に安定的で厳格な電圧を供給することにより、窒化ガリウム電界効果トランジスタの動作効率を更に高め、ＬＥＤに恒常的なパワーを維持させる。

上記課題を解決するために、本考案のある態様のＬＥＤ駆動構造は、電気的に接続されるＬＥＤモジュールと、電源供給回路と、電圧レギュレータ回路と、温度補償回路と、窒化ガリウム電界効果トランジスタと、を備え、
前記電源供給回路は前記ＬＥＤモジュールに電流を供給するために用いられ、
前記電圧レギュレータ回路は、整流ダイオードと、抵抗器と、ツェナーダイオードと、を含み、且つ前記温度補償回路が前記窒化ガリウム電界効果トランジスタに接続されることにより安定的な電圧が供給され、
前記温度補償回路は、少なくとも１つの抵抗器と、サーミスタと、前記窒化ガリウム電界効果トランジスタのゲートに接続され、前記ＬＥＤモジュールの通電後に熱量が発生してもそのパワーを不変に維持させるトランジスタと、を備える。

好ましくは、前記電圧レギュレータ回路はコンデンサを更に備える。

好ましくは、前記ＬＥＤモジュールはチップオンボード技術で製造される。

本考案の好適例において、前記ＬＥＤモジュールは車両用高圧ＬＥＤである。

本考案に係るＬＥＤ駆動構造を説明する回路の概略図である。

以下、本開示の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本開示は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

以下、図１を参照しながら、本考案をさらに詳しく説明する。本考案に係るＬＥＤ駆動構造は、電気的に接続されるＬＥＤモジュール１と、電源供給回路２と、電圧レギュレータ回路３と、温度補償回路４と、窒化ガリウム電界効果トランジスタ５（ＧａＮ ＦＥＴ）と、を備える（図１参照）。本実施例では、前記ＬＥＤモジュール１は車両用高圧ＬＥＤであり、且つチップオンボード（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｂｏａｒｄ、ＣＯＢ）技術で製造される。

上述したように、前記電源供給回路２は、前記ＬＥＤモジュール１に電流を供給するための複数のダイオードを備える。本実施例では、前記電源供給回路２は、前記ＬＥＤモジュールに所定の電流を供給するための複数の整流ダイオードを有する。前記電圧レギュレータ回路３は、整流ダイオードＤ１と、抵抗器Ｒ１と、コンデンサＣ１と、ツェナーダイオードＺＤ１と、を含み、且つ前記窒化ガリウム電界効果トランジスタ５のゲートに接続され、安定的な電圧を供給させる。前記温度補償回路４は、前記電圧レギュレータ回路３に接続される２つの抵抗器Ｒ２及びＲ３と、サーミスタＮＴＣ１と、トランジスタＱ１と、を備え、且つトランジスタＱ１は前記窒化ガリウム電界効果トランジスタ５のゲートに接続され、温度が変化した際にその電圧を補償させるために用いられる。

ＬＥＤモジュール１の通電後、熱エネルギーが発生して温度が上昇する。この際、ＬＥＤモジュール１の電圧が低下し、窒化ガリウム電界効果トランジスタ５の導通抵抗が上昇し、電流が低下し、全体のパワーも低下した。但し、上述の回路構造により、温度上昇後にサーミスタＮＴＣ１の抵抗値が低下し、トランジスタＱ１及び窒化ガリウム電界効果トランジスタ５の電圧が上昇し、更に電流も増加する。これにより、前述の熱により減衰する状態が相殺され、前記ＬＥＤモジュール１の作動効率が維持される。

本考案は、温度補償回路４の効果により温度が変化しても電圧が不安定にならず、ＬＥＤモジュール１に安定的な電圧が供給されるのみならず、窒化ガリウム電界効果トランジスタ５も安定的な電圧でＬＥＤモジュール１を駆動させることを特徴とする。

以上、本考案の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１ ＬＥＤモジュール
２ 電源供給回路
３ 電圧レギュレータ回路
４ 温度補償回路
５ 窒化ガリウム電界効果トランジスタ
Ｃ１ コンデンサ
Ｄ１ 整流ダイオード
ＮＴＣ１ サーミスタ
Ｑ１ トランジスタ
Ｒ１ 抵抗器
Ｒ２ 抵抗器
Ｒ３ 抵抗器
ＺＤ１ ツェナーダイオード

Claims (5)

1. 電気的に接続されるＬＥＤモジュールと、電源供給回路と、電圧レギュレータ回路と、温度補償回路と、窒化ガリウム電界効果トランジスタと、を備え、
   前記電源供給回路は前記ＬＥＤモジュールに電流を供給するために用いられ、
   前記電圧レギュレータ回路は整流ダイオードと、抵抗器と、ツェナーダイオードと、を含み、且つ温度補償回路が前記窒化ガリウム電界効果トランジスタのゲートに接続されることにより、安定的な電圧が供給され、
   前記温度補償回路は、前記電圧レギュレータ回路に接続される少なくとも１つの抵抗器と、サーミスタと、前記窒化ガリウム電界効果トランジスタのゲートに接続され、温度が変化した際にその電圧を補償し、前記ＬＥＤモジュールの通電後に熱量が発生した際にもそのパワーを不変に維持させるためのトランジスタと、を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動構造。
2. 前記電圧レギュレータ回路はコンデンサを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動構造。
3. 前記電源供給回路は、前記ＬＥＤモジュールに所定の電流を供給するための複数の整流ダイオードを有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動構造。
4. 前記ＬＥＤモジュールはチップオンボード技術により製造されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動構造。
5. 前記ＬＥＤモジュールは車両用高圧ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動構造。