(57)【要約】【課題】バッテリー等の直流電源で複数のＬＥＤを点灯する照明装置において、電源変動による光出力変動や順方向電圧のばらつきによる光出力アンバランスを低減すると共に、ＬＥＤの１灯断線時には全ＬＥＤを消灯させる機能を簡単な構成で実現する。【解決手段】直流電源ＶｄｃにチョークコイルＬ１とスイッチング素子Ｔｒ１を直列接続し、スイッチング素子Ｔｒ１の両端の電圧を整流平滑するダイオードＤ１及びコンデンサＣ１と、上記スイッチング素子Ｔｒ１を高周波で動作させる制御回路１及び駆動回路で構成された昇圧回路を備え、この昇圧回路の出力に複数個のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤユニットが抵抗Ｒ２を介して接続された照明装置において、ＬＥＤの順方向電圧の和が直流電源Ｖｄｃの電圧以上となるようにＬＥＤを直列に接続し、ＬＥＤに流れる電流が一定となるようにフィードバック制御する。【選択図】　　　　図１
2004039288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源にチョークコイルとスイッチング素子を直列接続し、スイッチング素子両端の電圧を整流平滑するダイオード及びコンデンサと、上記スイッチング素子を高周波で動作させる制御回路及び駆動回路で構成された昇圧回路を備え、この昇圧回路の出力に複数個のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤユニットが抵抗を介して接続された照明装置において、ＬＥＤの順方向電圧の和が直流電源の電圧以上となるようにＬＥＤを直列に接続し、ＬＥＤに流れる電流が一定となるようにフィードバック制御したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１において、ＬＥＤの断線時には昇圧回路の出力電圧が一定となるように制御する定電圧制御に切り替えることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１または２において、ＬＥＤユニットに流れる電流を低出力と高出力に切り替える場合に、低出力時には抵抗両端の電圧とＬＥＤの順方向電圧の和が直流電源の電圧以上となるようにＬＥＤを直列に接続し、高出力時には昇圧回路の出力電圧を高くしたことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項３において、低出力時に抵抗両端の電圧とＬＥＤの順方向電圧の和が直流電源の電圧以上となるようにＬＥＤを直列に接続し、ＬＥＤユニットと直列に接続された抵抗値を変化させることで高出力と低出力を切り替えることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項４において、高出力時に入力電圧範囲を超える異常電圧が入力された時には低出力時の動作に切り替えることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
直流電源にスイッチング素子とチョークコイル及びコンデンサを直列接続し、直流電源の負極側からスイッチング素子とチョークコイルの接続点に向けて回生電流を流すようにダイオードを接続し、上記スイッチング素子を高周波で動作させる制御回路及び駆動回路を有する降圧回路を備え、この降圧回路の出力に複数個のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤユニットが抵抗を介して接続された照明装置において、降圧回路の出力に、前記抵抗両端の電圧とＬＥＤの順方向電圧の和が直流電源の電圧以下となるようにＬＥＤを直列に接続し、ＬＥＤに流れる電流が一定となるようにフィードバック制御したことを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項６において、ＬＥＤユニットに流れる電流を低出力と高出力に切り替える場合に、高出力時に抵抗両端の電圧とＬＥＤの順方向電圧の和が直流電源の電圧以下となるようにＬＥＤを直列に接続し、高出力時には降圧回路の出力電圧を高くしたことを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項７において、高出力時に抵抗両端の電圧とＬＥＤの順方向電圧の和が直流電源の電圧以下となるようにＬＥＤを接続し、ＬＥＤと直列に接続された抵抗値を変化させることで低出力と高出力を切り替えること特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかにおいて、ＬＥＤユニットが複数個並列に接続され、それらのＬＥＤユニットがそれぞれ一定周期で点灯するように制御され、各ＬＥＤユニットを切り替える時に複数のＬＥＤユニットが同時に点灯する重複期間を設けたことを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかにおいて、負荷として第１及び第２のＬＥＤユニットを並列に接続され、第１のＬＥＤユニットの回路電流で第２のＬＥＤユニットの回路電流を制御する第１のカレントミラー回路と、第２のＬＥＤユニットの回路電流で第１のＬＥＤユニットの回路電流を制御する第２のカレントミラー回路を備えることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車載用のテールランプ／ストップランプとして利用できる照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来例を図３０〜図３３に示す。図３０は複数のＬＥＤを用いた車載用テール／ストップランプの回路図を示す。図３１はこのようなテール／ストップランプの配置される箇所を図示したものである。図３０において、ＬＥＤ１は第１のＬＥＤユニット、ＬＥＤ２は第２のＬＥＤユニット、Ｄ１，Ｄ２はダイオード、Ｒ１〜Ｒ４は抵抗である。ＧＮＤはグランド端子であり、Ｓｔｏｐはブレーキを踏んだストップランプ点灯状態で通電される端子、Ｔａｉｌはテールランプ点灯状態で通電される端子である。
【０００３】
テールランプ点灯状態ではＬＥＤの光出力を低く抑え、ブレーキを踏んだストップランプ点灯状態ではＬＥＤの光出力を増大させて使用される。このような方式は安価なためによく使われるが、光量確保のために複数のＬＥＤを接続する場合には、ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆの和が少なくとも電源電圧以下となるようにＬＥＤを直列に接続したＬＥＤユニットを並列に接続しないと必要数のＬＥＤが接続できない。例えば電源が車で使われるようなバッテリーでは定格が１２Ｖ、電源変動が９Ｖ〜１６Ｖの範囲なので、ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆが３Ｖであれば、ＬＥＤは直列に３個しか接続できないことになる。従って、ＬＥＤを６個点灯させたい場合には図３０のように並列に接続して使用する必要がある。
【０００４】
以下、図３０の回路の動作について簡単に説明する。まず、テールランプ点灯状態では図のＴａｉｌ端子とＧＮＤ端子間にバッテリーが接続され、ダイオードＤ２と抵抗Ｒ１を介して複数個直列に接続された第１のＬＥＤユニット（ＬＥＤ１）が、またダイオードＤ２と抵抗Ｒ４を介して複数個直列に接続された第２のＬＥＤユニット（ＬＥＤ２）が点灯し、抵抗Ｒ１とＲ４の抵抗値を等しく設定すれば、ＬＥＤ１とＬＥＤ２は略等しく発光する。
【０００５】
次に、ストップランプ点灯状態では、図のＳｔｏｐ端子とＧＮＤ端子間にバッテリーが接続され、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ２を介してＬＥＤ１が、またダイオードＤ１と抵抗Ｒ３を介してＬＥＤ２が点灯し、抵抗Ｒ２とＲ３の抵抗値を等しく且つ抵抗Ｒ１，Ｒ４に対して十分小さく設定すれば、ＬＥＤ１とＬＥＤ２は略等しく高出力で発光する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
（課題１）
このような従来例における課題として、上記のような電池などを電源とした時の電源変動による光出力の変化や、ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆのばらつきによる並列回路の光出力のばらつきが挙げられる。電池電圧をＶｄｃ、ダイオードＤ１，Ｄ２の順方向電圧をＶｆ０、抵抗値をＲ、ＬＥＤ１の各順方向電圧をＶｆ１１，Ｖｆ１２，Ｖｆ１３、ＬＥＤ２の各順方向電圧をＶｆ２１，Ｖｆ２２，Ｖｆ２３とすれば、ＬＥＤ１及びＬＥＤ２の電流は下式のように表される。
Ｉ（ＬＥＤ１）＝［Ｖｄｃ−Ｖｆ０−（Ｖｆ１１＋Ｖｆ１２＋Ｖｆ１３）］／ＲＩ（ＬＥＤ２）＝［Ｖｄｃ−Ｖｆ０−（Ｖｆ２１＋Ｖｆ２２＋Ｖｆ２３）］／Ｒ
【０００７】
すなわち、電池電圧Ｖｄｃが変動するとＩ（ＬＥＤ１），Ｉ（ＬＥＤ２）は同じように変動するので、最低の電源電圧の時に必要な光出力が得られるようにすると、電源が変動して高くなったときにＬＥＤに過電流が流れ、ＬＥＤ自身が発熱し、寿命に影響を与えたり、限流用の抵抗の消費電力が大きくなり、定格電力の大きい抵抗を使う必要が生じる。また、各ＬＥＤの順方向電圧がばらつくと、特に順方向電圧の総和と電池電圧の差が少ない場合にＬＥＤ１及びＬＥＤ２の電流Ｉ（ＬＥＤ１），Ｉ（ＬＥＤ２）は大きく異なることが予想され、各並列回路の光出力にアンバランスを生じる。
【０００８】
（課題２）
更に車載用特有の課題として、ＬＥＤ断線時に必要最低限の光出力が得られない事態が予想されることから、断線時には全灯とも消灯して識別を容易にする機能が要求される。ところが、上述したようにＬＥＤの数が増えると電源との関係上、並列にせざるをえず、ＬＥＤ回路が並列に接続されていると、ＬＥＤが１灯断線しても全部のＬＥＤを消灯させることはできない。
【０００９】
図３２は前者の課題１に対する一つの解決手段を示すものである。抵抗Ｒ４、コレクタとべースを短絡したトランジスタＴｒ３、抵抗Ｒ３を直列に接続した基準電流回路、ＬＥＤ１と直列に接続されベースが上記トランジスタＴｒ３のベースに接続されたトランジスタＴｒ１と抵抗Ｒ１の直列回路、同様にＬＥＤ２と直列に接続されベースが上記トランジスタＴｒ３のベースに接続されたトランジスタＴｒ２と抵抗Ｒ２の直列回路はカレントミラー回路を構成し、ＬＥＤ１及びＬＥＤ２の回路電流を上記の基準電流に略等しくなるように制御される。このような方策によって、ＬＥＤの順方向電圧がばらついても並列回路の電流を概ね合わせることが可能となり、光出力への影響を回避できる。
【００１０】
図３３は後者の課題２に対する一つの解決手段を示したものである。ＬＥＤ１，ＬＥＤ２には各々電流制限抵抗Ｒ２，Ｒ３が直列に接続され、トータルの電流は抵抗Ｒ１でバイアスされたトランジスタＴｒ１を介して流れる。ＬＥＤ１及びＬＥＤ２が全て正常であればＬＥＤ電流が流れて抵抗Ｒ２，Ｒ３には一定の電圧降下を生じ、コンパレータＣＯＭＰの−端子は基準電源の電圧を抵抗Ｒ４とＲ７で分圧した電位に保たれ、抵抗Ｒ５とＲ８の分圧で決まるコンパレータＣＯＭＰの＋端子の電位を上記−端子の電位以下に設定すれば、コンパレータＣＯＭＰの出力はＬｏｗの状態となり、トランジスタＴｒ１のベース・エミッタ間に接続されたトランジスタＴｒ２はオフ、トランジスタＴｒ１はオンを持続してＬＥＤ１，ＬＥＤ２を点灯する。
【００１１】
ＬＥＤ１，ＬＥＤ２の何れかのＬＥＤが断線すれば、抵抗Ｒ２或いはＲ３の電圧降下が消滅するので、コンパレータＣＯＭＰの−端子電位はダイオードＤ１或いはＤ２を介して接続される抵抗Ｒ２或いはＲ３によって低下し、コンパレータＣＯＭＰの＋端子電位以下となればその出力はＨｉｇｈに反転し、抵抗Ｒ６及びダイオードＤ３を介して＋端子をＨｉｇｈに固定して自己ラッチし、以降コンパレータＣＯＭＰの出力はＨｉｇｈに固定される。従って抵抗Ｒ９を介してトランジスタＴｒ２のベース電流が供給され、トランジスタＴｒ２がオン、トランジスタＴｒ１がオフとなってＬＥＤ１，ＬＥＤ２とも全て消灯する。
【００１２】
上記従来例における２つの課題に対して図３２，図３３で示したような方策を組み合わせる必要があるため、回路構成が複雑となってコスト的な課題を生じたり、ＬＥＤが正常であるにも関わらず、外来ノイズ等による誤動作で全灯消灯するような事態も起こりやすくなって、信頼性の面での課題も生まれる。
【００１３】
（課題３）
また、車載用ではイグニッションを切った時やロードダンプ時や他の機器を電源ＯＮ／ＦＦしたときなどに電源に過渡的なサージ電圧が発生することがある。例えば車載機器の規格である自動車規格（ＪＡＳＯ）では一例としてピーク電圧７０Ｖ、減衰定数２００ｍｓ（最大値の３６．８％まで減衰する時間）等のサージが規定されている。
【００１４】
このようなサージが印加されると図３０の回路ではＬＥＤに過電流が流れ、ＬＥＤが破壊する可能性が考えられる。このようなサージの対策として入力部にパワーツェナーやバリスタ等のサージ対策部品を設けることで対策は可能であるが、前記部品は形状も大きく高価であるという問題がある。
【００１５】
本発明は上述のような従来例の欠点に鑑みてなされたもので、電池などの変動範囲の大きな電源を用いて複数のＬＥＤを点灯する照明装置のＬＥＤ点灯回路において、電源変動による光出力の変動やＬＥＤ光出力のアンバランスを抑制することが可能であり、またＬＥＤが１灯でも断線に至った場合だけ全てのＬＥＤを消灯でき、外乱等による誤動作の可能性を除去できる照明装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の照明装置によれば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電源ＶｄｃにチョークコイルＬ１とスイッチング素子Ｔｒ１を直列接続し、スイッチング素子Ｔｒ１の両端の電圧を整流平滑するダイオードＤ１及びコンデンサＣ１と、上記スイッチング素子Ｔｒ１を高周波で動作させる制御回路１及び駆動回路で構成された昇圧回路を備え、この昇圧回路の出力に複数個のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤユニットが抵抗Ｒ２を介して接続された照明装置において、ＬＥＤの順方向電圧の和が直流電源Ｖｄｃの電圧以上となるようにＬＥＤを直列に接続し、ＬＥＤに流れる電流が一定となるようにフィードバック制御したことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項２の発明によれば、請求項１において、ＬＥＤの断線時には昇圧回路の出力電圧が一定となるように制御する定電圧制御に切り替えることを特徴とする。
請求項３の発明によれば、請求項１または２において、ＬＥＤユニットに流れる電流を低出力と高出力に切り替える場合に、低出力時には抵抗両端の電圧とＬＥＤの順方向電圧の和が直流電源の電圧以上となるようにＬＥＤを直列に接続し、高出力時には昇圧回路の出力電圧を高くしたことを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明によれば、請求項３において、低出力時に抵抗両端の電圧とＬＥＤの順方向電圧の和が直流電源の電圧以上となるようにＬＥＤを直列に接続し、ＬＥＤユニットと直列に接続された抵抗値を変化させることで高出力と低出力を切り替えることを特徴とする。
請求項５の発明によれば、請求項４において、高出力時に入力電圧範囲を超える異常電圧が入力された時には低出力時の動作に切り替えることを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明によれば、図８に示すように、直流電源Ｖｄｃにスイッチング素子Ｔｒ１とチョークコイルＬ１及びコンデンサＣ１を直列接続し、直流電源Ｖｄｃの負極側からスイッチング素子Ｔｒ１とチョークコイルＬ１の接続点に向けて回生電流を流すようにダイオードＤ１を接続し、上記スイッチング素子Ｔｒ１を高周波で動作させる制御回路１及び駆動回路を有する降圧回路を備え、この降圧回路の出力に複数個のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤユニットが抵抗Ｒ２を介して接続された照明装置において、降圧回路の出力に、前記抵抗Ｒ２の両端の電圧とＬＥＤの順方向電圧の和が直流電源Ｖｄｃの電圧以下となるようにＬＥＤを直列に接続し、ＬＥＤに流れる電流が一定となるようにフィードバック制御したことを特徴とする。
【００２０】
請求項７の発明によれば、請求項６において、ＬＥＤユニットに流れる電流を低出力と高出力に切り替える場合に、高出力時に抵抗両端の電圧とＬＥＤの順方向電圧の和が直流電源の電圧以下となるようにＬＥＤを直列に接続し、高出力時には降圧回路の出力電圧を高くしたことを特徴とする。
請求項８の発明によれば、請求項７において、高出力時に抵抗両端の電圧とＬＥＤの順方向電圧の和が直流電源の電圧以下となるようにＬＥＤを接続し、ＬＥＤと直列に接続された抵抗値を変化させることで低出力と高出力を切り替えること特徴とする。
【００２１】
請求項９の発明によれば、請求項１〜８のいずれかにおいて、ＬＥＤユニットが複数個並列に接続され、それらのＬＥＤユニットがそれぞれ一定周期で点灯するように制御され、各ＬＥＤユニットを切り替える時に複数のＬＥＤユニットが同時に点灯する重複期間を設けたことを特徴とする。
請求項１０の発明によれば、請求項１〜８のいずれかにおいて、負荷として第１及び第２のＬＥＤユニットを並列に接続され、第１のＬＥＤユニットの回路電流で第２のＬＥＤユニットの回路電流を制御する第１のカレントミラー回路と、第２のＬＥＤユニットの回路電流で第１のＬＥＤユニットの回路電流を制御する第２のカレントミラー回路を備えることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１に本発明の第１の実施形態を示す。直流電源Ｖｄｃと直列にチョークコイルＬ１とスイッチング素子Ｔｒ１が接続され、スイッチング素子Ｔｒ１の両端には整流用のダイオードＤ１と平滑用コンデンサＣ１が接続されているいわゆる昇圧チョッパー回路の構成である。コンデンサＣ１の両端には複数個のＬＥＤからなるＬＥＤユニット（以後ＬＥＤと記載する）と、ＬＥＤに流れる電流を検出する抵抗Ｒ２が直列に接続されている。制御回路１は図２のようなエラーアンプ（Ｅ／Ａ）１ａと発振器１ｂと比較器１ｃとからなるいわゆるＰＷＭ制御回路となっており、制御回路１のＩＮ端子の電圧が一定となるように図１のスイッチング素子Ｔｒ１を高周波（数十〜数百ｋＨｚ）でスイッチングしている。
【００２３】
直流電源Ｖｄｃに電池などが使われた場合、例えば自動車用の電池の場合では電圧変動範囲が９〜１６Ｖと広範囲に変動する。従って、ＬＥＤの順方向電圧が仮に３Ｖ／個であると、出力側のＬＥＤは順方向電圧の和が１６Ｖ以上、すなわち最低限６個を直列に接続することで、昇圧回路の出力電圧は電源の変動範囲以上とすることが可能となり、電源が変動した場合でもＬＥＤに流れる電流は一定にすることが可能である。
【００２４】
図３に一変形例を示す。基本構成は図１と同様であり、昇圧回路の出力からツェナーダイオードＺＤ１と抵抗Ｒ５を介してフィードバックループとなる制御回路１のＩＮ端子へ接続する。ＬＥＤが断線した場合には電流が流れないので、ＩＮ端子は略０Ｖとなるため、制御回路１は出力を上げるように、スイッチング素子Ｔｒ１のＯＮデューティを大きくする。そのため出力電圧は上昇するが、出力電圧がツェナー電圧以上となるとツェナーダイオードＺＤ１がオンするので、出力電圧は略ツェナー電圧に制限される。
【００２５】
このように本実施形態では、ＬＥＤを順方向電圧の和が電源電圧以上となるように直列に接続し、昇圧回路を用いてＬＥＤに一定電流が流れるように制御することで、ＬＥＤの順方向電圧のばらつきや従来のような並列回路でのばらつきや電源変動等による光出力のばらつきをなくすことが可能であり、また、ＬＥＤ１灯が断線した時には複雑な回路を必要とせずに全灯を消灯させることが可能であると共に、簡単な構成でＬＥＤが断線した時に回路電圧が異常に上昇することや、スイッチング素子が過負荷状態になることを防止することができる。
【００２６】
（実施形態２）
自動車用のテールランプ／ストップランプのように光出力を切り替える必要が有る場合の実施形態を図４に示す。自動車用のテールランプ／ストップランプでは、テールランプ点灯時には低出力、ストップランプ点灯時には高出力の光出力に切り替える必要がある。Ｔａｉｌ端子から電源が入力されているときは、抵抗Ｒ２の両端に発生する電圧は抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧されて制御回路１のＩＮ端子に入力されており、この電圧が内部の基準電圧Ｖｒｅｆと同じになるようにＬＥＤに流れる電流が制御されて動作している。Ｓｔｏｐ端子から電源が入力されたときには、抵抗Ｒ６を介してトランジスタＴｒ２がオンすることで制御回路１のＩＮ端子の電圧は抵抗Ｒ４と、抵抗Ｒ３，Ｒ５からなる並列回路の分圧に変わるためにＩＮ端子の電圧が低下する。従って、同様に基準電圧Ｖｒｅｆと同じ電圧になるためにはＬＥＤに流れる電流はテールランプ点灯時に比べて大きくなる。すなわち昇圧回路の出力電圧はテールランプ点灯時に比べて高くなる。
【００２７】
他の回路例を図５に示す。Ｔａｉｌ端子から電源が入力されているときは、抵抗Ｒ２の両端に発生する電圧は抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧されて制御回路１のＩＮ端子に入力されており、この電圧が内部の基準電圧Ｖｒｅｆと同じになるようにＬＥＤに流れる電流が制御されて動作している。Ｓｔｏｐ端子から電源が入力されたときには、抵抗Ｒ６を介してトランジスタＴｒ２がオンすることでＬＥＤの電流を制限している抵抗Ｒ２に並列に抵抗Ｒ５が接続され、抵抗値が小さくなるのでＬＥＤに流れる電流は大きくなり、光出力は増大する。制限抵抗が小さくなるので出力電圧が低下するが、ＬＥＤのＶ−Ｉ特性上、ＬＥＤ電流が増加することでＬＥＤの順方向電圧が増加するので、出力電圧は電源電圧に対して高くすることが可能であり、電源電圧変動に対しても確実に制御が可能である。
【００２８】
その他の回路例を図６に示す。Ｓｔｏｐ端子から電源が入力されたときには、抵抗Ｒ６を介してトランジスタＴｒ２がオンすることでＬＥＤの電流を制限している抵抗Ｒ２に並列に抵抗Ｒ５が接続され、抵抗値を切り替えると共に、Ｔａｉｌ端子から電源が入力されているときは、抵抗Ｒ７を介してトランジスタＴｒ３がオンすることで制御回路１のＩＮ端子の電圧の分圧比を切り替える例である。ストップランプ点灯時とテールランプ点灯時の調光比が大きい場合に、ＬＥＤ電流が低下するテールランプ点灯時に、ＬＥＤの順方向電圧がＬＥＤの特性上低くなるので、昇圧回路の出力電圧が低下してしまい、電源変動に対して電源電圧以下となり、制御が出来なくなる、また、抵抗Ｒ２の抵抗値を高くすると、抵抗Ｒ３，Ｒ４の分圧比が高くなり過ぎ、制御回路１が制御できなくなり、電源変動に対して昇圧回路の出力電圧が低下してしまうという可能性がある。これらを防止するためには出力電圧をＬＥＤの順方向電圧の和よりも非常に高く設定する必要があり、電流制限抵抗での損失が大きくなってしまうという問題が生じる。
【００２９】
図６の回路では、Ｓｔｏｐ端子から電源が入力されたときには、トランジスタＴｒ２がオンするので、制限抵抗値が下がるから電流が増加し、Ｔａｉｌ端子から電源が入力されているときには、トランジスタＴｒ３がオンして、抵抗Ｒ３とＲ４の分圧比を変えることで昇圧回路の二次側電圧を必要以上に高くする必要はなく、出力が安定するように制御を行うことができる。
【００３０】
その他の回路例を図７に示す。ダイオードＤ２，Ｄ３のカソードからツェナーダイオードＺＤ１と抵抗Ｒ７、トランジスタＴｒ３からなる過電圧保護回路を設ける。ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧は電源電圧範囲以上の電圧、例えば電源電圧が９〜１６Ｖの範囲で変動する電源であれば２４Ｖなどの電圧とする。Ｓｔｏｐ端子から電源入力されている高出力状態でＬＥＤが点灯している時に、入力電源にサージなどにより過電圧が発生し、その過電圧がツェナー電圧以上の電圧であれば、ツェナーダイオードＺＤ１がオンしてトランジスタＴｒ３がオンするので、トランジスタＴｒ２がオフしてＬＥＤユニットの直列抵抗がＲ２のみとなるので、テールランプ点灯時の低い電流に切り替わるから、過電圧に対してもＬＥＤに過電流が流れることは無い。
【００３１】
このように本実施形態では光出力を変化させた時においても低出力時の順方向電圧の和が電源電圧以上となるようにＬＥＤを直列に接続し、昇圧回路の出力を低出力と高出力に変化させ、ＬＥＤに一定電流が流れるように制御することで、光出力が異なる状態においてもＬＥＤの順方向電圧のばらつきや従来のような並列回路でのばらつきや電源変動等による光出力のばらつきをなくすことが可能であり、またＬＥＤ１灯が断線した時には複雑な回路を必要とせずに全灯を消灯させることが可能である。
【００３２】
さらに、図６のような回路では高出力時にも昇圧回路の出力電圧を高くする必要が無いので、部品の耐圧を低くすることが出来、また、制限抵抗での損失を小さくすることができるというメリットが有る。
また、図７のような回路では入力電圧にイグニッション時等のサージ的な過電圧が生じた場合においてもＬＥＤに過電流が流れることが無い。
【００３３】
（実施形態３）
図８に本発明の実施形態３を示す。直流電源Ｖｄｃと直列にスイッチング素子Ｔｒ１とチョークコイルＬ１が接続され、スイッチング素子Ｔｒ１のコレクタとチョークコイルＬ１の接続点に回生用ダイオードＤ１のカソードが接続され、ダイオードＤ１のアノードはグランドに接続され、チョークコイルＬ１の他端に平滑用のコンデンサＣ１が接続された、いわゆる降圧チョッパー回路の構成である。コンデンサＣ１の両端には複数個のＬＥＤからなるＬＥＤユニット（以後ＬＥＤと記載する）とＬＥＤに流れる電流を検出する抵抗Ｒ２が直列に接続されている。制御回路１は図２と同じようないわゆるＰＷＭ制御を行っており、抵抗Ｒ２の両端電圧が一定となるようにスイッチング素子Ｔｒ１を高周波（数十〜数百ｋＨｚ）でスイッチングしている。
【００３４】
直流電源Ｖｄｃに電池などが使われた場合、例えば自動車用の電池の場合では電圧変動範囲が９〜１６Ｖと広範囲に変動する。従って、ＬＥＤの順方向電圧が仮に３Ｖ／個であると出力側のＬＥＤは順方向電圧の和が９Ｖ以下、すなわち最大限３個を直列に接続することで、降圧回路の出力電圧は電源の変動範囲以下とすることが可能となり、電源が変動した場合でもＬＥＤに流れる電流は一定にすることが可能である。
【００３５】
このように本実施形態ではＬＥＤを順方向電圧の和が電源電圧以下となるように直列に接続し、降圧回路を用いてＬＥＤに一定電流が流れるように制御することで、ＬＥＤの順方向電圧のばらつきや電源変動等による光出力のばらつきを無くすことが可能であり、またＬＥＤ１灯が断線した時には複雑な回路を必要とせずに全灯を消灯させることが可能である。本実施形態は電池電圧が例えば４８Ｖ等のように、高い場合に特に有効となる。
【００３６】
（実施形態４）
図９に本発明の実施形態４を示す。自動車用のテールランプのように光出力を切り替える必要が有る場合の例を示す。Ｔａｉｌ端子から電源が入力されているときはトランジスタＴｒ２はオフしており、抵抗Ｒ２の両端に発生する電圧は抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧されて制御回路１のＩＮ端子に入力されており、この電圧が内部の基準電圧Ｖｒｅｆと同じになるようにＬＥＤに流れる電流が制御されて動作している。Ｓｔｏｐ端子から電源が入力されたときには抵抗Ｒ６を介してトランジスタＴｒ２がオンすることで制御回路のＩＮ端子の電圧は抵抗Ｒ４と、抵抗Ｒ３，Ｒ５からなる並列回路の分圧に変わるためにＩＮ端子の電圧が低下する。従って、ＩＮ端子の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆと同じ電圧になるためにはＬＥＤに流れる電流はＴａｉｌ端子から電源が入力されているときに比べて大きくなる。
【００３７】
図１０に他の例を示す。Ｔａｉｌ端子から電源が入力されているときは抵抗Ｒ２の両端に発生する電圧は抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧されて制御回路１のＩＮ端子に入力されており、この電圧が内部の基準電圧Ｖｒｅｆと同じになるようにＬＥＤに流れる電流が制御されて動作している。Ｓｔｏｐ端子から電源が入力されたときには抵抗Ｒ６を介してトランジスタＴｒ２がオンすることでＬＥＤの電流を制限している抵抗Ｒ２に並列に抵抗Ｒ５が接続され、制限抵抗が小さくなるのでＬＥＤに流れる電流は大きくなり、光出力は増大する。電流が増加するとＬＥＤの順方向電圧が高くなるので、抵抗値を小さくすることで出力電圧は電源電圧以下にすることが可能であり、電源変動に対しても確実に制御が可能である。
【００３８】
このように本実施形態では光出力を変化させた場合においても高出力時の順方向電圧の和が電源電圧以下となるようにＬＥＤを直列に接続し、降圧回路の出力を低出力と高出力に変化させ、ＬＥＤに一定電流が流れるように制御することで、光出力が異なる状態においてもＬＥＤの順方向電圧のばらつきや従来のような並列回路でのばらつきや電源変動等による光出力のばらつきを無くすことが可能であり、またＬＥＤ１灯が断線した場合には複雑な回路を必要とせずに全灯を消灯させることが可能である。
【００３９】
（実施形態５）
図１１に本発明の実施形態５の回路構成を示す。複数のＬＥＤユニットを点灯する例であり、チョークコイルＬ１、ダイオードＤ１、スイッチング素子Ｔｒ５、コンデンサＣ１、制御回路１からなる昇圧回路の出力に、ＰＮＰ型トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２及びエミッタ抵抗Ｒ１，Ｒ２から成る第１のカレントミラー回路（一方のトランジスタ例えばＴｒ２のベース・コレクタ間は短絡される）を構成し、ＰＮＰ型トランジスタＴｒ１及びＴｒ２のコレクタ側にＬＥＤユニット（ＬＥＤ１，ＬＥＤ２）のアノード側が接続され、夫々のカソード側にＮＰＮ型トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４及びエミッタ抵抗Ｒ３，Ｒ４からなる第２のカレントミラー回路（ＬＥＤのアノード側のＰＮＰ型トランジスタのベース・コレクタ間が短絡されていない方のトランジスタ、ここではＴｒ３のベース・コレクタ間が短絡される）が接続され、抵抗Ｒ３またはＲ４のどちらかの電圧降下を検出し、この電圧即ち回路電流が一定となるように昇圧回路は定電流制御されている。
【００４０】
上記の２つのカレントミラー回路は、相互に回路電流をミラーし合う関係にあり、双方のＬＥＤ回路電流のバランスをとると同時に、どちらかの電流が無くなれば他方の電流も遮断されることになり、従来例における各回路のＬＥＤ光出力のアンバランスを抑制すると共に、ＬＥＤが１灯でも断線に至った場合に全灯消灯が可能であり、しかも全灯消灯モードを設けていないので外乱等によってそのモードに固定されることも無く、上述の２つの課題を簡単な構成で解決することができる。
【００４１】
図１２にＬＥＤユニットが３つの場合の例を示す。端子Ａ，Ｂ，Ｃが図１１の端子Ａ，Ｂ，Ｃに接続される。このように本実施形態では複数個のＬＥＤユニットを並列に接続した場合でも、ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆのばらつきによる光出力のアンバランスを無くすことが出来、またＬＥＤが１灯でも断線すれば全てのＬＥＤを消灯させる機能もそのまま発揮できる。また３つ以上の並列回路にも同様に展開できる。
【００４２】
（実施形態６）
図１３に本発明の実施形態６の回路構成を示す。定電流制御を行っている昇圧回路の出力部にトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３を介して複数のＬＥＤからなるＬＥＤユニットＬＥＤ１，ＬＥＤ２が接続されている。トランジスタＴｒ２，Ｔｒ３のベースはそれぞれ抵抗Ｒ５，Ｒ６を介してトランジスタＴｒ４，Ｔｒ５のコレクタに接続されており、トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５はそれぞれ制御回路２からの信号Ｓ１，Ｓ２により駆動される。
【００４３】
図１４に示すように信号Ｓ１がＨｉｇｈの時はトランジスタＴｒ４，Ｔｒ２がオンして、ＬＥＤ１が点灯する。信号Ｓ２がＨｉｇｈの時にはトランジスタＴｒ５，Ｔｒ３がオンして、ＬＥＤ２が点灯するいわゆる時分割制御を行っている。信号Ｓ１とＳ２は同時にＨｉｇｈとなる重複期間Ｔ１を設け、この期間では二つのＬＥＤユニットＬＥＤ１，ＬＥＤ２が同時に点灯するように制御されている。
【００４４】
このように複数のＬＥＤユニットを並列に点灯させる場合、それぞれの順方向電圧のばらつきによりＬＥＤユニットの光出力がアンバランスになる可能性があったが、時分割制御を行うことでＬＥＤは１ユニット毎しか点灯しないので、順方向電圧のばらつきによる光出力のアンバランスが生じない。また、トランジスタＴｒ２，Ｔｒ３を切り替える信号Ｓ１，Ｓ２には信号が同時にＨｉｇｈとなる瞬間Ｔ１が設けられており、ＬＥＤ１，ＬＥＤ２を切り替えるときには必ず両方のＬＥＤが点灯する瞬間を設けることで、定電流回路が無負荷となり切替時に異常昇圧が生じることもない。
【００４５】
（実施形態７）
図１５に本発明の実施形態７の回路構成を示す。昇圧回路の出力に複数のＬＥＤを直列に接続し、光出力を変化させる時は複数のＬＥＤの一部を短絡して点灯させないことで光出力を低減させることが出来る。具体的にはチョークコイルＬ１、スイッチング素子Ｔｒ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、制御回路１からなる昇圧回路構成の定電流回路の出力部に複数のＬＥＤからなるＬＥＤユニットが接続され、ＬＥＤには定格電流以下の電流で定電流制御されている。光出力の高いストップランプ点灯時にはＳｔｏｐ側の端子に電源が接続されるので、トランジスタＴｒ２，Ｔｒ３がオフしているために出力側のＬＥＤは全灯が点灯している。光出力の低いテールランプ点灯時にはＴａｉｌ側の端子に電源が接続されることでトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３がオンするためにＬＥＤの一部が短絡状態となって発光せず、ＬＥＤの一部のみが点灯することになり、結果的に光出力は低下する。
【００４６】
図１６に他の例を示す。昇圧回路の出力部に複数のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤユニットが並列に接続されている。図１５と同様にストップランプ点灯時にはトランジスタＴｒ３がオンするので、ＬＥＤ１，ＬＥＤ２共に点灯するが、テールランプ点灯時にはトランジスタＴｒ３がオフしているので、ＬＥＤ１しか点灯しない。
【００４７】
このように本実施形態では、複数のＬＥＤからなる照明装置で高い光出力を必要とする場合にもＬＥＤに流れる電流を変える必要が無いから、ＬＥＤの温度を上昇させることなく、容易に光出力を変えることが出来るので、ＬＥＤの長寿命化も期待できる。
【００４８】
（実施形態８）
図１７に本発明の実施形態８の回路構成を示す。本実施形態はＬＥＤの近傍に点灯／不点灯を検出するためのセンサを実装したものである。図１８，図１９に本実施形態の実装構造の一例を示す。図１９のようにＬＥＤの近傍に受光素子３が同一基板上に実装され、受光素子３とＬＥＤの一部を覆う形で弧状の遮光板４が設けられており、図１９のような基板５上に構成されている。図１８に示すようにＬＥＤから出た光は遮光板４に当たり受光素子３に当たることで、ＬＥＤが点灯していることが判別でき、外光は遮光板４により、受光素子３に入ることはないので、ＬＥＤが点灯していることだけを検出することが可能である。
【００４９】
図１７に上記構成を用いた回路例を示す。ＬＥＤに電流が流れるとＬＥＤが発光し、個別に設けられた受光素子（ここではフォトトランジスタ）がオンする。全てのＬＥＤが点灯すると全てのフォトトランジスタがオンするのでトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３は共にオンする。ＮＯＲ回路ＩＣ１の入力は＜Ｌｏｗ，Ｌｏｗ＞となるので、出力はＨｉｇｈとなり点灯を維持する。
【００５０】
次に仮にＬＥＤ１−１が点灯しなくなったとすると、ＬＥＤ１−１に対応するフォトトランジスタがオフとなり、トランジスタＴｒ２はオフする。そうすると、ＮＯＲ回路ＩＣ１の入力は＜Ｈｉｇｈ，Ｌｏｗ＞となるので、出力はＬｏｗとなり、トランジスタＴｒ４がオフして、トランジスタＴｒ５がオフするからＬＥＤは全て消灯する。なお、電源を入れたときには各ＬＥＤは消灯しているのでフォトトランジスタがオフしているから、ＮＯＲ回路ＩＣ１の出力には遅延回路ＤＬを設けて、電源が入った初期は一定時間Ｈｉｇｈを維持して、ＬＥＤが点灯するようにしている。
【００５１】
実装構造の他の例を図２０，図２１に示す。受光素子３が同一パッケージ６内に設けられた例で、ＬＥＤのチップが基板５上にダイボンディング７等により設けられており、チップ上面からワイヤー８で内部電極に接続されている。内部電極は外部電極Ａ，Ｂにそれぞれに接続されている。受光素子３は同様にもう一方の電極Ｃ，Ｄにワイヤーで接続されている。受光素子３としてはフォトダイオードやフォトトランジスタ等、光により動作する素子であればよい。受光素子３は受光面がＬＥＤのチップ側に向いており、ＬＥＤが発光すると受光面で受光し素子が動作する。
【００５２】
図２２，図２３に他の実施形態を示す。図２３のようにＬＥＤの近傍に温度検出素子９（例えばＮＴＣサーミスタ）などを設け、ＬＥＤの温度を検出して、ＬＥＤが点灯しているかを判断する。ＬＥＤが点灯すると、ＬＥＤにはほぼ同じ電流が流れるので、ＬＥＤの温度は上昇する。ＬＥＤの温度が上昇するとＬＥＤ近傍に設けられたサーミスタの抵抗値が変化するので、ＬＥＤ１のサーミスタ群と抵抗Ｒ７、同様にＬＥＤ２のサーミスタ群と抵抗Ｒ８の分圧比が変わり、ＩＣ１のＡ／Ｄ変換入力端子Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２の電圧が変わる。抵抗Ｒ７とＲ８は同じ定数とする。Ａ／Ｄ変換入力端子Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２の電圧値は本来同じであるが、点灯していなければ、温度が上昇しないＬＥＤがあるので、サーミスタの抵抗値が変化しない。このため、分圧比が点灯していないＬＥＤユニットとは異なる値になるので、点灯していないＬＥＤがあると判断してＩＣ１のＯＵＴ端子はＬｏｗとなり、トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５がオフして消灯する。ＩＣ１はマイコンなどで構成され、電源が入った初期は一定時間Ｈｉｇｈを出力する遅延機能を有している。
【００５３】
このように本実施形態ではＬＥＤ個別にＬＥＤの光や温度を検出することで、ＬＥＤが断線ではなく短絡不良となって点灯しない場合でも点灯しないことを検出することが可能である。
【００５４】
図２４に実施形態１〜８の照明装置を用いたテールランプの器具の例を示す。図２６のように、表面にＬＥＤが実装され、裏面にＬＥＤ点灯回路の電子部品９が実装された照明装置が導光板１１の一端に設けられ、導光板１１の一面には反射板１２を設け、他面が発光するようになっている。図２５のような導光板ユニット１０を構成し、この導光板ユニット１０が図２８のようなケース１３と透過性のある表面パネル１４に組み込まれ、自動車の後部のテールランプを構成している。
【００５５】
その他の例として、図２７のように表面にＬＥＤおよびＬＥＤ点灯回路の電子部品９を実装したような照明装置や、図２９のような表面パネルが無く、ケース１３に導光板ユニット１０が組み込まれたようなテールランプ等も考えられる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、バッテリー等の直流電源で複数のＬＥＤを点灯する照明装置、特に自動車用のテールランプ／ストップランプに用いられる照明装置において課題となる各ＬＥＤ回路の電源変動による光出力変動や順方向電圧のばらつきによる光出力アンバランス及びＬＥＤが１灯でも断線に至った場合にすべてのＬＥＤを消灯する機能を簡単な構成で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に用いる制御回路の回路図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の一変形例の回路図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の回路図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の一変形例の回路図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の他の変形例の回路図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の別の変形例の回路図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の回路図である。
【図９】本発明の第４の実施形態の回路図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態の一変形例の回路図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態の回路図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態の一変形例の回路図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態の回路図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態の動作説明図である。
【図１５】本発明の第７の実施形態の回路図である。
【図１６】本発明の第７の実施形態の一変形例の回路図である。
【図１７】本発明の第８の実施形態の回路図である。
【図１８】本発明の第８の実施形態の実装構造の一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図１９】本発明の第８の実施形態の実装構造の一例を示す斜視図である。
【図２０】本発明の第８の実施形態の実装構造の他の例を示す斜視図である。
【図２１】本発明の第８の実施形態の実装構造の他の例を示す断面図である。
【図２２】本発明の第８の実施形態の一変形例の回路図である。
【図２３】本発明の第８の実施形態の一変形例の実装構造の一例を示す斜視図である。
【図２４】本発明の照明装置を用いたテールランプの実装構造の一例を示す分解斜視図である。
【図２５】本発明の照明装置を用いたテールランプの半完成品の外観を示す斜視図である。
【図２６】本発明の照明装置を用いたテールランプの基板上の実装構造の一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図である。
【図２７】本発明の照明装置を用いたテールランプの基板上の実装構造の他の一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図である。
【図２８】本発明の照明装置を用いたテールランプの完成品の外観の一例を示す斜視図である。
【図２９】本発明の照明装置を用いたテールランプの完成品の外観の他の一例を示す斜視図である。
【図３０】複数のＬＥＤを用いた従来の照明装置の回路図である。
【図３１】自動車のテールランプ／ストップランプの装着箇所を示す斜視図である。
【図３２】複数のＬＥＤを用いた従来の照明装置に光出力のばらつきを抑制する機能を付加した例を示す回路図である。
【図３３】複数のＬＥＤを用いた従来の照明装置に断線時の全消灯機能を付加した例を示す回路図である。
【符号の説明】
ＬＥＤ　　ＬＥＤ直列回路
Ｖｄｃ　　直流電源
Ｌ１　　　チョークコイル
Ｔｒ１　　スイッチング素子
Ｄ１　　　ダイオード
Ｃ１　　　平滑用コンデンサ
Ｒ２　　　電流制限抵抗
１　　　　制御回路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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