(57)【要約】【課題】ＰＷＭ調光を用いた発光素子駆動装置において、発光素子を流れる電流が目標電流値に達するまでの期間を短縮する。【解決手段】発光素子駆動装置１は、ＬＥＤモジュール部７に電力を供給するコンバータ２と、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutの経路を開閉する調光用スイッチ素子Ｑ２と、を備える。調光用スイッチ素子Ｑ２のオン期間では、電流検出回路５で検出される電流Ｉoutの電流値が第１の目標値に近づくようにフィードバック制御する。また、調光用スイッチ素子Ｑ２のオフ期間では、電圧検出回路３で検出される出力電圧Ｖoutの電圧値が第２の目標値に近づくようにフィードバック制御する。前記第１の目標値は予め定められた値であり、前記第２の目標値は調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間に電圧検出回路３により検出される出力電圧Ｖoutの電圧値に基づいて設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子に電力を供給する電力変換回路と、前記発光素子を流れる電流の経路を開閉する調光用スイッチ素子と、を備えた発光素子駆動装置であって、
前記発光素子を流れる電流値を検出する電流検出回路と、
前記電力変換回路から出力される電圧値を検出する電圧検出回路と、
前記調光用スイッチ素子がオンしている期間は、前記電流検出回路で検出される前記電流値が第１の目標値に近づくようにフィードバック制御し、前記調光用スイッチ素子がオフしている期間は、前記電圧検出回路で検出される前記電圧値が第２の目標値に近づくようにフィードバック制御する制御回路と、を備え、
前記第１の目標値は予め定められた値であり、前記第２の目標値は前記調光用スイッチ素子がオンしている期間に前記電圧検出回路により検出される電圧値に基づいて設定されることを特徴とする発光素子駆動装置。
【請求項２】
前記第２の目標値は、前記電流検出回路で検出される電流値が前記第１の目標値とほぼ一致しているときに、前記電圧検出回路で検出される電圧値に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子駆動装置。
【請求項３】
前記第２の目標値は、前記調光用スイッチ素子がオフする直前に、前記電圧検出回路で検出される電圧値に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子駆動装置。
【請求項４】
発光素子に電力を供給する電力変換回路と、前記発光素子を流れる電流の経路を開閉する調光用スイッチ素子と、を備えた発光素子駆動装置であって、
前記調光用スイッチ素子の入力端子における電圧値を検出する第１の電圧検出回路と、
前記電力変換回路から出力される電圧値を検出する第２の電圧検出回路と、
前記調光用スイッチ素子がオンしている期間は、前記第１の電圧検出回路で検出される電圧値が第１の目標値に近づくようにフィードバック制御し、前記調光用スイッチ素子がオフしている期間は、前記第２の電圧検出回路で検出される電圧値が第２の目標値に近づくようにフィードバック制御する制御回路と、を備え、
前記第１の目標値は予め定められた値であり、前記第２の目標値は前記調光用スイッチ素子がオンしている期間に前記第２の電圧検出回路により検出される電圧値に基づいて設定されることを特徴とする発光素子駆動装置。
【請求項５】
前記調光用スイッチ素子の出力端子に接続された抵抗素子と、
前記調光用スイッチ素子の出力端子の電圧値が第３の目標値に近づくように、当該調光用スイッチ素子の制御端子に印加される電圧を調整する調整回路と、を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の発光素子駆動装置。
【請求項６】
前記制御回路は、前記電圧検出回路又は第２の電圧検出回路で検出される電圧値をデジタル値に変換する変換回路と、前記変換回路から出力されるデジタル値を保持する保持回路を備え、
前記変換回路は、所定の周期で変換処理を繰り返し、
前記保持回路は、前記調光用スイッチ素子がオンの期間に前記変換回路から新たなデジタル値が出力されたとき、保持しているデジタル値を当該新たなデジタル値に置換え、前記調光用スイッチ素子がオフの期間に前記変換回路から新たなデジタル値が出力されたとき、そのときに保持しているデジタル値を保持し続けるように動作し、
前記制御回路は、前記保持回路に保持されているデジタル値を前記第２の目標値として使用することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光素子駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤなどの発光素子を駆動する発光素子駆動装置に関し、特にＰＷＭ調光を行なう発光素子駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、多数のＬＥＤが直列接続されたＬＥＤモジュール部に流れる電流を検出し、その電流が一定値（目標電流値）になるように直流電圧変換回路の動作を制御している。この特許文献１の図１３に示された回路では、ＬＥＤモジュール部と直列に接続された調光用スイッチ素子に対するオン・オフの時比率を変化させることにより、ＬＥＤモジュール部の調光を行っている。この回路では、調光用スイッチ素子がオンのときだけＬＥＤモジュール部に電流が流れるため、当該調光用スイッチ素子がオンの期間だけ、ＬＥＤモジュール部を流れる電流が目標電流値になるような制御が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４２１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＬＥＤモジュール部と直列に接続された調光用スイッチ素子がオンした直後に、ＬＥＤモジュール部を流れる電流が目標電流値になるような制御を開始しても、その電流が目標値電流に達するまでには一定の時間がかかってしまう。従って、この目標値電流に達するまでの期間は、安定した光出力を得ることができない。
【０００５】
そこで本発明は、ＰＷＭ調光を用いた発光素子駆動装置において、発光素子を流れる電流が目標電流値に達するまでの期間を短縮することができる発光素子駆動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】
【０００６】
本発明は、発光素子に電力を供給する電力変換回路と、前記発光素子を流れる電流の経路を開閉する調光用スイッチ素子と、を備えた発光素子駆動装置であって、前記発光素子を流れる電流値を検出する電流検出回路と、前記電力変換回路から出力される電圧値を検出する電圧検出回路と、前記調光用スイッチ素子がオンしている期間は、前記電流検出回路で検出される前記電流値が第１の目標値に近づくようにフィードバック制御し、前記調光用スイッチ素子がオフしている期間は、前記電圧検出回路で検出される前記電圧値が第２の目標値に近づくようにフィードバック制御する制御回路と、を備え、前記第１の目標値は予め定められた値であり、前記第２の目標値は前記調光用スイッチ素子がオンしている期間に前記電圧検出回路により検出される電圧値に基づいて設定される。
【０００７】
この場合、前記第２の目標値は、前記電流検出回路で検出される電流値が前記第１の目標値とほぼ一致しているときに、前記電圧検出回路で検出される電圧値に基づいて設定されるのが好ましい。
【０００８】
代わりに、前記第２の目標値は、前記調光用スイッチ素子がオフする直前に、前記電圧検出回路で検出される電圧値に基づいて設定されてもよい。
【０００９】
本発明は、発光素子に電力を供給する電力変換回路と、前記発光素子を流れる電流の経路を開閉する調光用スイッチ素子と、を備えた発光素子駆動装置であって、前記調光用スイッチ素子の入力端子における電圧値を検出する第１の電圧検出回路と、前記電力変換回路から出力される電圧値を検出する第２の電圧検出回路と、前記調光用スイッチ素子がオンしている期間は、前記第１の電圧検出回路で検出される電圧値が第１の目標値に近づくようにフィードバック制御し、前記調光用スイッチ素子がオフしている期間は、前記第２の電圧検出回路で検出される電圧値が第２の目標値に近づくようにフィードバック制御する制御回路と、を備え、前記第１の目標値は予め定められた値であり、前記第２の目標値は前記調光用スイッチ素子がオンしている期間に前記第２の電圧検出回路により検出される電圧値に基づいて設定される。
【００１０】
この場合、前記調光用スイッチ素子の出力端子に接続された抵抗素子と、前記調光用スイッチ素子の出力端子の電圧値が第３の目標値に近づくように、当該調光用スイッチ素子の制御端子に印加される電圧を調整する調整回路と、を更に備えるのが好ましい。
【００１１】
さらに、前記制御回路は、前記電圧検出回路又は第２の電圧検出回路で検出される電圧値をデジタル値に変換する変換回路と、前記変換回路から出力されるデジタル値を保持する保持回路を備え、前記変換回路は所定の周期で変換処理を繰り返し、前記保持回路は、前記調光用スイッチ素子がオンの期間に前記変換回路から新たなデジタル値が出力されたとき、保持しているデジタル値を当該新たなデジタル値に置換え、前記調光用スイッチ素子がオフの期間に前記変換回路から新たなデジタル値が出力されたとき、そのときに保持しているデジタル値を保持し続けるように動作し、前記制御回路は、前記保持回路に保持されているデジタル値を前記第２の目標値として使用するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発光素子駆動装置によれば、調光用スイッチ素子がオンしている期間は、発光素子を流れる電流値が、予め定められた第１の目標値に近づくように、発光素子への定電流制御が行われる。それに対して、調光用スイッチ素子がオフしている期間は、電力変換回路から出力される電圧値が第２の目標値に近づくように制御が行われる。このときの第２の目標値は、調光用スイッチ素子がオンしている期間に、電圧検出回路で検出される電圧値に基づいて設定されているので、調光用スイッチ素子がオフしている期間の電力変換回路の出力電圧は、調光用スイッチ素子がオンしているときの電力変換回路の出力電圧に依存したものとなる。従って、調光用スイッチ素子がオンしたときに、電流検出回路で検出される電流値を、できるだけ速やかに予め設定した第１の目標値に到達させることができ、ＰＷＭ調光を用いた発光素子駆動装置において、発光素子を流れる電流が目標電流値である第１の目標値に達するまでの期間を短縮できる。
【００１３】
また好ましくは、調光用スイッチ素子のオン期間中に、とりわけ電流検出回路で検出される電流値が第１の目標値とほぼ一致している条件の下で、第２の目標値が電圧検出回路で検出される電圧値に基づいて設定される。そのため、調光用スイッチ素子がオフしている期間の電力変換回路の出力電圧は、調光用スイッチ素子がオンしているときの電力変換回路の出力電圧と同じ電圧値のまま維持されることになり、調光用スイッチ素子がオンしたときに、電流検出回路で検出される電流値を、直ぐに予め設定した第１の目標値に到達させることができ、発光素子を流れる電流が第１の目標値に達するまでの期間をより確実に短縮できる。
【００１４】
また好ましくは、調光用スイッチ素子がオフする直前に、電圧検出回路で検出される電圧値に基づいて第２の目標値を設定すれば、設定調光用スイッチ素子のオン期間中に、電流検出回路で検出される電流値が第１の目標値とほぼ一致しているか否かを判断しなくても、調光用スイッチ素子がオフしている期間の電力変換回路の出力電圧を、調光用スイッチ素子がオンしているときの電力変換回路の出力電圧と同じ電圧値のまま維持することができる。そのため、発光素子を流れる電流が第１の目標値に達するまでの期間をより確実に短縮できる。
【００１５】
本発明の発光素子駆動装置によれば、調光用スイッチ素子がオンしている期間は、調光用スイッチ素子の入力端子の電圧値が、予め定められた第１の目標値に近づくように、発光素子への制御が行われる。それに対して、調光用スイッチ素子がオフしている期間は、電力変換回路から出力される電圧値が第２の目標値に近づくように、発光素子への制御が行われる。このときの第２の目標値は、調光用スイッチ素子がオンしている期間に、電圧検出回路で検出される電圧値に基づいて設定されているので、調光用スイッチ素子がオフしている期間の電力変換回路の出力電圧は、調光用スイッチ素子がオンしているときの電力変換回路の出力電圧に依存したものとなる。従って、調光用スイッチ素子がオンしたときに、調光用スイッチ素子の入力端子の電圧値を、できるだけ速やかに予め設定した第１の目標値に到達させることができ、ＰＷＭ調光を用いた発光素子駆動装置において、発光素子を流れる電流が目標電流値に達するまでの期間を短縮できる。
【００１６】
また好ましくは、調整回路を付加するだけで、制御回路によるフィードバック制御と独立して、発光素子を流れる電流の電流値に対応した調光用スイッチ素子の出力端子の電圧値を、第３の目標値に近づけることができる。
【００１７】
さらに好ましくは、調光用スイッチ素子が次にオンすると、直ぐに電流検出回路で検出される電流値、又は調光用スイッチ素子の入力端子の電圧値を、予め設定した第１の目標値に到達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る発光素子駆動装置の回路図である。
【図２】同上、各部のタイミングチャートである。
【図３】本発明の第二実施形態に係る発光素子駆動装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る発光素子駆動装置について、添付図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る第一実施形態の発光素子駆動装置１を示している。発光素子駆動装置１は、制御対象となるコンバータ２の他に、電圧検出回路３と、調光用スイッチ素子Ｑ２と、電流検出回路５と、マイクロプロセッサ６とにより構成される。
【００２１】
コンバータ２は、入力端子＋Ｖｉ，−Ｖｉ間に印加される直流入力電圧Ｖinを、直流出力電圧Ｖoutに変換して出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏに供給するもので、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間には負荷として、複数のＬＥＤ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ…７Ｎを直列に接続したＬＥＤモジュール部７が接続される。ここでのコンバータ２は、入力電圧Ｖinよりも高い出力電圧Ｖoutに変換するために、チョークコイルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１と、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ１とによる昇圧チョッパ回路を構成している。より具体的には、入力端子＋Ｖｉ，−Ｖｉの両端間に、チョークコイルＬ１とスイッチング素子Ｑ１との直列回路が接続され、スイッチング素子Ｑ１の両端間に、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１との直列回路が接続され、出力電圧Ｖoutが発生するコンデンサＣ１の両端間に、ＬＥＤモジュール部７と、調光用スイッチ素子Ｑ２と、電流検出回路５を構成する抵抗Ｒ３とによる直列回路が接続される。スイッチング素子Ｑ１や調光用スイッチ素子Ｑ２は、何れもＮチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴであるが、バイポーラトランジスタなどの別な制御端子付き半導体素子を利用してもよい。
【００２２】
電圧検出回路３は、コンバータ２からの出力電圧Ｖoutを検出するもので、前記コンデンサＣ１の両端間に分圧用の抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路を接続して構成される。抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点には、出力電圧Ｖoutを分圧した電圧値のアナログ検出信号Ｓ２が生成される。
【００２３】
電流検出回路５は、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutを検出するもので、ここでは電流検出器としての抵抗Ｒ３により構成される。調光用スイッチ素子Ｑ２と抵抗Ｒ３とによる直列回路は、出力端子−Ｖｏとグランドとの間に挿入接続され、調光用スイッチ素子Ｑ２の制御端子であるゲートに、外部からのＰＷＭ調光信号Ｓ１が与えられる。これにより、少なくとも調光用スイッチ素子Ｑ２がオンする期間中に、抵抗Ｒ３の両端間には、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutに比例した電圧値のアナログ検出信号Ｓ３が生成される。電流検出器は抵抗Ｒ３に限らず、より損失の少ないカレントトランスなどを用いてもよい。
【００２４】
調光用スイッチ素子Ｑ２は、前記制御端子に相当するゲートの他に、ＬＥＤモジュール部７からの電流Ｉoutが流れ込む入力端子としてのドレインと、この電流Ｉoutがグランドに流れ出す出力端子としてのソースとを備えている。この調光用スイッチ素子Ｑ２は、ＰＷＭ調光信号Ｓ１がハイ（高）レベルの時にオンし、ＰＷＭ調光信号Ｓ１がロウ（低）レベルの時にオフして、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutの経路を開閉する。
【００２５】
デジタル制御回路に相当するマイクロプロセッサ６は、コンバータ２の動作を制御するための制御指令値をデジタル演算により算出するもので、ＭＵＸ１１と、ＡＤＣ１２と、基準電源１３と、Ｉ／Ｏユニット１４と、ＣＰＵ１５と、ＰＷＭユニット１６とをそれぞれ内蔵する。
【００２６】
ＭＵＸ１１は、後述するＣＰＵ１５からの選択制御信号を受けて、電圧検出回路３からの検出信号Ｓ２の電圧値と、電流検出回路５からの検出信号Ｓ３の電圧値の何れか一方を交互に出力するマルチプレクサに相当する。
【００２７】
ＡＤＣ１２は、ＭＵＸ１１から出力される検出信号Ｓ２の電圧値または検出信号Ｓ３の電圧値を、デジタル値に変換するアナログ−デジタルコンバータに相当する。
【００２８】
基準電源１３は、ＡＤＣ１２がアナログ値をデジタル値に変換するときに使用する基準信号を、基準電圧として生成するものである。
【００２９】
Ｉ／Ｏユニット１４は、前記ＡＤＣ１２からのデジタル値と、外部からのＰＷＭ調光信号Ｓ１を、後段のＣＰＵ１５に出力する入出力回路に相当する。
【００３０】
ＣＰＵ（中央演算ユニット）１５は、Ｉ／Ｏユニット１４からの各出力に基づき、ＰＷＭ調光信号Ｓ１がハイレベルのとき、つまり、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしているときは、電流検出回路５からの検出信号Ｓ３の電圧値を制御入力値として使用し、この制御入力値から、スイッチング素子Ｑ１のゲートに与えられるパルス駆動信号のデューティー比を決定するための制御指令値を生成する一方で、ＰＷＭ調光信号Ｓ１がロウレベルのとき、つまり、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしているときは、電圧検出回路３からの検出信号Ｓ２の電圧値を制御入力値として使用し、この制御入力値から、スイッチング素子Ｑ１のゲートに与えられるパルス駆動信号のデューティー比を決定するための制御指令値を生成する演算処理部に相当する。このＣＰＵ１５による制御の切換は、Ｉ／Ｏポート１４に入力されるＰＷＭ調光信号Ｓ１の信号レベルに基づいて行われる。
【００３１】
ＰＷＭ（パルス幅制御）ユニット１６は、ＣＰＵ１５で算出された制御指令値に基づくデューティー比のパルス駆動信号を生成し、このパルス駆動信号をスイッチング素子Ｑ１の制御端子であるゲートに送出するものである。
【００３２】
前記ＰＷＭ調光信号Ｓ１は、発光素子駆動装置１の調光入力端子ＶPWMから、Ｉ／Ｏユニット１４および調光用スイッチ素子Ｑ２のゲートにそれぞれ印加され、そのデューティー比を変えることで、各ＬＥＤ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ…７Ｎに流れる実効電流を可変させ、ＬＥＤモジュール部７を調光制御するものである。そして、ここでのＰＷＭ調光信号Ｓ１は、ＬＥＤモジュール部７における光のちらつきが目立たない程度に高く、且つＰＷＭユニット１６からのパルス駆動信号よりも低い周波数に設定される。
【００３３】
次に、上記構成についてその作用を説明する。この説明では、図２に示す各部のタイミングチャートを参照する。同図において、最上段にあるのはＰＷＭ調光信号Ｓ１を示しており、以下、出力電圧Ｖoutの検出信号Ｓ２，電流Ｉoutの検出信号Ｓ３，ＡＤＣ１２における検出信号Ｓ２のＡ／Ｄ変換タイミング，ＡＤＣ１２における検出信号Ｓ３のＡ／Ｄ変換タイミング．ＣＰＵ１５で生成される制御指令値，ＣＰＵ１５で使用される制御入力値をそれぞれ示している。
【００３４】
マイクロプロセッサ６からスイッチング素子Ｑ１のゲートにパルス駆動信号Ｓ５が与えられると、スイッチング素子Ｑ１はオン・オフ動作を繰り返す。スイッチング素子Ｑ１がオンすると、チョークコイルＬ１に入力電圧Ｖinが印加されるので、ダイオードＤ１はオフ状態となり、平滑用のコンデンサＣ１の放電電圧がコンバータ２からＬＥＤモジュール部７に出力電圧Ｖoutとして供給される。スイッチング素子Ｑ１がオフすると、入力電圧ＶinにチョークコイルＬ１の逆起電圧が重畳されるので、ダイオードＤ１はオン状態となり、そのダイオードＤ１を通してコンデンサＣ１が充電されると共に、入力電圧Ｖinよりも高い出力電圧Ｖoutが、コンバータ２からＬＥＤモジュール部７に供給される。
【００３５】
また、発光素子駆動装置１の外部から与えられるＰＷＭ調光信号Ｓ１によって、ＬＥＤモジュール部７と直列に接続された調光用スイッチ素子Ｑ２をオン・オフ制御できるので、このＰＷＭ調光信号Ｓ１のデューティー比を変えることで、ＬＥＤモジュール部７に流れる実効電流を変化させて、ＬＥＤモジュール部７の調光を行なうことができる。
【００３６】
コンバータ２からの出力電圧Ｖoutは、電圧検出回路３によって監視される。電圧検出回路３は、出力電圧Ｖoutの電圧値を抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧して得た検出電圧Ｓ２を、マイクロプロセッサ６のＭＵＸ１１に送出する。
【００３７】
また、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutは、電流検出回路５によって監視される。電流検出回路５は、ＰＷＭ調光信号Ｓ１がハイレベルの期間、すなわち調光用スイッチ素子Ｑ２がオンする期間中に、抵抗Ｒ３の両端間に発生する電流Ｉoutの電流値に比例した検出信号Ｓ３をマイクロプロセッサ６のＭＵＸ１１に送出する。したがって、ＰＷＭ調光信号Ｓ１の周波数が例えば５００Ｈｚであれば、ＭＵＸ１１に送出される検出信号Ｓ３の周波数も同じく５００Ｈｚとなる。
【００３８】
ＭＵＸ１１は、ＣＰＵ１５からの選択制御信号に従って、ＰＷＭ調光信号Ｓ１の周波数よりも高い所定の周波数（例えば３０ｋＨｚ）で、電圧検出回路３からの検出信号Ｓ２の電圧値と、電流検出回路５からの検出信号Ｓ３の電圧値の何れか一方を交互に出力する。ＡＤＣ１２では、基準電源１３からの基準電圧を利用して、ＭＵＸ１１からの検出信号Ｓ２のアナログ電圧値または検出信号Ｓ３のアナログ電圧値を、デジタル電圧値に変換する。
【００３９】
ＣＰＵ１５は、Ｉ／Ｏユニット１４を通して入力されるＰＷＭ調光信号Ｓ１がハイレベルであれば、ＬＥＤモジュール部７と直列に接続された調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしていると判断し、ＰＷＭ調光信号Ｓ１がロウレベルであれば、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしていると判断する。そして、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間は、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutの電流値が、予め定められた第１の目標値に近づくようにフィードバック制御する一方で、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間は、コンバータ２から出力される出力電圧Ｖoutの電圧値が第２の目標値に近づくようにフィードバック制御する。
【００４０】
つまり、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間は、電流検出回路５からの検出信号Ｓ３の電圧値を制御入力値として使用し、この制御入力値がＣＰＵ１５の内部で予め設定した第１の目標値（内部設定値）に近づくような制御指令値を、ＣＰＵ１５からＰＷＭ１６に送出することで、スイッチング素子Ｑ１のゲートに与えられるパルス駆動信号のパルス幅が制御される。一方、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間は、電圧検出回路３からの検出信号Ｓ２の電圧値が第２の目標値に近づくような制御指令値を、ＣＰＵ１５からＰＷＭ１６に送出することで、スイッチング素子Ｑ１のゲートに与えられる信号のパルス幅が制御される。
【００４１】
電流検出回路５からの検出信号Ｓ３の電圧値は、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutの電流値に対応しており、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間は、この電圧値が予め定められた目標電流値に対応する電圧値に近づくようなフィードバック制御が行われる。それに対して、電圧検出回路３からの検出信号Ｓ２の電圧値は、コンバータ２からの出力電圧Ｖoutを分圧することにより得られた電圧値であり、コンバータ２の出力電圧Ｖoutの値に比例した電圧値になる。本実施形態では、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間に、電圧検出回路３からの検出信号Ｓ２のデジタル変換された電圧値をＣＰＵ１５で保持しておき、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間に、保持しておいた検出信号Ｓ２の電圧値を第２の目標値として、検出信号Ｓ２の電圧値に基づいたフィードバック制御が行われる。
【００４２】
尚、ＡＤＣ１２は、所定の周期でＡ／Ｄ変換処理を繰り返し、Ａ／Ｄ変換処理が完了する毎に新たなデジタル電圧値を出力する。調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間においてＡＤＣ１２から新たなデジタル電圧値が出力されたとき、ＣＰＵ１５は今まで保持していたデジタル電圧値の変わりにその新たなデジタル電圧値を保持する（例えば、ＣＰＵ１５内のレジスタやメモリ回路等に保持する）。一方、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間においてＡＤＣ１２から新たなデジタル電圧値が出力されたとき、ＣＰＵ１５は今まで保持していたデジタル電圧値を保持し続ける。従って、ＣＰＵ１５は、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンからオフに切り替る直前に保持したデジタル電圧値を、次に調光用スイッチ素子Ｑ２がオンするまで保持し続ける。
【００４３】
このようにすることで、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間のコンバータ２の出力電圧Ｖoutは、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしているときのコンバータ２の出力電圧Ｖoutと同じ電圧値のまま維持される。従って、調光用スイッチ素子Ｑ２が次にオンすると、直ぐに電流検出回路５からの検出信号Ｓ３の電圧値を、予め設定した第１の目標値に到達させることができる。
【００４４】
前記第２の目標値は、調光用スイッチ素子Ｑ２がオン・オフする周期毎に更新される。つまり、調光用スイッチ素子Ｑ２のオフ期間において、電圧検出回路３からの検出信号Ｓ２の電圧値に対する第２の目標値は、その直前のオン期間において検出された検出信号Ｓ２の電圧値に基づいて設定される。調光用スイッチ素子Ｑ２のオン期間において、第２の目標値を設定するために検出信号Ｓ２の電圧値を検出するタイミングは、電流検出回路５からの検出信号Ｓ３の電圧値が第１の目標値に到達した後、つまり、検出信号Ｓ３の電圧値が第１の目標値とほぼ一致しているときに検出するのが好ましい。従って、検出信号Ｓ２の電圧値を検出するタイミングは、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフになる直前が最も好ましい。このタイミングであれば、殆どの場合、電流検出回路５からの検出信号Ｓ３の電圧値が第１の目標値とほぼ一致するという前述の条件を満たしているからである。
【００４５】
以上のように本実施形態は、発光素子であるＬＥＤモジュール部７の各ＬＥＤ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ…７Ｎに電力を供給する電力変換回路としてのコンバータ２と、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutの経路を開閉する調光用スイッチ素子Ｑ２と、を備えた発光素子駆動装置１であって、前記発光素子を流れる電流Ｉoutの電流値を検出する電流検出回路５と、コンバータ２から出力される出力電圧Ｖoutの電圧値を検出する電圧検出回路３と、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間は、電流検出回路５で検出される電流Ｉoutの電流値が第１の目標値に近づくようにフィードバック制御し、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間は、電圧検出回路３で検出される出力電圧Ｖoutの電圧値が第２の目標値に近づくようにフィードバック制御する制御回路としてのマイクロプロセッサ６と、を備え、前記第１の目標値はマイクロプロセッサ６の内部で予め定められた値であり、前記第２の目標値は調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間に電圧検出回路３により検出される出力電圧Ｖoutの電圧値に基づいて設定されるように、マイクロプロセッサ６を構成している。
【００４６】
このようにすると、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間は、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutの電流値が、予め定められた第１の目標値に近づくように、ＬＥＤモジュール部７への定電流制御が行われる。それに対して、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間は、コンバータ２から出力される出力電圧Ｖoutの電圧値が第２の目標値に近づくように、ＬＥＤモジュール部７への制御が行われる。このときの第２の目標値は、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間に、電圧検出回路３により検出される出力電圧Ｖoutの電圧値に基づいて設定されているので、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間のコンバータ２の出力電圧Ｖoutは、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしているときのコンバータ２の出力電圧Ｖoutに依存したものとなる。従って、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしたときに、電流検出回路５で検出する電流Ｉoutの電流値を、できるだけ速やかに予め設定した第１の目標値に到達させることができ、ＰＷＭ調光を用いた発光素子駆動装置１において、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutが目標電流値である第１の目標値に達するまでの期間を短縮できる。
【００４７】
また好ましくは、前記第２の目標値は、調光用スイッチ素子Ｑ２のオン期間中に、電流検出回路５で検出される電流Ｉoutの電流値が第１の目標値とほぼ一致しているときに、電圧検出回路３で検出される出力電圧Ｖoutの電圧値に基づいて設定されるように、マイクロプロセッサ６を構成している。
【００４８】
この場合、調光用スイッチ素子Ｑ２のオン期間中に、とりわけ電流検出回路５で検出される電流Ｉoutの電流値が第１の目標値とほぼ一致している条件の下で、第２の目標値が電圧検出回路３により検出される出力電圧Ｖoutの電圧値に基づいて設定される。そのため、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間のコンバータ２の出力電圧Ｖoutは、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしているときのコンバータ２の出力電圧Ｖoutと同じ電圧値のまま維持されることになり、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしたときに、電流検出回路５で検出される電流Ｉoutの電流値を、直ぐに予め設定した第１の目標値に到達させることができ、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutが第１の目標値に達するまでの期間をより確実に短縮できる。
【００４９】
また好ましくは、前記第２の目標値は、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフする直前に、電圧検出回路３で検出される電圧値に基づいて設定されるように、マイクロプロセッサ６を構成してもよい。
【００５０】
調光用スイッチ素子Ｑ２がオフする直前は、殆どの場合、電流検出回路５で検出した電流Ｉoutの電流値が、第１の目標値とほぼ一致している。したがって、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフする直前に、電圧検出回路３で検出される電圧値に基づいて第２の目標値を設定すれば、設定調光用スイッチ素子Ｑ２のオン期間中に、電流検出回路５で検出される電流Ｉoutの電流値が第１の目標値とほぼ一致しているか否かを判断しなくても、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間のコンバータ２の出力電圧Ｖoutを、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしているときのコンバータ２の出力電圧Ｖoutと同じ電圧値のまま維持することができる。そのため、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutが第１の目標値に達するまでの期間をより確実に短縮できる。
【００５１】
さらに、本実施形態のマイクロプロセッサ６は、電圧検出回路３により検出される出力電圧Ｖoutの電圧値をデジタル値に変換する変換回路としてのＡＤＣ１２と、ＡＤＣ１２から出力されるデジタル値を保持する保持回路としてのＣＰＵ１５を備え、ＡＤＣ１２は所定の周期で変換処理を繰り返し、ＣＰＵ１５は、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンの期間にＡＤＣ１２から新たなデジタル値が出力されたとき、保持しているデジタル値を当該新たなデジタル値に置換え、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフの期間にＡＤＣ１２から新たなデジタル値が出力されたとき、そのときに保持しているデジタル値を保持し続けるように動作し、マイクロプロセッサ６は、ＣＰＵ１５に保持されているデジタル値を第２の目標値として使用している。
【００５２】
このようにすると、調光用スイッチ素子Ｑ２が次にオンすると、直ぐに電流検出回路５からの検出信号Ｓ３の電圧値を、予め設定した第１の目標値に到達させることができる。
【００５３】
次に、本発明に係る第二実施形態の発光素子駆動装置１について、図３を参照しながら説明する。本実施形態では、調光用スイッチ素子Ｑ２の入力端子であるドレインの電圧値を検出する別な電圧検出回路として、この調光用スイッチ素子Ｑ２のドレインに一端を接続し、他端をＭＵＸ１１の入力端に接続する電圧検出ライン２１が設けられる。また、調光用スイッチ素子Ｑ２を駆動するためのオペアンプ２２と、ＰＷＭ調光信号Ｓ１の信号レベルに応じて切替わり、スイッチとして等価的に示した切替手段２３と、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutの目標値となるＩｆ指令値を決定する基準電源２４が付加され、前記電流検出回路５からのアナログ検出信号Ｓ３は、ＭＵＸ１１にではなくオペアンプ２２の一方の入力端子である反転入力端子に印加される。それ以外の構成は、上述した第一実施形態の発光素子駆動装置１と共通している。
【００５４】
図３の回路では、ＰＷＭ調光信号Ｓ１の信号レベルがハイの時に、オペアンプ２２の他方の入力端子である非反転入力端子に、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutの目標値を指示する電圧値として、基準電源２４で生成されるＩＦ指令値が入力される。それに対して、ＰＷＭ調光信号Ｓ１の信号レベルがロウの時に、オペアンプの非反転入力端子にグランド電圧（０Ｖ）が入力される。従って、ＰＷＭ調光信号Ｓ１の信号レベルがハイの時に、電流検出回路５ＬＥＤモジュール部７の各ＬＥＤ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ…７Ｎを流れる電流Ｉoutの電流値が、第３の目標値であるＩＦ指令値に近づくように、オペアンプ２２が調光用スイッチ素子Ｑ２の動作を制御する。また、ＰＷＭ調光信号Ｓ１の信号レベルがロウの時に、オペアンプ２２は調光用スイッチ素子Ｑ２のゲートをロウレベルにすることで、当該調光用スイッチ素子Ｑ２をオフ状態にさせる。
【００５５】
そして本実施形態においても、発光素子駆動装置１の外部から与えられるＰＷＭ調光信号Ｓ１によって、切替手段２３とオペアンプ２２を通して調光用スイッチ素子Ｑ２をオン・オフ制御できるので、ＰＷＭ調光信号Ｓ１のデューティー比を変えることで、ＬＥＤモジュール部７に流れる実効電流を変化させて、ＬＥＤモジュール部７の調光を行なうことが可能になる。
【００５６】
一方、マイクロプロセッサ６を構成するＭＵＸ１１は、ＣＰＵ１５からの選択制御信号を受けて、電圧検出回路３からの検出信号Ｓ２と、調光用スイッチ素子Ｑ２のドレインの電圧値を示す電圧検出ライン２１からの検出信号Ｓ４の何れか一方を交互に出力する。検出信号Ｓ４の信号レベルは、ＰＷＭ調光信号Ｓ１がハイレベルの時よりも、ロウレベルの時のほうが高い電圧値となる。これは、ＰＷＭ調光信号Ｓ１がロウレベルの時に、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutが微弱になって、ＬＥＤ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ…７Ｎの電圧降下が小さくなることに起因する。つまり図３の回路で、検出信号Ｓ４の電圧値は、出力電圧ＶoutからＬＥＤ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ…７Ｎの電圧降下ＶFを差し引いたものとなり（Ｖout−ＶF）、ＰＷＭ調光信号Ｓ１がロウレベルの時には、ハイレベルの時よりも電圧降下ＶFが小さくなる分だけ、検出信号Ｓ４の電圧値が上昇する。そして、ＭＵＸ１１からの検出信号Ｓ２のアナログ電圧値または検出信号Ｓ４のアナログ電圧値は、デジタル電圧値に変換され、外部からのＰＷＭ調光信号Ｓ１と共にＩ／Ｏユニット１４からＣＰＵ１５に送出される。
【００５７】
ＣＰＵ１５は、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間、つまり、ＬＥＤモジュール部７に電流が流れているときには、調光用スイッチ素子Ｑ２のドレインにおける電圧値が、予め定められた第１の目標値に近づくようにフィードバック制御する一方で、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間、つまり、ＬＥＤモジュール部７に電流が流れていないときには、出力電圧Ｖoutの電圧値が第２の目標値に近づくようにフィードバック制御する。
【００５８】
具体的には、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間は、電圧検出ライン２１からの検出信号Ｓ４の電圧値を制御入力値として使用し、この制御入力値がＣＰＵ１５の内部で予め設定した第１の目標値（内部設定値）に近づくような制御指令値を、ＣＰＵ１５からＰＷＭ１６に送出することで、スイッチング素子Ｑ１のゲートに与えられるパルス駆動信号のパルス幅が制御される。一方、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間は、電圧検出回路３からの検出信号Ｓ２の電圧値が第２の目標値に近づくような制御指令値を、ＣＰＵ１５からＰＷＭ１６に送出することで、スイッチング素子Ｑ１のゲートに与えられる信号のパルス幅が制御される。本実施形態においても、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間に、電圧検出回路３からの検出信号Ｓ２の電圧値をＣＰＵ１５で保持しておき、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間に、保持しておいた検出信号Ｓ２の電圧値を第２の目標値として、検出信号Ｓ２の電圧値に基づいたフィードバック制御が行われる。
【００５９】
このようにすることで、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間のコンバータ２の出力電圧Ｖoutは、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしているときのコンバータ２の出力電圧Ｖoutと同じ電圧値のまま維持される。従って、調光用スイッチ素子Ｑ２が次にオンすると、直ぐに調光用スイッチ素子Ｑ２のドレインにおける電圧値を、予め設定した第１の目標値に到達させることができる。
【００６０】
また本実施形態においても、調光用スイッチ素子Ｑ２のオン期間において、第２の目標値を設定するために検出信号Ｓ２の電圧値を検出するタイミングは、調光用スイッチ素子Ｑ２のドレインの電圧値が第１の目標値に到達した後、つまり、検出信号Ｓ４の電圧値が第１の目標値とほぼ一致しているときに検出するのが好ましい。従って、検出信号Ｓ２の電圧値を検出するタイミングを、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフになる直前に設定することで、電圧検出ライン２１からの検出信号Ｓ４の電圧値を第１の目標値とほぼ一致させることができる。
【００６１】
以上のように本実施形態では、調光用スイッチ素子Ｑ２の入力端子であるドレインの電圧値を検出する第１の電圧検出回路としての電圧検出ライン２１と、コンバータ２から出力される出力電圧Ｖoutの電圧値を検出する電圧検出回路３と、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間は、電圧検出ライン２１で検出される調光用スイッチ素子Ｑ２のドレインの電圧値が、第１の目標値に近づくようにフィードバック制御し、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間は、電圧検出回路３で検出される出力電圧Ｖoutの電圧値が第２の目標値に近づくようにフィードバック制御するマイクロプロセッサ６と、を備えており、前記第１の目標値は予め定められた値であり、前記第２の目標値は調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間に、電圧検出回路３で検出される出力電圧Ｖoutの電圧値に基づいて設定されるように、マイクロプロセッサ６を構成している。
【００６２】
このようにすると、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間は、調光用スイッチ素子Ｑ２のドレインの電圧値が、予め定められた第１の目標値に近づくように、ＬＥＤモジュール部７への制御が行われる。それに対して、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間は、コンバータ２から出力される出力電圧Ｖoutの電圧値が第２の目標値に近づくように、ＬＥＤモジュール部７への制御が行われる。このときの第２の目標値は、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしている期間に、電圧検出回路３により検出される出力電圧Ｖoutの電圧値に基づいて設定されているので、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフしている期間のコンバータ２の出力電圧Ｖoutは、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしているときのコンバータ２の出力電圧Ｖoutに依存したものとなる。従って、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンしたときに、調光用スイッチ素子Ｑ２のドレインの電圧値を、できるだけ速やかに予め設定した第１の目標値に到達させることができ、ＰＷＭ調光を用いた発光素子駆動装置１において、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutが目標電流値に達するまでの期間を短縮できる。
【００６３】
また好ましくは、調光用スイッチ素子Ｑ２の出力端子であるソースに接続された抵抗素子としての抵抗Ｒ３と、この抵抗Ｒ３によって検出される調光用スイッチ素子Ｑ２のソースの電圧値が、第３の目標値としてのＩＦ指令値に近づくように、当該調光用スイッチ素子の制御端子に印加される電圧を調整する調整回路としてのオペアンプ２２や基準電源２４を更に備えている。
【００６４】
このようにすると、調整回路であるオペアンプ２２や基準電源２４を付加するだけで、マイクロプロセッサ６によるフィードバック制御と独立して、ＬＥＤモジュール部７を流れる電流Ｉoutの電流値に対応した調光用スイッチ素子Ｑ２のソースの電圧値を、第３の目標値として設定した基準電源２４のＩＦ指令値に近づけることができる。
【００６５】
さらに、本実施形態のマイクロプロセッサ６は、電圧検出回路３により検出される出力電圧Ｖoutの電圧値をデジタル値に変換する変換回路としてのＡＤＣ１２と、ＡＤＣ１２から出力されるデジタル値を保持する保持回路としてのＣＰＵ１５を備え、ＡＤＣ１２は所定の周期で変換処理を繰り返し、ＣＰＵ１５は、調光用スイッチ素子Ｑ２がオンの期間にＡＤＣ１２から新たなデジタル値が出力されたとき、保持しているデジタル値を当該新たなデジタル値に置換え、調光用スイッチ素子Ｑ２がオフの期間にＡＤＣ１２から新たなデジタル値が出力されたとき、そのときに保持しているデジタル値を保持し続けるように動作し、マイクロプロセッサ６は、ＣＰＵ１５に保持されているデジタル値を第２の目標値として使用している。
【００６６】
このようにすると、調光用スイッチ素子Ｑ２が次にオンすると、直ぐに調光用スイッチ素子Ｑ２のドレインにおける検出信号Ｓ３の電圧値を、予め設定した第１の目標値に到達させることができる。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、これは本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこの実施の形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えばコンバータ２は、図示した昇圧チョッパ回路に限らず、一乃至複数のスイッチング素子を備えたあらゆる回路構成のコンバータに適用できる。また、各部の信号レベルや論理構成を上記各実施形態に示したものと変更して、同様の効果を実現させても構わない。さらに、複数のＬＥＤ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ…７ＮからなるＬＥＤモジュール部７に代わり、単独のＬＥＤを発光素子として用いてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
２  コンバータ（電力変換回路）
３  電圧検出回路（第２の電圧検出回路）
５  電流検出回路
６  マイクロプロセッサ（制御回路）
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ…７Ｎ  ＬＥＤ（発光素子）
１２  ＡＤＣ（変換回路）
１５  ＣＰＵ（保持回路）
２１  電圧検出ライン（第１の電圧検出回路）
２２  オペアンプ（調整回路）
２３  基準電源（調整回路）
Ｑ２  調光用スイッチ素子
Ｒ３  抵抗（抵抗素子）
【図１】
2013149479.tif 000003
【図２】
2013149479.tif 000004
【図３】
2013149479.tif 000005