JP2010015883A - 点灯回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 点灯制御信号によりオン／オフを頻繁に行っても、点灯制御信号による指令どおりに発光素子が点灯／消灯し、誤動作の発生を抑制する。
【解決手段】 この点灯回路は、ＬＥＤ群１０１に駆動電流を供給する昇圧回路７と、昇圧回路７の出力端子に接続された出力スイッチ回路５とを有する。昇圧回路７は、電源電圧Ｖｉｎを昇圧して出力電圧Ｖｏとし点灯制御信号に応じた出力電流をＬＥＤ群１０１に導通させる。出力スイッチ回路５は、ＬＥＤ群１０１に対して並列に接続され、点灯制御信号に同期してＬＥＤ群１０１の消灯期間における昇圧回路７からの出力電流を強制減衰させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、点灯回路に関するものである。

近年、液晶ディスプレイのバックライトなどの光源として、複数の白色発光ダイオード（ＬＥＤ）が利用されつつある。

そのような、複数の白色ＬＥＤを点灯させる点灯回路では、例えば、直流電源の電圧がＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧され、昇圧後の直流電圧が、駆動電圧として、直列に接続された複数の白色ＬＥＤに印加される（例えば特許文献１参照）。これにより、直列に接続された複数の白色ＬＥＤに駆動電流が導通し、複数の白色ＬＥＤが発光する。

特開２００８−１０８５６４号公報

このようなＬＥＤの点灯／消灯を外部からの点灯制御信号により行う場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ内のスイッチング素子をオン／オフさせる制御回路に対して点灯制御信号を供給し、その点灯制御信号によりそのスイッチング素子のオン／オフ動作の実行／停止を指示してＬＥＤへの駆動電圧を制御することで、ＬＥＤの点灯および消灯を行うことが考えられる。

直流電源電圧を昇圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータには、出力電圧を平滑する平滑コンデンサが使用されている。このため、その平滑コンデンサ（特許文献１では、コンデンサＣ２）は、ＬＥＤの直列回路に対して並列に接続される。また、非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータの場合、直流電源とＬＥＤの直列回路との間に直列にインダクタ（特許文献１では、インダクタＬ）が配置される。このため、ＬＥＤを点灯から消灯へ変化させる場合、上述の平滑コンデンサやインダクタに起因して、ＬＥＤを導通する駆動電流はただちに減衰せず、徐々に減衰していく。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御回路は、ＬＥＤの発光量の時間的変化を抑制するために、ＬＥＤの駆動電流に対して定電流制御を行っている。したがって、点灯制御信号で消灯後にＬＥＤを再点灯させる場合に、ＬＥＤへの印加電圧が十分低下していないと、ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて点灯スタート時の電流制御が行えないため、点灯制御信号による指示どおりに再点灯が行えないことがある。つまり、点灯制御信号によりオン／オフを頻繁に行おうとすると、点灯制御信号による指令どおりにＬＥＤが点灯／消灯しないという誤動作が発生することがある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、点灯制御信号によりオン／オフを頻繁に行っても、点灯制御信号による指令どおりに発光素子が点灯／消灯し、誤動作の発生を抑制することができる点灯回路を得ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。

本発明に係る点灯回路は、電源電圧をＤＣ／ＤＣ変換して出力電圧とし点灯制御信号に応じた出力電流を１または複数の発光素子に導通させる駆動回路と、１または複数の発光素子に対して並列に接続され、点灯制御信号に同期して１または複数の発光素子の消灯期間における駆動回路からの出力電流を強制減衰させる強制減衰回路とを備える。

これにより、点灯制御信号で発光素子を発光から消灯へ変化させる場合、発光素子の駆動電流がただちに減衰するため、すぐに再点灯が可能となる。したがって、点灯制御信号によりオン／オフを頻繁に行っても、点灯制御信号による指令どおりに発光素子が点灯／消灯し、誤動作の発生を抑制することができる。

また、本発明に係る点灯回路は、上記の点灯回路に加え、次のようにしてもよい。この場合、点灯回路は、さらに、点灯制御信号に同期して１または複数の発光素子の消灯期間における駆動回路への電源供給を遮断する電源遮断手段を備える。

これにより、駆動回路が非絶縁型のものであっても、点灯制御信号により発光素子を消灯させる期間における駆動回路の出力電圧を電源電圧より低くすることができ、より確実に誤動作の発生を抑制することができる。

また、本発明に係る点灯回路は、上記の点灯回路に加え、次のようにしてもよい。この場合、点灯回路は、さらに、電源電圧が所定の値以下である期間、駆動回路への電源供給を電源遮断手段に遮断させる制御回路を備える。

これにより、電源電圧が低いことに起因する、駆動回路およびその他の内部回路における誤動作の発生を抑制することができる。

本発明によれば、点灯制御信号によりオン／オフを頻繁に行っても、点灯制御信号による指令どおりに発光素子が点灯／消灯し、誤動作の発生を抑制する点灯回路を得ることができる。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る点灯回路の構成を示す回路図である。

図１において、直流電源１は、ほぼ一定な直流電圧を出力電圧として発生し、当該電源１に接続された負荷に応じた電流を出力する装置である。直流電源１としては、電池、蓄電池、交流電源からの電圧および電流を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータなどが使用される。直流電源１は、この点灯回路内の各回路へ供給される電力を出力する。

また、電圧検知回路２は、直流電源１の出力電圧Ｖｉｎが所定の閾値より低くなった場合に、直流電源１から昇圧回路７への電力供給を遮断するための制御信号を出力する回路である。

この実施の形態１における電圧検知回路２では、ツェナーダイオードＺＤのアノードがグランドに接続され、そのカソードが抵抗Ｒ２１の一端に接続され、抵抗Ｒ２１の他端が直流電源１に接続されている。また、抵抗Ｒ２２と抵抗Ｒ２３との直列回路の一端が、直流電源１に接続され、その他端がグランドに接続されている。そして、直流電源１の出力電圧Ｖｉｎで動作するオペアンプＯＰが設けられ、抵抗Ｒ２４と抵抗Ｒ２５との直列回路の一端がツェナーダイオードＺＤのカソードに接続され、その他端がオペアンプＯＰの出力端子に接続されている。オペアンプＯＰの正側電源端子は直流電源１に接続され、オペアンプＯＰの負側電源端子はグランドに接続されている。また、オペアンプＯＰの負側入力端子は、抵抗Ｒ２２と抵抗Ｒ２３との接続点に接続され、オペアンプＯＰの正側入力端子は、抵抗Ｒ２４と抵抗Ｒ２５との接続点に接続されている。そして、このオペアンプＯＰの出力信号が、電圧検知回路２の出力信号Ｖ２となる。

したがって、この電圧検知回路２は、入力に対して、第１の閾値ＶｉｎＬと、第１の閾値より高い第２の閾値ＶｉｎＨとを有するヒステリシスコンパレータとして機能する。なお、電圧検知回路２は、ノイズなどによる電源電圧Ｖｉｎの多少の低下に対しては、昇圧回路７への電源供給を停止しないために、ヒステリシス特性を有する。直流電源１の出力電圧Ｖｉｎが第１の閾値ＶｉｎＬより低い場合には、電圧検知回路２の出力信号Ｖ２の電圧はハイレベルとなり、直流電源１の出力電圧Ｖｉｎが第２の閾値ＶｉｎＨより高い場合には、電圧検知回路２の出力信号Ｖ２の電圧はローレベルとなる。そして、直流電源１の出力電圧Ｖｉｎが、第１の閾値ＶｉｎＬより低い値から、第１の閾値ＶｉｎＬ以上でかつ第２の閾値ＶｉｎＨ以下の値になった場合には、電圧検知回路２の出力信号Ｖ２の電圧はハイレベルを継続し、直流電源１の出力電圧Ｖｉｎが、第２の閾値ＶｉｎＨより高い値から、第２の閾値ＶｉｎＨ以下でかつ第１の閾値ＶｉｎＬ以上の値になった場合には、電圧検知回路２の出力信号Ｖ２の電圧はローレベルを継続する。なお、ハイレベルは、電源電圧Ｖｉｎにほぼ等しい電圧値であり、ローレベルは、グランドレベルにほぼ等しい電圧値である。

より具体的には、以下のとおりとなる。オペアンプＯＰの出力電圧をＶｏｐとし、出力電圧Ｖｏｐがハイレベルからローレベルへ変化する直前の出力電圧および負側入力電圧をＶｏｐｍａｘおよびＶＴｈＨとし、出力電圧Ｖｏｐがローレベルからハイレベルへ変化する直前の出力電圧および負側入力電圧をＶｏｐｍｉｎおよびＶＴｈＬとし、ツェナーダイオードＺＤの降服電圧をＶｚとすると、電源電圧ＶｉｎがＶｚより高ければ、ＶＴｈＨおよびＶＴｈＬは、式（１），（２）で求められる。また、ヒステリシス幅ΔＶＴｈは、式（３）で求められる。

ＶＴｈＨ＝Ｖｚ＋（Ｖｏｐｍａｘ−Ｖｚ）×Ｒ２４／（Ｒ２４＋Ｒ２５） ・・・（１）
ＶＴｈＬ＝Ｖｚ＋（Ｖｏｐｍｉｎ−Ｖｚ）×Ｒ２４／（Ｒ２４＋Ｒ２５） ・・・（２）
ΔＶＴｈ＝ＶＴｈＨ−ＶＴｈＬ＝（Ｖｏｐｍａｘ−Ｖｏｐｍｉｎ）×Ｒ２４／（Ｒ２４＋Ｒ２５） ・・・（３）

オペアンプＯＰの負側入力電圧は、電源電圧Ｖｉｎに比例しているため、電圧検知回路２は、電源電圧Ｖｉｎに対してヒステリシス特性を有する。出力電圧Ｖｏｐがハイレベルからローレベルへ変化する直前の電源電圧ＶｉｎをＶｉｎＨ（つまり、上述の第２の閾値）とし、出力電圧Ｖｏｐがローレベルからハイレベルへ変化する直前の電源電圧ＶｉｎをＶｉｎＬ（つまり、上述の第１の閾値）とすると、ＶＴｈＨおよびＶＴｈＬとＶｉｎＨおよびＶｉｎＬとの関係は、式（４），（５）でそれぞれ表現される。

ＶｉｎＨ＝（Ｒ２２＋Ｒ２３）／Ｒ２３×ＶＴｈＨ ・・・（４）
ＶｉｎＬ＝（Ｒ２２＋Ｒ２３）／Ｒ２３×ＶＴｈＬ ・・・（５）

また、制御回路３は、入力スイッチ回路４および出力スイッチ回路５を制御する制御信号を出力する回路である。制御回路３は、点灯制御信号がＬＥＤ群１０１を点灯させる電圧レベル（この実施の形態ではハイレベル）である場合には、入力スイッチ回路４をオンするとともに出力スイッチ回路５をオフし、点灯制御信号がＬＥＤ群１０１を消灯させる電圧レベル（この実施の形態ではローレベル）である場合には、入力スイッチ回路４をオフするとともに出力スイッチ回路５をオンする。さらに、制御回路３は、電圧検知回路２により正常な電源電圧Ｖｉｎが検出されている場合には、入力スイッチ回路４をオンするとともに出力スイッチ回路５をオフし、電圧検知回路２により正常な電源電圧Ｖｉｎが検出されていない場合（つまり、電源電圧Ｖｉｎが閾値ＶｉｎＬより低い場合等）には、入力スイッチ回路４をオフするとともに出力スイッチ回路５をオンする。

制御回路３では、カソードが互いに接続されたダイオードＤ３１およびダイオードＤ３２により、論理和回路が形成されている。つまり、電圧検知回路２の出力信号Ｖ２および信号成形回路６の出力信号Ｖ６のうちの少なくとも一方がハイレベルである場合には、ダイオードＤ３１，Ｄ３２のカソードの電圧はハイレベルとなり、電圧検知回路２の出力信号Ｖ２および信号成形回路６の出力信号Ｖ６のいずれもローレベルである場合には、ダイオードＤ３１，Ｄ３２のカソードの電圧はローレベルとなる。さらに、制御回路３には、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３およびスイッチング素子としてのＮＰＮトランジスタＱ３１で構成される第１の反転回路と、抵抗Ｒ３４，Ｒ３５，Ｒ３６およびスイッチング素子としてのＮＰＮトランジスタＱ３２で構成される第２の反転回路とが縦列に接続されている。なお、トランジスタＱ３１，Ｑ３２、およびトランジスタＱ３１，Ｑ３２に接続される抵抗には、抵抗内蔵型のトランジスタ素子を使用するようにしてもよい。

第１の反転回路では、抵抗Ｒ３１の一端がダイオードＤ３１，Ｄ３２のカソードに接続され、抵抗Ｒ３１の他端がトランジスタＱ３１のベースに接続され、抵抗Ｒ３２の一端がトランジスタＱ３１のベースに接続され、抵抗Ｒ３２の他端がトランジスタＱ３１のエミッタに接続され、抵抗Ｒ３３の一端が直流電源１に接続され、抵抗Ｒ３３の他端がトランジスタＱ３１のコレクタに接続され、トランジスタＱ３１のエミッタがグランドに接続されている。

第２の反転回路では、抵抗Ｒ３４の一端がトランジスタＱ３１のコレクタに接続され、抵抗Ｒ３４の他端がトランジスタＱ３２のベースに接続され、抵抗Ｒ３５の一端がトランジスタＱ３２のベースに接続され、抵抗Ｒ３５の他端がトランジスタＱ３２のエミッタに接続され、抵抗Ｒ３６の一端が直流電源１に接続され、抵抗Ｒ３６の他端がトランジスタＱ３２のコレクタに接続され、トランジスタＱ３２のエミッタがグランドに接続されている。また、トランジスタＱ３２のコレクタ電圧が、制御回路３の出力電圧Ｖ３とされる。

したがって、ダイオードＤ３１，Ｄ３２のカソードの電圧がハイレベルである場合には、制御回路３の出力信号Ｖ３の電圧はハイレベルとなり、ダイオードＤ３１，Ｄ３２のカソードの電圧がローレベルである場合には、制御回路３の出力信号Ｖ３の電圧はローレベルとなる。ただし、電源電圧Ｖｉｎが、トランジスタＱ３２のエミッタ・ベース間電圧および抵抗Ｒ３３，Ｒ３４，Ｒ３５の抵抗値により決定される所定の閾値より低い場合には、トランジスタＱ３２がオフとなるため、制御回路３の出力信号Ｖ３の電圧は、電圧検知回路２の出力信号Ｖ２および信号成形回路６の出力信号Ｖ６のレベルに拘わらず、ハイレベルとなる。

より具体的には、次のとおりである。昇圧回路７に電源１を接続するためには入力スイッチ回路４のＦＥＴＱ４をオンさせる必要がある。その場合、制御回路３におけるトランジスタＱ３２がオンし、ＦＥＴＱ４のゲート電圧がローレベルとなる。トランジスタＱ３２をオンするためには、トランジスタＱ３２を飽和状態にさせる電圧Ｖｂ（通常、約０．６ボルト）をトランジスタＱ３２のエミッタ・ベース電圧に印加する必要がある。したがって、抵抗Ｒ３３，Ｒ３４，Ｒ３５の値は、式（６）を満たすように選択される。なお、式（６）におけるＶｉｎ０は、定常状態での電源電圧Ｖｉｎの目標値（通常は閾値ＶｉｎＨと同一）である。

Ｒ３５／（Ｒ３３＋Ｒ３４＋Ｒ３５）×Ｖｉｎ０＞Ｖｂ ・・・（６）

さらに、式（６）に加え、式（７）を満たすように抵抗Ｒ３３，Ｒ３４，Ｒ３５の値を選択することで、電源電圧Ｖｉｎが所定の閾値Ｖｓ（Ｖｓ＜Ｖｉｎ０）より低い期間において、昇圧回路４に電源１を接続しないようにすることができる。

Ｒ３５／（Ｒ３３＋Ｒ３４＋Ｒ３５）×Ｖｓ＜Ｖｂ ・・・（７）

また、入力スイッチ回路４は、直流電源１と昇圧回路７との間に設けられ、制御回路３からの制御信号に従って、オン／オフ動作して直流電源１から昇圧回路７への電力供給を実行したり遮断したりする回路である。入力スイッチ回路４は、電源遮断手段の一例である。

この実施の形態１では、入力スイッチ回路４は、スイッチング素子としてのＰチャネルＦＥＴＱ４を有し、そのゲートへ制御回路３の出力信号Ｖ３が供給される。このため、制御回路３の出力信号Ｖ３の電圧がハイレベルの場合には、ＦＥＴＱ４はオフし、制御回路３の出力信号Ｖ３の電圧がローレベルの場合には、ＦＥＴＱ４はオンする。

出力スイッチ回路５は、ＬＥＤ群１０１に対して並列に接続され、ＬＥＤ群１０１の消灯期間に、昇圧回路７からの出力電流および出力電圧を強制減衰させる回路である。出力スイッチ回路５は、強制減衰回路の一例である。

この実施の形態１では、出力スイッチ回路５は、スイッチング素子としてのＮチャネルＦＥＴＱ５を有し、そのゲートへ制御回路３の出力信号Ｖ３が供給される。このため、制御回路３の出力信号Ｖ３の電圧がハイレベルの場合には、ＦＥＴＱ５はオンし、制御回路３の出力信号Ｖ３の電圧がローレベルの場合には、ＦＥＴＱ５はオフする。ＦＥＴＱ５のドレインは、抵抗Ｒ５１を介して、昇圧回路７の出力端子とＬＥＤ群１０１との接続点に接続されている。ＦＥＴＱ５のソースは、グランドに接続されている。このため、ＦＥＴＱ５がオンすると、昇圧回路７からの出力電流が、抵抗Ｒ５１を介して強制的にグランドへ流される。

より具体的には、次のとおりである。ＦＥＴＱ５がオンする時点の昇圧回路７の出力電圧をＶｏｅとすると、ＦＥＴＱ５がオンする時点をｔ＝０とする昇圧回路７の出力電流および出力電圧Ｉｏ（ｔ），Ｖｏ（ｔ）は、昇圧回路７の平滑コンデンサＣおよび抵抗Ｒ５１から式（８），（９）で求められる。

Ｉｏ（ｔ）＝Ｖｏｅ／Ｒ５１×ｅｘｐ（−ｔ／（Ｒ５１×Ｃ）） ・・・（８）
Ｖｏ（ｔ）＝Ｖｏｅ×ｅｘｐ（−ｔ／（Ｒ５１×Ｃ）） ・・・（９）

したがって、抵抗Ｒ５１の値を十分小さくすることにより、平滑コンデンサＣに蓄積されている電荷を急速に放電させることができる。抵抗Ｒ５１の値は、ＬＥＤ群１０１の点灯・消灯の切替速度でも昇圧回路７が誤動作しないために要求される時定数を満たすように、昇圧回路７の平滑コンデンサＣの静電容量の値を考慮して決定すればよい。

信号成形回路６は、端子１１に印加された点灯制御信号のレベルをハイからローへまたはローからハイへ反転する反転回路である。なお、点灯制御信号の電圧値は、ＬＥＤ群１０１を点灯させる場合にはハイレベルとされ、ＬＥＤ群１０１を消灯させる場合にはローレベルとされる。

昇圧回路７は、電源電圧Ｖｉｎを昇圧して出力電圧とし点灯制御信号に応じた出力電流ＩｏをＬＥＤ群１０１に導通させる回路である。昇圧回路７は、駆動回路の一例である。昇圧回路７の出力端子にはＬＥＤ群１０１が接続される。ＬＥＤ群１０１は、複数（例えば１０〜２０個程度）のＬＥＤを直列接続、並列接続、もしくは直列接続の組を並列接続したものである。

この実施の形態１における昇圧回路７は、非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータであり、インダクタＬと、スイッチング素子としてのＮチャネルＦＥＴＱ７と、整流平滑回路としてのダイオードＤ７およびコンデンサＣ、ＦＥＴＱ７のスイッチング制御を行う制御回路７１とを有する。制御回路７１は、点灯制御信号を供給され、点灯制御信号がハイレベルである場合には、ＦＥＴＱ７のスイッチング制御を実行して昇圧動作を実行し、点灯制御信号がローレベルである場合には、ＦＥＴＱ７のスイッチング制御を停止して昇圧動作を停止する。

電流検出回路８は、例えばＬＥＤ群１０１に直列に接続された抵抗の両端電圧を検出し、その電圧を制御回路７１に入力し、制御回路７１は、ＬＥＤ群１０１に流れる電流の平均値が一定になるように定電流制御を行う。

次に、上記点灯回路の動作について説明する。図２は、実施の形態１における、電源電圧Ｖｉｎおよび点灯制御信号のレベルの状態に応じた各部状態について示す図である。

まず、点灯制御信号に従ってＬＥＤ群１０１を点灯／消灯する際の動作について説明する。

ここでは、電源電圧Ｖｉｎが上述の閾値ＶｉｎＬ以上である（つまり、正常である）ものとする。したがって、電圧検知回路２の出力信号Ｖ２の電圧はローレベルであるものとする。

点灯制御信号は、端子１１に印加される。ＬＥＤ群１０１を点灯させる場合には、点灯制御信号の電圧がハイレベルとされ、ＬＥＤ群１０１を消灯させる場合には、点灯制御信号の電圧がローレベルとされる。

点灯制御信号の電圧がハイレベルである場合、信号成形回路６の出力信号Ｖ６の電圧は、ローレベルとなる。電圧検知回路２の出力信号Ｖ２の電圧および信号成形回路６の出力信号Ｖ６の電圧がいずれもローレベルであるため、制御回路３のダイオードＤ３１，Ｄ３２のカソードの電圧レベルがローレベルとなり、制御回路３の出力信号Ｖ３のレベルは、ローレベルとなる。

したがって、入力スイッチ回路４のＦＥＴＱ４および出力スイッチ回路５のＦＥＴＱ５のゲート電圧はローレベルとなり、入力スイッチ回路４のＦＥＴＱ４はオンし、出力スイッチ回路５のＦＥＴＱ５はオフする。

このとき、入力スイッチ回路４を介して、直流電源１が昇圧回路７に電気的に接続された状態となり、昇圧回路７の入力電圧Ｖｓｗは、電源電圧Ｖｉｎにほぼ等しくなる。さらに、昇圧回路７の制御回路７１は、点灯制御信号の電圧がハイレベルであるため、ＦＥＴＱ７をスイッチング動作させる。これにより、昇圧回路７は昇圧動作を行い、ＬＥＤ群１０１の駆動に十分な昇圧回路７の出力電圧Ｖｏが発生する。そして、出力スイッチ回路５がオフであるため、昇圧回路７の出力電流は、ＬＥＤ群１０１に導通する。このため、ＬＥＤ群１０１に駆動電圧が印加され、駆動電流がＬＥＤ群１０１に導通し、ＬＥＤ群１０１が発光する。

ＬＥＤ群１０１を点灯から消灯へ変化させる場合、点灯制御信号の電圧がハイレベルからローレベルへ変化する。このため、信号成形回路６の出力信号Ｖ６の電圧は、ハイレベルとなり、制御回路３のダイオードＤ３１，Ｄ３２のカソードの電圧レベルがハイレベルとなり、制御回路３の出力信号のレベルは、ハイレベルとなる。したがって、入力スイッチ回路４のＦＥＴＱ４および出力スイッチ回路５のＦＥＴＱ５のゲート電圧はハイレベルとなり、入力スイッチ回路４のＦＥＴＱ４はオフし、出力スイッチ回路５のＦＥＴＱ５はオンする。

このとき、入力スイッチ回路４により、直流電源１が昇圧回路７から切断された状態となり、昇圧回路７の入力電圧Ｖｓｗはグランドレベルとなる。さらに、昇圧回路７の制御回路７１は、点灯制御信号の電圧がローレベルであるため、ＦＥＴＱ７のスイッチング動作を停止させる。このため、ＦＥＴＱ７はオフ状態となる。これにより、昇圧回路７は昇圧動作を停止し、電荷が蓄積された平滑コンデンサＣが出力端子に接続されている状態となるが、出力スイッチ回路５がオンであるため、平滑コンデンサＣの電荷による昇圧回路７の出力電流は、出力スイッチ回路５を導通する。このため、平滑コンデンサＣの蓄積電荷が急速に減衰し、昇圧回路７の出力電流Ｉｏが急速に減少するとともに、ＬＥＤ群１０１の駆動電流がただちに失われ、ＬＥＤ群１０１はただちに消灯する。

このように、図２に示すように、電源電圧Ｖｉｎが正常である場合、点灯制御信号がハイレベルであると、ＬＥＤ群１０１が点灯し、点灯制御信号がローレベルになると、ＬＥＤ群１０１がただちに消灯する。

図３は、実施の形態１における、点灯制御信号Ｖｃｏｎ、昇圧回路７の入力電圧Ｖｓｗおよび昇圧回路７の出力電流Ｉｏの一例を示すタイミングチャートである。

上述のように、電源電圧Ｖｉｎが正常である場合、点灯制御信号Ｖｃｏｎがハイレベルからローレベルになると、ＬＥＤ群１０１がただちに消灯するため、図３に示すよう点灯制御信号Ｖｃｏｎのレベルを頻繁に変更し短時間でＬＥＤ群１０１の点灯と消灯を繰り返そうとした場合でも、点灯制御信号Ｖｃｏｎのレベルがハイからローへ移行するタイミングＴｅでただちに昇圧回路７の出力電流Ｉｏを減衰させることができる。このため、点灯制御信号Ｖｃｏｎがハイレベルからローレベルに変化した後、短時間で、点灯制御信号Ｖｃｏｎがローレベルからハイレベルに変化しても、昇圧回路７は、誤動作せずに、昇圧動作を即座に開始することができる。なお、昇圧回路７にソフトスタート機能がある場合には、制御回路７１は、図３に示すように、出力電流Ｉｏを徐々に増加させる。

次に、動作開始時、動作停止時および電源電圧Ｖｉｎが変動した際の動作について説明する。

図４は、実施の形態１における電源電圧Ｖｉｎ、昇圧回路７の入力電圧Ｖｓｗ、および制御回路３のトランジスタＱ３１のコレクタ電圧の一例を示すタイミングチャートである。

図４に示すように、直流電源１の電源電圧Ｖｉｎは、動作開始時の過渡状態ではゼロボルトから正常時の目標値ＶｉｎＨまで上昇し、その後、その電圧でほぼ安定する。そして、動作停止時や異常発生時には、電源電圧Ｖｉｎは、閾値ＶｉｎＬより低下する。

電源電圧Ｖｉｎが低い状態では、オペアンプＯＰが安定に動作しないため、電圧検知回路２の出力信号Ｖ２の電圧はローレベルとなり、また、信号成形回路６の出力信号Ｖ６の電圧もローレベルとなる。このため、制御回路３のトランジスタＱ３１はオンせず、トランジスタＱ３１のコレクタ電圧Ｖｃは、電源電圧Ｖｉｎの上昇に比例して上昇していく。このとき、電源電圧Ｖｉｎは、トランジスタＱ３２がオンするときの電源電圧Ｖｓより低いため、トランジスタＱ３２はオフ状態となり、入力スイッチ回路４がオフし、昇圧回路７の入力電圧Ｖｓｗはほぼグランドレベルとなる。

その後、電源電圧Ｖｉｎが所定の電圧Ｖｔを超えると、電圧検知回路２が安定して動作し、電源電圧Ｖｉｎが閾値ＶｉｎＨまで上昇していないため、電圧検知回路２の出力信号Ｖ２の電圧がハイレベルとなる。したがって、点灯制御信号のレベルに拘わらず、制御回路３のトランジスタＱ３１はオンし、トランジスタＱ３１のコレクタ電圧Ｖｃはほぼグランドレベルとなる。このため、トランジスタＱ３２はオフ状態となり、入力スイッチ回路４がオフし、昇圧回路７の入力電圧Ｖｓｗはほぼグランドレベルとなる。

さらに、電源電圧Ｖｉｎが上昇し、閾値ＶｉｎＨに達すると、電源電圧Ｖｉｎが正常状態となり、電圧検知回路２の出力信号Ｖ２の電圧は、ローレベルに変化する。このため、点灯制御信号の電圧に応じて、ＬＥＤ群１０１の点灯・消灯が制御可能となる。図４に示すように、点灯制御信号の電圧がハイレベルである期間Ｔｏｎでは、制御回路３のトランジスタＱ３１はオフし、トランジスタＱ３１のコレクタ電圧Ｖｃは電源電圧Ｖｉｎに応じたハイレベルとなる。このため、トランジスタＱ３２はオン状態となり、入力スイッチ回路４がオンし、昇圧回路７の入力電圧Ｖｓｗは、ほぼ電源電圧Ｖｉｎとなる。また、点灯制御信号の電圧がローレベルである場合、制御回路３のトランジスタＱ３１はオンし、トランジスタＱ３１のコレクタ電圧Ｖｃはローレベルとなる。このため、トランジスタＱ３２はオフ状態となり、入力スイッチ回路４がオフし、昇圧回路７の入力電圧Ｖｓｗは、ほぼグランドレベルとなる。

その後、電源電圧Ｖｉｎが変動しても閾値ＶｉｎＬより低くならなければ、電源電圧Ｖｉｎは正常状態を維持する。そして、電源電圧Ｖｉｎが閾値ＶｉｎＬより低くなると、電圧検知回路２の出力信号Ｖ２の電圧は、ハイレベルに変化する。このため、図４に示すように、昇圧回路７の入力電圧Ｖｓｗは、点灯制御信号の電圧レベルに拘わらず、ほぼグランドレベルとなる。

このように、電圧検知回路２により、電源電圧Ｖｉｎが閾値ＶｉｎＬより低い期間では、昇圧回路７に直流電源１が接続されないようにしている。さらに、電源電圧Ｖｉｎが電圧検知回路２の安定動作に必要な電圧に達していない期間では、制御回路３により、昇圧回路７に直流電源１が接続されないようにしている。このようにすることにより、図２に示すように、正常な電源電圧Ｖｉｎが得られない場合には、点灯制御信号のレベルに拘わらず、ＬＥＤ群１０１は消灯され、また、昇圧回路７の制御回路の誤動作を防止するとともに、入力電圧Ｖｓｗが低いことに起因して昇圧回路７の入力電流が過大となり故障することを防止することができる。

以上のように、上記実施の形態１によれば、昇圧回路７は、電源電圧Ｖｉｎを昇圧して出力電圧Ｖｏとし点灯制御信号に応じた出力電流をＬＥＤ群１０１に導通させる。出力スイッチ回路５は、ＬＥＤ群１０１に対して並列に接続され、点灯制御信号に同期してＬＥＤ群１０１の消灯期間における昇圧回路７からの出力電流を強制減衰させる。

これにより、点灯制御信号でＬＥＤ群１０１を発光から消灯へ変化させる場合、ＬＥＤ群１０１の駆動電流がただちに減衰するため、昇圧回路７が誤動作せずに、すぐに再点灯が可能となる。したがって、点灯制御信号によりオン／オフを頻繁に行っても、点灯制御信号による指令どおりにＬＥＤ群１０１が点灯／消灯し、誤動作の発生を抑制することができる。

また、上記実施の形態１によれば、入力スイッチ回路４は、点灯制御信号に同期してＬＥＤ群１０１の消灯期間に、昇圧回路７への電源供給を遮断する。

これにより、昇圧回路７が非絶縁型のものであっても、点灯制御信号によりＬＥＤ群１０１を消灯させる期間における昇圧回路７の出力電圧を電源電圧Ｖｉｎより低くすることができ、より確実に誤動作の発生を抑制することができる。

また、上記実施の形態１によれば、制御回路３は、電源電圧Ｖｉｎが所定の値以下である期間、昇圧回路７への電源供給を入力スイッチ回路４に遮断させる。

これにより、電源電圧Ｖｉｎが低いことに起因する、昇圧回路７およびその他の内部回路における誤動作の発生を抑制することができる。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る点灯回路の構成を示す回路図である。実施の形態２に係る点灯回路は、実施の形態１における制御回路３を制御回路３Ａに変更し、出力スイッチ回路５を出力スイッチ回路５Ａに変更したものである。

実施の形態２では、制御回路３Ａの抵抗Ｒ３１の一端が電圧検知回路２のオペアンプＯＰの出力端子（つまり、電圧検知回路２の出力点）に接続され、抵抗Ｒ３１の他端がトランジスタＱ３１のベースに接続される。

他方、出力スイッチ回路５ＡのダイオードＤ５１のアノードが信号成形回路６のトランジスタＱ６のコレクタ（つまり、信号成形回路６の出力点）に接続され、ダイオードＤ５１のカソードがＦＥＴＱ５のゲートに接続されている。また、出力スイッチ回路５ＡのダイオードＤ５２のアノードが制御回路３ＡのトランジスタＱ３２のコレクタ（つまり、制御回路３Ａの出力点）に接続され、ダイオードＤ５２のカソードがダイオードＤ５１のカソードおよびＦＥＴＱ５のゲートに接続されている。

出力スイッチ回路５Ａでは、カソードが互いに接続されたダイオードＤ５１およびダイオードＤ５２により、論理和回路が形成されている。つまり、制御回路３Ａの出力信号Ｖ３および信号成形回路６の出力信号Ｖ６のうちの少なくとも一方がハイレベルである場合には、ダイオードＤ５１，Ｄ５２のカソードの電圧はハイレベルとなり、制御回路３Ａの出力信号Ｖ３および信号成形回路６の出力信号Ｖ６のいずれもローレベルである場合には、ダイオードＤ５１，Ｄ５２のカソードの電圧はローレベルとなる。

なお、実施の形態２に係る点灯回路におけるその他の構成については、実施の形態１に係る点灯回路と同様であるので、その説明を省略する。

次に、上記点灯回路の動作について説明する。図６は、実施の形態２における、電源電圧Ｖｉｎおよび点灯制御信号のレベルの状態に応じた各部状態について示す図である。

実施の形態２では、図６に示すように、信号成形回路６の出力信号Ｖ６が出力スイッチ回路５Ａに供給されるため、出力スイッチ回路５Ａは、点灯制御信号のレベルに応じたオン／オフ動作を行うが、入力スイッチ回路４は、点灯制御信号のレベルに応じた動作を行わない。

入力スイッチ回路４は、電源電圧Ｖｉｎの状態に応じたオン／オフ動作を行う。また、出力スイッチ回路５Ａは、制御回路３Ａの出力信号Ｖ３および信号成形回路６の出力信号Ｖ６のうちの少なくとも一方の電圧レベルがハイレベルである場合にはオンし、制御回路３Ａの出力信号Ｖ３および信号成形回路６の出力信号Ｖ６のいずれの電圧レベルもローレベルである場合にはオフする。

したがって、図６に示すように、実施の形態１の場合と同様に、電源電圧Ｖｉｎが正常である場合には、点灯制御信号の電圧レベルに応じてＬＥＤ群１０１が点灯または消灯し、電源電圧Ｖｉｎが閾値ＶｉｎＬより低い場合には、点灯制御信号の電圧レベルに拘わらず、昇圧回路７は昇圧動作を行わず、ＬＥＤ群１０１は消灯する。

図７は、実施の形態２における、点灯制御信号Ｖｃｏｎ、昇圧回路７の入力電圧Ｖｓｗおよび昇圧回路７の出力電流Ｉｏの一例を示すタイミングチャートである。

実施の形態２では、電源電圧Ｖｉｎが正常である場合には、点灯制御信号の電圧レベルに拘わらず、入力スイッチ回路４は継続してオン状態となり、昇圧回路７の入力電圧Ｖｓｗは継続的に電源電圧Ｖｉｎにほぼ等しくなる。このため、電源電圧Ｖｉｎが正常である場合において、点灯制御信号の電圧レベルがローレベルであるときには、昇圧回路７は昇圧動作を行わないため、昇圧回路７の出力電圧Ｖｏが入力電圧Ｖｓｗに等しくなり、ＬＥＤ群１０１の発光に必要な電圧が得られず、ＬＥＤ群１０１は発光しない。このとき、昇圧回路７の出力電圧Ｖｏに応じた出力電流Ｉｉｎが流れるが、この電流Ｉｉｎは出力スイッチ回路５Ａに導通する。

このように、実施の形態２に係る点灯回路においても、出力スイッチ回路５Ａが、点灯制御信号に同期してＬＥＤ群１０１の消灯期間に、昇圧回路７からの出力電流を強制減衰させる。

以上のように、上記実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る点灯回路は、実施の形態１または２に係る点灯回路における信号成形回路６を同様の機能を有する他の信号成形回路６Ａに変更したものである。

図８は、本発明の実施の形態３に係る点灯回路における信号成形回路６Ａを示す回路図である。図８に示す信号成形回路６Ａでは、ツェナーダイオードＺＤ６のアノードがグランドに接続され、そのカソードが抵抗Ｒ６４の一端に接続され、抵抗Ｒ６４の他端が直流電源１に接続されている。そして、直流電源１の出力電圧Ｖｉｎで動作するオペアンプＯＰ６が設けられ、オペアンプＯＰ６の出力信号が信号成形回路６Ａの出力信号Ｖ６とされる。オペアンプＯＰ６の正側電源端子は直流電源１に接続され、オペアンプＯＰ６の負側電源端子はグランドに接続されている。また、オペアンプＯＰ６の負側入力端子には、点灯制御信号が入力され、オペアンプＯＰの正側入力端子は、抵抗Ｒ６４とツェナーダイオードＺＤ６との接続点に接続されている。

この信号成形回路６Ａでは、電源電圧Ｖｉｎが正常状態であるとき、点灯制御信号の電圧レベルが、ツェナーダイオードＺＤ６の降服電圧より低い場合、つまり、点灯制御信号の電圧レベルがローレベルである場合、信号成形回路６Ａの出力信号Ｖ６の電圧が、電源電圧Ｖｉｎにほぼ等しいハイレベルとなり、点灯制御信号の電圧レベルが、ツェナーダイオードＺＤ６の降服電圧より高い場合、つまり、点灯制御信号の電圧レベルがハイレベルである場合、信号成形回路６Ａの出力信号Ｖ６の電圧が、グランドレベルにほぼ等しいローレベルとなる。

このように、信号成形回路６Ａは、信号成形回路６と同様に、点灯制御信号の電圧レベルを反転させる。

なお、実施の形態３に係る点灯回路のその他の構成および動作については、実施の形態１または２の場合と同様であるので、その説明を省略する。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る点灯回路は、実施の形態１，２，３のいずれかに係る点灯回路における入力スイッチ回路４および出力スイッチ回路５，５Ａと制御回路３，３Ａとの間にドライバ回路を設けたものである。

図９は、本発明の実施の形態４に係る点灯回路におけるドライバ回路２１を示す回路図である。図９に示すドライバ回路２１では、ＮＰＮトランジスタＱ４１とダイオードＤ４が設けられ、トランジスタＱ４１のベースが制御回路３，３Ａの出力点に接続され、トランジスタＱ４１のエミッタが、ＦＥＴＱ４，Ｑ５のゲートに接続され、トランジスタＱ４１のコレクタが直流電源１に接続されている。これにより、制御回路３，３Ａの出力信号Ｖ３がドライバ回路２１により電力増幅される。このため、ＦＥＴＱ４，Ｑ５のゲート信号の電力が増加する。

なお、実施の形態４に係る点灯回路のその他の構成および動作については、実施の形態１，２，３のいずれかの場合と同様であるので、その説明を省略する。

なお、上述の各実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記各実施の形態においては、昇圧回路７として非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータを使用しているが、その代わりに、絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータを使用してもよい。また、昇圧回路以外にも降圧回路、極性反転回路、ＳＥＰＩＣ回路に使用してもよい。

また、上記各実施の形態においては、発光素子としてＬＥＤ群１０１を使用しているが、ＬＥＤ以外の１または複数の発光素子（例えば有機ＥＬ）を使用してもよい。また、ＬＥＤ群１０１の代わりに、１つのＬＥＤを使用してもよい。

また、上記各実施の形態においては、昇圧回路７で電源電圧Ｖｉｎを昇圧し、電源電圧Ｖｉｎより高い電圧をＬＥＤ群１０１に印加しているが、昇圧回路７の代わりに非絶縁型／絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータを使用して、電源電圧Ｖｉｎより低い電圧を発光素子に印加して発光素子を発光させるようにしてもよい。

本発明は、例えば、発光ダイオードを点灯させる点灯回路に適用可能である。

本発明の実施の形態１に係る点灯回路の構成を示す回路図である。 実施の形態１における、電源電圧Ｖｉｎおよび点灯制御信号のレベルの状態に応じた各部状態について示す図である。 実施の形態１における、点灯制御信号Ｖｃｏｎ、昇圧回路７の入力電圧Ｖｓｗおよび昇圧回路７の出力電流Ｉｏの一例を示すタイミングチャートである。 実施の形態１における電源電圧Ｖｉｎ、昇圧回路７の入力電圧Ｖｓｗ、および制御回路３のトランジスタＱ３１のコレクタ電圧の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２に係る点灯回路の構成を示す回路図である。 実施の形態２における、電源電圧Ｖｉｎおよび点灯制御信号のレベルの状態に応じた各部状態について示す図である。 実施の形態２における、点灯制御信号Ｖｃｏｎ、昇圧回路７の入力電圧Ｖｓｗおよび昇圧回路７の出力電流Ｉｏの一例を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態３に係る点灯回路における信号成形回路６Ａを示す回路図である。 本発明の実施の形態４に係る点灯回路におけるドライバ回路２１を示す回路図である。

符号の説明

１ 直流電源
３ 制御回路（制御回路の一例）
４ 入力スイッチ回路（電源遮断手段の一例）
５ 出力スイッチ回路（強制減衰回路の一例）
７ 昇圧回路（駆動回路の一例）
１０１ ＬＥＤ群（１または複数の発光素子の一例）

Claims (3)

1. 電源電圧をＤＣ／ＤＣ変換して出力電圧とし点灯制御信号に応じた出力電流を１または複数の発光素子に導通させる駆動回路と、
   前記１または複数の発光素子に対して並列に接続され、前記点灯制御信号に同期して前記１または複数の発光素子の消灯期間における前記駆動回路からの出力電流を強制減衰させる強制減衰回路と、
   を備えることを特徴とする点灯回路。
2. 前記点灯制御信号に同期して前記１または複数の発光素子の消灯期間における前記駆動回路への電源供給を遮断する電源遮断手段を備えることを特徴とする請求項１記載の点灯回路。
3. 前記電源電圧が所定の値以下である期間、前記駆動回路への電源供給を前記電源遮断手段に遮断させる制御回路を備えることを特徴とする請求項２記載の点灯回路。

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