JP2006210271A - Ｌｅｄ駆動装置、及びそれを用いた照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ＬＥＤにかかる電気的なストレスを低減し、ＬＥＤを安定に点灯させるＬＥＤ駆動装置、及びそれを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】
ＬＥＤ駆動装置１は、直流電源ＶＥから入力される電圧（電源電圧）を所定の直流電圧に変換して複数のＬＥＤ６ａ…を直列接続して構成されたＬＥＤ光源６へ出力する点灯回路部２と、点灯回路部２からＬＥＤ光源６への出力経路上に配置されるインダクタンス素子Ｌ１を有し出力電圧の急激な変化を抑制する保護回路部４と、ＬＥＤ光源６に印加される電圧を検出する電圧検出回路部５と、ＬＥＤ光源６に流れる電流Ｉを検出する電流検出用抵抗Ｒ０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ駆動装置、及びそれを用いた照明装置に関するものである。

発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）は、白熱電球に比べて長寿命で応答性が良く、構造上コンパクトに実装でき、フィルタ等を使用しなくても各種の色を簡単に得ることができるため、このようなＬＥＤを光源とする照明装置が従来から多数提供されている。

特に、近年では白色のＬＥＤの量産化が盛んに行われ、これによりＬＥＤを光源とする照明装置の用途も多様化しており、たとえば、車両の分野においては、車室内用照明灯や、ヘッドライト（前照灯）、補助灯、デイタイムランニングランプ、リアコンビネーションランプ等の車載用照明器具に用いられている。

上述した照明装置は、ＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源を点灯させるＬＥＤ駆動装置とを備えるものであり、このようなＬＥＤ駆動装置としては、複数のＬＥＤを直列接続してなる光源に一定の電流を供給することによって、複数のＬＥＤを均一な明るさで点灯させるものが提供されている（特許文献１）。

このＬＥＤ駆動装置１００は、たとえば、図７に示すように、車載のバッテリ等の直流電源ＶＥからの電力供給により、直列接続された複数のＬＥＤ６ａ…（たとえば３〜十数個）からなるＬＥＤ光源６を所望の輝度で点灯させるものであり、直流電源ＶＥから入力される電圧（電源電圧）を所定の直流電圧に変換して出力する点灯回路部２００と、ＬＥＤ光源６に流れる電流Ｉを検出するための電流検出用抵抗Ｒ０とを備えている。尚、ＬＥＤ駆動装置１００と直流電源ＶＥとの間には直流電源ＶＥからＬＥＤ駆動装置１００への電力供給をオン・オフする電源スイッチ（図示せず）が設けられている。

点灯回路部２００は、カソードがＬＥＤ光源６のアノード側に接続される逆流防止用のダイオードＤ０と、ダイオードＤ０のアノードと直流電源ＶＥの高電圧側との間に接続されるコイル等のインダクタンス素子Ｌ０と、ダイオードＤ０のアノードと直流電源ＶＥの低電圧側との間に接続されるスイッチング素子Ｓ０と、ダイオードＤ０のカソードと直流電源ＶＥの低電圧側との間に接続されるキャパシタンス素子（平滑コンデンサ）Ｃ０と、駆動制御部３００とにより構成されたＤＣ／ＤＣコンバータである。

ここで、駆動制御部３００は、点灯回路部２００の出力を監視しながらスイッチング素子Ｓ０のオン・オフ制御を行うものである。すなわち、駆動制御部３００は、電流検出用抵抗Ｒ０によりＬＥＤ光源６に流れる電流Ｉを検出して、スイッチング素子Ｓ０のオン・オフ制御にフィードバックすることにより、ＬＥＤ光源６に流れる電流Ｉが予め設定した設定値となるように点灯回路部２００の出力電圧（キャパシタンス素子Ｃ０の両端電圧）Ｖを調整する制御が実行される。
特開２００３−１８７６１４号公報（第１図）

ＬＥＤ駆動装置１００は上記のように構成されており、次にＬＥＤ駆動装置１００の動作について図８を用いて説明する。時刻ｔ０において、電源スイッチ（図示せず）をオンして、直流電源ＶＥからＬＥＤ駆動装置１００への電力供給を開始すると、点灯回路部２００は駆動制御部３００により電流Ｉが設定値となるようにフィードバック制御され、たとえば時刻ｔ０’においてＬＥＤ光源６に流れる電流Ｉが設定値となる定常電圧Ｖ１まで出力電圧Ｖが上昇し、以降、この状態を維持するように動作することになる。尚、時刻ｔ１はＬＥＤ光源６の接続が外れた時刻を示し、時刻ｔ２はＬＥＤ光源６の接続外れにより点灯回路部２００の出力電圧Ｖが一時的に高い電圧Ｖ２となった時刻を示している。

このように、ＬＥＤ駆動装置１００によれば、ＬＥＤ光源６に流れる電流Ｉが設定値となるように出力電圧Ｖを調整するので、直流電源ＶＥの値が変動しても、ＬＥＤ光源６の複数のＬＥＤ６ａ…を均一な明るさで点灯させることができるのである。

しかしながら、上記のＬＥＤ駆動装置１００では、時刻ｔ０において電源スイッチをオンにした際に、出力電圧Ｖが定常電圧Ｖ１まで急激に上昇するため、このような出力電圧Ｖの急激な変化に起因してＬＥＤ光源６に過渡的な電流（突入電流）が流れてＬＥＤ光源６に電気的なストレスがかかり、これによりＬＥＤ光源６のＬＥＤ６ａ…の性能等が悪化するという問題があった。

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、ＬＥＤにかかる電気的なストレスを低減し、ＬＥＤを安定に点灯させることができるＬＥＤ駆動装置、及びそれを用いた照明装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、請求項１のＬＥＤ駆動装置では、電源電圧を所定の直流電圧に変換してＬＥＤ光源に出力するコンバータを備えた点灯回路部と、少なくとも点灯回路部からＬＥＤ光源への出力経路上に配置されたインダクタンス素子を有する保護回路部とを具備していることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、点灯回路部からＬＥＤ光源への出力経路上に保護回路部のインダクタンス素子を配置しているので、電源投入時等に点灯回路部から出力される電圧の急激な変化が抑制され、このような電圧の急激な変化によってＬＥＤ光源に過渡的に電流が流れることを防止することができ、これによりＬＥＤ光源にかかる電気的なストレスを低減し、ＬＥＤ光源を安定に点灯させることができる。しかも、保護回路部のインダクタンス素子がノイズフィルタとして働くので、ノイズを低減することができる。

請求項２のＬＥＤ駆動装置では、請求項１の構成に加えて、保護回路部は、少なくとも前記インダクタンス素子とともに特定周波数を越える電流を低減するノイズフィルタを構成するキャパシタンス素子を備えていることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、ＬＥＤ光源に流れる特定周波数を越える電流を低減して、ＬＥＤ光源を安定に点灯させることができるようになる。

請求項３のＬＥＤ駆動装置では、請求項２の構成に加えて、保護回路部は、キャパシタンス素子に並列接続され、ＬＥＤ光源が外れた際に点灯回路部の出力を放出するレジスタンス素子を備えていることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、ＬＥＤ光源の接続外れ等の非接続時（無負荷時）に、レジスタンス素子によって点灯回路部に蓄積される電荷が放出されることになるので、点灯回路部の出力電圧の上昇を抑制することができる。

請求項４のＬＥＤ駆動装置では、請求項２又は請求項３の構成に加えて、保護回路部は、キャパシタンス素子に並列接続され、インダクタンス素子に生じる振動電流により、キャパシタンス素子に逆電圧が印加されることを防止する整流素子を備えていることを特徴とする。

請求項４の発明によれば、インダクタンス素子に生じる振動電流によりキャパシタンス素子に逆電圧が印加されることを整流素子で防止することができ、これにより、回路部品の保護を図ることができる。

請求項５のＬＥＤ駆動装置では、請求項１乃至４のいずれか１項の構成に加えて、保護回路部は、特定周波数を越える電流を低減するノイズフィルタを複数備えていることを特徴とする。

請求項５の発明によれば、ＬＥＤ光源に流れる電流のノイズを低減して、ＬＥＤ光源を安定に点灯することができるようになる。

請求項６のＬＥＤ駆動装置では、請求項１乃至５のいずれか１項の構成に加えて、コンバータは、フライバックトランスを用いたＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする。

請求項６の発明によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータにフライバックトランスを用いているので、フライバックトランスの構成を換えるだけで、電源電圧の昇圧、又は降圧、或いはその両方を行えるようになる。また、スイッチング損失及び高周波ノイズを増大させることがなくなり、しかも、回路が簡単になって部品点数が少なくてすみ、これにより回路サイズが小さく低コストで構成できる。

請求項７のＬＥＤ駆動装置では、請求項１乃至６のいずれか１項の構成に加えて、ＬＥＤ光源の接続状態を検知する検知手段を有し、点灯回路部は、該検知手段によりＬＥＤ光源の非接続を検知した際に、コンバータの動作モードを、コンバータの出力電圧を所定値まで減少させる待機モード、若しくは、コンバータの動作を停止させる停止モードに設定するモード設定機能を備えていることを特徴とする。

請求項７の発明によれば、ＬＥＤ光源の接続外れ等の非接続時（無負荷時）には、コンバータの動作モードが、出力する直流電圧を所定値まで減少させる待機モード、若しくは動作を停止する停止モードに設定されるので、非接続時に電荷が蓄積されて点灯回路部の出力が上昇することを防止でき、これにより、ＬＥＤ光源を再び接続した際にＬＥＤ光源に過大な電流が流れてしまうことを防止することができる。

請求項８のＬＥＤ駆動装置では、請求項１乃至７のいずれか１項の構成に加えて、ＬＥＤ光源に流れる電流を検出する電流検出手段と、ＬＥＤ光源に印加される電圧を検出する電圧検出手段とを有し、点灯回路部は、これら検出手段の検出結果に基づいてコンバータをＰＷＭ制御する制御手段を備えていることを特徴とする。

請求項８の発明によれば、ＰＷＭ制御により点灯回路部が制御されるので、点灯回路部から出力される直流電圧が安定し、これにより、ＬＥＤ光源を安定して点灯させることができる。

請求項９の照明装置では、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置を備えていることを特徴とする。

請求項９の発明によれば、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置を備えるので、ＬＥＤにかかる電気的なストレスを低減し、ＬＥＤを安定に点灯させることができる。

本発明は、点灯回路部から出力される直流電圧の急激な変化を抑制することにより、ＬＥＤ光源に過渡的に電流が流れることを防止して、ＬＥＤ光源にかかる電気的なストレスを低減し、ＬＥＤ光源を安定に点灯させることができるという効果があり、また、保護回路部のインダクタンス素子がノイズフィルタとして働いて、ノイズを低減することができるという効果がある。

（実施形態１）
本実施形態の照明装置ＬＡは、図１に示すように、複数のＬＥＤ６ａを直列接続して構成されたＬＥＤ光源６と、ＬＥＤ光源６を点灯させるＬＥＤ駆動装置１とを備えている。ここで、ＬＥＤ光源６は、たとえば図４に示すように、複数のＬＥＤ６ａ…（たとえば３〜十数個）を、直列接続した形でプリント基板や樹脂基板等の基板６ｂに実装して構成されているものである。

ＬＥＤ駆動装置１は、直流電源ＶＥから入力される電圧（電源電圧）を所定の直流電圧に変換（本実施形態では昇圧）して出力する点灯回路部２と、点灯回路部２からＬＥＤ光源６への出力経路上に配置されるインダクタンス素子Ｌ１を有し出力電圧Ｖの急激な変化を抑制する保護回路部４と、保護回路部４の出力端間に直列接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２から構成され点灯回路部２の出力電圧Ｖ（実質的にはＬＥＤ光源６の両端電圧）を検出するための電圧検出回路部５と、ＬＥＤ光源６に流れる電流Ｉを検出するための電流検出用抵抗Ｒ０とを備えている。尚、ＬＥＤ駆動装置１と直流電源ＶＥとの間には直流電源ＶＥからＬＥＤ駆動装置１への電力供給をオン・オフする電源スイッチ（図示せず）が設けられている。

点灯回路部２は、直流電源ＶＥの高電圧側に一端が接続されるインダクタンス素子Ｌ０と、インダクタンス素子Ｌ０の他端にアノードが接続される逆流防止用のダイオードＤ０と、インダクタンス素子Ｌ０の他端と直流電源ＶＥの低電圧側との間に接続されるＦＥＴ、トランジスタ等のパワー素子であるスイッチング素子Ｓ０と、ダイオードＤ０のカソードと直流電源ＶＥの低電圧側との間に接続されるキャパシタンス素子Ｃ０と、点灯回路部２の出力電圧Ｖを制御する駆動制御部３とから構成された、いわゆる昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータである。ここで、点灯回路部２の回路動作について説明すると、スイッチング素子Ｓ０がオンの期間では、直流電源ＶＥ＞インダクタンス素子Ｌ０＞スイッチング素子Ｓ０＞直流電源ＶＥからなる閉回路が形成されて、インダクタンス素子Ｌ０に電磁エネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子Ｓ０がオフの期間では、直流電源ＶＥ＞インダクタンス素子Ｌ０＞ダイオードＤ０＞キャパシタンス素子Ｃ０＞直流電源ＶＥからなる閉回路が形成されて、スイッチング素子Ｓ０がオンの期間にインダクタンス素子Ｌ０に蓄積された電磁エネルギーが放出されるのであるが、このとき、電磁エネルギーによるインダクタンス素子Ｌ０の放出電圧が直流電源ＶＥに重畳されてキャパシタンス素子Ｃ０に蓄積される。これにより、キャパシタンス素子Ｃ０の両端電圧（つまりは出力電圧Ｖ）が直流電源ＶＥより昇圧されるのである。したがって、出力電圧Ｖの大きさは、スイッチング素子Ｓ０のオン・オフ制御のデューティ比に依存することになる。尚、本実施形態では昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータを用いているが、これに限られるものではなく、状況に応じて降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータを用いてもよい。

駆動制御部３は、電圧検出回路部５や電流検出用抵抗Ｒ０により点灯回路部２の出力を監視しながらスイッチング素子Ｓ０のオン・オフ制御を行うものであり、スイッチング素子Ｓ０をオン・オフ制御する制御機能と、ＬＥＤ光源６の接続状態によって点灯回路部２の動作モードを、通常モード、又は、非接続時（無負荷時）用の待機モード或いは停止モードに設定するモード設定機能とを備えている。尚、待機モードと停止モードのいずれかに設定するかは状況に応じて適宜選択すればよい。

以下に点灯回路部２の動作について説明する。まず、通常モードでは、駆動制御部３は、電流検出用抵抗Ｒ０によりＬＥＤ光源６に流れる電流Ｉを検出して、スイッチング素子Ｓ０のオン・オフ制御にフィードバックすることにより、ＬＥＤ光源６に流れる電流Ｉが予め設定した設定値となるように点灯回路部２の出力電圧Ｖを調整する制御を実行する。このように、通常モード時にはＬＥＤ光源６に流れる電流Ｉが設定値となるように出力電圧Ｖを調整するので、直流電源ＶＥの値が変動しても、ＬＥＤ光源６の複数のＬＥＤ６ａ…を均一な明るさで点灯させることができる。

そして、電流Ｉが所定の閾値以下になった際には、ＬＥＤ光源６が外れたと判断して（つまりは電流検出用抵抗Ｒ０がＬＥＤ光源６の接続状態を検知する検知手段となる）、モード設定機能は、点灯回路部２の動作モードを待機モード或いは停止モードに設定するのである。待機モードは、点灯回路部２の出力電圧Ｖを所定の電圧Ｖ３（たとえば、ＬＥＤ光源６が正常に接続されている際に、電流Ｉが少なくとも上記の閾値を越えるような値）にまで減少させるモードであり、この待機モード中に再びＬＥＤ光源６が接続されて電流Ｉが閾値を越えた際には、通常モードに復帰するようにしている。また、停止モードは、点灯回路部２の出力を停止するモードであり、待機モードとは異なり、再びＬＥＤ光源６が接続されても、通常モードに復帰することはない。ところで、これら待機モードや停止モードといった非常モードの際には、駆動制御部３は、電流検出用抵抗Ｒ０の検出出力ではなく、電圧検出回路部５の検出出力（つまりは出力電圧Ｖ）を、スイッチング素子Ｓ０のオン・オフ制御にフィードバックすることにより、出力電圧Ｖを減少させるのである。尚、モード設定機能は、ＬＥＤ駆動装置１の電源スイッチ（図示せず）が一旦オフされた際には、待機モード或いは停止モードをリセットして、点灯回路部２の動作モードを通常モードに設定する、つまりは初期状態では点灯回路部２が通常モードとなるようにするのである。

保護回路部４は、キャパシタンス素子Ｃ０の高電圧側とＬＥＤ光源６のアノード側との間（つまりは点灯回路部２からＬＥＤ光源６への出力径路上）に接続されるコイル等のインダクタンス素子Ｌ１と、ＬＥＤ光源６と逆方向に並列接続され、インダクタンス素子Ｌ１の振動電流による逆向きの電流の閉回路を構成する整流素子であるダイオードＤ１とから構成されている。

この保護回路部４によれば、インダクタンス素子Ｌ１の自己誘導起電力（逆起電力）によって、図２に示すように、電源スイッチをオンした時刻ｔ０からＬＥＤ光源６に印加される出力電圧Ｖが定常電圧Ｖ１となる時刻ｔ０’になるまでの時間、つまり始動時間ｔｓが図８に示す従来のものよりも長くなる。すなわち、保護回路部４は、出力電圧Ｖを徐々に上昇させるソフトスタートを行うのである。この始動時間ｔｓは、インダクタンス素子Ｌ１のインダクタンスの大きさにより適宜調整することができ（インダクタンスを大きくすれば始動時間ｔｓが長くなる）、たとえば十数ｍｓｅｃ〜百数十ｍｓｅｃ程度とするのが好ましい。

以上によりＬＥＤ駆動装置１は構成されており、次にＬＥＤ駆動装置１の動作について図２を用いて説明する。まず、時刻ｔ０において、電源スイッチ（図示せず）をオンして、直流電源ＶＥからＬＥＤ駆動装置１への電力供給を開始すると、初期状態では点灯回路部２はモード設定機能により通常モードに設定されているため、点灯回路部２は、駆動制御部３によりＬＥＤ光源６に流れる電流Ｉが設定値となる定常電圧Ｖ１まで出力電圧Ｖを上昇させるフィードバック制御を実行し、時刻ｔ０’で出力電圧Ｖが定常電圧Ｖ１になった後は、この状態を維持することになる。

この後に、時刻ｔ１でＬＥＤ光源６が外れた場合、点灯回路部２は、モード設定機能により待機モード（図中Ａで示す）或いは停止モード（図中Ｂで示す）に設定され（時刻ｔ２）、いずれのモードにおいても出力電圧Ｖを減少させるように制御を行う。そして、時刻ｔ３において、ＬＥＤ光源６が再び接続されると、待機モードであれば通常モードに復帰し、停止モードであればそのまま点灯回路部２の動作が停止した状態を維持するのである。

以上述べた本実施形態のＬＥＤ駆動装置１によれば、点灯回路部２からＬＥＤ光源６への出力経路上に保護回路部４のインダクタンス素子Ｌ１を配置しているので、たとえば、電源スイッチをオンした電源投入時等に、点灯回路部２の出力電圧Ｖが急激に上昇しようとしても、インダクタンス素子Ｌ１の自己誘導起電力によって、出力電圧Ｖの急激な変化を抑制することができるようになる。これにより、始動時の出力電圧Ｖの急激な変化によってＬＥＤ光源６に過渡的な電流（突入電流）が流れることを防止することができ、ＬＥＤ光源６にかかる電気的なストレスを低減して、ＬＥＤ光源６を安定に点灯させることができる。しかも、保護回路部４のインダクタンス素子Ｌ１がノイズフィルタとして働いて、たとえばＬＥＤ光源６までの電線の引き回しに起因するコモンモードノイズや高周波のノイズ等の増大を効率良く抑えて低減することができるのである。

ところで、上記従来例のＬＥＤ駆動装置１００では、次のような問題も生じていた。つまり、従来のＬＥＤ駆動装置１００では、図８に示すように、動作中に時刻ｔ１においてＬＥＤ光源６が外れた際には、キャパシタンス素子Ｃ０に電荷が蓄積されているので、出力電圧Ｖが定常電圧Ｖ１より一時的に上昇して、時刻ｔ２において過大な電圧Ｖ２となった後に、わずかに電圧が下がった状態が維持される。この状態で時刻ｔ３においてＬＥＤ光源６を再び接続すると、急激に高い電圧がＬＥＤ光源６に印加されることになるため、これによってＬＥＤ光源６に過大な電流が流れて電気的なストレスを与えてしまうという問題が生じていた。

これに対して、本実施形態のＬＥＤ駆動装置１では、図２に示すように、ＬＥＤ光源６の外れ等の非接続時（無負荷時）には、モード設定機能により点灯回路部２の動作モードが、通常モードから、出力電圧Ｖを減少させる待機モード（図中にＡで示す）、或いは出力を停止させる停止モード（図中にＢで示す）に設定されるので、図２にＣで示す従来例の場合に比べて出力電圧Ｖが低くなり、これにより、ＬＥＤ光源６を再び接続した際に過大な電流が流れてしまうことを防止することができるという利点がある。また、このように出力電圧Ｖを低くすることによって、当然ながらＬＥＤ光源６が接続される点灯回路部２の端子間の電位も低くなり、これにより電撃なども防止することができる。

一方、保護回路部４の構成は、上記実施形態１のインダクタンス素子Ｌ１とダイオードＤ１から構成されるものに限られるものではなく、少なくとも点灯回路部２からＬＥＤ光源６の出力径路上にインダクタンス素子が１つ配置されているものであれば、出力電圧Ｖの急激な変化を抑制することができ、たとえば、図３（ａ）に示すように、ダイオードＤ１の代わりにキャパシタンス素子Ｃ１によって閉回路を構成することとしてもよい。ここで、キャパシタンス素子Ｃ１は、静電容量がキャパシタンス素子Ｃ０よりも非常に小さいものを用いている。この構成によれば、インダクタンス素子Ｌ１とキャパシタンス素子Ｃ１とがＬＥＤ光源６に流れる特定周波数を越える電流を低減するノイズフィルタ（たとえば高周波電流を低減するローパスフィルタ）として作用するので、ＬＥＤ光源６を安定に点灯させることができる。

さらに、図３（ｂ）に示すように、インダクタンス素子Ｌ１とキャパシタンス素子Ｃ１とからなる構成に、キャパシタンス素子Ｃ１と並列的にレジスタンス素子として抵抗Ｒ３を設けることができる。この場合、ＬＥＤ光源６が外れた際（つまりは、動作モードが待機モード若しくは停止モードに設定される際）に、ＬＥＤ光源６の代わりに抵抗Ｒ３に電流が流れることによって、キャパシタンス素子Ｃ０に蓄積されている電荷が放出されやすくなり、電荷の蓄積による出力電圧Ｖの上昇を抑制することができるようになる。

また、ダイオードＤ１の代わりにキャパシタンス素子Ｃ１を設けるのではなく、図３（ｃ）に示すように、ダイオードＤ１とキャパシタンス素子Ｃ１とを並列的に設けることができる。この場合、インダクタンス素子Ｌ１に生じる振動電流によってキャパシタンス素子Ｃ１に逆電圧が印加されることを、整流素子であるダイオードＤ１により防止することができる。この構成は、特にキャパシタンス素子Ｃ１として有極のコンデンサ等を用いている場合に有効であり、このようなコンデンサの破壊を防止することができ、回路部品の保護を図ることができる。

或いは、インダクタンス素子Ｌ１とキャパシタンス素子Ｃ１とからなる図３（ａ）の構成に、図３（ｄ）に示すように、インダクタンス素子Ｌ２と、静電容量の大きい電解コンデンサ等のキャパシタンス素子Ｃ２とからなるローパスフィルタを設けることができる。この場合、インダクタンス素子Ｌ１及びキャパシタンス素子Ｃ１と合わせて、高周波電流を低減する２次のローパスフィルタを構成することができ、これにより、ＬＥＤ光源６に流れる高周波電流を低減して、ＬＥＤ光源６を安定に点灯することができるようになる。尚、上記構成は２次のローパスフィルタに限られるものではなく、さらに高次のものにしてもよいし、種々のフィルタを設けることとしてもよい。

以上述べた本実施形態の照明装置ＬＡは、たとえば、車内に設けられている車内用照明灯、前照灯、補助灯等の車載用照明器具、室内用照明器具、又は表示器具等の照明器具に、図４に示すような灯具Ｈとともに用いられるものである。

ここで、灯具Ｈは、車内の天井部ＣＢの下面に取着されるボディ７と、ボディ７に嵌合するカバー８と、レンズ体９とを備えている。ボディ７は、たとえば絶縁性の樹脂成形品であり、円形状の天板部７ａと、天板部７ａの外周縁から下方に延設された円筒部７ｂとを一体に備え、レンズ体９及びＬＥＤ光源６を着脱自在に収納している。このボディ７の天板部７ａには、照明装置ＬＡとＬＥＤ光源６とを電気的に接続するため電力供給線Ｗをボディ７に挿入するための電線接続孔（図示せず）が形成されている。カバー８は、たとえば絶縁性の樹脂成形品であり、円形状の底板部８ａと、底板部８ａの外周縁から上方に延設された円筒部８ｂとを一体に備え、底板部８ａにはＬＥＤ光源６からの光を下方へ出射するための円形状の開口部８ｃが形成されている。レンズ体９は、たとえば絶縁性の樹脂成形品であり、円形状の底板部９ａと、底板部９ａの外周縁から上方に延設された円筒部９ｂとを一体に備え、底板部９ａにはＬＥＤ光源６の複数のＬＥＤ６ａ…とそれぞれ対応する部位に、投光レンズ９ｃ…が設けられている。

以上により構成された灯具Ｈは次のようにして天井部ＣＢに取り付けられている。すなわち、灯具Ｈは、図４に示すように天井部ＣＢの孔部ＣＨにボディ７の電線接続孔を臨ませた状態でボディ７を天井部ＣＢの下面に取着した後に、ＬＥＤ光源６、レンズ体９をボディ７に収納するとともに、カバー８をボディ７に嵌合することで天井部ＣＢの下面に取り付けられている。そして、このようにして取り付けられた灯具Ｈに収納されたＬＥＤ光源６と、天井部ＣＢの上面に設置されたＬＥＤ駆動装置１とを電力供給線Ｗにより電気的に接続することで、上記のような照明器具が構成されている。

（実施形態２）
本実施形態のＬＥＤ駆動装置１０は、図５に示すように、特に点灯回路部２０の構成に特徴があり、その他の構成は上記実施形態１と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のＬＥＤ駆動装置１０は、図５に示すように、直流電源ＶＥから入力される電圧（電源電圧）を所定の直流電圧に変換して出力する点灯回路部２０と、直流電源ＶＥと点灯回路部２０との間に配置されてＬＥＤ駆動装置１０への電力供給をオン・オフする電源スイッチＳ１と、点灯回路部２０からＬＥＤ光源６への出力経路上に配置されるインダクタンス素子Ｌ１を有し出力電圧Ｖの急激な変化を抑制する保護回路部４と、ＬＥＤ光源６に印加される電圧（出力電圧Ｖ）を検出する電圧検出回路部５と、ＬＥＤ光源６に流れる電流Ｉを検出する電流検出用抵抗Ｒ０とを備えている。尚、直流電源ＶＥの低電圧側はグラウンドＧＮＤに接地されている。

点灯回路部２０は、１次巻線Ｎ１の一端が直流電源ＶＥの高電圧側に接続されるとともに、２次巻線Ｎ２の一端が直流電源ＶＥの低電圧側に他端がダイオードＤ０のアノードに接続されたフライバックトランスＴと、１次巻線Ｎ１の他端と直流電源ＶＥとの間に接続されるＦＥＴ、トランジスタ等のパワー素子であるスイッチング素子Ｓ０と、ダイオードＤ０のカソードと直流電源ＶＥの低電圧側との間に接続されるキャパシタンス素子Ｃ０と、点灯回路部２０の出力電圧Ｖを制御する駆動制御部３０とから構成された昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータである。このようなフライバックトランスＴを用いたＤＣ／ＤＣコンバータは、フライバックトランスの構成を換えるだけで、昇圧、又は降圧、或いはその両方を行えるようになり、たとえば、入力電圧の値に関係無く、出力電圧を入力電圧以上及び以下に設定することが可能である。

ここで、点灯回路部２０の回路動作について説明する（尚、電源スイッチＳ１についてはオンであるとして説明を省略する）と、スイッチング素子Ｓ０がオンの期間では、直流電源ＶＥ＞フライバックトランスＴの１次巻線Ｎ１＞スイッチング素子Ｓ０＞グラウンドＧＮＤからなる閉回路が形成されて、１次巻線Ｎ１に電流が流れることによって、フライバックトランスＴのコアが磁化される。そして、スイッチング素子Ｓ０がオフの期間では、当然ながら１次巻線Ｎ１側には電流が流れないため、磁化されたコアがその電磁エネルギーを２次巻線Ｎ２側から開放しようとして、フライバックトランスＴの２次巻線Ｎ２＞ダイオードＤ０＞キャパシタンス素子Ｃ０＞グラウンドＧＮＤからなる閉回路に電流が流れてキャパシタンス素子Ｃ０に電荷が蓄積されることになる。これによりキャパシタンス素子Ｃ０の両端電圧、つまりは出力電圧Ｖが直流電源ＶＥよりも昇圧され、出力電圧Ｖの大きさは、スイッチング素子Ｓ０のオン・オフ制御のデューティ比に依存することになる。

駆動制御部３０は、電源部３１と、増幅部３２と、主制御部３３と、ＰＷＭ制御部３４と、ドライバ部３５とから構成されている。ここで、駆動制御部３０は、たとえば接地された金属ケース等に収納されてシールドされている。

電源部３１は、電源スイッチＳ１がオンとなった際に、直流電源ＶＥの電力を駆動制御部３０に引き込んで、増幅部３２、主制御部３３、ＰＷＭ制御部３４、及びドライバ部３５のそれぞれに動作電源を供給するものである。

増幅部３２は、ＬＥＤ光源６に印加される電圧を検出する電圧検出手段である電圧検出回路部５の検出出力（出力電圧Ｖ）を増幅して増幅電圧信号を出力する第１のアンプ３２ａと、ＬＥＤ光源６に流れる電流を検出する電流検出手段である電流検出用抵抗Ｒ０の検出出力（電流Ｉ）を増幅して増幅電流信号を出力する第２のアンプ３２ｂとを備え、各信号を主制御部３３とＰＷＭ制御部３４にそれぞれ出力するものである。

主制御部３３は、点灯回路部２０の動作モードを設定するモード設定用信号を出力するモード設定部（図示せず）と、点灯回路部２０の動作モードに応じて種々の基準値信号を生成する基準値生成部（図示せず）とを有し、モード設定用信号と基準値信号とをＰＷＭ制御部３４に出力するものである。モード設定部は、増幅部３２の出力信号（第２のアンプ３２ｂの増幅電流信号）が所定の閾値以下になった際に、ＬＥＤ光源６が外れたと判断して、点灯回路部２０の動作モードを待機モード或いは停止モードに設定する機能と、待機モード中に増幅電流信号が所定の閾値以上となった際に、動作モードを通常モードに復帰させる機能と、電源スイッチＳ１がオフされた際に、動作モードをリセットして通常モードに設定する機能等を備えている。基準値生成部は、タイマー機能を備え、通常モードでは、電流Ｉの設定値に基づいて増幅電流信号の目標値となる電流基準値を生成し、待機モード或いは停止モードでは、出力電圧Ｖを徐々に下げるために、第１のアンプ３２ａの増幅電圧信号とタイマー機能によるカウントに応じて電圧基準値を生成する機能を有している。

ＰＷＭ制御部３４は、主制御部３３から出力される各基準値及びモード設定用信号と、増幅部３２から出力される各信号とに応じて、スイッチング素子Ｓ０をＰＷＭ制御により駆動するための制御信号をドライバ部３５に出力するものである。さらに詳しく説明すると、ＰＷＭ制御部３４は、主制御部３３のモード設定用信号が通常モードであるならば、主制御部３３から得た電流基準値と第２のアンプ３２ｂから得た増幅電流信号とを比較し、ＬＥＤ光源６に流れる電流Ｉが予め設定した設定値となるようにスイッチング素子Ｓ０を駆動させる制御信号をドライバ部３５に出力する。また、主制御部３３のモード設定用信号が待機モードや停止モードであるならば、主制御部３３から得た電圧基準値と第１のアンプ３２ａから得た増幅電圧信号とを比較し、点灯回路部２０の出力電圧Ｖが電圧基準値に対応する値となるようにスイッチング素子Ｓ０を駆動させる制御信号をドライバ部３５に出力するのである。そして、ドライバ部３５は、ＰＷＭ制御部３４からの制御信号に基づいてスイッチング素子Ｓ０をオン・オフ制御するものである。

つまり、駆動制御部３０は、電圧検出回路部５や電流検出用抵抗Ｒ０により点灯回路部２０の出力を監視しながらスイッチング素子Ｓ０のオン・オフ制御を行うものであり、スイッチング素子Ｓ０をオン・オフ制御する制御機能と、ＬＥＤ光源６の接続状態によって点灯回路部２０の動作モードを、通常モード、又は、非接続時（無負荷時）用の待機モード或いは停止モードに設定するモード設定機能とを備えているのである。

尚、本実施形態の点灯回路部、保護回路部、照明装置の動作については、上記実施形態１とほぼ同様であるので説明を省略する。

以上述べた本実施形態のＬＥＤ駆動装置１０によれば、上記実施形態１の効果に加えて、フライバックトランスＴを用いたＤＣ／ＤＣコンバータを備えているので、これにより、スイッチング損失及び高周波ノイズの増大を抑制することができ、また、回路が簡単になって部品点数を削減できるため、回路サイズが小さく低コストで構成することができる。また、ＰＷＭ制御により点灯回路部２０が制御されるので、点灯回路部２０から出力される直流電圧が安定し、これにより、ＬＥＤ光源６を安定して点灯させることができる。

ところで、本実施形態及び上記実施形態１において、ＬＥＤ光源６は、複数のＬＥＤ６ａ…を直列接続して構成されたものに限られるものではなく、図６に示すように、互いに順方向に並列接続された一対のＬＥＤ６ａ，６ａからなるＬＥＤ群６ｂを複数直列接続することで構成してもよく、このようなＬＥＤ光源６の構成は、状況に応じて好適なものを使用することができるのは勿論である。

本発明の実施形態１の照明装置の回路図である。 同上の出力電圧Ｖの時間変化を示すグラフである。 （ａ）は、同上の保護回路部の一例を示す回路図であり、（ｂ）は、さらに他の例を示す回路図であり、（ｃ）は、さらに他の例を示す回路図であり、（ｄ）は、さらに他の例を示す回路図である。 同上の照明装置を備えた照明器具の一例を示す概略断面図である。 本発明の実施形態２の照明装置の回路図である。 同上に用いるＬＥＤ光源の一例を示す回路図である。 従来の照明装置の回路図である。 同上の出力電圧Ｖの時間変化を示すグラフである。

符号の説明

１ ＬＥＤ駆動装置
２ 点灯回路部
４ 保護回路部
５ 電圧検出回路部
６ ＬＥＤ光源
６ａ ＬＥＤ
Ｒ０ 電流検出用抵抗
Ｌ１ インダクタンス素子
ＶＥ 直流電源

Claims (9)

1. 電源電圧を所定の直流電圧に変換してＬＥＤ光源に出力するコンバータを備えた点灯回路部と、少なくとも点灯回路部からＬＥＤ光源への出力経路上に配置されたインダクタンス素子を有する保護回路部とを具備していることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
2. 保護回路部は、少なくとも前記インダクタンス素子とともに特定周波数を越える電流を低減するノイズフィルタを構成するキャパシタンス素子を備えていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
3. 保護回路部は、キャパシタンス素子に並列接続され、ＬＥＤ光源が外れた際に点灯回路部の出力を放出するレジスタンス素子を備えていることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置。
4. 保護回路部は、キャパシタンス素子に並列接続され、インダクタンス素子に生じる振動電流により、キャパシタンス素子に逆電圧が印加されることを防止する整流素子を備えていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のＬＥＤ駆動装置。
5. 保護回路部は、特定周波数を越える電流を低減するノイズフィルタを複数備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置。
6. コンバータは、フライバックトランスを用いたＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置。
7. ＬＥＤ光源の接続状態を検知する検知手段を有し、点灯回路部は、該検知手段によりＬＥＤ光源の非接続を検知した際に、コンバータの動作モードを、コンバータの出力電圧を所定値まで減少させる待機モード、若しくは、コンバータの動作を停止させる停止モードに設定するモード設定機能を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置。
8. ＬＥＤ光源に流れる電流を検出する電流検出手段と、ＬＥＤ光源に印加される電圧を検出する電圧検出手段とを有し、点灯回路部は、これら検出手段の検出結果に基づいてコンバータをＰＷＭ制御する制御手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置を備えていることを特徴とする照明装置。

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