JP6139360B2 - 光源駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源を点灯制御する光源駆動装置に関する。

近年、従来の白熱電球や蛍光灯に代わって、光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いるＬＥＤ照明器具が普及しはじめている。これはＬＥＤが、長寿命かつ低消費電力であり、蛍光灯における水銀のように環境汚染物質が使用されず、更に耐衝撃性と高速応答性とを有しているためである。このＬＥＤ照明器具は、複数のＬＥＤ発光素子を備えており、各ＬＥＤ発光素子に対して直流電圧を印加し、所定の定電流を流すことで発光する。このように、ＬＥＤ照明器具には、各ＬＥＤ発光素子に所定の定電流を通電するＬＥＤ駆動回路が必要である。

特許文献１の課題には、「コントロールＩＣを使用せず、低コスト化に適するとともに、電圧変動の大きな非安定化直流入力電源に適応しながら、ＬＥＤを安定かつ効率良く点灯駆動することができる自励式ＬＥＤ駆動回路を提供する。」と記載され、解決手段には、「互いに磁気結合された第１コイルＬ１と第２コイルＬ２を有する発振トランスＴ１と、この発振トランスによって発振回路を形成する第１トランジスタＱ１と、この第１トランジスタＱ１の制御信号入力回路に並列に介在する第２トランジスタＱ２と、第１トランジスタと共通接地ライン間に直列に介在する電流検出用抵抗Ｒ２とにより、ＬＥＤ２１への通電電流を一定電流に制御させる。」と記載されている。

特開２０１１−１００８３７号公報

特許文献１に記載の技術は、温度の変動に対して、第２トランジスタのベース−エミッタ間電圧の変化が大きい。その結果、温度の変動によってＬＥＤに流れる電流が変化する虞がある。すなわち、特許文献１に記載の技術は、対環境に対して、光源が安定に動作しない虞がある。

そこで、本発明は、簡易な回路でありながら、対環境に対して安定した光源の動作を可能とする光源駆動装置を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するため、本発明の光源駆動装置は、直流電源と、前記直流電源に接続され、流れる電流に応じて発光する光源と、前記光源に並列に接続された平滑用コンデンサと、磁気結合された第１のコイルと第２のコイルとを含み、前記直流電源から供給される電流によって励磁されるトランスと、前記第１のコイルに電流を流すか否かを切り替える第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子がオフのときに前記第１のコイルに蓄積されたエネルギを回生するダイオードと、前記直流電源と前記第２のコイルの一端との間に接続された抵抗、および前記第２のコイルの一端とグランドとの間に接続されたコンデンサを含み、前記第２のコイルの他端が前記第１のスイッチング素子の制御端子に接続されており、前記第２のコイルの他端に誘起される正の電圧を前記第１のスイッチング素子の制御端子に帰還する帰還回路と、前記第１のコイルに流れる電流を電圧値として検出する電流検出抵抗と、前記電流検出抵抗で検出される前記電圧値が所定値を超えたならば前記第１のスイッチング素子をオフし、オンの温度特性を均一にするスイッチ回路を備える。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。

本発明によれば、簡易な回路でありながら、対環境に対して安定した光源の動作を可能とする光源駆動装置を提供することができる。

第１実施形態における光源駆動装置の回路構成を示すブロック図である。 第１実施形態の第１応用例における光源駆動装置の回路構成を示すブロック図である。 第１実施形態の第１応用例における光源駆動装置のスロースタート動作を説明するタイムチャートである。 第１実施形態の第２応用例における光源駆動装置の回路構成を示すブロック図である。 第１実施形態の第３応用例における光源駆動装置の回路構成を示すブロック図である。 第２実施形態における光源駆動装置の回路構成を示すブロック図である。 第２実施形態の第１応用例における光源駆動装置の回路構成を示すブロック図である。 第２実施形態の第２応用例における光源駆動装置の回路構成を示すブロック図である。 第２実施形態の第３応用例における光源駆動装置の回路構成を示すブロック図である。 第３実施形態における光源駆動装置の回路構成を示すブロック図である。 第４実施形態における光源駆動装置の回路構成を示すブロック図である。

以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態の基本構成）
図１は、第１実施形態における光源駆動装置１の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、光源駆動装置１は、直流電源Ｖｄｃと、電解コンデンサＣ０と、光源２０と、光源２０に並列に接続された平滑用コンデンサＣ１と、互いに磁気結合された第１のコイルＬ１と第２のコイルＬ２とを備えるトランスＴ１と、第１のスイッチング素子Ｑ１と、ダイオードＤ１と、電流検出抵抗Ｒｓとを含んで構成される。第１のコイルＬ１と第２のコイルＬ２とは、互いに逆向きに巻かれている。光源駆動装置１は更に、帰還回路２と、ツェナーダイオードＺＤ１と、スイッチ回路３とを含んで構成される。光源駆動装置１は、バックコンバータ方式であり、入力電圧よりも低い平均出力電圧を生成する。

電解コンデンサＣ０は、直流電源Ｖｄｃの正極と負極との間に接続される。電解コンデンサＣ０は、直流電源Ｖｄｃのスイッチングノイズを低減して、その電圧を安定化するものである。
光源２０と平滑用コンデンサＣ１とは並列接続されて、その一端が直流電源Ｖｄｃの正極に接続され、その他端がトランスＴ１の第１のコイルＬ１に接続される。光源２０は、直流電源Ｖｄｃの正極に接続され、直流電源Ｖｄｃの正極側から第１のコイルＬ１の方向に所定の定電流を通電することにより発光するＬＥＤである。平滑用コンデンサＣ１は、光源２０の両端電圧を平滑化するものである。

トランスＴ１は、第１のコイルＬ１が直流電源Ｖｄｃから供給される電流によって励磁される。第１のコイルＬ１は、その一端が光源２０と平滑用コンデンサＣ１の並列接続の他端に接続され、その他端が第１のスイッチング素子Ｑ１のドレインに接続される。
第１のスイッチング素子Ｑ１は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）であり、ソースが電流検出抵抗Ｒｓを介してグランドに接続され、ゲート（制御端子）がトランスＴ１の第２のコイルＬ２の一端に接続される。第１のスイッチング素子Ｑ１は、トランスＴ１の第１のコイルＬ１に電流を流すか否かを切り替える。電流検出抵抗Ｒｓは、光源２０および第１のコイルＬ１に流れる電流を、電圧値として検出する。
ダイオードＤ１は、トランスＴ１の第１のコイルＬ１と第１のスイッチング素子Ｑ１のドレインとの接続ノードから、直流電源Ｖｄｃの正極への方向に順方向接続されている。ダイオードＤ１は、第１のスイッチング素子Ｑ１がオフのときに、トランスＴ１の第１のコイルＬ１に蓄積されたエネルギを回生した回生電流を流すものである。

帰還回路２は、抵抗素子Ｒ１とコンデンサＣ２とが直列接続されるバイアス設定回路と、トランスＴ１の第２のコイルＬ２とを含んで構成される。帰還回路２は、第１のスイッチング素子Ｑ１がオンして直流電源Ｖｄｃから光源２０・第１のコイルＬ１・第１のスイッチング素子Ｑ１・電流検出抵抗Ｒｓの経路で電流が流れている間、第２のコイルＬ２に誘起される正電圧を第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート（制御端子）に帰還して、第１のスイッチング素子Ｑ１のオン動作を持続させる。
抵抗素子Ｒ１とコンデンサＣ２との直列接続であるバイアス設定回路は、直流電源Ｖｄｃの正極と負極との間に接続される。第２のコイルＬ２の他端は、バイアス設定回路を構成する抵抗素子Ｒ１とコンデンサＣ２との接続ノードに接続され、更にツェナーダイオードＺＤ１のカソードが接続されている。
ツェナーダイオードＺＤ１は、第２のコイルＬ２の他端とグランドとの間に接続されている。ツェナーダイオードＺＤ１は、直流電源Ｖｄｃがオフするとき、第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート電圧がゲートソース電圧を超えないようにクランプするものである。通常の動作状態において、ツェナーダイオードＺＤ１に電流は流れない。電源電圧が、ゲートソース電圧よりも低い場合、このツェナーダイオードＺＤ１は不要である。

第２のコイルＬ２の一端は、第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート（制御端子）と、スイッチ回路３とに接続されている。これにより、第１のスイッチング素子Ｑ１と第１のコイルＬ１とによって自励発振を生じさせる正帰還ループが形成される。

スイッチ回路３は、基準電圧生成回路４と、コンパレータ５とを含んで構成されている。スイッチ回路３は、電流検出抵抗Ｒｓで検出される電圧値が基準電圧生成回路４で決めた所定値を超えると第１のスイッチング素子Ｑ１をオフさせる。

基準電圧生成回路４は、電圧源Ｖｃｃから供給される電圧をもとに基準電圧Ｖｒｅｆを生成するものである。なお、電圧源Ｖｃｃは、光源駆動装置１内の電源回路として構成するか、または、外部の電圧源として構成し、その供給元の構成は特に限定しない。
コンパレータ５は、反転入力端子が電流検出抵抗Ｒｓに接続され、非反転入力端子が基準電圧生成回路４に接続され、出力端子が第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート（制御端子）に接続される。コンパレータ５は、基準電圧生成回路４から出力される基準電圧Ｖｒｅｆと、電流検出抵抗Ｒｓにて検出される電流に基づく電圧値とを比較した比較信号を生成する。コンパレータ５は、この比較信号を第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート（制御端子）に出力して、第１のスイッチング素子Ｑ１のオン動作を制御する。そのため、光源駆動装置１は、周囲温度に影響されない安定した所定の定電流を光源２０に流すことができる。

コンパレータ５を使用することにより、電流検出抵抗Ｒｓで検出した電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを超えたとき、速やかに第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート電圧をＬｏｗレベルとする比較信号を出力する。そのため、光源駆動装置１は、良好なラインレギュレーション（入力電圧に対する出力電流のレギュレーション）が得られる。
すなわち、応答性のよいコンパレータ５と、基準電圧生成回路４により、スイッチ回路３は、第１のスイッチング素子Ｑ１のオンを、対環境（温度、電圧変動など）に対して安定に実行することができる。これにより、光源駆動装置１は、耐環境に対して安定した所定の定電流を光源２０に流すことができる。

なお、コンパレータ５は、出力側に電流増幅用のＰＮＰ型トランジスタを付加したダーリントン接続としてもよい。これにより、第１のスイッチング素子Ｑ１をオフするとき、第２のコイルＬ２に蓄積されたエネルギを放出して、第１のスイッチング素子Ｑ１の制御端子をＬｏｗレベルに維持するためのシンク電流を更に大きくすることができる。言い換えれば、コンパレータ５は、トランスＴ１の第２のコイルＬ２に蓄積されるエネルギの放出能力を高めて、第１のスイッチング素子Ｑ１のオフ動作を安定に制御可能である。

以下、光源駆動装置１の動作を説明する。直流電源Ｖｄｃがオンすると、光源駆動装置１は、動作を開始する。
動作の初期状態において、バイアス設定回路により、起動電圧が抵抗素子Ｒ１と第２のコイルＬ２を介して第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート（制御端子）に印加される。このとき光源２０、トランスＴ１の第１のコイルＬ１、および電流検出抵抗Ｒｓには電流は流れていないので、コンパレータ５の反転入力端子の電圧は、基準電圧Ｖｒｅｆ以下となる。これにより、第１のスイッチング素子Ｑ１がオンし、光源２０および第１のコイルＬ１には、オン電流が流れる。

光源２０およびトランスＴ１の第１のコイルＬ１に流れるオン電流は、第１のスイッチング素子Ｑ１のドレイン・ソースを介して電流検出抵抗Ｒｓに流れる。第１のコイルＬ１に流れる電流により、トランスＴ１の第２のコイルＬ２には正の電圧が生じる。この正の電圧は、第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート（制御端子）に帰還する。これにより、第１のスイッチング素子Ｑ１はオンを持続する。電流検出抵抗Ｒｓには、オン電流に応じた電圧が生じる。

スイッチ回路３のコンパレータ５は、電流検出抵抗Ｒｓで検出した電圧と基準電圧生成回路４の基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。電流検出抵抗Ｒｓで検出した電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを超えたときに、コンパレータ５は、第１のスイッチング素子Ｑ１のゲートをＬｏｗレベルに設定する。これにより、第１のスイッチング素子Ｑ１はオフする。第１のスイッチング素子Ｑ１がオフすると、トランスＴ１の第１のコイルＬ１の回生電流がダイオードＤ１を介して光源２０に流れる。

光源２０にトランスＴ１の第１のコイルＬ１の回生電流が流れている間、トランスＴ１の第２のコイルＬ２には負の電圧が生じる。この負の電圧は、第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート（制御端子）に帰還し、第１のスイッチング素子Ｑ１はオフを持続する。

トランスＴ１の第１のコイルＬ１の回生電流がゼロになったとき、トランスＴ１の第２のコイルＬ２に生じる負の電圧はゼロに減少する。これにより、バイアス設定回路による起動電圧が第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート（制御端子）に印加され、第１のスイッチング素子Ｑ１が再びオンする。
以上の第１のスイッチング素子Ｑ１のオンオフの繰り返しにより、光源駆動装置１は、光源２０に所定の定電流を流し、かつ自己共振（発振）動作を行うことができる。光源駆動装置１は、共振型（臨界動作）の駆動回路であり、トランスＴ１の第１のコイルＬ１の回生電流がゼロとなったとき、第１のスイッチング素子Ｑ１がオフからオンになる。

第１実施形態の光源駆動装置１は、少ない部品による回路構成で、ゼロカレントスイッチの共振自励発振型の駆動装置が実現できる。ここでゼロカレントスイッチとは、トランスＴ１のゼロ電流で第１のスイッチング素子Ｑ１をオンすることである。そのため、光源駆動装置１は、第１のスイッチング素子Ｑ１のスイッチングロスを少なくして、高い効率を得ることができる。その結果、光源駆動装置１は、放熱用のヒートシンクが不要となり、コスト低減および回路の小型化が可能となる。

（第１実施形態の第１応用例）
図２は、第１応用例における光源駆動装置１ａの回路構成を示すブロック図である。
図２に示すように、第１応用例の光源駆動装置１ａは、基本構成の光源駆動装置１に対して、微分回路６と、調光設定回路７とを含んで構成されるスロースタート回路が付加されている。このスロースタート回路は、光源駆動装置１ａの直流電源Ｖｄｃをオンしたときに、光源２０に流れる電流を徐々に増加させて、光源２０の光量を徐々に増加させるものである。これにより、光源２０の急激な光量変化を防ぎ、人間が目の眩みを起こさないように配慮できる。

微分回路６は、コンデンサＣ３と抵抗素子Ｒ２との直列回路であり、直流電源Ｖｄｃの正極と負極との間に接続される。直流電源Ｖｄｃの正極には、コンデンサＣ３の一端が接続され、コンデンサＣ３の他端は抵抗素子Ｒ２を介して直流電源Ｖｄｃの負極に接続される。コンデンサＣ３の他端と抵抗素子Ｒ２の接続ノードは、後記する調光設定回路７に接続される。微分回路６は、直流電源Ｖｄｃが印加する入力電圧を微分した微分電圧Ｖａを出力するものである。

調光設定回路７は、抵抗素子Ｒ３，Ｒ４を備えている。抵抗素子Ｒ４は、電流検出抵抗Ｒｓとコンパレータ５の反転入力端子との間に接続される。抵抗素子Ｒ３は、微分回路６のコンデンサＣ３の他端と、コンパレータ５の反転入力端子との間に接続される。調光設定回路７は、微分回路６から出力される微分電圧Ｖａを、電流検出抵抗Ｒｓにより検出した電圧に重畳するものである。

図３（ａ）〜（ｅ）は、第１実施形態の第１応用例における光源駆動装置１ａのスロースタート動作を説明するタイムチャートである。各図の横軸は、共通する時間を示し、適宜図２の符号を参照している。
図３（ａ）は、直流電源Ｖｄｃが印加する入力電圧Ｖｉ（電源電圧）のタイムチャートである。図３（ｂ）は、微分回路６から出力される微分電圧Ｖａのタイムチャートである。図３（ｃ）は、コンパレータ５の反転入力端子に印加される調光電圧Ｖｂのタイムチャートである。
図３（ｄ）は、光源２０に流れる出力電流Ｉｏのタイムチャートである。
図３（ｅ）は、図３（ｂ）に示す調光電圧ＶｂのタイムチャートのＡ部の部分拡大図である。

時刻ｔ０において、直流電源Ｖｄｃがオンして、図３（ａ）に示す入力電圧Ｖｉが光源駆動装置１ａの各部に印加される。このとき、バイアス設定回路である抵抗素子Ｒ１とコンデンサＣ２の直列接続により、第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート（制御端子）に起動電圧が印加され、第１のスイッチング素子Ｑ１はオン動作可能な待機状態となる。
微分電圧Ｖａは、調光設定回路７の抵抗素子Ｒ３，Ｒ４を介してコンパレータ５の反転入力端子に調光電圧Ｖｂとして印加される。
図３（ｂ）に示す微分電圧Ｖａは、コンデンサＣ３と抵抗素子Ｒ２の接続ノードに生じる電圧であり、直流電源Ｖｄｃがオンした直後には直流電源Ｖｄｃの印加電圧と等しくなり、時間の経過と共に次第に下降する。微分電圧Ｖａは、微分回路６から出力され、調光設定回路７の抵抗素子Ｒ３を介してコンパレータ５の反転入力端子に調光電圧Ｖｂとして印加される。
図３（ｃ）に示す調光電圧Ｖｂは、微分回路６から出力される微分電圧Ｖａと電流検出抵抗Ｒｓにより検出した電圧とが重畳される。時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間、調光電圧Ｖｂは、基準電圧Ｖｒｅｆよりも高い。
時刻ｔ１以降、調光電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、コンパレータ５の出力電圧はＨｉｇｈレベルとなり、第１のスイッチング素子Ｑ１がオンを開始する。微分電圧Ｖａの低下に伴い、電流検出抵抗Ｒｓの検出電圧の寄与分が増大する。これによって、図３（ｄ）に示すように出力電流Ｉｏが次第に増大する。
図３（ｅ）は、図３（ｃ）のＡ部の拡大図である。調光電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、第１のスイッチング素子Ｑ１のオンオフにより、基準電圧Ｖｒｅｆをピークとする三角波が発生する。調光電圧Ｖｂが次第に低下して、この三角波の振幅が次第に増大すると共に、図３（ｄ）に示す出力電流Ｉｏの大きさは、次第に増大する。
以上の動作により、入力電圧Ｖｉの投入時にスロースタート起動が可能となる。
このように、第１応用例の光源駆動装置１ａは、少ない部品構成でスロースタートを実現できるので、照明装置におけるフェードイン点灯機能が低コストで可能となる。

（第１実施形態の第２応用例）
図４は、第２応用例における光源駆動装置１ｂの回路構成を示すブロック図である。
図４に示すように、第２応用例の光源駆動装置１ｂは、基本構成の光源駆動装置１に対して、調光設定回路７をさらに備える。
調光設定回路７は、抵抗素子Ｒ３，Ｒ４を備えている。抵抗素子Ｒ４は、電流検出抵抗Ｒｓとコンパレータ５の反転入力端子との間に接続される。抵抗素子Ｒ３は、コンパレータ５の反転入力端子とＤＣ調光信号Ｓｄｃの入力端子の間に接続される。調光設定回路７は、外部から入力されるＤＣ調光信号Ｓｄｃを、電流検出抵抗Ｒｓにより検出した電圧に重畳し、ＤＣ調光信号Ｓｄｃに応じた光源２０のＤＣ調光制御を行うものである。
第２応用例において、電流検出抵抗Ｒｓはグランドに接地されている。そのため、安価な構成でＤＣ調光が可能となる。

（第１実施形態の第３応用例）
図５は、第３応用例における光源駆動装置１ｃの回路構成を示すブロック図である。
図５に示すように、第３応用例の光源駆動装置１ｃは、基本構成の光源駆動装置１に対して、第２のスイッチング素子Ｑ２を更に備える。
第２のスイッチング素子Ｑ２は、例えばＮＰＮ型トランジスタであり、エミッタがグランドに接続され、コレクタがコンパレータ５の出力端子と第１のスイッチング素子Ｑ１のゲートの接続ノードに接続され、ベースに信号Ｓｐが入力されている。第２のスイッチング素子Ｑ２は、外部から入力される信号Ｓｐに応じて、光源２０のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）調光またはオン／オフ動作を制御するものである。
例えば外部から入力される信号ＳｐがＰＷＭ信号の場合、このＰＷＭ信号のデューティに応じて、光源２０を調光制御することができる。また、信号Ｓｐがオン／オフ信号（Ｌｏｗレベル／Ｈｉｇｈレベル信号）の場合、光源２０のオン／オフを制御することができる。
光源駆動装置１ｃは、ロウサイドスイッチ型のため、安価な回路構成で、ＰＷＭ調光またはオン／オフの制御が可能となる。

（第２実施形態の基本構成）
図６は、第２実施形態における光源駆動装置１ｄの構成を示すブロック図である。
図６に示すように、第２実施形態の光源駆動装置１ｄは、第１実施形態の光源駆動装置１に対して、スイッチ回路３ａの構成が異なる。
第２実施形態のスイッチ回路３ａは、ダーリントン接続された２個のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と、サーミスタＴＨとを備えている。スイッチング素子Ｑ３は、例えばＮＰＮ型トランジスタである。スイッチング素子Ｑ４は、例えばＰＮＰ型トランジスタである。
スイッチング素子Ｑ３のベースは、電流検出抵抗Ｒｓに接続され、更にサーミスタＴＨを介してグランドに接続される。すなわち、スイッチング素子Ｑ３のベースは、電流検出抵抗ＲｓとサーミスタＴＨの並列接続の一端に接続される。

サーミスタＴＨは、温度の上昇に対して抵抗が減少するＮＴＣ（negative temperature coefficient）サーミスタである。サーミスタＴＨは、電流検出抵抗Ｒｓと並列に接続されている。電流検出抵抗ＲｓとサーミスタＴＨの並列接続は、環境温度が上昇した際に自身のインピーダンスを減少させる。
スイッチング素子Ｑ３のベース−エミッタ間電圧は、約−２［ｍＶ／℃］の温度特性を持っている。電流検出抵抗ＲｓとサーミスタＴＨの並列接続は、環境温度の上昇に伴うベース−エミッタ間電圧の減少に併せて、自身のインピーダンスを減少させる。すなわち、サーミスタＴＨは、スイッチング素子Ｑ３の温度特性を補償し、スイッチ回路３ａのオンの温度特性を均一にする。
これにより、スイッチ回路３ａは、周囲温度に影響されずに光源２０に流れる電流を、安定に制御できる。このように、光源駆動装置１ｄは、温度特性が良好なスイッチ回路３ａを備えているため、対環境に対して光源２０の光量を安定に制御することができる。

スイッチング素子Ｑ３のエミッタは接地されている。スイッチング素子Ｑ３のコレクタは、スイッチング素子Ｑ４のベースに接続されている。スイッチング素子Ｑ４のコレクタは接地されており、スイッチング素子Ｑ４のエミッタは、第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート（制御端子）に接続されている。これにより、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は、大きな電流増幅率ｈｆｅとすることができる。
このように、電流増幅率ｈｆｅの大きなダーリントン回路のスイッチ回路３ａを用いることにより、第１のスイッチング素子Ｑ１をオフするとき、第２のコイルＬ２に蓄積されたエネルギを放出し、第１のスイッチング素子Ｑ１の制御端子をＬｏｗレベルに維持するためのシンク電流を充分に大きくすることができる。言い換えれば、トランスＴ１の第２のコイルＬ２に蓄積されるエネルギの放出能力が高いため、第１のスイッチング素子Ｑ１のオフ動作を安定に制御できる。

以下、光源駆動装置１ｄの動作を説明する。直流電源Ｖｄｃがオンすると、光源駆動装置１ｄは、動作を開始する。
動作の初期状態において、バイアス設定回路により、起動電圧が抵抗素子Ｒ１と第２のコイルＬ２を介して第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート（制御端子）に印加される。このとき光源２０および電流検出抵抗Ｒｓには電流は流れていないので、スイッチ回路３ａのスイッチング素子Ｑ３のベース（制御端子）に印加される電圧は、ベース−エミッタ間電圧（例えば、０．６Ｖ）未満である。よって、ダーリントン接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は、オフする。すなわち、スイッチ回路３ａはオフする。これにより、第１のスイッチング素子Ｑ１がオンし、光源２０には、オン電流が流れる。

光源２０に流れるオン電流は、トランスＴ１の第１のコイルＬ１から第１のスイッチング素子Ｑ１のドレイン・ソースを介して電流検出抵抗Ｒｓに流れる。トランスＴ１の第１のコイルＬ１に流れる電流により、トランスＴ１の第２のコイルＬ２には正の電圧が生じる。この正の電圧は、第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート（制御端子）に帰還する。これにより、第１のスイッチング素子Ｑ１はオンを持続する。電流検出抵抗Ｒｓには、オン電流に応じた電圧が生じる。

スイッチ回路３ａのスイッチング素子Ｑ３は、電流検出抵抗Ｒｓで検出した電圧がベース−エミッタ間電圧を超えたときにオンし、スイッチング素子Ｑ４もオンする。これにより、スイッチ回路３ａはオンして、第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート（制御端子）をＬｏｗレベルに設定する。これにより、第１のスイッチング素子Ｑ１はオフする。
第１のスイッチング素子Ｑ１がオフすると、トランスＴ１の第１のコイルＬ１の回生電流がダイオードＤ１を介して光源２０に流れる。

光源２０にトランスＴ１の第１のコイルＬ１の回生電流が流れている間、トランスＴ１の第２のコイルＬ２には負の電圧が生じる。この負の電圧は、第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート（制御端子）に帰還し、第１のスイッチング素子Ｑ１はオフを持続する。

トランスＴ１の第１のコイルＬ１の回生電流がゼロになったとき、トランスＴ１の第２のコイルＬ２の負の帰還電圧がゼロに減少する。この結果、バイアス設定回路により、起動電圧が抵抗素子Ｒ１と第２のコイルＬ２を介して第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート（制御端子）に印加され、第１のスイッチング素子Ｑ１がオンする。
以上の第１のスイッチング素子Ｑ１のオンオフの繰り返しにより、光源駆動装置１ｄは、光源２０に所定の定電流を流し、かつ自己共振（発振）動作を行うことができる。

第２実施形態の光源駆動装置１ｄも、第１実施形態と同様に、共振型（臨界動作）の駆動回路であり、トランスＴ１の第１のコイルＬ１側の回生電流がゼロになったとき、第１のスイッチング素子Ｑ１がオフからオンになる。
その他、第１実施形態と同様な効果を有している。

（第２実施形態の各応用例）
図７は、第２実施形態の第１応用例における光源駆動装置１ｅの回路構成を示すブロック図である。
図７に示すように、第２実施形態の第１応用例の光源駆動装置１ｅは、第１実施形態の第１応用例の光源駆動装置１ａ（図２参照）と同様に、微分回路６と調光設定回路７とを含むスロースタート回路を備え、第１実施形態の第１応用例と同様な効果を有する。

図８は、第２実施形態の第２応用例における光源駆動装置１ｆの回路構成を示すブロック図である。
図８に示すように、第２実施形態の第２応用例の光源駆動装置１ｆは、第１実施形態の第２応用例の光源駆動装置１ｂ（図４参照）と同様に、調光設定回路７を備え、第１実施形態の第２応用例と同様な効果を有する。

図９は、第２実施形態の第３応用例における光源駆動装置１ｇの回路構成を示すブロック図である。
図９に示すように、第２実施形態の第３応用例の光源駆動装置１ｇは、第１実施形態の第３応用例の光源駆動装置１ｃ（図５参照）と同様に、第２のスイッチング素子Ｑ２を備え、第１実施形態の第３応用例と同様な効果を有する。

（第３実施形態の基本構成）
図１０は、第３実施形態における光源駆動装置１ｈの構成を示すブロック図である。
図１０に示すように、第３実施形態の光源駆動装置１ｈは、バックブーストコンバータ方式であり、正の入力電圧から負の出力電圧を生成するものである。
光源２０と平滑用コンデンサＣ１とは並列接続されて、その一端が直流電源Ｖｄｃの正極に接続され、その他端がダイオードＤ２のカソードに接続されている。ダイオードＤ２のアノードは、トランスＴ１の第１のコイルＬ１に接続される。光源２０は、ダイオードＤ２が流す回生電流により発光するものである。光源２０は、ダイオードＤ２のカソードから直流電源Ｖｄｃの正極の方向に所定の定電流を通電して発光する。
それ以外は、第１実施形態の光源駆動装置１（図１参照）と同様に構成されており、第１実施形態の光源駆動装置１と同様の効果を有する。

（第４実施形態の基本構成）
図１１は、第４実施形態における光源駆動装置１ｉの構成を示すブロック図である。
図１１に示すように、第４実施形態の光源駆動装置１ｉは、フライバックコンバータ方式（絶縁タイプ）であり、トランスの励磁インダクタに蓄積する磁気エネルギを積極的に利用するものである。
第４実施形態の光源駆動装置１ｉは、トランスＴ１の代わりにトランスＴ２を備え、更にダイオードＤ３，Ｄ４を備えている。

トランスＴ２は、磁気結合された第１のコイルＬ１、第２のコイルＬ２、第３のコイルＬ３とを備えている。第１のコイルＬ１と第２のコイルＬ２とは、逆向きに巻かれている。第１のコイルＬ１と第３のコイルＬ３とは、同じ向きに巻かれている。トランスＴ２は、第１のコイルＬ１が直流電源Ｖｄｃから供給される電流によって励磁される。第１のコイルＬ１は、その一端が直流電源ＶｄｃとダイオードＤ３のカソードに接続され、その他端が第１のスイッチング素子Ｑ１のドレインとダイオードＤ３のアノードに接続される。ダイオードＤ３は、第１実施形態のダイオードＤ１と同様に、第１のコイルＬ１が蓄えたエネルギを回生電流として流すものである。

第２のコイルＬ２は、第１実施形態と同様に接続される。第３のコイルＬ３は、その一端がダイオードＤ４のアノードに接続され、その他端が光源２０と平滑用コンデンサＣ１の並列接続の一端に接続される。ダイオードＤ４のカソードは、光源２０と平滑用コンデンサＣ１の並列接続の他端に接続される。これにより、トランスＴ２は、直流電源Ｖｄｃと光源２０との間を絶縁することができる。
それ以外は、第１実施形態の光源駆動装置１（図１参照）と同様に構成されており、第１実施形態の光源駆動装置１と同様の効果を有する。

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能であり、例えば、次の（ａ）〜（ｅ）のようなものがある。
（ａ） 光源２０は、直流電源Ｖｄｃに接続され、流れる電流に応じて発光する素子であればよく、例えば有機ＥＬ（Organic Electro-Luminescence）素子または無機ＥＬ（Inorganic Electro-Luminescence）素子であってもよい。
（ｂ） 第３実施形態の光源駆動装置１ｈは、第１実施形態の第１応用例ないし第３応用例の構成のいずれかを備えてもよい。同様に第４実施形態の光源駆動装置１ｉは、第１実施形態の第１応用例ないし第３応用例の構成のいずれかを備えてもよい。
（ｃ） 第２実施形態の光源駆動装置１ｄ（図６参照）は、バックブーストコンバータ方式やフライバックコンバータ方式の構成を備えてもよい。
（ｃ） 第２実施形態のスイッチ回路３ａが備えるスイッチング素子の個数は、２個に限定されず、それ以上の個数であってもよい。
（ｄ） 第１のスイッチング素子Ｑ１は、ＦＥＴに限定されず、バイポーラトランジスタなどであってもよい。

１，１ａ〜１ｉ 光源駆動装置
２ 帰還回路
３，３ａ スイッチ回路
４ 基準電圧生成回路
５ コンパレータ
６ 微分回路
７ 調光設定回路
２０ 光源
Ｃ０ 電解コンデンサ
Ｃ１ 平滑用コンデンサ
Ｃ２，Ｃ３ コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード
Ｉｏ 出力電流
Ｌ１ 第１のコイル
Ｌ２ 第２のコイル
Ｌ３ 第３のコイル
Ｑ１ 第１のスイッチング素子
Ｑ２ 第２のスイッチング素子
Ｑ３，Ｑ４ スイッチング素子
Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗素子
Ｒｓ 電流検出抵抗
Ｓｄｃ ＤＣ調光信号
Ｓｐ 信号
Ｔ１，Ｔ２ トランス
ＴＨ サーミスタ
ＺＤ１ ツェナーダイオード
Ｖｄｃ 直流電源
Ｖｃｃ 電圧源
Ｖｒｅｆ 基準電圧
Ｖｉ 入力電圧 （電源電圧）
Ｖａ 微分電圧
Ｖｂ 調光電圧

Claims (7)

1. 直流電源と、
   前記直流電源に接続され、流れる電流に応じて発光する光源と、
   前記光源に並列に接続された平滑用コンデンサと、
   磁気結合された第１のコイルと第２のコイルとを含み、前記直流電源から供給される電流によって励磁されるトランスと、
   前記第１のコイルに電流を流すか否かを切り替える第１のスイッチング素子と、
   前記第１のスイッチング素子がオフのときに前記第１のコイルに蓄積されたエネルギを回生するダイオードと、
   前記直流電源と前記第２のコイルの一端との間に接続された抵抗、および前記第２のコイルの一端とグランドとの間に接続されたコンデンサを含み、前記第２のコイルの他端が前記第１のスイッチング素子の制御端子に接続されており、前記第２のコイルの他端に誘起される正の電圧を前記第１のスイッチング素子の制御端子に帰還する帰還回路と、
   前記第１のコイルに流れる電流を電圧値として検出する電流検出抵抗と、
   前記電流検出抵抗で検出される前記電圧値が所定値を超えたならば前記第１のスイッチング素子をオフし、オンの温度特性を均一にするスイッチ回路と、
   を備えることを特徴とする光源駆動装置。
2. 前記第２のコイルの一端と前記グランドとの間に接続されたツェナーダイオードをさらに備え、
   前記ツェナーダイオードは、前記直流電源がオフするとき、前記第１のスイッチング素子のゲート電圧がゲートソース電圧を超えないようにクランプする、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の光源駆動装置。
3. 前記直流電源の正極と負極との間にコンデンサと抵抗素子とが直列接続される微分回路と、
   該微分回路、前記スイッチ回路の入力端、および、前記電流検出抵抗に接続されて、前記微分回路から出力される微分電圧を前記電流検出抵抗に印加する調光設定回路と、
   を含むスロースタート回路をさらに備え、
   当該スロースタート回路は、前記直流電源が電力の供給を開始した直後に前記光源に流れる電流を徐々に増加させる、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光源駆動装置。
4. 前記スイッチ回路は、
   基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、
   該基準電圧生成回路から出力される前記基準電圧と前記電流検出抵抗で検出される前記電圧値とを比較した比較信号を生成し、当該比較信号を前記第１のスイッチング素子の制御端子に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１ないし３のうちいずれか１項に記載の光源駆動装置。
5. 前記スイッチ回路は、
   前記電流検出抵抗で検出される前記電圧値を入力し、前記電圧値の大きさに応じて前記第１のスイッチング素子のオン動作を制御する信号を前記第１のスイッチング素子の制御端子に出力する、ダーリントン接続された複数のスイッチング素子と、
   前記電流検出抵抗と並列に接続されるサーミスタと、
   を備えることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の光源駆動装置。
6. 前記電流検出抵抗および前記スイッチ回路の入力端に接続され、外部から入力される信号に応じて、前記光源のＤＣ調光制御を行う調光設定回路をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の光源駆動装置。
7. 前記第１のスイッチング素子の制御端子とグランドとの間に接続され、外部から入力される信号に応じて、前記光源のＰＷＭ調光制御またはオン／オフ制御を行う第２のスイッチング素子をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１ないし６のうちのいずれか１項に記載の光源駆動装置。

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