JP2012169496A - Ｌｅｄ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化可能であって製造コストが低く、インラッシュ電流によるＬＥＤの故障を防止可能なＬＥＤ駆動装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ駆動装置１は、電力変換回路１０７ｄを駆動制御部１０８により制御し、ＬＥＤモジュール５００に直流電力を供給する。出力制御部１０２は、定電流制御を行う定電流制御部１０３と、開放検出回路１０５及び開放電圧設定回路１０６を有し定電圧制御を行う定電圧制御部１０４とを備える。ＬＥＤモジュール５００が開放状態のとき、ＬＥＤモジュール５００への出力電圧が負荷電流の上限値に相当する電圧よりも低くなるように、駆動制御部１０８による制御が行われる。制御は、ＬＥＤモジュール５００の負荷電流に基づく電圧Ｖａと、電力変換回路１０７ｄの出力電圧Ｖ０と、第２の基準値ＶＴＨ１とに応じて行われる。インダクタを必ずしも用いることなく、インラッシュ電流によるＬＥＤの故障を防止できる。
【選択図】図２

Description

この発明は、ＬＥＤ駆動装置に関し、特に、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が開放状態であるか導通状態であるかに応じて適切に制御を行うＬＥＤ駆動装置に関する。

ＬＥＤモジュールとともに、ＬＥＤモジュールを駆動するためのＬＥＤ駆動装置が、広く、例えば照明装置などに用いられている。ＬＥＤモジュールとしては、例えば、少なくとも１個以上の発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称することがある。）を有するＬＥＤアレイを、少なくとも１個以上有するものなどがある。ここで、２つ以上のＬＥＤアレイを有するＬＥＤモジュールにおいて、各ＬＥＤアレイは、互いに並列に接続されている。また、２つ以上のＬＥＤを有するＬＥＤアレイにおいて、各ＬＥＤは、互いに直列に接続されている。

下記特許文献１には、ＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤストリングを並列に並べた光源を駆動するＬＥＤ駆動回路が開示されている。このＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤを定電流駆動し、ＬＥＤの発光輝度を均一にするものである。

特開２０１０−１６１２６４号公報

ところで、上記のようなＬＥＤ駆動装置では、ＬＥＤモジュールが開放状態すなわち異常状態となったときに、ＬＥＤモジュールへの出力電圧を調整する制御が行われることがある。この制御は、ＬＥＤモジュールの温度や、個々のＬＥＤの順電圧ＶＦのばらつきなどを考慮して行われる。出力電圧の値は、ＬＥＤモジュールに流す負荷電流の上限値に対応する所定の電圧の値よりも大きい値に設定される。

このような出力電圧の値を調整する制御が行われ、出力電圧の値が大きい状態でＬＥＤモジュールの開放状態が継続されると、電力変換後の出力側に配置された平滑用コンデンサに電荷がチャージされたままとなる。この状態で、ＬＥＤモジュールが導通状態すなわち正常状態になると、ＬＥＤモジュールには、瞬間的に、過大なインラッシュ電流（突入電流）が流れる。インラッシュ電流が流れると、ＬＥＤモジュールを構成するＬＥＤが損傷したり、焼損したりする場合がある。

このような現象は、実際には、以下のような場合において発生することが考えられる。すなわち、コネクタなどを用いて、ＬＥＤ駆動装置とＬＥＤモジュールとが接続される場合において、ＬＥＤ駆動装置とＬＥＤモジュールとの接続が不適切又は不安定になることがある。例えば、ＬＥＤ駆動装置に通電されたままでＬＥＤモジュールの接続が行われるとき、ユーザが接続方向（極性など）を間違えたままの状態で両者を接続することがある。また、例えば、ＬＥＤ駆動装置のコネクタとＬＥＤモジュールのコネクタとが不完全に接続されたり、両者の電気的接触が一時的に失われたりすることがある。このような場合に、ＬＥＤ駆動装置とＬＥＤモジュールとが改めて正しく接続されたり、両者のコネクタ同士の電気的接触が回復したりすると、ＬＥＤモジュールにインラッシュ電流が流れることがある。

図５は、従来のＬＥＤ駆動装置においてＬＥＤモジュールの脱着時に供給される電流の大きさの推移の一例を示すグラフである。

図５中、時刻Ｔ０において、ＬＥＤモジュールが導通状態になっている。図５に示すように、時刻Ｔ０以前は、電流値は０（ゼロ）となり、ＬＥＤモジュールは導通状態になっていない。時刻Ｔ０を経過した直後すなわちＬＥＤモジュールが導通状態になったときに、電流値が０（ゼロ）から急激に上昇し、瞬間的に、ＬＥＤモジュールにインラッシュ電流ＩＦｐが流れる。インラッシュ電流ＩＦｐが流れた後、電流値は小さくなり、ある一定の順電流ＩＦが流れる状態になる。このインラッシュ電流ＩＦｐによりＬＥＤの品質が大きく損なわれることになる。

従来、上述の課題を解決する方法としては、電力変換後の電力供給ラインに、ＬＥＤモジュールに対して直列に、インダクタを接続する方法があった。

図６は、従来のＬＥＤ駆動装置の構成の一例を示す回路図である。

図６を参照して、従来の、インダクタが設けられているＬＥＤ駆動装置の構成の一例について説明する。ＬＥＤ駆動装置８０１は、出力制御部８０２と、電力変換部８０７と、駆動制御部８０８と、電流検出部８１０とを有している。電力変換部８０７は、ノイズ対策を行う妨害抑制部８０７ａと、交流を整流する整流部８０７ｂと、力率改善部８０７ｃと、ＤＣ／ＤＣコンバータである電力変換回路８０７ｄとを有している。ＬＥＤ駆動装置８０１は、交流電源Ｖａｃからの交流電力を電力変換部８０７で直流電力に変換し、直流電力をＬＥＤモジュール５００に供給する。インダクタＬ１は、電力変換部８０７からＬＥＤモジュール５００への電力供給ラインに、ＬＥＤモジュール５００に対して直列に接続されている。

出力制御部８０２は、定電流制御部８０３と、定電圧制御部８０４とを有している。ＬＥＤモジュール５００が導通状態（正常状態）であるとき、ＬＥＤモジュール５００に流れる電流ＩＦを一定にする定電流制御が行われる。ＬＥＤモジュール５００が開放状態（異常状態）であるとき、出力制御部８０２では、電流検出部８１０の検出値に応じて、定電圧制御部８０４の動作が有効になる。このとき、定電圧制御部８０４は、ＬＥＤモジュールに供給される電圧ＶＡの検出値と基準電圧値ＶＴＨ３とに基づき、駆動電圧設定用のフィードバック信号を駆動制御部８０８に出力する。このフィードバック信号は、電力変換部８０７に、ＬＥＤモジュール５００に流す負荷電流の上限値に対応する電圧よりも大きい電圧、例えば図３に示す電圧値Ｖ０４を出力させるための信号である。これは、ＬＥＤ駆動装置８０１が動作中にＬＥＤモジュール５００が脱着されるとき、ＬＥＤモジュール５００を確実に導通させるために、各ＬＥＤの温度特性や順電圧ＶＦなどの性質のばらつきや、環境変化などを考慮して、導通状態（正常状態）のときにＬＥＤモジュール５００に印加する最大電圧以上の電圧が必要となるためである。このような制御が行われることにより、個々のＬＥＤの性質のばらつきや環境変化などがあって、各ＬＥＤアレイのＬＥＤの順電圧ＶＦの加算値が増加した場合でも、瞬時にかつ確実にＬＥＤをオン状態にすることができる。

ここで、開放状態時の大きい電圧によりコンデンサＣ１に電荷がチャージされると、ＬＥＤモジュール５００の脱着時に過大な電流（インラッシュ電流）がＬＥＤモジュール５００に向かって流れ、個々のＬＥＤやＬＥＤモジュール５００の品質が大きく損なわれることになる。これに対して、ＬＥＤ駆動装置８０１では、インダクタの働きにより、上述のような場合でも大きなインラッシュ電流はＬＥＤモジュールには流れないため、ＬＥＤモジュールを保護することができる。

しかしながら、このようにインダクタを接続する方法では、インダクタとして、大きなインダクタンス値を有するものが必要になる。そのため、ＬＥＤ駆動装置の小型化が困難になり、また、ＬＥＤ駆動装置の製造コストが上昇する。

なお、上述の特許文献１には、上記問題点に対する解決策として有効なものは開示されていない。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、小型化可能であって製造コストが低く、インラッシュ電流によるＬＥＤの故障を防止可能なＬＥＤ駆動装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、少なくとも１個以上のＬＥＤ（発光ダイオード）を有するＬＥＤモジュールを駆動するＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤモジュールに直流電力を供給する電力供給部と、電力供給部の駆動制御を行う駆動制御部と、ＬＥＤモジュールに流れる負荷電流を検出する電流検出部と、電流検出部の検出結果に応じて、ＬＥＤモジュールが導通状態であるか開放状態であるかを判別し、判別結果に応じて駆動制御部に信号を出力することにより電力供給部からの出力を制御する出力制御部とを備え、ＬＥＤモジュールが導通状態であるとき、出力制御部は、電力供給部によりＬＥＤモジュールに電圧が印加されたときの負荷電流が一定になるように、駆動制御部に第１の信号を出力し、ＬＥＤモジュールが開放状態であるとき、出力制御部は、電力供給部によりＬＥＤモジュールに印加される電圧が一定の所定の電圧値となるように、駆動制御部に第２の信号を出力し、所定の電圧値は、ＬＥＤモジュールが導通を開始する電圧以上であって、かつ、ＬＥＤモジュールが導通状態のときの負荷電流の上限値に対応する電圧以下である。

好ましくは出力制御部は、定電流制御を行う定電流制御部と、定電圧制御を行う定電圧制御部とを備え、定電流制御部は、ＬＥＤモジュールが導通状態であるとき、電流検出部により検出された負荷電流に対応する電圧と、第１の信号を生成するための基準電圧である第１の基準値とを入力とし、それらの比較結果に基づいて定電流制御を行い、定電圧制御部は、ＬＥＤモジュールが開放状態であるとき、電流検出部により検出された負荷電流に対応する電圧と、電力供給部の出力電圧に基づく電圧と、第２の信号を生成するための電圧である第２の基準値と、定電流制御部から開放状態を検出する信号とを入力とし、第２の基準値と開放状態を検出する信号とに基づいて第３の基準値を生成し、電力供給部の出力電圧に基づく電圧と第３の基準値との比較結果に基づいて第２の信号を出力して電力供給部の出力電圧の定電圧制御を行う。

好ましくは定電流制御部は、ＬＥＤモジュールが導通状態であるとき、負荷電流に対応する電圧と第１の基準値との比較結果に基づいて、第１の信号を駆動制御部に出力するとともに、ＬＥＤモジュールが開放状態であるとき、第１の信号の出力を停止し、定電圧制御部は、ＬＥＤモジュールが開放状態であるとき、出力電圧に基づく電圧と第２の基準値との比較結果に基づいて、第２の信号を駆動制御部に出力するとともに、ＬＥＤモジュールが導通状態であるとき、第２の信号の出力を停止する。

これらの発明に従うと、ＬＥＤモジュールが開放状態のとき、ＬＥＤモジュールへの出力電圧が、負荷電流の上限値に相当する電圧よりも低くなるように制御する。したがって、小型化可能であって製造コストが低く、インラッシュ電流によるＬＥＤの故障を防止可能なＬＥＤ駆動装置を提供することができる。

本発明の実施の形態の１つにおけるＬＥＤ駆動装置の構成を示す回路図である。 ＬＥＤ駆動装置の詳細な構成を示す回路図である。 ＬＥＤモジュールに流れる負荷電流と電力変換部からの出力電圧との関係を説明するグラフである。 本実施の形態におけるＬＥＤ駆動装置においてＬＥＤモジュールの脱着時に供給される電流の大きさの推移の一例を示すグラフである。 従来のＬＥＤ駆動装置においてＬＥＤモジュールの脱着時に供給される電流の大きさの推移の一例を示すグラフである。 従来のＬＥＤ駆動装置の構成の一例を示す回路図である。

以下、本発明の実施の形態の１つにおけるＬＥＤ駆動装置について説明する。

ＬＥＤ駆動装置は、１つのＬＥＤ又は複数のＬＥＤを有するＬＥＤモジュールに直流電力を供給し、そのＬＥＤモジュールを駆動するものである。ＬＥＤモジュールは、例えば照明装置などに用いられるものである。本実施の形態において、ＬＥＤ駆動装置は、交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力をＬＥＤモジュールに供給する。ＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤモジュールの接続時などにＬＥＤモジュールにインラッシュ電流が流れることが防止されるように構成されている。

［実施の形態］

まず、本実施の形態におけるＬＥＤ駆動装置１の回路構成について説明する。

図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるＬＥＤ駆動装置１の構成を示す回路図である。

図１に示すように、ＬＥＤ駆動装置１は、出力制御部１０２と、電力変換部（電力供給部の一例）１０７と、駆動制御部１０８と、電流検出部１１０とを備えている。出力制御部１０２は、定電流制御部１０３と、定電圧制御部１０４とを有している。電力変換部１０７は、交流電源Ｖａｃに接続されている。電力変換部１０７は、交流電源Ｖａｃからの交流電力を直流電力に変換して出力する。電力変換部１０７から直流電力がＬＥＤモジュール５００に供給されることで、ＬＥＤモジュール５００が駆動される。

ＬＥＤモジュール５００は、複数のＬＥＤアレイ５０１を有している。それぞれのＬＥＤアレイ５０１は、電力変換部１０７に、他のＬＥＤアレイ５０１に対して並列に接続されている。各ＬＥＤアレイ５０１は、複数のＬＥＤ５１１を有している。各ＬＥＤアレイ５０１において、複数のＬＥＤ５１１のそれぞれは、他のＬＥＤ５１１に対して直列に接続されている。このように、ＬＥＤモジュール５００は、ＬＥＤ５１１がｍ行ｎ列（ｍ、ｎは複数）に接続されて構成されている。

定電流制御部１０３は、電流検出部１１０の出力と第１の基準値ＶＲ１とに基づいて、駆動制御部１０８に信号を出力する。第１の基準値ＶＲ１は、定電流制御の基準となる電圧である。なお、第１の基準値ＶＲ１は、定電流制御の基準値であるとともに、ＬＥＤモジュール５００の調光制御のための作用値にもなる。

定電圧制御部１０４は、開放検出回路１０５と、開放電圧設定回路１０６とを有している。開放検出回路１０５は、電流検出部１１０の出力と、定電流制御部１０３の出力と、定電圧制御の基準値を生成するための第２の基準値（電圧）ＶＴＨ１とに基づいて、開放電圧設定回路１０６に信号を出力する。開放電圧設定回路１０６は、ＬＥＤモジュール５００への電力供給ラインの高圧側の電圧すなわちＬＥＤモジュール５００への印加電圧と、開放検出回路１０５からの信号及び上記第２の基準値ＶＴＨ１から生成される第３の基準値ＶＴＨ２とに基づいて、駆動制御部１０８に信号を出力し、ＬＥＤモジュール５００への電力供給ラインの高圧側の電圧すなわちＬＥＤモジュール５００への印加電圧を定電圧制御する。なお、本実施の形態において、ＬＥＤモジュール５００の印加電圧の値は、電力変換部１０７の出力電圧Ｖ０と略等しい値になる。

電力変換部１０７は、妨害抑制部１０７ａと、整流部１０７ｂと、力率改善部１０７ｃと、電力変換回路１０７ｄと、コンデンサＣ１とを有している。妨害抑制部１０７ａは、交流電源Ｖａｃから整流部１０７ｂへの電力供給ラインに設けられたフィルタ回路であり、配線を介したノイズの漏えいやノイズの進入を抑制する。整流部１０７ｂは、交流電源Ｖａｃから流れる交流を整流する。力率改善部１０７ｃは、整流部１０７ｂの出力の力率を改善するＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路である。電力変換回路１０７ｄは、ＤＣ／ＤＣコンバータである。電力変換回路１０７ｄは、駆動制御部１０８の制御に応じて、ＬＥＤモジュール５００に供給する直流電力を変換し、出力する。電力変換回路１０７ｄとＬＥＤモジュール５００とは、低圧側のラインと高圧側のラインとの２本の電力供給ラインで接続されている。低圧側のラインは、例えば、接地電位に接続されている。

コンデンサＣ１は、平滑コンデンサであり、電力変換回路１０７ｄからＬＥＤモジュール５００への直流電力の供給ラインに、ＬＥＤモジュール５００に対して並行に接続されている。すなわち、コンデンサＣ１の一端は、ＬＥＤモジュール５００への電力供給ラインのうち高圧側のラインに接続され、他端は、接地電位となる低圧側のラインに接続されている。

なお、電力変換部１０７は、上記の構成に限られない。例えば、妨害抑制部１０７ａ、整流部１０７ｂ、及び力率改善部１０７ｃは、電力変換部１０７の回路構成に応じて適宜設けられればよい。また、電力変換部１０７は、これら以外の回路を含むものであってもよい。

駆動制御部１０８は、定電流制御部１０３及び開放電圧設定回路１０６から出力された信号に応じて、電力変換回路１０７ｄの制御を行う。駆動制御部１０８は、電力変換回路１０７ｄを制御することにより、電力変換部１０７からＬＥＤモジュール５００に直流電力を供給させ、ＬＥＤモジュール５００を駆動させる。

電流検出部１１０は、電力変換回路１０７ｄとＬＥＤモジュール５００とを接続する低圧側のラインに配置されている。電流検出部１１０は、ＬＥＤモジュール５００のカソード側の端部と接地電位との間に接続されている。電流検出部１１０は、ＬＥＤモジュール５００に流れる負荷電流ＩＦを検出する。電流検出部１１０は、例えば負荷電流ＩＦに対応する電圧を検出値として出力制御部１０２に出力する。また、定電流制御部１０３は、電流検出部１１０の検出結果に基づいて、開放検出回路１０５に開放検出信号を出力する。これにより、出力制御部１０２では、ＬＥＤモジュール５００が、導通状態（正常状態）であるか、開放状態（異常状態）であるかを判別するとともに、導通状態（正常状態）のときには定電流制御を行い、開放状態（異常状態）のときには定電圧制御を行うことが可能となる。

図２は、ＬＥＤ駆動装置１の詳細な構成を示す回路図である。

図２に示すように、電力変換回路１０７ｄは、トランスＴ１と、トランスＴ１の一次側に接続されたトランジスタＱ５とを有している。トランジスタＱ５は、例えばＭＯＳ型の電界効果トランジスタであるが、これに限られるものではない。

駆動制御部１０８は、制御ＩＣ１０８ａと、制御ＩＣ１０８ａに接続されたフォトカプラＰＣと、抵抗Ｒ６などで構成されている。制御ＩＣ１０８ａの出力端子は、トランジスタＱ５のゲート端子に接続されている。フォトカプラＰＣの出力端子の一端は、接地電位に接続され、他端は、制御ＩＣ１０８ａに接続されている。フォトカプラＰＣの入力端子の一端は、抵抗Ｒ６を介して所定の電圧（例えば、第２の基準値ＶＴＨ１であるが、これに限られるものではない。）に接続されており、他端は、後述のトランジスタＱ２，Ｑ３のコレクタに接続されている。制御ＩＣ１０８ａは、フォトカプラＰＣの信号に応じて、トランジスタＱ５をオン・オフする。トランスＴ１は、トランジスタＱ５のオン・オフに応じて、通電される。

電流検出部１１０は、抵抗Ｒ０を有している。抵抗Ｒ０は、電力変換回路１０７ｄとＬＥＤモジュール５００とを接続する低圧側のラインに、ＬＥＤモジュール５００に対して直列に配置されている。抵抗Ｒ０には、ＬＥＤモジュール５００に流れた負荷電流ＩＦ（図２においてＩｒ）が流れる。

出力制御部１０２は、抵抗Ｒ０のＬＥＤモジュール５００側の端部に接続されている。抵抗Ｒ０のＬＥＤモジュール５００側の端部の電圧Ｖａは、負荷電流ＩＦに対応するものとなる。出力制御部１０２は、抵抗Ｒ０のＬＥＤモジュール５００側の端部の電圧Ｖａに基づいて、ＬＥＤモジュール５００が導通状態であるか開放状態であるかを検知できる。また、出力制御部１０２は、ＬＥＤモジュール５００への電力供給ラインのうち高圧側のラインに接続されている。

定電流制御部１０３は、比較器Ｘ１と、トランジスタＱ３とを含んでいる。比較器Ｘ１のマイナス側の入力端子には、例えば抵抗などを介して、第１の基準値ＶＲ１が入力される。比較器Ｘ１のプラス側の入力端子には、例えば抵抗などを介して、電流検出部１１０からの電圧Ｖａが入力される。比較器Ｘ１の出力端は、例えば抵抗Ｒ１０を介して、トランジスタＱ３のベースに接続されている。トランジスタＱ３のエミッタは接地されており、トランジスタＱ３のコレクタはフォトカプラＰＣの入力端子に接続されている。

開放検出回路１０５は、トランジスタＱ１と、比較器Ｘ２とを含んでいる。トランジスタＱ１のベースは、比較器Ｘ１の出力端に接続されており、比較器Ｘ１の出力電圧Ｖｂが入力される。トランジスタＱ１のエミッタは、接地されている。トランジスタＱ１のコレクタと比較器Ｘ２のプラス側の入力端子とは、抵抗を介して、第２の基準値ＶＴＨ１に接続されている。比較器Ｘ２のマイナス側の入力端子には、抵抗を介して、電流検出部１１０からの電圧Ｖａが入力される。比較器Ｘ２の出力端は、開放電圧設定回路１０６に接続されている。

開放電圧設定回路１０６は、トランジスタＱ２，Ｑ４と、比較器Ｘ３と、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３などを含んでいる。トランジスタＱ４のベースは、抵抗を介して比較器Ｘ２の出力端に接続されており、トランジスタＱ４のエミッタは、接地されている。比較器Ｘ３のマイナス側の入力端子は、抵抗Ｒ１を介してトランジスタＱ４のコレクタに、抵抗Ｒ２を介して接地電位に、抵抗Ｒ３を介して第２の基準値ＶＴＨ１に、それぞれ接続されている。比較器Ｘ３のプラス側の入力端子は、例えば抵抗を介して、ＬＥＤモジュール５００への電力供給ラインのうち高圧側のラインに接続されている。比較器Ｘ３のプラス側の入力端子には、例えば抵抗を介して、高圧側のラインの電圧Ｖ０（出力電圧Ｖ０）が入力される。比較器Ｘ３の出力端は、抵抗を介してトランジスタＱ２のベースに接続されている。トランジスタＱ２のエミッタは接地されており、トランジスタＱ２のコレクタはフォトカプラＰＣの入力端子に接続されている。

［ＬＥＤ駆動装置１の動作の説明］

次に、ＬＥＤ駆動装置１の動作について説明する。本実施の形態において、交流電源Ｖａｃによる交流電力がＬＥＤ駆動装置１に入力されているとき、すなわちＬＥＤ駆動装置１が直流電力を出力可能であるときに、出力制御部１０２は、電流検出部１１０の検出結果に応じて、ＬＥＤモジュール５００が導通状態であるか開放状態であるかを判別する。出力制御部１０２は、判別結果に応じて駆動制御部１０８に信号を出力し、電力変換回路１０７ｄからＬＥＤモジュール５００への出力を制御する。出力制御部１０２は、後述のように、負荷電流ＩＦの値に応じて、ＬＥＤモジュール５００が導通状態であるか開放状態であるかを判別する。

図３は、ＬＥＤモジュール５００に流れる負荷電流ＩＦと電力変換部１０７からの出力電圧Ｖ０との関係を説明するグラフである。

ＬＥＤモジュール５００が導通状態であるときは、出力制御部１０２の定電流制御部１０３は、ＬＥＤモジュール５００に流れる負荷電流ＩＦが一定になるように、第１の信号（電流設定用フィードバック信号）を駆動制御部１０８に出力する。第１の信号は、第１の基準値ＶＲ１に基づいて出力される。ＬＥＤモジュール５００の負荷電流ＩＦは、第１の基準値ＶＲ１に応じて、調整される。換言すると、第１の基準値ＶＲ１は、調光信号であり、ＬＥＤモジュール５００は、これに応じて調光される。

すなわち、ＬＥＤモジュール５００が導通状態であるとき、図３に示すように、出力電圧Ｖ０は、負荷電流ＩＦの増加に伴い単調に増加する。負荷電流ＩＦは、第１の基準値ＶＲ１に応じて定電流制御部１０３が制御されることで調整され、上限値ＩＦ１から下限値ＩＦ２までの調光範囲内の値をとる。負荷電流ＩＦの上限値ＩＦ１は、出力電圧Ｖ０の上限値Ｖ０１に対応する。また、負荷電流の下限値ＩＦ２は、出力電圧Ｖ０の下限値Ｖ０２に対応する。

なお、ＬＥＤモジュールが導通状態であるとき、定電流制御部１０３が定電流制御を行う結果として、例えば、個々のＬＥＤ５１１の性質のばらつきや、ＬＥＤモジュール５００の環境変化などに伴い、ＬＥＤ５１１の順電圧ＶＦの加算値が増加したときなどは、出力電圧Ｖ０が調光範囲内の上限値に対応するＶ０１を超えることもある。

他方、ＬＥＤモジュール５００が開放状態であるときは、出力制御部１０２の定電圧制御部１０４は、出力電圧Ｖ０が一定の電圧値になるように制御を行う。制御は、第２の信号（電圧設定用フィードバック信号）を駆動制御部１０８に出力することで行われる。このとき、出力電圧Ｖ０は、ＬＥＤモジュール５００が導通を開始する電圧以上であって、かつ、ＬＥＤモジュール５００に流れる負荷電流ＩＦの上限値に相当する電圧以下の電圧値Ｖ０３（所定の電圧値の一例）になるように、制御される。

ＬＥＤモジュール５００が開放状態であるとき、定電圧制御部１０４は、出力電圧Ｖ０と、後述のように第２の基準値ＶＴＨ１を基に開放検出回路１０５によって切り替えられる第３の基準値ＶＴＨ２とに基づいて、第２の信号を駆動制御部１０８に出力する。図３に示すように、出力電圧Ｖ０は、ＬＥＤモジュール５００が導通を開始する電圧ＶＯＦＦと、出力電圧Ｖ０の上限値Ｖ０１との範囲内の所定の電圧値Ｖ０３になるように制御される。第２の信号は、後述のようにして開放電圧設定回路１０６から駆動制御部１０８に出力され、駆動制御部１０８は、第２の信号に応じて、上記のように出力電圧Ｖ０の制御を行う。

以下、図２を参照しながら、ＬＥＤモジュール５００が導通状態であるときと開放状態であるときとのそれぞれの場合について、ＬＥＤ駆動装置１の動作を説明する。

［ＬＥＤモジュール５００が導通状態（正常状態）であるときの動作］

ＬＥＤモジュール５００が導通状態であるとき、抵抗Ｒ０には、負荷電流ＩＦ（図２においてＩｒで示す）が流れている。したがって、検出電圧Ｖａは負荷電流ＩＦに対応する電圧となる。

このとき、定電流制御部１０３は、電流検出部１１０により検出された負荷電流ＩＦに基づく電圧Ｖａと、第１の信号を生成するための基準電圧である第１の基準値ＶＲ１とを入力とし、それらの比較結果に基づいて定電流制御を行う。負荷電流ＩＦに基づく電圧と第１の基準値ＶＲ１との比較結果に基づいて、第１の信号が駆動制御部１０８に出力される。

すなわち、定電流制御部１０３において、検出電圧Ｖａと第１の基準値ＶＲ１とが比較器Ｘ１に入力されると、比較器Ｘ１からは出力電圧Ｖｂが得られる。出力電圧Ｖｂに応じて、トランジスタＱ３がオン状態になる。トランジスタＱ３がオン状態になると、トランジスタＱ３のベース電流と電流増幅率とに応じた所定電流が、フォトカプラＰＣに流れる。すなわち、定電流制御部１０３から、第１の信号が、駆動制御部１０８に出力される。

他方、このとき、定電圧制御部１０４においては、比較器Ｘ１からの出力電圧Ｖｂに応じて、開放検出回路１０５のトランジスタＱ１がオン状態になる。トランジスタＱ１がオン状態になると、比較器Ｘ２のプラス側の入力端子が接地電位に接続されて「Ｌ（ロー）」となる。これにより、比較器Ｘ２は、プラス側の入力端子の電位とマイナス側の入力端子に入力される検出電圧Ｖａとを比較することで、「Ｌ」を出力する。

比較器Ｘ２の出力が「Ｌ」となることにより、開放電圧設定回路１０６のトランジスタＱ４はオフ状態となる。そのため、比較器Ｘ３のマイナス側入力端子は、プラス側入力端子に対して、相対的に「Ｈ（ハイ）」となる。これにより、比較器Ｘ３の出力は、「Ｌ」となる。

比較器Ｘ３の出力が「Ｌ」となることにより、トランジスタＱ２はオフ状態になる。したがって、定電圧制御部１０４からの第２の信号は出力されず、定電圧制御は行われない。

［ＬＥＤモジュール５００が開放状態（異常状態）であるときの動作］

ＬＥＤモジュール５００が開放状態であるとき、抵抗Ｒ０には、負荷電流ＩＦは流れない。そのため、検出電圧Ｖａは「Ｌ」すなわち０ボルトとなる。

このとき、定電流制御部１０３において、「Ｌ」である検出電圧Ｖａと第１の基準値ＶＲ１とが比較器Ｘ１に入力される。比較器Ｘ１の出力電圧Ｖｂは「Ｌ」となる。出力電圧Ｖｂが「Ｌ」であるため、トランジスタＱ３はオフ状態になる。したがって、定電流制御部１０３からの第１の信号の出力は停止され、定電流制御は行われない。

他方、このとき、定電圧制御部１０４の動作が、検出電圧Ｖａに基づいた出力電圧Ｖｂによって有効となる。定電圧制御部１０４では、開放検出回路１０５の動作の切替えにより、検出電圧Ｖａに応じて、第２の基準値ＶＴＨ１から第３の基準値ＶＴＨ２が内部生成される。第３の基準値ＶＴＨ２は、開放電圧設定回路１０６の基準値となる。定電圧制御部１０４は、第３の基準値ＶＴＨ２に基づいて、出力電圧Ｖ０に関する定電圧制御を行う。

すなわち、定電圧制御部１０４において、比較器Ｘ１の出力電圧Ｖｂが「Ｌ」であるため、この出力電圧Ｖｂが開放状態を検出する信号として開放検出回路１０５のトランジスタＱ１に入力され、開放検出回路１０５のトランジスタＱ１はオフ状態になる。したがって、トランジスタＱ１のコレクタに接続されている比較器Ｘ２のプラス側入力が有効となる。比較器Ｘ２のプラス側の入力端子は、第２の基準値ＶＴＨ１に基づく電圧に接続されているところ、「Ｌ」である検出電圧Ｖａに接続されているマイナス側の入力端子に対して、相対的に「Ｈ」となる。したがって、比較器Ｘ２の出力は「Ｈ」となり、開放電圧設定回路１０６のトランジスタＱ４はオン状態になる。

トランジスタＱ４がオン状態になると、第２の基準値ＶＴＨ１と、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とによって設定される第３の基準値ＶＴＨ２が、比較器Ｘ３のマイナス側入力端子に入力される。すなわち、第３の基準値ＶＴＨ２は、比較器Ｘ１からの開放状態を検出する信号に基づいて、トランジスタＱ４がオンして抵抗Ｒ１が有効となることによって生成される。また、ＬＥＤモジュール５００への出力電圧Ｖ０に基づく電圧が抵抗Ｒ４を介して比較器Ｘ３のプラス側入力端子に入力されると同時に、比較器Ｘ３のプラス側入力端子は、抵抗Ｒ５を介して接地されている。ここで、第３の基準値ＶＴＨ２は、ＬＥＤモジュール５００への出力電圧Ｖ０が、負荷電流ＩＦの下限値Ｉ０に相当する電圧ＶＯＦＦ以上であって、かつ、負荷電流ＩＦの上限値ＩＦ１に相当する電圧Ｖ０１以下である、一定の所定の電圧値Ｖ０３となるように、設定されている。比較器Ｘ３のプラス側の入力値とマイナス側の入力値の比較結果に基づき所定の電圧が比較器Ｘ３から出力される。比較器Ｘ３の出力に基づいてトランジスタＱ２がオン状態になる。トランジスタＱ２がオン状態になると、トランジスタＱ２のベース電流と電流増幅率に応じた所定電流が、フォトカプラＰＣに流れる。すなわち、出力電圧Ｖ０が所定の電圧値Ｖ０３になるように、定電圧制御部１０４から、第２の信号が、駆動制御部１０８に出力される。

［実施の形態における効果］

以上説明したように、ＬＥＤ駆動装置１は、ＬＥＤモジュール５００が開放状態のとき、ＬＥＤモジュール５００への出力電圧が、負荷電流ＩＦの上限値ＩＦ１に相当する電圧Ｖ０１よりも低くなるように制御する。この結果、ＬＥＤ駆動回路１が動作中である場合において、ＬＥＤモジュール５００がＬＥＤ駆動回路１に脱着されるとき、ＬＥＤモジュール５００に流れる電流は、負荷電流ＩＦの上限値ＩＦ１より低い電流値から流れ始め、徐々に増加して上限値ＩＦ１に達する。ＬＥＤモジュール５００が開放状態のときのＬＥＤモジュールへの出力電圧を、負荷電流ＩＦの上限値ＩＦ１に相当する電圧Ｖ０１よりも低い任意の値に設定することによって、ＬＥＤモジュール５００に流れるピーク電流の値を抑制することが可能である。したがって、インラッシュ電流によるＬＥＤ５１１の故障（焼損など）が防止される。

図４は、本実施の形態におけるＬＥＤ駆動装置１においてＬＥＤモジュール５００の脱着時に供給される電流の大きさの推移の一例を示すグラフである。

図４において、時刻Ｔ０よりも前の時刻は、ＬＥＤモジュール５００が開放状態である期間を示し、時刻Ｔ０より後は、ＬＥＤモジュール５００が導通状態である期間を示す。図４に示すように、ＬＥＤ駆動装置１においては、ＬＥＤモジュール５００が開放状態から導通状態に移行したとき（時刻Ｔ０前後）、負荷電流ＩＦがＩＦ３からスムーズに上昇し、図６に示すようなインラッシュ電流はＬＥＤモジュール５００に流れない。これにより、ＬＥＤモジュール５００を構成するＬＥＤ５１１にダメージが及ぶのを防止することができる。

ＬＥＤ駆動装置１は、インダクタなど大型の回路素子を用いることなく、比較器やトランジスタなど比較的簡素な回路素子を用いた簡素な回路を有している。したがって、小型化可能であって製品品質が高く、製造コストが低いＬＥＤ駆動回路１を実現可能である。

［その他］

ＬＥＤ駆動回路は、調光機能を有していなくてもよい。

電力変換回路及びその周辺の回路は、絶縁型の構成を有していなくてもよい。また、ＬＥＤ駆動回路は、直流電源から入力された直流電力を電力変換回路で変換してＬＥＤモジュールに供給するものであってもよい。

開放検出回路の比較器の入力端子に接続されたトランジスタや、開放電圧設定回路の比較器の入力端子に接続されたトランジスタに代えて、例えば電界効果トランジスタなど、他の形式のスイッチ素子を用いてもよい。

定電流制御部１０３のトランジスタＱ３や定電圧制御部１０４のトランジスタＱ２のそれぞれのコレクタに別々のフォトカプラを接続し、制御ＩＣ１０８ａに信号が出力されるようにしてもよい。

なお、ＬＥＤ駆動装置により駆動されるＬＥＤモジュールとしては、上述のようなＬＥＤアレイを複数有するものに限られない。ＬＥＤモジュールは、１つのＬＥＤアレイを有するものであってもよい。また、ＬＥＤアレイとしては、複数のＬＥＤを有するものに限られない。ＬＥＤアレイは、１つのＬＥＤのみを有するものであってもよい。すなわち、ＬＥＤモジュールは、ＬＥＤを１つのみ有するものであってもよい。例えば、ＬＥＤモジュールは、２つのＬＥＤを直列に並べてなる１つのＬＥＤアレイを有するものであってもよい。また、ＬＥＤモジュールは、２つのＬＥＤを並列に並べて構成されていてもよい。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ＬＥＤ駆動装置
１０２ 出力制御部
１０３ 定電流制御部
１０４ 定電圧制御部
１０５ 開放検出回路
１０６ 開放電圧設定回路
１０７ 電力変換部（電力供給部の一例）
１０７ｄ 電力変換回路
１０８ 駆動制御部
１１０ 電流検出部
５００ ＬＥＤモジュール
５０１ ＬＥＤアレイ
５１１ ＬＥＤ
Ｖ０３ 所定の電圧値
ＶＲ１ 第１の基準値
ＶＴＨ１ 第２の基準値
ＶＴＨ２ 第３の基準値

Claims (3)

1. 少なくとも１個以上のＬＥＤ（発光ダイオード）を有するＬＥＤモジュールを駆動するＬＥＤ駆動装置であって、
   前記ＬＥＤモジュールに直流電力を供給する電力供給部と、
   前記電力供給部の駆動制御を行う駆動制御部と、
   前記ＬＥＤモジュールに流れる負荷電流を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部の検出結果に応じて、前記ＬＥＤモジュールが導通状態であるか開放状態であるかを判別し、判別結果に応じて前記駆動制御部に信号を出力することにより前記電力供給部からの出力を制御する出力制御部とを備え、
   前記ＬＥＤモジュールが導通状態であるとき、
   前記出力制御部は、前記電力供給部により前記ＬＥＤモジュールに電圧が印加されたときの前記負荷電流が一定になるように、前記駆動制御部に第１の信号を出力し、
   前記ＬＥＤモジュールが開放状態であるとき、
   前記出力制御部は、前記電力供給部により前記ＬＥＤモジュールに印加される電圧が一定の所定の電圧値となるように、前記駆動制御部に第２の信号を出力し、
   前記所定の電圧値は、前記ＬＥＤモジュールが導通を開始する電圧以上であって、かつ、前記ＬＥＤモジュールが導通状態のときの前記負荷電流の上限値に対応する電圧以下である、ＬＥＤ駆動装置。
2. 前記出力制御部は、定電流制御を行う定電流制御部と、定電圧制御を行う定電圧制御部とを備え、
   前記定電流制御部は、前記ＬＥＤモジュールが導通状態であるとき、前記電流検出部により検出された前記負荷電流に対応する電圧と、前記第１の信号を生成するための基準電圧である第１の基準値とを入力とし、それらの比較結果に基づいて定電流制御を行い、
   前記定電圧制御部は、前記ＬＥＤモジュールが開放状態であるとき、前記電流検出部により検出された前記負荷電流に対応する電圧と、前記電力供給部の出力電圧に基づく電圧と、前記第２の信号を生成するための電圧である第２の基準値と、前記定電流制御部から開放状態を検出する信号とを入力とし、前記第２の基準値と前記開放状態を検出する信号とに基づいて第３の基準値を生成し、前記電力供給部の出力電圧に基づく電圧と前記第３の基準値との比較結果に基づいて前記第２の信号を出力して前記電力供給部の出力電圧の定電圧制御を行う、請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
3. 前記定電流制御部は、
   前記ＬＥＤモジュールが導通状態であるとき、前記負荷電流に対応する電圧と前記第１の基準値との比較結果に基づいて、前記第１の信号を前記駆動制御部に出力するとともに、
   前記ＬＥＤモジュールが開放状態であるとき、前記第１の信号の出力を停止し、
   前記定電圧制御部は、
   前記ＬＥＤモジュールが開放状態であるとき、前記出力電圧に基づく電圧と前記第２の基準値との比較結果に基づいて、前記第２の信号を前記駆動制御部に出力するとともに、
   前記ＬＥＤモジュールが導通状態であるとき、前記第２の信号の出力を停止する、請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置。

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