(57)【要約】【課題】  発光ダイオードを多数点灯する際の消費電力を低下させ動作雰囲気温度の上昇を下げ、発光ダイオードの長寿命を確保し、発光ダイオードの明るさを任意に変更できる電子回路を提供する。【解決手段】出力電圧を任意に上昇できるスィッチング電源の出力に直列接続した多数の発光ダイオードに発光ダイオードの順方向電流に流したい最大の電流を制限する電流制限回路を直列接続し、スィッチング電源の出力電圧を変える事で任意に明るさを変える事の出来る電子回路。【選択図】図７
2006013557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング電源の出力に、直列接続した多数の発光ダイオードに電流制限回路を直列接続し、スイッチング電源の出力電圧を変化させることで直列接続した発光ダイオードの明るさを変化させる事ができる電子回路。
【請求項２】
必要な最低照度を得るための電圧を設定し、直列接続した多数の発光ダイオードに電流制限回路を直列接続し、スイッチング電源の出力電圧を変化させることで直列接続した発光ダイオードの明るさを変化させる事ができる電子回路。
【請求項３】
複数列で構成され、必要な最低照度を得るための電圧を設定し、直列接続した発光ダイオードの列毎に電流制限回路をもち、スイッチング電源の出力電圧を変化させることで複数列の直列接続した発光ダイオードの明るさの全てを最低照度から変化させる事ができる電子回路。
【請求項４】
複数列で構成され、直列接続した発光ダイオードの列毎に電流制限回路をもち、スイッチング電源の出力電圧を固定した電子回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、多数の発光ダイオードを駆動し、かつ駆動している全ての発光ダイオードの明るさを任意に変更できる機能を提供する電子回路である。
【背景技術】
【０００２】従来は、発光ダイオードの製造会社から提供される応用例を基に発光ダイオードの駆動回路を構成していた。
【先行技術文献１】
（図１）
【先行技術文献２】
（図２）
【先行技術文献３】
（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】そのために、次のような問題点があった。（図１）の場合は定電流ダイオードを通じて電流を発光ダイオードに与えているので回路に与える電圧を変えても、電流が一定なので明るさを変えることは出来ない。（図２）、（図３）の場合は１個の発光ダイオードの電流回路に抵抗が接続されているので抵抗器から電力消費が発生し、発光ダイオードの動作雰囲気温度の上昇を招き、発光ダイオードの寿命を短くする恐れがある。また発光ダイオードに電流が流れる事で熱を発する抵抗を発光ダイオードから離れたところに設置すると多数の発光ダイオードとの接続用ケーブルが発光ダイオードの数量と同数の接続ケーブルが必要になるため、抵抗をダイオードから離して設置する事は困難であった。従って抵抗器を使う方法は必然的に放熱対策を講じた点灯方法を使う事になり経費が追加されることになる。またいずれの方法も明るさを任意に変えることは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】直列接続した同一型番の発光ダイオードの順方向電圧に直列接続する発光ダイオードの個数を乗じた電圧と定電流制御回路で消費する数ボルトの電圧を加えたスイッチング電源を用意する。被乗数の順方向電圧は発光ダイオードの製造業社が提供する順方向電圧の最大値を適用する。スイッチング電源の出力電圧はある電圧範囲で可変できるように可変抵抗器を使用する。定電流制御回路は電流の大きさに応じてＩＣと抵抗器並びにトランジスターを組み合わせて設定電流値を決定する方法で実現する。この方法はＩＣの定電圧特性を利用するので従来の方法に比較して高精度な電流値を設定できる。直列接続した発光ダイオードに定電流制御回路を電流経路が直列になるように接続し、電流経路を負担するトランジスターには、スイッチング電源に抵抗器を通じて適切なベース電流が流れるような抵抗器を設定する。スイッチング電源の電圧値を上昇させると直列接続した発光ダイオードに電流制限回路を直列接続した電子回路に電流が流れはじめ、必要な最小の明るさを得られる電圧をスイッチング電源の最低電圧に設定する。スイッチング電源の最高電圧は直列接続した発光ダイオードに流す設定電流値に到達した電圧で設定し、スイッチング電源の電圧が設定電流値に到達後は、さらにスイッチング電源の電圧を増加させても直列接続した発光ダイオードに流れる電流値は増加しないので、設定電流値に到達したもっとも低い電圧をスイッチング電源の最高電圧に設定する。また直列接続の発光ダイオードに電流制限回路を直列接続した電子回路を複数の並列で使う場合、電圧上昇に対し電流上昇が最も穏やかな直列接続した発光ダイオードの回路の電流が設定電流に達した電圧をスイッチング電源の最高電圧に設定する。また明るさを変える必要のない点灯をする場合は、複数列全てに設定電流値が流れるような電圧を発生する電圧が出るような可変抵抗器を固定抵抗器に置き換える。
【発明の効果】
【０００５】本発明を使用することで、明るさの調節機能つきの照明装置を作る事ができる。従来の方式に比較して発光ダイオードの熱発生源の直列抵抗器を大幅に減少でき、電力効率の改善が出来、発光ダイオードの動作雰囲気温度の上昇を低く出来るので発光ダイオードの長寿命が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】以下、本発明の実施の形態を説明する。発光ダイオードは型番毎に、直流安全電流と順方向電圧が規格化されているので同一型番で必要な個数を直列接続した発光ダイオードの電圧・電流特性を測定する。（図４）では１０個の発光ダイオードを直列接続した電圧電流特性を測定したところ、（図５）のような電圧電流特性が観測できた（図５）の例では直列接続した発光ダイオードの一般的な性質を調べる為に、５組の直列接続した発光ダイオード列に与える電圧電流特性を測定した。
（イ）    発光ダイオードの直流安全電流を超えないように、電流制限回路の電流値を決定する。（図４）のように電流制限回路は、定電圧ＩＣを使用し、電流制限回路の電流値を決定するＲＳは定電圧ＩＣの基準電圧を制限電流値で徐した値ＲＳを基準電圧ＩＣの基準電圧端子ＶＲＥＦとアノード電極Ａとの間に接続し、カソードＫには電流通路を担うトランジスターのベース電極を接続する。基準電圧端子ＶＲＥＦには同トランジスターのエミッタ電極を接続する。さらに同トランジスタのコレクター端子Ｃは、直列接続した発光ダイオードの最も電位の低い発光ダイオードのカソード電極を接続する。直列接続した発光ダイオードの最も電位の高いアノード端子をスイッチング電源の出力を接続し、電流通路を担うトランジスタのベースに流すバイアス抵抗ＲＢはコレクターに設定電流が流れる電流に設定する。
（ロ）    スイッチング電源の発生する最高電圧は発光ダイオードの順方向電圧に直列接続した個数を乗じた電圧に電流制限回路で消費する数ボルトを加えた電圧を発生できるように構成する。（図５）のようにスイッチング電源の出力電圧を徐々に昇圧すると、ある電圧から明確に電流が上昇を開始する。この例では２７ボルトの近辺で発光ダイオードの明かりを目で認識でき、電流値が顕著に上昇を開始する。その後、スイッチング電源の電圧の上昇に伴い電流が増加し、電流増加に伴い明るさが増す。（図５）の例ではやがて３２ボルト近辺で電流制限回路の働きで発光ダイオードへの過大電流を阻止し、直列接続した発光ダイオードの安全動作を確保する。最低照度は発光ダイオードを使用する環境で異なることから、実際の電子回路を構成する際は、（図６）の様に明るさ調整用のＶＲと直列にＲ２を接続し、ＶＲの値をゼロにした際に最低照度を得られような電圧を発生するように、Ｒ２の値を決定する。
（ハ）    直列接続した発光ダイオードの複数列を単一のスイッチング電源で使用する場合、（図７）のように、直列接続した発光ダイオードの集合体毎に設定電流に到達するわずかな電圧の違いに対応するために直列接続した発光ダイオードの列毎に電流制限回路を接続する。直列接続した発光ダイオード列の中のひとつが故障した場合、電流制限回路がなければ、発光ダイオードの列に供給される電圧を、故障していない他の発光ダイオードが負担するので電流値が上昇し、列全体の故障していない他の発光ダイオードの寿命を縮める事を防ぐことが出来る。（図７）の場合は設定電流に到達する電圧が最も高い発光ダイオードの列の電圧にスイッチング電源の最高電圧に設定をし、複数列全てに同じ設定電流が流れ、列毎の明るさが均一になるようにする。
（ニ）    複数列の全ての発光ダイオードを単一の明るさで点灯する場合は（ハ）で設定した最高電圧をスイッチング電源のＶＲの値を固定抵抗器に置き換える事で目的が達成できる（図８）。本発明は以上の構成からなっている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】は発光ダイオードメーカーが提供する応用回路例。
【図２】は発光ダイオードメーカーが提供する１２ボルトで使用する応用回路例。
【図３】は発光ダイオードメーカーが提供する５ボルトで使用する応用回路例。
【図４】１０個の発光ダイオードを直列接続した電圧電流特性を測定する電子回路の例。
【図５】１０個の同一型番の発光ダイオードを直列接続した５組の電圧電流特性。
【図６】最低照度を設定し、直列接続した発光オードの明るさを変える事の出来る電子回路。
【図７】複数列の直列接続した発光オードの明るさを変える事の出来る電子回路。
【図８】複数列の直列接続した発光オードの明るさを固定した電子回路。
【符号の説明】
【０００８】各図のＶＲはスイッチング電源の出力電圧の調整用可変抵抗器。
Ｒ１はＳＷＲＥＧの基準電圧用抵抗器。
Ｒ２は最低照度設定用抵抗器。ＣＯはＳＷＲＥＧの平滑用コンデンサー。
ＣＴはＳＷＲＥＧの発振用コンデンサー。
ＶＩＮは全電子回路の電力供給端子。
ＴＬ１４３１は高精度の基準電圧用ＩＣ。
ＳＷＲＥＧは出力可変型のスイッチングレギュレーターＩＣ。
ＲＳは電流制限用抵抗器。
ＤＬは発光ダイオード。
Ｌはチョークコイル。
Ｄ１は高周波整流ダイオード。
ＲＳＣはＳＷＲＥＧの電流制限抵抗器。
Ｒ３はＳＷＲＥＧ製造会社の推奨抵抗器。
【図１】
2006013557.tif 000003
【図２】
2006013557.tif 000004
【図３】
2006013557.tif 000005
【図４】
2006013557.tif 000006
【図５】
2006013557.tif 000007
【図６】
2006013557.tif 000008
【図７】
2006013557.tif 000009
【図８】
2006013557.tif 000010