JP6211554B2 - 発光ダイオード駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオード駆動装置に関する。

発光ダイオードの故障を検出する技術が開発されている。複数の発光ダイオードが直列に接続された発光ダイオード列を構成する発光ダイオードの開放故障を検出する技術としては、例えば特許文献１に記載の技術が挙げられる。

特開２００７−３０５９２９号公報

例えば特許文献１に記載の技術を用いる場合には、発光ダイオードに接続されている抵抗に電流が流れなくなることを検出することによって、発光ダイオードの故障を検出する。よって、例えば特許文献１に記載の技術を用いる場合には、パルス幅変調（Pulse Width Modulation。以下「ＰＷＭ」と示す場合がある。）駆動により発光ダイオードが発光しているときにおいて、発光ダイオードの開放故障を検出することができうる。

ここで、発光ダイオードの故障は、開放故障に限られず、短絡故障もありうる。しかしながら、例えば特許文献１に記載の技術を用いたとしても、発光ダイオードの短絡故障を検出することはできない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、パルス幅変調駆動により発光する発光ダイオードに生じた故障を検出することが可能な、新規かつ改良された発光ダイオード駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一の観点によれば、第１端子が電源と電気的に接続され、制御端子に印加されるパルス幅変調信号に応じてオン状態またはオフ状態となるスイッチングトランジスタと、上記スイッチングトランジスタの第２端子と電気的に接続され、電流が流れることにより発光する発光ダイオードと、上記スイッチングトランジスタと上記発光ダイオードとの間に電気的に接続され、上記発光ダイオードに印加される電圧に対応する第１入力電圧と、第１閾値電圧との比較結果に応じた第１電圧を出力する第１の比較回路と、上記スイッチングトランジスタと上記発光ダイオードとの間に電気的に接続され、上記発光ダイオードに印加される電圧に対応する第２入力電圧と、上記第１閾値電圧と異なる第２閾値電圧との比較結果に応じた第２電圧を出力する第２の比較回路と、上記パルス幅変調信号の出力状態、上記第１電圧、上記第２電圧、および上記スイッチングトランジスタの第２端子側の第３電圧に基づいて、上記発光ダイオードに発生した故障を検出する信号処理回路と、を備える、発光ダイオード駆動装置が提供される。

かかる構成によって、パルス幅変調駆動により発光する発光ダイオードに生じた故障（開放故障、または短絡故障）を検出することができる。

また、上記信号処理回路は、上記パルス幅変調信号の出力状態と、上記第１電圧、上記第２電圧、および上記第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせとに基づいて、上記発光ダイオードの短絡故障、および上記発光ダイオードの開放故障それぞれの発生を検出してもよい。

また、上記信号処理回路は、上記パルス幅変調信号の出力状態、上記第１電圧、上記第２電圧、および上記第３電圧に基づいて、上記スイッチングトランジスタに発生した故障をさらに検出してもよい。

また、上記信号処理回路は、上記パルス幅変調信号の出力状態と、上記第１電圧、上記第２電圧、および上記第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせとに基づいて、上記スイッチングトランジスタの短絡故障、および上記スイッチングトランジスタの開放故障それぞれの発生を検出してもよい。

また、上記パルス幅変調信号の出力状態は、上記発光ダイオードを発光させる上記パルス幅変調信号が出力されている状態、または、上記発光ダイオードの発光を停止させる上記パルス幅変調信号が出力されている状態であってもよい。

また、上記信号処理回路は、上記パルス幅変調信号を出力してもよい。

また、上記パルス幅変調信号を生成し、出力する信号出力回路をさらに備え、上記信号処理回路は、上記信号出力回路における上記パルス幅変調信号の出力状態に基づいて、上記発光ダイオードに発生した故障を検出してもよい。

本発明によれば、パルス幅変調駆動により発光する発光ダイオードに生じた故障（開放故障、または短絡故障）を検出することができる。

本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置の構成の一例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置が備える信号処理回路における故障検出の第１の例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置が備える信号処理回路における故障検出の第１の例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置が備える信号処理回路における故障検出の第２の例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置が備える信号処理回路における故障検出の第２の例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置が備える信号処理回路における故障検出の第２の例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置が備える信号処理回路における故障検出の第２の例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置が備える信号処理回路における故障検出の第２の例を説明するための説明図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、以下において、“一の構成要素と、他の構成要素とを、接続する”とは、“当該一の構成要素と当該他の構成要素とが、さらなる他の構成要素を介さずに、電気的に接続されていること”、または、“当該一の構成要素と当該他の構成要素とが、さらなる他の構成要素を介して、電気的に接続されていること”をいう。

（本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置）
［１］本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置の構成の一例
図１は、本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置１００の構成の一例を示す説明図である。

発光ダイオード駆動装置１００は、例えば、スイッチングトランジスタＴｒと、発光ダイオードＬＥＤと、比較回路１０２と、比較回路１０４と、信号処理回路１０６とを備える。

スイッチングトランジスタＴｒは、第１端子が電源と接続され、第２端子が、発光ダイオードＬＥＤ、比較回路１０２、および比較回路１０４、信号処理回路１０６それぞれと接続される。スイッチングトランジスタＴｒは、制御端子に印加されるパルス幅変調信号の信号レベル（電圧レベル）に応じてオン状態（導通状態）またはオフ状態（非導通状態）となる。

ここで、スイッチングトランジスタＴｒとしては、例えば、バイポーラトランジスタや、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）などのＦＥＴ（Field-Effect Transistor）が挙げられる。

図１では、本発明の実施形態に係るスイッチングトランジスタＴｒが、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタである例を示しているが、本発明の実施形態に係るスイッチングトランジスタＴｒは、上記に示す例に限られない。例えば、本発明の実施形態に係るスイッチングトランジスタＴｒは、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであってもよく、また、Ｐチャネル型のＴＦＴやＮチャネル型のＴＦＴであってもよい。さらに、パルス幅変調信号に応じてオン状態またはオフ状態となるスイッチング素子の役目を果たすことが可能であれば、本発明の実施形態に係るスイッチングトランジスタＴｒは、任意の回路素子であってもよい。

以下では、本発明の実施形態に係るスイッチングトランジスタＴｒが、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタである場合、すなわち、スイッチングトランジスタＴｒの第１端子がエミッタであり、第２端子がコレクタであり、制御端子がベースである場合を例に挙げる。なお、本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置では、例えば、供給される電源電圧や回路構成などによって、本発明の実施形態に係るスイッチングトランジスタＴｒの第１端子がコレクタとなり、第２端子がエミッタとなる場合もありうる。

スイッチングトランジスタＴｒと接続される電源としては、例えば、バッテリなどの発光ダイオード駆動装置１００が備える内部電源や、発光ダイオード駆動装置１００の外部電源が挙げられる。

発光ダイオードＬＥＤは、スイッチングトランジスタＴｒの第２端子と接続され、電流が流れることにより発光する。発光ダイオードＬＥＤとしては、例えば、有機発光ダイオードや、無機発光ダイオードなどが挙げられる。

なお、図１では、発光ダイオードＬＥＤのアノードがスイッチングトランジスタＴｒの第２端子と接続されている例を示しているが、本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置の構成は、上記に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置は、供給される電源電圧などに応じて、発光ダイオードＬＥＤのカソードがスイッチングトランジスタＴｒの第２端子と接続される構成をとることも可能である。

比較回路１０２は、発光ダイオード駆動装置１００が備える第１の比較回路であり、スイッチングトランジスタＴｒと発光ダイオードＬＥＤとの間に接続される。

比較回路１０２は、コンパレータＣＰ１を含み、コンパレータＣＰ１は、コンパレータＣＰ１の反転入力端子（−）に入力される電圧（発光ダイオードＬＥＤに印加される電圧に対応する第１入力電圧）と、コンパレータＣＰ１の非反転入力端子（＋）に入力される第１閾値電圧とを比較する。そして、比較回路１０２のコンパレータＣＰ１は、比較結果に応じた第１電圧を出力する。なお、比較回路１０２は、コンパレータＣＰ１の非反転入力端子（＋）に上記第１入力電圧が入力され、コンパレータＣＰ１の反転入力端子（−）に第１閾値電圧が入力される構成であってもよい。

ここで、図１では、第１閾値電圧が２．５［Ｖ］である例を示している。第１閾値電圧が２．５［Ｖ］に設定されることによって、図１に示す発光ダイオード駆動装置１００では、スイッチングトランジスタＴｒの状態に依存せずに、第１電圧の電圧レベルは、ハイレベルとなる。

なお、比較回路１０２における第１閾値電圧は、２．５［Ｖ］に限られない。例えば、比較回路１０２における第１閾値電圧は、電源から供給される電源電圧や発光ダイオード駆動装置１００が備える発光ダイオードＬＥＤの種類などに応じて設定することが可能である。

比較回路１０４は、発光ダイオード駆動装置１００が備える第２の比較回路であり、スイッチングトランジスタＴｒと発光ダイオードＬＥＤとの間に接続される。比較回路１０４は、例えば図１に示すように、比較回路１０２と並列に接続される。

比較回路１０４は、コンパレータＣＰ２を含み、コンパレータＣＰ２は、コンパレータＣＰ２の反転入力端子（−）に入力される電圧（発光ダイオードＬＥＤに印加される電圧に対応する第２入力電圧）と、コンパレータＣＰ２の非反転入力端子（＋）に入力される第２閾値電圧とを比較する。そして、比較回路１０４のコンパレータＣＰ２は、比較結果に応じた第２電圧を出力する。なお、比較回路１０４は、コンパレータＣＰ２の非反転入力端子（＋）に上記第２入力電圧が入力され、コンパレータＣＰ２の反転入力端子（−）に第２閾値電圧が入力される構成であってもよい。

ここで、第２閾値電圧は、第１閾値電圧と異なる大きさの電圧である。図１では、第２閾値電圧が０．７［Ｖ］である例を示している。第２閾値電圧が０．７［Ｖ］に設定されることによって、図１に示す発光ダイオード駆動装置１００では、スイッチングトランジスタＴｒの状態（オン状態またはオフ状態）に応じて、第２電圧の電圧レベルが、ハイレベルとローレベルとの間で変化することとなる。

なお、比較回路１０４における第２閾値電圧は、０．７［Ｖ］に限られない。例えば、比較回路１０４における第２閾値電圧は、電源から供給される電源電圧や発光ダイオード駆動装置１００が備える発光ダイオードＬＥＤの種類などに応じて設定することが可能である。

以下では、第１閾値電圧が２．５［Ｖ］であり、第２閾値電圧が０．７［Ｖ］である場合、すなわち、第１閾値電圧が第２閾値電圧よりも大きい場合を例に挙げる。なお、例えば、第２閾値電圧が２．５［Ｖ］であり、第１閾値電圧が０．７［Ｖ］である場合など、第２閾値電圧が第１閾値電圧よりも大きい場合であっても、発光ダイオード駆動装置１００は、後述する信号処理回路１０６における処理によって、第１閾値電圧が第２閾値電圧よりも大きい場合と同様の効果を奏することができる。

信号処理回路１０６は、パルス幅変調信号の出力状態、第１電圧、第２電圧、およびスイッチングトランジスタＴｒの第２端子側の電圧（以下、「第３電圧」と示す。）に基づいて、発光ダイオードＬＥＤに発生した故障を検出する。

信号処理回路１０６としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサや、マイクロコントローラなどが挙げられる。

図１では、信号処理回路１０６の端子ＤＩＮ１に入力される電圧が第１電圧に該当し、信号処理回路１０６の端子ＤＩＮ２に入力される電圧が第２電圧に該当する。また、図１では、信号処理回路１０６の端子ＡＤに入力される電圧が第３電圧に該当する。

パルス幅変調信号の出力状態としては、例えば、発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号が出力されている状態、または、発光ダイオードＬＥＤの発光を停止させるパルス幅変調信号が出力されている状態が挙げられる。

ここで、図１に示す発光ダイオード駆動装置１００における発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号とは、例えば、パルス幅変調信号のデューティ比が、１００［％］未満のパルス幅変調信号である。また、図１に示す発光ダイオード駆動装置１００における発光ダイオードＬＥＤの発光を停止させるパルス幅変調信号とは、例えば、パルス幅変調信号のデューティ比が、１００［％］のパルス幅変調信号である。

なお、本発明の実施形態に係る発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号と、発光ダイオードＬＥＤの発光を停止させるパルス幅変調信号とは、上記に示す例に限られない。例えば、スイッチングトランジスタＴｒがＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである場合、発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号としては、デューティ比が０［％］より大きいパルス幅変調信号が挙げられる。また、スイッチングトランジスタＴｒがＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである場合、発光ダイオードＬＥＤの発光を停止させるパルス幅変調信号としては、デューティ比が０［％］のパルス幅変調信号が挙げられる。

例えば、信号処理回路１０６がパルス幅変調信号を生成して出力する機能を有する場合には、信号処理回路１０６は、当該機能によるパルス幅変調信号の出力の状態を、発光ダイオードＬＥＤの故障の検出（および、後述するスイッチングトランジスタＴｒの故障の検出）に用いる。

また、例えば、パルス幅変調信号が発光ダイオード駆動装置１００の外部装置や発光ダイオード駆動装置１００が備える他の構成要素（例えば、後述する信号出力回路）から出力される場合には、信号処理回路１０６は、当該外部装置などから取得されるパルス幅変調信号の出力の状態を示すデータが示す、パルス幅変調信号の出力の状態を、発光ダイオードＬＥＤの故障の検出（および、後述するスイッチングトランジスタＴｒの故障の検出）に用いる。

ここで、本発明の実施形態に係るパルス幅変調信号の出力の状態を示すデータとしては、例えば、“発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号が出力されている状態、または、発光ダイオードＬＥＤの発光を停止させるパルス幅変調信号が出力されている状態を示すフラグ”が挙げられる。なお、本発明の実施形態に係るパルス幅変調信号の出力の状態を示すデータは、上記フラグに限られず、発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号が出力されている状態、または、発光ダイオードＬＥＤの発光を停止させるパルス幅変調信号が出力されている状態を示すことが可能な任意の形式のデータであってもよい。

信号処理回路１０６は、“パルス幅変調信号の出力状態”と、“第１電圧、第２電圧、および第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせ”とに基づいて、発光ダイオードＬＥＤの短絡故障、および発光ダイオードＬＥＤの開放故障それぞれの発生を検出する。

より具体的には、信号処理回路１０６は、例えば、“パルス幅変調信号の出力状態”が発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号が出力されている状態である場合において、“第１電圧、第２電圧、および第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせ”が発光ダイオードＬＥＤが故障していないときの当該組み合わせと異なることを検出することによって、発光ダイオードＬＥＤの故障を検出する。また、信号処理回路１０６は、“第１電圧、第２電圧、および第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせ”と発光ダイオードＬＥＤが故障していないときの当該組み合わせとの異なり方を判別することによって、発光ダイオードＬＥＤの短絡故障、および発光ダイオードＬＥＤの開放故障それぞれの発生を検出する。

また、信号処理回路１０６は、パルス幅変調信号の出力状態、第１電圧、第２電圧、および第３電圧に基づいて、スイッチングトランジスタＴｒに発生した故障をさらに検出することも可能である。

信号処理回路１０６は、“パルス幅変調信号の出力状態”と、“第１電圧、第２電圧、および第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせ”とに基づいて、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障、およびスイッチングトランジスタＴｒの開放故障それぞれの発生を検出する。

より具体的には、信号処理回路１０６は、例えば、“パルス幅変調信号の出力状態”が発光ダイオードＬＥＤの発光を停止させるパルス幅変調信号が出力されている状態である場合において、“第１電圧、第２電圧、および第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせ”がスイッチングトランジスタＴｒが故障していないときの当該組み合わせと異なることを検出することによって、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障を検出する。また、信号処理回路１０６は、“第１電圧、第２電圧、および第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせ”とスイッチングトランジスタＴｒが故障していないときの当該組み合わせとの異なり方を判別することによって、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障を検出してもよい。

また、“パルス幅変調信号の出力状態”が発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号が出力されている状態である場合には、信号処理回路１０６は、例えば、“第１電圧、第２電圧、および第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせ”がスイッチングトランジスタＴｒが故障していないときの当該組み合わせと異なることを検出することによって、スイッチングトランジスタＴｒの故障を検出する。また、信号処理回路１０６は、“第１電圧、第２電圧、および第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせ”とスイッチングトランジスタＴｒが故障していないときの当該組み合わせとの異なり方を判別することによって、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障、およびスイッチングトランジスタＴｒの開放故障それぞれの発生を検出する。

以下、図１に示す信号処理回路１０６におけるスイッチングトランジスタＴｒおよび発光ダイオードＬＥＤそれぞれの故障の検出の具体例を示す。

［１−１］信号処理回路１０６における故障検出の第１の例：パルス幅変調信号の出力状態が、発光ダイオードＬＥＤの発光を停止させるパルス幅変調信号が出力されている状態である場合の例
図２、図３は、本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置１００が備える信号処理回路１０６における故障検出の第１の例を説明するための説明図である。図２、図３のＰＷＭに示すように、図２、図３は、パルス幅変調信号の出力状態が発光ダイオードＬＥＤの発光を停止させるパルス幅変調信号が出力されている状態である場合を、示している。

図２は、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障が発生していない場合において、信号処理回路１０６の端子ＡＤ、端子ＤＩＮ１、および端子ＤＩＮ２それぞれに入力される電圧（第３電圧、第１電圧、および第２電圧）の電圧レベルを、示している。つまり、図２は、パルス幅変調信号の出力状態が発光ダイオードＬＥＤの発光を停止させるパルス幅変調信号が出力されている状態である場合における、通常の“第１電圧、第２電圧、および第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせ”を示している。

また、図３は、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障が発生している場合において、信号処理回路１０６の端子ＡＤ、端子ＤＩＮ１、および端子ＤＩＮ２それぞれに入力される電圧（第３電圧、第１電圧、および第２電圧）の電圧レベルを、示している。

ここで、信号処理回路１０６は、例えば、端子ＡＤに入力される第３電圧を、備えているＡＤ変換器（Analog-to-Digital converter）で変換することによって、図２、図３に示す端子ＡＤの電圧レベルを得る。また、端子ＤＩＮ１および端子ＤＩＮ２それぞれに入力される電圧は、コンパレータＣＰ１、ＣＰ２からそれぞれ出力される電圧であるので、信号処理回路１０６は、例えば、端子ＤＩＮ１および端子ＤＩＮ２それぞれに入力される電圧をＡＤ変換器で変換せずにそのまま用いる。以下、信号処理回路１０６における故障検出の他の例においても、同様とする。

スイッチングトランジスタＴｒのエミッタ−コレクタ間（第１端子−第２端子間）が短絡し、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障が発生した場合には、スイッチングトランジスタＴｒは、制御端子に印加されるパルス幅変調信号によらずにオン状態となる。よって、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障が発生した場合には、図３に示すように、端子ＡＤに入力される第３電圧の電圧レベルと端子ＤＩＮ２に入力される第２電圧の電圧レベルとが、図２に示す電圧レベルと異なることとなる。

具体的には、パルス幅変調信号の出力状態が発光ダイオードＬＥＤの発光を停止させるパルス幅変調信号が出力されている状態であるときにおいて、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障が発生した場合には、スイッチングトランジスタＴｒがオン状態となることによって、端子ＡＤに入力される第３電圧の電圧レベルと端子ＤＩＮ２に入力される第２電圧の電圧レベルとは、下記のようになる。
・端子ＡＤに入力される第３電圧の電圧レベルが、ハイレベルとなる。
・比較回路１０２より閾値電圧が小さい比較回路１０４から出力される第２電圧の電圧レベルが、ローレベルとなる。

信号処理回路１０６は、例えば、“パルス幅変調信号の出力状態”が発光ダイオードＬＥＤの発光を停止させるパルス幅変調信号が出力されている状態である場合には、“第１電圧、第２電圧、および第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせ”が図３に示す組み合わせであるとき、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障が発生したと判定する。信号処理回路１０６は、例えば上記のように、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障の発生を判定することによって、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障を検出する。

［１−２］信号処理回路１０６における故障検出の第２の例：パルス幅変調信号の出力状態が、発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号が出力されている状態である場合の例
図４〜図８は、本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置１００が備える信号処理回路１０６における故障検出の第２の例を説明するための説明図である。図４〜図８のＰＷＭに示すように、図４〜図８は、パルス幅変調信号の出力状態が発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号が出力されている状態である場合を、示している。

図４は、スイッチングトランジスタＴｒおよび発光ダイオードＬＥＤの故障が発生していない場合において、信号処理回路１０６の端子ＡＤ、端子ＤＩＮ１、および端子ＤＩＮ２それぞれに入力される電圧（第３電圧、第１電圧、および第２電圧）の電圧レベルを、示している。つまり、図４は、パルス幅変調信号の出力状態が発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号が出力されている状態である場合における、通常の“第１電圧、第２電圧、および第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせ”を示している。

［１−２−１］スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障の検出
図５は、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障が発生している場合において、信号処理回路１０６の端子ＡＤ、端子ＤＩＮ１、および端子ＤＩＮ２それぞれに入力される電圧（第３電圧、第１電圧、および第２電圧）の電圧レベルを、示している。

上述したように、スイッチングトランジスタＴｒのエミッタ−コレクタ間が短絡し、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障が発生した場合には、スイッチングトランジスタＴｒは、制御端子に印加されるパルス幅変調信号によらずにオン状態となる。よって、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障が発生した場合には、図５に示すように、端子ＡＤに入力される第３電圧の電圧レベルと、端子ＤＩＮ２に入力される第２電圧の電圧レベルとが、図４に示す電圧レベルと異なることとなる。

具体的には、パルス幅変調信号の出力状態が発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号が出力されている状態であるときにおいて、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障が発生した場合には、スイッチングトランジスタＴｒがオン状態となることによって、端子ＡＤに入力される第３電圧の電圧レベルと端子ＤＩＮ２に入力される第２電圧の電圧レベルとは、制御端子に印加されるパルス幅変調信号によらずに下記のようになる。
・端子ＡＤに入力される第３電圧の電圧レベルが、ハイレベルとなる。
・比較回路１０２より閾値電圧が小さい比較回路１０４から出力される第２電圧の電圧レベルが、ローレベルとなる。

信号処理回路１０６は、例えば、“パルス幅変調信号の出力状態”が発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号が出力されている状態である場合には、“第１電圧、第２電圧、および第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせ”が図５に示す組み合わせであるとき、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障が発生したと判定する。信号処理回路１０６は、例えば上記のように、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障の発生を判定することによって、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障を検出する。

［１−２−２］スイッチングトランジスタＴｒの開放故障の検出
図６は、スイッチングトランジスタＴｒの開放故障が発生している場合において、信号処理回路１０６の端子ＡＤ、端子ＤＩＮ１、および端子ＤＩＮ２それぞれに入力される電圧（第３電圧、第１電圧、および第２電圧）の電圧レベルを、示している。

スイッチングトランジスタＴｒの開放故障が発生した場合には、スイッチングトランジスタＴｒは、制御端子に印加されるパルス幅変調信号によらずにオフ状態となる。よって、スイッチングトランジスタＴｒの開放故障が発生した場合には、図６に示すように、端子ＡＤに入力される第３電圧の電圧レベルと、端子ＤＩＮ２に入力される第２電圧の電圧レベルとが、図４に示す電圧レベルと異なることとなる。

具体的には、パルス幅変調信号の出力状態が発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号が出力されている状態であるときにおいて、スイッチングトランジスタＴｒの開放故障が発生した場合には、スイッチングトランジスタＴｒがオフ状態となることによって、端子ＡＤに入力される第３電圧の電圧レベルと端子ＤＩＮ２に入力される第２電圧の電圧レベルとは、制御端子に印加されるパルス幅変調信号によらずに下記のようになる。
・端子ＡＤに入力される第３電圧の電圧レベルが、ローレベルとなる。
・比較回路１０２より閾値電圧が小さい比較回路１０４から出力される第２電圧の電圧レベルが、ハイレベルとなる。

信号処理回路１０６は、例えば、“パルス幅変調信号の出力状態”が発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号が出力されている状態である場合には、“第１電圧、第２電圧、および第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせ”が図６に示す組み合わせであるとき、スイッチングトランジスタＴｒの開放故障が発生したと判定する。信号処理回路１０６は、例えば上記のように、スイッチングトランジスタＴｒの開放故障の発生を判定することによって、スイッチングトランジスタＴｒの開放故障を検出する。

［１−２−３］発光ダイオードＬＥＤの短絡故障の検出
図７は、発光ダイオードＬＥＤの短絡故障が発生している場合において、信号処理回路１０６の端子ＡＤ、端子ＤＩＮ１、および端子ＤＩＮ２それぞれに入力される電圧（第３電圧、第１電圧、および第２電圧）の電圧レベルを、示している。

発光ダイオードＬＥＤのアノード−カソード間が短絡し、発光ダイオードＬＥＤの短絡故障が発生した場合には、発光ダイオードＬＥＤによる電圧降下は生じない。よって、発光ダイオードＬＥＤの短絡故障が発生した場合には、図７に示すように、端子ＤＩＮ２に入力される第２電圧の電圧レベルが、図４に示す電圧レベルと異なることとなる。

具体的には、パルス幅変調信号の出力状態が発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号が出力されている状態であるときにおいて、発光ダイオードＬＥＤの短絡故障が発生した場合には、端子ＤＩＮ２に入力される第２電圧の電圧レベルは、制御端子に印加されるパルス幅変調信号によらずに下記のようになる。
・比較回路１０２より閾値電圧が小さい比較回路１０４から出力される第２電圧の電圧レベルが、ハイレベルとなる。

信号処理回路１０６は、例えば、“パルス幅変調信号の出力状態”が発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号が出力されている状態である場合には、“第１電圧、第２電圧、および第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせ”が図７に示す組み合わせであるとき、発光ダイオードＬＥＤの短絡故障が発生したと判定する。信号処理回路１０６は、例えば上記のように、発光ダイオードＬＥＤの短絡故障の発生を判定することによって、発光ダイオードＬＥＤの短絡故障を検出する。

［１−２−４］発光ダイオードＬＥＤの開放故障の検出
図８は、発光ダイオードＬＥＤの開放故障が発生している場合において、信号処理回路１０６の端子ＡＤ、端子ＤＩＮ１、および端子ＤＩＮ２それぞれに入力される電圧（第３電圧、第１電圧、および第２電圧）の電圧レベルを、示している。

発光ダイオードＬＥＤの開放故障が発生した場合には、発光ダイオードＬＥＤの抵抗値が非常に大きくなることから、オームの法則により発光ダイオードＬＥＤには電流がほとんど流れない。よって、発光ダイオードＬＥＤの開放故障が発生した場合には、図８に示すように、端子ＤＩＮ１に入力される第１電圧の電圧レベルが、図４に示す電圧レベルと異なることとなる。

具体的には、パルス幅変調信号の出力状態が発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号が出力されている状態であるときにおいて、発光ダイオードＬＥＤの開放故障が発生した場合には、端子ＤＩＮ１に入力される第１電圧の電圧レベルは、下記のようになる。
・比較回路１０２から出力される第１電圧の電圧レベルが、制御端子に印加されるパルス幅変調信号の信号レベルに応じて変化する。

信号処理回路１０６は、例えば、“パルス幅変調信号の出力状態”が発光ダイオードＬＥＤを発光させるパルス幅変調信号が出力されている状態である場合には、“第１電圧、第２電圧、および第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせ”が図８に示す組み合わせであるとき、発光ダイオードＬＥＤの開放故障が発生したと判定する。信号処理回路１０６は、例えば上記のように、発光ダイオードＬＥＤの開放故障の発生を判定することによって、発光ダイオードＬＥＤの開放故障を検出する。

信号処理回路１０６は、例えば上記［１−１］に示す第１の例および上記［１−２］に示す第２の例（上記［１−２−１］〜［１−２−４］）に示すように、“パルス幅変調信号の出力状態”と、“第１電圧、第２電圧、および第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせ”とに基づいて、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障、スイッチングトランジスタＴｒの開放故障、発光ダイオードＬＥＤの短絡故障、および発光ダイオードＬＥＤの開放故障それぞれの発生を、検出することができる。

なお、信号処理回路１０６における処理は、上述したような、発光ダイオードＬＥＤとスイッチングトランジスタＴｒとの故障の検出に係る処理に限られない。

例えば、信号処理回路１０６は、発光ダイオードＬＥＤの発光制御に係る処理をさらに行うことも可能である。

発光制御に係る処理を行う場合、信号処理回路１０６は、例えば、パルス幅変調信号を生成して、スイッチングトランジスタＴｒに対して出力することによって、発光ダイオードＬＥＤの発光を制御する。例えば、発光ダイオード駆動装置１００が、車などの車両の状態を通知するインジゲータに係る装置など、システム（または装置）の状態の通知に係る装置である場合には、信号処理回路１０６は、システムの状態に応じてパルス幅変調信号を生成して発光ダイオードＬＥＤを発光させることによって、ユーザにシステムの状態を視覚的に通知する。

また、信号処理回路１０６は、例えば、故障が検出されたことを通知させる通知制御処理をさらに行うことも可能である。

例えば、信号処理回路１０６は、故障が検出された場合に、故障が発生した旨の音声（警告音や音楽も含む。）を示す信号をスピーカなどの音声出力デバイスに伝達する。音声出力デバイスは、発光ダイオード駆動装置１００が備えるデバイスであってもよいし、発光ダイオード駆動装置１００に接続されている外部のデバイスであってもよい。

上記音声出力デバイスが故障が発生した旨の音声を出力することによって、例えば、発光ダイオード駆動装置１００において故障が発生したことや、発生した故障の内容が、発光ダイオード駆動装置１００のユーザなどに対して聴覚的に通知される。

また、例えば、信号処理回路１０６は、発生した故障の内容を示すデータを、発光ダイオード駆動装置１００の製造メーカのサーバなどの外部装置に対して送信させる。信号処理回路１０６は、例えば、発光ダイオード駆動装置１００が備える通信デバイスや、発光ダイオード駆動装置１００に接続されている外部の通信デバイスに、発生した故障の内容を示すデータを送信させる。通信デバイスは、無線通信または有線通信によって、発生した故障の内容を示すデータを送信する。

本発明の実施形態に係る通信デバイスとしては、例えば、通信アンテナおよびＲＦ（Radio Frequency）回路（無線通信）や、ＩＥＥＥ８０２．１５．１ポートおよび送受信回路（無線通信）、ＩＥＥＥ８０２．１１ポートおよび送受信回路（無線通信）、あるいはＬＡＮ（Local Area Network）端子および送受信回路（有線通信）などが挙げられる。

通信デバイスが、発生した故障の内容を示すデータを外部装置に対して送信することによって、外部装置のユーザ（例えば、発光ダイオード駆動装置１００の製造メーカの保守担当者など）は、発光ダイオード駆動装置１００において検出された故障を認識することができる。

信号処理回路１０６は、通知制御処理として、例えば上記のような処理を行う。なお、本発明の実施形態に係る通知制御処理は、上記に示す例に限られない。例えば、信号処理回路１０６は、故障が検出された場合に振動デバイスを振動させることによる触覚的な通知など、故障が検出されたことを通知することが可能な、任意の通知方法に係る処理を行うことが可能である。

本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置は、例えば図１に示す構成を有する。

なお、本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置の構成は、図１に示す構成に限られない。

例えば、本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置は、パルス幅変調信号を生成し、出力する信号出力回路（図示せず）をさらに備えていてもよい。

信号出力回路（図示せず）は、例えば上記発光ダイオードＬＥＤの発光制御に係る処理を行うことによって、パルス幅変調信号を生成する。そして、信号出力回路（図示せず）は、生成したパルス幅変調信号を、スイッチングトランジスタＴｒに出力する。

また、信号出力回路（図示せず）は、パルス幅変調信号の出力の状態を示すデータを、信号処理回路１０６へ伝達する。

信号出力回路（図示せず）を備える場合には、信号処理回路１０６は、上記パルス幅変調信号の出力の状態を示すデータが示す、パルス幅変調信号の出力の状態に基づいて、発光ダイオードＬＥＤ、スイッチングトランジスタＴｒそれぞれの故障を検出する。

［２］本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置が奏する効果
図１に示す発光ダイオード駆動装置１００を例に挙げて、本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動装置が奏する効果の一例を示す。

発光ダイオード駆動装置１００では、上述したように、信号処理回路１０６が、パルス幅変調信号の出力状態、第１電圧、第２電圧、および第３電圧に基づいて、発光ダイオードに発生した故障を検出する。よって、上記［１−２−３］、および上記［１−２−４］に示すように、パルス幅変調駆動による発光中の発光ダイオードＬＥＤが短絡故障または開放故障を起こした場合であっても、発光ダイオード駆動装置１００は、発光ダイオードＬＥＤの短絡故障、開放故障をそれぞれ検出することができる。

したがって、発光ダイオード駆動装置１００は、パルス幅変調駆動により発光する発光ダイオードＬＥＤに生じた故障（開放故障、または短絡故障）を検出することができる。

また、発光ダイオード駆動装置１００では、信号処理回路１０６が、パルス幅変調信号の出力状態、第１電圧、第２電圧、および第３電圧に基づいて、スイッチングトランジスタＴｒに発生した故障をさらに検出することが可能である。よって、上記［１−１］、上記［１−２−１］、および上記［１−２−２］に示すように、発光ダイオード駆動装置１００は、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障、開放故障をそれぞれ検出することができる。

また、上記のように、パルス幅変調信号の出力状態、第１電圧、第２電圧、および第３電圧に基づいて、発光ダイオードＬＥＤの短絡故障、発光ダイオードＬＥＤの開放故障、スイッチングトランジスタＴｒの短絡故障、およびスイッチングトランジスタＴｒの開放故障それぞれが検出されるので、発光ダイオード駆動装置１００は、発生した故障を迅速に検出することができる。

また、発光ダイオード駆動装置１００は、信号処理回路１０６において通知制御処理が行われることによって、検出された故障を、発光ダイオード駆動装置１００のユーザや、外部装置のユーザなどに、迅速に通知することができる。

以上、本発明の実施形態として、発光ダイオード駆動装置を挙げて説明したが、本発明の実施形態は、上記に限られない。本発明の実施形態は、例えば、車などの車両（または、車両システムを構成するインジゲータ部分など車両システムの一部）や、携帯電話やスマートフォンなどの通信装置、タブレット型の装置、テレビ受像機、ＰＣ（Personal Computer）などのコンピュータなど、パルス幅変調駆動により発光する発光ダイオードを含む様々なシステムや機器に適用することができる。

また、上記では、本発明の実施形態として、図１に示すように発光ダイオードを含む装置を説明したが、図１に示す発光ダイオードを、“パルス幅変調駆動により制御され、電流が流れることにより電圧降下が生じる任意の構成要素（パルス幅変調駆動により制御され、有する通常機能が働くことにより電圧降下が生じる任意の構成要素）”に置き換えることも可能である。

図１に示す発光ダイオードが上記構成要素に置き換えられた装置は、図１に示す発光ダイオード駆動装置１００と同様に、パルス幅変調信号の出力状態、第１電圧、第２電圧、および第３電圧に基づいて、上記構成要素、およびスイッチングトランジスタＴｒの故障をそれぞれ検出することが可能である。また、図１に示す発光ダイオードが上記構成要素に置き換えられた装置は、図１に示す発光ダイオード駆動装置１００と同様の効果を奏することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００ 発光ダイオード駆動装置
１０２、１０４ 比較回路
１０６ 信号処理回路
Ｔｒ スイッチングトランジスタ
ＬＥＤ 発光ダイオード

Claims (7)

1. 第１端子が電源と電気的に接続され、制御端子に印加されるパルス幅変調信号に応じてオン状態またはオフ状態となるスイッチングトランジスタと、
   前記スイッチングトランジスタの第２端子と電気的に接続され、電流が流れることにより発光する発光ダイオードと、
   前記スイッチングトランジスタと前記発光ダイオードとの間に電気的に接続され、前記発光ダイオードに印加される電圧に対応する第１入力電圧と、第１閾値電圧との比較結果に応じた第１電圧を出力する第１の比較回路と、
   前記スイッチングトランジスタと前記発光ダイオードとの間に電気的に接続され、前記発光ダイオードに印加される電圧に対応する第２入力電圧と、前記第１閾値電圧と異なる第２閾値電圧との比較結果に応じた第２電圧を出力する第２の比較回路と、
   前記パルス幅変調信号の出力状態と、前記第１電圧、前記第２電圧、および前記スイッチングトランジスタの第２端子側の第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせとに基づいて、前記発光ダイオードに発生した故障を検出する信号処理回路と、
   を備えることを特徴とする、発光ダイオード駆動装置。
2. 前記信号処理回路は、前記パルス幅変調信号の出力状態と、前記第１電圧、前記第２電圧、および前記第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせとに基づいて、前記発光ダイオードの短絡故障、および前記発光ダイオードの開放故障それぞれの発生を検出す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. 前記信号処理回路は、前記パルス幅変調信号の出力状態、前記第１電圧、前記第２電圧、および前記第３電圧に基づいて、前記スイッチングトランジスタに発生した故障をさらに検出す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. 前記信号処理回路は、前記パルス幅変調信号の出力状態と、前記第１電圧、前記第２電圧、および前記第３電圧それぞれの電圧レベルの組み合わせとに基づいて、前記スイッチングトランジスタの短絡故障、および前記スイッチングトランジスタの開放故障それぞれの発生を検出することを特徴とする、請求項３に記載の発光ダイオード駆動装置。
5. 前記パルス幅変調信号の出力状態は、前記発光ダイオードを発光させる前記パルス幅変調信号が出力されている状態、または、前記発光ダイオードの発光を停止させる前記パルス幅変調信号が出力されている状態であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光ダイオード駆動装置。
6. 前記信号処理回路は、前記パルス幅変調信号を出力することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光ダイオード駆動装置。
7. 前記パルス幅変調信号を生成し、出力する信号出力回路をさらに備え、
   前記信号処理回路は、前記信号出力回路における前記パルス幅変調信号の出力状態に基づいて、前記発光ダイオードに発生した故障を検出することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光ダイオード駆動装置。

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