JP2023035422A - 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

Abstract

【課題】発光素子に大電流が流れ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（１００）は、直列接続される複数の発光素子（Ｚ０～Ｚ７）を駆動するように構成される発光素子駆動装置の少なくとも一部を構成する。前記発光素子駆動用半導体集積回路は、前記複数の発光素子に直列接続されるトランジスタ（Ｍ２）をスイッチング制御する第１モード及び前記トランジスタをリニア制御する第２モードを有するように構成される制御部（１１、１２、１６、１７、Ｒ７）と、前記複数の発光素子及び前記トランジスタに直列接続されるセンス抵抗（Ｒ２）を流れる電流が閾値に達していることを検出するように構成される第１検出部（１２）と、を備える。前記制御部は、前記第１検出部の出力に基づき、前記スイッチング制御から前記リニア制御に切り替える。【選択図】図１

Description

本明細書中に開示されている発明は、発光素子駆動用半導体集積回路に関する。また、本明細書中に開示されている発明は、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。

自動車のヘッドランプは、ロービームを照射するすれ違い用前照灯になっている状態と、ロービームよりも前方遠方まで届くハイビームを照射する走行用前照灯になっている状態とを切り替えることができる構成である。

自動車のヘッドランプとして用いられる発光装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている発光装置（ＬＥＤ（Light Emitting Diode）点灯回路）は、複数の発光素子を直列に接続し、走行用前照灯になっている状態では全ての発光素子を点灯させ、すれ違い用前照灯になっている状態では一部の発光素子を短絡させ残りの発光素子のみを点灯させる構成である。

特開２０１３－４７０４７号公報（段落００２９乃至００３３）

特許文献１で開示されている発光装置（ＬＥＤ点灯回路）は、走行用前照灯になっている状態からすれ違い用前照灯になっている状態に切り替えるときに、発光素子を駆動するＤＣ－ＤＣコンバータの出力電圧が低下する。この出力電圧の低下により、ＤＣ－ＤＣコンバータの出力コンデンサに蓄えられていた電荷が出力コンデンサから放出され、ＤＣ－ＤＣコンバータの出力電流が一時的に過電流になり、短絡されていないＬＥＤに一時的に過電流が流れる。すなわち、走行用前照灯になっている状態からすれ違い用前照灯になっている状態に切り替えるときに、短絡されていないＬＥＤはダメージを受ける。

特許文献１では、走行用前照灯になっている状態からすれ違い用前照灯になっている状態に切り替えるときに、ＬＥＤの短絡を２段階で実施することで、上述したＤＣ－ＤＣコンバータの出力電圧を２段階で低下させ、過電流を小さくしている。

しかしながら、特許文献１で開示されている発光装置（ＬＥＤ点灯回路）は、過電流の程度を小さくしているだけであり、過電流の根本的な解決には至っていない。このため、１段階目の出力電圧低下で得られる所定の出力電圧Ｖａの値および所定の出力電圧Ｖａを維持する維持時間ｔ１の値は、過電流を所望値まで確実に小さくできるようにカット・アンド・トライにより実験的に最適値を見つける必要がある。ＬＥＤの仕様変更あるいはＬＥＤの個体ばらつきによって上記Ｖａおよび上記ｔ１の最適値が変わるため、特許文献１で開示されている発光装置（ＬＥＤ点灯回路）では、過電流を所望値まで小さくできていると保証することは困難であった。

なお、上述したハイビームからロービームへの切り替え以外にも、例えば車両のランプ制御において、複数の発光素子を順次点灯させる制御、複数の発光素子を順次消灯させる制御、マトリクス配置された複数の発光素子をアニメーション点灯させる制御、複数の発光素子をＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）点灯される制御等を実施する場合にも、発光素子の点灯個数が減少して発光素子に大電流が流れるおそれがある。また、例えば複数の発光素子の一部が地絡した場合には、地絡していない残りの発光素子に大電流が流れるおそれがある。

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は、直列接続される複数の発光素子の点灯個数を可変するように構成される発光素子駆動装置の少なくとも一部を構成する。前記発光素子駆動用半導体集積回路は、前記複数の発光素子に直列接続されるトランジスタをスイッチング制御する第１モード及び前記トランジスタをリニア制御する第２モードを有するように構成される制御部と、前記複数の発光素子及び前記トランジスタに直列接続されるセンス抵抗を流れる電流が閾値に達していることを検出するように構成される第１検出部と、を備える。前記制御部は、前記第１検出部の出力に基づき、前記スイッチング制御から前記リニア制御に切り替える。

本明細書中に開示されている発光素子駆動装置は、直列接続される複数の発光素子を駆動するように構成される。前記発光素子駆動装置は、前記複数の発光素子に直列接続されるトランジスタと、前記トランジスタをスイッチング制御する第１モード及び前記トランジスタをリニア制御する第２モードを有するように構成される制御部と、前記複数の発光素子及び前記トランジスタに直列接続されるセンス抵抗と、前記センス抵抗を流れる電流が閾値に達していることを検出するように構成される第１検出部と、を備え、前記制御部は、前記第１検出部の出力に基づき、前記スイッチング制御から前記リニア制御に切り替える。

本明細書中に開示されている発光装置は、上記構成の発光素子駆動装置と、前記複数の発光素子と、を有する構成である。

本明細書中に開示されている車両は、上記構成の発光装置を有する構成である。

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、発光素子に大電流が流れることを抑えることができる。

図１は、発光装置の一構成例を示す図である。 図２は、スイッチ及びスイッチ制御回路の一構成例を示す図である。 図１に示す発光装置の各部電圧等の波形を示すタイムチャートである。 図４は、発光装置の他の構成例を示す図である。 図５は、発光装置のさらに他の構成例を示す図である。 図６は、発光装置が搭載される車両の外観図（前面）である。 図７は、発光装置が搭載される車両の外観図（背面）である。 図８は、ＬＥＤヘッドライトモジュールの外観図である。 図９は、ＬＥＤターンランプモジュールの外観図である。 図１０は、ＬＥＤリアランプモジュールの外観図である。

本明細書において、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）電界効果トランジスタとは、ゲートの構造が、「導電体または抵抗値が小さいポリシリコン等の半導体からなる層」、「絶縁層」、及び「Ｐ型、Ｎ型、又は真性の半導体層」の少なくとも３層からなる電界効果トランジスタをいう。つまり、ＭＯＳ電界効果トランジスタのゲートの構造は、金属、酸化物、及び半導体の３層構造に限定されない。

本明細書において、基準電圧とは、理想的な状態において一定である電圧を意味しており、実際には温度変化等により僅かに変動し得る電圧である。

＜発光装置＞
図１は、発光装置の一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ＩＣ１００を備える。図１に示す発光装置は、発光素子である発光ダイオードＺ０～Ｚ７と、発光素子を駆動する発光素子駆動装置と、を備える。当該発光素子駆動装置は、発光素子駆動用ＩＣ１００を備える。

上述した発光素子駆動装置は、コイルＬ１と、スイッチング素子であるＮチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ（以下、ＮＭＯＳトランジスタと称す）Ｍ１と、ショットキーバリアダイオードＤ１と、出力コンデンサＣ１と、をさらに備える。

コイルＬ１、ＮＭＯＳトランジスタＭ１、ショットキーバリアダイオードＤ１、及び出力コンデンサＣ１は、昇降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータを構成する。当該ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流の入力電圧Ｖ_ＩＮを直流の出力電圧Ｖ_ＯＵＴに変換する。

上述した発光素子駆動装置は、センス抵抗Ｒ１及びＲ２と、Ｐチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ（以下、ＰＭＯＳトランジスタと称す）Ｍ２と、発光ダイオードＺ０～Ｚ７と、ダイオードＤ２と、コンデンサＣ２と、抵抗Ｒ３及びＲ４と、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）２００と、をさらに備える。

上述した発光素子駆動装置は、スイッチＳＷ０～ＳＷ７（図２参照、図１において不図示）と、スイッチ制御回路３００（図２参照、図１において不図示）と、をさらに備える。

発光素子駆動用ＩＣ１００は、定電圧回路１と、ロジック回路２と、オペアンプ３と、加算器４と、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）５と、エラーアンプ６と、発振器７と、スロープ回路８と、コンパレータ９と、昇圧駆動回路１０と、オペアンプ１１と、コンパレータ１２と、電流リミット回路１３と、加算器１４と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路１５と、インバータ１６と、スイッチ１７と、、コンパレータ１８と、抵抗Ｒ５～Ｒ７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。

オペアンプ１１、コンパレータ１２、インバータ１６、スイッチ１７、及び抵抗Ｒ７は、ＰＭＯＳトランジスタＭ２をスイッチング制御する第１モード及びＰＭＯＳトランジスタＭ２をリニア制御する第２モードを有するように構成される制御部として機能する。

コンパレータ１２は、センス抵抗Ｒ２を流れる電流が閾値に達していることを検出するように構成される第１検出部として機能する。つまり、本実施形態では、制御部と第１検出部とがコンパレータ１２を共用する。

コンパレータ１８は、ＰＭＯＳトランジスタＭ２のゲート・ソース間電圧が所定値に達していることを検出するように構成される第２検出部として機能する。

また、発光素子駆動用ＩＣ１００は、外部との電気的な接続を確立するために端子ＶＩＮ、端子ＧＬ、端子ＰＧＮＤ、端子ＩＳ、端子ＳＮＳＰ、端子ＳＮＳＮ、端子ＰＧＡＴＥ、端子ＳＯ、端子ＳＩ、端子ＣＳＢ、端子ＳＣＬＫ、端子ＳＤＡ、端子ＳＣＬ、端子ＣＯＭＰ、及び端子ＲＴを備える。

入力電圧Ｖ_ＩＮは、端子ＶＩＮ、コイルＬ１の一端、出力コンデンサＣ１の一端、ダイオードＤ２のカソードに供給される。コイルＬ１の他端は、ＮＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン、ショットキーバリアダイオードＤ１のアノードに接続される。ＮＭＯＳトランジスタＭ１のソースはセンス抵抗Ｒ１の一端及び端子ＩＳに接続される。センス抵抗Ｒ１の他端はグラウンド電位及び端子ＰＧＮＤに接続される。ＮＭＯＳトランジスタＭ１のゲートは端子ＧＬに接続される。ＮＭＯＳトランジスタＭ１のスイッチングによってコイルＬ１の他端に矩形波のスイッチ電圧Ｖ_ＳＷが発生する。

ショットキーバリアダイオードＤ１のカソードは、出力コンデンサＣ１の他端、センス抵抗Ｒ２の一端、及び端子ＳＮＳＰに接続される。出力コンデンサＣ１の他端には出力電圧Ｖ_ＯＵＴが発生する。出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、スイッチ電圧Ｖ_ＳＷが平滑化されたものである。

センス抵抗Ｒ２の他端は、ＰＭＯＳトランジスタＭ２のソース及び端子ＳＮＳＮに接続される。ＰＭＯＳトランジスタＭ２のゲートは、端子ＰＧＡＴＥに接続される。ＰＭＯＳトランジスタＭ２のドレインは、発光ダイオードＺ０～Ｚ７の直列回路のアノードに接続される。

発光ダイオードＺ０～Ｚ７の直列回路のカソードは、ダイオードＤ２のアノードに接続される。ダイオードＤ２のカソードは端子ＶＩＮに接続される。ダイオードＤ２としては、例えばショットキーバリアダイオードを挙げることができる。

クロック周波数設定用の抵抗Ｒ３の一端は、端子ＲＴに接続される。抵抗Ｒ３の他端は、グラウンド電位に接続される。

抵抗Ｒ４の一端は、端子ＣＯＭＰに接続される。抵抗Ｒ４の他端は、位相補償用のコンデンサＣ２を介してグラウンド電位に接続される。

定電圧回路１は、端子ＶＩＮに供給される入力電圧Ｖ_ＩＮを用いて定電圧Ｖ_ＲＥＧを生成し、発光素子駆動用ＩＣ１００の各部に供給する。

ロジック回路２は、ＥＥＰＲＯＭ２００に格納されている設定に基づき調光制御等を行う。ロジック回路２は、電流設定値ＩＳＥＴＸ、過電流リミット値ＯＣＬＩＭ、及びデューティ値Ｄを出力する。ロジック回路２は、電流設定値ＩＳＥＴＸの値を変えることでいわゆるＤＣ調光制御を行う。ロジック回路２は、デューティ値Ｄの値を変えることでいわゆるＰＷＭ調光制御を行う。

オペアンプ３の非反転入力端子は抵抗Ｒ５を介して端子ＳＮＳＰに接続され、オペアンプ３の反転入力端子は抵抗Ｒ６を介して端子ＳＮＳＮに接続される。オペアンプ３は、センス抵抗Ｒ２の両端電圧に応じた電圧を出力する。

オペアンプ３の出力電圧は、加算器４によって０．２Ｖ増加するようにオフセットがかけられる。加算器４によって生成される帰還電圧Ｖ_ＦＢは、エラーアンプ６の反転入力端子、オペアンプ１１の非反転入力端子、及びコンパレータ１２の非反転入力端子に供給される。帰還電圧Ｖ_ＦＢは、上記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力されセンス抵抗Ｒ２を流れる電流に基づく電圧である。

ＤＡＣ５は、電流設定値ＩＳＥＴＸをアナログ電圧であるＤＣ調光電圧Ｖ_{ＤＣＤＩＭ}に変換する。ＤＣ調光電圧Ｖ_{ＤＣＤＩＭ}は、エラーアンプ６の非反転入力端子に供給される。

エラーアンプ６は、帰還電圧Ｖ_ＦＢとＤＣ調光電圧Ｖ_{ＤＣＤＩＭ}との差分に応じたエラー電圧Ｖ_ＥＲＲを生成する。

発振器７は、クロック信号ＣＫを生成する。クロック信号ＣＫのクロック周波数は、端子ＲＴに接続される抵抗Ｒ３の抵抗値によって定まる。クロック信号ＣＫは、スロープ回路８及び昇圧駆動回路１０に供給される。

スロープ回路８は、クロック信号ＣＫを用いて三角波状または鋸波状のスロープ電圧Ｖ_ＳＬＰを生成する。スロープ電圧Ｖ_ＳＬＰの傾きは、端子ＩＳに供給される電圧すなわちＮＭＯＳトランジスタＭ１のソース電圧に応じて可変する。

コンパレータ９は、エラー電圧Ｖ_ＥＲＲとスロープ電圧Ｖ_ＳＬＰとを比較し、その比較結果を昇圧駆動回路１０に供給する。

昇圧駆動回路１０は、クロック信号ＣＫ及びコンパレータ９の出力に基づき、ＮＭＯＳトランジスタＭ１のゲート信号を生成し、端子ＧＬを介してＮＭＯＳトランジスタＭ１のゲートに供給する。

以上のような回路構成により、上記ＤＣ／ＤＣコンバータは、上記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流Ｉ_ＯＵＴが目標電流に近づくようにフィードバック制御される。

電流リミット回路１３は、過電流リミット値ＯＣＬＩＭに基づく電圧Ｖ_ＬＩＭを出力する。加算器１４は、ＤＣ調光電圧Ｖ_{ＤＣＤＩＭ}と電圧Ｖ_ＬＩＭとを加算して得られる電圧をオペアンプ１１の反転入力端子及びコンパレータ１２の反転入力端子に供給する。

オペアンプ１１は、帰還電圧Ｖ_ＦＢと加算器１４の出力電圧との差分に応じた電圧を出力する。オペアンプ１１の出力電圧の最小値は、端子ＳＮＳＰに印加される電圧より７．５Ｖ小さい値である。オペアンプ１１の出力電圧の最大値は、端子ＳＮＳＰに印加される電圧と同じ値である。

オペアンプ１１の出力端子は、抵抗Ｒ７を介して端子ＰＧＡＴＥに接続される。スイッチ１７がオフであるとき、ＰＭＯＳトランジスタＭ２は、オペアンプ１１の出力電圧によってリニア制御される。

コンパレータ１２は、帰還電圧Ｖ_ＦＢと加算器１４の出力電圧（閾値設定用電圧）とを比較し、その比較結果によってスイッチ１７を制御する。スイッチ１７がオンであるときに加算器１４の出力電圧（閾値設定用電圧）が帰還電圧Ｖ_ＦＢより大きくなると、コンパレータ１２は、スイッチ１７をオンからオフに切り替える。

ＰＷＭ回路１５は、デューティの値がデューティ値ＤであるＰＷＭ調光電圧Ｖ_{ＰＷＭＤＩＭ}を生成し、ＰＷＭ調光電圧Ｖ_{ＰＷＭＤＩＭ}をインバータ１６に供給する。インバータ１６は、ＰＷＭ調光電圧Ｖ_{ＰＷＭＤＩＭ}の反転信号を出力する。インバータ１６の出力電圧がＨＩＧＨレベルであるとき、インバータ１６の出力電圧の値は、端子ＳＮＳＰに印加される電圧と同じ値である。インバータ１６の出力電圧がＬＯＷレベルであるとき、インバータ１６の出力電圧の値は、端子ＳＮＳＰに印加される電圧より７．５Ｖ小さい値である。

インバータ１６の出力端子は、スイッチ１７を介して端子ＰＧＡＴＥに接続される。スイッチ１７がオンであるとき、ＰＭＯＳトランジスタＭ２は、インバータ１６の出力電圧によってスイッチング制御される。

コンパレータ１８の非反転入力端子は端子ＰＧＡＴＥに接続される。コンパレータ１８の反転入力端子には、端子ＳＮＳＰに印加される電圧より７．５Ｖ小さい値を基準として生成される基準電圧Ｖ_ＲＥＦが供給される。コンパレータ１８は、端子ＰＧＡＴＥの出力電圧と基準電圧Ｖ_ＲＥＦとを比較し、その比較結果によってスイッチ１７を制御する。スイッチ１７がオフであるときに端子ＰＧＡＴＥの出力電圧が基準電圧Ｖ_ＲＥＦより小さくなると、コンパレータ１８は、スイッチ１７をオフからオンに切り替える。

図２は、スイッチＳＷ０～ＳＷ７及びスイッチ制御回路３００の一構成例を示す図である。図２に示す構成例では、スイッチＳＷ０～ＳＷ７はそれぞれＮＭＯＳトランジスタである。スイッチＳＷｋ（ｋは０以上７以下の整数）は発光ダイオードＺｋに並列接続される。スイッチＳＷｋがオフのときに発光ダイオードＺｋに電流が流れる。一方、スイッチＳＷｋがオンのときには発光ダイオードＺｋに電流が流れない。

スイッチ制御回路３００は、スイッチＳＷ０～ＳＷ７のオン／オフを制御する。スイッチ制御回路３００は、スイッチＳＷ０～ＳＷ７のオン／オフを制御することにより、発光ダイオードＺ０～Ｚ７の点灯状態を制御する。

スイッチ制御回路３００とロジック回路２とは互いに通信していない。そのため、ロジック回路２は、スイッチ制御回路３００が発光ダイオードＺ０～Ｚ７の点灯状態をどのように制御するかを把握していない。

図３は、図１に示す発光装置の各部電圧等の波形を示すタイムチャートである。図３は、スイッチＳＷ０～ＳＷ７の全てがオフであるときからスイッチＳＷ０～ＳＷ７のいずれか一つがオンになったときのタイムチャートである。

発光ダイオードＺ０～Ｚ７の点灯個数が８個から７個に減少すると、発光ダイオードＺ７のアノード電圧Ｖ_Ｚ７Ａが減少し、上述したＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流Ｉ_ＯＵＴが閾値ＴＨに達する。閾値ＴＨは、加算器１４の出力電圧（閾値設定用電圧）に対応している。

上述したＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流Ｉ_ＯＵＴが閾値ＴＨに達すると、コンパレータ１２の出力電圧によってスイッチ１７がオンからオフに切り替わる。これにより、スイッチング制御期間が終了する。

また、ロジック回路２は、スイッチ１７の状態を監視しており、スイッチ１７がオンからオフに切り替わった時点から所定時間が経過するまでの期間（マスク期間）において、電流設定値ＩＳＥＴＸ及び過電流リミット値ＯＣＬＩＭの出力を停止する。これにより、マスク期間において、ＰＭＯＳトランジスタＭ２のゲート電圧ＶＧの値は端子ＳＮＳＰに供給される電圧Ｖ_ＳＮＳＰと同一の値になり、ＰＭＯＳトランジスタＭ２はオフになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ２がオフになることで、上述したＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流Ｉ_ＯＵＴが零になる。

マスク期間を設けることで、上述したＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流Ｉ_ＯＵＴのオーバーシュートを確実に防止することができる。

マスク期間が終了すると、リニア制御期間が開始される。リニア制御期間において、ＰＭＯＳトランジスタＭ２は、オペアンプ１１の出力電圧によってリニア制御される。リニア制御期間でのＰＭＯＳトランジスタＭ２のソース・ドレイン間抵抗は、スイッチング制御期間でのＰＭＯＳトランジスタＭ２のソース・ドレイン間抵抗よりも大きいので、上述したＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流Ｉ_ＯＵＴがラッシュ電流になることを抑えることができる。つまり、図１に示す発光装置は、発光ダイオードＺ０～Ｚ７のうちの電流を供給する発光ダイオードに大電流が流れることを抑えることができる。

端子ＰＧＡＴＥの出力電圧が基準電圧Ｖ_ＲＥＦより小さくなると、リニア制御期間が終了し、スイッチング制御期間が開始される。これにより、図１に示す発光装置は、スイッチング制御に自動的に復帰することができる。

図４は、発光装置の他の構成例を示す図である。図４に示す発光装置は、ＥＥＰＲＯＭ２００の代わりにＭＰＵ（Micro Processor Unit）４００を備える点で図１に示す発光装置と異なり、それ以外の点で図１に示す発光装置と同一である。図４に示す発光装置のロジック回路２は、ＭＰＵ４００から送られてくる設定に基づき調光制御等を行う。

図５は、発光装置のさらに他の構成例を示す図である。図５に示す発光装置は、発光素子駆動用ＩＣ１００の代わりに発光素子駆動用ＩＣ１０１を備える点で図１に示す発光装置と異なり、それ以外の点で図１に示す発光装置と同一である。

発光素子駆動用ＩＣ１０１は、発光素子駆動用ＩＣ１００に放電回路２０及びクランプ素子２１を追加した構成である。

放電回路２０は、リニア制御期間において、エラーアンプ６の出力端子から電流を引き抜く。これにより、ＰＭＯＳトランジスタＭ２のソース・ドレイン間抵抗の値がスイッチング制御期間よりも増加しているリニア制御期間において、エラー電圧Ｖ_ＥＲＲが低下する。エラー電圧Ｖ_ＥＲＲが低下すると、昇圧駆動回路１０は、上述したＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流Ｉ_ＯＵＴが低下するようにＮＭＯＳトランジスタＭ１のスイッチングを制御する。これにより、図５に示す発光装置は、リニア制御期間でのＰＭＯＳトランジスタＭ２における損失を抑制することができる。

放電回路２０によって引き抜かれる電流の値は特に限定されない。例えば、放電回路２０によって引き抜かれる電流の値は端子ＰＧＡＴＥの制御状態に基づき設定される。その場合、放電回路２０は、カレントミラー回路を含み、端子ＰＧＡＴＥを流れる電流のミラー電流をエラーアンプ６の出力端子から引き抜いてよい。また、例えば、放電回路２０は、定電流回路を含み、定電流をエラーアンプ６の出力端子から引き抜いてよい。また、例えば、放電回路２０は、可変電流回路を含み、外付け接続されるディスクリート部品の回路定数、ロジック回路２の出力信号等に基づき可変電流回路の出力電流の値を設定し、可変電流回路の出力電流をエラーアンプ６の出力端子から引き抜いてよい。

クランプ素子２１は、エラー電圧Ｖ_ＥＲＲの下限をクランプする。クランプ素子２１としては、例えばツェナーダイオード等を用いることができる。放電回路２０による電流の引き抜きでエラー電圧Ｖ_ＥＲＲが低下し過ぎると、スイッチング制御に復帰したときに上述したＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流Ｉ_ＯＵＴが不足するおそれがある。クランプ素子２１を設けることによって、スイッチング制御に復帰したときにＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流Ｉ_ＯＵＴが不足することを防止することができる。

＜用途＞
上記した発光装置は、例えば、図６及び図７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８のＬＥＤヘッドライトモジュールＹ１０、図９のＬＥＤターンランプモジュールＹ２０、及び、図１０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。

＜その他＞
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。

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。

上記の実施形態では、発光ダイオードに直列接続されるトランジスタとしてＰＭＯＳトランジスタ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い。例えば、ＰＭＯＳトランジスタＭ２の代わりにバイポーラトランジスタが用いられてもよい。

上記の実施形態では、発光装置が発光素子駆動用ＩＣ１００を備える構成であったが、例えば発光素子駆動用ＩＣ１００に相当する部分を複数のＩＣで構成してもよい。

以上説明した発光素子駆動用半導体集積回路（１００）は、直列接続される複数の発光素子（Ｚ０～Ｚ７）を駆動するように構成され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に直列接続されるトランジスタ（Ｍ２）をスイッチング制御する第１モード及び前記トランジスタをリニア制御する第２モードを有するように構成される制御部（１１、１２、１６、１７、Ｒ７）と、前記複数の発光素子及び前記トランジスタに直列接続されるセンス抵抗（Ｒ２）を流れる電流が閾値に達していることを検出するように構成される第１検出部（１２）と、を備え、前記制御部は、前記第１検出部の出力に基づき、前記スイッチング制御から前記リニア制御に切り替える構成（第１の構成）である。

上記第１の構成の発光素子駆動用半導体集積回路は、発光素子に大電流が流れることを抑えることができる。

上記第１の構成の発光素子駆動用半導体集積回路において、前記トランジスタのゲート・ソース間電圧又はベース電流が所定値に達していることを検出するように構成される第２検出部（１８）をさらに備え、前記制御部は、前記第２検出部の出力に基づき、前記リニア制御から前記スイッチング制御に切り替える構成（第２の構成）であってもよい。

上記第２の構成の発光素子駆動用半導体集積回路は、スイッチング制御に自動的に復帰することができる。

上記第１又は第２の構成の発光素子駆動用半導体集積回路において、前記制御部が前記スイッチング制御から前記リニア制御に切り替える際に、前記スイッチング制御を行うスイッチング制御期間から前記トランジスタをオフにするマスク期間を経て前記リニア制御を行うリニア制御期間に遷移する構成（第３の構成）であってもよい。

上記第３の構成の発光素子駆動用半導体集積回路は、センス抵抗を流れる電流のオーバーシュートを確実に防止することができる。

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、前記発光素子駆動装置は、入力電圧を出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づく第１電圧と目標電流に対応する第２電圧との差を増幅するエラーアンプ（６）から出力されるエラー電圧に基づき前記ＤＣ／ＤＣコンバータ内のスイッチング素子を制御するスイッチング制御部（８、９、１０）と、を含み、前記センス抵抗に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を供給するように構成され、前記発光素子駆動用半導体集積回路は、前記制御部が前記リニア制御を行っているときに前記エラーアンプの出力端子から電流を引き抜くように構成される放電部（２０）をさらに備える構成（第４の構成）であってもよい。

上記第４の構成の発光素子駆動用半導体集積回路は、トランジスタにおける損失を抑制することができる。

上記第４の構成の発光素子駆動用半導体集積回路において、前記エラー電圧の下限をクランプするクランプ素子（２１）をさらに備える構成（第５の構成）であってもよい。

上記第５の構成の発光素子駆動用半導体集積回路は、リニア制御からスイッチング制御に切り替わったときに、センス抵抗を流れる電流が不足することを防止することができる。

以上説明した発光素子駆動装置は、直列接続される複数の発光素子を駆動するように構成される発光素子駆動装置であって、前記複数の発光素子に直列接続されるトランジスタ（Ｍ２）と、前記トランジスタをスイッチング制御する第１モード及び前記トランジスタをリニア制御する第２モードを有するように構成される制御部（１１、１２、１６、１７、Ｒ７）と、前記複数の発光素子及び前記トランジスタに直列接続されるセンス抵抗（Ｒ２）と、前記センス抵抗を流れる電流が閾値に達していることを検出するように構成される第１検出部（１２）と、を備え、前記制御部は、前記第１検出部の出力に基づき、前記スイッチング制御から前記リニア制御に切り替える構成（第６の構成）である。

上記第６の構成の発光素子駆動装置は、発光素子に大電流が流れることを抑えることができる。

以上説明した発光装置は、上記第６の構成の発光素子駆動装置と、前記複数の発光素子（Ｚ０～Ｚ７）と、を備える構成（第７の構成）である。

上記第７の構成の発光装置は、発光素子に大電流が流れることを抑えることができる。

以上説明した車両は、上記第７の構成の発光装置を備える構成（第８の構成）である。

上記第８の構成の車両（Ｘ１０）は、発光素子に大電流が流れることを抑えることができる。

１ 定電圧回路
２ ロジック回路
３ オペアンプ
４ 加算器
５ ＤＡＣ
６ エラーアンプ
７ 発振器
８ スロープ回路
９、１２、１８ コンパレータ
１０ 昇圧駆動回路
１１ オペアンプ
１３ 電流リミット回路
１４ 加算器
１５ ＰＷＭ回路
１６ インバータ
１７、ＳＷ０～ＳＷ７ スイッチ
２０ 放電回路
２１ クランプ素子
１００、１０１ 発光素子駆動用ＩＣ
２００ ＥＥＰＲＯＭ
３００ スイッチ制御回路
Ｃ１ 出力コンデンサ
Ｃ２ コンデンサ
Ｄ１ ショットキーバリアダイオード
Ｄ２ ダイオード
Ｌ１ コイル
Ｍ１ ＮＭＯＳトランジスタ
Ｍ２ ＰＭＯＳトランジスタ
Ｒ１、Ｒ２ センス抵抗
Ｒ３～Ｒ７ 抵抗
Ｘ１０ 車両
Ｘ１１ ヘッドライト
Ｘ１２ 白昼夜走行用光源
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
Ｚ０～Ｚ７ 発光ダイオード

Claims (8)

1. 直列接続される複数の発光素子を駆動するように構成され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に直列接続されるトランジスタをスイッチング制御する第１モード及び前記トランジスタをリニア制御する第２モードを有するように構成される制御部と、
   前記複数の発光素子及び前記トランジスタに直列接続されるセンス抵抗を流れる電流が閾値に達していることを検出するように構成される第１検出部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１検出部の出力に基づき、前記スイッチング制御から前記リニア制御に切り替える、発光素子駆動用半導体集積回路。
2. 前記トランジスタのゲート・ソース間電圧又はベース電流が所定値に達していることを検出するように構成される第２検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記第２検出部の出力に基づき、前記リニア制御から前記スイッチング制御に切り替える、請求項１に記載の発光素子駆動用半導体集積回路。
3. 前記制御部が前記スイッチング制御から前記リニア制御に切り替える際に、前記スイッチング制御を行うスイッチング制御期間から前記トランジスタをオフにするマスク期間を経て前記リニア制御を行うリニア制御期間に遷移する、請求項１又は請求項２に記載の発光素子駆動用半導体集積回路。
4. 前記発光素子駆動装置は、入力電圧を出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づく第１電圧と目標電流に対応する第２電圧との差を増幅するエラーアンプから出力されるエラー電圧に基づき前記ＤＣ／ＤＣコンバータ内のスイッチング素子を制御するスイッチング制御部と、を含み、前記センス抵抗に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を供給するように構成され、
   前記発光素子駆動用半導体集積回路は、前記制御部が前記リニア制御を行っているときに前記エラーアンプの出力端子から電流を引き抜くように構成される放電部をさらに備える、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. 前記エラー電圧の下限をクランプするクランプ素子をさらに備える、請求項４に記載の発光素子駆動用半導体集積回路。
6. 直列接続される複数の発光素子を駆動するように構成される発光素子駆動装置であって、
   前記複数の発光素子に直列接続されるトランジスタと、
   前記トランジスタをスイッチング制御する第１モード及び前記トランジスタをリニア制御する第２モードを有するように構成される制御部と、
   前記複数の発光素子及び前記トランジスタに直列接続されるセンス抵抗と、
   前記センス抵抗を流れる電流が閾値に達していることを検出するように構成される第１検出部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１検出部の出力に基づき、前記スイッチング制御から前記リニア制御に切り替える、発光素子駆動装置。
7. 請求項６に記載の発光素子駆動装置と、
   前記複数の発光素子と、
   を備える、発光装置。
8. 請求項７に記載の発光装置を備える、車両。

Images