JP2006511082A

JP2006511082A - 発光ダイオード用ドライバ

Info

Publication number: JP2006511082A
Application number: JP2004561862A
Authority: JP
Inventors: トリパティ，アジャイ; クラウベルフ，ベルント; ミヌ，ヤン−ケー; ナラシムハン，ラグラム; ケタルパル，ロヒット
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2023-12-11
Also published as: AU2003303130A1; EP1579735A1; EP2964000A2; WO2004057924A1; JP5426807B2; CN1745603A; TW200428896A; KR20050089841A; US20060071614A1; EP1579735B1; CN100558203C; KR100982167B1; TWI372577B; AU2003303130A8; EP2964000B1; US7262559B2; ES2933481T3; EP2964000A3; ES2569057T3; FI2964000T3

Abstract

ＬＥＤ用の電源１２０は、直列及び／又は並列に配線される可変数のＬＥＤを有するＬＥＤ光源１１０に電力を供給する。電源１２０は、ＬＥＤへの電力を調整するために電流及び電圧フィードバックを使用し、ＬＥＤ光源１１０へのプロテクションを提供する。フィードバックコントローラ１２５は、感知された電流及び感知された電圧を基準信号に比較し、フィードバック信号を発生し、このフィードバック信号は、ＬＥＤに電流を供給する変圧器を流れる電流を調整するために力率補正器１２４により処理される。ＬＥＤ制御スイッチ１２７は、ＬＥＤ光源１１０への更なるプロテクションを提供するため、ＬＥＤへの電流のピークをクランプする。ショート／オープンの検出回路１３０は、ＬＥＤ光源１１０の「ＬＥＤ出力」の検出を示す。

Description

本発明の開示は、電源の技術分野に関し、より詳細には、発光ダイオード用の電源に関する。

白色発光ダイオード（LED: Light Emission Diode）の技術では、大きな進展が行われてきている。白色ＬＥＤは、商業的に入手可能であり、１０−１５ルーメン／ワットを発生する。これは、白熱光を発するバルブの性能に匹敵する。さらに、ＬＥＤは、それらの小さなサイズのため、より長い動作寿命、衝撃／振動の抵抗性、及び設計のフレキシビリティの様な他の利点を提供する。結果として、発光ＬＥＤは、サイネージ、アクセント、及びパスウェイ照明のようなイルミネーションアプリケーションについて、慣習的な白色光の発生源を置き換える。白色ＬＥＤは、単独で使用されるか、又は特定の作用のためにカラーＬＥＤと共に使用することができる。

ＬＥＤの電気特性は、ＬＥＤランプに印加される電圧における僅かな変化が相当な電流の変化を生じさせることである。さらに、周囲の温度変化は、ＬＥＤ間の順方向のドロップを変えることでＬＥＤ電流の変化となる。さらに、ＬＥＤのルーメン出力は、ＬＥＤ電流に依存する。ＬＥＤ光源にための既存の電源は、入力する交流電圧の変動及び周囲の温度による発光強度の変動を防止するため、ＬＥＤ電流を正確に調整するために設計されていない。長時間の間に過剰な順方向電流でのＬＥＤランプの動作は、許容できない発光強度の変動及び致命的な故障でさえ生じる可能性がある。さらに、電流の電源は、エネルギー節約を最大にするために電力消費量を最小にしない。

先の問題点を克服するＬＥＤ用の電源を有することが望まれる。

本発明の１つの構成は、パワーコンバータ及びＬＥＤコントロールスイッチを有するＬＥＤ光源用の電源である。パワーコンバータは、ＬＥＤ電流及びＬＥＤ電圧を含む調整された電力を提供するために動作する。ＬＥＤ制御スイッチは、ＬＥＤ光源を流れるＬＥＤ電流の流れを制御するために更に動作する。ＬＥＤ制御スイッチは、ＬＥＤ光源の初期のロードステージの間にＬＥＤ電流のピークをクランプするために更に動作する。これにより、電場の誤った印加によるＬＥＤ光源に対するダメージが防止される。

本発明の第二の構成は、ＬＥＤ電圧に関連するＬＥＤ光源の動作状態を示す検出信号を提供するために動作する検出回路を更に有するＬＥＤ光源用の電源である。検出信号は、ＬＥＤ光源の負荷状態を表す第一のレベルを有する。検出信号は、ＬＥＤ光源の短絡状態又は開状態を表す第二のレベルを有している。

本発明の第三の構成は、ＬＥＤ電流センサ又はＬＥＤ電圧センサを更に有するＬＥＤ光源用の電源である。それぞれのセンサは、差動増幅器、及び該差動増幅器の利得を調節するための手段を含んでいる。

本発明の上述された構成、機能及び利点、並びに他の構成、機能及び利点は、添付図面と共に読まれる好適な実施の形態に関する以下の詳細な説明から更に明らかとなるであろう。詳細な説明及び図面は、限定するよりはむしろ本発明の単なる例示であって、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその等価な概念により定義される。

図１は、直列及び／又は並列に配線される可変の数のＬＥＤを含むＬＥＤ光源１０にエネルギーを供給する電源２０のブロック図である。電源２０の単相の交流（ＡＣ）入力２１は、電源２０のＡＣ／ＤＣコンバータ２２に電圧Ｖ_ACを提供し、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２は、電圧Ｖ_ACを電圧Ｖ_DCに変換する。ＡＣ／ＤＣコンバータ２３は、電圧Ｖ_DCを電源２０の電力変換器２３に供給し、電力変換器２３は、ＬＥＤ電流及びＬＥＤ電圧Ｖ_LEDを含む調整された電力Ｐ_REGを発生する。

電力変換器２３は、調整された電力Ｐ_REGをＬＥＤ光源１０に提供する。動作において、ＬＥＤ制御スイッチ２４は、ＬＥＤ光源１０を流れるＬＥＤ電流の流れを制御する。電源２０のＬＥＤ電流センサは、ＬＥＤ光源１０を流れるＬＥＤ電流の振幅を表す感知された電流Ｉ_SEを提供する。電源２０のＬＥＤ電圧センサ２６は、ＬＥＤ光源１０に印加されるＬＥＤ電圧Ｖ_LEDの振幅を示す感知された電圧Ｖ_SEを提供する。感知された電流Ｉ_SE及び感知された電圧Ｖ_SEは、電源２０のフィードバックコントローラ２７に供給される。電源２０の信号基準２８は、基準信号ＲＥＦをフィードバックコントローラ２７に供給し、フィードバックコントローラ２７は、感知された電流Ｉ_SE、感知された電圧Ｖ_SE及び基準信号ＲＥＦに基づいて電力変換器２３にフィードバック信号ＦＢを提供する。

ＬＥＤ制御スイッチ２４は、ＬＥＤ光源１０を流れるＬＥＤ電流のピークをクランプするために更に動作し、電気的なダメージからＬＥＤ光源１０を保護する。たとえば、電源２０の電圧の印加に続いて電源２０へのＬＥＤ光源１０の接続のような、ＬＥＤ光源１０が開動作状態から負荷動作状態（すなわち初期負荷）に遷移するとき、ＬＥＤ制御スイッチ２４は特に有効である。電源２０のＬＥＤ調光機２９は、制御信号ＣＳをＬＥＤ制御スイッチ２４に提供することで、所望のＬＥＤ光源１０の暗くすることを制御するために動作する。制御信号ＣＳは、たとえば、パルス幅変調信号（“ＰＷＭ”）のような、多くの従来の構成のうちの１つとすることができる。

ショート／オープン検出回路３０は、ＬＥＤ光源１０に印加されるＬＥＤ電圧Ｖ_LEDに基づいて、短絡状態又は開状態の示唆として検出信号ＤＳを提供する。
電源２０のそれぞれのコンポーネント２１−３０のコンフィギュレーションには制限がない。さらに、電源２０のコンポーネント２１−３０間の結合は、（たとえば、電気的、光学的、音響的、及び／又は磁気的に）様々なやり方で達成することができる。したがって、多数の実施の形態の電源２０に制約がない。

図２は、本発明に従ってなされたＬＥＤ光源１０（図１）の１実施の形態１１０のための、電源２０（図１）の１実施の形態１２０に関する概念図を例示している。電源１２０は、ＬＥＤ光源１１０に電力を供給するため、力率補正器（PFC: Power Factor Corrector）を通して電流フィードバックをもつフライバック変換器を利用する。このため、電源１２０は、図２に例示されるように、ＥＭＩフィルタ１２１、ＡＣ／ＤＣコンバータ（ＡＣ／ＤＣ）１２２、変圧器１２３、力率補正器１２４、フィードバックコントローラ１２５、光カプラ１２６、ＬＥＤ制御スイッチ１２７、ＬＥＤＰＷＭ調光機１２９、抵抗Ｒ１−Ｒ７、キャパシタＣ１−Ｃ５、ダイオードＤ１−Ｄ３、ツェナーダイオードＺ１−Ｚ３及びＭＯＳＦＥＴＱ１を含んでいる。

電源１２０には、電圧がＶ_INでＥＭＩエミッタ１２１に供給される。電圧は、ＡＣ入力であり、典型的に、１２０／２３０Ｖ_RMSで５０／６０ヘルツである。ＥＭＩエミッタ１２１は入力での電磁干渉を阻止する。ＡＣ／ＤＣ１２２は、ブリッジ整流器であり、ＥＭＩフィルタ１２０のＡＣ出力をＤＣに出力する。変圧器１２３は、一次巻線Ｗ１，Ｗ４及びＷ５、並びに複数の二次巻線Ｗ２及びＷ３を含んでいる。巻線Ｗ１／Ｗ２は、ＬＥＤ光源１１０にエネルギーを供給するためにフライバック変圧器を構成する。フライバック変圧器は、ＰＦＣ１２４により制御され、このＰＦＣは、ST Microelectronics社により製造されるモデルＬ６５１のような力率補正器の集積回路である。

フライバック変圧器は、電力をＬＥＤ光源１１０に伝送し、このＬＥＤ光源では、フィードバック制御により、ＬＥＤ電流及びＬＥＤ電圧が制御される。巻線Ｗ１／Ｗ３のフォワードコンバータ動作により、キャパシタＣ３が充電され、基準電流信号は、直列の抵抗Ｒ４とツェナーＺ２との間で生成される。キャパシタＣ３間のピーク電圧は、Ｗ１／Ｗ３の巻き数比に依存する。ＬＥＤ光源１１０間の出力ＤＣ電圧は、１つのＬＥＤランプについて２．６ボルトＤＣから８つの直列のＬＥＤについて約３２ボルトＤＣまでのワイドレンジを有することができるので、巻線Ｗ１／Ｗ２のフライバック動作からの出力ＤＣ電圧は、基準電流信号を発生するために使用することができない。巻線Ｗ１／Ｗ３の順方向のコンバータの動作を代わりに使用することができる。巻線Ｗ１／Ｗ５の順方向のコンバータの動作は、ＰＦＣ１２４のような集積回路に電力を供給するために使用することもできる。

感知されたＬＥＤ電流Ｉ_SEは抵抗Ｒ１を流れ、この抵抗は、ＬＥＤ制御スイッチ１２７を介してＬＥＤ光源１１０と直列にある。感知されたＬＥＤ電流Ｉ_SEを表す電圧は、コンパレータＵ１の非反転入力に印加される。感知されたＬＥＤ電圧Ｖ_SEは、ツェナーダイオードＺ１により生成される。感知されたＬＥＤ電流Ｉ_SEは、感知されたＬＥＤ電圧Ｖ_SE、並びに電圧基準Ｖ_REFは、フィードバックコントローラ１２５に供給され、フィードバックコントローラ１２５からの電圧フィードバックＶ_FBは、抵抗Ｒ７を介して光カプラ１２６を駆動する。電圧フィードバックＶ_FBの生成では、フィードバックコントローラ１２５は、図２に例示されるように、コンパレータＵ１及びＵ２のペア、抵抗Ｒ８〜Ｒ１２、及びキャパシタＣ６を利用する。

光カプラが電流伝送比（ＣＴＲ）のワイドレンジを有するので、フィードバックコントローラ１２５は必要である。フィードバックコントローラ１２５は、正確な電圧フィードバックＶ_FBを維持し、これによりＬＥＤ光源１１０を流れるＬＥＤ電流における大きな誤差を回避する。光カプラ１２６は、ＬＥＤ光源１１０を供給するＤＣ回路をＡＣ回路の電源からＥＭＩフィルタ１２０で分離し、２つの回路は、変圧器１２３の反対側にある。

光カプラ１２６の出力は、ＰＦＣ１２４に接続されており、このＰＦＣは、ゲート駆動信号をＭＯＳＦＥＴＱ１に供給する。ＭＯＳＦＥＴＱ１の制御により、ＬＥＤ光源１１０を電力需要に整合させるために変圧器１２３の巻線Ｗ１を流れる電流を調節する。内部の２．５Ｖ基準信号及び内部のＰＦＣ１２４の補償回路は、２．５Ｖで抵抗Ｒ６間の電圧降下を維持する。この例は変圧器の電流を調整するためのＭＯＳＦＥＴＱ１を使用しているが、代替的な実施の形態は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）又はバイポーラトランジスタのような、電流を調整するために他のタイプのトランジスタを使用することができる。ＺＣＤでのＰＦＣ１２４への入力は、巻線Ｗ２／Ｗ４から電圧が印加されるリセット信号を提供する。

ツェナーダイオードＺ１は、ＬＥＤ光源１１０のために過電圧の保護を提供する。特に、ツェナーダイオードＺ１は、出力コネクション間をＬＥＤ光源１１０に接続し、出力電圧を指定された最大値にクランプする。公称のツェナー動作電圧は、最大の指定された出力電圧を超えるように選択される。出力開回路のケースでは、変圧器１２３の巻線Ｗ１／Ｗ２のフライバック動作は、出力電圧を構築し続ける。出力電圧を増加することで、ツェナーダイオードＺ１はオンし、抵抗Ｒ７及び光カプラ１２６を介してフィードバックコントローラ１２５から抵抗Ｒ６へのフィードバックの量を増加することができる。これにより、ＭＯＳＦＥＴＱ１へのゲート駆動信号を制限し、フライバックコンバータが指定された最大電圧を超えてＬＥＤ光源１１０への出力電圧を構築するのを防止する。同様に、リセット巻線Ｗ４から抵抗Ｒ６に接続されるツェナーダイオードＺ３は、フィードバックコントローラ１２５の誤動作による出力過電圧を防止する。代替的な実施の形態では、ツェナーダイオードＺ１又はツェナーダイオードＺ３、又は両方のツェナーダイオードＺ１及びツェナーダイオードＺ３は、特定のアプリケーションのために必要とされる制御プロテクションの程度に依存して省略することができる。

ＬＥＤ制御スイッチ１２７は、ＭＯＳＦＥＴの構成でのスイッチＳＷ１、及びバイポーラトランジスタの構成でスイッチＳＷ２を含んでいる。スイッチＳＷ１及びＳＷ２は、たとえば、ＩＧＢＴのような他の従来の構成とすることができる。例示されるように、ＭＯＳＦＥＴスイッチＳＷ１のドレインは、ＬＥＤ光源１１０に接続されている。ＭＯＳＦＥＴスイッチＳＷ１のゲートは、バイポーラスイッチＳＷ２のコレクタに接続されている。ＭＯＳＦＥＴスイッチＳＷ１のソース、及びバイポーラスイッチＳＷ２のベースは、ツェナーダイオードＺ１、抵抗Ｒ１、及びフィードバックコントローラ１２５に接続されている。バイポーラスイッチＳＷ２のエミッタは、グランドに接続されている。動作において、ＬＥＤ電流が所望のピーク以下であるとき、スイッチＳＷ１はオンにされ、スイッチＳＷ２はオフにされる。このモードにより、電源１２０のフロントエンドコンポーネントの通常の動作が許容される。逆に、ＬＥＤ電流が所望のピークを超えるとき、スイッチＳＷ１はオフにされ、スイッチＳＷ２はオンにされる。これにより、ＬＥＤ電流のピークを安全なレベルに制限し、ＬＥＤ光源１１０へのダメージが防止される。当業者により理解されるように、ＬＥＤ制御スイッチ１２７は、ＬＥＤ光源１１０の電圧が印加された電源１２０への接続に応じて特に有効であり、キャパシタＣ２は、蓄積されたエネルギーをＬＥＤ光源１１０にクランプされたピークを有する電流で放電し、これにより、ＬＥＤ光源１１０へのダメージを防止する。

ＭＯＳＦＥＴスイッチＳＷ１は、従来のゲートドライバ（図示せず）又は例示されるＬＥＤＰＷＭ調光機１２８により動作することができる。
ＬＥＤＰＷＭ調光機１２８は、外部の暗さのコマンドＶ_DCに応答してＰＷＭ信号（図示せず）をＭＯＳＦＥＴスイッチＳＷ１に提供する。ＬＥＤＰＷＭ調光機１２８は、ＰＷＭ信号のデューティサイクルを調整し、ＬＥＤ光源１１０からの所望の光出力を生成する。ＬＥＤＰＷＭ調光機１２８は、ＬＥＤ光源１１０について精密かつ温度の感度が高い最小の暗さのレベルを生成することに特に有効である。

ＬＥＤＰＷＭ調光機１２８は、ＭＯＳＦＥＴスイッチＳＷ１のゲートに接続されるダイオードＤ４及びダイオードＤ５を含んでいる。ＬＥＤＰＷＭ調光機１２８のコンパレータＵ３は、ダイオードＤ４に接続される出力と暗さのコマンドＶ_DCを受信するための非反転入力とを有する演算増幅器の構成である。従来のＬＥＤＰＷＭ調光機１２８の非安定マルチバイブレータ回路１２９は、ダイオードＤ５に接続される。ＬＥＤＰＷＭ調光機１２８のランプジェネレータは、ダイオードＤ５に接続される抵抗Ｒ１６、ＭＯＳＦＥＴの構成でのトランジスタＱ２のゲートを含んでいる。トランジスタＱ２は、たとえばＩＧＢＴのような他の構成とすることができる。ランプジェネレータは、演算増幅器Ｕ４を更に含んでいる。抵抗Ｒ１５、抵抗Ｒ１７、バイポーラトランジスタＱ２のドレイン、キャパシタＣ７、及びコンパレータＵ３の反転入力は、演算増幅器Ｕ４の非反転入力に接続される。抵抗Ｒ１５は、演算増幅器Ｕ４の出力に更に接続されている。抵抗Ｒ１３は、演算増幅器Ｕ４の出力及び反転入力に接続される。抵抗Ｒ１４は、演算増幅器Ｕ４の反転入力とグランドに接続される。ＭＯＳＦＥＴトランジスタＱ２のソース及びキャパシタＣ７は、グランドに接続されている。抵抗Ｒ１７は、ＤＣ電圧源に更に接続されている。

動作において、ＬＥＤＰＷＭ調光機１２８は、ＬＥＤ光源１１０について精密かつ温度感度の低い最小の暗さのレベルを達成する。特に、非安定マルチバイブレータ回路１２９は、最小のパルス幅（図３に例示されるＴ_ON，Ｔ_MIN）を生成する。最小のパルス幅の期間は、非安定マルチバイブレータ回路１２９の抵抗及びキャパシタンスの関数である。したがって、最小のパルス幅は、精密かつ温度の感度が低い。ランプジェネレータは、ランプ信号（たとえば、図３に例示されるＲＳ）を生成し、このランプ信号は、最小のパルス幅により周期的にリセットされる。ランプ信号は、コンパレータＵ３の反転入力に供給され、ランプ信号と暗さのコマンドＶ_DCの比較は、コンパレータＵ３の出力で目標となるパルス幅（たとえば、図３に例示されるＴ_ON）を生じる。最小のパルス幅及び目標となるパルス幅は、ＭＯＳＦＥＴスイッチＳＷ１のゲートでＰＷＭ信号を提供するために結合される。かかるように、暗さのコマンドＶ_DCがランプ信号を超えるか又はランプ信号に等しいとき、ＰＷＭ信号は、最小のパルス幅とオーバラップするターゲットパルス幅から構成される。逆に、ランプ信号が電圧の暗さコマンドＶ_DCを超えるとき、ＰＷＭ信号は、最小のパルス幅から専用に構成される。
実際に、電圧の暗さコマンドＶ_DCの適切なレンジは、０〜１０ボルトである。

［ショート／オープン回路検出］
図４は、ショート／オープン検出回路１３０の１実施の形態を例示している。ＬＥＤ光源１１０間のＬＥＤ電圧降下Ｖ_LDは、ノードＮ１とノードＮ２との間に印加され、入力電圧Ｖ_INは、ノードＮ２と共通の基準との間に印加される。ＬＥＤ電圧降下Ｖ_LDは、ＬＥＤ光源１１０（図２）が短絡されたときにゼロボルトを近似し、ＬＥＤ光源１１０が開回路であるときに調整された電力Ｐ_REGのＬＥＤ電圧Ｖ_LEDを近似する。入力電圧Ｖ_INは、典型的に、６ボルトから１６ボルトのレンジにある。演算増幅器の構成でのコンパレータＵ３は、ＬＥＤ光源１１０の「ＬＥＤ出力」状態を示すためのハイレベルで、及びＬＥＤ光源１１０の通常動作を示すためにロウレベルで検出信号Ｖ_DSを提供する。「ＬＥＤ出力」状態は、ＬＥＤ光源１１０のショート又はオープンのいずれかを示す。

例示される実施の形態における入力電圧Ｖ_INは、ＤＣ電圧である。したがって、ＤＣ−ＤＣタイプの電力変換器は、ＬＥＤ光源１１０（図２）に電力を供給するために使用することができる。代替的な実施の形態では、検出回路１３０は、ＡＣ−ＤＣタイプの電力変換器における使用のために適合することができる。

バイポーラトランジスタ及びツェナーダイオードＺ４の構成でのトランジスタＱ３のエミッタは、ノードＮ１に接続されている。トランジスタＱ３は、たとえばＩＧＢＴのような他の従来の構成とすることができる。抵抗Ｒ１８、抵抗Ｒ２１及び抵抗Ｒ２２は、ノードＮ２にも接続されている。バイポーラトランジスタＱ３のベースは、抵抗Ｒ１８に接続されている。ツェナーダイオードＺ４、抵抗Ｒ２０及び抵抗Ｒ２１は、コンパレータＵ５の反転入力に接続される。バイポーラトランジスタＱ３のコレクタ、ダイオードＤ６及び抵抗Ｒ１９は、ノードＮ３に接続される。抵抗Ｒ１９及び抵抗Ｒ２０は、共通の基準に更に接続されている。ダイオードＤ６及び抵抗Ｒ２２は、コンパレータＵ５の非反転入力に接続されている。

ＬＥＤ光源１１０の通常動作について、ＬＥＤの電圧降下Ｖ_LDは、トランジスタＱ３のベース−エミッタ接合電圧よりも大きく、トランジスタＱ３はオンであり、ダイオードＤ６は、非導通状態にあり、トランジスタＱ３のコレクタでの電圧は、入力電圧Ｖ_INを超える。結果として、入力電圧Ｖ_INは、コンパレータＵ３の反転入力に印加される。ツェナーダイオードＺ４の導通電圧は、ＬＥＤ電圧降下Ｖ_LDを超えて選択され、したがって、ツェナーダイオードＺ４は、非導通状態にある。結果として、コンパレータＵ２の非反転入力に印加される電圧は、抵抗Ｒ２０及び抵抗Ｒ２１により確立される分圧器により低減される入力電圧Ｖ_INを等しくする。反転入力に印加される電圧が非反転入力に印加される電圧を超えるので、コンパレータＵ５の出力は低い（たとえば、グランドに近い）。

ＬＥＤ光源１１０のオープンアレイ状態について、ＬＥＤの電圧降下Ｖ_LDは、調整された電力Ｐ_REGのＬＥＤ電圧Ｖ_LEDを近似し、これは、ツェナーダイオードＺ４の電圧よりも高く選択される。ＬＥＤ電圧降下Ｖ_LDは、トランジスタＱ３のベース−エミッタ接合電圧よりも高く、トランジスタＱ３はオンであり、トランジスタＱ３のコレクタでの電圧は、入力電圧Ｖ_INを超える。結果として、入力電圧Ｖ_INは、コンパレータＵ３の反転入力に印加される。ツェナーダイオードＺ４の導通電圧は、ＬＥＤ電圧降下Ｖ_LDよりも低く、したがって、ツェナーダイオードは、導通状態である。結果として、コンパレータＵ５の非反転入力に印加される電圧は、入力電圧Ｖ_INとＬＥＤ電圧降下Ｖ_LDの合計からダイオードＤ６の導通電圧を引いたものに等しい。非反転入力に印加される電圧は反転入力に印加される電圧を超えるので、コンパレータＵ５の出力は高い（たとえば、入力Ｖ_INに近い）。

ＬＥＤ光源１１０のショートアレイ状態について、ＬＥＤの電圧降下Ｖ_LDは、ゼロボルトを近似する。したがって、ＬＥＤ電圧降下Ｖ_LDは、トランジスタＱ３のベース−エミッタ接合電圧よりも低く、トランジスタＱ３がオフになり、トランジスタのコレクタでの電圧は抵抗Ｒ１９により引き落とされ、ダイオードＤ６が導通する。結果として、コンパレータＵ５の反転入力に印加された電圧は、抵抗Ｒ１９及び抵抗Ｒ２２により確立された分圧器により低減される入力電圧Ｖ_INを等しいものとする。ツェナーダイオードＺ４の導通電圧がＬＥＤ電圧降下Ｖ_LDを超え、したがって、ツェナーダイオードＺ４は、非導通状態になる。非反転入力に印加される電圧は反転入力に印加される電圧を超えるので、コンパレータＵ５の出力は高い（たとえば、入力電圧Ｖ_INに近い）。

代替的な実施の形態では、トランジスタＱ３のベース−エミッタ接合よりも低い電圧以外の電圧レベルを検出するため、更なるツェナーダイオード又は電圧基準をトランジスタＱ３のエミッタパスに挿入することができる。

図５は、ＬＥＤ電流センサ２５（図１）又はＬＥＤ電流センサ２６（図１）で利用することができる電圧出力Ｖ_Oを有する差動増幅回路を例示している。抵抗Ｒ２３及び抵抗Ｒ２５は、オフセット電圧源Ｖ_OFFに接続されている。抵抗Ｒ２５、抵抗Ｒ２６、及び抵抗Ｒ２８は、演算増幅器Ｕ６の反転入力に接続される。抵抗Ｒ２４及び抵抗Ｒ２７は、演算増幅器Ｕ６の非反転入力に接続される。抵抗Ｒ２３と抵抗Ｒ２４とが接続される。抵抗Ｒ２８は、演算増幅器Ｕ６の出力に更に接続される。

動作において、演算増幅機Ｕ６の入力に印加される電圧は、抵抗Ｒ２３のサイズに関わらず供給電圧Ｖ_ddよりも低い。１実施の形態では、抵抗Ｒ２５及びＲ２６は、オフセット電圧Ｖ_OFFの半分を演算増幅器Ｕ６の反転入力に印加するために選択され、抵抗Ｒ２４及びＲ２７は、（たとえば、抵抗Ｒ２８は、抵抗Ｒ２６とＲ２８の並列接続を等しくしている）適切なコモンモードリジェクションを得るために選択される。結果として、演算増幅器Ｕ６の利得は、所望のように調整することができる。

なお、図２〜図５は、本発明の特定のアプリケーション及び実施の形態を例示するものであって、そこに提供された開示又は特許請求の範囲を制限することが意図されることを述べておくことは重要である。本明細書を読むこと及び図面を検討することに応じて、本発明の無数の他の実施の形態が可能であり、かかる実施の形態が考案され、特許請求された発明の範囲に含まれることは、当業者にとって即座に明らかである。

本明細書で開示される発明の実施の形態は、好適であるとして考えられるが、様々な変形及び変更が本発明の精神及び範囲から逸脱することなしになされる。本発明の範囲は、特許請求の範囲に示され、等価な意味及び範囲にある全ての変形がそこに含まれることが意図される。

本発明に係るＬＥＤ光源用の電源のブロック図である。本発明に係る図１の電源の１実施の形態に関する概念図である。本発明に係る制御回路の１実施の形態に関するタイミング図である。本発明に係る短絡／開検出回路の１実施の形態に関する概念図である。本発明に係る差動増幅器の１実施の形態に係る概念図である。

Claims

発光ダイオード（ＬＥＤ）光源用の電源であって、
ＬＥＤ電流及びＬＥＤ電圧を含む調整された電力を提供するために作用する電力変換器と、
該ＬＥＤ光源を通したＬＥＤ電流の流れを制御するために作用するＬＥＤ制御スイッチとを有し、
該ＬＥＤ制御スイッチは、該ＬＥＤ光源の初期の負荷ステージの間にＬＥＤ電流のピークをクランプするために更に作用する、
ことを特徴とする電源。
該ＬＥＤ制御スイッチは、該ＬＥＤ電流がピーク閾値よりも低いときに該ＬＥＤ光源から該電力変換器への電流経路を確立するために作用するスイッチを含み、該スイッチは、該ＬＥＤ電流が該ピーク閾値を超えるときに該電流経路をなくすために更に作用する、
請求項１記載の電源。
外部の暗さコマンドに応答して該スイッチにパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を提供するために作用するＬＥＤＰＷＭ調光機とを更に有し、
該ＰＷＭ信号は、ランプ信号を超える暗さコマンドに応答して目標となるパルス幅を有し、
該ＰＷＭ信号は、該暗さコマンドを超えるランプ信号に応答して最小のパルス幅を有する、
請求項２記載の電源。
該ＬＥＤＰＷＭ調光機は、精度及び温度に感度の低い方式で最小のパルス幅を確立するために作用する非安定マルチバイブレータ回路を含む、
請求項３記載の電源。
該ＬＥＤＰＷＭ調光機は、該暗さコマンド及び該ランプ信号の受信に応答して、該目標となるパルス幅を確立するために作用するコンパレータを含む、
請求項２記載の電源。
該ＬＥＤＰＷＭ調光機は、該最小のパルス幅を示す該ランプ信号を該コンパレータに提供するために作用するランプジェネレータを更に含む、
請求項５記載の電源。
該ＬＥＤＰＷＭ調光機は、精密及び温度の感度が低い方式で該最小のパルス幅を確立するために作用する非安定マルチバイブレータ回路を更に含む、
請求項６記載の電源。
該ＬＥＤ電圧に関連する該ＬＥＤ光源の動作状態を示す検出信号を提供するために作用する検出回路を更に備え、
該検出信号は、該ＬＥＤ光源の負荷状態を表す第一のレベルを有し、
該検出信号は、該ＬＥＤ光源の短絡状態又は開状態のいずれかを表す第二のレベルを有する、
請求項１記載の電源。
該負荷動作状態は、ゼロボルトと該ＬＥＤの電圧の間にある該ＬＥＤ光源間のＬＥＤの電圧降下の振幅を示す、
請求項８記載の電源。
該短絡動作状態は、ゼロボルトを近似する該ＬＥＤ光源間のＬＥＤの電圧降下の振幅を示す、
請求項８記載の電源。
該開動作状態は、該ＬＥＤ電圧を近似する該ＬＥＤ光源間のＬＥＤ電圧降下の振幅を示す、
請求項８記載の電源。
該ＬＥＤ光源を流れるＬＥＤ電流を感知するために作用する電流センサを更に有し、
該電流センサは、演算増幅器、及び該演算増幅器の利得を調節する手段を含む、
請求項１記載の電源。
該ＬＥＤ光源に印加される該ＬＥＤ電圧を感知するために作用する電圧センサを更に有し、
該電圧センサは、演算増幅器、及び該差動増幅器の利得を調整する手段とを含む、
請求項１記載の電源。
発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を動作させるための方法であって、
ＬＥＤ電流及びＬＥＤ電圧を含む調整された電力を該ＬＥＤ光源に提供するステップと、
該ＬＥＤ光源を通した該ＬＥＤ電流の流れを制御するステップと、
該ＬＥＤ光源の初期の負荷ステージの間に該ＬＥＤ電流のピークをクランプするステップと、
を有する方法。
該ＬＥＤ電圧に関連されるＬＥＤ光源の動作状態を示す検出信号を発生するステップを更に備え、
該検出信号は、該ＬＥＤ光源の通常の動作状態を表す第一のレベルを有し、
該検出信号は、該ＬＥＤ光源の短絡動作状態又は開動作状態のいずれかを表す第二のレベルを有する、
請求項１４記載の方法。