JP4922052B2 - 過電圧保護及びデューティ制御機能を有するｌｅｄ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ駆動装置に関するものであって、より詳細には、昇圧式（ｂｏｏｓｔ ｔｙｐｅ）の直流−直流コンバーターを採用したＬＥＤ駆動装置において、負荷であるＬＥＤに印加される過電圧からＬＥＤ及び駆動回路を保護することができ、昇圧式の直流−直流コンバーターに採用された電流モードＰＷＭ駆動ＩＣの出力信号のデューティを完全な０％になるように制御できる過電圧保護及びデューティ制御機能を有するＬＥＤ駆動装置に関する。

一般的な液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ、以下、ＬＣＤとする）のバックライトの光源として用いられた冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ、以下、ＣＣＦＬとする）は、水銀ガスを使用するので、環境汚染を引き起こすおそれがあり、応答速度が遅く、色再現性が低く、かつ、ＬＣＤパネルの軽薄短小化に適していないという短所を有している。

これに比べて、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ、以下、ＬＥＤとする）は、親環境的であり、応答速度が数ナノ秒で高速応答が可能であるから、ビデオ信号ストリームに効果的であり、インパルシブ（Ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ）駆動が可能で、色再現性が１００％以上であり、赤色、緑色、青色ＬＥＤの光量を調整して輝度、色温度などを任意に変更でき、かつ、ＬＣＤパネルの軽薄短小化に適した長所を有するので、最近、ＬＣＤパネルなどのバックライト用光源として積極的に採用されているのが実情である。

このように、ＬＥＤを採用したＬＣＤバックライトにおいて、ＬＥＤを複数直列接続して使用する場合、前記ＬＥＤに一定の定電流を提供できる駆動回路が必要であり、ユーザが輝度と色温度などを任意に調整するか、又は温度補償などのためにＬＥＤの輝度を調整する調光回路が必要である。図１は、従来のＬＥＤ駆動回路を示す。

図１は、従来の昇圧式（ｂｏｏｓｔ ｔｙｐｅ）の直流−直流コンバーターが採用されたＬＥＤ駆動回路の一例を示す回路図である。図１に示すように、従来の昇圧式の直流−直流コンバーターが採用されたＬＥＤ駆動回路は、直流電源Ｖｉｎの（＋）端にインダクターＬとダイオードＤとが直列接続され、前記ダイオードと直流電源Ｖｉｎの（−）端との間にキャパシタＣとＬＥＤアレイ１１とが互いに並列接続される。前記インダクターＬとダイオードＤの接続ノードと直流電源Ｖｉｎの（−）端との間にスイッチ１２と電圧検出レジスタＲｓとが直列に接続される。前記電圧検出レジスタＲｓから検出される電圧値は、ＰＷＭ駆動部１３に入力され、前記ＰＷＭ駆動部１３は、検出された電圧値に応じて、前記スイッチ１２のオン−オフのデューティ比を調整する。前記スイッチ１２は、図１に示すように、ＭＯＳＦＥＴが使用されることができ、前記ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を調整してスイッチとして使用することができる。

前記スイッチ１２がオンの場合に、前記直流電源Ｖｉｎから供給される電流は、インダクターＬ及びスイッチ１２を介して流れ、前記インダクターＬには、エネルギーが保存される。前記スイッチ１２がオフの場合に、前記直流電源Ｖｉｎと前記インダクターＬに蓄積されたエネルギーの合計が、ダイオードＤを通過してＬＥＤアレイ１１に伝達される。このとき、ＬＥＤアレイ１１に伝達される電圧は、平滑キャパシタＣにより平滑されて伝達され、その値は、入力電圧Ｖｉｎより大きいか、又は同じくなる。

このような従来の昇圧式の直流−直流コンバーターを採用したＬＥＤ駆動回路１０において、ＬＥＤ１１の輝度調節は、電圧検出レジスタＲｓの抵抗値を調整することによって、前記電圧検出レジスタＲｓから検出される電圧値を調整して行われた。このような従来の輝度調整は、電圧検出抵抗Ｒｓとして可変抵抗を使用することによって可能であったが、高いＬＥＤ抵抗により、前記電圧検出レジスタＲｓは、ワッテージ（ｗａｔｔａｇｅ）レジスタを使用しなければならないため、可変が容易でないという問題点がある。また、多様な色を発光する複数のＬＥＤを使用する場合、ＬＥＤの色相ごとに互いに異なる駆動回路を使用するようになるが、駆動回路ごとに前記電圧検出レジスタＲｓ値が偏差が発生して、輝度の調整、色座標制御及び均一度などに悪影響を及ぼすという問題点がある。

また、昇圧式の直流−直流コンバーターを採用したＬＥＤ駆動回路１０では、負荷１１が開放（ｏｐｅｎ）される場合又は負荷以上にインダクターＬの電圧が瞬間的に上昇する場合に、負荷に過電圧が印加されることができ、これによって駆動回路１０及びＬＥＤ１１が破損されるという等の問題が発生し得る。したがって、昇圧式の直流−直流コンバーターを採用したＬＥＤ駆動回路では、過電圧保護回路が必須的に要求されている。

また、図１に示すように、昇圧式の直流−直流コンバーターを採用した従来のＬＥＤ駆動回路１０において、ＬＥＤ１１に提供される駆動電源は、定電流方式のパルス電流が用いられ、ＬＥＤ１１の輝度及びカラー制御のために、このパルス電流のデューティ（ｄｕｔｙ）を制御するＰＷＭ制御方式が適用される。すなわち、ＰＷＭ制御によるスイッチのオン−オフデューティを制御するためにＰＷＭ駆動部１３が適用されるが、このＰＷＭ駆動部１３は、通常、電流モードＰＷＭ駆動ＩＣが用いられる。従来のＬＥＤ駆動回路は、この電流モードＰＷＭ駆動ＩＣの特性上、その出力信号のデューティが完全に０％にならないため、完全にＬＥＤをオフさせようとするとき、ＬＥＤが微細に点灯されるという問題点がある。

本発明は、上記のような従来の問題点を解消するためのものであって、その目的は、負荷に印加される過電圧から負荷及び駆動回路を保護することができ、電流モードＰＷＭ駆動ＩＣの出力信号デューティを完全な０％に制御できる過電圧保護及びデューティ制御機能を有するＬＥＤ駆動装置を提供することにある。

上記のような目的を達成すべく、本発明は、互いに電気的に接続した複数のＬＥＤを含むＬＥＤアレイと、
電源電圧により動作し、所定の周波数ののこぎり波電圧を生成して出力するＲＴ／ＣＴ端子と、前記のこぎり波電圧と比較される比較電圧が入力されるＣＯＭＰ端子と、前記のこぎり波電圧が前記比較電圧のレベルより高い区間でオフになり、前記のこぎり波電圧が前記比較電圧のレベルより低い区間でオンになるパルス信号を生成して出力する出力端子を有するＰＷＭ ＩＣと、
前記ＰＷＭ ＩＣから出力される前記パルス信号に応じて外部から入力された直流電圧をスイッチングして、前記ＬＥＤアレイに駆動電圧として提供するスイッチング部と、
前記ＬＥＤアレイの両端電圧に該当する検出電圧を生成する電圧検出部と、
前記検出電圧と既設定の基準電圧とを比較して、その差に相当する第１の誤差電圧を出力する電圧比較部と、
前記誤差電圧が所定のレベル以下の場合、前記ＰＷＭ ＩＣの前記ＣＯＭＰ端子に入力される前記比較電圧を実質的に０Ｖに設定する比較電圧設定部と、を含むことを特徴とするＬＥＤ駆動装置を提供する。

また、好ましく、電圧比較部は、前記検出電圧を反転入力端に入力され、前記基準電圧を非反転入力端に入力されて、２つの入力端の差に相当する誤差電圧を出力する第１のＯＰアンプを含むことを特徴とするＬＥＤ駆動装置を提供する。

また、好ましく、前記比較電圧設定部は、前記第１のＯＰアンプの出力端にカソードが接続された第１のダイオードと、前記電源電圧に一方が接続され、前記第１のダイオードのアノードに他方が接続されたレジスタと、前記第１のダイオードのアノードに非反転入力端が接続され、非反転入力端と出力端とが電気的に接続されて、非反転入力端の入力電圧と同じレベルの出力を有する第２のＯＰアンプと、前記第２のＯＰアンプの出力端にベースが接続され、前記ＰＷＭ ＩＣのＣＯＭＰ端子にエミッタが接続され、接地にコレクタが接続されたＰＮＰトランジスタと、を含むことを特徴とするＬＥＤ駆動装置を提供する。

そして好ましく、前記ＬＥＤ駆動装置は、外部から入力される線形調光信号又は／及びＰＷＭ調光信号に相応するレベルの電圧を非反転入力端に入力され、前記ＬＥＤアレイのカソード端から出力される電流に相応するレベルの電圧を反転入力端に入力され、前記２つの入力端に入力される電圧のレベルを比較して、その差に相当する第２の誤差電圧を出力端に出力する第３のＯＰアンプをさらに含み、前記第３のＯＰアンプがさらに含まれた場合、前記比較電圧設定部は、前記第３のＯＰアンプの出力端にカソードが接続され、前記第１のダイオードのアノードにアノードが接続された第２のダイオードをさらに含むことを特徴とする。

本発明によると、ＬＥＤアレイに印加される過電圧から駆動回路を安全に保護することができるという効果が得られる。

また、本発明によると、外部の調光制御信号を介してＬＥＤアレイを消灯しようとする場合、ＰＷＭ ＩＣの出力信号デューティを完全に０％に出力させることによって、微細に点灯されて電力が浪費されることを防止することができるという効果が得られる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照してより詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施の形態による過電圧保護及びデューティ制御機能を有するＬＥＤ駆動装置の回路図である。

図２に示すように、本発明の一実施の形態によるＬＥＤ駆動装置は、互いに電気的に接続した複数のＬＥＤを含むＬＥＤアレイ２１と、電源電圧Ｖｃｃにより動作し、所定の周波数ののこぎり波電圧を生成して出力するＲＴ／ＣＴ端子Ｔ４と、前記のこぎり波電圧と比較される比較電圧が入力されるＣＯＭＰ端子Ｔ１と、前記のこぎり波電圧が前記比較電圧のレベルより高い区間でオフになり、前記のこぎり波電圧が前記比較電圧のレベルより低い区間でオンになるパルス信号を生成して出力する出力端子Ｔ６を有するＰＷＭ ＩＣ２２と、前記ＰＷＭ ＩＣ２２から出力される前記パルス信号に応じて外部から入力された直流電圧Ｖｉｎをスイッチングして、前記ＬＥＤアレイ２１に駆動電圧として提供するスイッチング部２３と、前記ＬＥＤアレイの両端電圧に該当する検出電圧を生成する電圧検出部２４と、前記検出電圧と既設定の基準電圧Ｖｒｅｆとを比較して、その差に相当する第１の誤差電圧を出力する電圧比較部２５と、前記誤差電圧が所定のレベル以下の場合、前記ＰＷＭ ＩＣ２２の前記ＣＯＭＰ端子Ｔ１に入力される前記比較電圧を０Ｖに設定する比較電圧設定部２６と、を含んで構成される。

前記ＬＥＤアレイ２１は、複数のＬＥＤからなり、各ＬＥＤが互いに直列若しくは並列又は直／並列が混用された多様な接続方式により互いに電気的に接続される。通常、白色光を生成するためのＬＣＤバックライトの光源として用いられる場合、各ＬＥＤアレイは、同じ色相の光を発光するＬＥＤ同士で電気的に接続した構造を有し、各色相のＬＥＤアレイごとに別に駆動される駆動装置を備えることができる。

前記ＰＷＭ ＩＣ２２は、汎用の電流モードＰＷＭ駆動ＩＣが採択されることができる。図３は、本発明に採用された汎用の電流モードＰＷＭ駆動ＩＣの内部回路構造を簡略に示す図である。図３に示すように、ＰＷＭ ＩＣ２２は、基準電圧Ｖｒｅｆとフィードバック電圧とを比較してその偏差を求めるエラー増幅器２２３と、前記エラー増幅器２２３の出力信号とセンシング電圧とを比較する比較器２２６と、基準クロックを発生させる発振器２２７と、前記比較信号と発振器２２７の出力信号とを比較してスイッチングパルスのオン／オフ区間を判定する論理回路２２８、２２９、２３１と、前記論理回路２２８、２２９、２３１の出力信号に応じて動作して、オン区間では既設定のハイレベルの電圧５Ｖを、オフ区間では既設定のロウレベル０Ｖを出力するトランジスタＱ１、Ｑ２とを含み、比較結果を受け取るＣＯＭＰ端子Ｔ１、前記フィードバック電圧が入力されるＦＢ端子Ｔ２、センシング電圧を受け取るＣＳ端子Ｔ３と、基準周波数信号としてのこぎり波信号が出力されるＲＴ／ＣＴ端子Ｔ４と、グラウンドに接続するＧＮＤ端子Ｔ５と、デューティが制御されたスイッチングパルスが出力されるＯＵＴ端子Ｔ６と、電源電圧が印加されるＶｃｃ端子Ｔ７と、基準電圧が印加されるＶｒｅｆ端子Ｔ８とからなる入出力端子が備えられる。

本発明において、ＰＷＭ ＩＣ２２は、ＲＴ／ＣＴ端子Ｔ４から出力される所定の周波数ののこぎり波電圧と、ＣＯＭＰ端子Ｔ１に入力される比較電圧に応じて、ＰＷＭ ＩＣ２２の出力デューティを０％にする。すなわち、図３に示すＰＷＭ ＩＣは、電源電圧Ｖｃｃにより動作し、所定の周波数ののこぎり波電圧を生成して出力するＲＴ／ＣＴ端子Ｔ４と、前記のこぎり波電圧と比較される比較電圧が入力されるＣＯＭＰ端子Ｔ１と、前記のこぎり波電圧が前記比較電圧のレベルより高い区間でオフになり、前記のこぎり波電圧が前記比較電圧のレベルより低い区間でオンになるパルス信号を生成して出力する出力端子Ｔ６とを有する。図４は、本発明によるＬＥＤ駆動装置のデューティ制御技法を説明するために、ＲＴ／ＣＴ端子ののこぎり波及びＣＯＭＰ端子の入力レベルを示す波形図である。

図４に示すように、ＰＷＭ ＩＣ２２のＲＴ／ＣＴ端子Ｔ４から出力される所定の周波数ののこぎり波電圧Ｓ１は、１Ｖ〜４Ｖの範囲の値を有するのこぎり波状を有する。こののこぎり波電圧Ｓ１は、ＣＯＭＰ端子Ｔ１に入力される比較電圧Ｖｃｏｍｐ１〜Ｖｃｏｍｐ３のレベルと比較される。ＰＷＭ ＩＣ２２は、前記のこぎり波電圧Ｓ１が前記比較電圧Ｖｃｏｍｐ１〜Ｖｃｏｍｐ３のレベルより高い区間でオフになり、前記のこぎり波電圧が前記比較電圧のレベルより低い区間でオンになるパルス信号Ｐ１を生成して、出力端子Ｔ６に出力する。したがって、ＣＯＭＰ端子Ｔ１に入力される比較電圧のレベルが、前記のこぎり波電圧Ｓ１の上限より大きい場合（Ｖｃｏｍｐ１の場合）に、出力端子Ｔ６に出力される信号は、常にオン状態の１００％のデューティを有するようになり、比較電圧のレベルが前記のこぎり波電圧Ｓ１の下限より小さい場合（Ｖｃｏｍｐ２の場合）に、出力端子Ｔ６に出力される信号は、常にオフ状態の０％のデューティを有するようになり、比較電圧のレベルが前記のこぎり波電圧Ｓ１の上限と下限との間に存在する場合（Ｖｃｏｍｐ３の場合）に、オン−オフが周期的に繰り返されるパルス信号Ｐ１を出力する。本発明は、過電圧が印加される場合又は外部で調光制御信号を介してＬＥＤアレイを消灯しようとする場合に、前記ＣＯＭＰ端子Ｔ１に印加される電圧のレベルを１Ｖ以下に減少させることによって、前記ＰＷＭ ＩＣ２２の出力端子のパルスデューティが０％になるように制御することを特徴とする。

前記スイッチング部２３は、前記ＰＷＭ ＩＣ２２の出力端Ｔ６から出力される前記パルス信号に応じて外部から入力された直流電圧Ｖｉｎをスイッチングして、前記ＬＥＤアレイ２１に駆動電圧として提供する。図２に示したように、前記スイッチング部２３は、前記ＰＷＭ ＩＣ２２の出力端Ｔ６とゲートが接続したＮチャネルＭＯＳＦＥＴであることが好ましい。

前記電圧検出部２４は、前記ＬＥＤアレイ２１の両端電圧に該当する検出電圧を生成する。図２に示したように、前記電圧検出部２４は、ＬＥＤ両端に互いに直列接続した２つのレジスタＲ１、Ｒ２からなり得、２つのレジスタＲ１、Ｒ２により分圧された電圧を検出電圧として出力することができる。

前記電圧比較部２５は、前記検出電圧と既設定の基準電圧とを比較して、その差に相当する第１の誤差電圧を出力する。好ましく、前記電圧比較部２５は、前記検出電圧を反転入力端に入力され、前記基準電圧を非反転入力端に入力されて、２つの入力端の差に相当する誤差電圧を出力する第１のＯＰアンプＯＰ１を含むことができる。前記第１のＯＰアンプＯＰ１は、誤差増幅器として動作する。

前記比較電圧設定部２６は、前記第１のＯＰアンプＯＰ１から出力される誤差電圧が所定のレベル以下の場合、前記ＰＷＭ ＩＣ２２の前記ＣＯＭＰ端子Ｔ１に入力される前記比較電圧を実質的に０Ｖに設定する。具体的に、前記比較電圧設定部は、前記第１のＯＰアンプの出力端にカソードが接続された第１のダイオードＤ１と、前記電源電圧に一方が接続され、前記第１のダイオードのアノードに他方が接続されたレジスタＲ３と、前記第１のダイオードＤ１のアノードに非反転入力端が接続され、非反転入力端と出力端とが電気的に接続されて、非反転入力端の入力電圧と同じレベルの出力を有する第２のＯＰアンプＯＰ２と、前記第２のＯＰアンプＯＰ２の出力端にベースが接続され、前記ＰＷＭ ＩＣ２２のＣＯＭＰ端子Ｔ１にエミッタが接続され、接地にコレクタが接続されたＰＮＰトランジスタＴＲ１と、を含んでもよい。

以上で説明した構成に加えて、本発明の一実施の形態は、外部から入力される線形調光信号ＤＳ１又は／及びＰＷＭ調光信号ＤＳ２に相応するレベルの電圧を非反転入力端に入力され、前記ＬＥＤアレイ２１のカソード端から出力される電流に相応するレベルの電圧を反転入力端に入力され、前記２つの入力端に入力される電圧のレベルを比較して、その差に相当する第２の誤差電圧を出力端に出力する第３のＯＰアンプＯＰをさらに含むことができる。このとき、前記比較電圧設定部２６は、前記第３のＯＰアンプの出力端にカソードが接続され、前記第１のダイオードＤ１のアノードにアノードが接続された第２のダイオードＤ２をさらに含むことができる。

以下、図２を参照して、本発明の作用及び効果を詳細に説明する。

本発明は、負荷として用いられるＬＥＤアレイに過電圧が印加される場合、過電圧から回路を保護することができる過電圧保護機能と、外部から入力される調光制御信号によりＬＥＤに供給される電流が完全に遮断されるようにＰＷＭ ＩＣのデューティを制御する機能とを同時に提供する。

まず、過電圧保護のための作用を説明する。

本発明は、昇圧式の直流−直流コンバーターが採用される。昇圧式の直流−直流コンバーターでは、負荷が開放される場合、過電圧が印加される問題が発生し得るので、これから回路などを保護するために、過電圧保護回路が採用される。本発明では、まず、負荷であるＬＥＤアレイ２１内に含まれたＬＥＤの接続が断絶される現象などのように、負荷の開放が発生する場合、ＬＥＤアレイ２１に過電圧が印加されることから保護するために、ＬＥＤアレイ２１の両端電圧に該当する検出電圧を電圧検出部２４から検出する。図２に示したように、前記検出電圧は、２つの分圧レジスタＲ１、Ｒ２を直列に接続して、前記レジスタの抵抗値に応じて分圧された電圧であり得る。

この検出電圧は、電圧比較部２５の第１のＯＰアンプＯＰ１の反転入力端に入力され、前記第１のＯＰアンプＯＰ１の非反転入力端に入力される基準電圧と比較されて、その差に相当する値が出力される。過電圧が印加された場合、第１のＯＰアンプＯＰ１の出力レベルは略０Ｖまで低下し、第１のダイオードＤ１を介して電源Ｖｃｃから電流が流れるようになる。これにより、比較電圧設定部２６内の第２のＯＰアンプＯＰ２の非反転端子に印加される電圧のレベルが低下する。このとき、前記第２のＯＰアンプＯＰ２は、反転入力端と出力端が互いに電気的に接続されて、利得が１で電流を増幅するインピーダンス変換回路であって、バッファ（Ｂｕｆｆｅｒ）として動作する。したがって、第２のＯＰアンプＯＰ２の出力端の電圧レベルは、非反転入力端の入力電圧と同じくなる。

すなわち、ＬＥＤアレイ２１に過電圧が印加されると、第１のＯＰアンプＯＰ１の出力レベルは、略０Ｖまで低下し、第１のダイオードＤ１を介して電源Ｖｃｃに電流が流れるようになることによって、バッファとして動作する第２のＯＰアンプＯＰ２の非反転端子に印加される電圧のレベルが低下すると同時に、その出力端のレベルも低下する。したがって、第２のＯＰアンプＯＰ２の出力端に接続したＰＮＰトランジスタＴＲ１のベース端子電圧レベルが低下するに伴い、前記ＰＮＰトランジスタＴＲ１はオンになって、エミッタに接続したＰＷＭ ＩＣ２２のＣＯＭＰ端子Ｔ１の電圧が実質的に０Ｖとなる。これにより、ＰＷＭ ＩＣ２２の出力端Ｔ６のパルスのデューティが０％になり、ＬＥＤアレイ２１に供給される電流が遮断される。

次に、外部から入力される調光制御信号により、ＬＥＤに供給される電流が完全に遮断されるようにＰＷＭ ＩＣのデューティを制御する作用について説明する。

前記過電圧保護作用と同様に、外部の調光制御信号によりＬＥＤアレイ２１に供給される電流を完全に遮断するためには、前記ＰＮＰトランジスタＴＲ１のベース電圧を下げてオンさせることによって、そのエミッタ電圧、すなわちＰＷＭ ＩＣ２２のＣＯＭＰ端子Ｔ１の電圧がＲＴ／ＣＴ端子Ｔ４ののこぎり波電圧の下限１Ｖ以下のレベルになるようにしなければならない。

一方、外部の調光制御信号ＤＳ１、ＤＳ２は、それに相応するレベルの電圧と、ＬＥＤアレイ２１のカソード端から出力される電流に相応するレベルの電圧が第３のＯＰアンプＯＰ３の非反転入力端と反転入力端にそれぞれ入力されて比較される。まず、外部から直流形態で線形調光制御信号ＤＳ１が第３のＯＰアンプＯＰ３の非反転端子に印加され、ＬＥＤアレイ２１のカソードに流れる電流を検出して増幅した信号のレベルが、第３のＯＰアンプＯＰ３の非反転端子に入力されて比較される。前記線形調光制御信号ＤＳ１が小さくなる場合、第３のＯＰアンプＯＰ３の出力レベルが小さくなる。次に、パルス状のＰＷＭ調光制御信号ＤＳ２も同様に、ＮＰＮトランジスタＴＲ２を介して変換された値が非反転端子に印加されるが、前記ＰＷＭ調光制御信号ＤＳ２のデューティが小さくなる場合、同様に第３のＯＰアンプＯＰ３の出力レベルが小さくなる。

したがって、過電圧保護回路の作用と同様に、第２のダイオードＤ２を介して電源Ｖｃｃから電流が流れるようになることによって、バッファとして動作する第２のＯＰアンプＯＰ２の非反転端子に印加される電圧のレベルが低下すると同時に、その出力端のレベルも低下する。したがって、第２のＯＰアンプＯＰ２の出力端に接続したＰＮＰトランジスタＴＲ１のベース端子電圧レベルが低下するに伴い、前記ＰＮＰトランジスタＴＲ１はオンになって、エミッタに接続したＰＷＭ ＩＣ２２のＣＯＭＰ端子Ｔ１の電圧が実質的に０Ｖとなる。これにより、ＰＷＭ ＩＣ２２の出力端Ｔ６のパルスのデューティが０％になり、ＬＥＤアレイ２１に供給される電流が遮断される。

上述の本発明の回路において、第１及び第３のＯＰアンプＯＰ１、ＯＰ３の出力は、それぞれ第１及び第２のダイオードＤ１、Ｄ２を介して第２のＯＰアンプＯＰ２の非反転入力端に入力される。このとき、前記第１及び第２のダイオードＤ１、Ｄ２によりダイオード電圧降下が発生するので、第２のＯＰアンプＯＰ２の非反転入力端と電源との間に大きい抵抗値を有するレジスタ抵抗Ｒ３を挿入してインピーダンスを高め、前記レジスタＲ３を介して流れる電流をインピーダンス変換回路、すなわち第２のＯＰアンプＯＰ２を介して増幅する。

したがって、ＰＮＰトランジスタＴＲ１のベースに第１及び第２のダイオードＤ１、Ｄ２の電圧降下分と同じ低い電圧が印加され、第２のＯＰアンプＯＰ２を介して増幅された電流が印加されて、ＰＮＰトランジスタＴＲ１が導通する。これによって、ＰＷＭ ＩＣ２２のＣＯＭＰ端子Ｔ１の電圧が実質的に０Ｖになり、ＰＷＭ ＩＣ２２の出力端Ｔ６のパルスのデューティが０％になり、ＬＥＤアレイ２１に供給される電流が遮断される。

なお、前記第１及び第３のＯＰアンプＯＰ１、ＯＰ３の出力端にレジスタＲ３を介して低い電流を流すことによって、第１及び第３のＯＰアンプＯＰ１、ＯＰ３の応答速度を速くして、外部の調光制御信号による迅速な調光変化が可能であり、迅速な過電圧保護回路を動作させることによって、駆動回路を安全に保護することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

一般的な昇圧式の直流−直流コンバーターが採用された従来のＬＥＤ駆動回路を示す回路図である。 本発明の一実施の形態による過電圧保護及びデューティ制御機能を有するＬＥＤ駆動装置の回路図である。 本発明に適用されたＰＷＭ ＩＣの内部回路図である。 本発明によるＬＥＤ駆動装置のデューティ制御技法を説明するために、ＲＴ／ＣＴ端子ののこぎり波及びＣＯＭＰ端子の入力レベルを示す波形図である。

符号の説明

２１ ＬＥＤアレイ
２２ ＰＷＭ ＩＣ
２３ スイッチング部
２４ 電圧検出部
２５ 比較電圧設定部
ＯＰ１〜ＯＰ３ 第１〜第３のＯＰアンプ

Claims (2)

1. 互いに電気的に接続した複数のＬＥＤを含むＬＥＤアレイと、
   電源電圧により動作し、所定の周波数ののこぎり波電圧を生成して出力するＲＴ／ＣＴ端子と、前記のこぎり波電圧と比較される比較電圧が入力されるＣＯＭＰ端子と、前記のこぎり波電圧が前記比較電圧のレベルより高い区間でオフになり、前記のこぎり波電圧が前記比較電圧のレベルより低い区間でオンになるパルス信号を生成して出力する出力端子を有するＰＷＭ ＩＣと、
   前記ＰＷＭ ＩＣから出力される前記パルス信号に応じて外部から入力された直流電圧をスイッチングして、前記ＬＥＤアレイに駆動電圧として提供するスイッチング部と、
   前記ＬＥＤアレイの両端電圧に該当する検出電圧を生成する電圧検出部と、
   反転入力端に入力された前記検出電圧と、非反転入力端に入力された基準電圧とを比較して、２つの入力端の差に相当する誤差電圧を出力する第１のＯＰアンプを含む電圧比較部と、
   前記誤差電圧が所定のレベル以下の場合、前記ＰＷＭ ＩＣの前記ＣＯＭＰ端子に入力される前記比較電圧を前記のこぎり波電圧の下限よりも小さいレベルに設定する比較電圧設定部とを含み、
   前記比較電圧設定部は、
   前記第１のＯＰアンプの出力端にカソードが接続された第１のダイオードと、
   前記電源電圧に一方が接続され、前記第１のダイオードのアノードに他方が接続されたレジスタと、
   前記第１のダイオードのアノードに非反転入力端が接続され、非反転入力端と出力端とが電気的に接続されて、非反転入力端の入力電圧と同じレベルの出力を有する第２のＯＰアンプと、
   前記第２のＯＰアンプの出力端にベースが接続され、前記ＰＷＭ ＩＣのＣＯＭＰ端子にエミッタが接続され、接地にコレクタが接続されたＰＮＰトランジスタと
   を含むことを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
2. 前記ＬＥＤ駆動装置は、外部から入力される線形調光信号（Ｄｉｍｍｉｎｇ Ｓｉｇｎａｌ）又は／及びＰＷＭ調光信号に相応するレベルの電圧を非反転入力端に入力され、前記ＬＥＤアレイのカソード端から出力される電流に相応するレベルの電圧を反転入力端に入力され、前記２つの入力端に入力される電圧のレベルを比較して、その差に相当する第２の誤差電圧を出力端に出力する第３のＯＰアンプをさらに含み、
   前記比較電圧設定部は、前記第３のＯＰアンプの出力端にカソードが接続され、前記第１のダイオードのアノードにアノードが接続された第２のダイオードをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。

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