JP2005116859A - Current-driven light-emitting element driving circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオード等の電流駆動型発光素子を点灯させる電流駆動型発光素子駆動回路に関するものである。 The present invention relates to a current driven light emitting element driving circuit for lighting a current driven light emitting element such as a light emitting diode.
発光ダイオード等の電流駆動型発光素子は、光量と駆動電流がほぼ比例する。したがって、光量を一定に保つには、定電流駆動することが望ましい。また、電流駆動型発光素子の電圧−電流特性は温度により変動し、さらに個々の電流駆動型発光素子に電圧−電流特性のバラツキが存在する。以上のような条件を踏まえて、電流駆動型発光素子の点灯の安定化を図る回路として、定電流回路を用いる駆動回路が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示された電流駆動型発光素子駆動回路の構成を図3に示す。図3の電流駆動型発光素子駆動回路は、発光ダイオード101に一定の駆動電流を供給するLED用定電流回路102と、LED用定電流回路102に基準電圧を印加する基準電圧用定電流回路103とを有する。
In a current-driven light-emitting element such as a light-emitting diode, the amount of light and the drive current are approximately proportional. Therefore, constant current driving is desirable to keep the light quantity constant. In addition, the voltage-current characteristics of the current-driven light-emitting elements vary with temperature, and there are variations in voltage-current characteristics among the individual current-driven light-emitting elements. Based on the above conditions, a drive circuit using a constant current circuit is known as a circuit for stabilizing lighting of a current-driven light emitting element (see, for example, Patent Document 1). A configuration of a current-driven light-emitting element driving circuit disclosed in Patent Document 1 is shown in FIG. 3 is a constant current circuit for
この駆動回路では、基準電圧用定電流回路103によりLED用定電流回路102に印加する基準電圧(駆動電圧)を制御することにより、発光ダイオード101の電圧−電流特性の個々のバラツキやその温度変動、あるいは電源電圧VCCの変動を基準電圧用定電流回路103で吸収するようにしていた。このため、基準電圧用定電流回路103には、これらのバラツキや変動を見込んだ分の電圧降下が生じる。この電圧降下は駆動回路としては発光に寄与しない電力損失であり、この電力損失は特に発光ダイオードの使用個数が多いディスプレイ装置等において非常に大きくなり、回路の発熱が大きくなるという問題があった。
In this driving circuit, by controlling the reference voltage (driving voltage) applied to the LED constant
一方、電流駆動型発光素子駆動回路の他の例として、DC/DCコンバータを用いたスイッチング方式の駆動回路が知られている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2に開示された電流駆動型発光素子駆動回路の構成を図4に示す。図4の駆動回路では、ゲートドライバ201から出力されるスイッチング制御信号によりトランジスタ202がオンオフする。トランジスタ202がオンの期間は電池203から供給される電流がコイル204を介してトランジスタ202を流れ、トランジスタ202がオフの期間は電池203からコイル204を介してダイオード205とコンデンサ206とからなる整流回路に電流が流れ、ここで得られた直流電圧が抵抗210を介して発光ダイオード211に印加される。
On the other hand, a switching type drive circuit using a DC / DC converter is known as another example of the current drive type light emitting element drive circuit (see, for example, Patent Document 2). FIG. 4 shows a configuration of a current-driven light-emitting element driving circuit disclosed in Patent Document 2. In the drive circuit in FIG. 4, the
一方、誤差増幅器212の非反転入力端子には基準電圧Vrefが入力され、誤差増幅器212の反転入力端子には整流回路の出力電圧を抵抗207、可変抵抗208および抵抗209で分圧した電圧が入力されるため、基準電圧Vrefと分圧電圧との差分電圧がPWM制御回路213に入力される。PWM制御回路213は、前記差分電圧が零になるようにスイッチング制御信号のパルス幅を調整してゲートドライバ201に出力する。このように、図4の駆動回路では、パルス電流の導通角を制御することにより、駆動回路の損失を低減することができる。
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
The applicant has not yet found prior art documents related to the present invention by the time of filing other than the prior art documents specified by the prior art document information described in this specification.
前述のとおり、図3に示した駆動回路では、回路の電力損失が大きくなり、発熱が大きくなるという問題点があった。
一方、図4に示した駆動回路では、電力損失を低減することができるが、発光ダイオード211に供給する電流にトランジスタ202のスイッチングに伴うノイズが含まれるため、発光ダイオード211の光量がスイッチングノイズにより周期的に変動する。したがって、多数の発光ダイオードを使って画像を表示するディスプレイ装置等に図4の駆動回路を適用すると、表示画像の動きとスイッチング周期とが干渉して、画像にちらつきが生じたり、フリッカーが生じたりするなどの問題点があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電流駆動型発光素子の発光強度を精度良く制御しつつ、回路の電力損失を低減することができる電流駆動型発光素子駆動回路を提供することを目的とする。
As described above, the drive circuit shown in FIG. 3 has a problem that the power loss of the circuit increases and heat generation increases.
On the other hand, in the driving circuit illustrated in FIG. 4, power loss can be reduced. However, since the current supplied to the
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a current-driven light-emitting element driving circuit capable of reducing the power loss of the circuit while accurately controlling the light emission intensity of the current-driven light-emitting element. The purpose is to do.
本発明の電流駆動型発光素子駆動回路は、直流入力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサに供給される直流入力電圧をスイッチング制御信号に応じてオン/オフするスイッチング回路と、前記平滑コンデンサの端子電圧を入力として、電流駆動型発光素子に一定の電流を供給する定電流回路と、前記定電流回路の電圧降下分が所定値以下となるように前記スイッチング制御信号を出力して前記スイッチング回路のオン/オフを制御する電圧比較回路とを有するものである。 The current-driven light-emitting element driving circuit of the present invention includes a smoothing capacitor that smoothes a DC input voltage, a switching circuit that turns on / off a DC input voltage supplied to the smoothing capacitor according to a switching control signal, and the smoothing A constant current circuit for supplying a constant current to the current-driven light emitting element with the capacitor terminal voltage as an input, and outputting the switching control signal so that the voltage drop of the constant current circuit is a predetermined value or less. And a voltage comparison circuit for controlling on / off of the switching circuit.
本発明によれば、定電流回路の電圧降下分が所定値以下となるようにスイッチング回路のオン/オフを制御することにより、定電流回路の入力電圧が常に一定値以下となるので、定電流回路の電圧降下を、平滑コンデンサのリップル電圧と定電流化に必要な最低限の電圧降下分に抑えることができる。その結果、交流入力電圧が変動したり、温度が変動して電流駆動型発光素子の電圧−電流特性が変動したり、あるいは電流駆動型発光素子の明るさを変えるために定電流回路の出力電流値を変更したりしたとしても、定電流回路の電力損失を常に最低に抑えることができ、回路の発熱を抑えることができる。また、多数の発光ダイオードを使って画像を表示するディスプレイ装置等に本発明の駆動回路を適用したとしても、画像にちらつきが生じたり、フリッカーが生じたりすることがなくなる。 According to the present invention, by controlling the on / off of the switching circuit so that the voltage drop of the constant current circuit is not more than a predetermined value, the input voltage of the constant current circuit is always not more than a certain value. The voltage drop of the circuit can be suppressed to the minimum voltage drop necessary for the ripple voltage of the smoothing capacitor and constant current. As a result, the AC input voltage fluctuates, the temperature fluctuates, the voltage-current characteristics of the current driven light emitting element fluctuate, or the output current of the constant current circuit changes the brightness of the current driven light emitting element. Even if the value is changed, the power loss of the constant current circuit can always be minimized, and the heat generation of the circuit can be suppressed. Further, even when the driving circuit of the present invention is applied to a display device that displays an image using a large number of light emitting diodes, the image does not flicker or flicker.
[第1の実施の形態]
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態となる電流駆動型発光素子駆動回路の構成を示すブロック図である。
整流回路1は交流入力電圧を整流し、平滑コンデンサCcは整流回路1の出力を平滑化する。整流回路1と平滑コンデンサCcとの間に挿入されたスイッチング回路2は、整流回路1から平滑コンデンサCcに供給される電圧をスイッチング制御信号に応じてオン/オフする。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a current-driven light-emitting element driving circuit according to the first embodiment of the present invention.
The rectifier circuit 1 rectifies the AC input voltage, and the smoothing capacitor Cc smoothes the output of the rectifier circuit 1. The switching circuit 2 inserted between the rectifier circuit 1 and the smoothing capacitor Cc turns on / off the voltage supplied from the rectifier circuit 1 to the smoothing capacitor Cc according to the switching control signal.
定電流回路3は、平滑コンデンサCcの端子電圧を入力として、発光ダイオードLEDに一定の電流を供給する。そして、電圧比較回路4は、定電流回路3の電圧降下分Vdが予め定められた所定値以下となるようにスイッチング制御信号を出力してスイッチング回路2のオン/オフを制御する。
The constant
以上のように、本実施の形態では、定電流回路3の電圧降下分Vdが所定値以下となるようにスイッチング回路2のオン/オフを制御することにより、定電流回路3の入力電圧(平滑コンデンサCcの端子電圧)が常に一定値以下となるので、定電流回路3における電圧降下は、平滑コンデンサCcのリップル電圧と定電流化に必要な最低限の電圧降下で済むようになる。したがって、交流入力電圧が変動したり、温度が変動して発光ダイオードLEDの電圧−電流特性が変動したり、あるいは発光ダイオードLEDの明るさを変えるために定電流回路3の出力電流値を変更したりしたとしても、定電流回路3の電力損失を常に最低に抑えることができる。また、定電流回路3の前段の整流回路1やスイッチング回路2には大きな電力損失となる部分がないので、駆動回路全体の電力効率が良く、発熱も極めて少なくなる。
As described above, in the present embodiment, the input voltage (smoothed) of the constant
また、スイッチングは定電流回路3に対する電源部となる平滑コンデンサCcに対してのみ行われ、その脈流分は定電流回路3の脈流分除去能力で十分低い(無視できるような)値に低減されるので、多数の発光ダイオードを使って画像を表示するディスプレイ装置等に本実施の形態の駆動回路を適用したとしても、画像にちらつきが生じたり、フリッカーが生じたりすることがなくなる。
Further, switching is performed only for the smoothing capacitor Cc serving as a power supply unit for the constant
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図2は本発明の第2の実施の形態となる電流駆動型発光素子駆動回路の構成を示す回路図である。本実施の形態は、第1の実施の形態の駆動回路の具体例を示すものである。
整流回路1はトランスT1とダイオードD1,D2とからなり、スイッチング回路2はトランジスタTr1からなる。抵抗R1とツェナダイオードZd1とは、平滑コンデンサCcの端子電圧を分圧して安定化するレギュレータを構成している。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a current drive type light emitting element drive circuit according to a second embodiment of the present invention. The present embodiment shows a specific example of the drive circuit of the first embodiment.
The rectifier circuit 1 includes a transformer T1 and diodes D1 and D2, and the switching circuit 2 includes a transistor Tr1. The resistor R1 and the Zener diode Zd1 constitute a regulator that divides and stabilizes the terminal voltage of the smoothing capacitor Cc.
定電流回路3は、発光ダイオードLEDと直列に接続されたトランジスタTr2および抵抗Rdと、前記レギュレータの出力電圧を分圧する抵抗R2および可変抵抗VRと、抵抗R2および可変抵抗VRによって生成された分圧電圧と抵抗Rdの端子電圧との誤差に比例した電圧を出力する誤差増幅器AMP1と、誤差増幅器AMP1の出力端子とトランジスタTr2のベースとを接続する抵抗R3とを有する。
The constant
誤差増幅器AMP1は、抵抗Rdの端子電圧より分圧電圧の方が高い場合には、抵抗R3を通じてトランジスタTr2に流すベース電流を増加させ、反対に抵抗Rdの端子電圧より分圧電圧の方が低い場合には、トランジスタTr2に流すベース電流を減少させる。こうして、定電流回路3は、発光ダイオードLEDに一定の電流を供給する。また、可変抵抗VRを調整することで、定電流回路3の出力電流値を調整することが可能である。
When the divided voltage is higher than the terminal voltage of the resistor Rd, the error amplifier AMP1 increases the base current flowing through the transistor Tr2 through the resistor R3, and conversely, the divided voltage is lower than the terminal voltage of the resistor Rd. In this case, the base current flowing through the transistor Tr2 is reduced. Thus, the constant
電圧比較回路4は、前記レギュレータの出力電圧を分圧する抵抗Rr1,Rr2と、抵抗Ri,RfおよびコンパレータCOMP1からなるコンパレータ回路と、コンパレータCOMP1の出力端子とトランジスタTr1のベースとを接続する抵抗RsbおよびツェナダイオードZd1とを有する。
The
コンパレータ回路は、トランジスタTr2のコレクタ電圧(定電流回路3の電圧降下分Vd)と抵抗Rr1,Rr2によって生成された基準電圧Vdrefとを比較して、電圧降下分Vdと基準電圧Vdrefとの差分電圧が零になるようにスイッチング制御信号を出力する。電圧降下分Vdが基準電圧Vdref以下の場合、コンパレータ回路は、スイッチング制御信号を出力しない。したがって、スイッチング回路2のトランジスタTr1はオン状態を維持する。一方、電圧降下分Vdが基準電圧Vdrefより高い場合、コンパレータ回路は、トランジスタTr1をオフにするスイッチング制御信号を出力する。このスイッチング制御信号はツェナダイオードZd2および抵抗Rsbを介してトランジスタTr1のベースに与えられ、トランジスタTr1がオフとなる。 The comparator circuit compares the collector voltage of the transistor Tr2 (voltage drop Vd of the constant current circuit 3) with the reference voltage Vdref generated by the resistors Rr1 and Rr2, and the differential voltage between the voltage drop Vd and the reference voltage Vdref. A switching control signal is output so that becomes zero. When the voltage drop Vd is equal to or lower than the reference voltage Vdref, the comparator circuit does not output a switching control signal. Therefore, the transistor Tr1 of the switching circuit 2 is kept on. On the other hand, when the voltage drop Vd is higher than the reference voltage Vdref, the comparator circuit outputs a switching control signal for turning off the transistor Tr1. This switching control signal is applied to the base of the transistor Tr1 via the Zener diode Zd2 and the resistor Rsb, and the transistor Tr1 is turned off.
こうして、第1の実施の形態で説明したとおり、定電流回路3の電圧降下分Vdが所定値(基準電圧Vref)以下となるようにスイッチング回路2のトランジスタTr1のオン/オフを制御することができる。
Thus, as described in the first embodiment, on / off of the transistor Tr1 of the switching circuit 2 can be controlled so that the voltage drop Vd of the constant
本発明は、電流駆動型発光素子の発光強度の安定化が必要なディスプレイ装置等に適用することができる。 The present invention can be applied to a display device and the like that require stabilization of light emission intensity of a current driven light emitting element.
1…整流回路、2…スイッチング回路、3…定電流回路、4…電圧比較回路、Cc…平滑コンデンサ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rectification circuit, 2 ... Switching circuit, 3 ... Constant current circuit, 4 ... Voltage comparison circuit, Cc ... Smoothing capacitor.
Claims (1)
前記平滑コンデンサに供給される直流入力電圧をスイッチング制御信号に応じてオン/オフするスイッチング回路と、
前記平滑コンデンサの端子電圧を入力として、電流駆動型発光素子に一定の電流を供給する定電流回路と、
前記定電流回路の電圧降下分が所定値以下となるように前記スイッチング制御信号を出力して前記スイッチング回路のオン/オフを制御する電圧比較回路とを有することを特徴とする電流駆動型発光素子駆動回路。
A smoothing capacitor that smoothes the DC input voltage;
A switching circuit for turning on / off a DC input voltage supplied to the smoothing capacitor according to a switching control signal;
A constant current circuit for supplying a constant current to the current-driven light-emitting element using the terminal voltage of the smoothing capacitor as an input;
And a voltage comparison circuit that outputs the switching control signal to control on / off of the switching circuit so that a voltage drop of the constant current circuit is a predetermined value or less. Driving circuit.
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