LED点亮装置及前灯用LED点亮装置

摘要

当使开关晶体管(7)导通、从直流电源(8)通电到扼流线圈(L1)的电流达到规定值时，通过将因使开关晶体管(7)截止而产生的脉冲状电流通电到LED串联电路，来将LED串联电路点亮。利用振荡器(VCO)(4)，根据流过LED串联电路的平均电流的值，来决定产生该脉冲状电流的周期。分别对该脉冲状电流值和平均电流值进行任意控制。

说明书

技术领域

本发明涉及将用作为车载前灯或尾灯等的光源的LED(发光二极管： Light Emitting Diode)点亮的LED点亮装置及前灯(head lamp)用LED点亮装 置。

背景技术

近年来，作为车载前灯或尾灯用的光源，开始使用LED。然而，LED 的发光效率还较低，为了要确保用于前灯的LED具有足够的发光量，需要 与放电灯式前灯同等的接通功率，在该前灯中，LED及点亮用电源所产生 的功耗的大小与放电灯程度相同。因而，在现阶段，从LED及点亮电源的 发热对策和节能的观点来看，需要降低这二者的功耗。另外，在作为尾灯 用的光源而使用LED的情况下，也同样存在该问题。

此外，作为以较小的点亮功率使LED的发光量在视觉上显得更大的方 法，一般有如下点亮方式：由于在人的视觉中，将峰值电流通电时的亮度 识别作为该光源的亮度，因此，利用峰值电流较大的光源使人感觉较亮的 事实，在将LED或荧光显示管用于显示数字、字符等的显示器的结构中， 对于各分段(LED或荧光显示管的一个发光元件)，将超过DC额定电流的短 时间的大电流脉冲的通电(点亮)和非通电(熄灭)以高速进行重复，以使其不 被看作为闪烁，并将平均功率保持在额定功率以内。

作为进行这种脉冲点亮的技术，在下面的现有文献中记载有将脉冲电 流通电到照明用的LED而将其点亮的技术。例如，在专利文献1中，使在升 压电源的开关元件接通时储存在线圈中的能量可变，得到用于点亮LED的 任意输出电流。为了实现该技术，专利文献1所记载的装置将交流电源作为 电源，在比该交流电源的周期要长的时间内将输出电流进行平均化，对在 升压电源的开关元件接通时通电的电流值进行适当控制，使得该平均化输 出电流成为目标电流值。

此外，在专利文献2中，使在升压电源的开关元件接通时储存在线圈中 的能量恒定，得到用于点亮LED的任意输出电流。专利文献2所记载的电路 将便携式设备的直流电源作为电源，将输出电流平均化，改变升压电源的 开关元件持续接通、断开的时间与保持断开的时间的比率，使得该平均化 输出电流成为目标电流值，从而控制开关元件，以使其进行间歇动作。

专利文献1：日本专利特开2001-313423号公报

专利文献2：日本专利特开2002-203988号公报

发明内容

对前灯用的光源的亮度和发光颜色是有规定的，为了得到适当的发光 颜色，需要使通电到LED的电流为特定值。然而，在专利文献1所记载的装 置中，由于使线圈所储存的能量可变，从而使通电到LED的电流变化，因 此，存在如下问题：发光颜色因该通电电流量而改变，作为以LED为光源 的前灯用的点亮电源并不理想。

另外，在一般的照明用光源中，将点亮频率设为200Hz以上，以使得闪 烁(flicker)不被察觉。若鉴于这一点，则在专利文献2的电路中，也可预想 以使闪烁不被察觉的点亮频率来点亮。但是，在将光照射到物体上的光学 系统中，即使是同样的点亮频率，也会出现断续看到被照明物的频闪现象 (stroboscope phenomenon)，从而容易察觉上述闪烁。例如，对于在行驶中 照亮前方(照亮高速移动的物体)的前灯，由于在上述200Hz的点亮频率下， 显著地表现出上述频闪现象，因此，不足以作为光源，需要以更高的频率 来点亮。

此外，在专利文献2中，使得因开关元件的每一次开关动作而储存在线 圈中的能量恒定，以使得每一次开关动作的LED通电电流恒定。该点亮方 式对于使LED的发光颜色不因通电电流的变化而变化来说是有效的。然而， 该点亮方式未考虑如下问题：使闪烁点亮的明状态与熄灭的暗状态之间的 光的差异或光的变动(闪烁)与车载前灯相对应而变得不显眼，该光的差异或 光的变动在重复开关元件的接通和断开以将LED以较高的频率进行闪烁点 亮的定时、和在保持开关元件断开以将LED熄灭的定时产生。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于得到一种LED点亮 装置及前灯用LED点亮装置，该LED点亮装置及前灯用LED点亮装置能以简 单的结构来削减元器件数量，既能保持视觉上的亮度，又能降低功耗，并 能使闪烁不被察觉、或将发光颜色和亮度分别保持在规定值。

本发明所涉及的LED点亮装置具有以下结构：即，包括将通过电感器 与直流电源相连接的多个LED串联连接的LED电路、及使电流流到电感器 的开关元件，该LED点亮装置将开关元件接通，使电流从直流电源通电到 电感器，之后，将因使开关元件断开而产生的脉冲状电流(逆程电流：flyback  current)从该电感器输出到LED电路，以将该LED电路点亮，该LED点亮装 置包括：第一控制部，该第一控制部将使开关元件断开时的通电电流调整 为规定值，从而将输出到LED电路的脉冲状电流的峰值控制在规定值；以 及第二控制部，该第二控制部对以大体相等的间隔进行动作的开关元件的 动作周期进行调整，从而对从电感器输出到LED电路的脉冲状电流的平均 值进行控制，以将其保持在规定值。

根据本发明，能利用以规定周期对开关元件进行开关控制的简易电路 来实现LED点亮装置，并能削减元器件数量。此外，由于利用脉冲状电流 来将LED点亮，因此，与用直流将LED点亮时相比，能在视觉上进行更亮 的点亮，因而，若是相同感觉的亮度，则能使功耗低于直流点亮时的功耗。 此外，若既保持脉冲状的电流值、又使平均电流值变化，则既能将发光颜 色保持在规定值、又能改变亮度。反之，若既保持平均电流值、又使脉冲 状的电流值变化，则既能保持亮度、又能改变发光颜色。另外，由于以开 关元件的开关所产生的高速周期来重复利用该脉冲状电流进行点亮，因此， 闪烁不会被察觉。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的LED点亮装置的结构的电路图。

图2是表示图1中的LED点亮装置的各构成电路的输出波形的图。

图3是表示本发明的实施方式2的LED点亮装置的结构的电路图。

图4是表示图3中的LED点亮装置的各构成电路的输出波形的图。

图5是表示本发明的实施方式3的LED点亮装置的结构的电路图。

图6是表示本发明的实施方式4的LED点亮装置的结构的电路图。

图7是表示本发明的实施方式5的LED点亮装置的结构的电路图。

图8是表示本发明的实施方式6的LED点亮装置的结构的电路图。

图9是表示图8中的LED点亮装置的各构成电路的输出波形的图。

具体实施方式

下面，为了更详细地说明本发明，根据附图对用于实施本发明的方式 进行说明。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1的LED点亮装置的结构的电路图。在图1 中，LED点亮电源1包括LED2-1～2-n、误差放大器3、振荡器(VCO； Voltage Controlled Oscillator：压控振荡器)4、触发器5、比较器6、开关晶 体管7、扼流线圈L1(电感器)、以及电源电压Vi的直流电源8。LED2-1～2 -n构成包括串联连接的n个LED的LED电路(下面称为LED串联电路)，端部 的LED2-1的阳极与扼流线圈L1的一端相连接，另一个端部的LED2-n的 阴极通过分流电阻R2接地。

在误差放大器3中，反相输入端子通过电阻R0与LED2-n的阴极相连 接，提供目标电流的基准电源Vt与同相输入端子相连接，输出端子与振荡 器4相连接，且输出端子通过电容器C0连接到反相输入端子与电阻R0的连 接点。振荡器4生成振荡频率与从误差放大器3施加的电压值相对应的矩形 波，并将其输出到触发器5的置位端子S。误差放大器3及振荡器4构成周期 确定单元。

在触发器5(下面简称为FF5)中，置位端子S与振荡器4的输出端子相连 接，复位端子R与比较器6的输出端子相连接，输出端子Q与开关晶体管7的 栅极端子相连接。若将上升沿输入到置位端子S，则FF5使输出端子Q的电 位为高电平，若将上升沿输入到复位端子R，则FF5使输出端子Q的电位为 低电平。另外，作为FF5，并不限于RS触发器，也可以是对开关晶体管7的 导通和截止进行保持的、具有两个稳定输出状态的电路。

在比较器6中，提供规定的电流值的基准电源Vc与反相输入端子相连 接，同相输入端子连接到开关晶体管7的源极端子与分流电阻R1的连接点， 输出与FF5的复位端子R相连接。上述FF5及比较器6构成点亮单元。

开关晶体管(开关元件)7由场效应晶体管(FET)构成，栅极端子与FF5的 输出端子Q相连接，漏极端子连接到扼流线圈L1与LED串联电路的连接点， 源极端子通过分流电阻R1接地，通过在导通与截止之间进行切换，来控制 电流从直流电源8到扼流线圈L1的通电。

若开关晶体管7成为导通状态，则直流电源8的电压Vi施加到扼流线圈 L1上，电流从直流电源8向扼流线圈L1进行通电。另一方面，若开关晶体管 7成为截止状态，则将从扼流线圈L1流出的脉冲状的输出电流Io(峰值电流) 提供给LED串联电路，从而将LED2-1～2-n点亮。另外，由开关晶体管7、 直流电源8、以及扼流线圈L1构成升压电源(供电部)。

接下来，对动作进行说明。

利用误差放大器3对在LED2-1～2-n的串联电路中流过的脉冲状的 输出电流Io进行平均化处理，该误差放大器3兼用作为利用了电阻R0及电容 器C0的积分器。误差放大器3将进行该平均化处理后得到的电流Ia的值和来 自基准电源Vt的目标电流值进行比较，并将对两者的误差进行放大后得到 的电压施加到振荡器4上。

在振荡器4中，将与误差放大器3的输出电压相对应的振荡频率的矩形 波输出到FF5的置位端子S。在此，若平均电流Ia的值高于目标电流值，则 振荡器4降低振荡频率，若平均电流Ia的值低于目标电流值，则振荡器4提高 振荡频率。在通过置位端子S从振荡器4输入的矩形波的边沿定时，FF5从输 出端子Q输出成为高电平(高电位)的驱动信号，从而使开关晶体管7导通。

在上述结构中，通过将开始导通开关晶体管7的定时进行提前或延迟， 能实现使通到LED串联电路的平均电流Ia(功率)保持在任意值的控制。即， 通过对振荡器4的振荡频率进行操作以使其为任意值，从而增减在每个单位 时间内对开关晶体管7的栅极端子进行通电的次数，将流到LED串联电路的 输出电流Io的平均值(平均电流Ia)控制在规定值。

此外，在分流电阻R1的两端产生电压，该电压表示在开关晶体管7导通 时、从扼流线圈L1流过开关晶体管7的漏极—源极之间的电流I_FET的电流量。 在比较器6中，将该电流I_FET所产生的电压值和基准电源Vc的规定电压值进 行比较，检测在分流电阻R1中产生的电压降是否达到基准电压Vc的规定电 压值。

在此，若上述电压降达到基准电压Vc的电压值，则比较器6使FF5的复 位端子R为高电平(高电位)。在FF5中，在由比较器6使复位端子R的电位为 高电平的定时，使从输出端子Q输出的驱动信号为低电平(低电位)，以使开 关晶体管7截止。

图2是表示图1中的LED点亮装置的各构成电路的输出波形的图，图2(a) 表示振荡器(VCO)4的输出电压波形，图2(b)表示FF5的输出电压波形，图2(c) 表示流过扼流线圈L1和开关晶体管7的电流I_FET的波形，图2(d)表示输出电流 Io的波形。在图2(a)、图2(b)所示的例子中，在从振荡器4输入的矩形波的上 升沿的定时，FF5从输出端子Q输出成为高电平(高电位)的驱动信号。

开关晶体管7在来自FF5的驱动信号为高电平的期间内成为导通状态， 若驱动信号成为低电平(低电位)，则成为截止状态。在该导通截止期间内， 具有图2(c)所示的峰值的脉冲状的电流I_FET从线圈L1流过漏极—源极之间。 另外，图2(c)中的虚线的比较值是基准电源Vc的电压，利用比较器6来将该 比较值与表示分流电阻R1所产生的电流I_FET的电流量的电压进行比较。

如图2(b)、图2(d)所示，输出电流Io是在开关晶体管7变成截止时、从扼 流线圈L1流到LED串联电路的脉冲状的电流。此外，若将使开关晶体管7导 通和截止的周期设为恒定，则由于在一个周期内储存在扼流线圈L1中的能 量恒定，因此，如图2(c)、图2(d)所示，在使开关晶体管7截止的定时从扼流 线圈L1流出的输出电流Io的起始的峰值电流、与在使开关晶体管7导通的定 时最终流过的电流I_FET的峰值电流相等。

另外，图2(d)中用虚线表示的平均电流Ia的值是由误差放大器3的积分 器对输出电流Io进行平均化处理后得到的电流值。由误差放大器3将该平均 电流Ia的值与来自基准电源Vt的目标电流进行比较，将平均电流Ia的值控制 成恒定。

在施加到LED串联电路上的电压没有变化、从而将输出电流Io的值控 制成恒定(使输出功率恒定)的情况下，若电源电压较高，则由于在短时间内 达到规定的脉冲状电流I_FET的值，因此，将通电宽度变窄，若电源电压较低， 则由于达到规定的脉冲状电流I_FET的值为止需要较长时间，因此，将通电宽 度变宽。

因而，对误差放大器3的目标电流值和比较器6的基准电源Vc进行适当 设定，调整导通开关晶体管7的时间，将脉冲状的电流I_FET保持恒定，从而 使得流过LED串联电路的输出电流Io的峰值电流恒定。

上述周期的每一个循环的输出功率根据(扼流线圈L1的电感值×脉冲状 电流I_FET的平方)/2来求出。因而，若使脉冲状电流I_FET恒定，则循环数与输 出功率成正比，因此，通过将重复动作的周期(图2(a)所示的振荡器4的输出 矩形波的周期)控制为任意周期，能控制输出功率。另外，LED点亮装置1 的输出极性可以与电源电压极性相同，也可以是将电源电压的极性进行反 转后的极性。

这样，通过使脉冲状电流I_FET的值恒定，从而使输出电流Io的峰值电流 恒定，并且，当施加到LED串联电路上的电压较高时，输出电流Io的通电宽 度变窄，当上述电压较低时，通电宽度变宽。由此，在实施方式1中，能将 输出电流Io的每一个脉冲的输出功率控制得大体恒定，而不用特别实施反 馈控制。

另外，在一般的照明用光源中，将点亮频率设为200Hz以上，以使得闪 烁(flicker)不被察觉。然而，由于车辆用前灯还用于高速行驶中，因此，容 易产生明显的频闪现象，更需要以较高的频率来点亮。因而，在本实施方 式1中，在1KHz以上的频率下将LED电路点亮，优选为在从20KHz到1MHz 的频率下将LED电路点亮，在20KHz的频率下，开关元件及电感器所发出声 音超过可听范围，1MHz以下是容易操作开关元件的范围。在本实施方式1 中，通过将作为电感器所输出的非方波的三角波输出到LED电路，并利用 与电感器串联连接的开关元件来对在该电感器中通电的电流进行控制，从 而以廉价的电路在上述较高的频率下将LED电路点亮。

此外，在利用多个本实施方式1所示的LED点亮装置来构成一盏车辆用 前灯的情况下，例如，在利用本实施方式1的LED点亮装置来构成用于左右 前灯的LED电路的情况下，或者，在利用多个本实施方式1的LED点亮装置 来将构成左右前灯的多个LED电路点亮的情况下，虽然该多个LED电路的 亮度和发光颜色的偏差容易变得明显，但在本实施方式1中，由于能分别调 整亮度和发光颜色，因此，能使得该偏差不易被察觉。

如上所述，在本实施方式1中，使LED点亮装置1采用图1所示的结构， 以规定的重复周期提供每一个脉冲的峰值电流(输出电流Io)较高的电流，以 将LED2-1～2-n点亮。由此，由于输出电流Io的峰值电流恒定，因此，能 使LED的发光颜色恒定，此外，通过提高输出电流Io的峰值电流而不管发光 颜色，能提高LED可观察到的发光量(亮度)。此外，通过对振荡器4的谐振 频率进行操作以加快重复周期，从而能使LED的点亮、熄灭的一个循环变 快，使得闪烁(flicker)不被察觉。

此外，虽然在上述实施方式1中，示出了使在规定电流下发光颜色相同 的LED以该相同的发光颜色点亮的情况，但若利用LED的发光颜色因通电 电流而变化的现象，则即使是在特定的通电电流下发光颜色不同的LED， 也能通过适当选定通电电流，来使其以所希望的发光颜色点亮。

例如，虽然LED的批量生产技术日益进步，但是当前，由于LED单体 的发光量还是较小，因此，每一辆车需要利用多个LED来构成LED前灯。 此外，存在如下情况：每一个LED的发光量和发光颜色的偏差都呈正态分 布，用于LED前灯的多个LED需要从该分布中选择在特定电流值(规定电流 值)下发光量和发光颜色相同的多个LED来使用。在该情况下，作为LED前 灯的制造工序，可考虑在LED的制造商处选择在规定电流值下发光量和发 光颜色相同的LED，并由LED前灯制造商将这些LED作为在该规定电流值下 点亮的LED前灯来完成。

然而，在本实施方式1中，能将与规定电流值不同的平均电流值和峰值 电流值通电到LED，特别是对于将多个LED串联连接的LED电路，在每一辆 车利用多个该LED电路来构成前灯的情况下，对于在规定电流值下发光量 和发光颜色不同的多个LED电路，使得对各LED电路通电的平均电流值和 峰值电流值互不相同，从而能接近相同的发光量和发光颜色。

同样地，即使使用在规定电流值下发光量和发光颜色互不相同的多个 LED电路，作为车辆的前灯，也能接近规定的发光量和发光颜色。

例如，在图1的结构中，通过调节比较器6的比较值(电压Vc)，能将由 分流电阻R1所检测出的、流过扼流线圈L1和开关晶体管7的电流I_FET控制在 任意值。另外，即使变更比较电压Vc，使通电的脉冲状的电流I_FET变化成任 意值，只要利用误差放大器3来控制LED的通电电流(输出电流Io)的平均值 (平均电流Ia)，发光量(亮度)就不会变化。由此，通过提高峰值电流并延长 重复动作的周期，从而既能使发光量(亮度)保持恒定，又能使发光颜色变化。 该结构也能适用于后述的实施方式2～7。

此外，在上述实施方式1中，通过将LED的通电电流(平均电流Ia)控制 在恒定的低电流，能作为DRL(Daytime Running Lamps：昼间行驶灯)用电源 来使用。例如，通过将实施方式1的LED点亮装置1应用于LED式的前灯， 从而在同一发光颜色中，能进行正常行驶状态的明(发光量高)点亮、和白天 行驶用的降低了发光量的暗(DRL)点亮。

这样，在实施方式1中，能实现可应对DRL而不用追加专用元器件的 LED点亮装置。从正常行驶状态的点亮到减小了发光量的DRL点亮状态的 切换、或相反的切换可通过如下方式来进行：使图1的电压Vt可变，例如， 根据由未图示的车辆驾驶员所进行的开关操作、或对车辆周围的温度进行 检测的未图示的照度检测单元的检测结果，来变更该电压Vt的值。此时， 只要不使图1的电压Vc变化，就能使发光量变化，而不使LED的发光颜色变 化。此外，在改变LED的发光颜色的情况下，也可以变更图1的电压Vc。作 为变更图1的电压Vt、及变更图1的电压Vc的单元，能使用后述的实施方式7 所示的第一调整单元、第二调整单元，只要将该第一调整单元和第二调整 单元切换电压Vt和电压Vc的目标电压值预先存储在未图示的存储单元中即 可。另外，若在实施方式2～7中也实施上述控制，则实施方式2～7的LED 点亮装置也能成为可应对DRL的LED点亮装置。

实施方式2.

图3是表示本发明的实施方式2的LED点亮装置的结构的电路图。如图3 所示，实施方式2的LED点亮装置1A在图1所示的结构中，将扼流线圈L1置 换成自耦变压器L2(一次线圈的匝数为n1，二次线圈的匝数为n2)。此外，在 LED点亮装置1A中，作为将对各LED2-1～2-n施加的电压大体均匀地进 行分配的元件，将电阻Rb1～Rbn与各LED并联连接。另外，由开关晶体管7、 直流电源8、以及自耦变压器L2构成升压电源(供电部)。由于其他构成要素 与图1相同或相当，因此，附加相同标号，省略其重复说明。

接下来，对动作进行说明。

图4是表示图3中的LED点亮装置的各构成电路的输出波形的图，图4(a) 表示振荡器(VCO)4的输出电压波形，图4(b)表示FF5的输出电压波形，图4(c) 表示电流I_FET的波形，图4(d)表示输出电压波形，图4(e)表示输出电流Io的波 形。与上述实施方式1所示的图2相同，在从振荡器4输入的矩形波的上升沿 的定时，FF5从输出端子Q输出成为高电平(高电位)的驱动信号(参照图4(a)、 图4(b))。

在开关晶体管7导通的期间内，具有图4(c)所示的峰值的脉冲状的电流 I_FET从自耦变压器L2的一次线圈流过漏极端子—源极端子之间。另外，图4(c) 中的虚线的比较值是基准电源Vc的电压，利用比较器6来将该比较值与表示 分流电阻R1所产生的电流I_FET的电流量的电压进行比较。

如图4(e)所示，输出电流Io是在开关晶体管7截止时、从自耦变压器L2 的二次线圈流出、通电到LED串联电路的脉冲状的电流。另外，在开关晶 体管7截止时、从自耦变压器L2的二次线圈流出的输出电流Io的起始的峰值 电流成为对在开关晶体管7导通的定时最终从一次线圈流过的峰值电流(电 流I_FET)乘以自耦变压器L2的匝数比(一次线圈的匝数n1/二次线圈的匝数n2) 后得到的电流值。

图4(e)中用虚线表示的平均电流Ia的值是由误差放大器3的积分器对输 出电流Io进行平均化处理后得到的电流值。由误差放大器3将该平均电流Ia 与来自基准电源Vt的目标电流进行比较，与上述实施方式1同样地将平均电 流Ia的值控制成恒定。

上述周期的每一个循环的输出功率根据(自耦变压器L2的电感值×脉冲 状电流I_FET的平方)/2来求出。因而，若使脉冲状电流I_FET恒定，则循环数与 输出功率成正比，因此，通过将重复动作的周期(图4(a)所示的振荡器4的输 出矩形波的周期)控制为任意周期，能控制输出功率。另外，LED点亮装置 1A的输出极性可以与电源电压极性相同，也可以是将电源电压的极性进行 反转后的极性。

这样，通过使脉冲状电流I_FET的值恒定，从而使输出电流Io的峰值电流 恒定，并且，当施加到LED串联电路上的电压较高时，输出电流Io的通电宽 度变窄，当上述电压较低时，通电宽度变宽。由此，在实施方式2中，也能 将输出电流Io的每一个脉冲的输出功率控制成大体恒定，而不用特别实施 反馈控制。

另外，如图4(d)中虚线所示，自耦变压器L2在开关晶体管7导通的定时， 产生对电源电压Vi乘以(二次线圈的匝数n2/一次线圈的匝数n1)后得到的值 的变压器正向电压(对LED为反向电压)。但是，即使对LED施加反向电压， LED也不会点亮。在图4(d)中，低于GND(虚线)的部分是变压器所产生的正 向电压，是对LED施加的反向电压。

此外，若对LED串联电路的各LED施加反向电压，则在LED中产生稍 许反向的漏电流，该电流量因LED的个体差异而不同。因此，在LED串联 电路中，反向电压集中于漏电流量较少的特定的LED。在此，LED的允许 反向电压为5V左右，若电压过度集中，则LED有可能损坏。

因而，将相同电阻值的电阻Rb1～Rbn分别与LED2-1～2-n并联连 接，从而将对各LED所施加的电压大体均匀地进行分配。由此，能避免反 向电压集中于上述特定的LED，能防止对各个LED所施加的电压超过允许 反向电压。

另外，作为将对各个LED2-1～2-n所施加的电压大体均匀地进行分 配的元件，除电阻之外，还可使用电容器、或将两个齐纳二极管的相同极 性的单侧端子彼此连接的齐纳二极管对。

如上所述，本实施方式2使LED点亮装置1A采用图3所示的结构，作为 输出电流Io，以规定的重复周期提供每一个脉冲的峰值电流较高的电流， 以将LED2-1～2-n点亮。由此，能获得与上述实施方式1相同的效果。

此外，在上述实施方式2中，由于使用自耦变压器L2来代替扼流线圈L1， 使将对各LED2-1～2-n所施加的电压大体平均地进行分配的元件与各 LED并联连接，因此，即使因自耦变压器L2而产生反向电压，也能使对各 LED所施加的电压不超过允许反向电压。

实施方式3.

图5是表示本发明的实施方式3的LED点亮装置的结构的电路图。在图5 中，在实施方式3的LED点亮装置1B中，对图1所示的结构追加切断供电的 电路(图5中用虚线围住的电路)(第一电源切断部)。例如，若LED的正向电压 为3V，构成串联电路的LED为8个，则串联电路的正向电压的合计值为24V， 但在直流电源8的电源电压为28V而超过串联电路的正向电压的合计值的情 况下，当开关晶体管7截止时，电流从直流电源8继续流到LED的串联电路， 从而无法控制输出电流。

因而，在实施方式3中，设置有当直流电源8的电源电压较高时、切断 供电的电路。如图5所示，该电路具有包括晶体管7a、晶体管9、齐纳二极 管10、以及电阻R3、R4、R5的结构。在作为场效应晶体管的晶体管7a中， 漏极端子与扼流线圈L1的一端相连接，源极端子与晶体管9的发射极端子、 电阻R5的一端、以及直流电源8相连接，栅极端子通过电阻R3接地。

此外，电阻R5的一端与直流电源8、晶体管7a的源极端子、以及晶体管 9的发射极端子相连接，另一端与齐纳二极管10的阴极相连接，通过齐纳二 极管10接地。晶体管9由双极晶体管构成，发射极端子与晶体管7a的源极端 子、电阻R5的一端、以及直流电源8相连接，集电极端子连接到晶体管7a 的栅极端子与电阻R3的连接点，基极端子通过电阻R4连接到电阻R5与齐纳 二极管10的连接点。

若直流电源8的电压上升，对齐纳二极管10施加的电压达到齐纳电压， 则电流通过电阻R5从齐纳二极管10的阴极流到阳极、GND，从而通过电阻 R5和电阻R4而使晶体管9的基极电压上升，使得晶体管9导通。此时，若来 自直流电源8的电流通过晶体管9及电阻R3流到GND，则晶体管7a的源极— 栅极之间的电位差变小，晶体管7a成为截止状态。由此，切断从直流电源8 到扼流线圈L1的电流。

这样，通过选定齐纳二极管10，使得齐纳电压在LED串联电路的正向 电压的合计值以下，从而能将电源切断，以不超过该合计值的电压。但是， 在现实中，LED的正向电压的偏差较大，在计算串联电路的正向电压的合 计值时，需要考虑设计上的余量，实际上与电源电压进行比较的值是相对 LED串联电路的正向电压的合计值而设定的规定电压，例如，在将8个3V的 LED串联连接的情况下，需要对合计值24V设置20％左右的余量而将上述正 向电压设定在19V。在上述电路中，由于LED在高电源电压时熄灭，因此， 作为车载用装置，适用于例如指示灯等的光源。

如上所述，根据本实施方式3，通过设置图5所示的、适当选定了齐纳 二极管10的电路，能将电源切断，以不超过LED串联电路的正向电压的合 计值。由此，在直流电源8的电源电压较高时，能避免产生异常动作和损坏 LED。

另外，在上述实施方式3中，虽然示出了对上述实施方式1中用图1说明 的LED点亮装置追加上述电路的情况，但即使适用于利用上述实施方式2中 说明的自耦变压器L2的结构，也可得到相同的效果。

实施方式4.

图6是表示本发明的实施方式4的LED点亮装置的结构的电路图。实施 方式4的LED点亮装置1C对图3所示的结构，追加对来自直流电源8的供电进 行限制的齐纳二极管(第一电源限制部)11。与上述实施方式3相同，即使施 加因直流电源8的电源电压超过LED串联电路的正向电压的合计值而产生 的瞬时的高电压脉冲，当使开关晶体管7截止时，电流也继续从直流电源8 流到LED的串联电路，从而无法控制输出电流。

因而，在实施方式4中，设置有对来自直流电源8的供电进行限制的齐 纳二极管11。该齐纳二极管11由例如大功率用的功率齐纳二极管构成，如 图6所示，其阴极与直流电源8及自耦变压器L2的一端相连接，其阳极接地。 在该结构中，即使在直流电源8中产生超过预先规定的电压的过电压，该电 压也会被齐纳二极管11的齐纳电压所限幅(限制)，从而不会有瞬时的大电流 脉冲通电到LED串联电路。

这样，通过适当选定齐纳二极管11，从而能对电源进行限制，以不超 过LED串联电路的正向电压的合计值。另外，根据该结构，由于即使在高 电源电压时，LED也不会熄灭，因此，作为车载用装置，适用于例如前灯 等的光源。

如上所述，根据本实施方式4，通过设置用于限制电源的齐纳二极管11， 能对电源进行限制，以不超过LED串联电路的正向电压的合计值。由此， 即使在直流电源8的电源电压较高时，也能避免产生异常动作和损坏LED。

另外，在上述实施方式4中，虽然示出了对上述实施方式2中用图3说明 的LED点亮装置追加上述电路的情况，但即使适用于利用上述实施方式1的 结构(利用了扼流线圈L1的结构)，也可得到相同的效果。

实施方式5.

图7是表示本发明的实施方式5的LED点亮装置的结构的电路图。如图7 所示，实施方式5的LED点亮装置1D在图3所示的结构中，使用绝缘变压器 12来代替自耦变压器L2。另外，若对升压电源(供电部)使用变压器，则像上 述实施方式2中说明的那样，会产生变压器的正向电压(对LED为反向电压)。 在此，由于LED的允许反向电压为比较低的值(5V左右)，因此，若由变压 器施加的反向电压超过LED串联电路的允许反向电压的合计值，则LED有 可能会损坏。

在实施方式5中，当利用绝缘变压器12的二次绕组所产生的逆程电压 (flyback voltage)将LED串联电路点亮时，考虑到绝缘变压器12的二次绕组 所产生的正向电压施加于LED串联电路而成为反向电压，从而使用以如下 方式来选定一次侧绕组和二次侧绕组的绝缘变压器12：即使产生反向电压， 也使其不超过LED串联电路的允许反向电压的合计值。另外，该允许反向 电压也有与上述正向电压相同的偏差，需要将设定值设为相对合计值而设 定的规定电压，以包括设计上的余量。

通过采用这样的结构，由于对LED施加的电压不超过允许反向电压， 因此，LED串联电路的通电电流由各LED自身进行整流而大体成为直流。 因而，能省略整流用的二极管。此外，能对绝缘变压器12的一次侧和二次 侧进行分离，能容易避免因输出线的接地事故等而导致损坏。

此外，当开关晶体管7导通时，在绝缘变压器12的二次绕组中会产生正 向电压。该正向电压根据(电源电压×二次线圈匝数/一次线圈匝数)来求出。 因而，若从直流电源8提供过电压，则超过LED串联电路的允许反向电压的 合计值的反向过电压会施加到LED串联电路上。

因而，在LED点亮装置1D中，设置有当从电源提供过电压时、切断供 电的电路(图7中用虚线围住的电路)(第二电源切断部)。如图7所示，该电路 具有包括比较器13及AND电路14的结构。比较器13的反相输入端子连接到 直流电源8与绝缘变压器12的连接点，同相输入端子与基准电源Va相连接， 输出端子与AND电路14的一个输入端子相连接。AND电路14的一个输入端 子与比较器13的输出端子相连接，另一个输入端子与FF5的输出端子Q相连 接，输出端子与开关晶体管7的栅极端子相连接。

在该电路中，比较器13将直流电源8的电源电压与基准电源Va的规定电 压值(根据LED串联电路的允许反向电压的合计值来设定的容许电压值)进 行比较，若电源电压没有超过基准电源Va的规定电压值，则将输出端子的 电位保持在高电平(高电位)，若直流电源8超过基准电源Va的规定电压值， 则使输出端子的电位为低电平(低电位)。

在AND电路14中，若FF5和比较器13的输出均为高电平，则使输出为 高电平，以使开关晶体管导通。由此，电压从绝缘变压器12施加到LED串 联电路上。另一方面，若直流电源8成为过电压，比较器13的输出成为低电 平，则AND电路14使输出为低电平，以使开关晶体管7截止，从而切断供电。

这样，当输入电源电压、使得在开关晶体管7导通的定时所产生的、绝 缘变压器12的二次绕组的正向电压高于LED串联电路的允许反向电压的合 计值时，上述电路使开关晶体管7的开关动作停止。此时，由于LED熄灭， 因此，LED点亮装置1D作为车载用装置，适用于例如指示灯等的光源。

如上所述，根据本实施方式5，由于将选定了一次侧绕组和二次侧绕组 的绝缘变压器12用于升压电源，使得不超过LED串联电路的允许反向电压 的合计值，因此，能容易避免因输出线的接地事故等而导致损坏。

此外，根据实施方式5，由于设置有使开关晶体管7的开关动作停止的 电路，使绝缘变压器12的二次绕组的正向电压不高于LED串联电路的允许 反向电压的合计值，因此，即使在直流电源8的电源电压较高时，也能避免 因施加反向电压而导致产生异常动作和损坏LED。

此外，在上述实施方式5中，也可以用与上述实施方式4相同的连接关 系来设置齐纳二极管(第二电源限制部)，以代替上述电路(图7中用虚线围住 的电路)。作为该齐纳二极管，使用例如大电流用功率齐纳二极管(齐纳电压 不超过LED串联电路的反向电压的合计值的齐纳二极管)。若采用这种结构， 则由于施加到LED串联电路上的电压被齐纳电压所限幅(限制)，因此，同样 能避免因施加反向电压而导致产生异常动作和损坏LED。另外，在该情况 下，由于LED不会熄灭，因此，作为车载用装置，适用于前灯等的光源。

实施方式6.

在上述实施方式1～5那样的、具有一个升压电源的结构中，由于存在 使开关晶体管7导通的定时(输出电流Io为零)，因此，若不使在LED中通电 的峰值电流高于额定值，则有时会无法得到额定的发光量。例如，若开关 晶体管7的导通占空比为50％，则必须使峰值电流为其额定值的四倍。然而， 由于高发光量的LED的容许电流值是其额定电流值的两倍左右，因此，需 要在确保开关晶体管7的导通占空比的同时，降低LED的峰值电流。

因而，在本实施方式6中，采用如下结构：例如，将两个升压电源并联 连接，对振荡器(VCO，Voltage Controlled Oscillator：压控振荡器)4的输出 进行分配，使得各电源的动作定时交替产生，在不输出电流的一个升压电 源的开关晶体管导通的期间，使另一个升压电源的开关晶体管截止，将输 出电流Io输出到LED串联电路。

图8是表示本发明的实施方式6的LED点亮装置的结构的电路图。如图8 所示，实施方式6的LED点亮装置1E包括由与直流电源8相连接的绝缘变压 器12-1、12-2所构成的两个升压电源。绝缘变压器12-1、12-2与直流 电源8并联连接，一次绕组的另一端与开关晶体管7-1、7-2的漏极端子相 连接，二次绕组的一端分别与二极管D1、D2的阳极相连接。二极管D1、 D2的阴极通过由线圈L1及电容器C所构成的滤波器电路与LED串联电路的 LED2-1的阳极相连接。

在开关晶体管7-1、7-2中，源极端子通过分流电阻R1a、R1b接地， 栅极端子分别与触发器5-1、5-2(下面简称为FF5-1、5-2)的输出端子Q 相连接。FF5-1、5-2的复位端子R分别与比较器6-1、6-2的输出端子相 连接，FF5-1的置位端子S与FF5的输出端子Q相连接，FF5-2的置位端子S 与FF5的反相输出端子相连接。

在比较器6-1、6-2中，提供规定的电流值的基准电源Vc分别与反相 输入端子相连接，同相输入端子分别连接到开关晶体管7-1、7-2的源极 端子与分流电阻R1a、R1b的连接点。此外，在FF5中，时钟端子CK与振荡 器4的输出相连接，输出端子Q在振荡器4所输出的矩形波的每一个边沿定时 将输出进行反转并进行输出，反相输出端子将输出端子Q的反转值进行输 出。

接下来，对动作进行说明。

在LED串联电路中流过的脉冲状的输出电流Io由误差放大器3进行平 均化处理，该误差放大器3兼用作为利用了电阻R0及电容器C0的积分器。 与上述实施方式1～5相同，误差放大器3将进行该平均化处理后得到的电流 Ia的值和来自基准电源Vt的目标电流值进行比较，并将对两者的误差进行放 大后得到的电压施加到振荡器4上。

在振荡器4中，将与误差放大器3的输出电压相对应的振荡频率的矩形 波输出到对其进行二分频的FF5的时钟端子CK。在此，若平均电流Ia的值高 于目标电流值，则振荡器4降低振荡频率，若平均电流Ia的值低于目标电流 值，则振荡器4提高振荡频率。对于在通过时钟端子CK从振荡器4输入的矩 形波的每一个边沿定时、将输出反转的输出端子Q，FF5利用该输出端子Q 的上升沿，将FF5-1置位，利用来自该FF5-1的输出端子Q的输出使开关 晶体管7-1导通，并且，利用输出其反转值的反相输出端子的上升沿， 将FF5-2置位，利用来自该FF5-2的输出端子Q的输出使开关晶体管7-2 导通。

此外，在分流电阻R1a的两端产生电压，该电压表示在开关晶体管7-1 导通时、从绝缘变压器12-1的一次线圈流过开关晶体管7-1的漏极—源极 之间的电流I_FET-1的电流量。在比较器6-1中，将该电流I_FET-1所产生的电压 值和基准电源Vc的规定电压值进行比较，检测在分流电阻R1a上产生的电压 降是否达到基准电压Vc的规定电压值。同样地，在比较器6-2中，将该电 流I_FET-2所产生的电压值和基准电源Vc的规定电压值进行比较，检测在分流 电阻R1b上产生的电压降是否达到基准电压Vc的规定电压值。

在此，若上述电压降达到基准电压Vc的电压值，则比较器6-1、6-2 使FF5-1、5-2的复位端子R为高电平(高电位)。在FF5-1、5-2中，在由 比较器6-1、6-2使复位端子R的电位为高电平的定时，使从输出端子Q输 出的驱动信号为低电平(低电位)，以使开关晶体管7-1、7-2截止。

利用二极管D1、D2将来自两个升压电源的输出电流相加，并通电到 LED串联电路。此时，利用由线圈L1及电容器C构成的滤波器电路来抑制输 出电流Io的急剧的电流变化，以去除噪声。

图9是表示图8中的LED点亮装置的各构成电路的输出波形的图，图9(a) 表示振荡器(VCO)4的输出电压波形，图9(b)表示来自FF5的输出端子Q的输 出电压波形，图9(c)表示流过绝缘变压器12-1和开关晶体管7-1的电流 I_FET-1的波形，图9(d)表示流过绝缘变压器12-2和开关晶体管7-2的电流 I_FET-2的波形，图9(e)表示输出电流Io的波形。图9(a)、图9(b)表示在从振荡 器4输入的矩形波的上升沿的定时、将FF5的输出端子Q和反相输出端子的 输出分别反转的情形。

开关晶体管7-1、7-2在来自FF5-1、5-2的驱动信号为高电平的期 间内成为导通状态，若驱动信号为低电平(低电位)，则成为截止状态。此外， 开关晶体管7-1、7-2根据从FF5输出的、彼此反转的矩形波而交替动作。 由此，如图9(c)和图9(d)所示，电流I_FET-1、I_FET-2从绝缘变压器12-1、12-2 流过开关晶体管7-1、7-2的漏极—源极之间，使得开关晶体管7-1、7-2 的截止期间彼此互补。

另外，图9(c)和图9(d)中的虚线的比较值是基准电源Vc的电压，利用比 较器6-1、6-2来将该比较值与表示产生于分流电阻R1a、R1b上的电流 I_FET-1、I_FET-2的电流量的电压进行比较。此外，如从图9(a)延伸到图9(c)、图 9(d)的虚线所示，示出了以下的情形：将图9(a)所示的振荡器4的输出矩形波 的上升沿交替分配给开关晶体管7-1、7-2，从而开关晶体管7-1、7-2 交替动作，通电电流交替流过。

输出电流Io利用二极管D1、D2相加而成，如图9(e)所示，成为当开关 晶体管7-1截止时从绝缘变压器12-1流到LED串联电路的脉冲状电流、与 当开关晶体管7-2截止时从绝缘晶体管12-2流到LED串联电路的脉冲状 电流的合计值。

另外，如图9(e)所示，对于来自该两个升压电源的输出电流，利用由线 圈L及电容器C所构成的滤波器电路来将尖顶部分抑制得平滑，使其成为接 近正弦波的波形。这样，由于在将输出电流从各升压电源通电到LED串联 电路的路径上设置有由线圈L1及电容器C所构成的滤波器电路，因此可抑制 陡峭的电流，并能减轻噪声的产生。也可以将该滤波器电路设置在上述实 施方式1～5的结构中。

此外，图9(e)中用虚线表示的平均电流Ia是由误差放大器3的积分器对 输出电流Io进行平均化处理后得到的电流值。由误差放大器3将该平均电流 Ia的值与来自基准电源Vt的目标电流进行比较，将平均电流Ia的值控制成恒 定。

如上所述，在本实施方式6中，使LED点亮装置1E采用图8所示的结构， 将振荡器4的输出作为各电源的动作定时来进行分配和使用，在不输出电流 的一个升压电源的开关晶体管导通的期间，使另一个升压电源的开关晶体 管截止，利用二极管D1、D2将各自的输出电流相加，并通电到LED串联电 路。由此，能将接近额定(直流)电流的电流通电到LED以将其点亮，而不会 将过剩的峰值电流通电到LED。

另外，虽然在上述实施方式6中，示出了将两个升压电源并联连接的结 构，但也可以采用将三个以上的升压电源并联连接、并使各自的输出电流 的产生间隔互补的结构。

此外，虽然在上述实施方式6中，举出了对升压电源使用绝缘变压器 12-1、12-2的结构的例子，但通过将多个在上述实施方式1中示出的使用 扼流线圈L1的电源、或在上述实施方式2中示出的使用自耦变压器L2的电源 并联连接，并对它们进行控制，使得输出到LED串联电路的电流的通电间 隔彼此互补，也能得到与上述相同的效果。

实施方式7.

本实施方式7包括对在LED串联电路中通电的脉冲电流值(输出电流Io 的值)进行任意调节的第一控制部、以及对在LED串联电路中通电的平均电 流Ia的值进行任意调整的第二控制部之中的至少一个控制部。作为第一及第 二控制部，对于与流过线圈L1和开关晶体管7的电流I_FET进行比较的比较值 (Vc)、以及成为用于将与输出电流Io的值之间的误差进行放大的目标的电流 相当的值(Vt)，例如，在上述实施方式1中示出的图1中，利用可变电阻将该 比较值(Vc)和该值(Vt)调整为任意电压，或将该比较值(Vc)和该值(Vt)调整 为任意模拟电压值，该任意模拟电压值是利用D/A转换器将对LED点亮装置 进行点亮控制的、未图示的微机(CPU)的输出进行转换而得到的。

作为设定上述可变电阻的值的定时、或对CPU设定适当信息的定时的 一个例子，可举出产品(LED点亮装置)从组装到出厂之间的工序。在该定时， 对可变电阻进行操作或将数据存储在CPU中，使得成为规定的发光颜色或 发光量。CPU所利用的数据也能存储在作为存储介质的 EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory：电 可擦除可编程只读存储器)中。

这样，预先确定用于使LED发出规定发光颜色的比较值(Vc)的规定值 (比较基准值)、以及用于使LED以规定发光量点亮的目标值(Vt)的规定值(比 较基准值)，并基于这些值，对上述可变电阻的值进行调节，或利用上述CPU 进行LED点亮控制。

此外，作为上述定时的其他例子，可举出将LED长时间点亮、从而产 生老化的时刻。此时，上述CPU也可以基于预先准备的特性变化数据，对 比较值Vc或目标值Vt进行修正。例如，CPU根据输出电压值或电流值等， 对LED的发光量的变化进行监测，若LED因老化而变暗(产生变化)，则由 CPU调整目标值Vt，使输出电流值增加(使平均电流Ia的值增加)，从而调整 亮度。

作为其他定时的例子，还可举出累计的LED的点亮时间达到规定的点 亮时间的时刻。此时，也可以再次调整平均电流Ia的值。例如，若累计的点 亮时间达到规定时间，则判断为LED因老化而变暗，将目标值Vt调整为规 定值，使平均电流Ia的值增加，从而修正为规定的亮度。

如上所述，根据本实施方式7，由于设置有对在LED串联电路中通电的 脉冲电流值(输出电流Io的值)进行任意调整的第一控制部、以及对平均电流 Ia的值进行任意调整的第二控制部之中的至少一个控制部，因此，能实现一 种可将LED的发光量及发光颜色分别独立地调整或修正为任意值的LED点 亮装置。

另外，虽然上述实施方式7示出了适用于上述实施方式1的结构的情况， 但即使采用对上述实施方式2～6的结构设置了对在LED串联电路中通电的 脉冲电流值(输出电流Io的值)和平均电流Ia的值之中的至少一个值进行任意 调整的单元的结构，也可得到与上述相同的效果。

工业上的实用性

由于本发明所涉及的LED点亮装置及LED前灯能利用以规定周期对开 关元件进行开关控制的简易电路来实现LED点亮装置，能削减元器件数量 等，因此，适用于将用作为车载前灯或尾灯等的光源的LED点亮的LED点 亮装置等。