JP5678903B2 - Ｌｅｄ駆動回路 - Google Patents

Description

本発明はＬＥＤ駆動回路に関するものである。

ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ点灯装置）において、ＬＥＤの明るさを一定に維持しながら安定して点灯させるには、ＬＥＤを定電流駆動する必要があり、そのために定電流電源が用いられている。
ＬＥＤを用いた照明器具で十分な光量を得るには、複数個のＬＥＤを直列接続したＬＥＤストリングを複数個並列接続する手法がとられるが、１個の定電流電源から全てのＬＥＤストリングに電流を供給する場合には、各ＬＥＤストリングに均等な電流が流れることを保証できない。
そこで、ＬＥＤストリング毎に定電流電源を個別に設ける構成が考えられるが、定電流電源を複数個用意するとなるとコストが増大することになる。

特許文献１には、各ＬＥＤストリングに駆動トランジスタを直列接続し、各駆動トランジスタから成るカレントミラー回路を設けることにより、１個の定電流電源から各駆動トランジスタを介して各ストリングに流れる駆動電流を均等化する技術が開示されている。
また、特許文献１には、各ＬＥＤストリングに抵抗素子を直列接続し、各抵抗素子の抵抗値を調節することにより、１個の定電流電源から各ストリングに流れる駆動電流を均等化する技術が開示されている。

特許文献２には、各ＬＥＤストリングに駆動トランジスタを直列接続し、各駆動トランジスタから成るカレントミラー回路を設けることにより、１個の定電流電源から各駆動トランジスタを介して各ストリングに流れる駆動電流を均等化すると共に、電流フィードバック抵抗および定電流制御回路を設けた技術が開示されている（段落［００２６］参照）。
電流フィードバック抵抗は、駆動トランジスタのエミッタ抵抗に一端が接続され、他端が定電流電源に接続されている。
定電流制御回路は、電流フィードバック抵抗に発生する電圧から、各ＬＥＤストリング（直列回路部）に流れる駆動電流の総和に相当する総和電流を検知し、この総和電流が略一定の定電流となるように、定電流電源を制御する。

特開２００７−９６２８７号公報 特開２０１１−３６４９号公報

特許文献１，２において、カレントミラー回路を設ける技術では、カレントミラー回路の誤差により、各駆動トランジスタに流れる電流（各ＬＥＤストリングに流れる駆動電流）を高精度に均等化することが難しいという問題がある。

また、特許文献１において、カレントミラー回路を設ける技術では、定電流電源の出力電圧が不要に高い状態で動作点が固定した場合、各駆動トランジスタに大きな電流が流れるため、各駆動トランジスタの電力損失が大きくなるという問題がある上に、放熱が不十分であると駆動トランジスタの故障を引き起こすおそれもある。
尚、特許文献１には、定電流電源の出力電圧に係る動作点について一切記載されていない。

そして、特許文献１において、各抵抗素子の抵抗値を調節する技術では、個々の抵抗素子の抵抗値を最適に調節するのに多大な手間がかかるため、コストが増大するという問題がある。

特許文献２の技術では、定電流性制御回路による制御用の端子（フィードバック端子）を定電流電源に設ける必要があるが、そのような制御用の端子を設けた定電流電源は市販されていないため、カスタム設計された専用の定電流電源を用意しなければならず、コストが増大するという問題がある。

本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、定電流電源に対して並列接続された複数個のＬＥＤストリングのＬＥＤに流れる駆動電流を高精度に均等化することが可能なＬＥＤ駆動回路を低コストに提供することにある。

本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。

＜第１の局面＞
第１の局面は、
出力電流が一定電流値になるような出力電圧を出力する１個の定電流電源と、
１個または直列接続された複数個のＬＥＤから成り、前記定電流電源に対して並列接続された複数個のＬＥＤストリングと、
前記定電流電源の出力電流を分割し、その分割した出力電流を、前記複数個のＬＥＤストリングに流れる前記ＬＥＤの駆動電流とする電流分割回路と
を備えたＬＥＤ駆動回路であって、
前記電流分割回路は、前記複数個のＬＥＤストリング毎に設けられた定電流回路がリング状に接続されて構成され、
前記定電流回路は、前記ＬＥＤストリングに直列接続されて前記駆動電流が流れる駆動トランジスタを備え、前記駆動トランジスタに流れる電流が一定電流値になるように制御することにより、前記ＬＥＤストリングの前記ＬＥＤを定電流駆動し、
前記リング状に接続された各定電流回路は、前段の定電流回路の前記駆動トランジスタに流れる電流により、後段の定電流回路の前記駆動トランジスタに流れる電流を設定するＬＥＤ駆動回路。

第１の局面では、リング状に接続された各定電流回路において、前段の定電流回路の駆動トランジスタに流れる電流により、後段の定電流回路の駆動トランジスタに流れる電流を設定するため、複数個のＬＥＤストリングのＬＥＤに流れる駆動電流を高精度に均等化することができる。
また、第１の局面によれば、簡単な回路構成でＬＥＤ駆動回路を実現可能であるため、低コスト化を図ることができる。

＜第２の局面＞
第２の局面は、第１の局面において、
前記起動回路は、
前記定電流電源の電源投入時に出力電圧を徐々に上昇させて一定電圧値に安定化させることにより、定電流電源の動作点である出力電圧の電圧値を設定すると共に、
前記定電流電源の出力電圧が必要最低限の電圧値になるように、前記電流分割回路の動作点である前記駆動トランジスタに流れる電流値を設定する。

第２の局面では、定電流電源の動作点および電流分割回路の動作点が、定電流電源の電源投入時に起動回路によって設定されるため、定電流電源の出力電圧が不要に高い状態で動作点が固定するのを防止可能になり、駆動トランジスタの電力損失が増大するのを防ぐことができる。

＜第３の局面＞
第３の局面は、第１または第２の局面において、前記電流分割回路は前記定電流電源から電源が供給される。
第３の局面によれば、電流分割回路に電源を供給するための専用電源を設ける必要が無いため、低コスト化を図ることができる。

＜第４の局面＞
第４の局面は、第１〜３の局面において、前記駆動トランジスタの出力側端子には、その駆動トランジスタに流れる電流の設定用抵抗が接続されている。
第４の局面では、駆動トランジスタに流れる電流の設定用抵抗の抵抗値を適宜設定することにより、駆動トランジスタに流れる電流を所望の電流値にして、定電流電源の出力電流を所望の分割比で分割することができる。

＜第５の局面＞
第５の局面は、第２〜４の局面において、前記起動回路は、前記定電流電源の出力電圧または出力電流が変動したときに、前記定電流電源の動作点および前記電流分割回路の動作点を設定し直す。

第５の局面では、定電流電源に電源を供給している元電源（図示略）の電圧変動などの外乱により、定電流電源の出力電圧または出力電流が短期間変動した場合に、定電流電源の動作点および電流分割回路の動作点を設定し直すことが可能になり、電流分割回路の安定した動作点を維持することで正常な電流分割を実現できる。

＜第６の局面＞
第６の局面は、第１〜５の局面において、前記定電流回路は、前記駆動トランジスタを制御するオペアンプを備え、前記オペアンプの反転入力端子には、前記駆動トランジスタの出力側電圧が印加され、前記オペアンプの非反転入力端子には、前記前段の定電流回路の前記駆動トランジスタの出力側電圧が印加される。
第６の局面によれば、簡単な回路構成で定電流回路を実現可能であるため、低コスト化を図ることができる。

＜第７の局面＞
第７の局面は、第６の局面において、前記オペアンプは、前記定電流電源から電源が供給される。
第７の局面によれば、オペアンプに電源を供給するための専用電源を設ける必要が無いため、低コスト化を図ることができる。

＜第８の局面＞
第８の局面は、第１〜７の局面において、前記電流分割回路は、前記リング状に接続された複数個の定電流回路の発振を防止するための積分型位相補償回路を備える。
第８の局面によれば、リング状に接続された複数個の定電流回路が発振回路を構成して発振を起こすのを防止できる。

本発明を具体化した一実施形態のＬＥＤ駆動回路１０の回路図。 ＬＥＤ駆動回路１０における起動回路１２の別の構成例を示す回路図。 ＬＥＤ駆動回路１０におけるＬＥＤストリング１３〜１５の別の構成例を示す回路図。

図１に示すように、本実施形態のＬＥＤ駆動回路１０は、定電流電源１１，起動回路１２、ＬＥＤストリング（ＬＥＤ直列回路）１３〜１５（ＬＥＤ１７）、電流分割回路１６（定電流回路１８ａ〜１８ｃ）、積分型位相補償回路１９から構成されており、照明器具（図示略）に内蔵されている。
定電流電源１１は市販の定電流電源ユニットであり、直流の出力電流が一定電流値になるような出力電圧Ｖｏを出力端子から出力する。

起動回路１２は、ＮＰＮトランジスタＱ４、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１，Ｒ２から構成されている。
トランジスタＱ４のエミッタはアースに接続され、トランジスタＱ４のコレクタは抵抗Ｒ１を介して定電流電源１１の出力端子に接続されている。トランジスタＱ４のベースは、抵抗Ｒ２からコンデンサＣ１を介して定電流電源１１の出力端子に接続されると共に、抵抗Ｒ２から逆方向接続されたダイオードＤ１を介してアースに接続されている。

ＬＥＤストリング１３は直列接続された３個のＬＥＤ１７から構成され、ＬＥＤストリング１４は直列接続された４個のＬＥＤ１７から構成され、ＬＥＤストリング１５は直列接続された５個のＬＥＤ１７から構成され、ＬＥＤストリング１３〜１５のアノード側は定電流電源１１の出力端子に接続されている。
すなわち、ＬＥＤ駆動回路１０は、３〜５個のＬＥＤ１７を直列接続したＬＥＤストリング１３〜１５を３個並列接続している。
そして、ＬＥＤストリング１３〜１５は、定電流電源１１に対して並列接続されている。

電流分割回路１６は、アナログ式の定電流回路１８ａ〜１８ｃおよび抵抗Ｒ３〜Ｒ５から構成され、定電流回路１８ａ〜１８ｃは抵抗Ｒ３〜Ｒ５を介してリング状に接続されている。
定電流回路１８ａは、ＬＥＤストリング１３のカソード側にコレクタが接続されたＮＰＮトランジスタ（駆動トランジスタ）Ｑ１と、トランジスタＱ１のエミッタとアースとの間に接続された抵抗Ｒ６と、オペアンプOP１とから構成されている。
オペアンプOP１は、反転入力端子がトランジスタＱ１のエミッタに接続され、出力端子が抵抗Ｒ７を介してトランジスタＱ１のベースに接続され、非反転入力端子がコンデンサＣ２を介してアースに接続されると共に抵抗Ｒ５を介してトランジスタＱ３のエミッタに接続されている。

定電流回路１８ｂは、ＬＥＤストリング１４のカソード側にコレクタが接続されたＮＰＮトランジスタ（駆動トランジスタ）Ｑ２と、トランジスタＱ２のエミッタとアースとの間に接続された抵抗Ｒ８と、オペアンプOP２とから構成されている。
オペアンプOP２は、反転入力端子がトランジスタＱ２のエミッタに接続され、出力端子が抵抗Ｒ９を介してトランジスタＱ２のベースに接続され、非反転入力端子が抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ１のエミッタに接続されている。

定電流回路１８ｃは、ＬＥＤストリング１５のカソード側にコレクタが接続されたＮＰＮトランジスタ（駆動トランジスタ）Ｑ３と、トランジスタＱ３のエミッタとアースとの間に接続された抵抗Ｒ１０と、オペアンプOP３とから構成されている。
オペアンプOP３は、反転入力端子がトランジスタＱ３のエミッタに接続され、出力端子が抵抗Ｒ１１を介してトランジスタＱ３のベースに接続され、非反転入力端子が抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ２のエミッタに接続されている。

駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３は同一規格品であり、オペアンプOP１〜OP３も同一規格品である。
オペアンプOP１〜OP３は、プラス側電源端子が定電流電源１１の出力端子に接続され、マイナス側電源端子がアースに接続されており、定電流電源１１の出力電圧Ｖｏによって単電源動作を行う。
駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３は、定電流電源１１からＬＥＤストリング１３〜１４を介してコレクタ電流が供給される。
そのため、電流分割回路１６は、定電流電源１１から電源が供給されることになる。

＜ＬＥＤ駆動回路１０の動作＞
［電流分割回路１６の動作］
次に、電流分割回路１６の動作について説明する。
定電流回路１８ａは、定電流電源１１からＬＥＤストリング１３へ直流電源が供給されているとき、オペアンプOP１の反転入力端子に入力された駆動トランジスタＱ１のエミッタ電圧（負帰還電圧）が、オペアンプOP１の非反転入力端子に入力される基準電圧（参照電圧）Vr１と同じになるように、オペアンプOP１の出力電圧（駆動トランジスタＱ１のベース電圧）を制御することにより、駆動トランジスタＱ１に流れる電流（ＬＥＤストリング１３に流れるＬＥＤ１７の駆動電流）が、基準電圧Vr１を抵抗Ｒ６の抵抗値Ｒ６で除算して得られる設定電流値（Vr１／Ｒ６）と同じになるようにフィードバック制御する。
その結果、ＬＥＤストリング１３のＬＥＤ１７は定電流回路１８ａによって定電流駆動され、ＬＥＤストリング１３のＬＥＤ１７の明るさは一定に維持される。

定電流回路１８ｂは、定電流電源１１からＬＥＤストリング１４へ直流電源が供給されているとき、オペアンプOP２の反転入力端子に入力された駆動トランジスタＱ２のエミッタ電圧（負帰還電圧）が、オペアンプOP２の非反転入力端子に入力される基準電圧Vr２と同じになるように、オペアンプOP２の出力電圧（駆動トランジスタＱ２のベース電圧）を制御することにより、駆動トランジスタＱ２に流れる電流（ＬＥＤストリング１４に流れるＬＥＤ１７の駆動電流）が、基準電圧Vr２を抵抗Ｒ８の抵抗値Ｒ８で除算して得られる設定電流値（Vr２／Ｒ８）と同じになるようにフィードバック制御する。
その結果、ＬＥＤストリング１４のＬＥＤ１７は定電流回路１８ｂによって定電流駆動され、ＬＥＤストリング１４のＬＥＤ１７の明るさは一定に維持される。

定電流回路１８ｃは、定電流電源１１からＬＥＤストリング１５へ直流電源が供給されているとき、オペアンプOP３の反転入力端子に入力された駆動トランジスタＱ３のエミッタ電圧（負帰還電圧）が、オペアンプOP３の非反転入力端子に入力される基準電圧Vr３と同じになるように、オペアンプOP３の出力電圧（駆動トランジスタＱ３のベース電圧）を制御することにより、駆動トランジスタＱ３に流れる電流（ＬＥＤストリング１５に流れるＬＥＤ１７の駆動電流）が、基準電圧Vr３を抵抗Ｒ１０の抵抗値Ｒ１０で除算して得られる設定電流値（Vr３／Ｒ１０）と同じになるようにフィードバック制御する。
その結果、ＬＥＤストリング１５のＬＥＤ１７は定電流回路１８ｃによって定電流駆動され、ＬＥＤストリング１５のＬＥＤ１７の明るさは一定に維持される。

ここで、定電流回路１８ａの基準電圧Vr１は、前段の定電流回路１８ｃの駆動トランジスタＱ３のエミッタ電圧であり、駆動トランジスタＱ３に流れる電流（ＬＥＤストリング１５の駆動電流）によって設定（決定）される。
また、定電流回路１８ｂの基準電圧Vr２は、前段の定電流回路１８ａの駆動トランジスタＱ１のエミッタ電圧であり、駆動トランジスタＱ１に流れる電流（ＬＥＤストリング１３の駆動電流）によって設定される。
そして、定電流回路１８ｃの基準電圧Vr３は、前段の定電流回路１８ｂの駆動トランジスタＱ２のエミッタ電圧であり、駆動トランジスタＱ２に流れる電流（ＬＥＤストリング１４の駆動電流）によって設定される。

このように、リング状に接続された定電流回路１８ａ〜１８ｃでは、前段の定電流回路の駆動トランジスタに流れる電流（前段の定電流回路に接続されたＬＥＤストリングの駆動電流）により、後段の定電流回路の基準電圧が設定される。
そのため、抵抗Ｒ６，Ｒ８，Ｒ１０を全て同じ抵抗値（例えば、５０Ω）に設定した場合には、定電流回路１８ａ〜１８ｃが動作を開始した後に十分な時間が経過し、電流分割回路１６の動作が安定して駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３に流れる電流が安定状態になった時点では、基準電圧Vr１〜Vr３は同じ電圧値になり、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３に流れる電流も同じ電流値になる。
その結果、電流分割回路１６によれば、抵抗Ｒ６，Ｒ８，Ｒ１０を全て同じ抵抗値に設定した場合、定電流電源１１の出力電流を１／３に等分割した電流値の駆動電流をＬＥＤストリング１３〜１５に流すことができる。

尚、リング状に接続された定電流回路１８ａ〜１８ｃが発振するのを防止するため、抵抗Ｒ５およびコンデンサＣ２によって構成された積分型位相補償回路１９が接続されている。
また、定電流回路１８ａ〜１８ｃの間に接続されている抵抗Ｒ３〜Ｒ５はそれぞれ、オペアンプOP２，OP３，OP１の非反転入力端子の入力電流を最適化するために設けられており、全て同じ抵抗値（例えば、１ｋΩ）に設定されている。
また、定電流回路１８ａ〜１８ｃにおいて、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３のベースに接続されている抵抗Ｒ７，Ｒ９，Ｒ１１は、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３のベース電流を最適化するために設けられており、全て同じ抵抗値（例えば、１０ｋΩ）に設定されている。

ここで、定電流電源１１の出力電流を１５０ｍＡとし、抵抗Ｒ６，Ｒ８，Ｒ１０を全て５０Ωに設定した場合において、ＬＥＤストリング１３〜１５の駆動電流のシミュレーション結果は、ＬＥＤストリング１３の駆動電流が４９．８０３ｍＡ、ＬＥＤストリング１４の駆動電流が４９．８２７ｍＡ、ＬＥＤストリング１３の駆動電流が４８．５９９ｍＡになったため、電流分割回路１６が各ＬＥＤストリング１３〜１５の駆動電流を高精度に均等化できることが分かった。

尚、理想的には、ＬＥＤストリング１３〜１５の駆動電流は全て、定電流電源１１の出力電流の１／３である５０ｍＡになる筈である。
しかし、実際には、定電流電源１１から電源が供給されるオペアンプOP１〜OP３の消費電流（例えば、２〜３ｍＡ）にバラツキがあることに加え、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３の電力損失にもバラツキがあるため、ＬＥＤストリング１３〜１５の駆動電流を厳密に均等化することは困難である。
ＬＥＤストリング１３〜１５の駆動電流を更に高精度に均等化するには、低消費電流のオペアンプOP１〜OP３を使用したり、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３として、電流駆動素子で電力損失の多いバイポーラトランジスタではなく、電力駆動素子で電力損失の少ないＦＥＴ（Field Effect Transistor）を使用すればよい。

［起動回路１２の動作］
次に、起動回路１２の動作について説明する。
起動回路１２は、定電流電源１１の電源投入時に出力電圧Ｖｏを徐々に上昇させて所定時間（例えば、１０ｍsec）の経過後に一定電圧値に安定化させることにより、定電流電源１１の動作点（出力電圧Ｖｏの電圧値）を設定する。
また、起動回路１２は、出力電圧Ｖｏが必要最低限の電圧値になるように、電流分割回路１６の動作点（駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３に流れる電流値）を設定する。
そして、起動回路１２は、定電流電源１１の動作点および電流分割回路１６の動作点が設定されると、起動回路１２の起動機能を自動停止させる。

すなわち、定電流電源１１は定電流源であり、電流分割回路１６の定電流回路１８ａ〜１８ｃも定電流源であるため、定電流電源１１の動作点および電流分割回路１６の動作点は理論上無数に存在する。
そのため、定電流電源１１の出力電圧Ｖｏがたまたま高い電圧値の状態で、定電流電源１１の動作点および電流分割回路１６の動作点が固定すると、ＬＥＤストリング１３〜１５の駆動電流（駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３に流れる電流）が正確に均等化できていたとしても、電流分割回路１６の電力損失（駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３の電力損失）が大きくなる。
すると、ＬＥＤ駆動回路１０の電力効率が悪化する上に、放熱が不十分であると駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３の故障を引き起こすおそれがある。

そこで、定電流電源１１の出力電圧Ｖｏが必要最低限の電圧値で、定電流電源１１の動作点および電流分割回路１６の動作点が設定されるように、起動回路１２を用いて出力電圧Ｖｏを低い電圧値から除々に上昇させる。
尚、起動回路１２による出力電圧Ｖｏの上昇速度は、電流分割回路１６の応答速度（電流分割回路１６の動作が安定して駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３に流れる電流が安定状態になる速度）よりも遅ければ十分であり、電流分割回路１６の電流分割数（ＬＥＤストリングの個数）に依存するが、３個のＬＥＤストリング１３〜１５であれば数十ｍsec／秒程度であればよい。

起動回路１２において、トランジスタＱ４のベース電流は、定電流電源１１からコンデンサＣ１を介してトランジスタＱ４のベースに供給される。
そのため、ＬＥＤ駆動回路１０の動作は、以下の順番で行われる。

［１］コンデンサＣ１が充電されるにつれて、トランジスタＱ４のベース電流が徐々に減少する。
［２］トランジスタＱ４のコレクタ電流が減少する。ここで、定電流電源１１の出力電流から、トランジスタＱ４のコレクタ電流を差し引いた差分が、ＬＥＤストリング１３〜１５へ供給されて駆動電流となる。
［３］定電流電源１１の出力電圧Ｖｏが徐々に上昇する。
［４］電流分割回路１６が電流分割動作を行いながら、ＬＥＤストリング１３〜１５の駆動電流が徐々に増大する。
［５］トランジスタＱ４のベース電流がゼロになる。
［６］起動回路１２に流れる電流がゼロになり、起動回路１２が自動停止する。
［７］定電流電源１１の出力電流が全て、ＬＥＤストリング１３〜１５の駆動電流およびオペアンプOP１〜OP３の消費電流となる。
［８］電流分割回路１６の動作が安定し、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３に流れる電流が安定状態になり、電流分割回路１６の動作点が設定される。
［９］定電流電源１１の出力電圧Ｖｏが必要最低限の電圧値で安定し、定電流電源１１の動作点が設定される。ここで、出力電圧Ｖｏが必要最低限の電圧値で安定すれば、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３の電力損失は最小になる。

尚、ＬＥＤストリング１３〜１５はＬＥＤ１７の個数が異なるため、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３の電力損失も異なり、ＬＥＤ１７の個数が少ないＬＥＤストリングに接続された駆動トランジスタほど、そのコレクタ・エミッタ間電圧が高くなって電力損失が大きくなる。
つまり、３個のＬＥＤ１７から構成されたＬＥＤストリング１３に接続された駆動トランジスタＱ１の電力損失が最も大きくなり、５個のＬＥＤ１７から構成されたＬＥＤストリング１５に接続された駆動トランジスタＱ３の電力損失が最も小さくなる。

ここで、定電流電源１１の出力電流を１５０ｍＡとし、抵抗Ｒ６，Ｒ８，Ｒ１０を全て５０Ωに設定し、抵抗Ｒ１を５０Ωに設定した場合には、定電流電源１１の電源投入時に起動回路１２のトランジスタＱ４がオン動作し、定電流電源１１の出力電流のほとんどがトランジスタＱ４のコレクタ電流となる。
そのため、定電流電源１１の電源投入時における出力電圧Ｖｏは、定電流電源１１の出力電流と抵抗Ｒ１の抵抗値との乗算値である約７．５Ｖ（＝１５０ｍＡ×５０Ω）になる。

また、定電流電源１１の出力電流を１５０ｍＡとし、抵抗Ｒ６，Ｒ８，Ｒ１０を全て５０Ωに設定し、抵抗Ｒ１を５０Ωに設定した場合において、駆動トランジスタＱ３のコレクタ・エミッタ間電圧のシミュレーション結果は約１６５ｍＶになり、駆動トランジスタＱ３の電力損失のシミュレーション結果は、前記駆動電流（４８．５９９ｍＡ）と前記コレクタ・エミッタ間電圧（約１６５ｍＶ）との乗算値である約８ｍＷとなった。
このように、駆動トランジスタＱ３の電力損失が約８ｍＷと小さな電力値になったため、定電流電源１１の出力電圧Ｖｏが必要最低限の電圧値で、定電流電源１１の動作点および電流分割回路１６の動作点が設定されていることが分かった。

＜本実施形態の作用・効果＞
本実施形態のＬＥＤ駆動回路１０によれば、以下の作用・効果を得ることができる。

［Ａ］電流分割回路１６は、ＬＥＤストリング１３〜１５毎に設けられた定電流回路１８ａ〜１８ｃがリング状に接続されて構成されている。
定電流回路１８ａ〜１８ｃは、ＬＥＤストリング１３〜１５に直列接続されてＬＥＤ１７の駆動電流が流れる駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３を備え、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３に流れる電流が一定電流値になるように制御することにより、ＬＥＤストリング１３〜１５のＬＥＤ１７を定電流駆動する。

リング状に接続された各定電流回路１８ａ〜１８ｃは、前段の定電流回路の駆動トランジスタに流れる電流により、後段の定電流回路の駆動トランジスタに流れる電流を設定するため、ＬＥＤストリング１３〜１５のＬＥＤに流れる駆動電流を高精度に均等化することができる。
また、本実施形態によれば、簡単な回路構成でＬＥＤ駆動回路１０を実現可能であるため、低コスト化を図ることができる。

［Ｂ］定電流電源１１の動作点および電流分割回路１６の動作点が、定電流電源１１の電源投入時に起動回路１２によって設定されるため、定電流電源１１の出力電圧Ｖｏが不要に高い状態で動作点が固定するのを防止可能になり、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３の電力損失が増大するのを防ぐことができる。

［Ｃ］電流分割回路１６において、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３には定電流電源１１からＬＥＤストリング１３〜１５を介して電流が流れ、オペアンプOP１〜OP３には定電流電源１１から電源が供給される。
従って、電流分割回路１６（特に、オペアンプOP１〜OP３）に電源を供給するための専用電源を設ける必要が無いため、低コスト化を図ることができる。

［Ｄ］定電流回路１８ａ〜１８ｃは、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３を制御するオペアンプOP１〜OP３を備え、オペアンプOP１〜OP３の反転入力端子には、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３のエミッタ電圧（出力側電圧）が印加され、オペアンプOP１〜OP３の非反転入力端子には、前段の定電流回路の駆動トランジスタのエミッタ電圧が印加される。
従って、簡単な回路構成で定電流回路１８ａ〜１８ｃを実現可能であるため、低コスト化を図ることができる。

［Ｅ］電流分割回路１６は、リング状に接続された定電流回路１８ａ〜１８ｃが発振回路を構成して発振を起こすのを、積分型位相補償回路１９によって防止できる。

＜別の実施形態＞
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。

［ア］図２に示すように、起動回路１２を構成してもよい。尚、図２において、図１と共通の構成部材については符号を等しくしてある。
図２に示す起動回路１２は、ＮＰＮトランジスタＱ４〜Ｑ８、ＰＮＰトランジスタＱ９，Ｑ１０、抵抗Ｒ１，Ｒ２１〜Ｒ３３、コンデンサＣ１〜Ｃ３、ダイオードＤ１〜Ｄ４、ツェナーダイオードＤ５、オペアンプOP４から構成されている。

図２に示す起動回路１２では、図１に示す電流分割回路１６の動作が安定した後に、定電流電源１１の出力電圧Ｖｏ（または出力電流）が低下すると、コンデンサＣ１に蓄えられていた電荷が放出され、Ｃ１に直列接続されているダイオードＤ１，Ｄ２に電流が流れるため、ダイオードＤ２のカソード電圧はアース電圧よりも低い負電位になり、トランジスタＱ６がオン動作することから、出力電圧Ｖｏ（または出力電流）が低下変動を起こしたことが検出できる。

そして、出力電圧Ｖｏ（または出力電流）の低下変動を検出後には、トランジスタＱ１０→トランジスタＱ７→オペアンプOP４→トランジスタＱ５→トランジスタＱ９がこの順番で動作し、コンデンサＣ１を略短絡して放電させることにより、起動回路１２の起動機能をリセットさせた後に再起動（再スタート）させることができる。

すなわち、図２に示す起動回路１２では、定電流電源１１の起動時だけでなく、定電流電源１１の出力電圧Ｖｏ（または出力電流）の低下変動時にも起動機能が働く。
定電流電源１１に電源を供給している元電源（図示略）の電圧変動などの外乱により、定電流電源１１の出力電圧Ｖｏ（または出力電流）が短期間低下した場合に、出力電圧Ｖｏ（または出力電流）が大きく低下すると、電流分割回路１６の動作点が変動し、電流分割回路１６による電流分割機能が損なわれるおそれがある。

そこで、定電流電源１１の出力電圧Ｖｏ（または出力電流）の低下変動を検出した場合には、図２に示す起動回路１２の起動機能をリセットさせた後に再起動させることにより、定電流電源１１の動作点および電流分割回路１６の動作点を設定し直すことが可能になり、電流分割回路１６の安定した動作点を維持することで正常な電流分割を実現できる。

［イ］図３に示すように、ＬＥＤストリング１３〜１５を構成してもよい。尚、図３において、図１と共通の構成部材については符号を等しくしてある。
図３に示すＬＥＤストリング１３〜１５では、同じ抵抗値（例えば、１００ＭΩ）のブリーダ抵抗Ｒ４０が全てのＬＥＤ１７に並列接続されている。

このようにすれば、個々のＬＥＤ１７の内部抵抗にバラツキがあっても、全てのＬＥＤ１７の両端間電圧をブリーダ抵抗Ｒ４０によって均一化することが可能になり、全てのＬＥＤ１７を均等に発光させることができるため、照明器具の発光ムラを防止できる。

［ウ］前記実施形態では、ＬＥＤストリング１３〜１５を構成するＬＥＤ１７の個数を異ならせてあるが、ＬＥＤストリング１３〜１５を構成するＬＥＤ１７の個数を同じにしてもよい。

［エ］前記実施形態では、出力電流値が固定された定電流電源１１を使用している。
しかし、前記実施形態は、電流分割回路１６による分割電流値（ＬＥＤストリング１３〜１５の駆動電流）を固定していないため、出力電流値を可変可能な定電流電源１１を使用することもできる。

［オ］前記実施形態の電流分割回路１６では、抵抗Ｒ６，Ｒ８，Ｒ１０を全て同じ抵抗値に設定し、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３に流れる電流を均等化することにより、定電流電源１１の出力電流を１／３ずつに等分割している。
しかし、抵抗Ｒ６，Ｒ８，Ｒ１０の抵抗値を適宜設定することにより、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３に流れる電流を所望の電流値にして、定電流電源１１の出力電流を所望の分割比で分割してもよい。

この場合、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３に流れる電流の比は、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３のエミッタ抵抗である抵抗Ｒ６，Ｒ８，Ｒ１０の抵抗値Ｒ６，Ｒ８，Ｒ１０の逆数の比となる。
すなわち、トランジスタＱ１に流れる電流：トランジスタＱ２に流れる電流：トランジスタＱ３に流れる電流＝１／Ｒ６：１／Ｒ８：１／Ｒ１０ となる。
つまり、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３のエミッタ（出力側端子）に接続された抵抗Ｒ６，Ｒ８，Ｒ１０は、駆動トランジスタＱ１〜Ｑ３に流れる電流（ＬＥＤストリング１３〜１５の駆動電流）の設定用抵抗として機能する。

本発明は、前記各局面および前記実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。

１０…ＬＥＤ駆動回路
１１…定電流電源
１２…起動回路
１３〜１５…ＬＥＤストリング
１６…電流分割回路
１７…ＬＥＤ
１８ａ〜１８ｃ…定電流回路
１９…積分型位相補償回路（抵抗Ｒ５、コンデンサＣ２）
Ｑ１〜Ｑ３…駆動トランジスタ
OP１〜OP３…オペアンプ
Ｒ６，Ｒ８，Ｒ１０…設定用抵抗

Claims (7)

1. 出力電流が一定電流値になるような出力電圧を出力する１個の定電流電源と、
   １個または直列接続された複数個のＬＥＤから成り、前記定電流電源に対して並列接続された複数個のＬＥＤストリングと、
   前記定電流電源の出力電流を分割し、その分割した出力電流を、前記複数個のＬＥＤストリングに流れる前記ＬＥＤの駆動電流とする電流分割回路と、
   起動回路と
   を備えたＬＥＤ駆動回路であって、
   前記電流分割回路は、前記複数個のＬＥＤストリング毎に設けられた定電流回路がリング状に接続されて構成され、
   前記定電流回路は、前記ＬＥＤストリングに直列接続されて前記駆動電流が流れる駆動トランジスタを備え、前記駆動トランジスタに流れる電流が一定電流値になるように制御することにより、前記ＬＥＤストリングの前記ＬＥＤを定電流駆動し、
   前記リング状に接続された各定電流回路は、前段の定電流回路の前記駆動トランジスタに流れる電流により、後段の定電流回路の前記駆動トランジスタに流れる電流を設定し、
   前記起動回路は、前記定電流電源の電源投入時に出力電圧を徐々に上昇させて一定電圧値に安定化させることにより、前記定電流電源の動作点である出力電圧の電圧値を設定すると共に、前記定電流電源の出力電圧が必要最低限の電圧値になるように、前記電流分割回路の動作点である前記駆動トランジスタに流れる電流値を設定するＬＥＤ駆動回路。
2. 前記電流分割回路は前記定電流電源から電源が供給される、請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
3. 前記駆動トランジスタの出力側端子には、その駆動トランジスタに流れる電流の設定用抵抗が接続されている、請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路。
4. 前記起動回路は、前記定電流電源の出力電圧または出力電流が変動したときに、前記定電流電源の動作点および前記電流分割回路の動作点を設定し直す、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動回路。
5. 前記定電流回路は、前記駆動トランジスタを制御するオペアンプを備え、
   前記オペアンプの反転入力端子には、前記駆動トランジスタの出力側電圧が印加され、
   前記オペアンプの非反転入力端子には、前記前段の定電流回路の前記駆動トランジスタの出力側電圧が印加される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動回路。
6. 前記オペアンプは、前記定電流電源から電源が供給される、請求項５に記載のＬＥＤ駆動回路。
7. 前記電流分割回路は、前記リング状に接続された複数個の定電流回路の発振を防止するための積分型位相補償回路を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動回路。

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