JP2008152938A - Light emitting diode drive circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のヘッドライトなどに用いられる発光ダイオード駆動回路に関する。 The present invention relates to a light emitting diode driving circuit used for a vehicle headlight or the like.
従来、車両では、ヘッドライト(ハロゲンランプまたはディスチャージランプ)のランプ断線時、断線警報機能によりドライバに知らせていた。しかしながら、ランプの断線を効果的に補償する方法がなく、ランプを交換するまでそのまま走行していた。そこで、ランプ断線を検知してドライバに知らせたり、他のライトに切換えたりしていた。 Conventionally, in a vehicle, when a lamp of a headlight (halogen lamp or discharge lamp) is disconnected, the driver is notified by a disconnection alarm function. However, there was no method for effectively compensating for the lamp breakage, and the vehicle continued to run until the lamp was replaced. Therefore, lamp disconnection was detected and notified to the driver, or switched to another light.
ところで、近年、省電力や長寿命などといった利点を持つLED(Light emitting diode:発光ダイオード)による照明(ストップランプや、フラッシャーランプ等)が増加して、車両のヘッドライトにも適用されるようになってきた。LEDは、1個でなく複数個を直列に接続して使用するため、1個が断線(オープン)になると直列に接続している全てのLEDが点灯しなくなる。 By the way, in recent years, lighting (stop lamps, flasher lamps, etc.) by LEDs (Light emitting diodes) having advantages such as power saving and long life has been increased and applied to vehicle headlights. It has become. Since not one LED but a plurality of LEDs are connected in series and used, when one LED is disconnected (open), all LEDs connected in series do not light up.
そこで、直列接続された複数のLEDを駆動する場合、LEDの不良時にその箇所を特定し、不良箇所の素子電流を迂回させる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。該従来技術では、直列接続された複数のLEDの各々に並列に接続されたスイッチング素子を介して、駆動制御回路により、任意の被測定LED以外のLEDに流れる駆動電流をそれぞれバイパスし、被測定LEDのみに測定用の駆動電流を流すことによって、上記直列接続された複数のLEDに流れた駆動電流を検出回路により検出して、不良箇所のLEDを特定する。 Therefore, when driving a plurality of LEDs connected in series, a technique has been proposed in which the location of the LED is identified when the LED is defective, and the device current at the defective location is bypassed (see, for example, Patent Document 1). In the prior art, the drive control circuit bypasses drive currents that flow through LEDs other than any LED under measurement via switching elements connected in parallel to each of the plurality of LEDs connected in series, and the measurement undertaken. By supplying a driving current for measurement only to the LEDs, the driving currents flowing through the plurality of LEDs connected in series are detected by a detection circuit, and the defective LED is identified.
しかしながら、上述した従来技術では、断線検知にバイパス回路を用いているため、1個のLEDのみ点灯して他のLEDが消灯してしまい、常時モニタすることができないという問題がある。また、断線検知中は、1つのLEDのみのため、輝度低下が生じるという問題がある。 However, since the above-described prior art uses a bypass circuit for disconnection detection, there is a problem that only one LED is turned on and the other LEDs are turned off, and cannot always be monitored. In addition, there is a problem in that the brightness is reduced because only one LED is detected during disconnection detection.
そこで本発明は、直列接続された複数のLEDのうち、いずれかのLEDが断線等の不具合を起こした場合であっても、該不具合を起こしたLEDを除く他のLEDを正常に点灯させ、断線の影響を最小限に留めることができる発光ダイオード駆動回路を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention normally turns on other LEDs other than the LED that caused the malfunction, even if one of the LEDs connected in series causes a malfunction such as disconnection, An object of the present invention is to provide a light emitting diode driving circuit capable of minimizing the influence of disconnection.
本発明に係る発光ダイオード駆動回路は、複数の発光ダイオードを直列接続した光源の点灯制御を行う発光ダイオード駆動回路であって、直列接続された前記複数の発光ダイオードに駆動電流を供給する駆動手段と、前記複数の発光ダイオードに電流が供給されているとき、各発光ダイオードにおける電圧の状態を検出する電圧検出手段と、前記複数の発光ダイオードの各々に並列接続され、各々、オン/オフ動作が可能である複数のスイッチング手段と、前記電圧検出手段により、いずれかの発光ダイオードにおける電圧の状態に異常が検出されると、該当する発光ダイオードに対応したスイッチング手段へと電流が迂回されるように、前記スイッチング手段の動作を制御するスイッチング制御手段とを具備することを特徴とする。 A light emitting diode driving circuit according to the present invention is a light emitting diode driving circuit that performs lighting control of a light source in which a plurality of light emitting diodes are connected in series, and a driving unit that supplies a driving current to the plurality of light emitting diodes connected in series. When a current is supplied to the plurality of light emitting diodes, voltage detecting means for detecting a voltage state in each of the light emitting diodes is connected in parallel to each of the plurality of light emitting diodes, and each can be turned on / off. When an abnormality is detected in the voltage state of any of the light emitting diodes by the plurality of switching means and the voltage detecting means, the current is diverted to the switching means corresponding to the corresponding light emitting diode. Switching control means for controlling the operation of the switching means.
本発明の好ましい態様は、前記複数の発光ダイオードを直列接続した発光ダイオード群を、複数並列接続し、前記複数の発光ダイオード群の各々に対して、前記駆動手段からのパルス幅変調された駆動電流を個別に供給する駆動制御手段を更に具備することを特徴とする。 In a preferred aspect of the present invention, a plurality of light emitting diode groups in which the plurality of light emitting diodes are connected in series are connected in parallel, and a pulse width modulated driving current from the driving unit is connected to each of the plurality of light emitting diode groups. And a drive control means for individually supplying the power.
また、本発明の好ましい態様は、前記駆動制御手段は、前記複数の発光ダイオード群の各々に対して、前記駆動制御手段により個別に供給される駆動電流の位相をずらして供給することを特徴とする。 In a preferred aspect of the present invention, the drive control means supplies each of the plurality of light emitting diode groups with a phase shift of drive currents individually supplied by the drive control means. To do.
また、前記スイッチング素子は、サイリスタやトランジスタ等の電子デバイスであることが望ましい。また、発光ダイオードの発熱の抑制と最大輝度の向上とを考慮して、PWMのデューティー比を、1/8から1/10(12.5〜10%)程度にすることが望ましい。また、PWMの電圧(電源容量)に応じて、発光ダイオードの直列接続個数を変化させてもよい。 The switching element is preferably an electronic device such as a thyristor or a transistor. In consideration of suppression of heat generation of the light emitting diode and improvement of the maximum luminance, it is desirable that the PWM duty ratio is about 1/8 to 1/10 (12.5 to 10%). Further, the number of light-emitting diodes connected in series may be changed according to the PWM voltage (power supply capacity).
本発明では、直列接続された複数の発光ダイオードに電流が供給されているとき、各発光ダイオードにおける電圧の状態を検出し、いずれかの発光ダイオードにおける電圧の状態に異常が検出されると、該当する発光ダイオードの電流を迂回させる。したがって、直列接続されている複数の発光ダイオードのうち、いずれかが断線等の不具合を起こしても、他の発光ダイオードを、通常通り発光させることができる。また、このとき、迂回路の電圧降下を小さくすれば、他の発光ダイオードに流れる電流が通常より大きくなり、他の発光ダイオードの輝度が高くなるので、全体としての輝度値の低下は最小限で済む。 In the present invention, when a current is supplied to a plurality of light emitting diodes connected in series, the voltage state in each light emitting diode is detected, and when an abnormality is detected in the voltage state in any one of the light emitting diodes, The current of the light emitting diode is bypassed. Therefore, even if one of the plurality of light emitting diodes connected in series causes a problem such as disconnection, the other light emitting diodes can emit light as usual. At this time, if the voltage drop in the detour is reduced, the current flowing in the other light emitting diodes becomes larger than usual, and the brightness of the other light emitting diodes is increased. Therefore, the decrease in the overall brightness value is minimized. That's it.
また、複数の発光ダイオードを直列接続した発光ダイオード群を、複数並列接続し、複数の発光ダイオード群の各々に対して、パルス幅変調された駆動電流を個別に供給することで、定格電流の数倍から10倍程度のピーク電流を通電することが可能となる。これにより、PWM駆動による短時間の点灯であってもピークの輝度を得ることが可能である。 In addition, a plurality of light emitting diode groups in which a plurality of light emitting diodes are connected in series are connected in parallel, and a pulse-width modulated driving current is individually supplied to each of the plurality of light emitting diode groups, so that the number of rated currents It becomes possible to pass a peak current of about 10 to 10 times. As a result, it is possible to obtain peak luminance even in the case of short-time lighting by PWM driving.
また、複数の発光ダイオード群の各々に対して、個別に供給される駆動電流の位相をずらして供給することで、電源容量を小さくすることが可能となり、装置の小形化・温度上昇の抑制・電圧降下の低減が図れる。 In addition, by supplying the drive current separately supplied to each of the plurality of light emitting diode groups, it is possible to reduce the power supply capacity, thereby reducing the size of the device and suppressing the temperature rise. The voltage drop can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態によるLED駆動回路の構成を示す回路図である。図において、LED駆動回路は、直列接続された、LED1−1〜1−4からなるLED群1、LED2−1〜2−4からなるLED群2、LED3−1〜3−4からなるLED群3、LED4−1〜4−4からなるLED群4を備えている。それぞれのLED群1〜4は、並列接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the LED drive circuit according to the present embodiment. In the figure, the LED drive circuit is connected in series,
本実施形態では、電源の容量を有効に使用するため、LED1−1〜1−4、…、4−1〜4−4の電圧降下分を見込んで直列に接続している。LED1−1〜1−4、…、4−1〜4−4は、図2に示すように、それぞれのLED群毎に、リフレクタ兼用のランプハウジング内に収められている。図2に示す例では、ランプハウジング10内に4つのLED(例えば、LED1−1〜1−4)が収められている様子を示している。
In the present embodiment, in order to effectively use the capacity of the power source, the voltage drops of the LEDs 1-1 to 1-4,. As shown in FIG. 2, the LEDs 1-1 to 1-4,..., 4-1 to 4-4 are housed in a lamp housing that also serves as a reflector for each LED group. In the example illustrated in FIG. 2, four lamps (for example, LEDs 1-1 to 1-4) are housed in the
また、LED駆動回路は、これらLED1−1〜1−4、…、4−1〜4−4を駆動するためのPWM出力部5と、各LED1−1〜1−4、…、4−1〜4−4の断線を検出するためのCPU6と、断線したLEDを迂回し、それ以外のLEDを点灯させるための、スイッチング素子の集合としてのアナログSW7とを備えている。
The LED driving circuit includes a PWM output unit 5 for driving the LEDs 1-1 to 1-4, 4-1 to 4-4, and the LEDs 1-1 to 1-4,.
PWM出力部5は、並列接続されたLED群1〜4をPWM駆動し、定格電流の数倍から10倍程度のピーク電流を通電するようになっている。人の目の残像により、PWM駆動による短時間の点灯であってもピークの輝度を得ることが可能である。
The PWM output unit 5 PWM-drives the
CPU6は、A/D入力ポートを有しており、該A/D入力ポートには、LED1−1〜1−4、…、4−1〜4−4のカソードが接続されている。CPU6は、A/D入力ポートの電圧値V1〜V4、すなわち、LED1−1〜1−4、…、4−1〜4−4による電圧降下を監視し、正常値に対してLED断線時の異常値を判断する(断線検知)。アナログSW7は、LED1−1〜1−4、…、4−1〜4−4のうち、いずれかのLEDが断線したことがCPU6により検出されると、CPU6の制御により、その箇所を分流することで、断線したLED以外の他のLEDを正常に点灯させるようになっている。
The
次に、図3及び図4は、上記アナログSW7の構成例を示す回路図である。図3に示す構成例では、アナログSW7は、直列接続されたサイリスタ7−1−1、7−1−2、…からなり、各サイリスタ7−1−1、7−1−2、…がLED1−1、1−2、…に並列接続されている。いずれかのLED1−i(i=1〜4)が断線した場合、CPU6が、断線したLED1−iに対応するサイリスタ7−1−j(j=i)のゲートに供給される制御信号S1−j(トリガ信号)をオン状態とすることで、対応するサイリスタ7−1−jが導通状態となり、電流が断線したLED1−iを迂回してサイリスタ7−1−jを通って流れることになる。これにより、断線したLED以外の他のLEDを正常に点灯させることが可能となる。なお、他のLED群2、3、4についても同様の構成となる。
Next, FIGS. 3 and 4 are circuit diagrams showing configuration examples of the
また、図4に示す構成例では、アナログSW7は、直列接続されたトランジスタ7−2−1、7−2−2、…からなり、各トランジスタ7−2−1、7−2−2、…がLED1−1、1−2、…に並列接続されるようになっている。いずれかのLED1−i(i=1〜4)が断線した場合、CPU6が、断線したLED1−iに対応するトランジスタ7−2−j(j=i)のベースに制御信号S2−jを供給することで、トランジスタ7−2−jがオン状態なり、断線したLED1−iを迂回してトランジスタ7−2−jを通って電流が流れることになる。上述したように、この場合も、断線したLED以外の他のLEDを正常に点灯させることが可能となる。なお、他のLED群2、3、4についても同様の構成となる。
4, the
上述した構成において、従来であれば、それぞれのLED群1〜4では、LEDi−j(i=1〜4、j=1〜4)を直列接続しているため、LED1−1〜1−4、…、4−1〜4−4のうち、いずれかが断線すると、対応するLED群の全てのLEDが点灯不可となる。本実施形態では、LED1−1〜1−4、…、4−1〜4−4のうち、いずれかのLEDが断線すると、そのLED以下の電圧がLowレベルとなるので、CPU6によって、どのLEDが断線したかが特定される。次いで、CPU6は、アナログSW7を制御し、その箇所を分流させることで、断線したLED以外の他のLEDを正常に点灯させる。
In the above-described configuration, conventionally, in each of the
このとき、LED1−1〜1−4、…、4−1〜4−4の電圧降下とアナログSW(例えば、トランジスタ)7の電圧降下とを比較すると、トランジスタ7−2−1、7−2−2、…の方が小さいため、例えば、LED群1に流れる電流If1は、通常より大きくなり、他のLED1−2、1−3,1−4の輝度が高くなる。このため、LED群1全体としての輝度値の低下は最小限で済む。
At this time, when the voltage drop of the LEDs 1-1 to 1-4,..., 4-1 to 4-4 is compared with the voltage drop of the analog SW (for example, transistor) 7, the transistors 7-2-1 and 7-2 are compared. For example, the current If1 flowing through the
次に、図5は、本実施形態による変形例を説明するための回路図である。上述したように、直列接続されたLED1−1〜1−4、…、4−1〜4−4を複数並列接続した場合、CPU6のA/Dポートが不足する場合がある。この場合、図5に示すように、マルチプレクサ11で、CPU6のA/Dポートに接続されるLED群1、2を切り換えるようにしてもよい。LED群3、4についても同様である。
Next, FIG. 5 is a circuit diagram for explaining a modification according to the present embodiment. As described above, when a plurality of LEDs 1-1 to 1-4,..., 4-1 to 4-4 connected in series are connected in parallel, the A / D port of the
次に、図6は、本実施形態のLED駆動回路にパワーセーブ回路を付加した構成を示す回路図である。また、図7は、同パワーセーブ回路を用いた際の動作を説明するためのタイミングチャートである。図において、PWM回路5の出力は、AND回路12−1〜12−4の一方の入力端に供給される。AND回路12−1〜12−4の他方の入力端には、CPU6からの制御信号S1〜S4が入力される。制御信号S1〜S4は、PWM回路5の出力の1/4周期で、かつ、それぞれが1周期分位相をずらしてAND回路12−1〜12−4に供給されるようになっている。
Next, FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration in which a power save circuit is added to the LED drive circuit of this embodiment. FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation when the power save circuit is used. In the figure, the output of the PWM circuit 5 is supplied to one input terminal of AND circuits 12-1 to 12-4. Control signals S1 to S4 from the
本実施形態によるLED駆動回路では、4つのLED群1〜4が並列接続されているため、図1に示す構成では、PWM回路5の最大電流値IfΣは、Ifa〜Ifdまでの加算値となる。そこで、PWM回路5の出力を、制御信号S1〜S4によって、図7に示すように、PWM回路5の出力の1/4周期で、かつ、それぞれが1周期分位相をずらして、AND回路12−1〜12−4を介して出力することにより、PWM回路5の最大電流値を、直列回路の電流値(Ifa、Ifb、Ifc,Ifd)とし、約1/4とする。この結果、PWM回路5の電源容量が小さくて済み、装置の小形化・温度上昇の抑制・電圧降下の低減が図れる。
In the LED drive circuit according to the present embodiment, since the four
なお、LED1−1〜1−4、…、4−1〜4−4の発熱の抑制と最大輝度の向上とを考慮して、PWMのデューティー比は、1/8から1/10(12.5〜10%)程度にすることが望ましい。また、LED1−1〜1−4、…、4−1〜4−4の直列接続個数が多いほど、通電電流は少なくて済むが、PWM回路5の出力電圧が例えば、12Vであれば、4個程度が望ましい(電圧が変われば個数も変化する)。 In consideration of suppression of heat generation of LEDs 1-1 to 1-4, 4-1 to 4-4 and improvement of maximum luminance, the duty ratio of PWM is from 1/8 to 1/10 (12. 5 to 10%) is desirable. Further, the larger the number of LEDs 1-1 to 1-4,..., 4-1 to 4-4 connected in series, the smaller the energization current. However, if the output voltage of the PWM circuit 5 is 12V, for example, 4 About the number is desirable (the number changes as the voltage changes).
1〜4 LED群(発光ダイオード群)
1−1〜1−4、…、4−1〜4−4 LED(複数の発光ダイオード)
5 PWM出力部(駆動手段)
6 CPU(電圧検出手段、スイッチング制御手段、駆動制御手段)
7 アナログSW(スイッチング手段)
7−1−1、7−1−2、… サイリスタ(スイッチング素子)
7−2−1、7−2−2、… トランジスタ(スイッチング素子)
11 マルチプレクサ
12−1〜12−4 AND回路(駆動制御手段)
1-4 LED group (light emitting diode group)
1-1 to 1-4, 4-1 to 4-4 LEDs (a plurality of light emitting diodes)
5 PWM output section (drive means)
6 CPU (voltage detection means, switching control means, drive control means)
7 Analog SW (switching means)
7-1-1, 7-1-2, ... Thyristor (switching element)
7-2-1, 7-2-2, ... Transistor (switching element)
11 Multiplexer 12-1 to 12-4 AND circuit (drive control means)
Claims (3)
直列接続された前記複数の発光ダイオードに駆動電流を供給する駆動手段と、
前記複数の発光ダイオードに電流が供給されているとき、各発光ダイオードにおける電圧の状態を検出する電圧検出手段と、
前記複数の発光ダイオードの各々に並列接続され、各々、オン/オフ動作が可能である複数のスイッチング手段と、
前記電圧検出手段により、いずれかの発光ダイオードにおける電圧の状態に異常が検出されると、該当する発光ダイオードに対応したスイッチング手段へと電流が迂回されるように、前記スイッチング手段の動作を制御するスイッチング制御手段と
を具備することを特徴とする発光ダイオード駆動回路。 A light emitting diode driving circuit that performs lighting control of a light source in which a plurality of light emitting diodes are connected in series,
Driving means for supplying a driving current to the plurality of light emitting diodes connected in series;
Voltage detection means for detecting a voltage state in each light emitting diode when current is supplied to the plurality of light emitting diodes;
A plurality of switching means connected in parallel to each of the plurality of light emitting diodes, each capable of on / off operation;
When an abnormality is detected in the voltage state of any of the light emitting diodes by the voltage detecting means, the operation of the switching means is controlled so that the current is diverted to the switching means corresponding to the corresponding light emitting diode. A light-emitting diode driving circuit comprising: a switching control unit;
前記複数の発光ダイオード群の各々に対して、前記駆動手段からのパルス幅変調された駆動電流を個別に供給する駆動制御手段を更に具備することを特徴とする請求項1記載の発光ダイオード駆動回路。 A plurality of light emitting diode groups in which the plurality of light emitting diodes are connected in series are connected in parallel.
2. The light emitting diode drive circuit according to claim 1, further comprising drive control means for individually supplying a pulse width modulated drive current from the drive means to each of the plurality of light emitting diode groups. .
3. The light emitting diode drive according to claim 2, wherein the drive control means supplies each of the plurality of light emitting diode groups with a phase shift of a drive current individually supplied by the drive control means. circuit.
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