JP2017208195A - 発光素子駆動用半導体集積回路、発光素子駆動装置、発光装置、車両 - Google Patents

発光素子駆動用半導体集積回路、発光素子駆動装置、発光装置、車両 Download PDF

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Abstract

【課題】複数の発光素子の一部が故障して発光素子の点灯個数が減少した場合に輝度不足が生じることを抑えることができる発光素子駆動用半導体集積回路を提供する。
【解決手段】発光素子駆動用半導体集積回路１０は、複数の発光素子Ｚ１〜Ｚ３から成る直列接続体を駆動する発光素子駆動装置の少なくとも一部を構成する。発光素子駆動用半導体集積回路１０は、複数の発光素子Ｚ１〜Ｚ３のうち１つが短絡していることを検出する１灯短絡検出回路５Ａ〜５Ｃと、複数の発光素子Ｚ１〜Ｚ３のうち１つが短絡していることが１灯短絡検出回路５Ａ〜５Ｃによって検出されている場合に、前記発光素子駆動装置から前記直列接続体に供給される電流が増加するように前記発光素子駆動装置のパワー素子１Ｈ及び１Ｌを制御する制御回路３と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子駆動用半導体集積回路に関する。また、本発明は、発光素子駆動装置並びにこれを用いた発光装置及び車両に関する。
複数の発光素子を点灯させる発光装置の一般的な構成例として、図１０に示す構成、図１１に示す構成等がある。
図１０に示す発光装置は、複数の発光ダイオード１０１と、複数の発光ダイオード１０１を駆動する駆動回路１０２と、を有する。
図１１に示す発光装置は、第１系統に属する少なくとも一つの発光ダイオード１０１Ａと、少なくとも一つの発光ダイオード１０１Ａを駆動する駆動回路１０２Ａと、第２系統に属する少なくとも一つの発光ダイオード１０１Ｂと、少なくとも一つの発光ダイオード１０１Ｂを駆動する駆動回路１０２Ｂと、第３系統に属する少なくとも一つの発光ダイオード１０１Ｃと、少なくとも一つの発光ダイオード１０１Ｃを駆動する駆動回路１０２Ｃと、を有する。
特開２０１５−７９５６６号公報
図１０に示す発光装置に設けられる複数の発光ダイオード１０１は、製造ばらつき等によって個々の発光ダイオードの寿命がそれぞれ異なっている。したがって、最も寿命が短い発光ダイオードの寿命がショート異常の発生により尽きた場合、まだ寿命が尽きていない残りの発光ダイオードは駆動回路１０２Ｂから出力される電流によって駆動（点灯）する。しかしながら、このような点灯状態では発光ダイオードの点灯個数が一つ減少しているため輝度不足が生じ、安全を確保するために必要な輝度を得る事ができないおそれがある。
図１１に示す発光装置は３つの系統を有しているため或る１系統の発光ダイオードの点灯個数が減少した場合であっても残る２系統の発光ダイオードは正常に点灯する。しかしながら、このような点灯状態では発光ダイオードの点灯個数が減少しているため輝度不足が生じ、安全を確保するために必要な輝度を得る事ができないおそれがある。
そこで、図１０に示す発光装置に予備用として複数の発光ダイオード１０１’及び複数の発光ダイオード１０１’を駆動する駆動回路１０２’を追加して図１２に示す構成とし、使用する発光ダイオード及び駆動回路を複数の発光ダイオード１０１の点灯個数が減少した場合に予備用に切り替える対策が考えられる。同様に、図１１に示す発光装置に予備用として少なくとも一つの発光ダイオード１０１Ｄ及び少なくとも一つの発光ダイオード１０１Ｄを駆動する駆動回路１０２Ｄを追加して図１３に示す構成とし、或る１系統の発光ダイオードの点灯個数が減少した場合に、発光ダイオードの点灯個数が減少した１系統を使用する代わりに予備用を使用する対策が考えられる。
しかしながら、図１２に示す構成は図１０に示す構成よりも部品数が多くなるため、消費電力及びコストが増加するという問題があった。同様に、図１３に示す構成は図１１に示す構成よりも部品数が多くなるため、消費電力及びコストが増加するという問題があった。
なお、特許文献１では、複数の光源のいずれかに短絡故障が生じても適切な輝度を提供することが可能な光源制御装置が提案されている。しかしながら、特許文献１で提案されている光源制御装置は、並列接続された複数の光源を制御しており、短絡故障した発光ダイオードへの電流供給をスイッチによって遮断することによって短絡故障していない発光ダイオードが点灯しなくなることを防止している。図１０に示す発光装置及び図１１に示す発光装置はそれぞれ発光ダイオードが並列接続される構成ではないため、上述した特許文献１で提案されている技術を図１０に示す発光装置及び図１１に示す発光装置に適用しても、発光ダイオードの点灯個数が減少して輝度不足が生じることを抑えることはできない。
本発明は、上記の状況に鑑み、複数の発光素子の一部が故障して発光素子の点灯個数が減少した場合に輝度不足が生じることを抑えることができる発光素子駆動用半導体集積回路を提供することを目的とする。また、本発明は、上記の状況に鑑み、複数の発光素子の一部が故障して発光素子の点灯個数が減少した場合に輝度不足が生じることを抑えることができる発光素子駆動装置並びにこれを用いた発光装置及び車両を提供することを目的とする。
本明細書中に開示されている第１の構成の発光素子駆動用半導体集積回路は、複数の発光素子から成る直列接続体を駆動する発光素子駆動装置の少なくとも一部を構成する発光素子駆動用半導体集積回路であって、前記複数の発光素子のうち一つが短絡していることを検出する１灯短絡検出部と、前記複数の発光素子のうち一つが短絡していることが前記１灯短絡検出部によって検出された場合に、前記発光素子駆動装置から前記直列接続体に供給される電流が増加するように前記発光素子駆動装置のパワー素子を制御する制御部と、を有する構成である。
本明細書中に開示されている第２の構成の発光素子駆動用半導体集積回路は、少なくとも一つの発光素子を駆動する発光素子駆動装置の少なくとも一部を構成する発光素子駆動用半導体集積回路であって、前記少なくとも一つの発光素子の点灯個数が減少したことによる前記少なくとも一つの発光素子の輝度減少が生じているか否かを判定する判定部と、前記少なくとも一つの発光素子の点灯個数が減少したことによる前記少なくとも一つの発光素子の輝度減少が生じていると前記判定部によって判定された場合に、通知信号を他の発光素子駆動用半導体集積回路に送信する送信部と、他の発光素子駆動用半導体集積回路から送信される他の通知信号を受信する受信部と、前記発光素子駆動装置のパワー素子を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記少なくとも一つの発光素子の点灯個数が減少したことによる前記少なくとも一つの発光素子の輝度減少が生じていると前記判定部によって判定された場合に、前記発光素子駆動装置から前記少なくとも一つの発光素子への電流供給を停止するように前記パワー素子を制御し、前記他の通知信号が前記受信部によって受信された場合に、前記発光素子駆動装置から前記少なくとも一つの発光素子に供給される電流が増加するように前記パワー素子を制御する構成である。
本明細書中に開示されている第３の構成の発光素子駆動用半導体集積回路は、各々に少なくとも一つの発光素子が属する複数の系統に対して系統毎に別々の電流を供給する発光素子駆動装置の少なくとも一部を構成する発光素子駆動用半導体集積回路であって、或る１系統の点灯個数が減少したことによる前記或る１系統の輝度減少が生じているか否かを判定する判定部と、前記発光素子駆動装置の複数のパワー素子を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記或る１系統の点灯個数が減少したことによる前記或る１系統の輝度減少が生じていると前記判定部によって判定された場合に、前記発光素子駆動装置から前記或る１系統への電流供給を停止するように前記或る１系統に対応する前記パワー素子を制御し、前記発光素子駆動装置から前記或る１系統以外の系統に供給される電流が増加するように前記或る１系統以外の系統に対応する少なくとも一つの前記パワー素子を制御する構成である。
また、上記第１〜第３いずれかの構成の発光素子駆動用半導体集積回路において、前記複数の発光素子のうち一つが短絡していることが前記１灯短絡検出部によって検出された場合、前記少なくとも一つの発光素子の点灯個数が減少したことによる前記少なくとも一つの発光素子の輝度減少が生じていると前記判定部によって判定された場合、又は、前記或る１系統の点灯個数が減少したことによる前記或る１系統の輝度減少が生じていると前記判定部によって判定された場合に、点灯していない前記発光素子が存在することを示す異常通知信号を外部に出力する外部出力部を有する構成（第４の構成）であってもよい。
本明細書中に開示されている第５の構成の発光素子駆動装置は、複数の発光素子から成る直列接続体を駆動する発光素子駆動装置であって、パワー素子と、前記複数の発光素子のうち一つが短絡していることを検出する１灯短絡検出部と、前記複数の発光素子のうち一つが短絡していることが前記１灯短絡検出部によって検出された場合に、前記発光素子駆動装置から前記直列接続体に供給される電流が増加するように前記パワー素子を制御する制御部と、を有する構成である。
本明細書中に開示されている第６の構成の発光素子駆動装置は、各々に少なくとも一つの発光素子が属する複数の系統に対して系統毎に別々の電流を供給する発光素子駆動装置であって、複数のパワー素子と、或る１系統の点灯個数が減少したことによる前記或る１系統の輝度減少が生じているか否かを判定する判定部と、前記複数のパワー素子を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記或る１系統の点灯個数が減少したことによる前記或る１系統の輝度減少が生じていると前記判定部によって判定された場合に、前記発光素子駆動装置から前記或る１系統への電流供給を停止するように前記或る１系統に対応する前記パワー素子を制御し、前記発光素子駆動装置から前記或る１系統以外の系統に供給される電流が増加するように前記或る１系統以外の系統に対応する少なくとも一つの前記パワー素子を制御する構成である。
また、上記第５または第６の構成の発光素子駆動装置において、前記複数の発光素子のうち一つが短絡していることが前記１灯短絡検出部によって検出された場合、又は、前記或る１系統の点灯個数が減少したことによる前記或る１系統の輝度減少が生じていると前記判定部によって判定された場合に、点灯していない前記発光素子が存在することを示す異常通知信号を外部に出力する外部出力部を有する構成（第７の構成）であってもよい。
本明細書中に開示されている発光装置は、複数の発光素子と、前記複数の発光素子を駆動する上記第５〜第７いずれかの構成の発光素子駆動装置と、を有する構成（第８の構成）である。
また、上記第８の構成の発光装置において、前記発光素子は、発光ダイオード、または、有機ＥＬ素子である構成（第９の構成）であってもよい。
また、上記第８または第９の構成の発光装置において、車載ランプとして用いられる構成（第１０の構成）であってもよい。
また、上記第１０の構成の発光装置において、ヘッドライトモジュール、ターンランプモジュール、または、リアランプモジュールとして車両に装着される構成（第１１の構成）であってもよい。
本明細書中に開示されている車両は、上記第１０または第１１の構成の発光装置を有する構成（第１２の構成）である。
また、上記第１２の構成の車両において、前記発光装置は、ヘッドライト、白昼夜走行用光源、テールランプ、ストップランプ、及び、ターンランプの少なくとも一つとして用いられる構成（第１３の構成）であってもよい。
本明細書中に開示されている発光素子駆動用半導体集積回路、発光素子駆動装置、発光装置、及び車両によれば、複数の発光素子の一部が故障して発光素子の点灯個数が減少した場合に輝度不足が生じることを抑えることができる。
発光装置の第１構成例を示す図 発光装置の第２構成例を示す図 駆動回路の一構成例を示す図 発光装置の第３構成例を示す図 発光装置が搭載される車両の外観図（前面） 発光装置が搭載される車両の外観図（背面） ＬＥＤヘッドライトモジュールの外観図 ＬＥＤターンランプモジュールの外観図 ＬＥＤリアランプモジュールの外観図 複数の発光素子を点灯させる発光装置の一般的な構成例を示す図 複数の発光素子を点灯させる発光装置の他の一般的な構成例を示す図 図１０に示す発光装置に予備用部品を追加した構成を示す図 図１１に示す発光装置に予備用部品を追加した構成を示す図
＜第１構成例＞
図１は、発光装置の第１構成例を示す図である。図１に示す発光装置は、発光素子駆動用ＩＣ１０と、コイルＬ１と、出力コンデンサＣ１と、センス抵抗Ｒｓと、コンデンサＣ２と、を有する発光素子駆動装置を備える。また、図１に示す発光装置は、当該発光素子駆動装置の駆動対象である発光ダイオードＺ１〜Ｚ３を備える。なお、図１の構成例では、発光ダイオードの個数、発光素子駆動用ＩＣ１０の内部に設けられる短絡検出回路の個数をそれぞれ３個にしているが、３個に限定されることはなく複数であればよい。
発光素子駆動用ＩＣ１０は、Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ１Ｈ及び１Ｌ（以下では、上側トランジスタ１Ｈ及び下側トランジスタ１Ｌと呼ぶ）と、上側ドライバ２Ｈ及び下側ドライバ２Ｌと、ダイオードＤ１と、制御部３と、アンプ４と、短絡検出回路５Ａ〜５Ｃと、を集積化した半導体集積回路装置（いわゆるＬＥＤドライバＩＣ）である。また、発光素子駆動用ＩＣ１０は、外部との電気的な接続を確立するために外部端子Ｔ１〜Ｔ１３を有する。
発光素子駆動用ＩＣ１０の外部において、外部端子Ｔ１は、入力電圧Ｖｉの印加端に接続されている。外部端子Ｔ２は、コイルＬ１の第１端に接続されている。コイルＬ１の第２端（出力電圧Ｖｏの印加端）は、センス抵抗Ｒｓの第１端に接続されている。センス抵抗Ｒｓの第２端は、発光ダイオードＺ１〜Ｚ３から成る直列接続体のアノードに接続されている。発光ダイオードＺ１〜Ｚ３から成る直列接続体のカソードは、接地端に接続されている。出力コンデンサＣ１の第１端は、コイルＬ１の第２端に接続されている。出力コンデンサＣ１の第２端は、接地端に接続されている。外部端子Ｔ３は、接地端に接続されている。外部端子Ｔ４は、コンデンサＣ２を介してコイルＬ１の第１端に接続されている。外部端子Ｔ５は、センス抵抗Ｒｓの第１端に接続されている。外部端子Ｔ６は、センス抵抗Ｒｓの第２端に接続されている。外部端子Ｔ７は、抵抗Ｒ１を介して接地端に接続されている。外部端子Ｔ８は、抵抗Ｒ２を介して接地端に接続されている。外部端子Ｔ９は、発光ダイオードＺ１のアノードに接続されている。外部端子Ｔ１０は、発光ダイオードＺ１のカソード及び発光ダイオードＺ２のアノードに接続されている。外部端子Ｔ１１は、発光ダイオードＺ２のカソード及び発光ダイオードＺ３のアノードに接続されている。外部端子Ｔ１２は、発光ダイオードＺ３のカソードに接続されている。
発光素子駆動用ＩＣ１０の内部において、上側トランジスタ１Ｈのドレインは、外部端子Ｔ１に接続されている。上側トランジスタ１Ｈのソースは、外部端子Ｔ２に接続されている。上側トランジスタ１Ｈのゲートは、上側ドライバ２Ｈの出力端に接続されている。下側トランジスタ１Ｌのドレインは、外部端子Ｔ２に接続されている。下側トランジスタ１Ｌのソースは、外部端子Ｔ３に接続されている。下側トランジスタ１Ｌのゲートは、下側ドライバ２Ｌの出力端に接続されている。すなわち、上側トランジスタ１Ｈ及び下側トランジスタ１Ｌは、入力電圧Ｖｉの印加端と接地端との間に直列接続されており、互いの接続ノード（スイッチ電圧Ｖｓｗの印加端）がコイルＬ１を介して出力コンデンサＣ１に接続されている。
上側ドライバ２Ｈは、制御部３からの指示に基づいて上側トランジスタ１Ｈの制御信号ＧＨを生成する。上側トランジスタ１Ｈは、制御信号ＧＨがハイレベルであるときにオンとなり、制御信号ＧＨがローレベルであるときにオフとなる。下側ドライバ２Ｌは、制御部３からの指示に基づいて下側トランジスタ１Ｌの制御信号ＧＬを生成する。下側トランジスタ１Ｌは、制御信号ＧＬがハイレベルであるときにオンとなり、制御信号ＧＬがローレベルであるときにオフとなる。
ダイオードＤ１と、発光素子駆動用ＩＣ１０に外付けされるコンデンサＣ２とによってブートストラップ回路が構成される。当該ブートストラップ回路は、ブースト電圧Ｖｂｓｔを生成する。ダイオードＤ１のアノードは、定電圧Ｖｒｅｇの印加端に接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、外部端子Ｔ４に接続されている。
上側ドライバ２Ｈの第１電源端及び制御部３の第１電源端は、外部端子Ｔ４（ブースト電圧Ｖｂｓｔの印加端）に接続されている。上側ドライバ２Ｈの第２電源端は、外部端子 Ｔ２（スイッチ電圧Ｖｓｗの印加端）に接続されている。従って、上側トランジスタ１Ｈのゲートに印加される制御信号ＧＨのハイレベルはブースト電圧Ｖｂｓｔとなり、制御信号ＧＨのローレベルはスイッチ電圧Ｖｓｗとなる。
下側ドライバ２Ｌの第１電源端は、定電圧Ｖｒｅｇの印加端に接続されている。下側ドライバ２Ｌの第２電源端は、外部端子Ｔ３（接地電圧ＧＮＤの印加端）に接続されている。従って、下側トランジスタ１Ｌのゲートに印加される制御信号ＧＬのハイレベルは定電圧Ｖｒｅｇとなり、制御信号ＧＬのローレベルは接地電圧ＧＮＤとなる。
上記構成から成るブートストラップ回路の動作について説明する。上側トランジスタ１Ｈがオフされて下側トランジスタ１Ｌがオンされることにより、スイッチ電圧Ｖｓｗがローレベル（ＧＮＤ）となっているときには、定電圧Ｖｒｅｇの印加端からダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２に流れ込む電流によってコンデンサＣ２が充電される。このとき、ブースト電圧Ｖｂｓｔは、ほぼ定電圧Ｖｒｅｇ（より正確には、定電圧ＶｒｅｇからダイオードＤ１の順方向降下電圧Ｖｆを差し引いた値（Ｖｒｅｇ−Ｖｆ））となる。
一方、コンデンサＣ２が充電されている状態で、上側トランジスタ１Ｈがオンされ、下側トランジスタ１Ｌがオフされることにより、スイッチ電圧Ｖｓｗがローレベル（ＧＮＤ）からハイレベル（Ｖｉ）に立ち上げられると、ブースト電圧Ｖｂｓｔは、スイッチ電圧Ｖｓｗのハイベル（Ｖｉ）よりも更にコンデンサ Ｃ２の充電電圧分（ほぼＶｒｅｇ）だけ高い値（Ｖｉ＋Ｖｒｅｇ）に引き上げられる。このようなブースト電圧Ｖｂｓｔが上側ドライバ２Ｈの第１電源端に印加されることにより、上側トランジスタ１Ｈを確実にオン／オフ駆動することが可能となっている。
制御部３は、内部でＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号のオン期間（ハイレベル期間）には帰還電圧Ｖｆｂに応じて上側トランジスタ１Ｈ及び下側トランジスタ１Ｌをオン／オフするように上側ドライバ２Ｈ及び下側ドライバ２Ｌを駆動する。一方、制御部３は、ＰＷＭ信号のオフ期間（ローレベル期間）において、出力電圧Ｖｏの生成動作を停止するように上側ドライバ２Ｈ及び下側ドライバ２Ｌを駆動する。
アンプ４は、非反転入力端（＋）と反転入力端（−）との間に印加されるセンス抵抗Ｒｓの両端電圧を増幅して帰還電圧Ｖｆｂを生成する。従って、帰還電圧Ｖｆｂは、センス抵抗Ｒｓに流れる出力電流Ｉｏに応じて増減する電圧信号となる。
なお、上記した上側トランジスタ１Ｈ、下側トランジスタ１Ｌ、上側ドライバ２Ｈ、下側ドライバ２Ｌ、制御部３、及び、アンプ４は、制御部３で生成されるＰＷＭ信号のオン期間には発光ダイオードＺ１〜Ｚ３に流れる出力電流Ｉｏが目標値と一致するように入力電圧Ｖｉから出力電圧Ｖｏを生成し、制御部３で生成されるＰＷＭ信号のオフ期間には出力電圧Ｖｏの生成動作を停止する出力電圧生成部を形成する。
短絡検出回路５Ａは、発光ダイオードＺ１のアノード−カソード間電圧（外部端子Ｔ９−外部端子Ｔ１０間電圧）が略零になっているか否かを確認し、略零になっていれば発光ダイオードＺ１の短絡を検出してローレベルの信号を出力し、発光ダイオードＺ１の短絡を検出していないときはハイレベルの信号を出力する。短絡検出回路５Ｂも同様にして発光ダイオードＺ２の短絡を検出し、短絡検出回路５Ｃも同様にして発光ダイオードＺ３の短絡を検出する。
短絡検出回路５Ａ〜５Ｃ全てが発光ダイオードの短絡を検出していない場合すなわち短絡検出回路５Ａ〜５Ｃ全てがハイレベルの信号を出力している場合、制御部３は、外部端子Ｔ７に接続されている抵抗Ｒ１の抵抗値に応じたオンデューティのＰＷＭ信号を生成する。一方、短絡検出回路５Ａ〜５Ｃのいずれか一つが発光ダイオードの短絡を検出している場合すなわち短絡検出回路５Ａ〜５Ｃのいずれか一つがローレベルの信号を出力し残り二つの短絡検出回路がハイレベルの信号を出力している場合、制御部３は、外部端子Ｔ８に接続されている抵抗Ｒ２の抵抗値に応じたオンデューティのＰＷＭ信号を生成する。抵抗Ｒ２の抵抗値に応じたオンデューティは抵抗Ｒ１の抵抗値に応じたオンデューティよりも大きく設定される。
また、短絡検出回路５Ａ〜５Ｃのいずれか一つが発光ダイオードの短絡を検出している場合すなわち短絡検出回路５Ａ〜５Ｃのいずれか一つがローレベルの信号を出力し残り二つの短絡検出回路がハイレベルの信号を出力している場合、制御部３は、点灯していない発光ダイオードが存在することを示す異常通知信号Ｓ１を外部端子Ｔ１３に出力する。
以上説明した図１に示す発光装置によれば、発光ダイオードＺ１〜Ｚ３のうち最も寿命が短い発光ダイオードの寿命がショート異常の発生により尽きた場合、まだ寿命が尽きていない残りの二つの発光ダイオードに流れる電流は、オンデューティが大きくなったＰＷＭ信号に基づいて通常よりも増加する。これにより、発光ダイオードの点灯個数が一つ減少しても輝度不足を抑えることができる。
また、図１に示す発光装置は、発光ダイオードの点灯個数が一つ減少しても輝度不足を抑えることができるため、一つの発光ダイオードが短絡していることを使用者が気付きにくい。しかしながら、図１に示す発光装置は、一つの発光ダイオードが短絡している場合に外部端子Ｔ１３から外部に異常通知信号Ｓ１を出力するので、この異常通知信号Ｓ１を利用して図１に示す発光装置の修理を使用者に容易に促すことができる。
また、上述した構成とは異なる次のような構成にしてもよい。短絡検出回路５Ａ〜５Ｃ全てが発光ダイオードの短絡を検出していない場合、制御部３は、外部端子Ｔ７に接続されている抵抗Ｒ１の抵抗値に応じた出力電流Ｉｏの目標値を設定する。一方、短絡検出回路５Ａ〜５Ｃのいずれか一つが発光ダイオードの短絡を検出している場合、制御部３は、外部端子Ｔ８に接続されている抵抗Ｒ２の抵抗値に応じた出力電流Ｉｏの目標値を設定する。抵抗Ｒ２の抵抗値に応じた出力電流Ｉｏの目標値は抵抗Ｒ１の抵抗値に応じた出力電流Ｉｏの目標値よりも大きく設定される。この構成により、発光ダイオードの点灯個数が一つ減少しても輝度不足を抑えることができる。なお、この構成は通常（発光ダイオードに短絡が生じていない状態）において、制御部３によって生成されるＰＷＭ信号のオンデューティが１００％に近い場合に特に好適である。
さらに、上述した構成と上述した変形例とを組み合わせて次のような構成にしてもよい。短絡検出回路５Ａ〜５Ｃ全てが発光ダイオードの短絡を検出していない場合、制御部３は、外部端子Ｔ７に接続されている抵抗Ｒ１の抵抗値に応じたオンデューティのＰＷＭ信号を生成し、別途設けた電流設定用外部端子に接続されている電流設定用抵抗の抵抗値に応じた出力電流Ｉｏの目標値を設定する。一方、短絡検出回路５Ａ〜５Ｃのいずれか一つが発光ダイオードの短絡を検出している場合、制御部３は、外部端子Ｔ８に接続されている抵抗Ｒ２の抵抗値に応じたオンデューティのＰＷＭ信号を生成し、他の別途設けた電流設定用外部端子に接続されている他の電流設定用抵抗の抵抗値に応じた出力電流Ｉｏの目標値を設定する。
＜第２構成例＞
図２は、発光装置の第２構成例を示す図である。図２に示す発光装置は、第１系統に属する少なくとも一つの発光ダイオード１１Ａと、少なくとも一つの発光ダイオード１１Ａを駆動する駆動回路１２Ａと、第２系統に属する少なくとも一つの発光ダイオード１１Ｂと、少なくとも一つの発光ダイオード１１Ｂを駆動する駆動回路１２Ｂと、第３系統に属する少なくとも一つの発光ダイオード１１Ｃと、少なくとも一つの発光ダイオード１１Ｃを駆動する駆動回路１２Ｃと、を有する。駆動回路１２Ａ〜１２Ｃはそれぞれ他の駆動回路との相互通信が可能な構成である。
駆動回路１２Ａ〜１２Ｃはそれぞれ同様の構成であるため、ここでは駆動回路１２Ａ〜１２Ｃを代表して駆動回路１２Ａの構成例について説明する。図３は、駆動回路１２Ａの一構成例を示す図である。なお、図３においては、駆動回路１２Ａに接続される少なくとも一つの発光ダイオード１１Ａも図示している。また、図３において図１と同様に部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図３に示す構成例の駆動回路１２Ａは、発光素子駆動用ＩＣ１３及びその外付け部品によって構成される。発光素子駆動用ＩＣ１３は、コンパレータ１４Ａ及び１４Ｃと、基準電圧源１４Ｂ及び１４Ｄと、ＯＲゲート１４Ｅとによって構成される判定部を有する。また、発光素子駆動用ＩＣ１３は通信部１５を有する。
コンパレータ１４Ａは、外部端子Ｔ６の電圧と、基準電圧源１４Ｂから出力される第１基準電圧ＶREF1とを比較し、外部端子Ｔ６の電圧が第１基準電圧ＶREF1以上であればハイレベルの信号を出力する。コンパレータ１４Ｃは、外部端子Ｔ６の電圧と、基準電圧源１４Ｄから出力される第２基準電圧ＶREF2（＜第１基準電圧ＶREF1）とを比較し、外部端子Ｔ６の電圧が第２基準電圧ＶREF2未満であればハイレベルの信号を出力する。ＯＲゲート１４Ｅは、コンパレータ１４Ａ及び１４Ｃの少なくとも一つの出力信号がハイレベルであれば、ハイレベルの信号を制御部３及び通信部１５に出力する。
第１基準電圧ＶREF1は、例えば発光ダイオード１２Ａの総順方向電圧よりも大きい値に設定し、発光ダイオード１２Ａが断線して点灯しなくなる異常の有無を判定する閾値とする。第２基準電圧ＶREF2は、例えば発光ダイオード１２Ａ内の一つの素子の順方向電圧よりも小さい値に設定し、発光ダイオード１２Ａが地絡して点灯しなくなる異常の有無を判定する閾値とする。これにより、上記判定部は、発光ダイオード１２Ａの点灯個数が減少したことによる発光ダイオード１２Ａの輝度減少が生じているか否かを判定することができ、発光ダイオード１２Ａの点灯個数が減少したことによる発光ダイオード１２Ａの輝度減少が生じていると判定した場合に、ハイレベルの信号を出力する。
通信部１５は、ＯＲゲート１４Ｅからハイレベルの信号を受け取ると、通知信号を外部端子Ｔ１４に出力して、発光素子駆動用ＩＣ１３の外部端子Ｔ１４に接続されている他の発光素子駆動用ＩＣ（駆動回路１２Ｂの一部を構成する発光素子駆動用ＩＣ及び駆動回路１２Ｃの一部を構成する発光素子駆動用ＩＣ）の外部端子Ｔ１４に通知信号を供給する。
また通信部１５は、他の発光素子駆動用ＩＣ（駆動回路１２Ｂの一部を構成する発光素子駆動用ＩＣ及び駆動回路１２Ｃの一部を構成する発光素子駆動用ＩＣ）の外部端子Ｔ１４から送信され発光素子駆動用ＩＣ１３の外部端子Ｔ１４に入力される通知信号を受信する。
ＯＲゲート１４Ｅがローレベルの信号を出力しており通信部１５が通知信号を受信していない場合、制御部３は、外部端子Ｔ７に接続されている抵抗Ｒ１の抵抗値に応じたオンデューティのＰＷＭ信号を生成する。一方、ＯＲゲート１４Ｅがローレベルの信号を出力しており通信部１５が通知信号を受信している場合、制御部３は、外部端子Ｔ８に接続されている抵抗Ｒ２の抵抗値に応じたオンデューティのＰＷＭ信号を生成する。抵抗Ｒ２の抵抗値に応じたオンデューティは抵抗Ｒ１の抵抗値に応じたオンデューティよりも大きく設定される。また、ＯＲゲート１４Ｅがハイレベルの信号を出力している場合、制御部３は、ＰＷＭ信号のオンデューティを０％にしてスイッチング制御を停止する。
そして、ＯＲゲート１４Ｅがハイレベルの信号を出力している場合、制御部３は、点灯していない発光ダイオードが存在することを示す異常通知信号Ｓ１を外部端子Ｔ１３に出力する。
以上説明した図３に示す発光装置によれば、３つの系統のうちの或る１系統の発光ダイオードの点灯個数が減少したことによる当該或る１系統の発光ダイオードの輝度減少が生じた場合、残る２系統の発光ダイオードに流れる電流は、オンデューティが大きくなったＰＷＭ信号に基づいて通常よりも増加する。これにより、或る１系統の発光ダイオードの輝度減少が生じても輝度不足を抑えることができる。
また、図３に示す発光装置は、或る１系統の発光ダイオードの輝度減少が生じても輝度不足を抑えることができるため、或る１系統の発光ダイオードの点灯個数が減少したことによる当該或る１系統の発光ダイオードの輝度減少が生じていることを使用者が気付きにくい。しかしながら、図３に示す発光装置は、或る１系統の発光ダイオードの点灯個数が減少したことによる当該或る１系統の発光ダイオードの輝度減少が生じている場合に、当該或る１系統の発光素子駆動用ＩＣの外部端子Ｔ１３から外部に異常通知信号Ｓ１を出力するので、この異常通知信号Ｓ１を利用して図３に示す発光装置の修理を使用者に容易に促すことができる。
また、本構成例についても上述した第１構成例の変形例と同様の変形が可能である。
＜第３構成例＞
図４は、発光装置の第３構成例を示す図である。図４に示す発光装置は、図３に示す発光装置では系統毎に３つに分かれていた発光素子駆動用ＩＣを一つの発光素子駆動用ＩＣ１６に統合した構成である。すなわち、発光素子駆動用ＩＣ１６は第２系統用回路１７及び第３系統用回路１９を有しており、第２系統用外付け部品群１８及び第３系統用外付け部品群２０が発光素子駆動用ＩＣ１６に外付けされている。図３に示す発光装置で用いていた通信部１５は、図４に示す発光装置では発光素子駆動用ＩＣ同士の通信が不要になるため取り除いている。
入力電圧Ｖｉの印加端に接続される発光素子駆動用ＩＣ１６の外部端子、接地端に接続される発光素子駆動用ＩＣ１６の外部端子などは第１系統〜第３系統で共用化が可能であるため、共用化することが望ましい。
図４に示す発光装置における第１系統〜第３系統の各出力電流Ｉｏの制御は、図３に示す発光装置における第１系統〜第３系統の各出力電流Ｉｏの制御と基本的に同じであるため、ここでは詳細な説明を省略する。図４に示す発光装置は、図３に示す発光装置と同様の効果を奏する。
＜用途＞
上記した発光装置は、例えば、図５及び図６で示す通り、車両Ｘ１０のヘッドライト（ハイビーム／ロービーム／スモールランプ／フォグランプなどを適宜含む）Ｘ１１、白昼夜走行（ＤＲＬ）用光源Ｘ１２、テールランプ（スモールランプやバックランプなどを適宜含む）Ｘ１３、ストップランプＸ１４、及び、ター ンランプＸ１５などとして好適に用いることができる。
なお、上述した発光装置は、モジュール（図７のＬＥＤヘッドライトモジュールＹ１０、図８の ＬＥＤターンランプモジュールＹ２０、及び、図９のＬＥＤリアランプモジュールＹ３０など）として提供されるものであってもよい。また、上述した発光装置から発光ダイオード及び発光素子駆動用ＩＣの外付け部品などを取り除いた半製品である発光個数制御機能付き駆動装置の形態で提供されてもよい。
また上記した発光装置は、例えば、表示装置のバックライトとしても用いることができる。
＜その他の変形例＞
なお、上記の実施形態では、発光素子として発光ダイオードを用いた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、発光素子として有機ＥＬ［electro-luminescence］素子を用いることも可能である。
また、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、発光素子を駆動する発光素子駆動装置として、出力電流Ｉｏが目標値と一致するようにパワー素子（上側トランジスタ１Ｈ及び下側トランジスタ１Ｌ）をスイッチング制御するスイッチングレギュレータを用いたが、目標値と一致するようにパワー素子のオン抵抗を制御するリニアレギュレータをスイッチングレギュレータの代わりに用いてもよい。また、例えば、第１構成例と第２構成例を組み合わせて実施することも可能である。同様に第１構成例と第３構成例を組み合わせて実施することも可能である。すなわち、上記実施形態は、全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り、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
１Ｈ Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ（上側トランジスタ）
１Ｌ Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ（下側トランジスタ）
２Ｈ 上側ドライバ
２Ｌ 下側ドライバ
３ 制御部
４ アンプ
５Ａ〜５Ｃ 短絡検出回路
１０、１３、１６ 発光素子駆動用ＩＣ
１１Ａ〜１１Ｃ 発光ダイオード
１２Ａ〜１２Ｃ 駆動回路
１４Ａ、１４Ｃ コンパレータ
１４Ｂ、１４Ｄ 基準電圧源
１４Ｅ ＯＲゲート
１５ 通信部
１７ 第２系統用回路
１８ 第２系統用外付け部品群
１９ 第３系統用回路
２０ 第３系統用外付け部品群
Ｃ１ 出力コンデンサ
Ｃ２ コンデンサ
Ｄ１ ダイオード
Ｌ１ コイル
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗
Ｒｓ センス抵抗
Ｔ１〜Ｔ１４ 外部端子
Ｘ１０ 車両
Ｘ１１ ヘッドライト
Ｘ１２ 白昼夜走行（ＤＲＬ）用光源
Ｘ１３ テールランプ
Ｘ１４ ストップランプ
Ｘ１５ ターンランプ
Ｙ１０ ＬＥＤヘッドライトモジュール
Ｙ２０ ＬＥＤターンランプモジュール
Ｙ３０ ＬＥＤリアランプモジュール
Ｚ１〜Ｚ３ 発光ダイオード

Claims (13)

  1. 複数の発光素子から成る直列接続体を駆動する発光素子駆動装置の少なくとも一部を構成する発光素子駆動用半導体集積回路であって、
    前記複数の発光素子のうち一つが短絡していることを検出する１灯短絡検出部と、
    前記複数の発光素子のうち一つが短絡していることが前記１灯短絡検出部によって検出された場合に、前記発光素子駆動装置から前記直列接続体に供給される電流が増加するように前記発光素子駆動装置のパワー素子を制御する制御部と、を有することを特徴とする発光素子駆動用半導体集積回路。
  2. 少なくとも一つの発光素子を駆動する発光素子駆動装置の少なくとも一部を構成する発光素子駆動用半導体集積回路であって、
    前記少なくとも一つの発光素子の点灯個数が減少したことによる前記少なくとも一つの発光素子の輝度減少が生じているか否かを判定する判定部と、
    前記少なくとも一つの発光素子の点灯個数が減少したことによる前記少なくとも一つの発光素子の輝度減少が生じていると前記判定部によって判定された場合に、通知信号を他の発光素子駆動用半導体集積回路に送信する送信部と、
    他の発光素子駆動用半導体集積回路から送信される他の通知信号を受信する受信部と、
    前記発光素子駆動装置のパワー素子を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    前記少なくとも一つの発光素子の点灯個数が減少したことによる前記少なくとも一つの発光素子の輝度減少が生じていると前記判定部によって判定された場合に、前記発光素子駆動装置から前記少なくとも一つの発光素子への電流供給を停止するように前記パワー素子を制御し、
    前記他の通知信号が前記受信部によって受信された場合に、前記発光素子駆動装置から前記少なくとも一つの発光素子に供給される電流が増加するように前記パワー素子を制御することを特徴とする発光素子駆動用半導体集積回路。
  3. 各々に少なくとも一つの発光素子が属する複数の系統に対して系統毎に別々の電流を供給する発光素子駆動装置の少なくとも一部を構成する発光素子駆動用半導体集積回路であって、
    或る１系統の点灯個数が減少したことによる前記或る１系統の輝度減少が生じているか否かを判定する判定部と、
    前記発光素子駆動装置の複数のパワー素子を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    前記或る１系統の点灯個数が減少したことによる前記或る１系統の輝度減少が生じていると前記判定部によって判定された場合に、前記発光素子駆動装置から前記或る１系統への電流供給を停止するように前記或る１系統に対応する前記パワー素子を制御し、前記発光素子駆動装置から前記或る１系統以外の系統に供給される電流が増加するように前記或る１系統以外の系統に対応する少なくとも一つの前記パワー素子を制御することを特徴とする発光素子駆動用半導体集積回路。
  4. 前記複数の発光素子のうち一つが短絡していることが前記１灯短絡検出部によって検出された場合、
    前記少なくとも一つの発光素子の点灯個数が減少したことによる前記少なくとも一つの発光素子の輝度減少が生じていると前記判定部によって判定された場合、又は、
    前記或る１系統の点灯個数が減少したことによる前記或る１系統の輝度減少が生じていると前記判定部によって判定された場合に、
    点灯していない前記発光素子が存在することを示す異常通知信号を外部に出力する外部出力部を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光素子駆動用半導体集積回路。
  5. 複数の発光素子から成る直列接続体を駆動する発光素子駆動装置であって、
    パワー素子と、
    前記複数の発光素子のうち一つが短絡していることを検出する１灯短絡検出部と、
    前記複数の発光素子のうち一つが短絡していることが前記１灯短絡検出部によって検出された場合に、前記発光素子駆動装置から前記直列接続体に供給される電流が増加するように前記パワー素子を制御する制御部と、を有することを特徴とする発光素子駆動装置。
  6. 各々に少なくとも一つの発光素子が属する複数の系統に対して系統毎に別々の電流を供給する発光素子駆動装置であって、
    複数のパワー素子と、
    或る１系統の点灯個数が減少したことによる前記或る１系統の輝度減少が生じているか否かを判定する判定部と、
    前記複数のパワー素子を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    前記或る１系統の点灯個数が減少したことによる前記或る１系統の輝度減少が生じていると前記判定部によって判定された場合に、前記発光素子駆動装置から前記或る１系統への電流供給を停止するように前記或る１系統に対応する前記パワー素子を制御し、前記発光素子駆動装置から前記或る１系統以外の系統に供給される電流が増加するように前記或る１系統以外の系統に対応する少なくとも一つの前記パワー素子を制御することを特徴とする発光素子駆動装置。
  7. 前記複数の発光素子のうち一つが短絡していることが前記１灯短絡検出部によって検出された場合、又は、前記或る１系統の点灯個数が減少したことによる前記或る１系統の輝度減少が生じていると前記判定部によって判定された場合に、
    点灯していない前記発光素子が存在することを示す異常通知信号を外部に出力する外部出力部を有する請求項５または請求項６に記載の発光素子駆動装置。
  8. 複数の発光素子と、
    前記複数の発光素子を駆動する請求項５〜７のいずれか一項に記載の発光素子駆動装置と、を有することを特徴とする発光装置。
  9. 前記発光素子は、発光ダイオード、または、有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
  10. 車載ランプとして用いられることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の発光装置。
  11. ヘッドライトモジュール、ターンランプモジュール、または、リアランプモジュールとして車両に装着されることを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
  12. 請求項１０または請求項１１に記載の発光装置を有することを特徴とする車両。
  13. 前記発光装置は、ヘッドライト、白昼夜走行用光源、テールランプ、ストップランプ、及び、ターンランプの少なくとも一つとして用いられることを特徴とする請求項１２に記載の車両。
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