JP5958407B2 - Ｌｅｄ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ駆動装置に関する。特に、本発明は、ＬＥＤのアノード側の地絡検知を行うＬＥＤ駆動装置に関する。

従来、特許文献１に開示された発光装置がある。この発光装置は、電力変換装置の出力端子間に、五つのＬＥＤが配置されており、検出対象となる二つのＬＥＤ（第１のＬＥＤと第２のＬＥＤ）と、その他のＬＥＤ（第３のＬＥＤ〜第５のＬＥＤ）とが接続点を介して接続されている。なお、電力変換装置とは、特許文献１におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１２である。また、ＬＥＤは、Light Emitting Diode（発光ダイオード）の略称である。

検出対象となる二つのＬＥＤの両端には、抵抗が接続されている。また、発光装置は、この抵抗の両端を第１のＬＥＤのアノード電極と第２のＬＥＤのカソード電極に連なる検出対象部位として、抵抗の一端が接続点を介して地絡検出回路に接続されている。そして、発光装置は、検出対象部位が地絡したときには、接続点の電圧が接地電位まで低下するので、この電圧の変化を地絡検出回路で検出することで、出力端子または接続点に連なる検出対象部位の地絡を検出することができる。

特開２００８−２５１２２７号公報

しかしながら、上記発光装置は、ＬＥＤのアノードが地絡していた場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ動作前に地絡を検知することができないという問題がある。つまり、発光装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ動作させないと、地絡を検知することができないという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、電力変換装置を動作させることなくＬＥＤのアノードの地絡を検知することができるＬＥＤ駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
電源ラインにアノードが接続され、グランドにカソードが接続されたＬＥＤ（１００）を点灯駆動するＬＥＤ駆動装置であって、
第１電源（Ｖ１０）の電圧を電圧変換してＬＥＤに供給する電力変換装置（１０）と、
ＬＥＤに電流が流れ始める閾値電圧よりも低い電圧の第２電源（Ｖ２０）と、
第２電源の電圧を用いて電流を生成し、生成した電流をＬＥＤのアノード側に供給可能な電流生成部（Ｔ２０，Ｔ２１，Ｒ２０，Ｒ２１）と、
電流生成部からの電流が流れていない場合は、ＬＥＤのアノードが地絡していないとみなし、電流生成部からの電流が流れている場合は、ＬＥＤのアノードが地絡しているとみなす地絡検知部（４０，Ｔ４０，Ｔ４１，Ｒ４２〜Ｒ４４）と、を備えることを特徴とする。

本発明は、このように第２電源と電流生成部とを備えているため、電力変換装置が動作する前であっても、ＬＥＤのアノード側に電流を流すことができる。しかしながら、ＬＥＤのアノードが地絡していなかった場合、第２電源の電圧がＬＥＤの閾値電圧よりも低いため、電流生成部からの電流は流れない。よって、地絡検知部は、電流生成部からの電流が流れていない場合は、ＬＥＤのアノードが地絡していないとみなすことができる。

一方、ＬＥＤのアノードが地絡していた場合、ＬＥＤのアノード側の電位がグランド電位（ＧＮＤ）になるため、電流生成部からの電流は地絡点に流れることになる。よって、地絡検知部は、電流生成部からの電流が流れている場合は、ＬＥＤのアノードが地絡しているとみなすことができる。このように、本発明は、電力変換装置が動作する前であっても、ＬＥＤのアノードが地絡しているか否かを検知することができる。

また、電力変換装置は、出力側に平滑コンデンサが設けられていることが多い。そこで、本発明の電力変換装置は、ＬＥＤと並列に設けられた出力側の平滑コンデンサ（Ｃ１１）を含み、電流生成部は、生成した電流を平滑コンデンサに流すことで、平滑コンデンサを充電可能としてもよい。

このようにすることで、本発明は、ＬＥＤのアノードが地絡していなかった場合、電流生成部が生成した電流によって平滑コンデンサが充電される。これによって、平滑コンデンサの電位は、上昇し、電流生成部からの電流は流れなくなる。よって、地絡検知部は、電流生成部からの電流が流れていない場合は、ＬＥＤのアノードが地絡していないとみなすことができる。

一方、本発明は、ＬＥＤのアノードが地絡していた場合、ＬＥＤのアノード側の電位がグランド電位になるため、電流生成部からの電流は地絡点に流れることになる。よって、地絡検知部は、電流生成部からの電流が流れている場合は、ＬＥＤのアノードが地絡しているとみなすことができる。

また、本発明の地絡検知部は、ＬＥＤのアノードが地絡していないとみなした場合は、電力変換装置の動作を許可し、ＬＥＤのアノードが地絡しているとみなした場合は、電力変換装置の動作を停止するようにしてもよい。

このようにすることで、本発明は、ＬＥＤのアノードが地絡していない場合は、電力変換装置を動作させることができ、ＬＥＤのアノードが地絡している場合は、電力変換装置を動作させないようにすることができる。つまり、本発明は、電力変換装置を動作させる前に、既にＬＥＤのアノードが地絡していた場合、電力変換装置を動作させないようにすることができる。さらに、本発明は、電力変換装置を動作させているときに、ＬＥＤのアノードが地絡した場合、電力変換装置の動作を停止させることができる。

実施形態におけるＬＥＤ駆動装置の概略構成を示す回路図である。 ＬＥＤの電流と電圧の特性を示すグラフである。 変形例１におけるＬＥＤ駆動装置の概略構成を示す回路図である。 変形例２におけるＬＥＤ駆動装置の概略構成を示す回路図である。 変形例３におけるＬＥＤ駆動装置の概略構成を示す回路図である。 変形例４におけるＬＥＤ駆動装置の概略構成を示す回路図である。 変形例５におけるＬＥＤ駆動装置の概略構成を示す回路図である。 変形例６におけるＬＥＤ駆動装置の概略構成を示す回路図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。本実施形態のＬＥＤ駆動装置は、図１に示すように、電源ラインにアノードが接続され、グランドにカソードが接続されたＬＥＤ１００を点灯駆動する。ＬＥＤ駆動装置は、主要部として、ＤＣＤＣコンバータ１０、地絡検知用電源Ｖ２０、カレントミラー回路、地絡検知部などを備えて構成されている。以下においては、ＤＣＤＣコンバータ１０を単にコンバータ１０とも記載する。

なお、本実施形態のＬＥＤ駆動装置では、一つのＬＥＤ１００を駆動する例を採用している。しかしながら、本発明は、これに限定されない。ＬＥＤ駆動装置は、複数のＬＥＤを駆動してもよい。また、ＬＥＤ駆動装置によって駆動される複数のＬＥＤは、直列に接続されていても、並列に接続されていてもよい。

コンバータ１０は、本発明の特許請求の範囲における電力変換装置に相当し、バッテリＶ１０（第１電源）の電圧を電圧変換してＬＥＤ１００に供給する。コンバータ１０は、入力平滑コンデンサＣ１０、出力平滑コンデンサＣ１１、第１整流ダイオードＤ１０、第２整流ダイオードＤ１１、チョークコイルＬ１０、ハイサイドスイッチＴ１０、ローサイドスイッチＴ１１を備えて構成されている。さらに、コンバータ１０は、ハイサイドスイッチＴ１０及びローサイドスイッチＴ１１を制御する制御回路Ｍ１０を備えて構成されている。本実施形態では、第１整流ダイオードＤ１０、第２整流ダイオードＤ１１として、ショットキーバリアダイオードを採用している。出力平滑コンデンサＣ１１は、本発明の特許請求の範囲における出力側の平滑コンデンサに相当する。

なお、図１に示すように、ＬＥＤ１００のカソードとグランドとの間には、電流検出抵抗（シャント抵抗）Ｒ１０が設けられている。さらに、図１に示すように、ＬＥＤ１００のカソードと電流検出抵抗Ｒ１０との間には、ダイオードＤ４０が設けられている。このダイオードＤ４０は、定電圧を発生させるためのダイオードであり、アノードがＬＥＤ１００のカソードに接続されており、カソードが電流検出抵抗Ｒ１０に接続されている。また、本実施形態では、ダイオードＤ４０として、ショットキーバリアダイオードを採用している。

このように、本実施形態では、コンバータ１０として、周知技術である昇降圧型のＤＣＤＣコンバータを採用している。また、上記のように、コンバータ１０は、ローサイド側に電流検出抵抗Ｒ１０が設けられている。このため、コンバータ１０は、ローサイド電流検出型のＤＣＤＣコンバータと称することができる。但し、本発明の電力変換装置は、昇降圧型のＤＣＤＣコンバータに限定されるものではない。このコンバータ１０は、周知技術であるため、動作に関する詳細な説明は省略する。

なお、チョークコイルＬ１０は、スイッチングインダクタと称することもできる。また、ハイサイドスイッチＴ１０及びローサイドスイッチＴ１１には、ＭＯＳＦＥＴを採用している。また、第１整流ダイオードＤ１０及び第２整流ダイオードＤ１１の夫々は、ＭＯＳＦＥＴで代用することもできる。

地絡検知用電源Ｖ２０は、本発明の特許請求の範囲における第２電源に相当し、ＬＥＤ１００のアノードの地絡を検知するための電流を流し込むための電源である。この地絡検知用電源Ｖ２０は、ＬＥＤ１００に電流が流れ始める閾値電圧Ｖｔｈよりも低い電圧の電源である。つまり、地絡検知用電源Ｖ２０は、ＬＥＤ１００に電流が流れない程度の電圧の電源である。また、第２電源Ｖ２０は、閾値電圧Ｖｔｈよりも小さい電圧源と言い換えることができる。

カレントミラー回路は、本発明の特許請求の範囲における電流生成部に相当し、コンバータ１０の電源ラインに接続されており、地絡検知用電源Ｖ２０からの電圧を用いて電流を生成し、生成した電流をＬＥＤ１００のアノード側に供給可能に構成されている。言い換えると、カレントミラー回路は、バッテリＶ１０とは別の電源である地絡検知用電源Ｖ２０によって、ＬＥＤ１００のアノードに供給する電流を生成する。なお、地絡検知用電源Ｖ２０は、バッテリＶ１０から電源ＩＣを利用して電圧を生成するものであってもよい。

詳述すると、カレントミラー回路は、図１に示すように、第１トランジスタＴ２０、第２トランジスタＴ２１、抵抗Ｒ２０を備えて構成されている。そして、カレントミラー回路は、生成した電流をＬＥＤ１００と並列に設けられた出力平滑コンデンサＣ１１に流すことで、出力平滑コンデンサＣ１１を充電可能に構成されている。

なお、図１に示すように、カレントミラー回路は、ダイオードＤ３０を介してコンバータ１０の電源ラインに接続されている。このダイオードＤ３０は、アノードがカレントミラー回路に接続されており、カソードがコンバータ１０の電源ラインに接続されている。このダイオードＤ３０は、コンバータ１０の動作時に、電流が流れてこないようにするための整流ダイオードである。

地絡検知部は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているか否かを検知する回路である。地絡検知部は、カレントミラー回路からの電流が流れていない場合は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していないとみなし、カレントミラー回路からの電流が流れている場合は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているとみなす回路である。

さらに、本実施形態の地絡検知部は、地絡検知の結果に応じて、コンバータ１０に対して動作許可、及び動作の停止を指示する回路構成を有している。このように、地絡検知部として、コンバータ１０に対して動作許可、及び動作の停止を指示する回路構成を採用することで、地絡検知の結果に応じて、コンバータ１０を動作させたり、停止させたりすることができるので好ましい。

地絡検知部は、コンパレータ４０、抵抗Ｒ４２、抵抗Ｒ４３、抵抗Ｒ４４、トランジスタＴ４０を備えて構成されている。コンパレータ４０は、反転入力端子（−）に抵抗Ｒ４４と抵抗Ｒ４３及び抵抗Ｒ４２との接続点が接続されており、非反転入力端子（＋）にダイオードＤ４０のアノードが接続されている。なお、以下においては、反転入力端子は、コンパレータ４０の反転入力端子を示す、非反転入力端子は、コンパレータ４０の非反転入力端子を示す。

コンパレータ４０は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも低い場合、コンバータ１０の動作を許可することができる。また、コンパレータ４０は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高い場合、コンバータ１０の動作を停止することができる。言い換えると、コンパレータ４０は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高い場合、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子をグランド電位にする。これによって、コンバータ１０は、動作できない状態となる。コンパレータ４０は、オープンコレクタである。よって、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子の電圧は、点灯許可回路２００が出力するハイ電圧（以下、単にハイとも称する）、或いは、コンパレータ４０の出力段のトランジスタがオンすることでグランド電位になる。なお、以下においては、ハイ電圧を単にハイとも称する。また、コンパレータ４０は、周知技術であるため、出力段のトランジスタに関しては図示を省略している。

本実施形態においては、コンパレータ４０の出力端子と制御回路Ｍ１０との間に点灯許可回路２００が接続されている。この点灯許可回路２００は、ＬＥＤ１００のアノードの地絡の有無にかかわらず、点灯準備ができた場合にイネーブル端子をハイにしようとする。

これに対して、コンパレータ４０は、オープンコレクタなので、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していない場合、コンパレータ４０の出力段のトランジスタがオフしたままになりハイインピーダンスになる。この結果、点灯許可回路２００の結果（出力）がイネーブル端子の状態になる。一方、ＬＥＤ１００のアノードが地絡した場合は、コンパレータ４０の出力段のトランジスタがオンし、イネーブル端子をグランド電位に引っ張ることになる。なお、ＬＥＤ１００のアノードが地絡した場合は、点灯許可回路２００がイネーブル端子をハイにしようと出力していても、イネーブル端子はグランド電位に引っ張られることになる。

抵抗Ｒ４２〜抵抗Ｒ４４、トランジスタＴ４０は、本発明の特許請求の範囲における電圧設定回路に相当する。抵抗Ｒ４２〜抵抗Ｒ４４は、反転入力端子の電圧を設定する抵抗である。一方、トランジスタＴ４０は、反転入力端子の電圧を設定する抵抗の抵抗比を変更するスイッチトランジスタである。つまり、抵抗Ｒ４２〜抵抗Ｒ４４、トランジスタＴ４０は、カレントミラー回路からの電流が流れていない場合に、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも低くなるように、コンパレータ４０の反転入力端子の電圧を設定する。一方、抵抗Ｒ４２〜抵抗Ｒ４４、トランジスタＴ４０は、カレントミラー回路からの電流が流れている場合に、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高くなるようにコンパレータ４０の反転入力端子の電圧を設定する。このように、抵抗Ｒ４２〜抵抗Ｒ４４、トランジスタＴ４０は、カレントミラー回路からの電流が流れているか否かに応じて、反転入力端子の電圧を決める分圧抵抗を切り替えることで、コンパレータ４０の反転入力端子の電圧を設定する。

なお、抵抗Ｒ４０は、トランジスタＴ４０をオンするためのベース電流を設定する抵抗である。また、抵抗Ｒ４１は、ダイオードＤ４０及び電流検出抵抗Ｒ１０に流す電流を設定する抵抗である。

地絡検知用電源Ｖ２０、カレントミラー回路、地絡検知部は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡している際に、コンバータ１０を動作させないようにするための回路であり、保護回路とも称することができる。また、本実施形態では、制御回路Ｍ１０と別体に保護回路を設ける例を採用している。しかしながら、保護回路は、制御回路Ｍ１０と共にＩＣ化することも可能である。

ここで、ＬＥＤ駆動装置における地絡検知の原理に関して説明する。ＬＥＤ駆動装置は、図２に示すＬＥＤ１００のＩ−Ｖ特性を利用して地絡検知を行う。ＬＥＤ１００は、図２に示すように、閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧が印加されなければ電流がほとんど流れない。上述のように、出力平滑コンデンサＣ１１に電流を流す地絡検知用電源Ｖ２０の電圧をＬＥＤ１００の閾値電圧Ｖｔｈより小さくしている。つまり、地絡検知用電源Ｖ２０として、ＬＥＤ１００の閾値電圧Ｖｔｈより小さい電圧の電源を採用している。

これによって、ＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していない場合（正常時）、カレントミラー回路からＬＥＤ１００に電流が流れないようにしつつ、出力平滑コンデンサＣ１１に電流を流して、出力平滑コンデンサＣ１１を充電することができる。さらに、ＬＥＤ駆動装置は、出力平滑コンデンサＣ１１の充電が完了すると、カレントミラー回路から電流が流れないようにすることができる。

また、コンバータ１０が動作している時は、ＬＥＤ１００の閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧が印加されることでＬＥＤ１００のアノード電圧＞地絡検知用電源Ｖ２０の電圧となる。よって、コンバータ１０が動作している限り、カレントミラー回路からは電流が流れない。

一方、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していた場合、出力平滑コンデンサＣ１１を充電する電流は、地絡点に流れる。この地絡点に流れる地絡電流による電位上昇は、地絡検知用電源Ｖ２０の電圧よりもはるかに小さい値になる。これによって、ＬＥＤ１００のアノードが地絡している限り、カレントミラー回路から電流が流れ続けることになる。ＬＥＤ駆動装置は、このことを利用して地絡を検知している。

ここで、ＬＥＤ駆動装置の地絡検知に関連する動作を説明する。まず、正常時の動作に関して説明する。ＬＥＤ駆動装置は、コンバータ１０を動作させる前に、カレントミラー回路から電流を流しておく。カレントミラー回路は、電流を供給することで、ダイオードＤ３０を介して出力平滑コンデンサＣ１１を充電する。それと同時に、カレントミラーから供給される電流がダイオードＤ３０を通って流れているときに、抵抗Ｒ４１からダイオードＤ４０、電流検出用抵抗Ｒ１０に電流を流し込む。さらに、カレントミラーから供給される電流がダイオードＤ３０を通って流れているときに、トランジスタＴ４０、抵抗Ｒ４０、ダイオードＤ３０を通して電流を流し込む。

このとき、トランジスタＴ４０は、オンになる。これによって、反転入力端子の電圧（閾値電圧）を決めている分圧抵抗は、抵抗Ｒ４３と抵抗Ｒ４４から、抵抗Ｒ４２//抵抗Ｒ４３（並列接続された抵抗Ｒ４２と抵抗Ｒ４３の合成抵抗）と抵抗Ｒ４４に変化する。つまり、反転入力端子の電圧は、抵抗Ｒ４３//抵抗Ｒ４３と抵抗Ｒ４４との抵抗比で決まる値になる。このように、電圧設定回路は、カレントミラー回路から電流が流れているときは、反転入力端子の電圧が、ダイオードＤ４０のアノード電圧よりも高くなるように、抵抗Ｒ４２〜Ｒ４４を選択することになる。なお、ダイオードＤ４０のアノード電圧とは、抵抗Ｒ４１、ダイオードＤ４０、電流検出抵抗Ｒ１０に流れる電流によるダイオードＤ４０のアノードの電圧である。

これによって、コンパレータ４０は、カレントミラー回路から電流が流れているときに動作して、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子をグランド電位にすることができる。つまり、コンパレータ４０は、カレントミラー回路から電流が流れているときに、コンバータ１０が動作しないようにすることができる。このように、ＬＥＤ駆動装置は、カレントミラー回路から電流が流れているときに、コンバータ１０が動作しないようにすることができる。

また、カレントミラー回路によって出力平滑コンデンサＣ１１が充電されると、出力平滑コンデンサＣ１１の電位が上昇する。これによって、カレントミラー回路からの電流がダイオードＤ３０を流れなくなる。このため、トランジスタＴ４０がオフし、反転入力端子の電圧は、抵抗Ｒ４３と抵抗Ｒ４４との抵抗比で決まる値に変化する。つまり、このとき、電圧設定回路は、反転入力端子の電圧が、ダイオードＤ４０のアノード電圧よりも低くなるように、抵抗Ｒ４２〜Ｒ４４を選択することになる。

これによって、コンパレータ４０は、カレントミラー回路から電流が流れなくなると、出力段のトランジスタがオフする。よって、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子の電圧は、点灯許可回路１００によってハイになる。このように、コンパレータ４０は、カレントミラー回路から電流が流れていないときに、コンバータ１０が動作するようにできる。つまり、ＬＥＤ駆動装置は、カレントミラー回路から電流が流れていないときに、コンバータ１０が動作するようにできる。

ここで、ダイオード４０を利用している理由に関して説明する。ダイオード４０を用いることで、ＬＥＤ１０のカソード側の地絡も検出できるような構成にしているためである。ＬＥＤ１０のカソードが地絡していた場合、ダイオード４０に電流がながれなくなり、コンパレータ４０の非反転入力端子の電圧が上昇しないことを利用してＬＥＤ１０のカソード側の地絡も検出できる。

次に、コンバータ１０が動作する前に、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していた場合の動作に関して説明する。この場合、カレントミラー回路から供給される電流は、地絡点に流れる。このため、反転入力端子の電圧（閾値電圧）を決めている分圧抵抗は、抵抗Ｒ４２//抵抗Ｒ４３（並列接続された抵抗Ｒ４２と抵抗Ｒ４３の合成抵抗）と抵抗Ｒ４４となる。このため、上述のように、コンパレータ４０は動作し続けてオフしない。よって、ＬＥＤ駆動装置は、コンバータ１０が動作しない状態を継続させることができる。

次に、コンバータ１０が動作中に、ＬＥＤ１００のアノードが地絡した場合の動作に関して説明する。この場合、ＬＥＤ１００のアノードがグランド電位になる。このため、カレントミラー回路から電流が地絡点に流れ出す。これによって、反転入力端子の電圧（閾値電圧）を決めている分圧抵抗は、抵抗Ｒ４３と抵抗Ｒ４４から、抵抗Ｒ４２//抵抗Ｒ４３と抵抗Ｒ４４に変化する。このため、上述のように、コンパレータ４０は動作して、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子をグランド電位にすることができる。よって、ＬＥＤ駆動装置は、コンバータ１０を即座に停止させることができる。

このように、コンパレータ４０は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも低い場合、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していないとみなす。つまり、コンパレータ４０は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも低い場合に、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していないと検知する、と言い換えることができる。これによって、コンパレータ４０は、ＬＥＤのアノードが地絡していない場合は、コンバータ１０の動作を許可することができる。

また、コンパレータ４０は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高い場合、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているとみなす。つまり、コンパレータ４０は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高い場合に、ＬＥＤのアノードが地絡していると検知する、と言い換えることができる。これによって、コンパレータ４０は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡している場合は、コンバータ１０の動作を停止することができる。

ＬＥＤ駆動装置は、上述のように地絡検知用電源Ｖ２０とカレントミラー回路とを備えているため、コンバータ１０が動作する前であっても、ＬＥＤ１００のアノード側に電流を流すことができる。ＬＥＤ１００のアノードが地絡していなかった場合、出力平滑コンデンサＣ１１は、カレントミラー回路が生成した電流によって充電される。これによって、出力平滑コンデンサＣ１１の電位は、上昇して、カレントミラー回路からの電流は流れなくなる。よって、地絡検知部は、カレントミラー回路からの電流が流れていない場合は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していないとみなすことができる。

一方、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していた場合、ＬＥＤ１００のアノード側の電位がグランド電位になるため、カレントミラー回路からの電流は、流れることになる。よって、地絡検知部は、電流生成部からの電流が流れている場合は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているとみなすことができる。このように、ＬＥＤ駆動装置は、コンバータが動作する前に、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているか否かを検知することができる。さらに、ＬＥＤ駆動装置は、コンバータが動作しているときであっても、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているか否かを検知することができる。

また、地絡検知部は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していないとみなした場合は、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子をハイにでき、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているとみなした場合は、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子をグランド電位にできる。言い換えると、地絡検知部は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していないとみなした場合は、点灯許可回路１００が出力する信号を、コンバータ１０の動作許可を示す信号とすることができる。一方、地絡検知部は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているとみなした場合は、点灯許可回路１００の出力にかかわらず、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子をグランド電位にすることで、コンバータ１０の動作許可を示す信号を停止することができる。つまり、地絡検知部は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているとみなした場合は、点灯許可回路１００が出力する信号を、動作停止を示す信号とすることができると、言い換えることもできる。よって、ＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していない場合は、コンバータ１０を動作させることができ、ＬＥＤ１００のアノードが地絡している場合は、コンバータ１０を動作させないようにすることができる。

なお、本実施形態では、出力平滑コンデンサＣ１１が設けられたコンバータ１０を採用した。しかしながら、本発明は、これに限定されず、出力平滑コンデンサＣ１１が設けられていなくても、目的を達成することができる。

上述のように、ＬＥＤ駆動回路は、地絡検知用電源Ｖ２０とカレントミラー回路とを備えているため、コンバータ１０が動作する前であっても、ＬＥＤ１００のアノード側に電流を流すことができる。しかしながら、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していなかった場合、地絡検知用電源Ｖ２０の電圧がＬＥＤ１００の閾値電圧Ｖｔｈよりも低いため、カレントミラー回路からの電流は流れない。よって、地絡検知部は、カレントミラー回路からの電流が流れていない場合は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していないとみなすことができる。

一方、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していた場合、ＬＥＤ１００のアノード側の電位がグランド電位になるため、カレントミラー回路からの電流は流れ続けることになる。よって、地絡検知部は、カレントミラー回路からの電流が流れている場合は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているとみなすことができる。このように、ＬＥＤ駆動装置は、出力平滑コンデンサＣ１１が設けられていなくても、出力平滑コンデンサＣ１１が設けられている場合と同様の効果を奏することができる。

さらに、ＬＥＤ駆動装置は、カレントミラー回路を用いることで、第２整流ダイオードＤ１１としてショットキーバリアダイオードを採用した場合であっても、高温時の逆方向漏れ電流によって、コンバータ１０が動作しなくなることを抑制できる。

また、ローサイドに電流検出抵抗が設けられたＤＣＤＣコンバータは、ＬＥＤのアノードが地絡すると、電流検出抵抗によって発生するフィードバック電圧が０になるため、最大出力で動作してしまう。このため、コンバータ１０は、過負荷になることがある。しかしながら、ＬＥＤ駆動装置は、コンバータ１０を動作させる前に地絡を検出できるため、ローサイドに電流検出抵抗Ｒ１０を設けた場合であっても、ＬＥＤ１００のアノード地絡時にコンバータ１０が過負荷になることを抑制できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に何ら制限されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。

以下に、ＬＥＤ駆動装置の変形例１〜６に関して説明する。この変形例１〜６は、適宜組み合わせて実施することも可能である。

（変形例１）
本発明は、図３に示す変形例１のように、カレントミラー回路のかわりに、電流生成部として抵抗Ｒ２１を備えるものであってもよい。つまり、変形例１のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態における第１トランジスタＴ２０、第２トランジスタＴ２１、抵抗Ｒ２０は設けられておらず、抵抗Ｒ２１を備えて構成されている。よって、変形例１のＬＥＤ駆動装置は、出力平滑コンデンサＣ１１を充電する電流を抵抗Ｒ２１で決めている。

この点で、変形例１のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と異なる。この他の点に関しては、変形例１のＬＥＤ駆動装置と上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置とは同じである。よって、変形例１のＬＥＤ駆動装置においては、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と同じ構成要素に同じ符号を付与して説明を省略する。

この変形例１のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と同様の効果を奏することができる。さらに、変形例１のＬＥＤ駆動装置は、カレントミラー回路を構成する第１トランジスタＴ２０、第２トランジスタＴ２１、抵抗Ｒ２０が設けられていない分、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置よりも体格を小さくすることができる。つまり、変形例１のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置よりも省スペース化することができる。さらに、変形例１のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置よりも低コスト化が期待できる。

なお、変形例１のＬＥＤ駆動装置は、第２整流ダイオードＤ１１として、ＭＯＳＦＥＴや一般的なダイオードを採用するときに好適である。言い換えると、変形例１のＬＥＤ駆動装置は、第２整流ダイオードＤ１１における、高温時の逆方向漏れ電流を考慮する必要がない場合に好適である。一般的なダイオードとは、金属と半導体との接合によって生じるショットキー障壁を利用しないダイオードである。

（変形例２）
本発明は、図４に示す変形例２のように、ダイオードＤ４０のかわりに、抵抗Ｒ４５と抵抗Ｒ４６を備えるものであってもよい。つまり、変形例２のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態におけるダイオードＤ４０は設けられておらず、抵抗Ｒ４５と抵抗Ｒ４６とを備えて構成されている。よって、変形例２のＬＥＤ駆動装置は、抵抗Ｒ４５と抵抗Ｒ４６の分圧比によって、非反転入力端子の電圧を決定している。

この点で、変形例２のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と異なる。この他の点に関しては、変形例２のＬＥＤ駆動装置と上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置とは同じである。よって、変形例２のＬＥＤ駆動装置においては、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と同じ構成要素に同じ符号を付与して説明を省略する。

この変形例２のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と同様の効果を奏することができる。さらに、変形例２のＬＥＤ駆動装置は、ダイオードＤ４０での損失がない分、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置よりも好ましい。

（変形例３）
本発明は、図５に示す変形例３のように、カレントミラー回路のかわりに、抵抗Ｒ２１を備えると共に、ダイオードＤ４０のかわりに、抵抗Ｒ４５と抵抗Ｒ４６を備えるものであってもよい。つまり、変形例３のＬＥＤ駆動装置は、変形例１のＬＥＤ駆動装置において、変形例２のＬＥＤ駆動装置のように抵抗Ｒ４５と抵抗Ｒ４６を備えた構成である。

この点で、変形例３のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と異なる。この他の点に関しては、変形例３のＬＥＤ駆動装置と上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置とは同じである。よって、変形例３のＬＥＤ駆動装置においては、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と同じ構成要素に同じ符号を付与して説明を省略する。この変形例３のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置、変形例１のＬＥＤ駆動装置、及び変形例２のＬＥＤ駆動装置と同様の効果を奏することができる。

（変形例４）
本発明は、図６に示す変形例４のように、変形例２のＬＥＤ駆動装置における電流検出抵抗Ｒ１０をハイサイド側に設けるようにしてもよい。この点で、変形例４のＬＥＤ駆動装置は、上述の変形例２のＬＥＤ駆動装置と異なる。この他の点に関しては、変形例４のＬＥＤ駆動装置と上述の変形例２のＬＥＤ駆動装置とは同じである。よって、変形例４のＬＥＤ駆動装置においては、上述の変形例２のＬＥＤ駆動装置と同じ構成要素に同じ符号を付与して説明を省略する。

この変形例４のＬＥＤ駆動装置は、上述の変形例２のＬＥＤ駆動装置と同様の効果を奏することができる。さらに、変形例４のＬＥＤ駆動装置は、ハイサイド側に電流検出抵抗Ｒ１０が設けられているため、ＬＥＤ１００のアノードが地絡した場合に定電流制御ができる。変形例４のＬＥＤ駆動装置は、上述の変形例２のＬＥＤ駆動装置のように、ＬＥＤ１００のアノードが地絡した場合に、コンバータ１０が最大出力で動作することを抑制できる。この点で、変形例４のＬＥＤ駆動装置は、上述の変形例２のＬＥＤ駆動装置よりも優れている。また、変形例４のＬＥＤ駆動装置は、コンバータ１０を動作させる前に地絡を検出できるため、ＬＥＤ１００のアノードが地絡した場合、定格電流を地絡点に流してしまうことを抑制できる。

（変形例５）
本発明は、図７に示す変形例５のように、変形例３のＬＥＤ駆動装置における電流検出抵抗Ｒ１０をハイサイド側に設けるようにしてもよい。この点で、変形例５のＬＥＤ駆動装置は、上述の変形例３のＬＥＤ駆動装置と異なる。この他の点に関しては、変形例５のＬＥＤ駆動装置と上述の変形例３のＬＥＤ駆動装置とは同じである。よって、変形例５のＬＥＤ駆動装置においては、上述の変形例３のＬＥＤ駆動装置と同じ構成要素に同じ符号を付与して説明を省略する。

この変形例５のＬＥＤ駆動装置は、上述の変形例３のＬＥＤ駆動装置と同様の効果を奏することができる。さらに、変形例５のＬＥＤ駆動装置は、上述の変形例４のＬＥＤ駆動装置と同様の効果を奏することができる。

（変形例６）
本発明は、図８に示す変形例６のように、コンパレータ４０などのかわりに、トランジスタＴ４１を備えるものであってもよい。つまり、変形例６のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態におけるコンパレータ４０、抵抗Ｒ４１〜Ｒ４４、ダイオードＤ４０は設けられておらず、トランジスタＴ４１を備えて構成されている。なお、図８における抵抗Ｒ４７は、図１の抵抗Ｒ４０と同様の機能を奏するものであり、トランジスタＴ４１をオンするためのベース電流を設定する抵抗である。変形例６のＬＥＤ駆動装置は、トランジスタＴ４１によって、コンバータ１０の動作の許可、及びコンバータ１０の動作の停止を行っている。言い換えると、変形例６のＬＥＤ駆動装置では、地絡検知部として、トランジスタＴ４１を採用している。

この点で、変形例６のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と異なる。この他の点に関しては、変形例６のＬＥＤ駆動装置と上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置とは同じである。よって、変形例６のＬＥＤ駆動装置においては、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と同じ構成要素に同じ符号を付与して説明を省略する。

トランジスタＴ４１は、本発明の特許請求の範囲におけるスイッチング素子に相当する。このトランジスタＴ４１は、カレントミラー電流生成部からの電流が流れていない場合に、オフしてコンバータ１０の動作を許可する。つまり、トランジスタＴ４１は、カレントミラー電流生成部からの電流が流れていない場合に、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子をハイにする。本変形例においては、トランジスタＴ４１のエミッタと制御回路Ｍ１０との間に点灯許可回路２００が接続されている。よって、変形例６のＬＥＤ駆動装置は、カレントミラー電流生成部からの電流が流れていない場合、トランジスタＴ４１がオフして、点灯許可回路２００の出力をコンバータ１０の動作許可を示す信号とする。

また、トランジスタＴ４１は、カレントミラー電流生成部からの電流が流れている場合に、オンしてコンバータ１０の動作を停止する。つまり、トランジスタＴ４１は、カレントミラー電流生成部からの電流が流れている場合、点灯許可回路１００の出力にかかわらず、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子をグランド電位にする。

なお、変形例６のＬＥＤ駆動回路は、変形例１〜５と適宜組み合わせて実施することも可能である。例えば、変形例６のＬＥＤ駆動回路において、カレントミラー回路のかわりに、抵抗Ｒ２１を用いて電流を流すようにしてもよい。また、変形例６のＬＥＤ駆動回路において、ハイサイド側に電流検出抵抗Ｒ１０を設けてもよい。このように、変形例６のＬＥＤ駆動回路は、変形例１〜５と適宜組み合わせることによって、変形例１〜５と同様の効果を奏することができる。当然ながら、この変形例６のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と同様の効果を奏することができる。

Ｖ１０ バッテリ、Ｃ１０ 入力平滑コンデンサ、Ｃ１１ 出力平滑コンデンサ、Ｔ１０ ハイサイドスイッチ、Ｔ１１ ローサイドスイッチ、Ｌ１０ スイッチングインダクタ、Ｄ１０ 第１整流ダイオード、Ｄ１１ 第２整流ダイオード、Ｒ１０ 電流検出抵抗、Ｍ１０ 制御回路、１００ ＬＥＤ、３００ 点灯許可回路、Ｖ２０ 地絡検知用電源、Ｔ２０ 第１トランジスタ、Ｔ２１ 第２トランジスタ、Ｒ２０ 抵抗、

Claims (9)

1. 電源ラインにアノードが接続され、グランドにカソードが接続されたＬＥＤ（１００）を点灯駆動するＬＥＤ駆動装置であって、
   第１電源（Ｖ１０）の電圧を電圧変換してＬＥＤに供給する電力変換装置（１０）と、
   前記ＬＥＤに電流が流れ始める閾値電圧よりも低い電圧の第２電源（Ｖ２０）と、
   前記第２電源の電圧を用いて電流を生成し、生成した電流を前記ＬＥＤのアノード側に供給可能な電流生成部（Ｔ２０，Ｔ２１，Ｒ２０，Ｒ２１）と、
   前記電流生成部からの電流が流れていない場合は、前記ＬＥＤのアノードが地絡していないとみなし、前記電流生成部からの電流が流れている場合は、前記ＬＥＤのアノードが地絡しているとみなす地絡検知部（４０，Ｔ４０，Ｔ４１，Ｒ４２〜Ｒ４４）と、を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
2. 前記電力変換装置は、前記ＬＥＤと並列に設けられた出力側の平滑コンデンサ（Ｃ１１）を含み、
   前記電流生成部は、生成した電流を前記平滑コンデンサに流すことで、前記平滑コンデンサを充電可能であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
3. 前記地絡検知部は、前記ＬＥＤのアノードが地絡していないとみなした場合は、前記電力変換装置の動作を許可し、前記ＬＥＤのアノードが地絡しているとみなした場合は、前記電力変換装置の動作を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ駆動装置。
4. 前記地絡検知部は、
   反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも低い場合に、前記電力変換装置の動作を許可し、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高い場合に、前記電力変換装置の動作を停止するコンパレータ（４０）と、
   前記コンパレータの反転入力端子の電圧を設定する電圧設定回路（Ｔ４０，Ｒ４２〜Ｒ４４）と、を備え、
   前記電圧設定回路は、前記電流生成部からの電流が流れていない場合に、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも低くなるように前記コンパレータの反転入力端子の電圧を設定し、前記電流生成部からの電流が流れている場合に、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高くなるように前記コンパレータの反転入力端子の電圧を設定することを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ駆動装置。
5. 前記地絡検知部は、前記電流生成部からの電流が流れていない場合に、オフして前記電力変換装置の動作を許可し、前記電流生成部からの電流が流れている場合に、オンして前記電力変換装置の動作を停止するスイッチング素子（Ｔ４１）を含むことを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ駆動装置。
6. 前記電流生成部は、カレントミラー回路（Ｔ２０，Ｔ２１，Ｒ２０）によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。
7. 前記電流生成部は、抵抗（Ｒ２１）によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。
8. 前記ＬＥＤのハイサイド側に、前記ＬＥＤに流れる電流を検出するための抵抗（Ｒ１０）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。
9. 前記ＬＥＤのローサイド側に、前記ＬＥＤに流れる電流を検出するための抵抗（Ｒ１０）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。

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