(57)【要約】【課題】高精度の定電流駆動が可能な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。【解決手段】スイッチング素子１１がオン状態にあるときには発光ダイオードブロック４からスイッチング素子１１へ向かって電流を流すとともに、ドレイン電流検出回路２３によりスイッチング素子１１に流れる素子電流が一定値に達したことが検出されるとスイッチング素子１１をオフ状態にする。一方、スイッチング素子１１がオフ状態にあるときにはチョークコイル５の逆起電力による電流を発光ダイオードブロック４に流すとともに、充放電用コンデンサ２７へ一定電流を流し、充放電用コンデンサ２７の電位が一定値に達するとスイッチング素子１１をオン状態にする。【選択図】図１
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【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と、
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、スイッチング素子ブロックと制御回路ブロックとを含み、
前記スイッチング素子ブロックは、前記直列接続回路ループとグランド電位との間に接続され、前記電源部からの電圧を断続的に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へ印加するためのスイッチング素子と、前記制御回路ブロックへ電圧を供給するための接合型ＦＥＴとを有し、
前記制御回路ブロックは、前記スイッチング素子に流れる素子電流が予め設定された値になるとピーク値検出信号を出力する素子電流検出回路と、前記素子電流検出回路からピーク値検出信号を受けると前記スイッチング素子をオフさせ、前記スイッチング素子がオフしてから予め設定された所定時間後に前記スイッチング素子をオンさせる信号を前記スイッチング素子の制御端子へ出力するスイッチング制御回路とを有する、
ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記接合型ＦＥＴは、前記直列接続回路ループと前記スイッチング素子との間に接続され、前記スイッチング素子との接続部から前記制御回路ブロックへ電圧を供給する、ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項３】
請求項１記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記接合型ＦＥＴは、前記直列接続回路ループと前記スイッチング素子に高電位側端子が接続され、低電位側端子から前記制御回路ブロックへ電圧を供給する、ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項４】
請求項１記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記スイッチング素子は前記直列接続回路ループに接続され、前記接合型ＦＥＴは前記電源部に接続される、ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項５】
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、
前記電源部と前記直列接続回路ループとの間に接続され、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と、
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、スイッチング素子ブロックと制御回路ブロックとを含み、
前記スイッチング素子ブロックは、前記電源部と前記直列接続回路ループとの間に接続され、前記電源部からの電圧を断続的に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へ印加するためのスイッチング素子と、前記制御回路ブロックへ電圧を供給するための接合型ＦＥＴとを有し、
前記制御回路ブロックは、前記スイッチング素子に流れる素子電流が予め設定された値になるとピーク値検出信号を出力する素子電流検出回路と、前記素子電流検出回路からピーク値検出信号を受けると前記スイッチング素子をオフさせ、前記スイッチング素子がオフしてから予め設定された所定時間後に前記スイッチング素子をオンさせる信号を前記スイッチング素子の制御端子へ出力するスイッチング制御回路とを有する、
ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項６】
請求項５記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記接合型ＦＥＴは、前記電源部と前記スイッチング素子との間に接続され、前記スイッチング素子との接続部から前記制御回路ブロックへ電圧を供給する、ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項７】
請求項５記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記接合型ＦＥＴは、前記電源部と前記スイッチング素子に高電位側端子が接続され、低電位側端子から前記制御回路ブロックへ電圧を供給する、ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項８】
請求項１ないし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、前記素子電流検出回路は、前記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ことで、前記スイッチング素子に流れる素子電流が予め設定された値に達したか否かを検出する、ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項９】
請求項１ないし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、
前記スイッチング素子ブロックは、前記スイッチング素子の制御端子に入力される信号と共通の信号が制御端子に入力され、前記スイッチング素子に流れる電流より小さく、かつ一定の電流比の電流が流れる素子電流検出用スイッチング素子を有し、
前記制御回路ブロックは、前記素子電流検出用スイッチング素子を流れる電流を検出するための素子電流検出用抵抗を有し、前記素子電流検出回路は、前記素子電流検出用抵抗の両端電圧を検出基準電圧と比較することで、前記スイッチング素子に流れる素子電流が予め設定された値に達したか否かを検出する、
ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項１０】
請求項８もしくは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、
前記検出基準電圧を変更するため制御信号を出力する調光用制御回路をさらに備え、
前記制御回路ブロックは、前記調光用制御回路からの制御信号に応じて前記検出基準電圧を可変する素子電流検出値可変回路をさらに有する、
ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０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、前記交流電源の出力電圧を整流する整流回路とで構成され、
前記制御回路ブロックは、
前記接合型ＦＥＴの出力を基に前記制御回路ブロックの動作電圧を生成するレギュレータと、
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状態が変化する信号を出力する入力電圧検出回路と、
前記入力電圧検出回路の出力信号を受けて、前記整流回路の出力電圧が所定値以上になると前記スイッチング制御回路による前記スイッチング素子のオン・オフ制御を起動させ、前記整流回路の出力電圧が所定値を下回ると前記スイッチング制御回路による前記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／停止回路と、
をさらに有する、
ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項１２】
請求項１１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、前記整流回路の出力電圧を分圧する２つの抵抗と、前記２つの抵抗により分圧された電圧をプラス入力端子に入力し、入力基準電圧をマイナス入力端子に入力するコンパレータとで構成され、前記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、
ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項１３】
請求項１１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、前記整流回路の出力電圧から第１および第２の分圧電圧を生成するための３つの抵抗と、前記第１の分圧電圧をプラス入力端子に入力し、入力基準電圧をマイナス入力端子に入力する第１のコンパレータと、前記第２の分圧電圧をマイナス入力端子に入力し、入力基準電圧をプラス入力端子に入力する第２のコンパレータと、前記第１および第２のコンパレータの出力信号を入力するＡＮＤ回路とで構成され、前記ＡＮＤ回路の出力信号を前記起動／停止回路へ出力する、
ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項１４】
請求項１１ないし１３のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記整流回路と前記制御回路ブロックの間に抵抗を備え、前記入力電圧検出回路は該抵抗を介して前記整流回路の出力電圧を入力する、ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項１５】
請求項１ないし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、前記制御回路ブロックは、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スイッチング素子のオン・オフ動作を停止させる過熱保護回路をさらに有する、ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項１６】
請求項１ないし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、前記直列接続回路ループが有する前記ダイオードは、逆回復時間が１００ｎｓｅｃ以下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１７】
請求項１ないし１６のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、
前記スイッチング制御回路は、前記スイッチング素子のオフ時間を規定する充放電用コンデンサを有し、前記スイッチング素子がオフすると前記充放電用コンデンサへ一定電流を供給し、前記充放電用コンデンサの電位が所定値に達すると前記スイッチング素子をオンさせる信号を出力する、
ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項１８】
請求項１ないし１６のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、
前記スイッチング素子のオフ時間を規定する充放電用コンデンサを備え、前記スイッチング制御回路は、前記スイッチング素子がオフすると前記充放電用コンデンサへ一定電流を供給し、前記充放電用コンデンサの電位が所定値に達すると前記スイッチング素子をオンさせる信号を出力する、
ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項１９】
請求項１ないし１８のいずれかに記載の前記スイッチング駆動回路を同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、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。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するための発光ダイオード駆動用半導体装置や発光ダイオード駆動装置が開発され、実用化されている。図１４は、従来の発光ダイオード駆動回路の第１例を示す回路図である。
【０００３】
この従来の発光ダイオード駆動回路は、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。
【０００４】
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、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。
【０００５】
この従来の発光ダイオード駆動回路は、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（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
続いて、従来の発光ダイオード駆動装置の第２例について、図１５を用いて説明する。この従来の発光ダイオード駆動装置は、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。
【０００７】
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。
【０００８】
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のエネルギ放出後に検出巻線ＬＤの両端電圧に現れるステップ状の変化を検出して、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。
【０００９】
この従来の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がオフになるとインダクタＬの逆起電力を利用して発光ダイオードを発光させる（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
しかしながら、上記第１の例による発光ダイオード駆動回路では、スイッチング素子が単にスイッチング・トランジスタと発振器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のオン／オフのタイミングが決定されるため、スイッチング素子がオンしている時間が長くなりすぎると、発光ダイオードに流れる電流値が高くなり、発光ダイオードに許容される最大電流値を超えて、発光ダイオードを破壊するおそれがある。
【００１１】
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周波数やコイル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、その都度発振周波数やコイルのインダクタンス値を変更しなければならない。
【００１２】
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発光ダイオードＬＥＤ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が複雑になる。
【００１３】
また、上記第２の例による発光ダイオード駆動回路では、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、電力損失が大きくなる。さらに、インダクタＬに磁気結合した結合巻線ＬＤを用いてスイッチング素子Ｑのオン制御を行うため、回路規模が大きくなる。
【００１４】
また、昇圧チョッパ方式であり不連続または電流臨界モードで動作するため、発光ダイオードＬＥＤの発光期間がスイッチング素子Ｑのオフ期間のみとなり、発光ダイオードに流れる平均電流がインダクタＬに流れるピーク電流値の半分以下となる。したがって、発光ダイオードの能力を最大現に発揮することができないという問題がある。さらに、スイッチング素子Ｑのオン期間には発光ダイオードＬＥＤに電流が流れないので電力変換効率が悪いという問題もある。
【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】
【００１５】
本発明は、上記問題点に鑑み、スイッチング素子がオン状態にあるときには発光ダイオードからスイッチング素子へ向かって電流を流すとともに、スイッチング素子に流れる素子電流が一定値に達するとオフ状態にし、スイッチング素子がオフ状態にあるときにはチョークコイルの逆起電力による電流を発光ダイオードに流すとともに、オフ状態になってから一定期間経過後にオン状態にするスイッチング素子のオン・オフ制御を行うことにより、発光ダイオードに流れるピーク電流を規定し、かつ平均電流によって定電流駆動が可能な、電力損失の小さい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ことを目的とする。 
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の請求項１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と、
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、スイッチング素子ブロックと制御回路ブロックとを含み、
前記スイッチング素子ブロックは、前記直列接続回路ループとグランド電位との間に接続され、前記電源部からの電圧を断続的に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へ印加するためのスイッチング素子と、前記制御回路ブロックへ電圧を供給するための接合型ＦＥＴとを有し、
前記制御回路ブロックは、前記スイッチング素子に流れる素子電流が予め設定された値になるとピーク値検出信号を出力する素子電流検出回路と、前記素子電流検出回路からピーク値検出信号を受けると前記スイッチング素子をオフさせ、前記スイッチング素子がオフしてから予め設定された所定時間後に前記スイッチング素子をオンさせる信号を前記スイッチング素子の制御端子へ出力するスイッチング制御回路とを有する、
ことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項２記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記接合型ＦＥＴは、前記直列接続回路ループと前記スイッチング素子との間に接続され、前記スイッチング素子との接続部から前記制御回路ブロックへ電圧を供給する、ことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項３記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記接合型ＦＥＴは、前記直列接続回路ループと前記スイッチング素子に高電位側端子が接続され、低電位側端子から前記制御回路ブロックへ電圧を供給する、ことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項４記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記スイッチング素子は前記直列接続回路ループに接続され、前記接合型ＦＥＴは前記電源部に接続される、ことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項５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、
前記電源部と前記直列接続回路ループとの間に接続され、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と、
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、スイッチング素子ブロックと制御回路ブロックとを含み、
前記スイッチング素子ブロックは、前記電源部と前記直列接続回路ループとの間に接続され、前記電源部からの電圧を断続的に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へ印加するためのスイッチング素子と、前記制御回路ブロックへ電圧を供給するための接合型ＦＥＴとを有し、
前記制御回路ブロックは、前記スイッチング素子に流れる素子電流が予め設定された値になるとピーク値検出信号を出力する素子電流検出回路と、前記素子電流検出回路からピーク値検出信号を受けると前記スイッチング素子をオフさせ、前記スイッチング素子がオフしてから予め設定された所定時間後に前記スイッチング素子をオンさせる信号を前記スイッチング素子の制御端子へ出力するスイッチング制御回路とを有する、
ことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項６記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項５記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記接合型ＦＥＴは、前記電源部と前記スイッチング素子との間に接続され、前記スイッチング素子との接続部から前記制御回路ブロックへ電圧を供給する、ことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の請求項７記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項５記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記接合型ＦＥＴは、前記電源部と前記スイッチング素子に高電位側端子が接続され、低電位側端子から前記制御回路ブロックへ電圧を供給する、ことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の請求項８記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１ないし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、前記素子電流検出回路は、前記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ことで、前記スイッチング素子に流れる素子電流が予め設定された値に達したか否かを検出する、ことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項９記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１ないし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、前記スイッチング素子ブロックは、前記スイッチング素子の制御端子に入力される信号と共通の信号が制御端子に入力され、前記スイッチング素子に流れる電流より小さく、かつ一定の電流比の電流が流れる素子電流検出用スイッチング素子を有し、前記制御回路ブロックは、前記素子電流検出用スイッチング素子を流れる電流を検出するための素子電流検出用抵抗を有し、前記素子電流検出回路は、前記素子電流検出用抵抗の両端電圧を検出基準電圧と比較することで、前記スイッチング素子に流れる素子電流が予め設定された値に達したか否かを検出する、ことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の請求項１０記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項８もしくは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、前記検出基準電圧を変更するため制御信号を出力する調光用制御回路をさらに備え、前記制御回路ブロックは、前記調光用制御回路からの制御信号に応じて前記検出基準電圧を可変する素子電流検出値可変回路をさらに有する、ことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の請求項１１記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１ないし１０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、前記交流電源の出力電圧を整流する整流回路とで構成され、前記制御回路ブロックは、前記接合型ＦＥＴの出力を基に前記制御回路ブロックの動作電圧を生成するレギュレータと、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状態が変化する信号を出力する入力電圧検出回路と、前記入力電圧検出回路の出力信号を受けて、前記整流回路の出力電圧が所定値以上になると前記スイッチング制御回路による前記スイッチング素子のオン・オフ制御を起動させ、前記整流回路の出力電圧が所定値を下回ると前記スイッチング制御回路による前記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／停止回路と、をさらに有する、ことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の請求項１２記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１１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、前記整流回路の出力電圧を分圧する２つの抵抗と、前記２つの抵抗により分圧された電圧をプラス入力端子に入力し、入力基準電圧をマイナス入力端子に入力するコンパレータとで構成され、前記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。
【００２８】
また、本発明の請求項１３記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１１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、前記整流回路の出力電圧から第１および第２の分圧電圧を生成するための３つの抵抗と、前記第１の分圧電圧をプラス入力端子に入力し、入力基準電圧をマイナス入力端子に入力する第１のコンパレータと、前記第２の分圧電圧をマイナス入力端子に入力し、入力基準電圧をプラス入力端子に入力する第２のコンパレータと、前記第１および第２のコンパレータの出力信号を入力するＡＮＤ回路とで構成され、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。
【００２９】
また、本発明の請求項１４記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１１ないし１３のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記整流回路と前記制御回路ブロックの間に抵抗を備え、前記入力電圧検出回路は該抵抗を介して前記整流回路の出力電圧を入力する、ことを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の請求項１５記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１ないし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、前記制御回路ブロックは、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スイッチング素子のオン・オフ動作を停止させる過熱保護回路をさらに有する、ことを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の請求項１６記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１ないし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、前記直列接続回路ループが有する前記ダイオードは、逆回復時間が１００ｎｓｅｃ以下であることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の請求項１７記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１ないし１６のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記スイッチング制御回路は、前記スイッチング素子のオフ時間を規定する充放電用コンデンサを有し、前記スイッチング素子がオフすると前記充放電用コンデンサへ一定電流を供給し、前記充放電用コンデンサの電位が所定値に達すると前記スイッチング素子をオンさせる信号を出力する、ことを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の請求項１８記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項１ないし１６のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記スイッチング素子のオフ時間を規定する充放電用コンデンサを備え、前記スイッチング制御回路は、前記スイッチング素子がオフすると前記充放電用コンデンサへ一定電流を供給し、前記充放電用コンデンサの電位が所定値に達すると前記スイッチング素子をオンさせる信号を出力する、ことを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の請求項１９記載の発光ダイオード駆動用半導体装置は、請求項１ないし１８のいずれかに記載の前記スイッチング駆動回路を同一基板上に形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、スイッチング素子がオン状態にあるときには、発光ダイオードブロックから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一定値に規定される。一方、スイッチング素子がオフ状態にあるときには、チョーク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する。よって、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、電力変換効率が高い。さらに、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実現できる。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。また、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。
【００３６】
また、素子電流のピーク値が一定値に規定されるので、発光ダイオードブロックに流れる電流のピーク値も一定値に規定され、スイッチング素子がオンしている時間が長くなりすぎて発光ダイオードに流れる電流値が発光ダイオードに許容される最大電流値を超え、発光ダイオードが破壊されることがなくなる。
【００３７】
また、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。さらに、スイッチング素子をオンするのに、従来のように検出巻線を設ける必要がないので、部品点数が少なくなり、小型にできる。
【００３８】
また、一般的に、半導体装置に対する電圧供給は入力電圧（高電圧）から直流的に抵抗を介して行われるが、本発明では、接合型ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；電界効果トランジスタ）により低い電圧へピンチオフした電圧を供給できるので、抵抗を用いることなく制御回路ブロックへの電圧供給が可能となり、電力損失を低減することができ、電力変換効率を向上することができる。さらに、接合型ＦＥＴを使用することにより、電源として低電圧から高電圧の電源を使用できる。
【００３９】
また、素子電流検出回路を、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、電力損失を低減できる。
【００４０】
また、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。
【００４１】
また、素子電流検出回路へ与える検出基準電圧を変更可能とすることにより、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、発光ダイオードの輝度制御が可能となる。
【００４２】
また、制御回路ブロックにレギュレータを設けることにより、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であっても、制御回路ブロックの動作中の基準電圧を一定に保つことができ、制御回路ブロックによるスイッチング素子のオン・オフ制御を安定化できる。さらに、入力電圧検出回路と起動／停止回路を設けることにより、変動する電源部の出力電圧に対し、発光ダイオードブロックでの電圧降下を考慮して、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設定でき、電源部の出力電圧の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となり、雑音端子電圧レベルを低く抑えることができる。
【００４３】
また、入力電圧検出回路を、電源部からの電圧を２つの抵抗により分圧し、その分圧された電圧と入力基準電圧を比較する構成とすることにより、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できる。
【００４４】
また、入力電圧検出回路を、電源部からの電圧を３つの抵抗により分圧して２つの分圧電圧を生成し、各分圧電圧をそれぞれ入力基準電圧と比較して、それらの比較結果の論理積をとる構成とすることにより、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。
【００４５】
また、入力電圧検出回路が抵抗を介して電源部の出力電圧を入力する構成とすることにより、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て、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任意に設定できるようになる。
【００４６】
また、過熱保護回路を設けることにより、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でき、安全性・信頼性を向上させることができる。
また、チョークコイルに生じる逆起電力を発光ダイオードブロックへ供給するダイオードの逆回復時間を１００ｎｓｅｃ以下にすることにより、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させることができる。
【００４７】
また、充放電用コンデンサをスイッチング駆動回路の外部に設けることにより、充放電用コンデンサの容量値を変更してスイッチング素子のオフ時間を調整することが可能となるので、チョークコイルのインダクタンス値や、発光ダイオードブロックの順方向電圧、チョークコイルに生ずる逆起電力を発光ダイオードブロックへ供給するダイオードの順方向電圧に応じたオフ時間を設定でき、発光ダイオードブロックに流れる脈流電流のリップル幅を最適化できる。
【００４８】
また、スイッチング素子ブロックと制御回路ブロックを同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が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明の実施の形態におけ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について、図面を参照して説明する。
【００５０】
（実施の形態１）
まず、本実施の形態１について説明する。図１は、本実施の形態１におけ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示す。
【００５１】
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。ここでは、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。また、整流回路２の高電位側は直列接続回路ループ３に接続され、低電位側は発光ダイオード駆動用半導体装置（スイッチング駆動回路）７の低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥに接続される。
【００５２】
直列接続回路ループ３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ブロック４と、発光ダイオードブロック４に直列接続するチョークコイル５と、発光ダイオードブロック４とチョークコイル５に並列接続し、チョークコイル５に生じる逆起電力を発光ダイオードブロック４に供給するダイオード６とで構成される。
【００５３】
整流回路２の高電位側は、発光ダイオードブロック４のアノード端子側とダイオード６のカソード端子側に接続される。また、発光ダイオードブロック４とチョークコイル５とダイオード６の各接続点のうちのいずれかに発光ダイオード駆動用半導体装置７の高電位側端子ＤＲＮが接続される。
【００５４】
なお、本実施の形態１では、チョークコイル５は発光ダイオードブロック４のカソード端子側に接続されているが、アノード端子側に接続してもよい。また、複数個の発光ダイオードを直列接続した発光ダイオードブロックを例に説明するが、発光ダイオードは１個以上であればよく、また直列接続に限らず、マトリクス状に接続してもよい。これは、以降に説明する実施の形態においても同様である。
【００５５】
発光ダイオード駆動用半導体装置７は、スイッチング素子ブロック８と制御回路ブロック９とで構成され、外部に接続する４つの端子（整流電圧印加端子ＩＮ、高電位側端子ＤＲＮ、低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥ、基準電圧端子ＶＣＣ）を有する。
【００５６】
整流電圧印加端子ＩＮは、整流回路２の高電位側に接続され、全波整流電圧（入力電圧Ｖｉｎ）を入力する。高電位側端子ＤＲＮは、上述したように直列接続回路ループ３に接続される。低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥは、制御回路ブロック９のグランド端子ＧＮＤと接続されて基準電位（グランド電位）となる。また、基準電圧端子ＶＣＣと低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥの間にコンデンサ３０が接続される。
【００５７】
スイッチング素子ブロック８は、接合型ＦＥＴ１０とスイッチング素子１１の直列接続で構成される。接合型ＦＥＴ１０の高電位側端子は、発光ダイオード駆動用半導体装置７の高電位側端子ＤＲＮに接続される。接合型ＦＥＴ１０の低電位側端子とスイッチング素子１１の高電位側端子の接続点（接続部）には、制御回路ブロック９の入力端子ＶＪが接続される。スイッチング素子１１の低電位側端子は、発光ダイオード駆動用半導体装置７の低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥに接続される。また、スイッチング素子１１の制御端子は、制御回路ブロック９の出力端子ＧＡＴＥに接続され、接合型ＦＥＴ１０の制御端子は接地される。
【００５８】
続いて、制御回路ブロック９について説明する。制御回路ブロック９は、入力端子ＶＪ、出力端子ＧＡＴＥ、およびグランド端子ＧＮＤを有する。制御回路ブロック９は、入力端子ＶＪから接合型ＦＥＴ１０の低電位側電圧ＶＪを入力し、制御回路ブロック９の動作中の基準電圧（動作電圧）を生成する。
【００５９】
つまり、入力端子ＶＪに接続されるレギュレータ１２が、接合型ＦＥＴ１０の低電位側電圧ＶＪを基準電圧端子ＶＣＣを介してコンデンサ３０へ出力し、コンデンサ３０の電圧（基準電圧端子ＶＣＣの電圧Ｖｃｃ）が電圧Ｖｃｃ０で一定となるように動作する。
【００６０】
これにより、商用電源からの交流電圧を整流した電圧を用いて制御回路ブロック９の動作電圧を生成する場合であっても、制御回路ブロック９の動作中の基準電圧を一定に保つことができ、制御回路ブロック９によるスイッチング素子１１のオン・オフ制御（スイッチング制御）を安定化できる。
【００６１】
入力電圧検出回路１３は、直列に接続された２つの抵抗１４、１５と、抵抗１４と抵抗１５の中間接続点がプラス入力端子に接続されるコンパレータ１６とで構成される。直列接続抵抗１４、１５の高電位側は発光ダイオード駆動用半導体装置７の整流電圧印加端子ＩＮに接続され、低電位側は制御回路ブロック９のグランド端子ＧＮＤに接続される。コンパレータ１６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１６は、整流電圧印加端子ＩＮから入力される電圧Ｖｉｎ（全波整流電圧）を直列接続抵抗１４、１５により分圧した電圧Ｖｉｎ１３と入力基準電圧Ｖｓｔとを比較して、入力電圧Ｖｉｎが所定値以上であるか否かを検出し、それに応じて状態が変化する検出信号を出力する。具体的には、入力電圧Ｖｉｎが所定値以上の場合に信号レベルがハイレベルとなり、所定値を下回る場合にロウレベルとなる信号を出力する。
【００６２】
コンパレータ１６の出力端子は、起動／停止回路１７の入力端子に接続される。起動／停止回路１７は、入力電圧検出回路１３からの信号のレベルに応じて、スイッチング素子１１のオン・オフ制御を起動させる起動信号（信号レベルがハイレベルの信号）と、スイッチング素子１１のオン・オフ制御を停止させる停止信号（信号レベルがロウレベルの信号）を出力する。つまり、入力電圧Ｖｉｎ（全波整流電圧）が所定値以上になると起動信号を出力し、下回ると停止信号を出力する。
【００６３】
起動／停止回路１７の出力端子は、クロック発生器１８に接続される。クロック発生器１８は、起動信号を受信するごとに信号レベルがハイレベルのクロックパルス（ワンパルス）を発生する。クロック発生器１８の出力端子は、ＯＲ回路１９の入力端子に接続される。ＯＲ回路１９の他方の入力端子には、カウンタ２６が接続される。ＯＲ回路１９の出力端子はＲＳフリップフロップ回路２０のリセット信号端子Ｒに接続され、ＲＳフリップフロップ回路２０の出力端子ＱＢは、ＮＡＮＤ回路２１の入力端子に接続される。ＮＡＮＤ回路２１の他方の入力端子には、起動／停止回路１７の出力端子が接続される。ＮＡＮＤ回路２１の出力端子はゲートドライバ２２の入力端子に接続され、ゲートドライバ２２の出力端子が制御回路ブロック９の出力端子ＧＡＴＥに接続される。
【００６４】
この構成により、起動／停止回路１７が起動信号を出力すると、クロック発生器１８からクロックパルスが発生し、ＮＡＮＤ回路２１の出力信号がロウレベルとなり、スイッチング素子１１がオン状態となって、制御回路ブロック９によるスイッチング素子１１のオン・オフ制御が開始される。
【００６５】
ドレイン電流検出回路（素子電流検出回路）２３は、プラス入力端子に入力端子ＶＪが接続され、マイナス入力端子に検出基準電圧Ｖｓｎが入力されるコンパレータからなる。ドレイン電流検出回路２３は、接合型ＦＥＴ１０の低電位側電圧ＶＪと検出基準電圧Ｖｓｎとを比較して、スイッチング素子１１に流れる素子電流ＩＤが予め設定された所定のピーク値Ｉｐに達したか否かを検出し、素子電流ＩＤがピーク値Ｉｐに達すると、信号レベルがハイレベルのピーク値検出信号を出力する。
【００６６】
ＡＮＤ回路２４の入力端子はドレイン電流検出回路２３の出力端子に接続され、出力端子はＲＳフリップフロップ回路２０のセット信号端子Ｓに接続される。これにより、スイッチング素子１１に流れる素子電流ＩＤがピーク値Ｉｐに達すると、ＲＳフリップフロップ回路２０の出力端子ＱＢの端子レベルがロウレベルとなり、スイッチング素子１１はオフ状態となる。
【００６７】
また、ＡＮＤ回路２４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２５の出力端子が接続される。オン時ブランキングパルス発生器２５の入力端子はゲートドライバ２２の出力端子と接続されており、オン時ブランキングパルス発生器２５は、スイッチング素子１１がオンしてから一定期間、信号レベルがロウレベルの信号を出力する。これにより、スイッチング素子１１は、オン状態となってから一定期間、オフしないように制御される。
【００６８】
カウンタ２６には、出力端子ＧＡＴＥ（図示せず）と充放電用コンデンサ２７と放電用スイッチ素子２８の高電位側端子とＯＲ回路１９が接続される。カウンタ２６は、出力端子ＧＡＴＥから信号レベルがロウレベルの信号が出力され、スイッチング素子１１がオフ状態になると、充放電用コンデンサ２７の充電を開始し、充放電用コンデンサ２７の電位ＶＣＡＰが一定値Ｖｓｃに達すると、信号レベルがハイレベルのクロックパルス（ワンパルス）ＣＬＫをＯＲ回路１９へ出力する。その結果、ＲＳフリップフロップ回路２０はリセットされて、スイッチング素子１１はオン状態になる。
【００６９】
また、放電用スイッチ素子２８の低電位側端子は制御回路ブロック９のグランド端子ＧＮＤに接続され、制御端子はクロック発生器２９の出力端子に接続され、クロック発生器２９の入力端子はオン時ブランキングパルス発生器２５の出力端子に接続される。クロック発生器２９は、スイッチング素子１１がオン状態となり、オン時ブランキングパルス発生器２５の出力信号がロウレベルからハイレベルに切り替わると、信号レベルがハイレベルのクロックパルス（ワンパルス）を出力する。放電用スイッチ素子２８は、クロック発生器２９からクロックパルスを受信するとオン状態となり、充放電用コンデンサ２７の電位を低下させる。
【００７０】
このように、少なくともＲＳフリップフロップ回路２０、ＮＡＮＤ回路２１、ゲートドライバ２２、カウンタ２６により、ドレイン電流検出回路２３からピーク値検出信号を受けるとスイッチング素子１１をオフさせ、スイッチング素子１１がオフしてから予め設定された所定時間後にスイッチング素子１１をオンさせる信号を出力端子ＧＡＴＥへ出力するスイッチング制御回路が構成される。
【００７１】
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、図３を用いて説明する。図２は、整流回路２が出力する入力電圧Ｖｉｎ（全波整流電圧）の波形と、発光ダイオードブロック４に流れる電流ＩＬＥＤの波形と、レギュレータ１２によって制御される基準電圧Ｖｃｃの波形を示す図であり、横軸は時間ｔである。また、図３は、接合型ＦＥＴ１０の高電位側電圧と低電位側電圧の関係を示す図である。
【００７２】
整流回路２が出力する入力電圧Ｖｉｎは、図２に示すように交流電圧を全波整流した波形となる。入力電圧Ｖｉｎは、発光ダイオードブロック４とチョークコイル５を介して接合型ＦＥＴ１０の高電位側端子に印加される。
【００７３】
また、図３に示すように、接合型ＦＥＴ１０の低電位側電圧は、高電位側電圧の上昇とともに上昇する（領域Ａ）。高電位側電圧が上昇して所定値ＶＤＰ以上になると、低電位側電圧は、ピンチオフにより所定値ＶＪＰとなる（領域Ｂ）。
【００７４】
また、発光ダイオードの駆動開始時、制御回路ブロック９の基準電圧端子ＶＣＣの基準電圧Ｖｃｃは、接合型ＦＥＴ１０の高電位側電圧の上昇とともに上昇するが、高電位側電圧が所定値ＶＤＳＴＡＲＴになり低電位側電圧が起動電圧Ｖｃｃ０に達すると、レギュレータ１２により常に一定電圧Ｖｃｃ０となるように制御される。この基準電圧Ｖｃｃ０が制御回路ブロック９の動作中の基準電圧となる。このように基準電圧Ｖｃｃが一定電圧Ｖｃｃ０になると、制御回路ブロック９はスイッチング素子１１のオン・オフ制御が可能な状態となる。逆に基準電圧Ｖｃｃが一定電圧Ｖｃｃ０を下回ると、スイッチング素子１１のオン・オフ制御が不可の状態となる。
【００７５】
また、入力電圧Ｖｉｎは、整流電圧印加端子ＩＮを通して入力電圧検出回路１３の抵抗１４の一端に印加され、抵抗１４、１５により分圧される。分圧された入力電圧Ｖｉｎ１３はコンパレータ１６のプラス入力端子に印加される。
【００７６】
コンパレータ１６のマイナス入力端子には入力基準電圧Ｖｓｔが印加されており、抵抗１４、１５で分圧された入力電圧Ｖｉｎ１３が入力基準電圧Ｖｓｔに達すると、コンパレータ１６は起動／停止回路１７に信号レベルがハイレベルの信号を送る。
【００７７】
起動／停止回路１７はコンパレータ１６から信号レベルがハイレベルの信号を受信すると起動信号を出力し、制御回路ブロック９によるスイッチング素子１１の断続的なオン・オフ制御が開始する。
【００７８】
なお、本実施の形態１では、接合型ＦＥＴ１０の低電位側電圧が電圧Ｖｃｃ０に達する時の入力電圧Ｖｉｎの電圧値（Ｖｉｎ２）よりも、抵抗１４、１５で分圧された入力電圧Ｖｉｎ１３が基準電圧Ｖｓｔに達する時の入力電圧Ｖｉｎの電圧値（Ｖｉｎ１）の方が高くなるように設定する。
【００７９】
一方、抵抗１４、１５で分圧された入力電圧Ｖｉｎ１３が基準電圧Ｖｓｔを下回ると、コンパレータ１６は起動／停止回路１７に信号レベルがロウレベルの信号を送る。起動／停止回路１７は信号レベルがロウレベルの信号を受信すると停止信号を出力し、制御回路ブロック９によるスイッチング素子１１の断続的なオン・オフ制御が停止する。つまりスイッチング素子１１をオフ状態に保つ。
【００８０】
このように、入力電圧Ｖｉｎ１３が入力基準電圧Ｖｓｔ以上の期間Ｔ１に、スイッチング素子１１の断続的なオン・オフ制御が実行されて、発光ダイオードブロック４に電流ＩＬＥＤが流れる。一方、入力電圧Ｖｉｎ１３が入力基準電圧Ｖｓｔを下回る期間Ｔ２では、スイッチング素子１１はオフ状態を保ち、発光ダイオードブロック４に電流は流れない。
【００８１】
具体的には、期間Ｔ２においては、起動／停止回路１７の出力端子レベルはロウレベルであり、スイッチング素子１１はオフ状態にあり、期間Ｔ１の開始時（起動直後）に、起動／停止回路１７の出力端子レベルがハイレベルになり、クロック発生器１８からクロックパルスが発生し、ＲＳフリップフロップ回路２０がリセット状態となり、出力端子ＱＢの端子レベルがハイレベルとなって、スイッチング素子１１はオフからオンに切り替わり、以降、入力電圧Ｖｉｎ１３が入力基準電圧Ｖｓｔを下回るまで、スイッチング素子１１の断続的なオン・オフ制御が実行される。
【００８２】
続いて、図１から図４を用いて、本実施の形態１における発光ダイオード駆動装置の定電流出力動作について説明する。図４は、図２に示す期間Ｔ１の一部の期間における発光ダイオード駆動装置の各部の動作波形を示す図である。入力電圧Ｖｉｎは時間とともに変動するが、ここでは、ともにＶｉｎ１よりも十分高く、略一定電圧とみなせるＶｉｎＡおよびＶｉｎＢの期間（Ｔ１Ａ、Ｔ１Ｂ）について説明する。なお、横軸は時間ｔを示す。
【００８３】
最初に期間Ｔ１Ａにおける動作について説明する。ゲートドライバ２２とスイッチング素子１１の制御端子との接続点に接続されたオン時ブランキングパルス発生器２５は、ゲートドライバ２２の出力信号を入力し、スイッチング素子１１がオフ状態からオン状態に切り替わってから一定期間（例えば数百ｎｓｅｃ）、信号レベルがロウレベルの信号を出力する。オン時ブランキングパルス発生器２５は、それ以外では信号レベルがハイレベルの信号を出力する。
【００８４】
このオン時ブランキングパルス発生器２５の出力信号とドレイン電流検出回路２３の出力信号をＡＮＤ回路２４に入力することで、スイッチング素子１１が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スイッチング素子１１のオン・オフ制御の誤動作を防いでいる。
【００８５】
ドレイン電流検出回路２３は、スイッチング素子１１の高電圧側電圧ＶＤ（接合型ＦＥＴ１０の低電位側電圧ＶＪ）を検出基準電圧Ｖｓｎと比較して、スイッチング素子１１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。
【００８６】
スイッチング素子１１のオン電圧（スイッチング素子１１のオン時における高電圧側電圧ＶＤ）が検出基準電圧Ｖｓｎに達すると、ドレイン電流検出回路２３は信号レベルがハイレベルの信号を出力する。この出力信号は、ＡＮＤ回路２４を介してＲＳフリップフロップ回路２０のセット信号端子Ｓに入力される。セット信号端子Ｓの端子レベルがハイレベルになると、ＲＳフリップフロップ回路２０はセットされて、ＮＡＮＤ回路２１に信号レベルがロウレベルの信号を出力する。その結果、ＮＡＮＤ回路２１の出力信号はハイレベルとなり、ゲートドライバ２２の出力信号がロウレベルとなって、スイッチング素子１１はオフ状態になる。
【００８７】
すなわち、スイッチング素子１１のオン時間ｔＯＮＡは、スイッチング素子１１がオフ状態からオン状態に切り替わってから、ドレイン電流検出回路２３より信号レベルがハイレベルの信号が出力されるまでの期間で規定される。
【００８８】
一方、カウンタ２６は出力端子ＧＡＴＥから信号レベルがロウレベルの信号が出力されると、予め設定された充電電流によって充放電用コンデサ２７への充電を開始する。そして充放電用コンデンサ２７の電位ＶＣＡＰが一定値Ｖｓｃに達すると、カウンタ２６はクロックパルス（ワンパルス）ＣＬＫを出力する。この信号ＣＬＫは、ＯＲ回路１９を介してＲＳフリップフロップ回路２０のリセット信号端子Ｒに入力される。その結果、ＲＳフリップフロップ回路２０はリセットされて、ＮＡＮＤ回路２１に信号レベルがハイレベルの信号を出力する。その結果、ＮＡＮＤ回路２１の出力信号がロウレベルとなり、ゲートドライバ２２の出力信号がハイレベルとなって、スイッチング素子１１はオン状態になる。
【００８９】
スイッチング素子１１がオン状態となり、オン時ブランキングパルス発生器２５の出力信号がロウレベルからハイレベルに切り替わると、クロック発生器２９により放電用スイッチ素子２８がオン状態となり、充放電用コンデンサ２７に充電されていた電荷が瞬時に放電される。
【００９０】
すなわち、スイッチング素子１１のオフ時間ｔＯＦＦは充放電用コンデンサ２７が充電開始されてからコンデンサ電位ＶＣＡＰが一定値Ｖｓｃに達し、カウンタ２６からクロックパルスＣＬＫが出力されるまでの期間で規定される。
【００９１】
以上のような制御回路ブロック９によるスイッチング素子１１の断続的なオンオフ制御が図２に示す期間Ｔ１になされ、スイッチング素子１１に流れる素子電流ＩＤは図４に示すようになる。ここで、スイッチング素子１１がオン状態にあるとき、ＩＬＥＤ＝ＩＤＰをピーク電流とする電流が発光ダイオードブロック４→チョークコイル５→スイッチング素子１１の向きに流れる。
【００９２】
一方、スイッチング素子１１がオフ状態にあるとき、ＩＬＥＤ＝Ｉｂをボトム電流とする電流がチョークコイル５→ダイオード６→発光ダイオードブロック４の閉ループを流れる。
【００９３】
よって、発光ダイオードブロック４に流れる電流ＩＬＥＤは、図４に示すように、ＩＤＰ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＝（ＩＤＰ−Ｉｂ）／２  ・・・  （１）
【００９４】
また、スイッチング素子のオン時間ｔＯＮＡ、オフ時間ｔＯＦＦは、チョークコイル５の巻線抵抗やスイッチング素子１１のオン抵抗を無視すると、式（２）、式（３）で表せる。
ｔＯＮＡ≒Ｌ×（ＩＤＰ−Ｉｂ）／（ＶｉｎＡ−Ｖｏ）  ・・・  （２）
ｔＯＦＦ≒Ｌ×（ＩＤＰ−Ｉｂ）／（Ｖｏ+ＶＦ）  ・・・  （３）
ここで、Ｌはチョークコイル５のインダクタンス値、ＶｉｎＡは期間Ｔ１Ａにおける入力電圧、Ｖｏは発光ダイオードブロック４の順方向電圧、ＶＦはダイオード６の順方向電圧である。
【００９５】
続いて、期間Ｔ１Ｂにおけるスイッチング素子１１のオン時間とオフ時間について説明する。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におけるスイッチング素子１１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×（ＩＤＰ−Ｉｂ）／（ＶｉｎＢ−Ｖｏ）＞ｔＯＮＡ  ・・・  （４）
【００９６】
一方、スイッチング素子１１のオフ時間ｔＯＦＦは入力電圧Ｖｉｎに依存しないため、期間Ｔ１Ｂにおけるオフ時間も期間Ｔ１Ａと同様に式（３）で表せる。なお、スイッチング素子１１のオフ時間ｔＯＦＦを決定する方法として、本実施の形態１では充放電用コンデンサ２７の充放電を利用したが、これに限ったものではなく、カウンタ２６によってオフ時間ｔＯＦＦを規定できればよい。
【００９７】
このように入力電圧Ｖｉｎの変動によりスイッチング素子１１のオン時間は異なるが、発光ダイオードブロック４に流れるピーク電流ＩＤＰとボトム電流Ｉｂは入力電圧Ｖｉｎの変動に依存せず常に一定に制御され、発光ダイオードブロック４には電流リップル幅Ｉｒｉｐｐｌｅ＝（ＩＤＰ−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。
【００９８】
本実施の形態１によれば、発光ダイオード駆動用半導体装置（スイッチング駆動回路）７が、電源部からの電圧を断続的に発光ダイオードブロック４およびチョークコイル５へ印加するためのスイッチング素子１１を、上述したようにオン・オフ制御するので、発光ダイオードに流れる電流を高精度に定電流制御できる。
【００９９】
また、接合型ＦＥＴの高電位側に印加される高電圧が接合型ＦＥＴの低電位側では低い電圧でピンチオフされるので、電圧供給のための抵抗を用いずに半導体装置への電圧供給が可能となる。一般的に、半導体装置に対する電圧供給は、入力電圧（高電圧）から直流的に抵抗を介して行われる。この電圧供給は起動時や停止時のみならず、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１の構成によれば、このような抵抗は不要となり、電力損失を低減することができ、電力変換効率を向上することができる。さらに、接合型ＦＥＴを使用することにより、電源として低電圧から高電圧の電源を使用できる。
【０１００】
また、ドレイン電流検出回路２３によりスイッチング素子１１のオン電圧を検出基準電圧Ｖｓｎと比較して、素子電流ＩＤのピーク値ＩＰを規定するので、発光ダイオードに流れる電流ＩＬＥＤのピーク値ＩＤＰを規定することができ、スイッチング素子がオンしている時間が長くなりすぎて発光ダイオードに流れる電流値が発光ダイオードに許容される最大電流値を超え、発光ダイオードが破壊されることがなくなる。
【０１０１】
また、スイッチング素子１１がオフ状態になると、充放電用コンデンサ２７へ一定電流を供給し、充放電用コンデンサ２７の電位ＶＣＡＰが一定値Ｖｓｃに達するとスイッチング素子１１をオン状態にするので、スイッチング素子１１のオフ時間を一定にすることができ、上述したように発光ダイオードに流れる電流ＩＬＥＤのピーク値ＩＤＰは一定値に規定されるので、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を使用する場合であっても、発光ダイオードに流れる平均電流を常に一定に制御でき、安定した発光輝度を得ることができる。よって、平滑コンデンサを必要とせず、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。さらに、発光ダイオードに流れる平均電流を常に一定にできるので、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、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。
【０１０２】
また、スイッチング素子１１をオフするのに、スイッチング素子に流れる素子電流ＩＤの検出と発光ダイオードに流れる電流ＩＬＥＤの検出のための抵抗が不要となるので、電力損失を抑制することができる。さらに、スイッチング素子１１をオンするのに、チョークコイルに検出巻線を磁気結合して、チョークコイルのエネルギ放出後に該検出巻線の両端電圧に現れるステップ状の変化を検出する必要がないので、部品点数が少なくなり、小型にできる。
【０１０３】
また、整流回路２からの全波整流電圧が印加される整流電圧印加端子ＩＮと基準電位との間に直列に接続された２つの抵抗１４、１５と、これら２つの抵抗によって分圧された電圧Ｖｉｎ１３をプラス入力端子に入力し、入力基準電圧Ｖｓｔをマイナス入力端子に入力するコンパレータ１６とからなる入力電圧検出回路１３を備え、全波整流電圧が所定値以上の期間で発光ダイオードを発光させ、所定値を下回る期間で消光させる構成としてので、交流電源に商用電源を使用した場合、交流電源の倍の周波数（１００Ｈｚ／１２０Ｈｚ）で発光ダイオードの発光／消光の期間を正確に制御できる。
【０１０４】
さらに、入力電圧検出回路１３により、スイッチング素子１１のオン・オフ動作が起動／停止するときの入力電圧Ｖｉｎの電圧値を任意に設定できるので、商用電源からの交流電圧を整流した電圧を入力電圧Ｖｉｎとして使用する場合であっても、入力電圧Ｖｉｎの１周期中における電圧の低い期間に制御回路ブロック９によるスイッチング素子１１のオン・オフ制御を停止でき、半導体装置の安定動作が可能となる。また、直列接続された発光ダイオードでの電圧降下を考慮して、スイッチング素子１１のオン・オフ動作が起動／停止するときの入力電圧Ｖｉｎの電圧値を設定できる。
【０１０５】
なお、スイッチング素子ブロック８と制御回路ブロック９を同一基板上に形成した発光ダイオード駆動用半導体装置７とすることで、発光ダイオード駆動装置の更なる小型化が実現できる。これは、以降に説明する実施の形態においても同様である。
【０１０６】
また、交流電圧を整流する手段として全波整流回路を使用したが、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、以降に説明する実施の形態においても同様である。
【０１０７】
また、スイッチング素子ブロック８にツェナーダイオードなどのクランプ回路を並列接続してもよい。制御回路ブロック９によるスイッチング素子１１の断続的なオン・オフ制御において、スイッチング素子１１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１１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スイッチング素子１１の耐圧を超える電圧となる場合がある。この場合、スイッチング素子１１の破壊につながる可能性がある。このような場合に、スイッチング素子１１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、高電位側端子ＤＲＮの電圧をこのクランプ電圧でクランプし、スイッチング素子１１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できる。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。
【０１０８】
また、スイッチング素子１１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６の逆回復時間（Ｔｒｒ）が遅いと電力損失が大きくなるため、ダイオード６の逆回復時間（Ｔｒｒ）は１００ｎｓｅｃ以下にする。これは、以降に説明する実施の形態においても同様である。
【０１０９】
（実施の形態２）
続いて、本実施の形態２について説明する。図５は、本実施の形態２におけ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示す。但し、前述の実施の形態１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、説明を省略する。
【０１１０】
本実施の形態２における発光ダイオード駆動装置は、発光ダイオード駆動用半導体装置７が整流回路２の高電位側と直列接続回路ループ３との間に接続されている点が実施の形態１と異なり、発光ダイオード駆動用半導体装置７の内部構成については実施の形態１と同様である。
【０１１１】
図５において、整流回路２の高電位側には、発光ダイオード駆動用半導体装置７の整流電圧印加端子ＩＮと高電位側端子ＤＲＮが接続される。また、発光ダイオードブロック４のアノード端子側とダイオード６のカソード端子側に、発光ダイオード駆動用半導体装置７の低電位側端子ＧＮＤ−ＳＲＣＥが接続される。また、発光ダイオードブロック４のカソード端子側とダイオード６のアノード端子側に整流回路２の低電位側が接続される。
【０１１２】
以上のような構成にすることにより、発光ダイオード駆動用半導体装置７を発光ダイオードよりも高電位側に配置する回路構成においても実施の形態１と同一の発光ダイオード駆動用半導体装置を使用することができ、実施の形態１と同様の効果を期待することができる。
【０１１３】
（実施の形態３）
続いて、本実施の形態３について説明する。図６は、本実施の形態３におけ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示す。但し、前述の実施の形態１、２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、説明を省略する。
【０１１４】
本実施の形態３における発光ダイオード駆動装置は、実施の形態１に対して、接合型ＦＥＴ１０の接続関係が異なる。また、スイッチング素子３１と抵抗３２を追加した構成である点が異なる。それ以外の構成については実施の形態１と同様である。
【０１１５】
すなわち、本実施の形態３では、接合型ＦＥＴ１０の高電位側端子は、発光ダイオード駆動用半導体装置７の高電位側端子ＤＲＮとスイッチング素子１１の高電位側端子との接続点に接続され、低電位側端子は、制御回路ブロック９の入力端子ＶＪに接続される。この構成は、接合型ＦＥＴ１０をスイッチング素子１１とは別のパッケージで構成する場合に適している。
【０１１６】
また、本実施の形態３では、スイッチング素子１１と並列に、スイッチング素子１１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素子電流検出用スイッチング素子３１（Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ）を接続し、スイッチング素子３１の低電位側端子に素子電流検出用抵抗３２を接続する。
【０１１７】
すなわち、スイッチング素子３１の高電位側端子はスイッチング素子１１の高電位側端子に接続され、スイッチング素子３１の制御端子は、スイッチング素子１１の制御端子と共通に制御回路ブロック９の出力端子ＧＡＴＥに接続され、スイッチング素子３１の低電位側端子は抵抗３２の一端に接続される。抵抗３２の他端は、制御回路ブロック９のグランド端子ＧＮＤに接続される。
【０１１８】
また、ドレイン電流検出回路２３にはスイッチング素子３１と抵抗３２の接続部が接続され、抵抗３２の両端電圧を検出基準電圧Ｖｓｎと比較する。実施の形態１のようにスイッチング素子１１のオン電圧と検出基準電圧Ｖｓｎを比較する構成では、スイッチング素子１１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）、素子電流を正確に検知できない。これに対し、本実施の形態３のように抵抗３２の電圧を検出基準電圧Ｖｓｎと比較すれば、抵抗３２に流れる電流がスイッチング素子１１に流れる電流よりも小さく且つ一定の電流比の電流であるので、スイッチング素子１１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素子電流を検知できる。また、スイッチング素子１１に流れる素子電流よりも小さい電流を用いるので、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。
【０１１９】
（実施の形態４）
続いて、本実施の形態４について説明する。図７は、本実施の形態４におけ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示す。但し、前述の実施の形態１ないし３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、説明を省略する。
【０１２０】
本実施の形態４における発光ダイオード駆動装置は、実施の形態３と比較すると、接合型ＦＥＴ１０の接続関係が異なる。さらに、ドレイン電流検出回路２３の検出基準電圧Ｖｓｎを可変させるためのドレイン電流検出値可変回路（素子電流検出値可変回路）３３と、ドレイン電流検出値可変回路３３が接続される外部端子ＳＮを設けた点が異なる。また、カウンタ２６に接続する外部端子ＣＡＰを設け、充放電用コンデンンサ２７を発光ダイオード駆動用半導体装置７の外部に配置した点が異なる。それ以外の構成については実施の形態３と同様である。
【０１２１】
すなわち、本実施の形態４では、接合型ＦＥＴ１０の高電位側端子は整流電圧印加端子ＩＮにのみ接続され、低電位側端子は制御回路ブロック９の入力端子ＶＪにのみ接続される。
【０１２２】
実施の形態１や実施の形態３で説明したように接合型ＦＥＴ１０を接続すると、スイッチング素子１１のオン・オフ制御を停止させている間（オフ状態の間）の発光ダイオード駆動用半導体装置７への電圧供給は、全波整流電圧Ｖｉｎ→発光ダイオードブロック４→チョークコイル５→高電位側端子ＤＲＮ→接合型ＦＥＴ１０→レギュレータ１２→基準電圧端子ＶＣＣの経路となるため、発光ダイオードブロック４は、スイッチング素子１１のオン・オフ制御を停止させている間であっても微弱な発光をしてしまう。
【０１２３】
これに対し本実施の形態４では、発光ダイオード駆動用半導体装置７への電圧供給は、全波整流電圧Ｖｉｎ→整流電圧印加端子ＩＮ→接合型ＦＥＴ１０→レギュレータ１２→基準電圧端子ＶＣＣの経路となる。よって、発光ダイオードブロック４を経由しないため、スイッチング素子１１のオン・オフ制御を停止させている間、発光ダイオードブロック４は微弱な発光を行わない。
【０１２４】
また、本実施の形態４では、ドレイン電流検出回路２３の入力端子に、検出基準電圧Ｖｓｎを生成するドレイン電流検出値可変回路３３が接続される。ドレイン電流検出値可変回路３３は、発光ダイオード駆動用半導体装置７の外部端子ＳＮに接続され、検出基準電圧Ｖｓｎは、外部端子ＳＮに入力される制御信号に応じて可変となる。図８を用いて、本実施の形態４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、外部端子ＳＮに入力する信号レベルを３段階に変動させ、図８に示すように検出基準電圧Ｖｓｎを３段階で徐々に低下させた場合、スイッチング素子１１に流れる素子電流ＩＤのピーク値Ｉｐは３段階に低下する。
【０１２６】
一方、スイッチング素子１１のオフ時間ｔＯＦＦは常に一定であるため、チョークコイル５に流れる電流ＩＬ（即ち、発光ダイオードブロック４に流れる電流ＩＬＥＤ）は常にリップル幅Ｉｒｉｐｐｌｅが一定で、平均電流は３段階で徐々に低下する。このように、外部端子ＳＮに入力される信号により、発光ダイオードブロック４を流れる平均電流が変化する。
【０１２７】
なお、本実施の形態４では、外部端子ＳＮに入力される信号変動に対して発光ダイオードブロック４を流れる平均電流が比例して変化する場合について説明したが、反比例して変化するようにしてもよい（以降に説明する実施の形態においても同様である）。 
【０１２８】
また、３段階にデジタルに変動する信号を外部端子ＳＮに入力した場合について説明したが、リニアに変化する信号が入力された場合には検出基準電圧Ｖｓｎはリニアに変動するため、発光ダイオードブロック４を流れる平均電流もリニアに変動する。
【０１２９】
また、本実施の形態４では、外部端子ＣＡＰを設け、充放電用コンデンサ２７を発光ダイオード駆動用半導体装置７の外部に設置するので、充放電用コンデンサ２７の容量値を変更することができる。よって、充放電用コンデンサ２７の充電時間、すなわちスイッチング素子１１のオフ時間ｔＯＦＦを調整することが可能となる。オフ時間ｔＯＦＦは発光ダイオードブロック４の順方向電圧Ｖｏや、ダイオード６の順方向電圧ＶＦ、チョークコイル５のインダクタンス値に依存するので、これらの値に合わせて調整することにより、発光ダイオードブロック４に流れる脈流電流のリップル幅Ｉｒｉｐｐｌｅを最適化できる。
【０１３０】
本実施の形態４によれば、スイッチング素子１１のオン・オフ制御を停止させている間（オフ状態の間）、発光ダイオードが微弱な発光を行うことを防止できる。また、ドレイン電流検出回路２３の検出基準電圧Ｖｓｎを外部端子ＳＮからの信号によって可変にすることができ、外部から発光ダイオードに流れる電流ＩＬＥＤのピーク値を調整することができるので、輝度制御が容易となる。さらに、スイッチング素子１１のオフ時間を変更するための外部端子を有し、外部から発光ダイオードの電流リップル幅を調整することができる。
【０１３１】
（実施の形態５）
続いて、本実施の形態５について説明する。図９は、本実施の形態５におけ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示す。但し、前述の実施の形態１ないし４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、説明を省略する。
【０１３２】
本実施の形態５における発光ダイオード駆動装置は、実施の形態４と比較して、入力電圧検出回路の構成が異なる。すなわち、図９において、入力電圧検出回路１３は、整流電圧印加端子ＩＮと制御回路ブロック９のグランド端子ＧＮＤと間に直列に接続された３つの抵抗３４、３５、３６と、抵抗３４と抵抗３５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３８と、第１のコンパレータ３７の出力端子と第２のコンパレータ３８の出力端子に各入力端子が接続されるＡＮＤ回路３９とからなる。ＡＮＤ回路３９の出力端子は起動／停止回路１７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。図１０は、発光ダイオードブロック４に流れる電流ＩＬＥＤと第１、第２の分圧電圧ＶＬ、ＶＨの波形を示す図であり、横軸は時間ｔである。
【０１３４】
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３７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３８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３７、３８の出力信号が入力されるＡＮＤ回路３９の出力信号はロウレベルとなり、起動／停止回路１７は停止信号を出力し、スイッチング素子は発振停止状態となる（期間Ｔ２Ａ）。
【０１３５】
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３７は信号レベルがハイ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３８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３７、３８の出力信号が入力されるＡＮＤ回路３９の出力信号はハイレベルとなり、起動／停止回路１７は起動信号を出力し、スイッチング素子は発振状態となる（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３８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３７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３７、３８の出力信号が入力されるＡＮＤ回路３９の出力信号はロウレベルとなり、起動／停止回路１７は停止信号を出力し、スイッチング素子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、スイッチング素子１１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、制御回路ブロック９によるスイッチング素子１１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。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、スイッチング素子１１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。
【０１３９】
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、スイッチング素子１１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。
【０１４０】
なお、本実施の形態５では、３つの直列接続された抵抗を用いて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、スイッチング素子１１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。
【０１４１】
（実施の形態６）
続いて、本実施の形態６について説明する。図１１は、本実施の形態６におけ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示す。但し、前述の実施の形態１ないし５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、説明を省略する。
【０１４２】
本実施の形態６における発光ダイオード駆動装置は、実施の形態５に対して、ＮＡＮＤ回路２１の入力端子に過熱保護回路４０を追加接続した構成である。過熱保護回路４０を追加することにより、スイッチング素子１１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、スイッチング素子ブロック８と制御回路ブロック９を同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。
【０１４３】
過熱保護回路４０は、スイッチング素子１１が異常に温度上昇した場合に、ＮＡＮＤ回路２１にスイッチング素子１１を強制的にオフさせる信号を出力し、スイッチング素子１１のスイッチング動作を停止させることでスイッチング素子１１の温度を下げる。スイッチング素子１１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４０により規定された温度以下になるまでスイッチング素子１１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。
【０１４４】
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スイッチング素子１１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。
【０１４５】
（実施の形態７）
続いて、本実施の形態７について説明する。図１２は、本実施の形態７におけ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示す。但し、前述の実施の形態１ないし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、説明を省略する。
【０１４６】
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、接合型ＦＥＴ１０の接続関係が異なる。また、整流電圧印加端子ＩＮと整流回路２の間に抵抗を追加した構成である点が異なる。それ以外の構成については実施の形態６と同様である。
【０１４７】
すなわち、接合型ＦＥＴ１０の高電位側端子は、整流電圧印加端子ＩＮとは別異に設けられた整流電圧印加端子ＪＦＥＴと接続される。また、入力電圧検出回路１３の抵抗３４の高電位側が接続される整流電圧印加端子ＩＮと整流回路２の間に抵抗４１が接続される。
【０１４８】
以上のような構成にすることにより、抵抗４１の抵抗値を変更することで、入力電圧Ｖｉｎの変化に対して、スイッチング素子１１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任意に設定できるので、より安全で、複雑な光度調整が可能な発光ダイオード駆動装置を実現できる。 また抵抗４１に高抵抗を使用することにより、抵抗３４ないし抵抗３６で発生する電力損失を少なくすることができる。なお、例えば前述した図７に示す回路構成に対して、本実施の形態７と同様の変更を加えても、同様の効果を得ることができる。
【０１４９】
（実施の形態８）
続いて、本実施の形態８について説明する。図１３は、本実施の形態８におけ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示す。但し、前述の実施の形態１ないし７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、説明を省略する。
【０１５０】
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ＳＮに調光用制御回路４２を追加接続した構成である。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、基準電圧端子ＶＣＣと低電位側端子ＧＮＤ−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ＳＮ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。
【０１５１】
以上のような構成にすることにより、発光ダイオードブロック４を流れる電流ＩＬＥＤのピーク電流値ＩＤＰ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。
【０１５２】
なお、上述した実施の形態１ないし８のスイッチング駆動回路に限らず、それぞれの回路構成を適宜組み合わせることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明にかか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は、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】
【０１５４】
【図１】本発明の実施の形態１における発光ダイオード駆動装置の回路図
【図２】本発明の実施の形態１における発光ダイオード駆動装置の各電圧・電流波形を示す図
【図３】接合型ＦＥＴの動作を説明するための図
【図４】本発明の実施の形態１における発光ダイオード駆動装置の定電流出力動作を説明するための図
【図５】本発明の実施の形態２における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３における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４における発光ダイオード駆動装置の回路図
【図８】本発明の実施の形態４における発光ダイオード駆動装置の定電流出力動作を説明するための図
【図９】本発明の実施の形態５における発光ダイオード駆動装置の回路図
【図１０】本発明の実施の形態５における発光ダイオード駆動装置の各電圧・電流波形を示す図
【図１１】本発明の実施の形態６における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７における発光ダイオード駆動装置の回路図
【図１３】本発明の実施の形態８における発光ダイオード駆動装置の回路図
【図１４】従来の発光ダイオード駆動回路の概略構成を示す図（第１例）
【図１５】従来の発光ダイオード駆動装置の概略構成を示す図（第２例）
【符号の説明】
【０１５５】
１      交流電源
２      整流回路
３      直列接続回路ループ
４      発光ダイオードブロック
５      チョークコイル
６      ダイオード
７      発光ダイオード駆動用半導体装置
８      スイッチング素子ブロック
９      制御回路ブロック
１０      接合型ＦＥＴ
１１      スイッチング素子
１２      レギュレータ
１３      入力電圧検出回路
１４、１５、３４〜３６、４１      抵抗
１６、３７、３８      コンパレータ
１７      起動／停止回路
１８、２９      クロック発生器
１９      ＯＲ回路
２０      ＲＳフリップフロップ回路
２１      ＮＡＮＤ回路
２２      ゲートドライバ
２３      ドレイン電流検出回路
２４、３９      ＡＮＤ回路
２５      オン時ブランキングパルス発生器
２６      カウンタ
２７      充放電用コンデンサ
２８      放電用スイッチ素子
３０      コンデンサ
３１      素子電流検出用スイッチング素子
３２      素子電流検出用抵抗
３３      ドレイン電流検出値可変回路
４０      過熱保護回路
４２      調光用制御回路
【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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