(57)【要約】    【課題】照明用ＬＥＤの温度特性を補償し、環境温度が変化した場合でも安定した発光量を確保する。    【解決手段】照明用ＬＥＤ１を定電流パルスで点滅駆動又は点灯駆動させるにあたり、一対のエミッタ結合トランジスタ回路５ａ、５ｂに流れるエミッタ電流を、ＤＣ制御源６ａから高インピーダンスのトランジスタＱ5のベース端子に印加される電圧Ｖ11で制御する。  【選択図】図１
2008211030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のエミッタ結合トランジスタ回路（５ａ、５ｂ）の一方にパルス駆動源（３）を順方向にベース接続し、他方に照明用ＬＥＤ（１）を順方向にコレクタ接続し、
前記エミッタ結合トランジスタ回路に、ベース端子へＤＣ制御源（６ａ、６ｂ）からの電圧（Ｖ11、Ｖ12）が印加される高インピーダンスのトランジスタ（Ｑ5）を接続し、前記照明用ＬＥＤを定電流パルスで点滅駆動又は点灯駆動させて前記エミッタ結合トランジスタ回路のエミッタ電流を前記ＤＣ制御源からの電圧で制御して前記照明用ＬＥＤの温度特性を補償することを特徴とするＬＥＤ照明駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明用ＬＥＤの駆動回路に係り、特に、照明用ＬＥＤを定電流パルスで点滅駆動又は点灯駆動させるにあたり、当該ＬＥＤの温度特性を補償することができるＬＥＤ照明駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のＬＥＤ照明駆動回路として、ＬＥＤをパルス駆動することによって、駆動電流量を削減し、消費電力を削減して、機器本体内部の温度上昇を抑えることができるＬＥＤ駆動回路が開示されている。このＬＥＤ駆動回路によれば、接続される電源電圧に応じてパルス発振回路からの出力パルスのデューティーを変化させ、ＬＥＤの駆動時間を制御して、その発光輝度を電源電圧の変動に対して常に一定となるようにすることができる（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
また、前述のパルス駆動とは異なり、ＬＥＤを定電流で高効率駆動しながら温度補償を低損失で実現することができる電流駆動回路も開示されている。この電流駆動回路によれば、順方向電圧の最適値の電圧を電流駆動素子に供給できるので、供給電源回路の効率が良くなって電力削減が図れ、発熱などを防止して、素子、回路の信頼性を向上することができる（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−７８７６５号公報（段落番号「００２５」、「００３０」、第２図等）
【特許文献２】特開２００２−３６９５０６号公報（段落番号「００１７」、「００１８」、第２図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
背景技術に記載した特許文献１のＬＥＤ駆動回路は、その等価回路として、図３の電気回路図のように表すことができる。
【０００６】
このＬＥＤ駆動回路において、ＬＥＤ１０１をパルス駆動させるにあたり、トランジスタＱ101をスイッチング素子として動作させるためには、パルス駆動源１０３からトランジスタＱ101のベース端子に定電流のパルス電圧Ｖ100を印加し、当該トランジスタをオン状態又はオフ状態に切り換えて駆動制御する。このとき、ＤＣ供給源１０２にて生成される電源電圧を「Ｖ101」、ＬＥＤ１０１の順方向の電圧降下値を「Ｖ102」、抵抗Ｒ101の抵抗値を「ｒ101」としてそれぞれ仮定すると、ＬＥＤ１０１に流れ込む駆動電流Ｉ101は、式（１）で表される。
【０００７】
【数１】
2008211030.tif 000003
【０００８】
この駆動電流Ｉ101を制御するにあたっては、電源電圧Ｖ101の制御が必要となり、ＬＥＤ１０１の温度特性を補償することが容易でなかった。
【０００９】
本発明は、この難点を解消するためになされたもので、照明用ＬＥＤの温度特性を補償し、環境温度が変化した場合でも安定した発光量を確保することができるＬＥＤ照明駆動回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の目的を達成するため、本発明の態様であるＬＥＤ照明駆動回路は、一対のエミッタ結合トランジスタ回路の一方にパルス駆動源を順方向にベース接続し、他方に照明用ＬＥＤを順方向にコレクタ接続し、エミッタ結合トランジスタ回路に、ベース端子へＤＣ制御源からの電圧が印加される高インピーダンスのトランジスタを接続し、照明用ＬＥＤを定電流パルスで点滅駆動又は点灯駆動させてエミッタ結合トランジスタ回路のエミッタ電流をＤＣ制御源からの電圧で制御して照明用ＬＥＤの温度特性を補償するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のＬＥＤ照明駆動回路によれば、照明用ＬＥＤを定電流パルスで点滅駆動又は点灯駆動させるにあたって、一対のエミッタ結合トランジスタ回路に流れ込むエミッタ電流を、ＤＣ制御源から高インピーダンスのトランジスタのベース端子に印加される電圧で制御することにより、当該ＬＥＤの温度特性が補償され、環境温度が変化した場合でも安定した発光量を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のＬＥＤ照明駆動回路を適用した最良の実施の形態例について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施例によるＬＥＤ照明駆動回路の具体的な回路構成を示す電気回路図である。
【００１３】
図１に示すＬＥＤ照明駆動回路は、（発光ダイオードにて構成される）照明用ＬＥＤ１と、照明用ＬＥＤ１の駆動電源である電源電圧Ｖ1を生成するためのＤＣ供給源２と、照明用ＬＥＤ１を点滅駆動又は点灯駆動させるための定電流パルス（以下、定電流のパルス電圧という。）Ｖ2を生成するパルス駆動源３と、ＤＣ供給源２からの電源電圧Ｖ1を分圧して定電圧の分圧電圧Ｖ10を生成するための分圧設定部４と、照明用ＬＥＤ１を点滅駆動又は点灯駆動させるために設けられ一対のエミッタ結合トランジスタ回路（以下、一方及び他方の各エミッタ結合トランジスタ回路という。）５ａ、５ｂを有する駆動制御部５と、ＤＣ供給源２からの電源電圧Ｖ1を受電して駆動され駆動制御部５を構成する一方及び他方の各エミッタ結合トランジスタ回路５ａ、５ｂに流れ込むエミッタ電流を制御するための制御電圧Ｖ11を生成するＤＣ制御源（以下、第１のＤＣ制御源という。）６ａと、第１のＤＣ制御源６ａからの制御電圧Ｖ11の印加による駆動制御部５へのエミッタ電流の供給を制御して、照明用ＬＥＤ１の温度特性を補償するための温度特性制御部（以下、第１の温度特性制御部という。）７ａとで構成されている。
【００１４】
また、分圧設定部４には、直列接続された２つの分圧抵抗（以下、第１、第２の分圧抵抗という。）Ｒ1、Ｒ2が備えられている。ここで、第１の分圧抵抗Ｒ1の一端側には、ＤＣ供給源２が順方向に接続され、他端側には、第２の分圧抵抗Ｒ2を経由して基準電位点がアース接地されている。第１、第２の各抵抗Ｒ1、Ｒ2の接続点Ｐ1は、この接続点Ｐ1に発生する分圧電圧Ｖ10が駆動制御部５を構成する一方のエミッタ結合トランジスタ回路５ａの後述するＮＰＮ型トランジスタＱ1のベース端子に印加されるように設けられており、分圧電圧Ｖ10の電圧値は、電源電圧Ｖ1の電圧値に比例して変動するものである。
【００１５】
また、駆動制御部５を構成する一対のエミッタ結合トランジスタ回路５ａ、５ｂのうち一方のエミッタ結合トランジスタ回路５ａには、２つのＮＰＮ型トランジスタ（以下、第１、第２の各トランジスタという。）Ｑ1、Ｑ2が備えられている。ここで、第１のトランジスタＱ1のベース端子には、分圧設定部４を構成する第１、第２の各分圧抵抗Ｒ1、Ｒ2の接続点Ｐ1が接続され、コレクタ端子には、照明用ＬＥＤ１のカソードが順方向に接続され、エミッタ端子には、第２のトランジスタＱ2のベース端子が接続されている。第２のトランジスタＱ2のコレクタ端子には、照明用ＬＥＤ１のカソードが順方向に接続され、エミッタ端子には、他方のエミッタ結合トランジスタ回路５ｂの後述するＮＰＮ型トランジスタＱ4のエミッタ端子が接続されている。
【００１６】
また、駆動制御部５を構成する一対のエミッタ結合トランジスタ回路５ａ、５ｂのうち他方のエミッタ結合トランジスタ回路５ｂには、２つのＮＰＮ型トランジスタ（以下、第３、第４の各トランジスタという。）Ｑ3、Ｑ4が備えられている。ここで、第３のトランジスタＱ3のベース端子には、パルス駆動源３が順方向に接続され、コレクタ端子には、ＤＣ供給源２が順方向に接続され、エミッタ端子には、第４のトランジスタＱ4のベース端子が接続されている。第４のトランジスタＱ4のコレクタ端子には、ＤＣ供給源２が順方向に接続され、エミッタ端子には、一方のエミッタ結合トランジスタ回路５ａを構成する第２のトランジスタＱ2のエミッタ端子が接続されている。
【００１７】
また、第１のＤＣ制御源６ａには、温度によって抵抗値が変化する例えば、温度が上がると抵抗値が低くなる特性を有するサーミスタＴＳＲと、電源安定抵抗（以下、第１の電源安定抵抗という。）Ｒ3とが備えられている。ここで、サーミスタＴＳＲの一端側には、ＤＣ供給源２が順方向に接続され、他端側には、第１の電源安定抵抗Ｒ3を経由して基準電位点がアース接地されている。
【００１８】
さらに、第１の温度特性制御部７ａには、高インピーダンスのＮＰＮ型トランジスタ（以下、第５のトランジスタという。）Ｑ5と、電源安定抵抗（以下、第２の電源安定抵抗という。）Ｒ4とが備えられている。ここで、第５のトランジスタＱ5のベース端子には、第１のＤＣ制御源５ａを構成するサーミスタＴＳＲ及び第１の電源安定抵抗Ｒ3の接続点Ｐ2が順方向に接続され、コレクタ端子には、一方のエミッタ結合トランジスタ回路５ａを構成する第２のトランジスタＱ2のエミッタ端子及び他方のエミッタ結合トランジスタ回路５ｂを構成する第４のトランジスタＱ4のエミッタ端子の接続点Ｐ3が接続され、エミッタ端子には、第２の電源安定抵抗Ｒ4を経由して基準電位点がアース接地されている。
【００１９】
このように構成された本発明の第１の実施例によるＬＥＤ照明駆動回路において、以下、照明用ＬＥＤ１を定電流パルスで点滅駆動又は点灯駆動させるにあたり、当該ＬＥＤの温度特性を補償する動作について説明する。
【００２０】
図１に示すＬＥＤ照明駆動回路において、照明用ＬＥＤ１を点滅駆動又は点灯駆動させるにあたり、駆動制御部５を構成する一対のエミッタ結合トランジスタ回路５ａ、５ｂのうち一方のエミッタ結合トランジスタ回路５ａを構成する第１のトランジスタＱ1のベース端子には、分圧設定部４を構成する（直列接続された）第１、第２の各分圧抵抗Ｒ1、Ｒ2の接続点Ｐ1に発生する電圧でありＤＣ供給源２からの電源電圧Ｖ1を分圧させた分圧電圧Ｖ10が印加される。また、他方のエミッタ結合トランジスタ回路５ｂを構成する第３のトランジスタＱ3のベース端子には、パルス駆動源３にて生成される（定電流の）パルス電圧Ｖ2が印加される。
【００２１】
ここで、前述のパルス電圧Ｖ2の電圧値、すなわち、波高値が分圧電圧Ｖ10の電圧値よりも低い場合には、一方のエミッタ結合トランジスタ回路５ａを構成する第１、第２の各トランジスタＱ1、Ｑ2はそれぞれオン状態になり、他方のエミッタ結合トランジスタ回路５ｂを構成する第３、第４の各トランジスタＱ3、Ｑ4はそれぞれオフ状態になる。このとき、オン状態である第１、第２の各トランジスタＱ1、Ｑ2にはそれぞれ、エミッタ電流が流れ出すことにより、照明用ＬＥＤ１が非導通状態から導通状態に移行され（定電流の）パルス電圧Ｖ2で点滅駆動又は点灯駆動する。なお、接続点Ｐ3に発生するエミッタ電流の電流値は、ＤＣ供給源２からの電源電圧Ｖ1により発生する駆動電流Ｉ1の電流値と同一であり、第１の温度特性制御部７ａを構成する第５のトランジスタＱ5のコレクタ電流によって制御されるものである。
【００２２】
これに対して、前述のパルス電圧Ｖ2の電圧値（波高値）が分圧電圧Ｖ10の電圧値よりも高い場合には、一方のエミッタ結合トランジスタ回路５ａを構成する第１、第２の各トランジスタＱ1、Ｑ2はそれぞれオフ状態になり、他方のエミッタ結合トランジスタ回路５ｂを構成する第３、第４の各トランジスタＱ3、Ｑ4はそれぞれオン状態になる。このとき、オン状態である第３、第４の各トランジスタＱ3、Ｑ4にはそれぞれ、エミッタ電流が流れ出す一方、オフ状態である第１、第２の各トランジスタＱ1、Ｑ2における前述のエミッタ電流が遮断されることにより、照明用ＬＥＤ１が導通状態から非導通状態に移行されて点滅駆動又は点灯駆動の動作が停止する。
【００２３】
前述のように、（定電流の）パルス電圧Ｖ2の電圧値（波高値）及び分圧電圧Ｖ10の電圧値の比較をもとに、一対のエミッタ結合トランジスタ回路５ａ、５ｂを構成する第１乃至第４の各トランジスタＱ1、Ｑ2、Ｑ3、Ｑ4をオン／オフ制御することにより、照明用ＬＥＤ１をパルス電圧Ｖ2で点滅駆動又は点灯駆動させることができる。
【００２４】
また、ＤＣ供給源２にて生成される電源電圧Ｖ1の電圧値について第１のＤＣ制御源６ａを構成するサーミスタＴＳＲの制御により変化させた制御電圧Ｖ11を、第１の温度特性制御部７ａを構成する第５のトランジスタＱ5のベース端子に印加するにあたり、このトランジスタＱ5のベースエミッタ間の電圧値を「ＶBE1」、第２の電源安定抵抗Ｒ4の抵抗値を「ｒ4」としてそれぞれ仮定すると、オン状態である第１、第２の各トランジスタＱ1、Ｑ2又はオン状態である第３、第４の各トランジスタＱ3、Ｑ4にエミッタ電流として流れ込む駆動電流Ｉ1は、式（２）で表される。
【００２５】
【数２】
2008211030.tif 000004
【００２６】
すなわち、環境温度が高温になった場合には、制御電圧Ｖ11の電圧値が高くなるように制御することによって駆動電流Ｉ1が大きくなる一方、環境温度が低温になった場合には、制御電圧Ｖ11の電圧値が低くなるように制御することによって駆動電流Ｉ1が小さくなるため、照明用ＬＥＤ１の温度特性を容易に補償することができ、環境温度が変化した場合でも安定した発光量を確保することができる。また、第１の温度特性制御部７ａを構成する第５のトランジスタＱ5のベース端子は、高インピーダンスに保持されているため、前述のような温度特性の補償動作が容易である。
【００２７】
次に、前述の第１の実施例と同様な効果、すなわち、照明用ＬＥＤ１の温度特性を補償し、環境温度が変化した場合でも安定した発光量を確保することができる別途の態様について、以下、本発明の第２の実施例によるＬＥＤ照明駆動回路として、図２の電気回路図を参照して説明する。なお、図２に示すＬＥＤ照明駆動回路において、前述の第１の実施例のＬＥＤ照明駆動回路に適用された構成各部と同一の該当部については、同一の符号を付与して説明は省略するものとする。
【００２８】
図２に示すＬＥＤ照明駆動回路は、照明用ＬＥＤ１、ＤＣ供給源２、パルス駆動源３、分圧設定部４及び駆動制御部５と、ＤＣ供給源２からの電源電圧Ｖ1を受電して駆動され駆動制御部５を構成する一方及び他方の各エミッタ結合トランジスタ回路５ａ、５ｂに流れるエミッタ電流を制御するための制御電圧Ｖ12を生成するＤＣ制御源（以下、第２のＤＣ制御源という。）６ｂと、前述の第１の温度特性制御部７ａと同一の構成であり、第２のＤＣ制御源６ｂからの制御電圧Ｖ12の印加による駆動制御部５へのエミッタ電流の供給を制御して、照明用ＬＥＤ１の温度特性を補償するための温度特性制御部（以下、第２の温度特性制御部という。）７ｂとで構成されている。
【００２９】
また、第２のＤＣ制御源６ｂには、ＮＰＮ型トランジスタ（以下、第６のトランジスタという。）Ｑ6と、直列接続された２つの分圧抵抗（以下、第３、第４の分圧抵抗という。）Ｒ5、Ｒ6と、電源安定抵抗（以下、第３の電源安定抵抗という。）Ｒ7とが備えられている。ここで、第６のトランジスタＱ6のベース端子には、第３、第４の各分圧抵抗Ｒ5、Ｒ6の接続点Ｐ4が接続され、コレクタ端子には、ＤＣ供給源２が順方向に接続され、エミッタ端子には、第３の電源安定抵抗Ｒ7を経由して基準電位点がアース接地されている。第６のトランジスタＱ6のエミッタ端子及び第３の電源安定抵抗Ｒ7の間には、第２の温度特性制御部７ｂを構成する第５のトランジスタＱ5のベース端子が順方向に接続されている。
【００３０】
このように構成された本発明の第２の実施例によるＬＥＤ照明駆動回路において、（定電流の）パルス電圧Ｖ2の電圧値（波高値）及び分圧電圧Ｖ10の電圧値の比較をもとに、一対のエミッタ結合トランジスタ回路５ａ、５ｂを構成する第１乃至第４の各トランジスタＱ1、Ｑ2、Ｑ3、Ｑ4をオン／オフ制御することにより、照明用ＬＥＤ１をパルス電圧Ｖ2で点滅駆動又は点灯駆動させる動作については、前述の第１の実施例と同一の動作であるため説明は省略し、照明用ＬＥＤ１の温度特性を補償する動作のみ説明する。
【００３１】
図２に示すＬＥＤ照明駆動回路において、第２のＤＣ制御源６ｂを構成する第６のトランジスタＱ6のベース端子には、（直列接続された）第３、第４の各分圧抵抗Ｒ5、Ｒ6の接続点Ｐ4に発生する電圧でありＤＣ供給源２からの電源電圧Ｖ1を分圧させた分圧電圧Ｖ13が印加される。また、ＤＣ供給源２にて生成される電源電圧Ｖ1の電圧値について、分圧電圧Ｖ13の印加によってオフ状態からオン状態に切り換わる第６のトランジスタＱ6の制御により変化させた制御電圧Ｖ12を、第２の温度特性制御部７ｂを構成する第５のトランジスタＱ5のベース端子に印加するにあたり、このトランジスタＱ5のベースエミッタ間の電圧値を「ＶBE2」、第２の電源安定抵抗Ｒ4の抵抗値を「ｒ4」としてそれぞれ仮定すると、オン状態である第１、第２の各トランジスタＱ1、Ｑ2又はオン状態である第３、第４の各トランジスタＱ3、Ｑ4にエミッタ電流として流れ込む駆動電流Ｉ1は、式（３）で表される。
【００３２】
【数３】
2008211030.tif 000005
【００３３】
すなわち、環境温度が高温になった場合には、制御電圧Ｖ12の電圧値が高くなるように制御することによって駆動電流Ｉ1が大きくなる一方、環境温度が低温になった場合には、制御電圧Ｖ12の電圧値が低くなるように制御することによって駆動電流Ｉ1が小さくなるため、照明用ＬＥＤ１の温度特性を容易に補償することができ、環境温度が変化した場合でも安定した発光量を確保することができる。また、第２の温度特性制御部７ｂを構成する第５のトランジスタＱ5のベース端子は、高インピーダンスに保持されているため、前述のような温度特性の補償動作が容易である。
【００３４】
本発明のＬＥＤ照明駆動回路においては、特定の実施の形態をもって説明してきたが、この形態に限定されるものでなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られた如何なる構成のＬＥＤ照明駆動回路であっても採用できるということはいうまでもないことである。例えば、駆動制御部５を構成する一対のエミッタ結合トランジスタ回路５ａ、５ｂにそれぞれ備えられる当該トランジスタとしては、前述の第１、第２の各実施例において適用されたＮＰＮ型の第１乃至第４の各トランジスタＱ1、Ｑ2、Ｑ3、Ｑ4ではなく、電圧の印加方向を変更させたＰＮＰ型の当該トランジスタを適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施例によるＬＥＤ照明駆動回路の具体的な回路構成を示す電気回路図。
【図２】本発明の第２の実施例によるＬＥＤ照明駆動回路の具体的な回路構成を示す電気回路図。
【図３】背景技術に記載した特許文献１のＬＥＤ駆動回路を、等価回路として表した回路構成を示す電気回路図。
【符号の説明】
【００３６】
１……照明用ＬＥＤ
３……パルス駆動源
５ａ、５ｂ……一対のエミッタ結合トランジスタ回路
６ａ、６ｂ……第１、第２の各ＤＣ制御源
Ｑ5……（高インピーダンスの）トランジスタ
Ｖ11、Ｖ12……（第１、第２の各ＤＣ制御源からの）電圧
【図１】
2008211030.tif 000006
【図２】
2008211030.tif 000007
【図３】
2008211030.tif 000008