KR101428430B1 - 조명 장치용 집적 회로 및 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

LED 어레이(1011, 1012)의 애노드측의 단부를 공통으로 한다. 정전류 회로(1003)는, 정전류에 의한 LED 어레이(1011)의 구동을 행하는 한편, 정전류 제어 회로(3)는, 정전류에 의한 구동에 펄스에 의한 구동을 부여한, LED 어레이(1012)의 구동을 행한다.

Description

조명 장치용 집적 회로 및 조명 장치{INTEGRATED CIRCUIT FOR ILLUMINATION DEVICE, AND ILLUMINATION DEVICE}
본 발명은, LED(Light Emitting Diode : 발광 다이오드)와 같은 발광 소자를 복수 집합시켜 1개의 광원을 구성하고, 이 광원을 조명등으로 하여, 임의의 밝기로 점등 제어할 수 있도록 한 조명 장치용 집적 회로 및 조명 장치에 관한 것이다.
최근의 LED는, 그 성능 향상이 급속하게 진행됨과 함께, 조명에 불가결한 백색 LED가 개발되고, 또한 밝기에 있어서도 조명으로서 충분히 사용할 수 있는 휘도로 발광할 수 있도록 되어 왔다.
그러나, LED의 집합체를 포함하여 이루어지는 조명등을 구성하는 개개의 LED는, 순방향 전압에 변동이 있기 때문에, 그 구동 전류가 변동되고, 나아가서는 밝기에도 변동이 발생해 버린다. 또한, LED의 밝기가 변동되면, 조명등의 발광면에 부분적인 휘도 불균일이 발생하여, 조명등으로서의 품질을 저하시킨다는 문제가 있다.
따라서, 종래, 발광 다이오드 점등 시스템(조명 장치)에 있어서는, LED마다 또는 LED를 복수개(6개 정도) 직렬로 접속하여 이루어지는 직렬 회로마다, 정전류 회로를 설치하는 구성이 알려져 있다. 이 각 정전류 회로는, 대응하는 각각의 LED의 전류를 일정하게 제어함으로써, LED의 밝기의 변동을 저감한다.
도 4에, 종래의 발광 다이오드 점등 시스템의 회로 구성예를 도시한다.
점등 회로(1001)에서는, LED1을 6개 직렬로 접속한 LED 어레이(1011)를 점등시키기 위한, 전원 Vdd1 및 정전류 회로(1003)가 접속되어 있다. 각 LED1은, 순방향 강하 전압(Vf)이 3.6V(typ. : 표준값)이며, 백색의 발광을 행하는 것이다. 정전류 회로(1003)는, 기준 전압 Vref의 전압값과 저항(1004)의 저항값에 의해 정해지는 전류가, 안정되어, 접속되어 있는 LED 어레이에 흐르도록, 트랜지스터(1006)를 제어한다. 또한, 이와 같은 LED의 점등 회로의 동작에 대해서는, 특허 문헌 1에 기재되어 있다. 여기에서, LED 어레이(1011)에서의 강하 전압은, 각 LED1의 Vf의 총합인 21.6V이다. 이 때문에, Vdd1의 전압값은, LED1의 Vf의 변동 및 전원의 변동 등을 고려하여, 30V로 하고 있다.
점등 회로(1002)에서는, LED2를 6개 직렬로 접속한 LED 어레이(1012)를 점등시키기 위한, 전원 Vdd2 및 정전류 회로(1003)가 접속되어 있다. 각 LED2는, 순방향 강하 전압(Vf)이 2.1V(typ.)이며, 주황색의 발광을 행하는 것이다. 여기에서, LED 어레이(1012)에서의 강하 전압은, 각 LED2의 Vf의 총합인 12.6V이다. 이 때문에, Vdd2의 전압값은, LED2의 Vf의 변동 및 전원의 변동 등을 고려하여, 20V로 하고 있다.
그러나, 발광색이 상이한 복수의 LED의 점등을 행하여, 조색(調色)을 행하는 경우, 도 4에 도시한 종래의 회로 방식에서는, 다수의 전원이 필요로 되어, 고비용으로 된다는 문제가 있다.
여기서, LED 어레이(1011)의 애노드와, LED 어레이(1012)의 애노드를 공통으로 하여, 동일한 전원에 접속하면, 고비용의 문제는 해결할 수 있다.
그러나, 애노드를 공통으로 한 경우, 전원 전압은, Vdd1과 Vdd2에서, 동일한 30V로 할 필요가 있다. 이 경우, 점등 회로(1002)측의 정전류 회로(1003)에 인가되는 전압은, 단순히 10V 상승한다. 이 때문에, 정전류 회로(1003)는, 저항(1004)에 흐르는 전류가 변화하지 않도록, 비교기(1005)로서의 연산 증폭기의 출력 전압을 변경하여, 트랜지스터(1006)의 게이트 전압을 변경함으로써, 트랜지스터(1006)의 온 저항을 크게 한다. 그 결과, 트랜지스터(1006)에서 소비되는 전류가 많아져, 발열이 증가한다. 이와 같이 Vf가 상이한 LED의 애노드를 공통으로 한, 상기 시스템에서는, 불필요한 전력 소비가 발생한다는 문제가 발생한다. 또한, LED는, 열에 약하기 때문에, 상기 시스템에서는, 고온에 의한 열화를 방지하기 위한 한층 더한 방열 대책이 필요하다는 문제도 또한 발생한다. 캐소드를 공통으로 한 경우에 대해서도 마찬가지의 문제가 발생한다.
또한, 도 4의 구성의 일례에 대해서는, 특허 문헌 1의 도 15를 참조하기 바란다.
상기 발열의 문제를 해결하기 위해서, 예를 들어 특허 문헌 2에서는, RㆍGㆍB의 LED를 순차적으로 점등시키는, 색 순차식 LED 구동 회로에 있어서, 애노드 전압이 공통이기 때문에, 열로서 소비되는 불필요한 전력을 방지하는 기술이 개시되어 있다. 특허 문헌 2에 개시된 색 순차식 LED 구동 회로는, 전원 회로와 LED의 애노드 사이에, 점등 LED에 최적의 애노드 전압을 출력할 수 있는 회로를 설치하고, 점등하는 LED에 의해 이 회로를 전환함으로써, 상기 발열의 문제를 해결하고 있다.
일본 공개 특허 공보 「일본 특허 공개 제2002-319707호 공보(2002년 10월 31일 공개)」 일본 공개 특허 공보 「일본 특허 공개 제2006-301027호 공보(2006년 11월 2일 공개)」
그러나, 특허 문헌 2와 같은 전환 회로를 설치하는 경우는, 전원을 고도로 안정화하고 있는 회로가 필요하기 때문에, 고비용화가 문제로 된다. 또한, LED 조명 등에 의해 조색을 행하는 경우는, 전환 회로를 사용한 전환 자체를 행할 수 없는 경우도 있어, 전환 회로를 사용할 수 없다는 문제도 발생한다.
본 발명은, 상기의 문제를 감안하여 이루어진 발명이며, 그 목적은, Vf가 상이한 LED를 애노드 전압 공통으로 점등시켰을 때의 발열을, 저비용으로 억제하는 것을 가능하게 하는, 조명 장치용 집적 회로 및 조명 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 조명 장치용 집적 회로는, 상기의 문제를 해결하기 위해서, 1개의 발광 다이오드를 포함하여 이루어지거나 또는 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속되어 이루어지는 제1 발광 다이오드 계통과, 1개의 발광 다이오드를 포함하여 이루어지거나 또는 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속되어 이루어지는 제2 발광 다이오드 계통을 적어도 구비하고, 상기 제1 발광 다이오드 계통의 애노드측의 단부는, 상기 제2 발광 다이오드 계통의 애노드측의 단부와 공통화되어 있고, 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 발광 파장은, 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 발광 파장과 상이한 발광 다이오드군을 구동하는 집적 회로이며, 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구동하는 전류를 제어하는 제1 정전류 구동 회로와, 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구동하는 전류를 제어하는 제2 정전류 구동 회로를 구비하고, 상기 제1 정전류 구동 회로는, 상기 제1 발광 다이오드 계통을, 정상 전류에 의해 구동하고, 상기 제2 정전류 구동 회로는, 상기 제2 발광 다이오드 계통을, 간헐 전류와 회생 전류에 의해 구동하고, 상기 제1 정전류 구동 회로는, 구동해야 할 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 점등 시간을 조절함으로써, 이들 각 발광 다이오드의 휘도를 조절하는 것이 가능하고, 상기 제2 정전류 구동 회로는, 구동해야 할 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 점등 시간을 조절함으로써, 이들 각 발광 다이오드의 휘도를 조절하는 것이 가능한 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 조명 장치는, 상기 문제를 해결하기 위해서, 제1 전원 라인과, 제2 전원 라인과, 1개의 발광 다이오드를 포함하여 이루어지거나 또는 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속되어 이루어지는 제1 발광 다이오드 계통과, 1개의 발광 다이오드를 포함하여 이루어지거나 또는 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속되어 이루어지는 제2 발광 다이오드 계통과, 제1 단자 및 제2 단자를 구비하는 인덕턴스와, 환류 다이오드와, 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구동하는 전류를 제어하는 제1 정전류 구동 회로와, 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구동하는 전류를 제어하는 제2 정전류 구동 회로를 구비하고, 상기 제1 정전류 구동 회로는, 소스, 드레인 및 게이트를 구비하는 제1 트랜지스터와, 상기 제1 트랜지스터의 소스에 접속되어 있는 제1 단자와, 상기 제2 전원 라인에 접속되어 있는 제2 단자를 구비하는 제1 저항과, 상기 제1 트랜지스터의 소스에서 검지되는 전압값과, 제1 기준 전압을 입력으로 하고, 출력단이 상기 제1 트랜지스터의 게이트에 접속되어 있는 제1 증폭기를 구비하고, 상기 제2 정전류 구동 회로는, 소스, 드레인 및 게이트를 구비하는 제2 트랜지스터와, 상기 제2 트랜지스터의 소스에 접속되어 있는 제1 단자와, 상기 제2 전원 라인에 접속되어 있는 제2 단자를 구비하는 제2 저항과, 상기 제2 트랜지스터의 소스에서 검지되는 전압값과, 제2 기준 전압을 입력으로 하고, 출력단이 상기 제2 트랜지스터의 게이트에 접속되어 있는 제2 증폭기와, 상기 제2 증폭기를 동작시킬지 여부를 제어하는 펄스를 생성하고, 상기 제2 증폭기기에 공급하는 펄스파 발생 회로를 구비하고, 상기 제1 전원 라인은, 상기 제1 발광 다이오드 계통의 애노드측의 단부, 상기 제2 발광 다이오드 계통의 애노드측의 단부 및 상기 환류 다이오드의 캐소드에 접속되어 있고, 상기 제1 발광 다이오드 계통의 캐소드측의 단부는, 상기 제1 트랜지스터의 드레인에 접속되어 있고, 상기 제2 발광 다이오드 계통의 캐소드측의 단부는, 상기 인덕턴스의 제1 단자에 접속되어 있고, 상기 인덕턴스의 제2 단자는, 상기 제2 트랜지스터의 드레인 및 상기 환류 다이오드의 애노드에 접속되어 있고, 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 발광 파장은, 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 발광 파장과 상이하고, 상기 제1 증폭기, 상기 제2 증폭기 및 상기 펄스파 발생 회로는, 집적 회로에 설치되어 있고, 상기 집적 회로는, 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 점등 시간을 조절함으로써, 이들 각 발광 다이오드의 휘도를 조절하는 것이 가능하고, 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 점등 시간을 조절함으로써, 이들 각 발광 다이오드의 휘도를 조절하는 것이 가능한 것을 특징으로 하고 있다.
상기의 구성에 의하면, 본 발명의 조명 장치는, 복수의 발광 다이오드 계통의 애노드측의 단부가 공통화되어 있어, 복수의 발광 다이오드 계통을 구동하는 것이 가능한 회로가 설치되어 있다.
상기 회로는, 발광 다이오드 계통의 구동 회로를 2개 구비하는 구성으로 되어 있다. 그리고, 2개의 구동 회로 중, 한쪽은, 발광 다이오드 계통의 정전류 구동에 의한 구동을 행하고, 다른 쪽은, 발광 다이오드 계통의 정전류 구동 또한 펄스 구동을 행한다.
상기의 구성에 의하면, 서로 순방향 강하 전압 Vf가 상이한 복수의 발광 다이오드 계통을, 애노드측의 단부를 공통화하여(즉, 동일한 전원 전압을 인가하여) 구동할 때에, Vf가 높은 쪽의 발광 다이오드 계통을 직류에 의해 구동하는 한편, Vf가 낮은 쪽의 발광 다이오드 계통은 정전류 구동 또한 펄스 구동을 행할 수 있다. 이 펄스 구동에 따라서, 제2 트랜지스터가 개방되어 있는 동안은, 발열이 발생하지 않기 때문에, 본 발명의 조명 장치는 발열을 억제할 수 있다.
또한, 상기의 구성에 의하면, 전원을 고도로 안정화할 필요가 없기 때문에, 저비용화를 도모하는 것이 가능하게 된다.
그 중에서도, 본 발명의 조명 장치용 집적 회로는, 발광 다이오드 계통의 구동 회로를 2개 구비하는 구성으로 되어 있다. 그리고, 2개의 구동 회로 중, 한쪽은, 발광 다이오드 계통의 정전류 구동에 의한 구동을 행하고, 다른 쪽은, 발광 다이오드 계통의 정전류 구동 또한 펄스 구동을 행한다.
따라서, 상기의 구성에 의하면, 복수의 발광 다이오드 계통을 구비하는 조명 장치에 있어서, 본 발명의 조명 장치용 집적 회로를 적용함으로써, 저비용으로, 발열을 억제하는 것을 가능하게 하는, 조명 장치를 실현하는 것이 가능하게 된다.
이상과 같이, 본 발명의 조명 장치용 집적 회로는, 1개의 발광 다이오드를 포함하여 이루어지거나 또는 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속되어 이루어지는 제1 발광 다이오드 계통과, 1개의 발광 다이오드를 포함하여 이루어지거나 또는 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속되어 이루어지는 제2 발광 다이오드 계통을 적어도 구비하고, 상기 제1 발광 다이오드 계통의 애노드측의 단부는, 상기 제2 발광 다이오드 계통의 애노드측의 단부와 공통화되어 있고, 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 발광 파장은, 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 발광 파장과 상이한 발광 다이오드군을 구동하는 집적 회로이며, 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구동하는 전류를 제어하는 제1 정전류 구동 회로와, 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구동하는 전류를 제어하는 제2 정전류 구동 회로를 구비하고, 상기 제1 정전류 구동 회로는, 상기 제1 발광 다이오드 계통을, 정상 전류에 의해 구동하고, 상기 제2 정전류 구동 회로는, 상기 제2 발광 다이오드 계통을, 간헐 전류와 회생 전류에 의해 구동하고, 상기 제1 정전류 구동 회로는, 구동해야 할 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 점등 시간을 조절함으로써, 이들 각 발광 다이오드의 휘도를 조절하는 것이 가능하고, 상기 제2 정전류 구동 회로는, 구동해야 할 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 점등 시간을 조절함으로써, 이들 각 발광 다이오드의 휘도를 조절하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 조명 장치는, 제1 전원 라인과, 제2 전원 라인과, 1개의 발광 다이오드를 포함하여 이루어지거나 또는 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속되어 이루어지는 제1 발광 다이오드 계통과, 1개의 발광 다이오드를 포함하여 이루어지거나 또는 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속되어 이루어지는 제2 발광 다이오드 계통과, 제1 단자 및 제2 단자를 구비하는 인덕턴스와, 환류 다이오드와, 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구동하는 전류를 제어하는 제1 정전류 구동 회로와, 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구동하는 전류를 제어하는 제2 정전류 구동 회로를 구비하고, 상기 제1 정전류 구동 회로는, 소스, 드레인 및 게이트를 구비하는 제1 트랜지스터와, 상기 제1 트랜지스터의 소스에 접속되어 있는 제1 단자와, 상기 제2 전원 라인에 접속되어 있는 제2 단자를 구비하는 제1 저항과, 상기 제1 트랜지스터의 소스에서 검지되는 전압값과, 제1 기준 전압을 입력으로 하고, 출력단이 상기 제1 트랜지스터의 게이트에 접속되어 있는 제1 증폭기를 구비하고, 상기 제2 정전류 구동 회로는, 소스, 드레인 및 게이트를 구비하는 제2 트랜지스터와, 상기 제2 트랜지스터의 소스에 접속되어 있는 제1 단자와, 상기 제2 전원 라인에 접속되어 있는 제2 단자를 구비하는 제2 저항과, 상기 제2 트랜지스터의 소스에서 검지되는 전압값과, 제2 기준 전압을 입력으로 하고, 출력단이 상기 제2 트랜지스터의 게이트에 접속되어 있는 제2 증폭기와, 상기 제2 증폭기를 동작시킬지 여부를 제어하는 펄스를 생성하고, 상기 제2 증폭기에 공급하는 펄스파 발생 회로를 구비하고, 상기 제1 전원 라인은, 상기 제1 발광 다이오드 계통의 애노드측의 단부, 상기 제2 발광 다이오드 계통의 애노드측의 단부 및 상기 환류 다이오드의 캐소드에 접속되어 있고, 상기 제1 발광 다이오드 계통의 캐소드측의 단부는, 상기 제1 트랜지스터의 드레인에 접속되어 있고, 상기 제2 발광 다이오드 계통의 캐소드측의 단부는, 상기 인덕턴스의 제1 단자에 접속되어 있고, 상기 인덕턴스의 제2 단자는, 상기 제2 트랜지스터의 드레인 및 상기 환류 다이오드의 애노드에 접속되어 있고, 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 발광 파장은, 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 발광 파장과 상이하고, 상기 제1 증폭기, 상기 제2 증폭기 및 상기 펄스파 발생 회로는, 집적 회로에 설치되어 있고, 상기 집적 회로는, 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 점등 시간을 조절함으로써, 이들 각 발광 다이오드의 휘도를 조절하는 것이 가능하고, 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 점등 시간을 조절함으로써, 이들 각 발광 다이오드의 휘도를 조절하는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명은, Vf가 상이한 LED를 애노드 전압 공통으로 점등시켰을 때의 발열을, 저비용으로 억제하는 것이 가능하다는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한, 조명 장치의 구성을 도시하는 회로도이다.
도 2는 본 발명이 다른 실시 형태에 관한, 조명 장치의 구성을 도시하는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 조명 장치용 집적 회로를 구비하는, 조명 장치가 상세한 구성을 도시하는 회로 블록도이다.
도 4는 종래 기술에 관한, 조명 장치의 구성을 도시하는 회로도이다.
이하, 설명의 편의상, 도 4에 도시한 발광 다이오드 점등 시스템(조명 장치)을 구성하는 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에 대해서는, 동일 부호를 부기하고, 경우에 따라서는 그 설명을 생략한다.
〔실시 형태 1〕
도 1은 본 실시 형태에 관한 발광 다이오드 점등 시스템(조명 장치)(100)의 구성을 도시하는 회로도이다.
발광 다이오드 점등 시스템(100)은, 점등 회로(101) 및 점등 회로(102)를 구비하는 구성이다.
점등 회로(101)는, 6개의 LED1이 직렬 접속되어 이루어지는 LED 어레이(제1 발광 다이오드 계통)(1011) 및 정전류 회로(제1 정전류 구동 회로)(1003)를 구비하고 있다. 점등 회로(102)는, 6개의 LED2가 직렬 접속되어 이루어지는 LED 어레이(제2 발광 다이오드 계통)(1012) 및 정전류 제어 회로(제2 정전류 구동 회로)(3)를 구비하고 있다.
여기서, 상기 LED 어레이는, 인접하는 2개의 LED에 관하여, 한쪽 LED의 애노드와, 다른 쪽 LED의 캐소드가 접속된 것이다. 따라서, LED 어레이의 한쪽 단부는, 캐소드만이 다른 LED에 접속된 LED의 애노드에 대응하고 있고, 이하에서는, 이 단부를 「애노드측의 단부」라 칭한다. 마찬가지로, LED 어레이의 다른 쪽 단부는, 애노드만이 다른 LED에 접속된 LED의 캐소드에 대응하고 있고, 이하에서는, 이 단부를 「캐소드측의 단부」라 칭한다.
도 4에 도시한 발광 다이오드 점등 시스템과 마찬가지로, 각 LED1은 예를 들어, 순방향 강하 전압(Vf)이 3.6V(typ.)이며, 백색의 발광을 행하는 것이다. 각 LED2는 예를 들어, 순방향 강하 전압(Vf)이 2.1V(typ.)이며, 주황색의 발광을 행하는 것이다.
LED 어레이(1011)의 애노드측의 단부는, 전원(제1 전원 라인) Vdd에 접속되어 있다. 또한, LED 어레이(1012)의 애노드측의 단부도, 전원 Vdd에 접속되어 있다. 즉, LED 어레이(1011) 및 LED 어레이(1012)는, 애노드측의 단부가 서로 공통화되어 있어, 공통의 전원 Vdd로부터의 전원 전압(예를 들어 30V)이 인가된다.
LED 어레이(1011)의 캐소드측의 단부는, 정전류 회로(1003)에 접속되어 있다.
정전류 회로(1003)는, 저항(제1 저항)(1004), 비교기(제1 증폭기)(1005) 및 트랜지스터(제1 트랜지스터)(1006)를 구비하고 있다. 여기서, 각 트랜지스터(1006)는, n채널형의 파워 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor : 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터)이고, 소스(제1 단자), 드레인(제2 단자) 및 게이트(제3 단자)를 구비하고 있다. LED 어레이(1011)의 캐소드측의 단부는, 구체적으로, 트랜지스터(1006)의 드레인에 접속되어 있다.
트랜지스터(1006)의 소스는, 저항(1004)의 일단(제1 단자)에 접속되어 있다(제1 트랜지스터 및 제1 저항의 직렬 회로). 저항(1004)의 타단(제2 단자)은, 전원 Vdd로부터의 전원 전압보다도 저전위인 제2 전원 라인에 접속되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 저항(1004)의 타단은 접지되어 있고, 이 접지로써 제2 전원 라인에의 접속이 달성되어 있다.
트랜지스터(1006)의 소스는 또한 비교기(1005)의 한쪽 입력단에 접속되어 있다. 비교기(1005)의 다른 쪽 입력단은, 기준 전압 Vref를 발생하는 전원 라인에 접속되어 있다. 비교기(1005)의 출력단은, 트랜지스터(1006)의 게이트에 접속되어 있다.
정전류 회로(1003)는, 도 4의 그것과 마찬가지로, 기준 전압 Vref의 전압값과 저항(1004)의 저항값에 의해 정해지는 전류가, 안정되어 LED 어레이(1011)에 흐르도록, 트랜지스터(1006)를 제어한다.
LED 어레이(1012)의 캐소드측의 단부는, 정전류 제어 회로(3)에 접속되어 있다.
정전류 제어 회로(3)는, 저항(제2 저항)(1004), 트랜지스터(제2 트랜지스터)(1006), 연산 증폭기(제2 증폭기)(5), 코일(인덕턴스)(6), 다이오드(환류 다이오드)(7) 및 펄스파 발생 회로(8)를 구비하고 있다. LED 어레이(1012)의 캐소드측의 단부는, 구체적으로, 코일(6)의 일단(제1 단자)에 접속되어 있다.
코일(6)의 타단(제2 단자)은, n채널형의 파워 MOSFET인 트랜지스터(1006)의 드레인 및 다이오드(7)의 애노드에 접속되어 있다. 다이오드(7)의 캐소드는, 전원 Vdd에 접속되어 있다.
정전류 제어 회로(3)는, 정전류 회로(1003)의 구성과 마찬가지로, 트랜지스터(1006)의 소스가, 저항(1004)의 일단(제1 단자)에 접속되어 있고(제2 트랜지스터 및 제2 저항의 직렬 회로), 저항(1004)의 타단(제2 단자)이, 제2 전원 라인에 접속되어 있다(여기서는 접지되어 있다).
트랜지스터(1006)의 소스는 또한 연산 증폭기(5)의 한쪽 입력단에 접속되어 있다. 연산 증폭기(5)의 다른 쪽 입력단은, 기준 전압 Vref를 발생하는 전원 라인에 접속되어 있다. 연산 증폭기(5)의 출력단은, 트랜지스터(1006)의 게이트에 접속되어 있다.
또한, 연산 증폭기(5)에는, 펄스파 발생 회로(8)가 접속되어 있다. 펄스파 발생 회로(8)는, 연산 증폭기(5)의 동작 상태와 정지 상태를 전환하는 펄스를 생성하여, 연산 증폭기(5)에 공급한다. 연산 증폭기(5)는 예를 들어, 하이 레벨의 펄스가 펄스파 발생 회로(8)로부터 입력되면 동작하는 한편, 로우 레벨의 펄스가 펄스파 발생 회로(8)로부터 입력되면, 이 펄스 입력 동안 트랜지스터(1006)를 오프함으로써, 동작을 정지하는 구성이다. 동작 상태에 있는 연산 증폭기(5)의 동작은, 상술한 비교기(1005)의 동작과 마찬가지이다. 연산 증폭기(5) 및 펄스파 발생 회로(8)의 조합의 일례로서는, 주지의 초핑형 PWM(Pulse Width Modulation : 펄스 폭 변조) 발생 회로를 들 수 있다.
정전류 제어 회로(3)는, 정전류 회로(1003)의 동작에, 펄스파 발생 회로(8)가 생성하는 펄스의 주파수에 기초하는 시분할 구동(즉, 이 펄스의 논리에 따라서, 연산 증폭기(5)의 동작 상태와 정지 상태를 전환하는 동작)을 부여한 회로이다. 즉, 정전류 제어 회로(3)는, 펄스파 발생 회로(8)가 생성하는 펄스에 따라서, 연산 증폭기(5)의 출력을 펄스 신호로 하고, 이 펄스 신호에 기초하여, 트랜지스터(1006)의 개폐(온/오프)를 제어하는 것이다.
전원 Vdd의 전압값을 30V로 한 경우, 점등 회로(101)는, 도 4에 도시한 점등 회로(1001)에 전원 Vdd1로부터의 전원 전압이 인가된 경우와 동일한 상태이므로, 발열의 문제는 발생하지 않는다. 한편, 이 경우, 점등 회로(102)에 있어서는, 정전류 발생 회로에 필요(20V) 이상의 전압이 인가되기 때문에, 상기 정전류 발생 회로로서 정전류 회로(1003)를 사용하면, 발열의 문제가 발생한다.
따라서, 발광 다이오드 점등 시스템(100)에서는, 펄스파 발생 회로(8)로부터 연산 증폭기(5)에 펄스를 공급한다. 그리고, 연산 증폭기(5)는, 상기 펄스에 기초하여, 트랜지스터(1006)의 개폐를 펄스 신호에 의해 제어함으로써, 트랜지스터(1006)가 개방되는 시간을 일정 기간 발생시킨다.
정전류 제어 회로(3)의 트랜지스터(1006)가 개방되어 있는 동안, 정전류 제어 회로(3)에는 정전류가 흐르지 않고, 이 정전류가 흐르지 않는 기간에 있어서는 발열이 일어나지 않기 때문에, 발광 다이오드 점등 시스템(100)에서는, 전체로서 발열의 온도를 저하시킬 수 있다.
또한, 점등 회로(102)에는, 코일(6) 및 다이오드(7)가 설치되어 있다. 코일(6)은, 정전류 제어 회로(3)의 트랜지스터(1006)의 동작 시에, 에너지를 축적하고, 상기 트랜지스터(1006)의 개방 시에, 상기 에너지를 방출함으로써 회생 전류를 발생한다. 이 회생 전류는, LED 어레이(1012)에 흘러, LED 어레이(1012)를 구동한다.
점등 회로(102)에서는, 트랜지스터(1006)가 개방되는 상태에서도, 코일(6)에 축적된 에너지에 의해 각 LED2를 점등시킬 수 있기 때문에, 각 LED2는 점멸하지 않고 점등할 수 있다.
여기서, 코일(6)에 축적되는 에너지는, 도 4에 도시한 종래의 발광 다이오드 점등 시스템에 있어서, 전류 제한에 기인하여 불필요하게 소비되었던 전력이다. 한편, 발광 다이오드 점등 시스템(100)은, 이와 같은 종래 불필요하게 소비되었던 전력을, LED 어레이(1012)의 구동에 사용하고 있기 때문에, 저소비 전력으로 저발열의 점등 회로(102)를 실현하는 것이 가능하다.
또한, 정전류 제어 회로(3)를 동작시키는 기간과 동작시키지 않는 기간의 주기, 즉, 펄스파 발생 회로(8)로부터의 펄스의 1주기는, 코일(6)의 회생 전류에 의한 각 LED2의 점등이 행해지는 기간보다도 짧게 설정할 필요가 있다. 발광 다이오드 점등 시스템(100)에서는, 펄스파 발생 회로(8)로부터의 펄스의 주파수를, 150㎑로부터 300㎑까지의 사이로 하고 있다.
또한, 정전류 회로(1003) 및 정전류 제어 회로(3)는, 1개의 집적 회로 상에서 실현할 수 있다. 이 경우, 집적 회로는, 이하와 같이 배치된, 제1 내지 제4 단자를 구비한다.
제1 단자 : 정전류 회로(1003)에 있어서의, 트랜지스터(1006)의 게이트와, 비교기(1005)의 출력단 사이.
제2 단자 : 정전류 회로(1003)에 있어서의, 트랜지스터(1006)의 소스와, 비교기(1005)의 한쪽 입력단 사이.
제3 단자 : 정전류 제어 회로(3)에 있어서의, 트랜지스터(1006)의 게이트와, 연산 증폭기(5)의 출력단 사이.
제4 단자 : 정전류 제어 회로(3)에 있어서의, 트랜지스터(1006)의 소스와, 연산 증폭기(5)의 한쪽 입력단 사이.
상기 집적 회로의 상세한 설명에 대해서는, 〔실시 형태 3〕에서 후술한다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 발광 다이오드 계통으로서, 6개의 LED1이 직렬 접속된 LED 어레이(1011)를 사용하였다. 그러나, 제1 발광 다이오드 계통에 있어서의 LED1의 개수는, 6개에 한정되지 않고, 1개 이상이면 몇 개이어도 된다(후술하는 실시 형태에 있어서도 마찬가지임).
마찬가지로, 본 실시 형태에서는, 제2 발광 다이오드 계통으로서, 6개의 LED2가 직렬 접속된 LED 어레이(1012)를 사용하였다. 그러나, 제2 발광 다이오드 계통에 있어서의 LED2의 개수는, 6개에 한정되지 않고, 1개 이상이면 몇 개이어도 된다(후술하는 실시 형태에 있어서도 마찬가지임).
단, 발광 다이오드 계통이 1개의 LED를 포함하여 이루어지는 경우, 애노드측의 단부는, 상기 LED의 애노드 그 자체이고, 캐소드측의 단부는, 상기 LED의 캐소드 그 자체인 것은 물론이다.
또한, 본 실시 형태 및 후술하는 실시 형태에 있어서, 트랜지스터(1006)는, n채널형의 파워 MOSFET 대신에, p채널형의 파워 MOSFET 또는 바이폴라 트랜지스터 등이어도 된다.
또한, 본 실시 형태 및 후술하는 실시 형태에 있어서, 트랜지스터(1006)는, 대응하는(서로 동일한 블록 내에 존재하는) 저항(1004)과, 제2 전원 라인 사이에 설치되어도 된다.
또한, 본 실시 형태 및 후술하는 실시 형태에 있어서, 코일(6)은, 전원 Vdd, 다이오드(7) 및 LED 어레이(1012) 사이에서 루프를 형성하고 있으면 되고, 도시한 접속 이외에도, 예를 들어 전원 Vdd와 LED 어레이(1012) 사이에 접속되어도 된다.
〔실시 형태 2〕
도 2는 본 실시 형태에 관한 발광 다이오드 점등 시스템(조명 장치)(120)의 구성을 도시하는 회로도이다.
발광 다이오드 점등 시스템(120)은, 이하의 점에서, 발광 다이오드 점등 시스템(100)(도 1 참조)과 상이한 구성이다.
발광 다이오드 점등 시스템(120)은, 발광 다이오드 점등 시스템(100)의 점등 회로(101, 102) 대신에, 점등 회로(121, 122)를 구비한다.
점등 회로(121)는, 점등 회로(101)의 정전류 회로(1003) 대신에, 정전류 회로(24)를 구비한다. 점등 회로(122)는, 점등 회로(102)의 정전류 제어 회로(3) 대신에, 정전류 제어 회로(23)를 구비한다.
정전류 회로(24)는, 비교기(1005) 대신에, 연산 증폭기(26) 및 PWM파 발생 회로(29)를 구비하는 점에서, 정전류 회로(1003)와 상이한 구성이다. 연산 증폭기(26)는, 한쪽 입력단이 트랜지스터(1006)의 소스에 접속되어 있고, 다른 쪽 입력단이 기준 전압 Vref를 발생하는 전원 라인에 접속되어 있고, 출력단이 트랜지스터(1006)의 게이트에 접속되어 있다. 또한, PWM파 발생 회로(29)는, 연산 증폭기(26)에 접속되어 있다.
정전류 제어 회로(23)는, 연산 증폭기(5) 및 펄스파 발생 회로(8) 대신에, 연산 증폭기(25) 및 PWM파 발생 회로(펄스파 발생 회로)(28)를 구비하는 점에서, 정전류 제어 회로(3)와 상이한 구성이다. 연산 증폭기(25)는, 한쪽 입력단이 트랜지스터(1006)의 소스에 접속되어 있고, 다른 쪽 입력단이 기준 전압 Vref를 발생하는 전원 라인에 접속되어 있고, 출력단이 트랜지스터(1006)의 게이트에 접속되어 있다. 또한, PWM파 발생 회로(28)는 연산 증폭기(25)에 접속되어 있다.
PWM파 발생 회로(28, 29)는, 펄스 폭 변조가 실시된 펄스(이하, PWM 신호라 칭함)를 생성하여, 각각 연산 증폭기(25, 26)에 공급한다. 연산 증폭기(25, 26)는, 공급된 PWM 신호의 논리에 따라서, 동작 상태(예를 들어, PWM 신호가 하이 레벨인 경우)와 정지 상태(예를 들어, PWM 신호가 로우 레벨인 경우)가 전환된다.
발광 다이오드 점등 시스템(120)은, 발광 다이오드 점등 시스템(100)과 마찬가지로, LED 어레이(1011, 1012)의 애노드측의 단부가 공통이며, 2계통의 LED를 점등시키는 회로이지만, 발광 휘도를 조절하여 조색을 행하는 것이 가능한 것이다.
점등 회로(121)는, 도 1의 점등 회로(101)와 마찬가지로, 백색의 발광을 행하는 LED1로 구성된 LED 어레이(1011)를, 정전류 회로(24)에 의한 제어에 따라서 점등시킨다.
정전류 회로(24)는, 도 1의 정전류 회로(1003)와 달리, PWM파 발생 회로(29)가 설치되어 있다. PWM파 발생 회로(29)는, 하이 레벨의 신호의 펄스 폭과 로우 레벨의 신호의 펄스 폭을 설정할 수 있는 PWM 신호를 발생하고, 연산 증폭기(26)에 공급한다.
연산 증폭기(26)는, PWM 신호가 하이 레벨일 때, 통상의 정전류 구동을 행하지만, PWM 신호가 로우 레벨일 때, 트랜지스터(1006)를 개방시켜, 정전류 회로(24)에 전류가 흐르지 않도록 한다.
이 때문에, LED 어레이(1011)는, PWM 신호가 하이 레벨일 때에 점등하고, PWM 신호가 로우 레벨일 때에 소등한다. PWM 신호의 논리에 기초하는, LED1의 점등과 소등의 주기가 짧은 경우(도 2의 발광 다이오드 점등 시스템(120)에서는, 200㎐로부터 1㎑ 사이로 설정됨), LED1의 점멸은 사람의 눈으로는 인식할 수 없어, LED1의 발광 휘도가 변화한 것처럼 느낀다.
점등 회로(122)는, 도 1의 점등 회로(102)와 마찬가지로, 주황색의 발광을 행하는 LED2로 구성된 LED 어레이(1012)를, 정전류 제어 회로(23)에 의한 제어에 따라서 점등시킨다.
정전류 제어 회로(23)는, 도 1의 정전류 제어 회로(3)와 달리, 펄스파 발생 회로(8) 대신에, PWM파 발생 회로(28)가 설치되어 있다. PWM파 발생 회로(28)는, 도 1의 펄스파 발생 회로(8)에 의한 펄스 발생 외에, 펄스 신호를 발생하는 기간(이하, 「PWMH 기간」이라 칭함)과, 펄스 신호를 발생하지 않는 기간(이하, 「PWML 기간」이라 칭함)을, 일정한 주기로 반복한다.
PWMH 기간에서는, 도 1의 경우와 마찬가지로, LED 어레이(1012)는 점등되지만, PWML 기간에서는, 트랜지스터(1006)는 계속 개방된 상태이기 때문에, LED 어레이(1012)는 소등한다.
그리고, PWMH 기간과 PWML 기간을 반복하는 주기가 짧은 경우(도 2의 발광 다이오드 점등 시스템(120)에서는, 200㎐로부터 1㎑ 사이로 설정됨), LED2의 점멸은 사람의 눈으로는 인식할 수 없어, LED2의 발광 휘도가 변화한 것처럼 느낀다.
상기한 바와 같이, LED 어레이(1011, 1012)는 각각 PWM파 발생 회로(29)와 PWM파 발생 회로(28)에 의해 점등 기간을 조정할 수 있고, 이 점등 기간을 조절함으로써 조색을 행할 수 있다.
예를 들어, LED 어레이(1011)만을 점등한 경우의 백색 외에, LED 어레이(1011)를 감광하면서, LED 어레이(1012)의 주황색을 서서히 첨가해 간다. 이에 의해, 발광 다이오드 점등 시스템(120)에서는, 백색의 주백색으로부터 전구색으로 서서히 변화하는 등의 색 설정을 행할 수 있다.
〔실시 형태 3〕
도 3은 본 실시 형태에 관한 LED 드라이버(조명 장치용 집적 회로)(31)를 구비하는, 발광 다이오드 점등 시스템(조명 장치)의 구성을 도시하는 회로 블록도이다.
즉, 도 3은, 발광 다이오드 계통의 점등을 행하는 정전류 회로(정전류 제어 회로)를 3계통 구비한 LED 드라이버 IC(Integrated Circuit : 집적 회로)를 사용함으로써, 3계통의 각 발광 다이오드 계통의 조색을 가능하게 한, LED 조명 장치의 구성예이다.
LED 드라이버(31)는, LED 점등용의, 정전류 제어 증폭기(제1 정전류 구동 회로)(32) 1회로(CH1 : 제1 계통)와, LED 점등용의, 초핑형 PWM 발생 회로+정전류 제어 증폭기(제2 정전류 구동 회로)(33) 2회로(CH2 : 제2 계통 및 CH3 : 제3 계통)를 구비한 집적 회로이다. 또한, 이하에서는 편의상, 초핑형 PWM 발생 회로+정전류 제어 증폭기(33)를 간단히 회로(33)라 칭한다.
단자 VOUT1(제1 단자)은, CH1의 정전류 제어 증폭기(32)의 출력 단자이고, 단자 VOP_SENSE1(제2 단자)은, CH1의 오픈 상태 검출용 신호의 입력 단자이다. 단자 VOUT2(제3 단자)는, CH2의 회로(33)의 출력 단자이고, 단자 VOP_SENSE2(제4 단자)는, CH2의 오픈 상태 검출용 신호의 입력 단자이다. 단자 VOUT3은, CH3의 회로(33)의 출력 단자이고, 단자 VOP_SENSE3은, CH3의 오픈 상태 검출용 신호의 입력 단자이다.
도 3과 같이, 도 2와 마찬가지의 접속 요령에 의해, 트랜지스터(제1 트랜지스터)(1006)의 게이트를 단자 VOUT1에 접속하고, 트랜지스터(1006)의 소스와 GND(제2 전원 라인) 사이에, 센스 저항인 저항(제1 저항)(1004)을 삽입한다. 그리고, 이들 트랜지스터(1006)의 소스와 저항(1004)의 접속점을, 단자 VOP_SENSE1에 접속함으로써, LED 어레이(1011)에 대하여, 정전류를 흘리는 것이 가능하게 된다(CH1). CH2 및 CH3에 대해서도 마찬가지이다.
각 발광 다이오드 계통의 애노드 전압을 공통화하고, CH1과 CH2에, 서로 순방향 강하 전압 Vf가 상이한, 복수 계통의 LED를 각각 접속하는 경우의 발열 대책으로서, CH2의 회로(33)에는, 초핑형 PWM 발생 회로를 내장하고 있다. 이 때문에, LED 드라이버(31)는, 원 칩으로 조색 용도로의 대응이 가능하게 되어 있다. 초핑형 PWM 발생 회로의 동작에 대해서는, 도 2의 발광 다이오드 점등 시스템(120)에서 설명한, PWM파 발생 회로(28)의 동작과 마찬가지이다.
LED 드라이버(31)는, LED 점등용의, 초핑형 PWM 발생 회로+정전류 제어 증폭기를, 발광 다이오드 점등 시스템(120)(도 2 참조)과 비교하여 1계통분(CH3) 많이 구비하고 있다. CH1 및 CH2가 통상의 조명의 제어를 행하는 한편, CH3을 상야등용 LED의 점등 제어에 사용하는 등의 용도가 생각된다.
LED 어레이(1011, 1012) 및 1개의 LED3(설명의 편의상, 부호 1013을 붙이고 있음)을 구동하기 위한 각 전류값은, 각 단자 VOP_SENSE1 내지 VOP_SENSE3에 접속된 센스 저항, 즉, 각 저항(1004)에 의해 설정한다. LED 구동 전류가 각 저항(1004)에 흐름으로써 발생하는, 각 단자 VOP_SENSE1 내지 VOP_SENSE3의 각 전압이, 규정의 전압 레벨 200㎷로 되도록, 정전류 제어 증폭기(32) 및 회로(33)는, 그 출력을 조정하고 있다.
상기 규정의 전압 레벨은, 단자 RSET0 내지 3에 각각 접속되는, 저항 RSET(x1) 및 저항 RSET(x3)의 저항값에 의해 규정된다. 단자 RSET0의 저항 RSET(x1)을 625Ω으로 하고, 단자 RSET1 내지 3(도 3에서는, RSET(1, 2, 3)으로 표기)의 저항 RSET(x3)을 10Ω으로 하였을 때, 상기 규정의 전압 레벨은, 하기의 식으로 나타내어진다. 단, 하기 저항값은 일례이며, 하기의 관계가 성립하는 값이면 된다.
각 단자 VOP_SENSE1 내지 VOP_SENSE3의 규정의 전압 레벨
=기준 전류×RSET1 내지 3(10Ω)
=(1.25V/RSET0(625Ω))×RSET1 내지 3(10Ω)
=200㎷
또한, CH2 및 CH3의 초핑 주파수는, 회로(33)에 내장되어 있는 발진 회로인, 삼각파 발생 회로(34)에서 생성하고 있다. 삼각파 발생 회로(34)의 주파수 레인지는, 150㎑로부터 300㎑까지 대응하고 있고, 단자 FOSC1과 단자 FOSC2 사이에 접속된 저항 Rfreq에 의해, 주파수가 변경 가능하다.
정전류 제어 증폭기(32) 및 회로(33)는, PWM_IN 입력 단자(도시 생략)를 구비하고, 펄스 폭 변조에 의해 얻어진 PWM 조광(調光) 신호를, 외부로부터 개별로 입력할 수 있다. 이 기능에 의해, 정전류 제어 증폭기(32) 및 회로(33)는, 직렬 접속된 LED 어레이(1011, 1012)의 캐소드측의 단부, 및 LED(1013)의 캐소드에 각각 접속된 트랜지스터(1006)를 펄스 구동한다. 그 결과, 정전류 제어 증폭기(32) 및 회로(33)는, 전류값을 변화시키지 않고, 대응하는 LED 어레이(1011, 1012), 및 LED(1013)의 조광을 행할 수 있다. LED 드라이버(31)가 대응 가능한, PWM 조광 신호의 사양은 이하와 같다.
PWM 조광 주파수 범위 : 200㎐ 내지 1㎑
PWM On duty : 1.0％ 내지 100％
또한, LED 드라이버(31)는, 에러 검출 및 보호 기능으로서, 서멀 에러 검출 기능, 각 발광 다이오드 계통의 오픈 상태의 검출 기능 및 각 발광 다이오드 계통의 쇼트의 검출 기능을 구비하고 있다.
상기 서멀 에러 검출 기능은, LED 드라이버(31) 내부의 가열 검지 회로(35)가, 온도가 125℃(typ.) 이상으로 된 것을 검지하면, 제어 로직(36)이 서멀 에러 상태라고 판단하고, 모든 전류 드라이버를 OFF하는 기능을 포함한다. 또한, 상기 서멀 에러 검출 기능은, 제어 로직(36)이 서멀 에러 상태라고 판단하였을 때에, 에러 증폭기(37)의 출력 전압 V_FBOUT를 0V로 하는 기능을 포함한다. 또한, LED 드라이버(31) 내부의 온도가 80℃로까지 저하되면, 모든 전류 드라이버 및 에러 증폭기(37)는 자동적으로 통상 동작으로 복귀한다.
상기 발광 다이오드 계통의 오픈 상태의 검출 기능은, 정전류 제어 증폭기(32) 및 회로(33)가 동작하고 있는 기간(LED 점등 상태)에, 단자 VOP_SENSE1 내지 3 중 적어도 1개에 입력되는 전압이, 일정 전압을 하회하는 경우에 기능한다. 또한, 본 실시 형태에서는 예를 들어, 이 일정 전압을, 100㎷(typ.)로 설정한다. 이 경우, 전압의 저하는, LED 열(列) 오픈 검출 회로(오픈 검출 회로)(38)에 의해 검지된다. LED 열 오픈 검출 회로(38)는, 이 전압의 저하의 검지에 의해, 발광 다이오드 계통이 오픈 상태로 되었다고 판단하고, 제어 로직(36)에 에러 검출을 알린다. 그리고, 제어 로직(36)은, CH1(LED 어레이(1011))의 오픈 상태 검출 시에, 전체 CH의 정전류 드라이버를 OFF로 하고, 에러 증폭기(37)도 OFF로 한다. 또한, 제어 로직(36)은, CH2(LED 어레이(1012)) 또는 CH3(LED3)의 오픈 상태 검출 시에, 오픈 상태에 있는 CH의 정전류 드라이버만을 OFF로 하고, 에러 증폭기(37)에 대해서는 ON 상태 그대로(출력 계속) 한다.
상기 발광 다이오드 계통의 쇼트의 검출 기능은, 정전류 제어 증폭기(32) 및 회로(33)가 동작하고 있는 기간(LED 점등 상태)에, 단자 VSH_SENSE(1, 2, 3)에 입력되는 전압이, 일정 전압을 상회하는 경우에 기능한다. 또한, 본 실시 형태에서는 예를 들어, 이 일정 전압을, 3.25V(typ.)로 설정한다. 이 경우, 전압의 상승은, LED 열 쇼트 검출 회로(쇼트 검출 회로)(39)에 의해 검지된다. LED 열 쇼트 검출 회로(39)는, 이 전압의 상승의 검지에 의해, 발광 다이오드 계통이 쇼트되었다고 판단하고, 제어 로직(36)에 에러 검출을 알린다. 그리고, 제어 로직(36)은, 쇼트 검출 시에, 전체 CH의 정전류 드라이버를 OFF로 하고, 에러 증폭기(37)도 OFF로 한다.
또한, LED 드라이버(31)는, LED 열 오픈 검출 회로(38) 및 LED 열 쇼트 검출 회로(39) 중 어느 한쪽만을 구비하는 구성이어도 된다.
출력 전압 V_FBOUT는, 단자 VSH_SENSE(1, 2, 3)을 입력으로 하는, 외부의 DC/DC 컨버터(도시 생략)에의 피드백 제어용의, 에러 증폭기(37)의 출력 전압이다. 단자 VSH_SENSE(1, 2, 3)에는, 외부의 DC/DC 컨버터로부터 공급되는 애노드 전압을 분압하여 생성한 전압(본 실시 형태에서는 2V로 설정함)이 입력된다. 에러 증폭기는, 단자 VSH_SENSE(1, 2, 3)의 입력 전압을 그대로, 출력 전압 V_FBOUT의 값으로서 출력하므로, 외부의 DC/DC 컨버터는, 이 값을 피드백값으로 한 제어를 행할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이 에러 검출 및 보호 기능이 작용하여, LED 드라이버(31)의 이상이 검출된 경우에는 에러 증폭기(37)의 출력인 출력 전압 V_FBOUT가 0으로 되는 것을 검출하여, 외부의 DC/DC 컨버터는 각 발광 다이오드 계통에 공급하는 애노드 전압의 발생을 정지하도록 제어한다.
이와 같이, LED 드라이버(31)는, 애노드측의 단부가 공통화되고, 또한, LED의 발광 파장이 서로 다른, LED 어레이(1011, 1012)를 적어도 구비하는 발광 다이오드군을 구동하는 것이다.
그리고, LED 드라이버(31)는, LED 어레이(1011)를 정상 전류에 의해 구동하는 정전류 제어 증폭기(32)와, LED 어레이(1012)를 간헐 전류와 회생 전류에 의해 구동하는 회로(33)를 구비한다. 또한, 정전류 제어 증폭기(32) 및 회로(33)는, 각각 대응하는 LED 어레이(1011) 또는 LED 어레이(1012)를 구성하는 각 발광 다이오드의 점등 시간을 조절함으로써, 용이하게 이들 각 발광 다이오드의 휘도를 조절하는 것이 가능하다.
복수의 발광 다이오드 계통을 구비하는 발광 다이오드 점등 시스템(120)(발광 다이오드 점등 시스템(100)이어도 됨)에 있어서, LED 드라이버(31)를 적용함으로써, 저비용으로, 발열을 억제하는 것을 가능하게 하는, 발광 다이오드 점등 시스템을 실현하는 것이 가능하게 된다.
발광 다이오드 점등 시스템(100)에 있어서, LED 드라이버(31)를 적용하는 경우, 정전류 제어 증폭기(32)는 비교기(1005)에 대응하고, 회로(33)는 연산 증폭기(5) 및 펄스파 발생 회로(8)에 대응하는 구성으로 하면 된다. 발광 다이오드 점등 시스템(120)에 있어서, LED 드라이버(31)를 적용하는 경우, 정전류 제어 증폭기(32)는 연산 증폭기(26)에 대응하고, 회로(33)는 연산 증폭기(25) 및 PWM파 발생 회로(28, 29)에 대응하는 구성으로 하면 된다.
또한, 본 발명의 조명 장치용 집적 회로는, 상기 제1 정전류 구동 회로에는, 집적 회로의 외부로부터, 파워 MOSFET 및 저항이 접속 가능하고, 상기 제2 정전류 구동 회로에는, 집적 회로의 외부로부터, 파워 MOSFET, 저항, 인덕턴스 및 다이오드가 접속 가능한 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 조명 장치용 집적 회로는, 각 상기 발광 다이오드 계통의 쇼트를 검출하는 쇼트 검출 회로를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기의 구성에 의하면, 집적 회로는, 각 발광 다이오드 계통의 쇼트를 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 조명 장치용 집적 회로는, 각 상기 발광 다이오드 계통의 오픈 상태를 검출하는 오픈 검출 회로를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기의 구성에 의하면, 집적 회로는, 각 발광 다이오드 계통의 오픈 상태를 검출할 수 있다.
본 발명은 상술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하고, 상이한 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합하여 얻어지는 실시 형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
본 발명은, LED와 같은 발광 소자를 복수 집합시켜 1개의 광원을 구성하고, 이 광원을 조명등으로 하여, 임의의 밝기로 점등 제어할 수 있도록 한 조명 장치 및 조명 장치용 집적 회로에 이용 가능하다.
3 : 정전류 제어 회로(제2 정전류 구동 회로)
5 : 연산 증폭기(제2 증폭기)
6 : 코일(인덕턴스)
7 : 다이오드(환류 다이오드)
8 : 펄스파 발생 회로
25 : 연산 증폭기(제2 증폭기)
26 : 연산 증폭기(제1 증폭기)
28 : PWM파 발생 회로(펄스파 발생 회로)
31 : LED 드라이버(조명 장치용 집적 회로)
32 : 정전류 제어 증폭기(제1 정전류 구동 회로)
33: 초핑형 PWM 발생 회로+정전류 제어 증폭기(제2 정전류 구동 회로)
38 : LED 열 오픈 검출 회로(오픈 검출 회로)
39 : LED 열 쇼트 검출 회로(쇼트 검출 회로)
100 : 발광 다이오드 점등 시스템(조명 장치)
120 : 발광 다이오드 점등 시스템(조명 장치)
1003 : 정전류 회로(제1 정전류 구동 회로)
1004 : 저항(제1 저항, 제2 저항)
1005 : 비교기(제1 증폭기)
1006 : 트랜지스터(제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 파워 MOSFET)
1011 : LED 어레이(제1 발광 다이오드 계통)
1012 : LED 어레이(제2 발광 다이오드 계통)

Claims (5)

1개의 발광 다이오드를 포함하여 이루어지거나 또는 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속되어 이루어지는 제1 발광 다이오드 계통과,
1개의 발광 다이오드를 포함하여 이루어지거나 또는 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속되어 이루어지는 제2 발광 다이오드 계통을 적어도 구비하고,
상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 발광 다이오드는, 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구성하는 발광 다이오드보다 순방향 강하 전압이 크고,
상기 제1 발광 다이오드 계통의 애노드측의 단부는, 상기 제2 발광 다이오드 계통의 애노드측의 단부와 공통화되어 있고,
상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 발광 파장이, 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 발광 파장과 상이한, 발광 다이오드군을 구동하는 집적 회로로서,
상기 제1 발광 다이오드 계통을 구동하는 전류를 제어하는 제1 정전류 구동 회로와,
상기 제2 발광 다이오드 계통을 구동하는 전류를 제어하는 제2 정전류 구동 회로를 구비하고,
상기 제1 정전류 구동 회로는 상기 제1 발광 다이오드 계통을 정상 전류에 의해 구동하고,
상기 제2 정전류 구동 회로는 상기 제2 발광 다이오드 계통을 간헐 전류와 회생 전류에 의해 구동하고,
상기 제1 정전류 구동 회로는 펄스 폭 변조 신호를 발생하는 펄스파 발생 회로를 구비하고,
상기 제1 정전류 구동 회로는, 상기 펄스파 발생 회로가 발생시킨 펄스 폭 변조 신호가 하이 레벨일 때 구동해야 할 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드를 정전류로 구동하는 한편, 상기 펄스 폭 변조 신호가 로우 레벨일 때에는 상기 구동해야 할 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드를 구동하지 않음으로써, 상기 구동해야 할 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 점등 시간을 조절함으로써, 이들 각 발광 다이오드의 휘도를 조절하는 것이 가능하고,
상기 제2 정전류 구동 회로는 구동해야 할 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 점등 시간을 조절함으로써, 이들 각 발광 다이오드의 휘도를 조절하는 것이 가능하고,
상기 제2 정전류 구동 회로는 인덕턴스 및 파워 MOSFET을 구비하고,
상기 인덕턴스는, 상기 파워 MOSFET의 동작 시에 에너지를 축적하고, 상기 파워 MOSFET의 개방 시에 상기 에너지를 방출함으로써 상기 회생 전류를 발생하는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
제1항에 있어서,
상기 제1 정전류 구동 회로는, 집적 회로의 외부에 파워 MOSFET 및 저항을 구비하고,
상기 제2 정전류 구동 회로는, 집적 회로의 외부에 파워 MOSFET, 저항, 인덕턴스 및 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
제1항 또는 제2항에 있어서,
각 상기 발광 다이오드 계통의 쇼트를 검출하는 쇼트 검출 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
제1항 또는 제2항에 있어서,
각 상기 발광 다이오드 계통의 오픈 상태를 검출하는 오픈 검출 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
조명 장치로서,
제1 전원 라인과, 제2 전원 라인과,
1개의 발광 다이오드를 포함하여 이루어지거나 또는 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속되어 이루어지는 제1 발광 다이오드 계통과, 1개의 발광 다이오드를 포함하여 이루어지거나 또는 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속되어 이루어지는 제2 발광 다이오드 계통과,
제1 단자 및 제2 단자를 구비하는 인덕턴스와,
환류 다이오드와,
상기 제1 발광 다이오드 계통을 구동하는 전류를 제어하는 제1 정전류 구동 회로와,
상기 제2 발광 다이오드 계통을 구동하는 전류를 제어하는 제2 정전류 구동 회로를 구비하고,
상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 발광 다이오드는, 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구성하는 발광 다이오드보다 순방향 강하 전압이 크고,
상기 제1 정전류 구동 회로는,
소스, 드레인 및 게이트를 구비하는 제1 트랜지스터와,
상기 제1 트랜지스터의 소스에 접속되어 있는 제1 단자와, 상기 제2 전원 라인에 접속되어 있는 제2 단자를 구비하는 제1 저항과,
상기 제1 트랜지스터의 소스에서 검지되는 전압값과, 제1 기준 전압을 입력으로 하고, 출력단이 상기 제1 트랜지스터의 게이트에 접속되어 있는 제1 증폭기와,
펄스 폭 변조 신호를 입력하기 위한 입력 단자를 구비하고,
상기 제2 정전류 구동 회로는,
소스, 드레인 및 게이트를 구비하는 제2 트랜지스터와,
상기 제2 트랜지스터의 소스에 접속되어 있는 제1 단자와, 상기 제2 전원 라인에 접속되어 있는 제2 단자를 구비하는 제2 저항과,
상기 제2 트랜지스터의 소스에서 검지되는 전압값과, 제2 기준 전압을 입력으로 하고, 출력단이 상기 제2 트랜지스터의 게이트에 접속되어 있는 제2 증폭기와,
상기 제2 증폭기를 동작시킬지 여부를 제어하는 펄스를 생성하고, 상기 제2 증폭기에 공급하는 펄스파 발생 회로를 구비하고,
상기 제1 전원 라인은, 상기 제1 발광 다이오드 계통의 애노드측의 단부, 상기 제2 발광 다이오드 계통의 애노드측의 단부 및 상기 환류 다이오드의 캐소드에 접속되어 있고,
상기 제1 발광 다이오드 계통의 캐소드측의 단부는, 상기 제1 트랜지스터의 드레인에 접속되어 있고,
상기 제2 발광 다이오드 계통의 캐소드측의 단부는, 상기 인덕턴스의 제1 단자에 접속되어 있고,
상기 인덕턴스의 제2 단자는, 상기 제2 트랜지스터의 드레인 및 상기 환류 다이오드의 애노드에 접속되어 있고,
상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 발광 파장은, 상기 제2 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 발광 파장과 상이하고,
상기 제1 증폭기, 상기 제2 증폭기 및 상기 펄스파 발생 회로는, 집적 회로에 설치되어 있고,
상기 집적 회로는,
상기 제1 정전류 구동 회로가, 상기 입력단자에 입력된 상기 펄스 폭 변조 신호가 하이 레벨일 때 구동해야 할 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드를 정전류로 구동하는 한편, 상기 펄스 폭 변조 신호가 로우 레벨일 때에는 상기 구동해야 할 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드를 구동하지 않음으로써, 상기 제1 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 점등 시간을 조절함으로써, 이들 각 발광 다이오드의 휘도를 조절하는 것이 가능하고,
상기 제2 발광 다이오드 계통을 구성하는 각 발광 다이오드의 점등 시간을 조절함으로써, 이들 각 발광 다이오드의 휘도를 조절하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
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