JP6160955B2 - 発光ダイオード駆動装置、それを備えた車両用照明装置および車両 - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオードの光源を点灯駆動させる発光ダイオード駆動装置、発光ダイオード駆動装置を備えた車両用照明装置および車両に関するものである。

近年、車両の前照灯、車内灯、尾灯、補助灯やデイタイム・ランニング・ライトなどの、光源に発光ダイオードを用いた車両用照明装置が利用されつつある。車両用照明装置は、発光ダイオードの光源を発光ダイオード駆動装置により点灯駆動している。

この種の発光ダイオード駆動装置としては、図１３に示す、光源１０２の短絡の有無を判別する故障判別回路部１０５を備えたものが知られている（たとえば、特許文献１）。

特許文献１の発光ダイオード駆動装置Ａは、電源１０８から供給される電力を変換して昇圧した直流電圧を出力する駆動回路部１０３を備えている。駆動回路部１０３は、複数の発光ダイオード１０１を直列接続して形成される光源１０２に昇圧した直流電圧を印加して光源１０２を点灯させる。発光ダイオード駆動装置Ａは、光源１０２の両端間の電圧を検出する電圧検出回路部１０４を備えている。電圧検出回路部１０４は、光源１０２の両端間に直列に接続された電圧検出抵抗１０４ａ、１０４ｂにより光源１０２の両端間の電圧を検出する。駆動回路部１０３は、光源１０２に供給する電力をＰＷＭ制御して、所定の一定の電力に保っている。なお、発光ダイオード駆動装置Ａは、電流検出抵抗１０７ａにより光源１０２に流れる電流を検出する電流検出回路部１０７を備えている。また、発光ダイオード駆動装置Ａは、故障判別回路部１０５で判別された光源１０２の短絡の有無を表示する表示部１０６を備えている。

特開２００９−１１１０３５号公報

ところで、発光ダイオード駆動装置は、発光ダイオードの光源における短絡故障を、より精度よく検出することが求められており、上述の特許文献１の発光ダイオード駆動装置の構成だけでは十分ではなく、更なる改良が求められている。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、発光ダイオードの光源における短絡故障を、より精度よく検出することが可能な発光ダイオード駆動装置、それを備えた車両用照明装置および車両を提供することにある。

本発明の発光ダイオード駆動装置は、直流電源からの直流電圧を所定の直流電圧に変換して発光ダイオードの光源に印加するＤＣ−ＤＣコンバータと、上記光源に流れる電流を検出する電流検出部と、上記電流検出部で検出した電流値と上記光源に給電する所定の基準電流値とが一致するように上記ＤＣ−ＤＣコンバータを定電流制御する制御回路部と、を備え、上記制御回路部は、上記光源に給電する上記所定の基準電流値を設定する基準電流指令部と、上記光源の短絡故障を判別する電圧の閾値を設定する閾値電圧設定部と、上記光源の電圧を検出する電圧検出部が検出した電圧値と上記閾値電圧設定部の上記閾値とを比較する比較回路部と、を有しており、前記閾値電圧設定部は、前記光源における順電流−順電圧特性の傾きと平行方向に沿って前記閾値を設定し、上記制御回路部は、上記基準電流指令部が上記所定の基準電流値を低減する場合、上記閾値電圧設定部の上記閾値を低下させることを特徴とする。

この発光ダイオード駆動装置において、上記制御回路部は、上記電流検出部が上記所定の基準電流値よりも電流値が低下したことを検出した場合、上記閾値電圧設定部の上記閾値を低下させることが好ましい。

この発光ダイオード駆動装置において、上記制御回路部は、上記光源における順電流−順電圧特性の傾きと平行方向に沿って上記閾値を段階的に変化させていることが好ましい。

この発光ダイオード駆動装置において、上記制御回路部は、上記光源に出力する電流が予め設定した第１電流値より小さい場合において、上記光源における順電流−順電圧特性の傾きと平行方向に沿って上記閾値を設定しており、上記光源に出力する電流が上記第１電流値以上の場合において、上記閾値を固定値とすることが好ましい。

この発光ダイオード駆動装置において、上記制御回路部は、上記光源の温度を検出する温度検出部と電気的に接続しており、上記温度検出部で検出した温度が予め設定した所定の温度よりも高い場合、上記光源に出力する電流を低減するように、上記ＤＣ−ＤＣコンバータを定電流制御することが好ましい。

本発明の車両用照明装置は、発光ダイオードと、当該発光ダイオードを上記光源として点灯させる上述の発光ダイオード駆動装置とを備えてなることを特徴とする。

本発明の車両は、発光ダイオードと、当該発光ダイオードを上記光源として点灯させる上述の発光ダイオード駆動装置とを備えてなることを特徴とする。

本発明の発光ダイオード駆動装置は、発光ダイオードの光源における短絡故障を、より精度よく検出することが可能となる。

本発明の車両用照明装置は、車両用照明装置の光源として備えられた発光ダイオードにおける短絡故障を、より精度よく検出することが可能となる。

本発明の車両は、車両の光源として備えられた発光ダイオードにおける短絡故障を、より精度よく検出することが可能となる。

図１は、実施形態１の発光ダイオード駆動装置の回路構成図である。 図２は、実施形態１の発光ダイオード駆動装置に関し、光源の順電流−順電圧特性と閾値との関係を説明するグラフである。 図３は、実施形態１の発光ダイオード駆動装置に関し、光源の順電流−順電圧特性と別の閾値との関係を説明するグラフである。 図４は、実施形態１の発光ダイオード駆動装置に関し、光源の順電流−順電圧特性と他の閾値との関係を説明するグラフである。 図５は、実施形態１の発光ダイオード駆動装置の動作を説明するフローチャート図である。 図６は、実施形態１の発光ダイオード駆動装置の要部の動作を説明するグラフである。 図７は、実施形態１と比較する発光ダイオード駆動装置に関し、光源の順電流−順電圧特性と閾値との関係を説明するグラフである。 図８は、実施形態１と比較する発光ダイオード駆動装置に関し、光源の順電流−順電圧特性と別の閾値との関係を説明するグラフである。 図９は、実施形態２の発光ダイオード駆動装置の回路構成図である。 図１０は、実施形態３の発光ダイオード駆動装置の回路構成図である。 図１１は、実施形態３の発光ダイオード駆動装置の要部の動作を説明するグラフである。 図１２は、実施形態３の発光ダイオード駆動装置の動作を説明するフローチャート図である。 図１３は、従来例の発光ダイオード駆動装置の概略回路構成図である。

（実施形態１）
本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０について、図１ないし図６を用いて説明する。

本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、図１に示すように、直流電源２０からの直流電圧Ｖ_ｉｎを所定の直流電圧Ｖ２に変換して発光ダイオード２１ａの光源２１に印加するＤＣ−ＤＣコンバータ１を備えている。発光ダイオード駆動装置１０は、光源２１に流れる電流を検出する電流検出部３と、電流検出部３で検出した電流値Ｉ_ｏｕｔと光源２１に給電する所定の基準電流値とが一致するようにＤＣ−ＤＣコンバータ１を定電流制御する制御回路部４と、を備えている。制御回路部４は、光源２１に給電する所定の基準電流値を設定する基準電流指令部４１を有している。制御回路部４は、光源２１の短絡故障を判別する電圧の閾値を設定する閾値電圧設定部４２と、光源２１の電圧を検出する電圧検出部２が検出した電圧値Ｖ_ｏｕｔと閾値電圧設定部４２の閾値とを比較する比較回路部４３と、を有している。制御回路部４は、基準電流指令部４１が所定の基準電流値を低減する場合、閾値電圧設定部４２の閾値を低下させる。

これにより、本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、発光ダイオード２１ａの光源２１における短絡故障を、より精度よく検出することが可能となる。

以下、本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０の具体的な構成について詳述する。

本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、たとえば、車両に搭載した車載バッテリを直流電源２０として電気的に接続する。発光ダイオード駆動装置１０は、電源スイッチ（図示していない）を介して供給された直流電源２０の電源電圧たる直流電圧Ｖ_ｉｎを、光源２１の点灯駆動に適した所定の直流電圧Ｖ２に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ１を備えている。発光ダイオード駆動装置１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の入力端１ａａ，１ａｂを介して、直流電源２０と電気的に接続している。発光ダイオード駆動装置１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力端１ｂａ，１ｂｂを介して、光源２１と電気的に接続している。光源２１は、複数個の発光ダイオード２１ａを電気的に直列接続したＬＥＤモジュールを構成している。光源２１は、発光ダイオード２１ａの数が限られるものではない。また、光源２１は、複数個の発光ダイオード２１ａを電気的に直列接続したものだけに限られず、電気的に直並列接続させたもので構成してもよい。

ここでは、複数個の発光ダイオード２１ａを電気的に直列接続したＬＥＤモジュールで車両の前照灯を構成し、ＬＥＤモジュールと、ＬＥＤモジュールを光源２１として点灯させる発光ダイオード駆動装置１０と、を備えることで、車両用照明装置を構成している。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、たとえば、フライバック型コンバータで構成することができる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、制御回路部４からの駆動信号によってオン・オフが制御されるパワーＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などのスイッチング素子１ａを備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、直流電源２０側の１次巻線の一端が直流電源２０の正極に接続されるとともに、１次巻線の他端がスイッチング素子１ａを介して直流電源２０の負極に接続されるトランス１ｂを備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、トランス１ｂの光源２１側の２次巻線の一端にアノードが接続された逆流防止用のダイオード１ｃと、ダイオード１ｃのカソードと２次巻線の他端との間に接続された平滑コンデンサ１ｄと、を備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、制御回路部４によりスイッチング素子１ａがオンしているとき、１次巻線に電流が流れてトランス１ｂにエネルギが蓄えられる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、スイッチング素子１ａがオフしたときに、トランス１ｂに電流を流し続けようとする向きに逆起電力が発生する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、スイッチング素子１ａがオフしたときに、トランス１ｂに蓄えられているエネルギが２次巻線よりダイオード１ｃを介して平滑コンデンサ１ｄに供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、トランス１ｂに生じた逆起電力と、平滑コンデンサ１ｄに充電された電荷による電圧とを重畳する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、トランス１ｂに生ずる逆起電力がトランス１ｂで形成される磁束の大きさに依存するため、トランス１ｂに流れる電流が大きいほど逆起電力が大きくなる傾向にある。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、トランス１ｂに流れる電流が時間長の増大に従い逆起電力が大きくなるため、スイッチング素子１ａのオン時間が長いほど直流電圧Ｖ２が大きくなる傾向にある。ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、スイッチング素子１ａの１周期におけるオン時間とオフ時間の比率であるデューティ比を変えることにより、直流電圧Ｖ２の大きさを変えることができる。本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、制御回路部４によりスイッチング素子１ａのデューティ比を変更して制御するＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御を行うことで、光源２１に適した所定の直流電圧Ｖ２を光源２１に印加することができる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、トランス１ｂの直流電源２０側となる一次巻線と光源２１側となる二次巻線とのインダクタンスの比や、スイッチング素子１ａのデューティ比を調整することによって、昇圧動作および降圧動作の何れも行うことができる。発光ダイオード駆動装置１０は、直流電源２０からの直流電圧Ｖ_ｉｎが、たとえば、１２Ｖの自動車車載バッテリである場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１を動作させて、光源２１の駆動電圧（たとえば、１４Ｖ）に合わせた所定の直流電圧Ｖ２に昇圧することができる。また、発光ダイオード駆動装置１０は、直流電源２０からの直流電圧Ｖ_ｉｎが、たとえば、２４Ｖや４８Ｖの自動車車載バッテリである場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１を降圧動作させて、光源２１の駆動電圧（たとえば、１４Ｖ）に合わせた所定の直流電圧Ｖ２に降圧することができる。

すなわち、本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、スイッチング素子１ａのオン・オフを周期的に行うことで、直流電源２０からの直流電圧Ｖ_ｉｎを昇圧や降圧し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１から所定の直流電圧Ｖ２を出力することができる。また、発光ダイオード駆動装置１０は、スイッチング素子１ａのオン・オフを制御することで、光源２１を定電流制御することができる。

発光ダイオード駆動装置１０は、光源２１の電圧を検出する電圧検出部２を備えている。電圧検出部２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１に設けた抵抗部２ａにより構成することができる。抵抗部２ａは、たとえば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力端となる平滑コンデンサ１ｄの両端間に直列接続された２つの分圧抵抗（図示していない）で構成することができる。電圧検出部２は、２つの分圧抵抗で光源２１の電圧を分圧した分圧電圧を検出して制御回路部４側に出力する構成とすればよい。発光ダイオード駆動装置１０は、電圧検出部２が検出した分圧電圧が光源２１の両端間の電圧と比例するので、分圧電圧を検出することにより光源２１の電圧値Ｖ_ｏｕｔを検出することができる。

発光ダイオード駆動装置１０は、光源２１に流れる電流を検出する電流検出部３を備えている。電流検出部３は、光源２１と平滑コンデンサ１ｄとの間に挿入し、直流電源２０の負極側に一端を接続した抵抗３ａを用いて構成することができる。電流検出部３は、抵抗３ａの両端に生じる電圧降下を、光源２１に流れる電流の電流値Ｉ_ｏｕｔに対応する信号電圧として出力することができる。電流検出部３は、信号電圧を制御回路部４に出力する構成としている。発光ダイオード駆動装置１０は、信号電圧が光源２１に流れる電流と比例するので、信号電圧を検出することにより光源２１に流れる電流値Ｉ_ｏｕｔを検出することができる。

発光ダイオード駆動装置１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１を定電流制御する制御回路部４を備えている。制御回路部４は、電流検出部３で検出した電流値Ｉ_ｏｕｔと、光源２１に給電する所定の基準電流値とを比較する比較部４４を備えている。制御回路部４は、比較部４４の比較結果に基づいてスイッチング素子１ａのデューティ比を調整した駆動信号の生成を指令する駆動信号指令部４５を備えている。制御回路部４は、駆動信号指令部４５から出力される信号に対応するデューティ比の駆動信号をスイッチング素子１ａに出力する駆動信号生成部４６を備えている。駆動信号生成部４６は、パワーＭＯＳＦＥＴたるスイッチング素子１ａのゲート電極と接続に接続している。駆動信号生成部４６は、駆動信号生成部４６が出力する駆動信号により、スイッチング素子１ａのオン・オフ動作を制御することで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１を定電流制御する。言い換えれば、制御回路部４は、電流検出部３から出力される信号電圧に基づいて、光源２１に流れる電流値Ｉ_ｏｕｔと、光源２１に給電する所定の基準電流値とが一致するようにＤＣーＤＣコンバータ１を定電流制御するため、比較部４４、駆動信号指令部４５や駆動信号生成部４６を備えている。

本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、光源２１の電圧を検出する電圧検出部２が検出した電圧値Ｖ_ｏｕｔと、閾値電圧設定部４２の閾値と、を比較する比較回路部４３と、を備えている。比較回路部４３は、光源２１の電圧を検出する電圧検出部２が検出した電圧値Ｖ_ｏｕｔと、光源２１の電圧の閾値を設定する閾値電圧設定部４２からの閾値との比較結果を停止信号指令部４７に出力する。停止信号指令部４７は、比較回路部４３からの比較結果において、電圧検出部２の検出した電圧値Ｖ_ｏｕｔが閾値以下であれば、光源２１を短絡故障と判定する。停止信号指令部４７は、比較回路部４３からの比較結果において、電圧検出部２の検出した電圧値Ｖ_ｏｕｔが閾値よりも大きければ、光源２１が正常と判定する。停止信号指令部４７は、光源２１が短絡故障であると判定する場合、駆動信号指令部４５にＤＣ−ＤＣコンバータ１の動作を停止するための停止信号を出力する。発光ダイオード駆動装置１０は、停止信号を受けた駆動信号指令部４５が駆動信号生成部４６に指令を出力し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１を停止する。

発光ダイオード駆動装置１０は、直流電源２０からの直流電圧Ｖ_ｉｎの変動を監視する電源監視部４８を好適に備えている。電源監視部４８は、基準電流指令部４１と電気的に接続している。電源監視部４８は、直流電源２０からの直流電圧Ｖ_ｉｎが所定の入力電圧よりも低い場合、基準電流値を低下させる信号を基準電流指令部４１に出力する。基準電流指令部４１は、電源監視部４８からの信号を受けて低下させた基準電流値を比較部４４に出力する。比較部４４は、基準電流値と、電流検出部３で検出した電流値Ｉ_ｏｕｔとの差を比較し、比較した結果を駆動信号指令部４５に出力する。駆動信号指令部４５は、基準電流値と、電流検出部３で検出した電流値Ｉ_ｏｕｔとの差を小さくする駆動信号を生成するように駆動信号生成部４６に指令を出力する。すなわち、本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、基準電流指令部４１が設定した所定の基準電流値と、電流検出部３が検出した電流値Ｉ_ｏｕｔとを比較部４４で比較し、比較した差分が小さくなるように駆動信号のデューティ比を変えて、光源２１への出力電流Ｉ２を一定にする定電流制御を行う。なお、発光ダイオード駆動装置１０では、定電流制御の精度を向上するために、検出した電流値Ｉ_ｏｕｔと基準電流値との差を増幅する誤差増幅部（図示していない）を好適に設けることができる。

発光ダイオード駆動装置１０は、直流電源２０からの直流電圧Ｖ_ｉｎを監視する電源監視部４８が直流電圧Ｖ_ｉｎの低下を検出した場合、基準電流指令部４１が設定した所定の基準電流値を低減し、発光ダイオード駆動装置１０を保護することができる。発光ダイオード駆動装置１０は、基準電流指令部４１が設定した所定の基準電流値に応じて、直流電圧Ｖ２の閾値を可変に制御することができる。

制御回路部４は、たとえば、適宜のプログラムで駆動するマイクロコンピュータを用いて、基準電流指令部４１、閾値電圧設定部４２、比較回路部４３、比較部４４、駆動信号指令部４５、駆動信号生成部４６、停止信号指令部４７や電源監視部４８を構成できる。プログラムは、マイクロコンピュータに設けられた記憶装置（図示していない）に記憶させておけばよい。なお、電圧検出部２は、制御回路部４を構成するマイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換回路部（図示していない）を利用して、検出した電圧を制御回路部４に取り込むことができる。同様に、電流検出部３は、制御回路部４を構成するマイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換回路部を利用して、検出した電圧を制御回路部４に取り込むことができる。

本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、ＰＷＭ制御により、光源２１に流れる電流値Ｉ_ｏｕｔと、所定の基準電流値とを一致するように定電流制御することができ、光源２１に生ずる短絡判別の精度を、より高めることが可能となる。

以下、本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０について図２ないし図４を用いて説明する。また、本実施形態と比較する発光ダイオード駆動装置について図７および図８を用いて説明する。なお、各図において、同じ記号は、同じ意味を示している。

まず、最初に、本実施形態と比較する発光ダイオード駆動装置について説明する。

本実施形態と比較する発光ダイオード駆動装置は、図７に示すように、光源２１の順電流Ｉｆと順電圧Ｖｆとの関係を示す順電流−順電圧特性を、便宜的に直線Ｌ１と直線Ｌ２とで図示している。直線Ｌ１と直線Ｌ２とは、それぞれ異なる光源２１の順電流−順電圧特性を示している。直線Ｌ１と直線Ｌ２との違いは、半導体発光素子である発光ダイオード２１ａの製造工程によって不可避的に生ずるばらつきに起因している。すなわち、発光ダイオード２１ａは、半導体発光素子の製造時のばらつきに起因して、順電流−順電圧特性にばらつきが生ずる場合がある。特に、複数個の発光ダイオード２１ａを電気的に直列接続して構成した光源２１では、光源２１における順電流−順電圧特性のばらつきが大きくなる傾向にある。なお、直線Ｌ２は、光源２１の順電圧Ｖｆばらつきの下限の光源２１を示している。また、図中においては、発光ダイオード２１ａの光源２１における定格電流を破線で示している。

ところで、本実施形態と比較のための発光ダイオード駆動装置では、光源２１の短絡故障を判別する閾値を一定として構成している。比較のための発光ダイオード駆動装置は、たとえば、電圧検出部２が検出した電圧値Ｖ_ｏｕｔと、所定の電圧値で固定した直線Ｌ６で示す閾値とを比較し、電圧値Ｖ_ｏｕｔが閾値よりも低ければ、光源２１を短絡故障と判別することができる。

比較のための発光ダイオード駆動装置は、図７に示すように、直線Ｌ６で示す閾値と、電圧検出部２が検出した直線Ｌ１，Ｌ２の順電流−順電圧特性を示す光源２１の電圧値Ｖ_ｏｕｔとを比較することにより、光源２１における短絡故障を検出できる。

比較のための発光ダイオード駆動装置は、直流電源２０の劣化などにより、直流電源２０からの直流電圧Ｖ_ｉｎが低下した場合、発光ダイオード駆動装置の故障を避けるため、出力電流Ｉ２を定格電流より若干低い所定の基準電流値に低減する場合がある。この場合、比較のための発光ダイオード駆動装置は、所定の基準電流値の低減に伴い光源２１の順電流−順電圧特性に従って順電圧Ｖｆが低下する。そのため、比較のための発光ダイオード駆動装置では、図７に示す直線Ｌ２の順電流−順電圧特性を示す光源２１の場合、閾値の設定によっては、出力電流Ｉ２の低減に伴い順電圧Ｖｆが閾値を下回り、光源２１の短絡故障ではないにも関わらず、短絡故障と判断する虞がある。

比較のための発光ダイオード駆動装置は、定格電流を流しているときの光源２１の短絡故障または光源２１の発光ダイオード２１ａの一部が短絡した短絡故障を検出するための閾値を、図８に示す直線Ｌ７に設定することも考えられる。比較のための発光ダイオード駆動装置は、図８に示す直線Ｌ７の閾値の場合、図７の直線Ｌ６の閾値と比較して、直線Ｌ１，Ｌ２の順電流−順電圧特性における順電圧Ｖｆの下限値を、より小さくしている。

比較のための発光ダイオード駆動装置は、出力電流Ｉ２を低減した場合でも光源２１の短絡故障と判定しないようにするため、出力電流Ｉ２を低減した場合の順電圧Ｖｆよりも小さいところに、図８の直線Ｌ７で示すような短絡故障の閾値を設定する必要がある。しかしながら、図８に示す比較のための発光ダイオード駆動装置では、定格電流を流しているときの光源２１の発光ダイオード２１ａの一部が短絡故障したような短絡故障を検出する精度が悪化してしまう虞がある。

なお、順電流Ｉｆとは、光源２１の発光ダイオード２１ａが発光するときに流れる電流をいう。また、順電圧Ｖｆとは、発光ダイオード２１ａの光源２１に順方向の電流を流したとき、光源２１の両端に加わる電圧をいう。さらに、定格電流とは、予め設計された光源２１に流すことのできる最大の電流値をいう。一般に、発光ダイオード２１ａは、発光ダイオード２１ａが破壊されることなく発光する設計値を定格値に規定しており、光源２１は、各発光ダイオード２１ａの定格電流に基づいて、基準電流値を定めればよい。

本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０では、比較のための発光ダイオード駆動装置における光源２１の短絡故障の誤検出や検出精度の低下を改善するため、光源２１における順電流−順電圧特性の傾きと平行方向に沿って図２の直線Ｌ３で示す閾値を設定している。

発光ダイオード駆動装置１０は、閾値電圧設定部４２の閾値を、直線Ｌ３で示す閾値に設定しておくことで、基準電流指令部４１が設定した所定の基準電流値が変化しても、光源２１の短絡を精度よく検出することが可能となる。そのため、本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、光源２１の短絡故障の誤検出や検出精度の低下を抑制することが可能となる。

本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、光源２１の順電圧Ｖｆと出力電流Ｉ２の関係を、順電流−順電圧特性の傾きと平行方向に沿って、図２に示す直線状に閾値を設定するものだけに限られない。本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０では、図３に示すように、制御回路部４は、光源２１における順電流−順電圧特性の傾きと平行方向に沿って折線Ｌ４で示すように閾値を段階的に変化させてもよい。折線Ｌ４で示す閾値は、光源２１を構成する個々の発光ダイオード２１ａの定格順電流と直列接続する個数に対応して階段状に設定することもできる。なお、閾値は、便宜的に直線を折り曲げた折線で表示しているが、曲線状の部分を含んでいても構わない。図３に示す発光ダイオード駆動装置１０では、電圧の閾値を２段階に変化させているが、ｎ段（ｎは、正の自然数）の段階的に変化させるように構成してもよい。発光ダイオード駆動装置１０は、電圧の閾値を段階的に変化させる構成により、制御回路部４の構成を、より簡略化できる利点がある。

本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、光源２１の順電圧−順電流特性の関係に基づき、光源２１の定格電流近傍の出力電流Ｉ２の場合と定格電流より大きい出力電流Ｉ２の場合とで特性を異ならせてもよい。発光ダイオード駆動装置１０は、通常、光源２１に定格電流以上の電流を流さないように構成するため、定格電流より大きい出力電流Ｉ２の領域で電圧の閾値を固定としている。さらに、発光ダイオード駆動装置１０は、図４の折線Ｌ５で示す閾値のように、定格電流近傍と定格電流より大きい出力電流Ｉ２の場合、電圧の閾値を一定値とし、出力電流Ｉ２の低減により順電圧Ｖｆが低下する領域では電圧の閾値を小さくするように切り替えるものでもよい。発光ダイオード駆動装置１０は、図４に示すように、光源２１の定格電流近傍の出力電流Ｉ２の場合、光源２１の順電圧−順電流特性と並行に基準電流指令部４１が設定した所定の基準電流値を設定している。また、発光ダイオード駆動装置１０は、光源２１の定格電流より大きい出力電流Ｉ２の場合、電圧の閾値を一定値としてもよい。

すなわち、制御回路部４は、光源２１に出力する電流が予め設定した第１電流値（図４中の一点鎖線を参照）より小さい場合において、光源２１における順電流−順電圧特性の傾きと平行方向に沿って閾値を設定している。また、制御回路部４は、光源２１に出力する電流が第１電流値以上の場合において、閾値を固定値とする。本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、折線Ｌ５で示す閾値に設定しておくことで、基準電流指令部４１が設定した所定の基準電流値が、定格電流以下において、どのように変化しても、光源２１の短絡を精度よく検出することが可能となる。そのため、本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、光源２１の短絡の誤検出を、より抑制することが可能となる。

本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、図５のフローチャート図で示す動作を行うことができる。

発光ダイオード駆動装置１０では、制御回路部４は、直流電源２０の直流電圧Ｖ_ｉｎが予め設定した所定の駆動電圧の範囲内であるかを電源監視部４８で監視する（ステップＳ１）。

電源監視部４８は、直流電源２０の劣化、故障や寿命などにより、直流電源２０からの直流電圧Ｖ_ｉｎが所定の駆動電圧よりも低いことを検出した場合、基準電流指令部４１が基準電流値を低下させ、発光ダイオード駆動装置１０の駆動を停止する。また、制御回路部４は、電源監視部４８からの信号により、直流電源２０の劣化などにより、図６に示すように、直流電源２０からの直流電圧Ｖ_ｉｎの低下を検出した場合、基準電流指令部４１は、基準電流値を演算して予め設定した基準電流値から低下させた新たな基準電流値を出力する（ステップＳ２）。制御回路部４は、電源監視部４８からの信号により、直流電源２０からの直流電圧Ｖ_ｉｎが所定の範囲内にある場合、予め設定した基準電流値を出力してＤＣ−ＤＣコンバータ１を駆動する。

次に、発光ダイオード駆動装置１０は、制御回路部４がＤＣ−ＤＣコンバータ１を動作させて直流電源２０からの直流電圧Ｖ_ｉｎを所定の直流電圧Ｖ２に変換し、基準電流値に一致するような出力電流Ｉ２を光源２１に流す。発光ダイオード駆動装置１０は、出力電流Ｉ２を検出する（ステップＳ３）。発光ダイオード駆動装置１０は、電流検出部３の電流検出値が予め設定した基準電流値と一致するように、制御回路部４がスイッチング素子１ａをＰＷＭ制御する駆動信号のデューティ比の駆動信号を演算する（ステップＳ４）。発光ダイオード駆動装置１０は、演算された駆動信号に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流電圧Ｖ２を制御する。発光ダイオード駆動装置１０は、基準電流値に基づいて、光源２１の短絡故障の閾値を設定する（ステップＳ５）。発光ダイオード駆動装置１０は、電圧検出部２が光源２１の電圧を検出する（ステップＳ６）。

次に、発光ダイオード駆動装置１０では、比較回路部４３は、電圧検出部２が検出した電圧値Ｖ_ｏｕｔと、閾値とを比較する（ステップＳ７）。発光ダイオード駆動装置１０は、電圧値Ｖ_ｏｕｔが閾値よりも大きい場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１を動作させるための駆動信号の出力を継続する（ステップＳ８）。また、発光ダイオード駆動装置１０は、電圧値Ｖ_ｏｕｔが閾値以下の場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１を停止させるため、駆動信号の出力の停止を行う（ステップＳ９）。

以下、図１に戻って、本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０に用いられる各構成について詳述する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、直流電源２０からの直流電圧Ｖ_ｉｎを所定の直流電圧Ｖ２に変換して、発光ダイオード２１ａの光源２１に印加することができるものである。ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、たとえば、フライバック型コンバータで構成することができる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、フライバック型コンバータだけに限られない。ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、フォワード型コンバータ、チョークコンバータ、ハーフブリッジ型コンバータやフルブリッジ型コンバータで構成してもよい。

電圧検出部２は、光源２１の電圧を検出することが可能なものである。電圧検出部２は、たとえば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力端間に直列接続された２つの分圧抵抗で構成することができる。発光ダイオード駆動装置１０は、電圧検出部２が検出した分圧電圧が光源２１の両端間の電圧と比例するので、分圧電圧を検出することにより光源２１の電圧値Ｖ_ｏｕｔを検出することができる。

電流検出部３は、光源２１に流れる電流を検出することが可能なものである。電流検出部３は、たとえば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１内に設けた抵抗３ａを用いて構成することができる。電流検出部３は、抵抗３ａの両端に生じる電圧降下を、出力電流Ｉ２の電流検出値に対応する信号電圧として出力できればよい。発光ダイオード駆動装置１０は、信号電圧が光源２１に流れる電流と比例するので、信号電圧を検出することにより光源２１に流れる電流を検出することができる。

制御回路部４は、電流検出部３で検出した電流と光源２１に給電する所定の基準電流値とが一致するようにＤＣ−ＤＣコンバータ１を定電流制御することが可能なものである。制御回路部４は、たとえば、適宜のプログラムで駆動するマイクロコンピュータを用いて構成することができる。制御回路部４は、マイクロコンピュータを用いて、光源２１に給電する所定の基準電流値を設定する基準電流指令部４１を構成することができる。制御回路部４は、マイクロコンピュータを用いて、光源２１の短絡故障を判別する電圧の閾値を設定する閾値電圧設定部４２を構成することができる。制御回路部４は、マイクロコンピュータを用いて、光源２１の電圧を検出する電圧検出部２が検出した電圧値Ｖ_ｏｕｔと閾値電圧設定部４２の閾値とを比較する比較回路部４３を構成することができる。制御回路部４は、基準電流指令部４１が所定の基準電流値を低減する場合、閾値電圧設定部４２の閾値を低下できればよい。マイクロコンピュータは、適宜のプログラムや閾値を記憶する記憶装置と接続して構成することができる。

（実施形態２）
図９に示す本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、図１に示す実施形態１の基準電流指令部４１が閾値電圧設定部４２の閾値を直接的に制御する代わりに、出力電流Ｉ２の検出値に応じて閾値電圧設定部４２の閾値を制御する点が相違する。なお、本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０では、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。

本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０では、図９に示すように、制御回路部４は、所定の基準電流値よりも光源２１に流れる電流値Ｉ_ｏｕｔが低下したことを電流検出部３で検出した場合、閾値電圧設定部４２の閾値を低下させることができるように構成している。

本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、光源２１が定電流制御されているので、基準電流指令部４１が設定した所定の基準電流値を低減する制御を行った場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１のデューティ比が小さくなり、結果的に電流検出部３で検出した電流値Ｉ_ｏｕｔも小さくなる。

これにより、本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、発光ダイオード２１ａの光源２１における短絡故障を、より精度よく検出することが可能となる。なお、本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、実施形態１と同様に、図２ないし図４に示すように、電流検出部３で検出した電流値Ｉ_ｏｕｔに応じて、電圧の閾値を制御することで、光源２１における短絡故障を、より精度よく検出することが可能となる。

（実施形態３）
図１０に示す本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、図１に示す実施形態１と略同様であり、制御回路部４が温度検出部５と電気的に接続している点が主として相違する。なお、本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。

本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０では、図１０に示すように、制御回路部４は、光源２１の温度Ｔａを検出する温度検出部５と電気的に接続している。制御回路部４は、温度検出部５で検出した温度Ｔａが予め設定した所定の温度よりも高い場合、光源２１に出力する電流を低減するように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１を定電流制御する。

発光ダイオード２１ａの光源２１は、一般に、光源２１が高温になるにつれて、光源２１の抵抗が小さくなり、電流が流れやすくなる温度特性を有している（図１１を参照）。発光ダイオード駆動装置１０は、温度検出部５で検出した光源２１の温度Ｔａに基づいて、光源２１の順電流−順電圧特性の温度変化による変動を低減するように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１を駆動することができる。したがって、発光ダイオード駆動装置１０は、光源２１の温度Ｔａが変動しても、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電流Ｉ２を略一定にすることができるため、光源２１の順電流−順電圧特性の温度変化による変動を低減することができる。また、本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、光源２１の温度Ｔａが上昇しすぎて、光源２１や発光ダイオード駆動装置１０が損傷することを抑制することができる。さらに、本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、光源２１の温度Ｔａの上昇に伴って、出力電流Ｉ２を定格電流から低減させても、発光ダイオード２１ａの光源２１における短絡故障を、より精度よく検出することができる。

本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、図５に示す実施形態１の動作の工程に、光源２１の温度Ｔａを検出する工程を追加して動作させる。本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、図１２のフローチャート図で示すように、基準電流値を演算する工程（ステップＳ２）の前に、光源２１の温度Ｔａを検出する工程（ステップＳ１−２）を設ければよい。

なお、図１０に示す本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、発光ダイオード駆動装置１０内に温度検出部５を設けているが、発光ダイオード駆動装置１０内に温度検出部５を設けるものだけに限られない。発光ダイオード駆動装置１０は、発光ダイオード駆動装置１０外部の光源２１近傍に温度検出部５を設けてもよい。この場合、発光ダイオード駆動装置１０は、光源２１の温度Ｔａを、より精度よく検出ができる。温度検出部５は、サーミスタなどの感温素子で構成することができる。温度検出部５は、感温素子に電流を流し、サーミスタの両端電圧を測定することで、光源２１の温度Ｔａを検出することができる。

なお、本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、実施形態１と同様に、図２ないし図４に示すように、電流検出部３で検出した電流値Ｉ_ｏｕｔに応じて、電圧の閾値を制御することで、光源２１における短絡故障を、より精度よく検出することが可能となる。本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、実施形態１と同様の構成に基づいて説明したが、実施形態２の構成に温度検出部５を接続させて構成することもできる。いずれにしろ本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０は、発光ダイオード２１ａの光源２１における短絡故障を、より精度よく検出することが可能となる。

また、本実施形態では、発光ダイオード２１ａと、発光ダイオード２１ａを光源２１として点灯させる本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０とを備えて照明器具を構成することもできる。照明器具は、車両用照明装置を構成することができる。さらに、本実施形態では、発光ダイオード２１ａと、発光ダイオード２１ａを光源２１として点灯させる本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０とを備えた車両を構成することもできる。この場合、車両用照明装置は、たとえば、車両の車体の前方に搭載した発光ダイオード２１ａを光源２１とすることで、車両用前照灯装置とすることができる。

１ ＤＣ−ＤＣコンバータ
２ 電圧検出部
３ 電流検出部
４ 制御回路部
５ 温度検出部
１０ 発光ダイオード駆動装置
２０ 直流電源
２１ 光源
２１ａ 発光ダイオード
４１ 基準電流指令部
４２ 閾値電圧設定部
４３ 比較回路部

Claims (7)

1. 直流電源からの直流電圧を所定の直流電圧に変換して発光ダイオードの光源に印加するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記光源に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部で検出した電流値と前記光源に給電する所定の基準電流値とが一致するように前記ＤＣ−ＤＣコンバータを定電流制御する制御回路部と、を備え、
   前記制御回路部は、前記光源に給電する前記所定の基準電流値を設定する基準電流指令部と、前記光源の短絡故障を判別する電圧の閾値を設定する閾値電圧設定部と、前記光源の電圧を検出する電圧検出部が検出した電圧値と前記閾値電圧設定部の前記閾値とを比較する比較回路部と、を有しており、
   前記閾値電圧設定部は、前記光源における順電流−順電圧特性の傾きと平行方向に沿って前記閾値を設定し、
   前記制御回路部は、前記基準電流指令部が前記所定の基準電流値を低減する場合、前記閾値電圧設定部の前記閾値を低下させることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
2. 前記制御回路部は、前記電流検出部が前記所定の基準電流値よりも電流値が低下したことを検出した場合、前記閾値電圧設定部の前記閾値を低下させることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置。
3. 前記制御回路部は、前記光源における順電流−順電圧特性の傾きと平行方向に沿って前記閾値を段階的に変化させていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオード駆動装置。
4. 前記制御回路部は、前記光源に出力する電流が予め設定した第１電流値より小さい場合において、前記光源における順電流−順電圧特性の傾きと平行方向に沿って前記閾値を設定しており、前記光源に出力する電流が前記第１電流値以上の場合において、前記閾値を固定値とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発光ダイオード駆動装置。
5. 前記制御回路部は、前記光源の温度を検出する温度検出部と電気的に接続しており、前記温度検出部で検出した温度が予め設定した所定の温度よりも高い場合、前記光源に出力する電流を低減するように、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを定電流制御することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光ダイオード駆動装置。
6. 発光ダイオードと、該発光ダイオードを前記光源として点灯させる請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光ダイオード駆動装置とを備えてなることを特徴とする車両用照明装置。
7. 発光ダイオードと、該発光ダイオードを前記光源として点灯させる請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光ダイオード駆動装置とを備えてなることを特徴とする車両。

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