JP4148224B2 - Ｌｅｄ駆動装置、及びそれを用いた照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ駆動装置、及びそれを用いた照明装置に関するものである。

発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）は、白熱電球に比べて長寿命で応答性が良く、構造上コンパクトに実装でき、フィルタ等を使用しなくても各種の色を簡単に得ることができるため、ＬＥＤを光源とする照明装置が従来から多数提供されている。特に、近年では白色のＬＥＤの量産化が盛んに行われ、これによりＬＥＤを光源とする照明装置の用途も多様化しており、たとえば、車両の分野においては、車室内用照明灯や、ヘッドライト（前照灯）、補助灯、デイタイムランニングランプ、リアコンビネーションランプ等の車載用照明器具に用いられている。

上述した照明装置は、ＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源を点灯させるＬＥＤ駆動装置とを備えるものであり、このようなＬＥＤ駆動装置としては、複数のＬＥＤを直列接続して形成されるＬＥＤ光源に所定の直流電圧を印加してＬＥＤ光源を点灯させる制御ユニットと、ＬＥＤ光源に流す電流を一定にしてＬＥＤ光源の各ＬＥＤの明るさを一定に保つための定電流回路と、ＬＥＤ光源に印加されている電圧を検出する電圧検出回路とを備えたものが提供されている（特許文献１）。

また、図８に示すように、直列接続されたｎ個のＬＥＤ３００_１，３００_２，…３００_ｎからなるＬＥＤ光源３００と、車載のバッテリ等の直流電源ＶＤから入力される電圧（電源電圧）を所定の直流電圧に変換してＬＥＤ光源３００に印加し、ＬＥＤ光源３００を定電流制御により点灯させる点灯電源部２００、及び各ＬＥＤ３００_１，３００_２，…３００_ｎの順方向電圧を検出するための電圧検出部４００_１，４００_２…４００_ｎを備えたＬＥＤ駆動装置１００とから構成された照明装置が提供されている。
特開２００３−１８７６１４号公報（第１図）

ところで、このような複数のＬＥＤからなるＬＥＤ光源を点灯させる照明装置においては、ＬＥＤ光源のＬＥＤにショート（短絡）等の電気的異常が生じた際に、その異常を検出することが望まれている。

たとえば、ＬＥＤ光源に所定の電流を流した際に各ＬＥＤに印加されている電圧（順方向電圧）がＶｆであるとすると、ｎ個直列接続されたＬＥＤからなるＬＥＤ光源の正常時の順方向電圧ＶＦは各ＬＥＤのＶｆの総計となり、Ｖｆが一定であるならば、ｎ×Ｖｆとなる。一方、ＬＥＤが１つショートした場合、ショートしたＬＥＤでは順方向電圧Ｖｆが略０となるので、異常時のＬＥＤ光源の順方向電圧ＶＦ’は（ｎ−１）×Ｖｆとなる。したがって、前者の照明装置（特許文献１）のようにＬＥＤ光源に印加されている電圧を検出するものでは、ＬＥＤ光源の異常検出の判断となる閾値ＶＳをＶＦ’＜ＶＳ＜ＶＦ、つまり（ｎ−１）×Ｖｆ＜ＶＳ＜ｎ×Ｖｆとなるように設定すれば、電圧検出回路の検出電圧（検出出力）が閾値ＶＳを下回った際に、少なくとも１つのＬＥＤがショートしていると判別して、ＬＥＤの異常を検出することができる。

しかしながら、ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆは実際には一定ではなく、同種のＬＥＤであってもある程度のばらつきがある（幅がある）ので、常に正常時のＬＥＤ光源の順方向電圧ＶＦが異常時の順方向電圧ＶＦ’より大きくなるとは限らず、そのため上記特許文献１のＬＥＤ駆動装置を備えた照明装置では、精度の良い異常検出を行うことができなかった。特にＬＥＤの個数が増えた際には、ばらつきによる誤差が増大するため、検出精度が非常に悪くなっていた。

これに対して、図８に示す後者のＬＥＤ駆動装置１００では、ＬＥＤ光源３００の各ＬＥＤ３００_１，３００_２，…３００_ｎに印加されている電圧を個別に検出し、各ＬＥＤ３００_１，３００_２，…３００_ｎの順方向電圧Ｖｆにそれぞれ対応する値に閾値ＶＳを設定しているので、ＬＥＤに異常が発生しているかどうかを個別に判断でき、これにより信頼性の高い検出結果を得ることができていた。しかし、この場合、各ＬＥＤ３００_１，３００_２，…３００_ｎのそれぞれに対応して、順方向電圧Ｖｆを検出する電圧検出部４００_１，４００_２，…４００_ｎと、順方向電圧Ｖｆと閾値ＶＳとを比較する比較回路等を設けなくてはならない。そのため、多数の配線が必要になって照明装置の回路構成が非常に複雑になり、加えて、ＬＥＤ光源３００のＬＥＤの数を増やした際には、配線長が非常に長くなり、これに伴なって取付時の加工や、設置時の工数が増大し、製造コストが高くなるという問題があった。

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、検出精度を確保でき、かつ、低コスト化を図ることができるＬＥＤ駆動装置、及びそれを用いた照明装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、請求項１のＬＥＤ駆動装置では、直列接続されたＬＥＤからなる複数のＬＥＤ群を直列接続して形成されるＬＥＤ光源に所定の直流電圧を印加してＬＥＤ光源を点灯させる点灯電源部と、ＬＥＤ光源に印加される電圧をＬＥＤ群毎に検出する電圧検出手段と、電圧検出手段の検出電圧値に基づいてＬＥＤ光源の異常を検出する異常検出手段とを備え、ＬＥＤ群を構成するＬＥＤの個数は、２以上、かつＬＥＤの順方向電圧の最大値から最小値を引いた値でＬＥＤの順方向電圧の最大値を除した値以下であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ＬＥＤ光源に印加されている電圧をＬＥＤ群毎に検出しているので、従来のように個々のＬＥＤに印加される電圧を検出する場合に比べて、回路構成が簡単になり、また、ＬＥＤの個数の増加に伴なう配線長の増加等も抑制することができるから、低コスト化を図ることができる。加えて、このようにＬＥＤ群毎に電圧を検出していることによって、たとえＬＥＤ光源を構成するＬＥＤの個数を増やしたとしても、ＬＥＤの順方向電圧のばらつきによる影響を低減でき、従来のようにＬＥＤ光源全体に印加されている電圧を検出する場合に比べて、検出精度を向上することができる。

請求項２のＬＥＤ駆動装置では、請求項１の構成に加えて、ＬＥＤ群は、直列接続された３つのＬＥＤから構成されていることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、直列接続された３つのＬＥＤ毎に印加される電圧を検出するようにしているので、従来のものに比べて、検出精度の向上及び低コスト化を図ることができる。

請求項３のＬＥＤ駆動装置では、請求項１又は請求項２の構成に加えて、交流電源を直流電源に変換する整流手段を備えていることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、商用電源のような交流電源を用いてＬＥＤ光源を点灯させるができる。

請求項４のＬＥＤ駆動装置では、請求項１乃至３のいずれか１項の構成に加えて、点灯電源部は、入力された電源電圧を所定の直流電圧に変換して出力するコンバータを備え、該コンバータはブーストコンバータであることを特徴とする。

請求項４の発明によれば、電源電圧がＬＥＤ光源の点灯に必要な電圧に満たない場合でも、ブーストコンバータにより電源電圧を昇圧することで、ＬＥＤ光源を点灯させることができる。

請求項５のＬＥＤ駆動装置では、請求項１乃至３のいずれか１項の構成に加えて、点灯電源部は、入力された電源電圧を所定の直流電圧に変換して出力するコンバータを備え、該コンバータはフライバックトランスを用いたコンバータであることを特徴とする。

請求項５の発明によれば、コンバータにフライバックトランスを用いているので、フライバックトランスの構成を換えるだけで、電源電圧の昇圧、又は降圧、或いはその両方を行えるようになる。また、スイッチング損失及び高周波ノイズを増大させることがなくなり、しかも、回路が簡単になって部品点数が少なくてすみ、これにより回路サイズが小さく低コストで構成できる。

請求項６のＬＥＤ駆動装置では、請求項４又は請求項５の構成に加えて、点灯電源部は、少なくともコンバータの動作をＰＷＭ制御する制御手段を備えていることを特徴とする。

請求項６の発明によれば、ＰＷＭ制御によりコンバータの動作が制御されるので、点灯電源部から出力される直流電圧が安定し、これにより、ＬＥＤ光源を安定して点灯させることができる。

請求項７のＬＥＤ駆動装置では、請求項１乃至６のいずれか１項の構成に加えて、点灯電源部は、マイコンを備えていることを特徴とする。

請求項７の発明によれば、点灯電源部にマイコンを使用しているので、ソフトウェア等で様々な設定を行えるようになり、これにより、より細かな各種の制御を行えるようになる。

請求項８の照明装置では、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置を備えていることを特徴とする。

請求項８の発明によれば、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置を備えるので、ＬＥＤの異常の検出精度を確保でき、かつ、低コスト化を図ることができる。

本発明は、従来のように個々のＬＥＤに印加される電圧を検出する場合に比べて、回路構成が簡単になり、また、ＬＥＤの個数の増加に伴なう配線長の増加等も抑制することができるから、低コスト化を図ることができるという効果があり、加えて、ＬＥＤ光源を構成するＬＥＤの個数を増やしたとしても、ＬＥＤの順方向電圧のばらつきによる影響を低減でき、従来のようにＬＥＤ光源全体に印加されている電圧を検出する場合に比べて、検出精度を向上することができるという効果がある。

（実施形態１）
本実施形態の照明装置ＬＡは、図１に示すように、６個のＬＥＤ３_１〜３_６を直列接続して形成されたＬＥＤ光源３と、ＬＥＤ光源３を点灯させるＬＥＤ駆動装置１とを備えている。ここで、ＬＥＤ光源３は、たとえば図５に示すように、６個のＬＥＤ３_１〜３_６（尚、図５においてＬＥＤ３_４〜３_６は省略している）を直列接続した形でプリント基板や樹脂基板等の基板３０に実装して構成されているものである。

ＬＥＤ駆動装置１は、直流電源ＶＤから入力される電圧（電源電圧）を所定の直流電圧に変換してＬＥＤ光源３に印加し、ＬＥＤ光源３を点灯させる点灯電源部２を備え、ＬＥＤ光源３に印加される電圧を直列接続された３個のＬＥＤ３_１〜３_３，３_４〜３_６からなるＬＥＤ群であるＬＥＤブロックＬＢ１，ＬＢ２毎に検出するようにしている。

以下に図２及び図３を用いてさらに詳細に説明する。ＬＥＤ駆動装置１は、図２に示すように、点灯電源部２と、ＬＥＤ光源３に直列接続されＬＥＤ光源３に流れる電流を検出する電流検出部を構成する抵抗（電流検出用抵抗）ＲＬと、ＬＥＤ光源３及び抵抗ＲＬに並列的に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路からなり点灯電源部２の出力電圧Ｖ１を検出する第１の電圧検出部４ａと、ＬＥＤブロックＬＢ２及び抵抗ＲＬに並列的に接続された抵抗Ｒ３，Ｒ４の直列回路からなりＬＥＤブロックＬＢ２及び抵抗ＲＬに印加される電圧Ｖ２を検出する第２の電圧検出部４ｂとから構成されている。

点灯電源部２は、ＬＥＤ光源３に所定の直流電圧を印加する駆動回路部２０と、駆動回路部２０の動作を制御する駆動制御部２１とを備えており、駆動回路部２０の具体例としては、図３に示すようなブーストコンバータ（昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ）がある。このような駆動回路部２０は、直流電源ＶＤの高電圧側に一端が接続されるコイル等のインダクタンス素子Ｌ１と、インダクタンス素子Ｌ１の他端にアノードが接続される逆流防止用のダイオードＤ１と、インダクタンス素子Ｌ１と直流電源１とに並列的に接続されるＦＥＴ、トランジスタ等のパワー素子であるスイッチング素子Ｓ１と、ダイオードＤ１のカソードと直流電源ＶＤの低電圧側との間に接続されるキャパシタンス素子（平滑コンデンサ）Ｃ１とで構成されている。次に、駆動回路部２０の回路動作について説明する。まず、スイッチング素子Ｓ１がオンの期間では、直流電源ＶＤ＞インダクタンス素子Ｌ１＞スイッチング素子Ｓ１＞直流電源ＶＤからなる電路が形成されて、インダクタンス素子Ｌ１に電磁エネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子Ｓ１がオフの期間では、直流電源ＶＤ＞インダクタンス素子Ｌ１＞ダイオードＤ１＞キャパシタンス素子Ｃ１＞直流電源ＶＤからなる電路が形成されて、スイッチング素子Ｓ１がオンの期間にインダクタンス素子Ｌ１に蓄積された電磁エネルギーが放出されるのであるが、このとき、電磁エネルギーによるインダクタンス素子Ｌ１の放出電圧が直流電源ＶＤの電圧に重畳されてキャパシタンス素子Ｃ１に蓄積される。これにより、キャパシタンス素子Ｃ１の両端電圧（つまりは出力電圧）Ｖ１が直流電源１の電圧より昇圧されるのである。したがって、出力電圧Ｖ１の大きさは、スイッチング素子Ｓ１のオン・オフ制御のデューティ比に依存することになる。

このようなブーストコンバータを用いることにより、電源電圧がＬＥＤ光源の点灯に必要な電圧に満たない場合でも、ブーストコンバータにより電源電圧を昇圧する（たとえば車載のバッテリのような１２Ｖの電源電圧を２４Ｖの出力電圧に昇圧する）ことで、ＬＥＤ光源を点灯させることができる。また、逆に電源電圧を降圧するバックコンバータを用いても良く、この場合は、電源電圧がＬＥＤ光源の点灯に必要な電圧に比べて高すぎる場合に有効である。さらに、電源電圧を昇降圧するような必要がない場合は、単にＬＥＤ光源に流れる電流を減流する限流用抵抗を設けるだけの構成にしても良く、状況に合わせて好適なものを使用することができる。

駆動制御部２１は、電圧検出部４ａ，４ｂ及び抵抗ＲＬにより駆動回路部２０の出力を監視しながらスイッチング素子Ｓ１のオン・オフ制御を行うものであり、スイッチング素子Ｓ１をオン・オフ制御する定電流制御部（図示せず）と、ＬＥＤ光源３を構成するＬＥＤのショート等の故障を検出する異常検出部（図示せず）とを備えている。また、この駆動制御部２１は、駆動回路部２０から直流電源ＶＤの電源電圧を引き込んで、定電流制御部や異常検出部の動作電源を得るように構成されている。

定電流制御部は、抵抗ＲＬによりＬＥＤ光源３に流れる電流を検出して、スイッチング素子Ｓ１のオン・オフ制御にフィードバックすることにより、ＬＥＤ光源３に流れる電流が予め設定した設定値となるように駆動回路部２０の出力電圧Ｖ１を調整する制御を実行する。したがって、この定電流制御部により、直流電源ＶＤの値が変動しても、ＬＥＤ光源３に流れる電流が設定値となるように出力電圧Ｖ１を調整するので、ＬＥＤ光源３の各ＬＥＤ３_１〜３_６を均一な明るさで点灯させることができる。

異常検出部は、各電圧検出部４ａ，４ｂで検出した電圧Ｖ１，Ｖ２に基づいて、各ＬＥＤブロックＬＢ１，ＬＢ２の順方向電圧ＶＢ１，ＶＢ２を演算し、この順方向電圧ＶＢ１，ＶＢ２と異常検出用の閾値ＶＳとを比較し、順方向電圧ＶＢ１，ＶＢ２が閾値ＶＳを下回った際に、該当するＬＥＤブロックＬＢ１，ＬＢ２において少なくとも１つのＬＥＤがショートしていると判断し、このことを示す異常検出信号を出力するのである。本実施形態では、この異常検出部の異常検出信号を、たとえば外部機器のモニタ等の表示装置Ｍに出力するようにしてあり、表示装置Ｍを確認することで使用者にＬＥＤの異常を知らせることができるようになっている。

次に、異常検出用の閾値ＶＳについて説明する。一般にＬＥＤは、使用する電流（つまりは定電流制御における電流の設定値）によって順方向電圧Ｖｆが決定されるのであるが、実際には同じ電流値で使用する場合であっても個々のＬＥＤによってＶｆにはばらつきがある。ここで、このようなばらつきを考慮して、ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆの最小値がＶＬ、最大値がＶＨ（つまり、ＶｆがＶＬ〜ＶＨの範囲でばらつく）、幅がｄＶ（＝ＶＨ−ＶＬ）であるとすると、ＬＥＤをｎ（ｎ＞１）個直列接続してなるＬＥＤブロックにおいて、いずれのＬＥＤもショートしていない場合、ＬＥＤブロックの順方向電圧ＶＢはｎ×ＶＬ〜ｎ×ＶＨの範囲内の値となる。一方、１つのＬＥＤがショートしている場合、ショートしたＬＥＤの順方向電圧Ｖｆは略０であるのでＬＥＤブロックの順方向電圧ＶＢは（ｎ−１）×ＶＬ〜（ｎ−１）×ＶＨの範囲内の値となる。つまり、いずれのＬＥＤもショートしていない正常時の順方向電圧ＶＢの最小値はｎ×ＶＬであり、少なくとも１のＬＥＤがショートしている異常時の順方向電圧ＶＢの最大値は（ｎ−１）×ＶＨであるから、閾値ＶＳを（ｎ−１）×ＶＨ＜ＶＳ＜ｎ×ＶＬとなるように設定すれば、このような閾値ＶＳと検出したＬＥＤブロックの順方向電圧ＶＢとの比較によってＬＥＤのショートを精度良く検出することができるのである。

さらに、この閾値ＶＳについて例を挙げて説明する。たとえば、本実施形態のようにＬＥＤブロックが直列接続された３個のＬＥＤからなる場合において、ＬＥＤに流す電流が数十ｍＡで、このときのＬＥＤの順方向電圧Ｖｆが２．７Ｖ〜３．９Ｖ（つまりＶＬ＝２．７Ｖ、ＶＨ＝３．９Ｖ、ｄＶ＝１．２Ｖ）であるとすると、正常時のＬＥＤブロックの順方向電圧ＶＢは８．１Ｖ〜１１．７Ｖ、１つがショートした場合のＬＥＤブロックの順方向電圧ＶＢは５．４Ｖ〜７．８Ｖになるため、閾値ＶＳを７．８Ｖ＜ＶＳ＜８．１Ｖとなるように設定すれば良い。また、ＬＥＤに流す電流値を数十ｍＡから数百ｍＡに増やし、このときのＬＥＤの順方向電圧Ｖｆが３．０Ｖ〜４．４Ｖ（つまりＶＬ＝３．０Ｖ、ＶＨ＝４．４Ｖ、ｄＶ＝１．４Ｖ）であるとすると、正常時のＬＥＤブロックの順方向電圧ＶＢは９．０Ｖ〜１３．２Ｖ、１つがショートした場合のＬＥＤブロックの順方向電圧ＶＢは６．０Ｖ〜８．８Ｖとなるため、閾値ＶＳを８．８Ｖ＜ＶＳ＜９．０Ｖとなるように設定すれば良いのである。

ただし、閾値ＶＳを上述したように（ｎ−１）×ＶＨ＜ＶＳ＜ｎ×ＶＬとなるように設定するためには、（ｎ−１）×ＶＨ＜ｎ×ＶＬであることが必要なので、ＬＥＤブロックを構成するＬＥＤの個数ｎの最大値はｎ＜ＶＨ／ｄＶとなる。つまり、上記の前者の例では、ＶＨ／ｄＶ＝３．９／１．２＝３．２５であり、上記の後者の例では、ＶＨ／ｄＶ＝４．４／１．４＝３．１４…であるから、両者ともにｎの最大値は３となる。ここで、ｎをこの値以上とした際には、ＬＥＤブロックの順方向電圧ＶＢが、正常時と異常時とで重複する区間を有することになってしまい、これにより異常検出の検出精度が著しく低下することになるのである。

以上により本実施形態の照明装置ＬＡは構成され、以下にその動作について説明する。照明装置ＬＡに直流電源ＶＤからの電力供給が開始されると、ＬＥＤ駆動装置１の点灯電源部２は、抵抗ＲＬによりＬＥＤ光源３に流れる電流を検出して、スイッチング素子Ｓ１のオン・オフ制御にフィードバックすることにより、ＬＥＤ光源３に流れる電流が予め設定した設定値となるように駆動回路部２０の出力電圧Ｖ１を調整する定電流制御を実行する。このように、ＬＥＤ光源３に流れる電流が設定値となるように定電流制御を行うので、直流電源ＶＤの値が変動しても、ＬＥＤ光源３の各ＬＥＤ３_１〜３_６を均一な明るさで点灯させることができる。そして、点灯電源部２は、各電圧検出部４ａ，４ｂで検出した電圧Ｖ１，Ｖ２に基づいて演算した各ＬＥＤブロックＬＢ１，ＬＢ２の順方向電圧ＶＢ１，ＶＢ２と異常検出用の閾値ＶＳとを比較し、順方向電圧ＶＢ１，ＶＢ２のいずれかが閾値ＶＳを下回った際に、該当するＬＥＤブロックＬＢ１，ＬＢ２において少なくとも１つのＬＥＤがショートしていることを示す異常検出信号を外部機器の表示装置Ｍに出力するのである。また、このようにＬＥＤがショートした場合であっても、ＬＥＤ駆動装置１では、ＬＥＤ光源３を定電流制御していることによって、ショートしていないＬＥＤの個数に合わせて出力電圧Ｖ１が制御されることになり、これによりＬＥＤ光源３に過剰な電流が流れることを防止できる。

以上述べた本実施形態の照明装置ＬＡによれば、ＬＥＤ光源３のＬＥＤ３_１〜３_６を３個ずつでまとめたＬＥＤブロックＬＢ１，ＬＢ２毎に順方向電圧ＶＢ１，ＶＢ２を検出し、この順方向電圧ＶＢ１，ＶＢ２と異常検出用の閾値ＶＳとを比較することにより、ＬＥＤのショート等の異常を検出することができる。したがって、従来のように個々のＬＥＤの順方向電圧を検出してそれぞれ閾値と比較する場合に比べて、回路構成が簡単になり、また、ＬＥＤの個数の増加に伴なう配線長の増加等も抑制することができるから、低コスト化を図ることができる。加えて、ＬＥＤブロックを構成するＬＥＤの個数ｎを、上述のｎ＜ＶＨ／ｄＶの条件を元に設定しているので、各ＬＥＤの順方向電圧のばらつきに起因する検出精度の低下を抑制でき、これにより、従来のようにＬＥＤ光源全体の順方向電圧を検出する場合に比べて検出精度を向上することができる。

ところで、上記の例では、直流電源ＶＤから動作電源を得ているが、照明装置ＬＡに図４（ａ）に示すような、ＡＣ／ＤＣ変換部５を設ければ、商用電源のような交流電源ＶＡからも動作電源を得ることができる。このＡＣ／ＤＣ変換部５は、たとえば交流電源ＶＡを直流電源に整流するダイオードブリッジ等の整流器６と、整流器６の出力を平滑化する平滑コンデンサＣ０とを備え、直流電圧（平滑コンデンサＣ０の両端電圧）を出力するものである。尚、上記の図４（ａ）ではＬＥＤ駆動装置１と交流電源ＶＡとの間にＡＣ／ＤＣ変換部５を設けているが、ＡＣ／ＤＣ変換部５をＬＥＤ駆動装置１内に設けても良い。

一方、ＬＥＤ光源３の構成は、上記の６個のＬＥＤ３_１〜３_６を直列接続したものに限られるものではなく、図４（ｂ）に示すように、さらに多数の３ｍ個のＬＥＤ３_１〜３_３ｍを直列接続して構成したものを用いることができる。この場合も、直列接続された３個のＬＥＤからなるＬＥＤブロックＬＢ１〜ＬＢｍ毎に順方向電圧ＶＢ１〜ＶＢｍを検出するようにして、各順方向電圧ＶＢ１〜ＶＢｍを閾値ＶＳとそれぞれ比較するようにすれば良い。

また、ＬＥＤブロックを構成するＬＥＤの個数も３個に限られるものではなく、上述したように、ｎ＜ＶＨ／ｄＶを満たしていれば、４個以上のＬＥＤからＬＥＤブロックを形成しても良い。またなお、ＬＥＤ光源３はＬＥＤを直列接続して構成されたものに限られるものではなく、互いに順方向に並列接続された複数対のＬＥＤからなるＬＥＤ並列回路を複数直列接続して構成されたものでも良い。

以上述べた本実施形態の照明装置ＬＡは、たとえば、車内に設けられている車内用照明灯、前照灯、補助灯等の車載用照明器具、室内用照明器具、又は表示器具等の照明器具に、図５に示すような灯具Ｈとともに用いられるものである。

ここで、灯具Ｈは、車内の天井部ＣＢの下面に取着されるボディ７と、ボディ７に嵌合するカバー８と、レンズ体９とを備えている。ボディ７は、たとえば絶縁性の樹脂成形品であり、円形状の天板部７ａと、天板部７ａの外周縁から下方に延設された円筒部７ｂとを一体に備え、レンズ体９及びＬＥＤ光源３を着脱自在に収納している。このボディ７の天板部７ａには、照明装置ＬＡとＬＥＤ光源３とを電気的に接続する接続線Ｗをボディ７に挿入するための電線接続孔（図示せず）が形成されている。カバー８は、たとえば絶縁性の樹脂成形品であり、円形状の底板部８ａと、底板部８ａの外周縁から上方に延設された円筒部８ｂとを一体に備え、底板部８ａにはＬＥＤ光源３からの光を下方へ出射するための円形状の開口部８ｃが形成されている。レンズ体９は、たとえば絶縁性の樹脂成形品であり、円形状の底板部９ａと、底板部９ａの外周縁から上方に延設された円筒部９ｂとを一体に備え、底板部９ａにはＬＥＤ光源３のＬＥＤ３_１〜３_６とそれぞれ対応する部位に、投光レンズ９ｃ…が設けられている。

以上により構成された灯具Ｈは次のようにして天井部ＣＢに取り付けられている。すなわち、灯具Ｈは、図５に示すように天井部ＣＢの孔部ＣＨにボディ７の電線接続孔を臨ませた状態でボディ７を天井部ＣＢの下面に取着した後に、ＬＥＤ光源３、レンズ体９をボディ７に収納するとともに、カバー８をボディ７に嵌合することで天井部ＣＢの下面に取り付けられている。そして、このようにして取り付けられた灯具Ｈに収納されたＬＥＤ光源３と、天井部ＣＢの上面に設置されたＬＥＤ駆動装置１とを接続線Ｗにより電気的に接続することで、上記のような照明器具が構成されている。

（実施形態２）
本実施形態の照明装置ＬＡは、図６に示すように、点灯電源部２の駆動回路部２０と駆動制御部２１とに特徴があり、その他の構成は上記実施形態１と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

駆動回路部２０は、１次巻線Ｎ１の一端が直流電源ＶＤの高電圧側に接続されるとともに、２次巻線Ｎ２の一端が直流電源ＶＤの低電圧側に他端がダイオードＤ１のアノードに接続されるフライバックトランスＴと、１次巻線Ｎ１の他端と直流電源ＶＤとの間に接続されるスイッチング素子Ｓ１と、ダイオードＤ１のカソードと直流電源ＶＤの低電圧側との間に接続されるキャパシタンス素子Ｃ１とから構成され、直流電源ＶＤの低電圧側がグラウンドＧＮＤに接地された昇圧型のフライバックコンバータである。このようなフライバックトランスを用いたＤＣ／ＤＣコンバータは、フライバックトランスの構成を換えるだけで、昇圧、又は降圧、或いはその両方を行えるようになり、たとえば、入力電圧の値に関係無く、出力電圧を入力電圧以上及び以下に設定することが可能である。

ここで、駆動回路部２０の回路動作について説明すると、スイッチング素子Ｓ１がオンの期間では、直流電源ＶＤ＞１次巻線Ｎ１＞スイッチング素子Ｓ１＞グラウンドＧＮＤからなる電路が形成されて、１次巻線Ｎ１に電流が流れることによって、フライバックトランスＴのコアが磁化される。そして、スイッチング素子Ｓ１がオフの期間では、当然ながら１次巻線Ｎ１側には電流が流れないため、磁化されたコアがその電磁エネルギーを２次巻線Ｎ２側から開放しようとして、２次巻線Ｎ２＞ダイオードＤ１＞キャパシタンス素子Ｃ１＞グラウンドＧＮＤからなる電路に電流が流れてキャパシタンス素子Ｃ１に電荷が蓄積されることになる。これによりキャパシタンス素子Ｃ１の両端電圧（つまりは出力電圧）Ｖ１が直流電源の電圧よりも昇圧されることになる。この出力電圧Ｖ１の大きさは、フライバックトランスＴの巻線比及びスイッチング素子Ｓ１のオン・オフ制御のデューティ比に依存する。

駆動制御部２１は、電源部２３と、増幅部２４と、主制御部２５と、ＰＷＭ制御部２６と、ドライバ部２７とから構成されており、この駆動制御部２１を構成する回路部品は、金属ケース等に収納されてシールドされている。電源部２３は、電力供給線２２により駆動回路部２０から直流電源ＶＤの電源電圧を駆動制御部２１に引き込んで、増幅部２４、主制御部２５、ＰＷＭ制御部２６、及びドライバ部２７のそれぞれに動作電源を提供するものである。増幅部２４は、第１の電圧検出部４ａの検出出力（電圧Ｖ１）を増幅して出力する第１のアンプ２４ａと、第２の電圧検出部４ｂの検出出力（電圧Ｖ２）を増幅して出力する第２のアンプ２４ｂと、電流検出部の検出出力（ＬＥＤ光源３に流れる電流）を増幅して出力する第３のアンプ２４ｃとを備えている。主制御部２５は、電流基準値信号（ＬＥＤ光源３に流す電流の設定値）や、電圧基準値信号（異常検出用の閾値ＶＳ）等の種々の基準値信号を生成する機能を備え、このような基準値信号をＰＷＭ制御部２６に出力するものである。ＰＷＭ制御部２６は、第３のアンプ２４ｃの出力と電流基準値信号（ＬＥＤ光源３に流す電流の設定値）とに基づいて、ＬＥＤ光源３に流れる電流が設定値となるようにスイッチング素子Ｓ１のオン・オフ制御のデューティ比を設定するＰＷＭ制御信号をドライバ部２７に出力する機能（定電流制御機能）を備えている。また、ＰＷＭ制御部２６は、アンプ２４ａ，２４ｂの出力に基づいて、各ＬＥＤブロックＬＢ１，ＬＢ２の順方向電圧ＶＢ１，ＶＢ２を演算し、この順方向電圧ＶＢ１，ＶＢ２と電圧基準値信号（異常検出用の閾値ＶＳ）とを比較し、順方向電圧ＶＢ１，ＶＢ２が閾値ＶＳを下回った際に、該当するＬＥＤブロックＬＢ１，ＬＢ２において少なくとも１つのＬＥＤがショートしていることを示す異常検出信号を出力する機能（異常検出機能）を備えている。ドライバ部２７は、ＰＷＭ制御部２６からの制御信号に基づいてスイッチング素子Ｓ１をオン・オフ制御するものである。

つまり、駆動制御部２１は、電圧検出部４ａ，４ｂ及び電流検出部により点灯電源部２０の出力を監視しながらスイッチング素子Ｓ１のオン・オフ制御を行うものであり、スイッチング素子Ｓ１をオン・オフ制御してＬＥＤ光源３に一定の電流を流す定電流制御機能と、ＬＥＤ光源３のＬＥＤのショートを検出する異常検出機能とを備えているのである。尚、本実施形態の照明装置の動作については、上記実施形態１とほぼ同様であるので説明を省略する。

以上述べた本実施形態の照明装置によれば、上記実施形態１の効果に加えて、フライバックトランスＴを用いたＤＣ／ＤＣコンバータ（フライバックコンバータ）を備えているので、これにより、スイッチング損失及び高周波ノイズの増大を抑制することができ、また、回路が簡単になって部品点数を削減できるため、回路サイズが小さく低コストで構成することができる。さらに、ＰＷＭ制御により駆動回路部２０が制御されるので、点灯電源部２の出力電圧Ｖ１が安定し、これにより、ＬＥＤ光源３を安定して点灯させることができる。

（実施形態３）
本実施形態の照明装置ＬＡは、図７に示すように、点灯電源部２の駆動制御部２１に特徴があり、その他の構成は上記実施形態２と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の駆動制御部２１は、電源部２３と、増幅部２４と、ドライバ部２７と、マイコン部２８とから構成されている。つまり、本実施形態の駆動制御部２１は、上記実施形態２の主制御部２５とＰＷＭ制御部２６とを設ける代わりに、マイコン部２８を設けているのである。電源部２３は、電力供給線２２により駆動回路部２０から直流電源ＶＤの電源電圧を駆動制御部２１に引き込んで、増幅部２４、ドライバ部２７、及びマイコン部２８のそれぞれに動作電源を提供するものである。増幅部２４は、第１の電圧検出部４ａの検出出力（電圧Ｖ１）を増幅する第１のアンプ２４ａと、第２の電圧検出部４ｂの検出出力（電圧Ｖ２）を増幅する第２のアンプ２４ｂと、電流検出部の検出出力（ＬＥＤ光源３に流れる電流）を増幅する第３のアンプ２４ｃとを備え、各アンプ２４ａ，２４ｂ，２４ｃの増幅信号をマイコン部２８に出力している。

マイコン部２８は、主制御回路部２８ａと、誤差演算回路部２８ｂと、ＰＷＭ制御回路部２８ｃと、ドライバ制御回路部２８ｄとを備えている。主制御回路部２８ａは、電流基準値信号（ＬＥＤ光源３に流す電流の設定値）や、電圧基準値信号（異常検出用の閾値ＶＳ）等の種々の基準値信号を生成する機能を備え、少なくとも電流基準値信号を誤差演算回路部２８ｂに出力するとともに、その他基準値信号をＰＷＭ制御回路部２８ｃに出力するものである。誤差演算回路部２８ｂは、第３のアンプ２４ｃの出力と電流基準値信号との誤差演算を行ってその結果をＰＷＭ制御回路部２８ｃに出力するものである。ＰＷＭ制御回路部２８ｃは、誤差演算回路部２８ｂの演算結果に基づいて、スイッチング素子Ｓ１のオン・オフ制御のデューティ比を設定するＰＷＭ制御信号をドライバ制御回路部２８ｄに出力する機能（定電流制御機能）を備えている。また、ＰＷＭ制御回路部２８ｃは、アンプ２４ａ，２４ｂの出力に基づいて、各ＬＥＤブロックＬＢ１，ＬＢ２の順方向電圧ＶＢ１，ＶＢ２を演算し、この順方向電圧ＶＢ１，ＶＢ２と電圧基準値信号（異常検出用の閾値ＶＳ）とを比較し、順方向電圧ＶＢ１，ＶＢ２が閾値ＶＳを下回った際に、該当するＬＥＤブロックＬＢ１，ＬＢ２において少なくとも１つのＬＥＤがショートしていることを示す異常検出信号を出力する機能（異常検出機能）を備えている。ドライバ制御部２８ｄは、ＰＷＭ制御部２８ｃから受け取ったＰＷＭ制御信号をドライバ駆動信号に変換してドライバ部２７に出力するものである。ドライバ部２７は、マイコン部２８のドライバ制御回路部２８ｄからのドライバ駆動信号に基づいてスイッチング素子Ｓ１をオン・オフ制御するものである。

以上により構成された駆動制御部２１は、上記実施形態１，２と同様に、電圧検出部４ａ，４ｂ及び電流検出部により点灯電源部２の出力を監視しながらスイッチング素子Ｓ１のオン・オフ制御を行うものであり、スイッチング素子Ｓ１をオン・オフ制御してＬＥＤ光源３に一定の電流を流す定電流制御機能と、ＬＥＤ光源３のＬＥＤのショートを検出する異常検出機能とを備えているのである。尚、本実施形態の照明装置の動作については、上記実施形態１とほぼ同様であるので説明を省略する。

以上述べた本実施形態の照明装置によれば、駆動制御部２１にマイコンを使用しているので、ソフトウェア等で様々な設定を行えるようになり、これにより、各種の制御をより細かに行えるようになる。

本発明の実施形態１の照明装置の概略回路図である。 同上の照明装置の回路説明図である。 同上の照明装置の一例の回路説明図である。 （ａ）は、同上の照明装置の一例を示す回路説明図であり、（ｂ）は、同上のＬＥＤ光源の一例を示す回路説明図である。 同上の照明装置を備えた照明器具の一例を示す概略断面図である。 本発明の実施形態２の照明装置の回路説明図である。 本発明の実施形態３の照明装置の回路説明図である。 従来例の照明装置の概略回路図である。

符号の説明

１ ＬＥＤ駆動装置
２ 点灯電源部
３ ＬＥＤ光源
ＬＢ１，ＬＢ２ ＬＥＤブロック
３_１，３_２，３_３，３_４，３_５，３_６ ＬＥＤ
ＬＡ 照明装置
Ｖ１ 出力電圧
ＶＢ１，ＶＢ２ 順方向電圧

Claims (8)

1. 直列接続されたＬＥＤからなる複数のＬＥＤ群を直列接続して形成されるＬＥＤ光源に所定の直流電圧を印加してＬＥＤ光源を点灯させる点灯電源部と、ＬＥＤ光源に印加される電圧をＬＥＤ群毎に検出する電圧検出手段と、電圧検出手段の検出電圧値に基づいてＬＥＤ光源の異常を検出する異常検出手段とを備え、
   ＬＥＤ群を構成するＬＥＤの個数は、２以上、かつＬＥＤの順方向電圧の最大値から最小値を引いた値でＬＥＤの順方向電圧の最大値を除した値以下であることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
2. ＬＥＤ群は、直列接続された３つのＬＥＤから構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
3. 交流電源を直流電源に変換する整流手段を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置。
4. 点灯電源部は、入力された電源電圧を所定の直流電圧に変換して出力するコンバータを備え、該コンバータはブーストコンバータであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置。
5. 点灯電源部は、入力された電源電圧を所定の直流電圧に変換して出力するコンバータを備え、該コンバータはフライバックトランスを用いたコンバータであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置。
6. 点灯電源部は、少なくともコンバータの動作をＰＷＭ制御する制御手段を備えていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のＬＥＤ駆動装置。
7. 点灯電源部は、マイコンを備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置を備えていることを特徴とする照明装置。

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