JP4772366B2 - 色順次式ｌｅｄ駆動回路 - Google Patents

Description

この発明は、フルカラーＬＥＤディスプレイ装置などに適用される色順次式ＬＥＤ駆動回路に関し、とくに、ジュール熱として消費される無駄な電力を少なくする技術改良に関する。

たとえば街頭でよく見られる大画面のフルカラーＬＥＤディスプレイ装置は、典型的な構成例として、図１に示すような色順次式ＬＥＤ駆動回路が採用されている。よく知られているように、色順次式ＬＥＤ駆動回路においては、１画素を構成する赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤとが、共通の定電流ドライバ１と共通の電源回路２との間に切替回路３を介して並列接続されている。

切替回路３は、画像データ送出源８からの色切替信号に基づいて赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを順次択一的に電源回路２に接続する。定電流ドライバ１は、画像データ送出源８からの階調データに基づいてＰＷＭ制御される。なお、電源回路２は、よく知られたＰＷＭ制御方式で高度に安定化された電圧を出力するスイッチング電源である。

この発明の目的は、図１に示した構成の色順次式ＬＥＤ駆動回路において、定電流ドライバ１にてジュール熱として消費される無駄な電力をできるだけ少なくし、電力消費効率を高めるとともに発熱対策を楽にすることにある。

とくに発明者が着目したのは、ＬＥＤの順方向電圧／電流特性が発光色によって異なることである。赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを個別に定電流駆動したとき、赤色ＬＥＤの順方向電圧が一番低く、青色ＬＥＤの順方向電圧が一番高くなる。このことが原因で、定電流ドライバ１で無駄な電力消費が発生する。

スイッチング電源回路２は高度に安定化された電圧を出力する。切替回路３による電圧降下は一定であるとする（ここでは無視する）。そうすると、赤色ＬＥＤを定電流駆動しているときは定電流ドライバ１による電圧降下が一番大きく、青色ＬＥＤを定電流駆動しているときは定電流ドライバ１による電圧降下が一番小さい。定電流ドライバ１による消費電力はその電圧降下に比例するので、赤色ＬＥＤ駆動時の消費電力は、青色ＬＥＤ駆動時の消費電力より大きくなる。

上記のことが原因となって発生する無駄な電力消費（余分な発熱）をできるだけ少なくすることが、この発明の目的である。

上記の解決課題の説明を理解した当業者は、以下のような対策で課題を解決できることを理解するであろう。

図１の色順次ＬＥＤ駆動回路において、赤色ＬＥＤ駆動時の定電流ドライバ１の電圧降下が青色ＬＥＤ駆動時のそれよりΔＶだけ高くなり、このことが無駄な消費電力（余分な発熱）の原因となる。そこで、赤色ＬＥＤ駆動時のスイッチング電源回路２の出力電圧を青色ＬＥＤ駆動時のそれよりΔＶだけ低くしてやれば、定電流ドライバ１の電圧降下は赤色ＬＥＤ駆動時と青色ＬＥＤ駆動時とで同じになり、上記の無駄な電力消費はなくなる。

ただし、ここで注意しなければならないことがある。電源回路２の出力電圧をΔＶだけ低くすることが原因で、電源回路２において無駄な電力消費が発生するのでは意味がない。それは、たんに無駄の発生場所が変わっただけである。

以上のような考察によりこの発明が創作された。この発明に係る色順次式ＬＥＤ駆動回路は、基本構成として、ＰＷＭ制御方式により安定化された電圧を出力するスイッチング電源回路と、定電流ドライバと、発光色の異なる複数のＬＥＤと、外部から与えられる色切替信号に応答して各色ＬＥＤを順次１つずつスイッチング電源回路と定電流ドライバに接続して定電流駆動させる第１切替回路を備えている。加えて、この発明においては、スイッチング電源回路は、出力電圧に対応した帰還電圧信号を発生する電圧検出回路と、基準電圧信号を発生する基準電圧発生回路とを有し、帰還電圧信号と基準電圧信号の偏差に応じてＰＷＭ制御を行うものであり、かつ、電圧検出回路または基準電圧発生回路には色切替信号に応答して切替動作する第２切替回路が含まれ、第２切替回路によって各色ＬＥＤ駆動期間における出力電圧が切り替えられるものである。また、この発明においては、第２切替回路によって切り替えられる回路は、各色ＬＥＤのそれぞれの温度補償素子を含み、各色ＬＥＤ駆動期間における出力電圧は、各色ＬＥＤの温度特性を補償するように変化するものである。

この発明の色順次式ＬＥＤ駆動回路は、外部から与えられる色切替信号に応答してスイッチング電源回路の出力電圧を切り替えることで、電源の効率を低下させることなく、各色ＬＥＤを点灯するために最適な電圧を供給することができるので、定電流ドライバにてジュール熱として消費される無駄な電力を極力少なくし、電力消費効率を高めることができ、発熱対策を容易にすることを可能とする。膨大な数のＬＥＤを用いる大画面ディスプレイ装置において、この発明の効果は絶大である。

この発明の一実施例による色順次式ＬＥＤ駆動回路の要部構成を図２に示している。基本的な構成は図１に示した従来のものと同じであり、１画素を構成する赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤとが、共通の定電流ドライバ１と共通のスイッチング電源回路２との間に第１切替回路３を介して並列接続されている。

第１切替回路３は、画像データ送出源の色切替信号発生回路６からの色切替信号に基づいて赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを順次択一的に電源回路２に接続する。定電流ドライバ１は、画像データ送出源からの階調データに基づいて、点灯パルス発生回路７からの高周波の点灯パルスによってＰＷＭ制御される。

この発明におけるスイッチング電源回路２の基本構成は従来と同じであり、出力電圧に対応した帰還電圧信号を発生する電圧検出回路４と、基準電圧信号を発生する基準電圧発生回路（図示していない）とを有し、帰還電圧信号と基準電圧信号の偏差に応じてＰＷＭ制御を行い、高度に安定化された一定電圧を出力するものである。

この発明において従来と異なるのは、スイッチング電源回路２に設けた第２切替回路５によって、各色ＬＥＤ駆動期間における出力電圧を切り替えるように構成している点である。

図２の実施例においては、スイッチング電源回路２に付帯する電圧検出回路４に第２切替回路５を設けて、出力電圧の切替機能を実現している。第２切替回路５の３個のスイッチ２１・２２・２３は、発生回路６からの色切替信号によって第１切替回路３と同期して順次択一的にオンとなる。赤色ＬＥＤ駆動期間はスイッチ１１とスイッチ２１がオンとなる。緑色ＬＥＤ駆動期間はスイッチ１２とスイッチ２２がオンとなる。青色ＬＥＤ駆動期間はスイッチ１３とスイッチ２３がオンとなる。

スイッチ２１がオンになると、電源回路２の出力電圧Ｖout は、抵抗Ｒ１とサーミスタＴＲ１で分圧されて帰還電圧信号となる。スイッチ２２がオンになると、電源回路２の出力電圧Ｖout は、抵抗Ｒ２とサーミスタＴＲ２で分圧されて帰還電圧信号となる。スイッチ２３がオンになると、電源回路２の出力電圧Ｖout は、抵抗Ｒ３とサーミスタＴＲ３で分圧されて帰還電圧信号となる。

分圧回路の抵抗Ｒ１とサーミスタＴＲ１は、電源回路２の出力電圧Ｖout が赤色ＬＥＤを駆動するのに最適化された値になるように設定されている。また、サーミスタＴＲ１の温度特性によって赤色ＬＥＤの温度特性を補償するように選択されている。

分圧回路の抵抗Ｒ２とサーミスタＴＲ２は、電源回路２の出力電圧Ｖout が緑色ＬＥＤを駆動するのに最適化された値になるように設定されている。また、サーミスタＴＲ２の温度特性によって緑色ＬＥＤの温度特性を補償するように選択されている。

分圧回路の抵抗Ｒ３とサーミスタＴＲ３は、電源回路２の出力電圧Ｖout が青色ＬＥＤを駆動するのに最適化された値になるように設定されている。また、サーミスタＴＲ３の温度特性によって青色ＬＥＤの温度特性を補償するように選択されている。

なお、スイッチング電源回路において、電圧検出回路または基準電圧発生回路に関連して色切替信号に応答して切替動作する第２切替回路を設け、第２切替回路によって各色ＬＥＤ駆動期間における出力電圧を切り替えるという構成は、図２に示した具体的な回路に限定されないのは勿論である。

従来の色順次式ＬＥＤ駆動回路の構成図である。 この発明の一実施例に係る色順次式ＬＥＤ駆動回路の構成図である。

符号の説明

１ 定電流ドライバ
２ スイッチング電源回路
３ 第１切替回路
４ 電圧検出回路
５ 第２切替回路

Claims (1)

1. ＰＷＭ制御方式により安定化された電圧を出力するスイッチング電源回路と、定電流ドライバと、発光色の異なる複数のＬＥＤと、外部から与えられる色切替信号に応答して各色ＬＥＤを順次１つずつスイッチング電源回路と定電流ドライバに接続して定電流駆動させる第１切替回路を備えた色順次式ＬＥＤ駆動回路であって、
   スイッチング電源回路は、出力電圧に対応した帰還電圧信号を発生する電圧検出回路と、基準電圧信号を発生する基準電圧発生回路とを有し、帰還電圧信号と基準電圧信号の偏差に応じてＰＷＭ制御を行うものであり、かつ、電圧検出回路または基準電圧発生回路には色切替信号に応答して切替動作する第２切替回路が含まれ、第２切替回路によって各色ＬＥＤ駆動期間における出力電圧が切り替えられ、
   第２切替回路によって切り替えられる回路は、各色ＬＥＤのそれぞれの温度補償素子を含み、各色ＬＥＤ駆動期間における出力電圧は、各色ＬＥＤの温度特性を補償するように変化する
   色順次式ＬＥＤ駆動回路。

Images