JP4491561B2 - LED lighting circuit for AC of sign display device using LED - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源によるLEDの点灯若しくは明滅により広告,装飾等のサインを表示するサイン表示装置の交流用LED点灯回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、広告や装飾用として使用されるサイン表示装置は、表示領域を構成する発光体の発光源としてネオン管を用いたネオンサインや、フィラメント発光する電球や蛍光表示管を用いたものが主であり、色彩変化による強い印象を与える媒体として古くから活用されている。これらのネオンサインや電球照明広告の代用としては、消費電力や耐久性などの点で利点のあるLED(発光ダイオード)を利用したサイン表示装置が実現されつつある。LEDは、上記のような利点の他、発光部の形状の自由度、光の三原色を利用した色彩の表現の自由度にも優れており、また、ネオン管等と同様に昼間でも明るく人目を惹き付けることができるため、例えば交通信号機の信号灯器や道路標識などにも適用されつつある。このように、表示領域を構成する発光体の発光源としてLEDを用いたサイン表示装置は、広告や装飾用に限らず、種々の情報を表示する装置としても適用することが可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のようなサイン表示装置は、電源としては商用電源が使用されるが、LEDは原理的に直流で駆動され、その電圧は数ボルト以下である。そこで、商用電源を用いてLEDを点灯させる場合は、LEDと電流制限抵抗を直列につないで電流を制限する方式がとられる。しかし、商用電源で直接LEDを点灯する方法は、電流制限抵抗の発熱を抑えるために多数(約40個〜60個)のLEDと制限抵抗を直列につないで点灯させる必要がある。また、この方式では商用電源の電圧変動に大きく左右されて、明るさのバラツキを生じるという問題がある。
【0004】
本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、多数のLEDを用いたサイン表示装置において、各LEDを点灯するための制限抵抗を極力小さくし発熱を抑え、電源電圧の変動が生じてもLEDの明るさが極力変化しない交流用LED点灯回路を提供することにある。また、電圧が変化したときにおこしやすいLEDの熱暴走を防ぐことができる交流用LED点灯回路を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表示領域を構成する発光体としてLEDを用いたサイン表示装置の交流用LED点灯回路に関するものであり、本発明の上記目的は、AC90V〜AC110Vの商用交流電源と、全波整流器と、電流調整回路と、前記電流調整回路の出力を前記電流調整回路の調整用端子に帰還させる第1抵抗と、前記電流調整回路の出力電圧を前記第1抵抗とで分圧する第2抵抗と、各々が直列接続された複数のLEDと、を直列に接続し、前記商用交流電源の電圧を降圧せずに前記全波整流器により直接全波整流して前記電流調整回路に供給する構成とし、且つ、前記第1抵抗に印加される電圧を前記電流調整回路の制御信号として帰還させることによって、前記LEDに流れる電流を一定とする構成とすることによって達成される。また、前記電流調整回路が三端子レギュレータであり、前記第1抵抗に印加される電圧を前記三端子レギュレータの調整用端子に帰還させることによって前記LEDに流れる電流を一定とすること;前記電流調整回路がトランジスタであり、前記第1抵抗に印加される電圧を前記トランジスタのエミッタ,ベース間に帰還させ、コレクタ電流を制御することによって前記LEDに流れる電流を一定とすること;によって、それぞれ一層効果的に達成される。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明に係る交流用LED点灯回路は、商用電源によるLEDの点灯若しくは明滅により広告,装飾等のサインを表示するサイン表示装置に好適に利用されるものであり、従来のネオンサインや電球照明広告の代用として、LEDを用いた種々のサイン表示装置を提供可能とするものである。なお、サイン表示装置の全体構成や、その表示領域を構成するLEDの点灯順序や点灯速度の制御については、公知の技術を利用し得るものとし、ここでは説明を省略し、以下、本発明に係る交流用LED点灯回路の構成について説明する。
【0007】
図1は、本発明に係るサイン表示装置の交流用LED点灯回路の一例を示す回路図であり、サイン表示装置のLED2は、交流用LED点灯回路10内の電流調整回路12を介して商用電源(交流電源)1に接続される。電流調整回路12は、LED2に直列接続された抵抗13にかかる電圧を調整して電流を一定にする回路であり、商用電源1の交流電圧の変動に係らず常に所定の電流値がLEDに供給されるように、交流半波の電流の所定値以上の部分をカットして一定の電流に調整するようにしている。本例では、電流調整回路12として、外付抵抗13を介して上記電圧の調整が可能なように、入出力端子の他に調整用端子を有する出力可変型のレギュレータIC(例えば、テキサス・インスツルメンツ社の三端子レギュレータ「TL317」、ナショナル・セミコンダクター社の三端子レギュレータ「LM317」)を使用している。そして、本発明では、抵抗13に印加される電圧を電流調整回路12の制御信号として帰還させることによって、常に所定の電流値でLED2を点灯させる回路構成としている。
【0008】
図1に示す実施の形態では、商用電源1とLED2(D1,D2,…,Dn)との間に、交流用LED点灯回路10の構成要素である整流器11(本例では、4つのダイオードをブリッジ状に接続したリング変調回路)と電流調整回路12と抵抗13とを直列に接続し、抵抗13に印加される電圧を電流調整回路12の制御信号として帰還させる構成とすることで、LED2に対して一定の電流を供給すると共に、安定した出力電圧を供給できるようにしている。また、本例では電流調整回路12の出力OUTに2つの抵抗13(R1,R2)を接続し、抵抗R1の出力を電流調整回路12の調整用端子ADJに帰還させる形態とすることで、出力電圧VOUTの設定を抵抗13(R2/R1の比率)により可変できる構成としている。
【0009】
上述のような構成において、交流電源である商用電源1からの電圧Vinが交流用LED点灯回路10内の整流器11に印加され、整流後の交流半波の電流が電流調整回路12に供給される。そして、図2に示すように、電流調整回路12によって、交流半波のリミットLi以上の部分がカットされ、図2中に示すような波形の電流がLED2に流れ、一定の電流値(例えば20mA)のもとでLED2が点灯する。このような点灯方式とすることで、制限抵抗を極力小さくし発熱を抑えることができる。
【0010】
そして、図2中のAC90V、AC110Vの部分の波形例に示すように、電圧の変動によって、点灯のデューティ(T1とT2)が多少違ってくるが、常に所定の電流値でLEDを点灯させることができる。そのため、一定の明るさでLEDを点灯させることができ、また、過電流によるLEDの劣化を防ぐことができる。また、電源電圧を整流,平滑して得られた出力電圧を電流調整回路12によって安定化させると共に、LED2を点灯する電圧を帰還させて安定化させるようにしているので、商用電源の電圧変動に伴うLEDの明るさの変化が極めて少ないサイン表示装置を提供することが可能となる。また、電圧が変化したときにおこしやすいLEDの熱暴走を防ぐことができる。
【0011】
上述した実施の形態において、電流調整回路12としては、三端子レギュレータの代わりにトランジスタ、あるいは定電流ツェナーダイオードを用いることも可能である。トランジスタを用いる場合には、例えば抵抗13に印加される電圧をトランジスタのエミッタ,ベース間に帰還させ、VBEの変動を見てコレクタ電流を制御することによって、LED2に流れる電流を一定にするようにすれば良い。但し、トランジスタの場合は、三端子レギュレータのような正確な電流コントロールが困難であるため、電流調整回路12としては三端子レギュレータを用いるのが最適である。なお、上述した実施の形態においては、サイン表示装置に用いる商用電源は、図2の波形例では100Vの場合を例として説明したが、100Vに限るものではない。
【0012】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、交流半波の電流の所定値以上の部分をカットして一定の電流値とする電流調整回路を有し、この電流調整回路を介してLEDを点灯させると共に電圧を帰還させるようにしているので、電源電圧の変動による明るさの変化を極めて少なくすることができ、且つ、過電流によるLEDの劣化を防ぐことができる。さらに、各LEDを点灯するための制限抵抗を小さくして発熱を抑えることができ、また、電圧が変化したときにおこしやすいLEDの熱暴走を防ぐことができる。さらに、通常はダイオードブリッジでの整流後に平滑コンデンサを入れてLEDのチラツキを防ぐようにしているが、本発明では、定電流で点灯するため、LEDのチラツキは発生しない。点灯時と非点灯時をあわせもつ、いわゆるパルス点灯と同じである。
【0013】
そのため、LEDを用いたサイン表示装置の適用範囲が広がり、広告や装飾用に限らず種々の情報を表示することができるサイン表示装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るサイン表示装置の交流用LED点灯回路の構成例を示す回路図である。
【図2】LEDに流れる電流波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 交流電源
2 LED
10 交流用LED点灯回路
11 整流器
12 電流調整回路
13 抵抗[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an alternating current LED lighting circuit of a sign display device that displays a sign such as an advertisement or decoration by lighting or blinking of an LED by a commercial power source.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, sign display devices used for advertising and decoration are mainly those using neon signs using neon tubes, light bulbs that emit filaments, and fluorescent display tubes as the light source of the light emitters that make up the display area. Yes, it has been used for a long time as a medium that gives a strong impression of color change. As a substitute for these neon signs and light bulb illumination advertisements, sign display devices using LEDs (light emitting diodes) that are advantageous in terms of power consumption and durability are being realized. In addition to the advantages described above, the LED has excellent flexibility in the shape of the light emitting part and freedom of color expression using the three primary colors of light. Since it can be attracted, it is being applied to traffic lights, traffic lights, and the like. As described above, the sign display device using the LED as the light source of the light emitter constituting the display area is not limited to advertisement or decoration, but can be applied as a device for displaying various information.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the sign display device as described above, a commercial power source is used as a power source, but the LED is driven by a direct current in principle, and the voltage is several volts or less. Therefore, when the LED is lit using a commercial power source, a method is adopted in which the current is limited by connecting the LED and a current limiting resistor in series. However, the method of directly lighting an LED with a commercial power source requires that a large number (about 40 to 60) of LEDs and the limiting resistor be connected in series to suppress the heat generation of the current limiting resistor. In addition, this method has a problem in that brightness variation is caused largely by the voltage fluctuation of the commercial power source.
[0004]
The present invention is made from the circumstances as described above, and the object of the present invention is to suppress heat generation by reducing the limiting resistance for lighting each LED as much as possible in a sign display device using a large number of LEDs, An object of the present invention is to provide an AC LED lighting circuit in which the brightness of an LED does not change as much as possible even when the power supply voltage fluctuates. Another object of the present invention is to provide an AC LED lighting circuit that can prevent thermal runaway of the LED, which is likely to occur when the voltage changes.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an AC LED lighting circuit for a sign display device using LEDs as light emitters constituting a display region, and the above object of the present invention is to provide a commercial AC power supply of AC90V to AC110V, a full-wave rectifier, A current adjustment circuit; a first resistor that feeds back an output of the current adjustment circuit to an adjustment terminal of the current adjustment circuit; a second resistor that divides the output voltage of the current adjustment circuit by the first resistor; A plurality of LEDs each connected in series, connected in series, and directly full-wave rectified by the full-wave rectifier without stepping down the voltage of the commercial AC power supply and supplied to the current adjustment circuit; and by feeding back the voltage applied to the first resistor as a control signal for the current regulating circuit, a current flowing through the LED is accomplished by the configuration you constant. The current adjustment circuit is a three-terminal regulator, and the current applied to the LED is made constant by feeding back the voltage applied to the first resistor to the adjustment terminal of the three-terminal regulator; The circuit is a transistor, the voltage applied to the first resistor is fed back between the emitter and base of the transistor, and the current flowing through the LED is made constant by controlling the collector current; Is achieved.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The AC LED lighting circuit according to the present invention is suitably used for a sign display device that displays a sign of advertisement, decoration, etc. by lighting or flickering of an LED by a commercial power source. As an alternative to this, various sign display devices using LEDs can be provided. In addition, about the whole structure of a sign display apparatus, and the lighting order of the LED which comprises the display area, and control of a lighting speed, it shall assume that a well-known technique can be utilized, description is abbreviate | omitted here, and it refers to this invention below. The configuration of the AC LED lighting circuit will be described.
[0007]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of an AC LED lighting circuit of a sign display device according to the present invention. The
[0008]
In the embodiment shown in FIG. 1, a rectifier 11 (in this example, four diodes) that are components of the AC
[0009]
In the configuration as described above, the voltage Vin from the
[0010]
As shown in the waveform examples of the AC90V and AC110V portions in FIG. 2, the lighting duty (T1 and T2) is slightly different depending on the voltage fluctuation, but the LED is always lit at a predetermined current value. Can do. Therefore, the LED can be turned on with a constant brightness, and deterioration of the LED due to overcurrent can be prevented. Further, the output voltage obtained by rectifying and smoothing the power supply voltage is stabilized by the
[0011]
In the embodiment described above, as the
[0012]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the current adjustment circuit has a current adjustment circuit that cuts a portion of the alternating current half-wave current greater than or equal to a predetermined value to obtain a constant current value. Since the voltage is fed back and the voltage is fed back, changes in brightness due to fluctuations in the power supply voltage can be extremely reduced, and deterioration of the LED due to overcurrent can be prevented. Furthermore, the limiting resistance for turning on each LED can be reduced to suppress heat generation, and thermal runaway of the LED, which easily occurs when the voltage changes, can be prevented. Further, normally, a smoothing capacitor is inserted after rectification by a diode bridge to prevent LED flickering. However, in the present invention, since lighting is performed at a constant current, flickering of the LED does not occur. This is the same as so-called pulse lighting, which has both lighting and non-lighting.
[0013]
Therefore, the application range of the sign display device using the LED is widened, and it is possible to provide a sign display device capable of displaying various information without being limited to advertisements and decorations.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of an AC LED lighting circuit of a sign display device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a waveform of a current flowing through an LED.
[Explanation of symbols]
1
10 LED lighting circuit for AC 11
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