JP4093239B2 - 発光ダイオード駆動装置並びにそれを用いた照明器具、車室内用照明装置、車両用照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源としての発光ダイオードを駆動する発光ダイオード駆動装置、並びにそれを用いた照明器具、車室内用照明装置、車両用照明装置に関するものである。

近年、ハロゲンランプや放電ランプなどに代えて発光ダイオードが自動車の車内灯（ルームランプ）や前照灯（ヘッドライト）、あるいは欧州などで採用が進んでいるデイタイム・ランニング・ライト（昼間に対向車などからの視認性を高めるための前照灯）などの光源に利用されつつある。例えば、特許文献１には自動車のリアコンビネーションランプに用いられる発光ダイオードを駆動する発光ダイオード駆動装置が記載されている。この従来装置は、図１１に示すように自動車のバッテリからなる直流電源１から電源供給を受けて直列接続された複数個の発光ダイオードＬＤ（以下、「発光部３」と呼ぶ）を駆動するものであり、直流電源１から供給される直流電源電圧を所望の直流電圧Ｖ２に昇圧して発光部３に印加する昇圧回路２’と、発光部３に流れる電流を検出する検出抵抗Ｒ１とを備え、直流電源１の電源電圧が変動しても昇圧回路２の出力電圧Ｖ２を変化させることで検出抵抗Ｒ１で検出する電流が略一定となるようにフィードバック制御を行っている。
特開２００３−１８７６１４号公報

ところで上記従来例では、昇圧回路２’を用いていることから直流電源１の電源電圧が発光部３の両端電圧（複数個の発光ダイオードＬＤの順電圧Ｖｆの合計）よりも低い場合にしか対応しておらず、発光部３の両端電圧よりも高い電源電圧を供給する直流電源１には使用できないという制約があった。つまり、直流電源１の電源電圧に応じて発光部３を構成する発光ダイオードＬＤの個数を増減する必要があり、発光ダイオード駆動装置としての汎用性が低かった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、直流電源の電源電圧が複数個の発光ダイオードの順電圧の合計より高い場合又は低い場合の何れにおいても発光ダイオードを定電流で駆動することが可能な発光ダイオード駆動装置並びにそれを用いた照明器具、車室内用照明装置、車両用照明装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、直流電源から電源供給を受けて直列接続された複数個の発光ダイオードを駆動する発光ダイオード駆動装置であって、直流電源から供給される直流電源電圧を直流電源電圧よりも高い電圧から低い電圧までの所望の直流電圧で発光ダイオードに印加する直流−直流変換手段と、直流−直流変換手段から発光ダイオードに印加する出力電圧を検出する電圧検出手段と、直流−直流変換手段から発光ダイオードへ供給する出力電流を検出する電流検出手段と、電圧検出手段で検出する検出電圧と電流検出手段で検出する検出電流から消費電力を求めるとともに該消費電力が所定の許容範囲内に収まるように直流−直流変換手段の出力を調整する制御手段とを備え、直流−直流変換手段の出力電圧が定常時よりも低いときに、予め発光ダイオードの電圧・電流特性のばらつきを調べておき、該電圧・電流特性に基づいて発光ダイオードの消費電力を求めるとともに該発光ダイオードの消費電力が所定の許容範囲内に収まるように直流−直流変換手段の出力を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、直流−直流変換手段は、スイッチング素子を高周波でオン・オフすることで所望の直流電圧に変換するものであって、制御手段は、電圧・電流特性の予測結果に応じて出力電圧及び出力電流の基準値を生成する基準値生成部と、電圧検出手段で検出する出力電圧並びに電流検出手段で検出する出力電流を基準値生成部で生成される基準値に一致させるように前記スイッチング素子をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部とを有することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２の発明において、基準値生成部並びにＰＷＭ制御部がプログラムを搭載したマイコンで構成されたことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において、制御手段は、温度に起因した発光ダイオードの順電圧の変化を検出する検出手段と、検出手段の検出結果に応じて基準値生成部で生成される基準値を補正する基準値補正部とを具備することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項２又は３の発明において、制御手段は、直流電源の電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、電源電圧検出手段で検出する電源電圧に応じて基準値生成部で生成される基準値を補正する基準値補正部とを具備することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項２又は３の発明において、制御手段は、発光ダイオードの光量を調整するために外部から与えられる調光信号に応じて基準値生成部で生成される基準値を補正する基準値補正部を具備することを特徴とする。
請求項７の発明は、上記目的を達成するために、請求項１〜６の何れかに記載の発光ダイオード駆動装置と、複数個の発光ダイオードの直列回路からなる発光部と、発光ダイオード駆動装置並びに発光部を保持する器具本体とを備えたことを特徴とする。
請求項８の発明は、上記目的を達成するために、請求項１〜６の何れかに記載の発光ダイオード駆動装置と、複数個の発光ダイオードの直列回路を有し車室内に設けられる発光部とを備えたことを特徴とする。
請求項９の発明は、上記目的を達成するために、請求項１〜６の何れかに記載の発光ダイオード駆動装置と、複数個の発光ダイオードの直列回路を有し車両の周囲に光を照射する発光部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、直流電源から供給される直流電源電圧を直流電源電圧よりも高い電圧から低い電圧までの所望の直流電圧で発光ダイオードに印加する直流−直流変換手段を備え、制御手段が、電圧検出手段で検出する検出電圧と電流検出手段で検出する検出電流から消費電力を求めるとともに、直流−直流変換手段の出力電圧が定常時よりも低いときに、予め発光ダイオードの電圧・電流特性のばらつきを調べておき、該電圧・電流特性に基づいて発光ダイオードの消費電力を求めるとともに該発光ダイオードの消費電力が所定の許容範囲内に収まるように直流−直流変換手段の出力を調整するから、直流電源の電源電圧が複数個の発光ダイオードの順電圧の合計より高い場合又は低い場合の何れにおいても発光ダイオードを定電流で駆動することが可能になるという効果がある。

（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１の概略回路構成図を示す。本実施形態は、自動車のバッテリのような直流電源１から電源スイッチＳＷを介して供給される直流電源電圧を所望の直流電圧Ｖ２に昇圧若しくは降圧して発光部３（発光ダイオードＬＤ）に印加する直流−直流変換手段たるＤＣ−ＤＣコンバータ２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２から発光ダイオードＬＤに印加する出力電圧Ｖ２を検出する電圧検出回路４と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２から発光部３へ供給する出力電流ＩＬを検出する電流検出回路５と、電圧検出回路４で検出する検出電圧Ｖｘと電流検出回路５で検出する検出電流（検出電圧）Ｖｙから消費電力Ｗを求めるとともに消費電力Ｗが所定の許容範囲内に収まるようにＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力を調整する制御回路部６とを備えている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２は従来周知のフライバック型のものであって、パワーＭＯＳＦＥＴなどからなり制御回路部６によってオン・オフされるスイッチング素子Ｑと、１次巻線の一端が電源スイッチＳＷを介して直流電源１の正極に接続されるとともに１次巻線の他端がスイッチング素子Ｑを介して直流電源１の負極に接続されたトランスＴと、トランスＴの２次巻線の一端にアノードが接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソードと２次巻線の他端との間に接続された平滑コンデンサＣ０とを有している。つまり、制御回路部６によりスイッチング素子Ｑがオンしているとき、１次巻線に電流が流れてトランスＴにエネルギが蓄えられ、スイッチング素子ＱがオフしたときにトランスＴに蓄えられているエネルギが２次巻線よりダイオードＤ１を介して平滑コンデンサＣ０に供給されるのであって、制御回路部６によりスイッチング素子ＱをＰＷＭ制御することで直流電源１の電源電圧よりも高い電圧から低い電圧まで所望の出力電圧Ｖ２を得ることができる。

電圧検出回路４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力端間（平滑コンデンサＣ０の両端間）に直列接続された分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２からなり、出力電圧Ｖ２を分圧した検出電圧Ｖｘ（＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｖ２）を制御回路部６に出力している。また電流検出回路５は発光部３と電圧検出回路４との間に挿入された検出抵抗Ｒ３からなり、検出抵抗Ｒ３の両端に生じる電圧降下を出力電流ＩＬの検出値（検出電圧）Ｖｙ（＝Ｒ３×ＩＬ）として制御回路部６に出力している。

ここで、本実施形態の基本動作について説明する。電源スイッチＳＷが投入されると制御回路部６がＤＣ−ＤＣコンバータ２を動作させて直流電圧Ｖ２を出力し、この直流電圧Ｖ２が発光部３に印加されて直流電流ＩＬが流れる。そして、制御回路部６は電流検出回路５の検出値Ｖｙが一定となるようにスイッチング素子ＱをＰＷＭ制御してＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧Ｖ２を調整する。例えば、発光部３が４個の発光ダイオードＬＤの直列回路からなり、各発光ダイオードＬＤの順電圧Ｖｆの定格値が３．５Ｖとすると、定常時においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧Ｖ２を３．５Ｖ×４＝１４Ｖに設定すれば、発光部３に定格の順電流ＩＬを流すことができる。また本実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ２は制御回路部６によって昇圧動作及び降圧動作の何れも可能であるから、直流電源１である自動車バッテリの電源電圧が１２Ｖの場合であればＤＣ−ＤＣコンバータ２を昇圧動作させ、自動車バッテリの電源電圧が２４Ｖや４８Ｖの場合であればＤＣ−ＤＣコンバータ２を降圧動作させることにより、直流電源１の電源電圧にかかわらず発光部３を定電流駆動することができる。

しかしながら、発光ダイオードＬＤの順電圧Ｖｆと順電流Ｉｆの関係（以下、「電圧・電流特性」という）にはばらつき（個体差）が存在するから、定格の順電流Ｉｆを流したときの順電圧Ｖｆが高い発光ダイオードＬＤを含む発光部３に定格電圧を印加した場合に消費電力が増大して発光ダイオードＬＤの発熱量も増加し、発光ダイオードＬＤに過大な熱的ストレスを与えてしまうことになる。また発光ダイオードＬＤの順電圧Ｖｆは発熱による温度上昇に起因して変化するから、定常時における電圧検出回路４の検出電圧Ｖｘから発光ダイオードＬＤの電圧・電流特性のばらつきを知ることは困難である。

そこで、本実施形態においては、発光ダイオードＬＤを駆動する初期に比較的小さい電流ＩＬを流した状態で発光部３の両端電圧（ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧Ｖ２）を検出し、その検出電圧Ｖｘと検出電流（検出電圧）Ｖｙから発光部３の電圧・電流特性を予測して、定常時における出力電圧Ｖ２が発光部３の電圧・電流特性に対応した適切な値となるように制御回路部６でＤＣ−ＤＣコンバータ２を制御している。つまり、発光部３を定電流駆動したとき、図３に示すように発光部３の電圧・電流特性のばらつきに応じてＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧Ｖ２にばらつきが生じ、定常時における電圧・電流特性が定格値（平均値）にほぼ一致する場合の特性が曲線ｂで表されるとすれば、同一の順電流Ｉｆに対する順電圧Ｖｆが高い場合の特性が曲線ａで表されるとともに順電圧Ｖｆが低い場合の特性が曲線ｃで表されるから、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧Ｖ２が定常時よりも十分に低いとき（例えば、Ｖ２＝Ｖ２１）に発光部３に流れる直流電流ＩＬを検出し、その検出値（検出電圧Ｖｙ）から発光部３の電圧・電流特性を予測し、その予測結果に基づいて、図４に示すように発光部３の消費電力Ｗが所定範囲に収まるように定常時におけるＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧Ｖ２を調整するものである。

以下、上述の制御を行うための制御回路部６の構成について詳しく説明する。

制御回路部６は、図２に示すように電圧検出回路４並びに電流検出回路５から出力される検出電圧Ｖｘ，Ｖｙをそれぞれ増幅する増幅器６１ａ，６１ｂからなる増幅回路部６１と、後述するように増幅回路部６１で増幅された後の検出電圧Ｖｘ，Ｖｙに基づいて基準値を生成する基準値生成部６２と、電圧検出回路４の検出電圧Ｖｘと電流検出回路５の検出電圧Ｖｙと基準値生成部６２で生成される基準値とに基づいてスイッチング素子Ｑのオンデューティ比を調整するためのＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ制御部６３と、ＰＷＭ制御部６３から出力されるＰＷＭ信号に応じたオンデューティ比でスイッチング素子Ｑをオン・オフするドライバ部６４と、直流電源１の電源電圧から各部の動作電源を作成する制御電源部６５とを備えている。基準値生成部６２は、図３に示すように電源スイッチＳＷがオンした時点（時刻ｔ＝０）から出力電圧Ｖ２が所定値Ｖ２１に達するまでの過渡期に直線的に増加する第１の基準電圧値Ｖr1を出力する第１の基準電圧値生成回路６２ａと、出力電圧Ｖ２が所定値Ｖ２１に達した時点における検出電流（検出電圧Ｖｙ）に対応した第２の基準電圧値Ｖr2を出力する第２の基準電圧値生成回路６２ｃと、出力電圧Ｖ２が所定値Ｖ２１に達した時点における検出電圧Ｖｘに対応した基準電流値ＩＬｒ（実際には基準電流値ＩＬｒに応じた第３の基準電圧値Ｖr3）を出力する基準電流値生成回路６２ｂとを具備している。尚、第１の基準電圧値生成回路６２ａの出力端子がダイオードＤ２のアノードに接続され、第２の基準電圧値生成回路６２ｃの出力端子がダイオードＤ３のアノードに接続されるとともに、これら２つのダイオードＤ２，Ｄ３のカソード同士が接続されている。

またＰＷＭ制御部６３は、増幅器６１ａの出力端子と２つのダイオードＤ２，Ｄ３のカソードがそれぞれ一対の入力端子に接続された第１の誤差増幅器６３ａと、増幅器６１ｂの出力端子と基準電流値生成回路６２ｂの出力端子がそれぞれ一対の入力端子に接続された第２の誤差増幅器６３ｂと、第１の誤差増幅器６３ａの出力端子にアノードが接続されたダイオードＤ４と、第２の誤差増幅器６３ｂの出力端子にアノードが接続されたダイオードＤ５と、三角波の基準信号を発振する発振器６３ｃと、発振器６３ｃから出力する基準信号が一方の入力端子に入力され、第１又は第２の誤差増幅器６３ａ，６３ｂの出力がダイオードＤ４又はＤ５を介して他方の入力端子に入力される比較器６３ｄとを具備している。すなわち、発振器６３ｃが出力する基準信号のレベルが第１又は第２の誤差増幅器６３ａ，６３ｂの出力レベルを超えている間だけ比較器６３ｄの出力がＨレベルとなってドライバ部６４によりスイッチング素子Ｑがオンされるから、第１又は第２の誤差増幅器６３ａ，６３ｂの出力レベルの増減に逆比例する形でスイッチング素子Ｑのオンデューティ比が増減され、いわゆるＰＷＭ制御が行われることになる。尚、スイッチング素子Ｑのオン・オフ周期（スイッチング周波数）は発振器６３ｃの発振周波数で決定される。

そして、電源スイッチＳＷが投入されて直流電源１から電源供給が開始されると、第１の基準電圧値生成回路６２ａから直線的に増加する第１の基準電圧値Ｖr1が出力され、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧Ｖ２及び出力電流ＩＬがまだ低い間は第１の基準電圧値Ｖr1のみで比較器６３ｄの出力（スイッチング素子Ｑのオンデューティ比）が決定される。第２の基準電圧値生成回路６２ｃは、検出電圧Ｖｘを監視して出力電圧Ｖ２が所定値Ｖ２１に達した時点における検出電流（検出電圧Ｖｙ）に対応した第２の基準電圧値Ｖr2を出力する。すなわち、図５に示すように出力電圧Ｖ２が所定値Ｖ２１に達した時点で流れる直流電流ＩＬの電流値は発光部３の電圧・電流特性によって異なっているが、予め発光部３の電圧・電流特性のばらつきを調べておけば、出力電圧Ｖ２が所定値Ｖ２１に達した時点における検出電流（検出電圧Ｖｙ）に基づいて定格の順電流Ｉｆを流すために必要な出力電圧Ｖ２の目標値（第２の基準電圧値Ｖr2）を決定することができる。第２の基準電圧値Ｖr2は当然に第１の基準電圧値Ｖr1よりも高いから、第１の誤差増幅器６３ａには第２の基準電圧値Ｖr2が入力され、出力電圧Ｖ２の検出電圧Ｖｘと第２の基準電圧値Ｖr2の差分に応じた出力が第１の誤差増幅器６３ａから比較器６４ｄに出力され、出力電圧Ｖ２を増大する方向へオンデューティ比が制御される。尚、図３及び図５に示した３種類の電圧・電流特性（曲線ａ，ｂ，ｃ）に対応する第２の基準電圧値Ｖr2をそれぞれＶr2ａ，Ｖr2ｂ，Ｖr2ｃとすれば、これらの間にはＶr2ａ＞Ｖr2ｂ＞Ｖr2ｃの関係が成立する。

一方、定常時における出力電圧Ｖ２と直流電流ＩＬとの関係は、図６に示すように順電圧Ｖｆの定格値が平均的な値の場合に曲線ｂ、平均的な値よりも高い場合に曲線ａ、平均的な値よりも低い場合に曲線ｃのように表され、直線Ｐと各曲線ａ，ｂ，ｃとの交点が一定の消費電力Ｗｓに対応する動作点となる。従って、基準電流値生成回路６２ｂは出力電圧Ｖ２の検出電圧Ｖｘで消費電力の目標値Ｗｓを除算する（Ｗｓ／Ｖｘ）ことによって直線Ｐ上の動作点、つまり直流電流ＩＬの基準電流値ＩＬｒを決定し、その基準電流値ＩＬｒに対応した第３の基準電圧値Ｖr3を第２の誤差増幅器６３ｂの入力端に入力する。第２の誤差増幅器６３ｂは基準電流値生成回路６２ｂで決定された第３の基準電圧値Ｖr3と電流検出回路５の検出電圧Ｖｙとの差分を増幅しているが、第１の誤差増幅器６３ａの出力端と第２の誤差増幅器６３ｂの出力端とがダイオードＤ４，Ｄ５を介して比較器６３ｄの一方の入力に共通接続されているため、比較器６３ｄの出力、つまりスイッチング素子Ｑのオンデューティ比は第２の基準電圧値Ｖr2と検出電圧Ｖｘの差分と、第３の基準電圧Ｖr3と検出電圧Ｖｙの差分とのうちで差分の絶対値が大きい方によって支配される。このため、発光部３が順電圧Ｖｆの定格値が相対的に高い電圧・電流特性を有する場合でも消費電力が目標値Ｗｓに近付くように出力電圧Ｖ２が調整され、過大な電力が消費されるのを防ぐことができる。

尚、基準値生成部６２並びにＰＷＭ制御部６３をマイコンと制御用プログラムで実現することも可能であり、このような構成であれば、基準電圧値Ｖr1，Ｖr2，Ｖr3等をより細かく設定することができて制御が容易になるという利点がある。

（実施形態２）
ところで、発光ダイオードの順電圧Ｖｆは温度の上昇によって低下する傾向にあり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧Ｖ２が一定であると温度上昇によって直流電流ＩＬが増大し、それに伴って、順電圧Ｖｆがさらに低下するという悪循環に陥る虞がある。例えば、図８に示すように、定常時において電圧・電流特性（実線イ）と出力特性（実線ロ）との交点ｘでＤＣ−ＤＣコンバータ２を動作させているときに何らかの原因で発光部３の温度が上昇して順電圧Ｖｆが低下した場合、電圧・電流特性が破線ハに変化して動作点がｘからｙへ移動し直流電流ＩＬが増大してしまうので、このような場合に出力特性を実線ロから破線ニへ変更することで動作点をｚへ移動させれば、直流電流ＩＬの増大を抑えることができる。

そこで本実施形態では、発光部３の順電圧Ｖｆの低下を検出するためのセンサ部６６と、センサ部６６の検出出力に応じて基準値生成部６２の基準電流値生成回路６２ｂで生成する第３の基準電圧値Ｖr3を補正する基準値補正部６７とを制御回路部６に設け、センサ部６６の検出出力から電圧・電流特性の変化を推測し、基準値補正部６７によって直流電流ＩＬの増大を抑える方向へ第３の基準電圧値Ｖr3を補正している。但し、他の構成及び基本的な動作は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

センサ部６６は、例えば、太陽電池を用いて発光部３が発する光出力を感知することで間接的に発光部３の順電圧Ｖｆの低下を検出するもの、あるいは、サーミスタ測温素子を用いて発光部３の温度を感知することで間接的に発光部３の順電圧Ｖｆの低下を検出するものなどである。また基準値補正部６７は、センサ部６６の検出出力に応じて消費電力の目標値Ｗｓを低い値に補正して基準電流値生成回路６２ｂに与えるものである。すなわち、基準値補正部６７によって消費電力の目標値Ｗｓが低い値に補正されれば、基準電流値生成回路６２ｂで生成する第３の基準電圧値Ｖr3も補正されて直流電流ＩＬの増大を抑えることができる。

而して、発光ダイオードＬＤのばらつきによって順電圧Ｖｆが低くなる場合と、温度上昇によって順電圧Ｖｆが低くなる場合とでは特性が異なっており、上述のように温度上昇による順電圧Ｖｆの低下を検知して発光部３の動作点を変更することで消費電力の増加を防ぐことができるものである。尚、直流電源１の電源電圧を監視して電源電圧の変動に応じて基準値補正部６７が基準値を補正したり、あるいは、発光部３の光量を調整するための調光信号が外部から入力されたときに当該光量に応じて基準値補正部６７が基準値を補正するようにしてもよい。

（実施形態３）
図９に本実施形態の概略回路構成図を示す。本実施形態の構成は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の構成が異なる点以外は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ２は、直流電源１の正極に一端が接続されたスイッチング素子２ａと、スイッチング素子２ａの他端と直流電源１の負極との間に接続されたインダクタ２ｂと、インダクタ２ｂと直流電源１の負極との接続点にアノードが接続されたダイオード２ｃと、ダイオード２ｃのカソードに高電位側の一端が接続されるとともにスイッチング素子２ａとインダクタ２ｂとの接続点に他端が接続された平滑コンデンサ２ｄとを具備している。実施形態１と同様に制御回路部６によってスイッチング素子２ａが高周波でオン・オフされ、スイッチング素子２ａがオンしているとき、直流電源１からインダクタ２ｂに電流が流れてエネルギが蓄えられ、スイッチング素子２ａがオフしたときにインダクタ２ｂに蓄えられているエネルギがダイオード２ｃを介して平滑コンデンサ２ｄに供給されるのであって、制御回路部６によりスイッチング素子２ａをＰＷＭ制御することで直流電源１の電源電圧よりも高い電圧から低い電圧まで所望の出力電圧Ｖ２を得ることができる。尚、制御回路部６の構成及び動作は実施形態１と共通であるから図示並びに説明は省略する。

（実施形態４）
図１０に本実施形態の概略回路構成図を示す。本実施形態の構成は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の構成が異なる点以外は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ２はいわゆる絶縁型であって、直流電源１の正極に１次巻線の一端が接続されたトランス２１と、トランス２１の１次巻線に直列接続されたスイッチング素子２２と、トランス２１の２次巻線の一端にアノードが接続されたダイオード２３と、ダイオード２３のカソードと２次巻線の他端との間に接続されたコンデンサ２４とを具備している。実施形態１と同様に、制御回路部６によりスイッチング素子２２がオンしているときに直流電源１から１次巻線に電流が流れてトランス２１にエネルギが蓄えられ、スイッチング素子２２がオフしたときにトランス２１に蓄えられているエネルギが２次巻線よりダイオード２３を介してコンデンサ２４に供給されるのであって、制御回路部６によりスイッチング素子２２をＰＷＭ制御することで直流電源１の電源電圧よりも高い電圧から低い電圧まで所望の出力電圧Ｖ２を得ることができる。尚、発光部３に流れる直流電流ＩＬは、スイッチング素子２２と直流電源１の負極との間に挿入された検出抵抗５ａで検出し、出力電圧Ｖ２はトランス２１に設けた３次巻線、３次巻線に誘起される電圧を整流するダイオード４ａ、ダイオード４ａで整流された誘起電圧を平滑するコンデンサ４ｂからなる電圧検出回路４によって検出している。尚、制御回路部６の構成及び動作は実施形態１と共通であるから図示並びに説明は省略する。

上述のように絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ２を用いれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の停止中は出力端と直流電源１が絶縁されるため、発光部３の交換やメンテナンス等の作業時、あるいは充電部が露出している場合の安全が確保できるという利点がある。尚、発光部３の構成は実施形態１〜４に限定されるものではなく、複数個の発光ダイオードＬＤの直列回路を互いに並列接続するとともに各直列回路間において個々の発光ダイオードＬＤのカソード同士及びアノード同士を並列接続する構成としても構わない。

ところで、本発明に係る発光ダイオード駆動装置と、発光部３と、発光ダイオード駆動装置並びに発光部３を保持する器具本体とで照明器具を構成したり、発光部３が自動車等の車室内に設けられた車室内用照明装置を構成したり、あるいは高輝度の発光ダイオードＬＤの直列回路からなる発光部３が自動車等の車両の前照灯に用いられた車両用照明装置（前照灯装置）を構成することも可能である。

本発明の実施形態１を示す概略回路構成図である。 同上における制御回路部の回路構成図である。 同上の動作説明図である。 同上の動作説明図である。 同上の動作説明図である。 同上の動作説明図である。 本発明の実施形態２を示す概略回路構成図である。 同上の動作説明図である。 本発明の実施形態３を示す概略回路構成図である。 本発明の実施形態４を示す概略回路構成図である。 従来例を示す概略回路構成図である。

符号の説明

１ 直流電源
２ ＤＣ−ＤＣコンバータ
３ 発光部
４ 電圧検出回路
５ 電流検出回路
６ 制御回路部
ＬＤ 発光ダイオード

Claims (9)

1. 直流電源から電源供給を受けて直列接続された複数個の発光ダイオードを駆動する発光ダイオード駆動装置であって、直流電源から供給される直流電源電圧を直流電源電圧よりも高い電圧から低い電圧までの所望の直流電圧で発光ダイオードに印加する直流−直流変換手段と、直流−直流変換手段から発光ダイオードに印加する出力電圧を検出する電圧検出手段と、直流−直流変換手段から発光ダイオードへ供給する出力電流を検出する電流検出手段と、電圧検出手段で検出する検出電圧と電流検出手段で検出する検出電流から消費電力を求めるとともに該消費電力が所定の許容範囲内に収まるように直流−直流変換手段の出力を調整する制御手段とを備え、直流−直流変換手段の出力電圧が定常時よりも低いときに、予め発光ダイオードの電圧・電流特性のばらつきを調べておき、該電圧・電流特性に基づいて発光ダイオードの消費電力を求めるとともに該発光ダイオードの消費電力が所定の許容範囲内に収まるように直流−直流変換手段の出力を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
2. 直流−直流変換手段は、スイッチング素子を高周波でオン・オフすることで所望の直流電圧に変換するものであって、制御手段は、電圧・電流特性の予測結果に応じて出力電圧及び出力電流の基準値を生成する基準値生成部と、電圧検出手段で検出する出力電圧並びに電流検出手段で検出する出力電流を基準値生成部で生成される基準値に一致させるように前記スイッチング素子をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部とを有することを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード駆動装置。
3. 基準値生成部並びにＰＷＭ制御部がプログラムを搭載したマイコンで構成されたことを特徴とする請求項２記載の発光ダイオード駆動装置。
4. 制御手段は、温度に起因した発光ダイオードの順電圧の変化を検出する検出手段と、検出手段の検出結果に応じて基準値生成部で生成される基準値を補正する基準値補正部とを具備することを特徴とする請求項２又は３記載の発光ダイオード駆動装置。
5. 制御手段は、直流電源の電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、電源電圧検出手段で検出する電源電圧に応じて基準値生成部で生成される基準値を補正する基準値補正部とを具備することを特徴とする請求項２又は３記載の発光ダイオード駆動装置。
6. 制御手段は、発光ダイオードの光量を調整するために外部から与えられる調光信号に応じて基準値生成部で生成される基準値を補正する基準値補正部を具備することを特徴とする請求項２又は３記載の発光ダイオード駆動装置。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の発光ダイオード駆動装置と、複数個の発光ダイオードの直列回路からなる発光部と、発光ダイオード駆動装置並びに発光部を保持する器具本体とを備えたことを特徴とする照明器具。
8. 請求項１〜６の何れかに記載の発光ダイオード駆動装置と、複数個の発光ダイオードの直列回路を有し車室内に設けられる発光部とを備えたことを特徴とする車室内用照明装置。
9. 請求項１〜６の何れかに記載の発光ダイオード駆動装置と、複数個の発光ダイオードの直列回路を有し車両の周囲に光を照射する発光部とを備えたことを特徴とする車両用照明装置。

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