CN117063615A - 发光元件驱动装置、发光装置以及车辆 - Google Patents
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Abstract
发光元件驱动装置(5)包括:第一外部端子(SET端子),其能够与第一设定电阻(Rset)连接;第二外部端子(SET_TH端子),其能够与配置在发光元件光源(10)周围的负特性的第一热敏电阻(TH1)连接;电流设定部(2),其根据所述第一设定电阻的电阻值生成设定电流(Iset);电流追加部(3),其对所述第一热敏电阻的电阻值生成负特性的追加电流(Iadd);以及电流驱动器(1),其根据作为所述设定电流与所述追加电流的总和的基准电流(Iref),生成在连接于电源电压(Vin)的施加端与接地端之间的所述发光元件光源中流过的输出电流(Iout)。
Description
技术领域
本公开涉及发光元件驱动装置。
背景技术
以往,开发了各种驱动LED(light emitting diode;发光二极管)等发光元件的发光元件驱动装置。
例如在专利文献1中公开了现有的LED驱动装置。专利文献1的LED驱动装置具有电流设定部。根据由电流设定部生成的基准电流,生成向LED供给的输出电流。电流设定部与外置在LED驱动装置的外部的设定电阻和负特性热敏电阻连接。电流设定电阻和负特性热敏电阻并联连接。由电流设定部实现的电流设定特性是正特性(电流设定电阻的电阻值越大,基准电流越高的特性)。由此,热敏电阻的周围温度越高,越能够降低基准电流,因此能够进行输出电流的温度降额(derating)。
另外,例如在专利文献2中公开了以往的发光元件驱动装置。专利文献2的发光元件驱动装置具有:电流驱动器,其生成在连接于电源电压的施加端与接地端之间的发光元件光源中流过的输出电流;以及旁路功能部,其在上述电源电压降低时,对构成上述发光元件光源的多个发光元件中的至少一个进行旁路,减少流过上述输出电流的发光元件的串联级数。由此,即使电源电压降低,也能够维持发光元件光源的点亮。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-71712号公报
专利文献2:国际公开第2019/187279号
发明内容
发明所要解决的课题
然而,LED具有随着LED的周围温度的上升而亮度大幅降低的特性。在以往的LED驱动装置的温度降额中,随着温度上升而使输出电流降低,因此在LED的亮度控制方面存在改善的余地。
鉴于上述状况,本公开的第一目的在于提供一种能够抑制相对于温度变化的发光元件的亮度变化的发光元件驱动装置。
另外,在上述现有的发光元件驱动装置中,在电源电压启动时,在电源电压低时通过旁路功能部进行旁路,之后,若电源电压变高,则解除旁路。然而,假设在旁路对象的发光元件产生开路的情况下,在被旁路时,电流流过旁路对象以外的发光元件而该发光元件点亮,但之后,若解除旁路,则电流不流过该发光元件,该发光元件熄灭。由此,对于人的眼睛而言,在电源电压启动时发光元件瞬间点亮后,看起来熄灭,这是不期望的。
鉴于上述状况,本公开的第二目的在于提供一种发光元件驱动装置,在具有旁路功能的发光元件驱动装置中,通过有效的结构来实现针对由开路发生引起的发光元件的异常点亮的抑制。
用于解决课题的手段
例如,本公开的一个方式的发光元件驱动装置构成为具有:第一外部端子,其能够与第一设定电阻连接;第二外部端子,其能够与配置在发光元件光源周围的负特性的第一热敏电阻连接;电流设定部,其根据所述第一设定电阻的电阻值生成设定电流;电流追加部,其针对所述第一热敏电阻的电阻值生成负特性的追加电流;以及电流驱动器,其根据作为所述设定电流与所述追加电流的总和的基准电流,生成在连接于电源电压的施加端与接地端之间的所述发光元件光源中流过的输出电流。
另外,例如,本公开的一个方式的发光元件驱动装置具备:电流驱动器,其生成流过连接在电源电压的施加端与接地端之间的发光元件光源的输出电流;第一外部端子,其能够与串联连接包含在所述发光元件光源中的高电位侧光源和低电位侧光源的节点连接;旁路控制部,其根据所述电源电压,从所述第一外部端子引入所述输出电流来控制将所述低电位侧光源旁路的路径的接通状态;恒流源和开关,其设置在所述电源电压的施加端与第一外部端子之间;比较器,其将所述第一外部端子的电压与开路检测阈值电压进行比较来输出检测信号;UVLO电路,其将所述电源电压与UVLO(Under Voltage Lock Out)阈值电压进行比较来输出UVLO检测信号;以及可变设定部,其联动方式可变地设定所述开路检测用阈值电压和所述UVLO阈值电压,在所述电源电压上升时,所述旁路控制部将所述路径设为断开状态,并且,在所述UVLO检测信号表示UVLO解除的情况下,将所述开关切换为接通状态,在所述检测信号表示所述第一外部端子的电压超过了所述开路检测阈值电压的情况下,判定为在比所述节点靠低电位侧发生了开路,维持所述路径的断开状态。
发明效果
根据本公开的发光元件驱动装置,能够抑制相对于温度变化的发光元件的亮度变化。
另外,根据本公开的发光元件驱动装置,在具有旁路功能的发光元件驱动装置中,能够通过有效的结构来抑制因发生开路而引起的发光元件的异常的点亮。
附图说明
图1是表示例示性的实施方式的LED发光装置的整体结构的图。
图2是表示电流设定部和电流追加部各自的具体的内部结构例的图。
图3是表示红色LED的情况下的LED周围温度与亮度的关系的一例的图表。
图4是表示LED光源的周围温度与设定电阻Rset_th和热敏电阻TH1的组合电阻值的关系的一例的图表。
图5是与图4对应地表示LED光源的周围温度与追加电流Iadd的关系的一例的图表。
图6是与图4和图5对应地表示LED光源的周围温度与基准电流Iref的关系的一例的图表。
图7是表示插座型LED模块的一例的平面图。
图8是搭载有LED驱动装置的车辆的一例的外观图(前面)。
图9是搭载有LED驱动装置的车辆的一例的外观图(后面)。
图10是表示例示性的实施方式的LED发光装置的整体结构的图。
图11是表示CR计时器的内部结构例的图。
图12是表示在比节点Nx靠低电位侧未发生开路的情况的图。
图13是表示在比节点Nx靠低电位侧发生了开路的情况的图。
图14是表示在比节点Nx靠低电位侧未发生开路的情况下的动作的图。
图15是表示在比节点Nx靠低电位侧发生了开路的情况下的动作的图。
图16是表示第一输出电流和第二输出电流的图。
图17是表示可变设定部的第一结构例的图。
图18是表示可变设定部的第二结构例的图。
图19是表示插座型LED模块的结构例的平面图。
图20是电路板中的配线图案的一例的放大图。
图21是电路板中的配线图案的另一例的放大图。
图22是表示搭载有LED驱动装置的车辆的一例外观图(前面)。
图23是表示搭载有LED驱动装置的车辆的一例外观图(后面)。
具体实施方式
<<第一技术方案>>
以下,对第一技术方案进行说明。
<1.LED发光装置>
图1是表示例示性的实施方式的LED发光装置X1的整体结构的图。LED发光装置X1是从电池B接受电源电压Vin的供给而点亮的车载灯。此外,作为LED发光装置X1的一个例子,能够举出前照灯、白天行驶用灯、尾灯、刹车灯或者转向灯等。上述电池是搭载LED发光装置X1的车辆的电源,优选使用铅蓄电池或锂离子电池等。
如图1所示,LED发光装置X1除了包括LED驱动装置5和LED光源10之外,还包括设定电阻Rset、Rset_th和热敏电阻TH1、TH2作为外置于LED驱动装置5的各种分立部件。
LED驱动装置5是从电池B接受电源电压Vin的供给而动作,生成用于向LED光源10供给的输出电流Iout的半导体集成电路装置(所谓的LED驱动器IC)。
LED驱动装置5具有VIN端子、OUT端子、THD端子、SET端子、SET_TH端子以及GND端子作为用于确立与外部的电连接的外部端子。VIN端子与电源电压Vin的施加端连接。即,LED驱动装置5经由VIN端子接受电源电压Vin的供给。
LED光源10是由串联连接的多个LED芯片(发光元件)构成的LED串。另外,LED光源10可以由单体的LED构成,也可以由串联和并联连接的LED芯片构成。
LED驱动装置5集成地具有电流驱动器1、电流设定部2、电流追加部3以及恒流源4作为内部结构。
另外,图1仅示出LED驱动装置5的内部结构中的一部分,LED驱动装置5除了图1所示的结构以外,还具有控制逻辑部、进行LED光源10的PWM(Pulse Width Modulation:脉宽调制)调光的调光部、各种异常检测部、用于向外部通知异常的异常通知部、生成内部电压的内部电源电路以及UVLO(Under Voltage Lock Out:欠压锁定)电路等。
电流驱动器1设置在VIN端子与OUT端子之间。LED光源10的阳极与OUT端子连接。LED光源10的阴极与接地端连接。电流驱动器1生成流过连接在电源电压Vin的施加端与接地端之间的LED光源10的输出电流Iout。
电流驱动器1进行输出电流Iout的恒流控制,以使输出电流Iout与规定的目标值一致。虽然在图1中未图示,但电流驱动器1例如构成为包括:输出晶体管,其设置在输出电流Iout流过的电流路径上;感测电阻,其将输出电流Iout转换为反馈电压;以及误差放大器,其进行输出晶体管的线性驱动以使反馈电压与基准电压一致。此外,输出电流Iout的目标值能够根据后述的基准电流Iref任意地设定。
电流设定部2生成设定电流Iset。设定电流Iset用于生成基准电流Iref。即,电流设定部2生成用于设定输出电流Iout的目标值的设定电流Iset。设定电流Iset能够通过调整与SET端子外部连接的设定电阻Rset的电阻值来进行调整。
此外,在内部电压Vreg的施加端与THD端子之间设有恒流源4。THD端子与热敏电阻TH2外部连接。热敏电阻TH2是负特性热敏电阻。负特性热敏电阻具有温度越高则电阻值越小的特性。热敏电阻TH2配置在LED光源10的周围。恒流源4使恒流Ithd经由THD端子流向热敏电阻TH2,从而在THD端子生成端子电压Vthd。电流设定部2基于端子电压Vthd调整设定电流Iset。由此,进行根据LED光源10的周围温度来调整输出电流Iout的温度降额。
电流追加部3生成追加电流Iadd。基准电流Iref通过设定电流Iset与追加电流Iadd的合成(总和)而生成。在LED驱动装置5的外部,在SET_TH端子与接地端之间串联连接有设定电阻Rset_th和热敏电阻TH1。热敏电阻TH1是负特性热敏电阻,配置在LED光源10的周围。电流追加部3基于设定电阻Rset_th的电阻值和热敏电阻TH1的电阻值(即,设定电阻Rset_th和热敏电阻TH1的合成电阻值)以及端子电压Vthd来调整追加电流Iadd。因此,电流追加部3根据LED光源10的周围温度来调整输出电流Iout,由此进行LED光源10的亮度控制和温度降额。
<2.输出电流的调整方法>
图2是表示电流设定部2和电流追加部3各自的具体的内部结构例的图。
电流设定部2具有输出晶体管2A和误差放大器2B。输出晶体管2A配置在设定电流Iset流过的路径上,并且由NMOS晶体管(N沟道MOSFET)构成。输出晶体管2A的源极与SET端子连接。输出晶体管2A与SET端子连接的节点连接于误差放大器2B的反相输入端(-)。误差放大器2B的非反相输入端(+)与THD端子连接。误差放大器2B的输出端与输出晶体管2A的栅极连接。
电流追加部3具有输出晶体管3A和误差放大器3B。输出晶体管3A配置在追加电流Iadd流过的路径上,由NMOS晶体管构成。输出晶体管3A的漏极与输出晶体管2A的漏极连接。输出晶体管3A的源极连接于SET_TH端子。输出晶体管3A与SET_TH端子连接的节点连接于误差放大器3B的反相输入端(-)。误差放大器3B的非反相输入端(+)与THD端子连接。误差放大器3B的输出端与输出晶体管3A的栅极连接。
通过如上所述的电流设定部2的结构,以SET端子的电压与端子电压Vthd一致的方式进行控制,因此设定电流Iset如下述式那样表示:
Iset=Vthd/Rset
其中,Vthd=TH2×Ithd(TH2:热敏电阻TH2的电阻值)
因此,设定电流Iset相对于设定电阻Rset具有负特性(设定电阻Rset的电阻值越大,设定电流Iset越小的特性),并且相对于热敏电阻TH2(端子电压Vthd)具有正特性(热敏电阻TH2的电阻值越大(端子电压Vthd越高),设定电流Iset越大的特性)。
另外,通过上述那样的电流追加部3的结构,SET_TH端子的电压被控制为与端子电压Vthd一致,因此追加电流Iadd如下述式那样表示:
Iadd=Vthd/(Rset_th+TH1)
(TH1:热敏电阻TH1的电阻值)
因此,追加电流Iadd对于热敏电阻TH1的电阻值具有负特性(热敏电阻TH1的电阻值增大,追加电流Iadd越小的特性),并且对于热敏电阻TH2(端子电压Vthd)具有正特性(热敏电阻TH2的电阻值越大(端子电压Vthd越高),追加电流Iadd越大的特性)。
另外,基准电流Iref为:
Iref=Iset+Iadd
基准电流Iref越大,输出电流Iout的目标值被设定得越大(相对于基准电流Iref为正特性)。
由此,当LED光源10的周围温度变高、热敏电阻TH1的电阻值变小时,追加电流Iadd变大。此外,当LED光源10的周围温度变高、热敏电阻TH2的电阻值变小时,追加电流Iadd变低,但与该变低的变化相比,由热敏电阻TH1引起的追加电流Iadd的增加的变化更大,因此随着温度上升,追加电流Iadd增加。
在此,在图3中示出了红色LED的情况下的LED周围温度(横轴)与亮度(纵轴)的关系(LED电流为规定的固定值的情况)的一例。其中,纵轴的亮度以亮度相对于20℃下的亮度的比率表示。特性根据使用的LED而不同,在图3中用实线和虚线表示两个特性的例子。这样,LED具有亮度随着温度上升而大幅降低的特性。因此,通过如上述那样随着LED光源10的周围温度的上升而增加追加电流Iadd,能够增大基准电流Iref,进而增大输出电流Iout,而抑制亮度的降低。
图4示出了LED光源10的周围温度(LED周围温度)与设定电阻Rset_th和热敏电阻TH1的合成电阻值之间的关系的一例。如上所述,温度越高,合成电阻值越小,但是不仅热敏电阻TH1而且将作为固定电阻的设定电阻Rset_th串联连接而使用,从而在温度较高的的地方抑制合成电阻值的变化。由此,能够抑制在温度较高的地方追加电流Iadd变得过大。
另外,图5与图4对应地表示LED周围温度与追加电流Iadd的关系的一例。这样,在温度低的地方,温度越高,追加电流Iadd越增加,但在温度高的地方,如图4所示,上述合成电阻值的变化被抑制,因此热敏电阻TH2(端子电压Vthd)的影响变大,温度越高,追加电流Iadd越减少。由此,能够在温度较高的地方使基准电流Iref、进而使输出电流Iout随着温度上升而减少,能够抑制LED光源10的发热。因此,能够实现LED光源10的长寿命化。
另外,图6与图4及图5对应地表示LED周围温度与基准电流Iref的关系的一例。LED周围温度越高,热敏电阻TH2的电阻值越小,并且设定电流Iset越小。伴随LED温度上升的追加电流Iadd的增加的变化比设定电流Iset的减少的变化大,因此基准电流Iref增加。但是,在LED周围温度高的地方,随着温度上升,如图5所示,追加电流Iadd减少,因此,随着设定电流Iset的减少,基准电流Iref大幅减少。由此,能够在LED周围温度高的地方使输出电流Iout减少,抑制LED光源10的发热。
此外,在电流追加部3中的误差放大器3B的非反相输入端(+)不限于连接THD端子,例如也可以连接固定值的内部电压的施加端。在该情况下,在LED周围温度较高的地方,追加电流Iadd不会减少,但通过使用设定电阻Rset_th来抑制追加电流Iadd的增加。
<3.插座型LED模块>
图7是作为将此前说明的LED发光装置X1具体化的一例而示出插座型LED模块Y的平面图。本结构例的插座型LED模块Y例如是车载用的照明器具,具备电路板300、LED芯片400、白色树脂480、反射器600、LED驱动装置5以及插座900。但是,图7所示的LED芯片400与图1的例子对应地示出了构成LED光源10的LED芯片为3个的情况,但LED芯片的个数不限于此。另外,在图7中,为了方便,省略了相对于LED驱动装置5外置的电子部件的图示。
电路板300具有基材和形成于该基材的配线图案(参照本图的斜线阴影区域)。基材为矩形状,例如由玻璃环氧树脂构成。配线图案是为了安装LED芯片400和各种电子部件而铺设在基材的表面上的导电性部件,例如由Cu或Ag等金属构成。在电路板300的上表面搭载有LED驱动装置5以及各种外置部件等。各电子部件通过铺设在电路板300的上表面和下表面的配线图案连接而构成电路,用于使LED芯片400以期望的发光状态点亮。
反射器600例如由白色树脂构成,以包围LED芯片400的方式固定于电路板300的中央区域。反射器600用于将从LED芯片400向侧方发出的光朝向上方反射。在反射器600形成有反射面601。反射面601包围LED芯片400。此外,虽然在图7中未示出,但反射面601以在电路板300的厚度方向上越远离电路板300则在与电路板300的厚度方向成直角的方向上越远离LED芯片400的方式倾斜。即,反射面601的与电路板300的厚度方向正交的截面成为越朝向反射器600的开口侧越大的锥形状。
白色树脂480由不透射来自LED芯片400的光的呈白色的树脂材料构成,相当于不透明树脂的一例。从图7可知,白色树脂480包围LED芯片400,其外周缘到达反射器600的反射面601。因此,在图7中,从LED芯片400向反射面601在图中上下方向和左右方向上扩展的区域被白色树脂480填埋。
插座900是用于搭载电路板300并安装于例如汽车等的部件。插座900例如由合成树脂构成,例如通过注塑成型而形成。插座900具备用于搭载电路板300的搭载部910以及用于安装于汽车等的安装部。搭载部910呈一方开口的圆筒形状,在搭载部910的内侧底面搭载有电路板300。在搭载部910的内侧底面固定有例如铝制的圆形的板即散热板950。电路板300通过利用粘接剂将下表面粘接于散热板950的上表面而搭载于插座900的搭载部910。
白色树脂480覆盖从LED芯片400的支撑电路板到反射器600的反射面601的整个环状区域。因此,被反射面601包围的区域除了LED芯片400所占的区域之外,被白色树脂480覆盖。由此,能够更多地反射来自LED芯片400的半导体层的光。这适于插座型LED模块Y的高亮度化。另外,不需要对电路板300的被反射面601包围的区域另外实施使光适当地反射的处理。
通过具备具有反射面601的反射器600,能够更明亮地照射插座型LED模块Y的正上方方向。
特别是,在这样的插座型LED模块Y中设有LED芯片400(LED光源10)的情况下,LED光源10的周围温度容易上升。因此,通过如本实施方式的LED驱动装置5那样进行亮度控制来抑制伴随LED周围温度的上升的亮度的降低的效果变得重要。而且,如本实施方式的LED驱动装置5那样,通过在LED周围温度高的地方进行使输出电流Iout减少的温度降额,抑制LED光源10的发热的效果变得重要。
<4.用途>
例如,如图8和图9所示,以上说明的LED驱动装置5包括能够组装到车辆X10的前照灯(适当包括远光灯/近光灯/停车指示灯/雾灯等)X11、白天行驶用灯(DRL[daylightrunning lamps])X12、尾灯(适当包括停车指示灯或倒车灯等)X13、刹车灯X14、转向灯X15等发光装置中来用。
此外,LED驱动装置5可以与成为驱动对象的LED光源10一起作为模块(上述的插座型LED模块Y等)来提供,也可以与LED光源10独立地作为IC单体来提供。
<5.变形例>
以上,对例示性的实施方式进行了说明,但在本发明的主旨的范围内,实施方式能够进行各种变形例。
例如,在上述实施方式中,以作为发光元件而使用LED的结构为例进行了说明,但本发明的结构并不限定于此,也可以使用具有亮度随着温度的上升而降低的特性的LED以外的发光元件。
另外,在上述实施方式中,以电流驱动器1为电流源型(=使输出电流Iout从电源端流入LED光源10的阳极的输出形式)的情况为例,但LED驱动装置5的结构不限于此,电流驱动器1也可以为电流漏型(=从LED光源10的阴极向接地端引入输出电流Iout的输出形式)。
<6.附记>
如上所述,例如,根据本公开的发光元件驱动装置(5)包括:
第一外部端子(SET端子),其能够与第一设定电阻器(Rset)连接;
第二外部端子(SET_TH端子),其能够与配置在发光元件光源(10)周围的负特性的第一热敏电阻(TH1)连接;
电流设定部(2),其基于第一设定电阻的电阻值生成设定电流(Iset);
电流追加部(3),其对第一热敏电阻的电阻值生成负特性的追加电流(Iadd);以及
电流驱动器(1),其基于设定电流和所述追加电流的总和即基准电流(Iref)来生成流过在电源电压(Vin)的施加端与接地端之间连接的发光元件光源的输出电流(Iout)(第一结构)。
此外,在上述第一结构中,与第一热敏电阻(TH1)串联连接的第二设定电阻(Rset_th)能够与上述第二外部端子(SET_TH端子)连接,上述电流追加部可以对第一热敏电阻和第二设定电阻的合成电阻值生成负特性的上述追加电流(第二结构)。
另外,在上述第二结构中,也可以构成为,还具有:第三外部端子(THD端子),其能够与配置在上述发光元件光源的周围的负特性的第二热敏电阻(TH2)连接;以及恒流源(4),其与上述第三外部端子连接,上述电流追加部对上述第三外部端子的端子电压(Vthd)生成正特性的上述追加电流(第三结构)。
另外,在上述第三结构中,也可以构成为,上述电流设定部对上述端子电压生成正特性的上述设定电流(第四结构)。
此外,在上述第四结构中,也可以构成为,上述电流设定部具有:第一输出晶体管(2A),其配置在上述设定电流流过的路径上;以及第一误差放大器(2B),其包括:与连接上述第一输出晶体管的第一端和上述第一外部端子(SET端子)的第一节点相连接的第一输入端、与上述端子电压(Vthd)的施加端连接的第二输入端、以及与上述第一输出晶体管的控制端连接的输出端(第五结构)。
此外,在上述第一至第五结构中的任一结构中,也可以构成为,上述电流追加部具有:第二输出晶体管(3A),其配置在上述追加电流流过的路径;以及第二误差放大器(3B),其包括:与连接上述第二输出晶体管的第一端和上述第二外部端子(SET_TH端子)的第二节点相连接的第一输入端、与基准电压(Vthd)的施加端连接的第二输入端、以及与上述第二输出晶体管的控制端连接的输出端(第六结构)。
此外,在上述第六结构中,也可以构成为,还具有:第三外部端子(THD端子),其能够与配置在上述发光元件光源的周围的负特性的第二热敏电阻(TH2)连接;以及恒流源(4),其与上述第三外部端子连接,在上述第二外部端子(SET_TH端子)上能够连接与上述第一热敏电阻串联连接的第二设定电阻(Rset_th),上述基准电压是上述第三外部端子的端子电压(Vthd)(第七结构)。
另外,本公开的发光装置(X1)构成为具有上述第一至第七结构中任一结构的发光元件驱动装置(5)和上述发光元件光源(10)(第八结构)。
此外,在上述第八结构中,也可以构成为,上述发光元件光源是LED光源(第九结构)。
另外,在上述第八或第九结构中,也可以构成为,还具有:电路板(300),其设置有用于安装上述发光元件光源和上述发光元件驱动装置的配线图案;以及插座(900),其搭载上述电路板(第十结构)。
另外,本公开的车辆(X10)构成为具有上述第八至第十结构中的任一结构的发光装置。
<<第二技术方案>>
以下,对第二技术方案进行说明。另外,在以下的说明中,关于分别表示构成要素和信号的符号,视为与上述的第一技术方案无关联性。
<1.LED发光装置>
图10是表示例示性的实施方式的LED发光装置X1的整体结构的图。LED发光装置X1是从未图示的电池接受电源电压Vin的供给而点亮的车载灯。此外,作为LED发光装置X1的一个例子,能够举出前照灯、白天行驶用灯、尾灯、刹车灯或者转向灯等。上述电池是搭载LED发光装置X1的车辆的电源,优选使用铅蓄电池或锂离子电池等。
如图10所示,LED发光装置X1包括LED驱动装置15和LED光源200。LED驱动装置15是从上述电池接受电源电压Vin的供给而动作,生成用于向LED光源200供给的输出电流Iout的半导体集成电路装置(所谓的LED驱动器IC)。
LED驱动装置15具有VIN端子、OUT端子、ISINK端子、CRT端子、DISC端子以及CNT端子作为用于确立与外部的电连接的外部端子。VIN端子与电源电压Vin的施加端连接。即,LED驱动装置15经由VIN端子接受电源电压Vin的供给。
LED光源200是由串联连接的多个LED芯片(发光元件)构成的LED串。LED光源200分为高电位侧LED 201(高电位侧光源)和低电位侧LED 202(低电位侧光源)。
高电位侧LED 201由至少一个LED芯片构成。在图10所示的例子中,高电位侧LED201由串联连接的两个LED芯片构成。高电位侧LED 201的阳极与LED驱动装置15的OUT引脚(pin)(=输出电流Iout的输出端)连接。
低电位侧LED 202由至少一个LED芯片构成。在图10所示的例子中,低电位侧LED202由串联连接的两个LED芯片构成。低电位侧LED 202的阴极与接地端连接。另一方面,与高电位侧LED 201的阴极和低电位侧LED 202的阳极相连接的节点Nx连接于ISINK端子,其理由将后述。
LED驱动装置15作为内部结构而集成化地具有电流驱动器1、UVLO电路2、控制逻辑部3、旁路控制部4、恒流电路5、比较器6、恒流源7、开关8、CR计时器9以及可变设定部10。
此外,图10仅示出了LED驱动装置15的内部结构中的一部分,LED驱动装置15除了图10所示的结构以外,还具有各种异常检测部、用于向外部通知异常的异常通知部、以及用于设定输出电流Iout的输出电流设定部等。上述异常检测部包括基于OUT端子的电压检测LED光源200的开路的LED开路检测部、基于OUT端子的电压检测OUT端子的接地短路的输出接地短路检测部、温度保护电路(TSD)等。
电流驱动器1进行输出电流Iout的恒流控制,使得流过LED光源200的输出电流Iout与预定的目标值一致。电流驱动器1包括误差放大器1A、感测电阻1B和PMOS晶体管1C。感测电阻1B的一端与电源电压Vin的施加端连接。感测电阻1B的另一端与误差放大器1A的反相输入端(-)连接,并且与PMOS晶体管1C的源极连接。误差放大器1A的非反相输入端(+)与基准电压的施加端连接。误差放大器1A的输出端与PMOS晶体管1C的栅极连接。PMOS晶体管1C的漏极与OUT端子连接。
UVLO(Under Voltage Lock Out,欠压锁定)电路2是检测电源电压Vin的欠电压的电路。UVLO电路2将电源电压Vin与UVLO阈值电压Vin_UVLO进行比较,作为比较结果而输出UVLO检测信号Suvlo。
控制逻辑部3是统一控制LED驱动装置15整体的动作的主体。例如,控制逻辑部3根据由各种异常检测部(LED开路检测部、输出接地短路检测部、温度保护电路等)得到的检测结果,进行输出电流Iout的停止控制,或者使异常通知部向外部进行通知。
<2.CR计时器>
在此,参照图11对CR计时器9进行说明。图11是表示CR计时器9的内部结构例的图。CR计时器9是通过在CRT端子以及DISC端子连接外置的部件(电容器Ccrt、电阻Rcrt)而能够进行PWM调光的结构。
如图11所示,CRT计时器9具有恒流源9A、开关9B、比较器9C、比较器9D、NOR电路9E、NMOS晶体管9F以及NMOS晶体管9G。
电容器Ccrt的一端与CRT端子外部连接。另外,电阻Rcrt的一端也与CRT端子连接。电阻Rcrt的另一端与DISC端子连接。
比较器9C比较CRT端子的电压和基准电压Vcrt_dis1。在内部电压Vreg的施加端与CRT端子之间设有恒流源9A和开关9B。此外,内部电压Vreg由未图示的内部电压源基于电源电压Vin而生成。开关9B根据比较器9C的输出进行接通和断开。
比较器9D将CRT端子的电压与基准电压Vcrt_dis2(>Vcrt_dis1)进行比较。NOR电路9E的一个输入端与比较器9C的输出端连接。NOR电路9E的另一个输入端与比较器9D的输出端连接。
NMOS晶体管9F的漏极与DISC端子连接。NMOS晶体管9F的源极与接地端连接。NMOS晶体管9F的栅极与NOR电路9E的输出端连接。
NMOS晶体管9G的漏极与DISC端子连接。NMOS晶体管9G的源极与接地端连接。NMOS晶体管9G的栅极与比较器9D的输出端连接。
此外,开关SWdc配置在产生电源电压Vin的电池B与CRT端子之间。在PWM调光模式下使用的情况下,将开关SWdc设为断开状态。在该情况下,在CRT端子生成三角波。
具体地说明,首先,在CRT端子的电压低于基准电压Vcrt_dis1的情况下,比较器9C的输出为高电平,开关9B为接通状态,通过恒流源9A经由CRT端子对电容器Ccrt进行充电。当CRT端子的电压因充电而上升并超过基准电压Vcrt_dis1时,比较器9C的输出切换为低电平,开关9B成为断开状态。此时,比较器9C、9D的输出均为低电平,因此NOR电路9E的输出成为高电平,NMOS晶体管9F成为接通状态。因此,电容器Ccrt经由DISC端子放电。另外,如上所述,当比较器9C的输出切换为低电平时,基准电压从Vcrt_dis1切换为Vcrt_cha(<Vcrt_dis1)。
当CRT端子的电压因放电而下降并低于基准电压Vcrt_cha时,比较器9C的输出切换为高电平,开关9B成为接通状态。此时,电容器Ccrt的充电开始,并且比较器9C的基准电压从Vcrt_cha切换为Vcrt_dis1。通过反复进行这样的动作,在CRT端子生成三角波。
在生成三角波时,以脉冲状生成从比较器9C输出的PWM调光信号Spwm。控制逻辑部3基于PWM调光信号Spwm生成LED接通信号Sled_on,对电流驱动器1进行接通和断开控制。在三角波的上升期间(=PWM调光信号Spwm的高电平期间),电流驱动器1(即输出电流Iout)成为断开状态,在三角波的下降期间(=PWM调光信号Spwm的低电平期间),电流驱动器1(即输出电流Iout)成为接通状态。PWM调光的频率以及接通占空比能够通过调整电阻Rcrt的电阻值以及电容器Ccrt的电容值来任意地设定。
另一方面,在DC调光模式下使用的情况下,将开关SWdc设为接通状态,对CRT端子施加电源电压Vin。由此,当CRT端子的电压超过基准电压Vcrt_dis1时,PWM调光信号Spwm被固定为低电平,电流驱动器1维持接通状态。
另外,在CRT端子的电压超过Vcrt_dis2的情况下,比较器9D的输出为高电平,因此将NMOS晶体管9F为接通状态、NMOS晶体管9G为断开状态切换为NMOS晶体管9F为断开状态、NMOS晶体管9G为接通状态。NMOS晶体管9G的接通电阻比NMOS晶体管9F大,因此通过使向DISC端子的流入电流减少,能够抑制IC的功耗。
另外,在仅以DC调光模式使用的情况下,使CRT端子与VIN端子短路,使DISC端子开路。
<3.旁路功能>
接着,返回图10的说明,对LED驱动装置15所具备的旁路功能进行说明。如上所述,连接高电位侧LED 201和低电位侧LED 202的节点Nx与ISINK端子连接。
旁路控制部4和恒流电路5构成旁路功能部。恒流电路5具有误差放大器5A、NMOS晶体管5B以及感测电阻5C。NMOS晶体管5B的漏极与ISINK端子连接。NMOS晶体管5B的源极与感测电阻5C的一端连接。感测电阻5C的另一端与接地端连接。连接NMOS晶体管5B和感测电阻5C的节点与误差放大器5A的反相输入端(-)连接。误差放大器5A的非反相输入端(+)与基准电压的施加端连接。通过这样的结构,恒流电路5进行从ISINK端子引入的电流的恒流控制。
旁路控制部4进行恒流电路5的接通和断开控制。在恒流电路5为接通状态的情况下,输出电流Iout流过高电位侧LED 201,从ISINK端子被引入到恒流电路5。即,低电位侧LED 202被旁路。由此,在电源电压Vin低的情况下,通过将低电位侧LED 202旁路,减少输出电流Iout流过的LED芯片的串联级数,通过降低LED光源200的总正向电压,能够维持LED光源200的点亮。
另外,在电源电压Vin高的情况下,通过使恒流电路5成为断开状态,输出电流Iout依次流过高电位侧LED 201和低电位侧LED 202,LED光源200中的所有LED芯片点亮。
<4.开路检测功能>
在电源电压Vin上升时(电源电压Vin启动时),在电源电压Vin较低的期间,通过使恒流电路5成为接通状态对低电位侧LED 202进行旁路,使高电位侧LED 201点亮,之后,当电源电压Vin变高时,进行将恒流电路5切换为断开状态的控制。然而,假设在比节点Nx靠低电位侧产生开路(包括低电位侧LED 202中的开路)的情况下,若恒流电路5为断开状态,则输出电流Iout不流动,因此高电位侧LED 201熄灭。在这种情况下,从人眼来看,LED光源200瞬间点亮后熄灭。因此,在本实施方式的LED驱动装置15中,具备检测比节点Nx靠低电位侧的开路的发生的功能(开路检测功能)。
比较器6是为了上述那样的开路检测功能而设置的。比较器6的非反相输入端(+)与ISINK端子连接。比较器6的反相输入端(-)与开路检测阈值电压Vth_op的施加端连接。比较器6将ISINK端子的电压与开路检测阈值电压Vth_op进行比较,将作为比较结果的检测信号Sdet输出到旁路控制部4。
另外,恒流源7和开关8也是为了开路检测功能而设置的。恒流源7和开关8设置在电源电压Vin的施加端与ISINK端子之间。
在此,对电源电压Vin上升时的开路检测功能的动作进行说明。在电源电压Vin从0V上升时,旁路控制部4使恒流电路5成为断开状态。
然后,当电源电压Vin上升而超过UVLO阈值电压Vin_UVLO时,从UVLO电路2输出表示UVLO解除的UVLO信号Suvlo。当UVLO信号Suvlo表示UVLO解除并且LED接通信号Sled_on指示接通时,旁路控制部4将开关8切换到接通状态。
在此,如图12所示,在比节点Nx靠低电位侧未发生开路的情况下,恒流Imoni(虚线箭头)经由成为接通状态的开关8和ISINK端子流过低电位侧LED 202。此时,ISINK端子的电压成为低电位侧LED 202的总正向电压附近的电压,因此将开路检测阈值电压Vth_op设定为比上述ISINK端子的电压高的电压。由此,比较器6设为ISINK端子的电压低于开路检测阈值电压Vth_op,输出表示未发生开路的低电平的检测信号Sdet。
在该情况下,旁路控制部4将恒流电路5切换为接通状态。由此,低电位侧LED 202被旁路,输出电流Iout从高电位侧LED 201被引入到ISINK端子,因此高电位侧LED点亮。然后,当电源电压Vin变高时,旁路控制部4将恒流电路5切换为断开状态,由此解除旁路,输出电流Iout流过高电位侧LED 201和低电位侧LED 202,LED光源200中的全部LED芯片点亮。
另一方面,在如上述那样将开关8切换为接通状态时,如图13所示,在比节点Nx靠低电位侧产生开路的情况下,恒流Imoni经由ISINK端子对高电位侧LED 201的寄生电容Cled和外置的电容元件Csink进行充电。电容元件Csink是与ISINK端子外部连接的用于应对EMC(Electromagnetic Compatibility,电磁兼容性)测试的元件。EMC测试是向电源线注入噪声的BCI(Bulk Current Injection,大电流注入)试验,电容元件Csink是为了抑制测试时的ISINK端子的电压的波动而设置的。通过比较器6对通过上述充电生成的ISINK端子的电压和开路检测阈值电压Vth_op进行比较。由于ISINK端子的电压高于开路检测阈值电压Vth_op,因此从比较器6输出表示发生开路的高电平的检测信号Sdet。
在此,开路检测阈值电压Vth_op需要为UVLO阈值电压Vin_UVLO以下。这是因为,在DC调光模式的情况下,从CR计时器9输出的PWM调光信号Spwm的电平被固定,在UVLO解除时LED接通信号Sled_on表示接通,因此旁路控制部4立即将开关8设为接通状态,但ISINK端子的电压不会成为电源电压Vin以上,因此如果开路检测阈值电压Vth_op高于UVLO阈值电压Vin_UVLO,则ISINK端子的电压低于开路检测阈值电压Vth_op,有可能被比较器6误检测为未发生开路。
另外,旁路控制部4从将开关8设为接通状态起到基于来自比较器6的输出的检测信号Sdet来判定是否为开路为止,需要待机通过充电使ISINK端子的电压变得高于开路检测阈值电压Vth_op所需的等待时间。所需的等待时间Twait需要满足下述式(1)的条件。
Vth_op<Imoni×Twait/C (1)
其中,C=Cled+Csink
旁路控制部4在待机上述等待时间Twait之后判定是否为开路,在开路的情况下(Sdet为高电平的情况下),维持恒流电路5的断开状态。由此,能够避免由开路的发生所引起的高电位侧LED 201的瞬间的点亮。
在此,参照图14和图15,对电源电压Vin上升时的动作进行说明。在图14及图15所示的时序图中,从上向下依次表示电源电压Vin、恒流Imoni、ISINK端子的电压Vsink、输出电流Iout、第一输出电流Ia及第二输出电流Ib的各波形。如图16所示,第一输出电流Ia是在从节点Nx朝向ISINK端子的路径中流过的输出电流,第二输出电流Ib是在从节点Nx朝向低电位侧LED202的路径中流过的输出电流。另外,如图14以及图15所示,开路检测阈值电压Vth_op为UVLO阈值电压Vin_UVLO以下。
图14是表示在比节点Nx靠低电位侧未发生开路的情况下的动作的图。另外,图14和后述的图15示出了DC调光模式的情况。
如图14所示,当电源电压Vin从0V上升而成为UVLO阈值电压Vin_UVLO以上时(时刻t1),UVLO被解除,且LED接通信号Sled_on表示接通,因此开关8立即切换为接通状态。由此,恒流Imoni上升,电压Vsink成为低电位侧LED 202的总正向电压Vf附近的值。电压Vsink低于开路检测阈值电压Vth_op。
旁路控制部4从上述时刻t1起待机待机时间Twait之后,基于检测信号Sdet判定为未发生开路(时刻t2)。由此,旁路控制部4将开关8设为断开状态,将恒流电路5切换为接通状态。由此,从ISINK端子引入第一输出电流Ia(=Iout),高电位侧LED 201点亮。
之后,当电源电压Vin变得足够高时,旁路控制部4将恒流电路5切换为断开状态(时刻t3)。由此,第二输出电流Ib(=Iout)流过低电位侧LED 202。因此,LED光源200中的所有LED芯片点亮。
另一方面,图15表示在比节点Nx靠低电位侧发生开路的情况下的动作。如图15所示,当电源电压Vin从0V上升而成为UVLO阈值电压Vin_UVLO以上时(时刻t11),UVLO被解除,且LED接通信号Sled_on表示接通,因此开关8立即切换为接通状态。
然后,恒流Imoni上升,并且电压Vsink由于通过恒流Imoni的寄生电容Cled和电容元件Csink的充电而上升。在从上述时刻t11等待等待时间Twait后的时刻t12,Vsink超过开路检测阈值电压Vth_op。由此,旁路控制部4基于检测信号Sdet判定为发生了开路,将开关8设为断开状态,维持恒流电路5的断开状态。由此,输出电流Iout不流动,高电位侧LED 201不点亮。
<5.可变设定功能>
接着,对可变设定部10进行说明。
构成低电位侧LED 202的LED芯片的个数有可能发生变化。例如,在图1中,上述个数为两个,但例如也可以为三个等。在该情况下,低电位侧LED 202的总正向电压根据个数的变化而变化。在此,如上所述,开路检测阈值电压Vth_op需要设定得比低电位侧LED 202的总正向电压高,因此需要根据构成低电位侧LED 202的LED芯片的个数来使开路检测阈值电压Vth_op变化。
另外,如上所述,UVLO阈值电压Vin_UVLO需要为开路检测阈值电压Vth_op以上,因此开路检测阈值电压Vth_op也需要根据上述那样的开路检测阈值电压Vth_op的变化而变化。
而且,根据上述(1)式,等待时间Twait也需要根据开路检测阈值电压Vth_op的变化而变化。此外,电容元件Csink不是必须的,也可以不设置。在该情况下,等待时间Twait也可以是固定值。
因此,在LED驱动装置15中,根据构成低电位侧LED 202的LED芯片的个数,可变设定部10联动地可变设定开路检测阈值电压Vth_op、UVLO阈值电压Vin_UVLO以及旁路控制部4中的等待时间Twait。可变设定部10使用CNT端子进行这样的可变设定。
可变设定部10例如区分向CNT端子施加开路/GND(接地电位)的两个模式,根据区分结果进行可变设定。
另外,可变设定部10例如区分向CNT端子施加电源电压Vin/开路/GND这三个模式,并根据区分结果进行可变设定。
图17是表示构成为能够区分上述3个模式的可变设定部10的结构例的图。在图17所示的结构中,可变设定部10具有比较器10A、10B、10C和恒流源10D。
比较器10A的非反相输入端(+)与CNT端子连接。比较器10A的反相输入端(-)与基准电压V1的施加端连接。比较器10B的反相输入端(-)与CNT端子连接。比较器10B的非反相输入端(+)与基准电压V2的施加端连接。比较器10C的反相输入端(-)与CNT端子连接。比较器10C的非反相输入端(+)与基准电压V3的施加端连接。在内部电压Vdd的施加端与CNT端子之间设置有恒流源10D。
在此,基准电压V1设为比0V稍高的电压值(例如0.6V等)。基准电压V2设为比内部电压Vdd稍高的电压值(如果Vdd=2.5V,则为3.0V等)。基准电压V3设为比电源电压Vin稍低的电压(例如VIN-1V等)。
在该情况下,通过比较器10C的输出为低电平来检测CNT端子=电源电压Vin。另外,CNT端子=开路是通过比较器10B的输出为低电平且比较器10C的输出为高电平来检测。另外,CNT端子=GND是通过比较器10A的输出为低电平来检测。
此外,在区分如上所述的向CNT端子施加开路/GND的两个模式的结构的情况下,例如在图17的结构中,设为省略了比较器10B、10C的结构或者省略了比较器10A、10C的结构即可。
图18是表示可变设定部10的另一结构例的图。在图18所示的结构中,可变设定部10具有恒流源10E。恒流源10E设置在内部电压Vdd的施加端与CNT端子之间。在CNT端子外部连接有设定用电阻Rcnt。
根据这样的结构,CNT端子的电压Vcnt=Icnt×Rcnt(Icnt:恒流源10E的恒流值),通过变更外置的设定用电阻Rcnt的电阻值,能够变更电压Vcnt。可变设定部10根据电压Vcnt进行可变设定。由此,能够更灵活地进行可变设定。
<6.插座型LED模块>
图19是作为将此前说明的LED发光装置X1具体化的一例而示出插座型LED模块Y的俯视图。本结构例的插座型LED模块Y例如是车载用的照明器具,其具备电路板300、LED芯片400、白色树脂480、反射器600、LED驱动装置15以及插座900。但是,为了方便,图19所示的LED芯片400示出了构成LED光源200的LED芯片为3个的情况,但LED芯片的个数不限于此(在图1的例子中,LED芯片的个数为4个)。另外,在图19中,为了方便,省略了外置于LED驱动装置15的电子部件的图示。
电路板300具有基材和形成于该基材的配线图案(参照本图的斜线阴影区域)。基材为矩形状,例如由玻璃环氧树脂构成。配线图案是为了安装LED芯片400和各种电子部件而铺设在基材的表面上的导电性部件,例如由Cu或Ag等金属构成。在电路板300的上表面搭载有LED驱动装置15以及各种外置部件等。各电子部件通过铺设在电路板300的上表面和下表面的配线图案连接而构成电路,用于使LED芯片400以所期望的发光状态点亮。
反射器600例如由白色树脂构成,以包围LED芯片400的方式固定于电路板300的中央区域。反射器600用于将从LED芯片400向侧方发出的光朝向上方反射。在反射器600形成有反射面601。反射面601包围LED芯片400。此外,虽然在图16中没有示出,但反射面601以在电路板300的厚度方向上越远离电路板300则在与电路板300的厚度方向成直角的方向上越远离LED芯片400的方式倾斜。即,反射面601的与电路板300的厚度方向正交的截面成为越朝向反射器600的开口侧越大的锥形状。
白色树脂480由不透射来自LED芯片400的光的呈白色的树脂材料构成,相当于不透明树脂的一例。从图19可知,白色树脂480包围LED芯片400,其外周缘到达反射器600的反射面601。因此,在图19中,从LED芯片400向反射面601在图中上下方向和左右方向上扩展的区域被白色树脂480填埋。
插座900是用于搭载电路板300并安装于例如汽车等的部件。插座900例如由合成树脂构成,例如通过注塑成型而形成。插座900具备用于搭载电路板300的搭载部910以及用于安装于汽车等的安装部。搭载部910呈一方开口的圆筒形状,在搭载部910的内侧底面搭载电路板300。在搭载部910的内侧底面固定有例如铝制的圆形的板即散热板950。电路板300通过利用粘接剂将下表面粘接于散热板950的上表面而搭载于插座900的搭载部910。
白色树脂480覆盖从LED芯片400的支撑电路板到反射器600的反射面601的整个环状区域。因此,被反射面601包围的区域除了LED芯片400所占的区域之外,被白色树脂480覆盖。由此,能够更多地反射来自LED芯片400的半导体层的光。这适于插座型LED模块Y的高亮度化。另外,不需要对电路板300的被反射面601包围的区域另外实施使光适当地反射的处理。
通过具备具有反射面601的反射器600,能够更明亮地照射插座型LED模块Y的正上方方向。
特别是,对于车载灯,要求遵守即使在电源电压Vin降低时也必须维持点亮状态的法规。鉴于此,可以说具备旁路功能的LED驱动装置15非常适合作为车载灯的驱动主体。
另外,图20是电路板300中的配线图案例的放大图。图20所示的配线图案包括形成所谓的整面接地的接地配线301和配置于接地配线301的周边的多个端子配线302。
在将LED驱动装置15安装于电路板300的状态下,形成于LED驱动装置15的下表面的散热垫150与接地配线301电连接。另外,LED驱动装置15中的各外部端子分别与各端子配线电连接。图20所示的端子配线302A与LED驱动装置15的CNT端子电连接。端子配线302A与接地配线301一体化,能够对CNT端子施加GND。
另一方面,图21是电路板300中的配线图案的另一例的放大图。图21所示的配线图案包括端子配线302B和端子配线302C。端子配线302C不是与端子配线302B相邻的端子配线。端子配线302B与LED驱动装置15的CNT端子电连接。端子配线302C与LED驱动装置15的VIN端子电连接。
如图21所示,为了对CNT端子施加电源电压Vin,通过连接配线302D将端子配线302B与端子配线302C连接。连接配线302D沿端子配线302(LED驱动装置15的外部端子)排列的横向延伸。然而,在插座型LED模块Y中,电路板300的尺寸小,也有可能在要设置连接配线302D的部位配置有部件P(电阻等),有时也无法设置连接配线302D。即,有可能无法对CNT端子施加电源电压Vin。
与此相对,如图20所示,即使电路板300的尺寸小,也容易使GND用的端子配线302A与接地配线301一体化。因此,在插座型LED模块Y中,特别容易应用设置有区分向上述的CNT端子施加开路/GND的两个模式的结构的可变设定部10的LED驱动装置15。
另外,在将可变设定部10设为上述的区分向CNT端子施加电源电压Vin/开路/GND这三个模式的结构的情况下,如上所述,有可能难以进行电源电压Vin向CNT端子的施加,因此,例如根据构成低电位侧LED 202的LED芯片的个数(串联级数),在使用频度最高的个数(例如一个)的情况下向CNT端子施加GND,在使用频度第二个高的个数(例如两个)的情况下向CNT端子施加开路,在使用频度最低的个数(例如三个)的情况下向CNT端子施加电源电压Vin即可。
<7.用途>
例如如图22以及图23所示,至此为止说明的LED驱动装置15装入到车辆X10的前照灯(适当包括远光灯/近光灯/停车指示灯/雾灯等)X11、白天行驶用灯(DRL[daylightrunning lamps])X12、尾灯(适当包括停车指示灯或者倒车灯等)X13、刹车灯X14、转向灯X15等发光装置中来使用。
此外,LED驱动装置15可以与成为驱动对象的LED光源200一起作为模块(上述的插座型LED模块Y等)来提供,也可以与LED光源200独立地作为IC单体来提供。
<8.其他>
以上,对例示的实施方式进行了说明,但在本发明的主旨的范围内,实施方式能够进行各种变形。
例如,在上述实施方式中,以作为发光元件而使用发光二极管的结构为例进行了说明,但本发明的结构不限于此,例如,作为发光元件也可以使用有机EL(electro-luminescence:电致发光)元件。
另外,在上述的实施方式中,以电流驱动器1为电流源型(=从电源端向LED光源200的阳极流入输出电流Iout的输出形式)的情况为例,但LED驱动装置15的结构不限于此,在电流驱动器1为电流漏型(=从LED光源200的阴极向接地端引入输出电流Iout的输出形式)的情况下,上述旁路功能的导入也是有效的。
<9.附记>
如上所述,例如,本公开的发光元件驱动装置(15)具备:电流驱动器(1),其生成在连接于电源电压(Vin)的施加端与接地端之间的发光元件光源(200)中流动的输出电流(Iout);第一外部端子(ISINK端子),其能够与串联连接发光元件光源中包含的高电位侧光源(201)和低电位侧光源(202)的节点(Nx)连接;旁路控制部(4),其根据所述电源电压,从所述第一外部端子引入所述输出电流来控制将所述低电位侧光源旁路的路径的接通状态;恒流源(7)和开关(8),其设置在所述电源电压的施加端与所述第一外部端子之间;比较器(6),其比较所述第一外部端子的电压与开路检测阈值电压(Vth_op)并输出检测信号;UVLO电路(2),其比较所述电源电压与UVLO(Under Voltage Lock Out,欠压锁定)阈值电压(Vin_UVLO)而输出UVLO检测信号(Suvlo);以及可变设定部(10),其以联动方式可变地设定所述开路检测用阈值电压和所述UVLO阈值电压,在所述电源电压上升时,所述旁路控制部将所述路径设为断开状态,并且在所述UVLO检测信号表示UVLO解除的情况下,将所述开关切换为接通状态,在所述检测信号表示所述第一外部端子的电压超过了所述开路检测阈值电压的情况下,判定为在比所述节点靠低电位侧发生开路故障,并且维持所述路径的断开状态(第十二结构)。
此外,在上述第十二结构中,所述可变设定部与所述开路检测用阈值电压和所述UVLO阈值电压以联动方式可变地设定从所述旁路控制部将所述开关切换为接通状态起直到进行开路故障判定为止待机的等待时间(Twait)(第十三结构)。
另外,在所述第十三结构中,考虑能够与所述第一外部端子外部连接的EMC测试应对用电容元件(Csink)的电容来设定所述等待时间(第十四结构)。
此外,在上述第十二至第十四结构的任一个结构中,在所述UVLO检测信号表示UVLO解除并且发光元件接通信号(Sled_on)表示所述发光元件光源的接通的情况下,所述旁路控制部将所述开关切换为接通状态(第十五结构)。
此外,在上述第十五结构中,所述发光元件驱动装置还具有:CR计时器(9),其能够将电容器(Ccrt)和电阻器(Rcrt)外部连接,基于所述电容器的充电和从所述电容器经由所述电阻器的放电来生成三角波和与所述三角波相对应的作为脉冲信号的PWM调光信号(Spwm),基于所述PWM调光信号来控制所述电流驱动器的接通和断开,所述发光元件接通信号是基于所述PWM调光信号的信号,所述CR计时器能够在DC调光模式下生成固定了电平的所述PWM调光信号(第十六结构)。
此外,在上述第十二至第十六结构中的任一结构中,所述发光元件驱动装置还具有第二外部端子(CNT端子),所述可变设定部根据向所述第二外部端子所施加的信号来进行可变设定(第十七结构)。
另外,在所述第十七结构中,所述可变设定部通过检测所述第二外部端子处于开路或被供给有GND(接地电位)来区分这两个模式,并根据区分结果进行可变设定(第十八结构)。
此外,在上述第十七结构中,所述可变设定部通过检测所述第二外部端子被供给有所述电源电压或者处于开路或者被供给有GND(接地电位)来区分这三个模式,并根据区分结果进行可变设定(第十九结构)。
此外,在上述第十七结构中,所述可变设定部具有恒流源(10E),当使所述恒流源的恒流(Icnt)流过能够与所述第二外部端子外部连接的设定用电阻(Rcnt)时,基于在所述第二外部端子产生的电压进行可变设定(第二十结构)。
另外,本公开的发光装置(X1)构成为具有上述第一至第九结构中的任一个结构的发光元件驱动装置(15)和所述发光元件光源(200)(第二十一结构)。
另外,在上述第二十一结构中,所述发光元件光源是LED光源(第二十二结构)。
另外,在上述第二十一或第二十二结构中,所述发光装置还具有:电路板(300),其设置有用于安装所述发光元件光源和所述发光元件驱动装置的配线图案;以及插座(900),其安装有所述电路板(第二十三结构)。
另外,在上述第二十三结构中,所述发光元件驱动装置具有第二外部端子(CNT端子)和设置于下表面的散热垫(150),所述配线图案具有与所述第二外部端子电连接的端子配线(302A)和与所述端子配线一体化并与所述散热垫电连接的接地配线(301),所述可变设定部通过检测所述第二外部端子处于开路或者被供给有GND(接地电位)来区分这两个模式,并根据检测结果进行可变设定(第二十四结构)。
另外,本公开另一方面的车辆(X10)具有上述第二十一至第二十四结构中的任一结构的发光装置(X1)。
产业上的利用可能性
本公开例如能够利用于车载用的发光元件驱动装置。
符号说明
1 电流驱动器
2 电流设定部
2A 输出晶体管
2B 误差放大器
3 电流追加部
3A 输出晶体管
3B 误差放大器
4 恒流源
5 LED驱动装置
10 LED光源
300 电路板
400 LED芯片
480 白色树脂
600 反射器
601 反射面
900 插座
910 搭载部
950 散热板
B 电池
Rset、Rset_th 设定电阻
TH1、TH2 热敏电阻
X1 LED发光装置
X10 车辆
X11 前照灯
X12 白天行驶用灯
X13 尾灯
X14 刹车灯
X15 转向灯
Y 插座型LED模块。
Claims (25)
1.一种发光元件驱动装置,包括:
第一外部端子,其能够与第一设定电阻连接;
第二外部端子,其能够与配置于发光元件光源周围的负特性的第一热敏电阻连接;
电流设定部,其基于所述第一设定电阻的电阻值生成设定电流;
电流追加部,其相对于所述第一热敏电阻的电阻值生成负特性的追加电流;以及
电流驱动器,其基于作为所述设定电流与所述追加电流的总和的基准电流,生成连接在电源电压的施加端与接地端之间的所述发光元件光源中流动的输出电流。
2.根据权利要求1所述的发光元件驱动装置,其中,
与所述第一热敏电阻串联连接的第二设定电阻能够与所述第二外部端子连接,
所述电流追加部对所述第一热敏电阻和所述第二设定电阻的合成电阻值生成负特性的所述追加电流。
3.根据权利要求2所述的发光元件驱动装置,其中,
所述发光元件驱动装置还包括:
第三外部端子,其能够与配置于所述发光元件光源周围的负特性的第二热敏电阻连接;以及
恒流源,其与所述第三外部端子连接,
其中,所述电流追加部对所述第三外部端子的端子电压生成正特性的所述追加电流。
4.根据权利要求3所述的发光元件驱动装置,其中,
所述电流设定部对所述端子电压生成正特性的所述设定电流。
5.根据权利要求4所述的发光元件驱动装置,其中,
所述电流设定部包括:
第一输出晶体管,其配置于所述设定电流流过的路径;
第一误差放大器,其包含与将所述第一输出晶体管的第一端和所述第一外部端子连接在一起的第一节点连接的第一输入端、与所述端子电压的施加端连接的第二输入端、以及与所述第一输出晶体管的控制端连接的输出端。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的发光元件驱动装置,其中,
所述电流追加部包括:
第二输出晶体管,其配置在所述追加电流流过的路径上;
第二误差放大器,其包含与将所述第二输出晶体管的第一端和所述第二外部端子连接在一起的第二节点连接的第一输入端、与基准电压的施加端连接的第二输入端、以及与所述第二输出晶体管的控制端连接的输出端。
7.根据权利要求6所述的发光元件驱动装置,其中,
所述发光元件驱动装置还包括:
第三外部端子,其能够与配置在所述发光元件光源周围的负特性的第二热敏电阻连接;以及
恒流源,其与所述第三外部端子连接,
其中,与所述第一热敏电阻串联连接的第二设定电阻能够与所述第二外部端子连接,并且
所述基准电压是所述第三外部端子的端子电压。
8.一种发光装置,包括:
权利要求1至7中的任一项所述的发光元件驱动装置;以及
所述发光元件光源。
9.根据权利要求8所述的发光装置,其中,
所述发光元件光源是LED光源。
10.根据权利要求8或9所述的发光装置,其中,
所述发光装置还包括:
电路板,其设置有用于安装所述发光元件光源和所述发光元件驱动装置的配线图案;以及
插座,其安装有所述电路板。
11.一种车辆,包括根据权利要求8至10中的任一项所述的发光装置。
12.一种发光元件驱动装置,包括:
电流驱动器,其生成流过在电源电压的施加端与接地端之间所连接的发光元件光源的输出电流;
第一外部端子,其能够与将在所述发光元件光源中所包含的高电位侧光源和低电位侧光源串联连接在一起的节点连接;
旁路控制部,其根据所述电源电压,从所述第一外部端子引入所述输出电流来控制将所述低电位侧光源旁路的路径的接通状态;
恒流源和开关,其设置在所述电源电压的施加端与第一外部端子之间;
比较器,其将所述第一外部端子的电压与开路检测阈值电压进行比较来输出检测信号;
UVLO电路,其将所述电源电压与UVLO阈值电压进行比较来输出UVLO检测信号;以及
可变设定部,其以联动方式可变地设定所述开路检测用阈值电压和所述UVLO阈值电压,
其中,在所述电源电压上升时,所述旁路控制部将所述路径设为断开状态,并且,在所述UVLO检测信号表示UVLO解除的情况下,将所述开关切换为接通状态,在所述检测信号表示所述第一外部端子的电压超过了所述开路检测阈值电压的情况下,所述旁路控制部判定所述节点的低电位侧发生了开路故障,并且维持所述路径的断开状态。
13.根据权利要求12所述的发光元件驱动装置,其中,
所述可变设定部与所述开路检测用阈值电压和所述UVLO阈值电压以联动方式可变地设定,从所述旁路控制部将所述开关切换为接通状态起直到进行开路故障判定为止待机的等待时间。
14.根据权利要求13所述的发光元件驱动装置,其中,
考虑能够与所述第一外部端子外部连接的EMC测试应对用电容元件的电容来设定所述等待时间。
15.根据权利要求12至14中的任一项所述的发光元件驱动装置,其中,
在所述UVLO检测信号表示UVLO解除并且发光元件接通信号表示所述发光元件光源的接通的情况下,所述旁路控制部将所述开关切换为接通状态。
16.根据权利要求15所述的发光元件驱动装置,其中,
所述发光元件驱动装置还包括:CR计时器,其能够将电容器和电阻器外部连接,所述CR计时器基于所述电容器的充电和从所述电容器经由所述电阻器的放电来生成三角波和与所述三角波相对应的作为脉冲信号的PWM调光信号,
其中,基于所述PWM调光信号来控制所述电流驱动器的接通和断开,
所述发光元件接通信号是基于所述PWM调光信号的信号,并且
所述CR计时器能够在DC调光模式下生成固定了电平的所述PWM调光信号。
17.根据权利要求12至16中的任一项所述的发光元件驱动装置,其中,
所述发光元件驱动装置还包括第二外部端子,
其中,所述可变设定部根据向所述第二外部端子所供给的信号来进行可变设定。
18.根据权利要求17所述的发光元件驱动装置,其中,
所述可变设定部通过检测所述第二外部端子处于开路或者被供给有GND(接地电位)来区分这两个模式,并根据区分结果进行可变设定。
19.根据权利要求17所述的发光元件驱动装置,其中,
所述可变设定部通过检测所述第二外部端子被供给有所述电源电压或者处于开路或者被供给有GND(接地电位)来区分这三个模式,并根据区分结果进行可变设定。
20.根据权利要求17所述的发光元件驱动装置,其中,
所述可变设定部包括恒流源,当使所述恒流源所产生的恒流流过能够与所述第二外部端子外部连接的设定用电阻时,基于在所述第二外部端子产生的电压进行可变设定。
21.一种发光装置,包括:
权利要求12至20中的任一项所述的发光元件驱动装置;以及
所述发光元件光源。
22.根据权利要求21所述的发光装置,其中,
所述发光元件光源是LED光源。
23.根据权利要求21或22所述的发光装置,其中,
所述发光装置还包括:
电路板,其设置有用于安装所述发光元件光源和所述发光元件驱动装置的配线图案;以及
插座,其安装有所述电路板。
24.根据权利要求23所述的发光装置,其中,
所述发光元件驱动装置包括第二外部端子和设置于下表面的散热垫,
所述配线图案包括与所述第二外部端子电连接的端子配线和与所述端子配线一体化并与所述散热垫电连接的接地配线,
其中,所述可变设定部通过检测所述第二外部端子处于开路或被供给有GND(接地电位)来区分这两个模式,并根据区分结果进行可变设定。
25.一种车辆,包括权利要求21至24中的任一项所述的发光装置。
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