JP5821321B2 - Led駆動回路及びled照明装置 - Google Patents

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Description

本発明は、LED(LED)照明装置のLEDを点灯させるLED駆動回路及びLED照明装置に関する。
従来、交流電源からの交流をダイオードブリッジで整流した直後の脈流から第1及び第2LEDアレイに印加される電圧に対応する被比較電圧が所定の閾値電圧より低い間は第1及び第2LEDアレイによる並列接続回路を形成し、閾値電圧以上の間は第1及び第2LEDアレイによる直列接続回路を形成し、被比較電圧が所定の閾値電圧よりも低い間の第1及び第2LEDアレイに流れる電流を増加させ、低価格及び小型であるにも拘わらず発光光量を増加させることができるLED駆動回路が知られている(特許文献1)。
特開2009−283775号公報
しかしながら、特許文献1に開示された従来のLED駆動回路では、第1及び第2LEDアレイの接続を切り替えるためには、少なくとも3個のスイッチ素子と、これらをオン/オフさせる制御回路が必要であり、LED駆動回路の構成が複雑になって大型かつ高価になるという問題がある。
また、入力電圧が、第1及び第2LEDアレイの順方向電圧VFより大きくないと、第1及び第2LEDアレイに電流が流れないので、導通角が狭く、力率が悪くなる。また、特許文献1に開示された従来のLED駆動回路では、電流を流せる範囲が狭いため、第1及び第2LEDアレイの不点灯時間が長くなる。その結果、LEDに望まれる明るさを確保できないという問題がある。
さらに、従来のLED駆動回路は、電圧でスイッチ素子をオン/オフさせて並列接続回路と直列接続回路とを切り替えるように構成されているので、交流電源の電圧が変動(例えば、100V→110Vまたは100V→90など)すると、ダイオードブリッジから出力される電圧が変動し、スイッチ素子がオン/オフするタイミングが変動する。このため、LEDの明るさにむらが生じるという問題がある。
本発明の課題は、均一な明るさでLEDを点灯でき、しかも低価格化及び小型化できるLED駆動回路及びLED照明装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明に係るLED駆動回路は、交流電源からの交流を全波整流して脈流を出力する整流回路と、前記整流回路の正極端子と負極端子との間に設けられ、複数のLEDと各々のLED間に接続されたダイオードとが直列に接続された直列回路と、前記整流回路の正極端子と前記LEDのアノード間及び前記整流回路の負極端子と前記LEDのカソード間に接続され、前記整流回路から出力された電流を前記複数のLEDのいずれに流すかを切り替えるスイッチ素子と、前記複数のLEDに流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路で検出された電流に応じて前記スイッチ素子をオンまたはオフさせることにより前記複数のLEDに流す電流を制御する制御回路とを備え、前記複数のLEDは、第1LEDと第2LEDとを含み、前記スイッチ素子は、第1スイッチ素子と第2スイッチ素子とを含み、前記制御回路は、前記電流検出回路の電流値が第1所定値を超えたとき前記第1スイッチ素子と前記第2スイッチ素子とをオフさせて前記第1LEDと前記第2LEDとを直列接続に切り替え、前記電流値が前記第1所定値より小さい第2所定値未満となったとき前記第1スイッチ素子と前記第2スイッチ素子とをオンさせて前記第1LEDと前記第2LEDとを並列接続に切り替えて前記整流回路の出力を供給し、前記整流回路の負極端子と前記複数のLEDのカソードとの間に接続されるスイッチ素子はMOSFETからなり、該MOSFETはセンスMOSを備え、前記複数のLEDに流れる電流を検出する電流検出回路を形成することを特徴とする。
本発明に係るLED駆動回路によれば、各々のLED間にダイオードを介在させた回路に、電流検出回路で検出された電流に応じて第1スイッチ素子と第2スイッチ素子のオン/オフを制御し、制御回路は、電流検出回路の電流値が第1所定値を超えたとき第1スイッチ素子と第2スイッチ素子とをオフさせ第1LEDと第2LEDとを直列接続に切り替え、電流値が第1所定値より小さい第2所定値未満となったとき第1スイッチ素子と第2スイッチ素子とをオンさせ第1LEDと第2LEDとを並列接続に切り替えて整流回路の出力を供給するので、均一な明るさでLEDを点灯でき、しかも低価格化及び小型化できるLED駆動回路及びLED照明装置を提供できる。
本発明の実施例1に係るLED駆動回路の構成を示す回路図である。 本発明の実施例1に係るLED駆動回路の動作を示す波形図である。 本発明の実施例2に係るLED駆動回路の構成を示す回路図である。 本発明の実施例2に係るLED駆動回路の要部を簡略化して示す図である。 本発明の実施例2に係るLED駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施例3に係るLED駆動回路の構成を示す回路図である。 本発明の実施例3に係るLED駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施例4に係るLED駆動回路の構成を示す回路図である。 本発明の実施例5に係るLED駆動回路の構成を示す回路図である。 本発明の実施例5に係るLED駆動回路の要部を簡略化して示す図である。 本発明の実施例5に係るLED駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。
以下、本発明の実施の形態のLED駆動回路を図面を参照しながら、詳細に説明する。
図1は本発明の実施例1に係るLED駆動回路の構成を示す回路図である。LED駆動回路は、交流電源E、ダイオードD1〜D6、ツェナーダイオードDZ1、抵抗R1〜R9、コンデンサC1、LED1〜LED2、スイッチ素子Q1〜Q3、オペアンプIC1及び基準電源Vrefを備える。
スイッチ素子Q1は、例えばNチャンネルMOSFETからなり、スイッチ素子Q2は、例えばPチャンネルMOSFETからなる。スイッチ素子Q3は、例えばNPN型のバイポーラトランジスタからなる。オペアンプIC1は、ヒステリシスを有するコンパレータとして機能する。
ダイオードD1〜D4は、ダイオードブリッジDBを構成し、ダイオードD1のアノードとダイオードD2のカソードとの接続点と、ダイオードD3のアノードとダイオードD4のカソードとの接続点との間に交流電源Eが接続される。ダイオードD1のカソードとダイオードD3のカソードとの接続点(正極端子)と、ダイオードD2のアノードとダイオードD4のアノードとの接続点(負極端子)との間から脈動する直流が出力される。
ダイオードブリッジDBの正極端子は、抵抗R1を介してLED1のアノードに接続され、負極端子は、抵抗R8を介してLED2のカソードに接続されている。抵抗R8は、本発明の電流検出回路に対応する。LED1のカソードはダイオードD6のアノードに接続され、ダイオードD6のカソードは、LED2のアノードに接続されている。
LED1のカソードとダイオードD6のアノードとの接続点は、スイッチ素子Q1のドレインに接続されている。スイッチ素子Q1のソースは、LED2のカソードと抵抗R8との接続点(a点)に接続され、ゲートは、抵抗R7を介してオペアンプIC1の出力端子に接続されている。
ダイオードD6のカソードとLED2のアノードとの接続点には、ダイオードD5のカソードが接続され、ダイオードD5のアノードは、抵抗R3を介してスイッチ素子Q2のドレインに接続されている。スイッチ素子Q2のソースは、ダイオードブリッジDBの正極端子に接続され、ゲートは、抵抗R2を介してスイッチ素子Q2のソースに接続されている。ツェナーダイオードDZ1は、抵抗R2に並列に接続されている。
オペアンプIC1の反転入力端子(−)は、コンデンサC1を介してダイオードブリッジDBの負極端子に接続されるとともに、抵抗R9を介してa点に接続されている。オペアンプIC1の非反転入力端子(+)は、基準電源Vrefに接続されている。オペアンプIC1の出力端子は、抵抗R4を介してスイッチ素子Q3のベースに接続されている。
スイッチ素子Q3のコレクタは、抵抗R6を介してスイッチ素子Q2のゲートに接続され、エミッタは、ダイオードブリッジDBの負極端子に接続されている。スイッチ素子Q3のベースは、オペアンプIC1の出力端子とダイオードブリッジDBの負極端子との間に直列接続された抵抗R4と抵抗R5との接続点に接続されている。オペアンプIC1、コンデンサC1、基準電源Vref、抵抗R9、R5及びR7、及びスイッチ素子Q3は、本発明の制御回路を構成する。
次に、このように構成される実施例1に係るLED駆動回路の動作を説明する。ダイオードブリッジDBは、交流電源Eから入力された交流を直流(脈流)に変換し、正極端子と負極端子との間から出力する。
抵抗R8に流れる電流が小さく、a点の電圧が基準電源Vrefから印加される電圧より小さい場合には、オペアンプIC1の出力はHレベルになる。このため、スイッチ素子Q1のゲートにHレベルが印加されて、スイッチ素子Q1はオンする。これにより、DBの正極端子→R1→LED1→Q1→R8→DBの負極端子の経路P1で電流が流れる。
また、オペアンプIC1の出力がHレベルになると、スイッチ素子Q3のベースには、オペアンプIC1からのHレベルを抵抗R4と抵抗R5とで分圧した電圧が印加されて、スイッチ素子Q3はオンする。このため、スイッチ素子Q2のゲートには、ダイオードブリッジDBから出力される低い電圧が印加され、スイッチ素子Q2はオンする。これにより、DBの正極端子→Q2→R3→D5→LED2→R8→DBの負極端子の経路P2で電流が流れる。
このように、抵抗R8に流れる電流が小さく、a点の電圧が基準電源Vrefの電圧より小さい場合には、LED1とLED2の並列回路が形成される。その結果、低い電圧で大きい電流が流れる状態になる。
次に、ダイオードブリッジDBの出力が変化してa点の電圧が基準電源Vrefの電圧より大きくなると、オペアンプIC1の出力はLレベルになる。このため、スイッチ素子Q1のゲートにはLレベルが印加されて、スイッチ素子Q1はオフする。
また、オペアンプIC1の出力がLレベルになると、スイッチ素子Q3のベースには、Lレベルが印加され、スイッチ素子Q3はオフする。このため、スイッチ素子Q2のゲートにはHレベルが印加され、スイッチ素子Q2はオフする。これにより、DBの正極端子→R1→LED1→D6→LED2→R8→DBの負極端子の経路P3で電流が流れる。
このように、抵抗R8に流れる電流が大きくなって、a点の電圧が基準電源Vrefからの電圧より大きくなると、LED1とLED2の直列回路が形成される。その結果、高い電圧で小さい電流が流れる状態に切り替わる。
図2は以上の動作を示す波形図である。スイッチ素子Q1及びスイッチ素子Q2が両方ともオンになると、LED1及びLED2の並列回路が形成され、a点の電流は増加する。そして、電流値が所定値I0を超えてスイッチ素子Q1及びスイッチ素子Q2が両方ともオフに切り替わると、LED1及びLED2の直列回路が形成され、a点の電流は直列回路を流れるに切り替わる。即ち、電流が一旦減少した後に増加し、その後、ピークを経過した後に減少する。そして、電流値が所定値I1未満になってスイッチ素子Q1及びスイッチ素子Q2が両方ともオンに切り替わると、再びLED1及びLED2の並列回路が形成され、a点の電流は急激に増加し、その後、ピークを経過した後に減少する。なお、オペアンプIC1はヒステリシスを有し、I0>I1となるように動作する。
このように実施例1に係るLED駆動回路によれば、LED1とLED2との間にダイオードD6を介在させた回路に、抵抗R8を流れる電流に応じてスイッチ素子Q1とスイッチ素子Q2のオン/オフを制御し、LED1とLED2を直列接続または並列接続に切り替えてダイオードブリッジDBの出力を供給するので、従来のLED駆動回路に比較して回路を簡素化できる。
実施例1に係るLED駆動回路では、従来から行われている入力電圧を検出して切り替えるよりも、LED1及びLED2に流れる電流を検出して切り替えるので、温度変化、LED1及びLED2のVFばらつき等を考慮した場合、LEDに過電流を流さない時点で切り替えることができるので、信頼性が向上するという利点がある。
なお、上述した実施例1に係るLED駆動回路では、スイッチ素子Q1及びスイッチ素子Q2は、MOSFETに限定されず、トランジスタ、フォトカプラ等で構成できる。また、LED1及びLED2の各々は単一のLEDで構成されるものとして説明したが、LED1及びLED2の各々は、複数のLEDからなるLEDアレイでも構成できる。この場合、各LEDアレイの接続状態及び特性は同一とすることが好ましい。
図3は本発明の実施例2に係るLED駆動回路の構成を示す回路図である。LED駆動回路は、基本的な構成及び動作は、実施例1に係るLED駆動回路と同じであるので、以下では、同じ部分については説明を簡略化する場合もある。
ダイオードD1〜D4は、ダイオードブリッジDBを構成し、ダイオードD1のアノードとダイオードD2のカソードとの接続点と、ダイオードD3のアノードとダイオードD4のカソードとの接続点との間に交流電源Eが接続される。ダイオードD1のカソードとダイオードD3のカソードとの接続点(正極端子)と、ダイオードD2のアノードとダイオードD4のアノードとの接続点(負極端子)との間から脈動する直流が出力される。
ダイオードブリッジDBの正極端子と負極端子との間には、LED1、抵抗R11、ダイオードD7、LED2、抵抗R12、ダイオードD8、LED3及び抵抗R13が直列に接続された第1直列回路と、LED4、抵抗R51、ダイオードD57、LED5、抵抗R52、ダイオードD58、LED6及び抵抗R53が直列に接続された第2直列回路が接続されている。
LED1、抵抗R11、ダイオードD7、LED2、抵抗R12及びダイオードD8からなる直列回路には、スイッチ素子Qb4が並列に接続され、そのゲートは、スイッチ素子Q8のドレインとダイオードブリッジDBの正極端子との間に直列接続された抵抗R4と抵抗R6との接続点に接続されている。抵抗R6には、並列にツェナーダイオードDZ1が接続されている。
LED1、抵抗R11及びダイオードD7からなる直列回路には、スイッチ素子Qb5が並列に接続され、そのゲートは、スイッチ素子Q8のドレインとダイオードブリッジDBの正極端子との間に直列接続された抵抗R5と抵抗R7との接続点に接続されている。抵抗R7には、並列にツェナーダイオードDZ2が接続されている。
ダイオードD7、LED2、抵抗R12、ダイオードD8、LED3及び抵抗R13からなる直列回路には、スイッチ素子Qb6が並列に接続され、そのゲートは、抵抗R6を介してオペアンプIC2の出力端子に接続されている。
ダイオードD8、LED3及び抵抗R13からなる直列回路には、スイッチ素子Qa1が並列に接続され、そのゲートは、抵抗R1を介してオペアンプIC1の出力端子に接続されている。
LED4、抵抗R51、ダイオードD57、LED5、抵抗R52及びダイオードD58からなる直列回路には、スイッチ素子Qb9が並列に接続され、そのゲートは、スイッチ素子Q8のドレインとダイオードブリッジDBの正極端子との間に直列接続された抵抗R54と抵抗R56との接続点に接続されている。抵抗R56には、並列にツェナーダイオードDZ3が接続されている。
LED4、抵抗R51及びダイオードD57からなる直列回路には、スイッチ素子Qa2が並列に接続され、そのゲートは、スイッチ素子Q7のドレインとダイオードブリッジDBの正極端子との間に直列接続された抵抗R55と抵抗R57との接続点に接続されている。抵抗R57には、並列にツェナーダイオードDZ4が接続されている。
ダイオードD57、LED5、抵抗R52、ダイオードD58、LED6及び抵抗R53からなる直列回路には、スイッチ素子Qb11が並列に接続され、そのゲートは、抵抗R66を介してオペアンプIC2の出力端子に接続されている。
ダイオードD58、LED6及び抵抗R53からなる直列回路には、スイッチ素子Qb10が並列に接続され、そのゲートは、抵抗R61を介してオペアンプIC1の出力端子に接続されている。
さらに、LED4のカソードとLED3のアノードとの間には、抵抗R51、スイッチ素子Qa3及びダイオードD9からなる直列回路が挿入され、スイッチ素子Qa3のゲートは、スイッチ素子Q7のドレインとスイッチ素子Qa3のソースとの間にダイオードD12を介して直列接続された抵抗R3と抵抗R8との接続点に接続されている。抵抗R8には、並列にツェナーダイオードDZ5が接続されている。
オペアンプIC1の反転入力端子(−)は、抵抗R10及び抵抗R62を介してLED3のカソードと抵抗R13の接続点、及び、抵抗R10及び抵抗R63を介してLED6のカソードと抵抗R53の接続点に接続されるとともに、抵抗R15を介してツェナーダイオードDZ7のアノードに接続されている。ツェナーダイオードDZ7のカソードは、ツェナーダイオードDZ6のアノードに接続され、ツェナーダイオードDZ6のカソードはダイオードブリッジDBの正極端子に接続されている。ツェナーダイオードDZ7及びDZ6は、電源投入時、LED接続が全並列接続となって過大な電流が流れることを防止するためのバイアスをオペアンプIC1及びIC2に付与するために設けられている。
オペアンプIC1の非反転入力端子(+)は、抵抗R11を介して基準電源Vr1に接続されている。オペアンプIC1の出力端子と非反転入力端子(+)との間には、ダイオードD10及び抵抗R14からなる直列回路が設けられている。オペアンプIC1の出力端子は、抵抗R1を介してスイッチ素子Qa1のゲートに接続されるとともに、抵抗R16を介してスイッチ素子Q7のゲートに接続されている。スイッチ素子Q7のゲートは、さらに、抵抗R17を介してダイオードブリッジDBの負極端子に接続されている。
スイッチ素子Q7のドレインは、抵抗R55を介してスイッチ素子Qa2のゲートに接続されるとともに、ダイオードD12及び抵抗R3を介してスイッチ素子Qa3のゲートに接続されている。スイッチ素子Q7のソースは、ダイオードブリッジDBの負極端子に接続されている。
オペアンプIC2の反転入力端子(−)は、抵抗R19及び抵抗R62を介してLED3のカソードと抵抗R13の接続点、及び、抵抗R19及び抵抗R63を介してLED6のカソードと抵抗R53の接続点に接続されるとともに、抵抗R18を介してツェナーダイオードDZ7のカソードとツェナーダイオードDZ6のアノードの接続点に接続されている。
オペアンプIC2の非反転入力端子(+)は、抵抗R20を介して、基準電源Vr1に並列に設けられて直列接続された抵抗R12と抵抗R13との接続点に接続されている。オペアンプIC2の出力端子と非反転入力端子(+)との間には、ダイオードD11及び抵抗R21からなる直列回路が設けられている。また、オペアンプIC2の出力端子は、抵抗R6を介してスイッチ素子Qb6のゲートに接続され、抵抗R61を介してスイッチ素子Qb10のゲートに接続され、抵抗R66を介してスイッチ素子Qb11のゲートに接続されている。
オペアンプIC2の出力端子は、抵抗R22を介してスイッチ素子Q8のゲートに接続され、スイッチ素子Q8のゲートは、さらに、抵抗R23を介してダイオードブリッジDBの負極端子に接続されている。
スイッチ素子Q8のドレインは、抵抗R4を介してスイッチ素子Qb4のゲートに接続され、抵抗R5を介してスイッチ素子Qb5のゲートに接続され、抵抗R54を介してスイッチ素子Qb9のゲートに接続されている。スイッチ素子Q8のソースは、ダイオードブリッジDBの負極端子に接続されている。
図4は、図3に示したLED駆動回路の要部を簡略化して示す図である。図4を参照しながら実施例2に係るLED駆動回路の動作を説明する。LED駆動回路は、以下の3つの動作モードで動作する。
(1)6並列
LED1〜LED6の各々に、ダイオードブリッジDBの出力が供給される。この状態は、図4に示す全てのスイッチ素子Qa1、Qa2、Qa3、Qb4、Qb5、Qb6、Qb9、Qb10及びQb11をオンすることにより実現される。これにより、LED1→Qb6、Qb5→LED2→Qa1、Qb4→LED3、LED4→Qb11、Qa2→LED5→Qb10及びQb9→LED6の6つの経路に並列に電流が流れて、LED1〜LED6の全てが点灯する。
(2)2直列3並列
LED1とLED2からなる直列回路、LED3とLED4からなる直列回路、及び、LED5とLED6からなる直列回路の3組の直列回路の各々に、ダイオードブリッジDBの出力が供給される。この状態は、図4に示すスイッチ素子Qa1、Qa2及びQa3をオンし、スイッチ素子Qb4、Qb5、Qb6、Qb9、Qb10及びQb11をオフすることにより実現される。これにより、LED1→D7→LED2→Qa1、LED4→Qa3→D9→LED3及びQa2→LED5→D58→LED6の3つの経路に並列に電流が流れて、LED1〜LED6の全てが点灯する。
(3)3直列2並列
LED1、LED2及びLED3からなる直列回路と、LED4、LED5及びLED6からなる直列回路の2組の直列回路の各々に、ダイオードブリッジDBの出力が供給される。この状態は、図4に示す全てのスイッチ素子Qa1、Qa2、Qa3、Qb4、Qb5、Qb6、Qb9、Qb10及びQb11をオフにすることにより実現される。これにより、LED1→D7→LED2→D8→LED3及びLED4→D57→LED5→D58→LED6の2つの経路に並列に電流が流れて、LED1〜LED6の全てが点灯する。
図5は実施例2に係るLED駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。図5(a)はダイオードブリッジDBが出力する脈流の電圧Vinを示す。
期間T1において、図5(c)に示すオペアンプIC2の出力IC2_OUT及び図5(d)に示すオペアンプIC1の出力IC1_OUTが両方ともHレベルになると、図5(g)に示すスイッチ素子Qaシリーズ(Qa1、Qa2及びQa3)及び図5(h)に示すスイッチ素子Qbシリーズ(Qb4、Qb5、Qb6、Qb9、Qb10及びQb11)がオンする。その結果、上述した6並列の動作になり、LED1〜LED6に流れるLED電流は、図5(b)の期間T1に示すように変化する。このとき、オペアンプIC2の入力端子IC2_IN(反転入力端子(−)及び非反転入力端子(+))には、図5(e)に示す信号が入力され、オペアンプIC1の入力端子IC2_IN(反転入力端子(−)及び非反転入力端子(+))には、図5(f)に示す信号が入力される。
次に、期間T2において、図5(c)に示すオペアンプIC2の出力IC2_OUTの出力がLレベルに変化し、図5(d)に示すオペアンプIC1の出力IC1_OUTがHレベルを維持すると、図5(g)に示すスイッチ素子Qaシリーズはオン状態を維持するが、図5(h)に示すスイッチ素子Qbシリーズがオフ状態に変化する。その結果、上述した2直列3並列の動作になり、LED電流は、図5(b)の期間T2に示すように変化する。この際、オペアンプIC2の入力端子IC2_INには、図5(e)の期間T2に示す信号が入力され、オペアンプIC1の入力端子IC2_INには、図5(f)の期間T2に示す信号が入力される。
次に、期間T3において、図5(c)に示すオペアンプIC2の出力IC2_OUTの出力がLレベルを維持し、図5(d)に示すオペアンプIC1の出力IC1_OUTがLレベルに変化すると、図5(g)に示すスイッチ素子Qaシリーズ及び図5(h)に示すスイッチ素子Qbシリーズは両方ともオフ状態になる。その結果、上述した3直列2並列の動作になり、LED電流は、図5(b)の期間T3に示すように変化する。この際、オペアンプIC2の入力端子IC2_INには、図5(e)の期間T3に示す信号が入力され、オペアンプIC1の入力端子IC2_INには、図5(f)の期間T3に示す信号が入力される。
次に、期間T4において、図5(c)に示すオペアンプIC2の出力IC2_OUTの出力がLレベルを維持し、図5(d)に示すオペアンプIC1の出力IC1_OUTがHレベルに変化すると、図5(g)に示すスイッチ素子Qaシリーズはオン状態に変化し、図5(h)に示すスイッチ素子Qbシリーズがオフ状態を維持する。その結果、上述した2直列3並列の動作になり、LED電流は、図5(b)の期間T4に示すように変化する。この際、オペアンプIC2の入力端子IC2_INには、図5(e)の期間T4に示す信号が入力され、オペアンプIC1の入力端子IC2_INには、図5(f)の期間T4に示す信号が入力される。以降は、同様の動作が繰り返される。
このように実施例2に係るLED駆動回路によれば、従来のLED駆動回路では、LEDのアレイを2列まで並列駆動するのに対し、3列以上の並列駆動を行うことができるので、入力電流の導通角をさらに広げることができ、力率も高めることができる。
図6は本発明の実施例3に係るLED駆動回路の構成を示す回路図である。LED駆動回路は、基本的な構成及び動作は、実施例1に係るLED駆動回路と同じであるので、以下では、同じ部分については説明を簡略化する場合もある。
ダイオードブリッジDBの正極端子と負極端子との間には、LED1、抵抗R11、ダイオードD7、LED2、抵抗R12、ダイオードD8、LED3、抵抗R13、ダイオードD9、LED4及び抵抗R14が直列に接続された直列回路が設けられている。
LED1、抵抗R11、ダイオードD7、LED2、抵抗R12及びダイオードD8からなる直列回路には、スイッチ素子Q2が並列に接続され、そのゲートは、スイッチ素子Q7のドレインとダイオードブリッジDBの正極端子との間に直列接続された抵抗R2と抵抗R6との接続点に接続されている。抵抗R6には、並列にツェナーダイオードDZ1が接続されている。
LED1、抵抗R11及びダイオードD7からなる直列回路には、スイッチ素子Q5が並列に接続され、そのゲートは、スイッチ素子Q8のドレインとダイオードブリッジDBの正極端子との間に直列接続された抵抗R5と抵抗R7との接続点に接続されている。抵抗R7には、並列にツェナーダイオードDZ2が接続されている。
LED3、抵抗R13及びダイオードD9からなる直列回路には、スイッチ素子Q6が並列に接続され、そのゲートは、スイッチ素子Q8のドレインとダイオードブリッジDBの正極端子との間にダイオードD12を介して直列接続された抵抗R6と抵抗R8との接続点に接続されている。抵抗R8には、並列にツェナーダイオードDZ3が接続されている。
ダイオードD7、LED2、抵抗R12、ダイオードD8、LED3、抵抗R13、ダイオードD9、LED4及び抵抗R14からなる直列回路には、スイッチ素子Q3が並列に接続され、そのゲートは、抵抗R3を介してオペアンプIC2の出力端子に接続されている。
ダイオードD8、LED3、抵抗R13、ダイオードD9、LED4及び抵抗R14からなる直列回路には、スイッチ素子Q1が並列に接続され、そのゲートは、抵抗R1を介してオペアンプIC1の出力端子に接続されている。
ダイオードD9、LED4及び抵抗R14からなる直列回路には、スイッチ素子Q4が並列に接続され、そのゲートは、抵抗R4を介してオペアンプIC2の出力端子に接続されている。
オペアンプIC1の反転入力端子(−)は、抵抗R10を介してLED4のカソードと抵抗R14の接続点に接続されるとともに、抵抗R15を介してツェナーダイオードDZ7のアノードに接続されている。ツェナーダイオードDZ7のカソードは、ツェナーダイオードDZ6のアノードに接続され、ツェナーダイオードDZ6のカソードはダイオードブリッジDBの正極端子に接続されている。ツェナーダイオードDZ7及びDZ6は、電源投入時、LED接続が全並列接続となって過大な電流が流れることを防止するためのバイアスをオペアンプIC1及びIC2に付与するために設けられている。
オペアンプIC1の非反転入力端子(+)は、抵抗R11を介して基準電源Vr1に接続されている。オペアンプIC1の出力端子と非反転入力端子(+)との間には、ダイオードD10及び抵抗R14からなる直列回路が設けられている。オペアンプIC1の出力端子は、抵抗R1を介してスイッチ素子Q1のゲートに接続されるとともに、抵抗R16を介してスイッチ素子Q7のゲートに接続されている。スイッチ素子Q7のゲートは、抵抗R17を介してダイオードブリッジDBの負極端子に接続されている。
スイッチ素子Q7のドレインは、抵抗R2を介してスイッチ素子Q2のゲートに接続されている。スイッチ素子Q7のソースは、ダイオードブリッジDBの負極端子に接続されている。
オペアンプIC2の反転入力端子(−)は、抵抗R19を介してLED4のカソードと抵抗R14の接続点に接続されるとともに、抵抗R18を介してツェナーダイオードDZ7のカソードとツェナーダイオードDZ6のアノードの接続点に接続されている。
オペアンプIC2の非反転入力端子(+)は、抵抗R20を介して、基準電源Vr1に並列に設けられて直列接続された抵抗R12と抵抗R13との接続点に接続されている。オペアンプIC2の出力端子と非反転入力端子(+)との間には、ダイオードD11及び抵抗R21からなる直列回路が設けられている。オペアンプIC2の出力端子は、抵抗R3を介してスイッチ素子Q3のゲートに接続されるとともに、抵抗R4を介してスイッチ素子Q4のゲートに接続されている。オペアンプIC2の出力端子は、抵抗R22を介してスイッチ素子Q8のゲートに接続され、スイッチ素子Q8のゲートは、抵抗R23を介してダイオードブリッジDBの負極端子に接続されている。
スイッチ素子Q8のドレインは、抵抗R5を介してスイッチ素子Q5のゲートに接続されるとともに、ダイオードD12及び抵抗R6を介してスイッチ素子Q6のゲートに接続されている。スイッチ素子Q8のソースは、ダイオードブリッジDBの負極端子に接続されている。
次に、実施例3に係るLED駆動回路の動作を説明する。LED駆動回路は、以下の3つの動作モードで動作する。
(1)4並列
LED1〜LED4の各々に、ダイオードブリッジDBの出力が供給される。この状態は、図6に示す全てのスイッチ素子Q1〜Q8をオンすることにより実現される。これにより、LED1→Q3、Q5→LED2→Q1、Q2→LED3→Q4及びQ2→Q6→LED4(なお、電流が経由する抵抗の記述は省略しており、以下においても同じである)の4つの経路に並列に電流が流れて、LED1〜LED4の全てが点灯する。
(2)2直列2並列
LED1とLED2からなる直列回路及びLED3とLED4からなる直列回路の2組の直列回路の各々に、ダイオードブリッジDBの出力が供給される。この状態は、図6に示すスイッチ素子Q1、Q2及びQ7をオンし、スイッチ素子Q3、Q4、Q5、Q6及びQ8をオフすることにより実現される。これにより、LED1→D7→LED2→Q1及びQ2→LED3→D9→LED4の2つの経路に並列に電流が流れて、LED1〜LED4の全てが点灯する。
(3)4直列
LED1〜LED4からなる直列回路に、ダイオードブリッジDBの出力が供給される。この状態は、図6に示す全てのスイッチ素子Q1〜Q8をオフすることにより実現される。これにより、LED1→D7→LED2→D8→LED3→D9→LED4の経路に電流が流れ、LED1〜ED4の全てが点灯する。
図7は実施例3に係るLED駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。図7(a)はダイオードブリッジDBが出力する脈流の電圧Vinを示す。
期間T1において、図7(c)に示すオペアンプIC2の出力IC2_OUT及び図7(d)に示すオペアンプIC1の出力IC1_OUTが両方ともHレベルになることにより、図7(g)に示すスイッチ素子Q1、Q2及びQ7、ならびに、図7(h)に示すスイッチ素子Q3、Q4、Q5、Q6及びQ8がオンになる。その結果、上述した4並列の動作になり、LED1〜LED4に流れるLED電流は、図7(b)の期間T1に示すように変化する。このときオペアンプIC2の入力端子IC2_IN(反転入力端子(−)及び非反転入力端子(+))には、図7(e)に示す信号が入力され、オペアンプIC1の入力端子IC2_IN(反転入力端子(−)及び非反転入力端子(+))には、図7(f)に示す信号が入力される。
次に、期間T2において、図7(c)に示すオペアンプIC2の出力IC2_OUTの出力がLレベルに変化し、図7(d)に示すオペアンプIC1の出力IC1_OUTがHレベルを維持すると、図7(g)に示すスイッチ素子Q1、Q2及びQ7はオン状態を維持するが、図7(h)に示すスイッチ素子Q3、Q4、Q5、Q6及びQ8がオフ状態に変化する。このため、上述した2直列2並列の動作になり、LED電流は、図7(b)の期間T2に示すように変化する。このとき、オペアンプIC2の入力端子IC2_INには、図7(e)の期間T2に示す信号が入力され、オペアンプIC1の入力端子IC2_INには、図7(f)の期間T2に示す信号が入力される。
次に、期間T3において、図7(c)に示すオペアンプIC2の出力IC2_OUTの出力がLレベルを維持し、図7(d)に示すオペアンプIC1の出力IC1_OUTがLレベルに変化すると、図7(g)に示すスイッチ素子Q1、Q2及びQ7及び図7(h)に示すスイッチ素子Q3、Q4、Q5、Q6及びQ8の全てがオフ状態になる。その結果、上述した4直列の動作になり、LED電流は、図7(b)の期間T3に示すように変化する。このとき、オペアンプIC2の入力端子IC2_INには、図7(e)の期間T3に示す信号が入力され、オペアンプIC1の入力端子IC2_INには、図7(f)の期間T3に示す信号が入力される。
次に、期間T4において、図7(c)に示すオペアンプIC2の出力IC2_OUTの出力がLレベルを維持し、図7(d)に示すオペアンプIC1の出力IC1_OUTがHレベルに変化すると、図7(g)に示すスイッチ素子Q1、Q2及びQ7はオン状態に変化し、図7(h)に示すスイッチ素子Q3、Q4、Q5、Q6及びQ8がオフ状態を維持する。このため、上述した2直列2並列の動作になり、LED電流は、図7(b)の期間T4に示すように変化する。このとき、オペアンプIC2の入力端子IC2_INには、図7(e)の期間T4に示す信号が入力され、オペアンプIC1の入力端子IC2_INには、図7(f)の期間T4に示す信号が入力される。以降は、同様の動作が繰り返される。
このように実施例3に係るLED駆動回路によれば、従来のLED駆動回路では、LEDのアレイを2列まで並列駆動するのに対し、3列以上の並列駆動を行うことができるので、入力電流の導通角をさらに広げることができ、力率も高めることができる。
図8は本発明の実施例4に係るLED駆動回路の構成を示す回路図である。LED駆動回路は、実施例3に係るLED駆動回路に、電流検出用のセンスMOSを追加したものである。以下では、実施例3と異なる部分を中心に説明する。
このLED駆動回路は、実施例3に係るLED駆動回路におけるスイッチ素子Q1、Q3及びQ4をMOSFETからなるスイッチ素子Q1m、Q3m及びQ4mでそれぞれ構成し、スイッチ素子Q9mと、センスMOSとしてのスイッチ素子Q1s、Q3s、Q4s及びQ9sと各センス電流信号を検出するためのスイッチ素子Q1b,Q3b,Q4b,Q9bとを追加して電流検出を行うように構成されている。スイッチ素子Q9mのドレインは、スイッチ素子Q9sのドレインに接続され、スイッチ素子Q9sのソースは抵抗R14を介してダイオードブリッジDBの負極端子に接続され、スイッチ素子Q9m,Q9s,Q9bの各ゲートは抵抗R9を介して電源Vccに接続されている。
スイッチ素子Q1sのドレインはスイッチ素子Q1mのドレインに接続され、ソースは抵抗R1sを介してダイオードブリッジDBの負極端子に接続され、ゲートはスイッチ素子Q1mとQ1bのゲートに接続されている。スイッチ素子Q3sのドレインはスイッチ素子Q3mのドレインに接続され、スイッチ素子Q3のソースは抵抗Rs3を介してダイオードブリッジDBの負極端子に接続され、ゲートはスイッチ素子Q3mとQ3bのゲートに接続されている。スイッチ素子Q4sのドレインはスイッチ素子Q4mのドレインに接続され、ソースは抵抗R4sを介してダイオードブリッジDBの負極端子に接続され、ゲートはスイッチ素子Q4mとQ4bのゲートに接続されている。
スイッチ素子Q9bのソースはスイッチ素子Q9sのソースと抵抗R9sとの接続点に接続され、ドレインはスイッチ素子Q1b,Q3b,Q4bのドレイン端子に接続され、抵抗R18を介してオペアンプIC2の反転端子及び抵抗R10を介してオペアンプIC1の反転端子に接続されている。また、スイッチ素子Q1bのソースはスイッチ素子Q1sのソースと抵抗R1sとの接続点に接続され、スイッチ素子Q3bのソースはスイッチ素子Q3sのソースと抵抗R3sとの接続点に接続され、スイッチ素子Q4bのソースはスイッチ素子Q4sのソースと抵抗R4sとの接続点に接続されている。
このように構成される実施例4に係るLED駆動回路によれば、センスMOSによってLED1〜LED4に流れる電流を検出し、その結果をオペアンプIC1及びオペアンプIC2に供給するので、電流検出の精度が向上する。
図9は本発明の実施例5に係るLED駆動回路の構成を示す回路図である。LED駆動回路は、基本的な構成及び動作は、実施例1に係るLED駆動回路と同じであるので、以下では、同じ部分については説明を簡略化する場合もある。
ダイオードD1〜D4は、ダイオードブリッジDBを構成し、ダイオードD1のアノードとダイオードD2のカソードとの接続点と、ダイオードD3のアノードとダイオードD4のカソードとの接続点との間に交流電源Eが接続される。ダイオードD1のカソードとダイオードD3のカソードとの接続点(正極端子)と、ダイオードD2のアノードとダイオードD4のアノードとの接続点(負極端子)との間から脈動する直流が出力される。
ダイオードブリッジDBの正極端子と負極端子との間には、LED1、抵抗、ダイオード、LED2、抵抗、ダイオード、LED3、抵抗、ダイオード、LED4及び抵抗R4が直列に接続された第1直列回路と、LED5、抵抗、ダイオード、LED6、抵抗、ダイオード、LED7、抵抗、ダイオード、LED8及び抵抗R8が直列に接続された第2直列回路と、LED9、抵抗、ダイオード、LED10、抵抗、ダイオード、LED11、抵抗、ダイオード、LED12及び抵抗R12が直列に接続された第3直列回路が設けられている。
第1直列回路の一部を構成する、LED1、抵抗、ダイオード、LED2、抵抗及びダイオードからなる直列回路には、スイッチ素子Qb10が並列に接続されている。LED1、抵抗及びダイオードからなる直列回路には、スイッチ素子Qa11が並列に接続されている。LED1、抵抗、ダイオード、LED2、抵抗、ダイオード、LED3、抵抗及びダイオードからなる直列回路には、スイッチ素子Qa12が並列に接続されている。
ダイオード、LED2、抵抗、ダイオード、LED3、抵抗、ダイオード、LED4及び抵抗R4からなる直列回路には、スイッチ素子Qa1が並列に接続され、そのゲートは、抵抗を介してオペアンプIC3の出力端子に接続されている。
ダイオード、LED3、抵抗、ダイオード、LED4及び抵抗R4からなる直列回路には、スイッチ素子Qb2が並列に接続され、そのゲートは、抵抗を介してオペアンプIC2の出力端子に接続されている。
ダイオード、LED4及び抵抗R4からなる直列回路には、スイッチ素子Qc3が並列に接続され、そのゲートは、抵抗を介してオペアンプIC1の出力端子に接続されている。
第2直列回路の一部を構成する、LED5、抵抗及びダイオードからなる直列回路には、スイッチ素子Qa13が並列に設けられている。LED5、抵抗、ダイオード、LED6、抵抗及びダイオードからなる直列回路には、スイッチ素子Qb14が並列に接続されている。LED5、抵抗、ダイオード、LED6、抵抗、ダイオード、LED7、抵抗及びダイオードからなる直列回路には、スイッチ素子Qa15が並列に接続されている。
LED6のカソード側とLED4のアノード側との間には、抵抗及びダイオードを介在させてスイッチ素子Qc19が設けられている。ダイオード、LED7、抵抗、ダイオード、LED8及び抵抗R8からなる直列回路には、スイッチ素子Qb4が並列に接続され、そのゲートは、抵抗を介してオペアンプIC2の出力端子に接続されている。ダイオード、LED8及び抵抗R8からなる直列回路には、スイッチ素子Qa5が並列に接続され、そのゲートは、抵抗を介してオペアンプIC3の出力端子に接続されている。
ダイオード、LED6、抵抗、ダイオード、LED7、抵抗、ダイオード、LED8及び抵抗R8からなる直列回路には、スイッチ素子Qa6が並列に接続され、そのゲートは、抵抗を介してオペアンプIC3の出力端子に接続されている。
第3直列回路の一部を構成する、LED9、抵抗及びダイオードからなる直列回路には、スイッチ素子Qa16が並列に接続されている。LED9、抵抗、ダイオード、LED10、抵抗及びダイオードからなる直列回路には、スイッチ素子Qa17が並列に接続されている。LED9、抵抗、ダイオード、LED10、抵抗、ダイオード、LED11、抵抗及びダイオードからなる直列回路には、スイッチ素子Qa18が並列に接続されている。
LED9のカソード側とLED7のアノード側との間には、抵抗及びダイオードを介在させてスイッチ素子Qc20が設けられている。ダイオード、LED11、抵抗、ダイオード、LED12及び抵抗R12からなる直列回路には、スイッチ素子Qb7が並列に接続され、そのゲートは、抵抗を介してオペアンプIC2の出力端子に接続されている。ダイオード、LED12及び抵抗R12からなる直列回路には、スイッチ素子Qa9が並列に設けられており、そのゲートは、抵抗を介してオペアンプIC3の出力端子に接続されている。
ダイオード、LED10、抵抗、ダイオード、LED11、抵抗、ダイオード、LED12及び抵抗R12からなる直列回路には、スイッチ素子Qa8が並列に接続され、そのゲートは、抵抗を介してオペアンプIC3の出力端子に接続されている。
オペアンプIC1の反転入力端子(−)は、抵抗R50及び他の抵抗を介してLED4のカソードと抵抗R4の接続点、抵抗R50及び他の抵抗を介してLED9のカソードと抵抗R8の接続点、及び、抵抗R50及び他の抵抗を介してLED12のカソードと抵抗R12の接続点に接続されるとともに、抵抗R55を介してツェナーダイオードDZ13のアノードに接続されている。ツェナーダイオードDZ13のカソードは、ツェナーダイオードDZ12のアノードに接続され、ツェナーダイオードDZ12のカソードは、ツェナーダイオードDZ11のアノードに接続され、ツェナーダイオードDZ11のカソードはダイオードブリッジDBの正極端子に接続されている。ツェナーダイオードDZ11〜DZ13は、電源投入時、LED接続が全並列接続となって過大な電流が流れることを防止するためのバイアスをオペアンプIC1〜IC3に付与するために設けられている。
オペアンプIC1の非反転入力端子(+)は、抵抗R51を介して基準電源Vr1に接続されている。オペアンプIC1の出力端子と非反転入力端子(+)との間には、ダイオードD50及び抵抗R54からなる直列回路が設けられている。オペアンプIC1の出力端子は、抵抗を介してスイッチ素子Qc3のゲートに接続されるとともに、抵抗R56を介してスイッチ素子Q51のゲートに接続されている。スイッチ素子Q51のゲートは、さらに、抵抗R57を介してダイオードブリッジDBの負極端子に接続されている。
スイッチ素子Q51のドレインは、抵抗を介してスイッチ素子Qc16のゲートに接続されるとともに、抵抗を介してスイッチ素子Qc20のゲートに接続され、さらに、ダイオード及び抵抗を介してスイッチ素子Qc19のゲートに接続されている。また、スイッチ素子Q51のソースは、ダイオードブリッジDBの負極端子に接続されている。
オペアンプIC2の反転入力端子(−)は、抵抗R59及び他の抵抗を介してLED4のカソードと抵抗R4の接続点、抵抗R59及び他の抵抗を介してLED8のカソードと抵抗R8の接続点、及び、抵抗R59及び他の抵抗を介してLED12のカソードと抵抗R12の接続点に接続されるとともに、抵抗R58を介してツェナーダイオードDZ12のカソードとツェナーダイオードDZ11のアノードの接続点に接続されている。
オペアンプIC2の非反転入力端子(+)は、抵抗R60を介して、基準電源Vr1に並列に設けられて直列接続された抵抗R52、抵抗R53及び抵抗R53aのうちの抵抗R52と抵抗R53との接続点に接続されている。オペアンプIC2の出力端子と非反転入力端子(+)との間には、ダイオードD51及び抵抗R61からなる直列回路が設けられている。オペアンプIC2の出力端子は、スイッチ素子Qb2、スイッチ素子Qb4及びスイッチ素子Qb7の各々のゲートにそれぞれ抵抗を介して接続されている。オペアンプIC2の出力端子は、抵抗R62を介してスイッチ素子Q52のゲートに接続され、スイッチ素子Q52のゲートは、抵抗R63を介してダイオードブリッジDBの負極端子に接続されている。
スイッチ素子Q52のドレインは、スイッチ素子Qb10、スイッチ素子Qb14及びスイッチ素子Qb17の各々のゲートにそれぞれ抵抗を介して接続されている。スイッチ素子Q52のソースは、ダイオードブリッジDBの負極端子に接続されている。
オペアンプIC3の反転入力端子(−)は、抵抗R65及び他の抵抗を介してLED4のカソードと抵抗R4の接続点、抵抗R65及び他の抵抗を介してLED8のカソードと抵抗R8の接続点、及び、抵抗R65及び他の抵抗を介してLED12のカソードと抵抗R12の接続点に接続されるとともに、抵抗R64を介してツェナーダイオードDZ13のカソードとツェナーダイオードDZ12のアノードの接続点に接続されている。
オペアンプIC3の非反転入力端子(+)は、抵抗R66を介して、基準電源Vr1に並列に設けられて直列接続された抵抗R52、抵抗R53及び抵抗R53aのうちの抵抗R53と抵抗R53aとの接続点に接続されている。オペアンプIC3の出力端子と非反転入力端子(+)との間には、ダイオードD52及び抵抗R67からなる直列回路が設けられている。オペアンプIC3の出力端子は、スイッチ素子Qa1、スイッチ素子Qa5、スイッチ素子Qa6、スイッチ素子Qa8及びスイッチ素子Qa9の各々のゲートにそれぞれ抵抗を介して接続されている。オペアンプIC3の出力端子は、抵抗R68を介してスイッチ素子Q53のゲートに接続され、スイッチ素子Q53のゲートは、さらに、抵抗R69を介してダイオードブリッジDBの負極端子に接続されている。
スイッチ素子Q53のドレインは、スイッチ素子Qa11、スイッチ素子Qa12、スイッチ素子Qa13、スイッチ素子Qa15及びスイッチ素子Qa18の各々のゲートにそれぞれ抵抗を介して接続されている。スイッチ素子Q53のソースは、ダイオードブリッジDBの負極端子に接続されている。
オペアンプIC2の出力端子及びオペアンプIC3の出力端子は、エクスルーシブノア(EXNOR)ゲートの入力端子に接続され、EXNORゲートの出力端子は、スイッチ素子Q51のゲートに接続されている。
図10は図9に示したLED駆動回路の要部を簡略化して示す図である。図10を参照しながら実施例5に係るLED駆動回路の動作を説明する。LED駆動回路は、以下の4つの動作モードで動作する。
(1)12並列
LED1〜LED12の各々に、ダイオードブリッジDBの出力が供給される。この状態は、図10に示す全てのスイッチ素子をオンすることにより実現される。これにより、LED1→Qa1、Qa11→LED2→Qb2、Qb10→LED3→Qc3、Qa12→LED4、LED5→Qa6、Qa13→LED6→Qb4、Qb14→LED7→Qa5、Qa15→LED8、LED9→Qa8、Qc16→LED10→Qb7、Qb17→LED11→Qa9及びQa18→LED12といった12の経路に並列に電流が流れて、LED1〜LED12の全てが点灯する。
(2)2直列6並列
LED1とLED2からなる直列回路、LED3とLED4からなる直列回路、LED5とLED6からなる直列回路、LED7とLED8からなる直列回路、LED9とLED10からなる直列回路、LED11とLED12からなる直列回路の6組の直列回路の各々に、ダイオードブリッジDBの出力が供給される。この状態は、図10に示すQbシリーズのスイッチ素子Qb2、Qb4、Qb7、Qb10、Qb14及びQb17をオンし、その他のスイッチ素子をオフすることにより実現される。これにより、LED1→LED2→Qb2、Qb10→LED3→LED4、LED5→LED6→Qb4、Qb14→LED7→LED8、LED9→LED10→Qb7及びQb17→LED11→LED12の6つの経路に並列に電流が流れて、LED1〜LED12の全てが点灯する。
(3)3直列4並列
LED1、LED2及びLED3からなる直列回路と、LED4、LED5及びLED6からなる直列回路と、LED7、LED8及びLED9からなる直列回路と、LED10、LED11及びLED12からなる直列回路の4組の直列回路の各々に、ダイオードブリッジDBの出力が供給される。この状態は、図10に示すQcシリーズのスイッチ素子Qc3、Qc16、Qc19、Qc20をオンし、その他のスイッチ素子をオフすることにより実現される。これにより、LED1→LED2→LED3→Qc3、LED5→LED6→Qc19→LED4、LED9→Qc20→LED7→LED8、Qc16→LED10→LED11→LED12の4つの経路に並列に電流が流れて、LED1〜LED12の全てが点灯する。
(4)4直列3並列
LED1、LED2、LED3及びLED4からなる直列回路と、LED5、LED6、LED7及びLED8からなる直列回路と、LED9、LED10、LED11及びLED12からなる直列回路の3組の直列回路の各々に、ダイオードブリッジDBの出力が供給される。この状態は、図10に示す全てのスイッチ素子をオフすることにより実現される。これにより、LED1→LED2→LED3→LED4、LED5→LED6→LED7→LED8及びLED9→LED10→LED11→LED12の3つの経路に並列に電流が流れて、LED1〜LED6の全てが点灯する。
図11は実施例5に係るLED駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。図11(a)は、ダイオードブリッジDBが出力する脈流の電圧Vinを示す。
期間T1において、図11(c)に示すオペアンプIC3の出力IC3_OUT、図11(d)に示すオペアンプIC2の出力IC2_OUT及び図11(e)に示すオペアンプIC1の出力IC1_OUTが全てHレベルになることにより、図11(i)に示すスイッチ素子Qaシリーズ(Qa1、Qa5、Qa6、Qa8、Qa9、Qa11、Qa12、Qa13、Qa15及びQa18)、図11(j)に示すスイッチ素子Qbシリーズ(Qb2、Qb4、Qb7、Qb10、Qb14及びQb17)及び図11(k)に示すスイッチ素子Qcシリーズ(Qc3、Qc16、Qc19及びQc20)がオンになる。このため、上述した12並列の動作になり、LED1〜LED12に流れるLED電流は、図11(b)の期間T1に示すように変化する。このとき、オペアンプIC3の入力端子IC3_IN(反転入力端子(−)及び非反転入力端子(+))には、図11(f)に示す信号が入力され、オペアンプIC2の入力端子IC2_IN(反転入力端子(−)及び非反転入力端子(+))には、図11(g)に示す信号が入力され、オペアンプIC1の入力端子IC2_IN(反転入力端子(−)及び非反転入力端子(+))には、図11(h)に示す信号が入力される。
次に、期間T2において、図11(c)に示すオペアンプIC3の出力IC3_OUTの出力及び図11(e)に示すオペアンプIC1の出力IC1_OUTの出力がLレベルに変化し、図11(d)に示すオペアンプIC2の出力IC2_OUTがHレベルを維持すると、図11(j)に示すスイッチ素子Qbシリーズはオン状態を維持するが、図11(k)に示すスイッチ素子Qaシリーズと図11(i)に示すスイッチ素子Qcシリーズがオフ状態に変化する。このため、上述した2直列6並列の動作になり、LED電流は、図11(b)の期間T2に示すように変化する。このとき、オペアンプIC3の入力端子IC3_INには、図11(f)の期間T2に示す信号が入力され、オペアンプIC2の入力端子IC2_INには、図11(g)の期間T2に示す信号が入力され、オペアンプIC1の入力端子IC1_INには、図11(h)の期間T2に示す信号が入力される。
次に、期間T3において、図11(c)に示すオペアンプIC3の出力IC3_OUTの出力がLレベルを維持し、図11(d)に示すオペアンプIC2の出力IC2_OUTの出力がLレベルに変化し、図11(e)に示すオペアンプIC1の出力IC1_OUTがHレベルに変化すると、図11(i)に示すスイッチ素子Qcシリーズはオン状態に変化するが、図11(j)に示すスイッチ素子Qbシリーズはオフ状態に変化し、図11(k)に示すスイッチ素子Qaシリーズはオフ状態を維持する。このため、上述した3直列4並列の動作になり、LED1〜LED6に流れるLED電流は、図11(b)の期間T3に示すように変化する。この際、オペアンプIC3の入力端子IC3_INには、図11(f)の期間T3に示す信号が入力され、オペアンプIC2の入力端子IC2_INには、図11(g)の期間T3に示す信号が入力され、オペアンプIC1の入力端子IC1_INには、図11(h)の期間T3に示す信号が入力される。
次に、期間T4において、図11(c)に示すオペアンプIC3の出力IC3_OUTの出力及び図11(d)に示すオペアンプIC2の出力IC2_OUTの出力がLレベルを維持し、図11(e)に示すオペアンプIC1の出力IC1_OUTがLレベルに変化すると、図11(i)に示すスイッチ素子Qcシリーズはオフ状態に変化し、図11(j)に示すスイッチ素子Qbシリーズ及び図11(k)に示すスイッチ素子Qaシリーズはオフ状態を維持する。このため、上述した4直列3並列の動作になり、LED電流は、図11(b)の期間T4に示すように変化する。このとき、オペアンプIC3の入力端子IC3_INには、図11(f)の期間T4に示す信号が入力され、オペアンプIC2の入力端子IC2_INには、図11(g)の期間T4に示す信号が入力され、オペアンプIC1の入力端子IC1_INには、図11(h)の期間T4に示す信号が入力される。
次に、期間T5において、図11(c)に示すオペアンプIC3の出力IC3_OUTの出力及び図11(d)に示すオペアンプIC2の出力IC2_OUTの出力がLレベルを維持し、図11(e)に示すオペアンプIC1の出力IC1_OUTがHレベルに変化すると、図11(i)に示すスイッチ素子Qcシリーズはオン状態に変化し、図11(j)に示すスイッチ素子Qbシリーズ及び図11(k)に示すスイッチ素子Qaシリーズはオフ状態を維持する。このため、上述した3直列4並列の動作になり、LED電流は、図11(b)の期間T5に示すように変化する。このとき、オペアンプIC3の入力端子IC3_INには、図11(f)の期間T5に示す信号が入力され、オペアンプIC2の入力端子IC2_INには、図11(g)の期間T5に示す信号が入力され、オペアンプIC1の入力端子IC2_INには、図11(h)の期間T5に示す信号が入力される。
次に、期間T6において、図11(c)に示すオペアンプIC3の出力IC3_OUTがLレベルを維持し、図11(d)に示すオペアンプIC2の出力IC2_OUTがHレベルに変化し、図11(e)に示すオペアンプIC1の出力IC1_OUTの出力がLレベルに変化すると、図11(i)に示すスイッチ素子Qcシリーズはオフ状態に変化し、図11(j)に示すスイッチ素子Qbシリーズはオン状態に変化し、図11(k)に示すスイッチ素子Qaシリーズがオフ状態を維持する。このため、上述した2直列6並列の動作になり、LED電流は、図11(b)の期間T6に示すように変化する。このとき、オペアンプIC3の入力端子IC3_INには、図11(f)の期間T6に示す信号が入力され、オペアンプIC2の入力端子IC2_INには、図11(g)の期間T6に示す信号が入力され、オペアンプIC1の入力端子IC2_INには、図11(h)の期間T6に示す信号が入力される。以降は、同様の動作が繰り返される。
このように実施例5に係るLED駆動回路によれば、従来のLED駆動回路では、LEDのアレイを2列まで並列駆動するのに対し、3列以上の並列駆動を行うことができるので、入力電流の導通角をさらに広げることができ、力率も高めることができる。
なお、上述した実施例1〜実施例5に係るLED駆動装置は、LED以外の回路を集積回路で構成することができる。また、上述した実施例1〜実施例5に係るLED駆動装置を用いて、LED照明装置を構成することができる。
本発明は、複数のLEDを駆動して安定的に点灯させるLED照明装置に適用可能である。
E 交流電源
DB ダイオードブリッジ
Q スイッチ素子
R 抵抗
C コンデンサ
D ダイオード
DZ ツェナーダイオード
Vref、Vr1 基準電源

Claims (3)

  1. 交流電源からの交流を全波整流して脈流を出力する整流回路と、
    前記整流回路の正極端子と負極端子との間に設けられ、複数のLEDと各々のLED間に接続されたダイオードとが直列に接続された直列回路と、
    前記整流回路の正極端子と前記LEDのアノード間及び前記整流回路の負極端子と前記LEDのカソード間に接続され、前記整流回路から出力された電流を前記複数のLEDのいずれに流すかを切り替えるスイッチ素子と、
    前記複数のLEDに流れる電流を検出する電流検出回路と、
    前記電流検出回路で検出された電流に応じて前記スイッチ素子をオンまたはオフさせることにより前記複数のLEDに流す電流を制御する制御回路と、
    を備え、
    前記複数のLEDは、第1LEDと第2LEDとを含み、
    前記スイッチ素子は、第1スイッチ素子と第2スイッチ素子とを含み、
    前記制御回路は、前記電流検出回路の電流値が第1所定値を超えたとき前記第1スイッチ素子と前記第2スイッチ素子とをオフさせて前記第1LEDと前記第2LEDとを直列接続に切り替え、前記電流値が前記第1所定値より小さい第2所定値未満となったとき前記第1スイッチ素子と前記第2スイッチ素子とをオンさせて前記第1LEDと前記第2LEDとを並列接続に切り替えて前記整流回路の出力を供給し、
    前記整流回路の負極端子と前記複数のLEDのカソードとの間に接続されるスイッチ素子はMOSFETからなり、該MOSFETはセンスMOSを備え、前記複数のLEDに流れる電流を検出する電流検出回路を形成することを特徴とするLED駆動回路。
  2. 前記複数のLED以外は集積回路により構成されていることを特徴とする請求項1記載のLED駆動回路。
  3. 請求項1又は請求項2記載のLED駆動回路を含むことを特徴とするLED照明装置。
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