JP5639389B2 - LED driving device and LED lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、LED駆動装置およびLED照明装置に関するものである。 The present invention relates to an LED driving device and an LED lighting device.
従来、交流電源によってLEDを点灯するためのLED駆動装置としては、例えば、特許文献1に開示されているように、整流回路から出力される脈流電圧を、直列接続されたLEDと定電流回路に印加する回路が知られている。
Conventionally, as an LED driving device for lighting an LED by an AC power supply, for example, as disclosed in
しかしながら、特許文献1に開示されている技術では、脈流電圧がLEDの順方向降下電圧Vfを超えた場合に、定電流回路に電圧降下が発生するため、当該電圧降下に応じた電力損失が発生してしまうという問題点がある。
However, in the technique disclosed in
本発明の目的は、損失が少ないLED駆動装置およびLED照明装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an LED driving device and an LED lighting device with little loss.
上記課題を解決するための本発明は、交流電圧を整流回路により整流して得られる脈流電圧によってLEDを点灯するLED駆動装置において、直列接続された複数のLEDにより構成されるLED群と、前記LED群に対して直列接続された定電流回路と、を有するLEDユニットと、前記LEDユニットに対してコンデンサを直列接続し、これらLEDユニットおよびコンデンサに対して前記脈流電流を印加して前記コンデンサを充電する第1の接続状態と、充電された前記コンデンサを前記LEDユニットに並列接続して前記コンデンサに蓄えられた電荷を前記LEDユニットを介して放電する第2の接続状態とを切り換える制御を行う制御回路と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、損失が少ないLED駆動装置を提供することができる。
The present invention for solving the above problems is an LED driving device for lighting an LED with a pulsating voltage obtained by rectifying an AC voltage with a rectifier circuit, and an LED group composed of a plurality of LEDs connected in series; A constant current circuit connected in series to the LED group; a capacitor connected in series to the LED unit; and applying the pulsating current to the LED unit and the capacitor Control for switching between a first connection state in which a capacitor is charged and a second connection state in which the charged capacitor is connected in parallel to the LED unit and the charge stored in the capacitor is discharged through the LED unit. And a control circuit for performing the above.
According to such a configuration, it is possible to provide an LED driving device with little loss.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記制御回路は、前記脈流電圧が前記コンデンサの端子電圧よりも低くなった場合に前記コンデンサを前記LEDユニットに並列接続することを特徴とする。
このような構成によれば、脈流電圧に応じて第1および第2の接続状態を切り換えることができるので、制御を確実に行うとともに、回路構成を単純にすることができる。
According to another invention, in addition to the above invention, the control circuit connects the capacitor in parallel to the LED unit when the pulsating voltage is lower than a terminal voltage of the capacitor. .
According to such a configuration, the first and second connection states can be switched according to the pulsating voltage, so that the control can be reliably performed and the circuit configuration can be simplified.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記LEDユニットを複数有し、前記コンデンサの充電時は脈流電圧の値に応じた数の前記LEDユニットを直列接続し、放電時は一部または全部の前記LEDユニットに対して前記コンデンサを並列接続することを特徴とする。
このような構成によれば、脈流電圧が低い場合にもLEDを点灯することができるので、点灯効率を改善することができる。
In addition to the above invention, another invention has a plurality of the LED units, and the number of the LED units corresponding to the value of the pulsating voltage is connected in series when the capacitor is charged, and a part of the LED units is discharged. Alternatively, the capacitors are connected in parallel to all the LED units.
According to such a configuration, since the LED can be lit even when the pulsating voltage is low, the lighting efficiency can be improved.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記LEDユニットを複数有し、前記コンデンサの充電時は前記LEDユニットを直列接続し、放電時は一部の前記LEDユニットに対して前記コンデンサを並列接続することを特徴とする。
このような構成によれば、放電時において並列接続するLEDユニットのLEDの個数に応じてコンデンサの端子電圧を所望の値に設定することができるので、装置の性能を所望の値に設定することができる。
In addition to the above invention, another invention has a plurality of the LED units, wherein the LED units are connected in series when the capacitor is charged, and the capacitors are connected to some of the LED units when discharged. It is characterized by being connected in parallel.
According to such a configuration, since the terminal voltage of the capacitor can be set to a desired value according to the number of LEDs of the LED units connected in parallel at the time of discharging, the performance of the device can be set to a desired value. Can do.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記コンデンサを複数有し、これらのコンデンサの充電時は前記複数のコンデンサを直列接続し、放電時は前記複数のコンデンサを並列接続することを特徴とする。
このような構成によれば、充電時と放電時の電圧を変更することができるので、脈流電圧とLED群の順方向降下電圧の差が大きい場合であっても効率が良い装置を得ることができる。
In addition to the above-mentioned invention, another invention has a plurality of the capacitors, wherein the capacitors are connected in series when charging these capacitors, and the capacitors are connected in parallel when discharging. And
According to such a configuration, since the voltage during charging and discharging can be changed, an efficient device can be obtained even when the difference between the pulsating voltage and the forward voltage drop of the LED group is large. Can do.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記コンデンサの充電時において、前記脈流電圧が所定の電圧以下になった場合には、前記脈流電圧を遮断し、前記第1の接続状態から前記第2の接続状態に強制的に移行させる遮断回路を更に有することを特徴とする。
このような構成によれば、第1の接続状態から第2の接続状態への移行期間を短縮して、装置の効率を向上させることができる。
In addition to the above-described invention, in another invention, when the capacitor is charged, when the pulsating voltage becomes a predetermined voltage or less, the pulsating voltage is cut off, and the first connection state It further has a shut-off circuit for forcibly shifting to the second connection state.
According to such a configuration, it is possible to shorten the transition period from the first connection state to the second connection state and improve the efficiency of the device.
また、他の発明は、前述したLED駆動装置を用いてLEDを点灯することを特徴とするLED照明装置である。
このような構成によれば、損失が少ないLED照明装置を提供することができる。
Another invention is an LED lighting device characterized in that an LED is turned on using the LED driving device described above.
According to such a configuration, it is possible to provide an LED lighting device with little loss.
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(A)本発明の動作原理
まず、図1〜3を参照して本発明の動作原理を説明する。図1は、本発明に係るLED(Light Emitting Diode)駆動装置の動作原理を説明するための原理図である。この図1に示すように、本発明に係るLED駆動装置1は、商用電源が印加される端子2、整流回路3、定電流回路4、LED5−1〜5−n(LED群)、制御回路6、および、コンデンサ7を主要な構成要素としている。なお、定電流回路4およびLED5−1〜5−nは、LEDユニット8を構成する。
(A) Operation Principle of the Present Invention First, the operation principle of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a principle diagram for explaining an operation principle of an LED (Light Emitting Diode) driving device according to the present invention. As shown in FIG. 1, an
ここで、整流回路3は、入力端2に印加された、例えば、100Vの交流電圧を全波整流または半波整流し、脈流電圧を出力する。定電流回路4は、一定の電流を生成してLED5−1〜5−nに対して駆動電流として供給する。LED5−1〜5−nは、複数のLEDが直列接続されて構成される。直列接続する個数としては、例えば、脈流電圧の最大値Vmの1/2の値を、各LEDの順方向降下電圧Vfで除算して求まる個数Nm(=INT(Vm/2/Vf))以下となるように設定すればよい(INT()は括弧内の値の小数点以下を切り捨てた値を示す)。このようにしてLEDの個数を求めるのは、装置が定常状態になると、コンデンサ7にはLEDの順方向降下電圧Vfの総和の電圧VF(=Vf×n)と等しいかそれ以上の電圧が現れるので、そのような状態においてこれらを直列接続して充電するためには、LEDに印加される電圧はVm/2よりも小さい必要があるためである。具体的には、例えば、各LEDの順方向降下電圧Vfが3.2Vであり、Vmが141Vである場合、Nm=INT(141/2/3.2))=22となるので、LEDの個数としては、例えば、20個(n=20)を選択することができる。
Here, the
制御回路6は、コンデンサ7とLEDユニット8との接続関係を制御する回路である。具体的には、整流回路3から出力される脈流電圧Vpがコンデンサ7の端子電圧Vcよりも低くなった場合(Vp<Vcの場合)には、コンデンサ7をLEDユニット8(直列接続された定電流回路4およびLED5−1〜5−n)に対して並列接続し、脈流電圧Vpがコンデンサ7の端子電圧Vcと、LED5−1〜5−nの順方向降下電圧Vfの総和(=VF)との和よりも高くなった場合(Vp>Vc+VFの場合)には、コンデンサ7をLEDユニット8に対して直列接続する。
The
コンデンサ7は、例えば、電解コンデンサまたはセラミックコンデンサ等によって構成され、直列接続された場合には脈流電圧によって充電され、並列接続された場合には充電された電荷をLEDユニット8を介して放電する。
The capacitor 7 is constituted by, for example, an electrolytic capacitor or a ceramic capacitor. When the capacitor 7 is connected in series, the capacitor 7 is charged by a pulsating voltage. When the capacitor 7 is connected in parallel, the charged charge is discharged via the
つぎに、以上の原理図の動作について図2を参照して説明する。コンデンサ7に電荷が蓄積されていない状態において、端子2に商用電源が印加されると、整流回路3は商用電源の交流電圧を整流して脈流電圧として出力する。動作開始時には、コンデンサ7には電荷が蓄積されていない状態でありコンデンサ7の端子電圧は0Vであるので、脈流電圧が上昇すると、制御回路6は、コンデンサ7をLEDユニット8に対して直列接続する。この結果、図1に示す回路は、図2(a)に示すような等価回路として表される。このような状態において、脈流電圧が上昇すると、コンデンサ7が図2(a)にプラス・マイナスの記号で示すような方向で充電される。そして、LED5−1〜5−nに印加される電圧がVFを超えると、LED5−1〜5−nが点灯する。
Next, the operation of the above principle diagram will be described with reference to FIG. When the commercial power supply is applied to the
脈流電圧が上昇から下降に転じると、LEDユニット8およびコンデンサ7に印加される電圧が減少する。LED5−1〜5−nの順方向降下電圧の総和VFに、コンデンサ7の端子電圧Vcを加えた電圧が、脈流電圧より低くなると(VF+Vc<Vpとなると)、制御回路6はコンデンサ7をLEDユニット8に対して並列接続する。この結果、図1に示す回路は、図2(b)に示すような等価回路として表される。このような状態では、コンデンサ7に蓄積されている電荷は、定電流回路4およびLED5−1〜5−nを介して放電され、これにより、LED5−1〜5−nが点灯する。
When the pulsating voltage changes from rising to falling, the voltage applied to the
以上のような動作が繰り返されると、装置が定常状態となり、コンデンサ7に対して充・放電される電荷がバランスした状態となってコンデンサ7の端子電圧は、VFに近い電圧で安定する。すなわち、放電のタイミングはVp<Vcを満たすか否かで決定され、充電のタイミングはVp>Vc+VFを満たすか否かで決定されるので、コンデンサ7の端子電圧Vcが高くなると、放電時間が長くなる一方で充電時間が短くなるので電圧が下降する方向に制御される。また、コンデンサ7の端子電圧Vcが低くなると、放電時間が短くなる一方で充電時間が長くなるので電圧が上昇する方向に制御される。このようにして、コンデンサ7の端子電圧が一定となるように制御がなされる。 When the operation as described above is repeated, the apparatus is in a steady state, the charge charged / discharged with respect to the capacitor 7 is balanced, and the terminal voltage of the capacitor 7 is stabilized at a voltage close to VF. That is, the discharge timing is determined by whether or not Vp <Vc is satisfied, and the charging timing is determined by whether or not Vp> Vc + VF is satisfied. Therefore, when the terminal voltage Vc of the capacitor 7 increases, the discharge time becomes longer. On the other hand, since the charging time is shortened, the voltage is controlled to decrease. Further, when the terminal voltage Vc of the capacitor 7 is lowered, the discharging time is shortened while the charging time is lengthened, so that the voltage is controlled to increase. In this way, control is performed so that the terminal voltage of the capacitor 7 becomes constant.
ところで、電源からLED5−1〜5−nに電圧が印加されている場合、図2(a)に示すように、脈流電圧は定電流回路4、LED5−1〜5−n、および、コンデンサ7によって分圧される。前述したように、コンデンサ7の端子電圧Vcは、定常状態ではVFに近い値であるので、コンデンサ7を使用しない場合に比較すると、定電流回路4に印加される電圧は約VFだけ少なくなる。これにより、定電流回路4における損失が減少する。すなわち、定電流回路4における損失は、定電流回路4に印加される電圧と流れる電流の積で表されるので、電圧が少なくなれば損失は減少する。また、このようにしてコンデンサ7に蓄積された電荷は、図2(b)に示すようにLED5−1〜5−nを介して放電されるので蓄積された電荷を有効利用することができるとともに、点灯時間を延長してちらつきの発生を低減することができる。
Incidentally, when a voltage is applied from the power source to the LEDs 5-1 to 5-n, as shown in FIG. 2A, the pulsating voltage is the constant
以上に説明したように、本発明に係るLED駆動装置1によれば、定電流回路4に印加される電圧を、直列接続されたコンデンサ7によって分圧して低下させるようにしたので、定電流回路4における損失を減少させることができる。また、充電されたコンデンサ7を定電流回路4およびLED5−1〜5−nに対して並列接続して放電することにより、蓄積された電荷を有効利用するとともに、点灯時間を延長してちらつきの発生を低減することができる。
As described above, according to the
なお、以上の例では、制御回路6は、前述したように、Vc,Vp,VFの相互関係に基づいて、並列および直列接続状態を切り換えるようにしたが、これは一例であり、これらの一部の電圧に基づいて接続状態を切り換えたり、これら以外の電圧に基づいて接続状態を切り換えたりするようにしてもよい。具体的には、VpとVcのみの関係に基づいて接続状態を切り換えたり、VpとVFのみの関係に基づいて接続状態を切り換えたりするようにしてもよい。あるいは、VcとVFに代わる所定の電圧Vaを求め、これとVpとの関係に基づいて接続状態を切り換えるようにしてもよい。
In the above example, as described above, the
また、電圧ではなく、電流に基づいて接続状態を切り換えたり、あるいは、時間に基づいて接続状態を切り換えたりしてもよい。具体的には、例えば、電流によって接続を切り換える方法としては、例えば、整流回路3から流入する電流が所定の値以下になった場合には並列接続にし、所定の値を超えた場合には直列接続に変更するようにしてもよい。さらに、時間に基づいて接続を切り換える方法としては、例えば、脈流電圧が0Vになるタイミングでカウンタをリセットするとともにカウント動作を開始し、カウント値が所定の値になった場合に並列から直列に切り換え、その後、カウント値が他の所定の値になった場合に並列から直列に切り換え、脈流電圧が再度0になった場合にカウンタをリセットして再スタートするようにしてもよい。なお、以上は一例であって、これ以外の方法であってもよいことは言うまでもない。要は、コンデンサ7に対して充電・放電される電荷の収支がバランスするように、所定の条件(例えば、電圧、電流、時間)に基づいて並列および直列の切り換えを行えばよい。
Further, the connection state may be switched based on current instead of voltage, or the connection state may be switched based on time. Specifically, for example, as a method of switching the connection by the current, for example, when the current flowing from the
(B)第1実施形態
図3は、本発明の第1実施形態の構成例を示す図である。この図に示すように、第1実施形態に係るLED駆動装置10は、電源端子11,12、ダイオード13a〜13d、定電流回路14、LEDブロック15、ダイオード16,17、抵抗18,19、コンデンサ20、トランジスタ21、および、ダイオード22を有している。ここで、電源端子11,12には、例えば、商用電源の交流電圧(例えば、100V)が印加される。ダイオード13a〜13dは、ブリッジ回路を構成し、入力された交流電圧を全波整流し、脈流電圧を生成して出力する。定電流回路14は、抵抗14a,14bおよびトランジスタ14c〜14eによって構成され、抵抗14bに一定の電流が流れるように制御する。具体的には、抵抗14bに一定以上の電流が通じると、トランジスタ14eがオンの状態となり、抵抗14aを介してトランジスタ14eのコレクタ−エミッタ間に電流が通じるのでトランジスタ14c,14dのベース電流がバイパスされる。この結果、トランジスタ14c,14dがオフの状態となって電流が制限される。このような動作によって、抵抗14bに流れる電流が一定になるように制御される。LEDブロック15は、n個のLED15−1〜15−nが直列接続されて構成されている。なお、この実施形態ではn=20とされており、個々のLEDの順方向降下電圧Vfは3.2Vとされている。
(B) First Embodiment FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a first embodiment of the present invention. As shown in this figure, the
ダイオード16,17は、ダイオード13a〜13dから出力される脈流電圧に応じて逆バイアスおよび順バイアス状態となり、コンデンサ20を定電流回路14およびLEDブロック15と並列接続するか、または、直列接続する制御を行う。抵抗18,19はトランジスタ21のバイアス抵抗である。コンデンサ20は、定電流回路14およびLEDブロック15と直列接続された場合には脈流電圧によって充電され、並列接続された場合には定電流回路14およびLEDブロック15に対して放電する。なお、この例では、コンデンサ20は、例えば、耐圧が100Vであり、容量が22μFの電解コンデンサによって構成されている。なお、これ以外の耐圧および容量であってもよいことは言うまでもない。また、電解コンデンサではなく、例えば、セラミックコンデンサを使用することも可能である。
The
トランジスタ21は、図3の例では、NPNバイポーラトランジスタによって構成され、コンデンサ20を定電流回路14およびLEDブロック15と並列接続状態とするか、または、直列接続状態とする制御を行う。ダイオード22は、コンデンサ20に対して電流が通じている場合(充電時)には順バイアス状態となって、トランジスタ21のエミッタ−ベース間を逆バイアス状態とし、トランジスタ21を遮断状態とする。
In the example of FIG. 3, the
つぎに、図4,5を参照して、第1実施形態の動作について説明する。コンデンサ20に電荷が蓄積されていない状態(コンデンサ20の端子電圧Vc=0の状態)において、電源端子11,12に対して商用電源の供給が開始されると、ダイオード13a〜13dによって全波整流されて生成された脈流電圧が出力される。
Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to FIGS. When supply of commercial power to the
コンデンサ20の端子電圧Vc=0の場合において、脈流電圧が上昇すると、ダイオード16は逆バイアス状態となり、一方、ダイオード17は順バイアス状態となる。このような状態において脈流電圧Vpが上昇してLEDブロック15を構成するLED15−1〜15−nの順方向降下電圧の総和VF(=Vf×n)よりも電圧が高くなると、定電流回路14を介してLED15−1〜15−nに対して電流が通じ、これらが点灯する。LED15−1〜15−nから出力された電流は、ダイオード17、コンデンサ20、および、ダイオード22を介してダイオード13d,13cのアノードに流入する。これにより、コンデンサ20が充電される。このとき、ダイオード22は順バイアス状態となるので、トランジスタ21のベース−エミッタ間は逆バイアス状態となり、トランジスタ21は遮断状態となる。この結果、定電流回路14、LEDブロック15、および、コンデンサ20は図4(a)に示すように直列接続された状態となるので、コンデンサ20は定電流回路14から出力される電流によって充電される。
When the terminal voltage Vc of the
脈流電圧が上昇から下降に転じ、脈流電圧VpがLED15−1〜15−nの順方向降下電圧の総和VFとコンデンサ20の端子電圧Vcの合計よりも低くなった場合(Vp<VF+Vc)には、LED15−1〜15−nに印加される電圧がVFよりも低くなるので、LED15−1〜15−nが消灯する。そして、さらに脈流電圧が下降し、コンデンサ20の端子電圧Vcよりも低くなると、ダイオード16が順バイアス状態となり、ダイオード17が逆バイアス状態となる。このとき、ダイオード22には電流が通じていないので、コンデンサ20から抵抗18を介してトランジスタ21のベース−エミッタ間に通じる電流によってトランジスタ21がオンの状態となる。この結果、定電流回路14、LEDブロック15、および、コンデンサ20は図4(b)に示すように並列接続された状態となる。この結果、コンデンサ20に蓄積されている電荷は、定電流回路14およびLEDブロック15を介して放電される。これにより、LED15−1〜15−nが点灯した状態となる。
When the pulsating voltage changes from rising to falling, and the pulsating voltage Vp becomes lower than the sum of the total forward voltage VF of the LEDs 15-1 to 15-n and the terminal voltage Vc of the capacitor 20 (Vp <VF + Vc). Since the voltage applied to the LEDs 15-1 to 15-n is lower than VF, the LEDs 15-1 to 15-n are turned off. When the pulsating voltage further decreases and becomes lower than the terminal voltage Vc of the
図5は、コンデンサ20に電荷が蓄積されていない状態において、電源電圧の供給が開始された場合におけるコンデンサ20の端子電圧Vcならびにコンデンサ20の充電電流および放電流電流の時間的な変化を示す図である。この図に示すように、電源電圧の供給が開始されると、コンデンサ20の端子電圧Vcは時間とともに上昇し、一定の電圧(VFと略同じ電圧)で安定する。また、コンデンサ20の充電電流は、定電流回路14の電流値によって規定され一定の電流となる。また、充電電流が流れる時間は、電源供給開始当初は長いが、コンデンサ20の端子電圧Vcの上昇に伴って減少し、所定の時間が経過すると一定の値に収束する。また、コンデンサ20の放電電流は、電源供給開始当初は流れないが、コンデンサ20の端子電圧VcがVFに達した時点から流れはじめ、一定の時間が経過すると一定の値に収束する。なお、放電電流の電流値は充電電流の場合と同様に定電流回路14の電流値によって規定される。また、放電電流が流れる時間は、一定の時間が経過すると一定の値に収束する。なお、いうまでもないが、コンデンサ20の電圧が安定している場合には、コンデンサ20に充電される電荷の量と放電される電荷の量は等しくなる。
FIG. 5 is a diagram showing temporal changes in the terminal voltage Vc of the
図6は、コンデンサ20の端子電圧Vcが安定した状態におけるLED15−1〜15−nの点灯角を説明するための図である。この図に示すように、第1実施形態では、脈流電圧VpがVc+VFよりも高くなった場合(Vp>Vc+VF)にコンデンサ20に充電電流が流れるとともにLED15−1〜15−nが点灯状態となる。また、脈流電圧VpがVcよりも低くなった場合(Vp<Vc)にコンデンサ20から放電電流が流れるとともにLED15−1〜15−nが点灯状態となる。なお、コンデンサ20の電圧が安定している場合にはコンデンサ20に対して流入出する電荷は等しいので、図6に示す充電時と放電時のτは等しい。なお、図3に示す第1実施形態の場合、入力電力導通角は35度であり、点灯角度は70度となる。
FIG. 6 is a diagram for explaining lighting angles of the LEDs 15-1 to 15-n in a state where the terminal voltage Vc of the
以上に説明したように、第1実施形態によれば、コンデンサ20の充電時においては、定電流回路14に印加される電圧をコンデンサ20によって分担するようにしたので、定電流回路14における電力の損失を減少させることができる。また、コンデンサ20の放電時においては、コンデンサ20に蓄積された電荷をLED15−1〜15−nを介して放電するようにしたので、コンデンサ20に蓄積された電荷を有効利用するとともに、点灯時間を延長してちらつきの発生を防止することができる。
As described above, according to the first embodiment, when the
(C)第2実施形態
図7は、本発明の第2実施形態に係るLED駆動装置の構成例を示す図である。なお、図7において図3と対応する部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。図7に示すように、第2実施形態に係るLED駆動装置10Aは、図3の場合と比較すると、定電流回路34およびLEDブロック35が追加され、LED35−mのカソードとトランジスタ14eのエミッタとがダイオード36によって接続され、また、定電流回路14の入力側とダイオード13a,13bのカソードとの接続が解除されている。なお、その他の構成は、図3の場合と同様である。
(C) 2nd Embodiment FIG. 7: is a figure which shows the structural example of the LED drive device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. In FIG. 7, parts corresponding to those in FIG. As shown in FIG. 7, the LED drive device 10A according to the second embodiment has a constant
ここで、定電流回路34は定電流回路14と同様の構成とされ、定電流回路14と同じ値の電流が流れるように設定されている。LEDブロック35は、m個のLED35−1〜35−mが直列接続されて構成されている。なお、図7に示す第2実施形態では、m=4,n=16とされている。LED35−1〜35−mは、LED15−1〜15−nと同じ種類のLEDによって構成されているので、それぞれの順方向降下電圧Vfは同じである(例えば、3.2Vである)。
Here, the constant
つぎに、第2実施形態の動作について説明する。図7に示す第2実施形態では、コンデンサ20の充電時においては、トランジスタ21がオフの状態となり、LEDブロック15、LEDブロック35、および、コンデンサ20が直列接続され、定電流回路34からの電流によりLED15−1〜15−nおよびLED35−1〜35−mが点灯されるとともに、コンデンサ20が充電される。
Next, the operation of the second embodiment will be described. In the second embodiment shown in FIG. 7, when the
一方、コンデンサ20の放電時においては、トランジスタ21がオンの状態になり、コンデンサ20が定電流回路14およびLEDブロック15と並列接続され、コンデンサ20に蓄積されている電荷がダイオード16、定電流回路14、LEDブロック15、および、トランジスタ21を経由して放電される。
On the other hand, when the
ここで、前述したように、図7に示す第2実施形態では、m=4,n=16とされているので、充電時は20個のLEDが直列接続された状態でコンデンサ20が充電される。また、放電時は16個のLEDが直列接続された状態でコンデンサ20が放電される。したがって、図7に示す第2実施形態では、図8に示すように、コンデンサ20の端子電圧Vcと、LED15−1〜15−nのトータルの順方向降下電圧VF1と、LED35−1〜35−mのトータルの順方向降下電圧VF2とを加算した値(VF1+VF2+Vc)よりも脈流電圧Vpが高くなった場合(VF1+VF2+Vc<Vp)にコンデンサ20が充電され、また、脈流電圧Vpがコンデンサ20の端子電圧よりも低くなった場合(Vc>Vp)にコンデンサ20が放電される。第2実施形態では、入力電力導通角度は70度であり、16灯点灯角度(LED15−1〜15−nが点灯する角度)は140度であり、4灯点灯角度(LED35−1〜35−nが点灯する角度)は70度である。
Here, as described above, in the second embodiment shown in FIG. 7, since m = 4 and n = 16, the
なお、以上は、充電される電荷と放電される電荷の収支がバランスしている前提であるが、実際には、放電期間が短いために電荷を十分に放電することができない。より詳細には、コンデンサ20の電圧がVF1(=51.2V)と等しい場合、放電期間は脈流電圧がVF1以下になる期間であるが、このような期間は短いので、コンデンサ20に蓄積された電荷が十分に放電されず、コンデンサ20の端子電圧がVF1よりも上昇する。このため、充電開始電圧(=VF1+VF2+Vc)が上昇するので、充電期間が短縮され、結果として電荷の収支がバランスする。
The above is based on the assumption that the balance between the charge to be charged and the charge to be discharged is balanced, but in reality, the charge cannot be sufficiently discharged due to the short discharge period. More specifically, when the voltage of the
第2実施形態では、LEDの分割数を調整することにより、効率を調整することができる。具体的には、nの値を増加させてその分だけmの個数を減少するようにすれば、導通角を減少させる一方で、充電開始電圧を高くし定電流回路34における損失を減少させ効率を向上させることができる。
In 2nd Embodiment, efficiency can be adjusted by adjusting the division | segmentation number of LED. Specifically, if the value of n is increased and the number of m is decreased by that amount, the conduction angle is decreased, while the charging start voltage is increased and the loss in the constant
以上に説明したように、本発明の第2実施形態によれば、LEDを2つのモジュールに分割し、それぞれに対して定電流回路を設けるとともに、一方のモジュールを対象として放電を行うようにしたので、LEDの分割数を調整することにより、導通角および効率を調整することができる。 As described above, according to the second embodiment of the present invention, the LED is divided into two modules, a constant current circuit is provided for each of the modules, and discharge is performed on one module. Therefore, the conduction angle and efficiency can be adjusted by adjusting the number of divisions of the LEDs.
(C)第3実施形態
図9は、本発明の第3実施形態に係るLED駆動装置の構成例を示す図である。なお、図9において図7と対応する部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。図9に示すように、第3実施形態に係るLED駆動装置10Bは、図7の場合と比較すると、ダイオード16,17、抵抗18,19、コンデンサ20、トランジスタ21、および、ダイオード22が除外され、LED15−nがダイオード13c,13dのアノードに直接接続されている。また、定電流回路14の入力側が定電流回路34の入力側に接続されるとともに、LED35−mのカソードがトランジスタ14eのベースに接続されている。また、定電流回路44およびチャージ回路45が追加され、チャージ回路45のダイオード47のカソードがトランジスタ34eのベースに接続されている。定電流回路44の出力側がダイオード46を介してコンデンサ20に接続されている。さらに、コンデンサ20の一端がダイオード48を介してダイオード13a,13bのカソードに接続され、他端がダイオード49を介してダイオード13c,13dのアノードに接続されている。
(C) Third Embodiment FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of an LED drive device according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 9, parts corresponding to those in FIG. As shown in FIG. 9, the LED drive device 10B according to the third embodiment excludes the
ここで、定電流回路14,34,44は同じ構成とされ、同じ値の定電流をそれぞれ出力する。チャージ回路45は、コンデンサ20およびダイオード46,47によって構成され、コンデンサ20の一端はダイオード46を介して定電流回路44の出力側に接続され、他端はダイオード47を介してトランジスタ34eのベースに接続されている。なお、図9に示す実施形態では、n=16とされ、m=4とされている。すなわち、LEDブロック15は16個のLEDによって構成され、LEDブロック35は4個のLEDによって構成されている。
Here, the constant
つぎに、第3実施形態の動作について説明する。LED駆動装置10Bに電源電圧が印加されて脈流電圧が上昇し、LED15−1〜15−nのトータルの順方向降下電圧VF1(=51.2V)よりも高くなると、定電流回路14がオンの状態となり、LED15−1〜15−nが点灯した状態となる。このとき、LED35−1〜35−mは消灯した状態であり、また、コンデンサ20には電流が流れない状態となっている。このような状態において、脈流電圧がさらに上昇し、LED35−1〜35−mのトータルの方向降下電圧VF2(=12.8V)とVF1の合計値(=VF1+VF2(=64V))よりも電圧が高くなると、定電流回路34から出力される電流がLED35−1〜35−m、抵抗14b、および、LED15−1〜15−nを介してダイオード13c,13dのアノードに流れる。この結果、LED15−1〜15−nおよびLED35−1〜35−mが点灯した状態となる。このとき、LED35−mからの電流が抵抗14bに流れるので、トランジスタ14eがオンの状態になる。この結果、抵抗14aから出力される電流は、トランジスタ14eに殆ど流れるため、トランジスタ14c,14dには十分なベース電流が流れなくなり、これらのトランジスタ14c,14dがオフの状態となる。これにより、定電流回路14が遮断した状態となる。これにより、定電流回路14からLEDブロック15への電流は遮断される。
Next, the operation of the third embodiment will be described. When the power supply voltage is applied to the LED driving device 10B and the pulsating voltage rises and becomes higher than the total forward drop voltage VF1 (= 51.2V) of the LEDs 15-1 to 15-n, the constant
このような状態において、さらに脈流電圧が上昇し、コンデンサ20の電圧をVcとした場合に、脈流電圧がVF1+VF2+Vcよりも高くなった場合には、前述の場合と同じ動作によって定電流回路34がさらに遮断状態となり、LED15−1〜15−n、LED35−1〜35−m、および、コンデンサ20が直列接続され、定電流回路44からの電流が供給される。これにより、LED15−1〜15−nおよびLED35−1〜35−mが点灯した状態となるとともに、コンデンサ20が充電される。
In this state, when the pulsating voltage further rises and the voltage of the
つぎに、脈流電圧が下降し、VF1+VF2+Vcよりも低くなった場合には、ダイオード46,47が遮断状態となるので定電流回路44が遮断状態となる。この結果、ダイオード47から抵抗34bへの電流が絶たれるので、定電流回路34はオンの状態となる。これにより、定電流回路34から出力された電流は、LED35−1〜35−mおよび抵抗14bを介してLED15−1〜15−nに流れる。この結果、定電流回路14は遮断状態を継続するとともに、LED15−1〜15−nおよびLED35−1〜35−mが点灯した状態となる。
Next, when the pulsating voltage decreases and becomes lower than VF1 + VF2 + Vc, the
さらに脈流電圧が下降し、VF1+VF2よりも低くなった場合には、LED35−1〜35−mに電流が通じなくなるため、LED35−1〜35−mが消灯するとともに、定電流回路34が遮断した状態となる。この結果、LED35−mから抵抗14bへの電流が絶たれるため、定電流回路14がオンの状態となり、定電流回路14から出力された電流によってLED15−1〜15−nが点灯した状態となる。
Further, when the pulsating voltage decreases and becomes lower than VF1 + VF2, the current does not pass to the LEDs 35-1 to 35-m, so that the LEDs 35-1 to 35-m are turned off and the constant
さらに脈流電圧が下降し、VF1よりも低くなった場合には、電源から定電流回路14への電流は絶たれるが、コンデンサ20に蓄積されている電荷がダイオード48,49を介して定電流回路14およびLED15−1〜15−nに供給される。この結果、コンデンサ20に蓄積されている電荷は、ダイオード48、定電流回路14、LEDブロック15、および、ダイオード49を介して放電される。これにより、LED15−1〜15−nがコンデンサ20に蓄積されている電荷によって点灯した状態となる。このような動作は、脈流電圧の変化に応じて繰り返される。
When the pulsating voltage further decreases and becomes lower than VF1, the current from the power source to the constant
図10は、このときの動作を説明するための図である。この図10に示すように、脈流電圧がVF1未満の場合には、コンデンサ20に蓄積されている電荷によってLED15−1〜15−nが点灯された状態となり、脈流電圧がVF1+VF2を超えるとLED15−1〜15−nおよびLED35−1〜35−mが点灯した状態となり、脈流電圧がVF1+VF2+Vcを超えるとLED15−1〜15−n、LED35−1〜35−m、および、コンデンサ20が直列接続され、コンデンサ20が脈流電圧によって充電されるとともにLED15−1〜15−nおよびLED35−1〜35−mが点灯した状態となる。
FIG. 10 is a diagram for explaining the operation at this time. As shown in FIG. 10, when the pulsating voltage is less than VF1, the LEDs 15-1 to 15-n are lit by the electric charge accumulated in the
以上に説明したように、第3実施形態によれば、LED15−1〜15−nを常に点灯した状態とすることができるので、LEDの点灯効率を高めることができる。また、LEDが点灯している角度を広くすることができるので、力率を高くすることができる。図9に示す回路では、96%程度の力率を実現することができる。また、導通角が広いので、調光器による調光可能な範囲を広くすることができる。 As described above, according to the third embodiment, since the LEDs 15-1 to 15-n can be constantly turned on, the lighting efficiency of the LEDs can be increased. Further, since the angle at which the LED is lit can be widened, the power factor can be increased. In the circuit shown in FIG. 9, a power factor of about 96% can be realized. In addition, since the conduction angle is wide, the light controllable range by the dimmer can be widened.
(D)第4実施形態
図11は、本発明の第4実施形態に係るLED駆動装置の構成例を示す図である。なお、図11において図7と対応する部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。図11に示すように、第4実施形態に係るLED駆動装置10Cは、図7の場合と比較すると、ダイオード16,17、抵抗18,19、コンデンサ20、トランジスタ21、および、ダイオード22が除外され、定電流回路14,34の入力側が相互に接続されている。また、ダイオード36のカソードがトランジスタ14eのエミッタではなくベースに接続されている。また、チャージ回路50、ダイオード61,62、トランジスタ63,65、ツェナーダイオード64,67、および、抵抗66,68〜70が新たに追加されている。チャージ回路50は、ダイオード37によってLED15−nと接続されている。
(D) 4th Embodiment FIG. 11: is a figure which shows the structural example of the LED drive device which concerns on 4th Embodiment of this invention. In FIG. 11, parts corresponding to those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. As shown in FIG. 11, the LED drive device 10C according to the fourth embodiment excludes the
ここで、チャージ回路50は、コンデンサ20およびダイオード51によって構成され、脈流電圧によって充電されるとともに、充電された電荷をLED15−1〜15−nおよびLED35−1〜35−mを介して放電する。なお、第4実施形態では、n=m=10とされている。すなわち、LEDブロック15,35はそれぞれ10個のLEDによって構成されている。
Here, the
トランジスタ63は、例えば、NチャネルMOS−FETによって構成され、ツェナーダイオード64に電圧が印加されている場合にはオンの状態となってダイオード61,62を介してLED15−nおよびLED35−mのカソードを接続する。トランジスタ65は、例えば、NPNバイポーラトランジスタによって構成され、抵抗66に電圧が印加されている場合にはオンの状態となってトランジスタ63のゲートとソース間を短絡状態とし、トランジスタ63をオフの状態にする。ここで、コンデンサ20の端子電圧をVcとした場合に、トランジスタ65は脈流電圧が、例えば、Vcよりも高くなった場合にオンの状態となってトランジスタ63をオフの状態にするように、抵抗66,68,69およびツェナーダイオード67等の素子値が設定されている。また、トランジスタ63は、脈流電圧が、例えば、Vcよりも低い所定の電圧以下になった場合にオンの状態になるようにツェナーダイオード64および抵抗70の素子値が設定されている。
The transistor 63 is configured by, for example, an N-channel MOS-FET, and is turned on when a voltage is applied to the
つぎに、第4実施形態の動作について説明する。脈流電圧が上昇し、Vc以上になると、トランジスタ65がオンの状態になるので、トランジスタ63はオフの状態になる。トランジスタ63がオフの状態になると、ダイオード61,62は開放状態となるので、LED15−1〜15−n、LED35−1〜35−m、および、コンデンサ20は直列接続された状態となる。このような状態において脈流電圧が上昇すると、LED15−1〜15−nに印加される電圧がVF1を超えた時点で、定電流回路14から出力される電流がLED15−1〜15−n、ダイオード37、および、コンデンサ20を経由してダイオード13c,13dのアノードに流れる。これにより、LED15−1〜15−nが点灯した状態となるとともに、コンデンサ20が充電される。
Next, the operation of the fourth embodiment will be described. When the pulsating voltage increases and becomes equal to or higher than Vc, the transistor 65 is turned on, so that the transistor 63 is turned off. When the transistor 63 is turned off, the diodes 61 and 62 are opened, so that the LEDs 15-1 to 15-n, the LEDs 35-1 to 35-m, and the
脈流電圧がさらに上昇し、Vc+VF1+VF2以上になると、LED35−1〜35−mに印加される電圧がVF2を超えるので、定電流回路34から出力される電流がLEDブロック35、ダイオード36、抵抗14b、LEDブロック15、および、コンデンサ20を経由してダイオード13c,13dのアノードに流れる。これにより、LED15−1〜15−nおよびLED35−1〜35−mが点灯した状態となるとともに、コンデンサ20が充電される。なお、このとき、定電流回路14は遮断した状態となっているので、定電流回路14からLEDブロック15への電流は絶たれる。
When the pulsating voltage further rises to Vc + VF1 + VF2 or more, the voltage applied to the LEDs 35-1 to 35-m exceeds VF2, so that the current output from the constant
脈流電圧が下降に転じ、Vc+VF1+VF2以下になると、LED35−1〜35−mが消灯し、LED15−1〜15−nが点灯した状態となる。さらに電圧が下降し、Vc+VF1以下になると、LED15−1〜15−nがさらに消灯した状態となる。さらに電圧が下降し、Vc以下になると、トランジスタ65がオフの状態になるので、トランジスタ63がオンの状態になる。その結果、ダイオード61,62がトランジスタ63を介してダイオード13c,13dのアノードに接続されるので、定電流回路34とLEDブロック35、定電流回路14とLEDブロック15、および、コンデンサ20が並列接続された状態となる。この結果、コンデンサ20に蓄積されている電荷は、定電流回路14を経由してLEDブロック15に流れるとともに、定電流回路34を介してLEDブロック35に流れるのでLED15−1〜15−nおよびLED35−1〜35−mが並列接続されて点灯した状態となる。
When the pulsating voltage starts to decrease and becomes Vc + VF1 + VF2 or less, the LEDs 35-1 to 35-m are turned off and the LEDs 15-1 to 15-n are turned on. When the voltage further decreases to Vc + VF1 or less, the LEDs 15-1 to 15-n are further turned off. When the voltage further decreases to Vc or less, the transistor 65 is turned off, so that the transistor 63 is turned on. As a result, the diodes 61 and 62 are connected to the anodes of the diodes 13c and 13d via the transistor 63, so that the constant
すなわち第4実施形態では、コンデンサ20の充電時には、定電流回路34とLEDブロック35、定電流回路14とLEDブロック、および、コンデンサ20が直列接続され、コンデンサ20が充電されるとともに、脈流電圧に応じてLED15−1〜15−nおよびLED35−1〜35−mが点灯する。また、コンデンサ20の放電時には、定電流回路34とLEDブロック35、定電流回路14とLEDブロック15、および、コンデンサ20が並列接続され、LED15−1〜15−nおよびLED35−1〜35−mが点灯する。このような第4実施形態では、放電時においてLED15−1〜15−nおよびLED35−1〜35−mの双方を点灯することができるので、点灯効率を高めることができる。
That is, in the fourth embodiment, when the
(E)第5実施形態
図12は、本発明の第5実施形態に係るLED駆動装置の構成例を示す図である。なお、図12において図1と対応する部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。図12に示すように、第5実施形態に係るLED駆動装置10Dは、図1の場合と比較すると、コンデンサ20がコンデンサ80〜82に置換されるとともに、ダイオード83〜88が追加されている。また、トランジスタ90、抵抗91,92、および、ツェナーダイオード93が追加されている。なお、コンデンサ80〜82は、同じ耐圧および容量のコンデンサとされ、例えば、耐圧が100Vであり、容量が22μFとされている。
(E) 5th Embodiment FIG. 12: is a figure which shows the structural example of the LED drive device which concerns on 5th Embodiment of this invention. In FIG. 12, portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. As shown in FIG. 12, in the
ここで、コンデンサ80〜82およびダイオード83〜88は、充電時には3つのコンデンサ80〜82を直列接続状態にして充電するとともに、放電時にはコンデンサ80〜82を並列接続状態にして放電するように動作する。
Here, the
トランジスタ90は、脈流電圧がコンデンサ80〜82の充電可能電圧以下になった場合にはオフの状態となり、それ以外の場合にはオンの状態となるように抵抗91,92およびツェナーダイオード93の素子値が設定されている。なお、第5実施形態では、n=20とされるとともに、電源電圧として200Vが印加される。
The
つぎに、第5実施形態の動作について説明する。以下では、コンデンサ80〜82のそれぞれの電圧をVc1〜Vc3とし、LED15−1〜15−nの順方向降下電圧の総和をVFとして説明する。また、トランジスタ90は、例えば、脈流電圧がVF×4−10(V)以上になった場合にオンの状態となり、それ未満ではオフの状態となるように設定されているとする。このような状態において、脈流電圧が上昇し、Vc1+Vc2+Vc3+VF以上になると、LEDブロック15に電圧VFが印加されるので、LED15−1〜15−nに電流が通じ、点灯する。このとき、トランジスタ90はオンの状態であるので(脈流電圧がVF×4−10(V)以上であるので)、定電流回路14から出力された電流は、LEDブロック15、ダイオード17、コンデンサ80、ダイオード84、コンデンサ81、ダイオード87、コンデンサ82、ダイオード22、および、トランジスタ90を経由してダイオード13c,13dのアノードに通じる。この結果、LED15−1〜15−nが点灯するとともに、コンデンサ80〜82が充電される。
Next, the operation of the fifth embodiment will be described. Hereinafter, the respective voltages of the
脈流電圧が下降に転じ、VF×4−10(V)未満になると、トランジスタ90がオフの状態になる。トランジスタ90がオフの状態になると、ダイオード22に対して電流が流れなくなるので、トランジスタ21がオンの状態になる。トランジスタ21がオンの状態になると、コンデンサ80〜82が定電流回路14およびLEDブロック15に対して並列接続される。より詳細には、コンデンサ80は、上側の端子(プラス側端子)がダイオード16を介して定電流回路14の入力側に接続され、下側の端子(マイナス側端子)がトランジスタ21およびダイオード83を介してLED15−nのカソード端子に接続される。コンデンサ81は、上側の端子(プラス側端子)がダイオード85を介して定電流回路14の入力側に接続され、下側の端子(マイナス側端子)がトランジスタ21およびダイオード86を介してLED15−nのカソード端子に接続される。コンデンサ82は、上側の端子(プラス側端子)がダイオード88を介して定電流回路14の入力側に接続され、下側の端子(マイナス側端子)がトランジスタ21を介してLED15−nのカソード端子に接続される。これにより、LED15−1〜15−nが並列接続された3つのコンデンサ80〜82に蓄積されている電荷によって点灯される。なお、コンデンサ80〜82の電圧が均一でない場合であっても、並列接続された状態において電圧が均一化され、また、LEDブロック15に並列接続されることから、Vc1=Vc2=Vc3≒VFとなる。
When the pulsating voltage starts to decrease and becomes less than VF × 4−10 (V), the
図13は、第5実施形態の動作を説明するための図である。この図に示すように、第5実施形態では、充電時には4×VF(V)の電圧により直列接続されたコンデンサ80〜82が充電され、放電時にはVF(V)の電圧により並列接続されたコンデンサ80〜82が放電される。また、第5実施形態では、入力電力導通角は約40度であり、20個のLEDが点灯する角度はトランジスタ90のオン期間から、充電期間を引いた残りの角度となる。つまり、図13に示すように、第5実施形態ではτの期間以外はLEDが点灯しているので、全区間から2×τの期間を引いた角度が20個のLEDが点灯する角度となる。
FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the fifth embodiment. As shown in this figure, in the fifth embodiment,
以上に説明したように、第5実施形態によれば、3つのコンデンサ80〜82を直列接続して電圧を分担するようにしたので、LEDの順方向降下電圧の総和VFよりも電源電圧がかなり低い場合(第5実施形態ではVF=64Vに対して脈流電圧のピーク電圧は約282V)であっても、定電流回路14における電力の損失を低減することができるとともに、コンデンサ80〜82を並列接続して放電するようにしたので、蓄積された電荷を有効利用することができる。また、トランジスタ90を設けて電圧が低下した場合には、電源の供給を遮断することで、迅速に放電期間に移行し、蓄積された電荷を有効に利用することができる。なお、以上では、電源電圧が200Vである場合を例に挙げて説明したが、もちろん、220Vもしくは240Vまたはそれ以外の電圧であってもよいことは言うまでもない。
As described above, according to the fifth embodiment, since the three
(F)第6実施形態
図14は、本発明の第6実施形態に係るLED駆動装置の構成例を示す図である。なお、図14において図12と対応する部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。図14に示すように、第6実施形態に係るLED駆動装置10Eは、図12の場合と比較すると、定電流回路14の入力とダイオード13a,13bのカソードとの接続が遮断されるとともに、定電流回路34およびLEDブロック35が挿入されている。また、LED35−mのカソードがダイオード36を介してトランジスタ14eのエミッタに接続されている。それ以外の構成は、図12の場合と同様である。なお、第6実施形態では、n=16とされ、m=8とされている。具体的には、LEDブロック15は16個のLEDによって構成され、LEDブロック35は8個のLEDによって構成される。なお、第6実施形態では、電源電圧として200Vが印加される。
(F) 6th Embodiment FIG. 14: is a figure which shows the structural example of the LED drive device which concerns on 6th Embodiment of this invention. In FIG. 14, parts corresponding to those in FIG. As shown in FIG. 14, the
つぎに、第6実施形態の動作について説明する。なお、以下では、コンデンサ80〜82のそれぞれの端子電圧をVc1〜Vc3とし、LED15−1〜15−nの順方向降下電圧の総和をVF1とし、LED35−1〜35−mの順方向降下電圧の総和をVF2とする。また、第6実施形態では、トランジスタ90は、例えば、脈流電圧が4×VF1+VF2−10(V)以下になるとオフの状態になり、それ以外の場合にはオンの状態になるものとして説明する。
Next, the operation of the sixth embodiment will be described. In the following description, the terminal voltages of the
脈流電圧が上昇し、Vc1+Vc2+Vc3+VF1+VF2以上になると、LEDブロック15およびLEDブロック35に対してそれぞれVF1およびVF2の電圧が印加される。この結果、定電流回路34から出力された電流がLEDブロック35、ダイオード36、LEDブロック15、ダイオード17、コンデンサ80、ダイオード84、コンデンサ81、ダイオード87、コンデンサ82、ダイオード22、および、トランジスタ90を経由してダイオード13c,13dのアノードに流れる。これにより、LED15−1〜15−nおよびLED35−1〜35−mが点灯状態になるとともに、コンデンサ80〜82が充電状態となる。
When the pulsating voltage rises and becomes Vc1 + Vc2 + Vc3 + VF1 + VF2 or more, the voltages VF1 and VF2 are applied to the
脈流電圧が下降に転じ、電圧が4×VF1+VF2−10(V)以下になるとトランジスタ90がオフの状態になり脈流電圧の供給が遮断される。脈流電圧の供給が遮断されると、ダイオード22に電流が流れない状態となるのでトランジスタ21がオンの状態になる。トランジスタ21がオンの状態になると、第5実施形態の場合と同様の動作原理により、コンデンサ80〜82が、直列接続された定電流回路14およびLEDブロック15に対してそれぞれ並列接続される。この結果、LEDブロック15には、並列接続された3つのコンデンサ80〜82から電荷が供給されるので、LED15−1〜15−nは点灯状態となる。
When the pulsating voltage starts to decrease and the voltage becomes 4 × VF1 + VF2−10 (V) or less, the
脈流電圧が再度上昇に転じ、電圧が4×VF1+VF2−10(V)以上になるとトランジスタ90がオンの状態になり脈流電圧の供給が開始される。そして、脈流電圧がVc1+Vc2+Vc3+VF1+VF2以上になると、LED15−1〜15−nおよびLED35−1〜35−mが点灯状態となるとともに、コンデンサ80〜82が直列接続されて充電される。
When the pulsating voltage starts to rise again and the voltage becomes 4 × VF1 + VF2−10 (V) or more, the
この結果、コンデンサ80〜82の充電期間においては、コンデンサ80〜82、LEDブロック15、および、LEDブロック35が直列接続されてコンデンサ80〜82が充電されるとともに、LED15−1〜15−n、および、LED35−1〜35−mが点灯される。また、放電期間においては、コンデンサ80〜82が並列接続され、直列接続された定電流回路14およびLEDブロック15に接続され、LED15−1〜15−nが点灯される。
As a result, during the charging period of the
以上の動作が繰り返されることにより、放電期間においては、コンデンサ80〜82が並列接続されるのでコンデンサ間の端子電圧のバラツキが均一化され、また、LEDブロック15に接続されることから、コンデンサ80〜82の端子電圧であるVc1〜Vc3がVF1に近い電圧となる。
By repeating the above operation, the
以上に説明したように、本発明の第6実施形態によれば、LEDの分割数を調整することにより、効率を調整可能にすることが可能になるとともに、コンデンサ80〜82の直列接続により、定電流回路34における電力の損失を低減することができる。また、トランジスタ90により、充電期間終了後に直ちに脈流電圧の供給を遮断するようにしたので、放電期間を延長して効率を高めることが可能になる。なお、以上では、電源電圧が200Vである場合を例に挙げて説明したが、もちろん、220Vもしくは240Vまたはそれ以外の電圧であってもよいことは言うまでもない。
As described above, according to the sixth embodiment of the present invention, the efficiency can be adjusted by adjusting the number of divisions of the LEDs, and the
(G)変形実施形態
以上に示す実施形態は一例であって、これ以外にも種々の変形実施形態が存在することはいうまでもない。例えば、以上の各実施形態におけるLEDの個数は一例であって、これ以外の個数であってもよいことは言うまでもない。また、以上の各実施形態では、アナログ回路を用いて回路を構成するようにしたが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、例えば、デジタル回路を用いて構成することも可能である。その場合には、図1に示す回路において、制御回路6を、例えば、CPU等の中央演算装置によって実現することができる。
(G) Modified Embodiment The above-described embodiment is an example, and it goes without saying that there are various modified embodiments. For example, the number of LEDs in each of the above embodiments is an example, and it goes without saying that other numbers may be used. In each of the above embodiments, the circuit is configured using an analog circuit. However, the present invention is not limited to such a case. For example, the circuit may be configured using a digital circuit. It is. In that case, in the circuit shown in FIG. 1, the
また、以上の各実施形態において、能動素子としてはNPNバイポーラトランジスタを用いたが、例えば、PNPバイポーラトランジスタを用いてもよい。あるいは、FET素子や、3端子レギュレータ等の他の素子を用いることも可能である。また、スイッチング素子としてNチャネルMOS−FETを用いたが、PチャネルMOS−FETを用いるようにしてもよい。また、以上の各実施形態では、コンデンサは100V耐圧の22μFのコンデンサを例に挙げて説明したが、これ以外の耐圧および容量のコンデンサを用いてもよいことは言うまでもない。 In each of the above embodiments, an NPN bipolar transistor is used as an active element. However, for example, a PNP bipolar transistor may be used. Alternatively, other elements such as an FET element or a three-terminal regulator can be used. Further, although an N channel MOS-FET is used as a switching element, a P channel MOS-FET may be used. In each of the above embodiments, the capacitor has been described by taking a 22 μF capacitor having a withstand voltage of 100 V as an example, but it goes without saying that a capacitor having a withstand voltage and a capacity other than this may be used.
また、第3および第6実施形態では、放電時においては一部のLEDユニットを並列接続するようにしたが、一部ではなく全てのLEDユニットをコンデンサに対して並列接続するようにしてもよい。 In the third and sixth embodiments, some LED units are connected in parallel at the time of discharging, but not all LED units may be connected in parallel to the capacitor. .
また、複数のコンデンサ80〜82を充電時は直列状態とし、放電時は並列状態とする実施形態を第5および第6実施形態として示したが、このような構成を、例えば、第1〜第4実施形態に加えることも可能である。なお、その場合、使用するコンデンサの個数は、3個には限定されず、電源電圧とVFとの関係に応じて適切な個数のコンデンサを選択するようにすればよい。
In addition, although the embodiments in which the plurality of
また、脈流電圧に応じて脈流電圧の供給を遮断する実施形態を第5および第6実施形態として示したが、このような構成を、例えば、第1〜第4実施形態に加えることも可能である。 Moreover, although embodiment which interrupts | blocks supply of a pulsating voltage according to a pulsating voltage was shown as 5th and 6th embodiment, such a structure can also be added to 1st-4th embodiment, for example. Is possible.
また、以上の実施形態では、商用電源を全波整流して用いるようにしたが、半波整流して用いるようにしてもよい。 In the above embodiment, the commercial power supply is used after full-wave rectification, but may be used after half-wave rectification.
また、以上の各実施形態では、LED駆動装置のみについて説明したが、例えば、以上の各実施形態に示すLED駆動装置を電球型の形状を有する照明具に内蔵することにより、効率のよいLED照明装置を実現することができる。なお、LED照明装置としては、電球形状のものに限定されず、それ以外の形状であってもよい。 In each of the above embodiments, only the LED driving device has been described. For example, by incorporating the LED driving device shown in each of the above embodiments in a lighting device having a light bulb shape, efficient LED lighting is possible. An apparatus can be realized. Note that the LED lighting device is not limited to a light bulb shape, and may have other shapes.
1,10A,10B,10C,10D,10E LED駆動装置
2 端子
3 整流回路
4 定電流回路
5−1〜5−n LED
6 制御回路
7 コンデンサ
8 LEDブロック
11,12 電源端子
13a〜13d ダイオード
14,34,44 定電流回路
15,35 LEDブロック(LED群)
16,17 ダイオード
18,19 抵抗
20 コンデンサ
21 トランジスタ
22 ダイオード
45,50 チャージ回路
80〜82 コンデンサ
63,65,90 トランジスタ
1, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E
6 Control circuit 7
16, 17
Claims (5)
直列接続された複数のLEDにより構成されるLED群と、前記LED群に対して直列接続された定電流回路と、を有する複数のLEDユニットと、
前記複数のLEDユニットを直列接続してこれにコンデンサを直列接続し、これらLEDユニットおよびコンデンサに対して前記脈流電流を印加して前記コンデンサを充電する第1の接続状態と、充電された前記コンデンサを前記複数のLEDユニットの一部のLEDユニットに並列接続して前記コンデンサに蓄えられた電荷を当該一部のLEDユニットを介して放電する第2の接続状態とを切り換える制御を行う制御回路と、を有することを特徴とするLED駆動装置。 In an LED driving device that lights an LED with a pulsating voltage obtained by rectifying an AC voltage with a rectifier circuit,
A plurality of LED units each having an LED group composed of a plurality of LEDs connected in series, and a constant current circuit connected in series to the LED group;
A plurality of LED units are connected in series, capacitors are connected in series to the LED units, a first connection state in which the pulsating current is applied to the LED units and the capacitors to charge the capacitors, and the charged A control circuit for controlling the switching between a second connection state in which a capacitor is connected in parallel to some LED units of the plurality of LED units and the electric charge stored in the capacitor is discharged through the LED units. And an LED driving device.
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KR101435854B1 (en) * | 2012-04-05 | 2014-08-29 | 엘지전자 주식회사 | Apparatus for driving light emitting diode |
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KR20140134858A (en) * | 2013-05-15 | 2014-11-25 | (주)이엘아이 | Illumination device |
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US9351363B1 (en) * | 2014-11-20 | 2016-05-24 | Iml International | Dual mode operation light-emitting diode lighting device having multiple driving stages |
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Family Cites Families (2)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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