JP5885908B2 - LED drive device - Google Patents
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Description
この発明は、LED駆動装置に関するものであり、特に整流回路の出力を電源として用いる場合に好適なLED駆動装置に関する。 The present invention relates to an LED drive device, and more particularly to an LED drive device that is suitable when the output of a rectifier circuit is used as a power source.
従来のLED駆動装置としては、図6に示す回路構成を有するものが知られている。この装置は、商用交流電源101からの電流をダイオードブリッジ102により全波整流し、その出力を平滑用の電解コンデンサ103によって平滑して直流電源とするものである。平滑された電源は抵抗104を介して複数個のLEDが直列接続されたLED回路105に与えられる。
As a conventional LED driving device, one having a circuit configuration shown in FIG. 6 is known. In this device, the current from the commercial
LED回路の電流経路における最下流のLEDには、コイル109を介してPWM制御のためのスイッチング素子としてのFET106が接続され、FET106には抵抗107が接続されている。コイル109とFET106の接続点には、ダイオード111のアノードが接続され、このダイオード111のカソードはダイオードブリッジ102のプラス側ラインに接続されている。FET106は駆動回路110によりオンオフ制御されるもので、駆動回路110はLED回路105を流れる電流を、抵抗107に生じる電圧として取り込み、PWM制御に用いている。
An
駆動回路110は、上記平滑された電源に基づき定電圧を出力する定電圧源120から電力を得て動作している。この結果、図7に示されるように、平滑された電源の電圧VHが変化し、LED回路105におけるLEDの点灯に要する電圧VNによってLED回路105のLEDが連続点灯する。また、定電圧源120の出力電圧VDDは図8に示されるように一定であり、この電圧VDDを得て駆動回路110が動作する。
The
また、他の従来例としては、図9に示す回路構成を有するものが知られている。この装置は、LED回路105に対しては、整流され平滑されていない電圧を与えて駆動するものである。整流された電源の電圧は100Hzであるから、この周期でオンオフしても人の目にはちらつきが感じられず、照明としては十分なものである。この図9の装置では、電解コンデンサ103を定電圧源120の出力側に設け、電圧を蓄積して駆動回路110へ与えるように構成したものであり、他の構成は図6に示した装置と同一である。
As another conventional example, one having a circuit configuration shown in FIG. 9 is known. This device is driven by applying a rectified and unsmoothed voltage to the
この装置では、LED回路105におけるLEDの点灯に要する電圧VNに対し、整流電圧VOUTが図10に示すように変化するため、LED回路105におけるLEDの点灯は間欠的になされる。
In this device, the rectified voltage V OUT changes as shown in FIG. 10 with respect to the voltage V N required for LED lighting in the
一方、電解コンデンサ103から供給される電圧VDDは、図11に示すように一定であり、駆動回路110に常時与えられている。このため、LED回路105のLEDが点灯されない区間にも電圧VDDが与えられていることになり、無駄な電力消費が行われていた。
On the other hand, the voltage VDD supplied from the
上記2つの従来例に係るLED駆動装置では、大容量の電解コンデンサ103が必要であり、回路の大型化やコスト高を招来するばかりか、電解コンデンサ103の寿命が短いために装置全体の寿命を短縮することになる。
The LED driving devices according to the above two conventional examples require a large-capacity
また、交流電源を整流器により整流してLEDを点灯させる回路として、交流電源と整流器の間に蛍光灯安定器を接続し、各LEDによる順方向下降電圧の総量が上記蛍光灯安定器に適合するランプの点灯電圧に対応するようにLEDの直列接続個数を調整したものが知られている(特許文献1参照)。 In addition, as a circuit for rectifying the AC power supply with a rectifier and lighting the LED, a fluorescent lamp ballast is connected between the AC power supply and the rectifier, and the total amount of forward voltage drop by each LED is compatible with the fluorescent lamp ballast. One in which the number of LEDs connected in series is adjusted to correspond to the lighting voltage of the lamp is known (see Patent Document 1).
この回路においては、LED数が制限される問題があり、LEDを間欠的に点灯させると共に駆動回路を用いていた構成でありながら消費電力を抑制するというものではなかった。 In this circuit, there is a problem that the number of LEDs is limited, and power consumption is not suppressed although the LEDs are intermittently turned on and the drive circuit is used.
本発明は上記のようなLED駆動装置が有する問題を解決せんとしてなされたもので、その目的は、LEDの点灯を間欠的に行う回路構成であり、しかも消費電力を抑制することが可能なLED駆動装置を提供することである。 The present invention has been made as a solution to the problems of the LED driving device as described above, and an object thereof is a circuit configuration in which the LEDs are turned on intermittently, and the power consumption can be suppressed. It is to provide a driving device.
本発明に係るLED駆動装置は、LEDを接続したLED回路に対し、交流電源による交流を整流する電源部からの電力供給をするためのドライバ素子と、前記LED回路に前記電源部から与えられる電圧が、前記LED回路における前記LEDの点灯に要する所定電圧以上であるか所定電圧未満であるかを検出する第1の比較器と、前記第1の比較器により、前記電源部から与えられる電圧が前記LED回路におけるLEDの点灯に要する所定電圧以上となったことが検出された場合に前記ドライバ素子を駆動して前記LEDを点灯する点灯区間の駆動動作を行う駆動回路と、前記第1の比較器の出力に基づき前記電源部から与えられる電圧が所定電圧以上であるときに、前記駆動回路への電力供給を実行し、前記電圧が所定電圧未満であるときに、前記駆動回路への電力供給を遮断することにより、前記駆動回路による前記LED回路の前記LEDにおける点灯区間に同期させて電力供給制御する電力供給制御手段と、前記LED回路に流れる電流に対応する電圧と所定電圧を比較し、前記LED回路に流れる電流が適正値を超えたか否か比較する第2の比較器と、所定周波数のパルスを発生する発振回路を有し、前記点灯区間において、前記発振回路の前記パルスを用いて前記ドライバ素子をPWM制御によりオンオフし、前記第2の比較器により前記LED回路を流れる電流が適正値を超えたと判定されると前記パルスを遮断して前記駆動回路による前記ドライバ素子のPWM制御においてオンオフを停止させることにより、前記LED回路を流れる電流を所定に制御するPWM制御手段とを具備することを特徴とする。 An LED driving device according to the present invention includes a driver element for supplying power from a power supply unit that rectifies alternating current by an AC power supply to an LED circuit connected to an LED, and a voltage applied to the LED circuit from the power supply unit. but a first comparator for detecting whether less than or predetermined voltage is the predetermined voltage or more required for the lighting of the LED in the LED circuit, by the first comparator, the voltage applied from the power supply unit A drive circuit that performs a driving operation of a lighting section in which the driver element is driven to light the LED when it is detected that the voltage exceeds a predetermined voltage required for lighting the LED in the LED circuit, and the first comparison when the voltage supplied from the power supply unit based on the output of the vessel is a predetermined voltage or more, and perform power supply to the drive circuit, the voltage der lower than the predetermined voltage Occasionally, by blocking the power supply to the drive circuit, and a power supply control means in synchronization controlling power supplied to the lighting section in the LED of the LED circuit by the drive circuit, the current flowing through the LED circuit A second comparator for comparing a corresponding voltage with a predetermined voltage and comparing whether or not a current flowing through the LED circuit exceeds an appropriate value; and an oscillation circuit for generating a pulse of a predetermined frequency; The driver element is turned on / off by PWM control using the pulse of the oscillation circuit, and when the current flowing through the LED circuit exceeds an appropriate value by the second comparator, the pulse is interrupted and the pulse is cut off. The current flowing through the LED circuit is controlled to a predetermined level by stopping on / off in the PWM control of the driver element by the drive circuit. Characterized by comprising a WM control means.
本発明に係るLED駆動装置では前記電力供給制御手段は、前記駆動回路への電力供給経路に設けられ、前記LED回路に前記電源部から与えられる電圧が前記所定電圧未満である場合に前記駆動回路への電力供給経路を遮断することを特徴とする。 In the LED drive device according to the present invention, the power supply control means is provided in a power supply path to the drive circuit, and when the voltage supplied from the power supply unit to the LED circuit is less than the predetermined voltage, the drive circuit The power supply path to is cut off.
前記ドライバ素子をPWM制御によりオンオフし、前記LED回路を流れる電流を所定に制御するPWM制御手段を備えることを特徴とする。 The driver device is turned on and off by the PWM control, characterized in that it comprises a PWM control means for controlling the current through the LED circuit to a predetermined.
本発明に係るLED駆動装置では、前記LED回路は、1以上のLEDを備え、前記LED回路の電流経路における最も下流側のLEDに接続されるコイルと、前記コイルと前記電流経路における最上流のLEDに接続されるダイオードとにより負荷回路を構成することを特徴とする。
In the LED driving apparatus according to the present invention, the LED circuit may include one or more LED, and a coil connected to the most downstream side of the LED in the current path of the LED circuit, the most upstream in the current path between the coil A load circuit is constituted by a diode connected to the LED.
本発明に係るLED駆動装置は、LED回路は、1以上のLEDを備え、LED回路の電流経路における最も下流側のLEDに接続されるコイルと、前記コイルと前記電流経路における最上流のLEDに接続されるダイオードとにより負荷回路を構成することを特徴とする。 In the LED driving device according to the present invention, the LED circuit includes one or more LEDs, a coil connected to the most downstream LED in the current path of the LED circuit, and the uppermost LED in the coil and the current path. A load circuit is constituted by a connected diode.
本発明に係るLED駆動装置は、LEDを接続したLED回路に対し電源部からの電力供給をするためのドライバ素子と、電源部の電圧が、LED回路におけるLEDの点灯に要する所定電圧以上となった場合に前記ドライバ素子をオンとする駆動回路と、前記駆動回路への電力供給を、前記駆動回路による前記LED回路のLED駆動に同期させて制御する電力供給制御手段とを具備するので、駆動回路によるLED回路のLED駆動に合せて電力消費を抑制制御することができ、高効率で効果的なLEDを駆動することが可能となる。 In the LED driving device according to the present invention, the driver element for supplying power from the power supply unit to the LED circuit to which the LED is connected, and the voltage of the power supply unit are equal to or higher than a predetermined voltage required for lighting the LED in the LED circuit. A drive circuit that turns on the driver element in the case of power supply, and power supply control means for controlling power supply to the drive circuit in synchronization with LED drive of the LED circuit by the drive circuit. The power consumption can be suppressed and controlled in accordance with the LED driving of the LED circuit by the circuit, and it is possible to drive the LED with high efficiency and efficiency.
本発明に係るLED駆動装置は、前記LED回路に与えられる電圧が前記所定電圧未満である場合に前記駆動回路への電力供給経路を遮断する電力供給制御手段とを具備するので、前記LED回路に与えられる電圧が前記所定電圧未満である場合にLEDが消灯状態であると共に前記駆動回路への電力供給経路が遮断されるので、このときに電力消費を抑制し高効率でLEDを駆動することが可能となる。 The LED driving device according to the present invention includes power supply control means for cutting off a power supply path to the driving circuit when the voltage applied to the LED circuit is less than the predetermined voltage. When the applied voltage is less than the predetermined voltage, the LED is turned off and the power supply path to the drive circuit is cut off. At this time, it is possible to suppress power consumption and drive the LED with high efficiency. It becomes possible.
本発明に係るLED駆動装置では、前記電力供給制御手段において電源部の電圧が第1の電圧未満であることを検出する比較器を、前記駆動回路と共用し、該駆動回路において、電源部の電圧が、LED回路におけるLEDの点灯に要する第1の電圧以上となったことを検出するように構成したので、回路の共通化を図り小型化及びコスト低減を図ると共に、LEDの点灯消灯制御に同期して適切に電力消費を抑制できる効果がある。 In the LED drive device according to the present invention, the comparator for detecting that the voltage of the power supply unit is less than the first voltage in the power supply control means is shared with the drive circuit, and in the drive circuit, Since it is configured to detect that the voltage is equal to or higher than the first voltage required for LED lighting in the LED circuit, the circuit is shared to reduce the size and cost, and to control lighting of the LED There is an effect that power consumption can be appropriately suppressed in synchronization.
本発明に係るLED駆動装置では、前記ドライバ素子をPWM制御によりオンオフし、LED回路を流れる電流を所定に制御するので、LED回路に所定の順電流を流すことができ、LEDを適切に駆動することができる。 In the LED driving device according to the present invention, the driver element is turned on / off by PWM control, and the current flowing through the LED circuit is controlled to a predetermined value. Therefore, a predetermined forward current can be supplied to the LED circuit, and the LED is driven appropriately. be able to.
本発明に係るLED駆動装置では、電源部が、ダイオードブリッジ、サイリスタ或いはトライアックを含んで構成される整流回路であるため、整流された電圧変動を有する電源部を用いて、適切な群数に給電を行って高い電力効率で駆動を行うことができる。 In the LED drive device according to the present invention, since the power supply unit is a rectifier circuit including a diode bridge, a thyristor, or a triac, power is supplied to an appropriate number of groups using a power supply unit having a rectified voltage fluctuation. Can be driven with high power efficiency.
本発明に係るLED駆動装置では、LED回路は、1以上のLEDを備え、LED回路の電流経路における最も下流側のLEDに接続されるコイルと、前記コイルと前記電流経路における最上流のLEDに接続されるダイオードとにより負荷回路を構成するので、LEDに流れる電流変化をコイルにより規制しながら、コイルにより発生する逆起電力をダイオードにより吸収して適切なLED駆動が確保される。 In the LED driving device according to the present invention, the LED circuit includes one or more LEDs, a coil connected to the most downstream LED in the current path of the LED circuit, and the most upstream LED in the coil and the current path. Since the load circuit is configured by the connected diode, the back electromotive force generated by the coil is absorbed by the diode while the current change flowing through the LED is regulated by the coil, thereby ensuring proper LED driving.
以下添付図面を参照して、本発明に係るLED駆動装置の実施例を説明する。各図において同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。図1に、本発明の実施形態に係るLED駆動装置の構成を示す。この装置の電源部10には、例えば商用交流100Vの交流電源11と、この交流電源11による交流を全波整流する整流回路としてのダイオードブリッジ12と、定電圧源13が備えられている。整流回路としては、サイリスタやトライアックなどを用いることもできる。
Embodiments of an LED driving device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted. In FIG. 1, the structure of the LED drive device which concerns on embodiment of this invention is shown. The
ダイオードブリッジ12の出力側には、定電圧源13が設けられ、ダイオードブリッジ12の出力電圧を定電圧のVDDとして出力している。定電圧源13には、電力供給制御手段であるスイッチ回路20を介して駆動回路30が接続されている。
A
また、ダイオードブリッジ12の出力側には、プラス側ラインにアノードを向けるように接続された複数個のLED46−1、46−2、・・・、46−nが直列接続されたLED回路41が接続されている。LED数は1以上であれば良い。
On the output side of the
LED回路41は、コイル42、ダイオード43と共に負荷回路40を構成している。ダイオード43は、そのカソードがLED回路41の中において、電流経路の最上流のLED46−1に接続され、コイル42は、LED回路41における最下流のLED46−nと上記ダイオード43のアノードの間に接続されている。LED回路41は、図6に示したように、複数のLEDが直列接続され、このLED群に抵抗が直列接続された回路とすることもできる。
The
上記ダイオード43のアノードは、ドライバ素子であるFET(例えば、NチャネルMOSFET)47及び抵抗48を介して、ダイオードブリッジ12の出力のマイナス側ラインに接続されている。更に、FET47と電圧取り出し用の抵抗48は、駆動回路30に接続されている。
The anode of the
スイッチ回路20と駆動回路30の内部構成を図2に示す。スイッチ回路20には、スイッチ制御部21とスイッチ22が設けられている。スイッチ回路20のスイッチ22は、定電圧源13から駆動回路30への電力供給の経路に設けられている。スイッチ制御部21は、ダイオードブリッジ12の出力のプラス側から出力電圧VOUTが供給されている。スイッチ制御部21は、LED回路41の点灯に要する電圧Vth1と上記出力電圧VOUTとを比較し、VOUT<Vth1である場合にスイッチ22を開放して電力供給を停止させる。VOUT≧Vth1である場合には、スイッチ22を閉成する。スイッチ回路20には、常に定電圧源13から電力供給がされる。
The internal configuration of the
駆動回路30には、比較器31、比較器32、制御回路33及び発振回路34が設けられている。比較器31には、ダイオードブリッジ12の出力のプラス側から出力電圧VOUTが供給されている。比較器31は、LED回路41の点灯に要する電圧Vth1と上記出力電圧VOUTとを比較し、VOUT≧Vth1である場合にLEDの点灯を指示する信号S1(例えばイネーブルのときハイ)を制御回路33のイネーブル端子ENへ出力する。
The
比較器31はスイッチ制御部21と同じ機能であるから、比較器31をスイッチ制御部21により置き換えても良い。この場合、スイッチ22が閉成されるとき、LEDの点灯を指示する信号S1がイネーブルとされて制御回路33のイネーブル端子ENへ出力されるように構成する。
Since the
駆動回路30に備えられている制御回路33は、FET47のゲートにFET47をオンオフする制御信号DR1を出力するもので、比較器31から出力された信号S1がイネーブルとしてイネーブル端子に到来すると上記制御信号DR1を制御してFET47をオンとする。
The
比較器32は、抵抗48からLED回路41に流れる電流に相当する電圧を取り込み、この電圧とLED回路41に流れる電流が適正値を超えた場合に相当する閾値電圧V1とを比較し、超えた場合に停止信号SS1を制御回路33の停止端子STへ出力する。
The
発振回路34は、交流電源11の半周期(100Hz)より遥かに高い周波数(例えば、200kHz)の、例えば図3に示すようなパルスを出力し、制御回路33へ与える。制御回路33は、そのイネーブル端子ENへ与えられる信号がイネーブル(例えばハイ)であるときに、発振回路34のパルスを、停止信号SS1がアクティブ(例えば、ロウ)となるまで通過させるPWM制御手段として動作する。上記PWM制御によって、LED回路41に流れる電流が適正値に抑えられてLEDの駆動が行われる。
The
以上の通りに構成されているので、ダイオードブリッジ12の出力電圧VOUTが図4に示すように変化するとき、VOUT≧Vth1である場合にLED回路41のLEDが点灯する。点灯区間を図4に示す。この点灯区間において、PWM制御が行われることは前述の通りである。
Since it is configured as described above, when the output voltage VOUT of the
定電圧源13の出力電圧VDDは、図5に示すように変化するが、VOUT<Vth1である場合にスイッチ22が開放されるから、駆動回路30への電力供給は停止される。即ち、図4に示したLEDの点灯区間と図5に示した駆動回路30への電源供給区間とは同期して同じ長さになり、LEDに対する駆動がなされないときには負荷回路40のみならず駆動回路30への電力供給が停止されて無駄な電力消費が抑制される。
Although the output voltage VDD of the
なお、本実施例では、ダイオードブリッジ12の出力電圧を用いてLED回路41に与えられる電圧が所定電圧未満であるかを検出したが、どこの信号を用いるかはこれに限定されず、例えばダイオードブリッジ12の出力電圧を分圧したものを用いてLED回路41に与えられる電圧が所定電圧未満であるかを検出しても良い。
In this embodiment, the output voltage of the
また本発明は、駆動回路30への電力供給を、駆動回路30によるLED回路41のLED駆動に同期させて制御するものであればよく、例えば、制御信号DR1を監視するなど適宜な信号に基づきLED駆動がなされない期間を検出して、駆動回路30への電力供給を停止する構成を採用することができる。
Further, the present invention only needs to control the power supply to the
10 電源部
11 交流電源
12 ダイオードブリッジ
13 定電圧源
20 スイッチ回路
21 スイッチ制御部
22 スイッチ
30 駆動回路
31 比較器
32 比較器
33 制御回路
34 発振回路
40 負荷回路
41 LED回路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記LED回路に前記電源部から与えられる電圧が、前記LED回路における前記LEDの点灯に要する所定電圧以上であるか所定電圧未満であるかを検出する第1の比較器と、
前記第1の比較器により、前記電源部から与えられる電圧が前記LED回路におけるLEDの点灯に要する所定電圧以上となったことが検出された場合に前記ドライバ素子を駆動して前記LEDを点灯する点灯区間の駆動動作を行う駆動回路と、
前記第1の比較器の出力に基づき前記電源部から与えられる電圧が所定電圧以上であるときに、前記駆動回路への電力供給を実行し、前記電圧が所定電圧未満であるときに、前記駆動回路への電力供給を遮断することにより、前記駆動回路による前記LED回路の前記LEDにおける点灯区間に同期させて電力供給制御する電力供給制御手段と、
前記LED回路に流れる電流に対応する電圧と所定電圧を比較し、前記LED回路に流れる電流が適正値を超えたか否か比較する第2の比較器と、
所定周波数のパルスを発生する発振回路を有し、前記点灯区間において、前記発振回路の前記パルスを用いて前記ドライバ素子をPWM制御によりオンオフし、前記第2の比較器により前記LED回路を流れる電流が適正値を超えたと判定されると前記パルスを遮断して前記駆動回路による前記ドライバ素子のPWM制御においてオンオフを停止させることにより、前記LED回路を流れる電流を所定に制御するPWM制御手段と
を具備することを特徴とするLED駆動装置。 A driver element for supplying power from a power supply unit that rectifies alternating current by an alternating current power supply to an LED circuit to which an LED is connected;
Voltage applied from the power supply unit to the LED circuit, a first comparator for detecting whether less than or predetermined voltage is the predetermined voltage or more required for the lighting of the LED in the LED circuit,
When the first comparator detects that the voltage applied from the power supply unit is equal to or higher than a predetermined voltage required for lighting the LED in the LED circuit, the driver element is driven to light the LED. A driving circuit for performing a driving operation in a lighting section ;
When the voltage supplied from the power supply unit based on the output of the first comparator is equal to or higher than a predetermined voltage , power supply to the drive circuit is executed, and when the voltage is lower than the predetermined voltage, the drive Power supply control means for controlling power supply in synchronization with the lighting section of the LED of the LED circuit by the drive circuit by cutting off power supply to the circuit ;
A second comparator that compares a voltage corresponding to the current flowing through the LED circuit with a predetermined voltage and compares whether the current flowing through the LED circuit exceeds an appropriate value;
An oscillation circuit that generates a pulse of a predetermined frequency, and in the lighting period, the driver element is turned on / off by PWM control using the pulse of the oscillation circuit, and the current flowing through the LED circuit by the second comparator PWM control means for controlling the current flowing through the LED circuit to a predetermined level by interrupting the pulse and stopping on / off in the PWM control of the driver element by the drive circuit when it is determined that the current exceeds the appropriate value. An LED driving device comprising:
前記LED回路の電流経路における最も下流側のLEDに接続されるコイルと、
前記コイルと前記電流経路における最上流のLEDに接続されるダイオードと
により負荷回路を構成することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のLED駆動装置。 The LED circuit comprises one or more LEDs,
A coil connected to the most downstream LED in the current path of the LED circuit;
A diode connected to the coil and the most upstream LED in the current path;
The LED driving device according to claim 1, wherein a load circuit is configured by the above.
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