JP2004039289A

JP2004039289A - 照明装置

Info

Publication number: JP2004039289A
Application number: JP2002190876A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Kawase; 河瀬　靖憲; Hiroyuki Nishino; 西野　博之; Toru Niwa; 丹羽　徹
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-06-28
Also published as: JP4007097B2

Abstract

【課題】電池などの変動範囲の大きな電源を用いて複数のＬＥＤを点灯させる照明装置において、簡単な回路構成で電源変動やＬＥＤの順方向電圧のばらつきによる光出力の変動を抑制する。
【解決手段】直流電源Ｖｄｃにスイッチング素子Ｔｒ１と複数個のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤユニットと抵抗Ｒ１２が直列に接続された照明装置において、ＬＥＤユニットに流れる電流の積分値が一定となるようにスイッチング素子Ｔｒ１をＯＮ／ＯＦＦする。電源電圧が変動し、ＬＥＤを流れるピーク電流が増加すると、抵抗Ｒ１２の電圧降下が大きくなり、抵抗Ｒ１１、コンデンサＣ２からなる積分回路の充電が早くなることで、トランジスタＴｒ１のＯＮデューティが短くなり、平均電流の増加を抑制する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車載用のテールランプ／ストップランプとして利用できる照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２７に複数のＬＥＤを用いた車載用テール／ストップランプの従来例を示す。図２８はこのようなテール／ストップランプの装着箇所を図示したものである。テールランプ点灯状態ではＬＥＤの光出力を低く抑え、ブレーキを踏んだストップランプ点灯状態ではＬＥＤの光出力を増大させて使用される。テールランプ点灯状態では図のＴａｉｌ端子とＧＮＤ端子間にバッテリーが接続され、ダイオードＤ２と抵抗Ｒ１を介して複数個直列に接続されたＬＥＤユニット（ＬＥＤ１）が発光する。ストップランプ点灯状態では図のＳｔｏｐ端子とＧＮＤ端子間にバッテリーが接続され、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ２を介してＬＥＤ１が点灯し、抵抗Ｒ２を抵抗Ｒ１に対して小さく設定すればＬＥＤ１は高出力で発光する。
【０００３】
このような従来例における課題として、上記のような電池などを電源とした時の電源変動により光出力が変動することが挙げられる。電池電圧をＶｄｃ、整流ダイオードＤ１，Ｄ２のオン電圧をＶｆ０、抵抗値をＲ、ＬＥＤ１の各順方向電圧をＶｆ１１，Ｖｆ１２，Ｖｆ１３とすれば、ＬＥＤ１の電流は下式のように表される。
Ｉ（ＬＥＤ１）＝［Ｖｄｃ−Ｖｆ０−（Ｖｆ１１＋Ｖｆ１２＋Ｖｆ１３）］／Ｒ
【０００４】
すなわち、電池電圧Ｖｄｃが変動すると、ＬＥＤ１の電流Ｉ（ＬＥＤ１）は同じように変動するので、最低の電源電圧の時に必要な光出力が得られるようにすると、電源が変動して高くなったときにはＬＥＤに過電流が流れ、ＬＥＤ自身が発熱し寿命に影響を与えたり、限流用の抵抗の発熱等も大きくなり、定格電力の大きい抵抗を使う必要がある。また各ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆがばらつくと、特に順方向電圧の総和と電池電圧の差が少ない場合にＬＥＤ１に流れる電流Ｉ（ＬＥＤ１）は大きく異なることが予想され、光出力が変動してしまう。
【０００５】
例えば車載用の電源はバッテリーであり、その電圧範囲は９〜１６Ｖにも及ぶことから、ＬＥＤ電流（光出力）を１２Ｖを中心として定格電流が流れるように抵抗値を設定すると、電源変動によりＬＥＤ電流は大きく変動する。また、ＬＥＤの順方向電圧ＶｆのばらつきによりＬＥＤの１個当たりで０．５Ｖ高くなると、３個では１．５Ｖも高くなるので、光出力は２０〜３０％程度変化する。
【０００６】
このような電源変動や順方向電圧Ｖｆのばらつきを対策する手段としては、図２９、図３０のようなチョークコイルＬ１とスイッチング素子Ｔｒ１とダイオードＤ１とコンデンサＣ１と制御回路１からなる定電流回路を構成し、ＬＥＤ電流を検出してフィードバック制御を行う定電流回路方式や、図３１のようにＬＥＤと直列にスイッチング素子ＦＥＴを接続し、電源電圧変動に対してスイッチング素子ＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦすることでＬＥＤに略一定電流が流れるようにフィードフォワード制御を行うパルス駆動方式などがあるが、前者は電源変動や順方向電圧Ｖｆの変動に対しては有効であるが、チョークコイルＬ１やスイッチング素子Ｔｒや制御回路１等の高価な部品が必要となるとともに部品点数が多くなり、小型化出来ないという問題があり、更にチョークコイルＬ１を小型化するためにスイッチング素子Ｔｒを高周波で動作させる必要があるので、雑音が発生するなどの問題が生じ、雑音を対策するためのフィルター回路（Ｃ３、Ｌｆ）などが必要となり、更にコストがアップすると共に大型化してしまうという問題が生じる。後者では電源変動に対しては有効であるが、順方向電圧Ｖｆのばらつきに対しては全く効果がないという問題がある。
【０００７】
さらに車載用特有の課題として、ＬＥＤ断線時に必要最低限の光出力が得られない事態が予想されることから全灯とも消灯して識別を容易にする機能が要求される。しかしながら、全ＬＥＤを直列に接続すれば問題は無いが、複数のＬＥＤを並列に接続した場合には１灯（１ユニット）が断線していることを検出しなければならず、回路が複雑になる。
【０００８】
また、車載用ではイグニッションを切った時やロードダンプ時や他の機器を電源ＯＮ／ＯＦＦしたときなどに、電源に過渡的なサージ電圧が発生することがある。例えば車載機器の規格である自動車規格（ＪＡＳＯ）では一例としてピーク電圧７０Ｖ、減衰定数２００ｍｓ（最大値の３６．８％まで減衰）等のサージが規定されている。
【０００９】
このようなサージが印加されると図２７の回路ではＬＥＤに過電流が流れ、ＬＥＤが破壊する可能性が考えられる。このようなサージの対策として入力部にパワーツェナーやバリスタ等のサージ対策部品を設けることで対策は可能であるが、前記部品は形状も大きく高価であるという問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来例の欠点に鑑みてなされたもので、電池などの変動範囲の大きな電源を用いて複数のＬＥＤを点灯させる照明装置において、電源変動やＬＥＤの順方向電圧のばらつきによる光出力の変動を抑制することが可能な照明装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の照明装置によれば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電源Ｖｄｃにスイッチング素子Ｔｒ１と複数個のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤユニットと抵抗Ｒ１２が直列に接続された照明装置において、ＬＥＤユニットに流れる電流の積分値が一定となるようにスイッチング素子Ｔｒ１をＯＮ／ＯＦＦすることを特徴とするものである。
請求項２によれば、請求項１において、スイッチング素子の出力に並列に構成される１つまたは複数直列接続されたＬＥＤ及びトランジスタの直列回路とこれら各々のトランジスタのベース端子を一括して基準電流に合致するようにカレントミラー回路を構成し、基準電流の積分値が一定となるようにスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦすることを特徴とする。
【００１２】
請求項３によれば、請求項１において、スイッチング素子の出力に複数のＬＥＤユニットが前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦと同期してＯＮ／ＯＦＦされるそれぞれ別のスイッチング素子を介して接続されていることを特徴とする。
請求項４によれば、請求項１〜３のいずれかにおいて、ＬＥＤユニットに流れる電流を検出する抵抗の値を切り替えることにより、ＬＥＤに流れる電流を低出力と高出力に切り替えることを特徴とする。
【００１３】
請求項５によれば、請求項４において、入力電圧に過電圧が印加されたことを検出する過電圧検出回路を持ち、過電圧を検出するとＬＥＤに流れる電流を高出力から低出力に切り替えることを特徴とする。
請求項６によれば、請求項１〜５のいずれかにおいて、いずれかのＬＥＤの断線を検出すると全ＬＥＤを消灯する断線検出回路と、電源投入後の所定時間は前記断線検出回路の断線検出動作を遅延させる遅延回路を設け、前記遅延回路の時定数はスイッチング素子のスイッチング周期以上に設定したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１に本発明の第１の実施形態を示す。直流電源Ｖｄｃと並列にＰＮＰトランジスタＴｒ１のエミッタ・コレクタを介して複数のＬＥＤからなるＬＥＤユニットと抵抗Ｒ１２が接続され、抵抗Ｒ１２の両端電圧を積分する抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ２からなる積分回路が抵抗Ｒ１２に並列接続され、コンデンサＣ２の電圧がコンパレータＩＣ１の−入力端子に接続されている。コンパレータＩＣ１の＋入力端子には基準電圧となるツェナーダイオードＺＤ１の電圧を抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ１３で分圧した電圧が入力される。抵抗Ｒ３とＲ１３の接続点は抵抗Ｒ１０、ダイオードＤ３を介してコンパレータＩＣ１の出力に接続されている。コンパレータＩＣ１の出力はダイオードＤ２のカソードに接続され、ダイオードＤ２のアノードは抵抗Ｒ５を介して直流電源Ｖｄｃの＋側に接続されている。ダイオードＤ２のアノードはまたダイオードＤ１のアノードに接続され、ダイオードＤ１のカソードはＮＰＮトランジスタＴｒ３のベースに接続されている。ＮＰＮトランジスタＴｒ３のコレクタは抵抗Ｒ２を介してＰＮＰトランジスタＴｒ１のベースに接続され、エミッタは直流電源Ｖｄｃの−側に接続されている。
【００１５】
直流電源Ｖｄｃが接続されるとコンパレータＩＣ１の＋入力端子の電圧が基準電圧を分圧した電圧まで上昇する。しかしコンパレータＩＣ１の−入力端子には電圧が発生しないので、コンパレータＩＣ１の出力はＨＩＧＨとなるから、抵抗Ｒ５、ダイオードＤ１を介してトランジスタＴｒ３のベースに電圧が印加され、ベース電流が流れるので、トランジスタＴｒ３はオンし、トランジスタＴｒ１がオンする。トランジスタＴｒ１がオンするとＬＥＤユニットに電源が供給され、直流電源Ｖｄｃの電圧と抵抗Ｒ１２とＬＥＤユニットの順方向電圧で決定する電流がＬＥＤユニットに流れる。
【００１６】
抵抗Ｒ１２の電圧を抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ２で積分した電圧がコンパレータＩＣ１の−入力端子に入力され、−入力端子の電圧は徐々に上昇し、＋入力端子の電圧以上になると、コンパレータＩＣ１の出力はＨＩＧＨからＬＯＷに反転する。出力がＬＯＷになるとトランジスタＴｒ３はオフし、トランジスタＴｒ１もオフしてＬＥＤに電流は流れなくなる。同時にコンパレータＩＣ１の＋入力端子の電圧はツェナーダイオードＺＤ１の電圧を抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ１３で分圧していた電圧から、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ１３、Ｒ１０の並列回路で分圧した電圧になるので、コンパレータＩＣ１の＋入力端子の電圧はコンパレータＩＣ１の出力が反転する前（ＨＩＧＨ時）に比べて低くなる。トランジスタＴｒ１がオフすると、コンデンサＣ２の電圧は抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を介して放電されるので、徐々に低下を始める。コンパレータＩＣ１の−入力端子の電圧が低下していき、＋入力端子の電圧以下になると再度コンパレータＩＣ１の出力は反転し、ＬＯＷからＨＩＧＨとなり、再度トランジスタＴｒ３、Ｔｒ１がオンして前述と同じような動作となる。
【００１７】
予め抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ２の定数及びコンパレータＩＣ１の基準電圧を設定することによって、所望のＬＥＤ出力設計が可能であり、かつ電源電圧が変動した場合、ＬＥＤを流れるピーク電流が増加しても抵抗Ｒ１２の電圧降下が大きくなり、抵抗Ｒ１１、コンデンサＣ２からなる積分回路の充電が早くなる結果、トランジスタＴｒ１のＯＮデューティが短くなり、平均電流の増加を抑制、すなわち定電流化を図ることができる。
【００１８】
図２は自動車用のテールランプのように光出力を切り替える必要が有る場合の例を示す。自動車用のテールランプではテールランプ点灯時には低出力、ストップランプ点灯時には高出力の光出力に切り替える必要がある。図中のＳｔｏｐ端子側から電源が入力されると、抵抗Ｒ９を介してベース電流が流れてトランジスタＴｒ２がオンし、抵抗Ｒ１２と並列に抵抗Ｒ８が接続される。図１の回路と同様に、トランジスタＴｒ１がオンすると、ＬＥＤに電流が流れるが、Ｓｔｏｐ端子側から電源が供給されているとき（ストップランプ点灯時）には、ＬＥＤと直列に接続されている抵抗値が抵抗Ｒ１２とＲ８の並列接続となっているので、抵抗値が低下するため、ＬＥＤに流れる電流はＴａｉｌ端子側から電源が供給されているとき（テールランプ点灯時）に比べて大きくなる。
【００１９】
図３はＬＥＤの数を増やして、ＬＥＤユニットが複数になった場合の例である。ＬＥＤユニットが複数になった場合には図１で示した基本回路をＬＥＤユニットに応じて並列に設ける。
【００２０】
図４は入力に過電圧防止回路を付加した例で、過電圧が入力されるとツェナーダイオードＺＤ２がオンしてトランジスタＴｒ４がオンし、トランジスタＴｒ２がオフする。従って高出力モード（ストップランプ点灯時の出力）に過電圧が入力されても、低出力モード（テールランプ点灯時の出力）に切り替えることでＬＥＤには過電流が流れないので、ＬＥＤが破壊するなどの問題は生じない。
【００２１】
このように本発明ではＬＥＤの順方向電圧のばらつきや電源変動等による光出力のばらつきを無くすことが可能であるとともに、光出力の切替えや高出力時の過電圧に対するＬＥＤ保護も容易に実現できる。
【００２２】
（実施形態２）
図５に第２の実施形態を示す。実施形態１とほぼ同じ構成であり、トランジスタＴｒ１のコレクタ端子に、第１のＬＥＤユニット（ＬＥＤ１）とＮＰＮトランジスタＴｒ６及びエミッタ抵抗Ｒ１４の直列回路と、第２のＬＥＤユニット（ＬＥＤ２）とＮＰＮトランジスタＴｒ７及びエミッタ抵抗Ｒ１５の直列回路と、抵抗Ｒ１６とコレクタ・ベース間を短絡したＮＰＮトランジスタＴｒ５及びエミッタ抵抗Ｒ１２の直列回路とを構成し、上記のトランジスタＴｒ６，Ｔｒ７のベース端子をトランジスタＴｒ５のベース端子に接続して構成される。すなわち抵抗Ｒ１６，Ｒ１２で決定される電流を基準としてＬＥＤ１，ＬＥＤ２の回路電流を一致させるカレントミラー回路を構成している。
【００２３】
抵抗Ｒ１２に流れる電流を抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ２から成る積分回路で積分してコンパレータＩＣ１の−入力端子に入力され、実施形態１と同様に積分値が一定となるようにトランジスタＴｒ１がオン／オフされる。
【００２４】
テールランプ点灯時とストップランプ点灯時とでトランジスタＴｒ２のオフ・オンを切り替えてコンパレータＩＣ１の基準電圧を切り替えることで、各ＬＥＤの明るさのバランスを保ちながら調光することができる。
【００２５】
なお、本実施形態はカレントミラー回路をＮＰＮトランジスタで構成しているが、ＰＮＰトランジスタで構成してもその効果には何ら支障がない。
また、並列のＬＥＤ回路が２つの場合について説明したが、並列回路が３つ以上に増えた場合にも同様な効果が得られる。
【００２６】
図６、図７はＬＥＤユニットを並列に複数構成した場合、一つの積分回路で制御するとともにＬＥＤユニット間の電流アンバランスも防いだ例を示す。コンパレータＩＣ１の出力であるトランジスタＴｒ３のコレクタ・エミッタ間電圧をクロックとしてフリップフロップＩＣ３、ＮＯＴ回路ＩＣ２，ＩＣ６、ＡＮＤ回路ＩＣ４，ＩＣ５からなる２相クロック発生回路を構成し、トランジスタＴｒ６，Ｔｒ７を介して、トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５を交互にＯＮ／ＯＦＦさせることでＬＥＤ１，ＬＥＤ２を交互に点灯させており、これにより複数のＬＥＤユニットに対して制御回路を１個にしても順方向電圧Ｖｆのばらつき等による光出力のばらつきを無くすことが可能である。
【００２７】
このように、本実施形態では複数個のＬＥＤユニットを並列に接続した場合でも、並列接続されたＬＥＤユニットの順方向電圧Ｖｆのばらつきによる光出力のアンバランスを解消することができ、また、実施形態１と同様に電源変動やＬＥＤの順方向電圧Ｖｆのばらつきによる光出力の変動等の問題も解決することが出来る。
【００２８】
（実施形態３）
図８に本発明の第３の実施形態を示す。基本構成は図３の回路構成と同じであり、断線を検出するための断線検出機能と遅延回路を追加したものである。抵抗Ｒ２５とコンデンサＣ５、抵抗Ｒ２９とコンデンサＣ６からなる遅延回路を構成し、遅延回路の時定数、今回の場合では抵抗Ｒ２５とコンデンサＣ５、抵抗Ｒ２９とコンデンサＣ６の時定数はＬＥＤが正常である場合のコンパレータＩＣ１の発振周波数、即ちコンデンサＣ２と抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の時定数（コンパレータＩＣ２の発振周波数、即ちコンデンサＣ４と抵抗Ｒ１４，Ｒ２３の時定数も同様）よりも長くとるようにする。電源が供給されるとコンデンサＣ５の電圧は徐々に上昇を始める。仮にＬＥＤ２が断線となっていれば、コンデンサＣ４の電圧は上昇しないのでコンパレータＩＣ２の−入力端子は＋入力端子電圧以下であり、コンパレータＩＣ２の出力はＨｉｇｈのままなのでコンデンサＣ５の電圧は上昇を続け、やがてトランジスタＴｒ８がオンする。トランジスタＴｒ８がオンするとダイオードＤ９，Ｄ１１がオンするので、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ７はオフ状態となり、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ５がオンしないので、ＬＥＤ１，ＬＥＤ２は消灯する。
【００２９】
ＬＥＤが正常な時には、電源が投入されるとコンデンサＣ５，Ｃ６の電圧が徐々に上昇を始めるが、ＬＥＤに電流が流れ、コンデンサＣ２，Ｃ４の電圧が上昇すると、コンパレータＩＣ１，ＩＣ２の出力はＬＯＷに反転するために、コンデンサＣ５は抵抗Ｒ２４、ダイオードＤ１０を介して、コンデンサＣ６は抵抗Ｒ２８、ダイオードＤ７を介してそれぞれのコンデンサの電荷が引き抜かれ、電圧が低下するので、コンデンサＣ５，Ｃ６の電圧が上昇せずに、トランジスタＴｒ８，Ｔｒ９がオンすることは無い。
【００３０】
図９に断線検出の他の構成例を示す。複数のＬＥＤユニットＬＥＤ１，ＬＥＤ２が接続されているような場合で、直流電源ＶｄｃからそれぞれのＬＥＤユニットＬＥＤ１，ＬＥＤ２に対してＰＮＰトランジスタＴｒ９，Ｔｒ１０のエミッタ・ベースを介して微少な電流が流れるようにして、ＬＥＤが断線しているかしていないかを検出する。具体的には、直流電源ＶｄｃからＰＮＰトランジスタＴｒ９，Ｔｒ１０のエミッタ・ベース、抵抗Ｒ２４，Ｒ２５を介してそれぞれのＬＥＤユニットＬＥＤ１，ＬＥＤ２に接続されている。例えばＬＥＤユニットＬＥＤ２が断線すると、トランジスタＴｒ１０のベース電流が流れなくなり、トランジスタＴｒ１０はオフしてトランジスタＴｒ１１がオフするので、トランジスタＴｒ１３がオフしてＬＥＤは全て消灯する。ＬＥＤユニットが正常であれば、トランジスタＴｒ９，Ｔｒ１０はベース電流が流れ、いずれもオンするので、トランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２が共にオンして、トランジスタＴｒ１３がオンするのでＬＥＤは点灯する。断線検知のためにＬＥＤに流れる微少電流は、ＬＥＤの発光が気にならないような電流、例えば１ｍＡ以下程度になるように抵抗Ｒ２４，Ｒ２５を設定する。
【００３１】
図１０は実施形態１に記載したカレントミラーと組み合わせた方式において、同様に直流電源Ｖｄｃから抵抗Ｒ２０を介してＬＥＤユニットＬＥＤ１，ＬＥＤ２に微少な電流を流す。ＬＥＤユニットＬＥＤ１が断線していれば、抵抗Ｒ１４には電圧が発生しないので、トランジスタＴｒ１０はオフし、トランジスタＴｒ８がオフするので、全てのＬＥＤに電流は流れない。ＬＥＤが正常であれば、トランジスタＴｒ９，Ｔｒ１０がオンするので、トランジスタＴｒ８がオンし、トランジスタＴｒ１がオンすると、ＬＥＤは点灯する。
【００３２】
図１１は実施形態１に記載したカレントミラーを応用した例であり、トランジスタＴｒ１のコレクタにＰＮＰ型トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６及びエミッタ抵抗Ｒ１５，Ｒ１６から成る第１のカレントミラー回路（一方のトランジスタ例えばＴｒ６のベース・コレクタ間は短絡される）を構成し、トランジスタＴｒ５及びＴｒ６のコレクタ側に夫々直列接続された複数のＬＥＤ（ＬＥＤ１，ＬＥＤ２）のアノード側が接続され、夫々のカソード側にＮＰＮ型トランジスタＴｒ７，Ｔｒ８及びエミッタ抵抗Ｒ１２，Ｒ１４からなる第２のカレントミラー回路（ＬＥＤのアノード側のＰＮＰトランジスタのベース・コレクタ間が短絡されていない方のトランジスタ、ここではＴｒ７のベース・コレクタ間が短絡される）によって構成される。
【００３３】
上記の２つのカレントミラー回路は、相互に回路電流をミラーし合う関係にあり、双方のＬＥＤ回路電流のバランスをとると同時に、どちらかの電流が無くなれば他方の電流も遮断されることになり、従来例における各回路のＬＥＤ光出力のアンバランスを抑制すると共に、ＬＥＤが１灯でも断線に至った場合に全灯消灯が可能であり、しかも全灯消灯モードを設けていないので、外乱等によってそのモードに固定されることも無く、２つの課題を簡単な構成で解決することができる。
【００３４】
図１２にＬＥＤユニットが３個の場合の例を示す。図１１の端子Ａ，Ｂ，Ｃに図１２の端子Ａ，Ｂ，Ｃが接続される。このようにＬＥＤユニットが３個以上に増えても同様な効果が得られる。
このように本実施形態では簡単な構成で１灯が断線した場合においても確実に全灯を消灯させることが可能である。
【００３５】
（実施形態４）
図１３に第４の実施形態を示す。この例では、ＬＥＤの近傍に受光素子を配置して、断線検知を可能としたものである。図１４に実装構造の例を示す。図１４のようにＬＥＤの近傍に受光素子３が同一基板上に実装され、受光素子３とＬＥＤの一部を覆う形で弧状の遮光板４が設けられており、図１５のような基板５上に構成されている。図１４（ｂ）に示すようにＬＥＤから出た光は遮光板４に当たり、受光素子３に当たることで、ＬＥＤが点灯していることが判別でき、外光や他のＬＥＤからの光は遮光板４により遮られて、受光素子３に入ることはないので、ＬＥＤが点灯していることだけを検出することが可能である。
【００３６】
図１３の回路動作について説明する。ＬＥＤに電流が流れるとＬＥＤが発光し、個別に設けられた受光素子（ここではフォトトランジスタ）がオンする。全てのＬＥＤが点灯すると全てのフォトトランジスタがオンするので、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４はオンする。ＮＯＲ回路ＩＣ３の入力は＜Ｌｏｗ，Ｌｏｗ＞となるので、出力はＨｉｇｈとなり、点灯を維持する。なお、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４のベース・エミッタ間には小容量のコンデンサを並列に接続しておいても良い。次に仮にＬＥＤ１−１が点灯しなくなったとすると、ＬＥＤ１−１に対応するフォトトランジスタがオフとなり、トランジスタＴｒ３はオフする。そうすると、ＮＯＲ回路ＩＣ３の入力は＜Ｈｉｇｈ，Ｌｏｗ＞となるので、出力はＬｏｗとなり、トランジスタＴｒ６がオフしてトランジスタＴｒ５がオフするからＬＥＤは全て消灯する。電源を入れた初期には各ＬＥＤは消灯しており、フォトトランジスタがオフしているので、ＮＯＲ回路ＩＣ３の出力には遅延回路ＤＬを設けて一定時間はＮＯＲ回路ＩＣ３の出力を遅延させ、ＬＥＤが点灯するようにしている。
【００３７】
実装構造の他の例を図１６、図１７に示す。受光素子３が同一パッケージ６内に設けられた例で、ＬＥＤのチップが基板５上にダイボンディング７等により設けられており、チップ上面からワイヤ８で内部電極に接続されている。ＬＥＤの内部電極は外部電極Ａ，Ｂにそれぞれに接続されている。受光素子３はもう一方の電極Ｃ，Ｄにワイヤで接続されている。受光素子３としてはフォトダイオードやフォトトランジスタ等、光により動作する素子であればよい。受光素子３は受光面がＬＥＤのチップ側に向いており、ＬＥＤが発光すると受光面で受光し、受光素子が動作する。
【００３８】
図１８にセンサによる断線検知の他の例を示す。図１９の実装構造例に示すように、ＬＥＤの近傍に温度検出素子９（例えばＮＴＣサーミスタなど）を設け、ＬＥＤの温度を検出して、ＬＥＤが点灯しているかを判断する。ＬＥＤが点灯すると、ＬＥＤにはほぼ同じ電流が流れるので、ＬＥＤの温度は上昇する。ＬＥＤの温度が上昇すると、ＬＥＤ近傍に設けられたサーミスタの抵抗値が変化するので、ＬＥＤ１のサーミスタ群と抵抗Ｒ７、同様にＬＥＤ２のサーミスタ群と抵抗Ｒ９の分圧比が変わり、ＩＣ１のＡ／Ｄ変換入力端子Ａ／Ｄ１，Ａ／Ｄ２の電圧が変わる。抵抗Ｒ９とＲ７は同じ定数とする。ＩＣ１のＡ／Ｄ変換入力端子Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２の値は本来同じであるが、点灯していなければ、温度が上昇しないＬＥＤがあるので、サーミスタの抵抗値が変化し、分圧比が点灯しているＬＥＤユニットとは異なる値になるので、点灯していないＬＥＤがあると判断してＩＣ１のＯＵＴ端子はＬＯＷとなり、トランジスタＴｒ６，Ｔｒ５がオフして全灯消灯する。ＩＣ１はマイコンなどで構成され、電源が入った初期は一定時間ＯＵＴ端子からＨｉｇｈを出力する遅延機能を有している。
【００３９】
このように本実施形態では簡単な構成で１灯が断線した場合においても確実に全灯を消灯させることが可能である。また、図１４〜図１８のようにＬＥＤ個別に光又は温度を検出するような構成とすることで、断線だけではなく短絡などのような故障でのＬＥＤの不点灯も検出することが可能である。
【００４０】
（実施形態５）
図２０に第５の実施形態を示す。基本構成は図２と同様であり、ＬＥＤユニットに流れる電流を検出して電流の積分値が一定となるようにスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ５をオン／オフさせている。光出力の高いストップランプ点灯時にはＳｔｏｐ側の端子に電源が接続されるので、トランジスタＴｒ６はオフ状態であり、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ５がオン／オフすることで、複数のＬＥＤユニットＬＥＤ１，ＬＥＤ２が点灯をしている。
【００４１】
光出力の低いテールランプ点灯時にはＴａｉｌ側の端子に電源が接続され、トランジスタＴｒ６がオンし、トランジスタＴｒ７がオフするので、トランジスタＴｒ５がオフ状態を維持する結果、ＬＥＤユニット２はオフしたままで消灯状態となり、ＬＥＤユニット１だけが発光するので、光出力が低下する。
【００４２】
このように本実施形態では、高い光出力を必要とするときにはＬＥＤの発光個数を増やし、低い光出力を必要とするときには、ＬＥＤの発光個数を減らすことで容易に光出力を変えることが出来るので、複数のＬＥＤからなる照明装置で高い光出力を必要とする時にも定格電流を高くする必要が無く、ＬＥＤの温度も上昇しないので、ＬＥＤの長寿命化も期待できる。
【００４３】
図２１に実施形態１〜５の照明装置を用いたテールランプの器具の例を示す。図２３のように、表面にＬＥＤが実装され、裏面にＬＥＤ点灯回路の電子部品９が実装された照明装置が導光板１１の一端に設けられ、導光板１１の一面には反射板１２を設け、他面が発光するようになっている。図２２のような導光板ユニット１０を構成し、この導光板ユニット１０が図２５のようなケース１３と透過性のある表面パネル１４に組み込まれ、自動車の後部のテールランプを構成している。
【００４４】
その他の例として、図２４のように表面にＬＥＤおよびＬＥＤ点灯回路の電子部品９を実装したような照明装置や、図２６のような表面パネルが無く、ケース１３に導光板ユニット１０が組み込まれたようなテールランプ等も考えられる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、電池などの変動範囲の大きな電源を用いて複数のＬＥＤで構成された照明装置のＬＥＤ点灯回路において簡単な回路構成で電源変動やＬＥＤの順方向電圧のばらつきによる光出力の変動を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の一変形例を示す回路図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の他の変形例を示す回路図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の別の変形例を示す回路図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す回路図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の一変形例を示す回路図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の一変形例の動作説明図である。
【図８】本発明の第３の実施形態を示す回路図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の一変形例を示す回路図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の他の変形例を示す回路図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の別の変形例を示す回路図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態のさらに別の変形例を示す回路図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態を示す回路図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態の実装構造の一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態の実装構造の一例を示す斜視図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態の実装構造の他の例を示す斜視図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態の実装構造の他の例を示す断面図である。
【図１８】本発明の第４の実施形態の一変形例の回路図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態の一変形例の実装構造の一例を示す斜視図である。
【図２０】本発明の第５の実施形態を示す回路図である。
【図２１】本発明の照明装置を用いたテールランプの実装構造の一例を示す分解斜視図である。
【図２２】本発明の照明装置を用いたテールランプの半完成品の外観を示す斜視図である。
【図２３】本発明の照明装置を用いたテールランプの基板上の実装構造の一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図である。
【図２４】本発明の照明装置を用いたテールランプの基板上の実装構造の他の一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図である。
【図２５】本発明の照明装置を用いたテールランプの完成品の外観の一例を示す斜視図である。
【図２６】本発明の照明装置を用いたテールランプの完成品の外観の他の一例を示す斜視図である。
【図２７】複数のＬＥＤを用いた車載用テール／ストップランプの従来例を示す回路図である。
【図２８】一般的な車載用テール／ストップランプの装着箇所を示す斜視図である。
【図２９】定電流回路を用いた車載用テール／ストップランプを示す回路図である。
【図３０】図２９の定電流回路に用いる制御回路の回路図である。
【図３１】パルス点灯回路を用いた車載用テール／ストップランプを示す回路図である。
【符号の説明】
Ｔｒ１　　スイッチング素子
Ｖｄｃ　　直流電源
ＬＥＤ　　ＬＥＤユニット
Ｒ１２　　電流検出用の抵抗
Ｒ１１　　積分回路の抵抗
Ｃ２　　　積分回路のコンデンサ
ＩＣ１　　コンパレータ

Claims

直流電源にスイッチング素子と複数個のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤユニットと抵抗が直列に接続された照明装置において、ＬＥＤユニットに流れる電流の積分値が一定となるようにスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦすることを特徴とする照明装置。
請求項１において、スイッチング素子の出力に並列に構成される１つまたは複数直列接続されたＬＥＤ及びトランジスタの直列回路とこれら各々のトランジスタのベース端子を一括して基準電流に合致するようにカレントミラー回路を構成し、基準電流の積分値が一定となるようにスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦすることを特徴とする照明装置。
請求項１において、スイッチング素子の出力に複数のＬＥＤユニットが前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦと同期してＯＮ／ＯＦＦされるそれぞれ別のスイッチング素子を介して接続されていることを特徴とする照明装置。
請求項１〜３のいずれかにおいて、ＬＥＤユニットに流れる電流を検出する抵抗の値を切り替えることにより、ＬＥＤに流れる電流を低出力と高出力に切り替えることを特徴とする照明装置。
請求項４において、入力電圧に過電圧が印加されたことを検出する過電圧検出回路を持ち、過電圧を検出するとＬＥＤに流れる電流を高出力から低出力に切り替えることを特徴とする照明装置。
請求項１〜５のいずれかにおいて、いずれかのＬＥＤの断線を検出すると全ＬＥＤを消灯する断線検出回路と、電源投入後の所定時間は前記断線検出回路の断線検出動作を遅延させる遅延回路を設け、前記遅延回路の時定数はスイッチング素子のスイッチング周期以上に設定したことを特徴とする照明装置。