ＬＥＤ点灯用電源装置
【課題】従来、車両用灯具の光源として、電源電圧よりも高くなる数のＬＥＤの点灯が必要とされるときには、ＬＥＤを直・並列接続などを行い点灯させ、電源電圧との整合を図るものであったので、消費電力が増加し、配線も煩雑化する問題があった。
【解決手段】本発明により、デュアル出力タイプＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣ２を使用し、一方の出力で昇圧回路３を構成し、他方の出力で極性反転昇圧回路４を構成し、昇圧回路の正極と極性反転昇圧回路の負極との間に、両極間の電圧に見合う数のＬＥＤ８を直列接続して点灯させるＬＥＤ点灯用電源装置１であり、昇圧回路の側には電流検出回路４と電圧検出回路５と、電圧検出回路の側にＬＥＤを含む負荷の断線が検出されたときには電源を遮断するシャットダウン回路７が設けられているＬＥＤ点灯用電源装置とすることで課題を解決する。
【解決手段】本発明により、デュアル出力タイプＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣ２を使用し、一方の出力で昇圧回路３を構成し、他方の出力で極性反転昇圧回路４を構成し、昇圧回路の正極と極性反転昇圧回路の負極との間に、両極間の電圧に見合う数のＬＥＤ８を直列接続して点灯させるＬＥＤ点灯用電源装置１であり、昇圧回路の側には電流検出回路４と電圧検出回路５と、電圧検出回路の側にＬＥＤを含む負荷の断線が検出されたときには電源を遮断するシャットダウン回路７が設けられているＬＥＤ点灯用電源装置とすることで課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤを点灯するための電源装置に関するものであり、例えば、車両用のテール／ストップランプのように発光面積が大きく、全面を均一に光輝させるためには多数のＬＥＤが必要とされ、全てのＬＥＤを直列の一回路として接続したときには、車両の電源電圧を超える場合などに用いられる電源装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、複数個が直列に接続されたＬＥＤ８０を、それよりも低い出力電圧の電池などで点灯させるときの電源回路９０としては、図２に示すように制御回路９１により制御される昇圧回路９２とチャージポンプ型の反転電圧発生回路９３とを駆動し、昇圧回路９２の正極側と反転電圧発生回路９３の負極側との間に規定電圧が得られるようにし、この間で所望の数のＬＥＤ８０の点灯を行うものがあった。
【０００３】
この場合、電圧が上昇しすぎないように、前記昇圧回路９２の出力には抵抗器９４、９５で分割された電圧が制御回路９１にフィードバックされ、出力電圧の制御が行われている。また、前記ＬＥＤ８０とは直列に図３に回路図として示すような定電流部９６が挿入され、前記ＬＥＤ８０が安定した明るさで発光するように制御されている。
【特許文献１】特開２００５−１３６１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の電源装置では、負側の電源は構成の単純化のためチャージポンプ型などが一般的に採用されているため、例えば、車両のヘッドライト用など高電力、高出力のＬＥＤに対しては対応することが困難であり、例えば、定電流部９６に使用されているＦＥＴ９６ａ、抵抗器９６ｂには数百ｍＡ〜数Ａが流れるものとなり、大型化、或いは、発熱などの問題を生じるものとなる。
【０００５】
よって、従来の構成の電源装置を用いて車両のヘッドライト用など大電力用のＬＥＤを駆動するときには、例えば、中型で複数の電源装置を用意しておき、これら複数の電源装置のそれぞれにＬＥＤを分担させて受け持たせ、総合として必要数のＬＥＤの点灯を行うなどの手段が必要となり、配線の煩雑化、メンテナンスの煩雑化などの問題を生じると共に、コストアップの問題も避けられないものとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した従来の電源装置に生じる問題を解決するための具体的手段として、デュアル出力タイプＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣを使用し、前記デュアル出力タイプＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣの一方の出力で昇圧回路を構成し、他方の出力で極性反転昇圧回路を構成し、前記昇圧回路の正極と前記極性反転昇圧回路の負極との間に、両極間の電圧に見合う数のＬＥＤを直列接続して点灯させるＬＥＤ点灯用電源装置であり、前記昇圧回路の側には電流検出回路と電圧検出回路とが設けられていて、前記電流検出回路と前記電圧検出回路とで前記極性反転昇圧回路の電圧と電流との制御が行われており、且つ、前記電流検出回路の側に前記ＬＥＤを含む負荷の短絡が検出されたとき、及び、前記電圧検出回路の側に前記ＬＥＤを含む負荷の断線が検出されたときには、このＬＥＤ点灯用電源装置に印加されている電源を遮断するシャットダウン回路が設けられていることを特徴とするＬＥＤ点灯用電源装置を提供することで課題を解決するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、デュアル出力タイプＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣを使用して、正の昇圧側も、負の昇圧側もＤＣ−ＤＣコンバータで行い、正の昇圧側の正極と、負の昇圧側の負極との間にＬＥＤを接続した構成としたことで、電源電圧よりも高い点灯電圧に対しても必要充分な電圧と電力との供給を可能とし、小型化、コストダウンを共に可能とする優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に符号１で示すものは本発明に係るＬＥＤ点灯用電源装置であり、このＬＥＤ点灯用電源装置１は、デュアル出力タイプＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣ２（以下、デュアル出力コンバータＩＣ２と略称する。例えば、ＴＩ社製ＴＬ１４５１Ａ）を利用し、定電流制御部と定電圧制御部を形成した一対の出力として、ＬＥＤ８に配線することにより、従来よりもシンプルな制御回路及び保護回路を形成し、且つ、部品の電圧定格を不要に高めることなく、車両などの電源電圧以上の数が直列に接続されたＬＥＤ８の点灯、制御を可能とするものである。
【０００９】
ここで、前記デュアル出力コンバータＩＣ２について簡単に説明を行うと、このデュアル出力コンバータＩＣ２は、２チャンネル分の出力と、その制御機能を内蔵し、それぞれの出力は独立してフィードバックされ、それぞれ個別に負帰還のかかった内蔵の誤差増幅器およびコンパレータなどでＰＷＭ制御され、その結果、出力も独立して安定するように動作する。
【００１０】
前記デュアル出力コンバータＩＣ２の一方のチャンネル２ａで制御されるコイル３ａ、ＦＥＴ３ｂ、ダイオード３ｃ、コンデンサ３ｄで構成される昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ３は従来のものと同じ動作原理のＤＣ−ＤＣコンバータを構成している。
【００１１】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力は、電流検出回路４の電流検出抵抗４ａにより検出され、デュアル出力コンバータＩＣ２の帰還端子２ｃに帰還が従来と同様に行われて、その両端の電圧降下が一定となるように、ＬＥＤ８の順方向電流が定電流になるように制御されている。また、前記電流検出抵抗４ａは従来と同様に、出力短絡検出にも使用される。
【００１２】
また、電圧検出器５は抵抗器５ａと抵抗器５ｂとで電圧を適宜な比率で分割し、前記デュアル出力コンバータＩＣ２の帰還端子２ｄに帰還が行われて出力電圧を制御すると同時に、例えば、出力がオープンとなったときに、出力電圧が急上昇しないように保護信号を出力する。
【００１３】
そして、前記電流検出回路４から出力短絡信号が出力されたとき、或いは、電圧検出回路から出力オープン信号が出力されたときには、シャットダウン回路７のＦＥＴ７ａにより、このＬＥＤ点灯用電源装置１に印加されている電源がシャットダウンされるものとなり、保護される。
【００１４】
前記デュアル出力コンバータＩＣ２の他方のチャンネル２ｂには、このチャンネル２ｂにより制御されるＦＥＴ６ａ、コイル６ｂ、ダイオード６ｃ、コンデンサ６ｄは、極性反転型ＤＣ−ＤＣコンバータ６を構成する。前記ＦＥＴ６ａがオンしているとき、電流はダイオード６ｃが逆バイアスであることから、コイル６ｂを通じてＧＮＤに流れ、この時コイル６ｂにエネルギーが蓄えられる。
【００１５】
つぎに、ＦＥＴ６ａがオフしたとき、コイル６ｂは電流を維持しようと、そのエネルギー分の逆起電力が発生してダイオード６ｃが導通し、コンデンサ６ｄが充電される。このときコンデンサ６ｄに充電される極性は、流れる電流の向きからＧＮＤ側がプラス、ダイオード６ｃのアノード側がマイナスになるので、ダイオード６ｃのアノード側を直流出力として取り出せば、電源電圧に対して極性が反転したＤＣ−ＤＣコンバータとなる。
【００１６】
そして、負荷であるＬＥＤ８の接続方法は、ＬＥＤ８のアノード側を前記ＤＣ−ＤＣコンバータ３の正極側出力に接続し、カソード側をマイナス電位にバイアスされた極性反転型ＤＣ−ＤＣコンバータ６の負極側出力に接続すれば、電位差としては前記ＤＣ−ＤＣコンバータ３の略２倍の電位を有する高電圧に接続できるものとなる。尚、この場合、前記ＬＥＤ８に印加されている順方向電流は、図１からも明確なようにＤＣ−ＤＣコンバータ３側の電圧を調整することで一定化されている。
【００１７】
本発明により、以上に説明したように構成したことで、従来のものと比較して電流検出及びショート保護部は１箇所に設けるのみで良く部品点数は半減する。これは、ＬＥＤ８の使用数の全てが直列に接続されているからである。また、本発明の回路ではＧＮＤを基準にしてプラス側とマイナス側の電圧が案分されているので、ＦＥＴ（３ｂ、６ａ）、ダイオード（３ｃ、６ｃ）、コンデンサ（３ｄ、６ｄ）などにも、従来例のＤＣ−ＤＣコンバータと比べて特に高圧が印加されることがなく、定格も高いものを必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るＬＥＤ点灯用電源装置の実施例を示す回路図である。
【図２】従来例を示す回路図である。
【図３】従来例の要部を示す回路図である。
【符号の説明】
【００１９】
１…ＬＥＤ点灯用電源装置
２…デュアル出力タイプＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣ
２ａ…一方の出力端子
２ｂ…他方の出力端子
２ｃ…帰還端子
２ｄ…帰還端子
３…ＤＣ−ＤＣコンバータ
３ａ…コイル
３ｂ…ＦＥＴ
３ｃ…ダイオード
３ｄ…コンデンサ
４…電流検出回路
４ａ…電流検出抵抗
５…電圧検出回路
５ａ、５ｂ…抵抗器
６…極性反転型ＤＣ−ＤＣコンバータ
６ａ…ＦＥＴ
６ｂ…コイル
６ｃ…ダイオード
６ｄ…コンデンサ
７…シャットダウン回路
７ａ…ＦＥＴ
７ｂ…ＮＡＮＤゲート
８…ＬＥＤ
９…電源
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤを点灯するための電源装置に関するものであり、例えば、車両用のテール／ストップランプのように発光面積が大きく、全面を均一に光輝させるためには多数のＬＥＤが必要とされ、全てのＬＥＤを直列の一回路として接続したときには、車両の電源電圧を超える場合などに用いられる電源装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、複数個が直列に接続されたＬＥＤ８０を、それよりも低い出力電圧の電池などで点灯させるときの電源回路９０としては、図２に示すように制御回路９１により制御される昇圧回路９２とチャージポンプ型の反転電圧発生回路９３とを駆動し、昇圧回路９２の正極側と反転電圧発生回路９３の負極側との間に規定電圧が得られるようにし、この間で所望の数のＬＥＤ８０の点灯を行うものがあった。
【０００３】
この場合、電圧が上昇しすぎないように、前記昇圧回路９２の出力には抵抗器９４、９５で分割された電圧が制御回路９１にフィードバックされ、出力電圧の制御が行われている。また、前記ＬＥＤ８０とは直列に図３に回路図として示すような定電流部９６が挿入され、前記ＬＥＤ８０が安定した明るさで発光するように制御されている。
【特許文献１】特開２００５−１３６１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の電源装置では、負側の電源は構成の単純化のためチャージポンプ型などが一般的に採用されているため、例えば、車両のヘッドライト用など高電力、高出力のＬＥＤに対しては対応することが困難であり、例えば、定電流部９６に使用されているＦＥＴ９６ａ、抵抗器９６ｂには数百ｍＡ〜数Ａが流れるものとなり、大型化、或いは、発熱などの問題を生じるものとなる。
【０００５】
よって、従来の構成の電源装置を用いて車両のヘッドライト用など大電力用のＬＥＤを駆動するときには、例えば、中型で複数の電源装置を用意しておき、これら複数の電源装置のそれぞれにＬＥＤを分担させて受け持たせ、総合として必要数のＬＥＤの点灯を行うなどの手段が必要となり、配線の煩雑化、メンテナンスの煩雑化などの問題を生じると共に、コストアップの問題も避けられないものとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した従来の電源装置に生じる問題を解決するための具体的手段として、デュアル出力タイプＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣを使用し、前記デュアル出力タイプＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣの一方の出力で昇圧回路を構成し、他方の出力で極性反転昇圧回路を構成し、前記昇圧回路の正極と前記極性反転昇圧回路の負極との間に、両極間の電圧に見合う数のＬＥＤを直列接続して点灯させるＬＥＤ点灯用電源装置であり、前記昇圧回路の側には電流検出回路と電圧検出回路とが設けられていて、前記電流検出回路と前記電圧検出回路とで前記極性反転昇圧回路の電圧と電流との制御が行われており、且つ、前記電流検出回路の側に前記ＬＥＤを含む負荷の短絡が検出されたとき、及び、前記電圧検出回路の側に前記ＬＥＤを含む負荷の断線が検出されたときには、このＬＥＤ点灯用電源装置に印加されている電源を遮断するシャットダウン回路が設けられていることを特徴とするＬＥＤ点灯用電源装置を提供することで課題を解決するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、デュアル出力タイプＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣを使用して、正の昇圧側も、負の昇圧側もＤＣ−ＤＣコンバータで行い、正の昇圧側の正極と、負の昇圧側の負極との間にＬＥＤを接続した構成としたことで、電源電圧よりも高い点灯電圧に対しても必要充分な電圧と電力との供給を可能とし、小型化、コストダウンを共に可能とする優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に符号１で示すものは本発明に係るＬＥＤ点灯用電源装置であり、このＬＥＤ点灯用電源装置１は、デュアル出力タイプＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣ２（以下、デュアル出力コンバータＩＣ２と略称する。例えば、ＴＩ社製ＴＬ１４５１Ａ）を利用し、定電流制御部と定電圧制御部を形成した一対の出力として、ＬＥＤ８に配線することにより、従来よりもシンプルな制御回路及び保護回路を形成し、且つ、部品の電圧定格を不要に高めることなく、車両などの電源電圧以上の数が直列に接続されたＬＥＤ８の点灯、制御を可能とするものである。
【０００９】
ここで、前記デュアル出力コンバータＩＣ２について簡単に説明を行うと、このデュアル出力コンバータＩＣ２は、２チャンネル分の出力と、その制御機能を内蔵し、それぞれの出力は独立してフィードバックされ、それぞれ個別に負帰還のかかった内蔵の誤差増幅器およびコンパレータなどでＰＷＭ制御され、その結果、出力も独立して安定するように動作する。
【００１０】
前記デュアル出力コンバータＩＣ２の一方のチャンネル２ａで制御されるコイル３ａ、ＦＥＴ３ｂ、ダイオード３ｃ、コンデンサ３ｄで構成される昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ３は従来のものと同じ動作原理のＤＣ−ＤＣコンバータを構成している。
【００１１】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力は、電流検出回路４の電流検出抵抗４ａにより検出され、デュアル出力コンバータＩＣ２の帰還端子２ｃに帰還が従来と同様に行われて、その両端の電圧降下が一定となるように、ＬＥＤ８の順方向電流が定電流になるように制御されている。また、前記電流検出抵抗４ａは従来と同様に、出力短絡検出にも使用される。
【００１２】
また、電圧検出器５は抵抗器５ａと抵抗器５ｂとで電圧を適宜な比率で分割し、前記デュアル出力コンバータＩＣ２の帰還端子２ｄに帰還が行われて出力電圧を制御すると同時に、例えば、出力がオープンとなったときに、出力電圧が急上昇しないように保護信号を出力する。
【００１３】
そして、前記電流検出回路４から出力短絡信号が出力されたとき、或いは、電圧検出回路から出力オープン信号が出力されたときには、シャットダウン回路７のＦＥＴ７ａにより、このＬＥＤ点灯用電源装置１に印加されている電源がシャットダウンされるものとなり、保護される。
【００１４】
前記デュアル出力コンバータＩＣ２の他方のチャンネル２ｂには、このチャンネル２ｂにより制御されるＦＥＴ６ａ、コイル６ｂ、ダイオード６ｃ、コンデンサ６ｄは、極性反転型ＤＣ−ＤＣコンバータ６を構成する。前記ＦＥＴ６ａがオンしているとき、電流はダイオード６ｃが逆バイアスであることから、コイル６ｂを通じてＧＮＤに流れ、この時コイル６ｂにエネルギーが蓄えられる。
【００１５】
つぎに、ＦＥＴ６ａがオフしたとき、コイル６ｂは電流を維持しようと、そのエネルギー分の逆起電力が発生してダイオード６ｃが導通し、コンデンサ６ｄが充電される。このときコンデンサ６ｄに充電される極性は、流れる電流の向きからＧＮＤ側がプラス、ダイオード６ｃのアノード側がマイナスになるので、ダイオード６ｃのアノード側を直流出力として取り出せば、電源電圧に対して極性が反転したＤＣ−ＤＣコンバータとなる。
【００１６】
そして、負荷であるＬＥＤ８の接続方法は、ＬＥＤ８のアノード側を前記ＤＣ−ＤＣコンバータ３の正極側出力に接続し、カソード側をマイナス電位にバイアスされた極性反転型ＤＣ−ＤＣコンバータ６の負極側出力に接続すれば、電位差としては前記ＤＣ−ＤＣコンバータ３の略２倍の電位を有する高電圧に接続できるものとなる。尚、この場合、前記ＬＥＤ８に印加されている順方向電流は、図１からも明確なようにＤＣ−ＤＣコンバータ３側の電圧を調整することで一定化されている。
【００１７】
本発明により、以上に説明したように構成したことで、従来のものと比較して電流検出及びショート保護部は１箇所に設けるのみで良く部品点数は半減する。これは、ＬＥＤ８の使用数の全てが直列に接続されているからである。また、本発明の回路ではＧＮＤを基準にしてプラス側とマイナス側の電圧が案分されているので、ＦＥＴ（３ｂ、６ａ）、ダイオード（３ｃ、６ｃ）、コンデンサ（３ｄ、６ｄ）などにも、従来例のＤＣ−ＤＣコンバータと比べて特に高圧が印加されることがなく、定格も高いものを必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るＬＥＤ点灯用電源装置の実施例を示す回路図である。
【図２】従来例を示す回路図である。
【図３】従来例の要部を示す回路図である。
【符号の説明】
【００１９】
１…ＬＥＤ点灯用電源装置
２…デュアル出力タイプＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣ
２ａ…一方の出力端子
２ｂ…他方の出力端子
２ｃ…帰還端子
２ｄ…帰還端子
３…ＤＣ−ＤＣコンバータ
３ａ…コイル
３ｂ…ＦＥＴ
３ｃ…ダイオード
３ｄ…コンデンサ
４…電流検出回路
４ａ…電流検出抵抗
５…電圧検出回路
５ａ、５ｂ…抵抗器
６…極性反転型ＤＣ−ＤＣコンバータ
６ａ…ＦＥＴ
６ｂ…コイル
６ｃ…ダイオード
６ｄ…コンデンサ
７…シャットダウン回路
７ａ…ＦＥＴ
７ｂ…ＮＡＮＤゲート
８…ＬＥＤ
９…電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デュアル出力タイプＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣを使用し、前記デュアル出力タイプＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣの一方の出力で昇圧回路を構成し、他方の出力で極性反転昇圧回路を構成し、前記昇圧回路の正極と前記極性反転昇圧回路の負極との間に、両極間の電圧に見合う数のＬＥＤを直列接続して点灯させるＬＥＤ点灯用電源装置であり、前記昇圧回路の側には電流検出回路と電圧検出回路とが設けられていて、前記電流検出回路と前記電圧検出回路とで前記極性反転昇圧回路の電圧と電流との制御が行われており、且つ、前記電流検出回路の側に前記ＬＥＤを含む負荷の短絡が検出されたとき、及び、前記電圧検出回路の側に前記ＬＥＤを含む負荷の断線が検出されたときには、このＬＥＤ点灯用電源装置に印加されている電源を遮断するシャットダウン回路が設けられていることを特徴とするＬＥＤ点灯用電源装置。
【請求項１】
デュアル出力タイプＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣを使用し、前記デュアル出力タイプＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣの一方の出力で昇圧回路を構成し、他方の出力で極性反転昇圧回路を構成し、前記昇圧回路の正極と前記極性反転昇圧回路の負極との間に、両極間の電圧に見合う数のＬＥＤを直列接続して点灯させるＬＥＤ点灯用電源装置であり、前記昇圧回路の側には電流検出回路と電圧検出回路とが設けられていて、前記電流検出回路と前記電圧検出回路とで前記極性反転昇圧回路の電圧と電流との制御が行われており、且つ、前記電流検出回路の側に前記ＬＥＤを含む負荷の短絡が検出されたとき、及び、前記電圧検出回路の側に前記ＬＥＤを含む負荷の断線が検出されたときには、このＬＥＤ点灯用電源装置に印加されている電源を遮断するシャットダウン回路が設けられていることを特徴とするＬＥＤ点灯用電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−３１８８８１（Ｐ２００７−３１８８８１Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４４４１１（Ｐ２００６−１４４４１１）
【出願日】平成１８年５月２４日（２００６．５．２４）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２４日（２００６．５．２４）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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