(57)【要約】【課題】複数のＬＥＤを用いた信号灯器において、ＬＥＤが故障しても信号灯器全体に及ぶ輝度低下の影響を少なくして信頼性を確保する。【解決手段】複数のＬＥＤ１‥１をマトリクス状に接続するとともに、そのＬＥＤ駆動回路ブロックＢ１の各列Ｌ１‥Ｌｎごとに並列接続されているＬＥＤ群１‥１に対してそれぞれツェナーダイオード２を並列接続することで、ＬＥＤが故障しても輝度低下の影響を少なくするとともに、故障しているＬＥＤ以外の正常なＬＥＤに異常な電流が流れることを防止する。【選択図】図１
2004356000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤを点灯する駆動回路であって、複数のＬＥＤがマトリクス状に接続されているとともに、そのＬＥＤ接続マトリクスの各列または各行ごとに並列接続されているＬＥＤ群に対して、それぞれ閾値電圧を超えたときに電流が流れる素子が並列接続されていることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
複数のＬＥＤがマトリクス状に接続されてなる回路全体の電流を一定に保つための定電流駆動回路が接続されてい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】
複数のＬＥＤを点灯する駆動回路であって、複数のＬＥＤをマトリクス状に接続してなるＬＥＤ駆動回路ブロックが複数並列接続されているとともに、その各ＬＥＤ駆動回路ブロックのＬＥＤ接続マトリクスの各列または各行ごとに並列接続されているＬＥＤ群に対して、それぞれ、閾値電圧を超えたときに電流が流れる素子が並列接続されていることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
【請求項４】
前記複数のＬＥＤ駆動回路ブロックには、その各回路ブロックの電流を一定に保つための定電流駆動回路がそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項５】
前記閾値電圧を超えたときに電流が流れる素子が、ツェナーダイオードであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＬＥＤ式信号灯器やＬＥＤ式注意灯など、複数のＬＥＤを光源とする発光・表示装置に適用されるＬＥＤ駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路等に設置される３色信号灯器としては、従来、白熱電球（光源）と、この白熱電球の背面側に配置される反射板と、白熱電球の前面側に配置される前面カバーとからなり、その前面カバーに赤・青・黄の信号色を着色した構造のものが使用されている。
【０００３】
また、最近では、消費電力の低減化や保守・管理に要する手間の削減等をはかることを目的として、ＬＥＤ式信号灯器が実用化されてきている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ＬＥＤ式信号灯器は、多数のＬＥＤ（発光色：赤、青または黄）がプリント配線基板に実装されてなるＬＥＤユニットを光源とし、そのＬＥＤユニットを灯器ケース内に収容し、ＬＥＤ群の前面側を透明の前面カバー（前面レンズカバー）で覆った構造となっている。また、ＬＥＤユニットを光源に用いた信号灯器としては、３色信号灯器のほか、例えばＬＥＤ式矢印灯器や一灯点滅灯器なども実用化されている。
【０００５】
このようなＬＥＤ式信号灯器に適用されるＬＥＤ駆動回路としては、従来、例えば図６に示すように、複数のＬＥＤ１‥１と電流制限抵抗６２が直列に接続された直列点灯回路６１を複数並列に接続した回路構成で、その並列接続回路６０にダイオードブリッジ回路６３から直流電圧を供給することにより各ＬＥＤ１‥１を点灯する駆動回路が知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−６７３８６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図６に示す従来の駆動回路によれば、１つのＬＥＤが断線故障すると、故障したＬＥＤを含む１つの直列点灯回路全体が点灯しなくなる。例えば図６においてＸ箇所のＬＥＤ１が故障すると、この故障したＬＥＤ１が接続されている直列点灯回路６１の全てのＬＥＤ１‥１が消えてしまうので、灯器全体の輝度低下が大きくなってしまい、信号灯器としての信頼性が低下するという問題がある。
【０００８】
本発明はそのような問題を解消するためになされたもので、例えば複数のＬＥＤを用いた交通信号灯器において、ＬＥＤが故障しても信号灯器全体に及ぶ輝度低下の影響を少なくして、信号灯の信頼性を確保することことが可能なＬＥＤ駆動回路の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のＬＥＤ駆動回路は、複数のＬＥＤを点灯する駆動回路であって、複数のＬＥＤがマトリクス状に接続されているとともに、そのＬＥＤ接続マトリクスの各列または各行ごとに並列接続されているＬＥＤ群に対して、それぞれ、閾値電圧を超えたときに電流が流れる素子が並列接続されていることを特徴としている。
【００１０】
なお、この発明に用いる「閾値電圧を超えたときに電流が流れる素子」としては、ツェナーダイオードを挙げることができる。以下、この発明の説明においては「閾値電圧を超えたときに電流が流れる素子」をツェナーダイオードという。また、ツェナーダイオードのツェナー電圧は、ＬＥＤの設計上の最大許容電流時の順電圧と同じ値、もしくは所定量だけ小さい値とする。
【００１１】
この発明の駆動回路によれば、複数のＬＥＤがマトリクス状に接続されているので、１つのＬＥＤが断線故障した場合、その故障したＬＥＤの後段の正常なＬＥＤには、別のＬＥＤ接続経路（隣接する行ライン）によって電流が供給されるので、消えてしまうＬＥＤは１つだけで済み、輝度低下を少なくすることができる。
【００１２】
しかも、ＬＥＤ接続マトリクスの各列または各行ごとに並列接続されたＬＥＤ群に対してツェナーダイオードを並列接続しているので、次のような作用効果を奏することができる。
【００１３】
まず、複数のＬＥＤをマトリクス状に接続した回路において、ＬＥＤの断線故障が発生すると、故障したＬＥＤとマトリクス上で並列に接続されたＬＥＤを経由して電流が流れるため、同一の並列接続部分で複数のＬＥＤが故障した場合、残った正常なＬＥＤの電流負担が増え、ＬＥＤの輝度寿命に影響が及ぶ。
【００１４】
これを解消するため、この本発明では、マトリクスの各列（または各行）ごとに並列接続されたＬＥＤ群に対してツェナーダイオードを並列接続し、ＬＥＤ群内の１つのＬＥＤが故障した際に他の正常なＬＥＤに流れる電流が、ＬＥＤの最大許容電流を超えるときには、その最大許容電流を超える電流をツェナーダイオードに流すことでＬＥＤを保護する。
【００１５】
この発明のＬＥＤ駆動回路において、複数のＬＥＤがマトリクス状に接続されてなる回路全体の電流を一定に保つための定電流駆動回路を接続しておいてもよい。このように駆動回路に定電流駆動回路を接続すると次のような利点がある。
【００１６】
まず、複数のＬＥＤをマトリクス状に接続しても、図７に示すように、電流制限抵抗７２を用いた回路構成では、ＬＥＤ１の断線故障により電流経路が変わることで、個々のＬＥＤ１に流れる電流が変化するため、信号灯器全体の輝度に影響が出るが、この発明のように、電流制限抵抗部分をマトリクス状に接続した回路全体の電流を一定に保つ定電流駆動回路とすることで、信号灯器全体の輝度変化を、電流制限抵抗を用いる場合よりも少なくすることができる。
【００１７】
本発明のＬＥＤ駆動回路は、複数のＬＥＤを点灯する駆動回路であって、複数のＬＥＤをマトリクス状に接続してなるＬＥＤ駆動回路ブロックが複数並列接続されているとともに、その各ＬＥＤ駆動回路ブロックのＬＥＤ接続マトリクスの各列または各行ごとに並列接続されているＬＥＤ群に対して、それぞれ閾値電圧を超えたときに電流が流れる素子が並列接続されていることを特徴としている。
【００１８】
なお、この発明に用いる「閾値電圧を超えたときに電流が流れる素子」としては、ツェナーダイオードを挙げることができる。以下、この発明の説明においては「閾値電圧を超えたときに電流が流れる素子」をツェナーダイオードという。また、ツェナーダイオードのツェナー電圧は、ＬＥＤの設計上の最大許容電流時の順電圧と同じ値、もしくは所定量だけ小さい値とする。
【００１９】
この発明の駆動回路によれば、ＬＥＤ駆動回路ブロックごとにＬＥＤがマトリクス状に接続されているので、１つのＬＥＤ駆動回路ブロックにおいて、１つのＬＥＤが断線故障した場合、その故障したＬＥＤの後段の正常なＬＥＤには、別のＬＥＤ接続経路（隣接する行ライン）にて電流が供給されるので、消えてしまうＬＥＤは１つだけで済み、輝度低下を少なくすることができる。
【００２０】
さらに、この発明の駆動回路では、以下の（１）及び（２）の作用効果を奏することができる。
【００２１】
（１）ＬＥＤ接続マトリクス上において並列接続されたＬＥＤのうち、１つを残した全てが断線故障した場合は、残った正常なＬＥＤの電流負担が最大値となるが、全体の回路構成を複数のＬＥＤ駆動回路ブロックに系統分けし、１系統のマトリクスにおける並列回路数（ＬＥＤの並列接続個数）を少なくすることで、ＬＥＤの電流負担を減らすことができる。また、このことにより、下記の（２）のツェナーダイオードに必要な電流容量を小さくすることができる。
【００２２】
（２）前記したように、複数のＬＥＤをマトリクス状に接続した回路において、ＬＥＤの断線故障が発生すると、故障したＬＥＤとマトリクス上で並列に接続されたＬＥＤを経由して電流が流れるため、同一の並列接続部分で複数のＬＥＤが故障した場合、残った正常なＬＥＤの電流負担が増え、ＬＥＤの輝度寿命に影響が出るが、各ＬＥＤ駆動回路ブロックの各列（または各行）ごとに並列接続されているＬＥＤ群に対してツェナーダイオードをそれぞれ並列接続することで、ＬＥＤ群内の１つのＬＥＤが故障した際に他の正常なＬＥＤに流れる電流が、ＬＥＤの最大許容電流を超えるときには、その最大許容電流を超える電流がツェナーダイオードに流れるようになり、ＬＥＤを保護することができる。
【００２３】
この発明のＬＥＤ駆動回路において、複数のＬＥＤ駆動回路ブロックには、その各回路ブロックの電流を一定に保つための定電流駆動回路を接続しておいてもよい。このように、各ＬＥＤ駆動回路ブロックに定電流駆動回路を接続しておくと、前記した発明と同様な理由により、信号灯器全体の輝度変化を、電流制限抵抗を用いる場合よりも少なくすることができる。
【００２４】
なお、本発明のＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤ式信号灯器に限られることなく、ＬＥＤ式注意灯あるいはその他のＬＥＤ発光・表示装置などにも適用可能であり、それらの機器・装置に適用した場合でも、上記と同様な作用効果を達成することできる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
まず、本発明を適用するＬＥＤ式信号灯器について図３を参照しながら説明する。
【００２７】
図３に示すＬＥＤ式信号灯器１１は、道路上の車両交通の制御に用いられる信号灯器であって、プリント配線基板１０にドット配置された多数のＬＥＤ（発光色：赤、青または黄）１‥１と、プリント配線基板１０の裏面側に配置（または、プリント配線基板１０にＬＥＤ１と共に混載配置）された駆動回路部及び電源部（いずれも図示せず）と、プリント配線基板１０の前方（ＬＥＤ１・・１の前方）に配置された前面カバー（図示せず）などを備えており、図４に示すような交通信号灯１２の灯器ケース１３内に収容される。
【００２８】
次に、図３に示すようなＬＥＤ式信号灯器１１に適用するＬＥＤ駆動回路の具体的な例（本発明の実施形態）について説明する。
【００２９】
＜実施形態１＞
図１は本発明の実施形態の回路構成を示す図である。
【００３０】
図１に示す実施形態においては、多数のＬＥＤ１‥１をマトリクス状に接続して１つのＬＥＤ駆動回路ブロックＢ１を構成している。このＬＥＤ駆動回路ブロックＢ１はダイオードブリッジ回路３に接続される。
【００３１】
ダイオードブリッジ回路３は、交流電圧入力端子５，６に供給される交流電圧を直流電圧に変換し、その変換後の直流電圧をＬＥＤ駆動回路ブロックＢ１に供給する。この電圧供給により、ＬＥＤ駆動回路ブロックＢ１の全てのＬＥＤ１‥１が点灯する。
【００３２】
そして、この実施形態においては、ＬＥＤの順電流増加に応じて順電圧も増加するという特性を利用し、マトリクス接続されている多数のＬＥＤ１‥１のうち、各列Ｌ１，Ｌ２，‥Ｌｎごとに並列接続されているＬＥＤ群１‥１に対してそれぞれツェナーダイオード２を並列接続している点に特徴がある。さらに、ＬＥＤ駆動回路ブロックＢ１の回路全体の電流を一定に保つための定電流駆動回路４を接続している点に特徴がある。
【００３３】
なお、ツェナーダイオード２は、ＬＥＤ群１‥１のアノードライン−カソードライン間に逆並列（ＬＥＤ１のアノード側にツェナーダイオード２のカソードを接続、ＬＥＤ１のカソード側にツェナーダイオード２のアノードを接続）で接続されている。また、ツェナーダイオード２のツェナー電圧は、ＬＥＤの設計上の最大許容電流時の順電圧と同じ値、もしくは所定量だけ小さい値としている。
【００３４】
この実施形態によれば、ＬＥＤ１‥１をマトリクス状に接続しているので、１つのＬＥＤ１が断線故障した場合、その故障したＬＥＤ１の後段の正常なＬＥＤ１には、別のＬＥＤ接続経路（隣接する行ライン）で電流が供給されるので、１つのＬＥＤ分の輝度低下で済む。
【００３５】
また、各列Ｌ１，Ｌ２，‥Ｌｎごとにツェナーダイオード２を並列接続しているので、例えば、ＬＥＤ駆動回路ブロックＢ１の列Ｌ１に並列接続されているＬＥＤ群１‥１のうち、１つのＬＥＤ１が断線故障して他の正常なＬＥＤ１‥１に流れる電流が、ＬＥＤ１の最大許容電流を超えるときには、その最大許容電流を超える電流がツェナーダイオード２に流れるようになり、これにより、残った正常なＬＥＤ１‥１に流れる電流値を最大許容電流値以内に維持することができ、正常なＬＥＤ１‥１を保護することができる。さらに、ＬＥＤ駆動回路ブロックＢ１に定電流駆動回路４を接続しているので、信号灯器全体の輝度変化を少なくすることができる。
【００３６】
＜実施形態２＞
図２は本発明の他の実施形態の回路構成を示す図である。
【００３７】
図２に示す実施形態においては、複数のＬＥＤ１‥１をマトリクス状に接続してなる複数のＬＥＤ駆動回路ブロックＢ２１‥Ｂ２ｎを、さらに並列接続してＬＥＤ駆動回路ブロック群Ｂ２０を構成している。このＬＥＤ駆動回路ブロック群Ｂ２０はダイオードブリッジ回路３に接続される。
【００３８】
ダイオードブリッジ回路３は、交流電圧入力端子５，６に供給される交流電圧を直流電圧に変換し、その変換後の直流電圧を各ＬＥＤ駆動回路ブロックＢ２１‥Ｂ２ｎに供給する。この電圧供給により、各ＬＥＤ駆動回路ブロックＢ２１‥Ｂ２ｎの全てのＬＥＤ１‥１が点灯する。
【００３９】
そして、この実施形態においては、ＬＥＤの順電流増加に応じて順電圧も増加するという特性を利用し、各ＬＥＤ駆動回路ブロックＢ２１‥Ｂ２ｎごとにマトリクス接続されているＬＥＤ１‥１のうち、各列Ｌ２１，Ｌ２２，‥Ｌ２ｎごとに並列接続されているＬＥＤ群１‥１に対してそれぞれツェナーダイオード２を並列接続している点に特徴がある。さらに、各ＬＥＤ駆動回路ブロックＢ２１‥Ｂ２ｎごとに、その各ブロックの回路全体の電流を一定に保つための定電流駆動回路４をそれぞれ接続している点に特徴がある。
【００４０】
なお、ツェナーダイオード２は、ＬＥＤ群１‥１のアノードライン−カソードライン間に逆並列（ＬＥＤ１のアノード側にツェナーダイオード２のカソードを接続、ＬＥＤ１のカソード側にツェナーダイオード２のアノードを接続）で接続されている。また、ツェナーダイオード２のツェナー電圧は、ＬＥＤの設計上の最大許容電流時の順電圧と同じ値、もしくは所定量だけ小さい値としている。
【００４１】
この実施形態によれば、各ＬＥＤ駆動回路ブロックＢ２１‥Ｂ２ｎごとにＬＥＤ１‥１をマトリクス状に接続しているので、例えば、１つのＬＥＤ駆動回路ブロックＢ２１の列Ｌ２１に並列接続されているＬＥＤ群１‥１のうち、１つのＬＥＤ１が断線故障した場合、その故障したＬＥＤ１の後段の正常なＬＥＤ１には、別のＬＥＤ接続経路（隣接する行ライン）で電流が供給されるので、１つのＬＥＤ分の輝度低下で済む。さらに、全体の回路構成を複数のＬＥＤ駆動回路ブロックＢ２１‥Ｂ２ｎに系統分けし、１系統のＬＥＤ駆動回路ブロックＢ２１‥Ｂ２ｎにおけるＬＥＤ１の接続個数を少なくしているので、ＬＥＤ１が断線故障した際における、他の正常なＬＥＤ１の電流負担を減らすことができる。
【００４２】
また、各ＬＥＤ駆動回路ブロックＢ２１‥Ｂ２ｎの各列Ｌ１，Ｌ２，‥Ｌｎごとに、ツェナーダイオード２を並列接続しているので、例えば、１つのＬＥＤ駆動回路ブロックＢ２１の列Ｌ２１に並列接続されているＬＥＤ群１‥１のうち、１つのＬＥＤ１が断線故障して他の正常なＬＥＤに流れる電流が、ＬＥＤ１の最大許容電流を超えるときには、その最大許容電流を超える電流がツェナーダイオード２に流れるようになり、これにより、残った正常なＬＥＤ１‥１に流れる電流値を最大許容電流値以内に維持することができ、ＬＥＤ１を保護することができる。
【００４３】
さらに、各ＬＥＤ駆動回路ブロックＢ２１‥Ｂ２ｎごとに、それぞれ定電流駆動回路４を接続しているので、各ＬＥＤ駆動回路ブロックＢ２１‥Ｂ２ｎの回路全体に流れる電流を一定に保つことができ、信号灯器全体の輝度変化を少なくすることができる。
【００４４】
以上の実施形態では、ＬＥＤ式信号灯器に本発明のＬＥＤ駆動回路を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば図５に示すようなＬＥＤ式矢印灯器２１や一灯点滅灯器等の他の信号灯器、あるいは、複数のＬＥＤを光源とする各種の発光・表示装置などにも適用できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＬＥＤ駆動回路によれば、複数のＬＥＤをマトリクス状に接続するとともに、そのＬＥＤ接続マトリクスの各列（または各行）ごとに並列接続されているＬＥＤ群に対して、それぞれ閾値電圧を超えたときに電流が流れる素子（ツェナーダイオード）を並列接続しているので、ＬＥＤが故障しても輝度低下の影響を少なくすることができる。しかも、故障しているＬＥＤ以外の正常なＬＥＤに異常な電流が流れることを防止することができるので、残った正常なＬＥＤの輝度寿命が低下すること抑制することができる。従って、本発明のＬＥＤ駆動回路を用いることにより、例えばＬＥＤ式信号灯器において信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の回路構成を示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態の回路構成を示す図である。
【図３】本発明を適用するＬＥＤ式信号灯器の構成を模式的に示す正面図である。
【図４】交通信号灯の一例を模式的に示す外観図である。
【図５】ＬＥＤ式矢印灯器の一例を模式的に示す正面図である。
【図６】ＬＥＤ式信号灯器の回路構成の一例を示す図である。
【図７】ＬＥＤ式信号灯器の回路構成の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１  ＬＥＤ
１０  プリント配線基板
２  ツェナーダイオード
３  ダイオードブリッジ回路
４  定電流駆動回路
Ｂ１  ＬＥＤ駆動回路ブロック
Ｂ２１‥Ｂ２ｎ  ＬＥＤ駆動回路ブロック
１１  ＬＥＤ式信号灯器
【図１】
2004356000.tif 000003
【図２】
2004356000.tif 000004
【図３】
2004356000.tif 000005
【図４】
2004356000.tif 000006
【図５】
2004356000.tif 000007
【図６】
2004356000.tif 000008
【図７】
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