WO2006075652A1

WO2006075652A1 - Ｌｅｄ駆動用半導体装置及びｌｅｄ駆動装置

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Publication number: WO2006075652A1
Application number: PCT/JP2006/300276
Authority: WO
Inventors: Ryutaro Arakawa; Yoshiaki Hachiya; Takashi Kunimatsu; Minoru Fukui
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2006-07-20
Also published as: JP2006196697A; DE112006000214T5; CN101103468A; US7834828B2; CN100459197C; WO2006075652A8; JP4564363B2; KR20070097060A; US20080018267A1

Abstract

　電力変換効率が良く、かつ、小型化に適したＬＥＤ駆動用半導体装置、及びそれを用いたＬＥＤ駆動装置を提供する。本発明のＬＥＤ駆動用半導体装置は、１つ以上のＬＥＤを駆動するための半導体装置であって、交流電圧を整流する整流回路の高圧側に接続され、整流回路からの電圧を入力する入力端子、１つ以上のＬＥＤに電流を与える出力端子、入力端子と出力端子との間に接続され第１のスイッチング素子を有するスイッチング素子ブロック、及び、スイッチング素子ブロックの駆動及び制御用の電源電圧を形成するレギュレータ部と、スイッチング素子ブロックのドレイン電流を検出するドレイン電流検出部とを有し、ドレイン電流が所定の閾値に達した場合にスイッチング素子ブロックのドレイン電流を遮断するよう第１のスイッチング素子をオンオフ制御する制御部、を備えたことを特徴とする。

Description

明細書

LED駆動用半導体装置及び LED駆動装置

技術分野

[0001] 本発明は、 LED駆動用半導体装置、及びそれを備えた LED駆動装置に関するものである。特に、電力変換効率が良ぐかつ、小型化に適した LED駆動用半導体装置、及びそれを備えた LED駆動装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、発光ダイオード（LED： Light-Emitting Diode)を駆動するための LED駆動用半導体装置、及びそれを用いた LED駆動装置が普及している。図 10を参照して、従来例の LED駆動装置について説明する。図 10は、従来例の LED駆動装置を示す回路図である。

[0003] 図 10に示す従来例の LED駆動装置では、 AC電源 1からの交流電圧を整流する整流回路 2、平滑コンデンサ 103、 LED110、スイッチング電流検出素子 111、インダクタ電流検出回路 112、昇圧チヨツバ 120、帰還回路 130、入力電圧検出回路 14 0を有する。昇圧チヨッノ 120は、インダクタ 104、ダイオード 105 (LEDで兼用可）、スイッチング素子 108及び制御回路 106を備え、昇圧した直流出力によって LED11 0を駆動する。

[0004] 帰還回路 130は、 LED110を流れる LED電流を検出し、その検出信号に応じて昇圧チヨッパ 120のスイッチング素子 108を制御するための制御回路 106を制御する。この時、低周波交流の周期より長い時間領域で見た場合に、 LED電流が平均化されるように制御回路 106を制御する。

[0005] スイッチング素子 108は、インダクタ 104がエネルギーを放出した時にオン状態に制御される。スイッチング素子 108は、スイッチング電流値に応じてオフ状態に制御されるか、あるいはスイッチング素子 108がオン状態となって力も所定時間が経過した時にオフ状態に制御される。

[0006] 上記の従来例の LED駆動装置は、上記の回路構成により、一定の LED電流が得られ、入力電流歪が少なぐ比較的低コストな LED駆動装置を提供しょうとするものであった。

[0007] 特許文献 1 :特開 2001— 313423号公報。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] し力しながら、上記の従来例の LED駆動装置は、高電圧の入力電圧を降圧するための起動抵抗等、電力損失の原因となる種々の抵抗を必要とする。特に、 LED照明装置においては、 LEDの発光輝度を向上させるためには、 LEDに流す電流を増大させる必要があるが、電流を増大させると抵抗による電力損失も増大し、電力変換効率が悪い、という問題があった。

[0009] また、それらの抵抗を設けることによって回路部品点数が多くなり、 LED駆動装置を小型化しにくい、という問題があった。小型でない LED駆動装置は、電球型 LED 照明装置には適さない。

[0010] 本発明は、上記問題に鑑み、電力変換効率が良ぐかつ、小型化に適した LED駆動用半導体装置、及びそれを用いた LED駆動装置を提供することを課題とする。課題を解決するための手段

[0011] 上記課題を解決するため、本発明による装置は以下の構成を有する。本発明の第 1の観点に係る LED駆動用半導体装置は、出力端子にコイルを介して接続された互いに直列の 1つ以上の LEDを駆動するための LED駆動用半導体装置であって、交流電源から入力された交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路の高圧側に接続され、前記整流回路力の電圧を入力するための入力端子、前記コイルの一端に接続され、前記 1つ以上の LEDに電流を与えるための出力端子、前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、第 1のスイッチング素子を有するスイッチング素子ブロック、及び、前記入力端子の電圧を入力電圧として入力し、前記入力電圧力前記スイッチング素子ブロックの駆動及び制御用の電源電圧を形成するレギユレータ部と、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を検出するドレイン電流検出部とを有し、前記ドレイン電流が所定の閾値に達した場合に前記スイッチング素子ブロックの前記ドレイン電流を遮断するように前記第 1のスイッチング素子を所定周波数でオンオフ制御する制御部、を備えたことを特徴とする。 [0012] この観点の発明によれば、入力端子に印加される高電圧は、レギユレータ部によつてスイッチング素子ブロックを駆動及び制御する電源電圧に変換されるので、高電圧である入力電圧を降圧するための起動抵抗等を必要としない。これにより、電力変換効率が良ぐかつ、小型の LED駆動用半導体装置を実現できる。

[0013] 本発明の第 2の観点に係る LED駆動用半導体装置では、上記 LED駆動用半導体装置において、前記スイッチング素子ブロックは、一端が前記入力端子に接続された接合型 FETをさらに有し、前記第 1のスイッチング素子は、前記接合型 FETの他端と前記出力端子との間に接続され、前記制御部は、前記入力端子の電圧に代えて前記接合型 FETの低電位側の電圧を入力電圧とすることを特徴とする。

[0014] この観点の発明によれば、接合型 FETの高電位側に印加される高電圧は、接合型 FETの低電位側では低い電圧でピンチオフされる。そのため、レギユレータ部及び制御部は接合型 FETの低電位側カゝら電力供給を受けることができ、高電圧の入力電圧を降圧するための起動抵抗等を必要としない。これにより、電力変換効率が良く、かつ、小型の LED駆動用半導体装置を実現できる。

[0015] 本発明の第 3の観点に係る LED駆動用半導体装置では、上記 LED駆動用半導体装置において、前記制御部は、前記電源電圧が所定電圧を上回る場合に起動信号を出力し、前記電源電圧が前記所定電圧以下の場合に停止信号を出力する起動停止判定部をさらに有し、前記制御部は、前記起動停止判定部が起動信号を出力する場合、前記第 1のスイッチング素子をオンオフ制御し、前記起動停止判定部が停止信号を出力する場合、前記第 1のスイッチング素子をオフ状態に維持するよう制御することを特徴とする。

[0016] この観点の発明によれば、 LEDの負荷等による電圧降下を考慮した、安定な LED 駆動用半導体装置の動作を可能とし、信頼性が高い。また、接続点の電圧の検出に抵抗を用いないため、電力損失が少ない。したがって、電力変換効率が良ぐかつ、小型の LED駆動用半導体装置を実現できる。

[0017] 本発明の第 4の観点に係る LED駆動用半導体装置では、上記 LED駆動用半導体装置において、前記ドレイン電流検出部は、前記第 1のスイッチング素子のオン電圧と検出基準電圧とを比較することによって、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を検出することを特徴とする。

オン電圧の検出は、第 1のスイッチング素子のオン時のドレイン側の電圧を測定することで検出できる。

[0018] この観点の発明によれば、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流、すなわち LEDに流れる電流を、スイッチング素子ブロックの第 1のスイッチング素子のオン電圧によって検出するため、 LEDに流れる電流の検出に電力損失の要因となる抵抗を用いない。したがって、電力変換効率が良ぐかつ、小型の LED駆動用半導体装置を実現できる。

[0019] 本発明の第 5の観点に係る LED駆動用半導体装置では、上記 LED駆動用半導体装置において、前記ドレイン電流検出部は、前記第 1のスイッチング素子に並列に接続され、前記第 1のスイッチング素子に流れる電流よりも小さぐかつ、前記第 1のスィツチング素子に流れる電流に対して一定の電流比を有する電流を流す第 2のスイツチング素子と、前記第 2のスイッチング素子の低電位側に直列接続された抵抗、とを有し、前記抵抗に印加される電圧と検出基準電圧とを比較することによって、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を検出することを特徴とする。

[0020] この観点の発明によれば、前記第 1のスイッチング素子に流れる電流よりも小さい電流で第 1のスイッチング素子を流れる電流を検出できる。そのため、抵抗を設けた場合でも少な、電力損失で前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流、すなわち LE Dに流れる電流を検出することができる。これにより、電力変換効率が高い LED駆動用半導体装置を実現できる。

[0021] 本発明の第 6の観点に係る LED駆動用半導体装置では、上記 LED駆動用半導体装置において、前記制御部は、前記検出基準電圧を外部から入力するための検出基準電圧端子をさらに有し、前記検出基準電圧端子から入力した前記検出基準電圧に応じて、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流の前記閾値を変化させることを特徴とする。

[0022] スイッチング素子ブロックのドレイン電流の閾値を変更することによって、 LEDに流れる平均電流値を増減し、それにより、 LEDの発光輝度を調整できる。この観点の発明によれば、外部力ゝらの制御で LEDの発光輝度を調整できる、調光機能を備えた L ED駆動用半導体装置を実現できる。

[0023] 本発明の第 7の観点に係る LED駆動用半導体装置では、上記 LED駆動用半導体装置において、前記制御部は、デバイス温度を検出して前記デバイス温度が所定温度を上回った場合に前記第 1のスイッチング素子をオフ状態に維持する過熱保護部をさらに有することを特徴とする。

[0024] この観点の発明によれば、第 1のスイッチング素子のスイッチング損失等によってデバイス温度が異常に上昇した場合には、第 1のスイッチング素子を強制的にオフ状態に維持することによって、デバイス温度を下げる。これにより、安全性及び信頼性の高 V、LED駆動用半導体装置を実現できる。

[0025] 本発明の第 8の観点に係る LED駆動用半導体装置では、上記 LED駆動用半導体装置において、前記第 1のスイッチング素子は、バイポーラトランジスタ又は MOSFE Tであることを特徴とする。

[0026] この観点の発明によれば、第 1のスイッチング素子に、高速スイッチング動作が可能な、 IGBT等のバイポーラトランジスタ、又は MOSFETを使用することによって、高速で汎用性の高!、LED駆動用半導体装置を実現できる。

[0027] 本発明の第 9の観点に係る LED駆動用半導体装置では、上記 LED駆動用半導体装置において、前記制御部は、前記 1つ以上の LEDと並列に接続した第 3のスイツチング素子と、通信信号を入力するための通信信号入力端子と、前記通信信号入力端子と前記第 3のスイッチング素子のゲート端子との間に接続され、前記通信信号に同期して前記第 1のスイッチング素子及び前記第 3のスイッチング素子を制御するための信号を出力する信号同期部と、前記信号同期部から入力した信号をレベルシフトして出力するレベルシフト回路と、をさらに備えたことを特徴とする。

[0028] この観点の発明によれば、 1つ以上の LEDと並列に接続した第 3のスイッチング素子を設け、通信信号入力端子力入力した通信信号に同期して第 3のスイッチング素子をオンオフ制御する。第 1のスイッチング素子がオフ状態の時に、第 3のスィッチング素子がオン状態に切り替わると、 LEDに流れる電流が制限されるので、入力した通信信号に同期して LEDの発光状態及び消光状態を切り替えることができる。これにより、入力信号にデータを重畳させた通信信号を通信信号入力端子力入力した場合、 LEDによる可視光通信が可能な LED駆動用半導体装置を実現することができる。

[0029] 本発明の第 10の観点に係る LED駆動用半導体装置では、上記 LED駆動用半導体装置において、前記第 3のスイッチング素子は、バイポーラトランジスタ又は MOS

FETであることを特徴とする。

[0030] この観点の発明によれば、第 3のスイッチング素子に、高速スイッチング動作が可能な、 IGBT等のバイポーラトランジスタ、又は MOSFETを使用することによって、高速で汎用性の高!、LED駆動用半導体装置を実現できる。

[0031] 本発明の第 11の観点に係る LED駆動用半導体装置では、上記 LED駆動用半導体装置において、前記通信信号の信号周期が 1kHz以上かつ 1MHz以下であることを特徴とする。

[0032] この観点の発明によれば、高速スイッチング動作が可能な第 1のスイッチング素子及び第 3のスイッチング素子を用いた場合に、信号周期が lkHz〜lMHzである通信信号を入力することで、可視光で情報を伝達できる。これにより、高速な可視光通信を可能とする LED駆動用半導体装置を実現することができる。

[0033] 本発明の第 12の観点に係る LED駆動装置は、交流電源力も入力された交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路、上記 LED駆動用半導体装置、一端が前記 LED駆動用半導体装置の出力端子に接続され、他端が互いに直列の 1つ以上の LEDに接続されたコイル、及び前記コイルの一端と接地電位との間に接続されたダィオード、を備えたことを特徴とする。

[0034] この観点の発明によれば、上記の LED駆動用半導体装置と同様の効果を奏する L ED駆動装置を実現することができる。

[0035] 本発明の第 13の観点に係る LED駆動装置は、上記 LED駆動装置において、前記ダイオードの逆回復時間が lOOnsec以下であることを特徴とする。

[0036] この観点の発明によれば、逆回復時間を lOOnsec以下と短く設定することで、ダイオードにおける電力損失と、第 1のスイッチング素子のスイッチング損失を低減でき、高効率な LED駆動用半導体装置を実現することができる。

発明の効果 [0037] 本発明では、電力変換効率が良ぐかつ、小型化に適した LED駆動用半導体装置、及びそれを用いた LED駆動装置を提供することができる、という有利な効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0038] [図 1]本発明の実施の形態 1に係る LED駆動装置の構成を示すブロック図である。

[図 2]本発明の実施の形態 1に係る LED駆動装置の各部の動作波形図である。

[図 3]接合型 FETの高電位側電圧 V及び低電位

D 側電圧 Vの関係を示す図である。

J

[図 4]本発明の実施の形態 2に係る LED駆動装置の構成を示すブロック図である。

[図 5]本発明の実施の形態 2に係る LED駆動装置の各部の動作波形図である。

[図 6]本発明の実施の形態 3に係る LED駆動装置の構成を示すブロック図である。

[図 7]本発明の実施の形態 4に係る LED駆動装置の構成を示すブロック図である。

[図 8]本発明の実施の形態 5に係る LED駆動装置の構成を示すブロック図である。

[図 9]本発明の実施の形態 5に係る LED駆動装置の各部の動作波形図である。

[図 10]従来例の LED駆動装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

1· ' '•AC電源、

2· ··整流回路、

3· '·平滑コンデンサ、

4· ' ·コィノレ、

5· ' ·フライホイールダイオード、

6· •LEDブロック、

Ί. ' • 'スイッチング素子ブロック、

8· '·接合型 FET、

9, 24, 28· ··スイッチング素子、

10, 40, 60, 70, 80· ··制御部、

11…コンデンサ、

12· ··レギユレータ、

13, 73· ··ドレイン電流検出部、 14· ··起動停止判定部、

15, 19, 65, 85- AND回路、

16· • 'オン時ブランキングパルス発生器、

17· "発振器、

18· ••RSフリップフロップ回路、

20· ••OR回路、

21, 51, 71, 81, 91 "'LED駆動用半導体装置（駆動 IC)、

23· "比較器、

25· "抵抗、

26· ··信号同期部、

27· "レベルシフト部、

30· ··入力端子、

31· ··出力端子、

32· ··基準電圧端子、

52· ··検出基準電圧端子、

61· 過熱保護部、

84· ··通信信号入力端子。

発明を実施するための最良の形態

[0040] 以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。

[0041] 実施の形態 1.

図 1〜図 3を参照して、本発明の実施の形態 1における LED駆動用半導体装置及び LED駆動装置について説明する。図 1は本発明の実施の形態 1における LED駆動用半導体装置を備えた LED駆動装置の構成を示すブロック図である。

[0042] 図 1において、本実施の形態における LED駆動装置は、交流電圧を印加する AC 電源 1に接続された、 LEDブロック 6を駆動するための装置である。本実施の形態における LED駆動装置は、整流回路 2、平滑コンデンサ 3、コイル 4、フライホイールダィオード 5、コンデンサ 11、及び LED駆動用半導体装置 (以下、「駆動 IC」と記す。 ) 21を有する。

[0043] 整流回路 2は、 AC電源 1から印加される交流電圧を整流するブリッジ型の全波整流回路である。平滑コンデンサ 3は、整流回路 2によって整流された脈流の電圧を平滑化する。 AC電源 1から印加される交流電圧は、整流回路 2及び平滑コンデンサ 3 によって直流電圧に変換される。

[0044] AC電源 1、整流回路 2及び平滑コンデンサ 3に代えて、安定化 DC電源電圧を用いても良い。また、平滑コンデンサ 3は必ずしも必要ではない。

[0045] LEDブロック 6は、 1つ以上の互いに直列に接続された LEDで構成される。 LEDブロック 6の力ソード側は、接地電位に接続され、 LEDブロック 6のアノード側は、コイル 4の一端に直列に接続されている。

[0046] 駆動 IC21の入力端子 30は整流回路 2の高電位側に接続され、その出力端子 31 はコイル 4の他端及びフライホイールダイオード 5の力ソード側に接続され、その基準電圧端子 32はコンデンサ 11の一端に接続されている。駆動 IC21は、 LEDブロック 6 の LEDを駆動するための回路である。駆動 IC21は、整流回路 2及び平滑コンデンサ 3によって得られた直流電圧を入力電圧として入力し、出力端子 31に接続されたコイル 4に流れる電流を制御する。

[0047] コンデンサ 11は、一端が駆動 IC21の基準電圧端子 32に接続され、他端が駆動 IC 21の出力端子 31、コイル 4の他端、及びフライホイールダイオード 5の力ソード側に接続されている。コンデンサ 11は、駆動 IC21の制御用電力を蓄えるために設けられる。

[0048] 駆動 IC21は、スイッチング素子ブロック 7及び制御部 10を有する。スイッチング素子ブロック 7は、接合型 FET (Field-Effect Transistor) 8と、第 1のスイッチング素子 9 とを有する。

[0049] 接合型 FET8の高電位側端子は駆動 IC21の入力端子 30に接続され、その低電位側端子は第 1のスイッチング素子 9のドレイン端子に接続されている。

[0050] 第 1のスイッチング素子 9は、例えば、 N型 MOSFETである。そのドレイン端子は接合型 FET8の低電位側に接続され、そのソース端子は出力端子 31に接続され、そのゲート端子は制御部 10に接続されている。 [0051] 制御部 10は、接合型 FET8と第 1のスイッチング素子 9との接続点と、第 1のスイツチング素子 9のゲート端子と、基準電圧端子 32とに接続されている。制御部 10は、接合型 FET8と第 1のスイッチング素子 9との接続点の電圧を入力し、スイッチング素子 9をオンオフ制御する。

[0052] 制御部 10は、レギユレータ 12、ドレイン電流検出部 13、起動停止判定部 14、 AN D回路 15及び 19、オン時ブランキングパルス発生器 16、発振器 17、 RSフリップフロップ 18及び OR回路 20を有する。

[0053] レギユレータ 12の入力端は接合型 FET8と第 1のスイッチング素子 9との接続点に接続され、その出力端は基準電圧端子 32及び起動停止判定部 14に接続されている。レギユレータ 12は、入力端力も入力された電圧を用いて、コンデンサ 11とともに一定値の電圧を形成して制御部 10の回路用電源電圧として出力する。

[0054] 起動停止判定部 14の入力端はレギユレータの出力端に接続され、その出力端は A ND回路 15の一つの入力端に接続されている。

[0055] ドレイン電流検出部 13は、比較器 23を有する。比較器 23のプラス入力端子は接合型 FET8と第 1のスイッチング素子 9との接続点に接続され、そのマイナス入力端子は検出基準電圧 V に接続され、その出力端は AND回路 19の一方の入力端に接

sn

続されている。

[0056] 発振器 17の一方の出力端 (マックスデューティ信号出力端子）は AND回路 15の他の入力端及び OR回路 20の反転入力端子に接続され、その他方の出力端 (クロック信号出力端子）は RSフリップフロップ 18のセット端子（S)に接続されている。

[0057] AND回路 19の一方の入力端はドレイン電流検出部 13の比較器 23の出力端に接続され、その他方の入力端はオン時ブランキングノルス発生器 16の出力端に接続され、その出力端は OR回路 20の非反転入力端子に接続されている。

[0058] OR回路 20の非反転入力端子は AND回路 19の出力端に接続され、その反転入力端子は発振器 17のマックスデューティ信号出力端子に接続され、その出力端は R Sフリップフロップ 18のリセット端子 (R)に接続されている。

[0059] RSフリップフロップ 18のセット端子（S)は発振器 17のクロック信号出力端子に接続され、そのリセット端子 (R)は OR回路 20の出力端に接続され、その非反転出力端子 (Q)は AND回路 15のさらに別の入力端に接続されている。

[0060] AND回路 15の一つの入力端は起動停止判定部 14の出力端に接続し、その他の入力端は発振器 17のマックスデューティ信号出力端子に接続され、そのさらに別の入力端は RSフリップフロップの非反転出力端子 (Q)に接続され、その出力端はオン時ブランキングパルス発生器 16の入力端及びスイッチング素子 9のゲート端子に接続されている。

[0061] オン時ブランキングパルス発生器 16の入力端は AND回路 15の出力端に接続され、その出力端は AND回路 19の他方の入力端に接続されている。

[0062] 次に、図 2及び図 3を用いて、本実施の形態における LED駆動装置の動作について説明する。図 2は、図 1に示した LED駆動装置における、入力端子 30での電圧 (V )、出力端子 31での電圧 (V )、基準電圧端子 32での電圧 (V )、第 1のスィッチン n out cc

グ素子 9のドレイン電流 (I )、コイル 4を流れる電流 (I )、及びドレイン電流検出部 13

D L

の比較器 23に入力される検出基準電圧 (V )を示す動作波形図である。なお、入力 sn

端子 30における電圧 V は、接合型 FET8の高電位側電圧 Vと等しぐコイル 4を流 in D

れる電流 Iは LEDブロック 6に流れる電流と等しい。図 2の横軸は時間である。

し

[0063] また、図 3は、接合型 FET8の高電位側電圧 V及び低電位側電圧 Vの関係を示

D J

す図である。図 3の横軸は高電位側電圧 V、縦軸は低電位側電圧 Vである。

D J

[0064] 入力端子 30における電圧 V は、 AC電源 1と整流回路 2と平滑コンデンサ 3とによ

in

つて駆動 IC21の入力端子 30に印加される直流電圧である。電圧 V は、スィッチン

m

グ素子ブロック 7の接合型 FET8の高電位側に印加される。

[0065] 図示しなヽ LED駆動装置の電源が投入され、 LED駆動装置が起動すると、電圧 V 及び高電位側電圧 Vは徐々に上昇する。図 3に示すように、接合型 FET8の低電 in D

位側電圧 Vは、高電位側電圧 V の上昇とともに上昇する (領域 A)。高電位側電圧 V

J D

が更に上昇して所定値 V 以上になると (V ≥V )、低電位側電圧 Vは、接合型 F

D DP D DP J

ET8にピンチオフされることにより、所定値 V に維持される (V =V ) (領域 B)。

JP J JP

[0066] また、接合型 FET8の低電位側電圧 Vの上昇に伴って、接合型 FET8の低電位側に接続されたレギユレータ 12の出力信号、すなわち基準電圧端子 32の電圧 V が上昇する。高電位側電圧 Vが V に達する時、基準電圧端子 32の電圧 V は電

D DSTART cc 圧 V になる。レギユレータ 12は、 LED駆動装置の動作中、基準電圧端子 32の電 ccO

圧 V が常に電圧 V となるよう制御する。

cc ccO

[0067] 起動停止判定部 14は、レギユレータ 12の出力信号、すなわち基準電圧端子 32の電圧 V を入力し、電圧 V と所定の起動電圧とを比較し、その比較結果に応じて停止信号又は起動信号を出力する。起動停止判定部 14は、入力した電圧 V が起動電圧 (例えば、電圧 V )を下回っている場合、 Lowレベルの停止信号を出力し、電 ccO

圧 V が起動電圧以上になった場合、 Highレベルの起動信号を出力する。

[0068] 起動停止判定部 14から停止信号が出力されている場合、 AND回路 15に入力される信号の 1つが Low信号になるため、第 1のスイッチング素子 9は、常にオフ状態に維持される。この第 1のスイッチング素子 9は、起動停止判定部 14から起動信号が出力されている場合、 AND回路 15に入力される他の信号に応じて断続的にオンォフ制御される。

[0069] 第 1のスイッチング素子 9に流れる電流 Iは、第 1のスイッチング素子 9のオン時の

D

低電位側電圧 Vと検出基準電圧 V (例えば、図 2に示すような波形)とがドレイン電

J sn

流検出部 13によって比較されることにより検出される。ドレイン電流検出部 13は、第 1 のスイッチング素子 9のオン時の低電位側電圧 Vが検出基準電圧 V を下回る場合（

J sn

V <V )に Lowレベルの信号を出力する。また、ドレイン電流検出部 13は、第 1のス

J sn

イッチング素子 9のオン時の低電位側電圧 Vが検出基準電圧 V 以上 (V≥V )の

J sn J sn 場合に Highレベルの信号を出力する。

[0070] 発振器 17は、スイッチング素子 9のオンデューティの最大値を設定するための、所定周波数のマックスデューティ信号 MXDをマックスデューティ信号出力端子から出力し、所定周波数のパルス信号であるクロック信号 CLKをクロック信号出力端子から出力する。

[0071] ドレイン電流検出部 13からの入力信号によって AND回路 19の出力信号及び OR 回路 20の出力信号が Highになると、 RSフリップフロップ 18がリセットされ、それと同時に、 AND回路 15の出力信号力 owレベルとなり、スイッチング素子 9はオフ状態となる。このとき、電流 Iは所定のピーク値 I である。スイッチング素子 9は、発振器 1

D DP

7の次の Highレベルのクロック信号 CLKが RSフリップフロップ 18のセット端子（S)に入力されるまでオフ状態に維持される。

[0072] 即ち、第 1のスイッチング素子 9の発振周波数は、発振器 17から出力されるクロック信号 CLKにより設定され、第 1のスイッチング素子 9のオンデューティは、発振器 17 のマックスデューティ信号 MXDの反転信号と、ドレイン電流検出部 13の出力信号とが入力された OR回路 20の出力信号により設定される。

[0073] オン時ブランキングパルス発生器 16は、 AND回路 15の出力信号を入力し、 AND 回路 15の出力信号が Lowレベルから Highレベルに切り替わつてから（即ち、スイツチング素子 9がオフ状態力オン状態に切り替わつてから）一定時間（例えば、 100η sec程度）が経過するまでの間、 Lowレベルの信号を出力する。それ以外の場合は、オン時ブランキングパルス発生器 16は、入力した信号をそのまま出力する。

[0074] このオン時ブランキングパルス発生器 16の出力信号と、ドレイン電流検出部 13の出力信号とを AND回路 19に入力することで、第 1のスイッチング素子 9がオフ状態力オン状態に切り替わる時に発生するリンギングノイズによる第 1のスイッチング素子 9のオンオフ制御時の誤動作を防ぐことができる。

[0075] 以上の動作によって、第 1のスイッチング素子 9は、第 1のスイッチング素子 9に流れる電流 I が所定のピーク値 I になったタイミングでオフとなり、発振器 17からの次の

D DP

クロック信号 CLKのタイミングでオンとなる。電流 I は、図 2に示すように変化する。ス

D

イッチング素子 9のオンオフ動作に伴って、出力端子 31からは図 2に示すような電圧 V が出力される。

out

[0076] また、電流 I は、第 1のスイッチング素子 9がオン状態の場合は、スイッチング素子 9

D

→コイル 4→LEDブロック 6の向きに流れる一方、第 1のスイッチング素子 9がオフ状態の場合は、コイル 4→LEDブロック 6→フライホイールダイオード 5の閉ループを流れる。そのため、コイル 4に流れる電流 I (即ち、 LEDブロック 6に流れる電流）は、図

し

2に示すような波形となり、 LEDブロック 6に流れる電流の平均電流は図 2中の I とな

し 0 る。 LEDブロック 6の各 LEDは、この電流 I に応じた発光輝度で発光する。

し 0

[0077] 上記のような本実施の形態における LED駆動用半導体装置及び LED駆動装置を使用した場合、以下の効果がある。

[0078] 一般的な電源回路での半導体装置に対する電力供給は、入力電圧 (高電圧)から起動抵抗を介して行われる。この電力供給は、起動時又は停止時のみならず、通常動作中も同様に行われるため、起動抵抗での電力損失が発生する。これに対して、本実施の形態に係る LED駆動用半導体装置及び LED駆動装置では、接合型 FET 8を設け、その結果、接合型 FET8の高電位側に印加される高電圧は、接合型 FET 8の低電位側で低い電圧にピンチオフされる。そのため、制御部 10は接合型 FET8 の低電位側力も電力供給を受けることができ、高電圧の入力電圧を降圧するための起動抵抗等を必要としない。したがって、 LED駆動装置の起動時に従来の回路で起動抵抗に消費されていた電力損失がなくなる。本実施の形態に係る LED駆動用半導体装置及び LED駆動装置は、回路の電力損失が少なぐ小型化に適している。また、接合型 FET8を使用することにより、入力電圧電源として低電圧から高電圧までの幅広、範囲の電圧を入力することができる。

[0079] また、第 1のスイッチング素子 9に流れるドレイン電流 I は、ドレイン電流検出部 13

D

が第 1のスイッチング素子 9のオン電圧（第 1のスイッチング素子 9のオン時の接合型 FET8の低電位側電圧 V )によって検出されるため、ドレイン電流 Iを検出するため

J D

の電流検出抵抗が不要である。したがって、電流検出抵抗による電力損失は発生しない。

[0080] また、起動停止判定部 14を有することにより、 LEDの負荷等による電圧降下を考慮した、安定な LED駆動用半導体装置の動作を可能とし、信頼性が高い。さらに、 L EDの発光輝度は、ドレイン電流検出部 13の検出基準電圧 V を変更することで容易 sn

に可変制御できる。

[0081] 尚、図 1において、スイッチング素子ブロック 7と制御部 10とを同一基板上に形成することで、更なる LED駆動装置の小型化が実現できる。これは、以降に示す実施の形態にお、ても同様である。

[0082] また、図 1にお、て、整流回路 2は交流電圧を整流する全波整流回路である。しかし、本発明はこの構成に限らず、半波整流回路を用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。

[0083] また、本実施の形態の LED駆動用半導体装置及び LED駆動装置において、第 1 のスイッチング素子 9には N型 MOSFETを用いた。し力し、本発明はこの構成に限らず、 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)やその他のバイポーラトランジスタ等を用いても良、。これらの高速スイッチング動作が可能なスイッチング素子を用いることで、高速で汎用性の高い LED駆動用半導体装置を実現することができる。これは、以降に示す実施の形態にお、ても同様である。

[0084] なお、第 1のスイッチング素子 9がオフ状態力オン状態に移行する過渡状態において、フライホイールダイオード 5の逆回復時間 (Trr)が長い場合、電力損失が大きくなる。そのため、フライホイールダイオード 5の逆回復時間（Trr)を lOOnsec以下と短く設定することで、フライホイールダイオード 5における電力損失と、第 1のスィッチング素子 9のスイッチング損失を低減できる。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。

[0085] 実施の形態 2.

図 4及び図 5を参照して、本発明の実施の形態 2における LED駆動用半導体装置及び LED駆動装置を説明する。図 4は本発明の実施の形態 2における LED駆動用半導体装置 (駆動 IC)を備えた LED駆動装置の構成を示すブロック図である。図 4において、駆動 IC21に代えて駆動 IC51を有する点において、図 1に示した実施の形態 1とは異なる。

[0086] 駆動 IC51は、制御部 10に代えて制御部 40を有する点、及び、検出基準電圧端子 52を追加した点において、図 1に示した実施の形態 1における駆動 IC21とは異なる。それ以外の点においては実施の形態 1と同様であるので、図 1と同一符号を付した要素についての重複した詳細な説明は省略する。

[0087] 検出基準電圧端子 52は、ドレイン電流検出部 13の比較器 23のマイナス入力端子に接続され、図示しない外部装置力検出基準電圧 V を入力するための端子であ

sn

る。

[0088] ドレイン電流検出部 13の検出基準電圧 V は、検出基準電圧端子 52に入力される

sn

外部からの電圧信号により変更可能な可変電圧である。

[0089] 図 5は、図 4に示した LED駆動装置における、入力端子 30での電圧 (V )、出力端

m

子 31での電圧 (V )、基準電圧端子 32での電圧 (V )、第 1のスイッチング素子 9の

out

ドレイン電流 (I )、コイル 4を流れる電流 (I )、及びドレイン電流検出部 13の比較器 2 3に入力される検出基準電圧 (V )を示す動作波形図である。なお、入力端子 30に sn

おける電圧 V は、接合型 FET8の高電位側電圧 Vと等しぐコイル 4を流れる電流 I in D L は LEDブロック 6に流れる電流と等しい。図 5の横軸は時間である。

[0090] 例えば、図 5に示すように、検出基準電圧 V を 3段階で徐々に低下させた場合、そ sn

れに伴って第 1のスイッチング素子 9がオフ状態になるドレイン電流 I のピーク値 I も

D DP

3段階で徐々に低下する。第 1のスイッチング素子 9には、図 5に示すように PWM制御されたドレイン電流 Iが流れる。コイル 4に流れる電流 I (即ち、 LEDブロック 6〖こ流

D L

れる電流）は、図 5のようになり、 LEDブロック 6の平均電流 I は、 3段階で徐々に低

し 0

下する。

[0091] したがって、検出基準電圧 V の変化に応じて LEDブロック 6の平均電流 I が変化 sn LO し、 LEDブロック 6を構成する LEDの発光輝度を変化させることができるため、外部力もの制御によって LEDを調光できる。

[0092] 上記のような本実施の形態における LED駆動用半導体装置及び駆動装置を使用した場合、本発明の実施の形態 1において示した効果に加えて以下の効果がある。

[0093] ドレイン電流検出部の検出基準電圧を入力する検出基準電圧入力端子を設けることにより、外部より容易に LEDの発光輝度を調整することができる。即ち調光機能が得られる。

[0094] なお、本実施の形態において、ドレイン電流検出部 13の動作を、検出基準電圧 V sn の変動に対して LEDブロック 6の平均電流 I が比例して変化するものとして説明した

し 0

。しかし、本発明はこれに限らず、ドレイン電流検出部 13の検出基準電圧 V の変動 sn に対して LEDブロック 6の平均電流 I が他の所定の関数 (例えば、反比例）に従って

し 0

変化するように動作させてもよい。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。

[0095] 実施の形態 3.

図 6を参照して、本発明の実施の形態 3における LED駆動用半導体装置及び LE D駆動装置を説明する。図 6は本発明の実施の形態 3における LED駆動用半導体装置 (駆動 IC)を備えた LED駆動装置の構成を示すブロック図である。図 6において、駆動 IC21に代えて駆動 IC71を有する点において、図 1に示した実施の形態 1とは異なる。

[0096] 駆動 IC71は、制御部 10に代えて制御部 60を有する点において、図 1に示した実施の形態 1における駆動 IC21とは異なる。制御部 60は、 AND回路 15に代えて AN D回路 65を有する点、及び、過熱保護部 61を追加した点において、図 1に示した実施の形態 1における制御部 10とは異なる。それ以外の点においては実施の形態 1と同様であるので、図 1と同一符号を付した要素についての重複した詳細な説明は省略する。

[0097] 過熱保護部 61は、スイッチング素子 9の温度を検出する。過熱保護部 61は、スイツチング損失によって第 1のスイッチング素子 9が発熱する等の要因で、スイッチング素子 9の温度が所定の温度を上回った場合に Lowレベルの信号を出力し、それ以外の場合は Highレベルの信号を出力する。過熱保護部 61が Lowレベルの信号を出力することによって、 AND回路 65の出力信号力Lowレベルとなるため、第 1のスイツチング素子 9は強制的にオフ状態となる（以下、「強制オフ状態」と記す)。これにより、第 1のスイッチング素子 9のスイッチング動作を停止させてスイッチング素子 9の温度を下げることができる。

[0098] 第 1のスイッチング素子 9が強制オフ状態となった場合の復帰方法として、例えば、以下のようなモードを予め設定して、ても良!、。

[0099] LED駆動装置への直流電圧電源供給が一時停止され、再度電源供給が開始されるまでこの強制オフ状態を保持するモード (ラッチモード）、あるいは、スイッチング素子 9の温度が過熱保護部 61によって設定された所定の温度を上回っている間は第 1 のスイッチング素子 9を強制オフ状態に維持し、スイッチング素子 9の温度が所定の温度以下になった場合に自動的に強制オフ状態を解除するモード（自己復帰モード )等が考えられる。

[0100] 上記のように、本実施の形態の LED駆動用半導体装置及び LED駆動装置は、異常な温度上昇に起因する第 1のスイッチング素子 9の熱破壊を回避することができるため、安全性及び信頼性の高い LED駆動用半導体装置及び LED駆動装置を実現することができる。他の実施の形態においても同様に、過熱保護部 61を追加することで同様の効果を得ることができる。 [0101] なお、本実施の形態において、過熱保護部 61は、スイッチング素子 9の温度を検出したが、これに限らず、他の電子部品の温度 (デバイス温度)を検出しても、本実施の形態と同様の効果を奏する。

[0102] また、本実施の形態における LED駆動用半導体装置及び LED駆動装置は、特に、スイッチング素子ブロック 7及び制御部 10が同一基板上に形成されて、る LED駆動用半導体装置において、スイッチング素子 9の温度の検出精度を向上できるため、好ましい。

[0103] 実施の形態 4.

図 7を参照して、本発明の実施の形態 4における LED駆動用半導体装置及び LE D駆動装置を説明する。図 7は本発明の実施の形態 4における LED駆動用半導体装置 (駆動 IC)を備えた LED駆動装置の構成を示すブロック図である。図 7において、駆動 IC71に代えて駆動 IC81を有する点において、図 6に示した実施の形態 3とは異なる。

[0104] 駆動 IC81は、制御部 60に代えて制御部 70を有する点において図 6に示した実施の形態 3における駆動 IC71とは異なる。制御部 70はドレイン電流検出部 13に代えてドレイン電流検出部 73を有する点において、図 6に示した実施の形態 3における制御部 60とは異なる。ドレイン電流検出部 73は、さらに第 2のスイッチング素子 24及び抵抗 25を有する点において、図 6に示した実施の形態 3におけるドレイン電流検出部 13とは異なる。それ以外の点においては実施の形態 3と同様であるので、図 6と同一符号を付した要素につ、ての重複した詳細な説明は省略する。

[0105] 第 2のスイッチング素子 24は、例えば N型 MOSFETである。第 2のスイッチング素子 24のドレイン端子は接合型 FET8と第 1のスイッチング素子 9との接続点に接続され、そのソース端子は抵抗 25に接続され、そのゲート端子は AND回路 65の出力端に接続されている。第 2のスイッチング素子 24は、第 1のスイッチング素子 9を流れる電流 Iに比べて微小、かつ、電流 Iに対して一定の電流比を有する電流を流す。抵しし

抗 25の一端は第 2のスイッチング素子 24のソース端子に接続され、その他端は出力端子 31に接続されている。

[0106] ドレイン電流検出部 73の比較器 23は、プラス入力端子を第 2のスイッチング素子 2 4と抵抗 25との接続点に接続され、マイナス入力端子は検出基準電圧 V 電位に接 sn 続されている。

[0107] ドレイン電流検出部 73は、上記の構成により、抵抗 25に印加される電圧力も第 2のスイッチング素子 24に流れる電流を検出することによって、第 1のスイッチング素子 9 に流れるドレイン電流 I

Dを検出することができる。

[0108] 上記のように、本実施の形態における LED駆動用半導体装置及び LED駆動装置は、第 2のスイッチング素子 24と抵抗 25とを設けることにより、第 1のスイッチング素子 9に流れる電流よりも小さい電流で第 1のスイッチング素子 9を流れるドレイン電流、すなわち LEDに流れる電流を検出する。したがって、ドレイン電流を検出するための抵抗を設けた場合でも、従来に比べて電力損失が少なぐ電力変換効率が高い LED 駆動用半導体装置を実現できる。

[0109] 実施の形態 5.

図 8及び図 9を参照して、本発明の実施の形態 5における LED駆動用半導体装置及び LED駆動装置を説明する。図 8は本発明の実施の形態 5における LED駆動用半導体装置 (駆動 IC)を備えた LED駆動装置の構成を示すブロック図である。図 8において、駆動 IC21に代えて駆動 IC91を有する点において、図 1に示した実施の形態 1とは異なる。

[0110] 駆動 IC91は、信号同期部 26、レベルシフト部 27及び第 3のスイッチング素子 28を追加した点、制御部 10に代えて制御部 80を有する点、及び、通信信号入力端子 84 を追加した点において、図 1に示した実施の形態 1における駆動 IC21とは異なる。制御部 80は、 AND回路 15に代えて AND回路 85を有する点において、図 1に示した実施の形態 1における制御部 10とは異なる。それ以外の点においては実施の形態 1 と同様であるので、図 1と同一符号を付した要素についての重複した詳細な説明は省略する。

[0111] 第 3のスイッチング素子 28は、例えば N型 MOSFETであり、 LEDブロック 6と並列になるよう、コイル 4と LEDブロック 6との接続点と接地電位との間に接続されている。

[0112] 通信信号入力端子 84は、外部から 2値 (例えば、 High及び Low)の通信信号を入力するための端子である。 [0113] 信号同期部 26の入力端は通信信号入力端子 84に接続され、その出力端は第 3のスイッチング素子 28のゲート端子に接続されている。信号同期部 26は、通信信号入力端子 84を介して外部から通信信号を入力し、所定の周波数で同期化した後、レべルシフト部 27及び第 3のスイッチング素子 28のゲート端子にそれぞれ制御信号を出力する。

[0114] レベルシフト部 27の入力端は信号同期部 26に接続され、その出力端の AND回路 85の 1つの入力端に接続されている。レベルシフト部 27は、信号同期部 26から入力した制御信号に対してレベルシフトを行って出力する。

[0115] 次に、図 9を用いて、本実施の形態における LED駆動装置の動作について説明する。図 9は、図 8に示した LED駆動装置における、通信信号入力端子 84から入力される 2値の通信信号、出力端子 31での電圧 (V )、第 1のスイッチング素子 9のドレ out

イン電流 (I )、及び、コイル 4を流れる電流 (I )を示す動作波形図である。なお、コィ

D L

ル 4を流れる電流 Iは LEDブロック 6に流れる電流波形と等しい。図 9の横軸は時間

し

である。

[0116] 第 1のスイッチング素子 9をオンオフ制御して LEDブロック 6の LEDを発光させる動作については、実施の形態 1と同様であるので説明を省略する。

[0117] 通信信号入力端子 84から入力された 2値の通信信号は、所定の周波数で同期化され、信号同期部 26及びレベルシフト部 27を介して AND回路 85に伝達されて第 1 のスイッチング素子 9を制御する。また、通信信号入力端子 84から入力された 2値の通信信号は、第 3のスイッチング素子 28のゲート端子にも伝達されて第 3のスィッチング素子 28をも制御する。

[0118] この時、第 1のスイッチング素子 9と第 3のスイッチング素子 28とは、同時にオン状態とならないよう制御される。例えば、図 8における LED駆動装置の構成では、信号同期部 26が、レベルシフト部 27に出力する制御信号と、第 3のスイッチング素子 28に出力する制御信号とが相補関係を有するよう、いずれかの制御信号を反転させる等の処理を行う。

[0119] 既述の方法によって第 1のスイッチング素子 9をオンオフ制御して LEDを発光させている状態において、通信信号入力端子 84に Highレベルの通信信号が入力された口ゝ

信号同期部 26は、同期化した制御信号 (Highレベル)をスイッチング素子 28のゲート端子に出力する。第 3のスイッチング素子 28はオン状態となる。また、信号同期部 2 6は、同期化した制御信号の反転信号 (Lowレベル)をレベルシフト部 27に出力する。第 1のスイッチング素子 9は、オフ状態となる。

[0120] 通信信号入力端子 84に Lowレベルの通信信号が入力された場合、信号同期部 2 6は、同期化した制御信号 (Lowレベル）をスイッチング素子 28のゲート端子に出力する。第 3のスイッチング素子 28はオフ状態となる。また、信号同期部 26は、同期化した制御信号の反転信号 (Highレベル)をレベルシフト部 27に出力する。第 1のスィツチング素子 9は、 AND回路 85に入力される、レベルシフト回路 27からの信号以外の信号に応じてオンオフ制御される。

[0121] 第 1のスイッチング素子 9がオン状態、かつ、第 3のスイッチング素子 28がオフ状態である場合、電流は、第 1のスイッチング素子 9→コイル 4→LEDブロック 6の向きに流れる。 LEDブロック 6の LEDは発光状態である。

[0122] 第 1のスイッチング素子 9がオフ状態、かつ、第 3のスイッチング素子 28がオフ状態である場合、電流は、コイル 4と LEDブロック 6とフライホイールダイオード 5とで構成される閉ループをコイル 4→LEDブロック 6→フライホイールダイオード 5の向きに流れる。 LEDブロック 6の LEDは発光状態である。

[0123] 第 1のスイッチング素子 9がオフ状態、かつ、第 3のスイッチング素子 28がオン状態の場合、電流は、コイル 4→第 3のスイッチング素子 28→フライホイールダイオード 5 の向きに流れる。この時、 LEDブロック 6の両端電圧は第 3のスイッチング素子 28のオン電圧まで低下し、 LEDブロック 6には電流が流れない。 LEDブロック 6の LEDは消光状態となる。

[0124] この動作を、入力された通信信号の High及び Lowに応じて繰り返すことによって、通信信号に連動して LEDの発光状態及び消光状態を切り替えることが可能となる。

[0125] また、第 1のスイッチング素子 9及び第 3のスイッチング素子 28として、高速スィッチング動作が可能な MOSFET、 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)、その他スイッチング素子を用いることによって、高効率で LEDの発光状態及び消光状態を切り替えることができる。

[0126] 上記のような本実施の形態における LED駆動用半導体装置及び LED駆動装置を使用した場合、以下の効果がある。

[0127] 第 3のスイッチング素子 28を設け、通信信号に同期して LEDに流れる電流を制御することで、簡易な回路構成で、外部力入力する通信信号に応じて LEDブロック 6 の発光状態及び消光状態を切り替えることができる。したがって、データを重畳させた通信信号を通信信号入力端子から入力した場合、 LEDによる可視光通信を実現することができる。

[0128] なお、本実施の形態における LED駆動用半導体装置及び LED駆動装置を、 LE D可視光通信に用いる場合、通信信号の信号周期としては、可視光で情報を伝達可能な 1kHz以上かつ 1MHz以下とすることが好ましい。また、第 1のスイッチング素子 9及び第 3のスイッチング素子 28に、高速スイッチング動作が可能な、 IGBT等のバイポーラトランジスタ、又は MOSFETを使用することによって、高速な可視光通信を実現できる。

産業上の利用可能性

[0129] 本発明に係る LED駆動用半導体装置及び LED駆動装置は、 LEDを使用した装置全般に利用することができる。特に、本発明に係る LED駆動用半導体装置及び L ED駆動装置は、 LED照明装置、 LED通信装置等に利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 出力端子にコイルを介して接続された互いに直列の 1つ以上の LEDを駆動するための LED駆動用半導体装置であって、

交流電源力入力された交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路の高圧側に接続され、前記整流回路力の電圧を入力するための入力端子、

前記コイルの一端に接続され、前記 1つ以上の LEDに電流を与えるための出力端子、

前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、第 1のスイッチング素子を有するスイッチング素子ブロック、及び、

前記入力端子の電圧を入力電圧として入力し、前記入力電圧から前記スィッチング素子ブロックの駆動及び制御用の電源電圧を形成するレギユレータ部と、前記スィツチング素子ブロックのドレイン電流を検出するドレイン電流検出部とを有し、前記ドレイン電流が所定の閾値に達した場合に前記スイッチング素子ブロックの前記ドレイン電流を遮断するように前記第 1のスイッチング素子を所定周波数でオンオフ制御する制御部、を備えたことを特徴とする LED駆動用半導体装置。

[2] 前記スイッチング素子ブロックは、一端が前記入力端子に接続された接合型 FET をさらに有し、

前記第 1のスイッチング素子は、前記接合型 FETの他端と前記出力端子との間に接続され、

前記制御部は、前記入力端子の電圧に代えて前記接合型 FETの低電位側の電圧を入力電圧とする

ことを特徴とする請求項 1に記載の LED駆動用半導体装置。

[3] 前記制御部は、

前記電源電圧が所定電圧を上回る場合に起動信号を出力し、前記電源電圧が前記所定電圧以下の場合に停止信号を出力する起動停止判定部をさらに有し、前記制御部は、前記起動停止判定部が起動信号を出力する場合、前記第 1のスィツチング素子をオンオフ制御し、前記起動停止判定部が停止信号を出力する場合、前記第 1のスイッチング素子をオフ状態に維持するよう制御することを特徴とする請求項 1に記載の LED駆動用半導体装置。

[4] 前記制御部は、

前記電源電圧が所定電圧を上回る場合に起動信号を出力し、前記電源電圧が前記所定電圧以下の場合に停止信号を出力する起動停止判定部をさらに有し、前記制御部は、前記起動停止判定部が起動信号を出力する場合、前記第 1のスィツチング素子をオンオフ制御し、前記起動停止判定部が停止信号を出力する場合、前記第 1のスイッチング素子をオフ状態に維持するよう制御する

ことを特徴とする請求項 2に記載の LED駆動用半導体装置。

[5] 前記ドレイン電流検出部は、

前記第 1のスイッチング素子のオン電圧と検出基準電圧とを比較することによって、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流を検出する

ことを特徴とする請求項 1に記載の LED駆動用半導体装置。

[6] 前記ドレイン電流検出部は、

ことを特徴とする請求項 2に記載の LED駆動用半導体装置。

[7] 前記ドレイン電流検出部は、

ことを特徴とする請求項 3に記載の LED駆動用半導体装置。

[8] 前記ドレイン電流検出部は、

前記第 1のスイッチング素子に並列に接続され、前記第 1のスイッチング素子に流れる電流よりも小さぐかつ、前記第 1のスイッチング素子に流れる電流に対して一定の電流比を有する電流を流す第 2のスイッチング素子と、

前記第 2のスイッチング素子の低電位側に直列接続された抵抗とを有し、前記抵抗に印加される電圧と検出基準電圧とを比較することによって、前記スイツチング素子ブロックのドレイン電流を検出する

ことを特徴とする請求項 1に記載の LED駆動用半導体装置。前記ドレイン電流検出部は、

ことを特徴とする請求項 2に記載の LED駆動用半導体装置。

前記ドレイン電流検出部は、

ことを特徴とする請求項 3に記載の LED駆動用半導体装置。

前記制御部は、前記検出基準電圧を外部から入力するための検出基準電圧端子をさらに有し、前記検出基準電圧端子から入力した前記検出基準電圧に応じて、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流の前記閾値を変化させることを特徴とする請求項 5に記載の LED駆動用半導体装置。

前記制御部は、前記検出基準電圧を外部から入力するための検出基準電圧端子をさらに有し、前記検出基準電圧端子から入力した前記検出基準電圧に応じて、前記スイッチング素子ブロックのドレイン電流の前記閾値を変化させることを特徴とする請求項 8に記載の LED駆動用半導体装置。

前記制御部は、

デバイス温度を検出して前記デバイス温度が所定温度を上回った場合に前記第 1 のスイッチング素子をオフ状態に維持する過熱保護部をさらに有する

ことを特徴とする請求項 1に記載の LED駆動用半導体装置。 [14] 前記第 1のスイッチング素子は、バイポーラトランジスタ又は MOSFETであることを特徴とする請求項 1に記載の LED駆動用半導体装置。

[15] 前記制御部は、

前記 1つ以上の LEDと並列に接続した第 3のスイッチング素子と、

通信信号を入力するための通信信号入力端子と、

前記通信信号入力端子と前記第 3のスイッチング素子のゲート端子との間に接続され、前記通信信号に同期して前記第 1のスイッチング素子及び前記第 3のスィッチング素子を制御するための信号を出力する信号同期部と、

前記信号同期部力入力した信号をレベルシフトして出力するレベルシフト回路と、をさらに備えたことを特徴とする請求項 1に記載の LED駆動用半導体装置。

[16] 前記第 3のスイッチング素子は、バイポーラトランジスタ又は MOSFETであることを特徴とする請求項 15に記載の LED駆動用半導体装置。

[17] 前記通信信号の信号周期が 1kHz以上かつ 1MHz以下であることを特徴とする請求項 16に記載の LED駆動用半導体装置。

[18] 交流電源から入力された交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路、請求項 1に記載の LED駆動用半導体装置、

一端が前記 LED駆動用半導体装置の出力端子に接続され、他端が互いに直列の 1つ以上の LEDに接続されたコイル、及び

前記コイルの一端と接地電位との間に接続されたダイオード、を備えたことを特徴とする LED駆動装置。

[19] 前記ダイオードの逆回復時間が lOOnsec以下であることを特徴とする請求項 18に記載の LED駆動装置。