JP2012038781A - 発光素子駆動回路、表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光ダイオードR−LED、G−LED、B−LEDを駆動する発光素子駆動回路において、第一電流供給部として機能するDC/DCコンバータ10の出力電流値と、各発光ダイオードに対して設定された基準値と電流検出回路5によって検出される電流値との差に対応する電流値を出力する第二電流供給部として機能する第二電流供給回路8の出力電流とを加えた電流を各発光ダイオードへ供給する。2つの電流供給部の出力電流を加えた電流を供給することにより、各発光ダイオードへの供給電流を瞬時に立上げることができる。
【選択図】図1
Description
前記複数の発光素子それぞれに対応して設けられ対応する発光素子への供給電圧を平滑にする複数の容量素子と、
前記複数の発光素子が電源により択一的に駆動されるように制御する切替制御部と、前記複数の容量素子のうち、駆動される発光素子に対応する容量素子を、前記電源と電気的に並列に接続するように制御する容量切替部と、をさらに含み、前記複数の発光素子についてフィールドシーケンシャル駆動を行うようにしてもよい。
発光素子駆動回路の駆動対象は、プロジェクタの投写用など、表示装置の発光素子として用いられる発光ダイオードである。本実施形態では、発光ダイオードR−LED、G−LED、B−LEDが駆動対象である。発光ダイオードR−LEDの発光色は赤色(R)、発光ダイオードG−LEDの発光色は緑色(G)、発光ダイオードB−LEDの発光色は青色(B)、である。これら発光色が異なる発光ダイオードは、順方向電圧や定格電流が互いに異なるので、本実施形態の駆動回路では、各発光ダイオードに適切な電流を流す機能を有している。
図1において、本実施形態による発光素子駆動回路は、入力電圧Vinによる電流を安定させるためのインダクタ2と、発光ダイオードへ供給される電流の逆流を防止するためのダイオード3と、発光色が互いに異なる複数の発光ダイオードR−LED、G−LED、B−LEDへの電圧の供給を制御(つまり、供給する電流を制御)するためのLED切替制御回路SWと、発光ダイオードR−LED、G−LED、B−LEDに供給される電圧を平滑にするための平滑コンデンサ部Cout と、この平滑コンデンサ部Cout と発光ダイオードR−LED、G−LED、B−LEDの各アノードとの電気的接続を制御するためのコンデンサ切替回路SWCとを備えている。
ここで、図1の各部のより詳細な構成を示す図2を参照すると、第一電流検出回路6は、一端が第二電流供給回路8の出力に接続され他端がダイオード3を介してDC/DCコンバータ10の出力に接続された抵抗素子61と、この抵抗素子61の両端の電位を入力とする差動増幅器62とを備えている。この構成により、第一電流検出回路6は、第一電流供給部として機能するDC/DCコンバータ10からの出力電流IDC/DCのレベルを検出することができる。出力電流IDC/DCのレベルの検出結果は、電圧値FBとしてDC/DCコンバータ10に入力される。
ここで、平滑コンデンサ部Cout には、発光ダイオードR−LED、G−LED、B−LEDそれぞれに対応して、平滑コンデンサCR、CG、CBが設けられている。つまり、発光ダイオードR−LED専用の平滑コンデンサCR、発光ダイオードG−LED専用の平滑コンデンサCG、発光ダイオードB−LED専用の平滑コンデンサCB、が平滑コンデンサ部Cout に設けられている。そして、LED切替制御回路SWの切替制御によって駆動される発光ダイオードに対応する平滑コンデンサが選択されるように、コンデンサ切替回路SWCの切替制御が行われる。すなわち、発光ダイオードR−LEDが駆動される場合は平滑コンデンサCRが、発光ダイオードG−LEDが駆動される場合は平滑コンデンサCGが、発光ダイオードB−LEDが駆動される場合は平滑コンデンサCBが、それぞれ選択されるようにコンデンサ切替回路SWCによる切替制御が行われる。
また、図2を参照すると、LED切替制御回路SWには、NchMOS型FET(以降、スイッチと略称する)が、各発光ダイオードに対応して、備えられている。すなわち、発光ダイオードR−LEDに対応してスイッチSWRが、発光ダイオードG−LEDに対応してスイッチSWGが、発光ダイオードB−LEDに対応してスイッチSWBが、それぞれ設けられている。そして、発光ダイオードR−LED、G−LED、B−LEDの各アノード端子はダイオード3のカソード端子側すなわち電圧Vout に接続されている。また、発光ダイオードR−LED、G−LED、B−LEDの各カソード端子は、対応する、スイッチSWR、スイッチSWG、スイッチSWBのドレイン端子に接続されている。また、スイッチSWR、スイッチSWG、スイッチSWBのゲート端子にはRGB−LED点灯制御信号100の対応する制御信号が印加され、これらのソース端子は、共通に設けられた電流検出用の抵抗素子Rsense に接続されている。電流検出用の抵抗素子Rsenseは各発光ダイオードR−LED、G−LED、B−LEDについて共通に設けられているので、回路規模の増加を最小限度に抑えることができる。
図2を参照すると、コンデンサ切替回路SWCは、ゲート端子が共通でドレイン端子同士が直結された一対のPchMOS型FET(以降、スイッチと略称する)を、各発光ダイオードに対応して、備えている。すなわち、発光ダイオードR−LEDに対応して2つのスイッチSWCR−1およびSWCR−2が、発光ダイオードG−LEDに対応して2つのスイッチSWCG−1およびSWCG−2が、発光ダイオードB−LEDに対応して2つのスイッチSWCB−1およびSWCB−2が、それぞれ設けられている。
図2を参照すると、第二電流検出回路5には、抵抗素子Rsense が設けられている。この抵抗素子Rsense に流れる電流ILED が電圧に変換され、その検出結果に対応する電圧値がDC/DCコンバータ10に入力される。ここで、LED切替制御回路SWにおいてスイッチSWRがオン状態になると発光ダイオードR−LEDが、スイッチSWGがオン状態になると発光ダイオードG−LEDが、スイッチSWBがオン状態になると発光ダイオードB−LEDが、それぞれ発光することになる。そして、これら発光ダイオードの発光の際における電流値が第二電流検出回路5によって検出される。
図2を参照すると、Vref 設定部4は、発光ダイオードR−LEDに対応して設けられた可変抵抗素子41Rおよびスイッチ42Rと、発光ダイオードG−LEDに対応して設けられた可変抵抗素子41Gおよびスイッチ42Gと、発光ダイオードB−LEDに対応して設けられた可変抵抗素子41Bおよびスイッチ42Bと、を備えている。各スイッチ42R、42G、42Bの一端は電源電圧VCCに接続され、他端は各可変抵抗素子41R、41G、41Bの一端に接続されている。可変抵抗素子41R、41G、41Bの他端は抵抗素子43を介してグランドに接続されている。
LED電流=基準電圧(Vref )/検出抵抗値 … (1)
なお、各可変抵抗素子41R、41G、41Bの抵抗値調整は、マイクロコンピュータなど図示せぬ制御回路によってディジタル的に行われるのが一般的である。
また、図2を参照すると、第二電流供給回路8は、比較回路7による比較結果の変化に応じてトランジスタを制御する構成になっている。すなわち、比較回路7による比較結果に対応する電圧が抵抗素子81を介してトランジスタ82のベースに印加される。トランジスタ82のコレクタには電源電圧Vcが印加されている。
図1および図2を参照すると、第一電流供給部として機能するDC/DCコンバータ10は、定電流タイプのスイッチング電源の構成を有しており、第一電流検出回路6によって検出される電流値に対応する電圧値FBと、Vref 設定部4の出力である基準電圧Vref とを入力とし、フィードバック制御を行う。すなわちDC/DCコンバータ10は、基準電圧Vref に対する電圧値FBの変化に応じた電圧値を出力する。
次に、本実施形態による発光素子駆動回路の動作について説明する。本実施形態では、発光ダイオードを流れる電流に応じて、DC/DCコンバータ10から出力する電圧を制御している。
図3および図4は、上述した発光素子駆動回路の動作例を示す波形図である。これらの図は、発光ダイオードR−LEDを点灯する場合の動作例を示している。なお、各波形図において、作図の都合から、電圧または電流の脈動の表現は省略している。
図5は、上述した発光素子駆動回路を採用した表示装置の動作例を示す波形図である。同図には、RGB−LED点灯制御信号100のうち、発光ダイオードR−LED、G−LED、B−LEDをそれぞれ点灯させるための信号R、G、Bと、Vref 設定部4により設定される基準電圧Vref と、図2中の電圧Vout と、平滑コンデンサ部Cout の各平滑コンデンサCR、CG、CBが利用される期間と、発光ダイオードR−LED、G−LED、B−LEDに流れる電流Iout 、が示されている。
図6は、発光素子駆動回路の他の実施例の主要構成部分を示す図である。同図を参照すると、本例の発光素子駆動回路は、図1の構成において、比較回路7と第二電流供給回路8との間に設けられ両者間の導通を制御するためのスイッチ回路18と、このスイッチ回路18をオン状態またはオフ状態に制御するためのタイマー回路19とを追加した構成になっている。これらを追加するのは、第二電流供給回路8をLED点灯電流の立上り時にのみ機能させ、それ以外の時には完全にOffさせるためである。これによって、第二電流供給回路の消費電流をさらに低減でき、回路全体の効率向上に寄与できる。
図8は、図7の発光素子駆動回路を採用した表示装置の動作例を示す波形図である。同図には、RGB−LED点灯制御信号100のうち、発光ダイオードR−LED、G−LED、B−LEDをそれぞれ点灯させるための信号R、G、Bと、スイッチGR、GG、GB、GPの各ゲート端子に印加される電圧と、第二電流供給回路8の出力電流Isと、発光ダイオードR−LED、G−LED、B−LEDに流れる電流Iout とが示されている。
上述した実施形態では各発光ダイオードについてアノードコモンの構成を採用しているが、これに限定されず、カソードコモンの構成を採用してもよい。カソードコモンの構成を採用する場合、図2や図7において、NMOSFETとPMOSFETとの接続を入れ換えた構成を用いれば良い。
上述した実施形態において、入力電圧Vin、電源電圧VCC、電源電圧Vcについては、別々の電源装置から供給されていてもよいし、同じ電源装置から供給されていてもよい。
本実施形態では、第一電流供給回路であるDC/DCコンバータ10の立上りの際、第二電流供給回路8から補完電流が出力されるので、瞬時的に所望電流値が得られる。その場合、上記2つの電流供給回路の出力電流を加える構成であるため、過剰電流を吸収するための電力ロスが発生することはない。
3 ダイオード
4 Vref 設定部
5 第二電流検出回路
6 第一電流検出回路
7 比較回路
8 第二電流供給回路
10 DC/DCコンバータ
11 エラーアンプ
12 発振器
13 鋸状波発生器
14 PWMコントローラ
15 リセットセットフリップフロップ
16 駆動回路
17 NMOSFET
18 スイッチ回路
19 タイマー回路
41R、41G、41B 可変抵抗素子
42R、42G、42B スイッチ
43、61、81 抵抗素子
62 差動増幅器
82 トランジスタ
R−LED 赤色発光ダイオード
G−LED 緑色発光ダイオード
B−LED 青色発光ダイオード
Cout 平滑コンデンサ部
CR、CG、CB 平滑コンデンサ
D1、D2 寄生ダイオード
GR、GG、GB、GP スイッチ
L インダクタ
Rsense 抵抗素子
SW LED切替制御回路
SWC コンデンサ切替回路
Claims (9)
- 発光素子に対して設定された基準値に応じて出力電流値を制御する第一電流供給部と、
前記発光素子に流れる電流値を検出する電流検出部と、
前記基準値と前記電流検出部によって検出される電流値との差に対応する電流値を出力する第二電流供給部と、
を含み、前記第一電流供給部の出力電流と前記第二電流供給部の出力電流とを加えた電流を前記発光素子へ供給するようにしたことを特徴とする発光素子駆動回路。 - 請求項1において、前記第一電流供給部と前記第二電流供給部とに共通に設けられ、前記基準値が予め設定されており、前記発光素子の駆動時に前記基準値を出力する基準値設定部をさらに含むことを特徴とする発光素子駆動回路。
- 請求項1または請求項2において、
前記第一電流供給部は、一端が前記第二電流供給部の出力に接続され他端がダイオードを介して自身の出力に接続された抵抗素子の両端電位差と、前記基準値との比較結果に基づいて前記出力電流値を制御することを特徴とする発光素子駆動回路。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項において、
前記第二電流供給部は、前記基準値と前記電流検出部によって検出される電流値との差を検出する比較回路による比較結果に応じて、前記第一電流供給部の出力電流に加える電流を出力することを特徴とする発光素子駆動回路。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項において、
前記発光素子の駆動時に前記発光素子への供給電圧を平滑にする容量素子をさらに含むことを特徴とする発光素子駆動回路。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項において、
前記第二電流供給部を、前記発光素子を点灯させる点灯制御信号の遷移タイミングから所定時間だけ動作させるタイマー回路をさらに含むことを特徴とする発光素子駆動回路。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項において、
前記発光素子は、発光色が異なる複数の発光素子であり、
前記複数の発光素子それぞれに対応して設けられ対応する発光素子への供給電圧を平滑にする複数の容量素子と、
前記複数の発光素子が電源により択一的に駆動されるように制御する切替制御部と、
前記複数の容量素子のうち、駆動される発光素子に対応する容量素子を、前記電源と電気的に並列に接続するように制御する容量切替部と、
をさらに含み、前記複数の発光素子についてフィールドシーケンシャル駆動を行うことを特徴とする発光素子駆動回路。 - 請求項7において、
前記電流検出部は、前記複数の発光素子に共通に設けられていることを特徴とする発光素子駆動回路。 - 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の発光素子駆動回路と、
前記発光素子駆動回路によって駆動される、発光色が異なる複数の発光素子と、
を含むことを特徴とする表示装置。
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