JP5086028B2 - Ｌｅｄ点灯制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数個のＬＥＤ列の中に断線等が原因で電流の流れないＬＥＤ列が含まれていても、定電流回路が異常な発熱状態にならないようにする保護機能を有したＬＥＤの灯制御装置に関するものである。

ＬＥＤを照明装置に使用する際には、１個のＬＥＤから得られる光量に限界があるため、ＬＥＤを多数使用することで必要な光量を得ている。ただし、ＬＥＤに電流を流して点灯する時、あまり多くの数のＬＥＤを直列に接続するとＬＥＤ列の始端と終端の間に供給すべき電圧が高くなってしまう。そこで通常は、直列個数を抑えた複数個のＬＥＤ列を並列に接続することで、供給電圧を低く抑えながらＬＥＤの必要個数を確保するという対応をしている。

ＬＥＤの発光量は電流の大きさに依存するため、複数のＬＥＤ列をムラ無く点灯させるには、各ＬＥＤ列を流れる電流がほぼ同じ値になるよう制御する必要がある。しかし、並列接続された各ＬＥＤ列の始端−終端間に単純に同じ大きさの電圧を供給した場合、ＬＥＤ列によって電流の大きさが異なるという現象を生じる。このため、近年のＬＥＤを点灯させる装置は、各ＬＥＤ列の電流の大きさを揃えるため、各ＬＥＤ列にそれぞれ独立した定電流回路を直列に接続する。そして、そのＬＥＤ列と定電流回路の直列体（複数）に対し、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路から安定した電圧を供給するという構成となっている。
（例えば、特許文献１および特許文献２を参照）

図３は、近年のＬＥＤ点灯制御装置の構成の一例を示している。なお、図３において、１はＤＣ−ＤＣコンバータ回路であり、４ｂはＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の動作をフィードバック制御するための制御回路である。２ａと２ｂは、それぞれ外部から電源電圧の供給受けるための高電位側入力端子と低電位側入力端子２ｂである。３は負荷回路と接続するための高電位側の出力端子である。なお、低電位側の出力端子は、低電位側の入力端子２ｂと共に基準電位点としてのグランドに接続されており、グランドを事実上の低電位側の出力端子として扱うことで図示を省略してある。

図３に示す回路は、次のような構成になっている。
ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力端子３とグランドの間に、出力電圧平滑用のコンデンサＣ１及び出力電圧検出用の抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の直列回路が接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力端子３は更に、複数のＬＥＤを直列に接続した第１のＬＥＤ列ＬＡ１、第２のＬＥＤ列ＬＡ２及び第３のＬＥＤ列ＬＡ３の一端（始端）に接続されている。各ＬＥＤ列ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ３の各他端（終端）は、それぞれ定電流回路ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を介してグランドに接続されている。

第１のＬＥＤ列ＬＡ１と定電流回路ＣＳ１の接続点は制御回路４ｂの第１系列検出端子ＳＴ１に接続されている。同様に、第２のＬＥＤ列ＬＡ２と定電流回路ＣＳ２の接続点は第２系列検出端子ＳＴ２に接続され、第３のＬＥＤ列ＬＡ３と定電流回路ＣＳ３の接続点は第３系列検出端子ＳＴ３に接続されている。制御回路４ｂは、各系列検出端子ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３の他に駆動信号出力端子ＤＲＶと電圧入力端子ＶＩＴを有しており、駆動信号出力端子ＤＲＶは、駆動信号をＤＣ−ＤＣコンバータ回路１内のスイッチング素子に供給するようにＤＣ−ＤＣコンバータ回路１接続されている。また、電圧入力端子ＶＩＴは、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧を検出するように抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の共通接続点に接続されている。

ここで制御回路４ｂは、その内部に第１の選択検出回路５、誤差増幅回路６、保護回路７及び信号処理回路８を有している。制御回路４ｂの内部において、３つの系列検出端子端子ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３は第１の選択検出回路５の入力側にそれぞれ接続されている。また、電圧入力端子ＶＩＴは保護回路７の入力側に接続されており、駆動信号出力端子ＤＲＶは信号処理回路８の出力側に接続されている。誤差増幅回路６と保護回路７の各出力側は信号処理回路８にそれぞれ接続され、誤差増幅回路６の入力側は第１の選択検出回路５の出力側と接続されている。

ここで第１の選択検出回路５は、その内部が図４に示すような回路構成となっている。すなわち、第１の選択回路５は、アノードが共通接続されたダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３及び、そのアノードの共通接続点Ｐ１と電源ライン（ＶＤＤ）の間に接続された抵抗Ｒ３によって構成されている。この第１の選択検出回路５の入力側であるダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の各カソードは、第１から第３の系列検出端子ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３にそれぞれ個別に接続されている。また、第１の選択検出回路５の出力側であるアノードの共通接続点Ｐ１は誤差増幅回路６に接続されている。

誤差増幅回路６は、図３に示すように、制御対象の制御目標値を設定するための基準電圧源ＶＲ１と、非反転入力端子に基準電圧源ＶＲ１から基準電圧の供給を受ける誤差増幅器ＡＭＰによって構成されている。この誤差増幅回路６の入力側である誤差増幅器ＡＭＰの反転入力端子は第１の選択検出回路５の出力側、すなわち図４に示す回路のアノードの共通接続点Ｐ１に接続されている。また、誤差増幅回路６の出力側である誤差増幅器ＡＭＰの出力端子は信号処理回路８に接続されている。

保護回路７は、図３に示すように、過電圧状態の有無を判断するしきい値を設定するための基準電圧源ＶＲ２と、反転入力端子に基準電圧源ＶＲ２からのしきい値電圧の供給を受ける比較器ＣＭＰによって構成されている。この保護回路７の入力側である比較器ＣＭＰの非反転入力端子は電圧入力端子ＶＩＴに接続されている。また保護回路７の出力側である比較器ＣＭＰの出力端子は信号処理回路８に接続されている。

そして信号処理回路８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１にごく一般的なＰＷＭ制御方式のスイッチング・レギュレータを想定しているため、その内部にＰＷＭ制御方式の制御回路が通常持つべき発振回路、ＰＷＭコンパレータ、スイッチング素子駆動回路、等が構成されている。ちなみに、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１がシリーズレギュレータである場合、信号処理回路８の内部には直列制御素子駆動回路等が構成される。ここでは、信号処理回路８の内部にはＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の回路方式に応じた一般的な制御機構が構成されるものとし、その具体的な構成の説明は省略する。

以上のような構成とした図３の回路において、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１から各ＬＥＤ列ＬＡ１〜ＬＡ３に電圧が供給された時、出力端子３に共通接続された各ＬＥＤ列ＬＡ１〜ＬＡ３の始端の電圧は、当然、同一になる。しかし、各ＬＥＤ列ＬＡ１〜ＬＡ３の始端−終端間に生じる順方向降下電圧が異なるため、各系列検出端子ＳＴ１〜ＳＴ３に現れる電圧は同一にならない。

いま、第３のＬＥＤ列ＬＡ３の順方向降下電圧が最も大きいと仮定する。この場合、第３系列検出端子ＳＴ３の位置に現れる電圧が最も低くなる。すると、第１の選択検出回路５の中にある接続点Ｐ１の位置の電圧は、ダイオードＤ１〜Ｄ３に生じる順方向降下電圧を無視すると、最も電圧値の低い第３系列検出端子ＳＴ３の電圧とほぼ同じ値になる。このため、第１の選択検出回路５は、最も大きな順方向降下電圧を持つＬＥＤ列（ＬＡ３）に接続された定電流回路（ＣＳ３）の端子間電圧を選択的に検出し、その端子間電圧とほぼ同じ大きさの電圧の信号を誤差増幅回路６に供給することになる。

誤差増幅回路６は、その内部の誤差増幅器ＡＭＰにおいて、第１の選択検出回路５から供給される信号と基準電圧の電圧値の差に応じた誤差信号を発生させる。そして信号処理回路８は、誤差増幅回路６から誤差信号の供給を受け、その内部において駆動信号を生成する。信号処理回路８において生成された駆動信号は駆動信号出力端子ＤＲＶを介してＤＣ−ＤＣコンバータ回路１に供給され、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１は駆動信号に応じた出力電圧を出力する。これら第1の選択検出回路５、誤差増幅回路６及び信号処理回路７の動作の結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧は、第３系列検出端子ＳＴ３の位置の電圧と基準電圧源ＶＲ１の基準電圧を等しくするような値に制御される。

ここで、制御回路４ｂの制御対象となっているのは、最も電圧値の低い第３系列検出端子ＳＴ３の電圧値であり、それは即ち、最も順方向降下電圧の大きな第３のＬＥＤ列ＬＡ３に接続された定電流回路ＣＳ３の端子間電圧である。一般に定電流回路は、電流を制御する際に所定値以上の端子間電圧を必要とする。通常、端子間電圧がそれより低いと、定電流回路の動作は不安定になり、電流を回路構成時に設定された規定値で一定になるように制御できない。そこで、基準電圧源ＶＲ１から誤差増幅器ＡＭＰに供給する基準電圧を定電流回路（ＣＳ１〜ＣＳ３）の安定動作に必要な最小の端子間電圧よりも高い値に設定しておけば、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１は、全てのＬＥＤ列と定電流回路の直列回路に対し、定電流回路ＣＳ３の安定動作を可能とするような出力電圧を供給することになる。

第３系列検出端子ＳＴ３の位置に現れる電圧は、定電流回路ＣＳ３の端子間電圧に等しく、先の仮定の元では３つの系列検出端子ＳＴ１〜ＳＴ３の電圧の中で最も低い。つまり、定電流回路ＣＳ１とＣＳ２の端子間電圧は定電流回路ＣＳ３の端子間電圧よりも高くなっている。このため、定電流回路ＣＳ１〜ＣＳ３が同一特性のものであるとすると、最も順方向降下電圧の大きなＬＥＤ列（この仮定の元ではＬＡ３）に接続された定電流回路（この仮定の元ではＣＳ３）が安定した動作を行える状態にあれば、他の全ての定電流回路も安定した動作が可能な状態になっているということになる。

いま、図３の回路において、第１のＬＥＤ列ＬＡ１の内部で断線等が生じ、第１のＬＥＤ列ＬＡ１に電流が流れない状態になったとする。この時、第１系列検出端子ＳＴ１の位置の電圧はほぼゼロになり、第１の選択検出回路５から誤差増幅回路６に供給される信号の電圧値もほぼゼロになってしまう。すると信号処理回路８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧を上昇させるような駆動信号をＤＣ−ＤＣコンバータ回路１に供給する。

しかし、第１のＬＥＤ列ＬＡ１に電流が流れないため、いくらＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧を上昇させても第１系列検出端子ＳＴ１の位置の電圧は上昇しない。このため、信号処理回路８は内部に構成されたロジックに従ってＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧を更に上昇させようとする。もしＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧が無制限に上昇すると、過電圧によりＤＣ−ＤＣコンバータ回路１や定電流回路ＣＳ２、ＣＳ３を破損させてしまう。そこで図３の回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧が無制限に上昇するのを防止するために保護回路７を設けている。

この保護回路７は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧が抵抗Ｒ１とＲ２、そして基準電圧源ＶＲ２のしきい値電圧で設定される値を越えて大きくなった時、その出力電圧が過電圧状態であるとして、信号処理回路８に対して保護信号を出力する。ここで、信号処理回路８が保護回路７の出力する保護信号に応じて動作を停止させる構成になっている場合、保護回路７から保護信号が出力された時、信号処理回路８からＤＣ−ＤＣコンバータ回路１への駆動信号の供給が停止する。その結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の動作は停止し、出力電圧が無制限に上昇することが防止される。
特開２００２−００８４０９号 特表２００５−５３７６６９号

通常の過電圧保護は、制御回路４ｂ（具体的には信号処理回路８）からＤＣ−ＤＣコンバータ回路１への駆動信号の供給を停止し、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の動作を停止させることにより行われる。このような、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の動作を停止させる過電圧保護（動作停止型の過電圧保護）機能を備えたＬＥＤ点灯制御装置では、一つのＬＥＤ列に電流が流れなくなる不具合が生じた時、全てのＬＥＤ列ＬＡ１〜ＬＡ３が完全に消灯することになる。しかし、ＬＥＤを照明として使用する電子機器によっては、全てのＬＥＤ列が完全に消灯すると困る場合もある。そのような場合には、制御回路４ｂの制御対象を定電流回路の端子間電圧からＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧に変更し、出力電圧を直接制御するといった過電圧保護（以下、出力電圧制御型の過電圧保護という）が使用される。

例えば、保護回路７の比較器ＣＭＰを誤差増幅回路６と同様な誤差増幅器に置き換え、更に、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧が過電圧状態になった時、信号処理回路８の処理対象が誤差増幅回路６の誤差信号から保護回路７の保護信号に代わるように構成しておく。この構成は、例えば、誤差増幅回路６と保護回路７の各出力信号を信号処理回路８内の同じＰＷＭコンパレータ（図示せず）に入力し、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗値及び基準電圧源ＶＲ１と基準電圧源ＶＲ２の出力電圧値を、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧が過電圧状態になった時、誤差増幅回路６の誤差信号と保護回路７の出力信号の大小関係が逆転するような値に設定しておくことで実現できる。

このような構成とすると、複数個のＬＥＤ列の中の一つのＬＥＤ列に電流が流れなくなる不具合が生じた時、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧は、抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値と基準電圧源ＶＲ２のしきい値電圧によって設定される値まで上昇した後、その値で一定になるように直接制御される。その結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧の供給は継続されるので、電流が流れなくなる不具合が生じたＬＥＤ列以外の正常なＬＥＤ列は点灯状態を維持できる。

しかし、出力電圧制御型の過電圧保護が行われている時、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧は通常運転時よりも上昇し、正常なＬＥＤ列に接続されている定電流回路の端子間電圧も通常より高い状態となる。この状態が長く続くと定電流回路が異常な発熱状態となり、消費電力の増加や定電流回路の焼損などの新たな問題を生じる恐れがあった。
そこで本発明は、複数個のＬＥＤ列の中に断線等が原因で電流の流れないＬＥＤ列が含まれていても、全てのＬＥＤ列が完全に消灯せず、尚且つ、定電流回路が異常な発熱状態にならないＬＥＤの灯制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、複数個のＬＥＤ列にそれぞれ直列接続された複数個の定電流回路と、ＬＥＤ列と定電流回路に対して制御された出力電圧を供給するコンバータ回路と、複数個のＬＥＤ列の中で最も大きな順方向降下電圧が現れるＬＥＤ列に接続された定電流回路の端子間電圧を選択的に検出する第１の選択検出回路と、第１の選択検出回路で検出された第１の端子間電圧が基準電圧値で安定するようにコンバータ回路の動作をフィードバック制御する制御回路と、を備えたＬＥＤ点灯制御装置において、
制御回路が、コンバータ回路の出力電圧から過電圧状態を検出する保護回路と、複数個のＬＥＤ列の中で最も小さな順方向降下電圧が現れるＬＥＤ列に接続された定電流回路の端子間電圧を選択的に検出する第２の選択検出回路と、該第１の端子間電圧と該第２の選択検出回路で検出された第２の端子間電圧のうちの一方を、該保護回路の出力信号に応じて選択する切替回路と、を具備し、コンバータ回路の出力電圧が過電圧状態の時、該第２の端子間電圧が基準電圧値で安定するようにコンバータ回路の動作をフィードバック制御することを特徴とする。

このような本発明のＬＥＤ点灯制御装置を用いると、複数個のＬＥＤ列の中の一つのＬＥＤ列に断線等の不具合が生じた時、一時的にはＤＣ−ＤＣコンバータ回路の出力電圧が上昇する。しかし、保護回路が上昇した出力電圧から過電圧状態を検出すると、以後、本発明のＬＥＤ点灯制御装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の出力電圧を、第２の選択検出回路で検出された最も小さな順方向降下電圧が現れるＬＥＤ列に接続された定電流回路の端子間電圧に応じて制御する。

第２の選択検出回路で検出された定電流回路の端子間電圧は、第１の選択検出回路で検出された定電流回路の端子間電圧よりも高いものとなる。このため、第２の選択検出回路で検出された定電流回路の端子間電圧に応じてＤＣ−ＤＣコンバータ回路をフィードバック制御すると、第１の選択検出回路で検出された定電流回路の端子間電圧に応じてフィードバック制御されていた時よりもＤＣ−ＤＣコンバータ回路の出力電圧は低くなる。そして、その出力電圧は、少なくとも一つのＬＥＤ列の点灯を可能とする。具体的には、その出力電圧は、最も小さな順方向降下電圧が現れるＬＥＤ列の点灯を可能にする値になる。

本発明のＬＥＤ点灯制御装置によると、複数個のＬＥＤ列の中に断線等により電流の流れないＬＥＤ列が含まれていても、少なくとも最も小さな順方向降下電圧が現れるＬＥＤ列は点灯するので、全てのＬＥＤ列が完全に消灯することは無い。また、本発明のＬＥＤ点灯制御装置によると、複数個のＬＥＤ列の中に断線等により電流の流れないＬＥＤ列が含まれていた場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の出力電圧は一時的に上昇するが、過電圧状態が検出されると出力電圧は低下するため、定電流回路が異常な発熱状態にならない。

以下に、図を参照しながら本発明を実施するにあたっての最良の形態を説明する。
図１は本発明の実施例によるＬＥＤ点灯制御装置の回路図である。図１のＬＥＤ点灯制御装置は、以下に説明するように、制御回路４ａの内部構成が図３の従来のＬＥＤ点灯制御装置（の制御回路４ｂ）と異なっている。なお、図１と図３において、同じ構成要素に対しては同じ符号を付与してある。

図１において、制御回路４ａは、その内部に第１の選択検出回路５、誤差増幅回路６、保護回路７、信号処理回路８、第２の選択検出回路９及び切換回路１０を有している。制御回路４ａの内部において、電圧入力端子ＶＩＴは保護回路７の入力側に接続されており、駆動信号出力端子ＤＲＶは信号処理回路８の出力側に接続されている。３つの系列検出端子端子ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３は第１の選択検出回路５の入力側にそれぞれ個別に接続されており、更に系列検出端子端子ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３は第２の選択検出回路９の入力側にもそれぞれ個別に接続されている。

第１の選択検出回路５の出力側は切換回路１０のａ接点に接続されており、第２の選択検出回路９の出力側は切換回路１０のｂ接点に接続されている。切換回路１０の共通接点であるｃ接点は誤差増幅回路６の入力側に接続されており、誤差増幅回路６の出力側は信号処理回路８に接続されている。そして保護回路７の出力側は、その出力信号に応じた動作を行わせるために、第２の選択検出回路９及び切換回路１０に接続されている。

ここで第１の選択検出回路５は、従来のＬＥＤ点灯制御装置と同様に、その内部が図４に示すような回路構成となっている。すなわち、第１の選択回路５は、アノードが共通接続されたダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３及び、アノードの共通接続点Ｐ１と電源ライン（ＶＤＤ）の間に接続された抵抗Ｒ３によって構成されている。第１の選択検出回路５の入力側であるダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の各カソードは、第１から第３の系列検出端子ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３にそれぞれ接続され、第１の選択検出回路５の出力側であるアノードの共通接続点Ｐ１は、切換回路１０のａ接点に接続されている。

一方、第２の選択検出回路９は、その内部が図２に示すような回路構成となっている。すなわち、第２の選択回路９は、カソードが共通接続されたダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６及び、カソードの共通接続点Ｐ２とグランドの間に接続された抵抗Ｒ４によって構成されている。第２の選択検出回路９の入力側であるダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６の各アノードは、第１から第３の系列検出端子ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３にそれぞれ個別に接続され、第２の選択検出回路９の出力側であるカソードの共通接続点Ｐ２は、切換回路１０のｂ接点に接続されている。

誤差増幅回路６は、従来と同様に、制御目標値を設定するための基準電圧源ＶＲ１と、非反転入力端子に基準電圧源ＶＲ１から基準電圧の供給を受ける誤差増幅器ＡＭＰによって構成されている。この誤差増幅回路６の入力側である誤差増幅器ＡＭＰの反転入力端子は切換回路１０のｃ接点に接続され、誤差増幅回路６の出力側である誤差増幅器ＡＭＰの出力端子は信号処理回路８に接続されている。

保護回路７は、過電圧状態の有無を判断するしきい値を設定するための基準電圧源ＶＲ２と、反転入力端子に基準電圧源ＶＲ２からのしきい値電圧の供給を受ける比較器ＣＭＰによって構成されている。この保護回路７の入力側である比較器ＣＭＰの非反転入力端子は電圧入力端子ＶＩＴに接続されている。保護回路７の出力側である比較器ＣＭＰの出力端子は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧から過電圧状態を検出した時、ｃ接点の接続先をａ接点からｂ接点に切り換えるように切換回路１０に接続されている。また、比較器ＣＭＰの出力端子は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧から過電圧状態を検出した時、図２のスイッチＳＷをオン状態にするように第２の選択検出回路９に接続されている。

このような構成を持つ図１の回路は、初期状態としてスイッチ回路１０のｃ接点をａ接点に接続した状態となっている。このため図１の回路は、第１から第３のＬＥＤ列ＬＡ１〜ＬＡ３の全てが正常な状態の時、図３の回路と同じ動作により、第１から第３のＬＥＤ列ＬＡ１〜ＬＡ３に対して、ＬＥＤを点灯させるのに必要な電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ回路１から供給する。この時のＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧は、制御回路４ａの動作によって、最も順方向降下電圧の大きなＬＥＤ列に接続された定電流回路の端子間電圧と基準電圧源ＶＲ１の基準電圧を等しくするような値に制御される。

ここで、第１から第３のＬＥＤ列ＬＡ１〜ＬＡ３の中の一つに断線等の不具合が発生し、その結果、不具合の発生したＬＥＤ列に電流が流れなくなったとする。
ＬＥＤ列に電流が流れなければ、そのＬＥＤ列に接続された定電流回路の端子間に電圧は生じない。このため第１の選択検出回路５は、共通接続点Ｐ１に最も小さい定電流回路の端子間電圧を生じさせる機能上、不具合の発生したＬＥＤ列に接続された定電流回路の端子間電圧を選択的に検出してしまい、電圧値がほぼゼロの信号をスイッチ回路１０を介して誤差増幅回路６に供給する。このとき、信号処理回路８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧を上昇させるような駆動信号をＤＣ−ＤＣコンバータ回路１に供給する。その結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧は、一時的に上昇することになる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧が抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値と基準電圧源ＶＲ２のしきい値電圧で設定される値を越えると、保護回路７は過電圧状態を検出し、第２の選択検出回路９と切換回路１０に保護信号を供給する。すると、第２の選択検出回路９はスイッチＳＷをオン状態にし、切換回路１０はｃ接点の接続先をａ接点からｂ接点に切り換える。これにより誤差増幅回路６の入力側には、第１の選択検出回路５の出力信号に替わって、第２の選択検出回路９の出力信号が供給される。

ここで、スイッチＳＷがオン状態になった第２の選択検出回路９は、ダイオードＤ４〜Ｄ６の順方向降下電圧を無視すると、図２の共通接続点Ｐ２に、ダイオードＤ４〜Ｄ６の各アノードに供給される電圧の中で最も高い電圧とほぼ同じ電圧を生じる。図１の回路構成上、ダイオードＤ４〜Ｄ６の各アノードには系列検出端子ＳＴ１〜ＳＴ３を介して各定電流回路ＣＳ１〜ＣＳ３の端子間電圧が印加される。その端子間電圧の中で最も高い電圧値になるものは、最も順方向降下電圧の小さなＬＥＤ列に接続された定電流回路の端子間電圧である。このため、第２の選択検出回路９は、最も小さな順方向降下電圧を持つＬＥＤ列に接続された定電流回路の端子間電圧を選択的に検出し、その端子間電圧とほぼ同じ大きさの電圧の信号を、切換回路１０を介して誤差増幅回路６に供給することになる。

誤差増幅回路６は、その内部の誤差増幅器ＡＭＰにおいて、第２の選択検出回路９から供給される信号と基準電圧の電圧値の差に応じた誤差信号を発生させる。そして信号処理回路８は、誤差増幅回路６から誤差信号の供給を受け、その内部において駆動信号を生成する。信号処理回路８において生成された駆動信号は駆動信号出力端子ＤＲＶを介してＤＣ−ＤＣコンバータ回路１に供給され、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１は駆動信号に応じた出力電圧を出力する。これら第２の選択検出回路９、誤差増幅回路６及び信号処理回路７の動作の結果、一時的に上昇したＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧は低下し、その出力電圧は、最も小さな順方向降下電圧を持つＬＥＤ列に接続された定電流回路の端子間電圧と基準電圧源ＶＲ１の基準電圧を等しくするような値に制御される。

このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧が、最も小さな順方向降下電圧を持つＬＥＤ列に接続された定電流回路の端子間電圧と基準電圧源ＶＲ１の基準電圧を等しくするような値に制御されていれば、少なくとも最も小さな順方向降下電圧を持つＬＥＤ列に接続された定電流回路は安定した動作状態となる。このため、最も小さな順方向降下電圧を持つＬＥＤ列に関しては、定電流回路で設定された規定の電流でもって通常通り点灯されることになる。

他の正常なＬＥＤ列については、例えば、あるＬＥＤ列の順方向降下電圧の値が最も小さな順方向降下電圧の値と僅差である場合、具体的には、双方の順方向降下電圧の値の差が定電流回路の安定動作を可能とする最小の端子間電圧の値よりも小さい場合、そのＬＥＤ列は点灯する。ただし、そのＬＥＤ列に接続されている定電流回路は安定した動作状態になるとは限らず、定電流回路が不安定な動作状態にあれば、そのＬＥＤ列は定電流回路で設定される規定の電流値よりも小さな電流で点灯する。あるＬＥＤ列の順方向降下電圧の値が最も小さな順方向降下電圧の値から掛け離れて大きければ、そのＬＥＤ列は点灯しない。

通常、図１の各ＬＥＤ列ＬＡ１〜ＬＡ３のＬＥＤの直列個数は同一になっていることが多く、各ＬＥＤ列ＬＡ１〜ＬＡ３に生じる順方向降下電圧の値もそれぞれ僅差であることの方が多い。その場合には、少なくとも最も小さな順方向降下電圧を持つＬＥＤ列は通常通りに点灯し、ＬＥＤの順方向降下電圧のバラツキ具合にもよるが、それ以外の正常なＬＥＤ列の中に規定値よりも小さい電流で点灯するものも出てくる。したがって、図１の構成のＬＥＤ点灯制御装置によれば、複数個のＬＥＤ列の中に断線等が原因で電流の流れないＬＥＤ列が含まれていても、全てのＬＥＤ列が完全に消灯してしまうことはない。

ところで、第１の選択検出回路５が選択的に検出するのは、最も大きな順方向降下電圧を持つＬＥＤ列に接続された定電流回路の端子間電圧であって、事実上、最も低い定電流回路の端子間電圧である。一方、第２の選択検出回路９が選択的に検出するのは、最も小さな順方向降下電圧を持つＬＥＤ列に接続された定電流回路の端子間電圧であって、事実上、最も高い定電流回路の端子間電圧である。ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧は、最も低い定電流回路の端子間電圧を基準電圧源ＶＲ１の基準電圧に等しくする場合よりも、最も高い定電流回路の端子間電圧を基準電圧源ＶＲ１の基準電圧に等しくする場合の方が低くなる。

このため、第１から第３のＬＥＤ列ＬＡ１〜ＬＡ３の中の一つに断線等の不具合が発生し、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧が一時的に上昇したとしても、保護回路７において過電圧状態が検出されると、誤差増幅回路６に供給される信号が第１の選択検出回路５の出力信号から第２の選択検出回路９の出力信号に切り換わり、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧は低下する。しかも、不具合発生後のＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧は、第１から第３のＬＥＤ列ＬＡ１〜ＬＡ３が正常だった時よりも低い値に制御される。このため、第１から第３のＬＥＤ列ＬＡ１〜ＬＡ３の中の一つに断線等の不具合が発生し、その状態が長く続いても、定電流回路が異常な発熱状態にならない。

また、従来の出力電圧制御型の過電圧保護によると、ＬＥＤ列の数が非常に多い場合、一つのＬＥＤ列が消灯した程度ではＬＥＤ列における不具合の発生を認識できないことも有り得る。ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の出力電圧が上昇しても、各ＬＥＤ列を流れる電流は定電流回路によって規定値で一定になるように制御されているので、他の正常なＬＥＤ列の発光量がほとんど変化しないこと。また、通常、照明装置の発光面には輝度均一化のための蛍光板等が設置されることが、不具合発生を認識しにくくしている。

しかし、本発明のＬＥＤ点灯制御装置の過電圧保護によると、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の出力電圧が低くなり、それに伴って電流が小さくなるＬＥＤ列、あるいは消灯するＬＥＤ列が出現する。その結果、照明装置の発光面の輝度は見た目にも明らかに低下し、ＬＥＤ列の数が非常に多い場合にもＬＥＤ列における不具合の発生を認識し易くなるといった付帯的な効果も得ることができる。

本発明によるＬＥＤ点灯制御装置の実施例の構成を示す回路図。 第２の選択検出回路９の具体的な内部構成を示す回路図。 近年のＬＥＤ点灯制御装置の一例の構成を示す回路図。 第１の選択検出回路５の具体的な内部構成を示す回路図。

符号の説明

１：ＤＣ−ＤＣコンバータ回路
２ａ：高電位側の入力端子
２ｂ：低電位側の入力端子
３：出力端子（高電位側）
４ａ、４ｂ：制御回路
５：第１の選択検出回路
６：誤差増幅回路
７：保護回路
８：信号処理回路
９：第２の選択検出回路
１０：切換回路
ＡＭＰ：誤差増幅器
Ｃ１：平滑コンデンサ
ＣＭＰ：比較器
ＣＳ１〜ＣＳ３：定電流回路
ＤＲＶ：駆動信号出力端子
ＬＡ１〜ＬＡ３：ＬＥＤ列
Ｐ１：第１の選択検出回路内の共通接続点
Ｐ２：第２の選択検出回路内の共通接続点
Ｒ１、Ｒ２：出力検出用抵抗回路の抵抗
ＳＴ１〜ＳＴ３：系列検出端子
ＶＲ１：基準電圧源（制御目標値を設定するための基準電圧発生用）
ＶＲ２：基準電圧源（過電圧状態の有無を判断するしきい値電圧発生用）

Claims (3)

1. 複数個のＬＥＤ列にそれぞれ直列接続された複数個の定電流回路と、該ＬＥＤ列と該定電流回路に対して制御された出力電圧を供給するコンバータ回路と、該複数個のＬＥＤ列の中で最も大きな順方向降下電圧が現れるＬＥＤ列に接続された定電流回路の端子間電圧を選択的に検出する第１の選択検出回路と、該第１の選択検出回路で検出された第１の端子間電圧が基準電圧値で安定するように該コンバータ回路の動作をフィードバック制御する制御回路と、を備えたＬＥＤ点灯制御装置において、
   該制御回路が、
   該コンバータ回路の出力電圧から過電圧状態を検出する保護回路と、
   該複数個のＬＥＤ列の中で最も小さな順方向降下電圧が現れるＬＥＤ列に接続された定電流回路の端子間電圧を選択的に検出する第２の選択検出回路と、
   該第１の端子間電圧と該第２の選択検出回路で検出された第２の端子間電圧のうちの一方を、該保護回路の出力信号に応じて選択する切替回路と、
   を具備し、該コンバータ回路の出力電圧が過電圧状態の時、該第２の端子間電圧が該基準電圧値で安定するように該コンバータ回路の動作をフィードバック制御する
   ことを特徴とするＬＥＤ点灯制御装置。
2. 前記制御回路が、
   前記第１の端子間電圧と前記第２の端子間電圧のうち前記切替回路で選択された電圧と、前記基準電圧値との差に応じた信号を出力する誤差増幅回路と、
   を具備することを特徴とする、請求項１に記載したＬＥＤ点灯制御装置。
3. 前記第２の選択検出回路が、
   前記複数個のＬＥＤ列と前記複数個の定電流回路の各共通接続点にそれぞれカソードが接続された複数個のダイオードと、
   該複数個のダイオードのアノードと共通接続された回路接点と、
   該回路接点に一端が接続された抵抗と、
   該抵抗の他端とグランドの間に接続され、前記保護回路の出力信号に応じてオンオフするスイッチ素子と、
   を具備することを特徴とする、請求項１あるいは請求項２に記載したＬＥＤ点灯制御装置。

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