JP2011228063A - Light-emitting diode drive dimmer circuit, light-emitting diode illumination device, light-emitting diode backlight device, and liquid crystal display device - Google Patents

Light-emitting diode drive dimmer circuit, light-emitting diode illumination device, light-emitting diode backlight device, and liquid crystal display device Download PDF

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新一 澤田
Takayuki Shimizu
隆之 清水
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting diode drive dimmer circuit capable of modulating light over a wide range, a light-emitting diode illumination device, a light-emitting diode backlight device, and a liquid crystal display device.SOLUTION: An output voltage V1 applied to an LED row 9 is divided while the LED row 9 is turned on, with the result retained as a comparison reference voltage, and constant voltage control is exercised based on the comparison reference voltage while the LED row 9 is turned off, with the output voltage V1 referenced as constant voltage. Thus, a voltage during a turn-on period T1 during which the LED row 9 was turned on can be applied to the LED row 9 when it turns on again. That way, a delay time until a current IF flowing in the LED row 9 reaches a set current IF' can be minimized. Therefore, even when a duty cycle of a dimmer PWM signal is reduced, an LED drive dimmer circuit 1 can be maintained operative while the current IF flowing in the LED row 9 is in the sate of the set current IF'.

Description

本発明は、発光ダイオード列に流す電流をパルス幅変調し、上記発光ダイオード列の明るさを調整する発光ダイオード駆動調光回路、発光ダイオードバックライト装置、及び液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a light-emitting diode drive dimming circuit, a light-emitting diode backlight device, and a liquid crystal display device that modulate the pulse current of a current flowing through the light-emitting diode row to adjust the brightness of the light-emitting diode row.

液晶表示装置のバックライトや照明機器に使用されるLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)光源は、従来の冷陰極管(Cold Cathode Fluorescent Lamp:CCFL)に比べ、省エネ、長寿命、水銀レスといった特長があり、さらに明るさを容易に変えることが出来る、即ち調光が容易であるという特長も有している。   LED (Light Emitting Diode) light sources used in LCD backlights and lighting equipment are more energy-saving, longer life, and mercury-free than conventional cold-cathode fluorescent lamps (CCFLs) In addition, the brightness can be easily changed, that is, the light control is easy.

上記LED光源について、LEDの明るさを調整する(調光する)回路として、PWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)制御回路が良く知られている。   For the LED light source, a PWM (Pulse Width Modulation) control circuit is well known as a circuit for adjusting (dimming) the brightness of the LED.

図10は、従来のPWM制御回路101の回路図である。図10において、PWM制御回路101は、DC電源102、DC/DCコンバータ103、1個または複数個のLEDを直列接続したLED列104(負荷)、及び、LED列104に流れる電流を測定するセンサ抵抗R101を備えている。DC電源102は、DC/DCコンバータ103へ入力電圧Vinを供給する。LED列104の両端電圧はVFである。   FIG. 10 is a circuit diagram of a conventional PWM control circuit 101. In FIG. 10, a PWM control circuit 101 includes a DC power source 102, a DC / DC converter 103, an LED string 104 (load) in which one or a plurality of LEDs are connected in series, and a sensor that measures a current flowing through the LED string 104. A resistor R101 is provided. The DC power source 102 supplies the input voltage Vin to the DC / DC converter 103. The voltage across the LED array 104 is VF.

なお、入力電圧Vinとして、DC電源102とは別のAC電源から出力された交流電圧を整流した電圧を、DC/DCコンバータ103へ供給してもよい。   Note that a voltage obtained by rectifying an AC voltage output from an AC power supply different from the DC power supply 102 may be supplied to the DC / DC converter 103 as the input voltage Vin.

DC/DCコンバータ103が有している制御IC105は、スイッチング素子Q101のON/OFFを制御する。これにより、スイッチング素子Q101のスイッチング周波数、または、スイッチング素子Q101から出力されるスイッチングパルスのパルス幅(スイッチングパルス幅)を変えて、DC/DCコンバータ103の出力電圧V101の電圧値を変更している。   A control IC 105 included in the DC / DC converter 103 controls ON / OFF of the switching element Q101. Thereby, the voltage value of the output voltage V101 of the DC / DC converter 103 is changed by changing the switching frequency of the switching element Q101 or the pulse width (switching pulse width) of the switching pulse output from the switching element Q101. .

図10の従来のPWM制御回路101は、定電流帰還回路106をさらに備えており、定電流帰還回路106には、調光PWM信号(矩形波)が入力される。定電流帰還回路106は、オペアンプIC101,トランジスタQ102,Q103、及び、抵抗R102〜R108を有している。   The conventional PWM control circuit 101 of FIG. 10 further includes a constant current feedback circuit 106, and a dimming PWM signal (rectangular wave) is input to the constant current feedback circuit 106. The constant current feedback circuit 106 includes an operational amplifier IC101, transistors Q102 and Q103, and resistors R102 to R108.

定電流帰還回路106は、調光PWM信号(矩形波)のON期間だけスイッチング素子Q101を発振させる。スイッチング素子Q101のON/OFFにより、入力電圧Vinから矩形波電圧Vaを得る。この矩形波電圧Vaを、平滑コンデンサC101で平滑化することにより、電圧V101(DC/DCコンバータ103の出力電圧)が得られる。   The constant current feedback circuit 106 oscillates the switching element Q101 only during the ON period of the dimming PWM signal (rectangular wave). A rectangular wave voltage Va is obtained from the input voltage Vin by turning on / off the switching element Q101. The rectangular wave voltage Va is smoothed by the smoothing capacitor C101 to obtain a voltage V101 (output voltage of the DC / DC converter 103).

DC/DCコンバータ103は、チョークコイルL101を有する、昇圧型のチョッパレギュレータである。よって、DC/DCコンバータ103の出力電圧V101は、入力電圧Vinより高くすることが出来る。PWM制御回路101では、センサ抵抗R101の出力が一定になるように、スイッチング素子Q101の発振周波数またはスイッチングのパルス幅を制御して電圧V101を制御し、LED列104に流れる電流IFを一定にしている(定電流帰還動作)。   The DC / DC converter 103 is a step-up chopper regulator having a choke coil L101. Therefore, the output voltage V101 of the DC / DC converter 103 can be made higher than the input voltage Vin. In the PWM control circuit 101, the oscillation frequency of the switching element Q101 or the switching pulse width is controlled to control the voltage V101 so that the output of the sensor resistor R101 is constant, and the current IF flowing through the LED array 104 is made constant. Yes (constant current feedback operation).

なお、図10の符合D101が示す部材は、逆流防止ダイオードであり、平滑コンデンサC101に蓄えられたチャージ(電荷)がDC電源102側に戻らないようにする。   The member indicated by reference numeral D101 in FIG. 10 is a backflow prevention diode, and prevents the charge (charge) stored in the smoothing capacitor C101 from returning to the DC power source 102 side.

PWM制御では、LEDに電流IFを流す時間の割合を制御する。図10のPWM制御回路101では、パルスである調光PWM信号のデューティー比(1周期のうち、パルスがHiになっている期間の割合)を変えることにより、LED列104の明るさを制御する。   In PWM control, the ratio of the time during which the current IF is supplied to the LED is controlled. The PWM control circuit 101 in FIG. 10 controls the brightness of the LED array 104 by changing the duty ratio of the dimming PWM signal that is a pulse (the ratio of the period during which the pulse is Hi in one cycle). .

DC/DCコンバータ103が有しているスイッチング素子Q101のスイッチング周波数は、数10kHz〜100kHzの範囲内である(通常のDC/DCコンバータと同じ範囲内である)。   The switching frequency of the switching element Q101 included in the DC / DC converter 103 is within a range of several tens of kHz to 100 kHz (within the same range as a normal DC / DC converter).

一方、調光PWM信号の周波数は、100Hz〜500Hzの範囲内である。以後、「周波数」とは「調光PWM信号の周波数」のことを示す。なお、調光PWM信号の周波数を100Hzよりも低くすると、LED列104のLEDの点滅が視認される。逆に、調光PWM信号の周波数を500Hzよりも高くすると、調光MINのON時間(LED列104の明るさが最も暗い状態におけるON時間)が一定となる。この為、周波数を高くしすぎると、結果として調光範囲を広くできなくなる。   On the other hand, the frequency of the dimming PWM signal is in the range of 100 Hz to 500 Hz. Hereinafter, “frequency” means “frequency of dimming PWM signal”. If the frequency of the dimming PWM signal is lower than 100 Hz, the blinking of the LEDs in the LED row 104 is visually recognized. On the contrary, when the frequency of the dimming PWM signal is higher than 500 Hz, the ON time of the dimming MIN (ON time when the brightness of the LED row 104 is the darkest) becomes constant. For this reason, if the frequency is too high, the dimming range cannot be widened as a result.

例えば、調光MIN時のON時間が、ton=0.2mSまでしか短くならないとする。調光PWM信号の周波数が500Hzの場合は、調光PWM信号の周期Tc=2mSとなり、ton/Tc=10%となる。また、調光PWM信号の周波数が1kHzの場合は、調光PWM信号の周期Tc=1mSとなり、ton/Tc=20%となる。前者と後者とを比較すると、調光PWM信号の周波数が高い後者の方が、調光幅が小さくなる。   For example, it is assumed that the ON time during dimming MIN is shortened only to ton = 0.2 mS. When the frequency of the dimming PWM signal is 500 Hz, the cycle of the dimming PWM signal is Tc = 2 mS, and ton / Tc = 10%. Further, when the frequency of the dimming PWM signal is 1 kHz, the cycle Tc = 1 mS of the dimming PWM signal and ton / Tc = 20%. Comparing the former and the latter, the latter having a higher frequency of the dimming PWM signal has a smaller dimming width.

LEDの発光波長は、LEDを流れる電流のピーク値により変化する。このため、LEDの駆動にPWM変調を用いることにより、LEDに流れる電流のピーク値を変化させることなく、LEDに流れる電流量を変化させている。LEDの明るさは、LEDに流れる電流量により決まり、調光PWM信号のデューティー比が大きいほど明るくなる。   The emission wavelength of the LED varies depending on the peak value of the current flowing through the LED. For this reason, by using PWM modulation to drive the LED, the amount of current flowing through the LED is changed without changing the peak value of the current flowing through the LED. The brightness of the LED is determined by the amount of current flowing through the LED, and the brightness is increased as the duty ratio of the dimming PWM signal is increased.

PWM制御では、調光PWM信号のデューティー比が0%〜100%の間で、リニアにLEDの明るさを制御出来る事が一般的に理想とされている。PWM制御を用いたLEDの調光動作にあたり、調光PWM信号のデューティー比に応じてLEDの明るさを調整する(調光する)機能が必要になる。   In PWM control, it is generally ideal that the brightness of the LED can be controlled linearly when the duty ratio of the dimming PWM signal is between 0% and 100%. In the dimming operation of the LED using the PWM control, a function of adjusting (dimming) the brightness of the LED according to the duty ratio of the dimming PWM signal is required.

図10のPWM制御回路101において、LEDに流す電流IFの大きさは、センサ抵抗R1によって測定される。PWM制御回路101では、制御IC105が、スイッチング素子Q101のスイッチング周波数またはスイッチングパルス幅を変えることにより、電流IFの制御を行っている。   In the PWM control circuit 101 of FIG. 10, the magnitude of the current IF flowing through the LED is measured by the sensor resistance R1. In the PWM control circuit 101, the control IC 105 controls the current IF by changing the switching frequency or switching pulse width of the switching element Q101.

調光PWM信号がHiである期間がLED点灯期間になり、LOWである期間がLED消灯期間になる。   A period in which the dimming PWM signal is Hi is an LED lighting period, and a period in which the dimming PWM signal is LOW is an LED extinguishing period.

(点灯期間)
調光PWM信号がHiであるため、トランジスタQ103のベースの電位がHiとなり、トランジスタQ103がONする。これにより、トランジスタQ103のエミッタ−ベース間が電気的に接地され、トランジスタQ102のベースの電位がLOWとなるので、トランジスタQ102がOFFする。
(Lighting period)
Since the dimming PWM signal is Hi, the base potential of the transistor Q103 becomes Hi, and the transistor Q103 is turned ON. As a result, the emitter and base of the transistor Q103 are electrically grounded, and the potential of the base of the transistor Q102 becomes LOW, so that the transistor Q102 is turned OFF.

トランジスタQ102がOFFするので、オペアンプIC101は、基準電圧Vrefを、抵抗R102,R103で分圧した基準電圧と、LEDに流れる電流IFが流れるセンサ抵抗R101の両端電圧とを比較し、比較結果に応じて、LEDに印加される電圧V101の増減を行うことにより、LEDに流れる電流IFが一定(設定電流IF’、図11(a)参照)となるように動作する(即ち、定電流帰還動作する)。   Since the transistor Q102 is turned off, the operational amplifier IC101 compares the reference voltage Vref divided by the resistors R102 and R103 with the voltage across the sensor resistor R101 through which the current IF flowing through the LED flows, and according to the comparison result. Thus, by increasing / decreasing the voltage V101 applied to the LED, the current IF flowing to the LED is made constant (set current IF ′, see FIG. 11A) (that is, constant current feedback operation is performed). ).

(消灯期間)
調光PWM信号がLOWであるため、トランジスタQ103のベースの電位がLOWとなり、トランジスタQ103がOFFする。これにより、トランジスタQ103のエミッタ−ベース間が開放、トランジスタQ102のベースの電位がHiとなるので、トランジスタQ102がONする。
(Light-out period)
Since the dimming PWM signal is LOW, the base potential of the transistor Q103 becomes LOW, and the transistor Q103 is turned OFF. As a result, the emitter-base of the transistor Q103 is opened and the base potential of the transistor Q102 becomes Hi, so that the transistor Q102 is turned on.

トランジスタQ102がONするので、基準電圧Vrefを、抵抗R102,R103で分圧した基準電圧が0Vになる。従って、オペアンプIC101は、LEDに流れる電流IFを0にする、即ち、DC/DCコンバータ103が電圧V101を供給することを停止させる。   Since the transistor Q102 is turned on, the reference voltage obtained by dividing the reference voltage Vref by the resistors R102 and R103 becomes 0V. Therefore, the operational amplifier IC101 sets the current IF flowing through the LED to 0, that is, stops the DC / DC converter 103 from supplying the voltage V101.

ここで、図10のPWM制御回路101と同様にLEDの調光機能を有するものとして、特許文献1の実施形態3には、電流フィードバック制御回路11と電圧フィードバック制御回路12との両方を備えているLED調光装置が開示されている。高輝度では、定電圧制御において電圧を増減し、LEDの明るさ(LEDに流す電流量)を制御する。低輝度では、定電流制御(PWM制御)により、LEDの明るさ(電流量)を制御する。   Here, similarly to the PWM control circuit 101 in FIG. 10, the embodiment 3 of Patent Document 1 includes both the current feedback control circuit 11 and the voltage feedback control circuit 12 as having a dimming function of the LED. An LED dimming device is disclosed. At high luminance, the voltage is increased or decreased in constant voltage control to control the brightness of the LED (the amount of current flowing through the LED). At low luminance, the brightness (current amount) of the LED is controlled by constant current control (PWM control).

次に、特許文献2に係る発明では、外部定電圧電源を用いてLEDの輝度をPWM方式で制御するICが開示されている。特許文献2の図4のNチャネル型電界効果トランジスタN1が、図10のスイッチング素子Q101に対応する。   Next, the invention according to Patent Document 2 discloses an IC that controls the luminance of an LED by a PWM method using an external constant voltage power source. The N-channel field effect transistor N1 in FIG. 4 of Patent Document 2 corresponds to the switching element Q101 in FIG.

さらに、特許文献3では、図10のPWM制御回路101を用いた発光制御回路が開示されている。   Further, Patent Document 3 discloses a light emission control circuit using the PWM control circuit 101 of FIG.

そして、特許文献4では、並列された複数のLED回路に等しい電流を流すことの出来るLED駆動回路が開示されている。   And in patent document 4, the LED drive circuit which can send the equal electric current to the some LED circuit paralleled is disclosed.

特開2009−123681号公報(2009年6月4日公開)JP 2009-123681 A (released on June 4, 2009) 特開2009−33090号公報(2009年2月12日公開)JP 2009-33090 A (published February 12, 2009) 特開2005−93566号公報(2005年4月7日公開)JP 2005-93566 A (published April 7, 2005) 特開2006−319221号公報(2006年11月24日公開)JP 2006-319221 A (published on November 24, 2006)

図11(a)は、図10のPWM制御回路101における各波形を示す波形図である。図11(a)において、実線が示す波形は、調光PWM信号がONである期間がより長い時の波形であり、破線が示す波形は、調光PWM信号がONである期間がより短い時の波形である。図11(b)は、図10のPWM制御回路101において用いられるLED列104のVF−IF特性を示すグラフである。図10のPWM制御回路101のLEDに流れる電流IFは、電圧V101がLEDの立ち上がり電圧V101’よりも高くなると流れる。よって、電流IFは、スイッチング素子Q101が発振している場合に流れる。   FIG. 11A is a waveform diagram showing each waveform in the PWM control circuit 101 of FIG. In FIG. 11A, the waveform indicated by the solid line is a waveform when the period during which the dimming PWM signal is ON is longer, and the waveform indicated by the broken line is when the period during which the dimming PWM signal is ON is shorter. It is a waveform. FIG. 11B is a graph showing the VF-IF characteristics of the LED array 104 used in the PWM control circuit 101 of FIG. The current IF flowing through the LED of the PWM control circuit 101 of FIG. 10 flows when the voltage V101 becomes higher than the rising voltage V101 'of the LED. Therefore, the current IF flows when the switching element Q101 is oscillating.

しかし、パルス信号である調光PWM信号の立ち上がりの時点から、DC/DCコンバータ103から出力される電圧V101が、設定電流IF’を流すことが出来る電圧V101’’に達するまでの時間は、0ではない。このため、設定電流IF’が流れるまで、パルス信号である調光PWM信号の立ち上がりから遅延時間が発生するので、矩形の調光PWM信号を入力しても、LEDに流れる電流IFの波形は、矩形状にならず、台形状になり、図11(a)に示すようなソフトスタート波形となる。   However, the time from when the dimming PWM signal that is a pulse signal rises until the voltage V101 output from the DC / DC converter 103 reaches the voltage V101 ″ through which the set current IF ′ can flow is 0. is not. For this reason, a delay time occurs from the rise of the dimming PWM signal that is a pulse signal until the set current IF ′ flows, so even if a rectangular dimming PWM signal is input, the waveform of the current IF that flows through the LED is It is not rectangular but trapezoidal and has a soft start waveform as shown in FIG.

即ち、LEDを点灯させるときは、パルス信号である調光PWM信号が立ち上がってからDC/DCコンバータ103のスイッチング素子Q101がスイッチング動作して、チョークコイルL101の働きで昇圧される時間と、平滑コンデンサC101に電荷を蓄積する時間とによる遅延が発生する。   That is, when the LED is turned on, the switching element Q101 of the DC / DC converter 103 performs a switching operation after the dimming PWM signal, which is a pulse signal, rises, and the smoothing capacitor is boosted by the function of the choke coil L101. A delay occurs due to the time for accumulating charges in C101.

一方、LEDを消灯させるときは、スイッチング素子Q101のスイッチング動作が停止してから、電解コンデンサである平滑コンデンサC101に充電されている電荷がLEDを通して放電される時間(下降時間)の間中ずっと、LEDに電流IFが流れ続ける。   On the other hand, when turning off the LED, after the switching operation of the switching element Q101 is stopped, the charge charged in the smoothing capacitor C101, which is an electrolytic capacitor, is discharged throughout the LED (fall time). The current IF continues to flow through the LED.

このため、調光PWM信号が矩形波であってもLEDに流れる電流IFの波形は台形状となる。よって、LEDに流れる電流量は、調光PWM信号のデューティー比に正確には比例しない特性(リニアリティーがない特性)となる。従って、LEDに流れる電流量に比例するLEDの明るさも、調光PWM信号のデューティー比に比例しなくなってしまう。   For this reason, even if the dimming PWM signal is a rectangular wave, the waveform of the current IF flowing through the LED has a trapezoidal shape. Therefore, the amount of current flowing through the LED becomes a characteristic (characteristic without linearity) that is not exactly proportional to the duty ratio of the dimming PWM signal. Accordingly, the brightness of the LED that is proportional to the amount of current flowing through the LED is also not proportional to the duty ratio of the dimming PWM signal.

広範囲の調光を行うためには、調光PWM信号のデューティー比をどこまで小さく出来るか(即ち、調光PWM信号のONの時間をどこまで短く出来るか)が課題となる。デューティー比を小さくしていくと、調光PWM信号が立ち上がってから電圧V1が上昇し、電流IFが設定電流IF’に達する前に、調光PWM信号パルスがOFFになってしまう。   In order to perform dimming over a wide range, the problem is how far the duty ratio of the dimming PWM signal can be reduced (that is, how long the ON time of the dimming PWM signal can be shortened). When the duty ratio is decreased, the voltage V1 increases after the dimming PWM signal rises, and the dimming PWM signal pulse is turned off before the current IF reaches the set current IF '.

点灯期間における電流IFのピークは、LEDのVF−IF特性が変化すると変動するが、LEDのVF−IF特性が温度に対して敏感であることと、LEDの明るさがLEDに流れる電流量に比例することから、電流のピーク値IFが設定電流ピーク値IF’に達する前に調光PWM信号がOFFになってしまうと、所定の明るさが得られない。   The peak of the current IF during the lighting period varies as the VF-IF characteristic of the LED changes, but the VF-IF characteristic of the LED is sensitive to temperature and the brightness of the LED depends on the amount of current flowing through the LED. Therefore, if the dimming PWM signal is turned off before the current peak value IF reaches the set current peak value IF ′, a predetermined brightness cannot be obtained.

ここで、デューティー比を小さくしていくと、LEDにおいてチラツキが生じる理由を、図11〜図13を参照しながらもう少し詳しく説明する。   Here, the reason why the LED flickers as the duty ratio is reduced will be described in more detail with reference to FIGS.

図11(a)において、点灯期間(即ち、パルス信号である調光PWM信号がONである期間)は、更に、過渡期間T103及び定常期間T104に分けることが出来る。図11(a)では、消灯期間はT102である。   In FIG. 11A, the lighting period (that is, the period in which the dimming PWM signal that is a pulse signal is ON) can be further divided into a transient period T103 and a steady period T104. In FIG. 11A, the extinguishing period is T102.

過渡期間T103では、電圧V101が、設定電流ピーク値IF’(以下「設定電流IF’」と記載)を流すことが出来る電圧V101’’に達していないため、電圧V101を上昇させている過渡期の状態である。過渡期間T103では、LEDに流れる電流ピーク値IF(以下「電流IF」と記載)に対して定電流制御を行っておらず、電圧V101とLEDのVF−IF特性とによりLEDの電流値が決まっている。従って、過渡期間T103は、LEDのVF−IF特性の温度特性に応じてLEDの電流値が変わる期間である。   In the transition period T103, the voltage V101 does not reach the voltage V101 ″ that allows the set current peak value IF ′ (hereinafter referred to as “set current IF ′”) to flow. It is a state. In the transition period T103, constant current control is not performed on the current peak value IF (hereinafter referred to as “current IF”) flowing through the LED, and the LED current value is determined by the voltage V101 and the VF-IF characteristics of the LED. ing. Therefore, the transition period T103 is a period in which the current value of the LED changes according to the temperature characteristic of the VF-IF characteristic of the LED.

定常期間T104は、電圧V101が、設定電流IF’を流すことが出来る電圧V101’’に達しており、LEDに流れる電流を、一定(設定電流IF’)に保つように電圧V101を帰還制御している状態である。   During the steady period T104, the voltage V101 reaches the voltage V101 ″ through which the set current IF ′ can flow, and the voltage V101 is feedback-controlled so as to keep the current flowing through the LED constant (set current IF ′). It is in a state.

図12は、LEDのVF−IF特性を示すグラフである。図12(b)は、定電流制御を行っていない状態における、LEDのVF−IF特性を示すグラフである。図12(b)は、過渡期間T103における状態を示し、電圧V101に対応する電流IFが、温度で変わる(ばらつく)状態を示す。図12(b)に示す状態の時は、LEDに流れる電流IFの変化により、LEDにおいてチラツキが視認される。   FIG. 12 is a graph showing the VF-IF characteristics of the LED. FIG. 12B is a graph showing the VF-IF characteristics of the LED in a state where constant current control is not performed. FIG. 12B shows a state in the transition period T103, and shows a state in which the current IF corresponding to the voltage V101 changes (varies) with temperature. In the state shown in FIG. 12B, flicker is visually recognized in the LED due to a change in the current IF flowing through the LED.

図12(a)は、定電流制御を行っている状態における、LEDのVF−IF特性を示すグラフである。図12(a)は、定常期間T104における状態を示し、電圧V101を可変して(帰還制御して)、電圧V101に対応する電流IFを一定にしている状態を示す。電圧V101を可変して電圧V101に対応する電流IFを一定にしているので、LEDのVF−IF特性が温度に応じて変化することの影響を受けない。   FIG. 12A is a graph showing the VF-IF characteristics of the LED in a state where constant current control is performed. FIG. 12A shows a state in the steady period T104, in which the voltage V101 is varied (feedback controlled) and the current IF corresponding to the voltage V101 is kept constant. Since the voltage V101 is varied to make the current IF corresponding to the voltage V101 constant, the LED VF-IF characteristics are not affected by changes according to temperature.

過渡期間T103では、LEDのVF−IF特性が温度に応じて変化することによりLEDに流れる電流IFが変化(変動)する。一方、定常期間T104では、LEDに流れる電流IFが一定になるように定電流制御を行う。   In the transition period T103, the current IF flowing through the LED changes (fluctuates) as the VF-IF characteristic of the LED changes according to the temperature. On the other hand, in the steady period T104, constant current control is performed so that the current IF flowing through the LED becomes constant.

よって、過渡期間T103に比較して定常期間T104が長い場合は、過渡期間T103においてLEDに流れる電流IFが変化しても、点灯期間T101における電流IFの変化としては小さく、LEDにおけるチラツキ等は生じにくい。   Therefore, when the steady period T104 is longer than the transition period T103, even if the current IF flowing through the LED changes during the transition period T103, the change in the current IF during the lighting period T101 is small, and flicker or the like occurs in the LED. Hateful.

一方、図13は、PWM制御回路において調光PWM信号のデューティー比を小さくし、定常期間がなくなり過渡期間のみで調光している状態の説明図である。図13(a)の波形図に示すように、図10のPWM制御回路101において調光PWM信号のデューティー比を小さくし、定常期間がなくなり過渡期間T103’のみで調光している状態では、点灯期間T101’における電流IFの変化が大きくなるため、LEDにおいてチラツキが生じやすくなる。なお、点灯期間T101’において定電流制御が行われていないので、点灯期間T101’における電流IFは、設定電流IF’に達しない。   On the other hand, FIG. 13 is an explanatory diagram of a state where the duty ratio of the dimming PWM signal is reduced in the PWM control circuit, and the dimming is performed only in the transition period without the steady period. As shown in the waveform diagram of FIG. 13 (a), in the PWM control circuit 101 of FIG. 10, the duty ratio of the dimming PWM signal is reduced, the steady period is eliminated, and the dimming is performed only in the transient period T103 ′. Since the change in the current IF in the lighting period T101 ′ becomes large, flickering tends to occur in the LED. Since constant current control is not performed in the lighting period T101 ', the current IF in the lighting period T101' does not reach the set current IF '.

なお、図13(a)では、消灯期間はT102’である。また、図13(b)は、図10のPWM制御回路101において調光PWM信号のデューティー比を小さくし、定常期間がなくなり過渡期間T103’のみで調光している状態で用いられるLEDのVF−IF特性を示すグラフである。   In FIG. 13A, the extinguishing period is T102 '. FIG. 13B shows the LED VF used in a state where the duty ratio of the dimming PWM signal is reduced in the PWM control circuit 101 of FIG. 10 and the steady period is eliminated and dimming is performed only in the transient period T103 ′. It is a graph which shows -IF characteristic.

以上のことから、LEDに流れる電流が設定値(定電流制御の目標値)に達するまでの遅延時間の制約で、調光PWM信号の最小デューティー比の下限が制限されるために、広範囲の調光を実現するのが困難であった。特に、LEDのVF−IF特性が温度に応じて変化しやすいため、LEDの明るさが温度に応じて変化したり、同じ設定電流でも過渡期間の長さが変わったりするので、LEDの明るさが変化してチラツキが生じる原因となる。   From the above, since the lower limit of the minimum duty ratio of the dimming PWM signal is limited by the restriction of the delay time until the current flowing through the LED reaches the set value (target value for constant current control), a wide range of adjustments are required. It was difficult to realize light. In particular, since the VF-IF characteristics of an LED easily change according to temperature, the brightness of the LED changes depending on the temperature, or the length of the transient period changes even with the same set current. Changes to cause flickering.

また、特許文献1に係る発明では、定電圧制御の場合、LEDに流れる電流ピーク値を変化させることで明るさを変化させているが、LEDは流れる電流ピーク値によって色(発光波長)が変化するので好ましくない。単なる着信表示に用いる場合であれば問題ないが、色合いが問題となる照明装置や液晶バックライトに用いる場合は好ましくない。   In addition, in the invention according to Patent Document 1, in the case of constant voltage control, the brightness is changed by changing the current peak value flowing through the LED, but the color (light emission wavelength) of the LED changes depending on the current peak value flowing through the LED. This is not preferable. There is no problem if it is used for mere incoming call display, but it is not preferred for use in a lighting device or a liquid crystal backlight in which color is a problem.

さらに、特許文献2に係る発明では、LED消灯時にはLED駆動電圧が0となるので、LED点灯時にLED駆動電圧を所定の値まで上昇させる過渡時間が長くなって調光範囲が狭くなる。   Furthermore, in the invention according to Patent Document 2, since the LED drive voltage becomes 0 when the LED is turned off, the transition time for raising the LED drive voltage to a predetermined value when the LED is turned on becomes longer and the dimming range becomes narrower.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、広範囲の調光が可能である発光ダイオード駆動調光回路、発光ダイオード照明装置、発光ダイオードバックライト装置、及び液晶表示装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a light-emitting diode drive dimming circuit, a light-emitting diode illuminating device, a light-emitting diode backlight device, and a liquid crystal capable of a wide range of dimming. It is to provide a display device.

本発明の発光ダイオード駆動調光回路は、上記課題を解決するために、1個の発光ダイオードで構成されているか、または、複数個の発光ダイオードが直列に接続されて構成されている発光ダイオード列に流す電流をパルス幅変調し、上記発光ダイオード列の明るさを調整する発光ダイオード駆動調光回路であって、上記発光ダイオード列が点灯している期間に、上記発光ダイオード列に印加されている印加直流電圧を分圧して、比較基準電圧として保持し、上記発光ダイオード列が消灯している期間に、上記比較基準電圧に基づき、上記印加直流電圧を定電圧とする定電圧制御を行うことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a light-emitting diode drive dimming circuit according to the present invention is configured by one light-emitting diode or a light-emitting diode array configured by connecting a plurality of light-emitting diodes in series. A light-emitting diode drive dimming circuit that modulates the current flowing to the light source and adjusts the brightness of the light-emitting diode array, and is applied to the light-emitting diode array during a period in which the light-emitting diode array is lit Dividing the applied DC voltage and holding it as a comparison reference voltage, and performing constant voltage control using the applied DC voltage as a constant voltage based on the comparison reference voltage during a period when the LED array is extinguished. Features.

上記発明によれば、上記発光ダイオード列が消灯している期間に、上記比較基準電圧に基づき定電圧制御を行う。これにより、上記発光ダイオード列が再度点灯したときに、上記発光ダイオード列が点灯していた期間の電圧を、上記発光ダイオード列に印加することが出来る。   According to the invention, constant voltage control is performed based on the comparison reference voltage during a period in which the light emitting diode row is turned off. Thereby, when the light emitting diode row is turned on again, the voltage during the period when the light emitting diode row is turned on can be applied to the light emitting diode row.

よって、上記発光ダイオード列に流れる電流が定電流設定値に達するまでの遅延時間を、最小にすることが出来る。このため、上記パルス幅変調におけるパルス信号のデューティー比を小さくした場合においても、上記発光ダイオード列に流れる電流が上記定電流設定値の状態で上記発光ダイオード駆動調光回路を動作させることが可能である。従って、従来の回路では困難であった広範囲の調光(デューティー比の最小化)が可能である発光ダイオード駆動調光回路、発光ダイオードバックライト装置、及び液晶表示装置を提供出来る。   Therefore, the delay time until the current flowing through the light emitting diode array reaches the constant current set value can be minimized. For this reason, even when the duty ratio of the pulse signal in the pulse width modulation is reduced, it is possible to operate the light emitting diode driving dimming circuit with the current flowing through the light emitting diode row being at the constant current set value. is there. Therefore, it is possible to provide a light-emitting diode drive dimming circuit, a light-emitting diode backlight device, and a liquid crystal display device that can perform a wide range of dimming (duty ratio minimization), which has been difficult with conventional circuits.

上記発光ダイオード駆動調光回路では、従来のPWM制御回路において発生していた、上記発光ダイオード列に印加されている電圧が上昇する過渡期間を最小にすることが出来る。よって、上記パルス幅変調におけるパルス信号のデューティー比を小さくしても、点灯期間が、上記発光ダイオード列に印加されている電圧が一定である期間のみで構成された状態で、上記発光ダイオード駆動調光回路を動作させることが出来る。従って、上記発光ダイオード列の明るさが温度に応じて変化したり、上記発光ダイオード列においてチラツキが生じたりすることがなくなる。   In the light emitting diode drive dimming circuit, the transient period in which the voltage applied to the light emitting diode array rises, which is generated in the conventional PWM control circuit, can be minimized. Therefore, even if the duty ratio of the pulse signal in the pulse width modulation is reduced, the light emitting diode drive adjustment is performed in a state in which the lighting period is constituted only by a period in which the voltage applied to the light emitting diode row is constant. The optical circuit can be operated. Therefore, the brightness of the light emitting diode array does not change according to the temperature, and flickering does not occur in the light emitting diode array.

また、上記発光ダイオード駆動調光回路では、従来のPWM制御回路よりも、上記発光ダイオード列に印加されている電圧の変化が小さい。このため、省エネルギーの観点から見ても、従来の回路に比べて有利である。   Further, in the light emitting diode drive dimming circuit, the change in the voltage applied to the light emitting diode array is smaller than in the conventional PWM control circuit. For this reason, it is more advantageous than the conventional circuit from the viewpoint of energy saving.

さらに、上記発光ダイオード駆動調光回路では、上記発光ダイオード列の消灯期間において、上記発光ダイオード列の消灯期間の直前に設けられた点灯期間における出力電圧を、保持(ピークサンプリング)する。これにより、上記発光ダイオード列の点灯期間が始まる時に、上記発光ダイオード列に上記定電流設定値の電流を流すことが出来る。よって、上記発光ダイオード列に流れる電流の波形におけるソフトスタートを最小にして、頭部が上記定電流設定値である矩形波の電流波形を実現することが出来る。従って、上記発光ダイオード列に流れる電流量と、上記パルス幅変調におけるパルス信号のデューティー比とが比例した特性(リニアリティーがある特性)を有した状態で上記発光ダイオード列の明るさを調整する(調光する)ことが可能となる。   Further, in the light emitting diode drive dimming circuit, the output voltage in the lighting period provided immediately before the light emitting diode line is turned off (peak sampling) during the light emitting diode line turned off period. Thereby, when the lighting period of the light emitting diode row starts, the current of the constant current set value can be supplied to the light emitting diode row. Therefore, it is possible to minimize the soft start in the waveform of the current flowing through the light-emitting diode array and realize a rectangular wave current waveform whose head is the constant current set value. Therefore, the brightness of the light-emitting diode array is adjusted in a state where the amount of current flowing through the light-emitting diode array is proportional to the duty ratio of the pulse signal in the pulse width modulation (characteristic having linearity). Light).

上記発光ダイオード駆動調光回路では、上記発光ダイオード駆動調光回路を駆動するための駆動直流電圧を出力する電源手段と、上記駆動直流電圧を、上記印加直流電圧に変換する直流−直流変換手段と、外部から入力されるパルス信号に応じて、上記電流を流して上記発光ダイオード列を点灯させるか、または、上記電流を遮断して上記発光ダイオード列を消灯させるスイッチング素子と、上記発光ダイオード列が点灯している期間に、上記発光ダイオード列に流れる電流が一定となるように制御を行う定電流帰還手段と、上記発光ダイオード列が消灯している期間に、上記直流−直流変換手段に対して、上記発光ダイオード列が点灯している期間の上記印加直流電圧を維持させる上記定電圧制御を行う定電圧帰還手段と、上記発光ダイオード列が点灯している期間に上記定電流帰還手段に上記制御を行わせ、上記発光ダイオード列が消灯している期間に上記定電圧帰還手段に上記定電圧制御を行わせる動作切替手段とを備えていてもよい。これにより、上記発光ダイオード列が消灯している期間に、上記比較基準電圧に基づき定電圧制御を行うことが出来る。   In the light emitting diode drive dimming circuit, power supply means for outputting a drive DC voltage for driving the light emitting diode drive dimming circuit, and DC-DC conversion means for converting the drive DC voltage into the applied DC voltage; In accordance with a pulse signal input from the outside, a switching element for turning on the light emitting diode row by passing the current or turning off the light emitting diode row by cutting off the current, and the light emitting diode row, Constant current feedback means for controlling the current flowing in the light emitting diode row to be constant during the lighting period, and for the DC-DC conversion means during the light emitting diode row is extinguished. Constant voltage feedback means for performing the constant voltage control for maintaining the applied DC voltage during a period when the light emitting diode row is lit, and the light emitting diode. An operation switching means for causing the constant current feedback means to perform the control during a period when the power supply string is lit, and for causing the constant voltage feedback means to perform the constant voltage control during a period when the light emitting diode string is turned off. You may have. Thus, constant voltage control can be performed based on the comparison reference voltage during the period when the light emitting diode row is turned off.

上記いずれかの発光ダイオード駆動調光回路では、上記発光ダイオード列を複数備え、
上記電流を、複数の上記発光ダイオード列に分けて流す分流手段をさらに備えてもよい。上記分流手段を備えることにより、各発光ダイオード列について個別に定電流制御する場合よりも部品点数を減らすことが出来る。
In any one of the light-emitting diode drive dimming circuits, the light-emitting diode row includes a plurality of the light-emitting diode rows,
There may be further provided a current dividing means for dividing the current into a plurality of the light emitting diode rows. By providing the current dividing means, the number of parts can be reduced as compared with the case where the constant current control is individually performed for each light emitting diode array.

本発明の発光ダイオード照明装置は、上記いずれかの発光ダイオード駆動調光回路を備えているので、広範囲でチラツキのない調光が可能である。   Since the light-emitting diode illuminating device of the present invention includes any one of the above-described light-emitting diode drive dimming circuits, dimming can be performed over a wide range without flicker.

また、本発明の発光ダイオードバックライト装置は、上記いずれかの発光ダイオード駆動調光回路を備えているので、広範囲でチラツキのない調光が可能である。   In addition, since the light-emitting diode backlight device of the present invention includes any one of the above-described light-emitting diode drive dimming circuits, dimming can be performed over a wide range without flickering.

本発明の液晶表示装置は、上記発光ダイオードバックライト装置と、液晶パネルとを備えている。   The liquid crystal display device of the present invention includes the light emitting diode backlight device and a liquid crystal panel.

従って、上記発光ダイオードバックライト装置の明るさを下げることで暗い画像を表現することができ、従って、高いコントラストで画像を再現することができる。   Therefore, it is possible to express a dark image by reducing the brightness of the light emitting diode backlight device, and thus it is possible to reproduce the image with high contrast.

本発明の発光ダイオード駆動調光回路は、以上のように、発光ダイオード列が点灯している期間に、上記発光ダイオード列に印加されている印加直流電圧を分圧して、比較基準電圧として保持し、上記発光ダイオード列が消灯している期間に、上記比較基準電圧に基づき、上記印加直流電圧を定電圧とする定電圧制御を行うものである。   As described above, the light-emitting diode drive dimming circuit of the present invention divides the applied DC voltage applied to the light-emitting diode array during the period when the light-emitting diode array is lit, and holds it as a comparison reference voltage. During the period when the light emitting diode row is turned off, constant voltage control is performed with the applied DC voltage as a constant voltage based on the comparison reference voltage.

それゆえ、広範囲の調光が可能である発光ダイオード駆動調光回路、発光ダイオード照明装置、発光ダイオードバックライト装置、及び液晶表示装置を提供するという効果を奏する。   Therefore, there is an effect of providing a light-emitting diode drive dimming circuit, a light-emitting diode illuminating device, a light-emitting diode backlight device, and a liquid crystal display device capable of dimming a wide range.

本発明の実施例に係るLED駆動調光回路の回路図である。It is a circuit diagram of the LED drive light control circuit which concerns on the Example of this invention. (a)は図1のLED駆動調光回路における各波形を示す波形図であり、(b)は、図1のLED駆動調光回路において用いるLED列のVF−IF特性を示すグラフである。(A) is a wave form diagram which shows each waveform in the LED drive light control circuit of FIG. 1, (b) is a graph which shows the VF-IF characteristic of the LED row | line | column used in the LED drive light control circuit of FIG. 本発明の他の実施例に係るLED駆動調光回路の回路図である。It is a circuit diagram of the LED drive light control circuit which concerns on the other Example of this invention. (a)は図3のLED駆動調光回路における各波形を示す波形図であり、(b)は、図3のLED駆動調光回路において用いるLED列のVF−IF特性を示すグラフである。(A) is a wave form diagram which shows each waveform in the LED drive light control circuit of FIG. 3, (b) is a graph which shows the VF-IF characteristic of the LED row | line | column used in the LED drive light control circuit of FIG. 本発明の他の実施例に係る多石式絶縁型コンバータの回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a multi-stone insulated converter according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の実施例に係る非絶縁コンバータの回路図である。It is a circuit diagram of the non-insulated converter which concerns on the other Example of this invention. 本発明の実施例に係る他のLED駆動調光回路の回路図である。It is a circuit diagram of the other LED drive light control circuit which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施形態に係るLEDバックライト装置を示す図である。It is a figure which shows the LED backlight apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る液晶TVを示す図である。It is a figure which shows the liquid crystal TV which concerns on embodiment of this invention. 従来のPWM制御回路の回路図である。It is a circuit diagram of a conventional PWM control circuit. (a)は、図10のPWM制御回路における各波形を示す波形図であり、(b)は、図10のPWM制御回路において用いるLED列のVF−IF特性を示すグラフである。(A) is a wave form diagram which shows each waveform in the PWM control circuit of FIG. 10, (b) is a graph which shows the VF-IF characteristic of the LED row | line | column used in the PWM control circuit of FIG. LED列のVF−IF特性を示すグラフであり、(a)は定電流制御を行っている状態におけるLED列のVF−IF特性を示すグラフであり、(b)は定電流制御を行っていない状態におけるLED列のVF−IF特性を示すグラフである。It is a graph which shows the VF-IF characteristic of LED row, (a) is a graph which shows the VF-IF characteristic of LED row in the state which is performing constant current control, (b) is not performing constant current control. It is a graph which shows the VF-IF characteristic of the LED row in a state. PWM制御回路において調光PWM信号のデューティー比を小さくし、定常期間がなくなり過渡期間のみで調光している状態の説明図であり、(a)は、図10のPWM制御回路において調光PWM信号のデューティー比を小さくし、定常期間がなくなり過渡期間のみで調光している状態を示す波形図であり、(b)は、図10のPWM制御回路において調光PWM信号のデューティー比を小さくし、定常期間がなくなり過渡期間のみで調光している状態で用いられるLED列のVF−IF特性を示すグラフである。FIG. 11 is an explanatory diagram of a state in which the duty ratio of the dimming PWM signal is reduced in the PWM control circuit, the steady period is eliminated and the dimming is performed only in the transient period, and (a) is a dimming PWM in the PWM control circuit of FIG. FIG. 11 is a waveform diagram showing a state in which the duty ratio of the signal is reduced and the steady period is eliminated and the light is dimmed only in the transition period, and FIG. And it is a graph which shows the VF-IF characteristic of the LED row | line | column used in the state which dimmed only in the transition period when there was no steady period.

本発明の一実施形態について図1、図2、及び、図7に基づいて説明すれば、以下の通りである。まずは本発明の一実施例について図1及び図2に基づいて説明する。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 2, and 7. FIG. First, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

〔実施例1〕
図1は、本実施例1に係るLED駆動調光回路1(発光ダイオード駆動調光回路)の回路図である。LED駆動調光回路とは、後述するLED列9(発光ダイオード列)に流す電流をPWM変調(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)し、LED列9の明るさを調整する(調光する)回路である。
[Example 1]
FIG. 1 is a circuit diagram of an LED drive dimmer circuit 1 (light emitting diode drive dimmer circuit) according to the first embodiment. The LED drive dimming circuit is a circuit that performs PWM modulation (Pulse Width Modulation) to adjust the brightness of the LED array 9 (light control). It is.

図1において、LED駆動調光回路1は、大略的には、DC電源2、DC/DCコンバータ3、LED調光部4、定電圧帰還回路5(定電圧帰還手段)、定電流帰還回路6(定電流帰還手段)、及び、スイッチ制御回路10(動作切替手段)を備えている。   In FIG. 1, an LED drive dimming circuit 1 generally includes a DC power source 2, a DC / DC converter 3, an LED dimming unit 4, a constant voltage feedback circuit 5 (constant voltage feedback means), and a constant current feedback circuit 6. (Constant current feedback means) and a switch control circuit 10 (operation switching means).

DC/DCコンバータ3は、スイッチング素子Q1、制御IC7、IC電源8、チョークコイルL1、逆流防止ダイオードD1、及び、平滑コンデンサC1を有している。   The DC / DC converter 3 includes a switching element Q1, a control IC 7, an IC power supply 8, a choke coil L1, a backflow prevention diode D1, and a smoothing capacitor C1.

LED調光部4は、LED列9と、スイッチング素子Q2(スイッチング素子)とを有している。LED列9は、1個のLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)で構成されているか、または、複数個のLEDが直列に接続されて構成されている。また、LED列9の両端電圧はVFである。さらに、LED調光部4がスイッチング素子Q2を有していることにより、点灯時間の制御が可能となる。   The LED dimming unit 4 includes an LED array 9 and a switching element Q2 (switching element). The LED array 9 is composed of one LED (Light Emitting Diode) or a plurality of LEDs connected in series. Further, the voltage across the LED array 9 is VF. Furthermore, since the LED dimming part 4 has the switching element Q2, the lighting time can be controlled.

定電圧帰還回路5は、オペアンプIC1、スイッチSW1,SW2(動作切替手段)、コンデンサC2、及び、抵抗R1〜R3を有している。   The constant voltage feedback circuit 5 includes an operational amplifier IC1, switches SW1 and SW2 (operation switching means), a capacitor C2, and resistors R1 to R3.

定電流帰還回路6は、オペアンプIC2、スイッチSW3(動作切替手段)、基準電源11、及び、抵抗R4を有している。   The constant current feedback circuit 6 includes an operational amplifier IC2, a switch SW3 (operation switching means), a reference power supply 11, and a resistor R4.

図1のLED駆動調光回路1において、DC電源2の出力は、チョークコイルL1の一端に接続されている。チョークコイルL1の他端は、スイッチング素子Q1のドレインと、逆流防止ダイオードD1のアノードとに接続されている。制御IC7の出力は、スイッチング素子Q1のゲートに接続されている。IC電源8の出力は、制御IC7の電源入力に接続されている。   In the LED drive dimming circuit 1 of FIG. 1, the output of the DC power source 2 is connected to one end of the choke coil L1. The other end of the choke coil L1 is connected to the drain of the switching element Q1 and the anode of the backflow prevention diode D1. The output of the control IC 7 is connected to the gate of the switching element Q1. The output of the IC power supply 8 is connected to the power supply input of the control IC 7.

逆流防止ダイオードD1のカソードは、平滑コンデンサC1の一端と、LED列9の入力と、抵抗R1の一端とに接続されている。LED列9の出力は、スイッチング素子Q2のドレインに接続されている。スイッチング素子Q2のゲートには、パルス信号である調光PWM信号が入力される。スイッチング素子Q2のソースは、抵抗R4の一端と、オペアンプIC2の第1の入力とに接続されている。基準電源11の出力は、オペアンプIC2の第2の入力に接続されている。オペアンプIC2の出力は、スイッチSW3の一端に接続されている。   The cathode of the backflow prevention diode D1 is connected to one end of the smoothing capacitor C1, the input of the LED string 9, and one end of the resistor R1. The output of the LED array 9 is connected to the drain of the switching element Q2. A dimming PWM signal, which is a pulse signal, is input to the gate of the switching element Q2. The source of the switching element Q2 is connected to one end of the resistor R4 and the first input of the operational amplifier IC2. The output of the reference power supply 11 is connected to the second input of the operational amplifier IC2. The output of the operational amplifier IC2 is connected to one end of the switch SW3.

抵抗R1の他端は、オペアンプIC1の第1の入力と、抵抗R2の一端と、スイッチSW2の一端とに接続されている。スイッチSW2の他端(A点)は、オペアンプIC1の第2の入力と、抵抗R3の一端と、コンデンサC2の一端とに接続されている。オペアンプIC1の出力は、スイッチSW1の一端に接続されている。   The other end of the resistor R1 is connected to the first input of the operational amplifier IC1, one end of the resistor R2, and one end of the switch SW2. The other end (point A) of the switch SW2 is connected to the second input of the operational amplifier IC1, one end of the resistor R3, and one end of the capacitor C2. The output of the operational amplifier IC1 is connected to one end of the switch SW1.

スイッチSW1の他端と、スイッチSW3の他端とは、制御IC7の第1制御入力に接続されている。   The other end of the switch SW1 and the other end of the switch SW3 are connected to the first control input of the control IC 7.

スイッチ制御回路10の第1〜第3の出力は、それぞれ、スイッチSW1〜SW3の制御入力に接続されている。   The first to third outputs of the switch control circuit 10 are connected to the control inputs of the switches SW1 to SW3, respectively.

そして、DC電源2の入力と、制御IC7のGND入力と、スイッチング素子Q1のソースと、平滑コンデンサC1の他端と、抵抗R4の他端とは互いに接続されており、基準電源11の入力と、抵抗R2,R3の他端と、コンデンサC2の他端とは、電気的に接地されている。   The input of the DC power source 2, the GND input of the control IC 7, the source of the switching element Q1, the other end of the smoothing capacitor C1, and the other end of the resistor R4 are connected to each other. The other ends of the resistors R2 and R3 and the other end of the capacitor C2 are electrically grounded.

図1のLED駆動調光回路1において、DC電源2(電源手段)は、DC/DCコンバータ3へ入力電圧Vin(駆動直流電圧)を供給する。なお、入力電圧Vinとして、DC電源2とは別のAC電源から出力された交流電圧を整流した電圧を、DC/DCコンバータ3へ供給してもよい。IC電源8は、制御IC7へ、例えば5Vの電圧を出力する。   In the LED drive dimming circuit 1 of FIG. 1, a DC power supply 2 (power supply means) supplies an input voltage Vin (drive DC voltage) to the DC / DC converter 3. A voltage obtained by rectifying an AC voltage output from an AC power supply different from the DC power supply 2 may be supplied to the DC / DC converter 3 as the input voltage Vin. The IC power supply 8 outputs a voltage of 5 V, for example, to the control IC 7.

DC/DCコンバータ3が有している制御IC7は、スイッチング素子Q1のON/OFFを制御する。これにより、スイッチング素子Q1のスイッチング周波数、または、スイッチング素子Q1から出力されるスイッチングパルスのパルス幅(スイッチングパルス幅)を変えて、DC/DCコンバータ3(直流−直流変換手段)の出力電圧V1(印加直流電圧)の電圧値を変更している。   The control IC 7 included in the DC / DC converter 3 controls ON / OFF of the switching element Q1. As a result, the switching frequency of the switching element Q1 or the pulse width (switching pulse width) of the switching pulse output from the switching element Q1 is changed, and the output voltage V1 of the DC / DC converter 3 (DC-DC converting means) ( The applied DC voltage is changed.

定電流帰還回路6は、調光PWM信号(矩形波)のON期間にスイッチング素子Q1のデューティーを制御して、入力電圧Vinから矩形波電圧Vaを得る。この矩形波電圧Vaを、平滑コンデンサC1で平滑化することにより、電圧V1(DC/DCコンバータ103の出力電圧)が得られる。   The constant current feedback circuit 6 obtains a rectangular wave voltage Va from the input voltage Vin by controlling the duty of the switching element Q1 during the ON period of the dimming PWM signal (rectangular wave). The rectangular wave voltage Va is smoothed by the smoothing capacitor C1 to obtain the voltage V1 (the output voltage of the DC / DC converter 103).

図1のLED駆動調光回路1において、PWM制御を用いた調光動作における、LED列9の点灯期間T1(点灯している期間)とLED列9の消灯期間T2(消灯している期間)との切り替えは、調光PWM信号が入力されるスイッチング素子Q2で行う。ここで、DC/DCコンバータ3が有しているスイッチング素子Q1のスイッチング周波数は、数10kHz〜100kHzの範囲内である(通常のDC/DCコンバータと同じ範囲内である)。一方、調光PWM信号の周波数は、100Hz〜500Hzの範囲内である。よって、スイッチング素子Q2は、スイッチング素子Q1と異なり、ゆっくりとしたスイッチングを行う素子である。スイッチング素子Q2による制御では、LED列9の点灯期間T1に、LED列9のLEDに電流IFを流す。これに対して、LED列9の消灯期間T2には、LED列9のLEDに電流IFを流さない。以下の記載では、LED列9の点灯期間T1及びLED列9の消灯期間T2について、それぞれ説明する。   In the LED drive dimming circuit 1 of FIG. 1, in the dimming operation using PWM control, the lighting period T1 (lighting period) of the LED array 9 and the unlighting period T2 (non-lighting period) of the LED array 9 Is switched by the switching element Q2 to which the dimming PWM signal is input. Here, the switching frequency of the switching element Q1 included in the DC / DC converter 3 is within a range of several tens of kHz to 100 kHz (within the same range as a normal DC / DC converter). On the other hand, the frequency of the dimming PWM signal is in the range of 100 Hz to 500 Hz. Therefore, the switching element Q2 is an element that performs slow switching unlike the switching element Q1. In the control by the switching element Q2, a current IF is supplied to the LEDs of the LED array 9 during the lighting period T1 of the LED array 9. On the other hand, the current IF is not supplied to the LEDs of the LED array 9 during the turn-off period T2 of the LED array 9. In the following description, the lighting period T1 of the LED string 9 and the extinguishing period T2 of the LED string 9 will be described.

(LED列9の点灯期間T1の動作)
LED列9の点灯期間T1では、定電圧帰還回路5のスイッチSW1を開いておき、定電流帰還回路6のスイッチSW3を閉じて、定電流帰還回路6でDC/DCコンバータ3に対して定電流制御を行う。即ち、LED列9に流れる電流IFが一定(設定電流IF’、図2(a)参照)となるように動作する。
(Operation of LED row 9 during lighting period T1)
In the lighting period T1 of the LED string 9, the switch SW1 of the constant voltage feedback circuit 5 is opened, the switch SW3 of the constant current feedback circuit 6 is closed, and the constant current feedback circuit 6 supplies a constant current to the DC / DC converter 3. Take control. That is, the operation is performed so that the current IF flowing through the LED array 9 is constant (set current IF ′, see FIG. 2A).

上記定電流制御では、定電流帰還回路6が有し、LED列9と同一の電流IFが流れる抵抗R4の両端電圧と、基準電圧Vrefとを、オペアンプIC2で比較する。比較結果に応じて、LED列9に印加する電圧V1の増減を行うことにより、LED列9に流れる電流IFが一定となるように動作する。   In the constant current control, the operational amplifier IC2 compares the voltage across the resistor R4 that the constant current feedback circuit 6 has and the same current IF as the LED string 9 flows, and the reference voltage Vref. In accordance with the comparison result, the voltage V1 applied to the LED array 9 is increased or decreased to operate the current IF flowing in the LED array 9 to be constant.

LED列9の点灯期間T1において、定電圧帰還回路5では、スイッチSW2を閉じておく。これにより、A点の電圧を、比較基準電圧として保持する。比較基準電圧は、LED列9が点灯している時の出力電圧V1を抵抗R1,R2で分圧した電圧である。出力電圧V1を抵抗R1,R2で分圧した電圧でコンデンサC2が充電されることにより、定電圧帰還回路5のコンデンサC2の両端電圧は、出力電圧V1を抵抗R1,R2で分圧した電圧になる。   In the lighting period T1 of the LED row 9, the constant voltage feedback circuit 5 keeps the switch SW2 closed. As a result, the voltage at point A is held as a comparison reference voltage. The comparison reference voltage is a voltage obtained by dividing the output voltage V1 when the LED array 9 is lit by the resistors R1 and R2. By charging the capacitor C2 with the voltage obtained by dividing the output voltage V1 by the resistors R1 and R2, the voltage across the capacitor C2 of the constant voltage feedback circuit 5 becomes the voltage obtained by dividing the output voltage V1 by the resistors R1 and R2. Become.

(LED列9の消灯期間T2の動作)
次に、LED列9の消灯期間T2では、定電圧帰還回路5において、スイッチSW1を閉じてスイッチSW2を開く。また、定電流帰還回路6において、スイッチSW3も開く。
(Operation of LED row 9 during turn-off period T2)
Next, in the turn-off period T2 of the LED string 9, in the constant voltage feedback circuit 5, the switch SW1 is closed and the switch SW2 is opened. In the constant current feedback circuit 6, the switch SW3 is also opened.

ここで、A点の電圧は、LED列9が消灯するタイミング(LED列9が消灯する直前)の出力電圧V1を抵抗R1,R2で分圧した電圧に保持されている。抵抗R3の抵抗値r3は、抵抗R1の抵抗値r1、及び、抵抗R2の抵抗値r2と比較して非常に大きい値に設定されている(r3>>r1、r3>>r2)。この理由は、平滑コンデンサC1に蓄積した電荷で、調光PWM信号がOFFの期間、A点の電圧を維持するためであり、平滑コンデンサC1に蓄積された電荷が、調光PWM信号中の1つのパルスがONである時間の間に、抵抗R3を通じて放電してしまわない程度に高い抵抗値r3の抵抗R3を用いている。   Here, the voltage at the point A is held at a voltage obtained by dividing the output voltage V1 at the timing when the LED string 9 is extinguished (immediately before the LED string 9 is extinguished) by the resistors R1 and R2. The resistance value r3 of the resistor R3 is set to a very large value compared to the resistance value r1 of the resistor R1 and the resistance value r2 of the resistor R2 (r3 >> r1, r3 >> r2). This is because the electric charge accumulated in the smoothing capacitor C1 is used to maintain the voltage at the point A while the dimming PWM signal is OFF. The electric charge accumulated in the smoothing capacitor C1 is 1 in the dimming PWM signal. The resistor R3 having a resistance value r3 that is high enough not to discharge through the resistor R3 during the time when one pulse is ON is used.

LED列9の消灯期間T2では、出力電圧V1を、LED列9の点灯期間T1の出力電圧に維持するように、定電圧帰還回路5が定電圧制御を行う。具体的には、LED列9の消灯期間T2では、定電流帰還回路6のスイッチSW3を開いておき、定電圧帰還回路5が、DC/DCコンバータ3に対して定電圧制御を行う。   In the turn-off period T2 of the LED string 9, the constant voltage feedback circuit 5 performs constant voltage control so that the output voltage V1 is maintained at the output voltage of the turn-on period T1 of the LED string 9. Specifically, the switch SW3 of the constant current feedback circuit 6 is opened during the extinguishing period T2 of the LED string 9, and the constant voltage feedback circuit 5 performs constant voltage control on the DC / DC converter 3.

上記定電圧制御では、定電圧帰還回路5が有しており電圧V1が印加される抵抗R1と抵抗R2とで分圧した電圧と、平滑コンデンサC1の電圧とを、オペアンプIC1で比較する。比較結果に応じて、スイッチングのデューティー比を制御して電圧V1の増減を行うことにより、電圧V1が一定となるように動作する。   In the constant voltage control, the operational amplifier IC1 compares the voltage of the constant voltage feedback circuit 5 divided by the resistor R1 and the resistor R2 to which the voltage V1 is applied, and the voltage of the smoothing capacitor C1. In accordance with the comparison result, the voltage V1 is increased or decreased by controlling the switching duty ratio so that the voltage V1 becomes constant.

以上のように、図1のLED駆動調光回路1では、LED列9が消灯するタイミングの出力電圧V1(LED列9が点灯しているときの出力電圧)を、比較基準電圧としてピークサンプリング(コンデンサC2の両端電圧として保持)し、LED列9の消灯期間T2に、上記比較基準電圧に基づき、定電圧帰還回路5が定電圧制御を行う。   As described above, in the LED drive dimming circuit 1 of FIG. 1, the output voltage V1 at the timing when the LED array 9 is turned off (the output voltage when the LED array 9 is lit) is used as the reference voltage for peak sampling ( The constant voltage feedback circuit 5 performs constant voltage control based on the comparison reference voltage during the extinguishing period T2 of the LED string 9.

これにより、次にLED列9が点灯するタイミングでは、出力電圧V1が、LED列9が点灯していたときの出力電圧である状態でLED駆動調光回路1を起動させることが可能となり、LED列9に流れる電流IFが、定電流設定値(設定電流IF’、図2参照)に達するまでの遅延時間を最小にすることが出来る。このため、調光PWM信号のデューティー比(パルス幅変調におけるパルス信号のデューティー比)を小さくした場合においても、LED列9に流れる電流が設定電流IF’の状態でLED駆動調光回路1を動作させることが可能になり、従来の回路では困難であった広範囲の調光(デューティー比の最小化)が可能になる。   As a result, at the next timing when the LED row 9 is turned on, the LED drive dimming circuit 1 can be started in a state where the output voltage V1 is the output voltage when the LED row 9 is turned on. The delay time until the current IF flowing through the column 9 reaches a constant current set value (set current IF ′, see FIG. 2) can be minimized. For this reason, even when the duty ratio of the dimming PWM signal (duty ratio of the pulse signal in the pulse width modulation) is reduced, the LED driving dimming circuit 1 operates with the current flowing through the LED array 9 being the set current IF ′. Thus, a wide range of dimming (duty ratio minimization), which was difficult with the conventional circuit, is possible.

図1のLED駆動調光回路1を用いると、従来技術を用いた回路における課題が解決出来ることを、図2を用いて以下に説明する。図2(a)は、図1のLED駆動調光回路1における各波形を示す波形図である。図2(b)は、図1のLED駆動調光回路1において用いられるLED列9のVF−IF特性を示すグラフである。   The use of the LED drive dimming circuit 1 shown in FIG. 1 will be described below with reference to FIG. FIG. 2A is a waveform diagram showing each waveform in the LED drive dimming circuit 1 of FIG. FIG. 2B is a graph showing the VF-IF characteristics of the LED array 9 used in the LED drive dimming circuit 1 of FIG.

従来技術を用いた回路における課題は、以下の通りである。即ち、従来技術を用いた回路では、調光PWM信号のデューティー比を小さくしていくと、LED列の点灯期間に、LED列に流れる電流が定電流設定値(設定電流IF’)に達しなくなる。このため、LED列の点灯期間においてLED列に流れる電流のピークが、LED列のVF−IF特性が温度に応じて変化する影響を受ける。従って、LED列の明るさが温度に応じて変化したり、LED列においてチラツキが生じたりする。   Problems in the circuit using the prior art are as follows. That is, in the circuit using the conventional technique, when the duty ratio of the dimming PWM signal is decreased, the current flowing through the LED array does not reach the constant current set value (set current IF ′) during the lighting period of the LED array. . For this reason, the peak of the current flowing through the LED array during the lighting period of the LED array is affected by the change in the VF-IF characteristics of the LED array depending on the temperature. Therefore, the brightness of the LED array changes according to the temperature, or flickering occurs in the LED array.

図1のLED駆動調光回路1では、LED列9の消灯期間T2において、LED列9の消灯期間T2の直前に設けられた点灯期間T1における出力電圧を、ピークサンプリングする。これにより、LED列9の点灯期間T1が始まる時に、出力電圧V1が、LED列9に設定電流IF’を流すために必要な出力電圧である状態で、LED駆動調光回路1を動作させることが出来る。   In the LED drive dimming circuit 1 of FIG. 1, during the extinguishing period T2 of the LED string 9, the output voltage in the lighting period T1 provided immediately before the extinguishing period T2 of the LED string 9 is peak-sampled. Thereby, when the lighting period T1 of the LED string 9 starts, the LED drive dimming circuit 1 is operated in a state where the output voltage V1 is an output voltage necessary for flowing the set current IF ′ to the LED string 9. I can do it.

このため、図1のLED駆動調光回路1では、従来の図10のPWM制御回路101において発生していた図11(a)の過渡期間T103(出力電圧V1が上昇する過渡期間)を最小にすることが出来る。よって、調光PWM信号のデューティー比を小さくしても、点灯期間T1が定常期間(出力電圧V1が一定である期間)のみで構成された状態で、LED駆動調光回路1を動作させることが出来る。従って、LED列9の明るさが温度に応じて変化したり、LED列9においてチラツキが生じたりすることがなくなる。   For this reason, the LED drive dimming circuit 1 of FIG. 1 minimizes the transient period T103 (transient period in which the output voltage V1 rises) in FIG. 11A, which occurred in the conventional PWM control circuit 101 of FIG. I can do it. Therefore, even if the duty ratio of the dimming PWM signal is reduced, the LED drive dimming circuit 1 can be operated in a state in which the lighting period T1 is constituted only by the steady period (period in which the output voltage V1 is constant). I can do it. Therefore, the brightness of the LED array 9 does not change according to the temperature, and the LED array 9 does not flicker.

また、図1のLED駆動調光回路1では、図10のPWM制御回路101よりも、出力電圧V1の変化が小さい。このため、省エネルギーの観点から見ても、従来の回路に比べて有利である。   Further, in the LED drive dimming circuit 1 in FIG. 1, the change in the output voltage V1 is smaller than that in the PWM control circuit 101 in FIG. For this reason, it is more advantageous than the conventional circuit from the viewpoint of energy saving.

さらに、図1のLED駆動調光回路1では、LED列9の消灯期間T2において、LED列9の消灯期間T2の直前に設けられた点灯期間T1における出力電圧を、ピークサンプリングする。これにより、LED列9の点灯期間T1が始まる時に、LED列9に設定電流IF’を流すことが出来る。よって、LED列9に流れる電流IFの波形におけるソフトスタートを最小にして、頭部が設定電流IF’である矩形波の電流波形を実現することが出来る。従って、LED列9に流れる電流量と、調光PWM信号のデューティー比とが比例した特性(リニアリティーがある特性)を有した状態でLED列9の明るさを調整する(調光する)ことが可能となる。   Further, in the LED drive dimming circuit 1 of FIG. 1, during the extinguishing period T2 of the LED row 9, the output voltage in the lighting period T1 provided immediately before the extinguishing period T2 of the LED row 9 is peak-sampled. Thereby, when the lighting period T1 of the LED string 9 starts, the set current IF 'can be supplied to the LED string 9. Accordingly, it is possible to minimize the soft start in the waveform of the current IF flowing through the LED array 9 and realize a rectangular wave current waveform whose head is the set current IF ′. Therefore, the brightness of the LED array 9 can be adjusted (dimmed) in a state where the amount of current flowing through the LED array 9 is proportional to the duty ratio of the dimming PWM signal (characteristic having linearity). It becomes possible.

なお、図1のLED駆動調光回路1では、LED調光部4が有するLED列9が1列であるが、複数のLED列9を有する場合も同様に実現することが出来る。図7は、本実施例1に係る他のLED駆動調光回路31(発光ダイオード駆動調光回路)の回路図である。   In the LED drive dimming circuit 1 of FIG. 1, the LED dimming unit 4 has one LED row 9, but the case where the LED dimming unit 4 has a plurality of LED rows 9 can also be realized in the same manner. FIG. 7 is a circuit diagram of another LED drive dimming circuit 31 (light emitting diode drive dimming circuit) according to the first embodiment.

図7のLED駆動調光回路31は、電流バランス回路33(分流手段)を備えている。電流バランス回路33としては、例えば特許文献4の分流回路を用いることが出来る。   The LED drive dimming circuit 31 of FIG. 7 includes a current balance circuit 33 (a current dividing unit). As the current balance circuit 33, for example, the shunt circuit disclosed in Patent Document 4 can be used.

また、図7のLED駆動調光回路31において、LED調光部32は、LED列9を2列有している。電流バランス回路33は、DC/DCコンバータ3から出力された電流IFを等分し、2つのLED列9にそれぞれIF/2のLED電流を流す。これにより、特許文献4の図11や特許文献3の図2に示されるように、各LED列について個別に定電流制御を行う場合よりも部品点数を減らすことが出来る。   In the LED drive dimming circuit 31 of FIG. 7, the LED dimming unit 32 has two LED rows 9. The current balance circuit 33 equally divides the current IF output from the DC / DC converter 3, and causes the LED currents of IF / 2 to flow through the two LED strings 9. Thereby, as FIG. 11 of patent document 4 and FIG. 2 of patent document 3 show, the number of parts can be reduced rather than the case where constant current control is individually performed about each LED row | line | column.

なお、上記説明において、電流バランス回路33が電流IFを等分しているのは、LED調光部32の2列のLED列9が同一の構成である(例えば、同一のLEDを同じ個数用いている)ためである。しかし、本発明はこれに限定されず、電流バランス回路33は、例えば複数のLED列のVF−IF特性が異なる場合に、複数のLED列に異なる電流を流してもよい。それぞれのLED列に流す電流や、それぞれのLED列に印加する電圧に応じて、複数のLED列に流す電流を適宜変更することにより、それぞれのLED列における明るさを異ならせることが出来る。   In the above description, the current balance circuit 33 equally divides the current IF because the two LED rows 9 of the LED dimming unit 32 have the same configuration (for example, the same number of the same LEDs are used). Because). However, the present invention is not limited to this, and the current balance circuit 33 may pass different currents to the plurality of LED strings when, for example, the VF-IF characteristics of the plurality of LED strings are different. The brightness in each LED row can be varied by appropriately changing the current passed through the plurality of LED rows in accordance with the current passed through each LED row and the voltage applied to each LED row.

LED駆動調光回路1では、LED駆動調光回路1を駆動するための入力電圧Vinを出力するDC電源2と、入力電圧Vinを、出力電圧V1に変換するDC/DCコンバータ3と、外部から入力される調光PWM信号に応じて、電流IFを流してLED列9を点灯させるか、または、電流IFを遮断してLED列9を消灯させるスイッチング素子Q2と、LED列9が点灯している点灯期間T1に、LED列9に流れる電流IFが一定となるように、DC/DCコンバータ3に対して、出力電圧V1を増減させる定電流制御を行う定電流帰還回路6と、LED列9が消灯している期間に、DC/DCコンバータ3に対して、LED列9が点灯している点灯期間T1の出力電圧V1を維持させる上記定電圧制御を行う定電圧帰還回路5と、LED列9が点灯している点灯期間T1に定電流帰還回路6に上記定電流制御を行わせ、LED列9が消灯している消灯期間T2に定電圧帰還回路5に上記定電圧制御を行わせるスイッチ制御回路10及びスイッチSW1〜SW3とを備えていてもよい。これにより、LED列9が消灯している消灯期間T2に、上記比較基準電圧に基づき定電圧制御を行うことが出来る。   In the LED drive dimming circuit 1, a DC power source 2 that outputs an input voltage Vin for driving the LED drive dimming circuit 1, a DC / DC converter 3 that converts the input voltage Vin into an output voltage V1, and an external source In accordance with the input dimming PWM signal, the LED array 9 is turned on by supplying the current IF, or the switching element Q2 that turns off the LED array 9 by cutting off the current IF and the LED array 9 is turned on. A constant current feedback circuit 6 that performs constant current control to increase / decrease the output voltage V1 with respect to the DC / DC converter 3 so that the current IF flowing through the LED string 9 is constant during the lighting period T1, and the LED string 9 A constant voltage feedback circuit 5 that performs the above-described constant voltage control for maintaining the output voltage V1 of the lighting period T1 during which the LED string 9 is lit, with respect to the DC / DC converter 3 during The constant current feedback circuit 6 performs the constant current control during the lighting period T1 when the ED row 9 is lit, and the constant voltage feedback circuit 5 performs the constant voltage control during the extinguishing period T2 when the LED row 9 is off. The switch control circuit 10 and the switches SW1 to SW3 may be provided. Accordingly, constant voltage control can be performed based on the comparison reference voltage during the extinguishing period T2 when the LED row 9 is extinguished.

LED駆動調光回路31では、LED列9を複数備え、
電流IFを、複数のLED列9に分けて流す電流バランス回路33をさらに備えてもよい。電流バランス回路33を備えることにより、各LED列9について個別に定電流制御を行う場合よりも部品点数を減らすことが出来る。
The LED drive dimming circuit 31 includes a plurality of LED rows 9,
You may further provide the current balance circuit 33 which divides and flows the electric current IF into the some LED row | line | column 9. FIG. By providing the current balance circuit 33, the number of parts can be reduced as compared with the case where the constant current control is individually performed for each LED array 9.

〔実施例2〕
本発明の他の実施例について図3〜図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施例2において説明すること以外の構成は、前記実施例1と同じである。また、説明の便宜上、前記実施例1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Example 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. The configuration other than that described in the second embodiment is the same as that of the first embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.

図3は、本実施例2に係るLED駆動調光回路12(発光ダイオード駆動調光回路)の回路図である。図3において、LED駆動調光回路12は、大略的には、AC電源13(電源手段)、ダイオードブリッジ14(電源手段)、絶縁型昇圧コンバータ15(直流−直流変換手段)、LED調光部16、定電圧帰還回路17(定電圧帰還手段)、定電流帰還回路18(定電流帰還手段)、及び、絶縁フォトカプラ19を備えている。ダイオードブリッジ14は、AC電源13から出力される交流電流を全波整流する。また、LED駆動調光回路12は、トランジスタ電源20、トランジスタQ5、及び、抵抗R4,R17を有している。   FIG. 3 is a circuit diagram of the LED drive dimming circuit 12 (light emitting diode drive dimming circuit) according to the second embodiment. In FIG. 3, the LED drive dimming circuit 12 generally includes an AC power supply 13 (power supply means), a diode bridge 14 (power supply means), an insulating boost converter 15 (DC-DC conversion means), and an LED dimming unit. 16, a constant voltage feedback circuit 17 (constant voltage feedback means), a constant current feedback circuit 18 (constant current feedback means), and an insulating photocoupler 19. The diode bridge 14 full-wave rectifies the alternating current output from the AC power supply 13. The LED drive dimming circuit 12 includes a transistor power source 20, a transistor Q5, and resistors R4 and R17.

絶縁型昇圧コンバータ15は、スイッチング素子Q1、制御IC7、IC電源8、絶縁トランスT、逆流防止ダイオードD1、平滑コンデンサC1、及び、抵抗R5を有している。絶縁トランスTは、1次巻線N1及び2次巻線N2を有している。   The insulation type boost converter 15 includes a switching element Q1, a control IC 7, an IC power supply 8, an insulation transformer T, a backflow prevention diode D1, a smoothing capacitor C1, and a resistor R5. The insulating transformer T has a primary winding N1 and a secondary winding N2.

LED調光部16は、LED列9と、スイッチング素子Q2とを有している。LED列9は、1個のLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)で構成されているか、または、複数個のLEDが直列に接続されて構成されている。   The LED dimming unit 16 includes an LED array 9 and a switching element Q2. The LED array 9 is composed of one LED (Light Emitting Diode) or a plurality of LEDs connected in series.

定電圧帰還回路17は、オペアンプOP2,OP3、トランジスタQ4,Q6〜Q8、コンデンサC3,C4、及び、抵抗R6〜R16を有している。   The constant voltage feedback circuit 17 includes operational amplifiers OP2 and OP3, transistors Q4 and Q6 to Q8, capacitors C3 and C4, and resistors R6 to R16.

定電流帰還回路18は、オペアンプOP1、トランジスタQ3、コンデンサC5、及び、抵抗R18,R19を有している。   The constant current feedback circuit 18 includes an operational amplifier OP1, a transistor Q3, a capacitor C5, and resistors R18 and R19.

図3のLED駆動調光回路12において、AC電源13の一方の出力は、ダイオードブリッジ14の一方の入力に接続されている。AC電源13の他方の出力は、ダイオードブリッジ14の他方の入力に接続されている。ダイオードブリッジ14の一方の出力は、絶縁トランスTの1次巻線N1の一端に接続されている。   In the LED drive dimming circuit 12 of FIG. 3, one output of the AC power supply 13 is connected to one input of the diode bridge 14. The other output of the AC power supply 13 is connected to the other input of the diode bridge 14. One output of the diode bridge 14 is connected to one end of the primary winding N1 of the isolation transformer T.

絶縁トランスTの1次巻線N1の他端は、スイッチング素子Q1のドレインに接続されている。制御IC7の出力は、スイッチング素子Q1のゲートに接続されている。IC電源8の出力は、制御IC7の電源入力に接続されている。   The other end of the primary winding N1 of the insulating transformer T is connected to the drain of the switching element Q1. The output of the control IC 7 is connected to the gate of the switching element Q1. The output of the IC power supply 8 is connected to the power supply input of the control IC 7.

スイッチング素子Q1のソースは、抵抗R5の一端と、制御IC7の第2制御入力とに接続されている。抵抗R5の他端は、ダイオードブリッジ14の他方の出力に接続されている。   The source of the switching element Q1 is connected to one end of the resistor R5 and the second control input of the control IC 7. The other end of the resistor R5 is connected to the other output of the diode bridge 14.

絶縁トランスTの2次巻線N2の一端は、逆流防止ダイオードD1のアノードに接続されている。逆流防止ダイオードD1のカソードは、平滑コンデンサC1の一端と、LED列9の入力と、抵抗R6の一端とに接続されている。LED列9の出力は、スイッチング素子Q2のドレインに接続されている。スイッチング素子Q2のゲートには、パルス信号である調光PWM信号が入力される。スイッチング素子Q2のソースは、抵抗R4の一端と、抵抗R19の一端とに接続されている。   One end of the secondary winding N2 of the insulation transformer T is connected to the anode of the backflow prevention diode D1. The cathode of the backflow prevention diode D1 is connected to one end of the smoothing capacitor C1, the input of the LED string 9, and one end of the resistor R6. The output of the LED array 9 is connected to the drain of the switching element Q2. A dimming PWM signal, which is a pulse signal, is input to the gate of the switching element Q2. The source of the switching element Q2 is connected to one end of the resistor R4 and one end of the resistor R19.

抵抗R6の他端は、抵抗R7の一端と、オペアンプOP3の非反転入力端子(+)とに接続されている。オペアンプOP3の反転入力端子(−)は、オペアンプOP3の出力と、抵抗R8の一端と、抵抗R10の一端と、トランジスタQ8のドレインとに接続されている。抵抗R8の他端は、抵抗R9の一端と、オペアンプOP2の非反転入力端子(+)と、トランジスタQ6のコレクタと、抵抗R16の一端と、コンデンサC4の一端とに接続されている。   The other end of the resistor R6 is connected to one end of the resistor R7 and the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP3. The inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP3 is connected to the output of the operational amplifier OP3, one end of the resistor R8, one end of the resistor R10, and the drain of the transistor Q8. The other end of the resistor R8 is connected to one end of the resistor R9, the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP2, the collector of the transistor Q6, one end of the resistor R16, and one end of the capacitor C4.

抵抗R10の他端は、トランジスタQ8のゲートと、トランジスタQ7のコレクタとに接続されている。トランジスタQ8のソースは、コンデンサC3の一端と、抵抗R13の一端と、オペアンプOP2の反転入力端子(−)とに接続されている。   The other end of the resistor R10 is connected to the gate of the transistor Q8 and the collector of the transistor Q7. The source of the transistor Q8 is connected to one end of the capacitor C3, one end of the resistor R13, and the inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP2.

抵抗R11の一端と、抵抗R14の一端とには、調光PWM信号が入力される。抵抗R11の他端は、抵抗R12の一端と、トランジスタQ7のベースとに接続されている。抵抗R14の他端は、抵抗R15の一端と、トランジスタQ6のベースとに接続されている。   A dimming PWM signal is input to one end of the resistor R11 and one end of the resistor R14. The other end of the resistor R11 is connected to one end of the resistor R12 and the base of the transistor Q7. The other end of the resistor R14 is connected to one end of the resistor R15 and the base of the transistor Q6.

オペアンプOP2の出力は、トランジスタQ4のベースに接続されている。トランジスタ電源20の出力は、トランジスタQ4のコレクタと、トランジスタQ3のコレクタとに接続されている。トランジスタQ4のエミッタは、トランジスタQ3のエミッタと、抵抗R17の一端と、トランジスタQ5のベースとに接続されている。   The output of the operational amplifier OP2 is connected to the base of the transistor Q4. The output of the transistor power supply 20 is connected to the collector of the transistor Q4 and the collector of the transistor Q3. The emitter of the transistor Q4 is connected to the emitter of the transistor Q3, one end of the resistor R17, and the base of the transistor Q5.

抵抗R16の他端と、コンデンサC4の他端とは、トランジスタQ5のコレクタと、抵抗R18の一端と、コンデンサC5の一端と、絶縁フォトカプラ19の入力とに接続されている。絶縁フォトカプラ19の出力は、制御IC7の第1制御入力に接続されている。   The other end of the resistor R16 and the other end of the capacitor C4 are connected to the collector of the transistor Q5, one end of the resistor R18, one end of the capacitor C5, and the input of the insulating photocoupler 19. The output of the insulating photocoupler 19 is connected to the first control input of the control IC 7.

抵抗R18の他端と、コンデンサC5の他端とは、オペアンプOP1の非反転入力端子(+)と、抵抗R19の他端とに接続されている。   The other end of the resistor R18 and the other end of the capacitor C5 are connected to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP1 and the other end of the resistor R19.

オペアンプOP1の反転入力端子(−)には、後述する調光DIM信号が入力される。オペアンプOP1の出力は、トランジスタQ3のベースに接続されている。   A dimming DIM signal to be described later is input to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP1. The output of the operational amplifier OP1 is connected to the base of the transistor Q3.

そして、抵抗R7の他端と、抵抗R9の他端と、トランジスタQ7のエミッタと、抵抗R12の他端と、抵抗R13の他端と、コンデンサC3の他端と、トランジスタQ6のエミッタと、抵抗R15の他端と、抵抗R17の他端と、トランジスタQ5のエミッタと、抵抗R4の他端と、平滑コンデンサC1の他端と、絶縁トランスTの2次巻線N2の他端とは、互いに接続されている。   The other end of the resistor R7, the other end of the resistor R9, the emitter of the transistor Q7, the other end of the resistor R12, the other end of the resistor R13, the other end of the capacitor C3, the emitter of the transistor Q6, and the resistor The other end of R15, the other end of resistor R17, the emitter of transistor Q5, the other end of resistor R4, the other end of smoothing capacitor C1, and the other end of secondary winding N2 of insulating transformer T are mutually connected. It is connected.

LED駆動調光回路12において、IC電源8は、制御IC7へ、例えば5Vの電圧を出力する。また、トランジスタ電源20は、トランジスタQ4のコレクタと、トランジスタQ3のコレクタとに、例えば13Vの電圧を出力する。   In the LED drive dimming circuit 12, the IC power supply 8 outputs a voltage of 5 V, for example, to the control IC 7. The transistor power supply 20 outputs a voltage of, for example, 13 V to the collector of the transistor Q4 and the collector of the transistor Q3.

また、LED駆動調光回路12における絶縁型昇圧コンバータ15の帰還回路は、LED列9の点灯期間T1に動作する定電流帰還回路18と、LED列9の消灯期間T2に動作する定電圧帰還回路17と、点灯期間に、定電流帰還回路18による定電流制御を行い、消灯期間に、定電圧帰還回路17による定電圧制御を行うためのOR回路Q5と、LED列9に流れる電流IFをON/OFFするスイッチング素子Q2と、絶縁フォトカプラ19とで構成されている。   The feedback circuit of the isolated boost converter 15 in the LED drive dimming circuit 12 includes a constant current feedback circuit 18 that operates during the lighting period T1 of the LED string 9 and a constant voltage feedback circuit that operates during the extinguishing period T2 of the LED string 9. 17, the constant current control by the constant current feedback circuit 18 is performed during the lighting period, and the OR circuit Q 5 for performing the constant voltage control by the constant voltage feedback circuit 17 and the current IF flowing through the LED array 9 is turned on during the extinction period. The switching element Q2 to be turned off / off and the insulating photocoupler 19 are included.

上記帰還回路に関して、定電流帰還回路18は、オペアンプOP1(図1のオペアンプIC2に相当)および周辺回路で構成されており、定電圧帰還回路17は、オペアンプOP2(図1のオペアンプIC1に相当)および周辺回路で構成されている。   Regarding the above feedback circuit, the constant current feedback circuit 18 includes an operational amplifier OP1 (corresponding to the operational amplifier IC2 in FIG. 1) and a peripheral circuit, and the constant voltage feedback circuit 17 is an operational amplifier OP2 (corresponding to the operational amplifier IC1 in FIG. 1). And peripheral circuits.

LED駆動調光回路12の動作について、以下に説明する。スイッチング素子Q2は、ゲートに入力される調光PWM信号に基づき、LED列9の点灯期間T1にLED列9に流れる電流IFをONし、LED列9の消灯期間T2にLED列9に流れる電流IFをOFFすることにより、LED列9の明るさを調整する調光動作を行う。   The operation of the LED drive dimming circuit 12 will be described below. Based on the dimming PWM signal input to the gate, the switching element Q2 turns on the current IF that flows through the LED array 9 during the lighting period T1 of the LED array 9, and the current that flows through the LED array 9 during the extinguishing period T2 of the LED array 9 A dimming operation for adjusting the brightness of the LED array 9 is performed by turning off the IF.

定電流帰還回路18のオペアンプOP1の反転入力端子(−)には、調光DIM信号を入力して、調光DIM信号のDC電圧レベルを可変することにより、LED列9に流れる電流IFの波高値を設定することが出来る。図3のLED駆動調光回路12における絶縁型昇圧コンバータ15の帰還回路は、あくまで一例であり、コンバータの種類に関係なく応用することが出来る。   The dimming DIM signal is input to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP1 of the constant current feedback circuit 18 to vary the DC voltage level of the dimming DIM signal. High value can be set. The feedback circuit of the isolated boost converter 15 in the LED drive dimming circuit 12 of FIG. 3 is merely an example, and can be applied regardless of the type of converter.

LED列9に印加される電圧V1は、抵抗R6,R7で分圧され、オペアンプOP3で電圧バッファ出力される。LED列9の点灯期間T1においては、Hiである調光PWM信号によりトランジスタQ7がONし、トランジスタQ8のゲートがLOWとなるのでトランジスタQ8がONする。これにより、オペアンプOP2の反転入力端子(−)に、オペアンプOP3の出力電圧が印加される。   The voltage V1 applied to the LED array 9 is divided by resistors R6 and R7, and is output as a voltage buffer by an operational amplifier OP3. In the lighting period T1 of the LED string 9, the transistor Q7 is turned on by the dimming PWM signal which is Hi, and the transistor Q8 is turned on because the gate of the transistor Q8 is LOW. As a result, the output voltage of the operational amplifier OP3 is applied to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP2.

図3のトランジスタQ4,Q6は、図1のスイッチSW1の機能を果たす。同様に、図3のトランジスタQ7,Q8は、図1のスイッチSW2の機能を果たし、図3のトランジスタQ3は、図1のスイッチSW3の機能を果たす。   The transistors Q4 and Q6 in FIG. 3 perform the function of the switch SW1 in FIG. Similarly, the transistors Q7 and Q8 in FIG. 3 function as the switch SW2 in FIG. 1, and the transistor Q3 in FIG. 3 functions as the switch SW3 in FIG.

LED列9の点灯期間T1においては、トランジスタQ6も調光PWM信号によりONし、オペアンプOP2の非反転入力端子(+)の電位が、GNDレベルに維持される。   In the lighting period T1 of the LED row 9, the transistor Q6 is also turned on by the dimming PWM signal, and the potential of the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP2 is maintained at the GND level.

このため、LED列9の点灯期間において、オペアンプOP2の出力はLOWレベルに維持され、トランジスタQ4のベース電位がLOWになるので、トランジスタQ4が動作しない(OFFする)。従って、定電圧帰還回路17が、絶縁型昇圧コンバータ15の帰還制御に関与しなくなる。   For this reason, during the lighting period of the LED string 9, the output of the operational amplifier OP2 is maintained at the LOW level, and the base potential of the transistor Q4 becomes LOW, so that the transistor Q4 does not operate (turns OFF). Therefore, the constant voltage feedback circuit 17 does not participate in the feedback control of the isolated boost converter 15.

LED列9の消灯期間T2においては、調光PWM信号によりトランジスタQ7がOFFし、トランジスタQ8がOFFする。よって、オペアンプOP2の反転入力端子(−)には、C4によって保持された、トランジスタQ8がOFFする直前のオペアンプOP3の出力電圧が印加される。   During the turn-off period T2 of the LED row 9, the transistor Q7 is turned off and the transistor Q8 is turned off by the dimming PWM signal. Therefore, the output voltage of the operational amplifier OP3 held by C4 and immediately before the transistor Q8 is turned off is applied to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP2.

LED列9の消灯期間T2においては、トランジスタQ6もOFFし、オペアンプOP2の非反転入力端子(+)には、オペアンプOP3の出力電圧を抵抗R8,R9で分圧した電圧が印加される。   During the turn-off period T2 of the LED string 9, the transistor Q6 is also turned off, and a voltage obtained by dividing the output voltage of the operational amplifier OP3 by the resistors R8 and R9 is applied to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP2.

この結果、オペアンプOP2と、トランジスタQ4,Q5とにより、定電圧制御が行われる。定電圧制御の基準電圧となる、オペアンプOP2の反転入力端子(−)の電圧は、C4によって保持された、トランジスタQ8がOFFする直前のオペアンプOP3の出力電圧である。これにより、LED列9の消灯期間T2の出力電圧が、LED列9の点灯期間T1の出力電圧となるように、定電圧制御を行うことが出来る。   As a result, constant voltage control is performed by the operational amplifier OP2 and the transistors Q4 and Q5. The voltage at the inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP2, which is a reference voltage for constant voltage control, is the output voltage of the operational amplifier OP3 held by C4 and immediately before the transistor Q8 is turned off. Thereby, constant voltage control can be performed so that the output voltage of the LED string 9 during the turn-off period T2 becomes the output voltage of the LED string 9 during the lighting period T1.

上述した調光動作における、点灯期間T1の波形及び消灯期間T2の波形を、図4(a)に示す。図4(a)は、図3のLED駆動調光回路12における各波形を示す波形図である。図4(b)は、図3のLED駆動調光回路12において用いられるLED列9のVF−IF特性を示すグラフである。   FIG. 4A shows the waveform of the lighting period T1 and the waveform of the extinguishing period T2 in the dimming operation described above. FIG. 4A is a waveform diagram showing each waveform in the LED drive dimming circuit 12 of FIG. FIG. 4B is a graph showing the VF-IF characteristics of the LED array 9 used in the LED drive dimming circuit 12 of FIG.

本実施例2に係るLED駆動調光回路12では、上述した帰還制御を行うことにより、LED列9の消灯期間T2において、LED列9の消灯期間T2の直前に設けられた点灯期間T1における出力電圧を、ピークサンプリングする。これにより、LED列9の点灯期間T1が始まる時の出力電圧V1を、設定電流IF’を流すために必要な電圧とすることが出来る。よって、LED列9に流れる電流IFの波形におけるソフトスタートを最小にして、頭部が設定電流IF’である矩形波の電流波形を実現することが出来る。従って、LED列9に流れる電流量と、調光PWM信号のデューティー比とが比例した特性(リニアリティーがある特性)を有した状態でLED列9の明るさを調整する(調光する)ことが可能となる。   In the LED drive dimming circuit 12 according to the second embodiment, by performing the feedback control described above, the output during the lighting period T1 provided immediately before the extinguishing period T2 of the LED array 9 during the extinguishing period T2 of the LED array 9 is performed. The voltage is peak sampled. Thereby, the output voltage V1 when the lighting period T1 of the LED array 9 starts can be set to a voltage necessary for flowing the set current IF '. Accordingly, it is possible to minimize the soft start in the waveform of the current IF flowing through the LED array 9 and realize a rectangular wave current waveform whose head is the set current IF ′. Therefore, the brightness of the LED array 9 can be adjusted (dimmed) in a state where the amount of current flowing through the LED array 9 is proportional to the duty ratio of the dimming PWM signal (characteristic having linearity). It becomes possible.

なお、図3の抵抗R6は、図1において出力電圧V1を分圧する抵抗R1に相当する。同様に、図3の抵抗R7は、図1において出力電圧V1を分圧する抵抗R2に相当する。   The resistor R6 in FIG. 3 corresponds to the resistor R1 that divides the output voltage V1 in FIG. Similarly, the resistor R7 in FIG. 3 corresponds to the resistor R2 that divides the output voltage V1 in FIG.

また、図3では、オペアンプOP3の出力電圧を抵抗R8と抵抗R9とで分圧した電圧が、オペアンプOP2の非反転入力端子(+)に入力されているが、抵抗R9の抵抗値r9は、抵抗R8の抵抗値r8と比較してかなり大きな抵抗値とし(r9>>r8)、オペアンプOP3の出力電圧とほぼ等しい電圧が、オペアンプOP2の非反転入力端子(+)に入力される。   In FIG. 3, a voltage obtained by dividing the output voltage of the operational amplifier OP3 by the resistor R8 and the resistor R9 is input to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP2. The resistance value r9 of the resistor R9 is The resistance value is considerably larger than the resistance value r8 of the resistor R8 (r9 >> r8), and a voltage substantially equal to the output voltage of the operational amplifier OP3 is input to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP2.

さらに、図3のコンデンサC3が図1のコンデンサC2に相当し、図3の抵抗R13が図1の抵抗R3に相当する。   Further, the capacitor C3 in FIG. 3 corresponds to the capacitor C2 in FIG. 1, and the resistor R13 in FIG. 3 corresponds to the resistor R3 in FIG.

本実施例2に係るLED駆動調光回路12では、1石式絶縁型コンバータである絶縁型昇圧コンバータ15を用いているが、絶縁型昇圧コンバータ15に代えて、図5に示す多石式絶縁型コンバータ41(直流−直流変換手段)を用いてもよく、図6に示す非絶縁コンバータ42(直流−直流変換手段)を用いても良い。多石式絶縁型コンバータ41は、スイッチング素子Q9及びコンデンサC6を有している。また、本実施例2に係るLED駆動調光回路12は、一列のLED列9を有しているが、図7に示す複数のLED列9に対しても、LED駆動調光回路12は適用することが出来る。   In the LED drive dimming circuit 12 according to the second embodiment, the isolated boost converter 15 that is a one-stone insulated converter is used. However, instead of the insulated boost converter 15, the multi-stone insulated circuit shown in FIG. A type converter 41 (DC-DC converting means) may be used, or a non-insulated converter 42 (DC-DC converting means) shown in FIG. 6 may be used. The multi-stone insulated converter 41 has a switching element Q9 and a capacitor C6. In addition, the LED drive dimming circuit 12 according to the second embodiment includes one LED row 9, but the LED drive dimming circuit 12 is also applied to the plurality of LED rows 9 illustrated in FIG. I can do it.

本発明の特徴は、LED列9に流れる電流IFをPWM制御して調光する回路において、LED列9に印加される電圧V1を非調光時(LED列9の消灯時)に定電圧制御を行うことであり、電源回路がDC/DCコンバータに限定されるものではなく、直列に接続されたLEDの数やLED列の数に限定されるものでもない。   A feature of the present invention is that in a circuit that performs dimming by PWM-controlling the current IF flowing through the LED array 9, the voltage V1 applied to the LED array 9 is controlled at a constant voltage during non-dimming (when the LED array 9 is turned off). The power supply circuit is not limited to the DC / DC converter, and is not limited to the number of LEDs or LED strings connected in series.

〔LED駆動調光回路の用途〕
本実施形態に係るLED駆動調光回路は、例えば図9に示すような液晶TV(液晶表示装置)61の電源や、図8に示すような液晶表示装置用のLEDバックライト装置51(発光ダイオードバックライト装置)の電源や、LED照明装置(発光ダイオード照明装置)に用いることができ、LEDバックライト装置51の明るさを下げた暗い画面でもチラツキの無い画像を得ることが出来る。
[Use of LED drive dimming circuit]
The LED drive dimming circuit according to the present embodiment includes, for example, a power source of a liquid crystal TV (liquid crystal display device) 61 as shown in FIG. 9 and an LED backlight device 51 (light emitting diode) for a liquid crystal display device as shown in FIG. It can be used for a power source of a backlight device) or an LED lighting device (light emitting diode lighting device), and an image without flicker can be obtained even on a dark screen where the brightness of the LED backlight device 51 is lowered.

図8のLEDバックライト装置51は、LED52と、明るさを均一にする光学シート53と、枠(フレーム)54とを備えており、表面に液晶パネル62を取り付けることにより、図9に示す液晶TV61となる。   The LED backlight device 51 shown in FIG. 8 includes an LED 52, an optical sheet 53 that makes the brightness uniform, and a frame 54, and a liquid crystal panel 62 is attached to the surface, whereby the liquid crystal shown in FIG. It becomes TV61.

本実施形態に係るLED照明装置は、LED駆動調光回路1,12,31のいずれか1つを備えているので、広範囲でチラツキの無い調光が可能である。   Since the LED lighting device according to the present embodiment includes any one of the LED drive dimming circuits 1, 12, and 31, dimming can be performed over a wide range without flickering.

また、本実施形態に係るLEDバックライト装置51は、LED駆動調光回路1,12,31のいずれか1つを備えているので、広範囲でチラツキの無い調光が可能である。   Moreover, since the LED backlight device 51 according to the present embodiment includes any one of the LED drive dimming circuits 1, 12, and 31, dimming can be performed over a wide range without flickering.

本実施形態に係る液晶TV61は、LEDバックライト装置51と、液晶パネル62とを備えている。   The liquid crystal TV 61 according to this embodiment includes an LED backlight device 51 and a liquid crystal panel 62.

従って、上記発光ダイオードバックライト装置の明るさを下げることで暗い画像を表現することができ、従って、高いコントラストで画像を再現することができる。   Therefore, it is possible to express a dark image by reducing the brightness of the light emitting diode backlight device, and thus it is possible to reproduce the image with high contrast.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明の発光ダイオード駆動調光回路は、広範囲の調光が可能であるので、液晶TV、モニター、インフォメーションディスプレイ等の液晶バックライト、LED照明機器、及びLED応用商品に好適に用いることが出来る。   Since the light-emitting diode drive dimming circuit of the present invention can adjust light in a wide range, it can be suitably used for liquid crystal backlights such as liquid crystal TVs, monitors, and information displays, LED lighting devices, and LED application products.

1,12,31 LED駆動調光回路(発光ダイオード駆動調光回路)
2 DC電源(電源手段)
3 DC/DCコンバータ(直流−直流変換手段)
4,16,32 LED調光部
5,17 定電圧帰還回路(定電圧帰還手段)
6,18 定電流帰還回路(定電流帰還手段)
7 制御IC
8 IC電源
9 LED列(発光ダイオード列)
10 スイッチ制御回路(動作切替手段)
11 基準電源
13 AC電源(電源手段)
14 ダイオードブリッジ(電源手段)
15 絶縁型昇圧コンバータ(直流−直流変換手段)
19 絶縁フォトカプラ
20 トランジスタ電源
33 電流バランス回路(分流手段)
41 多石式絶縁型コンバータ(直流−直流変換手段)
42 非絶縁コンバータ(直流−直流変換手段)
51 LEDバックライト装置(発光ダイオードバックライト装置)
52 LED
53 光学シート
61 液晶TV(液晶表示装置)
62 液晶パネル
C1 平滑コンデンサ
C2〜C6 コンデンサ
D1 逆流防止ダイオード
IC1,IC2,OP1〜OP3 オペアンプ
IF 電流
IF’ 設定電流
L1 チョークコイル
N1 1次巻線
N2 2次巻線
Q1,Q9 スイッチング素子
Q2 スイッチング素子(スイッチング素子)
Q3〜Q8 トランジスタ
R1〜R19 抵抗
SW1〜SW3 スイッチ(動作切替手段)
T 絶縁トランス
T1 点灯期間(点灯している期間)
T2 消灯期間(消灯している期間)
V1 出力電圧(印加直流電圧)
Va 矩形波電圧
Vin 入力電圧(駆動直流電圧)
Vref 基準電圧
r1〜r3,r8,r9 抵抗値
1,12,31 LED drive dimmer circuit (light emitting diode drive dimmer circuit)
2 DC power supply (power supply means)
3 DC / DC converter (DC-DC converter)
4, 16, 32 LED dimming unit 5, 17 Constant voltage feedback circuit (constant voltage feedback means)
6,18 Constant current feedback circuit (constant current feedback means)
7 Control IC
8 IC power supply 9 LED row (light emitting diode row)
10 Switch control circuit (operation switching means)
11 Reference power supply 13 AC power supply (power supply means)
14 Diode bridge (power supply means)
15 Insulation type boost converter (DC-DC conversion means)
19 Insulating Photocoupler 20 Transistor Power Supply 33 Current Balance Circuit (Diversion Means)
41 Multi-stone type isolated converter (DC-DC conversion means)
42 Non-insulated converter (DC-DC conversion means)
51 LED backlight device (light emitting diode backlight device)
52 LED
53 Optical sheet 61 Liquid crystal TV (Liquid crystal display device)
62 Liquid crystal panel C1 Smoothing capacitor C2 to C6 Capacitor D1 Backflow prevention diode IC1, IC2, OP1 to OP3 Operational amplifier IF current IF 'Setting current L1 Choke coil N1 Primary winding N2 Secondary winding Q1, Q9 Switching element Q2 Switching element ( Switching element)
Q3 to Q8 Transistors R1 to R19 Resistors SW1 to SW3 Switches (operation switching means)
T Isolation transformer T1 Lighting period (lit period)
T2 extinguishing period (extinguishing period)
V1 output voltage (applied DC voltage)
Va square wave voltage Vin input voltage (drive DC voltage)
Vref reference voltage r1 to r3, r8, r9 resistance value

Claims (6)

1個の発光ダイオードで構成されているか、または、複数個の発光ダイオードが直列に接続されて構成されている発光ダイオード列に流す電流をパルス幅変調し、上記発光ダイオード列の明るさを調整する発光ダイオード駆動調光回路であって、
上記発光ダイオード列が点灯している期間に、上記発光ダイオード列に印加されている印加直流電圧を分圧して、比較基準電圧として保持し、
上記発光ダイオード列が消灯している期間に、上記比較基準電圧に基づき、上記印加直流電圧を定電圧とする定電圧制御を行うことを特徴とする発光ダイオード駆動調光回路。
The brightness of the light emitting diode row is adjusted by pulse-width-modulating a current flowing through the light emitting diode row constituted by one light emitting diode or a plurality of light emitting diodes connected in series. A light-emitting diode drive dimming circuit comprising:
During the period when the light emitting diode row is lit, the applied DC voltage applied to the light emitting diode row is divided and held as a comparison reference voltage,
A light-emitting diode drive dimming circuit that performs constant voltage control using the applied DC voltage as a constant voltage based on the comparison reference voltage during a period when the light-emitting diode array is turned off.
上記発光ダイオード駆動調光回路を駆動するための駆動直流電圧を出力する電源手段と、
上記駆動直流電圧を、上記印加直流電圧に変換する直流−直流変換手段と、
外部から入力されるパルス信号に応じて、上記電流を流して上記発光ダイオード列を点灯させるか、または、上記電流を遮断して上記発光ダイオード列を消灯させるスイッチング素子と、
上記発光ダイオード列が点灯している期間に、上記発光ダイオード列に流れる電流が一定となるように制御を行う定電流帰還手段と、
上記発光ダイオード列が消灯している期間に、上記直流−直流変換手段に対して、上記発光ダイオード列が点灯している期間の上記印加直流電圧を維持させる上記定電圧制御を行う定電圧帰還手段と、
上記発光ダイオード列が点灯している期間に上記定電流帰還手段に上記制御を行わせ、上記発光ダイオード列が消灯している期間に上記定電圧帰還手段に上記定電圧制御を行わせる動作切替手段とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオード駆動調光回路。
Power supply means for outputting a driving DC voltage for driving the light emitting diode driving dimming circuit;
DC-DC converting means for converting the driving DC voltage into the applied DC voltage;
In accordance with a pulse signal input from the outside, the current is turned on to turn on the light emitting diode row, or the switching element that cuts off the current and turns off the light emitting diode row,
Constant current feedback means for performing control so that the current flowing through the light emitting diode array is constant during the period in which the light emitting diode array is lit;
Constant voltage feedback means for performing the constant voltage control for maintaining the applied DC voltage during the period when the light emitting diode row is lit with respect to the DC-DC conversion means during the period when the light emitting diode row is turned off. When,
Operation switching means for causing the constant current feedback means to perform the control during a period in which the light emitting diode string is lit, and for causing the constant voltage feedback means to perform the constant voltage control in a period during which the light emitting diode string is not lit. The light-emitting diode drive dimming circuit according to claim 1.
上記発光ダイオード列を複数備え、
上記電流を、複数の上記発光ダイオード列に分けて流す分流手段をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の発光ダイオード駆動調光回路。
A plurality of the light emitting diode rows are provided,
The light-emitting diode drive dimming circuit according to claim 1, further comprising a shunting unit that divides the current into a plurality of the light-emitting diode rows.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光ダイオード駆動調光回路を備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。   A light-emitting diode illuminating device comprising the light-emitting diode drive dimming circuit according to claim 1. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光ダイオード駆動調光回路を備えることを特徴とする発光ダイオードバックライト装置。   A light-emitting diode backlight device comprising the light-emitting diode driving dimming circuit according to claim 1. 請求項5に記載の発光ダイオードバックライト装置と、液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。   A liquid crystal display device comprising the light-emitting diode backlight device according to claim 5 and a liquid crystal panel.
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