(57)【要約】【課題】ＬＥＤ駆動回路の電力損失を少なくする。【解決手段】複数のＬＥＤが直列接続されたＬＥＤアレイ回路２０と、ＬＥＤアレイ回路２０の各ＬＥＤを入力する調光信号に応じて同時に調光駆動するＬＥＤ駆動回路４０と、出力電圧ＶＯＵＴをＬＥＤアレイ回路２０とＬＥＤ駆動回路４０の直列回路に印加する直流電圧源回路１０と、直流電圧源回路１０の出力電圧を制御する出力電圧制御回路５０とを有する。ＬＥＤアレイ回路２０のＬＥＤの温度を検出する温度センサ３０を備え、直流電圧制御回路５０は温度センサ３０で検出された温度に応じて直流電圧源回路１０の出力電圧ＶＯＵＴを制御する。【選択図】図１
2016024931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤが直列接続されたＬＥＤアレイ回路と、該ＬＥＤアレイ回路の各ＬＥＤを入力する調光信号に応じて同時に調光駆動するＬＥＤ駆動回路と、出力電圧を前記ＬＥＤアレイ回路と前記ＬＥＤ駆動回路の直列回路に印加する直流電圧源回路と、該直流電圧源回路の前記出力電圧を制御する出力電圧制御回路とを有するＬＥＤアレイ駆動回路において、
前記ＬＥＤアレイ回路の前記ＬＥＤの温度を検出する温度センサを備え、前記直流電圧制御回路は前記温度センサで検出された温度に応じて前記直流電圧源回路の出力電圧を制御することを特徴とするＬＥＤアレイ駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤアレイ駆動回路において、
前記直流電圧制御回路は、前記温度センサの検知温度が異常温度となったとき、制御駆動回路を制御して、前記ＬＥＤ駆動回路を動作停止させることを特徴とするＬＥＤアレイ駆動回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＬＥＤアレイ駆動回路において、
前記直流電圧制御回路は、前記温度センサの検知温度が異常温度となったとき、前記直流電圧源回路を動作停止させることを特徴とするＬＥＤアレイ駆動回路。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載のＬＥＤアレイ駆動回路において、
前記直流電圧制御回路は、前記直流電圧源回路の出力電圧が異常電圧となったとき、前記直流電圧源回路を動作停止させることを特徴とするＬＥＤアレイ駆動回路。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４に記載のＬＥＤアレイ駆動回路において、
前記温度センサとして、前記ＬＥＤアレイ回路のＬＥＤと熱的に結合された熱電対、ダイオード、又はトランジスタを使用することを特徴とするＬＥＤアレイ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤアレイ回路とＬＥＤ駆動回路の直列回路に供給する電圧を必要最小電圧に制御することで電力消費の最適制御を行うようにしたＬＥＤアレイ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤアレイ駆動回路として、従来から、直流電圧源回路１０Ａを用いた図７に示すような構成の回路と、直流電流源回路１０Ｂを用いた図８に示すような構成の回路（特許文献１）が提案されている。いずれの回路構成においても、ｎ個のＬＥＤの直列接続回路を複数並列接続したＬＥＤアレイ回路２０Ａ，２０Ｂの発する光の強さを制御するためには、そのＬＥＤアレイ回路２０Ａ，２０Ｂに供給する電流をＰＷＭ制御する必要がある。
【０００３】
図７に示すＬＥＤアレイ駆動回路は、ＬＥＤアレイ回路２０ＡとＬＥＤ駆動回路４０Ａを備える。ＬＥＤ駆動回路４０Ａは、ＮＰＮトランジスタＱ０と、そのトランジスタＱ０を制御するオペアンプＯＰ１と、電流検出用の抵抗Ｒ０を有する。ＬＥＤアレイ回路２０ＡとＬＥＤ駆動回路４０Ａの直列回路には、直流電圧源回路１０Ａの出力電圧ＶＯＵＴが印加される。ＬＥＤ駆動回路４０ＡのトランジスタＱ０はオペアンプＯＰ１によって制御される。このオペアンプＯＰ１は、非反転入力端子に電流を決める電圧ＶＲＥＦが印加され、反転入力端子に抵抗Ｒ０に発生する電圧が入力する。よって、トランジスタＱ０は、抵抗Ｒ０に発生する電圧が電圧ＶＲＥＦに一致する電圧となるように、オペアンプＯＰ１により制御されることで、ＬＥＤアレイ回路２０Ａには電圧ＶＲＥＦに相当する一定の電流が流れる。オペアンプＯＰ１を調光信号ＰＷＭ２によってオン／オフ制御することで、ＬＥＤアレイ回路２０Ａは各ＬＥＤが同時に点滅し、調光信号ＰＷＭ２のデューティ比に応じた明るさを実現できる。
【０００４】
図８に示すＬＥＤアレイ駆動回路の直流電流源回路１０Ｂには、ＬＥＤアレイ回路２０Ｂの合計順方向電圧ｎ・Ｖｆよりも十分に高い出力電圧範囲をもつものが使用される。このように、ＬＥＤアレイ回路２０Ｂを駆動する構成において直流電流源回路１０Ｂを用いると、回路構成が簡単になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２１４１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図７に示す構成のＬＥＤアレイ駆動回路では、トランジスタＱ０を制御することでＬＥＤアレイ回路２０Ａに流れる電流が一定値に制御されるが、直流電圧源回路１０Ａの出力電圧ＶＯＵＴの制御は行われない。
【０００７】
このため、例えば、自己発熱によってＬＥＤアレイ回路２０Ａの各ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆが低下した場合は、ＬＥＤアレイ回路２０Ａに印加するｎ・Ｖｆ電圧が低下する。よって、その低下した分だけ、ＬＥＤ駆動回路４０ＡのトランジスタＱ０のコレクタ・エミッタ間に印加する電圧Ｖｃｅが大きくなるため、そのトランジスタＱ０における電力損失が大きくなる。
【０００８】
また、図８に示したＬＥＤアレイ駆動回路では、直流電流源回路１０Ｂによる微小な電流量の制御が難しく、細かい調光制御を行うことが困難である。
【０００９】
本発明の目的は、上記したＬＥＤ駆動回路における電力損失を少なくし、また細かい調光制御を可能にしたＬＥＤアレイ駆動回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明のＬＥＤアレイ駆動回路は、複数のＬＥＤが直列接続されたＬＥＤアレイ回路と、該ＬＥＤアレイ回路の各ＬＥＤを入力する調光信号に応じて同時に調光駆動するＬＥＤ駆動回路と、出力電圧を前記ＬＥＤアレイ回路と前記ＬＥＤ駆動回路の直列回路に印加する直流電圧源回路と、該直流電圧源回路の前記出力電圧を制御する出力電圧制御回路とを有するＬＥＤアレイ駆動回路において、前記ＬＥＤアレイ回路の前記ＬＥＤの温度を検出する温度センサを備え、前記直流電圧制御回路は前記温度センサで検出された温度に応じて前記直流電圧源回路の出力電圧を制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のＬＥＤアレイ駆動回路において、前記直流電圧制御回路は、前記温度センサの検知温度が異常温度となったとき、制御駆動回路を制御して、前記ＬＥＤ駆動回路を動作停止させることを特徴とする。
【００１２】
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載のＬＥＤアレイ駆動回路において、前記直流電圧制御回路は、前記温度センサの検知温度が異常温度となったとき、前記直流電圧源回路を動作停止させることを特徴とする。
【００１３】
請求項４にかかる発明は、請求項１、２又は３に記載のＬＥＤアレイ駆動回路において、前記直流電圧制御回路は、前記直流電圧源回路の出力電圧が異常電圧となったとき、前記直流電圧源回路を動作停止させることを特徴とする。
【００１４】
請求項５にかかる発明は、請求項１、２、３又は４に記載のＬＥＤアレイ駆動回路において、前記温度センサとして、前記ＬＥＤアレイ回路のＬＥＤと熱的に結合された熱電対、ダイオード、又はトランジスタを使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＬＥＤアレイ回路とＬＥＤ駆動回路の直列回路に印加される直流電圧源回路の出力電圧が、ＬＥＤアレイ回路の温度に応じて制御されるので、ＬＥＤ駆動回路における電力損失を最小値に制御することができる。また、ＬＥＤアレイに流れる電流をＬＥＤ駆動回路により調光制御できるので、細かい制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例のＬＥＤアレイ駆動回路のブロック図である。
【図２】図１のＬＥＤ駆動回路の直流電圧源回路の回路図である。
【図３】図１のＬＥＤ駆動回路のＬＥＤアレイ回路の回路図である。
【図４】図１のＬＥＤ駆動回路のＬＥＤ駆動回路の回路図である。
【図５】図１のＬＥＤ駆動回路の直流電圧制御回路の回路図である。
【図６】図１のＬＥＤ駆動回路の駆動制御回路の回路図である。
【図７】従来のＬＥＤアレイ駆動回路の回路図である。
【図８】別の従来のＬＥＤアレイ駆動回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に本発明の１つの実施例のＬＥＤアレイ駆動回路を示す。１０は直流電圧源回路であり、電源端子７０に入力する電圧ＶＩＮを昇圧あるいは降圧処理して出力電圧ＶＯＵＴとして出力する。２０はＬＥＤアレイ回路であり、ｎ個のＬＥＤ２１が直列接続されたＬＥＤアレイを複数個並列接続して構成されている。３０は温度センサであり、ＬＥＤアレイ回路２０のＬＥＤの発熱温度を検出するよう、ＬＥＤアレイ回路２０の基板にＬＥＤと熱的結合状態で搭載されている。４０はＬＥＤ駆動回路であり、ＬＥＤアレイ回路２０のＬＥＤに流れる電流を一定値に制御し且つ入力する調光信号ＰＷＭ２に応じてその電流をオン／オフしてＬＥＤの調光駆動を行なう。５０は直流電圧源回路１０を制御する直流電圧制御回路であり、温度センサ３０で検出された温度信号ＶＴに応じて直流電圧源回路１０の出力電圧ＶＯＵＴを制御する。６０は駆動制御回路であり、調光制御端子８０から入力する調光信号ＰＷＭ１をそのまま調光信号ＰＷＭ２としてＬＥＤ駆動回路４０に伝達させるが、直流電圧制御回路５０から調光停止制御信号ＶＣが入力すると、その調光信号ＰＷＭ２を“Ｌ”に固定する。
【００１８】
ＬＥＤアレイ回路２０に印加する電圧ＶＡは、直列接続されているＬＥＤの数ｎとその順方向電圧Ｖｆの積の電圧ＶＡ（＝ｎ・Ｖｆ）によって決まり、その電圧ＶＡは温度が高くなるほど、低下する。このとき、直流電圧源回路１０から出力する電圧ＶＯＵＴが一定電圧の場合は、ＬＥＤ駆動回路４０に印加する電圧ＶＰは、ＶＰ＝ＶＯＵＴ−ＶＡとなる。よって、ＬＥＤアレイ回路２０の温度が高くなるほど、ＬＥＤ駆動回路４０に印加する電圧ＶＰは高くなり、駆動トランジスタのＶｃｅが増大して、その分だけ電力消費量が増大する。
【００１９】
そこで、本実施例では、ＬＥＤアレイ回路２０のＬＥＤの発熱温度を温度センサ３０で検出し温度信号ＶＴとして直流電圧制御回路５０に取り込む。そして、温度センサ３０で検出される温度が高くなるほど、直流電圧制御回路５０から直流電圧源回路１０に出力する制御信号ＰＷＭ０のデューティ比を低下させ、直流電圧源回路１０の出力電圧ＶＯＵＴを低下させて、ＬＥＤ駆動回路４０に印加される電圧ＶＰが必要以上に高くならないようにする。これにより、ＬＥＤ駆動回路４０に印加する電圧ＶＰは温度変化にかかわらずほぼ一定に保持され、ＬＥＤ駆動回路４０における無駄な電力消費を回避することができる。
【００２０】
また、温度センサ３０が検出した温度が異常に高いときは、直流電圧制御回路５０から調光停止制御信号ＶＣが出力して駆動制御回路６０を制御し、調光制御端子８０に入力している調光信号ＰＷＭ１を遮断して、駆動制御回路６０から出力する調光信号ＰＷＭ２を“Ｌ”に設定し、ＬＥＤ駆動回路４０を動作停止させ、ＬＥＤアレイ回路２０に電流を流さないようにする。
【００２１】
また、直流電圧源回路１０の出力電圧ＶＯＵＴが異常に高い電圧になったときも、直流電圧制御回路５０がその出力電圧監視信号ＶＦを取り込んで、駆動制御回路６０に対して調光停止制御信号ＶＣを出力し、上記と同様に、ＬＥＤ駆動回路４０を動作停止させ、ＬＥＤアレイ回路２０に電流を流さないようにする。
【００２２】
このとき、必要に応じて、直流電圧制御回路５０から直流電圧源回路１０に出力する制御信号ＰＷＭ０を停止して、直流電圧源回路１０の出力電圧ＶＯＵＴを停止させることもできる。
【００２３】
図２に直流電圧源回路１０の回路構成を示す。ＭＰ１はＰＭＯＳのスイッチングトランジスタであり、直流電圧制御回路５０から入力する出力電圧制御用のＰＷＭ信号ＰＷＭ０によって入力電圧ＶＩＮをスイッチングする。Ｌ１はインダクタであり、トランジスタＭＰ１がオンしたときに流れる電流でエネルギーを蓄積する。Ｄ１はダイオードであり、トランジスタＭＰ１がオフしたときにインダクタＬ１から流れる電流を整流する。Ｃ１は出力コンデンサであり、スイッチングによる電圧を平滑化して出力電圧ＶＯＵＴとして出力する。Ｒ１，Ｒ２は出力電圧ＶＯＵＴを分圧する抵抗であり、分圧された電圧は出力電圧監視信号ＶＦとして直流電圧制御回路５０に入力する。
【００２４】
図３にＬＥＤアレイ回路２０と温度センサ３０の回路構成を示す。ＬＥＤアレイ回路２０は、ｎ個のＬＥＤ２１が直列接続されたＬＥＤアレイを複数個並列接続して構成されている。温度センサ３０は、例えばバイアス電圧ＶＣＣが印加された熱電対で構成されている。
【００２５】
図４にＬＥＤ駆動回路４０の回路構成を示す。このＬＥＤアレイ駆動回路４０は、ＮＰＮの駆動トランジスタＱ０と、その駆動トランジスタＱ０を制御するオペアンプＯＰ１と、電流検出用の抵抗Ｒ０を有する。オペアンプＯＰ１は、非反転入力端子に電流を決める一定の電圧ＶＲＥＦが印加され、反転入力端子に抵抗Ｒ０に発生する電圧が入力する。よって、トランジスタＱ０は、抵抗Ｒ０に発生する電圧が電圧ＶＲＥＦに一致する電圧となるように、オペアンプＯＰ１により制御されることで、トランジスタＱ０には電圧ＶＲＥＦに相当する一定電流が流れる。オペアンプＯＰ１は調光信号ＰＷＭ２によってオン／オフ制御されることで、トランジスタＱ０のコレクタ電流が流れるＬＥＤアレイ回路２０の各ＬＥＤ２１が同時に点滅し、調光信号ＰＷＭ２のデューティ比に応じた調光制御が行われる。
【００２６】
図５に直流電圧制御回路５０の回路構成を示す。４１はディジタル演算回路（ＣＰＵ）であり、処理プログラムやデータの格納用のメモリ４２を有する。そして、Ａ/Ｄ変換器４３によって直流電圧源回路１０から出力する出力電圧監視信号ＶＦをディジタル信号に変換して取り込み、Ａ/Ｄ変換器４４によって温度センサ３０から出力するＬＥＤアレイ回路２０の温度信号ＶＴをディジタル信号に変換して取り込んで、内部処理を行う。そして、内部処理により得た出力電圧制御用信号ＰＷＭ０をＤ/Ａ変換器４５によってアナログ信号に変換して出力し、内部処理により得た調光停止制御信号ＶＣをＤ/Ａ変換器４６によってアナログ信号に変換して出力する。温度信号ＶＴと出力電圧制御用信号ＰＷＭ０との関係を示すテーブルがメモリ４２に格納され、そのテーブルから、温度信号ＶＴに応じて出力電圧制御信号ＰＷＭ０が読み出される。すなわち、温度信号ＶＴが低い温度を示すほど読み出される出力電圧制御信号ＰＷＭ０のデューティ比は低下する。これにより、温度信号ＶＴが低い温度を示すほど直流電圧源回路１０の出力電圧ＶＯＵＴが低下する。また、調光停止制御信号ＶＣは、温度信号ＶＴが予め設定した異常に高い温度を示すとき、あるいは出力電圧監視信号ＶＦが予め設定した異常に高い出力電圧ＶＯＵＴを示すときに、“Ｌ”の信号として出力する。
【００２７】
図６に駆動制御回路６０の回路構成を示す。この駆動制御回路６０はアンドゲートＡＮＤ１により構成され、調光停止制御信号ＶＣが“Ｌ”の信号となることにより、入力する調光信号ＰＷＭ１に対して出力する調光信号ＰＷＭ２を“Ｌ”に固定する。これにより、図４で説明したＬＥＤ駆動回路４０のオペアンプＯＰ１がディセーブルに制御され、その出力電圧が“Ｌ”になることで、トランジスタＱ０がオフに制御され、ＬＥＤアレイ回路２０に流れる電流が零に制御される。
【００２８】
なお、以上では温度センサ３０として熱電対を例にして説明したが、ダイオードを使用することもできる。この場合は、所定のバイアスをかけたダイオードをＬＥＤアレイ回路２０のＬＥＤに熱的に結合しておき、その順方向電圧を温度信号ＶＴとすればよい。また、トランジスタを使用することもできる。この場合は、所定のバイアスをかけたトランジスタをＬＥＤアレイ回路２０のＬＥＤに熱的に結合しておき、そのエミッタ電流あるいはコレクタ電流を電圧変換して温度信号ＶＴとして使用すればよい。また、調光用としてＬＥＤアレイ回路２０に装備されているＬＥＤそのものを利用して、その順方向電圧Ｖｆを温度信号として使用するこもできる。この場合は、ＬＥＤアレイ回路２０の入力端子と出力端子との間の電圧ｎ・Ｖｆを温度信号ＶＴとして採取すれば、個々のＬＥＤの順方向電圧Ｖｆのばらつきの影響を少なくすることができる。また、ＬＥＤ駆動回路４０のトランジスタＱ０は、バイポーラトランジスタに限られるものではなく、ＦＥＴトランジスタを使用することもできる。
【符号の説明】
【００２９】
１０，１０Ａ：直流電圧源回路、１０Ｂ：直流電流源回路、２０，２０Ａ，２０Ｂ：ＬＥＤアレイ回路、３０：温度センサ、４０，４０Ａ：ＬＥＤ駆動回路、５０：直流電圧制御回路、６０：駆動制御回路、７０：電源端子、８０：調光制御端子
【図１】
2016024931.tif 000003
【図２】
2016024931.tif 000004
【図３】
2016024931.tif 000005
【図４】
2016024931.tif 000006
【図５】
2016024931.tif 000007
【図６】
2016024931.tif 000008
【図７】
2016024931.tif 000009
【図８】
2016024931.tif 000010