JP4993598B2 - ゆらぎ発光駆動回路 - Google Patents
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Description
この発明はゆらぎ発光駆動回路に関し、特に発光素子、例えばＬＥＤを用いて蝋燭に似たゆらぎ発光を得ることのできるようにした駆動回路に関する。
最近、灯明や常夜灯の光源には安全性の観点から、蝋燭に代えて消費電力の少ない発光素子、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を採用することが多くなった。上述のＬＥＤは電流の大きさを可変制御し、あるいは点滅時間を制御することによって蝋燭の炎に似たゆらぎ発光をさせることが可能である。
例えば、ＣＰＵによってＬＥＤの点滅時間を制御し、ゆらぎ発光を行うようにした駆動回路（特許文献１、特許文献２）、１つのＬＥＤ群は常時点灯させ、他のＬＥＤ群は制御回路からの信号によって連続点灯と点滅を繰り返し、全体として見たときにゆらぎ発光に見えるようにした駆動回路（特許文献３）が提案されている。
しかし、特許文献１、２記載の駆動回路ではＣＰＵやＲＯＭなどを用いる必要があるので、構成が複雑になるばかりでなく、コスト高を招来する。
他方、特許文献３記載の駆動回路ではＣＰＵやＲＯＭなどを用いる必要がないので、コスト高となることはないが、制御回路の部品点数が多く、構成が複雑である。
本発明はかかる問題点に鑑み、少ない部品点数でコスト高を招来することなく構成でき、しかも蝋燭に炎に似たゆらぎ発光を行うことができるようにしたゆらぎ発光駆動回路を提供することを課題とする。
そこで、本発明に係るゆらぎ発光駆動回路は、発光素子からなり、電源の正極と負極との間に直列に接続された連続発光回路と、発光素子とＦＥＴとを直列に接続してなり、連続発光回路に並列に接続されたゆらぎ発光回路と、該ゆらぎ発光回路のＦＥＴのゲートに接続され、矩形波パルス電圧が印加され、その抵抗値とＦＥＴのゲートの静電容量値とによって決定される三角波又は三角波に近似した波形の電圧をＦＥＴのゲートに印加する抵抗と、矩形波パルス電圧を発生するパルス発生回路と、を備えたことを特徴とする。
本発明の１つの特徴は抵抗とＦＥＴのゲートの有する静電容量とによって決定される三角波又は三角波に近似した波形の電圧をＦＥＴのゲートに印加し、ゆらぎ発光回路をゆらぎ発光させる一方、連続発光回路を連続発光させるようにした点にある。
これにより、全体的には十分な明るさに発光させるとともに、ゆらぎ発光を行うことができ、蝋燭の炎に非常によく似たゆらぎ発光が得られる。
連続発光回路及びゆらぎ発光回路の発光素子の数は特に限定されず、１個でもよいが、十分な明るさを確保する上で複数の発光素子の方が好ましい。即ち、連続発光回路は複数の発光素子を直列に接続して構成し、ゆらぎ発光回路は連続発光回路の発光素子と同数の発光素子とＦＥＴとを直列に接続して構成するのがよい。
ゆらぎ発光回路は１つでもよいが、２つのゆらぎ発光回路を設け、一方が点灯する方向にゆらぎ発光したときに他方が消灯する方向にゆらぎ発光するように、即ち相互に相補的に動作するように構成すると、十分な明るさを確保しつつ、蝋燭の炎のゆらぎにより一層似せることができる。
そこで、第１、第２のゆらぎ発光回路が連続発光回路に並列に接続され、第１、第２のゆらぎ発光回路のＦＥＴのゲートには各々抵抗が接続され、第１、第２のゆらぎ発光回路の抵抗の間はインバータを介して相互に接続されるのが好ましい。
発光素子にはＬＥＤを用いることができる。ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）にはＭＯＳＦＥＴを用いるのがよい。
以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るゆらぎ発光駆動回路の好ましい実施形態を示す。本例のゆらぎ発光駆動回路は基本的には連続発光回路１０及び第１、第２のゆらぎ発光回路１１、１２から構成される。
連続発光回路１０は３個のＬＥＤ（発光素子）２０を直列に接続して構成され、電源１７の正極と負極との間に接続されている。第１、第２のゆらぎ発光回路１１、１２は３個のＬＥＤ（発光素子）２０とＭＯＳＦＥＴ２１を直列に接続して構成され、連続発光回路１０に並列に接続されている。
第１、第２のゆらぎ発光回路１１、１２のＭＯＳＦＥＴ２１のゲートには抵抗１３、１４が接続され、抵抗１３はパルス発生回路１５の出力に接続され、抵抗１４はインバータ１６を介して抵抗１３とパルス発生回路１５との間に接続され、パルス発生回路１５は矩形波パルス電圧を発生するように構成されている。
電源１７から連続発光回路１０に電流が通電されると、連続発光回路１０の３つのＬＥＤ２０は連続的に発光する。同時に、パルス発生回路１５が数Ｈｚ〜数１０Ｈｚの範囲内の周波数、例えば５Ｈｚの矩形波パルス電圧を発生すると（図２の(a) 参照）、抵抗１３には矩形波パルス電圧が印加される。
ここで、ＭＯＳＦＥＴの駆動特性として、ゲート駆動電圧とドレイン・ソース間抵抗値（オン抵抗）には相関関係がある。ゲート駆動電圧が閾値電圧を少し超えた範囲内の電圧のときにはオン抵抗はゲート電位の上昇とともに徐々に低下する。
抵抗１３に矩形波パルス電圧（ゲート駆動電圧がその閾値を超えた電圧となるような振幅のパルス電圧）が印加されると、第１のゆらぎ発光回路１１のＭＯＳＦＥＴ２１ゲートの静電容量値と抵抗１３の抵抗値とによって決まる特性の三角波又は三角波に近似した形状の電圧（図２の(b) ）が第１のゆらぎ発光回路１１のＭＯＳＦＥＴ２１（Ｑ１）のゲートに印加される。
すると、第１のゆらぎ発光回路１１のＬＥＤ２０には図２の(d) に示されるように、矩形波パルス電圧の立ち上がり時に対して抵抗１３の抵抗値とゲートの静電容量値とによって決まる時間だけ遅延して電流ｉ１が流れる。この電流ｉ１は急激に立ち上がった後最大電流値まで徐々に増加し、次の矩形波パルス電圧の立ち上がりまでの間は最大電流値から急激に立ち下がった後最小電流値に向けて徐々に減少するように変化する。
これにより、第１のゆらぎ発光回路１１はある明るさまでは急激に明るくなった後、最大の明るさまで徐々に明るさを増し、最大の明るさに達すると、ある明るさまで急激に暗くなり、その後最低の明るさまで徐々に暗くなり、このような点滅を繰り返す。
他方、第２のゆらぎ発光回路１２の抵抗１４にはインバータ１６の働きによりパルス発生回路１５の矩形波パルス電圧を反転した波形のパルス電圧が印加され、第２のゆらぎ発光回路１２のＦＥＴ２１（Ｑ２）のゲートには第１のゆらぎ発光回路１１のＦＥＴ２１（Ｑ１）のゲート電圧の波形を反転した三角波又は三角波に近似した形状の電圧が印加される（図２の(c) ）。
すると、第２のゆらぎ発光回路１２のＬＥＤ２０には図２の(e)に 示されるように、矩形波パルス電圧の立ち上がり時に対して抵抗１３の抵抗値とゲートの静電容量値とによって決まる時間だけ遅延して電流ｉ２が流れる。この電流ｉ２は急激に立ち下がった後最小電流値まで徐々に減少し、次の矩形波パルス電圧の立ち上がりまでの間は最小電流値から急激に立ち上がった後最大電流値に向けて徐々に増加するように変化する。
これにより、第２のゆらぎ発光回路１２はある暗さまでは急激に暗くなった後、徐々に暗さを増し、最大の暗さに達すると、ある明るさまで急激に明るくなり、その後最大の明るさまで徐々に明るくなり、このような点滅を繰り返す。
また、第１、第２のゆらぎ発光回路１１、１２の電流ｉ１、ｉ２は相互に相補的に変化し、両者の電流ｉ１、ｉ２をトータルすると、一定の電流となるので、全体の発光量を一定に保持しつつ、ゆらぎ発光を実現できることとなる。
なお、抵抗１３、１４の値を設定することによって最も暗くなったときにも完全に消灯せず、少しの明るさが残るようにすることが可能である。
図３の(a)(b)は連続発光回路１０、第１、第２のゆらぎ発光回路１１、１２の配置の例を示す。
以上のように、緩やかに点滅をする２つのゆらぎ発光回路１１、１２に常時点灯する１つの連続点灯回路１０を適宜配置し、ゆらぎ発光を実現すると、蝋燭の炎のようなゆらぎ光源が得られる。
１０ 連続発光回路 １１ 第１のゆらぎ発光回路
１２ 第２のゆらぎ発光回路 １３、１４ 抵抗
１５ パルス発生回路 １７ 電源
２０ ＬＥＤ（発光素子） ２１ ＭＯＳＦＥＴ
１２ 第２のゆらぎ発光回路 １３、１４ 抵抗
１５ パルス発生回路 １７ 電源
２０ ＬＥＤ（発光素子） ２１ ＭＯＳＦＥＴ
Claims (3)
- 発光素子からなり、電源の正極と負極との間に直列に接続された連続発光回路と、
発光素子とＦＥＴとを直列に接続してなり、連続発光回路に並列に接続されたゆらぎ発光回路と、
該ゆらぎ発光回路のＦＥＴのゲートに接続され、矩形波パルス電圧が印加され、その抵抗値とＦＥＴのゲートの静電容量値とによって決定される三角波又は三角波に近似した波形の電圧をＦＥＴのゲートに印加する抵抗と、
矩形波パルス電圧を発生するパルス発生回路と、
を備えたことを特徴とするゆらぎ発光駆動回路。 - 上記連続発光回路は複数の発光素子を直列に接続して構成され、上記ゆらぎ発光回路は上記連続発光回路の発光素子と同数の発光素子とＦＥＴとを直列に接続して構成されている請求項１記載のゆらぎ発光駆動回路。
- 第１、第２の上記ゆらぎ発光回路が上記連続発光回路に並列に接続され、上記第１、第２のゆらぎ発光回路のＦＥＴのゲートには各々上記抵抗が接続され、上記第１、第２のゆらぎ発光回路の抵抗の間はインバータを介して相互に接続されている請求項１記載のゆらぎ発光駆動回路。
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