JP5383956B2 - Ｌｅｄ点灯装置 - Google Patents

Description

この発明は、直列接続した複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；発光ダイオード）の一部に他のＬＥＤとは異なる電流を通電して点灯するＬＥＤ点灯装置に関する。

車載用の光源として、従来のタングステン電球に代替して、長寿命でメンテナンスの不要なＬＥＤが普及している。ＬＥＤは、長寿命で、かつ、少ない電力で必要な明るさを確保できる上、一定の電流を供給する簡単な制御によって安定した明るさを維持することができるため、車載用の光源としては好適である。当然のことながら、同じ理由でＬＥＤは車載以外の光源としての用途も多い。

なお、ＬＥＤの発する光の明るさは概ね通電電流によって定まるものである。また、例えばヘッドランプのすれ違い灯と走行灯、リアコンビネーションランプの尾灯と車幅灯のように灯具の機能に対応するＬＥＤはそれぞれの機能に適したものが選定される。そのため、１つの灯具内に備えられたＬＥＤの通電電流はそれぞれの機能毎に異なるが、点灯装置はそれぞれの機能のＬＥＤに一括して電流を供給することが望ましい。通電電流が異なる複数のＬＥＤを同時に点灯する点灯装置の構成として、例えば特許文献１〜３が提案されている。

特許文献１に係るＬＥＤ照明装置は、赤、青、緑のＬＥＤを点灯して白色光を発するものであり、通電電流が異なる赤、青、緑のＬＥＤを電源に対して並列に配置して、それぞれに電流調整回路（電流制限抵抗）を備えている。

特許文献２に係る照明装置は、通電電流の異なる２種類のＬＥＤを直列に接続して同時に点灯するものであり、主２次巻線と従２次巻線を有するトランスを使用する。このトランスの主２次巻線の出力によって直列に接続したＬＥＤに電流（主電流）を供給し、この直列に接続したＬＥＤの一部には、従２次巻線からの電流（従電流）を加算した電流を供給して、明るさを増加させる。

特許文献３に係る照明装置は、順方向電圧の異なる２種類のＬＥＤを直列に接続して同時に点灯するものであり、順方向電圧の高いＬＥＤに並列に接続した電流制御部を備えている。この電流制御部が順方向電圧の高いＬＥＤへ流れる順方向電流を調整することにより、順方向電圧の高い方と低い方のそれぞれのＬＥＤに供給される電力を均衡化する。

特開２００６−４８３９号公報 特開２００９−２８９９４０号公報 特開２００９−３０２２９６号公報

上記特許文献１は各ＬＥＤの供給電流を個別に調整するものであり、ＬＥＤに直列に接続された電流制限抵抗による損失が多く、省電力の機器には好ましくない。
また、上記特許文献２は複数の２次巻線を有するトランスを使用するもので、別電源が必要となるので構成が複雑になるうえに、従電流の調整に抵抗を使用しているため省電力の機器には好ましくない。
また、上記特許文献３は順方向電圧の高いＬＥＤに対して抵抗を並列に接続して点灯用の電流をバイパスするものであり、この抵抗により電力を浪費するため、省電力の機器には好ましくない。

このように、上記特許文献１〜３に係る発明はいずれも、複数の電流を供給して複数のＬＥＤを点灯することが可能であるが、構成が複雑になったり電力損失が生じたりする課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡素な構成で異なる電流を同時に出力するＬＥＤ点灯装置を提供することを目的とする。

この発明のＬＥＤ点灯装置は、電源から、少なくとも第１のＬＥＤを点灯する第１の電流を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ部と、第１の電流を、第２のＬＥＤを点灯する第２の電流に変換する電流変換部と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部および電流変換部を制御する制御部とを備え、電流変換部は、第１のＬＥＤと第２のＬＥＤの間に直列に接続されるようにしたものである。

この発明によれば、１個のＤＣ／ＤＣコンバータ部を使用して、直列に接続した第１のＬＥＤと第２のＬＥＤへ第１の電流を供給し、第１のＬＥＤと第２のＬＥＤの間に電流変換部を設けて、第１の電流とは異なる第２の電流を第２のＬＥＤへ供給するようにしたので、ＤＣ／ＤＣコンバータ部と電流変換部を備える簡素な構成で、異なる電流を同時に出力できるＬＥＤ点灯装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係るＬＥＤ点灯装置の構成を示す回路図である。 スイッチング素子の動作を模式的に示すグラフである。 実施の形態１の電流変換部の動作を説明する図である。 この発明の実施の形態２に係るＬＥＤ点灯装置の構成を示す回路図である。 実施の形態２の電流変換部の動作を説明する図である。 この発明の実施の形態３に係るＬＥＤ点灯装置の構成を示す回路図である。 この発明の実施の形態４に係るＬＥＤ点灯装置の構成を示す回路図である。 この発明の実施の形態５に係るＬＥＤ点灯装置の構成を示す回路図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１に示すＬＥＤ点灯装置１は、直流電源２の直流電圧を利用してＬＥＤ光源４を点灯する装置であり、主にＤＣ／ＤＣコンバータ部３、電流変換部５、制御部６、制御電源部７、入力インタフェース（以下、Ｉ／Ｆ）部８を備える。直流電源２は、ＬＥＤ点灯装置１に直流電圧を供給する電源であり、電源スイッチ２ａによってＬＥＤ点灯装置１への直流電圧が供給または遮断される。また、このＬＥＤ点灯装置１には、外部装置である点灯指示装置９が接続されている。

ＬＥＤ光源４は、１つまたは複数のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤブロック４ａ（第１のＬＥＤ）と、同じく１つまたは複数のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤブロック４ｂ（第２のＬＥＤ）とを、直列に接続して構成される。なお、ＬＥＤブロック４ａとＬＥＤブロック４ｂはそれぞれ異なる機能を実現するための光源であり、通電電流が異なる。本実施の形態１では、ＬＥＤブロック４ａの点灯に必要な電流Ｉａ（第１の電流）よりＬＥＤブロック４ｂの点灯に必要な電流Ｉｂ（第２の電流）の方が小さい。
例えばＬＥＤ光源４を車載用のリアコンビネーションランプに適用する場合、ＬＥＤブロック４ａを尾灯、ＬＥＤブロック４ｂを車幅灯に用い、車幅灯用ＬＥＤブロック４ｂには尾灯用ＬＥＤブロック４ａより小さな電流を通電して暗く点灯する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ部３は、トランス３ａ（またはコイル）、ＭＯＳ形の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）からなるスイッチング素子Ｑ０、整流ダイオードＤ０および平滑コンデンサＣ０から構成され、直流電源２の直流電源からＬＥＤ光源４を点灯する電流Ｉａを生成する。このＤＣ／ＤＣコンバータ部３では、制御部６からのＤＣ／ＤＣ用ＦＥＴ操作出力信号でスイッチング素子Ｑ０をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御して、トランス３ａに磁気エネルギを貯え、これを放出することで、トランス３ａで発生した電圧を整流ダイオードＤ０で整流し、平滑コンデンサＣ０で平滑して直流電圧を生成する。この平滑コンデンサＣ０の一端はＬＥＤ光源４のアノード端子に接続されて、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３が生成する電流ＩａがＬＥＤ光源４へ供給される。またこの平滑コンデンサＣ０の一端は、制御部６の出力電圧入力端子に接続されて、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３の出力電圧がフィードバックされる。平滑コンデンサＣ０の他端は、電流検出抵抗Ｒ０および反転増幅器１０の−入力端子に接続されている。そして、反転増幅器１０の＋入力端子は接地され、この反転増幅器１０を介してＤＣ／ＤＣコンバータ部３の出力電流がフィードバックされる。

なお、スイッチング素子Ｑ０（および後述のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４）としては、図１に示したＦＥＴの他に、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の各種トランジスタを使用できる。

電流変換部５は、ＬＥＤブロック４ａおよびＬＥＤブロック４ｂの間に直列に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３の生成した電流Ｉａを、ＬＥＤブロック４ｂを点灯する電流Ｉｂに変換する。この電流変換部５はコイルＬ１、スイッチング素子Ｑ１（第１のスイッチング素子）、ダイオードＤ１およびコンデンサＣ１，Ｃ２から構成され、ＬＥＤブロック４ａのカソード端子がコイルＬ１を介してスイッチング素子Ｑ１のドレイン端子と接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子はダイオードＤ１を介してＬＥＤブロック４ｂのアノード端子と接続され、ソース端子は接地されている。さらに、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子は制御部６の電流調節用ＦＥＴ操作出力端子と接続され、電流調整用ＦＥＴ操作出力信号で駆動される。また、ＬＥＤブロック４ａとコイルＬ１の接続点がコンデンサＣ１を介して接地され、ダイオードＤ１とＬＥＤブロック４ｂの接続点がコンデンサＣ２を介して接地されている。

制御部６は、不図示のＤＣ／ＤＣコンバータ用の制御ＩＣならびに後述するＣＰＵおよびＡ／Ｄコンバータなどから構成され、出力電流入力端子に入力される出力電流が目標値（電流Ｉａ）に漸近するようＤｕｔｙを変化させたＤＣ／ＤＣ用ＦＥＴ操作出力信号（ＰＷＭ信号）を生成し、スイッチング素子Ｑ０のゲート端子へ出力する。なお、制御部６によるＤＣ／ＤＣコンバータ部３の定電流制御は公知の方法で行えばよいため、詳細な説明は省略する。
また、制御部６は、予め与えられた任意の周期とＤｕｔｙの矩形波を生成して、電流調節用ＦＥＴ操作出力信号としてスイッチング素子Ｑ１のゲート端子へ出力する。
さらに、制御部６は、入力Ｉ／Ｆ部８を介して外部の点灯指示装置９と接続してもよく、点灯指示装置９からの制御信号に従って電流変換部５の動作と停止を切換えるようにしてもよい。
制御電源部７は、制御部６へ制御用の電力を供給する。

図２は、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を模式的に示すグラフであり、駆動する周期をＴ、オンする時間をｔ_ＯＮ、オフする時間をｔ_ＯＦＦとする。図３（ａ）は電流変換部５の動作を説明する図であり、図３（ｂ）は入出力電流および電圧を模式的に示すグラフである。電流変換部５の入力側には定電流源、即ち制御部６により制御された定電流Ｉａで点灯されるＬＥＤブロック４ａが接続され、出力側にはＬＥＤブロック４ｂが接続される。

制御部６からの電流調節用ＦＥＴ操作出力信号に従ってスイッチング素子Ｑ１がオフすると、コイルＬ１からダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２と出力側へ電流Ｉ_ＯＦＦが流れ、コンデンサＣ２が充電される。スイッチング素子Ｑ１がオンすると、コイルＬ１に電流Ｉ_ＯＮ１が流れて磁気エネルギが蓄積されると共に、すでに電荷が蓄積されているコンデンサＣ２から出力側へ電流Ｉ_ＯＮ２が流れる。
出力側に定電圧特性のＬＥＤブロック４ｂを接続すれば、入力電圧＝出力電圧×（ｔ_ＯＦＦ／Ｔ）となり、出力電圧＝入力電圧×（Ｔ／ｔ_ＯＦＦ）である。このとき、出力電圧は、ＬＥＤブロック４ｂの順方向電圧降下となるため、電流変換部５の入力電圧は当ＬＥＤブロック４ｂの順方向電圧降下より低い電圧となる。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３の負荷としての電流変換部５とＬＥＤブロック４ｂは、電流Ｉａを通電するＬＥＤブロック４ｂより順方向電圧降下の低いＬＥＤに相当する。なお、出力電流Ｉｂ＝入力電流Ｉａ×（ｔ_ＯＦＦ／Ｔ）となり、ＬＥＤブロック４ａに流れる電流Ｉａより小さい電流ＩｂがＬＥＤブロック４ｂへ流れる。

この（ｔ_ＯＦＦ／Ｔ）はスイッチング素子Ｑ１の動作Ｄｕｔｙを示すものであり、制御部６がスイッチング素子Ｑ１を任意の一定なＤｕｔｙで駆動することで、ＬＥＤブロック４ａを点灯する電流Ｉａを、ＬＥＤブロック４ｂを点灯する小さい電流Ｉｂに変換することができる。これにより、１系統のＤＣ／ＤＣコンバータ部３から異なる電流Ｉａ，Ｉｂを同時に出力することができる。
なお、基本的には電流Ｉｂはスイッチング素子Ｑ１の動作Ｄｕｔｙによって決定されるが、上記Ｄｕｔｙと出力電圧および出力電流との関係は理想的な状態であり、現実的には電流調節用ＦＥＴ操作出力信号の矩形波の周波数（周期Ｔ）を、使用するコイルＬ１、スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ１の特性に適合する周波数に設定し、効率の影響を補正したＤｕｔｙに設定することが望ましい。

この電流変換部５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３と同様にコイルとスイッチング素子とダイオードを備えるが、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３に必要なフィードバック回路は備えていない。即ち、電流変換部５にはフィードバックが不要であり、一定の矩形波の電流調節用ＦＥＴ操作出力信号に従って、任意の電流に変換する構成である。このため、制御部６は、電流変換部５の制御については複雑な出力電流のフィードバック処理を行わず、簡単なオープンループ制御でよい。

また、ＬＥＤ点灯装置１は、制御部６と点灯指示装置９を接続して、外部の点灯指示装置９からの制御信号を制御部６へ入力する入力Ｉ／Ｆ部８を備える構成であってもよい。
制御部６は、点灯指示装置９から、電流変換部５の動作を指示した制御信号を受け付けると、上記説明のように任意の周期ＴおよびＤｕｔｙ（＝ｔ_ＯＦＦ／Ｔ）の電流調節用ＦＥＴ操作出力信号を出力して、スイッチング素子Ｑ１を駆動する。これにより、ＬＥＤブロック４ａとＬＥＤブロック４ｂを異なる電流Ｉａ，Ｉｂで同時に点灯させることができる。
一方、電流変換部５の停止（スイッチング素子Ｑ１のオフ固定）を指示した制御信号を受け付けると、制御部６は、スイッチング素子Ｑ１をオフ状態で停止させる電流調節用ＦＥＴ操作出力信号（Ｄｕｔｙ＝１で一定）を出力する。これにより、ＬＥＤブロック４ａとＬＥＤブロック４ｂに同じ電流Ｉａを通電できる。
また、電流変換部５の停止（スイッチング素子Ｑ１のオン固定）を指示した制御信号を受け付けると、制御部６は、スイッチング素子Ｑ１をオン状態で停止させる電流調節用ＦＥＴ操作出力信号（Ｄｕｔｙ＝０で一定）を出力する。これにより、ＬＥＤブロック４ｂへの通電を遮断し、ＬＥＤブロック４ｂを消灯することができる。
例えば、上述のようにＬＥＤ光源４を車載用のリアコンビネーションランプに適用した場合、車幅灯用ＬＥＤブロック４ｂを他のＬＥＤブロック４ａと同じ明るさで点灯、あるいは消灯することができるので、方向指示灯として使用できる。この場合、点灯指示装置９は、車両のハンドル近くに設けられたウィンカスイッチ等の信号を処理する制御機器が相当する。

以上より、実施の形態１によれば、ＬＥＤ点灯装置１は、ＬＥＤブロック４ａおよびＬＥＤブロック４ｂが直列に接続されたＬＥＤ光源４に対し、直流電源２から生成した所定の電流を供給して点灯するものであって、直流電源２から、少なくともＬＥＤブロック４ａを点灯する電流Ｉａを生成するＤＣ／ＤＣコンバータ部３と、ＬＥＤブロック４ａとＬＥＤブロック４ｂの間に直列に接続されて、電流Ｉａを、ＬＥＤブロック４ｂを点灯する電流Ｉｂに変換する電流変換部５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３をフィードバック制御する一方で電流変換部５をオープンループ制御する制御部６とを備えるように構成した。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３と電流変換部５を備える簡素な構成で、異なる電流Ｉａ，Ｉｂを同時に出力できるＬＥＤ点灯装置１を提供することができる。

また、実施の形態１によれば、電流変換部５は、コイルＬ１、スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ１を有し、スイッチング素子Ｑ１は、制御部６の出力する所定のＤｕｔｙでオンオフ動作してコイルＬ１からスイッチング素子Ｑ１に流れる電流を断続するように構成した。このため、先立って説明した特許文献１〜３のように抵抗を使用せず、電力を磁気エネルギにして貯えるコイルＬ１を使用するようにしたので、電力の損失を抑制することができ、効率の高いＬＥＤ点灯装置１となる。

また、実施の形態１によれば、電流変換部５は、スイッチング素子Ｑ１を使用してコイルＬ１からスイッチング素子Ｑ１に流れる電流を断続して、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３が生成する電流Ｉａより小さい電流Ｉｂに変換するようにした。このため、電流Ｉａと、この電流Ｉａより小さい電流Ｉｂとを同時に出力できるＬＥＤ点灯装置１を、簡素な構成によって実現できる。

また、実施の形態１によれば、ＬＥＤ点灯装置１は、外部の点灯指示装置９からの信号を制御部６へ入力する入力Ｉ／Ｆ部８を備え、制御部６が、点灯指示装置９からの信号により、電流変換部５の動作と停止を切換えるように構成した。これにより、リアコンビネーションランプの車幅灯を方向指示灯として使用する等、外部からの操作によってＬＥＤ光源４の複数の点灯動作を実現できる。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係るＬＥＤ点灯装置１ａの構成を示す回路図である。なお、図４において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。上記実施の形態１では、ＬＥＤブロック４ａを点灯する電流ＩａよりＬＥＤブロック４ｂを点灯する電流Ｉｂの方が小さい場合を説明したが、本実施の形態２では、ＬＥＤブロック４ａを点灯する電流ＩａよりＬＥＤブロック４ｂを点灯する電流Ｉｃ（第２の電流）の方が大きい場合を説明する。
例えばＬＥＤ光源４を車載用のヘッドランプに適用する場合、ＬＥＤブロック４ａをすれ違い灯（ロウビーム）、ＬＥＤブロック４ｂを走行灯（ハイビーム）に用い、走行灯用ＬＥＤブロック４ｂにはすれ違い灯用ＬＥＤブロック４ａより大きな電流を通電して明るく点灯する。

電流変換部５ａは、ＬＥＤブロック４ａおよびＬＥＤブロック４ｂの間に直列に接続され、電流Ｉａを大きい電流Ｉｃに変換する。この電流変換部５ａはコイルＬ２、スイッチング素子Ｑ２（第２のスイッチング素子）、ダイオードＤ２およびコンデンサＣ３，Ｃ４から構成され、ＬＥＤブロック４ａのカソード端子がスイッチング素子Ｑ２のドレイン端子と接続されている。スイッチング素子Ｑ２のソース端子はコイルＬ２を介してＬＥＤブロック４ｂのアノード端子と接続されると共に、ダイオードＤ２のカソード端子に接続されている。さらに、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子は制御部６の電流調節用ＦＥＴ操作出力端子と接続され、電流調節用ＦＥＴ操作出力信号で駆動される。また、ＬＥＤブロック４ａとスイッチング素子Ｑ２の接続点がコンデンサＣ３を介して接地され、コイルＬ２とＬＥＤブロック４ｂの接続点がコンデンサＣ４を介して接地されている。

図５（ａ）は電流変換部５ａの動作を説明する図であり、図５（ｂ）は入出力電流および電圧を模式的に示すグラフである。電流変換部５ａの入力側にはＬＥＤブロック４ａが接続され、出力側にはＬＥＤブロック４ｂが接続される。
制御部６からの電流調節用ＦＥＴ操作出力信号に従ってスイッチング素子Ｑ２がオンすると、出力側の負荷に応じた電流Ｉ_ＯＮがコイルＬ２に流れる。スイッチング素子Ｑ２がオフすると、コイルＬ２に蓄積された磁気エネルギにより、ダイオードＤ２を介して電流Ｉ_ＯＦＦが流れる。これら電流Ｉ_ＯＮ，Ｉ_ＯＦＦは、コイルＬ２とコンデンサＣ４により平滑化されて出力側へ流れる。
出力側に定電圧特性のＬＥＤブロック４ｂを接続すれば、入力電圧＝出力電圧×（Ｔ／ｔ_ＯＮ）となり、出力電圧＝入力電圧×（ｔ_ＯＮ／Ｔ）である。このとき、出力電圧は、ＬＥＤブロック４ｂの順方向電圧降下となるため、電流変換部５ａの入力電圧は当ＬＥＤブロック４ｂの順方向電圧降下より高い電圧となる。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３の負荷としての電流変換部５ａとＬＥＤブロック４ｂは、電流Ｉａを通電するＬＥＤブロック４ｂより順方向電圧降下の高いＬＥＤに相当する。なお、出力電流Ｉｃ＝入力電流Ｉａ×（Ｔ／ｔ_ＯＮ）＝入力電流Ｉｂ×（ｔ_ＯＮ／Ｔ）となり、ＬＥＤブロック４ａに流れる電流Ｉａより大きい電流ＩｃがＬＥＤブロック４ｂへ流れる。

この（ｔ_ＯＮ／Ｔ）はスイッチング素子Ｑ２の動作Ｄｕｔｙを示すものであり、制御部６がスイッチング素子Ｑ２を任意の一定なＤｕｔｙで駆動することで、ＬＥＤブロック４ａを点灯する電流Ｉａを、ＬＥＤブロック４ｂを点灯する大きな電流Ｉｃに変換することができる。これにより、１系統のＤＣ／ＤＣコンバータ部３から異なる電流Ｉａ，Ｉｃを同時に出力することができる。
なお、上記実施の形態１と同様に、基本的には電流Ｉｃはスイッチング素子Ｑ２の動作Ｄｕｔｙによって決定されるが、上記Ｄｕｔｙと出力電圧および出力電流との関係は理想的な状態であり、現実的には電流調節用ＦＥＴ操作出力信号の矩形波の周波数（周期Ｔ）を、使用するコイルＬ２、スイッチング素子Ｑ２およびダイオードＤ２の特性に適合する周波数に設定し、効率の影響を補正したＤｕｔｙに設定することが望ましい。

また、ＬＥＤ点灯装置１ａにおいて、制御部６が入力Ｉ／Ｆ部８を介して点灯指示装置９から制御信号を受け付けてもよい。制御部６は、点灯指示装置９から、電流変換部５ａの動作を指示した制御信号を受け付けると、上記説明のように任意の周期ＴおよびＤｕｔｙ（＝ｔ_ＯＮ／Ｔ）の電流調節用ＦＥＴ操作出力信号を出力して、スイッチング素子Ｑ２を駆動する。これにより、ＬＥＤブロック４ａとＬＥＤブロック４ｂを異なる電流Ｉａ，Ｉｃで同時に点灯させることができる。
一方、電流変換部５ａの停止（スイッチング素子Ｑ２のオン固定）を指示した制御信号を受け付けると、制御部６は、スイッチング素子Ｑ２をオン状態で停止させる電流調節用ＦＥＴ操作出力信号（Ｄｕｔｙ＝１で一定）を出力する。これにより、ＬＥＤブロック４ａとＬＥＤブロック４ｂに同じ電流Ｉａを通電できる。
例えば、上述のようにＬＥＤ光源４を車載用のヘッドランプに適用した場合、走行灯用ＬＥＤブロック４ｂを電流Ｉｃで明るく点灯したり、電流Ｉａで他のＬＥＤブロック４ａと同じ明るさに減光したりすることができるので、走行灯とすれ違い灯に加え、走行灯用ＬＥＤブロック４ｂを減光点灯した高速道路用のヘッドライトとして使用できる。この場合、点灯指示装置９は、車両のハンドル近くに設けられたヘッドランプスイッチ等の信号を処理する制御機器が相当する。

なお、図４のＬＥＤ点灯装置１ａにおいては、ＬＥＤ光源４への通電電流が途絶えるので、スイッチング素子Ｑ２のオフ固定は行わない。

以上より、実施の形態２によれば、ＬＥＤ点灯装置１ａの電流変換部５ａは、スイッチング素子Ｑ２を使用して入力電流を断続して、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３が生成する電流Ｉａより大きい電流Ｉｃに変換するようにした。このため、電流Ｉａと、この電流Ｉａより大きい電流Ｉｃとを同時に出力できるＬＥＤ点灯装置１ａを、簡素な構成によって実現できる。

また、実施の形態２によれば、電流変換部５ａは、コイルＬ２、スイッチング素子Ｑ２およびダイオードＤ２を有し、スイッチング素子Ｑ２は、制御部６の出力する所定のＤｕｔｙでオンオフ動作してスイッチング素子Ｑ２からコイルＬ２に流れる電流を断続するように構成した。このため、上記実施の形態１と同様に、電力を磁気エネルギにして貯えるコイルＬ２を使用することによって電力の損失を抑制することができ、効率の高いＬＥＤ点灯装置１ａとなる。

また、実施の形態２によれば、ＬＥＤ点灯装置１ａは、外部の点灯指示装置９からの信号を制御部６へ入力する入力Ｉ／Ｆ部８を備え、制御部６が、点灯指示装置９からの信号により、電流変換部５ａの動作と停止を切換えるように構成した。これにより、ヘッドランプの走行灯を減光点灯して高速道路用のヘッドライトとして使用する等、外部からの操作によってＬＥＤ光源４の複数の点灯動作を実現できる。

実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３に係るＬＥＤ点灯装置１ｂの構成を示す回路図である。なお、図６において、図１および図４と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。本実施の形態３では、図４に示す実施の形態２のＬＥＤ点灯装置１ａに対して、電流変換部５ａを短絡および開放するスイッチング素子Ｑ３（第２のスイッチング素子）を追加する。

このスイッチング素子Ｑ３のドレイン端子は、ＬＥＤブロック４ａとスイッチング素子Ｑ２の接続点に接続され、ソース端子は接地されている。また、スイッチング素子Ｑ３のゲート端子は制御部６ｂの切換えＦＥＴ操作出力端子と接続され、切換えＦＥＴ操作出力信号でオンオフが切換えられる。

制御部６ｂは、入力Ｉ／Ｆ部８を介して外部の点灯指示装置９から、スイッチング素子Ｑ３のオンオフ動作を指示した制御信号を受け付け、切換えＦＥＴ操作出力信号を出力してスイッチング素子Ｑ３のオンオフを切り換える。スイッチング素子Ｑ３をオフした状態では上記実施の形態２と同じ点灯動作となり、一方、スイッチング素子Ｑ３をオンすることで、電流変換部５ａへの通電を遮断し、ＬＥＤブロック４ｂを消灯することができる。
例えば、ＬＥＤ光源４を車載用のヘッドランプに適用した場合、すれ違い灯としてＬＥＤブロック４ａを点灯するときに、走行灯用ＬＥＤブロック４ｂを消灯することができる。

以上より、実施の形態３によれば、ＬＥＤ点灯装置１ｂは、電流変換部５ａを短絡するスイッチング素子Ｑ３を備えるように構成した。これにより、ヘッドランプのすれ違い灯を点灯時に走行灯を消灯する等、外部からの操作によって複数の機能に対応したＬＥＤ光源４の点灯を実現できる。

実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４に係るＬＥＤ点灯装置１ｃの構成を示す回路図である。なお、図７において、図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。本実施の形態４では、図１に示す実施の形態１のＬＥＤ点灯装置１に対して、ＬＥＤブロック４ａを接続する端子間を短絡および開放するスイッチング素子Ｑ４（第３のスイッチング素子）を追加する。

このスイッチング素子Ｑ４のドレイン端子は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３とＬＥＤブロック４ａの接続点に接続され、ソース端子はＬＥＤブロック４ａと電流変換部５の接続点に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ３のゲート端子は制御部６ｃの切換えＦＥＴ操作出力端子と接続され、切換えＦＥＴ操作出力信号でオンオフが切換えられる。

制御部６ｃは、入力Ｉ／Ｆ部８を介して外部の点灯指示装置９から、スイッチング素子Ｑ４のオンオフ動作を指示した制御信号を受け付け、切換えＦＥＴ操作出力信号を出力してスイッチング素子Ｑ４のオンオフを切り換える。スイッチング素子Ｑ４をオフした状態では上記実施の形態１と同じ点灯動作となり、一方、スイッチング素子Ｑ４をオンすることで、ＬＥＤブロック４ａの両端を短絡して、ＬＥＤブロック４ａを消灯することができる。
例えば、ＬＥＤ光源４を車載用のリアコンビネーションランプに適用した場合、昼間は尾灯用ＬＥＤブロック４ａを消灯して、スイッチング素子Ｑ１のオンオフ動作で車幅灯用ＬＥＤブロック４ｂを方向指示灯として使用することができる。

以上より、実施の形態４によれば、ＬＥＤ点灯装置１ｃは、ＬＥＤブロック４ａを接続する端子間を短絡するスイッチング素子Ｑ３を備えるように構成した。これにより、リアコンビネーションランプの尾灯を消灯する等、外部からの操作によって複数の機能に対応したＬＥＤ光源４の点灯を実現できる。

実施の形態５．
図８は、この発明の実施の形態５に係るＬＥＤ点灯装置１ｄの構成を示す回路図である。なお、図８において、図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。本実施の形態５では、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３の制御と電流変換部５の制御を、ＣＰＵ１１を備えた制御部６ｄが行う構成にする。

図８に示すように、制御にＣＰＵ１１を使用して電流Ｉａと電流Ｉｂを同時に出力する場合に、１個の小規模なＣＰＵでは、複雑かつ高速演算が必要なフィードバック処理を備えた２系統のＤＣ／ＤＣコンバータの同時処理は困難である。これに対し、フィードバック処理を行うＤＣ／ＤＣコンバータを１系統にして（ＤＣ／ＤＣコンバータ部３）、電流変換用の周期とＤｕｔｙが一定な矩形波を出力する処理の付加は実現可能である。即ち、汎用的かつ安価なＣＰＵ１１でも容易に制御部６ｄを構成することができる。なお、周期とＤｕｔｙが一定な矩形波の生成には、ＣＰＵ１１の内蔵タイマを用いて行えばよい。

そこで、汎用的かつ安価なＣＰＵ１１を使用して、このＣＰＵ１１が、一方で、複雑かつ高速演算によるフィードバック処理を行い、スイッチング素子Ｑ０を駆動するＤＣ／ＤＣ用ＦＥＴ操作出力信号（ＰＷＭ信号）を出力することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３を動作させて電流Ｉａを出力させる。他方で、ＣＰＵ１１はスイッチング素子Ｑ１を駆動する周期とＤｕｔｙが一定の電流調節用ＦＥＴ操作出力信号を出力することで、フィードバック処理を行わずに（オープンループ制御によって）、電流変換部５により電流Ｉａを電流Ｉｂに変換する。

記憶部１２は、ＥＥＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の不揮発性記憶素子を備え、フィードバック制御する電流Ｉａの目標値、オープンループ制御する電流Ｉｂの目標値（あるいは電流調節用ＦＥＴ操作出力信号の周期とＤｕｔｙ）などの設定情報を記憶する。

さらに、本実施の形態５では、入出力Ｉ／Ｆ部１３を介して制御部６ｄと外部装置１４を接続してもよく、記憶部１２へ電流Ｉａ，Ｉｂの目標値等を設定したり、変更したりすることが可能である。これにより、同一構成のＬＥＤ点灯装置１ｄを、複数の特性のＬＥＤ光源４の特性に合わせた設定にすることができる。また、製品完成後に設定を変更することもできる。

なお、上記実施の形態１のＬＥＤ点灯装置１だけでなく、上記実施の形態２〜４のＬＥＤ点灯装置１ａ〜１ｃにおいても制御部６，６ｂ，６ｃをＣＰＵ１１で構成することも可能である。

以上より、実施の形態５によれば、ＬＥＤ点灯装置１ｄは、制御部６ｄがＣＰＵ１１を有し、このＣＰＵ１１が、ＬＥＤ光源４への出力電流を入力してＤＣ／ＤＣコンバータ部３をフィードバック制御する一方、電流変換部５をオープンループ制御するように構成した。このため、汎用的かつ安価なＣＰＵ１１によって、電流Ｉａ，Ｉｂを同時に出力できるＬＥＤ点灯装置１ｄを実現できる。

また、実施の形態５によれば、ＬＥＤ点灯装置１ｄは、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３および制御部６ｄの制御に用いる設定情報を、制御部６ｄと外部装置１４の間で入出力する入出力Ｉ／Ｆ部１３と、入出力Ｉ／Ｆ部１３を介して外部装置１４から入力された設定情報を記憶する記憶部１２を有するＣＰＵ１１とを備え、制御部６ｄは、記憶部１２に記憶されている設定情報に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３の出力を電流Ｉａに制御すると共に、電流変換部５の出力を電流Ｉｂに制御するように構成した。このため、記憶部１２の設定情報を変更可能とすることによって、同一構成のＬＥＤ点灯装置１ｄを流用して、複数の特性のＬＥＤ光源４用に対応させることができる。従って、同一構成のＬＥＤ点灯装置１ｄを大量に生産することができ、生産性が向上する。

なお、上記実施の形態１〜５では、ＬＥＤ点灯装置１〜１ｄを、リアコンビネーションランプおよびヘッドランプ等の車載用灯具に適用した例を示したが、例えば上記特許文献２のような車載用灯具以外の用途にも適用可能である。

また、本願発明はその発明の範囲内において、例えば上記ＤＣ／ＤＣコンバータ部３の出力電流Ｉａを小さな電流Ｉｂと大きな電流Ｉｃのいずれにも変換する構成等の各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

以上のように、この発明に係るＬＥＤ点灯装置は、複数のＬＥＤに対し直列に配設した電流変換部を備えて、一部のＬＥＤに通電する電流をＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流と異なる電流に変換するようにしたので、複数の機能に対応する複数のＬＥＤを備えた車載用灯具を点灯するためのＬＥＤ点灯装置などに用いるのに適している。

１，１ａ〜１ｄ ＬＥＤ点灯装置、２ 直流電源、２ａ 電源スイッチ、３ ＤＣ／ＤＣコンバータ部、３ａ トランス、４ ＬＥＤ光源、４ａ，４ｂ ＬＥＤブロック、５，５ａ 電流変換部、６，６ｂ〜６ｄ 制御部、７ 制御電源部、８ 入力Ｉ／Ｆ部、９ 点灯指示装置、１０ 反転増幅器、１１ ＣＰＵ、１２ 記憶部、１３ 入出力Ｉ／Ｆ部、１４ 外部装置。

Claims (10)

1. 直列に接続された第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤに対し、電源から生成した所定の電流を供給して点灯するＬＥＤ点灯装置であって、
   前記電源から、少なくとも前記第１のＬＥＤを点灯する第１の電流を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ部と、
   前記第１の電流を、前記第２のＬＥＤを点灯する第２の電流に変換する電流変換部と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部および前記電流変換部を制御する制御部とを備え、
   前記電流変換部は、前記第１のＬＥＤと前記第２のＬＥＤの間に直列に接続されることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
2. 前記電流変換部は、コイル、第１のスイッチング素子およびダイオードを有し、
   前記第１のスイッチング素子は、前記制御部の出力する所定のＤｕｔｙでオンオフ動作して前記コイルと前記第１のスイッチング素子に流れる電流を断続することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
3. 前記電流変換部が生成する前記第２の電流は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部が生成する前記第１の電流より小さいことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
4. 前記電流変換部が生成する前記第２の電流は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部が生成する前記第１の電流より大きいことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
5. 外部の点灯指示装置からの信号を前記制御部へ入力する入力部を備え、
   前記制御部は、前記点灯指示装置からの信号により、前記電流変換部の動作と停止を切換えることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
6. 前記電流変換部を短絡する第２のスイッチング素子を備えることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
7. 前記第１のＬＥＤを接続する端子間を短絡する第３のスイッチング素子を備えることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
8. 前記制御部はＣＰＵを有し、
   当該ＣＰＵが、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部をフィードバック制御する一方、前記電流変換部をオープンループ制御することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
9. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部および前記電流変換部の制御に用いる設定情報を、前記制御部と外部装置の間で入出力する入出力部と、
   前記入出力部を介して前記外部装置から入力された前記設定情報を記憶する記憶部とを備え、
   前記制御部は、前記記憶部に記憶されている前記設定情報に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部の出力を前記第１の電流に制御すると共に、前記電流変換部の出力を前記第２の電流に制御することを特徴とする請求項８記載のＬＥＤ点灯装置。
10. ＬＥＤ点灯装置は、車載灯具の光源となるＬＥＤを点灯するものであることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。

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