JP2014160562A - Ｌｅｄ異常検出装置、ｌｅｄ照明装置、電子機器およびｌｅｄ異常検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ素子１灯の異常をも確実に検出することのできるＬＥＤ異常検出装置、ＬＥＤ照明装置、電子機器およびＬＥＤ異常検出方法を提供する。
【解決手段】直列接続されたＬＥＤ素子群を一直列単位として備える複数のＬＥＤモジュールＭ１・Ｍ２と、複数のＬＥＤモジュールＭ１・Ｍ２の駆動電流を制御する制御手段１０１と、ＬＥＤモジュール毎の電流値を検出する電流値検出手段２０と、駆動電流のばらつきを勘案した所定の閾値を設定する設定手段１６０と、電流値検出手段で検出された電流値と設定手段で設定された閾値に基いてＬＥＤ素子について異常発生の有無を判定する判定手段１０２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ異常検出装置、ＬＥＤ照明装置、電子機器およびＬＥＤ異常検出方法に係り、特にＬＥＤ素子１灯の異常をも確実に検出することのできるＬＥＤ異常検出装置、ＬＥＤ照明装置、電子機器およびＬＥＤ異常検出方法に関する。

複数のＬＥＤ（発光ダイオード）素子を直列接続したＬＥＤモジュールを複数列備えたＬＥＤ照明装置が普及しつつある。

ところで、ＬＥＤ素子は、省電力、長寿命等の特性を有するが、製造過程での不良や、熱等の要因により、発光不能な異常を起こす場合がある。

このようなＬＥＤ素子の異常状態を放置するとＬＥＤ照明装置等の異常過熱等を招く虞があるので、早期に異常発生を検出する必要がある。

従来におけるＬＥＤ素子の異常検出は、各ＬＥＤモジュール毎の電圧を測定して行う電圧方式が主流であった。

このような電圧方式によるＬＥＤの異常検出に関する技術は種々提案されている（例えば、特許文献１）。

特許第４２３６８９４号公報

ところで、例えば医療用、航空機用、宇宙機材用などとして用いられるＬＥＤ照明装置やこのＬＥＤ照明装置を用いた各種電子機器においては、高い信頼性が要求され、たとえＬＥＤ素子１灯の異常であっても確実に検出したいという要請がある。

しかしながら、従来の電圧方式によるＬＥＤの異常検出では、ＬＥＤモジュールにおいてＬＥＤ素子の１灯に異常が発生した場合には正確に異常検出を行えない場合があった。

即ち、複数のＬＥＤ素子を直列接続したＬＥＤモジュールを複数個にわたって並列接続した構成において、ＬＥＤモジュールの両端の電圧を監視する場合に、いずれかのＬＥＤモジュールにおいてＬＥＤ素子１灯のオープン故障に基づく異常が発生した場合には、電圧変化が微小であるため、その電圧変化を正確に検出することが困難であった。

また、同様の構成において、いずれかのＬＥＤモジュールにおいてＬＥＤ素子１灯のショート故障に基づく異常が発生した場合には、ＬＥＤモジュールの両端の電圧自体が変動しないため、当該異常の発生を検出することが困難であった。

本発明の目的は、ＬＥＤ素子１灯の異常をも確実に検出することのできるＬＥＤ異常検出装置、ＬＥＤ照明装置、電子機器およびＬＥＤ異常検出方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、直列接続されたＬＥＤ素子群を一直列単位として備える複数のＬＥＤモジュールと、複数の前記ＬＥＤモジュールの駆動電流を制御する制御手段と、複数の前記ＬＥＤモジュール毎の電流値を検出する電流値検出手段と、前記駆動電流のばらつきを勘案した所定の閾値を設定する設定手段と、前記電流値検出手段で検出された電流値と前記設定手段で設定された閾値に基いて前記ＬＥＤ素子について異常発生の有無を判定する判定手段とを備えるＬＥＤ異常検出装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、上記のＬＥＤ異常検出装置を備えるＬＥＤ照明装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、上記のＬＥＤ照明装置を備える電子機器が提供される。

本発明の他の態様によれば、直列接続されたＬＥＤ素子群を一直列単位として備える複数のＬＥＤモジュールの駆動電流を制御するステップと、前記ＬＥＤモジュール毎の電流値を検出するステップと、前記駆動電流のばらつきを勘案した所定の閾値を設定するステップと、検出された電流値と前記閾値に基いて前記ＬＥＤ素子について異常発生の有無を判定するステップとを有するＬＥＤ異常検出方法が提供される。

本発明によれば、ＬＥＤ素子１灯の異常をも確実に検出することのできるＬＥＤ異常検出装置、ＬＥＤ照明装置、電子機器およびＬＥＤ異常検出方法を提供することができる。

第１の実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置の機能構成を示す機能ブロック図。 電圧方式によるＬＥＤのオープン異常検出の可否を示す説明図であって、（ａ）マトリクス状に配置されたＬＥＤ素子の異常検出の説明図、（ｂ）直列接続されたＬＥＤ素子の異常検出の説明図。 電圧方式によるＬＥＤのショート異常検出の可否を示す説明図であって、（ａ）マトリクス状に配置されたＬＥＤ素子の異常検出の説明図、（ｂ）直列接続されたＬＥＤ素子の異常検出の説明図。 本発明に係る電流方式によるＬＥＤの異常検出の状態を示す説明図であって、（ａ）正常状態の説明図、（ｂ）オープン異常検出状態を示す説明図、（ｃ）ショート異常検出状態を示す説明図。 本実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置を適用可能なＬＥＤ照明装置の構成例を示す平面図。 本実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置を適用可能なＬＥＤモジュールの構成例を示す概略回路図。 比較例として電流方式によりＬＥＤ素子の異常検出を行うアナログ回路の例を示す回路図。 実施例に係るＬＥＤ異常検出装置の概略構成を示すブロック図。 実施例に係るＬＥＤ異常検出装置の具体的構成例を示すブロック図。 本実施例に係るＬＥＤ異常検出装置におけるＬＥＤのオープン、ショート検出処理の処理手順を示すフローチャート。 第２の実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置の機能構成を示す機能ブロック図。

次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

［第１の実施の形態］
（ＬＥＤ異常検出装置の機能構成）
第１の実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置１は、図１に示すように、直列接続されたＬＥＤ素子群２ａ・２ｂを一直列単位として備える複数のＬＥＤモジュールＭ１・Ｍ２と、複数のＬＥＤモジュールＭ１・Ｍ２の駆動電流を制御する制御手段１０１と、ＬＥＤモジュールＭ１・Ｍ２毎の電流値を検出する電流値検出手段２０と、駆動電流のばらつきを勘案した所定の閾値を設定する設定手段１６０と、電流値検出手段２０で検出された電流値と設定手段１６０で設定された閾値に基いて、ＬＥＤ素子について異常発生の有無を判定する判定手段１０２とを備える。

なお、図１では、ＬＥＤモジュールが２つの場合を示したが、ＬＥＤ照明装置等の構成により、ＬＥＤモジュールの数は適宜増減することができる。

また、閾値は、駆動電流のばらつき（例えば、±１０％程度）を勘案した値とすることができ、例えばキーボード等の入力機器で構成される設定手段１６０を介して入力され、例えば不揮発性メモリ等に格納されるようにできる。

また、電流値検出手段２０は、電流計や検出用抵抗器で構成することができる。

図１に示すように、制御手段１０１および判定手段１０２は、所定のデジタル回路を含むマイクロコンピュータ１００に内蔵される。

電流値検出手段２０は、ＬＥＤモジュール毎に接続される検出用抵抗器で構成される。各抵抗器からの電流値は、Ａ／Ｄコンバータ１０４によって、デジタル信号に変換される。

なお、図１に示す例では、Ａ／Ｄコンバータ１０４は、マイクロコンピュータ１００に内蔵される。

判定手段１０２は、各電流値検出手段２０で検出された電流値のいずれかが０となった場合には、電流値が０となったＬＥＤモジュールＭ１・Ｍ２のいずれかのＬＥＤ素子にオープン故障に基づく異常が発生したと判定する。

また、判定手段１０２は、各電流値検出手段２０で検出された電流値のいずれかが設定手段１６０で設定された閾値を超えたと判定した場合には、閾値を超えたＬＥＤモジュールＭ１・Ｍ２のいずれかのＬＥＤ素子にショート故障に基づく異常が発生したと判定する。

なお、詳細な判定の手順については、図１０のフローチャートに基いて後述する。

また、制御手段１０１は、判定手段１０２によりＬＥＤ素子について異常が発生したと判定された場合に、異常が発生したＬＥＤ素子を含むＬＥＤモジュールＭ１・Ｍ２への通電を遮断するように制御される。

これにより、ＬＥＤ素子の異常に基づく過熱等を未然に防止することができる。

さらに、制御手段１０１は、判定手段１０２によりＬＥＤ素子について異常が発生したと判定された場合に、異常が発生したＬＥＤ素子を含むＬＥＤモジュールＭ１・Ｍ２に関する情報を外部のモニタやスピーカ等で構成される報知手段を介してユーザ等に報知するように制御されていても良い。

これにより、ユーザ等は、異常を生じたＬＥＤモジュールを交換する等の措置を迅速にとることができる。

（電圧方式のＬＥＤ異常検出）
ここで、図２および図３を参照して、電圧方式のＬＥＤ異常検出について説明する。

図２は、電圧方式によるＬＥＤのオープン異常検出の可否を示す説明図であって、図２（ａ）は、マトリクス状に配置されたＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１〜ＬＥＤ０４）の異常検出の説明図である。

図２に示す電圧方式では、ノードＮ１・Ｎ２間の電圧を電圧測定器１０で測定し、測定結果に基いてＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１〜ＬＥＤ０４）のオープン異常を検出する。

ここで、図２（ａ）では、ＬＥＤ０１にオープン異常が発生したケースを示す。このような場合には、電流は矢印の経路で流れる。電圧測定器１０で測定される電圧変動は、微小な範囲に留まり、ＬＥＤ０１のオープン異常を正確に検出することができない。

一方、図２（ｂ）は、直列接続されたＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１〜ＬＥＤ０４）の異常検出の説明図であり、ＬＥＤ０１にオープン異常が発生したケースを示す。

図２（ｂ）の例では、電流は矢印の経路で流れる。電圧測定器１０で測定される電圧変動は、微小な範囲に留まり、やはりＬＥＤ０１のオープン異常を正確に検出することができない。

即ち、図２に示すような電圧方式では、複数灯のＬＥＤ素子にオープン異常が発生した場合の検出は可能であるが、１灯などの少数のＬＥＤ素子にオープン異常が発生した場合の検出は難しい。

図３は、電圧方式によるＬＥＤのショート異常検出の可否を示す説明図であって、図２（ａ）は、マトリクス状に配置されたＬＥＤ素子の異常検出の説明図である。

図３に示す電圧方式では、ノードＮ１・Ｎ２間の電圧を電圧測定器１０で測定し、その測定結果に基いてＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１〜ＬＥＤ０４）のショート異常を検出する。

ここで、図３（ａ）では、ＬＥＤ０１にショート異常が発生したケースを示す。このような場合には、電流は矢印Ａ１、Ａ２の経路で流れ、電圧値の低下が電圧測定器１０で測定され、ＬＥＤ０１のショート異常が検出される。

一方、図３（ｂ）は、直列接続されたＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１〜０４）の異常検出の説明図であり、ＬＥＤ０１にショート異常が発生したケースを示す。

図３（ｂ）の例では、電流は矢印Ｂ１・Ｂ２の経路で流れ、電圧測定器１０では電圧変動は発生しない。そのため、ＬＥＤ０１のショート異常を正確に検出することができない。

即ち、図３に示すような電圧方式では、マトリクス状に配置されたＬＥＤ素子にショート異常が発生した場合の検出は可能であるが、直列接続されたＬＥＤ素子にショート異常が発生した場合の検出はできない。

（電流方式のＬＥＤ異常検出）
図４を参照して、本実施の態様に係るＬＥＤ異常検出装置における電流方式のＬＥＤ異常検出について説明する。

図４は、本実施の態様に係るＬＥＤ異常検出装置における電流方式によるＬＥＤの異常検出の状態を示す説明図である。

図４に示す電流方式では、ノードＮ１・Ｎ２間に２列に直列接続されたＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１・ＬＥＤ０２とＬＥＤ０３・ＬＥＤ０４）について電流値検出手段２０ａ・２０ｂで電流値を検出し、その検出結果に基いてＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１〜ＬＥＤ０４）の異常を検出する。

まず、図４（ａ）は、直列接続されたＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１〜ＬＥＤ０４）が正常な状態を示す説明図である。ＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１〜ＬＥＤ０４）が正常な状態においては、電流は矢印Ｃ１・Ｃ２の経路で流れる。この状態では電流値検出手段２０ａ・２０ｂにおいて検出される電流値Ｉ１・Ｉ２は、例えば３００ｍＡ・３０１ｍＡ（Ｉ１≒Ｉ２）となり、電流値の差はほどんど生じない。

図４（ｂ）は、直列接続されたＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１〜ＬＥＤ０４）のオープン異常検出の説明図であり、ＬＥＤ０１にオープン異常が発生したケースを示す。

この場合には、電流は、矢印Ｃ４の経路でのみ流れ、電流値検出手段２０ａ・２０ｂで検出される電流値Ｉ１・Ｉ２は、例えば０ｍＡ・６００ｍＡ（Ｉ１＝０、Ｉ２の電流値大）となる。この検出結果に基いて、ＬＥＤ０１・ＬＥＤ０２のいずれかにオープン異常が発生したと判定することができる。

図４（ａ）は、直列接続されたＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１〜ＬＥＤ０４）のショート異常検出の説明図であり、ＬＥＤ０１にショート異常が発生したケースを示す。

この場合には、電流は、矢印Ｃ５・Ｃ６の経路で流れ、電流値検出手段２０ａ・２０ｂで検出される電流値Ｉ１・Ｉ２は、例えば４３５ｍＡ・１６５ｍＡ（Ｉ１＞Ｉ２）となり、この検出結果に基いてＬＥＤ０１・ＬＥＤ０２のいずれかにショート異常が発生したと判定することができる。

（ＬＥＤ照明装置）
図５に、本実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置を適用可能なＬＥＤ照明装置５００の構成例を示す。

この構成例では、ｎ個（ｎは１以上の整数）のＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１〜ＬＥＤ０ｎ）を直列接続した３つの直管形のＬＥＤモジュール（ＬＥＤ素子群）Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３を備えている。なお、ＬＥＤ照明装置５００の大きさや用途に応じて、直列接続されるＬＥＤ素子の数や、ＬＥＤモジュールの数は適宜増減できる。

そして、例えば、ＬＥＤモジュールＭ１のＬＥＤ０３にオープン異常やショート異常が発生した場合には、本実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置により、ＬＥＤモジュールＭ１に関する電流値の検出結果に基いて、ＬＥＤモジュールＭ１に１灯以上のＬＥＤ異常が発生したことが検出される。

この際に、図１に示すようなＬＥＤ異常検出装置１は、ＬＥＤモジュールＭ１への通電を遮断して、異常過熱等を未然に防止することができる。

また、異常が発生したＬＥＤ素子を含むＬＥＤモジュールＭ１に関する情報を外部のモニタやスピーカ等でユーザ等に報知することができる。これにより、ユーザ等は、異常を生じたＬＥＤモジュールＭ１を交換する等の措置を迅速にとることができる。

図６は、本実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置を適用可能なＬＥＤモジュールの構成例を示す概略回路図である。

図６に示す例では、ｍ個（ｍは１以上の整数）のＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１〜ＬＥＤ０ｎ）を直列接続したＬＥＤ素子群をｎ列（ｎは１以上の整数）配列して、一つのＬＥＤモジュールＭ１０を構成している。なお、Ｒ１００〜Ｒｍは制限抵抗器である。

このような構成のＬＥＤモジュールＭ１０においても、各列の電流値を監視することにより、ＬＥＤ素子群のいずれかに１灯でもオープン異常やショート異常が発生した場合には、確実に検出することができる。

このように、本実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置を適用することにより、ＬＥＤ素子群のいずれかに１灯でもオープン異常やショート異常が発生した場合にも確実に検出できるので、例えば医療用、航空機用、宇宙機材用などとして用いられるＬＥＤ照明装置やこのＬＥＤ照明装置を用いた各種電子機器において高い信頼性を確保することができる。

（比較例）
図７を参照して、比較例として電流方式によりＬＥＤ素子の異常検出を行うアナログ回路について説明する。

なお、図７の回路図では、説明の簡略化のために、ＬＥＤ０１〜ＬＥＤ０３のいずれかにおけるオープン異常またはショート異常を検出する構成について示すが、複数個のＬＥＤ素子を直列接続したＬＥＤ素子群についての異常も同様に検出可能である。

図７に示すように、比較例としてアナログ回路は、ＬＥＤ０１〜０３のカソード側にノードＮ２１・Ｎ２３・Ｎ２６を介して検出用抵抗器Ｒ０１〜Ｒ０３がそれぞれ接続されている。

ノードＮ２１には、オペアンプ３００ａのマイナス側が接続されている。

また、ＬＥＤ０１のカソード側は、ノードＮ２２・Ｎ２５を介して、他のオペアンプ３００ａのマイナス側が接続されている。

また、ＬＥＤ０２のカソード側は、ノードＮ２３を介して、オペアンプ３００ａのプラス側が接続されている。

また、ＬＥＤ０３のカソード側は、ノードＮ２６を介して、他のオペアンプ３００ｂのプラス側が接続されている。

オペアンプ３００ａの出力側はコンパレータ３０１ａのマイナス側に接続されている。

オペアンプ３００ａのマイナス側は、ノードＮ２２・Ｎ２５を介して他のオペアンプ３００ｂのマイナス側およびコンパレータ３０２ａのマイナス側に接続されている。

オペアンプ３００ａのプラス側は、ノードＮ２４を介してコンパレータ３０２ｂのマイナス側に接続されている。

他のオペアンプ３００ｂのプラス側は、ノードＮ２７を介してコンパレータ３０２ｃのマイナス側に接続されている。

各コンパレータ３０１ａ・３０１ｂ・３０２ａ・３０２ｂ・３０２ｃのプラス側はアースされている。

コンパレータ３０１ａ・３０１ｂの出力側は、ＯＲ回路３０３に接続されている。

また、コンパレータ３０２ａ・３０２ｂ・３０２ｃの出力側は、ＯＲ回路３０４に接続されている。

このような構成のアナログ回路により、ＬＥＤ０１〜ＬＥＤ０３のいずれかにショート異常が発生した場合には、検出用抵抗器Ｒ０１〜Ｒ０３を介した電流値の変化により、ＯＲ回路３０３の出力としてショート異常の発生が検出される。

また、ＬＥＤ０１〜ＬＥＤ０３のいずれかにオープン異常が発生した場合には、検出用抵抗器Ｒ０１〜Ｒ０３を介した電流値の変化により、ＯＲ回路３０４の出力としてオープン異常の発生が検出される。

このような構成のアナログ回路は、ＬＥＤ素子群の数を増やした場合にも適用できる。

但し、例えば、図７に示す回路において、１個のＬＥＤ０４を追加して検出する場合には、オペアンプは３個、コンパレータは７個必要となり、検出対象のＬＥＤあるいはＬＥＤ素子群が増える毎に、オペアンプおよびコンパレータの数が増加し、コストも嵩んでしまう。

（本実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置）
図８は、本実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置の概略構成を示すブロック図である。

図８に示すように、本実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置は、検出対象としてのＬＥＤ０１と、そのカソード側にノードＮ２０を介して接続される検出用抵抗器Ｒ１と、ノードＮ２０を介して接続され、電流値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１０４と、デジタル変換された信号のノイズを除去するフィルタ１５２と、所定の閾値との対比により、ＬＥＤ０１のオープン異常またはショート異常の発生の有無を判定する判定回路１０２とを備える。

本実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置は、より具体的には図９に示すデジタル回路として実現される。

図９に示すように、本実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置１は、マイクロコンピュータ１００と周辺回路によって構成され、異常検出対象としてのＬＥＤモジュールＭ１・Ｍ２に接続される。

まず、ＬＥＤモジュールＭ１は、ｎ個（ｎは１以上の整数）のＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１ａ〜ＬＥＤ０ｎａ）を直列接続したＬＥＤ素子群と、同様にｎ個（ｎは１以上の整数）のＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１ｂ〜ＬＥＤ０ｎｂ）を直列接続したＬＥＤ素子群のアノード側をノードＮ３３を介して並列接続し、各カソード側は、ＬＥＤ異常検出装置１の端子ＬＥＤＣ１・ＬＥＤＣ２にそれぞれ接続される。

ＬＥＤモジュールＭ２は、ｎ個（ｎは１以上の整数）のＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１ｃ〜ＬＥＤ０ｎｃ）を直列接続したＬＥＤ素子群と、同様にｎ個（ｎは１以上の整数）のＬＥＤ素子（ＬＥＤ０１ｄ〜ＬＥＤ０ｎｄ）を直列接続したＬＥＤ素子群のアノード側をノードＮ３４を介して並列接続し、各カソード側は、ＬＥＤ異常検出装置１の端子ＬＥＤＣ３・ＬＥＤＣ４にそれぞれ接続される。

なお、ＬＥＤモジュールＭ１・Ｍ２のアノード側は、ノードＮ３２を介して接続され、ＬＥＤ異常検出装置１の端子ＬＥＤＡに接続される。

ＬＥＤ異常検出装置１の内部において、端子ＬＥＤＣ１にはノードＮ３５を介して検出用抵抗器Ｒ１が接続されると共に、マイクロコンピュータ１００のＡ／Ｄコンバータ１０４ａに接続される。

端子ＬＥＤＣ２は、ノードＮ３６を介して検出用抵抗器Ｒ２に接続されると共に、マイクロコンピュータ１００のＡ／Ｄコンバータ１０４ｂに接続される。

端子ＬＥＤＣ３は、ノードＮ３７を介して検出用抵抗器Ｒ３に接続されると共に、マイクロコンピュータ１００のＡ／Ｄコンバータ１０４ｃに接続される。

端子ＬＥＤＣ４は、ノードＮ３８を介して検出用抵抗器Ｒ４に接続されると共に、マイクロコンピュータ１００のＡ／Ｄコンバータ１０４ｄに接続される。

端子ＬＥＤＡには、ノードＮ３１を介してコンデンサ１０６とダイオードＤ０１のカソード側が接続される。

ダイオードＤ０１のアノード側は、ノードＮ３０を介してトランジスタｔ３のドレイン端子に接続される。

トランジスタｔ３のゲート端子は、制御手段としてのＬＥＤ電流制御部１０１に接続される。トランジスタｔ３のソース端子は、ノードＮ５０を介して、抵抗器Ｒ２に接続され、かつＬＥＤ電流制御部１０１に接続される。

なお、コンデンサ１０６および抵抗器Ｒ２の他端はアースされている。

ＬＥＤ電流制御部１０１は、判定手段としての異常検出回路１０２に接続される。前述のＡ／Ｄコンバータ１０４ａ〜１０４ｃは、異常検出回路１０２に接続される。

前述の検出用抵抗器Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４は、ノードＮ３９・Ｎ４０・Ｎ４１・Ｎ４２を介して接地電位に接続される。同様に、ＬＥＤ異常検出装置１の端子ＧＮＤも接地電位に接続される。

前述のダイオードＤ０１のアノード側は、ノードＮ３０に接続される抵抗器Ｒ１０を介して、端子ＶＩＮに接続される。、端子ＶＩＮにはＬＥＤモジュールＭ１・Ｍ２を駆動する電圧２４Ｖが印加される。

また、電圧５Ｖが印加される端子ＶＤＤは内部電源に接続される。

ＬＥＤ電流制御部１０１には、電流設定を行うトリマーＳＷがＡ／Ｄコンバータ１０３を介して接続される。

また、異常検出回路１０２には、トランジスタｔ１・ｔ２を介して、報知端子（１）報知端子（２）が接続される。この報知端子（１）・報知端子（２）には、例えばスピーカやモニタ等が接続され、ＬＥＤモジュールＭ１・Ｍ２における異常発生状態が音声や画像等によって報知される。

なお、図示は省略するが、マイクロコンピュータ１００には、キーボード等の設定手段を介して、異常状態の検出に必要な閾値αが設定可能である。

本実施の形態に係るＬＥＤ異常検出方法は、直列接続されたＬＥＤ素子群を一直列単位として備える複数のＬＥＤモジュールの駆動電流を制御するステップと、ＬＥＤモジュール毎の電流値を検出するステップと、駆動電流のばらつきを勘案した所定の閾値を設定するステップと、検出された電流値と閾値に基いてＬＥＤ素子について異常発生の有無を判定するステップとを有する。

また、本実施の形態に係るＬＥＤ異常検出方法において、検出された電流値のいずれかが０となった場合には、当該電流値が０となったＬＥＤモジュールのいずれかのＬＥＤ素子にオープン故障に基づく異常が発生したと判定する。

また、本実施の形態に係るＬＥＤ異常検出方法において、検出された電流値のいずれかが設定された閾値を超えたと判定した場合には、当該閾値を超えた前記ＬＥＤモジュールのいずれかのＬＥＤ素子にショート故障に基づく異常が発生したと判定する。

ここで、図１０のフローチャートを参照して、ＬＥＤ異常検出装置１におけるＬＥＤのオープン・ショート検出処理の処理手順について説明する。

なお、説明の簡易化のため、本処理では、ＬＥＤ異常検出装置１にＬＥＤモジュールＭ１のみが接続されているものとする。

（ａ）この処理が開始されると、まず、ステップＳ１０で電源オンか否かが判定され、「Ｎｏ」の場合には待機し、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ１１に移行する。

（ｂ）ステップＳ１１では、ＬＥＤモジュールＭ１、Ｍ２を点灯させてステップＳ１２に移行する。

（ｃ）ステップＳ１２では、調光スロープ中か否かが判定される。この判定は、ＬＥＤへの電流が変化している間は、異常検出の誤検知もある得るため、その事態を回避するために行われる。そして、「Ｙｅｓ」の場合には待機し、「Ｎｏ」の場合にはステップＳ１３に移行する。

（ｄ）ステップＳ１３では、ＬＥＤモジュールＭ１の各チャンネル（即ち、ＬＥＤ０１ａ〜ＬＥＤ０ｎａの素子列と、ＬＥＤ０１ｂ〜ＬＥＤ０ｎｂの素子列の２チャンネル）のＬＥＤ電流（Ｉ１・Ｉ２）をサンプリングしてステップＳ１４に移行する。

（ｅ）ステップＳ１４では、サンプリングしたＬＥＤ電流のデータについてノイズを除去してステップＳ１５に移行する。

（ｆ）ステップＳ１５では、オープン判定が行われ、Ｉ１≒０またはＩ２≒０であるか否かが判定される。そして、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ１９に移行してＬＥＤのオープン異常を検出しステップＳ１８に進んで、ＬＥＤモジュールＭ１を消灯する。

（ｇ）一方、「Ｎｏ」の場合にはステップＳ１６に移行して、ショート判定を行う。即ち、ＬＥＤ電流（Ｉ１・Ｉ２）の絶対値（ＡＢＳ）が閾値αより大きいか否かが判定され、「Ｎｏ」の場合にはＬＥＤモジュールＭ１のＬＥＤは正常であるとしてステップＳ１２に戻る。

（ｈ）一方、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ１７でＬＥＤのオープン異常を検出しステップＳ１８に進んで、ＬＥＤモジュールＭ１を消灯する。

（ｉ）なお、ステップＳ１８と同時に、或いはステップＳ１８に代えて、スピーカやモニタ等を介してユーザ等にオープン異常またはショート異常の発生を報知するようにしても良い。これにより、異常を生じたＬＥＤモジュールを交換する等の措置を迅速にとることができる。

（ｊ）次いで、ステップＳ２０では、電源オフか否かが発生され、「Ｎｏ」の場合には待機し、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ１０に戻る。

このように、本実施例に係るＬＥＤ異常検出装置１によれば、ＬＥＤ素子群のいずれかに１灯でもオープン異常やショート異常が発生した場合にも確実に検出できるので、例えば医療用、航空機用、宇宙機材用などとして用いられるＬＥＤ照明装置やこのＬＥＤ照明装置を用いた各種電子機器において高い信頼性を確保することができる。

また、比較例に係るアナログ回路に比べて、異常検出対象としてのＬＥＤモジュールの数が増えた場合であっても部品点数が増加することがなく、低コストでＬＥＤ異常検出を行うことができる。

ここで、閾値αは、流れる電流値が変化する変化量をどの程度まで許容するかを示す値であり、図１０のステップＳ１６のショート判定におけるαを示している。

閾値αの具体的な値は、ＬＥＤ回路の直列関係によって流れる電流値が変わるで、それに応じて設定される。

本実施形態では、例えばＬＥＤモジュールＭ１、Ｍ２は、１１直列２並列のものが用いられ、この場合は、閾値αはＬＥＤ列の電流値の２０％程度が好ましい。

直並列関係が変わった場合も考慮すると、閾値αはＬＥＤ列の電流値の１０％〜８０％が好ましい範囲である。

より具体的には、本実施形態では、１１直列２並列で各列に６００ｍＡが流れるので、その２０％である１２０ｍＡ変動した場合にショート検出とする様に閾値αが設定される。

なお、閾値αを１０％以下にすると、例えばノイズを拾う可能性があるため好ましく無い。

［第２の実施の形態］
（ＬＥＤ異常検出装置の機能構成）
第２の実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置１Ａは、図１１のブロック図のように表される。なお、第１の実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置１と同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。

第２の実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置１Ａが、第１の実施の形態に係るＬＥＤ異常検出装置１と異なる点は、閾値を設定する設定手段１６０に代えて、不揮発性メモリ等で構成される電流値格納手段２００と、マイクロコンピュータ１００で構成される閾値算出手段２０１とを備える点である。

本実施形態では、例えば出荷時にＬＥＤモジュールＭ１、Ｍ２の点灯試験を実行し、その際に各列に流れる電流値を電流値格納手段２００に記憶し、閾値算出手段２０１で前記電流値の例えば２０％を閾値αとして算出する。

そして、その算出された閾値αを前出の図１０に示すＬＥＤのオープン・ショート検出処理におけるステップＳ１６のショート判定に用いる。

これにより、ＬＥＤ素子の品質にばらつきがあるときや、直列するＬＥＤ素子の数が増えた場合にも的確にＬＥＤ異常を検出することができる。

さらに、このような閾値算出機能を持たせることにより、ＬＥＤ異常検出装置１Ａを単独の制御ＩＣとして汎用的に用いることが可能となる。

[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。

本発明のＬＥＤ異常検出装置は、例えば医療用、航空機用、宇宙機材用などとして用いられるＬＥＤ照明装置やこのＬＥＤ照明装置を用いた各種電子機器などに適用できる。

１、１Ａ…ＬＥＤ異常検出装置
１０…電圧測定器
２０…電流値検出手段
１００…マイクロコンピュータ
１０１…制御手段（ＬＥＤ電流制御部）
１０２…判定手段（判定回路、異常検出回路）
１０３、１０４…Ａ／Ｄコンバータ
１０６…コンデンサ
１５２…フィルタ
１６０…設定手段
３００ａ、３００ｂ…オペアンプ
３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ…コンパレータ
３０３、３０４…ＯＲ回路
５００…ＬＥＤ照明装置
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ１０…ＬＥＤモジュール
Ｄ０１…ダイオード
Ｎ１〜Ｎ５０…ノード
Ｒ１、Ｒ０１〜Ｒ０３、Ｒ１〜Ｒ４…検出用抵抗器
Ｒ１０…抵抗器
ｔ１〜ｔ３…トランジスタ

Claims (13)

1. 直列接続されたＬＥＤ素子群を一直列単位として備える複数のＬＥＤモジュールと、
   複数の前記ＬＥＤモジュールの駆動電流を制御する制御手段と、
   複数の前記ＬＥＤモジュール毎の電流値を検出する電流値検出手段と、
   前記駆動電流のばらつきを勘案した所定の閾値を設定する設定手段と、
   前記電流値検出手段で検出された電流値と前記設定手段で設定された閾値に基いて前記ＬＥＤ素子について異常発生の有無を判定する判定手段と
   を備えることを特徴とするＬＥＤ異常検出装置。
2. 前記判定手段は、前記電流値検出手段で検出された電流値のいずれかが０となった場合には、当該電流値が０となった前記ＬＥＤモジュールのいずれかのＬＥＤ素子にオープン故障に基づく異常が発生したと判定することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ異常検出装置。
3. 前記判定手段は、前記電流値検出手段で検出された電流値のいずれかが前記設定手段で設定された閾値を超えたと判定した場合には、当該閾値を超えたＬＥＤモジュールのいずれかのＬＥＤ素子にショート故障に基づく異常が発生したと判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ異常検出装置。
4. 前記制御手段は、前記判定手段により前記ＬＥＤ素子について異常が発生したと判定された場合に、当該異常が発生したＬＥＤ素子を含む前記ＬＥＤモジュールへの通電を遮断するように制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ異常検出装置。
5. 前記制御手段および前記判定手段は、所定のデジタル回路を含むマイクロコンピュータで構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ異常検出装置。
6. 前記電流値検出手段は、前記ＬＥＤモジュール毎に接続される検出用抵抗器と、各検出用抵抗器からの電流値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータとを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＬＥＤ異常検出装置。
7. 前記Ａ／Ｄコンバータは、前記マイクロコンピュータに内蔵されることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ異常検出装置。
8. 前記制御手段は、前記判定手段により前記ＬＥＤ素子について異常が発生したと判定された場合に、当該異常が発生したＬＥＤ素子を含む前記ＬＥＤモジュールに関する情報を外部に報知するように制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＬＥＤ異常検出装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載のＬＥＤ異常検出装置を備えることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
10. 請求項９に記載のＬＥＤ照明装置を備えることを特徴とする電子機器。
11. 直列接続されたＬＥＤ素子群を一直列単位として備える複数のＬＥＤモジュールの駆動電流を制御するステップと、
    前記ＬＥＤモジュール毎の電流値を検出するステップと、
    前記駆動電流のばらつきを勘案した所定の閾値を設定するステップと、
    検出された電流値と前記閾値に基いて前記ＬＥＤ素子について異常発生の有無を判定するステップと
    を有することを特徴とするＬＥＤ異常検出方法。
12. 検出された電流値のいずれかが０となった場合には、当該電流値が０となった前記ＬＥＤモジュールのいずれかのＬＥＤ素子にオープン故障に基づく異常が発生したと判定することを特徴とする請求項１１に記載のＬＥＤ異常検出方法。
13. 検出された電流値のいずれかが設定された閾値を超えたと判定した場合には、当該閾値を超えた前記ＬＥＤモジュールのいずれかのＬＥＤ素子にショート故障に基づく異常が発生したと判定することを特徴とする請求項１１または１２に記載のＬＥＤ異常検出方法。

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