特許 6025094 ＬＥＤ駆動装置及びそれを用いた照明器具並びに車両用照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6025094

(24)【登録日】2016年10月21日

(45)【発行日】2016年11月16日

(54)【発明の名称】ＬＥＤ駆動装置及びそれを用いた照明器具並びに車両用照明装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 37/02 20060101AFI20161107BHJP

【ＦＩ】

   H05B37/02 J

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-155688(P2012-155688)

(22)【出願日】2012年7月11日

(65)【公開番号】特開2014-17203(P2014-17203A)

(43)【公開日】2014年1月30日

【審査請求日】2015年2月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087767

【弁理士】

【氏名又は名称】西川 惠清

(72)【発明者】

【氏名】松本 大志

(72)【発明者】

【氏名】相田 隆志

(72)【発明者】

【氏名】稲田 義之

【審査官】 三島木 英宏

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１０／０５００９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−２１６３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−２５７７６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源から入力される直流電圧をスイッチング素子でスイッチングすることによって電圧変換を行い、発光ダイオードに供給する電流を調整するコンバータ部と、
前記直流電源の電源電圧を検出する電源電圧検出部と、
前記発光ダイオードに流れる負荷電流を検出する電流検出部と、
前記負荷電流の電流指令値を設定する電流指令値設定部と、
前記電流検出部の検出値と前記電流指令値との差に応じたオンデューティのデューティ指令値を設定するデューティ指令値設定部と、
前記デューティ指令値に応じた前記オンデューティで前記スイッチング素子を駆動する駆動部と、
前記電源電圧の変動範囲において前記電源電圧に対する前記オンデューティの変化傾向を規定した電圧−デューティカーブが規定された第１設定部と、
前記電源電圧の変動範囲において前記電源電圧に対する前記オンデューティの最大値、最小値をそれぞれ規定した最大デューティカーブ、最小デューティカーブを設定する第２設定部と、
デューティ制限部とを備え、
前記第２設定部は、設定時における前記デューティ指令値に所定のデューティ幅を加算及び減算して最大デューティ及び最小デューティをそれぞれ設定し、前記設定時における前記電源電圧で前記最大デューティ及び前記最小デューティをそれぞれ通るように前記電圧−デューティカーブを当てはめて前記最大デューティカーブ及び前記最小デューティカーブを設定し、
前記デューティ制限部は、前記最大デューティカーブの設定後に、前記デューティ指令値設定部が設定した前記デューティ指令値が、前記電源電圧をもとに前記最大デューティカーブから求めた最大値を上回ると、前記デューティ指令値を前記最大値に制限し、
前記デューティ制限部は、前記最小デューティカーブの設定後に、前記デューティ指令値設定部が設定した前記デューティ指令値が、前記電源電圧をもとに前記最小デューティカーブから求めた最小値を下回ると、前記デューティ指令値を前記最小値に制限する、
ことを特徴とするＬＥＤ駆動装置。

【請求項2】

前記第２設定部が前記デューティ指令値及び前記電源電圧の検出値をもとに前記最大デューティカーブ及び前記最小デューティカーブを設定する周期を規定するタイマ部を備え、
前記タイマ部は、前記発光ダイオードの点灯経過時間に応じて前記周期を徐々に長くすることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項3】

前記第２設定部が前記デューティ指令値及び前記電源電圧の検出値をもとに前記最大デューティカーブ及び前記最小デューティカーブを設定する周期を規定するタイマ部を備え、
前記タイマ部は、前記発光ダイオードの点灯経過時間に応じて前記周期を段階的に長くすることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項4】

前記第１設定部には、前記コンバータ部の特性に基づいて規定された前記電圧−デューティカーブが予め設定されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項5】

請求項１乃至４の何れか１項に記載のＬＥＤ駆動装置と、前記ＬＥＤ駆動装置によって駆動される発光ダイオードとを備えることを特徴とする照明器具。

【請求項6】

請求項１乃至４の何れか１項に記載のＬＥＤ駆動装置と、前記ＬＥＤ駆動装置によって駆動される発光ダイオードとを備えることを特徴とする車両用照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＥＤ駆動装置及びそれを用いた照明器具並びに車両用照明装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、直流電源の電圧を降圧チョッパ型のＤＣ／ＤＣ電圧変換回路により所望の電圧値に変換して発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitted Diode）に供給する照明装置が提案されていた（例えば特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１に開示された照明装置では、出力電流の検出値と指令値との誤差によりオンデューティの指令値を設定し、この指令値にしたがってＤＣ／ＤＣ電圧変換回路のスイッチング素子をデューティ制御することで、出力電流を一定に制御している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−１８９００４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に開示された照明装置では、ＬＥＤの光出力をほぼ一定とするために、出力電流をフィードバックしてスイッチング素子のオンデューティを制御している。このような照明装置において、電源電圧が急変した場合、制御回路の応答性が遅いと、デューティ制御が追従できず、出力が大きく変動する可能性があった。

【0006】

図８（ａ）に、電源電圧Ｖinに対するスイッチング素子のオンデューティDutyの特性（図中の曲線Ａ）を示す。電源電圧変動による出力変化を抑制するためには、通常、電源電圧Ｖinが高いほどオンデューティDutyを小さくし、電源電圧Ｖinが低いほどオンデューティDutyを大きくする。ここで、広範囲の電源電圧Ｖinに対してオンデューティDutyの最大値Dmax、最小値Dminが一定値に設定されている場合、電源電圧Ｖinの急変に対してデューティ制御が追従できないと、変動後の電源電圧Ｖinに対してオンデューティDutyが過大になったり、或いは過小になったりして、出力が大きく変動してしまう。

【0007】

そこで、図８（ｂ）に示すように、電源電圧Ｖinが高いほどオンデューティDutyの最大値Dmax、最小値Dminの設定を小さくし、電源電圧Ｖinが低いほどオンデューティDutyの最大値Dmax、最小値Dminの設定を大きくすることが考えられる。この場合、電源電圧Ｖinが変動したとしても、電源電圧Ｖinに応じて決定される最大値Dmaxと最小値Dminの間にオンデューティDutyが制限されるから、出力変動を抑制することが期待できる。

【0008】

ところで、発光ダイオードの順方向電圧がばらついたり、出力電流の指令値を異ならせることによって、電源電圧Ｖinに対するオンデューティDutyの特性が異なる特性となることが考えられる。例えば図８（ｂ）の例では、２種類の発光ダイオードの一方については電源電圧Ｖinに対するオンデューティDutyの特性がＡ１となり、２種類の発光ダイオードの他方については電源電圧Ｖinに対するオンデューティDutyの特性がＡ２となっている。このように、発光ダイオードの順方向電圧がばらつくことによって電源電圧Ｖinに対するオンデューティDutyの特性が変化する場合、その変化範囲以上の範囲にオンデューティDutyの最大値Dmaxと最小値Dminを設定する必要がある。すなわち、図８（ｂ）の例では、電源電圧Ｖinに対するオンデューティDutyの特性Ａ１，Ａ２が、最大値DmaxのカーブＢと最小値DminのカーブＣの間に収まるように、最大値Dmaxと最小値Dminの範囲が広く設定されている。

【0009】

ここで、電源電圧Ｖinに対するオンデューティDutyの特性がＡ１となる場合に、電源電圧Ｖinの急変によって電源電圧ＶinがＶ１からＶ２に変化したとすると、電圧Ｖ１のときのオンデューティＤＴ１は、電圧Ｖ２のときの最大値Dmaxと最小値Dminの間に収まっているから、オンデューティＤＴ１が最大値Dmax又は最小値Dminによる制限を受けることはない。したがって、デューティ制御の追従遅れにより、電源電圧ＶinがＶ２のときにスイッチング素子がオンデューティＤＴ１で駆動されると、出力電圧が大きく変動するという問題がある。

【0010】

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、ＬＥＤの順方向電圧のばらつきにより電源電圧に対するオンデューティの特性が異なる場合でも、電源電圧の急変による出力の変化を抑制したＬＥＤ駆動装置、照明器具及び車両用照明装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明のＬＥＤ駆動装置は、コンバータ部と、電源電圧検出部と、電流検出部と、電流指令値設定部と、デューティ指令値設定部と、駆動部と、第１設定部と、第２設定部と、デューティ制限部とを備えることを特徴とする。前記コンバータ部は、直流電源から入力される直流電圧をスイッチング素子でスイッチングすることによって電圧変換を行い、発光ダイオードに供給する電流を調整する。前記電源電圧検出部は前記直流電源の電源電圧を検出する。前記電流検出部は前記発光ダイオードに流れる負荷電流を検出する。前記電流指令値設定部は前記負荷電流の電流指令値を設定する。前記デューティ指令値設定部は、前記電流検出部の検出値と前記電流指令値との差に応じたオンデューティのデューティ指令値を設定する。前記駆動部は、前記デューティ指令値に応じた前記オンデューティで前記スイッチング素子を駆動する。前記第１設定部には、前記電源電圧の変動範囲において前記電源電圧に対する前記オンデューティの変化傾向を規定した電圧−デューティカーブが規定されている。前記第２設定部は、前記電源電圧の変動範囲において前記電源電圧に対する前記オンデューティの最大値、最小値をそれぞれ規定した最大デューティカーブ、最小デューティカーブを設定する。前記第２設定部は、設定時における前記デューティ指令値に所定のデューティ幅を加算及び減算して最大デューティ及び最小デューティをそれぞれ設定し、前記設定時における前記電源電圧で前記最大デューティ及び前記最小デューティをそれぞれ通るように前記電圧−デューティカーブを当てはめて前記最大デューティカーブ及び前記最小デューティカーブを設定する。前記デューティ制限部は、前記最大デューティカーブの設定後に、前記デューティ指令値設定部が設定した前記デューティ指令値が、前記電源電圧をもとに前記最大デューティカーブから求めた最大値を上回ると、前記デューティ指令値を前記最大値に制限する。前記デューティ制限部は、前記最小デューティカーブの設定後に、前記デューティ指令値設定部が設定した前記デューティ指令値が、前記電源電圧をもとに前記最小デューティカーブから求めた最小値を下回ると、前記デューティ指令値を前記最小値に制限する。

【0013】

このＬＥＤ駆動装置において、前記第２設定部が前記デューティ指令値及び前記電源電圧の検出値をもとに前記最大デューティカーブ及び前記最小デューティカーブを設定する周期を規定するタイマ部を備えることも好ましい。前記タイマ部は、前記発光ダイオードの点灯経過時間に応じて前記周期を徐々に長くする。また、前記タイマ部が、前記発光ダイオードの点灯経過時間に応じて前記周期を段階的に長くすることも好ましい。

【0014】

このＬＥＤ駆動装置において、前記第１設定部には、前記コンバータ部の特性に基づいて規定された前記電圧−デューティカーブが予め設定されていることも好ましい。

【0015】

本発明の照明器具は、上記した何れかのＬＥＤ駆動装置と、ＬＥＤ駆動装置によって駆動される発光ダイオードとを備えることを特徴とする。

【0016】

本発明の車両用照明装置は、上記した何れかのＬＥＤ駆動装置と、ＬＥＤ駆動装置によって駆動される発光ダイオードとを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明のＬＥＤ駆動装置によれば、電源電圧の急変にデューティ制御が追従できない場合でも、デューティ制限部が、最大デューティカーブ又は最小デューティカーブにしたがってデューティ指令値を制限しているので、出力の変動を抑制することができる。また、発光ダイオードの順方向電圧がばらつくと電圧−デューティカーブも変動するが、第２設定部は、電源電圧とデューティ指令値と電圧−デューティカーブとを用いて、最大デューティカーブ及び最小デューティカーブを設定しているので、デューティ指令値に合わせて最大値と最小値の幅を小さく設定でき、電源電圧の変動に伴う出力の変動をさらに抑制することができる。

【0018】

本発明の照明器具は、上記のＬＥＤ駆動装置を備えているから、ＬＥＤの順方向電圧のばらつきにより電源電圧に対するオンデューティの特性が異なる場合でも、電源電圧の急変による出力の変化を抑制した照明器具を実現できる。

【0019】

本発明の照明器具は、上記のＬＥＤ駆動装置を備えているから、ＬＥＤの順方向電圧のばらつきにより電源電圧に対するオンデューティの特性が異なる場合でも、電源電圧の急変による出力の変化を抑制した照明器具を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態１のＬＥＤ駆動装置のブロック回路図である。

【図2】（ａ）は第１設定部に設定された電圧−デューティカーブの説明図、（ｂ）は電源電圧の変動時にデューティ指令値を制限する動作の説明図である。

【図3】実施形態２のＬＥＤ駆動装置のブロック回路図である。

【図4】同上の点灯開始後の動作を説明する図であり、（ａ）は発光ダイオードの温度を示す図、（ｂ）は順方向電圧を示す図、（ｃ）はオンデューティを示す図である。

【図5】点灯開始からの経過時間と更新周期の関係を示す図である。

【図6】実施形態３の照明器具を示す断面図である。

【図7】同上の照明器具を用いた車両の外観図である。

【図8】従来例の説明図であり、（ａ）（ｂ）は電源電圧に対するオンデューティの特性を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0022】

（実施形態１）
実施形態１のＬＥＤ駆動装置を図１及び図２に基づいて説明する。

【0023】

図１はＬＥＤ駆動装置１のブロック回路図である。ＬＥＤ駆動装置１は、直流電源２から入力される直流電圧の電圧変換を行って、発光ダイオード３に供給し、発光ダイオード３を点灯させる。

【0024】

ＬＥＤ駆動装置１は、コンバータ部１１と、電源電圧検出部１２と、電流検出部１３と、電流指令値設定部１４と、デューティ指令値設定部１５と、第１設定部１６と、第２設定部１７と、デューティ制限部１８と、駆動部１９とを備える。

【0025】

コンバータ部１１は、トランスＴ１とスイッチング素子Ｑ１とダイオードＤ１とコンデンサＣ１とを主要な構成として備える。直流電源２の両端間にトランスＴ１の一次巻線とスイッチング素子Ｑ１（例えばＦＥＴからなる）の直列回路が接続されている。トランスＴ１の二次巻線の両端間にはダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１が接続されており、コンデンサＣ１と並列に発光ダイオード３が接続されている。このコンバータ部１１は、従来周知のフライバック型のＤＣ−ＤＣコンバータからなり、その動作については説明を省略する。

【0026】

電源電圧検出部１２は、コンバータ部１１に入力される電源電圧Ｖinを検出する。

【0027】

電流検出部１３は、発光ダイオード３と直列に接続された抵抗器Ｒ１の電圧降下を検出することによって、発光ダイオード３に流れる負荷電流Ｉ１を検出する。尚、抵抗器Ｒ１は、負荷電流Ｉ１を検出するために接続された抵抗器であり、抵抗器Ｒ１には低抵抗のものが用いられる。

【0028】

電流指令値設定部１４は、発光ダイオード３に流れる負荷電流Ｉ１の電流指令値を設定する。

【0029】

デューティ指令値設定部１５は誤差増幅部１５ａとデューティ指令値出力部１５ｂとで構成される。誤差増幅部１５ａは、電流検出部１３によって検出された検出値と、電流指令値設定部１４によって設定された電流指令値との誤差を増幅した信号を出力する。デューティ指令値出力部１５ｂは、誤差増幅部１５ａからの入力信号に基づいて、負荷電流Ｉ１の検出値と電流指令値との誤差に応じたオンデューティのデューティ指令値ＤＴを作成し、第２設定部１７及びデューティ制限部１８に出力する。

【0030】

第１設定部１６には、電源電圧Ｖinの変動範囲においてコンバータ部１１の出力が略一定となるように電源電圧Ｖinに対するオンデューティDutyの変化傾向を規定した電圧−デューティカーブが規定されている。この電圧−デューティカーブはコンバータ部１１の特性に応じて規定され、予め第１設定部１６に設定されている。尚、この電圧−デューティカーブは例えば図２中に破線Ａで示すようなカーブとなり、電源電圧Ｖinに対するオンデューティDutyの変化率を規定したものであって、オンデューティDutyの絶対値を規定するものではない。

【0031】

第２設定部１７には、電源電圧Ｖinの変動範囲において電源電圧Ｖinに対するオンデューティDutyの最大値Dmax、最小値Dminをそれぞれ規定した最大デューティカーブＢ、最小デューティカーブＣが設定されている（図２（ａ）参照）。第２設定部１７は、電源電圧検出部１２が検出した電源電圧Ｖinと、上述のデューティ指令値ＤＴと、第１設定部１６に設定されている電圧−デューティカーブとを用いて、最大デューティカーブＢ及び最小デューティカーブＣを設定する。具体的には、電源電圧Ｖinの検出値がＶ１で、デューティ指令値ＤＴがＤＴ１の時、第２設定部１７は、デューティ指令値ＤＴ１に対して所定のデューティ幅を加算又は減算して、電圧Ｖ１のときの最大デューティＤＴ２、最小デューティＤＴ３を設定する。そして、第２設定部１７は、電源電圧がＶ１で、デューティ指令値がＤＴ２の点を通るように、第１設定部１６に設定された電圧−デューティカーブＡを当てはめることによって、最大デューティカーブＢを設定する。同様に、第２設定部１７は、電源電圧がＶ１で、デューティ指令値がＤＴ３の点を通るように、第１設定部１６に設定された電圧−デューティカーブＡを当てはめることによって最小デューティカーブＣを設定する。

【0032】

デューティ制限部１８は、例えば電源電圧Ｖinの電圧変動によってデューティ指令値ＤＴが最大デューティカーブＢを上回ると、電源電圧Ｖinをもとに最大デューティカーブＢから求めたオンデューティにデューティ指令値ＤＴを制限する。またデューティ制限部１８は、例えば電源電圧Ｖinの電圧変動によってデューティ指令値ＤＴが最小デューティカーブＣを下回ると、電源電圧Ｖinをもとに最小デューティカーブＣから求めたオンデューティにデューティ指令値ＤＴを制限する。

【0033】

駆動部１９にはデューティ制限部１８を介してデューティ指令値ＤＴが入力され、デューティ指令値ＤＴに応じたオンデューティでスイッチング素子Ｑ１を駆動することによって、負荷電流Ｉ１を調整する。

【0034】

ここにおいて、デューティ指令値出力部１５ｂと第２設定部１７とデューティ制限部１８とは例えばマイクロコンピュータの演算機能によって実現される。

【0035】

次にＬＥＤ駆動装置１の動作について説明する。直流電源２から入力される電源電圧Ｖinが所定の範囲内に収まっていれば、負荷電流Ｉ１をフィードバックすることで設定されたオンデューティでスイッチング素子Ｑ１が駆動されるので、負荷電流Ｉ１が電流指令値にほぼ一致するように定電流制御が行われる。

【0036】

ところで、図２（ｂ）に示すように電源電圧Ｖinが電圧Ｖ１で定電流制御が行われている状態で、電源電圧Ｖinが電圧Ｖ１から電圧Ｖ３に急変した場合に、電流フィードバックの追従性が悪いと、デューティ指令値ＤＴは電圧Ｖ１のときの値ＤＴ１のままになる。ここで、電源電圧Ｖinが電圧Ｖ１から電圧Ｖ２に低下するまではデューティ指令値ＤＴ１が最小デューティカーブＣと最大デューティカーブＢの間に収まっているので、デューティ制限部１８は、デューティ指令値ＤＴ１をそのまま駆動部１９に出力する。一方、電源電圧Ｖinが電圧Ｖ２を下回ると、デューティ指令値ＤＴ１が最小デューティカーブＣより小さくなるので、デューティ制限部１８は、変動後の電源電圧Ｖinをもとに最小デューティカーブＣから求めたオンデューティにデューティ指令値ＤＴを制限する。そして、電源電圧Ｖinが電圧Ｖ３まで低下すると、デューティ制限部１８は、最小デューティカーブＣから電圧Ｖ３のときのオンデューティＤＴ４を求め、この値ＤＴ４にデューティ指令値ＤＴを制限する。而して、電源電圧Ｖinが電圧Ｖ３のときのオンデューティが最小デューティカーブＣ上の下限値ＤＴ４に制限されるから、電源電圧Ｖinの急激な低下にフィードバック制御が追従できない場合でも、負荷電流Ｉ１の急激な低下を抑制することができる。

【0037】

また電源電圧Ｖinが電圧Ｖ１から電圧Ｖ５へと急激に増加した場合も同様であり、電流フィードバックの追従性が悪いと、デューティ指令値ＤＴは電圧Ｖ１のときの値ＤＴ１のままになる。ここで、電源電圧Ｖinが電圧Ｖ１から電圧Ｖ４に上昇するまではデューティ指令値ＤＴ１が最大デューティカーブＢよりも小さいので、デューティ制限部１８はデューティ指令値ＤＴ１をそのまま駆動部１９に出力する。一方、電源電圧Ｖinが電圧Ｖ４よりも増加すると、デューティ指令値ＤＴ１が最大デューティカーブＢより大きくなるので、デューティ制限部１８は、変動後の電源電圧Ｖinをもとに最大デューティカーブＢから求めたオンデューティにデューティ指令値ＤＴを制限する。そして、電源電圧Ｖinが電圧Ｖ５まで増加すると、デューティ制限部１８は、最大デューティカーブＢから電圧Ｖ５のときのオンデューティＤＴ５を求め、この値ＤＴ５にデューティ指令値ＤＴを制限する。而して、電源電圧Ｖinが電圧Ｖ５のときのオンデューティが最大デューティカーブＢ上の上限値ＤＴ５に制限されるから、電源電圧Ｖinの急激な増加にフィードバック制御が追従できない場合でも、負荷電流Ｉ１の急激な増加を抑制することができる。

【0038】

以上説明したように、本実施形態のＬＥＤ駆動装置１は、コンバータ部１１と、電源電圧検出部１２と、電流検出部１３と、電流指令値設定部１４と、デューティ指令値設定部１５と、駆動部１９と、第１設定部１６と、第２設定部１７と、デューティ制限部１８とを備える。コンバータ部１１は、直流電源２から入力される直流電圧をスイッチング素子Ｑ１でスイッチングすることによって電圧変換を行い、発光ダイオード３に供給する電流を調整する。電源電圧検出部１２は直流電源２の電源電圧を検出する。電流検出部１３は発光ダイオード３に流れる負荷電流Ｉ１を検出する。電流指令値設定部１４は負荷電流Ｉ１の電流指令値を設定する。デューティ指令値設定部１５は、電流検出部１３の検出値と電流指令値との差に応じてオンデューティのデューティ指令値ＤＴを設定する。駆動部１９は、デューティ指令値ＤＴに応じたオンデューティでスイッチング素子Ｑ１を駆動する。第１設定部１６には、電源電圧Ｖinの変動範囲においてコンバータ部１１の出力が略一定となるように電源電圧Ｖinに対するオンデューティの変化傾向を規定した電圧−デューティカーブＡが規定されている。第２設定部１７は、電源電圧Ｖinの変動範囲において電源電圧Ｖinに対するオンデューティの最大値、最小値をそれぞれ規定した最大デューティカーブＢ、最小デューティカーブＣを、電源電圧Ｖinとデューティ指令値と電圧−デューティカーブＡとを用いて設定する。そして、デューティ制限部１８は、電源電圧Ｖinの電圧変動によってデューティ指令値ＤＴが最大デューティカーブＢを上回ると、変動後の電源電圧Ｖinをもとに最大デューティカーブＢから求めたオンデューティにデューティ指令値ＤＴを制限する。またデューティ制限部１８は、電源電圧Ｖinの電圧変動によってデューティ指令値が最小デューティカーブＣを下回ると、変動後の電源電圧Ｖinをもとに最小デューティカーブＣから求めたオンデューティにデューティ指令値ＤＴを制限する。

【0039】

これにより、電源電圧Ｖinの急変にデューティ制御が追従できない場合でも、デューティ制限部１８が、最大デューティカーブＢ又は最小デューティカーブＣにしたがってデューティ指令値ＤＴを制限しているので、出力の変動を抑制することができる。また、発光ダイオードの順方向電圧がばらつくと電圧−デューティカーブも変動するが、第２設定部１７は、電源電圧Ｖinとデューティ指令値と電圧−デューティカーブとを用いて、最大デューティカーブ及び最小デューティカーブを設定しているので、デューティ指令値に合わせて最大値と最小値の幅を小さく設定できる。したがって、電源電圧の変動時にデューティ指令値を最大値又は最小値に制限することで、出力の変動をさらに抑制することができる。

【0040】

また本実施形態では、第２設定部１７が、デューティ指令値設定部１５によって設定されたデューティ指令値ＤＴに所定のデューティ幅を加算又は減算して最大デューティ、最小デューティを設定する。そして、第２設定部１７は、電源電圧Ｖinの検出値における最大デューティを通るように電圧−デューティカーブを当てはめて最大デューティカーブＢを設定する。また、第２設定部１７は、電源電圧Ｖinの検出値における最小デューティを通るように電圧−デューティカーブを当てはめて最小デューティカーブＣを設定する。

【0041】

このように、第２設定部１７は、電源電圧Ｖinの検出値とデューティ指令値と電圧−デューティカーブを用い、電源電圧Ｖinが検出値のときのデューティ指令値に所定のデューティ幅を加算又は減算して、最大デューティ及び最小デューティを求める。そして、検出された電源電圧Ｖinでオンデューティが最大デューティとなる点を通るように電圧−デューティカーブを当てはめて最大デューティカーブとし、検出された電源電圧Ｖinでオンデューティが最小デューティとなる点を通るように電圧−デューティカーブを当てはめて最小デューティカーブとしているので、発光ダイオードの順方向電圧のばらつきによって電圧−デューティカーブが変化する場合でも、最大値と最小値の幅を小さくして、電源電圧の変動による出力変動をさらに抑制できる。

【0042】

また本実施形態では、第１設定部１６に、コンバータ部１１の特性に基づいて規定された電圧−デューティカーブが予め設定されている。

【0043】

これにより、コンバータ部１１の特性に合わせて最大デューティカーブ、最小デューティカーブを設定することができる。

【0044】

（実施形態２）
実施形態２のＬＥＤ駆動装置を図３〜図５に基づいて説明する。

【0045】

図３はＬＥＤ駆動装置１のブロック回路図である。本実施形態のＬＥＤ駆動装置１は、実施形態１で説明したＬＥＤ駆動装置１にタイマ部２０を追加したものであり、タイマ部２０以外は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。

【0046】

タイマ部２０は、第２設定部１７がデューティ指令値及び電源電圧の検出値をもとに最大デューティカーブＢ及び最小デューティカーブＣの設定を更新する周期（以下、更新周期と言う。）をカウントする。ＬＥＤ駆動装置１に電源が投入され、発光ダイオード３が点灯を開始すると、タイマ部２０は更新周期のカウントを開始し、更新周期のカウントが完了すると第２設定部１７に更新命令を出力する。第２設定部１７は、タイマ部２０から更新命令が入力されると、実施形態１で説明した方法で最大デューティカーブ及び最小デューティカーブの設定を更新する。尚、タイマ部２０は更新周期のカウント動作が完了すると、カウント値をリセットしてカウント動作を再開しており、更新周期が経過する毎に第２設定部１７に更新命令を出力する。

【0047】

ここで、点灯開始後の動作について説明する。図４（ａ）は発光ダイオード３の温度の時間変化、図４（ｂ）は発光ダイオード３の順方向電圧Ｖ_Ｆの時間変化、図４（ｃ）はスイッチング素子Ｑ１のオンデューティDutyの時間変化をそれぞれ示している。

【0048】

点灯開始後の所定期間Ｔａでは発光ダイオード３の温度が徐々に上昇し、温度上昇に伴って順方向電圧Ｖ_Ｆは徐々に低下していく。また点灯開始後の所定期間Ｔａでは順方向電圧Ｖ_Ｆの低下に伴って、オンデューティDutyも大きく変化している。一方、所定期間Ｔａが経過した後の期間Ｔｂでは、発光ダイオード３の温度が飽和して、順方向電圧Ｖ_Ｆもあまり変化しなくなるため、オンデューティDutyの変化も少なくなっている。

【0049】

そこで、タイマ部２０は、点灯開始後の所定期間Ｔａでは更新周期を期間Ｔｂでの更新周期に比べて短い時間ｔ１（一定値）に設定し、所定期間Ｔａが経過した後の期間Ｔｂでは更新周期を時間ｔ１よりも長い時間ｔ２（一定値）に設定する。すなわち、本実施形態では、第２設定部１７が最大デューティカーブＢ及び最小デューティカーブＣを設定する更新周期を規定するタイマ部２０を備え、このタイマ部２０は、発光ダイオード３の点灯経過時間に応じて更新周期を段階的に長くしている。

【0050】

これにより、点灯開始からの経過時間が短い期間Ｔａでは、発光ダイオード３の温度変化が大きく、オンデューティDutyの変化も大きいので、タイマ部２０が更新期間を短めに設定することで、最大デューティカーブＢ及び最小デューティカーブＣを短時間で更新することができ、電源電圧Ｖinが急変した場合にも出力の変化を抑制できる。一方、点灯開始からの経過時間が長い期間Ｔｂでは、点灯初期に比べて発光ダイオード３の温度変化が安定し、オンデューティDutyの変化も小さくなるので、タイマ部２０が更新期間を長めに設定しても影響は少なく、更新周期を長めに設定することで、第２設定部１７を構成するマイクロコンピュータの負荷を軽減でき、処理能力の低いマイクロコンピュータを使用することができる。

【0051】

尚、タイマ部２０は、発光ダイオード３の点灯経過時間に応じて更新周期を２段階に切り替えているが、点灯経過時間に応じて多段階（３段階以上）に切り替えても良く、段階的に周期を長くすればよい。

【0052】

また、タイマ部２０は、図５に示すように、発光ダイオード３の点灯経過時間に応じて更新周期を徐々に長くしても良く、段階的に長くした場合と同様の効果が得られる。

【0053】

（実施形態３）
本実施形態では、実施形態１又は２で説明したＬＥＤ駆動装置１を備える照明器具及び車両用照明装置について図面を参照して説明する。

【0054】

図６は、実施形態１又は２で説明したＬＥＤ駆動装置１を備える照明器具５０の断面図である。この照明器具５０は、図７に示すように車両の前照灯として使用される車両用照明装置であり、車体６０の前側部分に埋め込まれる器具本体５１に、光源である発光ダイオード３と、ＬＥＤ駆動装置１を保持させている。

【0055】

器具本体５１は前側に開口を有し、この開口を透明なカバー５２で覆ってある。器具本体５１とカバー５２とで囲まれる空間には、発光ダイオード３が収納されている。発光ダイオード３には放熱板５３が取り付けられており、発光ダイオード３の発光を前方に反射する反射鏡５４が設けられている。器具本体５１の下部には、ＬＥＤ駆動装置１をケース内に収納した点灯ブロック２１が取り付けられており、点灯ブロック２１と発光ダイオード３との間はケーブル５５を介して電気的に接続されている。

【0056】

本実施形態の照明器具５０（車両用照明装置）は、実施形態１又は２で説明したＬＥＤ駆動装置１を備えており、発光ダイオード３の順方向電圧にばらつきがある場合でも、電源電圧Ｖinの電圧変動による出力の変動を低減した照明器具や車両用照明装置を実現できる。

【符号の説明】

【0057】

１ ＬＥＤ駆動装置
２ 直流電源
３ 発光ダイオード
１１ コンバータ部
１２ 電源電圧検出部
１３ 電流検出部
１４ 電流指令値設定部
１５ デューティ指令値設定部
１５ａ 誤差増幅部
１５ｂ デューティ指令値出力部
１６ 第１設定部
１７ 第２設定部
１８ デューティ制限部
１９ 駆動部
Ｑ１ スイッチング素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】