JP4060840B2 - 発光ダイオード駆動用半導体回路、及びそれを有する発光ダイオード駆動装置 - Google Patents
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Description
本発明は、発光ダイオード駆動用半導体回路、及びそれを有する発光ダイオード駆動装置に関するものである。特に、発光ダイオード照明装置に関する。
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するための発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置が開発され、実用化されている。
特開２００１−３１３４２３号公報（特許文献１）に、第１の従来例の発光ダイオード駆動装置が開示されている。図２３を用いて、第１の従来例の発光ダイオード駆動装置について説明する。図２３は第１の従来例の発光ダイオード駆動装置を示す回路図である。
特開２００１−３１３４２３号公報（特許文献１）に、第１の従来例の発光ダイオード駆動装置が開示されている。図２３を用いて、第１の従来例の発光ダイオード駆動装置について説明する。図２３は第１の従来例の発光ダイオード駆動装置を示す回路図である。
第１の従来例の発光ダイオード駆動装置は、インダクタＬ２３１１、スイッチング素子Ｑ２３１２およびダイオードＤ２３１３（発光ダイオードで兼用可）を備えた昇圧チョッパＢＵＴ２３０１の直流出力によって、発光ダイオードＬＥＤ２３１４を駆動する。この従来例の発光ダイオード駆動装置は、発光ダイオード電流帰還回路ＬＦＣ２３０２を設けて、その検出信号に応じて昇圧チョッパＢＵＴ２３０１の制御回路ＣＣ２３０３を、低周波交流の周期より長い時間領域で見た場合に、発光ダイオード電流を平均化させるように制御する。
スイッチング素子Ｑ２３１２のオン制御は、インダクタＬ２３１１がエネルギーを放出したときに行う。スイッチング素子Ｑ２３１２のオフ制御は、スイッチング電流値に応じて行うか、又はオン後所定時間経過したときに行う。図２３中のＳＤ２３１５はスイッチング電流検出回路、ＬＤ２３１６はインダクタ電流検出回路である。
この回路構成により、発光ダイオード電流の安定度が優れているとともに、電力損失および入力電流歪が少なくて、比較的安価な発光ダイオード駆動装置を提供している。
この回路構成により、発光ダイオード電流の安定度が優れているとともに、電力損失および入力電流歪が少なくて、比較的安価な発光ダイオード駆動装置を提供している。
特開２００１−８４４３号公報（特許文献２）に、他の従来例の発光ダイオード駆動装置が開示されている。図２４は、他の従来例の発光ダイオード駆動装置を示す回路図である。
図２４における発光ダイオード駆動回路は、電流の供給により発光する電流駆動素子としてのＬＥＤ２４４２と、ＬＥＤ２４４２に直列接続されたコイル２４４３とを有している。また、ＬＥＤ２４４２とコイル２４４３に対して並列にダイオード２４４４が接続されている。ダイオード２４４４は、後程詳説するが、コイル２４４３に生じた逆起電力をＬＥＤ２４４２に供給するために設けられている。
図２４における発光ダイオード駆動回路は、電流の供給により発光する電流駆動素子としてのＬＥＤ２４４２と、ＬＥＤ２４４２に直列接続されたコイル２４４３とを有している。また、ＬＥＤ２４４２とコイル２４４３に対して並列にダイオード２４４４が接続されている。ダイオード２４４４は、後程詳説するが、コイル２４４３に生じた逆起電力をＬＥＤ２４４２に供給するために設けられている。
これらＬＥＤ２４４２、コイル２４４３、及びダイオード２４４４にパルス電圧を印加する電源部が設けられる。電源部は、直流電源２４４１と、直流電源２４４１の出力電圧の印加／非印加を切り替えるスイッチとして機能するスイッチング素子２４４５とを有している。スイッチング素子２４４５は、例えばスイッチング・トランジスタと発振器とから構成されている。なお、ダイオード２４４４は、カソード側が直流電源２４４１の正極側に接続されて逆バイアスが印加されるようになっている。
このような構成を有する従来例の発光ダイオード駆動装置において、ＬＥＤ２４４２を発光させる所望の発光タイミングに基づいてスイッチング素子２４４５が動作すると、直流電源２４４１の出力電圧がコイル２４４３側及びダイオード２４４４に断続的に印加される。
図２５は、（ａ）スイッチング素子２４４５に印加される制御パルス（スイッチング・パルス）ＳＷ、（ｂ）コイル２４４３に流れる電流、及び（ｃ）ＬＥＤ２４４２に流れる電流、を例示している。
スイッチング素子２４４５に入力するスイッチング・パルスＳＷの立ち下がりエッジ（図２５（ａ））で、スイッチがオンになる。直流電源２４４１からの直流電圧が、コイル２４４３側とダイオード２４４４に印加される。ダイオード２４４４は逆バイアスであるため、電流は流れない。図２５（ｂ）に示すように、スイッチング・パルスＳＷが”Ｌ”状態で、コイル２４４３には電流ＩＬが流れる。図２５（ｃ）に示すように、コイル２４４３に直列接続されたＬＥＤ２４４２にも同量の電流ＩＬＥＤが流れて、ＬＥＤ２４４２が発光する。電流ＩＬ、電流ＩＬＥＤの電流値は、時間ｔと共に変化する。コイル２４４３の電流ＩＬが０〜ｉ０まで増加すると共に、ＬＥＤ２４４２に流れる電流ＩＬＥＤも０〜ｉ０まで増加する。
次いでスイッチング素子２４４５に入力するスイッチング・パルスＳＷの立ち上がりエッジ（図２５（ａ））で、スイッチがオフになる。直流電源２４４１からの電圧の印加が遮断されると、コイル２４４３に逆起電力が発生する。この逆起電力によりコイル２４４３には電流ＩＬが流れる。その電流値は時間ｔと共に変化してＩＬ＝ｉ０〜０まで減少する。回路に生じる逆起電圧は、ＬＥＤ２４４２及びダイオード２４４４に対して順方向に印加されるので、コイル２４４３の電流ＩＬはＬＥＤ２４４２及びダイオード２４４４に流れる。従って、図２５（ｃ）に示すように、ＬＥＤ２４４２には電流ＩＬＥＤがＩＬＥＤ＝ｉ０〜０まで減少しつつ流れ、ＬＥＤ２４４２が発光する。
このように、この従来例による発光ダイオード駆動装置によれば、スイッチング素子２４４５によりスイッチがオンになっているときには、直流電源２４４１からの出力電圧の印加によりＬＥＤ２４４２を発光させ、スイッチがオフになっているときにはコイル２４４３の逆起電力を利用してＬＥＤ２４４２を発光させるようにしている。従って、公知の抵抗を用いた発光ダイオード駆動装置で生じる消費電力の損失を低減させて、小さな消費電力でＬＥＤを発光させることができる。
特開２００１−３１３４２３号公報
特開２００１−８４４３号公報
第１の従来例の発光ダイオード駆動装置は、以下の問題がある。
（１）昇圧チョッパＢＵＴ２３０１であるため、スイッチング素子２３１２がオフの間、発光ダイオードＬＥＤ２３１４に電流が流れない。そのため、発光輝度にちらつきが生じる。
（２）スイッチング素子Ｑ２３１２、及び発光ダイオードＬＥＤ２３１４に流れる電流の検出に抵抗ＳＤ２３１５、抵抗ＬＤ２３１６を使用しているため、抵抗ＳＤ、ＬＤによる電力損失が大きい。特に、ＬＥＤ照明装置においては、ＬＥＤの発光輝度を向上させるために、ＬＥＤに流す電流を増大させる必要がある。この場合、従来例に示すような抵抗ＳＤ、ＬＤによる直接的な電流検出方法では、電力損失が増大する。
（３）抵抗２３１７及び抵抗２３１８を使用した入力電圧検出であるため、発光ダイオード駆動装置が動作している間、この入力電圧検出用抵抗２３１７及び２３１８により常に電力損失が生じている。
（４）回路部品点数が多くなり、発光ダイオード駆動装置の小型化に対して支障となる。特に、電球型ＬＥＤ照明においては不適である。
（１）昇圧チョッパＢＵＴ２３０１であるため、スイッチング素子２３１２がオフの間、発光ダイオードＬＥＤ２３１４に電流が流れない。そのため、発光輝度にちらつきが生じる。
（２）スイッチング素子Ｑ２３１２、及び発光ダイオードＬＥＤ２３１４に流れる電流の検出に抵抗ＳＤ２３１５、抵抗ＬＤ２３１６を使用しているため、抵抗ＳＤ、ＬＤによる電力損失が大きい。特に、ＬＥＤ照明装置においては、ＬＥＤの発光輝度を向上させるために、ＬＥＤに流す電流を増大させる必要がある。この場合、従来例に示すような抵抗ＳＤ、ＬＤによる直接的な電流検出方法では、電力損失が増大する。
（３）抵抗２３１７及び抵抗２３１８を使用した入力電圧検出であるため、発光ダイオード駆動装置が動作している間、この入力電圧検出用抵抗２３１７及び２３１８により常に電力損失が生じている。
（４）回路部品点数が多くなり、発光ダイオード駆動装置の小型化に対して支障となる。特に、電球型ＬＥＤ照明においては不適である。
前記他の従来例の発光ダイオード駆動装置は、以下の問題がある。
（１）スイッチング素子２４４５が、単にスイッチング・トランジスタと発振器との組み合わせであり、入力電圧の変動に対して発光ダイオードに流れる電流を精度良く制御できない。
（１）スイッチング素子２４４５が、単にスイッチング・トランジスタと発振器との組み合わせであり、入力電圧の変動に対して発光ダイオードに流れる電流を精度良く制御できない。
本発明は、上記課題に鑑み、簡便な構成で、電力損失の小さい発光ダイオード駆動用半導体回路、及びそれを有する発光ダイオード駆動装置を提供するものである。
本発明は、入力電圧の変動に対して発光ダイオードに流れる電流を精度良く制御できる発光ダイオード駆動用半導体装置、及びそれを有する発光ダイオード駆動装置を提供するものである。
本発明は、入力電圧の変動に対して発光ダイオードに流れる電流を精度良く制御できる発光ダイオード駆動用半導体装置、及びそれを有する発光ダイオード駆動装置を提供するものである。
上記課題を解決するため、本発明は下記の構成を有する。
請求項１に記載の発明は、電圧源から電源電圧を印加されるチョークコイルと、前記チョークコイルと直列に接続された１つ以上の発光ダイオードと、一端を前記チョークコイルに接続され、他端を前記発光ダイオードに接続されて、前記チョークコイルに生じる逆起電力を前記発光ダイオードに供給するダイオードと、を有する発光ダイオードブロックを、制御するための発光ダイオード駆動用半導体回路であって、前記発光ダイオード駆動用半導体回路は、前記発光ダイオードと接続された第１の入力端子と、前記第１の入力端子又は前記電圧源に一端を接続された第１の接合型ＦＥＴと、前記第１の入力端子とグランド電位との間に接続された第１のスイッチング素子と、で構成されるスイッチング素子ブロックと、前記第１の接合型ＦＥＴの他端と接続されて、基準電圧を出力する基準電圧端子と、前記基準電圧が所定値以上であれば起動信号を出力し、前記基準電圧が前記所定値よりも小さければ停止信号を出力する起動／停止回路と、前記第１の入力端子から前記第１のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記発光ダイオードに流れる電流が一定となるように、前記起動／停止回路の出力信号と前記電流検出回路の出力信号とに基づいて、前記第１のスイッチング素子を所定の発振周波数で断続的にオン／オフ制御する制御回路と、を有することを特徴とする発光ダイオード駆動用半導体回路である。
請求項１に記載の発明は、電圧源から電源電圧を印加されるチョークコイルと、前記チョークコイルと直列に接続された１つ以上の発光ダイオードと、一端を前記チョークコイルに接続され、他端を前記発光ダイオードに接続されて、前記チョークコイルに生じる逆起電力を前記発光ダイオードに供給するダイオードと、を有する発光ダイオードブロックを、制御するための発光ダイオード駆動用半導体回路であって、前記発光ダイオード駆動用半導体回路は、前記発光ダイオードと接続された第１の入力端子と、前記第１の入力端子又は前記電圧源に一端を接続された第１の接合型ＦＥＴと、前記第１の入力端子とグランド電位との間に接続された第１のスイッチング素子と、で構成されるスイッチング素子ブロックと、前記第１の接合型ＦＥＴの他端と接続されて、基準電圧を出力する基準電圧端子と、前記基準電圧が所定値以上であれば起動信号を出力し、前記基準電圧が前記所定値よりも小さければ停止信号を出力する起動／停止回路と、前記第１の入力端子から前記第１のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記発光ダイオードに流れる電流が一定となるように、前記起動／停止回路の出力信号と前記電流検出回路の出力信号とに基づいて、前記第１のスイッチング素子を所定の発振周波数で断続的にオン／オフ制御する制御回路と、を有することを特徴とする発光ダイオード駆動用半導体回路である。
以上のように構成することにより、第１のスイッチング素子がオン状態にあるときは、チョークコイル→発光ダイオード→第１のスイッチング素子、の向きに電流が流れる。第１のスイッチング素子がオフ状態にあるときは、チョークコイルと発光ダイオードとダイオードで構成される回路ループを、チョークコイル→発光ダイオード→ダイオードの向きに電流が流れる。この発明は、降圧チョッパのような動作をする。この発明によれば、電力変換効率が高く、部品点数が少なく小型で、入力電圧が変動しても発光ダイオードに流れる電流を定電流で制御する発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路において、前記スイッチング素子ブロックが、前記第１の入力端子とグランド電位との間に、前記第１の接合型ＦＥＴと前記第１のスイッチング素子とを直列に接続して構成されることを特徴とする。
この発明は、第１の接合型ＦＥＴと第１のスイッチング素子とを共通のパッケージで構成する場合に適している。
この発明によれば、スイッチング素子ブロックから制御回路への電力供給が可能となるため、起動抵抗等による電力損失が少なくなり、電力変換効率が高い発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
この発明によれば、スイッチング素子ブロックから制御回路への電力供給が可能となるため、起動抵抗等による電力損失が少なくなり、電力変換効率が高い発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路において、前記スイッチング素子ブロックが、前記第１の入力端子と前記基準電圧端子との間に接続された前記第１の接合型ＦＥＴと、前記第１の入力端子とグランド電位との間に接続された前記第１のスイッチング素子と、で構成されることを特徴とする。
この発明は、第１の接合型ＦＥＴと第１のスイッチング素子とを別々のパッケージで構成する場合に適している。
この発明によれば、スイッチング素子ブロックから制御回路への電力供給が可能となるため、起動抵抗等による電力損失が少なくなり、電力変換効率が高い発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
この発明によれば、スイッチング素子ブロックから制御回路への電力供給が可能となるため、起動抵抗等による電力損失が少なくなり、電力変換効率が高い発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路において、前記発光ダイオード駆動用半導体回路が、前記電圧源の前記電源電圧を入力する第２の入力端子を更に有し、前記スイッチング素子ブロックは、前記第２の入力端子と前記基準電圧端子との間に接続された前記第１の接合型ＦＥＴと、前記第１の入力端子とグランド電位との間に接続された前記第１のスイッチング素子と、で構成されることを特徴とする。
第１の接合型ＦＥＴによるピンチオフ効果により、第１の接合型ＦＥＴの高電位側に印加される高電圧が、第１の接合型ＦＥＴの低電位側では低い電圧でピンチオフされる。
この発明によれば、スイッチング素子ブロックから制御回路への電力供給が可能となるため、起動抵抗等による電力損失が少なくなり、電力変換効率が高い発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
この発明によれば、第１のスイッチング素子の動作を停止させている間（オフ状態のまま）、発光ダイオードが微弱な発光を行うことを防止できる。
この発明によれば、スイッチング素子ブロックから制御回路への電力供給が可能となるため、起動抵抗等による電力損失が少なくなり、電力変換効率が高い発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
この発明によれば、第１のスイッチング素子の動作を停止させている間（オフ状態のまま）、発光ダイオードが微弱な発光を行うことを防止できる。
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発光ダイオード駆動用半導体回路において、前記第１の接合型ＦＥＴと前記基準電圧端子との間にレギュレータを有することを特徴とする。
この発明によれば、制御回路動作中の基準電圧を一定に保つことが出来るため、第１のスイッチング素子の制御を安定して実現できる。
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発光ダイオード駆動用半導体回路において、前記電流検出回路は、前記第１のスイッチング素子のオン電圧を検出することにより、前記第１のスイッチング素子の電流を検出することを特徴とする。
この発明は、第１のスイッチング素子のオン電圧を検出することにより、電力損失を低減したスイッチング素子の電流検出、すなわち発光ダイオードに流れる電流ピーク値の検出を実現できる。
この発明によれば、電力変換効率が高い発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
この発明によれば、電力変換効率が高い発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発光ダイオード駆動用半導体回路において、前記第１のスイッチング素子に流れる電流に対して一定の小さい電流比を有する第２のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子と直列に接続された抵抗と、を前記第１のスイッチング素子と並列に、前記第１の入力端子とグランド電位との間に接続し、前記電流検出回路は、前記抵抗の両端の電圧を検出することにより、前記第１のスイッチング素子の電流を検出することを特徴とする。
この発明は、第１のスイッチング素子がオフ状態からオン状態に移行するときであっても、第１のスイッチング素子に流れる電流を正確に検出できる。
この発明は、抵抗により直接大電流を検出しないため、電力損失を低減したスイッチング素子の電流検出、すなわち発光ダイオードに流れる電流ピーク値の検出を実現できる。
この発明によれば、電力変換効率が高い発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
この発明は、抵抗により直接大電流を検出しないため、電力損失を低減したスイッチング素子の電流検出、すなわち発光ダイオードに流れる電流ピーク値の検出を実現できる。
この発明によれば、電力変換効率が高い発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の発光ダイオード駆動用半導体回路において、前記発光ダイオード駆動用半導体回路が、検出基準電圧を入力する第３の入力端子を更に有し、前記制御回路は、外部から前記第３の入力端子に入力される前記検出基準電圧に応じて、前記第１のスイッチング素子のオン期間を変えることにより、前記発光ダイオードの発光輝度を調整することを特徴とする。
この発明は、調光機能を有した電力変換効率の高い発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれかに記載の発光ダイオード駆動用半導体回路において、前記発光ダイオード駆動用半導体回路が、前記第１の接合型ＦＥＴの低電位側に接続された入力電圧検出回路を更に有し、前記制御回路は、前記入力電圧検出回路の検出電圧が所定値以上においてのみ、前記第１のスイッチング素子を断続的にオンオフ制御することを特徴とする。
この発明によれば、制御回路のオンオフ制御の起動開始電圧のばらつきを低減することができる。
この発明は、抵抗による直接的な入力電圧の検出ではないため、電力変換効率が高い入力電圧検出機能を有した発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
この発明は、抵抗による直接的な入力電圧の検出ではないため、電力変換効率が高い入力電圧検出機能を有した発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路において、前記電源電圧又は前記発光ダイオードの出力電圧を抵抗を介して入力する第４の入力端子を更に有し、前記第１の接合型ＦＥＴの高電位側を前記第４の入力端子と接続し、前記抵抗によって、前記第１の接合型ＦＥＴの低電位側に接続された前記入力電圧検出回路の検出電圧を調整することを特徴とする。
この発明によれば、抵抗で、スイッチング素子ブロックの第１の接合型ＦＥＴにおける高電位側の電圧に対する低電位側の電圧のピンチオフ電圧を調整できる。
この発明によれば、簡単に入力電圧検出値を調整可能な、電力変換効率の高い、入力電圧検出機能を有した発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
この発明によれば、簡単に入力電圧検出値を調整可能な、電力変換効率の高い、入力電圧検出機能を有した発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路において、前記発光ダイオードの出力電圧を入力する前記第１の入力端子、又は前記電源電圧を入力する前記第２の入力端子に接続された第２の接合型ＦＥＴと、スイッチを切り替えることにより一端を前記第１の接合型ＦＥＴ又は前記第２の接合型ＦＥＴのいずれかと接続され、他端を前記レギュレータと接続された切り替えスイッチ回路と、を更に有し、前記切り替えスイッチ回路は、前記入力電圧検出回路の前記検出電圧が所定値よりも小さい間前記第１の接合型ＦＥＴと接続し、前記検出電圧が所定値以上になれば前記第２の接合型ＦＥＴと接続することを特徴とする。
この発明によれば、検出電圧が所定値に達した後の入力電圧検出値調整用の抵抗による電力損失を低減できる。
この発明によれば、請求項１０に記載の発明よりも電力変換効率の高い、入力電圧検出機能を有した発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
この発明によれば、請求項１０に記載の発明よりも電力変換効率の高い、入力電圧検出機能を有した発光ダイオード駆動用半導体回路を実現できる。
請求項１２に記載の発明は、請求項１から請求項１１のいずれかの請求項に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路において、前記第１のスイッチング素子の温度を検出する過熱保護回路を更に有し、前記制御回路は、前記過熱保護回路の検出する温度が所定の温度より高い場合に、前記第１のスイッチング素子をオフすることを特徴とする。
この発明によれば、更なる発光ダイオード駆動用半導体回路の安全性確保を実現できる。
請求項１３に記載の発明は、電圧源から電源電圧を印加されるチョークコイルと、前記チョークコイルと直列に接続された１つ以上の発光ダイオードと、一端を前記チョークコイルに接続され、他端を前記発光ダイオードに接続されて、前記チョークコイルに生じる逆起電力を前記発光ダイオードに供給するダイオードと、を有する発光ダイオードブロックと、前記発光ダイオードブロックを制御する請求項１から請求項１２のいずれかの請求項に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路と、を有することを特徴とする発光ダイオード駆動装置である。
以上のように構成することにより、第１のスイッチング素子がオン状態にあるときは、チョークコイル→発光ダイオード→第１のスイッチング素子、の向きに電流が流れる。第１のスイッチング素子がオフ状態にあるときは、チョークコイルと発光ダイオードとダイオードで構成される回路ループを、チョークコイル→発光ダイオード→ダイオードの向きに電流が流れる。この発明は、降圧チョッパのような動作をする。
この発明によれば、電力変換効率が高く、部品点数が少なく小型で、入力電圧が変動しても発光ダイオードに流れる電流を定電流で制御する発光ダイオード駆動装置を実現できる。
この発明によれば、電力変換効率が高く、部品点数が少なく小型で、入力電圧が変動しても発光ダイオードに流れる電流を定電流で制御する発光ダイオード駆動装置を実現できる。
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の発光ダイオード駆動装置において、前記発光ダイオードブロックが、前記発光ダイオードに逆電圧が印加されることを防止する逆電圧破壊防止回路を更に有することを特徴とする。
この発明によれば、発光ダイオードに逆電圧がかかった場合に、発光ダイオードが破壊することを防ぐことができる。
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の発光ダイオード駆動装置において、前記ダイオードの逆回復時間が１００ｎｓｅｃ以下であることを特徴とする。
この発明によれば、第１のスイッチング素子がオフ状態からオン状態に移行する過渡状態において、ダイオードでの電力損失が低減することが可能となる。
本発明によれば、高電力変換効率で、小型の発光ダイオード駆動用半導体回路、及びそれを有する発光ダイオード駆動装置を実現することができる。
本発明によれば、入力電圧の変動に対して発光ダイオードに流れる電流を精度良く制御できる発光ダイオード駆動用半導体装置、及びそれを有する発光ダイオード駆動装置を実現することができる。
本発明によれば、入力電圧の変動に対して発光ダイオードに流れる電流を精度良く制御できる発光ダイオード駆動用半導体装置、及びそれを有する発光ダイオード駆動装置を実現することができる。
本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、以下に図面とともに記載する。
《実施の形態１》
図１〜４を用いて、本発明の実施の形態１の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１は本発明の実施の形態１である発光ダイオード駆動装置を表す。
図１において、電源電圧を出力するＡＣ電源１（電圧源）の両端には、電源電圧を整流する整流回路２の一方の両端が接続されている。整流回路２の他方の両端には、電源電圧を安定化させるための平滑コンデンサ３が接続されている。ＡＣ電源１の電源電圧は、整流回路２により整流され、平滑コンデンサ３により平滑されて、直流電圧Ｖｉｎになる。
図１〜４を用いて、本発明の実施の形態１の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１は本発明の実施の形態１である発光ダイオード駆動装置を表す。
図１において、電源電圧を出力するＡＣ電源１（電圧源）の両端には、電源電圧を整流する整流回路２の一方の両端が接続されている。整流回路２の他方の両端には、電源電圧を安定化させるための平滑コンデンサ３が接続されている。ＡＣ電源１の電源電圧は、整流回路２により整流され、平滑コンデンサ３により平滑されて、直流電圧Ｖｉｎになる。
平滑コンデンサ３の高電位側にチョークコイル４の一端とダイオード５のカソード端子とが接続される。チョークコイル４は直流電圧Ｖｉｎを印加される。チョークコイル４の他端に、発光ダイオード６のアノード端子が接続される。発光ダイオード６はチョークコイル４と直列に接続される。発光ダイオード６は、１つあるいは複数の直列接続された発光ダイオード群である。発光ダイオード６のカソード端子に、ダイオード５のアノード端子が接続される。ダイオード５はチョークコイル４と発光ダイオード６とに並列に接続され、チョークコイル４に生じる逆起電力を発光ダイオード６に供給する。チョークコイル４、ダイオード５、及び発光ダイオード６をまとめて「発光ダイオードブロック」と呼ぶ。
本発明の実施の形態１の発光ダイオード駆動用半導体回路１０１は、発光ダイオード６のカソード端子と接続されて、上記の発光ダイオードブロックを制御する。コンデンサ１１は、発光ダイオード駆動用半導体回路１０１のＶＣＣ端子（基準電圧端子）１４とＧＮＤ／ＳＯＵＲＣＥ端子１０との間に接続される。
本発明の実施の形態１の発光ダイオード駆動装置は、発光ダイオードブロック（チョークコイル４、ダイオード５、及び発光ダイオード６）、発光ダイオード駆動用半導体回路１０１、及びコンデンサ１１を有する。
図１に示す本発明の発光ダイオード駆動装置は、直流電圧Ｖｉｎを入力電圧として入力している。本発明の発光ダイオード駆動装置は、ＡＣ電源１に代えて、ＤＣ電源の出力電圧を入力してもよい。
図１に示す本発明の発光ダイオード駆動装置は、直流電圧Ｖｉｎを入力電圧として入力している。本発明の発光ダイオード駆動装置は、ＡＣ電源１に代えて、ＤＣ電源の出力電圧を入力してもよい。
発光ダイオード駆動用半導体回路１０１は、発光ダイオード６のカソード端子に接続されて発光ダイオード６の出力電圧を入力するＤＲＡＩＮ端子７（第１の入力端子）、グランド電位と接続されるＧＮＤ／ＳＯＵＲＣＥ端子１０、基準電圧Ｖｃｃを出力するＶＣＣ端子１４、ＤＲＡＩＮ端子７とＧＮＤ／ＳＯＵＲＣＥ端子１０に両端を接続され、発光ダイオード６に流れる電流を制御するためのスイッチング素子ブロック１１１、スイッチング素子ブロックの電圧ＶＪに基づいて、スイッチング素子ブロック１１１を制御するための制御回路１１２、スイッチング素子ブロック１１１に流れる電流を検出するためのドレイン電流検出回路１１３、スイッチング素子ブロック１１１の動作の起動／停止を制御するための起動／停止回路１１４を有する。
スイッチング素子ブロック１１１は、接合型ＦＥＴ８（第１の接合型ＦＥＴ）とスイッチング素子９（第１のスイッチング素子）との直列接続で構成される。実施の形態１において、接合型ＦＥＴ８とスイッチング素子９とは、共通のパッケージに入っている。実施の形態１において、スイッチング素子９はＮ型ＭＯＳＦＥＴである。
接合型ＦＥＴ８の一端（高電位側）はＤＲＡＩＮ端子７に接続され、他端（低電位側）はスイッチング素子９の一端に接続される。接合型ＦＥＴ８の高電位側の電圧（ＤＲＡＩＮ端子７の電圧）をＶＤ、低電位側の電圧をＶＪとすると、電圧ＶＤと電圧ＶＪの関係は図３に示すようになる（図３についての詳細は後述する）。
スイッチング素子９の他端は、ＧＮＤ／ＳＯＵＲＣＥ端子１０に接続される。スイッチング素子９は、制御回路１１２の出力信号に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦを切り換える。これにより、発光ダイオード６に流れる電流が制御される。
接合型ＦＥＴ８の一端（高電位側）はＤＲＡＩＮ端子７に接続され、他端（低電位側）はスイッチング素子９の一端に接続される。接合型ＦＥＴ８の高電位側の電圧（ＤＲＡＩＮ端子７の電圧）をＶＤ、低電位側の電圧をＶＪとすると、電圧ＶＤと電圧ＶＪの関係は図３に示すようになる（図３についての詳細は後述する）。
スイッチング素子９の他端は、ＧＮＤ／ＳＯＵＲＣＥ端子１０に接続される。スイッチング素子９は、制御回路１１２の出力信号に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦを切り換える。これにより、発光ダイオード６に流れる電流が制御される。
制御回路１１２は、接合型ＦＥＴ８の低電位側とＶＣＣ端子１４との間に接続され、基準電圧Ｖｃｃを一定の値に制御するためのレギュレータ１２、起動停止回路１１４の出力信号と発振器１７のＭＡＸ ＤＵＴＹ信号とＲＳフリップフロップ１８の出力信号とを入力し、ＧＡＴＥ端子２１を介してスイッチング素子９にＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力するＡＮＤ回路１５、ＭＡＸ ＤＵＴＹ信号とＣＬＯＣＫとを出力する発振器１７、ＡＮＤ回路１５の出力信号を入力し、電流を検出しない時間を設けるためのパルスをＡＮＤ回路１９に出力するオン時ブランキングパルス発生器１６、発振器１７のＭＡＸ ＤＵＴＹ信号の反転信号とＡＮＤ回路１９の出力信号を入力するＯＲ回路２０、発振器１７のＣＬＯＣＫ信号をセット端子に入力し、ＯＲ回路２０の出力信号をリセット端子に入力するＲＳフリップフロップ回路１８、ドレイン電流検出回路１１３とオン時ブランキングパルス発生器１６の出力信号を入力し、その論理積を出力するＡＮＤ回路１９、グランド電位と接続される端子２２を有する。
レギュレータ１２は、一端を接合型ＦＥＴ８とスイッチング素子９との間に接続されて、電圧ＶＪを入力して、基準電圧Ｖｃｃを出力する。レギュレータ１２は、基準電圧Ｖｃｃが一定となるように制御して、他端に接続されたＶＣＣ端子１４に出力する。
起動／停止回路１１４は、基準電圧Ｖｃｃを入力し、基準電圧Ｖｃｃが所定値以上であれば起動信号（Ｈｉｇｈの出力信号）を出力し、基準電圧Ｖｃｃが所定値よりも小さければ停止信号（Ｌｏｗの出力信号）を出力する。
起動／停止回路１１４は、基準電圧Ｖｃｃを入力し、基準電圧Ｖｃｃが所定値以上であれば起動信号（Ｈｉｇｈの出力信号）を出力し、基準電圧Ｖｃｃが所定値よりも小さければ停止信号（Ｌｏｗの出力信号）を出力する。
ドレイン電流検出回路１１３は比較器１３で構成される。比較器１３は、接合型ＦＥＴ８の低電位側の電圧ＶＪをプラス端子に入力し、マイナス端子に検出基準電圧Ｖｓｎを入力する。比較器１３は、電圧ＶＪが検出基準電圧Ｖｓｎよりも大きければＨｉｇｈを出力し、電圧ＶＪが検出基準電圧Ｖｓｎよりも小さければＬｏｗを出力する。比較器１３の出力信号は、ＡＮＤ回路１９に入力される。スイッチング素子９に流れる電流は、スイッチング素子９のオン電圧をドレイン電流検出回路１１３の検出基準電圧Ｖｓｎと比較することにより検出される。この検出基準電圧Ｖｓｎによって、発光ダイオードの発光輝度を予め設定しておくことができる。
オン時ブランキングパルス発生器１６は、ＡＮＤ回路１５の出力信号を入力し、スイッチング素子９がオフからオンに切り替わってからある一定の時間（例えば数百ｎｓｅｃ）Ｌｏｗの出力信号を出力する。オン時ブランキングパルス発生器１６は、それ以外ではＨｉｇｈの出力信号を出力する。
一般に、スイッチング素子９がオフからオンに切り替わるとき、スイッチング素子自体のＣ（容量）や、配線長に起因したＣ（容量）やＬ（インダクタンス）によって、過渡的な電流が流れる。また、スイッチング素子９のドレイン−ソース間電圧は、スイッチング素子９がオフからオンに切り替わってからある一定の時間（一般的には数百ｎｓｅｃ）かかって入力電圧Ｖｉｎからオン電圧まで低下していく。そのため、電圧がオン電圧まで低下するまでの間、ドレイン電流検出回路１１３がオン電圧と検出基準電圧Ｖｓｎとを比較しても、ドレイン電流ＩＤを正確に検出できない。このドレイン電流に基づいて動作すると、制御回路１１２は安定したオンオフ制御をできなくなる。そのため、制御回路１１２は、オン時ブランキングパルス発生器１６により、電流を検出しない時間を設けて、ドレイン電流検出回路１１３による正しくない検出結果を用いることを防いでいる。
一般に、スイッチング素子９がオフからオンに切り替わるとき、スイッチング素子自体のＣ（容量）や、配線長に起因したＣ（容量）やＬ（インダクタンス）によって、過渡的な電流が流れる。また、スイッチング素子９のドレイン−ソース間電圧は、スイッチング素子９がオフからオンに切り替わってからある一定の時間（一般的には数百ｎｓｅｃ）かかって入力電圧Ｖｉｎからオン電圧まで低下していく。そのため、電圧がオン電圧まで低下するまでの間、ドレイン電流検出回路１１３がオン電圧と検出基準電圧Ｖｓｎとを比較しても、ドレイン電流ＩＤを正確に検出できない。このドレイン電流に基づいて動作すると、制御回路１１２は安定したオンオフ制御をできなくなる。そのため、制御回路１１２は、オン時ブランキングパルス発生器１６により、電流を検出しない時間を設けて、ドレイン電流検出回路１１３による正しくない検出結果を用いることを防いでいる。
ＡＮＤ回路１９は、ドレイン電流検出回路１１３の出力信号とオン時ブランキングパルス発生器１６の出力信号とを入力して、両方の信号がＨｉｇｈのときにＨｉｇｈを出力し、それ以外のときはＬｏｗを出力する。スイッチング素子９のオフ状態からオン状態に切り替わるときに発生するリンギングによって、スイッチング素子９のオンオフ制御が誤動作することを、オン時ブランキングパルス発生器１６の出力信号とドレイン電流検出回路１１３の出力信号をＡＮＤ回路１９に入力することで防いでいる。
ＯＲ回路２０は、ＡＮＤ回路１９の出力信号と発振器１７のＭＡＸ ＤＵＴＹの反転信号とを入力し、少なくともいずれか一方がＨｉｇｈであればＨｉｇｈを出力し、両方の信号がＬｏｗのときはＬｏｗを出力する。即ち、スイッチング素子９のオンデューティーは、発振器１７のＭＡＸ ＤＵＴＹ信号の反転信号とドレイン電流検出回路１１３の出力信号とが入力されたＯＲ回路２０の出力信号により規定される。
ＲＳフリップフロップ回路１８は、セット端子に発振器１７のＣＬＯＣＫを入力し、リセット端子にＯＲ回路２０の出力信号を入力する。
ＡＮＤ回路１５は、起動／停止回路１１４の出力信号、発振器１７のＭＡＸ ＤＵＴＹ信号、及びＲＳフリップフロップ回路１８の出力信号を入力し、いずれもがＨｉｇｈであればＨｉｇｈを出力し、それ以外のときはＬｏｗを出力する。このＡＮＤ回路１５の出力信号に基づいて、スイッチング素子９はオン／オフを切り換える。
ＡＮＤ回路１５は、起動／停止回路１１４の出力信号、発振器１７のＭＡＸ ＤＵＴＹ信号、及びＲＳフリップフロップ回路１８の出力信号を入力し、いずれもがＨｉｇｈであればＨｉｇｈを出力し、それ以外のときはＬｏｗを出力する。このＡＮＤ回路１５の出力信号に基づいて、スイッチング素子９はオン／オフを切り換える。
図２及び図３を用いて、本発明の実施の形態１の発光ダイオード駆動装置の動作を説明する。図２は実施の形態１の発光ダイオード駆動装置を用いた場合の、直流電圧（Ｖｉｎ）の波形、ＤＲＡＩＮ端子電圧（ＶＤ）の波形、ＶＣＣ端子電圧（Ｖｃｃ）の波形、ＤＲＡＩＮ電流（ＩＤ）の波形、チョークコイル電流（ＩＬ）の波形（即ち発光ダイオードに流れる電流の波形）、検出基準電圧（Ｖｓｎ）の波形を示す。
図３は、電圧ＶＤ（接合型ＦＥＴ８の高電位側）と電圧ＶＪ（接合型ＦＥＴ８の低電位側）との関係を示す。起動開始電圧ＶＤＳＴＡＲＴは、制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御が開始されるときの接合型ＦＥＴ８の高電位側の電圧（ＤＲＡＩＮ端子７の電圧）ＶＤの値である。
図３は、電圧ＶＤ（接合型ＦＥＴ８の高電位側）と電圧ＶＪ（接合型ＦＥＴ８の低電位側）との関係を示す。起動開始電圧ＶＤＳＴＡＲＴは、制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御が開始されるときの接合型ＦＥＴ８の高電位側の電圧（ＤＲＡＩＮ端子７の電圧）ＶＤの値である。
図２において、直流電圧Ｖｉｎは、ＡＣ電源１と整流回路２と平滑コンデンサ３により得られる電圧である。直流電圧Ｖｉｎは、チョークコイル４と発光ダイオード６を介してスイッチング素子ブロック１１１の接合型ＦＥＴ８の高電位側に印加される。接合型ＦＥＴ８の高電位側の電圧ＶＤは徐々に上昇する（図２の第１期間）。図３に示すように、接合型ＦＥＴ８の低電位側の電圧ＶＪは、高電位側の電圧ＶＤの上昇とともに上昇する（領域Ａ）。高電位側の電圧ＶＤが更に上昇して所定の電圧ＶＤＰ以上になると、ピンチオフにより、低電位側の電圧ＶＪは一定の電圧値ＶＪＰになる（領域Ｂ）。
接合型ＦＥＴ８の低電位側に接続されたレギュレータ１２により、制御回路１１２のＶＣＣ端子１４の電圧Ｖｃｃは上昇する。
ＶＣＣ端子１４の電圧Ｖｃｃが起動／停止回路１１４の起動電圧Ｖｃｃ０に達すると（この時、接合型ＦＥＴ８の高電位側の電圧ＶＤ＝ＶＤＳＴＡＲＴである。）、起動／停止回路１１４は起動信号を出力し、制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御が開始される（図２の第２期間）。制御回路１１２の停止は、ＶＣＣ端子１４の電圧が起動／停止回路１１４の停止電圧を下回ることで制御される。ＶＣＣ端子１４の電圧Ｖｃｃはレギュレータ１２により常に一定電圧Ｖｃｃ０となるように制御される。
ＶＣＣ端子１４の電圧Ｖｃｃが起動／停止回路１１４の起動電圧Ｖｃｃ０に達すると（この時、接合型ＦＥＴ８の高電位側の電圧ＶＤ＝ＶＤＳＴＡＲＴである。）、起動／停止回路１１４は起動信号を出力し、制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御が開始される（図２の第２期間）。制御回路１１２の停止は、ＶＣＣ端子１４の電圧が起動／停止回路１１４の停止電圧を下回ることで制御される。ＶＣＣ端子１４の電圧Ｖｃｃはレギュレータ１２により常に一定電圧Ｖｃｃ０となるように制御される。
スイッチング素子９の発振周波数及びＭＡＸオンデューティーは、それぞれ発振器１７のＣＬＯＣＫ信号及びＭＡＸ ＤＵＴＹ信号により規定される。スイッチング素子９に流れる電流は、スイッチング素子９のオン電圧をドレイン電流検出回路１１３の検出基準電圧Ｖｓｎと比較することにより検出される。
スイッチング素子９がオンして、スイッチング素子９のオン電圧がＶｓｎに達すると、発振器１７の次のＣＬＯＣＫ信号がＲＳフリップフロップ１８のセット端子に入力されるまで、スイッチング素子９をオフ状態にする。即ち、スイッチング素子９のオンデューティーは、発振器１７のＭＡＸ ＤＵＴＹ信号の反転信号とドレイン電流検出回路１１３の出力信号が入力されたＯＲ回路２０の出力信号により規定される。
スイッチング素子９がオンして、スイッチング素子９のオン電圧がＶｓｎに達すると、発振器１７の次のＣＬＯＣＫ信号がＲＳフリップフロップ１８のセット端子に入力されるまで、スイッチング素子９をオフ状態にする。即ち、スイッチング素子９のオンデューティーは、発振器１７のＭＡＸ ＤＵＴＹ信号の反転信号とドレイン電流検出回路１１３の出力信号が入力されたＯＲ回路２０の出力信号により規定される。
以上のように、制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御がなされ、スイッチング素子９に流れる電流ＩＤは、図２に示すようになる。
スイッチング素子９がオン状態であるとき、ＩＤＰをピークとする電流ＩＤが、チョークコイル４→発光ダイオード６→スイッチング素子９の向きに流れる。チョークコイル４に流れる電流（即ち、発光ダイオード６に流れる電流）は、図２のＩＬに示すような波形となる。スイッチング素子９がオン状態のとき、電流ＩＬ＝電流ＩＤである。
スイッチング素子９がオフ状態のとき、電流ＩＬがチョークコイル４→発光ダイオード６→ダイオード５の閉ループを流れる。
従って、発光ダイオード６に流れる電流の平均電流は、図２のＩＬ０となる。
スイッチング素子９がオン状態であるとき、ＩＤＰをピークとする電流ＩＤが、チョークコイル４→発光ダイオード６→スイッチング素子９の向きに流れる。チョークコイル４に流れる電流（即ち、発光ダイオード６に流れる電流）は、図２のＩＬに示すような波形となる。スイッチング素子９がオン状態のとき、電流ＩＬ＝電流ＩＤである。
スイッチング素子９がオフ状態のとき、電流ＩＬがチョークコイル４→発光ダイオード６→ダイオード５の閉ループを流れる。
従って、発光ダイオード６に流れる電流の平均電流は、図２のＩＬ０となる。
上記のように構成された本発明の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置は下記の（１）〜（４）の効果を有する。
（１）本発明は、抵抗が不要であるため、起動時の電力損失がない。一般的に、従来の発光ダイオード駆動用半導体回路に対する電力供給は、入力電圧（高電圧）から直流的に抵抗を介して行われる。この電力供給は起動・停止のみならず、通常動作中も同じように行われるため、抵抗での電力損失が発生する。しかし、本発明の実施の形態１の構成にすれば、このような抵抗は不要であるため、電力損失がない。
（１）本発明は、抵抗が不要であるため、起動時の電力損失がない。一般的に、従来の発光ダイオード駆動用半導体回路に対する電力供給は、入力電圧（高電圧）から直流的に抵抗を介して行われる。この電力供給は起動・停止のみならず、通常動作中も同じように行われるため、抵抗での電力損失が発生する。しかし、本発明の実施の形態１の構成にすれば、このような抵抗は不要であるため、電力損失がない。
（２）本発明は、ドレイン電流検出回路１１３によりスイッチング素子９のオン電圧を検出することによって、スイッチング素子９に流れる電流ＩＤを検出するため、従来例のような電流検出用の抵抗が不要となる。本発明によれば、電流検出用の抵抗による電力損失が発生しない。
（３）本発明は、接合型ＦＥＴ８を使用することにより、入力電源として低電圧から高電圧まで使用できる。本発明によれば、部品点数の少ない、小型の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置で、安定した発光輝度を得ることができる。
（４）本発明は、ドレイン電流検出回路の検出基準電圧Ｖｓｎを変えることで、発光ダイオードの発光輝度を予め設定しておくことができる。
尚、図１中において、スイッチング素子ブロック１１１、制御回路１１２、ドレイン電流検出回路１１３、及び起動／停止回路１１４を同一基板上に形成した発光ダイオード駆動用半導体回路１０１とすることで、更なる発光ダイオード駆動装置の小型化が実現できる。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。
なお、図４に示したように、発光ダイオード６と直列に逆電圧破壊防止回路４０１を、あるいは発光ダイオード６と並列に逆電圧破壊防止回路４０２を設けることにより、発光ダイオード６に逆電圧がかかった場合に、発光ダイオード６が破壊することを防ぐことができる。
なお、スイッチング素子９がオフ状態からオン状態に移行する過渡状態において、ダイオード５の逆回復時間（Ｔｒｒ）が遅いと電力損失が大きくなるため、本発明の実施の形態１のダイオード５の逆回復時間（Ｔｒｒ）は１００ｎｓｅｃ以下である。
《実施の形態２》
図５及び図６を用いて、本発明の実施の形態２の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図５は本発明の実施の形態２の発光ダイオード駆動装置である。
図５に示す本発明の実施の形態２の発光ダイオード駆動装置においては、発光ダイオード駆動用半導体回路１０１のドレイン電流検出回路１１３の検出基準電圧Ｖｓｎを決める端子ＳＮを外部端子５２１（第３の入力端子）とする。それ以外については、実施の形態２の発光ダイオード駆動装置の回路構成は、図１に示す実施の形態１と基本的に同じである。
図５及び図６を用いて、本発明の実施の形態２の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図５は本発明の実施の形態２の発光ダイオード駆動装置である。
図５に示す本発明の実施の形態２の発光ダイオード駆動装置においては、発光ダイオード駆動用半導体回路１０１のドレイン電流検出回路１１３の検出基準電圧Ｖｓｎを決める端子ＳＮを外部端子５２１（第３の入力端子）とする。それ以外については、実施の形態２の発光ダイオード駆動装置の回路構成は、図１に示す実施の形態１と基本的に同じである。
図６を用いて、本発明の実施の形態２の発光ダイオード駆動装置の動作を説明する。図６は実施の形態２の発光ダイオード駆動装置を用いた場合の、直流電圧（Ｖｉｎ）の波形、ＤＲＡＩＮ端子電圧（ＶＤ）の波形、ＶＣＣ端子電圧（Ｖｃｃ）の波形、ＤＲＡＩＮ電流（ＩＤ）の波形、チョークコイル電流（ＩＬ）の波形（即ち発光ダイオードに流れる電流の波形）、検出基準端子電圧（Ｖｓｎ）の波形を示す。
本発明の実施の形態２の発光ダイオード駆動装置の起動・停止に関しては、本発明の実施の形態１の発光ダイオード駆動装置と同じであるため、説明を省略する。
本発明の実施の形態２の発光ダイオード駆動装置の起動・停止に関しては、本発明の実施の形態１の発光ダイオード駆動装置と同じであるため、説明を省略する。
実施の形態２のドレイン電流検出回路１１３の検出基準電圧Ｖｓｎは、外部端子ＳＮ５２１に入力される電圧により可変である。例えば、図６に示すように外部端子ＳＮ５２１に入力する電圧Ｖｓｎを３段階で徐々に低下させた場合、ドレイン電流検出回路１１３のドレイン電流検出レベルも３段階で徐々に低下するため、スイッチング素子９に流れる電流ＩＤも３段階で徐々に低下する。これにより、スイッチング素子９には、図６のＩＤで示すようにＰＷＭ制御された電流が流れる。チョークコイル４に流れる電流ＩＬ（即ち、発光ダイオード６に流れる電流）は図５で示すようになり、発光ダイオード６の平均電流ＩＬ０は図５のように３段階で低下する。このように外部端子ＳＮ５２１に入力するＶｓｎ電圧により、発光ダイオード６の平均電流が変化するため、実施の形態２の発光ダイオード駆動装置は、発光ダイオード６を調光することが可能となる。
なお、実施の形態２のドレイン電流検出回路１１３は、検出基準電圧Ｖｓｎの変動に対して発光ダイオード６の平均電流が比例して変化するように、動作した。これに代えて、ドレイン電流検出回路１１３は、検出基準電圧Ｖｓｎの変動に対して発光ダイオード６の平均電流が反比例して変化するように、動作してもよい（以降の実施の形態においても同様である）。
本発明の実施の形態２の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、本発明の実施の形態１において示した効果に加えて、更に下記の効果を有する。
本発明の実施の形態２の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、ドレイン電流検出回路の検出基準電圧を決める端子を外部端子ＳＮ５２１とすることにより、外部から容易に発光ダイオード６の発光輝度を調整することができる。即ち、本発明の実施の形態２の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、調光機能を有する。
本発明の実施の形態２の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、ドレイン電流検出回路の検出基準電圧を決める端子を外部端子ＳＮ５２１とすることにより、外部から容易に発光ダイオード６の発光輝度を調整することができる。即ち、本発明の実施の形態２の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、調光機能を有する。
《実施の形態３》
図７及び図８を用いて、本発明の実施の形態３の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図７は本発明の実施の形態３の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態３の発光ダイオード駆動装置は、クランプ回路７２２を実施の形態２のスイッチング素子ブロック１１１に並列接続した。それ以外については、本発明の実施の形態３の発光ダイオード駆動装置は、図５に示す本発明の実施の形態２の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
図７及び図８を用いて、本発明の実施の形態３の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図７は本発明の実施の形態３の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態３の発光ダイオード駆動装置は、クランプ回路７２２を実施の形態２のスイッチング素子ブロック１１１に並列接続した。それ以外については、本発明の実施の形態３の発光ダイオード駆動装置は、図５に示す本発明の実施の形態２の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
スイッチング素子９がオン状態からオフ状態へ移行するときに、配線容量や配線インダクタンスで生ずるリンギングにより、スイッチング素子ブロック１１１の高電位側の電圧ＶＤが、スイッチング素子９の耐圧を超える電圧となる場合がある。これが、スイッチング素子９の破壊につながる可能性がある。
実施の形態３の発光ダイオード駆動装置は、スイッチング素子９の耐圧よりも低いクランプ電圧を有するクランプ回路７２２をスイッチング素子ブロック１１１と並列に接続する。クランプ回路７２２は、一端を発光ダイオード６とＤＲＡＩＮ端子７との間に接続され、他端をＧＮＤ／ＳＯＵＲＣＥ端子１０に接続される。実施の形態３において、クランプ回路７２２は発光ダイオード駆動用半導体回路１０１に対して外付けされる。クランプ回路７２２は、スイッチング素子ブロック１１１の高電位側の電圧ＶＤをこのクランプ電圧でクランプし、スイッチング素子９の破壊を防ぐ。
実施の形態３の発光ダイオード駆動装置は、スイッチング素子９の耐圧よりも低いクランプ電圧を有するクランプ回路７２２をスイッチング素子ブロック１１１と並列に接続する。クランプ回路７２２は、一端を発光ダイオード６とＤＲＡＩＮ端子７との間に接続され、他端をＧＮＤ／ＳＯＵＲＣＥ端子１０に接続される。実施の形態３において、クランプ回路７２２は発光ダイオード駆動用半導体回路１０１に対して外付けされる。クランプ回路７２２は、スイッチング素子ブロック１１１の高電位側の電圧ＶＤをこのクランプ電圧でクランプし、スイッチング素子９の破壊を防ぐ。
図８は、クランプ回路７２２にツェナーダイオード８２２を用いた場合の発光ダイオード駆動装置を示す図である。実施の形態３のクランプ回路７２２には、図８に示すように例えばツェナーダイオード８２２を用いる。ツェナーダイオード８２２は、カソード端子をＤＲＡＩＮ端子７に接続し、アノード端子をＧＮＤ／ＳＯＵＲＣＥ端子１０に接続される。
本発明の実施の形態３の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置は、本発明の実施の形態１及び２において示した効果に加えて更に下記の効果を有する。
本発明の実施の形態３の発光ダイオード駆動装置は、制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御において、配線容量や配線インダクタンスにより発生するスイッチング素子ブロック１１１の高電位側の電圧ＶＤの跳ね上がりをスイッチング素子９の耐圧以下にクランプさせることが可能である。スイッチング素子９の破壊を防ぐことにより、更に安全性の高い発光ダイオード駆動装置を実現することができる。
以下の実施の形態においても同様に、クランプ回路７２２を追加することでスイッチング素子９の破壊を防ぐという効果を得ることができる。
本発明の実施の形態３の発光ダイオード駆動装置は、制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御において、配線容量や配線インダクタンスにより発生するスイッチング素子ブロック１１１の高電位側の電圧ＶＤの跳ね上がりをスイッチング素子９の耐圧以下にクランプさせることが可能である。スイッチング素子９の破壊を防ぐことにより、更に安全性の高い発光ダイオード駆動装置を実現することができる。
以下の実施の形態においても同様に、クランプ回路７２２を追加することでスイッチング素子９の破壊を防ぐという効果を得ることができる。
《実施の形態４》
図９を用いて、本発明の実施の形態４の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図９は本発明の実施の形態４の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態４の発光ダイオード駆動装置の発光ダイオード駆動用半導体回路１０１は、図５の実施の形態２の発光ダイオード駆動用半導体回路１０１に過熱保護回路９２３を追加した構成である。それ以外については、本発明の実施の形態４の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置は、実施の形態２の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
図９を用いて、本発明の実施の形態４の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図９は本発明の実施の形態４の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態４の発光ダイオード駆動装置の発光ダイオード駆動用半導体回路１０１は、図５の実施の形態２の発光ダイオード駆動用半導体回路１０１に過熱保護回路９２３を追加した構成である。それ以外については、本発明の実施の形態４の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置は、実施の形態２の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
過熱保護回路９２３は、スイッチング素子９の温度を検出する。特に、スイッチング素子９を有するスイッチング素子ブロック１１１と、過熱保護回路９２３を有する制御回路１１２とを発光ダイオード駆動用半導体回路１０１の同一の基板上に形成すると、過熱保護回路９２３の温度検出精度が高くなる。
過熱保護回路９２３はスイッチング素子９の異常な温度上昇を検出すると、スイッチング素子９を強制的にオフさせる信号を出力する。ＡＮＤ回路１５は、このオフ信号を入力し、スイッチング素子９を強制的にオフにする。これにより、スイッチング素子９の温度を下げることができる。
過熱保護回路９２３はスイッチング素子９の異常な温度上昇を検出すると、スイッチング素子９を強制的にオフさせる信号を出力する。ＡＮＤ回路１５は、このオフ信号を入力し、スイッチング素子９を強制的にオフにする。これにより、スイッチング素子９の温度を下げることができる。
スイッチング素子９の強制的なオフ状態の解除は、下記の２通りの方法がある。
（１）発光ダイオード駆動装置への電源供給を一端停止し、再度電源供給を開始するまでこのオフ状態を保持するラッチモード。
（２）過熱保護回路９２３により規定された温度以下になるまでスイッチング素子９をオフ状態に保持し、この規定された温度以下になれば自動的にオフ状態を解除する自己復帰モード。
（１）発光ダイオード駆動装置への電源供給を一端停止し、再度電源供給を開始するまでこのオフ状態を保持するラッチモード。
（２）過熱保護回路９２３により規定された温度以下になるまでスイッチング素子９をオフ状態に保持し、この規定された温度以下になれば自動的にオフ状態を解除する自己復帰モード。
本発明の実施の形態４の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置は、本発明の実施の形態２において示した効果に加えて更に下記の効果を有する。
本発明の実施の形態４の発光ダイオード駆動用半導体回路によれば、異常な温度上昇によるスイッチング素子９の破壊を回避することができるため、更に安全性の高い発光ダイオード駆動装置を実現できる。
以下の実施の形態においても同様に、過熱保護回路９２３を追加することで異常な温度上昇によるスイッチング素子９の破壊を回避するという効果を得ることができる。
本発明の実施の形態４の発光ダイオード駆動用半導体回路によれば、異常な温度上昇によるスイッチング素子９の破壊を回避することができるため、更に安全性の高い発光ダイオード駆動装置を実現できる。
以下の実施の形態においても同様に、過熱保護回路９２３を追加することで異常な温度上昇によるスイッチング素子９の破壊を回避するという効果を得ることができる。
《実施の形態５》
図１０を用いて、本発明の実施の形態５の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１０は本発明の実施の形態５の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態５の発光ダイオード駆動装置の発光ダイオード駆動用半導体回路は、ドレイン電流検出回路１１３の構成が図５に示す実施の形態２と異なる。それ以外については、本発明の実施の形態５の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態２の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
図１０を用いて、本発明の実施の形態５の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１０は本発明の実施の形態５の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態５の発光ダイオード駆動装置の発光ダイオード駆動用半導体回路は、ドレイン電流検出回路１１３の構成が図５に示す実施の形態２と異なる。それ以外については、本発明の実施の形態５の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態２の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
本発明の実施の形態５のドレイン電流検出回路１１３は、比較器１３に加えて、更にスイッチング素子１０２４（第２のスイッチング素子）と抵抗１０２５とを有する。スイッチング素子１０２４と抵抗１０２５とは直列に接続される。
スイッチング素子１０２４は、スイッチング素子９と並列に、一端を接合型ＦＥＴ８の低電位側と接続され、他端を抵抗１０２５と接続される。スイッチング素子１０２４は、スイッチング素子９に対して一定の小さい電流比を有する。スイッチング素子１０２４には、スイッチング素子９に流れる電流よりも小さい一定の電流比の電流が流れる。
抵抗１０２５は、スイッチング素子１０２４とＧＮＤ／ＳＯＵＲＣＥ端子１０との間に接続される。
スイッチング素子１０２４は、スイッチング素子９と並列に、一端を接合型ＦＥＴ８の低電位側と接続され、他端を抵抗１０２５と接続される。スイッチング素子１０２４は、スイッチング素子９に対して一定の小さい電流比を有する。スイッチング素子１０２４には、スイッチング素子９に流れる電流よりも小さい一定の電流比の電流が流れる。
抵抗１０２５は、スイッチング素子１０２４とＧＮＤ／ＳＯＵＲＣＥ端子１０との間に接続される。
実施の形態２のドレイン電流検出回路１１３は、スイッチング素子９のオン電圧を検出した。そのため、実施の形態２のドレイン電流検出回路１１３は、スイッチング素子９がオフ状態からオン状態に移行してから一定の時間（一般的には数百ｎsec）、ドレイン電流ＩＤを正確に検出できなかった。そこで、オン時ブランキングパルス発生器１６を設けて、ドレイン電流を検出しない時間を設けていた。
これに対し、実施の形態５のドレイン電流検出回路１１３は、スイッチング素子９に流れる電流ＩＤを抵抗１０２５の両端電圧で検出して、比較器１３に入力する。そのため、本発明の実施の形態５のドレイン電流検出回路１１３は、（抵抗１０２５に流れた電流×抵抗値）で決まる電圧と検出基準電圧Ｖｓｎとを比較するので、実施の形態２のように正確にドレイン電流を検出できなくなるという時間が生じない。
本発明の実施の形態５の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、本発明の実施の形態２において示した効果に加えて更に下記の効果を有する。
本発明の実施の形態５の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、スイッチング素子９がオフ状態からオン状態に移行するときであっても、ドレイン電流ＩＤを正確に検出できる。
本発明の実施の形態５の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、スイッチング素子９がオフ状態からオン状態に移行するときであっても、ドレイン電流ＩＤを正確に検出できる。
なお、スイッチング素子９がオフ状態からオン状態に切り替えた瞬間に、スイッチング素子自体の容量Ｃや、配線長に起因した容量ＣやインダクタンスＬによって、過渡的な電流が流れる。そのため、本発明の実施の形態５においては、スイッチング素子を安定にオンオフ動作させるために、オン時ブランキングパルス発生器１６を用いている。
《実施の形態６》
図１１を用いて、本発明の実施の形態６の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１１は本発明の実施の形態６の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態６の発光ダイオード駆動装置の発光ダイオード駆動用半導体回路は、スイッチング素子ブロック１１１の接合型ＦＥＴ１１０８の接続が図１０に示す実施の形態５と異なる。それ以外については、本発明の実施の形態６の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態５の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
図１１を用いて、本発明の実施の形態６の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１１は本発明の実施の形態６の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態６の発光ダイオード駆動装置の発光ダイオード駆動用半導体回路は、スイッチング素子ブロック１１１の接合型ＦＥＴ１１０８の接続が図１０に示す実施の形態５と異なる。それ以外については、本発明の実施の形態６の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態５の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
実施の形態１〜５のスイッチング素子ブロック１１１においては、接合型ＦＥＴ８とスイッチング素子９とが直列に接続されていた。実施の形態１〜５のスイッチング素子ブロック１１１は、接合型ＦＥＴ８とスイッチング素子９とを一体化して、一つのパッケージで構成する場合に適していた。
本発明の実施の形態６のスイッチング素子７は、接合型ＦＥＴ１１０８をＤＲＡＩＮ端子７とレギュレータ１２との間に接続し、スイッチング素子９をＤＲＡＩＮ端子７とＧＮＤ／ＳＯＵＲＣＥ端子１０との間に接続する。これは、接合型ＦＥＴ１１０８とスイッチング素子９とを別々のパッケージで構成する場合に適している。
本発明の実施の形態６のスイッチング素子７は、接合型ＦＥＴ１１０８をＤＲＡＩＮ端子７とレギュレータ１２との間に接続し、スイッチング素子９をＤＲＡＩＮ端子７とＧＮＤ／ＳＯＵＲＣＥ端子１０との間に接続する。これは、接合型ＦＥＴ１１０８とスイッチング素子９とを別々のパッケージで構成する場合に適している。
本発明の実施の形態６の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態５と同一の効果を有する。
《実施の形態７》
図１２を用いて、本発明の実施の形態７の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１２は本発明の実施の形態７の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態７の発光ダイオード駆動装置の発光ダイオード駆動用半導体回路は、図１１に示す実施の形態６の構成に入力電圧検出回路１２２９を追加した。それ以外については、本発明の実施の形態７の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態６の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
図１２を用いて、本発明の実施の形態７の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１２は本発明の実施の形態７の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態７の発光ダイオード駆動装置の発光ダイオード駆動用半導体回路は、図１１に示す実施の形態６の構成に入力電圧検出回路１２２９を追加した。それ以外については、本発明の実施の形態７の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態６の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
本発明の実施の形態７の接合型ＦＥＴ１１０８の高電位側の電圧ＶＤと低電位側の電圧ＶＪは、図３に示す関係である。実施の形態１で説明したように、この関係は大きく２つの領域Ａと領域Ｂとに分けられる。図３の電圧ＶＤＳＴＡＲＴは、制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御が開始されるときの接合型ＦＥＴ８の高電位側の電圧ＶＤである。図３において起動開始電圧ＶＤＳＴＡＲＴは領域Ａ内にあるが、接合型ＦＥＴ８の出来映えにより、起動開始電圧ＶＤＳＴＡＲＴの値にバラツキが発生する。そのため、図１１に示す実施の形態６の発光ダイオード駆動装置は、ある程度の入力電圧検出は可能であるが、精度の良い入力電圧検出はできない。
実施の形態７の発光ダイオード駆動装置は、接合型ＦＥＴ８の低電位側とＡＮＤ回路１５との間に入力電圧検出回路１２２９を接続する。実施の形態７において、入力電圧検出回路１２２９は制御回路１１２内に含まれる。入力電圧検出回路１２２９は、接合型ＦＥＴ８の低電位側の電圧ＶＪが所定値以上であればＨｉｇｈの信号を出力し、電圧ＶＪが所定値よりも小さければＬｏｗを出力する。これにより、実施の形態７は、オンオフ制御の起動開始電圧ＶＤＳＴＡＲＴのバラツキを低減することができる。
本発明の実施の形態７の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、本発明の実施の形態６において示した効果に加えて更に下記の効果を有する。
（１）入力電圧検出用の外付け部品が不要であるため、小型で高機能な発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置を実現できる。
（２）入力電圧検出精度が高く、且つ入力電圧検出に抵抗が不要なために、抵抗による電力損失が無い。
（１）入力電圧検出用の外付け部品が不要であるため、小型で高機能な発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置を実現できる。
（２）入力電圧検出精度が高く、且つ入力電圧検出に抵抗が不要なために、抵抗による電力損失が無い。
《実施の形態８》
図１３を用いて、本発明の実施の形態８の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１３は本発明の実施の形態８の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態８の発光ダイオード駆動装置の発光ダイオード駆動用半導体回路は、直流電圧Ｖｉｎを入力するＩＮ端子（第２の入力端子）１３０１を有し、スイッチング素子ブロック１１１の接合型ＦＥＴ８の高電位側の接続がＩＮ端子１３０１になっていることが、実施の形態７と異なる。それ以外については、本発明の実施の形態８の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態７の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
図１３を用いて、本発明の実施の形態８の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１３は本発明の実施の形態８の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態８の発光ダイオード駆動装置の発光ダイオード駆動用半導体回路は、直流電圧Ｖｉｎを入力するＩＮ端子（第２の入力端子）１３０１を有し、スイッチング素子ブロック１１１の接合型ＦＥＴ８の高電位側の接続がＩＮ端子１３０１になっていることが、実施の形態７と異なる。それ以外については、本発明の実施の形態８の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態７の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
実施の形態１〜７において、スイッチング素子９の動作を停止させている間（オフ状態のまま）における発光ダイオード駆動用半導体回路１０１への電力供給は、直流電源Ｖｉｎ→コイル４→発光ダイオード６→ＤＲＡＩＮ端子７→接合型ＦＥＴ端子８（又は１１０８）→ＶＣＣ端子１４の経路となるために、発光ダイオード６は微弱に発光してしまう。
これに対し、実施の形態８の発光ダイオード駆動装置においては、直流電源Ｖｉｎ→ＩＮ端子１３０１→接合型ＦＥＴ１１０８→ＶＣＣ端子１４の経路となり、発光ダイオード６を経由しないため、発光ダイオードは微弱な発光を行わない。
これに対し、実施の形態８の発光ダイオード駆動装置においては、直流電源Ｖｉｎ→ＩＮ端子１３０１→接合型ＦＥＴ１１０８→ＶＣＣ端子１４の経路となり、発光ダイオード６を経由しないため、発光ダイオードは微弱な発光を行わない。
本発明の実施の形態８の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、本発明の実施の形態７において示した効果に加えて更に下記の効果を有する。
本発明の実施の形態８の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、スイッチング素子９の動作を停止させている間（オフ状態のまま）、発光ダイオードの微弱な発光を防止できる。
本発明の実施の形態８の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、スイッチング素子９の動作を停止させている間（オフ状態のまま）、発光ダイオードの微弱な発光を防止できる。
《実施の形態９》
図１４及び図１５を用いて、本発明の実施の形態９の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１４は本発明の実施の形態９の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態９の発光ダイオード駆動装置は、図１２に示す実施の形態７の構成に、起動開始電圧ＶＤＳＴＡＲＴを変更するための抵抗１４３０と、電圧ＶＤを抵抗１４３０を介して入力するＩＮ端子１４０１（第４の入力端子）とを追加したことが、実施の形態７と異なる。それ以外については、本発明の実施の形態９の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態７の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
図１４及び図１５を用いて、本発明の実施の形態９の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１４は本発明の実施の形態９の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態９の発光ダイオード駆動装置は、図１２に示す実施の形態７の構成に、起動開始電圧ＶＤＳＴＡＲＴを変更するための抵抗１４３０と、電圧ＶＤを抵抗１４３０を介して入力するＩＮ端子１４０１（第４の入力端子）とを追加したことが、実施の形態７と異なる。それ以外については、本発明の実施の形態９の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態７の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
図１４に示すように、実施の形態９の発光ダイオード駆動装置は、発光ダイオード６のカソード端子とＩＮ端子１４０１の間に抵抗１４３０を接続する。つまり、抵抗１４３０は、発光ダイオード駆動用半導体回路１０１に外付けされる。
ＩＮ端子１４０１は、抵抗１４３０を介して電圧（電圧ＶＤ−抵抗１４３０の抵抗値×電流）を入力する。接合型ＦＥＴ１１０８の高電位側はＩＮ端子１４０１と接続される。抵抗１４３０により、ＤＲＡＩＮ端子７の電圧ＶＤと、接合型ＦＥＴ１１０８の低電位側の電圧ＶＪは、図１５に示すようになる。
ＩＮ端子１４０１は、抵抗１４３０を介して電圧（電圧ＶＤ−抵抗１４３０の抵抗値×電流）を入力する。接合型ＦＥＴ１１０８の高電位側はＩＮ端子１４０１と接続される。抵抗１４３０により、ＤＲＡＩＮ端子７の電圧ＶＤと、接合型ＦＥＴ１１０８の低電位側の電圧ＶＪは、図１５に示すようになる。
図１５は、実施の形態９におけるＤＲＡＩＮ端子７の電圧ＶＤと接合型ＦＥＴ１１０８の低電位側の電圧ＶＪとの関係を示す。図１５において、１５０１は本発明の実施の形態９における抵抗１４３０がある場合のＶＤ−ＶＪ特性であり、３０１は本発明の実施の形態１〜８における抵抗１４３０がない場合のＶＤ−ＶＪ特性である。
本発明の実施の形態９の起動開始電圧ＶＤＳＴＡＲＴは、抵抗１４３０が無い状態３０１と比べて、ＶＤの高電位側にシフトする。シフト量は、抵抗１４３０の抵抗値と接合型ＦＥＴ１１０８に流れる電流の積に依存する。そのため、抵抗１４３０の抵抗値を変更すれば、容易に起動開始電圧ＶＤＳＴＡＲＴを変更することができる。
本発明の実施の形態９の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、本発明の実施の形態７において示した効果に加えて更に下記の効果を有する。
本発明の実施の形態９の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、制御回路１１２内の入力電圧検出回路１２２９による起動開始電圧ＶＤＳＴＡＲＴのばらつきの調整だけでなく、外付け抵抗１４３０の抵抗値の変更により、容易に起動開始電圧ＶＤＳＴＡＲＴを変更できる。
本発明の実施の形態９の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、制御回路１１２内の入力電圧検出回路１２２９による起動開始電圧ＶＤＳＴＡＲＴのばらつきの調整だけでなく、外付け抵抗１４３０の抵抗値の変更により、容易に起動開始電圧ＶＤＳＴＡＲＴを変更できる。
《実施の形態１０》
図１６を用いて、本発明の実施の形態１０の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１６は本発明の実施の形態１０の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態１０の発光ダイオード駆動装置は、図１３に示す実施の形態８の構成に抵抗１６３０を追加し、直流電圧Ｖｉｎが抵抗１６３０とＩＮ端子１３０１とを介して、接合型ＦＥＴ８の高電位側に印加されていることが、実施の形態８と異なる。それ以外については、本発明の実施の形態１０の発光ダイオード駆動装置は、実施の形態８の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
図１６を用いて、本発明の実施の形態１０の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１６は本発明の実施の形態１０の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態１０の発光ダイオード駆動装置は、図１３に示す実施の形態８の構成に抵抗１６３０を追加し、直流電圧Ｖｉｎが抵抗１６３０とＩＮ端子１３０１とを介して、接合型ＦＥＴ８の高電位側に印加されていることが、実施の形態８と異なる。それ以外については、本発明の実施の形態１０の発光ダイオード駆動装置は、実施の形態８の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
本発明の実施の形態１０の発光ダイオード駆動装置は、本発明の実施の形態８において示した効果に加えて、図１４で示す本発明の実施の形態９と同じ効果を更に有する。つまり、本発明の実施の形態１０の起動開始電圧ＶＤＳＴＡＲＴは、抵抗１６３０によって、抵抗１６３０が無い状態３０１と比べて、ＶＤの高電位側にシフトする（図１５）。シフト量は、抵抗１６３０の抵抗値と接合型ＦＥＴ８に流れる電流の積に依存する。そのため、抵抗１６３０の抵抗値を変更すれば、容易に入力電圧検出回路１２２９が入力する入力電圧検出値（ＶＪ）を変更することができる。つまりは、起動開始電圧ＶＤＳＴＡＲＴを変更できる。
《実施の形態１１》
図１７を用いて、本発明の実施の形態１１の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１７は本発明の実施の形態１１の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態１１の発光ダイオード駆動装置の発光ダイオード駆動用半導体回路は、図１４に示す実施の形態９の構成に、接合型ＦＥＴ１７３１と切り替えスイッチ１７３２とを追加した。それ以外については、本発明の実施の形態１１の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態９の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
図１７を用いて、本発明の実施の形態１１の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１７は本発明の実施の形態１１の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態１１の発光ダイオード駆動装置の発光ダイオード駆動用半導体回路は、図１４に示す実施の形態９の構成に、接合型ＦＥＴ１７３１と切り替えスイッチ１７３２とを追加した。それ以外については、本発明の実施の形態１１の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態９の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
接合型ＦＥＴ１７３１は、ＤＲＡＩＮ端子７（スイッチング素子９の高電位側）と、切り替えスイッチ１７３２との間に接続される。実施の形態１１においては、接合型ＦＥＴ１７３１は、スイッチング素子ブロック１１１に含まれる。
切り替えスイッチ１７３２は、第一の切り替えスイッチ端子（図１７の上側の端子）に、スイッチング素子ブロック１１１の接合型ＦＥＴ１１０８の低電位側を接続する。切り替えスイッチ１７３２は、第二の切り替えスイッチ端子（図１７の下側の端子）に、新たに追加した接合型ＦＥＴ１７３１の低電位側を接続する。この切り替えスイッチ１７３２は、入力電圧検出回路１２２９の出力信号に基づいて、第一の切り替えスイッチ端子と第二の切り替えスイッチ端子との接続を切り替える。実施の形態１１においては、切り替えスイッチ１７３２は、制御回路１１２に含まれる。
切り替えスイッチ１７３２は、第一の切り替えスイッチ端子（図１７の上側の端子）に、スイッチング素子ブロック１１１の接合型ＦＥＴ１１０８の低電位側を接続する。切り替えスイッチ１７３２は、第二の切り替えスイッチ端子（図１７の下側の端子）に、新たに追加した接合型ＦＥＴ１７３１の低電位側を接続する。この切り替えスイッチ１７３２は、入力電圧検出回路１２２９の出力信号に基づいて、第一の切り替えスイッチ端子と第二の切り替えスイッチ端子との接続を切り替える。実施の形態１１においては、切り替えスイッチ１７３２は、制御回路１１２に含まれる。
図１７に示す発光ダイオード駆動装置において、制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御が開始される前、切り替えスイッチ１７３２は接合型ＦＥＴ１１０８と接続する。これにより、抵抗１４３０で、起動開始電圧ＶＤＳＴＡＲＴを変更することができる。
制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御が開始されると同時に、入力電圧検出回路１２２９の出力信号により、切り替えスイッチ１７３２はレギュレータ１２との接続を、接合型ＦＥＴ１１０８から接合型ＦＥＴ１７３１に切り替える。これにより、抵抗１４３０による電力損失を防ぐことができる。
制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御が開始されると同時に、入力電圧検出回路１２２９の出力信号により、切り替えスイッチ１７３２はレギュレータ１２との接続を、接合型ＦＥＴ１１０８から接合型ＦＥＴ１７３１に切り替える。これにより、抵抗１４３０による電力損失を防ぐことができる。
本発明の実施の形態１１の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、本発明の実施の形態９において示した効果に加えて更に下記の効果を有する。
本発明の実施の形態１１の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御が開始された後の抵抗１４３０で発生する電力損失が無くなる。
本発明の実施の形態１１の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御が開始された後の抵抗１４３０で発生する電力損失が無くなる。
なお、接合型ＦＥＴ１７３１の一端をＤＲＡＩＮ端子７と接続することに代えて、直流電圧Ｖｉｎを入力するように接続しても良い。例えば図１３に示すように、直流電圧Ｖｉｎを入力する入力端子１３０１を設け、接合型ＦＥＴ１７３１は一端を入力端子１３０１と接続し、他端を切り替えスイッチ１７３２と接続する。これにより、図１３に示す実施の形態８と同じように、スイッチング素子９の動作を停止させている間、発光ダイオード６が微弱な発光をすることを防止できるという効果が更に得られる。
《実施の形態１２》
図１８を用いて、本発明の実施の形態１２の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１８は本発明の実施の形態１２の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態１２の発光ダイオード駆動装置の発光ダイオード駆動用半導体回路は、図１６に示す実施の形態１０の構成に、接合型ＦＥＴ１７３１と切り替えスイッチ１７３２とを追加した。それ以外については、本発明の実施の形態１２の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態１０の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
図１８を用いて、本発明の実施の形態１２の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１８は本発明の実施の形態１２の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態１２の発光ダイオード駆動装置の発光ダイオード駆動用半導体回路は、図１６に示す実施の形態１０の構成に、接合型ＦＥＴ１７３１と切り替えスイッチ１７３２とを追加した。それ以外については、本発明の実施の形態１２の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態１０の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
接合型ＦＥＴ１７３１は、ＤＲＡＩＮ端子７（スイッチング素子９の高電位側）と、切り替えスイッチ１７３２との間に接続される。実施の形態１２においては、接合型ＦＥＴ１７３１は、スイッチング素子ブロック１１１に含まれる。
切り替えスイッチ１７３２は、第一の切り替えスイッチ端子（図１８の上側の端子）に、スイッチング素子ブロック１１１の接合型ＦＥＴ１１０８の低電位側を接続する。切り替えスイッチ１７３２は、第二の切り替えスイッチ端子（図１８の下側の端子）に、新たに追加した接合型ＦＥＴ１７３１の低電位側を接続する。この切り替えスイッチ１７３２は、入力電圧検出回路１２２９の出力信号に基づいて、第一の切り替えスイッチ端子と第二の切り替えスイッチ端子との接続を切り替える。実施の形態１２においては、切り替えスイッチ１７３２は、制御回路１１２に含まれる。
切り替えスイッチ１７３２は、第一の切り替えスイッチ端子（図１８の上側の端子）に、スイッチング素子ブロック１１１の接合型ＦＥＴ１１０８の低電位側を接続する。切り替えスイッチ１７３２は、第二の切り替えスイッチ端子（図１８の下側の端子）に、新たに追加した接合型ＦＥＴ１７３１の低電位側を接続する。この切り替えスイッチ１７３２は、入力電圧検出回路１２２９の出力信号に基づいて、第一の切り替えスイッチ端子と第二の切り替えスイッチ端子との接続を切り替える。実施の形態１２においては、切り替えスイッチ１７３２は、制御回路１１２に含まれる。
本発明の実施の形態１２の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、図１６の本発明の実施の形態１０において示した効果に加えて、図１７で示す本発明の実施の形態１１で追加された効果と同じ効果を更に有する。つまり、図１８に示す発光ダイオード駆動装置において、制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御が開始されると同時に、入力電圧検出回路１２２９の出力信号により、切り替えスイッチ１７３２はレギュレータ１２との接続を、接合型ＦＥＴ１１０８から接合型ＦＥＴ１７３１に切り替える。これにより、オンオフ制御が開始された後の抵抗１６３０による電力損失を防ぐことができる。
なお、接合型ＦＥＴ１７３１の一端をＤＲＡＩＮ端子７と接続することに代えて、直流電圧Ｖｉｎを入力するように接続しても良い。この場合、発光ダイオード駆動用半導体回路１０１は、図１８の入力端子１３０１とは別に、抵抗１６３０を介さずに直流電圧Ｖｉｎを入力する入力端子を更に設ける。その入力端子と切り替えスイッチ１７３２との間に接合型ＦＥＴ１７３１を接続する。これにより、スイッチング素子９の動作を停止させている間、発光ダイオード６が微弱な発光をすることを防止できるという効果が更に得られる。
《実施の形態１３》
図１９を用いて、本発明の実施の形態１３の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１９は本発明の実施の形態１３の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態１３の発光ダイオード駆動装置は、図１７に示す実施の形態１１の構成に、抵抗１９３３、抵抗１９３４、比較器１９３５、及び入力端子ＩＮＨ１９３６を追加した。それ以外については、本発明の実施の形態１３の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態１１の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
図１９を用いて、本発明の実施の形態１３の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図１９は本発明の実施の形態１３の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態１３の発光ダイオード駆動装置は、図１７に示す実施の形態１１の構成に、抵抗１９３３、抵抗１９３４、比較器１９３５、及び入力端子ＩＮＨ１９３６を追加した。それ以外については、本発明の実施の形態１３の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態１１の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。
実施の形態１３において、抵抗１９３３と抵抗１９３４は、発光ダイオード駆動用半導体回路１０１に対して外付けされる。比較器１９３５と入力端子ＩＮＨ１９３６は、発光ダイオード駆動用半導体装置１０１に含まれる。
図１９に示す本発明の実施の形態１３の発光ダイオード駆動装置は、直流電圧Ｖｉｎを抵抗１９３３と抵抗１９３４とで分圧する。その分圧された電圧を入力端子ＩＮＨ１９３６を介して入力し、比較器１９３５により検出する。比較器１９３５は、所定値（上限値）と比較した結果を、ＡＮＤ回路１５に出力する。これにより、本発明は、制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御のための、ＩＮ端子１３０１、１４０１、又はＤＲＡＩＮ端子７の入力電圧の上限値を規定することができる。
本発明の実施の形態１３の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、本発明の実施の形態１１において示した効果に加えて更に下記の効果を有する。
本発明の実施の形態１３の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、規定された直流電圧Ｖｉｎ以下での制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御となる。例えばＡＣ電源のバラツキが大きい場合等で直流電圧Ｖｉｎの上限が大きくなったとしても、発光ダイオード駆動装置には規定上限値の電圧値以下しか印加されないため、発光ダイオード駆動装置の劣化や破壊を防ぐことができる。本発明は、より高い安全性を確保できる。
本発明の実施の形態１３の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、規定された直流電圧Ｖｉｎ以下での制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御となる。例えばＡＣ電源のバラツキが大きい場合等で直流電圧Ｖｉｎの上限が大きくなったとしても、発光ダイオード駆動装置には規定上限値の電圧値以下しか印加されないため、発光ダイオード駆動装置の劣化や破壊を防ぐことができる。本発明は、より高い安全性を確保できる。
《実施の形態１４》
図２０を用いて、本発明の実施の形態１４の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図２０は本発明の実施の形態１４の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態１４の発光ダイオード駆動装置は、図１８に示す実施の形態１２の構成に、抵抗１９３３、抵抗１９３４、比較器１９３５、及び入力端子ＩＮＨ１９３６を追加した。それ以外については、本発明の実施の形態１４の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態１２の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。抵抗１９３３、抵抗１９３４、比較器１９３５、及び入力端子ＩＮＨ１９３６は、図１９の実施の形態１３と同一である。
図２０を用いて、本発明の実施の形態１４の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図２０は本発明の実施の形態１４の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
本発明の実施の形態１４の発光ダイオード駆動装置は、図１８に示す実施の形態１２の構成に、抵抗１９３３、抵抗１９３４、比較器１９３５、及び入力端子ＩＮＨ１９３６を追加した。それ以外については、本発明の実施の形態１４の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、実施の形態１２の回路構成及び動作内容と基本的に同じである。抵抗１９３３、抵抗１９３４、比較器１９３５、及び入力端子ＩＮＨ１９３６は、図１９の実施の形態１３と同一である。
本発明の実施の形態１４の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、本発明の実施の形態１２において示した効果に加えて、図１９で示す本発明の実施の形態１３と同じ効果を更に有する。つまり、本発明の実施の形態１４の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、規定された直流電圧Ｖｉｎ以下での制御回路１１２によるスイッチング素子９の断続的なオンオフ制御となる。例えばＡＣ電源１のバラツキが大きい場合等で直流電圧Ｖｉｎの上限が大きくなったとしても、発光ダイオード駆動装置には規定上限値の電圧値以下しか印加されないため、発光ダイオード駆動装置の劣化や破壊を防ぐことができる。本発明は、より高い安全性を確保できる。
《実施の形態１５》
図２１を用いて、本発明の実施の形態１５の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図２１は本発明の実施の形態１５の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
実施の形態１〜１４の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置は、電流ＩＤのピーク値を変えることにより、発光ダイオード６に流れる電流を制御していた（電流モード）。
実施の形態１５の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、スイッチング素子９のオン期間を変えることにより、発光ダイオードに流れる電流を制御する（電圧モード）。
図２１を用いて、本発明の実施の形態１５の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図２１は本発明の実施の形態１５の発光ダイオード駆動装置を示す図である。
実施の形態１〜１４の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置は、電流ＩＤのピーク値を変えることにより、発光ダイオード６に流れる電流を制御していた（電流モード）。
実施の形態１５の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、スイッチング素子９のオン期間を変えることにより、発光ダイオードに流れる電流を制御する（電圧モード）。
図２１に示す本発明の実施の形態１５の発光ダイオード駆動装置は、図５に示す本発明の実施の形態２に対して、制御回路１１２の構成が以下のように異なる。
（１）ドレイン電流検出回路１１３において、スイッチング素子９に流れる電流をスイッチング素子９のオン電圧で検出するが、検出基準電圧が一定、即ちスイッチング素子９に流れる電流の最大値は常に一定である。
（２）実施の形態１５の発光ダイオード駆動用半導体装置１０１は、ＭＡＸ ＤＵＴＹ信号とＣＬＯＣＫに加え、更にのこぎり波ＳＡＷＴＯＯＴＨ信号を出力する発振器２１２６と、このＳＡＷＴＯＯＴＨ信号と外部端子ＳＮ５２１に印加される電圧Ｖｓｎとを比較し、比較した結果を出力する比較器２１２７と、比較器２１２７の出力信号とＡＮＤ回路１９の出力信号とを入力するＯＲ回路２１２８と、を有する。ＯＲ回路２１２８の出力信号は、ＲＳフリップフロップ回路１８のリセット端子に入力される。この構成により、外部端子ＳＮ５２１への入力電圧を変えることで、スイッチング素子９のオンデューティーが変化する。即ち、本発明の実施の形態１５はＰＷＭ制御することになる。
（１）ドレイン電流検出回路１１３において、スイッチング素子９に流れる電流をスイッチング素子９のオン電圧で検出するが、検出基準電圧が一定、即ちスイッチング素子９に流れる電流の最大値は常に一定である。
（２）実施の形態１５の発光ダイオード駆動用半導体装置１０１は、ＭＡＸ ＤＵＴＹ信号とＣＬＯＣＫに加え、更にのこぎり波ＳＡＷＴＯＯＴＨ信号を出力する発振器２１２６と、このＳＡＷＴＯＯＴＨ信号と外部端子ＳＮ５２１に印加される電圧Ｖｓｎとを比較し、比較した結果を出力する比較器２１２７と、比較器２１２７の出力信号とＡＮＤ回路１９の出力信号とを入力するＯＲ回路２１２８と、を有する。ＯＲ回路２１２８の出力信号は、ＲＳフリップフロップ回路１８のリセット端子に入力される。この構成により、外部端子ＳＮ５２１への入力電圧を変えることで、スイッチング素子９のオンデューティーが変化する。即ち、本発明の実施の形態１５はＰＷＭ制御することになる。
本発明の実施の形態１５の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置を使用した場合、上記のように実施の形態２と構成に違いはあるが、各端子の電流・電圧波形は図６と同じである。本発明の実施の形態１５の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、図５に示す本発明の実施の形態２と同じ効果を有する。
《実施の形態１６》
図２２を用いて、本発明の実施の形態１６の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図２２は本発明の実施の形態１６の発光ダイオード駆動装置を示す図である。実施の形態１６の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、図２１の実施の形態１５と同じように、スイッチング素子９のオン期間を変えることにより、発光ダイオードに流れる電流を制御する（電圧モード）。
図２２を用いて、本発明の実施の形態１６の発光ダイオード駆動用半導体回路及びそれを有する発光ダイオード駆動装置について説明する。図２２は本発明の実施の形態１６の発光ダイオード駆動装置を示す図である。実施の形態１６の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、図２１の実施の形態１５と同じように、スイッチング素子９のオン期間を変えることにより、発光ダイオードに流れる電流を制御する（電圧モード）。
図２２に示す本発明の実施の形態１６の発光ダイオード駆動装置は、図２１に示す本発明の実施の形態１５に対して、スイッチング素子ブロック１１１とドレイン電流検出回路１１３の構成が以下のように異なる。
（１）スイッチング素子ブロック１１１において、接合型ＦＥＴ１１０８をＤＲＡＩＮ端子７とレギュレータ１２との間に接続する（図１１の実施の形態６と同じ）。
（２）ドレイン電流検出回路１１３が、比較器１３に加えて、更にスイッチング素子１０２４と抵抗１０２５とを有する（図１０の実施の形態５と同じ）。
（１）スイッチング素子ブロック１１１において、接合型ＦＥＴ１１０８をＤＲＡＩＮ端子７とレギュレータ１２との間に接続する（図１１の実施の形態６と同じ）。
（２）ドレイン電流検出回路１１３が、比較器１３に加えて、更にスイッチング素子１０２４と抵抗１０２５とを有する（図１０の実施の形態５と同じ）。
本発明の実施の形態１６の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置を使用した場合、各端子の電流・電圧波形は図６に示すようになる。
本発明の実施の形態１６の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、図２１に示す本発明の実施の形態１５と同じ効果を有する。
本発明の実施の形態１６は、更に実施の形態５の効果（スイッチング素子９がオフ状態からオン状態に移行するときに、切り替えた瞬間からドレイン電流ＩＤを正確に検出できる。）も有する。
本発明の実施の形態１６の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、接合型ＦＥＴ１１０８とスイッチング素子９とを別々のパッケージで構成する場合に適している。
本発明の実施の形態１６の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、図２１に示す本発明の実施の形態１５と同じ効果を有する。
本発明の実施の形態１６は、更に実施の形態５の効果（スイッチング素子９がオフ状態からオン状態に移行するときに、切り替えた瞬間からドレイン電流ＩＤを正確に検出できる。）も有する。
本発明の実施の形態１６の発光ダイオード駆動用半導体回路及び発光ダイオード駆動装置は、接合型ＦＥＴ１１０８とスイッチング素子９とを別々のパッケージで構成する場合に適している。
本発明は、発光ダイオード使用した装置・機器全般に利用可能であり、特にＬＥＤ照明機器として有用である。
１ ＡＣ電源
２ 整流回路
３ 平滑コンデンサ
４ チョークコイル
５ ダイオード
６ 発光ダイオードブロック
７ ＤＲＡＩＮ端子
８、１１０８、１７３１ 接合型ＦＥＴ
９、１０２４ スイッチング素子
１０ ＧＮＤ／ＳＯＵＲＣＥ端子
１１ コンデンサ
１２ レギュレータ
１３、１９３５、２１２７ 比較器
１４ ＶＣＣ端子
１５、１９ ＡＮＤ回路
１６ オン時ブランキングパルス発生器
１７、２１２６ 発振器
１８ ＲＳフリップフロップ回路
２０、２１２８ ＯＲ回路
１０１ 発光ダイオード駆動用半導体回路
１１１ スイッチング素子ブロック
１１２ 制御回路
１１３ ドレイン電流検出回路
１１４ 起動／停止回路
４０１、４０２ 逆電圧破壊防止回路
５２１ 外部端子ＳＮ
７２２ クランプ回路
８２２ ツェナーダイオード
９２３ 過熱保護回路
１０２５、１４３０、１６３０、１９３３、１９４４ 抵抗
１２２９ 入力電圧検出回路
１３０１、１４０１ ＩＮ端子
１７３２ 切り替えスイッチ
１９３６ ＩＮＨ端子
２ 整流回路
３ 平滑コンデンサ
４ チョークコイル
５ ダイオード
６ 発光ダイオードブロック
７ ＤＲＡＩＮ端子
８、１１０８、１７３１ 接合型ＦＥＴ
９、１０２４ スイッチング素子
１０ ＧＮＤ／ＳＯＵＲＣＥ端子
１１ コンデンサ
１２ レギュレータ
１３、１９３５、２１２７ 比較器
１４ ＶＣＣ端子
１５、１９ ＡＮＤ回路
１６ オン時ブランキングパルス発生器
１７、２１２６ 発振器
１８ ＲＳフリップフロップ回路
２０、２１２８ ＯＲ回路
１０１ 発光ダイオード駆動用半導体回路
１１１ スイッチング素子ブロック
１１２ 制御回路
１１３ ドレイン電流検出回路
１１４ 起動／停止回路
４０１、４０２ 逆電圧破壊防止回路
５２１ 外部端子ＳＮ
７２２ クランプ回路
８２２ ツェナーダイオード
９２３ 過熱保護回路
１０２５、１４３０、１６３０、１９３３、１９４４ 抵抗
１２２９ 入力電圧検出回路
１３０１、１４０１ ＩＮ端子
１７３２ 切り替えスイッチ
１９３６ ＩＮＨ端子
Claims (15)
- 電圧源から電源電圧を印加されるチョークコイルと、
前記チョークコイルと直列に接続された１つ以上の発光ダイオードと、
一端を前記チョークコイルに接続され、他端を前記発光ダイオードに接続されて、前記チョークコイルに生じる逆起電力を前記発光ダイオードに供給するダイオードと、
を有する発光ダイオードブロックを、制御するための発光ダイオード駆動用半導体回路であって、
前記発光ダイオード駆動用半導体回路は、
前記発光ダイオードと接続された第１の入力端子と、
前記第１の入力端子又は前記電圧源に一端を接続された第１の接合型ＦＥＴと、前記第１の入力端子とグランド電位との間に接続された第１のスイッチング素子と、で構成されるスイッチング素子ブロックと、
前記第１の接合型ＦＥＴの他端と接続されて、基準電圧を出力する基準電圧端子と、
前記基準電圧が所定値以上であれば起動信号を出力し、前記基準電圧が前記所定値よりも小さければ停止信号を出力する起動／停止回路と、
前記第１の入力端子から前記第１のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記発光ダイオードに流れる電流が一定となるように、前記起動／停止回路の出力信号と前記電流検出回路の出力信号とに基づいて、前記第１のスイッチング素子を所定の発振周波数で断続的にオン／オフ制御する制御回路と、
を有することを特徴とする発光ダイオード駆動用半導体回路。 - 前記スイッチング素子ブロックは、前記第１の入力端子とグランド電位との間に、前記第１の接合型ＦＥＴと前記第１のスイッチング素子とを直列に接続して構成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路。
- 前記スイッチング素子ブロックは、
前記第１の入力端子と前記基準電圧端子との間に接続された前記第１の接合型ＦＥＴと、
前記第１の入力端子とグランド電位との間に接続された前記第１のスイッチング素子と、
で構成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路。 - 前記発光ダイオード駆動用半導体回路は、前記電圧源の前記電源電圧を入力する第２の入力端子を更に有し、
前記スイッチング素子ブロックは、
前記第２の入力端子と前記基準電圧端子との間に接続された前記第１の接合型ＦＥＴと、
前記第１の入力端子とグランド電位との間に接続された前記第１のスイッチング素子と、
で構成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路。 - 前記第１の接合型ＦＥＴと前記基準電圧端子との間にレギュレータを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路。
- 前記電流検出回路は、前記第１のスイッチング素子のオン電圧を検出することにより、前記第１のスイッチング素子の電流を検出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路。
- 前記第１のスイッチング素子に流れる電流に対して一定の小さい電流比を有する第２のスイッチング素子と、
前記第２のスイッチング素子と直列に接続された抵抗と、
を前記第１のスイッチング素子と並列に、前記第１の入力端子とグランド電位との間に接続し、
前記電流検出回路は、前記抵抗の両端の電圧を検出することにより、前記第１のスイッチング素子の電流を検出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路。 - 前記発光ダイオード駆動用半導体回路は、検出基準電圧を入力する第３の入力端子を更に有し、
前記制御回路は、外部から前記第３の入力端子に入力される前記検出基準電圧に応じて、前記第１のスイッチング素子のオン期間を変えることにより、前記発光ダイオードの発光輝度を調整することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかの請求項に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路。 - 前記発光ダイオード駆動用半導体回路は、前記第１の接合型ＦＥＴの低電位側に接続された入力電圧検出回路を更に有し、
前記制御回路は、前記入力電圧検出回路の検出電圧が所定値以上においてのみ、前記第１のスイッチング素子を断続的にオンオフ制御することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかの請求項に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路。 - 前記電源電圧又は前記発光ダイオードの出力電圧を抵抗を介して入力する第４の入力端子を更に有し、
前記第１の接合型ＦＥＴの高電位側を前記第４の入力端子と接続し、
前記抵抗によって、前記第１の接合型ＦＥＴの低電位側に接続された前記入力電圧検出回路の検出電圧を調整することを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路。 - 前記発光ダイオードの出力電圧を入力する前記第１の入力端子、又は前記電源電圧を入力する前記第２の入力端子に接続された第２の接合型ＦＥＴと、
スイッチを切り替えることにより一端を前記第１の接合型ＦＥＴ又は前記第２の接合型ＦＥＴのいずれかと接続され、他端を前記レギュレータと接続された切り替えスイッチ回路と、
を更に有し、
前記切り替えスイッチ回路は、前記入力電圧検出回路の前記検出電圧が所定値よりも小さい間前記第１の接合型ＦＥＴと接続し、前記検出電圧が所定値以上になれば前記第２の接合型ＦＥＴと接続することを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路。 - 前記第１のスイッチング素子の温度を検出する過熱保護回路を更に有し、
前記制御回路は、前記過熱保護回路の検出する温度が所定の温度より高い場合に、前記第１のスイッチング素子をオフすることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかの請求項に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路。 - 電圧源から電源電圧を印加されるチョークコイルと、前記チョークコイルと直列に接続された１つ以上の発光ダイオードと、一端を前記チョークコイルに接続され、他端を前記発光ダイオードに接続されて、前記チョークコイルに生じる逆起電力を前記発光ダイオードに供給するダイオードと、を有する発光ダイオードブロックと、
前記発光ダイオードブロックを制御する請求項１から請求項１２のいずれかの請求項に記載の発光ダイオード駆動用半導体回路と、
を有することを特徴とする発光ダイオード駆動装置。 - 前記発光ダイオードブロックは、前記発光ダイオードに逆電圧が印加されることを防止する逆電圧破壊防止回路を更に有することを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオード駆動装置。
- 前記ダイオードの逆回復時間が１００ｎｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオード駆動装置。
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