(57)【要約】  本発明は低価格ＬＥＤドライバモジュールに関する。本ＬＥＤドライバは、コンパレータ（３１）によって制御されるダウンコンバート特性を有するスイッチドモード電源（ｓｍｐｓ）（１１）からなる。コンパレータは、ＬＥＤ電流内のリップル及びトランジェントを減少させるために、ヒステリシスを呈するように構成されている。モジュールは、安価な標準素子を用いて実現される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤドライバ回路（１）であって、供給電圧入力端子（３）と、制御入力端子（５）と、上記ドライバ回路を少なくとも１つのＬＥＤに接続するための第１及び第２の出力端子（７，９）とを含み、上記ＬＥＤドライバ回路（１）は、
上記供給入力端子（３）と上記第１の出力端子（７）との間に接続されているダウンコンバート特性を有するスイッチドモード電源（ｓｍｐｓ）（１１）を含み、
上記コンバータ（１１）は、上記ＬＥＤ電流を調整するためにヒステリシスを呈するように構成されたコンパレータ回路（１３）によって制御され、
上記コンパレータのスイッチングレベルは、基準端子（１５）で受ける電圧基準（＋Ｖref）によって設定される、ことを特徴とするＬＥＤドライバ回路。
【請求項２】
上記制御入力端子（５）は、上記コンパレータ回路（１３）の出力を可能または不能にするスイッチ（１７）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤドライバ回路。
【請求項３】
上記制御入力端子は、上記コンパレータ回路（１３）内の分圧器回路網に影響を与えるスイッチ（１９）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤドライバ回路。
【請求項４】
上記コンパレータ回路（１３）へ供給される対応電圧を確立するために、シャント抵抗（Ｒs）がＬＥＤ電流（ＩLED）を受けることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のＬＥＤドライバ回路。
【請求項５】
上記電圧は、ローパスフィルタ（２３）を介して上記コンパレータ回路へ供給されることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤドライバ回路。
【請求項６】
上記コンバータ（１１）は、（ステップ）ダウンコンバータまたはバックコンバータであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のＬＥＤドライバ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）ドライバ回路に関する。本ドライバ回路は、供給電圧入力端子、制御入力端子、及びドライバ回路を少なくとも１つのＬＥＤに接続するための第１及び第２の出力端子を含む。
【背景技術】
【０００２】
このようなＬＥＤドライバ回路が、例えば、米国特許出願公開第2003／0227265A1に開示されている。通常これらのＬＥＤドライバ回路は、極めて柔軟且つ正確であることができる専用ＬＥＤドライバ集積回路（ＩＣ）を用いて作られている。
【０００３】
しかしながら通常これらのＩＣは高価であるために、高精度のＬＥＤ照明デバイスは他の照明の概念に比して競争力が劣っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は、それ程高価ではないにも拘わらず、極めて正確な、上述したような種類のＬＥＤドライバ回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載のＬＥＤドライバ回路によって達成される。
【０００６】
詳述すれば、ＬＥＤドライバは、供給入力端子と第１の出力端子との間に接続されているダウンコンバート特性を有するスイッチドモード電源（ｓｍｐｓ）を含む。上記ｓｍｐｓはＬＥＤ電流を調整するためにヒステリシスを呈するように構成されたコンパレータ回路によって制御され、このコンパレータのスイッチングレベルは基準端子で受ける電圧基準によってセットされる。このようなＬＥＤドライバは、数十年にわたって入手可能であった簡単な標準素子だけを使用して実現することができ、従って低価格で得ることができる。更に、複数のこのようなＬＥＤドライバが同一の電圧基準を共用することができ、それによってドライバの費用有効性を更に高めることができる。
制御入力端子は、コンパレータ回路の出力を可能（enable）または不能（disable）にするスイッチに接続することができる。これは、ＬＥＤ出力の正確なＰＷＭ制御を達成する効率的な手法である。
【０００７】
代替として、制御入力端子は、コンパレータ回路内の分圧器回路網に影響を与えるスイッチに接続することができる。これは、もし制限された数の出力レベルだけが要求されていれば、ドライバを制御する複雑でない手法を提供する。
【０００８】
シャント抵抗は、コンパレータ回路へ供給される対応電圧を確立するためにＬＥＤ電流を受ける。これは、単純なフィードバック回路を構成している。この対応電圧は、ローパスフィルタを介してコンパレータ回路へ供給することができる。これは、フィードバック回路がスイッチング雑音に影響を受けるのを回避する。
【０００９】
ダウンコンバート特性を有するスイッチドモード電源（ｓｍｐｓ）は、当分野においてはダウンコンバータ、ステップダウンコンバータ、またはバックコンバータとして知られるコンバータであることができる。
【００１０】
本発明のこれらの、及び他の面は、以下の実施形態に基づく詳細な説明から明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、共通参照ブロック４に接続されている２つのＬＥＤドライバ回路１、２の組を図示している。しかしながら、この配列は、実質的に如何なる数のＬＥＤドライバ回路をも含むように拡張可能である。例えば、ＲＧＢ（赤・緑・青）配列のための３つのドライバ回路、またはＲＧＢＡ（赤・緑・青・アンバー）配列のための４つのドライバ回路を構成することが考えられる。このような配列内の各ＬＥＤまたはＬＥＤのストリングの光の流れを制御することによって、実質的に如何なる色をも発生させることができる。勿論、例えばＣＭＹ（シアン・マゼンタ・黄）のような他の多色配列も考えられる。例えば、多くのＲＧＢユニットを１つの配列内に設けることも可能である。
【００１２】
共通参照ブロックは、供給電圧＋Ｖcc、基準電圧＋Ｖref、及び接地接続Ｇndを出力するようになっている。基準電圧＋Ｖrefは、例えばTL 431のようなバンドギャップ基準ベースの電圧レギュレータを使用して供給することができる。
【００１３】
ドライバ回路は各々、供給電圧＋Ｖccが入力される供給端子３、基準電圧＋Ｖrefを受ける基準端子１５、及び接地端子６を含んでいる。各ドライバ回路１、２は更に、制御信号CTRL 1、CTRL 2をそれぞれ受ける制御端子５、８を含んでいる。制御信号は、各回路に接続されているＬＥＤからの光の流れ出力を制御する。
【００１４】
各ドライバ回路は、１つのＬＥＤを、または直列に接続されている複数のＬＥＤを駆動することができる。直列接続された複数のダイオードを使用する場合には、それらの合計電圧降下を供給電圧＋Ｖccよりも小さくすべきである。
【００１５】
図示のように、供給電圧端子及び接地端子、並びに電圧基準端子は、例えばＲＧＢユニットのような複数の後続するユニットにデイジーチェーン接続することができる。
【００１６】
図２は、本発明の一実施の形態によるＬＥＤドライバ回路を示している。この回路は、第１の出力端子７、第２の出力端子９を有し、２つのＬＥＤ８がこれらの端子間に直列接続されている。
【００１７】
第１の出力端子７は、ダウンコンバート特性（この場合には、いわゆるバックコンバータ、または（ステップ）ダウンコンバータ）を有するスイッチドモード電源（ｓｍｐｓ）１１を介して供給入力端子３に接続されている。このコンバータは、ｐ−ＭＯＳＦＥＴのようなスイッチ２７に直列に接続されているインダクタ２５を含んでいる。このスイッチは、インダクタを通る電流をランプアップ及びランプダウンさせ、フリーホイールダイオード２９は、スイッチがスイッチオフされた時にインダクタ電流が流れ続け得るようにする。勿論、例えばフライバックコンバータのような、ダウンコンバート特性を有する他のスイッチドモード電源（ｓｍｐｓ）トポロジを、本発明が関連するＬＥＤドライバ内に使用することができる。
【００１８】
第２の出力端子９は、シャント抵抗Ｒsを介して接地されている。このシャント抵抗の電圧降下は、ＬＥＤドライバ回路によって給電されてＬＥＤを通る電流の大きさＩLEDに対応する。
【００１９】
ｓｍｐｓ１１は、ヒステリシスを呈するように構成されたコンパレータ回路１３によって制御される。この回路はコンパレータ３１を含む。コンパレータ３１の反転入力（−）は、シャント抵抗ＲsからのＬＥＤ電流の大きさを、ローパスフィルタ２３を介して受けている。コンパレータ３１の非反転入力（＋）は、３つの抵抗Ｒx、Ｒy、及びＲzからなる抵抗回路網に接続されている。Ｒxは基準端子１５に接続され、直列に接続された抵抗Ｒyを介して接地されている。コンパレータ３１の非反転入力はＲxとＲyとの間の中間点に接続され、Ｒzがこの点とコンパレータ出力との間に接続されている。コンパレータ出力は、インバータ３３を介してｓｍｐｓ１１のスイッチ２７を駆動する。このスイッチ２７は、そのオン状態にある場合には、コンパレータの非反転端子（＋）と反転端子（−）との間の電圧差が正である時にＬＥＤ電流が増大されるのを可能にする。異なるスイッチ２７を使用すれば、インバータ３３を不要にすることができる。
【００２０】
基準端子１５で受ける基準電圧Ｖrefは、コンパレータのスイッチングレベルを設定する。即ち、スイッチ２７がターンオンの時にＬＥＤを通る電流ＩLEDは、コンパレータの反転入力における電圧が
2009525595.tif 000003
として定義される遷移電圧Ｖonに到達するまで、ランプアップすることが許される。
【００２１】
次いで、コンパレータ出力は接地レベルに切り替わり、スイッチ２７はターンオフされる。今度は、ＬＥＤ電流は、コンパレータの反転入力における電圧が
2009525595.tif 000004
として定義される第２の遷移電圧Ｖoffに到達するまで、減少する。
【００２２】
この時点にスイッチが再度ターンオンし、自己発振式に新しいサイクルが開始される。ＶoffはＶonより低く、平均ＬＥＤ電流及び許容リップルの両者はＶref、Ｒx、Ｒy、及びＲzによって設定される。ヒステリシスまたはバングバング構成を採用した結果として、ＬＥＤ電流のリップル並びにＬＥＤ電流の過渡電流（トランジェント）を抑圧することができ、そのためＬＥＤは十分に限定された色及び強度を有する光を放出することができる。
【００２３】
ローパスフィルタ２３は簡単な一次のバタワースフィルタからなり、抵抗Ｒf及びキャパシタＣfを含む。ローパスフィルタを含ませたことによって、スイッチがターンオンまたはオフする時に発生するスイッチ１７の潜在的な高周波数雑音を濾過して除去することができる。これにより、殆ど雑音のない三角波電圧がもたらされる。これは、コンパレータの反転入力（−）における入力であり、ＬＥＤ電流ＩLEDを表している。
【００２４】
図示の回路は、極めて低価格で実現することができる。４つのコンパレータを含む標準的な集積回路は安価で入手可能であり、例えば１つのチップと、若干の簡単な付加的な素子だけでＲＧＢＡユニットを実現することができる。
【００２５】
光の流れは、コンパレータ３１の出力におけるスイッチ１７（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）を用いてＰＷＭ（パルス幅変調）制御することができる。このスイッチ１７のゲートは、制御入力端子５に接続されており、もしスイッチ１７がターンオンすればコンパレータは接地に接続され、駆動回路１はスイッチオフされる。これは、スイッチ１７のデューティサイクルを変化させることによって、ＬＥＤからの光の流れをＰＷＭ制御することを可能にしている。勿論、これは、ダウンコンバータ１１のスイッチング周波数（数百ｋＨｚであり得る）に比して低い（例えば、数百Ｈｚ）スイッチング周波数を用いて行われる。
【００２６】
図３は、代替実施形態におけるＬＥＤドライバ回路の細部を示している。この実施形態では、図２のスイッチ１７は不要である。代わりにＬＥＤ電流は、付加的な抵抗Ｒy1を抵抗Ｒyと並列に接続するスイッチ１９によって変化させることができる。上述した式から明白なように、これは遷移レベルＶon及びＶoffを変化させる。この制御配列によって平均ＬＥＤ電流を２つの値の何れかへ変化させることができ、これはＰＷＭ方法より柔軟性は低いが、複雑さも少なくなる。一般的に言えば、この実施形態ではコンパレータ回路内の分圧器回路網に影響を与える１つまたはそれ以上のスイッチが使用されている。もし１つより多くのスイッチを使用すれば、２つより多くの非ゼロＬＥＤ電流値が可能になる。従って、抵抗Ｒx、Ｒy、及びＲzの１つまたはそれ以上に並列に抵抗を接続する１つまたは複数のスイッチを使用することができる。原則的には、この実施形態は図１のＰＷＭ方法と組合せることができる。
【００２７】
要約すれば、本発明は低価格ＬＥＤドライバモジュールに関し、このＬＥＤドライバモジュールは、ダウンコンバート特性を有し且つコンパレータによって制御されるスイッチドモード電源（ｓｍｐｓ）を備える。コンパレータはヒステリシスを呈するように構成され、ＬＥＤ電流内のリップル及びトランジェントを減少させる。またモジュールは、安価な標準素子を用いて実現することができる。
【００２８】
本発明は、複数のＬＥＤストリングを用いる応用に特に魅力的である。その理由は、電圧基準信号を再使用することができること、付加的な制御可能なＬＥＤドライバ回路を、従って付加的なＬＥＤチャネルを実現するのに必要なものが、例えば、少数の抵抗及びトランジスタ、コンパレータ、ダイオード、及びインダクタのような少数の付加的な素子だけでよいことである。
【００２９】
本発明は、以上に説明した実施の形態に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲に記載された範囲内で種々に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】１組のＬＥＤドライバ回路の回路図である。
【図２】本発明の実施形態によるＬＥＤドライバ回路を示す図である。
【図３】代替実施形態のＬＥＤドライバ回路の細部を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，２  ドライバ回路
３  供給入力端子
４  共通参照ブロック
５  制御入力端子
６  接地端子
７  第１の出力端子
９  第２の出力端子
１１  スイッチドモード電源ダウンコンバータ
１３  コンパレータ回路
１５  基準端子
１７  スイッチ
１９  スイッチ
２３  ローパスフィルタ
２５  インダクタ
２７  スイッチ
２９  フリーホイールダイオード
３１  コンパレータ
３３  インバータ
【図１】
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【図２】
2009525595.tif 000006
【図３】
2009525595.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月5日(2008.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤドライバ回路（１）であって、供給電圧入力端子（３）と、制御入力端子（５）と、上記ドライバ回路を少なくとも１つのＬＥＤに接続するための第１及び第２の出力端子（７，９）とを含み、上記ＬＥＤドライバ回路（１）は、
上記供給入力端子（３）と上記第１の出力端子（７）との間に接続されているダウンコンバート特性を有するスイッチドモード電源（ｓｍｐｓ）（１１）を含み、
上記コンバータ（１１）は、上記ＬＥＤ電流を調整するためにヒステリシスを呈するように構成されたコンパレータ回路（１３）によって制御され、
上記コンパレータのスイッチングレベルは、基準端子（１５）で受ける電圧基準（＋Ｖref）によって設定され、
上記制御入力端子（５）は、上記コンパレータ回路（１３）の出力を可能または不能にするスイッチ（１７）に接続されている、ことを特徴とするＬＥＤドライバ回路。
【請求項２】
上記コンパレータ回路（１３）へ供給される対応電圧を確立するために、シャント抵抗（Ｒs）がＬＥＤ電流（ＩLED）を受けることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤドライバ回路。
【請求項３】
上記電圧は、ローパスフィルタ（２３）を介して上記コンパレータ回路へ供給されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤドライバ回路。
【請求項４】
上記コンバータ（１１）は、（ステップ）ダウンコンバータまたはバックコンバータであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のＬＥＤドライバ回路。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
詳述すれば、ＬＥＤドライバは、供給入力端子と第１の出力端子との間に接続されているダウンコンバート特性を有するスイッチドモード電源（ｓｍｐｓ）を含む。上記ｓｍｐｓはＬＥＤ電流を調整するためにヒステリシスを呈するように構成されたコンパレータ回路によって制御され、このコンパレータのスイッチングレベルは基準端子で受ける電圧基準によってセットされる。制御入力端子は、コンパレータ回路の出力を可能（enable）または不能（disable）にするスイッチに接続される。
このようなＬＥＤドライバは、数十年にわたって入手可能であった簡単な標準素子だけを使用して実現することができ、従って低価格で得ることができる。更に、複数のこのようなＬＥＤドライバが同一の電圧基準を共用することができ、それによってドライバの費用有効性を更に高めることができる。さらに、制御入力端子により、ＬＥＤ出力の正確なＰＷＭ制御が達成される。
【国際調査報告】
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2009525595.tif 000009
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