(57)【要約】【課題】ＬＥＤの光出力の立ち上がり時間を早めつつＬＥＤに流れる過大な電流を抑制する。【解決手段】制御部２が、出力変換部１の直流出力(出力電圧Ｖ３)を、スイッチＳと並列接続されていない第２発光部31の定格値未満且つゼロよりも高い所定値Ｖｔまで低下させるように出力変換部１を制御している。さらに、制御部２は、直流出力(出力電圧Ｖ３)が所定値Ｖｔまで低下したらスイッチＳをオフからオンに切り替え、スイッチＳをオンした後、直流電流を一定値とするように出力変換部１を制御(定電流制御)する。その結果、ＬＥＤ(第１発光部30)の光出力の立ち上がり時間を早めつつＬＥＤ(発光部３)に流れる過大な電流を抑制することができる。【選択図】        図１
2013229384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれに複数のＬＥＤ(発光ダイオード)が直列接続されてなる複数組の発光部が直列接続された負荷に直流電力を供給するＬＥＤ駆動回路であって、直流入力を前記負荷に応じた所望の直流出力に変換する出力変換部と、少なくとも何れか１組の前記発光部と並列に接続され、外部から入力するトリガ信号に応じてオン・オフするスイッチと、前記発光部に供給される直流出力を所望の一定値とするように前記出力変換部を制御する制御部とを備え、前記スイッチをオンするための前記トリガ信号が入力された場合、前記制御部は、前記出力変換部の直流出力を、前記スイッチと並列接続されていない前記発光部の定格値未満且つゼロよりも高い所定値まで低下させるように前記出力変換部を制御し、前記直流出力が前記所定値まで低下したら前記スイッチをオフからオンに切り替え、前記スイッチをオンした後、前記直流出力を前記一定値とするように前記出力変換部を制御することを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
前記所定値は、前記スイッチと並列接続されていない前記発光部に含まれる複数のＬＥＤのバンドギャップ電圧に当該ＬＥＤの個数を乗算した電圧値以下に設定され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】
前記制御部は、前記出力変換部を停止することで前記直流出力を前記所定値まで低下させることを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項４】
前記制御部は、前記出力変換部の出力電流を減少させることで前記直流出力を前記所定値まで低下させることを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項５】
前記制御部は、前記出力変換部の出力電圧を低下させることで前記直流出力を前記所定値まで低下させることを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項６】
それぞれに複数のＬＥＤ(発光ダイオード)が直列接続されてなる複数組の発光部が直列接続された負荷に直流電力を供給するＬＥＤ駆動回路であって、直流入力を前記負荷に応じた所望の直流出力に変換する出力変換部と、少なくとも何れか１組の前記発光部と並列に接続され、外部から入力するトリガ信号に応じてオン・オフするスイッチと、前記発光部に供給される直流出力を所望の一定値とするように前記出力変換部を制御する制御部とを備え、前記スイッチをオンするための前記トリガ信号が入力された場合、前記制御部は、前記出力変換部の直流出力が、前記スイッチと並列接続されていない前記発光部の定格値未満且つゼロよりも高い所定値に低下するまでの所定時間だけ前記出力変換部を制御し、前記所定時間が経過したら前記スイッチをオフからオンに切り替え、前記スイッチをオンした後、前記直流出力を前記一定値とするように前記出力変換部を制御することを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
【請求項７】
それぞれに複数のＬＥＤが直列接続されてなる複数組の発光部が直列接続された負荷と、請求項１〜６の何れかのＬＥＤ駆動回路とを有することを特徴とする照明装置。
【請求項８】
それぞれに複数のＬＥＤが直列接続されてなる複数組の発光部が直列接続された負荷と、請求項１〜６の何れかのＬＥＤ駆動回路とを有することを特徴とする車両用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ(発光ダイオード)を駆動するＬＥＤ駆動回路、及びそのＬＥＤ駆動回路を用いた照明装置並びに車両用照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＬＥＤ駆動回路として、例えば、特許文献１に記載されているＬＥＤ点灯装置がある。この従来例は、直列接続された複数のＬＥＤを駆動して点灯させるものであって、車載用のバッテリから供給される直流電圧をＬＥＤの駆動電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端間に接続された一対のスイッチング素子とを有する。そして、全てのスイッチング素子がオフしているときは、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧がＬＥＤの直列回路の両端間に印加されることで全ＬＥＤが点灯する。一方、何れかのスイッチング素子のみがオンしているときは、オフしている方のスイッチング素子と並列接続されている一部のＬＥＤのみが点灯し、オンしている方のスイッチング素子と並列接続されている一部のＬＥＤが消灯することになる。なお、この従来例においては、ＤＣ−ＤＣコンバータからＬＥＤの直列回路に一定の電流(例えば、ＬＥＤの定格電流)を流すように定電流制御が行われている。
【０００３】
ここで、一方のスイッチング素子をオフからオンに切り替える際、ＤＣ−ＤＣコンバータの定電流制御の応答が遅れることにより、オフしている他方のスイッチング素子と並列接続されているＬＥＤの直列回路に過大な電流が流れてしまう。そのために前記従来例では、スイッチング素子をオフからオンに切り替える前にＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流を減少させ、その後にスイッチング素子をオフからオンに切り替えることで過大な電流が流れることを防止している。また、前記従来例では、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を一部のＬＥＤの直列回路の順方向電圧の合計値よりも高く且つ全ＬＥＤの直列回路の順方向電圧の合計値よりも低い値に設定することで過大な電流が流れることを防止することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２８１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来例では、スイッチング素子をオンする際、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が一部のＬＥＤの直列回路の順方向電圧の合計値よりも高い値に設定されているため、当該直列回路に流れる過電流を十分に抑制することが難しい。一方、スイッチング素子をオンする際、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が低くなり過ぎると、ＬＥＤの光出力の立ち上がりに時間がかかってしまうという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、ＬＥＤの光出力の立ち上がり時間を早めつつＬＥＤに流れる過大な電流を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＬＥＤ駆動回路は、それぞれに複数のＬＥＤ(発光ダイオード)が直列接続されてなる複数組の発光部が直列接続された負荷に直流電力を供給するＬＥＤ駆動回路であって、直流入力を前記負荷に応じた所望の直流出力に変換する出力変換部と、少なくとも何れか１組の前記発光部と並列に接続され、外部から入力するトリガ信号に応じてオン・オフするスイッチと、前記発光部に供給される直流出力を所望の一定値とするように前記出力変換部を制御する制御部とを備え、前記スイッチをオンするための前記トリガ信号が入力された場合、前記制御部は、前記出力変換部の直流出力を、前記スイッチと並列接続されていない前記発光部の定格値未満且つゼロよりも高い所定値まで低下させるように前記出力変換部を制御し、前記直流出力が前記所定値まで低下したら前記スイッチをオフからオンに切り替え、前記スイッチをオンした後、前記直流出力を前記一定値とするように前記出力変換部を制御することを特徴とする。
【０００８】
このＬＥＤ駆動回路において、前記所定値は、前記スイッチと並列接続されていない前記発光部に含まれる複数のＬＥＤのバンドギャップ電圧に当該ＬＥＤの個数を乗算した電圧値以下に設定されることが好ましい。
【０００９】
このＬＥＤ駆動回路において、前記制御部は、前記出力変換部を停止することで前記直流出力を前記所定値まで低下させることが好ましい。
【００１０】
このＬＥＤ駆動回路において、前記制御部は、前記出力変換部の出力電流を減少させることで前記直流出力を前記所定値まで低下させることが好ましい。
【００１１】
このＬＥＤ駆動回路において、前記制御部は、前記出力変換部の出力電圧を低下させることで前記直流出力を前記所定値まで低下させることが好ましい。
【００１２】
本発明のＬＥＤ駆動回路は、それぞれに複数のＬＥＤ(発光ダイオード)が直列接続されてなる複数組の発光部が直列接続された負荷に直流電力を供給するＬＥＤ駆動回路であって、直流入力を前記負荷に応じた所望の直流出力に変換する出力変換部と、少なくとも何れか１組の前記発光部と並列に接続され、外部から入力するトリガ信号に応じてオン・オフするスイッチと、前記発光部に供給される直流出力を所望の一定値とするように前記出力変換部を制御する制御部とを備え、前記スイッチをオンするための前記トリガ信号が入力された場合、前記制御部は、前記出力変換部の直流出力が、前記スイッチと並列接続されていない前記発光部の定格値未満且つゼロよりも高い所定値に低下するまでの所定時間だけ前記出力変換部を制御し、前記所定時間が経過したら前記スイッチをオフからオンに切り替え、前記スイッチをオンした後、前記直流出力を前記一定値とするように前記出力変換部を制御することを特徴とする。
【００１３】
本発明の照明装置は、それぞれに複数のＬＥＤが直列接続されてなる複数組の発光部が直列接続された負荷と、前記何れかのＬＥＤ駆動回路とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の車両用照明装置は、それぞれに複数のＬＥＤが直列接続されてなる複数組の発光部が直列接続された負荷と、前記何れかのＬＥＤ駆動回路とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のＬＥＤ駆動回路及び照明装置、車両用照明装置は、制御部が、出力変換部の直流出力をスイッチと並列接続されていない発光部の定格値未満且つゼロよりも高い所定値まで低下させるように出力変換部を制御しているので、ＬＥＤの光出力の立ち上がり時間を早めつつＬＥＤに流れる過大な電流を抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るＬＥＤ駆動回路及び照明装置、車両用照明装置の実施形態１を示す回路構成図である。
【図２】同上のスイッチをオフからオンにする際の動作説明用のタイムチャートである。
【図３】同上のスイッチをオフからオンにする際の電圧−電流特性を示す図である。
【図４】本発明に係るＬＥＤ駆動回路及び照明装置、車両用照明装置の実施形態２における制御部の回路構成図である。
【図５】本発明に係るＬＥＤ駆動回路及び照明装置、車両用照明装置の実施形態３における制御部の回路構成図である。
【図６】同上におけるスイッチ駆動部の別の構成を示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るＬＥＤ駆動回路及び照明装置(車両用照明装置)の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
(実施形態１)
図１は、本実施形態のＬＥＤ駆動回路及び照明装置を示す回路図である。この照明装置(車両用照明装置)は、自動車などの車両の前照灯に用いられ、車載のバッテリ４から電源スイッチ５を介して供給される直流電力でＬＥＤを駆動(点灯)させる。
【００１９】
本実施形態の照明装置は、出力変換部１や制御部２、スイッチＳなどを有するＬＥＤ駆動回路と、ＬＥＤ駆動回路によって駆動される発光部３とを備える。発光部３は、複数のＬＥＤ300が直列に接続されてなる第１発光部30と、同じく複数のＬＥＤ310が直列に接続されてなる第２発光部31とで構成される。第１発光部30のＬＥＤ300は、青色発光ダイオードチップ(図示せず)と、青色発光ダイオードチップから放射される青色光を相対的に長い波長の光に変換する波長変換部材(例えば、蛍光体)とを有して白色光を放射するもの、いわゆる白色ＬＥＤである。同じく、第２発光部31のＬＥＤ310も、青色発光ダイオードチップと、青色発光ダイオードチップから放射される青色光を相対的に長い波長の光に変換する波長変換部材とを有して白色光を放射する白色ＬＥＤである。なお、本実施形態では、第１発光部30のＬＥＤ300と第２発光部31のＬＥＤ310に同一種類の白色ＬＥＤを用いているが、それぞれの発光部30，31のＬＥＤ300，310に別の種類のＬＥＤが用いられても構わない。
【００２０】
出力変換部１は、電界効果トランジスタなどからなるスイッチング素子Ｑ１、チョークコイルＬ、ダイオードＤ、平滑コンデンサＣなどで構成された従来周知の昇圧チョッパ回路からなる。そして、平滑コンデンサＣの両端間には、出力電圧検出部並びに出力電流検出部を介して発光部３が接続される。出力電圧検出部は、平滑コンデンサＣの両端間に直列接続された分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３からなり、出力電流検出部は、分圧抵抗Ｒ３と発光部３の間に挿入された検出抵抗Ｒ１からなる。そして、出力電圧検出部の検出電圧(平滑コンデンサＣの両端電圧に比例した電圧)ａと、出力電流検出部の検出電圧(発光部３に流れる電流の大きさに比例した電圧)ｂとが制御部２に取り込まれる。なお、電界効果トランジスタなどの半導体スイッチング素子からなるスイッチＳが第２発光部31に並列接続される。ただし、出力変換部１は昇圧チョッパ回路に限定されるものではなく、電源(バッテリ４)の電源電圧と発光部３の印加電圧との大小関係によっては、降圧チョッパ回路や昇降圧チョッパ回路で出力変換部１が構成される場合もある。
【００２１】
制御部２は、誤差増幅部20、出力電圧比較部21、パルス幅調整部22、スイッチング素子駆動部23、出力電圧調整部24、スイッチ駆動部25、トリガ信号入力部26などを有する。
【００２２】
誤差増幅部20は、オペアンプ200と入力抵抗202〜204並びに帰還抵抗201からなる誤差増幅器と、コンパレータ206からなる保護回路と、逆流阻止用のダイオード205，207とを有する。誤差増幅器は、オペアンプ200のマイナス端子に入力される出力電流検出部の検出電圧ｂと、オペアンプ200のプラス端子に入力される基準電圧(出力電流の目標値)との差分を増幅し、逆流阻止用のダイオード205を介してパルス幅調整部22に出力する。すなわち、出力電流が増大して検出電圧ｂが上昇すると誤差増幅器の出力が上昇し、出力電流が減少して検出電圧ｂが下降すると誤差増幅器の出力も下降する。一方、保護回路は、出力電圧検出部の検出電圧ａをしきい値電圧Vref2と比較し、無負荷状態となって検出電圧ａがしきい値電圧Vref2を超えたら、ダイオード207を介して三角波信号(後述する)のピーク電圧よりも高い電圧(停止電圧と呼ぶ。)を出力する。つまり、２つの逆流阻止用のダイオード205，207はカソード同士が接続されているので、保護回路から停止電圧が出力されている間、誤差増幅器の出力がパルス幅調整部22に出力されず、無負荷状態における出力変換部１の出力の増大を防ぐことができる。
【００２３】
パルス幅調整部22は、一定周期の三角波信号を発振する発振器221と、発振器221から出力される三角波信号と誤差増幅部20の出力信号を比較するコンパレータ220とを有する。このパルス幅調整部22は、三角波信号が誤差増幅部20の出力信号以上のときにローレベルの信号を出力し、三角波信号が誤差増幅部20の出力信号未満のときにハイレベルの信号を出力する。
【００２４】
スイッチング素子駆動部23は、パルス幅調整部22の出力信号と出力電圧調整部24の出力信号の否定論理和(ＮＯＲ)を演算するＮＯＲゲート230と、ＮＯＲゲート230の出力に応じてスイッチング素子Ｑ１をオン・オフする駆動回路231とを有する。駆動回路231は、ＮＯＲゲート230の出力がハイレベルのときにスイッチング素子Ｑ１をオンとし、ＮＯＲゲート230の出力がローレベルのときにスイッチング素子Ｑ１をオフとする。
【００２５】
出力電圧比較部21は、コンパレータ210及び抵抗211，212を有し、出力電圧検出部の検出電圧ａがしきい値以下に低下したときにコンパレータ210からハイレベルの信号(リセット信号)を出力する(図２参照)。
【００２６】
トリガ信号入力部26は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタ260、ベース抵抗262、プルアップ抵抗261、インバータ263、微分回路(コンデンサ264及び抵抗265)、ＮＡＮＤゲート266、インバータ267を有する。外部からトリガ信号入力部26に入力されるトリガ信号Snは、ローレベルのときにスイッチＳをオフし、ハイレベルのときにスイッチＳをオンするように制御部２に指示するための信号である。トリガ信号Snはベース抵抗262を介してバイポーラトランジスタ260のベースに印加される。バイポーラトランジスタ260はエミッタがグランドに接続され、コレクタがプルアップ抵抗261を介して電源電圧Vccにプルアップされ、コレクタにインバータ263の入力端が接続されている。したがって、トリガ信号Snがローレベルの間はバイポーラトランジスタ260がオフするためにインバータ263にハイレベルの信号が入力され、インバータ263の出力がローレベルとなる。反対に、トリガ信号Snがハイレベルの間はバイポーラトランジスタ260がオンするためにインバータ263にローレベルの信号が入力され、インバータ263の出力がハイレベルとなる。結局、インバータ263からはトリガ信号Snに同期したハイレベル又はローレベルの信号が出力されることになる(図２参照)。
【００２７】
一方、インバータ263の出力信号は微分回路で微分された後にＮＡＮＤゲート266の２つの入力端に同時に入力される。ＮＡＮＤゲート266は、インバータ263の出力信号の立ち上がりに同期して一定期間だけローレベルとなる方形波信号をインバータ267に出力する。故に、インバータ267から出力電圧調整部24へは、トリガ信号Snの立ち上がりに同期して一定期間だけハイレベルとなる方形波信号(セット信号)が出力される(図２参照)。
【００２８】
出力電圧調整部24はＲＳフリップフロップ240からなり、トリガ信号入力部26のインバータ267から出力されるセット信号がセット端子に入力され、出力電圧比較部21から出力されるリセット信号がリセット端子に入力される。つまり、出力電圧調整部24(ＲＳフリップフロップ240)は、トリガ信号入力部26から出力されるセット信号の立ち上がりに同期して立ち上がり、且つ出力電圧比較部21から出力されるリセット信号の立ち上がりに同期して立ち下がる方形波信号ｄを出力する(図２参照)。
【００２９】
スイッチ駆動部25は、インバータ250、ＡＮＤゲート251、駆動回路252を有する。インバータ250は、出力電圧調整部24から出力される方形波信号ｄを反転してＡＮＤゲート251の一方の入力端に出力する。ＡＮＤゲート251は、トリガ信号入力部26のインバータ263の出力信号とインバータ250の出力信号との論理積を演算して駆動回路252に出力する。駆動回路252は、ＡＮＤゲート251の出力信号がハイレベルのときにスイッチＳをオンし、ＡＮＤゲート251の出力信号がローレベルのときにスイッチＳをオフする。つまり、スイッチ駆動部25は、トリガ信号Snがハイレベルに立ち上がったとしても、出力電圧調整部24から出力される方形波信号ｄがハイレベルの間はスイッチＳをオンせず、方形波信号ｄがローレベルに切り替わったらスイッチＳをオンする(図２参照)。
【００３０】
次に、図２のタイムチャートを参照して本実施形態の動作を詳しく説明する。まず、トリガ信号入力部26に入力されるトリガ信号Snがローレベルの場合(図２における時刻ｔ＝ｔ０以前)、スイッチＳがオフしており、出力変換部１の出力電圧Ｖ３が第１発光部30と第２発光部31の直列回路に印加される。このとき、出力電圧調整部24から方形波信号ｄが出力されないので、制御部２は、出力電流検出部の検出電圧ｂを基準電圧に一致させるように、すなわち、発光部３に定電流を流すように出力変換部１のスイッチング素子Ｑ１をＰＷＭ制御する。このとき、出力変換部１の出力電圧Ｖ３は、第１発光部30の定格電圧(ＬＥＤ300の順方向電圧とその個数の積)Ｖ30と、第２発光部31の定格電圧(ＬＥＤ310の順方向電圧とその個数の積)Ｖ31との和に等しい値あるいはほぼ等しい値となる。
【００３１】
そして、時刻ｔ＝t０にトリガ信号入力部26にハイレベルのトリガ信号Snが入力されると、トリガ信号入力部26からセット信号が出力されることで出力電圧調整部24の方形波信号ｄが立ち上がる。方形波信号ｄがスイッチング素子駆動部23のＮＯＲゲート230に入力されると、パルス幅調整部22の出力に関わらず、ＮＯＲゲート230の出力がローレベルに固定され、出力変換部１のスイッチング素子Ｑ１がオフ状態に維持される。
【００３２】
スイッチング素子Ｑ１がオフ状態に維持されると、時刻ｔ＝t０の時点で平滑コンデンサＣに充電されている電荷が放電されて出力変換部１の出力電圧Ｖ３も徐々に低下する。そして、出力変換部１の出力電圧Ｖ３が所定値Ｖｔ以下になると、出力電圧検出部の検出電圧ａが所定値Ｖｔに対応したしきい値以下になる。その結果、出力電圧比較部21からリセット信号が出力され、リセット信号の立ち上がりに同期して出力電圧調整部24から出力されている方形波信号ｄがローレベルに立ち下がる。
【００３３】
方形波信号ｄがローレベルに立ち下がると、スイッチ駆動部25がスイッチＳをオンするとともに、スイッチング素子駆動部23がパルス幅調整部22の出力に応じたスイッチング素子Ｑ１のスイッチングを再開する。そして、出力変換部１の出力電圧Ｖ３が徐々に上昇して第１発光部30の定格電圧Ｖ30に等しい値あるいはほぼ等しい値となる。
【００３４】
ところで、白色ＬＥＤは、例えば、印加電圧が０ボルトから２．６〜２．８ボルトまでは０〜１０ミリアンペア程度の電流しか流れず、印加電圧が２．６〜２．８ボルトを超えると急激に増加し、３ボルト程度で定格電流が流れるという特性(電圧−電流特性)を有している(図３の実線参照)。なお、電流が急激に増加するときの印加電圧は、ＬＥＤチップのバンドギャップに依存している。
【００３５】
そこで本実施形態では、第１発光部30のＬＥＤ300における電圧−電流特性が急激に変化する電圧(バンドギャップ電圧)又はその近傍の電圧の値を所定値Ｖｔに設定している。例えば、電圧−電流特性が急激に変化する電圧が２．８ボルトであり、第１発光部30を構成するＬＥＤ300の個数が１０個である場合、所定値Ｖｔを２．８ボルト×１０個＝２８ボルトに設定すればよい。ただし、これらの数値は一例であって、発光部３を構成するＬＥＤ300，310の種類や個数などに応じて変更可能である。
【００３６】
而して、スイッチＳをオンするトリガ信号Snが入力された時点から出力変換部１の出力電圧Ｖ３を徐々に低下させることで発光部３に流れる電流Ｉ３も徐々に減小する(図３の破線矢印α参照)。そして、スイッチＳがオンする時点の出力電圧Ｖ３が所定値Ｖｔまで低下していれば、第１発光部30には僅かな電流(１０乃至数１０ミリアンペア)しか流れない。しかも、スイッチＳがオンした後に制御部２が出力変換部１の定電流制御を再開すると、出力電圧Ｖ３が直ちに上昇して第１発光部30に所定の電流(定格電流)を流すことができる(図３の破線矢印β参照)。なお、出力変換部１の出力電圧Ｖ３を徐々に低下させる制御が行われる時間は、発光部３の定格電圧・定格電流やＬＥＤ300，310のバンドギャップ電圧、出力変換部１の平滑コンデンサＣの静電容量などで変わるが、およそ、数ミリ秒〜数十ミリ秒程度であれば、発光部３の光量の変動が少なく、目視で認識され難いレベルとなり、車両の運転への影響を少なくできる。
【００３７】
上述のように本実施形態では、制御部２が、出力変換部１の直流出力(出力電圧Ｖ３)を、スイッチＳと並列接続されていない第２発光部31の定格値未満且つゼロよりも高い所定値Ｖｔまで低下させるように出力変換部１を制御している。さらに、制御部２は、直流出力(出力電圧Ｖ３)が所定値Ｖｔまで低下したらスイッチＳをオフからオンに切り替え、スイッチＳをオンした後、直流電流を一定値とするように出力変換部１を制御(定電流制御)する。その結果、ＬＥＤ(第１発光部30)の光出力の立ち上がり時間を早めつつＬＥＤ(発光部３)に流れる過大な電流を抑制することができる。
【００３８】
(実施形態２)
本実施形態のＬＥＤ駆動回路及び照明装置は制御部２の構成に特徴があり、制御部２以外の構成については実施形態１と共通である。故に、以下では実施形態１と異なる制御部２の構成及び動作についてのみ、図４を参照して詳細に説明する。
【００３９】
実施形態１における制御部２は、スイッチＳをオンするトリガ信号が入力されてから実際にスイッチＳをオンするまでの間(時刻ｔ＝ｔ０〜ｔ１の期間)において、スイッチング素子Ｑ１をオフ状態に維持することで出力変換部１の出力(出力電圧Ｖ３)を所定値Ｖｔまで低下させている。
【００４０】
これに対して本実施形態における制御部２は、前記期間において、スイッチング素子Ｑ１をオフ状態に維持せずに、出力変換部１の出力電流Ｉ３を減少させるように出力変換部１を制御する点に特徴がある。
【００４１】
制御部２は、図４に示すように誤差増幅部20、出力電圧比較部21、パルス幅調整部22、スイッチング素子駆動部23、出力電圧調整部24、スイッチ駆動部25、トリガ信号入力部26を有している。ただし、出力電圧比較部21、パルス幅調整部22、スイッチ駆動部25、トリガ信号入力部26は実施形態１と共通であるから、詳細な構成の図示並びに説明は省略する。
【００４２】
誤差増幅部20は、オペアンプ200のプラス端子とグランドの間に入力抵抗208が追加されている点が実施形態１と異なる。ただし、図４では保護回路の図示を省略している。
【００４３】
出力電圧調整部24は、ＲＳフリップフロップ240と、ベース抵抗241と、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタ242とを有している。バイポーラトランジスタ242は、エミッタがグランドに接続され、ベース抵抗241を介してＲＳフリップフロップ240の出力端子にベースが接続されている。また、バイポーラトランジスタ242のコレクタが、誤差増幅器部20におけるオペアンプ200のプラス端子−グランド間に直列に挿入されている２つの入力抵抗204，208の接続点に接続されている。なお、スイッチング素子駆動部23は、スイッチング素子Ｑ１をオン・オフする駆動回路231のみで構成される。
【００４４】
次に、本実施形態の動作を詳しく説明する。まず、トリガ信号入力部26に入力されるトリガ信号Snがローレベルの場合(時刻ｔ＝ｔ０以前)、スイッチＳがオフしており、出力変換部１の出力電圧Ｖ３が第１発光部30と第２発光部31の直列回路に印加される。制御部２は、実施形態１と同様に出力変換部１のスイッチング素子Ｑ１をＰＷＭ制御する。このとき、出力電圧調整部24のＲＳフリップフロップ240から方形波信号ｄが出力されないので、バイポーラトランジスタ242がオフとなる。
【００４５】
そして、時刻ｔ＝t０にトリガ信号入力部26にハイレベルのトリガ信号Snが入力されると、トリガ信号入力部26からセット信号が出力されることで出力電圧調整部24のＲＳフリップフロップ240の出力(方形波信号ｄ)が立ち上がる。方形波信号ｄが立ち上がるとバイポーラトランジスタ242がオンして入力抵抗208の両端が短絡されるので、誤差増幅部20におけるオペアンプ200のプラス端子に入力する電圧が低下し、出力電流Ｉ３の目標値も低下する。その結果、制御部２が出力電流Ｉ３を減少する方向へ出力変換部１を制御することにより、出力変換部１の出力電圧Ｖ３が徐々に低下する。そして、出力変換部１の出力電圧Ｖ３が所定値Ｖｔ以下になると、出力電圧検出部の検出電圧ａがしきい値以下になる。その結果、出力電圧比較部21からリセット信号が出力され、リセット信号の立ち上がりに同期して出力電圧調整部24から出力されている方形波信号ｄがローレベルに立ち下がる。
【００４６】
方形波信号ｄがローレベルに立ち下がると、スイッチ駆動部25がスイッチＳをオンするとともに、出力電圧調整部24のＲＳフリップフロップ240から方形波信号ｄが出力されなくなるので、バイポーラトランジスタ242がオフとなる。その結果、出力電流Ｉ３の目標値が時刻ｔ＝t０以前の値に復帰するので、制御部２は、出力変換部１の出力電圧Ｖ３を徐々に上昇させて第１発光部30の定格電圧Ｖ30に等しい値あるいはほぼ等しい値に制御する。
【００４７】
上述のように本実施形態においても実施形態１と同様に、ＬＥＤ(第１発光部30)の光出力の立ち上がり時間を早めつつＬＥＤ(発光部３)に流れる過大な電流を抑制することができる。ここで、本実施形態では、出力電圧検出部の検出電圧ａがしきい値以下になることを、制御部２が定電流制御に復帰するための条件としている。しかしながら、トリガ信号Snが入力されてから出力電圧Ｖ３が所定値Ｖｔまで低下するのに要する時間が予め判っていれば、制御部２が、トリガ信号Snが入力された時点から前記時間が経過した時点で定電流制御に復帰するようにしても構わない。
【００４８】
(実施形態３)
本実施形態のＬＥＤ駆動回路及び照明装置は制御部２の構成に特徴があり、制御部２以外の構成については実施形態１と共通である。故に、以下では実施形態１と異なる制御部２の構成及び動作についてのみ、図５を参照して詳細に説明する。
【００４９】
実施形態１における制御部２は、スイッチＳをオンするトリガ信号が入力されてから実際にスイッチＳをオンするまでの間(時刻ｔ＝ｔ０〜ｔ１の期間)において、スイッチング素子Ｑ１をオフ状態に維持することで出力変換部１の出力(出力電圧Ｖ３)を所定値Ｖｔまで低下させている。また、実施形態２における制御部２は、前記期間において、スイッチング素子Ｑ１をオフ状態に維持せずに、出力変換部１の出力電流Ｉ３を減少させるように出力変換部１を制御している。
【００５０】
これに対して本実施形態における制御部２は、前記期間において、スイッチング素子Ｑ１をオフ状態に維持せずに、出力変換部１の出力電圧Ｖ３を低下させるように出力変換部１を制御する点に特徴がある。
【００５１】
制御部２は、図５に示すように誤差増幅部20、出力電圧比較部21、パルス幅調整部22、スイッチング素子駆動部23、出力電圧調整部24、スイッチ駆動部25、トリガ信号入力部26を有している。ただし、出力電圧比較部21、パルス幅調整部22、スイッチ駆動部25、トリガ信号入力部26は実施形態１と共通であり、スイッチング素子駆動部23と出力電圧調整部24は実施形態２と共通であるから、詳細な構成の図示並びに説明は省略する。
【００５２】
誤差増幅部20は、保護回路の代わりに、オペアンプ209と入力抵抗2000〜2004並びに帰還抵抗2000からなる誤差増幅器と、コンデンサ2005及び抵抗2006からなる遅延(積分)回路とを有している。なお、以下では、オペアンプ200と入力抵抗202〜204並びに帰還抵抗201からなる実施形態１と共通の誤差増幅器を第１誤差増幅器と呼び、オペアンプ209と入力抵抗2000〜2004並びに帰還抵抗2000からなる誤差増幅器を第２誤差増幅器と呼ぶ。
【００５３】
第２誤差増幅器は、出力電圧検出部の検出電圧ａと目標電圧との差分を増幅し、逆流阻止用のダイオード207を介してパルス幅調整部22に出力する。また、出力電圧調整部24のバイポーラトランジスタ242のコレクタが、オペアンプ209のプラス端子−グランド間に直列に挿入されている２つの入力抵抗2003，2004の接続点に、遅延回路(コンデンサ2005及び抵抗2006)を介して接続されている。したがって、第２誤差増幅器における目標電圧が出力電圧調整部24のバイポーラトランジスタ242のオン・オフで切り替えられる。なお、バイポーラトランジスタ242がオン状態のときの目標値が、所定値Ｖｔを分圧抵抗R2，R3で分圧した電圧に設定され、バイポーラトランジスタ242がオフ状態のときの目標値が三角波信号のピーク電圧よりも高い停止電圧に設定されている。つまり、バイポーラトランジスタ242がオフ状態の場合、第２誤差増幅器は実施形態１における保護回路として機能し、無負荷状態における出力変換部１の出力の増大を防いでいる。
【００５４】
次に、本実施形態の動作を詳しく説明する。まず、トリガ信号入力部26に入力されるトリガ信号Snがローレベルの場合(時刻ｔ＝ｔ０以前)、スイッチＳがオフしており、出力変換部１の出力電圧Ｖ３が第１発光部30と第２発光部31の直列回路に印加される。制御部２は、実施形態１と同様に出力変換部１のスイッチング素子Ｑ１をＰＷＭ制御する。このとき、出力電圧調整部24のＲＳフリップフロップ240から方形波信号ｄが出力されないので、バイポーラトランジスタ242がオフとなり、誤差増幅部20の第２誤差増幅器は保護回路として機能する。
【００５５】
そして、時刻ｔ＝t０にトリガ信号入力部26にハイレベルのトリガ信号Snが入力されると、トリガ信号入力部26からセット信号が出力されることで出力電圧調整部24のＲＳフリップフロップ240の出力(方形波信号ｄ)が立ち上がる。方形波信号ｄが立ち上がるとバイポーラトランジスタ242がオンして入力抵抗2004の両端が短絡される。そして、バイポーラトランジスタ242がオンした時点から、遅延回路の時定数に応じた遅延時間が経過した後、第２誤差増幅器の目標値が、所定値Ｖｔを分圧抵抗R2，R3で分圧した電圧に切り替えられる。その結果、制御部２が出力電圧Ｖ３を低下する方向へ出力変換部１を制御することにより、出力変換部１の出力電圧Ｖ３が徐々に低下する。そして、出力変換部１の出力電圧Ｖ３が所定値Ｖｔ以下になると、出力電圧検出部の検出電圧ａがしきい値以下になる。その結果、出力電圧比較部21からリセット信号が出力され、リセット信号の立ち上がりに同期して出力電圧調整部24から出力されている方形波信号ｄがローレベルに立ち下がる。
【００５６】
方形波信号ｄがローレベルに立ち下がると、スイッチ駆動部25がスイッチＳをオンするとともに、出力電圧調整部24のＲＳフリップフロップ240から方形波信号ｄが出力されなくなるので、バイポーラトランジスタ242がオフとなる。そして、出力電圧Ｖ３の目標値が停止電圧に切り替えられるので、制御部２は、出力電流検出部の検出電圧ｂを基準電圧に一致させるように出力変換部１を定電流制御する。その結果、出力変換部１の出力電圧Ｖ３が徐々に上昇して第１発光部30の定格電圧Ｖ30に等しい値あるいはほぼ等しい値となる。
【００５７】
上述のように本実施形態においても実施形態１，２と同様に、ＬＥＤ(第１発光部30)の光出力の立ち上がり時間を早めつつＬＥＤ(発光部３)に流れる過大な電流を抑制することができる。なお、実施形態１〜３の他に、スイッチング素子駆動部23における発振器221の発振周波数(三角波信号の周期)を調整することで出力変換部１の出力を所定値Ｖｔまで低下させることもできる。
【００５８】
ところで、実施形態１〜３では、出力変換部１の出力電圧Ｖ３が所定値Ｖｔ以下になったとき、スイッチＳのオフからオンへの切替と出力変換部１の定電流制御への復帰が同時に行われている。しかしながら、必ずしも同時である必要は無く、スイッチＳがオンされた時点の出力電圧Ｖ３が所定値Ｖｔ以下でありさえすれば、制御部２が、出力変換部１の定電流制御に復帰した後にスイッチＳをオンしても構わない。
【００５９】
また、実施形態１〜３の照明装置は、車両用照明装置(例えば、前照灯)に用いることができる。すなわち、スイッチＳがオフのときがハイビーム、スイッチＳかオンのときがロービームとなり、運転席に設けられているハイビームとロービームの切替スイッチが操作され、ハイビームからロービームに切り替える(スイッチＳをオンする)ためのトリガ信号Snが入力される。そして、本実施形態の車両用照明装置であれば、ハイビームからロービームへの切替時にロービーム(第１発光部30)の光出力の立ち上がり時間を早めつつ発光部３に流れる過大な電流を抑制することができる。
【００６０】
ここで、ハイビーム(スイッチＳがオフ)のときにＬＥＤ310の故障や断線などが原因で第２発光部31に電流が流れなくなった場合、発光部３が消灯してしまうことになるが、走行中に発光部３が消灯することは好ましくない。
【００６１】
そこで、第２発光部31が故障して電流が流れなくなった場合、トリガ信号Snに関係なく、強制的にスイッチＳをオンして第１発光部30のみを点灯させることが好ましい。例えば、図６に示すようにスイッチ駆動部25に非常切替回路を設ければよい。この非常切替回路は、出力電圧検出部の検出電圧ａをしきい値Vref4と比較するコンパレータ253と、コンパレータ253の出力端にアノードが接続され且つカソードが駆動回路252の入力端に接続された整流素子(ダイオード)254とで構成される。また、コンパレータ253において検出電圧ａと比較されるしきい値Vref4は、誤差増幅部20の保護回路におけるしきい値Vref2よりも低く且つ発光部３の定格電圧に対応した値よりも高い値に設定される。
【００６２】
而して、故障によって発光部３に電流が流れなくなると、出力電圧検出部の検出電圧ａが上昇してしきい値Vref4(<Vref2)を超えるので、非常切替回路のコンパレータ253から駆動回路252にハイレベルの信号が入力されてスイッチＳがオンされる。このとき、第２発光部31のＬＥＤ310のみが故障して第１発光部30のＬＥＤ300が故障していなければ、スイッチＳがオンすることで再び発光部３(第１発光部30)に電流が流れる。故に、制御部２が出力変換部１を定電流制御することで出力電圧検出部の検出電圧ａを第１発光部30の定格電圧程度まで低下させることができる。一方、第１発光部30のＬＥＤ300が故障していた場合、スイッチＳがオンしても発光部３に電流が流れない。そして、出力電圧検出部の検出電圧ａがさらに上昇してしきい値Vref2を超えると、保護回路が動作して出力変換部１の出力が停止する。
【００６３】
上述のように非常切替回路を設けることにより、第２発光部31が故障して電流が流れなくなっても強制的にスイッチＳをオンして第１発光部30のみを点灯させることができ、その結果、車両の走行時における安全性の向上を図ることができる。なお、非常切替回路の出力(コンパレータ253の出力信号)を出力電圧調整部24のフリップフロップ240のセット端子に入力し、出力変換部１の出力電圧が十分に低下してから駆動回路252の入力がハイレベルに切り替わるようにしても構わない。
【符号の説明】
【００６４】
１  出力変換部
２  制御部
３  発光部
Ｓ  スイッチ
【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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