JP6314743B2

JP6314743B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP6314743B2
Application number: JP2014167300A
Authority: JP
Inventors: 大祐西谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2034-08-20
Also published as: JP2016045999A

Description

本発明は、ＬＥＤを有する発光装置に関するものである。

特許文献１に示されるように、直列接続されたｎ個のＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄｎと、このＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄｎそれぞれに並列接続されたスイッチ素子Ｑ１〜Ｑｎと、を有するＬＥＤ点灯装置が知られている。このＬＥＤ点灯装置は、ｎ個のＬＥＤ素子に定電流を供給するとともに、スイッチ素子のオンオフを行う制御回路も有する。この制御回路によってスイッチ素子のオンオフを制御することで、複数のＬＥＤ素子それぞれに流れる電流量を調整し、その輝度を個々に調整可能となっている。

特開２０１３−８４６３５号公報

上記したように特許文献１に示されるＬＥＤ点灯装置では、直列接続された複数のＬＥＤそれぞれにスイッチが並列接続された構成となっている。この構成においてＬＥＤの故障を判定可能な場合、故障と判定されたＬＥＤと並列接続されたスイッチを常時オン状態とすることで、他の直列接続された複数のＬＥＤに電流を流すことが可能となる。ただし、故障したＬＥＤと並列接続されたスイッチを常時オン状態とするため、直列接続されるＬＥＤの個数が減ることとなる。複数のＬＥＤに印加される電圧（印加電圧）が不変の場合、直列接続された複数のＬＥＤに過剰な電圧が印加され、それによってＬＥＤの寿命が低下する虞がある。そこで印加電圧を検出し、その印加電圧が判定電圧を上回るか否かを判定し、その判定に基づいて印加電圧を制御する構成も考えられる。しかしながら上記したようにＬＥＤに故障が生じた場合、直列接続されるＬＥＤの個数が減ることとなり、ＬＥＤに印加される電圧が過剰となる値そのものが変動することとなる。したがって上記した判定電圧が固定された構成の場合、直列接続されたＬＥＤに過剰な電圧が印加されているか否かを判定する精度が低下する虞がある。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、ＬＥＤに過剰な電圧が印加されているか否かを判定する精度の低下が抑制された発光装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するための第１発明は、ＬＥＤ（１０）と、ＬＥＤに並列接続されたスイッチ（２０）と、スイッチの駆動状態を制御する駆動制御部（８０）と、ＬＥＤに電圧を印加する電圧印加部（３０，４０，５０）と、ＬＥＤに印加されている電圧を監視しつつ、その監視結果に基づいて電圧印加部が出力する電圧を制御する電圧制御部（８０）と、ＬＥＤの短絡と断線を検出する検出部（８０）と、を有し、ｎを２以上の自然数とすると、ＬＥＤとして、第１〜第ｎＬＥＤ（１１〜１５）を有し、スイッチとして、第１〜第ｎスイッチ（２１〜２５）を有し、第１〜第ｎＬＥＤは第１配線（９１）から第２配線（９２）に向かって順次直列接続され、第１〜第ｎスイッチは第１配線から第２配線に向かって順次直列接続され、ｋを１以上ｎ以下の自然数とすると、第ｋＬＥＤに第ｋスイッチが並列接続されており、ｍを０以上ｎ−１以下の整数とすると、駆動制御部はｎ個の第１〜第ｎスイッチの内のｍ個のスイッチをオン状態とすることで、ｎ個の第１〜第ｎＬＥＤの内、ｎ−ｍ個のＬＥＤを発光対象としており、ｐを０以上ｎ−ｍ−１以下の整数とすると、検出部によって発光対象であるｎ−ｍ個のＬＥＤの内、ｐ個のＬＥＤに短絡若しくは断線が検出された場合、駆動制御部は短絡若しくは断線の検出されたｐ個のＬＥＤと並列接続されたｐ個のスイッチをＯＮ状態に固定しつつ、ｎ−ｍ−ｐ個のスイッチをＯＦＦ状態として、ｎ−ｍ−ｐ個のＬＥＤを発光対象としており、電圧制御部はｎ−ｍ個のＬＥＤに印加される電圧が過剰であるか否かを判定する判定電圧から、ｐ個のＬＥＤに電流が流れることによって生じる電圧降下に基づく電圧分を減算し、これによって算出された新たな判定電圧に基づいてｎ−ｍ−ｐ個のＬＥＤに印加される電圧が過剰であるのか否かを判定することを特徴とする。

このように短絡若しくは断線が生じたＬＥＤの個数ｐに応じて判定電圧が変化される。これにより短絡若しくは故障したＬＥＤの個数ｐに応じずに判定電圧が変化されない構成とは異なり、発光対象のＬＥＤに過剰な電圧が印加されているか否かの判定精度が向上される。

第２発明では、電圧制御部は、ｎ−ｍ−ｐ個のＬＥＤに印加されている電圧が新たに算出された判定電圧を上回った場合、過剰な電圧がｎ−ｍ−ｐ個のＬＥＤに印加されることを抑制するべく、ＬＥＤに印加する電圧の電圧レベルを下げるように電圧印加部を制御する。これによれば発光対象のＬＥＤに過剰な電圧が印加されることが抑制される。したがってＬＥＤの発光具合の変調や寿命の低下が抑制される。

なお、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけているが、この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。

第１実施形態に係る発光装置の概略構成を示す回路図である。ＬＥＤの電圧−電流特性を示すグラフ図である。短絡検出時のスイッチ動作と選択部に入力される電圧を示す図表である。断線検出時のスイッチ動作と選択部に入力される電圧を示す図表である。判定電圧と順方向降下電圧の関係を示すグラフ図である。

以下、本発明を車両の前照灯に適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図５に基づいて、本実施形態に係る発光装置を説明する。図１に示すように発光装置１００は、ＬＥＤ１０、スイッチ２０、電圧印加部３０、電圧検出用抵抗６０、選択部７０、および、制御部８０を有する。ＬＥＤ１０とスイッチ２０とが第１配線９１と第２配線９２の間に接続され、ＬＥＤ１０にスイッチ２０が並列接続されている。この配線９１，９２に電圧印加部３０によって電圧が印加され、この電圧がＬＥＤ１０とスイッチ２０それぞれに印加される。制御部８０によってスイッチ２０がＯＦＦ状態とされた場合、上記した電圧印加部３０の電圧印加によってＬＥＤ１０に電流が流れる。印加された電圧がＬＥＤ１０の順方向降下電圧Ｖｆ以上の場合、ＬＥＤ１０から光が発せられる。これとは異なり制御部８０によってスイッチ２０がＯＮ状態とされた場合、ＬＥＤ１０に電流が流れず、ＬＥＤ１０から光が発せられない。電圧検出用抵抗６０はＬＥＤ１０の印加電圧を検出するためのものであり、選択部７０は複数入力される信号の内の１つを選択して出力するものである。また第１配線９１にはＬＥＤ１０に流れ込む電流を検出するための電流検出用抵抗９３が設けられている。制御部８０は電圧検出用抵抗６０、選択部７０、および、電流検出用抵抗９３それぞれから入力される電気信号に基づいて、スイッチ２０と電圧印加部３０を制御する。以下、上記した発光装置１００の各構成要素について個別に詳説する。

ｎを２以上の自然数とすると、ＬＥＤ１０としてｎ個のＬＥＤを有し、第１配線９１側にアノード電極、第２配線９２側にカソード電極が位置するように、第１配線９１から第２配線９２に向かって順次直列接続されている。本実施形態において上記したｎは５である。したがってＬＥＤ１０として第１ＬＥＤ１１〜第５ＬＥＤ１５を有し、第１配線９１から第２配線９２へ向かって順に第１ＬＥＤ１１〜第５ＬＥＤ１５が直列接続されている。このＬＥＤ１０に順方向に電圧が印加されるとＬＥＤ１０に電流が流れる。ただし印加電圧が順方向降下電圧Ｖｆよりも低い場合、図２に示すようにＬＥＤ１０にはほとんど電流が流れず発光もしない。印加電圧が順方向降下電圧Ｖｆ以上になるとＬＥＤ１０に流れる電流が急増し、光が発せられる。そしてＬＥＤ１０に印加される電圧の電圧レベルが順方向降下電圧Ｖｆよりも高い閾値電圧Ｖｔｈを超えると、人が視認可能な光量の光がＬＥＤ１０から出力される。本実施形態に係るＬＥＤ１０は白色ＬＥＤであり、その順方向降下電圧Ｖｆは３．５Ｖ程度となっている。

スイッチ２０としてｎ個のスイッチを有し、第１配線９１から第２配線９２に向かって順次直列接続されている。上記したようにｎは５なので、スイッチ２０として第１スイッチ２１〜第５スイッチ２５を有し、第１配線９１から第２配線９２へ向かって順に第１スイッチ２１〜第５スイッチ２５が直列接続されている。ｋを１以上ｎ（５）以下の自然数とすると、第ｋＬＥＤに第ｋスイッチが並列接続されている。したがってｍを０以上ｎ−１以下の整数とし、ｍ個のスイッチをＯＮ状態とすると、ｎ−ｍ個のＬＥＤが発光対象となる。本実施形態においてｍは２であり、３個のＬＥＤが発光対象となる。本実施形態では２つのスイッチ２２，２４をＯＮ状態とし、他のスイッチ２１，２３，２５をＯＦＦ状態とする。こうすることで３つのＬＥＤ１１，１３，１５を発光対象としている。これら３つのＬＥＤ１１，１３，１５に短絡や断線が生じない限り、上記した５つのスイッチ２１〜２５それぞれの駆動状態は変わらず、３つのＬＥＤ１１，１３，１５それぞれから光が発せられる。しかしながらｐを０以上ｎ−ｍ−１以下の整数とすると、ｐ個のＬＥＤに短絡や断線が生じた場合、スイッチ２２，２４だけではなくその短絡や断線の生じたＬＥＤと並列接続されたスイッチもＯＮ状態とする。こうすることで正常なＬＥＤから光を発生させる。例えば第３ＬＥＤ１３に短絡や断線が生じた場合、スイッチ２２，２４だけではなく第３スイッチ２３もＯＮ状態とする。こうすることで２つのＬＥＤ１１，１５を配線９１，９２間で直列接続し、ＬＥＤ１１，１５から光を発する。

なお、当初発光対象から外れていたＬＥＤ１２，１４のいずれか一方を、短絡や断線が生じた第３ＬＥＤ１３の代わりに発光対象としてもよい。例えば第２ＬＥＤ１２を発光対象とする場合、スイッチ２１，２２，２５をＯＦＦ状態としつつ、スイッチ２３，２４をＯＮ状態とする。こうすることで３つのＬＥＤ１１，１２，１５を発光対象とすることができる。発光対象とするＬＥＤの数は制御部８０に入力される点灯システムからの信号によって定められる。制御部８０はこの入力信号とＬＥＤ１１〜１５の短絡や断線状態に応じて発光対象とするＬＥＤを選択するとともに、印加電圧も制御する。

電圧印加部３０は、第１電圧印加部４０と第２電圧印加部５０を有する。第１電圧印加部４０は閾値電圧Ｖｔｈよりも低い第１電圧を第１配線９１と第２配線９２の間に印加するものであり、ＬＥＤ１０の短絡検出時に駆動する。本実施形態では第１電圧は順方向降下電圧Ｖｆよりも低くなっている。

第１電圧印加部４０は、定電流回路４１と、定電流回路４１の出力端子に設けられた逆流防止素子４２と、を有する。逆流防止素子４２を介して定電流回路４１が第１配線９１に接続されており、定電流回路４１から出力された定電流が逆流防止素子４２を介して第１配線９１に出力される。本実施形態に係る逆流防止素子４２はダイオードであり、そのアノード電極が定電流回路４１の出力端子に接続され、そのカソード電極が第１配線９１に接続されている。より詳しく言えば、逆流防止素子４２のカソード電極が後述する整流ダイオード５６と電流検出用抵抗９３との間の中点に接続されている。したがって定電流回路４１から出力された電流は逆流防止素子４２と電流検出用抵抗９３を介してＬＥＤ１０へと流れ込む。

第２電圧印加部５０は閾値電圧Ｖｔｈに発光対象となるＬＥＤの数ｎ−ｍを乗算した電圧よりも高い第２電圧を第１配線９１と第２配線９２の間に印加するものであり、ＬＥＤ１０の断線検出時および通常駆動時に駆動する。本実施形態では発光対象となるＬＥＤの数は３なので、第２電圧は３×Ｖｔｈよりも高い電圧となる。ただし、発光対象となるＬＥＤの数に応じて第２電圧の電圧レベルも変動する。例えば上記したように第３ＬＥＤ１３に短絡や断線が生じ、２つのＬＥＤ１１，１５を発光対象とする場合、第２電圧は２×Ｖｔｈよりも高い電圧となる。なお第２電圧の電圧レベルの上限は、ＬＥＤ１０の動作保証電圧によって定まる。

第２電圧印加部５０はＤＣＤＣコンバータであり、以下に示す構成要素を有する。すなわち第２電圧印加部５０は、電源５１、スイッチ５２，５３、コイル５４、整流ダイオード５５，５６、平滑コンデンサ５７，５８を有する。電源５１の陽極が第１配線９１に接続され、陰極が第２配線９２に接続されている。第１配線９１において電源５１の陽極から第１ＬＥＤ１１のアノード電極に向かってスイッチ５２、コイル５４、整流ダイオード５６、電流検出用抵抗９３が順に直列接続され、第２配線９２において電源５１の陰極が第５ＬＥＤ１５のカソード電極と接続されている。上記した整流ダイオード５６のアノード電極はコイル５４に接続され、カソード電極は電流検出用抵抗９３と接続されている。また電源５１の陽極とスイッチ５２との間の中点と第２配線９２との間に平滑コンデンサ５７が接続され、スイッチ５２とコイル５４との間の中点と第２配線９２との間に整流ダイオード５５が接続されている。この整流ダイオード５５のアノード電極が第２配線９２に接続され、カソード電極がスイッチ５２とコイル５４との中点に接続されている。そしてコイル５４と整流ダイオード５６のアノード電極との間の中点と第２配線９２との間にスイッチ５３が接続され、整流ダイオード５６のカソード電極と電流検出用抵抗９３との間の中点と第２配線９２との間に平滑コンデンサ５８が接続されている。

第２電圧印加部５０はスイッチ５２，５３が制御部８０によってチョッパ制御されることで電源５１から供給される電源電圧を昇圧したり降圧したりして出力する。降圧した電源電圧を出力する場合、制御部８０によってスイッチ５３が常時ＯＦＦ状態とされ、スイッチ５２がＯＮ状態とＯＦＦ状態を繰り返される。このようにスイッチ５２のＯＮ状態とＯＦＦ状態を繰り返して出力する電圧を切り刻むことで電圧レベルの時間平均値を下げ、降圧された電源電圧を出力する。これとは反対に昇圧した電源電圧を出力する場合、制御部８０によってスイッチ５２が常時ＯＮ状態とされ、スイッチ５３がＯＮ状態とＯＦＦ状態を繰り返される。スイッチ５３がＯＮ状態の場合、コイル５４に電流が流れることでコイル５４にエネルギーが蓄えられる。そしてスイッチ５３がＯＦＦ状態の場合、整流ダイオード５６を介して電源５１の電源電圧にコイル５４に蓄えられたエネルギーに基づく電圧が加算された電圧が出力される。これにより昇圧された電源電圧が出力される。第２電圧印加部５０は制御部８０によって降圧制御と昇圧制御を繰り返し行われることで、一定電圧を出力する。これによりＬＥＤ１０の発光状態が一定に保たれる。

電圧検出用抵抗６０は、第１配線９１から第２配線９２に向かって直列接続された２つの抵抗６１，６２を有する。この２つの抵抗６１，６２の中点電圧が発光対象となるＬＥＤ１１，１３，１５に印加されている電圧として制御部８０に出力される。なお、上記したように第１配線９１には電流検出用抵抗９３が設けられている。制御部８０は電流検出用抵抗９３の両端電圧が一定になるようにスイッチ５２，５３を制御することで、ＬＥＤ１１，１３，１５に流れ込む電流を一定にする。

上記したように選択部７０は複数入力される信号の内の１つを選択して出力するものであり、具体的言えばマルチプレクサである。図１に示すように選択部７０は６つの入力端子ＩＴ０〜ＩＴ５と１つの出力端子ＯＴを有し、第０入力端子ＩＴ０が第１配線９１に接続され、第１入力端子ＩＴ１がＬＥＤ１１，１２の中点に接続されている。第２入力端子ＩＴ２はＬＥＤ１２，１３の中点に接続され、第３入力端子ＩＴ３はＬＥＤ１３，１４の中点に接続されている。そして第４入力端子ＩＴ４はＬＥＤ１４，１５の中点に接続され、第５入力端子ＩＴ５は第２配線９２に接続されている。したがって入力端子ＩＴ０，ＩＴ１に第１ＬＥＤ１１のアノード電圧とカソード電圧が入力され、入力端子ＩＴ１，ＩＴ２に第２ＬＥＤ１２のアノード電圧とカソード電圧が入力される。同様にして入力端子ＩＴ２，ＩＴ３に第３ＬＥＤ１３のアノード電圧とカソード電圧が入力され、入力端子ＩＴ３，ＩＴ４に第４ＬＥＤ１４のアノード電圧とカソード電圧が入力される。そして入力端子ＩＴ４，ＩＴ５に第５ＬＥＤ１５のアノード電圧とカソード電圧が入力される。これら６つの入力端子ＩＴ０〜ＩＴ５に入力された電圧が選択部７０の出力端子ＯＴから順次出力される。出力端子ＯＴはアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路７１に接続されており、ＡＤ変換回路７１によってＡＤ変換された選択部７０の出力信号が制御部８０に出力される。

制御部８０はＬＥＤ１０の短絡と断線を検出し、スイッチ２０の駆動状態を制御するものである。また制御部８０はＬＥＤ１０に印加されている電圧を監視しつつ、その監視結果に基づいて電圧印加部３０が出力する第２電圧を制御するものである。制御部８０は、特許請求の範囲に記載の駆動制御部、電圧制御部、および、検出部それぞれに相当する。

制御部８０は、ｍ個のスイッチをオン状態とすることで、ｎ−ｍ個のＬＥＤを発光対象としている。上記したように本実施形態においてｍは２であり、ｎは５である。制御部８０は、２個のスイッチ２２，２４をオン状態とすることで、３個のＬＥＤ１１，１３，１５を発光対象としている。

そして制御部８０は、発光対象であるｎ−ｍ個のＬＥＤの内、ｐ個のＬＥＤに短絡若しくは断線が検出された場合、以下に示す処理を行う。すなわち制御部８０は短絡若しくは断線の検出されたｐ個のＬＥＤと並列接続されたｐ個のスイッチをＯＮ状態に固定しつつ、ｎ−ｍ−ｐ個のスイッチをＯＦＦ状態として、ｎ−ｍ−ｐ個のＬＥＤを発光対象とする。そして制御部８０はｎ−ｍ個のＬＥＤに印加される電圧が過剰であるか否かを判定する判定電圧から、ｐ個のＬＥＤに電流が流れることによって生じる電圧降下に基づく電圧分を減算する。制御部８０はこれによって算出された新たな判定電圧に基づいてｎ−ｍ−ｐ個のＬＥＤに印加される電圧が過剰であるのか否かを判定する。

上記したように本実施形態においてｍは２、ｎは５、ｐは１である。したがって制御部８０は、発光対象である３個のＬＥＤ１１，１３，１５の内、例えば第３ＬＥＤ１３に短絡若しくは断線が検出された場合、第３ＬＥＤ１３と並列接続された第３スイッチ２３をＯＮ状態に固定しつつ、２個のスイッチ２１，２５をＯＦＦ状態とする。こうすることで制御部８０は２個のＬＥＤ１１，１５を発光対象とする。そして制御部８０は３個のＬＥＤ１１，１３，１５に印加される電圧が過剰であるか否かを判定する判定電圧から、第３ＬＥＤ１３に電流が流れることによって生じる電圧降下に基づく電圧分を減算する。これによって算出された新たな判定電圧に基づいて制御部８０は２個のＬＥＤ１１，１５に印加される電圧が過剰であるのか否かを判定する。

なお、ｍがｐよりも小さい場合は上記した処理を行うが、ｍがｐ以上の場合、以下に示す処理を行ってもよい。すなわち、短絡若しくは断線の検出されたｐ個のＬＥＤの代わりに、当初発光対象から外れていたｍ個のＬＥＤの内のｐ個のＬＥＤを新たな発光対象としてもよい。本実施形態においてｍは２、ｐは１なので、制御部８０は短絡や断線の検出された第３スイッチ２３をＯＮ状態に固定しつつ、その代わりに例えば第２スイッチ２２をＯＦＦ状態として、３個のＬＥＤ１１，１２，１５を発光対象とする。この場合、発光対象となるＬＥＤの数は変わらないので、制御部８０は判定電圧を新たに算出しない。

上記した判定電圧は、順方向降下電圧の最大値をＶｆｍａｘ、発光対象となるＬＥＤの数をｑ、１以上の実数をαとすると、Ｖｆｍａｘ×ｑ×αと表される。順方向降下電圧の最大値Ｖｆｍａｘとは、ＬＥＤの取り得る最大の順方向降下電圧値である。発光対象となるＬＥＤの数ｑは本実施形態では３である。また上記した実数αは１．１以上１．５以下の数であり、これは電圧印加部５０の製造ばらつきのために判定電圧の電圧値が必要以上に小さくなることを抑制するための因子である。この判定電圧は、図５に模式的に示すようにＶｆｍａｘ×ｑ、Ｖｆ×ｑそれぞれよりも大きな電圧となる。制御部８０はｑの値を変動することで、判定電圧の電圧レベルを調整する。なお、判定電圧は上記した閾値電圧Ｖｔｈに数ｑを乗算した電圧よりも高い電圧である。

制御部８０はｑ個のＬＥＤに印加されている電圧が過剰であると判定した場合、過剰な電圧がｑ個のＬＥＤに印加されることを抑制するべく、ＬＥＤに印加する第２電圧の電圧レベルを下げるように第２電圧印加部５０を制御する。制御部８０は電圧検出用抵抗６０の電圧だけではなく電流検出用抵抗９３を流れる電流も参考として第２電圧の電圧レベルを決定する。

次に、本実施形態に係る発光装置１００の短絡検出を図３に基づいて説明する。この短絡検出は車両のイグニッションのＯＮ時またはヘッドランプＯＮ時に行われる。車両のイグニッションがＯＮになると制御部８０は２つの電圧印加部４０，５０の内第１電圧印加部４０のみを駆動し、第１電圧を配線９１，９２間に印加する。そして制御部８０は図３に示すように、５つのスイッチ２１〜２５の内の１つをＯＦＦ状態にし、残りの４つをＯＮ状態にする。例えば第１スイッチ２１のみをＯＦＦ状態にし、残りの４つのスイッチ２２〜２５をＯＮ状態にした場合、制御部８０は選択部７０の入力端子ＩＴ０，ＩＴ１それぞれの電圧を取得する。すなわち制御部８０は検査対象となった第１ＬＥＤ１１のアノード電圧とカソード電圧を取得する。第１ＬＥＤ１１に短絡が生じていない場合、第１電圧は順方向降下電圧Ｖｆよりも低いので第１ＬＥＤ１１にはほとんど電流が流れず、そのアノード−カソード間電圧はおよそ第１電圧Ｖ１程度となることが期待される。しかしながら第１ＬＥＤ１１に短絡が生じた場合、アノード−カソード間電圧はグランド電位ＧＮＤとなる。このように短絡が生じた場合と生じない場合とでは検出されるアノード−カソード間電圧の値が異なる。そのために短絡を検出することができる。また、その短絡の生じたＬＥＤを検出することができる。

なお、上記したように検査対象となるＬＥＤのアノード電圧とカソード電圧それぞれを取得するのではなく、アノード電圧だけを取得することでＬＥＤに短絡が生じたか否かを判定してもよい。ＬＥＤに短絡が生じていない場合、第１配線９１にアノード電極が接続されているので、アノード電圧はおよそ第１電圧Ｖ１程度となることが期待される。しかしながらＬＥＤに短絡が生じた場合、アノード電圧はグランド電位ＧＮＤとなる。このように短絡が生じた場合と生じない場合とでは検出されるアノード電圧の値が異なる。そのためにアノード電圧だけを取得することで短絡を検出することもできる。したがって制御部８０は、選択部７０の２つの入力端子の電圧ではなく、１つの入力端子の電圧に基づいてＬＥＤの短絡を検出することができる。

次に、本実施形態に係る発光装置１００の断線検出を図４に基づいて説明する。この断線検出は、発光対象としているＬＥＤ１１，１３，１５の印加電圧が判定電圧を越えた場合に行われる。制御部８０は２つの電圧印加部４０，５０の内第２電圧印加部５０のみを駆動し、第２電圧を配線９１，９２間に印加する。そして制御部８０は発光対象としている３つのＬＥＤ１１，１３，１５と並列接続されたスイッチ２１，２３，２５をＯＦＦ状態、他のスイッチ２２，２４をＯＮ状態にし、３つのＬＥＤ１１，１３，１５を配線９１，９２間で直列接続する。そして制御部８０は選択部７０の入力端子ＩＴ０〜ＩＴ５の電圧を取得して、ＬＥＤ１１，１３，１５のアノード電圧とカソード電圧を取得する。図３に示すようにＬＥＤ１１，１３，１５に断線が生じていない場合、第２電圧は順方向降下電圧Ｖｆよりも高いのでＬＥＤ１１，１３，１５に電流が流れ、そのアノード−カソード間電圧は順方向降下電圧Ｖｆ程度となることが期待される。しかしながら第３ＬＥＤ１３に断線が生じた場合、ＬＥＤ１１，１５には電流が流れないのでアノード−カソード間電圧はゼロとなる。そして第３ＬＥＤ１３のアノード−カソード間電圧は第２電圧Ｖ２となる。このように断線が生じた場合と生じない場合とでは検出されるアノード−カソード間電圧の値が異なる。そのために断線を検出することができる。また、その断線が生じたＬＥＤを検出することができる。

次に、本実施形態に係る発光装置１００の作用効果を説明する。上記したように短絡若しくは断線の検出されたｐ個のＬＥＤの代わりに、当初発光対象から外れていたＬＥＤを新たな発光対象としない場合、制御部８０は個数ｐに応じて判定電圧を変化する。これにより個数ｐに応じずに判定電圧が変化されない構成とは異なり、発光対象のＬＥＤに過剰な電圧が印加されているか否かの判定精度が向上される。

また制御部８０は発光対象のＬＥＤに印加されている電圧が過剰であると判定した場合、過剰な電圧が発光対象のＬＥＤに印加されることを抑制するべく、ＬＥＤに印加する第２電圧の電圧レベルを下げるように第２電圧印加部５０を制御する。これによれば発光対象のＬＥＤに過剰な電圧が印加されることが抑制される。したがってＬＥＤの発光具合の変調や寿命の低下が抑制される。

制御部８０は短絡若しくは断線の検出されたｐ個のＬＥＤの代わりに、当初発光対象から外れていたＬＥＤを新たな発光対象とする。これによれば短絡若しくは断線のためにＬＥＤ１０から出力される光の発光具体が変動することが抑制される。

制御部８０は第１電圧印加部４０によって配線９１，９２間に第１電圧を印加させ、５つのスイッチ２１〜２５の内の１つをＯＦＦ状態、残りの４つをＯＮ状態にする。そしてＯＦＦ状態にしたスイッチに並列接続されたＬＥＤのアノード−カソード間電圧を取得する。そのアノード−カソード間電圧が第１電圧Ｖ１程度である時に短絡が生じていないと判定し、グランド電位ＧＮＤの時に短絡が生じていると判定する。これにより複数あるＬＥＤ１１〜１５の内のいずれに短絡が生じたか否かを検出することができる。

また第１電圧は閾値電圧Ｖｔｈおよび順方向降下電圧Ｖｆそれぞれよりも低い電圧である。これによれば短絡検出時にＬＥＤ１０から発せられる光を人間が視認することが抑制される。

制御部８０は第２電圧印加部５０によって配線９１，９２間に第２電圧を印加させ、発光対象としている３つのＬＥＤ１１，１３，１５と並列接続されたスイッチ２１，２３，２５をＯＦＦ状態、他のスイッチ２２，２４をＯＮ状態にする。そして制御部８０は選択部７０の入力端子ＩＴ０〜ＩＴ５の電圧を取得して、ＬＥＤ１１，１３，１５のアノード−カソード間電圧を取得する。その３つのアノード−カソード間電圧それぞれが順方向降下電圧Ｖｆ程度である時に断線が生じていないと判定する。そして３つのアノード−カソード間電圧の内の１つが第２電圧Ｖ２であり、他のアノード−カソード間電圧がゼロの時に、アノード−カソード間電圧が第２電圧Ｖ２であったＬＥＤに断線が生じていると判定する。これにより３つある発光対象としているＬＥＤ１１，１３，１５の内のいずれに断線が生じたか否かを検出することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態ではＬＥＤ１０が白色ＬＥＤである例を示した。しかしながらＬＥＤ１０としては上記例に限定されず、例えば赤色ＬＥＤや青色ＬＥＤなどを採用することができる。

本実施形態ではＬＥＤ１０とスイッチ２０それぞれの総数ｎが５である例を示した。しかしながら総数ｎとしては２以上の自然数であればよい。

本実施形態ではＯＮ状態とするスイッチの数ｍが２であり、発光対象となるＬＥＤの数ｎ−ｍが３である例を示した。しかしながら数ｍとしては上記例に限定されず０以上ｎ−１以下の整数であればよい。同様に数ｎ−ｍとしては上記例に限定されず、１以上ｎ以下の自然数であればよい。ｍが０の場合、全てのＬＥＤが発光対象となる。

本実施形態では３つのＬＥＤ１１，１３，１５を発光対象としている例を示した。しかしながら例えばＬＥＤ１２，１４を発光対象としても良いし、ＬＥＤ１３のみを発光対象としてもよい。発光対象とするＬＥＤの数としては限定されない。

本実施形態では発光対象のＬＥＤに短絡や断線が生じる数ｐが１である例を示した。当然ながらこの数ｐとしては上記例に限定されない。

本実施形態ではｍがｐ以上の場合、当初発光対象から外れていたＬＥＤ１２，１４のいずれか一方を、短絡や断線が生じた第３ＬＥＤ１３の代わりに発光対象とする例を示した。しかしながら当初発光対象から外れていたＬＥＤを短絡や断線の生じたＬＥＤの代わりに発光対象としなくともよい。

本実施形態では第１電圧が順方向降下電圧Ｖｆよりも低い例を示した。しかしながら第１電圧としては閾値電圧Ｖｔｈよりも低い電圧であれば適宜採用することができる。ただし第１電圧が順方向降下電圧Ｖｆよりも大きく閾値電圧Ｖｔｈよりも低い電圧の場合、短絡検出時に検出されるアノード−カソード間電圧が変動する。例えば第１スイッチ２１のみをＯＦＦ状態にし、残りの４つのスイッチ２２〜２５をＯＮ状態にした場合、第１ＬＥＤ１１のアノード−カソード間電圧は、短絡が生じていなければ第１ＬＥＤ１１に電流が流れるので順方向降下電圧Ｖｆとなることが期待される。しかしながら第１ＬＥＤ１１に短絡が生じた場合、本実施形態と同様にしてアノード−カソード間電圧はグランド電位ＧＮＤとなる。

１０…ＬＥＤ、１１〜１５…第１〜第５ＬＥＤ、２０…スイッチ、２１〜２５…第１〜第５スイッチ、３０…電圧印加部、４０…第１電圧印加部、５０…第２電圧印加部、８０…制御部、９１…第１配線、９２…第２配線、１００…発光装置

Claims

ＬＥＤ（１０）と、
前記ＬＥＤに並列接続されたスイッチ（２０）と、
前記スイッチの駆動状態を制御する駆動制御部（８０）と、
前記ＬＥＤに電圧を印加する電圧印加部（３０，４０，５０）と、
前記ＬＥＤに印加されている電圧を監視しつつ、その監視結果に基づいて前記電圧印加部が出力する電圧を制御する電圧制御部（８０）と、
前記ＬＥＤの短絡と断線を検出する検出部（８０）と、を有し、
ｎを２以上の自然数とすると、
前記ＬＥＤとして、第１〜第ｎＬＥＤ（１１〜１５）を有し、
前記スイッチとして、第１〜第ｎスイッチ（２１〜２５）を有し、
前記第１〜第ｎＬＥＤは第１配線（９１）から第２配線（９２）に向かって順次直列接続され、
前記第１〜第ｎスイッチは前記第１配線から前記第２配線に向かって順次直列接続され、
ｋを１以上ｎ以下の自然数とすると、
第ｋＬＥＤに第ｋスイッチが並列接続されており、
ｍを０以上ｎ−１以下の整数とすると、
前記駆動制御部はｎ個の前記第１〜第ｎスイッチの内のｍ個の前記スイッチをオン状態とすることで、ｎ個の前記第１〜第ｎＬＥＤの内、ｎ−ｍ個の前記ＬＥＤを発光対象としており、
ｐを０以上ｎ−ｍ−１以下の整数とすると、
前記検出部によって発光対象であるｎ−ｍ個の前記ＬＥＤの内、ｐ個の前記ＬＥＤに短絡若しくは断線が検出された場合、
前記駆動制御部は短絡若しくは断線の検出されたｐ個の前記ＬＥＤと並列接続されたｐ個の前記スイッチをＯＮ状態に固定しつつ、ｎ−ｍ−ｐ個の前記スイッチをＯＦＦ状態として、ｎ−ｍ−ｐ個の前記ＬＥＤを発光対象としており、
前記電圧制御部はｎ−ｍ個の前記ＬＥＤに印加される電圧が過剰であるか否かを判定する判定電圧から、ｐ個の前記ＬＥＤに電流が流れることによって生じる電圧降下に基づく電圧分を減算し、これによって算出された新たな前記判定電圧に基づいてｎ−ｍ−ｐ個の前記ＬＥＤに印加される電圧が過剰であるのか否かを判定することを特徴とする発光装置。
前記電圧制御部は、ｎ−ｍ−ｐ個の前記ＬＥＤに印加されている電圧が過剰であると判定した場合、過剰な電圧がｎ−ｍ−ｐ個の前記ＬＥＤに印加されることを抑制するべく、前記ＬＥＤに印加する電圧の電圧レベルを下げるように前記電圧印加部を制御することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記ＬＥＤに短絡若しくは断線が検出された数ｐが発光対象から外れた数ｍ以下の数である場合、
前記駆動制御部は短絡若しくは断線の検出されたｐ個の前記ＬＥＤと並列接続されたｐ個の前記スイッチをＯＮ状態に固定しつつ、当初発光対象から外れていたｍ個の前記ＬＥＤからｐ個の前記ＬＥＤを新たな発光対象とし、ｎ−ｍ個の前記スイッチをＯＦＦ状態としてｎ−ｍ個の前記ＬＥＤを発光対象としており、
前記電圧制御部はｎ−ｍ個の前記ＬＥＤに印加される電圧が過剰であるか否かを判定する前記判定電圧を変化せず、
前記ＬＥＤに短絡若しくは断線が検出された数ｐが発光対象から外れた数ｍより大きい数である場合、
前記駆動制御部は短絡若しくは断線の検出されたｐ個の前記ＬＥＤと並列接続されたｐ個の前記スイッチをＯＮ状態に固定しつつ、ｎ−ｍ−ｐ個の前記スイッチをＯＦＦ状態として、ｎ−ｍ−ｐ個の前記ＬＥＤを発光対象としており、
前記電圧制御部はｎ−ｍ個の前記ＬＥＤに印加される電圧が過剰であるか否かを判定する前記判定電圧から、ｐ個の前記ＬＥＤに電流が流れることによって生じる電圧降下に基づく電圧分を減算し、これによって算出された新たな前記判定電圧に基づいてｎ−ｍ−ｐ個の前記ＬＥＤに印加される電圧が過剰であるのか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記ＬＥＤに短絡若しくは断線が検出された数ｐが発光対象から外れた数ｍ以下の数である場合において、前記電圧制御部は、ｎ−ｍ個の前記ＬＥＤに印加されている電圧が過剰であると判定した場合、過剰な電圧がｎ−ｍ個の前記ＬＥＤに印加されることを抑制するべく、前記ＬＥＤに印加する電圧の電圧レベルを下げるように前記電圧印加部を制御し、
前記ＬＥＤに短絡若しくは断線が検出された数ｐが発光対象から外れた数ｍより大きい数である場合において、前記電圧制御部は、ｎ−ｍ−ｐ個の前記ＬＥＤに印加されている電圧が過剰であると判定した場合、過剰な電圧がｎ−ｍ−ｐ個の前記ＬＥＤに印加されることを抑制するべく、前記ＬＥＤに印加する電圧の電圧レベルを下げるように前記電圧印加部を制御することを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
前記ＬＥＤは順方向降下電圧以上の電圧印加によって電流が流れて光を発し、順方向降下電圧よりも高い閾値電圧以上の電圧印加によって人が視認可能な光量の光を発光し、
前記電圧印加部として、前記閾値電圧よりも低い第１電圧を前記第１配線と前記第２配線の間に印加する第１電圧印加部を有し、
前記ＬＥＤの短絡を検出する場合、
前記第１電圧印加部は、前記第１電圧を前記第１配線と前記第２配線の間に印加し、
前記駆動制御部は、検査対象となる前記第ｋＬＥＤに対応する前記第ｋスイッチをＯＦＦ状態としつつ残りのｎ−１個の前記スイッチをＯＮ状態とすることで、前記第ｋＬＥＤのカソード電極を前記第２配線に接続し、前記第ｋＬＥＤのアノード電極を前記第１配線に接続し、
前記検出部は、前記第ｋＬＥＤの両端電圧が前記第１電圧若しくは前記順方向降下電圧である場合に前記第ｋＬＥＤに短絡が生じていないと判定し、前記第ｋＬＥＤの両端電圧がグランド電位である場合に前記第ｋＬＥＤに短絡が生じていると判定することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の発光装置。
前記第１電圧印加部は、定電流回路と、前記定電流回路の出力端子に設けられた逆流防止素子と、を有することを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
前記ＬＥＤは順方向降下電圧以上の電圧印加によって電流が流れて光を発し、順方向降下電圧よりも高い閾値電圧以上の電圧印加によって人が視認可能な光量の光を発光し、
前記電圧印加部として、前記閾値電圧にｎ−ｍを乗算した電圧よりも高い第２電圧を前記第１配線と前記第２配線の間に印加する第２電圧印加部を有し、
前記ＬＥＤの断線を検出する場合、
前記第２電圧印加部は、前記第２電圧を前記第１配線と前記第２配線の間に印加し、
前記駆動制御部は、前記発光対象となるｎ−ｍ個の前記ＬＥＤに対応するｎ−ｍ個の前記スイッチをＯＦＦ状態としつつ残りのｍ個の前記スイッチをＯＮ状態とすることで、ｎ−ｍ個の前記ＬＥＤを前記第１配線と前記第２配線とに直列接続し、
前記検出部は、前記第１配線と前記第２配線とに直列接続されたｎ−ｍ個の前記ＬＥＤそれぞれの両端電圧が前記順方向降下電圧である場合にｎ−ｍ個の前記ＬＥＤそれぞれに断線が生じていないと判定し、ｎ−ｍ個の前記ＬＥＤの両端電圧の少なくとも１つが前記第２電圧である場合に、その両端電圧が前記第２電圧である前記ＬＥＤに断線が生じていると判定することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の発光装置。
前記第２電圧印加部は、ＤＣＤＣコンバータであることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
前記第１配線と前記第２配線との間に直列接続されたｎ個の前記ＬＥＤのアノード電圧とカソード電圧それぞれが入力され、入力された複数の前記アノード電圧と前記カソード電圧の内の１つを選択して前記検出部へと順次出力する選択部を有することを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の発光装置。