(57)【要約】【課題】発光ダイオードの検出信号に基づいて、発光ダイオードの駆動が異常あるか否かを判断することで、動作を停止させたり装置に指示を出したりするように保護仕組みを起動させる。また、あらゆるモードの調光信号の制御が可能、発光ダイオードの輝度を調整できる、調光及び異常信号などの機能を備える発光ダイオード駆動回路及びそのコントローラを提供する。【解決手段】従来の電流バランスの発光ダイオード駆動回路は、調光及び保護等の機能を備えていない。本発明に係る発光ダイオード駆動回路は、半導体スイッチの制御端及び第１、第２出入力端の電位検出信号に基づいて、発光ダイオードの駆動が異常であるか否かを判断するとともに保護機能を起動するか否かを決定し、また、あらゆるモードの調光信号の制御が可能なので、発光ダイオードの輝度を調整することができる。【選択図】図３
2009290183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電源に結合され入力電力を直流出力信号に変換し、発光ダイオードモジュールを駆動する変換回路と、
制御ピンと、前記発光ダイオードモジュールに結合される第１出入力ピンと、第２出入力ピンを有する少なくとも一つの電流制御ユニットと、
前記少なくとも一つの電流制御ユニットの前記第２出入力ピンに対応して結合されると共に少なくとも一つの検出信号を生じる少なくとも一つの電流検出ユニットと、
前記電流制御ユニットの前記制御ピンと、前記第１出入力ピンと、前記電流検出ユニットに結合されると共に、前記少なくとも一つの検出信号に基づいて、対応する前記電流制御ユニットの前記制御ピンのレベルを前記発光ダイオードモジュールを流れる電流を所定電流値の近傍に安定させるように調整する駆動制御ユニットと、を備える発光ダイオード駆動回路において、
前記駆動制御ユニットは、前記少なくとも一つの第１出入力ピンの何れか１つが第１所定レベルより高い場合、エラー信号を発生させることを特徴とする発光ダイオード駆動回路。
【請求項２】
前記エラー信号は、対応する前記電流制御ユニットをオフすることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項３】
前記変換回路は、
前記入力電源に結合された一次側と、整流ユニットにより前記直流出力信号を生じる二次側とを有するトランスと、
前記トランスの前記一次側に結合され、制御信号によりオンとオフ状態を切り替えるスイッチと、
前記トランスの前記二次側に結合され、前記直流出力信号のノイズをフィルタする出力キャパシタと、
前記トランスの前記二次側に結合され、前記直流出力信号に基づいて電圧検出信号を生じる電圧検出ユニットと、
前記電圧検出信号に基づいて前記制御信号を生じ、前記直流出力信号を所定電圧値の近傍に安定させるようにする一次側制御ユニットと、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項４】
前記変換回路は、
前記入力電源に結合されるインダクタンスと、
前記インダクタンスに結合され、制御信号によりオンとオフ状態を切り替えるスイッチと、
一端が前記インダクタンスと前記スイッチの接点に結合され、他端が前記発光ダイオードモジュールに結合される整流ユニットと、
前記整流ユニットと前記発光ダイオードモジュールの接点に結合され、直流出力信号を与える出力キャパシタと、
前記発光ダイオードモジュールの両端の一端側に結合され、当該一端のレベルに基づいて電圧検出信号を生じる電圧検出ユニットと、
前記電圧検出信号に基づいて前記制御信号を発生することで、前記電圧検出ユニットが検出した前記一端のレベルを所定電圧値の近傍に安定させるようにする変換制御ユニットと、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項５】
前記電流制御ユニットそれぞれは、
複数の半導体スイッチを含み、複数の半導体スイッチそれぞれには、制御ピンとして互いに結合された制御端と、前記発光ダイオードモジュールに結合される第１出入力端と、対応する前記電流検出ユニットに結合される第２出入力端とを有するカレントミラーユニットと、
前記複数の半導体スイッチの前記複数の第１出入力端に結合され、複数の第１出入力端中の何れか一つのレベル信号を選択し前記駆動制御ユニットに出力する選択ユニットと、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項６】
前記駆動制御ユニットは、オン／オフ信号を受信するとともに前記オン／オフ信号に基づいて前記少なくとも一つの電流制御ユニットをオフすることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項７】
前記駆動制御ユニットは、前記少なくとも一つの電流制御ユニットをオフする時間外に、前記少なくとも一つの制御ピンを検出し、前記少なくとも一つの制御ピンの何れか１つが第２所定レベルより低いと検出した場合にはエラー信号を発することを特徴とする請求項６記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項８】
前記駆動制御ユニットは、前記少なくとも一つの第２出入力ピンを検出し、前記少なくとも一つの第２出入力ピンの何れか１つが第３所定レベルより低い持続時間が所定時間を超えたと検出した場合にはエラー信号を発することを特徴とする請求項６記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項９】
前記駆動制御ユニットは、さらに、直流調光信号を受信するとともに前記信号によってパルス幅変調信号を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項１０】
発光ダイオードモジュールを駆動するように発光ダイオード駆動回路を制御するための発光ダイオード駆動回路コントローラにおいて、
第１発光ダイオードモジュールの電流大きさを示す第１電流検出信号に基づいて、前記第１発光ダイオードモジュールに直列接続された第１パワースイッチを制御するための第１電流制御信号を発生し、前記第１電流検出信号レベルを第１所定電流値の近傍に安定させるようにする第１電流制御ユニットと、
前記第１パワースイッチ及び前記第１発光ダイオードモジュールの第１接点電位信号を検出するとともに前記第１電流検出信号を受信し、前記第１電流検出信号が第１所定レベルより低い持続時間が所定時間を超えた場合、或いは前記第１接点電位信号が第２所定レベルより高い場合、エラー信号を出力する信号処理ユニットと、
を備えることを特徴とする発光ダイオード駆動回路コントローラ。
【請求項１１】
前記信号処理ユニットは、さらに、オン／オフ信号を受信し、前記オン／オフ信号がオフを表すレベルにある場合、第１パワースイッチをオフさせるように前記第１電流制御信号を制御することを特徴とする請求項１０記載の発光ダイオード駆動回路コントローラ。
【請求項１２】
前記信号処理ユニットは直流調光信号を受信し、前記信号によってパルス幅変調信号を出力することを特徴とする請求項１０記載の発光ダイオード駆動回路コントローラ。
【請求項１３】
前記信号処理ユニットは、前記パルス幅変調信号に基づいて、前記第１パワースイッチを周期的にオフさせることで調光の機能を達するように前記第１電流制御信号を制御することを特徴とする請求項１２記載の発光ダイオード駆動回路コントローラ。
【請求項１４】
さらに、第２発光ダイオードモジュールの電流の大きさを示す第２電流検出信号に基づいて、前記第２発光ダイオードモジュールに直列接続された第２パワースイッチを制御するための第２電流制御信号を発生し、前記第２電流検出信号レベルを第２所定電流値の近傍に安定させるようにする第２電流制御ユニットを含むことを特徴とする請求項１０記載の発光ダイオード駆動回路コントローラ。
【請求項１５】
前記信号処理ユニットは、さらに、前記第２パワースイッチ及び前記第２発光ダイオードモジュールの第２接点電位信号を検出するとともに前記第２電流検出信号を受信し、前記第２電流検出信号が前記第１所定レベルより低い持続時間が前記所定時間を超えた場合、或いは前記第２接点電位信号が前記第２所定レベルより高い場合、エラー信号を出力することを特徴とする請求項１４記載の発光ダイオード駆動回路コントローラ。
【請求項１６】
前記第１所定電圧値は、前記第２所定電圧値と同じであることを特徴とする請求項１４記載の発光ダイオード駆動回路コントローラ。
【請求項１７】
前記信号処理ユニットは、さらに、オン／オフ信号を受信し、前記オン／オフ信号がオフを表すレベルにある場合、前記第１パワースイッチ、前記第２パワースイッチをオフさせるように前記第１電流制御信号、前記第２電流制御信号を制御することを特徴とする請求項１４記載の発光ダイオード駆動回路コントローラ。
【請求項１８】
前記信号処理ユニットは、さらに、前記オン／オフ信号がオフを表すレベルにある時間外に、前記第１電流制御信号及び前記第２電流制御信号を検出し、前記第１電流制御信号及び前記第２電流制御信号の何れか１つのレベルが第３所定レベルより低い場合、エラー信号を出力することを特徴とする請求項１１または１７に記載の発光ダイオード駆動回路コントローラ。
【請求項１９】
前記信号処理ユニットは、前記パルス幅変調信号に基づいて、前記第１パワースイッチ及び前記第２パワースイッチを周期的にオフさせることで調光の機能を達するように前記第１電流制御信号及び前記第２電流制御信号を制御することを特徴とする請求項１４記載の発光ダイオード駆動回路コントローラ。
【請求項２０】
前記第１パワースイッチ及び前記第２パワースイッチをオフする間で所定時間差を付けることを特徴とする請求項１７または１９に記載の発光ダイオード駆動回路コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード駆動回路及びそのコントローラに係り、特に、調光及び異常判断機能を備える発光ダイオード駆動回路及びそのコントローラに関わる。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、現在、主な照明となる蛍光ランプに比べ、寿命が長く、省電力、低圧駆動、安全、及び環境保全などの利点を有し、特に、液晶ディスプレイパネルのバックライトモジュールの光源として適用される場合、そのカラー飽和度が現在の主流である冷陰極ランプ（ＣＣＦＬ）より遥かに高く、しかも環境保全（水銀を含まず）を兼備し、有害物質使用制限（Restriction of Hazardous Substances;ＲｏＨＳ）の規制に完全に準ずる。そのため、メーカの多くは、いずれも研究開発に力を注ぎ、発光ダイオードで他の照明光源を代えようとする。
【０００３】
図１は、従来の電流バランス型の発光ダイオード駆動回路を示す回路図である。図１に示すように、入力電源ＡＣがＡＣ／ＤＣコンバータ３０によって直流電圧ＶＤＤに変換された後に、さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０によって所要の駆動電圧Ｖｉｎに変換され、発光ダイオード駆動回路に供給される。そのうち、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０は、ブリッジ整流回路（図示せず）を含み、入力電源ＡＣを直流電圧ＶＤＤに変換し、さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０中の切替式コンバータ（図示せず）により該ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を駆動電圧Ｖｉｎに降圧する。前記発光ダイオード駆動回路は、発光ダイオードモジュール１０及び電流バランサ２０を含む。発光ダイオードモジュール１０は、並列及び直列接続された複数の発光ダイオードよりなり、各列毎の発光ダイオードの輝度をほぼ一致させるため、電流バランサ２０によって各列毎の発光ダイオードに流れる電流を一致させて同一に近い輝度を達成する。電流バランサ２０は、カレントミラーの構造で電流バランス効果を達成し、抵抗Ｒの調整により発光ダイオード毎に流れる電流の大きさ（電流Ｉ＝（ＶＤＤ−ＶＧ）／Ｒ；ＶＧは半導体スイッチのゲート電圧）を制御する。
【０００４】
従来の電流バランスの発光ダイオード駆動回路は、保護機能を備えておらず、回路に異常、例えば、ショートや、オープン、操作可能範囲を超えるなどが発生すると、電流バランスの発光ダイオード駆動回路はそのまま動作して行き、必要のないパワー損失または回路損壊が生じてしまう。しかも、従来の電流バランスの発光ダイオード駆動回路は、調光機能をも提供できず、ある適用例の要求（例えば、バックライトモジュール）に適応できないため、適用が制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記事由に鑑みて、本発明は、発光ダイオードの検出信号に基づいて、発光ダイオードの駆動が異常であるか否かを判断することで、動作を停止させたり装置に指示を出したりするように保護機能を起動させる。また、あらゆるモードの調光信号の制御が可能、発光ダイオードの輝度を調整できる、調光及び異常信号などの機能を備える発光ダイオード駆動回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明に係る発光ダイオード駆動回路は、変換回路と、少なくとも一つの電流制御ユニットと、少なくとも一つの電流検出ユニットと、駆動制御ユニットとを含む。変換回路は、入力電源に結合され入力電力を直流出力信号に変換し、発光ダイオードモジュールを駆動する。電流制御ユニットそれぞれには、制御ピンと、前記発光ダイオードモジュールに結合される第１出入力ピンと、第２出入力ピンを有する。電流検出ユニットそれぞれは、前記少なくとも一つの電流制御ユニットの前記第２出入力ピンに対応して結合されると共に少なくとも一つの検出信号を生じる。駆動制御ユニットは、前記電流制御ユニットの前記制御ピンと、前記第１出入力ピンと、前記電流検出ユニットに結合されると共に、前記少なくとも一つの検出信号に基づいて、対応する前記電流制御ユニットの前記制御ピンのレベルを前記発光ダイオードモジュールを流れる電流を所定電流値の近傍に安定させるように調整する。また、前記駆動制御ユニットは、前記少なくとも一つの第１出入力ピンの何れか１つが第１所定レベルより高い場合、エラー信号を発生させる。
【０００７】
更に、本発明に係る発光ダイオード駆動回路は、変換回路と、少なくとも一つの電流制御ユニットと、少なくとも一つの電流検出ユニットと、駆動制御ユニットとを含む。変換回路は、入力電源に結合され入力電力を直流出力信号に変換し、発光ダイオードモジュールを駆動する。電流制御ユニットそれぞれには、制御ピンと、前記発光ダイオードモジュールに結合される第１出入力ピンと、第２出入力ピンを有する。電流検出ユニットそれぞれは、前記少なくとも一つの電流制御ユニットの前記第２出入力ピンに対応して結合されると共に少なくとも一つの検出信号を生じる。駆動制御ユニットは、前記電流制御ユニットの前記制御ピンと、前記第１出入力ピンと、前記電流検出ユニットに結合されると共に、前記少なくとも一つの検出信号に基づいて、前記発光ダイオードモジュールを流れた電流を所定電流値の近傍に安定させるように対応する前記電流制御ユニットの前記制御ピンのレベルを調整する。また、前記駆動制御ユニットは、前記少なくとも一つの第１出入力ピンの何れか１つが第１所定レベルより高い場合、エラー信号を発する。
【０００８】
本発明は、さらに、発光ダイオードモジュールを駆動するように前記発光ダイオード駆動回路を制御するための発光ダイオード駆動回路コントローラを提供する。当該発光ダイオード駆動回路コントローラは、電流制御ユニット及び信号処理ユニットを含む。電流制御ユニットは、発光ダイオードモジュールの電流大きさを示す電流検出信号に基づいて、前記発光ダイオードモジュールに直列接続されたパワースイッチを制御するための電流制御信号を発生し、前記電流検出信号レベルを所定電流値の近傍に安定させるようにする。前記信号処理ユニットは、前記パワースイッチ及び前記発光ダイオードモジュールの接点電位信号を検出するとともに前記電流検出信号を受信し、前記電流検出信号が第１所定レベルより低い持続時間が所定時間を超えた場合、或いは前記接点電位信号が第２所定レベルより高い場合、エラー信号を出力する。
【０００９】
以上の概説及び次の詳細な説明は、いずれも例示的なもので、本発明の主張範囲をより詳しく説明するためのものである。本発明に係る他の目的及び利点については、後続の説明及び図面に述べる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
定電圧で発光ダイオードを駆動する発光ダイオード駆動回路は、いままで調光及び保護機能を備えていない。本発明の発光ダイオード駆動回路は、回路異常保護機能を提供できる外、調光信号に基づいて調光するとともに、調光パルス幅変調信号を出力することにより複数組の発光ダイオード駆動回路を同期調光する機能を達成することもできる。以下に、複数の実施例により本発明の技術を説明する。
【００１１】
図２は、本発明に係る好ましい第1実施例の発光ダイオード駆動回路を示す回路図である。図２を参照すると、発光ダイオード駆動回路は、変換回路２００と、電流制御ユニット１２０と、電流検出ユニット１２２と、駆動制御ユニット１３０とを含む。変換回路２００は入力電源ＡＣに結合され、入力電力を直流出力信号Ｖｏｕｔに変換し、発光ダイオードモジュール１１０を駆動する。電流制御ユニット１２０は、制御ピン、第１出入力ピン及び第２出入力ピンを有する半導体スイッチを含む。電流制御ユニット１２０の第１出入力ピンは、発光ダイオードモジュール１１０に直列接続される。電流検出ユニット１２２は抵抗で、電流制御ユニット１２０の第２出入力ピンに結合され、発光ダイオードモジュール１１０を流れた電流の大きさに基づいて電流検出信号Ｓ１を生じる。駆動制御ユニット１３０は、電流制御ユニット１２０の制御ピン、第１出入力ピン及び電流検出ユニット１２２に結合され、検出信号Ｓ１に基づいて電流制御ユニット１２０の制御ピンのレベルを調整することで、電流制御ユニット１２０の等価抵抗値の大きさを調整し、発光ダイオードモジュール１１０を流れる電流を所定電流値の近傍に安定的に保持する。
【００１２】
変換回路２００は、フライバック型変換回路、順方向型変換回路、プッシュプル型変換回路、ハーフブリッジ型変換回路、フルブリッジ型変換回路またはＤＣ／ＤＣ変換回路のいずれかであっても良い。この実施例では、フライバック型変換回路を例として本発明を説明する。該フライバック型変換回路は、変圧器であるトランスＴと、スイッチＳＷ（フライバック型変換回路において、スイッチには一つの半導体スイッチを含むが、他のタイプの変換回路、例えば、ハーフブリッジ型、フルブリッジ型などのような変換回路においては、半導体スイッチを複数含む可能性がある）と、出力キャパシタ２１６と、電圧検出ユニット２３０と、一次側制御ユニット２２０とを含む。トランスＴは一次側と二次側を有する。該一次側は、ブリッジ整流器ＢＤを介して入力電源ＡＣに結合され、該二次側は、整流ユニット２１４により直流出力信号Ｖｏｕｔを生じる。スイッチＳＷは、トランスＴの一次側に結合され、制御信号によりオンやオフの状態の何れかに切り替えられる。出力キャパシタ２１６はトランスＴの二次側に結合され、直流出力信号Ｖｏｕｔのノイズをフィルタすることで直流出力信号Ｖｏｕｔの電圧を安定させる。電圧検出ユニット２３０は、トランスＴの二次側に結合され、直流出力信号Ｖｏｕｔのレベルの高さを検出することにより電圧検出信号を生じ、セパレータ２３２を介して一次側制御ユニット２２０に伝送する。セパレータ２３２によりトランスＴの一次側及二次側を有効に分離することができる。
【００１３】
一次側制御ユニット２２０は、フィードバックされた電圧検出信号に基づいて直流出力信号Ｖｏｕｔが高過ぎるかもしくは低過ぎるかを確認するとともに生じた制御信号のパルス幅を調整することで、直流出力信号Ｖｏｕｔを所定電圧値の近傍に安定させるようにする。
【００１４】
トランスＴの一次側は、入力キャパシタ２１２、初期駆動回路２２２、及び一次側補助コイルを含む。入力キャパシタ２１２は、ブリッジ整流器ＢＤを介する直流入力電圧のレベルを安定させるためのものである。初期駆動回路２２２は、抵抗、キャパシタ、及びダイオードを含む。入力電源ＡＣがブリッジ整流器ＢＤに接続されると、前記抵抗を介して該キャパシタが充電される。前記キャパシタの電圧が起動レベルに達すると、一次側制御ユニット２２０は動作し始め、スイッチＳＷの切替を制御する。前記一次側補助コイルは、トランスＴ内に蓄積されたエネルギーを初期駆動回路２２２のダイオードを介して前記キャパシタに充電する。なお、前記一次側補助コイルと前記二次側のコイルの巻数比が一定であるため、直流出力信号Ｖｏｕｔが所定電圧値の近傍で安定するとともに、初期駆動回路２２２の前記キャパシタの電圧も、ある電圧値の近傍で安定する。また、トランスＴの二次側は、二次側補助コイルを含んでもよい。同様に、二次側補助コイルと二次側のコイルの巻数比が一定であるため、補助整流ユニット２１４’から補助出力キャパシタ２１６’に充電された電圧も所定電圧値で安定し、駆動制御ユニット１３０を駆動するための駆動電圧ＶＤＤを与えることができる。
【００１５】
駆動制御ユニット１３０は、信号処理ユニット１３２及び電流制御ユニット１３４を含む。発光ダイオードモジュール１１０を流れた電流は、同じく電流検出ユニット１２２を流れるので、電流検出ユニット１２２は、発光ダイオードモジュール１１０の電流の大きさを示す電流検出信号Ｓ１を生じる。電流制御ユニット１３４は誤差増幅器でもよく、電流検出信号Ｓ１と第１所定レベルＶｒｅｆ１を比較してその出力する電流制御信号を調整することで、電流制御ユニット１２０中の半導体スイッチの制御ピンの電位、すなわち該半導体スイッチの等価抵抗を調整する。このように、該半導体スイッチの等価抵抗を調整することで、電流検出信号Ｓ１のレベルを第１所定レベルＶｒｅｆ１の近傍に安定させることができ、すなわち、発光ダイオードモジュール１１０を流れる電流が所定電流値に安定させられる。信号処理ユニット１３２は、電流検出信号Ｓ１、電流制御ユニット１２０の制御ピン電位信号Ｓ３、接点電位信号Ｓ２（電流制御ユニット１２０の第２出入力ピンの電位信号）、第２所定レベルＶｒｅｆ２、第３所定レベルＶｒｅｆ３、第４所定レベルＶｒｅｆ４、オン／オフ信号ＯＮＯＦＦ、直流調光信号ＰＷＭＤＣ、及びクロック信号Ｃｌｏｃｋを受信する。信号処理ユニット１３２は、前記複数の信号に基づいて発光ダイオード駆動回路が異常であるか否かを判断し、異常があると判断した場合、エラー信号ＦＡＵＬＴを発信する。該エラー信号は、図２に示すように、一次側制御ユニット２２０に伝送され、一次側制御ユニット２２０により発光ダイオード駆動回路の運行を停止するか否かが決定される。或いは、システムのマイクロプロセサ、例えば液晶ディスプレイの画像マイクロプロセサに出力し、マイクロプロセサにより処置方式を決定する。或いは、ユーザインタフェース素子、例えばエラー表示ランプを介してユーザに知らせ、ユーザに発光ダイオード駆動回路の動作を停止するか否かを決定させる。駆動制御ユニット１３０の詳細な運行及び内部回路は、以下のように説明する。
【００１６】
図３は、本発明に係る第２実施例の駆動制御ユニットを示す回路図である。図３を参照すると、駆動制御ユニット１３０は、信号処理ユニット１３２及び電流制御ユニット１３４を含む。信号処理ユニット１３２は、コンパレータ３０２、３０４、３０６、３０８と、アンドゲート３１０と、ＯＲゲート３１２と、タイムフィルタ３１４、３１６、３１８と、のこぎり波発生器３２０を含む。電流制御ユニット１３４は誤差増幅器でもよく、電流検出信号Ｓ１と第１所定レベルＶｒｅｆ１を比較する。電流検出信号Ｓ１が第１所定レベルＶｒｅｆ１より低い場合、出力する電流制御信号のレベル、すなわち電流制御ユニット１２０中の半導体スイッチのゲート電位を高く調整することで、半導体スイッチの等価抵抗を低下させ、発光ダイオードモジュール１１０の電流の大きさ及び電流検出信号Ｓ１のレベルを向上させる。電流検出信号Ｓ１が第１所定レベルＶｒｅｆ１より高い場合、出力する電流制御信号のレベルを低く調整することで、半導体スイッチの等価抵抗を低下させ、発光ダイオードモジュール１１０の電流の大きさ及び電流検出信号Ｓ１のレベルを降下させる。上記のフィードバック制御手段により、発光ダイオードモジュール１１０の電流を所定電流値の近傍に安定させるようにする。
【００１７】
信号処理ユニット１３２中のコンパレータ３０４は、電流検出信号Ｓ１及び第２所定レベルＶｒｅｆ２を比較する。ここで、第２所定レベルＶｒｅｆ２は第１所定レベルＶｒｅｆ１より低い。正常状態において、電流検出信号Ｓ１が第１所定レベルＶｒｅｆ１と同等であるため、コンパレータ３０４がローレベル信号を出力する。しかしながら、発光ダイオード駆動回路が開回路などの異常状態を生じると、発光ダイオードモジュール１１０の電流を予定の電流の大きさに調整できなくなってしまう。この場合、電流検出信号Ｓ１が第２所定レベルＶｒｅｆ２より低くなり、コンパレータ３０４は、回路異常を表すハイレベル信号を出力する。発光ダイオード駆動回路の起動初期または調光の過程においては、コンパレータ３０４が判断を誤る可能性があるため、本発明の信号処理ユニット１３２は、タイムフィルタ３１６によるクロック信号Ｃｌｏｃｋの計時によって、該異常状態の持続時間が所定時間を超えたか否かを判断する。超えたと判断された場合、異常信号をＯＲゲート３１２に伝送する。本実施例では、クロック信号Ｃｌｏｃｋは、外部から供給されるが、駆動制御ユニット１３０の内部から生じても良い。
【００１８】
信号処理ユニット１３２中のコンパレータ３０２は、第３所定レベルＶｒｅｆ３と電流制御ユニット１２０及び該発光ダイオードモジュール１１０の結合する接点電位信号Ｓ２、すなわち電流制御ユニット１２０の第２出入力ピンの電位信号を比較する。正常状態では、接点電位信号Ｓ２が安全動作領域（ＳＯＡ）内にあり、言い換えれば、接点電位信号Ｓ２が第３所定レベルＶｒｅｆ３より低くなる。
【００１９】
第３所定レベルＶｒｅｆ３は、接点電位信号Ｓ２が電流制御ユニット１２０の耐電圧を超えたり若しくは高すぎたりすると、変換効率が低くなるということを考慮して設定されたものであり、駆動制御ユニット１３０の内部から発生しても、外部から供給されてもよい。例えば、電流制御ユニット１２０は、３０Ｖの耐電圧プロセスで作成され、第３所定レベルＶｒｅｆ３は２５Ｖに設定してもよく、或いは、直流出力信号Ｖｏｕｔが３０Ｖである場合、変換効率が８０％以上の考えをもとに、第３所定レベルＶｒｅｆ３を６Ｖに設定すればよい。発光ダイオードモジュール１１０中に発光ダイオードの損壊やショート或いは他のショートなどの場合が発生し、発光ダイオードモジュール１１０への印加電圧が減少した場合、接点電位信号Ｓ２の電位が上昇され第３所定レベルＶｒｅｆ３を超えてしまうと、コンパレータ３０２は、異常を表すハイレベル信号をＯＲゲート３１２に出力する。ここで注意すべきことは、接点電位信号Ｓ２の比較は、同時に二つやこれ以上の比較レベルを設定して行ってもよく、例えば、上記例の中の６Ｖ及び２５Ｖを同時に設定することで、違う状態で異なる適当な処理を提供することができる。
【００２０】
信号処理ユニット１３２中のコンパレータ３０６は、オン／オフ信号ＯＮＯＦＦがオンを表すハイレベル（すなわち、オフではない時間）にある際、第４所定レベルＶｒｅｆ４と電流制御ユニット１２０の制御ピン電位信号Ｓ３を比較する。オン／オフ信号ＯＮＯＦＦは、イネーブル信号またはパルス調光信号でもよく、本発明は、同一のピンにイネーブル信号またはパルス調光信号を入力すると共にタイムフィルタ３１４により判断することができる。オン／オフ信号ＯＮＯＦＦが所定時間を超えても同一レベルに維持される場合をイネーブル信号であると判断し、逆であれば、パルス調光信号であると判断する。オン／オフ信号ＯＮＯＦＦがオフを表すローレベル信号である際、電流制御ユニット１３４は電流制御ユニット１２０をオフするように制御し、オン／オフ信号ＯＮＯＦＦがオンを表すハイレベル信号である場合、電流制御ユニット１３４は電流制御ユニット１２０に対する制御を回復し、発光ダイオードモジュール１１０の電流を所定電流値の近傍に安定させるようにする。よって、発光ダイオード駆動回路は、調光の機能を達成することが出来る。
【００２１】
ところで、コンパレータ３０６の運行を説明する。正常状態では、電流制御ユニット１２０の半導体スイッチは、リニア領域で操作され、制御ピンの電圧を制御することで電流制御ユニット１２０の等価抵抗を調整する機能を発揮する。しかし、オン／オフ信号ＯＮＯＦＦがオフを表すローレベル信号である際、電流制御信号がローレベルにあるため、電流制御ユニット１２０がオフされ、このとき、制御ピン電位信号Ｓ３を検出すると判断を誤る可能性がある。そのため、コンパレータ３０６は、オン／オフ信号ＯＮＯＦＦがオフを表すローレベルであるときに運行を停止し、オン／オフ信号ＯＮＯＦＦがオフを表すレベルの以外の場合に電流制御信号のレベルを検出する。電流制御ユニット１２０が損壊されショートしてしまう際、制御ピン電位信号Ｓ３をいくら低く調整しても、発光ダイオードモジュール１１０の電流の大きさを降下させることができず、この時、電流制御ユニット１２０の制御ピン電位信号Ｓ３が該第４所定レベルＶｒｅｆ４より低くなり、コンパレータ３０６は、異常を表すハイレベル信号を出力する。タイムフィルタ３１８によるフィルタリングによって、オン／オフ信号ＯＮＯＦＦの変換過程においてコンパレータ３０６が判断を誤る可能性を避けることができる。
【００２２】
ＯＲゲート３１２はコンパレータ３０２、３０４、及び３０６中のいずれかから伝送された異常信号を受信すると、回路動作異常を示すエラー信号ＦＡＵＬＴを出力する。また、回路動作が異常でエラー信号ＦＡＵＬＴが発すると、図３に示すように、アンドゲート３１０により駆動制御ユニット１３０の動作をオフすることができ、或いは、上記のように、システムのほかのマイクロプロセサまたはユーザのみに知らせることができる。もちろん、実際の応用では、回路異常の原因に応じて処理することができ、本発明が挙げられた実施例の応用方式に限られない。
【００２３】
調光信号は、上記のようなパルス信号のほか、直流調光信号であってもよい。図３に示すように、コンパレータ３０８は、直流調光信号ＰＷＭＤＣ及びのこぎり波発生器３２０が生じた鋸波信号を受信するとともに、これらの信号に基づいてパルス幅変調信号ＰＷＭＯＵＴを出力する。これによって、他の発光ダイオード駆動回路の駆動制御ユニットは、パルス幅変調信号ＰＷＭＯＵＴをオン／オフ信号ＯＮＯＦＦとして入力し同期調光の機能に達する。上記同期要求が必要でない場合、パルス幅変調信号ＰＷＭＯＵＴをオン／オフ信号ＯＮＯＦＦとして元の駆動制御ユニット１３０に戻し、電流制御ユニット１２０を周期的にオフすることで調光の機能を達成する。実際的には、駆動制御ユニット１３０のパルス幅変調信号ＰＷＭＯＵＴの出力端及びオン／オフ信号ＯＮＯＦＦの入力端を異なる２つのピンにそれぞれパッケージするが、調光信号が直流調光かつ同期要求がない場合には、上記２つのピンを接続すればよい。
【００２４】
図４は、本発明に係る第３実施例の駆動制御ユニットを示す回路図である。図４の実施例は、図３の実施例と比べると、主に電流制御ユニット１２０に違いがある。図４に示された電流制御ユニット１２０は、カレントミラーユニット１２４及び選択ユニット１２６を含む。カレントミラーユニット１２４は、複数の半導体スイッチを含み、半導体スイッチそれぞれは、制御端、第１出入力端、及び第２出入力端を有する。複数の制御端は、電流制御ユニット１２０の制御ピンとして互いに結合される。複数の第１出入力端を発光ダイオードモジュールに結合し、かつ複数の第２出入力端を対応する電流検出ユニット１２２に結合し、電流制御ユニット１２０の第２出入力ピンとする。選択ユニット１２６は、カレントミラーユニット１２４の複数の半導体スイッチの第１出入力端に結合され、複数の第１出入力端の何れか一つのレベル信号を接点電位信号Ｓ２として選択し駆動制御ユニット１３０に出力する。選択ユニット１２６は、複数のダイオードを含み、複数のダイオードの陽極を、それぞれカレントミラーユニット１２４中の半導体スイッチの第１出入力端に対応して結合し、複数のダイオードの陰極を、互いに結合して電流制御ユニット１２０の第１出入力端とする。このように、選択ユニット１２６は、複数の半導体スイッチの第１出入力端における最高電位を持つものを出力し、すなわち、異常が発生することによりある半導体スイッチの第１出入力端が異常に上昇する場合、駆動制御ユニット１３０は異常と判断してエラー信号ＦＡＵＬＴを出力することができる。よって、本発明の駆動制御ユニットは、複数の並列／直列のある発光ダイオードモジュールを応用したものを駆動できる。
【００２５】
図５は、本発明に係る第４実施例の駆動制御ユニットを示す回路図である。図４の実施例と比べると、図５の駆動制御ユニット１３０は、複数の信号プロセサ１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃからなる信号処理ユニット１３２により個別的に判断し異常保護機能を実行する。図５では、図３に示す実施例の素子と同じ機能を有する素子に同じ符号を与えるとともに、対応する制御グループに応じてａ、ｂ、ｃを付けて区分する。各制御グループの素子間の動作が、図３の説明と同じであるので、ここで、各制御グループ間の信号関係のみを説明する。本実施例では、半導体スイッチ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの同時切替によって大きな電圧リプル（voltage ripple）が生じることを避けるために、遅延信号Ｄｅｌａｙによって多層パルス発生器１３６よりパルス幅変調信号ＰＷＭａ、ＰＷＭｂ、ＰＷＭｃを発生し電流制御ユニット１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃをそれぞれ制御することで、複数の半導体スイッチ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃのオン及びオフに時間差を与える。遅延信号Ｄｅｌａｙは、外部信号或いは駆動制御ユニット１３０の内部から発生されてもよい。信号プロセサ１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの何れかは、対応する発光ダイオード駆動回路に異常があると判断した場合、例えば、半導体スイッチ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの制御ピンの何れか１つが第４所定レベルＶｒｅｆ４より低いことや、第２出入力ピンの何れか１つが第２所定レベルＶｒｅｆ２より予定時間長に亘り持続的に低いことや、第１出入力ピンの何れか１つが第３所定レベルＶｒｅｆ３より高いことになると、駆動制御ユニット１３０は、対応する電流制御ユニット中の半導体スイッチ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの何れかをオフするように選択することで異常な発光ダイオード駆動回路の運行を停止する。或いは、電流制御ユニット中の半導体スイッチ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃを全てオフし、ＯＲゲート１３８によってエラー信号ＦＡＵＬＴを発する。多相パルス発生器１３６が受信したパルス調光信号は、上記のオン／オフ信号ＯＮＯＦＦのほか、直流調光信号ＰＷＭＤＣであっても良い。さらに、信号プロセサ１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの何れかによって（図５には信号プロセサ１３２ｃを例示する）直流調光信号ＰＷＭＤＣはパルス調光信号に変更される。多相パルス発生器１３６は、さらに、パルス幅変調信号ＰＷＭＯＵＴを他の回路の同期に使用するためのものとして出力する。また、発光ダイオードモジュール１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、同じ発光ダイオードまたは異なる発光ダイオードの何れかであってもよい。例えば、それぞれ、赤色発光ダイオードモジュール、緑色発光ダイオードモジュール、青色発光ダイオードモジュールである。同じ発光ダイオードモジュールである場合、電流制御ユニット１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃのそれぞれが受信した第１所定レベルＶｒｅｆ１も同じであり、異なる発光ダイオードモジュールである場合には、複数の第１所定レベルＶｒｅｆ１も異なっても良い。
【００２６】
図６は、本発明に係る第５実施例の発光ダイオード駆動回路を示す回路図である。上記の実施例と比べると、図６の発光ダイオード駆動回路中の変換回路２００’は、ＤＣ／ＤＣ昇圧変換回路であり、その昇圧割合（出力電圧／入力電圧）は、パルス幅変調コントローラの制御信号のデュティサイクルにより定められ、トランスのように巻数比で定められるものではない。図６に示す変換回路２００’は、コンバータ２１０’、変換制御ユニット２２０’（すなわち、パルス幅変調コントローラ）、及び電圧検出ユニット２３０’を含む。コンバータ２１０’は、インダクタンス、整流ユニット、キャパシタ、及び切替スイッチを含む。前記インダクタンスが直流入力電源Ｖｄｃに結合され、前記切替スイッチが前記インダクタンスに結合され、変換制御ユニット２２０’が発生した制御信号によりオン及びオフ状態の間で切り替えられる。前記整流ユニットは一端が前記インダクタンスと切替スイッチの接点に結合され、他端が発光ダイオードモジュール１１０に結合される。前記キャパシタは前記整流ユニットと発光ダイオードモジュール１１０の接点に結合され、直流出力信号Ｖｏｕｔを与える。電圧検出ユニット２３０’が発光ダイオードモジュール１１０の両端の何れか一つに結合され、当該結合された端のレベルに基づいて電圧検出信号を生じる。変換制御ユニット２２０’は、当該電圧検出信号に基づいて制御信号を生じ、電圧検出ユニット２３０’が検出した前記結合された端のレベルを所定電圧値の近傍に安定させるようにする。図６に示すように、電圧検出ユニット２３０’を発光ダイオードモジュール１１０の負端、すなわち、電流制御ユニット１２０の第１出入力ピンに結合することによって、当該第１出入力ピンの電圧を所定の電圧値に安定させることができるようになり、発光ダイオードモジュールの変換効率を確保できる。
【００２７】
しかし、前記の説明は、単に本発明の好ましい具体的な実施例の詳細説明及び図面に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を局限するものではなく、本発明の主張する範囲は、特許請求の範囲に基づくべきであり、いずれの当該分野における通常の知識を有する専門家も本発明の分野の中で、適当に変更や修飾などを実施できるが、それらの実施が本発明の主張範囲内に含まれるべきことは言うまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の電流バランスの発光ダイオード駆動回路を示す回路図である。
【図２】本発明に係る好ましい実施例の発光ダイオード駆動回路を示す回路図である。
【図３】本発明による駆動制御ユニットの実施例を示す回路図である。
【図４】本発明による駆動制御ユニットのもう一つの実施例を示す回路図である。
【図５】本発明による駆動制御ユニットの他の一つの実施例を示す回路図である。
【図６】本発明に係るもう一つの実施例の発光ダイオード駆動回路を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  発光ダイオードモジュール
２０  電流バランサ
３０  ＡＣ／ＤＣコンバータ
４０  ＤＣ／ＤＣコンバータ
ＡＣ  入力電源
ＶＤＤ  直流電圧
Ｖｉｎ  駆動電圧
Ｒ  抵抗
１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ  発光ダイオードモジュール
１２０  電流制御ユニット
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ  半導体スイッチ
１２２、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ電流検出ユニット
１２４  カレントミラーユニット
１２６  選択ユニット
１３０  駆動制御ユニット
１３２  信号処理ユニット
１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ  信号プロセサ
１３４、１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ  電流制御ユニット
１３６  多相パルス発生器
１３８  ＯＲゲート
２００、２００’  変換回路
２１０’  コンバータ
２１２  入力キャパシタ
２１４  整流ユニット
２１４’  補助整流ユニット
２１６  出力キャパシタ
２１６’  補助出力キャパシタ
２２０  一次側制御ユニット
２２０’  変換制御ユニット
２２２  初期駆動回路
２３０、２３０’  電圧検出ユニット
２３２  セパレータ
３０２、３０４、３０６、３０８  コンパレータ
３１０  アンドゲート
３１２  ＯＲゲート
３１４、３１６、３１８  タイムフィルタ
３２０  のこぎり波発生器
Ｔ  トランス
ＢＤ  ブリッジ整流器
ＳＷ  スイッチ
ＡＣ  入力電源
Ｖｏｕｔ  直流出力信号
Ｓ１  電流検出信号
Ｓ３  制御ピン電位信号
Ｓ２  接点電位信号
Ｖｒｅｆ１  第１所定レベル
Ｖｒｅｆ２  第２所定レベル
Ｖｒｅｆ３  第３所定レベル
Ｖｒｅｆ４  第４所定レベル
ＯＮＯＦＦ  オン／オフ信号
ＰＷＭＤＣ  直流調光信号
Ｃｌｏｃｋ  クロック信号
ＦＡＵＬＴ  エラー信号
ＰＷＭＯＵＴ  パルス幅変調信号
Ｄｅｌａｙ  遅延信号
ＰＷＭ、ＰＷＭａ、ＰＷＭｂ、ＰＷＭｃ  パルス幅変調信号
Ｖｄｃ  直流入力電源
【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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