JP5962889B2 - Light emitting diode drive device - Google Patents

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Description

本発明は、発光ダイオードを点灯駆動させる駆動回路に関し、特に交流電源を用いて駆動させる発光ダイオード駆動装置に関する。   The present invention relates to a driving circuit that drives a light emitting diode to light, and more particularly, to a light emitting diode driving device that uses an alternating current power source to drive the light emitting diode.

近年、照明用の光源として、白熱電球や蛍光灯に比べ低消費電力で駆動可能な発光ダイオード(以下「LED」ともいう。)が注目されている。LEDは小型で耐衝撃性にも強く、球切れの心配がないといった利点がある。   In recent years, light-emitting diodes (hereinafter also referred to as “LEDs”) that can be driven with lower power consumption than incandescent bulbs and fluorescent lamps have attracted attention as light sources for illumination. LEDs are advantageous in that they are small in size and strong in impact resistance, and there is no fear of ball breakage.

このような照明機器用の電源としては、家庭用電源等交流を電源として用いることが望まれる。一方、LEDは直流駆動素子であり、順方向の電流でのみ発光する。また、照明用途として現在多用されているLEDの順方向電圧Vfは3.5V程度である。LEDはVfに達しなければ発光せず、逆にVfを超えると過度の電流が流れてしまう特性を有する。したがってLEDに対しては直流による駆動が適しているといえる。 As a power source for such lighting equipment, it is desirable to use an alternating current such as a household power source as a power source. On the other hand, the LED is a DC drive element and emits light only with a forward current. Moreover, the forward voltage Vf of LED currently used extensively as a lighting use is about 3.5V. The LED does not emit light unless it reaches V f , and conversely, if it exceeds V f , an excessive current flows. Therefore, it can be said that driving by direct current is suitable for the LED.

この相反する条件に応えるため、交流電源を用いたLEDの駆動回路が、種々提案されている。例えば、変化する電圧値に応じてVfの合計値を変化させるようにLEDを切り替える方法が提案されている(特許文献1)。この方法では、図14の回路図に示すように、多段に直列接続されたLEDをブロック161、162、163、164、165、166に分け、整流波形の入力電圧の電圧値に応じてLEDブロック161〜166の接続を、マイクロコンピュータで構成されたスイッチ制御部167で切り替えることで、段階的にVfの合計値を変化させる。この結果、図15のタイミングチャートに示す電圧波形のように、整流波形に対して複数の方形波でLEDを点灯できるため、単一の方形波のみでのONデューティに比べ、LEDの利用効率を改善できる。 In order to meet these conflicting conditions, various LED drive circuits using an AC power supply have been proposed. For example, a method of switching LEDs so as to change the total value of V f according to a changing voltage value has been proposed (Patent Document 1). In this method, as shown in the circuit diagram of FIG. 14, the LEDs connected in series in multiple stages are divided into blocks 161, 162, 163, 164, 165, and 166, and the LED block according to the voltage value of the input voltage of the rectified waveform. The total value of Vf is changed stepwise by switching the connection of 161 to 166 with a switch control unit 167 configured by a microcomputer. As a result, since the LED can be lit with a plurality of square waves with respect to the rectified waveform as in the voltage waveform shown in the timing chart of FIG. Can improve.

一方で本出願人は、複数のLED素子を直列接続してブロック化したLEDブロックを複数段、直列に接続した多段回路を、交流の全波整流で駆動するAC多段回路を開発した(特許文献2)。このAC多段回路1600は、図16に示すように、交流電源APをブリッジ回路1602で全波整流し、LEDブロックの多段回路に対して印加する。LEDブロックの多段回路は、第一LEDブロック1611と、第二LEDブロック1612と、第三LEDブロック1613とを直列に接続している。第一LEDブロック1611の通電量に基づいて、第二LEDブロック1612をバイパスする第一バイパス経路BP1601のON/OFFを第一LED電流制御トランジスタ1621Aで切り替え、また第一LEDブロック1611及び第二LEDブロック1612の通電量に基づいて、第三LEDブロック1613をバイパスする第二バイパス経路BP1602のON/OFFを第二LED電流制御トランジスタ1622Aで切り替える。さらに第三LED電流制御トランジスタ1623AがONからOFFに切り替わり、第三LEDブロック1613をバイパスする第三バイパス経路BP1603が遮断されてLED電流制限抵抗1603Aへの通電が開始される。このAC多段回路1600は、電源効率を維持しつつ、LED利用効率及び力率を改善することができる。   On the other hand, the present applicant has developed an AC multistage circuit that drives a multistage circuit in which a plurality of LED blocks obtained by connecting a plurality of LED elements in series and connected in series are connected in series by AC full-wave rectification (Patent Literature). 2). As shown in FIG. 16, this AC multistage circuit 1600 performs full-wave rectification of an AC power supply AP by a bridge circuit 1602 and applies it to the multistage circuit of the LED block. The multistage circuit of the LED block has a first LED block 1611, a second LED block 1612, and a third LED block 1613 connected in series. Based on the energization amount of the first LED block 1611, the first LED current control transistor 1621A switches ON / OFF of the first bypass path BP1601 that bypasses the second LED block 1612, and the first LED block 1611 and the second LED block 1611 Based on the energization amount of the block 1612, the second LED current control transistor 1622A switches ON / OFF of the second bypass path BP1602 that bypasses the third LED block 1613. Further, the third LED current control transistor 1623A is switched from ON to OFF, the third bypass path BP1603 that bypasses the third LED block 1613 is cut off, and energization to the LED current limiting resistor 1603A is started. The AC multi-stage circuit 1600 can improve LED utilization efficiency and power factor while maintaining power supply efficiency.

また本願出願人は、図17に示すようにLEDを多段に接続しつつ、高調波成分を抑制した発光ダイオード駆動装置を開発した。さらに本願出願人は、図17の装置を改良した発光ダイオード駆動装置を開発した。この発光ダイオード駆動装置を図18に示すと共に、この発光ダイオード駆動装置で得られる電源入力電流波形のグラフを図19に、第一LEDブロック11での電流波形を図20に、それぞれ示す。図19のグラフに示すように、電源入力電流の高調波歪の発生が抑制され、正弦波に近い電流波形でLEDを駆動できる。   Further, the applicant of the present application has developed a light-emitting diode driving device that suppresses harmonic components while connecting LEDs in multiple stages as shown in FIG. Furthermore, the applicant of the present application has developed a light-emitting diode driving device in which the device of FIG. 17 is improved. FIG. 18 shows the LED driving device, FIG. 19 shows a graph of the power input current waveform obtained by the LED driving device, and FIG. 20 shows the current waveform in the first LED block 11. As shown in the graph of FIG. 19, generation of harmonic distortion of the power supply input current is suppressed, and the LED can be driven with a current waveform close to a sine wave.

一方、発光素子にLEDでなく従来の白熱電球を用いた場合の電流波形も、同様にほぼ正弦波となる。ただ白熱電球の場合は、フィラメントの白熱による発光のため、電源周波数(50Hz又は60Hz)に応答せず明滅が生じない。これに対して、発光素子にLEDを用いる場合は、LEDの高い応答性によって電源周波数に対応した明滅を繰り返すという問題がある。この様子を、図21の正弦波多段駆動回路の光出力波形に示す。これらの客観的評価の指標としては、リップル率(=(最大値−最小値)/平均値)が用いられており、0に近いほど優れている。図21の光出力のリップル率を計算すると、リップル率=2.0以上となり、他の発光素子のリップル率と比べると、白熱電球の0.1以下、蛍光灯の0.9、インバータ蛍光灯の0.2程度と比較して劣る。このことは、人によっては光の明滅によってちらつきを感じたり、また回転体の照明において回転速度と同期した場合、回転しているのに停止しているように見える等、照明品質を落とすことになる。したがって、図18の発光ダイオード駆動装置をさらに高品質な照明に用いるには、消灯期間をなくし、リップル率を改善する必要がある。   On the other hand, the current waveform when a conventional incandescent bulb is used as the light emitting element instead of the LED is also substantially a sine wave. However, in the case of an incandescent light bulb, light emission due to the incandescence of the filament does not respond to the power supply frequency (50 Hz or 60 Hz) and thus does not blink. On the other hand, when using LED for a light emitting element, there exists a problem that the blink corresponding to a power supply frequency is repeated by the high responsiveness of LED. This state is shown in the optical output waveform of the sine wave multistage drive circuit of FIG. The ripple rate (= (maximum value−minimum value) / average value) is used as an index for these objective evaluations, and the closer to 0, the better. When the ripple ratio of the light output in FIG. 21 is calculated, the ripple ratio is 2.0 or more. Compared with the ripple ratio of other light emitting elements, the incandescent lamp is 0.1 or less, the fluorescent lamp is 0.9, the inverter fluorescent lamp It is inferior compared with about 0.2. This means that some people feel flickering due to the flickering of light, and if it is synchronized with the rotation speed in the lighting of a rotating body, it seems to stop rotating but it seems to reduce the lighting quality. Become. Therefore, in order to use the light emitting diode driving device of FIG. 18 for higher quality illumination, it is necessary to eliminate the extinguishing period and improve the ripple rate.

点滅期間を無くすには、コンデンサを用いた平滑化が考えられる。すなわち、電源電圧の高い期間にコンデンサに充電し、電圧の低い期間に放電させることが考えられる。しかしながら、コンデンサを用いると短い充電期間中に急速充電されることとなるため、充電電流が大きくなる。充電電流は、一般にコンデンサの容量が大きくなるほど大きくなる傾向にあるため、このような平滑化の用途に適う大容量のコンデンサの場合は、充電電流が一層大きくなって力率の悪化を招くと共に、高調波歪の規格に不適合となる。また、力率改善のためのアクティブフィルタIC等を使用する場合もあるが、このような素子は高価であり、また高周波スイッチングによるノイズが発生する等弊害もある。   To eliminate the blinking period, smoothing using a capacitor can be considered. That is, it is conceivable that the capacitor is charged during a period when the power supply voltage is high and discharged during a period when the voltage is low. However, when a capacitor is used, the battery is rapidly charged during a short charging period, so that the charging current increases. Since the charging current generally tends to increase as the capacitance of the capacitor increases, in the case of a large-capacity capacitor suitable for such a smoothing application, the charging current is further increased and the power factor is deteriorated. It does not conform to the harmonic distortion standard. In some cases, an active filter IC or the like for improving the power factor is used. However, such an element is expensive and has a harmful effect such as generation of noise due to high-frequency switching.

特開2006−147933号公報JP 2006-147933 A 特開2011−40701号公報JP 2011-40701 A

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、正弦波に近似した入力電流波形を乱すことなく、消灯期間を低減してリップル率を改善した発光ダイオード駆動装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such conventional problems. SUMMARY OF THE INVENTION The main object of the present invention is to provide a light emitting diode driving device that reduces the turn-off period and improves the ripple rate without disturbing the input current waveform approximated to a sine wave.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

以上の目的を達成するために、第1の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、交流電源APに接続可能で、該交流電源APの交流電圧を整流した整流電圧を得るための整流回路2と、前記整流回路2の出力側と直列に接続される、少なくとも一のLED素子を含む第二LED部12と、前記第二LED部(12)と直列に接続される、少なくとも一のLED素子を含む第一LED部11と、前記第一LED部11と直列に接続され、前記第一LED部11及び第二LED部12への通電量を制御するための第一バイパス手段21と、前記第二LED部12と直列に接続され、かつ前記第二LED部12から見て前記第一LED部11と並列に接続されており、前記第二LED部12への通電量を制御するための第二バイパス手段22と、前記第一LED部11及び第二LED部12の直列接続体と、並列に接続される第一充放電コンデンサ111と、備えており、前記第一充放電コンデンサ(111)は、前記第一バイパス手段(21)と直列に接続され、前記第一充放電コンデンサ111は、整流電圧が、前記第一LED部11及び第二LED部12の順方向電圧の和よりも大きい場合に充電され、前記第一LED部11及び第二LED部12の順方向電圧の和よりも小さい場合に放電されよう構成できる。
また、第2の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、さらに前記第二LED部(12)と並列で、かつ第一LED部(11)と直列に接続される第二充放電コンデンサ(112)を備えており、前記第二充放電コンデンサ(112)は、整流電圧が、前記第二LED部(12)の順方向電圧よりも大きい場合に充電され、前記第二LED部(12)の順方向電圧よりも小さい場合に放電されるよう構成できる。
上記構成により、出力光のリップルの抑制でき、高品質な発光を得ることができる。また、第一充放電コンデンサに加えて、第二充放電コンデンサを追加したことで、第一充放電コンデンサで充電されない期間においても、第二充放電コンデンサに充電できるため、電流波形の一時的な増加を抑えて、綺麗な波形に近付けることが可能となる。
In order to achieve the above object, according to the light emitting diode driving device according to the first aspect, the rectifier circuit 2 can be connected to the AC power source AP and obtain a rectified voltage obtained by rectifying the AC voltage of the AC power source AP. A second LED unit 12 including at least one LED element connected in series with the output side of the rectifier circuit 2, and at least one LED element connected in series with the second LED unit (12) The first LED unit 11 including the first LED unit 11, the first LED unit 11 connected in series, the first bypass unit 21 for controlling the energization amount to the first LED unit 11 and the second LED unit 12, Connected in series with the second LED unit 12 and connected in parallel with the first LED unit 11 as viewed from the second LED unit 12, for controlling the energization amount to the second LED unit 12 A second bypass means 22; A series connection of the first LED unit 11 and the second LED unit 12, a first charging and discharging the capacitor 111 connected in parallel, and wherein the first charging and discharging the capacitor (111), the first bypass Connected in series with the means (21), the first charge / discharge capacitor 111 is charged when the rectified voltage is larger than the sum of the forward voltages of the first LED unit 11 and the second LED unit 12, can be configured that will be discharged is smaller than the sum of the forward voltage of the first LED unit 11 and the second LED unit 12.
Moreover, according to the light emitting diode drive device which concerns on a 2nd side surface, the 2nd charging / discharging capacitor | condenser (112) further connected in parallel with said 2nd LED part (12) and in series with 1st LED part (11). The second charge / discharge capacitor (112) is charged when the rectified voltage is larger than the forward voltage of the second LED unit (12), and the second LED unit (12) It can be configured to be discharged when it is less than the forward voltage.
With the above configuration, ripple of output light can be suppressed, and high-quality light emission can be obtained. In addition to the first charging / discharging capacitor, the second charging / discharging capacitor is added so that the second charging / discharging capacitor can be charged even during the period when the first charging / discharging capacitor is not charged. It is possible to suppress the increase and bring it closer to a beautiful waveform.

さらに、第の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、さらに前記第二バイパス手段22が前記第二LED部12に通電される電流をバイパスする第二バイパス経路BP2上に設けられており、前記第二充放電コンデンサ112への充電電流が前記第一LED部11に通電することを阻止するための第二放電ダイオード125を備えることができる。
上記構成により、第二バイパス手段が電流制御を行っている期間にのみ第二充放電コンデンサへの充電が行われるので、より効果的に光出力のリプルを抑制することが可能となる。
Furthermore , according to the light emitting diode driving device according to the third aspect, the second bypass means 22 is further provided on the second bypass path BP2 that bypasses the current supplied to the second LED unit 12, A second discharge diode 125 may be provided to prevent the charging current to the second charge / discharge capacitor 112 from passing through the first LED unit 11.
With the above-described configuration, charging to the second charge / discharge capacitor is performed only during a period in which the second bypass unit performs current control, so that it is possible to more effectively suppress ripple of light output.

さらにまた、第の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、さらに前記第一LED部11及び第二LED部12の直列接続体と直列に接続される、少なくとも一のLED素子を含む第三LED部13と、前記第三LED部13と並列に接続され、かつ第一LED部11及び第二LED部12の直列接続体と、直列に接続される第三充放電コンデンサ113と、前記第三LED部13と直列に接続され、かつ前記第三LED部13から見て前記第一LED部11及び第二LED部12の直列接続体と並列に接続されており、前記第三LED部13への通電量を制御するための第三バイパス手段23と、を備えており、前記第一充放電コンデンサ111は、前記第一LED部11、第二LED部12及び第三LED部13の直列接続体と並列に接続されており、前記第二充放電コンデンサ112は、前記第二LED部12及び第三LED部13の直列接続体と並列で、かつ第一LED部11と直列に接続できる。
上記構成により、充放電コンデンサをさらに追加することで、蓄電可能な容量を増やし、過渡的な電流増加分を一層抑制して、波形の平滑化に寄与し得る。
Furthermore, according to the light emitting diode driving apparatus according to a fourth aspect is further connected to a series connection in series of the first LED unit 11 and the second LED unit 12, a third containing at least one LED element The LED unit 13, the third LED unit 13 connected in parallel, and the first LED unit 11 and the second LED unit 12 connected in series, the third charge / discharge capacitor 113 connected in series, and the first The third LED unit 13 is connected in series and is connected in parallel to the series connection body of the first LED unit 11 and the second LED unit 12 as viewed from the third LED unit 13, and the third LED unit 13 And a third bypass means 23 for controlling the energization amount to the first charge / discharge capacitor 111 in series with the first LED part 11, the second LED part 12 and the third LED part 13. Same as connected body Is connected to the second charging and discharging capacitor 112, the in series connection in parallel with the second LED unit 12 and the third LED unit 13, and can be connected in series to the first LED unit 11.
With the above configuration, by adding additional charge / discharge capacitors, the capacity that can be stored can be increased, the transient current increase can be further suppressed, and the waveform can be smoothed.

さらにまた、第の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、さらに前記第三バイパス手段23が前記第三LED部13に通電される電流をバイパスする第三バイパス経路BP3上に設けられており、前記第三充放電コンデンサ113への充電電流が前記第二LED部12に通電することを阻止するための第三放電ダイオード126を備えることができる。
上記構成により、第三バイパス手段が電流制御を行っている期間にのみ第三充放電コンデンサへの充電が行われるので、より効果的に光出力のリプルを抑制することが可能となる。
Furthermore, according to the light emitting diode driving device according to the fifth aspect, the third bypass means 23 is further provided on the third bypass path BP3 that bypasses the current that is passed through the third LED unit 13. A third discharge diode 126 may be provided to prevent the charging current to the third charging / discharging capacitor 113 from passing through the second LED unit 12.
With the above-described configuration, charging to the third charge / discharge capacitor is performed only during the period in which the third bypass means performs current control, so that it is possible to more effectively suppress the ripple of light output.

さらにまた、第の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、さらに前記第一LED部11、第二LED部12及び第三LED部13の直列接続体と直列に接続される、少なくとも一のLED素子を含む第四LED部14と、前記第四LED部14と並列に接続され、かつ前記第一LED部11、第二LED部12及び第三LED部13の直列接続体と直列に接続される第四充放電コンデンサ114と、前記第四LED部14と直列に接続され、かつ前記第四LED部14から見て前記第一LED部11、第二LED部12及び第三LED部13の直列接続体と並列に接続されており、前記第四LED部14への通電量を制御するための第四バイパス手段24と、を備えており、前記第一充放電コンデンサ111は、前記第一LED部11、第二LED部12、第三LED部13及び第四LED部14の直列接続体と並列に接続されており、前記第二充放電コンデンサ112は、前記第二LED部12、第三LED部13及び第四LED部14の直列接続体と並列で、かつ第一LED部11と直列に接続されており、前記第三充放電コンデンサ113は、前記第三LED部13及び第四LED部14の直列接続体と並列で、かつ前記第一LED部11及び第二LED部12の直列接続体と直列に接続できる。
上記構成により、充放電コンデンサをさらに追加することで、蓄電可能な容量を増やし、過渡的な電流増加分を一層抑制して、波形の平滑化に寄与し得る。
Furthermore, according to the light emitting diode driving device according to the sixth aspect, at least one of the first LED unit 11, the second LED unit 12, and the third LED unit 13 is connected in series. A fourth LED unit 14 including an LED element, connected in parallel with the fourth LED unit 14, and connected in series with a series connection body of the first LED unit 11, the second LED unit 12, and the third LED unit 13. The fourth charge / discharge capacitor 114 and the fourth LED unit 14 are connected in series, and the first LED unit 11, the second LED unit 12, and the third LED unit 13 are viewed from the fourth LED unit 14. And a fourth bypass means 24 for controlling the energization amount to the fourth LED unit 14, and the first charging / discharging capacitor 111 includes the first charging / discharging capacitor 111. One LED part 1 The second LED unit 12, the third LED unit 13, and the fourth LED unit 14 are connected in parallel with each other, and the second charge / discharge capacitor 112 includes the second LED unit 12, the third LED unit. 13 and the fourth LED unit 14 are connected in parallel with the first LED unit 11 in parallel, and the third charge / discharge capacitor 113 is connected to the third LED unit 13 and the fourth LED unit 14. The first LED unit 11 and the second LED unit 12 can be connected in series with the series connection body.
With the above configuration, by adding additional charge / discharge capacitors, the capacity that can be stored can be increased, the transient current increase can be further suppressed, and the waveform can be smoothed.

さらにまた、第の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、さらに前記第四バイパス手段24が前記第四LED部14に通電される電流をバイパスする第四バイパス経路BP4上に設けられており、前記第四充放電コンデンサ114への充電電流が前記第三LED部13に通電することを阻止するための第四放電ダイオード127を備えることができる。
上記構成により、第四バイパス手段が電流制御を行っている期間にのみ第四充放電コンデンサへの充電が行われるので、より効果的に光出力のリプルを抑制することが可能となる。
Furthermore, according to the light-emitting diode driving device according to the seventh aspect, the fourth bypass means 24 is further provided on the fourth bypass path BP4 that bypasses the current passed through the fourth LED section 14. In addition, a fourth discharge diode 127 may be provided to prevent the charging current to the fourth charge / discharge capacitor 114 from passing through the third LED unit 13.
With the above configuration, the fourth charging / discharging capacitor is charged only during the period in which the fourth bypass unit performs the current control, so that it is possible to more effectively suppress the ripple of the light output.

さらにまた、第の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、さらに前記第一LED部11及び第二LED部12が直列に接続される出力ラインOL上を流れる電流量に基づく電流検出信号を検出するための電流検出手段4と、前記電流検出手段4によって検出された電流検出信号に応じて、前記第一バイパス手段21及び第二バイパス手段22の動作を制御する動作制御信号を出力するための電流制御手段30と、を備えており、前記電流制御手段30が、該動作制御信号を出力するための一の出力を備えており、前記第一バイパス手段21と第二バイパス手段22とを、該一の出力に対して並列に接続できる。
上記構成により、第四バイパス手段と第一バイパス手段を、共通の電流制御手段の共通の動作制御信号で制御することができるので、発光ダイオードの駆動回路を簡素化できる。また電流制御手段の動作を共通化したことでノイズ耐性を向上させ、信頼性に優れた安定的な動作が得られる。
Furthermore, according to the light emitting diode driving device according to the eighth aspect, the current detection signal based on the amount of current flowing on the output line OL to which the first LED unit 11 and the second LED unit 12 are further connected in series is further provided. In order to output a current detection means 4 for detection and an operation control signal for controlling the operation of the first bypass means 21 and the second bypass means 22 in accordance with the current detection signal detected by the current detection means 4 Current control means 30, and the current control means 30 has one output for outputting the operation control signal, and the first bypass means 21 and the second bypass means 22 , The one output can be connected in parallel.
With the above configuration, the fourth bypass means and the first bypass means can be controlled by the common operation control signal of the common current control means, so that the drive circuit for the light emitting diode can be simplified. Further, by sharing the operation of the current control means, it is possible to improve noise resistance and obtain a stable operation with excellent reliability.

さらにまた、第の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、前記電流制御手段30が、前記整流回路2で整流された整流電圧を基準電圧として、前記第一バイパス手段21及び第二バイパス手段22の動作を制御する動作制御信号を出力できる。
上記構成により、電流検出手段で検出する出力ライン上の電流量を、整流電圧と比例した値に制御することができる。これにより、回路全体の入力電流は交流入力電圧に比例した波形となり、高調波の抑制が可能となる。
Furthermore, according to the light emitting diode driving apparatus according to the ninth aspect, the current control means 30 uses the rectified voltage rectified by the rectifier circuit 2 as a reference voltage, and the first bypass means 21 and the second bypass means. An operation control signal for controlling the operation of 22 can be output.
With the above configuration, the amount of current on the output line detected by the current detection means can be controlled to a value proportional to the rectified voltage. Thereby, the input current of the entire circuit becomes a waveform proportional to the AC input voltage, and harmonics can be suppressed.

さらにまた、第10の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、さらに前記第一充放電コンデンサ111と直列に接続され、整流電圧の変動を検出する電圧変動抑制信号生成手段8を備えており、前記電圧変動抑制信号生成手段8で検出された整流電圧の変動と、前記電流検出手段4によって検出された電流検出信号との和に基づいて、前記電流制御手段30が、前記第一バイパス手段21及び第二バイパス手段22の動作を制御するよう構成できる。
上記構成により、第四LED部及び第三LED部の消灯期間を充放電コンデンサで低減できる。また、整流電圧が高いときに、第四LED部及び第三LED部へ通電すると共に、充放電コンデンサに充電し、整流電圧が低いときに、第四LED部及び第三LED部へ充放電コンデンサからの放電電流を通電することにより、不点灯期間をなくすことができ、良好な光質が得られる。
Furthermore, according to the light emitting diode driving device according to the tenth aspect, the device further includes voltage fluctuation suppression signal generating means 8 connected in series with the first charge / discharge capacitor 111 and detecting fluctuations in the rectified voltage, Based on the sum of the fluctuation of the rectified voltage detected by the voltage fluctuation suppression signal generation means 8 and the current detection signal detected by the current detection means 4, the current control means 30 is connected to the first bypass means 21. And the operation of the second bypass means 22 can be controlled.
With the above configuration, the turn-off period of the fourth LED unit and the third LED unit can be reduced by the charge / discharge capacitor. In addition, when the rectified voltage is high, the fourth LED unit and the third LED unit are energized, and the charge / discharge capacitor is charged. When the rectified voltage is low, the charge / discharge capacitor is supplied to the fourth LED unit and the third LED unit. By applying the discharge current from the non-lighting period, it is possible to eliminate the non-lighting period and to obtain good light quality.

さらにまた、第11の側面に係る発光ダイオード駆動装置によれば、さらに前記第一LED部11と直列に接続される、前記第一LED部11及び第二LED部12への通電を制御するLED駆動手段3を備え、前記第一バイパス手段21を、前記LED駆動手段3と並列に接続できる。
上記構成により、第四LED部14及び第三LED部13への通電量を制限するとともに、第一バイパス手段21の負荷を軽減することが可能である。
Furthermore, according to the light emitting diode drive device which concerns on an 11th side surface, LED which controls the electricity supply to said 1st LED part 11 and 2nd LED part 12 further connected in series with said 1st LED part 11 is further provided. The driving means 3 is provided, and the first bypass means 21 can be connected in parallel with the LED driving means 3.
With the above configuration, it is possible to limit the energization amount to the fourth LED unit 14 and the third LED unit 13 and reduce the load of the first bypass means 21.

実施の形態1に係る発光ダイオード駆動装置を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a light emitting diode driving device according to Embodiment 1. FIG. 図1の発光ダイオード駆動装置の一回路例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one circuit example of the light emitting diode drive device of FIG. 実施の形態1に係る発光ダイオード駆動装置のコンデンサ充放電電流及び電圧波形を示すグラフである。4 is a graph showing capacitor charge / discharge current and voltage waveform of the light-emitting diode driving apparatus according to Embodiment 1; 実施例1に係る発光ダイオード駆動装置における第四LED部の電流波形を示すグラフである。6 is a graph showing a current waveform of a fourth LED unit in the light-emitting diode driving apparatus according to Example 1; 実施例1で得られた光出力の波形を示すグラフである。3 is a graph showing a waveform of optical output obtained in Example 1. 実施例2に係る発光ダイオード駆動装置を示すブロック図である。6 is a block diagram illustrating a light emitting diode driving apparatus according to Embodiment 2. FIG. 変形例に係る発光ダイオード駆動装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the light emitting diode drive device which concerns on a modification. 図6Aの発光ダイオード駆動装置の一回路例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one circuit example of the light emitting diode drive device of FIG. 6A. 図6Bの発光ダイオード駆動装置の一回路例を示す回路図である。FIG. 6C is a circuit diagram illustrating a circuit example of the light-emitting diode driving device in FIG. 6B. 実施例2に係る発光ダイオード駆動装置の第一充放電コンデンサの電流及び電圧波形を示すグラフである。It is a graph which shows the electric current and voltage waveform of the 1st charging / discharging capacitor | condenser of the light emitting diode drive device which concerns on Example 2. FIG. 実施例2に係る発光ダイオード駆動装置の第二充放電コンデンサの電流及び電圧波形を示すグラフである。It is a graph which shows the electric current and voltage waveform of the 2nd charging / discharging capacitor | condenser of the light emitting diode drive device which concerns on Example 2. FIG. 実施例2に係る発光ダイオード駆動装置における第四LED部の電流波形を示すグラフである。6 is a graph showing a current waveform of a fourth LED unit in the light emitting diode driving apparatus according to Example 2. 実施例2で得られた光出力の波形を示すグラフである。6 is a graph showing a waveform of optical output obtained in Example 2. 実施例3の発光ダイオード駆動装置の一回路例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a circuit example of a light-emitting diode driving apparatus according to Example 3. 実施例3の変形例に係る発光ダイオード駆動装置の一回路例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a circuit example of a light emitting diode driving device according to a modification of Example 3; 実施例4の発光ダイオード駆動装置の一回路例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a circuit example of a light-emitting diode driving apparatus according to Example 4. マイクロコンピュータを使用したLED点灯回路例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the LED lighting circuit example which uses a microcomputer. 図14のLED点灯回路の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation | movement of the LED lighting circuit of FIG. 従来の発光ダイオード駆動装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the conventional light emitting diode drive device. 本出願人が先に開発した発光ダイオード駆動装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the light emitting diode drive device which this applicant developed previously. 変形例に係る発光ダイオード駆動装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the light emitting diode drive device which concerns on a modification. 図18の発光ダイオード駆動装置の入力電流波形を示すグラフである。It is a graph which shows the input current waveform of the light emitting diode drive device of FIG. 図18の発光ダイオード駆動装置における第四LED部の電流波形を示すグラフである。It is a graph which shows the current waveform of the 4th LED part in the light emitting diode drive device of FIG. 図18の発光ダイオード駆動装置の光出力波形を示すグラフである。It is a graph which shows the optical output waveform of the light emitting diode drive device of FIG.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光ダイオード駆動装置を例示するものであって、本発明は発光ダイオード駆動装置を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a light emitting diode driving device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the light emitting diode driving device as follows. Further, the present specification by no means specifies the members shown in the claims to the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely explanations. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are configured by the same member and the plurality of elements are shared by one member. It can also be realized by sharing. In addition, the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.

発光ダイオード駆動装置を高調波電流規格に適合させるためには、白熱電球と同様に正弦波の電流波形になるよう設計することが望まれる。そこで本実施の形態に係る発光ダイオード駆動装置では、LED電流制御手段の基準電圧に正弦波を重畳させることで、LED駆動電流波形を正弦波に近似した波形とし、25W以上の高調波電流規格に適合させた安価でコンパクトな発光ダイオード駆動装置を提供するものである。   In order to make the light emitting diode driving device conform to the harmonic current standard, it is desired to design the sine wave current waveform in the same manner as the incandescent lamp. Therefore, in the light emitting diode driving device according to the present embodiment, by superimposing a sine wave on the reference voltage of the LED current control means, the LED driving current waveform is approximated to a sine wave, and the harmonic current standard is 25 W or more. An inexpensive and compact light emitting diode driving device that is adapted is provided.

図1に実施例1に係る発光ダイオード駆動装置100のブロック図を示す。この発光ダイオード駆動装置100は、整流回路2と、LED集合体10と、第一バイパス手段21〜第四バイパス手段24と、電流制御手段30と、電流検出手段4とを備える。この発光ダイオード駆動装置100は、交流電源APに接続されて、交流電圧を整流した整流電圧(脈流電圧)を得るための整流回路2と、複数のLED部で構成されたLED集合体10とを、出力ラインOL上で各々直列に接続している。ここではLED部を4つ使用しており、第一LED部11、第二LED部12、第三LED部13、第四LED部14を直列に接続して、LED集合体10を構成している。さらに出力ラインOLには、LED集合体10と、LED駆動手段3と、電流検出手段4とを直列に接続している。   FIG. 1 is a block diagram of a light emitting diode driving apparatus 100 according to the first embodiment. The light emitting diode driving apparatus 100 includes a rectifier circuit 2, an LED assembly 10, first bypass means 21 to fourth bypass means 24, current control means 30, and current detection means 4. The light emitting diode driving device 100 is connected to an AC power supply AP, and obtains a rectified voltage (pulsating voltage) obtained by rectifying an AC voltage, and an LED assembly 10 composed of a plurality of LED units. Are connected in series on the output line OL. Here, four LED units are used, and the first LED unit 11, the second LED unit 12, the third LED unit 13, and the fourth LED unit 14 are connected in series to form the LED assembly 10. Yes. Further, the LED assembly 10, the LED drive means 3, and the current detection means 4 are connected in series to the output line OL.

また第一LED部11、第二LED部12、第三LED部13には、各々一端に通電量を制御するための第二バイパス手段22、第三バイパス手段23、第四バイパス手段24が接続される。第二バイパス手段22、第三バイパス手段23、第四バイパス手段24は、それぞれLED部に対して並列に設けられ、他端を電流検出手段4の上流側と接続しており、各LED部への通電量を調整するバイパス経路を構成する。すなわち、第二バイパス手段22、第三バイパス手段23、第四バイパス手段24によってバイパスされる電流量を調整できるので、結果的に各LED部の通電量を制御できる。図1の例では、第三LED部13と並列に第四バイパス手段24が接続され、第四バイパス経路BP4を形成する。また第二LED部12と並列に第三バイパス手段23が接続され、第三バイパス経路BP3を形成する。さらに第一LED部11と並列に第二バイパス手段22が接続され、第二バイパス経路BP2を形成する。なおここでいう並列接続とは、各LED部の両端と各バイパス手段が接続されていることを要さず、各バイパス手段の一端が各LED部の一端と接続されており、電流が分岐されるように構成されていれば足りる。例えば図1の例では、第四バイパス手段BP4はその一端を第三LED部13の上流側と接続し、他端を出力ラインOL上で、電流検出手段4の上流側と接続している。このように各バイパス手段の並列接続とは、出力ラインOL上に接続された各LED部の電流を分岐させるような接続形態を指す意味で使用する。
(電流制御回路)
The first LED unit 11, the second LED unit 12, and the third LED unit 13 are connected to a second bypass unit 22, a third bypass unit 23, and a fourth bypass unit 24 for controlling the energization amount at one end. Is done. The second bypass unit 22, the third bypass unit 23, and the fourth bypass unit 24 are provided in parallel to the LED unit, respectively, and the other end is connected to the upstream side of the current detection unit 4 to each LED unit. A bypass path for adjusting the energization amount is configured. That is, since the amount of current bypassed by the second bypass unit 22, the third bypass unit 23, and the fourth bypass unit 24 can be adjusted, the energization amount of each LED unit can be controlled as a result. In the example of FIG. 1, the fourth bypass unit 24 is connected in parallel with the third LED unit 13 to form a fourth bypass path BP4. Further, the third bypass means 23 is connected in parallel with the second LED unit 12 to form a third bypass path BP3. Furthermore, the 2nd bypass means 22 is connected in parallel with the 1st LED part 11, and forms 2nd bypass path BP2. In addition, the parallel connection here does not require that both ends of each LED unit and each bypass unit are connected, and one end of each bypass unit is connected to one end of each LED unit, and the current is branched. If it is configured so that it is sufficient. For example, in the example of FIG. 1, the fourth bypass unit BP4 has one end connected to the upstream side of the third LED unit 13 and the other end connected to the upstream side of the current detection unit 4 on the output line OL. As described above, the parallel connection of the bypass means is used to indicate a connection form in which the current of each LED unit connected on the output line OL is branched.
(Current control circuit)

またLED部の電流駆動を行う電流回路の制御用に電流制御回路が設けられる。図1の回路例では、第一バイパス手段21、第二バイパス手段22、第三バイパス手段23、第四バイパス手段24と、電流制御手段30、電流制御信号付与手段5とで、一種の定電流回路が構成されており、この定電流回路の制御は電流制御手段30と電流制御信号付与手段5とで行われる。
(電流制御手段30)
In addition, a current control circuit is provided for controlling a current circuit that performs current driving of the LED portion. In the circuit example of FIG. 1, the first bypass means 21, the second bypass means 22, the third bypass means 23, the fourth bypass means 24, the current control means 30, and the current control signal applying means 5 are a kind of constant current. The constant current circuit is controlled by the current control means 30 and the current control signal applying means 5.
(Current control means 30)

電流制御手段30は、電流制御信号付与手段5を介して第一バイパス手段21、第二バイパス手段22、第三バイパス手段23、第四バイパス手段24と接続されており、第一バイパス手段21、第二バイパス手段22、第三バイパス手段23、第四バイパス手段24のON/OFFや電流量連続可変といった動作を制御する。電流制御手段30は、電流検出手段4に接続されてLED集合体10の電流量をモニタし、その値に基づいて第一バイパス手段21、第二バイパス手段22、第三バイパス手段23、第四バイパス手段24の制御量を切り替える。
(第一LED部11〜第四LED部14)
The current control unit 30 is connected to the first bypass unit 21, the second bypass unit 22, the third bypass unit 23, and the fourth bypass unit 24 via the current control signal applying unit 5. Operations such as ON / OFF of the second bypass unit 22, the third bypass unit 23, and the fourth bypass unit 24 and continuously variable current amount are controlled. The current control means 30 is connected to the current detection means 4 and monitors the current amount of the LED assembly 10, and based on the value, the first bypass means 21, the second bypass means 22, the third bypass means 23, the fourth The control amount of the bypass means 24 is switched.
(First LED unit 11 to fourth LED unit 14)

一方、各LED部は、一又は複数のLED素子を直列及び/又は並列に接続したブロックである。LED素子は、表面実装型(SMD)や砲弾型のLEDが適宜利用できる。またSMDタイプのLED素子のパッケージは、用途に応じて外形を選択でき、平面視が矩形状のタイプ等が利用できる。さらに、複数のLED素子をパッケージ内で直列及び/又は並列に接続したLEDをLED部として使用することも可能であることは言うまでもない。   On the other hand, each LED unit is a block in which one or a plurality of LED elements are connected in series and / or in parallel. As the LED element, a surface mount type (SMD) or a bullet type LED can be used as appropriate. Moreover, the package of the SMD type LED element can select the outer shape according to the application, and a rectangular type in a plan view can be used. Furthermore, it goes without saying that an LED in which a plurality of LED elements are connected in series and / or in parallel in the package can be used as the LED portion.

各LED部に含まれるLED素子の順方向電圧の加算値である小計順方向電圧は、直列接続されたLED素子の個数によって決まる。例えば順方向電圧3.6VのLED素子を6個使用する場合の小計順方向電圧は、3.6×6=21.6Vとなる。   The subtotal forward voltage, which is the sum of the forward voltages of the LED elements included in each LED unit, is determined by the number of LED elements connected in series. For example, when six LED elements having a forward voltage of 3.6V are used, the subtotal forward voltage is 3.6 × 6 = 21.6V.

この発光ダイオード駆動装置100は、電流検出手段4で検出した電流値に基づいて、各LED部に対する通電量の制御を行う。いいかえると、整流電圧の電圧値でなく、現実に通電される電流量に基づいた電流制御であるため、LED素子の順方向電圧のばらつきに左右されず、適切なタイミングで正確なLED部の切り替えが実現され、信頼性の高い安定した動作が見込まれる。なお電流値の検出には、電流検出手段4等が利用できる。電流検出手段4には、抵抗器等が好適に利用できる。   The light emitting diode driving device 100 controls the energization amount for each LED unit based on the current value detected by the current detecting means 4. In other words, current control is based on the amount of current that is actually energized rather than the voltage value of the rectified voltage, so it is not affected by variations in the forward voltage of the LED element, and the LED unit can be accurately switched at an appropriate timing. Is realized and stable operation with high reliability is expected. For detecting the current value, the current detection means 4 or the like can be used. A resistor or the like can be suitably used for the current detection means 4.

図1の例では、電流制御手段30が第四LED部14の通電量に基づいて、第四バイパス手段24による第四LED部14への通電制限量を制御する。具体的には、第四バイパス手段24及び第三バイパス手段23、第二バイパス手段22、第一バイパス手段21がONの状態で、通電量に応じて、第四バイパス手段24は第四LED部14を電流駆動する。その後入力電圧が上昇して、第四LED部14と第三LED部13を共に駆動できる電圧に達すると、第三LED部13に電流が流れ始め、さらにその電流値が一定量を超えると、第四バイパス手段24はOFFとなる。さらに電流制御手段30が第四LED部14及び第三LED部13の通電量に基づいて、第三バイパス手段23による第四LED部14及び第三LED部13への通電制限量を制御する。具体的には、通電量に応じて第三バイパス手段23は第四LED部14と第三LED部13を電流駆動する。その後入力電圧が上昇して、第四LED部14と第三LED部13と第二LED部12とを共に駆動できる電圧に達すると、第二LED部12に電流が流れ始め、さらにその電流値が一定量を超えると、第三バイパス手段23はOFFとなる。   In the example of FIG. 1, the current control unit 30 controls the energization limit amount to the fourth LED unit 14 by the fourth bypass unit 24 based on the energization amount of the fourth LED unit 14. Specifically, the fourth bypass unit 24, the third bypass unit 23, the second bypass unit 22, and the first bypass unit 21 are ON, and the fourth bypass unit 24 is a fourth LED unit according to the energization amount. 14 is current driven. After that, when the input voltage rises and reaches a voltage that can drive both the fourth LED unit 14 and the third LED unit 13, a current starts to flow through the third LED unit 13, and when the current value exceeds a certain amount, The fourth bypass means 24 is turned off. Further, the current control means 30 controls the energization limit amount to the fourth LED section 14 and the third LED section 13 by the third bypass means 23 based on the energization quantities of the fourth LED section 14 and the third LED section 13. Specifically, the third bypass unit 23 current-drives the fourth LED unit 14 and the third LED unit 13 according to the energization amount. Thereafter, when the input voltage rises and reaches a voltage that can drive the fourth LED unit 14, the third LED unit 13, and the second LED unit 12, current starts to flow through the second LED unit 12, and the current value further increases. Exceeds a certain amount, the third bypass means 23 is turned off.

さらに電流制御手段30が第四LED部14、第三LED部13、第二LED部12の通電量に基づいて、第二バイパス手段22による第四LED部14、第三LED部13、第二LED部12への通電制限量を制御する。具体的には、通電量に応じて第二バイパス手段22は第四LED部14と第三LED部13と第二LED部12とを電流駆動する。その後入力電圧が上昇して、第四LED部14と第三LED部13と第二LED部12と第一LED部11を共に駆動できる電圧に達すると、第一LED部11に電流が流れ始め、さらにその電流値が一定量を超えると、第二バイパス手段22はOFFとなる。最後に第一バイパス手段21及び電流制御手段30は、第四LED部14、第三LED部13、第二LED部12、第一LED部11を通電量に応じて電流駆動させる。   Furthermore, the current control means 30 is based on the energization amounts of the fourth LED part 14, the third LED part 13, and the second LED part 12, and the fourth LED part 14, the third LED part 13, and the second LED part by the second bypass means 22. The energization limit amount to the LED unit 12 is controlled. Specifically, the second bypass unit 22 drives the fourth LED unit 14, the third LED unit 13, and the second LED unit 12 in accordance with the energization amount. Thereafter, when the input voltage rises and reaches a voltage that can drive the fourth LED unit 14, the third LED unit 13, the second LED unit 12, and the first LED unit 11, current starts to flow through the first LED unit 11. Further, when the current value exceeds a certain amount, the second bypass means 22 is turned off. Finally, the first bypass unit 21 and the current control unit 30 drive the fourth LED unit 14, the third LED unit 13, the second LED unit 12, and the first LED unit 11 in accordance with the energization amount.

以上のように発光ダイオード駆動装置100は、家庭用電源等の交流電源APを用いて、その交流を全波整流した後に得られる周期的に変化する脈流電圧に合わせて、直列に配置されたLED素子を適切な個数だけ点灯させるように構成した複数の電流回路を備えており、各電流回路を各々適切に動作させるように複数のLED電流検出回路を動作させることができる。   As described above, the LED driving device 100 is arranged in series according to the periodically changing pulsating voltage obtained after full-wave rectification of the alternating current using the AC power supply AP such as a household power supply. A plurality of current circuits configured to light up an appropriate number of LED elements are provided, and the plurality of LED current detection circuits can be operated so that each current circuit operates appropriately.

この発光ダイオード駆動装置100は、電流値の上昇に伴って第四LED部14、第三LED部13、第二LED部12、第一LED部11を順次通電させる。特に各LED部への通電量を電流制御によって制限することで、電流量に応じてLED部の通電量の制御を行うことができ、脈流電圧に対して効率よくLEDを点灯駆動できる。   The light emitting diode driving device 100 sequentially energizes the fourth LED unit 14, the third LED unit 13, the second LED unit 12, and the first LED unit 11 as the current value increases. In particular, by restricting the energization amount to each LED unit by current control, the energization amount of the LED unit can be controlled according to the current amount, and the LED can be driven to be driven efficiently with respect to the pulsating voltage.

さらに図1の例では、第一バイパス手段21と並列にLED駆動手段3が接続されており、第一バイパス手段21に流れる電流の一部をLED駆動手段3で分岐させることによってLED駆動手段3が第一バイパス手段21の負荷を低減している。
(高調波抑制信号生成手段6)
Further, in the example of FIG. 1, the LED driving unit 3 is connected in parallel with the first bypass unit 21, and a part of the current flowing through the first bypass unit 21 is branched by the LED driving unit 3. However, the load of the first bypass means 21 is reduced.
(Harmonic suppression signal generating means 6)

さらに電流制御手段30は、高調波抑制信号生成手段6と接続される。高調波抑制信号生成手段6は、整流回路2から出力される整流電圧に基づいて、高調波抑制信号電圧を生成する。ここでは、高調波抑制信号生成手段6は、整流回路2で整流された整流電圧を適当な大きさに圧縮し、電流制御手段30に送出する。電流制御手段30は、高調波抑制信号生成手段6から送られた信号を参照信号とし、電流検出手段4で検出された電流検出信号と比較する。電流制御手段30はこの比較結果を基に、それぞれの第四バイパス手段24〜第一バイパス手段21を介して適切なタイミングと電流で、それぞれのLED部を駆動する。
(平滑化回路)
Furthermore, the current control unit 30 is connected to the harmonic suppression signal generation unit 6. The harmonic suppression signal generator 6 generates a harmonic suppression signal voltage based on the rectified voltage output from the rectifier circuit 2. Here, the harmonic suppression signal generation means 6 compresses the rectified voltage rectified by the rectifier circuit 2 to an appropriate magnitude and sends it to the current control means 30. The current control unit 30 uses the signal sent from the harmonic suppression signal generation unit 6 as a reference signal and compares it with the current detection signal detected by the current detection unit 4. Based on the comparison result, the current control unit 30 drives each LED unit at an appropriate timing and current via each of the fourth bypass unit 24 to the first bypass unit 21.
(Smoothing circuit)

さらに図1に示す発光ダイオード駆動装置は、LED集合体10と並列に接続された平滑化回路を備える。平滑化回路は、LED集合体10の消灯期間を低減するための部材である。この平滑化回路は、例えば第一充放電コンデンサ111で構成される。
(第一充放電コンデンサ111への充電)
Further, the LED driving device shown in FIG. 1 includes a smoothing circuit connected in parallel with the LED assembly 10. The smoothing circuit is a member for reducing the turn-off period of the LED assembly 10. This smoothing circuit is composed of, for example, a first charge / discharge capacitor 111.
(Charging the first charge / discharge capacitor 111)

第一充放電コンデンサ111の端子間電圧は、定常動作状態においては第四LED部14〜第一LED部11の全LEDの順方向電圧の和Vfallに等しくなる。従って、入力電圧が第四LED部14〜第一LED部11が駆動される電圧に達すると充電が開始され、入力電圧が第四LED部14〜第一LED部11を、電流制御手段30より指示される電流値で駆動できない電圧まで下降(第四LED部14〜第二LED部12を駆動する状態に移行)すると充電を終了する。充電期間中、充電によりコンデンサ端子電圧が上昇するとVfallも上昇するため、LED駆動電流が増加し、第一充放電コンデンサ111への充電電流は徐々に減少する。このコンデンサ充電電流とLED駆動電流が合成されて、電流制御手段30で正弦波電流に制御される。これにより、元来正弦波に近似した電流波形で制御されている発光ダイオード駆動装置全体の電流に影響することなく、第一充放電コンデンサ111の充電が行える。
(第一充放電コンデンサ111からの放電)
The voltage between the terminals of the first charge / discharge capacitor 111 is equal to the sum V fall of the forward voltages of all LEDs of the fourth LED unit 14 to the first LED unit 11 in the steady operation state. Therefore, when the input voltage reaches the voltage at which the fourth LED unit 14 to the first LED unit 11 are driven, charging is started, and the input voltage is changed from the fourth LED unit 14 to the first LED unit 11 by the current control means 30. When the voltage drops to a voltage that cannot be driven with the instructed current value (transition to a state in which the fourth LED unit 14 to the second LED unit 12 are driven), the charging is terminated. During the charging period, when the capacitor terminal voltage increases due to charging, V fall also increases. Therefore , the LED drive current increases, and the charging current to the first charge / discharge capacitor 111 gradually decreases. The capacitor charging current and the LED drive current are combined and controlled by the current control means 30 to a sine wave current. As a result, the first charge / discharge capacitor 111 can be charged without affecting the current of the entire light-emitting diode driving device that is originally controlled with a current waveform approximated to a sine wave.
(Discharge from the first charge / discharge capacitor 111)

一方で第一充放電コンデンサ111は、ここに溜まった電荷を、接続された第四LED部14〜第一LED部11に放電する。なお第一充放電コンデンサ111の充電電圧は、LED集合体10を構成する直列接続された第四LED部14〜第一LED部11の順方向電圧の和Vf1-4となるので、コンデンサ充電時にLED集合体10に流れる電流以上の電流で第一充放電コンデンサ111が放電されることはない。
(実施例1の回路例)
On the other hand, the 1st charging / discharging capacitor | condenser 111 discharges the electric charge accumulated here to the connected 4th LED part 14-1st LED part 11. FIG. The charging voltage of the first charging / discharging capacitor 111 is the sum V f1-4 of forward voltages of the fourth LED unit 14 to the first LED unit 11 connected in series constituting the LED assembly 10, so that the capacitor is charged. Sometimes, the first charge / discharge capacitor 111 is not discharged with a current greater than or equal to the current flowing through the LED assembly 10.
(Circuit example of Example 1)

次に、図1の発光ダイオード駆動装置100を半導体素子を用いて実現した具体的な回路の構成例を、図2に示す。この発光ダイオード駆動装置100’は、交流電源APに接続された整流回路2としてダイオードブリッジを用いている。また交流電源APと整流回路2との間には、保護抵抗81が設けられる。さらに整流回路2の出力側には、バイパスコンデンサ82が接続される。なお交流電源APと整流回路2との間には、図示しないが過電流阻止のためのヒューズとサージ防護回路を設けてもよい。
(交流電源AP)
Next, FIG. 2 shows a specific circuit configuration example in which the light emitting diode driving apparatus 100 of FIG. 1 is realized by using a semiconductor element. This light emitting diode driving device 100 ′ uses a diode bridge as the rectifier circuit 2 connected to the AC power supply AP. A protective resistor 81 is provided between the AC power supply AP and the rectifier circuit 2. Further, a bypass capacitor 82 is connected to the output side of the rectifier circuit 2. Although not shown, a fuse and a surge protection circuit for preventing overcurrent may be provided between the AC power supply AP and the rectifier circuit 2.
(AC power supply AP)

交流電源APは、100Vや200Vの商用電源が好適に利用できる。この商用電源の100V又は200Vは実効値であり、全波整流された整流波形の最大電圧は約141V又は282Vとなる。
(LED集合体10)
As the AC power supply AP, a commercial power supply of 100V or 200V can be suitably used. 100V or 200V of this commercial power supply is an effective value, and the maximum voltage of the rectified waveform obtained by full-wave rectification is about 141V or 282V.
(LED assembly 10)

LED集合体10を構成する各LED部は、相互に直列に接続すると共に、複数のブロックに分け、ブロック同士の境界からは端子を引き出して、第四バイパス手段24、第三バイパス手段23、第二バイパス手段22、第一バイパス手段21と接続している。図2の例では、第四LED部14、第三LED部13、第二LED部12、第一LED部11の4つのグループでLED集合体10を構成している。   Each LED part constituting the LED assembly 10 is connected in series with each other, divided into a plurality of blocks, and a terminal is drawn from the boundary between the blocks, and the fourth bypass unit 24, the third bypass unit 23, The second bypass means 22 and the first bypass means 21 are connected. In the example of FIG. 2, the LED assembly 10 is configured by four groups of the fourth LED unit 14, the third LED unit 13, the second LED unit 12, and the first LED unit 11.

図2に示す各LED部11〜14は、一のLEDシンボルが複数のLEDチップを実装したLEDパッケージ1を表している。この例では、各LEDパッケージ1は、10個のLEDチップを実装している。各LED部の発光ダイオード接続数、あるいはLED部の接続数は、順方向電圧の加算値、すなわち直列接続されたLED素子の総数と、使用する電源電圧とで決定される。例えば商用電源を使用する場合は、各LED部のVfの合計である合計順方向電圧Vfallが、141V程度、又はそれ以下となるように設定される。 Each LED unit 11 to 14 illustrated in FIG. 2 represents the LED package 1 in which one LED symbol is mounted with a plurality of LED chips. In this example, each LED package 1 has 10 LED chips mounted thereon. The number of light emitting diodes connected to each LED unit or the number of LED units connected is determined by the added value of forward voltages, that is, the total number of LED elements connected in series and the power supply voltage to be used. For example, when a commercial power source is used, the total forward voltage V fall that is the sum of V f of each LED unit is set to about 141 V or less.

なおLED部は、一以上の任意の数のLED素子を備えている。LED素子は、一個のLEDチップや、複数個のLEDチップを一パッケージに纏めたものを利用できる。この例では、図示する一のLED素子として、それぞれ10個のLEDチップを含むLEDパッケージ1を使用している。   The LED unit includes one or more arbitrary numbers of LED elements. As the LED element, one LED chip or a plurality of LED chips combined in one package can be used. In this example, an LED package 1 including 10 LED chips is used as one LED element shown in the figure.

また図2の例では、4つのLED部のVfを同一となるように設計している。ただこの例に限られず、上述の通りLED部数を3以下、あるいは5以上としてもよい。LED部数を増やすことで、電流制御の数を増やしてより細かなLED部間の点灯切り替え制御が可能となる。さらに各LED部のVfは同一としなくとも良い。
(第一バイパス手段21〜第四バイパス手段24)
In the example of FIG. 2, the four LED portions are designed to have the same V f . However, the present invention is not limited to this example, and as described above, the number of LED units may be 3 or less, or 5 or more. By increasing the number of LED units, it is possible to increase the number of current controls and perform more detailed lighting switching control between the LED units. Furthermore, the V f of each LED unit may not be the same.
(First bypass means 21 to fourth bypass means 24)

第一バイパス手段21、第二バイパス手段22、第三バイパス手段23、第四バイパス手段24は、各LED部に対応して、電流駆動するための部材である。このような第一バイパス手段21〜第四バイパス手段24としては、トランジスタ等のスイッチング素子で構成される。特にFETは、ソース−ドレイン間飽和電圧がほぼゼロであるため、LED部への通電量を阻害することがなく好ましい。ただ、第一バイパス手段21〜第四バイパス手段24はFETに限定されるものでなく、バイポーラトランジスタ等でも構成できることはいうまでもない。   The 1st bypass means 21, the 2nd bypass means 22, the 3rd bypass means 23, and the 4th bypass means 24 are members for current drive corresponding to each LED part. Such first bypass means 21 to fourth bypass means 24 are constituted by switching elements such as transistors. In particular, FETs are preferable because the saturation voltage between the source and the drain is almost zero, and the amount of current supplied to the LED portion is not hindered. However, it goes without saying that the first bypass means 21 to the fourth bypass means 24 are not limited to FETs, and can be constituted by bipolar transistors or the like.

図2の例では、第一バイパス手段21〜第四バイパス手段24として、LED電流制御トランジスタを利用している。具体的には、第三LED部13、第二LED部12、第一LED部11、LED駆動手段3には、それぞれ第四バイパス手段24〜第一バイパス手段21である第四LED電流制御トランジスタ24B、第三LED電流制御トランジスタ23B、第二LED電流制御トランジスタ22B、第一LED電流制御トランジスタ21Bが接続される。各LED電流制御トランジスタは、その前段のLED部の電流量に応じて、ON状態や電流制御が切り替わる。LED電流制御トランジスタがOFFになると、バイパス経路に電流が流れなくなって、LED部に通電される。すなわち、各第四バイパス手段24〜第一バイパス手段21によってバイパスされる電流量を調整できるので、結果的に各LED部の通電量を制御できることになる。図2の例では、第三LED部13と並列に第四バイパス手段24が接続され、第四バイパス経路BP4を形成する。また第二LED部12と並列に第三バイパス手段23が接続され、第三バイパス経路BP3を形成する。さらに第一LED部11と並列に第二バイパス手段22が接続され、第二バイパス経路BP2を形成する。さらにまた第一LED電流制御トランジスタ21BがLED駆動手段3と並列に接続され、第一バイパス経路BP1を形成し、第四LED部14、第三LED部13、第二LED部12及び第一LED部11への通電量を制御する。
(逆流防止ダイオード)
In the example of FIG. 2, LED current control transistors are used as the first bypass means 21 to the fourth bypass means 24. Specifically, the third LED unit 13, the second LED unit 12, the first LED unit 11, and the LED driving unit 3 include a fourth LED current control transistor that is a fourth bypass unit 24 to a first bypass unit 21, respectively. 24B, the third LED current control transistor 23B, the second LED current control transistor 22B, and the first LED current control transistor 21B are connected. Each LED current control transistor is switched between ON state and current control in accordance with the current amount of the LED section in the previous stage. When the LED current control transistor is turned off, no current flows through the bypass path, and the LED portion is energized. That is, since the amount of current bypassed by each of the fourth bypass means 24 to the first bypass means 21 can be adjusted, the energization amount of each LED unit can be controlled as a result. In the example of FIG. 2, the fourth bypass unit 24 is connected in parallel with the third LED unit 13 to form a fourth bypass path BP4. Further, the third bypass means 23 is connected in parallel with the second LED unit 12 to form a third bypass path BP3. Furthermore, the 2nd bypass means 22 is connected in parallel with the 1st LED part 11, and forms 2nd bypass path BP2. Furthermore, the first LED current control transistor 21B is connected in parallel with the LED driving means 3 to form the first bypass path BP1, and the fourth LED unit 14, the third LED unit 13, the second LED unit 12, and the first LED The energization amount to the unit 11 is controlled.
(Backflow prevention diode)

また各バイパス経路には、逆流防止ダイオードが設けられている。具体的には、第一バイパス経路BP1には第一逆流防止ダイオード121が、第二バイパス経路BP2には第二逆流防止ダイオード122が、第三バイパス経路BP3には第三逆流防止ダイオード123が、第四バイパス経路BP4には第四逆流防止ダイオード124が、それぞれ設けられる。   Each bypass path is provided with a backflow prevention diode. Specifically, the first backflow prevention diode 121 is provided in the first bypass path BP1, the second backflow prevention diode 122 is provided in the second bypass path BP2, and the third backflow prevention diode 123 is provided in the third bypass path BP3. A fourth backflow prevention diode 124 is provided in each of the fourth bypass paths BP4.

ここで第四LED部14は、並列に接続されたバイパス経路やバイパス手段を設けていない。第三LED部13と並列に接続された第四バイパス手段24が、第四LED部14の電流量を制御するからである。また第一LED部11については、第一LED電流制御トランジスタ21Bが電流制御を行う。
(LED駆動手段3)
Here, the fourth LED section 14 is not provided with a bypass path or bypass means connected in parallel. This is because the fourth bypass unit 24 connected in parallel with the third LED unit 13 controls the amount of current of the fourth LED unit 14. For the first LED unit 11, the first LED current control transistor 21B performs current control.
(LED driving means 3)

また図2の例では、LED駆動手段3として抵抗器を設けている。この例では、第一バイパス手段である第一LED電流制御トランジスタ21Bと並列にLED駆動手段3を接続することで、電流量が大きくなる際に第一バイパス手段に通電される電流をLED駆動手段3にバイパスして、第一バイパス手段への負荷を軽減するよう構成している。ただ、第一バイパス手段に十分な電流耐性を持たせた場合は、LED駆動手段を省略してもよい。
(電流制御手段30B)
In the example of FIG. 2, a resistor is provided as the LED driving means 3. In this example, by connecting the LED driving means 3 in parallel with the first LED current control transistor 21B as the first bypass means, the current supplied to the first bypass means when the amount of current increases becomes the LED driving means. 3 to reduce the load on the first bypass means. However, when the first bypass means has sufficient current resistance, the LED driving means may be omitted.
(Current control means 30B)

電流制御手段は、各LED部と対応する第四バイパス手段24〜第一バイパス手段21が、適切なタイミングで電流駆動を行うよう制御する部材である。この電流制御手段は、整流回路2で整流された整流電圧を基準電圧として、バイパス手段の動作を制御する動作制御信号を出力する。これにより、電流検出手段4で検出する出力ラインOL上の電流量を、整流電圧と比例した値に制御できる。この結果、回路全体の入力電流は交流入力電圧に比例した波形となり、高調波の抑制が可能となる。   The current control unit is a member that controls the fourth bypass unit 24 to the first bypass unit 21 corresponding to each LED unit to perform current driving at an appropriate timing. The current control means outputs an operation control signal for controlling the operation of the bypass means using the rectified voltage rectified by the rectifier circuit 2 as a reference voltage. Thereby, the amount of current on the output line OL detected by the current detection means 4 can be controlled to a value proportional to the rectified voltage. As a result, the input current of the entire circuit becomes a waveform proportional to the AC input voltage, and harmonics can be suppressed.

図2の電流制御手段30Bにも、トランジスタ等のスイッチング素子が利用できる。特にバイポーラトランジスタは、電流量の検出に好適に利用できる。この例では電流制御手段30Bを、オペアンプ30Bで構成している。なお電流制御手段は、オペアンプに限定されるものでなく、コンパレータ、バイポーラトランジスタ、MOSFET等でも構成可能であるのはいうまでもない。   A switching element such as a transistor can also be used for the current control means 30B of FIG. In particular, the bipolar transistor can be suitably used for detecting the amount of current. In this example, the current control means 30B is composed of an operational amplifier 30B. Needless to say, the current control means is not limited to an operational amplifier, and can be constituted by a comparator, a bipolar transistor, a MOSFET, or the like.

図2の例では、電流制御手段30Bは、各LED電流制御トランジスタ21B〜24Bの動作を制御する。すなわち、オペアンプ30Bが通電量の制御を行うことで、LED電流制御トランジスタをOFF/電流制御/ONにそれぞれ切り替える。
(電流検出手段4)
In the example of FIG. 2, the current control means 30B controls the operation of the LED current control transistors 21B to 24B. That is, the operational amplifier 30B controls the energization amount to switch the LED current control transistor to OFF / current control / ON.
(Current detection means 4)

電流検出手段4は、LED部を直列接続したLED集合体10に通電される電流を電圧降下等により検出するための部材である。電流検出手段4で電流検出を行うことで、LED集合体10を構成する各LED部の電流駆動を行う。またこの電流検出手段4は、LEDの保護抵抗としても機能する。さらに電流検出手段4で検出された電流検出信号に基づいて電流駆動を行うため、電流検出手段4は、電流回路の制御を行う電流制御手段30Bであるオペアンプ30Bと接続されている。この回路例では、第四バイパス手段24、第三バイパス手段23、第二バイパス手段22、第一バイパス手段21と電流制御手段30Bで、一種の定電流回路が構成される。
(電流制御信号付与手段5)
The current detection means 4 is a member for detecting a current supplied to the LED assembly 10 in which the LED units are connected in series by a voltage drop or the like. By performing current detection with the current detection means 4, current driving of each LED unit constituting the LED assembly 10 is performed. The current detecting means 4 also functions as a protective resistor for the LED. Further, in order to drive the current based on the current detection signal detected by the current detection means 4, the current detection means 4 is connected to an operational amplifier 30B which is a current control means 30B for controlling the current circuit. In this circuit example, the fourth bypass unit 24, the third bypass unit 23, the second bypass unit 22, the first bypass unit 21 and the current control unit 30B constitute a kind of constant current circuit.
(Current control signal applying means 5)

さらに電流制御手段30Bと各バイパス手段との間には、電流制御信号付与手段5が介在されている。例えば第四バイパス手段24に付与する動作制御信号と第一バイパス手段21に付与する動作制御信号間には電位差が生じるので、電流制御信号付与手段5を設けることで第四バイパス手段24と第一バイパス手段21の動作の切り替えを確実に行うことが可能となる。電流制御信号付与手段5は、各LED電流制御トランジスタのON/OFFをどの電流のタイミングで行うかを規定する。ここでは、入力電圧の上昇に伴い、第四LED電流制御トランジスタ24B〜第一LED電流制御トランジスタ21Bの順でONされるよう、電流制御信号付与手段5として電流制御信号付与ツェナーダイオード5E、5F、5Gが設定、配置されている。なお図2の例では、電流制御信号付与手段5をツェナーダイオードで構成しているが、抵抗器、ダイオード等とすることもできる。   Further, a current control signal applying means 5 is interposed between the current control means 30B and each bypass means. For example, since a potential difference is generated between the operation control signal applied to the fourth bypass unit 24 and the operation control signal applied to the first bypass unit 21, the current control signal applying unit 5 is provided to provide the fourth bypass unit 24 and the first bypass unit 24. The operation of the bypass means 21 can be switched reliably. The current control signal applying means 5 defines at which current timing each LED current control transistor is turned on / off. Here, as the input voltage increases, the current control signal applying Zener diodes 5E and 5F as the current control signal applying unit 5 are turned on in order of the fourth LED current control transistor 24B to the first LED current control transistor 21B. 5G is set and arranged. In the example of FIG. 2, the current control signal applying means 5 is constituted by a Zener diode, but may be a resistor, a diode or the like.

図2の回路例では、整流回路2で整流された入力電圧の上昇に伴い、第四LED部14から第三LED部13、第二LED部12、第一LED部11への順で、通電量の制御を行うことができる。また入力電圧の下降時には、逆の順序でLEDが消灯される。
(高調波抑制信号生成抵抗60、61)
In the circuit example of FIG. 2, energization is performed in the order from the fourth LED unit 14 to the third LED unit 13, the second LED unit 12, and the first LED unit 11 as the input voltage rectified by the rectifier circuit 2 increases. The amount can be controlled. When the input voltage decreases, the LEDs are turned off in the reverse order.
(Harmonic suppression signal generating resistors 60 and 61)

一方図2の回路例では、電流制御手段30Bをオペアンプ30Bで構成しており、このオペアンプ30Bは、高調波抑制信号生成手段6により制御される。高調波抑制信号生成手段6は、高調波抑制信号生成抵抗60、61で構成される。高調波抑制信号生成抵抗60、61は、整流回路2で整流された整流電圧を分圧する。いいかえると、整流電圧を適当な大きさに圧縮する。電流制御手段であるオペアンプ30Bの+側入力端子には、高調波抑制信号生成抵抗60、61から出力される、圧縮された正弦波である高調波抑制信号が入力される。
(定電圧電源7)
On the other hand, in the circuit example of FIG. 2, the current control unit 30 </ b> B is configured by an operational amplifier 30 </ b> B, and the operational amplifier 30 </ b> B is controlled by the harmonic suppression signal generation unit 6. The harmonic suppression signal generation means 6 includes harmonic suppression signal generation resistors 60 and 61. The harmonic suppression signal generation resistors 60 and 61 divide the rectified voltage rectified by the rectifier circuit 2. In other words, the rectified voltage is compressed to an appropriate level. A harmonic suppression signal that is a compressed sine wave and is output from the harmonic suppression signal generation resistors 60 and 61 is input to the + side input terminal of the operational amplifier 30B that is a current control unit.
(Constant voltage power supply 7)

オペアンプ30Bは、定電圧電源7により駆動される。定電圧電源7は、オペアンプ電源用トランジスタ70、ツェナーダイオード71、ツェナー電圧設定抵抗72で構成される。この定電圧電源7は、交流電源APを整流回路2で整流した後の整流電圧が、ツェナーダイオード71のツェナー電圧を超えている期間だけ、オペアンプ30Bに電源を供給する。この期間は、LED集合体10の点灯期間を包含するよう設定される。すなわち、LED集合体10の点灯中にオペアンプ30Bを動作させて、点灯を制御する。   The operational amplifier 30 </ b> B is driven by the constant voltage power supply 7. The constant voltage power supply 7 includes an operational amplifier power supply transistor 70, a Zener diode 71, and a Zener voltage setting resistor 72. The constant voltage power supply 7 supplies power to the operational amplifier 30B only during a period in which the rectified voltage after the AC power supply AP is rectified by the rectifier circuit 2 exceeds the Zener voltage of the Zener diode 71. This period is set to include the lighting period of the LED assembly 10. In other words, the operational amplifier 30B is operated during the lighting of the LED assembly 10 to control the lighting.

一方、オペアンプ30Bの−側入力端子には、電流検出抵抗4で検出された電流検出信号である電圧が入力される。電流検出抵抗4の電圧は、オペアンプ30Bの+側入力端子に印加される正弦波に沿って電流制御されるよう制御される。このように、正弦波に沿って電流制御動作を行うため、LED駆動電流が正弦波に近似された波形となる。   On the other hand, a voltage that is a current detection signal detected by the current detection resistor 4 is input to the negative input terminal of the operational amplifier 30B. The voltage of the current detection resistor 4 is controlled to be current controlled along a sine wave applied to the + side input terminal of the operational amplifier 30B. Thus, since the current control operation is performed along the sine wave, the LED drive current has a waveform approximated to a sine wave.

なおLED部はそれぞれ、複数の発光ダイオード素子を相互に直列に接続して構成できる。これにより、整流電圧を複数の発光ダイオード素子で効果的に分圧できる上、発光ダイオード素子毎の順方向電圧Vfや温度特性のばらつきをある程度吸収して、ブロック単位での制御を均一化できる。ただ、LED部の数や各LED部を構成する発光ダイオード素子数等は、要求される明るさや入力電圧等によって任意に設定でき、例えばLED部を一の発光ダイオード素子で構成したり、LED部の数を多くしてより細かな制御を行うこと、あるいは逆にLED部を2つのみとして制御をシンプルにすることも可能であることは言うまでもない。 Each LED section can be configured by connecting a plurality of light emitting diode elements in series with each other. As a result, the rectified voltage can be effectively divided by a plurality of light emitting diode elements, and variations in forward voltage V f and temperature characteristics for each light emitting diode element can be absorbed to some extent, and control in units of blocks can be made uniform. . However, the number of LED units and the number of light emitting diode elements constituting each LED unit can be arbitrarily set according to required brightness, input voltage, etc., for example, the LED unit can be configured with one light emitting diode element, It goes without saying that finer control can be performed by increasing the number of LEDs, or conversely, the control can be simplified by using only two LED units.

また、上記構成ではLED部の構成数を4としたが、LED部の数を2又は3としたり、又は5以上とすることもできることはいうまでもない。特に、LED部の数を増やすことで、階段状の電流波形をより細かくした制御が可能となり、一層の高調波成分の抑制が可能となる。また図2の例では、各LED部がON/OFFされる切り替え動作を、入力電流に対してほぼ均等に分割しているが、均等にする必要は必ずしも無く、異なる電流でLED部を切り替えてもよい。   In the above configuration, the number of LED units is four, but it goes without saying that the number of LED units can be two or three, or five or more. In particular, by increasing the number of LED portions, it is possible to control the stepped current waveform more finely and further suppress harmonic components. In the example of FIG. 2, the switching operation in which each LED unit is turned ON / OFF is divided almost evenly with respect to the input current. However, it is not necessarily equal, and the LED unit is switched with a different current. Also good.

さらに上記の例では、LEDを4つのLED部に分け、各LED部がそれぞれ同一のVfとなるよう構成しているが、同一のVfでなくても良い。例えばLED部1のVfをできるだけ低く、すなわちLED一個分の3.6V程度に設定できれば、電流の立ち上がりタイミングを早く、立下りタイミングを遅くできる。このことは、高調波を減少させるのにさらに有利となる。またこの方法を使用すれば、LED部の数とVf設定を自由に選択でき、さらに電流波形を正弦波に近似できるため、より柔軟性を高めて高調波抑制を実現することが容易となる。
(電圧変動抑制信号生成手段8)
In yet above example, divided LED into four LED unit, each LED unit is configured to respectively the same V f, it may not be the same for V f. For example, if V f of the LED unit 1 can be set as low as possible, that is, about 3.6 V for one LED, the current rise timing can be advanced and the fall timing can be delayed. This is further advantageous for reducing harmonics. If this method is used, the number of LED units and the V f setting can be freely selected, and the current waveform can be approximated to a sine wave, so that it is easy to realize higher harmonics and suppression of harmonics. .
(Voltage fluctuation suppression signal generating means 8)

さらに発光ダイオード駆動装置は、電圧変動抑制信号を生成して電流制御手段へ送出する電圧変動抑制信号生成手段8を付加することもできる。電圧変動抑制信号生成手段8は、充放電コンデンサ111と直列に接続されており、整流電圧の変動を検出する。この電圧変動抑制信号生成手段8で検出された整流電圧の変動と、電流検出手段4によって検出された電流検出信号との和に基づいて、電流制御手段30が、各バイパス手段の動作を制御する。これにより、整流電圧が高いときには、各LED部へ通電すると共に充放電コンデンサ111に充電し、一方整流電圧が低いときには充放電コンデンサからの放電電流を各LED部に通電することにより、不点灯期間をなくすことができ、良好な光質が得られる。また、電流検出手段4で検出する出力ラインOL上の電流量は、整流電圧と比例するため、整流電圧の平均値が変化すると、出力ラインOL上の電流量の平均値も比例して変化する。そこで、電流検出信号に整流電圧抑制信号を加えて制御することにより、整流電圧の平均値が変化しても、出力ラインOL上の電流量の平均値が一定に保たれるようにして、安定した光出力が得られる。   Furthermore, the light emitting diode driving device can also include a voltage fluctuation suppression signal generation means 8 that generates a voltage fluctuation suppression signal and sends it to the current control means. The voltage fluctuation suppression signal generating means 8 is connected in series with the charge / discharge capacitor 111 and detects fluctuations in the rectified voltage. Based on the sum of the fluctuation of the rectified voltage detected by the voltage fluctuation suppression signal generation means 8 and the current detection signal detected by the current detection means 4, the current control means 30 controls the operation of each bypass means. . As a result, when the rectified voltage is high, each LED unit is energized and charged to the charge / discharge capacitor 111. On the other hand, when the rectified voltage is low, the discharge current from the charge / discharge capacitor is energized to each LED unit. And good light quality can be obtained. Further, since the amount of current on the output line OL detected by the current detector 4 is proportional to the rectified voltage, when the average value of the rectified voltage changes, the average value of the amount of current on the output line OL also changes proportionally. . Therefore, by controlling the current detection signal by adding a rectified voltage suppression signal, even if the average value of the rectified voltage changes, the average value of the amount of current on the output line OL is kept constant and stable. Light output is obtained.

図2の回路例では、電圧変動抑制信号生成手段8は破線で囲んだ領域で構成され、電圧変動抑制信号を積分した上で、電流検出信号に加算している。これにより、整流電圧が変動しても平均電流が一定になるように制御される。
(第一充放電コンデンサ111への充電)
In the circuit example of FIG. 2, the voltage fluctuation suppression signal generation means 8 is configured by a region surrounded by a broken line, and is added to the current detection signal after integrating the voltage fluctuation suppression signal. Thereby, even if the rectified voltage fluctuates, the average current is controlled to be constant.
(Charging the first charge / discharge capacitor 111)

図2に示す発光ダイオード駆動装置100’の電流波形は、図19で示した電流波形と同じである。ここで図19は、図2の発光ダイオード駆動装置100’から第一充放電コンデンサ111を省いた、変形例に係る発光ダイオード駆動装置1800(図18の回路図)の電流波形を示している。図18の各部材は、第一充放電コンデンサ111を除いて図2と同じであるため、詳細説明を省略する。   The current waveform of the light emitting diode driving device 100 ′ shown in FIG. 2 is the same as the current waveform shown in FIG. 19. Here, FIG. 19 shows a current waveform of a light emitting diode driving apparatus 1800 (circuit diagram of FIG. 18) according to a modification, in which the first charge / discharge capacitor 111 is omitted from the light emitting diode driving apparatus 100 'of FIG. Each member in FIG. 18 is the same as that in FIG. 2 except for the first charge / discharge capacitor 111, and thus detailed description thereof is omitted.

図2の発光ダイオード駆動装置100’における第一充放電コンデンサ111への充電は、電源ラインから第一充放電コンデンサ111、第一逆流防止ダイオード121、第一LED電流制御トランジスタ21Bを通じて行われる。その充電が行われるタイミングは、第一LED電流制御トランジスタ21Bによって、LED集合体10が点灯制御されるときとなる。そして充電電流は、上述の通り、コンデンサ端子電圧とLED集合体10の全Vfとが互いに等しくなるよう充電され、なおかつこの充電電流は、LED集合体10を流れるLED電流と合成され、この合成電流が第四電流制御トランジスタ24Bにより正弦波となるよう電流制御される。これによって、図18の回路例1800で実現される高調波歪抑制機能を阻害することなく、第一充放電コンデンサ111への充電を行うことができる。 Charging to the first charge / discharge capacitor 111 in the light emitting diode driving apparatus 100 ′ of FIG. 2 is performed from the power supply line through the first charge / discharge capacitor 111, the first backflow prevention diode 121, and the first LED current control transistor 21B. The charging is performed when the LED assembly 10 is controlled to be turned on by the first LED current control transistor 21B. Then, as described above, the charging current is charged so that the capacitor terminal voltage and the total V f of the LED assembly 10 are equal to each other, and this charging current is combined with the LED current flowing through the LED assembly 10 and this combination is performed. The current is controlled so that the current becomes a sine wave by the fourth current control transistor 24B. Accordingly, the first charge / discharge capacitor 111 can be charged without hindering the harmonic distortion suppression function realized in the circuit example 1800 of FIG.

一方で、コンデンサ充電中のLED電流は、コンデンサ充電電流を差し引かれる分だけ、減少する。第一LED電流制御トランジスタ21Bが正弦波電流制御する期間は、図2の回路例では、第四LED部14から第一LED部11までのすべてのLED部が点灯される期間、すなわち電源電圧のピーク近傍の期間となる。また、この期間において光出力もピークとなる。この期間のLED電流を削減できれば、光出力のピークを抑えることができ、光出力のリップル率を低減できる。したがって、この期間に第一充放電コンデンサ111に充電することで、光出力のピークを抑え、かつコンデンサに蓄えた電力を電源電圧の低いときに放電し光出力を得ることで、光出力のリップル率の改善効果が二重に得られる。
(リップル率の改善)
On the other hand, the LED current during capacitor charging decreases by the amount by which the capacitor charging current is subtracted. The period in which the first LED current control transistor 21B performs sinusoidal current control is the period in which all the LED units from the fourth LED unit 14 to the first LED unit 11 are turned on in the circuit example of FIG. The period is near the peak. In addition, the light output also peaks during this period. If the LED current during this period can be reduced, the peak of light output can be suppressed, and the ripple rate of light output can be reduced. Therefore, by charging the first charge / discharge capacitor 111 during this period, the peak of the light output is suppressed, and the power stored in the capacitor is discharged when the power supply voltage is low to obtain the light output. The rate improvement effect is obtained twice.
(Improvement of ripple rate)

発光ダイオード駆動装置において正弦波に近似した入力電流波形を乱すことなく、消灯期間を低減してリップル率を改善することは、出力光の品質向上の面で重要となる。以下、リップル率の改善について、図17〜図21に基づいて説明する。出願人は、当初図17に示すようにLEDを多段に接続しつつ、高調波成分を抑制した発光ダイオード駆動装置1700を開発した。この回路では、第一電流制御手段1731、第二電流制御手段1732、第三電流制御手段1733、第四電流制御手段1734として、それぞれオペアンプを用いている。また出願人はこの装置を改良し、図18に示す発光ダイオード駆動装置1800も開発した。この発光ダイオード駆動装置1800で得られる電源入力電流波形のグラフを図19に、第四LED部14での電流波形を図20に、それぞれ示す。図19のグラフに示すように、電源入力電流の高調波歪の発生が抑制され、正弦波に近い電流波形でLEDを駆動できる。一方、発光素子にLEDでなく従来の白熱電球を用いた場合の電流波形も、同様にほぼ正弦波となる。ただ白熱電球の場合は、フィラメントの白熱による発光のため、電源周波数(50Hz又は60Hz)に応答せず明滅が生じない。これに対して、発光素子にLEDを用いる場合は、LEDの高い応答性によって電源周波数に対応した明滅を繰り返すという問題がある。この様子を、図21の正弦波多段駆動回路の光出力波形に示す。これらの客観的評価の指標としては、リップル率(=(最大値−最小値)/平均値)が用いられており、0に近いほど優れている。図21の光出力のリップル率を計算すると、リップル率=2.0以上となり、他の発光素子のリップル率と比べると、白熱電球の0.1以下、蛍光灯の0.9、インバータ蛍光灯の0.2程度と比較して劣る。このことは、人によっては光の明滅によってちらつきを感じたり、また回転体の照明において回転速度と同期した場合、回転しているのに停止しているように見える等、照明品質を落とすことになる。したがって、図18の発光ダイオード駆動装置をさらに高品質な照明に用いるには、消灯期間をなくし、リップル率を改善する必要がある。点滅期間を無くすには、コンデンサを用いた平滑化が考えられる。すなわち、電源電圧の高い期間にコンデンサに充電し、電圧の低い期間に放電させることが考えられる。しかしながら、コンデンサを用いると短い充電期間中に急速充電されることとなるため、充電電流が大きくなる。充電電流は、一般にコンデンサの容量が大きくなるほど大きくなる傾向にあるため、このような平滑化の用途に適う大容量のコンデンサの場合は、充電電流が一層大きくなって力率の悪化を招くと共に、高調波歪の規格に不適合となる。また、力率改善のためのアクティブフィルタIC等を使用する場合もあるが、このような素子は高価であり、また高周波スイッチングによるノイズが発生する等の弊害もある。このような問題に対して、実施例1では上述の通り充放電コンデンサ111を用いて、LED集合体10に印加される整流電圧が高いときに充電した電荷を、整流電圧が低いときに放電してLED集合体10に通電することで、LED集合体10への電流量の高低差を抑制して、リップル率を改善することに成功したものである。また充電経路上にLED駆動手段3や第一バイパス手段11〜第四バイパス手段14を設けることで、充放電コンデンサ111への突入電流を抑制して、力率の低下も回避できる。
(第一充放電コンデンサ111からの放電)
It is important in terms of improving the quality of output light to reduce the turn-off period and improve the ripple rate without disturbing the input current waveform approximated to a sine wave in the light emitting diode driving device. Hereinafter, improvement of the ripple rate will be described with reference to FIGS. The applicant originally developed a light-emitting diode driving device 1700 that suppresses harmonic components while connecting LEDs in multiple stages as shown in FIG. In this circuit, operational amplifiers are used as the first current control means 1731, the second current control means 1732, the third current control means 1733, and the fourth current control means 1734, respectively. The applicant also improved this device and developed a light-emitting diode driving device 1800 shown in FIG. A graph of the power supply input current waveform obtained by the light emitting diode driving device 1800 is shown in FIG. 19, and the current waveform in the fourth LED unit 14 is shown in FIG. As shown in the graph of FIG. 19, generation of harmonic distortion of the power supply input current is suppressed, and the LED can be driven with a current waveform close to a sine wave. On the other hand, the current waveform when a conventional incandescent bulb is used as the light emitting element instead of the LED is also substantially a sine wave. However, in the case of an incandescent light bulb, light emission due to the incandescence of the filament does not respond to the power supply frequency (50 Hz or 60 Hz), and no flickering occurs. On the other hand, when using LED for a light emitting element, there exists a problem that the blink corresponding to a power supply frequency is repeated by the high responsiveness of LED. This state is shown in the optical output waveform of the sine wave multistage drive circuit of FIG. The ripple rate (= (maximum value−minimum value) / average value) is used as an index for these objective evaluations, and the closer to 0, the better. When the ripple ratio of the light output in FIG. 21 is calculated, the ripple ratio is 2.0 or more. Compared with the ripple ratio of other light emitting elements, the incandescent lamp is 0.1 or less, the fluorescent lamp is 0.9, the inverter fluorescent lamp It is inferior compared with about 0.2. This means that some people feel flickering due to the flickering of light, and if it is synchronized with the rotation speed in the lighting of a rotating body, it seems to stop rotating but it seems to reduce the lighting quality. Become. Therefore, in order to use the light emitting diode driving device of FIG. 18 for higher quality illumination, it is necessary to eliminate the extinguishing period and improve the ripple rate. To eliminate the blinking period, smoothing using a capacitor can be considered. That is, it is conceivable that the capacitor is charged during a period when the power supply voltage is high and discharged during a period when the voltage is low. However, when a capacitor is used, the battery is rapidly charged during a short charging period, so that the charging current increases. Since the charging current generally tends to increase as the capacitance of the capacitor increases, in the case of a large-capacity capacitor suitable for such a smoothing application, the charging current is further increased and the power factor is deteriorated. It does not conform to the harmonic distortion standard. In some cases, an active filter IC or the like for improving the power factor is used. However, such an element is expensive, and there are problems such as generation of noise due to high-frequency switching. In order to solve such a problem, in Example 1, the charge / discharge capacitor 111 is used as described above, and the charge charged when the rectified voltage applied to the LED assembly 10 is high is discharged when the rectified voltage is low. Thus, by energizing the LED assembly 10, the difference in the amount of current to the LED assembly 10 was suppressed, and the ripple rate was successfully improved. Further, by providing the LED driving means 3 and the first bypass means 11 to the fourth bypass means 14 on the charging path, the inrush current to the charge / discharge capacitor 111 can be suppressed and the power factor can be prevented from being lowered.
(Discharge from the first charge / discharge capacitor 111)

次に第一充放電コンデンサ111からの放電について説明する。図2の発光ダイオード駆動装置100’において、第一充放電コンデンサ111の放電回路は、第四LED部14〜第一LED部11で構成されるLED集合体10で構成される。このようにすべてのLED部が放電対象となるが、放電電流は正弦波多段駆動回路に流れず、その動作には影響を与えない。   Next, the discharge from the first charge / discharge capacitor 111 will be described. In the light emitting diode driving device 100 ′ of FIG. 2, the discharge circuit of the first charge / discharge capacitor 111 is configured by the LED assembly 10 including the fourth LED unit 14 to the first LED unit 11. As described above, all the LED units are to be discharged, but the discharge current does not flow through the sine wave multistage drive circuit and does not affect the operation.

第一充放電コンデンサ111へのコンデンサ充放電電流及び電圧波形を図3に示す。この図において、コンデンサ充放電電流をI、コンデンサ充放電電圧波形をVで、それぞれ示している。コンデンサの端子電圧は、上述のようにすべてのLED部が点灯された状態でのLED電流、すなわち第一LED電流制御トランジスタ21Bによる制御電流からコンデンサ充電電流を差し引いた電流IfaによるLED端子電圧Vfaにほぼ等しく充電される。したがって、第一充放電コンデンサ111の放電を電流制御しなくても、LED端子電圧Vfaによって制限され、Ifaより大きな放電電流は流れないことになる。 The capacitor charge / discharge current and voltage waveform to the first charge / discharge capacitor 111 are shown in FIG. In this figure, the capacitor charge / discharge current is indicated by I, and the capacitor charge / discharge voltage waveform is indicated by V, respectively. The terminal voltage of the capacitor is the LED terminal voltage V based on the LED current when all the LED units are turned on as described above, that is, the current Ifa obtained by subtracting the capacitor charging current from the control current by the first LED current control transistor 21B. Charges approximately equal to fa . Therefore, even if the current of the discharge of the first charge / discharge capacitor 111 is not controlled, it is limited by the LED terminal voltage V fa and a discharge current larger than I fa does not flow.

コンデンサ充電終了直後は、充電電流がなくなりLED駆動電流が上がり、LED端子電圧も上昇するため放電は起こらない。電源電圧がさらに下がり、正弦波多段駆動回路による第四LED部14、第三LED部13の2グループのLED群を正弦波電流駆動(正弦波多段駆動回路では第二LED部12、第一LED部11は消灯)に移る付近から、LED端子電圧をコンデンサ端子電圧が上回り、放電を開始する。この放電電流は、図2の正弦波電流駆動に重畳されLEDに流れるため、LED端子電圧は上昇し、放電電流を抑える方向に働き、過度な電流がLEDには流れることはない。電源電圧が下降するのに伴い、正弦波多段駆動回路により駆動されるLED部は減少し、駆動電流によるLED端子電圧変動分も減少する。   Immediately after the capacitor charging is completed, the charging current disappears, the LED driving current increases, and the LED terminal voltage also increases, so that no discharge occurs. The power supply voltage further decreases, and the two LED groups of the fourth LED unit 14 and the third LED unit 13 by the sine wave multi-stage drive circuit are sine wave current driven (the second LED unit 12 and the first LED in the sine wave multi-stage drive circuit). From the vicinity where the unit 11 is turned off, the capacitor terminal voltage exceeds the LED terminal voltage and discharge starts. Since this discharge current is superimposed on the sinusoidal current drive of FIG. 2 and flows to the LED, the LED terminal voltage rises, acts in a direction to suppress the discharge current, and no excessive current flows to the LED. As the power supply voltage decreases, the number of LED units driven by the sine wave multistage drive circuit decreases, and the LED terminal voltage fluctuation due to the drive current also decreases.

このように、LED端子電圧は駆動電流の増減に伴って増減する。すなわち、多段駆動回路により駆動されているLED部の端子電圧は、駆動されていないときよりも上昇する。したがって、より多くのLED部が多段駆動回路により駆動されている期間は、LED端子電圧が高くなり、この結果コンデンサ端子電圧を上回る期間は、第一充放電コンデンサ111は放電されない。その一方、第一充放電コンデンサ111は多段駆動回路と分け合った電流で充電されるため、そのときのLED駆動電流は第一充放電コンデンサ111がない場合よりも低いIfaとなる。すなわち、充電完了したコンデンサ端子電圧は、すべてのLED部に対して最大Ifaで放電できる電圧Vfaでしか充電されていない。電源電圧が下降し、多段駆動回路で駆動されるLED部が減ると、LED端子電圧は減少し、第一充放電コンデンサ111の放電が開始される。なお多段駆動回路で駆動されるLED部の数が少ないほどLED端子電圧は下がり、第一充放電コンデンサ111からの放電電流は上がるが、上記のように充電期間のLED駆動電流Ifaを超えることはない。 Thus, the LED terminal voltage increases and decreases as the drive current increases and decreases. That is, the terminal voltage of the LED unit driven by the multistage drive circuit is higher than that when the LED unit is not driven. Therefore, the LED terminal voltage is high during a period in which more LED units are driven by the multistage drive circuit, and as a result, the first charge / discharge capacitor 111 is not discharged during a period exceeding the capacitor terminal voltage. Meanwhile, since the first charging and discharging the capacitor 111 is charged by a current obtained Wakea' a multistage driver circuit, LED drive current at this time is lower I fa than without the first charging and discharging the capacitor 111. That is, the charged capacitor terminal voltage is charged only at the voltage V fa that can be discharged at the maximum I fa for all the LED units. When the power supply voltage decreases and the number of LED units driven by the multistage drive circuit decreases, the LED terminal voltage decreases and the discharge of the first charge / discharge capacitor 111 is started. Note that the LED terminal voltage decreases and the discharge current from the first charge / discharge capacitor 111 increases as the number of LED units driven by the multistage drive circuit decreases, but exceeds the LED drive current Ifa during the charging period as described above. There is no.

このようにLED部の駆動状況に応じて第一充放電コンデンサ111は逐次放電され、図21のような正弦波多段駆動回路のみでは消灯している期間でも、LED部を点灯することができる。また、コンデンサの放電は正弦波多段駆動回路と無関係に、すなわち高調波歪抑制効果や高力率を毀損することなく行われる。このため、高調波抑制と高力率を維持しつつも、正弦波多段駆動回路の追加によって消灯期間を低減して、光出力のリップル率を大幅に改善することが可能となる。   In this way, the first charge / discharge capacitor 111 is sequentially discharged according to the driving state of the LED unit, and the LED unit can be turned on even during a period when the LED unit is not lit with only the sine wave multistage drive circuit as shown in FIG. Further, the capacitor is discharged regardless of the sinusoidal multistage drive circuit, that is, without damaging the harmonic distortion suppressing effect and the high power factor. For this reason, while maintaining harmonic suppression and a high power factor, it is possible to reduce the turn-off period by adding a sine wave multistage drive circuit and to greatly improve the ripple rate of the optical output.

ここで、実施例1に係る発光ダイオード駆動装置における第四LED部の電流波形を、図4に示すと共に、対比のため第一充放電コンデンサを有しない図18の発光ダイオード駆動装置1800における第四LED部の電流波形を、図20に示す。図18の構成では電圧が低い領域、図20において矢印で示す区間では、第四LED部が消灯していた。また第四LED部の駆動波形は、ほぼ正弦波に近い波形を示している。これに対し、実施例1では図4に示すように電源電圧ピーク時(図4において水平方向の矢印で示す区間)に、コンデンサ充電を行うことでLED電流を削減させる一方、正弦波多段駆動回路により駆動されるLED部の電流が減少するのに応じてコンデンサ放電電流を増加させる(図4において縦方向の矢印)。これによって、従来は消灯されていた区間でも第四LED部を点灯させて光出力を得ることができ、この結果LED部が完全に消灯される期間を無くしていることが確認できた。このように、ピークカットした分の電流を本来の消灯期間に回すことで、点灯量を平滑化してちらつきを抑えた高品質なLED部の発光が可能となる。   Here, the current waveform of the fourth LED unit in the light-emitting diode driving apparatus according to Example 1 is shown in FIG. 4 and, for comparison, the fourth waveform in the light-emitting diode driving apparatus 1800 of FIG. The current waveform of the LED section is shown in FIG. In the configuration of FIG. 18, the fourth LED portion is turned off in the low voltage region, that is, in the section indicated by the arrow in FIG. 20. Further, the driving waveform of the fourth LED portion shows a waveform that is almost a sine wave. On the other hand, in the first embodiment, as shown in FIG. 4, the LED current is reduced by charging the capacitor at the power supply voltage peak (section indicated by the horizontal arrow in FIG. 4), while the sine wave multi-stage drive circuit The capacitor discharge current is increased in accordance with a decrease in the current of the LED unit driven by (the vertical arrow in FIG. 4). As a result, it was confirmed that the light output could be obtained by turning on the fourth LED section even in the section where the LED section was conventionally turned off, and as a result, it was confirmed that the period during which the LED section was completely turned off was eliminated. Thus, by turning the current corresponding to the peak cut to the original extinguishing period, it is possible to light the high-quality LED unit that smoothes the lighting amount and suppresses flickering.

さらに実施例1で得られた光出力の波形を図5のグラフに示す。この図に示すように、光出力のピーク時に対する暗い時の割合は約60%まで向上させることができ、リップル率が0.6以下となって蛍光灯を上回り、照明品質が大きく向上したことが確認できる。   Furthermore, the waveform of the optical output obtained in Example 1 is shown in the graph of FIG. As shown in this figure, the ratio of the dark time to the peak of the light output can be improved to about 60%, the ripple rate is 0.6 or less, exceeding the fluorescent lamp, and the illumination quality is greatly improved Can be confirmed.

またこの構成によれば、大容量の第一充放電コンデンサ111を搭載しているにもかかわらず、第一充放電コンデンサ111への充電電流が、LED集合体10の駆動電流と合わせて、正弦波電流駆動されることで大きな突入電流の発生を回避できる。さらに、コンデンサ充電電流が正弦波電流駆動で制御されるので、急速充電と比較してコンデンサリップル電流が非常に小さい。このため、LED素子の寿命に比較して短寿命とされるアルミ電解コンデンサを第一充放電コンデンサ111として使用しても長寿命を確保でき、発光ダイオード駆動装置の品質と信頼性を向上できる。
(実施例2)
Further, according to this configuration, the charging current to the first charging / discharging capacitor 111 is combined with the driving current of the LED assembly 10 in the sine, even though the large capacity first charging / discharging capacitor 111 is mounted. Generation of a large inrush current can be avoided by driving the wave current. Furthermore, since the capacitor charging current is controlled by sinusoidal current driving, the capacitor ripple current is very small compared to the rapid charging. For this reason, even if it uses as the 1st charging / discharging capacitor | condenser 111 the aluminum electrolytic capacitor made short compared with the lifetime of a LED element, a long lifetime can be ensured and the quality and reliability of a light emitting diode drive device can be improved.
(Example 2)

以上の例では、平滑化回路として第一充放電コンデンサ111を1個接続した例を説明した。ただ本発明は、複数のコンデンサを接続することもでき、これによって波形改善効果をさらに高めることができる。このような例を実施例2として、第二充放電コンデンサ112を接続した発光ダイオード駆動装置200のブロック図を図6Aに、具体的な回路図の例を図7Aに、またこの回路例における第一充放電コンデンサ111の電流及び電圧波形を図8に、第二充放電コンデンサ112の電流及び電圧波形を図9に、それぞれ示す。第二充放電コンデンサ112は、第四LED部14と並列で、かつ第一LED部11と直列に接続されている。この発光ダイオード駆動装置200の電流波形は、図19で示した電流波形と同じである。   In the above example, an example in which one first charge / discharge capacitor 111 is connected as a smoothing circuit has been described. However, according to the present invention, a plurality of capacitors can be connected, which can further enhance the waveform improvement effect. As such an example, as a second embodiment, a block diagram of the light emitting diode driving device 200 to which the second charge / discharge capacitor 112 is connected is shown in FIG. 6A, a specific circuit diagram example is shown in FIG. The current and voltage waveforms of the one charge / discharge capacitor 111 are shown in FIG. 8, and the current and voltage waveforms of the second charge / discharge capacitor 112 are shown in FIG. The second charge / discharge capacitor 112 is connected in parallel with the fourth LED unit 14 and in series with the first LED unit 11. The current waveform of the light emitting diode driving device 200 is the same as the current waveform shown in FIG.

図7Aに示す発光ダイオード駆動装置200は、図2で示した発光ダイオード駆動装置100に対して、第二充放電コンデンサ112と第二放電ダイオード125を付加したものであり、他の部材は図2とほぼ同様であって、詳細説明は適宜省略する。また、単純化のため、LED部を第二LED部12と第一LED部11の2個とし、第二バイパス手段22と第一バイパス手段21でこれらの点灯を制御するよう構成した発光ダイオード駆動装置200’を、図6Bに示す。この図に示す発光ダイオード駆動装置200Bは、第二LED部12と直列に接続され、かつ第二LED部12から見て第一LED部11と並列に接続されており、第二LED部12への通電量を制御するための第二バイパス手段22と、第一LED部11と直列に接続され、第二LED部12及び第一LED部11への通電量を制御するための第一バイパス手段21と、第二LED部12と第一LED部11の直列接続体と、並列に接続される第一充放電コンデンサ111と、第二LED部12と並列で、かつ第一LED部11と直列に接続される第二充放電コンデンサ112とを備えている。この第一充放電コンデンサ111は、整流電圧が、第二LED部12及び第一LED部11の順方向電圧の和よりも大きい場合に充電される。また第二LED部12及び第一LED部11の順方向電圧の和よりも小さい場合に放電される。一方で第二充放電コンデンサ112は、整流電圧が第二LED部12の順方向電圧よりも大きい場合に充電され、また第二LED部12の順方向電圧の和よりも小さい場合に放電される。このように構成することで、出力光のリップルの抑制でき、高品質な発光を得ることができる。また、第一充放電コンデンサ111に加えて、第二充放電コンデンサ112を追加したことで、充放電コンデンサで充電されない期間においても、第二充放電コンデンサ112に充電できるため、電流波形の一時的な増加を抑えて、綺麗な波形に近付けることが可能となる。特に第二充放電コンデンサ112を用いて、第二LED部12に印加される整流電圧が高いときに充電した電荷を、整流電圧が低いときに放電して第二LED部12に通電することで、第二LED部12への電流量の高低差を抑制して、リップル率を改善できる利点が得られる。また、充電経路に第二バイパス手段22を設けることで、第二充放電コンデンサ112への突入電流を抑制して、力率の低下を回避できる。   A light emitting diode driving device 200 shown in FIG. 7A is obtained by adding a second charge / discharge capacitor 112 and a second discharging diode 125 to the light emitting diode driving device 100 shown in FIG. 2, and other members are shown in FIG. The detailed description will be omitted as appropriate. Further, for the sake of simplicity, the LED section is composed of two LEDs, the second LED section 12 and the first LED section 11, and the light-emitting diode drive is configured such that the lighting is controlled by the second bypass means 22 and the first bypass means 21. Device 200 ′ is shown in FIG. 6B. The light emitting diode driving device 200B shown in this figure is connected in series with the second LED unit 12 and is connected in parallel with the first LED unit 11 when viewed from the second LED unit 12, and to the second LED unit 12. The second bypass means 22 for controlling the energization amount of the LED, and the first bypass means connected in series with the first LED portion 11 and for controlling the energization amount to the second LED portion 12 and the first LED portion 11 21, the second LED unit 12 and the first LED unit 11 in series, the first charge / discharge capacitor 111 connected in parallel, the second LED unit 12 in parallel and the first LED unit 11 in series. And a second charging / discharging capacitor 112 connected to the second charging / discharging capacitor 112. The first charge / discharge capacitor 111 is charged when the rectified voltage is larger than the sum of the forward voltages of the second LED unit 12 and the first LED unit 11. Moreover, when it is smaller than the sum of the forward voltage of the 2nd LED part 12 and the 1st LED part 11, it discharges. On the other hand, the second charging / discharging capacitor 112 is charged when the rectified voltage is larger than the forward voltage of the second LED unit 12, and is discharged when it is smaller than the sum of the forward voltages of the second LED unit 12. . By comprising in this way, the ripple of output light can be suppressed and high quality light emission can be obtained. In addition to the first charging / discharging capacitor 111, the second charging / discharging capacitor 112 is added, so that the second charging / discharging capacitor 112 can be charged even during a period when the charging / discharging capacitor is not charged. It is possible to reduce the increase and bring it closer to a beautiful waveform. In particular, by using the second charging / discharging capacitor 112, the electric charge charged when the rectified voltage applied to the second LED unit 12 is high is discharged when the rectified voltage is low, and the second LED unit 12 is energized. The advantage that the ripple rate can be improved by suppressing the height difference of the current amount to the second LED unit 12 is obtained. Further, by providing the second bypass means 22 in the charging path, the inrush current to the second charge / discharge capacitor 112 can be suppressed, and the power factor can be prevented from decreasing.

また図7Aに示すように、第二放電ダイオード125は、第二充放電コンデンサ112からの放電電流が第四LED部14〜第二LED部12に流れる放電経路を構成すると共に、第二充放電コンデンサ112への充電電流が第一LED部11に通電することを阻止する。この第二放電ダイオード125は、第二逆流防止ダイオード122と直列に接続され、さらにこれらの間に第二充放電コンデンサ112の一端が接続される。この第二充放電コンデンサ112は、第二逆流防止ダイオード122を介して第二バイパス手段である第二LED電流制御トランジスタ22Bと接続されている。第二充放電コンデンサ112への充電は、第二LED電流制御トランジスタ22Bが電流制御を行っている期間にのみ行われるので、より効果的に光出力のリプルを抑制することが可能となる。
(第二充放電コンデンサ112への充電)
Moreover, as shown to FIG. 7A, while the 2nd discharge diode 125 comprises the discharge path | route through which the discharge current from the 2nd charging / discharging capacitor | condenser 112 flows into the 4th LED part 14-the 2nd LED part 12, 2nd charging / discharging. The charging current to the capacitor 112 is prevented from passing through the first LED unit 11. The second discharge diode 125 is connected in series with the second backflow prevention diode 122, and one end of the second charge / discharge capacitor 112 is further connected therebetween. The second charge / discharge capacitor 112 is connected to the second LED current control transistor 22B, which is the second bypass means, via the second backflow prevention diode 122. Since charging to the second charge / discharge capacitor 112 is performed only during a period in which the second LED current control transistor 22B performs current control, it becomes possible to more effectively suppress the ripple of light output.
(Charging to the second charge / discharge capacitor 112)

第二充放電コンデンサ112への充電は、電源ラインから第二充放電コンデンサ112、第二逆流防止ダイオード122、第二LED電流制御トランジスタ22Bを通じて行われる。その充電が行われるタイミングは第二LED電流制御トランジスタ22Bによって、第四LED部14、第三LED部13及び第二LED部12が点灯制御されるときとなる。そして充電電流は、コンデンサ端子電圧と第四LED部14〜第二LED部12の合計Vfとが互いに等しくなるよう充電され、なおかつこの充電電流は、第四LED部14〜第二LED部12を流れるLED電流と合成され、この合成電流が第二LED電流制御トランジスタ22Bにより正弦波となるよう電流制御される。これによって、図18の回路例1800で実現される高調波歪抑制機能を阻害することなく、第二充放電コンデンサ112への充電を行うことができる。 Charging to the second charge / discharge capacitor 112 is performed from the power supply line through the second charge / discharge capacitor 112, the second backflow prevention diode 122, and the second LED current control transistor 22B. The charging is performed when the fourth LED unit 14, the third LED unit 13, and the second LED unit 12 are controlled to be turned on by the second LED current control transistor 22B. The charging current is charged such that the capacitor terminal voltage and the total V f of the fourth LED unit 14 to the second LED unit 12 are equal to each other, and this charging current is also the fourth LED unit 14 to the second LED unit 12. Is combined with the LED current flowing through the second LED current control transistor 22B, and the resultant current is controlled to be a sine wave by the second LED current control transistor 22B. Accordingly, the second charge / discharge capacitor 112 can be charged without hindering the harmonic distortion suppression function realized in the circuit example 1800 of FIG.

一方で、コンデンサ充電中のLED電流は、コンデンサ充電電流が差し引かれる分、減少する。第二LED電流制御トランジスタ22Bが正弦波電流制御する期間は、図7Aの回路例では、第四LED部14から第二LED部12までのLEDが点灯される期間となる。また図2の回路例では、この期間は図5において光出力もピークとなる。この期間のLED電流を削減できれば、光出力のピークを抑えることができ、リップル率を低減できる。したがって、この期間に第二充放電コンデンサ112に充電することで、光出力のピークを抑え、かつコンデンサに蓄えた電力を電源電圧の低い時に放電し光出力を得ることで、リップル率の改善効果が二重に得られる。
(第二充放電コンデンサ112からの放電)
On the other hand, the LED current during capacitor charging decreases as the capacitor charging current is subtracted. The period in which the second LED current control transistor 22B performs sinusoidal current control is a period in which the LEDs from the fourth LED unit 14 to the second LED unit 12 are lit in the circuit example of FIG. 7A. In the circuit example of FIG. 2, the light output also peaks in FIG. 5 during this period. If the LED current during this period can be reduced, the peak of light output can be suppressed and the ripple rate can be reduced. Therefore, by charging the second charging / discharging capacitor 112 during this period, the peak of the optical output is suppressed, and the power stored in the capacitor is discharged when the power supply voltage is low to obtain the optical output, thereby improving the ripple rate. Is obtained twice.
(Discharge from the second charge / discharge capacitor 112)

次に第二充放電コンデンサ112からの放電について説明する。図7Aの発光ダイオード駆動装置200において、第二充放電コンデンサ112の放電回路は、第四LED部14〜第二LED部12で構成される。放電電流は正弦波多段駆動回路に流れず、その動作には影響を与えない。また第一充放電コンデンサ111の放電の説明で示したのと同様、LEDに対して過度な電流で放電することはない。   Next, the discharge from the second charge / discharge capacitor 112 will be described. In the light emitting diode driving device 200 of FIG. 7A, the discharge circuit of the second charge / discharge capacitor 112 includes the fourth LED unit 14 to the second LED unit 12. The discharge current does not flow through the sinusoidal multistage drive circuit and does not affect its operation. Similarly to the description of the discharge of the first charge / discharge capacitor 111, the LED is not discharged with an excessive current.

ここで、実施例2に係る発光ダイオード駆動装置200における第四LED部14の電流波形を、図10に示すと共に、実施例1の発光ダイオード駆動装置100における第四LED部14の電流波形を示す図4と比較する。図2に示した実施例1の構成では、第四LED部14〜第二LED部12が点灯している時期に、図4において矢印で示す区間で、光出力のピークが存在する。これに対し、図10に示す実施例2では、電源電圧ピーク時(図10において水平方向の矢印で示す区間)に、第二充放電コンデンサ112に充電を行うことでLED電流を削減させる一方、正弦波多段駆動回路により駆動されるLED部の電流が減少するのに応じて、コンデンサ放電電流を増加させることで(図10において縦方向の矢印)、より一層のリップル率改善が可能となる。また、第一充放電コンデンサ111と同様、電流リップルが小さく、アルミ電解コンデンサを使用しても長寿命を確保できる。   Here, while showing the current waveform of the 4th LED part 14 in the light emitting diode drive device 200 which concerns on Example 2, it shows the current waveform of the 4th LED part 14 in the light emitting diode drive device 100 of Example 1 in FIG. Compare with FIG. In the configuration of the first embodiment illustrated in FIG. 2, there is a light output peak in the section indicated by the arrow in FIG. 4 when the fourth LED unit 14 to the second LED unit 12 are lit. On the other hand, in the second embodiment shown in FIG. 10, the LED current is reduced by charging the second charge / discharge capacitor 112 at the time of the power supply voltage peak (section indicated by the horizontal arrow in FIG. 10), As the current of the LED unit driven by the sine wave multi-stage drive circuit decreases, the capacitor discharge current is increased (vertical arrow in FIG. 10), so that the ripple rate can be further improved. Further, like the first charge / discharge capacitor 111, the current ripple is small, and a long life can be ensured even if an aluminum electrolytic capacitor is used.

また、実施例2に係る発光ダイオード駆動装置200で得られる光出力波形を、図11に示す。この図から、図5で示した実施例1の光出力よりもリップル率が抑えられていることが確認できる。   Further, FIG. 11 shows a light output waveform obtained by the light emitting diode driving apparatus 200 according to the second embodiment. From this figure, it can be confirmed that the ripple rate is suppressed as compared with the optical output of Example 1 shown in FIG.

なお図7Aの例では、LED部を第四LED部14〜第一LED部11の4個用いた発光ダイオード駆動装置を説明した。ただ、本発明はこの構成に限られず、上述の通りLED部の数は複数であれば3以下、又は5以上の任意の数に設定できる。例えば図6Bに示した発光ダイオード駆動装置100Bのように、LED部を第二LED部12と第一LED部11の2個でも、効果的なAC多段回路が構築できることは上述の通りである。このような回路例を発光ダイオード駆動装置200Bとして図7Bに示す。LED部の数は、要求される光量や波高率などの品質、消費電力やコストなどに応じて、適切に選択される。
(実施例3)
In addition, in the example of FIG. 7A, the light emitting diode drive device using four LED parts, the 4th LED part 14-the 1st LED part 11, was demonstrated. However, the present invention is not limited to this configuration, and as described above, the number of LED units can be set to 3 or less, or an arbitrary number of 5 or more as long as it is plural. For example, as in the light emitting diode driving device 100B shown in FIG. 6B, an effective AC multi-stage circuit can be constructed even with two LED units, the second LED unit 12 and the first LED unit 11. An example of such a circuit is shown in FIG. 7B as a light emitting diode driving device 200B. The number of LED units is appropriately selected according to the required quality, such as light quantity and crest factor, power consumption, cost, and the like.
(Example 3)

さらに充放電コンデンサは、2個に限らず3個以上付加することもできる。このような例として、充放電コンデンサを3個用いた実施例3に係る発光ダイオード駆動装置300の回路図を、図12Aに示す。この図に示すように、第四LED部14と第三LED部13と並列に第三充放電コンデンサ113を接続している。このような構成によって、実施例1、実施例2と同様にリップル率を改善できる。   Further, the number of charge / discharge capacitors is not limited to two, and three or more can be added. As such an example, FIG. 12A shows a circuit diagram of a light emitting diode driving apparatus 300 according to Example 3 using three charge / discharge capacitors. As shown in this figure, a third charge / discharge capacitor 113 is connected in parallel with the fourth LED portion 14 and the third LED portion 13. With such a configuration, the ripple rate can be improved as in the first and second embodiments.

特に第三充放電コンデンサ113を用いて、第二LED部12に印加される整流電圧が高いときに充電した電荷を、整流電圧が低いときに放電して第二LED部12に通電することで、第二LED部12への電流量の高低差を抑制して、リップル率を改善できる利点が得られる。また、充電経路に第三バイパス手段23を設けることで、第三充放電コンデンサ113への突入電流を抑制して、力率の低下を回避できる利点も得られる。   In particular, the third charge / discharge capacitor 113 is used to discharge the electric charge charged when the rectified voltage applied to the second LED unit 12 is high and to energize the second LED unit 12 when the rectified voltage is low. The advantage that the ripple rate can be improved by suppressing the height difference of the current amount to the second LED unit 12 is obtained. Further, by providing the third bypass means 23 in the charging path, there is an advantage that the inrush current to the third charging / discharging capacitor 113 can be suppressed and the power factor can be prevented from decreasing.

また第三放電ダイオード126は、図12Aに示すように第三充放電コンデンサ113からの放電電流が第四LED部14と第三LED部13に流れる放電経路を構成すると共に、第三充放電コンデンサ113への充電電流が第二LED部12側に通電することを阻止する。この第三放電ダイオード126は、第三逆流防止ダイオード123と直列に接続され、さらにこれらの間に第三充放電コンデンサ113の一端が接続される。この第三充放電コンデンサ113は、第三逆流防止ダイオード123を介して第三バイパス手段である第三LED電流制御トランジスタ23Bと接続されている。第三充放電コンデンサ113への充電は、第三LED電流制御トランジスタ23Bが電流制御を行っている期間にのみ行われるので、より効果的に光出力のリプルを抑制することが可能となる。なお図12Aの例でも、LED部を第四LED部14〜第一LED部11の4個用いた発光ダイオード駆動装置を説明したが、本発明はこの構成に限られず、LED部の数を3個とすることもできる。このような回路例を発光ダイオード駆動装置300Bとして図12Bに示す。
(実施例4)
Further, as shown in FIG. 12A, the third discharge diode 126 constitutes a discharge path through which the discharge current from the third charge / discharge capacitor 113 flows to the fourth LED portion 14 and the third LED portion 13, and the third charge / discharge capacitor. It prevents that the charging current to 113 energizes to the 2nd LED part 12 side. The third discharge diode 126 is connected in series with the third backflow prevention diode 123, and one end of the third charge / discharge capacitor 113 is connected between them. The third charge / discharge capacitor 113 is connected to a third LED current control transistor 23B, which is a third bypass means, via a third backflow prevention diode 123. The charging of the third charging / discharging capacitor 113 is performed only during the period in which the third LED current control transistor 23B performs the current control, so that it is possible to more effectively suppress the ripple of the light output. In the example of FIG. 12A, the LED driving device using four LED units, the fourth LED unit 14 to the first LED unit 11, has been described. However, the present invention is not limited to this configuration, and the number of LED units is three. It can also be a piece. An example of such a circuit is shown in FIG. 12B as a light emitting diode driving device 300B.
Example 4

さらに充放電コンデンサを4個用いた例を実施例4として、図13に示す。この図は実施例4に係る発光ダイオード駆動装置400の回路図を示している。ここでは、第四LED部14と並列に第四充放電コンデンサ114を接続している。この構成でも、リップル率の改善が期待できる。第四放電ダイオード127は、第四充放電コンデンサ114からの放電電流が第四LED部14に流れる放電経路を構成すると共に、第四充放電コンデンサ114への充電電流が第三LED部13側に通電することを阻止する。この第四放電ダイオード127は、第四逆流防止ダイオード124と直列に接続され、さらにこれらの間に第四充放電コンデンサ114の一端が接続される。この第四充放電コンデンサ114は、第四逆流防止ダイオード124を介して第四バイパス手段24である第四LED電流制御トランジスタ24Bと接続されている。第四充放電コンデンサ114への充電は、第四LED電流制御トランジスタ24Bが電流制御を行っている期間にのみ行われるので、より効果的に光出力のリプルを抑制することが可能となる。   Furthermore, an example using four charge / discharge capacitors is shown in FIG. This figure shows a circuit diagram of a light emitting diode driving apparatus 400 according to the fourth embodiment. Here, a fourth charge / discharge capacitor 114 is connected in parallel with the fourth LED unit 14. Even with this configuration, an improvement in the ripple rate can be expected. The fourth discharge diode 127 constitutes a discharge path in which the discharge current from the fourth charge / discharge capacitor 114 flows to the fourth LED unit 14, and the charge current to the fourth charge / discharge capacitor 114 flows to the third LED unit 13 side. Prevent energization. The fourth discharge diode 127 is connected in series with the fourth backflow prevention diode 124, and further, one end of the fourth charge / discharge capacitor 114 is connected therebetween. The fourth charge / discharge capacitor 114 is connected to the fourth LED current control transistor 24B, which is the fourth bypass means 24, via the fourth backflow prevention diode 124. The charging of the fourth charge / discharge capacitor 114 is performed only during the period in which the fourth LED current control transistor 24B performs the current control, so that it is possible to more effectively suppress the ripple of the light output.

以上の発光ダイオード駆動装置は、LED素子を備えているため、LED素子とその駆動回路を同一の配線基板に配置することで、家庭用交流電源を投入して点灯可能な照明装置や照明器具として利用できる。   Since the light emitting diode driving device described above includes an LED element, the LED element and the driving circuit thereof are arranged on the same wiring board, thereby turning on a household AC power source as a lighting device or lighting fixture that can be turned on. Available.

100、100’、200、200’、200B、300、300B、400、1700、1800…発光ダイオード駆動装置;1600…AC多段回路
2…整流回路
3…LED駆動手段
4…電流検出手段
5…電流制御信号付与手段;5E、5F、5G…電流制御信号付与ツェナーダイオード
6…高調波抑制信号生成手段
7…定電圧電源
8…電圧変動抑制信号生成手段
10…LED集合体
11…第一LED部
12…第二LED部
13…第三LED部
14…第四LED部
21…第一バイパス手段;21B…第一LED電流制御トランジスタ
22…第二バイパス手段;22B…第二LED電流制御トランジスタ
23…第三バイパス手段;23B…第三LED電流制御トランジスタ
24…第四バイパス手段;24B…第四LED電流制御トランジスタ
30…電流制御手段;30B…電流制御手段(オペアンプ)
60、61…高調波抑制信号生成抵抗
70…オペアンプ電源用トランジスタ
71…ツェナーダイオード
72…ツェナー電圧設定抵抗
81…保護抵抗;82…バイパスコンデンサ
111…第一充放電コンデンサ
112…第二充放電コンデンサ
113…第三充放電コンデンサ
114…第四充放電コンデンサ
121…第一逆流防止ダイオード
122…第二逆流防止ダイオード
123…第三逆流防止ダイオード
124…第四逆流防止ダイオード
125…第二放電ダイオード
126…第三放電ダイオード
127…第四放電ダイオード
161、162、163、164、165、166…LEDブロック
167…スイッチ制御部
1602…ブリッジ回路
1603A…LED電流制限抵抗
1611…第一LEDブロック
1612…第二LEDブロック
1613…第三LEDブロック
1621A…第一電流制御トランジスタ
1622A…第二電流制御トランジスタ
1623A…第三電流制御トランジスタ
1631A…第一電流検出トランジスタ
1632A…第二電流検出トランジスタ
1633A…第三電流検出トランジスタ
1731…第一電流制御手段
1732…第二電流制御手段
1733…第三電流制御手段
1734…第四電流制御手段
AP…交流電源
BP1…第一バイパス経路;BP2…第二バイパス経路;BP3…第三バイパス経路
BP4…第四バイパス経路
BP1601…第一バイパス経路
BP1602…第二バイパス経路
BP1603…第三バイパス経路
OL…出力ライン
100, 100 ', 200, 200', 200B, 300, 300B, 400, 1700, 1800 ... Light-emitting diode drive device; 1600 ... AC multistage circuit 2 ... Rectifier circuit 3 ... LED drive means 4 ... Current detection means 5 ... Current control 5E, 5F, 5G ... Current control signal applying Zener diode 6 ... Harmonic suppression signal generating means 7 ... Constant voltage power supply 8 ... Voltage fluctuation suppressing signal generating means 10 ... LED assembly 11 ... First LED unit 12 ... 2nd LED part 13 ... 3rd LED part 14 ... 4th LED part 21 ... 1st bypass means; 21B ... 1st LED current control transistor 22 ... 2nd bypass means; 22B ... 2nd LED current control transistor 23 ... 3rd Bypass means; 23B ... Third LED current control transistor 24 ... Fourth bypass means; 24B ... Fourth LED current control transistor 0 ... current control means; 30B ... current control means (operational amplifier)
60, 61 ... Harmonic suppression signal generating resistor 70 ... Operational amplifier power supply transistor 71 ... Zener diode 72 ... Zener voltage setting resistor 81 ... Protection resistor; 82 ... Bypass capacitor 111 ... First charge / discharge capacitor 112 ... Second charge / discharge capacitor 113 ... third charge / discharge capacitor 114 ... fourth charge / discharge capacitor 121 ... first backflow prevention diode 122 ... second backflow prevention diode 123 ... third backflow prevention diode 124 ... fourth backflow prevention diode 125 ... second discharge diode 126 ... second Three discharge diodes 127 ... fourth discharge diodes 161, 162, 163, 164, 165, 166 ... LED block 167 ... switch control unit 1602 ... bridge circuit 1603A ... LED current limiting resistor 1611 ... first LED block 1612 ... second LED block 161 ... third LED block 1621A ... first current control transistor 1622A ... second current control transistor 1623A ... third current control transistor 1631A ... first current detection transistor 1632A ... second current detection transistor 1633A ... third current detection transistor 1731 ... first One current control means 1732 ... second current control means 1733 ... third current control means 1734 ... fourth current control means AP ... AC power supply BP1 ... first bypass path; BP2 ... second bypass path; BP3 ... third bypass path BP4 ... Fourth bypass path BP1601 ... First bypass path BP1602 ... Second bypass path BP1603 ... Third bypass path OL ... Output line

Claims (11)

交流電源(AP)に接続可能で、該交流電源(AP)の交流電圧を整流した整流電圧を得るための整流回路(2)と、
前記整流回路(2)の出力側と直列に接続される、少なくとも一のLED素子を含む第二LED部(12)と、
前記第二LED部(12)と直列に接続される、少なくとも一のLED素子を含む第一LED部(11)と、
前記第一LED部(11)と直列に接続され、前記第一LED部(11)及び第二LED部(12)への通電量を制御するための第一バイパス手段(21)と、
前記第二LED部(12)と直列に接続され、かつ前記第二LED部(12)から見て前記第一LED部(11)と並列に接続されており、前記第二LED部(12)への通電量を制御するための第二バイパス手段(22)と、
前記第一LED部(11)及び第二LED部(12)の直列接続体と、並列に接続される第一充放電コンデンサ(111)と
を備えており、
前記第一充放電コンデンサ(111)は、前記第一バイパス手段(21)と直列に接続され、
前記第一充放電コンデンサ(111)は、整流電圧が、
前記第一LED部(11)及び第二LED部(12)の順方向電圧の和よりも大きい場合に充電され、
前記第一LED部(11)及び第二LED部(12)の順方向電圧の和よりも小さい場合に放電されよう構成されてなることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
A rectifier circuit (2) that can be connected to an AC power supply (AP) and obtains a rectified voltage obtained by rectifying the AC voltage of the AC power supply (AP);
A second LED section (12) including at least one LED element connected in series with the output side of the rectifier circuit (2);
A first LED part (11) comprising at least one LED element connected in series with the second LED part (12);
First bypass means (21) connected in series with the first LED section (11), for controlling the amount of electricity to the first LED section (11) and the second LED section (12),
The second LED unit (12) is connected in series and connected to the first LED unit (11) in parallel when viewed from the second LED unit (12), and the second LED unit (12) Second bypass means (22) for controlling the energization amount to
A series connection of the first LED unit (11) and the second LED unit (12), a first charge / discharge capacitor (111) connected in parallel ,
With
The first charge / discharge capacitor (111) is connected in series with the first bypass means (21),
The first charge / discharge capacitor (111) has a rectified voltage,
The first LED unit (11) and the second LED unit (12) are charged when greater than the sum of the forward voltage,
LED driving device characterized by comprising is configured that will be discharged is smaller than the sum of the forward voltage of the first LED unit (11) and a second LED unit (12).
請求項1に記載の発光ダイオード駆動装置であって、さらに、  The light emitting diode driving device according to claim 1, further comprising:
前記第二LED部(12)と並列で、かつ第一LED部(11)と直列に接続される第二充放電コンデンサ(112)を備えており、  A second charge / discharge capacitor (112) connected in parallel with the second LED section (12) and in series with the first LED section (11);
前記第二充放電コンデンサ(112)は、整流電圧が、  The second charge / discharge capacitor (112) has a rectified voltage,
前記第二LED部(12)の順方向電圧よりも大きい場合に充電され、    Charged when it is greater than the forward voltage of the second LED part (12),
前記第二LED部(12)の順方向電圧よりも小さい場合に放電されるよう構成されてなることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。    A light emitting diode driving device characterized in that it is configured to be discharged when it is smaller than a forward voltage of the second LED section (12).
請求項に記載の発光ダイオード駆動装置であって、さらに、
前記第二バイパス手段(22)が前記第二LED部(12)に通電される電流をバイパスする第二バイパス経路(BP2)上に設けられており、前記第二充放電コンデンサ(112)への充電電流が前記第一LED部(11)に通電することを阻止するための第二放電ダイオード(125)を備えることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
The light-emitting diode driving device according to claim 2 , further comprising:
The second bypass means (22) is provided on the second bypass path (BP2) for bypassing the current passed through the second LED section (12), and is connected to the second charge / discharge capacitor (112). A light emitting diode driving device comprising a second discharge diode (125) for preventing a charging current from passing through the first LED section (11).
請求項又はに記載の発光ダイオード駆動装置であって、さらに、
前記第一LED部(11)及び第二LED部(12)の直列接続体と直列に接続される、少なくとも一のLED素子を含む第三LED部(13)と、
前記第三LED部(13)と並列に接続され、かつ第一LED部(11)及び第二LED部(12)の直列接続体と、直列に接続される第三充放電コンデンサ(113)と、
前記第三LED部(13)と直列に接続され、かつ前記第三LED部(13)から見て前記第一LED部(11)及び第二LED部(12)の直列接続体と並列に接続されており、前記第三LED部(13)への通電量を制御するための第三バイパス手段(23)と、
を備えており、
前記第一充放電コンデンサ(111)は、前記第一LED部(11)、第二LED部(12)及び第三LED部(13)の直列接続体と並列に接続されており、
前記第二充放電コンデンサ(112)は、前記第二LED部(12)及び第三LED部(13)の直列接続体と並列で、かつ第一LED部(11)と直列に接続されていることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
A light emitting diode driving apparatus according to claim 2 or 3, further
A third LED part (13) comprising at least one LED element connected in series with a series connection of the first LED part (11) and the second LED part (12);
The third LED unit (13) is connected in parallel, and the first LED unit (11) and the second LED unit (12) are connected in series, and the third charge / discharge capacitor (113) is connected in series. ,
Connected in series with the third LED part (13) and connected in parallel with the series connection body of the first LED part (11) and the second LED part (12) as seen from the third LED part (13) A third bypass means (23) for controlling the amount of current supplied to the third LED section (13),
With
The first charge / discharge capacitor (111) is connected in parallel with the series connection body of the first LED part (11), the second LED part (12) and the third LED part (13),
The second charge / discharge capacitor (112) is connected in parallel with the series connection body of the second LED part (12) and the third LED part (13) and in series with the first LED part (11). A light-emitting diode driving device.
請求項に記載の発光ダイオード駆動装置であって、さらに、
前記第三バイパス手段(23)が前記第三LED部(13)に通電される電流をバイパスする第三バイパス経路(BP3)上に設けられており、前記第三充放電コンデンサ(113)への充電電流が前記第二LED部(12)に通電することを阻止するための第三放電ダイオード(126)を備えることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
The light emitting diode driving device according to claim 4 , further comprising:
The third bypass means (23) is provided on a third bypass path (BP3) that bypasses the current passed through the third LED section (13), and is connected to the third charge / discharge capacitor (113). A light emitting diode driving device comprising a third discharge diode (126) for preventing a charging current from passing through the second LED section (12).
請求項からのいずれか一に記載の発光ダイオード駆動装置であって、さらに、
前記第一LED部(11)、第二LED部(12)及び第三LED部(13)の直列接続体と直列に接続される、少なくとも一のLED素子を含む第四LED部(14)と、
前記第四LED部(14)と並列に接続され、かつ前記第一LED部(11)、第二LED部(12)及び第三LED部(13)の直列接続体と直列に接続される第四充放電コンデンサ(114)と、
前記第四LED部(14)と直列に接続され、かつ前記第四LED部(14)から見て前記第一LED部(11)、第二LED部(12)及び第三LED部(13)の直列接続体と並列に接続されており、前記第四LED部(14)への通電量を制御するための第四バイパス手段(24)と、
を備えており、
前記第一充放電コンデンサ(111)は、前記第一LED部(11)、第二LED部(12)、第三LED部(13)及び第四LED部(14)の直列接続体と並列に接続されており、
前記第二充放電コンデンサ(112)は、前記第二LED部(12)、第三LED部(13)及び第四LED部(14)の直列接続体と並列で、かつ第一LED部(11)と直列に接続されており、
前記第三充放電コンデンサ(113)は、前記第三LED部(13)及び第四LED部(14)の直列接続体と並列で、かつ前記第一LED部(11)及び第二LED部(12)の直列接続体と直列に接続されていることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
The light emitting diode driving device according to any one of claims 2 to 5 , further comprising:
A fourth LED unit (14) including at least one LED element connected in series with a series connection body of the first LED unit (11), the second LED unit (12) and the third LED unit (13); ,
The fourth LED unit (14) is connected in parallel with the first LED unit (11), the second LED unit (12) and the third LED unit (13) connected in series. Four charge / discharge capacitors (114),
The first LED unit (11), the second LED unit (12) and the third LED unit (13) connected in series with the fourth LED unit (14) and viewed from the fourth LED unit (14) A fourth bypass means (24) for controlling an energization amount to the fourth LED section (14),
With
The first charge / discharge capacitor (111) is in parallel with the series connection body of the first LED part (11), the second LED part (12), the third LED part (13), and the fourth LED part (14). Connected,
The second charge / discharge capacitor (112) is in parallel with the series connection body of the second LED part (12), the third LED part (13) and the fourth LED part (14), and the first LED part (11 ) In series,
The third charge / discharge capacitor (113) is in parallel with the series connection body of the third LED part (13) and the fourth LED part (14), and the first LED part (11) and the second LED part ( 12. A light-emitting diode driving device connected in series with the serial connection body of 12).
請求項に記載の発光ダイオード駆動装置であって、さらに、
前記第四バイパス手段(24)が前記第四LED部(14)に通電される電流をバイパスする第四バイパス経路(BP4)上に設けられており、前記第四充放電コンデンサ(114)への充電電流が前記第三LED部(13)に通電することを阻止するための第四放電ダイオード(127)を備えることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
The light emitting diode driving device according to claim 6 , further comprising:
The fourth bypass means (24) is provided on a fourth bypass path (BP4) for bypassing a current passed through the fourth LED section (14), and is connected to the fourth charge / discharge capacitor (114). A light emitting diode driving device comprising: a fourth discharge diode (127) for preventing a charging current from passing through the third LED section (13).
請求項1からのいずれか一に記載の発光ダイオード駆動装置であって、さらに、
前記第一LED部(11)及び第二LED部(12)が直列に接続される出力ライン(OL)上を流れる電流量に基づく電流検出信号を検出するための電流検出手段(4)と、
前記電流検出手段(4)によって検出された電流検出信号に応じて、前記第一バイパス手段(21)及び第二バイパス手段(22)の動作を制御する動作制御信号を出力するための電流制御手段(30)と、
を備えており、
前記電流制御手段(30)が、該動作制御信号を出力するための一の出力を備えており、前記第一バイパス手段(21)と第二バイパス手段(22)とが、該一の出力に対して並列に接続されてなることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
The light-emitting diode driving device according to any one of claims 1 to 7 , further comprising:
Current detection means (4) for detecting a current detection signal based on the amount of current flowing on an output line (OL) in which the first LED section (11) and the second LED section (12) are connected in series;
Current control means for outputting an operation control signal for controlling the operation of the first bypass means (21) and the second bypass means (22) according to the current detection signal detected by the current detection means (4). (30),
With
The current control means (30) is provided with one output for outputting the operation control signal, and the first bypass means (21) and the second bypass means (22) are provided with the one output. A light-emitting diode driving device characterized by being connected in parallel to each other.
請求項に記載の発光ダイオード駆動装置であって、
前記電流制御手段(30)が、前記整流回路(2)で整流された整流電圧を基準電圧として、前記第一バイパス手段(21)及び第二バイパス手段(22)の動作を制御する動作制御信号を出力することを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
The light-emitting diode driving device according to claim 8 ,
The current control means (30) is an operation control signal for controlling operations of the first bypass means (21) and the second bypass means (22) using the rectified voltage rectified by the rectifier circuit (2) as a reference voltage. A light emitting diode driving device.
請求項又はに記載の発光ダイオード駆動装置であって、さらに、
前記第一充放電コンデンサ(111)と直列に接続され、整流電圧の変動を検出する電圧変動抑制信号生成手段(8)を備えており、
前記電圧変動抑制信号生成手段(8)で検出された整流電圧の変動と、前記電流検出手段(4)によって検出された電流検出信号との和に基づいて、前記電流制御手段(30)が、前記第一バイパス手段(21)及び第二バイパス手段(22)の動作を制御するよう構成されてなることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
The light-emitting diode driving device according to claim 8 or 9 , further comprising:
The first charge / discharge capacitor (111) is connected in series, and includes voltage fluctuation suppression signal generation means (8) for detecting fluctuations in the rectified voltage,
Based on the sum of the fluctuation of the rectified voltage detected by the voltage fluctuation suppression signal generation means (8) and the current detection signal detected by the current detection means (4), the current control means (30), A light emitting diode driving device configured to control operations of the first bypass means (21) and the second bypass means (22).
請求項1から10のいずれか一に記載の発光ダイオード駆動装置であって、さらに、
前記第一LED部(11)と直列に接続される、前記第一LED部(11)及び第二LED部(12)への通電を制御するLED駆動手段(3)を備え、
前記第一バイパス手段(21)が、前記LED駆動手段(3)と並列に接続されてなることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
The light-emitting diode driving device according to any one of claims 1 to 10 , further comprising:
LED driving means (3) for controlling energization to the first LED part (11) and the second LED part (12) connected in series with the first LED part (11),
The light emitting diode driving device according to claim 1, wherein the first bypass means (21) is connected in parallel with the LED driving means (3).
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