JP2014039004A

JP2014039004A - Ｌｅｄ駆動装置

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Publication number: JP2014039004A
Application number: JP2013000660A
Authority: JP
Inventors: Chin-Chung Cheng; 鄭錦鐘; Yan-Cun Li; 李▲彦▼村; Ruie-Ming Gan; 甘瑞銘
Original assignee: Macroblock Inc
Current assignee: Macroblock Inc
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2014-02-27
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Also published as: CN103582230B; US20140042907A1; EP2696654A2; TW201408127A; US8890416B2; JP5775100B2; KR20140020705A; ES2666298T3; CN103582230A; KR101468051B1; EP2696654B1; TWI477190B; EP2696654A3

Abstract

【課題】直列に接続されたＮ組のＬＥＤストリングを駆動するように適合されたＬＥＤ駆動装置を提供する。
【解決手段】Ｎは１より大きい正の整数である。ＬＥＤ駆動装置は、（Ｎ−１）個のスイッチユニットと、電流源と、検出ユニットと、制御ユニットと、を備える。ｉ番目のスイッチユニットは、（ｉ＋１）番目のＬＥＤストリングに並列に、またはｉ番目のＬＥＤストリングに並列に、電気的に接続しており、ここで０＜ｉ≦（Ｎ−１）である。電流源は、Ｎ組のＬＥＤストリングを駆動するための駆動電流を供給する。検出ユニットは、電流源の電圧、第１の基準電圧、および第２の基準電圧に応じて、検出信号を出力する。制御ユニットは、検出信号に応じて、複数の第１の制御信号を出力することにより、（Ｎ−１）個のスイッチユニットのオンにされる個数を動的に制御する。
【選択図】図１

Description

本開示は駆動装置に関し、より具体的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動装置に関するものである。

概して、ＬＥＤ駆動装置は、通常、まずＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換し、そして安定ＤＣ電圧または安定ＤＣ電流を用いて、ＬＥＤを駆動し、ＬＥＤの輝度を制御する。

ところで、直列に接続された２つ以上のＬＥＤをオンにするためには、ＬＥＤ駆動装置は、２つ以上のＬＥＤのターンオン電圧の和よりも大きな電圧を供給しなければならない。このため、より高い電圧値の電源が必要である。これによって、消費電力が、より高くなり得る。また、ＬＥＤに流れる電流が不安定であると、ＬＥＤの輝度に影響することがある。よって、ＬＥＤの照明品質を向上させるとともに、より低い消費電力とすることができる、新規のＬＥＤ駆動装置を開発することが望まれる。

本開示は、直列に接続されたＮ組のＬＥＤストリングを駆動するように構成されたＬＥＤ駆動装置を提供する。Ｎは１より大きい正の整数である。ＬＥＤ駆動装置は、（Ｎ−１）個のスイッチユニットと、電流源と、検出ユニットと、制御ユニットと、を備える。ｉ番目のスイッチユニットは、（ｉ＋１）番目のＬＥＤストリングに並列に、またはｉ番目のＬＥＤストリングに並列に、電気的に接続しており、ここで、０＜ｉ≦（Ｎ−１）である。
電流源は、１番目のＬＥＤストリングの負端子に接続しており、Ｎ組のＬＥＤストリングを駆動するための駆動電流を供給する。検出ユニットは、電流源の電圧を受けるために電流源に、そして検出信号を出力するために第１の基準電圧と第２の基準電圧に、電気的に接続している。制御ユニットは、検出信号を受け取って、その検出信号に応じて（Ｎ−１）個のスイッチユニットのオンにされる個数を動的に制御する複数の第１の制御信号を出力するために、（Ｎ−１）個のスイッチユニットと検出ユニットに電気的に接続している。

一実施形態では、電流源の電圧が第１の基準電圧より高いときに、制御ユニットは、（Ｎ−１）個のスイッチユニットのオンにされる個数を減少させる。

一実施形態では、電流源の電圧が第２の基準電圧より低いときに、制御ユニットは、（Ｎ−１）個のスイッチユニットのオンにされる個数を増加させる。

一実施形態では、電流源の電圧が第２の基準電圧より高く、かつ第１の基準電圧より低いときに、制御ユニットは、（Ｎ−１）個のスイッチユニットのオンにされる個数を維持する。

一実施形態では、検出ユニットは、第１のコンパレータと、第２のコンパレータと、を有する。第１のコンパレータの第１の入力端子は、第１の基準電圧を受け取る。第１のコンパレータの第２の入力端子は、電流源の電圧を受け取る。第１のコンパレータの出力端子は、検出信号を出力する。第２のコンパレータの第１の入力端子は、第２の基準電圧を受け取る。第２のコンパレータの第２の入力端子は、第１のコンパレータの第２の入力端子に電気的に接続している。第２のコンパレータの出力端子は、検出信号を出力する。

一実施形態では、制御ユニットは、ステート信号ジェネレータと、（Ｎ−１）個のスイッチユニットと、を有している。ステート信号ジェネレータは、検出信号を受け取るために検出ユニットに電気的に接続しており、その検出信号に応じて第１の制御信号を出力する。第１の制御信号の１つが、（Ｎ−１）個のスイッチユニットの１つに対応している。

一実施形態では、電流源は、オペアンプと第２のトランジスタとを有している。オペアンプの第１の入力端子は、所定電圧を受け取る。オペアンプの第２の入力端子は、抵抗を介して接地されている。第２のトランジスタのゲート端子は、オペアンプの出力端子に電気的に接続している。第２のトランジスタのドレイン端子は、電流源の電圧を出力する。第２のトランジスタのソース端子は、オペアンプの第２の入力端子に電気的に接続している。

一実施形態では、ステート信号ジェネレータは、さらに、検出信号に応じて第２の制御信号を出力し、制御ユニットは、さらに選択ユニットを有している。選択ユニットは、ステート信号ジェネレータとオペアンプの第１の入力端子との間で、これらに電気的に接続しており、第２の制御信号と複数の第３の基準電圧とを受け取って、第３の基準電圧のうちの１つを所定電圧として選択するように構成されている。

この概要では、本開示のいくつかの実施形態についての、いくつかの態様、効果、および特徴を要約して記載している。これらの要約された態様、効果、または特徴のすべて（または、いずれか）が、本開示の特定の実施形態において必ずしも実施されるわけではない。
これらの要約された態様、効果、および特徴、さらには他の態様、効果、および特徴の一部は、以下の詳細な説明および添付の請求項から、より明らかになるであろう。

本開示は、本明細書において単に説明を目的として以下で提示する、よって本開示を限定するものではない、詳細な説明によって、より良く理解されるであろう。

図１は、本開示の一実施形態によるＬＥＤ駆動装置のブロック図である。図２は、本開示の一実施形態による、作動電圧、第１の基準電圧、第２の基準電圧、電流源の電圧、電流源に流れる電流、を示す波形の模式図である。図３は、本開示の一実施形態によるＬＥＤ駆動装置の回路図である。図４は、本開示の他の実施形態によるＬＥＤ駆動装置のブロック図である。図５は、本開示の他の実施形態による、作動電圧、第１の基準電圧、第２の基準電圧、電流源の電圧、電流源に流れる電流、を示す波形の模式図である。図６は、本開示の他の実施形態によるＬＥＤ駆動装置の回路図である。

本開示の詳細な特徴および効果について、つぎの実施形態によって、極めて詳細に以下で説明する。その内容は、当業者が、本開示の技術的内容を理解し、それに従って開示を実施するために十分なものである。明細書、請求項、および図面の内容に基づいて、当業者であれば、本開示の関連する目的および効果を容易に理解することができる。

本開示のすべての実施形態において、同様の標示は、同一または類似の要素を示している。

図１は、本開示の一実施形態によるＬＥＤ駆動装置のブロック図を示している。ＬＥＤ駆動装置１００は、Ｎ組のＬＥＤストリング１８０＿１〜１８０＿Ｎを駆動するように構成されており、ここで、Ｎは１より大きい正の整数である。ＬＥＤストリング１８０＿１〜１８０＿Ｎは、直列に接続されている。
一実施形態では、１番目のＬＥＤストリング１８０＿１の正端子は、２番目のＬＥＤストリング１８０＿２の負端子に電気的に接続しており、２番目のＬＥＤストリング１８０＿２の正端子は、３番目のＬＥＤストリング１８０＿３の負端子に電気的に接続している、といったようになっている。Ｎ番目のＬＥＤストリング１８０＿Ｎの正端子は、ＡＣ電圧を整流するブリッジ整流器により生成される電圧などの作動電圧ＶＡＣを受ける。

また、各々のＬＥＤストリングは、直列に接続された複数のＬＥＤを含んでいる。１つのＬＥＤストリングの中では、１つのＬＥＤの負端子が次のＬＥＤの正端子に電気的に接続しており、１番目のＬＥＤの正端子がＬＥＤストリングの正端子として設定されており、最後のＬＥＤの負端子がＬＥＤストリングの負端子として設定されている。各々のＬＥＤストリングのＬＥＤの個数は、様々に異なる適用上の要求に基づいている。

ＬＥＤ駆動装置１００は、（Ｎ−１）個のスイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−１と、電流源１２０と、検出ユニット１３０と、制御ユニット１４０と、を備えている。ｉ番目のスイッチユニットは、（ｉ＋１）番目のＬＥＤストリングに並列に電気的に接続しており、ここで、ｉは式：０＜ｉ≦（Ｎ−１）を満たすものである。
一実施形態では、１番目のスイッチユニット１１０＿１は、２番目のＬＥＤストリング１８０＿２に並列に電気的に接続しており、２番目のスイッチユニット１１０＿２は、３番目のＬＥＤストリング１８０＿３に並列に電気的に接続している、といったようになっている。

電流源１２０は、ＬＥＤストリング１８０＿１〜１８０＿Ｎを駆動する駆動電流を供給するため、１番目のＬＥＤストリング１８０＿１の負端子に電気的に接続している。検出ユニット１３０は、電流源１２０に電気的に接続しており、これにより、電流源１２０の電圧ＶＤ、第１の基準電圧ＶＲＥＦ１、および第２の基準電圧ＶＲＥＦ２を受け取って、それらの電圧ＶＤ、第１の基準電圧ＶＲＥＦ１、および第２の基準電圧ＶＲＥＦ２に応じて検出信号を出力する。電圧ＶＤは、電流源１２０が１番目のＬＥＤストリングの負端子に接続しているノードにおけるノード電圧であり、電流源１２０の電流に基づくものである。

制御ユニット１４０は、検出信号を受け取って、その検出信号に応じて複数の第１の制御信号を出力し、スイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−１をそれぞれ動的にオンまたはオフするため、スイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−１と検出ユニット１３０に電気的に接続している。スイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−１がオンにされると、ＬＥＤストリング１８０＿２〜１８０＿Ｎは短絡されて、点灯しない。

より実際的には、スイッチユニット１１０＿１がオンにされると、ＬＥＤストリング１８０＿２は短絡されて、点灯しない。スイッチユニット１１０＿１がオフにされると、ＬＥＤストリング１８０＿２は電流が流れて点灯する。スイッチユニット１１０＿２がオンにされると、ＬＥＤストリング１８０＿３は短絡されて、点灯しないが、スイッチユニット１１０＿２がオフにされると、ＬＥＤストリング１８０＿３は点灯する。
上記のようにして、他のスイッチユニット（スイッチユニット１１０＿３〜１１０＿Ｎ−１）がオンにされるかオフにされるかによって、他のＬＥＤストリング（ＬＥＤストリング１８０＿４〜１８０＿Ｎ）を、それぞれ点灯または非点灯とすることができる。このように、制御ユニット１４０は、スイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−１をそれぞれオンまたはオフすることにより、ＬＥＤストリング１８０＿１〜１８０＿Ｎにおいて直列に接続されるＬＥＤストリングの組数を制御することができる。

図２は、本開示の一実施形態による、作動電圧、第１の基準電圧、第２の基準電圧、電流源の電圧、電流源に流れる電流、にそれぞれ基づく波形の模式図を示している。

スイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−１がオンにされると、１番目のＬＥＤストリング１８０＿１が点灯する。電流源１２０に流れる電流は、曲線Ｓ１＿１のように変化し得る。スイッチユニット１１０＿１がオフにされて、スイッチユニット１１０＿２〜１１０＿Ｎ−１がオンにされると、電流源１２０に流れる電流は、曲線Ｓ２＿１のように変化し得る。スイッチユニット１１０＿１と１１０＿２がオフにされ、スイッチユニット１１０＿３〜１１０＿Ｎ−１がオンにされると、ＬＥＤストリング１８０＿１〜１８０＿３が点灯する。電流源１２０に流れる電流は、曲線Ｓ３＿１のように変化し得る。スイッチユニット１１０＿１〜１１０＿３がオフにされ、スイッチユニット１１０＿４〜１１０＿Ｎ−１がオンにされると、ＬＥＤストリング１８０＿１〜１８０＿４が点灯する。電流源１２０に流れる電流は、曲線Ｓ４＿１のように変化し得る。

スイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−４がオフにされ、スイッチユニット１１０＿Ｎ−３〜１１０＿Ｎ−１がオンにされると、ＬＥＤストリング１８０＿１〜１８０＿Ｎ−３が点灯する。電流源１２０に流れる電流は、曲線、ＳＮ−３＿１のように変化し得る。スイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−３がオフにされ、スイッチユニット１１０＿Ｎ−２〜１１０＿Ｎ−１がオンにされると、ＬＥＤストリング１８０＿１〜１８０＿Ｎ−２が点灯する。電流源１２０に流れる電流は、曲線ＳＮ−２＿１のように変化し得る。スイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−２がオフにされ、スイッチユニット１１０＿Ｎ−１がオンにされると、ＬＥＤストリング１８０＿１〜１８０＿Ｎ−１が点灯する。電流源１２０に流れる電流は、曲線ＳＮ−１＿１のように変化し得る。スイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−１がオフにされると、ＬＥＤストリング１８０＿１〜１８０＿Ｎが点灯する。
電流源１２０に流れる電流は、曲線ＳＮ＿１のように変化し得る。詳細な動作について以下で記述する。

一実施形態では、電圧ＶＤが、例えば１８ボルトである第１の基準電圧ＶＲＥＦ１より高いときには、電流源１２０に流れる電流が増加している。制御ユニット１４０は、検出信号に応じて、オンにされるスイッチユニットの個数を減少させ、すなわちオフにされるスイッチユニットの個数を増加させ、これにより、直列に接続されるＬＥＤストリングの組数を増加させて、点灯するＬＥＤストリングの組数を増加させる。制御ユニット１４０は、ターンオフされるスイッチユニットの個数を順に増やすことができるが、しかしこれに限定されない。

一実施形態では、電圧ＶＤが、例えば２ボルトである第２の基準電圧ＶＲＥＦ２より低いときには、電流源１２０に流れる電流が減少している。制御ユニット１４０は、検出信号に応じて、オンにされるスイッチユニットの個数を増加させ、すなわちオフにされるスイッチユニットの個数を減少させ、これにより、直列に接続されるＬＥＤストリングの組数を減少させて、点灯するＬＥＤストリングの組数を減少させる。制御ユニット１４０は、ターンオフされるスイッチユニットの個数を順に減らすことができるが、しかしこれに限定されない。

一実施形態では、電圧ＶＤが、例えば２ボルトである第２の基準電圧ＶＲＥＦ２より高く、かつ、例えば１８ボルトである第１の基準電圧ＶＲＥＦ１より低いときには、電流源１２０を流れる電流は許容範囲にある。制御ユニット１４０は、検出信号に応じて、オンにされるスイッチユニットの個数を維持し、これにより、点灯するＬＥＤストリングの個数を維持する。

図３は、本開示の一実施形態によるＬＥＤ駆動装置の回路図を示している。スイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−１は、トランジスタＭ１＿１〜Ｍ１＿Ｎ−１とすることができ、これらはｐ型トランジスタとすることができる。他の実施形態では、トランジスタＭ＿１〜Ｍ１＿Ｎ−１は、ｎ型トランジスタとすることができる。

トランジスタＭ１＿１のソース端子は、ＬＥＤストリング１８０＿２の正端子に電気的に接続している。トランジスタＭ１＿１のドレイン端子は、ＬＥＤストリング１８０＿２の負端子に電気的に接続している。トランジスタＭ１＿１のゲート端子は、制御ユニット１４０に電気的に接続している。トランジスタＭ１＿２のソース端子は、ＬＥＤストリング１８０＿３の正端子に電気的に接続している。トランジスタＭ１＿２のドレイン端子は、ＬＥＤストリング１８０＿３の負端子に電気的に接続している。トランジスタＭ１＿２のゲート端子は、制御ユニット１４０に電気的に接続している。上記のようにして、トランジスタＭ１＿３〜Ｍ１＿Ｎ−１は、同様に配線されている。

制御ユニット１４０が、ハイ論理レベルの１つの第１の制御信号を１つの対象トランジスタのゲート端子に供給すると、その対象トランジスタはオフにされる。このように、制御ユニット１４０は、トランジスタＭ１＿１〜Ｍ１＿Ｎ−１のゲート端子にそれぞれ供給される電圧を制御することにより、トランジスタＭ１＿１〜Ｍ１＿Ｎ−１をそれぞれオンまたはオフすることができる。また、抵抗Ｒ１が、各トランジスタのゲート端子とソース端子との間で、ゲート端子とソース端子を通って流れる電流を制限するように構成されている。

検出ユニット１３０は、第１コンパレータ３１０と第２のコンパレータ３２０とを有している。第１のコンパレータ３１０の例えば負端子である第１の入力端子は、例えば１８ボルトである第１の基準電圧ＶＲＥＦ１を受け取る。第１のコンパレータ３１０の例えば正端子である第２の入力端子は、電流源１２０の電圧ＶＤを受け取る。
第１のコンパレータ３１０の出力端子は、検出信号を出力する。第２のコンパレータ３２０の例えば正端子である第１の入力端子は、例えば２ボルトである第２の基準電圧ＶＲＥＦ２を受け取る。第２のコンパレータ３２０の例えば負端子である第２の入力端子は、第１コンパレータ３１０の第２の入力端子に電気的に接続している。第２のコンパレータ３２０の出力端子は、検出信号を出力する。

電圧ＶＤが、例えば１８ボルトである第１の基準電圧ＶＲＥＦ１より高いときには、第１のコンパレータ３１０は、ハイ論理レベルの検出信号を出力し、第２のコンパレータ３２０は、ロー論理レベルの検出信号を出力し、この検出信号は“１０”として示される。電圧ＶＤが、例えば２ボルトである第２の基準電圧ＶＲＥＦ２より低いときには、第１のコンパレータ３１０は、ロー論理レベルの検出信号を出力し、第２のコンパレータ３２０は、ハイ論理レベルの検出信号を出力し、この検出信号は“０１”として示される。電圧ＶＤが、第２の基準電圧ＶＲＥＦ２より高く、かつ第１の基準電圧ＶＲＥＦ１より低いときには、第１のコンパレータ３１０と第２のコンパレータ３２０は、ロー論理レベルの検出信号を出力し、この検出信号は“００”として示される。

制御ユニット１４０は、ステート信号ジェネレータ３３０を有している。ステート信号ジェネレータ３３０は、検出信号を受け取るために、検出ユニット１３０に電気的に接続しており、この検出信号に応じて第１の制御信号を出力する。第１の制御信号の数は、スイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−１の個数に対応している。一実施形態では、第１の制御信号は、温度計符号化方式によって生成される。各々の第１の制御信号は、スイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−１のうちの対応する１つに供給される。

構成要素間での接続および動作について説明するため、以下では、４つのスイッチユニット１１０＿１〜１１０＿４および４つの第１の制御信号ＣＳ１〜ＣＳ４の実施形態を例にとる。第１の制御信号ＣＳ１は、スイッチユニット１１０＿１に供給される。第１の制御信号ＣＳ２は、スイッチユニット１１０＿２に供給される。第１の制御信号ＣＳ３は、スイッチユニット１１０＿３に供給される。第１の制御信号ＣＳ４は、スイッチユニット１１０＿４に供給される。

ステート信号ジェネレータ３３０が、初めて“１０”の検出信号を受け取ると、ステート信号ジェネレータ３３０は、順に、第１の制御信号ＣＳ４、ＣＳ３、ＣＳ２、ＣＳ１の“０００１”の論理レベルを出力し、これによりスイッチユニット１１０＿１をオフにする。
この例では、ＬＥＤストリング１８０＿２が作動する。また、ステート信号ジェネレータ３３０が“１０”の検出信号を１回受け取るたびに、ステート信号ジェネレータ３３０は、１回カウントして、このカウント数を累積することができる。この場合、初回の累積カウント数は１である。

ステート信号ジェネレータ３３０が、２回目に“１０”の検出信号を受け取ると、ステート信号ジェネレータ３３０は、順に、第１の制御信号ＣＳ４、ＣＳ３、ＣＳ２、ＣＳ１の“００１１”の論理レベルを出力し、これによりスイッチユニット１１０＿１と１１０＿２をそれぞれオフにする。
この例では、ＬＥＤストリング１８０＿２と１８０＿３が作動する。２回目の累積カウント数は２である。

ステート信号ジェネレータ３３０が、３回目に“１０”の検出信号を受け取ると、ステート信号ジェネレータ３３０は、順に、第１の制御信号ＣＳ４、ＣＳ３、ＣＳ２、ＣＳ１の“０１１１”の論理レベルを出力し、これによりスイッチユニット１１０＿１〜１１０＿３をそれぞれオフにする。
この例では、ＬＥＤストリング１８０＿２〜１８０＿４が作動する。３回目の累積カウント数は３である。

ステート信号ジェネレータ３３０が、４回目に“１０”の検出信号を受け取ると、ステート信号ジェネレータ３３０は、第１の制御信号ＣＳ４、ＣＳ３、ＣＳ２、ＣＳ１の“１１１１”の論理レベルを出力し、これによりスイッチユニット１１０＿１〜１１０＿４をそれぞれオフにする。
この例では、ＬＥＤストリング１８０＿２〜１８０＿５が作動する。４回目の累積カウント数は４である。

別の場合として、ステート信号ジェネレータ３３０が、初めて“０１”の検出信号を受け取り、かつ累積カウント数が４であるときには、ステート信号ジェネレータ３３０は、第１の制御信号ＣＳ４、ＣＳ３、ＣＳ２、ＣＳ１の“０１１１”の論理レベルを出力し、これによりスイッチユニット１１０＿４をオンにする。
この例では、ＬＥＤストリング１８０＿５が短絡されて、作動しない。累積カウント数は３になる。

その後、ステート信号ジェネレータ３３０が、２回目に“０１”の検出信号を受け取ると、ステート信号ジェネレータ３３０は、第１の制御信号ＣＳ４、ＣＳ３、ＣＳ２、ＣＳ１の“００１１”の論理レベルを出力し、これによりスイッチユニット１１０＿４と１１０＿３をオンにする。
この例では、ＬＥＤストリング１８０＿５と１８０＿４が短絡されて、作動しない。累積カウント数は２になる。

ステート信号ジェネレータ３３０が、３回目に“０１”の検出信号を受け取ると、ステート信号ジェネレータ３３０は、第１の制御信号ＣＳ４、ＣＳ３、ＣＳ２、ＣＳ１の“０００１”の論理レベルを出力し、これによりスイッチユニット１１０＿４〜１１０＿２をオンにする。
この例では、ＬＥＤストリング１８０＿５〜１８０＿３が短絡されて、作動しない。累積カウント数は１になる。

ステート信号ジェネレータ３３０が、４回目に“０１”の検出信号を受け取ると、ステート信号ジェネレータ３３０は、第１の制御信号ＣＳ４、ＣＳ３、ＣＳ２、ＣＳ１の“００００”の論理レベルを出力し、これによりスイッチユニット１１０＿４〜１１０＿１をオンにする。
この例では、ＬＥＤストリング１８０＿５〜１８０＿２が短絡されて、作動しない。累積カウント数は０になる。

検出信号の様々なステートの上記処理によって、ＬＥＤ駆動装置１００は、オンにするスイッチユニットの個数を正確に制御することができる。ＬＥＤストリング１８０＿２〜１８０＿Ｎは、作動電圧ＶＡＣをより高くすることなく点灯するように、順にＬＥＤストリング１８０＿１に直列に接続し得る。

電流源１２０は、オペアンプ３５０とトランジスタＭ２とを有している。オペアンプ３５０の例えば正入力端子である第１の入力端子は、所定電圧ＶＦを受け取る。オペアンプ３５０の例えば負入力端子である第２の入力端子は、抵抗Ｒ２を介して接地されている。トランジスタＭ２のゲート端子は、オペアンプ３５０の出力端子に電気的に接続している。トランジスタＭ２のドレイン端子は、電流源１２０の電圧ＶＤを提供する。トランジスタＭ２のソース端子は、オペアンプ３５０の第２の入力端子に電気的に接続している。電流源１２０は、定電流源または調整可能な電流源とすることができるが、しかしこれに限定されない。

また、ステート信号ジェネレータ３３０は、検出信号に応じて第１の制御信号を出力し、さらに、検出信号に応じて第２の制御信号を出力する。制御ユニット１４０は、さらに選択ユニット３６０を備えることができる。

選択ユニット３６０は、ステート信号ジェネレータ３３０とオペアンプ３５０の第１の入力端子との間で、これらに電気的に接続されるように構成されている。選択ユニット３６０は、第２の制御信号と複数の第３の基準電圧ＶＲＥＦ３＿１〜ＶＲＥＦ３＿Ｍを受け取り、これら第３の基準電圧ＶＲＥＦ３＿１〜ＶＲＥＦ３＿Ｍのうちの１つを所定電圧ＶＦとして選択する。
所定電圧ＶＦは、オペアンプ３５０の第１の入力端子に供給される。Ｍは１より大きい正の整数である。制御ユニット１４０が、オンされるスイッチユニットの個数を増加または減少させるときには、選択ユニット３６０が、電流源１２０に流れる電流を例えば増加または減少させて調整する。第３の基準電圧ＶＲＥＦ３＿１〜ＶＲＥＦ３＿Ｍは、様々に異なるレベルを持つ。

図４は、本開示の他の実施形態によるＬＥＤ駆動装置のブロック図を示している。ＬＥＤ駆動装置４００は、Ｎ組のＬＥＤストリング１８０＿１〜１８０＿Ｎを駆動する。Ｎは１より大きい正の整数である。Ｎ番目のＬＥＤストリング１８０＿Ｎの正端子は、ＡＣ電圧を整流するブリッジ整流器により生成される電圧とすることができる作動電圧ＶＡＣを受ける。ＬＥＤ駆動装置４００は、（Ｎ−１）個のスイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−１と、電流源１２０と、検出ユニット１３０と、制御ユニット１４０と、を備えている。

図１と図４の相違点は、スイッチユニットとＬＥＤストリングとの間の接続である。図１では、ｉ番目のスイッチユニットは、（ｉ＋１）番目のＬＥＤストリングに並列に電気的に接続している。図４では、ｉ番目のスイッチユニットは、ｉ番目のＬＥＤストリングに並列に電気的に接続しており、ここで、ｉは０＜ｉ≦Ｎ−１を満たす。

一実施形態では、１番目のスイッチユニット１１０＿１は、１番目のＬＥＤストリング１８０＿１に並列に電気的に接続しており、２番目のスイッチユニット１１０＿２は、２番目のＬＥＤストリング１８０＿２に並列に電気的に接続している、といったようになっている。
スイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−１間での動作は、図１でのそれらの動作と同様である。さらには、電流源１２０、検出ユニット１３０、制御ユニット１４０の間の動作および接続についても、図１におけるものと同様である。

図５は、本開示の他の実施形態による、作動電圧、第１の基準電圧、第２の基準電圧、電流源の電圧、電流源に流れる電流、を示す波形の模式図を示している。

曲線Ｓ１＿２は、ターンオンされたスイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−１に基づいて、ＬＥＤストリング１８０＿Ｎが点灯するときに、電流源１２０に流れる電流を示している。曲線Ｓ２＿２は、ターンオフされたスイッチユニット１１０＿Ｎ−１およびターンオンされたスイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−２に基づいて、ＬＥＤストリング１８０＿Ｎと１８０＿Ｎ−１が点灯するときに、電流源１２０に流れる電流を示している。曲線Ｓ３＿２は、ターンオフされたスイッチユニット１１０＿Ｎ−１と１１０＿Ｎ−２およびターンオンされたスイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−３に基づいて、ＬＥＤストリング１８０＿Ｎ、１８０＿Ｎ−１、１８０＿Ｎ−２が点灯するときに、電流源１２０に流れる電流を示している。曲線Ｓ４＿２は、ターンオフされたスイッチユニット１１０＿Ｎ−１〜１１０＿Ｎ−３およびターンオンされたスイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−４に基づいて、ＬＥＤストリング１８０＿Ｎ〜１８０＿Ｎ−３が点灯するときに、電流源１２０に流れる電流を示している。

曲線ＳＮ−３＿２は、ターンオフされるスイッチユニット１１０＿Ｎ−１〜１１０＿４およびターンオンされるスイッチユニット１１０＿３〜１１０＿１に基づいて、ＬＥＤストリング１８０＿Ｎ〜１８０＿４が点灯するときに、電流源１２０に流れる電流を示している。曲線ＳＮ−２＿２は、ターンオフされるスイッチユニット１１０＿Ｎ−１〜１１０＿３およびターンオンされるスイッチユニット１１０＿２〜１１０＿１に基づいて、ＬＥＤストリング１８０＿Ｎ〜１８０＿３が点灯するときに、電流源１２０に流れる電流を示している。曲線ＳＮ−１＿２は、ターンオフされるスイッチユニット１１０＿Ｎ−１〜１１０＿２およびターンオンされるスイッチユニット１１０＿１に基づいて、ＬＥＤストリング１８０＿Ｎ〜１８０＿２が点灯するときに、電流源１２０に流れる電流を示している。曲線ＳＮ＿２は、ターンオフされるスイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−１に基づいて、ＬＥＤストリング１８０＿１〜１８０＿Ｎが点灯するときに、電流源１２０に流れる電流を示している。

制御ユニット１４０は、上記の動作方法に従って、オフにされるスイッチユニットの個数を増加または減少させるか、あるいはスイッチユニットの順序に従って、オフにされるスイッチユニットの個数を増加または減少させる。図５においてターンオンまたはターンオフされるスイッチユニットの詳細な動作は、図２における動作に基づいている。

図６は、本開示の他の実施形態によるＬＥＤ駆動装置の回路図を示している。ＬＥＤ駆動装置４００の構成要素およびそれらの接続を図６に示している。図３と図６の相違点は、各スイッチユニットと各ＬＥＤストリングとの間の接続である。
図３では、スイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−１の各々は、それぞれＬＥＤストリング１８０＿２〜１８０＿Ｎの１つに並列に電気的に接続している。図６では、スイッチユニット１１０＿１〜１１０＿Ｎ−１の各々は、それぞれＬＥＤストリング１８０＿１〜１８０＿Ｎ−１の１つに並列に電気的に接続している。ＬＥＤ駆動装置４００の動作は、図３における動作と類似している。

１つのＬＥＤストリングが１つのスイッチユニットに並列に接続している構造によって、制御ユニットは、検出ユニットにより出力される検出信号に応じて、各スイッチユニットをオンにするか、オフにするかを制御することができる。このようにして、ＬＥＤストリングを制御する効率を向上させることで、ハードウェア・コストおよび消費電力を削減することができ、また、ＬＥＤ駆動装置は、より高い動作効率と、より高い力率を持ち得る。

本開示は、その趣旨またはその基本的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で実施することができる。記載した実施形態は、あらゆる点において、単なる例示であって、限定するものではない。よって、本発明の範囲は、前述の説明によってではなく、添付の請求項によって示される。請求項の均等の意味および範囲内での変更はすべて、それらの範囲内に含まれるものとする。

Claims

直列に接続されたＮ組（Ｎは１より大きい整数）の発光ダイオード（ＬＥＤ）ストリングを駆動するＬＥＤ駆動装置であって、
ｉ番目（ｉは０＜ｉ≦（Ｎ−１）の範囲の整数）が、（ｉ＋１）番目のＬＥＤストリングまたはｉ番目のＬＥＤストリングと並列に電気的に接続された（Ｎ−１）個のスイッチユニットと、
１番目のＬＥＤストリングの負端子に電気的に接続された第１の端子を有し、前記Ｎ組のＬＥＤストリングを駆動する駆動電流を供給する電流源と、
前記電流源に電気的に接続されているとともに、前記電流源の電圧、第１の基準電圧、および第２の基準電圧が入力されて、検出信号を出力する検出ユニットと、
前記（Ｎ−１）個のスイッチユニットおよび前記検出ユニットに電気的に接続されているとともに、前記検出信号が入力されると、当該検出信号に応じて複数の第１の制御信号を出力することにより、前記（Ｎ−１）個のスイッチユニットのうちのオンにされるスイッチユニットの個数を動的に制御する制御ユニットと、
を備えたことを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
前記制御ユニットは、前記電流源の電圧が前記第１の基準電圧より高いとき、前記（Ｎ−１）個のスイッチユニットのうちのオンにされるスイッチユニットの個数を減少させることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記制御ユニットは、前記電流源の電圧が前記第２の基準電圧より低いとき、前記（Ｎ−１）個のスイッチユニットのうちのオンにされるスイッチユニットの個数を増加させることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記制御ユニットは、前記電流源の電圧が前記第２の基準電圧より高く且つ前記第１の基準電圧より低いとき、前記（Ｎ−１）個のスイッチユニットのうちのオンにされるスイッチユニットの個数を維持することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記検出ユニットは、
前記第１の基準電圧が入力される第１の入力端子、前記電流源の電圧が入力される第２の入力端子、および前記検出信号を出力する出力端子を備える第１のコンパレータと、
前記第２の基準電圧が入力される第１の入力端子、前記第１のコンパレータの前記第２の入力端子に電気的に接続された第２の入力端子、および前記検出信号を出力する出力端子を備える第２のコンパレータと、
を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記制御ユニットは、
前記検出ユニットに電気的に接続されているとともに、前記検出信号が入力されると、当該検出信号に応じて、各々が前記（Ｎ−１）個のスイッチユニットのうちの１つに対応する前記複数の第１の制御信号を出力するステート信号ジェネレータ
を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記電流源は、
所定電圧が入力される第１の入力端子、および抵抗を介して接地された第２の入力端子を備えるオペアンプと、
前記オペアンプの出力端子に電気的に接続されたゲート端子、前記電流源の電圧が印加されるドレイン端子、および前記オペアンプの前記第２の入力端子に電気的に接続されたソース端子を備える第２のトランジスタと、
を有することを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記ステート信号ジェネレータは、さらに、前記検出信号に応じて第２の制御信号を生成し、
前記制御ユニットは、前記ステート信号ジェネレータと前記オペアンプの前記第１の入力端子との間で双方に電気的に接続されているとともに、前記第２の制御信号および複数の第３の基準電圧が入力されると、当該第２の制御信号に応じて当該複数の第３の基準電圧のうち１つを前記所定電圧として選択する選択ユニットをさらに有する
ことを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記Ｎ組のＬＥＤストリングの各々は、直列に接続された複数のＬＥＤを含んでいることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。