JP6062602B1

JP6062602B1 - Ｌｅｄ駆動回路

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Publication number: JP6062602B1
Application number: JP2016514204A
Authority: JP
Inventors: 勲大城
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-02-23
Filing date: 2015-02-23
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2035-02-23
Also published as: EP3264864A4; US9544958B2; EP3264864A1; JPWO2016135814A1; CA2927030C; CA2927030A1; WO2016135814A1; EP3264864B1; US20160295650A1

Abstract

ＬＥＤ駆動回路は、スイッチ装置の電流経路の一端側が接続される第１の端子と、スイッチ装置の電流経路の他端側が接続される第２の端子であって、第１の端子と第２の端子との間でスイッチ装置とバッテリとが直列に接続される第２の端子と、第１の端子に流れる電流を周期的に検出し、この検出結果に応じた検出信号を第１ノードから出力する検出回路と、検出信号に応じた検出電圧と、閾値電圧とを比較し、この比較結果に応じた比較結果信号を出力する比較回路と、検出回路の電流の検出動作を制御するとともに、比較結果信号に基づいて、ＬＥＤランプの駆動を制御する制御回路と、を備える。

Description

本発明は、ＬＥＤ駆動回路に関する発明である。

従来、自動車や二輪車のヘッドライトやウインカー等をユーザが操作するためのスイッチ装置のオン／オフを検出するための入力回路がある。この従来の入力回路では、スイッチ装置が被水した時のリーク電流によるスイッチ装置のオン／オフの誤検出を防止するため、このリーク電流を接地に逃がしていた。

特に、二輪車のヘッドライトやウインカーのスイッチ装置は、二輪車の構造上、被水し且つリーク電流も大きい。したがって、従来の入力回路は、このリーク電流による誤検出と、誤点灯を防止するため、ランプの配線を工夫しリーク電流をランプに逃がす等の対応を実施している。

また、灯体としてＬＥＤランプを適用する従来技術として、ＬＥＤと並列に抵抗を接続する技術（例えば、特開２００３−６３３０５号参照）、スイッチングしながら検出する技術（特開２０１３−３３６１０）、定電流回路を用いる技術（例えば、特開２０１４−４０１４２参照）、磁石とホールデバイスを用いる技術（例えば、特表２０１４−５３１７１５号参照）がある。

しかしながら、上記従来技術では、抵抗や定電流回路の発熱の対策、サンプリングタイミングの調整、磁石とホールデバイスを用いることによるコストの上昇等が問題となる。

そこで、本発明では、ヘッドライトやウインカー等のＬＥＤランプをユーザが操作するためのスイッチ装置のオン／オフを検出する入力回路であるＬＥＤ駆動装置において、コストを削減しつつスイッチ装置の被水時のリーク電流によるスイッチ装置のオン／オフの誤検出を抑制することを目的とする。

本発明の一態様に係る実施例に従ったＬＥＤ駆動回路は、
機械式のスイッチ装置のオン／オフに応じて、ＬＥＤランプの駆動を制御するＬＥＤ駆動回路であって、
前記スイッチ装置の電流経路の一端側が接続される第１の端子と、
前記スイッチ装置の前記電流経路の他端側との間にバッテリが接続される第２の端子と、
前記第１の端子に流れる電流を周期的に検出し、この検出結果に応じた検出信号を第１ノードから出力する検出回路と、
前記検出信号に応じた検出電圧と、閾値電圧とを比較し、この比較結果に応じた比較結果信号を出力する比較回路と、
前記検出回路の電流の検出動作を制御するとともに、前記比較結果信号に基づいて、前記ＬＥＤランプの駆動を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記比較結果信号が、前記検出電圧が前記閾値電圧以上であることを示す場合には、前記スイッチ装置がオンして前記電流経路の一端と他端との間が導通していると判断し、
一方、前記比較結果信号が、前記検出電圧が前記閾値電圧未満であることを示す場合には、前記スイッチ装置がオフして前記電流経路の一端と他端との間が遮断していると判断し、
前記検出回路は、
一端が前記第１の端子に接続され、前記制御回路によりオン又はオフに制御される第１のスイッチ素子と、
一端が前記第１のスイッチ素子の他端に接続され、他端が前記第１ノードに接続された検出用コンデンサと、
一端が前記第１ノードに接続され、他端が前記第２の端子に接続された検出用抵抗と、
前記第１のスイッチ素子の他端と前記第２の端子との間で、前記検出用抵抗および前記検出用コンデンサと並列に接続されるように、一端が前記第１のスイッチ素子の他端に接続され、他端が前記第２の端子に接続された放電用抵抗と、を備え、
前記制御回路は、
前記第１のスイッチ素子を周期的にオンとオフを切り換えるように制御し、
前記検出回路は、
前記第１ノードから前記検出信号を出力する
ことを特徴とする。

前記ＬＥＤ駆動回路において、
前記検出回路は、
前記第１のスイッチ素子の他端と前記第２の端子との間で、前記放電用抵抗と直列に接続された第２のスイッチ素子をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第１のスイッチ素子をオンする場合は、前記第２のスイッチ素子をオフするように制御し、
また、前記第１のスイッチ素子をオフする場合は、前記第２のスイッチ素子をオンするように制御する
ことを特徴とする。

前記ＬＥＤ駆動回路において、
前記検出信号のピーク電圧を保持し、この保持した前記ピーク電圧を前記検出電圧として第２ノードから出力するピークホールド回路をさらに備えることを特徴とする。

前記ＬＥＤ駆動回路において、
前記ピークホールド回路は、
アノードが前記第１ノードに接続され、カソードが前記第２ノードに接続された保持用ダイオードと、
前記第２ノードと前記第２の端子との間に接続された保持用コンデンサと、を備えることを特徴とする。

前記ＬＥＤ駆動回路において、
前記比較回路は、
前記第１の端子と前記第２の端子との間の電圧を分圧した分圧電圧を前記閾値電圧として出力する分圧回路と、
前記検出電圧と前記閾値電圧とが入力され、前記検出電圧と前記閾値電圧とを比較し、この比較結果に応じて前記比較結果信号を出力するコンパレータと、を備える
ことを特徴とする。

前記ＬＥＤ駆動回路において、
前記分圧回路は、
一端が前記第１の端子に接続され、他端が分圧ノードに接続された第１の分圧抵抗と、
一端が前記分圧ノードに接続され、他端が第２の端子に接続された第２の分圧抵抗と、を備え、
前記分圧回路は、前記分圧ノードの電圧を前記閾値電圧として出力することを特徴とする。

前記ＬＥＤ駆動回路において、
前記閾値電圧は、前記スイッチ装置がオフし且つ前記電流経路にリーク電流が流れている状態において、前記制御回路が前記第１のスイッチ素子を周期的にオンとオフを切り換えることで前記検出回路が出力する前記検出信号のピーク電圧である前記検出電圧よりも、高くなるように設定されている
ことを特徴とする。

前記ＬＥＤ駆動回路において、
前記閾値電圧は、前記スイッチ装置がオンしている状態において、前記制御回路が前記第１のスイッチ素子を周期的にオンとオフを切り換えることで前記検出回路が出力する前記検出信号のピーク電圧である前記検出電圧よりも、低くなるように設定されている
ことを特徴とする。

前記ＬＥＤ駆動回路において、
前記バッテリの正極側が前記第１の端子に接続され、前記バッテリの負極側が前記第２の端子に接続されるように、前記スイッチ装置と前記バッテリとは、前記第１の端子と前記第２の端子との間で直列に接続されている
ことを特徴とする。

前記ＬＥＤ駆動回路において、
前記検出用コンデンサの容量値は、前記保持用コンデンサの容量値よりも大きいことを特徴とする。

前記ＬＥＤ駆動回路において、
前記スイッチ装置が被水することにより、前記スイッチ装置がオフした状態で、前記スイッチ装置の前記電流経路にリーク電流が流れることを特徴とする。

前記ＬＥＤ駆動回路において、
前記ＬＥＤ駆動回路は、二輪車に積載され、
前記ＬＥＤランプは、前記二輪車のヘッドライト、又は、前記二輪車のウインカーであり、
前記スイッチ装置は、ユーザにより操作され且つ前記ＬＥＤランプの駆動を制御するための前記二輪車のハンドルスイッチである
ことを特徴とする。

前記ＬＥＤ駆動回路において、
前記第１の端子に接続され、前記第１の端子から入力された電流に基づいて、前記制御回路に電力を供給する電源回路をさらに備え、
前記電源回路は、前記スイッチ装置がオンした状態のとき、又は前記スイッチ装置がオフし且つ前記電流経路にリーク電流が流れた状態のとき、前記第１の端子から入力された電流で動作し且つ前記第１の端子から入力された電流に基づいて前記制御回路に電力を供給し、
前記制御回路は、前記電源回路から供給される電力で、動作するとともに前記ＬＥＤランプを駆動する
ことを特徴とする。

前記ＬＥＤ駆動回路において、
前記第１のスイッチ素子は、ソースが前記第１の端子に接続され、ドレインが前記検出用コンデンサの一端に接続され、前記制御回路によりゲート電圧が制御されるｐＭＯＳトランジスタである
ことを特徴とする。

本発明の一態様に係るＬＥＤ駆動回路は、機械式のスイッチ装置のオン／オフに応じて、ＬＥＤランプの駆動を制御するＬＥＤ駆動回路であって、前記スイッチ装置の電流経路の一端側が接続される第１の端子と、前記スイッチ装置の前記電流経路の他端側が接続される第２の端子であって、前記第１の端子と前記第２の端子との間で前記スイッチ装置とバッテリとが直列に接続される、前記第２の端子と、前記第１の端子に流れる電流を周期的に検出し、この検出結果に応じた検出信号を第１ノードから出力する検出回路と、前記検出信号に応じた検出電圧と、閾値電圧と、を比較し、この比較結果に応じた比較結果信号を出力する比較回路と、前記検出回路の電流の検出動作を制御するとともに、前記比較結果信号に基づいて、前記ＬＥＤランプの駆動を制御する制御回路と、を備える。

さらに、前記制御回路は、前記比較結果信号が、前記検出電圧が前記閾値電圧以上であることを示す場合には、前記スイッチ装置がオンして前記電流経路の一端と他端との間が導通していると判断し、一方、前記比較結果信号が、前記検出電圧が前記閾値電圧未満であることを示す場合には、前記スイッチ装置がオフして前記電流経路の一端と他端との間が遮断していると判断する。

これにより、スイッチ装置の被水時のリーク電流に拘わらず、スイッチ装置のオン／オフを検出することができる。

また、本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、検出のタイミングの調整やホールデバイス等の高価な素子を用いる必要が無い。さらに、本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、比較的安価な機械式のスイッチ装置（防水機能が低いスイッチ装置等）に適用できるため、コストの低減を図ることができる。

すなわち、本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、コストを削減しつつスイッチ装置の被水時のリーク電流によるスイッチ装置のオン／オフの誤検出を抑制することができる。

図１は、第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動システム１０００の構成の一例を示す図である。図２は、図１に示すＬＥＤ駆動回路１００の動作波形の一例を示す波形図である。図３は、図１に示すＬＥＤ駆動回路１００の動作波形の他の例を示す波形図である。図４は、第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動システム２０００の構成の一例を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面に基づいて説明する。

第１の実施形態

第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動システム１０００（図１）は、バッテリＢと、このバッテリＢに接続された機械式のスイッチ装置ＳＷと、ＬＥＤランプ１０１と、機械式のスイッチ装置ＳＷのオン／オフに応じて、ＬＥＤランプ１０１の駆動を制御するＬＥＤ駆動回路１００と、を備える。

このＬＥＤ駆動システム１０００は、例えば、二輪車に積載される。この場合、例えば、ＬＥＤランプ１０１は、当該二輪車のヘッドライト、又は、当該二輪車のウインカーである。さらに、この場合、スイッチ装置ＳＷは、ユーザにより操作され且つＬＥＤランプ１０１の駆動を制御するための当該二輪車のハンドルスイッチである。

ここで、例えば、機械式であるスイッチ装置ＳＷが被水することにより、スイッチ装置ＳＷがオフした状態で、スイッチ装置ＳＷの電流経路にリーク電流が流れる。

また、ＬＥＤ駆動回路１００は、スイッチ装置ＳＷの電流経路の一端側が接続される第１の端子Ｔ１と、スイッチ装置ＳＷの電流経路の他端側が接続される第２の端子Ｔ２と、を備える（図１）。

そして、この第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２との間でスイッチ装置ＳＷとバッテリＢとが直列に接続されている。この図１の例では、スイッチ装置ＳＷの電流経路の一端が第１の端子Ｔ１に接続され、スイッチ装置ＳＷの電流経路の他端がバッテリＢの正極に接続され、バッテリＢの負極が第２の端子Ｔ２に接続されている。

すなわち、バッテリＢの正極側が第１の端子Ｔ１に接続され、バッテリＢの負極側が第２の端子Ｔ２に接続されるように、スイッチ装置ＳＷとバッテリＢとは、第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２との間で直列に接続されている。

なお、図１の例では、第２の端子Ｔ２は、接地されている。

また、ＬＥＤ駆動回路１００は、第１の端子Ｔ１に流れる電流を周期的に検出し、この検出結果に応じた検出信号ＳＸを第１ノードＮ１から出力する検出回路ＤＣを備える。さらに、ＬＥＤ駆動回路１００は、該検出信号ＳＸに応じた検出電圧ＶＺと、閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、この比較結果に応じた比較結果信号Ｓｏを出力する比較回路ＣＣを備える。

また、ＬＥＤ駆動回路１００は、検出信号ＳＸのピーク電圧を保持し、この保持したピーク電圧を検出電圧ＶＺとして第２ノードＮ２から出力するピークホールド回路ＨＣをさらに備える。さらに、ＬＥＤ駆動回路１００は、検出回路ＤＣの電流の検出動作を制御するとともに、比較結果信号Ｓｏに基づいて、ＬＥＤランプ１０１の駆動を制御する制御回路ＣＯＮと、を備える。

また、ＬＥＤ駆動回路１００は、第１の端子Ｔ１に接続され、第１の端子Ｔ１から入力された電流に基づいて、制御回路ＣＯＮに電力を供給する電源回路ＳＣを備える。

ここで、図１の例では、検出回路ＤＣは、一端が第１の端子Ｔ１に接続され、制御回路ＣＯＮによりオン又はオフに制御される第１のスイッチ素子Ｑ１と、一端が第１のスイッチ素子Ｑ１の他端に接続され、他端が第１ノードＮ１に接続された検出用コンデンサＣＸと、を備える。

さらに、検出回路ＤＣは、一端が第１ノードＮ１に接続され、他端が第２の端子Ｔ２に接続された検出用抵抗ＲＸと、一端が第１のスイッチ素子Ｑ１の他端に接続され、他端が第２の端子Ｔ２に接続された放電用抵抗ＲＹと、を備える。

なお、第１のスイッチ素子Ｑ１は、例えば、図１に示すように、ソースが第１の端子Ｔ１に接続され、ドレインが検出用コンデンサＣＸの一端に接続されたｐＭＯＳトランジスタである。このｐＭＯＳトランジスタは、制御回路ＣＯＮが出力する制御信号により（プリドライブ回路ＰＣが出力するゲート信号ＳＧ１により）ゲート電圧が制御される。すなわち、このｐＭＯＳトランジスタは、ゲート信号ＳＧ１により、オン又はオフに制御される。

また、検出用抵抗ＲＸは、検出用コンデンサＣＸに流れる電流ＩＸを検出するための抵抗である。

また、放電用抵抗ＲＹは、第１のスイッチ素子Ｑ１の他端と第２の端子Ｔ２との間で、検出用抵抗ＲＸおよび検出用コンデンサＣＸと並列に接続されている。この放電用抵抗ＲＹは、検出用コンデンサＣＸに充電された電荷を放電するための抵抗である。

このような構成を有する検出回路ＤＣは、第１ノードＮ１から検出信号ＳＸを出力する。すなわち、検出信号ＳＸは、第１ノードＮ１の電圧である。

ここで、例えば、スイッチ装置ＳＷがオフし且つスイッチ装置ＳＷの電流経路にリーク電流が流れている状態、又は、スイッチ装置ＳＷがオンし且つスイッチ装置ＳＷの電流経路に電流が流れている状態において（すなわち、第１の端子Ｔ１から電流が流れる状態において）、第１のスイッチ素子Ｑ１がオンすると、第１の端子Ｔ１から電流ＩＸが検出用コンデンサＣＸに流れ、検出用コンデンサＣＸが充電される。

そして、第１のスイッチ素子Ｑ１がオフすると、検出用コンデンサＣＸに充電された電荷が放電用抵抗ＲＹから放電される。

なお、スイッチ装置ＳＷがオフし且つスイッチ装置ＳＷの電流経路にリーク電流が流れていない状態において（すなわち、第１の端子Ｔ１から電流が流れない状態において）は、第１のスイッチ素子Ｑ１がオンしても、第１の端子Ｔ１から電流ＩＸが検出用コンデンサＣＸに流れず、検出用コンデンサＣＸが充電されない。

また、既述のように、ピークホールド回路ＨＣは、検出信号ＳＸのピーク電圧を保持し、この保持したピーク電圧を検出電圧ＶＺとして第２ノードＮ２から出力する。

このピークホールド回路ＨＣは、例えば、図１に示すように、アノードが第１ノードＮ１に接続され、カソードが第２ノードＮ２に接続された保持用ダイオードＤＺと、第２ノードＮ２と第２の端子Ｔ２との間に接続された保持用コンデンサＣＺと、を備える。

なお、既述の検出用コンデンサＣＸの容量値は、この保持用コンデンサＣＺの容量値よりも大きくなるように設定されている。

ここで、検出信号ＳＸの電圧（検出抵抗ＲＸの両端間の電圧ＶＸ）のピーク電圧は、保持用ダイオードＤＺを介して保持用コンデンサＣＺにピークホールドされる。

このとき、例えば、スイッチ装置ＳＷがオンしている状態の場合、保持用コンデンサＣＺの両端間の電圧ＶＺは、バッテリＢの電圧程度になる。一方、スイッチ装置ＳＷがオフし且つスイッチ装置ＳＷの電流経路にリーク電流が流れている状態では、保持用コンデンサＣＺの両端間の電圧ＶＺは、検出用コンデンサＣＸに流れる電流ＩＸが小さいため、低く抑えられる。

また、既述のように、比較回路ＣＣは、該検出信号ＳＸに応じた検出電圧ＶＺと、閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、この比較結果に応じた比較結果信号Ｓｏを出力する。

例えば、比較回路ＣＣは、検出電圧ＶＺと、閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、検出電圧ＶＺが閾値電圧Ｖｔｈ以上である場合には、“Ｈｉｇｈ”レベルの比較結果信号Ｓｏを出力する。一方、比較回路ＣＣは、検出電圧ＶＺと、閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、検出電圧ＶＺが閾値電圧Ｖｔｈ未満である場合には、“Ｌｏｗ”レベルの比較結果信号Ｓｏを出力する。

この比較回路ＣＣは、例えば、図１に示すように、第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２との間の電圧を分圧した分圧電圧を閾値電圧Ｖｔｈとして出力する分圧回路ＲＤと、検出電圧ＶＺと閾値電圧Ｖｔｈとが入力され、検出電圧ＶＺと閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、この比較結果に応じて比較結果信号Ｓｏを出力するコンバータＣＯＭＰと、を備える。

ここで、分圧回路ＲＤは、例えば、図１に示すように、一端が第１の端子Ｔ１に接続され、他端が分圧ノードＮＤに接続された第１の分圧抵抗ＲＤ１と、一端が分圧ノードＮＤに接続され、他端が第２の端子Ｔ２に接続された第２の分圧抵抗ＲＤ２と、を備える。

分圧回路ＲＤは、分圧ノードＮＤの電圧を閾値電圧Ｖｔｈとして出力する。

さらに、比較回路ＣＣは、第１の端子Ｔ１とコンバータＣＯＭＰの出力との間に接続された出力抵抗Ｒｏと、第２ノードＮ２とコンバータＣＯＭＰの入力との間に接続された保護用抵抗ＲＡとを備える。
なお、この図１に示す比較回路ＣＣは、コンバータＣＯＭＰを用いて構成しているが、電圧を比較することが可能な他のトランジスタ等の回路を用いて構成するようにしてもよい。

また、既述のように、制御回路ＣＯＮは、検出回路ＤＣの電流の検出動作を制御するとともに、比較結果信号Ｓｏに基づいて、ＬＥＤランプ１０１の駆動を制御する。

この制御回路ＣＯＮは、第１のスイッチ素子Ｑ１を周期的にオンとオフを切り換えるように制御する。

また、制御回路ＣＯＮは、比較結果信号Ｓｏが、検出電圧ＶＺが閾値電圧Ｖｔｈ以上であることを示す場合には、スイッチ装置ＳＷがオンしてスイッチ装置ＳＷの電流経路の一端と他端との間が導通していると判断する。

この場合、制御回路ＣＯＮは、例えば、ＬＥＤランプ１０１に駆動電流を供給することで、ＬＥＤランプ１０１を点灯させる。

一方、制御回路ＣＯＮは、比較結果信号Ｓｏが、検出電圧ＶＺが閾値電圧Ｖｔｈ未満であることを示す場合には、スイッチ装置ＳＷがオフしてスイッチ装置ＳＷの電流経路の一端と他端との間が遮断していると判断する。

この場合、制御回路ＣＯＮは、例えば、ＬＥＤランプ１０１へ駆動電流を供給しないことで、ＬＥＤランプ１０１を消灯させる。

なお、閾値電圧Ｖｔｈは、スイッチ装置ＳＷがオフし且つスイッチ装置ＳＷの電流経路にリーク電流が流れている状態において、制御回路ＣＯＮが第１のスイッチ素子Ｑ１を周期的にオンとオフを切り換えることで検出回路ＤＣが出力する検出信号ＳＸのピーク電圧である検出電圧ＶＺよりも、高くなるように設定されている。

これにより、制御回路ＣＯＮは、比較結果信号Ｓｏが、検出電圧ＶＺが閾値電圧Ｖｔｈ以上であることを示す場合には、スイッチ装置ＳＷがオンしてスイッチ装置ＳＷの電流経路の一端と他端との間が導通していると判断することができる。

さらに、閾値電圧Ｖｔｈは、スイッチ装置ＳＷがオンしている状態において、制御回路ＣＯＮが第１のスイッチ素子Ｑ１を周期的にオンとオフを切り換えることで検出回路ＤＣが出力する検出信号ＳＸのピーク電圧である検出電圧ＶＺよりも、低くなるように設定されている。

これにより、制御回路ＣＯＮは、比較結果信号Ｓｏが、検出電圧ＶＺが閾値電圧Ｖｔｈ未満であることを示す場合には、スイッチ装置ＳＷがオフしてスイッチ装置ＳＷの電流経路の一端と他端との間が遮断していると判断することができる。

ここで、ＬＥＤ駆動回路１００は、制御回路ＣＯＮが出力した第１のスイッチ素子Ｑ１を制御するための制御信号に応じて、ｐＭＯＳトランジスタのゲート信号ＳＧ１を制御（第１のスイッチ素子Ｑ１を駆動）するプリドライブ回路ＰＣを備える。なお、このプリドライブ回路ＰＣは、省略されてもよい。すなわち、制御回路ＣＯＮが、直接、ゲート信号ＳＧ１を出力して、第１のスイッチ素子Ｑ１を制御するようにしてもよい。

また、ＬＥＤ駆動回路１００は、比較回路ＣＣが出力した比較結果信号Ｓｏを処理して制御回路ＣＯＮに出力するインターフェイス回路ＩＣをさらに備える。すなわち、制御回路ＣＯＮは、比較回路ＣＣから、このインターフェイス回路ＩＣを介して、比較結果信号Ｓｏが入力される。なお、このインターフェイス回路ＩＣは、省略されてもよい。

また、既述のように、ＬＥＤ駆動回路１００は、より確実にスイッチ装置ＳＷのオン／オフを検出するため、ピークホールド回路ＨＣを備えるが、例えば、パルス信号がフィードバックされるか否かでスイッチ装置ＳＷのオン／オフを検出できれば、ピークホールド回路ＨＣを省略してもよい。

ここで、既述のように、電源回路ＳＣは、第１の端子Ｔ１に接続され、第１の端子Ｔ１から入力された電流に基づいて、制御回路ＣＯＮに電力を供給する。

この電源回路ＳＣは、スイッチ装置ＳＷがオンした状態のとき、又はスイッチ装置ＳＷがオフし且つスイッチ装置ＳＷの電流経路にリーク電流が流れた状態のとき、第１の端子Ｔ１から入力された電流で動作する。そして、電源回路ＳＣは、第１の端子Ｔ１から入力された電流に基づいて制御回路ＣＯＮに電力を供給する。

このとき、制御回路ＣＯＮは、電源回路ＳＣから供給される電力で、動作するとともにＬＥＤランプを駆動する。
さらに、制御回路ＣＯＮは、プリドライブ回路ＰＣにパルス信号を出力して、検出回路ＤＣの第１のスイッチ素子Ｑ１を周期的にスイッチングする。

なお、該パルス信号は、例えば、周波数が１０〜２００HＺ、オンデューティが1％〜10％程度が望ましい。すなわち、制御回路ＣＯＮによる第１のスイッチ素子Ｑ１のスイッチングの周波数が１０〜２００HＺ、そのオンデューティが1％〜10％程度になる。
次に、以上のような構成を有するＬＥＤ駆動回路１００の動作の一例について、図２、図３を用いて説明する。

例えば、図２は、スイッチ装置ＳＷがオンしている状態からスイッチ装置ＳＷがオフし且つスイッチ装置ＳＷの電流経路にリーク電流が流れない状態に遷移する場合の波形を示す。

電源回路ＳＣは、スイッチ装置ＳＷがオンした状態のとき、第１の端子Ｔ１から入力された電流で動作する。そして、電源回路ＳＣは、第１の端子Ｔ１から入力された電流に基づいて制御回路ＣＯＮに電力を供給する。

そして、制御回路ＣＯＮは、検出回路ＤＣの第１のスイッチ素子Ｑ１を周期的にスイッチングする（図２の時刻ｔ２以前）。

例えば、時刻ｔ１において、第１のスイッチ素子Ｑ１がオンに制御されると、検出用コンデンサＣＸに電流ＩＸが流れて、検出用コンデンサＣＸが充電される。これにより、検出抵抗ＲＸの両端間の電圧ＶＸ（検出信号ＳＸの電圧）が上昇する。

そして、ピークホールド回路ＨＣは、検出抵抗ＲＸの両端間の電圧ＶＸのピーク電圧を保持し、この保持したピーク電圧を検出電圧ＶＺとして第２ノードＮ２から出力する。

なお、スイッチ装置ＳＷがオンしている状態の場合、保持用コンデンサＣＺの両端間の電圧ＶＺは、バッテリＢの電圧程度になる。

そして、比較回路ＣＣは、検出電圧ＶＺと、閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、検出電圧ＶＺが閾値電圧Ｖｔｈ以上であるので、“Ｈｉｇｈ”レベルの比較結果信号Ｓｏを出力する。

そして、制御回路ＣＯＮは、比較結果信号Ｓｏが、検出電圧ＶＺが閾値電圧Ｖｔｈ以上であることを示すので、スイッチ装置ＳＷがオンしてスイッチ装置ＳＷの電流経路の一端と他端との間が導通していると判断する。

その後、図２の時刻ｔ２において、ユーザによりスイッチ装置ＳＷがオフに操作される。これにより、電源回路ＳＣの動作が停止し、制御回路ＣＯＮも停止して、ＬＥＤランプ１０１に駆動電流が供給されず、ＬＥＤランプ１０１が消灯する。

なお、スイッチ装置ＳＷがオフし且つスイッチ装置ＳＷの電流経路にリーク電流が流れない状態では、保持用コンデンサＣＺの両端間の電圧ＶＺは、検出用コンデンサＣＸに流れる電流ＩＸが流れないため、ゼロになる。

次に、図３は、スイッチ装置ＳＷがオンしている状態からスイッチ装置ＳＷがオフし且つスイッチ装置ＳＷの電流経路にリーク電流が流れる状態に遷移する場合の波形を示す。

既述のように、電源回路ＳＣは、スイッチ装置ＳＷがオンした状態のとき、第１の端子Ｔ１から入力された電流で動作する。そして、電源回路ＳＣは、第１の端子Ｔ１から入力された電流に基づいて制御回路ＣＯＮに電力を供給する。

そして、制御回路ＣＯＮは、検出回路ＤＣの第１のスイッチ素子Ｑ１を周期的にスイッチングする（図３の時刻ｔ２以前）。この図３の時刻ｔ２までの動作は、図２と同様である。

その後、図３の時刻ｔ２において、ユーザによりスイッチ装置ＳＷがオフに操作される。このとき、例えば、スイッチ装置ＳＷが被水して、スイッチ装置ＳＷがオフし且つスイッチ装置ＳＷの電流経路にリーク電流が流れる状態になるものとする。

このスイッチ装置ＳＷがオフし且つスイッチ装置ＳＷの電流経路にリーク電流が流れる状態では、電源回路ＳＣは、第１の端子Ｔ１から入力された電流で動作する。そして、電源回路ＳＣは、第１の端子Ｔ１から入力された電流に基づいて制御回路ＣＯＮに電力を供給する。

そして、制御回路ＣＯＮは、検出回路ＤＣの第１のスイッチ素子Ｑ１を周期的にスイッチングする（図３の時刻ｔ２以降）。

例えば、時刻ｔ３、ｔ５において、第１のスイッチ素子Ｑ１がオンに制御されると、検出用コンデンサＣＸに電流ＩＸが流れて、検出用コンデンサＣＸが充電される。これにより、検出抵抗ＲＸの両端間の電圧ＶＸ（検出信号ＳＸの電圧）が上昇する。

なお、リーク電流に基づいて流れる電流ＩＸは、スイッチ装置ＳＷがオンしているときと比較して小さい。このため、検出抵抗ＲＸの両端間の電圧ＶＸ（検出信号ＳＸの電圧）が上昇も、スイッチ装置ＳＷがオンしているときと比較して小さい。

ここで、スイッチ装置ＳＷがオフし且つスイッチ装置ＳＷの電流経路にリーク電流が流れている状態では、保持用コンデンサＣＺの両端間の電圧ＶＺは、検出用コンデンサＣＸに流れる電流ＩＸが小さいため、低く抑えられる。

これにより、比較回路ＣＣは、検出電圧ＶＺと、閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、検出電圧ＶＺが閾値電圧Ｖｔｈ未満になると、“Ｌｏｗ”レベルの比較結果信号Ｓｏを出力する（図３の時刻ｔ４）。

そして、制御回路ＣＯＮは、比較結果信号Ｓｏが、検出電圧ＶＺが閾値電圧Ｖｔｈ未満であることを示すので、スイッチ装置ＳＷがオフしてスイッチ装置ＳＷの電流経路の一端と他端との間が遮断していると判断する。

このように、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路１００は、例えば、防水性が低い比較的安価な機械式のスイッチ装置ＳＷを用いた場合に、被水によりリーク電流が流れても、スイッチ装置ＳＷのオン／オフをより確実に検出することができる。そして、ＬＥＤ駆動回路１００は、ＬＥＤランプをスイッチ装置のオン／オフに応じて点灯させることができる。
以上のように、本発明の一態様に係るＬＥＤ駆動回路は、機械式のスイッチ装置のオン／オフに応じて、ＬＥＤランプの駆動を制御するＬＥＤ駆動回路であって、スイッチ装置の電流経路の一端側が接続される第１の端子と、スイッチ装置の電流経路の他端側が接続される第２の端子であって、第１の端子と第２の端子との間でスイッチ装置とバッテリとが直列に接続される、第２の端子と、第１の端子に流れる電流を周期的に検出し、この検出結果に応じた検出信号を第１ノードから出力する検出回路と、検出信号に応じた検出電圧と、閾値電圧と、を比較し、この比較結果に応じた比較結果信号を出力する比較回路と、検出回路の電流の検出動作を制御するとともに、比較結果信号に基づいて、ＬＥＤランプの駆動を制御する制御回路と、を備える。

さらに、制御回路は、比較結果信号が、検出電圧が閾値電圧以上であることを示す場合には、スイッチ装置がオンして電流経路の一端と他端との間が導通していると判断し、一方、比較結果信号が、検出電圧が閾値電圧未満であることを示す場合には、スイッチ装置がオフして電流経路の一端と他端との間が遮断していると判断する。

そして、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路は、ヘッドライトやウインカー等のＬＥＤランプをユーザが操作するためのスイッチ装置のオン／オフをより確実に検出して、ＬＥＤランプをスイッチ装置のオン／オフに応じて点灯させることができる。

第２の実施形態

本第２の実施形態では、検出回路の構成が第１の実施形態と異なるＬＥＤ駆動回路の構成の一例について説明する。図４は、第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動システム２０００の構成の一例を示す回路図である。なお、この図４において、図１と同じ符号は、第１の実施形態と同様の構成を示し、説明を省略する。

第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動システム２０００（図４）は、バッテリＢと、このバッテリＢに接続された機械式のスイッチ装置ＳＷと、ＬＥＤランプ１０１と、機械式のスイッチ装置ＳＷのオン／オフに応じて、ＬＥＤランプ１０１の駆動を制御するＬＥＤ駆動回路２００と、を備える。

この第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路２００は、第１の実施形態のＬＥＤ駆動回路１００と比較して、検出回路ＤＣの構成が異なる。

この検出回路ＤＣは、一端が第１の端子Ｔ１に接続され、制御回路ＣＯＮによりオン又はオフに制御される第１のスイッチ素子Ｑ１と、一端が第１のスイッチ素子Ｑ１の他端に接続され、他端が第１ノードＮ１に接続された検出用コンデンサＣＸと、一端が第１ノードＮ１に接続され、他端が第２の端子Ｔ２に接続された検出用抵抗ＲＸと、一端が第１のスイッチ素子Ｑ１の他端に接続され、他端が第２の端子Ｔ２に接続された放電用抵抗ＲＹと、第１のスイッチ素子Ｑ１の他端と第２の端子Ｔ２との間で、放電用抵抗ＲＹと直列に接続された第２のスイッチ素子Ｑ２と、を備える。

すなわち、この検出回路ＤＣは、第１の実施形態と比較して、第２のスイッチ素子Ｑ２をさらに備える。なお、図４の例では、第２のスイッチ素子Ｑ２は、第１のスイッチ素子Ｑ１の他端と第２の端子Ｔ２との間で、放電用抵抗ＲＹと直列に接続され、制御回路ＣＯＮによりゲート電圧が制御されるｎＭＯＳトランジスタである。

ここで、制御回路ＣＯＮは、プリドライブ回路ＰＣを介して、例えば、第１のゲート信号ＳＧ１により第１のスイッチ素子Ｑ１をオンする場合は、第２のゲート信号ＳＧ２により第２のスイッチ素子Ｑ２をオフするように制御する。

一方、制御回路ＣＯＮは、プリドライブ回路ＰＣを介して、第１のゲート信号ＳＧ１により第１のスイッチ素子Ｑ１をオフする場合は、第２のゲート信号ＳＧ２により第２のスイッチ素子Ｑ２をオンするように制御する。

この第２のスイッチ素子Ｑ２の動作により、第１のスイッチ素子Ｑ１がオフのときのみ、検出用コンデンサＣＸが放電することなる。これにより、検出用コンデンサＣＸの充放電の効率を向上させることができる。

このＬＥＤ駆動回路２００のその他の構成は、図１に示すＬＥＤ駆動回路１００と同様である。

そして、以上のような構成を有するＬＥＤ駆動回路２００のその他の動作特性は、第１の実施形態と同様である。

すなわち、本第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路によれば、第１の実施形態と同様に、コストを削減しつつスイッチ装置の被水時のリーク電流によるスイッチ装置のオン／オフの誤検出を抑制することができる。

なお、既述の実施形態で説明したＬＥＤ駆動回路は、例えば、二輪車のヘッドライトやウインカー等のＬＥＤランプをユーザが操作するためのスイッチ装置のオン／オフを検出する場合について説明したが、実施形態は、これに限られるものではない。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims

機械式のスイッチ装置のオン／オフに応じて、ＬＥＤランプの駆動を制御するＬＥＤ駆動回路であって、
前記スイッチ装置の電流経路の一端側が接続される第１の端子と、
前記スイッチ装置の前記電流経路の他端側との間にバッテリが接続される第２の端子と、
前記第１の端子に流れる電流を周期的に検出し、この検出結果に応じた検出信号を第１ノードから出力する検出回路と、
前記検出信号に応じた検出電圧と、閾値電圧とを比較し、この比較結果に応じた比較結果信号を出力する比較回路と、
前記検出回路の電流の検出動作を制御するとともに、前記比較結果信号に基づいて、前記ＬＥＤランプの駆動を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記比較結果信号が、前記検出電圧が前記閾値電圧以上であることを示す場合には、前記スイッチ装置がオンして前記電流経路の一端と他端との間が導通していると判断し、
一方、前記比較結果信号が、前記検出電圧が前記閾値電圧未満であることを示す場合には、前記スイッチ装置がオフして前記電流経路の一端と他端との間が遮断していると判断し、
前記検出回路は、
一端が前記第１の端子に接続され、前記制御回路によりオン又はオフに制御される第１のスイッチ素子と、
一端が前記第１のスイッチ素子の他端に接続され、他端が前記第１ノードに接続された検出用コンデンサと、
一端が前記第１ノードに接続され、他端が前記第２の端子に接続された検出用抵抗と、
前記第１のスイッチ素子の他端と前記第２の端子との間で、前記検出用抵抗および前記検出用コンデンサと並列に接続されるように、一端が前記第１のスイッチ素子の他端に接続され、他端が前記第２の端子に接続された放電用抵抗と、を備え、
前記制御回路は、
前記第１のスイッチ素子を周期的にオンとオフを切り換えるように制御し、
前記検出回路は、
前記第１ノードから前記検出信号を出力する
ことを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
前記検出回路は、
前記第１のスイッチ素子の他端と前記第２の端子との間で、前記放電用抵抗と直列に接続された第２のスイッチ素子をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第１のスイッチ素子をオンする場合は、前記第２のスイッチ素子をオフするように制御し、
また、前記第１のスイッチ素子をオフする場合は、前記第２のスイッチ素子をオンするように制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記検出信号のピーク電圧を保持し、この保持した前記ピーク電圧を前記検出電圧として第２ノードから出力するピークホールド回路をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記ピークホールド回路は、
アノードが前記第１ノードに接続され、カソードが前記第２ノードに接続された保持用ダイオードと、
前記第２ノードと前記第２の端子との間に接続された保持用コンデンサと、を備えることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記比較回路は、
前記第１の端子と前記第２の端子との間の電圧を分圧した分圧電圧を前記閾値電圧として出力する分圧回路と、
前記検出電圧と前記閾値電圧とが入力され、前記検出電圧と前記閾値電圧とを比較し、この比較結果に応じて前記比較結果信号を出力するコンパレータと、を備える
ことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記分圧回路は、
一端が前記第１の端子に接続され、他端が分圧ノードに接続された第１の分圧抵抗と、
一端が前記分圧ノードに接続され、他端が第２の端子に接続された第２の分圧抵抗と、を備え、
前記分圧回路は、前記分圧ノードの電圧を前記閾値電圧として出力することを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記閾値電圧は、前記スイッチ装置がオフし且つ前記電流経路にリーク電流が流れている状態において、前記制御回路が前記第１のスイッチ素子を周期的にオンとオフを切り換えることで前記検出回路が出力する前記検出信号のピーク電圧である前記検出電圧よりも、高くなるように設定されている
ことを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記閾値電圧は、前記スイッチ装置がオンしている状態において、前記制御回路が前記第１のスイッチ素子を周期的にオンとオフを切り換えることで前記検出回路が出力する前記検出信号のピーク電圧である前記検出電圧よりも、低くなるように設定されている
ことを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記バッテリの正極側が前記第１の端子に接続され、前記バッテリの負極側が前記第２の端子に接続されるように、前記スイッチ装置と前記バッテリとは、前記第１の端子と前記第２の端子との間で直列に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記検出用コンデンサの容量値は、前記保持用コンデンサの容量値よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記スイッチ装置が被水することにより、前記スイッチ装置がオフした状態で、前記スイッチ装置の前記電流経路にリーク電流が流れることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記ＬＥＤ駆動回路は、二輪車に積載され、
前記ＬＥＤランプは、前記二輪車のヘッドライト、又は、前記二輪車のウインカーであり、
前記スイッチ装置は、ユーザにより操作され且つ前記ＬＥＤランプの駆動を制御するための前記二輪車のハンドルスイッチである
ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記第１の端子に接続され、前記第１の端子から入力された電流に基づいて、前記制御回路に電力を供給する電源回路をさらに備え、
前記電源回路は、前記スイッチ装置がオンした状態のとき、又は前記スイッチ装置がオフし且つ前記電流経路にリーク電流が流れた状態のとき、前記第１の端子から入力された電流で動作し且つ前記第１の端子から入力された電流に基づいて前記制御回路に電力を供給し、
前記制御回路は、前記電源回路から供給される電力で、動作するとともに前記ＬＥＤランプを駆動する
ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
前記第１のスイッチ素子は、ソースが前記第１の端子に接続され、ドレインが前記検出用コンデンサの一端に接続され、前記制御回路によりゲート電圧が制御されるｐＭＯＳトランジスタである
ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。