特許第5658779号(P5658779)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5658779
(24)【登録日】2014年12月5日
(45)【発行日】2015年1月28日
(54)【発明の名称】発光ダイオードに応用される駆動回路
(51)【国際特許分類】
   H01L 33/00 20100101AFI20150108BHJP
   H05B 37/02 20060101ALI20150108BHJP
【FI】
   H01L33/00 J
   H05B37/02 J
【請求項の数】8
【全頁数】13
(21)【出願番号】特願2013-40581(P2013-40581)
(22)【出願日】2013年3月1日
(65)【公開番号】特開2014-107538(P2014-107538A)
(43)【公開日】2014年6月9日
【審査請求日】2013年3月1日
(31)【優先権主張番号】101144131
(32)【優先日】2012年11月26日
(33)【優先権主張国】TW
(73)【特許権者】
【識別番号】513051575
【氏名又は名称】謝 恩冕
(74)【代理人】
【識別番号】100130111
【弁理士】
【氏名又は名称】新保 斉
(74)【代理人】
【識別番号】110001151
【氏名又は名称】あいわ特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】魏 慶徳
【審査官】 金高 敏康
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2011/105630(WO,A1)
【文献】 特開2011−034547(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 33/00 − 33/64
H05B 37/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光ダイオードに応用される駆動回路において、
駆動パワーを出力する出力端を包含する電源供給ユニットと、
該出力端に接続され並びに該駆動パワーを受けて駆動され、該出力端に接続された第1アノード端子と第1カソード端子を包含し、且つ第1コンデンサ及び第1抵抗器と並列接続することにより、電流漣波をフィルタリング除去して安定化直流電流が得られる第1列発光ダイオードと、
該第1カソード端子に接続されて該駆動パワーを取得し、該第1列発光ダイオードに提供される電圧を安定化させ、該第1列発光ダイオードの該第1カソード端子に接続するコントロール端子と、フィードバック端子と、該コントロール端子及び該フィードバック端子にそれぞれ接続するパワースイッチと、該パワースイッチに接続するコントロール回路を包含し、該駆動パワーが該パワースイッチにおいてロスパワーを発生し、該コントロール回路は、該パワースイッチのゲート電極に接続して該パワースイッチに対して電圧安定化による保護を提供するツェナダイオード、該パワースイッチのゲート電極と該コントロール端子との間に接続する第3抵抗器、該パワースイッチのゲート電極に接続する電圧安定化素子、該電圧安定化素子のエミッタ電極に接続する第4抵抗器及び該電圧安定化素子のゲート電極に接続する第5抵抗器を包括する第1電圧コントロールユニットと、
整流ダイオードを介して該第1電圧コントロールユニットに接続する第2列発光ダイオードと、
該第2列発光ダイオードと該第1電圧コントロールユニットの間に接続し、該第2列発光ダイオードと直列接続することで、該第2列発光ダイオードが該コントロール端子と該フィードバック端子との間に直列接続する第1パワー転移ユニットと、
を包含し、該第1パワー転移ユニットが、該第1電圧コントロールユニットの該パワースイッチにおいて発生する該ロスパワーを、該第1パワー転移ユニットを介して該第2列発光ダイオードへの出力に転じることで、該第2列発光ダイオードを駆動することを特徴とする、発光ダイオードに応用される駆動回路。
【請求項2】
請求項1記載の発光ダイオードに応用される駆動回路において、該第2列発光ダイオードは第2コンデンサ及び第2抵抗器と並列接続されることを特徴とする、発光ダイオードに応用される駆動回路。
【請求項3】
請求項1記載の発光ダイオードに応用される駆動回路において、該電圧安定化素子は、NPN型トランジスタ、PNP型トランジスタ、演算増幅器、ダイオード及びツェナダイオードを直列接続したもののいずれかとされることを特徴とする、発光ダイオードに応用される駆動回路。
【請求項4】
請求項1記載の発光ダイオードに応用される駆動回路において、該第1パワー転移ユニットが該第1電圧コントロールユニットと同じ回路構造を形成することを特徴とする、発光ダイオードに応用される駆動回路。
【請求項5】
請求項4記載の発光ダイオードに応用される駆動回路において、該第1パワー転移ユニットに接続された第1拡充ユニットをさらに包含し、該第1拡充ユニットは、該第2列発光ダイオード及び該第1パワー転移ユニットと同じ回路構造を包含することを特徴とする、発光ダイオードに応用される駆動回路。
【請求項6】
請求項1記載の発光ダイオードに応用される駆動回路において、該第1パワー転移ユニットは抵抗器を包含することを特徴とする、発光ダイオードに応用される駆動回路。
【請求項7】
請求項1記載の発光ダイオードに応用される駆動回路において、該パワースイッチはN型パワースイッチ、P型パワースイッチ、NPN型トランジスタ及びPNP型トランジスタのいずれかとされることを特徴とする、発光ダイオードに応用される駆動回路。
【請求項8】
請求項1記載の発光ダイオードに応用される駆動回路において、第2電圧コントロールユニット及び第2パワー転移ユニットをさらに包含し、該第2電圧コントロールユニットと該第2パワー転移ユニットは該第1電圧コントロールユニット及び該第1パワー転移ユニットと並列に接続されることを特徴とする、発光ダイオードに応用される駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は一種の回路にかかり、特に一種の、発光ダイオードの駆動回路を指す。
【背景技術】
【0002】
周知の発光ダイオード駆動回路の回路構造は、典型的なものは、切り換え式電源変換器を採用した構造であり、図1に示されるように、そのうち、半導体パワースイッチ及び高周波切り換え方式により、低周波の交流電源信号或いは直流電源信号を、発光ダイオードに使用できる直流駆動信号に変換しなければならない。
【0003】
この信号変換を達成するために採用される高周波切り換え方式は、多くのエネルギーを異なる変換器素子にあって浪費して、パワーの損耗を引き起し、同時に、高周波切り換えは各種信号の干渉をもたらし、さらに多くの素子でそれを抑制しなければならない。節電と小型化が求められる製品において、切り換え式電源変換器の構造は、発光ダイオード駆動回路の要求を満足させにくい。
【0004】
さらに、一般の電圧調整器回路は、典型的に定電流コントロールに応用される一種の回路であり、広く各種定電流の要求に応用される。しかし、このような電圧調整器回路は応用時に、それが制御する定電流負荷が十分に大きなエネルギーを負担してはじめて、コントロール効果を取得でき、このため、電圧調整器回路の消耗パワーは、ずっとパワー変換器設計の問題であり、使用上、電圧調整器回路中、素子の消耗パワーが大きくなるほど、温度も高くなり、もし、発光ダイオード駆動回路の回路構造に応用すると、製品に対応して採用される放熱の機構も大きくなり、このため、製品の節電及び小型化の訴求に背くことになり、このため、改善の必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の主要な目的は、周知の発光ダイオード駆動回路が、切り換え式電源変換器を使用した構造であるために形成する、パワー損耗が過大となると共に干渉を受けやすいという問題を解決することにある。
【0006】
本発明のもう一つの目的は、周知の発光ダイオード駆動回路が、電圧調整器回路を使用し、素子パワー損耗過大により温度が上昇し、これによりそれを応用する製品が、放熱機構の制限を受けることになり、小型化が容易でなくなるという問題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述の目的を達成するため、本発明は一種の発光ダイオードに応用される駆動回路を提供する。その特徴は、以下のとおりである。本発明は、電源供給ユニット、第1列発光ダイオード、第1電圧コントロールユニット、第2列発光ダイオード、及び第1パワー転移ユニットを包含する。
【0008】
該電源供給ユニットは駆動パワーを出力する出力端を包含する。
【0009】
該第1列発光ダイオードは該出力端に接続され該駆動パワーによる駆動を受け、並びに該出力端に接続された第1アノード端子と第1カソード端子を包含する。
【0010】
該第1電圧コントロールユニットは該第1カソード端子に接続されて、該駆動パワーを受け取り安定化した後の電圧を該第1列発光ダイオードに提供する。該第1電圧コントロールユニットはパワースイッチを包含し、且つ該駆動パワーは該パワースイッチにおいてロスパワーを発生する。
【0011】
該第2列発光ダイオードは該第1電圧コントロールユニットに接続される。
【0012】
該第1パワー転移ユニットは該第2列発光ダイオードと該第1電圧コントロールユニットの間に接続される。
【0013】
そのうち、該第1パワー転移ユニットは該第1電圧コントロールユニットの該パワースイッチにおいて発生する該ロスパワーを、該第1パワー転移ユニットを介して該第2列発光ダイオードへの出力に転じ、これにより該第2列発光ダイオードを駆動する。
【発明の効果】
【0014】
こうして、以上の技術手段により、本発明は少なくとも以下の長所を有する。
1.本発明は該第1電圧コントロールユニットの設置を利用し、周知の、該切り換え式電源変換器の使用が形成する、過大なパワーロスと干渉を受けやすい問題を防止する。
2.本発明は該第1パワー転移ユニット及び該第2列発光ダイオードの該第1電圧コントロールユニットとの接続を利用し、該第1電圧コントロールユニットがもともと該パワースイッチにおいて消耗していた該ロスパワーを、出力に転じて該第2列発光ダイオードを駆動し、該パワースイッチが該ロスパワーにより発生する温度の過高のために余分に放熱機構を設置しなければならない問題を解決して、製品を小型化できるのみならず、該ロスパワーを該第2列発光ダイオードの発光に用いて、該駆動回路の発光性能を高め、これにより、エネルギーを有効利用して節電を達成する。
3.本発明は切り換え式電源変換器を使用する必要がなく、構造が簡単で、製造コストが低く、温度が低く、安定性が良好である長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1】周知の発光ダイオード駆動回路の回路表示図である。
図2】本発明の回路ブロック図である。
図3】本発明の第1実施例の回路表示図である。
図4】本発明の第2実施例の回路表示図である。
図5】本発明の第3実施例の回路表示図である。
図6】本発明の第4実施例の回路表示図である。
図7】本発明の第5実施例の回路表示図である。
図8】本発明の第6実施例の回路表示図である。
図9】本発明の第7実施例の回路表示図である。
図10】本発明の第8実施例の回路表示図である。
図11】本発明の第9実施例の回路表示図である。
図12】本発明の第10実施例の回路表示図である。
図13】本発明の第11実施例の回路表示図である。
図14】本発明の第12実施例の回路表示図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の技術内容、構造特徴、達成する目的を詳細に説明するため、以下に実施例を挙げ並びに図面を組み合わせて説明する。
【0017】
図2を参照されたい。それは本発明の回路ブロック図である。図示されるように、本発明は、一種の、発光ダイオードに応用される駆動回路を提供する。その特徴は以下のとおりである。
【0018】
本発明は、電源供給ユニット10、第1列発光ダイオード20、第1電圧コントロールユニット30、第2列発光ダイオード40、及び第1パワー転移ユニット50を包含する。
【0019】
該電源供給ユニット10は、駆動パワーを出力する出力端11を包含する。
【0020】
該第1列発光ダイオード20は該出力端11に接続され並びに該駆動パワーによる駆動を受け、並びに該出力端11に接続された第1アノード端子21と第1カソード端子22を包含する。
【0021】
該第1電圧コントロールユニット30は該第1カソード端子22に接続されて、該駆動パワーを受け取り安定化した後の電圧を該第1列発光ダイオード20に提供する。該第1電圧コントロールユニット30はコントロール端子32、フィードバック端子33、及びそれぞれ該コントロール端子32及び該フィードバック端子33に接続されたパワースイッチ31を包含し、該駆動パワーは該パワースイッチ31においてロスパワーを発生する。
【0022】
該第2列発光ダイオード40は該第1電圧コントロールユニット30に接続される。
【0023】
該第1パワー転移ユニット50は該第2列発光ダイオード40と該第1電圧コントロールユニット30の間に接続され、これにより、該第2列発光ダイオード40と直列接続を形成し、該第2列発光ダイオード40と、該コントロール端子32と該フィードバック端子33の間に接続される。
【0024】
こうして、該第1パワー転移ユニット50は、該第1電圧コントロールユニット30の該パワースイッチ31において発生した該ロスパワーを、該第1パワー転移ユニット50により該第2列発光ダイオード40への出力に転じ、これにより該第2列発光ダイオード40を駆動する。
【0025】
図3を参照されたい。それは本発明の第1実施例の回路表示図である。図示されるように、この実施例において、該第1列発光ダイオード20は、電流漣波をフィルタリング除去し並びに安定化直流電流を獲得できる第1コンデンサ23及び第1抵抗器24に並列接続され、さらに、該第1アノード端子21で該電源供給ユニット10の該出力端11に接続される。
【0026】
該電源供給ユニット10は、フルブリッジ整流器12と該フルブリッジ整流器12に接続された交流電源13を包含する。
【0027】
該第1電圧コントロールユニット30は、該第1列発光ダイオード20の該第1カソード端子22に接続される。
【0028】
該第2列発光ダイオード40は、該第1電圧コントロールユニット30に接続され、並びに第2アノード端子41及び第2カソード端子42を包含する。
【0029】
この実施例において、該第2列発光ダイオード40は、該第2アノード端子41を以て、整流ダイオード45を介して該第1電圧コントロールユニット30に接続され、且つ該第2列発光ダイオード40は第2コンデンサ43及び第2抵抗器44と並列に接続され、該第1パワー転移ユニット50はすなわち、該第2列発光ダイオード40の該第2カソード端子42と該第1電圧コントロールユニット30の間に接続され、並びに該第1電圧コントロールユニット30と同じ回路構造を具えている。
【0030】
この実施例中、該第1電圧コントロールユニット30は、該パワースイッチ31a及び該パワースイッチ31aに接続されたコントロール回路34を包含する。
【0031】
該パワースイッチ31aはN型パワースイッチとされ、該コントロール回路34はツェナダイオード342、第3抵抗器343、電圧安定化素子341a、第4抵抗器344及び第5抵抗器345を包含する。
【0032】
該ツェナダイオード342は該パワースイッチ31aのゲート電極に接続され、該パワースイッチ31aに電圧安定化保護を提供し、該第3抵抗器343は該パワースイッチ31aのゲート電極と該コントロール端子32の間に接続される。該電圧安定化素子341aはここではNPNトランジスタとされ、それは該パワースイッチ31aのゲート電極に接続され、該第4抵抗器344は該NPNトランジスタのエミッタ電極に接続され、該第5抵抗器345はすなわち、該NPNトランジスタのゲート電極に接続される。
【0033】
該交流電源13が、該フルブリッジ整流器12により整流されて直流電圧とされて、該第1列発光ダイオード20に提供されることで、該第1列発光ダイオード20が発光させられ、該第1電圧コントロールユニット30が電流をコントロールして定電流となし、該第1列発光ダイオード20の発光を一定の輝度に安定させる。このとき、該パワースイッチ31aに発生する該ロスパワーは変換されて該第2列発光ダイオード40及び該第1パワー転移ユニット50に至り、該第2列発光ダイオード40を駆動する。
【0034】
図4を参照されたい。それは本発明の第2実施例の回路図である。この実施例中、第1実施例と比較すると、その特徴は、該電圧安定化素子341bが該NPNトランジスタから3端子電圧調整器へと置換され、該3端子電圧調整器のゲート電極は該第5抵抗器345に接続され、該第5抵抗器345に安定化電圧を提供することにある。
【0035】
図5を参照されたい。それは本発明の第3実施例の回路図である。この実施例中、第1実施例と比較すると、その特徴は、該電圧安定化素子341cがNPNトランジスタから直列ダイオードに切り換えられ、該直列ダイオードはまた、該第5抵抗器345に安定化電圧を提供できることにある。
【0036】
図6を参照されたい。それは本発明の第4実施例の回路図である。この実施例中、第1実施と比較すると、その特徴は、該電圧安定化素子341dが、NPNトランジスタからツェナダイオードに置換され、該ツェナダイオード342はまた、該第5抵抗器345に安定化電圧を提供できることにある。
【0037】
図7を参照されたい。それは本発明の第5実施例の回路図である。この実施例中、第1実施と比較すると、その特徴は、該パワースイッチ31bが該N型パワースイッチからNPNトランジスタに置換されたことにある。
【0038】
図8を参照されたい。それは本発明の第6実施例の回路図である。この実施例中、第5実施例と比較すると、その特徴は以下のとおりである。該第1電圧コントロールユニット30中の該コントロール回路34が、積分回路を包含し、該積分回路において、該電圧安定化素子341eは該NPNトランジスタから演算増幅器に置換され、該演算増幅器は該パワースイッチ31bのベース電極、該ツェナダイオード342のカソード電極及び第3コンデンサ346に接続され、該第3コンデンサ346の他端は、該演算増幅器の逆相端子及び該第5抵抗器345に接続された第6抵抗器347に接続され、該第6抵抗器347、該ツェナダイオード342のアノード電極はさらに、該フィードバック端子33に接続され、該演算増幅器の非逆相端子は、それぞれ直流電圧端子に接続された第7抵抗器348及び接地端子に接続された第8抵抗器349に接続される。
【0039】
図9を参照されたい。それは本発明の第7実施例の回路図である。この実施例中、第1実施例と比較すると、その特徴は以下のとおりである。該第1パワー転移ユニット50が直接抵抗器51に接続されて、限流抵抗として使用され、該第1電圧コントロールユニット30とは異なる回路構造を有する。
【0040】
図10を参照されたい。それは本発明の第8実施例の回路図である。この実施例中、第1実施例と比較すると、その特徴は以下のとおりである。該パワースイッチ31cが、該N型パワースイッチ31からP型パワースイッチに切り換えられ、且つ該コントロール回路34の構造が、使用する該パワースイッチ31cの特性に応じて置換され、このほか、NPN型トランジスタ、PNP型トランジスタに置換されてもよい。
【0041】
図11を参照されたい。それは本発明の第9実施例の回路図である。この実施例中、第1実施例と比較すると、その特徴は以下のとおりである。該駆動回路はさらに、第2電圧コントロールユニット60及び第2パワー転移ユニット70を包含する。該第2電圧コントロールユニット60及び該第2パワー転移ユニット70は該第1電圧コントロールユニット30及び該第1パワー転移ユニット50に並列に接続され、これにより、該ロスパワーが完全には該第1パワー転移ユニット50により該第2列発光ダイオード40への出力に転移されないとき、該第2パワー転移ユニット70は、該第2列発光ダイオード40に出力されない残りの該ロスパワーの出力を補助する。
【0042】
説明しておくべきことは、この実施例中、該ロスパワーの大きさにより、第3電圧コントロールユニット及び第3パワー転移ユニット、第4電圧コントロールユニット及び第4パワー転移ユニットを並列接続して調整でき、これを以て類推される調整は制限されない。
【0043】
図12を参照されたい。それは本発明の第10実施例の回路図である。この実施例中、第1実施例と比較すると、その特徴は以下のとおりである。該電源供給ユニット10は交流電源13とされ、これにより、該駆動回路は、該交流電源13の出力する交流の特性により、該第1列発光ダイオード20、該第1電圧コントロールユニット30、該第2列発光ダイオード40及び該第1パワー転移ユニット50を包含する同じ回路の第1回路80が直列に接続され、交流型発光ダイオードの駆動回路を形成する。
【0044】
図13を参照されたい。それは本発明の第11実施例の回路図である。この実施例中、第1実施例と比較すると、その特徴は以下のとおりである。該電源供給ユニット10は直流電源14とされ、これにより、該駆動回路は、該直流電源14の出力する直流の特性により、該第1列発光ダイオード20、該第1電圧コントロールユニット30、該第2列発光ダイオード40及び該第1パワー転移ユニット50を包含する同じ回路の第2回路90が並列に接続され、直流型発光ダイオードの駆動回路を形成する。
【0045】
図14を参照されたい。それは本発明の第12実施例の回路図である。この実施例中、第1実施例と比較すると、その特徴は以下のとおりである。該駆動回路はさらに第1拡充ユニット100を包含する。該第1拡充ユニット100は該第2列発光ダイオード40及び該第1パワー転移ユニット50と同じ回路構造を包含し、この実施例では、該第1パワー転移ユニット50は該第1電圧コントロールユニット30と同じ回路構造を有し、該第1電圧コントロールユニット30の該コントロール端子32と該フィードバック端子33に対応する第1コントロール端子52と第1フィードバック端子53を有する。該第1拡充ユニット100はすなわち、該第1パワー転移ユニット50の該第1コントロール端子52と該第1フィードバック端子53の間に接続される。
【0046】
こうして、該第1パワー転移ユニット50の第1パワースイッチ54の発生する第1パワーロスは、変換されて該第1拡充ユニット100に至り、該第1パワースイッチ54の発熱温度を下げ、並びに該第1拡充ユニット100中の発光ダイオード列101を発光させ、該第1拡充ユニット100の設置により、全体的な変換効率をさらにアップできる。
【0047】
説明しておくべきこととして、同じ原理により、さらに、該第1拡充ユニット100と同じ回路構造の第2拡充ユニットを、第1拡充ユニット100に接続し、該第2拡充ユニットと同じ回路構造を有する第3拡充ユニットを該第2拡充ユニットに接続でき、これを以て類推されるようにして、良好な変換効率を達成できる。
【0048】
総合すると、本発明は少なくとも以下の長所を有している。
1.本発明は、該第1電圧コントロールユニットの設置を利用し、周知の、該切り換え式電源変換器の使用が形成する、過大なパワーロス及び干渉を受けやすい問題を防止できる。
2.本発明は該第1パワー転移ユニット及び該第2列発光ダイオードの該第1電圧コントロールユニットとの接続を利用し、該第1電圧コントロールユニットがもともと該パワースイッチにおいて消耗していたロスパワーを、該第2列発光ダイオードを駆動する出力に転じ、これにより該パワースイッチが該ロスパワーにより発生する温度過高のために余分に放熱機構を設置する必要が生じる問題を解決するのみならず、製品を小型化できるようにし、さらに、該ロスパワーを該第2列発光ダイオードに用いて発光させ、該駆動回路の発光性能をアップし、これにより、有効にエネルギー資源を利用し節電を達成する。
3.本発明は切り換え式電源変換器を使用する必要がなく、構造が簡単で、製造コストが低く、温度が低く、安定性が良好である長所を有する。
4.本発明は該第2電圧コントロールユニット及び該第2パワー転移ユニットの設置により、該ロスパワーの大きさに応じて調整でき、良好な出力転移効果を達成できる。
5.本発明はさらに、第1拡充ユニットの設置により、該パワーロスを利用して発光を行ない、好ましい転換効率を達成できる。
【0049】
これにより、本発明は進歩性を具備し、特許の要件を具備しており、ここに特許出願を行う次第です。
【0050】
以上述べたことは、本発明の実施例にすぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲に基づきなし得る同等の変化と修飾は、いずれも本発明の権利のカバーする範囲内に属するものとする。
【符号の説明】
【0051】
10 電源供給ユニット
11 出力端
12 フルブリッジ整流器
13 交流電源
14 直流電源
20 第1列発光ダイオード
21 第1アノード端子
22 第1カソード端子
23 第1コンデンサ
24 第1抵抗器
30 第1電圧コントロールユニット
31 パワースイッチ
31a パワースイッチ
31b パワースイッチ
31c パワースイッチ
32 コントロール端子
33 フィードバック端子
34 コントロール回路
341a 電圧安定化素子
341b 電圧安定化素子
341c 電圧安定化素子
341d 電圧安定化素子
341e 電圧安定化素子
342 ツェナダイオード
343 第3抵抗器
344 第4抵抗器
345 第5抵抗器
346 第3コンデンサ
347 第6抵抗器
348 第7抵抗器
349 第8抵抗器
40 第2列発光ダイオード
41 第2アノード端子
42 第2カソード端子
43 第2コンデンサ
44 第2抵抗器
45 整流ダイオード
50 第1パワー転移ユニット
51 直接抵抗器
52 第1コントロール端子
53 第1フィードバック端子
54 第1パワースイッチ
60 第2電圧コントロールユニット
70 第2パワー転移ユニット
80 第1回路
90 第2回路
100 第1拡充ユニット
101 発光ダイオード列
図1
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図3
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図5
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図14