(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】
(24)【登録日】2023-04-25
(45)【発行日】2023-05-08
(54)【発明の名称】高効率と高信頼性を備えた車両照明用ＬＥＤシステム
(51)【国際特許分類】
H05B 45/14 20200101AFI20230426BHJP
H01L 33/00 20100101ALI20230426BHJP
F21S 41/141 20180101ALI20230426BHJP
H05B 45/345 20200101ALI20230426BHJP
H05B 45/18 20200101ALI20230426BHJP
H05B 45/325 20200101ALI20230426BHJP
H05B 47/105 20200101ALI20230426BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20230426BHJP
【ＦＩ】
H05B45/14
H01L33/00 J
F21S41/141
H05B45/345
H05B45/18
H05B45/325
H05B47/105
F21Y115:10
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2021549190
(86)(22)【出願日】2020-05-27
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-04-08
(86)【国際出願番号】 KR2020006811
(87)【国際公開番号】W WO2021117990
(87)【国際公開日】2021-06-17
【審査請求日】2021-08-19
(31)【優先権主張番号】10-2019-0162392
(32)【優先日】2019-12-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】521367651
【氏名又は名称】イ キョンヨン
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】イ キョンヨン
【審査官】野木 新治
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１１－５２９４１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／１８７２７９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１１－１３４９０３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｂ ４５／１４
Ｈ０１Ｌ ３３／００
Ｆ２１Ｓ ４１／１４１
Ｈ０５Ｂ ４５／３４５
Ｈ０５Ｂ ４５／１８
Ｈ０５Ｂ ４５／３２５
Ｈ０５Ｂ ４７／１０５
Ｆ２１Ｙ １１５／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに直列連結される第１ＬＥＤチップ及び第２ＬＥＤチップ、並びに前記第１ＬＥＤチップ及び第２ＬＥＤチップの駆動を制御するための駆動回路を含んで構成されるＬＥＤパッケージと、前記ＬＥＤパッケージの外部から前記ＬＥＤパッケージの端子を介して前記第１ＬＥＤチップ及び第２ＬＥＤチップに連結され、主電流チャネルが直列連結される外部トランジスタと、を備え、
前記駆動回路は、
入力電圧の大きさが基準電圧よりも小さいときには、第１定電流で前記第１ＬＥＤチップだけを駆動し、前記入力電圧の大きさが前記基準電圧よりも大きいときには、第２定電流で前記第１ＬＥＤチップ及び前記第２ＬＥＤチップ、並びに前記外部トランジスタを駆動し、
前記第１ＬＥＤチップだけが駆動されるときに、前記第１ＬＥＤチップでの電力と、前記直列連結される第１ＬＥＤチップ及び第２ＬＥＤチップ、並びに前記外部トランジスタのすべてが駆動されるときに、前記第１ＬＥＤチップ及び前記第２ＬＥＤチップでの電力が同じになるように前記第１定電流及び前記第２定電流を制御することを特徴とする
車両照明用ＬＥＤシステム。
【請求項2】
前記外部トランジスタの主電流チャネルに直列連結される電流検出抵抗と、をさらに備え、前記駆動回路は、
前記ＬＥＤパッケージの端子を介して前記電流検出抵抗にかかる電圧を入力され、前記電流検出抵抗にかかる電圧と前記駆動回路が前記第２定電流の決定に基づいて設定される電圧を比較した結果として、前記外部トランジスタのゲートを制御することを特徴とする
請求項１に記載の車両照明用ＬＥＤシステム。
【請求項3】
前記駆動回路は、第１ＬＥＤチップ及び第２ＬＥＤチップが連結されるノードにドレインが連結され、接地にソースが連結される第１ＦＥＴをさらに含み、前記駆動回路は、
入力電圧の大きさが基準電圧よりも小さいときには、前記第１ＦＥＴを介して前記第１定電流が流れるように前記第１ＦＥＴのゲートを制御し、
前記入力電圧の大きさが前記基準電圧よりも大きいときには、前記第１ＦＥＴがＯＦＦ（オフ）されるように前記第１ＦＥＴのゲートを制御することを特徴とする
請求項１に記載の車両照明用ＬＥＤシステム。
【請求項4】
前記ＬＥＤパッケージの外部から前記ＬＥＤパッケージの端子を介して前記駆動回路に連結され、前記第１定電流をセッティングする電流セット抵抗と、をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の車両照明用ＬＥＤシステム。
【請求項5】
前記電流セット抵抗を含んで前記第１ＦＥＴのゲートに連結される電流ミラー回路（Ｍ）を構成し、前記電流ミラー回路（Ｍ）は、
前記駆動回路の制御部によって制御電圧を入力されて前記電流セット抵抗に流れる電流のミラー電流が、前記第１ＦＥＴを介して流れるように前記第１ＦＥＴのゲート電圧を制御することを特徴とする
請求項４に記載の車両照明用ＬＥＤシステム。
【請求項6】
前記ＬＥＤパッケージの内部に構成され、前記ＬＥＤパッケージの温度を検出する温度センサと、をさらに備え、前記駆動回路は、
前記温度センサが検出した温度値に応じて前記基準電圧を変動させるが、温度値が上がるほど、前記基準電圧を下げることを特徴とする
請求項１に記載の車両照明用ＬＥＤシステム。
【請求項7】
互いに直列連結される第１ＬＥＤチップ及び第２ＬＥＤチップ、並びに前記第１ＬＥＤチップ及び第２ＬＥＤチップの駆動を制御するための駆動回路を含んで構成されるＬＥＤパッケージと、前記ＬＥＤパッケージの外部から前記ＬＥＤパッケージの端子を介して前記第１ＬＥＤチップ及び第２ＬＥＤチップに一端が直列連結される熱分配抵抗と、を備え、
前記駆動回路は、
入力電圧の大きさが第１基準電圧よりも小さいときには、前記第１ＬＥＤチップを通って接地に行く経路に第１定電流が流れるように駆動し、
前記入力電圧の大きさが前記第１基準電圧よりも大きい、かつ第２基準電圧よりも小さいときには、前記直列連結される第１ＬＥＤチップ及び第２ＬＥＤチップを通って接地に行く経路に第２定電流が流れるよう駆動し、
前記入力電圧の大きさが前記第２基準電圧よりも大きいときには、前記直列連結される第１ＬＥＤチップ及び第２ＬＥＤチップ、並びに前記熱分配抵抗を通る経路に前記第２定電流が流れるように駆動することを特徴とする
車両照明用ＬＥＤシステム。
【請求項8】
前記駆動回路は、前記第１ＬＥＤチップだけが駆動されるときに前記第１ＬＥＤチップの電力と、前記直列連結される第１ＬＥＤチップ及び第２ＬＥＤチップを通って接地に行く経路に駆動されるときに第１ＬＥＤチップ及び第２ＬＥＤチップの電力と、前記直列連結される第１ＬＥＤチップ及び第２ＬＥＤチップ、並びに前記熱分配抵抗を通る経路に駆動されるときに第１ＬＥＤチップ及び第２ＬＥＤチップの電力とは同じになるように制御することを特徴とする
請求項７に記載の車両照明用ＬＥＤシステム。
【請求項9】
前記駆動回路は、前記第１ＬＥＤチップと前記第２ＬＥＤチップが連結されるノードにドレインが連結され、接地にソースが連結される第１ＦＥＴと、
前記第２ＬＥＤチップと前記熱分配抵抗が連結されるノードにドレインが連結され、接地にソースが連結される第２ＦＥＴと、
熱分配抵抗の他端がドレインに連結され、接地にソースが連結される第３ＦＥＴと、をさらに含み、
前記駆動回路は、
前記入力電圧の大きさが前記第１基準電圧よりも大きい、かつ前記第２基準電圧よりも小さいときには、前記第１ＦＥＴ及び前記第３ＦＥＴをＯＦＦ（オフ）するようにし、前記第２ＦＥＴを介して前記第２定電流が流れるように制御し、
前記入力電圧の大きさが前記第２基準電圧よりも大きいときには、前記第１ＦＥＴ及び前記第２ＦＥＴをＯＦＦ（オフ）するようにし、前記第３ＦＥＴを介して前記第２定電流が流れるように制御することを特徴とする
請求項８に記載の車両照明用ＬＥＤシステム。
【請求項10】
前記ＬＥＤパッケージの外部から前記ＬＥＤパッケージの端子を介して前記駆動回路に連結され、前記駆動回路に対して前記第１定電流をセッティングする第１電流セット抵抗と、前記ＬＥＤパッケージの外部から前記ＬＥＤパッケージの端子を介して前記駆動回路に連結され、前記駆動回路に対して前記第２定電流をセッティングする第２電流セット抵抗と、をさらに備えることを特徴とする
請求項９に記載の車両照明用ＬＥＤシステム。
【請求項11】
前記第１電流セット抵抗を含んで前記第１ＦＥＴのゲートに連結される第１電流ミラー回路（Ｍ１）を構成し、前記第１電流ミラー回路（Ｍ１）は、
前記駆動回路の制御部によって第１制御電圧を入力されて前記第１電流セット抵抗に流れる電流のミラー電流が、前記第１ＦＥＴを介して流れるように、前記第１ＦＥＴのゲート電圧を制御することを特徴とする
請求項１０に記載の車両照明用ＬＥＤシステム。
【請求項12】
前記ＬＥＤパッケージの内部に構成され、前記ＬＥＤパッケージの温度を検出する温度センサと、をさらに備え、前記駆動回路は、
前記温度センサが検出する温度値に応じて前記第１基準電圧及び前記第２基準電圧を変動させるが、温度値が上がるほど前記第１基準電圧及び前記第２基準電圧を下げることを特徴とする
請求項７に記載の車両照明用ＬＥＤシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車用照明のように、入力電圧の変動範囲が広い状況でも高い信頼性と高い効率性を有するＬＥＤ（発光ダイオード、エルイーディー）システムとその駆動方法に関する
【背景技術】
【0002】
自動車用照明の既存の駆動方式は、大きく２つの形態に分けることができる。
【0003】
一番目の方式は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、Ｄｉｏｄｅ（ダイオード）とＩｎｄｕｃｔｏｒ（インダクタ）などを使用するスイッチング駆動方式であり、スイッチング駆動方式は、高効率性と高信頼性（駆動安定性、回路の温度など）の実現が可能である。しかし、スイッチング駆動方式は、ＥＭＩの問題があり、使用される必須の部品の体積が大きいため回路の総サイズが大きくなってコストが高くなる問題があるため、一般的にはよく使用されていない。
【0004】
二番目の方式は、Ｌｉｎｅａｒ（リニア）駆動方式と呼ばれる定電流駆動方式であり、ＦＥＴ、ＤｉｏｄｅとＩｎｄｕｃｔｏｒなどのスイッチング駆動方式で必要となった大きな体積と高価な部品を使用していないことにより、ＥＭＩ（イーエムアイ、電磁妨害雑音）の問題がないながらもスイッチング駆動方式よりも小さいサイズの実施が可能であるという長所がある。しかし、Ｌｉｎｅａｒ方式の場合、入力電圧の範囲に応じて駆動安定性が急激に低下し、温度による回路の信頼性が低いという欠点がある。
【0005】
Ｌｉｎｅａｒ駆動方式は、一般的な車両の照明の駆動領域である入力電圧（Ｖｉｎ）７Ｖ～２４Ｖの範囲でＬＥＤの数量に応じて定電流で駆動できない領域が発生する。例えば、一般的な３Ｖｆ ＬＥＤ ３ＥＡを使用するシステムの場合、通常９Ｖ以上において定電流で駆動可能であるため、７Ｖ～９Ｖの領域では、通常の定電流で駆動できない問題がある。
【0006】
なお、一般的な３Ｖｆ ＬＥＤ １ＥＡ/２ＥＡを使用するシステムは、低い電圧領域である７Ｖ～９Ｖでは、通常の定電流で駆動可能であるが、入力電圧が高い条件、例えば２０Ｖ以上では、定電流回路の発熱の問題が生じてそれによる信頼性の問題が発生する。
【0007】
全体のＬＥＤシステムのＰｏｗｅｒ（電力）は、以下のように表現することができる。
【0008】
Ｐ（ｔｏｔａｌ）＝Ｐ（熱分配抵抗）＋Ｐ（ｔｏｔａｌ ＬＥＤ）＋Ｐ（駆動回路）
【0009】
Ｐ（ｔｏｔａｌ ＬＥＤ）は、全体のＬＥＤで消費される電力であり、Ｐ（熱分配抵抗）は、熱分配の目的で構成される抵抗で消費される電力であり、Ｐ（駆動回路）は、駆動回路で消費される電力である。しかし、従来Ｌｉｎｅａｒ駆動方式のＬＥＤシステムでは、入力電圧が高くなるほど駆動回路にかかる電力、すなわちＰ（駆動回路）の値が上昇し続けるように構成されるしかない。そうすると、従来のＬｉｎｅａｒ駆動方式のＬＥＤシステムでは、発熱の問題が生じて信頼性の問題が発生するか、又は信頼性確保のために、より高いＰｏｗｅｒを耐えられるように駆動回路のｓｉｚｅ（サイズ）が大きくならなければならない問題点がある（一般的に、駆動回路は、ＩＣ（集積回路）を使用するため、ＩＣ ＰＫＧ ｓｉｚｅ（ＩＣパッケージサイズ）が大きくなる）。
【0010】
一方、駆動回路のサイズ（ＩＣ ＰＫＧ ｓｉｚｅ）を減らするために、熱分配抵抗にかかるＰｏｗｅｒ（電力）を高めることができるが、同じＬＥＤの輝度を表すためには、ＬＥＤ電流が一定であるため、熱分配抵抗にかかるＰｏｗｅｒ（電力）を高めるほど、熱分配抵抗にかかる電圧が高くなる問題がある。これは、一般的な３Ｖｆ ＬＥＤ １ＥＡ/２ＥＡを使用したＬＥＤシステムを使用しても、低電圧領域７Ｖ～９Ｖの間、あるいは９Ｖでも熱分配抵抗の電圧ｄｒｏｐ（ドロップ）で、通常の駆動にならない可能性があることを意味する。
【0011】
仮定として、駆動回路がＬＥＤ ＰＫＧに含まれている形態では、Ｐ（ｔｏｔａｌ ＬＥＤ）とＰ（駆動回路）が１つのＬＥＤ ＰＫＧで消費されるため、分離される方法に比べて、高い電圧領域でもっと高い発熱の問題が発生して信頼性の問題がさらに良くならない。したがって、ＬＥＤ駆動回路がＬＥＤ ＰＫＧに含まれている形態は、部品数が減り、システム全体のサイズが減少する利点があるが、高いＬＥＤ Ｐｏｗｅｒを実施することができない問題がある。
【0012】
上記したように、従来の定電流駆動方式（Ｌｉｎｅａｒ駆動方式）は、スイッチング駆動方式よりも実装回路のサイズが小さく、コストが低い利点があるが、共通して発熱の問題が生じてスイッチング方式よりは小さいが、定電流駆動回路のサイズが大きくならなければならない問題点がある。これにより、定電流駆動回路のコストが上昇する。すなわち、ＩＣのＰＫＧサイズが大きくならなければならないし、熱分配抵抗のサイズもまた大きくならなければならない。
【0013】
また、低い電圧領域で、通常駆動可能ではないという問題に起因して熱分配抵抗値を高い値で使用することができない限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
本発明は、上記したように従来のＬｉｎｅａｒ駆動方式の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、入力電圧の変動範囲が広い状況でも高い信頼性と高い効率性を有する車両照明用ＬＥＤシステムを提供することにある。
【0015】
また、本発明の目的は、駆動回路のサイズを小さくしてコストを下げながらも、従来の方式の最大の問題点である発熱問題を解決し、広い電圧範囲で安定的な動作が可能な車両照明用ＬＥＤシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明の一実施態様による車両照明用ＬＥＤシステムは、互いに直列連結される第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２と、前記第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２の駆動を制御するための駆動回路１３と、前記駆動回路１３を含んで構成されるＬＥＤパッケージ１０と、前記ＬＥＤパッケージ１０の外部から前記ＬＥＤパッケージ１０の端子を介して前記第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２と連結されるが、主電流チャネルが直列連結される外部トランジスタ２０と、を備える。前記駆動回路１３は、入力電圧の大きさが基準電圧よりも小さいときは、第１定電流で前記第１ＬＥＤチップ１１だけを駆動し、前記入力電圧の大きさが前記基準電圧よりも大きいときは、第２定電流で前記第１ＬＥＤチップ１１及び前記第２ＬＥＤチップ１２、並びに前記外部トランジスタ２０を駆動する。前記第１ＬＥＤチップ１１だけが駆動されるときに、前記第１ＬＥＤチップ１１での電力と、前記直列連結される第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２、並びに前記外部トランジスタ２０のすべてが駆動されるときに、前記第１ＬＥＤチップ１１及び前記第２ＬＥＤチップ１２での電力とが同一になるように前記第１定電流及び前記第２定電流を制御することを特徴とする。
【0017】
上記した車両照明用ＬＥＤシステムにおいて、前記外部トランジスタ２０の主電流チャネルに直列連結される電流検出抵抗３０と、をさらに備える。前記駆動回路は、前記ＬＥＤパッケージ１０の端子を介して前記電流検出抵抗３０にかかる電圧の入力を受けられ、前記電流検出抵抗３０にかかる電圧と、前記駆動回路が前記第２定電流の決定に基づいて設定される電圧と、を比較した結果により、前記外部トランジスタ２０のゲートを制御することができる。
【0018】
上記した車両照明用ＬＥＤシステムにおいて、前記駆動回路１３は、第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２が連結されるノードにドレインが連結され、接地にソースが連結される第１ＦＥＴ１３２と、をさらに備える。前記駆動回路１３は、入力電圧の大きさが基準電圧よりも小さいときには、前記第１ＦＥＴ１３２を介して前記第１定電流が流れるように前記第１ＦＥＴ１３２のゲートを制御し、前記入力電圧の大きさが前記基準電圧よりも大きいときには、前記第１ＦＥＴ１３２がＯＦＦ（オフ）されるように前記第１ＦＥＴ１３２のゲートを制御することができる。
【0019】
上記した車両照明用ＬＥＤシステムにおいて、前記ＬＥＤパッケージ１０の外部から前記ＬＥＤパッケージ１０の端子を介して、前記駆動回路１３に連結され、前記第１定電流をセッティングする電流セット抵抗４０ と、をさらに備えてもよい。
【0020】
上記した車両照明用ＬＥＤシステムにおいて、前記電流セット抵抗４０を含んで前記第１ＦＥＴ１３２のゲートに連結される電流ミラー回路（Ｍ）を構成する。前記電流ミラー回路（Ｍ）は、前記駆動回路１３の制御部１３１によって制御電圧を入力されて前記電流セット抵抗４０に流れる電流のミラー電流が前記第１ＦＥＴ１３２を介して流れるように、前記第１ＦＥＴ１３２のゲート電圧を制御することができる。
【0021】
上記した車両照明用ＬＥＤシステムにおいて、前記ＬＥＤパッケージ１０の内部に構成され、前記ＬＥＤパッケージ１０の温度を検出する温度センサ１３９と、をさらに備える。前記駆動回路１３は、前記温度センサ１３９が検出した温度値に応じて前記基準電圧を変動させるが、温度値が上がるほど、前記基準電圧を下げることができる。
【0022】
本発明の一実施態様による車両照明用ＬＥＤシステムは、互いに直列連結される第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２と、前記第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２の駆動を制御するための駆動回路１３と、前記駆動回路１３含んで構成されるＬＥＤパッケージ１０と、前記ＬＥＤパッケージ１０の外部から前記ＬＥＤパッケージ１０の端子を介して前記第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２に一端が直列連結される熱分配抵抗５０と、を備える。前記駆動回路１３は、入力電圧の大きさが第１基準電圧よりも小さいときには、前記第１ＬＥＤチップ１１を通って接地に行く経路に第１定電流が流れるように駆動し、前記入力電圧の大きさが前記第１基準電圧よりも大きい、かつ第２基準電圧より小さいときには、前記直列連結される第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２を通って接地に行く経路に前記第２定電流が流れるように駆動し、前記入力電圧の大きさが前記第２基準電圧よりも大きいときには、前記直列連結される第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２、並びに前記熱分配抵抗５０を通る経路に前記第２定電流が流れるように駆動することを特徴とする。
【0023】
上記した車両照明用ＬＥＤシステムにおいて、前記駆動回路１３は、前記第１ＬＥＤチップ１１だけが駆動されるときに、前記第１ＬＥＤチップ１１の電力と、前記直列連結される第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２を通って接地に行く経路に駆動されるときに、第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２の電力と、前記直列連結される第１ＬＥＤチップ１１及び第２ ＬＥＤチップ１２、並びに前記熱分配抵抗５０を通る経路に駆動されるときに、第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２の電力とは同一になるように制御することができる。
【0024】
上記した車両照明用ＬＥＤシステムにおいて、前記駆動回路１３は、前記第１ＬＥＤチップ１１と前記第１ＬＥＤチップ１２が連結されるノードにドレインが連結され、接地にソースが連結される第１ＦＥＴ１４１と、前記第２ＬＥＤチップ１２と前記熱分配抵抗５０が連結されるノードにドレインが連結され、接地にソースが連結される第２ＦＥＴ１４２と、熱分配抵抗５０の他端がドレインに連結され、接地にソースが連結される第３ＦＥＴ１４３と、をさらに含む。前記駆動回路１３は、前記入力電圧の大きさが前記第１基準電圧より大きい、かつ前記第２基準電圧より小さいときには、前記第１ＦＥＴ１４１及び前記第３ＦＥＴ１４３をＯＦＦ（オフ）するようにし、前記第２ＦＥＴ１４２を介して前記第２定電流が流れるように制御し、前記入力電圧の大きさが前記第２基準電圧より大きいときには、前記第１ＦＥＴ１４１及び前記第２ＦＥＴ１４２をＯＦＦ（オフ）するようにし、前記第３ＦＥＴ１４３を介して前記第２定電流が流れるように制御することができる。
【0025】
上記した車両照明用ＬＥＤシステムにおいて、前記ＬＥＤパッケージ１０の外部から前記ＬＥＤパッケージ１０の端子を介して前記駆動回路１３に連結され、前記駆動回路１３に対して前記第１定電流をセッティングする第１電流セット抵抗４１と、前記ＬＥＤパッケージ１０の外部から前記ＬＥＤパッケージ１０の端子を介して前記駆動回路１３に連結され、前記駆動回路１３に対して前記第２定電流をセッティングする第２電流セット抵抗４２と、をさらに含み得る。
【0026】
上記した車両照明用ＬＥＤシステムにおいて、前記第１電流セット抵抗４０を含んで前記第１ＦＥＴ１４１のゲートと連結される第１電流ミラー回路（Ｍ１）を構成し、前記第１電流ミラー回路（Ｍ１）は、前記駆動回路１３の制御部１３１によって第１制御電圧を入力されて前記第１電流セット抵抗４１に流れる電流のミラー電流が、前記第１ＦＥＴ１４１を介して流れるように前記第１ＦＥＴ１４１のゲート電圧を制御することができる。
【0027】
上記した車両照明用ＬＥＤシステムにおいて、前記ＬＥＤパッケージ１０の内部に構成され、前記ＬＥＤパッケージ１０の温度を検出する温度センサ１３９と、をさらに備える。前記駆動回路１３は、前記温度センサ１３９が検出する温度値に応じて前記第１基準電圧及び前記第２基準電圧を変動させるが、温度値が上がるほど、前記第１基準電圧及び前記第２基準電圧を下げることができる。
【発明の効果】
【0028】
本発明による車両照明用ＬＥＤシステムは、上記した従来の駆動方式の問題点を解決して入力電圧の変動範囲が広い状況でも高い信頼性と高い効率性を備える。
【0029】
なお、本発明による車両照明用ＬＥＤシステムは、駆動回路のサイズを小さくしてコストを下げながらも、従来の方式の最大の問題点である発熱問題を解決し、広い電圧範囲で安定的に動作可能な長所がある。
【0030】
なお、本発明による車両照明用ＬＥＤシステムは、部品の数と回路面積を減らすことができ、全入力電圧範囲及び時間変化によっても、全体のＬＥＤ Ｐｏｗｅｒ（ＬＥＤ電力）を一定に維持して１つのＬＥＤ ＰＫＧ（ＬＥＤパッケージ）内で全入力電圧と時間変化に応じて、同じ光量を維持することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の第１実施形態による車両照明用ＬＥＤシステムに含まれているＬＥＤパッケージとして、図１(ａ)は、ＬＥＤパッケージの外観であり、図１(ｂ)は、ＬＥＤパッケージ内部の主要構成を示す図である。
【図2】本発明の第１実施形態による車両照明用ＬＥＤシステムの主要構成を示す機能ブロック図である。
【図3】本発明の第１実施形態に適用することができる電流ミラー回路（Ｍ）の例を示す回路図である。
【図5】本発明の第１実施形態による車両照明用ＬＥＤシステムの電気的特性を示したグラフであり、図５(ａ)は、入力電圧に応じた電流特性を示したものであり、図５(ｂ)は、入力電圧に応じた電力特性を示したものである。
【図6】本発明の第２実施形態による車両照明用ＬＥＤシステムの主要構成を示す図である。
【図7】本発明の第２実施形態による車両照明用ＬＥＤシステムの電気的特性を示すグラフとして、図７(ａ)は、入力電圧に応じた電流特性を示すものであり、図７(ｂ)は、入力電圧による電力特性を示すものである。
【図8】実際の自動車で使用されている既存の駆動方式と本発明の第１実施形態による方式を比較テスト(Test)した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0032】
【0033】
図２は、本発明の第１実施形態による車両照明用ＬＥＤシステムの主要構成を示す機能ブロック図である。
【0034】
本発明の第１実施形態による車両照明用ＬＥＤシステムは、主にＬＥＤパッケージ１０と、外部トランジスタ２０と、電流検出抵抗３０と、電流セット抵抗４０と、を備える。そしてＬＥＤパッケージ１０は、互いに直列連結される第１ＬＥＤチップ１１（以下、「ＬＥＤ１」とも呼ばれる）及び第２ＬＥＤチップ１２（以下、「ＬＥＤ２」とも呼ばれる）、並びに駆動回路１３を含んで構成されているが、本発明の実施形態は、ＬＥＤチップと駆動回路が単一のパッケージにともに構成される形態である。第１ＬＥＤチップ１１のアノード(Anode)は、ＬＥＤパッケージのアノード(Anode)端子を介して入力電圧（Ｖｉｎ）を供給され、第１ＬＥＤチップ１１のカソード(Cathode)は、第２ＬＥＤチップ１２のアノード(Anode)に連結され、第２ ＬＥＤチップ１２のカソード(Cathode)は、ＬＥＤパッケージのカソード(Cathode)端子を介して外部トランジスタ２０に連結される。
【0035】
基本的なシステム形態は、少なくともＬＥＤ ｃｈｉｐ ２ＥＡと、高効率/高信頼性のための駆動回路１３が含まれるＬＥＤパッケージと、従来の方式で熱分配抵抗の役割をする外部トランジスタ２０と、を備える。
【0036】
外部トランジスタ２０としては、ＦＥＴ(Field Effect Transistor)、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar mode Transistor)などがあり、代表的には、ＦＥＴが選好される。外部トランジスタ２０は、ＬＥＤパッケージ１０の外部からＬＥＤパッケージ１０の端子（カソード）を介して第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２に連結される。外部トランジスタ２０は、一端が第２ＬＥＤチップ１２のカソード(Cathode)に連結され、他端は電流検出抵抗３０に連結され、外部トランジスタの主な電流チャンネル（以下、「主電流チャネル」とも呼ばれ、ＦＥＴの場合ドレイン・ソース経路をいう）が第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２に直列連結され、ゲートは駆動回路１３に連結されて駆動回路１３の制御信号を受信する。
【0037】
駆動回路１３は、第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２の駆動、並びに外部トランジスタ２０の動作を制御するためのものであり、駆動回路１３は、直列連結される第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２のうち、入力電圧の大きさが基準電圧よりも小さいときは、第１定電流で第１ＬＥＤチップ１１だけを駆動し、入力電圧の大きさが基準電圧よりも大きいときは、第２定電流で第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２などを駆動する。駆動回路１３は、第１ＬＥＤチップ１１だけが駆動されるときに第１ＬＥＤチップ１１での電力と、直列連結される第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２などがすべて駆動されるときに、第１ＬＥＤチップ１１及び前記第２ＬＥＤチップ１２での電力が同じになるよう、第１定電流及び前記第２定電流を制御する。
【0038】
高効率/高信頼性のための駆動回路１３の役割は、ＬＥＤ ｃｈｉｐ ２ＥＡの駆動形態が変化しても（例えば、ＬＥＤ１だけの駆動あるいは（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２＋ＦＥＴ）の同時駆動）ＬＥＤチップ全体のＰｏｗｅｒ（電力）を一定に維持する。入力電圧の変化があってもＬＥＤ全体のＰｏｗｅｒが同じになるようにＬＥＤ ｃｈｉｐの駆動を変化させ、高い入力電圧でもＬＥＤの発熱を下げるために、従来の熱分配抵抗の役割をする外部トランジスタ２０を制御する。さらに、Protection（プロテクション）機能と駆動回路の温度検出を通じてＬＥＤ１と（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２＋ＦＥＴ）の駆動を変更する機能もまた含まれている。
【0039】
電流検出抵抗３０は、一端が外部トランジスタ２０の主電流チャネルに直列連結され、他端は接地に連結されてＬＥＤ１、ＬＥＤ２及び外部トランジスタを通る経路の電流を検出するための役割を遂行するが、具体的には電流検出抵抗に流れる電流と抵抗を掛けた電圧信号をＬＥＤパッケージの端子（ＣＳ）を介して駆動回路１３のコンパレータ１３４に提供する。
【0040】
電流セット抵抗４０は、ＬＥＤパッケージ１０の外部からＬＥＤパッケージ１０の端子（ＲＳ）を介して駆動回路１３に連結されるが、駆動回路の一部とともに電流ミラー回路（Ｍ）を構成し、第１定電流をセッティング（設定）するために使用される。
【0041】
駆動回路１３は、駆動回路の各部分に電力を供給する電源生成回路１３３と、第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２が連結されるノードにドレインが連結され、接地にソースが連結される第１ＦＥＴ１３２と、電流ミラー回路（Ｍ）（具体的には、ミラー用回路１３６）に対して第１制御電圧を提供する第１基準値生成回路１３８と、コンパレータ１３４に対して第２制御電圧を提供する第２基準値生成回路１３５と、第２基準値生成回路１３５からの第２制御電圧と電流検出抵抗３０からの電圧を比較した結果を出力するコンパレータ１３４と、プロテクション状況のときには、外部トランジスタ２０をＯＦＦ（オフ）させる電圧を外部トランジスタ２０のゲートに印加し、普段はコンパレータ１３４の出力に応じて、外部トランジスタ２０のゲート電圧を制御する外部トランジスタの駆動ゲートドライバ１３７と、ＬＥＤパッケージ１０の温度を検出する温度センサ１３９と、電流セット抵抗４０をさらに利用して電流ミラー回路（Ｍ）を構成するミラー用回路１３６と、駆動回路の各部分から電圧や検出信号の入力を受けて駆動回路の各部分を制御する制御部１３１と、などを含んで構成される。
【0042】
制御部１３１は、入力電圧（Ｖｉｎ）、ＬＥＤ１の電圧（具体的にはＬＥＤ１のカソード(Cathode)電圧）（ＶＬＥＤ１）、ＬＥＤ２の電圧（具体的にはＬＥＤ２のカソード(Cathode)電圧）（ＶＬＥＤ２）及び外部トランジスタのゲート電圧（ＶGATE）、並びに温度センサの検出結果信号などを入力されて駆動回路の各部分を制御するが、第１基準値生成回路１３８に対して設定される第１比較電圧の情報を提供し、第２基準値生成回路１３５に対して設定される第２比較電圧の情報を提供し、外部トランジスタの駆動ゲートドライバ１３７に対してプロテクション状況に対する制御信号を提供し、これらに必要な演算と制御を行う。
【0043】
駆動回路１３は、入力電圧の大きさが基準電圧よりも小さいときは、第１ＦＥＴ１３２を介して第１定電流が流れるように第１ＦＥＴ１３２のゲートを制御し、第２ＬＥＤチップ１２と外部トランジスタ２０を通る経路には電流が流れないように外部トランジスタ２０のゲートを制御する。なお、駆動回路１３は、入力電圧の大きさが基準電圧よりも大きいときは、第１ＦＥＴ１３２がＯＦＦ（オフ）されるように第１ＦＥＴ１３２のゲートを制御し、第２定電流が第１ＬＥＤチップ、第２ＬＥＤチップ及び外部トランジスタ２０を介して流れるように外部トランジスタ２０のゲート電圧を制御する。
【0044】
駆動回路１３は、ＬＥＤパッケージ１０の端子（ＣＳ）を介して電流検出抵抗３０にかかる電圧を入力され、電流検出抵抗３０にかかる電圧と駆動回路が、第２定電流の決定に基づいて設定される電圧を比較した結果として、外部トランジスタ２０のゲートを制御することにより、外部トランジスタを介して第２定電流が流れるようにする。
【0045】
低い入力電圧（例えば基準電圧以下）では、ＬＥＤパッケージのＲＳ端子（pin）の外部抵抗（電流セット抵抗）を介してＬＥＤ１の基本定電流設定値を設定して、ＬＥＤ１に対して定電流で駆動を行う。入力電圧が高くなり、ＬＥＤ１及びＬＥＤ２の直列駆動が可能な高い電圧領域（基準電圧以上）になると、ＬＥＤパッケージのＣＳ端子（pin）の外部抵抗（電流検出抵抗）を介して（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２＋外部トランジスタ）を定電流で駆動させる。
【0046】
このとき、高い電圧領域では、（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２）の駆動Ｐｏｗｅｒ（パワー）以外のＰｏｗｅｒ（パワー）は、外部トランジスタに印加されるようにして広い駆動範囲と発熱の安定性を確保することができる。特に外部トランジスタは、ＬＥＤパッケージの外側にあるため、外部トランジスタの発熱は、ＬＥＤパッケージに影響を与えない。これにより、ＬＥＤパッケージの内部に構成されるＬＥＤ１、ＬＥＤ２及び駆動回路に影響を与えないためＬＥＤパッケージ（駆動回路）の動作に対する信頼性を確保し、高い電圧領域で外部トランジスタに大きな電力消費を担当させることができるから、ＬＥＤパッケージの駆動回路に大きな電力消費を分担させるのと比較してＬＥＤパッケージをより小さく実装することができる。そして、低い電圧領域では、外部トランジスタを通らない経路（また、ＬＥＤ２も通らない経路）に駆動電流が流れるようにするため、従来の技術に比べてより低い入力電圧（例えば、７Ｖよりも低い５Ｖまでの領域）でも駆動が可能となる。
【0047】
電流ミラー回路（Ｍ）は、電流セット抵抗４０とミラー用回路１３６を含んで第１ＦＥＴ１３２のゲートに連結される電流ミラー回路（Ｍ）を構成する。電流ミラー回路（Ｍ）は、駆動回路１３の制御部１３１によって制御電圧を入力されるが、具体的には、制御部１３１は、第１基準値生成回路１３８が前記制御電圧を出力することができるように制御電圧情報を第１基準値生成回路１３８に対して提供することができる。そして、電流ミラー回路（Ｍ）は、電流セット抵抗４０に流れる電流のミラー電流が第１ＦＥＴ１３２を介して流れるように、第１ＦＥＴ１３２のゲート電圧を制御する。
【0048】
図３は、本発明の第１実施形態に適用されてもよい電流ミラー回路（Ｍ）の例を示す回路図である。
【0049】
図３の例において図示される電流ミラー回路（Ｍ）は、公知の技術であるため、具体的な説明を省略する。ただし、電流ミラー回路（Ｍ）に入力される制御電圧（ＶＲＥＦ）（「第１制御電圧」）と電流セット抵抗（ＲＳ）の値に応じて電流セット抵抗（ＲＳ）に流れる１次電流が決定され、１次電流に対して固定される比率を有する２次電流（ＩＯＵＴ）（上記した「第１定電流」になる）が、第１ＦＥＴ１３２のドレイン・ソース経路に流れるようにする。
【0050】
一方、入力電圧が高い電圧領域に到達すると、制御部の制御（制御情報）によって第２基準値生成回路１３５は、第２制御電圧をコンパレータ１４３の＋入力に提供し、電流が電流検出抵抗３０に流れながら電流検出抵抗３０にかかる電圧は、コンパレータ１３４の－入力となり、コンパレータ１４３は、これらを比較した結果を出力する。コンパレータ１４３の出力に応じて、外部トランジスタの駆動ゲートドライバ１３７は、外部トランジスタ２０のゲート電圧を上げたり下げたりするようになり、それに応じて外部トランジスタ２０に流れる電流を増加させたり低下したりする動作をするようになり、このような電流の増減とそれによる電流検出抵抗にかかる電圧の変動は、再びコンパレータの入力に反映されることでフィードバックループを構成することになる。これらのフィードバック作用により電流検出抵抗にかかる電圧は、第２制御電圧に収束することになり、最終的には電流検出抵抗が決定された状態で第２駆動電流は、第２制御電圧によって決定される。
【0051】
本発明の第１実施形態によると、高い電圧領域の駆動では、抵抗（つまり、電流検出抵抗）を通過する経路に電流（第２定電流）が流れるが、低い電圧領域の駆動では、抵抗（つまり、電流セット抵抗）を通過していない経路に電流（第１定電流）が流れるようにする。
【0052】
高い電圧領域の駆動では、電流検出抵抗が若干の熱分配抵抗の役割と電圧分配効果を有するようにする一方、低い電圧領域では、電流経路に抵抗をなくして、より低い電圧でもＬＥＤ（ＬＥＤ１）の駆動を可能にする効果を有する。
【0053】
本発明のもう１つの特徴は、ＬＥＤパッケージの温度に応じて基準電圧を可変することである。駆動回路１３は、温度センサ１３９が検出した温度値に基づいて基準電圧を変動させるが、温度値が上がるほど、上記した基準電圧を下げる。本発明では、入力電圧における低い電圧領域と高い電圧領域を分ける基準電圧を温度センサの入力を利用して可変させるにあたって、例えば、通常の温度範囲では、基準電圧が９Ｖになるようにするが、ＬＥＤパッケージの温度が一定温度以上に高くなると基準電圧を８Ｖに下げるように動作する。これにより、より低い基準電圧で（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２＋外部ＦＥＴ）の駆動が始まるようにする。
【0054】
本発明の第１実施形態に基づいて同じ電力になるように制御方法では、ＬＥＤ ＰＫＧ内のＬＥＤ１/ＬＥＤ２の電気的特性に合わせて、各制御電圧が固定値を有するようにし、ＲＳ/ＣＳ抵抗を設定してＰ１＝Ｐ２が同じになるようにできる。他の制御方法では、内部駆動回路によって自動的にＰ１＝Ｐ２となるように実施する方法であって、一方の定電流が決定されると、自動的に他方の定電流が決定されるように計算され、このとき、検出される電圧値が利用されることが可能である。例えば、第１制御電圧は、第２制御電圧と制御部に入力される電圧値から計算されてもよい。
【0055】
図４は、第１実施形態を変形した変形例による車両照明用ＬＥＤシステムを示すブロック図である。
【0056】
変形例では、電流セット抵抗がなくなってＥＮ/ＰＷＭ機能が追加される形で構成される。低い入力電圧領域で第１実施形態は、ＬＥＤパッケージのＲＳ端子に連結される外部抵抗を用いてＬＥＤ１の基本定電流（第１定電流）を設定したが、変形例では、内部フュージング(fusing)によって設定するように変形された（図示せず）。例えば、複数の抵抗を直並列に構成するか、又は抵抗ネットワークを構成した後、フュージングによって第１実施形態に開示された電流セット抵抗の役割を行う実効抵抗を設定した後、利用する方式である。
【0057】
一方、変形例では、外部ＥＮ/ＰＷＭ信号の入力時にＬＥＤ１駆動あるいは（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２）駆動するときＯｎ/ＯＦＦ駆動及びＰＷＭ駆動を行うのが第１実施形態と異なる。このときも、全入力電圧範囲で、ＥＮ/ＰＷＭ信号に合うＬＥＤ全体のＰｏｗｅｒ（電力）は一定であり、高い効率と高い信頼性の駆動をするのは同じである。
【0058】
図５は、本発明の第１実施形態による車両照明用ＬＥＤシステムの電気的特性を示すグラフとして、図５(ａ)は入力電圧に応じた電流特性を示すものであり、図５(ｂ)は、入力電圧に応じた電力特性を示すものである。
【0059】
図５に示すように、入力電圧がＬＥＤ１駆動電圧領域（ＶＬＥＤ１～Ｖ１）では、ＬＥＤ１のみ駆動させ、より高い電圧が印加されてＬＥＤ２まで駆動可能な領域（Ｖ１～）では、直列のＬＥＤ１及びＬＥＤ２に連結される外部トランジスタによって定電流で駆動する。このとき、ＬＥＤ１/ＬＥＤ２の電圧検出及び定電流設定値を変更することにより、入力電圧が可変されても、図５(ｂ)に示すようにＬＥＤ全体のＰｏｗｅｒ [P（ＬＥＤ Total Ｐｏｗｅｒ）]は一定にしておき、同じ光量を維持する。
【0060】
ＬＥＤ１のみ駆動がされる領域では、内部の駆動回路を通る経路に流れる定電流（IＬＥＤ１）によってＬＥＤ全体のＰｏｗｅｒ（電力）を一定にしておき、それ以外の高い電圧領域、すなわちＬＥＤ２まで駆動可能な領域では、外部トランジスタを通る経路に流れる定電流（ＩＬＥＤ１＋ＬＥＤ２＋ＦＥＴ）によってＬＥＤ全体のＰｏｗｅｒ（電力）を一定にしておき、高い電圧入力領域で駆動回路の発熱の問題を解決することができる。
【0061】
外部トランジスタ駆動によって、従来の方法にしたがった熱分配抵抗の問題点である駆動領域の限定を解決することができる。これにより、（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２）の駆動電圧を最大効率が可能なＬＥＤ Ｖｆの値に設定できるようにし、高効率及び発熱の問題を解決する、高い信頼性システムの実装が可能となる。
【0062】
図６は、本発明の第２実施形態による車両照明用ＬＥＤシステムの主要構成を示す図である。
【0063】
以下では、第１実施形態と比較して異なる点を中心に説明し、同一又は類似の内容に対しては省略することができる。
【0064】
ＬＥＤシステムは、ＬＥＤパッケージ１０とその外部に構成される熱分配抵抗５０などを含んで構成される。
【0065】
ＬＥＤパッケージ１０は、互いに直列連結される第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２、並びに第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２の駆動を制御するための駆動回路１３を含んで構成されており、熱分配抵抗５０は、ＬＥＤパッケージ１０の外部からＬＥＤパッケージ１０の端子（カソード(Cathode)）を介して第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２に一端が直列連結され、他端はＬＥＤパッケージ１０の端子（ＤＲ）に連結される。つまり、熱分配抵抗の両端は、すべてＬＥＤパッケージに連結される。
【0066】
駆動回路１３は、入力電圧の大きさが第１基準電圧よりも小さいとき（第１電圧範囲）には、第１ＬＥＤチップ１１と第１ＦＥＴ１４１を通って接地に行く経路に第１定電流が流れるように駆動し、入力電圧の大きさが第１基準電圧よりも大きい、かつ第２基準電圧より小さいとき（第２電圧範囲）には、直列連結される第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２、並びに第２ＦＥＴ１４２を通って接地に行く経路に第２定電流が流れるように駆動し、入力電圧の大きさが第２基準電圧よりも大きいとき（第３電圧範囲）には、直列連結される第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２、並びに熱分配抵抗５０を介した第３ＦＥＴ１４３を通る経路に同じ第２定電流（第２電圧範囲のときの電流と同じである）が流れるように駆動する。
【0067】
駆動回路１３は、第１ＬＥＤチップ１１だけが駆動されるとき（入力電圧が第１電圧範囲のとき）の第１ＬＥＤチップ１１の電力と、直列連結される第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２を通って接地に行く経路に駆動されるとき（入力電圧が第２電圧範囲のとき）の第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２の電力と、直列連結される第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２、並びに熱分配抵抗５０を通って経路に駆動されるとき（入力電圧が第３電圧範囲のとき）の第１ＬＥＤチップ１１及び第２ＬＥＤチップ１２の電力とは同じになるように制御する。
【0068】
駆動回路１３は、第１ＦＥＴ１４１、第２ＦＥＴ１４２及び第３ＦＥＴ１４３を含み、そして駆動回路１３は、駆動回路の各部分に電源を供給する電源生成回路１３３と、ＬＥＤパッケージ１０の温度を検出する温度センサ１３９と、駆動回路の各部分から電圧や検出信号の入力を受けて駆動回路の各部分を制御する制御部１３１などを含んで構成される。
【0069】
第１ＦＥＴ１４１は、第１ＬＥＤチップ１１及び第２ ＬＥＤチップ１２が連結されるノードにドレインが連結され、接地にソースが連結され、第１電流ミラー回路（Ｍ１）により、ゲート電圧が制御される。第２ＦＥＴ１４２は、第２ＬＥＤチップ１２と熱分配抵抗５０が連結されるノードにドレインが連結され、接地にソースが連結され、第２電流ミラー回路（Ｍ２）により、ゲート電圧が制御される。第３ＦＥＴ１４３は、熱分配抵抗５０の他端がドレインに連結され、接地にソースが連結され、第２電流ミラー回路（Ｍ２）により、ゲート電圧が制御される。
【0070】
駆動回路１３は、入力電圧の大きさが第１基準電圧よりも小さいとき（第１電圧範囲）には、第２ＦＥＴ１４２及び第３ＦＥＴ１４３をＯＦＦ（オフ）するようにし、第１ＦＥＴ１４１を介して第１定電流が流れるように制御し、入力電圧の大きさが第１基準電圧より大きい、かつ第２基準電圧より小さいとき（第２電圧範囲）には、第１ＦＥＴ１４１及び第３ＦＥＴ１４３をＯＦＦ（オフ）するようにし、第２ＦＥＴ１４２を介して第２定電流が流れるように制御し、入力電圧の大きさが第２基準電圧よりも大きいとき（第３電圧範囲）には、第１ＦＥＴ１４１及び第２ＦＥＴ１４２をＯＦＦ（オフ）するようにし、第３ＦＥＴ１４３を介して第２定電流が流れるように制御する。
【0071】
第１電流セット抵抗４１は、ＬＥＤパッケージ１０の外部からＬＥＤパッケージ１０の端子（ＲＳ1）を介して駆動回路１３に連結され、駆動回路１３に対して第１定電流をセッティングする。第２電流セット抵抗４２は、ＬＥＤパッケージ１０の外部からＬＥＤパッケージの端子（ＲＳ２）を介して駆動回路１３に連結され、駆動回路１３に対して第２定電流をセッティングする。
【0072】
第１電流セット抵抗４１を含んで第１ＦＥＴ１４１のゲートに連結される第１電流ミラー回路（Ｍ１）を構成するが、例えば、図３に図示される電流ミラー回路（Ｍ）と同様に構成される。第１電流ミラー回路（Ｍ１）は、駆動回路１３の制御部１３１によって第１制御電圧を入力されるが、例えば、制御部１３１は、第１制御電圧情報を第１基準値生成回路１３６に提供し、第１基準値生成回路１３６は、第１制御電圧を出力する。そして、第１ミラー回路は、第１電流セット抵抗４１に流れる電流のミラー電流が第１ＦＥＴ１４１を介して流れるように、第１ＦＥＴ１４１のゲート電圧（ＶＣ１）を制御する。
【0073】
第２電流セット抵抗４２を含んで第２ＦＥＴ１４２のゲート及び第３ＦＥＴ１４３のゲートに連結される第２電流ミラー回路（Ｍ２）を構成する。第２電流ミラー回路（Ｍ２）は、駆動回路１３の制御部１３１によって制御電圧を入力されるが、例えば、制御部１３１は、第２制御電圧情報を第２基準値生成回路１４４に提供し、第２基準値生成回路１４４は、第２制御電圧を出力する。そして第２ミラー回路は、第２電流セット抵抗４２に流れる電流のミラー電流が第２ＦＥＴ１４２又は第３ＦＥＴ１４２を介して流れるように、第２ＦＥＴ１４２及び第３ＦＥＴ１４３のゲート電圧をそれぞれ制御するが、電圧範囲に応じて第２ＦＥＴ１４２又は第３ＦＥＴ１４３が動作されるようにする。このような形態の電流ミラー回路は、例えば、図３に図示される電流ミラー回路において右の部分の回路又は第２ＦＥＴ１４２及び第３ＦＥＴ１４３のゲートが２つ並列連結されるものであり得る。一方、第２ＦＥＴ１４２又は第３ＦＥＴ１４３を選択的に動作させるために、２つの並列連結の経路にスイッチングトランジスタを構成して制御部の制御に応じて選択できるようにする。
【0074】
温度センサ１３９は、ＬＥＤパッケージ１０の内部に構成されてＬＥＤパッケージ１０の温度を検出する。駆動回路１３は、温度センサ１３９が検出した温度値に応じて上記した1基準電圧及び第２基準電圧を変動させるが、温度値が上がるほど、第１基準電圧及び第２基準電圧を下げる。
【0075】
熱分配抵抗を使用する第２実施形態では、駆動回路はＬＥＤ ｃｈｉｐ ２ＥＡ駆動の形態が変化しても（例えば、ＬＥＤ１のみ駆動、（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２）の同時駆動、（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２＋熱分配抵抗）の同時駆動）、ＬＥＤ全体のＰｏｗｅｒ（電力）を一定に維持する。なお、入力電圧の変化に応じてＬＥＤ全体のＰｏｗｅｒ（同じ光量）が同じになるようにＬＥＤ chipの駆動を変化させ、高い入力電圧でもＬＥＤの発熱を下げるために、外部熱分配抵抗を利用して駆動されるように制御する。これにより、高い入力電圧で外部の熱分配抵抗が発熱されるため、ＬＥＤパッケージの温度上昇が低減される。
【0076】
低い入力電圧範囲では、ＬＥＤパッケージのＲＳ１端子（pin）の外部抵抗を介してＬＥＤ１の基本定電流の設定値を設定し、ＬＥＤ１を定電流（第１定電流）で駆動する。入力電圧が高くなり、ＬＥＤ１及びＬＥＤ２の直列駆動が可能な電圧範囲になると、ＬＥＤパッケージのＲＳ２端子（pin）の外部抵抗を介して（ＬＥＤ１＋ ＬＥＤ２）の基本定電流の設定値を設定して、（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２）を定電流（第２定電流）で直列駆動するようにする。
【0077】
なお、ＬＥＤパッケージに高い発熱が発生するもっと高い電圧が印加されると、ＬＥＤパッケージのＲＳ２端子（pin）による定電流の設定値（第２定電流）を基準に熱分配抵抗までも含まれている回路、すなわち（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２＋熱分配抵抗）を定電流で直列駆動するようにする。これにより、より高い電圧領域では、（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２）の駆動Ｐｏｗｅｒ（電力）以外にも、熱分布抵抗のＰｏｗｅｒ（電力）も消費されるようにすることで、広い駆動範囲と発熱の安定性を確保することができる。
【0078】
図７は、本発明の第２実施形態による車両照明用ＬＥＤシステムの電気的特性を示すグラフとして、図７(ａ)は、入力電圧に応じた電流特性を示すものであり、図７(ｂ)は、入力電圧にによる電力特性を示すものである。
【0079】
図７のようにＬＥＤ１の駆動電圧領域では、ＬＥＤ１のみ駆動するようにし、より高い電圧が印加されて（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２）が駆動可能な領域では、（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２）を直列連結して（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２）を駆動する。なお、ＬＥＤの発熱の問題が発生するもっと高い電圧が印加されると、外部の熱分配抵抗とともに駆動する。つまり、（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２＋熱分配抵抗）を定電流で直列駆動する。
【0080】
制御部は、ＬＥＤ１/ＬＥＤ２/熱分配抵抗の電圧検出と定電流の設定値を変更することにより、図７のように入力電圧が可変されてもＬＥＤ全体のＰｏｗｅｒ（電力）は一定にしておいて、同じ光量を維持するのが最大の特徴である。このとき、入力電圧が上がるほど、入力Ｐｏｗｅｒ（電力）は上がる。
【0081】
本発明の第２実施形態により、熱分配抵抗を使用する低コストの駆動方式のシステム形態は、ＬＥＤ内部のＬＥＤ１のみ駆動するとき、（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２）、あるいは（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２＋熱分配抵抗）が駆動される領域でも、すべて内部回路を介してＬＥＤ全体のＰｏｗｅｒ（電力）を一定にしておく。特に、本発明の第２実施形態では、ＬＥＤ１あるいは（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２）の形態、ひいては（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２＋熱分配抵抗）の形態に選択的に駆動が可能であることにより、低い入力電圧でも駆動が可能で、（ＬＥＤ１＋ＬＥＤ２）の駆動電圧を最大効率が可能なＬＥＤ Ｖｆの値に設定することができる。これにより、従来の方式の熱分配抵抗の問題点である駆動領域の限定を解決することができ、高効率の特性によって発熱問題を解決する、高信頼性システムの実装が可能である。
【0082】
図８は、実際の自動車で使用されている既存の駆動方式と本発明の第１実施形態による駆動方式を比較テスト（Test）した結果を示すグラフである。
【0083】
従来の方式は、低い入力電圧（７Ｖ～９Ｖ）でＬＥＤ Total Ｐｏｗｅｒ（ＬＥＤ総パワー）が低くて均一な光量を表すことができず、高い入力電圧（１６Ｖ～２４Ｖ）では、システムの発熱の問題のためＬＥＤ Total Ｐｏｗｅｒ（ＬＥＤ総パワー）を下げる駆動方式を採用している。従来の方式では、低入力電圧（７Ｖ～９Ｖ）では熱分配抵抗にかかる電圧によってＬＥＤに均一な光量を出すことができる電圧が印加されず、これにより、低入力電圧（７Ｖ～９Ｖ）でＬＥＤ Total Ｐｏｗｅｒ（ＬＥＤ総パワー）が低いことから均一な光量を出すことができない。
【0084】
もし熱分配抵抗にかかる電圧を下げると、以下のようにシステムにかかるＰｏｗｅｒ（電力）公式によって駆動回路にかかるＰｏｗｅｒ（電力）が高くなって、図８に示すように、例えば１６Ｖ以上では均一な光量を出すことができない。
【0085】
Ｐ（ｔｏｔａｌ）＝Ｐ（熱分配抵抗）＋Ｐ（ｔｏｔａｌ ＬＥＤ）＋Ｐ（駆動回路）
【0086】
高入力電圧（１６Ｖ～２４Ｖ）では、Ｐ（熱分配抵抗）とＰ（ｔｏｔａｌ ＬＥＤ）の値は、一定の値を示す定数値であるから、電圧が高くなるほど駆動回路にかかるＰｏｗｅｒ（電力）は高くなる。これによって、従来の駆動方式は、実施しようとする最大のＬＥＤ Total Ｐｏｗｅｒ（ＬＥＤ総パワー）を下げるか、又は高電圧領域で電圧が高くなるほど、従来の駆動方式のようにＬＥＤ Total Ｐｏｗｅｒ（ＬＥＤ総パワー）を下げる駆動方式を採用している。
【0087】
したがって、ＬＥＤ駆動とシステム発熱の安定性の問題に起因して低い駆動領域では、定電力のＬＥＤ駆動を放棄するか、又は高い入力電圧領域で定電力のＬＥＤ駆動を放棄しなければならない問題があるのである。
【0088】
本発明は、上記で詳細に説明したように、全領域の電圧で同じTotal ＬＥＤ Ｐｏｗｅｒ（総ＬＥＤパワー）を実施することはできる方式のため、図８に示すように、全時間領域及び全入力電圧領域で同じTotal ＬＥＤ Ｐｏｗｅｒ（総ＬＥＤパワー）を実現する。
【0089】
なお、本発明は、高い効率によって従来の駆動方式のＬＥＤ Total Ｐｏｗｅｒ（ＬＥＤ総パワー）よりも高いＬＥＤ Total Ｐｏｗｅｒ（ＬＥＤ総パワー）を実現することができるにもかかわらず、より小さなＩＣ Packageに実施することができる利点がある。また、核心の駆動ＩＣと周辺部品の温度も下げることができ、システムの信頼性も向上させる利点がある。
【0090】
上記した本発明の説明において、第１ＬＥＤチップ及び第２ＬＥＤチップのそれぞれは、便宜上、単一のＬＥＤ素子として図示されているが、複数のＬＥＤ素子として第１ＬＥＤチップ及び/又は第２ＬＥＤチップを構成することができるのは当然なことから、本発明は、このように複数のＬＥＤ素子としてＬＥＤチップを構成する形態を含む。また、上記した本発明の説明では、ＬＥＤパッケージが２つのＬＥＤチップを含んで構成されているものと示されているが、３つ以上のＬＥＤチップを含んで構成されることも当然であり、これらの形態も本発明の範囲に含まれる。例えば、３つのＬＥＤチップを含んでいる場合には、基準電圧及び入力電圧の範囲が追加で定義されてもよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5(a)】
【図5(b)】
【図6】
【図7】
【図8】
