(57)【要約】【課題】ＬＥＤに対するストレスを軽減して、長寿命化を図る。【解決手段】ＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘは、それぞれ直列、順方向に接続された複数のＬＥＤ：Ｄ１〜Ｄｎからなり、並列に接続されたＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘにそれぞれＮＰＮトランジスタＱａ〜Ｑｘ及び抵抗Ｒａ〜Ｒｘが接続される。ＮＰＮトランジスタＱａ〜Ｑｘの各ベースは、制御回路４０のスイッチ制御部４１に接続され、スイッチ制御部４１から互いに位相の異なる点灯制御信号が供給される。これによって、ＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘが順次点灯する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤを直列に接続してなるＬＥＤ列を複数並列に接続し、前記複数のＬＥＤを点灯および消灯するためのＬＥＤ点灯装置であって、
前記ＬＥＤ列に直列に接続され、点灯制御信号によってオン、オフするスイッチング素子と、
前記点灯制御信号を生成して前記スイッチング素子に供給する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記ＬＥＤ列の点灯時において、所定時間毎に前記ＬＥＤ列の少なくとも一つが順次消灯する点灯制御信号を生成する、
ＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置であって、
前記ＬＥＤ列の順方向電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記制御回路は、
前記電圧検出回路によって検出された電圧に基づいて、前記点灯制御信号を生成する、
ＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置であって、
全ての前記ＬＥＤ列を流れる電流を検出する電流検出回路を備え、
前記制御回路は、
前記電流検出回路によって検出された電流に基づいて、前記点灯制御信号を生成する、
ＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のＬＥＤ点灯装置であって、
前記制御回路は、ＰＷＭ回路を含み、
前記検出された電圧、又は、電流に応じて設定されたデューティ比に基づいて、前記点灯制御信号を生成する、
ＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のＬＥＤ点灯装置であって、
前記ＬＥＤ列に直列に、抵抗を接続する、
ＬＥＤ点灯装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のＬＥＤ点灯装置であって、
前記ＬＥＤに並列に、かつ、極を逆にして、前記ＬＥＤの順方向電圧より大きいツェナー電圧を有するツェナーダイオードを接続する、
ＬＥＤ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列に接続された複数のＬＥＤを点灯するためのＬＥＤ点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）を光源とする照明器具では、ＬＥＤ単体の光出力が小さいために、複数のＬＥＤを備えて構成することが一般的である。これらＬＥＤは、通常、同一仕様のものが使用されるとともに、例えば、複数のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤ列を複数並列に接続して用いられる。従来のＬＥＤ照明器具では、使用環境に拘わらず光出力を一定にするために、並列に接続された複数のＬＥＤを定電流で駆動するＬＥＤ点灯装置が用いられる。この場合、各ＬＥＤ列には、それぞれトランジスタ等のスイッチング素子が直列に接続され、各スイッチング素子は制御回路から供給される一つの点灯制御信号によって同時にオン、オフされる。これにより、全てのＬＥＤが一斉に点灯、または消灯する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＬＥＤは、半導体技術の発展によって長寿命化が図られているものの、近年の照明器具においては、更なる長寿命化が求められている。しかしながら、上記従来のＬＥＤ照明器具は、点灯時に全てのＬＥＤに電流が流れるので、各ＬＥＤに常時ストレスがかかり、寿命に影響を与えてしまうという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４-３３０９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ＬＥＤに対するストレスを軽減し、長寿命化が可能なＬＥＤ点灯装置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】
【０００６】
本発明は、複数のＬＥＤを直列に接続してなるＬＥＤ列を複数並列に接続し、前記複数のＬＥＤを点灯および消灯するためのＬＥＤ点灯装置であって、前記ＬＥＤ列に直列に接続され、点灯制御信号によってオン、オフするスイッチング素子と、前記点灯制御信号を生成して前記スイッチング素子に供給する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記ＬＥＤ列の点灯時において、所定時間毎に前記ＬＥＤ列の少なくとも一つが順次消灯する点灯制御信号を生成するものである。
【０００７】
この構成により、ＬＥＤ列の点灯時における所定時間毎に、ＬＥＤ列の少なくとも一つが順次消灯するので、ＬＥＤに対するストレスを軽減することができ、長寿命化が可能となる。
【０００８】
また、本発明は、上記のＬＥＤ点灯装置において、前記ＬＥＤ列の順方向電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記制御回路は、前記電圧検出回路によって検出された電圧に基づいて、前記点灯制御信号を生成するものを含む。
【０００９】
この構成により、ＬＥＤ列の点灯時において、所定時間毎にＬＥＤ列の少なくとも一つが順次消灯すると共に、ＬＥＤ列に流れる電流が一定となることで光出力が一定となり、ＬＥＤに対するストレスを軽減することができ、長寿命化が可能となる。
【００１０】
更に、本発明は、上記のＬＥＤ点灯装置において、全ての前記ＬＥＤ列を流れる電流を検出する電流検出回路を備え、前記制御回路は、前記電流検出回路によって検出された電流に基づいて、前記点灯制御信号を生成するものを含む。
【００１１】
この構成により、ＬＥＤ列の点灯時において、所定時間毎にＬＥＤ列の少なくとも一つが順次消灯すると共に、光出力が一定となるので、ＬＥＤに対するストレスを軽減することができ、長寿命化が可能となる。
【００１２】
また、本発明は、上記のＬＥＤ点灯装置において、前記制御回路は、ＰＷＭ回路を含み、前記検出された電圧、又は、電流に応じて設定されたデューティ比に基づいて、前記点灯制御信号を生成するものを含む。
【００１３】
この構成により、ＬＥＤ列の点灯時において、所定時間毎にＬＥＤ列の少なくとも一つが順次消灯すると共に、光出力が一定となるので、ＬＥＤに対するストレスを軽減することができ、長寿命化が可能となる。
【００１４】
また、本発明は、上記のＬＥＤ点灯装置において、前記ＬＥＤ列に直列に、抵抗を接続するものを含む。
【００１５】
この構成により、ＬＥＤ列に過大な電流が流れることを防止することができるので、ＬＥＤに対するストレスが軽減され、長寿命化が可能となる。
【００１６】
また、本発明は、上記のＬＥＤ点灯装置において、前記ＬＥＤに並列に、かつ、極を逆にして、前記ＬＥＤの順方向電圧より大きいツェナー電圧を有するツェナーダイオードを接続するものを含む。
【００１７】
この構成により、ＬＥＤの順方向電圧より大きいツェナー電圧のツェナーダイオードをＬＥＤの極とは逆にして並列に接続するので、ＬＥＤの正常状態では、直列に接続されたＬＥＤのみに電流が流れる。一方、直列に接続された複数のＬＥＤのうち、いずれかか故障等により断線したとしても、断線したＬＥＤに並列接続されたツェナーダイオードを迂回して電流が流れる。従って、ＬＥＤ列の全消灯を防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＬＥＤに対するストレスを軽減し、長寿命化が可能なＬＥＤ点灯装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のＬＥＤ点灯装置は、例えば、自動車等車両の照明器具に用いられる。以下、本発明の実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置について、図面を用いて説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置の概略構成を示す図である。本実施の形態のＬＥＤ点灯装置は、バッテリ等の直流電源１０、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０、電圧検出部３０、制御回路４０を有する構成である。
【００２１】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、不図示の半導体素子やトランスを有して構成され、直流電源１０から供給される直流電圧を所定電圧の直流に変換し、後述するＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘを点灯するための電源として供給する。
【００２２】
電圧検出部３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の正電圧側と、後述するＮＰＮトランジスタＱａのコレクタとの間で直列に接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２から構成され、ＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘの順方向電圧を抵抗Ｒ１、Ｒ２によって分圧して検出するものである。検出された電圧は、制御回路４０にフィードバックされて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧を制御する。
【００２３】
制御回路４０は、所定の周期とデューティ比によって後述するＮＰＮトランジスタＱａ〜Ｑｘをスイッチングするための点灯制御信号を出力するスイッチ制御部４１を有し、ＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘの点灯及び消灯を制御すると共に、ＬＥＤ点灯装置の各部を統括制御するものである。
【００２４】
ＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘは、それぞれ直列、かつ順方向に接続された複数のＬＥＤ：Ｄ１〜Ｄｎを有し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の正電圧側と接地側との間で並列に接続して構成されている。
【００２５】
また、ＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘには、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の接地側との間にそれぞれＮＰＮトランジスタＱａ〜Ｑｘ、及び抵抗Ｒａ〜Ｒｘが直列に接続されている。
【００２６】
ＮＰＮトランジスタＱａ〜Ｑｘの各コレクタは、それぞれＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘのＬＥＤ：Ｄ１〜Ｄｎのカソードに接続され、エミッタは抵抗Ｒａ〜Ｒｘに接続される。また、ベースはスイッチ制御部４１に接続されて、点灯制御信号を入力する。
【００２７】
抵抗Ｒａ〜Ｒｘは、ＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘに流れる電流を規定し、ＬＥＤ：Ｄ１〜Ｄｎが所定の光出力で点灯させるよう機能する。
【００２８】
次に、以上のように構成された本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置の動作について説明する。
【００２９】
スイッチ制御部４１は、一定周期の基準周期信号を入力して、互いに位相の異なる複数の点灯制御信号を生成し、ＮＰＮトランジスタＱａ〜Ｑｘの各ベースに出力する。
【００３０】
図２は、スイッチ制御部４１によって生成される点灯制御信号の例を示すタイミングチャートである。図２において、Ｓａ〜ＳｃはそれぞれトランジスタＱａ〜Ｑｃの各ベースに供給する点灯制御信号である。
【００３１】
図２に示すように、期間ｔ１において、点灯制御信号ＳａはＨｉｇｈ、点灯制御信号Ｓｂ及びＳｃはＬｏｗである。これにより、トランジスタＱａがオンしてＬＥＤ列１００ａのＬＥＤ：Ｄ１〜Ｄｎに電流が流れ、点灯する。このとき、トランジスタＱｂ、Ｑｃはオフであり、ＬＥＤ列１００ｂ、ｃのＬＥＤ：Ｄ１〜Ｄｎは消灯のままである。
【００３２】
続く期間ｔ２では、点灯制御信号ＳｂのみがＨｉｇｈ、他はＬｏｗであり、トランジスタＱｂがオンしてＬＥＤ列１００ｂのみが点灯する。同様に、期間ｔ３では、点灯制御信号ＳｃがＨｉｇｈとなり、ＬＥＤ列１００ｃが点灯する。
【００３３】
このように、位相のずれた点灯制御信号をトランジスタＱａ〜Ｑｘの各ベースに供給することで、対応するＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘが順次点灯する。これにより、ＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘのＬＥＤ：Ｄ１〜Ｄｎにかかるストレスが軽減されるので、長寿命化が可能となる。
【００３４】
図３は、スイッチ制御部４１によって生成される点灯制御信号の他の例を示すタイミングチャートである。
【００３５】
図３において、期間ｔ１では、点灯制御信号Ｓａ、ＳｃはＨｉｇｈ、点灯制御信号ＳｂはＬｏｗである。これにより、トランジスタＱａ、ＱｃがオンしてＬＥＤ列１００ａ及び１００ｃに電流が流れ、当該列のＬＥＤ：Ｄ１〜Ｄｎが点灯する。このとき、トランジスタＱｂはオフして、ＬＥＤ列１００ｂのＬＥＤ：Ｄ１〜Ｄｎは消灯している。
【００３６】
期間ｔ２において、点灯制御信号Ｓａ、ＳｂはＨｉｇｈ、点灯制御信号ＳｃはＬｏｗとなり、トランジスタＱａ、Ｑｂがオンし、ＬＥＤ列１００ａ、１００ｂが点灯する。同様に、期間ｔ３では、点灯制御信号Ｓｂ、ＳｃがＨｉｇｈとなり、ＬＥＤ列１００ｂ、１００ｃが点灯する。
【００３７】
このように、図３に示す点灯制御信号の場合は、同時に２つのＬＥＤ列が順次点灯する。これによって、ＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘのＬＥＤ：Ｄ１〜Ｄｎにかかるストレスが軽減され、長寿命化が可能となる。なお、本例では同時に点灯、又は消灯するＬＥＤ列を相隣り合うものとしたが、これに限ることはなく、例えば所定距離離れた２つのＬＥＤ列を同時に点灯、又は消灯させるようにしてもよい。また、同時に点灯、又は消灯させるＬＥＤ列の数は、１又は２に限ることはなく、３以上であってもよい。
【００３８】
以上説明したように、このような本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置によれば、複数のＬＥＤを直列に接続した複数のＬＥＤ列に接続されたトランジスタを、互いに位相の異なる点灯制御信号でスイッチングしてＬＥＤ列を順次点灯することで、ＬＥＤにかかるストレスを軽減することができ、長寿命化が可能となる。
【００３９】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は、図１に示した電圧検出部３０によって検出したＬＥＤ列の順方向電圧に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧を制御し、ＬＥＤ列に流れる電流を一定に維持する方法を例示するものである。
【００４０】
図１の電圧検出部３０において、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の正電圧側とＮＰＮトランジスタＱａのコレクタとの間に接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２に流れる電流によって発生する電圧を分圧することにより検出されたＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘの順方向電圧を、制御回路４０の不図示の比較器に入力し、基準電圧との差を演算してＤＣ−ＤＣコンバータ２０に出力する。
【００４１】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、比較器の出力に基づいて不図示のＰＷＭ回路を制御し、ＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘに直流電圧を出力する。これにより、ＬＥＤ列に流れる電流が一定に維持され、所定の光出力を得ることができる。
【００４２】
また、電圧検出部３０によって検出したＬＥＤ列の順方向電圧は、トランジスタＱａ〜Ｑｘに供給する点灯制御信号のデューティ比を設定するためにも用いられる。
【００４３】
図４は、図１に示した電圧検出部３０によって検出したＬＥＤ列の順方向電圧に基づいてＰＷＭ制御を行うことにより、点灯制御信号のデューティ比を設定し、以てＬＥＤ列の光出力を一定に制御する方法を説明するためのタイムチャートである。
【００４４】
図４に示すように、電圧検出部３０によって検出したＬＥＤ列の順方向電圧に基づいて鋸波のＰＷＭ閾値を切り替える。これによってデューティ比を設定し、設定されたデューティ比に基づいて、ＮＰＮトランジスタＱａ〜Ｑｘのベースに供給する点灯制御信号を生成する。
【００４５】
生成された点灯制御信号は、スイッチ制御部４１からトランジスタＱａ〜Ｑｘのベースに出力される。これにより、ＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘの点灯電力が一定に維持され、所定の光出力を得ることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、電圧検出部３０によって検出したＬＥＤ列の順方向電圧に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧を制御し、かつ、点灯制御信号のデューティ比を設定したが、例えば、ＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘに流れる電流を検出し、検出した電流に基づいて同様のことを行ってもよい。
【００４７】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置の概略構成を示す図である。図１に示した第１の実施の形態における電圧検出部３０に替えて、電流検出部５０を有する構成である。
【００４８】
電流検出部５０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の接地側に直列に介挿された抵抗Ｒ３から構成され、ＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘに流れる電流によって抵抗Ｒ３の両端に生じる電圧を制御回路４０に入力する。
【００４９】
制御回路４０に入力した電圧は、比較器によって基準電圧との差を演算し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧を制御するとともに、点灯制御信号のデューティ比を設定する。これにより、ＬＥＤ列に流れる電流が一定に維持され、所定の光出力を得ることができる。
【００５０】
以上説明したように、このような本発明の第２の実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置によれば、ＬＥＤ列の順方向電圧、又は、全てのＬＥＤ列に流れる電流を検出し、検出した電圧や電流に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧を制御することで、ＬＥＤ列に流れる電流を一定に維持し、所定の光出力を得ることができる。
【００５１】
また、検出したＬＥＤ列の順方向電圧、又は全てのＬＥＤ列に流れる電流に基づいてＰＷＭ閾値を切り替えることによってデューティ比を設定し、設定されたデューティ比に基づいて、ＬＥＤ列に接続されたトランジスタに供給する点灯制御信号を生成することで、ＬＥＤ列に流れる電流を一定に維持し、所定の光出力を得ることができる。
【００５２】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置の概略構成を示す図である。本実施の形態のＬＥＤ点灯装置は、図１に示した第１の実施の形態におけるＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘに替えて、ＬＥＤ列２００ａ〜２００ｘを有する構成である。他の構成は第１の実施の形態と同じであり、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５３】
ＬＥＤ列２００ａ〜２００ｘにおけるＬＥＤ：Ｄ１〜Ｄｎには、それぞれ極を逆にして並列にツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤｎが接続される。ここで、ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤｎのツェナー電圧Ｖｃは、ＬＥＤ：Ｄ１〜Ｄｎの順方向電圧Ｖｆより高く設定したものを使用する。
【００５４】
このような構成により、ＬＥＤ：Ｄ１〜Ｄｎが全て正常な場合は、Ｖｆ＜Ｖｃとなり、電流は並列接続されたツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤｎには流れず、ＬＥＤ：Ｄ１〜Ｄｎのみに流れる。
【００５５】
一方、任意のＬＥＤ列において、いずれか一つのＬＥＤ、例えばＬＥＤ：Ｄ１に断線等の故障が発生すると、順電圧が上昇して、Ｖｆ＞Ｖｃとなり、その結果、電流はツェナーダイオードＺＤ１を迂回して流れる。しかし、残りの正常なＬＥＤ：Ｄ２〜Ｄｎは、Ｖｆ＜Ｖｃであるので、電流はツェナーダイオードＺＤ１を迂回することなく流れる。
【００５６】
これらにより、ＬＥＤ：Ｄ１〜Ｄｎを直列に接続したＬＥＤ列２００ａ〜２００ｘにおいて、ＬＥＤ：Ｄ１〜Ｄｎのいずれかが故障した場合に、ＬＥＤの全消灯を防止することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態におけるＬＥＤ列２００ａ〜２００ｘは、第１の実施の形態におけるＬＥＤ列１００ａ〜１００ｘと同様に、ＬＥＤ列に接続されたトランジスタを、互いに位相の異なる点灯制御信号でスイッチングして、ＬＥＤ列を順次点灯するように制御することにより、ＬＥＤにかかるストレスを軽減することができる。
【００５８】
以上説明したように、このような本発明の第３の実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置によれば、ＬＥＤ列を構成する複数のＬＥＤに、それぞれ極を逆にして並列に、ＬＥＤの順方向電圧より高いツェナー電圧を有するツェナーダイオードを接続することで、複数のＬＥＤのいずれかが故障した場合の全消灯を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置の概略構成を示す図
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置において、点灯制御信号の一例を示すタイミングチャート
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置において、点灯制御信号の他の例を示すタイミングチャート
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置において、点灯制御信号のＰＷＭ制御を説明するためのタイムチャート
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置の概略構成を示す図
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置の概略構成を示す図
【符号の説明】
【００６０】
１００ａ〜１００ｘ、２００ａ〜２００ｘ  ＬＥＤ列
２０  ＤＣ−ＤＣコンバータ
３０  電圧検出部
４０  制御部
４１  スイッチ制御部
５０  電流検出部
Ｄ１〜Ｄｎ  ＬＥＤ
Ｑａ〜Ｑｘ  トランジスタ
ＺＤ１〜ＺＤｎ  ツェナーダイオード
【図１】
2010135136.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010135136.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010135136.tif 000007
【図６】
2010135136.tif 000008