JP4564363B2 - Led駆動用半導体装置及びled駆動装置 - Google Patents
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Description
請求項1に記載のLED駆動用半導体装置は、出力端子にコイルを介して接続された互いに直列の1つ以上のLEDを駆動するためのLED駆動用半導体装置であって、交流電源から入力された交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路の高圧側に接続され、前記整流回路からの電圧を入力するための入力端子、前記コイルの一端に接続され、前記1つ以上のLEDに電流を与えるための出力端子、前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、第1のスイッチング素子を有するスイッチング素子ブロック、及び、前記入力端子の電圧を入力電圧として入力し、前記入力電圧から前記スイッチング素子ブロックの駆動及び制御用の電源電圧を形成するレギュレータ部と、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を検出するドレイン電流検出部とを有し、前記ドレイン電流が所定値に達した場合に前記スイッチング素子ブロックの前記ドレイン電流を遮断するように前記第1のスイッチング素子を所定周波数でオンオフ制御する制御部、を有する。
オン電圧の検出は、第1のスイッチング素子のオン時のドレイン側の電圧を測定することで検出できる。
スイッチング素子ブロックのドレイン電流を遮断する電流値を変更することによって、LEDに流れる平均電流値を増減し、それにより、LEDの発光輝度を調整できる。
図1〜図3を参照して、本発明の実施の形態1におけるLED駆動用半導体装置及びLED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におけるLED駆動用半導体装置を備えたLED駆動装置の構成を示す図である。
AC電源1、整流回路2及び平滑コンデンサ3に代えて、安定化DC電源電圧を用いても良い。また、平滑コンデンサ3は必ずしも必要ではない。
スイッチング素子ブロック7は、接合型FET(Field-Effect Transistor)8と、第1のスイッチング素子9と、を有する。
第1のスイッチング素子9は、例えば、N型MOSFETであり、ドレイン端子が接合型FET8の低電位側に接続され、ソース端子が出力端子31に接続され、ゲート端子が制御部10に接続されている。
さらに、LEDの発光輝度は、ドレイン電流検出部13の検出基準電圧Vsnを変更することで容易に可変制御できる。
図4及び図5を参照して、本発明の実施の形態2におけるLED駆動用半導体装置及びLED駆動装置を説明する。図4は本発明の実施の形態2におけるLED駆動用半導体装置(駆動IC)を備えたLED駆動装置の構成を示す図である。図4において、駆動IC21に代えて駆動IC51を有する点において、図1に示した実施の形態1とは異なる。
図6を参照して、本発明の実施の形態3におけるLED駆動用半導体装置及びLED駆動装置を説明する。図6は本発明の実施の形態3におけるLED駆動用半導体装置(駆動IC)を備えたLED駆動装置の構成を示す図である。図6において、駆動IC21に代えて駆動IC71を有する点において、図1に示した実施の形態1とは異なる。
LED駆動装置への直流電圧電源供給を一時停止し、再度電源供給を開始するまでこの強制オフ状態を保持するモード(ラッチモード)、あるいは、スイッチング素子9の温度が過熱保護部61によって規定された所定の温度を上回っている間は第1のスイッチング素子9を強制オフ状態を維持し、スイッチング素子9の温度が所定の温度以下になった場合に自動的に強制オフ状態を解除するモード(自己復帰モード)等が考えられる。
図7を参照して、本発明の実施の形態4におけるLED駆動用半導体装置及びLED駆動装置を説明する。図7は本発明の実施の形態4におけるLED駆動用半導体装置(駆動IC)を備えたLED駆動装置の構成を示す図である。図7において、駆動IC71に代えて駆動IC81を有する点において、図6に示した実施の形態3とは異なる。
図8及び図9を参照して、本発明の実施の形態5におけるLED駆動用半導体装置及びLED駆動装置を説明する。図8は本発明の実施の形態5におけるLED駆動用半導体装置(駆動IC)を備えたLED駆動装置の構成を示す図である。図8において、駆動IC21に代えて駆動IC91を有する点において、図1に示した実施の形態1とは異なる。
通信信号入力端子84は、外部から2値(例えば、High及びLow)の通信信号を入力するための端子である。
信号同期部26は、同期化した制御信号(Highレベル)をスイッチング素子28のゲート端子に出力する。第3のスイッチング素子28はオン状態となる。また、信号同期部26は、同期化した制御信号の反転信号(Lowレベル)をレベルシフト部27に出力する。第1のスイッチング素子9は、オフ状態となる。
第1のスイッチング素子9がオフ状態、かつ、第3のスイッチング素子28がオフ状態である場合、コイル4とLEDブロック6とフリーホイールダイオード5で構成される閉ループをコイル4→LEDブロック6→フリーホイールダイオード5の向きに電流が流れる。LEDブロック6のLEDは発光状態である。
第1のスイッチング素子9がオフ状態、かつ、第3のスイッチング素子28がオン状態の場合、コイル4→第3のスイッチング素子28→フリーホイールダイオード5の向きに電流が流れる。この時、LEDブロック6の両端電圧は第3のスイッチング素子28のオン電圧まで低下し、LEDブロック6には電流が流れない。LEDブロック6のLEDは消光状態となる。
2 整流回路
3 平滑コンデンサ
4 コイル
5 フリーホイールダイオード
6 LEDブロック
7 スイッチング素子ブロック
8 接合型FET
9、24、28 スイッチング素子
10、40、60、70、80 制御部
11 コンデンサ
12 レギュレータ
13、73 ドレイン電流検出部
14 起動停止判定部
15、19、65、85 AND回路
16 オン時ブランキングパルス発生器
17 発振器
18 RSフリップフロップ回路
20 OR回路
21、51、71、81、91 LED駆動用半導体装置(駆動IC)
23 比較器
25 抵抗
26 信号同期部
27 レベルシフト部
30 入力端子
31 出力端子
32 基準電圧端子
52 検出基準電圧端子
61 過熱保護部
84 通信信号入力端子
Claims (13)
- 出力端子にコイルを介して接続された互いに直列の1つ以上のLEDを駆動するためのLED駆動用半導体装置であって、
交流電源から入力された交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路の高圧側に接続され、前記整流回路からの電圧を入力するための入力端子、
前記コイルの一端に接続され、前記1つ以上のLEDに電流を与えるための出力端子、
前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、第1のスイッチング素子を有するスイッチング素子ブロック、及び、
前記入力端子の電圧を入力電圧として入力し、前記入力電圧から前記スイッチング素子ブロックの駆動及び制御用の電源電圧を形成するレギュレータ部と、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を検出するドレイン電流検出部とを有し、前記ドレイン電流が所定値に達した場合に前記スイッチング素子ブロックの前記ドレイン電流を遮断するように前記第1のスイッチング素子を所定周波数でオンオフ制御する制御部、を有する
ことを特徴とするLED駆動用半導体装置。 - 前記スイッチング素子ブロックは、一端が前記入力端子に接続された接合型FETをさらに有し、
前記第1のスイッチング素子は、前記接合型FETの他端と前記出力端子との間に接続され、
前記制御部は、前記入力端子の電圧に代えて前記接合型FETの低電位側の電圧を入力電圧とする
ことを特徴とする請求項1に記載のLED駆動用半導体装置。 - 前記制御部は、
前記電源電圧が所定電圧を上回る場合に起動信号を出力し、前記電源電圧が前記所定電圧以下の場合に停止信号を出力する起動停止判定部をさらに有し、
前記制御部は、前記起動停止判定部が起動信号を出力する場合、前記第1のスイッチング素子をオンオフ制御し、前記起動停止判定部が停止信号を出力する場合、前記第1のスイッチング素子をオフ状態に維持するよう制御する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のLED駆動用半導体装置。 - 前記ドレイン電流検出部は、
前記第1のスイッチング素子のオン電圧と検出基準電圧とを比較することによって、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を検出する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかの請求項に記載のLED駆動用半導体装置。 - 前記ドレイン電流検出部は、
前記第1のスイッチング素子に並列に接続され、前記第1のスイッチング素子に流れる電流よりも小さく、かつ、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電流比を有する電流を流す第2のスイッチング素子と、
前記第2のスイッチング素子の低電位側に直列接続された抵抗、とを有し、
前記抵抗に印加される電圧と検出基準電圧とを比較することによって、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を検出する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかの請求項に記載のLED駆動用半導体装置。 - 前記制御部は、前記検出基準電圧を外部から入力するための検出基準電圧端子をさらに有し、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時、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を遮断する所定の電流値を変化させることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のLED駆動用半導体装置。
- 前記制御部は、
デバイス温度を検出して前記デバイス温度が所定温度を上回った場合に前記第1のスイッチング素子をオフ状態に維持する過熱保護部をさらに有する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかの請求項に記載のLED駆動用半導体装置。 - 前記第1のスイッチング素子は、バイポーラトランジスタ又はMOSFETであることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかの請求項に記載のLED駆動用半導体装置。
- 前記制御部は、
前記1つ以上のLEDと並列に接続した第3のスイッチング素子と、
通信信号を入力するための通信信号入力端子と、
前記通信信号入力端子と前記第3のスイッチング素子のゲート端子との間に接続され、前記通信信号に応じて前記第1のスイッチング素子及び前記第3のスイッチング素子を制御するための信号を出力する信号同期部と、
前記信号同期部から入力した信号をレベルシフトして出力するレベルシフト回路と、をさらに有し、
前記通信信号と同期して、前記1つ以上のLEDに流れる電流を制御する機能を有する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかの請求項に記載のLED駆動用半導体装置。 - 前記第3のスイッチング素子は、バイポーラトランジスタ又はMOSFETであることを特徴とする請求項9に記載のLED駆動用半導体装置。
- 前記通信信号の信号周期が1kHz以上かつ1MHz以下であることを特徴とする請求項10に記載のLED駆動用半導体装置。
- 交流電源から入力された交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路、
請求項1乃至請求項11のいずれかの請求項に記載のLED駆動用半導体装置、
一端が前記LED駆動用半導体装置の出力端子に接続され、他端が互いに直列の1つ以上のLEDに接続されたコイル、及び
前記コイルの一端と接地電位との間に接続されたダイオード、を有する
ことを特徴とするLED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12に記載のLED駆動装置。
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