JP2011205744A - モータ駆動回路および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファンにより塵埃を除去しつつ、冷却対象物を冷却する。
【解決手段】送風して冷却対象物を冷却するためのファンを回転させるモータの駆動コイルに駆動電流を供給する出力トランジスタと、モータが冷却対象物を冷却するための第１の方向、または第１の方向と反対の第２の方向に回転するように出力トランジスタをスイッチング制御するスイッチング制御回路と、モータが第１の方向に回転を開始してから第１の時間が経過した場合には、スイッチング制御回路に当該第１の方向の回転を停止させた後に、モータが第２の方向に回転するようにスイッチング制御を開始させ、モータが第２の方向に回転を開始してから第２の時間が経過した場合には、スイッチング制御回路に当該第２の方向の回転を停止させた後に、モータが第１の方向に回転するようにスイッチング制御を開始させる切り替え回路と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータ駆動回路および照明装置に関する。

近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）が照明用途にも用いられている。特に、ＬＥＤは白熱電球に比べて寿命が長いため、例えば天井などのように、取り替えるのに不便な場所に設置される照明装置に好適である。
一方、ＬＥＤは白熱電球に比べて発熱が少ないものの、熱に弱く、効率の低下や寿命の短縮を防止するため、ヒートシンクなどを用いて、適宜冷却する必要がある。
例えば、特許文献１では、ＬＥＤベアチップの熱がプリント基板の金属ベースに放出される技術が開示されている。

特開２００４−１９３３５７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された構成であっても、金属ベースに伝導された熱が十分に外部に放出されることまでは保証されず、さらなる放熱の効率を上げて、ＬＥＤの発光効率の低下を抑制することが望まれる。
これに鑑み、本願発明は、ＬＥＤ照明などの冷却ファンに好適なモータ駆動回路及びこれを備えた照明装置を提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本発明は、送風して冷却対象物を冷却するためのファンを回転させるモータの駆動コイルに駆動電流を供給する出力トランジスタと、前記モータが前記冷却対象物を冷却するための第１の方向、または前記第１の方向と反対の第２の方向に回転するように前記出力トランジスタをスイッチング制御するスイッチング制御回路と、前記モータが前記第１の方向に回転を開始してから第１の時間が経過した場合には、前記スイッチング制御回路に当該第１の方向の回転を停止させた後に、前記モータが前記第２の方向に回転するようにスイッチング制御を開始させ、前記モータが前記第２の方向に回転を開始してから第２の時間が経過した場合には、前記スイッチング制御回路に当該第２の方向の回転を停止させた後に、前記モータが前記第１の方向に回転するようにスイッチング制御を開始させる切り替え回路と、を有することを特徴とするモータ駆動回路である。

本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

本発明に係るモータ駆動回路によれば、長期間メンテナンスを必要とせずに、ファンにより塵埃を除去しつつ、冷却対象物を冷却することができる。

本発明の一実施形態におけるモータ駆動回路の構成を示す回路ブロック図である。 本発明の一実施形態におけるモータ駆動回路を備えた照明装置全体の構成の概略を示すブロック図である。 スイッチング制御回路１２、切り替え回路１３、および過熱検出回路１４の具体的な構成の一例を示す回路ブロック図である。 ＬＥＤ９の温度Ｔｔｐが過熱検出温度Ｔｏｈ未満である場合のスイッチング制御回路１２および切り替え回路１３の動作を説明するフローチャートである。 ＤＦＦ１２１に入力されるクロック信号ＣＫ１とＰＷＭ０％信号ないしＰＷＭ１００％信号との関係の一例を示す模式図である。 ＰＷＭ０％信号ないしＰＷＭ１００％信号を生成する回路の他の構成例を示す回路ブロック図である。 ＤＦＦ１２１１に入力されるクロック信号ＣＫ１とＰＷＭ０％信号ないしＰＷＭ１００％信号との関係の一例を示す模式図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

＝＝＝照明装置全体の構成の概略＝＝＝
以下、図２を参照して、後述する本発明の一実施形態におけるモータ駆動回路を備えた照明装置全体の構成の概略について説明する。なお、モータ駆動回路１の構成についての詳細な説明は後述する。

図２に示されている照明装置は、照明素子としてＬＥＤを用いた照明装置であり、モータ駆動回路１、ＬＥＤ駆動回路２、電源回路３、モータ６、およびＬＥＤ９を含んで構成されている。また、電源回路３には、モータ駆動回路１およびＬＥＤ駆動回路２が接続されている。さらに、モータ駆動回路１には、モータ６が接続され、ＬＥＤ駆動回路２には、ＬＥＤ９が接続されている。なお、モータ６は、回転軸にファンが接続されているものとするが、ファンと一体となったファンモータとして構成されていてもよい。

＝＝＝照明装置全体の動作の概略＝＝＝
次に、照明装置全体の動作の概略について説明する。なお、モータ駆動回路１の動作についての詳細な説明は後述する。

ＬＥＤ駆動回路２には、電源回路３から電源電圧Ｖｌｅｄが供給される。また、ＬＥＤ駆動回路２は、ＬＥＤ９に定電流Ｉｌｅｄを供給し、ＬＥＤ９を発光させる。なお、ＬＥＤ９としては、一般に照明用の白色ＬＥＤが用いられるが、有機ＥＬ（Electro-Luminescence：エレクトロルミネッセンス）とも呼ばれる有機ＬＥＤを用いてもよい。

モータ駆動回路１には、電源回路３から電源電圧ＶＣＣが供給される。また、モータ駆動回路１は、モータ６の駆動コイル（後述する図１に図示）に駆動電流Ｉｍｔｒを供給し、モータ６を回転させる。そして、モータ６の回転軸に接続されたファンは、モータ６の回転方向に応じて、図２の矢印Ｆまたは矢印Ｒの方向に送風する。

ここで、矢印Ｆは、ＬＥＤ９を冷却（放熱）するために、ファンからＬＥＤ９自体やＬＥＤ９に取り付けられたヒートシンクに送風する場合の送風方向を示しており、以下、この場合のモータ６の回転を正回転（第１の方向の回転）と称することとする。一方、矢印Ｒは、照明装置内部の塵埃を除去するために、矢印Ｆと反対の方向に送風する場合の送風方向を示しており、以下、この場合のモータ６の回転を逆回転（第２の方向の回転）と称することとする。

このようにして、当該照明装置は、モータ６を正回転させてＬＥＤ９を冷却するとともに、モータ６を逆回転させて内部の塵埃を除去する。

＝＝＝モータ駆動回路の構成＝＝＝
以下、図１を参照して、本発明の一実施形態におけるモータ駆動回路の構成について説明する。なお、以下においては、モータ６の一例として、センサレス方式の３相モータを用いる場合について説明する。また、スイッチング制御回路１２、切り替え回路１３、および過熱検出回路１４の構成についての詳細な説明は後述する。

図１に示されているモータ駆動回路１は、３相の駆動コイル６１ないし６３を備えたモータ６を駆動するための回路であり、端子３１ないし３９を備えた集積回路として構成されている。また、モータ駆動回路１は、クロック発生回路１１、スイッチング制御回路１２、切り替え回路１３、過熱検出回路１４、コンパレータ回路２１、選択回路２２、および出力トランジスタ４１ないし４３、５１ないし５３を含んで構成されている。さらに、モータ駆動回路１には、モータ６のほか、抵抗７、コンデンサ８、電流源１４１、およびダイオード１４２が接続されている。

なお、以下においては、一例として、各出力トランジスタがＮチャネルのパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor：金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）である場合について説明する。また、駆動コイル６１ないし６３の各相を、それぞれＵ相、Ｖ相、およびＷ相とする。

ハイサイドの出力トランジスタ４１ないし４３のドレインは、いずれも端子３５を介して電源電位ＶＣＣに接続されている。また、ローサイドの出力トランジスタ５１ないし５３のソースは、いずれも端子３６に外部接続される抵抗７を介してグランド電位に接続されている。さらに、出力トランジスタ４１ないし４３は、それぞれ出力トランジスタ５１ないし５３と直列に接続され、各接続点は、端子３１ないし３３に接続されている。そして、端子３１ないし３３には、それぞれ駆動コイル６１ないし６３が接続され、駆動コイル６１ないし６３の中性点は、端子３４に接続されている。

選択回路２２には、端子３１ないし３４のそれぞれの電圧Ｕ、Ｖ、Ｗ、およびＣＯＭが入力されている。また、選択回路２２からコンパレータ回路２１には、入力電圧Ｖｉｎおよび基準電圧Ｖｒｅｆが入力されている。さらに、当該入力電圧Ｖｉｎおよび基準電圧Ｖｒｅｆの信号線間には、端子３７および３８を介して、コンデンサ８が外部接続されている。そして、コンパレータ回路２１から出力される比較結果信号ＣＭＰは、スイッチング制御回路１２に入力されている。

クロック発生回路１１からスイッチング制御回路１２には、クロック信号ＣＫ１（第１のクロック信号）およびクロック信号ＣＫｄが入力されている。また、クロック発生回路１１から切り替え回路１３には、クロック信号ＣＫｔが入力されている。

過熱検出回路１４には、端子３９を介して、ダイオード１４２のアノードが外部接続されている。また、ダイオード１４２のアノードには、電源電位ＶＣＣに接続された電流源１４１から定電流Ｉｔｐが供給され、カソードは、グランド電位に接続されている。そして、過熱検出回路１４から出力される過熱検出信号ＯＨＤは、スイッチング制御回路１２および切り替え回路１３に入力されている。

スイッチング制御回路１２から切り替え回路１３には、モータ停止信号ＳＴＰが入力され、切り替え回路１３からスイッチング制御回路１２には、正逆制御信号ＦＲＣが入力されている。また、スイッチング制御回路１２から出力されるスイッチング信号Ｓ４１ないしＳ４３、およびＳ５１ないしＳ５３は、それぞれ出力トランジスタ４１ないし４３、および５１ないし５３のゲートに入力されている。

＝＝＝モータ駆動回路の動作＝＝＝
次に、本実施形態におけるモータ駆動回路の動作について説明する。なお、スイッチング制御回路１２、切り替え回路１３、および過熱検出回路１４の動作についての詳細な説明は後述する。

出力トランジスタ４１ないし４３、５１ないし５３は、２値信号であるスイッチング信号Ｓ４１ないしＳ４３、およびＳ５１ないしＳ５３に応じてスイッチング制御され、モータ６の駆動コイル６１ないし６３に駆動電流を供給する。例えば、出力トランジスタ４１および５２がオンとなっている場合、電源電位ＶＣＣから、出力トランジスタ４１、駆動コイル６１、６２、出力トランジスタ５２、および抵抗７を介して、グランド電位へと駆動電流が流れる。したがって、この場合には、Ｕ相からＶ相へと駆動電流が流れることとなる。また、例えば、出力トランジスタ４３および５２がオンとなっている場合には、Ｗ相からＶ相へと駆動電流が流れることとなる。

選択回路２２は、端子３１ないし３３（Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相）のそれぞれの電圧Ｕ、Ｖ、およびＷのうちの何れか１つを順次選択し、入力電圧Ｖｉｎとしてコンパレータ回路２１に入力する。また、選択回路２２は、端子３４（駆動コイル６１ないし６３の中性点）の電圧ＣＯＭを、基準電圧Ｖｒｅｆとしてコンパレータ回路２１に入力する。さらに、コンデンサ８は、入力電圧Ｖｉｎおよび基準電圧Ｖｒｅｆの信号線間に接続されることによって、コンパレータ回路２１の入力信号のノイズを除去するフィルタとして機能する。そして、コンパレータ回路２１は、入力電圧Ｖｉｎと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、当該比較結果を２値信号である比較結果信号ＣＭＰとして出力する。

クロック発生回路１１は、クロック信号ＣＫ１、ＣＫｄ、およびＣＫｔを出力する。また、ダイオード１４２は、ＬＥＤ９付近に配置され、過熱検出回路１４は、ダイオード１４２の順方向降下電圧Ｖｔｐに基づいて過熱検出信号ＯＨＤを出力する。

切り替え回路１３は、モータ停止信号ＳＴＰによってクリアされ、クロック信号ＣＫｔでカウントするカウンタ回路（後述する図３に図示）を備え、モータ６が現在の方向に回転を開始してからの経過時間を計時する。そして、切り替え回路１３は、当該経過時間および過熱検出信号ＯＨＤに応じて、モータ６の回転方向を示す正逆制御信号ＦＲＣを出力する。なお、正逆制御信号ＦＲＣは、ＦＲＣ＝１の場合に正回転を示し、ＦＲＣ＝０の場合に正回転を示すこととする。

スイッチング制御回路１２は、比較結果信号ＣＭＰに基づいて、モータ６のロータ（回転子）の位置を検出する。また、スイッチング制御回路１２は、クロック信号ＣＫ１、ＣＫｄ、および過熱検出信号ＯＨＤを用いて、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）信号を生成する。さらに、スイッチング制御回路１２は、ロータの位置、ＰＷＭ信号、および正逆制御信号ＦＲＣに応じて、モータ６が正回転または逆回転するように、スイッチング信号Ｓ４１ないしＳ４３、およびＳ５１ないしＳ５３を生成する。そして、当該スイッチング信号Ｓ４１ないしＳ４３、およびＳ５１ないしＳ５３は、それぞれ出力トランジスタ４１ないし４３、５１ないし５３に供給される。

このようにして、モータ駆動回路１は、モータ６が現在の方向に回転を開始してからの経過時間に応じて正逆制御信号ＦＲＣを生成し、当該正逆制御信号ＦＲＣに応じてモータ６の回転方向を切り替える。したがって、図２に示した照明装置は、内部の塵埃を除去しつつ、ＬＥＤ９を冷却することができる。

＝＝＝スイッチング制御回路、切り替え回路および過熱検出回路の構成＝＝＝
以下、図３を参照して、スイッチング制御回路１２、切り替え回路１３、および過熱検出回路１４の構成について説明する。

スイッチング制御回路１２は、例えばＤＦＦ（Ｄ型フリップフロップ）１２１、ＡＮＤ回路（論理積回路）１２２、インバータ（反転回路）１２３、選択回路１２４、１２６、カウンタ回路１２５、ＯＲ回路（論理和回路）１２７、およびスイッチング信号生成回路１２８を含んで構成されている。なお、スイッチング制御回路１２のうち、スイッチング信号生成回路１２８を除く、ＤＦＦ１２１、ＡＮＤ回路１２２、インバータ１２３、選択回路１２４、１２６、カウンタ回路１２５、およびＯＲ回路１２７が、ＰＷＭ回路に相当する。

ＤＦＦ１２１のＣＫ入力（クロック入力）には、クロック信号ＣＫ１が入力され、反転出力信号であるクロック信号ＣＫ２（第２のクロック信号）は、Ｄ入力（データ入力）に帰還されている。また、ＡＮＤ回路１２２には、クロック信号ＣＫ１およびＣＫ２が入力され、ＡＮＤ回路１２２の出力信号は、インバータ１２３に入力されている。

選択回路１２６は、２入力１出力のマルチプレクサとして構成されており、選択制御入力には、正逆制御信号ＦＲＣが入力されている。また、ＦＲＣ＝０および１に対応するデータ入力には、それぞれフルカウント値Ｄ１およびＤ２が入力され、選択回路１２６の出力値は、カウンタ回路１２５に入力されている。さらに、カウンタ回路１２５のＣＫ入力には、クロック信号ＣＫｄが入力され、ＣＬ入力（クリア入力）には、スイッチング信号生成回路１２８からモータ制動信号ＢＲＫが入力されている。そして、カウンタ回路１２５からは、カウント値ＣＮが出力されている。

選択回路１２４は、５入力１出力のマルチプレクサとして構成されており、選択制御入力には、カウンタ回路１２５のカウント値ＣＮが入力されている。また、ＣＮ＝１ないし３に対応するデータ入力には、それぞれＡＮＤ回路１２２の出力信号、クロック信号ＣＫ２、およびインバータ１２３の出力信号が入力されている。さらに、ＣＮ＝０および４に対応するデータ入力は、それぞれロー・レベルおよびハイ・レベルに固定されている。そして、選択回路１２４からは、ソフトスタート信号ＳＳが出力されている。

ＯＲ回路１２７には、ソフトスタート信号ＳＳおよび過熱検出信号ＯＨＤが入力され、ＯＲ回路１２７からは、ＰＷＭ信号が出力されている。また、スイッチング信号生成回路１２８には、比較結果信号ＣＭＰ、ＰＷＭ信号、および正逆制御信号ＦＲＣが入力されている。そして、スイッチング信号生成回路１２８からは、スイッチング信号Ｓ４１ないしＳ４３、Ｓ５１ないしＳ５３、モータ制動信号ＢＲＫ、モータ停止信号ＳＴＰが出力されている。

切り替え回路１３は、例えばカウンタ回路１３１、選択回路１３２、ＤＦＦ１３３、およびＯＲ回路１３４を含んで構成されている。

選択回路１３２は、２入力１出力のマルチプレクサとして構成されており、選択制御入力には、正逆制御信号ＦＲＣが入力されている。また、ＦＲＣ＝０および１に対応するデータ入力には、それぞれフルカウント値Ｔ１およびＴ２が入力され、選択回路１３２の出力値は、カウンタ回路１３１に入力されている。さらに、カウンタ回路１３１のＣＫ入力には、クロック信号ＣＫｔが入力され、ＣＬ入力には、スイッチング信号生成回路１２８からモータ停止信号ＳＴＰが入力されている。そして、カウンタ回路１３１からは、フルカウント信号ＦＬが出力されている。

ＤＦＦ１３３のＣＫ入力には、フルカウント信号ＦＬが入力され、ＤＦＦ１３３からは、正逆信号ＦＲが出力されている。また、ＤＦＦ１３３の反転出力信号は、Ｄ入力に帰還されている。さらに、ＯＲ回路１３４には、正逆信号ＦＲおよび過熱検出信号ＯＨＤが入力され、ＯＲ回路１３４からは、正逆制御信号ＦＲＣが出力されている。

過熱検出回路１４は、例えばコンパレータ回路で構成されており、当該コンパレータ回路の反転入力には、ダイオード１４２の順方向降下電圧Ｖｔｐが入力され、非反転入力には、過熱検出電圧Ｖｏｈが印加されている。また、当該コンパレータ回路からは、過熱検出信号ＯＨＤが出力されている。なお、過熱検出電圧Ｖｏｈは、過熱検出温度Ｔｏｈ（所定の温度）におけるダイオード１４２の順方向降下電圧Ｖｔｐである。

＝＝＝スイッチング制御回路、切り替え回路および過熱検出回路の動作＝＝＝
次に、図４および図５を適宜参照して、スイッチング制御回路１２、切り替え回路１３、および過熱検出回路１４の動作について説明する。

前述したように、ダイオード１４２は、ＬＥＤ９付近に配置されている。ここで、一例として、ダイオード１４２の順方向降下電圧Ｖｔｐの温度係数を−２ｍＶ／℃とし、ダイオード１４２の温度がＬＥＤ９の温度Ｔｔｐと略等しいものとすると、温度Ｔｔｐが上昇するほど、電圧Ｖｔｐが低下することとなる。したがって、過熱検出回路１４は、ＬＥＤ９の温度Ｔｔｐが過熱検出温度Ｔｏｈ以上である場合にハイ・レベルとなる過熱検出信号ＯＨＤを出力する。そこで、まず、過熱検出信号ＯＨＤがハイ・レベルの場合、すなわち、Ｔｔｐ≧Ｔｏｈである場合のスイッチング制御回路１２および切り替え回路１３の動作について説明する。

過熱検出信号ＯＨＤがハイ・レベルの場合、ＯＲ回路１３４から出力される正逆制御信号ＦＲＣは、常に１となる。また、ＯＲ回路１２７からは、常にハイ・レベル、すなわち、１００％のデューティ比を有するＰＷＭ信号が出力される。

したがって、スイッチング信号生成回路１２８は、モータ６が最高速度で常に正回転するように、各スイッチング信号を生成する。そのため、モータ６の回転軸に接続されたファンは、ＬＥＤ９自体やヒートシンクに最大風量で送風し、ＬＥＤ９を冷却する。

次に、図４および図５を適宜参照して、過熱検出信号ＯＨＤがロー・レベルの場合、すなわち、Ｔｔｐ＜Ｔｏｈである場合のスイッチング制御回路１２および切り替え回路１３の動作について説明する。

過熱検出信号ＯＨＤがロー・レベルの場合、照明装置全体または少なくともモータ駆動回路１の電源投入時（図４のＳ１）において、正逆信号ＦＲが０となっているため、ＯＲ回路１３４から出力される正逆制御信号ＦＲＣも０となる。また、スイッチング信号生成回路１２８は、モータ６を停止させる制動（ブレーキ）モードで起動し、モータ制動信号ＢＲＫは、ハイ・レベルとなっているため、カウンタ回路１２５のカウント値ＣＮは、クリアされて０となる。なお、モータ制動信号ＢＲＫの代わりに、モータ停止信号ＳＴＰによって、カウンタ回路１２５のカウント値ＣＮをクリアする構成とすることも可能である。

ここで、モータ駆動回路１の制動方式は、一例として、短絡制動（ショートブレーキ）方式であるものとする。また、短絡制動方式の制動モードにおいて、スイッチング信号生成回路１２８は、例えば、出力トランジスタ４１ないし４３をオフし、出力トランジスタ５１ないし５３をオンするように、各スイッチング信号を生成する。

次に、スイッチング信号生成回路１２８は、比較結果信号ＣＭＰに基づいてモータ６のロータの位置を検出し、モータ６が停止しているか否かを判定する（Ｓ２）。そして、モータ６が停止するまでの間（Ｓ２：ＮＯ）、制動モードを継続する。

次に、モータ６が停止し、モータ停止信号ＳＴＰがハイ・レベルとなると（Ｓ２：ＹＥＳ）、カウンタ回路１３１のカウント値は、クリアされて０となる。また、ＦＲＣ＝０であるため、モータ６を逆回転させる逆回転モードに移行し、モータ制動信号ＢＲＫおよびモータ停止信号ＳＴＰはロー・レベルとなる（Ｓ３）。なお、モータ停止信号ＳＴＰの代わりに、モータ制動信号ＢＲＫによって、カウンタ回路１３１のカウント値をクリアする構成とすることも可能である。

モータ停止信号ＳＴＰがロー・レベルとなると、カウンタ回路１３１は、クロック信号ＣＫｔでカウントを開始する。また、ＦＲＣ＝０であるため、カウンタ回路１３１は、カウント値がフルカウント値Ｔ２に達するまでカウントを継続する。ここで、クロック信号ＣＫｔの周波数をｆｔとし、一例として、Ｔ２／ｆｔ＝３０とすると、逆回転モードにおいては、カウンタ回路１３１は、３０秒間（第２の時間）カウントを継続することとなる。

一方、モータ制動信号ＢＲＫがロー・レベルとなると、カウンタ回路１２５は、クロック信号ＣＫｄでカウントを開始する。また、ＦＲＣ＝０であるため、カウンタ回路１２５は、カウント値ＣＮがフルカウント値Ｄ２に達するまでカウントを継続する。ここで、一例として、Ｄ２＝４とすると、逆回転モードにおいては、カウンタ回路１２５は、０から４までカウントすることとなる。そして、選択回路１２４は、カウンタ回路１２５のカウント値ＣＮに応じて、５つのデータ入力信号のうちから１つを選択して、ソフトスタート信号ＳＳとして出力する。

ここで、ＤＦＦ１２１に入力されるクロック信号ＣＫ１と、選択回路１２４の５つのデータ入力信号との関係の一例を図５に示す。

ＤＦＦ１２１は、５０％（＝１／２）のデューティ比を有するクロック信号ＣＫ１が入力され、クロック信号ＣＫ１の２倍の周期を有するクロック信号ＣＫ２を出力する。したがって、ＤＦＦ１２１は、クロック信号ＣＫ１を２分周する分周回路である。また、選択回路１２４の各データ入力信号は、いずれもクロック信号ＣＫ２と同じ周期を有し、それぞれ０％（＝０／４）、２５％（＝１／４）、５０％（＝２／４）、７５％（＝３／４）、および１００％（＝４／４）のデューティ比を有するパルス信号となる。以下、ａ％（０≦ａ≦１００）のデューティ比を有するパルス信号を、一般にＰＷＭａ％信号と表すこととする。

したがって、選択回路１２４は、逆回転モードの開始時には、ＰＷＭ０％信号、ＰＷＭ２５％信号、ＰＷＭ５０％信号、ＰＷＭ７５％信号、ＰＷＭ１００％信号の順に選択して、ソフトスタート信号ＳＳとして出力する。また、ＯＲ回路１２７から出力されるＰＷＭ信号は、当該ソフトスタート信号ＳＳに等しく、１００％（所定のデューティ比）に達するまで２５％（＝１／４）ずつデューティ比が大きくなる（Ｓ４）。

したがって、スイッチング信号生成回路１２８は、当該ＰＷＭ信号に応じて、停止状態から１００％のデューティ比に対応する最高速度（目標回転速度）まで、モータ６が徐々に回転速度を上昇させながら逆回転するように、各スイッチング信号を生成する。そのため、モータ６の回転軸に接続されたファンは、ＬＥＤ９自体やヒートシンクと反対の方向に徐々に風量を増加させながら送風し、照明装置内部の塵埃を除去する。

フルカウント信号ＦＬは、カウンタ回路１３１のカウント値がフルカウント値Ｔ２に達したか否か、すなわち、逆回転モードを開始してから時間Ｔ２／ｆｔ（第２の時間）が経過したか否かを示している（Ｓ５）。そして、カウンタ回路１３１のカウント値がフルカウント値Ｔ２に達するまでの間（Ｓ５：ＮＯ）、逆回転モードを継続する。

次に、カウンタ回路１３１のカウント値がフルカウント値Ｔ２に達し、フルカウント信号ＦＬがハイ・レベルとなると（Ｓ５：ＹＥＳ）、正逆信号ＦＲが反転して１となり、ＯＲ回路１３４から出力される正逆制御信号ＦＲＣも１となる。また、スイッチング信号生成回路１２８は、正逆制御信号ＦＲＣの反転によって、制動モードに移行し、モータ制動信号ＢＲＫは、ハイ・レベルとなり、カウンタ回路１２５のカウント値ＣＮは、クリアされて０となる（Ｓ６）。

次に、スイッチング信号生成回路１２８は、比較結果信号ＣＭＰに基づいてモータ６のロータの位置を検出し、モータ６が停止しているか否かを判定する（Ｓ７）。そして、モータ６が停止するまでの間（Ｓ７：ＮＯ）、制動モードを継続する。

次に、モータ６が停止し、モータ停止信号ＳＴＰがハイ・レベルとなると（Ｓ７：ＹＥＳ）、カウンタ回路１３１のカウント値は、クリアされて０となる。また、ＦＲＣ＝１であるため、モータ６を正回転させる正回転モードに移行し、モータ制動信号ＢＲＫおよびモータ停止信号ＳＴＰはロー・レベルとなる（Ｓ８）。

モータ停止信号ＳＴＰがロー・レベルとなると、カウンタ回路１３１は、クロック信号ＣＫｔでカウントを開始する。また、ＦＲＣ＝１であるため、カウンタ回路１３１は、カウント値がフルカウント値Ｔ１に達するまでカウントを継続する。ここで、一例として、Ｔ１／ｆｔ＝３６００とすると、正回転モードにおいては、カウンタ回路１３１は、１時間（第１の時間）カウントを継続することとなる。

一方、モータ制動信号ＢＲＫがロー・レベルとなると、カウンタ回路１２５は、クロック信号ＣＫｄでカウントを開始する。また、ＦＲＣ＝１であるため、カウンタ回路１２５は、カウント値ＣＮがフルカウント値Ｄ１に達するまでカウントを継続する。ここで、一例として、Ｄ１＝２とすると、正回転モードにおいては、カウンタ回路１２５は、０から２までカウントすることとなる。そして、選択回路１２４は、カウンタ回路１２５のカウント値ＣＮに応じて、５つのデータ入力信号のうちから１つを選択して、ソフトスタート信号ＳＳとして出力する。

したがって、選択回路１２４は、正回転モードの開始時には、ＰＷＭ０％信号、ＰＷＭ２５％信号、ＰＷＭ５０％信号の順に選択して、ソフトスタート信号ＳＳとして出力する。また、ＯＲ回路１２７から出力されるＰＷＭ信号は、当該ソフトスタート信号ＳＳに等しく、５０％（所定のデューティ比）に達するまで２５％（＝１／４）ずつデューティ比が大きくなる（Ｓ９）。

したがって、スイッチング信号生成回路１２８は、当該ＰＷＭ信号に応じて、停止状態から５０％のデューティ比に対応する速度（目標回転速度）まで、モータ６が徐々に回転速度を上昇させながら正回転するように、各スイッチング信号を生成する。そのため、モータ６の回転軸に接続されたファンは、ＬＥＤ９自体やヒートシンクに徐々に風量を増加させながら送風し、ＬＥＤ９を冷却する。

フルカウント信号ＦＬは、カウンタ回路１３１のカウント値がフルカウント値Ｔ１に達したか否か、すなわち、正回転モードを開始してから時間Ｔ１／ｆｔ（第１の時間）が経過したか否かを示している（Ｓ１０）。そして、カウンタ回路１３１のカウント値がフルカウント値Ｔ１に達するまでの間（Ｓ１０：ＮＯ）、正回転モードを継続する。

次に、カウンタ回路１３１のカウント値がフルカウント値Ｔ１に達し、フルカウント信号ＦＬがハイ・レベルとなると（Ｓ１０：ＹＥＳ）、正逆信号ＦＲが反転して０となり、ＯＲ回路１３４から出力される正逆制御信号ＦＲＣも０となる。また、スイッチング信号生成回路１２８は、正逆制御信号ＦＲＣの反転によって、制動モードに移行し、モータ制動信号ＢＲＫは、ハイ・レベルとなり、カウンタ回路１２５のカウント値ＣＮは、クリアされて０となる（Ｓ１１）。そして、再びＳ２の処理を行う。

このようにして、Ｔｔｐ＜Ｔｏｈである通常時には、スイッチング制御回路１２および切り替え回路１３は、第１の時間だけ継続する正回転モードと、第２の時間だけ継続する逆回転モードとを交互に繰り返す。したがって、図２に示した照明装置は、逆回転モードにおいて内部の塵埃を除去しつつ、正回転モードにおいてＬＥＤ９を冷却することができる。

また、正回転モードと逆回転モードとを切り替える際には、一旦制動モードに移行してモータ６を停止させ、再びモータ６の回転を開始する際には、回転速度を徐々に上昇させている。そのため、モータ６の駆動コイル６１ないし６３に急激に電流が流れるのを防止し、共通の電源回路３に接続されているＬＥＤ駆動回路２への影響を抑制することによって、ＬＥＤ９のちらつきを防止することができる。

一方、Ｔｔｐ≧Ｔｏｈである過熱時には、スイッチング制御回路１２および切り替え回路１３は、モータ６が最高速度で常に正回転するように制御する。したがって、図２に示した照明装置は、ＬＥＤ９自体やヒートシンクに最大風量で送風し、ＬＥＤ９を冷却することができる。

前述したように、ＬＥＤ９の冷却用ファンを回転させるモータ６を駆動するモータ駆動回路１において、第１の時間だけ継続する正回転モードと、第２の時間だけ継続する逆回転モードとを交互に繰り返すことによって、ことによって、外部からの制御によらず、逆回転モードにおいて塵埃を除去しつつ、正回転モードにおいてＬＥＤ９を冷却することができる。

また、正回転モードと逆回転モードとを切り替え、再びモータ６の回転を開始する際に、徐々にデューティ比が大きくなるＰＷＭ信号を生成し、当該ＰＷＭ信号に応じて各スイッチング信号を生成することによって、モータ６の駆動コイル６１ないし６３に急激に電流が流れるのを防止することができる。

また、第１のクロック信号（クロック信号ＣＫ１）を分周して２^ｎ倍（ｎは自然数）の周期を有するｎ個の第２のクロック信号（クロック信号ＣＫ２）を生成し、第１のクロック信号および第２のクロック信号から、１／２^ｎ＋１ずつデューティ比が大きくなるＰＷＭ信号を生成することによって、回路面積を抑えつつモータ６の駆動コイル６１ないし６３に急激に電流が流れるのを防止することができる。

また、正回転モードの継続時間（第１の時間：１時間）を、逆回転モードの継続時間（第２の時間：３０秒）以上とし、逆回転モードにおけるモータ６の目標回転速度を、正回転モードにおけるモータ６の目標回転速度以上とすることによって、短時間で効率よく塵埃を除去しつつ、消費電流を抑えてＬＥＤ９を冷却することができる。

また、Ｔｔｐ≧Ｔｏｈである過熱時には、モータ６が最高速度で常に正回転するように制御することによって、最大風量でＬＥＤ９を効率よく冷却することができる。

また、図２に示した照明装置において、モータ６を駆動するモータ駆動回路１と、ＬＥＤ９を駆動する照明素子駆動回路２とを共通の電源回路３に接続することによって、内部の塵埃を除去しつつ、ＬＥＤ９を冷却することができる。特に、正回転モードと逆回転モードとを切り替え、再びモータ６の回転を開始する際に、徐々にデューティ比が大きくなるＰＷＭ信号を生成し、当該ＰＷＭ信号に応じて各スイッチング信号を生成することによって、共通の電源回路３に接続されているＬＥＤ駆動回路２への影響を抑制することによって、ＬＥＤ９のちらつきを防止することができる。

なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

上記実施形態では、ＤＦＦ１２１で構成される分周回路は、クロック信号ＣＫ１を分周して２倍の周期を有するクロック信号ＣＫ２を生成しているが、これに限定されるものではない。本発明のモータ駆動回路において、分周回路は、一般に、第１のクロック信号（クロック信号ＣＫ１）を分周して２^ｎ倍（ｎは自然数）の周期を有するｎ個の第２のクロック信号を生成する構成とすることができる。この場合、第１のクロック信号および第２のクロック信号から、１／２^ｎ＋１ずつデューティ比が大きくなるＰＷＭ信号を生成することができる。

例えば図６に示すように、ＤＦＦ１２１１および１２１２で構成される分周回路は、クロック信号ＣＫ２に加えて、クロック信号ＣＫ１の４倍の周期を有するクロック信号ＣＫ４を生成する。この場合、クロック信号ＣＫ２およびＣＫ４が第２のクロック信号に相当する。また、ＡＮＤ回路１２２１ないし１２２３、ＯＲ回路１２２４、およびインバータ１２３１ないし１２３３を用いて、例えば図７に示すように、１／８ずつデューティ比が大きくなるＰＷＭ信号を生成することができる。

上記実施形態では、制動方式として短絡制動方式の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、逆転制動（逆転ブレーキ）方式を用いてもよい。

１ モータ駆動回路
２ ＬＥＤ（発光ダイオード）駆動回路
３ 電源回路
６ モータ
７ 抵抗
８ コンデンサ
９ ＬＥＤ（発光ダイオード）
１１ クロック発生回路
１２ スイッチング制御回路
１３ 切り替え回路
１４ 過熱検出回路
２１ コンパレータ回路
２２ 選択回路
３１〜３９ 端子
４１〜４３ 出力トランジスタ
５１〜５３ 出力トランジスタ
６１〜６３ 駆動コイル
１２１ ＤＦＦ（Ｄ型フリップフロップ）
１２２ ＡＮＤ回路（論理積回路）
１２３ インバータ（反転回路）
１２４、１２６ 選択回路
１２５ カウンタ回路
１２７ ＯＲ回路（論理和回路）
１２８ スイッチング信号生成回路
１３１ カウンタ回路
１３２ 選択回路
１３３ ＤＦＦ（Ｄ型フリップフロップ）
１３４ ＯＲ回路（論理和回路）
１４１ 電流源
１４２ ダイオード
１２１１、１２１２ ＤＦＦ（Ｄ型フリップフロップ）
１２２１〜１２２３ ＡＮＤ回路（論理積回路）
１２２４ ＯＲ回路（論理和回路）
１２３１〜１２３３ インバータ（反転回路）

Claims (6)

1. 送風して冷却対象物を冷却するためのファンを回転させるモータの駆動コイルに駆動電流を供給する出力トランジスタと、
   前記モータが前記冷却対象物を冷却するための第１の方向、または前記第１の方向と反対の第２の方向に回転するように前記出力トランジスタをスイッチング制御するスイッチング制御回路と、
   前記モータが前記第１の方向に回転を開始してから第１の時間が経過した場合には、前記スイッチング制御回路に当該第１の方向の回転を停止させた後に、前記モータが前記第２の方向に回転するようにスイッチング制御を開始させ、前記モータが前記第２の方向に回転を開始してから第２の時間が経過した場合には、前記スイッチング制御回路に当該第２の方向の回転を停止させた後に、前記モータが前記第１の方向に回転するようにスイッチング制御を開始させる切り替え回路と、
   を有することを特徴とするモータ駆動回路。
2. 前記スイッチング制御回路は、
   前記モータが前記第１の方向または前記第２の方向に回転するようにスイッチング制御を開始する場合に、前記モータの目標回転速度を示す所定のデューティ比に達するまで徐々にデューティ比が大きくなるパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調回路と、
   前記パルス幅変調信号に応じてスイッチング信号を生成し、前記出力トランジスタに供給するスイッチング信号生成回路と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
3. 前記パルス幅変調回路は、１／２のデューティ比を有する第１のクロック信号が入力され、前記第１のクロック信号を分周して２^ｎ倍（ｎは自然数）の周期を有するｎ個の第２のクロック信号を出力する分周回路を含み、前記第１のクロック信号および前記第２のクロック信号から、１／２^ｎ＋１ずつデューティ比が大きくなる前記パルス幅変調信号を生成することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動回路。
4. 前記第１の時間は、前記第２の時間以上であり、
   前記モータが前記第２の方向に回転する場合の前記所定のデューティ比は、前記モータが前記第１の方向に回転する場合の前記所定のデューティ比以上であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のモータ駆動回路。
5. 前記切り替え回路は、前記冷却対象物の温度が所定の温度以上である場合には、前記スイッチング制御回路に前記モータが前記第１の方向にのみ回転するようにスイッチング制御させることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載のモータ駆動回路。
6. 請求項１ないし請求項５の何れかに記載のモータ駆動回路と、
   前記冷却対象物である照明素子と、
   前記照明素子を駆動する照明素子駆動回路と、
   前記モータ駆動回路および前記照明素子駆動回路に電源を供給する電源回路と、
   を備えることを特徴とする照明装置。

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