(57)【要約】【課題】ＬＥＤの駆動電圧以上の電源電圧を確保するだけで、電源電圧変動、ＬＥＤの諸特性及び使用環境に影響されることなく、所定の定電流を駆動できるＬＥＤ駆動回路を提供する。【解決手段】直流電源Ｖと、直流電源Ｖの端子間に接続された定電流回路１１及び定電流回路１１と直列接続されたＬＥＤ列であって、定電流回路１１の出力端子間に少なくとも１つのＬＥＤが接続され、定電流回路１１はフローティング接続されていることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源Ｖと、直流電源Ｖの端子間に接続された定電流回路及び前記定電流回路と直列接続されたＬＥＤ列であって、前記定電流回路の出力端子間に少なくとも１つのＬＥＤが接続されたことを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
前記定電流回路は、フローティング接続されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ駆動回路に関するものであり、詳しくは、電源電圧変動などの電気的環境条件、及び、周囲温度、自己発熱などの温度環境条件が変わってもＬＥＤを一定の明るさに維持することが可能なＬＥＤ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数個のＬＥＤを1個の電源で駆動する場合、ＬＥＤの結線方法として主に、（１）全ＬＥＤを直列接続する方法、（２）全ＬＥＤを並列接続する方法、（３）複数のＬＥＤを直列接続したものを並列接続する方法がある。
【０００３】
（１）の結線方法は比較的電源電圧が高い場合、（２）の結線方法は比較的電源電圧が低い場合、（３）の結線方法は電源電圧が比較的高く且つ電源容量が比較的大きい場合に用いられる。
【０００４】
ところで、ＬＥＤの電圧―電流特性は温度依存性を有すると共に個々のＬＥＤによってばらつきが生じる。また、印加電圧の変動によってＬＥＤを駆動する電流値も変化する。そのため、上記いずれの結線方法においてもＬＥＤ駆動電流の安定化のための何らかの手段が施される。
【０００５】
最も簡単で且つ安価な方法は、ＬＥＤの直列接続回路毎に電流制限抵抗を設け、電源電圧の変動分及び熱による電圧―電流特性の変化分を電流制限抵抗の電力消費で緩和して、ＬＥＤ駆動電流の変動を抑制する方法である。
【０００６】
但し、この方法は、ＬＥＤの順方向電圧が温度依存性を有すること、及びＬＥＤの順方向電圧変化に伴うＬＥＤ電流の変動等の問題を含んでいる。
【０００７】
そこで、図３に示すように、電流制限抵抗に替えてＬＥＤ５０の直列接続回路毎に定電流回路５１を設け、ＬＥＤの諸特性及び使用環境に影響されることなく安定したＬＥＤ駆動電流を維持できるような回路構成としたものもある（例えば、特許文献１参照。）。
又は、図４に示すように、電流制限抵抗に替えてＬＥＤ毎に定電流回路１を設け、ＬＥＤの諸特性及び使用環境に影響されることなく安定したＬＥＤ駆動電流を維持できるようなＬＥＤ駆動モジュール構成としたものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
【特許文献１】実用新案登録第３１０５３０２号公報
【特許文献２】特開第２００９−２３１５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の回路構成においては、電源５２の電圧及び直列接続回路を構成するＬＥＤ５０の数が固定されている場合は同一の定電流回路５１で対応できるが、電源５２の電圧、及び／又は、ＬＥＤ５０の個数の変更に伴って定電流回路５１に印加される電圧が変わるため、最適な定電流回路５１を確保するためには、定電流回路５１自身の動作電圧を含めた電源電圧を確保する必要がある。
また、特許文献２の構成においては、図４（ａ）に示すＬＥＤ駆動モジュール１ｎを複数個用意することで図４（ｂ）のように対応できる。しかし、ＬＥＤ駆動モジュール１ｎを動作させるためには、本来のＬＥＤ単体を駆動する電圧以外に、定電流源部４を動作させるための電圧５Ｖを電源電圧（VH=６V）から電圧安定化部２を介して得ている。これは、ＬＥＤを直接駆動するための電力にはならず、無駄な電力になる。従って、電源５の電圧はLED駆動モジュール１ｎの接続数の電圧以上を必要とするために、モジュールの数量分の不要な電力を生じることになり、省エネルギーにならない。
また、特許文献２の構成において、図５に示すようなＬＥＤ駆動モジュール１のＬＥＤの個数を複数個の直列接続に置き換えた場合、電圧安定化部２に電源５の電圧が印加されるので、電圧安定化部２を集積回路化する場合には、ＬＥＤの直列接続する個数により高耐圧プロセスで作る必要性が出てくる。
【００１０】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、ＬＥＤの駆動電圧以上の電源電圧を確保するだけで電源電圧変動、ＬＥＤの諸特性及び使用環境に影響されることなく安定したＬＥＤ駆動電流を維持でき、かつ、低圧プロセスで構成されたレギュレータIC（前述の電圧安定化部２に相当）を用いて、ＬＥＤ駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、直流電源Ｖと、直流電源Ｖの端子間に接続された定電流回路及び前記定電流回路と直列接続されたＬＥＤ列であって、前記定電流回路の出力端子間に少なくとも１つのＬＥＤが接続されたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記定電流回路は、フローティング接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＬＥＤ駆動回路は、レギュレータへの印加電圧を下げることが可能となり、レギュレータをＩＣとした場合には低圧プロセスかつ小さなチップサイズで構成でき、また、１個のレギュレータ動作電圧の電位差があればＬＥＤの定電流駆動が可能となる。従って、定電流駆動損失の少ない、ＬＥＤ駆動回路を提供することができる。
【００１４】
さらに、ＬＥＤの諸特性及び使用環境に影響されることなくＬＥＤの安定した駆動電流を維持することができる。また、ＬＥＤを駆動可能な直列接続数はレギュレータＩＣの入力電圧範囲に限定されるが、その範囲内で、ＬＥＤの必要個数及び電源電圧・容量に基づくＬＥＤ接続の自由度を高めることができる。
【００１５】
また、ＬＥＤ駆動回路及びＬＥＤ列の実装上の制約により、ＬＥＤ駆動回路の配線が直流電源Ｖの配線に近接する場合、ＬＥＤ駆動回路の入出力端子と直流電源Ｖとの配線間の短絡試験が課せられるが、ＬＥＤ駆動回路とＬＥＤ列の接続位置の変更により、ＬＥＤ駆動回路の破損を回避することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の好適な実施形態を、図１を参照しながら、詳細に説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００１７】
図１は本発明のＬＥＤ駆動回路１を構成する回路図である。ＬＥＤ駆動回路１は、定電流回路１１及びＬＥＤ１、抵抗Ｒ２を有し、定電流回路１１は定電流源ＣＣ１及びＣＣ２、定電流源ＣＣ１からの定電流を供給されて所定の基準電圧を生成する基準電圧ＲＥＦ１、及び前記基準電圧とＬＥＤ１に流れる電流を検出する外部抵抗Ｒ２の電圧降下を比較して誤差信号を出力する誤差増幅器ＯＰ１及びその出力信号を増幅するトランジスタＱ４、ＰＮＰトランジスタＱ１及び前記トランジスタのベース電流を駆動するＮＰＮトランジスタＱ２及び定電流源ＣＣ２、抵抗Ｒ１、ＰＮＰトランジスタＱ１のベース電流を制御するＮＰＮトランジスタＱ３から構成されている。
【００１８】
定電流回路１１は、入力端子Ｖｉｎに２つの定電流源ＣＣ１、ＣＣ２の各一方の端子と、電流制御を行う主制御トランジスタであるＰＮＰトランジスタＱ１のエミッタ端子とが接続され、定電流源ＣＣ１の他方の端子は基準電圧ＲＥＦ１の一方の端子とオペアンプＯＰ１の非反転端子に接続される。オペアンプＯＰ１の反転端子は、定電流回路１１のＶｓ端子に接続され、Ｖｓ端子は外部の抵抗Ｒ２の一方の端子及びＬＥＤ1のカソード端子と接続される。オペアンプＯＰ１の出力はＮＰＮトランジスタＱ４のベース端子に接続され、ＮＰＮトランジスタＱ４のコレクタ及びエミッタ端子は、ＮＰＮトランジスタＱ３の各コレクタ及びエミッタ端子に接続される。ここで、ＮＰＮトランジスタＱ３、Ｑ４のコレクタ端子は、定電流源ＣＣ２の他方の端子とＮＰＮトランジスタＱ２のベース端子に接続され、ＮＰＮトランジスタＱ３のベース端子はＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタ端子と抵抗Ｒ１の一方の端子に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタ端子は、ＰＮＰトランジスタＱ１のベース端子に接続され、ＰＮＰトランジスタＱ１のコレクタ端子は、定電流回路１１のＶｏｕｔ端子に接続され、Ｖｏｕｔ端子はＬＥＤ１のアノード端子に接続される。
定電流回路１１のＧＮＤ端子は、基準電圧ＲＥＦ１の他方の端子とＮＰＮトランジスタＱ３、Ｑ４のエミッタ端子と、抵抗Ｒ１の他方の端子に接続され、ＧＮＤ端子は外部の抵抗Ｒ２の他方の端子と接続される。
なお、図示しないがオペアンプＯＰ１の電源は、定電流回路１１のＶｉｎ端子、ＧＮＤ端子に接続されている。
【００１９】
定電流回路１１は、ＰＮＰトランジスタＱ１を介してＬＥＤ1に流れる電流を、ＬＥＤ1と直列接続されている抵抗Ｒ２の電圧降下をフィードバック制御することで定電流制御を行う。詳細には、ＰＮＰトランジスタＱ１の駆動電流を定電流源ＣＣ２とＮＰＮトランジスタＱ２及び抵抗Ｒ１により駆動し、抵抗Ｒ１の電圧降下をＮＰＮトランジスタＱ３により所定以上の駆動電流が流れないように電流制限を行う。さらに、ＬＥＤ１に流れる電流を抵抗Ｒ２の電圧降下で検出し、電流検出した電圧と基準電圧ＲＥＦ１とをオペアンプＯＰ１で比較し、電流検出した電圧の方が大きい場合には、オペアンプＯＰ１の誤差信号をＮＰＮトランジスタＱ４を介して増幅し、かつ、前記ＮＰＮトランジスタＱ２のベース電流を減少させることで定電流のフィードバック制御を構成している。
【００２０】
ここで、定電流回路１１の出力電圧は、ＬＥＤ1及び抵抗Ｒ２が接続されることから、ＬＥＤ1の順方向電圧＋基準電圧ＲＥＦ１の加算値となる。従い、定電流回路１１の最低動作電圧、即ち入力電圧は前記加算値以上であれば安定に動作できることになる。
言い換えれば、定電流回路１１の最低動作電圧が前記加算値未満であれば、定電流回路１１の入出力差間電圧（Ｖｉｎ端子〜Ｖｏｕｔ端子間電圧）以上の入力電圧があれば、安定した定電流動作が可能になる。これは、定電流回路１１の出力にＬＥＤ1を接続することで、定電流回路１１の損失を低減することになる。
【００２１】
次に、図１に示すように、定電流回路１１は直列接続されたＬＥＤ群であるＬＥＤ２〜ＬＥＤ６と接続されて直流電源Ｖと接続されている。
この接続構成とすることにより、ＬＥＤ２〜ＬＥＤ６に流れる電流も、略定電流回路１１の定電流とすることができる。
【００２２】
従い、引用文献２に示された定電流駆動モジュールを必要なＬＥＤの数分用意することなく、ＬＥＤを定電流駆動することが可能になり、安価な装置を提供することができる。
また、定電流駆動モジュール１個につき、該モジュール毎に最低動作電圧が必要となるため、不要な電力を生じるが、本発明では、定電流回路１１の入出力差間電圧（Ｖｉｎ端子〜Ｖｏｕｔ端子間電圧）以上の入力電圧があれば、安定した定電流動作が可能になり、損失を最低限に抑えることが可能になる。
また、定電流回路１１を集積化してＩＣとした場合、駆動するＬＥＤ列の電圧変化が数Ｖ〜２０Ｖ程度であれば、低圧プロセスのＩＣで賄うことができ、安価なＩＣで構成することができる利点がある。
【００２３】
このように、本発明のＬＥＤ駆動回路１は、直接直流電源ＶのＧＮＤ端子に接続する必要はなく、フローティング状態としてＬＥＤ列を定電流駆動することができる。
【００２４】
また、図２に示すように本発明の変形例として、ＬＥＤ駆動回路１の接続位置を変更することも可能である。ＬＥＤ駆動回路及びＬＥＤ列の実装上の制約により、ＬＥＤ駆動回路の配線が直流電源Ｖの配線に近接する場合、ＬＥＤ駆動回路１の入出力端子と直流電源Ｖとの配線間の短絡試験が課せられる。
例えば図１において、直流電源Ｖの負極電位とＬＥＤ２のアノード端子間が近接する場合の短絡試験を行うと、ＬＥＤ駆動回路１の入出力端子間に直流電源Ｖの電圧が印加され、ＬＥＤ駆動回路１の耐圧以上の電圧が印加されることとなれば破損してしまう。
ここで、図２に示すＬＥＤ駆動回路１とＬＥＤｎを相互に直列接続することで、ＬＥＤ駆動回路の配線が直流電源Ｖの配線に近接しても、ＬＥＤ駆動回路１に印加される電圧はＬＥＤ２，３又はＬＥＤ４〜６とにより分圧され、破損を回避することも可能になる。
従って、費用をかけずに安全性を向上することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のＬＥＤ駆動回路の結線図である。
【図２】本発明のＬＥＤ駆動回路の変形例を示した図である。
【図３】従来の回路図である。
【図４】従来のＬＥＤ駆動モジュールの回路図である。
【図５】従来のＬＥＤ駆動モジュールの変形例を示した回路図である。
【符号の説明】
【００２６】
１   ＬＥＤ駆動回路
１１  定電流回路
Ｖ  直流電源
ＣＣ１、ＣＣ２  定電流源
ＲＥＦ１  基準電圧
ＯＰ１  オペアンプ
Ｑ１  ＰＮＰトランジスタ
Ｑ２〜Ｑ４  ＮＰＮトランジスタ
Ｒ１、Ｒ２  抵抗
ＦＵＳＥ  ヒューズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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