JP2016076315A - Light emission element driving device, light emission device and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子を駆動する発光素子駆動装置、並びに、これを用いた発光装置及び車両に関する。 The present invention relates to a light emitting element driving device that drives a light emitting element, and a light emitting device and a vehicle using the same.
図9は、発光装置の一従来例を示す図である。本従来例の発光装置は、少なくとも一つの発光素子(図9では発光ダイオード)Z1と、発光素子Z1を駆動する発光素子駆動IC[integrated circuit]100と、発光素子駆動IC100から発光素子Z1への給電経路に挿入されたPチャネル型MOS[metal oxide semiconductor]電界効果トランジスタP1と、を有する。 FIG. 9 is a diagram illustrating a conventional example of a light emitting device. The light emitting device of this conventional example includes at least one light emitting element (light emitting diode in FIG. 9) Z1, a light emitting element driving IC (integrated circuit) 100 for driving the light emitting element Z1, and a light emitting element driving IC 100 to the light emitting element Z1. And a P-channel MOS [metal oxide semiconductor] field effect transistor P1 inserted in the power supply path.
発光素子駆動IC100は、入力電圧Viから一定の出力電圧Voを生成して発光素子Z1に供給する出力電圧生成部101と、PWM[pulse width modulation]調光信号S1に基づいてトラ ンジスタP1のオン/オフ制御を行うことで発光素子Z1に流れる出力電流Ioのデューティ制御(発光素子Z1の輝度制御)を行う出力電流制御部102と、を集積化した半導体集積回路装置である。
The light emitting
確かに、上記従来例の発光装置であれば、PWM調光信号S1に基づいて発光素子Z1の輝度を制御することが可能である。しかしながら、上記従来例の発光装置では、調光制御用のトランジスタP1を必要とするので高コストであるという問題があった。 Certainly, with the light emitting device of the conventional example, it is possible to control the luminance of the light emitting element Z1 based on the PWM dimming signal S1. However, the light emitting device of the above conventional example has a problem of high cost because it requires the dimming control transistor P1.
そこで、特許文献1では、調光信号のオフ期間に出力コンデンサの放電を行う出力電圧放電部を有することによって、低コストで発光素子の調光制御を行うことが可能な発光素子駆動装置が提案されている。
Therefore,
なお、特許文献1では、調光信号のオフ期間には出力電圧が接地電圧よりも高い放電下限電圧と一致するまで出力電圧放電部が出力コンデンサの放電を行う構成が提案されている(例えば特許文献1の図7及び図8参照)。当該構成により、調光信号のオフ期間に発光素子が遅滞なく消灯され、調光信号のオン期間に発光素子が遅滞なく点灯される、すなわち高精度の調光が可能となる。そして、当該構成の具体例として、放電下限電圧を出力する可変電圧源と、出力電圧と放電下限電圧を比較するコンパレータとを有する構成例が挙げられている。
Note that
しかしながら、当該構成例では、発光素子の直列数が増えるほど、放電下限電圧を大きくしなければ調光の精度を高くすることができない。したがって、発光素子の直列数の設定を広い範囲にするためには、可変範囲の広い可変電圧源が必要となり、コスト増につながる。 However, in this configuration example, the light control accuracy cannot be increased unless the discharge lower limit voltage is increased as the series number of light emitting elements increases. Therefore, in order to set the number of light emitting elements in series in a wide range, a variable voltage source having a wide variable range is required, which leads to an increase in cost.
本発明は、上記の状況に鑑み、発光素子の直列数の設定を狭い範囲に限定することなく低コストで発光素子の調光制御を高精度に行うことが可能な発光素子駆動装置、並びに、これを用いた発光装置及び車両を提供することを目的とする。 In view of the above situation, the present invention is a light emitting element driving device capable of performing dimming control of a light emitting element with high accuracy at low cost without limiting the setting of the number of series of light emitting elements to a narrow range, and It aims at providing the light-emitting device and vehicle using this.
上記目的を達成するために、本発明に係る発光素子駆動装置は、調光信号のオン期間には発光素子に流れる出力電流が目標値と一致するように入力電圧から出力電圧を生成し、前記調光信号のオフ期間には前記出力電圧の生成動作を停止する出力電圧生成部と、前記出力電圧を平滑化して前記発光素子に供給する出力コンデンサと、前記調光信号がオン期間からオフ期間に切り替わってから設定時間が経過するまで前記出力コンデンサの放電を行う出力電圧放電部と、前記設定時間を調整する時間調整部と、を有する構成(第1の構成)とされている。 In order to achieve the above object, a light emitting element driving device according to the present invention generates an output voltage from an input voltage so that an output current flowing through the light emitting element coincides with a target value during an on period of a dimming signal, An output voltage generation unit that stops the generation operation of the output voltage during the off period of the dimming signal, an output capacitor that smoothes the output voltage and supplies the output voltage to the light emitting element, and the dimming signal from the on period to the off period The output voltage discharging unit that discharges the output capacitor until the set time elapses after switching to the time, and the time adjusting unit that adjusts the set time (first configuration).
なお、上記第1の構成から成る発光素子駆動装置において、前記出力電圧生成部は、前記入力電圧の印加端と接地端との間に直列接続され、互いの接続ノードがコイルを介して前記出力コンデンサに接続される上側トランジスタ及び下側トランジスタと、前記上側トランジスタ及び前記下側トランジスタの各制御信号を生成する上側ドライバ及び下側ドライバと、前記出力電流に応じた帰還電圧を生成するアンプと、前記調光信号のオン期間には前記帰還電圧に応じて前記上側トランジスタ及び前記下側トランジスタをオン/オフするように前記上側ドライバ及び前記下側ドライバを駆動する制御部と、を含む構成(第2の構成)にするとよい。 In the light emitting element driving apparatus having the first configuration, the output voltage generation unit is connected in series between the application terminal of the input voltage and a ground terminal, and a connection node of the output voltage generation unit via the coil. An upper transistor and a lower transistor connected to a capacitor; an upper driver and a lower driver that generate control signals for the upper transistor and the lower transistor; an amplifier that generates a feedback voltage according to the output current; A control unit that drives the upper driver and the lower driver to turn on / off the upper transistor and the lower transistor in accordance with the feedback voltage during an on period of the dimming signal (first operation) 2).
また、上記第2の構成から成る発光素子駆動装置において、前記出力電圧放電部は、前記時間調整部の出力信号に基づいて前記出力電圧の印加端と接地端との間を導通/遮断する放電用トランジスタを含む構成(第3の構成)にするとよい。 Further, in the light emitting element driving device having the second configuration, the output voltage discharging unit conducts / cuts off between the application terminal of the output voltage and the ground terminal based on the output signal of the time adjusting unit. A configuration including a transistor for use (third configuration) is preferable.
また、上記第3の構成から成る発光素子駆動装置において、前記放電用トランジスタは、前記調光信号のオン期間には常時オフされ、前記調光信号のオフ期間には前記時間調整部の出力信号に基づいてオン/オフされる構成(第4の構成)にするとよい。 Further, in the light emitting element driving apparatus having the third configuration, the discharge transistor is always turned off during the on period of the dimming signal, and the output signal of the time adjusting unit is turned off during the off period of the dimming signal. It is preferable to adopt a configuration (fourth configuration) that is turned on / off based on the above.
また、上記第4の構成から成る発光素子駆動装置において、前記制御部は、前記調光信号のオフ期間において、前記上側トランジスタ及び前記下側トランジスタをいずれも常時オフするように前記上側ドライバ及び前記下側ドライバを駆動する構成(第5の構成)にするとよい。 Further, in the light emitting element driving apparatus having the fourth configuration, the control unit may be configured to always turn off the upper transistor and the lower transistor so that both the upper transistor and the lower transistor are always turned off during the off period of the dimming signal. A configuration for driving the lower driver (fifth configuration) is preferable.
また、上記第1〜第5いずれかの構成から成る発光素子駆動装置において、前記出力電圧生成部と、前記出力電圧放電部と、前記時間調整部はいずれも同一の半導体装置に集積化されている構成(第6の構成)にするとよい。 In the light emitting element driving device having any one of the first to fifth configurations, the output voltage generation unit, the output voltage discharge unit, and the time adjustment unit are all integrated in the same semiconductor device. (6th configuration).
また、本発明に係る発光装置は、上記第1〜第6いずれかの構成から成る発光素子駆動装置と、前記発光素子駆動装置によって駆動される少なくとも一つの発光素子と、を有する構成(第7の構成)とされている。 A light-emitting device according to the present invention includes a light-emitting element driving device having any one of the first to sixth configurations and at least one light-emitting element driven by the light-emitting element driving device (seventh). It is said that.
なお、上記第7の構成から成る発光装置において、前記発光素子は、発光ダイオード、または、有機EL素子である構成(第8の構成)にするとよい。 In the light emitting device having the seventh configuration, the light emitting element may be a light emitting diode or an organic EL element (eighth configuration).
また、上記第8の構成から成る発光装置は、車載ランプとして用いられる構成(第9の構成)にするとよい。 Further, the light emitting device having the eighth configuration may be configured to be used as a vehicle lamp (9th configuration).
また、上記第9の構成から成る発光装置は、ヘッドライトモジュール、ターンランプモジュール、または、リアランプモジュールとして車両に装着される構成(第10の構成)にするとよい。 The light emitting device having the ninth configuration may be configured to be mounted on the vehicle as a headlight module, a turn lamp module, or a rear lamp module (tenth configuration).
また、本発明に係る車両は、上記第9または第10の構成から成る発光装置を有する構成(第11の構成)とされている。 In addition, the vehicle according to the present invention has a light emitting device having the ninth or tenth structure (an eleventh structure).
また、上記第11の構成から成る車両において、前記発光装置は、ヘッドライト、白昼夜走行用光源、テールランプ、ストップランプ、及び、ターンランプの少なくとも一つとして用いられる構成(第12の構成)にするとよい。 Further, in the vehicle having the eleventh configuration, the light emitting device is configured to be used as at least one of a headlight, a light source for running day and night, a tail lamp, a stop lamp, and a turn lamp (a twelfth configuration). Good.
本発明によれば、発光素子の直列数の設定を狭い範囲に限定することなく低コストで発光素子の調光制御を高精度に行うことが可能な発光素子駆動装置、並びに、これを用いた発光装置及び車両を提供することができる。 According to the present invention, a light emitting element driving apparatus capable of performing dimming control of a light emitting element with high accuracy at a low cost without limiting the setting of the number of series of light emitting elements to a narrow range, and the same are used. A light emitting device and a vehicle can be provided.
図1は、発光装置の一構成例を示す図である。発光装置10は、発光素子駆動IC11Aと、コイルL1と、出力コンデンサC1と、センス抵抗Rsと、コンデンサC2と、を有する発光素子駆動装置を備える。また、発光装置10は、当該発光素子駆動装置の駆動対象である少なくとも一つの発光素子(発光ダイオード)Z1を備える。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a light emitting device. The
発光素子駆動IC11Aは、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ1H及び1L(以下では、上側トランジスタ1H及び下側トランジスタ1Lと呼ぶ)と、上側ドライバ2H及び下側ドライバ2Lと、ダイオードD1と、制御部3と、アンプ4と、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ5(以下では、トランジスタ5と呼ぶ)と、時間調整部6と、を集積化した半導体集積回路装置(いわゆるLEDドライバIC)である。また、発光素子駆動装置11Aは、外部との電気的な接続を確立するために外部端子T1〜T8を有する。
The light emitting element driving IC 11A includes N-channel MOS
発光素子駆動IC11Aの外部において、外部端子T1は、入力電圧Viの印加端に接続されている。外部端子T2は、コイルL1の第1端に接続されている。コイルL1の第2端(出力電圧Voの印加端)は、センス抵抗Rsの第1端に接続されている。センス抵抗Rsの第2端は、発光素子Z1の第1端(アノード)に接続されている。発光素子Z1の第2端(カソード)は、接地端に接続されている。出力コンデンサC1の第1端は、コイルL1の第2端に接続されている。出力コンデンサC1の第2端は、接地端に接続されている。外部端子T3は、接地端に接続されている。外部端子T4は、コンデンサC2を介してコイルL1の第1端に接続されている。外部端子T5は、センス抵抗Rsの第1端に接続されている。外部端子T6は、センス抵抗Rsの第2端に接続されている。外部端子T7は、PWM調光信号S1の印加端に接続されている。外部端子T8は、時間調整信号S2の印加端に接続されている。 Outside the light emitting element driving IC 11A, the external terminal T1 is connected to the application terminal of the input voltage Vi. The external terminal T2 is connected to the first end of the coil L1. The second end of the coil L1 (the end to which the output voltage Vo is applied) is connected to the first end of the sense resistor Rs. The second end of the sense resistor Rs is connected to the first end (anode) of the light emitting element Z1. The second end (cathode) of the light emitting element Z1 is connected to the ground end. The first end of the output capacitor C1 is connected to the second end of the coil L1. The second terminal of the output capacitor C1 is connected to the ground terminal. The external terminal T3 is connected to the ground terminal. The external terminal T4 is connected to the first end of the coil L1 via the capacitor C2. The external terminal T5 is connected to the first end of the sense resistor Rs. The external terminal T6 is connected to the second end of the sense resistor Rs. The external terminal T7 is connected to the application end of the PWM dimming signal S1. The external terminal T8 is connected to the application end of the time adjustment signal S2.
発光素子駆動IC11Aの内部において、上側トランジスタ1Hのドレインは、外部端子T1に接続されている。上側トランジスタ1Hのソースは、外部端子T2に接続されている。上側トランジスタ1Hのゲートは、上側ドライバ2Hの出力端に接続されている。下側トランジスタ1Lのドレインは、外部端子T2に接続されている。下側トランジスタ1Lのソースは、外部端子T3に接続されている。下側トランジスタ1Lのゲートは、下側ドライバ2Lの出力端に接続されている。すなわち、上側トランジスタ1H及び下側トランジスタ1Lは、入力電圧Viの印加端と接地端との間に直列接続されており、互いの接続ノード(スイッチ電圧Vswの印加端)がコイルL1を介して出力コンデンサC1に接続されている。
Inside the light emitting
上側ドライバ2Hは、制御部3からの指示に基づいて上側トランジスタ1Hの制御信号GHを生成する。上側トランジスタ1Hは、制御信号GHがハイレベルであるときにオンとなり、制御信号GHがローレベルであるときにオフとなる。下側ドライバ2Lは、制御部3からの指示に基づいて下側トランジスタ1Lの制御信号GLを生成する。下側トランジスタ1Lは、制御信号GLがハイレベルであるときにオンとなり、制御信号GLがローレベルであるときにオフとなる。
The
ダイオードD1と、発光素子駆動IC11Aに外付けされるコンデンサC2とによってブートストラップ回路が構成される。当該ブートストラップ回路は、ブースト電圧Vbstを生成する。ダイオードD1のアノードは、定電圧Vregの印加端に接続されている。ダイオードD1のカソードは、外部端子T4に接続されている。
The diode D1 and the capacitor C2 externally attached to the light emitting
上側ドライバ2Hの第1電源端及び制御部3の第1電源端は、外部端子T4(ブースト電圧Vbstの印加端)に接続されている。上側ドライバ2Hの第2電源端は、外部端子 T2(スイッチ電圧Vswの印加端)に接続されている。従って、上側トランジスタ1Hのゲートに印加される制御信号GHのハイレベルはブースト電圧Vbstとなり、制御信号GHのローレベルはスイッチ電圧Vswとなる。
The first power supply terminal of the
下側ドライバ2Lの第1電源端は、定電圧Vregの印加端に接続されている。下側ドライバ2Lの第2電源端は、外部端子T3(接地電圧GNDの印加端)に接続されている。従って、下側トランジスタ1Lのゲートに印加される制御信号GLのハイレベルは定電圧Vregとなり、制御信号GLのローレベルは接地電圧GNDとなる。
The first power supply terminal of the
上記構成から成るブートストラップ回路の動作について説明する。上側トランジスタ1Hがオフされて下側トランジスタ1Lがオンされることにより、スイッチ電圧Vswがローレベル(GND)となっているときには、定電圧Vregの印加端からダイオードD1を介してコンデンサC2に流れ込む電流によってコンデンサC2が充電される。このとき、ブースト電圧Vbstは、ほぼ定電圧Vreg(より正確には、定電圧VregからダイオードD1の順方向降下電圧Vfを差し引いた値(Vreg−Vf))となる。
The operation of the bootstrap circuit having the above configuration will be described. When the
一方、コンデンサC2が充電されている状態で、上側トランジスタ1Hがオンされ、下側トランジスタ1Lがオフされることにより、スイッチ電圧Vswがローレベル(GND)からハイレベル(Vi)に立ち上げられると、ブースト電圧Vbstは、スイッチ電圧Vswのハイベル(Vi)よりも更にコンデンサC2の充電電圧分(ほぼVreg)だけ高い値(Vi+Vreg)に引き上げられる。このようなブースト電圧Vbstが上側ドライバ2Hの第1電源端に印加されることにより、上側トランジスタ1Hを確実にオン/オフ駆動することが可能となっている。
On the other hand, when the
制御部3は、PWM調光信号S1のオン期間(ハイレベル期間)には帰還電圧Vfbに応じて上側トランジスタ1H及び下側トランジスタ1Lをオン/オフするように上側ドライバ2H及び下側ドライバ2Lを駆動する。一方、制御部3は、PWM調光信号S1のオフ期間(ローレベル期間)において、出力電圧Voの生成動作を停止するように上側ドライバ2H及び下側ドライバ2Lを駆動する。
The control unit 3 switches the
アンプ4は、非反転入力端(+)と反転入力端(−)との間に印加されるセンス抵抗Rsの両端電圧を増幅して帰還電圧Vfbを生成する。従って、帰還電圧Vfbは、センス抵抗Rsに流れる出力電流Ioに応じて増減する電圧信号となる。 The amplifier 4 amplifies the voltage across the sense resistor Rs applied between the non-inverting input terminal (+) and the inverting input terminal (−) to generate a feedback voltage Vfb. Therefore, the feedback voltage Vfb is a voltage signal that increases or decreases according to the output current Io flowing through the sense resistor Rs.
なお、上記した上側トランジスタ1H、下側トランジスタ1L、上側ドライバ2H、下側ドライバ2L、制御部3、及び、アンプ4は、PWM調光信号S1のオン期間には発光素子Z1に流れる出力電流Ioが目標値と一致するように入力電圧Viから出力電圧Voを生成し、PWM調光信号S1のオフ期間には出力電圧Voの生成動作を停止する出力電圧生成部を形成する。
Note that the
また発光素子駆動IC11Aの内部において、トランジスタ5のドレインは、外部端子T5に接続されている。トランジスタ5のソースは、接地端に接続されている。トランジスタ5のゲートは、時間調整部6の出力端に接続されている。すなわち、トランジスタ5は、時間調整部6から出力される制御信号GDに基づいて出力電圧Voの印加端と接地端との間を導通/遮断する放電用トランジスタとして機能する。トランジスタ5は、制御信号GDがハイレベルであるときにオンとなり出力電圧Voの印加端と接地端との間を導通し、制御信号GLがローレベルであるときにオフとなり出力電圧Voの印加端と接地端との間を遮断する。
In the light emitting
時間調整部6は、PWM調光信号S1及び時間調整信号S2に基づいて制御信号GDを生成する。制御信号GDは、PWM調光信号S1のハイレベル期間(オン期間Ton)には、常にローレベルとなり、PWM調光信号S1のローレベル期間(オフ期間Toff)には、PWM調光信号S1のハイレベル期間からローレベル期間に切り替わってから設定時間が経過するまでハイレベルとなり、それ以降はローレベルとなる。当該設定時間は時間調整信号S2に基づいて可変する。時間調整部6の内部構成及び時間調整信号S2の形式は特に限定されないが、例えば時間調整部6が設定時間に関するデータを不揮発的に記憶する記憶部を有する構成である場合、時間調整信号S2が設定時間に関するデータを書き換えるための書き換え信号とすればよい。
The
図2は、図1に示す発光装置10の動作例を説明するためのタイムチャートであり、上から順に、PWM調光信号S1、制御信号GH及びGL、スイッチ電圧Vsw、出力電圧Vo、制御信号GD、及び、出力電流Ioが描写されている。
FIG. 2 is a time chart for explaining an operation example of the light-emitting
PWM調光信号S1は、発光素子Z1の輝度に応じてオンデューティ(周期Tに占めるオン期間Tonの比率)が可変されるパルス幅変調信号である。発光素子Z1の輝度を上げる場合には、PWM調光信号S1のオンデューティが大きい値に設定され、逆に、発光素子Z1の輝度を下げる場合には、PWM調光信号S1のオンデューティが小さい値に設定される。 The PWM dimming signal S1 is a pulse width modulation signal whose on-duty (ratio of the on period Ton in the period T) is varied according to the luminance of the light emitting element Z1. When increasing the luminance of the light emitting element Z1, the on-duty of the PWM dimming signal S1 is set to a large value. Conversely, when decreasing the luminance of the light emitting element Z1, the on-duty of the PWM dimming signal S1 is small. Set to a value.
時刻t1において、PWM調光信号S1がハイレベルに立ち上げられると、制御部3による上側トランジスタ1H及び下側トランジスタ1Lのオン/オフ制御(制御信号GH及びGLの生成動作)が開始されて、外部端子T2に矩形波状のスイッチ電圧Vswが生成される。このスイッチ電圧VswがコイルL1と出力コンデンサC1を介することにより、平滑化された出力電圧Voとして発光素子Z1に供給される。
When the PWM dimming signal S1 rises to a high level at time t1, on / off control (control signal GH and GL generation operation) of the
PWM調光信号S1のオン期間Ton(時刻t1〜t3)において、上側トランジスタ1H及び下側トランジスタ1Lは、帰還電圧Vfb(延いては出力電流Io)が所定の目標値と一致するように、相補的(排他的)にオン/オフされる。発光素子Z1に流れる出力電流Ioが一定であれば、発光素子Z1に印加される出力電圧Voも一定となるので、発光素子Z1が一定の輝度で点灯する。
In the ON period Ton (time t1 to t3) of the PWM dimming signal S1, the
なお、上記で用いられている「相補的(排他的)」という文言は、上側トランジスタ1H及び下側トランジスタ1Lのオン/オフが完全に逆転している場合のほか、貫通電流防止の観点から上側トランジスタ1H及び下側トランジスタ1Lの同時オフ期間が設けられている場合も含む。
Note that the term “complementary (exclusive)” used above refers to the case where the on / off state of the
PWM調光信号S1のオン期間Ton(時刻t1〜t3)において、制御信号GDは常にローレベルとなり、トランジスタ5は常にオフとなる。
In the on period Ton (time t1 to t3) of the PWM dimming signal S1, the control signal GD is always at a low level, and the
時刻t3において、PWM調光信号S1がローレベルに立ち下げられると、出力電圧Voの生成動作が停止される。特に、図2で示した調光方式では、PWM調光信号S1のオフ期間Toff(時刻t3〜t5)において、制御信号GH及びGLがいずれもローレベルとされて、上側トランジスタ1H及び下側トランジスタ1Lがいずれもオフとされる。その結果、外部端子T2(スイッチ電圧Vswの印加端)はハイインピーダンス状態(Hi−Z)となる。
When the PWM dimming signal S1 falls to the low level at time t3, the generation operation of the output voltage Vo is stopped. In particular, in the dimming method shown in FIG. 2, the control signals GH and GL are both set to the low level during the OFF period Toff (time t3 to t5) of the PWM dimming signal S1, and the
PWM調光信号S1のオフ期間Toff(時刻t3〜t5)において、制御信号GDはPWM調光信号S1のオン期間Tonからオフ期間Toffに切り替わったタイミング(時刻t3)から設定時間Δtが経過するタイミング(時刻t4)までハイレベルとなり、それ以降はローレベルとなる。したがって、トランジスタ5は、PWM調光信号S1のオン期間Tonからオフ期間Toffに切り替わったタイミングから設定時間Δtが経過するタイミングまでの期間(時刻t3〜t4)オンとなる。その結果、PWM調光信号S1のオン期間Tonからオフ期間Toffに切り替わったタイミングから設定時間Δtが経過するタイミングまでの期間(時刻t3〜t4)には、出力コンデンサC1の第1端(出力電圧Voの印加端)がトランジスタ5を介して接地端とショートされるので、出力コンデンサC1の電荷が急速に放電されて、時刻t4において出力電圧Voが下限電圧Vminまで引き下げられる。
In the OFF period Toff (time t3 to t5) of the PWM dimming signal S1, the timing at which the set time Δt elapses from the timing (time t3) when the control signal GD is switched from the ON period Ton to the OFF period Toff of the PWM dimming signal S1. It becomes a high level until (time t4), and thereafter becomes a low level. Therefore, the
ここで、下限電圧Vminが発光素子Z1の順方向電圧未満になるように、時間調整信号S2を用いて設定時間Δtを調整する。これにより、時刻t4までに発光素子Z1に流れる出力電流が0Aとなり、発光素子Z1が遅滞なく消灯される。 Here, the set time Δt is adjusted using the time adjustment signal S2 so that the lower limit voltage Vmin is less than the forward voltage of the light emitting element Z1. Thereby, the output current flowing through the light emitting element Z1 by time t4 becomes 0A, and the light emitting element Z1 is turned off without delay.
上記のオン期間Tonとオフ期間Toffを繰り返すことにより、発光素子Z1の点灯と消灯が繰り返されるので、PWM調光信号S1のオンデューティに応じて、発光素子Z1の見かけ上の輝度(周期Tにおける平均輝度)を可変制御することが可能となる。この調光方式によれば、調光用の外付けトランジスタP1(図9を参照)が不要となるので、従来の調光方式と比べてコストを削減することができる。 By repeating the on period Ton and the off period Toff, the light emitting element Z1 is repeatedly turned on and off, so that the apparent luminance of the light emitting element Z1 (in the period T) according to the on-duty of the PWM dimming signal S1. It becomes possible to variably control (average luminance). According to this dimming method, the external transistor P1 for dimming (see FIG. 9) is not required, so that the cost can be reduced as compared with the conventional dimming method.
また、PWM調光信号S1のオフ期間Toffにおいて出力電圧Voが0Vまで下がり切らないので、次回のPWM調光信号S1のオン期間Tonにおいて、出力電流Io及び出力電圧Voが各々の目標値に達するまでの立上り時間(時刻t1〜t2、及び、時刻t5〜t6を参照)が短くなり、発光素子Z1が遅滞なく点灯される。さらに、上記の通り、制御信号GDのハイレベル期間(時刻t3〜t4、及び、時刻t7〜t8)には、出力コンデンサC1の第1端(出力電圧Voの印加端)がトランジスタ5を介して接地端とショートされるので、出力コンデンサC1の電荷が急速に放電されて、発光素子Z1が遅滞なく消灯される。
Further, since the output voltage Vo does not fall down to 0V in the OFF period Toff of the PWM dimming signal S1, the output current Io and the output voltage Vo reach their target values in the next ON period Ton of the PWM dimming signal S1. Rise time (see times t1 to t2 and times t5 to t6) is shortened, and the light emitting element Z1 is lit without delay. Further, as described above, during the high level period (time t3 to t4 and time t7 to t8) of the control signal GD, the first end (the application end of the output voltage Vo) of the output capacitor C1 is connected via the
これにより、発光素子Z1の調光制御を高精度に行うことが可能になる。また、図10に示す従来の発光装置のように出力コンデンサC1の電荷を放電する手段を有しない発光装置は、出力電流Ioの立ち下がり挙動が図3に示す破線Y2のようになり、PWM調光信号S1がオフ期間Toffになってから発光素子Z1が消灯するまでに時間がかかる。このため、発光素子Z1の調光率を絞ることができない。これに対して、発光装置10は、出力電流Ioの立ち下がり挙動が図3に示す実線Y1のようになり、PWM調光信号S1がオフ期間Toffになってから発光素子Z1が消灯するまでに時間がかからない(PWM調光信号S1がオフ期間Toffになってから設定時間Δt以下の経過期間で消灯する)。このため、発光素子Z1の調光率を絞ることができる。図1に示す発光装置10では、一例として、PWM調光信号S1の周波数(周期Tの逆数)が200Hzのときに、発光素子Z1の調光率を0.5%に絞ることができる。
This makes it possible to perform dimming control of the light emitting element Z1 with high accuracy. Further, in the light emitting device that does not have means for discharging the charge of the output capacitor C1 as in the conventional light emitting device shown in FIG. 10, the falling behavior of the output current Io becomes as shown by the broken line Y2 shown in FIG. It takes time until the light emitting element Z1 is turned off after the optical signal S1 is turned off. For this reason, the light control rate of the light emitting element Z1 cannot be reduced. On the other hand, in the
また、発光装置10は、時間調整部6が時間調整信号S2に基づいてトランジスタ5をオンにして出力コンデンサC1の電荷を放電する構成であるため、発光素子Z1の直列数の設定を広い範囲にする場合であっても、可変範囲の広い可変電圧源を必要としない。したがって、図1に示す発光装置10は、発光素子Z1の直列数の設定を狭い範囲に限定しない。
In the
<用途>
発光装置10は、例えば、図4及び図5で示す通り、車両X10のヘッドライト(ハイビーム/ロービーム/スモールランプ/フォグランプなどを適宜含 む)X11、白昼夜走行(DRL)用光源X12、テールランプ(スモールランプやバックランプなどを適宜含む)X13、ストップランプX14、及び、ターンランプX15などとして好適に用いることができる。
<Application>
For example, as shown in FIGS. 4 and 5, the
なお、発光素子駆動IC11Aは、外付け部品(出力コンデンサC1、コンデンサC2、コイルL1、センス抵抗Rs)および駆動対象となる発光素子Z1と共にモジュール(図6のLEDヘッドライトモジュールY10、図7のLEDターンランプモジュールY20、及び、図8のLEDリアランプモジュールY30など)として提供されるものであってもよいし、外付け部品(出力コンデンサC1、コンデンサC2、コイルL1、センス抵抗Rs)および駆動対象となる発光素子Z1とは独立に半製品であるIC単体(発光素子駆動IC11A)として提供されるものであってもよい。
The light emitting
<その他の変形例>
なお、上記の実施形態では、発光素子として発光ダイオードを用いた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、発光素子として有機EL[electro-luminescence]素子を用いることも可能である。
<Other variations>
In the above embodiment, the configuration using a light emitting diode as a light emitting element has been described as an example. However, the configuration of the present invention is not limited to this, and for example, an organic EL [ It is also possible to use an electro-luminescence element.
また、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。例えば、バイポーラトランジスタとMOS電界効果トランジスタとの相互置換や、各種信号の論理レベル反転は任意である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。 Various technical features disclosed in the present specification can be variously modified within the scope of the technical creation in addition to the above-described embodiment. For example, mutual replacement of a bipolar transistor and a MOS field effect transistor and logic level inversion of various signals are arbitrary. That is, the above-described embodiment is an example in all respects and should not be considered as limiting, and the technical scope of the present invention is not the description of the above-described embodiment, but the claims. It should be understood that all modifications that come within the meaning and range of equivalents of the claims are included.
1H Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ(上側トランジスタ)
1L Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ(下側トランジスタ)
2H 上側ドライバ
2L 下側ドライバ
3 制御部
4 アンプ
5 Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ(放電用トランジスタ)
10 発光装置
11A 発光素子駆動IC
C1 出力コンデンサ
C2 コンデンサ
D1 ダイオード
L1 コイル
Rs センス抵抗
T1〜T8 外部端子
X10 車両
X11 ヘッドライト
X12 白昼夜走行(DRL)用光源
X13 テールランプ
X14 ストップランプ
X15 ターンランプ
Y10 LEDヘッドライトモジュール
Y20 LEDターンランプモジュール
Y30 LEDリアランプモジュール
Z1 発光素子(発光ダイオード)
1H N-channel MOS field effect transistor (upper transistor)
1L N-channel MOS field effect transistor (lower transistor)
2H
10
C1 Output capacitor C2 Capacitor D1 Diode L1 Coil Rs Sense resistor T1 to T8 External terminal X10 Vehicle X11 Headlight X12 Light source for day and night driving (DRL) X13 Tail lamp X14 Stop lamp X15 Turn lamp Y10 LED headlight module Y20 LED turn lamp module Y30 LED rear lamp module Z1 Light emitting element (light emitting diode)
Claims (12)
前記出力電圧を平滑化して前記発光素子に供給する出力コンデンサと、
前記調光信号がオン期間からオフ期間に切り替わってから設定時間が経過するまで前記出力コンデンサの放電を行う出力電圧放電部と、
前記設定時間を調整する時間調整部と、
を有することを特徴とする発光素子駆動装置。 An output voltage is generated from the input voltage so that the output current flowing through the light emitting element matches the target value during the ON period of the dimming signal, and the output voltage generation operation is stopped during the OFF period of the dimming signal A voltage generator;
An output capacitor for smoothing the output voltage and supplying the light emitting element;
An output voltage discharging unit that discharges the output capacitor until a set time elapses after the dimming signal is switched from an on period to an off period;
A time adjustment unit for adjusting the set time;
A light-emitting element driving device comprising:
前記入力電圧の印加端と接地端との間に直列接続され、互いの接続ノードがコイルを介して前記出力コンデンサに接続される上側トランジスタ及び下側トランジスタと、
前記上側トランジスタ及び前記下側トランジスタの各制御信号を生成する上側ドライバ及び下側ドライバと、
前記出力電流に応じた帰還電圧を生成するアンプと、
前記調光信号のオン期間には前記帰還電圧に応じて前記上側トランジスタ及び前記下側トランジスタをオン/オフするように前記上側ドライバ及び前記下側ドライバを駆動する制御部と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の発光素子駆動装置。 The output voltage generator is
An upper transistor and a lower transistor that are connected in series between the application terminal of the input voltage and the ground terminal, and whose connection nodes are connected to the output capacitor via a coil;
An upper driver and a lower driver for generating respective control signals of the upper transistor and the lower transistor;
An amplifier that generates a feedback voltage according to the output current;
A controller that drives the upper driver and the lower driver to turn on / off the upper transistor and the lower transistor according to the feedback voltage during an on period of the dimming signal;
The light-emitting element driving device according to claim 1, comprising:
前記発光素子駆動装置によって駆動される少なくとも一つの発光素子と、
を有することを特徴とする発光装置。 The light emitting element driving device according to any one of claims 1 to 6,
At least one light emitting element driven by the light emitting element driving device;
A light emitting device comprising:
Priority Applications (1)
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JP2014204262A JP2016076315A (en) | 2014-10-02 | 2014-10-02 | Light emission element driving device, light emission device and vehicle |
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