JP4726609B2 - Light emitting diode driving device and light emitting diode driving semiconductor device - Google Patents

Light emitting diode driving device and light emitting diode driving semiconductor device Download PDF

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Description

本発明は、照明装置等に使用される発光ダイオードを駆動するための発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a light emitting diode driving device and a light emitting diode driving semiconductor device for driving a light emitting diode used in a lighting device or the like.

近年、例えば屋内あるいは屋外用の照明装置として、省電力化を目的として発光ダイオード(LED)を1個あるいは複数個を組み合わせて用いた照明装置が広く使用されるようになってきており、このような照明装置に使用されている発光ダイオードを駆動するための発光ダイオード駆動装置、及びその機能を有する回路構成を半導体等を用いて単一基板上に形成した発光ダイオード駆動用半導体装置が開発され、実用化されている。   In recent years, for example, as an indoor or outdoor lighting device, a lighting device using one or a plurality of light emitting diodes (LEDs) in combination for the purpose of power saving has been widely used. A light emitting diode driving device for driving a light emitting diode used in a lighting device, and a light emitting diode driving semiconductor device in which a circuit configuration having the function is formed on a single substrate using a semiconductor or the like have been developed, It has been put into practical use.

以上のような従来の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置について、図面を用いて以下に説明する。   The above-described conventional light emitting diode driving device and light emitting diode driving semiconductor device will be described below with reference to the drawings.

図13は従来の発光ダイオード駆動装置(照明装置)の第1例(例えば、特許文献1を参照)を示す回路図である。図13に示す発光ダイオード駆動装置の回路構成は、発光ダイオード102と、発光ダイオード102に直列接続されたコイル103とを有している。また、発光ダイオード102とコイル103に対して並列にダイオード104が接続されている。ダイオード104は、コイル103に生じた逆起電力を発光ダイオード102に供給するために設けられている。   FIG. 13 is a circuit diagram showing a first example of a conventional light emitting diode driving device (illumination device) (see, for example, Patent Document 1). The circuit configuration of the light-emitting diode driving device shown in FIG. 13 includes a light-emitting diode 102 and a coil 103 connected in series to the light-emitting diode 102. A diode 104 is connected in parallel to the light emitting diode 102 and the coil 103. The diode 104 is provided to supply the counter electromotive force generated in the coil 103 to the light emitting diode 102.

また、これら発光ダイオード102、コイル103、およびダイオード104にパルス電圧を印加する電源部が設けられ、この電源部は、直流電源101と、直流電源101の出力電圧の印加/非印加を切り替えるスイッチング素子105とを有している。スイッチング素子105は、例えばスイッチング・トランジスタと発振器から構成される。なお、ダイオード104は、カソード側が直流電源101の正極側に接続されて逆バイアスが印加されるように構成される。   Further, a power supply unit that applies a pulse voltage to the light emitting diode 102, the coil 103, and the diode 104 is provided. The power supply unit is a switching element that switches application / non-application of the output voltage of the DC power supply 101 and the DC power supply 101. 105. The switching element 105 is composed of, for example, a switching transistor and an oscillator. The diode 104 is configured such that the cathode side is connected to the positive electrode side of the DC power supply 101 and a reverse bias is applied.

このように構成された発光ダイオード駆動装置は、スイッチング素子105によりスイッチング・トランジスタがオンになっているときには、直流電源101からの出力電圧の印加により発光ダイオード102を発光させ、スイッチング・トランジスタがオフになっているときには、コイル103の逆起電力を利用して、発光ダイオード102を発光させる。   When the switching transistor is turned on by the switching element 105, the light emitting diode driving device configured as described above causes the light emitting diode 102 to emit light by applying the output voltage from the DC power supply 101, and the switching transistor is turned off. When it is, the light emitting diode 102 is caused to emit light using the back electromotive force of the coil 103.

次に、他の従来例の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置について、図面を用いて以下に説明する。   Next, another conventional light emitting diode driving device and light emitting diode driving semiconductor device will be described below with reference to the drawings.

図14は従来の発光ダイオード駆動装置の第2例(例えば、特許文献2を参照)を示す回路図である。図14に示す発光ダイオード駆動装置の回路構成は、インダクタL、スイッチング素子(MOSFET)Q、ダイオードD、および制御回路を備えた昇圧チョッパBUTが、スイッチング素子Qのオン・オフ動作を制御することで、インダクタLによる電磁的エネルギの蓄積と放出を制御し、インダクタンスLから発光ダイオードLEDへ電流を供給している。   FIG. 14 is a circuit diagram showing a second example of a conventional light emitting diode driving device (for example, see Patent Document 2). The circuit configuration of the LED driving device shown in FIG. 14 is that the step-up chopper BUT including the inductor L, the switching element (MOSFET) Q, the diode D, and the control circuit controls the on / off operation of the switching element Q. The storage and release of electromagnetic energy by the inductor L are controlled, and the current is supplied from the inductance L to the light emitting diode LED.

この場合、スイッチング素子Qのオフ制御は、発光ダイオードLEDを流れる電流を抵抗LDにより検出して、誤差増幅器EA、積分回路ICC、および乗算器Mを介して比較回路CPの一方端(−側入力端子)へ入力するとともに、スイッチング素子Qを流れる電流を抵抗SDにより検出して比較回路CPの他方端(+側入力端子)へ入力し、比較回路CPの比較結果を、双安定マルチバイブレータBMへ入力することで行われる。   In this case, the switching element Q is turned off by detecting the current flowing through the light-emitting diode LED by the resistor LD and passing through the error amplifier EA, the integration circuit ICC, and the multiplier M to one end (−side input). Terminal) and the current flowing through switching element Q is detected by resistor SD and input to the other end (+ side input terminal) of comparison circuit CP, and the comparison result of comparison circuit CP is sent to bistable multivibrator BM. This is done by typing.

一方、スイッチング素子Qのオン制御については、インダクタLに磁気結合した検出巻線LDによりインダクタLがエネルギ放出後に検出巻線LDの両端端子電圧がステップ状に変化するのを検出して、双安定マルチバイブレータBMへ入力することで行われる。   On the other hand, for the on-control of the switching element Q, the detection winding LD magnetically coupled to the inductor L detects that the voltage at both ends of the detection winding LD changes in a step-like manner after the inductor L releases energy, and is bistable. This is done by inputting to the multivibrator BM.

このように構成された発光ダイオード駆動装置は、スイッチング素子Qがオンになっているときには、インダクタLにエネルギを蓄え、スイッチング素子Qがオフになっているときには、インダクタLの逆起電力を利用して発光ダイオードLEDを発光させる。
特開2001−8443号公報 特開2001−313423号公報
The light emitting diode driving device configured as described above stores energy in the inductor L when the switching element Q is on, and uses the back electromotive force of the inductor L when the switching element Q is off. To cause the light emitting diode LED to emit light.
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-8443 JP 2001-313423 A

しかしながら上記のような従来例における第1例の発光ダイオード駆動装置(図13)においては、スイッチング素子105が単にスイッチング・トランジスタと発振器との組み合わせであり、発振器のある所定のタイミングに基づいてスイッチング素子105のオン/オフのタイミングが決定される。このためスイッチング素子105がオンしている時間が長すぎると、LED102に流れる電流値が高くなりLED102に許容される最大電流値を超えて破壊する恐れがある。   However, in the light emitting diode driving apparatus (FIG. 13) of the first example in the conventional example as described above, the switching element 105 is simply a combination of a switching transistor and an oscillator, and the switching element is based on a predetermined timing of the oscillator. The on / off timing of 105 is determined. For this reason, if the time during which the switching element 105 is on is too long, the value of the current flowing through the LED 102 increases, and the maximum current value allowed for the LED 102 may be exceeded, causing destruction.

さらに、電源部の出力電圧値が異なる場合であっても、発光ダイオード102に流れる平均電流を一定にするには、電源部の出力電圧値に応じて、発振器の発振周波数やコイル103のインダクタンス値を変更しなければならない。したがって、電源部に商用電源を使用する場合、地域によってAC100V/AC200Vなど電源電圧値が大きく異なるため、その都度、発振器の発振周波数やコイル103のインダクタンス値を変更しなければならない。   Further, in order to make the average current flowing through the light emitting diode 102 constant even when the output voltage value of the power supply unit is different, the oscillation frequency of the oscillator and the inductance value of the coil 103 are set according to the output voltage value of the power supply unit. Must be changed. Therefore, when a commercial power supply is used for the power supply unit, the power supply voltage value such as AC100V / AC200V varies greatly depending on the region. Therefore, the oscillation frequency of the oscillator and the inductance value of the coil 103 must be changed each time.

また、商用電源を使用し整流回路などによって整流した電圧を用いてLED102を駆動する場合、整流電圧は大きく変化するため、特に電圧が低くなったときに安定した動作を保つことができない。この問題を回避するためには整流回路のあとに平滑コンデンサを追加する必要があるが、この場合、高調波電流に起因する雑音端子電圧レベルが大きくなるため、別にノイズ対策用の回路が必要となり、回路の規模が大きくなるとともに構成が複雑になる。   In addition, when the LED 102 is driven using a voltage rectified by a rectifier circuit or the like using a commercial power supply, the rectified voltage changes greatly, and thus a stable operation cannot be maintained particularly when the voltage becomes low. In order to avoid this problem, it is necessary to add a smoothing capacitor after the rectifier circuit. In this case, the noise terminal voltage level caused by the harmonic current increases, so a separate noise countermeasure circuit is required. As the circuit scale increases, the configuration becomes complicated.

また、上記の従来例における第2例の発光ダイオード駆動装置(図14)においては、発光ダイオードLEDを流れる電流を抵抗LDにより検出し、スイッチング素子Qを流れる電流を抵抗SDにより検出しているため、それらの抵抗による電力消費により、装置全体としての電力損失が大きくなる。   Further, in the light emitting diode driving device (FIG. 14) of the second example in the above conventional example, the current flowing through the light emitting diode LED is detected by the resistor LD, and the current flowing through the switching element Q is detected by the resistor SD. The power loss due to these resistors increases the power loss of the entire device.

さらに、昇圧チョッパ方式であり不連続又は電流臨界モードで動作するため、発光ダイオードLEDが発光する期間はスイッチング素子Qがオフしている期間のみであるので、発光ダイオードLEDに流れる平均電流は、インダクタLに流れるピーク電流値の半分以下になり、発光ダイオードの能力を最大限に発揮することができず、また、スイッチング素子がオンしている間はLEDに電流が流れないため、発光ダイオードにおける発光に対する電力変換効率が悪い。   Furthermore, since it is a step-up chopper method and operates in a discontinuous or current critical mode, the light emitting diode LED emits light only during the period when the switching element Q is off. Since the peak current value flowing to L is less than half of the value, the ability of the light emitting diode cannot be maximized, and no current flows through the LED while the switching element is on. Power conversion efficiency is poor.

さらに、インダクタLに磁気結合した結合巻線LDにより、インダクタLがエネルギ放出後に検出巻線LDの両端端子電圧がステップ状に変化するのを検出しているため、それらの構成が必要となり回路規模が大きくなる。   Furthermore, since the inductor L detects that the voltage at both ends of the detection winding LD changes in a step-like manner after the energy is released by the coupling winding LD magnetically coupled to the inductor L, such a configuration is necessary and the circuit scale is increased. Becomes larger.

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、簡易な構成で、LEDに流れるピーク電流値および脈流電流のリップル幅を容易に制御することができ、平均電流によって定電流駆動が可能で電力損失を小さく抑えることができる発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を提供する。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and with a simple configuration, the peak current value flowing through the LED and the ripple width of the pulsating current can be easily controlled, and constant current driving is possible with an average current. The present invention provides a light-emitting diode driving device and a light-emitting diode driving semiconductor device that can suppress power loss.

上記の課題を解決するために、本発明の請求項1に記載の発光ダイオード駆動装置は、1個あるいは複数個の発光ダイオードを有する発光ダイオードブロックと、前記発光ダイオードブロックに直列に接続されたトランスの一次側コイルと、前記トランスの一次側コイルに生じる逆起電力を前記発光ダイオードブロックに供給するためのダイオードとで構成される直列接続回路ループと、前記直列接続回路ループの一方の端子に接続され、前記トランス及び前記発光ダイオードブロックに電圧を印加するための電源部と、前記直列接続回路ループの他方の端子に接続され、前記発光ダイオードブロックへ断続的に電流を供給するためのスイッチング駆動回路を備えた発光ダイオード駆動装置であって、前記スイッチング駆動回路は、一端が前記直列接続回路ループに接続され、他端が前記電源部の基準電位に接続された第1のスイッチング素子と、一端が前記電源部の基準電位に接続された前記トランスの二次側コイルの他端に接続され、前記トランスの二次側コイルに流れる電流が予め設定された値以下になるとボトム値検出信号を出力する第1の電流検出回路と、前記第1のスイッチング素子に流れる電流が予め設定された値以上になるとピーク値検出信号を出力する第2の電流検出回路と、前記第1のスイッチング素子の高電位側端子、制御端子、低電位側端子に接続され、前記第1の電流検出回路からのボトム値検出信号を受けて前記第1のスイッチング素子をオンさせ、前記第2の電流検出回路からのピーク値検出信号を受けて前記第1のスイッチング素子をオフさせる制御信号を、前記第1のスイッチング素子の制御端子へ出力する制御回路と、前記直列接続回路ループのいずれかの一端と接続された定電流源と、前記定電流源の他端に接続され前記スイッチング駆動回路の動作電圧を生成するレギュレータとを有し、一端が前記レギュレータと制御回路に接続され、他端が前記電源部の基準電位に接続されたコンデンサを設けたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a light emitting diode driving device according to claim 1 of the present invention includes a light emitting diode block having one or a plurality of light emitting diodes, and a transformer connected in series to the light emitting diode block. Connected to one terminal of the series connection circuit loop, and a series connection circuit loop composed of a primary coil and a diode for supplying back electromotive force generated in the primary coil of the transformer to the light emitting diode block A switching power supply unit for applying a voltage to the transformer and the light emitting diode block, and a switching drive circuit connected to the other terminal of the series connection circuit loop for intermittently supplying a current to the light emitting diode block The switching drive circuit has one end at the front. A first switching element connected to the series connection circuit loop, the other end of which is connected to the reference potential of the power supply unit, and the other end of the secondary coil of the transformer whose one end is connected to the reference potential of the power supply unit The first current detection circuit that outputs a bottom value detection signal when the current flowing through the secondary coil of the transformer falls below a preset value, and the current flowing through the first switching element is preset. A second current detection circuit that outputs a peak value detection signal when the value exceeds a predetermined value, and the first current detection circuit connected to a high potential side terminal, a control terminal, and a low potential side terminal of the first switching element. In response to a bottom value detection signal from the circuit, the first switching element is turned on, and in response to a peak value detection signal from the second current detection circuit, the first switching element is turned off. A control circuit that outputs a control signal to a control terminal of the first switching element, a constant current source connected to one end of the series connection circuit loop, and a second end connected to the other end of the constant current source. And a regulator that generates an operating voltage of the switching drive circuit, and a capacitor having one end connected to the regulator and the control circuit and the other end connected to a reference potential of the power supply unit.

また、本発明の請求項2に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項1に記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記第1の電流検出回路は、前記トランスの二次側コイルに流れる電流を電圧に変換するI−V変換回路と、前記I−V変換回路の出力信号がプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子に第1の基準電圧が入力された第1のコンパレータと、前記第1のコンパレータの出力が一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に前記制御回路の制御信号が入力されるNOR回路とを有することを特徴とする。   The light emitting diode driving device according to claim 2 of the present invention is the light emitting diode driving device according to claim 1, wherein the first current detection circuit is a current flowing through the secondary side coil of the transformer. An I-V conversion circuit for converting a voltage into a voltage, a first comparator in which an output signal of the IV conversion circuit is input to a positive input terminal, and a first reference voltage is input to a negative input terminal; And a NOR circuit in which an output of one comparator is input to one input terminal and a control signal of the control circuit is input to the other input terminal.

また、本発明の請求項3に記載の発光ダイオード駆動装置は、1個あるいは複数個の発光ダイオードを有する発光ダイオードブロックと、前記発光ダイオードブロックに直列に接続されたチョークコイルと、前記チョークコイルに生じる逆起電力を前記発光ダイオードブロックに供給するためのダイオードとで構成される直列接続回路ループと、前記直列接続回路ループに接続され、前記発光ダイオードブロックおよび前記チョークコイルに電圧を印加するための電源部と、前記直列接続回路ループに接続され、前記発光ダイオードブロックに流れる電流を定電流制御するためのスイッチング駆動回路を備えた発光ダイオード駆動装置であって、前記スイッチング駆動回路は、一端が前記直列接続回路ループに接続され、他端が前記電源部の基準電位に接続された第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子の高電位側に接続され、前記直列接続回路ループに流れる電流が予め設定された値以下になるとボトム値検出信号を出力する第1の電流検出回路と、前記第1のスイッチング素子に流れる電流が予め設定された値以上になるとピーク値検出信号を出力する第2の電流検出回路と、前記第1のスイッチング素子の高電位側端子、制御端子、低電位側端子に接続され、前記第1の電流検出回路からのボトム値検出信号を受けて前記第1のスイッチング素子をオンさせ、前記第2の電流検出回路からのピーク値検出信号を受けて前記第1のスイッチング素子をオフさせる制御信号を、前記第1のスイッチング素子の制御端子へ出力する制御回路と、前記直列接続回路ループのいずれかの一端と接続された定電流源と、前記定電流源の他端に接続され前記スイッチング駆動回路の動作電圧を生成するレギュレータとを有し、一端が前記レギュレータと制御回路に接続され、他端が前記電源部の基準電位に接続されたコンデンサを設けたことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a light emitting diode drive device comprising: a light emitting diode block having one or a plurality of light emitting diodes; a choke coil connected in series to the light emitting diode block; A series connection circuit loop composed of a diode for supplying the generated back electromotive force to the light emitting diode block; and a voltage connected to the light emitting diode block and the choke coil connected to the series connection circuit loop. A light emitting diode driving device including a power supply unit and a switching driving circuit connected to the series connection circuit loop and configured to perform constant current control of a current flowing through the light emitting diode block, wherein the switching driving circuit has one end of the switching driving circuit Connected to a series connection circuit loop, the other end of the power supply unit A first switching element connected to a quasi-potential and a bottom value detection signal are output when the current flowing in the series connection circuit loop is less than or equal to a preset value connected to the high potential side of the first switching element. A first current detection circuit that outputs, a second current detection circuit that outputs a peak value detection signal when a current flowing through the first switching element exceeds a preset value, and a high current level of the first switching element. Connected to the potential side terminal, the control terminal, and the low potential side terminal, receives the bottom value detection signal from the first current detection circuit, turns on the first switching element, and outputs from the second current detection circuit. A control circuit for receiving a peak value detection signal and outputting a control signal for turning off the first switching element to a control terminal of the first switching element; and the series connection circuit A constant current source connected to one end of the switch and a regulator connected to the other end of the constant current source to generate an operating voltage of the switching drive circuit, and one end connected to the regulator and the control circuit The other end is provided with a capacitor connected to the reference potential of the power supply unit.

また、本発明の請求項4に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項3に記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記第1の電流検出回路は、前記第1のスイッチング素子の高電位側と前記電源部の基準電位との間に直列接続された2つの抵抗と、前記2つの抵抗によって分圧された直流電圧がプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子に第1の基準電圧が入力される第1のコンパレータと、前記第1のコンパレータの出力が一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に前記制御回路の制御信号が入力されるNOR回路とを有することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the light emitting diode driving device according to the third aspect, wherein the first current detection circuit is on a high potential side of the first switching element. And two resistors connected in series between the power supply unit and the reference potential of the power supply unit, and a DC voltage divided by the two resistors are input to the positive input terminal, and the first reference voltage is input to the negative input terminal. And a NOR circuit in which an output of the first comparator is input to one input terminal and a control signal of the control circuit is input to the other input terminal.

また、本発明の請求項5に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項1から請求項4に記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記電源部は、交流電圧を発生させる交流電源と、前記交流電源の交流電圧を整流して出力する整流回路とを有し、前記スイッチング駆動回路は、前記整流回路の出力電圧が所定値以上であるか否かによって電位状態が変化する信号を出力する入力電圧検出回路を有し、前記制御回路は、前記入力電圧検出回路の出力信号が前記整流回路の出力電圧が所定値以上になったことを示すときには、前記第1のスイッチング素子のオン・オフ制御を起動させ、前記入力電圧検出回路の出力信号が前記整流回路の出力電圧が所定値を下回ったことを示すときには、前記第1のスイッチング素子のオン・オフ制御を停止させる信号を出力する起動/停止回路を有することを特徴とする。   Moreover, the light-emitting-diode drive device of Claim 5 of this invention is a light-emitting-diode drive device of Claims 1-4, Comprising: The said power supply part is an alternating current power supply which produces | generates an alternating voltage, The said power supply, A switching circuit that outputs a signal whose potential state changes depending on whether or not the output voltage of the rectifying circuit is equal to or higher than a predetermined value. An on / off control of the first switching element when the output signal of the input voltage detection circuit indicates that the output voltage of the rectifier circuit has reached a predetermined value or more. When the output signal of the input voltage detection circuit indicates that the output voltage of the rectifier circuit has fallen below a predetermined value, the on / off control of the first switching element is stopped. And having a start / stop circuit for outputting a signal.

また、本発明の請求項6に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項1から請求項5のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記定電流源は、前記第1のスイッチング素子の高電位側端子と前記レギュレータとの間に接続したことを特徴とする。   The light-emitting diode driving device according to claim 6 of the present invention is the light-emitting diode driving device according to any one of claims 1 to 5, wherein the constant current source is the first switching element. The high-potential side terminal is connected between the regulator and the regulator.

また、本発明の請求項7に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項1から請求項5のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記定電流源は、前記電源部の出力側と前記レギュレータとの間に接続したことを特徴とする。   The light-emitting diode drive device according to claim 7 of the present invention is the light-emitting diode drive device according to any one of claims 1 to 5, wherein the constant current source is an output side of the power supply unit. And the regulator.

また、本発明の請求項8に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記第2の電流検出回路は、前記第1のスイッチング素子のオン電圧を第2の基準電圧と比較して、前記第1のスイッチング素子に流れる電流が予め設定した値に達したか否かを検出することを特徴とする。   The light-emitting diode drive device according to claim 8 of the present invention is the light-emitting diode drive device according to any one of claims 1 to 7, wherein the second current detection circuit is the first current detection circuit. The on voltage of the switching element is compared with a second reference voltage to detect whether or not the current flowing through the first switching element has reached a preset value.

また、本発明の請求項9に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記スイッチング駆動回路は、高電位側端子が前記第1のスイッチング素子の高電位側端子と並列接続され、制御端子に前記制御回路から前記第1のスイッチング素子と共通の制御信号が入力され、前記第1のスイッチング素子に流れる電流に対して、電流値が小さく且つ一定の電流比の電流が流れる第2のスイッチング素子と、前記第2のスイッチング素子の低電位側端子と前記第1のスイッチング素子の低電位側端子との間に接続された抵抗とを有し、前記第2の電流検出回路は、前記抵抗の両端電圧を第2の基準電圧と比較して、前記第1のスイッチング素子に流れる電流が予め設定した値に達したか否かを検出することを特徴とする。   The light-emitting diode drive device according to claim 9 of the present invention is the light-emitting diode drive device according to any one of claims 1 to 7, wherein the switching drive circuit has a high-potential side terminal connected to the light-emitting diode drive device. A control signal common to the first switching element is input from the control circuit to the control terminal in parallel with the high potential side terminal of the first switching element, and a current flowing through the first switching element is A second switching element having a small current value and a current having a constant current ratio is connected between the low potential side terminal of the second switching element and the low potential side terminal of the first switching element. The second current detection circuit compares the voltage across the resistor with a second reference voltage, and the current flowing through the first switching element reaches a preset value. And detecting whether Taka not.

また、本発明の請求項10に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項1から請求項9のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記スイッチング駆動回路は、前記第1の電流検出回路の第1の基準電圧を外部より変更して、前記第1の電流検出回路の電流検出値を可変する電流検出値可変回路を有し、前記電流検出値可変回路は、外部からの制御信号により前記第1の電流検出回路の電流検出値を可変して、前記発光ダイオードに流れる脈流電流のリップル幅を変更することを特徴とする。   The light-emitting diode drive device according to claim 10 of the present invention is the light-emitting diode drive device according to any one of claims 1 to 9, wherein the switching drive circuit includes the first current detection. A current detection value variable circuit that varies a current detection value of the first current detection circuit by changing a first reference voltage of the circuit from the outside, and the current detection value variable circuit includes a control signal from the outside Thus, the current detection value of the first current detection circuit is varied to change the ripple width of the pulsating current flowing in the light emitting diode.

また、本発明の請求項11に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項1から請求項9のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記スイッチング駆動回路は、前記第1の電流検出回路の第1の基準電圧および前記第2の電流検出回路の第2の基準電圧を外部より変更して、前記第1の電流検出回路および前記第2の電流検出回路の電流検出値を可変する電流検出値可変回路を有し、前記電流検出値可変回路は、外部からの制御信号により前記第1の電流検出回路および前記第2の電流検出回路の電流検出値を可変して、前記発光ダイオードの調光を可能とすることを特徴とする。   The light-emitting diode drive device according to claim 11 of the present invention is the light-emitting diode drive device according to any one of claims 1 to 9, wherein the switching drive circuit includes the first current detection. The first reference voltage of the circuit and the second reference voltage of the second current detection circuit are changed from the outside, and the current detection values of the first current detection circuit and the second current detection circuit are varied. A current detection value variable circuit, wherein the current detection value variable circuit varies the current detection values of the first current detection circuit and the second current detection circuit according to a control signal from the outside; It is possible to adjust the light intensity.

また、本発明の請求項12に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項11に記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記発光ダイオードの調光を制御するための前記外部からの制御信号を出力する調光用制御回路を設け、前記電流検出値可変回路は、前記調光用制御回路からの前記外部制御信号により前記第1の電流検出回路および前記第2の電流検出回路の電流検出値を可変することを特徴とする。   A light emitting diode driving device according to claim 12 of the present invention is the light emitting diode driving device according to claim 11, and outputs a control signal from the outside for controlling dimming of the light emitting diode. A dimming control circuit for controlling the current detection value of the first current detection circuit and the second current detection circuit according to the external control signal from the dimming control circuit. It is variable.

また、本発明の請求項13に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項5から請求項12のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記入力電圧検出回路は、前記電源部の出力側と基準電位との間で直列接続された2つの抵抗と、前記2つの抵抗によって分圧された直流電圧がプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子に第3の基準電圧が入力される第2のコンパレータとを有し、前記第2のコンパレータの出力信号を前記起動/停止回路へ出力することを特徴とする。   The light-emitting diode drive device according to claim 13 of the present invention is the light-emitting diode drive device according to any of claims 5 to 12, wherein the input voltage detection circuit is an output of the power supply unit. Two resistors connected in series between the side and a reference potential, and a DC voltage divided by the two resistors is input to the positive input terminal, and a third reference voltage is input to the negative input terminal. And an output signal of the second comparator is output to the start / stop circuit.

また、本発明の請求項14に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項5から請求項12のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記入力電圧検出回路は、前記電源部の出力側と基準電位との間で直列接続された3つの抵抗と、前記3つの抵抗によって分圧された第1の分圧電圧がプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子に第4の基準電圧が入力される第3のコンパレータと、前記3つの抵抗によって分圧された第2の分圧電圧がマイナス入力端子に入力され、プラス入力端子に第5の基準電圧が入力される第4のコンパレータと、前記第3のコンパレータの出力端子と前記第4のコンパレータの出力端子に各入力端子が接続されるAND回路とを有し、前記AND回路の出力信号を前記起動/停止回路へ出力することを特徴とする。   The light-emitting diode driving device according to claim 14 of the present invention is the light-emitting diode driving device according to any one of claims 5 to 12, wherein the input voltage detection circuit is an output of the power supply unit. The three resistors connected in series between the side and the reference potential and the first divided voltage divided by the three resistors are input to the positive input terminal, and the fourth reference voltage is input to the negative input terminal. A third comparator that is input; a fourth comparator in which the second divided voltage divided by the three resistors is input to the negative input terminal; and the fifth reference voltage is input to the positive input terminal; An AND circuit having input terminals connected to the output terminal of the third comparator and the output terminal of the fourth comparator, and outputting an output signal of the AND circuit to the start / stop circuit; And features.

また、本発明の請求項15に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項1から請求項14のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記制御回路は、前記スイッチング駆動回路の温度が所定値以上になると前記第1のスイッチング素子のオン・オフ制御を停止させる過熱保護回路を有することを特徴とする。   The light-emitting diode drive device according to claim 15 of the present invention is the light-emitting diode drive device according to any one of claims 1 to 14, wherein the control circuit has a temperature of the switching drive circuit. It has an overheat protection circuit that stops the on / off control of the first switching element when a predetermined value or more is reached.

また、本発明の請求項16に記載の発光ダイオード駆動装置は、請求項1から請求項15のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置であって、前記ダイオードの逆回復時間が100nsec以下とすることを特徴とする。   A light-emitting diode drive device according to claim 16 of the present invention is the light-emitting diode drive device according to any one of claims 1 to 15, wherein a reverse recovery time of the diode is 100 nsec or less. It is characterized by.

また、本発明の請求項17に記載の発光ダイオード駆動用半導体装置は、請求項1から請求項16のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置における前記スイッチング駆動回路の構成を半導体を用いて単一基板上に形成したことを特徴とする。   According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a light emitting diode driving semiconductor device having a single configuration of the switching driving circuit in the light emitting diode driving device according to any one of the first to sixteenth aspects. It is formed on a substrate.

以上のように、第1の発明によれば、第1のスイッチング素子がオン状態にあるときは、直列接続回路ループのトランスの一次側コイルと発光ダイオードブロックを介してスイッチング素子へ向かって電流が流れ、その素子電流のピーク値は第2の電流検出回路で制御される。一方、スイッチング素子がオフ状態にあるときには、トランスの一次側コイルの逆起電力による電流が所定時間だけダイオードを介して発光ダイオードブロックに流れ、降圧チョッパのような動作をし、そのボトム電流値は第1の電流検出回路で制御し、そして第1のスイッチング素子がオンからオフへ切り替わるタイミングは第1のスイッチング素子に流れ電流値によって規定され、オフからオンへ切り替わるタイミングはトランスの2次側コイルに流れる電流値によって規定され、トランスの一次側コイルと二次側コイルは一定の巻数比で構成されており、第1のスイッチング素子がオフ期間に発光ダイオードに流れる電流に比例した電流がトランスの二次側コイルにも流れるため、この電流値を検出することにより発光ダイオードに流れる電流を規定することが可能となり、発光ダイオードに流れる脈流電流のリップル幅を制御することができる。   As described above, according to the first aspect of the present invention, when the first switching element is in the ON state, a current flows toward the switching element through the primary coil and the light emitting diode block of the transformer of the series connection circuit loop. The peak value of the element current is controlled by the second current detection circuit. On the other hand, when the switching element is in the OFF state, the current due to the counter electromotive force of the primary coil of the transformer flows to the light emitting diode block through the diode for a predetermined time and operates like a step-down chopper, and its bottom current value is The timing when the first switching element is controlled by the first current detection circuit and the first switching element is switched from on to off is defined by the current value flowing through the first switching element, and the timing when the first switching element is switched from off to on is the secondary coil of the transformer The primary coil and secondary coil of the transformer are configured with a fixed turns ratio, and a current proportional to the current flowing through the light emitting diode during the off period of the first switching element is Since it also flows to the secondary coil, detecting this current value allows it to flow to the light emitting diode. That current it is possible to define a can control the ripple width of pulsating current flowing through the light-emitting diode.

従って、商用電源からの交流電圧を整流した電圧を電源部が出力する場合であっても、平滑コンデンサを用いることなく発光ダイオードブロックに流れる平均電流を一定にでき、高精度な定電流制御を容易に実現することができる。   Therefore, even when the power supply unit outputs a voltage obtained by rectifying the AC voltage from the commercial power supply, the average current flowing through the light-emitting diode block can be made constant without using a smoothing capacitor, and high-accuracy constant-current control is easy. Can be realized.

さらに、発光ダイオードブロックに流れる電流はスイッチング素子のオン・オフ制御期間中に常時流れるため、電力変換効率を高くすることができる。また特別な回路を必要とすることなく雑音端子電圧レベルを低く抑えることができる。   Furthermore, since the current flowing through the light emitting diode block always flows during the ON / OFF control period of the switching element, the power conversion efficiency can be increased. Further, the noise terminal voltage level can be kept low without requiring a special circuit.

さらに、地域によってAC100V/AC200Vなど商用電源の電圧値が大きく異なったとしても、従来のようにその都度発振器の発振周波数やコイルのインダクタンス値を変更する必要がない。   Furthermore, even if the voltage value of the commercial power supply such as AC100V / AC200V varies greatly depending on the region, it is not necessary to change the oscillation frequency of the oscillator and the inductance value of the coil each time as in the prior art.

また、第2の発明によれば、第1のスイッチング素子がオフ期間に発光ダイオードに流れる電流を検出することが可能であり、発光ダイオードに流れる脈流電流のリップル幅を容易に制御することができる。   According to the second invention, it is possible to detect the current flowing through the light emitting diode during the off period of the first switching element, and to easily control the ripple width of the pulsating current flowing through the light emitting diode. it can.

また、第3の発明によれば、第1のスイッチング素子がオフの期間に発光ダイオードに流れる電流、すなわち直列接続回路ループに流れる電流を直接制御できるため、発光ダイオードに流れる脈流電流のリップル幅を制御することができる。   According to the third aspect of the invention, since the current flowing through the light emitting diode, that is, the current flowing through the series connection circuit loop can be directly controlled while the first switching element is off, the ripple width of the pulsating current flowing through the light emitting diode is achieved. Can be controlled.

さらに、トランスを使用する必要がないため、発光ダイオード駆動装置の小型化が可能な電力変換効率が高い発光ダイオード駆動装置を実現することができる。   Furthermore, since it is not necessary to use a transformer, it is possible to realize a light emitting diode driving device with high power conversion efficiency that can reduce the size of the light emitting diode driving device.

また、第4の発明によれば、第1のスイッチング素子がオフの期間に発光ダイオードに流れる電流、すなわち直列接続回路ループに流れる電流を直接制御できるため、発光ダイオードに流れる脈流電流のリップル幅を制御することができる。   According to the fourth aspect of the invention, since the current flowing through the light emitting diode, that is, the current flowing through the series connection circuit loop can be directly controlled while the first switching element is off, the ripple width of the pulsating current flowing through the light emitting diode is achieved. Can be controlled.

さらに、トランスを使用する必要がないため、さらに小型化が可能な電力変換効率が高い発光ダイオード駆動装置を実現することができる。   Furthermore, since it is not necessary to use a transformer, it is possible to realize a light emitting diode driving device with high power conversion efficiency that can be further reduced in size.

また、第5の発明によれば、電源部を交流電源と交流電圧を整流する整流回路とで構成した場合のように、入力電圧が大きく変動する場合において、発光ダイオード駆動装置が起動/停止するときの電圧を任意の電圧値に規定できるので、シリーズ接続されたLED負荷での電圧降下を考慮したスイッチング素子の安定動作を可能にする。   Further, according to the fifth invention, the light emitting diode driving device is started / stopped when the input voltage fluctuates greatly as in the case where the power supply unit is constituted by an AC power supply and a rectifier circuit for rectifying the AC voltage. Since the voltage at the time can be set to an arbitrary voltage value, the switching element can be stably operated in consideration of the voltage drop in the LED load connected in series.

さらに、整流回路の出力電圧の1周期中において、発光ダイオードに電流が流れる期間と流れない期間を制御できるため、平滑コンデンサを使用しなくても安定した動作が可能であり、雑音端子電圧レベルを低く抑えることが可能である。   In addition, during one cycle of the output voltage of the rectifier circuit, the period during which current flows through the light emitting diode and the period during which current does not flow can be controlled, so that stable operation is possible without using a smoothing capacitor, and the noise terminal voltage level is reduced. It can be kept low.

また、第6の発明によれば、定電流源、レギュレータ、制御回路、第1、第2の電流検出回路、及びスイッチング素子を1つの半導体パッケージに内蔵した際に、パッケージの外部出力端子を少なくすることが可能なため、発光ダイオード駆動装置の更なる高効率化と小型化を実現することができる。   According to the sixth invention, when the constant current source, the regulator, the control circuit, the first and second current detection circuits, and the switching element are built in one semiconductor package, the number of external output terminals of the package is reduced. Therefore, it is possible to realize further high efficiency and downsizing of the light emitting diode driving device.

また、第7の発明によれば、第1のスイッチング素子の断続的なオン/オフ動作を停止させ発光ダイオードを消灯状態にした場合における制御回路への電力供給は、コイルや発光ダイオードを経由しないため、発光ダイオードは微弱な発光を行わないという効果が得られる。   Further, according to the seventh invention, power supply to the control circuit when the intermittent on / off operation of the first switching element is stopped and the light emitting diode is turned off does not go through the coil or the light emitting diode. Therefore, the effect that the light emitting diode does not emit weak light is obtained.

また、第8の発明によれば、スイッチング素子をオフするのに、従来のように発光ダイオードに流れる電流を検出するための抵抗を設ける必要がなく、電力損失を抑制することができる。   According to the eighth aspect of the invention, it is not necessary to provide a resistor for detecting the current flowing through the light emitting diode as in the prior art to turn off the switching element, and power loss can be suppressed.

また、スイッチング素子のオン電圧を検出基準電圧と比較する構成とすることにより、抵抗を用いることなくスイッチング素子に流れる素子電流のピーク値を検出できるので、電力損失を低減することができる。   In addition, by adopting a configuration in which the ON voltage of the switching element is compared with the detection reference voltage, the peak value of the element current flowing through the switching element can be detected without using a resistor, so that power loss can be reduced.

また、第9の発明によれば、第1のスイッチング素子と並列に、該スイッチング素子に流れる素子電流よりも小さく且つ一定の電流比の電流が流れる素子電流検出用の第2のスイッチング素子を設けることにより、スイッチング素子に流れる素子電流を抵抗により直接検知するよりも電力損失を低減することができる。   According to the ninth invention, the second switching element for detecting the element current in which a current having a constant current ratio smaller than the element current flowing through the switching element is provided in parallel with the first switching element. As a result, the power loss can be reduced as compared with the case where the element current flowing through the switching element is directly detected by the resistance.

また、第10の発明によれば、コイルインダクタンス値や発光ダイオードの直列接続個数に応じて、容易に発光ダイオードに流れる脈流電流のリップル幅を最適に制御することができる。   According to the tenth invention, the ripple width of the pulsating current flowing in the light emitting diode can be easily controlled optimally according to the coil inductance value and the number of light emitting diodes connected in series.

また、第11および第12の発明によれば、発光ダイオードブロックに流れる電流のピーク値の調整が可能となり、容易に発光ダイオードの輝度制御が可能となる。   Further, according to the eleventh and twelfth inventions, the peak value of the current flowing through the light emitting diode block can be adjusted, and the luminance of the light emitting diode can be easily controlled.

また、第13の発明によれば、電源部に商用電源を使用した場合に、商用電源の倍の周波数(100Hz/120Hz)で、発光ダイオードの発光/消光の期間を正確に制御することができる。   According to the thirteenth aspect, when a commercial power supply is used for the power supply unit, the light emitting / extinguishing period of the light emitting diode can be accurately controlled at a frequency (100 Hz / 120 Hz) double that of the commercial power supply. .

また、第14の発明によれば、電源部を交流電源と整流回路で構成した場合のように、電源部の出力電圧が大きく変動する場合に、電源部の出力電圧に対し、スイッチング素子のオン・オフ制御を起動/停止するときの電圧値を個別に設定できるので、電源部から異常な高電圧が印加されたときにはスイッチング素子をオフ状態にして該駆動装置を保護することができる。   According to the fourteenth aspect of the present invention, when the output voltage of the power supply section varies greatly as in the case where the power supply section is composed of an AC power supply and a rectifier circuit, the switching element is turned on with respect to the output voltage of the power supply section. Since the voltage value when starting / stopping the off control can be set individually, the switching device can be turned off to protect the driving device when an abnormal high voltage is applied from the power supply unit.

また、第15の発明によれば、異常な温度上昇によるスイッチング素子の熱破壊を回避することができ、安全性・信頼性を向上することができる。特に発光ダイオード駆動装置をモジュール化した場合に、発光ダイオードの温度上昇保護に有効である。   Further, according to the fifteenth aspect, thermal destruction of the switching element due to an abnormal temperature rise can be avoided, and safety and reliability can be improved. In particular, when the light emitting diode driving device is modularized, it is effective for protecting the light emitting diode from rising in temperature.

また、第16の発明によれば、第1のスイッチング素子がオフ状態からオン状態に移行する過渡状態において、スイッチング素子での電力損失を低減することが可能となる。   According to the sixteenth aspect, it is possible to reduce power loss in the switching element in the transient state in which the first switching element shifts from the off state to the on state.

また、第17の発明によれば、スイッチング駆動回路を単一基板上に形成した発光ダイオード駆動用半導体装置とすることで、発光ダイオード駆動装置の更なる小型化を実現することができる。   According to the seventeenth aspect of the present invention, the light emitting diode driving device can be further miniaturized by employing the light emitting diode driving semiconductor device in which the switching drive circuit is formed on a single substrate.

以下、本発明の実施の形態を示す発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
(実施の形態1)
図1から図3を用いて本発明の実施の形態1について説明する。
Hereinafter, a light emitting diode driving device and a light emitting diode driving semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は本実施の形態1の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を示す。図1において、整流回路(全波整流回路)2は、交流電圧を発生する交流電源1に接続され、交流電圧から全波整流電圧を生成する。以下、交流電源1と整流回路2とで構成される電源部を例に説明を行う。ここで、トランス3の一次側コイルの他端は発光ダイオード5のアノード端子に接続され、発光ダイオード5のカソード端子はダイオード4のアノード端子が接続され、直列接続回路ループ6が形成され、整流回路2の高電位側は直列接続回路ループ6に接続され、低電位側は基準電位端子SRCEに接続される。   FIG. 1 shows a light emitting diode driving device and a light emitting diode driving semiconductor device according to the first embodiment. In FIG. 1, a rectifier circuit (full-wave rectifier circuit) 2 is connected to an AC power source 1 that generates an AC voltage, and generates a full-wave rectified voltage from the AC voltage. Hereinafter, a power supply unit composed of the AC power supply 1 and the rectifier circuit 2 will be described as an example. Here, the other end of the primary side coil of the transformer 3 is connected to the anode terminal of the light emitting diode 5, the cathode terminal of the light emitting diode 5 is connected to the anode terminal of the diode 4, and a series connection circuit loop 6 is formed. The high potential side of 2 is connected to the series connection circuit loop 6, and the low potential side is connected to the reference potential terminal SRCE.

また、発光ダイオード5は、複数個の発光ダイオードが直列接続された発光ダイオード群である。しかし、発光ダイオード5の接続数は図1のものに限定されず、1個以上の発光ダイオードが接続されれば良い。発光ダイオード5のカソード端子とダイオード4のアノード端子の共通接続部は、第1のスイッチング素子7の高電位側端子DRNに接続されている。また、図1中において、直列接続回路ループは電圧源→トランスの一時側コイル→発光ダイオードの順に接続されるとしたがこれに限定されるものではない。トランスと発光ダイオードの接続順序を逆にしても、同様の効果が得られるのは明白である。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。   The light emitting diode 5 is a light emitting diode group in which a plurality of light emitting diodes are connected in series. However, the number of connected light-emitting diodes 5 is not limited to that shown in FIG. 1, and one or more light-emitting diodes may be connected. A common connection portion of the cathode terminal of the light emitting diode 5 and the anode terminal of the diode 4 is connected to the high potential side terminal DRN of the first switching element 7. In FIG. 1, the series connection circuit loop is connected in the order of the voltage source → the temporary coil of the transformer → the light emitting diode. However, the present invention is not limited to this. It is clear that the same effect can be obtained even if the connection order of the transformer and the light emitting diode is reversed. The same applies to the embodiments described below.

スイッチング駆動回路50は、第1のスイッチング素子7、制御回路8、定電流源9、レギュレータ10、入力電圧検出回路12、第1の電流検出回路20、第2の電流検出回路24から構成され、外部に接続する5つの端子として、整流電圧印加端子IN、帰還端子FB、高電位側端子DRN、基準電位端子SRCE、制御電源電圧端子VCCを有する。   The switching drive circuit 50 includes a first switching element 7, a control circuit 8, a constant current source 9, a regulator 10, an input voltage detection circuit 12, a first current detection circuit 20, and a second current detection circuit 24. The five terminals connected to the outside include a rectified voltage application terminal IN, a feedback terminal FB, a high potential side terminal DRN, a reference potential terminal SRCE, and a control power supply voltage terminal VCC.

定電流源9は第1のスイッチング素子7の高電位側端子DRNとレギュレータ10間に接続され定電流を供給し、レギュレータ10は制御電源端子VCCに接続され、スイッチング駆動回路に制御電源電圧Vccを供給している。制御電源端子VCCと基準電位端子SRCEの間にはコンデンサ11が接続される。整流された電圧VINは整流電圧印加端子INを介して入力電圧検出回路12に印加される。   The constant current source 9 is connected between the high potential side terminal DRN of the first switching element 7 and the regulator 10 to supply a constant current. The regulator 10 is connected to the control power supply terminal VCC, and supplies the control power supply voltage Vcc to the switching drive circuit. Supply. A capacitor 11 is connected between the control power supply terminal VCC and the reference potential terminal SRCE. The rectified voltage VIN is applied to the input voltage detection circuit 12 via the rectified voltage application terminal IN.

入力電圧検出回路12は、直列に接続された2つの抵抗13、14と、抵抗13と抵抗14の中間接続点をプラス入力端子に接続されるコンパレータ15とで構成される。直列接続抵抗13、14の高電位側は整流電圧印加端子INに接続され、低電位側は基準電位端子SRCEに接続される。コンパレータ15のマイナス入力端子には、入力基準電圧VSTが入力される。コンパレータ15の出力端子は、制御回路8内の起動/停止回路16に接続される。起動/停止回路16は、クロック発生器17とAND回路18に接続される。クロック発生器17はOR回路19の一方の入力端子に接続され、起動/停止回路16から起動信号を受けたときクロック信号を出力する。   The input voltage detection circuit 12 includes two resistors 13 and 14 connected in series, and a comparator 15 that connects an intermediate connection point between the resistors 13 and 14 to a plus input terminal. The high potential side of the series connection resistors 13 and 14 is connected to the rectified voltage application terminal IN, and the low potential side is connected to the reference potential terminal SRCE. The input reference voltage VST is input to the negative input terminal of the comparator 15. The output terminal of the comparator 15 is connected to the start / stop circuit 16 in the control circuit 8. The start / stop circuit 16 is connected to the clock generator 17 and the AND circuit 18. The clock generator 17 is connected to one input terminal of the OR circuit 19 and outputs a clock signal when receiving a start signal from the start / stop circuit 16.

トランス3の二次側コイルの一端は基準電位端子SRCEに接続され、他端は帰還端子FBを介して第1の電流検出回路20に接続される。第1の電流検出回路20は帰還端子FBに接続されたI−V変換回路21とコンパレータ22とNOR回路23とで構成される。コンパレータ22のプラス入力端子にはI−V変換回路の出力信号が印加され、マイナス入力端子には検出基準電圧VSBが印加される。NOR回路23の一方の入力端子はコンパレータ22の出力端子が接続され、他方の入力端子は第1のスイッチング素子7の制御端子GATEと接続される。NOR回路23の出力端子はOR回路19の一方の入力端子に接続される。   One end of the secondary coil of the transformer 3 is connected to the reference potential terminal SRCE, and the other end is connected to the first current detection circuit 20 via the feedback terminal FB. The first current detection circuit 20 includes an IV conversion circuit 21, a comparator 22, and a NOR circuit 23 connected to the feedback terminal FB. The output signal of the IV conversion circuit is applied to the plus input terminal of the comparator 22, and the detection reference voltage VSB is applied to the minus input terminal. One input terminal of the NOR circuit 23 is connected to the output terminal of the comparator 22, and the other input terminal is connected to the control terminal GATE of the first switching element 7. The output terminal of the NOR circuit 23 is connected to one input terminal of the OR circuit 19.

第2の電流検出回路24は、プラス入力端子を第1のスイッチング素子7の高電位側端子DRNに接続され、マイナス入力端子に検出基準電圧VSNが入力される。第2の電流検出回路24の出力端子は、AND回路25の一方の入力端子に接続される。AND回路25の他方の入力端子には、オン時ブランキングパルス発生器26の出力端子が接続される。   In the second current detection circuit 24, the plus input terminal is connected to the high potential side terminal DRN of the first switching element 7, and the detection reference voltage VSN is inputted to the minus input terminal. The output terminal of the second current detection circuit 24 is connected to one input terminal of the AND circuit 25. The output terminal of the on-time blanking pulse generator 26 is connected to the other input terminal of the AND circuit 25.

OR回路19の出力端子は、RSフリップフロップ回路27のセット信号端子Sに接続される。RSフリップフロップ回路27のリセット信号端子Rには、AND回路25の出力信号が入力される。RSフリップフロップ回路27の出力端子QにはAND回路18の一方の入力端子が接続され、AND回路18の出力端子は第1のスイッチング素子7の制御端子とオン時ブランキングパルス発生器26の入力端子とNOR回路23の一方の入力端子に接続される。   The output terminal of the OR circuit 19 is connected to the set signal terminal S of the RS flip-flop circuit 27. The output signal of the AND circuit 25 is input to the reset signal terminal R of the RS flip-flop circuit 27. One input terminal of the AND circuit 18 is connected to the output terminal Q of the RS flip-flop circuit 27, and the output terminal of the AND circuit 18 is an input of the control terminal of the first switching element 7 and the blanking pulse generator 26 when on. The terminal and one input terminal of the NOR circuit 23 are connected.

制御回路8は、第1の電流検出回路20、第2の電流検出回路24、及び入力電圧検出回路12からの信号を受けて、第1のスイッチング素子7のオン・オフ制御を行う。   The control circuit 8 receives signals from the first current detection circuit 20, the second current detection circuit 24, and the input voltage detection circuit 12, and performs on / off control of the first switching element 7.

上記のように構成された発光ダイオード駆動装置の動作について、図2を用いて以下に説明する。   The operation of the light emitting diode driving device configured as described above will be described below with reference to FIG.

図2は本実施の形態1の発光ダイオード駆動装置において、整流回路2が出力した電圧VINの波形と、発光ダイオード5に流れる電流ILEDの波形と、制御電源電圧Vccの波形を示した図である。図2の横軸は、時間Tである。   FIG. 2 is a diagram showing the waveform of the voltage VIN output from the rectifier circuit 2, the waveform of the current ILED flowing through the light-emitting diode 5, and the waveform of the control power supply voltage Vcc in the light-emitting diode driving device according to the first embodiment. . The horizontal axis in FIG.

整流回路2が出力した電圧VINは、図2のように交流電圧を全波整流した波形となる。全波整流電圧VINは、トランス3の一次側コイル、発光ダイオード5、定電流源9、レギュレータ10を介して、コンデンサ11に電力供給される。これにより、コンデンサ11の両端電圧は上昇する。スイッチング駆動回路50の制御電源電圧Vccはレギュレータ10により一定電圧となるように制御され、制御回路8による第1のスイッチング素子7のオン/オフ制御が可能となる。制御電源端子VCCの基準電圧VccがVcc0を下回ると、第1のスイッチング素子7はスイッチング不可状態になるため、コンデンサ11の容量値は、全波整流電圧VINの全期間において基準電圧VccがVcc0を下回らないように選定する必要がある。   The voltage VIN output from the rectifier circuit 2 has a waveform obtained by full-wave rectifying the AC voltage as shown in FIG. The full-wave rectified voltage VIN is supplied to the capacitor 11 via the primary coil of the transformer 3, the light emitting diode 5, the constant current source 9, and the regulator 10. As a result, the voltage across the capacitor 11 increases. The control power supply voltage Vcc of the switching drive circuit 50 is controlled to be a constant voltage by the regulator 10, and the on / off control of the first switching element 7 by the control circuit 8 becomes possible. When the reference voltage Vcc of the control power supply terminal VCC is lower than Vcc0, the first switching element 7 is in a non-switchable state. It is necessary to select so that it does not fall below.

さらに、全波整流電圧VINは、整流電圧印加端子INを通して入力電圧検出回路12の抵抗13の一端に印加され、抵抗13、14により分圧される。分圧された電圧VIN14はコンパレータ15のプラス入力端子に印加される。コンパレータ15のマイナス入力端子には基準電圧VSTが印加されており、抵抗13、14で分圧された電圧VIN14が基準電圧VSTに達すると、コンパレータ15は起動/停止回路16にハイ(H)信号を送る。起動/停止回路16は起動信号を出力し、制御回路8による第1のスイッチング素子7の断続的なオン・オフ制御が開始される。   Further, the full-wave rectified voltage VIN is applied to one end of the resistor 13 of the input voltage detection circuit 12 through the rectified voltage application terminal IN, and is divided by the resistors 13 and 14. The divided voltage VIN14 is applied to the plus input terminal of the comparator 15. The reference voltage VST is applied to the negative input terminal of the comparator 15, and when the voltage VIN 14 divided by the resistors 13 and 14 reaches the reference voltage VST, the comparator 15 sends a high (H) signal to the start / stop circuit 16. Send. The start / stop circuit 16 outputs a start signal, and intermittent on / off control of the first switching element 7 by the control circuit 8 is started.

抵抗13、14で分圧された電圧VIN14が基準電圧VSTを下回ると、コンパレータ15は起動/停止回路16にロウ(L)信号を送る。起動/停止回路16は停止信号を出力し、制御回路8は第1のスイッチング素子7の制御を停止する。つまり第1のスイッチング素子7をオフ状態に保つ。   When the voltage VIN14 divided by the resistors 13 and 14 falls below the reference voltage VST, the comparator 15 sends a low (L) signal to the start / stop circuit 16. The start / stop circuit 16 outputs a stop signal, and the control circuit 8 stops the control of the first switching element 7. That is, the first switching element 7 is kept off.

すなわち、電圧VIN14が基準電圧VST以上の期間T1に、第1のスイッチング素子7の断続的なオン・オフ制御が実行されて、発光ダイオード5に定電流ILEDが流れる。電圧VIN14が基準電圧VST以下の電圧の期間T2は、第1のスイッチング素子7はオフ状態を保ち、発光ダイオード5に電流は流れない。   That is, intermittent ON / OFF control of the first switching element 7 is performed during the period T1 when the voltage VIN14 is equal to or higher than the reference voltage VST, and the constant current ILED flows through the light emitting diode 5. During the period T <b> 2 when the voltage VIN <b> 14 is equal to or lower than the reference voltage VST, the first switching element 7 remains off and no current flows through the light emitting diode 5.

次に、図1及び図3を用いて本実施の形態1の発光ダイオード駆動装置における定電流出力動作について説明する。   Next, the constant current output operation in the light emitting diode driving apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 3.

図3は、図2の期間T1の一部の期間における動作波形図である。入力電圧VINは時間とともに変動するが、今、ともに略一定電圧とみなせるVINA及びVINBの期間(T1A、T1B)について説明する。   FIG. 3 is an operation waveform diagram in a part of the period T1 in FIG. Although the input voltage VIN varies with time, the VINA and VINB periods (T1A, T1B) that can be regarded as substantially constant voltages will now be described.

図3において、VINは入力電圧VIN波形を、VDは第1のスイッチング素子7の高電位側端子DRN波形を、IDは第1のスイッチング素子7に流れる電流波形を、IFBはトランス3の二次側コイルを流れる電流波形を、ILEDは発光ダイオード5に流れる電流波形をそれぞれ示す。横軸は時間Tを示す。   In FIG. 3, VIN is the input voltage VIN waveform, VD is the high potential terminal DRN waveform of the first switching element 7, ID is the current waveform flowing through the first switching element 7, and IFB is the secondary of the transformer 3. A current waveform flowing through the side coil, and ILED indicates a current waveform flowing through the light emitting diode 5. The horizontal axis represents time T.

最初に期間T1Aにおける動作について説明する。   First, an operation in the period T1A is described.

起動直後において、起動/停止回路16が起動信号を出力することにより第1のスイッチング素子7はオフからオンに切り替わる。第1のスイッチング素子7の制御端子GATEには、オン時ブランキングパルス発生器26が接続される。オン時ブランキングパルス発生器26は、制御回路8の出力信号を入力し、第1のスイッチング素子7がオフからオンに切り替わってからある一定の時間(例えば数百nsec)ロウ(L)信号を出力し、それ以外ではハイ(H)信号を出力する。   Immediately after the start, the start / stop circuit 16 outputs a start signal, so that the first switching element 7 is switched from OFF to ON. An on-time blanking pulse generator 26 is connected to the control terminal GATE of the first switching element 7. The on-time blanking pulse generator 26 receives the output signal of the control circuit 8 and outputs a low (L) signal for a certain time (for example, several hundred nsec) after the first switching element 7 is switched from OFF to ON. Otherwise, a high (H) signal is output.

このオン時ブランキングパルス発生器26の出力信号と第2の電流検出回路24の出力信号をAND回路25に入力することで、第1のスイッチング素子7のオフ状態からオン状態になるときに発生するリンギングによる第1のスイッチング素子7のオン・オフ制御の誤動作を防いでいる。   This occurs when the output signal of the blanking pulse generator 26 at the time of ON and the output signal of the second current detection circuit 24 are input to the AND circuit 25 so that the first switching element 7 is turned from the OFF state to the ON state. This prevents malfunction of on / off control of the first switching element 7 due to ringing.

第2の電流検出回路24は、第1のスイッチング素子7のオン電圧を第2の電流検出回路24の検出基準電圧VSNと比較して、第1のスイッチング素子7に流れる素子電流IDが所定のピーク値IPに達したか否かを検出する。   The second current detection circuit 24 compares the ON voltage of the first switching element 7 with the detection reference voltage VSN of the second current detection circuit 24, and the element current ID flowing through the first switching element 7 is a predetermined value. It is detected whether or not the peak value IP has been reached.

図1において、第1のスイッチング素子7のオン電圧が電圧値VSNに達すると、第2の電流検出回路24はハイ(H)レベルの信号を出力する。このハイ(H)レベルの信号はAND回路25を介して、RSフリップフロップ回路27のリセット信号端子Rにハイ(H)レベルの信号が入力される。RSフリップフロップ回路27はリセットされて、AND回路18にロウ(L)レベルの信号を出力する。AND回路18がロウ(L)レベルの信号を出力することにより、第1のスイッチング素子7はオンからオフ状態に切り替わる。   In FIG. 1, when the ON voltage of the first switching element 7 reaches the voltage value VSN, the second current detection circuit 24 outputs a high (H) level signal. The high (H) level signal is input to the reset signal terminal R of the RS flip-flop circuit 27 via the AND circuit 25. The RS flip-flop circuit 27 is reset and outputs a low (L) level signal to the AND circuit 18. When the AND circuit 18 outputs a low (L) level signal, the first switching element 7 is switched from on to off.

即ち、第1のスイッチング素子7のオン時間TONAは第1のスイッチング素子7がオフからオンに切り替わってから第2の電流検出回路24よりハイ(H)レベル信号が出力されるまでの期間で規定される。   That is, the ON time TONA of the first switching element 7 is defined by a period from when the first switching element 7 is switched from OFF to ON until a high (H) level signal is output from the second current detection circuit 24. Is done.

ここで、第1のスイッチング素子7がオン状態にあるときに発光ダイオード5に流れる電流ILEDは、ILED=IDであり、トランス3の一次側コイル→発光ダイオード5→第1のスイッチング素子7の向きに流れ、時間Tとともにピーク電流IPまで増加する。一方、第1のスイッチング素子7がオフ状態にあるときに発光ダイオード5に流れる電流ILEDは、トランス3の一次側コイル→発光ダイオード5→ダイオード4→トランス3の一次側コイルの閉ループを流れ、徐々に減少していく。またトランス3の一次側コイルに流れる電流波形は、発光ダイオード5に流れる電流波形と同じであり、この電流によりトランス3の二次側コイルにも電流が流れる。   Here, the current ILED that flows through the light emitting diode 5 when the first switching element 7 is in the ON state is ILED = ID, and the primary coil of the transformer 3 → the light emitting diode 5 → the direction of the first switching element 7. And increases with time T to the peak current IP. On the other hand, the current ILED flowing through the light emitting diode 5 when the first switching element 7 is in the off state flows through the closed loop of the primary coil of the transformer 3 → the light emitting diode 5 → the diode 4 → the primary coil of the transformer 3 and gradually. It will decrease to. The current waveform flowing through the primary side coil of the transformer 3 is the same as the current waveform flowing through the light emitting diode 5, and this current also flows through the secondary side coil of the transformer 3.

第1の電流検出回路20は、トランス3の二次側コイルに流れる電流IFBを電圧に変換し、第1の電流検出回路20の入力基準電圧VSBと比較して、トランス3の二次側コイルに流れる電流IFBが所定のボトム値IBに達したか否かを検出する。トランス3の二次側コイルに流れる電流IFBは第1の電流検出回路20内のI−V変換回路21によって電圧信号に変換され、コンパレータ22の入力基準電圧VSBと比較される。I−V変換回路21の出力電圧信号が入力基準電圧VSB以下になると、コンパレータ22はNOR回路23の一方の入力端子にロウ(L)レベルの信号を出力する。   The first current detection circuit 20 converts the current IFB flowing through the secondary side coil of the transformer 3 into a voltage, and compares it with the input reference voltage VSB of the first current detection circuit 20 to compare the secondary side coil of the transformer 3. It is detected whether or not the current IFB flowing through the current reaches a predetermined bottom value IB. The current IFB flowing through the secondary coil of the transformer 3 is converted into a voltage signal by the IV conversion circuit 21 in the first current detection circuit 20 and compared with the input reference voltage VSB of the comparator 22. When the output voltage signal of the IV conversion circuit 21 becomes equal to or lower than the input reference voltage VSB, the comparator 22 outputs a low (L) level signal to one input terminal of the NOR circuit 23.

そして、NOR回路23の他方の入力端子にロウ(L)レベルの信号が入力されている時、すなわち第1のスイッチング素子7がオフ状態の時に限り、NOR回路23はハイ(H)レベルの信号を出力し、OR回路19を介してRSフリップフロップ回路27のセット信号端子Sにハイ(H)レベルの信号が入力される。RSフリップフロップ回路27はセットされると、AND回路18にハイ(H)レベルの信号を出力する。AND回路18がハイ(H)レベルの信号を出力することにより、第1のスイッチング素子7はオフからオン状態に切り替わる。即ち、スイッチング素子のオフ時間TOFFは、第1のスイッチング素子7がオンからオフに切り替わってから第1の電流検出回路24がハイ(H)レベルの信号を出力するまでの期間により規定される。   When the low (L) level signal is input to the other input terminal of the NOR circuit 23, that is, only when the first switching element 7 is in the OFF state, the NOR circuit 23 is a high (H) level signal. And a high (H) level signal is input to the set signal terminal S of the RS flip-flop circuit 27 via the OR circuit 19. When set, the RS flip-flop circuit 27 outputs a high (H) level signal to the AND circuit 18. When the AND circuit 18 outputs a high (H) level signal, the first switching element 7 is switched from OFF to ON. That is, the OFF time TOFF of the switching element is defined by a period from when the first switching element 7 is switched from ON to OFF until the first current detection circuit 24 outputs a high (H) level signal.

以上のように、制御回路8による第1のスイッチング素子7の断続的なオン/オフ制御が図2のT1期間になされ、第1のスイッチング素子7に流れる電流IDは図3に示すようになる。第1のスイッチング素子7がオフ状態にあるとき、トランス3の一次側コイルに流れる電流(即ち、発光ダイオード5に流れる電流)はIFB=ILED=IBをボトム電流とする電流が流れる。すなわち、発光ダイオードに流れる電流のピーク電流値IPは第2の電流検出回路24で検出され、ボトム電流値IBは第1の電流検出回路20で検出され、第1のスイッチング素子7のオン時間TONAとオフ時間TOFFが制御されている。   As described above, the on / off control of the first switching element 7 by the control circuit 8 is performed during the period T1 in FIG. 2, and the current ID flowing through the first switching element 7 is as shown in FIG. . When the first switching element 7 is in the OFF state, the current that flows through the primary coil of the transformer 3 (that is, the current that flows through the light emitting diode 5) flows such that IFB = ILED = IB is the bottom current. That is, the peak current value IP of the current flowing through the light emitting diode is detected by the second current detection circuit 24, the bottom current value IB is detected by the first current detection circuit 20, and the ON time TONA of the first switching element 7 is detected. And the OFF time TOFF is controlled.

発光ダイオード5に流れる電流ILEDは、図3中のIPをピークとしIBをボトムとする脈流電流となり、平均電流は次式(1)で表せる。

ILED=(IP−IB)/2 ・・・式(1)

また、第1のスイッチング素子7のオン時間TONA、オフ時間TOFFはトランス3の巻線抵抗や第1のスイッチング素子7のオン抵抗を無視すると、式(2)、式(3)で表せる。

TONA≒L×(IP−IB)/(VINA−VO) ・・・式(2)

TOFF≒L×(IP−IB)/(VO+VF) ・・・式(3)

ここで、Lはトランス3の一次側コイルのインダクタンス値、VOは発光ダイオード5の順方向電圧の合計値、VFはダイオード4の順方向電圧である。
The current ILED flowing through the light-emitting diode 5 is a pulsating current having a peak at IP and a bottom at IB in FIG. 3, and the average current can be expressed by the following equation (1).

ILED = (IP−IB) / 2 Formula (1)

Further, the on-time TONA and the off-time TOFF of the first switching element 7 can be expressed by Expression (2) and Expression (3) when the winding resistance of the transformer 3 and the on-resistance of the first switching element 7 are ignored.

TONA≈L × (IP-IB) / (VINA-VO) (2)

TOFF≈L × (IP−IB) / (VO + VF) (3)

Here, L is the inductance value of the primary coil of the transformer 3, VO is the total value of the forward voltage of the light emitting diode 5, and VF is the forward voltage of the diode 4.

次に、期間T1Bにおける第1のスイッチング素子7のオン時間とオフ時間に関して、期間T1Aにおける第1のスイッチング素子7のオン時間とオフ時間との違いについて説明する。   Next, a difference between the on-time and the off-time of the first switching element 7 in the period T1A will be described with respect to the on-time and the off-time of the first switching element 7 in the period T1B.

期間T1Bにおける入力電圧VINBは、期間T1Aにおける入力電圧VINAよりも低いため、期間T1Bにおける第1のスイッチング素子7のオン時間TONBは、式(4)で表せ、式(2)のTONAよりも長くなる。

TONB≒L×(IP−IB)/(VINB−VO)>TONA ・・・式(4)

一方、第1のスイッチング素子7のオフ時間は、入力電圧VINに依存しないため期間T1Aと同様に式(3)で表せる。
Since the input voltage VINB in the period T1B is lower than the input voltage VINA in the period T1A, the ON time TONB of the first switching element 7 in the period T1B can be expressed by Expression (4) and longer than TONA in Expression (2). Become.

TONB≈L × (IP−IB) / (VINB−VO)> TONA (formula 4)

On the other hand, since the off time of the first switching element 7 does not depend on the input voltage VIN, it can be expressed by Expression (3) as in the period T1A.

このように入力電圧の変動により第1のスイッチング素子7のオン時間は異なるが、発光ダイオード5に流れるピーク電流IPとボトム電流IBは入力電圧の変動に依存せず常に一定に制御され、発光ダイオード5には電流リップル幅Iripple=(IP−IB)が一定である脈流電流が流れ、平均電流も常に式(1)で表すことができる。   As described above, although the on-time of the first switching element 7 varies depending on the fluctuation of the input voltage, the peak current IP and the bottom current IB flowing through the light emitting diode 5 are always controlled to be constant without depending on the fluctuation of the input voltage. 5, a pulsating current having a constant current ripple width Iripple = (IP−IB) flows, and the average current can always be expressed by the equation (1).

上記のような発光ダイオード駆動装置及び発光ダイオード駆動用半導体装置を使用した場合、以下の効果がある。   When the light emitting diode driving device and the light emitting diode driving semiconductor device as described above are used, the following effects are obtained.

本実施の形態1の発光ダイオード駆動装置は、電力供給のための抵抗が不要なため、起動時の電力損失がない。一般的に、発光ダイオード駆動装置に対する電力供給は、入力電圧(高電圧)から直流的に抵抗を介して行われる。この電力供給は起動・停止のみならず、通常動作中も同じように行われるため、抵抗での電力損失が発生する。しかし、本実施の形態の構成によれば、このような抵抗は不要である。   Since the light emitting diode driving apparatus according to the first embodiment does not require a resistor for power supply, there is no power loss during startup. In general, power is supplied to the light emitting diode driving device from an input voltage (high voltage) in a direct manner via a resistor. This power supply is performed not only during start / stop but also during normal operation, so that power loss occurs in the resistor. However, according to the configuration of the present embodiment, such a resistor is not necessary.

第1のスイッチング素子7に流れる電流IDは、第1のスイッチング素子7のオン電圧を第2の電流検出回路24により検出するため、従来のような電流検出用の検出抵抗が不要となり、検出抵抗による電力損失は発生しない。   Since the current ID flowing through the first switching element 7 detects the on-voltage of the first switching element 7 by the second current detection circuit 24, a conventional detection resistor for current detection becomes unnecessary, and the detection resistor Power loss due to is not generated.

さらに、入力電圧が変動しても発光ダイオードに流れる平均電流は常に一定に制御できるため、電源部に商用電源を使用し整流回路などによって整流された電圧によって駆動させる場合、平滑用コンデンサを必要としない。また地域によってAC100V/AC200Vなど電圧値が大きく異なったとしても、その都度発振器の発振周波数やコイルのインダクタンス値を変更する必要がない。   Furthermore, even if the input voltage varies, the average current flowing through the light-emitting diode can always be controlled to be constant, so a smoothing capacitor is required when driven by a voltage rectified by a rectifier circuit using a commercial power supply for the power supply unit. do not do. Even if the voltage value varies greatly depending on the region, such as AC100V / AC200V, it is not necessary to change the oscillation frequency of the oscillator or the inductance value of the coil each time.

さらに、入力電圧検出回路を備えているため、交流電源に商用電源を使用した場合、倍周期中(100Hz/120Hz)で動作可能な期間を正確に制御できるため、安定した動作が可能である。平滑用コンデンサを必要としないため、特別な回路を必要とすることなく雑音端子レベルを低く抑えることができる。   Furthermore, since the input voltage detection circuit is provided, when a commercial power supply is used as the AC power supply, the period during which the operation can be performed during the double period (100 Hz / 120 Hz) can be accurately controlled, so that stable operation is possible. Since a smoothing capacitor is not required, the noise terminal level can be kept low without requiring a special circuit.

なお、図1中に示すスイッチング駆動回路50を単一の半導体基板上に集積化すると良く、その際には、制御電源電圧端子VCC、第1のスイッチング素子7の高電位側端子DRN、低電位側端子SRCE、整流電圧印加端子IN、及び帰還端子FBの少なくとも5つの端子を外部接続端子として集積化する。そして、5つ以上の端子を有したパッケージに組み込むことにより、部品点数が大幅に削減でき、部品の寸法も小さくなり、より小型・低価格の駆動装置を実現することができる。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。   1 may be integrated on a single semiconductor substrate. In that case, the control power supply voltage terminal VCC, the high potential side terminal DRN of the first switching element 7, the low potential At least five terminals of the side terminal SRCE, the rectified voltage application terminal IN, and the feedback terminal FB are integrated as external connection terminals. By incorporating it into a package having five or more terminals, the number of parts can be greatly reduced, the dimensions of the parts can be reduced, and a more compact and low-priced drive device can be realized. The same applies to the embodiments described below.

また、図1中において、交流電圧を整流する手段として全波整流回路2を使用したが、半波整流回路を使用しても同様の効果が得られるのは明白である。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。   Further, in FIG. 1, the full-wave rectifier circuit 2 is used as means for rectifying the AC voltage, but it is obvious that the same effect can be obtained even if a half-wave rectifier circuit is used. The same applies to the embodiments described below.

なお、図1中では省略したが、第1のスイッチング素子7の高電位側と低電位側に並列接続されたツェナーダイオードなどのクランプ回路を接続してもよい。制御回路8による第1のスイッチング素子7の断続的なオン・オフ制御において、第1のスイッチング素子7がオン状態からオフ状態へ移行するときに、スイッチング素子7の高電位側電圧VDが、配線容量や配線インダクタンスで生ずるリンギングにより第1のスイッチング素子7の耐圧を超える電圧となる場合があり、第1のスイッチング素子7の破壊につながる可能性があるが、このような場合に、第1のスイッチング素子7の耐圧よりも低いクランプ電圧を有するクランプ回路を接続することで、第1のスイッチング素子7の高電位側端子DRNの電圧VDをこのクランプ電圧でクランプし、第1のスイッチング素子7の破壊を防ぐことが可能になる。これにより、更に安全性の高い発光ダイオード駆動装置を実現することができる。   Although omitted in FIG. 1, a clamp circuit such as a Zener diode connected in parallel between the high potential side and the low potential side of the first switching element 7 may be connected. In the intermittent on / off control of the first switching element 7 by the control circuit 8, when the first switching element 7 shifts from the on state to the off state, the high potential side voltage VD of the switching element 7 is The ringing caused by the capacitance or wiring inductance may result in a voltage exceeding the withstand voltage of the first switching element 7, which may lead to the destruction of the first switching element 7. In such a case, By connecting a clamp circuit having a clamp voltage lower than the breakdown voltage of the switching element 7, the voltage VD of the high potential side terminal DRN of the first switching element 7 is clamped by this clamp voltage, and the first switching element 7 It becomes possible to prevent destruction. Thereby, it is possible to realize a light-emitting diode driving device with higher safety.

以下の実施の形態においても同様に、クランプ回路を追加することで同様の効果を得ることができる。   Similarly in the following embodiments, the same effect can be obtained by adding a clamp circuit.

なお、第1のスイッチング素子7がオフ状態からオン状態に移行する過渡状態において、ダイオード4の逆回復時間(Trr)が遅いと電力損失が大きくなるため、本実施の形態1のダイオード4の逆回復時間(Trr)は100nsec以下である。
(実施の形態2)
図4を用いて本発明の実施の形態2について説明する。
Note that, in the transient state where the first switching element 7 transitions from the off state to the on state, if the reverse recovery time (Trr) of the diode 4 is slow, the power loss increases, and thus the reverse of the diode 4 of the first embodiment. The recovery time (Trr) is 100 nsec or less.
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図4は本実施の形態2の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を示す。図4に示す本実施の形態2の発光ダイオード駆動装置は、図1に示す実施の形態1のトランス3がチョークコイル28に置き換えられ、第1の電流検出回路20の構成が、図1に示す実施の形態1と異なり、その他の構成及び基本動作は同じであるため、実施の形態1で説明した部材に対応する部材については、同一の符号を付して、ここでの説明を省略する。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。   FIG. 4 shows a light emitting diode driving device and a light emitting diode driving semiconductor device according to the second embodiment. In the LED driving apparatus of the second embodiment shown in FIG. 4, the transformer 3 of the first embodiment shown in FIG. 1 is replaced with a choke coil 28, and the configuration of the first current detection circuit 20 is shown in FIG. Unlike the first embodiment, other configurations and basic operations are the same, so members corresponding to the members described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted here. The same applies to the embodiments described below.

図4において、整流回路2の高電位側は発光ダイオード5のアノード端子とダイオード4のカソード端子に接続され、整流回路2の低電位側は基準電位端子SRCEに接続される。発光ダイオード5のカソード端子はチョークコイル28の一端に接続され、チョークコイル28の他端はダイオード4のアノード端子が接続され、直列接続回路ループ6が形成される。チョークコイル28とダイオード4のアノード端子の共通接続部は、第1のスイッチング素子7の高電位側端子DRNに接続されている。また、図4中において、直列接続回路ループは電圧源→発光ダイオード→コイルの順に接続されるとしたがこれに限定されるものではない。コイルと発光ダイオードの接続順序を逆にしても、同様の効果が得られるのは明白である。これは、以降に示す実施の形態においても同様である。   In FIG. 4, the high potential side of the rectifier circuit 2 is connected to the anode terminal of the light emitting diode 5 and the cathode terminal of the diode 4, and the low potential side of the rectifier circuit 2 is connected to the reference potential terminal SRCE. The cathode terminal of the light emitting diode 5 is connected to one end of the choke coil 28, and the other end of the choke coil 28 is connected to the anode terminal of the diode 4 to form a series connection circuit loop 6. A common connection between the choke coil 28 and the anode terminal of the diode 4 is connected to the high potential side terminal DRN of the first switching element 7. In FIG. 4, the series connection circuit loop is connected in the order of voltage source → light emitting diode → coil, but is not limited thereto. It is clear that the same effect can be obtained even if the connection order of the coil and the light emitting diode is reversed. The same applies to the embodiments described below.

図1においてトランス3の二次側コイルと第1の電流検出回路20が接続されていた帰還端子FBは無くなり、第1の電流検出回路20は、図4のように第1のスイッチング素子7の高電位側端子DRNに接続される。   In FIG. 1, the feedback terminal FB to which the secondary coil of the transformer 3 and the first current detection circuit 20 are connected is eliminated, and the first current detection circuit 20 is connected to the first switching element 7 as shown in FIG. Connected to the high potential side terminal DRN.

第1の電流検出回路20は、直列に接続された2つの抵抗29、30と、抵抗29と抵抗30の中間接続点をプラス入力端子に接続されるコンパレータ22と、NOR回路23とで構成される。直列接続抵抗29、30の高電位側は、第1のスイッチング素子7の高電位側端子DRNに接続され、低電位側は基準電位端子SRCEに接続される。コンパレータ22のマイナス入力端子には、検出基準電圧VSBが入力される。NOR回路23の一方の入力端子はコンパレータ22の出力端子が接続され、他方の入力端子は第1のスイッチング素子7の制御端子GATEと接続される。NOR回路23の出力端子はOR回路19の一方の入力端子に接続される。   The first current detection circuit 20 includes two resistors 29 and 30 connected in series, a comparator 22 in which an intermediate connection point between the resistors 29 and 30 is connected to a positive input terminal, and a NOR circuit 23. The The high potential side of the series connection resistors 29 and 30 is connected to the high potential side terminal DRN of the first switching element 7, and the low potential side is connected to the reference potential terminal SRCE. The detection reference voltage VSB is input to the negative input terminal of the comparator 22. One input terminal of the NOR circuit 23 is connected to the output terminal of the comparator 22, and the other input terminal is connected to the control terminal GATE of the first switching element 7. The output terminal of the NOR circuit 23 is connected to one input terminal of the OR circuit 19.

第1のスイッチング素子7がオン状態のとき、第1のスイッチング素子7の高電位側電位はオン電圧となる。このとき検出基準電圧VSBは抵抗29、30で分圧された電圧よりも高く設定されているため、コンパレータ22はロウ(L)レベルの信号を出力している。   When the first switching element 7 is in the on state, the high potential side potential of the first switching element 7 is the on voltage. At this time, since the detection reference voltage VSB is set higher than the voltage divided by the resistors 29 and 30, the comparator 22 outputs a low (L) level signal.

そして、第1のスイッチング素子7がオンからオフ状態に切り替わると、逆起電力によりチョークコイル28両端にはVO+VFの電位差が生じる。このとき第1のスイッチング素子7の高電位側端子には少なくともVIN+VFの電圧が印加されており、抵抗29、30で分圧された電圧は検出基準電圧VSBよりも高くなることにより、コンパレータ22はハイ(H)レベルの信号を出力する。   When the first switching element 7 is switched from the on state to the off state, a potential difference of VO + VF is generated across the choke coil 28 due to the counter electromotive force. At this time, a voltage of at least VIN + VF is applied to the high potential side terminal of the first switching element 7, and the voltage divided by the resistors 29 and 30 becomes higher than the detection reference voltage VSB, so that the comparator 22 A high (H) level signal is output.

第1のスイッチング素子7がオフ状態のときに、ダイオード4、発光ダイオード5、及びチョークコイル28の閉ループに流れる電流は、実施の形態1で説明したのと同様に、逆起電力とチョークコイル28のインダクタンスLで規定され、徐々に減少していく。直列接続回路ループ6に流れる電流が減少していくと、抵抗29、30で分圧された電圧も同様に減少していき、ある時間で検出基準電圧VSBよりも低くなり、コンパレータ22はロウ(L)レベルの信号を、NOR回路23の一方の入力端子に出力する。この場合、第1のスイッチング素子7がオフ状態であるため、NOR回路23の他方の入力端子にもロウ(L)レベルの信号が入力されているため、NOR回路23はハイ(H)レベルの信号を出力し、OR回路19を介して、RSフリップフロップ回路27のセット信号端子Sにハイ(H)レベルの信号が入力される。   When the first switching element 7 is in the OFF state, the current flowing in the closed loop of the diode 4, the light emitting diode 5, and the choke coil 28 is the same as that described in the first embodiment. And is gradually reduced. When the current flowing through the series connection circuit loop 6 decreases, the voltage divided by the resistors 29 and 30 also decreases in a similar manner, and becomes lower than the detection reference voltage VSB at a certain time, and the comparator 22 is low ( An L) level signal is output to one input terminal of the NOR circuit 23. In this case, since the first switching element 7 is in an OFF state, a low (L) level signal is also input to the other input terminal of the NOR circuit 23, and therefore the NOR circuit 23 is at a high (H) level. A signal is output, and a high (H) level signal is input to the set signal terminal S of the RS flip-flop circuit 27 via the OR circuit 19.

以上のような構成にすることにより、発光ダイオード5に流れる電流ILEDのボトム電流IBを検出できるため、実施の形態1と同様の効果を期待できる。さらに、トランスを使用しないので、実施の形態1より更なる小型・低価格の発光ダイオード駆動装置を実現することができる。   With the configuration as described above, the bottom current IB of the current ILED flowing through the light emitting diode 5 can be detected, so that the same effect as in the first embodiment can be expected. Furthermore, since a transformer is not used, a light-emitting diode driving device that is smaller and less expensive than that of the first embodiment can be realized.

なお、図4中に示すスイッチング駆動回路50を、単一の半導体基板上に集積化し、その際に、制御電源電圧端子VCC、第1のスイッチング素子7の高電位側端子DRN、低電位側端子SRCE、及び整流電圧印加端子IN、の少なくとも4つの端子を外部接続端子として集積化しても良く、4つ以上の端子を有したパッケージに組み込むことにより、部品点数が大幅に削減でき、部品の寸法も小さくなり、より小型・低価格の発光ダイオード駆動装置を実現することができる。   4 is integrated on a single semiconductor substrate. At that time, the control power supply voltage terminal VCC, the high potential side terminal DRN of the first switching element 7, and the low potential side terminal are integrated. At least four terminals of SRCE and rectified voltage application terminal IN may be integrated as external connection terminals, and by incorporating them in a package having four or more terminals, the number of parts can be greatly reduced, and the dimensions of the parts Accordingly, a light-emitting diode driving device with a smaller size and lower cost can be realized.

また、本実施の形態2では、第1のスイッチング素子7がオフ状態のときに、直列接続回路ループ6に流れる電流を検出するのに、第1のスイッチング素子7の高電位側端子DRNと基準電位端子SRCE間に直列接続された2つの抵抗29、30による分圧された電圧を使用したが、これに限定されるものではない。例えば、チョークコイル28の両端子電位差VO+VFの減少量を検出してもよいし、電流センサー等を使用して直列接続回路ループに流れる電流値をモニタしてもよい。
(実施の形態3)
図5を用いて本発明の実施の形態3について説明する。
Further, in the second embodiment, when the first switching element 7 is in the OFF state, the current flowing through the series connection circuit loop 6 is detected using the high-potential side terminal DRN of the first switching element 7 and the reference Although the voltage divided by the two resistors 29 and 30 connected in series between the potential terminals SRCE is used, the present invention is not limited to this. For example, a decrease amount of the both-terminal potential difference VO + VF of the choke coil 28 may be detected, or a current value flowing through the series connection circuit loop may be monitored using a current sensor or the like.
(Embodiment 3)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図5は本実施の形態3の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を示す図である。図5に示す本実施の形態3の発光ダイオード駆動装置は、定電流源9の接続と第1のスイッチング素子7と並列に接続された第2のスイッチング素子31と抵抗32を有している点が、図1に示す実施の形態1と異なり、それ以外の構成については同じである。定電流源9は、整流電圧印加端子INに接続される。   FIG. 5 is a diagram showing a light emitting diode driving device and a light emitting diode driving semiconductor device according to the third embodiment. The light-emitting diode driving device according to the third embodiment shown in FIG. 5 has a connection of the constant current source 9, a second switching element 31 connected in parallel with the first switching element 7, and a resistor 32. However, unlike the first embodiment shown in FIG. 1, the other configurations are the same. The constant current source 9 is connected to the rectified voltage application terminal IN.

例えば、定電流源9を実施の形態1の図1のように接続すると、第1のスイッチング素子7の動作を停止させている間(オフ状態の間)にも、その際のスイッチング駆動回路への電力供給が、全波整流電圧VIN→トランス3の一次側コイル→発光ダイオード5→高電位側端子DRN→定電流源9→レギュレータ10→制御電源電圧端子VCCの経路となるために、発光ダイオード5は微弱な発光をしてしまう。   For example, when the constant current source 9 is connected as shown in FIG. 1 of the first embodiment, the operation to the switching drive circuit at that time is also performed while the operation of the first switching element 7 is stopped (during the off state). Is supplied from the full-wave rectified voltage VIN → the primary coil of the transformer 3 → the light emitting diode 5 → the high potential side terminal DRN → the constant current source 9 → the regulator 10 → the control power supply voltage terminal VCC. 5 emits weak light.

これに対し、本実施の形態3の発光ダイオード駆動装置においては、第1のスイッチング素子7の動作を停止させている間(オフ状態の間)のスイッチング駆動回路への電力供給は、全波整流電圧VIN→整流電圧印加端子IN→定電流源9→レギュレータ10→制御電源電圧端子VCCの経路となり、この場合には、発光ダイオード5を経由しない。そのため、第1のスイッチング素子7のオン/オフ制御を停止させている間には、発光ダイオード5は微弱な発光を行わないという効果が得られる。   On the other hand, in the light emitting diode driving apparatus according to the third embodiment, the power supply to the switching drive circuit while the operation of the first switching element 7 is stopped (during the off state) is full-wave rectification. The path is as follows: voltage VIN → rectified voltage application terminal IN → constant current source 9 → regulator 10 → control power supply voltage terminal VCC. For this reason, while the on / off control of the first switching element 7 is stopped, the light emitting diode 5 has an effect that it does not emit weak light.

さらに、実施の形態3においては、第1のスイッチング素子7と並列に、第1のスイッチング素子7に流れる電流よりも小さく且つ一定の電流比の電流が流れる第2のスイッチング素子31(N型MOSFET)を接続する。この第2のスイッチング素子31の高電位側は第1のスイッチング素子7の高電位側に接続され、制御端子は第1のスイッチング素子7の制御端子GATEに接続され、制御回路8から同一の制御信号を入力される。また第2のスイッチング素子31の低電位側は抵抗32の一端に接続され、抵抗32の他端は基準電位端子SRCEに接続される。   Furthermore, in the third embodiment, the second switching element 31 (N-type MOSFET) in which a current having a constant current ratio smaller than the current flowing through the first switching element 7 flows in parallel with the first switching element 7. ). The high potential side of the second switching element 31 is connected to the high potential side of the first switching element 7, the control terminal is connected to the control terminal GATE of the first switching element 7, and the control circuit 8 performs the same control. A signal is input. The low potential side of the second switching element 31 is connected to one end of the resistor 32, and the other end of the resistor 32 is connected to the reference potential terminal SRCE.

実施の形態3の第2の電流検出回路24は、第2のスイッチング素子31に流れる電流を抵抗32の両端の電圧で検出して、検出基準電圧VSNと比較する。   The second current detection circuit 24 of the third embodiment detects the current flowing through the second switching element 31 with the voltage across the resistor 32 and compares it with the detection reference voltage VSN.

例えば、実施の形態1のように、第1のスイッチング素子7のオン電圧を用いて電流IDを検出する方法では、電流IDが、第1のスイッチング素子7がオフ状態からオン状態に移行してから一定の時間(一般的には、数百nsec)は変動するため、電流IDを正確に検出できない。   For example, in the method of detecting the current ID using the ON voltage of the first switching element 7 as in the first embodiment, the current ID is changed from the OFF state to the ON state. Since the current fluctuates for a certain period of time (generally several hundred nsec), the current ID cannot be accurately detected.

これに対し、実施の形態3のように、抵抗32で決まる電圧(流れた電流×抵抗32の抵抗値)を検出基準電圧VSNと比較すると、第1のスイッチング素子7がオフ状態からオン状態に移行した直後であっても、正確に電流IDを検出できる。また、抵抗32により直接大電流を検出しないため、電力損失を低減した第1のスイッチング素子7の電流検出が可能となる。
(実施の形態4)
図6を用いて本発明の実施の形態4について説明する。
On the other hand, when the voltage determined by the resistor 32 (current that has flowed × resistance value of the resistor 32) is compared with the detection reference voltage VSN as in the third embodiment, the first switching element 7 changes from the off state to the on state. Even immediately after the transition, the current ID can be accurately detected. Further, since the large current is not directly detected by the resistor 32, the current of the first switching element 7 with reduced power loss can be detected.
(Embodiment 4)
Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG.

図6は本実施の形態4の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を示す図である。本実施の形態4の発光ダイオード駆動装置は、図6に示すように、実施の形態3とは、第1の電流検出回路20の検出基準電圧VSBを可変させるための電流検出値可変回路33と、電流検出値可変回路33が接続される外部端子SBを設けた点が異なる。それ以外の構成については同様である。   FIG. 6 is a diagram showing a light emitting diode driving device and a light emitting diode driving semiconductor device according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 6, the light emitting diode driving apparatus according to the fourth embodiment is different from the third embodiment in the current detection value variable circuit 33 for varying the detection reference voltage VSB of the first current detection circuit 20. The difference is that an external terminal SB to which the current detection value variable circuit 33 is connected is provided. Other configurations are the same.

また、本実施の形態4の発光ダイオード駆動装置では、第1の電流検出回路20におけるコンパレータ22のマイナス入力端子に、検出基準電圧VSBを生成する電流検出値可変回路33が接続される。電流検出値可変回路33は、スイッチング駆動回路50の外部端子SBに接続され、検出基準電圧VSBは、外部端子SBに入力される制御信号に応じて可変された電圧値となる。   In the light emitting diode driving device of the fourth embodiment, the current detection value variable circuit 33 that generates the detection reference voltage VSB is connected to the negative input terminal of the comparator 22 in the first current detection circuit 20. The current detection value variable circuit 33 is connected to the external terminal SB of the switching drive circuit 50, and the detection reference voltage VSB has a variable voltage value according to a control signal input to the external terminal SB.

実施の形態4において、外部端子SBに入力する信号レベルを変更することにより、第1の電流検出回路20の検出基準電圧VSBが変更でき、発光ダイオード5に流れる電流ILEDのボトム値IBを調整することが可能である。図示しないが、発光ダイオード5に流れる電流ILEDのボトム値IBを調整することにより、脈流電流のリップル幅Irippleを変更できる。
(実施の形態5)
図7及び図8を用いて本発明の実施の形態5について説明する。
In the fourth embodiment, the detection reference voltage VSB of the first current detection circuit 20 can be changed by changing the signal level input to the external terminal SB, and the bottom value IB of the current ILED flowing through the light emitting diode 5 is adjusted. It is possible. Although not shown, the ripple width Iripple of the pulsating current can be changed by adjusting the bottom value IB of the current ILED flowing through the light emitting diode 5.
(Embodiment 5)
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図7は本実施の形態5の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を示す図である。本実施の形態5の発光ダイオード駆動装置は、図7に示すように、実施の形態3とは、第1の電流検出回路20の検出基準電圧VSBと第2の電流検出回路24の検出基準電圧VSNを可変させるための電流検出値可変回路34と、電流検出値可変回路34が接続される外部端子CLを設けた点が異なる。それ以外の構成については同様である。   FIG. 7 is a diagram showing a light emitting diode driving device and a light emitting diode driving semiconductor device according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 7, the LED driving apparatus of the fifth embodiment is different from the third embodiment in the detection reference voltage VSB of the first current detection circuit 20 and the detection reference voltage of the second current detection circuit 24. The difference is that a current detection value variable circuit 34 for changing VSN and an external terminal CL to which the current detection value variable circuit 34 is connected are provided. Other configurations are the same.

以上の構成において、電流検出値可変回路34は、外部端子CLに入力される制御信号に応じて、検出基準電圧VSBおよび検出基準電圧VSNを変化させ、それぞれ第1の流検出回路20におけるコンパレータ22のマイナス入力端子と、第2の電流検出回路24におけるマイナス入力端子に入力する。   In the above configuration, the current detection value variable circuit 34 changes the detection reference voltage VSB and the detection reference voltage VSN in accordance with the control signal input to the external terminal CL, and the comparator 22 in the first current detection circuit 20 respectively. Are input to the negative input terminal and the negative input terminal of the second current detection circuit 24.

図8を用いて、本実施の形態5における発光ダイオード駆動装置の動作を説明する。   The operation of the light emitting diode driving apparatus according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG.

例えば、図8に示すように外部端子CLに入力する信号レベルVSを3段階に変動させ、検出基準電圧VSNと検出基準電圧VSBを3段階で徐々に低下させた場合、ドレイン電流IDの電流検出レベルIDPとトランス3の一次側コイルに流れる電流IFBのボトム値IBも3段階で徐々に低下するため、発光ダイオード5に流れる電流ILEDは、リップル幅Irippleが一定で、平均電流が3段階で徐々に低下するようになる。   For example, as shown in FIG. 8, when the signal level VS input to the external terminal CL is changed in three stages and the detection reference voltage VSN and the detection reference voltage VSB are gradually reduced in three stages, the current detection of the drain current ID is performed. Since the bottom value IB of the current IFB flowing in the primary side coil of the level IDP and the transformer 3 also gradually decreases in three steps, the current ILED flowing in the light emitting diode 5 has a constant ripple width Iripple and an average current gradually in three steps. Will begin to decline.

以上のように外部端子CLに入力される信号により、発光ダイオード5の平均電流が変化する。   As described above, the average current of the light-emitting diode 5 changes according to the signal input to the external terminal CL.

なお、実施の形態5においては、外部端子CLに入力される信号レベルVSの変動に対して発光ダイオード5の平均電流が比例して変化するものとして説明したが、外部端子CLに入力される信号変動に対して発光ダイオード5の平均電流が反比例して変化するように動作させてもよい。さらに外部端子CLに入力する信号レベルVSは電圧若しくは電流のどちらで規定してもよく、以降の実施の形態においても同様である。   Although the fifth embodiment has been described on the assumption that the average current of the light emitting diode 5 changes in proportion to the fluctuation of the signal level VS input to the external terminal CL, the signal input to the external terminal CL You may operate | move so that the average current of the light emitting diode 5 may change in inverse proportion with respect to a fluctuation | variation. Further, the signal level VS input to the external terminal CL may be defined by either voltage or current, and the same applies to the following embodiments.

また、外部端子CLに入力される信号VSは、3段階にデジタル的に変動した場合を説明したが、リニアに変化する信号が入力された場合は、検出基準電圧VSNはリニアに変動するため、発光ダイオード5の平均電流もリニアに変動させることができる。   In addition, the case where the signal VS input to the external terminal CL fluctuates digitally in three stages has been described. However, when a linearly changing signal is input, the detection reference voltage VSN fluctuates linearly. The average current of the light emitting diode 5 can also be varied linearly.

上記のような発光ダイオード駆動装置を使用した場合は、実施の形態3において示した効果に加えて、外部から発光ダイオード5に流れる電流ILEDのピーク値IPを調整することができるので、輝度制御が容易となるという効果がある。
(実施の形態6)
図9を用いて本発明の実施の形態6について説明する。
When the light emitting diode driving device as described above is used, in addition to the effects shown in the third embodiment, the peak value IP of the current ILED flowing from the outside to the light emitting diode 5 can be adjusted. There is an effect that it becomes easy.
(Embodiment 6)
Embodiment 6 of the present invention will be described with reference to FIG.

図9は本実施の形態6の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を示す図である。図9に示す本実施の形態6の発光ダイオード駆動装置は、図7に示す実施の形態5に対して、入力電圧検出回路12の構成が異なる。   FIG. 9 is a diagram showing a light emitting diode driving device and a light emitting diode driving semiconductor device according to the sixth embodiment. The light emitting diode driving apparatus according to the sixth embodiment shown in FIG. 9 is different from the fifth embodiment shown in FIG. 7 in the configuration of the input voltage detection circuit 12.

すなわち、図9に示すように、入力電圧検出回路12は、整流電圧印加端子INと基準電位端子SRCEと間に直列に接続された3つの抵抗35、36、37と、抵抗35と抵抗36の接続点から出力される入力電圧VINの第1の分圧電圧VLをプラス入力端子に入力し、基準電圧VSTをマイナス入力端子に入力する第1のコンパレータ38と、抵抗36と抵抗37の接続点から出力される入力電圧VINの第2の分圧電圧VHをマイナス入力端子に入力し、基準電圧VSTをプラス入力端子に入力する第2のコンパレータ39と、第1のコンパレータ38の出力端子と第2のコンパレータ39の出力端子に各入力端子が接続されるAND回路40とからなる。   That is, as shown in FIG. 9, the input voltage detection circuit 12 includes three resistors 35, 36, and 37 connected in series between the rectified voltage application terminal IN and the reference potential terminal SRCE, and the resistors 35 and 36. A connection point of the first comparator 38, the resistor 36 and the resistor 37, which inputs the first divided voltage VL of the input voltage VIN output from the connection point to the plus input terminal and inputs the reference voltage VST to the minus input terminal. The second divided voltage VH of the input voltage VIN output from the second comparator 39 is input to the negative input terminal, the reference voltage VST is input to the positive input terminal, the second comparator 39, the output terminal of the first comparator 38 and the second And an AND circuit 40 in which each input terminal is connected to the output terminal of the second comparator 39.

AND回路40の出力端子は起動/停止回路16に接続される。ここで、入力電圧VINを3つの抵抗35、36、37で分圧した電圧VL、VHには、常にVH<VLの関係がある。   The output terminal of the AND circuit 40 is connected to the start / stop circuit 16. Here, the voltages VL and VH obtained by dividing the input voltage VIN by the three resistors 35, 36, and 37 always have a relationship of VH <VL.

次に、当該発光ダイオード駆動装置の動作について、図9、図10を用いて説明する。   Next, the operation of the light emitting diode driving device will be described with reference to FIGS.

図10は発光ダイオードブロック5に流れる電流ILEDと第1の分圧電圧VL、第2の分圧電圧VHの波形を示す図であり、横軸は時間Tである。図10に示すように、第1の分圧電圧VLが基準電圧VSTに達するまでは、コンパレータ38は信号レベルがロウレベルの信号を出力する。一方、第2の分圧電圧VHは第1の分圧電圧VLよりも低いため、コンパレータ39は信号レベルがハイレベルの信号を出力する。よって、第1の分圧電圧VLが基準電圧VSTに達するまでは、2つのコンパレータ38、39の出力信号が入力されるAND回路40の出力信号はロウ(L)レベルとなり、起動/停止回路16は停止信号を出力し、スイッチング素子7、31は発振停止状態となる(期間T2A)。   FIG. 10 is a diagram showing waveforms of the current ILED flowing through the light-emitting diode block 5, the first divided voltage VL, and the second divided voltage VH, and the horizontal axis is time T. FIG. As shown in FIG. 10, until the first divided voltage VL reaches the reference voltage VST, the comparator 38 outputs a signal whose signal level is low. On the other hand, since the second divided voltage VH is lower than the first divided voltage VL, the comparator 39 outputs a signal whose signal level is high. Therefore, until the first divided voltage VL reaches the reference voltage VST, the output signal of the AND circuit 40 to which the output signals of the two comparators 38 and 39 are input becomes the low (L) level, and the start / stop circuit 16 Outputs a stop signal, and the switching elements 7 and 31 are in an oscillation stop state (period T2A).

次に、入力電圧VINが上昇し、第1の分圧電圧VLが基準電圧VSTに達すると、コンパレータ38は信号レベルがハイ(H)レベルの信号を出力する。一方、第2の分圧電圧VHは第1の分圧電圧VLよりも低いため、コンパレータ39も信号レベルがハイレベルの信号を出力する。よって、第1の分圧電圧VLが基準電圧VSTに達すると、2つのコンパレータ38、39の出力信号が入力されるAND回路40の出力信号はハイレベルとなり、起動/停止回路16は起動信号を出力し、スイッチング素子7、31は発振状態となる(期間T1)。   Next, when the input voltage VIN rises and the first divided voltage VL reaches the reference voltage VST, the comparator 38 outputs a signal whose signal level is high (H) level. On the other hand, since the second divided voltage VH is lower than the first divided voltage VL, the comparator 39 also outputs a signal having a high signal level. Therefore, when the first divided voltage VL reaches the reference voltage VST, the output signal of the AND circuit 40 to which the output signals of the two comparators 38 and 39 are input becomes high level, and the start / stop circuit 16 outputs the start signal. The switching elements 7 and 31 are oscillated (period T1).

さらに、入力電圧VINが上昇し、第2の分圧電圧VHが基準電圧VSTに達すると、コンパレータ39は信号レベルがロウレベルの信号を出力する。一方、第1の分圧電圧VLは第2の分圧電圧VHよりも高いため、コンパレータ38は信号レベルがハイレベルの信号を出力し続ける。よって、第2の分圧電圧VHが基準電圧VSTに達すると、2つのコンパレータ38、39の出力信号が入力されるAND回路40の出力信号はロウレベルとなり、起動/停止回路16は停止信号を出力し、スイッチング素子7、31は発振停止状態となる(期間T2B)。   Further, when the input voltage VIN rises and the second divided voltage VH reaches the reference voltage VST, the comparator 39 outputs a signal whose signal level is low. On the other hand, since the first divided voltage VL is higher than the second divided voltage VH, the comparator 38 continues to output a signal whose signal level is high. Therefore, when the second divided voltage VH reaches the reference voltage VST, the output signal of the AND circuit 40 to which the output signals of the two comparators 38 and 39 are input becomes low level, and the start / stop circuit 16 outputs a stop signal. Then, the switching elements 7 and 31 are in an oscillation stop state (period T2B).

その後、入力電圧VINが下降すると、再び第2の分圧電圧VHは基準電圧VSTを下回り、スイッチング素子7、31は発振状態となる(期間T1)。そして、第1の分圧電圧VLが基準電圧VSTを下回ると、スイッチング素子7、31は発振停止状態となる(期間T2A)。   Thereafter, when the input voltage VIN decreases, the second divided voltage VH again falls below the reference voltage VST, and the switching elements 7 and 31 enter an oscillation state (period T1). When the first divided voltage VL falls below the reference voltage VST, the switching elements 7 and 31 are in an oscillation stop state (period T2A).

すなわち、図10に示すように、入力電圧VINを分圧した電圧VLが基準電圧VSTよりも小さい期間は、第1のスイッチング素子7のオン・オフ制御を停止してオフ状態を保持するため、発光ダイオードは消光する。一方、入力電圧VINを分圧した電圧VLが基準電圧VSTよりも高く、かつ、入力電圧VINを分圧した電圧VHが基準電圧VSTよりも低い期間は、制御回路8による第1のスイッチング素子7のオン・オフ制御が可能な状態となり、発光ダイオードを点灯することができる。   That is, as shown in FIG. 10, during the period when the voltage VL obtained by dividing the input voltage VIN is smaller than the reference voltage VST, the on / off control of the first switching element 7 is stopped and the off state is maintained. The light emitting diode is quenched. On the other hand, during the period in which the voltage VL obtained by dividing the input voltage VIN is higher than the reference voltage VST and the voltage VH obtained by dividing the input voltage VIN is lower than the reference voltage VST, the first switching element 7 by the control circuit 8 is used. Can be turned on / off, and the light emitting diode can be turned on.

さらに、入力電圧VINを分圧した電圧VHが基準電圧VSTよりも高い期間は、第1のスイッチング素子7のオン・オフ制御を停止してオフ状態を保持するため、発光ダイオードは消光する。   Further, during a period in which the voltage VH obtained by dividing the input voltage VIN is higher than the reference voltage VST, the on / off control of the first switching element 7 is stopped and the off state is maintained, so that the light emitting diode is extinguished.

以上のような構成にすることにより、入力電圧VINの変化に対して、第1のスイッチング素子7のオン・オフ制御が可能となる電圧レベルの上限値と下限値を設定できるので、異常な高電圧が印加されたときの保護回路となり、より安全な発光ダイオード駆動装置を実現することができる。   With the configuration as described above, the upper limit value and the lower limit value of the voltage level at which the on / off control of the first switching element 7 can be controlled with respect to the change of the input voltage VIN can be set. It becomes a protection circuit when a voltage is applied, and a safer LED driving device can be realized.

なお、本実施の形態6では、3つの直列接続された抵抗35、36、37を用いて2つの分圧電圧を生成したが、これに限らず、入力電圧VINの変化に対して、第1のスイッチング素子7のオン・オフ制御が可能となる電圧レベルの上限値と下限値を規定できるような構成とすればよい。
(実施の形態7)
図11を用いて本発明の実施の形態7について説明する。
In the sixth embodiment, two divided voltages are generated using the three resistors 35, 36, and 37 connected in series. However, the present invention is not limited to this. What is necessary is just to be a structure which can prescribe | regulate the upper limit and lower limit of the voltage level which can perform ON / OFF control of the switching element 7 of this.
(Embodiment 7)
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図11は本実施の形態7の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を示す。但し、前述の実施の形態1ないし実施の形態6で説明した部材に対応する部材には同一の符号を付して、ここでの説明を省略する。本実施の形態7における発光ダイオード駆動装置は、実施の形態6に対して、AND回路18の入力端子に過熱保護回路41を追加接続した構成である。   FIG. 11 shows a light emitting diode driving device and a light emitting diode driving semiconductor device according to the seventh embodiment. However, members corresponding to those described in the first to sixth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here. The light emitting diode driving device according to the seventh embodiment has a configuration in which an overheat protection circuit 41 is additionally connected to the input terminal of the AND circuit 18 with respect to the sixth embodiment.

上記の構成のように過熱保護回路41を追加することにより、第1のスイッチング素子7が損失で発熱した場合のデバイス温度を検出できる。特に、スイッチング駆動回路50を単一基板上に形成した半導体装置においては、精度よくデバイス温度を検出できる。   By adding the overheat protection circuit 41 as in the above configuration, the device temperature when the first switching element 7 generates heat due to loss can be detected. In particular, in a semiconductor device in which the switching drive circuit 50 is formed on a single substrate, the device temperature can be detected with high accuracy.

過熱保護回路41は、第1のスイッチング素子7が異常に温度上昇した場合に、AND回路18に第1のスイッチング素子7を強制的にオフさせるための信号を出力し、第1のスイッチング素子7のスイッチング動作を停止させることで、第1のスイッチング素子7の温度を下げる。第1のスイッチング素子7のオフ状態からの解除方法としては、発光ダイオード駆動装置への直流電圧電源供給を一時停止し、再度電源供給を開始するまでこのオフ状態を保持するラッチモードと、過熱保護回路41により規定された温度以下になるまで第1のスイッチング素子7をオフ状態に保持し、この規定された温度以下になれば自動的にオフ状態を解除する自己復帰モードの2通りがある。   The overheat protection circuit 41 outputs a signal for forcibly turning off the first switching element 7 to the AND circuit 18 when the temperature of the first switching element 7 abnormally increases. The temperature of the first switching element 7 is lowered by stopping the switching operation. As a method of releasing the first switching element 7 from the OFF state, a latch mode in which the DC voltage power supply to the light emitting diode driving device is temporarily stopped and this OFF state is maintained until the power supply is started again, and overheat protection is performed. There are two types of self-recovery modes in which the first switching element 7 is held in the off state until the temperature becomes equal to or lower than the temperature specified by the circuit 41, and the off state is automatically canceled when the temperature becomes lower than the specified temperature.

以上のような構成にすることにより、異常な温度上昇による第1のスイッチング素子7の熱破壊を回避することができるため、安全性・信頼性をさらに高めることができる。
さらに発光ダイオード駆動装置をモジュール化した場合に、発光ダイオードの温度上昇保護に有効である。
(実施の形態8)
図12を用いて本発明の実施の形態8について説明する。
By adopting the configuration as described above, it is possible to avoid the thermal destruction of the first switching element 7 due to an abnormal temperature rise, so that safety and reliability can be further improved.
Furthermore, when the light emitting diode driving device is modularized, it is effective for protecting the light emitting diode from rising in temperature.
(Embodiment 8)
Embodiment 8 of the present invention will be described with reference to FIG.

図12は本実施の形態8の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置を示す。本実施の形態8における発光ダイオード駆動装置は、実施の形態7に対して、外部端子CLに調光用制御回路42を追加接続した構成である。   FIG. 12 shows a light emitting diode driving device and a light emitting diode driving semiconductor device according to the eighth embodiment. The light emitting diode driving device according to the eighth embodiment has a configuration in which a dimming control circuit 42 is additionally connected to the external terminal CL with respect to the seventh embodiment.

例えば、調光用制御回路42として8ビットマイコンを使用した場合、外部からの信号に応じて256段階調光が可能になる。また図示しないが、制御電源電圧端子VCCと基準電位端子SRCEの間に固定抵抗と可変抵抗を直列接続し、2つの抵抗で分圧された電圧を外部端子CLに入力することにより、可変抵抗値を変更することで無段階調光が可能となる。   For example, when an 8-bit microcomputer is used as the dimming control circuit 42, 256-level dimming can be performed according to an external signal. Although not shown, a fixed resistor and a variable resistor are connected in series between the control power supply voltage terminal VCC and the reference potential terminal SRCE, and a voltage divided by the two resistors is input to the external terminal CL, whereby a variable resistance value is obtained. By changing the, stepless dimming is possible.

以上のような構成にすることにより、発光ダイオード5を流れる電流ILEDの平均電流値を外部から調整できるようになり、簡易な構成で調光機能を有する発光ダイオード駆動装置を実現することができる。   With the above configuration, the average current value of the current ILED flowing through the light emitting diode 5 can be adjusted from the outside, and a light emitting diode driving device having a dimming function can be realized with a simple configuration.

本発明の発光ダイオード駆動装置および発光ダイオード駆動用半導体装置は、簡易な構成で、LEDに流れるピーク電流値および脈流電流のリップル幅を容易に制御することができ、平均電流によって定電流駆動が可能で電力損失を小さく抑えることができるものであり、発光ダイオードを使用した装置・機器全般に利用可能であり、特に、LED照明機器として有用である。   The light emitting diode driving device and the light emitting diode driving semiconductor device of the present invention can easily control the peak current value and the ripple width of the pulsating current flowing in the LED with a simple configuration, and the constant current driving can be performed by the average current. It is possible and can suppress power loss to a low level, and can be used for all apparatuses and devices using light emitting diodes, and is particularly useful as an LED lighting device.

本発明の実施の形態1の発光ダイオード駆動装置の回路図1 is a circuit diagram of a light-emitting diode driving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 同実施の形態1の発光ダイオード駆動装置における各部の信号波形図Signal waveform diagram of each part in the light emitting diode driving apparatus of the first embodiment 同実施の形態1の発光ダイオード駆動装置におけるT1期間の波形図Waveform diagram of T1 period in the light emitting diode driving apparatus of the first embodiment 本発明の実施の形態2の発光ダイオード駆動装置の回路図Circuit diagram of light-emitting diode driving apparatus according to Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態3の発光ダイオード駆動装置の回路図Circuit diagram of light-emitting diode driving apparatus according to Embodiment 3 of the present invention 本発明の実施の形態4の発光ダイオード駆動装置の回路図Circuit diagram of light-emitting diode driving apparatus according to Embodiment 4 of the present invention 本発明の実施の形態5の発光ダイオード駆動装置の回路図Circuit diagram of light emitting diode driving apparatus according to Embodiment 5 of the present invention 同実施の形態5の発光ダイオード駆動装置における各部の信号波形図Signal waveform diagram of each part in the light emitting diode driving apparatus of Embodiment 5 本発明の実施の形態6の発光ダイオード駆動装置の回路図Circuit diagram of light-emitting diode driving apparatus according to Embodiment 6 of the present invention 同実施の形態6の発光ダイオード駆動装置における各部の信号波形図Signal waveform diagram of each part in the light emitting diode driving apparatus of the sixth embodiment 本発明の実施の形態7の発光ダイオード駆動装置の回路図Circuit diagram of light-emitting diode driving apparatus according to Embodiment 7 of the present invention 本発明の実施の形態8の発光ダイオード駆動装置の回路図Circuit diagram of light-emitting diode driving apparatus according to Embodiment 8 of the present invention 従来例における第1例の発光ダイオード駆動装置の回路図Circuit diagram of light emitting diode driving device of first example in conventional example 従来例における第2例の発光ダイオード駆動装置の回路図Circuit diagram of light emitting diode driving apparatus of second example in conventional example

符号の説明Explanation of symbols

1 交流電源
2 整流回路
3 トランス
4 ダイオード
5 発光ダイオード
6 直列接続回路ループ
7、31 スイッチング素子
8 制御回路
9 定電流源
10 レギュレータ
11 コンデンサ
12 入力電圧検出回路
13、14、29、30、32、35、36、37 抵抗
15、22、38、39 コンパレータ
16 起動/停止回路
17 クロック発生器
18、25、40 AND回路
19 OR回路
20、24 電流検出回路
21 I−V変換回路
23 NOR回路
26 オン時ブランキングパルス発生器
27 RSフリップフロップ回路
28 チョークコイル
33、34 電流検出値可変回路
41 過熱保護回路
42 調光用制御回路
50 スイッチング駆動回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2 Rectifier circuit 3 Transformer 4 Diode 5 Light emitting diode 6 Series connection circuit loop 7, 31 Switching element 8 Control circuit 9 Constant current source 10 Regulator 11 Capacitor 12 Input voltage detection circuit 13, 14, 29, 30, 32, 35 , 36, 37 Resistor 15, 22, 38, 39 Comparator 16 Start / stop circuit 17 Clock generator 18, 25, 40 AND circuit 19 OR circuit 20, 24 Current detection circuit 21 IV conversion circuit 23 NOR circuit 26 When ON Blanking pulse generator 27 RS flip-flop circuit 28 Choke coil 33, 34 Current detection value variable circuit 41 Overheat protection circuit 42 Dimming control circuit 50 Switching drive circuit

Claims (17)

1個あるいは複数個の発光ダイオードを有する発光ダイオードブロックと、前記発光ダイオードブロックに直列に接続されたトランスの一次側コイルと、前記トランスの一次側コイルに生じる逆起電力を前記発光ダイオードブロックに供給するためのダイオードとで構成される直列接続回路ループと、
前記直列接続回路ループの一方の端子に接続され、前記トランス及び前記発光ダイオードブロックに電圧を印加するための電源部と、
前記直列接続回路ループの他方の端子に接続され、前記発光ダイオードブロックへ断続的に電流を供給するためのスイッチング駆動回路を備えた発光ダイオード駆動装置であって、
前記スイッチング駆動回路は、
一端が前記直列接続回路ループに接続され、他端が前記電源部の基準電位に接続された第1のスイッチング素子と、
一端が前記電源部の基準電位に接続された前記トランスの二次側コイルの他端に接続され、前記トランスの二次側コイルに流れる電流が予め設定された値以下になるとボトム値検出信号を出力する第1の電流検出回路と、
前記第1のスイッチング素子に流れる電流が予め設定された値以上になるとピーク値検出信号を出力する第2の電流検出回路と、
前記第1のスイッチング素子の高電位側端子、制御端子、低電位側端子に接続され、前記第1の電流検出回路からのボトム値検出信号を受けて前記第1のスイッチング素子をオンさせ、前記第2の電流検出回路からのピーク値検出信号を受けて前記第1のスイッチング素子をオフさせる制御信号を、前記第1のスイッチング素子の制御端子へ出力する制御回路と、
前記直列接続回路ループのいずれかの一端と接続された定電流源と、
前記定電流源の他端に接続され前記スイッチング駆動回路の動作電圧を生成するレギュレータとを有し、
一端が前記レギュレータと制御回路に接続され、他端が前記電源部の基準電位に接続されたコンデンサを設けた
ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
A light emitting diode block having one or a plurality of light emitting diodes, a primary coil of a transformer connected in series to the light emitting diode block, and a back electromotive force generated in the primary coil of the transformer is supplied to the light emitting diode block A series connection circuit loop composed of diodes for
A power source connected to one terminal of the series connection circuit loop, for applying a voltage to the transformer and the light emitting diode block;
A light emitting diode driving device including a switching driving circuit connected to the other terminal of the series connection circuit loop and intermittently supplying a current to the light emitting diode block;
The switching drive circuit is
A first switching element having one end connected to the series connection circuit loop and the other end connected to a reference potential of the power supply unit;
One end is connected to the other end of the secondary coil of the transformer connected to the reference potential of the power supply unit, and when the current flowing through the secondary coil of the transformer is less than a preset value, a bottom value detection signal is output. A first current detection circuit for outputting;
A second current detection circuit that outputs a peak value detection signal when a current flowing through the first switching element is equal to or greater than a preset value;
The first switching element is connected to the high potential side terminal, the control terminal, and the low potential side terminal, receives the bottom value detection signal from the first current detection circuit, turns on the first switching element, A control circuit for receiving a peak value detection signal from a second current detection circuit and outputting a control signal for turning off the first switching element to a control terminal of the first switching element;
A constant current source connected to one end of the series connection circuit loop;
A regulator connected to the other end of the constant current source and generating an operating voltage of the switching drive circuit;
A light emitting diode driving device comprising a capacitor having one end connected to the regulator and a control circuit and the other end connected to a reference potential of the power supply unit.
前記第1の電流検出回路は、
前記トランスの二次側コイルに流れる電流を電圧に変換するI−V変換回路と、
前記I−V変換回路の出力信号がプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子に第1の基準電圧が入力された第1のコンパレータと、
前記第1のコンパレータの出力が一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に前記制御回路の制御信号が入力されるNOR回路とを有する
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装置。
The first current detection circuit includes:
An IV conversion circuit that converts a current flowing in the secondary coil of the transformer into a voltage;
A first comparator in which an output signal of the IV conversion circuit is input to a positive input terminal and a first reference voltage is input to a negative input terminal;
2. The light emitting diode drive according to claim 1, further comprising a NOR circuit in which an output of the first comparator is input to one input terminal and a control signal of the control circuit is input to the other input terminal. apparatus.
1個あるいは複数個の発光ダイオードを有する発光ダイオードブロックと、前記発光ダイオードブロックに直列に接続されたチョークコイルと、前記チョークコイルに生じる逆起電力を前記発光ダイオードブロックに供給するためのダイオードとで構成される直列接続回路ループと、
前記直列接続回路ループに接続され、前記発光ダイオードブロックおよび前記チョークコイルに電圧を印加するための電源部と、
前記直列接続回路ループに接続され、前記発光ダイオードブロックに流れる電流を定電流制御するためのスイッチング駆動回路を備えた発光ダイオード駆動装置であって、
前記スイッチング駆動回路は、
一端が前記直列接続回路ループに接続され、他端が前記電源部の基準電位に接続された第1のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子の高電位側に接続され、前記直列接続回路ループに流れる電流が予め設定された値以下になるとボトム値検出信号を出力する第1の電流検出回路と、
前記第1のスイッチング素子に流れる電流が予め設定された値以上になるとピーク値検出信号を出力する第2の電流検出回路と、
前記第1のスイッチング素子の高電位側端子、制御端子、低電位側端子に接続され、前記第1の電流検出回路からのボトム値検出信号を受けて前記第1のスイッチング素子をオンさせ、前記第2の電流検出回路からのピーク値検出信号を受けて前記第1のスイッチング素子をオフさせる制御信号を、前記第1のスイッチング素子の制御端子へ出力する制御回路と、
前記直列接続回路ループのいずれかの一端と接続された定電流源と、
前記定電流源の他端に接続され前記スイッチング駆動回路の動作電圧を生成するレギュレータとを有し、
一端が前記レギュレータと制御回路に接続され、他端が前記電源部の基準電位に接続されたコンデンサを設けた
ことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
A light emitting diode block having one or a plurality of light emitting diodes, a choke coil connected in series to the light emitting diode block, and a diode for supplying back electromotive force generated in the choke coil to the light emitting diode block; A series connection circuit loop configured; and
A power supply unit connected to the series connection circuit loop, for applying a voltage to the light emitting diode block and the choke coil;
A light emitting diode driving device including a switching drive circuit connected to the series connection circuit loop and configured to perform constant current control of a current flowing through the light emitting diode block;
The switching drive circuit is
A first switching element having one end connected to the series connection circuit loop and the other end connected to a reference potential of the power supply unit;
A first current detection circuit that is connected to a high potential side of the first switching element and outputs a bottom value detection signal when a current flowing through the series connection circuit loop is equal to or lower than a preset value;
A second current detection circuit that outputs a peak value detection signal when a current flowing through the first switching element is equal to or greater than a preset value;
The first switching element is connected to the high potential side terminal, the control terminal, and the low potential side terminal, receives the bottom value detection signal from the first current detection circuit, turns on the first switching element, A control circuit for receiving a peak value detection signal from a second current detection circuit and outputting a control signal for turning off the first switching element to a control terminal of the first switching element;
A constant current source connected to one end of the series connection circuit loop;
A regulator connected to the other end of the constant current source and generating an operating voltage of the switching drive circuit;
A light emitting diode driving device comprising a capacitor having one end connected to the regulator and a control circuit and the other end connected to a reference potential of the power supply unit.
前記第1の電流検出回路は、
前記第1のスイッチング素子の高電位側と前記電源部の基準電位との間に直列接続された2つの抵抗と、
前記2つの抵抗によって分圧された直流電圧がプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子に第1の基準電圧が入力される第1のコンパレータと、
前記第1のコンパレータの出力が一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に前記制御回路の制御信号が入力されるNOR回路とを有する
ことを特徴とする請求項3に記載の発光ダイオード駆動装置。
The first current detection circuit includes:
Two resistors connected in series between a high potential side of the first switching element and a reference potential of the power supply unit;
A first comparator in which a DC voltage divided by the two resistors is input to a positive input terminal, and a first reference voltage is input to a negative input terminal;
4. The light emitting diode drive according to claim 3, further comprising: a NOR circuit in which an output of the first comparator is input to one input terminal and a control signal of the control circuit is input to the other input terminal. apparatus.
前記電源部は、
交流電圧を発生させる交流電源と、
前記交流電源の交流電圧を整流して出力する整流回路とを有し、
前記スイッチング駆動回路は、
前記整流回路の出力電圧が所定値以上であるか否かによって電位状態が変化する信号を出力する入力電圧検出回路を有し、
前記制御回路は、
前記入力電圧検出回路の出力信号が前記整流回路の出力電圧が所定値以上になったことを示すときには、前記第1のスイッチング素子のオン・オフ制御を起動させ、前記入力電圧検出回路の出力信号が前記整流回路の出力電圧が所定値を下回ったことを示すときには、前記第1のスイッチング素子のオン・オフ制御を停止させる信号を出力する起動/停止回路を有する
ことを特徴とする請求項1から請求項4に記載の発光ダイオード駆動装置。
The power supply unit is
AC power source for generating AC voltage,
A rectifier circuit that rectifies and outputs an AC voltage of the AC power source,
The switching drive circuit is
An input voltage detection circuit that outputs a signal whose potential state changes depending on whether the output voltage of the rectifier circuit is equal to or higher than a predetermined value;
The control circuit includes:
When the output signal of the input voltage detection circuit indicates that the output voltage of the rectifier circuit has exceeded a predetermined value, the on / off control of the first switching element is activated, and the output signal of the input voltage detection circuit 2. A start / stop circuit that outputs a signal for stopping on / off control of the first switching element when the output voltage of the rectifier circuit is lower than a predetermined value. The light-emitting diode driving device according to claim 4.
前記定電流源は、
前記第1のスイッチング素子の高電位側端子と前記レギュレータとの間に接続した
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
The constant current source is:
6. The light emitting diode driving device according to claim 1, wherein the light emitting diode driving device is connected between a high potential side terminal of the first switching element and the regulator.
前記定電流源は、
前記電源部の出力側と前記レギュレータとの間に接続した
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
The constant current source is:
6. The light emitting diode driving device according to claim 1, wherein the light emitting diode driving device is connected between an output side of the power supply unit and the regulator.
前記第2の電流検出回路は、
前記第1のスイッチング素子のオン電圧を第2の基準電圧と比較して、前記第1のスイッチング素子に流れる電流が予め設定した値に達したか否かを検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
The second current detection circuit includes:
The ON voltage of the first switching element is compared with a second reference voltage to detect whether or not the current flowing through the first switching element has reached a preset value. The light-emitting-diode drive device in any one of Claim 1-7.
前記スイッチング駆動回路は、
高電位側端子が前記第1のスイッチング素子の高電位側端子と並列接続され、制御端子に前記制御回路から前記第1のスイッチング素子と共通の制御信号が入力され、前記第1のスイッチング素子に流れる電流に対して、電流値が小さく且つ一定の電流比の電流が流れる第2のスイッチング素子と、
前記第2のスイッチング素子の低電位側端子と前記第1のスイッチング素子の低電位側端子との間に接続された抵抗とを有し、
前記第2の電流検出回路は、
前記抵抗の両端電圧を第2の基準電圧と比較して、前記第1のスイッチング素子に流れる電流が予め設定した値に達したか否かを検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
The switching drive circuit is
A high-potential side terminal is connected in parallel with the high-potential side terminal of the first switching element, a control signal common to the first switching element is input from the control circuit to the control terminal, and the first switching element is input to the first switching element. A second switching element in which a current having a small current value and a constant current ratio flows with respect to the flowing current;
A resistor connected between the low potential side terminal of the second switching element and the low potential side terminal of the first switching element;
The second current detection circuit includes:
The voltage across the resistor is compared with a second reference voltage to detect whether or not the current flowing through the first switching element has reached a preset value. 8. The light-emitting diode driving device according to any one of 7 above.
前記スイッチング駆動回路は、
前記第1の電流検出回路の第1の基準電圧を外部より変更して、前記第1の電流検出回路の電流検出値を可変する電流検出値可変回路を有し、
前記電流検出値可変回路は、
外部からの制御信号により前記第1の電流検出回路の電流検出値を可変して、前記発光ダイオードに流れる脈流電流のリップル幅を変更する
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
The switching drive circuit is
A current detection value variable circuit for changing a current detection value of the first current detection circuit by changing a first reference voltage of the first current detection circuit from the outside;
The current detection value variable circuit is:
10. The ripple width of the pulsating current flowing in the light emitting diode is changed by changing a current detection value of the first current detection circuit by an external control signal. A light emitting diode driving device according to claim 1.
前記スイッチング駆動回路は、
前記第1の電流検出回路の第1の基準電圧および前記第2の電流検出回路の第2の基準電圧を外部より変更して、前記第1の電流検出回路および前記第2の電流検出回路の電流検出値を可変する電流検出値可変回路を有し、
前記電流検出値可変回路は、
外部からの制御信号により前記第1の電流検出回路および前記第2の電流検出回路の電流検出値を可変して、前記発光ダイオードの調光を可能とする
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
The switching drive circuit is
The first reference voltage of the first current detection circuit and the second reference voltage of the second current detection circuit are changed from the outside, and the first current detection circuit and the second current detection circuit It has a current detection value variable circuit that varies the current detection value,
The current detection value variable circuit is:
The dimming of the light emitting diode is enabled by varying the current detection values of the first current detection circuit and the second current detection circuit according to an external control signal. Item 10. The light-emitting diode driving device according to any one of Items 9.
前記発光ダイオードの調光を制御するための前記外部からの制御信号を出力する調光用制御回路を設け、
前記電流検出値可変回路は、
前記調光用制御回路からの前記外部制御信号により前記第1の電流検出回路および前記第2の電流検出回路の電流検出値を可変する
ことを特徴とする請求項11に記載の発光ダイオード駆動装置。
Providing a dimming control circuit for outputting a control signal from the outside for controlling dimming of the light emitting diode;
The current detection value variable circuit is:
12. The light emitting diode driving device according to claim 11, wherein current detection values of the first current detection circuit and the second current detection circuit are varied by the external control signal from the dimming control circuit. .
前記入力電圧検出回路は、
前記電源部の出力側と基準電位との間で直列接続された2つの抵抗と、
前記2つの抵抗によって分圧された直流電圧がプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子に第3の基準電圧が入力される第2のコンパレータとを有し、
前記第2のコンパレータの出力信号を前記起動/停止回路へ出力する
ことを特徴とする請求項5から請求項12のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
The input voltage detection circuit is
Two resistors connected in series between the output side of the power supply unit and a reference potential;
A second comparator in which the DC voltage divided by the two resistors is input to the positive input terminal and the third reference voltage is input to the negative input terminal;
13. The light emitting diode driving device according to claim 5, wherein an output signal of the second comparator is output to the start / stop circuit.
前記入力電圧検出回路は、
前記電源部の出力側と基準電位との間で直列接続された3つの抵抗と、
前記3つの抵抗によって分圧された第1の分圧電圧がプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子に第4の基準電圧が入力される第3のコンパレータと、
前記3つの抵抗によって分圧された第2の分圧電圧がマイナス入力端子に入力され、プラス入力端子に第5の基準電圧が入力される第4のコンパレータと、
前記第3のコンパレータの出力端子と前記第4のコンパレータの出力端子に各入力端子が接続されるAND回路とを有し、
前記AND回路の出力信号を前記起動/停止回路へ出力する
ことを特徴とする請求項5から請求項12のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
The input voltage detection circuit is
Three resistors connected in series between the output side of the power supply unit and a reference potential;
A third comparator in which a first divided voltage divided by the three resistors is input to a positive input terminal and a fourth reference voltage is input to a negative input terminal;
A fourth comparator in which the second divided voltage divided by the three resistors is input to the negative input terminal, and the fifth reference voltage is input to the positive input terminal;
An AND circuit in which each input terminal is connected to an output terminal of the third comparator and an output terminal of the fourth comparator;
13. The light emitting diode driving device according to claim 5, wherein an output signal of the AND circuit is output to the start / stop circuit.
前記制御回路は、
前記スイッチング駆動回路の温度が所定値以上になると前記第1のスイッチング素子のオン・オフ制御を停止させる過熱保護回路を有する
ことを特徴とする請求項1から請求項14のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
The control circuit includes:
The light emission according to any one of claims 1 to 14, further comprising an overheat protection circuit that stops on / off control of the first switching element when a temperature of the switching drive circuit reaches a predetermined value or more. Diode drive device.
前記ダイオードの逆回復時間が100nsec以下とする
ことを特徴とする請求項1から請求項15のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
16. The light emitting diode driving device according to claim 1, wherein a reverse recovery time of the diode is 100 nsec or less.
請求項1から請求項16のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置における前記スイッチング駆動回路の構成を半導体を用いて単一基板上に形成した
ことを特徴とする発光ダイオード駆動用半導体装置。
17. A semiconductor device for driving a light emitting diode, wherein the configuration of the switching drive circuit in the light emitting diode driving device according to claim 1 is formed on a single substrate using a semiconductor.
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