JP3939517B2 - 調光制御回路 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器の表示器やバックライトに用いられる発光素子の発光量の制御を行うための調光制御回路の構成に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子機器の表示器やバックライトとして搭載される発光素子に発光ダイオードが用いられるケースが増加している。発光ダイオードを含む多くの発光素子では点灯時の発光量が素子を流れる電流に依存している。そこで発光ダイオードの明るさの調整(以下、調光と言う)を行うには電流値を変化させる必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
調光には、電流値のアナログ量変化で行うもの(以下、アナログ調光という)と、一定電流の断続を行って断続の比率で生ずる平均電流値の変化で行うもの(以下、デジタル調光という)とが存在する。
機器によってアナログ調光かデジタル調光が行われる。調光制御回路を搭載する集積回路やモジュールは調光方式に応じて別の回路で構成しなければならず、回路の種類が増加し煩雑であった。
本発明は、アナログ調光とデジタル調光のいずれにも対応できる調光制御回路を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、発光素子に流れる電流に相当する検出信号と外部からの発光素子の電流を調整する調光信号が入力され、発光素子を流れる電流を調光信号に関連する値に負帰還制御するための信号を出力する調光制御回路において、誤差増幅器の入力側と調光信号入力点間に発光素子の電流の最大値を設定する第1の回路を接続し、誤差増幅器の出力部または誤差増幅器の出力側に設けられた負帰還制御回路の誤差増幅器出力部に発光素子の電流の最小値を設定する第2の回路を接続したことを特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】
誤差増幅器に対して、発光ダイオード(LED)電流に相当する検出信号を入力し、さらに第1の回路を介して調光信号を入力する。さらに第2の回路を設け、それを誤差増幅器の出力部または誤差増幅器の出力側に設けられた負帰還制御回路の誤差増幅器出力部に接続する。
ここで第1の回路は、調光信号が第1の値より上のとき、クランプダイオードと基準電源で誤差増幅器に入力される電圧を固定し、LED電流の最大値を設定する。第2の回路は、調光信号が前記第1の値より小さい第2の値の電圧より低いとき、比較器に信号を発生させてLED電流の最小値を設定する。
【0006】
【実施例】
[第1の実施例の構成]
本発明の第1の実施例を図1に示す。
発光ダイオード列(以下、LED)のアノードは電源VPに接続され、カソードはLED電流制御用のトランジスタQ1と電流検出用の抵抗R1を介してグランドに接続される。制御トランジスタQ1のゲートは誤差増幅器OP1の出力端子に接続されている。誤差増幅器OP1の(−)端子は検出抵抗R1と制御トランジスタQ1との接続点Aに接続される。
【0007】
誤差増幅器OP1の(+)端子は第1の回路CC1を介して調光信号の入力端子1に接続される。ここで第1の回路CC1は、入力端子1の調光信号を増幅器AM1に入力し、増幅器AM1の調光信号に比例(k倍)する出力を抵抗R2を介して誤差増幅器OP1の(+)端子に入力する。また抵抗R2と(+)端子の接続点をクランプ用ダイオードD1の順方向で基準電源VREF1(電圧値Vt1)に接続し、(+)端子の最大電圧をクランプするように構成されている。
【0008】
誤差増幅器OP1の出力部には第2の回路CC2が接続される。ここで第2の回路CC2は、調光信号と基準電源VREF2の電圧(電圧値Vt2)が入力される比較器CMP1を具備し、調光信号が電圧Vt2より低い時に誤差増幅器OP1の出力側で制御トランジスタQ1を遮断状態にする様に構成されている。なお、第2の回路CC2のトランジスタQ2は比較器CMP1の極性や出力部の構成次第で不要な場合もある。
電源VP、LED、制御トランジスタQ1、検出抵抗R1を除いた点線部の制御ブロックDCCが次に説明するような制御特性を発生する部分となる。
【0009】
[第1の実施例の動作・作用]
入力端子1に調光信号Vcontが加えられると、誤差増幅器OP1の(+)端子には第1の回路CC1から調光信号の比例値の信号(電圧値=k×Vcont)が入力される。一方、誤差増幅器OP1の(−)端子には検出抵抗R1において電圧検出されたLED電流ILに相当する検出信号(電圧値=R1×IL)が入力される。
【0010】
誤差増幅器OP1と制御トランジスタQ1と検出抵抗R1が負帰還ループを形成しているので、誤差増幅器OP1の(+)端子と(−)端子の間に電圧差が生じると、
1)誤差増幅器OP1の出力、即ちトランジスタQ1のバイアスの変化
2)トランジスタQ1のドレイン電流の変化
3)LEDと検出抵抗R1を流れる電流の変化
4)検出信号の電圧の変化、
の順に回路が動作する。これは誤差増幅器OP1の(+)端子と(−)端子の電圧を一致させ、同時にLED電流ILを制御する動作となる。なお、(+)端子と(−)端子の電圧が等しくなることをイマジナルショートという。
【0011】
増幅器AM1の出力(k×Vcont)が基準電源VREF1の電圧値(Vt1)より小さい時、クランプダイオードD1は働かず、増幅器AM1の出力が誤差増幅器OP1の(+)端子の入力となる。したがってイマジナルショート条件{(+)端子電圧}={(−)端子電圧}は
k×Vcont=R1×IL
で表現される。変形すると、
IL=(k×Vcont)/R1
となり、図2のVcont<(Vt1/k)の範囲の一点鎖線部分を含む一定傾斜特性となる。
【0012】
調光信号Vcontが電圧(Vt1)以上になるとクランプダイオードD1が働き、クランプダイオードD1の順方向電圧を無視すれば、(+)端子の電圧は(Vt1)に固定される。したがってイマジナルショート条件は
Vt1=R1×IL
となる。変形すると
IL=Vt1/R1
となり、図2のVcont>(Vt1/k)の範囲の一定値特性となる。
【0013】
調光信号Vcontが低下して基準電源VREF2の電圧(Vt2)以下になると、比較器CMP1は誤差増幅器OP1の出力あるいは制御トランジスタQ1のゲートを強制的にグランドに落とし、制御トランジスタQ1を遮断し、LED電流ILを遮断する。図2のVcont=Vt2の垂直部分がこの遮断部である。
調光信号Vcontの電圧値を0からVt1/k以上まで変化させると、図2全体の特性となる。
【0014】
調光信号VcontをVt1<Vcont<(Vt2/k)のレベルで使用した場合を図3に示す。LED電流ILを調光信号Vcontにより直線比例で制御可能なことが分かる。すなわち、アナログ調光が実現できる。
調光信号VcontをVcont<Vt1とVcont>(Vt1/k)の間でパルス状に振った場合を図4に示す。この時LED電流ILは0から(Vt1/R1)までフルスイングで断続される。調光信号Vcontを、{Vcontローレベル<Vt2}、{Vcontハイレベル>(Vt1/k)}のパルス状にして断続時間比率を変えて入力端子1に印加するとデジタル調光が実現できる。
即ち、図1の1つの回路構成でアナログ調光とデジタル調光のいずれもが実現できる。
【0015】
[第2の実施例の構成]
本発明の第2の実施例を図5に示す。
第1の実施例では電源VPをLEDと制御トランジスタQ1、検出抵抗R1の直列回路に供給し、検出抵抗R1と誤差増幅器OP1と制御トランジスタQ1の負帰還ループ構成にて制御トランジスタQ1のバイアスを制御し、制御トランジスタQ1を非飽和動作させ、LED電流ILを制御した。これに対して第2の実施例は、第1の実施例と同じ制御ブロックDCCをトランジスタが飽和スイッチと遮断を繰り返すスイッチング方式DC−DCコンバータの誤差増幅部に用いてLED電流ILを制御するものである。
【0016】
インダクタL1、トランジスタQ12、ダイオードD2、平滑コンデンサCはスイッチング方式DC−DCコンバータを構成する。LEDはこのコンバータの出力端子2に直列の検出抵抗R1と共に接続される。制御ブロックDCCの出力はDC−DCコンバータのPWMコンパレータCMP2で発振信号OSCと比較される。PWMコンパレータCMP2の出力はトランジスタQ12を断続ドライブする。なお、第2の回路CC2の接続先は誤差増幅器OP1の出力部でなく、一点鎖線(i)で示すトランジスタQ12のゲート(即ち、PWMコンパレータCMP2の出力部)でも良い。
【0017】
[第2の実施例の動作・作用]
この構成で運転すると誤差増幅器OP1、PWMコンパレータCMP2、トランジスタQ12、DC−DCコンバータ(の出力電圧VOUT)、検出抵抗R2が負帰還ループを形成する。このため第1の実施例と同じイマジナルショートの式が成立し、調光信号Vcontに対するLED電流ILは図2の特性となる。即ち、DC−DCコンバータでもアナログ調光とデジタル調光が1つの回路構成で可能となる。
【0018】
第2の実施例の第1の実施例との主な違いは、トランジスタQ12が飽和動作で断続される点にある。トランジスタの飽和動作はトランジスタの損失を低下させるため、第1の実施例よりもLEDの消費電力に対する電源VPからの供給電力を少なくできる。即ち、第2の実施例では電力効率の高い調光ができるというメリットが付加できる。
【0019】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明は、誤差増幅器に対して、LED電流に相当する検出信号を入力し、さらに第1の回路を介して調光信号を入力する。さらに第2の回路を設け、それを誤差増幅器の出力部または誤差増幅器の出力側に設けられた負帰還制御回路の誤差増幅器出力部に接続する構成を特徴とする。
このような本発明によれば、アナログ調光とデジタル調光の各々の要求に対して一種の回路で対応できる。しかも集積回路やモジールの設計や生産の煩雑さが解消でき、非常に有効な技術である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例による調光回路
【図2】図1に示す回路の調光信号に対するLED電流の制御特性
【図3】アナログ調光制御を説明する図
【図4】デジタル調光制御を説明する図
【図5】本発明の第2の実施例による調光回路
【符号の説明】
1:調光信号入力端子 AM1:増幅器 CC1:第1の回路 CC2:第2の回路 CMP1:比較器 DCC:制御ブロック LED:発光ダイオード列 OP1:誤差増幅器 Q1:制御トランジスタ R1:検出抵抗 VREF1、VREF2:基準電源 VP:電源
Claims (6)
- 発光素子に流れる電流に相当する検出信号と外部からの該発光素子の電流を調整する調光信号が入力され、該発光素子を流れる電流を該調光信号に関連する値に負帰還制御するための信号を出力する調光制御回路において、誤差増幅器の入力側と調光信号入力点間に該発光素子の電流の最大値を設定する第1の回路を接続し、
該誤差増幅器の出力部または該誤差増幅器の出力側に設けられた負帰還制御回路の誤差増幅器出力部に該発光素子の電流の最小値を設定する第2の回路を接続した
ことを特徴とする調光制御回路。 - 請求項1の構成において、前記第1の回路の出力に、前記調光信号が所定の値以下のときには該調光信号の比例値の電圧、該調光信号が該所定の値より上のときには該比例値の最大にクランプされた電圧が得られることを特徴とする調光制御回路。
- 請求項2の構成において、前記第2の回路は、前記調光信号が前記所定の値より小さい第2の値の電圧より低いときに信号を発生することを特徴とする調光制御回路。
- DC−DCコンバータの負帰還制御回路の誤差増幅部に設けられる請求項1の構成の制御回路。
- 発光素子に流れる電流に相当する検出信号と外部からの該発光素子の電流を調整する調光信号が入力され、該発光素子を流れる電流を該調光信号に関連する値に負帰還制御するための信号を出力する調光制御回路において、該発光素子に直列接続された制御トランジスタの制御端子に、その出力部が接続された誤差増幅器を有し、
該誤差増幅器の入力側と調光信号入力点間に該発光素子の電流の最大値を設定する第1の回路を接続し、
該誤差増幅器の出力部に該発光素子の電流の最小値を設定する第2の回路を接続した
ことを特徴とする調光制御回路。 - 発光素子に流れる電流に相当する検出信号と外部からの該発光素子の電流を調整する調光信号が入力され、該発光素子を流れる電流を該調光信号に関連する値に負帰還制御するための信号を出力する調光制御回路において、該発光素子に電源を供給するための回路の一部を構成する負帰還制御回路に、その出力部が接続された誤差増幅器を有し、
該誤差増幅器の入力側と調光信号入力点間に該発光素子の電流の最大値を設定する第1の回路を接続し、
該誤差増幅器の出力部または該負帰還制御回路の誤差増幅器出力部に該発光素子の電流の最小値を設定する第2の回路を接続した
ことを特徴とする調光制御回路。
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