(57)【要約】【課題】  ＬＥＤ駆動装置の出力電圧を下げ、消費電力を削減する。【解決手段】  入出力端子間に接続された第１のトランジスタ１５と、出力端子と基準電位間に接続された基準電位発生回路と、出力端子と基準電位間に接続されたＬＥＤを有する負荷回路と、負荷回路のＬＥＤに流れる電流を検出する検出回路と、検出回路からの出力信号を変換する電圧変換回路３０と、基準電位発生回路から出力された電圧と変換回路から出力された信号を比較し、制御信号を出力する比較器と、比較器からの制御信号に応じて第１のトランジスタの入力電圧を可変し、電流量を制御する第２のトランジスタ１６とを有し、変換回路を用いて検出回路の電圧を下げることによりＬＥＤ駆動装置の出力電圧を下げ、消費電力を削減する。【選択図】図１
2006303093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入出力端子間に接続された第１のトランジスタと、
前記出力端子と基準電位間に接続された基準電位発生回路と、
前記出力端子と前記基準電位間に接続されたＬＥＤを有する負荷回路と、
前記負荷回路のＬＥＤに流れる電流を検出する検出回路と、
前記検出回路からの出力信号のレベルを変換する変換回路と、
前記基準電位発生回路から出力された電圧と前記変換回路から出力された信号を比較し、制御信号を出力する比較器と、
前記比較器からの制御信号に応じて前記第１のトランジスタの入力電圧を可変し、電流量を制御する第２のトランジスタと
を有するＬＥＤ駆動装置。
【請求項２】
前記負荷回路は前記検出回路と直列接続された
請求項１記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項３】
前記検出回路は抵抗素子である
請求項１記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項４】
前記変換回路はアンプの反転入力端子と出力端子間に帰還抵抗が接続され、前記反転入力端子と前記基準電位間に抵抗が接続され、非反転入力端子に供給される電圧をレベルシフトして出力する
請求項１記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項５】
入出力端子間に接続されたインダクタとダイオードと、
前記インダクタの出力端子と基準電位間をオン／オフするスイッチング手段と、
前記出力端子と前記基準電位間に接続されたＬＥＤを有する負荷回路と、
前記負荷回路のＬＥＤに流れる電流を検出し、第１の制御信号を出力する検出回路と、
前記第１の制御信号をレベルシフトして第２の制御信号を出力する変換回路と
第２の制御信号を基準電圧と比較して、比較結果に応じた第３の制御信号を出力する比較器と、
前記比較器からの第３の制御信号に応じて前記スイッチング手段をオン／オフする第４の制御信号を出力する制御回路と
を有するＬＥＤ駆動装置。
【請求項６】
前記負荷回路は前記検出回路と直列接続された
請求項５記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項７】
前記検出回路は抵抗素子である
請求項５記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項８】
前記変換回路はアンプの反転入力端子と出力端子間に帰還抵抗が接続され、前記反転入力端子と前記基準電位間に抵抗が接続され、非反転入力端子に供給される電圧をレベルシフトして出力する
請求項５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、電池などで複数のＬＥＤを駆動する定電流駆動のＬＥＤ駆動装置に関し、特にＬＥＤを駆動させる電圧を下げる様にしたＬＥＤ駆動装置を提供する。
【背景技術】
【０００２】
従来例のシリーズレギュレータ（定電圧回路）を用いたＬＥＤ駆動装置１００を図３に示す。
図３（Ａ）に示すＬＥＤ駆動装置１００回路構成について説明する。入力端子ＴｉｎとＧＮＤ（グランド）間にキャパシタＣ１０１が接続され、この入力端子ＴｉｎはさらにＰＮＰトランジスタ１０３のエミッタと抵抗Ｒ１０２，１０７の一方に端子にそれぞれ接続されている。ＰＮＰトランジスタ１０３のコレクタは抵抗Ｒ１０７の他方の端子と出力端子Ｔｏｕｔに接続されている。
抵抗Ｒ１０２の他方の端子はＰＮＰトランジスタ１０３のベースとＮＰＮトランジスタ１０４のコレクタに接続されている。
出力端子ＴｏｕｔとＧＮＤ間に直列に抵抗Ｒ１０８とバンドギャップダイオードＤ１Ｂ（１０９）が接続され、この共通接続点がＡｍｐ（アンプ）１０６の非反転入力端子に接続されている。また、出力端子ＴｏｕｔとＧＮＤ間に直列に抵抗Ｒ１１０と抵抗Ｒ１１１が接続され、この共通接続点がＡｍｐ１０６の反転入力端子に接続されている。
Ａｍｐ１０６の出力端子はＮＰＮトランジスタ１０４のベースに接続され、このＮＰＮトランジスタ１０４のエミッタは抵抗Ｒ１０５を介してＧＮＤに接続されている。
【０００３】
図３（Ｂ）に図３（Ａ）に示した出力端子ＴｏｕｔとＧＮＤ間に直列接続された抵抗Ｒ１１０，Ｒ１１１を示していて、これはＡｍｐ１０６の反転入力端子に出力電圧を分圧して検出した電圧を出力している。
図３（Ｃ）は図３（Ｂ）に示した抵抗Ｒ１１０の代わりにＬＥＤ・１Ｂ〜ＬＥＤ・ＮＢを接続した構成例を示している。
【０００４】
つぎに、図３（Ａ）と図３（Ｃ）を組み合わせた回路構成例の動作について説明する。いま出力端子Ｔｏｕｔの電圧が下がり、その結果ＬＥＤ・１Ｂ〜ＬＥＤ・ＮＢに流れる電流が減少したとする。すると抵抗Ｒ１１１に発生する電圧Ｅｓｉは下がり、その電圧ＥｓｉがＡｍｐ１０６の反転入力端子に供給される。一方、抵抗Ｒ１０８とバンドギャップダイオードＤ１Ｂの共通接続点から発生した基準電圧ＥｓがＡｍｐ１０６の非反転入力端子に供給されて、反転入力端子に供給される電圧Ｅｓｉと比較される。電圧Ｅｓｉが基準電圧Ｅｓより下がるとＡｍｐ１０６の出力端子の電圧は上昇し、この上昇した電圧がＮＰＮトランジスタ１０４のベースに供給される。
その結果、ＮＰＮトランジスタ１０４のエミッタ電流は増加しそれに伴いコレクタ電流も増加するから抵抗Ｒ１０２に流れる電流も増加し、抵抗Ｒ１０２の両端に発生する電圧差は大きくなる。すると、ＰＮＰトランジスタ１０３のエミッタ−ベース間の電圧差が大きくなるから、このＰＮＰトランジスタ１０３のエミッタ電流とコレクタ電流は増加し、その増加した電流がキャパシタＣ１１２に蓄積され、電圧が上昇する。
一方、出力端子Ｔｏｕｔの電圧が上がり、その結果ＬＥＤ・１Ｂ〜ＬＥＤ・ＮＢに流れる電流が増加したとする。すると抵抗Ｒ１１１に発生する電圧Ｅｓｉは増加し、その電圧ＥｓｉがＡｍｐ１０６の反転入力端子に供給される。バンドギャップダイオードＤ１Ｂのカソード端子で発生する基準電圧Ｅｓと電圧Ｅｓｉと比較され、電圧Ｅｓｉが基準電圧Ｅｓより電圧が高いのでＡｍｐ１０６の出力端子の電圧は減少し、この減少した電圧がＮＰＮトランジスタ１０４のベースに供給される。
その結果、ＮＰＮトランジスタ１０４のエミッタ電流は減少しそれに伴いコレクタ電流も減少するから抵抗Ｒ１０２に流れる電流も減少し、抵抗Ｒ１０２の両端に発生する電圧差は小さくなる。すると、ＰＮＰトランジスタ１０３のエミッタ−ベース間の電圧差が小さくなるから、このＰＮＰトランジスタ１０３のエミッタ電流とコレクタ電流は減少し、キャパシタＣ１１２に蓄積されて電流がＬＥＤ１・１Ｂ〜ＬＥＤ・ＮＢへ流れ、出力端子Ｔｏｕｔの電圧は減少し、出力電圧が一定になるように働く。
【０００５】
しかしながら、このＬＥＤ駆動装置１００において、降圧型の定電流ＬＥＤ駆動回路の出力電圧はＬＥＤの点灯に必要な電圧＋基準電圧（１．０Ｖ以上）と無駄な電圧の昇圧が必要であり、定電流ＬＥＤ駆動装置への入力電流が増え消費電力が多くなる問題がある。
【０００６】
つぎに、従来例の他の昇圧型定電流駆動のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）点灯回路を図４に示す。
特許文献１（特開２００３−１５２２２４号公報）に開示されたＤＣ／ＤＣコンバータを用いたＬＥＤ点灯回路について述べる。
このＬＥＤ点灯回路１５０は、電池１５３、ＬＥＤ昇圧駆動回路１５４、ＬＥＤ１５１、出力電圧制御回路１５８、電流検出回路１５９などで構成されている。
【０００７】
ＬＥＤ昇圧駆動回路１５４は昇圧のＤＣ／ＤＣコンバータ１６０とダイオード１６３、インダクタ１６２、キャパシタ１６４で構成されている。これ以外の構成例として他にチャージポンプ方式の昇圧駆動回路もあるが、効率のよいＤＣ／ＤＣコンバータを用いる例が多い。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１６０の電圧の制御方法として、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）の入力電圧を変化させ、またＰＷＭ方式のパルス幅を可変するものがある。
電流検出回路１５９は、電流検出抵抗１５５、基準電圧源１５６、比較器１５７とで構成され、ＬＥＤ１５１に流れる電流を（電流）検出抵抗１５５で電圧に変換して比較器１５７の反転入力端子に供給している。一方、基準電圧源１５６から出力された基準電圧が比較器１５７の非反転入力端子に供給され、検出抵抗１５５で検出された電圧と比較され、その結果が出力端子から出力される。
出力電圧制御回路１５８は、比較器１５７から出力された電圧に応じてＤＣ／ＤＣコンバータのＶＣＯの制御電圧を発生する。
【０００８】
つぎにこのＬＥＤ点灯回路１５０の動作について説明する。
電流検出抵抗１５５によりＬＥＤ１５１に流れる電流ＩＬＥＤが電圧に変換され比較器１５７に供給され、基準電圧源１５６で設定される基準電圧と比較される。電流検出抵抗１５５から検出された電圧が基準電圧よりも電圧が低いと、比較器１５７の出力電圧が高くなり、その電圧を出力電圧制御回路１５８に供給する。すると、出力電圧制御回路１５８からの制御信号によりＤＣ／ＤＣコンバータ１６０のＶＣＯの入力電圧を変化させＬＥＤ昇圧駆動回路１５４の出力を上昇させる。
逆に、電流検出抵抗１５５から検出された電圧が基準電圧よりも電圧が高いと、比較器１５７の出力電圧が低くなり、その電圧を出力電圧制御回路１５８に供給する。すると、出力電圧制御回路１５８の制御電圧によりＶＣＯの入力電圧を変化させＬＥＤ昇圧駆動回路１５４の出力を下降させる。
この結果、ＬＥＤ１５１に流れる電流ＩＬＥＤが変化してもＬＥＤ昇圧駆動回路１５４の出力端子Ａの電圧は一定に保たれる。
また、このときのＬＥＤ１５１の駆動電圧はＬＥＤのＶＦの合計と電流検出抵抗１５５で発生する検出電圧を加算した値となり、ＬＥＤ１５１の動作余裕を見て出力端子Ａの電圧は一般に高く設定されている。
【０００９】
上述したように、電流検出回路１５９の基準電圧源１５６を可変にしていることと、この基準電圧の設定電圧により電流検出抵抗１５５の値を小さくできない場合があり、その結果電流検出抵抗１５５で発生する電圧を高くする必要がある。したがって、少なくともＬＥＤ１５１で発生する電圧と電流検出抵抗１５５で発生する電圧を加えた電圧が必要であり、常に電源効率を十分高く設定できない。
【００１０】
つぎに図５に特許文献２（特開２００４−３９６８４号公報）に開示された他の昇圧チョッパー回路を用いたＬＥＤ点灯回路２００を示す。
ＬＥＤ点灯回路２００は、電池Ｖｄｃ２０１、チョークコイルＣＨ２０３、スイッチング素子のＦＥＴ２０４、制御回路２０２、ダイオードＤ（２０５）、ＬＥＤ２０８，２１８、カレントミラーを構成するＴｒ１（２０７），Ｔｒ２（２１７），Ｔｒ３（２０９），Ｔｒ４（２１９）、抵抗Ｒ５（２２１）などで構成されている。
【００１１】
ＬＥＤ１Ｃ，ＬＥＤ２Ｃに流れる電流を抵抗Ｒ５（２２１）で電圧に変換し、この変換した電圧を制御回路２０２に供給する。制御回路２０２からの出力電圧がＦＥＴ２０４のゲートに供給されＯＮ／ＯＦＦのスイッチング動作が行われる。
抵抗Ｒ２２１で検出された電圧が低下したとき、制御回路２０２から出力された制御電圧が下がり、ＦＥＴ２０４がＯＮ動作しＯＮ期間を長くし、チョークコイルＣＨ２０３に蓄積されたエネルギーと電池Ｖｄｃ２０１を加算した電圧がキャパシタＣ２２５に蓄えられ、電圧が上昇する。その結果ＬＥＤ１Ｃ，ＬＥＤ２Ｃに供給さる電圧は高くなり、それに伴い電流も増加する。
一方抵抗Ｒ５（２２１）で検出された電圧が増加したとき、制御回路２０２から出力された制御電圧が増加し、ＦＥＴ２０４がＯＮ動作しＯＮ期間を短くし、電池Ｖｄｃ２０１から電流が流れチョークコイルＣＨ２０３にエネルギーが蓄積されえる。このとき、キャパシタＣ２２５に蓄えられた電流がＬＥＤ１Ｃ，ＬＥＤ２Ｃに流れ、キャパシタＣ２２５の電圧は下がる。
【００１２】
このように、抵抗Ｒ２２１に発生する電圧はＬＥＤ１ＣとＬＥＤ２Ｃに流れる電流を加算した値であるので、ＬＥＤ１Ｃの単独の場合と比較して出力電圧は高くなってしまい、電源効率が悪化してしまう問題点がある。
また、制御回路を制御する制御電圧が高いと、抵抗Ｒ５（２２１）の電圧を高くする必要があるので、消費電力が大きくなる問題がある。
【特許文献１】特開２００３−１５２２２４号公報
【特許文献２】特開２００４−３９６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ＬＥＤを点灯するためのバイアス抵抗の抵抗値を下げ、この抵抗の両端に発生する電圧を所定値以下し、ＬＥＤ駆動装置の消費電流を削減し、電池の消費時間を長くする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のＬＥＤ駆動装置は、入出力端子間に接続された第１のトランジスタと、前記出力端子と基準電位間に接続された基準電位発生回路と、前記出力端子と前記基準電位間に接続されたＬＥＤを有する負荷回路と、前記負荷回路のＬＥＤに流れる電流を検出する検出回路と、前記検出回路からの出力信号のレベルを変換する変換回路と、前記基準電位発生回路から出力された電圧と前記変換回路から出力された信号を比較し、制御信号を出力する比較器と、前記比較器からの制御信号に応じて前記第１のトランジスタの入力電圧を可変し、電流量を制御する第２のトランジスタとを有する。
本発明のＬＥＤ駆動装置は、入出力端子間に接続されたインダクタとダイオードと、前記インダクタの出力端子と基準電位間をオン／オフするスイッチング手段と、記出力端子と前記基準電位間に接続されたＬＥＤを有する負荷回路と、前記負荷回路のＬＥＤに流れる電流を検出し、第１の制御信号を出力する検出回路と、前記第１の制御信号をレベルシフトして第２の制御信号を出力する変換回路と第２の制御信号を基準電圧と比較して、比較結果に応じた第３の制御信号を出力する比較器と、前記比較器からの第３の制御信号に応じて前記スイッチング手段をオン／オフする第４の制御信号を出力する制御回路とを有する。
【発明の効果】
【００１５】
定電圧電源回路やスイッチングレギュレータ回路を用いたＬＥＤ点灯回路において、ＬＥＤを点灯するためのバイアス抵抗の抵抗値を下げ、この抵抗の両端に発生する電圧を所定値以下し、ＬＥＤ駆動回路の消費電流を削減し、電池の消費時間を長くする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１を用いて定電流型ＬＥＤ駆動装置１０の実施形態例について説明する。
図１に示す実施形態例であるＬＥＤ駆動装置１０は、レギュレータ回路１１、キャパシタＣ１２，Ｃ１３、電圧変換回路（レベルシフト）３０、ＬＥＤ・１〜ＬＥＤ・Ｎと電流検出用の抵抗Ｒ３４で構成されている。
レギュレータ回路１１の一部は図３（Ａ）に示したＬＥＤ駆動装置１００と同じであるが、ＬＥＤに流れる電流を検出し、レギュレータ回路１１に検出電圧を供給する電圧変換回路３０の構成が異なっている。
入力端子ＴｉｎとＧＮＤ間にキャパシタＣ１２が接続され、この入力端子ＴｉｎはさらにＰＮＰトランジスタ１５のエミッタと抵抗Ｒ１４，１９の一方に端子にそれぞれ接続されている。ＰＮＰトランジスタ１５のコレクタは抵抗Ｒ１９の他方の端子と出力端子Ｔｏｕｔに接続されている。
抵抗Ｒ１４の他方の端子はＰＮＰトランジスタ１５のベースとＮＰＮトランジスタ１６のコレクタに接続されている。
出力端子ＴｏｕｔとＧＮＤ間に直列に抵抗Ｒ２０とバンドギャップダイオードＤ１（２１）が接続され、この共通接続点がＡｍｐ（アンプ）１８の非反転入力端子に接続されている。また出力端子ＴｏｕｔとＧＮＤ間にキャパシタＣ１３が接続されている。
さらに、出力端子ＴｏｕｔとＧＮＤ間には、ＬＥＤ・１〜ＬＥＤ・Ｎと抵抗Ｒ３４が直列接続され、この抵抗Ｒ３４とＬＥＤ・Ｎの共通接続点はＡｍｐ３１の非反転入力端子に接続されている。Ａｍｐ３１の出力端子は抵抗Ｒ３２の一端と、Ａｍｐ１８の反転入力端子に接続されている。抵抗Ｒ３２の他端はＡｍｐ３１の反転入力端子と抵抗Ｒ３３の一方の端子に接続され、この抵抗Ｒ３３の他端はＧＮＤに接続されている。
Ａｍｐ１８の出力端子はＮＰＮトランジスタ１６のベースに接続され、このＮＰＮトランジスタ１６のエミッタは抵抗Ｒ１７を介してＧＮＤに接続されている。
【００１７】
つぎにＬＥＤ駆動装置１０の動作について説明する。
いま出力端子Ｔｏｕｔの電圧が下がり、その結果ＬＥＤ・１〜ＬＥＤ・Ｎに流れる電流（ＩＬ）が減少したとする。すると抵抗Ｒ３４に発生する電圧Ｅ１は下がり、Ａｍｐ３１の入力端子間の差電圧が、Ａｍｐ３１の出力端子から所定倍増幅されて出力され、そしてＡｍｐ１８の反転入力端子に供給される。
抵抗Ｒ２０とバンドギャップダイオードＤ１の共通接続点から発生した基準電圧ＥｓがＡｍｐ１Ａの非反転入力端子に供給されて、反転入力端子に供給される電圧Ｅｓｉと比較される。電圧Ｅｓｉはこの基準電圧Ｅｓより低いのでＡｍｐ１８の出力端子の電圧は上昇し、この上昇した電圧がＮＰＮトランジスタ１６のベースに供給される。
その結果、ＮＰＮトランジスタ１６のエミッタ電流は増加しそれに伴いコレクタ電流も増加するから抵抗Ｒ１４に流れる電流も増加し、抵抗Ｒ１４の両端に発生する電圧差は大きくなる。すると、ＰＮＰトランジスタ１５のエミッタ−ベース間の電圧差が大きくなるから、このＰＮＰトランジスタ１５のエミッタ電流とコレクタ電流は増加し、増加した電流がキャパシタＣ１３に蓄積され、出力端子Ｔｏｕｔの電圧は上昇する。
【００１８】
一方、出力端子Ｔｏｕｔの電圧が高くなり、その結果ＬＥＤ・１〜ＬＥＤ・Ｎに流れる電流（ＩＬ）が増加したとする。すると抵抗Ｒ３４に発生する電圧Ｅ１は上がり、Ａｍｐ３１の入力端子間の差電圧が、Ａｍｐ３１の出力端子から所定倍増幅されて出力され、そしてＡｍｐ１８の反転入力端子に供給される。
抵抗Ｒ２０とバンドギャップダイオードＤ１の共通接続点から発生した基準電圧ＥｓがＡｍｐ１８の非反転入力端子に供給されて、反転入力端子に供給される電圧Ｅｓｉと比較される。電圧Ｅｓｉが基準電圧Ｅｓより高いのでＡｍｐ１８の出力端子の電圧は減少し、この減少した電圧がＮＰＮトランジスタ１６のベースに供給される。
その結果、ＮＰＮトランジスタ１６のエミッタ電流は減少しそれに伴いコレクタ電流も減少するから抵抗Ｒ１４に流れる電流も減少し、抵抗Ｒ１４の両端に発生する電圧差は小さくなる。すると、ＰＮＰトランジスタ１５のエミッタ−ベース間の電圧差が小さくなるから、このＰＮＰトランジスタ１５のエミッタ電流とコレクタ電流は減少し、その結果キャパシタＣ１３に蓄積された電流がＬＥＤ・１〜ＬＥＤ・Ｎに流れ、出力端子Ｔｏｕｔの電圧は減少し、電圧が一定になるように働く。
【００１９】
上述したＬＥＤ駆動装置１０のＬＥＤ・１〜ＬＥＤ・Ｎと直列接続された抵抗Ｒ３４の抵抗値は下記の式で表される。
［数１］
Ｒ３４＝Ｅｓｉ＊（Ｒ３３／（Ｒ３２＋Ｒ３３））／ＩＬ  ・・・（１）
ここで＊印は乗算記号を表す。またＩＬはＬＥＤ・１〜ＬＥＤ・Ｎと抵抗Ｒ３４に流れる電流である。
一方、図３（Ｃ）に示した、ＬＥＤ・１Ｂ〜ＬＥＤ・ＮＢに流れる電流をＩＬＢとしたときの抵抗Ｒ１１１の抵抗値は、
［数２］
Ｒ１１１＝Ｅｓｉ／ＩＬＢ                              ・・・（２）
と表される。
式（１）と式（２）から、抵抗Ｒ３４の抵抗値は抵抗Ｒ１１１より小さく設定できることが解る。
これは、電圧変換回路３０を用いて抵抗Ｒ３４で発生する電圧を変換してＡｍｐ１８にＥｓｉ電圧として供給したことによる。
抵抗Ｒ３４で発生する電圧を小さく設定することができるため、ＬＥＤ・１〜ＬＥＤ・Ｎと抵抗Ｒ３４に発生する電圧を加算した出力電圧を低く設定できるとともに、消費電力を削減できる。
【００２０】
つぎに、昇圧型スイッチングレギュレータ（回路）を用いた（定電流型）ＬＥＤ駆動装置５０の実施形態例を図２に示す。
ＬＥＤ駆動装置５０は、スイッチングレギュレータ基本ブロック５１、インダクタＬ１（６３）、ダイオードＤ１（６４）、電圧変換回路（レベルシフト）７０、ＬＥＤ・１〜ＬＥＤ・Ｎと電流検出用抵抗Ｒ７４で構成されている。
スイッチングレギュレータ基本ブロック５１は、バイアス回路５４、ＳＷ（スイッチ）５５、抵抗Ｒ（５６）、バッファアンプ５７、昇圧制御回路５８、過電圧保護回路５９、Ａｍｐ（アンプ）６０、基準電圧（発生回路）６１で構成されている。
バイアス回路５４は入力端子Ｔｉｎから電源端子Ｔ２１を介して電源が供給され、スイッチングレギュレータ基本ブロック５１の各回路に電源を供給するための電圧を発生する。
ＳＷ５５はバッファアンプ５７の制御信号によりＯＮ／ＯＦＦ制御され、インダクタＬ１の出力とＧＮＤ間をオープンまたはショートする働きをし、入力端子Ｔｉｎから供給されるＤＣ電圧を昇圧する。また、このＳＷ５５として、一般に半導体素子が使用され、ＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタで構成される。
昇圧制御回路５８はＡｍｐ（アンプ）６０から出力された制御電圧に従い例えばパルス幅などを調整し、ＳＷ５５をＯＮ／ＯＦＦするための制御電圧を出力する。またこれ以外に出力端子Ｔｏｕｔに接続されているたとえばＬＥＤなどの負荷インピーダンスが下がったとき、過電圧保護回路５９から制御電圧により、ＳＷ５５をＯＦＦ動作し、保護するようにしている。
過電圧保護回路５９は出力端子Ｔｏｕｔに接続されているＬＥＤなどの負荷インピーダンスが下がったとき制御信号を出力し、上述した昇圧制御回路５８を介しＳＷ５５をＯＦＦにして保護している。
Ａｍｐ６０は基準電圧発生回路６１から供給された基準電圧とＬＥＤ・１〜ＬＥＤ・Ｎに流れる電流量を検出して電圧に変換した値を比較する誤差検出用のＡｍｐ（アンプ）である。この誤差すなわち基準電圧に対して増加、減少した電圧を次段の昇圧制御回路５８に供給し、出力端子Ｔｏｕｔで発生する電圧を一定に保持するようにしている。
スイッチングレギュレータ基本ブロック５１の（入力）端子Ｔ２４に接続されている電圧変換回路７０はＡｍｐ７１と抵抗Ｒ７２，Ｒ７３で構成され、抵抗Ｒ７４で検出した電流（電圧）を電圧変換（レベルシフト）してＡｍｐ６０へ供給している。このように電圧変換することにより、電流検出用の抵抗Ｒ７４で発生する電圧を小さくすることができ、ＬＥＤ・１Ａ〜ＬＥＤ・ＮＡと抵抗Ｒ７４に印加されるトータル電圧を低く設定できる。その結果、出力端子Ｔｏｕｔで発生する出力電圧を下げることができ、消費電流を削減することができる。
【００２１】
インダクタＬ１（６３）は昇圧用として用いられ、ＳＷ５５がＯＮ／ＯＦＦすることにより入力端子Ｔｉｎから供給されるＤＣ電圧（電流）をエネルギーとして蓄積し、ＳＷ５５がＯＦＦのとき入力電圧に重畳して出力する。
このインダクタＬ１の飽和電流定格は、最大ピーク電流に対して十分余裕を持たせる必要があり、また電力変換効率を高めるため直流抵抗の値を小さいものを使用している。
ダイオードＤ２（６４）は定格電流と逆方向耐圧が仕様規格に対して十分余裕を持たせる必要がある。また、電力変換効率を高めるため順方向電圧（Ｖｆ）が低く、かつスイッチングスピードが速いものが望ましい。たとえば、ショットキーダイオードなどが用いられる。
負荷回路または素子として、ＬＥＤ・１Ａ〜ＬＥＤ・ＮＡと電流検出用の抵抗Ｒ（７４）が出力端子ＴｏｕｔとＧＮＤ間に接続されている。ここではＬＥＤ・１Ａ〜ＬＥＤ・ＮＡが１組だけ接続されているが、並列に接続されても良く、またこれらを組み合わせた構成でも良い。
さらに、ＬＥＤ以外の負荷素子であってもよく、負荷素子に流れる電流または電圧を検出する手段を設け、この検出手段からの出力電圧（または制御信号）を次段の電圧変換回路７０に供給するようにする。
【００２２】
つぎにＬＥＤ駆動装置５０の動作について説明する。
スイッチングレギュレータ基本ブロック５１を動作させたときの初期状態において、ＳＷ５５がＯＮの期間、入力端子ＴｉｎからインダクタンスＬ１とＳＷ５５、抵抗Ｒ５６を介してＧＮＤに電流が流れる。インダクタＬ１に電流が１周期の所定期間流れると、昇圧制御回路５８からセット信号を出力し、バッファアンプ５７を介してＳＷ５５をＯＦＦする。
キャパシタＣ５３に所定の電圧が蓄積された後、キャパシタＣ５３からＴｏｕｔ即ちＬＥＤ・１Ａ〜ＬＥＤ・ＮＡの負荷に電流が流れて電圧が下がる。
するとＡｍｐ６０（レベルシフト回路７０を含む）の電圧検出回路で所定の電圧を検出するまで初期動作と同じ動作を繰り返す。このときインダクタＬ１に流す電流の周期を１周期の期間内で長くして、キャパシタＣ５３に蓄積する電圧を高くする。
このＳＷ５５はキャパシタＣ５３で検出された直流電圧に応じて、一周期内でＯＮ／ＯＦＦ制御されている。
具体的には、キャパシタＣ５３に蓄積された電圧に比例する電圧、すなわち抵抗Ｒ７４で発生した電圧Ｅ１がＡｍｐ７１の非反転入力端子に供給され、反転入力端子の電圧と比較され、その誤差電圧をＡｍｐ６０の反転入力端子に出力する。ここで、Ａｍｐ７１の反転入力端子の電圧は抵抗Ｒ７２と抵抗Ｒ７３で分圧して、利得を決めている。また電圧Ｅｓｉの電圧をＲ７２とＲ７３で分割しているので、抵抗Ｒ７４の値を小さくすることができる。
Ａｍｐ６０で電圧変換回路７０から入力された比較電圧と基準電圧発生回路６１から出力される基準電圧が比較される。いまキャパシタＣ５３の電圧が下がった結果、比較電圧が基準電圧より低くなったとすると、Ａｍｐ６０の出力電圧は高くなる。Ａｍｐ６０から出力された電圧が昇圧制御回路５８に供給され、そこでパルス幅の調整が行われ（ＯＮ期間を長くして）、出力電圧（ＴｏｕｔまたはキャパシタＣ５３の電圧）が基準値以上になるまでの期間、調整されたパルス制御電圧を出力し続ける。
バッファアンプ５７はその期間ＯＮ／ＯＦＦ切り換え動作を繰り返し、たとえばＳＷ５５がＯＮの期間インダクタＬ１に電流が流れてエネルギーが蓄積される。またＳＷ５５がＯＦＦの期間インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーが入力電圧に重畳されてダイオードＤ２を介してキャパシタＣ５３に蓄積される。この動作が繰り返されることにより、出力電圧Ｔｏｕｔ（Ｃ５３に蓄積される電圧）は徐々に昇圧する。
【００２３】
Ａｍｐ６０で端子Ｔ２４に供給される電圧Ｅｓｉが基準電圧発生回路６１から出力される所定の基準電圧と等しくなるまで上述した電圧上昇のための動作を繰り返す。昇圧する場合、ＳＷ５５のＯＮ期間を長くしてインダクタＬ１に流す電流を増加し、キャパシタＣ５３に蓄積される電圧（またはＴｏｕｔ）が所定の出力電圧（Ｔｏｕｔ）になるようにしている。
キャパシタＣ５３に蓄積される電圧が所定値以上になると、Ａｍｐ６０から出力される制御電圧により昇圧制御回路５８の動作が制御され、ＯＮ期間のパルス幅を調整（狭く）し、バッファアンプ５７を介してＳＷ５５をＯＮ／ＯＦＦする。するとキャパシタＣ５３に蓄積される電圧は低下する。以後同様な動作が繰り返される。
このように、ＬＥＤ駆動装置５０はＬＥＤ・１Ａ〜ＬＥＤ・ＮＡに流れる電流が変動しながら設定値に近づくように上述した動作を繰り返すことになる。
【００２４】
つぎに、出力端子ＴｏｕｔとＧＮＤ間に必要な電圧について述べる。図２に示したＬＥＤ駆動装置５０のＬＥＤ・１Ａ〜ＬＥＤ・ＮＡに流れる電流ＩＬを検出する抵抗Ｒ７４の値は次式で求められる。
［数３］
ＩＬ＝Ｅ１／Ｒ７４                                  ・・・（３）
ここでＥ１の電圧はスイッチングレギュレータ基本ブロック（回路）５１の端子Ｔ２４の電圧Ｅｓｉを用いて、
［数４］
Ｅ１＝Ｅｓｉ＊（Ｒ７３／（Ｒ７２＋Ｒ７３））        ・・・（４）
と表される。
これから、数式（３）で表した電流検出用抵抗Ｒ７４は、
［数５］
Ｒ７４＝Ｅｓｉ＊（Ｒ７３／（Ｒ７２＋Ｒ７３））／ＩＬ  ・・・（５）
となり、電圧変換回路７０がない時の抵抗値Ｒ７４Ａ、
［数６］
Ｒ７４Ａ＝Ｅｓｉ／ＩＬ                            ・・・（６）
と比較して明らかに小さく設定できる。
【００２５】
したがって、ＬＥＤを点灯するための抵抗値を下げ、たとえばこの抵抗Ｒ７４の両端電圧を１Ｖ以下に下げることができるので、ＬＥＤ駆動装置５０の昇圧電圧を低く設定できる。その結果、ＬＥＤ駆動装置の消費電流を削減でき、特に電池駆動機器では長時間動作でき有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のＬＥＤ駆動装置の回路構成を示す回路図である。
【図２】本発明の他のＬＥＤ駆動装置の回路構成を示す回路図である。
【図３】従来例のＬＥＤ駆動装置の回路構成を示す回路図である。
【図４】従来例の他のＬＥＤ点灯回路の構成を示す回路図である。
【図５】従来例の他のＬＥＤ点灯回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０，５０，１００…ＬＥＤ駆動装置、１１…レギュレータ回路、１２,１３,５２，５３，１０１，１１２，１６４，２２５…キャパシタ、１４，１７，１９，２０，３３，３４，５６，７２,７３,７４，１０２，１０５，１０７，１０８,１１０，１１１，１５５，２０６，２１０，２１６，２２０，２２１…抵抗、１５，１０３，２０７，２１７…ＰＮＰトランジスタ、１６，１０４，２０９，２１９…ＮＰＮトランジスタ、１８，３１，７１，１０６…Ａｍｐ（アンプ）、２１，６４，１０９，１６３，２０５…ダイオード、５１…スイッチングレギュレータ基本ブロック、３０，７０…電圧変換回路、５４…バイアス回路、５８…昇圧制御回路、５９…過電圧保護回路、６１…基準電圧発生回路、６３，１６２…インダクタ、１５０，２００…ＬＥＤ点灯回路、１５３，２０１…電池、１５４…ＬＥＤ昇圧駆動回路、１５７…比較器、１５８…出力電圧制御回路、１５９…電流検出回路、１６０…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２０２…制御回路、２０３…ＣＨ（チョークコイル）、２０４…ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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