WO2014167847A1 - Ｌｅｄ駆動装置 - Google Patents

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WO2014167847A1
WO2014167847A1 PCT/JP2014/002022 JP2014002022W WO2014167847A1 WO 2014167847 A1 WO2014167847 A1 WO 2014167847A1 JP 2014002022 W JP2014002022 W JP 2014002022W WO 2014167847 A1 WO2014167847 A1 WO 2014167847A1
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led
current
voltage
anode
input terminal
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PCT/JP2014/002022
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French (fr)
Inventor
大祐 西谷
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
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    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
    • H05B47/26—Circuit arrangements for protecting against earth faults

Definitions

  • the present disclosure relates to an LED driving device that performs ground fault detection on the anode side of an LED.
  • Patent Document 1 there is a light emitting device disclosed in Patent Document 1.
  • five LEDs are arranged between output terminals of the power converter, and two LEDs (first LED and second LED) to be detected and other LEDs (third LED) LED to fifth LED) are connected via a connection point.
  • the power converter is the DC / DC converter 12 in Patent Document 1.
  • LED is an abbreviation for Light Emitting Diode.
  • a resistor is connected to both ends of the two LEDs to be detected.
  • both ends of the resistor are used as detection target portions connected to the anode electrode of the first LED and the cathode electrode of the second LED, and one end of the resistor is connected to the ground fault detection circuit through the connection point. Yes.
  • the detection target part has a ground fault
  • the voltage at the connection point decreases to the ground potential. Therefore, by detecting this change in voltage with the ground fault detection circuit, the detection connected to the output terminal or the connection point is detected. The ground fault of the target part can be detected.
  • the light-emitting device has a problem that it cannot detect a ground fault before the DC / DC converter operates when the anode of the LED has a ground fault. That is, there is a problem that the light emitting device cannot detect a ground fault unless the DC / DC converter is operated.
  • This indication aims at providing the LED drive device which can detect the ground fault of the anode of LED, without operating a power converter.
  • an LED driving device that drives and turns on an LED having an anode connected to a power supply line and a cathode connected to a ground, converts the voltage of the first power supply to supply the LED,
  • a second power source having a voltage lower than a threshold voltage at which a current starts to flow in the LED, a current generating unit capable of generating a current using the voltage of the second power source and supplying the generated current to the anode side of the LED;
  • the current from the current generator is not flowing, it is determined that the anode of the LED is not grounded.
  • the anode of the LED is grounded.
  • a ground fault detection unit that determines that the
  • the ground fault detection unit can be regarded that the anode of the LED is not grounded when the current from the current generation unit is not flowing.
  • the ground fault detection unit can be regarded as a ground fault of the LED.
  • FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of an LED driving device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a graph showing the current and voltage characteristics of an LED.
  • FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of the LED driving device according to Modification 1.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the LED driving device in Modification 2.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the LED driving device in Modification 3.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the LED driving device in Modification 4.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the LED driving device in Modification 5.
  • FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of the LED driving device according to the sixth modification.
  • the LED drive device of the present embodiment drives the LED 100 whose anode is connected to the power supply line and whose cathode is connected to the ground.
  • the LED drive device includes a DCDC converter 10, a ground fault detection power source V20, a current mirror circuit, a ground fault detection unit, and the like as main parts.
  • the DCDC converter 10 is also simply referred to as the converter 10.
  • the example which drives one LED100 is employ
  • the LED driving device may drive a plurality of LEDs.
  • the plurality of LEDs driven by the LED driving device may be connected in series or in parallel.
  • the converter 10 corresponds to a power converter, converts the voltage of the battery V10 (first power supply) into a voltage, and supplies it to the LED 100.
  • the converter 10 includes an input smoothing capacitor C10, an output smoothing capacitor C11, a first rectifier diode D10, a second rectifier diode D11, a choke coil L10, a high side switch T10, and a low side switch T11. Furthermore, the converter 10 includes a control circuit M10 that controls the high-side switch T10 and the low-side switch T11.
  • Schottky barrier diodes are employed as the first rectifier diode D10 and the second rectifier diode D11.
  • the output smoothing capacitor C11 corresponds to an output-side smoothing capacitor.
  • a current detection resistor (shunt resistor) R10 is provided between the cathode of the LED 100 and the ground. Furthermore, as shown in FIG. 1, a diode D40 is provided between the cathode of the LED 100 and the current detection resistor R10.
  • the diode D40 is a diode for generating a constant voltage, and has an anode connected to the cathode of the LED 100 and a cathode connected to the current detection resistor R10.
  • a Schottky barrier diode is employed as the diode D40.
  • the converter 10 is a step-up / step-down DCDC converter that is a well-known technique. Further, as described above, the converter 10 is provided with the current detection resistor R10 on the low side. Therefore, converter 10 can be referred to as a low-side current detection type DCDC converter.
  • the power conversion device of the present disclosure is not limited to the step-up / step-down DCDC converter. Since this converter 10 is a well-known technique, a detailed description of its operation is omitted.
  • the choke coil L10 can also be called a switching inductor. Further, MOSFETs are employed for the high side switch T10 and the low side switch T11. Each of the first rectifier diode D10 and the second rectifier diode D11 can be replaced by a MOSFET.
  • the ground fault detection power source V20 corresponds to a second power source, and is a power source for supplying a current for detecting a ground fault of the anode of the LED 100.
  • the ground fault detection power source V20 is a power source having a voltage lower than a threshold voltage Vth at which a current starts to flow through the LED 100. That is, the ground fault detection power source V20 is a power source having a voltage that does not allow current to flow through the LED 100.
  • the second power supply V20 can be rephrased as a voltage source smaller than the threshold voltage Vth.
  • the current mirror circuit corresponds to a current generation unit and is connected to the power supply line of the converter 10.
  • the current mirror circuit generates a current using the voltage from the ground fault detection power supply V20 and supplies the generated current to the anode side of the LED 100. It is configured to be possible. In other words, the current mirror circuit generates a current to be supplied to the anode of the LED 100 by the ground fault detection power source V20 which is a power source different from the battery V10.
  • the ground fault detection power source V20 may generate a voltage from the battery V10 using a power source IC.
  • the current mirror circuit includes a first transistor T20, a second transistor T21, and a resistor R20.
  • the current mirror circuit is configured to charge the output smoothing capacitor C11 by flowing the generated current through the output smoothing capacitor C11 provided in parallel with the LED 100.
  • the current mirror circuit is connected to the power supply line of the converter 10 via the diode D30.
  • the diode D30 has an anode connected to the current mirror circuit and a cathode connected to the power supply line of the converter 10.
  • This diode D30 is a rectifier diode for preventing current from flowing during operation of the converter 10.
  • the ground fault detection unit is a circuit that detects whether or not the anode of the LED 100 is grounded. When the current from the current mirror circuit is not flowing, the ground fault detection unit regards that the anode of the LED 100 is not grounded. When the current from the current mirror circuit is flowing, the anode of the LED 100 is grounded. It is a circuit that is considered to be.
  • the ground fault detection unit of the present embodiment has a circuit configuration that instructs the converter 10 to permit the operation and stop the operation according to the result of the ground fault detection.
  • the converter 10 can be operated or stopped depending on the result of ground fault detection. This is preferable.
  • the ground fault detection unit includes a comparator 40, a resistor R42, a resistor R43, a resistor R44, and a transistor T40.
  • the connection point between the resistor R44, the resistor R43, and the resistor R42 is connected to the inverting input terminal ( ⁇ ), and the anode of the diode D40 is connected to the non-inverting input terminal (+).
  • the inverting input terminal indicates the inverting input terminal of the comparator 40
  • the non-inverting input terminal indicates the non-inverting input terminal of the comparator 40.
  • the comparator 40 can permit the operation of the converter 10 when the voltage at the inverting input terminal is lower than the voltage at the non-inverting input terminal. Further, the comparator 40 can stop the operation of the converter 10 when the voltage at the inverting input terminal is higher than the voltage at the non-inverting input terminal. In other words, the comparator 40 sets the enable terminal of the control circuit M10 to the ground potential when the voltage at the inverting input terminal is higher than the voltage at the non-inverting input terminal. As a result, converter 10 becomes inoperable.
  • the comparator 40 is an open collector.
  • the voltage at the enable terminal of the control circuit M10 becomes a high potential (hereinafter also simply referred to as “high”) output from the lighting permission circuit 200 or a ground potential when the transistor at the output stage of the comparator 40 is turned on.
  • the high voltage is also simply referred to as high. Since the comparator 40 is a well-known technique, the illustration of the output stage transistors is omitted.
  • the lighting permission circuit 200 is connected between the output terminal of the comparator 40 and the control circuit M10.
  • the lighting permission circuit 200 tries to set the enable terminal to high when the lighting is ready regardless of the ground fault of the anode of the LED 100.
  • the comparator 40 is an open collector, when the anode of the LED 100 is not grounded, the transistor at the output stage of the comparator 40 remains off and becomes high impedance. As a result, the result (output) of the lighting permission circuit 200 becomes the state of the enable terminal.
  • the transistor at the output stage of the comparator 40 is turned on, and the enable terminal is pulled to the ground potential.
  • the enable terminal is pulled to the ground potential even if the lighting permission circuit 200 outputs to enable the enable terminal.
  • the resistors R42 to R44 and the transistor T40 correspond to a voltage setting circuit.
  • the resistors R42 to R44 are resistors that set the voltage of the inverting input terminal.
  • the transistor T40 is a switch transistor that changes the resistance ratio of the resistor that sets the voltage of the inverting input terminal. That is, the resistors R42 to R44 and the transistor T40 are connected to the inverting input terminal of the comparator 40 so that the voltage at the inverting input terminal is lower than the voltage at the non-inverting input terminal when no current flows from the current mirror circuit. Set the voltage.
  • the resistors R42 to R44 and the transistor T40 are connected to the inverting input terminal of the comparator 40 so that the voltage of the inverting input terminal is higher than the voltage of the non-inverting input terminal when the current from the current mirror circuit flows. Set the voltage.
  • the resistors R42 to R44 and the transistor T40 switch the voltage dividing resistor that determines the voltage of the inverting input terminal according to whether or not the current from the current mirror circuit flows, thereby inverting input of the comparator 40. Set the terminal voltage.
  • the resistor R40 is a resistor that sets a base current for turning on the transistor T40.
  • the resistor R41 is a resistor that sets a current that flows through the diode D40 and the current detection resistor R10.
  • the ground fault detection power source V20, the current mirror circuit, and the ground fault detection unit are circuits for preventing the converter 10 from operating when the anode of the LED 100 is grounded, and can also be referred to as a protection circuit. .
  • a protection circuit is provided separately from the control circuit M10 is employed.
  • the protection circuit can be integrated with the control circuit M10.
  • the LED driving device performs ground fault detection using the IV characteristics of the LED 100 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the LED 100 hardly flows current unless a voltage equal to or higher than the threshold voltage Vth is applied.
  • the voltage of the ground fault detection power supply V20 that supplies current to the output smoothing capacitor C11 is made smaller than the threshold voltage Vth of the LED 100. That is, a power supply having a voltage smaller than the threshold voltage Vth of the LED 100 is adopted as the ground fault detection power supply V20.
  • the LED driving device causes the current to flow to the output smoothing capacitor C11 while preventing the current from flowing from the current mirror circuit to the LED 100, thereby outputting the output smoothing capacitor. C11 can be charged. Furthermore, the LED driving device can prevent the current from flowing from the current mirror circuit when the charging of the output smoothing capacitor C11 is completed.
  • the voltage of the LED 100 is higher than the threshold voltage Vth of the LED 100, so that the anode voltage of the LED 100> the voltage of the ground fault detection power source V20. Therefore, as long as the converter 10 is operating, no current flows from the current mirror circuit.
  • the current for charging the output smoothing capacitor C11 flows to the ground fault point.
  • the potential increase due to the ground fault current flowing through the ground fault point is a value much smaller than the voltage of the ground fault detection power source V20.
  • the LED driving device uses this to detect a ground fault.
  • the LED driving device allows current to flow from the current mirror circuit before operating the converter 10.
  • the current mirror circuit charges the output smoothing capacitor C11 through the diode D30 by supplying current.
  • the current supplied from the current mirror flows through the diode D30, the current flows from the resistor R41 to the diode D40 and the current detection resistor R10.
  • the current supplied from the current mirror flows through the diode D30, the current flows through the transistor T40, the resistor R40, and the diode D30.
  • the transistor T40 is turned on.
  • the voltage dividing resistor that determines the voltage (threshold voltage) of the inverting input terminal is changed from the resistor R43 and the resistor R44 to the resistor R42 // the resistor R43 (the combined resistance of the resistor R42 and the resistor R43 connected in parallel) and the resistor.
  • Change to R44 That is, the voltage at the inverting input terminal is a value determined by the resistance ratio between the resistor R43 // the resistor R43 and the resistor R44.
  • the voltage setting circuit selects the resistors R42 to R44 so that the voltage at the inverting input terminal is higher than the anode voltage of the diode D40 when the current flows from the current mirror circuit.
  • the anode voltage of the diode D40 is the anode voltage of the diode D40 due to the current flowing through the resistor R41, the diode D40, and the current detection resistor R10.
  • the comparator 40 operates when a current flows from the current mirror circuit, and the enable terminal of the control circuit M10 can be set to the ground potential. That is, the comparator 40 can prevent the converter 10 from operating when a current flows from the current mirror circuit. As described above, the LED driving device can prevent the converter 10 from operating when a current flows from the current mirror circuit.
  • the output smoothing capacitor C11 when the output smoothing capacitor C11 is charged by the current mirror circuit, the potential of the output smoothing capacitor C11 increases. As a result, the current from the current mirror circuit does not flow through the diode D30. For this reason, the transistor T40 is turned off, and the voltage at the inverting input terminal changes to a value determined by the resistance ratio between the resistor R43 and the resistor R44. That is, at this time, the voltage setting circuit selects the resistors R42 to R44 so that the voltage at the inverting input terminal is lower than the anode voltage of the diode D40.
  • the comparator 40 when no current flows from the current mirror circuit, the comparator 40 turns off the transistor in the output stage. Therefore, the voltage of the enable terminal of the control circuit M10 becomes high by the lighting permission circuit 100. Thus, the comparator 40 can operate the converter 10 when no current flows from the current mirror circuit. That is, the LED driving device can operate the converter 10 when no current flows from the current mirror circuit.
  • the reason why the diode 40 is used will be described. This is because by using the diode 40, the ground fault on the cathode side of the LED 10 can be detected. When the cathode of the LED 10 is grounded, no current flows through the diode 40, and the ground fault on the cathode side of the LED 10 can be detected by utilizing the fact that the voltage at the non-inverting input terminal of the comparator 40 does not increase.
  • the voltage dividing resistor that determines the voltage (threshold voltage) of the inverting input terminal is the resistor R42 // resistor R43 (the combined resistor of the resistor R42 and the resistor R43 connected in parallel) and the resistor R44.
  • the comparator 40 continues to operate and does not turn off. Therefore, the LED drive device can continue the state where the converter 10 does not operate.
  • the operation when the anode of the LED 100 is grounded while the converter 10 is operating will be described.
  • the anode of the LED 100 becomes the ground potential.
  • a current flows from the current mirror circuit to the ground fault point.
  • the voltage dividing resistor that determines the voltage (threshold voltage) of the inverting input terminal changes from the resistor R43 and the resistor R44 to the resistor R42 // the resistor R43 and the resistor R44.
  • the comparator 40 can operate to set the enable terminal of the control circuit M10 to the ground potential. Therefore, the LED drive device can stop the converter 10 immediately.
  • the comparator 40 when the voltage at the inverting input terminal is lower than the voltage at the non-inverting input terminal, the comparator 40 considers that the anode of the LED 100 is not grounded. That is, it can be paraphrased that the comparator 40 detects that the anode of the LED 100 is not grounded when the voltage at the inverting input terminal is lower than the voltage at the non-inverting input terminal. Thereby, the comparator 40 can permit the operation of the converter 10 when the anode of the LED is not grounded.
  • the comparator 40 considers that the anode of the LED 100 is grounded when the voltage at the inverting input terminal is higher than the voltage at the non-inverting input terminal. In other words, the comparator 40 can be said to detect that the anode of the LED is grounded when the voltage at the inverting input terminal is higher than the voltage at the non-inverting input terminal. Thereby, the comparator 40 can stop the operation of the converter 10 when the anode of the LED 100 is grounded.
  • the LED drive device includes the ground fault detection power source V20 and the current mirror circuit as described above, even before the converter 10 is operated, a current can flow to the anode side of the LED 100.
  • the output smoothing capacitor C11 is charged by the current generated by the current mirror circuit.
  • the potential of the output smoothing capacitor C11 rises and no current flows from the current mirror circuit. Therefore, when the current from the current mirror circuit is not flowing, the ground fault detection unit can consider that the anode of the LED 100 is not grounded.
  • the LED driving device can detect whether or not the anode of the LED 100 is grounded before the converter operates. Further, the LED driving device can detect whether or not the anode of the LED 100 is grounded even when the converter is operating.
  • the ground fault detection unit can set the enable terminal of the control circuit M10 to high when the anode of the LED 100 is regarded as not grounded, and the control when the anode of the LED 100 is regarded as grounded.
  • the enable terminal of the circuit M10 can be set to the ground potential.
  • the signal output from the lighting permission circuit 100 can be used as a signal indicating the operation permission of the converter 10.
  • the enable terminal of the control circuit M10 is set to the ground potential regardless of the output of the lighting permission circuit 100, so that the converter 10 The signal indicating the operation permission can be stopped.
  • the LED driving device can operate the converter 10 when the anode of the LED 100 is not grounded, and can prevent the converter 10 from operating when the anode of the LED 100 is grounded. it can.
  • the converter 10 provided with the output smoothing capacitor C11 is employed.
  • the present disclosure is not limited to this, and the object can be achieved even if the output smoothing capacitor C11 is not provided.
  • the LED drive circuit includes the ground fault detection power supply V20 and the current mirror circuit, even before the converter 10 is operated, a current can flow to the anode side of the LED 100.
  • the voltage from the ground fault detection power source V20 is lower than the threshold voltage Vth of the LED 100, and thus no current flows from the current mirror circuit. Therefore, when the current from the current mirror circuit is not flowing, the ground fault detection unit can consider that the anode of the LED 100 is not grounded.
  • the LED driving device can achieve the same effects as when the output smoothing capacitor C11 is provided.
  • the LED drive device uses a current mirror circuit, so that even if a Schottky barrier diode is employed as the second rectifier diode D11, the converter 10 does not operate due to a reverse leakage current at a high temperature. Can be suppressed.
  • the DCDC converter provided with the current detection resistor on the low side operates at the maximum output because the feedback voltage generated by the current detection resistor becomes 0 when the anode of the LED is grounded. For this reason, the converter 10 may be overloaded.
  • the LED driving device can detect a ground fault before operating the converter 10, even when the current detection resistor R10 is provided on the low side, the converter 10 is overloaded when the anode of the LED 100 is grounded. Can be suppressed.
  • a resistor R21 may be provided as a current generation unit instead of the current mirror circuit as in the first modification illustrated in FIG. That is, the LED driving device of the first modification is configured by including the resistor R21 without the first transistor T20, the second transistor T21, and the resistor R20 in the above-described embodiment. Therefore, the LED drive device of the modification 1 determines the current for charging the output smoothing capacitor C11 by the resistor R21.
  • the LED driving device of Modification 1 is different from the LED driving device of the above-described embodiment.
  • the LED driving device of the first modification and the LED driving device of the above-described embodiment are the same. Therefore, in the LED drive device of the modification 1, the same code
  • the LED driving device according to the first modification can achieve the same effects as the LED driving device according to the above-described embodiment. Further, the LED driving device of the first modification is smaller in size than the LED driving device of the above-described embodiment because the first transistor T20, the second transistor T21, and the resistor R20 that constitute the current mirror circuit are not provided. be able to. That is, the LED drive device of the modification 1 can save space more than the LED drive device of the above-mentioned embodiment. Furthermore, the LED driving device of Modification 1 can be expected to be lower in cost than the LED driving device of the above-described embodiment.
  • the LED drive device of the modification 1 is suitable when adopting MOSFET or a general diode as the second rectifier diode D11.
  • the LED driving device according to the first modification is suitable when there is no need to consider the reverse leakage current at the time of high temperature in the second rectifier diode D11.
  • a general diode is a diode that does not use a Schottky barrier generated by a junction between a metal and a semiconductor.
  • the present disclosure may include a resistor R45 and a resistor R46 instead of the diode D40 as in the second modification illustrated in FIG. That is, the LED driving device of Modification 2 is not provided with the diode D40 in the above-described embodiment, and includes a resistor R45 and a resistor R46. Therefore, the LED drive device of the modification 2 determines the voltage of the non-inverting input terminal based on the voltage dividing ratio of the resistor R45 and the resistor R46.
  • the LED driving device of Modification 2 is different from the LED driving device of the above-described embodiment.
  • the LED driving device of the second modification is the same as the LED driving device of the above-described embodiment. Therefore, in the LED drive device of the modification 2, the same code
  • the LED driving device according to the second modification can achieve the same effects as the LED driving device according to the above-described embodiment. Furthermore, the LED driving device of Modification 2 is preferable to the LED driving device of the above-described embodiment because there is no loss at the diode D40.
  • the present disclosure may include a resistor R21 instead of the current mirror circuit and a resistor R45 and a resistor R46 instead of the diode D40 as in Modification 3 shown in FIG. That is, the LED driving device of Modification 3 is configured such that the LED driving device of Modification 1 includes the resistors R45 and R46 as in the LED driving device of Modification 2.
  • the LED driving device of Modification 3 is different from the LED driving device of the above-described embodiment.
  • the LED driving device of the third modification is the same as the LED driving device of the above-described embodiment. Therefore, in the LED drive device of the modification 3, the same code
  • the LED driving device according to the third modification can achieve the same effects as the LED driving device according to the above-described embodiment, the LED driving device according to the first modification, and the LED driving device according to the second modification.
  • a current detection resistor R10 in the LED driving device of Modification 2 may be provided on the high side as in Modification 4 shown in FIG.
  • the LED driving device of Modification 4 is different from the LED driving device of Modification 2 described above.
  • the LED driving device of the modification 4 and the LED driving device of the modification 2 described above are the same. Therefore, in the LED drive device of the modification 4, the same code
  • the LED drive device according to the fourth modification can achieve the same effects as those of the LED drive device according to the second modification described above. Furthermore, since the LED drive device of the modification 4 is provided with the current detection resistor R10 on the high side, constant current control can be performed when the anode of the LED 100 is grounded. The LED drive device of the modification 4 can suppress that the converter 10 operate
  • a current detection resistor R10 in the LED driving device of Modification 3 may be provided on the high side as in Modification 5 shown in FIG.
  • the LED driving device of Modification 5 is different from the LED driving device of Modification 3 described above.
  • the LED driving device of Modification 5 is the same as the LED driving device of Modification 3 described above. Therefore, in the LED drive device of the modification 5, the same code
  • the LED driving device of Modification 5 can achieve the same effects as the LED driving device of Modification 3 described above. Furthermore, the LED drive device of the modification 5 can have the same effect as the LED drive device of the modification 4 described above.
  • a transistor T41 may be provided instead of the comparator 40 or the like as in the sixth modification illustrated in FIG. That is, the LED driving device of Modification 6 is provided with the transistor T41 without the comparator 40, the resistors R41 to R44, and the diode D40 in the above-described embodiment.
  • a resistor R47 in FIG. 8 has a function similar to that of the resistor R40 in FIG. 1, and is a resistor that sets a base current for turning on the transistor T41.
  • the operation of the converter 10 is permitted and the operation of the converter 10 is stopped by the transistor T41.
  • the transistor T41 is employed as the ground fault detection unit.
  • the LED driving device of Modification 6 is different from the LED driving device of the above-described embodiment.
  • the LED driving device of the modification 6 and the LED driving device of the above-described embodiment are the same. Therefore, in the LED drive device of the modification 6, the same code
  • Transistor T41 corresponds to a switching element.
  • the transistor T41 is turned off to allow the operation of the converter 10 when the current from the current mirror current generator does not flow. That is, the transistor T41 makes the enable terminal of the control circuit M10 high when the current from the current mirror current generator does not flow.
  • the lighting permission circuit 200 is connected between the emitter of the transistor T41 and the control circuit M10. Therefore, in the LED driving device of Modification 6, when the current from the current mirror current generator does not flow, the transistor T41 is turned off, and the output of the lighting permission circuit 200 is used as a signal indicating the operation permission of the converter 10.
  • the transistor T41 is turned on to stop the operation of the converter 10 when the current from the current mirror current generation unit is flowing. That is, when the current from the current mirror current generator flows, the transistor T41 sets the enable terminal of the control circuit M10 to the ground potential regardless of the output of the lighting permission circuit 100.
  • the LED drive circuit of Modification 6 can be implemented in combination with Modifications 1 to 5 as appropriate.
  • a current may be supplied using a resistor R21 instead of the current mirror circuit.
  • a current detection resistor R10 may be provided on the high side.
  • the LED drive circuit of Modification 6 can achieve the same effects as Modifications 1 to 5 by being appropriately combined with Modifications 1 to 5.
  • the LED drive device of this modification 6 can have the same effect as the LED drive device of the above-mentioned embodiment.
  • the above disclosure includes the following aspects.
  • an LED driving device that drives and turns on an LED having an anode connected to a power supply line and a cathode connected to a ground, converts the voltage of the first power supply to supply the LED,
  • a second power source having a voltage lower than a threshold voltage at which a current starts to flow in the LED, a current generating unit capable of generating a current using the voltage of the second power source and supplying the generated current to the anode side of the LED;
  • the current from the current generator is not flowing, it is determined that the anode of the LED is not grounded.
  • the anode of the LED is grounded.
  • a ground fault detection unit that determines that the
  • the LED driving device includes the second power source and the current generation unit, current can flow to the anode side of the LED even before the power conversion device operates.
  • the ground fault detection unit can consider that the anode of the LED is not grounded.
  • the potential on the anode side of the LED becomes the ground potential (GND), so that the current from the current generator flows to the ground fault point. Therefore, when the current from the current generation unit flows, the ground fault detection unit can be regarded as a ground fault of the LED.
  • the power converter may include a smoothing capacitor provided in parallel with the LED on the output side.
  • the current generation unit can charge the smoothing capacitor by flowing the generated current through the smoothing capacitor.
  • the smoothing capacitor is charged by the current generated by the current generator.
  • the potential of the smoothing capacitor rises and no current flows from the current generator. Therefore, when the current from the current generation unit is not flowing, the ground fault detection unit can consider that the anode of the LED is not grounded.
  • the ground fault detection unit determines that the anode of the LED is not grounded, it permits the operation of the power converter and determines that the anode of the LED is grounded. May stop the operation of the power converter. In this way, when the anode of the LED is not grounded, the power conversion device can be operated, and when the anode of the LED is grounded, the power conversion device is not operated. be able to. That is, if the anode of the LED has already grounded before operating the power converter, the power converter can be prevented from operating. Furthermore, when the anode of the LED has a ground fault while operating the power converter, the operation of the power converter can be stopped.
  • the ground fault detector permits the operation of the power converter when the voltage at the inverting input terminal is lower than the voltage at the non-inverting input terminal, and the voltage at the inverting input terminal is the voltage at the non-inverting input terminal.
  • the voltage setting circuit sets the voltage of the inverting input terminal of the comparator so that the voltage of the inverting input terminal is lower than the voltage of the non-inverting input terminal when the current from the current generator does not flow.
  • the voltage at the inverting input terminal of the comparator is set so that the voltage at the inverting input terminal is higher than the voltage at the non-inverting input terminal when the current from the current generator flows.

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Abstract

　ＬＥＤ（１００）を点灯駆動するＬＥＤ駆動装置は、第１電源（Ｖ１０）の電圧を電圧変換してＬＥＤに供給する電力変換装置（１０）と、前記ＬＥＤの閾値電圧よりも低い電圧の第２電源（Ｖ２０）と、前記第２電源の電圧を用いて電流を生成し、生成した電流を前記ＬＥＤのアノード側に供給可能な電流生成部（Ｔ２０，Ｔ２１，Ｒ２０，Ｒ２１）と、前記電流生成部からの電流が流れていない場合は、前記ＬＥＤのアノードが地絡していないと判断し、前記電流生成部からの電流が流れている場合は、前記ＬＥＤのアノードが地絡していると判断する地絡検知部（４０，Ｔ４０，Ｔ４１，Ｒ４２～Ｒ４４）とを備える。

Description

ＬＥＤ駆動装置 関連出願の相互参照
　本開示は、２０１３年４月１２日に出願された日本出願番号２０１３－８４３４９号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、ＬＥＤのアノード側の地絡検知を行うＬＥＤ駆動装置に関するものである。
　従来、特許文献１に開示された発光装置がある。この発光装置は、電力変換装置の出力端子間に、五つのＬＥＤが配置されており、検出対象となる二つのＬＥＤ（第１のＬＥＤと第２のＬＥＤ）と、その他のＬＥＤ（第３のＬＥＤ～第５のＬＥＤ）とが接続点を介して接続されている。なお、電力変換装置とは、特許文献１におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１２である。また、ＬＥＤは、Light Emitting Diode（発光ダイオード）の略称である。
　検出対象となる二つのＬＥＤの両端には、抵抗が接続されている。また、発光装置は、この抵抗の両端を第１のＬＥＤのアノード電極と第２のＬＥＤのカソード電極に連なる検出対象部位として、抵抗の一端が接続点を介して地絡検出回路に接続されている。そして、発光装置は、検出対象部位が地絡したときには、接続点の電圧が接地電位まで低下するので、この電圧の変化を地絡検出回路で検出することで、出力端子または接続点に連なる検出対象部位の地絡を検出することができる。
　しかしながら、上記発光装置は、ＬＥＤのアノードが地絡していた場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ動作前に地絡を検知することができないという問題がある。つまり、発光装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ動作させないと、地絡を検知することができないという問題がある。
特開２００８－２５１２２７号公報
　本開示は、電力変換装置を動作させることなくＬＥＤのアノードの地絡を検知することができるＬＥＤ駆動装置を提供することを目的とする。
　本開示の態様において、電源ラインにアノードが接続され、グランドにカソードが接続されたＬＥＤを点灯駆動するＬＥＤ駆動装置は、第１電源の電圧を電圧変換してＬＥＤに供給する電力変換装置と、前記ＬＥＤに電流が流れ始める閾値電圧よりも低い電圧の第２電源と、前記第２電源の電圧を用いて電流を生成し、生成した電流を前記ＬＥＤのアノード側に供給可能な電流生成部と、前記電流生成部からの電流が流れていない場合は、前記ＬＥＤのアノードが地絡していないと判断し、前記電流生成部からの電流が流れている場合は、前記ＬＥＤのアノードが地絡していると判断する地絡検知部とを備える。
　上記のＬＥＤ駆動装置において、地絡検知部は、電流生成部からの電流が流れていない場合は、ＬＥＤのアノードが地絡していないとみなすことができる。一方、地絡検知部は、電流生成部からの電流が流れている場合は、ＬＥＤのアノードが地絡しているとみなすことができる。このように、電力変換装置が動作する前であっても、ＬＥＤのアノードが地絡しているか否かを検知することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、実施形態におけるＬＥＤ駆動装置の概略構成を示す回路図であり、 図２は、ＬＥＤの電流と電圧の特性を示すグラフであり、 図３は、変形例１におけるＬＥＤ駆動装置の概略構成を示す回路図であり、 図４は、変形例２におけるＬＥＤ駆動装置の概略構成を示す回路図であり、 図５は、変形例３におけるＬＥＤ駆動装置の概略構成を示す回路図であり、 図６は、変形例４におけるＬＥＤ駆動装置の概略構成を示す回路図であり、 図７は、変形例５におけるＬＥＤ駆動装置の概略構成を示す回路図であり、 図８は、変形例６におけるＬＥＤ駆動装置の概略構成を示す回路図である。
　以下、本開示の実施形態を図に基づいて説明する。本実施形態のＬＥＤ駆動装置は、図１に示すように、電源ラインにアノードが接続され、グランドにカソードが接続されたＬＥＤ１００を点灯駆動する。ＬＥＤ駆動装置は、主要部として、ＤＣＤＣコンバータ１０、地絡検知用電源Ｖ２０、カレントミラー回路、地絡検知部などを備えて構成されている。以下においては、ＤＣＤＣコンバータ１０を単にコンバータ１０とも記載する。
　なお、本実施形態のＬＥＤ駆動装置では、一つのＬＥＤ１００を駆動する例を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されない。ＬＥＤ駆動装置は、複数のＬＥＤを駆動してもよい。また、ＬＥＤ駆動装置によって駆動される複数のＬＥＤは、直列に接続されていても、並列に接続されていてもよい。
　コンバータ１０は、電力変換装置に相当し、バッテリＶ１０（第１電源）の電圧を電圧変換してＬＥＤ１００に供給する。コンバータ１０は、入力平滑コンデンサＣ１０、出力平滑コンデンサＣ１１、第１整流ダイオードＤ１０、第２整流ダイオードＤ１１、チョークコイルＬ１０、ハイサイドスイッチＴ１０、ローサイドスイッチＴ１１を備えて構成されている。さらに、コンバータ１０は、ハイサイドスイッチＴ１０及びローサイドスイッチＴ１１を制御する制御回路Ｍ１０を備えて構成されている。本実施形態では、第１整流ダイオードＤ１０、第２整流ダイオードＤ１１として、ショットキーバリアダイオードを採用している。出力平滑コンデンサＣ１１は、出力側の平滑コンデンサに相当する。
　なお、図１に示すように、ＬＥＤ１００のカソードとグランドとの間には、電流検出抵抗（シャント抵抗）Ｒ１０が設けられている。さらに、図１に示すように、ＬＥＤ１００のカソードと電流検出抵抗Ｒ１０との間には、ダイオードＤ４０が設けられている。このダイオードＤ４０は、定電圧を発生させるためのダイオードであり、アノードがＬＥＤ１００のカソードに接続されており、カソードが電流検出抵抗Ｒ１０に接続されている。また、本実施形態では、ダイオードＤ４０として、ショットキーバリアダイオードを採用している。
　このように、本実施形態では、コンバータ１０として、周知技術である昇降圧型のＤＣＤＣコンバータを採用している。また、上記のように、コンバータ１０は、ローサイド側に電流検出抵抗Ｒ１０が設けられている。このため、コンバータ１０は、ローサイド電流検出型のＤＣＤＣコンバータと称することができる。但し、本開示の電力変換装置は、昇降圧型のＤＣＤＣコンバータに限定されるものではない。このコンバータ１０は、周知技術であるため、動作に関する詳細な説明は省略する。
　なお、チョークコイルＬ１０は、スイッチングインダクタと称することもできる。また、ハイサイドスイッチＴ１０及びローサイドスイッチＴ１１には、ＭＯＳＦＥＴを採用している。また、第１整流ダイオードＤ１０及び第２整流ダイオードＤ１１の夫々は、ＭＯＳＦＥＴで代用することもできる。
　地絡検知用電源Ｖ２０は、第２電源に相当し、ＬＥＤ１００のアノードの地絡を検知するための電流を流し込むための電源である。この地絡検知用電源Ｖ２０は、ＬＥＤ１００に電流が流れ始める閾値電圧Ｖｔｈよりも低い電圧の電源である。つまり、地絡検知用電源Ｖ２０は、ＬＥＤ１００に電流が流れない程度の電圧の電源である。また、第２電源Ｖ２０は、閾値電圧Ｖｔｈよりも小さい電圧源と言い換えることができる。
　カレントミラー回路は、電流生成部に相当し、コンバータ１０の電源ラインに接続されており、地絡検知用電源Ｖ２０からの電圧を用いて電流を生成し、生成した電流をＬＥＤ１００のアノード側に供給可能に構成されている。言い換えると、カレントミラー回路は、バッテリＶ１０とは別の電源である地絡検知用電源Ｖ２０によって、ＬＥＤ１００のアノードに供給する電流を生成する。なお、地絡検知用電源Ｖ２０は、バッテリＶ１０から電源ＩＣを利用して電圧を生成するものであってもよい。
　詳述すると、カレントミラー回路は、図１に示すように、第１トランジスタＴ２０、第２トランジスタＴ２１、抵抗Ｒ２０を備えて構成されている。そして、カレントミラー回路は、生成した電流をＬＥＤ１００と並列に設けられた出力平滑コンデンサＣ１１に流すことで、出力平滑コンデンサＣ１１を充電可能に構成されている。
　なお、図１に示すように、カレントミラー回路は、ダイオードＤ３０を介してコンバータ１０の電源ラインに接続されている。このダイオードＤ３０は、アノードがカレントミラー回路に接続されており、カソードがコンバータ１０の電源ラインに接続されている。このダイオードＤ３０は、コンバータ１０の動作時に、電流が流れてこないようにするための整流ダイオードである。
　地絡検知部は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているか否かを検知する回路である。地絡検知部は、カレントミラー回路からの電流が流れていない場合は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していないとみなし、カレントミラー回路からの電流が流れている場合は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているとみなす回路である。
　さらに、本実施形態の地絡検知部は、地絡検知の結果に応じて、コンバータ１０に対して動作許可、及び動作の停止を指示する回路構成を有している。このように、地絡検知部として、コンバータ１０に対して動作許可、及び動作の停止を指示する回路構成を採用することで、地絡検知の結果に応じて、コンバータ１０を動作させたり、停止させたりすることができるので好ましい。
　地絡検知部は、コンパレータ４０、抵抗Ｒ４２、抵抗Ｒ４３、抵抗Ｒ４４、トランジスタＴ４０を備えて構成されている。コンパレータ４０は、反転入力端子（－）に抵抗Ｒ４４と抵抗Ｒ４３及び抵抗Ｒ４２との接続点が接続されており、非反転入力端子（＋）にダイオードＤ４０のアノードが接続されている。なお、以下においては、反転入力端子は、コンパレータ４０の反転入力端子を示す、非反転入力端子は、コンパレータ４０の非反転入力端子を示す。
　コンパレータ４０は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも低い場合、コンバータ１０の動作を許可することができる。また、コンパレータ４０は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高い場合、コンバータ１０の動作を停止することができる。言い換えると、コンパレータ４０は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高い場合、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子をグランド電位にする。これによって、コンバータ１０は、動作できない状態となる。コンパレータ４０は、オープンコレクタである。よって、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子の電圧は、点灯許可回路２００が出力するハイ電圧（以下、単にハイとも称する）、或いは、コンパレータ４０の出力段のトランジスタがオンすることでグランド電位になる。なお、以下においては、ハイ電圧を単にハイとも称する。また、コンパレータ４０は、周知技術であるため、出力段のトランジスタに関しては図示を省略している。
　本実施形態においては、コンパレータ４０の出力端子と制御回路Ｍ１０との間に点灯許可回路２００が接続されている。この点灯許可回路２００は、ＬＥＤ１００のアノードの地絡の有無にかかわらず、点灯準備ができた場合にイネーブル端子をハイにしようとする。
　これに対して、コンパレータ４０は、オープンコレクタなので、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していない場合、コンパレータ４０の出力段のトランジスタがオフしたままになりハイインピーダンスになる。この結果、点灯許可回路２００の結果（出力）がイネーブル端子の状態になる。一方、ＬＥＤ１００のアノードが地絡した場合は、コンパレータ４０の出力段のトランジスタがオンし、イネーブル端子をグランド電位に引っ張ることになる。なお、ＬＥＤ１００のアノードが地絡した場合は、点灯許可回路２００がイネーブル端子をハイにしようと出力していても、イネーブル端子はグランド電位に引っ張られることになる。
　抵抗Ｒ４２～抵抗Ｒ４４、トランジスタＴ４０は、電圧設定回路に相当する。抵抗Ｒ４２～抵抗Ｒ４４は、反転入力端子の電圧を設定する抵抗である。一方、トランジスタＴ４０は、反転入力端子の電圧を設定する抵抗の抵抗比を変更するスイッチトランジスタである。つまり、抵抗Ｒ４２～抵抗Ｒ４４、トランジスタＴ４０は、カレントミラー回路からの電流が流れていない場合に、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも低くなるように、コンパレータ４０の反転入力端子の電圧を設定する。一方、抵抗Ｒ４２～抵抗Ｒ４４、トランジスタＴ４０は、カレントミラー回路からの電流が流れている場合に、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高くなるようにコンパレータ４０の反転入力端子の電圧を設定する。このように、抵抗Ｒ４２～抵抗Ｒ４４、トランジスタＴ４０は、カレントミラー回路からの電流が流れているか否かに応じて、反転入力端子の電圧を決める分圧抵抗を切り替えることで、コンパレータ４０の反転入力端子の電圧を設定する。
　なお、抵抗Ｒ４０は、トランジスタＴ４０をオンするためのベース電流を設定する抵抗である。また、抵抗Ｒ４１は、ダイオードＤ４０及び電流検出抵抗Ｒ１０に流す電流を設定する抵抗である。
　地絡検知用電源Ｖ２０、カレントミラー回路、地絡検知部は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡している際に、コンバータ１０を動作させないようにするための回路であり、保護回路とも称することができる。また、本実施形態では、制御回路Ｍ１０と別体に保護回路を設ける例を採用している。しかしながら、保護回路は、制御回路Ｍ１０と共にＩＣ化することも可能である。
　ここで、ＬＥＤ駆動装置における地絡検知の原理に関して説明する。ＬＥＤ駆動装置は、図２に示すＬＥＤ１００のＩ－Ｖ特性を利用して地絡検知を行う。ＬＥＤ１００は、図２に示すように、閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧が印加されなければ電流がほとんど流れない。上述のように、出力平滑コンデンサＣ１１に電流を流す地絡検知用電源Ｖ２０の電圧をＬＥＤ１００の閾値電圧Ｖｔｈより小さくしている。つまり、地絡検知用電源Ｖ２０として、ＬＥＤ１００の閾値電圧Ｖｔｈより小さい電圧の電源を採用している。
　これによって、ＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していない場合（正常時）、カレントミラー回路からＬＥＤ１００に電流が流れないようにしつつ、出力平滑コンデンサＣ１１に電流を流して、出力平滑コンデンサＣ１１を充電することができる。さらに、ＬＥＤ駆動装置は、出力平滑コンデンサＣ１１の充電が完了すると、カレントミラー回路から電流が流れないようにすることができる。
　また、コンバータ１０が動作している時は、ＬＥＤ１００の閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧が印加されることでＬＥＤ１００のアノード電圧＞地絡検知用電源Ｖ２０の電圧となる。よって、コンバータ１０が動作している限り、カレントミラー回路からは電流が流れない。
　一方、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していた場合、出力平滑コンデンサＣ１１を充電する電流は、地絡点に流れる。この地絡点に流れる地絡電流による電位上昇は、地絡検知用電源Ｖ２０の電圧よりもはるかに小さい値になる。これによって、ＬＥＤ１００のアノードが地絡している限り、カレントミラー回路から電流が流れ続けることになる。ＬＥＤ駆動装置は、このことを利用して地絡を検知している。
　ここで、ＬＥＤ駆動装置の地絡検知に関連する動作を説明する。まず、正常時の動作に関して説明する。ＬＥＤ駆動装置は、コンバータ１０を動作させる前に、カレントミラー回路から電流を流しておく。カレントミラー回路は、電流を供給することで、ダイオードＤ３０を介して出力平滑コンデンサＣ１１を充電する。それと同時に、カレントミラーから供給される電流がダイオードＤ３０を通って流れているときに、抵抗Ｒ４１からダイオードＤ４０、電流検出用抵抗Ｒ１０に電流を流し込む。さらに、カレントミラーから供給される電流がダイオードＤ３０を通って流れているときに、トランジスタＴ４０、抵抗Ｒ４０、ダイオードＤ３０を通して電流を流し込む。
　このとき、トランジスタＴ４０は、オンになる。これによって、反転入力端子の電圧（閾値電圧）を決めている分圧抵抗は、抵抗Ｒ４３と抵抗Ｒ４４から、抵抗Ｒ４２//抵抗Ｒ４３（並列接続された抵抗Ｒ４２と抵抗Ｒ４３の合成抵抗）と抵抗Ｒ４４に変化する。つまり、反転入力端子の電圧は、抵抗Ｒ４３//抵抗Ｒ４３と抵抗Ｒ４４との抵抗比で決まる値になる。このように、電圧設定回路は、カレントミラー回路から電流が流れているときは、反転入力端子の電圧が、ダイオードＤ４０のアノード電圧よりも高くなるように、抵抗Ｒ４２～Ｒ４４を選択することになる。なお、ダイオードＤ４０のアノード電圧とは、抵抗Ｒ４１、ダイオードＤ４０、電流検出抵抗Ｒ１０に流れる電流によるダイオードＤ４０のアノードの電圧である。
　これによって、コンパレータ４０は、カレントミラー回路から電流が流れているときに動作して、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子をグランド電位にすることができる。つまり、コンパレータ４０は、カレントミラー回路から電流が流れているときに、コンバータ１０が動作しないようにすることができる。このように、ＬＥＤ駆動装置は、カレントミラー回路から電流が流れているときに、コンバータ１０が動作しないようにすることができる。
　また、カレントミラー回路によって出力平滑コンデンサＣ１１が充電されると、出力平滑コンデンサＣ１１の電位が上昇する。これによって、カレントミラー回路からの電流がダイオードＤ３０を流れなくなる。このため、トランジスタＴ４０がオフし、反転入力端子の電圧は、抵抗Ｒ４３と抵抗Ｒ４４との抵抗比で決まる値に変化する。つまり、このとき、電圧設定回路は、反転入力端子の電圧が、ダイオードＤ４０のアノード電圧よりも低くなるように、抵抗Ｒ４２～Ｒ４４を選択することになる。
　これによって、コンパレータ４０は、カレントミラー回路から電流が流れなくなると、出力段のトランジスタがオフする。よって、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子の電圧は、点灯許可回路１００によってハイになる。このように、コンパレータ４０は、カレントミラー回路から電流が流れていないときに、コンバータ１０が動作するようにできる。つまり、ＬＥＤ駆動装置は、カレントミラー回路から電流が流れていないときに、コンバータ１０が動作するようにできる。
　ここで、ダイオード４０を利用している理由に関して説明する。ダイオード４０を用いることで、ＬＥＤ１０のカソード側の地絡も検出できるような構成にしているためである。ＬＥＤ１０のカソードが地絡していた場合、ダイオード４０に電流がながれなくなり、コンパレータ４０の非反転入力端子の電圧が上昇しないことを利用してＬＥＤ１０のカソード側の地絡も検出できる。
　次に、コンバータ１０が動作する前に、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していた場合の動作に関して説明する。この場合、カレントミラー回路から供給される電流は、地絡点に流れる。このため、反転入力端子の電圧（閾値電圧）を決めている分圧抵抗は、抵抗Ｒ４２//抵抗Ｒ４３（並列接続された抵抗Ｒ４２と抵抗Ｒ４３の合成抵抗）と抵抗Ｒ４４となる。このため、上述のように、コンパレータ４０は動作し続けてオフしない。よって、ＬＥＤ駆動装置は、コンバータ１０が動作しない状態を継続させることができる。
　次に、コンバータ１０が動作中に、ＬＥＤ１００のアノードが地絡した場合の動作に関して説明する。この場合、ＬＥＤ１００のアノードがグランド電位になる。このため、カレントミラー回路から電流が地絡点に流れ出す。これによって、反転入力端子の電圧（閾値電圧）を決めている分圧抵抗は、抵抗Ｒ４３と抵抗Ｒ４４から、抵抗Ｒ４２//抵抗Ｒ４３と抵抗Ｒ４４に変化する。このため、上述のように、コンパレータ４０は動作して、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子をグランド電位にすることができる。よって、ＬＥＤ駆動装置は、コンバータ１０を即座に停止させることができる。
　このように、コンパレータ４０は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも低い場合、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していないとみなす。つまり、コンパレータ４０は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも低い場合に、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していないと検知する、と言い換えることができる。これによって、コンパレータ４０は、ＬＥＤのアノードが地絡していない場合は、コンバータ１０の動作を許可することができる。
　また、コンパレータ４０は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高い場合、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているとみなす。つまり、コンパレータ４０は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高い場合に、ＬＥＤのアノードが地絡していると検知する、と言い換えることができる。これによって、コンパレータ４０は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡している場合は、コンバータ１０の動作を停止することができる。
　ＬＥＤ駆動装置は、上述のように地絡検知用電源Ｖ２０とカレントミラー回路とを備えているため、コンバータ１０が動作する前であっても、ＬＥＤ１００のアノード側に電流を流すことができる。ＬＥＤ１００のアノードが地絡していなかった場合、出力平滑コンデンサＣ１１は、カレントミラー回路が生成した電流によって充電される。これによって、出力平滑コンデンサＣ１１の電位は、上昇して、カレントミラー回路からの電流は流れなくなる。よって、地絡検知部は、カレントミラー回路からの電流が流れていない場合は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していないとみなすことができる。
　一方、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していた場合、ＬＥＤ１００のアノード側の電位がグランド電位になるため、カレントミラー回路からの電流は、流れることになる。よって、地絡検知部は、電流生成部からの電流が流れている場合は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているとみなすことができる。このように、ＬＥＤ駆動装置は、コンバータが動作する前に、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているか否かを検知することができる。さらに、ＬＥＤ駆動装置は、コンバータが動作しているときであっても、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているか否かを検知することができる。
　また、地絡検知部は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していないとみなした場合は、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子をハイにでき、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているとみなした場合は、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子をグランド電位にできる。言い換えると、地絡検知部は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していないとみなした場合は、点灯許可回路１００が出力する信号を、コンバータ１０の動作許可を示す信号とすることができる。一方、地絡検知部は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているとみなした場合は、点灯許可回路１００の出力にかかわらず、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子をグランド電位にすることで、コンバータ１０の動作許可を示す信号を停止することができる。つまり、地絡検知部は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているとみなした場合は、点灯許可回路１００が出力する信号を、動作停止を示す信号とすることができると、言い換えることもできる。よって、ＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していない場合は、コンバータ１０を動作させることができ、ＬＥＤ１００のアノードが地絡している場合は、コンバータ１０を動作させないようにすることができる。
　なお、本実施形態では、出力平滑コンデンサＣ１１が設けられたコンバータ１０を採用した。しかしながら、本開示は、これに限定されず、出力平滑コンデンサＣ１１が設けられていなくても、目的を達成することができる。
　上述のように、ＬＥＤ駆動回路は、地絡検知用電源Ｖ２０とカレントミラー回路とを備えているため、コンバータ１０が動作する前であっても、ＬＥＤ１００のアノード側に電流を流すことができる。しかしながら、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していなかった場合、地絡検知用電源Ｖ２０の電圧がＬＥＤ１００の閾値電圧Ｖｔｈよりも低いため、カレントミラー回路からの電流は流れない。よって、地絡検知部は、カレントミラー回路からの電流が流れていない場合は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していないとみなすことができる。
　一方、ＬＥＤ１００のアノードが地絡していた場合、ＬＥＤ１００のアノード側の電位がグランド電位になるため、カレントミラー回路からの電流は流れ続けることになる。よって、地絡検知部は、カレントミラー回路からの電流が流れている場合は、ＬＥＤ１００のアノードが地絡しているとみなすことができる。このように、ＬＥＤ駆動装置は、出力平滑コンデンサＣ１１が設けられていなくても、出力平滑コンデンサＣ１１が設けられている場合と同様の効果を奏することができる。
　さらに、ＬＥＤ駆動装置は、カレントミラー回路を用いることで、第２整流ダイオードＤ１１としてショットキーバリアダイオードを採用した場合であっても、高温時の逆方向漏れ電流によって、コンバータ１０が動作しなくなることを抑制できる。
　また、ローサイドに電流検出抵抗が設けられたＤＣＤＣコンバータは、ＬＥＤのアノードが地絡すると、電流検出抵抗によって発生するフィードバック電圧が０になるため、最大出力で動作してしまう。このため、コンバータ１０は、過負荷になることがある。しかしながら、ＬＥＤ駆動装置は、コンバータ１０を動作させる前に地絡を検出できるため、ローサイドに電流検出抵抗Ｒ１０を設けた場合であっても、ＬＥＤ１００のアノード地絡時にコンバータ１０が過負荷になることを抑制できる。
　以上、本開示の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本開示は、上述した実施形態に何ら制限されることはなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。
　以下に、ＬＥＤ駆動装置の変形例１～６に関して説明する。この変形例１～６は、適宜組み合わせて実施することも可能である。
　（変形例１）
　本開示は、図３に示す変形例１のように、カレントミラー回路のかわりに、電流生成部として抵抗Ｒ２１を備えるものであってもよい。つまり、変形例１のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態における第１トランジスタＴ２０、第２トランジスタＴ２１、抵抗Ｒ２０は設けられておらず、抵抗Ｒ２１を備えて構成されている。よって、変形例１のＬＥＤ駆動装置は、出力平滑コンデンサＣ１１を充電する電流を抵抗Ｒ２１で決めている。
　この点で、変形例１のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と異なる。この他の点に関しては、変形例１のＬＥＤ駆動装置と上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置とは同じである。よって、変形例１のＬＥＤ駆動装置においては、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と同じ構成要素に同じ符号を付与して説明を省略する。
　この変形例１のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と同様の効果を奏することができる。さらに、変形例１のＬＥＤ駆動装置は、カレントミラー回路を構成する第１トランジスタＴ２０、第２トランジスタＴ２１、抵抗Ｒ２０が設けられていない分、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置よりも体格を小さくすることができる。つまり、変形例１のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置よりも省スペース化することができる。さらに、変形例１のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置よりも低コスト化が期待できる。
　なお、変形例１のＬＥＤ駆動装置は、第２整流ダイオードＤ１１として、ＭＯＳＦＥＴや一般的なダイオードを採用するときに好適である。言い換えると、変形例１のＬＥＤ駆動装置は、第２整流ダイオードＤ１１における、高温時の逆方向漏れ電流を考慮する必要がない場合に好適である。一般的なダイオードとは、金属と半導体との接合によって生じるショットキー障壁を利用しないダイオードである。
　（変形例２）
　本開示は、図４に示す変形例２のように、ダイオードＤ４０のかわりに、抵抗Ｒ４５と抵抗Ｒ４６を備えるものであってもよい。つまり、変形例２のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態におけるダイオードＤ４０は設けられておらず、抵抗Ｒ４５と抵抗Ｒ４６とを備えて構成されている。よって、変形例２のＬＥＤ駆動装置は、抵抗Ｒ４５と抵抗Ｒ４６の分圧比によって、非反転入力端子の電圧を決定している。
　この点で、変形例２のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と異なる。この他の点に関しては、変形例２のＬＥＤ駆動装置と上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置とは同じである。よって、変形例２のＬＥＤ駆動装置においては、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と同じ構成要素に同じ符号を付与して説明を省略する。
　この変形例２のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と同様の効果を奏することができる。さらに、変形例２のＬＥＤ駆動装置は、ダイオードＤ４０での損失がない分、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置よりも好ましい。
　（変形例３）
　本開示は、図５に示す変形例３のように、カレントミラー回路のかわりに、抵抗Ｒ２１を備えると共に、ダイオードＤ４０のかわりに、抵抗Ｒ４５と抵抗Ｒ４６を備えるものであってもよい。つまり、変形例３のＬＥＤ駆動装置は、変形例１のＬＥＤ駆動装置において、変形例２のＬＥＤ駆動装置のように抵抗Ｒ４５と抵抗Ｒ４６を備えた構成である。
　この点で、変形例３のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と異なる。この他の点に関しては、変形例３のＬＥＤ駆動装置と上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置とは同じである。よって、変形例３のＬＥＤ駆動装置においては、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と同じ構成要素に同じ符号を付与して説明を省略する。この変形例３のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置、変形例１のＬＥＤ駆動装置、及び変形例２のＬＥＤ駆動装置と同様の効果を奏することができる。
　（変形例４）
　本開示は、図６に示す変形例４のように、変形例２のＬＥＤ駆動装置における電流検出抵抗Ｒ１０をハイサイド側に設けるようにしてもよい。この点で、変形例４のＬＥＤ駆動装置は、上述の変形例２のＬＥＤ駆動装置と異なる。この他の点に関しては、変形例４のＬＥＤ駆動装置と上述の変形例２のＬＥＤ駆動装置とは同じである。よって、変形例４のＬＥＤ駆動装置においては、上述の変形例２のＬＥＤ駆動装置と同じ構成要素に同じ符号を付与して説明を省略する。
　この変形例４のＬＥＤ駆動装置は、上述の変形例２のＬＥＤ駆動装置と同様の効果を奏することができる。さらに、変形例４のＬＥＤ駆動装置は、ハイサイド側に電流検出抵抗Ｒ１０が設けられているため、ＬＥＤ１００のアノードが地絡した場合に定電流制御ができる。変形例４のＬＥＤ駆動装置は、上述の変形例２のＬＥＤ駆動装置のように、ＬＥＤ１００のアノードが地絡した場合に、コンバータ１０が最大出力で動作することを抑制できる。この点で、変形例４のＬＥＤ駆動装置は、上述の変形例２のＬＥＤ駆動装置よりも優れている。また、変形例４のＬＥＤ駆動装置は、コンバータ１０を動作させる前に地絡を検出できるため、ＬＥＤ１００のアノードが地絡した場合、定格電流を地絡点に流してしまうことを抑制できる。
　（変形例５）
　本開示は、図７に示す変形例５のように、変形例３のＬＥＤ駆動装置における電流検出抵抗Ｒ１０をハイサイド側に設けるようにしてもよい。この点で、変形例５のＬＥＤ駆動装置は、上述の変形例３のＬＥＤ駆動装置と異なる。この他の点に関しては、変形例５のＬＥＤ駆動装置と上述の変形例３のＬＥＤ駆動装置とは同じである。よって、変形例５のＬＥＤ駆動装置においては、上述の変形例３のＬＥＤ駆動装置と同じ構成要素に同じ符号を付与して説明を省略する。
　この変形例５のＬＥＤ駆動装置は、上述の変形例３のＬＥＤ駆動装置と同様の効果を奏することができる。さらに、変形例５のＬＥＤ駆動装置は、上述の変形例４のＬＥＤ駆動装置と同様の効果を奏することができる。
　（変形例６）
　本開示は、図８に示す変形例６のように、コンパレータ４０などのかわりに、トランジスタＴ４１を備えるものであってもよい。つまり、変形例６のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態におけるコンパレータ４０、抵抗Ｒ４１～Ｒ４４、ダイオードＤ４０は設けられておらず、トランジスタＴ４１を備えて構成されている。なお、図８における抵抗Ｒ４７は、図１の抵抗Ｒ４０と同様の機能を奏するものであり、トランジスタＴ４１をオンするためのベース電流を設定する抵抗である。変形例６のＬＥＤ駆動装置は、トランジスタＴ４１によって、コンバータ１０の動作の許可、及びコンバータ１０の動作の停止を行っている。言い換えると、変形例６のＬＥＤ駆動装置では、地絡検知部として、トランジスタＴ４１を採用している。
　この点で、変形例６のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と異なる。この他の点に関しては、変形例６のＬＥＤ駆動装置と上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置とは同じである。よって、変形例６のＬＥＤ駆動装置においては、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と同じ構成要素に同じ符号を付与して説明を省略する。
　トランジスタＴ４１は、スイッチング素子に相当する。このトランジスタＴ４１は、カレントミラー電流生成部からの電流が流れていない場合に、オフしてコンバータ１０の動作を許可する。つまり、トランジスタＴ４１は、カレントミラー電流生成部からの電流が流れていない場合に、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子をハイにする。本変形例においては、トランジスタＴ４１のエミッタと制御回路Ｍ１０との間に点灯許可回路２００が接続されている。よって、変形例６のＬＥＤ駆動装置は、カレントミラー電流生成部からの電流が流れていない場合、トランジスタＴ４１がオフして、点灯許可回路２００の出力をコンバータ１０の動作許可を示す信号とする。
　また、トランジスタＴ４１は、カレントミラー電流生成部からの電流が流れている場合に、オンしてコンバータ１０の動作を停止する。つまり、トランジスタＴ４１は、カレントミラー電流生成部からの電流が流れている場合、点灯許可回路１００の出力にかかわらず、制御回路Ｍ１０のイネーブル端子をグランド電位にする。
　なお、変形例６のＬＥＤ駆動回路は、変形例１～５と適宜組み合わせて実施することも可能である。例えば、変形例６のＬＥＤ駆動回路において、カレントミラー回路のかわりに、抵抗Ｒ２１を用いて電流を流すようにしてもよい。また、変形例６のＬＥＤ駆動回路において、ハイサイド側に電流検出抵抗Ｒ１０を設けてもよい。このように、変形例６のＬＥＤ駆動回路は、変形例１～５と適宜組み合わせることによって、変形例１～５と同様の効果を奏することができる。当然ながら、この変形例６のＬＥＤ駆動装置は、上述の実施形態のＬＥＤ駆動装置と同様の効果を奏することができる。
　上記の開示は、下記の態様を含む。
　本開示の態様において、電源ラインにアノードが接続され、グランドにカソードが接続されたＬＥＤを点灯駆動するＬＥＤ駆動装置は、第１電源の電圧を電圧変換してＬＥＤに供給する電力変換装置と、前記ＬＥＤに電流が流れ始める閾値電圧よりも低い電圧の第２電源と、前記第２電源の電圧を用いて電流を生成し、生成した電流を前記ＬＥＤのアノード側に供給可能な電流生成部と、前記電流生成部からの電流が流れていない場合は、前記ＬＥＤのアノードが地絡していないと判断し、前記電流生成部からの電流が流れている場合は、前記ＬＥＤのアノードが地絡していると判断する地絡検知部とを備える。
　上記のＬＥＤ駆動装置は第２電源と電流生成部とを備えているため、電力変換装置が動作する前であっても、ＬＥＤのアノード側に電流を流すことができる。しかしながら、ＬＥＤのアノードが地絡していなかった場合、第２電源の電圧がＬＥＤの閾値電圧よりも低いため、電流生成部からの電流は流れない。よって、地絡検知部は、電流生成部からの電流が流れていない場合は、ＬＥＤのアノードが地絡していないとみなすことができる。一方、ＬＥＤのアノードが地絡していた場合、ＬＥＤのアノード側の電位がグランド電位（ＧＮＤ）になるため、電流生成部からの電流は地絡点に流れることになる。よって、地絡検知部は、電流生成部からの電流が流れている場合は、ＬＥＤのアノードが地絡しているとみなすことができる。このように、電力変換装置が動作する前であっても、ＬＥＤのアノードが地絡しているか否かを検知することができる。
　また、電力変換装置は、出力側に平滑コンデンサが設けられていることが多い。そこで、代案として、前記電力変換装置は、前記ＬＥＤと並列に設けられた平滑コンデンサを出力側に含んでもよい。前記電流生成部は、生成した電流を前記平滑コンデンサに流すことで、前記平滑コンデンサを充電可能である。このようにすることで、ＬＥＤのアノードが地絡していなかった場合、電流生成部が生成した電流によって平滑コンデンサが充電される。これによって、平滑コンデンサの電位は、上昇し、電流生成部からの電流は流れなくなる。よって、地絡検知部は、電流生成部からの電流が流れていない場合は、ＬＥＤのアノードが地絡していないとみなすことができる。
　代案として、前記地絡検知部は、前記ＬＥＤのアノードが地絡していないと判断した場合は、前記電力変換装置の動作を許可し、前記ＬＥＤのアノードが地絡していると判断した場合は、前記電力変換装置の動作を停止してもよい。このようにすることで、ＬＥＤのアノードが地絡していない場合は、電力変換装置を動作させることができ、ＬＥＤのアノードが地絡している場合は、電力変換装置を動作させないようにすることができる。つまり、電力変換装置を動作させる前に、既にＬＥＤのアノードが地絡していた場合、電力変換装置を動作させないようにすることができる。さらに、電力変換装置を動作させているときに、ＬＥＤのアノードが地絡した場合、電力変換装置の動作を停止させることができる。
　代案として、前記地絡検知部は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも低い場合に、前記電力変換装置の動作を許可し、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高い場合に、前記電力変換装置の動作を停止するコンパレータ（４０）と、前記コンパレータの反転入力端子の電圧を設定する電圧設定回路（Ｔ４０，Ｒ４２～Ｒ４４）と、を備えてもよい。前記電圧設定回路は、前記電流生成部からの電流が流れていない場合に、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも低くなるように前記コンパレータの反転入力端子の電圧を設定し、前記電流生成部からの電流が流れている場合に、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高くなるように前記コンパレータの反転入力端子の電圧を設定する。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (9)

  1. 　電源ラインにアノードが接続され、グランドにカソードが接続されたＬＥＤ（１００）を点灯駆動するＬＥＤ駆動装置であって、
    　第１電源（Ｖ１０）の電圧を電圧変換してＬＥＤに供給する電力変換装置（１０）と、
    　前記ＬＥＤに電流が流れ始める閾値電圧よりも低い電圧の第２電源（Ｖ２０）と、
    　前記第２電源の電圧を用いて電流を生成し、生成した電流を前記ＬＥＤのアノード側に供給可能な電流生成部（Ｔ２０，Ｔ２１，Ｒ２０，Ｒ２１）と、
    　前記電流生成部からの電流が流れていない場合は、前記ＬＥＤのアノードが地絡していないと判断し、前記電流生成部からの電流が流れている場合は、前記ＬＥＤのアノードが地絡していると判断する地絡検知部（４０，Ｔ４０，Ｔ４１，Ｒ４２～Ｒ４４）と、
    　を備えるＬＥＤ駆動装置。
  2. 　前記電力変換装置は、前記ＬＥＤと並列に設けられた平滑コンデンサ（Ｃ１１）を出力側に含み、
    　前記電流生成部は、生成した電流を前記平滑コンデンサに流すことで、前記平滑コンデンサを充電可能である請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
  3. 　前記地絡検知部は、前記ＬＥＤのアノードが地絡していないと判断した場合は、前記電力変換装置の動作を許可し、前記ＬＥＤのアノードが地絡していると判断した場合は、前記電力変換装置の動作を停止する請求項１又は２に記載のＬＥＤ駆動装置。
  4. 　前記地絡検知部は、
    　反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも低い場合に、前記電力変換装置の動作を許可し、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高い場合に、前記電力変換装置の動作を停止するコンパレータ（４０）と、
    　前記コンパレータの反転入力端子の電圧を設定する電圧設定回路（Ｔ４０，Ｒ４２～Ｒ４４）と、を備え、
    　前記電圧設定回路は、前記電流生成部からの電流が流れていない場合に、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも低くなるように前記コンパレータの反転入力端子の電圧を設定し、前記電流生成部からの電流が流れている場合に、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高くなるように前記コンパレータの反転入力端子の電圧を設定する請求項３に記載のＬＥＤ駆動装置。
  5. 　前記地絡検知部は、前記電流生成部からの電流が流れていない場合に、オフして前記電力変換装置の動作を許可し、前記電流生成部からの電流が流れている場合に、オンして前記電力変換装置の動作を停止するスイッチング素子（Ｔ４１）を含む請求項３に記載のＬＥＤ駆動装置。
  6. 　前記電流生成部は、カレントミラー回路（Ｔ２０，Ｔ２１，Ｒ２０）によって構成されている請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。
  7. 　前記電流生成部は、抵抗（Ｒ２１）によって構成されている請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。
  8. 　前記ＬＥＤのハイサイド側に設けられた、前記ＬＥＤに流れる電流を検出するための抵抗（Ｒ１０）をさらに備える請求項１乃至７のいずれか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。
  9. 　前記ＬＥＤのローサイド側に設けられた、前記ＬＥＤに流れる電流を検出するための抵抗（Ｒ１０）をさらに備える請求項１乃至７のいずれか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。
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