(57)【要約】【課題】ＬＥＤアレイを構成する個々のＬＥＤに定格上のバラツキがあった場合においても、ＬＥＤアレイの異常検出を可能とする。【解決手段】電源１１からＬＥＤ駆動部１２を介してＬＥＤアレイ１４へ電力を供給してＬＥＤを点灯させる。この点灯時に電圧検出器１３での検出電圧を初期電圧Ｖｒとして電圧比較検出部１６のメモリＭに記憶する。電圧比較検出部１６では、以降に電圧検出器１３で検出される検出電圧ＶｄとメモリＭに記憶された初期電圧Ｖｒを比較し、初期電圧Ｖｒに対し所定量の電圧変化の状態をＬＥＤアレイ１４の異常と判断するようにした。これにより、ＬＥＤアレイ１４を構成するＬＥＤのバラツキがあり、これらの組み合わせでＬＥＤアレイ１４の電圧にバラツキが発生した場合でも、組み合わせによる正常点灯の値を初期値として判断することで正確にＬＥＤの異常検出を実現することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、
前記直流電源の電圧を、上昇または降下させた電圧を生成するＬＥＤ駆動部と、
前記ＬＥＤ駆動部の出力電圧を印加して点灯させる直列接続された複数のＬＥＤから構成するＬＥＤアレイと、
前記ＬＥＤアレイが正常点灯したときの電圧を、初期電圧として記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された初期電圧と正常点灯以降の前記ＬＥＤアレイの点灯状態に応じた検出電圧とを比較し、前記初期電圧に対して前記検出電圧が所定値以上の電圧変化があった場合を、前記ＬＥＤアレイの異常として判断する判断手段とを具備したことを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
前記判断手段は、前記初期電圧を基準とする正常点灯時の検出電圧との比較により、検出電圧が所定値の変化に基づき、前記ＬＥＤアレイが異常であるかを判断することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項３】
前記ＬＥＤアレイは、複数のＬＥＤを直列接続して構成したものであることを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項４】
前記ＬＥＤアレイは、複数のＬＥＤの直列接続をＬＥＤ群とし、該ＬＥＤ群の複数を並列接続したことを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項５】
前記ＬＥＤアレイは、複数のＬＥＤの直列接続をＬＥＤ群とし、該ＬＥＤ群の複数を並列接続するとともに、各ＬＥＤ群のＬＥＤのカソード同士を接続したことを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項６】
ＬＥＤの点灯電圧の記憶は、前記ＬＥＤアレイが最初に点灯動作したときの電圧として取得することを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項７】
ＬＥＤの点灯電圧の記憶は、手動スイッチにより行うことを特徴とした請求項１または２記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項８】
ＬＥＤの点灯電圧の記憶は、外部からの電気信号に同期させて行うことを特徴とした請求項１または２記載のＬＥＤ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＬＥＤアレイを駆動するＬＥＤ駆動回路に関し、特にＬＥＤアレイの異常検出を確実に行うためのものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＬＥＤ駆動回路では、ＤＣ／ＤＣコンバータに直結されたＬＥＤアレイが外部環境などによって短絡または開放される場合に発生してしまう過電流／過電圧から回路を保護することが行われている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２５３９６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１の技術は、ＬＥＤの電圧異常を既設定値と比較しているが、複数個のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤアレイ回路ではＬＥＤの電圧バラツキが複数個接続された各ＬＥＤに対して発生することから、寿命初期値がＬＥＤアレイを構成して見なければ判断できない、という問題があった。
【０００５】
また、ＬＥＤアレイに使用されるＬＥＤがカタログ値の最大／最小が揃う場合を想定すると、現実の初期値からかけ離れてしまい、実際の異常が検出できない、という問題があった。
【０００６】
この発明の目的は、ＬＥＤアレイを構成する個々のＬＥＤにカタログ値上のバラツキがあった場合でも、ＬＥＤアレイの異常を検出することが可能なＬＥＤ駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、この発明のＬＥＤ駆動回路は、直流電源と、前記直流電源の電圧を、上昇または降下させた電圧を生成するＬＥＤ駆動部と、前記ＬＥＤ駆動部の出力電圧を印加して点灯させる直列接続された複数のＬＥＤから構成するＬＥＤアレイと、前記ＬＥＤアレイが正常点灯したときの電圧を、初期電圧として記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された初期電圧と正常点灯以降の前記ＬＥＤアレイの点灯状態に応じた検出電圧とを比較し、前記初期電圧に対して前記検出電圧が所定値以上の電圧変化があった場合を、前記ＬＥＤアレイの異常として判断する判断手段とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、ＬＥＤアレイを構成するＬＥＤのバラツキがあり、これらの組み合わせでＬＥＤアレイの電圧にバラツキが発生した場合でも、組み合わせによる正常点灯の値を初期値として判断することで正確にＬＥＤの異常の検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明のＬＥＤ点灯装置に関する一実施形態について説明するための概略的な回路構成図である。
【図２】図１の要部について具体的に説明するための回路構成図である。
【図３】この発明のＬＥＤ点灯装置に関する他の実施形態について説明するための概略的な回路構成図である。
【図４】図３の制御回路をマイクロコンピュータプログラムの処理によって実現した場合の処理手順について説明するためのフローチャートである。
【図５】この発明に用いるＬＥＤアレイの、図５（ａ）は他の構成例について説明するための構成図、図５（ｂ）はもう一つの他の構成例について説明するための構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１、図２は、この発明のＬＥＤ点灯装置に関する一実施形態について説明するための、図１は概略的な回路構成図で、図２は図１の要部の具体例について説明するための回路構成図である。
【００１２】
図１において、１１は例えば１００Ｖの直流電源であり、この電源１１の直流電圧を降圧させるＤＣ／ＤＣコンバータの機能を有するＬＥＤ駆動部１２に供給する。ＬＥＤ駆動部１２では電圧を、降下させた直流電圧を出力する。
【００１３】
ＬＥＤ駆動部１２の出力は、電圧検出器１３を介して基準電位点に接続する。また、ＬＥＤ駆動部１２の出力は、負荷となる例えば直列接続された１４個のＬＥＤ１４ａ〜１４ｎから構成されるＬＥＤアレイ１４の最上の電圧が印加されるＬＥＤ１４ｎのアノードに供給する。ＬＥＤアレイ１４の最下の電圧が印加されるＬＥＤ１４ａのカソードは、電流検出器１５を介して基準電位点に接続する。
【００１４】
電圧検出器１３で検出された検出電圧Ｖｄは、電圧比較検出部１６に供給して一方の比較電圧とするとともに、ＬＥＤアレイ１４が点灯されたときの初期電圧Ｖｒを初期の正常電圧として記憶手段であるＲＡＭ(Random Access Memory)         等の半導体メモリＭに取り込み、取り込まれた情報を他方の比較電圧とする。スイッチＳはメモリＭに初期電圧Ｖｒを取り込むためのもので、スイッチＳをオンすることにより、ロー（“Ｌ”）レベルにし、メモリＭに書き込むようにしている。一旦、メモリＭに書き込まれた初期電圧Ｖｒは、電源１１がオフした場合もその値を維持する。なお、電圧比較検出部１６は、ＬＥＤアレイ１４が異常であるか否かの判断手段となるものである。
【００１５】
電圧比較検出部１６の出力は、ＰＷＭ制御部１７に供給し、ＰＷＭ制御部１７のオン／オフ制御情報とする。ＰＷＭ制御部１７には、電流検出器１５の検出電流も供給され、ここで検出電流に基づくデューティを有するスイッチングパルスを、ＬＥＤ駆動部１２に供給する。ＬＥＤ駆動部１２では、ＰＷＭ制御部１７のスイッチングパルスに基づいた出力電圧を生成して出力する。
【００１６】
図２の回路構成図を参照しながら図１要部の具体例を説明するとともに、その動作について説明する。
【００１７】
すなわち、ＬＥＤ駆動部１２は、電源１１の正極から例えばＭＯＳ型ＦＥＴトランジスタによるスイッチ素子ＳＷを介してインダクタＬの一端とアノードが接地されたダイオードＤのカソードにそれぞれ接続する。コイルＬの他端は平滑用コンデンサＣを介して接地する。
【００１８】
電圧検出器１３は、ＬＥＤ駆動部１２の出力と基準電位点間に、直列接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２から構成し、抵抗Ｒ１とＲ２の接続点を電圧検出器１３の検出電圧として出力する。電流検出器１５は、抵抗Ｒ３で構成され、抵抗Ｒ３とＬＥＤ１４ａのカソードとの接続点を電流検出器１５の検出電流に比例した電圧として出力する。
【００１９】
電圧比較検出部１６は、ＬＥＤアレイ１４が正常に点灯したときにスイッチＳをオンさせ、電圧検出器１３から出力される検出電圧を初期電圧Ｖｒとして記憶させるメモリＭとメモリＭに記憶された初期電圧Ｖｒと電圧検出器１３から都度出力される検出電圧Ｖｄとを比較する比較器１６１から構成される。
【００２０】
いま、ＬＥＤ駆動部１２に電源１１が供給されると、電源１１で供給される電流は、インダクタＬを介してＬＥＤアレイ１４に供給される。このとき、インダクタＬにはエネルギーが蓄積される。スイッチ素子１２がオフの場合に、インダクタＬに蓄積されたエネルギーによってＬＥＤアレイ１４に電源が供給される。
【００２１】
ＰＷＭ制御部１７は、電流検出器１５で検出された検出電流が予め定めた定電流値に相当するオン／オフ比のデューティでオン／オフを繰り返す、スイッチングパルスにしてＬＥＤ駆動部１２のスイッチ素子ＳＷを制御する。電圧検出器１３の抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗分割に基づき生成される電圧が電圧比較検出部１６から供給され、ＬＥＤ駆動部１２のスイッチ素子ＳＷをオンまたはオフを決定することができる。
【００２２】
ＬＥＤ駆動部１２では、ＰＷＭ制御部１７から供給されるスイッチングパルスのデューティに対応した出力電流をＬＥＤアレイ１４に供給する。つまり、ＬＥＤ駆動部１２は、ＬＥＤアレイ１４に流れる電流に対応した電圧を生成する。
【００２３】
ところで、ＬＥＤアレイ１４は、１個のＬＥＤの順方向電圧Ｖｆを、例えば２．１Ｖとすると、ＬＥＤアレイ１４の電圧は、２．１Ｖ×１４＝２９．４Ｖとなる。ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆのバラツキを±２０％とすると、全てのＬＥＤが同一バラツキで揃ったとした場合、２３．５２Ｖ〜３５．２８Ｖと１１．７８Ｖの変化幅があり、ＬＥＤの１つが仮にショートしてもバラツキ範囲からは正常電圧として見做されてしまう。
【００２４】
そこで、正常に点灯された初期のＬＥＤアレイ１４に対応する電圧検出器１３から出力される検出電圧は、初期電圧ＶｒとしてスイッチＳをオンしてメモリＭに取り込まれる。以降は、ＬＥＤアレイ１４に供給される電圧と対応の電圧を電圧検出器１３で検出電圧Ｖｄとして電圧比較検出部１６に供給する。
【００２５】
電圧比較検出部１６では、ＬＥＤアレイ１４の例えばＬＥＤ１４ｅがショートした場合に、ＬＥＤアレイ１４の電圧変化を電圧検出器１３が検出し、検出電圧Ｖｄとして供給する。ＬＥＤ１４ｅがショートした場合は、ＬＥＤアレイ１４の電圧は低下することになり、その結果、検出電圧Ｖｄも低下する。電圧比較検出部１６は、メモリＭに記憶された初期電圧Ｖｒに対して所定以上に電圧変化があった場合に、比較器１６１から停止信号を出力し、ＬＥＤ駆動部１２の出力を停止させる。これにより、ＬＥＤアレイ１４への電力供給を停止させることができる。
【００２６】
ＬＥＤアレイ１４がショートした場合だけでなく、断線した場合も同様に、電圧変化を検出し、それに基づいてＬＥＤ駆動部１２を停止させることができる。なお、断線の場合は、検出電圧Ｖｄの変化量がより大きいものとなる。
【００２７】
この実施形態では、正常点灯した場合のＬＥＤアレイの両端電圧を予めメモリに記憶させておき、メモリに記憶された電圧値に対して所定以上の電圧変化があった場合にＬＥＤアレイが異常であることを確実に認識することが可能となる。
【００２８】
図３、図４は、この発明の放電灯点灯装置に関する他の実施形態について説明するためのもので、図３は回路構成図、図４は図３の制御回路として、マイクロコンピュータプログラムを用いた場合における処理手順について説明するためのフローチャートである。なお、上記した実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付し、ここでの説明は省略することにする。
【００２９】
この実施形態は、電圧比較検出部１６を、例えばマイクロコンピュータで構成される制御回路３１に置き換えたものである。
【００３０】
図３において、制御回路３１には、電圧検出器１３からの検出電圧情報が入力され、ここで、検出電圧情報に基づいて処理される。さらに、制御回路３１には初期電圧Ｖｒを記憶して置くための記憶手段であるＲＡＭ等の半導体メモリＭが配置される。このメモリＭには、取り込まれた初期電圧Ｖｒを、制御回路３１内でデジタルデータに変換し、制御回路３１内で予め設定された書き込み用のアドレスに基づいて書き込まれる。
【００３１】
初期電圧Ｖｒ情報がメモリＭに書き込まれた以降は、電圧検出器１３から出力される検出電圧Ｖｄを制御回路３１に供給し、ここでデジタルデータに変換する。
【００３２】
そして制御回路３１では、初期電圧Ｖｒと検出電圧Ｖｄとの比較処理が行われ、初期電圧Ｖｒに対して所定量の変化範囲内にある場合は、ＰＷＭ制御部１７への駆動電圧を供給する。ＬＥＤアレイ１４への電力供給を継続する。この間は、ＬＥＤアレイ１４の電流を電流検出器１５で検出し、変化に応じてＰＷＭ制御部１７から出力されるスイッチングパルスのデューティを制御させるようにしている。
【００３３】
初期電圧Ｖｒに対して所定量よりも上あるいは下側に検出電圧Ｖｄの値が変化した場合は、ＬＥＤアレイ１４が異常と判断し、ＰＷＭ制御部１７への駆動電圧供給の停止を行い、ＬＥＤ駆動部１２の駆動を停止させる。ＬＥＤアレイ１４の異常としては、ＬＥＤアレイ１４を構成する少なくとも１個のＬＥＤがショートあるいは切断が生じた場合が考えられる。
【００３４】
次に、図４を参照しながら、制御回路３１の処理手順について説明する。
【００３５】
まず、制御回路３１は、スイッチＳがオン状態かどうかを確認する（Ｓ１）。ＬＥＤアレイ１４が正常に点灯したことが確認された場合に、スイッチＳをオンし、スイッチＳが接続されたラインがＬレベルになった場合に制御回路３１は、電圧検出器１３の検出電圧を初期電圧Ｖｒとして取り込む（Ｓ２）。
【００３６】
次に、制御回路３１は、電圧検出器１３の検出電圧Ｖｄとして取り込み（Ｓ３）、初期電圧Ｖｒとの比較対象とする。検出電圧Ｖｄと初期電圧Ｖｒを比較し、その差が例えば１０％以内であれば通常点灯状態であると判断し、差が±１０％を超えた場合は、異常状態であると判断する（Ｓ４）。ステップＳ４で異常状態であると判断した場合は、ＰＷＭ制御部１７への駆動電圧の供給を停止する（Ｓ５）。
【００３７】
このようにして、初期電圧Ｖｒを取り込み、この初期電圧Ｖｒと以降のＬＥＤアレイ１４の状態に基づき生成される検出電圧Ｖｄとの比較を制御回路３１で行い、検出電圧Ｖｄが初期電圧の所定値の上または下側に電圧が変化した場合を異常として判断することができる。
【００３８】
この実施形態においても、初期電圧を記憶しておき、以降のＬＥＤアレイの点灯に対応した検出電圧とを制御回路で比較判断することにより、ＬＥＤアレイの異常を確実に検出することが可能となる。これにより、ＬＥＤのバラツキが発生しいろいろな組み合わせで発生した場合でも、組み合わせによる正常点灯の値を初期値として判断することで正確にＬＥＤの異常検出を実現することができる。
【００３９】
図５（ａ），（ｂ）は、それぞれＬＥＤ駆動部１２の負荷となるＬＥＤアレイの、図５（ａ）は他の具体例について説明するための構成図、図５（ｂ）はもう一つの他の具体例について説明するための構成図である。
【００４０】
まず、図５（ａ）に示すＬＥＤアレイ１４１は、１４ａ〜１４ｎの１４個のＬＥＤを直列接続した３列のＬＥＤ群１４１１〜１４１３を並列接続したものである。ＬＥＤ群１４１１〜１４１３のそれぞれのＬＥＤ１４ｎのアノードは、共通接続してＬＥＤ駆動部１２の出力に、ＬＥＤ群１４１１〜１４１３のＬＥＤ１４ａのカソードは、それぞれ共通接続して電流検出器１５を介して基準電位点に接続する。
【００４１】
このＬＥＤ１４１がＬＥＤ駆動部１２の負荷として接続された場合は、ＬＥＤ群１４１１〜１４１３の例えばＬＥＤ群１４１２の中のＬＥＤがショートした場合には、ショートしたＬＥＤが消灯となるだけで、他は点灯する。しかし、ショートに伴い、ＬＥＤアレイ１４１の電圧変化することになり、この変化がショートしたＬＥＤが正常であった場合の電圧変化量との比較が所定値以上となったことを検出することができる。
【００４２】
例えば、ＬＥＤ群１４１２の中のＬＥＤが断線した場合は、ＬＥＤ群１４１２全体が消灯となる。この場合もＬＥＤアレイ１４１の異常の検出が可能となる。
【００４３】
図５（ｂ）に示すＬＥＤアレイ１４２は、１４ａ〜１４ｎの１４個のＬＥＤを直列接続するとともに、３並列接続したＬＥＤ群１４２１〜１４２３から構成される。ＬＥＤ群１４２１〜１４２３のそれぞれのＬＥＤ１４ｎのアノードは、共通接続してＬＥＤ駆動部１２の出力に、ＬＥＤ群１４２１〜１４２３のＬＥＤ１４ａのカソードは、それぞれ共通接続して電流検出器１５を介して基準電位点に接続する。
【００４４】
このＬＥＤ１４２がＬＥＤ駆動部１２の負荷として接続された場合は、ＬＥＤ群１４２１〜１４２３の例えばＬＥＤ群１４２３の中のＬＥＤがショートした場合には、ショートしたＬＥＤが消灯となるだけで、他は点灯する。しかし、ショートに伴い、ＬＥＤアレイ１４２の電圧変化することになり、この変化がショートしたＬＥＤが正常であった場合の電圧変化量との比較が所定値以上となったことを検出することができる。
【００４５】
例えば、ＬＥＤ群１４２２の中のＬＥＤが断線した場合にも、ＬＥＤ群１４２３全体が消灯することはない。この場合もＬＥＤアレイ１４２の異常の検出が可能となる。
【００４６】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えばＬＥＤアレイは直列方向に１４個の例を挙げたが、これ以上であっても、これ以下であっても構わない。また、メモリに正常時の電圧を取り込むタイミングは、手動によるスイッチとしたが、外部からの電気信号に同期させて自動的に行っても構わない。
【００４７】
さらに、ＬＥＤ駆動部の出力電圧は、電源電圧を降下させる例について説明したが、上昇させてもよく、要は負荷であるＬＥＤアレイの順方向電圧に基づき決定されるものである。
【符号の説明】
【００４８】
１１  直流電源
１２  ＬＥＤ駆動部
１３  電圧検出器
１４，１４１，１４２  ＬＥＤアレイ
１４ａ〜１４ｎ  ＬＥＤ
１５  電流検出器
１６  電圧比較検出部
１７  ＰＷＭ制御部
Ｍ  メモリ
Ｓ  スイッチ
１４１１〜１４１３，１４２１〜１４２３  ＬＥＤ群
【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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