説明

定電流回路

【課題】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。
【解決手段】本発明の定電流回路10は、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とを備えていることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開2004−345590号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【課題を解決するための手段】
【0015】
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。
【発明の効果】
【0016】
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。
【0017】
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。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】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。
【図2】従来の定電流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】
【0019】
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。
【0020】
[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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
[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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
[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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【符号の説明】
【0040】
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

【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2012−84593(P2012−84593A)
【公開日】平成24年4月26日(2012.4.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−227544(P2010−227544)
【出願日】平成22年10月7日(2010.10.7)
【出願人】(390005304)PIAA株式会社 (19)
【出願人】(310013196)上越電子工業株式会社 (4)
【Fターム(参考)】