(57)【要約】【課題】発光ダイオード駆動回路において整流ダイオードを使用することで、部品点数の削減や基板面積の小型化に対して支障となる。【解決手段】本発明は、入力交流電圧１のゼロクロス検出回路６によりＩＧＢＴ２のコレクタ端子に対して＋側の電圧時はＩＧＢＴをオンさせ、−側電圧時はＩＧＢＴの逆耐圧により電流を流さない、つまりＩＧＢＴが整流ダイオードの働きをし、整流ダイオードを必要としない発光ダイオード駆動装置ができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの発光ダイオードを有する発光ダイオードブロック、前記発光ダイオードブロックに直列に接続されたチョークコイル、前記直列に接続されたチョークコイルと発光ダイオードブロックに並列に接続され、前記チョークコイルに生じる逆起電力を前記発光ダイオードブロックに供給するダイオード、前記発光ダイオードブロックと前記チョークコイルに電流を供給する電源、及び前記発光ダイオードブロックに供給する電流をオンオフするスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子は発光ダイオードブロックのアノード端子側に接続された逆耐圧を持つＩＧＢＴであることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項２】
前記スイッチング素子は前記スイッチング素子を駆動する制御回路と入力交流電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路を持ち、前記ゼロクロス検出回路の出力信号は前記スイッチング素子を制御端子に接続されることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子は前記スイッチング素子に流れる電流が予め設定された値以上になるとピーク値検出信号を出力する電流検出回路と、電流検出回路からの出力信号によりＩＧＢＴの動作の制御を行なう制御回路を持つことを特徴とした請求項１記載または請求項２記載の発光ダイオード駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオード駆動装置に関するものであり、特に発光ダイオードを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）は高い発光効率と長寿命を有することから、各種の照明装置に広く使用されている。以下にＬＥＤを点灯するための発光ダイオードの駆動装置の従来例について説明する。図６は、特許文献１に示されている第１の従来例の発光ダイオードの駆動装置の回路図である。図６の発光ダイオード駆動装置では、交流電源ＡＣに接続された全波整流回路ＤＢにより交流を全波整流し、直流をスイッチ接点Ｓ２（＋）と回路グランドＧ（−）間に出力している。また交流ＡＣを半波整流した直流をスイッチ接点Ｓ１（＋）と回路グランドＧ（−）間に出力している。スイッチ接点Ｓ１、Ｓ２に離接する多数のスイッチ接点Ａ１、Ａ２・・・Ａｍのそれぞれと回路グランドＧ間には、複数のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤアレイ１〜ｍに限流素子Ｚ１〜Ｚｍをそれぞれ直列に接続した直列接続体が接続されている。すなわち直列接続体は１からｍ（ｍは２以上の整数）までのものがスイッチ接点Ａ１〜Ａｍと回路グランドＧ間に接続されている。
【０００３】
この従来例の発光ダイオード駆動装置では、ｍが２の場合、すなわち２つのＬＥＤアレイ１及び２がスイッチ接点Ａ１、Ａ２にそれぞれ接続されている場合には、スイッチ接点Ａ１、Ａ２をスイッチ接点Ｓ１、Ｓ２に離接する組合せにより、４段階の光量に調節（調光）することができる。
【特許文献１】特開２０００−３０８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示されている第１の従来例の発光ダイオード駆動装置においては以下の問題がある。
【０００５】
商用電源を用いて動作することを目的としている為に全波整流ダイオードを使用し、入力交流電圧の整流を行っているが、部品点数の削減や基板面積の小型化に対して支障となる。
【０００６】
本発明は、部品点数を減らし、実装面積の小型化が可能な発光ダイオード駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明の発光ダイオード駆動装置は、少なくとも１つの発光ダイオードを有する発光ダイオードブロック、前記発光ダイオードブロックに直列に接続されたチョークコイル、前記直列接続されたチョークコイルと発光ダイオードブロックに並列に接続され、前記チョークコイルに生じる逆起電力を前記発光ダイオードブロックに供給するダイオード、前記発光ダイオードブロックと前記チョークコイルに電流をオンオフするスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子が逆耐圧を持つＩＧＢＴで構成されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、ＩＧＢＴのエミッタ端子に対して＋側の電圧が印加された時は、ＩＧＢＴのスイッチング動作により電流がＬＥＤに流れ、ＬＥＤが発光、またＩＧＢＴのエミッタ端子に対して−側の電圧が印加された時、−側の電圧に対してＩＧＢＴの逆耐圧によりＩＢＧＴのエミッタからコレクタに電流を流さないことで、ＩＧＢＴが半波整流ダイオードの役目を行うことで、整流ダイオードを必要とせずに発光ダイオードを発光することができ、部品点数の削減と基板面積の小さい発光ダイオード駆動装置が実現できる。
【０００９】
請求項２の発明の発光ダイオード駆動装置は、スイッチング素子を駆動する制御回路と入力交流電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路を持ち、前記ゼロクロス検出回路の出力端子はＩＧＢＴのゲート端子に接続されることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、入力交流電圧がＩＧＢＴのコレクタ端子に対して＋側の電圧印加時はＩＧＢＴのスイッチング動作がオンし、ＩＧＢＴのエミッタ端子に対して−側の電圧印加時はＩＧＢＴ２のスイッチング動作をオフさせる、ゼロクロス検出回路とすることでＩＧＢＴのスイッチング動作を制御することができる。
【００１１】
請求項３の発明の発光ダイオード駆動装置は、スイッチング素子に流れる電流が予め設定された値以上になるとピーク値検出信号を出力する電流検出回路と、電流検出回路からの出力信号によりＩＧＢＴの動作を行なう駆動回路を持つことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、ＩＧＢＴ動作時の電流を電流定格以下にすることでＩＧＢＴの破壊を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、入力整流素子を用いることなく、発光ダイオード駆動装置を実現することができ、スイッチング素子であるＩＧＢＴの動作を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の発光ダイオード駆動装置の好適な実施の形態について図１から図３を参照して説明する。
【００１５】
《実施の形態１》
本発明の実施の形態１の発光ダイオード駆動装置を図１から図３を参照して説明する。
【００１６】
図１、図２は本発明の実施の形態１の発光ダイオード駆動装置の回路図である。
【００１７】
交流電源１の一端に接続されたチョークコイル３の一端とダイオード４のカソード端子が接続されている。チョークコイル３の他端には発光ダイオードアレイ５の最上部の発光ダイオード５ａのアノード端子が接続されている。発光ダイオードアレイ５は１つあるいは複数のダイオードが直列接続された発光ダイオードブロックである。最下部の発光ダイオード５ｂのカソード端子には、ＩＧＢＴ２のコレクタ端子が接続されており、ＩＧＢＴ２のエミッタ端子が交流電源１の他端に接続されている。
【００１８】
図２は、ＩＧＢＴ２のエミッタ端子がチョークコイル３の一端側に接続される構成もとることができ、動作は図１記載の発光ダイオード駆動装置と同じ動作を行なう。
【００１９】
図１、図２のＩＧＢＴのゲート端子には交流電源１のゼロクロス検出回路６が接続されている。
【００２０】
図３は、横軸に交流電圧をとり、縦軸にＩＧＢＴの電流を示すグラフである。図１、図２及び図３を用いて、本発明の実施の形態１の発光ダイオード駆動装置の動作を説明する。
【００２１】
交流電源１から出力された電圧ＶｉｎはＩＧＢＴ２のコレクタ端子に対して＋側の電圧時はゼロクロス検出回路６によりＩＧＢＴのスイッチング動作をオンする信号を出力することで、ＩＧＢＴに電流が流れコイル→発光ダイオード→ＩＧＢＴと電流が流れることで発光ダイオードが発光する。
【００２２】
ＩＧＢＴ２のコレクタ端子に対して−側の電圧時はゼロクロス検出回路６によりＩＧＢＴのスイッチング動作をオフする信号を出力し、ＩＧＢＴは入力交流電圧に対して逆耐圧を十分に持っているので、ダイオード４を介して印加される電圧に対して電流を流さないことで、ＩＧＢＴ２が半波整流ダイオードの役目を行なう。
【００２３】
ゼロクロス検出回路は＋側の電圧に対してある一定の入力交流電圧以上の時、及びある一定電圧以下の時、発光するように設定することができる検出回路でもよい。
【００２４】
実施の形態１の発光ダイオード駆動装置の効果を以下に詳細に説明する。
【００２５】
整流ダイオードを用いずに逆耐圧を持つＩＧＢＴを使用することで、交流電圧の整流ダイオードを必要としない発光ダイオード駆動装置を実現できる。
【００２６】
この構成は以下の各実施の形態においても同様である。
【００２７】
《実施の形態２》
本発明の実施の形態２の発光ダイオード駆動装置を図４及び図５を参照して説明する。
【００２８】
図４は本発明の実施の形態２の発光ダイオード駆動装置の回路図である。
【００２９】
図４に示す実施の形態２の発光ダイオード駆動装置では、図１に示すＩＧＢＴ２のゲート端子に制御回路１３が接続されている。
【００３０】
制御回路１３内のＡＮＤ回路９の３つの入力端子には発振器８のＭＡＸ  ＤＵＴＹ信号出力端子、ＲＳフリップフロップ回路１２の出力端子Ｑ、ゼロクロス検出回路６が接続されており、ＡＮＤ回路９の出力はＩＧＢＴ２のゲート端子に接続されている。
【００３１】
ＩＧＢＴ２のエミッタ端子にはセンス抵抗１０が接続されており、ＩＧＢＴ２に電流が流れた時発生する電圧、つまりセンス電圧はＩＧＢＴ２の電流を検出する過電流検出回路７に接続され、ＯＲ回路１１の２つの入力端子にはそれぞれ過電流検出回路７の出力信号と発振器８のＭＡＸ  ＤＵＴＹ信号の反転信号が入力され、出力信号はＲＳフリップフロップ回路１２のリセット信号端子Ｒに入力され、ＲＳフリップフロップ回路１２のセット信号端子Ｓには発振器８のＣＬＯＣＫ信号が入力される。
【００３２】
ＩＧＢＴ２のコレクタ端子に対して−側の入力電圧が印加された時は、実施の形態１に示す動作と同じであるために、省略する。
【００３３】
ＩＧＢＴ２のコレクタ端子に対して＋側の入力電圧が印加された時は、ゼロクロス検出回路６よりＩＧＢＴ２のオンオフ制御が開始され、スイッチング周波数及びオンデューティー比（ＩＧＢＴ２がオンになる期間のデューティー比）は、それぞれ発振器８のＣＬＯＣＫ信号及びＭＡＸ  ＤＵＴＹ信号により定まり、発光ダイオードアレイ５に電流が流れる。
【００３４】
ＩＧＢＴ２を流れる電流は、ＩＧＢＴ２のセンス電圧を過電流検出回路７の検出基準電圧Ｖｔｈと比較することにより検出される。ＩＧＢＴ２のセンス電圧が検出基準電圧Ｖｔｈに達すると、発振器の次のＣＬＯＣＫ信号がＲＳフリップフロップ回路１２の入力Ｓに入るまで、ＩＧＢＴ２はオフ状態になる。即ち、ＩＧＢＴ２のオンデューティー比は、発振器８の出力のＭＡＸ  ＤＵＴＹ信号の反転信号と、ドレイン電流検出回路７の出力信号が入力されたＯＲ回路１１の出力信号により定まる。
【００３５】
図５は、図４に示す発光ダイオード駆動装置の動作を示すグラフである。
【００３６】
制御回路１３によってＩＧＢＴ２はオンオフ制御され、ＩＧＢＴ２に流れる電流ＩＣは図５の（ｂ）に示すようになる。すなわち、ＩＧＢＴ２がオン状態にあるとき、ＩＧＢＴ２のスイッチング電流ＩＣが、ＩＧＢＴ２→チョークコイル３→発光ダイオードアレイ５を矢印の向きに流れる。またＩＧＢＴ２がオフ状態にあるとき、電流はチョークコイル３→発光ダイオードアレイ５→ダイオード４の閉ループを矢印の向きに流れる。その結果、発光ダイオードアレイ５にＩＬの平均電流が流れる。これにより、ダイオードアレイ５はほぼ一定の光度で点灯する。
【００３７】
実施の形態２の発光ダイオード駆動装置の効果を以下に詳細に説明する。
【００３８】
ＩＧＢＴ２の電流制限を実施せずに使用することで、入力交流電圧値で増加するＩＧＢＴ２の電流により、ＡＳＯより破壊することがある。また発光ダイオードに流れる電流も同様に破壊に至ることがある。
【００３９】
本実施の形態２の発光ダイオード駆動装置では、発振器によるＩＧＢＴ２の過電流検出を行うことで、ＩＧＢＴ２に流れる電流を調整し、発光ダイオードに流れる平均電流を調整することで、ＩＧＢＴと発光ダイオードの破壊を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
ＬＥＤ照明機器等の発光ダイオードを使用した装置及び機器に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る半導体装置の実施の形態１の回路図
【図２】本発明に係る半導体装置の実施の形態１の回路図
【図３】本発明に係る半導体装置の実施の形態１でのタイミングチャート
【図４】本発明に係る半導体装置の実施の形態２の回路図
【図５】本発明に係る半導体装置の実施の形態２でのタイミングチャート
【図６】従来の技術による発光ダイオード駆動装置の構成を示す回路図
【符号の説明】
【００４２】
１  交流電源
２  ＩＧＢＴ
３  チョークコイル
４  ダイオード
５  発光ダイオード
６  ゼロクロス検出回路
７  過電流検出回路
８  発振器
９  ＡＮＤ回路
１０  センス抵抗
１１  ＯＲ回路
１２  ＲＳフリップフロップ回路
【図１】
2008098352.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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