JP2006351685A - Light emitting device driving apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオード等の発光素子を駆動する装置に関し、特に、温度変化による輝度の変化を抑制できる発光素子駆動装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for driving a light emitting element such as a light emitting diode, and more particularly to a light emitting element driving apparatus capable of suppressing a change in luminance due to a temperature change.
発光ダイオード(LED)等の発光素子の発光輝度は、発光素子に通電する電流の大きさに依存する。このため、従来、発光素子を安定に点灯させるため、発光素子を定電流にて駆動する発光素子駆動装置が多用されている。図7に、従来の定電流方式の発光素子駆動装置100を示す。図7(a)に示すように、発光素子駆動装置100は、電流駆動回路101、制御回路103、および発振器104を備えており、電流駆動回路101の入力側には、直流電圧を供給する入力電源Viが接続され、出力側には、抵抗R2および抵抗R2に直列に接続された発光素子2が接続されている。電流駆動回路101は、スイッチング素子Q1、インダクタL1、ダイオードD1、コンデンサC1からなり、制御回路103の出力信号に基づいてスイッチング素子Q1をオン・オフ動作させ、直流電源Viから供給される直流電圧を昇圧して出力するものである。その際、制御回路103には、抵抗R2で検出された出力電流Ioに対応する電圧信号が入力され、電流駆動回路101は、出力電流Ioが所定の定電流になるように、制御回路103によってフィードバック制御される。また、制御回路103には、抵抗R1で検出されたスイッチング素子Q1を流れる電流に対応する電圧信号も入力され、スイッチング素子Q1に過大電流が流れて破損することを防止するものである。
The light emission luminance of a light emitting element such as a light emitting diode (LED) depends on the magnitude of a current passed through the light emitting element. For this reason, conventionally, in order to light the light emitting element stably, a light emitting element driving device that drives the light emitting element with a constant current is often used. FIG. 7 shows a conventional constant current type light emitting
例えば、制御回路103は、図7(b)に示すように、フリップフロップ111、のこぎり波発生回路112、増幅器113、比較器114、誤差増幅器115、ドライバ116、加算器117を備え、パルス幅変調方式によりスイッチング素子Q1を制御するものである。制御回路103の動作を簡単に説明すれば、次の通りである。発振器104からのパルス信号によりフリップフロップ111のS入力がHighレベルになると、Q出力がセットされ、ドライバを介して出力される出力信号(例えば、ゲート電圧)により、スイッチング素子Q1はオンになる。このとき、発振器104からのパルス信号は、のこぎり波発生回路112にも入力され、生成されたのこぎり波は増幅器113の出力と加算されて、比較器114の(+)入力端子に入力される。比較器114の(−)入力端子には、誤差増幅器115の出力電圧が入力されており、加算器117からの出力電圧が立ち上がって誤差増幅器115の出力電圧を超えると、比較器114の出力電圧、すなわち、フリップフロップのR入力がHighレベルに切り替る。これによって、フリップフロップ111のQ出力がリセットされて、スイッチング素子Q1はオフになる。
For example, the
以上のような動作において、誤差増幅器115の(+)入力端子には所定の基準電圧Vrefが入力され、(−)入力端子には抵抗R2により検出された出力電流Ioに応じた電圧が入力されている。したがって、加算器117からの出力電圧が立ち上がって誤差増幅器115の出力電圧を超えるタイミングは、誤差増幅器115からの出力電圧の増減に応じて変動し、例えば、出力電流Ioが増大して誤差増幅器115からの出力電圧が低下すると、スイッチング素子Q1のオン時間は短縮し、逆に、出力電流Ioが減少して誤差増幅器115からの出力電圧が上昇すると、スイッチング素子Q1のオン時間が延長する。このようにして、出力電流Ioは、所望の定電流に維持される。また、増幅器113の(+)入力端子には、抵抗R1により検出されたスイッチング素子Q1を流れる電流に対応する電圧信号が入力されているため、スイッチング素子Q1に過大な電流が流れると、加算器117の出力電圧が上昇する結果、のこぎり波の位相によらず、比較器114の出力がHighレベルになり、スイッチング素子Q1はオフ状態となるため、スイッチング素子Q1の破損が防止される。
In the operation as described above, a predetermined reference voltage Vref is input to the (+) input terminal of the error amplifier 115, and a voltage corresponding to the output current Io detected by the resistor R2 is input to the (−) input terminal. ing. Therefore, the timing at which the output voltage from the
ここで、発光素子2において、同一の電流を通電している状態における発光輝度は、温度が上昇するに従って低下するという温度依存性を有している。したがって、発光素子駆動装置100により出力電流Ioを一定に制御して発光素子2を点灯している場合、図8に示すように、温度の上昇に伴って発光輝度が低下してしまう。このような発光素子を、例えば液晶表示装置のバックライトの一次光源として用いた場合、温度の上昇に伴って液晶表示画面が暗くなってしまうという問題があった。
このような問題に対処するために、従来、発光素子の発光輝度をフォトダイオード等の光センサを用いて検出し、検出された発光輝度に基づいてフィードバック制御することにより、発光素子の発光輝度を一定に保つ発光素子駆動装置(例えば、特許文献1参照)、あるいは、発光素子の温度をサーミスタ等の温度センサを用いて検出し、検出された温度に基づいてフィードバック制御することにより、発光素子の発光輝度を一定に保つ発光素子駆動装置(例えば、特許文献2参照)が提案されている。
Here, in the light emitting element 2, the light emission luminance in a state where the same current is applied has a temperature dependency that decreases as the temperature increases. Accordingly, when the light emitting element 2 is turned on by controlling the output current Io to be constant by the light emitting
In order to cope with such a problem, conventionally, the light emission luminance of the light emitting element is detected by using an optical sensor such as a photodiode, and the light emission luminance of the light emitting element is controlled by feedback control based on the detected light emission luminance. A light emitting element driving device that keeps constant (for example, refer to Patent Document 1), or a temperature sensor such as a thermistor detects the temperature of the light emitting element, and feedback control is performed based on the detected temperature, thereby A light-emitting element driving device that keeps the light emission luminance constant (for example, see Patent Document 2) has been proposed.
しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載されたような発光素子駆動装置は、温度センサまたは光センサ等の何らかのセンサを要するものであるため、発光素子駆動装置が大型かつ高価なものになると共に、発光素子の付近にセンサを配する必要があるため、装置の配線やレイアウトが複雑になるという問題がある。 However, since the light emitting element driving apparatus described in Patent Document 1 and Patent Document 2 requires some sensor such as a temperature sensor or an optical sensor, the light emitting element driving apparatus becomes large and expensive. Since it is necessary to arrange a sensor near the light emitting element, there is a problem that wiring and layout of the apparatus become complicated.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、小型かつ安価な構成によって、発光素子の発光輝度の温度変動を抑制可能な発光素子駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a light emitting element driving device capable of suppressing temperature fluctuations of light emission luminance of a light emitting element with a small and inexpensive configuration.
上記目的を達成するため、本発明は、発光素子を点灯させるための発光素子駆動装置において、インダクタ、コンデンサ、スイッチング素子、およびダイオードから構成される電流駆動回路と、前記スイッチング素子を流れる電流を検出する電流検出回路と、前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御する制御回路と、前記制御回路にパルス信号を供給する発振器と、を備え、前記制御回路は、前記発振器からのパルス信号と前記電流検出回路からの出力信号に基づいて、前記発振器の周波数が一定の場合に前記電流駆動回路の出力電力がほぼ一定となるように、前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御し、前記発光素子は、前記電流駆動回路の出力端子間に直結されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a light-emitting element driving apparatus for lighting a light-emitting element, a current driving circuit including an inductor, a capacitor, a switching element, and a diode, and a current flowing through the switching element. A current detection circuit that controls the on / off operation of the switching element, and an oscillator that supplies a pulse signal to the control circuit, the control circuit including the pulse signal from the oscillator and the current Based on the output signal from the detection circuit, the on / off operation of the switching element is controlled so that the output power of the current driving circuit is substantially constant when the frequency of the oscillator is constant, The current drive circuit is directly connected between output terminals.
本発明によれば、制御回路は、発振器からのパルス信号と電流検出回路からの出力信号に基づいて、発振器の周波数が一定の場合に電流駆動回路の出力電力がほぼ一定になるように、スイッチング素子のオン・オフ動作を制御し、発光素子は、電流駆動回路の出力端子間に直結されていることで、温度上昇による発光素子の順方向電圧の低下に伴って、電流駆動回路の出力電流が自動的に増大するため、発光輝度および温度等を検出するセンサを使用することなく、温度上昇による発光素子の発光輝度の低下を抑制することができる。また、このように発光素子が電流駆動回路の出力端子間に直結されているため、抵抗等による電力損失を有することなく、高効率な発光素子駆動装置を実現することができる。 According to the present invention, the control circuit performs switching based on the pulse signal from the oscillator and the output signal from the current detection circuit so that the output power of the current driving circuit is substantially constant when the frequency of the oscillator is constant. The on / off operation of the element is controlled, and the light emitting element is directly connected between the output terminals of the current driving circuit, so that the output current of the current driving circuit decreases as the forward voltage of the light emitting element decreases due to temperature rise. Therefore, the decrease in the light emission luminance of the light emitting element due to the temperature rise can be suppressed without using a sensor for detecting the light emission luminance and temperature. In addition, since the light emitting element is directly connected between the output terminals of the current driving circuit as described above, a highly efficient light emitting element driving apparatus can be realized without power loss due to resistance or the like.
好ましくは、前記電流駆動回路は、電流不連続モードで動作するものであり、これによって、良好な定電力特性を得ることができる。 Preferably, the current drive circuit operates in a current discontinuous mode, whereby a good constant power characteristic can be obtained.
本発明の一態様では、本発明に係る発光素子駆動装置は、前記電流駆動回路の出力電圧を検出する電圧検出回路をさらに備え、前記発振器は、前記電圧検出回路の出力に応じて発振周波数を変動させるものである。これによって、温度上昇による発光素子の順方向電圧の低下に伴って、発振器の周波数を増大させ、温度上昇による発光素子の発光輝度の低下を一層効果的に抑制することができる。 In one aspect of the present invention, the light-emitting element driving device according to the present invention further includes a voltage detection circuit that detects an output voltage of the current drive circuit, and the oscillator has an oscillation frequency according to the output of the voltage detection circuit. Fluctuate. Accordingly, the frequency of the oscillator can be increased with a decrease in the forward voltage of the light emitting element due to a temperature rise, and a decrease in the light emission luminance of the light emitting element due to the temperature rise can be more effectively suppressed.
さらに、前記発振器において、前記電流駆動回路の出力電圧の変化に対する周波数の変化量は可変であることが好ましく、これによって、発光輝度の温度特性が異なる様々な発光素子に対応することが可能となる。 Furthermore, in the oscillator, it is preferable that the amount of change in frequency with respect to the change in output voltage of the current drive circuit is variable, and this makes it possible to deal with various light emitting elements having different temperature characteristics of light emission luminance. .
また、本発明の別の一態様では、本発明に係る発光素子駆動装置は、前記電流駆動回路の出力電圧を検出する電圧検出回路をさらに備え、前記制御回路は、前記電圧検出回路の出力に応じて基準電圧を変動させるものである。これによって、温度上昇による発光素子の順方向電圧の低下に伴って、基準電圧を増大させ、温度上昇による発光素子の発光輝度の低下を一層効果的に抑制することができる。 In another aspect of the present invention, the light-emitting element driving device according to the present invention further includes a voltage detection circuit that detects an output voltage of the current driving circuit, and the control circuit outputs an output from the voltage detection circuit. Accordingly, the reference voltage is varied. Accordingly, the reference voltage can be increased with a decrease in the forward voltage of the light emitting element due to the temperature rise, and the decrease in the light emission luminance of the light emitting element due to the temperature rise can be more effectively suppressed.
さらに、前記制御回路において、前記電流駆動回路の出力電圧の変化に対する基準電圧の変化量は可変であることが好ましく、これによって、発光輝度の温度特性が異なる様々な発光素子に対応することが可能となる。 Furthermore, in the control circuit, it is preferable that the amount of change in the reference voltage with respect to the change in the output voltage of the current drive circuit is variable, and thus it is possible to deal with various light emitting elements having different temperature characteristics of light emission luminance. It becomes.
また、本発明において、前記電流検出回路は、低抵抗値の抵抗としてもよい。これによって、容易かつ安価に電流検出回路を構成することができる。 In the present invention, the current detection circuit may be a resistor having a low resistance value. As a result, the current detection circuit can be configured easily and inexpensively.
本発明は、以上のように構成したため、発光輝度または温度等を検出するセンサを用いることなく、小型かつ安価な構成によって、発光素子の発光輝度の温度変動を抑制可能な発光素子駆動装置を提供することが可能となる。 Since the present invention is configured as described above, a light emitting element driving device capable of suppressing temperature fluctuations of the light emitting luminance of the light emitting element with a small and inexpensive configuration without using a sensor for detecting the light emitting luminance or temperature is provided. It becomes possible to do.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態における発光素子駆動装置10を示す回路構成図である。
図1において、発光素子駆動装置10は、電流駆動回路1、制御回路3、発振器4、電流検出回路5、および電圧検出回路6を備えている。電流駆動回路1は、インダクタL1、コンデンサC1、例えばパワーMOSFET等からなるスイッチング素子Q1、およびダイオードD1から構成されており、その入力端子間には入力電源Viが接続され、出力端子間には、好ましくは発光ダイオードからなる発光素子2が、抵抗等を介することなく直結されている。本実施形態において、電流駆動回路1は、制御回路3からの出力信号に基づいてスイッチング素子Q1をオン・オフ動作させ、入力電源Viから供給される直流電圧を昇圧して出力する昇圧回路である。また、電流検出回路5は、低抵抗値を有する抵抗R1からなり、スイッチング素子Q1を流れる電流を検出して、その値に応じた出力信号を制御回路3に出力するものであり、電圧検出回路6は、電流駆動回路1の出力電圧Voを検出して、その値に応じた出力信号を発振器4に出力するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a light emitting
In FIG. 1, the light emitting
本実施形態において、発振器4は、電圧検出回路6からの出力信号に応じてその出力パルス信号の周波数を変動させるものであり、さらに、出力電圧Voの変動に対する周波数の変化量を可変として、所定の値に設定できるものとする。本発明は、このような発振器4の具体的構成によって限定されるものではないが、例えば、発振器4は、制御電圧に応じて発振周波数を決定する回路中に、可変抵抗または可変容量等の調整可能な回路定数を含む任意の適切な電圧制御発振器とすることができる。 In the present embodiment, the oscillator 4 varies the frequency of the output pulse signal in accordance with the output signal from the voltage detection circuit 6, and further changes the frequency change amount with respect to the variation of the output voltage Vo to a predetermined value. It can be set to the value of. The present invention is not limited by the specific configuration of the oscillator 4 as described above. For example, the oscillator 4 adjusts a variable resistor or a variable capacitor in a circuit that determines an oscillation frequency according to a control voltage. It can be any suitable voltage controlled oscillator including possible circuit constants.
制御回路3は、図1(b)に示すように、フリップフロップ11、比較器12、ドライバ13から構成されている。発振器4から出力されるパルス信号は、フリップフロップ11のS入力に接続されている。比較器12は、その(+)入力端子に電流検出回路5からの出力信号が入力され、(−)入力端子には、所定の基準電圧Vrefが入力されて、その出力はフリップフロップ11のR入力に接続されている。フリップフロップ11のQ出力は、ドライバ13を介して(例えば、パワーMOSFETのゲート電圧として)スイッチング素子Q1に与えられ、スイッチング素子Q1のオン・オフ動作を制御する出力信号となるものである。 As shown in FIG. 1B, the control circuit 3 includes a flip-flop 11, a comparator 12, and a driver 13. The pulse signal output from the oscillator 4 is connected to the S input of the flip-flop 11. The comparator 12 receives an output signal from the current detection circuit 5 at its (+) input terminal, a predetermined reference voltage Vref at its (−) input terminal, and its output is the R of the flip-flop 11. Connected to the input. The Q output of the flip-flop 11 is given to the switching element Q1 via the driver 13 (for example, as the gate voltage of the power MOSFET), and becomes an output signal for controlling the on / off operation of the switching element Q1.
次に、発振器4の周波数が固定されているものとして、本実施形態における発光素子駆動装置10の基本的な動作について説明する。ここで、本実施形態における電流駆動回路1は、インダクタL1を流れる電流が1周期毎にゼロになる電流不連続モードで動作するように制御されている。
まず、発振器4から出力されるパルス信号により、フリップフロップ11のS入力がHighレベルになると、フリップフロップ11のQ出力がセットされて、スイッチング素子Q1はオンになる。これによって、インダクタL1、スイッチング素子Q1、および抵抗R1からなる経路が形成され、インダクタL1には、ゼロから立ち上がって入力電圧Viに比例した傾きで増大する電流が流れる。その後、電流検出回路5の出力信号(すなわち、「スイッチング素子Q1を流れる電流」×R1)が基準電圧Vrefに達すると、比較器12の出力電圧、したがって、フリップフロップ11のR入力がHighレベルに切り替り、フリップフロップ11のQ出力がリセットされて、スイッチング素子Q1はオフになる。この時点で、インダクタL1に誘導起電圧が発生して入力電圧Viに重畳され、ダイオードD1を介してコンデンサC1が充電される。このとき、インダクタL1から流れ出る電流は、電流駆動回路1の出力電圧Voと入力電圧Viの差に比例した傾きで減少し、やがてゼロになる。その後、発振器4の周波数に応じた一定の時間の経過後、発振器4から次のパルス信号がフリップフロップ11のS入力に印加され、以後、この動作が繰返される。
Next, the basic operation of the light emitting
First, when the S input of the flip-flop 11 becomes High level by the pulse signal output from the oscillator 4, the Q output of the flip-flop 11 is set and the switching element Q1 is turned on. As a result, a path including the inductor L1, the switching element Q1, and the resistor R1 is formed, and a current that rises from zero and increases with a slope proportional to the input voltage Vi flows through the inductor L1. After that, when the output signal of the current detection circuit 5 (that is, “current flowing through the switching element Q1” × R1) reaches the reference voltage Vref, the output voltage of the comparator 12 and therefore the R input of the flip-flop 11 goes to the high level. The Q output of the flip-flop 11 is reset, and the switching element Q1 is turned off. At this point, an induced electromotive voltage is generated in the inductor L1 and superimposed on the input voltage Vi, and the capacitor C1 is charged via the diode D1. At this time, the current flowing out of the inductor L1 decreases with a slope proportional to the difference between the output voltage Vo of the current drive circuit 1 and the input voltage Vi, and eventually becomes zero. Thereafter, after a lapse of a certain time according to the frequency of the oscillator 4, the next pulse signal is applied from the oscillator 4 to the S input of the flip-flop 11, and thereafter this operation is repeated.
一般に、このような電流不連続モードでは、スイッチング素子Q1のオン期間毎にインダクタL1に蓄積されたエネルギーは、発光素子2にすべて伝送され、また、そのエネルギーは、基準電圧VrefによりインダクタL1を流れる電流の尖頭値を一定に保持することで、すべての周期に亘って一定になるように制御されている。したがって、発振器4の周波数が一定の場合、本実施形態における電流駆動回路1は、入力電源Viから負荷である発光素子2に一定の電力を供給するものとなり、図2に示すように、出力電圧Voの低下に対して出力電流Ioは増大することになる。ここで、図2は、様々な周波数に対して、電流駆動回路1の出力電圧−出力電流特性を示したグラフである。 In general, in such a current discontinuous mode, the energy stored in the inductor L1 is transmitted to the light emitting element 2 every time the switching element Q1 is on, and the energy flows through the inductor L1 by the reference voltage Vref. By keeping the peak value of the current constant, it is controlled so as to be constant over the entire period. Therefore, when the frequency of the oscillator 4 is constant, the current driving circuit 1 in the present embodiment supplies constant power from the input power source Vi to the light emitting element 2 as a load. As shown in FIG. The output current Io increases as Vo decreases. Here, FIG. 2 is a graph showing the output voltage-output current characteristics of the current driving circuit 1 for various frequencies.
ここで、発光素子2の温度が上昇すると、発光素子2の特性上、発光輝度が低下すると共に、その順方向電圧Vfも低下する。一方、本実施形態において、発光素子2は、電流駆動回路1の出力端子間に直結されているため、電流駆動回路1の出力電圧Voは発光素子2の順方向電圧Vfに等しい。したがって、温度上昇に伴って出力電圧Voは低下することになり、その結果、図3に示すように、出力電流Ioは増大して発光輝度の低下を抑制することができる。ここで、図3は、発振器4の周波数固定の場合における、出力電流Ioおよび発光素子2の発光輝度の温度特性の一例を示したグラフである。 Here, when the temperature of the light emitting element 2 rises, due to the characteristics of the light emitting element 2, the light emission luminance decreases and the forward voltage Vf also decreases. On the other hand, in the present embodiment, since the light emitting element 2 is directly connected between the output terminals of the current driving circuit 1, the output voltage Vo of the current driving circuit 1 is equal to the forward voltage Vf of the light emitting element 2. Therefore, as the temperature rises, the output voltage Vo decreases, and as a result, as shown in FIG. 3, the output current Io increases to suppress a decrease in light emission luminance. Here, FIG. 3 is a graph showing an example of temperature characteristics of the output current Io and the light emission luminance of the light emitting element 2 when the frequency of the oscillator 4 is fixed.
さらに、このような発光輝度の温度特性は、発光素子の種類によって異なるものであるため、使用する発光素子によっては、周波数を固定した条件下での出力電流Ioの増大によって発光輝度の低下を十分に抑制できない場合が生じる可能性がある。本実施形態における発光素子駆動装置10では、発振器4に電圧検出回路6からの出力信号を入力し、発振器4の周波数をこの信号に応じて変動させると共に、周波数の変化量を、使用する発光素子の発光輝度の温度特性に応じて予め設定することによって、このような状況に対応するものである。すなわち、発光素子駆動装置10において、電流駆動回路1は、スイッチング素子Q1の動作周波数の増大に伴ってその出力電力が増大するものであるため、図2に示すように、発振器4の周波数の増大と共に、特定の出力電圧Voに対する出力電流Ioは増大する。したがって、本実施形態における発振器4の周波数を、出力電圧Voが低下した場合に、使用する発光素子の温度特性に応じて増大するように設定することで、図4に示すように、発光素子2の温度が上昇して出力電圧Voが低下した際に、出力電流Ioが増大して発光輝度の低下を補償し、発光輝度をほぼ一定に保持することができる。ここで、図4は、発振器4の周波数可変の場合における、出力電流Ioと発光素子2の発光輝度の温度特性の一例を示したグラフである。
Furthermore, since the temperature characteristics of such light emission luminance vary depending on the type of light emitting element, depending on the light emitting element to be used, the output current Io increases sufficiently under the condition that the frequency is fixed. In some cases, it may not be possible to suppress it. In the light emitting
ここで、発光輝度の温度特性が発光素子の種類によって異なる場合の例として、図5に、青色発光素子、緑色発光素子、および赤色発光素子について、それぞれの発光輝度の温度特性を比較したグラフを示す。図5に示すように、温度上昇に対する発光輝度の低下の度合いは、青色発光素子で最も小さく、次いで、緑色発光素子、赤色発光素子の順に大きくなる。したがって、例えば、本実施形態における発光素子駆動装置10を適用して、図5に示す青色発光素子を点灯させる場合には、その温度特性に応じて出力電圧Voの変動に対する発振器4の周波数の変化量を小さく設定し、赤色発光素子を点灯させる場合には、同様にその温度特性に応じて出力電圧Voの変動に対する発振器4の周波数の変化量を大きく設定するものである。
Here, as an example of the case where the temperature characteristic of the light emission luminance varies depending on the type of the light emitting element, FIG. 5 is a graph comparing the temperature characteristics of the light emission luminance for the blue light emitting element, the green light emitting element, and the red light emitting element. Show. As shown in FIG. 5, the degree of decrease in light emission luminance with respect to temperature rise is the smallest for blue light emitting elements, and then increases in the order of green light emitting elements and red light emitting elements. Therefore, for example, when the blue light emitting element shown in FIG. 5 is turned on by applying the light emitting
図6は、本発明の別の一実施形態における発光素子駆動装置20を示す回路構成図である。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a light emitting
図6において、発光素子駆動装置20は、電流駆動回路21、制御回路23、発振器24、電流検出回路25、および電圧検出回路26を備えている。電流駆動回路21は、インダクタL1、コンデンサC1、例えばパワーMOSFET等からなるスイッチング素子Q1、およびダイオードD1から構成されており、その入力端子間には入力電源Viが接続され、出力端子間には、好ましくは発光ダイオードからなる発光素子2が、抵抗等を介することなく直結されている。本実施形態において、電流駆動回路21は、制御回路23からの出力信号に基づいてスイッチング素子Q1をオン・オフ動作させ、入力電源Viから供給される直流電圧を昇圧して出力する昇圧回路である。また、電流検出回路25は、低抵抗値を有する抵抗R1からなり、スイッチング素子Q1を流れる電流を検出して、その値に応じた出力信号を制御回路23に出力するものであり、電圧検出回路26は、電流駆動回路21の出力電圧Voを検出して、その値に応じた出力信号を制御回路23に出力するものである。
In FIG. 6, the light emitting
本実施形態において、制御回路23は、電圧検出回路26からの出力信号に応じてその基準電圧Vrefを変動させるものであり、さらに、出力電圧Voの変動に対する基準電圧Vrefの変化量を可変として、所定の値に設定できるものとする。本発明は、このような基準電圧Vrefの具体的構成によって限定されるものではない。
In the present embodiment, the
本実施形態における発光素子駆動装置20の基本的な動作は、図1に示した前記実施形態における発光素子駆動回路10の基本的な動作と同様であるため説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
The basic operation of the light emitting
図1に示した発光素子駆動回路10と同様に、基準電圧Vrefを固定とした場合、出力電流Ioおよび発光素子2の発光輝度の温度特性の一例は図3のようになり、発光輝度の温度特性は、発光素子の種類によって異なるものであるため、使用する発光素子によっては、基準電圧Vrefを固定した条件下での出力電流Ioの増大によって発光輝度の低下を十分に抑制できない場合が生じる可能性がある。本実施形態における発光素子駆動装置20では、制御回路23に電圧検出回路26からの出力信号を入力し、制御回路23の基準電圧Vrefをこの信号に応じて変動させると共に、基準電圧Vrefの変化量を、使用する発光素子の発光輝度の温度特性に応じて予め設定することによって、このような状況に対応するものである。すなわち、発光素子駆動装置20において、電流駆動回路21は、スイッチング素子Q1の基準電圧Vrefの増大に伴ってその出力電力が増大するものであるため、制御回路23の基準電圧Vrefの増大と共に、特定の出力電圧Voに対する出力電流Ioは増大する。したがって、本実施形態における制御回路23の基準電圧Vrefを、出力電圧Voが低下した場合に、使用する発光素子の温度特性に応じて増大するように設定することで、発光素子2の温度が上昇して出力電圧Voが低下した際に、出力電流Ioが増大して発光輝度の低下を補償し、発光輝度をほぼ一定に保持することができる。
As in the light emitting
図5に示すように、温度上昇に対する発光輝度の低下の度合いは、青色発光素子で最も小さく、次いで、緑色発光素子、赤色発光素子の順に大きくなる。したがって、例えば、本実施形態における発光素子駆動装置20を適用して、図5に示す青色発光素子を点灯させる場合には、その温度特性に応じて出力電圧Voの変動に対する制御回路23の基準電圧Vrefの変化量を小さく設定し、赤色発光素子を点灯させる場合には、同様にその温度特性に応じて出力電圧Voの変動に対する制御回路23の基準電圧Vrefの変化量を大きく設定するものである。
As shown in FIG. 5, the degree of decrease in light emission luminance with respect to temperature rise is the smallest for blue light emitting elements, and then increases in the order of green light emitting elements and red light emitting elements. Therefore, for example, when the blue light emitting element shown in FIG. 5 is turned on by applying the light emitting
以上の説明を通じて、電流駆動回路1は、昇圧回路として説明してきたが、本発明に係る発光素子駆動装置において、電流駆動回路は、降圧回路または昇降圧回路であってもよい。また、電流検出回路5は、カレントトランスやサーミスタを使用するものであってもよい。 Through the above description, the current driving circuit 1 has been described as a booster circuit. However, in the light emitting element driving device according to the present invention, the current driving circuit may be a step-down circuit or a step-up / step-down circuit. The current detection circuit 5 may use a current transformer or a thermistor.
1,21:電流駆動回路、2:発光素子、3,23:制御回路、4,24:発振器、5,25:電流検出回路、6,26:電圧検出回路、10,20:発光素子駆動装置、C1:コンデンサ、D1:ダイオード、L1:インダクタ、Q1:スイッチング素子、R1:抵抗、Vi:入力電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2: 1: Current drive circuit, 2: Light emitting element, 3, 23: Control circuit, 4, 24: Oscillator, 5, 25: Current detection circuit, 6, 26: Voltage detection circuit, 10, 20: Light emitting element drive device , C1: capacitor, D1: diode, L1: inductor, Q1: switching element, R1: resistor, Vi: input power supply
Claims (7)
インダクタ、コンデンサ、スイッチング素子、およびダイオードから構成される電流駆動回路と、前記スイッチング素子を流れる電流を検出する電流検出回路と、前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御する制御回路と、前記制御回路にパルス信号を供給する発振器と、を備え、
前記制御回路は、前記発振器からのパルス信号と前記電流検出回路からの出力信号に基づいて、前記発振器の周波数が一定の場合に前記電流駆動回路の出力電力がほぼ一定となるように、前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御し、
前記発光素子は、前記電流駆動回路の出力端子間に直結されていることを特徴とする発光素子駆動装置。 In the light emitting element driving device for lighting the light emitting element,
A current drive circuit including an inductor, a capacitor, a switching element, and a diode; a current detection circuit that detects a current flowing through the switching element; a control circuit that controls an on / off operation of the switching element; and the control circuit An oscillator for supplying a pulse signal to
Based on the pulse signal from the oscillator and the output signal from the current detection circuit, the control circuit controls the switching so that the output power of the current driving circuit is substantially constant when the frequency of the oscillator is constant. Control the on / off operation of the element,
The light emitting element driving device, wherein the light emitting element is directly connected between output terminals of the current driving circuit.
The light-emitting element driving device according to claim 1, wherein the current detection circuit is a resistor having a low resistance value.
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