(57)【要約】【課題】  電力変換効率が良く、かつ、小型化に適したＬＥＤ駆動用半導体装置、及びそれを用いたＬＥＤ駆動装置を提供する。【解決手段】  本発明のＬＥＤ駆動用半導体装置は、１つ以上のＬＥＤを駆動するための半導体装置であって、交流電圧を整流する整流回路の高圧側に接続され、整流回路からの電圧を入力する入力端子、１つ以上のＬＥＤに電流を与える出力端子、入力端子と出力端子との間に接続され第１のスイッチング素子を有するスイッチング素子ブロック、及び、スイッチング素子ブロックの駆動及び制御用の電源電圧を形成するレギュレータ部と、スイッチング素子ブロックのドレイン電流を検出するドレイン電流検出部とを有し、ドレイン電流が所定値に達した場合にスイッチング素子ブロックのドレイン電流を遮断するよう第１のスイッチング素子をオンオフ制御する制御部、を有する。【選択図】   図１
2006196697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力端子にコイルを介して接続された互いに直列の１つ以上のＬＥＤを駆動するためのＬＥＤ駆動用半導体装置であって、
交流電源から入力された交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路の高圧側に接続され、前記整流回路からの電圧を入力するための入力端子、
前記コイルの一端に接続され、前記１つ以上のＬＥＤに電流を与えるための出力端子、
前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、第１のスイッチング素子を有するスイッチング素子ブロック、及び、
前記入力端子の電圧を入力電圧として入力し、前記入力電圧から前記スイッチング素子ブロックの駆動及び制御用の電源電圧を形成するレギュレータ部と、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を検出するドレイン電流検出部とを有し、前記ドレイン電流が所定値に達した場合に前記スイッチング素子ブロックの前記ドレイン電流を遮断するように前記第１のスイッチング素子を所定周波数でオンオフ制御する制御部、を有する
ことを特徴とするＬＥＤ駆動用半導体装置。
【請求項２】
前記スイッチング素子ブロックは、一端が前記入力端子に接続された接合型ＦＥＴをさらに有し、
前記第１のスイッチング素子は、前記接合型ＦＥＴの他端と前記出力端子との間に接続され、
前記制御部は、前記入力端子の電圧に代えて前記接合型ＦＥＴの低電位側の電圧を入力電圧とする
ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記電源電圧が所定電圧を上回る場合に起動信号を出力し、前記電源電圧が前記所定電圧以下の場合に停止信号を出力する起動停止判定部をさらに有し、
前記制御部は、前記起動停止判定部が起動信号を出力する場合、前記第１のスイッチング素子をオンオフ制御し、前記起動停止判定部が停止信号を出力する場合、前記第１のスイッチング素子をオフ状態に維持するよう制御する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置。
【請求項４】
前記ドレイン電流検出部は、
前記第１のスイッチング素子のオン電圧と検出基準電圧とを比較することによって、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を検出する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの請求項に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置。
【請求項５】
前記ドレイン電流検出部は、
前記第１のスイッチング素子に並列に接続され、前記第１のスイッチング素子に流れる電流よりも小さく、かつ、前記第１のスイッチング素子に流れる電流に対して一定の電流比を有する電流を流す第２のスイッチング素子と、
前記第２のスイッチング素子の低電位側に直列接続された抵抗、とを有し、
前記抵抗に印加される電圧と検出基準電圧とを比較することによって、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を検出する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの請求項に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記検出基準電圧を外部から入力するための検出基準電圧端子をさらに有し、前記検出基準電圧に応じて、前記第１のスイッチング素子のオン時、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を遮断する所定の電流値を変化させることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置。
【請求項７】
前記制御部は、
デバイス温度を検出して前記デバイス温度が所定温度を上回った場合に前記第１のスイッチング素子をオフ状態に維持する加熱保護部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかの請求項に記載のに記載のＬＥＤ駆動用半導体装置。
【請求項８】
前記第１のスイッチング素子は、バイポーラトランジスタ又はＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかの請求項に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置。
【請求項９】
前記制御部は、
前記１つ以上のＬＥＤと並列に接続した第３のスイッチング素子と、
通信信号を入力するための通信信号入力端子と、
前記通信信号入力端子と前記第３のスイッチング素子のゲート端子との間に接続され、前記通信信号に応じて前記第１のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子を制御するための信号を出力する信号同期部と、
前記信号同期部から入力した信号をレベルシフトして出力するレベルシフト回路と、をさらに有し、
前記通信信号と同期して、前記１つ以上のＬＥＤに流れる電流を制御する機能を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかの請求項に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置。
【請求項１０】
前記第３のスイッチング素子は、バイポーラトランジスタ又はＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置。
【請求項１１】
前記通信信号の信号周期が１ｋＨｚ以上かつ１ＭＨｚ以下であることを特徴とする請求項１０に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置。
【請求項１２】
交流電源から入力された交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路、
請求項１乃至請求項１１のいずれかの請求項に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置、
一端が前記ＬＥＤ駆動用半導体装置の出力端子に接続され、他端が互いに直列の１つ以上のＬＥＤに接続されたコイル、及び
前記コイルの一端と接地電位との間に接続されたダイオード、を有する
ことを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
【請求項１３】
前記ダイオードの逆回復時間が１００ｎｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１２に記載のＬＥＤ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ駆動用半導体装置、及びそれを用いたＬＥＤ駆動装置に関するものである。特に、ＬＥＤ照明装置及びＬＥＤ通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light-Emitting Diode）を駆動するためのＬＥＤ駆動用半導体装置、及びそれを用いたＬＥＤ駆動装置が普及している。図１０を参照して、従来例のＬＥＤ駆動装置について説明する。図１０は、従来例のＬＥＤ駆動装置を示す回路図である。
【０００３】
図１０において、従来例のＬＥＤ駆動装置は、ＡＣ電源１からの交流電圧を整流する整流手段２、平滑コンデンサ１０３、ＬＥＤ１１０、スイッチング電流検出回路１１１、インダクタ電流検出回路１１２、昇圧チョッパ１２０、帰還回路１３０、入力電圧検出回路１４０を有する。昇圧チョッパ１２０は、インダクタ１０４、ダイオード１０５（ＬＥＤで兼用可）、スイッチング素子１０８及び制御回路１０６を備え、直流出力によってＬＥＤ１０６を駆動する。
【０００４】
帰還回路１３０は、ＬＥＤ１１０を流れるＬＥＤ電流を検出し、その検出信号に応じて昇圧チョッパ１２０のスイッチング素子１０８を制御するための制御回路１０６を制御する。制御回路１０６を制御する際、低周波交流の周期より長い時間領域で見た場合に、ＬＥＤ電流が平均化されるように制御する。
【０００５】
スイッチング素子１０８をオン状態にする制御は、インダクタ１０４がエネルギーを放出した時に行われる。スイッチング素子１０８をオフ状態にする制御は、スイッチング電流値に応じて行われるか、あるいはスイッチング素子１０８がオン状態となってから所定時間が経過した時に行われる。
【０００６】
従来例のＬＥＤ駆動装置は、上記の回路構成により、ＬＥＤ電流の安定度に優れ、電力損失及び入力電流歪が少なく、比較的低コストなＬＥＤ駆動装置を提供するものであった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３１３４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来例のＬＥＤ駆動装置は、高電圧の入力電圧を降圧するための起動抵抗等、電力損失の原因となる種々の抵抗を必要とする。特に、ＬＥＤ照明装置においては、ＬＥＤの発光輝度を向上させるために、ＬＥＤに流す電流を増大させる必要があるが、電流の増大に伴って抵抗による電力損失も増大し、電力変換効率が悪い、という問題があった。
【０００９】
また、それらの抵抗によって回路部品点数が多くなり、ＬＥＤ駆動装置の小型化に不利となる、という問題があった。小型でないＬＥＤ駆動装置は、電球型ＬＥＤ照明装置においては不適である。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑み、電力変換効率が良く、かつ、小型化に適したＬＥＤ駆動用半導体装置、及びそれを用いたＬＥＤ駆動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
請求項１に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置は、出力端子にコイルを介して接続された互いに直列の１つ以上のＬＥＤを駆動するためのＬＥＤ駆動用半導体装置であって、交流電源から入力された交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路の高圧側に接続され、前記整流回路からの電圧を入力するための入力端子、前記コイルの一端に接続され、前記１つ以上のＬＥＤに電流を与えるための出力端子、前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、第１のスイッチング素子を有するスイッチング素子ブロック、及び、前記入力端子の電圧を入力電圧として入力し、前記入力電圧から前記スイッチング素子ブロックの駆動及び制御用の電源電圧を形成するレギュレータ部と、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を検出するドレイン電流検出部とを有し、前記ドレイン電流が所定値に達した場合に前記スイッチング素子ブロックの前記ドレイン電流を遮断するように前記第１のスイッチング素子を所定周波数でオンオフ制御する制御部、を有する。
【００１２】
この発明によれば、入力端子に印加される高電圧は、レギュレータ部によってスイッチング素子ブロックを駆動及び制御する電源電圧に変換されるので、高電圧である入力電圧を降圧するための起動抵抗等を必要としない。これにより、電力変換効率が良く、かつ、小型のＬＥＤ駆動用半導体装置を実現できる。
【００１３】
請求項２に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置では、請求項１に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置において、前記スイッチング素子ブロックは、一端が前記入力端子に接続された接合型ＦＥＴをさらに有し、前記第１のスイッチング素子は、前記接合型ＦＥＴの他端と前記出力端子との間に接続され、前記制御部は、前記入力端子の電圧に代えて前記接合型ＦＥＴの低電位側の電圧を入力電圧とする。
【００１４】
この発明によれば、接合型ＦＥＴの高電位側に印加される高電圧は、接合型ＦＥＴの低電位側では低い電圧でピンチオフされるため、レギュレータ部及び制御部は接合型ＦＥＴの低電位側から電力供給を受けることができ、高電圧の入力電圧を降圧するための起動抵抗等を必要としない。これにより、電力変換効率が良く、かつ、小型のＬＥＤ駆動用半導体装置を実現できる。
【００１５】
請求項３に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置では、請求項１又は請求項２に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置において、前記制御部は、前記電源電圧が所定電圧を上回る場合に起動信号を出力し、前記電源電圧が前記所定電圧以下の場合に停止信号を出力する起動停止判定部をさらに有し、前記制御部は、前記起動停止判定部が起動信号を出力する場合、前記第１のスイッチング素子をオンオフ制御し、前記起動停止判定部が停止信号を出力する場合、前記第１のスイッチング素子をオフ状態に維持するよう制御する。
【００１６】
この発明によれば、ＬＥＤの負荷等による電圧降下を考慮した、安定なＬＥＤ駆動用半導体装置の動作を可能とし、信頼性が高い。また、接続点の電圧の検出に抵抗を用いないため、電力損失が少ない。したがって、電力変換効率が良く、かつ、小型のＬＥＤ駆動用半導体装置を実現できる。
【００１７】
請求項４に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置では、請求項１乃至請求項３のいずれかの請求項に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置において、前記ドレイン電流検出部は、前記第１のスイッチング素子のオン電圧と検出基準電圧とを比較することによって、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を検出する。
オン電圧の検出は、第１のスイッチング素子のオン時のドレイン側の電圧を測定することで検出できる。
【００１８】
この発明によれば、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流、すなわちＬＥＤに流れる電流を、スイッチング素子ブロックの第１のスイッチング素子のオン電圧によって検出するため、ＬＥＤに流れる電流の検出に電力損失の要因となる抵抗を用いない。したがって、電力変換効率が良く、かつ、小型のＬＥＤ駆動用半導体装置を実現できる。
【００１９】
請求項５に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置では、請求項１乃至請求項３のいずれかの請求項に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置において、前記ドレイン電流検出部は、前記第１のスイッチング素子に並列に接続され、前記第１のスイッチング素子に流れる電流よりも小さく、かつ、前記第１のスイッチング素子に流れる電流に対して一定の電流比を有する電流を流す第２のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子の低電位側に直列接続された抵抗、とを有し、前記抵抗に印加される電圧と検出基準電圧とを比較することによって、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を検出する。
【００２０】
この発明によれば、前記第１のスイッチング素子に流れる電流よりも小さい電流で第１のスイッチング素子を流れる電流を検出できるため、抵抗を設けた場合でも少ない電力損失で前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流、すなわちＬＥＤに流れる電流を検出することができる。これにより、電力変換効率が高いＬＥＤ駆動用半導体装置を実現できる。
【００２１】
請求項６に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置では、請求項４又は請求項５に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置において、前記制御部は、前記検出基準電圧を外部から入力するための検出基準電圧端子をさらに有し、前記検出基準電圧に応じて、前記第１のスイッチング素子のオン時、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を遮断する所定の電流値を変化させる。
スイッチング素子ブロックのドレイン電流を遮断する電流値を変更することによって、ＬＥＤに流れる平均電流値を増減し、それにより、ＬＥＤの発光輝度を調整できる。
【００２２】
この発明によれば、外部からの制御でＬＥＤの発光輝度を調整できる、調光機能を備えたＬＥＤ駆動用半導体装置を実現できる。
【００２３】
請求項７に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置では、請求項１乃至請求項６のいずれかの請求項に記載のに記載のＬＥＤ駆動用半導体装置において、前記制御部は、デバイス温度を検出して前記デバイス温度が所定温度を上回った場合に前記第１のスイッチング素子をオフ状態に維持する加熱保護部をさらに有する。
【００２４】
この発明によれば、第１のスイッチング素子のスイッチング損失等によってデバイス温度が異常に上昇した場合には、第１のスイッチング素子を強制的にオフ状態に維持することによって、デバイス温度を下げるよう制御する。これにより、安全性及び信頼性の高いＬＥＤ駆動用半導体装置を実現できる。
【００２５】
請求項８に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置では、請求項１乃至請求項７のいずれかの請求項に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置において、前記第１のスイッチング素子は、バイポーラトランジスタ又はＭＯＳＦＥＴである。
【００２６】
この発明によれば、第１のスイッチング素子に、高速スイッチング動作が可能な、ＩＧＢＴ等のバイポーラトランジスタ、又はＭＯＳＦＥＴを使用することによって、高速で汎用性の高いＬＥＤ駆動用半導体装置を実現できる。
【００２７】
請求項９に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置では、請求項１乃至請求項８のいずれかの請求項に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置において、前記制御部は、前記１つ以上のＬＥＤと並列に接続した第３のスイッチング素子と、通信信号を入力するための通信信号入力端子と、前記通信信号入力端子と前記第３のスイッチング素子のゲート端子との間に接続され、前記通信信号に応じて前記第１のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子を制御するための信号を出力する信号同期部と、前記信号同期部から入力した信号をレベルシフトして出力するレベルシフト回路と、をさらに有し、前記通信信号と同期して、前記１つ以上のＬＥＤに流れる電流を制御する機能を有する。
【００２８】
この発明によれば、１つ以上のＬＥＤと並列に接続した第３のスイッチング素子を設け、通信信号入力端子から入力した通信信号に応じて第３のスイッチング素子のオンオフ制御を行う。第１のスイッチング素子がオフ状態の時に、第３のスイッチング素子がオン状態に切り替わると、ＬＥＤに電流が流れないように制御されることにより、入力した通信信号に同期してＬＥＤの発光状態及び消光状態を切り替えることができる。これにより、入力信号にデータを重畳させた通信信号を通信信号入力端子から入力した場合、ＬＥＤによる可視光通信が可能なＬＥＤ駆動用半導体装置を実現することができる。
【００２９】
請求項１０に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置では、請求項９に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置において、前記第３のスイッチング素子は、バイポーラトランジスタ又はＭＯＳＦＥＴである。
【００３０】
この発明によれば、第３のスイッチング素子に、高速スイッチング動作が可能な、ＩＧＢＴ等のバイポーラトランジスタ、又はＭＯＳＦＥＴを使用することによって、高速で汎用性の高いＬＥＤ駆動用半導体装置を実現できる。
【００３１】
請求項１１に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置では、請求項１０に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置において、前記通信信号の信号周期が１ｋＨｚ以上かつ１ＭＨｚ以下である。
【００３２】
この発明によれば、高速スイッチング動作が可能な第１のスイッチング素子及び第３のスイッチング素子を用いた場合に、信号周期が１ｋＨｚ〜１ＭＨｚである通信信号を入力することで、可視光で十分な情報を伝達できる。これにより、高速な可視光通信を可能とするＬＥＤ駆動用半導体装置を実現することができる。
【００３３】
請求項１２に記載のＬＥＤ駆動装置は、交流電源から入力された交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路、請求項１乃至請求項１１のいずれかの請求項に記載のＬＥＤ駆動用半導体装置、一端が前記ＬＥＤ駆動用半導体装置の出力端子に接続され、他端が互いに直列の１つ以上のＬＥＤに接続されたコイル、及び前記コイルの一端と接地電位との間に接続されたダイオード、を有する。
【００３４】
この発明によれば、上記のＬＥＤ駆動用半導体装置と同様の効果を奏するＬＥＤ駆動装置を実現することができる。
【００３５】
請求項１３に記載のＬＥＤ駆動装置は、請求項１２に記載のＬＥＤ駆動装置において、前記ダイオードの逆回復時間が１００ｎｓｅｃ以下である。
【００３６】
この発明によれば、逆回復時間を１００ｎｓｅｃ以下と短くすることで、ダイオードにおける電力損失と、第１のスイッチング素子のスイッチング損失を低減でき、高効率なＬＥＤ駆動用半導体装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、電力変換効率が良く、かつ、小型化に適したＬＥＤ駆動用半導体装置、及びそれを用いたＬＥＤ駆動装置を提供することができる、という有利な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。
【００３９】
《実施の形態１》
図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態１におけるＬＥＤ駆動用半導体装置及びＬＥＤ駆動装置について説明する。図１は本発明の実施の形態１におけるＬＥＤ駆動用半導体装置を備えたＬＥＤ駆動装置の構成を示す図である。
【００４０】
図１において、本実施の形態におけるＬＥＤ駆動装置は、交流電圧を印加するＡＣ電源１に接続された、ＬＥＤブロック６を駆動するための装置である。本実施の形態におけるＬＥＤ駆動装置は、整流回路２、平滑コンデンサ３、コイル４、フリーホイールダイオード５、コンデンサ１１、及びＬＥＤ駆動用半導体装置（以下、「駆動ＩＣ」と記す。）２１を有する。
【００４１】
整流回路２は、ＡＣ電源１から印加される交流電圧を整流するブリッジ型の全波整流回路である。平滑コンデンサ３は、整流回路２によって整流された脈流の電圧を平滑化する。ＡＣ電源１から印加される交流電圧は、整流回路２及び平滑コンデンサ３によって直流電圧に変換される。
ＡＣ電源１、整流回路２及び平滑コンデンサ３に代えて、安定化ＤＣ電源電圧を用いても良い。また、平滑コンデンサ３は必ずしも必要ではない。
【００４２】
ＬＥＤブロック６は、１つ以上の互いに直列に接続されたＬＥＤで構成される。ＬＥＤブロック６のカソード側は、接地電位に接続され、ＬＥＤブロック６のアノード側は、コイル４の一端に直列に接続されている。
【００４３】
駆動ＩＣ２１は、入力端子３０が整流回路２の高電位側に接続され、出力端子３１がコイル４の他端及びフリーホイールダイオード５のカソード側に接続され、基準電圧端子３２がコンデンサ１１の一端に接続されている。駆動ＩＣ２１は、整流回路２及び平滑コンデンサ３によって得られた直流電圧を入力電圧とし、出力端子３１に接続されたコイル４に流れる電流を制御することによってＬＥＤブロック６のＬＥＤを駆動するための回路である。
【００４４】
コンデンサ１１は、一端が駆動ＩＣ２１の基準電圧端子３２に接続され、他端が駆動ＩＣ２１の出力端子３１、コイル４の他端、及びフリーホイールダイオード５のカソード側に接続されている。コンデンサ１１は、駆動ＩＣ２１の制御用電力を蓄えるために設けられる。
【００４５】
駆動ＩＣ２１は、スイッチング素子ブロック７及び制御部１０を有する。
スイッチング素子ブロック７は、接合型ＦＥＴ（Field-Effect Transistor）８と、第１のスイッチング素子９と、を有する。
【００４６】
接合型ＦＥＴ８は、高電位側が駆動ＩＣ２１の入力端子３０に接続され、低電位側が第１のスイッチング素子９のドレイン端子に接続されている。
第１のスイッチング素子９は、例えば、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴであり、ドレイン端子が接合型ＦＥＴ８の低電位側に接続され、ソース端子が出力端子３１に接続され、ゲート端子が制御部１０に接続されている。
【００４７】
制御部１０は、接合型ＦＥＴ８と第１のスイッチング素子９との接続点と、第１のスイッチング素子９のゲート端子と、基準電圧端子３２とに接続されている。制御部１０は、接合型ＦＥＴ８と第１のスイッチング素子９との接続点の電圧を入力し、スイッチング素子９のオン状態及びオフ状態を制御する。
【００４８】
制御部１０は、レギュレータ１２、ドレイン電流検出部１３、起動停止判定部１４、ＡＮＤ回路１５及び１９、オン時ブランキングパルス発生器１６、発振器１７、ＲＳフリップフロップ１８及びＯＲ回路２０を有する。
【００４９】
レギュレータ１２は、入力端が接合型ＦＥＴ８と第１のスイッチング素子９との接続点に接続され、出力端が基準電圧端子３２及び起動停止判定部１４に接続されている。レギュレータ１２は、入力端から入力された電圧を用いて、制御部１０の回路用電源電圧を、コンデンサ１１とともに一定値となるように形成して出力する。
【００５０】
起動停止判定部１４は、入力端がレギュレータの出力端に接続され、出力端がＡＮＤ回路１５の一つの入力端に接続されている。
【００５１】
ドレイン電流検出部１３は、比較器２３を有する。比較器２３は、プラス入力端子が接合型ＦＥＴ８と第１のスイッチング素子９との接続点に接続され、マイナス入力端子が検出基準電圧Ｖｓｎに接続され、出力端がＡＮＤ回路１９の入力の一端に接続されている。
【００５２】
発振器１７は、一方の出力端（マックスデューティ信号出力端子）がＡＮＤ回路１５の他の入力端及びＯＲ回路２０の反転入力端子に接続され、他方の出力端（クロック信号出力端子）がＲＳフリップフロップ１８のセット端子（Ｓ）に接続されている。
【００５３】
ＡＮＤ回路１９は、一方の入力端がドレイン電流検出部１３の比較器２３の出力端に接続され、他方の入力端がオン時ブランキングパルス発生器１６の出力端に接続され、出力端がＯＲ回路２０の非反転入力端に接続されている。
【００５４】
ＯＲ回路２０は、非反転入力端がＡＮＤ回路１９の出力端に接続され、反転入力端が発振器１７のマックスデューティ信号出力端子に接続され、出力端がＲＳフリップフロップ１８のリセット端子（Ｒ）に接続されている。
【００５５】
ＲＳフリップフロップ１８は、セット端子（Ｓ）が発振器１７のクロック信号出力端子に接続され、リセット端子（Ｒ）がＯＲ回路２０の出力端に接続され、非反転出力端（Ｑ）がＡＮＤ回路１５のさらに別の入力端に接続されている。
【００５６】
ＡＮＤ回路１５は、一つの入力端が起動停止判定部１４の出力端に接続し、他の入力端が発振器１７のマックスデューティ信号出力端子に接続され、さらに別の入力端がＲＳフリップフロップの非反転出力端（Ｑ）に接続され、出力端がオン時ブランキングパルス発生器１６の入力端及びスイッチング素子９のゲート端子に接続されている。
【００５７】
オン時ブランキングパルス発生器１６は、入力端がＡＮＤ回路１５の出力端に接続され、出力端がＡＮＤ回路１９の他方の入力端に接続されている。
【００５８】
次に、図２及び図３を用いて、本実施の形態におけるＬＥＤ駆動装置の動作について説明する。図２は、図１に示したＬＥＤ駆動装置における、入力端子３０における電圧（Ｖｉｎ）の波形、出力端子３１における電圧（Ｖｏｕｔ）の波形、基準電圧端子３２における電圧（Ｖｃｃ）の波形、第１のスイッチング素子９のドレイン電流（ＩＤ）の波形、コイル４を流れる電流（ＩＬ）の波形、及びドレイン電流検出部１３の比較器２３に入力される検出基準電圧（Ｖｓｎ）の波形を示す図である。なお、入力端子３０における電圧Ｖｉｎは、接合型ＦＥＴ８の高電位側電圧ＶＤと等しく、コイル４を流れる電流ＩＬはＬＥＤブロック６に流れる電流と等しい。図２の横軸は時間である。
【００５９】
また、図３は、接合型ＦＥＴ８の高電位側電圧ＶＤ及び低電位側電圧ＶＪの関係を示す図である。図３の横軸は高電位側電圧ＶＤ、縦軸は低電位側電圧ＶＪである。
【００６０】
入力端子３０における電圧Ｖｉｎは、ＡＣ電源１と整流回路２と平滑コンデンサ３とによって駆動ＩＣ２１の入力端子３０に印加される直流電圧である。電圧Ｖｉｎは、スイッチング素子ブロック７の接合型ＦＥＴ８の高電位側に印加される。
【００６１】
図示しない電源が投入され、ＬＥＤ駆動装置が起動すると、電圧Ｖｉｎ及び高電位側電圧ＶＤは徐々に上昇する。図３に示すように、接合型ＦＥＴ８の低電位側電圧ＶＪは、高電位側電圧ＶＤの上昇とともに上昇する（領域Ａ）。高電位側電圧ＶＤが更に上昇して所定値ＶＤＰ以上になると（ＶＤ≧ＶＤＰ）、接合型ＦＥＴ８のピンチオフにより、低電位側電圧ＶＪは所定値ＶＪＰに維持される（ＶＪ＝ＶＪＰ）（領域Ｂ）。
【００６２】
また、接合型ＦＥＴ８の低電位側電圧ＶＪの上昇に伴って、接合型ＦＥＴ８の低電位側に接続されたレギュレータ１２の出力、すなわち基準電圧端子３２の電圧Ｖｃｃが上昇する。高電位側電圧ＶＤがＶＤＳＴＡＲＴに達する時、基準電圧端子３２の電圧Ｖｃｃは電圧Ｖｃｃ０になる。レギュレータ１２は、ＬＥＤ駆動装置の動作中、基準電圧端子３２の電圧Ｖｃｃが常に電圧Ｖｃｃ０となるよう制御する。
【００６３】
起動停止判定部１４は、レギュレータ１２の出力、すなわち基準電圧端子３２の電圧Ｖｃｃを入力し、所定の起動電圧と比較し、その比較結果に応じて停止信号又は起動信号を出力する。起動停止判定部１４は、入力した電圧Ｖｃｃが起動電圧（例えば、電圧Ｖｃｃ０）を下回っている場合、停止信号（例えば、Ｌｏｗレベルの出力信号）を出力し、電圧Ｖｃｃが起動電圧以上になった場合、起動信号（例えば、Ｈｉｇｈレベルの出力信号）を出力する。
【００６４】
第１のスイッチング素子９は、起動停止判定部１４から停止信号が出力されている場合、ＡＮＤ回路１５の入力の１つがＬｏｗ信号になるため、オフ状態に維持され、起動停止判定部１４から起動信号が出力されている場合、ＡＮＤ回路１５の他の入力に応じて断続的にオンオフ制御される。
【００６５】
第１のスイッチング素子９に流れる電流ＩＤは、ドレイン電流検出部１３が第１のスイッチング素子９のオン時の低電位側電圧ＶＪと検出基準電圧Ｖｓｎ（例えば、図２に示すような波形）とを比較することにより検出される。ドレイン電流検出部１３は、第１のスイッチング素子９のオン時の低電位側電圧ＶＪが検出基準電圧Ｖｓｎを下回る場合（ＶＪ＜Ｖｓｎ）にＬｏｗレベルの信号を出力する。また、ドレイン電流検出部１３は、第１のスイッチング素子９のオン時の低電位側電圧ＶＪが検出基準電圧Ｖｓｎ以上（ＶＪ≧Ｖｓｎ）の場合にＨｉｇｈレベルの信号を出力する。
【００６６】
発振器１７は、スイッチング素子９のオンデューティの最大値を規定するための、所定周波数のマックスデューディ信号をマックスデューティ信号出力端子から出力し、所定周波数のパルス信号であるクロック信号をクロック信号出力端子から出力する。
【００６７】
ドレイン電流検出部１３からの入力によってＡＮＤ回路１９の出力及びＯＲ回路２０の出力がＨｉｇｈになると、ＲＳフリップフロップ１８の出力がリセットされ、ＡＮＤ回路１５の出力がＬｏｗレベルとなり、スイッチング素子９はオフ状態となる。このとき、電流ＩＤは所定のピーク値ＩＤＰである。スイッチング素子９のオフ状態は、発振器１７の次のＨｉｇｈレベルのクロック信号がＲＳフリップフロップ１８のセット端子（Ｓ）に入力されるまで維持される。
【００６８】
即ち、第１のスイッチング素子９の発振周波数は、発振器１７から出力されるクロック信号により規定され、第１のスイッチング素子９のオンデューティは、発振器１７のマックスデューディ信号の反転信号とこのドレイン電流検出部１３の出力信号が入力されたＯＲ回路２０の出力信号により規定される。
【００６９】
オン時ブランキングパルス発生器１６は、ＡＮＤ回路１５の出力信号を入力し、ＡＮＤ回路１５の出力がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに切り替わり、スイッチング素子９がオフ状態からオン状態に切り替わってから一定時間（例えば、１００ｎｓｅｃ程度）が経過するまでの間、Ｌｏｗレベルの信号を出力する。それ以外の場合は、オン時ブランキングパルス発生器１６は、入力した信号をそのまま出力する。
【００７０】
このオン時ブランキングパルス発生器１６の出力信号と、ドレイン電流検出部１３の出力信号とをＡＮＤ回路１９に入力することで、第１のスイッチング素子９がオフ状態からオン状態に切り替わる時に発生するリンギングノイズによる第１のスイッチング素子９のオンオフ制御の誤動作を防ぐ。
【００７１】
以上の動作によって、第１のスイッチング素子９は、第１のスイッチング素子９に流れる電流ＩＤが所定のピーク値ＩＤＰになったタイミングでオフ状態に制御され、発振器１７からの次のクロック信号のタイミングでオン状態に制御される。電流ＩＤは、図２に示すように変化する。スイッチング素子９のオンオフに伴って、出力端子３１からは図２に示すような電圧Ｖｏｕｔが出力される。
【００７２】
また、電流ＩＤは、第１のスイッチング素子９がオン状態の場合は、スイッチング素子９→コイル４→ＬＥＤブロック６の向きに、第１のスイッチング素子９がオフ状態の場合は、コイル４→ＬＥＤブロック６→フリーホイールダイオード５の閉ループを流れる。そのため、コイル４に流れる電流ＩＬ（即ち、ＬＥＤブロック６に流れる電流）は、図２に示すような波形となり、ＬＥＤブロック６に流れる電流の平均電流は図２中のＩＬ０となる。ＬＥＤブロック６の各ＬＥＤは、この電流ＩＬ０に応じた発光輝度で発光する。
【００７３】
上記のような本実施の形態におけるＬＥＤ駆動用半導体装置及びＬＥＤ駆動装置を使用した場合、以下の効果がある。
【００７４】
一般的な電源回路での半導体装置に対する電力供給は、入力電圧（高電圧）から起動抵抗を介して行われる。この電力供給は起動又は停止のみならず、通常動作中も同様に行われるため、起動抵抗での電力損失が発生する。それに対して、本実施の形態におけるＬＥＤ駆動用半導体装置及びＬＥＤ駆動装置では、接合型ＦＥＴ８を設け、接合型ＦＥＴ８の高電位側に印加される高電圧を、接合型ＦＥＴ８の低電位側では低い電圧でピンチオフするため、制御部１０は接合型ＦＥＴ８の低電位側から電力供給を受けることができ、高電圧の入力電圧を降圧するための起動抵抗等を必要としない。したがって、ＬＥＤ駆動装置の起動時に従来の回路で起動抵抗に消費されていた電力損失がなくなる。このため、回路の電力損失が少なく、小型化に適している。また、接合型ＦＥＴ８を使用することにより、入力電圧電源として低電圧から高電圧までの幅広い範囲の電圧を入力することができる。
【００７５】
また、第１のスイッチング素子９に流れるドレイン電流ＩＤは、ドレイン電流検出部１３が第１のスイッチング素子９のオン電圧（第１のスイッチング素子９のオン時の接合型ＦＥＴ８の低電位側電圧ＶＪ）によって検出するため、ドレイン電流ＩＤを検出するための電流検出抵抗が不要である。したがって、電流検出抵抗による電力損失は発生しない。
【００７６】
また、起動停止判定部１４を有することにより、ＬＥＤの負荷等による電圧降下を考慮した、安定なＬＥＤ駆動用半導体装置の動作を可能とし、信頼性が高い。
さらに、ＬＥＤの発光輝度は、ドレイン電流検出部１３の検出基準電圧Ｖｓｎを変更することで容易に可変制御できる。
【００７７】
尚、図１において、スイッチング素子ブロック７と制御部１０とを同一基板上に形成した駆動ＩＣ２１とすることで、更なるＬＥＤ駆動装置の小型化が実現できる。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。
【００７８】
また、図１において、整流回路２は交流電圧を整流する全波整流回路であるが、これに限らず、半波整流回路を用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。
【００７９】
また、本実施の形態のＬＥＤ駆動用半導体装置及びＬＥＤ駆動装置において、第１のスイッチング素子９にはＮ型ＭＯＳＦＥＴを用いたが、これに限らず、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やその他のバイポーラトランジスタ等を用いても良い。これらの高速スイッチング動作が可能なスイッチング素子を用いることで、高速で汎用性の高いＬＥＤ駆動用半導体装置を実現することができる。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。
【００８０】
なお、第１のスイッチング素子９がオフ状態からオン状態に移行する過渡状態において、フリーホイールダイオード５の逆回復時間（Ｔｒｒ）が長い場合、電力損失が大きくなる。そのため、本実施の形態において、フリーホイールダイオード５の逆回復時間（Ｔｒｒ）を１００ｎｓｅｃ以下と短くすることで、フリーホイールダイオード５における電力損失と、第１のスイッチング素子９のスイッチング損失を低減できる。
【００８１】
《実施の形態２》
図４及び図５を参照して、本発明の実施の形態２におけるＬＥＤ駆動用半導体装置及びＬＥＤ駆動装置を説明する。図４は本発明の実施の形態２におけるＬＥＤ駆動用半導体装置（駆動ＩＣ）を備えたＬＥＤ駆動装置の構成を示す図である。図４において、駆動ＩＣ２１に代えて駆動ＩＣ５１を有する点において、図１に示した実施の形態１とは異なる。
【００８２】
駆動ＩＣ５１は、制御部１０に代えて制御部４０を有する点、及び、検出基準電圧端子５２を追加した点において、図１に示した実施の形態１における駆動ＩＣ２１とは異なる。それ以外の点においては実施の形態１と同様であり、図１と同一符号を付した要素についての詳細な説明は省略する。
【００８３】
検出基準電圧端子５２は、ドレイン電流検出部１３の比較器２３のマイナス入力端子に接続され、図示しない外部装置から検出基準電圧Ｖｓｎを入力するための端子である。
【００８４】
ドレイン電流検出部１３の検出基準電圧Ｖｓｎは、検出基準電圧端子５２に入力される外部からの電圧信号により可変にできる。
【００８５】
例えば、図５に示すように、検出基準電圧Ｖｓｎを３段階で徐々に低下させた場合、それに伴って第１のスイッチング素子９がオフ状態になるドレイン電流ＩＤのピーク値ＩＤＰも３段階で徐々に低下する。第１のスイッチング素子９には、図５に示すようにＰＷＭ制御されたドレイン電流ＩＤが流れる。コイル４に流れる電流ＩＬ（即ち、ＬＥＤブロック６に流れる電流）は、図５のようになり、ＬＥＤブロック６の平均電流ＩＬ０は、３段階で徐々に低下する。
【００８６】
したがって、検出基準電圧Ｖｓｎの変化に応じてＬＥＤブロック６の平均電流ＩＬ０が変化し、ＬＥＤブロック６を構成するＬＥＤの発光輝度を変化させることができるため、外部からの制御によってＬＥＤを調光できる。
【００８７】
上記のような本実施の形態におけるＬＥＤ駆動用半導体装置及び駆動装置を使用した場合、本発明の実施の形態１において示した効果に加えて以下の効果がある。
【００８８】
ドレイン電流検出部の検出基準電圧を入力する検出基準電圧入力端子を設けることにより、外部より容易にＬＥＤの発光輝度を調整することができる。即ち調光機能が得られる。
【００８９】
なお、本実施の形態において、ドレイン電流検出部１３の動作を、検出基準電圧Ｖｓｎの変動に対してＬＥＤブロック６の平均電流ＩＬ０が比例して変化するものとして説明したが、これに限らず、ドレイン電流検出部１３の検出基準電圧Ｖｓｎの変動に対してＬＥＤブロック６の平均電流ＩＬ０が他の所定の関数（例えば、反比例）に従って変化するように動作させてもよい（以降の実施の形態においても同様）。
【００９０】
《実施の形態３》
図６を参照して、本発明の実施の形態３におけるＬＥＤ駆動用半導体装置及びＬＥＤ駆動装置を説明する。図６は本発明の実施の形態３におけるＬＥＤ駆動用半導体装置（駆動ＩＣ）を備えたＬＥＤ駆動装置の構成を示す図である。図６において、駆動ＩＣ２１に代えて駆動ＩＣ７１を有する点において、図１に示した実施の形態１とは異なる。
【００９１】
駆動ＩＣ７１は、制御部１０に代えて制御部６０を有する点において、図１に示した実施の形態１における駆動ＩＣ２１とは異なる。制御部６０は、ＡＮＤ回路１５に代えてＡＮＤ回路６５を有する点、及び、過熱保護部６１を追加した点において、図１に示した実施の形態１における制御部１０とは異なる。それ以外の点においては実施の形態１と同様であり、図１と同一符号を付した要素についての詳細な説明は省略する。
【００９２】
過熱保護部６１は、スイッチング素子９の温度を検出する。過熱保護部６１は、スイッチング損失によって第１のスイッチング素子９が発熱する等の要因で、スイッチング素子９の温度が所定の温度を上回った場合にＬｏｗレベルの信号を出力し、それ以外の場合はＨｉｇｈレベルの信号を出力する。過熱保護部６１がＬｏｗレベルの信号を出力することによって、ＡＮＤ回路６５の出力がＬｏｗレベルとなるため、第１のスイッチング素子９は強制的にオフ状態となる（以下、「強制オフ状態」と記す）。これにより、第１のスイッチング素子９のスイッチング動作を停止させてスイッチング素子９の温度を下げることができる。
【００９３】
第１のスイッチング素子９が強制オフ状態となった場合の復帰方法としては、例えば、以下のようなモードを予め設定していても良い。
ＬＥＤ駆動装置への直流電圧電源供給を一時停止し、再度電源供給を開始するまでこの強制オフ状態を保持するモード（ラッチモード）、あるいは、スイッチング素子９の温度が過熱保護部６１によって規定された所定の温度を上回っている間は第１のスイッチング素子９を強制オフ状態を維持し、スイッチング素子９の温度が所定の温度以下になった場合に自動的に強制オフ状態を解除するモード（自己復帰モード）等が考えられる。
【００９４】
上記のように、本実施の形態のＬＥＤ駆動用半導体装置及びＬＥＤ駆動装置は、異常な温度上昇による第１のスイッチング素子９の熱破壊を回避することができるため、安全性及び信頼性の高いＬＥＤ駆動用半導体装置及びＬＥＤ駆動装置を実現することができる。他の実施の形態においても同様に、過熱保護部６１を追加することで同様の効果を得ることができる。
【００９５】
なお、本実施の形態において、過熱保護部６１は、スイッチング素子９の温度を検出したが、これに限らず、他のデバイスの温度（デバイス温度）を検出しても、本実施の形態と同様の効果を奏する。
【００９６】
また、本実施の形態におけるＬＥＤ駆動用半導体装置及びＬＥＤ駆動装置は、特に、スイッチング素子ブロック７及び制御部１０が同一基板上に形成されているＬＥＤ駆動用半導体装置において、スイッチング素子９の温度の検出精度を高くすることができるため、好ましい。
【００９７】
《実施の形態４》
図７を参照して、本発明の実施の形態４におけるＬＥＤ駆動用半導体装置及びＬＥＤ駆動装置を説明する。図７は本発明の実施の形態４におけるＬＥＤ駆動用半導体装置（駆動ＩＣ）を備えたＬＥＤ駆動装置の構成を示す図である。図７において、駆動ＩＣ７１に代えて駆動ＩＣ８１を有する点において、図６に示した実施の形態３とは異なる。
【００９８】
駆動ＩＣ８１は、制御部６０に代えて制御部７０を有する点において図６に示した実施の形態３における駆動ＩＣ７１とは異なる。制御部７０はドレイン電流検出部１３に代えてドレイン電流検出部７３を有する点において、図６に示した実施の形態３における制御部６０とは異なる。ドレイン電流検出部７３は、さらに第２のスイッチング素子２４及び抵抗２５を有する点において、図６に示した実施の形態３におけるドレイン電流検出部１３とは異なる。それ以外の点においては実施の形態３と同様であり、図６と同一符号を付した要素についての詳細な説明は省略する。
【００９９】
第２のスイッチング素子２４は、例えばＮ型ＭＯＳＦＥＴであり、ドレイン端子が接合型ＦＥＴ８と第１のスイッチング素子９との接続点に接続され、ソース端子が抵抗２５に接続され、ゲート端子がＡＮＤ回路６５の出力端に接続されている。第２のスイッチング素子２４は、第１のスイッチング素子９を流れる電流ＩＬに比べて微小、かつ、一定の電流比を有する電流を流す。抵抗２５は、一端が第２のスイッチング素子２４のソース端子に接続され、他端が出力端子３１に接続されている。
【０１００】
ドレイン電流検出部７３の比較器２３は、プラス入力端子を第２のスイッチング素子２４と抵抗２５との接続点に接続され、マイナス入力端子は検出基準電圧Ｖｓｎ電位に接続されている。
【０１０１】
ドレイン電流検出部７３は、上記の構成により、抵抗２５に印加される電圧から第２のスイッチング素子２４に流れる電流を検出することによって、第１のスイッチング素子９に流れるドレイン電流ＩＤを検出することができる。
【０１０２】
上記のように、本実施の形態におけるＬＥＤ駆動用半導体装置及びＬＥＤ駆動装置は、第２のスイッチング素子２４と抵抗２５とを設けることにより、第１のスイッチング素子９に流れる電流よりも小さい電流で第１のスイッチング素子９を流れるドレイン電流、すなわちＬＥＤに流れる電流を検出する。したがって、ドレイン電流を検出するための抵抗を設けた場合でも、従来に比べて電力損失が少なく、電力変換効率が高いＬＥＤ駆動用半導体装置を実現できる。
【０１０３】
《実施の形態５》
図８及び図９を参照して、本発明の実施の形態５におけるＬＥＤ駆動用半導体装置及びＬＥＤ駆動装置を説明する。図８は本発明の実施の形態５におけるＬＥＤ駆動用半導体装置（駆動ＩＣ）を備えたＬＥＤ駆動装置の構成を示す図である。図８において、駆動ＩＣ２１に代えて駆動ＩＣ９１を有する点において、図１に示した実施の形態１とは異なる。
【０１０４】
駆動ＩＣ９１は、信号同期部２６、レベルシフト部２７及び第３のスイッチング素子２８を追加した点、制御部１０に代えて制御部８０を有する点、及び、通信信号入力端子８４を追加した点において、図１に示した実施の形態１における駆動ＩＣ２１とは異なる。制御部８０は、ＡＮＤ回路１５に代えてＡＮＤ回路８５を有する点において、図１に示した実施の形態１における制御部１０とは異なる。それ以外の点においては実施の形態１と同様であり、図１と同一符号を付した要素についての詳細な説明は省略する。
【０１０５】
第３のスイッチング素子２８は、例えばＮ型ＭＯＳＦＥＴであり、ＬＥＤブロック６と並列になるよう、コイル４とＬＥＤブロック６との接続点と接地電位との間に接続されている。
通信信号入力端子８４は、外部から２値（例えば、Ｈｉｇｈ及びＬｏｗ）の通信信号を入力するための端子である。
【０１０６】
信号同期部２６は、入力端が通信信号入力端子８４に接続され、出力端が第３のスイッチング素子２８のゲート端子に接続されている。信号同期部２６は、通信信号入力端子８４を介して外部から通信信号を入力し、所定の周波数で同期化した後、レベルシフト部２７及び第３のスイッチング素子２８のゲート端子にそれぞれ制御信号を出力する。
【０１０７】
レベルシフト部２７は、入力端を信号同期部２６に接続し、出力端をＡＮＤ回路８５の１つの入力端に接続する。レベルシフト部２７は、信号同期部２６から入力した制御信号に対してレベルシフトを行って出力する。
【０１０８】
次に、図９を用いて、本実施の形態におけるＬＥＤ駆動装置の動作について説明する。図９は、図８に示したＬＥＤ駆動装置における、通信信号入力端子８４から入力される２値の通信信号の波形、出力端子３１における電圧（Ｖｏｕｔ）の波形、第１のスイッチング素子９のドレイン電流（ＩＤ）の波形、及び、コイル４を流れる電流（ＩＬ）の波形を示す図である。なお、コイル４を流れる電流ＩＬはＬＥＤブロック６に流れる電流波形と等しい。図９の横軸は時間である。
【０１０９】
第１のスイッチング素子９をオンオフ制御してＬＥＤブロック６のＬＥＤを発光させる動作については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【０１１０】
通信信号入力端子８４から入力された２値の通信信号は、所定の周波数で同期化され、信号同期部２６及びレベルシフト部２７を介してＡＮＤ回路８５に伝達されて第１のスイッチング素子９を制御するとともに、第３のスイッチング素子２８のゲート端子にも伝達されて第３のスイッチング素子２８をも制御する。
【０１１１】
この時、第１のスイッチング素子９と第３のスイッチング素子２８とは、同時にオン状態とならないよう制御される。（例えば、図８におけるＬＥＤ駆動装置の構成では、信号同期部２６が、レベルシフト部２７に出力する制御信号と、第３のスイッチング素子２８に出力する制御信号とが相補関係を有するよう、いずれかの制御信号を反転させる等の処理を行う。）
【０１１２】
既述の方法によって第１のスイッチング素子９をオンオフ制御してＬＥＤを発光させている状態において、通信信号入力端子８４にＨｉｇｈレベルの通信信号が入力された場合、
信号同期部２６は、同期化した制御信号（Ｈｉｇｈレベル）をスイッチング素子２８のゲート端子に出力する。第３のスイッチング素子２８はオン状態となる。また、信号同期部２６は、同期化した制御信号の反転信号（Ｌｏｗレベル）をレベルシフト部２７に出力する。第１のスイッチング素子９は、オフ状態となる。
【０１１３】
通信信号入力端子８４にＬｏｗレベルの通信信号が入力された場合、信号同期部２６は、同期化した制御信号（Ｌｏｗレベル）をスイッチング素子２８のゲート端子に出力する。第３のスイッチング素子２８はオフ状態となる。また、信号同期部２６は、同期化した制御信号の反転信号（Ｈｉｇｈレベル）をレベルシフト部２７に出力する。第１のスイッチング素子９はＡＮＤ回路８５に入力される他の信号に応じてオンオフ制御される。
【０１１４】
第１のスイッチング素子９がオン状態、かつ、第３のスイッチング素子２８がオフ状態である場合、第１のスイッチング素子９→コイル４→ＬＥＤブロック６の向きに電流が流れる。ＬＥＤブロック６のＬＥＤは発光状態である。
第１のスイッチング素子９がオフ状態、かつ、第３のスイッチング素子２８がオフ状態である場合、コイル４とＬＥＤブロック６とフリーホイールダイオード５で構成される閉ループをコイル４→ＬＥＤブロック６→フリーホイールダイオード５の向きに電流が流れる。ＬＥＤブロック６のＬＥＤは発光状態である。
第１のスイッチング素子９がオフ状態、かつ、第３のスイッチング素子２８がオン状態の場合、コイル４→第３のスイッチング素子２８→フリーホイールダイオード５の向きに電流が流れる。この時、ＬＥＤブロック６の両端電圧は第３のスイッチング素子２８のオン電圧まで低下し、ＬＥＤブロック６には電流が流れない。ＬＥＤブロック６のＬＥＤは消光状態となる。
【０１１５】
この動作を、入力された通信信号に対応して繰り返すことによって、通信信号のＨｉｇｈ及びＬｏｗに応じてＬＥＤの発光状態及び消光状態を切り替えることが可能となる。
【０１１６】
また、第１のスイッチング素子９及び第３のスイッチング素子２８として、高速スイッチング動作が可能なＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、その他スイッチング素子を用いることによって、高効率でＬＥＤの発光状態及び消光状態を切り替えることができる。
【０１１７】
上記のような本実施の形態におけるＬＥＤ駆動用半導体装置及びＬＥＤ駆動装置を使用した場合、以下の効果がある。
【０１１８】
第３のスイッチング素子２８を設け、通信信号に同期してＬＥＤに流れる電流を制御することで、簡易な回路構成で、外部から入力する通信信号に対応してＬＥＤブロック６の発光状態及び消光状態を切り替えることができる。したがって、データを重畳させた通信信号を通信信号入力端子から入力した場合、ＬＥＤによる可視光通信を実現することができる。
【０１１９】
なお、本実施の形態におけるＬＥＤ駆動用半導体装置及びＬＥＤ駆動装置を、ＬＥＤ可視光通信に用いる場合、通信信号の信号周期としては、可視光で十分な情報を伝達可能な１ｋＨｚ以上かつ１ＭＨｚ以下とすることが好ましい。また、第１のスイッチング素子９及び第３のスイッチング素子２８に、高速スイッチング動作が可能な、ＩＧＢＴ等のバイポーラトランジスタ、又はＭＯＳＦＥＴを使用することによって、高速で可視光通信を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、ＬＥＤを使用した装置全般に利用することができる。特に、ＬＥＤ照明装置、ＬＥＤ通信装置等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の実施の形態１における、ＬＥＤ駆動装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１における、ＬＥＤ駆動装置の動作を説明する図
【図３】接合型ＦＥＴの動作を説明する図
【図４】本発明の実施の形態２における、ＬＥＤ駆動装置の構成を示す図
【図５】本発明の実施の形態２における、ＬＥＤ駆動装置の動作を説明する図
【図６】本発明の実施の形態３における、ＬＥＤ駆動装置の構成を示す図
【図７】本発明の実施の形態４における、ＬＥＤ駆動装置の構成を示す図
【図８】本発明の実施の形態５における、ＬＥＤ駆動装置の構成を示す図
【図９】本発明の実施の形態５における、ＬＥＤ駆動装置の動作を説明する図
【図１０】従来例のＬＥＤ駆動装置の構成を示す図
【符号の説明】
【０１２２】
１  ＡＣ電源
２  整流回路
３  平滑コンデンサ
４  コイル
５  フリーホイールダイオード
６  ＬＥＤブロック
７  スイッチング素子ブロック
８  接合型ＦＥＴ
９、２４、２８  スイッチング素子
１０、４０、６０、７０、８０  制御部
１１  コンデンサ
１２  レギュレータ
１３、７３  ドレイン電流検出部
１４  起動停止判定部
１５、１９、６５、８５  ＡＮＤ回路
１６  オン時ブランキングパルス発生器
１７  発振器
１８  ＲＳフリップフロップ回路
２０  ＯＲ回路
２１、５１、７１、８１、９１  ＬＥＤ駆動用半導体装置（駆動ＩＣ）
２３  比較器
２５  抵抗
２６  信号同期部
２７  レベルシフト部
３０  入力端子
３１  出力端子
３２  基準電圧端子
５２  検出基準電圧端子
６１  過熱保護部
８４  通信信号入力端子
【図１】
2006196697.tif 000003
【図２】
2006196697.tif 000004
【図３】
2006196697.tif 000005
【図４】
2006196697.tif 000006
【図５】
2006196697.tif 000007
【図６】
2006196697.tif 000008
【図７】
2006196697.tif 000009
【図８】
2006196697.tif 000010
【図９】
2006196697.tif 000011
【図１０】
2006196697.tif 000012