JP2009295791A - Led駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】LEDを所望の駆動電流で発光させる場合にLEDに最適な電圧を印加することが可能となり、電源側からみたLEDの発光効率の向上を図ること。
【解決手段】昇圧回路2は、印加電圧調整部31からの指示に基づきLED11−1〜11−nのアノードの印加電圧V1として初期電圧値を昇圧出力する。その後、昇圧回路2は、その印加電圧V1を初期電圧値から徐々に減少させていく。このとき、印加電圧決定部32は、電圧検出回路15−1〜15−nの検出電圧VF1〜VFnを取り込み、この検出電圧VF1〜VFnに基づいて以後に使用するLED11−1〜11−nのアノードの印加電圧V1を決定する。
【選択図】図1
【解決手段】昇圧回路2は、印加電圧調整部31からの指示に基づきLED11−1〜11−nのアノードの印加電圧V1として初期電圧値を昇圧出力する。その後、昇圧回路2は、その印加電圧V1を初期電圧値から徐々に減少させていく。このとき、印加電圧決定部32は、電圧検出回路15−1〜15−nの検出電圧VF1〜VFnを取り込み、この検出電圧VF1〜VFnに基づいて以後に使用するLED11−1〜11−nのアノードの印加電圧V1を決定する。
【選択図】図1
Description
本発明は、発光ダイオード(以下、LED)を駆動するLED駆動装置に関する。
従来のLED駆動装置として、例えば特許文献1に記載の発明が知られている。
この発明は、複数のLED系列を駆動する定電流ドライバに掛かっている電圧のうちの最も低い電圧を検出電圧として選択する。そして、その選択された検出電圧の最小値が、定電流ドライバが定電流動作を行える低い電圧(基準電圧)になるように、電源回路の出力電圧を自動的に制御する。
このため、各定電流ドライバの駆動電流が異なる場合には、定電流ドライバを構成するトランジスタの飽和電圧が異なってしまい、正しい比較(制御対象とすべき定電流ドライバの判定)ができず、電流不足となる定電流ドライバが存在する可能性がある。
この発明は、複数のLED系列を駆動する定電流ドライバに掛かっている電圧のうちの最も低い電圧を検出電圧として選択する。そして、その選択された検出電圧の最小値が、定電流ドライバが定電流動作を行える低い電圧(基準電圧)になるように、電源回路の出力電圧を自動的に制御する。
このため、各定電流ドライバの駆動電流が異なる場合には、定電流ドライバを構成するトランジスタの飽和電圧が異なってしまい、正しい比較(制御対象とすべき定電流ドライバの判定)ができず、電流不足となる定電流ドライバが存在する可能性がある。
また、従来の他のLED駆動装置として、図5に示すものが知られている。
このLED駆動装置は、図5に示すLED駆動回路100を複数個並列に接続したものである(図5ではLED駆動回路100が1つのみである)。複数のLED駆動回路100のそれぞれは、LED101に電流を流すMOSトランジスタ102と、電流検出抵抗103と、差動増幅回路104とを備えている。
差動増幅回路104は、電流検出抵抗103に流れる電流に応じた検出電圧が設定電流値に対応する設定電圧値VREFになるように、MOSトランジスタ102のゲート電圧を制御する。
このLED駆動装置は、図5に示すLED駆動回路100を複数個並列に接続したものである(図5ではLED駆動回路100が1つのみである)。複数のLED駆動回路100のそれぞれは、LED101に電流を流すMOSトランジスタ102と、電流検出抵抗103と、差動増幅回路104とを備えている。
差動増幅回路104は、電流検出抵抗103に流れる電流に応じた検出電圧が設定電流値に対応する設定電圧値VREFになるように、MOSトランジスタ102のゲート電圧を制御する。
図5に示すLED駆動装置では、複数のLED駆動回路100で駆動されるLED101のアノードには、共通の電圧V1が印加され、その印加電圧値は固定である。
ところで、LEDの発光に必要な電圧(LEDの両端電圧)は、発光色、流したい電流、周囲の環境温度、生産時の個体のばらつきによって大きく異なる。このため、LEDのアノードの印加電圧が共通であって、しかも固定されている場合には、その印加電圧は必要以上のマージンを持った値に昇圧する必要がある。その結果、複数のLEDの中に発光に必要な電圧が低いLEDが含まれていても、昇圧電圧を下げて発光効率を上げることが困難である。
ところで、LEDの発光に必要な電圧(LEDの両端電圧)は、発光色、流したい電流、周囲の環境温度、生産時の個体のばらつきによって大きく異なる。このため、LEDのアノードの印加電圧が共通であって、しかも固定されている場合には、その印加電圧は必要以上のマージンを持った値に昇圧する必要がある。その結果、複数のLEDの中に発光に必要な電圧が低いLEDが含まれていても、昇圧電圧を下げて発光効率を上げることが困難である。
このような不具合について、図5〜図7を参照して具体的に説明する。
図5のLED駆動回路100において、LED101のアノードの電圧V1を増加させていくと、LED101のカソードの電圧V2、および電流検出抵抗103の一端の電圧V3の変化は図6のようになる。MOSトランジスタ102が所望のLED電流を駆動するために必要なドレインとソース間の電圧(V2とV3間に必要な電位差)をVDSとする。
また、LED101が所望のLED電流を駆動するために必要なアノードとカソード間の電圧(V1とV2に必要な電位差)をVFとする。また、そのアノードの電圧V1の増加に対するLED101に流れる電流の変化は、図7のようになる。
すなわち、電圧V1の印加を開始してからV1=Vaになるまでは、電圧V1が増加してもLED101のアノードとカソード間の電圧はVFに達しないため、LED101は点灯できない。さらに電圧V1を増加させていき、V1=Vaになって電圧V2、V3が増加を開始すると、この開始からV1=VbになるまではLED101に電流が流れ始めるが、V2とV3間の電位差がVDSに達していないためにLED101は所望の電流値での発光ができない。
図5のLED駆動回路100において、LED101のアノードの電圧V1を増加させていくと、LED101のカソードの電圧V2、および電流検出抵抗103の一端の電圧V3の変化は図6のようになる。MOSトランジスタ102が所望のLED電流を駆動するために必要なドレインとソース間の電圧(V2とV3間に必要な電位差)をVDSとする。
また、LED101が所望のLED電流を駆動するために必要なアノードとカソード間の電圧(V1とV2に必要な電位差)をVFとする。また、そのアノードの電圧V1の増加に対するLED101に流れる電流の変化は、図7のようになる。
すなわち、電圧V1の印加を開始してからV1=Vaになるまでは、電圧V1が増加してもLED101のアノードとカソード間の電圧はVFに達しないため、LED101は点灯できない。さらに電圧V1を増加させていき、V1=Vaになって電圧V2、V3が増加を開始すると、この開始からV1=VbになるまではLED101に電流が流れ始めるが、V2とV3間の電位差がVDSに達していないためにLED101は所望の電流値での発光ができない。
その後、V1=Vbになって、電圧V3が差動増幅回路104の設定電圧VREFになると、電圧V1をVbから増加しても、その増加にかかわらずLED101に所望の一定電流(設定電流)Iとして、I=VREF/Rが流れる(図7参照)。従って、電圧V1がV1=Vbとなるような状態で使用すれば良く、電圧V1をVbよりも大きな電圧値で使用しても増加させた分だけ電圧が高くなり、その分だけトランジスタの電力損失が大きくなる。
このため、LEDを所望の駆動電流で発光させる場合に、LEDに最適な電圧を印加することができず、電源側からみたLEDの発光効率の向上を図ることができない。これらの不具合は、複数のLEDを所望の駆動電流で発光させる場合にも同様である。
特開2003−332624号公報
このため、LEDを所望の駆動電流で発光させる場合に、LEDに最適な電圧を印加することができず、電源側からみたLEDの発光効率の向上を図ることができない。これらの不具合は、複数のLEDを所望の駆動電流で発光させる場合にも同様である。
そこで、本発明の目的は、LEDを所望の駆動電流で発光させる場合にLEDに最適な電圧を印加することが可能となり、電源側からみたLEDの発光効率の向上を図ることが可能なLED駆動装置を提供することにある。
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のような構成からなる。
第1の発明は、LEDを設定電流で点灯するように前記LEDを駆動するLED駆動回路を含むLED駆動装置であって、前記LEDの両端の印加電圧を検出する電圧検出手段と、前記LED駆動回路が設定電流で前記LEDを点灯できる所定電圧を、前記LEDのアノードに印加させ、かつ、前記所定電圧を減少させながら前記電圧検出手段に前記LEDの両端の印加電圧を検出させ、当該検出電圧に基づいて前記LEDのアノードに印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、を備える。
第1の発明は、LEDを設定電流で点灯するように前記LEDを駆動するLED駆動回路を含むLED駆動装置であって、前記LEDの両端の印加電圧を検出する電圧検出手段と、前記LED駆動回路が設定電流で前記LEDを点灯できる所定電圧を、前記LEDのアノードに印加させ、かつ、前記所定電圧を減少させながら前記電圧検出手段に前記LEDの両端の印加電圧を検出させ、当該検出電圧に基づいて前記LEDのアノードに印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、を備える。
第2の発明は、第1の発明において、前記LED駆動回路は、前記LEDに電流を流すトランジスタと、前記トランジスタに直列接続される電流検出抵抗と、前記LEDに流れる電流に応じた電圧を設定でき、前記電流検出抵抗に発生する検出電圧と前記設定電圧が一致するように前記トランジスタのゲート電圧を制御する差動増幅回路とを備え、前記印加電圧決定手段が前記LEDのアノードに印加する所定の印加電圧の初期電圧Vは、前記LEDに設定電流が流れるときの前記LEDの両端の印加電圧をVF、前記差動増幅回路の設定電圧をVREF、前記LEDに設定電流が流れるときの前記トランジスタのドレイン−ソース間の電圧をVDSとすると、VF+VREF+VDS<Vである。
第3の発明は、LEDを設定電流で点灯するように前記LEDを駆動するLED駆動回路をn個含むLED駆動装置であって、前記n個のLED駆動回路にそれぞれ駆動されるLEDの両端の印加電圧をそれぞれ検出するn個の電圧検出手段と、前記n個のLED駆動回路が設定電流で前記n個のLEDをそれぞれ点灯できる所定の印加電圧を、前記n個のLEDのアノードに共通に印加させ、かつ、前記所定電圧を減少させながら前記n個の電圧検出手段にそれぞれ検出動作を行わせ、当該それぞれの検出電圧に基づいて前記n個のLEDのアノードに共通に印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、を備える。
第4の発明は、第3の発明において、前記n個のLEDは同種のもので構成し、前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の2回目からの決定に際し、前記n個のLEDのうち着目した1つのLEDに係る電圧検出手段の検出電圧に基づいて決定するようにした。
第4の発明は、第3の発明において、前記n個のLEDは同種のもので構成し、前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の2回目からの決定に際し、前記n個のLEDのうち着目した1つのLEDに係る電圧検出手段の検出電圧に基づいて決定するようにした。
第5の発明は、第1〜第4の発明において、前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の決定を所定周期で行う。
第6の発明は、LEDに電流を流すトランジスタと、前記トランジスタに直列接続される電流検出抵抗と、前記LEDに流れる電流に応じた電圧を設定でき、前記電流検出抵抗に発生する検出電圧と前記設定電圧が一致するように前記トランジスタのゲート電圧を制御する差動増幅回路とを有するLED駆動回路を含むLED駆動装置であって、前記検出電圧と前記設定電圧を比較する電圧比較手段と、当前記LEDのアノードに所定電圧を印加し、前記所定電圧を変化させながら前記電圧比較手段に前記比較動作を行わせ、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記LEDのアノードに印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、を備える。
第6の発明は、LEDに電流を流すトランジスタと、前記トランジスタに直列接続される電流検出抵抗と、前記LEDに流れる電流に応じた電圧を設定でき、前記電流検出抵抗に発生する検出電圧と前記設定電圧が一致するように前記トランジスタのゲート電圧を制御する差動増幅回路とを有するLED駆動回路を含むLED駆動装置であって、前記検出電圧と前記設定電圧を比較する電圧比較手段と、当前記LEDのアノードに所定電圧を印加し、前記所定電圧を変化させながら前記電圧比較手段に前記比較動作を行わせ、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記LEDのアノードに印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、を備える。
第7の発明は、第6の発明において、前記印加電圧決定手段は、前記LED駆動回路が設定電流で前記LEDを点灯できる第1の所定電圧または前記LED駆動回路が前記設定電流で前記LEDを点灯できない第2の所定電圧を前記LEDのアノードに印加させ、前記第1の所定電圧を前記LEDのアノードに印加させたときには、前記第1の所定電圧を減少させながら前記電圧比較手段に前記比較動作を行わせ、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記LEDのアノードに印加する電圧を決定し、前記第2の所定電圧を前記LEDのアノードに印加させたときには、前記第2の所定電圧を増加させながら前記電圧比較手段に前記比較動作を行わせ、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記LEDのアノードに印加する電圧を決定する。
第8の発明は、LEDに電流を流すトランジスタと、前記トランジスタに直列接続される電流検出抵抗と、前記LEDに流れる電流に応じた電圧を設定でき、前記電流検出抵抗に発生する検出電圧と前記設定電圧が一致するように前記トランジスタのゲート電圧を制御する差動増幅回路とを有するLED駆動回路をn個含むLED駆動装置であって、前記n個のLED駆動回路のそれぞれの検出電圧と、当該各検出電圧に対応するそれぞれの設定電圧を比較するn個の電圧比較手段と、前記n個のLEDのアノードに共通の所定電圧を印加し、前記所定電圧を変化させながら前記n個の電圧比較手段にそれぞれ前記比較動作を行わせ、前記n個の電圧比較手段の比較結果のそれぞれに基づいて前記LEDのアノードに共通に印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、を備える。
第9の発明は、第8の発明において、前記n個のLEDは同種のもので構成し、前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の2回目からの決定に際し、前記n個のLEDのうち着目した1つのLEDに係る電圧比較手段の比較結果に基づいて決定するようにした。
第10の発明は、第6〜第9の発明において、前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の決定を所定周期で行う。
本発明によれば、LEDを所望の駆動電流で発光させる場合に、LEDに最適な電圧を印加(供給)できることが可能になり、電源側から見た場合のLEDの発光効率の向上を図ることが可能となる。
第10の発明は、第6〜第9の発明において、前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の決定を所定周期で行う。
本発明によれば、LEDを所望の駆動電流で発光させる場合に、LEDに最適な電圧を印加(供給)できることが可能になり、電源側から見た場合のLEDの発光効率の向上を図ることが可能となる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
本発明のLED駆動装置の1実施形態の構成について、図1のブロック図を参照して説明する。
この第1実施形態に係るLED駆動装置は、図1に示すように、n個のLED駆動回路1−1〜1−nと、昇圧回路2と、制御回路3と、D/A変換回路4と、PWM信号発生回路5とを備え、これらは直流電源6によって動作される。
LED駆動回路1−1〜1−nは、n個のLED11−1〜11−nに所望の各設定電流を流して点灯するように、それらを駆動する。このため、LED駆動回路1−1〜1−nは、MOSトランジスタ12−1〜12−nと、電流検出抵抗13−1〜13−nと、差動増幅回路(誤差増幅回路)14−1〜14−nとを備えている。
(第1実施形態)
本発明のLED駆動装置の1実施形態の構成について、図1のブロック図を参照して説明する。
この第1実施形態に係るLED駆動装置は、図1に示すように、n個のLED駆動回路1−1〜1−nと、昇圧回路2と、制御回路3と、D/A変換回路4と、PWM信号発生回路5とを備え、これらは直流電源6によって動作される。
LED駆動回路1−1〜1−nは、n個のLED11−1〜11−nに所望の各設定電流を流して点灯するように、それらを駆動する。このため、LED駆動回路1−1〜1−nは、MOSトランジスタ12−1〜12−nと、電流検出抵抗13−1〜13−nと、差動増幅回路(誤差増幅回路)14−1〜14−nとを備えている。
n個のLED11−1〜11−nの各アノードは共通接続され、その共通接続部に昇圧回路2の出力電圧V1が印加される。MOSトランジスタ12−1〜12−nは、LED11−1〜11−nに設定電流を流して駆動する。電流検出抵抗13−1〜13−nは、MOSトランジスタ12−1〜12−nに直列接続され、MOSトランジスタ12−1〜12−nに流れる電流を検出する。
差動増幅回路14−1〜14−nは、+入力端子にLED11−1〜11−nに流れる電流を任意に設定電流に対応する設定電圧VREF1〜VREFnが入力され、−入力端子に電流検出抵抗13−1〜13−nの両端に発生する検出電圧が入力される。そして、差動増幅回路14−1〜14−nは、設定電圧VREF1〜VREFnと検出電圧との差に応じた電圧をMOSトランジスタ12−1〜12−nのゲートに出力するとともに、その出力電圧のパルス幅がPWM信号PWM1〜PWMnによって調整できるようになっている。
差動増幅回路14−1〜14−nは、+入力端子にLED11−1〜11−nに流れる電流を任意に設定電流に対応する設定電圧VREF1〜VREFnが入力され、−入力端子に電流検出抵抗13−1〜13−nの両端に発生する検出電圧が入力される。そして、差動増幅回路14−1〜14−nは、設定電圧VREF1〜VREFnと検出電圧との差に応じた電圧をMOSトランジスタ12−1〜12−nのゲートに出力するとともに、その出力電圧のパルス幅がPWM信号PWM1〜PWMnによって調整できるようになっている。
また、LED駆動回路1−1〜1−nは、n個のLED11−1〜11−nのそれぞれの両端の印加電圧を検出するために、n個の電圧検出回路(電圧モニタ回路)15−1〜15−nを含んでいる。
昇圧回路2は、LED11−1〜11−nのアノードの印加電圧を生成し、この生成電圧V1は制御回路3によって制御(調整)される。このため、昇圧回路2は、例えば図1に示すような昇圧型のDC/DCレギュレータからなり、分圧抵抗21と、誤差増幅器22と、PWMコントローラ23と、MOSトランジスタ24、25と、コイル26と、ダイオード27と、キャパシタ28とを備えている。
誤差増幅器22は、+入力端子に制御回路3から出力される昇圧電圧が入力され、−入力端子に出力電圧V1を分圧抵抗21で分圧した検出電圧が入力される。PWMコントローラ23は、誤差増幅器22の出力に基づいてMOSトランジスタ24、25とオンオフ動作させるPWM信号を出力する。MOSトランジスタ24、25は、PWMコントローラ23からのPWM信号に応じて出力電圧V1の電圧値を制御する。
昇圧回路2は、LED11−1〜11−nのアノードの印加電圧を生成し、この生成電圧V1は制御回路3によって制御(調整)される。このため、昇圧回路2は、例えば図1に示すような昇圧型のDC/DCレギュレータからなり、分圧抵抗21と、誤差増幅器22と、PWMコントローラ23と、MOSトランジスタ24、25と、コイル26と、ダイオード27と、キャパシタ28とを備えている。
誤差増幅器22は、+入力端子に制御回路3から出力される昇圧電圧が入力され、−入力端子に出力電圧V1を分圧抵抗21で分圧した検出電圧が入力される。PWMコントローラ23は、誤差増幅器22の出力に基づいてMOSトランジスタ24、25とオンオフ動作させるPWM信号を出力する。MOSトランジスタ24、25は、PWMコントローラ23からのPWM信号に応じて出力電圧V1の電圧値を制御する。
制御回路3は、昇圧回路2がLED11−1〜11−nに印加する電圧V1を制御する。このため、制御回路3は、図1に示すように、印加電圧調整部31と、印加電圧決定部32と、印加電圧決定指令部33と、D/A変換部34と、を備えている。
印加電圧調整部31は、LED11−1〜11−nの印加電圧V1の決定が必要なときに、その印加電圧V1として所定電圧値を昇圧回路2が昇圧出力するとともに、その後に昇圧回路2が出力する印加電圧V1を所定電圧値から徐々に減少させるためのデータを、昇圧回路2に出力する。そのデータは、D/A変換部34でD/A変換されて誤差増幅器22に入力される。
印加電圧決定部32は、n個の電圧検出回路15−1〜15−nが検出する検出電圧VF1〜VFnに基づいて、LED11−1〜11−nに印加する共通の印加電圧V1を決定する。この決定は、印加電圧調整部31と連係しながら後述のように行う。
印加電圧調整部31は、LED11−1〜11−nの印加電圧V1の決定が必要なときに、その印加電圧V1として所定電圧値を昇圧回路2が昇圧出力するとともに、その後に昇圧回路2が出力する印加電圧V1を所定電圧値から徐々に減少させるためのデータを、昇圧回路2に出力する。そのデータは、D/A変換部34でD/A変換されて誤差増幅器22に入力される。
印加電圧決定部32は、n個の電圧検出回路15−1〜15−nが検出する検出電圧VF1〜VFnに基づいて、LED11−1〜11−nに印加する共通の印加電圧V1を決定する。この決定は、印加電圧調整部31と連係しながら後述のように行う。
印加電圧決定指令部33は、印加電圧決定部32でLED11−1〜11−nの印加電圧の決定が必要なとき、例えばLED11−1〜11−nに印加電圧V1を最初に印加させるとき、その後に周期的にその印加電圧V1の再決定を行うときなどに、印加電圧調整部31、印加電圧決定部32、および電圧検出回路15−1〜15−nに印加電圧の決定動作を行うための信号を出力する。
D/A変換回路4は、LED11−1〜11−nに流す所望の電流に応じたLED電流設定信号1(デジタル値)が入力されると、それに応じた設定電圧VREF1〜VREFnをアナログ電圧で出力する。設定電圧VREF1〜VREFnは、差動増幅回路14−1〜14−nの+入力端子にそれぞれ入力される。
PWM信号発生回路5は、D/A変換回路4で設定される電流値を更に補正する場合に使用される。LED電流設定信号2がPWM信号発生回路5に入力されると、それに応じたPWM信号PWM1〜PWMnを出力する。そのPWM信号PWM1〜PWMnは、差動増幅回路14−1〜14−nにそれぞれ供給され、差動増幅回路14−1〜14−nから出力される出力電圧のパルス幅(Duty)を制御することで、D/A変換回路4で設定される電流値に対してさらに個別に変更することが可能となる。
D/A変換回路4は、LED11−1〜11−nに流す所望の電流に応じたLED電流設定信号1(デジタル値)が入力されると、それに応じた設定電圧VREF1〜VREFnをアナログ電圧で出力する。設定電圧VREF1〜VREFnは、差動増幅回路14−1〜14−nの+入力端子にそれぞれ入力される。
PWM信号発生回路5は、D/A変換回路4で設定される電流値を更に補正する場合に使用される。LED電流設定信号2がPWM信号発生回路5に入力されると、それに応じたPWM信号PWM1〜PWMnを出力する。そのPWM信号PWM1〜PWMnは、差動増幅回路14−1〜14−nにそれぞれ供給され、差動増幅回路14−1〜14−nから出力される出力電圧のパルス幅(Duty)を制御することで、D/A変換回路4で設定される電流値に対してさらに個別に変更することが可能となる。
次に、第1実施形態の動作原理について、図1のLED駆動回路1−1、図6、図7を参照して説明する。
図1のLED駆動回路1−1において、LED11−1のアノードに印加すべき印加電圧V1を決定するが、その印加電圧V1の初期電圧Vcとして以下のように設定するようにした(図6参照)。
VF+VREF+VDS<Vc・・・(1)
ここで、VFはLED11−1に設定電流Iが流れるときのLED11−1の両端の印加電圧、VREFは差動増幅回路14−1の+入力端子に設定される設定電圧、VDSはLED11−1に設定電流Iが流れるときのMOSトランジスタ12−1のドレイン−ソース間の電圧である。
図1のLED駆動回路1−1において、LED11−1のアノードに印加すべき印加電圧V1を決定するが、その印加電圧V1の初期電圧Vcとして以下のように設定するようにした(図6参照)。
VF+VREF+VDS<Vc・・・(1)
ここで、VFはLED11−1に設定電流Iが流れるときのLED11−1の両端の印加電圧、VREFは差動増幅回路14−1の+入力端子に設定される設定電圧、VDSはLED11−1に設定電流Iが流れるときのMOSトランジスタ12−1のドレイン−ソース間の電圧である。
このように初期電圧Vcを設定するのは、LED11−1に設定電流I=VREF/R(Rは電流検出抵抗13−1の抵抗値)を流すための印加電圧V1の最小値は、V1=VF+VREF+VDSのときであり(図6および図7参照)、その最小値を決定するためである。そこで、以下の手順によって印加電圧V1の最小値を決定するようにした。
(1)まず、印加電圧V1の初期電圧Vcとして(1)式のように設定する。
(2)印加電圧V1を初期電圧Vcから徐々に減少させていく。しかし、その減少の直後には、電圧検出回路15−1の検出電圧VF1は図6に示すように一定の電圧VFとなり変化しない。
(3)印加電圧V1がV1=VF+VREF+VDSとなり、それ以下になると検出電圧VF1が図6に示すように一定の電圧VFより小さくなる。そこで、検出電圧VF1が一定の電圧VFから変化する直前の印加電圧V1を、印加電圧V1の最小値として決定するようにした。
(1)まず、印加電圧V1の初期電圧Vcとして(1)式のように設定する。
(2)印加電圧V1を初期電圧Vcから徐々に減少させていく。しかし、その減少の直後には、電圧検出回路15−1の検出電圧VF1は図6に示すように一定の電圧VFとなり変化しない。
(3)印加電圧V1がV1=VF+VREF+VDSとなり、それ以下になると検出電圧VF1が図6に示すように一定の電圧VFより小さくなる。そこで、検出電圧VF1が一定の電圧VFから変化する直前の印加電圧V1を、印加電圧V1の最小値として決定するようにした。
次に、第1実施形態の動作例について、図1を参照して説明する。
いま、例えば電源が投入されてLED11−1〜11−nのアノードの印加電圧V1を決定すべきときには、印加電圧決定指令部33は、印加電圧調整部31、印加電圧決定部32、および電圧検出回路15−1〜15−nに対して動作指令信号を出力する。
これに基づいて、印加電圧調整部31は、LED11−1〜11−nのアノードに印加すべき印加電圧V1の初期電圧として、LED11−1〜11−nを十分に点灯できる所定の電圧値データを昇圧回路2に設定する。
ここで、その初期電圧値は、LED駆動回路1−1〜1−nで駆動されるn個のLED11−1〜11−nの特性の差異を考慮し、n個のLED11−1〜11−nのいずれもが設定電流をそれぞれ流して点灯できる十分な電圧値とする(図6および図7参照)。
いま、例えば電源が投入されてLED11−1〜11−nのアノードの印加電圧V1を決定すべきときには、印加電圧決定指令部33は、印加電圧調整部31、印加電圧決定部32、および電圧検出回路15−1〜15−nに対して動作指令信号を出力する。
これに基づいて、印加電圧調整部31は、LED11−1〜11−nのアノードに印加すべき印加電圧V1の初期電圧として、LED11−1〜11−nを十分に点灯できる所定の電圧値データを昇圧回路2に設定する。
ここで、その初期電圧値は、LED駆動回路1−1〜1−nで駆動されるn個のLED11−1〜11−nの特性の差異を考慮し、n個のLED11−1〜11−nのいずれもが設定電流をそれぞれ流して点灯できる十分な電圧値とする(図6および図7参照)。
昇圧回路2は、印加電圧調整部31で設定される初期電圧値となるような印加電圧V1を昇圧出力する。その後、印加電圧調整部31は、印加電圧V1を初期電圧値から徐々に減少させていくための電圧値データを昇圧回路2に出力する。これにより、昇圧回路2は印加電圧V1を初期電圧値から徐々に減少させていく。
このとき、印加電圧決定部32は、電圧検出回路15−1〜15−nの検出電圧VF1〜VFnを取り込み、この取り込んだ検出電圧VF1〜VFnに基づいて以後に使用するLED11−1〜11−nのアノードの印加電圧V1を決定する。
すなわち、その検出電圧VF1〜VFnは、上記の動作原理で説明したように最初はそれぞれ一定値で変化しないが、その後に変化(減少)する。その変化する電圧値は、LED11−1〜11−はLEDの発光色の違い、製造ばらつき、駆動する電流の違い等が存在するために、LED11−1〜11−nによってそれぞれ値は異なる。
このとき、印加電圧決定部32は、電圧検出回路15−1〜15−nの検出電圧VF1〜VFnを取り込み、この取り込んだ検出電圧VF1〜VFnに基づいて以後に使用するLED11−1〜11−nのアノードの印加電圧V1を決定する。
すなわち、その検出電圧VF1〜VFnは、上記の動作原理で説明したように最初はそれぞれ一定値で変化しないが、その後に変化(減少)する。その変化する電圧値は、LED11−1〜11−はLEDの発光色の違い、製造ばらつき、駆動する電流の違い等が存在するために、LED11−1〜11−nによってそれぞれ値は異なる。
そこで、印加電圧決定部32は、検出電圧VF1〜VFnのそれぞれの変化のタイミングを求め、このときのLED11−1〜11−nの印加電圧V1の各電圧値V1−1〜V1−nをそれぞれ求めて記憶する。そして、印加電圧決定部32は、その電圧値V1−1〜V1−nに基づいて、LED11−1〜11−nの最適な印加電圧V1を決定する。
この決定された印加電圧V1に係る電圧データは、D/A変換部34でD/A変換されて誤差増幅器22に入力される。このため、昇圧回路2は、以後はその決定された印加電圧V1を出力するように動作する。
その後、印加電圧決定指令部33は、印加電圧調整部31、印加電圧決定部32、および電圧検出回路15−1〜15−nに対して、例えば周期的に動作指令信号を出力する。これにより、印加電圧調整部31、印加電圧決定部32、および電圧検出回路15−1〜15−nは上記の動作を行う。この結果、印加電圧決定部32は、周期的に印加電圧V1の再設定を行う。
この決定された印加電圧V1に係る電圧データは、D/A変換部34でD/A変換されて誤差増幅器22に入力される。このため、昇圧回路2は、以後はその決定された印加電圧V1を出力するように動作する。
その後、印加電圧決定指令部33は、印加電圧調整部31、印加電圧決定部32、および電圧検出回路15−1〜15−nに対して、例えば周期的に動作指令信号を出力する。これにより、印加電圧調整部31、印加電圧決定部32、および電圧検出回路15−1〜15−nは上記の動作を行う。この結果、印加電圧決定部32は、周期的に印加電圧V1の再設定を行う。
次に、図1に示す電圧検出回路15−1〜15−nの具体的な構成について、図2を参照して説明する。
この電圧検出回路は、図2に示すように、キャパシタ151と、スイッチ素子であるMOSトランジスタ152〜155とから構成される。
MOSトランジスタ152、153は、クロックφ1によってオンオフ制御される。MOSトランジスタ155は、クロックφ2によってオンオフ制御される。MOSトランジスタ154は、クロックφ2を反転したクロック(クロックφ1)によってオンオフ制御される。
このように構成される電圧検出回路では、図3(A)に示すサンプル動作と、図3(B)の出力動作を行う。
この電圧検出回路は、図2に示すように、キャパシタ151と、スイッチ素子であるMOSトランジスタ152〜155とから構成される。
MOSトランジスタ152、153は、クロックφ1によってオンオフ制御される。MOSトランジスタ155は、クロックφ2によってオンオフ制御される。MOSトランジスタ154は、クロックφ2を反転したクロック(クロックφ1)によってオンオフ制御される。
このように構成される電圧検出回路では、図3(A)に示すサンプル動作と、図3(B)の出力動作を行う。
図3(A)に示すサンプル動作では、MOSトランジスタ152、153がオンとなり、MOSトランジスタ154、155がオフとなり、キャパシタ151にLED11−1の両端の印加電圧に比例する電荷が充電される。図3(B)の出力動作では、MOSトランジスタ152、153がオフとなり、MOSトランジスタ154、155がオンとなり、キャパシタ151の充電電荷が出力される。
以上のように、第1実施形態によれば、LEDの発光に必要な印加電圧(昇圧電圧)を正確に設定でき、入力電源からみたLEDの発光効率を大幅に向上することが可能となる。また、印加電圧の設定後も、周期的にその印加電圧を再設定(再調整)することができるため、電流駆動能力の不足や発光効率の低下に陥ることなく最適状態を維持することが可能である。
以上のように、第1実施形態によれば、LEDの発光に必要な印加電圧(昇圧電圧)を正確に設定でき、入力電源からみたLEDの発光効率を大幅に向上することが可能となる。また、印加電圧の設定後も、周期的にその印加電圧を再設定(再調整)することができるため、電流駆動能力の不足や発光効率の低下に陥ることなく最適状態を維持することが可能である。
(第2実施形態)
本発明のLED駆動装置の2実施形態の構成について、図4のブロック図を参照して説明する。
この第2実施形態に係るLED駆動装置は、図4に示すように、n個のLED駆動回路1−1〜1−nと、昇圧回路2と、制御回路7と、D/A変換回路4と、PWM信号発生回路5とを備え、これらは直流電源6によって動作される
この第2実施形態は、図1の第1実施形態のLED駆動回路1−1〜1−nに含まれる電圧検出回路15−1〜15−nを電圧比較回路16−1〜16−nに置き換えるとともに、図1の第1実施形態の制御回路3を制御回路7に置き換えるようにした。
本発明のLED駆動装置の2実施形態の構成について、図4のブロック図を参照して説明する。
この第2実施形態に係るLED駆動装置は、図4に示すように、n個のLED駆動回路1−1〜1−nと、昇圧回路2と、制御回路7と、D/A変換回路4と、PWM信号発生回路5とを備え、これらは直流電源6によって動作される
この第2実施形態は、図1の第1実施形態のLED駆動回路1−1〜1−nに含まれる電圧検出回路15−1〜15−nを電圧比較回路16−1〜16−nに置き換えるとともに、図1の第1実施形態の制御回路3を制御回路7に置き換えるようにした。
従って、第2実施形態は、第1実施形態の構成と共通する部分を含むので、その共通部分については同一符号を付してその説明はできるだけ省略する。
LED駆動回路1−1〜1−nは、n個のLED11−1〜11−nに各設定電流を流して点灯するように、それらを駆動する。このため、LED駆動回路1−1〜1−nは、MOSトランジスタ12−1〜12−nと、電流検出抵抗13−1〜13−nと、差動増幅回路14−1〜14−nとを備えている。
また、LED駆動回路1−1〜1−nは、電圧比較回路16−1〜16−nを含んでいる。電圧比較回路16−1〜16−nは、n個の電流検出抵抗13−1〜13−nのそれぞれの検出電圧と、これに対応する差動増幅回路14−1〜14−nの設定電圧VREF1〜VREFnとを比較し、その比較結果を出力する。
LED駆動回路1−1〜1−nは、n個のLED11−1〜11−nに各設定電流を流して点灯するように、それらを駆動する。このため、LED駆動回路1−1〜1−nは、MOSトランジスタ12−1〜12−nと、電流検出抵抗13−1〜13−nと、差動増幅回路14−1〜14−nとを備えている。
また、LED駆動回路1−1〜1−nは、電圧比較回路16−1〜16−nを含んでいる。電圧比較回路16−1〜16−nは、n個の電流検出抵抗13−1〜13−nのそれぞれの検出電圧と、これに対応する差動増幅回路14−1〜14−nの設定電圧VREF1〜VREFnとを比較し、その比較結果を出力する。
制御回路7は、昇圧回路2がLED11−1〜11−nに印加する電圧V1を制御する。このため、制御回路7は、図4に示すように、印加電圧調整部71と、印加電圧決定部72と、印加電圧決定指令部73と、A/D変換部74とを備えている。
印加電圧調整部71は、LED11−1〜11−nの印加電圧V1の決定が必要なときに、その印加電圧V1として所定電圧値に昇圧回路2が昇圧出力するとともに、その後に昇圧回路2が出力する印加電圧V1を所定電圧値から徐々に減少させるためのデータを、昇圧回路2に出力する。そのデータは、D/A変換部74でD/A変換されて誤差増幅器22に入力される。
印加電圧調整部71は、LED11−1〜11−nの印加電圧V1の決定が必要なときに、その印加電圧V1として所定電圧値に昇圧回路2が昇圧出力するとともに、その後に昇圧回路2が出力する印加電圧V1を所定電圧値から徐々に減少させるためのデータを、昇圧回路2に出力する。そのデータは、D/A変換部74でD/A変換されて誤差増幅器22に入力される。
印加電圧決定部72は、n個の電圧比較回路16−1〜16−nの比較結果に基づいて、LED11−1〜11−nに印加する共通の印加電圧V1を決定する。この決定は、印加電圧調整部71と連係しながら後述のように行う。
印加電圧決定指令部73は、印加電圧決定部72でLED11−1〜11−nの印加電圧の決定が必要なとき、例えばLED11−1〜11−nに印加電圧V1を最初に印加させるとき、その後に周期的にその印加電圧V1の再決定を行うときなどに、印加電圧調整部71、印加電圧決定部72、および電圧比較回路16−1〜16−nに印加電圧の決定動作を行うための信号を出力する。
印加電圧決定指令部73は、印加電圧決定部72でLED11−1〜11−nの印加電圧の決定が必要なとき、例えばLED11−1〜11−nに印加電圧V1を最初に印加させるとき、その後に周期的にその印加電圧V1の再決定を行うときなどに、印加電圧調整部71、印加電圧決定部72、および電圧比較回路16−1〜16−nに印加電圧の決定動作を行うための信号を出力する。
次に、第2実施形態の動作原理について、図4のLED駆動回路1−1、図6、図7を参照して説明する。
図4のLED駆動回路1−1において、LED11−1のアノードに印加すべき印加電圧V1を決定するが、印加電圧V1の初期電圧Vcとして以下の(2)式または(3)式のように設定するようにした(図6参照)。
VF+VREF+VDS<Vc・・・(2)
VF+VREF+VDS>Vc・・・(3)
ここで、VF、VREF、VDSは、(1)式の場合と同様である。
図4のLED駆動回路1−1において、LED11−1のアノードに印加すべき印加電圧V1を決定するが、印加電圧V1の初期電圧Vcとして以下の(2)式または(3)式のように設定するようにした(図6参照)。
VF+VREF+VDS<Vc・・・(2)
VF+VREF+VDS>Vc・・・(3)
ここで、VF、VREF、VDSは、(1)式の場合と同様である。
このように初期電圧Vcを設定するのは、LED11−1に設定電流I=VREF/Rを流すための印加電圧V1の最小値は、V1=VF+VREF+VDSのときであり(図6および図7参照)、その最小値を決定するためである。そこで、以下の第1の手順または第2の手順によって印加電圧V1の最小値を決定するようにした。
なお、VREF≦V3となる時、即ち所望の電流が駆動可能な状態の時は電圧比較回路はHレベルを出力し、VREF<V3となるとき、即ち所望の電流が駆動できない状態の時は電圧比較回路はLレベルを出力するものとして以下説明を行なう。
なお、VREF≦V3となる時、即ち所望の電流が駆動可能な状態の時は電圧比較回路はHレベルを出力し、VREF<V3となるとき、即ち所望の電流が駆動できない状態の時は電圧比較回路はLレベルを出力するものとして以下説明を行なう。
第1の手順は、以下の通りである。
(1)まず、印加電圧V1の初期電圧Vcとして(2)式のように設定する。
(2)印加電圧V1を初期電圧Vcから徐々に減少させていく。しかし、その減少の直後には、電流検出抵抗13−1の検出電圧は設定電圧VREF1に等しいので、電圧比較回路16−1の出力電圧VDET1は例えばHレベルのままで変化しない。
(3)印加電圧V1がV1=VF+VREF+VDSとなり、それ以下になると電流検出抵抗13−1の検出電圧は設定電圧VREF1以下になるので、電圧比較回路16−1の出力電圧VDET1は例えばHレベルからLレベルに変化する。そこで、電圧比較回路16−1の出力電圧VDET1が変化する直前の印加電圧V1を、印加電圧V1の最小値として決定するようにした。
(1)まず、印加電圧V1の初期電圧Vcとして(2)式のように設定する。
(2)印加電圧V1を初期電圧Vcから徐々に減少させていく。しかし、その減少の直後には、電流検出抵抗13−1の検出電圧は設定電圧VREF1に等しいので、電圧比較回路16−1の出力電圧VDET1は例えばHレベルのままで変化しない。
(3)印加電圧V1がV1=VF+VREF+VDSとなり、それ以下になると電流検出抵抗13−1の検出電圧は設定電圧VREF1以下になるので、電圧比較回路16−1の出力電圧VDET1は例えばHレベルからLレベルに変化する。そこで、電圧比較回路16−1の出力電圧VDET1が変化する直前の印加電圧V1を、印加電圧V1の最小値として決定するようにした。
第2の手順は、以下の通りである。
(1)まず、印加電圧V1の初期値Vcとして(3)式のように設定する。
(2)印加電圧V1を初期電圧Vcから徐々に増加させていく。しかし、その増加の直後には、電流検出抵抗13−1の検出電圧は設定電圧VREF1以下であるので、電圧比較回路16−1の出力電圧VDET1は例えばLレベルのままで変化しない。
(3)印加電圧V1がV1=VF+VREF+VDSとなり、それ以上になると電流検出抵抗13−1の検出電圧は設定電圧VREF1と等しくなるので、電圧比較回路16−1の出力電圧VDET1はLレベルからHレベルに変化する。そこで、電圧比較回路16−1の出力電圧VDET1が変化した直後の印加電圧V1を、印加電圧V1の最小値として決定するようにした。
(1)まず、印加電圧V1の初期値Vcとして(3)式のように設定する。
(2)印加電圧V1を初期電圧Vcから徐々に増加させていく。しかし、その増加の直後には、電流検出抵抗13−1の検出電圧は設定電圧VREF1以下であるので、電圧比較回路16−1の出力電圧VDET1は例えばLレベルのままで変化しない。
(3)印加電圧V1がV1=VF+VREF+VDSとなり、それ以上になると電流検出抵抗13−1の検出電圧は設定電圧VREF1と等しくなるので、電圧比較回路16−1の出力電圧VDET1はLレベルからHレベルに変化する。そこで、電圧比較回路16−1の出力電圧VDET1が変化した直後の印加電圧V1を、印加電圧V1の最小値として決定するようにした。
次に、第2実施形態の第1の動作例について、図4を参照して説明する。
いま、例えば電源が投入されてLED11−1〜11−nのアノードの印加電圧V1を決定すべきときには、印加電圧決定指令部73は、印加電圧調整部71、印加電圧決定部72、および電圧比較回路16−1〜16−nに対して動作指令信号を出力する。
これに基づいて、印加電圧調整部71は、LED11−1〜11−nのアノードに印加すべき印加電圧V1の初期電圧として、LED11−1〜11−nを設定電流で十分に点灯できる所定の電圧値データを昇圧回路2に設定する。
ここで、その初期電圧値は、LED駆動回路1−1〜1−nで駆動されるn個のLED11−1〜11−nの特性の差異を考慮し、n個のLED11−1〜11−nのいずれもが設定電流をそれぞれ流して点灯できる十分な電圧値とする(図6および図7参照)。
いま、例えば電源が投入されてLED11−1〜11−nのアノードの印加電圧V1を決定すべきときには、印加電圧決定指令部73は、印加電圧調整部71、印加電圧決定部72、および電圧比較回路16−1〜16−nに対して動作指令信号を出力する。
これに基づいて、印加電圧調整部71は、LED11−1〜11−nのアノードに印加すべき印加電圧V1の初期電圧として、LED11−1〜11−nを設定電流で十分に点灯できる所定の電圧値データを昇圧回路2に設定する。
ここで、その初期電圧値は、LED駆動回路1−1〜1−nで駆動されるn個のLED11−1〜11−nの特性の差異を考慮し、n個のLED11−1〜11−nのいずれもが設定電流をそれぞれ流して点灯できる十分な電圧値とする(図6および図7参照)。
昇圧回路2は、印加電圧調整部71で設定される初期電圧値となるような印加電圧V1を昇圧出力する。その後、印加電圧調整部71は、印加電圧V1を初期電圧値から徐々に減少させていくための電圧値データを昇圧回路2に出力する。これにより、昇圧回路2は印加電圧V1を初期電圧値から徐々に減少させていく。
このとき、印加電圧決定部72は、電圧比較回路16−1〜16−nの出力電圧VDET1〜VDETnを取り込み、この取り込んだ出力電圧VDET1〜VDETnに基づいて以後に使用するLED11−1〜11−nのアノードの印加電圧V1を決定する。
すなわち、その出力電圧VDET1〜VDETnは、上記の動作原理で説明したように最初はそれぞれHレベルであるが、その後にHレベルからLレベルに変化する。その変化のする電圧値は、LED11−1〜11−はLEDの発光色の違い、製造ばらつき、駆動する電流の違い等が存在するために、LED11−1〜11−nによってそれぞれ値は異なる。
このとき、印加電圧決定部72は、電圧比較回路16−1〜16−nの出力電圧VDET1〜VDETnを取り込み、この取り込んだ出力電圧VDET1〜VDETnに基づいて以後に使用するLED11−1〜11−nのアノードの印加電圧V1を決定する。
すなわち、その出力電圧VDET1〜VDETnは、上記の動作原理で説明したように最初はそれぞれHレベルであるが、その後にHレベルからLレベルに変化する。その変化のする電圧値は、LED11−1〜11−はLEDの発光色の違い、製造ばらつき、駆動する電流の違い等が存在するために、LED11−1〜11−nによってそれぞれ値は異なる。
そこで、印加電圧決定部72は、出力電圧VDET1〜VDETnのそれぞれの変化する直前の電圧を求め、このときのLED11−1〜11−nの印加電圧V1の各電圧値V1−1〜V1−nをそれぞれ求めて記憶する。そして、印加電圧決定部72は、その電圧値V1−1〜V1−nに基づいて、LED11−1〜11−nの最適な印加電圧V1を決定する。
この決定された印加電圧V1に係る電圧データは、D/A変換部74でD/A変換されて誤差増幅器22に入力される。このため、昇圧回路2は、以後はその決定された印加電圧V1を出力するように動作する。
その後、印加電圧決定指令部73は、印加電圧調整部71、印加電圧決定部72、および電圧比較回路16−1〜16−nに対して、例えば周期的に動作指令信号を出力する。これにより、印加電圧調整部71、印加電圧決定部72、および電圧比較回路16−1〜16−nは上記の動作を行う。この結果、印加電圧決定部72は、周期的に印加電圧V1の再設定を行う。
この決定された印加電圧V1に係る電圧データは、D/A変換部74でD/A変換されて誤差増幅器22に入力される。このため、昇圧回路2は、以後はその決定された印加電圧V1を出力するように動作する。
その後、印加電圧決定指令部73は、印加電圧調整部71、印加電圧決定部72、および電圧比較回路16−1〜16−nに対して、例えば周期的に動作指令信号を出力する。これにより、印加電圧調整部71、印加電圧決定部72、および電圧比較回路16−1〜16−nは上記の動作を行う。この結果、印加電圧決定部72は、周期的に印加電圧V1の再設定を行う。
次に、第2実施形態の第2の動作例について、図4を参照して説明する。
いま、例えば電源が投入されてLED11−1〜11−nのアノードの印加電圧V1を決定すべきときには、印加電圧決定指令部73は、印加電圧調整部71、印加電圧決定部72、および電圧比較回路16−1〜16−nに対して動作指令信号を出力する。
これに基づいて、印加電圧調整部71は、LED11−1〜11−nのアノードに印加すべき印加電圧V1の初期電圧として、LED11−1〜11−nを設定電流で点灯できない所定の低い電圧値データを昇圧回路2に設定する。
昇圧回路2は、印加電圧調整部71で設定される初期電圧値となるような印加電圧V1を昇圧出力する。その後、印加電圧調整部71は、印加電圧V1を初期電圧値から徐々に増加させていくための電圧値データを昇圧回路2に出力する。これにより、昇圧回路2は印加電圧V1を初期電圧値から徐々に増加させていく。
いま、例えば電源が投入されてLED11−1〜11−nのアノードの印加電圧V1を決定すべきときには、印加電圧決定指令部73は、印加電圧調整部71、印加電圧決定部72、および電圧比較回路16−1〜16−nに対して動作指令信号を出力する。
これに基づいて、印加電圧調整部71は、LED11−1〜11−nのアノードに印加すべき印加電圧V1の初期電圧として、LED11−1〜11−nを設定電流で点灯できない所定の低い電圧値データを昇圧回路2に設定する。
昇圧回路2は、印加電圧調整部71で設定される初期電圧値となるような印加電圧V1を昇圧出力する。その後、印加電圧調整部71は、印加電圧V1を初期電圧値から徐々に増加させていくための電圧値データを昇圧回路2に出力する。これにより、昇圧回路2は印加電圧V1を初期電圧値から徐々に増加させていく。
このとき、印加電圧決定部72は、電圧比較回路16−1〜16−nの出力電圧VDET1〜VDETnを取り込み、この取り込んだ出力電圧VDET1〜VDETnに基づいて以後に使用するLED11−1〜11−nのアノードの印加電圧V1を決定する。
すなわち、その出力電圧VDET1〜VDETnは、上記の動作原理で説明したように最初はそれぞれLレベルであるが、その後にLレベルからHレベルに変化する。
そこで、印加電圧決定部72は、出力電圧VDET1〜VDETnのそれぞれの変化する電圧値を求め、このときのLED11−1〜11−nの印加電圧V1の各電圧値V1−1〜V1−nをそれぞれ求めて記憶する。そして、印加電圧決定部72は、その電圧値V1−1〜V1−nに基づいて、LED11−1〜11−nの最適な印加電圧V1を決定する。
以後の各部の動作は、上述の第1の動作例の場合と基本的に同様であるので、その説明は省略する。
以上のように、第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の作用効果を実現することが可能となる。
すなわち、その出力電圧VDET1〜VDETnは、上記の動作原理で説明したように最初はそれぞれLレベルであるが、その後にLレベルからHレベルに変化する。
そこで、印加電圧決定部72は、出力電圧VDET1〜VDETnのそれぞれの変化する電圧値を求め、このときのLED11−1〜11−nの印加電圧V1の各電圧値V1−1〜V1−nをそれぞれ求めて記憶する。そして、印加電圧決定部72は、その電圧値V1−1〜V1−nに基づいて、LED11−1〜11−nの最適な印加電圧V1を決定する。
以後の各部の動作は、上述の第1の動作例の場合と基本的に同様であるので、その説明は省略する。
以上のように、第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の作用効果を実現することが可能となる。
(その他の実施形態)
第1および第2の実施形態では、印加電圧決定部32、72がそれぞれLED11−1〜11−nの印加電圧V1を決定し、この決定は初回の後、すなわち2回目からは周期的に決定するようにした。
しかし、LED11−1〜11−nとして全て同種のLEDが使用される場合、例えば白色のLEDなどが使用される場合には、印加電圧決定部32、72の2回目以後のLED11−1〜11−nの印加電圧V1の決定は以下のように行っても良い。
第1および第2の実施形態では、印加電圧決定部32、72がそれぞれLED11−1〜11−nの印加電圧V1を決定し、この決定は初回の後、すなわち2回目からは周期的に決定するようにした。
しかし、LED11−1〜11−nとして全て同種のLEDが使用される場合、例えば白色のLEDなどが使用される場合には、印加電圧決定部32、72の2回目以後のLED11−1〜11−nの印加電圧V1の決定は以下のように行っても良い。
すなわち、この場合には、LED11−1〜11−nのうち着目した1つのLED、例えばLED11−1の電圧検出回路15−1の検出電圧VF1または電圧比較回路16−1の出力電圧VDET1だけをして印加電圧V1を再決定する。この再決定は、例えば、電圧検出回路15−1の今回の検出電圧VF1が変化する印加電圧V1の電圧値V1−1を求めるとともに、前回のその電圧値V1−1を記憶しておけば、その両者を参照することで実現できる。
このように、着目したLED11−1の電圧検出回路15−1の検出電圧VF1などを使用するようにしたのは、LED11−1〜11−nとして全て同種のLEDを使用する場合には、電圧検出回路15−1〜15−nの検出電圧VF1〜VFnの検出結果は同じような傾向を示すからである。
このように、着目したLED11−1の電圧検出回路15−1の検出電圧VF1などを使用するようにしたのは、LED11−1〜11−nとして全て同種のLEDを使用する場合には、電圧検出回路15−1〜15−nの検出電圧VF1〜VFnの検出結果は同じような傾向を示すからである。
1−1〜1−n・・・LED駆動回路、2・・・昇圧回路、3・・・制御回路、11−1〜11−n・・・LED、12−1〜12−n・・・MOSトランジスタ、13−1〜13−n・・・電流検出抵抗、14−1〜14−n・・・差動増幅回路、15−1〜15−n・・・電圧検出回路、16−1〜16−n・・・電圧比較回路、31、71・・・印加電圧調整部、32、72・・・印加電圧決定部、33、73・・・印加電圧決定指令部
Claims (10)
- LEDを設定電流で点灯するように前記LEDを駆動するLED駆動回路を含むLED駆動装置であって、
前記LEDの両端の印加電圧を検出する電圧検出手段と、
前記LED駆動回路が設定電流で前記LEDを点灯できる所定電圧を、前記LEDのアノードに印加させ、かつ、前記所定電圧を減少させながら前記電圧検出手段に前記LEDの両端の印加電圧を検出させ、当該検出電圧に基づいて前記LEDのアノードに印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、
を備えることを特徴とするLED駆動装置。 - 前記LED駆動回路は、
前記LEDに電流を流すトランジスタと、
前記トランジスタに直列接続される電流検出抵抗と、
前記LEDに流れる電流に応じた電圧を設定でき、前記電流検出抵抗に発生する検出電圧と前記設定電圧が一致するように前記トランジスタのゲート電圧を制御する差動増幅回路とを備え、
前記印加電圧決定手段が前記LEDのアノードに印加する所定の印加電圧の初期電圧Vは、前記LEDに設定電流が流れるときの前記LEDの両端の印加電圧をVF、前記差動増幅回路の設定電圧をVREF、前記LEDに設定電流が流れるときの前記トランジスタのドレイン−ソース間の電圧をVDSとすると、
VF+VREF+VDS<V
であることを特徴とする請求項1に記載のLED駆動装置。 - LEDを設定電流で点灯するように前記LEDを駆動するLED駆動回路をn個含むLED駆動装置であって、
前記n個のLED駆動回路にそれぞれ駆動されるLEDの両端の印加電圧をそれぞれ検出するn個の電圧検出手段と、
前記n個のLED駆動回路が設定電流で前記n個のLEDをそれぞれ点灯できる所定の印加電圧を、前記n個のLEDのアノードに共通に印加させ、かつ、前記所定電圧を減少させながら前記n個の電圧検出手段にそれぞれ検出動作を行わせ、当該それぞれの検出電圧に基づいて前記n個のLEDのアノードに共通に印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、
を備えることを特徴とするLED駆動装置。 - 前記n個のLEDは同種のもので構成し、
前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の2回目からの決定に際し、前記n個のLEDのうち着目した1つのLEDに係る電圧検出手段の検出電圧に基づいて決定するようにしたことを特徴とする請求項3に記載のLED駆動装置。 - 前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の決定を所定周期で行うことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちの何れかに記載のLED駆動装置。
- LEDに電流を流すトランジスタと、前記トランジスタに直列接続される電流検出抵抗と、前記LEDに流れる電流に応じた電圧を設定でき、前記電流検出抵抗に発生する検出電圧と前記設定電圧が一致するように前記トランジスタのゲート電圧を制御する差動増幅回路とを有するLED駆動回路を含むLED駆動装置であって、
前記検出電圧と前記設定電圧を比較する電圧比較手段と、
当前記LEDのアノードに所定電圧を印加し、前記所定電圧を変化させながら前記電圧比較手段に前記比較動作を行わせ、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記LEDのアノードに印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、
を備えることを特徴とするLED駆動装置。 - 前記印加電圧決定手段は、
前記LED駆動回路が設定電流で前記LEDを点灯できる第1の所定電圧または前記LED駆動回路が前記設定電流で前記LEDを点灯できない第2の所定電圧を前記LEDのアノードに印加させ、
前記第1の所定電圧を前記LEDのアノードに印加させたときには、前記第1の所定電圧を減少させながら前記電圧比較手段に前記比較動作を行わせ、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記LEDのアノードに印加する電圧を決定し、
前記第2の所定電圧を前記LEDのアノードに印加させたときには、前記第2の所定電圧を増加させながら前記電圧比較手段に前記比較動作を行わせ、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記LEDのアノードに印加する電圧を決定することを特徴とする請求項6に記載のLED駆動装置。 - LEDに電流を流すトランジスタと、前記トランジスタに直列接続される電流検出抵抗と、前記LEDに流れる電流に応じた電圧を設定でき、前記電流検出抵抗に発生する検出電圧と前記設定電圧が一致するように前記トランジスタのゲート電圧を制御する差動増幅回路とを有するLED駆動回路をn個含むLED駆動装置であって、
前記n個のLED駆動回路のそれぞれの検出電圧と、当該各検出電圧に対応するそれぞれの設定電圧を比較するn個の電圧比較手段と、
前記n個のLEDのアノードに共通の所定電圧を印加し、前記所定電圧を変化させながら前記n個の電圧比較手段にそれぞれ前記比較動作を行わせ、前記n個の電圧比較手段の比較結果のそれぞれに基づいて前記LEDのアノードに共通に印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、
を備えることを特徴とするLED駆動装置。 - 前記n個のLEDは同種のもので構成し、
前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の2回目からの決定に際し、前記n個のLEDのうち着目した1つのLEDに係る電圧比較手段の比較結果に基づいて決定するようにしたことを特徴とする請求項8に記載のLED駆動装置。 - 前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の決定を所定周期で行うことを特徴とする請求項6乃至請求項9のうちの何れかに記載のLED駆動装置。
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