JP2010199201A - Led lighting device - Google Patents

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Akio Ishizuka
明朗 石塚
Tatsuaki Ishikawa
達章 石川
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve control over a no-load voltage generated when the voltage across an LED rises or in the case of wire disconnection by a simple constitution, and to continuously change a current control mode and a voltage control mode. <P>SOLUTION: An LED lighting device detects a voltage outputted from a voltage converting circuit 13 for increasing the voltage of a DC power source 11 and also generates a drive voltage by a voltage detecting circuit 14. The LED 15 is displayed according to the drive voltage of the voltage detecting circuit 14. A drive current flowing through the LED 15 is detected by a current detecting circuit 16. An output voltage value is acquired by an operational amplifier OP on the basis of the value obtained by adding the detected voltage Vo detected by the voltage detecting circuit 14 and the detected current Io detected by the current detecting circuit 16, and a value for a reference voltage Vref, and the output voltage of the operational amplifier OP and the output of a triangular wave generator TG are compared by a comparator CP to determine the duty of a drive pulse (a), thereby controlling the output voltage of the voltage converting circuit 13. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、LED(発光ダイオード)を点灯させるためのLED点灯装置に関する。   The present invention relates to an LED lighting device for lighting an LED (light emitting diode).

従来のLED点灯装置は、LEDの両端電圧が上昇した場合に、LEDの駆動電流を、両端電圧と駆動電流との積が一定となるような制御を行うことで、LEDに対するストレスを低減するようにしている。(例えば、特許文献1)   The conventional LED lighting device reduces the stress on the LED by controlling the drive current of the LED so that the product of the both-end voltage and the drive current is constant when the voltage across the LED rises. I have to. (For example, Patent Document 1)

特開2006−210836公報(第8,9頁、図6)JP 2006-210836 A (pages 8 and 9 and FIG. 6)

上記した特許文献1の技術は、駆動電流のフィードバックループと両端電圧のフィードバックループに、それぞれ個別のオペアンプを用いることなどから複雑な構成である。また、電流制限領域から電圧制限領域へは、モードを切り換える動作となる。   The technique disclosed in Patent Document 1 has a complicated configuration because separate operational amplifiers are used for the feedback loop for the driving current and the feedback loop for the both-ends voltage. In addition, the mode is switched from the current limiting region to the voltage limiting region.

このため、LEDの両端電圧が、温度ドリフトなどを含め、この切り換え電圧付近になった場合に、回路動作が頻繁に切り換えられることとなり、チラツキなどを生じやすくなる、という問題がある。   For this reason, when the voltage between both ends of the LED is in the vicinity of the switching voltage including temperature drift, there is a problem that the circuit operation is frequently switched and flickering is likely to occur.

この発明の目的は、LEDの両端電圧上昇や断線した場合に発生する無負荷電圧の制御を簡易な回路構成で実現するとともに、電流制御モードと電圧制御モードを連続的に変更可能とした、LED点灯装置を提供することにある。   The object of the present invention is to realize control of no-load voltage generated when the voltage across the LED rises or breaks with a simple circuit configuration, and to change the current control mode and the voltage control mode continuously. It is to provide a lighting device.

上記した課題を解決するために、この発明のLED点灯装置は、直流電源と、前記直流電源の電圧を昇圧あるいは降圧させる電圧変換回路と、前記電圧変換回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路の出力電圧により駆動されるLEDと、前記LEDを流れる駆動電流を検出する電流検出回路と、前記電圧検出回路で検出された検出電圧および前記電流検出回路で検出された検出電流を加算した値と基準電圧に対する値に基づいて出力電圧値を求め、該出力電圧値で前記電圧変換回路の出力電圧を制御する制御回路と、を具備したことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an LED lighting device according to the present invention includes a DC power supply, a voltage conversion circuit that boosts or reduces the voltage of the DC power supply, and a voltage detection circuit that detects an output voltage of the voltage conversion circuit. An LED driven by the output voltage of the voltage detection circuit, a current detection circuit for detecting a drive current flowing through the LED, a detection voltage detected by the voltage detection circuit, and a detection current detected by the current detection circuit And a control circuit that obtains an output voltage value based on a value obtained by adding and a value with respect to a reference voltage and controls the output voltage of the voltage conversion circuit with the output voltage value.

この発明によれば、電圧検出回路に定電圧素子を用いたことにより、PWM制御回路を簡略化できるとともに、電流制御モードと電圧制御モードとを連続的に変更でき、チラツキ防止を図ることが可能となる。   According to the present invention, the use of the constant voltage element in the voltage detection circuit can simplify the PWM control circuit, and can continuously change the current control mode and the voltage control mode, thereby preventing flickering. It becomes.

この発明のLED点灯装置に関する第1の実施形態について説明するための回路構成図である。It is a circuit block diagram for demonstrating 1st Embodiment regarding the LED lighting device of this invention. 図1の各回路ブロックの具体例について説明するための回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram for explaining a specific example of each circuit block in FIG. 1. 図1の電圧変換回路の動作について説明するためのタイミングチャートである。2 is a timing chart for explaining the operation of the voltage conversion circuit of FIG. 1. 図1の電圧検出回路の駆動電圧と駆動電流の関係について説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a relationship between a driving voltage and a driving current of the voltage detection circuit of FIG. 1. 図1の電圧および電流検出回路からPWM制御回路に供給される信号について説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining signals supplied from the voltage and current detection circuit of FIG. 1 to a PWM control circuit. 図1のPWM制御回路の動作について説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an operation of the PWM control circuit of FIG. 1. この発明のLED点灯装置に関する第2の実施形態について説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating 2nd Embodiment regarding the LED lighting device of this invention. この発明のLED点灯装置に関する第3の実施形態について説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating 3rd Embodiment regarding the LED lighting device of this invention. 図8の動作について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the operation | movement of FIG.

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、この発明のLED点灯装置に関する一実施形態について説明するための概念的な回路ブロック図である。   FIG. 1 is a conceptual circuit block diagram for explaining an embodiment relating to an LED lighting device of the present invention.

図1において、11は直流電源であり、この電源11は電源スイッチ12を介して電圧変換回路13に供給する。電圧変換回路13では、電源11の直流電圧を交流電圧に変換し昇圧させるとともに、交流から直流電圧に変換し、出力電圧として出力するものである。電圧検出回路14は、電圧変換回路13の出力電圧Vdに基づいた駆動電圧を生成し、複数のLEDが接続されたLED15に供給するとともに、駆動電圧を検出し検出電圧Voとして取り出す。16はLED15を流れる駆動電流を検出するための電流検出回路で、この電流検出回路16で検出された検出電流Ioを出力する。   In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a DC power supply, and this power supply 11 is supplied to a voltage conversion circuit 13 via a power switch 12. The voltage conversion circuit 13 converts the DC voltage of the power source 11 into an AC voltage and boosts it, converts the AC voltage into a DC voltage, and outputs it as an output voltage. The voltage detection circuit 14 generates a drive voltage based on the output voltage Vd of the voltage conversion circuit 13, supplies the drive voltage to the LED 15 to which a plurality of LEDs are connected, detects the drive voltage, and extracts it as the detection voltage Vo. Reference numeral 16 denotes a current detection circuit for detecting a drive current flowing through the LED 15, and outputs a detection current Io detected by the current detection circuit 16.

電圧検出回路14の検出電圧Voと電流検出回路16の検出電流Ioは、PWM制御回路17の誤差増幅器171に供給し、ここで、検出電圧Voおよび検出電流Ioの加算値と基準電圧Vrefとの差を増幅(α)し、誤差増幅器171から誤差出力である(Vo+Io−Vref)×αを、次段のPWM変換器172に出力する。PWM変換器172では、誤差増幅器171の出力レベルに基づき出力パルス幅を変調させて電圧変換回路13に駆動パルスとして供給する。電圧変換回路13では、駆動パルス幅に基づいた出力電圧の制御を行う。   The detection voltage Vo of the voltage detection circuit 14 and the detection current Io of the current detection circuit 16 are supplied to the error amplifier 171 of the PWM control circuit 17, where the added value of the detection voltage Vo and the detection current Io and the reference voltage Vref The difference is amplified (α), and an error output (Vo + Io−Vref) × α is output from the error amplifier 171 to the PWM converter 172 in the next stage. The PWM converter 172 modulates the output pulse width based on the output level of the error amplifier 171 and supplies it to the voltage conversion circuit 13 as a drive pulse. The voltage conversion circuit 13 controls the output voltage based on the drive pulse width.

図2を参照し、図1の各回路ブロックの構成を、より具体的に示した回路例について説明する。   With reference to FIG. 2, a circuit example more specifically showing the configuration of each circuit block in FIG. 1 will be described.

直流電源11の負極は基準電位点に接続し、正極は電源スイッチ12を介して電圧変換回路13を構成するチョークコイルLの一端に接続する。電圧変換回路13は、チョークコイルLの他端をダイオードDのアノードに接続するとともに、ソースが基準電位点に接続されたMOS型FETを用いたスイッチング素子Qのドレインに接続する。スイッチング素子Qのゲートは抵抗R1を介してスイッチング素子Qのソースに接続する。ダイオードDのカソードはコンデンサCを介して基準電位点に接続する。   The negative electrode of the DC power supply 11 is connected to the reference potential point, and the positive electrode is connected to one end of the choke coil L constituting the voltage conversion circuit 13 via the power switch 12. The voltage conversion circuit 13 connects the other end of the choke coil L to the anode of the diode D, and connects to the drain of the switching element Q using a MOS FET whose source is connected to the reference potential point. The gate of the switching element Q is connected to the source of the switching element Q via a resistor R1. The cathode of the diode D is connected to the reference potential point via the capacitor C.

電圧変換回路13の出力端であるダイオードDとコンデンサCの接続点は、抵抗R1、ツェナーダイオードZDの並列回路と抵抗R2を直列接続した電圧検出回路14の、抵抗R1、ツェナーダイオードZDの接続点に一端を接続する。一端が抵抗R1、ツェナーダイオードZDの接続点に一端が接続された抵抗R2の他端は、基準電位点に接続する。抵抗R1、ツェナーダイオードZDの並列回路と抵抗R2の接続点からは、電圧変換回路13の出力として検出電圧Voを出力する。   The connection point between the diode D and the capacitor C which is the output terminal of the voltage conversion circuit 13 is the connection point between the resistor R1 and the Zener diode ZD of the voltage detection circuit 14 in which the parallel circuit of the resistor R1 and the Zener diode ZD and the resistor R2 are connected in series. Connect one end to The other end of the resistor R2 having one end connected to the connection point of the resistor R1 and the Zener diode ZD is connected to the reference potential point. A detection voltage Vo is output as an output of the voltage conversion circuit 13 from a connection point between the resistor R1 and the parallel circuit of the Zener diode ZD and the resistor R2.

ツェナーダイオードZDに並列接続された抵抗R1それに抵抗R2の抵抗値は、R1>R2の関係で、例えば、抵抗R1が1MΩのとき抵抗R2は1KΩとする。   The resistance values of the resistor R1 and the resistor R2 connected in parallel to the Zener diode ZD are R1> R2, and for example, when the resistor R1 is 1 MΩ, the resistor R2 is 1 KΩ.

一端が抵抗R2に接続された抵抗R1、ツェナーダイオードZDの並列回路の他端は、複数のLEDが直列接続して構成されたLED15の一端のLEDのアノードに接続し、他端のLEDのカソードは、電流検出回路16を構成する抵抗R3を介して基準電位点に接続する。LED15と電流検出回路16の接続点からは、電流検出回路16の出力として検出電流Ioを出力する。   The other end of the parallel circuit of the resistor R1 having one end connected to the resistor R2 and the Zener diode ZD is connected to the anode of the LED at one end of the LED 15 formed by connecting a plurality of LEDs in series, and the cathode of the LED at the other end Are connected to a reference potential point via a resistor R3 constituting the current detection circuit 16. A detection current Io is output as an output of the current detection circuit 16 from the connection point between the LED 15 and the current detection circuit 16.

電圧変換回路13から出力される検出電圧Voと電流検出回路16から出力される検出電流Ioは、PWM制御回路17の誤差増幅器171を構成するオペアンプOPの負入力−に基準電圧Vrefが供給された正入力+にそれぞれ供給する。オペアンプOPの出力は、PWM制御回路17のPWM変換器172を構成する比較器CPの比較入力−に供給する。比較器CPの比較入力+には三角波を発生させる三角波発生部TGの出力を供給する。比較器CPからPWM制御回路17の出力として電圧変換回路13のスイッチング素子Qのゲートに供給する。   The detection voltage Vo output from the voltage conversion circuit 13 and the detection current Io output from the current detection circuit 16 are supplied with the reference voltage Vref to the negative input − of the operational amplifier OP constituting the error amplifier 171 of the PWM control circuit 17. Supply to positive input + respectively. The output of the operational amplifier OP is supplied to the comparison input − of the comparator CP constituting the PWM converter 172 of the PWM control circuit 17. The comparison input + of the comparator CP is supplied with the output of the triangular wave generator TG that generates a triangular wave. The comparator CP supplies the output of the PWM control circuit 17 to the gate of the switching element Q of the voltage conversion circuit 13.

ここで、電圧変換回路13の動作について、図3のタイミングチャートを参照しながら説明する。   Here, the operation of the voltage conversion circuit 13 will be described with reference to the timing chart of FIG.

電源スイッチ12をオンし、PWM制御回路17から図3(a)に示す駆動パルスaが電圧変換回路13のスイッチング素子Q1のゲートに供給されると、スイッチング素子Q1では、オンオフ動作が行われる。スイッチング素子Q1がオンしたときにチョークコイルLにエネルギーを蓄積し、オフした瞬間に、蓄積されたエネルギー移行が負荷側に行われ、図3(b)に示すような昇圧された電圧出力bが得られる。移行したエネルギーは、ダイオードDとコンデンサCにより整流され、電圧変換回路13の出力として図3(d)に示す直流の出力電圧Vdが得られる。出力電圧Vdは、図3(b)の電圧出力bのデューティにより異なってくる。つまり、電圧出力bのパルス幅が狭いと出力電圧Vdは大きく、パルス幅が広いと出力電圧Vdは小さい値となる。なお、図3(c)は図3(b)の電流波形を示す。   When the power switch 12 is turned on and the drive pulse a shown in FIG. 3A is supplied from the PWM control circuit 17 to the gate of the switching element Q1 of the voltage conversion circuit 13, the switching element Q1 is turned on / off. When the switching element Q1 is turned on, energy is stored in the choke coil L. At the moment when the switching element Q1 is turned off, the stored energy is transferred to the load side, and the boosted voltage output b as shown in FIG. can get. The transferred energy is rectified by the diode D and the capacitor C, and a DC output voltage Vd shown in FIG. The output voltage Vd varies depending on the duty of the voltage output b in FIG. That is, the output voltage Vd is large when the pulse width of the voltage output b is narrow, and the output voltage Vd is small when the pulse width is wide. FIG. 3C shows the current waveform of FIG.

電圧変換回路13において電圧を変換させる値は、負荷であるLED15で直列接続されるLEDの個数により変わるものである。このため、上記説明では、直流電圧11の値を昇圧させる場合としたが、降圧させる場合もある。   The value for converting the voltage in the voltage conversion circuit 13 varies depending on the number of LEDs connected in series with the LED 15 as a load. For this reason, in the above description, the value of the DC voltage 11 is increased, but it may be decreased.

電圧変換回路13の出力電圧Vdは、電圧検出回路14の抵抗R1、ツェナーダイオードZDの並列回路と直列接続した抵抗R2の両端に印加され、抵抗R1、ツェナーダイオードZDの並列回路と直列接続した抵抗R2との接続点から検出電圧Voとして取り出し、検出電流Ioと同じ誤差増幅器171の正入力+に供給している。   The output voltage Vd of the voltage conversion circuit 13 is applied across the resistor R2 connected in series with the parallel circuit of the resistor R1 and the Zener diode ZD of the voltage detection circuit 14, and is connected in series with the parallel circuit of the resistor R1 and the Zener diode ZD. The detection voltage Vo is taken out from the connection point with R2 and supplied to the positive input + of the error amplifier 171 which is the same as the detection current Io.

電圧変換回路13の出力電圧Vdは、電圧検出回路14を介してLED15に供給し、LED15には駆動電流が流れて、LEDを点灯させる。LED15を流れる駆動電流を電流検出回路16の抵抗R3に流すことで、検出電流Ioとして取り出し、PWM制御回路17の誤差増幅器171の正入力+に供給している。   The output voltage Vd of the voltage conversion circuit 13 is supplied to the LED 15 via the voltage detection circuit 14, and a drive current flows through the LED 15 to light the LED. The drive current flowing through the LED 15 is passed through the resistor R3 of the current detection circuit 16 so as to be taken out as the detection current Io and supplied to the positive input + of the error amplifier 171 of the PWM control circuit 17.

出力電圧Vdが印加される電圧検出回路14は、抵抗R1、ツェナーダイオードZDの並列回路と直列接続した抵抗R2との接続点から検出電圧Voとして取り出し、検出電流Ioと同じ誤差増幅器171の正入力+に供給している。   The voltage detection circuit 14 to which the output voltage Vd is applied is extracted as a detection voltage Vo from the connection point between the resistor R2 and the resistor R2 connected in series with the parallel circuit of the resistor R1 and the Zener diode ZD, and the positive input of the error amplifier 171 that is the same as the detection current Io. Supplying to +.

図4は、電圧検出回路14の駆動電圧と駆動電流の関係について説明するための説明図である。   FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the drive voltage and the drive current of the voltage detection circuit 14.

すなわち、出力電圧Vdに基づき電圧検出回路14のツェナーダイオードZDに印加される電圧が、ツェナー電圧Vzを超えるか超えないかで、ツェナーダイオードZDは、電流駆動あるいは電圧駆動となる。このとき、ツェナーダイオードZDに並列接続された抵抗R1と抵抗R2の抵抗値は、R1>R2の関係に設定されていることから、ツェナーダイオードZDの動作前であっても僅かながら負帰還がかかることになる。   That is, the Zener diode ZD is driven by current or voltage depending on whether the voltage applied to the Zener diode ZD of the voltage detection circuit 14 based on the output voltage Vd exceeds or does not exceed the Zener voltage Vz. At this time, since the resistance values of the resistors R1 and R2 connected in parallel to the Zener diode ZD are set in a relationship of R1> R2, a slight negative feedback is applied even before the operation of the Zener diode ZD. It will be.

従って、電圧検出回路14の出力における電流と電圧の切り換えが急峻な従来の図4の破線の特性に比して、ツェナーダイオードZDのある電圧検出回路14の出力は、ややなだらかな図4の実線の特性となる。この特性で示すように、電流から電圧への切り換え直後の部分でも特性にRが付く格好となり、この部分でも電流から電圧制御モードへの切り換えがスムースなものとなることになる。   Therefore, the output of the voltage detection circuit 14 having the Zener diode ZD is a slightly smoother solid line in FIG. 4 than the conventional broken line characteristic in FIG. 4 in which the switching between current and voltage at the output of the voltage detection circuit 14 is steep. It becomes the characteristic. As shown by this characteristic, even in the part immediately after switching from the current to the voltage, the characteristic R is attached, and even in this part, the switching from the current to the voltage control mode becomes smooth.

つまり、出力電圧Vdが上昇し、ツェナーダイオードZDにかかる電圧がツェナー電圧Vz以下での検出電圧Voは、図5に示すような値を示す。また、検出電流Ioは、出力電圧Vdに基づき電圧検出回路14のツェナーダイオードZDに印加される電圧がツェナー電圧Vz以下では図5に示すような値を示す。ツェナーダイオードZDに印加される電圧がツェナー電圧Vz以上となった場合の検出電圧Voと検出電流Ioの加算値は、図5に示すように検出電圧Voが急激に上昇する。   That is, the output voltage Vd rises, and the detection voltage Vo when the voltage applied to the Zener diode ZD is equal to or lower than the Zener voltage Vz has a value as shown in FIG. Further, the detection current Io has a value as shown in FIG. 5 when the voltage applied to the Zener diode ZD of the voltage detection circuit 14 is equal to or less than the Zener voltage Vz based on the output voltage Vd. The added value of the detection voltage Vo and the detection current Io when the voltage applied to the Zener diode ZD becomes equal to or higher than the Zener voltage Vz causes the detection voltage Vo to rapidly increase as shown in FIG.

そこで、ツェナーダイオードZDに印加される電圧がツェナー電圧Vzを超える場合を、電圧検出回路14の両端電圧上昇や断線した場合に発生する無負荷電圧と判断することができる。   Therefore, a case where the voltage applied to the Zener diode ZD exceeds the Zener voltage Vz can be determined as a no-load voltage generated when the voltage across the voltage detection circuit 14 increases or is disconnected.

検出電圧Voと検出電流Ioの加算値は、誤差増幅器171の負入力−に供給された基準電圧Vrefとの差を、図6(a)の61に示すオペアンプOPの出力としてコンパレータCPの比較入力−に供給する。コンパレータCPの比較入力+には、図6(a)の62に示す三角波発生器TGの三角波を供給する。   The added value of the detection voltage Vo and the detection current Io is the difference between the reference voltage Vref supplied to the negative input − of the error amplifier 171 and the comparison input of the comparator CP as the output of the operational amplifier OP shown at 61 in FIG. -To supply. The triangular wave of the triangular wave generator TG indicated by 62 in FIG. 6A is supplied to the comparison input + of the comparator CP.

コンパレータCPでは、図6(a)の61と62の比較を行い、出力から図6(b)に示す比較出力を出力する。コンパレータCPの出力からPWM制御回路17の出力として、図3(a)に相当する駆動パルスaを電圧変換回路13のスイッチング素子Qのゲートに供給し、電圧変換回路13では駆動パルスaのデューティに基づいた出力電圧Vdを出力する。   The comparator CP compares 61 and 62 in FIG. 6A and outputs the comparison output shown in FIG. 6B from the output. As the output of the comparator CP from the output of the comparator CP, the drive pulse a corresponding to FIG. 3A is supplied to the gate of the switching element Q of the voltage conversion circuit 13, and the voltage conversion circuit 13 sets the duty of the drive pulse a. Based on the output voltage Vd.

ここで、出力電圧Vdの値に基づきツェナーダイオードZDに印加される電圧がツェナー電圧Vz以下である場合は、検出電圧Voおよび検出電流Ioの加算値が基準電圧Vref以下となる。従って、オペアンプOPの正入力+のレベルは、基準電位Vref以下となる。このため、図6(a)で示すオペアンプOPの出力61のレベルは、図中矢印Ia方向に低下することになる。この結果、図6(b)の矢印IIの方向に駆動パルスaのデューティが広がり、この駆動パルスaに基づき電圧変換回路13の出力電圧Vdは上昇する。   Here, when the voltage applied to the Zener diode ZD based on the value of the output voltage Vd is equal to or lower than the Zener voltage Vz, the added value of the detected voltage Vo and the detected current Io is equal to or lower than the reference voltage Vref. Accordingly, the level of the positive input + of the operational amplifier OP is equal to or lower than the reference potential Vref. For this reason, the level of the output 61 of the operational amplifier OP shown in FIG. 6A decreases in the direction of the arrow Ia in the figure. As a result, the duty of the drive pulse a spreads in the direction of arrow II in FIG. 6B, and the output voltage Vd of the voltage conversion circuit 13 rises based on this drive pulse a.

次に、出力電圧Vdの値に基づきツェナーダイオードZDに印加される電圧がツェナー電圧Vzを越えた場合は、検出電圧Voおよび検出電流Ioの加算値が基準電圧Vref以上となる。従って、オペアンプOPの正入力+のレベルが基準電位Vref以上となる。このため、図6(a)で示すオペアンプOPの出力61のレベルは、図中矢印Ib方向に上昇することになる。この結果、図6(b)の矢印IIと反対方向に駆動パルスaのデューティが狭くなり、この駆動パルスaに基づき電圧変換回路13の出力電圧Vdは下降する。   Next, when the voltage applied to the Zener diode ZD exceeds the Zener voltage Vz based on the value of the output voltage Vd, the added value of the detection voltage Vo and the detection current Io becomes equal to or higher than the reference voltage Vref. Accordingly, the level of the positive input + of the operational amplifier OP becomes equal to or higher than the reference potential Vref. Therefore, the level of the output 61 of the operational amplifier OP shown in FIG. 6A increases in the direction of arrow Ib in the figure. As a result, the duty of the drive pulse a becomes narrower in the direction opposite to the arrow II in FIG. 6B, and the output voltage Vd of the voltage conversion circuit 13 decreases based on this drive pulse a.

このように、電圧検出回路14のツェナーダイオードZDに印加される電圧が、ツェナー電圧Vzを超えない場合は電流制御モードと超えた場合は電圧制御モードとなる動作を連続的に行うことが可能となり、LEDのチラツキを防止させることが可能となる。さらに、電圧検出回路14の出力は、一定以上の電圧が出力されたときに、PWM制御回路17へのフィードバック量を増加させることで、回路動作が頻繁に切り換えられることも抑えることができる。   As described above, when the voltage applied to the Zener diode ZD of the voltage detection circuit 14 does not exceed the Zener voltage Vz, the current control mode can be continuously performed. It is possible to prevent flickering of the LED. Further, the output of the voltage detection circuit 14 can suppress frequent switching of the circuit operation by increasing the feedback amount to the PWM control circuit 17 when a voltage exceeding a certain level is output.

この実施形態では、電圧検出回路にツェナーダイオードを用いたことにより、PWM制御回路の構成を簡略化できるとともに、電流制御モードと電圧制御モードとを連続的に変更することができ、チラツキなどを抑制することができる。   In this embodiment, the Zener diode is used in the voltage detection circuit, so that the configuration of the PWM control circuit can be simplified, and the current control mode and the voltage control mode can be continuously changed to suppress flicker and the like. can do.

ところで、誤差増幅器171のオペアンプOPの正入力+に基準電圧Vrefを、負入力−に検出電圧Vo,検出電流Ioの加算値を供給し、このオペアンプOPの出力を、比較入力−に三角波を供給させた比較器CPの比較入力+に供給する構成にしても、上記の同様な作用効果を奏する。   By the way, the reference voltage Vref is supplied to the positive input + of the operational amplifier OP of the error amplifier 171, the added value of the detection voltage Vo and the detection current Io is supplied to the negative input −, and the output of the operational amplifier OP is supplied to the comparison input −. Even if the configuration is such that the comparison input + of the comparator CP is supplied, the same effect as described above can be obtained.

図7は、この発明の第2の実施形態について説明するための回路図である。図7は、電圧検出回路141だけを示しているが、他の部分は図1の電圧検出回路14を除いては同じような構成であり、ここでの図示は省略する。   FIG. 7 is a circuit diagram for explaining a second embodiment of the present invention. FIG. 7 shows only the voltage detection circuit 141, but the other parts are the same except for the voltage detection circuit 14 of FIG. 1, and illustration thereof is omitted here.

すなわち、電圧検出回路141は抵抗R1を抵抗R1a,R2aに分割し、抵抗R1aとR2aの接続点は、シャント・レギュレータSRのリファレンス端子REFに接続し、シャント・レギュレータSRのカソードKとアノードAはツェナーダイオードZDと同じように接続している。電圧検出回路141は、図4と同様の特性となる。   That is, the voltage detection circuit 141 divides the resistor R1 into resistors R1a and R2a, the connection point between the resistors R1a and R2a is connected to the reference terminal REF of the shunt regulator SR, and the cathode K and the anode A of the shunt regulator SR are It is connected in the same way as the Zener diode ZD. The voltage detection circuit 141 has the same characteristics as in FIG.

なお、抵抗R1a,R1bは、例えばR1a=R1bとし、R1a+R1bは、抵抗R1と同様に抵抗R2に対してR1>R2の関係に設定する。   The resistors R1a and R1b are set to R1a = R1b, for example, and R1a + R1b is set to have a relationship of R1> R2 with respect to the resistor R2 similarly to the resistor R1.

すなわち、負荷であるLED15の影響で駆動電圧Voutが低下した場合、抵抗R1a,R1bに印加される電圧が低下する。これにより駆動電圧Voutを抵抗R1a,R1bで分割したシャント・レギュレータSRのリファレンス端子REFにかかる電圧が低下する。シャント・レギュレータSRのカソードKを流れる電流を抑えることで、駆動電圧Voutを上昇させ、駆動電圧Voutを安定化する。   That is, when the drive voltage Vout decreases due to the influence of the LED 15 as a load, the voltage applied to the resistors R1a and R1b decreases. As a result, the voltage applied to the reference terminal REF of the shunt regulator SR obtained by dividing the drive voltage Vout by the resistors R1a and R1b decreases. By suppressing the current flowing through the cathode K of the shunt regulator SR, the drive voltage Vout is increased and the drive voltage Vout is stabilized.

負荷変動で駆動電圧Voutが上昇した場合は、リファレンス端子REfにかかる電圧が上昇し、シャント・レギュレータSRのカソードKを流れる電流を増やし、駆動電圧Voutを低下させ、駆動電圧Voutを安定化する。   When the drive voltage Vout rises due to load fluctuation, the voltage applied to the reference terminal REf rises, the current flowing through the cathode K of the shunt regulator SR is increased, the drive voltage Vout is lowered, and the drive voltage Vout is stabilized.

この場合も、電圧検出回路141の検出電圧Voと電流検出回路16の検出電流Ioを加算し、PWM制御回路17のオペアンプ171の正入力+に供給させている。従って、PWM制御回路17では、加算値が基準電圧Vrefに対して高いとき、駆動パルスaのデューティを狭くして電圧変換回路13の駆動電圧Vdを下げる。加算値が基準電圧Vrefに対して低いときは、駆動パルスaのデューティを広げて電圧変換回路13の駆動電圧Vdを上げるような制御を行う。   Also in this case, the detection voltage Vo of the voltage detection circuit 141 and the detection current Io of the current detection circuit 16 are added and supplied to the positive input + of the operational amplifier 171 of the PWM control circuit 17. Therefore, in the PWM control circuit 17, when the added value is higher than the reference voltage Vref, the duty of the drive pulse a is narrowed to lower the drive voltage Vd of the voltage conversion circuit 13. When the added value is lower than the reference voltage Vref, control is performed to increase the drive voltage Vd of the voltage conversion circuit 13 by increasing the duty of the drive pulse a.

この実施形態でも、オペアンプ171は電圧制御と電流制御モードのループを共用しPWM制御回路の構成を簡略化できるとともに、電圧検出回路141が図4と同様の電流と電圧の切り替えを行うことが可能なことから電流制御モードと電圧制御モードとを連続的に変更することができ、チラツキなどを抑制することができる。   Also in this embodiment, the operational amplifier 171 can share the voltage control and current control mode loops to simplify the configuration of the PWM control circuit, and the voltage detection circuit 141 can perform the same current and voltage switching as in FIG. Therefore, the current control mode and the voltage control mode can be continuously changed, and flickering can be suppressed.

図8、図9は、この発明の第3の実施形態について説明するための、図8は回路図、図9は図8の電圧検出回路の駆動電圧と駆動電流の関係について説明するための説明図である。なお、図8は、電圧検出回路だけの構成を示しているが、他の部分は図1と同様の構成であり、ここでの図示は省略する。   8 and 9 are diagrams for explaining the third embodiment of the present invention, FIG. 8 is a circuit diagram, and FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between the drive voltage and drive current of the voltage detection circuit of FIG. FIG. FIG. 8 shows the configuration of only the voltage detection circuit, but the other parts are the same as those in FIG. 1 and are not shown here.

すなわち、電圧検出回路142は、異なるツェナー電圧を有するツェナーダイオードZD1,ZD2を直列接続し、その接続点に電圧変換回路13の出力に一端が接続された抵抗R1の他端を接続したものである。   That is, the voltage detection circuit 142 is a circuit in which Zener diodes ZD1 and ZD2 having different Zener voltages are connected in series, and the other end of the resistor R1 having one end connected to the output of the voltage conversion circuit 13 is connected to the connection point. .

駆動電圧Voutが上昇し、ツェナーダイオードZD2のツェナー電圧VD2を超え、ツェナーダイオードZD2が動作する前であっても、抵抗R1>R2の関係から僅かながら負帰還がかかるようにしている。駆動電圧Voutがさらに上昇し、ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧VD1を超え、駆動電圧VoutがVD1+VD2を超えるとツェナーダイオードZD2が動作する前であっても、抵抗R1>R2の関係から僅かながら負帰還がかかるようにしている。   Even before the drive voltage Vout rises and exceeds the Zener voltage VD2 of the Zener diode ZD2 and the Zener diode ZD2 operates, a slight negative feedback is applied from the relationship of resistance R1> R2. If the drive voltage Vout further rises and exceeds the Zener voltage VD1 of the Zener diode ZD1, and if the drive voltage Vout exceeds VD1 + VD2, even before the Zener diode ZD2 operates, negative feedback is slightly caused by the relationship of the resistance R1> R2. This is done.

これにより、駆動電圧Voutは図9に示すように、駆動電圧Voutがツェナー電圧VD1を超えた場合とVD1+VD2を超えた場合の2段階にわたって電流制御から電流から電圧制御モードに切り替え、LED15に対して過大な駆動電圧と駆動電流を供給することを防止することができる。   As a result, as shown in FIG. 9, the drive voltage Vout is switched from the current control to the voltage control mode over two stages when the drive voltage Vout exceeds the Zener voltage VD1 and when the drive voltage Vout exceeds VD1 + VD2. It is possible to prevent an excessive drive voltage and drive current from being supplied.

また、抵抗R1>R2の関係にしてあることから、電流制御がら電圧制御モードに切り替えられるポイントP1,P2で、切り替え特性が滑らかとなっており、電流制御がら電圧制御モードへの切り替え時のチラツキを抑えることもできる。   Further, since the resistance R1> R2, the switching characteristic is smooth at the points P1 and P2 at which the current control is switched to the voltage control mode, and the flickering at the time of switching to the voltage control mode at the current control. Can also be suppressed.

この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、非線形素子であるのツェナーダイオードは、シャント・レギュレータ回路等の非線形素子と同様な特性を呈するものであっても構わない。また、上記電圧変換回路では直流電圧を昇圧させる回路で説明したが、フライバック回路やダウンチョッパー等でも構わない。   The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, a Zener diode that is a non-linear element may exhibit characteristics similar to those of a non-linear element such as a shunt regulator circuit. In the voltage conversion circuit, a circuit for boosting a DC voltage has been described. However, a flyback circuit, a down chopper, or the like may be used.

また、LEDは複数を直列接続したものとしたが、単数であっても並列に接続されたものであっても構わない。並列接続のLEDの場合は、直列に複数接続したLEDを並列に接続してよい。直列に複数接続したLEDを並列に接続した場合には、それぞれの直列接続されたLEDにバランサー(限流)抵抗を接続し、各直列接続されたLEDを流れる駆動電流の調整する必要がある。   Further, although a plurality of LEDs are connected in series, they may be singular or connected in parallel. In the case of LEDs connected in parallel, a plurality of LEDs connected in series may be connected in parallel. When a plurality of LEDs connected in series are connected in parallel, it is necessary to connect a balancer (current limiting) resistor to each of the LEDs connected in series and adjust the drive current flowing through each of the LEDs connected in series.

11 電源
12 電源スイッチ
13 電圧変換回路
14 電圧検出回路
15 LED
16 電流検出回路
17 PWM制御回路
171 誤差増幅器
172 PWM変換器
ZD,ZD1,ZD2 ツェナーダイオード
R1〜R3,R1a,R1b 抵抗
Vref 基準電圧
OP オペアンプ
CP コンパレータ
TG 三角波発生器
SR シャント・レギュレータ
11 Power supply 12 Power switch 13 Voltage conversion circuit 14 Voltage detection circuit 15 LED
16 Current detection circuit 17 PWM control circuit 171 Error amplifier 172 PWM converter ZD, ZD1, ZD2 Zener diodes R1 to R3, R1a, R1b Resistor Vref Reference voltage OP Operational amplifier CP Comparator TG Triangle wave generator SR Shunt regulator

Claims (6)

直流電源と、
前記直流電源の電圧を昇圧あるいは降圧させる電圧変換回路と、
前記電圧変換回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路の出力電圧により駆動されるLEDと、
前記LEDを流れる駆動電流を検出する電流検出回路と、
前記電圧検出回路で検出された検出電圧および前記電流検出回路で検出された検出電流を加算した値と基準電圧に対する値に基づいて出力電圧値を求め、該出力電圧値で前記電圧変換回路の出力電圧を制御する制御回路と、を具備したことを特徴とするLED点灯装置。
DC power supply,
A voltage conversion circuit for stepping up or down the voltage of the DC power supply;
A voltage detection circuit for detecting an output voltage of the voltage conversion circuit;
LEDs driven by the output voltage of the voltage detection circuit;
A current detection circuit for detecting a drive current flowing through the LED;
An output voltage value is obtained based on a value obtained by adding a detection voltage detected by the voltage detection circuit and a detection current detected by the current detection circuit, and a value with respect to a reference voltage, and the output of the voltage conversion circuit is obtained based on the output voltage value. An LED lighting device comprising: a control circuit for controlling voltage.
前記制御回路は、前記検出電圧および前記検出電流を、負または(正)に基準電圧が供給されたオペアンプの正(または負)入力に供給し、前記オペアンプの出力電圧を、正(または負)入力に三角波が供給されたコンパレータの負(または正)入力に供給して比較を行い、前記オペアンプの出力電圧に基づいて前記電圧変化回路の出力電圧を制御する駆動パルスのデューティを変更する制御信号を生成することを特徴とす請求項1記載のLED点灯装置。   The control circuit supplies the detection voltage and the detection current to a positive (or negative) input of an operational amplifier to which a reference voltage is supplied negatively or (positive), and an output voltage of the operational amplifier is positive (or negative). A control signal for changing the duty of a driving pulse for controlling the output voltage of the voltage change circuit based on the output voltage of the operational amplifier based on the output voltage of the operational amplifier for comparison by supplying to the negative (or positive) input of a comparator whose triangular wave is supplied to the input The LED lighting device according to claim 1, wherein: 前記電圧検出回路は、前記電圧変換回路の出力電圧を、第1および第2抵抗で分圧した電圧を検出電圧とするとともに、前記第1の抵抗に定電圧素子を並列接続して構成したことを特徴とする請求項1記載のLED点灯装置。   The voltage detection circuit is configured such that a voltage obtained by dividing the output voltage of the voltage conversion circuit by the first and second resistors is used as a detection voltage, and a constant voltage element is connected in parallel to the first resistor. The LED lighting device according to claim 1. 前記定電圧素子は、ツェナーダイオードであることを特徴とする請求項2記載のLED点灯装置。   The LED lighting device according to claim 2, wherein the constant voltage element is a Zener diode. 前記定電圧素子は、ツェナー電圧が異なるツェナーダイオードを直列に接続し、一方の高い方のツェナーダイオードに前記第1抵抗を並列接続したことを特徴とする請求項2記載のLED点灯装置。   3. The LED lighting device according to claim 2, wherein the constant voltage element includes Zener diodes having different Zener voltages connected in series, and the first resistor is connected in parallel to one higher Zener diode. 前記電圧素子は、前記第1抵抗を、直列接続の抵抗に分割し、該分割された抵抗の接続点に前記リファレンス端子、カソードおよびアノードに前記分割された抵抗にシャント・レギュレータ並列接続したことを特徴とする請求項1記載のLED点灯装置。   In the voltage element, the first resistor is divided into series-connected resistors, and a shunt regulator is connected in parallel to the divided resistors at the reference terminal, the cathode, and the anode at a connection point of the divided resistors. The LED lighting device according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013135231A (en) * 2011-12-23 2013-07-08 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Light emitting diode driving device

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