JP4653782B2 - LED lighting control device - Google Patents
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Description
本発明は、調光のためにLEDをオンオフさせる場合にも、LEDを安定して点灯させることが可能な点灯制御装置に関するものである。 The present invention relates to a lighting control device capable of stably lighting an LED even when the LED is turned on / off for dimming.
白色発光を可能とするLEDが出現して以来、LEDを照明装置に使用するケースが増えている。LEDを照明装置に使用する際には、1個のLEDから得られる光量に限界があるため、LEDを多数使用することで必要とする光量を得る。なお、LEDに電流を流して点灯する時、LEDの端子間には通常のダイオードよりも大きな順方向降下電圧が生じる。このため、あまり多くの数のLEDを直列に接続すると、LED列の始端と終端の間に供給すべき電圧が高くなってしまう。そこで通常は、直列個数を抑えた複数のLED列を並列に接続することで、供給電圧を低く抑えながらLEDの必要個数を確保するという対応をしていた。 Since the advent of LEDs that can emit white light, the number of cases where LEDs are used in lighting devices has increased. When an LED is used in a lighting device, there is a limit to the amount of light obtained from one LED, so that a necessary amount of light is obtained by using a large number of LEDs. When the LED is turned on by passing a current, a forward drop voltage is generated between the terminals of the LED, which is larger than that of a normal diode. For this reason, when too many LEDs are connected in series, the voltage to be supplied between the start end and the end of the LED array becomes high. Therefore, normally, a plurality of LED rows with a reduced number of series are connected in parallel to ensure the necessary number of LEDs while keeping the supply voltage low.
LEDの発光量は電流の大きさに依存しているため、複数のLED列をムラ無く点灯させるには、各LED列を流れる電流がほぼ同じ値になるよう制御する必要がある。しかし、並列接続された各LED列に対して単純に同じ大きさの電圧を供給した場合、順方向降下電圧の素子毎のバラツキが大きいため、LED列によって電流の大きさが異なるという現象を生じる。このため、近年のLED点灯用の装置は、各LED列の電流の大きさを揃えるため、各LED列にそれぞれ独立した定電流回路を直列に接続する。そして、そのLED列と定電流回路の直列体(複数)に対し、DC−DCコンバータ回路から安定した電圧を供給するという構成が採られている。(例えば、特許文献1および特許文献2を参照) Since the amount of light emitted from the LEDs depends on the magnitude of the current, it is necessary to control the currents flowing through the LED rows to be substantially the same value in order to light the plurality of LED rows uniformly. However, when a voltage of the same magnitude is simply supplied to each LED string connected in parallel, there is a large variation in the forward drop voltage from element to element, resulting in a phenomenon in which the current magnitude varies depending on the LED string. . For this reason, in recent devices for lighting the LED, in order to make the currents of the respective LED strings uniform, independent constant current circuits are connected in series to the respective LED strings. And the structure which supplies the stable voltage from the DC-DC converter circuit with respect to the serial body (plural) of the LED row | line | column and a constant current circuit is taken. (For example, see Patent Document 1 and Patent Document 2)
図2は近年のLED点灯制御装置の構成の一例であり、次のような構成になっている。
なお、図2において、1は、高電位側入力端子2aと低電位側入力端子2bを介して外部から非安定の電源電圧の供給受け、出力端子3(高電位側)を介して、そこに接続された負荷回路に対し安定した電圧を供給するように構成されたDC−DCコンバータ回路であり、4は、DC−DCコンバータ回路1の動作をフィードバック制御するための制御回路である。DC−DCコンバータ回路1の低電位側の出力端子は、低電位側入力端子1bと共に基準電位点としてのグランドに接続されており、グランドを事実上の低電位側の出力端子として扱うことで図示を省略してある。
FIG. 2 shows an example of the configuration of a recent LED lighting control device, which has the following configuration.
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes an external supply of an unstable power supply voltage via the high potential
DC−DCコンバータ回路1の出力端子3は出力電圧平滑用のコンデンサC1の一端に接続され、コンデンサC1の他端はグランドに接続されている。DC−DCコンバータ回路1の出力端子3は更に、複数のLEDを直列に接続した第1のLED列LA1、第2のLED列LA2、第3のLED列LA3の一端(始端)に接続されている。各LED列LA1、LA2、LA3の他端(終端)は、それぞれ定電流回路CS1、CS2、CS3を介してグランドに接続されている。
The
第1のLED列LA1と定電流回路CS1の接続点は制御回路4の第1系列検出端子ST1に接続されている。また、第2のLED列LA2と定電流回路CS2の接続点は第2系列検出端子ST2に、第3のLED列LA3と定電流回路CS3の接続点は第3系列検出端子ST3に、それぞれ接続されている。そして、制御回路4の駆動信号出力端子DRVは、そこに生じる信号をDC−DCコンバータ回路1に供給するように接続構成されている。
The connection point between the first LED array LA1 and the constant current circuit CS1 is connected to the first series detection terminal ST1 of the
ここで、制御回路4の内部には、それぞれアノードが共通接続されたダイオードD1、D2、D3と、そのアノードの共通接続点と電源ライン(VDD)の間に接続された抵抗R1によって構成された検出回路5が設けられている。この検出回路5のダイオードD1のカソードは第1系列検出端子ST1に接続されており、同様にダイオードD2のカソードは第2系列検出端子ST2に、ダイオードD3のカソードは第3系列検出端子ST3に、それぞれ接続されている。そしてアノードの共通接続点は検出回路5の検出ポイントP1として、誤差増幅器AMPの反転入力端子(−)に接続されている。
Here, the
誤差増幅器AMPの非反転入力端子(+)は、基準値信号の供給を受けるように基準電圧源VRに接続され、誤差増幅器AMPの出力端子は図示を省略したPWMコンパレータの入力端子に接続されている。ここではDC−DCコンバータ回路1が一般的なPWM制御方式のスイッチング・レギュレータである場合を想定しているため、DC−DCコンバータ回路1を駆動・制御するための制御回路4は、図示を省略しているが、その内部にPWM制御方式の制御回路が通常持つべき発振回路、PWMコンパレータ、等々が構成されているものとする。誤差増幅器AMPと、図示を省略したPWMコンパレータ、発振回路などにより信号処理回路6が構成され、ここで生成された駆動信号は駆動信号出力端子DRVを介してDC−DCコンバータ回路1に供給されるものとする。
The non-inverting input terminal (+) of the error amplifier AMP is connected to the reference voltage source VR so as to receive the supply of the reference value signal, and the output terminal of the error amplifier AMP is connected to the input terminal of the PWM comparator not shown. Yes. Here, since it is assumed that the DC-DC converter circuit 1 is a general PWM control switching regulator, the
図2の回路において、各LED列LA1〜LA3の始端の電圧は同一である。しかし、各LED列LA1〜LA3の始端と終端の間に生じる順方向降下電圧が異なるため、第1から第3の系列検出端子ST1〜ST3に現れる電圧は同一にならない。
ここで、第3のダイオード列LA3の順方向降下電圧が最も大きいと仮定する。この場合、第3系列検出端子ST3の位置に現れる電圧が最も低くなる。すると、検出回路5の中にあるダイオードD1〜D3のアノードの共通接続点の位置の電圧は、最も電圧値の低い第3系列検出端子ST3の電圧と略同じ値になる。
In the circuit of FIG. 2, the voltages at the start ends of the LED rows LA1 to LA3 are the same. However, since the forward voltage drop generated between the start and end of each LED row LA1 to LA3 is different, the voltages appearing at the first to third series detection terminals ST1 to ST3 are not the same.
Here, it is assumed that the forward voltage drop of the third diode array LA3 is the largest. In this case, the voltage appearing at the position of the third series detection terminal ST3 is the lowest. Then, the voltage at the position of the common connection point of the anodes of the diodes D1 to D3 in the
アノードの共通接続点は、検出回路5の検出ポイントP1として誤差増幅器AMPの反転入力端子(−)に接続されている。一方、誤差増幅器AMPの非反転入力端子(+)は、基準値信号の供給を受けるように基準電圧源VRに接続されている。このため誤差増幅器AMPは、第3系列検出端子ST3の電圧値と基準値信号の電圧値の差に応じた誤差信号を発生させ、図示を省略したPWMコンパレータに当該誤差信号を供給する。その後、制御回路4の内部では、一般的なパルス幅変調動作により駆動信号が生成され、駆動信号出力端子DRVからDC−DCコンバータ回路1に供給される。その結果、DC−DCコンバータ回路1から各LED列LA1〜LA3に対し、最も電圧降下量の大きな第3のLED列LA3の点灯を可能とする出力電圧が供給される。
The common connection point of the anode is connected to the inverting input terminal (−) of the error amplifier AMP as the detection point P1 of the
ここで、事実上、制御回路4の制御対象となっているのは、最も電圧値の低い第3系列検出端子ST3の電圧値である。この第3系列検出端子ST3の電圧値は、第3のLED列LA3に直列に接続された定電流回路CS3の端子間電圧に等しい。一般に定電流回路は、電流を制御する際に所定値以上の端子間電圧を必要とする。通常、端子間電圧がそれより低いと、定電流回路の動作は不安定になり、電流を規定値で一定になるように制御できない。そこで、基準電圧源VRから誤差増幅器AMPに供給する基準値信号を、定電流回路CS3の安定動作を可能とする端子間電圧の最小値よりも高い値に設定することにより、DC−DCコンバータ回路1から定電流回路CS3に対して安定した動作を可能とする電圧を供給させる。
Here, what is actually controlled by the
回路構成上、第3系列検出端子ST3の位置に現れる電圧は定電流回路CS3の端子間電圧に等しく、3つの系列検出端子の電圧の中で最も低くなっている。換言すると、定電流回路CS1とCS2の端子間電圧は定電流回路CS3の端子間電圧よりも高くなる。このため、最も電圧降下量の大きいLED列(つまりLA3)に接続された定電流回路CS3が安定した動作を行える状態にあれば、他の全ての定電流回路も安定した動作が可能な状態になっているということになる。 In terms of circuit configuration, the voltage appearing at the position of the third series detection terminal ST3 is equal to the voltage between the terminals of the constant current circuit CS3, and is the lowest among the three series detection terminals. In other words, the voltage between the terminals of the constant current circuits CS1 and CS2 is higher than the voltage between the terminals of the constant current circuit CS3. For this reason, if the constant current circuit CS3 connected to the LED string having the largest voltage drop (ie, LA3) is in a state where stable operation is possible, all other constant current circuits are also capable of stable operation. It will be that.
なお、定電流回路の端子間電圧が高くなるほど、定電流回路において発生する電力損失も大きくなる。そこで、基準電圧源VRから誤差増幅器AMPに供給する基準値信号の値を、定電流回路CS3の安定動作を可能とする端子間電圧の最小値よりも少し高い程度の値に設定しておく。このようにすると、定電流回路の端子間に無駄に高い電圧が供給されることが防止され、換言すると、定電流回路の端子間に必要最小限の電圧が供給され、全ての定電流回路の安定動作を可能とするのと同時に、そこに生じる電力損失を小さくすることが可能となる。
照明装置には、通常、その発光量を調節する調光手段が付属される。例えば、図2の定電流回路CS1〜CS3に、外部からの信号に応じてその動作をオンオフできるものを使用する。そして、電流の供給期間と休止期間の時比率を変化させる調光制御回路を設置し、当該調光制御回路から各定電流回路CS1〜CS3にその動作をオンオフする信号を供給するように構成すれば、図2の点灯制御装置でも調光が可能になる。なお、各LED列LA1〜LA3に対する電流の供給期間と休止期間を発生させる動作方式には、全列同時の方式、LED列毎にタイミングをずらして発生させる方式の2つが考えられる。 The lighting device is usually provided with a light control means for adjusting the light emission amount. For example, the constant current circuits CS1 to CS3 in FIG. 2 that can be turned on and off according to an external signal are used. Then, a dimming control circuit that changes the time ratio between the current supply period and the pause period is installed, and the dimming control circuit is configured to supply a signal for turning on and off the operation to each of the constant current circuits CS1 to CS3. For example, the lighting control device shown in FIG. In addition, as an operation method for generating a current supply period and a rest period for each of the LED rows LA1 to LA3, two methods can be considered: a method in which all the columns are simultaneously generated and a method in which the timing is shifted for each LED row.
先ず、図2に示す回路において、LED列に対する電流の供給期間と休止期間を全列同時に発生させた場合を考える。
休止期間になると、定電流回路CS1〜CS3がオフし、各系列検出端子ST1〜ST3の電圧が一斉に上昇する。この時、各系列検出端子ST1〜ST3の電圧値が信号処理回路6の内部で処理できる範囲を超え、信号処理回路6内の信号が飽和状態のようになり、事実上、制御回路4の動作は停止する。この状態で供給期間に入ると、今度は定電流回路CS1〜CS3がオンし、各系列検出端子ST1〜ST3の電圧が一斉に低下する。しかし、制御回路4は即座に動作を再開できず、DC−DCコンバータ回路1から各LED列LA1〜LA3への電圧供給の再開が遅れる。この間にも各LED列LA1〜LA3に電流が流入するため、平滑コンデンサC1の端子間電圧が低下することになる。
First, in the circuit shown in FIG. 2, the case where the current supply period and the rest period for the LED strings are generated simultaneously is considered.
In the idle period, the constant current circuits CS1 to CS3 are turned off, and the voltages of the respective series detection terminals ST1 to ST3 rise all at once. At this time, the voltage value of each of the series detection terminals ST1 to ST3 exceeds the range that can be processed inside the
図2のような構成の回路では、一般にDC−DCコンバータ回路1の出力電圧(平滑コンデンサC1の端子間電圧)は、定電流回路CS1〜CS3の動作の安定化と低損失化を同時に実現するため、定電流回路CS1〜CS3の端子間電圧が「定電流回路の安定動作を可能とする端子間電圧の最小値」(以下、動作最小電圧と呼ぶ)よりも少し高い値になるような値に設定される。このような仕様の回路で平滑コンデンサC1の端子間電圧が低下すると、定電流回路CS1〜CS3の端子間電圧も低下してしまい、例えば、定電流回路CS3の端子間電圧が動作最小電圧よりも低くなってしまう。 In the circuit having the configuration as shown in FIG. 2, generally, the output voltage of the DC-DC converter circuit 1 (voltage between terminals of the smoothing capacitor C1) simultaneously realizes stabilization of operation of the constant current circuits CS1 to CS3 and reduction of loss. Therefore, the voltage between the terminals of the constant current circuits CS1 to CS3 is a value that is slightly higher than the “minimum value of the voltage between terminals that enables stable operation of the constant current circuit” (hereinafter referred to as the operation minimum voltage). Set to When the voltage between the terminals of the smoothing capacitor C1 decreases in the circuit having such a specification, the voltage between the terminals of the constant current circuits CS1 to CS3 also decreases. For example, the voltage between the terminals of the constant current circuit CS3 is lower than the minimum operating voltage. It will be lower.
すると、定電流回路CS3の動作が不安定になり、そこを流れる電流は、(1)DC−DCコンバータ回路1の出力電圧(=C1の端子間電圧)の低下に追従して値を低下させる{図3のt1からt2の期間}、(2)制御回路4とDC−DCコンバータ回路1の動作再開による出力電圧の反転上昇に追従し、値を上昇させる{図3のt2からt3の期間}、(3)最終的に規定の電流値で安定する{図3のt3以降}、というように変化する。このように電流が変化する現象は、高い順方向降下電圧を持つLED列に接続された定電流回路ほど出現し易い。条件にも依るが、通常、このような現象は最も高い順方向降下電圧のLED列に接続された定電流回路など、ごく一部のLED列だけに現れる。
Then, the operation of the constant current circuit CS3 becomes unstable, and the current flowing therethrough (1) decreases the value following the decrease in the output voltage of the DC-DC converter circuit 1 (= inter-terminal voltage of C1). {Period from t1 to t2 in FIG. 3} (2) Following the inversion increase of the output voltage due to the resumption of the operation of the
すると、特定のLED列(この例では第3のLED列LA3)の電流の供給期間内の平均値が他のLED列よりも小さくなるという現象を生じる。この現象は、図3の電流波形からも分るように、調光のために電流の供給期間を短くするほど顕著になる。このため、調光のために供給期間を短くするとLED列によって発光量に差が生じ、発光面に輝度ムラが発生しやすいといった問題があった。また、定電流回路CS1〜CS3のオンオフ動作に伴って平滑コンデンサC1の端子間電圧が変動することから、オンオフ動作の周期(周波数)の設定次第では平滑コンデンサC1が音鳴きをする恐れもあった。 Then, a phenomenon occurs in which an average value within a current supply period of a specific LED row (in this example, the third LED row LA3) becomes smaller than other LED rows. As can be seen from the current waveform in FIG. 3, this phenomenon becomes more prominent as the current supply period is shortened for dimming. For this reason, when the supply period is shortened for dimming, there is a problem in that a difference in the amount of light emission occurs depending on the LED array, and uneven brightness tends to occur on the light emitting surface. In addition, since the voltage between the terminals of the smoothing capacitor C1 fluctuates with the on / off operation of the constant current circuits CS1 to CS3, the smoothing capacitor C1 may make a sound depending on the setting of the cycle (frequency) of the on / off operation. .
一方、LED列毎にタイミングをずらして電流の供給期間と休止期間を発生させる場合、制御回路4は、供給期間にある定電流回路CS1〜CS3に接続された系列検出端子ST1〜ST3の電圧に応じて、DC−DCコンバータ回路1の出力電圧を制御する。ここで、順方向降下電圧の最も低い第1のLED列LA1に接続された定電流回路CS1が供給期間から休止期間に移行し、その直後に、順方向降下電圧の最も高い第3のLED列LA3に接続された定電流回路CS3が休止期間から供給期間に移行したと仮定する。なお、設定状況の単純化のために、定電流回路CS2は終始休止期間にあるものとする。
On the other hand, when the current supply period and the rest period are generated by shifting the timing for each LED string, the
定電流回路CS1が供給期間にある時、DC−DCコンバータ回路1の出力電圧は、第1系列検出端子ST1の電圧が基準値信号に等しい大きさになるような値に設定・制御される。その後、定電流回路CS1が休止期間に移行し、その直後に定電流回路CS3が休止期間から供給期間に移行すると、次にDC−DCコンバータ回路1の出力電圧は、第3系列検出端子ST3の電圧が基準値信号に等しい大きさになるような値に設定・制御される。 When the constant current circuit CS1 is in the supply period, the output voltage of the DC-DC converter circuit 1 is set and controlled to a value such that the voltage at the first series detection terminal ST1 is equal to the reference value signal. After that, when the constant current circuit CS1 shifts to the idle period, and immediately after that the constant current circuit CS3 shifts from the idle period to the supply period, the output voltage of the DC-DC converter circuit 1 next becomes the third series detection terminal ST3. The voltage is set and controlled so that the voltage is equal to the reference value signal.
しかし、定電流回路CS3が休止期間から供給期間に移行した時点では、DC−DCコンバータ回路1の出力電圧(C1の端子間電圧)は、未だ第1のLED列LA1の順方向降下電圧に基準電圧源VRの基準値信号を合わせた値にほぼ等しい大きさなっている。すると、第1のLED列LA1よりも第3のLED列LA3の順方向降下電圧の方が高いため、第3系列検出端子ST3の電圧は基準電圧源VRの基準値信号よりも低くなる。このため制御回路4は、第3系列検出端子ST3の電圧を基準値信号に等しくしようとして、DC−DCコンバータ回路1に出力電圧を高くさせるような駆動信号を供給する。
However, when the constant current circuit CS3 shifts from the pause period to the supply period, the output voltage of the DC-DC converter circuit 1 (voltage between terminals of C1) is still based on the forward drop voltage of the first LED row LA1. The size of the voltage source VR is approximately equal to the sum of the reference value signals. Then, since the forward voltage drop of the third LED array LA3 is higher than that of the first LED array LA1, the voltage of the third series detection terminal ST3 becomes lower than the reference value signal of the reference voltage source VR. For this reason, the
しかし、供給期間の初期においては、第1のLED列LA1と第3のLED列LA3の順方向降下電圧の差によって、定電流回路CS3の端子間電圧は動作最小電圧より低くなることがある。実際、定電流回路の動作の安定化と低損失化を同時に実現する回路仕様では、大抵、定電流回路CS3の端子間電圧は動作最小電圧より低くなる。すると、定電流回路CS3を流れる電流は、供給期間に入った時点で規定の電流値よりも低い値となり、その後、出力電圧の上昇と共に規定の電流値に近づいていくように変化する。ところが、順方向降下電圧の最も高いLED列に接続された定電流回路CS3が供給期間から休止期間に移行し、その直後に、順方向降下電圧の最も低いLED列に接続された定電流回路CS1が休止期間から供給期間に移行する場合には、電圧の高低関係が逆転するため、定電流回路CS1の端子間電圧が動作最小電圧より低くなることは無い。 However, at the beginning of the supply period, the voltage between the terminals of the constant current circuit CS3 may be lower than the minimum operating voltage due to the difference in forward voltage drop between the first LED array LA1 and the third LED array LA3. Actually, in the circuit specification that simultaneously realizes the stabilization of the operation of the constant current circuit and the reduction in loss, the voltage between the terminals of the constant current circuit CS3 is usually lower than the minimum operation voltage. Then, the current flowing through the constant current circuit CS3 becomes a value lower than the specified current value at the start of the supply period, and thereafter changes so as to approach the specified current value as the output voltage increases. However, the constant current circuit CS3 connected to the LED string having the highest forward voltage drop transitions from the supply period to the rest period, and immediately thereafter, the constant current circuit CS1 connected to the LED string having the lowest forward voltage drop. Is shifted from the idle period to the supply period, the voltage level relationship is reversed, so that the voltage across the constant current circuit CS1 does not become lower than the minimum operating voltage.
このため、LED列毎にタイミングをずらして電流の供給期間と休止期間を発生させる場合にも、特定のLED列(具体的には、最も順方向降下電圧の高い第3のLED列LA3)の電流の供給期間内の平均値が他のLED列よりも小さくなるという現象を生じる。その結果、調光のために供給期間を短くした時にLED列によって発光量に差が生じ、発光面に輝度ムラが発生しやすいといった問題が有った。
そこで本発明は、定電流回路の動作の安定化と低損失化を同時に実現する回路仕様とした場合にも、発光面に輝度ムラを生じにくく、調光範囲を大きくすることができ、尚且つ、出力電圧の変動に伴うコンデンサの音鳴きの防止が容易なLED点灯制御装置を提供することを目的とする。
Therefore, even when the current supply period and the rest period are generated by shifting the timing for each LED array, the specific LED array (specifically, the third LED array LA3 having the highest forward drop voltage) A phenomenon occurs in which the average value within the current supply period is smaller than that of the other LED strings. As a result, there is a problem that when the supply period is shortened for dimming, there is a difference in the amount of light emission depending on the LED array, and uneven brightness tends to occur on the light emitting surface.
Therefore, the present invention is less likely to cause uneven luminance on the light emitting surface even when the circuit specification is to simultaneously realize the stabilization of the operation of the constant current circuit and the reduction in loss, and the light control range can be increased, and Another object of the present invention is to provide an LED lighting control device that can easily prevent a capacitor from squealing due to fluctuations in output voltage.
上記課題を解決するための本発明は、複数個のLED列にそれぞれ直列接続された複数個の定電流回路と、LED列と定電流回路に制御された出力電圧を供給するコンバータ回路と、コンバータ回路の出力電圧が制御目標値で安定するようにコンバータ回路の動作をフィードバック制御する制御回路と、を備えたLEDを安定して点灯させるためのLED点灯制御装置において; 制御回路が、
出力電圧の検出信号を受信する出力検出端子と; 出力電圧の制御目標値を設定するための基準値信号と; 出力電圧の検出信号と基準値信号に応じてコンバータ回路に供給される駆動信号を生成するための信号処理回路と; 基準値信号の大きさを変化させることが可能な基準値信号発生回路と; 複数個の定電流回路のそれぞれの動作状態を検出する検出回路とを具備し、 ここで基準値信号発生回路が、
検出回路の検出結果が定電流回路の動作が不安定な状態にあることを示す時にはオンとされ、全ての定電流回路の動作が安定した状態にあることを示す状態の時にオンからオフに切り換えられるスイッチと; スイッチがオンしている時に充電されるコンデンサと; スイッチとコンデンサの間に接続され、コンデンサの充電電流を制限する抵抗と;を具備し、コンデンサの充電電圧から、出力電圧を全ての定電流回路の安定動作を可能とするような値に設定する基準値信号を生成することを特徴とする、
To solve the above problems, the present invention provides a plurality of constant current circuits respectively connected in series to a plurality of LED strings, a converter circuit for supplying an output voltage controlled by the LED strings and the constant current circuit, and a converter In an LED lighting control device for stably lighting an LED, comprising: a control circuit that feedback-controls the operation of the converter circuit so that the output voltage of the circuit is stabilized at a control target value;
An output detection terminal for receiving an output voltage detection signal; a reference value signal for setting a control target value for the output voltage; and a drive signal supplied to the converter circuit in accordance with the output voltage detection signal and the reference value signal A signal processing circuit for generating; a reference value signal generating circuit capable of changing the magnitude of the reference value signal; and a detection circuit for detecting an operating state of each of the plurality of constant current circuits; Here, the reference value signal generation circuit is
Turns on when the detection result of the detection circuit indicates that the operation of the constant current circuit is unstable, and switches from on to off when the operation of all the constant current circuits indicates a stable state. A switch that is charged when the switch is on; and a resistor that is connected between the switch and that limits the charging current of the capacitor; Generating a reference value signal that is set to a value that enables stable operation of the constant current circuit.
本発明の構成によると、調光のために定電流回路をオンオフした際に、DC−DCコンバータ回路の出力側に設けられた平滑コンデンサの端子間電圧がほとんど低下しない。また、タイミングをずらして定電流回路をオンオフした場合にも、特定の定電流回路が供給期間になった時点で、その端子間電圧が安定動作を可能とする値より低くなっているような状況を少なくすることが出来る。その結果、調光範囲を大きくでき、調光のために供給期間を短くしても発光面に輝度ムラを生じ難くすることができる。また、平滑コンデンサの端子間電圧の変動は、変動幅も周期も基準値信号発生回路で調節することが可能なため、平滑コンデンサの音鳴きを容易に防止することができる。 According to the configuration of the present invention, when the constant current circuit is turned on / off for dimming, the voltage across the terminals of the smoothing capacitor provided on the output side of the DC-DC converter circuit hardly decreases. Even when the constant current circuit is turned on and off at different timings, the voltage between the terminals is lower than the value that enables stable operation when the specific constant current circuit enters the supply period. Can be reduced. As a result, the dimming range can be increased, and even if the supply period is shortened for dimming, it is possible to make it difficult to cause uneven brightness on the light emitting surface. In addition, the fluctuation of the voltage between the terminals of the smoothing capacitor can be adjusted by the reference value signal generation circuit for both the fluctuation range and the period, so that the noise of the smoothing capacitor can be easily prevented.
複数個のLED列にそれぞれ定電流回路を直列に接続し、LED列と定電流回路の直列体をDC−DCコンバータ回路の出力端子に並列に接続する。DC−DCコンバータ回路の出力端子には更に、その出力電圧を検出する抵抗回路を接続する。そして、DC−DCコンバータ回路の出力電圧が制御目標値で安定するように当該コンバータ回路の動作をフィードバック制御する制御回路を設け、その駆動信号出力端子をDC−DCコンバータ回路に接続し、出力検出端子を抵抗回路に接続する。ここで制御回路は、その内部に、検出回路と、基準値信号発生回路と、信号処理回路を具備するものとする。 A constant current circuit is connected in series to each of the plurality of LED strings, and a series body of the LED string and the constant current circuit is connected in parallel to the output terminal of the DC-DC converter circuit. A resistor circuit for detecting the output voltage is further connected to the output terminal of the DC-DC converter circuit. Then, a control circuit that feedback-controls the operation of the converter circuit is provided so that the output voltage of the DC-DC converter circuit is stabilized at the control target value, and its drive signal output terminal is connected to the DC-DC converter circuit to detect output. Connect the terminal to the resistor circuit. Here, the control circuit includes a detection circuit, a reference value signal generation circuit, and a signal processing circuit.
検出回路は、それぞれ系列検出端子を介して各LED列と定電流回路の接続点に接続され、その電圧から定電流回路の動作状態を検出する構成とする。
基準値信号発生回路は、スイッチとコンデンサと電流制限用の抵抗を具備し、検出回路から供給される信号が少なくとも一つの定電流回路の動作が不安定であることを示す状態の時にはスイッチがオンし、検出回路から供給される信号が全ての定電流回路の動作が安定していることを示す状態である時にスイッチをターンオフさせ、スイッチを介して充電されたコンデンサの端子間電圧から基準値信号を得る構成とする。
信号処理回路は、抵抗回路からの出力検出信号と基準値信号発生回路からの基準値信号の供給を受け、2つの信号に応じて駆動信号を生成し、その駆動信号をDC−DCコンバータ回路に供給する構成とする。
The detection circuit is connected to a connection point between each LED array and the constant current circuit via a series detection terminal, and detects the operation state of the constant current circuit from the voltage.
The reference value signal generation circuit includes a switch, a capacitor, and a current limiting resistor. When the signal supplied from the detection circuit indicates that the operation of at least one constant current circuit is unstable, the switch is turned on. When the signal supplied from the detection circuit indicates that the operation of all the constant current circuits is stable, the switch is turned off, and the reference value signal is obtained from the voltage across the capacitor charged through the switch. It is set as the structure which obtains.
The signal processing circuit receives the output detection signal from the resistance circuit and the reference value signal from the reference value signal generation circuit, generates a drive signal according to the two signals, and converts the drive signal to the DC-DC converter circuit. It is set as the structure supplied.
検出回路から基準値信号発生回路に供給される信号は、定電流回路の動作が不安定であることを示す状態の時には相対的に信号レベルが低く、全ての定電流回路の動作が安定していることを示す状態である時には相対的に信号レベルが高くなる。そこで、基準値信号発生回路の内部に、しきい値信号を発生させる基準電圧源と、しきい値信号と検出回路からの信号を比較するヒステリシスコンパレータを設け、ヒステリシスコンパレータの出力信号によりスイッチをオンオフさせる。 The signal supplied from the detection circuit to the reference value signal generation circuit has a relatively low signal level when the operation of the constant current circuit indicates unstable operation, and the operation of all the constant current circuits is stable. The signal level is relatively high when it is in a state indicating that the Therefore, a reference voltage source that generates a threshold signal and a hysteresis comparator that compares the threshold signal and the signal from the detection circuit are provided inside the reference value signal generation circuit, and the switch is turned on and off by the output signal of the hysteresis comparator. Let
具体的には、検出回路から供給される信号がヒステリシスコンパレータの下側しきい値より低くなった時、ヒステリシスコンパレータの出力信号によりスイッチをオンさせ、検出信号から供給される信号がヒステリシスコンパレータの上側しきい値より高くなった時、ヒステリシスコンパレータの出力信号によりスイッチをオフさせる。そして、この動作により充電されたコンデンサの端子間電圧から基準値信号を得る。制御回路は基準値信号と出力電圧の検出信号が同じ値になるようにコンバータ回路を駆動する。 Specifically, when the signal supplied from the detection circuit becomes lower than the lower threshold value of the hysteresis comparator, the switch is turned on by the output signal of the hysteresis comparator, and the signal supplied from the detection signal is changed to the upper side of the hysteresis comparator. When it becomes higher than the threshold value, the switch is turned off by the output signal of the hysteresis comparator. Then, a reference value signal is obtained from the voltage between the terminals of the capacitor charged by this operation. The control circuit drives the converter circuit so that the reference value signal and the output voltage detection signal have the same value.
ここで、しきい値信号は、最後の一つの定電流回路の動作が不安定な状態から安定した状態に移行して全ての定電流回路の動作が安定した状態になった時に検出回路から供給される信号の値よりも僅かに高い値に設定され、ヒステリシスコンパレータの下側しきい値を定めるものとする。 Here, the threshold signal is supplied from the detection circuit when the operation of the last one constant current circuit shifts from an unstable state to a stable state and the operations of all the constant current circuits become stable. It is assumed that the lower threshold value of the hysteresis comparator is set to a value slightly higher than the value of the signal to be output.
調光範囲を大きくでき、発光面に輝度ムラを生じ難くすることを可能にした、本発明によるLED点灯制御装置の構成を図1に示した。
図1の回路は、DC−DCコンバータ回路1の出力電圧を検出するための抵抗R3とR4と、基準値信号発生回路8と出力検出端子FBを更に具備する制御回路7とを設けている。制御回路7と抵抗R3、R4の構成を除けば、その他の回路部分は図1と図2の回路で同一の構成となっている。
FIG. 1 shows the configuration of the LED lighting control device according to the present invention that can increase the light control range and make it difficult to cause uneven brightness on the light emitting surface.
The circuit of FIG. 1 includes resistors R3 and R4 for detecting the output voltage of the DC-DC converter circuit 1, a
図1において、制御回路7は次のように構成されている。
それぞれアノードが共通接続されたダイオードD1、D2、D3と、そのアノードの共通接続点と電源ライン(VDD)の間に接続された抵抗R1によって構成された検出回路5が設けられている。この検出回路5のダイオードD1のカソードは第1系列検出端子ST1に接続されており、同様にダイオードD2のカソードとダイオードD3のカソードは、第2系列検出端子ST2と第3系列検出端子ST3に、それぞれ接続されている。そしてアノードの共通接続点は検出回路5の検出ポイントP1としてヒステリシスコンパレータCOMの反転入力端子(−)に接続されている。
In FIG. 1, the
A
ヒステリシスコンパレータCOMの非反転入力端子(+)は、しきい値信号を生成する基準電圧源VTHに接続され、ヒステリシスコンパレータCOMの出力端子はスイッチングトランジスタQ1の制御端子としてのゲートに接続されている。スイッチングトランジスタQ1のドレインは電源ライン(VDD)に接続され、ソースは減流用抵抗R2を介してコンデンサC2の一端に接続されている。なお、コンデンサC2の他端は基準電位点としてのグランドに接続されている。これらヒステリシスコンパレータCOM、基準電圧源VTH、スイッチングトランジスタQ1、抵抗R2、コンデンサC2により、基準値信号発生回路8が構成されている。
The non-inverting input terminal (+) of the hysteresis comparator COM is connected to a reference voltage source VTH that generates a threshold signal, and the output terminal of the hysteresis comparator COM is connected to a gate as a control terminal of the switching transistor Q1. The drain of the switching transistor Q1 is connected to the power supply line (VDD), and the source is connected to one end of the capacitor C2 via the current reducing resistor R2. The other end of the capacitor C2 is connected to the ground as a reference potential point. The hysteresis comparator COM, the reference voltage source VTH, the switching transistor Q1, the resistor R2, and the capacitor C2 constitute a reference value
コンデンサC2の一端と抵抗R2の接続点は、基準値信号を生じる回路接点として、信号処理回路6を構成する誤差増幅器AMPの非反転入力端子(+)に接続されている。コンデンサC2の一端と抵抗R2の接続点は更に、コンデンサC2の蓄積電荷を放電させるための放電回路DISに接続されている。誤差増幅器AMPの反転入力端子は、出力検出端子FBを介して制御回路4の外部に設けられた抵抗R3とR4の接続点に接続されている。なお、抵抗R3とR4は、DC−DCコンバータ回路12の出力電圧の抵抗検出回路として、出力端子3とグランドの間に直列接続されている。そして誤差増幅器AMPの出力端子は、図示を省略したPWMコンパレータの入力端子に接続されている。
A connection point between one end of the capacitor C2 and the resistor R2 is connected to a non-inverting input terminal (+) of the error amplifier AMP constituting the
このような構成を持つ図1の回路は、以下のような動作によって各LED列を安定して点灯させる。
起動時においては、当初、平滑コンデンサC1の端子間電圧はゼロで、各系列検出端子ST1〜ST3の電圧もゼロである。当然、検出回路5の検出ポイントP1からヒステリシスコンパレータCOMの反転入力端子(−)に供給される信号の電圧もゼロとなる。この時、検出回路5から供給される信号がしきい値信号よりも低いため、ヒステリシスコンパレータCOMはスイッチングトランジスタQ1をオンさせる。するとスイッチングトランジスタQ1、抵抗R2を介してコンデンサC2に充電電流が流れ込み、コンデンサC2の端子間電圧が上昇して行く。
The circuit of FIG. 1 having such a configuration stably lights each LED row by the following operation.
At the time of start-up, the voltage between the terminals of the smoothing capacitor C1 is initially zero, and the voltage at each of the series detection terminals ST1 to ST3 is also zero. Naturally, the voltage of the signal supplied from the detection point P1 of the
コンデンサC2の端子間電圧の上昇に伴って、基準値信号発生回路8から誤差増幅器AMPに供給される基準値信号の値も上がっていく。すると誤差増幅器AMPは、基準値信号とDC−DCコンバータ回路1の出力電圧の検出信号の差に応じた信号を生成し、PWMコンパレータに供給する。これにより制御回路7は、DC−DCコンバータ回路1の出力電圧の検出信号と基準値信号が同じ大きさになるように、駆動信号出力端子DRVからDC−DCコンバータ回路1に対し、その出力電圧を上昇させるような駆動信号を供給する。基準値信号発生回路8のコンデンサC2の充電と、その端子間電圧の上昇が継続している限り、DC−DCコンバータ回路1の出力電圧も継続して上昇して行く。
As the voltage across the capacitor C2 increases, the value of the reference value signal supplied from the reference value
DC−DCコンバータ回路1の出力電圧は、やがて各LED列LA1〜LA3の順方向降下電圧の値を越えて大きくなる。すると、各LED列LA1〜LA3に電流が流れ初め、各定電流回路CS1〜CS3の端子間に電圧が生じる。この電流と端子間電圧はDC−DCコンバータ回路1の出力電圧の上昇と共に大きくなって行く。そして各定電流回路CS1〜CS3は、その端子間電圧が動作最小値を超えた所から順に、そこを流れる電流が規定値で一定になるように動作する。 The output voltage of the DC-DC converter circuit 1 eventually increases beyond the value of the forward voltage drop of the LED rows LA1 to LA3. Then, a current starts to flow through each of the LED rows LA1 to LA3, and a voltage is generated between the terminals of the constant current circuits CS1 to CS3. This current and the voltage between terminals increase as the output voltage of the DC-DC converter circuit 1 increases. Each of the constant current circuits CS1 to CS3 operates so that the current flowing therethrough becomes constant at a specified value in order from the point where the voltage between the terminals exceeds the minimum operation value.
ここで、便宜上、第3のLED列LA3の順方向降下電圧が全LED列の中で最も高いものと仮定する。この場合、第3のLED列LA3に接続された定電流回路CS3の端子間電圧が動作最小電圧を超えた時、全ての定電流回路CS1〜CS3が安定した動作を行う状態となる。その後、検出回路5の検出ポイントP1(アノードの共通接続点)の電圧がヒステリシスコンパレータCOMの下側しきい値に達するが、ヒステリシスコンパレータCOMは出力信号の状態を変化させない。したがって、スイッチングトランジスタQ1はオンしたままで、コンデンサC2の端子間電圧、DC−DCコンバータ回路1の出力電圧、定電流回路CS3の端子間電圧、第3系列検出端子ST3の電圧は上昇し続けることになる。
Here, for convenience, it is assumed that the forward voltage drop of the third LED array LA3 is the highest among all the LED arrays. In this case, when the voltage between the terminals of the constant current circuit CS3 connected to the third LED row LA3 exceeds the minimum operation voltage, all the constant current circuits CS1 to CS3 perform a stable operation. Thereafter, the voltage at the detection point P1 (anode common connection point) of the
第3系列検出端子ST3の電圧が更に上昇すると、やがて検出回路5の検出ポイントP1の電圧がヒステリシスコンパレータCOMの上側しきい値に達する。ちなみに、この上側しきい値は、基準電圧源VTHから供給されるしきい値信号に所定のヒステリシス幅を上乗せした大きさを持つ。すると、ヒステリシスコンパレータCOMは出力信号の状態を反転させ、スイッチングトランジスタQ1をオフさせる。これにより、コンデンサC2の端子間電圧の上昇が停止し、DC−DCコンバータ回路1の出力電圧の上昇も停止する。この時、全定電流回路CS1〜CS3は安定動作が可能な状態にあり、全てのLED列LA1〜LA3は規定の電流値で安定して点灯されることになる。
When the voltage at the third series detection terminal ST3 further rises, the voltage at the detection point P1 of the
スイッチングトランジスタQ1がオフした後、コンデンサC2は、放電回路DISを介して少しずつ放電し、その端子間電圧を徐々に低下させて行く。コンデンサC2の端子間電圧の低下に伴って、DC−DCコンバータ回路1の出力電圧、定電流回路CS3の端子間電圧、第3系列検出端子ST3の電圧も徐々に低下して行く。第3系列検出端子ST3の電圧が更に低下すると、やがて検出回路5の検出ポイントP1の電圧はヒステリシスコンパレータCOMの下側しきい値に達する。ちなみに、この下側しきい値は、基準電圧源VTHから供給されるしきい値信号によって設定され、具体的には、回路起動時に最後に残った定電流回路CS3の端子間電圧が動作最小電圧になった時点で検出ポイントP1に現れる電圧よりも僅かに高い値となっている。このため、検出回路5の検出ポイントP1の電圧がヒステリシスコンパレータCOMの下側しきい値に達した時点においても全ての定電流回路CS1〜CS3は安定した動作を継続することになる。
After the switching transistor Q1 is turned off, the capacitor C2 is discharged little by little through the discharge circuit DIS, and the voltage between the terminals is gradually reduced. As the inter-terminal voltage of the capacitor C2 decreases, the output voltage of the DC-DC converter circuit 1, the inter-terminal voltage of the constant current circuit CS3, and the voltage of the third series detection terminal ST3 gradually decrease. When the voltage at the third series detection terminal ST3 further decreases, the voltage at the detection point P1 of the
検出ポイントP1の電圧が下側しきい値に達すると、ヒステリシスコンパレータCOMは出力信号の状態を反転させ、スイッチングトランジスタQ1をオンさせる。スイッチングトランジスタQ1がオンすることでコンデンサC2は再び充電され、コンデンサC2の端子間電圧、DC−DCコンバータ回路1の出力電圧、定電流回路CS3の端子間電圧、第3系列検出端子ST3の電圧は上昇に転ずる。以後、図1の回路は、コンデンサC2の充放電を繰り返しながら、各定電流回路(CS1〜CS3)に動作最小電圧以上の電圧を供給し、各LED列(LA1〜LA3)を安定して点灯させることになる。 When the voltage at the detection point P1 reaches the lower threshold value, the hysteresis comparator COM inverts the state of the output signal and turns on the switching transistor Q1. When the switching transistor Q1 is turned on, the capacitor C2 is charged again. The voltage between the terminals of the capacitor C2, the output voltage of the DC-DC converter circuit 1, the voltage between the terminals of the constant current circuit CS3, and the voltage of the third series detection terminal ST3 are as follows. Turns up. After that, the circuit of FIG. 1 supplies each constant current circuit (CS1 to CS3) with a voltage higher than the minimum operating voltage while repeating charging and discharging of the capacitor C2, and stably lights each LED row (LA1 to LA3). I will let you.
ところで、LEDの順方向降下電圧は、そこを流れる電流だけでなく、温度によっても変化する。LED列LA1〜LA3を長時間点灯すると、発熱によりその順方向降下電圧が変化し、定電流回路CS1〜CS3の端子間電圧も変化してしまう。このため、起動後のDC−DCコンバータ回路1の出力電圧を一定に維持した場合、定電流回路CS1〜CS3の端子間電圧が高くなり、電力損失が増加することがある。そこで図1の回路は、起動後、意図的にコンデンサC2の充放電を繰り返させ、基準値信号の値を定期的に設定し直している。これによりDC−DCコンバータ回路1の出力電圧は、起動後にLED列LA1〜LA3の順方向降下電圧が変化しても、定電流回路CS1〜CS3の端子間電圧が動作最小電圧よりも高く、なおかつ電力損失の増加が抑制できるような値に再調整されることになる。 By the way, the forward voltage drop of the LED changes not only with the current flowing therethrough but also with the temperature. When the LED rows LA1 to LA3 are lit for a long time, the forward drop voltage changes due to heat generation, and the inter-terminal voltages of the constant current circuits CS1 to CS3 also change. For this reason, when the output voltage of the DC-DC converter circuit 1 after startup is kept constant, the voltage between the terminals of the constant current circuits CS1 to CS3 increases, and the power loss may increase. Therefore, the circuit of FIG. 1 intentionally repeats charging / discharging of the capacitor C2 after startup, and periodically resets the value of the reference value signal. As a result, the output voltage of the DC-DC converter circuit 1 is such that the voltage between the terminals of the constant current circuits CS1 to CS3 is higher than the minimum operating voltage even if the forward voltage drop of the LED strings LA1 to LA3 changes after startup, and It will be readjusted to a value that can suppress an increase in power loss.
図1の回路でも、コンデンサC2の充放電動作に伴ってDC−DCコンバータ回路1の出力電圧(C1の端子間電圧)は変動してしまう。しかし、基準値信号の再設定は頻繁に実施する必要が無いため、コンデンサC2の充放電サイクルの周期(周波数)は、調光のための定電流回路CS1〜CS3のオンオフ動作の周期(周波数)に比べて非常に長く設定される。また、出力電圧の変動幅は、基本的にヒステリシスコンパレータCOMのヒステリシス幅に依存し、その調節は容易である。従って、図1の回路においては平滑コンデンサC1の音鳴きを容易に防止することができる。 Also in the circuit of FIG. 1, the output voltage (voltage between terminals of C1) of the DC-DC converter circuit 1 fluctuates with the charge / discharge operation of the capacitor C2. However, since it is not necessary to reset the reference value signal frequently, the cycle (frequency) of the charge / discharge cycle of the capacitor C2 is the cycle (frequency) of the on / off operation of the constant current circuits CS1 to CS3 for dimming. It is set very long compared to. Further, the fluctuation range of the output voltage basically depends on the hysteresis width of the hysteresis comparator COM and can be easily adjusted. Accordingly, in the circuit of FIG. 1, the smoothing capacitor C1 can be easily prevented from making noise.
図1の本発明によるLED点灯制御装置は、DC−DCコンバータ回路1の出力電圧を定電流回路CS1〜CS3の端子間に動作最小電圧以上の電圧を供給できるような値に設定・制御する点で、従来の図2の回路と同じである。しかし図1のLED点灯制御装置は、DC−DCコンバータ回路1の出力電圧を検出し、その出力電圧が制御目標値で安定するようにフィードバック制御する点、制御目標を設定するための基準値信号を、出力電圧に対する定電流回路CS1〜CS3の動作状態、具体的には端子間電圧に応じて設定する点、が従来回路と異なっている。 The LED lighting control device according to the present invention in FIG. 1 sets and controls the output voltage of the DC-DC converter circuit 1 to such a value that a voltage higher than the minimum operating voltage can be supplied between the terminals of the constant current circuits CS1 to CS3. This is the same as the conventional circuit of FIG. However, the LED lighting control device of FIG. 1 detects the output voltage of the DC-DC converter circuit 1, performs feedback control so that the output voltage is stabilized at the control target value, and a reference value signal for setting the control target. Is different from the conventional circuit in that the constant current circuits CS1 to CS3 with respect to the output voltage are set according to the operating state, specifically, the inter-terminal voltage.
このような図1の回路において、調光のためにLED列LA1〜LA3に対する電流の供給期間と休止期間を全列同時に発生させた場合、休止期間になると、各系列検出端子ST1〜ST3の電圧が一斉に上昇する。しかし、制御回路7の内部では、スイッチングトランジスタQ1がオフ状態を維持するだけで、基本的に放電回路DIS以外の要因ではコンデンサC2の端子間電圧が変動することは無い。従って、信号処理回路6内の信号は休止期間の間も処理可能な範囲に維持され、供給期間に入った時、制御回路7はDC−DCコンバータ回路1の出力電圧に応じた動作を即座に行うことができる。
In the circuit of FIG. 1, when the current supply period and the rest period for the LED rows LA1 to LA3 are simultaneously generated for dimming, the voltages of the respective series detection terminals ST1 to ST3 are generated during the rest period. Rises all at once. However, inside the
また、放電回路DISによるコンデンサC2の放電量が小さく設定され、これによりコンデンサC2の充放サイクルの周期が定電流回路CS1〜CS3のオンオフ動作の周期よりも非常に長く設定されていれば、休止期間の間に生じるコンデンサC2の端子間電圧、DC−DCコンバータ回路1の出力電圧(C1の端子間電圧)の降下量を小さく抑えられる。このため、電流の供給期間に入った時に平滑コンデンサC1の端子間電圧が少々低下していたとしても、従来のLED点灯制御装置に比べ、供給期間を短くした時に定電流回路の動作が不安定になり難い。 Further, if the discharge amount of the capacitor C2 by the discharge circuit DIS is set to be small, and the period of the charge / discharge cycle of the capacitor C2 is set to be much longer than the cycle of the on / off operation of the constant current circuits CS1 to CS3, The amount of decrease in the voltage between the terminals of the capacitor C2 and the output voltage of the DC-DC converter circuit 1 (voltage between the terminals of C1) generated during the period can be suppressed to be small. For this reason, even if the voltage between the terminals of the smoothing capacitor C1 is slightly lowered when the current supply period starts, the operation of the constant current circuit is unstable when the supply period is shortened compared to the conventional LED lighting control device. It is hard to become.
また、特別なタイミング(例えば、コンデンサC2が再充電される直前など)で休止期間に入った場合を除けば、休止期間から供給期間に移行した時、基本的に定電流回路(具体的にはCS3)の端子間電圧は動作最小電圧よりも低くならない。このため、従来のLED点灯制御装置に比べて、供給期間の間に各LED列LA1〜LA3を流れる電流の大きさ(供給期間の平均値)をほぼ同じ大きさにすることができ、発光面に輝度ムラが発生し難い。 In addition, except for the case where the suspension period is entered at a special timing (for example, immediately before the capacitor C2 is recharged), the constant current circuit (specifically, when the transition is made from the suspension period to the supply period) The terminal voltage of CS3) does not become lower than the minimum operating voltage. For this reason, compared with the conventional LED lighting control apparatus, the magnitude | size (average value of a supply period) which flows through each LED row LA1-LA3 during a supply period can be made into substantially the same magnitude | size, and a light emission surface Is less likely to cause uneven brightness.
これはLED列毎にタイミングをずらして電流の供給期間と休止期間を発生させた場合も同様で、特別なタイミング(例えば、コンデンサC2が再充電される直前のタイミングなど)で定電流回路CS1が供給期間から休止期間に移行し、その直後に定電流回路CS3が休止期間から供給期間に移行した場合を除き、定電流回路CS3の端子間電圧は動作最小電圧よりも低くならない。このため、従来のLED点灯制御装置に比べて発光面に輝度ムラが発生し難い。 The same applies to the case where the current supply period and the rest period are generated by shifting the timing for each LED string, and the constant current circuit CS1 is activated at a special timing (for example, timing immediately before the capacitor C2 is recharged). The voltage between the terminals of the constant current circuit CS3 does not become lower than the minimum operation voltage except when the constant current circuit CS3 shifts from the supply period to the idle period and immediately after that the constant current circuit CS3 shifts from the idle period to the supply period. For this reason, luminance unevenness is less likely to occur on the light-emitting surface as compared with the conventional LED lighting control device.
以上の本発明によるLED点灯制御装置の実施例の説明では、DC−DCコンバータ回路1にスイッチング・レギュレータ方式の電源を適用した場合を想定した。しかし、出力電圧がフィードバック制御される電源であれば、例えば、シリーズ・レギュレータ方式や他の方式の電源であっても良い。制御回路6についても同様で、実施例の説明ではPWM制御方式を想定しているが、PFM制御方式やその他の制御方式の制御回路であっても構わない。ちなみに、DC−DCコンバータ回路1がシリーズ・レギュレータ方式であった場合、信号処理回路6の内部構成を簡素にでき、例えば、誤差増幅器AMPの出力端子は駆動信号出力端子DRVを介してDC−DCコンバータ回路1に接続される。
In the above description of the embodiment of the LED lighting control device according to the present invention, it is assumed that a switching regulator type power source is applied to the DC-DC converter circuit 1. However, as long as the output voltage is a feedback-controlled power supply, for example, a power supply of a series regulator system or another system may be used. The same applies to the
また、以上の実施例の説明において、基準値信号発生回路8のコンデンサC2を放電回路DISを介して放電させる場合を想定した。しかし、現実の誤差増幅器の入力端子に微小電流が流入する現象を利用するような場合、放電回路DISを省略することも可能である。また、定電流回路に生じる電力損失の増加を許容し、動作中に基準値信号を再設定しない場合には、図1の回路から放電回路DISを省略し、ヒステリシスコンパレータCOMを通常のコンパレータに置き換えることも可能である。ただし、放電回路DISを省略した場合、LED点灯制御装置の起動時あるいは停止時にコンデンサC2の端子間電圧を初期化する手段が必要になることがある。
In the description of the above embodiment, it is assumed that the capacitor C2 of the reference value
更に、以上の説明において、ヒステリシスコンパレータCOMの下側しきい値を基準電圧源VTHによって設定するものとしたが、ヒステリシスコンパレータCOMの上側しきい値を基準電圧源VTHによって設定する回路構成としても構わない。
そして、図1の回路では、スイッチングトランジスタQ1とコンデンサC2の間に電流制限用の抵抗R2を接続しているが、スイッチングトランジスタQ1のドレインが電源ラインVDDの代わりに電流源に接続されている場合、あるいはスイッチングトランジスタQ1が定電流供給機能を持つ場合には抵抗R2を省略することも可能である。
当然、LED列の数は3以上であっても良く、本発明の要旨を損なわない範囲での回路構成の変更は可能である。
Furthermore, in the above description, the lower threshold value of the hysteresis comparator COM is set by the reference voltage source VTH. However, a circuit configuration in which the upper threshold value of the hysteresis comparator COM is set by the reference voltage source VTH may be used. Absent.
In the circuit of FIG. 1, the current limiting resistor R2 is connected between the switching transistor Q1 and the capacitor C2, but the drain of the switching transistor Q1 is connected to the current source instead of the power supply line VDD. Alternatively, when the switching transistor Q1 has a constant current supply function, the resistor R2 can be omitted.
Of course, the number of LED rows may be three or more, and the circuit configuration can be changed without departing from the scope of the present invention.
1:DC−DCコンバータ回路
2a、2b:入力端子
3:出力端子
5:検出回路
6:信号処理回路
7:制御回路(本発明)
8:基準値信号発生回路
AMP:誤差増幅器
C1:平滑コンデンサ
C2:コンデンサ
COM:ヒステリシスコンパレータ
CS1〜CS3:定電流回路
DIS:放電回路
DRV:駆動信号出力端子
FB:出力検出端子
LA1〜LA3:LED列
P1:検出ポイント
Q1:スイッチングトランジスタ
R2:電流制限用の抵抗
R3、R4:出力検出用抵抗回路の抵抗
ST1〜ST3:系列検出端子
VTH:基準電圧源(しきい値信号発生用)
1: DC-
8: Reference value signal generation circuit AMP: Error amplifier C1: Smoothing capacitor C2: Capacitor COM: Hysteresis comparators CS1-CS3: Constant current circuit DIS: Discharge circuit DRV: Drive signal output terminal FB: Output detection terminals LA1-LA3: LED array P1: detection point Q1: switching transistor R2: current limiting resistors R3, R4: resistors ST1 to ST3 of output detecting resistor circuit: series detection terminal VTH: reference voltage source (for generating threshold signal)
Claims (4)
該制御回路が、
該出力電圧の検出信号を受信する出力検出端子と、
該出力電圧の制御目標値を設定するための基準値信号と、
該出力電圧の検出信号と該基準値信号に応じて該コンバータ回路に供給される駆動信号を生成するための信号処理回路と、
該基準値信号の大きさを変化させることが可能な基準値信号発生回路と、
該複数個の定電流回路のそれぞれの動作状態を検出する検出回路と、
を具備し、
ここで該基準値信号発生回路が、
該検出回路の検出結果が定電流回路の動作が不安定な状態にあることを示す時にはオンとされ、全ての定電流回路の動作が安定した状態にあることを示す状態の時にオンからオフに切り換えられるスイッチと、
該スイッチがオンしている時に充電されるコンデンサと、
該スイッチと該コンデンサの間に接続され、該コンデンサの充電電流を制限する抵抗と、
を具備し、該コンデンサの充電電圧から、該出力電圧を全ての定電流回路の安定動作を可能とするような値に設定する前記基準値信号を生成する
ことを特徴とするLED点灯制御装置。 A plurality of constant current circuits connected in series to a plurality of LED strings, a converter circuit for supplying an output voltage controlled by the LED strings and the constant current circuit, and an output voltage of the converter circuit being a control target value In an LED lighting control device for stably lighting an LED, comprising a control circuit that feedback-controls the operation of the converter circuit so as to be stable at
The control circuit is
An output detection terminal for receiving the output voltage detection signal;
A reference value signal for setting a control target value of the output voltage;
A signal processing circuit for generating a drive signal supplied to the converter circuit in response to the output voltage detection signal and the reference value signal;
A reference value signal generation circuit capable of changing the magnitude of the reference value signal;
A detection circuit for detecting an operating state of each of the plurality of constant current circuits;
Comprising
Here, the reference value signal generating circuit is
Turns on when the detection result of the detection circuit indicates that the operation of the constant current circuit is unstable, and turns from on to off when the operation indicates that the operation of all the constant current circuits is stable. A switch to be switched,
A capacitor that is charged when the switch is on;
A resistor connected between the switch and the capacitor to limit a charging current of the capacitor;
And a reference value signal that sets the output voltage to a value that enables stable operation of all constant current circuits from the charging voltage of the capacitor.
該基準値信号発生回路が、
一方の入力端子に該検出回路からの信号の供給を受け、他方の入力端子にしきい値信号の供給を受け、該検出回路からの信号が該しきい値信号によって設定される下側しきい値よりも低い時、該スイッチをオンさせる信号を出力し、該検出回路からの信号が該しきい値信号とヒステリシス幅によって設定される上側しきい値よりも高くなった時、該スイッチをオフさせる信号を出力するように構成されたヒステリシスコンパレータと、
該ヒステリシスコンパレータの出力信号によってオンオフされる前記スイッチと
を具備し、
該しきい値信号は、最後の一つの定電流回路の動作が不安定な状態から安定した状態に移行して全ての定電流回路の動作が安定した状態になった時に該検出回路から供給される信号の値よりも僅かに高い値に設定されている
ことを特徴とする、請求項1に記載したLED点灯制御装置。 When the operation of all the constant current circuits is stable, the detection circuit supplies a relatively high level signal to the reference value signal generation circuit, and the operation of the at least one constant current circuit is unstable. A relatively low level signal is supplied to the reference value signal generation circuit in the state,
The reference value signal generating circuit is
One input terminal is supplied with a signal from the detection circuit, the other input terminal is supplied with a threshold signal, and a signal from the detection circuit is set to a lower threshold value set by the threshold signal When the signal is lower than the threshold value, a signal for turning on the switch is output, and when the signal from the detection circuit becomes higher than the upper threshold value set by the threshold value signal and the hysteresis width, the switch is turned off. A hysteresis comparator configured to output a signal;
The switch that is turned on and off by the output signal of the hysteresis comparator,
The threshold signal is supplied from the detection circuit when the operation of the last one constant current circuit shifts from an unstable state to a stable state and the operations of all the constant current circuits become stable. 2. The LED lighting control device according to claim 1, wherein the LED lighting control device is set to a value slightly higher than a signal value.
一端が電圧供給点に接続された抵抗と、
該抵抗の他端に接続された検出ポイントと、
前記LED列と前記定電流回路の前記接続点と該検出ポイントとの間に接続された、該LED列と同数のダイオードと、
を具備し、
該検出ポイントには、前記全ての定電流回路が安定した動作状態の時には相対的に高い値の信号が発生し、前記少なくとも一つの定電流回路が不安定な動作状態の時には相対的に低い値の信号が発生する
ことを特徴とする、請求項3に記載したLED点灯制御装置。
The detection circuit comprises:
A resistor with one end connected to the voltage supply point;
A detection point connected to the other end of the resistor;
The same number of diodes as the LED string connected between the connection point of the LED string and the constant current circuit and the detection point;
Comprising
A relatively high value signal is generated at the detection point when all the constant current circuits are in a stable operating state, and a relatively low value is generated when the at least one constant current circuit is in an unstable operating state. The LED lighting control device according to claim 3, wherein the signal is generated.
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