JP2009141863A - 負荷駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷に流れる負荷電流オン・オフ制御と負荷電流のレベル値の設定制御とを同時に実行することのできる負荷駆動回路を提供する。
【解決手段】負荷に流れる負荷電流のオン・オフ制御と前記負荷電流のレベル値の設定制御とを行う負荷駆動回路において、入力端子を有し、前記入力端子に供給されるバースト波信号によって、前記オン・オフ制御と前記レベル値の設定制御とを同時に実行する電流制御回路を具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は負荷駆動回路に係り、特に負荷に流れる負荷電流のオン・オフ制御と負荷電流のレベル値の設定制御を行う負荷駆動回路に関する。

近年ＬＥＤ（発光ダイオード）が各種照明用に広く用いられており、プロジェクタ用としても広く使用されている。そして、ＬＥＤを駆動するためのＬＥＤ駆動回路が開発されている。
ＬＥＤプロジェクタ用のＬＥＤ駆動回路では、ＬＥＤの点灯（オン）／消灯（オフ）制御を行うことによりＬＥＤの発光輝度の調整を行っている。
しかし、最近のＬＥＤ駆動回路では、ＬＥＤの点灯／消灯制御に加え、ＬＥＤに流れる電流のレベル値を制御することにより、精度の良い駆動調整を行っている。

図５は、このような従来のＬＥＤ駆動回路の一例を示す回路図である。
図５に示すＬＥＤ駆動回路５００は、赤色ＬＥＤ１０を駆動するためのものであるが、図６に示すように赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ２０および青色ＬＥＤ３０をそれぞれ駆動するように構成することができる。

駆動回路５００はローパスフィルタ（ＬＰＦ）５０２、ドライバ回路５０４、スイッチ回路５０５、アンプ５０６および抵抗５０７により図５に示されるように構成されている。
ドライバ５０４の出力端子５０３とスイッチＳＷ１の一端に接続された端子５１２との間にＬＥＤ１０が接続される。
また、ＬＥＤ１０に流れる負荷電流のレベル値を設定制御するための信号が入力端子５０１に印加され、さらにＬＥＤ１０の点灯／消灯制御を行うための信号が他の入力端子５１０に印加される。

レベル値の設定制御のための信号はパルス幅変調（ＰＷＭ）されているが、これがＬＰＦ５０２を通過することにより所定の振幅を有する電圧信号５０９となり、ドライバ回路５０４の設定端子に印加され、ドライバ回路５０４は電圧信号５０９に応じた電流レベルの信号をＬＥＤ１０に流すよう制御する。

また、入力端子５１０から入力されたＬＥＤの点灯／消灯の信号５１１は、スイッチ回路５０５のオン・オフ制御信号となって制御端子に印加され、ＬＥＤ１０を流れる駆動電流をオン・オフ制御する。
抵抗５０７はＬＥＤ１０に流れる負荷電流を検出し、これをアンプ５０６を介して増幅し、ドライバ回路５０４にフィードバック電圧５０８として供給する。

図６は、赤、緑、青の３つのＬＥＤ１０，２０，３０をそれぞれ駆動するためのＬＥＤ駆動回路６００を示す回路図である。
図５に示す構成を有する駆動回路６００ａ，６００ｂ，６００ｃが、それぞれのＬＥＤ１０，２０，３０に対して設けられている。
それぞれの駆動回路に対して、オン・オフ制御のための信号６１０ａ，６１０ｂ，６１０ｃと、レベル値の設定制御のための信号６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃがそれぞれ供給されており、これらの信号は画像処理関連回路５０から外部信号として与えられる。

図６（ｂ）はＬＥＤの点灯／消灯のための制御信号を示したものである。また、図６（ｃ）はＬＥＤに流れる負荷電流のレベル値の設定制御のための信号を示したものである。
レベル値を制御するための信号は、図６（ｃ）に示すようにそれぞれＰＷＭ信号であり、パルス幅を変化させる、すなわち繰り返し周波数のデューティ比を変化させることにより、図６（ｄ）に示すようにＬＥＤに流れる負荷電流のレベル値を変化させることができる。
すなわち、ＰＷＭ信号のデューティ比を大きくすることにより負荷電流のレベル値を高くすることができる。
特開２００６−２３７５１９

しかし、従来の駆動回路では、赤色（Ｒ）緑色（Ｇ）青色（Ｂ）の各ＬＥＤに対し、ＬＥＤの点灯／消灯用の信号とＬＥＤ駆動電流のレベル値の設定のための信号とを各色ごとに２本ずつ計６本の外部信号が必要とされる。
従って、小型化を特徴とするＬＥＤプロジェクタにおいては、外部信号用のケーブルを６本収納するためのコネクタが必要となり、小型化を阻害するという問題があった。

また、従来の駆動回路として特許文献１に示すような回路も知られているが、この回路はＬＥＤに流れる負荷電流のオン・オフ制御と負荷電流のレベル値の設定制御を同時に行うものでは無く、レベル値の設定制御のみを行うものであり、構成を異にする。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、ＬＥＤ駆動のためのレベル値の設定制御とオン・オフ制御とを共通の外部信号を印加することにより行うことで、駆動回路に接続される外部信号線の本数を減少させることを目的とする。

本発明は、負荷に流れる負荷電流のオン・オフ制御と前記負荷電流のレベル値の設定制御とを行う負荷駆動回路において、入力端子を有し、前記入力端子に供給されるバースト波信号によって、前記オン・オフ制御と前記レベル値の設定制御とを同時に実行する電流制御回路を具備したことを特徴とする。

入力端子から供給されたバースト波信号は、電流制御回路内でオン・オフ制御に用いられる信号と、レベル値の設定制御に用いられる信号とに分離される。従って、外部信号線を１本設けるだけで足りる。

前記バースト波信号は、所定のバースト周期で繰り返すバースト部を有し、前記バースト部はデューティ比が可変のＰＷＭ信号で構成され、前記デューティ比に対応して前記レベル値の設定制御が、前記バースト周期に対応して前記オン・オフ制御がそれぞれ実行されることを特徴とする。

このようにバースト部をデューティ比が可変のＰＷＭ信号で構成することにより、レベル値の設定制御に用いられる信号をデューティ比を可変することにより得ることができる。また、オン・オフ制御に用いられる信号をバースト周期を可変することにより得ることができる。

さらに前記電流制御回路は、設定端子を有し、前記設定端子へ印加される信号に応じて前記負荷電流の前記レベル値の設定を行うドライバ回路と、制御端子および前記制御端子へ印加される信号に応答して前記負荷電流の前記オン・オフ制御を行うスイッチ回路と、一端が前記入力端子に接続され他端が前記ドライバ回路の前記接続端子に接続された第１のローパスフィルタと、一端が前記入力端子に接続され他端が前記スイッチ回路の前記制御端子に接続された第２のローパスフィルタとを備え、前記第１のローパスフィルタのカットオフ周波数を前記第２のローパスフィルタのカットオフ周波数より高くなるように設定することを特徴する。

このように構成することにより、第１のローパスフィルタからレベル値の設定制御に用いられる信号を分離して取出し、第２のローパスフィルタからオン・オフ制御に用いられる信号を分離して取出すことが出来る。

さらに、第１のローパスフィルタのカットオフ周波数を前記バースト部のＰＷＭ信号の周波数にほぼ等しく、前記第２のローパスフィルタのカットオフ周波数およびバースト周期の逆数にほぼ等しく設定することを特徴とする。

第１及び第２のローパスフィルタのカットオフ周波数をこのように設定することにより、バースト波信号の分離を確実に行うことが出来る。

本発明によれば、入力端子に供給されるバースト波信号によって負荷であるＬＥＤのオン・オフ制御と負荷電流のレベル値の設定制御とが同時に実行されるので、従来制御のために必要であった２本の外部信号線を１本に削減することが可能となり、装置の小型化に寄与する。

図１は本発明の第１の実施例の回路構成図を示したものである。
本実施例の負荷駆動回路は、負荷として接続された赤色ＬＥＤ１０を駆動するための回路で、図５に示す従来の駆動回路の構成と同一部分には同一符号を付し、詳細説明は省略する。

本発明の駆動回路１００では、従来、制御信号の入力用として設けられていた２つの入力端子を１つの入力端子１０１とした点に特徴を有する。
さらに、この入力端子１０１に供給される制御信号はバースト波信号となっている点に特徴を有する。
バースト波信号２００は、所定のバースト周期Ｔで繰り返すバースト部２１０を有しており、このバースト部２１０は、デューティ比が可変のＰＷＭ信号で構成されている。

ＰＷＭ信号は、ほぼ１００キロヘルツ（ｋＨｚ）程度のベース周波数を有し、バースト波信号は１００ヘルツ（Ｈｚ）程度の繰り返し周波数をもっている。
そして、バースト部２１０のＰＷＭ信号のデューティ比を変えることにより、ＬＥＤ１０に流れる負荷電流のレベル値が設定制御される。
また、バースト周期に対応してスイッチ回路５０５のオン・オフ制御が実行される。

電流制御回路１００を構成しているＬＰＦ１０２は、一端が入力端子１０１に接続され他端がドライバ回路５０４の設定端子に接続され、所定の振幅を有する電圧信号１０９を出力する。
また、ＬＰＦ１１０は一端が入力端子１０１に接続され他端がスイッチ回路５０５の制御端子に接続され、ＬＥＤ１０の点灯／消灯の信号１１１を出力する。

図２は、ＬＰＦ１０２とＬＰＦ１１０のカットオフ特性を示す図である。
カットオフ周波数はＬＰＦ１０２の方がＬＰＦ１１０よりも高くなるように設定されている。通常、ＬＰＦ１０２のカットオフ周波数はバースト部２１０のＰＷＭ信号の周波数の１／１０程度にほぼ等しく、例えば１０ｋＨｚ程度に設定し、ＬＰＦ１１０のカットオフ周波数はバースト周期Ｔの逆数の１／１０程度にほぼ等しく、例えば１０Ｈｚ程度に設定される。

このように本発明のＬＥＤ駆動回路では、入力端子１０１に印加されるバースト波信号をＬＰＦ１０２およびＬＰＦ１１０により分離することにより、それぞれＬＥＤの駆動電流のレベル値の設定制御とＬＥＤの点灯／消灯のオン・オフ制御を同時に行うようにしている。
従って、従来のようにＬＥＤのオン・オフ制御と負荷電流のレベル値の設定制御とを異なる外部信号により行う必要がないため、入力端子１０１を共通に用いることができる。

図３は、図１に示す駆動回路１００を３個（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ）用いて、赤、緑、青の３つのＬＥＤ（１０，２０，３０）を駆動するようにした第２の実施例を示す図である。

また、図４は、それぞれの入力端子１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃに印加されるバースト波信号をそれぞれ示したものである。
このように本発明の負荷駆動回路では、入力される外部信号としてバースト波信号を用い、図２に示されるような特性をもつカットオフ周波数の異なる２つのＬＰＦを用いて復調する。
そして、一方のＬＰＦから復調された信号によりＬＥＤの駆動電流のレベル値を設定制御し、他方のＬＰＦにより復調された信号によりＬＥＤの点灯／消灯制御を行うようにしている。

なお、本発明の負荷駆動回路に用いるドライバ回路５０４の構成については、従来用いられているドライバ回路と同様であるため、その詳細説明は省略した。
また、スイッチ回路５０５の構成についても従来と同様であるため、その詳細説明は省略した。
また、実施例ではＬＥＤを負荷とする場合について説明したが、ＬＥＤ以外の負荷を用いる場合であっても本発明が適用できることは言うまでもない。

本発明の第１の実施例に係る負荷駆動回路の構成を示す回路図。 図１の回路に用いられるＬＰＦのカットオフ特性を示す図。 本発明の第２の実施例に係る負荷駆動回路の構成を示す回路図。 本発明に用いられるバースト波信号の波形を示す波形図。 従来の負荷駆動回路の構成を示す回路図。 従来の負荷駆動回路の回路構成と印加される制御信号の波形を示す図。

符号の説明

１００ 電流制御回路
２００ バースト波信号
１０２ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１１０ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
４０４ ドライバ回路
５０５ スイッチ回路
１０，２０，３０ ＬＥＤ

Claims (4)

1. 負荷に流れる負荷電流のオン・オフ制御と前記負荷電流のレベル値の設定制御とを行う負荷駆動回路において、
   入力端子を有し、
   前記入力端子に供給されるバースト波信号によって、前記オン・オフ制御と前記レベル値の設定制御とを同時に実行する電流制御回路を具備することを特徴とする負荷駆動回路。
2. 請求項１に記載の負荷駆動回路において、
   前記バースト波信号は、所定のバースト周期で繰り返すバースト部を有し、
   前記バースト部はデューティ比が可変のＰＷＭ信号で構成され、
   前記デューティ比に対応して前記レベル値の設定制御が、
   前記バースト周期に対応して前記オン・オフ制御がそれぞれ実行されることを特徴とする負荷駆動回路。
3. 請求項２に記載の負荷駆動回路において、
   前記電流制御回路は、
   設定端子を有し、前記設定端子へ印加される信号に応じて前記負荷電流の前記レベル値の設定を行うドライバ回路と、
   制御端子を有し、前記制御端子へ印加される信号に応答して前記負荷電流の前記オン・オフ制御を行うスイッチ回路と、
   一端が前記入力端子に接続され他端が前記ドライバ回路の前記設定端子に接続された第１のローパスフィルタと、
   一端が前記入力端子に接続され他端が前記スイッチ回路の前記制御端子に接続された第２のローパスフィルタとを備え、
   前記第１のローパスフィルタのカットオフ周波数を前記第２のローパスフィルタのカットオフ周波数より高くなるように設定することを特徴とする負荷駆動回路。
4. 請求項３に記載の負荷駆動回路において、
   前記第１のローパスフィルタのカットオフ周波数を前記バースト部のＰＷＭ信号の周波数にほぼ等しく、前記第２のローパスフィルタのカットオフ周波数を前記バースト周期の逆数にほぼ等しく設定することを特徴とする負荷駆動回路。

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