JP5538170B2 - 定電流回路 - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオードに一定の電流を供給するための定電流回路に関する。

近年、車両のテールランプや方向指示器等には発光ダイオードが使用されるようになり、このような発光ダイオードには一定の電流を流す必要があるため特許文献１に開示されているように定電流回路を設置する必要があった。

ここで、図２を参照して従来の定電流回路の動作を説明する。

図２に示すように、従来の定電流回路１００では、抵抗器３に流れる電流がトランジスタ４のコレクタ電流であり、トランジスタ６のベース電流ともなっている。また、抵抗器７に流れる電流は、トランジスタ６のコレクタ電流と略同じであり、トランジスタ６のコレクタ電流は発光ダイオード５に流れる電流と同じである。

このような従来の定電流回路１００において、発光ダイオード５が熱によって順電圧が変化して発光ダイオード５に流れる電流が大きくなると、抵抗器７に流れる電流も大きくなって抵抗器７の電圧降下が大きくなる。すると、トランジスタ４のベースの電位が上昇してトランジスタ４のベース電流が大きくなる。トランジスタ４のベース電流が大きくなると、トランジスタ４のコレクタ電位が下がり、これによってトランジスタ６のベース電流が小さくなってトランジスタ６のコレクタ電流も小さくなる。

このように発光ダイオード５に流れる電流が大きくなった場合にはトランジスタ６のコレクタ電流が小さくなるように動作することによって、発光ダイオード５に流れる電流が増加することを抑制して一定の電流が供給されるようにしている。

また、発光ダイオード５に流れる電流が小さくなった場合には、上述した説明の電流の大小を逆に読むことによって同様に説明することができる。

ここで、図２に示す従来の定電流回路１００では、入力端子１から流れる電流は２つの流れに分かれている。１つの電流の流れは抵抗器３とトランジスタ４に流れる電流であり、もう１つの電流の流れは発光ダイオード５から抵抗器７へと流れる電流である。

抵抗器３とトランジスタ４に流れる電流は、定電流回路を安定させて電流の変動を素早く抑える働きをもっているが、この電流は発光ダイオード５には何の寄与もしていない。一方で発光ダイオード５から抵抗器７へ流れる電流は発光ダイオード５に寄与する電流であり、発光ダイオード５の明るさを決定する重要な電流である。

特開２００４−３４５５９０号公報

しかしながら、上述した従来の定電流回路１００では、トランジスタ４、６を正常に動作させるために、抵抗器３に流れる電流を大きめに設定する必要があった。これは回路本来の目的である定電流動作を安定して動作させるために必要だからである。さらに、発光ダイオード５に流す電流が大きい場合には、トランジスタ６のベース電流も多めに必要になるので、抵抗器３に流れる電流はさらに大きくしなければならなかった。

このような理由により、発光ダイオード５の明るさに何ら寄与していない抵抗器３に流れる電流が大きくなり、抵抗器３の消費電力が大きくなってしまうという問題点があった。さらに、抵抗器３の消費電力が大きいので、抵抗器３のサイズを小さくすることができずに定電流回路を小さなスペースに組み込むことができないという問題点もあった。

また、電源の出力能力、特に電流量に制限がある場合には、抵抗器３へ流す電流を大きくした分だけ、発光ダイオード５に流れる電流を減らさなければならないので、発光ダイオード５の明るさが低下してしまうという問題点もあった。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、小さなスペースに組み込むことができ、発光ダイオードに流れる電流を大きくして明るさを向上させることのできる定電流回路を提供することを目的とする。

本発明に係る定電流回路は、発光ダイオードに一定の電流を供給する定電流回路であって、電源に一端が接続された第１抵抗と、前記第１抵抗の他端にコレクタ端子が接続され、接地端にエミッタ端子が接続された第１トランジスタと、前記電源に一端が接続された発光ダイオードと、前記第１抵抗の他端にベース端子が接続され、前記発光ダイオードの他端にコレクタ端子が接続された第２トランジスタと、前記第１トランジスタのベース端子と前記第２トランジスタのエミッタ端子との接続点に一端が接続され、前記接地端に他端が接続された第２抵抗と、前記第２抵抗に並列に連結されたコンデンサとを備えていることを特徴とする。

本発明に係る定電流回路によれば、第２抵抗と並列にコンデンサを設けたので、第１抵抗に流れる電流を小さくして第１抵抗の消費電力を従来よりも減らすことができる。これにより、第１抵抗のサイズを小さくすることができるので、定電流回路を小さなスペースに組み込むことができる。

また、電源の出力能力、特に電流量に制限がある場合でも、第１抵抗に流れる電流を減らした分だけ発光ダイオードに大きな電流を流すことができ、これによって電流を効率よく利用して発光ダイオードの明るさを向上させることができる。

本発明を適用した一実施形態に係る定電流回路の構成を示す回路図である。 従来の定電流回路の構成を示す回路図である。

以下、本発明を適用した一実施形態について図面を参照して説明する。

［定電流回路の構成］
図１は本実施形態に係る定電流回路の構成を示す回路図である。尚、図２に示した従来の定電流回路と同じ構成要素については同じ番号を付している。

図１に示すように、本実施形態に係る定電流回路１０は、電源に接続された入力端子１と、接地されている出力端子２とに接続されており、入力端子１に一端が接続された第１抵抗３と、第１抵抗３の他端にコレクタ端子が接続され、出力端子２にエミッタ端子が接続された第１トランジスタ４と、入力端子１に一端が接続された発光ダイオード５と、第１抵抗３の他端にベース端子が接続され、発光ダイオード５の他端にコレクタ端子が接続された第２トランジスタ６と、第１トランジスタ４のベース端子と第２トランジスタ６のエミッタ端子との接続点に一端が接続され、出力端子２に他端が接続された第２抵抗７と、第２抵抗７に並列に連結されたコンデンサ８とを備えている。

ここで、本実施形態に係る定電流回路１０は、第１抵抗３の抵抗値を大きくして第１抵抗３から第１トランジスタ４に流れる電流を小さくし、これによって生じた第１トランジスタ４と第２トランジスタ６との間の発振をコンデンサ８で止めて定電流回路として動作させるものである。

第１抵抗３は、第１トランジスタ４と第２トランジスタ６との間に発振が生じるような低い電流しか流れないように高い抵抗値に設定されている。例えば、従来の定電流回路では３０ｍＡ程度の電流が流れていたのに対して、本実施形態の定電流回路では１０ｍＡ程度の電流しか流れないような抵抗値に設定されている。このように第１抵抗３を流れる電流を小さくしたことにより、第１抵抗３の消費電力は電流値の２乗に比例して減少するので、大幅に減少させることができ、これによって第１抵抗３のサイズも小さくすることができる。

コンデンサ８は、第２抵抗７に並列に連結されており、第１トランジスタ４と第２トランジスタ６との間で生じた発振による波を消去する働きをしている。

［定電流回路の動作］
本実施形態に係る定電流回路１０は、発光ダイオード５が熱によって順電圧が変化して発光ダイオード５に流れる電流が大きくなると、従来の定電流回路と同様に第２抵抗７に流れる電流も大きくなり、第２抵抗７の電圧降下が大きくなる。すると、第１トランジスタ４のベースの電位が上昇して第１トランジスタ４のベース電流が大きくなる。

ここで、従来の定電流回路では、第１トランジスタ４のベース電流が大きくなることにより、第１トランジスタ４のコレクタ電流が増加して第２トランジスタ６のベース電流が減少し、第２トランジスタ６のコレクタ電流が減少するように動作していた。

ところが、本実施形態に係る定電流回路１０では、第１抵抗３から第１トランジスタ４へ流れる電流が小さいために、第１トランジスタ４の反応が鈍くなり、第２トランジスタ６のコレクタ電流がすぐには減少せず、第１トランジスタ４と第２トランジスタ６との間で発振回路を形成し、約１０ＭＨｚ前後で発振してしまう。しかし、発振した波はコンデンサ８によって消去されるので、第２抵抗７には電流の直流分のみが流れ、電流の直流分による電圧降下が生じることになる。

したがって、第２抵抗７の電圧降下は安定して大きくなり、第１トランジスタ４のベースの電位も上昇して第１トランジスタ４のベース電流が大きくなる。これによって第１トランジスタ４のコレクタ電流が大きくなって第２トランジスタ６のベース電流が小さくなり、第２トランジスタ６のコレクタ電流が小さくなる。

このように発光ダイオード５に流れる電流が大きくなった場合には、第２トランジスタ６のコレクタ電流が小さくなるように働いて、発光ダイオード５の電流が大きくなることを抑制して一定の電流が供給されるようにしている。

上述したように、本実施形態に係る定電流回路１０は、入力端子１から流れる電流を２つの流れに分け、これら２つの電流を極度にバランスを崩して流すようにして効率のよい電流の使い方にするものである。すなわち、発光ダイオード５の明るさには何ら寄与しない第１抵抗３へ流れる電流を極力小さくして、発光ダイオード５になるべく多くの電流が流れるようにしたものである。これにより電流が大きくなった分だけ発光ダイオード５は明るく輝くことができるようになり、電流を有効に活用できたことになる。

また、小さなスペース内に定電流回路１０が入るようにするために、第１抵抗３に流れる電流を極力小さくして、第１抵抗３の消費電力を抑えて使用電力が小さくなるようにしている。これにより第１抵抗３のサイズを小さくすることができ、小さなスペースに定電流回路１０を納めることができるようになる。

次に、発光ダイオード５に流れる電流が小さくなった場合の動作について説明すると、発光ダイオード５に流れる電流が小さくなると、第２抵抗７に流れる電流も小さくなり、第２抵抗７の電圧降下が小さくなる。すると、第１トランジスタ４のベースの電位が下降して第１トランジスタ４のベース電流が小さくなる。

ここで、第１トランジスタ４と第２トランジスタ６との間で発振回路を形成するが、発振した波はコンデンサ８によって消去されるので、第２抵抗７には電流の直流分のみが流れて電流の直流分による電圧降下が生じることになる。

したがって、第２抵抗７の電圧降下は安定して小さくなり、第１トランジスタ４のベースの電位も下降して第１トランジスタ４のベース電流が小さくなる。これによって第１トランジスタ４のコレクタ電流が小さくなって第２トランジスタ６のベース電流が大きくなり、第２トランジスタ６のコレクタ電流が大きくなる。

このように発光ダイオード５に流れる電流が小さくなった場合には、第２トランジスタ６のコレクタ電流が大きくなるように働いて、発光ダイオード５の電流が小さくなることを抑制して一定の電流が供給されるようにしている。

したがって、上述したように本実施形態に係る定電流回路１０は、発光ダイオード５に一定の電流を供給することができる。ただし、本実施形態に係る定電流回路１０は、第１抵抗３に流れる電流が極力小さくなるようにしているため、電流の変動を素早く抑える能力は鈍っている。しかし、発光ダイオードの順電圧の変動は熱によって、または電流によって徐々に変化するので、発光ダイオード５に一定の電流を供給することは十分に可能である。また、蓄電池等のバッテリーを電源として使用すれば、電源電圧の変動について何ら問題になることはない。さらに、電源投入後の電流の変動についても微々たるものであれば何ら問題はない。

［実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る定電流回路１０によれば、第２抵抗７と並列にコンデンサ８を設けたので、第１抵抗３に流れる電流を小さくして第１抵抗３の消費電力を従来よりも減らすことができる。これにより、第１抵抗３のサイズを小さくすることができるので、定電流回路を小さなスペースに組み込むことができる。

また、電源の出力能力、特に電流量に制限がある場合でも、第１抵抗３に流れる電流を減らした分だけ発光ダイオード５に大きな電流を流すことができ、これによって電流を効率よく利用して発光ダイオード５の明るさを向上させることができる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施の形態に限定されることはなく、この実施の形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

１ 入力端子
２ 出力端子
３ 第１抵抗
４ 第１トランジスタ
５ 発光ダイオード
６ 第２トランジスタ
７ 第２抵抗
８ コンデンサ
１０、１００ 定電流回路

Claims (2)

1. 発光ダイオードに一定の電流を供給する定電流回路であって、
   電源に一端が接続された第１抵抗と、
   前記第１抵抗の他端にコレクタ端子が接続され、接地端にエミッタ端子が接続された第１トランジスタと、
   前記電源に一端が接続された発光ダイオードと、
   前記第１抵抗の他端にベース端子が接続され、前記発光ダイオードの他端にコレクタ端子が接続された第２トランジスタと、
   前記第１トランジスタのベース端子と前記第２トランジスタのエミッタ端子との接続点に一端が接続され、前記接地端に他端が接続された第２抵抗と、
   前記第２抵抗に並列に連結されたコンデンサと
   を備えていることを特徴とする定電流回路。
2. 前記第１抵抗は、前記第１トランジスタと前記第２トランジスタとの間に発振が生じるような電流が流れるように抵抗値が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の定電流回路。

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