JP2003504797A - Ｌｅｄ駆動回路およびｌｅｄ駆動方法 - Google Patents

Ｌｅｄ駆動回路およびｌｅｄ駆動方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明の駆動回路は複数のＬＥＤラインから成るＬＥＤアレイに適しており、ここでＬＥＤラインは直列に配置された複数のＬＥＤから成り、これは給電電圧（ＵＢａｔｔ）に接続されている。ＬＥＤと給電電圧との間には半導体スイッチ（トランジスタＴ）が直列に配置されており、この半導体スイッチによりＬＥＤ電流をクロック制御して供給することができる。ＬＥＤとアースとの間には測定抵抗（ＲＳｈｕｎｔ）がＬＥＤ電流を測定するために直列に配置されており、制御回路は半導体スイッチをＬＥＤ電流の一定の平均値が得られるように制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の属する技術分野 本発明は請求項１の上位概念記載のＬＥＤ駆動回路およびＬＥＤ駆動方法に関
する。本発明は特に発光ダイオードＬＥＤにおいてクロック制御されるＬＥＤ駆
動回路により駆動損失電力を低減する手段に関する。
【０００２】 従来の技術 発光ダイオードＬＥＤの駆動時には一般に電流制限のための前置抵抗が使用さ
れる。これについては例えば米国特許第５９０７５６９号明細書を参照されたい
。発光ダイオードでの典型的な電圧降下ＵＦは数Ｖ（例えばPower ＴＯＰＬＥＤ
ＵＦを用いる場合２．１Ｖ）である。公知の前置抵抗ＲＶはＬＥＤに対して直列
に接続されており（図１を参照）、バッテリ電圧ＵＢａｔｔが（車両内で一般に
見られるような）高い電圧変動を伴う際には特に高い損失電力が発生する。ＬＥ
Ｄでの電圧降下はこの種の電圧変動がある場合にも一定であり、つまり残留電圧
が前置抵抗ＲＶで降下する。このように抵抗ＲＶは多少に関わらず交番的に強く
負荷される。実際にはたいていの場合複数のＬＥＤが列ないしライン（Strang）
として接続されており、これにより駆動手段での良好な効率が達成される（図２
を参照）。電源回路網（１２Ｖまたは４２Ｖ）に応じて相応に複数のＬＥＤが１
つのラインにまとめられている。１２Ｖの電源回路網では法的に定められた安全
装置（例えば警報点滅器）を機能させるバッテリ電圧ＵＢａｔｔの下方限界が存
在する。この値は９Ｖである。つまりここでは４つのPower ＴＯＰＬＥＤまでを
１つのラインにまとめることができる（４×２．１Ｖ＝８．４Ｖ）。
【０００３】 前置抵抗での損失電力は熱に変換され、これによりＬＥＤラインでの自己発熱
のほかに付加的な温度上昇が発生する。技術上の問題は付加的な温度上昇を発生
する前置抵抗による駆動損失電力を低減することである。これには複数の理由が
ある。第１に前置抵抗で大きな損失が発生する点である。ＬＥＤアレイが大きい
場合には数Ｗもの損失電力を発生する。第２に前置抵抗による温度上昇がＬＥＤ
の動作領域を制限してしまう点である。周囲温度ＴＡが高い場合には最大順方向
電流ＩＦ＝ｆ（ＴＡ）を低減して、ＬＥＤが破壊されないよう保護しなければな
らない。つまり最大の順方向電流ＩＦは周囲温度０℃〜１００℃の範囲を超える
と一定に維持することができない。さらに前置抵抗を備えたＬＥＤの動作時には
給電電圧が変動する問題も発生する。例えば車両ではしばしば１２Ｖの電源回路
網で８Ｖ〜１６Ｖの変動が生じ、将来的な４２Ｖの電源回路網では３０〜６０Ｖ
の変動が生じる。給電電圧が変動すると順方向電流ＩＦも変動し、これにより異
なる光密度およびＬＥＤに関連する輝度変動が発生する。
【０００４】 これまでＬＥＤを流れる順方向電流を制限するにはつねに前置抵抗が使用され
てきた。大抵の場合全ての前置抵抗に対して共通の基板が使用され、可能な場合
にはＬＥＤに対して適切な距離で取り付けられる。この距離は前置抵抗ＲＶの温
度上昇がＬＥＤへの温度影響を与えないように選定されている。
【０００５】 別の問題点はＬＥＤの最大順方向電流ＩＦの選定である。前置抵抗ＲＶを備え
たＬＥＤの動作時には最大可能な順方向電流ＩＦを選定することができない。な
ぜなら周囲温度ＴＡが高い場合には順方向電流ＩＦを低減しなくてはならないか
らである。したがって順方向電流ＩＦは最大可能な電流よりも小さく選定される
（図３を参照）。このようにＬＥＤを駆動するための温度領域は拡張されるもの
の、順方向電流ＩＦを最適に利用できなくなってしまう。図３の例（Power TOPL
ED, Type LA675 ジーメンス社）では順方向電流ＩＦは周囲温度ＴＡに依存して
いる。最大の順方向電流ＩＦはこの場合７０℃までの周囲温度で７０ｍＡまでの
値を取りうる。周囲温度が７０℃を越えると順方向電流ＩＦを線形に低減しなけ
ればならなくなり、最大可能な周囲温度１００℃付近では２５ｍＡ程度の値であ
る。ＬＥＤのこうした動作特性を最適に利用するには、可変の前置抵抗ＲＶを使
用しなければならない。
【０００６】 別の問題点は電圧変動である。これまで実際に使用される際に電圧変動および
順方向電流の変動（輝度変動）を回避できるＬＥＤ駆動回路は存在していない。
したがってこの問題点は甘受するしかなかった。
【０００７】 本発明の説明 本発明の課題は、請求項１の上位概念記載のＬＥＤ駆動回路を提供して、温度
上昇および損失電力をできるだけ少なくすることである。
【０００８】 この課題は請求項１の特徴部分に記載の構成により解決される。特に有利な実
施形態は従属請求項から得られる。
【０００９】 前置抵抗ＲＶひいては大きな駆動損失電力を低減するために、クロック制御さ
れるＬＥＤ駆動手段によって動作を行う。図４のａにはＬＥＤ電流のクロック制
御方式が示されている。半導体スイッチ、例えば電流を制限するパワースイッチ
または有利にはトランジスタＴのエミッタは給電電圧ＵＢａｔｔ（特に車両のバ
ッテリ電圧）に接続される。トランジスタは例としてｐｎｐタイプを使用してい
るが、付加的にチャージポンプの駆動に使用する場合にはｎｐｎタイプも適して
いる。トランジスタＴが導通状態にある場合、ＬＥＤラインを通る電流ｉＬＥＤ は、比較器がトランジスタＴを遮断するまでの間流れる。ＬＥＤラインはここで
は例えば４つのＬＥＤから形成される。比較器の出力側はトランジスタのベース
端子に接続されている。比較器の第１の正の入力側は制御電圧に接続されており
、比較器の第２の負の入力側は周波数発生器に接続されている。有利にはこの周
波数発生器はパルス持続時間Ｔｐおよび相応に周波数１／Ｔｐを有している。な
ぜならこれが特に電磁的な親和性を有しているからであるが、鋸歯波などの他の
パルス形状も可能である。比較器での三角電圧ＵＤの実際の振幅が制御電圧ＵＲ ｅｇｅｌ よりも大きい場合にはトランジスタＴはオンとなる。ここで電流ｉＬＥ Ｄ が流れる。三角電圧の実際の振幅が比較器での制御電圧ＵＲｅｇｅｌの一定の
値を下回ると、トランジスタＴは再びオフとなる。この動作は規則的に三角波発
生器を動作させる周波数ｆで反復される。
【００１０】 このようにＬＥＤを介して流れる電流はクロック制御される（図４のｂを参照
）。矩形パルスはＴｐの一部に相応するパルス幅を有する。２つのパルスの上昇
エッジ間の間隔はＴｐに相応する。
【００１１】
【外１】
【００１２】 本発明の回路では有利には個々のＬＥＤラインの動作状態を詳細に問い合わせ
ることができる。これにより個々のＬＥＤラインのシーケンシャルな走査、いわ
ゆるＬＥＤスキャニングによって簡単なエラー検出が可能となる。例えば短絡ま
たは遮断などを問い合わせることができる。
【００１３】 これにより、これまでＬＥＤラインの電流調整に必要だった大きな前置抵抗Ｒ Ｖ を省略することができる。例として１２Ｖの車両バッテリに Power TOPLED（
Ｕ＝２．１Ｖ）タイプの４つのＬＥＤを備えたＬＥＤラインが接続されている実
施例を考察する。ここで従来の電流調整を行う場合には電流調整抵抗ＲＶに約２
５０ｍＷの損失電力が発生する。これに対して本発明の構成によれば、シャント
抵抗ＲＳｈｕｎｔでの損失電力はＰＷＭでの電流調整時に約５ｍＷであり、した
がって損失電力は係数５０程度も低減されている。
【００１４】 他の利点はＬＥＤラインの簡単な電流制限が電流を制限する半導体スイッチ、
有利にはトランジスタを使用して行えることである。スイッチとして電流を制限
するパワースイッチが用いられ、このパワースイッチは自動的に、クロック制御
された順方向電流ＩＦが最大の限界値、例えば１Ａの限界値を上回らないように
制御する。
【００１５】 本発明の回路装置は種々の要求に適しており、例えば車両の１２Ｖまたは４２
Ｖの電源回路網に適している。
【００１６】
【外２】
【００１７】 さらに図５のｂには三角波発生器での所属のクロック周波数が示されている。
この周波数は約９．５ｋＨｚであり、相応に約１００μｓのパルス幅を有する。
制御電圧ＵＲｅｇｅｌは図５のｃに直線として示されており、この電圧は３．２
Ｖの値である。
【００１８】 これまで電流調整に必要であった大きな前置抵抗ＲＶは省略できる。この前置
抵抗はＲＳｈｕｎｔ＝１Ωのオーダの小さな測定抵抗によって置換される。
【００１９】 給電電圧ＵＢａｔｔの変動はここでは補償され、順方向電流ＩＦを簡単に一定
に制御することができる。というのは給電電圧の値が変化しても同様に制御電圧
ＵＲｅｇｅｌひいてはトランジスタのターンオン時間が変化するからである。給
電電圧が増大する際にトランジスタのターンオン時間を短縮する（逆の場合も同
様の作用をもたらす）パルス幅変調により、自動的につねに一定の電流が制御さ
れる。この電流は制御器の基準電圧ＵＲｅｆのかたちで調整される（図４のａを
参照）。ＬＥＤラインの順方向電流ＩＦが一定であるので、給電電圧が変化する
場合にも輝度変動はもはや発生しない。
【００２０】 本発明の回路装置では温度を制御することができる。図３のPower TOPLEDの実
施例では、７０ｍＡの最大の順方向電流ＩＦは許容される全温度領域（ＴＡ＝１
００℃までの周囲温度）を越えると一定に維持することができない。周囲温度が
ＴＡ＝７０℃以上となると順方向電流ＩＦを低減しなければならなくなり、ＴＡ ＝１００℃では最終的に遮断しなければならない。温度制御を実現するために温
度センサが（有利なＳＭＤ構造形態では）ＬＥＤアレイの基板の最も高温となる
ことが予測される個所に被着される。温度センサによって少なくともＴＡ＝７０
℃の周囲温度が測定される場合、順方向電流ＩＦの低減が図３のデータ図の設定
にしたがって行われる。周囲温度ＴＡ＝１００℃で順方向電流ＩＦは遮断される
。温度制御のこうした手段は発光ダイオードを過度の温度上昇による熱破壊から
保護し、寿命を短縮してしまわないために必要である。
【００２１】 ＬＥＤラインでの機能エラーを検出する手段がこの回路装置によれば簡単化さ
れる。複数のＬＥＤラインから成るＬＥＤアレイのＬＥＤラインが存在する場合
、重要なのはＬＥＤの故障を直ちに監視位置へ報告することである。安全性技術
に関する装置、例えば信号機などではこれが特に重要である。車両（乗用車、ト
ラック）においても、例えばバックライトがＬＥＤによって構成されている場合
、ＬＥＤの瞬時状態に関する情報を受けることができることが望ましい。
【００２２】 最も知られたエラーの形態は遮断および短絡である。短絡のエラーはＬＥＤで
は実際には排除することができる。ＬＥＤが故障するのは大抵の場合配線の遮断
が原因である。ＬＥＤでの遮断は主として熱作用に帰せられる。原因は熱作用に
よる樹脂（ケーシングの一部として使用されているエポオキシド樹脂）の膨張で
あり、この樹脂に埋め込まれているボンディングワイヤ、すなわちＬＥＤチップ
と外部ピンとの接続線路が異なって膨張して破断することである。
【００２３】 破壊にいたる他の可能性も同様に熱作用に起因して発生する。過度に大きな熱
が加わることにより樹脂（ケーシングを形成する材料）が軟化し、半流体状とな
ることがある。この場合チップの固定がゆるみ、チップが動いてしまう。これに
よりボンディングワイヤは同様に破断されてしまう。
【００２４】 一般に強い熱作用により機械的な欠陥、例えばボンディングワイヤの破断が予
測される。ＬＥＤラインの遮断検出回路によれば、エラーの発生を出力側、例え
ば半導体モジュールのステータスピンへ信号化することができる。論理１（ハイ
）は例えばエラー発生を意味し、論理０（ロー）は正常状態を意味する。
【００２５】 本発明の駆動回路はコンパクトなＬＥＤ駆動モジュールＩＣとして実現するこ
とができる。この駆動モジュールはＬＥＤでの順方向電流を一定に制御すること
ができる点（ＩＦ＝ｃｏｎｓｔ．）を特徴とする。別の利点としては、外部から
フレキシブルに順方向電流を調整できること、スイッチング動作時の損失電力を
大きな前置抵抗ＲＶなしで回避できること、ＬＥＤラインでの遮断検出やＬＥＤ
を保護するための温度制御を行えることなどが挙げられる。さらにＬＥＤ駆動回
路の電流消費も節約的なスタンバイ動作により小さくすることができる。
【００２６】 スタンバイ動作ではＬＥＤ駆動モジュールは持続パルス（車両のバッテリ電圧
）に接続されており、このモジュールが遮断されている間はＬＥＤを通る電流は
流れない。この状態では駆動モジュールは僅かな自己電流を消費しているのみで
あり（０に対する自己電流消費）、車両のバッテリは負荷されない。これは車両
が例えばガレージに停められているか、または駐車されている場合である。付加
的な電流消費はここではバッテリを不必要に負荷しない。ＬＥＤ駆動モジュール
は論理入力側ＥＮＡＢＬＥを介してオンまたはオフされる。
【００２７】 回路装置はさらに誤接続を防止できるように構成されており、過電圧に対する
保護手段も有している。誤接続防止ダイオードはＬＥＤ駆動モジュールが給電電
圧（バッテリ）に誤って接続された際の破壊を防止する。ツェナーダイオードお
よび通常のダイオードのコンビネーションによりＬＥＤダイオードは付加的に給
電電圧ピンＵＢａｔｔでの過電圧による破壊から保護される。
【００２８】 特に有利な実施形態ではさらにマイクロコントローラに互換性を有するイネー
ブル入力側ＥＮＡＢＬＥ（論理入力側）が設けられる。この入力側はマイクロコ
ントローラによる駆動を可能にする。これによりＬＥＤ駆動モジュール、例えば
集積回路ＩＣをバスシステム内、例えば車両のＣＡＮバス、宅内インスタレーシ
ョン技術のInstaバスへ組み込むことができる。
【００２９】 図面 以下に本発明を複数の実施例に則して詳細に説明する。図１にはＬＥＤの周知
の駆動手段が示されている。図２にはＬＥＤの周知の駆動手段の別の構成例が示
されている。図３にはＬＥＤの順方向電流と周囲温度との依存関係が示されてい
る。図４ではａにＬＥＤ電流のクロック制御の基本方式が示されており、ｂには
ピーク電流および平均値を説明する図が示されている。図５にはＬＥＤ電流のク
ロック制御の電流特性が示されている。図６には遮断検出手段を備えた電流のク
ロック制御部が示されている。図７にはＬＥＤラインに対する遮断検出手段の実
現形態が示されている。図８にはＬＥＤ駆動回路のブロック回路図が示されてい
る。
【００３０】 図の説明 図１〜図５についてはすでに上述した通りである。
【００３１】 遮断検出手段を実現するための実施例（の全体回路図）が図６に示されている
。ＬＥＤラインの遮断検出は遮断検出手段を用いて制御電圧ＵＲｅｇｅｌを直接
に監視することにより行われる。遮断検出手段の詳細は図７を参照されたい。遮
断が発生した場合には制御電圧はゼロとなる（ＵＲｅｇｅｌ＝０）。評価回路Ａ
（図８）を介して出力側（ステータスピン）でエラーのケースを表示することも
できる。
【００３２】 有利にはこの出力側はオープンコレクタ回路として構成される（図８）。これ
は後にＬＥＤ駆動モジュールＩＣを使用する回路のアプリケーションが出力信号
レベルに依存しないからである。ステータス出力側の回路は終段としてトランジ
スタを有しており、このトランジスタのコレクタは開放されている（プルアップ
抵抗を有さない）。トランジスタのコレクタはＬＥＤ駆動モジュールのステータ
スピンに直接接続されている（図８を参照）。トランジスタのコレクタＴＯＣに
外部のプルアップ抵抗ＲＰが接続される場合、この抵抗は任意の電圧ＶＣＣに接
続することができる。したがって出力信号レベルは電圧ＶＣＣに依存し、この電
圧にプルアップ抵抗ＲＰが接続される。
【００３３】 ＬＥＤラインの遮断検出手段の技術上の実現形態が図７に示されている。ＬＥ
Ｄラインの遮断検出手段は電圧走査（スキャニング）の方式、ここでは制御電圧
ＵＲｅｇｅｌを走査する方式にしたがって機能する。制御電圧ＵＲｅｇｅｌは三
角波発生器の最小電圧ＵＤ＿ｍｉｎと同じ大きさの最小値を有している。図５に
示されているようにこの最小値は約２Ｖである。ここでは制御手段がアクティブ
であり、かつＬＥＤラインに遮断がないことが前提である。ＬＥＤラインに遮断
がある場合には制御電圧の値は０Ｖとなる（ＵＲｅｇｅｌ＝０Ｖ）。
【００３４】 図７には電圧走査方式によるＬＥＤラインの遮断検出手段の完全なブロック回
路図が示されている。所定の周波数（ここでは約９．５ｋＨｚ）で動作する内部
発振器ＯＳＺから矩形電圧ＵＲとしてのクロックがｎｂｉｔバイナリカウンタＣ
ＯＮＴＥＲへ送出される。幾つのＬＥＤラインおよび相応して幾つの制御電圧Ｕ Ｒｅｇｅｌ が走査されたかに応じて、バイナリカウンタの解釈が行われる。例え
ば３ｂｉｔバイナリカウンタが（アドレス０〜７に対して）使用される。これに
よれば８つの制御電圧ＵＲｅｇｅｌまで走査することができる。
【００３５】 カウンタの３ｂｉｔバイナリパターンはアナログマルチプレクサＭＵＸを制御
する。このアナログマルチプレクサは印加されるバイナリ語に依存して全ての制
御電圧ＵＲｅｇｅｌ１，２，．．．を順次に走査し、そのシーケンスを出力側の
後方で使用可能にする。最小の制御電圧ＵＲｅｇｅｌ＿ｍｉｎは制御手段がアク
ティブかつＬＥＤラインでの遮断がない場合に三角電圧ＵＤ＿ｍｉｎの最小値に
相応する。
【００３６】 制御電圧ＵＲｅｇｅｌの“ロー信号”、すなわちＬＥＤラインが遮断されてい
る場合の０Ｖに相応する信号を正確に検出し、後の例えばフリップフロップＦＦ
などの記憶媒体への記憶を準備するために、アナログマルチプレクサＭＵＸの出
力側に比較器ＣＯＭＰが挿入される。この比較器のスイッチング閾値ＵＳＷは三
角電圧ＵＤの最小値よりも小さくなければならない。すなわちＵＳＷ＜ＵＤ＿ｍ ｉｎ でなければならない。
【００３７】 “ロー信号”が制御電圧ＵＲｅｇｅｌを走査する際に検出された場合、比較器
の出力側では“ハイ信号”が設定される。この“ハイ信号”はＬＥＤラインの遮
断によるエラーが再び取り除かれるまでフリップフロップＦＦに記憶される。
【００３８】 ステータス出力には次の意味がある。すなわち ステータス＝フリップフロップＦＦの出力 ハイ信号＝ＬＥＤラインで遮断有り ロー信号＝遮断なし である。フリップフロップＦＦのリセットおよびステータス出力は、ＬＥＤ駆動
モジュールが遮断されてはじめて、すなわちＬＥＤラインでのエラー除去が行わ
れてはじめて行われる。
【００３９】 ステータス出力のリセットは次の２つの方式で行われる。
【００４０】 ａ）ＬＥＤ駆動モジュールＩＣをイネーブル入力側ＥＮＡＢＬＥを介してオフに
する。ＬＥＤ駆動モジュールＩＣはシステムの出力側を介してマイクロコントロ
ーラμＣと共に集積されている（図８）。車両技術分野では駆動は例えばＣＡＮ
バスを介して行われる。
【００４１】 ｂ）ＬＥＤ駆動モジュールＩＣの給電電圧をクランプする。イネーブル入力側Ｅ
ＮＡＢＬＥが必要でない場合には、この入力側はバッテリ電圧に接続される。マ
イクロコントローラ駆動部のない簡単なシステムではこうした手法が適用される
。
【００４２】 誤接続および過電圧に対する保護のための回路装置も同様に図８のＬＥＤ駆動
モジュールのブロック回路図に示されている。外部の給電電圧ＵＢａｔｔと内部
の給電電圧との間の誤接続防止ダイオードはＬＥＤ駆動モジュールが給電電圧（
バッテリ）に逆方向で接続された場合に破壊されないよう保護する。過電圧防止
手段はツェナーダイオードと極性反転されたダイオードとを組み合わせることに
より実現される。
【００４３】 モジュールＩＣはさらに温度センサ、例えばＮＴＣ温度センサに対する接続ピ
ン、電流基準値の端子用のピン、およびＬＥＤラインの接続用の２つのピンを有
している。
【００４４】 順方向電流ＩＦの外部からのフレキシブルな調整（プログラミング）は次のよ
うにして実現される。すなわち第１に内部のプルアップ抵抗Ｒｉとモジュール内
部の給電電圧およびＬＥＤ電流基準値に対する入力側とを接続して、アースに対
する外部抵抗Ｒｅｘｔおよび内部のプルアップ抵抗により分圧器を形成し、所望
の順方向電流強度を調整し、第２にＬＥＤ電流基準値の入力側に順方向電流の最
大強度ＩＦまで調整可能な直流電圧を供給し、この直流電圧を順方向電流強度Ｉ Ｆ に対する尺度として用いる。
【００４５】 モジュールＩＣの論理駆動部はイネーブル入力側ＥＮＡＢＬＥを介して論理信
号レベルすなわちローまたはハイによりモジュールがオンないしオフされること
により実現される。
【００４６】 ステータス出力に関するエラー報告は、出力側に開放されたコレクタ（バイポ
ーラインテグレーションに対する“オープンコレクタ”）または開放されたドレ
イン（ＣＭＯＳインテグレーションに対する“オープンドレイン”）が設けられ
ており、かつ外部のプルアップ抵抗ＲＰを接続してエラー信号レベル（ハイレベ
ル）に対する出力信号レベルを自由に設定可能であることにより実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＬＥＤの周知の駆動手段を示す図である。
【図２】 ＬＥＤの周知の駆動手段の別の構成例を示す図である。
【図３】 ＬＥＤの順方向電流と周囲温度との依存関係を示す図である。
【図４】 ＬＥＤ電流のクロック制御の基本方式を示す図、およびピーク電流および平均
値を説明する図である。
【図５】 ＬＥＤ電流のクロック制御の電流特性を示す図である。
【図６】 遮断検出手段を備えた電流のクロック制御部を示す図である。
【図７】 ＬＥＤラインに対する遮断検出手段の実現形態を示す図である。
【図８】 ＬＥＤ駆動回路のブロック回路図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテ ル ハフツング Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｋｏｎｄ ｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ ドイツ連邦共和国 レーゲンスブルク ヴ ェルナーヴェルクシュトラーセ ２ (72)発明者 アロイス ビーブル ドイツ連邦共和国 ザンクト ヨハン マ インブルガーシュトラーセ 12 (72)発明者 フランツ シェルホルン ドイツ連邦共和国 レーゲンスブルク ド クトル ヨハン−マイヤー−シュトラーセ 14 (72)発明者 ギュンター ヒルシュマン ドイツ連邦共和国 ミュンヘン エッツヴ ィーゼンシュトラーセ 34 Ｆターム(参考） 3K073 AA12 AA23 AA75 AA83 AA91 AA94 AB04 BA09 BA31 CF10 CF16 CF22 CG02 CG13 CG25 CG45 CJ17 CL01 5C080 AA07 BB09 DD04 DD05 DD18 DD20 EE28 JJ02 JJ03 JJ04 5F041 AA09 AA10 BB04 BB08 BB10 BB25 BB26

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特に１つまたは複数のＬＥＤラインから成るＬＥＤアレイに
    対して使用され、前記ＬＥＤラインは直列に配置された複数のＬＥＤから成り、
    該ＬＥＤは給電電圧（ＵＢａｔｔ）に接続されている、 ＬＥＤ駆動回路およびＬＥＤ駆動方法において、 ＬＥＤラインと給電電圧との間に半導体スイッチ（Ｔ）が直列に配置されてお
    り、該半導体スイッチによりＬＥＤ電流がクロック制御された状態で供給され、 順方向電流（ＩＦ）の分路、特にＬＥＤとアースとの間で、電流（ＩＦ）の測
    定手段、特に測定抵抗（ＲＳｈｕｎｔ）がＬＥＤに対して直列に配置されており
    、制御回路によって半導体スイッチ（Ｔ）はＬＥＤ電流の一定の平均値が得られ
    るように制御される、 ことを特徴とするＬＥＤ駆動回路およびＬＥＤ駆動方法。
  2. 【請求項２】 前記半導体スイッチはトランジスタ（Ｔ）である、請求項１
    記載の駆動回路。
  3. 【請求項３】 前記制御回路は積分素子を有する、請求項１記載の駆動回路
    。
  4. 【請求項４】 前記制御回路は比較器を有しており、該比較器は周波数発生
    器の信号と制御電圧（ＵＲｅｇｅｌ）とを比較する、請求項１記載の駆動回路。
  5. 【請求項５】 前記制御回路は制御器を有しており、該制御器はＬＥＤ電流
    の平均値の実際値と目標値とを比較する、請求項１記載の駆動回路。
  6. 【請求項６】 制御電圧（ＵＲｅｇｅｌ）は遮断検出手段によって監視され
    る、請求項１記載の駆動回路。
  7. 【請求項７】 周波数発生器（ＯＳＺ）がクロックをバイナリカウンタに対
    して与え、該バイナリカウンタがアナログマルチプレクサ（ＭＵＸ）を制御し、
    全てのＬＥＤラインの制御電圧（ＵＲｅｇｅｌ１，２，．．．）が走査されるこ
    とにより、複数のＬＥＤラインが監視される、請求項６記載の駆動回路。
  8. 【請求項８】 前記マルチプレクサの出力信号は比較器（ＣＯＭＰ）を介し
    て記憶媒体（ＦＦ）へ送出される、請求項７記載の駆動回路。
  9. 【請求項９】 集積モジュール（ＩＣ）として実現されている、請求項１か
    ら８までのいずれか１項記載の駆動回路。
  10. 【請求項１０】 第１に内部のプルアップ抵抗（Ｒｉ）とモジュール（ＩＣ
    ）内部の給電電圧（ＵＶ）およびＬＥＤ電流基準値に対する入力側とを接続して
    アースに対する外部抵抗（Ｒｅｘｔ）および内部のプルアップ抵抗（Ｒｉ）によ
    り分圧器を形成し、所望の順方向電流強度（ＩＦ）を調整し、第２にＬＥＤ電流
    基準値の入力側に順方向電流の最大強度（ＩＦ）まで調整可能な直流電圧を供給
    し、該直流電圧を順方向電流強度（ＩＦ）に対する尺度として用いることにより
    、ＬＥＤラインの順方向電流（ＩＦ）の外部からのフレキシブルな調整（プログ
    ラミング）が実現される、請求項９記載のモジュール。
  11. 【請求項１１】 モジュール（ＩＣ）の論理駆動は入力側（ＥＮＡＢＬＥ）
    を介して論理信号レベル（ハイまたはロー）によりモジュールがオンまたはオフ
    されることにより実現される、請求項９記載のモジュール。
  12. 【請求項１２】 ステータス出力に関するエラー報告は、出力側に開放され
    たコレクタ（バイポーラインテグレーションに対する“オープンコレクタ”）ま
    たは開放されたドレイン（ＣＭＯＳインテグレーションに対する“オープンドレ
    イン”）が設けられており、かつ外部のプルアップ抵抗（ＲＰ）を接続してエラ
    ー信号レベル（ハイレベル）に対する出力信号レベルを自由に設定可能であるこ
    とにより実現される、請求項９記載のモジュール。
  13. 【請求項１３】 誤接続に対する保護手段は、モジュール（ＩＣ）を給電電
    圧（例えば車両バッテリ）に接続する際に誤接続防止ダイオードがモジュール内
    部の回路を保護することにより実現される、請求項９記載のモジュール。
  14. 【請求項１４】 給電電圧の入力側で発生する過電圧に対する保護手段は、
    給電電圧（ＵＢａｔｔ）に対する入力ピンの個所でツェナーダイオードおよび極
    性反転されたダイオードから成るコンビネーションが作用することにより実現さ
    れる、請求項１３記載のモジュール。
  15. 【請求項１５】 特にＬＥＤラインまたはＬＥＤアレイで使用される ＬＥＤ駆動方法において、 ＬＥＤ順方向電流（ＩＦ）を迅速な半導体スイッチ（トランジスタＴ）によっ
    てクロック制御し、ＬＥＤ電流の平均値の実際値と外部の目標値とを制御器を介
    して比較し、制御をパルス幅変調により行う、 ことを特徴とするＬＥＤ駆動方法。
  16. 【請求項１６】 前記制御器の出力信号と周波数発生器（ＯＳＺ）の信号、
    特に三角波発生器の信号とを比較する、請求項１５記載の方法。
  17. 【請求項１７】 制御信号を遮断検出手段、特にフリップフロップ（ＦＦ）
    またはＬＥＤスキャニング手段によって監視する、請求項１５記載の方法。
  18. 【請求項１８】 センサ入力側を介して温度検出素子（特にＮＴＣ素子）を
    接続し、順方向電流（ＩＦ）の周囲温度（ＴＡ）の所定の閾値が上方超過される
    場合に所定の特性曲線にしたがってフィードバック制御を行うことにより、ＬＥ
    Ｄの順方向電流の温度に依存する制御を実現する、請求項１５記載の方法。
  19. 【請求項１９】 内部の給電電圧を各入力電圧（ＵＢａｔｔ）から安定した
    内部給電電圧として形成することにより、種々の給電電圧を有する回路動作を行
    う、請求項１５記載の方法。
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