WO2012111041A1

WO2012111041A1 - Ｌｅｄ点灯装置

Info

Publication number: WO2012111041A1
Application number: PCT/JP2011/000855
Authority: WO
Inventors: 雄介梅田; 井上　優
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2012-08-23
Also published as: JPWO2012111041A1; JP5241970B2

Abstract

　制御電源７から抵抗Ｒ１と情報入力端子１２と設定抵抗ＲＳを介して共通端子１３に接続する回路を用い、当情報入力端子１２の端子電圧値によってＬＥＤ光源４への出力電流値を設定し、当設定電流をＤＣ／ＤＣコンバータ３から出力し、ＬＥＤ光源４を介して共通端子１３に通電することでＬＥＤ光源４を点灯する構成のＬＥＤ点灯装置１において、ＬＥＤ光源４の一方の端子と設定抵抗ＲＳの一方の端子を共に接続する共用端子１３が開放（Ｏｐｅｎ）したときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ３からＬＥＤ光源４と設定抵抗ＲＳと情報入力端子１２および抵抗Ｒ１を経由する電流が制御電源７に流れて、ＬＥＤ点灯装置１が誤動作または破壊しないように、当電流を阻止するダイオードＤ１を抵抗Ｒ１に直列に接続する。

Description

ＬＥＤ点灯装置

　この発明は、外部から入力される情報に応じて、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ；発光ダイオード）への電力供給を制御するＬＥＤ点灯装置に関する。

　車載用の光源として、従来のタングステンフィラメントの電球に代替して、長寿命でメンテナンスの不要なＬＥＤが普及している。ＬＥＤは、長寿命であり、かつ、少ない電力で必要な明るさを確保できる上、一定の電流を供給する簡単な制御によって安定した明るさを維持することができるため、車載用の光源としては好適である。

　ただし、ＬＥＤの発する明るさおよび発光色は、個々のＬＥＤによってばらつきが大きく、通電電流量に対して一様な発光特性にならない。そのため、適切な明るさおよび発光色を確保するために、車両に設置したＬＥＤに対応した調整を行う場合がある。
　また、ＬＥＤは温度によっても発光量が変化する特性がある。そのため、温度が変化しても適切な明るさを確保するために、車両に設置したＬＥＤの温度を測定して適宜調整を行う場合もある。

　上記のように潜在的に特性ばらつきを持っているＬＥＤを点灯する点灯装置においては、個々のＬＥＤの発光色を所望の色に統一し、かつ、均等な明るさで発光させるために、何らかの点灯情報を点灯装置に入力して、ＬＥＤの状態をフィードバックすることが必要になる。点灯情報を用いて適切な点灯を行うＬＥＤ点灯装置の構成として例えば特許文献１，２が提案されている。

　特許文献１に係る車両用灯具では、ＬＥＤ光源の中に温度センサを組み入れ、駆動制御部が温度センサでリアルタイムに検出する温度に基づいてＬＥＤ光源に供給する電流を制御する。これらＬＥＤ光源と温度センサは、駆動制御部に設けたそれぞれの端子に独立に接続する構成であり、端子は合計４つ必要である。

　特許文献２では、ＬＥＤ照明装置がＬＥＤの規格または使用特性に対応した抵抗値を有する機種判別用抵抗器を備え、このＬＥＤ照明装置用の電源装置は機種判別用抵抗器の抵抗値を測定して、測定値に応じてＬＥＤ照明装置に供給する電流を制御する。この電源装置には、ＬＥＤ照明装置の一対の端子の一方と機種判別用抵抗器の一対の端子の一方とをまとめて接続する共用端子を設けているため、合計３端子で足りる。そのため、上記特許文献１に比べて部品点数が減り、コストを低減するために望ましい構成となる。

特開２００７－２７５８３号公報（段落００５８および図３）特開２００４－１５８８４０号公報（段落００２８，００２９および図４）

　ＬＥＤの状態をフィードバックする情報入力のために、上記特許文献１では４端子が必要であったが、上記特許文献２のように共用端子を設けることで端子数を低減できる。しかしながら、共用端子を設けることにより、この共用端子が接点の接触不良等で開放（Ｏｐｅｎ）された場合には情報入力用の端子に高い過電圧が印加されるという課題があった。この場合にはＬＥＤ点灯用の出力電流が共用端子の接続点を介して情報入力用の端子に流れ込み、さらには点灯装置内部の制御電源にまで流入して点灯装置を誤作動させたり破壊したりする可能性があるが、特許文献２にこの課題の記載はなく、また、この課題に対処する手段に関する記載もない。
　なお、特許文献１ではそもそも端子の数を減らす構成の記載がなく、上記課題も発生しない。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、端子数を減らすべく一部の端子を共用にしたＬＥＤ点灯装置において、接触不良により当共用端子が開放され、情報入力用の端子に異常な電圧が印加されても、当該ＬＥＤ点灯装置が誤動作したり破壊されたりすることを回避することを目的とする。

　この発明のＬＥＤ点灯装置は、ＬＥＤに所定の電力を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ部およびその出力端子と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部を操作してＬＥＤへの出力電力を制御する制御部と、少なくともＤＣ／ＤＣコンバータ部および制御部に制御電源を供給する制御電源部と、制御部にＬＥＤへの出力電力を制御する情報を入力する一対の情報入力端子とを備え、情報入力端子の一方の端子は制御電源から電流を流出する構成であって、制御電源と情報入力端子の一方の端子の間に抵抗とダイオードを直列に接続するようにしたものである。

　この発明によれば、制御電源と情報入力端子の間に抵抗とダイオードを直列に接続して情報入力端子から制御電源へ逆流する電流をダイオードによって阻止するようにしたので、ＬＥＤへの給電端子の一方と情報入力端子の一方を共用する端子が開放した場合に情報入力端子に異常な電圧が印加されても制御電源に電流が逆流することがない。よって、ＬＥＤ点灯装置が誤動作したり破壊されたりすることを回避できる。

この発明の実施の形態１に係るＬＥＤ点灯装置の構成を示す回路図である。実施の形態１に係るＬＥＤ点灯装置に設けた短絡素子Ｓ１の構成例を示す回路図である。この発明の実施の形態２に係るＬＥＤ点灯装置の構成を示す回路図である。実施の形態２に係るＬＥＤ点灯装置に設けた過電圧保護回路の構成例を示す回路図である。実施の形態２に係るＬＥＤ点灯装置に設けた過電圧保護回路の別の構成例を示す回路図である。この発明の実施の形態３に係るＬＥＤ点灯装置の構成を示す回路図である。

　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１に示すＬＥＤ点灯装置１は、直流電源２の直流電圧を利用してＬＥＤ光源４を点灯する装置であり、主にＤＣ／ＤＣコンバータ部３、制御電源部５、制御部６、制御電源７、インタフェース（以下、Ｉ／Ｆ）部８、ＬＥＤ給電端子１１、情報入力端子１２、共用端子１３を備える。直流電源２は、ＬＥＤ点灯装置１に直流電圧を供給する電源であり、電源スイッチ２ａによってＬＥＤ点灯装置１への直流電圧が供給または遮断される。

　ＬＥＤ光源４は、複数のＬＥＤを直列に接続して構成される。ＬＥＤ点灯装置１のＬＥＤ給電端子１１にＬＥＤ光源４のアノード端子を接続し、ＬＥＤ点灯装置１のＧＮＤに接地した共用端子１３にＬＥＤ光源４のカソード端子を接続する。以下では、ＬＥＤ光源４を車載用の光源（ヘッドランプ、テールランプ、ストップランプ等）として用いる場合を例に説明する。

　ＤＣ／ＤＣコンバータ部３は、トランス３ａ、ＭＯＳ形の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）からなるスイッチング素子Ｑ０、整流ダイオードＤ０、平滑コンデンサＣ０から構成される。このＤＣ／ＤＣコンバータ部３では、制御部６からのＦＥＴ駆動信号でスイッチング素子Ｑ０をスイッチング制御して、トランス３ａに磁気エネルギを蓄え、これを放出することで、トランス３ａで発生した電圧を、整流ダイオードＤ０で整流し、平滑コンデンサＣ０で平滑して直流電圧を生成する。整流ダイオードＤ０は、ＬＥＤ給電端子１１を介してＬＥＤ光源４の一端部（アノード側）に接続し、ＬＥＤ光源４の他端部（カソード側）は共用端子１３を介してＬＥＤ点灯装置１内のＧＮＤに接地する。また、平滑コンデンサＣ０の端部を、電流検出抵抗Ｒ０と、抵抗Ｒａ，Ｒｂおよび反転増幅器３ｂからなる反転増幅回路とを介して制御部６に接続して、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３の出力電流を制御部６へ入力する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３の出力電圧は、整流ダイオードＤ０のカソード端子から制御部６へ入力する。

　制御電源部５は、制御部６およびＤＣ／ＤＣコンバータ部３等を動作する制御電源７を生成する。制御部６は不図示のＣＰＵおよびＡ／Ｄコンバータなどから構成され、Ａ／Ｄコンバータを使用して、電流検出抵抗Ｒ０によって検出されるＬＥＤ光源４への出力電流を入力すると共に、ＬＥＤ光源４への出力電圧を入力する。また制御部６はＡ／Ｄコンバータを使用して、情報入力端子１２に接続される設定抵抗ＲＳの情報信号（電圧値）を入力し、この情報信号に基づいてＦＥＴ駆動信号を生成してＤＣ／ＤＣコンバータ部３を操作し、ＬＥＤ光源４に所定の電流を供給する。また、制御部６は、Ｉ／Ｆ部８を介して外部装置９と接続してもよく、外部装置９との間で所定の情報を入力あるいは出力の少なくともどちらか一方を行うことが可能である。もちろん、Ｉ／Ｆ部８を用いて入力と出力の両方を行うことも可能である。

　設定抵抗ＲＳは、ＬＥＤ光源４の状態を表す情報信号（電圧値）をＬＥＤ点灯装置１に与える状態検出装置である。設定抵抗ＲＳの一方の端子が共用端子１３を介してＧＮＤに接地され、設定抵抗ＲＳの他方の端子が情報入力端子１２を介して制御電源７に接続されて、情報入力用のＡ／Ｄコンバータが情報入力端子１２の端子電圧をＧＮＤレベルを基準にしてＡ／Ｄ変換する。詳細は後述するが、例えば設定抵抗ＲＳがＬＥＤ光源４の定格電流値を表す抵抗値をもつ場合、制御部６はＡ／Ｄコンバータへ情報入力端子１２の端子電圧を入力することにより設定抵抗ＲＳの抵抗値を得て、この抵抗値に対応する定格電流値を判定して出力電流を制御する。

　また、この共用端子１３はＬＥＤ光源４に電流を供給するための一対の給電端子（ＬＥＤ給電端子１１と共用端子１３に相当する）の一方としても利用されており、ＬＥＤ光源４のカソード端子を共用端子１３を介してＧＮＤに接地し、ＬＥＤ給電端子１１に接続されたアノード端子に対してＬＥＤ点灯装置１の出力電圧を印加してＬＥＤ光源４に電流を通電する。この構成により、設定抵抗ＲＳとＬＥＤ光源４とは、ＧＮＤ電位に接続する端子（図１の共用端子１３）を共用することができ、ＬＥＤ点灯装置１のコネクタ（不図示）の端子数を３本にすることができる。

　ＬＥＤ光源４および設定抵抗ＲＳを接続するために設ける端子の一部を共用にして端子数を減らす構成は、先立って説明した特許文献２にも記載されているが、本実施の形態１では、さらに、制御電源７と情報入力端子１２との間に情報入力用の抵抗Ｒ１とダイオードＤ１を直列に接続する。

　ここで、ダイオードＤ１がなく情報入力用の抵抗Ｒ１のみを設けた場合と、図１のようにダイオードＤ１と抵抗Ｒ１を直列に設けた場合とを比較して説明する。
　図１において、制御電源７と情報入力端子１２の間に抵抗Ｒ１だけを設けた場合を考える。例えば、ＬＥＤ光源４への出力電圧を５０Ｖ、制御電源部５の定電圧制御による制御電源７の電源電圧を５Ｖ（内部消費電流１０ｍＡ）、抵抗Ｒ１と設定抵抗ＲＳを１ｋΩとして、ＬＥＤ点灯装置１の内部のＧＮＤへ繋がる共用端子１３を開放（Ｏｐｅｎ）すれば、制御電源７には２２．５ｍＡ｛＝（５０Ｖ－５Ｖ）／（１ｋΩ＋１ｋΩ）｝の電流（図１に破線で示す「共用端子Ｏｐｅｎ時の電流」）が流れ込む。制御電源７に流入した電流２２．５ｍＡは内部消費電流１０ｍＡより大きいため、流入電流を内部の負荷によって消費しきれず、制御電源部５は５Ｖの定電圧制御ができず制御電源７の電源電圧が上昇して、各部が誤動作したりさらには各部の破壊を招いたりする可能性がある。

　これに対し、制御電源７と情報入力端子１２の間にダイオードＤ１と抵抗Ｒ１を直列に設けた場合、共用端子１３の接触部に接触不良が発生して開放（Ｏｐｅｎ）しても、ダイオードＤ１により、ＬＥＤ給電端子１１から情報入力端子１２を経由して制御電源７に電流が流れ込む（逆流する）ことを阻止できる。

　なお、大電力を通電する必要のあるヘッドランプのように、複数のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤ光源４を点灯するためには、ＬＥＤ点灯装置１から高い電圧を出力する必要がある。そのため、共用端子１３の接触部に接触不良が発生したときに、情報入力端子１２を介して制御電源７に逆流する電流が大きいため、当逆流が発生することに起因する各部の誤動作または破壊が発生しやすい。このような構成のＬＥＤ点灯装置１において、本実施の形態１の構成を適用すればより効果的である。
　また、当然のことながら、共用端子１３が開放される異常事態が発生したときは、制御部６にて異常を検知して速やかにＤＣ／ＤＣコンバータ部３を停止させ、ＬＥＤ光源４への出力電流を遮断することが望ましい。

　また、共用端子１３が開放されたときには、ＬＥＤ給電端子１１から情報入力端子１２を経由して、制御部６へもＬＥＤ点灯用の電圧が印加されるので、制御部６の内部のＡ／Ｄコンバータにも過電圧が印加され、破壊を招く可能性がある。そこで、情報入力端子１２から制御部６へこの情報入力端子１１の端子電圧を伝達する経路に、過電圧保護素子としてツェナダイオードＤ２を設ける。ツェナダイオードＤ２のカソード端子を情報入力端子１２から制御部６へ電圧を伝達する経路に接続し、アノード端子をＧＮＤに接地して、プラスの過電圧をツェナ特性の定電圧にクランプする。これにより、制御部６が内蔵するＡ／Ｄコンバータに過度な高電圧は印加されない。
　ただし、一般にツェナダイオードの定電圧特性にはばらつきがあるため、ツェナダイオードＤ２は余裕を持って選定する必要がある。

　次に、情報入力端子１２に入力する情報信号（電圧値）の例を説明する。
（１）ＬＥＤ光源４に出力する電流値（定格電流値）を示す信号
　ＬＥＤ光源４を所望の発光量で点灯するための電流値に対応する抵抗値が設定された設定抵抗ＲＳを、制御電源７とＧＮＤの間に内部の抵抗Ｒ１と直列に接続して、設定抵抗ＲＳと抵抗Ｒ１の接続点である情報入力端子１２の電圧値から設定抵抗ＲＳの値を特定する。制御部６には、設定抵抗ＲＳの値と出力電流との対応関係を定義した設定情報を予め与えておき、特定した設定抵抗ＲＳの値に基づいた所定の電流を出力するようＤＣ／ＤＣコンバータ部３を操作する。
　なお、制御部６は、設定抵抗ＲＳの値に対応する出力電流の設定情報を、Ｉ／Ｆ部８を介して外部装置９から受け付けて変更してもよい。

（２）ＬＥＤ光源４およびその周辺の温度を示す信号
　ＬＥＤは温度によって発光量が変化する特性があるので、温度が変化しても適切な明るさを確保するために、出力電流をＬＥＤの温度に応じて調整する場合がある。そこで、温度測定のために、図１に示す設定抵抗ＲＳに代えて、サーミスタおよび温度測定用ダイオード等の温度検出素子を使用する。ＬＥＤ光源４の内部または周辺に設置した温度検出素子を制御電源７とＧＮＤの間に内部の抵抗Ｒ１と直列に接続して、温度検出素子と抵抗Ｒ１との接続点である情報入力端子１２の電圧値からＬＥＤ光源４の温度を検知する。制御部６には、温度検出素子の値と出力電流との対応関係を定義した設定情報を予め与えておき、検知した温度に基づいた所定の電流を出力するようＤＣ／ＤＣコンバータ部３を操作する。
　なお、制御部６は、温度検出素子の値に対応する出力電流の設定情報を、Ｉ／Ｆ部８を介して外部装置９から受け付けて変更してもよい。

（３）ＬＥＤ光源４または周囲の明るさを示す信号
　ＬＥＤの発光量および発光色は個々のＬＥＤによってばらつきが大きく、通電電流量に対して一様な発光特性にならないので、適切な明るさまたは発光色を確保するために、出力電流をＬＥＤの発光量等に応じて調整する場合がある。そこで、発光量測定のために、図１に示す設定抵抗ＲＳに代えて、フォトダイオードおよびＣｄＳ等の受光素子を使用する。ＬＥＤ光源４の周囲に設置した受光素子を制御電源７とＧＮＤの間に内部の抵抗Ｒ１と直列に接続して、受光素子と抵抗Ｒ１との接続点である情報入力端子１２の電圧値からＬＥＤ光源４の明るさを検知する。制御部６には受光素子の値と出力電流との対応関係を定義した設定情報を予め与えておき、検知した明るさに基づいた所定の電流を出力するようＤＣ／ＤＣコンバータ部３を操作する。
　なお、ＬＥＤ光源４を車載用ヘッドランプに適用した場合、受光素子を用いて車両周囲の明るさの情報を入力し、ＬＥＤ光源４への出力電流を操作することによって、ヘッドランプの自動点灯またはＤＲＬ（Ｄａｙｔｉｍｅ　Ｒｕｎｎｉｎｇ　Ｌｉｇｈｔ）点灯を行うこともできる。

（４）ＬＥＤ光源４の異常を示す信号
　ＬＥＤ光源４には予め異常検出回路を付加して、異常発生時にこの異常検出回路が異常検出信号を出力する構成にしてもよい。この場合、異常検出回路の出力端子を情報入力端子１２に接続し、ＧＮＤ電位を共用端子１３に接続し、制御部６は情報入力端子１２を介して入力する異常検出信号を受けることでＬＥＤ光源４の異常発生を検知し、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３を停止する等の所定の操作を行う。
　さらに、制御部６は、異常検出回路からの異常検出信号を受けると、Ｉ／Ｆ部８を介して外部装置９へ信号を送出してもよい。この場合の外部装置９は、例えば車両のインストルメントパネルの警告灯などで構成する。これにより、異常が発生した場合に早急に運転者に知らしめることができ、より安全な走行を提供することができる。

　上記（１）～（４）の例において、情報入力端子１１から得られる情報に基づく出力電流の制御は周知の方法を用いればよいため説明は省略する。また、（４）の異常検出回路の構成についても周知の回路を用いればよい。

　本実施の形態１において、制御電源７と情報入力端子１２の間にダイオードＤ１を接続すると順方向電圧が降下するため、情報入力端子１２の電圧が低下し、制御部６のＡ／Ｄコンバータで検出する電圧値に誤差が生じる。例えば、内部の抵抗Ｒ１と設定抵抗ＲＳを１ｋΩ近傍の値とし、ダイオードＤ１を短絡せず順方向電圧が約０．７Ｖのとき、抵抗Ｒ１と設定抵抗ＲＳの比率を求めるべく情報入力端子１２の電圧を入力しても、情報入力端子１２の電圧は約０．３５Ｖ低下する。その上、ダイオードＤ１の順方向電圧降下は温度および通電電流によって変動するため、情報入力端子１２の電圧から抵抗Ｒ１と設定抵抗ＲＳの正確な比率を算出することはできない。

　そこで、ＬＥＤ光源４への出力電流をより高精度に制御する場合には、ダイオードＤ１の両端子間を短絡（Ｓｈｏｒｔ）し、ダイオードＤ１による電圧降下をキャンセルする。
　図１では、ダイオードＤ１の両端子間を短絡する短絡素子Ｓ１をスイッチで等価的に表す。通常時はスイッチＳ１をオンして短絡するので、電流（図１に一点鎖線で示す「通常時の電流」）は制御電源７からスイッチＳ１を経由してＧＮＤへ流れるので、ダイオードＤ１による電圧降下はない。一方、共用端子１３の開放時はスイッチＳ１をオフして、ダイオードＤ１により制御電源７への電流の逆流を阻止する。

　図２は、ＦＥＴを使用した短絡素子Ｓ１の構成例を示す回路図であり、このＦＥＴＱ１の寄生ダイオードを逆流防止用のダイオードＤ１として使用する。このＦＥＴＱ１の短絡と開放の動作は、付随する比較器２１が制御電源７の電圧と情報入力端子１２の電圧を比較した結果に基づいて制御する。情報入力端子１２の電圧が制御電源７の電圧以下のとき（通常時）、比較器２１がＦＥＴＱ１をオンして寄生ダイオードＤ１を短絡する。一方、共用端子１３が開放されて情報入力端子１２の電圧が制御電源７の電圧より高くなると、比較器２１がＦＥＴＱ１をオフして、情報入力端子１２から制御電源７へ流れ込む電流を寄生ダイオードＤ１で阻止する。

　以上より、実施の形態１によれば、外部の電源から電力の供給を受けて、直列に接続した複数のＬＥＤからなるＬＥＤ光源４に対して点灯用の所定の電力を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ部３およびその出力端子１１，１３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３を操作してＬＥＤ光源４への出力電力を制御する制御部６と、少なくともＤＣ／ＤＣコンバータ部３および制御部６等に制御電源７を供給する制御電源部５と、制御部６にＬＥＤ光源４への出力電力を制御する情報を入力する設定抵抗ＲＳを接続し、当設定抵抗ＲＳに電流を通電したときの電圧降下を入力する一対の情報入力端子１２，１３とを備えたＬＥＤ点灯装置１の、制御電源７と一方の情報入力端子１２の間に抵抗Ｒ１とダイオードＤ１を直列に接続するようにした。このため、ＬＥＤ光源４への出力端子（１３）と情報入力端子（１３）を共用する共用端子１３の接続部分に接触不良（開放；Ｏｐｅｎ）が発生し、そのときに情報入力端子１２に異常な高電圧が印加されても、制御電源７に電流が逆流することない。よって、ＬＥＤ点灯装置１が誤動作したり破壊されたりすることを回避できる。
　なお、この制御電源７から端子を介して外部に電流を流出する回路にダイオードＤ１を直列に接続することは、上記実施の形態１の端子を共用する構成や、上記特許文献１のそれぞれの端子が独立した構成において、本来出力端子１３に接続されるべきＬＥＤ光源の一方の端子を、誤って情報入力端子１２に接続した場合に発生する制御電源７への電流の逆流に起因する誤動作または破壊の回避にも有効である。

　また、実施の形態１によれば、ＬＥＤ点灯装置１は、ダイオードＤ１の端子間を短絡する短絡素子Ｓ１を備えるようにしたので、ダイオードＤ１の順方向電圧降下を両端子間の短絡によってキャンセルすることができるようになり、情報入力端子１２に入力される電圧を高い精度で制御部６へ入力することができる。

　また、実施の形態１によれば、ＬＥＤ点灯装置１は、情報入力端子１２から制御部６へ当該情報入力端子１２の端子電圧を伝達する経路に、過電圧保護素子としてのツェナダイオードＤ２を備える構成にした。このため、制御部６が内蔵するＡ／Ｄコンバータに印加される過電圧を阻止して、ＬＥＤ点灯装置１の破壊、特にＡ／Ｄコンバータの破壊を回避できるようになり、信頼性が向上する。

　また、実施の形態１によれば、ＬＥＤ点灯装置１に接続するＬＥＤ光源４を、車載用の灯具の光源にし、車載用のヘッドランプ、テールランプ、ストップランプ等を構成するようにした。このため、振動等の環境条件が厳しい車載用灯具に応用することで、端子の接触不良による誤動作および破壊を回避できる信頼性の高い車載用ＬＥＤ点灯装置を実現できる。

　また、実施の形態１によれば、ＬＥＤ点灯装置１は、制御部６と外部装置９の間で情報の入力あるいは出力の少なくともどちらか一方を行うＩ／Ｆ部８を備える構成にした。このため、例えばＬＥＤ光源４に異常が発生したときに、外部装置９を用いて早急に運転者に知らしめることができ、より安全な走行を提供することができる。また、作製が完了したＬＥＤ点灯装置１に対して、設定抵抗ＲＳなどの状態検出装置が検出する値に対応する出力電流の設定情報などを外部装置９を用いて修正および変更することができ、迅速な作業が可能となる。

実施の形態２．
　図３は、この発明の実施の形態２に係るＬＥＤ点灯装置１の構成を示す回路図である。図３において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
　共用端子１３が開放された場合に生じる制御電源７への電流の流れ込みを阻止するダイオードＤ１を設けたＬＥＤ点灯装置１において、上記実施の形態１では情報入力端子１２に入力する電圧のダイオードＤ１による電圧降下の影響を、短絡素子Ｓ１を用いてキャンセルする構成としたが、本実施の形態２では制御部６がダイオードＤ１のカソード端子の電圧を取得して情報入力端子１２の電圧の値を補正する構成とする。具体的には、ダイオードＤ１のアノード端子を制御電源７に接続し、カソード端子を抵抗Ｒ１の一方の端子に接続すると共に、このカソード端子を制御部６の印加電圧入力用Ａ／Ｄコンバータにも接続する。抵抗Ｒ１の他方の端子は制御部６の情報入力用Ａ／Ｄコンバータと情報入力端子１２に接続する。

　ダイオードＤ１の順方向電圧降下をキャンセルした情報入力端子１２の電圧は、制御部６に入力した情報入力端子１２の電圧に［（制御電源７の電圧）／｛（制御電源７の電圧）－（ダイオードＤ１の順方向電圧降下）｝］＝［（制御電源７の電圧）／（ダイオードＤ１のカソード端子電圧）］を掛け合わせることによって算出する。
　この補正は、制御部６が、印加電圧入力用のＡ／Ｄコンバータから入力するダイオードＤ１のカソード端子の電圧と、情報入力用のＡ／Ｄコンバータから入力する情報入力端子１２の電圧を入力に用いて、ＣＰＵのメインメモリ等に予め格納されたプログラムを実行することにより行う。これにより、制御部６は誤差の少ない情報入力端子１２の電圧を検知することができる。

　なお、共用端子１３が開放されたときには、ＬＥＤ給電端子１１から情報入力端子１２を経由して、ＬＥＤ点灯装置１側にもＬＥＤ点灯用の電圧が印加されるので、制御部６の情報入力用のＡ／Ｄコンバータだけでなく印加電圧入力用のＡ／Ｄコンバータにも過電圧が印加され、破壊を招く可能性がある。そこで、本実施の形態２では、情報入力端子１２から制御部６に電圧を伝達する経路にツェナダイオードＤ２（過電圧保護素子）を設けると共に、ダイオードＤ１のカソード端子から制御部６に電圧を伝達する経路にもツェナダイオードＤ３（過電圧保護素子）を設けて、プラスの過電圧をツェナ特性の定電圧にクランプする。
　上記実施の形態１でも述べたとおり、ツェナダイオードの定電圧特性にはばらつきがあるため、ツェナダイオードＤ２，Ｄ３は余裕を持って選定する必要がある。

　制御部６を過電圧から保護する手段は、ツェナダイオードＤ２，Ｄ３を使用する以外の手段であってもよい。
　図４に、ダイオードＤ４，Ｄ５を使用する過電圧保護回路４０の構成例を示す。この例では制御部６の印加電圧入力用および情報入力のＡ／Ｄコンバータとして、制御電源７の電圧以上の電圧（図５においては制御電源７より０．７Ｖ高い電圧）を印加して電流を流し込んでも問題を生じない保護特性を備えたＡ／Ｄコンバータを用いる。
　過電圧保護回路４０は、ダイオードＤ４，Ｄ５と抵抗Ｒ４，Ｒ５から構成され、情報入力端子１２から制御部６に電圧を伝達する経路に抵抗Ｒ４を挿入し、この抵抗Ｒ４の端部にダイオードＤ４のアノード端子を接続し、ダイオードＤ４のカソード端子を制御電源４１に接続している。また、ダイオードＤ１のカソード端子から制御部６に電圧を伝達する経路に抵抗Ｒ５を挿入し、この抵抗Ｒ５の端部にダイオードＤ５のアノード端子を接続し、ダイオードＤ５のカソード端子を制御電源４２に接続している。共用端子１３の開放時、プラスの過電圧による電流をダイオードＤ４，Ｄ５によって制御電源４１，４２に通電する。また、ダイオードＤ４，Ｄ５の順方向電圧降下分の電圧による情報入力用および印加電圧入力用のＡ／Ｄコンバータへの流入電流は、ダイオードＤ４，Ｄ５と直列に接続した抵抗Ｒ４，Ｒ５によって制限する。

　また、別の過電圧保護回路の構成例として、ツェナダイオードＤ６を使用する過電圧保護回路５０を図５に示す。図５の過電圧保護回路５０では、図４に示すダイオードＤ４を図５に示すツェナダイオードＤ６に代替する。プラスの過電圧が入力された場合はダイオードＤ１の順方向電圧を使って、一方、マイナスの過電圧が入力された場合はツェナダイオードＤ６の定電圧特性を使って、制御部６の情報入力用Ａ／Ｄコンバータの電圧をクランプする。
　図示は省略するが、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ１の接続点と制御部６とを接続して、制御部６へカソード端子の印加電圧を入力する場合についても同様にツェナダイオードを用いて印加電圧入力用Ａ／Ｄコンバータの電圧をクランプすればよい。

　以上より、実施の形態２によれば、ダイオードＤ１のアノード端子を制御電源７に接続し、ダイオードＤ１のカソード端子を抵抗Ｒ１の一方の端子に接続し、この抵抗Ｒ１のもう一方の端子を情報入力端子１２に接続した構成にし、制御部６の印加電圧入力用Ａ／Ｄコンバータを、ダイオードＤ１のカソード端子に接続して、当該カソード端子の電圧を入力し、情報入力端子１２の端子電圧を補正するように構成した。このため、簡単な回路構成によって、誤差の少ない情報入力端子１２の電圧を検知することができる。

実施の形態３．
　図６は、この発明の実施の形態３に係るＬＥＤ点灯装置１の構成を示す回路図である。図６において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
　共用端子１３が開放された場合に生じる制御電源７への電流の流れ込みを阻止するダイオードＤ１を設けたＬＥＤ点灯装置１において、上記実施の形態２では情報入力端子１２に入力する電圧のダイオードＤ１による電圧降下の影響をキャンセルするために、制御部６がダイオードＤ１のカソード端子の電圧を取得して情報入力端子１２の電圧の値を補正する構成としたが、本実施の形態３ではダイオードＤ１のカソード端子とアノード端子の各電圧を取得して情報入力端子１２の電圧の値を補正する構成とする。具体的には、情報入力用の抵抗Ｒ１の一方の端子を制御電源７に接続し、他方の端子をダイオードＤ１のアノード端子に接続すると共に、このアノード端子を制御部６の印加電圧入力用Ａ／Ｄコンバータにも接続する。ダイオードＤ１のカソード端子は制御部６の情報入力用Ａ／Ｄコンバータと情報入力端子１２に接続する。

　ダイオードＤ１の順方向電圧降下をキャンセルした情報入力端子１２の電圧は、制御部６に入力した情報入力端子１２の電圧に［（制御電源７の電圧）／｛（制御電源７の電圧）－（ダイオードＤ１の順方向電圧降下）｝］＝［（制御電源７の電圧）／｛（制御電源７の電圧）－（ダイオードＤ１のアノード端子電圧）＋（ダイオードＤ１のカソード端子電圧）｝］＝［（制御電源７の電圧）－｛（制御電源７の電圧）－（ダイオードＤ１のアノード端子電圧）＋（情報入力端子１２の電圧）｝］を掛け合わせることによって算出する。
　この補正は、制御部６が、印加電圧入力用のＡ／Ｄコンバータから入力するダイオードＤ１のアノード端子の電圧と、情報入力用のＡ／Ｄコンバータから入力する情報入力端子１２の電圧とを用いて、ＣＰＵのメインメモリ等に予め格納されたプログラムを実行することにより行う。これにより、制御部６は誤差の少ない情報入力端子１２の電圧を検知することができる。

　なお、共用端子１３の開放時に情報入力端子１２に生じる過電圧から制御部６を保護するために、情報入力端子１２およびダイオードＤ１から制御部６に電圧を伝達する各経路に、ダイオードＤ７～Ｄ１２を使用する過電圧保護回路６０を設ける。制御電源６１にダイオードＤ７のアノード端子が接続され、ダイオードＤ７のカソード端子は抵抗Ｒ６の一方の端子に接続されている。抵抗Ｒ６の他方の端子にはダイオードＤ８のアノード端子が接続され、ダイオードＤ８のカソード端子はＧＮＤに接地されている。また、ダイオードＤ７のカソード端子にはダイオードＤ９，Ｄ１０の各カソード端子が接続され、このダイオードＤ９のアノード端子は、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ１の接続点から制御部６への経路に接続されている。ダイオードＤ１０のアノード端子は、情報入力端子１２から制御部６への経路に接続されている。また、ダイオードＤ８のアノード端子にはダイオードＤ１１，Ｄ１２の各アノード端子が接続され、このダイオードＤ１１のカソード端子は、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ１の接続点から制御部６への経路に接続されている。ダイオードＤ１２のアノード端子は、情報入力端子１２から制御部６への経路に接続されている。

　制御電源６１の電源電圧を５Ｖとすると、ダイオードＤ９と抵抗Ｒ６の接続点の電圧が約４．３Ｖ、ダイオードＤ１１と抵抗Ｒ８の接続点の電圧が約０．７Ｖになるので、制御部６の内蔵する印加電圧入力用Ａ／Ｄコンバータへの経路に５Ｖ以上の電圧が印加されるとこのプラスの過電圧による電流をダイオードＤ９へ通電することで４．３Ｖの電圧にクランプし、一方、０Ｖ以下の電圧が印加されるとダイオードＤ１１から通電することでマイナスの過電圧を０．７Ｖのレベルにクランプする。これにより、制御部６が内蔵する印加電圧入力用のＡ／Ｄコンバータには、０Ｖから制御電源６１の電源電圧以内の電圧しか印加されない。同様に、情報入力用のＡ／Ｄコンバータへの経路も０Ｖから制御電源６１の電源電圧以内の電圧しか印加されない。

　以上より、実施の形態３によれば、抵抗Ｒ１の一方の端子を制御電源７に接続し、この抵抗Ｒ１のもう一方の端子をダイオードＤ１のアノード端子に接続し、ダイオードＤ１のカソード端子を情報入力端子１２に接続した構成にし、制御部６の印加電圧入力用Ａ／Ｄコンバータを、ダイオードＤ１のアノード端子に接続して、当該アノード端子の電圧を入力し、情報入力端子１２の端子電圧を補正するように構成した。このため、上記実施の形態２と同様、簡単な回路構成によって、誤差の少ない情報入力端子１２の電圧を検知することができる。

　なお、上記実施の形態２，３では図示を省略したが、上記実施の形態１に係るＬＥＤ点灯装置１と同様に、制御部６と外部装置９の間で情報の入力あるいは出力の少なくともどちらか一方を行うＩ／Ｆ部８を備える構成にしてもよいことは言うまでもない。
　その他にも、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

　以上のように、この発明に係るＬＥＤ点灯装置は、ＬＥＤ給電端子のＧＮＤ接地側と情報入力端子のＧＮＤ接地側とを共用した端子が開放されることによって情報入力端子に異常な電圧が印加されても、この情報入力端子から制御電源へ流れる電流をダイオードによって阻止でき、ＬＥＤ点灯装置が誤動作したり破壊されたりすることがないので、複数のＬＥＤを直列に接続し、大電流を通電する車載用灯具のＬＥＤ点灯装置などに用いるのに適している。

　１　ＬＥＤ点灯装置、２　直流電源、２ａ　電源スイッチ、３　ＤＣ／ＤＣコンバータ部、３ａ　トランス、３ｂ　反転増幅器、４　ＬＥＤ光源、５　制御電源部、６　制御部、７　制御電源、８　Ｉ／Ｆ部、９　外部装置、１１　ＬＥＤ給電端子、１２　情報入力端子、１３　共用端子、２１　比較器、４０，５０，６０　過電圧保護回路、４１，４２，６１　制御電源。

Claims

　ＬＥＤに所定の電力を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ部およびその出力端子と、
　前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部を操作して前記ＬＥＤへの出力電力を制御する制御部と、
　少なくとも前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部および前記制御部に制御電源を供給する制御電源部と、
　前記制御部に前記ＬＥＤへの出力電力を制御する情報を入力する一対の情報入力端子とを備え、
　前記情報入力端子の一方の端子は前記制御電源から電流を流出する構成のＬＥＤ点灯装置であって、
　前記制御電源と前記情報入力端子の前記一方の端子の間に抵抗とダイオードを直列に接続したことを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
　前記ダイオードの端子間を短絡する短絡素子を備えることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
　前記ダイオードのアノード端子を前記制御電源に接続し、前記ダイオードのカソード端子を前記抵抗の一方の端子に接続し、前記抵抗のもう一方の端子を前記情報入力端子に接続した構成とし、
　前記制御部は、前記ダイオードのカソード端子に接続して、当該カソード端子の電圧を入力し、前記情報入力端子の端子電圧を補正することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
　前記抵抗の一方の端子を前記制御電源に接続し、前記抵抗のもう一方の端子を前記ダイオードのアノード端子に接続し、前記ダイオードのカソード端子を前記情報入力端子に接続した構成とし、
　前記制御部は、前記ダイオードのアノード端子に接続して、当該アノード端子の電圧を入力し、前記情報入力端子の端子電圧を補正することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
　前記情報入力端子から前記制御部へ当該情報入力端子の端子電圧を伝達する経路に、過電圧保護素子、または、過電圧保護回路を備えることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
　前記ＬＥＤは、車載用の灯具の光源であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
　前記制御部と外部装置の間で情報の入力あるいは出力の少なくともどちらか一方を行うインタフェース部を備えることを請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。