(57)【要約】【課題】高耐圧半導体プロセスを用いずに、定電流が可能な発光ダイオード駆動装置において、発光ダイオードの特性が周辺温度等の変化により変わったとしてもリップル電流を一定の範囲に収める定電流回路を提供する。【解決手段】発光ダイオードに流れる電流の検出をその上限値だけではなく、下限値の検出を行う。その下限値は一定の範囲内で収まるように２値で検出を行う。この検出値に基づきトランジスタのＯＮ／ＯＦＦをする周期を変更する。【選択図】図１
2012004184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力するクロックの周期を変更可能な可変周波数発振部と、
スイッチング素子に流れる電流が所定の下側下限しきい値未満であれば、前記クロック信号の周期を短くし、所定の下側上限しきい値以上であれば、前記クロック信号の周期を長くする、下側電流監視部と、
前記スイッチング素子に流れる電流が所定の上側しきい値未満である範囲において、前記可変周波数発振部から出力されるクロックに基づいて前記スイッチング素子をオンオフするＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成するＰＷＭ生成部と、
を備えることを特徴とする定電流回路。
【請求項２】
前記下側電流監視部は、前記スイッチング素子に流れる電流が前記下側下限しきい値未満であるか否かを判定する第１のコンパレータと、
前記スイッチング素子に流れる電流が前記下側上限しきい値以上であるか否かを判定する第２のコンパレータと、
前記スイッチング素子のオンと同期した信号を出力する立ち上りエッジ回路と、
前記第１のコンパレータの出力と前記立ち上がりエッジ回路の出力の論理積により前記クロック信号の周期を短くする第１の論理回路と、
前記第２のコンパレータの出力と前記立ち上がりエッジ回路の出力の論理積により前記クロック信号の周期を長くする第２の論理回路と、
を備える請求項１に記載の定電流回路。
【請求項３】
前記可変周波数発振部は、
一定の周期のクロックを出力する発振器と、
前記発振器の出力を分周する可変分周器と、
を含んで構成される請求項１又は２に記載の定電流回路。
【請求項４】
前記スイッチング素子に流れる電流が所定の上側しきい値未満であるか否かを検出する上限電流検出部を、さらに備え、
前記ＰＷＭ生成部は、前記上限電流検出部からの出力信号に基づいて、前記スイッチング素子をオフにする請求項１から３いずれか一に記載の定電流回路。
【請求項５】
発光ダイオードを負荷として接続する請求項１から４いずれか一に記載の定電流回路。
【請求項６】
前記スイッチング素子が、前記発光ダイオードのカソードとグランド電位の間に接続に接続された、請求項５に記載の定電流回路。
【請求項７】
前記上限電流検出部及び前記下側電流監視部は、前記スイッチング素子に接続された抵抗から前記スイッチング素子に流れる電流を検出する、請求項６の定電流回路。
【請求項８】
請求項５から７いずれか一に記載の電流回路を含む発光ダイオード照明装置。
【請求項９】
出力するクロックの周期を変更可能な可変周波数発振部と、
スイッチング素子に流れる電流が所定の上側しきい値未満である範囲において、前記可変周波数発振部から出力されるクロックに基づいて前記スイッチング素子をオンオフするＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成するＰＷＭ生成部と、を備える定電流回路の制御方法であって、
前記スイッチング素子に流れる電流を検出する工程と、
前記検出した電流値が所定の下側下限しきい値未満であれば、前記クロック信号の周期を短くし、前記検出した電流値が所定の下側上限しきい値以上であれば、前記クロック信号の周期を長くする、工程と、
を含むこと特徴とする定電流回路の制御方法。
【請求項１０】
出力するクロックの周期を変更可能な可変周波数発振部と、
スイッチング素子に流れる電流が所定の上側しきい値未満である範囲において、前記可変周波数発振部から出力されるクロックに基づいて前記スイッチング素子をオンオフするＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成するＰＷＭ生成部と、を備える定電流回路を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記スイッチング素子に流れる電流を検出する処理と、
前記検出した電流値が所定の下側下限しきい値未満であれば、前記クロック信号の周期を短くし、前記検出した電流値が所定の下側上限しきい値以上であれば、前記クロック信号の周期を長くする、処理と、
を前記コンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定電流回路、その制御方法及びプログラムに関する。特に、発光ダイオード照明等で使用されるドライバを構成するスイッチング方式定電流回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般照明の分野において、白熱電球や蛍光灯からＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）照明への置き換えが進んでいる。白熱電球のエネルギー効率の低さや、蛍光灯に用いられる水銀の環境負荷の問題を克服できることに加え、ＬＥＤ照明の寿命が長いことを理由とする。ＬＥＤ等の照明器具を点灯させるには、図２に示すような駆動回路（ドライバ）を必要とする。しかし、ＬＥＤを駆動するドライバは高価であり、そのことがＬＥＤ照明の普及が加速しない原因の一つになっている。
【０００３】
特にＬＥＤドライバの中でも、白熱電球とほぼ同一外形で単純置換が要望されるＬＥＤ照明に用いられるドライバに対しては、実装面積（体積）の制約が大きく、コスト削減だけではなく、その小型化が望まれる。さらに、ＬＥＤドライバに求められる基本機能として定電流を供給することが挙げられる。ＬＥＤに流れる電流が一定しないと、ＬＥＤの発光が一定せず、所謂フリッカ（ちらつき）を起こし、実用にならないためである。さらに加えて、高電圧の商用電源から効率的にＬＥＤの特性に合った電圧と電流を供給しなければならない。
【０００４】
即ち、ＬＥＤドライバには、定電流を供給する機能と、高電圧源を制御する機能と、を低コストかつ小面積で実現することが求められている。上記のような背景の下、ＬＥＤドライバには、電力効率の良いスイッチング方式定電流回路が用いられる。
【０００５】
ここで、特許文献１において、スイッチング方式定電流回路の入力電圧の変動に対して、ＬＥＤに流れる電流を精度よく制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１０８２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以下の分析は、本発明の観点からなされたものである。
【０００８】
上述のようにＬＥＤドライバは定電流を供給できなければならない。そのため、図３や図４に示すスイッチング方式定電流回路では、ＬＥＤに流れる電流（以下、Ｉｌｅｄとする）を検出し、その電流値をフィードバックして、スイッチ用出力トランジスタのＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【０００９】
しかし、図３及び図４の回路では、電流検出回路若しくはＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）生成回路が電源の高電圧（以下、Ｖｉｎとする）側に接続されており、ＬＥＤドライバには高耐圧半導体プロセスを用いる必要がある。そこで、ＬＥＤドライバを図５のような構成とすることが考えられる。図５に示すＬＥＤドライバは、電流検出及びスイッチング用トランジスタの制御を電源のＧＮＤ側で行うことで、高耐圧半導体プロセスを使用することなく、ＬＥＤに定電流を供給することができる。
【００１０】
具体的には、ＬＥＤに流れる電流Ｉｌｅｄを監視して、電流Ｉｌｅｄが上限値に達した場合にはスイッチ用出力トランジスタをＯＦＦにする。すると、スイッチ用出力トランジスタのＯＮ期間中にインダクタに蓄えられたエネルギーが放出され、電流Ｉｌｅｄはダイオードを流れる回生電流に切り替わる。結果、時間と共に電流Ｉｌｅｄは減少していく。その後、上記スイッチ用出力トランジスタのＯＦＦ期間が一定時間続いた後、再度スイッチ用出力トランジスタがＯＮになり、電流Ｉｌｅｄは増加していく。このように、ＬＥＤドライバはＬＥＤに流れる電流が一定の範囲に収まるようにスイッチ用出力トランジスタを制御し、定電流を供給している。
【００１１】
しかし、ＬＥＤの各種特性は、周囲温度及び自己発熱による温度変化により大きく変化する。温度によるＬＥＤの特性変化のうち、主たるものは順方向電圧（以下、Ｖｆとする）の変動であって、この順方向電圧Ｖｆの変化は電流Ｉｌｅｄに含まれるリップル電流（以下、Ｉｒｅとする）の変動を引き起こす。そして、このリップル電流Ｉｒｅが大きくなるとＬＥＤ発光時のフリッカの許容範囲を越えてしまう。また、リップル電流Ｉｒｅが小さくなると必要とするインダクタの値を大きくする必要があり小型化の妨げとなる。
【００１２】
以上のとおり、従来技術には、解決すべき問題点が存在する。
【００１３】
本発明の一側面において、リップル電流を一定の範囲に抑制する定電流回路、その制御方法及びプログラムが、望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の視点によれば、出力するクロックの周期を変更可能な可変周波数発振部と、スイッチング素子に流れる電流が所定の下側下限しきい値未満であれば、前記クロック信号の周期を短くし、所定の下側上限しきい値以上であれば、前記クロック信号の周期を長くする、下側電流監視部と、前記スイッチング素子に流れる電流が所定の上側しきい値未満である範囲において、前記可変周波数発振部から出力されるクロックに基づいて前記スイッチング素子をオンオフするＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成部と、を備える定電流回路が提供される。
【００１５】
本発明の第２の視点によれば、出力するクロックの周期を変更可能な可変周波数発振部と、スイッチング素子に流れる電流が所定の上側しきい値未満である範囲において、前記可変周波数発振部から出力されるクロックに基づいて前記スイッチング素子をオンオフするＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成部と、を備える定電流回路の制御方法であって、前記スイッチング素子に流れる電流を検出する工程と、前記検出した電流値が所定の下側下限しきい値未満であれば、前記クロック信号の周期を短くし、前記検出した電流値が所定の下側上限しきい値以上であれば、前記クロック信号の周期を長くする、工程と、を含む定電流回路の制御方法が提供される。
【００１６】
本発明の第３の視点によれば、出力するクロックの周期を変更可能な可変周波数発振部と、スイッチング素子に流れる電流が所定の上側しきい値未満である範囲において、前記可変周波数発振部から出力されるクロックに基づいて前記スイッチング素子をオンオフするＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成部と、を備える定電流回路を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、前記スイッチング素子に流れる電流を検出する処理と、前記検出した電流値が所定の下側下限しきい値未満であれば、前記クロック信号の周期を短くし、前記検出した電流値が所定の下側上限しきい値以上であれば、前記クロック信号の周期を長くする、処理と、を前記コンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の各視点によれば、リップル電流を一定の範囲内に抑えた定電流を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の概要を説明するための図である。
【図２】ＬＥＤを含む照明装置の全体図である。
【図３】スイッチング方式定電流回路を用いたＬＥＤドライバの一例である。
【図４】スイッチング方式定電流回路を用いたＬＥＤドライバの一例である。
【図５】スイッチング方式定電流回路を用いたＬＥＤドライバの一例である。
【図６】図５におけるＬＥＤドライバの動作波形の説明図である。
【図７】図５のＬＥＤドライバにおいてＬＥＤの順方向電圧Ｖｆが変動した場合の動作波形の説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態におけるＬＥＤドライバ全体のブロック図である。
【図９】上限電流及び下限電流を電圧に換算した場合の説明図である。
【図１０】第１の実施形態におけるＬＥＤドライバの動作波形を説明するための図である。
【図１１】第２の実施形態におけるＬＥＤドライバ全体のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
はじめに、図１を用いて本発明の概要について説明する。ＬＥＤの駆動にあたり、ＬＥＤに流れる電流Ｉｌｅｄを一定に保持する必要があることは上述の通りである。そのため、電流Ｉｌｅｄを電圧に変換し、所定の値を超える電流がＬＥＤに流れないようにスイッチ用出力トランジスタのＯＮ／ＯＦＦをＰＷＭ生成部により制御する。しかし、上述のように電流Ｉｌｅｄの上限の検出のみではＬＥＤの特性が変動した場合にＬＥＤ発光におけるフリッカが許容できない場合がある。それは、電流の監視がその上限値のみであること、及び、スイッチ用出力トランジスタをＯＮ／ＯＦＦするクロックの周期が固定されていることに起因する。
【００２０】
そこで、電流の下限値の検出を行う。その下限電流は下側電流監視部で検出し、下側電流監視部から可変周波数発振部に対してＰＷＭ生成部に供給するクロックの周期を変更するように制御する。即ち、下限電流の測定値が所定の値未満であれば、スイッチ用出力トランジスタのＯＦＦの時間が短くなるように、逆に、下限電流の測定値が所定の値以上であれば、スイッチ用出力トランジスタのＯＦＦの時間が長くなるように可変周波数発振部の出力するクロックの周期を変更する。その結果、下限電流は一定の範囲内に収まることになる。
【００２１】
このようなＬＥＤドライバとすることで、ＬＥＤに流れる電流Ｉｌｅｄに含まれるリップル電流Ｉｒｅを一定値に収めることが可能になる。その結果、リップル電流Ｉｒｅに起因するフリッカが許容できるものとなる。
【００２２】
続いて、ＬＥＤ照明の駆動に用いられるスイッチング方式定電流回路の動作原理を説明する。ＬＥＤドライバの実現にコストがかかる理由として、高耐圧半導体プロセスを用いることが挙げられる。図３及び図４に示すいずれのドライバも、定電流駆動を実現するため、電流検出抵抗Ｒｓにおいて電流Ｉｌｅｄを電圧に変換し、制御回路内の電流検出回路で電流値を検出して、ＰＷＭ生成回路から一定周期のパルスを出力し、スイッチ用出力トランジスタＴｒを駆動している。
【００２３】
スイッチ用出力トランジスタＴｒのＯＮ期間は、スイッチ用出力トランジスタＴｒを経由してインダクタＬにエネルギーを蓄積しながら流れる電流（以下、Ｉｏｎとする）がＬＥＤに流れる電流Ｉｌｅｄとなる。逆に、スイッチ用出力トランジスタＴｒのＯＦＦ期間の電流Ｉｌｅｄは、インダクタＬに蓄積されたエネルギーを放出しながら回生用ダイオードＤｉを経由して流れる電流（以下、Ｉｄｉとする）となる。この時、電流Ｉｏｎ及び電流Ｉｄｉは、常に電流検出抵抗Ｒｓを流れている。
【００２４】
ここで、図３及び図４に示すＬＥＤドライバは共に、電流検出回路若しくはＰＷＭ生成回路が電源の高電圧Ｖｉｎ側に必要であり、使用している電源電圧以上の耐圧がＬＥＤドライバに求められることになる。そのため、ＬＥＤドライバには高耐圧半導体プロセスの使用が必要になり、そのコストが上昇する要因となっている。
【００２５】
この高耐圧半導体プロセスを用いることによるコスト上昇を回避するためのドライバとして、図５のような構成が考えられる。図５に示すＬＥＤドライバは、電流Ｉｌｅｄを検出するための電流検出抵抗４０と、インダクタ５０と、がＬＥＤに直列に接続されている。さらに、電流Ｉｌｅｄを一定に制御するための制御回路１０を有している。制御回路１０の内部は、上限電流検出部１０１、ＰＷＭ生成部１０２、発振器１０３から構成されている。上限電流検出部１０１は、電圧コンパレータ１０１１と基準電圧Ｖｈを供給する基準電源１０１２で構成されている。基準電圧Ｖｈは電流検出抵抗４０に発生する電圧（以下、Ｖｓとする）であって、スイッチ用出力トランジスタ３０がＯＮ期間中に流れる電流Ｉｏｎの上限を定める電圧である。
【００２６】
本ドライバにおいては、電流検出抵抗４０及びスイッチ用出力トランジスタ３０を共にＧＮＤ側に配置することにより制御回路１０を低耐圧半導体プロセスで実現することができる。スイッチ用出力トランジスタ３０のゲート電圧（以下、Ｖｇとする）は通常１０Ｖ以下の低電圧で駆動され、電流検出抵抗４０もＧＮＤ基準の１Ｖ以下の低電圧で使用される。ただし、スイッチ用出力トランジスタ３０は高耐圧なものを使用している。
【００２７】
このように、上限電流検出部１０１及びＰＷＭ生成部１０２をＧＮＤ側に配置することで、高耐圧半導体プロセスを用いずに制御回路１０を構成できるためコストの上昇を抑えることが可能となる。
【００２８】
ＰＷＭ制御に用いるクロック（以下、ＣＫとする）は、発振器１０３から供給され、その周期は、通常、数百ｋＨｚ程度の固定周波数である。ＰＷＭ生成回路におけるＳＲ（Ｓｅｔ  Ｒｅｓｅｔ）フリップフロップ１０２１は、発振器１０３が生成するクロックの立ち上りエッジでセットされ、電圧コンパレータ１０１１の出力信号（以下、ＣＰとする）の立ち上りエッジでリセットされる。このＳＲフリップフロップ１０２１がクロックＣＫの立ち上りエッジでセットされると、スイッチ用出力トランジスタ３０のゲート電圧ＶｇのＯＮ電圧相当となり、スイッチ用出力トランジスタ３０がＯＮになる。
【００２９】
次に、図５のＬＥＤドライバにおける各種信号と電流Ｉｌｅｄの動作を図６の波形を用いて説明する。スイッチ用出力トランジスタ３０がＯＮの期間（以下、Ｔｏｎとする）では、電流Ｉｌｅｄは電流Ｉｏｎとして電流検出抵抗４０を経由して流れる。電流Ｉｏｎはインダクタ５０の影響により時間の経過と共に徐々に電流値が増加し、その電流値が上限電流設定値（以下、Ｉｈとする）に達すると電圧コンパレータ１０１１からＣＰ信号としてＨレベルが出力される。そのＣＰ信号の立ち上がりエッジでＳＲフリップフロップ１０２１はリセットされる（図６の時刻ｔ１）。すると、ＳＲフリップフロップ１０２１の出力はＬレベル電圧となり、スイッチ用出力トランジスタ３０はＯＦＦになる。スイッチ用出力トランジスタ３０がＯＦＦの期間（以下、Ｔｏｆｆとする）における、電流Ｉｌｅｄは回生ダイオード６０を経由して流れる電流Ｉｄｉとなる。この電流Ｉｄｉは、電流検出抵抗４０には流れず、電流Ｉｄｉはインダクタ５０の影響により、再度発振器１０３のクロックが立ち上がるまで、徐々にその電流値は減少し続ける。その後、スイッチ用出力トランジスタ３０はＯＮになる（図６の時刻ｔ２）。以上の動作を繰り返しながら、ＬＥＤ駆動用の定電流を供給する。
【００３０】
ここで、電流Ｉｌｅｄの上限電流設定値Ｉｈは予め定められているが、下限電流値は直接設定されていない。この時、電流Ｉｌｅｄは、電流Ｉｈを上限値としたリップル電流Ｉｒｅを含む定電流として流れる。また、電流Ｉｌｅｄに含まれるリップル電流Ｉｒｅの周波数は数百ｋＨｚであり、リップル電流Ｉｒｅの値が小さければ、ＬＥＤドライバとしての本来の目的であるＬＥＤ発光において、フリッカを一定範囲に納めることが出来る。
【００３１】
ＬＥＤの各種特性は、周囲温度及び自己発熱による温度変化により大きく変化する。この現象は、制御回路１０から見た場合に、電流Ｉｌｅｄの変動として観測できる。それは、ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆが温度等により変化することに起因する。制御回路１０では、順方向電圧Ｖｆが変化しても定電流を供給するように動作するため、順方向電圧Ｖｆの変化分に見合ったＬＥＤに対する印加電圧を供給するように動作するためである。したがって、ＬＥＤ印加電圧の変動が無い場合を想定し、順方向電圧Ｖｆのみが変動したとすれば、それは、電流Ｉｌｅｄの変動という現象として現れる。
【００３２】
この時の波形を示したものが、図７である。図７では、時刻ｔ３までは順方向電圧Ｖｆが増大し、ｔ３以降に順方向電圧Ｖｆが減少した場合の電流Ｉｌｅｄを示している。図７の電流Ｉｌｅｄの実線は順方向電圧Ｖｆが安定している場合の電流を示し、破線は順方向電圧Ｖｆが変動した場合の電流を示す。
【００３３】
何らかの理由で順方向電圧Ｖｆが大きくなった場合、Ｔｏｎ期間のインダクタ５０の電圧はＶｉｎからＶｆを減算したものであるから、順方向電圧Ｖｆの変動前と比較し、その電圧は小さくなる。すると、インダクタ電流の変化分はインダクタ電圧に比例することから、電流Ｉｌｅｄの増加率は減少し、上限電流Ｉｈに到達する時間が長くなる。結果、スイッチ用出力トランジスタ３０のＴｏｎ期間が長くなる。続けて、Ｔｏｆｆ期間になるとインダクタ５０の電圧は順方向電圧Ｖｆとダイオードの電圧Ｖｄｉの和であるから、順方向電圧Ｖｆの変動前と比較し、その電圧は大きくなる。すると、電流Ｉｌｅｄの減少率は増加し、リップル電流Ｉｒｅは増大する方向に変化する。
【００３４】
逆に、何らかの理由で順方向電圧Ｖｆが小さくなった場合、Ｔｏｎ期間のインダクタ５０の電圧が大きくなり、電流Ｉｌｅｄの増加率は増加し、上限電流Ｉｈに到達する時間が短くなり、スイッチ用出力トランジスタ３０のＴｏｎ期間も短くなる。この時は、リップル電流Ｉｒｅが減少する方向に変化する。
【００３５】
以上のように、スイッチ用出力トランジスタ３０のＴｏｆｆ期間の電流Ｉｄｉを検出することが出来ないこと、及び、固定周波数のＰＷＭ信号によるスイッチングに起因し、ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆが変動すると、電流Ｉｌｅｄに含まれるリップル電流Ｉｒｅが変動する。このリップル電流Ｉｒｅが大きくなるとＬＥＤ発光におけるフリッカの許容値を越える。また、リップル電流Ｉｒｅが小さくなると必要とするインダクタ５０の値を大きくする必要があり小型化の妨げとなる。
【００３６】
以上が、スイッチング方式定電流回路の動作原理である。
【００３７】
［第１の実施形態］
続いて、本発明の第１の実施形態について、図８を用いて詳細に説明する。図８において図５と同一構成要素には、同一の符号を表し、その説明を省略する。図８に示すＬＥＤドライバは、図５のスイッチング方式定電流回路に、下側電流監視部１０４を加え、固定周波数を発生する発振器１０３に代えて可変周波数発振器１０５を備えている。
【００３８】
下側電流監視部１０４は、電圧Ｖｓを入力とし、その内部で電圧Ｖｓを分岐し、電圧コンパレータ１０４１及び１０４２に入力にする。電圧コンパレータ１０４１の正極入力端子には電圧Ｖｓを接続する。負極入力端子には、電流Ｉｌｅｄの下限電流（以下、Ｉｌとする）の上部設定電流（以下、Ｉｌｈとする）に相当する電圧（以下、Ｖｌｈとする）を供給する基準電源１０４３が接続されている。また、電圧コンパレータ１０４２の負極入力端子には電圧Ｖｓを接続し、正極入力端子には電流Ｉｌｅｄの下限電流Ｉｌの下部設定電流（以下、Ｉｌｌとする）に相当する電圧（以下、Ｖｌｌとする）を供給する基準電源１０４４が接続されている。ここで、図９にこれら各基準電圧の関係を示す。
【００３９】
さらに、下側電流監視部１０４には、スイッチ用出力トランジスタ３０のゲート電圧Ｖｇが入力され、立ち上がりエッジ回路１０４５でゲート電圧Ｖｇの立ち上がりタイミングでサンプリング用パルス信号（以下、ＣＳとする）を生成する。なお、ゲート電圧Ｖｇの立ち上がりタイミングでの電流Ｉｌｅｄは、回生ダイオード電流Ｉｄｉから電流Ｉｏｎに切り替えった時点の電流であるから、この時の電流が電流Ｉｌｅｄの下限電流Ｉｌを意味する。下側電流監視部１０４では、サンプリング用パルス信号ＣＳとＡＮＤ回路１０４６及び１０４７を用いて、下限電流Ｉｌが電流Ｉｌｌと電流Ｉｌｈの範囲内か否かの判断を行う。つまり、下側電流監視部１０４の入力電圧Ｖｓが、電圧Ｖｌｌ及び電圧Ｖｌｈの範囲外となれば電圧コンパレータ１０４１又は１０４２からＨレベルが出力され、立ち上りエッジ回路の出力するパルス信号ＣＳと論理積を取ることにより、可変周波数発信器１０５に対する指令を出力する。具体的には、電流Ｉｌｅｄが下部設定電流Ｉｌｌ未満の場合は、出力パルス信号ＵＰを出力し、電流Ｉｌｅｄが上部設定電流Ｉｌｈ以上の場合は出力パルス信号ＤＯＷＮを出力し、そのどちらでもない時はＵＰ／ＤＯＷＮ信号共に出力しない。
【００４０】
可変周波数発振器１０５は、下限電流ウインド検出回路１０４の出力パルス信号ＵＰ／ＤＯＷＮを受け、パルス信号ＵＰを受ける度にクロックＣＫの周波数を一定量高くし、パルス信号ＤＯＷＮを受ける度にクロックＣＫの周波数を一定量低くする機能を有する。
【００４１】
図１０は、本実施形態における動作波形を示したものである。図１０において、時刻ｔ４では安定して動作しており、時刻ｔ５で、リップル電流Ｉｒｅは大きくなる方向に変動し、時刻ｔ６で、リップル電流Ｉｒｅは小さくなる方向に変動した時の波形を示している。
【００４２】
はじめに、時刻ｔ４での動作を説明する。この場合には、可変周波数発振器１０５のクロックは周期Ｔで安定して動作している。ゲート電圧ＶｇがＨレベルの期間に、スイッチ用出力トランジスタ３０はＯＮになり、電流Ｉｌｅｄは電流Ｉｏｎとして、その電流値を上昇させながら流れ、上限設定電流Ｉｈに到達すると、上限電流検出回路１０１が働き、ゲート電圧ＶｇはＬレベルとなりスイッチ用出力トランジスタ３０はＯＦＦになる。その結果、電流Ｉｌｅｄは電流Ｉｄｉになり、電流値が下降する。その後、スイッチ用出力トランジスタ３０のＯＮから、時間Ｔの経過後、再びゲート電圧ＶｇはＨレベルになる。この時、電流Ｉｌｅｄの下限電流Ｉｌは、上部設定電流Ｉｌｈより低く、下部設定電流Ｉｌｌより高いので、下側電流監視部１０４からはＵＰ／ＤＯＷＮ信号は出力されない。従って、可変周波数発振器１０５のクロック周期を変更することはない。
【００４３】
次に、スイッチ用出力トランジスタ３０がＯＮした時点（時刻ｔ５）で、ＬＥＤの周辺温度の変化等により、電流Ｉｌｅｄが下限電流Ｉｌの下部設定電流Ｉｌｌより低くなった時の動作を説明する。この場合には、下側電流監視部１０４からパルス信号ＵＰが出力されることになり、可変周波数発振器１０５の出力クロックＣＫの周波数は高くなり、その周期（以下、Ｔ１とする）は周期Ｔよりも短くなる。その為、次のスイッチ用出力トランジスタ３０がＯＮするタイミングにおいては、電流Ｉｌｅｄが下限電流Ｉｌは下部設定電流Ｉｌｌより大きくなり、リップル電流Ｉｒｅは上限設定電流Ｉｈと下部設定電流Ｉｌｌの範囲内に収まる。
【００４４】
次に、スイッチ用出力トランジスタ３０がＯＮした時点（時刻ｔ６）で、電流Ｉｌｅｄが下限電流Ｉｌの上部設定電流Ｉｌｈより高くなった時の動作を説明する。この場合には、下側電流監視部１０４からパルス信号ＤＯＷＮが出力されることになり、可変周波数発振器１０５の出力クロックの周波数は低くなり、その周期（以下、Ｔ２とする）は周期Ｔよりも長くなる。その為、次のスイッチ用出力トランジスタ３０がＯＮするタイミングにおいては、電流Ｉｌｅｄが下限電流Ｉｌは下部設定電流Ｉｌｈより小さくなり、リップル電流Ｉｒｅは上限設定電流Ｉｈと下部設定電流Ｉｌｌの範囲内に収まる。
【００４５】
以上のように、上限電流検出部１０１と、下側電流監視部１０４の働きにより、電流Ｉｌｅｄのリップル電流Ｉｒｅは、上限設定電流Ｉｈを上限、下限電流Ｉｌは上部設定電流Ｉｌｈより低いが下部設定電流Ｉｌｌより高い、一定範囲内に収まるリップル電流となる。その結果、ＬＥＤの周辺温度などが変わり、その特性が変化したとしてもＬＥＤ発光のフリッカを防止できる。また、ＬＥＤの特性変化に対応するために、インダクタを大きくする必要はなく、ＬＥＤドライバの小型化の要請に応えることができる。
【００４６】
さらに、スイッチ用トランジスタ３０を除く全ての構成要素が低電圧で駆動可能なため、安価なＬＥＤドライバを実現することができる。さらに加えて、スイッチ用出力トランジスタ３０に流れる電流のみを検出しているにも関わらず、ＬＥＤに流れる全期間の電流値を検出しているのと同程度のリップル電流を含む定電流とすることができるため、ＬＥＤドライバの小型化に適する。
【００４７】
［第２の実施形態］
続いて、第２の実施形態について図１１を参照して説明する。図１１において図８と同一構成要素には、同一の符号を表し、その説明を省略する。
【００４８】
本実施形態においては、図８の可変周波数発振器１０５に変えて、固定周波数の発振器１０３と可変分周器１０６によって構成されており、可変分周器１０６の分周比を調整して、可変周波数発振器１０５と同等の機能を実現するものである。
【００４９】
第１の実施形態における、可変周波数発振器１０５はアナログ回路で実現する場合に適し、本実施形態における可変分周器１０６と発振器１０３の組合せはデジタル回路で実現する場合に適する。
【００５０】
なお、上記の特許文献等の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００５１】
１０、１１、１２  制御回路
２０  ＬＥＤ（発光ダイオード）
３０  スイッチ用出力トランジスタ
４０  電流検出抵抗
５０  インダクタ
６０  回生ダイオード
１０１  上限電流検出部
１０２  ＰＷＭ生成部
１０３  発振器
１０４  下側電流監視部
１０５  可変周波数発振器
１０６  可変分周器
１０１１  電圧コンパレータ
１０１２、１０４３、１０４４  基準電源
１０２１  ＳＲフリップフロップ
１０４１、１０４２  電圧コンパレータ
１０４５  立ち上がりエッジ回路
１０４６、１０４７  ＡＮＤ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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