JP2001313423A - 発光ダイオード駆動装置 - Google Patents
発光ダイオード駆動装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】発光ダイオード電流の安定度が優れているとと
もに、電力損失および入力電流歪が少なくて、しかも比
較的安価な発光ダイオード駆動装置を提供する。 【解決手段】インダクタＬ、スイッチング素子Ｑおよび
ダイオードＤ（発光ダイオードで兼用可）を備えた昇圧
チョッパＢＵＴの直流出力によって発光ダイオードＬＥ
Ｄを駆動するとともに、発光ダイオードＬＥＤ流れる発
光ダイオード電流帰還回路ＬＦＣを設けて、その検出信
号に応じて昇圧チョッパＢＵＴの制御回路ＣＣを、低周
波交流の周期より長い時間領域で見た場合に発光ダイオ
ード電流を平均化させるように制御する。スイッチング
素子Ｑのオン制御は、インダクタがエネルギーを放出し
たときに行う。スイッチング素子Ｑのオフ制御は、スイ
ッチング電流値に応じて行うか、オン後所定時間経過し
たときに行うことができる。
もに、電力損失および入力電流歪が少なくて、しかも比
較的安価な発光ダイオード駆動装置を提供する。 【解決手段】インダクタＬ、スイッチング素子Ｑおよび
ダイオードＤ（発光ダイオードで兼用可）を備えた昇圧
チョッパＢＵＴの直流出力によって発光ダイオードＬＥ
Ｄを駆動するとともに、発光ダイオードＬＥＤ流れる発
光ダイオード電流帰還回路ＬＦＣを設けて、その検出信
号に応じて昇圧チョッパＢＵＴの制御回路ＣＣを、低周
波交流の周期より長い時間領域で見た場合に発光ダイオ
ード電流を平均化させるように制御する。スイッチング
素子Ｑのオン制御は、インダクタがエネルギーを放出し
たときに行う。スイッチング素子Ｑのオフ制御は、スイ
ッチング電流値に応じて行うか、オン後所定時間経過し
たときに行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオードを
直流で駆動する発光ダイオード駆動装置に関する。
直流で駆動する発光ダイオード駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、発光ダイオードを駆動する場合、
発光ダイオードと直列に電流制限要素を接続するのが一
般的である。以下、従来の発光ダイオード駆動装置につ
いて図５ないし図１１を参照して説明する。なお、図
中、同一部分については同一符号を付している。
発光ダイオードと直列に電流制限要素を接続するのが一
般的である。以下、従来の発光ダイオード駆動装置につ
いて図５ないし図１１を参照して説明する。なお、図
中、同一部分については同一符号を付している。
【０００３】図５は、従来の発光ダイオード駆動装置の
第１の例を示す回路図である。
第１の例を示す回路図である。
【０００４】図において、１１１は交流電源、１１２は
発光ダイオード群、１１３は電流制限要素である。
発光ダイオード群、１１３は電流制限要素である。
【０００５】発光ダイオード群１１２は、逆極性に接続
された第１の発光ダイオード１１２ａおよび第２の発光
ダイオード１１２ｂを備えている。そして、第１の発光
ダイオード１１２ａは、交流電源１１１が正極性のとき
に駆動される。第２の発光ダイオード１１２ｂは、交流
電源１１１が負極性のときに駆動される。
された第１の発光ダイオード１１２ａおよび第２の発光
ダイオード１１２ｂを備えている。そして、第１の発光
ダイオード１１２ａは、交流電源１１１が正極性のとき
に駆動される。第２の発光ダイオード１１２ｂは、交流
電源１１１が負極性のときに駆動される。
【０００６】電流制限要素１１３は、抵抗器からなり、
電源電圧のいずれの極性のときにも発光ダイオード群に
流れる入力電流を所定値に制限する。
電源電圧のいずれの極性のときにも発光ダイオード群に
流れる入力電流を所定値に制限する。
【０００７】図６は、従来の発光ダイオード駆動装置の
第２の例を示す回路図である。
第２の例を示す回路図である。
【０００８】第２の例は、電流制限要素１１３をコンデ
ンサによって構成したものである。
ンサによって構成したものである。
【０００９】図７は、従来の発光ダイオード駆動装置の
第３の例を示す回路図である。
第３の例を示す回路図である。
【００１０】第３の例は、低周波交流を全波整流器１１
４および平滑コンデンサ１１５により平滑化された直流
に変換し、さらに高周波インバータ１１６によって直流
を高周波に変換して、発光ダイオード群１１２を高周波
で駆動する。電流制限要素１１３にはインダクタを用い
ている。なお、１１７は高周波フィルタ、１１８は直流
カットコンデンサである。また、高周波インバータ１１
６は、一対のスイッチング素子１１６ａ、１１６ｂおよ
びゲートドライブ回路１１６ｃを主体として構成された
ハーフブリッジ形インバータからなる。
４および平滑コンデンサ１１５により平滑化された直流
に変換し、さらに高周波インバータ１１６によって直流
を高周波に変換して、発光ダイオード群１１２を高周波
で駆動する。電流制限要素１１３にはインダクタを用い
ている。なお、１１７は高周波フィルタ、１１８は直流
カットコンデンサである。また、高周波インバータ１１
６は、一対のスイッチング素子１１６ａ、１１６ｂおよ
びゲートドライブ回路１１６ｃを主体として構成された
ハーフブリッジ形インバータからなる。
【００１１】図８は、従来の発光ダイオード駆動装置の
第４の例を示す回路図である。
第４の例を示す回路図である。
【００１２】第４の例は、昇圧チョッパ１１９および降
圧チョッパ１２０を用いている。加えて、発光ダイオー
ド群１１２´に流れる電流を抵抗器１２１で検出し、こ
れを演算増幅器１２２で基準電圧源１２３と比較してパ
ルス幅変調（ＰＷＭ）回路１２４に制御入力させること
によって降圧チョッパ１２０を電流帰還制御する構成で
ある。このため、安定化された直流によって発光ダイオ
ード群１１２´を直流駆動できる。なお、発光ダイオー
ド群１１２´は、直流駆動のため逆極性に接続されてい
ない。また、昇圧チョッパ１１９は、インダクタ１１９
ａ、スイッチング素子１１９ｂ、ダイオード１１９ｃ、
平滑コンデンサ１１５およびゲートドライブ回路１１９
ｄを主体として構成されている。さらに、降圧チョッパ
１２０は、スイッチング素子１２０ａ、ダイオード１２
０ｂ、インダクタ１２０ｃおよびゲートドライブ回路１
２０ｄを主体として構成されている。
圧チョッパ１２０を用いている。加えて、発光ダイオー
ド群１１２´に流れる電流を抵抗器１２１で検出し、こ
れを演算増幅器１２２で基準電圧源１２３と比較してパ
ルス幅変調（ＰＷＭ）回路１２４に制御入力させること
によって降圧チョッパ１２０を電流帰還制御する構成で
ある。このため、安定化された直流によって発光ダイオ
ード群１１２´を直流駆動できる。なお、発光ダイオー
ド群１１２´は、直流駆動のため逆極性に接続されてい
ない。また、昇圧チョッパ１１９は、インダクタ１１９
ａ、スイッチング素子１１９ｂ、ダイオード１１９ｃ、
平滑コンデンサ１１５およびゲートドライブ回路１１９
ｄを主体として構成されている。さらに、降圧チョッパ
１２０は、スイッチング素子１２０ａ、ダイオード１２
０ｂ、インダクタ１２０ｃおよびゲートドライブ回路１
２０ｄを主体として構成されている。
【００１３】次に、図９ないし図１１を参照して従来の
各例における発光ダイオード駆動装置の電源電圧および
波形入力電流の波形について説明する。なお、図中、Ｖ
は電源電圧波形、Ｉは入力電流波形、をそれぞれ示す。
各例における発光ダイオード駆動装置の電源電圧および
波形入力電流の波形について説明する。なお、図中、Ｖ
は電源電圧波形、Ｉは入力電流波形、をそれぞれ示す。
【００１４】図９は、従来の発光ダイオード駆動装置の
第１の例における電源電圧および入力電流の波形を示す
波形図である。
第１の例における電源電圧および入力電流の波形を示す
波形図である。
【００１５】図１０は、従来の発光ダイオード駆動装置
の第２の例における電源電圧および入力電流の波形を示
す波形図である。
の第２の例における電源電圧および入力電流の波形を示
す波形図である。
【００１６】図１１は、従来の発光ダイオード駆動装置
の第４の例における電源電圧および入力電流の波形を示
す波形図である。
の第４の例における電源電圧および入力電流の波形を示
す波形図である。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】第１の例は、回路構成
が簡単な利点はあるが、抵抗器の電力損失が大きくて光
源としてのエネルギー効率が悪いとともに、入力電流に
高調波が多いという問題がある。すなわち、図９から理
解できるように、第１の例においては、電源電圧のゼロ
クロス付近に入力電流に休止期間が生じるために高調波
が多くなる。
が簡単な利点はあるが、抵抗器の電力損失が大きくて光
源としてのエネルギー効率が悪いとともに、入力電流に
高調波が多いという問題がある。すなわち、図９から理
解できるように、第１の例においては、電源電圧のゼロ
クロス付近に入力電流に休止期間が生じるために高調波
が多くなる。
【００１８】第２の例は、第１の例と同様に回路構成が
簡単で電流限流要素１１３における電力損失の問題は解
消するが、電流安定性が悪い。また、図１０から理解で
きるように、入力電流の位相が進むとともに波形が悪く
なるため、力率、高調波ともに悪化するという問題があ
る。
簡単で電流限流要素１１３における電力損失の問題は解
消するが、電流安定性が悪い。また、図１０から理解で
きるように、入力電流の位相が進むとともに波形が悪く
なるため、力率、高調波ともに悪化するという問題があ
る。
【００１９】第３の例は、電流限流要素１１３に電力損
失のないリアクタンス素子を用いることができる点では
例２と同様であるとともに、さらに入力電流の位相を電
源電圧の位相と同相にすることができる。しかしなが
ら、入力電流のゼロクロス付近に図９に示す例１の場合
とほぼ同様な休止期間が生じてしまい、したがって、高
調波が多くなるという問題がある。
失のないリアクタンス素子を用いることができる点では
例２と同様であるとともに、さらに入力電流の位相を電
源電圧の位相と同相にすることができる。しかしなが
ら、入力電流のゼロクロス付近に図９に示す例１の場合
とほぼ同様な休止期間が生じてしまい、したがって、高
調波が多くなるという問題がある。
【００２０】第４の例は、昇圧チョッパ１１９が力率改
善（ＰＦＣ）回路として作用させるように構成すること
ができるので、入力電流波形を電源電圧波形とほぼ相似
させることができるが、回路構成が複雑でコストが嵩む
という問題がある。
善（ＰＦＣ）回路として作用させるように構成すること
ができるので、入力電流波形を電源電圧波形とほぼ相似
させることができるが、回路構成が複雑でコストが嵩む
という問題がある。
【００２１】以上の従来技術に対して、特開平１１−６
７４７１号公報には、昇圧チョッパの直流出力で直接発
光ダイオードを駆動するように構成した照明装置が開示
されている。（従来技術５） この従来技術５に記載さ
れている発光ダイオード駆動装置は、比較的安価で、電
流制限要素による電力損失が少なくて、入力電流の休止
期間がないため、高調波歪が少ないという利点を有して
いて、実際上優れた発光ダイオード駆動装置を提供す
る。なお、従来技術５においては、昇圧チョッパの出力
端間に接続した平滑コンデンサ３９と並列に抵抗４０お
よび可変抵抗４１の直列回路を接続して、その接続点の
電圧を制御回路４４に帰還することにより、平滑コンデ
ンサｐ３９のリップルを抑制している。すなわち、定電
圧制御を行っている。発光ダイオードは、温度に応じて
その電流・電圧特性が変化するので、発光ダイオードに
流れる発光ダイオード電流の安定度に若干の難点があ
る。
７４７１号公報には、昇圧チョッパの直流出力で直接発
光ダイオードを駆動するように構成した照明装置が開示
されている。（従来技術５） この従来技術５に記載さ
れている発光ダイオード駆動装置は、比較的安価で、電
流制限要素による電力損失が少なくて、入力電流の休止
期間がないため、高調波歪が少ないという利点を有して
いて、実際上優れた発光ダイオード駆動装置を提供す
る。なお、従来技術５においては、昇圧チョッパの出力
端間に接続した平滑コンデンサ３９と並列に抵抗４０お
よび可変抵抗４１の直列回路を接続して、その接続点の
電圧を制御回路４４に帰還することにより、平滑コンデ
ンサｐ３９のリップルを抑制している。すなわち、定電
圧制御を行っている。発光ダイオードは、温度に応じて
その電流・電圧特性が変化するので、発光ダイオードに
流れる発光ダイオード電流の安定度に若干の難点があ
る。
【００２２】本発明は、発光ダイオード電流の安定度が
優れているとともに、電力損失および入力電流歪が少な
くて、しかも比較的安価な発光ダイオード駆動装置を提
供することを目的とする。
優れているとともに、電力損失および入力電流歪が少な
くて、しかも比較的安価な発光ダイオード駆動装置を提
供することを目的とする。
【００２３】
【課題を達成するための手段】請求項１の発明の発光ダ
イオード駆動装置は、交流入力端が低周波交流電源に接
続する整流化直流電源と；整流化直流電源の直流出力端
間に直列的に接続されるインダクタおよびスイッチング
素子、スイッチング素子の両端間に負荷の発光ダイオー
ドと直列的に接続されるダイオード、ならびにインダク
タに蓄積されたエネルギーが放出されたときにスイッチ
ング素子をオンさせ、所定時間後にスイッチング素子を
オフさせる制御回路を備えている昇圧チヨッパと；昇圧
チョッパの負荷として昇圧チョッパの直流出力によって
駆動される発光ダイオードと；発光ダイオードに流れる
発光ダイオード電流を検出し、制御回路に帰還して低周
波交流の周期より長い時間領域で見た場合に発光ダイオ
ード電流を平均化させるように制御回路に昇圧チョッパ
を制御させる発光ダイオード電流帰還回路と；を具備し
ていることを特徴としている。
イオード駆動装置は、交流入力端が低周波交流電源に接
続する整流化直流電源と；整流化直流電源の直流出力端
間に直列的に接続されるインダクタおよびスイッチング
素子、スイッチング素子の両端間に負荷の発光ダイオー
ドと直列的に接続されるダイオード、ならびにインダク
タに蓄積されたエネルギーが放出されたときにスイッチ
ング素子をオンさせ、所定時間後にスイッチング素子を
オフさせる制御回路を備えている昇圧チヨッパと；昇圧
チョッパの負荷として昇圧チョッパの直流出力によって
駆動される発光ダイオードと；発光ダイオードに流れる
発光ダイオード電流を検出し、制御回路に帰還して低周
波交流の周期より長い時間領域で見た場合に発光ダイオ
ード電流を平均化させるように制御回路に昇圧チョッパ
を制御させる発光ダイオード電流帰還回路と；を具備し
ていることを特徴としている。
【００２４】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。
【００２５】低周波交流電源としては、商用交流電源な
どを用いることができるが、「低周波」とは昇圧チョッ
パの作動周波数に対する相対的なものである。
どを用いることができるが、「低周波」とは昇圧チョッ
パの作動周波数に対する相対的なものである。
【００２６】＜整流化直流電源について＞整流化直流電
源は、交流を入力して直流を出力するもので、代表的に
は全波整流回路を用いることができるが、これに限定さ
れない。また、入力電源電圧の瞬時値に応じて、昇圧チ
ョッパのスイッチング素子のオン、オフ時間を適切に変
化するように制御回路を構成することにより、電源電圧
波形に相似した入力電流波形を得て、高力率および低高
調波歪を実現することができるので、整流化直流電源
は、非平滑直流を出力するものでよい。したがって、平
滑コンデンサなどの平滑化手段を昇圧チョッパの他に備
えている必要はない。
源は、交流を入力して直流を出力するもので、代表的に
は全波整流回路を用いることができるが、これに限定さ
れない。また、入力電源電圧の瞬時値に応じて、昇圧チ
ョッパのスイッチング素子のオン、オフ時間を適切に変
化するように制御回路を構成することにより、電源電圧
波形に相似した入力電流波形を得て、高力率および低高
調波歪を実現することができるので、整流化直流電源
は、非平滑直流を出力するものでよい。したがって、平
滑コンデンサなどの平滑化手段を昇圧チョッパの他に備
えている必要はない。
【００２７】＜昇圧チョッパについて＞昇圧チョッパ
は、インダクタ、スイッチング素子、ダイオードおよび
制御回路を構成要素として備えている。スイッチング素
子は、電圧ドライブ形たとえばＦＥＴなど、および電流
ドライブ形たとえばバイポーラトランジスタなどのいず
れであってもよい。ダイオードは、負荷に発光ダイオー
ドを用いるので、負荷と兼用することができる。
は、インダクタ、スイッチング素子、ダイオードおよび
制御回路を構成要素として備えている。スイッチング素
子は、電圧ドライブ形たとえばＦＥＴなど、および電流
ドライブ形たとえばバイポーラトランジスタなどのいず
れであってもよい。ダイオードは、負荷に発光ダイオー
ドを用いるので、負荷と兼用することができる。
【００２８】制御回路は、スイッチング素子をオン、オ
フ制御する。そして、ドライブ信号発生部および制御部
を備えている。所定の周期および位相のドライブ信号を
発生し、スイッチング素子に供給してスイッチング素子
をオンさせる。また、スイッチング素子をオフするとき
には、ドライブ信号を遮断する。
フ制御する。そして、ドライブ信号発生部および制御部
を備えている。所定の周期および位相のドライブ信号を
発生し、スイッチング素子に供給してスイッチング素子
をオンさせる。また、スイッチング素子をオフするとき
には、ドライブ信号を遮断する。
【００２９】そうして、昇圧チョッパは、スイッチング
素子がオンすると、整流化直流電源からインダクタおよ
びスイッチング素子の直列回路に増加電流が流れインダ
クタに電磁的なエネルギーが蓄積される。制御回路から
のドライブ信号が停止すると、スイッチング素子はオフ
する。これと同時にインダクタに蓄積されていたエネル
ギーが放出され、インダクタから負荷を直列に含むダイ
オード（発光ダイオード）の直列回路に減少電流が流
れ、出力端間には昇圧された電圧が現れる。
素子がオンすると、整流化直流電源からインダクタおよ
びスイッチング素子の直列回路に増加電流が流れインダ
クタに電磁的なエネルギーが蓄積される。制御回路から
のドライブ信号が停止すると、スイッチング素子はオフ
する。これと同時にインダクタに蓄積されていたエネル
ギーが放出され、インダクタから負荷を直列に含むダイ
オード（発光ダイオード）の直列回路に減少電流が流
れ、出力端間には昇圧された電圧が現れる。
【００３０】以上の動作を通じて昇圧チョッパのスイッ
チング素子のオン時間をＴon、オフ時間をＴoff、入力
電圧をVin、出力電圧をVoutとしたとき、概ね下式を満
足する入力電圧以上に昇圧された高い電圧を出力する。
チング素子のオン時間をＴon、オフ時間をＴoff、入力
電圧をVin、出力電圧をVoutとしたとき、概ね下式を満
足する入力電圧以上に昇圧された高い電圧を出力する。
【００３１】Vout＝Vin（Ｔon＋Ｔoff）／Ｔoff 次に、スイッチング素子は、インダクタに蓄積されたエ
ネルギーがダイオード（発光ダイオード）を介して放出
されたときに再びオンされる。したがって、本発明にお
いて昇圧チョッパは、不連続または電流臨界モードで動
作することになる。
ネルギーがダイオード（発光ダイオード）を介して放出
されたときに再びオンされる。したがって、本発明にお
いて昇圧チョッパは、不連続または電流臨界モードで動
作することになる。
【００３２】インダクタのエネルギーの放出が終了した
ときにスイッチング素子を再びオン制御するには、イン
ダクタの端子電圧を監視してドライブ信号を発生すれば
よい。なぜなら、インダクタのエネルギーが放出終了す
ると、インダクタの端子電圧がステップ状に変化するの
で、これを監視すれば、インダクタのエネルギー放出終
了を検出できる。インダクタの端子電圧を監視するに
は、インダクタに検出巻線を磁気結合し、その出力を直
接または必要に応じて波形整形回路を経由して制御回路
に制御入力する。しかし、インダクタにステップ状の電
圧変化が生じるのと同時にスイッチング素子の両端電圧
も変化するので、インダクタの端子電圧に代えてスイッ
チング素子の両端電圧を監視してもよい。
ときにスイッチング素子を再びオン制御するには、イン
ダクタの端子電圧を監視してドライブ信号を発生すれば
よい。なぜなら、インダクタのエネルギーが放出終了す
ると、インダクタの端子電圧がステップ状に変化するの
で、これを監視すれば、インダクタのエネルギー放出終
了を検出できる。インダクタの端子電圧を監視するに
は、インダクタに検出巻線を磁気結合し、その出力を直
接または必要に応じて波形整形回路を経由して制御回路
に制御入力する。しかし、インダクタにステップ状の電
圧変化が生じるのと同時にスイッチング素子の両端電圧
も変化するので、インダクタの端子電圧に代えてスイッ
チング素子の両端電圧を監視してもよい。
【００３３】昇圧チョッパの出力端間には、要すれば平
滑コンデンサを接続することができる。すなわち、本発
明においてダイオードと平滑コンデンサとは、昇圧チョ
ッパの必須構成要素ではない。しかし、平滑コンデンサ
を接続することにより、同じ平均電流を発光ダイオード
に流す場合、実効値を低減することができる。
滑コンデンサを接続することができる。すなわち、本発
明においてダイオードと平滑コンデンサとは、昇圧チョ
ッパの必須構成要素ではない。しかし、平滑コンデンサ
を接続することにより、同じ平均電流を発光ダイオード
に流す場合、実効値を低減することができる。
【００３４】昇圧チョッパの動作周波数は、低周波交流
の周波数より相対的に高い高周波領域に設定されるが、
その動作周波数はインダクタのインダクタンスによって
決定される。なお、実際上、動作周波数が可聴周波数領
域に入らないように設定するのがよい。また、デューテ
ィ比は、前記の式から理解できるように、入力電圧の瞬
時値と出力電圧とに応じて低周波交流の周期にわたって
変化する。
の周波数より相対的に高い高周波領域に設定されるが、
その動作周波数はインダクタのインダクタンスによって
決定される。なお、実際上、動作周波数が可聴周波数領
域に入らないように設定するのがよい。また、デューテ
ィ比は、前記の式から理解できるように、入力電圧の瞬
時値と出力電圧とに応じて低周波交流の周期にわたって
変化する。
【００３５】昇圧チョッパの出力電圧は、発光ダイオー
ドの直列数に応じて所要の値に設定される。
ドの直列数に応じて所要の値に設定される。
【００３６】＜発光ダイオードについて＞一方、発光ダ
イオードの側から見ると、昇圧チョッパの出力電圧に応
じて発光ダイオードの接続数を１ないし複数に設定する
ことができる。各発光ダイオードの順方向電圧の総和が
昇圧チョッパの出力電圧に等しくなるように設定するこ
とができる。
イオードの側から見ると、昇圧チョッパの出力電圧に応
じて発光ダイオードの接続数を１ないし複数に設定する
ことができる。各発光ダイオードの順方向電圧の総和が
昇圧チョッパの出力電圧に等しくなるように設定するこ
とができる。
【００３７】発光ダイオードの発光色および順方向電圧
などは制限されない。
などは制限されない。
【００３８】＜発光ダイオード電流帰還回路について＞
発光ダイオード電流帰還回路は、発光ダイオードに流れ
る発光ダイオード電流を検出して、制御回路が低周波交
流の周期より長い時間領域で見た場合に発光ダイオード
電流を平均化させるように昇圧チョッパを制御するのを
支援する。このような制御を行うためには、発光ダイオ
ード帰還回路の系の中に低周波より速い回路動作を抑制
するべく、積分手段を設けるのがよい。
発光ダイオード電流帰還回路は、発光ダイオードに流れ
る発光ダイオード電流を検出して、制御回路が低周波交
流の周期より長い時間領域で見た場合に発光ダイオード
電流を平均化させるように昇圧チョッパを制御するのを
支援する。このような制御を行うためには、発光ダイオ
ード帰還回路の系の中に低周波より速い回路動作を抑制
するべく、積分手段を設けるのがよい。
【００３９】＜本発明の作用について＞ １．発光ダイオード電流帰還回路を備えていて、その帰
還信号で制御回路を制御するので、発光ダイオード電流
を低周波交流の周期より長い時間領域で見た場合に、発
光ダイオード電流が平均化する。これにより、発光ダイ
オードの周囲温度の変化によってその電流・電圧特性が
変化しても、発光ダイオード電流がほぼ一定に保持され
る。このため、発光ダイオード電流の電源電圧や温度変
化に対する安定度が改善され、外乱に対するダイオード
電流の変動を実質的になくすことができる。
還信号で制御回路を制御するので、発光ダイオード電流
を低周波交流の周期より長い時間領域で見た場合に、発
光ダイオード電流が平均化する。これにより、発光ダイ
オードの周囲温度の変化によってその電流・電圧特性が
変化しても、発光ダイオード電流がほぼ一定に保持され
る。このため、発光ダイオード電流の電源電圧や温度変
化に対する安定度が改善され、外乱に対するダイオード
電流の変動を実質的になくすことができる。
【００４０】２．その他に、従来技術５と同様な下記の
作用を奏する。
作用を奏する。
【００４１】・昇圧チョッパが低周波交流電圧の整流電
圧を昇圧して出力し、その出力電圧を発光ダイオードに
印加して発光ダイオードを駆動するので、発光ダイオー
ドの接続数を多くすることができる。
圧を昇圧して出力し、その出力電圧を発光ダイオードに
印加して発光ダイオードを駆動するので、発光ダイオー
ドの接続数を多くすることができる。
【００４２】・入力電流は、休止期間がなく、ほぼ完全
な正弦波の波形になる。このため、照明器具に対する高
調波電流の規格を余裕をもって満足する。
な正弦波の波形になる。このため、照明器具に対する高
調波電流の規格を余裕をもって満足する。
【００４３】・市販の力率改善用ＩＣを利用して制御回
路を構成することができるので、比較的安価に得られ
る。
路を構成することができるので、比較的安価に得られ
る。
【００４４】請求項２の発明の発光ダイオード駆動装置
は、請求項１記載の発光ダイオード駆動装置において、
発光ダイオード電流帰還回路は、発光ダイオード電流検
出器、発光ダイオード電流検出器から出力される検出信
号を一方の制御入力端に入力して帰還信号を発生する誤
差増幅器、誤差増幅器の他方の制御入力端に接続された
基準電位源、ならびに積分された帰還信号を形成する積
分回路を備えていることを特徴としている。
は、請求項１記載の発光ダイオード駆動装置において、
発光ダイオード電流帰還回路は、発光ダイオード電流検
出器、発光ダイオード電流検出器から出力される検出信
号を一方の制御入力端に入力して帰還信号を発生する誤
差増幅器、誤差増幅器の他方の制御入力端に接続された
基準電位源、ならびに積分された帰還信号を形成する積
分回路を備えていることを特徴としている。
【００４５】本発明は、発光ダイオード電流帰還回路の
好適な構成例を規定している。
好適な構成例を規定している。
【００４６】発光ダイオード電流検出回路としては、た
とえば発光ダイオードと直列に抵抗器を挿入して、そこ
に生じる電圧降下を取り出すことにより、発光ダイオー
ド電流を検出するように構成することができる。
とえば発光ダイオードと直列に抵抗器を挿入して、そこ
に生じる電圧降下を取り出すことにより、発光ダイオー
ド電流を検出するように構成することができる。
【００４７】誤差増幅器は、一対の制御入力端を備えて
いる。そして、その一方の制御入力端に発光ダイオード
電流検出回路の出力が制御入力される。また、他方の制
御入力端には基準電位源が制御入力される。
いる。そして、その一方の制御入力端に発光ダイオード
電流検出回路の出力が制御入力される。また、他方の制
御入力端には基準電位源が制御入力される。
【００４８】積分回路は、誤差増幅器の一方の制御入力
端と出力端との間にこれを接続することにより、誤差増
幅器と一体的に構成することができる。しかし、積分回
路は、誤差増幅器とは別に、たとえば誤差増幅器と制御
回路との間に、挿入することもできる。
端と出力端との間にこれを接続することにより、誤差増
幅器と一体的に構成することができる。しかし、積分回
路は、誤差増幅器とは別に、たとえば誤差増幅器と制御
回路との間に、挿入することもできる。
【００４９】そうして、本発明においては、発光ダイオ
ード電流が発光ダイオード電流検出器によって検出さ
れ、その検出信号は誤差増幅器の一方の制御入力端に入
力する。誤差増幅器の他方の制御入力端には、基準電位
源が接続していて、基準電位を制御入力するので、検出
信号のレベルが基準電位を超えると、誤差増幅器には積
分回路の積分作用により低周波交流の周期より速い応答
にならないように遅延して帰還信号の値が変化する。帰
還信号は、制御回路に制御入力して、スイッチング素子
のドライブ信号の遮断のタイミングを制御する。これに
より、スイッチング素子のオフするタイミングが早ま
り、負荷電流が基準値に一致するように動作する。
ード電流が発光ダイオード電流検出器によって検出さ
れ、その検出信号は誤差増幅器の一方の制御入力端に入
力する。誤差増幅器の他方の制御入力端には、基準電位
源が接続していて、基準電位を制御入力するので、検出
信号のレベルが基準電位を超えると、誤差増幅器には積
分回路の積分作用により低周波交流の周期より速い応答
にならないように遅延して帰還信号の値が変化する。帰
還信号は、制御回路に制御入力して、スイッチング素子
のドライブ信号の遮断のタイミングを制御する。これに
より、スイッチング素子のオフするタイミングが早ま
り、負荷電流が基準値に一致するように動作する。
【００５０】請求項３の発明の発光ダイオード駆動装置
は、請求項２記載の発光ダイオード駆動装置において、
基準電位源は、基準電位が可変であることを特徴として
いる。
は、請求項２記載の発光ダイオード駆動装置において、
基準電位源は、基準電位が可変であることを特徴として
いる。
【００５１】本発明においては、誤差増幅器の他方の制
御入力端に入力する基準電位を変化させることができる
ため、この機能を利用して外部から調光制御を行うこと
ができる。すなわち、外部基準からの調光制御信号に応
答して基準電位を下げると、スイッチング素子が早くオ
フするため、昇圧チョッパの出力電圧が低下し、発光ダ
イオードに流れる発光ダイオード電流が低減して、発光
量が減少する。
御入力端に入力する基準電位を変化させることができる
ため、この機能を利用して外部から調光制御を行うこと
ができる。すなわち、外部基準からの調光制御信号に応
答して基準電位を下げると、スイッチング素子が早くオ
フするため、昇圧チョッパの出力電圧が低下し、発光ダ
イオードに流れる発光ダイオード電流が低減して、発光
量が減少する。
【００５２】また、発光ダイオード駆動装置の内部にお
ける温度特性の補償などのために基準電位を変化させる
こともできる。
ける温度特性の補償などのために基準電位を変化させる
こともできる。
【００５３】請求項４の発明の発光ダイオード駆動装置
は、請求項１ないし３のいずれか一記載の発光ダイオー
ド駆動装置において、スイッチング素子に流れる電流を
検出してスイッチング素子をオフさせるように制御回路
を制御するスイッチング電流検出回路を具備しているこ
とを特徴としている。
は、請求項１ないし３のいずれか一記載の発光ダイオー
ド駆動装置において、スイッチング素子に流れる電流を
検出してスイッチング素子をオフさせるように制御回路
を制御するスイッチング電流検出回路を具備しているこ
とを特徴としている。
【００５４】本発明は、スイッチング素子のオフ制御の
ための構成を規定している。すなわち、スイッチング素
子をオフするために、スイッチング素子に流れる瞬時電
流を検出するスイッチング電流検出回路を備えている。
このスイッチング電流検出回路は、その検出信号を制御
回路に制御入力する。制御回路は、スイッチング電流検
出回路の検出信号を受けてスイッチング素子に対するド
ライブ信号を停止する。そのため、スイッチング素子
は、オフする。
ための構成を規定している。すなわち、スイッチング素
子をオフするために、スイッチング素子に流れる瞬時電
流を検出するスイッチング電流検出回路を備えている。
このスイッチング電流検出回路は、その検出信号を制御
回路に制御入力する。制御回路は、スイッチング電流検
出回路の検出信号を受けてスイッチング素子に対するド
ライブ信号を停止する。そのため、スイッチング素子
は、オフする。
【００５５】スイッチング素子をオフするタイミング
は、スイッチング素子に流れる瞬時電流が低周波交流電
圧の絶対値にスイッチング電流帰還回路によって定まる
比例定数を乗じた値に達した時点とされる。
は、スイッチング素子に流れる瞬時電流が低周波交流電
圧の絶対値にスイッチング電流帰還回路によって定まる
比例定数を乗じた値に達した時点とされる。
【００５６】そうして、本発明においては、スイッチン
グ電流を検出し、その値に応じてスイッチング素子に対
するドライブ信号を遮断させるので、スイッチング素子
に過電流が流れるおそれがなく、入力電圧波形に比例し
た入力電流波形を得られる。
グ電流を検出し、その値に応じてスイッチング素子に対
するドライブ信号を遮断させるので、スイッチング素子
に過電流が流れるおそれがなく、入力電圧波形に比例し
た入力電流波形を得られる。
【００５７】請求項５の発明の発光ダイオード駆動装置
は、請求項１ないし３のいずれか一記載の発光ダイオー
ド駆動装置において、制御回路は、スイッチング素子が
オン後所定時間経過したときにスイッチング素子をオフ
させるように構成されていることを特徴としている。
は、請求項１ないし３のいずれか一記載の発光ダイオー
ド駆動装置において、制御回路は、スイッチング素子が
オン後所定時間経過したときにスイッチング素子をオフ
させるように構成されていることを特徴としている。
【００５８】本発明は、スイッチング素子のオフ制御の
ための請求項２とは異なる構成を規定している。すなわ
ち、制御回路は、スイッチング素子のオン後所定時間経
過したときにスイッチング素子のドライブ信号を停止す
るように構成されている。
ための請求項２とは異なる構成を規定している。すなわ
ち、制御回路は、スイッチング素子のオン後所定時間経
過したときにスイッチング素子のドライブ信号を停止す
るように構成されている。
【００５９】したがって、本発明においては、スイッチ
ング素子をオフさせるためのタイミングを得る電流検出
回路が不要になり、回路構成が簡単になる。
ング素子をオフさせるためのタイミングを得る電流検出
回路が不要になり、回路構成が簡単になる。
【００６０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００６１】図１は、本発明の発光ダイオード駆動装置
の第１の実施形態を示す回路図である。
の第１の実施形態を示す回路図である。
【００６２】図において、ＡＳは低周波交流電源、ＨＦ
は高周波フィルタ、ＲＤＣは整流化直流電源、ＢＵＴは
昇圧チョッパ、ＬＥDは発光ダイオード、ＬＦＣは発光
ダイオード電流帰還回路、ＳＤはスイッチング電流検出
回路、ＬＤはインダクタ電流検出回路、ＶＤは電源電圧
検出回路である。
は高周波フィルタ、ＲＤＣは整流化直流電源、ＢＵＴは
昇圧チョッパ、ＬＥDは発光ダイオード、ＬＦＣは発光
ダイオード電流帰還回路、ＳＤはスイッチング電流検出
回路、ＬＤはインダクタ電流検出回路、ＶＤは電源電圧
検出回路である。
【００６３】＜低周波交流電源ＡＳについて＞低周波交
流電源ＡＳは、商用交流電源からなる。
流電源ＡＳは、商用交流電源からなる。
【００６４】＜高周波フィルタＨＦについて＞高周波フ
ィルタＨＦは、高周波阻止形のフィルタ回路からなる。
そして、昇圧チョッパの高周波スイッチング動作によっ
て発生した高周波が低周波交流電源ＡＳに流出しないよ
うに阻止する。
ィルタＨＦは、高周波阻止形のフィルタ回路からなる。
そして、昇圧チョッパの高周波スイッチング動作によっ
て発生した高周波が低周波交流電源ＡＳに流出しないよ
うに阻止する。
【００６５】＜整流化直流電源ＲＤＣについて＞整流化
直流電源ＲＤＣは、全波整流回路を主体として構成され
ている。そして、低周波交流電圧を整流して非平滑化直
流電圧を出力する。
直流電源ＲＤＣは、全波整流回路を主体として構成され
ている。そして、低周波交流電圧を整流して非平滑化直
流電圧を出力する。
【００６６】＜昇圧チョッパＢＵＴについて＞昇圧チョ
ッパＢＵＴは、インダクタＬ、スイッチング素子Ｑ、ダ
イオードＤおよび制御回路ＣＣを主体として構成されて
いる。
ッパＢＵＴは、インダクタＬ、スイッチング素子Ｑ、ダ
イオードＤおよび制御回路ＣＣを主体として構成されて
いる。
【００６７】インダクタＬは、整流化直流電源ＲＤＣの
直流出力端間にスイッチング素子Ｑと直列に接続されて
いる。
直流出力端間にスイッチング素子Ｑと直列に接続されて
いる。
【００６８】スイッチング素子Ｑは、ＭＯＳＦＥＴから
なる。
なる。
【００６９】ダイオードＤは、発光ダイオードＬＥＤと
直列されてスイッチング素子Ｑに並列的に接続してい
る。
直列されてスイッチング素子Ｑに並列的に接続してい
る。
【００７０】制御回路ＣＣは、ドライブ信号発生回路Ｄ
Ｃ、双安定マルチバイブレータＢＭ、比較回路ＣＰおよ
び乗算器Ｍからなる。なお、双安定マルチバイブレータ
BM、比較回路ＣＰおよび乗算器Ｍは制御部を構成する。
そして、スイッチング素子Ｑのゲートにドライブ信号を
印加してオンさせるとともに、ドライブ信号を遮断して
スイッチング素子Ｑをオフさせる。ドライブ信号発生回
路ＤＣは、ドライブ信号を発生して、スイッチング素子
Ｑのゲートに印加する。双安定マルチバイブレータＢＭ
は、ドライブ信号発生回路ＤＣのドライブ信号の発生お
よび遮断のタイミングを制御する。比較回路ＣＰは、後
述するスイッチング電流検出回路ＳＤおよび乗算器Ｍか
ら送出されたそれぞれの信号を比較して、スイッチング
電流検出回路の方が大きい場合、マルチバイブレータＢ
Ｍにリセット信号を送る。乗算器Ｍは、後述する電源電
圧検出回路ＶＤから得られる電源電圧と、発光ダイオー
ド電流帰還回路ＬＦＣの出力信号とを乗算して、比較回
路ＣＰの一方の制御入力端へ送出する。
Ｃ、双安定マルチバイブレータＢＭ、比較回路ＣＰおよ
び乗算器Ｍからなる。なお、双安定マルチバイブレータ
BM、比較回路ＣＰおよび乗算器Ｍは制御部を構成する。
そして、スイッチング素子Ｑのゲートにドライブ信号を
印加してオンさせるとともに、ドライブ信号を遮断して
スイッチング素子Ｑをオフさせる。ドライブ信号発生回
路ＤＣは、ドライブ信号を発生して、スイッチング素子
Ｑのゲートに印加する。双安定マルチバイブレータＢＭ
は、ドライブ信号発生回路ＤＣのドライブ信号の発生お
よび遮断のタイミングを制御する。比較回路ＣＰは、後
述するスイッチング電流検出回路ＳＤおよび乗算器Ｍか
ら送出されたそれぞれの信号を比較して、スイッチング
電流検出回路の方が大きい場合、マルチバイブレータＢ
Ｍにリセット信号を送る。乗算器Ｍは、後述する電源電
圧検出回路ＶＤから得られる電源電圧と、発光ダイオー
ド電流帰還回路ＬＦＣの出力信号とを乗算して、比較回
路ＣＰの一方の制御入力端へ送出する。
【００７１】＜発光ダイオード電流帰還回路ＬＦＣにつ
いて＞発光ダイオード電流帰還回路ＬＦＣは、発光ダイ
オード電流検出器ＬＤ、誤差増幅器ＥＡ、基準電位源Ｅ
および積分回路ＩＣＣからなる。発光ダイオード電流検
出器ＬＤは、発光ダイオードＬＥＤと直列に挿入された
抵抗器からなる。誤差増幅器ＥＡは、演算増幅器からな
り、一対の制御入力端を備え、その一方に直列抵抗を介
して発光ダイオード電流検出器ＬＤの出力電圧が印加さ
れ、他方の入力端に基準電位源Ｅが接続されている。積
分回路ＩＣＣは、誤差増幅器ＥＡの一方の制御入力端お
よび出力端間に接続されたコンデンサからなる。
いて＞発光ダイオード電流帰還回路ＬＦＣは、発光ダイ
オード電流検出器ＬＤ、誤差増幅器ＥＡ、基準電位源Ｅ
および積分回路ＩＣＣからなる。発光ダイオード電流検
出器ＬＤは、発光ダイオードＬＥＤと直列に挿入された
抵抗器からなる。誤差増幅器ＥＡは、演算増幅器からな
り、一対の制御入力端を備え、その一方に直列抵抗を介
して発光ダイオード電流検出器ＬＤの出力電圧が印加さ
れ、他方の入力端に基準電位源Ｅが接続されている。積
分回路ＩＣＣは、誤差増幅器ＥＡの一方の制御入力端お
よび出力端間に接続されたコンデンサからなる。
【００７２】＜スイッチング電流検出回路ＳＤについて
＞スイッチング電流検出回路ＳＤは、スイッチング素子
Ｑのソースと整流化直流電源ＲＤＣの負極との間の挿入
した抵抗器からなり、スイッチング素子Ｑを流れる電流
を検出する。そして、その検出信号は、比較器ＣＰの他
方の制御入力端に入力される。
＞スイッチング電流検出回路ＳＤは、スイッチング素子
Ｑのソースと整流化直流電源ＲＤＣの負極との間の挿入
した抵抗器からなり、スイッチング素子Ｑを流れる電流
を検出する。そして、その検出信号は、比較器ＣＰの他
方の制御入力端に入力される。
【００７３】＜電源電圧検出回路ＶＤについて＞電源電
圧検出回路ＶＤは、整流化直流電源ＲＤＣの直流出力端
間に接続された抵抗分圧器からなり、その出力信号を乗
算器Ｍの他方の入力端に接続している。
圧検出回路ＶＤは、整流化直流電源ＲＤＣの直流出力端
間に接続された抵抗分圧器からなり、その出力信号を乗
算器Ｍの他方の入力端に接続している。
【００７４】＜インダクタ電流検出回路ＬＤについて＞
インダクタ電流検出回路ＬＤは、インダクタＬに磁気結
合した検出巻線からなり、制御回路ＣＣの双安定マルチ
バイブレータＢＭに制御入力している。
インダクタ電流検出回路ＬＤは、インダクタＬに磁気結
合した検出巻線からなり、制御回路ＣＣの双安定マルチ
バイブレータＢＭに制御入力している。
【００７５】＜回路動作について＞発光ダイオードＬＥ
Ｄに流れる電流は、発光ダイオード電流帰還回路ＬＦＣ
の発光ダイオード電流検出器ＬＤで検出され、誤差増幅
器ＥＡで基準電位源Ｅと比較され、さらに積分回路ＩＣ
Ｃにより低周波交流の周期より速い応答が抑制されたう
えで乗算器Ｍおよび比較器ＣＰを経由して双安定マルチ
バイブレータＢＭを制御して、ドライブ信号発生回路Ｄ
Ｃにドライブ信号の遮断のタイミングを与える。これに
より、スイッチング素子Ｑはオフする。この回路動作に
おいて、発光ダイオード電流の帰還が行われ、スイッチ
ング素子Ｑのオフのタイミングが調整されるので、発光
ダイオード電流は低周波交流の周期より長い時間領域で
見た場合に、その平均値が一定に制御される。
Ｄに流れる電流は、発光ダイオード電流帰還回路ＬＦＣ
の発光ダイオード電流検出器ＬＤで検出され、誤差増幅
器ＥＡで基準電位源Ｅと比較され、さらに積分回路ＩＣ
Ｃにより低周波交流の周期より速い応答が抑制されたう
えで乗算器Ｍおよび比較器ＣＰを経由して双安定マルチ
バイブレータＢＭを制御して、ドライブ信号発生回路Ｄ
Ｃにドライブ信号の遮断のタイミングを与える。これに
より、スイッチング素子Ｑはオフする。この回路動作に
おいて、発光ダイオード電流の帰還が行われ、スイッチ
ング素子Ｑのオフのタイミングが調整されるので、発光
ダイオード電流は低周波交流の周期より長い時間領域で
見た場合に、その平均値が一定に制御される。
【００７６】また、電源電圧変動は、前記と同様に電流
帰還回路による定電流作用により補償される。
帰還回路による定電流作用により補償される。
【００７７】図２は、本発明の発光ダイオード駆動装置
の第１の実施形態における各部の電圧および電流の波形
を示す波形図である。
の第１の実施形態における各部の電圧および電流の波形
を示す波形図である。
【００７８】図において、ＩＳＷは増加電流である。す
なわち、図示を省略している起動回路により最初にスイ
ッチング素子Qがオンすると、整流化直流電源ＲＤＣか
らインダクタLを介して直線的に増加する増加電流Ｉ
ＳＷがスイッチング素子Ｑを流れる。このときインダク
タＬに電磁的エネルギーが蓄積される。
なわち、図示を省略している起動回路により最初にスイ
ッチング素子Qがオンすると、整流化直流電源ＲＤＣか
らインダクタLを介して直線的に増加する増加電流Ｉ
ＳＷがスイッチング素子Ｑを流れる。このときインダク
タＬに電磁的エネルギーが蓄積される。
【００７９】また、増加電流ＩＳＷは、スイッチング電
流検出回路ＳＤによって検出され、比較回路ＣＰを経由
して単安定マルチバイブレータＵＭをトリガーし、ドラ
イブ信号発生回路ＤＣを制御してドライブ信号を遮断さ
せるので、スイッチング素子Ｑはオフする。
流検出回路ＳＤによって検出され、比較回路ＣＰを経由
して単安定マルチバイブレータＵＭをトリガーし、ドラ
イブ信号発生回路ＤＣを制御してドライブ信号を遮断さ
せるので、スイッチング素子Ｑはオフする。
【００８０】ＩＤは減少電流である。すなわち、スイッ
チング素子Ｑがオフしたときに、インダクタＬに蓄積さ
れていた電磁的エネルギーが放出されることによって、
インダクタＬから流出してダイオードＤおよび発光ダイ
オードＬＥＤを直線的に減少しながら流れる。
チング素子Ｑがオフしたときに、インダクタＬに蓄積さ
れていた電磁的エネルギーが放出されることによって、
インダクタＬから流出してダイオードＤおよび発光ダイ
オードＬＥＤを直線的に減少しながら流れる。
【００８１】ＩＬはインダクタ電流である。すなわち、
インダクタＬには増加電流ＩＳＷと減少電流ＩＤとが連
続して流れる。
インダクタＬには増加電流ＩＳＷと減少電流ＩＤとが連
続して流れる。
【００８２】ＶＳＷはスイッチング素子Ｑの両端に現れ
る電圧、ＶＩＮは入力電圧、ＶＬはインダクタＬの両端
に現れる電圧である。
る電圧、ＶＩＮは入力電圧、ＶＬはインダクタＬの両端
に現れる電圧である。
【００８３】図３は、本発明の発光ダイオード駆動装置
の第１の実施形態における電源電圧のピーク値近傍およ
びゼロクロス近傍におけるインダクタ電流およびスイッ
チング素子の電圧の波形を示す波形図である。
の第１の実施形態における電源電圧のピーク値近傍およ
びゼロクロス近傍におけるインダクタ電流およびスイッ
チング素子の電圧の波形を示す波形図である。
【００８４】図において、（ａ）は電源電圧のピーク値
近傍におけるインダクタ電流ＩＬの波形、（ｂ）は電源
電圧のゼロクロス近傍におけるインダクタ電流ＩＬの波
形、（ｃ）はスイッチング素子の電圧ＶＳＷの波形、を
それぞれを示す。
近傍におけるインダクタ電流ＩＬの波形、（ｂ）は電源
電圧のゼロクロス近傍におけるインダクタ電流ＩＬの波
形、（ｃ）はスイッチング素子の電圧ＶＳＷの波形、を
それぞれを示す。
【００８５】図から理解できるように、スイッチング素
子Ｑのオンは減少電流ＩＤが零になるタイミングで行わ
れ、オフは増加電流ＩＳＷが低周波交流電源電圧の絶対
値に比例定数を乗算した値に達したタイミングで行われ
るため、オン時間はほぼ一定であるが、オフ時間は低周
波交流電源電圧の瞬時値における絶対値に関係するの
で、変化する。
子Ｑのオンは減少電流ＩＤが零になるタイミングで行わ
れ、オフは増加電流ＩＳＷが低周波交流電源電圧の絶対
値に比例定数を乗算した値に達したタイミングで行われ
るため、オン時間はほぼ一定であるが、オフ時間は低周
波交流電源電圧の瞬時値における絶対値に関係するの
で、変化する。
【００８６】図４は、本発明の発光ダイオード駆動装置
の第２の実施形態を示す回路図である。
の第２の実施形態を示す回路図である。
【００８７】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、スイッ
チング電流検出回路および昇圧チョッパＢＵＴの制御回
路ＣＣの双安定マルチバイブレータＢＭに代えて単安定
マルチバイブレータＵＭが用いられている点で主として
異なる。
一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、スイッ
チング電流検出回路および昇圧チョッパＢＵＴの制御回
路ＣＣの双安定マルチバイブレータＢＭに代えて単安定
マルチバイブレータＵＭが用いられている点で主として
異なる。
【００８８】すなわち、制御回路ＣＣは、ドライブ信号
発生回路ＤＣおよび単安定マルチバイブレータＵＭから
なる。インダクタ電流検出回路ＬＤは、インダクタＬに
磁気結合した検出巻線の出力を波形整形する波形整形回
路ＷＳを含んでいる。
発生回路ＤＣおよび単安定マルチバイブレータＵＭから
なる。インダクタ電流検出回路ＬＤは、インダクタＬに
磁気結合した検出巻線の出力を波形整形する波形整形回
路ＷＳを含んでいる。
【００８９】そうして、本実施形態において、インダク
タ電流検出回路ＬＤの検出信号は、波形整形回路ＷＳに
よって波形整形されてから制御回路ＣＣを構成する単安
定マルチバイブレータＵＭをトリガーする。これによ
り、単安定マルチバイブレータＵＭは、反転する。これ
に伴い、ドライブ信号発生回路ＤＣがドライブ信号を発
生してスイッチング素子Ｑに印加するので、スイッチン
グ素子Ｑはオンする。
タ電流検出回路ＬＤの検出信号は、波形整形回路ＷＳに
よって波形整形されてから制御回路ＣＣを構成する単安
定マルチバイブレータＵＭをトリガーする。これによ
り、単安定マルチバイブレータＵＭは、反転する。これ
に伴い、ドライブ信号発生回路ＤＣがドライブ信号を発
生してスイッチング素子Ｑに印加するので、スイッチン
グ素子Ｑはオンする。
【００９０】単安定マルチバイブレータＵＭは、トリガ
ー後所定時間経過すると、自動的に反転して元に戻るの
で、そのときドライブ信号発生回路ＤＣはドライブ信号
を遮断する。これにより、スイッチング素子Ｑはオフす
る。
ー後所定時間経過すると、自動的に反転して元に戻るの
で、そのときドライブ信号発生回路ＤＣはドライブ信号
を遮断する。これにより、スイッチング素子Ｑはオフす
る。
【００９１】発光ダイオード電流帰還回路ＬＦＣの誤差
増幅器ＥＡの出力は、制御回路ＣＣの単安定マルチバイ
ブレータＵＭの復帰時間を調整するので、発光ダイオー
ド電流は平均化される。
増幅器ＥＡの出力は、制御回路ＣＣの単安定マルチバイ
ブレータＵＭの復帰時間を調整するので、発光ダイオー
ド電流は平均化される。
【００９２】
【発明の効果】請求項１ないし５の各発明によれば、昇
圧チョッパの直流出力によって発光ダイオードを駆動す
るとともに、発光ダイオードを流れる発光ダイオード電
流帰還回路を設けて、その検出信号に応じて昇圧チョッ
パの制御回路を、低周波交流の周期より長い時間領域で
見た場合に、発光ダイオード電流を平均化させるように
制御することにより、発光ダイオード電流の安定度が優
れているとともに、電力損失が少なく、また入力電流に
休止期間が生じないことで入力電流の高調波歪が少なく
て、しかも比較的安価な発光ダイオード駆動装置を提供
することができる。
圧チョッパの直流出力によって発光ダイオードを駆動す
るとともに、発光ダイオードを流れる発光ダイオード電
流帰還回路を設けて、その検出信号に応じて昇圧チョッ
パの制御回路を、低周波交流の周期より長い時間領域で
見た場合に、発光ダイオード電流を平均化させるように
制御することにより、発光ダイオード電流の安定度が優
れているとともに、電力損失が少なく、また入力電流に
休止期間が生じないことで入力電流の高調波歪が少なく
て、しかも比較的安価な発光ダイオード駆動装置を提供
することができる。
【００９３】請求項２の発明によれば、加えて発光ダイ
オード電流帰還回路が発光ダイオード電流検出回路、誤
差増幅器、基準電位源および積分回路を備えて構成され
ていることにより、好適な構成の発光ダイオード電流帰
還回路を備えた発光ダイオード駆動装置を提供すること
ができる。
オード電流帰還回路が発光ダイオード電流検出回路、誤
差増幅器、基準電位源および積分回路を備えて構成され
ていることにより、好適な構成の発光ダイオード電流帰
還回路を備えた発光ダイオード駆動装置を提供すること
ができる。
【００９４】請求項３の発明によれば、加えて基準電位
源の基準電位が可変であることにより、外部から調光操
作したり、内部的に温度特性を補償したりすることが可
能な発光ダイオード駆動装置を提供することができる。
源の基準電位が可変であることにより、外部から調光操
作したり、内部的に温度特性を補償したりすることが可
能な発光ダイオード駆動装置を提供することができる。
【００９５】請求項４の発明によれば、加えてスイッチ
ング素子に流れるスイッチング電流を検出してスイッチ
ング素子をオフさせるように昇圧チョッパの制御回路を
制御するスイッチング電流検出回路を備えていることに
より、スイッチング素子に過電流が流れるおそれがな
く、入力電圧波形に比例した入力電流波形を得られる発
光ダイオード駆動装置を提供することができる。
ング素子に流れるスイッチング電流を検出してスイッチ
ング素子をオフさせるように昇圧チョッパの制御回路を
制御するスイッチング電流検出回路を備えていることに
より、スイッチング素子に過電流が流れるおそれがな
く、入力電圧波形に比例した入力電流波形を得られる発
光ダイオード駆動装置を提供することができる。
【００９６】請求項５の発明によれば、加えてスイッチ
ング素子のオン後所定時間経過後にスイッチング素子を
オフするように昇圧チョッパの制御回路が構成されてい
ることにより、回路構成が簡単になる発光ダイオード駆
動装置を提供することができる。
ング素子のオン後所定時間経過後にスイッチング素子を
オフするように昇圧チョッパの制御回路が構成されてい
ることにより、回路構成が簡単になる発光ダイオード駆
動装置を提供することができる。
【図１】本発明の発光ダイオード駆動装置の第１の実施
形態を示す回路図
形態を示す回路図
【図２】本発明の発光ダイオード駆動装置の第１の実施
形態における各部の電圧および電流の波形を示す波形図
形態における各部の電圧および電流の波形を示す波形図
【図３】本発明の発光ダイオード駆動装置の第１の実施
形態における電源電圧のピーク値近傍およびゼロクロス
近傍におけるインダクタ電流およびスイッチング素子の
電圧の波形を示す波形図
形態における電源電圧のピーク値近傍およびゼロクロス
近傍におけるインダクタ電流およびスイッチング素子の
電圧の波形を示す波形図
【図４】本発明の発光ダイオード駆動装置の第２の実施
形態を示す回路図
形態を示す回路図
【図５】従来の発光ダイオード駆動装置の第１の例を示
す回路図
す回路図
【図６】従来の発光ダイオード駆動装置の第２の例を示
す回路図
す回路図
【図７】従来の発光ダイオード駆動装置の第３の例を示
す回路図
す回路図
【図８】従来の発光ダイオード駆動装置の第４の例を示
す回路図
す回路図
【図９】従来の発光ダイオード駆動装置の第１の例にお
ける電源電圧および入力電流の波形を示す波形図であ
る。
ける電源電圧および入力電流の波形を示す波形図であ
る。
【図１０】従来の発光ダイオード駆動装置の第２の例に
おける電源電圧および入力電流の波形を示す波形図
おける電源電圧および入力電流の波形を示す波形図
【図１１】従来の発光ダイオード駆動装置の第４の例に
おける電源電圧および入力電流の波形を示す波形図
おける電源電圧および入力電流の波形を示す波形図
ＡＳ…低周波交流電源 ＨＦ…高周波フィルタ ＲＤＣ…整流化直流電源 ＢＵＴ…昇圧チョッパ Ｌ…インダクタ Ｑ…スイッチング素子 Ｄ…ダイオード ＣＣ…制御回路 ＤＣ…ドライブ信号発生回路 ＢＭ…双安定マルチバイブレータ ＣＰ…比較回路 Ｍ…乗算器 ＬＥＤ…発光ダイオード ＬＦＣ…発光ダイオード電流帰還回路 ＬＤ…発光ダイオード電流検出器 ＥＡ…誤差増幅器 Ｅ…基準電位源 ＩＣＣ…積分回路 ＳＤ…スイッチング電流検出回路 ＶＤ…電源電圧検出回路 ＬＤ…インダクタ電流検出回路
Claims (5)
- 【請求項１】交流入力端が低周波交流電源に接続する整
流化直流電源と；整流化直流電源の直流出力端間に直列
的に接続されるインダクタおよびスイッチング素子、ス
イッチング素子の両端間に接続されるダイオード、なら
びにインダクタに蓄積されたエネルギーが放出されたと
きにスイッチング素子をオンさせ、所定時間後にスイッ
チング素子をオフさせる制御回路を備えている昇圧チヨ
ッパと；昇圧チョッパの負荷として昇圧チョッパの直流
出力によって駆動される発光ダイオードと；発光ダイオ
ードに流れる発光ダイオード電流を検出し、制御回路に
帰還して低周波交流の周期より長い時間領域で見た場合
に発光ダイオード電流を平均化させるように制御回路に
昇圧チョッパを制御させる発光ダイオード電流帰還回路
と；を具備していることを特徴とする発光ダイオード駆
動装置。 - 【請求項２】発光ダイオード電流帰還回路は、発光ダイ
オード電流検出器、発光ダイオード電流検出器から出力
される検出信号を一方の制御入力端に入力して帰還信号
を発生する誤差増幅器、誤差増幅器の他方の制御入力端
に接続された基準電位源、ならびに積分された帰還信号
を形成する積分回路を備えていることを特徴とする請求
項２記載の発光ダイオード駆動装置。 - 【請求項３】基準電位源は、基準電位が可変であること
を特徴とする請求項２記載の発光ダイオード駆動装置。 - 【請求項４】スイッチング素子に流れる電流を検出して
スイッチング素子をオフさせるように制御回路を制御す
るスイッチング電流検出回路を具備していることを特徴
とする請求項１ないし３のいずれか一記載の発光ダイオ
ード駆動装置。３記載の発光ダイオード駆動装置。 - 【請求項５】制御回路は、スイッチング素子がオン後所
定時間経過したときにスイッチング素子をオフさせるよ
うに構成されていることを特徴とする請求項１ないし３
のいずれか一記載の発光ダイオード駆動装置。
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