(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１個あるいは複数個の発光ダイオードを有する発光ダイオードブロックと、前記発光ダイオードブロックに直列に接続されたトランスの一次側コイルと、前記トランスの一次側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ためのダイオードとで構成される直列接続回路ループと、
前記直列接続回路ループの一方の端子に接続され、前記トランス及び前記発光ダイオードブロックに電圧を印加するための電源部と、
前記直列接続回路ループの他方の端子に接続され、前記発光ダイオードブロックへ断続的に電流を供給するためのスイッチング駆動回路を備えた発光ダイオード駆動装置であって、
前記スイッチング駆動回路は、
一端が前記直列接続回路ループに接続され、他端が前記電源部の基準電位に接続された第１のスイッチング素子と、
一端が前記電源部の基準電位に接続された前記トランスの二次側コイルの他端に接続され、前記トランスの二次側コイルに流れる電流が予め設定された値以下になるとボトム値検出信号を出力する第１の電流検出回路と、
前記第１の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第２の電流検出回路と、
前記第１のスイッチング素子の高電位側端子、制御端子、低電位側端子に接続され、前記第１の電流検出回路からのボトム値検出信号を受けて前記第１のスイッチング素子をオンさせ、前記第２の電流検出回路からのピーク値検出信号を受けて前記第１のスイッチング素子をオフさせる制御信号を、前記第１のスイッチング素子の制御端子へ出力する制御回路と、
前記直列接続回路ループのいずれかの一端と接続された定電流源と、
前記定電流源の他端に接続され前記スイッチング駆動回路の動作電圧を生成するレギュレータとを有し、
一端が前記レギュレータと制御回路に接続され、他端が前記電源部の基準電位に接続されたコンデンサを設けた
ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項２】
前記第１の電流検出回路は、
前記トランスの二次側コイルに流れる電流を電圧に変換するＩ−Ｖ変換回路と、
前記Ｉ−Ｖ変換回路の出力信号がプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子に第１の基準電圧が入力された第１のコンパレータと、
前記第１のコンパレータの出力が一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に前記制御回路の制御信号が入力されるＮＯＲ回路とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項３】
１個あるいは複数個の発光ダイオードを有する発光ダイオードブロックと、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と、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ためのダイオードとで構成される直列接続回路ループと、
前記直列接続回路ループに接続され、前記発光ダイオードブロックおよび前記チョークコイルに電圧を印加するための電源部と、
前記直列接続回路ループに接続され、前記発光ダイオードブロックに流れる電流を定電流制御するためのスイッチング駆動回路を備えた発光ダイオード駆動装置であって、
前記スイッチング駆動回路は、
一端が前記直列接続回路ループに接続され、他端が前記電源部の基準電位に接続された第１のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子の高電位側に接続され、前記直列接続回路ループに流れる電流が予め設定された値以下になるとボトム値検出信号を出力する第１の電流検出回路と、
前記第１の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第２の電流検出回路と、
前記第１のスイッチング素子の高電位側端子、制御端子、低電位側端子に接続され、前記第１の電流検出回路からのボトム値検出信号を受けて前記第１のスイッチング素子をオンさせ、前記第２の電流検出回路からのピーク値検出信号を受けて前記第１のスイッチング素子をオフさせる制御信号を、前記第１のスイッチング素子の制御端子へ出力する制御回路と、
前記直列接続回路ループのいずれかの一端と接続された定電流源と、
前記定電流源の他端に接続され前記スイッチング駆動回路の動作電圧を生成するレギュレータとを有し、
一端が前記レギュレータと制御回路に接続され、他端が前記電源部の基準電位に接続されたコンデンサを設けた
ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項４】
前記第１の電流検出回路は、
前記第１のスイッチング素子の高電位側と前記電源部の基準電位との間に直列接続された２つの抵抗と、
前記２つの抵抗によって分圧された直流電圧がプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子に第１の基準電圧が入力される第１のコンパレータと、
前記第１のコンパレータの出力が一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に前記制御回路の制御信号が入力されるＮＯＲ回路とを有する
ことを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項５】
前記電源部は、
交流電圧を発生させる交流電源と、
前記交流電源の交流電圧を整流して出力する整流回路とを有し、
前記スイッチング駆動回路は、
前記整流回路の出力電圧が所定値以上であるか否かによって電位状態が変化する信号を出力する入力電圧検出回路を有し、
前記制御回路は、
前記入力電圧検出回路の出力信号が前記整流回路の出力電圧が所定値以上になったことを示すときには、前記第１のスイッチング素子のオン・オフ制御を起動させ、前記入力電圧検出回路の出力信号が前記整流回路の出力電圧が所定値を下回ったことを示すときには、前記第１のスイッチング素子のオン・オフ制御を停止させる信号を出力する起動／停止回路を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項４に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項６】
前記定電流源は、
前記第１のスイッチング素子の高電位側端子と前記レギュレータとの間に接続した
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項７】
前記定電流源は、
前記電源部の出力側と前記レギュレータとの間に接続した
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項８】
前記第２の電流検出回路は、
前記第１のスイッチング素子のオン電圧を第２の基準電圧と比較して、前記第１のスイッチング素子に流れる電流が予め設定した値に達したか否かを検出する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項９】
前記スイッチング駆動回路は、
高電位側端子が前記第１のスイッチング素子の高電位側端子と並列接続され、制御端子に前記制御回路から前記第１のスイッチング素子と共通の制御信号が入力され、前記第１のスイッチング素子に流れる電流に対して、電流値が小さく且つ一定の電流比の電流が流れる第２のスイッチング素子と、
前記第２のスイッチング素子の低電位側端子と前記第１のスイッチング素子の低電位側端子との間に接続された抵抗とを有し、
前記第２の電流検出回路は、
前記抵抗の両端電圧を第２の基準電圧と比較して、前記第１のスイッチング素子に流れる電流が予め設定した値に達したか否かを検出する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１０】
前記スイッチング駆動回路は、
前記第１の電流検出回路の第１の基準電圧を外部より変更して、前記第１の電流検出回路の電流検出値を可変する電流検出値可変回路を有し、
前記電流検出値可変回路は、
外部からの制御信号により前記第１の電流検出回路の電流検出値を可変して、前記発光ダイオードに流れる脈流電流のリップル幅を変更する
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１１】
前記スイッチング駆動回路は、
前記第１の電流検出回路の第１の基準電圧および前記第２の電流検出回路の第２の基準電圧を外部より変更して、前記第１の電流検出回路および前記第２の電流検出回路の電流検出値を可変する電流検出値可変回路を有し、
前記電流検出値可変回路は、
外部からの制御信号により前記第１の電流検出回路および前記第２の電流検出回路の電流検出値を可変して、前記発光ダイオードの調光を可能とする
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１２】
前記発光ダイオードの調光を制御するための前記外部からの制御信号を出力する調光用制御回路を設け、
前記電流検出値可変回路は、
前記調光用制御回路からの前記外部制御信号により前記第１の電流検出回路および前記第２の電流検出回路の電流検出値を可変する
ことを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１３】
前記入力電圧検出回路は、
前記電源部の出力側と基準電位との間で直列接続された２つの抵抗と、
前記２つの抵抗によって分圧された直流電圧がプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子に第３の基準電圧が入力される第２のコンパレータとを有し、
前記第２のコンパレータの出力信号を前記起動／停止回路へ出力する
ことを特徴とする請求項５から請求項１２のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１４】
前記入力電圧検出回路は、
前記電源部の出力側と基準電位との間で直列接続された３つの抵抗と、
前記３つの抵抗によって分圧された第１の分圧電圧がプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子に第４の基準電圧が入力される第３のコンパレータと、
前記３つの抵抗によって分圧された第２の分圧電圧がマイナス入力端子に入力され、プラス入力端子に第５の基準電圧が入力される第４のコンパレータと、
前記第３のコンパレータの出力端子と前記第４のコンパレータの出力端子に各入力端子が接続されるＡＮＤ回路とを有し、
前記ＡＮＤ回路の出力信号を前記起動／停止回路へ出力する
ことを特徴とする請求項５から請求項１２のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１５】
前記制御回路は、
前記スイッチング駆動回路の温度が所定値以上になると前記第１のスイッチング素子のオン・オフ制御を停止させる過熱保護回路を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１６】
前記ダイオードの逆回復時間が１００ｎｓｅｃ以下とする
ことを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置における前記スイッチング駆動回路の構成を半導体を用いて単一基板上に形成した
ことを特徴とする発光ダイオード駆動用半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置等に使用される発光ダイオードを駆動するための発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば屋内あるいは屋外用の照明装置として、省電力化を目的として発光ダイオード（ＬＥＤ）を１個あるいは複数個を組み合わせて用いた照明装置が広く使用されるようになってきており、このような照明装置に使用されている発光ダイオードを駆動するための発光ダイオード駆動装置、及びその機能を有する回路構成を半導体等を用いて単一基板上に形成した発光ダイオード駆動用半導体装置が開発され、実用化されている。
【０００３】
以上のような従来の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置について、図面を用いて以下に説明する。
【０００４】
図１３は従来の発光ダイオード駆動装置（照明装置）の第１例（例えば、特許文献１を参照）を示す回路図である。図１３に示す発光ダイオード駆動装置の回路構成は、発光ダイオード１０２と、発光ダイオード１０２に直列接続されたコイル１０３とを有している。また、発光ダイオード１０２とコイル１０３に対して並列にダイオード１０４が接続されている。ダイオード１０４は、コイル１０３に生じた逆起電力を発光ダイオード１０２に供給するために設けられている。
【０００５】
また、これら発光ダイオード１０２、コイル１０３、およびダイオード１０４にパルス電圧を印加する電源部が設けられ、この電源部は、直流電源１０１と、直流電源１０１の出力電圧の印加／非印加を切り替えるスイッチング素子１０５とを有している。スイッチング素子１０５は、例えばスイッチング・トランジスタと発振器から構成される。なお、ダイオード１０４は、カソード側が直流電源１０１の正極側に接続されて逆バイアスが印加されるように構成される。
【０００６】
このように構成された発光ダイオード駆動装置は、スイッチング素子１０５によりスイッチング・トランジスタがオンになっているときには、直流電源１０１からの出力電圧の印加により発光ダイオード１０２を発光させ、スイッチング・トランジスタがオフになっているときには、コイル１０３の逆起電力を利用して、発光ダイオード１０２を発光させる。
【０００７】
次に、他の従来例の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置について、図面を用いて以下に説明する。
【０００８】
図１４は従来の発光ダイオード駆動装置の第２例（例えば、特許文献２を参照）を示す回路図である。図１４に示す発光ダイオード駆動装置の回路構成は、インダクタＬ、スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ、ダイオードＤ、および制御回路を備えた昇圧チョッパＢＵＴが、スイッチング素子Ｑのオン・オフ動作を制御することで、インダクタＬによる電磁的エネルギの蓄積と放出を制御し、インダクタンスＬから発光ダイオードＬＥＤへ電流を供給している。
【０００９】
この場合、スイッチング素子Ｑのオフ制御は、発光ダイオードＬＥＤを流れる電流を抵抗ＬＤにより検出して、誤差増幅器ＥＡ、積分回路ＩＣＣ、および乗算器Ｍを介して比較回路ＣＰの一方端（−側入力端子）へ入力するとともに、スイッチング素子Ｑを流れる電流を抵抗ＳＤにより検出して比較回路ＣＰの他方端（＋側入力端子）へ入力し、比較回路ＣＰの比較結果を、双安定マルチバイブレータＢＭへ入力することで行われる。
【００１０】
一方、スイッチング素子Ｑのオン制御については、インダクタＬに磁気結合した検出巻線ＬＤによりインダクタＬがエネルギ放出後に検出巻線ＬＤの両端端子電圧がステップ状に変化するのを検出して、双安定マルチバイブレータＢＭへ入力することで行われる。
【００１１】
このように構成された発光ダイオード駆動装置は、スイッチング素子Ｑがオンになっているときには、インダクタＬにエネルギを蓄え、スイッチング素子Ｑがオフになっているときには、インダクタＬの逆起電力を利用して発光ダイオードＬＥＤを発光させる。
【特許文献１】特開２００１−８４４３号公報
【特許文献２】特開２００１−３１３４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら上記のような従来例における第１例の発光ダイオード駆動装置（図１３）においては、スイッチング素子１０５が単にスイッチング・トランジスタと発振器との組み合わせであり、発振器のある所定のタイミングに基づいてスイッチング素子１０５のオン／オフのタイミングが決定される。このためスイッチング素子１０５がオンしている時間が長すぎると、ＬＥＤ１０２に流れる電流値が高くなりＬＥＤ１０２に許容される最大電流値を超えて破壊する恐れがある。
【００１３】
さらに、電源部の出力電圧値が異なる場合であっても、発光ダイオード１０２に流れる平均電流を一定にするには、電源部の出力電圧値に応じて、発振器の発振周波数やコイル１０３のインダクタンス値を変更しなければならない。したがって、電源部に商用電源を使用する場合、地域によってＡＣ１００Ｖ／ＡＣ２００Ｖなど電源電圧値が大きく異なるため、その都度、発振器の発振周波数やコイル１０３のインダクタンス値を変更しなければならない。
【００１４】
また、商用電源を使用し整流回路などによって整流した電圧を用いてＬＥＤ１０２を駆動する場合、整流電圧は大きく変化するため、特に電圧が低くなったときに安定した動作を保つことができない。この問題を回避するためには整流回路のあとに平滑コンデンサを追加する必要があるが、この場合、高調波電流に起因する雑音端子電圧レベルが大きくなるため、別にノイズ対策用の回路が必要となり、回路の規模が大きくなるとともに構成が複雑になる。
【００１５】
また、上記の従来例における第２例の発光ダイオード駆動装置（図１４）においては、発光ダイオードＬＥＤを流れる電流を抵抗ＬＤにより検出し、スイッチング素子Ｑを流れる電流を抵抗ＳＤにより検出しているため、それらの抵抗による電力消費により、装置全体としての電力損失が大きくなる。
【００１６】
さらに、昇圧チョッパ方式であり不連続又は電流臨界モードで動作するため、発光ダイオードＬＥＤが発光する期間はスイッチング素子Ｑがオフしている期間のみであるので、発光ダイオードＬＥＤに流れる平均電流は、インダクタＬに流れるピーク電流値の半分以下になり、発光ダイオードの能力を最大限に発揮することができず、また、スイッチング素子がオンしている間はＬＥＤに電流が流れないため、発光ダイオードにおける発光に対する電力変換効率が悪い。
【００１７】
さらに、インダクタＬに磁気結合した結合巻線ＬＤにより、インダクタＬがエネルギ放出後に検出巻線ＬＤの両端端子電圧がステップ状に変化するのを検出しているため、それらの構成が必要となり回路規模が大きくなる。
【００１８】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、簡易な構成で、ＬＥＤに流れるピーク電流値および脈流電流のリップル幅を容易に制御することができ、平均電流によって定電流駆動が可能で電力損失を小さく抑えることができる発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置は、１個あるいは複数個の発光ダイオードを有する発光ダイオードブロックと、前記発光ダイオードブロックに直列に接続されたトランスの一次側コイルと、前記トランスの一次側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ためのダイオードとで構成される直列接続回路ループと、前記直列接続回路ループの一方の端子に接続され、前記トランス及び前記発光ダイオードブロックに電圧を印加するための電源部と、前記直列接続回路ループの他方の端子に接続され、前記発光ダイオードブロックへ断続的に電流を供給するためのスイッチング駆動回路を備えた発光ダイオード駆動装置であって、前記スイッチング駆動回路は、一端が前記直列接続回路ループに接続され、他端が前記電源部の基準電位に接続された第１のスイッチング素子と、一端が前記電源部の基準電位に接続された前記トランスの二次側コイルの他端に接続され、前記トランスの二次側コイルに流れる電流が予め設定された値以下になるとボトム値検出信号を出力する第１の電流検出回路と、前記第１の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第２の電流検出回路と、前記第１のスイッチング素子の高電位側端子、制御端子、低電位側端子に接続され、前記第１の電流検出回路からのボトム値検出信号を受けて前記第１のスイッチング素子をオンさせ、前記第２の電流検出回路からのピーク値検出信号を受けて前記第１のスイッチング素子をオフさせる制御信号を、前記第１のスイッチング素子の制御端子へ出力する制御回路と、前記直列接続回路ループのいずれかの一端と接続された定電流源と、前記定電流源の他端に接続され前記スイッチング駆動回路の動作電圧を生成するレギュレータとを有し、一端が前記レギュレータと制御回路に接続され、他端が前記電源部の基準電位に接続されたコンデンサを設けたことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項２に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記第１の電流検出回路は、前記トランスの二次側コイルに流れる電流を電圧に変換するＩ−Ｖ変換回路と、前記Ｉ−Ｖ変換回路の出力信号がプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子に第１の基準電圧が入力された第１のコンパレータと、前記第１のコンパレータの出力が一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に前記制御回路の制御信号が入力されるＮＯＲ回路とを有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項３に記載の発光ダイオード駆動装置は、１個あるいは複数個の発光ダイオードを有する発光ダイオードブロックと、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と、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ためのダイオードとで構成される直列接続回路ループと、前記直列接続回路ループに接続され、前記発光ダイオードブロックおよび前記チョークコイルに電圧を印加するための電源部と、前記直列接続回路ループに接続され、前記発光ダイオードブロックに流れる電流を定電流制御するためのスイッチング駆動回路を備えた発光ダイオード駆動装置であって、前記スイッチング駆動回路は、一端が前記直列接続回路ループに接続され、他端が前記電源部の基準電位に接続された第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子の高電位側に接続され、前記直列接続回路ループに流れる電流が予め設定された値以下になるとボトム値検出信号を出力する第１の電流検出回路と、前記第１の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第２の電流検出回路と、前記第１のスイッチング素子の高電位側端子、制御端子、低電位側端子に接続され、前記第１の電流検出回路からのボトム値検出信号を受けて前記第１のスイッチング素子をオンさせ、前記第２の電流検出回路からのピーク値検出信号を受けて前記第１のスイッチング素子をオフさせる制御信号を、前記第１のスイッチング素子の制御端子へ出力する制御回路と、前記直列接続回路ループのいずれかの一端と接続された定電流源と、前記定電流源の他端に接続され前記スイッチング駆動回路の動作電圧を生成するレギュレータとを有し、一端が前記レギュレータと制御回路に接続され、他端が前記電源部の基準電位に接続されたコンデンサを設けたことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の請求項４に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項３に記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記第１の電流検出回路は、前記第１のスイッチング素子の高電位側と前記電源部の基準電位との間に直列接続された２つの抵抗と、前記２つの抵抗によって分圧された直流電圧がプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子に第１の基準電圧が入力される第１のコンパレータと、前記第１のコンパレータの出力が一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に前記制御回路の制御信号が入力されるＮＯＲ回路とを有することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の請求項５に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１から請求項４に記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記電源部は、交流電圧を発生させる交流電源と、前記交流電源の交流電圧を整流して出力する整流回路とを有し、前記スイッチング駆動回路は、前記整流回路の出力電圧が所定値以上であるか否かによって電位状態が変化する信号を出力する入力電圧検出回路を有し、前記制御回路は、前記入力電圧検出回路の出力信号が前記整流回路の出力電圧が所定値以上になったことを示すときには、前記第１のスイッチング素子のオン・オフ制御を起動させ、前記入力電圧検出回路の出力信号が前記整流回路の出力電圧が所定値を下回ったことを示すときには、前記第１のスイッチング素子のオン・オフ制御を停止させる信号を出力する起動／停止回路を有することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項６に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記定電流源は、前記第１のスイッチング素子の高電位側端子と前記レギュレータとの間に接続したことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の請求項７に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記定電流源は、前記電源部の出力側と前記レギュレータとの間に接続したことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の請求項８に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記第２の電流検出回路は、前記第１のスイッチング素子のオン電圧を第２の基準電圧と比較して、前記第１のスイッチング素子に流れる電流が予め設定した値に達したか否かを検出することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の請求項９に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記スイッチング駆動回路は、高電位側端子が前記第１のスイッチング素子の高電位側端子と並列接続され、制御端子に前記制御回路から前記第１のスイッチング素子と共通の制御信号が入力され、前記第１のスイッチング素子に流れる電流に対して、電流値が小さく且つ一定の電流比の電流が流れる第２のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子の低電位側端子と前記第１のスイッチング素子の低電位側端子との間に接続された抵抗とを有し、前記第２の電流検出回路は、前記抵抗の両端電圧を第２の基準電圧と比較して、前記第１のスイッチング素子に流れる電流が予め設定した値に達したか否かを検出することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の請求項１０に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１から請求項９のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記スイッチング駆動回路は、前記第１の電流検出回路の第１の基準電圧を外部より変更して、前記第１の電流検出回路の電流検出値を可変する電流検出値可変回路を有し、前記電流検出値可変回路は、外部からの制御信号により前記第１の電流検出回路の電流検出値を可変して、前記発光ダイオードに流れる脈流電流のリップル幅を変更することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の請求項１１に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１から請求項９のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記スイッチング駆動回路は、前記第１の電流検出回路の第１の基準電圧および前記第２の電流検出回路の第２の基準電圧を外部より変更して、前記第１の電流検出回路および前記第２の電流検出回路の電流検出値を可変する電流検出値可変回路を有し、前記電流検出値可変回路は、外部からの制御信号により前記第１の電流検出回路および前記第２の電流検出回路の電流検出値を可変して、前記発光ダイオードの調光を可能とすることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の請求項１２に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１１に記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記発光ダイオードの調光を制御するための前記外部からの制御信号を出力する調光用制御回路を設け、前記電流検出値可変回路は、前記調光用制御回路からの前記外部制御信号により前記第１の電流検出回路および前記第２の電流検出回路の電流検出値を可変することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の請求項１３に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項５から請求項１２のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記入力電圧検出回路は、前記電源部の出力側と基準電位との間で直列接続された２つの抵抗と、前記２つの抵抗によって分圧された直流電圧がプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子に第３の基準電圧が入力される第２のコンパレータとを有し、前記第２のコンパレータの出力信号を前記起動／停止回路へ出力することを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の請求項１４に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項５から請求項１２のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記入力電圧検出回路は、前記電源部の出力側と基準電位との間で直列接続された３つの抵抗と、前記３つの抵抗によって分圧された第１の分圧電圧がプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子に第４の基準電圧が入力される第３のコンパレータと、前記３つの抵抗によって分圧された第２の分圧電圧がマイナス入力端子に入力され、プラス入力端子に第５の基準電圧が入力される第４のコンパレータと、前記第３のコンパレータの出力端子と前記第４のコンパレータの出力端子に各入力端子が接続されるＡＮＤ回路とを有し、前記ＡＮＤ回路の出力信号を前記起動／停止回路へ出力することを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の請求項１５に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１から請求項１４のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記制御回路は、前記スイッチング駆動回路の温度が所定値以上になると前記第１のスイッチング素子のオン・オフ制御を停止させる過熱保護回路を有することを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の請求項１６に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１から請求項１５のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記ダイオードの逆回復時間が１００ｎｓｅｃ以下とすることを特徴とする。
【００３５】
また、本発明の請求項１７に記載の発光ダイオード駆動用半導体装置は、請求項１から請求項１６のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置における前記スイッチング駆動回路の構成を半導体を用いて単一基板上に形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
以上のように、第１の発明によれば、第１のスイッチング素子がオン状態にあるときは、直列接続回路ループのトランスの一次側コイルと発光ダイオードブロックを介してスイッチング素子へ向かって電流が流れ、その素子電流のピーク値は第２の電流検出回路で制御される。一方、スイッチング素子がオフ状態にあるときには、トランスの一次側コイルの逆起電力による電流が所定時間だけダイオードを介して発光ダイオードブロックに流れ、降圧チョッパのような動作をし、そのボトム電流値は第１の電流検出回路で制御し、そして第１のスイッチング素子がオンからオフへ切り替わるタイミングは第１のスイッチング素子に流れ電流値によって規定され、オフからオンへ切り替わるタイミングはトランスの２次側コイルに流れる電流値によって規定され、トランスの一次側コイルと二次側コイルは一定の巻数比で構成されており、第１のスイッチング素子がオフ期間に発光ダイオードに流れる電流に比例した電流がトランスの二次側コイルにも流れるため、この電流値を検出することにより発光ダイオードに流れる電流を規定することが可能となり、発光ダイオードに流れる脈流電流のリップル幅を制御することができる。
【００３７】
従って、商用電源からの交流電圧を整流した電圧を電源部が出力する場合であっても、平滑コンデンサを用いることなく発光ダイオードブロックに流れる平均電流を一定にでき、高精度な定電流制御を容易に実現することができる。
【００３８】
さらに、発光ダイオードブロックに流れる電流はスイッチング素子のオン・オフ制御期間中に常時流れるため、電力変換効率を高くすることができる。また特別な回路を必要とすることなく雑音端子電圧レベルを低く抑えることができる。
【００３９】
さらに、地域によってＡＣ１００Ｖ／ＡＣ２００Ｖなど商用電源の電圧値が大きく異なったとしても、従来のようにその都度発振器の発振周波数やコイルのインダクタンス値を変更する必要がない。
【００４０】
また、第２の発明によれば、第１のスイッチング素子がオフ期間に発光ダイオードに流れる電流を検出することが可能であり、発光ダイオードに流れる脈流電流のリップル幅を容易に制御することができる。
【００４１】
また、第３の発明によれば、第１のスイッチング素子がオフの期間に発光ダイオードに流れる電流、すなわち直列接続回路ループに流れる電流を直接制御できるため、発光ダイオードに流れる脈流電流のリップル幅を制御することができる。
【００４２】
さらに、トランスを使用する必要がないため、発光ダイオード駆動装置の小型化が可能な電力変換効率が高い発光ダイオード駆動装置を実現することができる。
【００４３】
また、第４の発明によれば、第１のスイッチング素子がオフの期間に発光ダイオードに流れる電流、すなわち直列接続回路ループに流れる電流を直接制御できるため、発光ダイオードに流れる脈流電流のリップル幅を制御することができる。
【００４４】
さらに、トランスを使用する必要がないため、さらに小型化が可能な電力変換効率が高い発光ダイオード駆動装置を実現することができる。
【００４５】
また、第５の発明によれば、電源部を交流電源と交流電圧を整流する整流回路とで構成した場合のように、入力電圧が大きく変動する場合において、発光ダイオード駆動装置が起動／停止するときの電圧を任意の電圧値に規定できるので、シリーズ接続されたＬＥＤ負荷での電圧降下を考慮したスイッチング素子の安定動作を可能にする。
【００４６】
さらに、整流回路の出力電圧の１周期中において、発光ダイオードに電流が流れる期間と流れない期間を制御できるため、平滑コンデンサを使用しなくても安定した動作が可能であり、雑音端子電圧レベルを低く抑えることが可能である。
【００４７】
また、第６の発明によれば、定電流源、レギュレータ、制御回路、第１、第２の電流検出回路、及びスイッチング素子を１つの半導体パッケージに内蔵した際に、パッケージの外部出力端子を少なくすることが可能なため、発光ダイオード駆動装置の更なる高効率化と小型化を実現することができる。
【００４８】
また、第７の発明によれば、第１のスイッチング素子の断続的なオン／オフ動作を停止させ発光ダイオードを消灯状態にした場合における制御回路への電力供給は、コイルや発光ダイオードを経由しないため、発光ダイオードは微弱な発光を行わないという効果が得られる。
【００４９】
また、第８の発明によれば、スイッチング素子をオフするのに、従来のように発光ダイオードに流れる電流を検出するための抵抗を設ける必要がなく、電力損失を抑制することができる。
【００５０】
また、スイッチング素子のオン電圧を検出基準電圧と比較する構成とすることにより、抵抗を用いることなくスイッチング素子に流れる素子電流のピーク値を検出できるので、電力損失を低減することができる。
【００５１】
また、第９の発明によれば、第１のスイッチング素子と並列に、該スイッチング素子に流れる素子電流よりも小さく且つ一定の電流比の電流が流れる素子電流検出用の第２のスイッチング素子を設けることにより、スイッチング素子に流れる素子電流を抵抗により直接検知するよりも電力損失を低減することができる。
【００５２】
また、第１０の発明によれば、コイルインダクタンス値や発光ダイオードの直列接続個数に応じて、容易に発光ダイオードに流れる脈流電流のリップル幅を最適に制御することができる。
【００５３】
また、第１１および第１２の発明によれば、発光ダイオードブロックに流れる電流のピーク値の調整が可能となり、容易に発光ダイオードの輝度制御が可能となる。
【００５４】
また、第１３の発明によれば、電源部に商用電源を使用した場合に、商用電源の倍の周波数（１００Ｈｚ／１２０Ｈｚ）で、発光ダイオードの発光／消光の期間を正確に制御することができる。
【００５５】
また、第１４の発明によれば、電源部を交流電源と整流回路で構成した場合のように、電源部の出力電圧が大きく変動する場合に、電源部の出力電圧に対し、スイッチング素子のオン・オフ制御を起動／停止するときの電圧値を個別に設定できるので、電源部から異常な高電圧が印加されたときにはスイッチング素子をオフ状態にして該駆動装置を保護することができる。
【００５６】
また、第１５の発明によれば、異常な温度上昇によるスイッチング素子の熱破壊を回避することができ、安全性・信頼性を向上することができる。特に発光ダイオード駆動装置をモジュール化した場合に、発光ダイオードの温度上昇保護に有効である。
【００５７】
また、第１６の発明によれば、第１のスイッチング素子がオフ状態からオン状態に移行する過渡状態において、スイッチング素子での電力損失を低減することが可能となる。
【００５８】
また、第１７の発明によれば、スイッチング駆動回路を単一基板上に形成した発光ダイオード駆動用半導体装置とすることで、発光ダイオード駆動装置の更なる小型化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下、本発明の実施の形態を示す発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１から図３を用いて本発明の実施の形態１について説明する。
【００６０】
図１は本実施の形態１の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を示す。図１において、整流回路（全波整流回路）２は、交流電圧を発生する交流電源１に接続され、交流電圧から全波整流電圧を生成する。以下、交流電源１と整流回路２とで構成される電源部を例に説明を行う。ここで、トランス３の一次側コイルの他端は発光ダイオード５のアノード端子に接続され、発光ダイオード５のカソード端子はダイオード４のアノード端子が接続され、直列接続回路ループ６が形成され、整流回路２の高電位側は直列接続回路ループ６に接続され、低電位側は基準電位端子ＳＲＣＥに接続される。
【００６１】
また、発光ダイオード５は、複数個の発光ダイオードが直列接続された発光ダイオード群である。しかし、発光ダイオード５の接続数は図１のものに限定されず、１個以上の発光ダイオードが接続されれば良い。発光ダイオード５のカソード端子とダイオード４のアノード端子の共通接続部は、第１のスイッチング素子７の高電位側端子ＤＲＮに接続されている。また、図１中において、直列接続回路ループは電圧源→トランスの一時側コイル→発光ダイオードの順に接続されるとしたがこれに限定されるものではない。トランスと発光ダイオードの接続順序を逆にしても、同様の効果が得られるのは明白である。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。
【００６２】
スイッチング駆動回路５０は、第１のスイッチング素子７、制御回路８、定電流源９、レギュレータ１０、入力電圧検出回路１２、第１の電流検出回路２０、第２の電流検出回路２４から構成され、外部に接続する５つの端子として、整流電圧印加端子ＩＮ、帰還端子ＦＢ、高電位側端子ＤＲＮ、基準電位端子ＳＲＣＥ、制御電源電圧端子ＶＣＣを有する。
【００６３】
定電流源９は第１のスイッチング素子７の高電位側端子ＤＲＮとレギュレータ１０間に接続され定電流を供給し、レギュレータ１０は制御電源端子ＶＣＣに接続され、スイッチング駆動回路に制御電源電圧Ｖｃｃを供給している。制御電源端子ＶＣＣと基準電位端子ＳＲＣＥの間にはコンデンサ１１が接続される。整流された電圧ＶＩＮは整流電圧印加端子ＩＮを介して入力電圧検出回路１２に印加される。
【００６４】
入力電圧検出回路１２は、直列に接続された２つの抵抗１３、１４と、抵抗１３と抵抗１４の中間接続点をプラス入力端子に接続されるコンパレータ１５とで構成される。直列接続抵抗１３、１４の高電位側は整流電圧印加端子ＩＮに接続され、低電位側は基準電位端子ＳＲＣＥに接続される。コンパレータ１５のマイナス入力端子には、入力基準電圧ＶＳＴが入力される。コンパレータ１５の出力端子は、制御回路８内の起動／停止回路１６に接続される。起動／停止回路１６は、クロック発生器１７とＡＮＤ回路１８に接続される。クロック発生器１７はＯＲ回路１９の一方の入力端子に接続され、起動／停止回路１６から起動信号を受けたときクロック信号を出力する。
【００６５】
トランス３の二次側コイルの一端は基準電位端子ＳＲＣＥに接続され、他端は帰還端子ＦＢを介して第１の電流検出回路２０に接続される。第１の電流検出回路２０は帰還端子ＦＢに接続されたＩ−Ｖ変換回路２１とコンパレータ２２とＮＯＲ回路２３とで構成される。コンパレータ２２のプラス入力端子にはＩ−Ｖ変換回路の出力信号が印加され、マイナス入力端子には検出基準電圧ＶＳＢが印加される。ＮＯＲ回路２３の一方の入力端子はコンパレータ２２の出力端子が接続され、他方の入力端子は第１のスイッチング素子７の制御端子ＧＡＴＥと接続される。ＮＯＲ回路２３の出力端子はＯＲ回路１９の一方の入力端子に接続される。
【００６６】
第２の電流検出回路２４は、プラス入力端子を第１のスイッチング素子７の高電位側端子ＤＲＮに接続され、マイナス入力端子に検出基準電圧ＶＳＮが入力される。第２の電流検出回路２４の出力端子は、ＡＮＤ回路２５の一方の入力端子に接続される。ＡＮＤ回路２５の他方の入力端子には、オン時ブランキングパルス発生器２６の出力端子が接続される。
【００６７】
ＯＲ回路１９の出力端子は、ＲＳフリップフロップ回路２７のセット信号端子Ｓに接続される。ＲＳフリップフロップ回路２７のリセット信号端子Ｒには、ＡＮＤ回路２５の出力信号が入力される。ＲＳフリップフロップ回路２７の出力端子ＱにはＡＮＤ回路１８の一方の入力端子が接続され、ＡＮＤ回路１８の出力端子は第１のスイッチング素子７の制御端子とオン時ブランキングパルス発生器２６の入力端子とＮＯＲ回路２３の一方の入力端子に接続される。
【００６８】
制御回路８は、第１の電流検出回路２０、第２の電流検出回路２４、及び入力電圧検出回路１２からの信号を受けて、第１のスイッチング素子７のオン・オフ制御を行う。
【００６９】
上記のように構成された発光ダイオード駆動装置の動作について、図２を用いて以下に説明する。
【００７０】
図２は本実施の形態１の発光ダイオード駆動装置において、整流回路２が出力した電圧ＶＩＮの波形と、発光ダイオード５に流れる電流ＩＬＥＤの波形と、制御電源電圧Ｖｃｃの波形を示した図である。図２の横軸は、時間Ｔである。
【００７１】
整流回路２が出力した電圧ＶＩＮは、図２のように交流電圧を全波整流した波形となる。全波整流電圧ＶＩＮは、トランス３の一次側コイル、発光ダイオード５、定電流源９、レギュレータ１０を介して、コンデンサ１１に電力供給される。これにより、コンデンサ１１の両端電圧は上昇する。スイッチング駆動回路５０の制御電源電圧Ｖｃｃはレギュレータ１０により一定電圧となるように制御され、制御回路８による第１のスイッチング素子７のオン／オフ制御が可能となる。制御電源端子ＶＣＣの基準電圧ＶｃｃがＶｃｃ０を下回ると、第１のスイッチング素子７はスイッチング不可状態になるため、コンデンサ１１の容量値は、全波整流電圧ＶＩＮの全期間において基準電圧ＶｃｃがＶｃｃ０を下回らないように選定する必要がある。
【００７２】
さらに、全波整流電圧ＶＩＮは、整流電圧印加端子ＩＮを通して入力電圧検出回路１２の抵抗１３の一端に印加され、抵抗１３、１４により分圧される。分圧された電圧ＶＩＮ１４はコンパレータ１５のプラス入力端子に印加される。コンパレータ１５のマイナス入力端子には基準電圧ＶＳＴが印加されており、抵抗１３、１４で分圧された電圧ＶＩＮ１４が基準電圧ＶＳＴに達すると、コンパレータ１５は起動／停止回路１６にハイ（Ｈ）信号を送る。起動／停止回路１６は起動信号を出力し、制御回路８による第１のスイッチング素子７の断続的なオン・オフ制御が開始される。
【００７３】
抵抗１３、１４で分圧された電圧ＶＩＮ１４が基準電圧ＶＳＴを下回ると、コンパレータ１５は起動／停止回路１６にロウ（Ｌ）信号を送る。起動／停止回路１６は停止信号を出力し、制御回路８は第１のスイッチング素子７の制御を停止する。つまり第１のスイッチング素子７をオフ状態に保つ。
【００７４】
すなわち、電圧ＶＩＮ１４が基準電圧ＶＳＴ以上の期間Ｔ１に、第１のスイッチング素子７の断続的なオン・オフ制御が実行されて、発光ダイオード５に定電流ＩＬＥＤが流れる。電圧ＶＩＮ１４が基準電圧ＶＳＴ以下の電圧の期間Ｔ２は、第１のスイッチング素子７はオフ状態を保ち、発光ダイオード５に電流は流れない。
【００７５】
次に、図１及び図３を用いて本実施の形態１の発光ダイオード駆動装置における定電流出力動作について説明する。
【００７６】
図３は、図２の期間Ｔ１の一部の期間における動作波形図である。入力電圧ＶＩＮは時間とともに変動するが、今、ともに略一定電圧とみなせるＶＩＮＡ及びＶＩＮＢの期間（Ｔ１Ａ、Ｔ１Ｂ）について説明する。
【００７７】
図３において、ＶＩＮは入力電圧ＶＩＮ波形を、ＶＤは第１のスイッチング素子７の高電位側端子ＤＲＮ波形を、ＩＤは第１のスイッチング素子７に流れる電流波形を、ＩＦＢはトランス３の二次側コイルを流れる電流波形を、ＩＬＥＤは発光ダイオード５に流れる電流波形をそれぞれ示す。横軸は時間Ｔを示す。
【００７８】
最初に期間Ｔ１Ａにおける動作について説明する。
【００７９】
起動直後において、起動／停止回路１６が起動信号を出力することにより第１のスイッチング素子７はオフからオンに切り替わる。第１のスイッチング素子７の制御端子ＧＡＴＥには、オン時ブランキングパルス発生器２６が接続される。オン時ブランキングパルス発生器２６は、制御回路８の出力信号を入力し、第１のスイッチング素子７がオフからオンに切り替わってからある一定の時間（例えば数百ｎｓｅｃ）ロウ（Ｌ）信号を出力し、それ以外ではハイ（Ｈ）信号を出力する。
【００８０】
このオン時ブランキングパルス発生器２６の出力信号と第２の電流検出回路２４の出力信号をＡＮＤ回路２５に入力することで、第１のスイッチング素子７のオフ状態からオン状態になるときに発生するリンギングによる第１のスイッチング素子７のオン・オフ制御の誤動作を防いでいる。
【００８１】
第２の電流検出回路２４は、第１のスイッチング素子７のオン電圧を第２の電流検出回路２４の検出基準電圧ＶＳＮと比較して、第１のスイッチング素子７に流れる素子電流ＩＤが所定のピーク値ＩＰに達したか否かを検出する。
【００８２】
図１において、第１のスイッチング素子７のオン電圧が電圧値ＶＳＮに達すると、第２の電流検出回路２４はハイ（Ｈ）レベルの信号を出力する。このハイ（Ｈ）レベルの信号はＡＮＤ回路２５を介して、ＲＳフリップフロップ回路２７のリセット信号端子Ｒにハイ（Ｈ）レベルの信号が入力される。ＲＳフリップフロップ回路２７はリセットされて、ＡＮＤ回路１８にロウ（Ｌ）レベルの信号を出力する。ＡＮＤ回路１８がロウ（Ｌ）レベルの信号を出力することにより、第１のスイッチング素子７はオンからオフ状態に切り替わる。
【００８３】
即ち、第１のスイッチング素子７のオン時間ＴＯＮＡは第１のスイッチング素子７がオフからオンに切り替わってから第２の電流検出回路２４よりハイ（Ｈ）レベル信号が出力されるまでの期間で規定される。
【００８４】
ここで、第１のスイッチング素子７がオン状態にあるときに発光ダイオード５に流れる電流ＩＬＥＤは、ＩＬＥＤ＝ＩＤであり、トランス３の一次側コイル→発光ダイオード５→第１のスイッチング素子７の向きに流れ、時間Ｔとともにピーク電流ＩＰまで増加する。一方、第１のスイッチング素子７がオフ状態にあるときに発光ダイオード５に流れる電流ＩＬＥＤは、トランス３の一次側コイル→発光ダイオード５→ダイオード４→トランス３の一次側コイルの閉ループを流れ、徐々に減少していく。またトランス３の一次側コイルに流れる電流波形は、発光ダイオード５に流れる電流波形と同じであり、この電流によりトランス３の二次側コイルにも電流が流れる。
【００８５】
第１の電流検出回路２０は、トランス３の二次側コイルに流れる電流ＩＦＢを電圧に変換し、第１の電流検出回路２０の入力基準電圧ＶＳＢと比較して、トランス３の二次側コイルに流れる電流ＩＦＢが所定のボトム値ＩＢに達したか否かを検出する。トランス３の二次側コイルに流れる電流ＩＦＢは第１の電流検出回路２０内のＩ−Ｖ変換回路２１によって電圧信号に変換され、コンパレータ２２の入力基準電圧ＶＳＢと比較される。Ｉ−Ｖ変換回路２１の出力電圧信号が入力基準電圧ＶＳＢ以下になると、コンパレータ２２はＮＯＲ回路２３の一方の入力端子にロウ（Ｌ）レベルの信号を出力する。
【００８６】
そして、ＮＯＲ回路２３の他方の入力端子にロウ（Ｌ）レベルの信号が入力されている時、すなわち第１のスイッチング素子７がオフ状態の時に限り、ＮＯＲ回路２３はハイ（Ｈ）レベルの信号を出力し、ＯＲ回路１９を介してＲＳフリップフロップ回路２７のセット信号端子Ｓにハイ（Ｈ）レベルの信号が入力される。ＲＳフリップフロップ回路２７はセットされると、ＡＮＤ回路１８にハイ（Ｈ）レベルの信号を出力する。ＡＮＤ回路１８がハイ（Ｈ）レベルの信号を出力することにより、第１のスイッチング素子７はオフからオン状態に切り替わる。即ち、スイッチング素子のオフ時間ＴＯＦＦは、第１のスイッチング素子７がオンからオフに切り替わってから第１の電流検出回路２４がハイ（Ｈ）レベルの信号を出力するまでの期間により規定される。
【００８７】
以上のように、制御回路８による第１のスイッチング素子７の断続的なオン／オフ制御が図２のＴ１期間になされ、第１のスイッチング素子７に流れる電流ＩＤは図３に示すようになる。第１のスイッチング素子７がオフ状態にあるとき、トランス３の一次側コイルに流れる電流（即ち、発光ダイオード５に流れる電流）はＩＦＢ＝ＩＬＥＤ＝ＩＢをボトム電流とする電流が流れる。すなわち、発光ダイオードに流れる電流のピーク電流値ＩＰは第２の電流検出回路２４で検出され、ボトム電流値ＩＢは第１の電流検出回路２０で検出され、第１のスイッチング素子７のオン時間ＴＯＮＡとオフ時間ＴＯＦＦが制御されている。
【００８８】
発光ダイオード５に流れる電流ＩＬＥＤは、図３中のＩＰをピークとしＩＢをボトムとする脈流電流となり、平均電流は次式（１）で表せる。
ＩＬＥＤ＝（ＩＰ−ＩＢ）／２  ・・・式（１）
また、第１のスイッチング素子７のオン時間ＴＯＮＡ、オフ時間ＴＯＦＦはトランス３の巻線抵抗や第１のスイッチング素子７のオン抵抗を無視すると、式（２）、式（３）で表せる。
ＴＯＮＡ≒Ｌ×（ＩＰ−ＩＢ）／（ＶＩＮＡ−ＶＯ）  ・・・式（２）
ＴＯＦＦ≒Ｌ×（ＩＰ−ＩＢ）／（ＶＯ＋ＶＦ）  ・・・式（３）
ここで、Ｌはトランス３の一次側コイルのインダクタンス値、ＶＯは発光ダイオード５の順方向電圧の合計値、ＶＦはダイオード４の順方向電圧である。
【００８９】
次に、期間Ｔ１Ｂにおける第１のスイッチング素子７のオン時間とオフ時間に関して、期間Ｔ１Ａにおける第１のスイッチング素子７のオン時間とオフ時間との違いについて説明する。
【００９０】
期間Ｔ１Ｂにおける入力電圧ＶＩＮＢは、期間Ｔ１Ａにおける入力電圧ＶＩＮＡよりも低いため、期間Ｔ１Ｂにおける第１のスイッチング素子７のオン時間ＴＯＮＢは、式（４）で表せ、式（２）のＴＯＮＡよりも長くなる。
ＴＯＮＢ≒Ｌ×（ＩＰ−ＩＢ）／（ＶＩＮＢ−ＶＯ）＞ＴＯＮＡ  ・・・式（４）
一方、第１のスイッチング素子７のオフ時間は、入力電圧ＶＩＮに依存しないため期間Ｔ１Ａと同様に式（３）で表せる。
【００９１】
このように入力電圧の変動により第１のスイッチング素子７のオン時間は異なるが、発光ダイオード５に流れるピーク電流ＩＰとボトム電流ＩＢは入力電圧の変動に依存せず常に一定に制御され、発光ダイオード５には電流リップル幅Ｉｒｉｐｐｌｅ＝（ＩＰ−ＩＢ）が一定である脈流電流が流れ、平均電流も常に式（１）で表すことができる。
【００９２】
上記のような発光ダイオード駆動装置及び発光ダイオード駆動用半導体装置を使用した場合、以下の効果がある。
【００９３】
本実施の形態１の発光ダイオード駆動装置は、電力供給のための抵抗が不要なため、起動時の電力損失がない。一般的に、発光ダイオード駆動装置に対する電力供給は、入力電圧（高電圧）から直流的に抵抗を介して行われる。この電力供給は起動・停止のみならず、通常動作中も同じように行われるため、抵抗での電力損失が発生する。しかし、本実施の形態の構成によれば、このような抵抗は不要である。
【００９４】
第１のスイッチング素子７に流れる電流ＩＤは、第１のスイッチング素子７のオン電圧を第２の電流検出回路２４により検出するため、従来のような電流検出用の検出抵抗が不要となり、検出抵抗による電力損失は発生しない。
【００９５】
さらに、入力電圧が変動しても発光ダイオードに流れる平均電流は常に一定に制御できるため、電源部に商用電源を使用し整流回路などによって整流された電圧によって駆動させる場合、平滑用コンデンサを必要としない。また地域によってＡＣ１００Ｖ／ＡＣ２００Ｖなど電圧値が大きく異なったとしても、その都度発振器の発振周波数やコイルのインダクタンス値を変更する必要がない。
【００９６】
さらに、入力電圧検出回路を備えているため、交流電源に商用電源を使用した場合、倍周期中（１００Ｈｚ／１２０Ｈｚ）で動作可能な期間を正確に制御できるため、安定した動作が可能である。平滑用コンデンサを必要としないため、特別な回路を必要とすることなく雑音端子レベルを低く抑えることができる。
【００９７】
なお、図１中に示すスイッチング駆動回路５０を単一の半導体基板上に集積化すると良く、その際には、制御電源電圧端子ＶＣＣ、第１のスイッチング素子７の高電位側端子ＤＲＮ、低電位側端子ＳＲＣＥ、整流電圧印加端子ＩＮ、及び帰還端子ＦＢの少なくとも５つの端子を外部接続端子として集積化する。そして、５つ以上の端子を有したパッケージに組み込むことにより、部品点数が大幅に削減でき、部品の寸法も小さくなり、より小型・低価格の駆動装置を実現することができる。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。
【００９８】
また、図１中において、交流電圧を整流する手段として全波整流回路２を使用したが、半波整流回路を使用しても同様の効果が得られるのは明白である。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。
【００９９】
なお、図１中では省略したが、第１のスイッチング素子７の高電位側と低電位側に並列接続されたツェナーダイオードなどのクランプ回路を接続してもよい。制御回路８による第１のスイッチング素子７の断続的なオン・オフ制御において、第１のスイッチング素子７がオン状態からオフ状態へ移行するときに、スイッチング素子７の高電位側電圧ＶＤが、配線容量や配線インダクタンスで生ずるリンギングにより第１のスイッチング素子７の耐圧を超える電圧となる場合があり、第１のスイッチング素子７の破壊につながる可能性があるが、このような場合に、第１のスイッチング素子７の耐圧よりも低いクランプ電圧を有するクランプ回路を接続することで、第１のスイッチング素子７の高電位側端子ＤＲＮの電圧ＶＤをこのクランプ電圧でクランプし、第１のスイッチング素子７の破壊を防ぐことが可能になる。これにより、更に安全性の高い発光ダイオード駆動装置を実現することができる。
【０１００】
以下の実施の形態においても同様に、クランプ回路を追加することで同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
なお、第１のスイッチング素子７がオフ状態からオン状態に移行する過渡状態において、ダイオード４の逆回復時間（Ｔｒｒ）が遅いと電力損失が大きくなるため、本実施の形態１のダイオード４の逆回復時間（Ｔｒｒ）は１００ｎｓｅｃ以下である。
（実施の形態２）
図４を用いて本発明の実施の形態２について説明する。
【０１０２】
図４は本実施の形態２の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を示す。図４に示す本実施の形態２の発光ダイオード駆動装置は、図１に示す実施の形態１のトランス３がチョークコイル２８に置き換えられ、第１の電流検出回路２０の構成が、図１に示す実施の形態１と異なり、その他の構成及び基本動作は同じであるため、実施の形態１で説明した部材に対応する部材については、同一の符号を付して、ここでの説明を省略する。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。
【０１０３】
図４において、整流回路２の高電位側は発光ダイオード５のアノード端子とダイオード４のカソード端子に接続され、整流回路２の低電位側は基準電位端子ＳＲＣＥに接続される。発光ダイオード５のカソード端子はチョークコイル２８の一端に接続され、チョークコイル２８の他端はダイオード４のアノード端子が接続され、直列接続回路ループ６が形成される。チョークコイル２８とダイオード４のアノード端子の共通接続部は、第１のスイッチング素子７の高電位側端子ＤＲＮに接続されている。また、図４中において、直列接続回路ループは電圧源→発光ダイオード→コイルの順に接続されるとしたがこれに限定されるものではない。コイルと発光ダイオードの接続順序を逆にしても、同様の効果が得られるのは明白である。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。
【０１０４】
図１においてトランス３の二次側コイルと第１の電流検出回路２０が接続されていた帰還端子ＦＢは無くなり、第１の電流検出回路２０は、図４のように第１のスイッチング素子７の高電位側端子ＤＲＮに接続される。
【０１０５】
第１の電流検出回路２０は、直列に接続された２つの抵抗２９、３０と、抵抗２９と抵抗３０の中間接続点をプラス入力端子に接続されるコンパレータ２２と、ＮＯＲ回路２３とで構成される。直列接続抵抗２９、３０の高電位側は、第１のスイッチング素子７の高電位側端子ＤＲＮに接続され、低電位側は基準電位端子ＳＲＣＥに接続される。コンパレータ２２のマイナス入力端子には、検出基準電圧ＶＳＢが入力される。ＮＯＲ回路２３の一方の入力端子はコンパレータ２２の出力端子が接続され、他方の入力端子は第１のスイッチング素子７の制御端子ＧＡＴＥと接続される。ＮＯＲ回路２３の出力端子はＯＲ回路１９の一方の入力端子に接続される。
【０１０６】
第１のスイッチング素子７がオン状態のとき、第１のスイッチング素子７の高電位側電位はオン電圧となる。このとき検出基準電圧ＶＳＢは抵抗２９、３０で分圧された電圧よりも高く設定されているため、コンパレータ２２はロウ（Ｌ）レベルの信号を出力している。
【０１０７】
そして、第１のスイッチング素子７がオンからオフ状態に切り替わると、逆起電力によりチョークコイル２８両端にはＶＯ＋ＶＦの電位差が生じる。このとき第１のスイッチング素子７の高電位側端子には少なくともＶＩＮ＋ＶＦの電圧が印加されており、抵抗２９、３０で分圧された電圧は検出基準電圧ＶＳＢよりも高くなることにより、コンパレータ２２はハイ（Ｈ）レベルの信号を出力する。
【０１０８】
第１のスイッチング素子７がオフ状態のときに、ダイオード４、発光ダイオード５、及びチョークコイル２８の閉ループに流れる電流は、実施の形態１で説明したのと同様に、逆起電力とチョークコイル２８のインダクタンスＬで規定され、徐々に減少していく。直列接続回路ループ６に流れる電流が減少していくと、抵抗２９、３０で分圧された電圧も同様に減少していき、ある時間で検出基準電圧ＶＳＢよりも低くなり、コンパレータ２２はロウ（Ｌ）レベルの信号を、ＮＯＲ回路２３の一方の入力端子に出力する。この場合、第１のスイッチング素子７がオフ状態であるため、ＮＯＲ回路２３の他方の入力端子にもロウ（Ｌ）レベルの信号が入力されているため、ＮＯＲ回路２３はハイ（Ｈ）レベルの信号を出力し、ＯＲ回路１９を介して、ＲＳフリップフロップ回路２７のセット信号端子Ｓにハイ（Ｈ）レベルの信号が入力される。
【０１０９】
以上のような構成にすることにより、発光ダイオード５に流れる電流ＩＬＥＤのボトム電流ＩＢを検出できるため、実施の形態１と同様の効果を期待できる。さらに、トランスを使用しないので、実施の形態１より更なる小型・低価格の発光ダイオード駆動装置を実現することができる。
【０１１０】
なお、図４中に示すスイッチング駆動回路５０を、単一の半導体基板上に集積化し、その際に、制御電源電圧端子ＶＣＣ、第１のスイッチング素子７の高電位側端子ＤＲＮ、低電位側端子ＳＲＣＥ、及び整流電圧印加端子ＩＮ、の少なくとも４つの端子を外部接続端子として集積化しても良く、４つ以上の端子を有したパッケージに組み込むことにより、部品点数が大幅に削減でき、部品の寸法も小さくなり、より小型・低価格の発光ダイオード駆動装置を実現することができる。
【０１１１】
また、本実施の形態２では、第１のスイッチング素子７がオフ状態のときに、直列接続回路ループ６に流れる電流を検出するのに、第１のスイッチング素子７の高電位側端子ＤＲＮと基準電位端子ＳＲＣＥ間に直列接続された２つの抵抗２９、３０による分圧された電圧を使用したが、これに限定されるものではない。例えば、チョークコイル２８の両端子電位差ＶＯ＋ＶＦの減少量を検出してもよいし、電流センサー等を使用して直列接続回路ループに流れる電流値をモニタしてもよい。
（実施の形態３）
図５を用いて本発明の実施の形態３について説明する。
【０１１２】
図５は本実施の形態３の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を示す図である。図５に示す本実施の形態３の発光ダイオード駆動装置は、定電流源９の接続と第１のスイッチング素子７と並列に接続された第２のスイッチング素子３１と抵抗３２を有している点が、図１に示す実施の形態１と異なり、それ以外の構成については同じである。定電流源９は、整流電圧印加端子ＩＮに接続される。
【０１１３】
例えば、定電流源９を実施の形態１の図１のように接続すると、第１のスイッチング素子７の動作を停止させている間（オフ状態の間）にも、その際のスイッチング駆動回路への電力供給が、全波整流電圧ＶＩＮ→トランス３の一次側コイル→発光ダイオード５→高電位側端子ＤＲＮ→定電流源９→レギュレータ１０→制御電源電圧端子ＶＣＣの経路となるために、発光ダイオード５は微弱な発光をしてしまう。
【０１１４】
これに対し、本実施の形態３の発光ダイオード駆動装置においては、第１のスイッチング素子７の動作を停止させている間（オフ状態の間）のスイッチング駆動回路への電力供給は、全波整流電圧ＶＩＮ→整流電圧印加端子ＩＮ→定電流源９→レギュレータ１０→制御電源電圧端子ＶＣＣの経路となり、この場合には、発光ダイオード５を経由しない。そのため、第１のスイッチング素子７のオン／オフ制御を停止させている間には、発光ダイオード５は微弱な発光を行わないという効果が得られる。
【０１１５】
さらに、実施の形態３においては、第１のスイッチング素子７と並列に、第１のスイッチング素子７に流れる電流よりも小さく且つ一定の電流比の電流が流れる第２のスイッチング素子３１（Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ）を接続する。この第２のスイッチング素子３１の高電位側は第１のスイッチング素子７の高電位側に接続され、制御端子は第１のスイッチング素子７の制御端子ＧＡＴＥに接続され、制御回路８から同一の制御信号を入力される。また第２のスイッチング素子３１の低電位側は抵抗３２の一端に接続され、抵抗３２の他端は基準電位端子ＳＲＣＥに接続される。
【０１１６】
実施の形態３の第２の電流検出回路２４は、第２のスイッチング素子３１に流れる電流を抵抗３２の両端の電圧で検出して、検出基準電圧ＶＳＮと比較する。
【０１１７】
例えば、実施の形態１のように、第１のスイッチング素子７のオン電圧を用いて電流ＩＤを検出する方法では、電流ＩＤが、第１のスイッチング素子７がオフ状態からオン状態に移行してから一定の時間（一般的には、数百ｎｓｅｃ）は変動するため、電流ＩＤを正確に検出できない。
【０１１８】
これに対し、実施の形態３のように、抵抗３２で決まる電圧（流れた電流×抵抗３２の抵抗値）を検出基準電圧ＶＳＮと比較すると、第１のスイッチング素子７がオフ状態からオン状態に移行した直後であっても、正確に電流ＩＤを検出できる。また、抵抗３２により直接大電流を検出しないため、電力損失を低減した第１のスイッチング素子７の電流検出が可能となる。
（実施の形態４）
図６を用いて本発明の実施の形態４について説明する。
【０１１９】
図６は本実施の形態４の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を示す図である。本実施の形態４の発光ダイオード駆動装置は、図６に示すように、実施の形態３とは、第１の電流検出回路２０の検出基準電圧ＶＳＢを可変させるための電流検出値可変回路３３と、電流検出値可変回路３３が接続される外部端子ＳＢを設けた点が異なる。それ以外の構成については同様である。
【０１２０】
また、本実施の形態４の発光ダイオード駆動装置では、第１の電流検出回路２０におけるコンパレータ２２のマイナス入力端子に、検出基準電圧ＶＳＢを生成する電流検出値可変回路３３が接続される。電流検出値可変回路３３は、スイッチング駆動回路５０の外部端子ＳＢに接続され、検出基準電圧ＶＳＢは、外部端子ＳＢに入力される制御信号に応じて可変された電圧値となる。
【０１２１】
実施の形態４において、外部端子ＳＢに入力する信号レベルを変更することにより、第１の電流検出回路２０の検出基準電圧ＶＳＢが変更でき、発光ダイオード５に流れる電流ＩＬＥＤのボトム値ＩＢを調整することが可能である。図示しないが、発光ダイオード５に流れる電流ＩＬＥＤのボトム値ＩＢを調整することにより、脈流電流のリップル幅Ｉｒｉｐｐｌｅを変更できる。
（実施の形態５）
図７及び図８を用いて本発明の実施の形態５について説明する。
【０１２２】
図７は本実施の形態５の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を示す図である。本実施の形態５の発光ダイオード駆動装置は、図７に示すように、実施の形態３とは、第１の電流検出回路２０の検出基準電圧ＶＳＢと第２の電流検出回路２４の検出基準電圧ＶＳＮを可変させるための電流検出値可変回路３４と、電流検出値可変回路３４が接続される外部端子ＣＬを設けた点が異なる。それ以外の構成については同様である。
【０１２３】
以上の構成において、電流検出値可変回路３４は、外部端子ＣＬに入力される制御信号に応じて、検出基準電圧ＶＳＢおよび検出基準電圧ＶＳＮを変化させ、それぞれ第１の流検出回路２０におけるコンパレータ２２のマイナス入力端子と、第２の電流検出回路２４におけるマイナス入力端子に入力する。
【０１２４】
図８を用いて、本実施の形態５における発光ダイオード駆動装置の動作を説明する。
【０１２５】
例えば、図８に示すように外部端子ＣＬに入力する信号レベルＶＳを３段階に変動させ、検出基準電圧ＶＳＮと検出基準電圧ＶＳＢを３段階で徐々に低下させた場合、ドレイン電流ＩＤの電流検出レベルＩＤＰとトランス３の一次側コイルに流れる電流ＩＦＢのボトム値ＩＢも３段階で徐々に低下するため、発光ダイオード５に流れる電流ＩＬＥＤは、リップル幅Ｉｒｉｐｐｌｅが一定で、平均電流が３段階で徐々に低下するようになる。
【０１２６】
以上のように外部端子ＣＬに入力される信号により、発光ダイオード５の平均電流が変化する。
【０１２７】
なお、実施の形態５においては、外部端子ＣＬに入力される信号レベルＶＳの変動に対して発光ダイオード５の平均電流が比例して変化するものとして説明したが、外部端子ＣＬに入力される信号変動に対して発光ダイオード５の平均電流が反比例して変化するように動作させてもよい。さらに外部端子ＣＬに入力する信号レベルＶＳは電圧若しくは電流のどちらで規定してもよく、以降の実施の形態においても同様である。
【０１２８】
また、外部端子ＣＬに入力される信号ＶＳは、３段階にデジタル的に変動した場合を説明したが、リニアに変化する信号が入力された場合は、検出基準電圧ＶＳＮはリニアに変動するため、発光ダイオード５の平均電流もリニアに変動させることができる。
【０１２９】
上記のような発光ダイオード駆動装置を使用した場合は、実施の形態３において示した効果に加えて、外部から発光ダイオード５に流れる電流ＩＬＥＤのピーク値ＩＰを調整することができるので、輝度制御が容易となるという効果がある。
（実施の形態６）
図９を用いて本発明の実施の形態６について説明する。
【０１３０】
図９は本実施の形態６の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を示す図である。図９に示す本実施の形態６の発光ダイオード駆動装置は、図７に示す実施の形態５に対して、入力電圧検出回路１２の構成が異なる。
【０１３１】
すなわち、図９に示すように、入力電圧検出回路１２は、整流電圧印加端子ＩＮと基準電位端子ＳＲＣＥと間に直列に接続された３つの抵抗３５、３６、３７と、抵抗３５と抵抗３６の接続点から出力される入力電圧ＶＩＮの第１の分圧電圧ＶＬをプラス入力端子に入力し、基準電圧ＶＳＴをマイナス入力端子に入力する第１のコンパレータ３８と、抵抗３６と抵抗３７の接続点から出力される入力電圧ＶＩＮの第２の分圧電圧ＶＨをマイナス入力端子に入力し、基準電圧ＶＳＴをプラス入力端子に入力する第２のコンパレータ３９と、第１のコンパレータ３８の出力端子と第２のコンパレータ３９の出力端子に各入力端子が接続されるＡＮＤ回路４０とからなる。
【０１３２】
ＡＮＤ回路４０の出力端子は起動／停止回路１６に接続される。ここで、入力電圧ＶＩＮを３つの抵抗３５、３６、３７で分圧した電圧ＶＬ、ＶＨには、常にＶＨ＜ＶＬの関係がある。
【０１３３】
次に、当該発光ダイオード駆動装置の動作について、図９、図１０を用いて説明する。
【０１３４】
図１０は発光ダイオードブロック５に流れる電流ＩＬＥＤと第１の分圧電圧ＶＬ、第２の分圧電圧ＶＨの波形を示す図であり、横軸は時間Ｔである。図１０に示すように、第１の分圧電圧ＶＬが基準電圧ＶＳＴに達するまでは、コンパレータ３８は信号レベルがロウレベルの信号を出力する。一方、第２の分圧電圧ＶＨは第１の分圧電圧ＶＬよりも低いため、コンパレータ３９は信号レベルがハイレベルの信号を出力する。よって、第１の分圧電圧ＶＬが基準電圧ＶＳＴに達するまでは、２つのコンパレータ３８、３９の出力信号が入力されるＡＮＤ回路４０の出力信号はロウ（Ｌ）レベルとなり、起動／停止回路１６は停止信号を出力し、スイッチング素子７、３１は発振停止状態となる（期間Ｔ２Ａ）。
【０１３５】
次に、入力電圧ＶＩＮが上昇し、第１の分圧電圧ＶＬが基準電圧ＶＳＴに達すると、コンパレータ３８は信号レベルがハイ（Ｈ）レベルの信号を出力する。一方、第２の分圧電圧ＶＨは第１の分圧電圧ＶＬよりも低いため、コンパレータ３９も信号レベルがハイレベルの信号を出力する。よって、第１の分圧電圧ＶＬが基準電圧ＶＳＴに達すると、２つのコンパレータ３８、３９の出力信号が入力されるＡＮＤ回路４０の出力信号はハイレベルとなり、起動／停止回路１６は起動信号を出力し、スイッチング素子７、３１は発振状態となる（期間Ｔ１）。
【０１３６】
さらに、入力電圧ＶＩＮが上昇し、第２の分圧電圧ＶＨが基準電圧ＶＳＴに達すると、コンパレータ３９は信号レベルがロウレベルの信号を出力する。一方、第１の分圧電圧ＶＬは第２の分圧電圧ＶＨよりも高いため、コンパレータ３８は信号レベルがハイレベルの信号を出力し続ける。よって、第２の分圧電圧ＶＨが基準電圧ＶＳＴに達すると、２つのコンパレータ３８、３９の出力信号が入力されるＡＮＤ回路４０の出力信号はロウレベルとなり、起動／停止回路１６は停止信号を出力し、スイッチング素子７、３１は発振停止状態となる（期間Ｔ２Ｂ）。
【０１３７】
その後、入力電圧ＶＩＮが下降すると、再び第２の分圧電圧ＶＨは基準電圧ＶＳＴを下回り、スイッチング素子７、３１は発振状態となる（期間Ｔ１）。そして、第１の分圧電圧ＶＬが基準電圧ＶＳＴを下回ると、スイッチング素子７、３１は発振停止状態となる（期間Ｔ２Ａ）。
【０１３８】
すなわち、図１０に示すように、入力電圧ＶＩＮを分圧した電圧ＶＬが基準電圧ＶＳＴよりも小さい期間は、第１のスイッチング素子７のオン・オフ制御を停止してオフ状態を保持するため、発光ダイオードは消光する。一方、入力電圧ＶＩＮを分圧した電圧ＶＬが基準電圧ＶＳＴよりも高く、かつ、入力電圧ＶＩＮを分圧した電圧ＶＨが基準電圧ＶＳＴよりも低い期間は、制御回路８による第１のスイッチング素子７のオン・オフ制御が可能な状態となり、発光ダイオードを点灯することができる。
【０１３９】
さらに、入力電圧ＶＩＮを分圧した電圧ＶＨが基準電圧ＶＳＴよりも高い期間は、第１のスイッチング素子７のオン・オフ制御を停止してオフ状態を保持するため、発光ダイオードは消光する。
【０１４０】
以上のような構成にすることにより、入力電圧ＶＩＮの変化に対して、第１のスイッチング素子７のオン・オフ制御が可能となる電圧レベルの上限値と下限値を設定できるので、異常な高電圧が印加されたときの保護回路となり、より安全な発光ダイオード駆動装置を実現することができる。
【０１４１】
なお、本実施の形態６では、３つの直列接続された抵抗３５、３６、３７を用いて２つの分圧電圧を生成したが、これに限らず、入力電圧ＶＩＮの変化に対して、第１のスイッチング素子７のオン・オフ制御が可能となる電圧レベルの上限値と下限値を規定できるような構成とすればよい。
（実施の形態７）
図１１を用いて本発明の実施の形態７について説明する。
【０１４２】
図１１は本実施の形態７の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を示す。但し、前述の実施の形態１ないし実施の形態６で説明した部材に対応する部材には同一の符号を付して、ここでの説明を省略する。本実施の形態７における発光ダイオード駆動装置は、実施の形態６に対して、ＡＮＤ回路１８の入力端子に過熱保護回路４１を追加接続した構成である。
【０１４３】
上記の構成のように過熱保護回路４１を追加することにより、第１のスイッチング素子７が損失で発熱した場合のデバイス温度を検出できる。特に、スイッチング駆動回路５０を単一基板上に形成した半導体装置においては、精度よくデバイス温度を検出できる。
【０１４４】
過熱保護回路４１は、第１のスイッチング素子７が異常に温度上昇した場合に、ＡＮＤ回路１８に第１のスイッチング素子７を強制的にオフさせるための信号を出力し、第１のスイッチング素子７のスイッチング動作を停止させることで、第１のスイッチング素子７の温度を下げる。第１のスイッチング素子７のオフ状態からの解除方法としては、発光ダイオード駆動装置への直流電圧電源供給を一時停止し、再度電源供給を開始するまでこのオフ状態を保持するラッチモードと、過熱保護回路４１により規定された温度以下になるまで第１のスイッチング素子７をオフ状態に保持し、この規定された温度以下になれば自動的にオフ状態を解除する自己復帰モードの２通りがある。
【０１４５】
以上のような構成にすることにより、異常な温度上昇による第１のスイッチング素子７の熱破壊を回避することができるため、安全性・信頼性をさらに高めることができる。
さらに発光ダイオード駆動装置をモジュール化した場合に、発光ダイオードの温度上昇保護に有効である。
（実施の形態８）
図１２を用いて本発明の実施の形態８について説明する。
【０１４６】
図１２は本実施の形態８の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を示す。本実施の形態８における発光ダイオード駆動装置は、実施の形態７に対して、外部端子ＣＬに調光用制御回路４２を追加接続した構成である。
【０１４７】
例えば、調光用制御回路４２として８ビットマイコンを使用した場合、外部からの信号に応じて２５６段階調光が可能になる。また図示しないが、制御電源電圧端子ＶＣＣと基準電位端子ＳＲＣＥの間に固定抵抗と可変抵抗を直列接続し、２つの抵抗で分圧された電圧を外部端子ＣＬに入力することにより、可変抵抗値を変更することで無段階調光が可能となる。
【０１４８】
以上のような構成にすることにより、発光ダイオード５を流れる電流ＩＬＥＤの平均電流値を外部から調整できるようになり、簡易な構成で調光機能を有する発光ダイオード駆動装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置は、簡易な構成で、ＬＥＤに流れるピーク電流値および脈流電流のリップル幅を容易に制御することができ、平均電流によって定電流駆動が可能で電力損失を小さく抑えることができるものであり、発光ダイオードを使用した装置・機器全般に利用可能であり、特に、ＬＥＤ照明機器として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】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
【図２】同実施の形態１の発光ダイオード駆動装置における各部の信号波形図
【図３】同実施の形態１の発光ダイオード駆動装置におけるＴ１期間の波形図
【図４】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
【図５】本発明の実施の形態３の発光ダイオード駆動装置の回路図
【図６】本発明の実施の形態４の発光ダイオード駆動装置の回路図
【図７】本発明の実施の形態５の発光ダイオード駆動装置の回路図
【図８】同実施の形態５の発光ダイオード駆動装置における各部の信号波形図
【図９】本発明の実施の形態６の発光ダイオード駆動装置の回路図
【図１０】同実施の形態６の発光ダイオード駆動装置における各部の信号波形図
【図１１】本発明の実施の形態７の発光ダイオード駆動装置の回路図
【図１２】本発明の実施の形態８の発光ダイオード駆動装置の回路図
【図１３】従来例における第１例の発光ダイオード駆動装置の回路図
【図１４】従来例における第２例の発光ダイオード駆動装置の回路図
【符号の説明】
【０１５１】
１    交流電源
２    整流回路
３    トランス
４    ダイオード
５    発光ダイオード
６    直列接続回路ループ
７、３１    スイッチング素子
８    制御回路
９    定電流源
１０    レギュレータ
１１    コンデンサ
１２    入力電圧検出回路
１３、１４、２９、３０、３２、３５、３６、３７    抵抗
１５、２２、３８、３９    コンパレータ
１６    起動／停止回路
１７    クロック発生器
１８、２５、４０    ＡＮＤ回路
１９    ＯＲ回路
２０、２４    電流検出回路
２１    Ｉ−Ｖ変換回路
２３    ＮＯＲ回路
２６    オン時ブランキングパルス発生器
２７    ＲＳフリップフロップ回路
２８    チョークコイル
３３、３４    電流検出値可変回路
４１    過熱保護回路
４２    調光用制御回路
５０    スイッチング駆動回路
【図１】
0004726609.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004726609.tif 000004
【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】
0004726609.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004726609.tif 000011
【図１１】
0004726609.tif 000012
【図１２】
0004726609.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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