(57)【要約】【課題】既存の回路構成に簡単な変更を加えるだけで、ＬＥＤの輝度制御手段が簡易に改良・拡張等されたＬＥＤ駆動回路を提供すること。【解決手段】少なくとも一つのＬＥＤを有するＬＥＤユニットを駆動するＬＥＤ駆動回路であって、ＬＥＤユニットに所定の第一の値の電流を流す第一の定電流回路と、第一の定電流回路に直列に接続され、第一の定電流回路に第二の値の電流を流す第二の定電流回路とを有し、第一と第二の値を異なる値に設定することにより、第一の定電流回路からＬＥＤユニットに供給される電流を第一と第二の値のうちの低い方の値に制御する回路を提供する。【選択図】図１
2013021037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのＬＥＤを有するＬＥＤユニットを駆動するＬＥＤ駆動回路において、
前記ＬＥＤユニットに所定の第一の値の電流を流す第一の定電流回路と、
前記第一の定電流回路に直列に接続され、該第一の定電流回路に第二の値の電流を流す第二の定電流回路と、
を有し、
前記第一と前記第二の値を異なる値に設定することにより、前記第一の定電流回路から前記ＬＥＤユニットに供給される電流を前記第一と前記第二の値のうちの低い方の値に制御することを特徴とする、ＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
少なくとも一つのＬＥＤを有する複数のＬＥＤユニットを駆動するＬＥＤ駆動回路において、
夫々対応するＬＥＤユニットに接続され、該ＬＥＤユニットに所定の第一の値の電流を流す複数の第一の定電流回路と、
前記複数の第一の定電流回路の各々に直列に接続され、各該第一の定電流回路に第二の値の電流を流す単一の第二の定電流回路と、
を有し、
前記第一と前記第二の値を異なる値に設定することにより、前記各第一の定電流回路から前記各ＬＥＤユニットに供給される電流を前記第一と前記第二の値のうちの低い方の値に制御することを特徴とする、ＬＥＤ駆動回路。
【請求項３】
前記ＬＥＤユニット間の順電圧の差を抑えるための抵抗を前記第二の定電流回路と前記各第一の定電流回路との間に配置したことを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項４】
前記第二の値が前記第一の値よりも低く設定されることを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項５】
所定の操作入力に従って前記第二の値を変更する電流値調節手段
を有することを特徴とする、請求項４に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項６】
前記第一の定電流回路は、
前記ＬＥＤユニットを駆動するための第一の駆動用トランジスタと、
前記第一の駆動用トランジスタのエミッタに接続された第一のエミッタ抵抗と、
前記ＬＥＤユニットに流れる電流を示す前記第一のエミッタ抵抗間の電圧を一方の入力とする第一のオペアンプと、
前記第一の値の電流に対応する第一の基準電圧を前記第一のオペアンプの他方に入力させる第一の電流設定回路と、
を有し、
前記第二の定電流回路は、
前記ＬＥＤユニットを駆動するための第二の駆動用トランジスタと、
前記第二の駆動用トランジスタのエミッタに接続された第二のエミッタ抵抗と、
前記ＬＥＤユニットに流れる電流を示す前記第二のエミッタ抵抗間の電圧を一方の入力とする第二のオペアンプと、
前記第二の値の電流に対応する第二の基準電圧を前記第二のオペアンプの他方に入力させる第二の電流設定回路と、
を有し、
前記ＬＥＤユニットに流れる前記第二の値の電流を示す前記第一のエミッタ抵抗間の電圧と、前記第一の基準電圧の二つの入力の差によって前記第一のオペアンプの出力を飽和させることを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載のＬＥＤ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を駆動するためのＬＥＤ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
疑似白色ＬＥＤの出現と技術進歩に伴う発光効率の向上に伴い、ＬＥＤを光源に用いた照明装置の製品化に向けた各種試みがなされている。ＬＥＤを光源として用いることにより、従来光源として多用されてきた白熱電球よりも、高いエネルギー効率を実現することができ、さらに装置の小型・軽量化や長寿命化が可能となる。
【０００３】
ＬＥＤは、電圧駆動される白熱電球と異なり、ＬＥＤに流れる電流を制御することにより、輝度や色調が調節される。そのため、白熱電球を光源とする照明装置の駆動回路とは異なる、ＬＥＤの駆動に適した駆動回路が必要となる。例えば、特許文献１には、ＬＥＤの調光に適したＬＥＤ駆動回路の一例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１３７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、室内に設置されたＬＥＤ照明器具等の明るさは、例えば備え付けのボリュームスイッチを操作して調節する。この種のボリュームスイッチは、既定の位置に埋設等されているため、自由に移動させることができない。ボリュームスイッチの位置を変更又は追加するためには、輝度制御回路を含むＬＥＤ駆動回路全体を取替・大規模修理等する、ＬＥＤ駆動回路の構成を根本的に設計変更する、などの対応が考えられる。しかし、ここに例示した輝度制御手段の改良や拡張等のための対応は、何れも大掛かりな作業であると共にコストが掛かるという問題を抱えている。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、既存の回路構成に簡単な変更を加えるだけで、ＬＥＤの輝度制御手段が簡易に改良・拡張等されたＬＥＤ駆動回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係るＬＥＤ駆動回路は、少なくとも一つのＬＥＤを有するＬＥＤユニットを駆動する回路であり、ＬＥＤユニットに所定の第一の値の電流を流す第一の定電流回路と、第一の定電流回路に直列に接続され、第一の定電流回路に第二の値の電流を流す第二の定電流回路とを有し、第一と第二の値を異なる値に設定することにより、第一の定電流回路からＬＥＤユニットに供給される電流を第一と第二の値のうちの低い方の値に制御することを特徴とする。
【０００８】
また、上記の課題を解決する本発明の別の形態に係るＬＥＤ駆動回路は、少なくとも一つのＬＥＤを有する複数のＬＥＤユニットを駆動する回路であり、夫々対応するＬＥＤユニットに接続され、該ＬＥＤユニットに所定の第一の値の電流を流す複数の第一の定電流回路と、複数の第一の定電流回路の各々に直列に接続され、各第一の定電流回路に第二の値の電流を流す単一の第二の定電流回路とを有し、第一と第二の値を異なる値に設定することにより、各第一の定電流回路から各ＬＥＤユニットに供給される電流を第一と第二の値のうちの低い方の値に制御することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るＬＥＤ駆動回路によれば、第一の定電流回路に第二の定電流回路を直列に接続するという簡単な変更を加えるだけで、ＬＥＤユニットに流れる電流を第一の定電流回路又は第二の定電流回路によって選択的に制御可能となり、ＬＥＤの輝度制御手段の改良・拡張等が簡易に達成される。
【００１０】
第一の定電流回路を複数備えるＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤユニット間の順電圧の差を抑えるための抵抗を第二の定電流回路と各第一の定電流回路との間に配置した構成としてもよい。
【００１１】
ここで、第二の定電流回路による第二の値は、第一の定電流回路による第一の値よりも低く設定されてもよい。また、本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、所定の操作入力に従って第二の値を変更する電流値調節手段を有する構成としてもよい。この場合、ＬＥＤユニットに流れる電流は、第二の定電流回路によって実質的に制御される。
【００１２】
第一の定電流回路は、ＬＥＤユニットを駆動するための第一の駆動用トランジスタと、第一の駆動用トランジスタのエミッタに接続された第一のエミッタ抵抗と、ＬＥＤユニットに流れる電流を示す第一のエミッタ抵抗間の電圧を一方の入力とする第一のオペアンプと、第一の値の電流に対応する第一の基準電圧を第一のオペアンプの他方に入力させる第一の電流設定回路とを有した構成としてもよい。また、第二の定電流回路は、ＬＥＤユニットを駆動するための第二の駆動用トランジスタと、第二の駆動用トランジスタのエミッタに接続された第二のエミッタ抵抗と、ＬＥＤユニットに流れる電流を示す第二のエミッタ抵抗間の電圧を一方の入力とする第二のオペアンプと、第二の値の電流に対応する第二の基準電圧を第二のオペアンプの他方に入力させる第二の電流設定回路とを有した構成としてもよい。第二の値が第一の値よりも低い場合、第一のオペアンプの出力は、ＬＥＤユニットに流れる第二の値の電流を示す第一のエミッタ抵抗間の電圧と、第一の基準電圧の二つの入力の差によって飽和する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、既存の回路構成に簡単な変更を加えるだけで、ＬＥＤの輝度制御手段が簡易に改良・拡張等されたＬＥＤ駆動回路が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２】別の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の構成を示す回路図である。
【図３】別の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路１００を示す回路図である。図１に示されるように、ＬＥＤ駆動回路１００は、既存のＬＥＤ照明器具等を構成する要素として、複数のＬＥＤを含むＬＥＤアレイ１、ＬＥＤアレイ１を発光制御する定電流回路２Ａ、及び回路全体の主電源３を有している。
【００１７】
定電流回路２Ａは、ＬＥＤアレイ１の各ＬＥＤに駆動電流を供給するための駆動回路１０Ａ、駆動回路１０Ａの出力電流（引き込み電流）を所定値に設定する電流制御部２０Ａ、及びＬＥＤ用・駆動回路用の電源である内部ローカル電源部３０Ａを有している。各ＬＥＤは、例えば高視感度の黄色に蛍光する蛍光体と、青色ＬＥＤ（又は紫外発光ＬＥＤ）とを組み合わせた擬似白色ＬＥＤである。別の実施形態では、ＲＧＢの三色方式による白色ＬＥＤに置き換えてもよい。
【００１８】
電流制御部２０Ａは、可変抵抗器を備えており、可変抵抗器の値を変更することによって基準電圧を変更する。電流制御部２０Ａは、ＬＥＤアレイ１への駆動電流が所定値に保たれるように可変抵抗器を制御する。
【００１９】
駆動回路１０Ａは、オペアンプＯＰ１Ａを有している。オペアンプＯＰ１Ａの電流出力段には、駆動用トランジスタＴｒＡが備えられている。駆動用トランジスタＴｒＡのエミッタには、エミッタ抵抗ＲｅＡが接続され、駆動用トランジスタＴｒのベースには、ベース抵抗ＲｂＡが接続されている。ＬＥＤアレイ１に流れる電流は、エミッタ抵抗ＲｅＡの両端に発生する電圧として検出される。オペアンプＯＰ１Ａは、検出されるエミッタ電圧を一方の入力（＋）とし、電流制御部２０Ａにて設定される基準電圧を他方の入力（−）とし、二つの入力間の電位差に応じて動作する。これにより、ＬＥＤアレイ１に流れる電流が制御される。
【００２０】
ＬＥＤアレイ１は、駆動用トランジスタＴｒＡに接続されている。ＬＥＤアレイ１に含まれるＬＥＤの個数や搭載間隔等は、ＬＥＤ駆動回路１００の仕様に基づいて適宜設定される。
【００２１】
図１に示されるように、ＬＥＤ駆動回路１００は、定電流回路２Ａに対して直列に接続された定電流回路２Ｂを有している。定電流回路２Ｂは、図１に示されるように、定電流回路２Ａと同様の構成を有している。定電流回路２Ｂの各構成要素には、定電流回路２Ａの、対応する構成要素と同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２２】
電流制御部２０Ｂにて設定されている基準電圧の値（以下、説明の便宜上「基準電圧値Ｂ」と記す。）は、電流制御部２０Ａにて設定されている基準電圧の値（以下、説明の便宜上「基準電圧値Ａ」と記す。）よりも低い。電流制御部２０Ｂを電流制御部２０Ａに直列に接続したことにより、ＬＥＤアレイ１には、基準電圧値Ａに応じた電流値（以下、説明の便宜上「定電流値Ａ」と記す。）よりも低い基準電圧値Ｂに応じた電流値（以下、説明の便宜上「定電流値Ｂ」と記す。）の電流が流れて、その後も定電流値Ｂに保たれる。説明を加えると、オペアンプＯＰ１Ａは、基準電圧値Ａの入力（−）と略同電位になるべき入力（＋）がＬＥＤアレイ１に流れる定電流値Ｂに対応する低い電圧値に固定されるため、その出力が飽和して正常に動作しない。そのため、ＬＥＤアレイ１には、定電流回路２Ａが本来予定する定電流値Ａの電流が流れず、定電流値Ｂの電流が流れる。
【００２３】
すなわち、定電流回路２Ａと２Ｂを直列に接続した場合、ＬＥＤアレイ１には、基準電圧値が定電流回路２Ａよりも低い定電流回路２Ｂの定電流値Ｂの電流が流れる。ここで、定電流回路２Ｂのボリューム（電流制御部２０Ｂの可変抵抗器）は、スイッチＳＷを介して調節することができる。そのため、スイッチＳＷを操作してボリュームを変更して定電流値Ｂを変えることにより、ＬＥＤアレイ１の輝度を調節することができる。なお、基準電圧値Ｂが基準電圧値Ａよりも高くなると、ＬＥＤアレイ１に流れる電流の値は基準電圧値が低い方の回路が支配するため、ＬＥＤアレイ１には定電流値Ａの電流が流れる。
【００２４】
本実施形態によれば、既存の定電流回路２Ａに単純に直列接続した定電流回路２ＢによってＬＥＤアレイ１の輝度を制御することができる。そのため、例えば室内に設置されたＬＥＤ照明器具のボリュームスイッチの位置を大規模修理や部品交換等を行うことなく簡易な作業で且つ安価に変更することができる。また、定電流回路２Ａと２Ｂは同一の回路であるため、更なるコストダウンが達成される。
【００２５】
以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば、駆動用トランジスタＴｒＡ、ＴｒＢは、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳトランジスタ等の別の形態のトランジスタに置き換えてもよい。
【００２６】
図２は、別の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路１００を示す回路図である。別の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路１００は、並列に接続された複数の定電流回路２Ａに対して定電流回路２Ｂを直列に接続した構成を有している。かかる構成によれば、図１の構成例と同様の効果が奏されると共に、複数の定電流回路２ＡのＬＥＤアレイ１を単一の定電流回路２Ｂによって一元的に制御することができる。例えば、室内に設置された多数のＬＥＤ照明器具の調光を手元に置かれたスイッチＳＷ一つで簡易に行うことができる。
【００２７】
図３は、図２とはまた別の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路１００を示す回路図である。図３の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路１００は図２と同様に、並列に接続された複数の定電流回路２Ａに対して定電流回路２Ｂを直列に接続した構成を有している。
【００２８】
ここで、ＬＥＤの順電圧ＶＦは個体差によるバラツキが大きいため、複数の並列な定電流回路２Ａを定電流回路２Ｂに単純に直列接続して定電流駆動を行うと、順電圧ＶＦの合計値が最も少ないＬＥＤアレイ１を持つ定電流回路２Ａに電流が集中的に流れることにより、各ＬＥＤアレイ１にて輝度のバラツキが発生する。
【００２９】
そこで、図３の実施形態においては、定電流回路２Ｂと各定電流回路２Ａとの間にバランス用抵抗Ｒ５が配置されている。バランス用抵抗Ｒ５の抵抗値は、例えば各定電流回路２ＡのＬＥＤアレイ１間において想定される、順電圧ＶＦの最大のバラツキに対して数倍の電圧降下が得られる値に設定される。これにより、各ＬＥＤアレイ１に流れる順電流ＩＦのバラツキが有効に抑えられる。但し、バランス用抵抗Ｒ５の抵抗値が高いほど順電圧ＶＦのバラツキが吸収される一方、電圧の損失が大きい。そのため、バランス用抵抗Ｒ５の抵抗値は、順電圧ＶＦのバラツキの吸収と電圧の損失とのバランスを考慮して適宜設定される。
【００３０】
また、定電流回路２Ｂと各定電流回路２Ａとの間に、夫々異なる最適な抵抗値を持つバランス用抵抗Ｒ５を配置してもよい。具体的には、各定電流回路２ＡのＬＥＤアレイ１の順電圧ＶＦを予め測定し、順電圧ＶＦのバラツキが抑えられる最適な抵抗値を夫々計算する。計算された最適な抵抗値を持つバランス用抵抗Ｒ５を定電流回路２Ｂと各定電流回路２Ａとの間に夫々配置することで、電圧の損失を効果的に抑えつつ順電圧ＶＦのバラツキをより一層抑えることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  ＬＥＤアレイ
２Ａ、２Ｂ  定電流回路
３  主電源
１００  ＬＥＤ駆動回路
【図１】
2013021037.tif 000003
【図２】
2013021037.tif 000004
【図３】
2013021037.tif 000005