(57)【要約】【課題】ＬＥＤを定電流駆動させる定電流回路およびＬＥＤの故障を防止可能なＬＥＤ駆動回路を低コストに提供する。【解決手段】ＬＥＤ駆動回路１０は、直列接続された４個のＬＥＤ１６と、ＬＥＤ１６に直列接続された駆動トランジスタＱ１に流れる電流を一定に制御することによりＬＥＤ１６を定電流駆動する定電流回路１７と、一定電圧の電源電圧Ｖinを生成する定電圧電源ユニット１２と、定電圧電源ユニット１２が生成した電源電圧ＶinをＬＥＤ１６および定電流回路１７へ出力する出力回路１４と、制御回路１３とを備える。制御回路１３は、ＬＥＤ１６の駆動に要する駆動電圧値と電源電圧Ｖinとを比較し、駆動電圧値よりも電源電圧Ｖinが過大な場合には出力回路１４が電源電圧ＶinをＬＥＤ１６および定電流回路１７へ出力するのを停止させる停止動作を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１個または直列接続された複数個のＬＥＤと、
前記ＬＥＤに直列接続された駆動トランジスタを備え、前記駆動トランジスタに流れる電流を一定に制御することにより、前記ＬＥＤを定電流駆動する定電流回路と、
一定電圧の電源電圧を生成する定電圧電源と、
前記定電圧電源が生成した電源電圧を前記ＬＥＤおよび前記定電流回路へ出力する出力回路と、
前記ＬＥＤの駆動に要する駆動電圧値と、前記定電圧電源の電源電圧とを比較し、前記駆動電圧値よりも前記電源電圧が過大な場合には、前記出力回路が前記電源電圧を前記ＬＥＤおよび前記定電流回路へ出力するのを停止させる停止動作を行う制御回路と
を備えたＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路において、
前記制御回路は、前記駆動電圧値よりも前記電源電圧が過小な場合には、前記出力回路が前記電源電圧を前記ＬＥＤおよび前記定電流回路へ出力するのを停止させる制御回路と
を備えたＬＥＤ駆動回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路において、
前記制御回路は、前記ＬＥＤの順方向電圧の最大値と、前記定電流回路の最大駆動電圧との加算値を上限しきい値電圧とし、前記電源電圧が前記上限しきい値電圧より大きい場合に、前記駆動電圧値よりも前記電源電圧が過大であるとして前記停止動作を行うＬＥＤ駆動回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動回路において、
前記制御回路は、前記ＬＥＤの順方向電圧の最小値と、前記定電流回路の最小駆動電圧との加算値を下限しきい値電圧とし、前記電源電圧が前記下限しきい値電圧より小さい場合に、前記駆動電圧値よりも前記電源電圧が過小であるとして前記停止動作を行うＬＥＤ駆動回路。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載のＬＥＤ駆動回路において、
前記しきい値電圧にヒステリシスが付与されているＬＥＤ駆動回路。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動回路において、
前記定電圧電源は、前記電源電圧を調整するための電圧調整回路を備えるＬＥＤ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ駆動回路において、ＬＥＤの明るさを一定に維持しながら安定して点灯させるにはＬＥＤを定電流駆動する必要がある。
そこで、スイッチング電源による定電流電源をＬＥＤの電源として用いる技術が提案されている（特許文献１，２参照）。
また、ＬＥＤのカソード側とアースとの間にアナログ式の定電流回路を接続してＬＥＤを定電流駆動する技術が提案されているが（特許文献３参照）、この技術では市販既製品の定電圧電源ユニットをＬＥＤの電源として用いることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−６８１８５号公報
【特許文献２】特開２００８−２８３２０６号公報
【特許文献３】特開２００７−１４２１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
定電流電源をＬＥＤの電源として用いる場合、所望の電流値を出力する定電流電源ユニットが市販既製品に無いときには、所望の電流値を出力するようにカスタム設計された専用の定電流電源を用意しなければならない。
さらに、市販既製品の定電流電源ユニットは出力電流値のバリエーションに乏しいため、多くの場合にはカスタム設計された専用の定電流電源を用意することになり、ＬＥＤ駆動回路のコストが増大するという問題がある。
【０００５】
また、市販既製品の定電流電源ユニットに所望の電流値を出力可能なものがあっても、ＬＥＤの駆動に要する電圧値（駆動電圧値）を出力できなければ、その定電流電源ユニットは使用できない。
そして、市販既製品の定電流電源ユニットに所望の電流値を出力可能なものがあっても、定電流電源ユニットの出力電圧がＬＥＤの駆動に要する電圧値を大きく超えるときには、使用はできるものの、オーバースペックとなるため、ＬＥＤ駆動回路のコストが増大するという問題がある。
【０００６】
市販既製品の定電圧電源ユニットをＬＥＤの電源として用いる場合、ＬＥＤの駆動に要する電圧値よりも定電圧電源ユニットの出力電圧（電源電圧）が過大なときには、ＬＥＤのカソード側とアースとの間に接続された定電流回路の電力損失が増大し、定電流回路が過剰発熱を起こして故障するという問題がある。
そこで、定電流回路の過剰発熱を防止するには、定電流回路に放熱対策を施さなければならず、ＬＥＤ駆動回路のコストが増大するという問題がある。
また、ＬＥＤの駆動に要する電圧値よりも定電圧電源ユニットの出力電圧が過大なときには、ＬＥＤに過電圧が印加されて故障するという問題もある。
【０００７】
本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＬＥＤを定電流駆動させる定電流回路およびＬＥＤの故障を防止可能なＬＥＤ駆動回路を低コストに提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。
【０００９】
＜第１の局面＞
第１の局面は、
１個または直列接続された複数個のＬＥＤと、
前記ＬＥＤに直列接続された駆動トランジスタを備え、前記駆動トランジスタに流れる電流を一定に制御することにより、前記ＬＥＤを定電流駆動する定電流回路と、
一定電圧の電源電圧を生成する定電圧電源と、
前記定電圧電源が生成した電源電圧を前記ＬＥＤおよび前記定電流回路へ出力する出力回路と、
前記ＬＥＤの駆動に要する駆動電圧値と、前記定電圧電源の電源電圧とを比較し、前記駆動電圧値よりも前記電源電圧が過大な場合には、前記出力回路が前記電源電圧を前記ＬＥＤおよび前記定電流回路へ出力するのを停止させる停止動作を行う制御回路とを備えたＬＥＤ駆動回路である。
【００１０】
制御回路により出力回路が電源電圧をＬＥＤおよび定電流回路へ出力するのを停止させると、定電流回路の駆動トランジスタにはＬＥＤの駆動電流が流れない。
従って、第１の局面によれば、定電流回路の電力損失が増大するのを防止可能であり、定電流回路が過剰発熱を起こして故障するという問題を解決できる。
そして、第１の局面では、定電流回路の過剰発熱を防止するために放熱対策を施す必要がないため、低コスト化を図ることができる。
さらに、第１の局面では、ＬＥＤに過電圧が印加されるのを防止可能であり、ＬＥＤに過電圧が印加されて故障するという問題を解決できる。
【００１１】
＜第２の局面＞
第２の局面は、第１の局面において、前記制御回路は、前記駆動電圧値よりも前記電源電圧が過小な場合には、前記出力回路が前記電源電圧を前記ＬＥＤおよび前記定電流回路へ出力するのを停止させる制御回路とを備えたＬＥＤ駆動回路である。
従って、第２の局面によれば、ＬＥＤ駆動回路の消費電力を低減することができる。
【００１２】
＜第３の局面＞
第３の局面は、第１または第２の局面において、前記制御回路は、前記ＬＥＤの順方向電圧の最大値と、前記定電流回路の最大駆動電圧との加算値を上限しきい値電圧とし、前記電源電圧が前記上限しきい値電圧より大きい場合に、前記駆動電圧値よりも前記電源電圧が過大であるとして前記停止動作を行うＬＥＤ駆動回路である。
従って、第３の局面によれば、第１の局面の前記作用・効果を確実に得られる。
【００１３】
＜第４の局面＞
第４の局面は、第１〜３の局面において、前記制御回路は、前記ＬＥＤの順方向電圧の最小値と、前記定電流回路の最小駆動電圧との加算値を下限しきい値電圧とし、前記電源電圧が前記下限しきい値電圧より小さい場合に、前記駆動電圧値よりも前記電源電圧が過小であるとして前記停止動作を行うＬＥＤ駆動回路である。
従って、第４の局面によれば、第２の局面の前記作用・効果を確実に得られる。
【００１４】
＜第５の局面＞
第５の局面は、第３または第４の局面において、前記しきい値電圧にヒステリシスが付与されているＬＥＤ駆動回路である。
従って、第５の局面によれば、電源電圧がしきい値電圧のヒステリシスの幅内で変化しても、制御回路の停止動作は影響を受けないため、電源電圧にノイズが含まれている場合でも、そのノイズの影響を受けることなく、制御回路を安定して動作させることが可能になり、第１または第２の局面の前記作用・効果を確実に得られる。
【００１５】
＜第６の局面＞
第６の局面は、第１〜５の局面において、前記定電圧電源は、前記電源電圧を調整するための電圧調整回路を備えるＬＥＤ駆動回路である。
従って、第６の局面によれば、ＬＥＤが点灯しなかった場合にはＬＥＤが点灯するように電圧調整回路で電圧調整をすればよく、電源電圧の定格値がＬＥＤの点灯に必要な電圧値から僅かにズレていても使用可能であり、市販既製品の定電圧電源を選択する際の自由度が高められる。
また、電圧調整回路で電源電圧を調整してもＬＥＤが点灯しない場合には、定電圧電源を別の物に交換してみればよく、定電圧電源の選択に特別な測定器は必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を具体化した第１実施形態のＬＥＤ駆動回路１０の回路図。
【図２】本発明を具体化した第２実施形態のＬＥＤ駆動回路２０の回路図。
【図３】本発明を具体化した第３実施形態のＬＥＤ駆動回路３０の回路図。
【図４】本発明を具体化した第４実施形態のＬＥＤ駆動回路４０の回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態において、同一の構成部材および構成要素については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略する。
【００１８】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路１０は、直流電源１１、定電圧電源ユニット１２（電圧調整回路１２ａ：電源電圧Ｖin）、制御回路１３（コンパレータCP１，CP２、抵抗Ｒ６〜Ｒ１１、ツェナーダイオードＺ２）、出力回路１４（ＰＭＯＳトランジスタＱ２、ＰＮＰトランジスタＱ３、抵抗Ｒ４，Ｒ５）、ＬＥＤ直列回路１５、ＬＥＤ１６、定電流回路１７（ＮＰＮトランジスタＱ１、オペアンプOP、ツェナーダイオードＺ１、抵抗Ｒ１〜Ｒ３）から構成されている。
尚、説明を分かり易くするため、各抵抗Ｒ１〜Ｒ１１とその抵抗値Ｒ１〜Ｒ１１は同一符号とする。
【００１９】
市販既製品の定電圧電源ユニット１２は、直流電源１１から電源が供給され、定電圧電源ユニット１２に内蔵された定電圧回路（図示略）は直流の一定電圧である電源電圧（出力電圧）Ｖinを生成して出力する。
定電圧電源ユニット１２には電圧調整回路１２ａが内蔵されており、電圧調整回路１２ａの半固定抵抗を調整することにより、電源電圧Ｖinを±１０％程度の範囲で電圧調整することができる。
【００２０】
制御回路１３は、コンパレータCP１，CP２、抵抗Ｒ６〜Ｒ１１、ツェナーダイオードＺ２から構成されたウィンドウコンパレータであり、定電圧電源ユニット１２から電源電圧Ｖinが供給されている。
ツェナーダイオードＺ２のカソード側はバイアス用の抵抗Ｒ６を介して電源電圧Ｖinが印加され、ツェナーダイオードＺ２のアノード側はアースに接続されている。
【００２１】
コンパレータCP１の反転入力端子は、コンパレータCP２の非反転入力端子に接続されている。コンパレータCP１の反転入力端子およびコンパレータCP２の非反転入力端子は、抵抗Ｒ９を介して電源電圧Ｖinが印加されると共に、抵抗Ｒ１０を介してアースに接続され、電源電圧Ｖinを各抵抗Ｒ９，Ｒ１０により抵抗分圧した電圧Ｖｂ（＝Ｒ９／（Ｒ９＋Ｒ１０）×Ｖin）が印加されている。
コンパレータCP１の非反転入力端子は、ツェナーダイオードＺ２のカソード側に接続されて、ツェナーダイオードＺ２のツェナー電圧（降伏電圧）Ｖａが印加されている。
【００２２】
コンパレータCP２の反転入力端子は、抵抗Ｒ７を介してツェナーダイオードＺ２のカソード側に接続されると共に、抵抗Ｒ８を介してアースに接続されており、ツェナーダイオードＺ２のツェナー電圧Ｖａを各抵抗Ｒ７，Ｒ８により抵抗分圧した電圧Ｖｃ（＝Ｒ８／（Ｒ７＋Ｒ８）×Ｖａ）が印加されている。
各コンパレータCP１，CP２の出力はオープンコレクタ形式であり、ワイヤードＯＲ接続された各コンパレータCP１，CP２の出力端子（制御回路１３の出力端子）はバイアス用の抵抗Ｒ１１を介して電源電圧Ｖinが印加されている。
【００２３】
出力回路１４は、ＰＭＯＳトランジスタＱ２、ＰＮＰトランジスタＱ３、抵抗Ｒ４，Ｒ５から構成されている。
ＰＭＯＳトランジスタＱ２のソースは電源電圧Ｖinが印加され、トランジスタＱ２のゲートはバイアス用の抵抗Ｒ４を介してソースに接続されると共に、バイアス用の抵抗Ｒ５を介してＰＮＰトランジスタＱ３のコレクタに接続されている。
ＰＮＰトランジスタＱ３のエミッタはアースに接続され、トランジスタＱ３のベース（出力回路１４の入力端子）は、各コンパレータCP１，CP２の出力端子（制御回路１３の出力端子）に接続されている。
【００２４】
ＬＥＤ直列回路１５は直列接続された４個のＬＥＤ１６から構成されており、ＬＥＤ直列回路１５のアノード側はＰＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン（出力回路１４の出力端子）に接続されて電源電圧Ｖinが印加されている。
アナログ式の定電流回路１７は、ＮＰＮトランジスタ（駆動トランジスタ）Ｑ１、オペアンプOP、ツェナーダイオードＺ１、抵抗Ｒ１〜Ｒ３から構成されている。
ツェナーダイオードＺ１のカソード側はバイアス用の抵抗Ｒ３を介してＰＭＯＳトランジスタＱ２のドレインに接続されて電源電圧Ｖinが印加され、ツェナーダイオードＺ１のアノード側はアースに接続されている。
【００２５】
ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタはＬＥＤ直列回路１５のカソード側に接続され、トランジスタＱ１のエミッタは抵抗Ｒ１を介してアースに接続されると共にオペアンプOPの反転入力端子に接続され、トランジスタＱ１のベースはベース電流調整用の抵抗Ｒ２を介してオペアンプOPの出力端子に接続されている。
オペアンプOPの非反転入力端子は、ツェナーダイオードＺ１のカソード側に接続されて、ツェナーダイオードＺ１のツェナー電圧Ｖｄが印加されている。
【００２６】
［第１実施形態の動作］
次に、ＬＥＤ駆動回路１０の動作について説明する。
制御回路１３において、電圧Ｖｂ（＝Ｒ９／（Ｒ９＋Ｒ１０）×Ｖin）がツェナーダイオードＺ２のツェナー電圧Ｖａ以下の場合（Ｖｂ≦Ｖａ）には、コンパレータCP１の出力電圧はＨレベルになり、電圧Ｖｂが電圧Ｖａを超える場合（Ｖｂ＞Ｖａ）にはコンパレータCP１の出力電圧はＬレベルになる。
【００２７】
また、電圧Ｖｂ（＝Ｒ９／（Ｒ９＋Ｒ１０）×Ｖin）が電圧Ｖｃ（＝Ｒ８／（Ｒ７＋Ｒ８）×Ｖａ）未満の場合（Ｖｂ＜Ｖｃ）には、コンパレータCP２の出力電圧はＬレベルになり、電圧Ｖｂが電圧Ｖｃ以上の場合（Ｖｂ≧Ｖｃ）にはコンパレータCP２の出力電圧はＨレベルになる。
そして、ワイヤードＯＲ接続された各コンパレータCP１，CP２の出力電圧（制御回路１３の出力電圧）は、両コンパレータCP１，CP２の出力電圧がＨレベルの場合にはＨレベルとなり、いずれか一方のコンパレータCP１，CP２の出力電圧がＬレベルの場合にはＬレベルとなる。
【００２８】
従って、制御回路１３の出力電圧は、電圧Ｖｂが電圧Ｖｃ以上で電圧Ｖａ以下の場合（Ｖｃ≦Ｖｂ≦Ｖａ）にＨレベルとなり、電圧Ｖｂが電圧Ｖｃ未満の場合や電圧Ｖａを超える場合にはＬレベルになる。
【００２９】
出力回路１４において、トランジスタＱ３のベース（出力回路１４の入力端子）には制御回路１３の出力電圧が入力され、トランジスタＱ３のベースがＬレベルの場合にはトランジスタＱ２がオフし、トランジスタＱ３のベースがＨレベルの場合にはトランジスタＱ２がオンする。
トランジスタＱ２がオフするとＬＥＤ直列回路１５に電源電圧Ｖinが印加されず、トランジスタＱ２がオンするとＬＥＤ直列回路１５に電源電圧Ｖinが印加される。
【００３０】
従って、電圧Ｖｂが電圧Ｖｃ以上で電圧Ｖａ以下の場合（Ｖｃ≦Ｖｂ≦Ｖａ）には、トランジスタＱ２がオンし、出力回路１４を介してＬＥＤ直列回路１５に電源電圧Ｖinが印加されて直流電源が供給される。
また、電圧Ｖｂが電圧Ｖｃ未満の場合や電圧Ｖａを超える場合には、トランジスタＱ２がオフし、出力回路１４からＬＥＤ直列回路１５への直流電源の供給が遮断される。
【００３１】
定電流回路１７は、ＬＥＤ直列回路１５へ直流電源の供給されているとき、オペアンプOPの反転入力端子に入力された駆動トランジスタＱ１のコレクタ電圧（負帰還電圧）が、オペアンプOPの非反転入力端子に入力される参照電圧Ｖrefと同一になるように、オペアンプOPの出力電圧（駆動トランジスタＱ１のベース電圧）を制御することにより、駆動トランジスタＱ１に流れる電流（ＬＥＤ直列回路１５に流れる各ＬＥＤ１６の駆動電流）が、ツェナーダイオードＺ１のツェナー電圧Ｖｄを電流検出用抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ１で除算して得られる設定電流値（Ｖｄ ／Ｒ１）と同一になるようにフィードバック制御する。
その結果、ＬＥＤ直列回路１５の各ＬＥＤ１６は定電流回路１７によって定電流駆動され、各ＬＥＤ１６の明るさは一定に維持される。
【００３２】
すなわち、電圧Ｖｂが電圧Ｖｃ以上で電圧Ｖａ以下の場合（Ｖｃ≦Ｖｂ≦Ｖａ）には、ＬＥＤ直列回路１５に電源電圧Ｖinが印加されて直流電源が供給され、定電流回路１７の駆動トランジスタＱ１に各ＬＥＤ１６の駆動電流が流れるため、各ＬＥＤ１６は定電流回路１７により定電流駆動されて点灯される。
また、電圧Ｖｂが電圧Ｖｃ未満の場合や電圧Ｖａを超える場合には、出力回路１４が電源電圧ＶinをＬＥＤ直列回路１５および定電流回路１７へ出力するのを停止させる停止動作を制御回路１３が行うため、ＬＥＤ直列回路１５には直流電源が供給されず、定電流回路１７の駆動トランジスタＱ１には各ＬＥＤ１６の駆動電流が流れないため、各ＬＥＤ１６は消灯される。
【００３３】
［第１実施形態の作用・効果］
第１実施形態のＬＥＤ駆動回路１０によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
【００３４】
［１］定電流回路１７の駆動電圧Ｖcconstは、電流検出用抵抗Ｒ１の両端間電圧Ｖsenseと、駆動トランジスタＱ１のエミッタ・コレクタ間電圧ＶCEとの加算値である（Ｖcconst＝Ｖsense＋ＶCE）。
【００３５】
定電圧電源ユニットから出力される電源電圧Ｖinは、ＬＥＤ直列回路１５の両端間（カソード側とアノード側との間）に印加される電圧（各ＬＥＤ１６の順方向電圧の合計値）Ｖf-totalと、定電流回路１７の駆動電圧Ｖcconstとの加算値である（Ｖin＝Ｖf-total＋Ｖcconst）。
【００３６】
ウィンドウコンパレータである制御回路１３の下限しきい値電圧Ｖsh-minは、ＬＥＤ直列回路１５の両端間電圧Ｖf-totalの最小値Ｖf-total(min)と、定電流回路１７の駆動電圧Ｖcconstの最小値（最小駆動電圧）Ｖcconst(min)との加算値である（Ｖsh-min＝Ｖf-total(min)＋Ｖcconst(min)）。
【００３７】
制御回路１３の上限しきい値電圧Ｖsh-maxは、ＬＥＤ直列回路１５の両端間電圧Ｖf-totalの最大値Ｖf-total(max)と、定電流回路１７の駆動電圧Ｖcconstの最大値（最大駆動電圧）Ｖcconst(max)との加算値である（Ｖsh-max＝Ｖf-total(max)＋Ｖcconst(max)）。
【００３８】
尚、ＬＥＤ直列回路１５の両端間電圧Ｖf-totalは、個々のＬＥＤ１６のしきい値電圧の個体差や温度特性により、最小値Ｖf-total(min)から最大値Ｖf-total(max)までバラツキを有する。
【００３９】
駆動トランジスタＱ１のエミッタ・コレクタ間電圧ＶCEの最大値（許容最大電圧）ＶCE(max)は、駆動トランジスタＱ１の許容最大電力損失Pc(max)を、駆動トランジスタＱ１に流れる各ＬＥＤ１６の駆動電流Ｉfで除算した除算値である（ＶCE(max)＝Pc(max)／Ｉf）。
【００４０】
電流検出用抵抗Ｒ１の両端間電圧Ｖsenseは固定値であるため、定電流回路１７の最大駆動電圧Ｖcconst(max)は、駆動トランジスタＱ１の許容最大電圧ＶCE(max)と、両端間電圧Ｖsenseとの加算値になる（Ｖcconst(max)＝ＶCE(max)＋Ｖsense）。
【００４１】
電流検出用抵抗Ｒ１の両端間電圧Ｖsenseは固定値であるため、定電流回路１７の最小駆動電圧Ｖcconst(min)は、駆動トランジスタＱ１のエミッタ・コレクタ間電圧ＶCEの最小値ＶCE(min)と、両端間電圧Ｖsenseとの加算値になる（Ｖcconst(min)＝ＶCE(min)＋Ｖsense）。
【００４２】
従って、電源電圧Ｖinが下限しきい値電圧Ｖsh-min以上で上限しきい値電圧Ｖsh-max以下の範囲内に収まるように（Ｖsh-min≦Ｖin≦Ｖsh-max）、各電圧Ｖａ〜Ｖｃを設定すればよい。
そして、電圧Ｖｂは各抵抗Ｒ９，Ｒ１０の抵抗値Ｒ９，Ｒ１０および電源電圧Ｖinによって設定され（Ｖｂ＝Ｒ９／（Ｒ９＋Ｒ１０）×Ｖin）、電圧Ｖｃは各抵抗Ｒ７，Ｒ８の抵抗値Ｒ７，Ｒ８およびツェナーダイオードＺ２のツェナー電圧Ｖａによって設定されるため（Ｖｃ＝Ｒ８／（Ｒ７＋Ｒ８）×Ｖａ）、電源電圧Ｖinに応じて各抵抗値Ｒ７〜Ｒ１０およびツェナー電圧Ｖａを適宜な値に設定すればよい。
【００４３】
［２］例えば、Ｖf-total(min)＝１１．２Ｖ、Ｖf-total(max)＝１３．２Ｖ、Ｖcconst(min)＝１．４５Ｖ、Ｖsense＝１．２５Ｖ、ＶCE(min)＝０．２Ｖ、Pc(max)＝１Ｗ、Ｉｆ＝１００ｍＡとした場合には、ＶCE(max)＝１Ｗ÷１００ｍＡ＝１０Ｖ、Ｖcconst(max)＝１０Ｖ＋１．２５Ｖ＝１１．２５Ｖとなるため、Ｖｃ＝１１．２＋１．４５＝１２．６５Ｖ、Ｖａ＝１３．２Ｖ＋１１．２５Ｖ＝２４．４５Ｖとなる。
【００４４】
従って、電源電圧Ｖinが１２．６５Ｖ以上２４．４５Ｖ以下の電圧範囲内で（１２．６５Ｖ≦Ｖin≦２４．４５Ｖ）、ＬＥＤ直列回路１５および定電流回路１７に電源電圧Ｖinが印加されて直流電源が供給され、定電流回路１７の駆動トランジスタＱ１に各ＬＥＤ１６の駆動電流が流れるため、各ＬＥＤ１６は定電流回路１７により定電流駆動されて点灯される。
【００４５】
［３］ＬＥＤ１６の駆動に要する電圧値（駆動電圧値）は、下限しきい値電圧Ｖsh-min以上で上限しきい値電圧Ｖsh-max以下の範囲内である。
ＬＥＤ１６の駆動に要する電圧値よりも定電圧電源ユニット１２の電源電圧Ｖinが過大で、電源電圧Ｖinが上限しきい値電圧Ｖsh-maxを超える場合には、電圧Ｖｂが電圧Ｖａを超えるため、出力回路１４が電源電圧ＶinをＬＥＤ直列回路１５および定電流回路１７へ出力するのを停止させる停止動作を制御回路１３が行うことから、ＬＥＤ直列回路１５には直流電源が供給されず、定電流回路１７の駆動トランジスタＱ１には各ＬＥＤ１６の駆動電流が流れない。
【００４６】
従って、ＬＥＤ駆動回路１０によれば、定電流回路１７の電力損失が増大するのを防止可能であり、定電流回路１７が過剰発熱を起こして故障するという問題を解決できる。
そして、ＬＥＤ駆動回路１０では、定電流回路１７の過剰発熱を防止するために放熱対策を施す必要がないため、低コスト化を図ることができる。
さらに、ＬＥＤ駆動回路１０では、ＬＥＤ１６に過電圧が印加されるのを防止可能であり、ＬＥＤ１６に過電圧が印加されて故障するという問題を解決できる。
【００４７】
［４］ＬＥＤ１６の駆動に要する電圧値よりも定電圧電源ユニット１２の電源電圧Ｖinが過小で、電源電圧Ｖinが下限しきい値電圧Ｖsh-minを下回る場合には、電圧Ｖｂが電圧Ｖｃ未満になるため、出力回路１４が電源電圧ＶinをＬＥＤ直列回路１５および定電流回路１７へ出力するのを停止させる停止動作を制御回路１３が行うことから、ＬＥＤ直列回路１５には直流電源が供給されず、定電流回路１７の駆動トランジスタＱ１には各ＬＥＤ１６の駆動電流が流れない。
従って、ＬＥＤ駆動回路１０によれば、定電圧電源ユニット１２の電源電圧Ｖinが過小な場合には、ＬＥＤ直列回路１５および定電流回路１７の動作を停止させるため、消費電力を低減することができる。
【００４８】
［５］定電流回路１７は、各ＬＥＤ１６に直列接続された駆動トランジスタＱ１を備え、駆動トランジスタＱ１に流れる電流を一定に制御することにより、各ＬＥＤ１６を定電流駆動するため、各ＬＥＤ１６の明るさを一定に維持できる。
【００４９】
［６］市販既製品の定電圧電源ユニット１２には、電源電圧Ｖinが異なる多くの製品種類がある（例えば、Ｖin＝３．３Ｖ、５Ｖ、９Ｖ、１２Ｖ、１８Ｖ、２４Ｖなど）。
ＬＥＤ駆動回路１０では、前記［２］のように、電源電圧inが１２．６５〜２４．４５Ｖの電圧範囲内になるような定電圧電源ユニット１２を、市販既製品の中から適宜選択すればよく、市販既製品の定電流電源ユニットを用いる場合に比べて低コスト化を図ることができる。
【００５０】
［７］定電圧電源ユニット１２に内蔵された電圧調整回路１２ａの半固定抵抗を調整すれば、電源電圧Ｖinを±１０％程度の範囲で電圧調整することができるため、ＬＥＤ１６が点灯しなかった場合には、ＬＥＤ１６が点灯するように電圧調整回路１２ａで電圧調整をすればよい。
【００５１】
従って、定電圧電源ユニット１２の電源電圧Ｖinの定格値がＬＥＤ１６の点灯に必要な電圧値から僅かにズレていても使用可能であり、市販既製品の定電圧電源ユニット１２を選択する際の自由度が高められるため、前記［４］の効果を高めることができる。
また、定電圧電源ユニット１２の電圧調整回路１２ａで電源電圧Ｖinを調整してもＬＥＤ１６が点灯しない場合には、定電圧電源ユニット１２を別の物に交換してみればよく、定電圧電源ユニット１２の選択に特別な測定器は必要としない。
【００５２】
＜第２実施形態＞
図２に示すように、第２実施形態のＬＥＤ駆動回路２０は、直流電源１１、定電圧電源ユニット１２（電圧調整回路１２ａ：電源電圧Ｖin）、制御回路２１（コンパレータCP１、抵抗Ｒ６，Ｒ９〜Ｒ１１、ツェナーダイオードＺ２）、出力回路１４（ＰＭＯＳトランジスタＱ２、ＰＮＰトランジスタＱ３、抵抗Ｒ４，Ｒ５）、ＬＥＤ直列回路１５、ＬＥＤ１６、定電流回路１７（ＮＰＮトランジスタＱ１、オペアンプOP、ツェナーダイオードＺ１、抵抗Ｒ１〜Ｒ３）から構成されている。
【００５３】
第２実施形態のＬＥＤ駆動回路２０において、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路１０と異なるのは、制御回路２１からコンパレータCP２および抵抗Ｒ７，Ｒ８が省かれている点だけである。
【００５４】
そのため、ＬＥＤ駆動回路２０では、電圧Ｖｂが電圧Ｖａ以下の場合（Ｖｂ≦Ｖａ）に、ＬＥＤ直列回路１５に電源電圧Ｖinが印加されて直流電源が供給され、定電流回路１７の駆動トランジスタＱ１に各ＬＥＤ１６の駆動電流が流れるため、各ＬＥＤ１６は定電流回路１７により定電流駆動されて点灯される。
また、電圧Ｖｂが電圧Ｖａを超える場合には、出力回路１４が電源電圧ＶinをＬＥＤ直列回路１５および定電流回路１７へ出力するのを停止させる停止動作を制御回路２１が行うため、ＬＥＤ直列回路１５には直流電源が供給されず、定電流回路１７の駆動トランジスタＱ１には各ＬＥＤ１６の駆動電流が流れないため、各ＬＥＤ１６は消灯される。
【００５５】
従って、第２実施形態のＬＥＤ駆動回路２０によれば、第１実施形態の前記［３］［５］［７］の作用・効果が得られ、前記［２］の条件では、電源電圧Ｖinが２４．４５Ｖ以下になるような定電圧電源ユニット１２を市販既製品の中から適宜選択すればよい。
【００５６】
＜第３実施形態＞
図３に示すように、第３実施形態のＬＥＤ駆動回路３０は、直流電源１１、定電圧電源ユニット１２（電圧調整回路１２ａ：電源電圧Ｖin）、制御回路３１（ＮＰＮトランジスタＱ４、抵抗Ｒ６，Ｒ１１、ツェナーダイオードＺ２）、出力回路１４（ＰＭＯＳトランジスタＱ２、ＰＮＰトランジスタＱ３、抵抗Ｒ４，Ｒ５）、ＬＥＤ直列回路１５、ＬＥＤ１６、定電流回路１７（ＮＰＮトランジスタＱ１、オペアンプOP、ツェナーダイオードＺ１、抵抗Ｒ１〜Ｒ３）から構成されている。
【００５７】
第３実施形態のＬＥＤ駆動回路３０において、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路１０と異なるのは、制御回路３１の構成だけである。
制御回路３１は、ＮＰＮトランジスタＱ４、抵抗Ｒ６，Ｒ１１、ツェナーダイオードＺ２から構成されている。
トランジスタＱ４のベースはツェナーダイオードＺ２のアノードに接続され、トランジスタＱ４のコレクタ（制御回路３１の出力端子）は抵抗Ｒ１１を介して電源電圧Ｖinが印加されると共にトランジスタＱ３のベース（出力回路１４の入力端子）に接続されている。
【００５８】
電源電圧ＶinがツェナーダイオードＺ２のツェナー電圧Ｖａ以下の場合（Ｖin≦Ｖａ）には、トランジスタＱ４がオフしており、トランジスタＱ３がオンするため、トランジスタＱ２もオンすることなる。
電源電圧Ｖinがツェナー電圧Ｖａを超える場合（Ｖin＞Ｖａ）には、トランジスタＱ４がオンしており、トランジスタＱ３がオフするため、トランジスタＱ２もオフすることなる。
【００５９】
すなわち、電源電圧Ｖinが電圧Ｖａ以下の場合（Ｖin≦Ｖａ）には、ＬＥＤ直列回路１５に電源電圧Ｖinが印加されて直流電源が供給され、定電流回路１７の駆動トランジスタＱ１に各ＬＥＤ１６の駆動電流が流れるため、各ＬＥＤ１６は定電流回路１７により定電流駆動されて点灯される。
また、電源電圧Ｖinが電圧Ｖａを超える場合には、出力回路１４が電源電圧ＶinをＬＥＤ直列回路１５および定電流回路１７へ出力するのを停止させる停止動作を制御回路３１が行うため、ＬＥＤ直列回路１５には直流電源が供給されず、定電流回路１７の駆動トランジスタＱ１には各ＬＥＤ１６の駆動電流が流れないため、各ＬＥＤ１６は消灯される。
【００６０】
従って、第３実施形態のＬＥＤ駆動回路３０によれば、第１実施形態の前記［３］［５］［７］と同様の作用・効果が得られ、前記［２］の条件では、電源電圧Ｖinが２４．４５Ｖ以下になるような定電圧電源ユニット１２を市販既製品の中から適宜選択すればよい。
【００６１】
＜第４実施形態＞
図４に示すように、第４実施形態のＬＥＤ駆動回路４０は、直流電源１１、定電圧電源ユニット１２（電圧調整回路１２ａ：電源電圧Ｖin）、制御回路４１（コンパレータCP１，CP２、抵抗Ｒ６〜Ｒ１０，Ｒ１２〜Ｒ２０、ツェナーダイオードＺ２、ＰＮＰトランジスタＱ５、ダイオードＤ１，Ｄ２）、出力回路１４（ＰＭＯＳトランジスタＱ２、ＰＮＰトランジスタＱ３、抵抗Ｒ４，Ｒ５）、ＬＥＤ直列回路１５、ＬＥＤ１６、定電流回路１７（ＮＰＮトランジスタＱ１、オペアンプOP、ツェナーダイオードＺ１、抵抗Ｒ１〜Ｒ３）から構成されている。
尚、説明を分かり易くするため、各抵抗Ｒ１２〜Ｒ２０とその抵抗値Ｒ１２〜Ｒ２０は同一符号とする。
【００６２】
第４実施形態のＬＥＤ駆動回路４０において、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路１０と異なるのは、制御回路４１の構成だけである。
制御回路４１は、コンパレータCP１，CP２、抵抗Ｒ６〜Ｒ１０，Ｒ１２〜Ｒ２０、ツェナーダイオードＺ２、ＰＮＰトランジスタＱ５、ダイオードＤ１，Ｄ２から構成されたウィンドウコンパレータであり、定電圧電源ユニット１２から電源電圧Ｖinが供給されている。
【００６３】
第４実施形態の制御回路４１において、第１実施形態の制御回路１３と異なるのは、抵抗Ｒ１２〜Ｒ２０、ＰＮＰトランジスタＱ５、ダイオードＤ１，Ｄ２が追加されている点だけである。
コンパレータCP１の非反転入力端子は、抵抗Ｒ１２を介してツェナーダイオードＺ１のツェナー電圧Ｖａが印加されると共に、コンパレータCP１の出力端子に接続されて正帰還がかけられている。
コンパレータCP１の出力端子は、抵抗Ｒ１４を介してツェナー電圧Ｖａが印加されている。
【００６４】
コンパレータCP２の反転入力端子は、抵抗Ｒ１６を介して各抵抗Ｒ７，Ｒ８間のノードに接続されると共に、抵抗Ｒ１７を介してＰＮＰトランジスタＱ５のエミッタに接続されている。
トランジスタＱ５のコレクタはツェナー電圧Ｖａが印加されている。
コンパレータCP２の出力端子は、抵抗Ｒ１９を介してツェナー電圧Ｖａが印加されると共に、抵抗Ｒ１８を介してトランジスタＱ５のベースに接続されている。
その結果、コンパレータCP２には、トランジスタＱ５および抵抗Ｒ１７〜Ｒ１９を介して正帰還がかけられている。
【００６５】
コンパレータCP１，CP２の出力端子（制御回路４１の出力端子）はそれぞれ、逆方向接続されたダイオードＤ１，Ｄ２から抵抗Ｒ２０を介してトランジスタＱ３のベース（出力回路１４の入力端子）に接続されている。
ダイオードＤ１，Ｄ２のアノードは抵抗Ｒ１５を介してツェナー電圧Ｖａが印加されている。
ダイオードＤ１，Ｄ２および抵抗Ｒ１５，Ｒ２０は、ワイヤードＯＲ接続された各コンパレータCP１，CP２の出力電圧が互いに影響を受けないために設けられている。
【００６６】
［第４実施形態の作用・効果］
第４実施形態のＬＥＤ駆動回路４０によれば、第１実施形態の前記［１］〜［７］の作用・効果に加えて、以下の作用・効果を得ることができる。
【００６７】
［８］ウィンドウコンパレータである制御回路１３において、上限しきい値電圧の高電圧値ＶTH（High）は数式１によって求められ、上限しきい値電圧の低電圧値ＶTH（Low）は数式２によって求められる。
【００６８】
ＶTH（High）＝Ｖａ＋［Ｒ１２／（Ｒ１２＋Ｒ１３＋Ｒ１４）］×（Ｖａ−Ｖａ）＝Ｖａ  ………（数式１）
【００６９】
ＶTH（Low）＝Ｖａ−［Ｒ１２／（Ｒ１２＋Ｒ１３）］×Ｖａ  ………（数式２）
【００７０】
電圧Ｖｂが上限しきい値電圧よりも十分に低い電圧から上昇する場合（第１状態）、コンパレータCP１の出力電圧はＨレベルになるため、抵抗Ｒ１２におけるコンパレータCP１の非反転入力端子に接続される側が高くなるような電圧降下（正の電圧降下）が抵抗Ｒ１２に生じ、コンパレータCP１の非反転入力端子の電圧は高電圧値ＶTH（High）となり、電圧Ｖｂが高電圧値ＶTH（High）以下のときにはこの状態が保たれる。
【００７１】
電圧Ｖｂが高電圧値ＶTH（High）を超えた瞬間に（第２状態）、コンパレータCP１の出力電圧はＬレベルになり、抵抗Ｒ１２におけるコンパレータCP１の非反転入力端子に接続される側が低くなるような電圧降下（負の電圧降下）が抵抗Ｒ１２に生じ、コンパレータCP１の非反転入力端子の電圧は低電圧値ＶTH（Low）となり、その後は、電圧Ｖｂが上昇してもコンパレータCP１の出力電圧はＬレベルのままである（第３状態）。
【００７２】
そして、第３状態から電圧Ｖｂが徐々に下降する場合、電圧Ｖｂが低電圧値ＶTH（Low）と等しくなるまで、コンパレータCP１の出力電圧はＬレベルを保つが（第４状態）、電圧Ｖｂが低電圧値ＶTH（Low）未満になると、コンパレータCP１の出力電圧は再びＨレベルに反転して最初の状態（第１状態）に戻る。
【００７３】
このように、コンパレータCP１の出力電圧と電圧Ｖａとの電圧差を各抵抗Ｒ１２，Ｒ１３で分圧してコンパレータCP１の非反転入力端子に正帰還させることにより、制御回路１３の上限しきい値電圧に、高電圧値ＶTH（High）と低電圧値ＶTH（Low）との範囲内（ヒステリシス幅）でヒステリシスを付与することができる。
従って、電圧Ｖｂが前記ヒステリシス幅内で変化しても、コンパレータCP１の出力電圧のレベルが変化しないため、電源電圧Ｖinにノイズが含まれている場合でも、そのノイズの影響を受けることなく、制御回路４１を安定して動作させることが可能になり、前記［３］の作用・効果を確実に得られる。
【００７４】
［９］ウィンドウコンパレータである制御回路１３において、下限しきい値電圧の高電圧値ＶTL（High）は数式３によって求められ、下限しきい値電圧の低電圧値ＶTL（Low）は数式４によって求められる。
【００７５】
ＶTL（High）＝Ｒ８／｛［Ｒ７／（Ｒ１６＋Ｒ１７）］＋Ｒ８｝×Ｖａ  ………（数式３）
【００７６】
ＶTL（Low）＝Ｒ８／（Ｒ７＋Ｒ８）×Ｖａ  ………（数式４）
【００７７】
電圧Ｖｂが下限しきい値電圧よりも十分に低い電圧から上昇する場合（第１状態）、コンパレータCP２の出力電圧はＬレベルになるため、トランジスタＱ５がオンし、抵抗Ｒ１６におけるコンパレータCP２の反転入力端子に接続される側が高くなるような電圧降下（正の電圧降下）が抵抗Ｒ１６に生じ、コンパレータCP２の反転入力端子の電圧は高電圧値ＶTL（High）となり、電圧Ｖｂが高電圧値ＶTL（High）以下のときにはこの状態が保たれる。
【００７８】
電圧Ｖｂが高電圧値ＶTL（High）を超えた瞬間に（第２状態）、コンパレータCP２の出力電圧はＨレベルになり、トランジスタＱ５がオフし、抵抗Ｒ１６におけるコンパレータCP２の反転入力端子に接続される側が低くなるような電圧降下（負の電圧降下）が抵抗Ｒ１６に生じ、コンパレータCP２の反転入力端子の電圧は低電圧値ＶTL（Low）となり、その後は、電圧Ｖｂが上昇してもコンパレータCP２の出力電圧はＨレベルのままである（第３状態）。
【００７９】
そして、第３状態から電圧Ｖｂが徐々に下降する場合、電圧Ｖｂが低電圧値ＶTL（Low）と等しくなるまで、コンパレータCP２の出力電圧はＨレベルを保つが（第４状態）、電圧Ｖｂが低電圧値ＶTL（Low）未満になると、コンパレータCP２の出力電圧は再びＬレベルに反転して最初の状態（第１状態）に戻る。
【００８０】
このように、コンパレータCP２の出力電圧と電圧Ｖｃとの電圧差をトランジスタＱ５および各抵抗Ｒ１７〜Ｒ１９から成る回路を介してコンパレータCP２の反転入力端子に正帰還させることにより、制御回路１３の下限しきい値電圧に、高電圧値ＶTL（High）と低電圧値ＶTL（Low）との範囲内（ヒステリシス幅）でヒステリシスを付与することができる。
従って、電圧Ｖｂが前記ヒステリシス幅内で変化しても、コンパレータCP２の出力電圧のレベルが変化しないため、電源電圧Ｖinにノイズが含まれている場合でも、そのノイズの影響を受けることなく、制御回路４１を安定して動作させることが可能になり、前記［４］の作用・効果を確実に得られる。
【００８１】
＜別の実施形態＞
本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。
【００８２】
［Ａ］各実施形態では、直列接続された４個のＬＥＤ１２を備えているが、本発明は、ＬＥＤ１２を１〜３個または５個以上備えるＬＥＤ駆動回路に適用してもよい。
【００８３】
［Ｂ］ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ４をＮＭＯＳトランジスタに置き換えてもよく、ＰＭＯＳトランジスタＱ２をＰＮＰトランジスタに置き換えてもよく、ＰＮＰトランジスタＱ５をＰＭＯＳトランジスタに置き換えてもよい。
【００８４】
［Ｃ］前記各実施形態を適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合わせた実施形態の作用・効果を合わせもたせたり、相乗効果を得ることができる。
【００８５】
本発明は、前記各局面および前記各実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
【符号の説明】
【００８６】
１０，２０，３０，４０…ＬＥＤ駆動回路
１１…直流電源
１２…定電圧電源ユニット
１２ａ…電圧調整回路
１３，２１，３１，４１…制御回路
１４…出力回路
１５…ＬＥＤ直列回路
１６…ＬＥＤ
１７…定電流回路
Ｑ１…ＮＰＮトランジスタ（駆動トランジスタ）
Ｑ２…ＰＭＯＳトランジスタ
Ｑ３…ＰＮＰトランジスタ
Ｑ４…ＰＮＰトランジスタ
OP…オペアンプ
Ｒ１〜Ｒ２０…抵抗
Ｚ１，Ｚ２…ツェナーダイオード
CP１，CP２…コンパレータ
Ｖin…電源電圧
Ｖf-total(max)…各ＬＥＤ１６の順方向電圧の最大値
Ｖcconst(max)…定電流回路１７の最大駆動電圧
Ｖsh-max…上限しきい値電圧
Ｖf-total(min)…各ＬＥＤ１６の順方向電圧の最小値
Ｖcconst(min)…定電流回路１７の最小駆動電圧
Ｖsh-min…下限しきい値電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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