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 Patent Document 1, a pulsating voltage output from a rectifier circuit is connected to a series-connected LED and a constant current circuit. A circuit for applying to is known.

特開2010−62349号公報JP 2010-62349 A

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 Patent Document 1, when the pulsating current voltage exceeds the forward voltage drop Vf of the LED, a voltage drop occurs in the constant current circuit, so that power loss corresponding to the voltage drop occurs. There is a problem that it occurs.

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.

本発明の動作原理を説明するための原理図である。It is a principle diagram for explaining the operation principle of the present invention. 図1の原理図の充電時と放電時の等価回路である。It is the equivalent circuit at the time of charge and discharge of the principle figure of FIG. 本発明の第1実施形態に係るLED駆動装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the LED drive device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図3に示すLED駆動装置の充電時と放電時の等価回路である。It is the equivalent circuit at the time of charge of the LED drive device shown in FIG. 3, and discharge. 図3に示すLED駆動装置の各部の電圧の時間的変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the voltage of each part of the LED drive device shown in FIG. 図3に示すLED駆動装置の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the LED drive device shown in FIG. 本発明の第2実施形態に係るLED駆動装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the LED drive device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図7に示すLED駆動装置の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the LED drive device shown in FIG. 本発明の第3実施形態に係るLED駆動装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the LED drive device which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図9に示すLED駆動装置の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the LED drive device shown in FIG. 本発明の第4実施形態に係るLED駆動装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the LED drive device which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係るLED駆動装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the LED drive device which concerns on 5th Embodiment of this invention. 図12に示すLED駆動装置の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the LED drive device shown in FIG. 本発明の第6実施形態に係るLED駆動装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the LED drive device which concerns on 6th Embodiment of this invention. 図14に示すLED駆動装置の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the LED drive device shown in FIG.

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 LED drive device 1 according to the present invention includes a terminal 2 to which commercial power is applied, a rectifier circuit 3, a constant current circuit 4, LEDs 5-1 to 5-n (LED group), and a control circuit. 6 and the capacitor 7 are main components. The constant current circuit 4 and the LEDs 5-1 to 5-n constitute an LED unit 8.

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 rectifier circuit 3 performs full-wave rectification or half-wave rectification of, for example, an AC voltage of 100 V applied to the input terminal 2 and outputs a pulsating voltage. The constant current circuit 4 generates a constant current and supplies it as a drive current to the LEDs 5-1 to 5-n. The LEDs 5-1 to 5-n are configured by connecting a plurality of LEDs in series. As the number connected in series, for example, the number Nm (= INT (Vm / 2 / Vf)) obtained by dividing 1/2 of the maximum value Vm of the pulsating voltage by the forward voltage drop Vf of each LED. What is necessary is just to set so that it may become the following (INT () shows the value which rounded off the decimal point of the value in a parenthesis). The number of LEDs is obtained in this way because when the device is in a steady state, a voltage equal to or higher than the total voltage VF (= Vf × n) of the LED forward drop voltage Vf appears in the capacitor 7. Therefore, in order to charge by connecting them in series in such a state, the voltage applied to the LED needs to be smaller than Vm / 2. Specifically, for example, when the forward voltage drop Vf of each LED is 3.2 V and Vm is 141 V, Nm = INT (141/2 / 3.2)) = 22. As the number, for example, 20 (n = 20) can be selected.

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 control circuit 6 is a circuit that controls the connection relationship between the capacitor 7 and the LED unit 8. Specifically, when the pulsating voltage Vp output from the rectifier circuit 3 is lower than the terminal voltage Vc of the capacitor 7 (when Vp <Vc), the capacitor 7 is connected to the LED unit 8 (in series connection). The constant current circuit 4 and the LEDs 5-1 to 5-n) are connected in parallel, and the pulsating voltage Vp is the sum of the terminal voltage Vc of the capacitor 7 and the forward drop voltage Vf of the LEDs 5-1 to 5-n (= When it is higher than the sum of VF) (when Vp> Vc + VF), the capacitor 7 is connected in series to the LED unit 8.

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 LED unit 8. .

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 terminal 2 in a state where no charge is accumulated in the capacitor 7, the rectifier circuit 3 rectifies the AC voltage of the commercial power supply and outputs it as a pulsating voltage. At the start of the operation, no charge is accumulated in the capacitor 7 and the terminal voltage of the capacitor 7 is 0 V. Therefore, when the pulsating voltage rises, the control circuit 6 connects the capacitor 7 in series with the LED unit 8. Connecting. As a result, the circuit shown in FIG. 1 is represented as an equivalent circuit as shown in FIG. In this state, when the pulsating voltage rises, the capacitor 7 is charged in the direction indicated by the plus / minus symbols in FIG. When the voltage applied to the LEDs 5-1 to 5-n exceeds VF, the LEDs 5-1 to 5-n are turned on.

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 LED unit 8 and the capacitor 7 decreases. When the voltage obtained by adding the terminal voltage Vc of the capacitor 7 to the sum VF of the forward drop voltages of the LEDs 5-1 to 5-n becomes lower than the pulsating voltage (when VF + Vc <Vp), the control circuit 6 The LED unit 8 is connected in parallel. As a result, the circuit shown in FIG. 1 is represented as an equivalent circuit as shown in FIG. In such a state, the electric charge accumulated in the capacitor 7 is discharged through the constant current circuit 4 and the LEDs 5-1 to 5-n, thereby turning on the LEDs 5-1 to 5-n.

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 current circuit 4, the LEDs 5-1 to 5-n, and the capacitor. 7 is divided. As described above, since the terminal voltage Vc of the capacitor 7 is a value close to VF in the steady state, the voltage applied to the constant current circuit 4 is reduced by about VF as compared with the case where the capacitor 7 is not used. Thereby, the loss in the constant current circuit 4 is reduced. In other words, the loss in the constant current circuit 4 is represented by the product of the voltage applied to the constant current circuit 4 and the flowing current, so that the loss decreases as the voltage decreases. In addition, since the charge accumulated in the capacitor 7 is discharged through the LEDs 5-1 to 5-n as shown in FIG. 2B, the accumulated charge can be used effectively. The lighting time can be extended to reduce the occurrence of flicker.

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 LED driving device 1 according to the present invention, the voltage applied to the constant current circuit 4 is divided and reduced by the capacitor 7 connected in series. The loss in 4 can be reduced. In addition, the charged capacitor 7 is connected in parallel to the constant current circuit 4 and the LEDs 5-1 to 5-n and discharged, thereby effectively utilizing the accumulated charge and extending the lighting time to flicker. Generation can be reduced.

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 control circuit 6 switches the parallel and series connection states based on the mutual relationship between Vc, Vp, and VF. The connection state may be switched based on the voltage of the unit, or the connection state may be switched based on a voltage other than these. Specifically, the connection state may be switched based on the relationship between only Vp and Vc, or the connection state may be switched based on the relationship between only Vp and VF. Alternatively, a predetermined voltage Va instead of Vc and VF may be obtained, and the connection state may be switched based on the relationship between this and Vp.

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 rectifier circuit 3 becomes a predetermined value or less, the connection is made in parallel, and when the current exceeds the predetermined value, the connection is made in series. You may make it change into a connection. Furthermore, as a method of switching the connection based on time, for example, the counter is reset at the timing when the pulsating voltage becomes 0 V, and the count operation is started. When the count value reaches a predetermined value, the parallel connection is performed in series. After switching, when the count value becomes another predetermined value, it may be switched from parallel to serial, and when the pulsating voltage becomes 0 again, the counter may be reset and restarted. In addition, the above is an example and it cannot be overemphasized that methods other than this may be sufficient. In short, parallel and series switching may be performed based on predetermined conditions (for example, voltage, current, and time) so that the balance of charges charged and discharged with respect to the capacitor 7 is balanced.

(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 LED drive device 10 according to the first embodiment includes power terminals 11 and 12, diodes 13a to 13d, a constant current circuit 14, an LED block 15, diodes 16 and 17, resistors 18 and 19, and capacitors. 20, a transistor 21, and a diode 22. Here, for example, an AC voltage (for example, 100 V) of a commercial power supply is applied to the power supply terminals 11 and 12. The diodes 13a to 13d constitute a bridge circuit, full-wave rectifies the input AC voltage, and generates and outputs a pulsating voltage. The constant current circuit 14 includes resistors 14a and 14b and transistors 14c to 14e, and controls so that a constant current flows through the resistor 14b. Specifically, when a certain current or more is passed through the resistor 14b, the transistor 14e is turned on, and current is passed between the collector and emitter of the transistor 14e via the resistor 14a, so that the base currents of the transistors 14c and 14d are bypassed. Is done. As a result, the transistors 14c and 14d are turned off to limit the current. By such an operation, the current flowing through the resistor 14b is controlled to be constant. The LED block 15 includes n LEDs 15-1 to 15-n connected in series. In this embodiment, n = 20, and the forward voltage drop Vf of each LED is 3.2V.

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 diodes 16 and 17 are reverse-biased and forward-biased according to the pulsating voltage output from the diodes 13a to 13d, and the capacitor 20 is connected in parallel with the constant current circuit 14 and the LED block 15 or connected in series. Take control. Resistors 18 and 19 are bias resistors of the transistor 21. The capacitor 20 is charged by a pulsating voltage when connected in series with the constant current circuit 14 and the LED block 15, and discharged to the constant current circuit 14 and LED block 15 when connected in parallel. In this example, the capacitor 20 is constituted by, for example, an electrolytic capacitor having a withstand voltage of 100 V and a capacity of 22 μF. Needless to say, other breakdown voltages and capacities may be used. In addition, for example, a ceramic capacitor can be used instead of the electrolytic capacitor.

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 transistor 21 is configured by an NPN bipolar transistor, and controls the capacitor 20 to be connected in parallel with the constant current circuit 14 and the LED block 15 or in series connection. The diode 22 is in a forward bias state when a current is passed to the capacitor 20 (at the time of charging), a reverse bias state is established between the emitter and base of the transistor 21, and the transistor 21 is cut off.

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 power supply terminals 11 and 12 is started in a state where no charge is accumulated in the capacitor 20 (a state where the terminal voltage Vc of the capacitor 20 is 0), full-wave rectification is performed by the diodes 13a to 13d. The generated pulsating voltage is output.

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 capacitor 20 is 0, when the pulsating voltage increases, the diode 16 is in a reverse bias state, while the diode 17 is in a forward bias state. In such a state, when the pulsating voltage Vp increases and the voltage becomes higher than the total forward voltage VF (= Vf × n) of the LEDs 15-1 to 15-n constituting the LED block 15, the constant current circuit 14, current is passed to the LEDs 15-1 to 15-n via the LED 14, and these are lit. The current output from the LEDs 15-1 to 15-n flows into the anodes of the diodes 13d and 13c via the diode 17, the capacitor 20, and the diode 22. Thereby, the capacitor 20 is charged. At this time, since the diode 22 is in a forward bias state, the base 21 and the emitter of the transistor 21 are reversely biased, and the transistor 21 is cut off. As a result, the constant current circuit 14, the LED block 15, and the capacitor 20 are connected in series as shown in FIG. 4A, so that the capacitor 20 is charged by the current output from the constant current circuit 14. 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 capacitor 20, the diode 16 enters the forward bias state, and the diode 17 enters the reverse bias state. At this time, since no current is passed to the diode 22, the transistor 21 is turned on by the current passed from the capacitor 20 through the resistor 18 between the base and emitter of the transistor 21. As a result, the constant current circuit 14, the LED block 15, and the capacitor 20 are connected in parallel as shown in FIG. 4B. As a result, the electric charge accumulated in the capacitor 20 is discharged through the constant current circuit 14 and the LED block 15. As a result, the LEDs 15-1 to 15-n are turned on.

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 capacitor 20 and the charging current and discharging current of the capacitor 20 when the supply of the power supply voltage is started in a state where no charge is accumulated in the capacitor 20. It is. As shown in this figure, when the supply of the power supply voltage is started, the terminal voltage Vc of the capacitor 20 increases with time and is stabilized at a constant voltage (substantially the same voltage as VF). The charging current of the capacitor 20 is defined by the current value of the constant current circuit 14 and becomes a constant current. In addition, the charging current flows for a long time at the beginning of power supply, but decreases as the terminal voltage Vc of the capacitor 20 increases, and converges to a constant value when a predetermined time elapses. In addition, the discharge current of the capacitor 20 does not flow at the beginning of power supply, but starts to flow when the terminal voltage Vc of the capacitor 20 reaches VF, and converges to a certain value after a certain period of time. The current value of the discharge current is defined by the current value of the constant current circuit 14 as in the case of the charging current. Further, the time during which the discharge current flows converges to a certain value when a certain time elapses. Needless to say, when the voltage of the capacitor 20 is stable, the amount of charge charged in the capacitor 20 is equal to the amount of charge discharged.

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 capacitor 20 is stable. As shown in this figure, in the first embodiment, when the pulsating voltage Vp is higher than Vc + VF (Vp> Vc + VF), the charging current flows through the capacitor 20 and the LEDs 15-1 to 15-n are in the lighting state. Become. Further, when the pulsating voltage Vp is lower than Vc (Vp <Vc), a discharge current flows from the capacitor 20 and the LEDs 15-1 to 15-n are turned on. In addition, when the voltage of the capacitor 20 is stable, the electric charge flowing into and out of the capacitor 20 is equal, so that τ during charging and discharging shown in FIG. 6 is equal. In the case of the first embodiment shown in FIG. 3, the input power conduction angle is 35 degrees, and the lighting angle is 70 degrees.

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 capacitor 20 is charged, the voltage applied to the constant current circuit 14 is shared by the capacitor 20. Loss can be reduced. Further, when the capacitor 20 is discharged, the charge accumulated in the capacitor 20 is discharged via the LEDs 15-1 to 15-n, so that the charge accumulated in the capacitor 20 is effectively used and the lighting time is increased. The occurrence of flicker can be prevented by extending the length.

(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 current circuit 34 and an LED block 35 added as compared with the case of FIG. 3, and the cathode of the LED 35-m, the emitter of the transistor 14e, Are connected by a diode 36, and the connection between the input side of the constant current circuit 14 and the cathodes of the diodes 13a and 13b is released. Other configurations are the same as those in FIG.

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 current circuit 34 has the same configuration as that of the constant current circuit 14 and is set so that a current having the same value as the constant current circuit 14 flows. The LED block 35 includes m LEDs 35-1 to 35-m connected in series. In the second embodiment shown in FIG. 7, m = 4 and n = 16. Since the LEDs 35-1 to 35-m are configured by the same types of LEDs as the LEDs 15-1 to 15-n, the respective forward drop voltages Vf are the same (for example, 3.2 V).

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 capacitor 20 is charged, the transistor 21 is turned off, the LED block 15, the LED block 35, and the capacitor 20 are connected in series, and the current from the constant current circuit 34. As a result, the LEDs 15-1 to 15-n and the LEDs 35-1 to 35-m are turned on, and the capacitor 20 is charged.

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 capacitor 20 is discharged, the transistor 21 is turned on, the capacitor 20 is connected in parallel with the constant current circuit 14 and the LED block 15, and the charge accumulated in the capacitor 20 is the diode 16, the constant current circuit. 14, discharged via the LED block 15 and the transistor 21.

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 capacitor 20 is charged with 20 LEDs connected in series during charging. The Further, at the time of discharging, the capacitor 20 is discharged in a state where 16 LEDs are connected in series. Therefore, in the second embodiment shown in FIG. 7, as shown in FIG. 8, the terminal voltage Vc of the capacitor 20, the total forward drop voltage VF1 of the LEDs 15-1 to 15-n, and the LEDs 35-1 to 35-35. When the pulsating voltage Vp becomes higher than the value (VF1 + VF2 + Vc) obtained by adding the total forward drop voltage VF2 of m (VF1 + VF2 + Vc <Vp), the capacitor 20 is charged. When the voltage is lower than the terminal voltage (Vc> Vp), the capacitor 20 is discharged. In the second embodiment, the input power conduction angle is 70 degrees, the 16 lamp lighting angle (the angle at which the LEDs 15-1 to 15-n are lit) is 140 degrees, and the four lamp lighting angle (the LEDs 35-1 to 35-35). The angle at which n lights up is 70 degrees.

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 capacitor 20 is equal to VF1 (= 51.2V), the discharge period is a period in which the pulsating voltage is VF1 or less, but since this period is short, the discharge period is accumulated in the capacitor 20. The charged electric charge is not sufficiently discharged, and the terminal voltage of the capacitor 20 rises above VF1. For this reason, since the charge start voltage (= VF1 + VF2 + Vc) increases, the charge period is shortened, and as a result, the balance of charges is balanced.

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 current circuit 34 is decreased. Can be improved.

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 diodes 16 and 17, the resistors 18 and 19, the capacitor 20, the transistor 21, and the diode 22 as compared with the case of FIG. 7. The LED 15-n is directly connected to the anodes of the diodes 13c and 13d. The input side of the constant current circuit 14 is connected to the input side of the constant current circuit 34, and the cathode of the LED 35-m is connected to the base of the transistor 14e. Further, a constant current circuit 44 and a charge circuit 45 are added, and the cathode of the diode 47 of the charge circuit 45 is connected to the base of the transistor 34e. The output side of the constant current circuit 44 is connected to the capacitor 20 via the diode 46. Furthermore, one end of the capacitor 20 is connected to the cathodes of the diodes 13 a and 13 b via the diode 48, and the other end is connected to the anodes of the diodes 13 c and 13 d via the diode 49.

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 current circuits 14, 34, and 44 have the same configuration and output constant currents having the same value. The charge circuit 45 includes a capacitor 20 and diodes 46 and 47, one end of the capacitor 20 is connected to the output side of the constant current circuit 44 via the diode 46, and the other end is connected to the base of the transistor 34 e via the diode 47. It is connected. In the embodiment shown in FIG. 9, n = 16 and m = 4. That is, the LED block 15 is composed of 16 LEDs, and the LED block 35 is composed of 4 LEDs.

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 current circuit 14 is turned on. Thus, the LEDs 15-1 to 15-n are turned on. At this time, the LEDs 35-1 to 35-m are in the off state, and no current flows through the capacitor 20. In such a state, the pulsating voltage further rises and is higher than the total direction drop voltage VF2 (= 12.8V) and VF1 (= VF1 + VF2 (= 64V)) of the LEDs 35-1 to 35-m. Becomes higher, the current output from the constant current circuit 34 flows to the anodes of the diodes 13c and 13d via the LEDs 35-1 to 35-m, the resistor 14b, and the LEDs 15-1 to 15-n. As a result, the LEDs 15-1 to 15-n and the LEDs 35-1 to 35-m are turned on. At this time, since the current from the LED 35-m flows to the resistor 14b, the transistor 14e is turned on. As a result, since the current output from the resistor 14a almost flows through the transistor 14e, a sufficient base current does not flow through the transistors 14c and 14d, and the transistors 14c and 14d are turned off. As a result, the constant current circuit 14 is cut off. Thereby, the current from the constant current circuit 14 to the LED block 15 is cut off.

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 capacitor 20 is Vc, and the pulsating voltage becomes higher than VF1 + VF2 + Vc, the constant current circuit 34 is operated by the same operation as described above. Is further cut off, and the LEDs 15-1 to 15-n, LEDs 35-1 to 35-m, and the capacitor 20 are connected in series, and the current from the constant current circuit 44 is supplied. Accordingly, the LEDs 15-1 to 15-n and the LEDs 35-1 to 35-m are turned on, and the capacitor 20 is charged.

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 diodes 46 and 47 are cut off and the constant current circuit 44 is cut off. As a result, the current from the diode 47 to the resistor 34b is cut off, and the constant current circuit 34 is turned on. Thereby, the current output from the constant current circuit 34 flows to the LEDs 15-1 to 15-n via the LEDs 35-1 to 35-m and the resistor 14b. As a result, the constant current circuit 14 continues to be cut off, and the LEDs 15-1 to 15-n and the LEDs 35-1 to 35-m are lit.

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 current circuit 34 is cut off. It will be in the state. As a result, since the current from the LED 35-m to the resistor 14b is cut off, the constant current circuit 14 is turned on, and the LEDs 15-1 to 15-n are turned on by the current output from the constant current circuit 14. .

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 current circuit 14 is cut off, but the electric charge accumulated in the capacitor 20 is constant current via the diodes 48 and 49. It is supplied to the circuit 14 and the LEDs 15-1 to 15-n. As a result, the electric charge accumulated in the capacitor 20 is discharged via the diode 48, the constant current circuit 14, the LED block 15, and the diode 49. As a result, the LEDs 15-1 to 15-n are lit by the charges accumulated in the capacitor 20. Such an operation is repeated according to a change in the pulsating voltage.

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 capacitor 20, and the pulsating voltage exceeds VF1 + VF2. When the LEDs 15-1 to 15-n and the LEDs 35-1 to 35-m are turned on and the pulsating voltage exceeds VF1 + VF2 + Vc, the LEDs 15-1 to 15-n, the LEDs 35-1 to 35-m, and the capacitor 20 are The capacitors 15 are connected in series, and the capacitor 20 is charged by the pulsating voltage, and the LEDs 15-1 to 15-n and the LEDs 35-1 to 35-m are turned on.

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 diodes 16 and 17, the resistors 18 and 19, the capacitor 20, the transistor 21, and the diode 22 as compared with the case of FIG. 7. The input sides of the constant current circuits 14 and 34 are connected to each other. The cathode of the diode 36 is connected not to the emitter of the transistor 14e but to the base. Further, a charge circuit 50, diodes 61 and 62, transistors 63 and 65, Zener diodes 64 and 67, and resistors 66 and 68 to 70 are newly added. The charge circuit 50 is connected to the LED 15-n by a diode 37.

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 charge circuit 50 includes the capacitor 20 and the diode 51, and is charged by the pulsating voltage, and discharges the charged charges via the LEDs 15-1 to 15-n and the LEDs 35-1 to 35-m. To do. In the fourth embodiment, n = m = 10. That is, each of the LED blocks 15 and 35 is composed of 10 LEDs.

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 Zener diode 64, and becomes the cathode of the LED 15-n and the LED 35-m via the diodes 61 and 62. Connect. The transistor 65 is composed of, for example, an NPN bipolar transistor. When a voltage is applied to the resistor 66, the transistor 65 is turned on, the gate and the source of the transistor 63 are short-circuited, and the transistor 63 is turned off. To do. Here, when the terminal voltage of the capacitor 20 is Vc, the transistor 65 is turned on when the pulsating voltage becomes higher than Vc, for example, so that the transistor 63 is turned off. Element values such as resistors 66, 68, 69 and Zener diode 67 are set. Further, the element values of the Zener diode 64 and the resistor 70 are set so that the transistor 63 is turned on when the pulsating voltage becomes equal to or lower than a predetermined voltage lower than Vc, for example.

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 capacitor 20 are connected in series. When the pulsating voltage rises in such a state, when the voltage applied to the LEDs 15-1 to 15-n exceeds VF1, the current output from the constant current circuit 14 is the LEDs 15-1 to 15-n, It flows to the anodes of the diodes 13c and 13d via the diode 37 and the capacitor 20. As a result, the LEDs 15-1 to 15-n are turned on and the capacitor 20 is charged.

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 current circuit 34 is the LED block 35, the diode 36, and the resistor 14b. Then, the light flows through the LED block 15 and the capacitor 20 to the anodes of the diodes 13c and 13d. Accordingly, the LEDs 15-1 to 15-n and the LEDs 35-1 to 35-m are turned on, and the capacitor 20 is charged. At this time, since the constant current circuit 14 is cut off, the current from the constant current circuit 14 to the LED block 15 is cut off.

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 current circuit 34 and the LED block 35, the constant current circuit 14 and the LED block 15, and the capacitor 20 are connected in parallel. It will be in the state. As a result, the electric charge accumulated in the capacitor 20 flows to the LED block 15 via the constant current circuit 14 and also flows to the LED block 35 via the constant current circuit 34. Therefore, the LEDs 15-1 to 15-n and the LED 35 -1 to 35-m are connected in parallel and turned on.

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 capacitor 20 is charged, the constant current circuit 34 and the LED block 35, the constant current circuit 14 and the LED block, and the capacitor 20 are connected in series to charge the capacitor 20, and the pulsating voltage Accordingly, the LEDs 15-1 to 15-n and the LEDs 35-1 to 35-m are turned on. When the capacitor 20 is discharged, the constant current circuit 34 and the LED block 35, the constant current circuit 14 and the LED block 15, and the capacitor 20 are connected in parallel, and the LEDs 15-1 to 15-n and the LEDs 35-1 to 35-m. Lights up. In such 4th Embodiment, since both LED15-1 to 15-n and LED35-1 to 35-m can be lighted at the time of discharge, lighting efficiency can be improved.

(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 LED drive device 10D according to the fifth embodiment, the capacitor 20 is replaced with capacitors 80 to 82 and diodes 83 to 88 are added as compared with the case of FIG. Further, a transistor 90, resistors 91 and 92, and a Zener diode 93 are added. The capacitors 80 to 82 are capacitors having the same breakdown voltage and capacitance, and for example, the breakdown voltage is 100 V and the capacitance is 22 μF.

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 capacitors 80 to 82 and the diodes 83 to 88 operate so that the three capacitors 80 to 82 are connected in series at the time of charging, and the capacitors 80 to 82 are connected in parallel to be discharged at the time of discharging. .

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 transistor 90 is turned off when the pulsating voltage is less than or equal to the chargeable voltage of the capacitors 80 to 82, and is turned on in the other cases so that the resistors 91 and 92 and the Zener diode 93 are turned on. The element value is set. In the fifth embodiment, n = 20 and 200 V is applied as the power supply voltage.

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 capacitors 80 to 82 are assumed to be Vc1 to Vc3, and the sum of the forward drop voltages of the LEDs 15-1 to 15-n is assumed to be VF. In addition, for example, the transistor 90 is set to be in an on state when the pulsating voltage becomes VF × 4-10 (V) or more, and is set to be in an off state when the voltage is less than that. In such a state, when the pulsating voltage rises and becomes equal to or higher than Vc1 + Vc2 + Vc3 + VF, the voltage VF is applied to the LED block 15, so that a current is passed through the LEDs 15-1 to 15-n and lights up. At this time, since the transistor 90 is in an on state (since the pulsating voltage is VF × 4-10 (V) or more), the current output from the constant current circuit 14 is the LED block 15, the diode 17, the capacitor 80, the diode 84, the capacitor 81, the diode 87, the capacitor 82, the diode 22, and the transistor 90 and the anode of the diodes 13 c and 13 d. As a result, the LEDs 15-1 to 15-n are turned on and the capacitors 80 to 82 are charged.

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 transistor 90 is turned off. When the transistor 90 is turned off, no current flows to the diode 22, so that the transistor 21 is turned on. When the transistor 21 is turned on, the capacitors 80 to 82 are connected in parallel to the constant current circuit 14 and the LED block 15. More specifically, the capacitor 80 has an upper terminal (plus side terminal) connected to the input side of the constant current circuit 14 via the diode 16, and a lower side terminal (minus side terminal) that connects the transistor 21 and the diode 83. To the cathode terminal of the LED 15-n. The capacitor 81 has an upper terminal (plus side terminal) connected to the input side of the constant current circuit 14 via the diode 85 and a lower side terminal (minus side terminal) via the transistor 21 and the diode 86 to the LED 15 -n. Connected to the cathode terminal. The capacitor 82 has an upper terminal (positive terminal) connected to the input side of the constant current circuit 14 via a diode 88 and a lower terminal (negative terminal) connected to the cathode terminal of the LED 15-n via the transistor 21. Connected to. As a result, the LEDs 15-1 to 15-n are turned on by the electric charges accumulated in the three capacitors 80 to 82 connected in parallel. Even when the voltages of the capacitors 80 to 82 are not uniform, the voltages are equalized in the state of being connected in parallel and are connected in parallel to the LED block 15, so that Vc1 = Vc2 = Vc3≈VF. Become.

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, capacitors 80 to 82 connected in series with a voltage of 4 × VF (V) are charged during charging, and capacitors connected in parallel with a voltage of VF (V) during discharging. 80 to 82 are discharged. In the fifth embodiment, the input power conduction angle is about 40 degrees, and the angle at which the 20 LEDs are lit is the remaining angle obtained by subtracting the charging period from the ON period of the transistor 90. That is, as shown in FIG. 13, in the fifth embodiment, since the LEDs are lit except for the period τ, the angle obtained by subtracting the 2 × τ period from the entire section is the angle at which 20 LEDs are lit. .

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 capacitors 80 to 82 are connected in series to share the voltage, the power supply voltage is considerably higher than the total forward voltage drop VF of the LEDs. Even when the voltage is low (in the fifth embodiment, the peak voltage of the pulsating voltage is about 282 V with respect to VF = 64 V), the power loss in the constant current circuit 14 can be reduced, and the capacitors 80 to 82 are connected. Since discharge is performed in parallel connection, the accumulated charges can be used effectively. In the case where the transistor 90 is provided and the voltage is lowered, the supply of power is cut off, so that the discharge period can be quickly shifted and the accumulated charge can be used effectively. In the above description, the case where the power supply voltage is 200 V has been described as an example, but it goes without saying that the voltage may be 220 V or 240 V or other voltage.

(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 LED drive device 10E according to the sixth embodiment is disconnected from the input of the constant current circuit 14 and the cathodes of the diodes 13a and 13b as compared with the case of FIG. A current circuit 34 and an LED block 35 are inserted. The cathode of the LED 35-m is connected to the emitter of the transistor 14e through the diode 36. Other configurations are the same as those in FIG. In the sixth embodiment, n = 16 and m = 8. Specifically, the LED block 15 is configured by 16 LEDs, and the LED block 35 is configured by 8 LEDs. In the sixth embodiment, 200 V is applied as the power supply voltage.

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 capacitors 80 to 82 are Vc1 to Vc3, the sum of the forward drop voltages of the LEDs 15-1 to 15-n is VF1, and the forward drop voltages of the LEDs 35-1 to 35-m. Is the sum of VF2. Further, in the sixth embodiment, for example, the transistor 90 is assumed to be in an off state when the pulsating voltage becomes 4 × VF1 + VF2−10 (V) or less, and is assumed to be in an on state in other cases. .

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 LED block 15 and the LED block 35, respectively. As a result, the current output from the constant current circuit 34 is applied to the LED block 35, the diode 36, the LED block 15, the diode 17, the capacitor 80, the diode 84, the capacitor 81, the diode 87, the capacitor 82, the diode 22, and the transistor 90. Via, it flows to the anodes of the diodes 13c and 13d. As a result, the LEDs 15-1 to 15-n and the LEDs 35-1 to 35-m are turned on, and the capacitors 80 to 82 are charged.

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 transistor 90 is turned off and the supply of the pulsating voltage is cut off. When the supply of the pulsating voltage is interrupted, no current flows through the diode 22, so that the transistor 21 is turned on. When the transistor 21 is turned on, the capacitors 80 to 82 are connected in parallel to the constant current circuit 14 and the LED block 15 connected in series according to the same operating principle as in the fifth embodiment. As a result, charges are supplied to the LED block 15 from the three capacitors 80 to 82 connected in parallel, so that the LEDs 15-1 to 15-n are turned on.

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 transistor 90 is turned on and supply of the pulsating voltage is started. When the pulsating voltage becomes Vc1 + Vc2 + Vc3 + VF1 + VF2, the LEDs 15-1 to 15-n and the LEDs 35-1 to 35-m are turned on, and the capacitors 80 to 82 are connected in series and charged.

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 capacitors 80 to 82, the capacitors 80 to 82, the LED block 15, and the LED block 35 are connected in series to charge the capacitors 80 to 82, and the LEDs 15-1 to 15-n, The LEDs 35-1 to 35-m are turned on. In the discharging period, capacitors 80 to 82 are connected in parallel, connected to the constant current circuit 14 and the LED block 15 connected in series, and the LEDs 15-1 to 15-n are turned on.

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 capacitors 80 to 82 are connected in parallel during the discharge period, so that the terminal voltage variation between the capacitors is made uniform and the capacitor 80 is connected to the LED block 15. Vc1 to Vc3, which are terminal voltages of ˜82, are close to VF1.

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 capacitors 80 to 82 are connected in series. Power loss in the constant current circuit 34 can be reduced. Further, since the supply of the pulsating voltage is cut off immediately after the end of the charging period by the transistor 90, the discharging period can be extended to increase the efficiency. In the above description, the case where the power supply voltage is 200 V has been described as an example, but it goes without saying that the voltage may be 220 V or 240 V or other voltage.

(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 control circuit 6 can be realized by a central processing unit such as a CPU.

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 capacitors 80 to 82 are in a series state when charging and in a parallel state when discharging are shown as the fifth and sixth embodiments, such a configuration is, for example, the first to the first It is also possible to add to the four embodiments. In this case, the number of capacitors to be used is not limited to three, and an appropriate number of capacitors may be selected according to the relationship between the power supply voltage and VF.

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 LED driving device 2 terminal 3 rectifier circuit 4 constant current circuit 5-1 to 5-n LED
6 Control circuit 7 Capacitor 8 LED block 11, 12 Power supply terminal 13a-13d Diode 14, 34, 44 Constant current circuit 15, 35 LED block (LED group)
16, 17 Diode 18, 19 Resistor 20 Capacitor 21 Transistor 22 Diode 45, 50 Charge circuit 80-82 Capacitor 63, 65, 90 Transistor

Claims (5)

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.
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一部のLEDユニットに並列接続することを特徴とする請求項1に記載のLED駆動装置。 2. The LED driving device according to claim 1, wherein the control circuit connects the capacitor in parallel to the partial LED unit when the pulsating voltage becomes lower than a terminal voltage of the capacitor. 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請求項1または2に記載のLED駆動装置。 A plurality of said capacitor, charging of these capacitors connected in series said plurality of capacitors, during discharging LED driving device according to claim 1 or 2, characterized in that connected in parallel said plurality of capacitors . 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請求項に記載のLED駆動装置。 When charging the capacitor, if the pulsating voltage becomes equal to or lower than a predetermined voltage, the pulsating voltage is cut off and forcedly shifted from the first connection state to the second connection state. The LED driving device according to claim 3 , further comprising a cutoff circuit . 請求項1乃至4に記載された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An LED lighting device, wherein the LED is turned on using the LED driving device according to claim 1 .
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