JP2006085993A - Light emitting diode lighting device - Google Patents
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Abstract
【課題】例えば車両用計器のバックライト用に用いられる発光ダイオード点灯装置において、発光ダイオードに流れる電流を一定に制御すると伴に、従来に比べて消費電力を低減する。
【解決手段】図1の発光ダイオード点灯装置100において、抵抗51の両端電圧をスイッチングレギュレータ30に帰還入力する。スイッチング制御回路34では、その帰還入力した電圧と基準電圧との差分に応じてトランジスタ34eのオンオフ動作を制御する。それに伴い発光ダイオード回路40に印加するコンデンサ33の充電電圧は抵抗51の両端電圧が基準電圧と同じになるように変化する。これにより、発光ダイオードの直列回路41に流れる電流を一定に制御できると伴に、発光ダイオード回路40に電流制御するためのトランジスタを用いる必要がないので、従来に比べて消費電力を低減することができる。
【選択図】図1For example, in a light-emitting diode lighting device used for a backlight of a vehicle instrument, the current flowing in the light-emitting diode is controlled to be constant, and at the same time, the power consumption is reduced.
In the light emitting diode lighting device 100 of FIG. 1, a voltage across a resistor 51 is fed back to a switching regulator 30. The switching control circuit 34 controls the on / off operation of the transistor 34e in accordance with the difference between the feedback input voltage and the reference voltage. Accordingly, the charging voltage of the capacitor 33 applied to the light emitting diode circuit 40 changes so that the voltage across the resistor 51 is the same as the reference voltage. As a result, the current flowing through the series circuit 41 of the light emitting diodes can be controlled to be constant, and it is not necessary to use a transistor for controlling the current in the light emitting diode circuit 40. Therefore, power consumption can be reduced as compared with the conventional case. it can.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、例えば、車両用メータに採用される複数の発光ダイオードを点灯するように駆動する発光ダイオード点灯装置に関する。 The present invention relates to a light emitting diode lighting device that drives a plurality of light emitting diodes employed in a vehicle meter, for example.
従来、車両用メータのバックライト用として採用される複数の発光ダイオードの点灯装置に関して、特許文献1に示すようなものがある(図6)。同図に示す回路において、定電流回路340はバイポーラトランジスタ341にて各発光ダイオード回路360のバイポーラトランジスタ364とカレントミラー回路を構成する。これに伴い、各発光ダイオード回路360には、定電流回路340と同一の電流が流れて、当該各発光ダイオード回路360の発光ダイオード362、363を発光駆動する。これにより、各発光ダイオードの順方向電圧のばらつきや温度により順方向電圧が変化した場合であっても、同一の輝度を保つことができる。
上述したように特許文献1の発光ダイオード点灯装置では、各発光ダイオードのばらつき等による順方向電圧Vfが変化した場合であっても、トランジスタ364等により各発光ダイオードに対して一定の電流を流すことができる。しかしながら、同図の回路では、発光ダイオード回路360に印加するバッテリ電圧310と各発光ダイオード362、363の順方向電圧及び電流制限抵抗361の降下電圧との差分は、トランジスタ364に印加されることになる。したがって、この差分電圧に相当する電力がトランジスタ364で消費されることになるため、エネルギーロスが大きく、また発熱の問題も引き起こす要因となる。
As described above, in the light emitting diode lighting device of Patent Document 1, even when the forward voltage Vf changes due to variations in each light emitting diode, a constant current is caused to flow to each light emitting diode by the
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、発光ダイオードに流れる電流を一定に制御するとともに、従来に比べて電力消費を低減できる発光ダイオード点灯装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a light-emitting diode lighting device capable of controlling the current flowing through the light-emitting diode to be constant and reducing the power consumption as compared with the prior art. .
請求項1に記載の発光ダイオード点灯装置は、複数の発光ダイオードと少なくとも1つの抵抗とを直列に接続した直列回路を複数個並列に接続した発光ダイオード回路と、所定の基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、前記発光ダイオード回路を構成する複数個の直列回路の中の1個の直列回路における前記抵抗による降下電圧と前記基準電圧とを比較する比較回路と、前記比較結果に基づいて、前記抵抗による降下電圧が前記基準電圧と同じになるように前記発光ダイオード回路に供給する電圧を調整する電圧調整回路とを備えることを特徴とする。 The light-emitting diode lighting device according to claim 1 is a light-emitting diode circuit in which a plurality of series circuits in which a plurality of light-emitting diodes and at least one resistor are connected in series are connected in parallel, and a reference voltage for generating a predetermined reference voltage A generation circuit, a comparison circuit that compares the reference voltage with a voltage drop caused by the resistor in one of the plurality of series circuits constituting the light emitting diode circuit, and based on the comparison result, And a voltage adjusting circuit that adjusts a voltage supplied to the light emitting diode circuit so that a voltage drop caused by a resistor is the same as the reference voltage.
このように、発光ダイオード回路における1個の直列回路の抵抗の降下電圧が所定の基準電圧と一致するように制御することにより、その抵抗に接続されている発光ダイオードの直列回路に流れる電流を一定に保つことができる。すなわち、どのような順方向電圧の発光ダイオードを用いたとしても、流れる電流を一定に制御することができる。また、周囲の温度変化により発光ダイオードの順方向電圧が変化した場合であっても、流れる電流を一定に制御できる。したがって、製品のばらつきや周囲の温度変化等によっても、点灯する明るさは変化しない非常に精度の良い発光ダイオード点灯装置を実現することができる。さらに、定電流に制御するために発光ダイオード回路にトランジスタを用いていないので、それによる消費電力を低減することができる。 In this way, by controlling so that the voltage drop of the resistance of one series circuit in the light emitting diode circuit coincides with a predetermined reference voltage, the current flowing through the series circuit of light emitting diodes connected to the resistor is constant. Can be kept in. That is, regardless of the forward voltage light emitting diode, the flowing current can be controlled to be constant. Further, even when the forward voltage of the light emitting diode changes due to a change in ambient temperature, the flowing current can be controlled to be constant. Therefore, it is possible to realize a highly accurate light-emitting diode lighting device in which the lighting brightness does not change due to product variations, ambient temperature changes, and the like. Furthermore, since a transistor is not used in the light emitting diode circuit for controlling to a constant current, power consumption due to the transistor can be reduced.
また、電流をモニターしないその他の直列回路に対しては、上述の電流をモニターして所定の電流に制御する直列回路の発光ダイオードと同じような順方向電圧の発光ダイオードを用いれば、この直列回路に流れる電流とほぼ同一の電流で制御されることになる。また、同じような順方向電圧の発光ダイオードは、同じような順方向電圧の温度依存性となる。したがって、周囲の温度が変化した場合であっても、電流をモニターしない直列回路には電流をモニターして所定の電流に制御する直列回路に流れる電流とほぼ同一の電流が流れることとなる。例えば予め発光ダイオードの順方向電圧を測定することにより、又は同時に生産された発光ダイオードを用いることにより各発光ダイオードの順方向電圧を揃えることができる。 For other series circuits that do not monitor current, if a light emitting diode having a forward voltage similar to that of the series circuit that monitors the current and controls it to a predetermined current is used, this series circuit is used. Therefore, the current is controlled to be almost the same as the current flowing in the current. In addition, a light emitting diode having a similar forward voltage has a temperature dependency of a similar forward voltage. Therefore, even when the ambient temperature changes, a current that is substantially the same as the current that flows in the series circuit that monitors the current and controls it to a predetermined current flows in the series circuit that does not monitor the current. For example, the forward voltage of each light emitting diode can be made uniform by measuring the forward voltage of the light emitting diode in advance or by using the light emitting diodes produced at the same time.
請求項2に記載の発光ダイオード点灯装置は、前記電圧調整回路は、オンオフ動作をするスイッチング素子を備え、前記比較結果に基づいて、当該スイッチング素子のオンオフ動作を制御することにより前記発光ダイオード回路に供給する電圧を調整することを特徴とする。
The light-emitting diode lighting device according to
このように、スイッチング素子を用いることにより、エネルギー損失が少なく、効率よく目標とする出力電圧を得ることができる。 Thus, by using the switching element, the target output voltage can be obtained efficiently with little energy loss.
請求項3に記載に発光ダイオード点灯装置は、前記電圧調整回路は、当該電圧調整回路に入力する入力電圧よりも大きな電圧を出力する昇圧回路であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the light emitting diode lighting device, the voltage adjustment circuit is a booster circuit that outputs a voltage larger than an input voltage input to the voltage adjustment circuit.
発光ダイオードを複数直列に接続し、そこに電流を流す場合、各発光ダイオードの順方向電圧の総和よりも大きな電圧を、当該発光ダイオードの直列回路に印加しなければならない。請求項3の発光ダイオード点灯装置では、電源電圧が発光ダイオードを点灯するために必要な電圧よりも低い場合であっても、その電源電圧を電圧調整回路で発光ダイオードを点灯するために必要な電圧に昇圧することができる。したがって、多くの発光ダイオードを直列に接続することができ、また、大きな順方向電圧の発光ダイオードも使用することができる。例えば、車両用メータに用いる場合、一般的に、直流12Vの電源電圧が用いられ、また、順方向電圧が3.6V〜4.4Vのばらつきを持っている発光ダイオードが用いられる。 When a plurality of light emitting diodes are connected in series and a current is passed therethrough, a voltage larger than the sum of the forward voltages of the respective light emitting diodes must be applied to the series circuit of the light emitting diodes. In the light-emitting diode lighting device according to claim 3, even when the power supply voltage is lower than the voltage necessary for lighting the light-emitting diode, the power-supply voltage is a voltage necessary for lighting the light-emitting diode by the voltage adjusting circuit. The pressure can be increased to Therefore, many light emitting diodes can be connected in series, and a light emitting diode having a large forward voltage can also be used. For example, when used for a vehicle meter, a power supply voltage of DC 12V is generally used, and a light emitting diode having a forward voltage variation of 3.6V to 4.4V is used.
請求項4に記載の発光ダイオード点灯装置は、前記発光ダイオード点灯装置は、車両用計器のバックライト用であることを特徴とする。 The light-emitting diode lighting device according to claim 4 is characterized in that the light-emitting diode lighting device is for a backlight of a vehicle instrument.
例えば車両用メータのバックライトとして用いられる。温度変化が激しい車両用計器に用いたときにも、発光ダイオードに流れる電流を一定に制御され、発光ダイオードは安定して点灯することできる。したがって、本装置を車両用計器のバックライト用として用いると特に有効である。 For example, it is used as a backlight of a vehicle meter. Even when used in a vehicular instrument with a drastic temperature change, the current flowing through the light emitting diode is controlled to be constant, and the light emitting diode can be lit stably. Therefore, it is particularly effective to use this apparatus as a backlight for a vehicle instrument.
請求項5に記載の発光ダイオード点灯装置は、前記電圧調整回路は、前記発光ダイオード回路への供給電圧に対して、過電圧を検出するための基準電圧を発生する第2基準電圧発生回路と、前記発光ダイオード回路の供給電圧を前記第2基準電圧発生回路で発生する基準電圧以下に制限するリミッタ回路とを備えることを特徴とする。 The light-emitting diode lighting device according to claim 5, wherein the voltage adjustment circuit generates a reference voltage for detecting an overvoltage with respect to a supply voltage to the light-emitting diode circuit; And a limiter circuit for limiting a supply voltage of the light emitting diode circuit to a reference voltage generated by the second reference voltage generation circuit.
例えば、定電流に制御している発光ダイオードの直列回路に流れる電流が、断線等の原因で流れなくなった場合、電圧調整回路は、その直列回路に電流を流そうとして非常に大きな電圧を出力する。この場合、この非常に大きな電圧が発光ダイオード回路に印加され、電流をモニターしないその他の直列回路には、非常に大きな電流が流れることになる。その結果、各発光ダイオードが異常発熱を引き起こすことが考えられる。このような問題を防止するために、請求項5の発光ダイオード点灯装置では、発光ダイオード回路に供給する電圧が所定の閾値以上に増加しないようにしている。したがって上記のような問題を防止することができる。 For example, when the current flowing in the series circuit of light emitting diodes controlled to a constant current stops flowing due to disconnection or the like, the voltage adjustment circuit outputs a very large voltage to try to flow the current through the series circuit . In this case, this very large voltage is applied to the light emitting diode circuit, and a very large current flows through the other series circuits that do not monitor the current. As a result, each light emitting diode may cause abnormal heat generation. In order to prevent such a problem, in the light-emitting diode lighting device according to claim 5, the voltage supplied to the light-emitting diode circuit is prevented from increasing beyond a predetermined threshold value. Therefore, the above problems can be prevented.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、車両用計器のバックライトとして実現した例について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with respect to an example realized as a backlight of a vehicle instrument.
(第1実施形態)
図1は第1の実施形態における発光ダイオード点灯装置100の概略構成を示す構成図である。同図に示すように、発光ダイオード点灯装置100は、バッテリ10、スイッチングレギュレータ30、発光ダイオード回路40、抵抗21、22、50、定電圧電源11から構成される。以下各構成部品について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a light-emitting
バッテリ10は、発光ダイオード点灯装置100を駆動するための電力を供給している。このバッテリ10の電圧は、後述するスイッチングレギュレータ30で所定の電圧に昇圧され、発光ダイオード回路40に供給される。また、このバッテリ10としては、例えば車両に搭載の12V直流電源を用いる。
The
定電圧電源11は、所定の定電圧を発生する電源である。後述するように、ここで発生した電圧を抵抗21、22で分圧した電圧を基準電圧として、スイッチングレギュレータ30に入力し、抵抗51の両端電圧はその基準電圧に制御される。
The constant voltage power supply 11 is a power supply that generates a predetermined constant voltage. As will be described later, a voltage obtained by dividing the generated voltage by the
スイッチングレギュレータ30は、上述したようにバッテリ10の電圧を所定の電圧に昇圧して出力する回路である。本実施形態では、後述する抵抗51の両端電圧をスイッチングレギュレータ30に帰還入力し、抵抗51の両端電圧が所定の基準電圧(定電圧11を抵抗21、22で分圧した電圧)と同じになるように出力電圧を調整する。この抵抗51の両端電圧を所定の基準電圧に制御することにより、発光ダイオードの直列回路41に流れる電流を一定に保つことができる。このスイッチングレギュレータ30は、スイッチング制御回路34、コイル31、ダイオード32、コンデンサ33から構成される。
The
コイル31、ダイオード32及びコンデンサ33は、バッテリ10と接続され、後述するスイッチング素子34eのオンオフ動作によりバッテリ10の電圧よりも大きな電圧に変換して出力する昇圧回路である。このコイル31、ダイオード32及びコンデンサ33からなる昇圧回路の出力端子には後述する発光ダイオード回路40が接続され、各発光ダイオードは点灯する。なお、コイル31、ダイオード32及びコンデンサ33の各動作については後述する。
The
スイッチング制御回路34は、エラーアンプ34a、コンパレータ34b、三角波発振回路34c、ドライバ34d及びトランジスタ34eから構成され、エラーアンプ34aに入力する帰還電圧と所定の基準電圧との差に応じてトランジスタ34eのオンオフ動作を制御する回路である。本実施形態では、エラーアンプ34aに入力する帰還電圧として抵抗51の両端電圧を入力し、所定の基準電圧として定電圧11を抵抗21,22で分圧した電圧を入力している。
The
エラーアンプ34aは、入力の極性を反転させて出力する反転入力端子と、入力の極性を反転させないで出力する非反転入力端子とを有し、反転入力端子、非反転入力端子の両端子に入力信号が与えられたときは、その差分に比例した信号を出力する素子である。本実施形態では、非反転入力端子に定電圧11を抵抗21、22で分圧した電圧(基準電圧)を入力し、反転入力端子には、直列回路41に流れる電流に相当する電圧(抵抗51の両端電圧)を入力している。したがって、これら電圧の差分に比例した信号が、エラーアンプ34aの出力端子から出力されることとなる。そして、このエラーアンプ34aの出力端子は、コンパレータ34bの反転入力端子に接続する。なお、この基準電圧は、直列回路41に流したい電流値に基づいて設定し、これに伴い抵抗21、22の抵抗値が決定される。
The
コンパレータ34bは、エラーアンプ34aと同様に反転入力端子と非反転入力端子を有しており、反転入力端子と非反転入力端子に入力する信号の大小を比較し、反転入力端子に入力する信号の方が大きいときはLレベルの信号を出力し、非反転入力端子に入力する信号の方が大きいときはHレベルの信号を出力する素子である。このコンパレータ34bの反転入力端子にはエラーアンプ34aの出力端子が接続されており、非反転入力端子には後述する三角波発振回路34cの出力端子が接続されている。
Similar to the
三角波発振回路34cは、所定の周波数の三角波を出力する回路である。上述したように、この三角波発振回路34cの出力端子は、コンパレータ34bの非反転入力端子に接続されている。コンパレータ34bでは、この三角波信号とエラーアンプ34aの出力信号の大小を比較し、Hレベル信号若しくはLレベル信号を出力する。したがって、エラーアンプ34aの出力信号の大きさによって、パルス幅が異なるパルス信号がコンパレータ34bから出力されることになる。
The triangular
ドライバ34dは、入力信号を所定の大きさに変換して出力する回路である。このドライバ34dの入力端子には、コンパレータ34bの出力端子が接続されており、出力端子には、後述するトランジスタ34eのベース端子に接続されている。したがって、ドライバ34dにてコンパレータ34bから出力されるパルス信号をトランジスタ34eがオンできる電圧になるように変換している。
The
トランジスタ34eは、公知のバイポーラトランジスタであり、ベース端子に信号を与えることによりエミッタ−コレクタ間が導通・遮断をするスイッチング素子である。本実施形態では、トランジスタ34eは、PNPトランジスタを用いているため、ベース電圧がLレベルになったときにオンし、Hレベルになったときはオフする。このトランジスタ34eのベース端子は上述のようにドライバ34dの出力端子に接続されており、このドライバの信号によりオンオフ動作がされる。また、コレクタ端子はGNDに接続され、エミッタ端子はダイオード32と並列するようにコイル31に接続される。したがって、トランジスタ34eがオン時には、バッテリ10から供給される電流はトランジスタ34eを流れてGNDに流れ込み、オフ時にはバッテリ10から供給される電流は、ダイオード32を介してコンデンサ33及び発光ダイオード回路40に供給される。
The
発光ダイオード回路40は、発光ダイオードを複数直列に接続した直列回路を、複数並列に接続した回路である。この発光ダイオードは、アノード端子とカソード端子を有しており、アノード側からカソード側に所定の順方向電圧が印加されたときに電流が流れ、これに伴い所定の色の光を発光する。車両用計器のバックライトとして用いる場合は、例えば順方向電圧が3.6V〜4.4Vのばらつきで、順方向電圧の温度依存性が±0.3Vの発光ダイオードが用いられる。なお、例えば予め発光ダイオードの順方向電圧を測定することにより、又は同時に生産された発光ダイオードを用いることにより発光ダイオード回路40の各発光ダイオードの順方向電圧を揃えることができる。この発光ダイオード回路40の上段は、コンデンサ33と並列するようにダイオード32と接続されている。一方、下段は、後述する抵抗50と接続されている。したがって、発光ダイオード回路40はコンデンサ33の充電電圧が印加され、各発光ダイオードは点灯することになる。
The light emitting
抵抗50は、発光ダイオード回路40に流れる電流を調整するための抵抗である。さらに、抵抗50の一つである抵抗51は、そこに流れる電流を一定に制御するために、その電流値を電圧に変換してスイッチング制御回路34に帰還する電流検知抵抗でもある。
The
次に、上述した構成を有する発光ダイオード点灯装置100の作用について図2及び図3の波形図に基づいて説明する。ここで、図2は、電流をモニターして所定の電流に制御する直列回路41に流れる電流(電流検知用の抵抗51に流れる電流)が、基準電流に比べて小さい場合のスイッチング制御回路34の各構成部品の動作を示している。一方、図3は、電流をモニターして所定の電流に制御する直列回路41に流れる電流(電流検知用の抵抗51に流れる電流)が、基準電流に比べて大きい場合のスイッチング制御回路34の各構成部品の動作を示している。
Next, the operation of the light-emitting
先ず、直列回路41に流れる電流(抵抗51に流れる電流)が、目標とする基準電流に対して図2(a)に示すように減少したとする。なお、このような電流の変動は、例えば車両の温度変化によって、各発光ダイオードの順方向電圧が変動することにより起こる。また、説明の便宜のために、図2(a)に示す抵抗51の電流波形は時間変動しないこととしている。
First, it is assumed that the current flowing through the series circuit 41 (current flowing through the resistor 51) decreases as shown in FIG. 2A with respect to the target reference current. Note that such current fluctuation occurs when the forward voltage of each light emitting diode fluctuates due to, for example, a change in the temperature of the vehicle. For convenience of explanation, it is assumed that the current waveform of the
この電流に対応する抵抗51の両端電圧は、スイッチング制御回路34のエラーアンプ34aの反転入力端子に帰還入力される。エラーアンプ34aでは、この帰還入力された電圧と非反転入力端子に入力する定電圧11を抵抗21、22で分圧した基準電圧(直列回路41に流すべき基準電流に対応する電圧)との差分に比例した信号を出力する(図2(b))。このとき、エラーアンプ34aは、反転入力信号のほうが非反転入力信号よりも大きいときには、マイナスの信号を出力し、逆に非反転入力のほうが大きいときにはプラスの信号を出力する。したがって、所定のプラス信号がエラーアンプ34aから出力されることになる。この出力信号は、コンパレータ34bの反転入力端子に入力される。
The voltage across the
コンパレータ34bでは、エラーアンプ34aからの出力信号と非反転入力端子に入力される三角波発振回路34cの出力信号との大小を比較し(図2(b))、エラーアンプ34aからの信号のほうが大きいときにはLレベルの信号を出力し、エラーアンプ34aからの信号のほうが小さいときにはHレベルの信号を出力する。なお、三角波発振回路34cは、図2(b)に示すように正の領域で変動する三角波を発生させている。したがって、コンパレータ34bの出力端子には、所定の時間幅のLレベル信号と所定の時間幅のHレベル信号が繰り返されるパルス信号が出力される(図2(c))。この出力信号は、ドライバ34dへ入力され、トランジスタ34eを作動するために所定の大きさの信号に変換される。そして、ドライバ34dで変換された信号は、トランジスタ34eのベース端子に入力される。
The
図1に示すようにトランジスタ34eは、PNPトランジスタを用いているため、ベース電圧がLレベルになったときにオンし、Hレベルになったときはオフする。したがって、トランジスタ34eは、コンパレータ34bの出力がHレベルのときにはオフし、Lレベルのときにはオンするため、図2(d)に示すようにオンオフ動作が繰り返される。
As shown in FIG. 1, since the
ここで、トランジスタ34eがオンしているときは、バッテリ10から供給される電流はトランジスタ34eを流れる。このとき、コイル31にはエネルギーが蓄えられる。ここで、トランジスタ34eがオフするとコイル31に蓄えられていたエネルギーは、高い電圧となってコイル31の両端に発生する。そして、この電圧はダイオード32を介してコンデンサ33に充電される。このようにトランジスタ34eのオンオフ動作を繰り返すことによって、コンデンサ33に充電される電圧は増加していく。そして、直列回路41にはコンデンサ33の充電電圧が印加されるので、コンデンサ33の充電電圧の増加に伴い直列回路41に流れる電流は増加していく。その後、この動作が抵抗51の両端電圧が抵抗21、22で発生する基準電圧と同じになるまで継続されることとなる。
Here, when the
このように、抵抗51に流れる電流が基準電流に対して減少した場合は、コンデンサ33に充電する電圧、つまり直列回路41に印加する電圧を増加させることにより、その電流が基準電流と同じになるように制御している。
As described above, when the current flowing through the
一方、直列回路41に流れる電流(抵抗51に流れる電流)が、目標とする基準電流に対して図3(a)に示すように増加したとする。上述と同様に、この電流に対応する抵抗51の両端電圧は、スイッチング制御回路34のエラーアンプ34aの反転入力端子に帰還入力され、抵抗21、22で発生する基準電圧と比較される。この場合、図3(b)に示すようにエラーアンプ34aからは所定のマイナスの信号が出力される。
On the other hand, it is assumed that the current flowing through the series circuit 41 (current flowing through the resistor 51) increases as shown in FIG. 3A with respect to the target reference current. As described above, the voltage across the
そして、上述と同様にこのエラーアンプ34aの出力信号と三角波発振回路34cで発生する三角波の大小をコンパレータ34bで比較する(図3(b))。同図に示すように、エラーアンプ34aの出力信号よりも三角波のほうが大きいので、コンパレータ34bからはHレベルの信号が出力される(図3(c))。したがって、トランジスタ34eは常にオフしている(図3(d))。このとき、コンデンサ33に充電されている電圧は、発光ダイオード回路40の放電され徐々に減少していく。
In the same manner as described above, the output signal of the
このように、抵抗51に流れる電流が基準電流に対して増加した場合は、コンデンサ33に充電する電圧、つまり発光ダイオードの直列回路41に印加する電圧を減少させることにより、その電流が基準電流と同じになるように制御している。
As described above, when the current flowing through the
以上のように、本実施形態における発光ダイオード点灯装置100では、発光ダイオード回路40の任意に選択した直列回路に流れる電流をスイッチングレギュレータ30に帰還することにより、当該電流を所定の基準値に制御することができる。すなわち、各発光ダイオードの順方向電圧のばらつきに影響されることなく安定した発光ダイオードの点灯を実現することができる。さらに、従来のように発光ダイオードに流れる電流を一定に制御するために、発光ダイオード回路40にトランジスタを用いていないので、従来に比べて消費電力を低減することができる。また、車両のように温度変化が激しい環境の下で使用して、この温度変化による発光ダイオードの順方向電圧が変化した場合であっても、安定した発光ダイオードの点灯を実現することができる。
As described above, in the light emitting
なお、本実施形態では、発光ダイオードの直列回路を駆動するために、バッテリ10の電圧をスイッチングレギュレータ30で昇圧させている。もし、大きな電圧のバッテリを用いたときには、そのバッテリ電圧を所定の電圧に降下して出力するように、スイッチングレギュレータを構成してもよい。また、直列に接続する発光ダイオードの数が少ないときや順方向電圧が小さい発光ダイオードを用いるときにも、必要に応じて電圧降下するスイッチングレギュレータを用いてもよい。
In the present embodiment, the voltage of the
なお、上述した実施形態におけるスイッチング制御回路34のスイッチング素子として、PNPトランジスタを用いた例について説明したが、他の種類のスイッチング素子、例えばNPNトランジスタ又はMOSFET等によって構成してもよい。
In addition, although the example using a PNP transistor as a switching element of the switching
(第2実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態について説明する。図4は本実施形態における発光ダイオード点灯装置200の概略構成を示す構成図である。以下各構成部品について第1実施形態と異なっている部分を中心に説明する。バッテリ10、コイル31、ダイオード32、コンデンサ33、抵抗21、22、50、定電圧11、エラーアンプ34a、コンパレータ34b、三角波発振回路34c、ドライバ34d、トランジスタ34e、発光ダイオード回路40については、第1実施形態と同じ働きをするので詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a configuration diagram showing a schematic configuration of the light-emitting
本実施形態のスイッチング制御回路34では、発光ダイオード回路40への印加電圧に対して、所定の基準電圧以下に制限するリミッタ回路34fを設けている。図3に示すようにリミッタ回路34fに、発光ダイオード回路40への印加電圧(端子1の電圧)を抵抗25、26で分圧した電圧を入力し、またバッテリ10の電圧を抵抗23、24で分圧した基準電圧を入力している。また、リミッタ回路34fの出力端子は、エラーアンプ34aと並列にコンパレータ34bの反転入力端子(図4 端子2)に接続する。
In the
このリミッタ回路34fの作用について、図5の波形図を用いて説明する。例えば断線等の理由により同図(a)に示すように抵抗51に電流が流れなくなったとする。このとき、エラーアンプ34aの出力は同図(b)に示すように最大限のプラス信号が出力される。もしリミッタ回路34fを設けていないときには、第1実施形態で述べたようにエラーアンプ34aの出力信号に基づいてトランジスタ34eはオンオフ動作を繰り返しコンデンサ33の充電電圧が増加していく。この昇圧動作は、抵抗51に流れる電流が基準電流と同じになるまで継続されるが、上記のように断線した場合には無制限にコンデンサ33の充電電圧は増加していくこととなる。したがって、発光ダイオード回路40には過電圧が印加され、それに伴い直列回路41以外の直列回路には過電流が流れ発熱等の問題を引き起こすことが予想される。このような問題を防止するため、コンデンサ33の充電電圧(端子1の電圧)が抵抗23、24で発生させる基準電圧に達したときには、リミッタ回路34fが作動し端子2の信号を強制的にゼロレベル以下にする(図3(c)、(d))。すなわち、コンパレータ34bの反転入力端子に入力する信号はゼロレベル以下となるため、トランジスタ34eのオンオフ動作は停止し、常にオフになる。これにより、昇圧動作は停止するため、上記のような過電圧による発熱等の問題を防ぐことができる。
The operation of the
なお、リミッタ回路34fの作動は上記以外にも、抵抗23、24で発生させた基準電圧によって決められる電圧に抵抗25,26で分圧された電圧が等しくなるように端子1の電圧がなるように制御され、無制限に電圧が上昇するのを防ぎ、過電流を防ぐ方法もある。
In addition to the above, the operation of the
10 バッテリ
11 定電圧電源
30 スイッチングレギュレータ
31 コイル
32 ダイオード
33 コンデンサ
21〜26、80 抵抗
34 スイッチング制御回路
34a エラーアンプ
34b コンパレータ
34c 三角波発振回路
34d ドライバ
34e PNPトランジスタ
34f リミッタ回路
40 発光ダイオード回路
41、42 発光ダイオードの直列回路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
所定の基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、
前記発光ダイオード回路を構成する複数個の直列回路の中の1個の直列回路における前記抵抗による降下電圧と前記基準電圧とを比較する比較回路と、
前記比較結果に基づいて、前記抵抗による降下電圧が前記基準電圧と同じになるように前記発光ダイオード回路に供給する電圧を調整する電圧調整回路とを備えることを特徴とする発光ダイオード点灯装置。 A light emitting diode circuit in which a plurality of series circuits in which a plurality of light emitting diodes and at least one resistor are connected in series are connected in parallel;
A reference voltage generating circuit for generating a predetermined reference voltage;
A comparison circuit for comparing the reference voltage with a voltage drop caused by the resistor in one of the plurality of series circuits constituting the light emitting diode circuit;
A light-emitting diode lighting device comprising: a voltage adjustment circuit that adjusts a voltage supplied to the light-emitting diode circuit so that a voltage drop due to the resistor is equal to the reference voltage based on the comparison result.
前記発光ダイオード回路への供給電圧に対して、過電圧を検出するための基準電圧を発生する第2基準電圧発生回路と、
前記発光ダイオード回路の供給電圧を前記第2基準電圧発生回路で発生する基準電圧以下に制限するリミッタ回路とを備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の発光ダイオード点灯装置。 The voltage adjustment circuit includes:
A second reference voltage generation circuit for generating a reference voltage for detecting an overvoltage with respect to a supply voltage to the light emitting diode circuit;
5. The light-emitting diode lighting device according to claim 1, further comprising: a limiter circuit that limits a supply voltage of the light-emitting diode circuit to a reference voltage generated by the second reference voltage generation circuit.
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