(57)【要約】【課題】従来のＬＥＤ駆動回路よりも電力をさらに節約し、費用効率がさらに高くなるＬＥＤ駆動回路を提供すること。【解決手段】入力電圧に接続されるＬＥＤモジュールと、第１の出力端子に接続されるバイアス回路と、第２の出力端子に接続される第１のスイッチと、第１の出力端子と第１のチャネル入力端子との間で接続されるインダクタと、第３の入力端子は第１のチャネル出力端子に接続されるレギュレータと、供給電圧入力端子、電流検出入力端子およびパルス出力端子を有し、供給電圧入力端子は第３の出力端子に接続される制御装置と、第２のゲート端子はパルス出力端子に接続され、第２のチャネル入力端子は第１のチャネル出力端子に接続され、第２のチャネル出力端子は電流検出入力端子に接続される第２のスイッチと、第２のチャネル出力端子と基準接地との間で接続される電流−電圧コンバータとを備えることからなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入力端子および第１の出力端子を有し、該第１の入力端子は入力電圧に接続されるＬＥＤモジュールと、
第２の入力端子および第２の出力端子を有し、該第２の入力端子は前記第１の出力端子に接続されるバイアス回路と、
第１のゲート端子、第１のチャネル入力端子および第１のチャネル出力端子を有し、該第１のゲート端子は前記第２の出力端子に接続される第１のスイッチと、
前記第１の出力端子と前記第１のチャネル入力端子との間で接続されるインダクタと、
第３の入力端子と第３の出力端子を有し、該第３の入力端子は前記第１のチャネル出力端子に接続されるレギュレータと、
供給電圧入力端子、電流検出入力端子およびパルス出力端子を有し、該供給電圧入力端子は前記第３の出力端子に接続される制御装置と、
第２のゲート端子、第２のチャネル入力端子および第２のチャネル出力端子を有し、該第２のゲート端子は前記パルス出力端子に接続され、該第２のチャネル入力端子は前記第１のチャネル出力端子に接続され、該第２のチャネル出力端子は前記電流検出入力端子に接続される第２のスイッチと、
前記第２のチャネル出力端子と基準接地との間で接続される電流−電圧コンバータとを備えるＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
前記第１の入力端子と前記第１の出力端子との間で接続されるキャパシタをさらに備える請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項３】
前記第１のチャネル入力端子に接続されるアノードと、前記第１の入力端子に接続されるカソードを有するダイオードをさらに備える請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項４】
前記バイアス回路は、直流バイアス電圧を供給するツェナーダイオードを備える請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項５】
前記レギュレータは、前記第３の出力端子で供給電圧を生成し、該供給電圧は前記直流バイアス電圧より低い請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項６】
前記制御装置はパルス幅変調制御装置（ＰＷＭ）である請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項７】
前記電流−電圧コンバータはレジスタを備える請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項８】
前記第１スイッチはＮＭＯＳトランジスタである請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項９】
前記第２のスイッチはＮＭＯＳトランジスタである請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項１０】
前記第１のスイッチは耐電圧が高いＮＭＯＳトランジスタであり、前記の第２のスイッチは耐電圧が低いＮＭＯＳトランジスタである請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項１１】
前記レギュレータはダイオードを備える請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ駆動回路に関し、特に、ＬＥＤモジュールから流出する負荷電流から少なくとも１つのバイアス電流を得て、低電圧制御装置を使用してスイッチング動作を制御し、負荷電流を送出できるＬＥＤ駆動回路に関連する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来技術によるＬＥＤ駆動回路の構造を示す。図１に示すように、この構造は、ＬＥＤドライバー１００、ＮＭＯＳトランジスタ１０１、レジスタ１０２、ＬＥＤモジュール１０３、インダクタ１０４およびダイオード１０５を備える。
【０００３】
従来技術によるＬＥＤ駆動回路の構造では、ＬＥＤドライバー１００は、直流電圧源ＶＩＮ、たとえば１２７Ｖからバイアス電流Ｉｂｉａｓを得ることから、電流検出電圧ＶＣＳに応じてデューティサイクルでパルス幅変調（ＰＷＭ）信号ＶＧを生成するのに使用されている。
【０００４】
ＮＭＯＳトランジスタ１０１は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号ＶＧに応じてインダクタ１０４による磁束変換を制御するのに使用される。ＮＭＯＳトランジスタ１０１がターンオン時間にある場合は、ＬＥＤモジュール１０３、インダクタ１０４、ＮＭＯＳトランジスタ１０１およびレジスタ１０２は、インダクタ１０４の磁束を保存するように伝導経路を構成し、ＮＭＯＳトランジスタ１０１がターンオフ時にある場合は、ＬＥＤモジュール１０３、インダクタ１０４およびダイオード１０５によって構成された伝導経路が、インダクタ１０４から磁束を放出するように形成される。
【０００５】
ＮＭＯＳトランジスタ１０１がターンオン時間にある場合、レジスタ１０２は、ＮＭＯＳトランジスタ１０１と基準接地との間に接続されることから、インダクタ１０４に保存される磁束に対応する電流を電流検出電圧ＶＣＳに変換するのに使用される。
【０００６】
ＬＥＤモジュール１０３は、ＬＥＤ駆動回路の負荷である。
【０００７】
インダクタ１０４は、磁束を保持するのに使用され、ＬＥＤモジュール１０３を駆動する電流を供給する。
【０００８】
ダイオード１０５は、インダクタ１０４の磁束を放出するのに使用され、これにより、ＬＥＤモジュール１０３を駆動する。
【０００９】
ＮＭＯＳトランジスタ１０１の周期的なオンオフ切り替えが、ＬＥＤドライバー１００から生成されるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号ＶＧによって駆動され、これにより、電圧源ＶＩＮからの入力電力は、インダクタ１０４からＬＥＤモジュール１０３に調節電流として変換される。
【００１０】
しかし、図１の従来技術による回路には不利な点がある。第一に、ＬＥＤドライバー１００は高電圧制御装置にする必要があり、低電圧のものより高価である。第二に、ＬＥＤドライバー１００のバイアス電流Ｉｂｉａｓによって、消費電力が増大する。第三に、ＬＥＤモジュール１０３が何らかの異常状況によって開回路になると、ＮＭＯＳトランジスタ１０１はＬＥＤドライバー１００によってオンの状態が維持され、電圧源ＶＩＮの電圧降下のほとんどがダイオード１０５で発生する。こうして、かなりの漏れ電流が発生する。
【００１１】
そこで、電力がさらに節約され、費用効率がさらに高くなるＬＥＤ駆動回路を提供する必要性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このボトルネックを鑑み、本発明は、新規にＬＥＤ駆動回路を提案し、ＬＥＤモジュールから流出する負荷電流から少なくとも１つのバイアス電流を得て、低電圧制御装置がスイッチング動作を制御し、負荷電流を送出することができる。   
【００１３】
本発明の主な目的は、ＬＥＤモジュールから流出する負荷電流から少なくとも１つのバイアス電流を得て、電圧源の消費電力を節約するＬＥＤ駆動回路を提案することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、低電圧制御装置を用いて費用を削減できるＬＥＤ駆動回路を提案することである。
【００１５】
本発明のさらに別の目的は、なんらかの異常状況によりＬＥＤモジュールが開回路の場合に、漏れ電流を低く抑えることができるＬＥＤ駆動回路を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の上記の目的を達成するために、新規にＬＥＤ駆動回路を提案する。この回路は、第１の入力端子および第１の出力端子を有し、第１の入力端子は入力電圧に接続されるＬＥＤモジュールと、第２の入力端子および第２の出力端子を有し、第２の入力端子は第１の出力端子に接続されるバイアス回路と、第１のゲート端子、第１のチャネル入力端子および第１のチャネル出力端子を有し、第１のゲート端子は、第２の出力端子に接続される第１のスイッチと、第１の出力端子と第１のチャネル入力端子との間で接続されるインダクタと、第３の入力端子と第３の出力端子を有し、第３の入力端子は第１のチャネル出力端子に接続されるレギュレータと、供給電圧入力端子、電流検出入力端子およびパルス出力端子を有し、供給電圧入力端子は第３の出力端子に接続される制御装置と、第２のゲート端子、第２のチャネル入力端子および第２のチャネル出力端子を有し、第２のゲート端子はパルス出力端子に接続され、第２のチャネル入力端子は第１のチャネル出力端子に接続され、第２のチャネル出力端子は電流検出入力端子に接続される第２のスイッチと、第２のチャネル出力端子と基準接地との間で接続される電流−電圧コンバータとを備える。
【００１７】
また、前記第１の入力端子と前記第１の出力端子との間で接続されるキャパシタをさらに備えることが好適である。
【００１８】
また、前記第１のチャネル入力端子に接続されるアノードと、前記第１の入力端子に接続されるカソードを有するダイオードをさらに備えることが好適である。
【００１９】
また、前記バイアス回路は、直流バイアス電圧を供給するツェナーダイオードを備えることが好適である。
【００２０】
また、前記レギュレータは、前記第３の出力端子で供給電圧を生成し、該供給電圧は前記直流バイアス電圧より低いことが好適である。
【００２１】
また、前記制御装置はパルス幅変調制御装置（ＰＷＭ）であることが好適である。
【００２２】
また、前記電流−電圧コンバータはレジスタを備えることが好適である。   また、前記第１スイッチ及び／又は前記第２のスイッチはＮＭＯＳトランジスタであることが好適である。
【００２３】
また、前記第１のスイッチは耐電圧が高いＮＭＯＳトランジスタであり、前記の第２のスイッチは耐電圧が低いＮＭＯＳトランジスタであることが好適である。
【００２４】
また、前記レギュレータはダイオードを備えることが好適である。
【００２５】
審査官が本発明の目的、構造、革新的特徴および性能を容易に理解できるように、添付の図面とともに好適な実施形態を用いて本発明を詳細に説明する。   
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来技術によるＬＥＤ駆動回路の構造を示す図である。
【図２】本発明の好適な実施形態によるＬＥＤ駆動回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明に関して、本発明の好適な実施形態を示す添付の図面を参照してさらに詳細に説明する。
【００２８】
図２を参照し、本発明の好適な実施形態によるＬＥＤ駆動回路の回路図を示す。図２に示すように、ＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤモジュール２００、レジスタ２０１、キャパシタ２０２、ツェナーダイオード２０３、ＮＭＯＳトランジスタ２０４、レギュレータ２０５、制御装置２０６、ＮＭＯＳトランジスタ２０７、レジスタ２０８、インダクタ２０９、ダイオード２１０およびキャパシタ２１１を備える。
【００２９】
ＬＥＤモジュール２００は、入力端子および出力端子を有し、入力端子は電圧源ＶＩＮに接続され、出力端子はインダクタ２０９の一端子に接続されるため、ＬＥＤ駆動回路が正常動作時には、ＬＥＤ駆動回路の負荷となり、負荷電流ＩＬを伝送する。
【００３０】
レジスタ２０１、キャパシタ２０２およびツェナーダイオード２０３は、バイアス電圧ＶＢを供給するバイアス回路を構成し、このバイアス回路がＬＥＤモジュール２００の出力端子に接続され、そこからバイアス電流Ｉｂ１が得られる。   
【００３１】
ＮＭＯＳトランジスタ２０４は、ＶＢに接続されるゲート端子と、インダクタ２０９のもう一方の端子に接続されるドレイン端子と、レギュレータ２０５の入力端子に接続されるソース端子を備え、ＬＥＤ駆動回路が正常動作の場合は、オンの状態であり、ＬＥＤモジュール２００が開回路の場合は、オフの状態である。こうして、ＬＥＤモジュール２００が開回路の場合には、ダイオード２１０を流れる漏れ電流を減少させる役割を果たす。
【００３２】
レギュレータ２０５は、ＮＭＯＳトランジスタ２０４のソース端子に接続される入力端子と、低直流電圧ＶＤＤを供給する出力端子を備え、レギュレータに流入する電流は、ＬＥＤモジュール２００から流出した電流から来ている。たとえば、レギュレータ２０５は、ダイオードとキャパシタを組合せることができるが、これに限定されない。
【００３３】
制御装置２０６は、ＶＤＤによってバイアスをかけられ、電流Ｉｂ２を消費し、電流検出信号ＶＣＳによるゲート信号ＶＧを生成して負荷電流ＩＬを調整する。この回路では、制御装置２０６は、低電圧のもので実装することができる。
【００３４】
ＮＭＯＳトランジスタ２０７は、ＶＧに接続されるゲート端子と、ＮＭＯＳトランジスタ２０４のソース端子に接続されるドレイン端子と、ＶＣＳに接続されるソース端子を備え、負荷電流ＩＬを調整する制御手段として用いられる。ＮＭＯＳトランジスタ２０７の寸法は、ＮＭＯＳトランジスタ２０４よりはるかに小さくして、スイッチング損失を減少させることができる。
【００３５】
レジスタ２０８は、ＮＭＯＳトランジスタ２０７のソース端子と基準接地との間で接続され、ＶＣＳを伝送するのに用いられる。
【００３６】
インダクタ２０９は、ＬＥＤモジュール２００の出力端子とＮＭＯＳトランジスタ２０４のドレイン端子との間に接続され、多量の磁気エネルギーを蓄積するのに使用される。ダイオード２１０は、ＮＭＯＳトランジスタ２０７がオフの状態の場合、インダクタ２０９からＬＥＤモジュール２００に磁気エネルギーを放電するのに使用され、キャパシタ２１１は、ＬＥＤモジュール２００のノイズ除去に使用される。
【００３７】
ＶＩＮが印加されると、ＬＥＤモジュール２００、レジスタ２０１およびツェナーダイオード２０３から成る電流経路がまず形成され、ＶＢは増大し、ＮＭＯＳトランジスタ２０４をオンにする。次に、レギュレータ２０５に電流が流れてＶＤＤを生成し、制御装置２０６はＮＭＯＳトランジスタ２０７を切り換えて負荷電流ＩＬを調整し始める。ＬＥＤモジュール２００が、なんらかの異常状況で開回路になると、ＶＢは低下し、ＮＭＯＳトランジスタ２０４はオフに切り替えられ、スイッチング動作は停止する。図１の従来技術による回路のＬＥＤドライバー１００と比較すると、従来技術による回路のＬＥＤドライバー１００は、ＶＩＮとＶＧの電圧差が大きく、ＶＧがゲートソース寄生キャパシタンスの大きいＮＭＯＳトランジスタ１０１を駆動することによってスイッチング損失が大きくなることから熱を大量に浪費する一方、図２の本発明の好適な実施形態によるＬＥＤ駆動回路の制御装置２０６は、ＶＤＤとＶＧとの間の電圧差がはるかに小さく、ＶＧがゲートソース寄生キャパシタンスの小さいＮＭＯＳトランジスタ２０７を駆動することによってスイッチング損失が小さくなることから熱の浪費ははるかに少なく、このため、制御装置２０６は、はるかに安価なものに実装することができる。
【００３８】
本願明細書に示すように、バイアス電流Ｉｂ１およびＩｂ２はＩＬからのものであり、制御装置２０６は低電圧なものに実装できることから、本発明は、電力を大幅に節約し、費用効率を上げ、ＬＥＤ駆動回路を改善し、特許付与に値する。
【００３９】
本発明は、実施例として、好適な実施形態に関して説明してきたが、これに限定されないことが理解される。反対に、さまざまな改変、類似の構成および手順を網羅することが意図され、本願の特許請求の範囲は、そのような改変、類似の構成および手順をいずれも包含するように、最大限に拡大して解釈されるべきものである。
【００４０】
上記の説明に加え、本願明細書の本発明は、従来の構造より性能を高め、さらに特許出願要件に従い、特許庁に提出され、審査され、相応の特許権が付与される。  
【図１】
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【図２】
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