JP2010015883A - Lighting circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、点灯回路に関するものである。 The present invention relates to a lighting circuit.
近年、液晶ディスプレイのバックライトなどの光源として、複数の白色発光ダイオード(LED)が利用されつつある。 In recent years, a plurality of white light emitting diodes (LEDs) are being used as light sources such as backlights for liquid crystal displays.
そのような、複数の白色LEDを点灯させる点灯回路では、例えば、直流電源の電圧がDC/DCコンバータで昇圧され、昇圧後の直流電圧が、駆動電圧として、直列に接続された複数の白色LEDに印加される(例えば特許文献1参照)。これにより、直列に接続された複数の白色LEDに駆動電流が導通し、複数の白色LEDが発光する。 In such a lighting circuit for lighting a plurality of white LEDs, for example, the voltage of a DC power source is boosted by a DC / DC converter, and the boosted DC voltage is used as a drive voltage to connect a plurality of white LEDs connected in series. (See, for example, Patent Document 1). Thereby, a drive current is conducted to the plurality of white LEDs connected in series, and the plurality of white LEDs emit light.
このようなLEDの点灯/消灯を外部からの点灯制御信号により行う場合、DC/DCコンバータ内のスイッチング素子をオン/オフさせる制御回路に対して点灯制御信号を供給し、その点灯制御信号によりそのスイッチング素子のオン/オフ動作の実行/停止を指示してLEDへの駆動電圧を制御することで、LEDの点灯および消灯を行うことが考えられる。 When such an LED is turned on / off by an external lighting control signal, the lighting control signal is supplied to a control circuit for turning on / off a switching element in the DC / DC converter, and the lighting control signal It can be considered that the LED is turned on and off by instructing execution / stop of the on / off operation of the switching element to control the drive voltage to the LED.
直流電源電圧を昇圧するためのDC/DCコンバータには、出力電圧を平滑する平滑コンデンサが使用されている。このため、その平滑コンデンサ(特許文献1では、コンデンサC2)は、LEDの直列回路に対して並列に接続される。また、非絶縁型のDC/DCコンバータの場合、直流電源とLEDの直列回路との間に直列にインダクタ(特許文献1では、インダクタL)が配置される。このため、LEDを点灯から消灯へ変化させる場合、上述の平滑コンデンサやインダクタに起因して、LEDを導通する駆動電流はただちに減衰せず、徐々に減衰していく。一方、DC/DCコンバータの制御回路は、LEDの発光量の時間的変化を抑制するために、LEDの駆動電流に対して定電流制御を行っている。したがって、点灯制御信号で消灯後にLEDを再点灯させる場合に、LEDへの印加電圧が十分低下していないと、DC/DCコンバータにおいて点灯スタート時の電流制御が行えないため、点灯制御信号による指示どおりに再点灯が行えないことがある。つまり、点灯制御信号によりオン/オフを頻繁に行おうとすると、点灯制御信号による指令どおりにLEDが点灯/消灯しないという誤動作が発生することがある。 A DC / DC converter for boosting the DC power supply voltage uses a smoothing capacitor that smoothes the output voltage. Therefore, the smoothing capacitor (capacitor C2 in Patent Document 1) is connected in parallel to the series circuit of LEDs. In the case of a non-insulated DC / DC converter, an inductor (inductor L in Patent Document 1) is arranged in series between a DC power supply and a series circuit of LEDs. For this reason, when the LED is changed from lighting to extinguishing, due to the above-described smoothing capacitor and inductor, the driving current for conducting the LED is not immediately attenuated but gradually attenuated. On the other hand, the control circuit of the DC / DC converter performs constant current control on the drive current of the LED in order to suppress the temporal change in the light emission amount of the LED. Therefore, when the LED is turned on again after being turned off by the lighting control signal, if the voltage applied to the LED is not sufficiently reduced, current control at the start of lighting cannot be performed in the DC / DC converter. It may not be possible to turn it on again. That is, if the lighting control signal is frequently turned on / off, a malfunction may occur in which the LED does not turn on / off as instructed by the lighting control signal.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、点灯制御信号によりオン/オフを頻繁に行っても、点灯制御信号による指令どおりに発光素子が点灯/消灯し、誤動作の発生を抑制することができる点灯回路を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems. Even if the lighting control signal is frequently turned on / off, the light emitting element is turned on / off according to a command by the lighting control signal, thereby suppressing the occurrence of malfunction. It is an object to obtain a lighting circuit that can be used.
上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。 In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
本発明に係る点灯回路は、電源電圧をDC/DC変換して出力電圧とし点灯制御信号に応じた出力電流を1または複数の発光素子に導通させる駆動回路と、1または複数の発光素子に対して並列に接続され、点灯制御信号に同期して1または複数の発光素子の消灯期間における駆動回路からの出力電流を強制減衰させる強制減衰回路とを備える。 A lighting circuit according to the present invention converts a power supply voltage into a DC / DC output voltage to be an output voltage, a drive circuit for conducting an output current according to a lighting control signal to one or more light emitting elements, and one or more light emitting elements. And a forced attenuation circuit that forcibly attenuates the output current from the drive circuit during the extinguishing period of one or more light emitting elements in synchronization with the lighting control signal.
これにより、点灯制御信号で発光素子を発光から消灯へ変化させる場合、発光素子の駆動電流がただちに減衰するため、すぐに再点灯が可能となる。したがって、点灯制御信号によりオン/オフを頻繁に行っても、点灯制御信号による指令どおりに発光素子が点灯/消灯し、誤動作の発生を抑制することができる。 Thereby, when the light emitting element is changed from light emission to light extinction by the lighting control signal, the driving current of the light emitting element is immediately attenuated, so that the light emitting element can be immediately turned on again. Therefore, even if the lighting control signal is frequently turned on / off, the light emitting element is turned on / off as instructed by the lighting control signal, and the occurrence of malfunction can be suppressed.
また、本発明に係る点灯回路は、上記の点灯回路に加え、次のようにしてもよい。この場合、点灯回路は、さらに、点灯制御信号に同期して1または複数の発光素子の消灯期間における駆動回路への電源供給を遮断する電源遮断手段を備える。 In addition to the above lighting circuit, the lighting circuit according to the present invention may be configured as follows. In this case, the lighting circuit further includes power cut-off means for cutting off power supply to the drive circuit during the extinguishing period of one or a plurality of light emitting elements in synchronization with the lighting control signal.
これにより、駆動回路が非絶縁型のものであっても、点灯制御信号により発光素子を消灯させる期間における駆動回路の出力電圧を電源電圧より低くすることができ、より確実に誤動作の発生を抑制することができる。 As a result, even when the drive circuit is of a non-insulated type, the output voltage of the drive circuit during the period when the light emitting element is turned off by the lighting control signal can be made lower than the power supply voltage, and the occurrence of malfunction is more reliably suppressed. can do.
また、本発明に係る点灯回路は、上記の点灯回路に加え、次のようにしてもよい。この場合、点灯回路は、さらに、電源電圧が所定の値以下である期間、駆動回路への電源供給を電源遮断手段に遮断させる制御回路を備える。 In addition to the above lighting circuit, the lighting circuit according to the present invention may be configured as follows. In this case, the lighting circuit further includes a control circuit that shuts off the power supply to the drive circuit while the power supply voltage is equal to or lower than a predetermined value.
これにより、電源電圧が低いことに起因する、駆動回路およびその他の内部回路における誤動作の発生を抑制することができる。 Thereby, it is possible to suppress the occurrence of malfunctions in the drive circuit and other internal circuits due to the low power supply voltage.
本発明によれば、点灯制御信号によりオン/オフを頻繁に行っても、点灯制御信号による指令どおりに発光素子が点灯/消灯し、誤動作の発生を抑制する点灯回路を得ることができる。 According to the present invention, even if the lighting control signal is frequently turned on / off, the lighting circuit can be turned on / off as instructed by the lighting control signal, and a lighting circuit that suppresses the occurrence of malfunction can be obtained.
以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る点灯回路の構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a lighting circuit according to
図1において、直流電源1は、ほぼ一定な直流電圧を出力電圧として発生し、当該電源1に接続された負荷に応じた電流を出力する装置である。直流電源1としては、電池、蓄電池、交流電源からの電圧および電流を直流に変換するAC/DCコンバータなどが使用される。直流電源1は、この点灯回路内の各回路へ供給される電力を出力する。
In FIG. 1, a
また、電圧検知回路2は、直流電源1の出力電圧Vinが所定の閾値より低くなった場合に、直流電源1から昇圧回路7への電力供給を遮断するための制御信号を出力する回路である。
The
この実施の形態1における電圧検知回路2では、ツェナーダイオードZDのアノードがグランドに接続され、そのカソードが抵抗R21の一端に接続され、抵抗R21の他端が直流電源1に接続されている。また、抵抗R22と抵抗R23との直列回路の一端が、直流電源1に接続され、その他端がグランドに接続されている。そして、直流電源1の出力電圧Vinで動作するオペアンプOPが設けられ、抵抗R24と抵抗R25との直列回路の一端がツェナーダイオードZDのカソードに接続され、その他端がオペアンプOPの出力端子に接続されている。オペアンプOPの正側電源端子は直流電源1に接続され、オペアンプOPの負側電源端子はグランドに接続されている。また、オペアンプOPの負側入力端子は、抵抗R22と抵抗R23との接続点に接続され、オペアンプOPの正側入力端子は、抵抗R24と抵抗R25との接続点に接続されている。そして、このオペアンプOPの出力信号が、電圧検知回路2の出力信号V2となる。
In the
したがって、この電圧検知回路2は、入力に対して、第1の閾値VinLと、第1の閾値より高い第2の閾値VinHとを有するヒステリシスコンパレータとして機能する。なお、電圧検知回路2は、ノイズなどによる電源電圧Vinの多少の低下に対しては、昇圧回路7への電源供給を停止しないために、ヒステリシス特性を有する。直流電源1の出力電圧Vinが第1の閾値VinLより低い場合には、電圧検知回路2の出力信号V2の電圧はハイレベルとなり、直流電源1の出力電圧Vinが第2の閾値VinHより高い場合には、電圧検知回路2の出力信号V2の電圧はローレベルとなる。そして、直流電源1の出力電圧Vinが、第1の閾値VinLより低い値から、第1の閾値VinL以上でかつ第2の閾値VinH以下の値になった場合には、電圧検知回路2の出力信号V2の電圧はハイレベルを継続し、直流電源1の出力電圧Vinが、第2の閾値VinHより高い値から、第2の閾値VinH以下でかつ第1の閾値VinL以上の値になった場合には、電圧検知回路2の出力信号V2の電圧はローレベルを継続する。なお、ハイレベルは、電源電圧Vinにほぼ等しい電圧値であり、ローレベルは、グランドレベルにほぼ等しい電圧値である。
Therefore, the
より具体的には、以下のとおりとなる。オペアンプOPの出力電圧をVopとし、出力電圧Vopがハイレベルからローレベルへ変化する直前の出力電圧および負側入力電圧をVopmaxおよびVThHとし、出力電圧Vopがローレベルからハイレベルへ変化する直前の出力電圧および負側入力電圧をVopminおよびVThLとし、ツェナーダイオードZDの降服電圧をVzとすると、電源電圧VinがVzより高ければ、VThHおよびVThLは、式(1),(2)で求められる。また、ヒステリシス幅ΔVThは、式(3)で求められる。 More specifically, it is as follows. The output voltage of the operational amplifier OP is Vop, the output voltage immediately before the output voltage Vop changes from the high level to the low level and the negative input voltage are Vopmax and VThH, and the output voltage Vop immediately before the change from the low level to the high level. Assuming that the output voltage and the negative input voltage are Vopmin and VThL, and the breakdown voltage of the Zener diode ZD is Vz, VThH and VThL can be obtained by equations (1) and (2) if the power supply voltage Vin is higher than Vz. Further, the hysteresis width ΔVTh is obtained by Expression (3).
VThH=Vz+(Vopmax−Vz)×R24/(R24+R25) ・・・(1)
VThL=Vz+(Vopmin−Vz)×R24/(R24+R25) ・・・(2)
ΔVTh=VThH−VThL=(Vopmax−Vopmin)×R24/(R24+R25) ・・・(3)
VThH = Vz + (Vopmax−Vz) × R24 / (R24 + R25) (1)
VThL = Vz + (Vopmin−Vz) × R24 / (R24 + R25) (2)
ΔVTh = VThH−VThL = (Vopmax−Vopmin) × R24 / (R24 + R25) (3)
オペアンプOPの負側入力電圧は、電源電圧Vinに比例しているため、電圧検知回路2は、電源電圧Vinに対してヒステリシス特性を有する。出力電圧Vopがハイレベルからローレベルへ変化する直前の電源電圧VinをVinH(つまり、上述の第2の閾値)とし、出力電圧Vopがローレベルからハイレベルへ変化する直前の電源電圧VinをVinL(つまり、上述の第1の閾値)とすると、VThHおよびVThLとVinHおよびVinLとの関係は、式(4),(5)でそれぞれ表現される。
Since the negative input voltage of the operational amplifier OP is proportional to the power supply voltage Vin, the
VinH=(R22+R23)/R23×VThH ・・・(4)
VinL=(R22+R23)/R23×VThL ・・・(5)
VinH = (R22 + R23) / R23 × VThH (4)
VinL = (R22 + R23) / R23 × VThL (5)
また、制御回路3は、入力スイッチ回路4および出力スイッチ回路5を制御する制御信号を出力する回路である。制御回路3は、点灯制御信号がLED群101を点灯させる電圧レベル(この実施の形態ではハイレベル)である場合には、入力スイッチ回路4をオンするとともに出力スイッチ回路5をオフし、点灯制御信号がLED群101を消灯させる電圧レベル(この実施の形態ではローレベル)である場合には、入力スイッチ回路4をオフするとともに出力スイッチ回路5をオンする。さらに、制御回路3は、電圧検知回路2により正常な電源電圧Vinが検出されている場合には、入力スイッチ回路4をオンするとともに出力スイッチ回路5をオフし、電圧検知回路2により正常な電源電圧Vinが検出されていない場合(つまり、電源電圧Vinが閾値VinLより低い場合等)には、入力スイッチ回路4をオフするとともに出力スイッチ回路5をオンする。
The
制御回路3では、カソードが互いに接続されたダイオードD31およびダイオードD32により、論理和回路が形成されている。つまり、電圧検知回路2の出力信号V2および信号成形回路6の出力信号V6のうちの少なくとも一方がハイレベルである場合には、ダイオードD31,D32のカソードの電圧はハイレベルとなり、電圧検知回路2の出力信号V2および信号成形回路6の出力信号V6のいずれもローレベルである場合には、ダイオードD31,D32のカソードの電圧はローレベルとなる。さらに、制御回路3には、抵抗R31,R32,R33およびスイッチング素子としてのNPNトランジスタQ31で構成される第1の反転回路と、抵抗R34,R35,R36およびスイッチング素子としてのNPNトランジスタQ32で構成される第2の反転回路とが縦列に接続されている。なお、トランジスタQ31,Q32、およびトランジスタQ31,Q32に接続される抵抗には、抵抗内蔵型のトランジスタ素子を使用するようにしてもよい。
In the
第1の反転回路では、抵抗R31の一端がダイオードD31,D32のカソードに接続され、抵抗R31の他端がトランジスタQ31のベースに接続され、抵抗R32の一端がトランジスタQ31のベースに接続され、抵抗R32の他端がトランジスタQ31のエミッタに接続され、抵抗R33の一端が直流電源1に接続され、抵抗R33の他端がトランジスタQ31のコレクタに接続され、トランジスタQ31のエミッタがグランドに接続されている。
In the first inverting circuit, one end of the resistor R31 is connected to the cathodes of the diodes D31 and D32, the other end of the resistor R31 is connected to the base of the transistor Q31, and one end of the resistor R32 is connected to the base of the transistor Q31. The other end of R32 is connected to the emitter of transistor Q31, one end of resistor R33 is connected to
第2の反転回路では、抵抗R34の一端がトランジスタQ31のコレクタに接続され、抵抗R34の他端がトランジスタQ32のベースに接続され、抵抗R35の一端がトランジスタQ32のベースに接続され、抵抗R35の他端がトランジスタQ32のエミッタに接続され、抵抗R36の一端が直流電源1に接続され、抵抗R36の他端がトランジスタQ32のコレクタに接続され、トランジスタQ32のエミッタがグランドに接続されている。また、トランジスタQ32のコレクタ電圧が、制御回路3の出力電圧V3とされる。
In the second inverting circuit, one end of the resistor R34 is connected to the collector of the transistor Q31, the other end of the resistor R34 is connected to the base of the transistor Q32, one end of the resistor R35 is connected to the base of the transistor Q32, and The other end is connected to the emitter of the transistor Q32, one end of the resistor R36 is connected to the
したがって、ダイオードD31,D32のカソードの電圧がハイレベルである場合には、制御回路3の出力信号V3の電圧はハイレベルとなり、ダイオードD31,D32のカソードの電圧がローレベルである場合には、制御回路3の出力信号V3の電圧はローレベルとなる。ただし、電源電圧Vinが、トランジスタQ32のエミッタ・ベース間電圧および抵抗R33,R34,R35の抵抗値により決定される所定の閾値より低い場合には、トランジスタQ32がオフとなるため、制御回路3の出力信号V3の電圧は、電圧検知回路2の出力信号V2および信号成形回路6の出力信号V6のレベルに拘わらず、ハイレベルとなる。
Therefore, when the cathode voltage of the diodes D31 and D32 is high level, the voltage of the output signal V3 of the
より具体的には、次のとおりである。昇圧回路7に電源1を接続するためには入力スイッチ回路4のFETQ4をオンさせる必要がある。その場合、制御回路3におけるトランジスタQ32がオンし、FETQ4のゲート電圧がローレベルとなる。トランジスタQ32をオンするためには、トランジスタQ32を飽和状態にさせる電圧Vb(通常、約0.6ボルト)をトランジスタQ32のエミッタ・ベース電圧に印加する必要がある。したがって、抵抗R33,R34,R35の値は、式(6)を満たすように選択される。なお、式(6)におけるVin0は、定常状態での電源電圧Vinの目標値(通常は閾値VinHと同一)である。
More specifically, it is as follows. In order to connect the
R35/(R33+R34+R35)×Vin0>Vb ・・・(6) R35 / (R33 + R34 + R35) × Vin0> Vb (6)
さらに、式(6)に加え、式(7)を満たすように抵抗R33,R34,R35の値を選択することで、電源電圧Vinが所定の閾値Vs(Vs<Vin0)より低い期間において、昇圧回路4に電源1を接続しないようにすることができる。
Further, by selecting the values of the resistors R33, R34, and R35 so as to satisfy the equation (7) in addition to the equation (6), the voltage is increased in a period when the power supply voltage Vin is lower than the predetermined threshold Vs (Vs <Vin0). The
R35/(R33+R34+R35)×Vs<Vb ・・・(7) R35 / (R33 + R34 + R35) × Vs <Vb (7)
また、入力スイッチ回路4は、直流電源1と昇圧回路7との間に設けられ、制御回路3からの制御信号に従って、オン/オフ動作して直流電源1から昇圧回路7への電力供給を実行したり遮断したりする回路である。入力スイッチ回路4は、電源遮断手段の一例である。
The
この実施の形態1では、入力スイッチ回路4は、スイッチング素子としてのPチャネルFETQ4を有し、そのゲートへ制御回路3の出力信号V3が供給される。このため、制御回路3の出力信号V3の電圧がハイレベルの場合には、FETQ4はオフし、制御回路3の出力信号V3の電圧がローレベルの場合には、FETQ4はオンする。
In the first embodiment, the
出力スイッチ回路5は、LED群101に対して並列に接続され、LED群101の消灯期間に、昇圧回路7からの出力電流および出力電圧を強制減衰させる回路である。出力スイッチ回路5は、強制減衰回路の一例である。
The
この実施の形態1では、出力スイッチ回路5は、スイッチング素子としてのNチャネルFETQ5を有し、そのゲートへ制御回路3の出力信号V3が供給される。このため、制御回路3の出力信号V3の電圧がハイレベルの場合には、FETQ5はオンし、制御回路3の出力信号V3の電圧がローレベルの場合には、FETQ5はオフする。FETQ5のドレインは、抵抗R51を介して、昇圧回路7の出力端子とLED群101との接続点に接続されている。FETQ5のソースは、グランドに接続されている。このため、FETQ5がオンすると、昇圧回路7からの出力電流が、抵抗R51を介して強制的にグランドへ流される。
In the first embodiment, the
より具体的には、次のとおりである。FETQ5がオンする時点の昇圧回路7の出力電圧をVoeとすると、FETQ5がオンする時点をt=0とする昇圧回路7の出力電流および出力電圧Io(t),Vo(t)は、昇圧回路7の平滑コンデンサCおよび抵抗R51から式(8),(9)で求められる。
More specifically, it is as follows. Assuming that the output voltage of the
Io(t)=Voe/R51×exp(−t/(R51×C)) ・・・(8)
Vo(t)=Voe×exp(−t/(R51×C)) ・・・(9)
Io (t) = Voe / R51 × exp (−t / (R51 × C)) (8)
Vo (t) = Voe × exp (−t / (R51 × C)) (9)
したがって、抵抗R51の値を十分小さくすることにより、平滑コンデンサCに蓄積されている電荷を急速に放電させることができる。抵抗R51の値は、LED群101の点灯・消灯の切替速度でも昇圧回路7が誤動作しないために要求される時定数を満たすように、昇圧回路7の平滑コンデンサCの静電容量の値を考慮して決定すればよい。
Therefore, the charge accumulated in the smoothing capacitor C can be discharged rapidly by making the value of the resistor R51 sufficiently small. The value of the resistor R51 considers the value of the capacitance of the smoothing capacitor C of the
信号成形回路6は、端子11に印加された点灯制御信号のレベルをハイからローへまたはローからハイへ反転する反転回路である。なお、点灯制御信号の電圧値は、LED群101を点灯させる場合にはハイレベルとされ、LED群101を消灯させる場合にはローレベルとされる。
The signal shaping circuit 6 is an inverting circuit that inverts the level of the lighting control signal applied to the terminal 11 from high to low or from low to high. The voltage value of the lighting control signal is set to a high level when the
昇圧回路7は、電源電圧Vinを昇圧して出力電圧とし点灯制御信号に応じた出力電流IoをLED群101に導通させる回路である。昇圧回路7は、駆動回路の一例である。昇圧回路7の出力端子にはLED群101が接続される。LED群101は、複数(例えば10〜20個程度)のLEDを直列接続、並列接続、もしくは直列接続の組を並列接続したものである。
The
この実施の形態1における昇圧回路7は、非絶縁型のDC/DCコンバータであり、インダクタLと、スイッチング素子としてのNチャネルFETQ7と、整流平滑回路としてのダイオードD7およびコンデンサC、FETQ7のスイッチング制御を行う制御回路71とを有する。制御回路71は、点灯制御信号を供給され、点灯制御信号がハイレベルである場合には、FETQ7のスイッチング制御を実行して昇圧動作を実行し、点灯制御信号がローレベルである場合には、FETQ7のスイッチング制御を停止して昇圧動作を停止する。
The
電流検出回路8は、例えばLED群101に直列に接続された抵抗の両端電圧を検出し、その電圧を制御回路71に入力し、制御回路71は、LED群101に流れる電流の平均値が一定になるように定電流制御を行う。
The current detection circuit 8 detects, for example, a voltage across a resistor connected in series to the
次に、上記点灯回路の動作について説明する。図2は、実施の形態1における、電源電圧Vinおよび点灯制御信号のレベルの状態に応じた各部状態について示す図である。 Next, the operation of the lighting circuit will be described. FIG. 2 is a diagram showing each state according to the state of the power supply voltage Vin and the level of the lighting control signal in the first embodiment.
まず、点灯制御信号に従ってLED群101を点灯/消灯する際の動作について説明する。
First, an operation when the
ここでは、電源電圧Vinが上述の閾値VinL以上である(つまり、正常である)ものとする。したがって、電圧検知回路2の出力信号V2の電圧はローレベルであるものとする。
Here, it is assumed that the power supply voltage Vin is equal to or higher than the threshold value VinL (that is, normal). Therefore, the voltage of the output signal V2 of the
点灯制御信号は、端子11に印加される。LED群101を点灯させる場合には、点灯制御信号の電圧がハイレベルとされ、LED群101を消灯させる場合には、点灯制御信号の電圧がローレベルとされる。
The lighting control signal is applied to the terminal 11. When the
点灯制御信号の電圧がハイレベルである場合、信号成形回路6の出力信号V6の電圧は、ローレベルとなる。電圧検知回路2の出力信号V2の電圧および信号成形回路6の出力信号V6の電圧がいずれもローレベルであるため、制御回路3のダイオードD31,D32のカソードの電圧レベルがローレベルとなり、制御回路3の出力信号V3のレベルは、ローレベルとなる。
When the voltage of the lighting control signal is at a high level, the voltage of the output signal V6 of the signal shaping circuit 6 is at a low level. Since the voltage of the output signal V2 of the
したがって、入力スイッチ回路4のFETQ4および出力スイッチ回路5のFETQ5のゲート電圧はローレベルとなり、入力スイッチ回路4のFETQ4はオンし、出力スイッチ回路5のFETQ5はオフする。
Therefore, the gate voltages of the FET Q4 of the
このとき、入力スイッチ回路4を介して、直流電源1が昇圧回路7に電気的に接続された状態となり、昇圧回路7の入力電圧Vswは、電源電圧Vinにほぼ等しくなる。さらに、昇圧回路7の制御回路71は、点灯制御信号の電圧がハイレベルであるため、FETQ7をスイッチング動作させる。これにより、昇圧回路7は昇圧動作を行い、LED群101の駆動に十分な昇圧回路7の出力電圧Voが発生する。そして、出力スイッチ回路5がオフであるため、昇圧回路7の出力電流は、LED群101に導通する。このため、LED群101に駆動電圧が印加され、駆動電流がLED群101に導通し、LED群101が発光する。
At this time, the
LED群101を点灯から消灯へ変化させる場合、点灯制御信号の電圧がハイレベルからローレベルへ変化する。このため、信号成形回路6の出力信号V6の電圧は、ハイレベルとなり、制御回路3のダイオードD31,D32のカソードの電圧レベルがハイレベルとなり、制御回路3の出力信号のレベルは、ハイレベルとなる。したがって、入力スイッチ回路4のFETQ4および出力スイッチ回路5のFETQ5のゲート電圧はハイレベルとなり、入力スイッチ回路4のFETQ4はオフし、出力スイッチ回路5のFETQ5はオンする。
When the
このとき、入力スイッチ回路4により、直流電源1が昇圧回路7から切断された状態となり、昇圧回路7の入力電圧Vswはグランドレベルとなる。さらに、昇圧回路7の制御回路71は、点灯制御信号の電圧がローレベルであるため、FETQ7のスイッチング動作を停止させる。このため、FETQ7はオフ状態となる。これにより、昇圧回路7は昇圧動作を停止し、電荷が蓄積された平滑コンデンサCが出力端子に接続されている状態となるが、出力スイッチ回路5がオンであるため、平滑コンデンサCの電荷による昇圧回路7の出力電流は、出力スイッチ回路5を導通する。このため、平滑コンデンサCの蓄積電荷が急速に減衰し、昇圧回路7の出力電流Ioが急速に減少するとともに、LED群101の駆動電流がただちに失われ、LED群101はただちに消灯する。
At this time, the
このように、図2に示すように、電源電圧Vinが正常である場合、点灯制御信号がハイレベルであると、LED群101が点灯し、点灯制御信号がローレベルになると、LED群101がただちに消灯する。
As shown in FIG. 2, when the power supply voltage Vin is normal, the
図3は、実施の形態1における、点灯制御信号Vcon、昇圧回路7の入力電圧Vswおよび昇圧回路7の出力電流Ioの一例を示すタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart showing an example of the lighting control signal Vcon, the input voltage Vsw of the
上述のように、電源電圧Vinが正常である場合、点灯制御信号Vconがハイレベルからローレベルになると、LED群101がただちに消灯するため、図3に示すよう点灯制御信号Vconのレベルを頻繁に変更し短時間でLED群101の点灯と消灯を繰り返そうとした場合でも、点灯制御信号Vconのレベルがハイからローへ移行するタイミングTeでただちに昇圧回路7の出力電流Ioを減衰させることができる。このため、点灯制御信号Vconがハイレベルからローレベルに変化した後、短時間で、点灯制御信号Vconがローレベルからハイレベルに変化しても、昇圧回路7は、誤動作せずに、昇圧動作を即座に開始することができる。なお、昇圧回路7にソフトスタート機能がある場合には、制御回路71は、図3に示すように、出力電流Ioを徐々に増加させる。
As described above, when the power supply voltage Vin is normal, when the lighting control signal Vcon changes from the high level to the low level, the
次に、動作開始時、動作停止時および電源電圧Vinが変動した際の動作について説明する。 Next, the operation when the operation starts, when the operation stops, and when the power supply voltage Vin varies will be described.
図4は、実施の形態1における電源電圧Vin、昇圧回路7の入力電圧Vsw、および制御回路3のトランジスタQ31のコレクタ電圧の一例を示すタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart showing an example of the power supply voltage Vin, the input voltage Vsw of the
図4に示すように、直流電源1の電源電圧Vinは、動作開始時の過渡状態ではゼロボルトから正常時の目標値VinHまで上昇し、その後、その電圧でほぼ安定する。そして、動作停止時や異常発生時には、電源電圧Vinは、閾値VinLより低下する。
As shown in FIG. 4, the power supply voltage Vin of the
電源電圧Vinが低い状態では、オペアンプOPが安定に動作しないため、電圧検知回路2の出力信号V2の電圧はローレベルとなり、また、信号成形回路6の出力信号V6の電圧もローレベルとなる。このため、制御回路3のトランジスタQ31はオンせず、トランジスタQ31のコレクタ電圧Vcは、電源電圧Vinの上昇に比例して上昇していく。このとき、電源電圧Vinは、トランジスタQ32がオンするときの電源電圧Vsより低いため、トランジスタQ32はオフ状態となり、入力スイッチ回路4がオフし、昇圧回路7の入力電圧Vswはほぼグランドレベルとなる。
Since the operational amplifier OP does not operate stably when the power supply voltage Vin is low, the voltage of the output signal V2 of the
その後、電源電圧Vinが所定の電圧Vtを超えると、電圧検知回路2が安定して動作し、電源電圧Vinが閾値VinHまで上昇していないため、電圧検知回路2の出力信号V2の電圧がハイレベルとなる。したがって、点灯制御信号のレベルに拘わらず、制御回路3のトランジスタQ31はオンし、トランジスタQ31のコレクタ電圧Vcはほぼグランドレベルとなる。このため、トランジスタQ32はオフ状態となり、入力スイッチ回路4がオフし、昇圧回路7の入力電圧Vswはほぼグランドレベルとなる。
Thereafter, when the power supply voltage Vin exceeds the predetermined voltage Vt, the
さらに、電源電圧Vinが上昇し、閾値VinHに達すると、電源電圧Vinが正常状態となり、電圧検知回路2の出力信号V2の電圧は、ローレベルに変化する。このため、点灯制御信号の電圧に応じて、LED群101の点灯・消灯が制御可能となる。図4に示すように、点灯制御信号の電圧がハイレベルである期間Tonでは、制御回路3のトランジスタQ31はオフし、トランジスタQ31のコレクタ電圧Vcは電源電圧Vinに応じたハイレベルとなる。このため、トランジスタQ32はオン状態となり、入力スイッチ回路4がオンし、昇圧回路7の入力電圧Vswは、ほぼ電源電圧Vinとなる。また、点灯制御信号の電圧がローレベルである場合、制御回路3のトランジスタQ31はオンし、トランジスタQ31のコレクタ電圧Vcはローレベルとなる。このため、トランジスタQ32はオフ状態となり、入力スイッチ回路4がオフし、昇圧回路7の入力電圧Vswは、ほぼグランドレベルとなる。
Further, when the power supply voltage Vin rises and reaches the threshold value VinH, the power supply voltage Vin becomes normal, and the voltage of the output signal V2 of the
その後、電源電圧Vinが変動しても閾値VinLより低くならなければ、電源電圧Vinは正常状態を維持する。そして、電源電圧Vinが閾値VinLより低くなると、電圧検知回路2の出力信号V2の電圧は、ハイレベルに変化する。このため、図4に示すように、昇圧回路7の入力電圧Vswは、点灯制御信号の電圧レベルに拘わらず、ほぼグランドレベルとなる。
Thereafter, if the power supply voltage Vin does not become lower than the threshold value VinL even if the power supply voltage Vin varies, the power supply voltage Vin maintains a normal state. When the power supply voltage Vin becomes lower than the threshold value VinL, the voltage of the output signal V2 of the
このように、電圧検知回路2により、電源電圧Vinが閾値VinLより低い期間では、昇圧回路7に直流電源1が接続されないようにしている。さらに、電源電圧Vinが電圧検知回路2の安定動作に必要な電圧に達していない期間では、制御回路3により、昇圧回路7に直流電源1が接続されないようにしている。このようにすることにより、図2に示すように、正常な電源電圧Vinが得られない場合には、点灯制御信号のレベルに拘わらず、LED群101は消灯され、また、昇圧回路7の制御回路の誤動作を防止するとともに、入力電圧Vswが低いことに起因して昇圧回路7の入力電流が過大となり故障することを防止することができる。
As described above, the
以上のように、上記実施の形態1によれば、昇圧回路7は、電源電圧Vinを昇圧して出力電圧Voとし点灯制御信号に応じた出力電流をLED群101に導通させる。出力スイッチ回路5は、LED群101に対して並列に接続され、点灯制御信号に同期してLED群101の消灯期間における昇圧回路7からの出力電流を強制減衰させる。
As described above, according to the first embodiment, the
これにより、点灯制御信号でLED群101を発光から消灯へ変化させる場合、LED群101の駆動電流がただちに減衰するため、昇圧回路7が誤動作せずに、すぐに再点灯が可能となる。したがって、点灯制御信号によりオン/オフを頻繁に行っても、点灯制御信号による指令どおりにLED群101が点灯/消灯し、誤動作の発生を抑制することができる。
Thereby, when the
また、上記実施の形態1によれば、入力スイッチ回路4は、点灯制御信号に同期してLED群101の消灯期間に、昇圧回路7への電源供給を遮断する。
Further, according to the first embodiment, the
これにより、昇圧回路7が非絶縁型のものであっても、点灯制御信号によりLED群101を消灯させる期間における昇圧回路7の出力電圧を電源電圧Vinより低くすることができ、より確実に誤動作の発生を抑制することができる。
As a result, even if the
また、上記実施の形態1によれば、制御回路3は、電源電圧Vinが所定の値以下である期間、昇圧回路7への電源供給を入力スイッチ回路4に遮断させる。
Further, according to the first embodiment, the
これにより、電源電圧Vinが低いことに起因する、昇圧回路7およびその他の内部回路における誤動作の発生を抑制することができる。
Thereby, it is possible to suppress the occurrence of malfunction in the
実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2に係る点灯回路の構成を示す回路図である。実施の形態2に係る点灯回路は、実施の形態1における制御回路3を制御回路3Aに変更し、出力スイッチ回路5を出力スイッチ回路5Aに変更したものである。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a lighting circuit according to
実施の形態2では、制御回路3Aの抵抗R31の一端が電圧検知回路2のオペアンプOPの出力端子(つまり、電圧検知回路2の出力点)に接続され、抵抗R31の他端がトランジスタQ31のベースに接続される。 In the second embodiment, one end of the resistor R31 of the control circuit 3A is connected to the output terminal of the operational amplifier OP of the voltage detection circuit 2 (that is, the output point of the voltage detection circuit 2), and the other end of the resistor R31 is the base of the transistor Q31. Connected to.
他方、出力スイッチ回路5AのダイオードD51のアノードが信号成形回路6のトランジスタQ6のコレクタ(つまり、信号成形回路6の出力点)に接続され、ダイオードD51のカソードがFETQ5のゲートに接続されている。また、出力スイッチ回路5AのダイオードD52のアノードが制御回路3AのトランジスタQ32のコレクタ(つまり、制御回路3Aの出力点)に接続され、ダイオードD52のカソードがダイオードD51のカソードおよびFETQ5のゲートに接続されている。
On the other hand, the anode of the diode D51 of the
出力スイッチ回路5Aでは、カソードが互いに接続されたダイオードD51およびダイオードD52により、論理和回路が形成されている。つまり、制御回路3Aの出力信号V3および信号成形回路6の出力信号V6のうちの少なくとも一方がハイレベルである場合には、ダイオードD51,D52のカソードの電圧はハイレベルとなり、制御回路3Aの出力信号V3および信号成形回路6の出力信号V6のいずれもローレベルである場合には、ダイオードD51,D52のカソードの電圧はローレベルとなる。
In the
なお、実施の形態2に係る点灯回路におけるその他の構成については、実施の形態1に係る点灯回路と同様であるので、その説明を省略する。
In addition, since it is the same as that of the lighting circuit which concerns on
次に、上記点灯回路の動作について説明する。図6は、実施の形態2における、電源電圧Vinおよび点灯制御信号のレベルの状態に応じた各部状態について示す図である。 Next, the operation of the lighting circuit will be described. FIG. 6 is a diagram showing the states of the respective parts according to the state of the power supply voltage Vin and the level of the lighting control signal in the second embodiment.
実施の形態2では、図6に示すように、信号成形回路6の出力信号V6が出力スイッチ回路5Aに供給されるため、出力スイッチ回路5Aは、点灯制御信号のレベルに応じたオン/オフ動作を行うが、入力スイッチ回路4は、点灯制御信号のレベルに応じた動作を行わない。
In the second embodiment, as shown in FIG. 6, since the output signal V6 of the signal shaping circuit 6 is supplied to the
入力スイッチ回路4は、電源電圧Vinの状態に応じたオン/オフ動作を行う。また、出力スイッチ回路5Aは、制御回路3Aの出力信号V3および信号成形回路6の出力信号V6のうちの少なくとも一方の電圧レベルがハイレベルである場合にはオンし、制御回路3Aの出力信号V3および信号成形回路6の出力信号V6のいずれの電圧レベルもローレベルである場合にはオフする。
The
したがって、図6に示すように、実施の形態1の場合と同様に、電源電圧Vinが正常である場合には、点灯制御信号の電圧レベルに応じてLED群101が点灯または消灯し、電源電圧Vinが閾値VinLより低い場合には、点灯制御信号の電圧レベルに拘わらず、昇圧回路7は昇圧動作を行わず、LED群101は消灯する。
Therefore, as shown in FIG. 6, as in the case of the first embodiment, when the power supply voltage Vin is normal, the
図7は、実施の形態2における、点灯制御信号Vcon、昇圧回路7の入力電圧Vswおよび昇圧回路7の出力電流Ioの一例を示すタイミングチャートである。
FIG. 7 is a timing chart showing an example of the lighting control signal Vcon, the input voltage Vsw of the
実施の形態2では、電源電圧Vinが正常である場合には、点灯制御信号の電圧レベルに拘わらず、入力スイッチ回路4は継続してオン状態となり、昇圧回路7の入力電圧Vswは継続的に電源電圧Vinにほぼ等しくなる。このため、電源電圧Vinが正常である場合において、点灯制御信号の電圧レベルがローレベルであるときには、昇圧回路7は昇圧動作を行わないため、昇圧回路7の出力電圧Voが入力電圧Vswに等しくなり、LED群101の発光に必要な電圧が得られず、LED群101は発光しない。このとき、昇圧回路7の出力電圧Voに応じた出力電流Iinが流れるが、この電流Iinは出力スイッチ回路5Aに導通する。
In the second embodiment, when the power supply voltage Vin is normal, the
このように、実施の形態2に係る点灯回路においても、出力スイッチ回路5Aが、点灯制御信号に同期してLED群101の消灯期間に、昇圧回路7からの出力電流を強制減衰させる。
Thus, also in the lighting circuit according to the second embodiment, the
以上のように、上記実施の形態2によれば、実施の形態1と同様の効果が得られる。 As described above, according to the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係る点灯回路は、実施の形態1または2に係る点灯回路における信号成形回路6を同様の機能を有する他の信号成形回路6Aに変更したものである。
The lighting circuit according to the third embodiment of the present invention is obtained by changing the signal shaping circuit 6 in the lighting circuit according to the first or second embodiment to another
図8は、本発明の実施の形態3に係る点灯回路における信号成形回路6Aを示す回路図である。図8に示す信号成形回路6Aでは、ツェナーダイオードZD6のアノードがグランドに接続され、そのカソードが抵抗R64の一端に接続され、抵抗R64の他端が直流電源1に接続されている。そして、直流電源1の出力電圧Vinで動作するオペアンプOP6が設けられ、オペアンプOP6の出力信号が信号成形回路6Aの出力信号V6とされる。オペアンプOP6の正側電源端子は直流電源1に接続され、オペアンプOP6の負側電源端子はグランドに接続されている。また、オペアンプOP6の負側入力端子には、点灯制御信号が入力され、オペアンプOPの正側入力端子は、抵抗R64とツェナーダイオードZD6との接続点に接続されている。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a
この信号成形回路6Aでは、電源電圧Vinが正常状態であるとき、点灯制御信号の電圧レベルが、ツェナーダイオードZD6の降服電圧より低い場合、つまり、点灯制御信号の電圧レベルがローレベルである場合、信号成形回路6Aの出力信号V6の電圧が、電源電圧Vinにほぼ等しいハイレベルとなり、点灯制御信号の電圧レベルが、ツェナーダイオードZD6の降服電圧より高い場合、つまり、点灯制御信号の電圧レベルがハイレベルである場合、信号成形回路6Aの出力信号V6の電圧が、グランドレベルにほぼ等しいローレベルとなる。
In this
このように、信号成形回路6Aは、信号成形回路6と同様に、点灯制御信号の電圧レベルを反転させる。
In this way, the
なお、実施の形態3に係る点灯回路のその他の構成および動作については、実施の形態1または2の場合と同様であるので、その説明を省略する。 Since the other configuration and operation of the lighting circuit according to the third embodiment are the same as those in the first or second embodiment, the description thereof is omitted.
実施の形態4.
本発明の実施の形態4に係る点灯回路は、実施の形態1,2,3のいずれかに係る点灯回路における入力スイッチ回路4および出力スイッチ回路5,5Aと制御回路3,3Aとの間にドライバ回路を設けたものである。
The lighting circuit according to the fourth embodiment of the present invention is provided between the
図9は、本発明の実施の形態4に係る点灯回路におけるドライバ回路21を示す回路図である。図9に示すドライバ回路21では、NPNトランジスタQ41とダイオードD4が設けられ、トランジスタQ41のベースが制御回路3,3Aの出力点に接続され、トランジスタQ41のエミッタが、FETQ4,Q5のゲートに接続され、トランジスタQ41のコレクタが直流電源1に接続されている。これにより、制御回路3,3Aの出力信号V3がドライバ回路21により電力増幅される。このため、FETQ4,Q5のゲート信号の電力が増加する。
FIG. 9 is a circuit diagram showing the
なお、実施の形態4に係る点灯回路のその他の構成および動作については、実施の形態1,2,3のいずれかの場合と同様であるので、その説明を省略する。 Since the other configuration and operation of the lighting circuit according to the fourth embodiment are the same as those in any of the first, second, and third embodiments, the description thereof is omitted.
なお、上述の各実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。 Each embodiment described above is a preferred example of the present invention, but the present invention is not limited to these, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention. It is.
例えば、上記各実施の形態においては、昇圧回路7として非絶縁型のDC/DCコンバータを使用しているが、その代わりに、絶縁型のDC/DCコンバータを使用してもよい。また、昇圧回路以外にも降圧回路、極性反転回路、SEPIC回路に使用してもよい。
For example, in each of the embodiments described above, a non-insulated DC / DC converter is used as the
また、上記各実施の形態においては、発光素子としてLED群101を使用しているが、LED以外の1または複数の発光素子(例えば有機EL)を使用してもよい。また、LED群101の代わりに、1つのLEDを使用してもよい。
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施の形態においては、昇圧回路7で電源電圧Vinを昇圧し、電源電圧Vinより高い電圧をLED群101に印加しているが、昇圧回路7の代わりに非絶縁型/絶縁型のDC/DCコンバータを使用して、電源電圧Vinより低い電圧を発光素子に印加して発光素子を発光させるようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the power supply voltage Vin is boosted by the
本発明は、例えば、発光ダイオードを点灯させる点灯回路に適用可能である。 The present invention is applicable to, for example, a lighting circuit that lights a light emitting diode.
1 直流電源
3 制御回路(制御回路の一例)
4 入力スイッチ回路(電源遮断手段の一例)
5 出力スイッチ回路(強制減衰回路の一例)
7 昇圧回路(駆動回路の一例)
101 LED群(1または複数の発光素子の一例)
1
4 Input switch circuit (an example of power shut-off means)
5 Output switch circuit (an example of forced attenuation circuit)
7 Booster circuit (example of drive circuit)
101 LED group (an example of one or more light emitting elements)
Claims (3)
前記1または複数の発光素子に対して並列に接続され、前記点灯制御信号に同期して前記1または複数の発光素子の消灯期間における前記駆動回路からの出力電流を強制減衰させる強制減衰回路と、
を備えることを特徴とする点灯回路。 A drive circuit that conducts an output current corresponding to a lighting control signal to one or a plurality of light emitting elements by DC / DC converting the power supply voltage to an output voltage;
A forced attenuation circuit that is connected in parallel to the one or more light emitting elements and forcibly attenuates an output current from the drive circuit in a light-off period of the one or more light emitting elements in synchronization with the lighting control signal;
A lighting circuit comprising:
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