特開 2025-12231 車載用のＬＥＤ点灯回路および車載用の照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025012231

(43)【公開日】2025-01-24

(54)【発明の名称】車載用のＬＥＤ点灯回路および車載用の照明装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 45/345 20200101AFI20250117BHJP

【ＦＩ】

H05B45/345

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023114934

(22)【出願日】2023-07-13

(71)【出願人】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田部 哲夫

【テーマコード（参考）】

3K273

【Ｆターム（参考）】

3K273AA02

3K273BA03

3K273BA22

3K273BA27

3K273BA28

3K273BA31

3K273CA02

3K273EA07

3K273EA25

3K273EA35

3K273FA14

3K273FA27

3K273FA28

3K273GA06

3K273GA22

3K273GA28

3K273GA29

(57)【要約】

【課題】車載用のＬＥＤ点灯回路において、ＬＥＤの輝度の変動を抑制できる技術を提供する。
【解決手段】車載用のＬＥＤ点灯回路は、１以上のＬＥＤに流れるＬＥＤ電流の定電流回路を備える。定電流回路は、ツェナーダイオードと、ツェナーダイオードに流れるツェナー電流を制御する第１トランジスタと、第１トランジスタの駆動を、順方向の電圧により制御するダイオードと、ツェナーダイオードの逆方向の電圧により、ＬＥＤ電流を制御する第２トランジスタを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車載用のＬＥＤ点灯回路であって、
１以上のＬＥＤに流れるＬＥＤ電流の定電流回路を備え、
前記定電流回路は、
ツェナーダイオードと、
前記ツェナーダイオードに流れるツェナー電流を制御する第１トランジスタと、
前記第１トランジスタの駆動を、順方向の電圧により制御するダイオードと、
前記ツェナーダイオードの逆方向の電圧により、前記ＬＥＤ電流を制御する第２トランジスタを備える、ＬＥＤ点灯回路。

【請求項2】

請求項１に記載の車載用のＬＥＤ点灯回路であって、
前記ダイオードは、前記１以上のＬＥＤに含まれるＬＥＤである、ＬＥＤ点灯回路。

【請求項3】

請求項２に記載の車載用のＬＥＤ点灯回路であって、
前記定電流回路は、さらに、
前記ツェナー電流を規定する第１抵抗と、
前記ＬＥＤ電流を規定する第２抵抗と、を備え、
前記ツェナーダイオードは、前記ＬＥＤ点灯回路の供給電圧に対して逆方向に接続され、かつ、前記第１トランジスタのエミッタとコレクタに対して直列に接続され、
前記ダイオードは、前記供給電圧に対して順方向に接続され、かつ、前記第２トランジスタのエミッタとコレクタに対して直列に接続され、
前記第１トランジスタのベースは、前記ダイオードと前記第２トランジスタの間に接続され、
前記第２トランジスタのベースは、前記ツェナーダイオードと前記第１トランジスタの間に接続される、ＬＥＤ点灯回路。

【請求項4】

請求項３に記載の車載用のＬＥＤ点灯回路であって、
前記ダイオードのカソードは、前記ＬＥＤ点灯回路のグラウンドに接続されている、ＬＥＤ点灯回路。

【請求項5】

請求項３に記載の車載用のＬＥＤ点灯回路であって、
前記ツェナーダイオードのアノードは、前記ＬＥＤ点灯回路のグラウンドに接続されている、ＬＥＤ点灯回路。

【請求項6】

車載用の照明装置であって、
請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の車載用のＬＥＤ点灯回路であって、前記１以上のＬＥＤが赤色光を発するＬＥＤである第１ＬＥＤ点灯回路と、
前記車載用のＬＥＤ点灯回路であって、前記１以上のＬＥＤが青色光を発するＬＥＤである第２ＬＥＤ点灯回路と、
前記車載用のＬＥＤ点灯回路であって、前記１以上のＬＥＤが緑色光を発するＬＥＤである第３ＬＥＤ点灯回路と、を備える、照明装置。

【請求項7】

請求項６に記載の車載用の照明装置であって、
前記第１ＬＥＤ点灯回路と、前記第２ＬＥＤ点灯回路と、前記第３ＬＥＤ点灯回路とにおいて、それぞれの前記第２抵抗は、可変抵抗である、照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車載用のＬＥＤ点灯回路および車載用の照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車載用のＬＥＤ（light Emitting Diode）点灯回路には、従来、特許文献１に記載されているように、ＬＥＤに流れる電流を一定に保つ定電流回路が設けられている。以下の説明において、ＬＥＤに流れる電流は、ＬＥＤ電流とよぶ。車載用のＬＥＤ点灯回路は、バッテリを電源としていることにより、バッテリの電圧変動の影響を受ける。この場合、ＬＥＤ電流は、その電圧変動に応じて変動する。ＬＥＤ電流の変動は、ちらつきの要因である、輝度の変動を生じさせる。車載用のＬＥＤ点灯回路における定電流回路は、ＬＥＤ電流の変動を抑制することにより、ＬＥＤの輝度の変動を抑制する。

【0003】

特許文献１に記載されている定電流回路は、ツェナーダイオードを用いることにより、ツェナーダイオードの逆方向の電圧における定電圧の特性を利用している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－１００６３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、定電流回路を用いた場合も、ＬＥＤ電流が変動する場合がある。例えば、ＬＥＤ電流は、定電流回路に用いられる素子の特性によって変動する。ツェナーダイオードにおいて、逆方向の電圧における定電圧の特性は、現実には電流に応じて変動するために、厳密には一定ではない。よって、ツェナーダイオードを用いた定電流回路においても、ＬＥＤの輝度の変動が生じる。したがって、車載用のＬＥＤ点灯回路において、よりＬＥＤの輝度の変動を抑制できる技術が求められていた。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

【0007】

（１）本開示の第１の形態によれば、車載用のＬＥＤ点灯回路が提供される。このＬＥＤ点灯回路は、１以上のＬＥＤに流れるＬＥＤ電流の定電流回路を備える。前記定電流回路は、ツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードに流れるツェナー電流を制御する第１トランジスタと、前記第１トランジスタの駆動を、順方向の電圧により制御するダイオードと、前記ツェナーダイオードの逆方向の電圧により、前記ＬＥＤ電流を制御する第２トランジスタを備える。
このような形態とすることで、定電流回路は、ツェナーダイオードの逆方向の電圧により、第２トランジスタによるＬＥＤ電流を制御する。ツェナーダイオードに流れるツェナー電流は、第１トランジスタにより制御される。さらに、第１トランジスタの駆動は、ダイオードの順方向の電圧により制御される。すなわち、ツェナー電流は、定電圧の特性を有するダイオードの順方向の電圧に基づいて制御される。よって、ツェナーダイオードの逆方向の電圧は、ツェナー電流が制御されることにより安定する。すなわち、定電流回路は、第２トランジスタによるＬＥＤ電流の制御を安定して行うことができる。したがって、ＬＥＤ点灯回路１１は、よりＬＥＤの輝度の変動を抑制できる。
（２）上記形態において、前記ダイオードは、前記１以上のＬＥＤに含まれるＬＥＤでもよい。
このような形態とすることで、ＬＥＤ点灯回路は、第１ＬＥＤを定電流回路のダイオードとして構成できることにより、別途、ダイオードを備える場合に比べて、部品点数を削減できる。
（３）上記形態において、前記定電流回路は、さらに、前記ツェナー電流を規定する第１抵抗と、前記ＬＥＤ電流を規定する第２抵抗と、を備え、前記ツェナーダイオードは、前記ＬＥＤ点灯回路の供給電圧に対して逆方向に接続され、かつ、前記第１トランジスタのエミッタとコレクタに対して直列に接続され、前記ダイオードは、前記供給電圧に対して順方向に接続され、かつ、前記第２トランジスタのエミッタとコレクタに対して直列に接続され、前記第１トランジスタのベースは、前記ダイオードと前記第２トランジスタの間に接続され、前記第２トランジスタのベースは、前記ツェナーダイオードと前記第１トランジスタの間に接続されていてもよい。
このような形態とすることで、第１トランジスタは、ベースが定電流回路におけるダイオードとしての第１ＬＥＤに接続されることにより、順方向の電圧により制御されている。第２トランジスタは、ベースがツェナーダイオードに接続されることにより、逆方向の電圧により制御されている。すなわち、ＬＥＤ点灯回路は、ダイオードの特性を利用することにより、第１トランジスタと第２トランジスタを容易に制御できる。
（４）上記形態において、前記ダイオードのカソードは、前記ＬＥＤ点灯回路のグラウンドに接続されていてもよい。
このような形態とすることで、ＬＥＤ点灯回路は、ツェナーダイオードの逆方向の電圧の基準をグラウンドにしていない場合に比べて、第２トランジスタをより安定的に制御できる。
（５）上記形態において、前記ツェナーダイオードのアノードは、前記ＬＥＤ点灯回路のグラウンドに接続されていてもよい。
このような形態とすることで、ＬＥＤ点灯回路は、例えば、第１ＬＥＤがカソードコモンにより、カソードをグラウンドに接続する必要がある場合でも、適用できる。
（６）本開示の第２の形態によれば、車載用の照明装置が提供される。この照明装置は、上記形態の車載用のＬＥＤ点灯回路であって、前記１以上のＬＥＤが赤色光を発するＬＥＤである第１ＬＥＤ点灯回路と、前記車載用のＬＥＤ点灯回路であって、前記１以上のＬＥＤが青色光を発するＬＥＤである第２ＬＥＤ点灯回路と、前記車載用のＬＥＤ点灯回路であって、前記１以上のＬＥＤが緑色光を発するＬＥＤである第３ＬＥＤ点灯回路と、を備える。
このような形態とすることで、照明装置は、ＬＥＤ点灯回路によりＬＥＤの輝度の変動が抑制されるために、３色による照明の色合いをより高い精度で表現できる。
（７）上記形態において、前記第１ＬＥＤ点灯回路と、前記第２ＬＥＤ点灯回路と、前記第３ＬＥＤ点灯回路とにおいて、それぞれの前記第２抵抗は、可変抵抗でもよい。
このような形態とすることで、各ＬＥＤ点灯回路は、可変抵抗である第２抵抗によってＬＥＤの輝度を変更できる。よって、本開示の照明装置は、第１ＬＥＤ点灯回路の第２抵抗と、第２ＬＥＤ点灯回路の第２抵抗と、第３ＬＥＤ点灯回路の第２抵抗を調整することにより、さまざまな色の光を射出できる。そして、本開示の照明装置は、供給電圧の変動があった場合も、射出する光の色の変動を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】車載用のＬＥＤ点灯回路の構成を示す回路図である。

【図2】ＬＥＤ電流と供給電圧との関係を示すグラフである。

【図3】第２実施形態のＬＥＤ点灯回路を示す回路図である。

【図4】第３実施形態のＬＥＤ点灯回路を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

Ａ．第１実施形態：
Ａ－１．回路の構成：
図１は、車載用のＬＥＤ点灯回路１１の構成を示す回路図である。車載用のＬＥＤ点灯回路１１は、ＬＥＤ（light Emitting Diode）を点灯する。より具体的には、ＬＥＤ点灯回路１１は、車両Ｖの室内で使用されるＬＥＤを点灯させるために、車両Ｖに設けられる。例えば、ＬＥＤ点灯回路１１は、室内照明、スピードメータや表示灯などに用いられるＬＥＤの点灯に使用される。

【0010】

ＬＥＤ点灯回路１１は、バッテリ１１０と、第１ＬＥＤ１２０と、第２ＬＥＤ１３０と、第２抵抗１４０と、定電流回路１５０と、を備える。図１では、破線の範囲が定電流回路１５０の部分である。さらに、定電流回路１５０は、第２トランジスタ１５３と、ツェナーダイオード１５４と、第１トランジスタ１５２と、第１抵抗１５１と、ダイオード１２０と、を備える。なお、第１実施形態では、ダイオード１２０は、ＬＥＤ点灯回路１１の負荷としてのＬＥＤに含まれる第１ＬＥＤ１２０により構成されている。まず、各素子の接続について説明する。

【0011】

第１ＬＥＤ１２０は、供給電圧Ｖ４を出力するバッテリ１１０に対して順方向に接続されている。さらに、第１ＬＥＤ１２０は、第２トランジスタ１５３のエミッタとコレクタに対して直列に接続されている。より具体的には、第１ＬＥＤ１２０のアノードは、電源のプラス側に接続されている。第１ＬＥＤ１２０のカソードは、第１トランジスタ１５２のベースと、第２ＬＥＤ１３０のアノードと、に接続されている。

【0012】

第２ＬＥＤ１３０は、供給電圧Ｖ４を出力するバッテリ１１０に対して順方向に接続されている。さらに、第２ＬＥＤ１３０は、第２トランジスタ１５３のエミッタとコレクタに対して直列に接続されている。より具体的には、第２ＬＥＤ１３０のカソードは、第２トランジスタ１５３のコレクタに接続されている。第２ＬＥＤ１３０のアノードは、第１トランジスタ１５２のベースと、第１ＬＥＤ１２０のカソードと、に接続されている。

【0013】

第２抵抗１４０は、ＬＥＤに対して直列の関係に接続されている。より具体的には、第２抵抗１４０の一方の端子は、第２トランジスタ１５３のエミッタに接続されている。第２抵抗１４０の他方の端子は、バッテリ１１０の負極に接続されている。すなわち、第２抵抗１４０の他方の端子は、ＬＥＤ点灯回路１１のグラウンドに接続されている。

【0014】

第２トランジスタ１５３は、コレクタとエミッタ間がＬＥＤと第２抵抗１４０に対して直列の関係に接続されている。第２トランジスタ１５３のベースは、ツェナーダイオード１５４と第１トランジスタ１５２の間に接続される。第２トランジスタ１５３のコレクタとエミッタの接続については、他の素子の接続において説明されているため、省略する。

【0015】

ツェナーダイオード１５４は、ＬＥＤ点灯回路１１の供給電圧Ｖ４に対して逆方向に接続されている。さらに、ツェナーダイオード１５４は、第１トランジスタ１５２のエミッタとコレクタに対して直列に接続されている。より具体的には、ツェナーダイオード１５４のアノードは、ＬＥＤ点灯回路１１のグラウンドに接続されている。すなわち、ツェナーダイオード１５４のアノードは、電源のマイナス側に接続されている。ツェナーダイオード１５４のカソードは、第２トランジスタ１５３のベースと、第１トランジスタ１５２のコレクタと、に接続されている。

【0016】

第１抵抗１５１は、ツェナーダイオード１５４に対して直列の関係に接続されている。より具体的には、第１抵抗１５１の一方の端子は、第１トランジスタ１５２のエミッタに接続されている。第１抵抗１５１の他方の端子は、バッテリ１１０の正極に接続されている。

【0017】

第１トランジスタ１５２は、コレクタとエミッタ間がツェナーダイオード１５４と第１抵抗１５１に対して直列の関係に接続されている。第１トランジスタ１５２のベースは、第１ＬＥＤ１２０と第２ＬＥＤ１３０の間に接続されている。第１トランジスタ１５２のコレクタとエミッタの接続については、他の素子の接続において説明されているため、省略する。

【0018】

Ａ－２．素子の機能：
次に、各素子の機能について説明する。

【0019】

バッテリ１１０は、ＬＥＤ点灯回路１１に電力を供給する。より具体的には、バッテリ１１０は、ＬＥＤ点灯回路１１に供給電圧Ｖ４を印加する電圧源である。例えば、バッテリ１１０は、車両Ｖのランプやオーディオ機器などの電装品に電力を供給する補器バッテリである。

【0020】

バッテリ１１０による印加電圧は、例えば、公称電圧を１４Ｖに設計されている。バッテリ１１０による印加電圧は、出力電流の変動や充電の状態によって、約９Ｖ～１６Ｖの範囲で変動する場合がある。

【0021】

第１ＬＥＤ１２０は、バッテリ１１０から供給される電力により発光する。第１ＬＥＤ１２０は、１色の色を発する発光ダイオードである。すなわち、第１ＬＥＤ１２０は、ダイオードの特性を有する素子である。第１ＬＥＤ１２０の順方向電圧Ｖｆは、例えば、３．５Ｖである。なお、「順方向電圧Ｖｆ」の符号Ｖｆは、素子の特性としての電圧であること表すために付されており、図示に使用されていない。

【0022】

さらに、第１ＬＥＤ１２０は、後に説明する定電流回路１５０にも含まれる。定電流回路１５０における第１ＬＥＤ１２０は、第１トランジスタ１５２の駆動を、順方向の電圧Ｖ１により制御するダイオードである。本実施形態において、第１トランジスタ１５２の駆動は、ベース電流Ｉ６によりエミッタとコレクタ間を導通させることを意味する。第１抵抗１５１の電圧Ｖ７と、第１トランジスタ１５２のベースとエミッタ間の電圧Ｖ８と、の合計の電圧は、第１ＬＥＤ１２０の順方向電圧Ｖｆにより規定される。よって、第１ＬＥＤ１２０は、第１トランジスタ１５２のベース電流Ｉ６を制御することにより、第１トランジスタ１５２の駆動を制御する。

【0023】

このような態様とすることで、ＬＥＤ点灯回路１１は、ＬＥＤを定電流回路１５０の構成として使用できることにより、別途、ダイオードを備える場合に比べて、部品点数を削減できる。

【0024】

第２ＬＥＤ１３０は、バッテリ１１０から供給される電力により発光する。第２ＬＥＤ１３０は、第１ＬＥＤ１２０と同じ色を発する発光ダイオードである。すなわち、第２ＬＥＤ１３０は、第１ＬＥＤ１２０の順方向電圧Ｖｆと同じ順方向電圧Ｖｆを有する。

【0025】

なお、第１ＬＥＤ１２０および第２ＬＥＤ１３０のＬＥＤは、理想的なダイオードの特性を有するＬＥＤではなく、現実のダイオードの特性を有するＬＥＤとして説明する。ＬＥＤは、理想的には、順方向の電圧が順方向電圧Ｖｆを超えた範囲において、順方向の電圧が完全に一定になる。しかし、本実施形態では、ＬＥＤは、順方向の電圧が順方向電圧Ｖｆを超えた範囲においても、順方向の電流の増加に応じて、順方向の電圧もわずかに上昇する特性を有するものとして説明する。例えば、第１ＬＥＤ１２０の順方向の電流Ｉ３は、特性としての順方向電圧Ｖｆを超えた電圧の範囲においても、現実の素子のように、順方向の電圧Ｖ１の変動に応じて変動する。ＬＥＤの輝度は、電流の大きさに依存する。したがって、第１ＬＥＤ１２０の輝度は、順方向の電圧Ｖ１の変動に応じて、変動する。

【0026】

第２抵抗１４０は、ＬＥＤ電流Ｉ１を規定する。より具体的には、第２抵抗１４０は、第２トランジスタ１５３の駆動により、第２トランジスタ１５３のエミッタとコレクタ間にＬＥＤ電流Ｉ１が通電されている状態において、エミッタに流れるＬＥＤ電流Ｉ１を規定する。ＬＥＤ電流Ｉ１については、後に詳細に説明する。

【0027】

定電流回路１５０は、ＬＥＤに流れるＬＥＤ電流Ｉ１を制御する。定電流回路１５０は、第２トランジスタ１５３と、ツェナーダイオード１５４と、第１トランジスタ１５２と、第１抵抗１５１と、ダイオード１２０と、を備える。第１実施形態では、ダイオード１２０は、ＬＥＤ点灯回路１１の負荷としてのＬＥＤに含まれる第１ＬＥＤ１２０により構成されている。よって、ダイオード１２０の説明を省略する。

【0028】

なお、ＬＥＤの順方向の電流が通電されている状態において、第１ＬＥＤ１２０の順方向の電流Ｉ３と、第２ＬＥＤ１３０の順方向の電流Ｉ４と、第２トランジスタ１５３のエミッタ電流Ｉ５と、を総称してＬＥＤ電流Ｉ１とよぶ。ＬＥＤの順方向の電流が通電されている状態は、後に説明するＬＥＤ点灯回路１１のモードＭ３における状態である。厳密には、第１ラインＬ１における各電流は、異なる。例えば、第１ＬＥＤ１２０の順方向の電流Ｉ３と、第２ＬＥＤ１３０の順方向の電流Ｉ４と、は第１トランジスタ１５２のベース電流Ｉ６の影響により、異なる電流である。しかし、ベース電流Ｉ６は、第１ＬＥＤ１２０の順方向の電流Ｉ３とや第２ＬＥＤ１３０の順方向の電流Ｉ４に対して非常に小さい。よって、第１ＬＥＤ１２０の順方向の電流Ｉ３を、第２ＬＥＤ１３０の順方向の電流Ｉ４としてみなすことができる。同様に、第２トランジスタ１５３のエミッタ電流Ｉ５も、第２ＬＥＤ１３０の順方向の電流Ｉ４としてみなすことができる。

【0029】

第２トランジスタ１５３は、ＬＥＤ電流Ｉ１を制御する。第２トランジスタ１５３は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。第２トランジスタ１５３は、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３により制御されたベース電流Ｉ７よって駆動する。よって、第２トランジスタ１５３は、エミッタとコレクタ間に流れるＬＥＤ電流Ｉ１を制御する。

【0030】

ツェナーダイオード１５４は、第２トランジスタ１５３の駆動を制御する。ツェナーダイオード１５４は、第２トランジスタ１５３の駆動を、逆方向の電圧Ｖ３により制御する。バッテリ１１０の電圧が印加された状態において、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３は、特性としてのツェナー電圧Ｖｚに達する。よって、ツェナーダイオード１５４は、第２トランジスタ１５３のベースとエミッタ間の電圧Ｖ５と、第２抵抗１４０の電圧Ｖ６と、をツェナー電圧Ｖｚに規定する。したがって、ツェナーダイオード１５４は、第２トランジスタ１５３のベース電流Ｉ７を制御することにより、第２トランジスタ１５３の駆動を制御する。なお、「ツェナー電圧Ｖｚ」の符号Ｖｚは、素子の特性としての電圧であること表すために付されており、図示に使用されていない。

【0031】

なお、ツェナーダイオード１５４は、理想的なツェナーダイオードではなく、現実のツェナーダイオードの特性を有するものとして説明する。例えば、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３は、理想的には、ツェナー電圧Ｖｚを超えた範囲において、完全に一定になる。しかし、本実施形態では、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３は、ツェナー電圧Ｖｚを超えた範囲においても、逆方向の電流Ｉ１０の増加に応じて、わずかに上昇する特性を有するものとして説明する。

【0032】

第１トランジスタ１５２は、ツェナーダイオード１５４に流れるツェナー電流Ｉ２を制御する。より具体的には、第１トランジスタ１５２は、第１ＬＥＤ１２０の順方向の電圧Ｖ１により制御されたベース電流Ｉ６よって駆動することにより、エミッタとコレクタ間に流れるツェナー電流Ｉ２を制御する。第１トランジスタ１５２は、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタである。

【0033】

なお、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電流Ｉ１０が通電されている状態において、第２ラインＬ２における電流を総称してツェナー電流Ｉ２とよぶ。ツェナーダイオード１５４の逆方向の電流Ｉ１０が通電されている状態は、後に説明するＬＥＤ点灯回路１１のモードＭ３における状態である。すなわち、第１トランジスタ１５２のエミッタ電流Ｉ８と、第１トランジスタ１５２のコレクタ電流Ｉ９と、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電流Ｉ１０と、を総称してツェナー電流Ｉ２とよぶ。厳密には、第２ラインＬ２における各電流は、異なる。しかし、第１トランジスタ１５２や第２トランジスタ１５３のベース電流Ｉ７が第２ラインＬ２における電流に与える影響は、非常に小さい。よって、第１トランジスタ１５２のエミッタ電流Ｉ８と、第１トランジスタ１５２のコレクタ電流Ｉ９と、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電流Ｉ１０と、は同等の電流としてみなすことができる。

【0034】

第１抵抗１５１は、ツェナーダイオード１５４に流れるツェナー電流Ｉ２を規定する。より具体的には、第１抵抗１５１は、第１トランジスタ１５２の駆動により、第１トランジスタ１５２のエミッタとコレクタ間にツェナー電流Ｉ２が通電されている状態において、エミッタに流れるツェナー電流Ｉ２を規定する。

【0035】

Ａ－３．ＬＥＤ点灯回路の動作：
図２は、ＬＥＤ電流Ｉ１と供給電圧Ｖ４との関係を示すグラフである。図２では、供給電圧Ｖ４に対するＬＥＤ電流Ｉ１の特性に基づいて、モードＭ１～モードＭ３の範囲が図示されている。

【0036】

ＬＥＤ点灯回路１１は、ＬＥＤの点灯時において、モードＭ３の範囲で動作する。すなわち、バッテリ１１０による印加電圧は、モードＭ３の範囲に含まれる。例えば、約９Ｖ～１６Ｖで変動するバッテリ１１０の印加電圧は、モードＭ３の範囲に発生する。すなわち、ＬＥＤ点灯回路１１は、モードＭ３の範囲において、定電流回路１５０によりＬＥＤ電流Ｉ１を制御する。

【0037】

以下の説明では、技術の理解を容易にするために、モードＭ３以外のモードＭ１とモードＭ２におけるＬＥＤ点灯回路１１の動作も説明する。ただし、前述のように、モードＭ１とモードＭ２における供給電圧Ｖ４は、バッテリ１１０による印加電圧よりも低い電圧である。

【0038】

モードＭ１～モードＭ３のそれぞれのモードごとに、図１のＬＥＤ点灯回路１１の動作を第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに分けて説明する。

【0039】

図２のモードＭ１は、ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆに基づく範囲までの、ＬＥＤ電流Ｉ１の状態を表す。電圧Ｖａは、ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆに基づく電圧である。

【0040】

図２のモードＭ１において、図１の第１ラインＬ１では、供給電圧Ｖ４の上昇に応じて、第１ＬＥＤ１２０の順方向の電圧Ｖ１と第２ＬＥＤ１３０の順方向の電圧Ｖ２が上昇する。しかし、モードＭ１では、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２が各ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆに達していないため、ＬＥＤ電流Ｉ１は、通電されていない。すなわち、第１ＬＥＤ１２０と第２ＬＥＤ１３０は、点灯していない。

【0041】

なお、図２のモードＭ１の範囲は、ＬＥＤ電流Ｉ１が通電される範囲Ｍ１ａを含むように図示されている。しかし、範囲Ｍ１ａは、順方向電圧Ｖｆの定義において必要な順方向の電流を表している。

【0042】

図２のモードＭ１において、さらに、図１の第１ラインＬ１では、第２トランジスタ１５３の駆動が開始する。これは、供給電圧Ｖ４の上昇に応じて、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３も上昇するためである。より具体的には、逆方向の電圧Ｖ３の上昇により、第２抵抗１４０の電圧Ｖ６と、第１トランジスタ１５２のベースとエミッタ間の電圧Ｖ５と、が上昇する。第２トランジスタ１５３のベースとエミッタ間の電圧Ｖ５が、ベースとエミッタ間の順方向電圧Ｖｆを超えることにより、第２トランジスタ１５３のベース電流Ｉ７が通電される。よって、逆方向の電圧Ｖ３の上昇に応じて、第２トランジスタ１５３の駆動が開始する。ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３の上昇については、後に説明する。

【0043】

図２のモードＭ１において、図１の第２ラインＬ２では、第１ＬＥＤ１２０の順方向の電圧Ｖ１により、第１トランジスタ１５２の駆動が制御される。より具体的には、順方向の電圧Ｖ１の上昇に応じて、第１抵抗１５１の電圧Ｖ７と、第１トランジスタ１５２のベースとエミッタ間の電圧Ｖ８と、が上昇する。第１トランジスタ１５２のベースとエミッタ間の電圧Ｖ８が、ベースとエミッタ間の順方向電圧Ｖｆを超えることにより、ベース電流Ｉ６が通電される。よって、第１トランジスタ１５２が駆動することにより、第１トランジスタ１５２のエミッタ電流Ｉ８が通電される。

【0044】

エミッタ電流Ｉ８は、（１）式により算出される。なお、（１）式におけるＲは、第１抵抗１５１の抵抗値である。すなわち、Ｖ７＝Ｒ×Ｉ８の関係である。（１）式が示すように、エミッタ電流Ｉ８は、第１ＬＥＤ１２０の順方向の電圧Ｖ１の上昇に応じて、増加する。
Ｉ８＝（Ｖ１－Ｖ８）／Ｒ …（１）

【0045】

なお、エミッタ電流Ｉ８は、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電流Ｉ１０が通電されている状態において、ツェナー電流Ｉ２とみなすことができる。ツェナーダイオード１５４の逆方向の電流Ｉ１０が通電されている状態は、後に説明する図２のモードＭ３における状態である。その場合、ツェナー電流Ｉ２も、（１）式により算出できる。しかし、図２のモードＭ１では、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３は、ツェナー電圧Ｖｚ未満である。すなわち、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電流Ｉ１０は、通電されていない。したがって、モードＭ１では、エミッタ電流Ｉ８は、ツェナー電流Ｉ２とみなされない。

【0046】

図２のモードＭ２は、ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆとツェナーダイオード１５４のツェナー電圧Ｖｚとに基づく範囲において、ＬＥＤ電流Ｉ１が供給電圧Ｖ４に応じて増加している状態を表す。電圧Ｖｂは、ツェナー電圧Ｖｚに基づく電圧である。

【0047】

図２のモードＭ２において、図１の第１ラインＬ１では、第１ＬＥＤ１２０の順方向の電圧Ｖ１と、第２ＬＥＤ１３０の順方向の電圧Ｖ２と、が順方向電圧Ｖｆを超えることにより、ＬＥＤ電流Ｉ１が通電されている。さらに、供給電圧Ｖ４の上昇に応じて、ＬＥＤ電流Ｉ１は、増加する。

【0048】

なお、図２のモードＭ２おけるＬＥＤ電流Ｉ１は、第２抵抗１４０により規定されている。より具体的には、第２トランジスタ１５３の駆動により、第２トランジスタ１５３のエミッタとコレクタ間にＬＥＤ電流Ｉ１が通電されるため、ＬＥＤ電流Ｉ１は、第２抵抗１４０により規定される。

【0049】

図２のモードＭ２において、図１の第２ラインＬ２では、供給電圧Ｖ４の上昇に応じて、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３が上昇する。しかし、モードＭ２では、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３は、ツェナー電圧Ｖｚよりも低い。よって、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電流Ｉ１０は、通電されていない。すなわち、モードＭ２では、エミッタ電流Ｉ８は、ツェナー電流Ｉ２とみなされない。

【0050】

図２のモードＭ３は、ツェナーダイオード１５４のツェナー電圧Ｖｚを超えた範囲において、定電流回路１５０の機能として、ＬＥＤ電流Ｉ１が制御されている状態である。先に図１の第２ラインＬ２について、説明する。

【0051】

図２のモードＭ３において、図１の第２ラインＬ２では、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３がツェナー電圧Ｖｚを超えることにより、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電流Ｉ１０が通電している。すなわち、ツェナー電流Ｉ２が通電している。このとき、エミッタ電流Ｉ８は、ツェナー電流Ｉ２とみなすことができる。したがって、ツェナー電流Ｉ２は、（１）式により算出される。

【0052】

図２のモードＭ３では、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３は、ツェナー電圧Ｖｚにより規定される。前述のように、ツェナーダイオード１５４は、理想的なツェナーダイオードではない。このため、例えば、第１トランジスタ１５２が存在しない回路では、供給電圧Ｖ４の上昇によりツェナー電流Ｉ２が増加する場合、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３もわずかに上昇する。しかし、（１）式が示すように、ツェナー電流Ｉ２としてのエミッタ電流Ｉ８は、第１ＬＥＤ１２０の順方向の電圧Ｖ１に基づいて、第１トランジスタ１５２により制御される。第１ＬＥＤ１２０の順方向の電圧Ｖ１は、順方向電圧Ｖｆを超えているために、一定の電圧である。よって、供給電圧Ｖ４が上昇した場合も、ツェナー電流Ｉ２は、増加しない。したがって、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３も上昇しない。

【0053】

図２のモードＭ３において、図１の第１ラインＬ１では、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３が上昇しないことにより、第２トランジスタ１５３のベース電流Ｉ７が一定になる。すなわち、ＬＥＤ電流Ｉ１は、供給電圧Ｖ４の上昇に応じて、第２トランジスタ１５３により一定になる。したがって、第１ＬＥＤ１２０と第２ＬＥＤ１３０は、一定の輝度で点灯する。

【0054】

なお、図２のモードＭ３では、供給電圧Ｖ４の上昇に応じて、わずかにＬＥＤ電流Ｉ１が増加する。これは、ツェナーダイオード１５４や第１ＬＥＤ１２０が理想的な素子ではないために、現実の素子の特性に起因している。すなわち、第１トランジスタ１５２の駆動が第１ＬＥＤ１２０の順方向の電圧Ｖ１により制御されているために、順方向の電圧Ｖ１のわずかな上昇に応じて、ツェナー電流Ｉ２が増加する。さらに、第２トランジスタ１５３の駆動がツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３により制御されているために、逆方向の電圧Ｖ３のわずかな上昇に応じて、ＬＥＤ電流Ｉ１が増加する。

【0055】

しかし、ＬＥＤ点灯回路１１は、ツェナー電流Ｉ２とＬＥＤ電流Ｉ１のそれぞれの電流が制御されることにより、ツェナーダイオード１５４と第１ＬＥＤ１２０の現実の素子の特性による電圧の変動が抑制される。よって、図２のモードＭ３では、ツェナーダイオード１５４や第１ＬＥＤ１２０の現実の素子の特性によるＬＥＤ電流Ｉ１の増加は、ツェナー電流Ｉ２が制御されない場合に比べて、抑制される。

【0056】

なお、図２のモードＭ３では、ＬＥＤ点灯回路１１は、ＬＥＤ電流Ｉ１の増加を抑制されることにより、素子の発熱も抑制される。すなわち、ＬＥＤ点灯回路１１は、ツェナー電流Ｉ２が制御されない場合に比べて、回路の発熱を低減できるために、放熱のための機構を削減できる。

【0057】

このような形態とすることで、定電流回路１５０は、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３により、第２トランジスタ１５３によってＬＥＤ電流Ｉ１を制御する。ツェナーダイオード１５４に流れるツェナー電流Ｉ２は、第１トランジスタ１５２により制御される。さらに、第１トランジスタ１５２の駆動は、第１ＬＥＤ１２０でもあるダイオード１２０の順方向の電圧Ｖ１により制御される。すなわち、ツェナー電流Ｉ２は、定電圧の特性を有するダイオード１２０の順方向の電圧Ｖ１に基づいて制御される。このため、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３は、ツェナー電流Ｉ２が制御されることにより、安定する。よって、定電流回路１５０は、第２トランジスタ１５３によるＬＥＤ電流Ｉ１の制御を安定して行うことができる。したがって、ＬＥＤ点灯回路１１は、よりＬＥＤの輝度の変動を抑制できる。

【0058】

さらに、ＬＥＤ点灯回路１１は、第１ＬＥＤ１２０を定電流回路１５０のダイオードとして構成できることにより、別途、ダイオードを備える場合に比べて、部品点数を削減できる。

【0059】

このうえ、第１トランジスタ１５２は、ベースが定電流回路１５０におけるダイオード１２０としての第１ＬＥＤ１２０に接続されることにより、順方向の電圧Ｖ１により制御されている。第２トランジスタ１５３は、ベースがツェナーダイオード１５４に接続されることにより、逆方向の電圧Ｖ３により制御されている。すなわち、ＬＥＤ点灯回路１１は、ダイオードの特性を利用することにより、第１トランジスタ１５２と第２トランジスタ１５３を容易に制御できる。

【0060】

さらに、ＬＥＤ点灯回路１１は、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３を、グラウンドを基準として発生させる。よって、ＬＥＤ点灯回路１１は、ツェナーダイオード１５４の逆方向の電圧Ｖ３の基準をグラウンドにしていない場合に比べて、第２トランジスタ１５３をより安定的に制御できる。

【0061】

Ｂ．第２実施形態：
図３は、第２実施形態のＬＥＤ点灯回路２１を示す回路図である。図３における破線の範囲が第２実施形態における定電流回路２５０の部分である。第２実施形態では、素子とその接続との一部が、第１実施形態と異なる。なお、図３に示すＬＥＤ点灯回路２１において、第１実施形態のＬＥＤ点灯回路１１の構成に対応する構成については、ＬＥＤ点灯回路１１の構成に付した３桁の符号のうち１桁目の数を１から２に置き換えた符号を付して示している。たとえば、第１トランジスタ２５２は、第１トランジスタ１５２に対応し、第１トランジスタ１５２と同様の機能を奏する。

【0062】

第２実施形態における第１トランジスタ２５２は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。第２実施形態における第２トランジスタ２５３は、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタである。他の素子は、第１実施形態の同じ素子である。

【0063】

さらに、第２実施形態では、素子の接続が第１実施形態と異なる。以下において、各素子の接続について、詳細に説明する。

【0064】

第１ＬＥＤ２２０は、供給電圧Ｖ４ａを出力するバッテリ２１０に対して順方向に接続されている。さらに、第１ＬＥＤ２２０は、第２トランジスタ２５３のエミッタとコレクタに対して直列に接続される。より具体的には、第１ＬＥＤ２２０のカソードは、ＬＥＤ点灯回路２１のグラウンドに接続されている。第１ＬＥＤ２２０のアノードは、第１トランジスタ２５２のベースと、第２ＬＥＤ２３０のカソードと、に接続されている。

【0065】

第２ＬＥＤ２３０は、供給電圧Ｖ４ａを出力するバッテリ２１０に対して順方向に接続されている。さらに、第２ＬＥＤ２３０は、第２トランジスタ２５３のエミッタとコレクタに対して直列に接続される。より具体的には、第２ＬＥＤ２３０のアノードは、第２トランジスタ２５３のコレクタに接続されている。第２ＬＥＤ２３０のカソードは、第１トランジスタ２５２のベースと、第１ＬＥＤ２２０のアノードと、に接続されている。

【0066】

第２抵抗２４０は、ＬＥＤに対して直列の関係に接続されている。より具体的には、第２抵抗２４０の一方の端子は、第２トランジスタ２５３のエミッタに接続されている。第２抵抗２４０の他方の端子は、バッテリ２１０の正極に接続されている。

【0067】

第２トランジスタ２５３は、コレクタとエミッタ間がＬＥＤと第２抵抗２４０に対して直列の関係に接続されている。第２トランジスタ２５３のベースは、ツェナーダイオード２５４と第１トランジスタ２５２の間に接続される。第２トランジスタ２５３のコレクタとエミッタの接続については、他の素子の接続において説明されているため、省略する。

【0068】

ツェナーダイオード２５４は、ＬＥＤ点灯回路２１の供給電圧Ｖ４ａに対して逆方向に接続されてる。さらに、ツェナーダイオード２５４は、第１トランジスタ２５２のエミッタとコレクタに対して直列に接続されている。より具体的には、ツェナーダイオード２５４のカソードは、電源のプラス側に接続されている。ツェナーダイオード２５４のアノードは、第２トランジスタ２５３のベースと、第１トランジスタ２５２のコレクタとに、接続されている。

【0069】

第１抵抗２５１は、ツェナーダイオード２５４に対して直列の関係に接続されている。より具体的には、第１抵抗２５１の一方の端子は、第１トランジスタ２５２のエミッタに接続されている。第１抵抗２５１の他方の端子は、ＬＥＤ点灯回路２１のグラウンドに接続されている。

【0070】

第１トランジスタ２５２は、コレクタとエミッタ間がツェナーダイオード２５４と第１抵抗２５１に対して直列の関係に接続されている。第１トランジスタ２５２のベースは、第１ＬＥＤ２２０と第２ＬＥＤ２３０の間に接続されている。第１トランジスタ２５２のコレクタとエミッタの接続については、他の素子の接続において説明されているため、省略する。

【0071】

第２実施形態において、供給電圧Ｖ４ａに対するＬＥＤ電流Ｉ１ａの特性は、第１実施形態と同じである。

【0072】

このような形態とすることで、ＬＥＤ点灯回路２１は、例えば、第１ＬＥＤ２２０がカソードコモンにより、カソードをグラウンドに接続する必要がある場合でも、適用できる。

【0073】

Ｃ．第３実施形態：
図４は、第３実施形態のＬＥＤ点灯回路３１を示す回路図である。第３実施形態のＬＥＤ点灯回路３１は、第１実施形態のＬＥＤ点灯回路１１から第２ＬＥＤ１３０を除いた形態である。定電流回路３５０は、第１実施形態の定電流回路１５０に対応する。他の構成については、第１実施形態と同じである。第２ＬＥＤ１３０は、定電流回路３５０に寄与する素子ではない。したがって、ＬＥＤが一つの場合でも、第３実施形態のＬＥＤ点灯回路３１は、ＬＥＤの輝度の変動を抑制できる。

【0074】

Ｄ．他の実施形態：
第１実施形態と第２実施形態では、定電流回路におけるダイオードは、ＬＥＤ点灯回路における負荷としてのＬＥＤに含まれる第１ＬＥＤにより構成されている。しかし、ダイオードは、ＬＥＤにより構成されていなくてもよい。ダイオードは、ダイオード特性を有する他の素子でもよい。例えば、第１ＬＥＤは、整流ダイオードやツェナーダイオードであってもよい。

【0075】

Ｅ．他の実施形態：
上記実施形態のＬＥＤ点灯回路により、車載用の照明装置を構成してもよい。例えば、車載用の照明装置は、第１実施形態または第２実施形態のＬＥＤ点灯回路を３つ備える。第１ＬＥＤ点灯回路は、第１ＬＥＤ１２０と第２ＬＥＤ１３０が赤色光を発するＬＥＤにより構成されている。第２ＬＥＤ点灯回路は、第１ＬＥＤ１２０と第２ＬＥＤ１３０が青色光を発するＬＥＤにより構成されている。第３ＬＥＤ点灯回路は、第１ＬＥＤ１２０と第２ＬＥＤ１３０が緑色光を発するＬＥＤにより構成されている。すなわち、車載用の照明装置は、３色を構成する３つのＬＥＤ点灯回路により構成されている。なお、３つのＬＥＤ点灯回路において、バッテリについては、同じバッテリから供給電圧を印加される。

【0076】

このような形態とすることで、車載用の照明装置は、ＬＥＤ点灯回路によりＬＥＤの輝度の変動が抑制されるために、３色による照明の色合いをより高い精度で表現できる。

【0077】

Ｆ．他の実施形態：
上記車載用の照明装置における、第１ＬＥＤ点灯回路と、第２ＬＥＤ点灯回路と、第３ＬＥＤ点灯回路とにおいて、それぞれの第２抵抗は、可変抵抗により構成されていてもよい。より具体的には、各ＬＥＤ点灯回路は、それぞれのＬＥＤ電流を可変抵抗により制御されてもよい。

【0078】

このような形態とすることで、各ＬＥＤ点灯回路は、可変抵抗である第２抵抗によってＬＥＤの輝度を変更できる。よって、本開示の照明装置は、第１ＬＥＤ点灯回路の第２抵抗と、第２ＬＥＤ点灯回路の第２抵抗と、第３ＬＥＤ点灯回路の第２抵抗を調整することにより、さまざまな色の光を射出できる。そして、本開示の照明装置は、供給電圧の変動があった場合も、射出する光の色の変動を小さくすることができる。

【0079】

Ｇ．他の実施形態：
上記実施形態において、第１トランジスタと第２トランジスタは、バイポーラトランジスタである。しかし、第１トランジスタと第２トランジスタは、バイポーラトランジスタに限られない。第１トランジスタと第２トランジスタは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）でもよいし、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）でもよい。

【0080】

本開示は、上記の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、開示の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上記の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部また全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0081】

１１，２１，３１…ＬＥＤ点灯回路、１１０，２１０…バッテリ、１２０，２２０…ダイオード，第１ＬＥＤ、１３０，２３０…第２ＬＥＤ、１４０，２４０…第２抵抗、１５０，２５０，３５０…定電流回路、１５１，２５１…第１抵抗、１５２，２５２…第１トランジスタ、１５３，２５３…第２トランジスタ、１５４，２５４…ツェナーダイオード、Ｉ１，Ｉ１ａ…ＬＥＤ電流、Ｉ２…ツェナー電流、Ｉ３，Ｉ４，Ｉ１０…電流、Ｉ５，Ｉ８…エミッタ電流、Ｉ６，Ｉ７…ベース電流、Ｉ９…コレクタ電流、Ｌ１…第１ライン、Ｌ２…第２ライン、Ｍ１～Ｍ３…モード、Ｍ１ａ…範囲、Ｖ…車両、Ｖ１～Ｖ３…電圧、Ｖ４，Ｖ４ａ…供給電圧、Ｖ５～Ｖ８…電圧、Ｖａ，Ｖｂ…電圧、Ｖｆ…順方電圧、Ｖｚ…ツェナー電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】