JPH0713505A - 発光ダイオード駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力端子に接続される発光ダイオードの着脱
により電源を接続または分離できる発光ダイオード駆動
回路と、主電源の一次電池または二次電池の短絡や過放
電を検知し、補助電源の一次電池または二次電池に切り
替える発光ダイオード駆動回路を提供することを目的と
する。 【構成】 出力端子２ａ，２ｂに接続された発光ダイオ
ード２に定電流を供給する定電流回路３と発光ダイオー
ド２の両端電圧を検知する電圧検出回路４と、電圧検出
回路４の出力を受けて電源を接続または分離するスイッ
チ回路５で構成され、出力端子に接続される発光ダイオ
ード２の着脱により電源を接続または分離できるため、
機器に新たに電源スイッチを設ける必要がなく、特に屋
外機器では防水上有利な構造を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一次電池または、二次電
池などの電源により駆動する表示装置などに利用する発
光ダイオード駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、発光ダイオード駆動回路は発光ダ
イオードの点灯動作のみを行うように構成されているの
が一般的であり、電源をオン，オフするスイッチは別に
設けていた。また、着脱可能な豆球や発光ダイオードを
用いた機器でも発光ダイオード自身を着脱することでス
イッチ動作をおこなう例はない。たとえば自動車の操作
パネルや、音響機器の表示灯に用いる発光ダイオード駆
動回路は、発光ダイオードを点滅させたり、屋外広告表
示灯や、行先案内表示灯のように文字や絵柄を点灯させ
る機能だけを備えている。

【０００３】また、発光ダイオードが着脱可能な小形の
工事用標識灯や、屋外用の消火栓位置表示灯などの防災
機器では、防水構造とするために防水型の機械スイッチ
や磁気スイッチなどを用いており、高価でかつスイッチ
の取付けにより機器の構造が複雑になっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこでこのような機器
の多くの発光ダイオードは、その色や大きさをかえた
り、また豆電球との互換性を可能にするようにソケット
などに固定されている。そして発光ダイオードの着脱に
より電源のオン，オフができれば新たに電源スイッチを
設ける必要がない。特に上記の用途のなかで屋外に設置
するものは防水性を向上することが必要である。また、
上記の機器のように電源が電池で、別に設けている電源
をオン、オフするスイッチの信頼性に問題があった場合
には、電池の過放電または短絡により発光表示機能が停
止してしまう。特に屋外における防災、防犯用監視機器
においては電源の故障による発光ダイオードの不点灯が
重大な事故を引き起こす恐れがある。

【０００５】本発明は上記課題を解決するもので電源ス
イッチを別に設ける必要がなく、信頼性の優れた発光ダ
イオード駆動回路を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の第１の手段による発光ダイオード駆動回路は、
一対の出力端子と、この出力端子に着脱自在に接続され
た発光ダイオードと、前記発光ダイオードに定電流を供
給する定電流回路と、前記発光ダイオードの両端電圧を
検知する電圧検出回路と、この電圧検出回路の出力を受
けて電源を接続または分離するスイッチ回路とを具備し
たものである。

【０００７】また、前記する第１の手段における定電流
回路に発光ダイオードの発光を外部からの直流電圧によ
り停止できる制御端子を具備したものである。

【０００８】さらにまた、第２の手段による発光ダイオ
ード駆動回路は、主電源としての電池と補助電源として
の電池と、発光ダイオードを点灯する前記主電源として
の電池の短絡または過放電状態を検知する電圧検出回路
と、この電圧検出回路の信号により前記補助電源として
の電池に切り替える半導体スイッチ素子と、無負荷時は
消費電流を削減するため、前記補助電源としての電池に
切り替えるための前記半導体スイッチ素子のバイアスを
遮断する制御端子とを具備したものである。

【０００９】

【作用】上記本発明の第１の手段の構成によれば、出力
端子に着脱自在に発光ダイオードを設け、製品の在庫中
または輸送中は発光ダイオードを出力端子から分離し、
使用時のみ発光ダイオードを出力端子に接続するため、
発光ダイオード駆動回路にスイッチを別に設ける必要が
なくなり、製品の在庫中や輸送中におけるスイッチの信
頼性の不充分さに起因する電池の容量低下や短絡、過放
電などを防止することができる。

【００１０】また本発明の第２の手段の構成によれば、
主電源としての電池に異常が発生しても自動的に補助電
源としての電池に切り替るため、発光ダイオードの点灯
が途切れることなく、またメンテナンス回数を削減でき
る。

【００１１】さらに本発明の第１の手段と第２の手段を
互いに接続することにより、発光ダイオードによる電源
のスイッチ機能と、主電源と補助電源の切り替え機能と
を有する発光ダイオード駆動回路を実現できる。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例の発光ダイオード駆動回路を
図面に基づき、具体的に説明する。

【００１３】（実施例１）本発明の第１の手段による発
光ダイオード駆動回路を図１に示す。図１において、電
源となる電池１からの電力が印加された電源端子１ａ，
１ｂに接続された出力端子２ａ，２ｂに接続された負荷
となる発光ダイオード２に定電流を供給する定電流回路
３と発光ダイオード２の両端電圧を検知する電圧検出回
路４とを並列に接続し、さらに電圧検出回路４に、電圧
検出回路４の出力でオン，オフする半導体スイッチまた
はリレーによるスイッチ回路５を接続している。また、
端子７ａ，７ｂは、実施例１の発光ダイオード駆動回路
（電池１を取り外した）を後述の実施例２の発光ダイオ
ード駆動回路に接続して用いる場合、図２に示す端子２
４、１４ｂに接続する端子である。

【００１４】また発光ダイオード２を出力端子２ａ，２
ｂから取り外した後、電源端子１ａ，１ｂに印加される
電源がオフしたり制御端子６によって定電流回路３が動
作を停止し出力端子２ａ，２ｂの電圧がゼロとなって
も、再度発光ダイオード２がスイッチ機能を果たすこと
がよきるよう、出力端子２ａには電圧検出回路４を動作
させるに要する電圧をバイアスする端子８が接続されて
いる。

【００１５】定電流回路３は電源端子１ａと電圧検出回
路４の間に接続されているトランジスタ９のベース電流
を定電流で吸い込み、この動作を直流信号により停止で
きる制御端子６を有している。またトランジスタ９は増
幅された定電流を電源端子１ａから発光ダイオード２に
供給する。

【００１６】次に上記のように構成した本実施例１の発
光ダイオード駆動回路の動作について図１と、図３に示
す発光ダイオード電流電圧特性を用いて説明する。

【００１７】トランジスタ９のベース電流は定電流回路
３により一定に制御されているためベース電流とトラン
ジスタ９の増幅率の積にほぼ近似されるコレクタ電流
が、出力端子２ａ，２ｂに接続されている発光ダイオー
ド２に供給される。このとき出力端子２ａ，２ｂに発生
する電圧は、たとえば図３に示すように発光ダイオード
の電流電圧特性でおのずと定まる。図３によるとたとえ
ば黄色発光ダイオードは約２０ｍＡの動作電流で２．１
５Ｖ，オレンジ色発光ダイオードは１９．２ｍＡで１．
８Ｖの電圧が発生する。従って、電圧検出回路４の検出
電圧を発光ダイオード２に発生する電圧以上に設定すれ
ば、電圧検出回路４は発光ダイオード２が出力端子２
ａ，２ｂに接続されている間、ローレベルと検知しスイ
ッチ回路５をオンする。

【００１８】また、出力端子２ａ，２ｂから発光ダイオ
ード２を取外すとトランジスタ９のコレクタ電流がゼロ
となり、出力端子２ａ，２ｂの電圧は電源電圧と等しく
なる。従って電圧検出回路４はハイレベルを検知でき
る。ただし、ハイレベルの検出は、電圧検出回路４の検
出電圧が電源電圧と同じもしくは電源電圧より小さく設
定できなければならない。また、スイッチ回路５は電圧
検出回路４の直流信号を受けてオン，オフし、電源端子
１ａ，１ｂの電源電圧を端子７ａ，７ｂに通電する。

【００１９】さらに定電流回路３の制御端子６は定電流
回路３に直流電圧をバイアスまたは定電流回路３を短絡
することでトランジスタ９のベース電流を遮断するもの
である。これにより発光ダイオード２の消灯、さらに制
御端子６にパルス電圧をバイアスすることで点滅させる
ことが可能である。

【００２０】従って、出力端子２ａ，２ｂに発光ダイオ
ード２を着脱することで電源をオン，オフでき、発光ダ
イオード以外に電源スイッチを必要としない回路を構成
できる。さらに、定電流回路３により発光ダイオード２
は一定の輝度を保つことができるため安定した視認性が
期待できる。

【００２１】なお、本実施例１の定電流回路３はトラン
ジスタや電界効果型トランジスタ、ＩＣなどを用いて構
成してもよく、電圧検出回路４もトランジスタや電界効
果型トランジスタ、ＩＣなどを用いて構成してもよい。

【００２２】（実施例２）本発明の第２の手段による発
光ダイオード駆動回路を図２に示す。図２において、主
電源の電池（一次電池または二次電池）１０の短絡や過
放電を検知する電圧検出回路１１に電圧検出回路１１の
出力で動作する半導体スイッチ素子１２が接続され、半
導体スイッチ素子１２には電源端子１３ａ，１３ｂに接
続される電池１０を端子１４ａ，１４ｂに通電する半導
体スイッチ素子１５が接続されている。

【００２３】また、電圧検出回路１１が出力していると
き抵抗１６および抵抗１７の中点１８をダイオード１９
によって一方向にのみにバイアスするように接続し、端
子２０ａ，２０ｂに接続される補助電源の電池（一次電
池または二次電池）２１をオン，オフする半導体スイッ
チ素子２２は、半導体スイッチ素子１２および半導体ス
イッチ素子１５がオフするように電圧検出回路１１が出
力しているときにオンし、端子１３ａ，１３ｂと１４
ａ，１４ｂとを通電するよう接続されている。要するに
半導体スイッチ素子１５と半導体スイッチ素子２２は電
圧検出回路１１の出力で相反した動作をするよう接続さ
れていることを示す。また、電圧検出回路１１の出力に
関係なく半導体スイッチ素子１５および半導体スイッチ
素子２２を強制的にオフできる半導体スイッチ素子２３
および制御端子２４を接続している。

【００２４】従って、主電源の電池１０が短絡や過放電
しても補助電源の電池２１から電力が供給されるので、
本実施例２の発光ダイオード制御回路に発光ダイオード
などを端子２４、１４ｂに接続して使用する場合前記発
光ダイオードなどの動作停止を防ぐことができる。

【００２５】また半導体スイッチ素子２３をオフするこ
とで端子２４、１４ｂに接続される発光ダイオードなど
の動作を停止できる。

【００２６】また実施例１の発光ダイオード駆動回路の
出力端子７ａ，７ｂを実施例２の半導体スイッチ素子２
３の制御信号として端子２４，１４ｂへ入力し実施例１
の発光ダイオード２を出力端子２ａ，２ｂから取外すと
本実施例２の発光ダイオード駆動回路は動作を停止し、
同時に実施例１の発光ダイオード駆動回路の動作も停止
することが可能である。これにより実施例１の発光ダイ
オード駆動回路と本実施例２の発光ダイオード駆動回路
の回路消費電流をほぼ皆無にできる。次に本実施例２の
発光ダイオード駆動回路動作について以下に説明する。

【００２７】端子１３ａ，１３ｂに接続された主電源と
しての電池（一次電池または二次電池）１０の短絡や過
放電を電圧検出回路１１で検知する本実施例２では主電
源が正常なとき電圧検出回路１１はハイレベルを出力
し、半導体スイッチ素子１２および半導体スイッチ素子
１５をオン、同時にダイオード１９を介して抵抗１６と
抵抗１７の中点１８をバイアスし半導体スイッチ素子２
２をオフする。このとき端子２０ａ，２０ｂに接続され
る補助電源としての電池２１は発光ダイオード駆動回路
と分離される。主電源の電池１０が上記の短絡や、過放
電になり電圧検出回路１１の検出電圧以下となると電圧
検出回路１１はローレベルを出力し即座に半導体スイッ
チ素子１２はオフする。同時に、抵抗１６と抵抗１７の
中点１８のバイアスがなくなり半導体スイッチ素子２２
がオンする。

【００２８】また、半導体スイッチ素子２３は電圧検出
回路１１の動作に関係なく主電源および補助電源の端子
１４ａ，１４ｂへの出力を停止する。このときダイオー
ド１９は電圧検出回路１１の出力端子を介して半導体ス
イッチ素子２２がオンすることを防止する。

【００２９】ところで、半導体スイッチ素子２３の制御
信号として端子２４，１４ｂに実施例１の発光ダイオー
ド駆動回路の端子７ａ，７ｂを接続し、発光ダイオード
２を出力端子２ａ，２ｂから取り外すと図２に示す端子
１４ａ，１４ｂの出力はオフし、実施例１の発光ダイオ
ード駆動回路も電源オフで停止する。

【００３０】従って、上記の実施例１の発光ダイオード
駆動回路と実施例２の発光ダイオード駆動回路を互いに
接続することで主電源と補助電源の切り替え機能と発光
ダイオードによる電源のスイッチ機能を有する発光ダイ
オード駆動回路を実現できる。特に電源の交換が容易に
できない屋外用機器、たとえば消火栓位置表示灯などの
防災機器や工事用標識灯、また、発光ダイオードを継続
した点灯を要する監視装置などで効力を発揮するもので
ある。

【００３１】なお、本実施例２の電圧検出回路１１はト
ランジスタや電界効果型トランジスタ、ＩＣなどを用い
て構成してもよく、また、半導体スイッチ素子１２、半
導体スイッチ素子１５、半導体スイッチ素子２２はトラ
ンジスタや電界効果型トランジスタ、ＩＣまたはリレー
などを用いて構成してもよい。また、本実施例２の主電
源および補助電源としての電池は一次電池は乾電池、水
銀電池、リチウム電池などを用いることができる。また
二次電池であればニッケル・カドミウム電池、ニッケル
水素蓄電池、鉛蓄電池、リチウム二次電池を用いること
ができる。特にコイン形のリチウム電池を用いることで
小形化が可能である。さらに主電源に上記二次電池を用
い、この二次電池を充電する手段として太陽電池を用い
ればメンテナンスを要しない電源および発光ダイオード
駆動回路を実現できる。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように本発明
の発光ダイオードの駆動回路によれば、以下の効果を奏
する。 （１）発光ダイオードにより電源のオン，オフができる
ことから、発光ダイオードの点灯を出力とする機器にお
いては電源スイッチを新たに設ける必要がなく、特に屋
外機器では防水上有利な構造を実現できる。 （２）発光ダイオードを点灯する主電源としての電池
（一次電池または二次電池）の短絡や、過放電状態を電
圧検出回路により検知し補助電源としての電池（一次電
池または二次電池）に切り替えるようにしたことにより
主電源に異状をきたしても途切れることなく発光ダイオ
ードを点灯できる。 （３）請求項１記載の発光ダイオード駆動回路（電池を
取り外した）と請求項３記載の発光ダイオード駆動回路
を互いに接続することで、出力端子から発光ダイオード
を取外した時は請求項３記載の発光ダイオード駆動回路
の主電源と補助電源の切替え動作も停止できるため、回
路消費電流を極めて小さくすることができ、主電源に電
池（一次電池または二次電池）を用いた場合、在庫中ま
たは輸送中における電池容量の著しい低下を防ぐことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の発光ダイオード駆動回路の
回路図

【図２】同実施例２の発光ダイオード駆動回路の回路図

【図３】発光ダイオードの電流電圧特性を示すグラフ

【符号の説明】

１ 電池（電源） ２ 発光ダイオード ２ａ，２ｂ 出力端子 ３ 定電流回路 ４，１１ 電圧検出回路 ５ スイッチ回路 １０ 主電源としての電池 １２，１５，２２，２３ 半導体スイッチ素子 ２１ 補助電源としての電池 ２４ 制御端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室園 幹夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の出力端子と、この出力端子に着脱自
   在に設けた発光ダイオードと、前記発光ダイオードに定
   電流を供給する定電流回路と、前記発光ダイオードの両
   端電圧を検知する電圧検出回路と、この電圧検出回路の
   出力を受けて電源を接続または分離するスイッチ回路と
   を具備した発光ダイオード駆動回路。
2. 【請求項２】定電流回路が発光ダイオードの発光を停止
   する制御端子を具備した請求項１記載の発光ダイオード
   駆動回路。
3. 【請求項３】主電源としての電池と補助電源としての電
   池と、発光ダイオードを点灯する前記主電源としての電
   池の短絡または過放電状態を検知する電圧検出回路と、
   この電圧検出回路の信号により前記補助電源としての電
   池に切り替える半導体スイッチ素子と、無負荷時は消費
   電流を削減するため、前記補助電源としての電池に切り
   替えるための前記半導体スイッチ素子のバイアスを遮断
   する制御端子とを具備した発光ダイオード駆動回路。