JP4735859B2 - LED drive circuit - Google Patents

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Description

本発明は、駆動電流の異なる複数のＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路に関する。   The present invention relates to an LED drive circuit that drives a plurality of LEDs having different drive currents.

近年、電子機器や信号機などの様々な分野において、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられている。ＬＥＤは、低消費電力・長寿命・小型という特徴を有しており、従来は光源として電球が使用されていたものであっても、ＬＥＤが代替しつつある。このようなものの一つにプロジェクタがある。光源にＬＥＤを採用したＬＥＤプロジェクタは、既に多くのメーカーで開発され、製品化されている。このＬＥＤプロジェクタには、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いたものがある。   In recent years, LEDs (Light Emitting Diodes) have been used in various fields such as electronic devices and traffic lights. LEDs have the characteristics of low power consumption, long life, and small size, and LEDs are being replaced even if light bulbs are conventionally used as light sources. One of these is a projector. LED projectors employing LEDs as light sources have already been developed and commercialized by many manufacturers. Some LED projectors use a DMD (Digital Micromirror Device).

ＤＭＤは、微小なミラー（マイクロミラー）が画素単位で配列された表示素子である。各マイクロミラーは鏡面をねじれ軸周りに±１２度傾斜させることができ、鏡面下部に設けた電極を駆動することにより「ＯＮ」（＋１２度）と「ＯＦＦ」（−１２度）の二つの状態を持たせることができる。ミラーが「ＯＮ」のときは光源からの光を反射してスクリーンに投射し、一方、「ＯＦＦ」のときは光を内部の吸収体に反射する。従って、各ミラーを個別に駆動することにより、画素ごとに光の投射を制御することができる。   The DMD is a display element in which minute mirrors (micromirrors) are arranged in units of pixels. Each micromirror can tilt the mirror surface ± 12 degrees around the torsion axis, and drive the electrode provided at the lower part of the mirror surface to turn it into two states, “ON” (+12 degrees) and “OFF” (−12 degrees) Can be given. When the mirror is “ON”, the light from the light source is reflected and projected onto the screen, while when it is “OFF”, the light is reflected to the internal absorber. Therefore, the projection of light can be controlled for each pixel by driving each mirror individually.

このようなＤＭＤを備えるＬＥＤプロジェクタでは、ＲＧＢ各色のＬＥＤが順次点灯され、これと同期するように、ＤＭＤの各ミラーの角度を制御することで画像光が生成される。このとき、ＬＥＤの順方向降下電圧は各色ごとに異なっているため、各色のＬＥＤごとに電源電圧を切り替える必要がある。   In such an LED projector equipped with a DMD, LEDs of RGB colors are sequentially turned on, and image light is generated by controlling the angles of the mirrors of the DMD so as to be synchronized with the LEDs. At this time, since the forward voltage drop of the LED is different for each color, it is necessary to switch the power supply voltage for each LED of each color.

特許文献１では、複数のＤＣ−ＤＣコンバータ、並びに各色のＬＥＤに対応する点灯スイッチ及び定電流回路とを設けたプロジェクタ用のＬＥＤ駆動回路が開示されている。このＬＥＤ駆動回路では、ＬＥＤの点灯制御と同期して、最大電圧に切り替えるときに全部のＤＣ−ＤＣコンバータをフル駆動することで電源電圧の切り替えの応答速度を向上し、一方、そうでないときは単一のＤＣ−ＤＣコンバータのみを駆動することによって損失を改善している。   Patent Document 1 discloses an LED drive circuit for a projector provided with a plurality of DC-DC converters and lighting switches and constant current circuits corresponding to LEDs of the respective colors. In this LED drive circuit, in response to the lighting control of the LED, when switching to the maximum voltage, all DC-DC converters are fully driven to improve the response speed of switching the power supply voltage. Loss is improved by driving only a single DC-DC converter.

しかしながら、このＬＥＤ駆動回路ではＲＧＢ各色のＬＥＤごとに定電流回路が設けられているため、回路基板のサイズが大きくなる。また、部品数が多いためにコスト面でも不利である。さらに、この駆動回路では、複数のＤＣ−ＤＣコンバータを用いて電源電圧を変えているから、電源電圧の切り替えのたびに定電流回路で大きな損失が発生してしまうために効率が悪い。光源であるＬＥＤに流す電流は大きいので、なおさらである。
特開２００６−１７４６７７号公報 However, in this LED drive circuit, since a constant current circuit is provided for each of the RGB colors, the size of the circuit board increases. Moreover, since there are many parts, it is disadvantageous also in terms of cost. Further, in this drive circuit, since the power supply voltage is changed using a plurality of DC-DC converters, a large loss occurs in the constant current circuit every time the power supply voltage is switched, so that the efficiency is poor. This is even more so because the current flowing through the LED as the light source is large.
Japanese Patent Laid-Open No. 2006-174677

本発明の課題は、高効率で小型のＬＥＤ駆動回路を提供することである。   An object of the present invention is to provide a highly efficient and small LED driving circuit.

上述した課題を解決するため、本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、１つのＤＣ−ＤＣコンバータ部と、負荷切替えスイッチ部と、電流制御部と、出力制御部とを含む。前記１つのＤＣ−ＤＣコンバータ部は、電源から所定の大きさの駆動電流を出力する。   In order to solve the above-described problem, the LED drive circuit according to the present invention includes one DC-DC converter unit, a load changeover switch unit, a current control unit, and an output control unit. The one DC-DC converter unit outputs a drive current having a predetermined magnitude from a power source.

前記負荷切替えスイッチ部は、複数のＬＥＤのそれぞれに接続される複数のスイッチ素子を含む。前記スイッチ素子は、接続される前記ＬＥＤに対応する駆動パルス信号が入力され、この駆動パルス信号に基づいてオンされることにより当該ＬＥＤに前記駆動電流を供給する。   The load changeover switch unit includes a plurality of switch elements connected to each of the plurality of LEDs. The switch element is supplied with a drive pulse signal corresponding to the LED to be connected and is turned on based on the drive pulse signal to supply the drive current to the LED.

前記電流制御部は、前記駆動パルス信号がそれぞれ入力され、これらの駆動パルス信号のパルス検出を個別に行って、パルス検出された信号に対応する前記ＬＥＤごとに、共通の電流検出部で駆動電流を検出して、所定の大きさの制御電流に対応する信号を前記出力制御部へ出力する。前記出力制御部は、前記制御電流の大きさに従って前記駆動電流の大きさを制御する。   The current control unit receives the drive pulse signal, performs pulse detection of each of the drive pulse signals individually, and drives the drive current with a common current detection unit for each LED corresponding to the pulse detected signal. And a signal corresponding to a control current of a predetermined magnitude is output to the output control unit. The output control unit controls the magnitude of the drive current according to the magnitude of the control current.

上述したように、ＤＣ−ＤＣコンバータ部は、電流制御部がＬＥＤに応じた大きさの信号を出力制御部に出力するから、ＬＥＤごとに定電流回路を設けることなく、点灯するＬＥＤに応じて所定の大きさの駆動電流を出力することができる。   As described above, since the current control unit outputs a signal having a magnitude corresponding to the LED to the output control unit, the DC-DC converter unit responds to the LED to be lit without providing a constant current circuit for each LED. A drive current having a predetermined magnitude can be output.

また、電流制御部と負荷切替えスイッチ部には各ＬＥＤに対応する駆動パルス信号がそれぞれ入力されており、電流制御部では、各ＬＥＤの駆動パルス信号のパルス検出を行って、パルス検出された信号の該当ＬＥＤに対応する大きさの信号を出力制御部に出力し、一方、負荷切替えスイッチ部では駆動パルス信号によりＬＥＤをオンオフするから、駆動電流の切り替えとＬＥＤのオンオフとの同期動作を実現することができる。このように、簡易な同期制御回路の構成を採用することによりＬＥＤ駆動回路の回路基板を小型化することができ、さらに効率も向上する。   In addition, a drive pulse signal corresponding to each LED is input to the current control unit and the load changeover switch unit, and the current control unit performs pulse detection of the drive pulse signal of each LED to detect the pulse detected signal. A signal having a magnitude corresponding to the corresponding LED is output to the output control unit. On the other hand, the load changeover switch unit turns on and off the LED by a drive pulse signal, thereby realizing a synchronous operation of switching the drive current and turning on and off the LED. be able to. Thus, by adopting a simple synchronous control circuit configuration, the circuit board of the LED drive circuit can be reduced in size, and the efficiency is further improved.

以上述べたように、本発明によれば、高効率で小型のＬＥＤ駆動回路を提供することができる。   As described above, according to the present invention, a highly efficient and small LED driving circuit can be provided.

図１のように、本発明に係るＬＥＤ駆動回路１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２と、負荷切替えスイッチ部５と、電流制御部３と、出力制御部６とを含む。ＬＥＤ駆動回路１には電源入力端子１１ａ，１１ｂが設けられており、これらに電源が接続されてＤＣ−ＤＣコンバータ部２などに直流の電流が供給される。   As shown in FIG. 1, the LED drive circuit 1 according to the present invention includes a DC-DC converter unit 2, a load changeover switch unit 5, a current control unit 3, and an output control unit 6. The LED drive circuit 1 is provided with power input terminals 11a and 11b, and a power source is connected to these to supply a direct current to the DC-DC converter unit 2 and the like.

また、ＬＥＤ駆動回路１には３つの駆動パルス入力端子１２ａ〜１２ｃが設けられており、これらにＬＥＤ点灯制御手段を接続することで電流制御部３及び負荷切替えスイッチ部５に各駆動パルス信号（Ｒ−ＰＷＭ，Ｇ−ＰＷＭ，Ｂ−ＰＷＭ）が入力される（図２（ａ）参照）。ＬＥＤ点灯制御手段は、赤色光、緑色光、青色光を出射するＬＥＤ（以後、Ｒ，Ｇ，Ｂとする。）をパルスにより順次点灯させるための３種類の駆動パルス信号（Ｒ−ＰＷＭ，Ｇ−ＰＷＭ，Ｂ−ＰＷＭ）を出力する信号発生回路である。   Further, the LED drive circuit 1 is provided with three drive pulse input terminals 12a to 12c. By connecting LED lighting control means to these, the drive pulse signal ( R-PWM, G-PWM, and B-PWM) are input (see FIG. 2A). The LED lighting control means has three types of drive pulse signals (R-PWM, G) for sequentially lighting LEDs (hereinafter referred to as R, G, B) that emit red light, green light, and blue light. -PWM, B-PWM).

さらに、ＬＥＤ駆動回路１は、出力端子４１ａ，４１ｂを介してＢと、出力端子４２ａ，４２ｂを介してＧと、出力端子４３ａ，４３ｂを介してＲと、それぞれ接続され、Ｒ，Ｇ，Ｂに駆動電流を供給する。これらの出力端子４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂは、コネクタ端子、もしくはＲ，Ｇ，Ｂを実装するためのパッドなどで構成してもよく、本実施形態では単に出力端として取り扱う。   Further, the LED driving circuit 1 is connected to B through output terminals 41a and 41b, G through output terminals 42a and 42b, and R through output terminals 43a and 43b, respectively. A drive current is supplied to. These output terminals 41a, 41b, 42a, 42b, 43a, 43b may be constituted by connector terminals or pads for mounting R, G, B, etc., and are simply handled as output terminals in this embodiment.

ＤＣ−ＤＣコンバータ部２は、電源から所定の大きさの駆動電流を出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ部２には、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子などを含んで構成される。   The DC-DC converter unit 2 outputs a drive current having a predetermined magnitude from the power source. The DC-DC converter unit 2 includes, for example, a switching element such as a power MOSFET.

負荷切替えスイッチ部５は、スイッチ素子であるＦＥＴ５１ａ〜５１ｃを含み、Ｒ，Ｇ，Ｂとそれぞれ接続される。ＦＥＴ５１ａ〜５１ｃは、駆動パルス信号（Ｂ−ＰＷＭ，Ｇ−ＰＷＭ，Ｒ−ＰＷＭ）が各々入力され、駆動パルス信号に基づいてオンされることにより当該ＬＥＤに上述した駆動電流を供給する。つまり、負荷切替えスイッチ部５は、それぞれＲ，Ｇ，Ｂを順次に切替えて点灯させるための３つのスイッチ素子を有している。   The load changeover switch unit 5 includes FETs 51a to 51c as switch elements, and is connected to R, G, and B, respectively. Each of the FETs 51a to 51c receives a drive pulse signal (B-PWM, G-PWM, R-PWM) and is turned on based on the drive pulse signal to supply the above-described drive current to the LED. That is, the load changeover switch unit 5 has three switch elements for sequentially switching R, G, and B to light them.

具体的には、Ｒ，Ｇ，Ｂは（−）端子４１ａ，４２ａ，４３ａを介して、アノードがＤＣ−ＤＣコンバータ部２の駆動電流の出力端子と接続されている。一方、Ｒ，Ｇ，Ｂのカソードは（−）端子４１ｂ，４２ｂ，４３ｂを介して、各ＦＥＴ５１ａ〜５１ｃと接続され、さらに抵抗Ｒ６を介して接地されている。なお、抵抗Ｒ６により電流制御部３でＲ，Ｇ，Ｂ共通に駆動電流の大きさが検出される。   Specifically, the anodes of R, G, and B are connected to the drive current output terminal of the DC-DC converter unit 2 via the (−) terminals 41a, 42a, and 43a. On the other hand, the cathodes of R, G, and B are connected to the FETs 51a to 51c through (−) terminals 41b, 42b, and 43b, and are further grounded through a resistor R6. Note that the magnitude of the drive current is detected in common by R, G and B by the current control unit 3 by the resistor R6.

この構成によれば、駆動パルス信号（Ｂ−ＰＷＭ，Ｇ−ＰＷＭ，Ｒ−ＰＷＭ）のパルスによりＦＥＴ５１ａ〜５１ｃはオンとなり、ソースとドレインの間で電流が流れることで、Ｒ，Ｇ，Ｂに駆動電流が流れる。このとき、Ｒ，Ｇ，Ｂは点灯する。一方、駆動パルス信号のパルスがないとき、ＦＥＴ５１ａ〜５１ｃはオフとなるので、Ｒ，Ｇ，Ｂに駆動電流は流れない。このとき、Ｒ，Ｇ，Ｂは消灯する。   According to this configuration, the FETs 51a to 51c are turned on by the pulse of the drive pulse signal (B-PWM, G-PWM, R-PWM), and current flows between the source and the drain. Drive current flows. At this time, R, G, and B are lit. On the other hand, when there is no pulse of the drive pulse signal, the FETs 51a to 51c are turned off, so that no drive current flows through R, G, and B. At this time, R, G, and B are turned off.

電流制御部３には、負荷切替えスイッチ部５と同様に、駆動パルス信号（Ｒ−ＰＷＭ，Ｇ−ＰＷＭ，Ｂ−ＰＷＭ）が入力される。電流制御部３は、これらの駆動パルス信号のパルス検出を個別に行って、パルス検出された信号に対応するＬＥＤごとに、共通の電流検出部で駆動電流を検出して、所定の大きさの制御電流に対応した信号を出力制御部６へ出力する。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２が出力する駆動電流の大きさを、パルス検出された信号に対応するＬＥＤの駆動電流の大きさと一致させる。   Similarly to the load changeover switch unit 5, the drive pulse signals (R-PWM, G-PWM, B-PWM) are input to the current control unit 3. The current control unit 3 individually performs pulse detection of these drive pulse signals, detects a drive current with a common current detection unit for each LED corresponding to the pulse-detected signal, and has a predetermined magnitude. A signal corresponding to the control current is output to the output control unit 6. Thereby, the magnitude of the drive current output from the DC-DC converter unit 2 is matched with the magnitude of the LED drive current corresponding to the pulse detected signal.

具体的には、上述した電流検出部は、抵抗Ｒ６と演算増幅器３１を含む回路であり、また、上述したパルス検出は、エミッタ接地されたトランジスタＱ１ａ，Ｑ１ｂを含む回路により行なわれる。トランジスタＱ１ａ，Ｑ１ｂのベースには、駆動パルス信号（Ｂ−ＰＷＭ，Ｇ−ＰＷＭ）がそれぞれ入力され、各信号のパルスを受けたときにトランジスタＱ１ａ，Ｑ１ｂのベースに一定の電流が流れることによってコレクタとエミッタとの間で電流が流れる。   Specifically, the above-described current detection unit is a circuit including a resistor R6 and an operational amplifier 31, and the above-described pulse detection is performed by a circuit including transistors Q1a and Q1b whose emitters are grounded. The drive pulse signals (B-PWM, G-PWM) are input to the bases of the transistors Q1a and Q1b, respectively, and when a pulse of each signal is received, a constant current flows through the bases of the transistors Q1a and Q1b. Current flows between the emitter and the emitter.

トランジスタＱ１ａ，Ｑ１ｂのコレクタは、抵抗Ｒ１ａ，Ｒ１ｂを介して他のトランジスタＱ２ａ，Ｑ２ｂのベースにそれぞれ接続されている。よって、トランジスタＱ１ａ，Ｑ１ｂのコレクタとエミッタとの間で電流が流れるとトランジスタＱ２ａ，Ｑ２ｂのベース電流が増加するので、同様にトランジスタＱ２ａ，Ｑ２ｂのコレクタとエミッタとの間でも電流が流れる。   The collectors of the transistors Q1a and Q1b are connected to the bases of the other transistors Q2a and Q2b via resistors R1a and R1b, respectively. Therefore, when a current flows between the collectors and emitters of the transistors Q1a and Q1b, the base currents of the transistors Q2a and Q2b increase. Similarly, a current flows between the collectors and emitters of the transistors Q2a and Q2b.

トランジスタＱ２ａ，Ｑ２ｂのエミッタは、安定化部７及び電源入力端子１１ａを介して電源の＋極に接続されており、コレクタは抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂを介して演算増幅器３１の（＋）端子にそれぞれ接続されている。ここで、抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂは異なる抵抗値を持っており、トランジスタＱ２ａ，Ｑ２ｂの何れに電流が流れたかによって演算増幅器３１の（＋）端子の入力レベルが選択的に決定される。つまり、駆動パルス信号（Ｂ−ＰＷＭ，Ｇ−ＰＷＭ）のパルスに応じて入力レベルが切り替えられる。   The emitters of the transistors Q2a and Q2b are connected to the positive pole of the power supply via the stabilization unit 7 and the power supply input terminal 11a, and the collectors are connected to the (+) terminal of the operational amplifier 31 via the resistors R2a and R2b, respectively. Has been. Here, the resistors R2a and R2b have different resistance values, and the input level of the (+) terminal of the operational amplifier 31 is selectively determined depending on which of the transistors Q2a and Q2b a current flows. That is, the input level is switched according to the pulse of the drive pulse signal (B-PWM, G-PWM).

また、駆動パルス信号Ｒ−ＰＷＭについては、上述したようなパルス検出のためのトランジスタは設けられていない。しかし、図２（ａ）に示すように駆動パルス信号は、Ｂ−ＰＷＭ，Ｇ−ＰＷＭ，Ｒ−ＰＷＭのうち何れか１つのパルスが常に発生するように制御されているから、駆動パルス信号（Ｂ−ＰＷＭ，Ｇ−ＰＷＭ）の両方についてパルス検出されない場合、駆動パルス信号Ｒ−ＰＷＭのパルスが検出されたものとみなすことができる。このため、電流制御部３には、駆動パルス信号Ｒ−ＰＷＭのパルス検出用のトランジスタを備える必要が無い。ただし、駆動パルス信号が図２（ａ）に示すパタン以外で入力される場合、駆動パルス信号Ｒ−ＰＷＭにもパルス検出用のトランジスタを備える必要がある。   Further, the drive pulse signal R-PWM is not provided with a transistor for pulse detection as described above. However, as shown in FIG. 2A, the drive pulse signal is controlled so that any one of B-PWM, G-PWM, and R-PWM is always generated. When pulses are not detected for both (B-PWM and G-PWM), it can be considered that a pulse of the drive pulse signal R-PWM has been detected. For this reason, it is not necessary for the current control unit 3 to include a pulse detection transistor for the drive pulse signal R-PWM. However, when the drive pulse signal is input in a pattern other than the pattern shown in FIG. 2A, the drive pulse signal R-PWM also needs to include a pulse detection transistor.

演算増幅器３１と抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，Ｒ３〜Ｒ６は、上述した制御電流を生成するための増幅回路である。演算増幅器３１の（＋）端子には、上述した抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂの他、別の抵抗Ｒ３の一端が接続されており、他端はＦＥＴ５１ａ〜５１ｃのドレインと接続されている。一方、演算増幅器３１の（−）端子には、抵抗Ｒ４の一端が接続され、他端は接地されている。抵抗Ｒ５は、一端で接地され、他端で演算増幅器３１の出力端子と接続されている。抵抗Ｒ６は、一端が演算増幅器３１の（−）端子と接続され、他端はＦＥＴ５１ａ〜５１ｃのドレインと接続されている。演算増幅器３１の出力端子は、出力制御部６のＦ／Ｂ端子と接続されており、演算増幅器３１から出力制御部６へ制御電流が出力される。   The operational amplifier 31 and the resistors R2a, R2b, R3 to R6 are amplification circuits for generating the control current described above. In addition to the resistors R2a and R2b described above, one end of another resistor R3 is connected to the (+) terminal of the operational amplifier 31, and the other end is connected to the drains of the FETs 51a to 51c. On the other hand, one end of the resistor R4 is connected to the (−) terminal of the operational amplifier 31, and the other end is grounded. The resistor R5 is grounded at one end and connected to the output terminal of the operational amplifier 31 at the other end. The resistor R6 has one end connected to the (−) terminal of the operational amplifier 31 and the other end connected to the drains of the FETs 51a to 51c. The output terminal of the operational amplifier 31 is connected to the F / B terminal of the output control unit 6, and a control current is output from the operational amplifier 31 to the output control unit 6.

この構成によれば、演算増幅器３１の（＋）端子の入力レベルは、駆動パルス信号Ｂ−ＰＷＭのパルスが検出された場合、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ２ｂと抵抗Ｒ３に各々流れる電流により決定され、また、駆動パルス信号Ｇ−ＰＷＭのパルスが検出された場合、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ２ａと抵抗Ｒ３に各々流れる電流により決定される。さらに、駆動パルス信号（Ｂ−ＰＷＭ，Ｇ−ＰＷＭ）が両方ともパルス検出されない場合、つまり、駆動パルス信号Ｒ−ＰＷＭのパルスが検出された場合、入力レベルは抵抗Ｒ６に流れる電流のみにより決定される。   According to this configuration, the input level of the (+) terminal of the operational amplifier 31 is determined by the currents flowing through the resistors R6, R2b, and R3 when the pulse of the drive pulse signal B-PWM is detected, and When the pulse of the drive pulse signal G-PWM is detected, it is determined by the currents flowing through the resistors R6, R2a, and R3. Further, when neither of the drive pulse signals (B-PWM, G-PWM) is detected, that is, when the pulse of the drive pulse signal R-PWM is detected, the input level is determined only by the current flowing through the resistor R6. The

演算増幅器３１は、（＋）端子と（−）端子の入力レベルの差に基づいた大きさの制御信号を出力するから、制御信号は、駆動パルス信号（Ｂ−ＰＷＭ，Ｇ−ＰＷＭ，Ｒ−ＰＷＭ）のパルスによって大きさが切り替えられる。よって、各抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，Ｒ３〜Ｒ６の抵抗値を適宜設定することで制御信号を適当な大きさとし、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２から点灯するＬＥＤに対応する大きさの駆動電流を出力させることができる。   Since the operational amplifier 31 outputs a control signal having a magnitude based on the difference between the input levels of the (+) terminal and the (−) terminal, the control signal is a drive pulse signal (B-PWM, G-PWM, R−). The size is switched by a pulse of (PWM). Therefore, by appropriately setting the resistance values of the resistors R2a, R2b, R3 to R6, the control signal is set to an appropriate magnitude, and a driving current having a magnitude corresponding to the LED to be lit is output from the DC-DC converter section 2. Can do.

出力制御部６は、電流制御部３からＦ／Ｂ端子に入力された制御信号の大きさに従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２が出力する駆動電流の大きさを制御する。出力制御部６は、例えば、汎用のＤＣ−ＤＣコンバータ制御ＩＣなどで構成される。   The output control unit 6 controls the magnitude of the drive current output from the DC-DC converter unit 2 in accordance with the magnitude of the control signal input from the current control unit 3 to the F / B terminal. The output control unit 6 is configured by, for example, a general-purpose DC-DC converter control IC.

このようなＬＥＤ駆動回路１によれば、図２に示すとおり、図２（ａ）のような駆動パルス信号（Ｂ−ＰＷＭ，Ｇ−ＰＷＭ，Ｒ−ＰＷＭ）が入力されると、これらのパルスと同期して、Ｒ，Ｇ，Ｂに各々流れる駆動電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢは、図２（ｂ）のように、各々に対応する所定の大きさとなる。よって、Ｒ，Ｇ，Ｂに各々の両端には、それぞれのダイオード特性により、ＶＲ，ＶＧ，ＶＢの様な電圧となって現れる。   According to such an LED drive circuit 1, as shown in FIG. 2, when drive pulse signals (B-PWM, G-PWM, R-PWM) as shown in FIG. The drive currents IR, IG, and IB flowing in R, G, and B in synchronization with each other have a predetermined magnitude corresponding to each as shown in FIG. Therefore, voltages such as VR, VG, and VB appear at both ends of R, G, and B due to the respective diode characteristics.

上述したように、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２は、電流制御部３がＬＥＤに応じた大きさの制御信号を出力制御部６に出力するから、ＬＥＤごとに定電流回路を設けることなく、点灯するＬＥＤに応じて所定の大きさの駆動電流を出力することができる。   As described above, since the current control unit 3 outputs a control signal having a magnitude corresponding to the LED to the output control unit 6, the DC-DC converter unit 2 is lit without providing a constant current circuit for each LED. A drive current having a predetermined magnitude can be output in accordance with the LED.

また、電流制御部３と負荷切替えスイッチ部５にはＲ，Ｇ，Ｂに対応する駆動パルス信号（Ｂ−ＰＷＭ，Ｇ−ＰＷＭ，Ｒ−ＰＷＭ）がそれぞれ入力されており、電流制御部３では、Ｒ，Ｇ，Ｂの駆動パルス信号のパルス検出を行って、パルス検出された信号の該当ＬＥＤに対応する大きさの制御信号を出力制御部６に出力し、一方、負荷切替えスイッチ部５では駆動パルス信号（Ｂ−ＰＷＭ，Ｇ−ＰＷＭ，Ｒ−ＰＷＭ）によりＲ，Ｇ，Ｂをオンオフするから、駆動電流の切り替えとＲ，Ｇ，Ｂのオンオフとの同期動作を実現することができる。このように、簡易な同期制御回路の構成を採用することによりＬＥＤ駆動回路の回路基板を小型化することができ、さらに効率も向上する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２と出力制御部６と電流制御部３には、常時、電流が流れているために駆動電流の切り替え時に高速に応答することができる。   Further, drive pulse signals (B-PWM, G-PWM, R-PWM) corresponding to R, G, and B are input to the current control unit 3 and the load changeover switch unit 5, respectively. , R, G, B drive pulse signals are detected, and a control signal having a magnitude corresponding to the corresponding LED of the pulse detected signal is output to the output control unit 6, while the load changeover switch unit 5 Since R, G, and B are turned on and off by the drive pulse signals (B-PWM, G-PWM, and R-PWM), it is possible to realize a synchronous operation of switching the drive current and turning on, off, R, G, and B. Thus, by adopting a simple synchronous control circuit configuration, the circuit board of the LED drive circuit can be reduced in size, and the efficiency is further improved. In addition, since the current always flows through the DC-DC converter unit 2, the output control unit 6, and the current control unit 3, it can respond at a high speed when the drive current is switched.

さらに、ＬＥＤ駆動回路１の好ましい態様として、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２の駆動電流を出力する端子を、一端が接地されたコンデンサＣ１と接続し、また、各ＬＥＤに並列接続となるように、コンデンサＣ１の容量よりも大きな容量を有するコンデンサＣ２ａ〜Ｃ２ｃを各々接続するのがよい。このとき、コンデンサＣ２ａ〜Ｃ２ｃを、可能な限り、出力端子の近傍にそれぞれ配置するのが望ましい。コンデンサＣ２ａ〜Ｃ２ｃを該端子から遠方に配置すると、配線の抵抗により悪影響を受けてしまうからである。さらに、Ｒに並列接続されるコンデンサＣ２ｃは、Ｇ，Ｂにそれぞれ並列接続されるコンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂの容量より大きな容量を有するものがよい。   Further, as a preferred embodiment of the LED drive circuit 1, a terminal for outputting a drive current of the DC-DC converter unit 2 is connected to a capacitor C1 whose one end is grounded, and the capacitor is connected in parallel to each LED. Capacitors C2a to C2c having a capacity larger than the capacity of C1 are preferably connected to each other. At this time, it is desirable to arrange the capacitors C2a to C2c as close to the output terminal as possible. This is because if the capacitors C2a to C2c are arranged far from the terminals, they are adversely affected by the wiring resistance. Further, the capacitor C2c connected in parallel with R preferably has a larger capacity than the capacitors C2a and C2b connected in parallel with G and B, respectively.

この構成によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２が駆動電流を変化させた時、最も電圧差が大きく現れるのがＶＢ→ＶＲであり、この電圧差によるサージ電流をコンデンサＣ２ｃが吸収することにより、ＶＲの立ち上がり波形に現れるオーバーシュートを効果的に抑制することができる。具体的には、図３のように、コンデンサＣ２ｃが無い場合、Ｒの両端の電圧ＶＲの立ち上がり波形において破線で示す程度のオーバーシュートが発生していたが、コンデンサＣ２ｃを備えた場合、実線で示す程度にまで改善がみられた。他の駆動電圧ＶＧ，ＶＢについても同様である。このようにオーバーシュートを抑制することによって、Ｒ，Ｇ，Ｂへのダメージを削減し、その寿命を改善することができる。なお、必ずしもＲ，Ｇ，Ｂの全てにコンデンサＣ２ａ〜Ｃ２ｃを備える必要はなく、必要なＬＥＤだけに備えればよい。   According to this configuration, when the DC-DC converter unit 2 changes the drive current, the largest voltage difference appears from VB → VR, and the capacitor C2c absorbs the surge current due to this voltage difference. Overshoot that appears in the rising waveform of VR can be effectively suppressed. Specifically, as shown in FIG. 3, when there is no capacitor C2c, an overshoot as shown by a broken line occurs in the rising waveform of the voltage VR across R, but when the capacitor C2c is provided, a solid line Improvement was seen to the extent shown. The same applies to the other drive voltages VG and VB. By suppressing overshoot in this way, damage to R, G, and B can be reduced and its life can be improved. Note that it is not always necessary to provide capacitors C2a to C2c for all of R, G, and B, but only for necessary LEDs.

なお、本実施形態では、出力制御部６は、入力される制御信号の大きさに応じて駆動電流を変化させる電流制御を行うようにしたが、仮に電圧制御を行うようにした場合でも構成に変わりは無い。また、本発明に係るＬＥＤ駆動回路の各回路素子の数量及び接続形態などの構成は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において設計に応じ適宜決定すべきものである。   In the present embodiment, the output control unit 6 performs the current control that changes the drive current in accordance with the magnitude of the input control signal. However, even if the voltage control is performed, the output control unit 6 is configured. There is no change. Further, the configuration of the circuit elements of the LED drive circuit according to the present invention, such as the number and connection form, is not limited to the present embodiment, and should be appropriately determined according to design within the scope of the technical idea of the present invention. Kimono.

また、本実施形態では、３色のＬＥＤを駆動する場合を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、複数の単一色のＬＥＤを、それぞれ明るさを変えて駆動する場合でも、本発明のＬＥＤ駆動回路を適用できる。さらに、本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤプロジェクタのみならず、信号機などの他のＬＥＤ表示装置にも適用できるものである。   In the present embodiment, the case of driving three-color LEDs is exemplified, but the present invention is not limited to this. For example, the LED driving circuit of the present invention can be applied even when a plurality of single color LEDs are driven by changing the brightness. Furthermore, the LED drive circuit according to the present invention can be applied not only to LED projectors but also to other LED display devices such as traffic lights.

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。   Although the contents of the present invention have been specifically described above with reference to the preferred embodiments, it is obvious that those skilled in the art can take various modifications based on the basic technical idea and teachings of the present invention. It is.

本発明のＬＥＤ駆動回路の一例を示す電気回路図である。It is an electric circuit diagram which shows an example of the LED drive circuit of this invention. 図１に示したＬＥＤ駆動回路に入力されるＬＥＤの駆動パルス信号とＲＧＢ各々の駆動電流及び端子間電圧の関係を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the relationship between the drive pulse signal of LED input into the LED drive circuit shown in FIG. 1, each RGB drive current, and the voltage between terminals. 図１に示したＬＥＤ駆動回路におけるＬＥＤの駆動電圧の立ち上がり状態を例示する波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram illustrating a rising state of an LED drive voltage in the LED drive circuit shown in FIG. 1.

符号の説明Explanation of symbols

１ ＬＥＤ駆動回路
２ ＤＣ−ＤＣコンバータ部
３ 電流制御部
３１ 演算増幅器
５ 負荷切替えスイッチ部
５１ａ〜５１ｃ ＦＥＴ
６ 出力制御部
Ｃ１，Ｃ２ａ〜Ｃ２ｂ コンデンサ
Ｒ，Ｇ，Ｂ 赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 LED drive circuit 2 DC-DC converter part 3 Current control part 31 Operational amplifier 5 Load changeover switch part 51a-51c FET
6 Output controller C1, C2a to C2b Capacitors R, G, B Red LED, Green LED, Blue LED

Claims (2)

１つのＤＣ−ＤＣコンバータ部と、負荷切替えスイッチ部と、電流制御部と、出力制御部とを含むＬＥＤ駆動回路であって、
前記１つのＤＣ−ＤＣコンバータ部は、電源から所定の大きさの駆動電流を出力し、
前記負荷切替えスイッチ部は、複数のＬＥＤのそれぞれに接続される複数のスイッチ素子を含み、
前記スイッチ素子は、接続される前記ＬＥＤに対応する駆動パルス信号が入力され、この駆動パルス信号に基づいてオンされることにより当該ＬＥＤに前記駆動電流を供給し、
前記電流制御部は、前記駆動パルス信号がそれぞれ入力され、これらの駆動パルス信号のパルス検出を個別に行って、パルス検出された信号に対応する前記ＬＥＤごとに、共通の電流検出部で駆動電流を検出して、所定の大きさの制御電流に対応する信号を前記出力制御部へ出力し、
前記出力制御部は、前記制御電流に対応する信号の大きさに従って前記駆動電流の大きさを制御し、
前記１つのＤＣ−ＤＣコンバータ部の前記駆動電流を出力する端子には、一端が接地された第一のコンデンサが接続されるとともに、前記ＬＥＤに並列接続となるように、前記第一のコンデンサの容量よりも大きな容量を有する第二のコンデンサが接続された、
ＬＥＤ駆動回路。 An LED drive circuit including one DC-DC converter unit, a load changeover switch unit, a current control unit, and an output control unit,
The one DC-DC converter unit outputs a drive current of a predetermined magnitude from a power source,
The load changeover switch unit includes a plurality of switch elements connected to each of the plurality of LEDs,
The switch element is supplied with a drive pulse signal corresponding to the connected LED, and is turned on based on the drive pulse signal to supply the drive current to the LED.
The current control unit receives the drive pulse signal, performs pulse detection of each of the drive pulse signals individually, and drives the drive current with a common current detection unit for each LED corresponding to the pulse detected signal. And outputting a signal corresponding to a control current of a predetermined magnitude to the output control unit,
The output control unit controls the magnitude of the drive current according to the magnitude of a signal corresponding to the control current ,
A terminal for outputting the drive current of the one DC-DC converter unit is connected to a first capacitor having one end grounded, and the first capacitor is connected in parallel to the LED. A second capacitor having a capacity larger than the capacity is connected,
LED drive circuit. 請求項１に記載されたＬＥＤ駆動回路であって、
前記負荷切替えスイッチ部は、それぞれ赤色光、緑色光、青色光を出射するＬＥＤを順次に切替えて点灯させるための３つのスイッチ素子を有し、
前記赤色光を出射するＬＥＤに並列接続される前記第二のコンデンサは、前記緑色光及び青色光を出射するＬＥＤにそれぞれ並列接続される前記第二のコンデンサの容量より大きな容量を有する、
ＬＥＤ駆動回路。 The LED driving circuit according to claim 1 ,
The load changeover switch unit has three switch elements for sequentially switching and lighting LEDs emitting red light, green light, and blue light, respectively.
The second capacitor connected in parallel to the LED emitting red light has a larger capacity than the capacity of the second capacitor connected in parallel to the LED emitting green light and blue light, respectively.
LED drive circuit.
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