WO2013191083A1 - Led駆動装置、及びテレビジョン受像機 - Google Patents

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WO2013191083A1
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booster circuit
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徳和 八木
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an LED driving device that includes a booster circuit and drives a light emitting diode (hereinafter referred to as “LED”) by a switching method based on an on / off signal that specifies on / off of a switching element.
  • LED light emitting diode
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional LED driving device 1000.
  • the LED drive device 1000 includes LEDs 300R to 300B and a power supply device 100 for driving the LEDs 300R to 300B.
  • the LED driving device 1000 is driven by the battery 200, and the power supply device 100 boosts the battery voltage output from the battery 200 to generate a driving voltage Vout for driving the LEDs 300R to 300B.
  • the subscripts R, G, and B attached to each component in association with each color are omitted when it is not necessary to distinguish each color.
  • the power supply apparatus 100 is connected to an input terminal 102 to which a battery voltage is input, an anode terminal of the LED 300, an output terminal 104 that outputs an output voltage Vout obtained by boosting the battery voltage, and a cathode terminal of the LED 300.
  • LED terminal 106 LED terminal 106.
  • the power supply device 100 includes a booster circuit 60 and a drive control unit 70.
  • the booster circuit 60 boosts the battery voltage input from the input terminal 102 and outputs the output voltage Vout from the output terminal 104.
  • the booster circuit 60 is configured as a switching power supply including switching elements such as a switching regulator and a charge pump circuit.
  • the booster circuit 60 includes an enable terminal EN. When the enable signal SIG12 input to the enable terminal EN is at a high level, the booster circuit 60 performs a switching operation to boost the battery voltage, and when the enable signal SIG12 is at a low level, stops the switching operation.
  • the drive control unit 70 controls the drive states of the LEDs 300R to 300B.
  • the drive control unit 70 includes constant current circuits 22R to 22B, switches 24R to 24B, AND gates 26R to 26B, a luminance adjustment PWM oscillator 30, a light emission pattern generator 82, and an OR gate 34.
  • the light emission pattern generator 82 controls the light emission and stop of each LED 300R to 300B based on data stored in the memory or data input from the outside.
  • the light emission pattern generator 82 generates light emission control signals SIG10R to SIG10B corresponding to each color. When each light emission control signal SIG10 is at a high level, the corresponding LED 300 emits light, and when it is at a low level, the LED 300 stops emitting light.
  • the constant current circuit 22 is connected to the cathode of the LED 300 via the LED terminal 106, and is provided on the current path of each of the LEDs 300R to 300B.
  • the switch 24 turns on and off the current generation by each constant current circuit 22.
  • the brightness adjusting PWM oscillator 30 generates a PWM signal SIG14 for turning on and off the switch 24.
  • the brightness adjusting PWM oscillator 30 includes a voltage comparator 40, an oscillator 42, and a reference voltage source 44.
  • the reference voltage source 44 generates a reference voltage Vref corresponding to each RGB color.
  • the oscillator 42 generates a periodic voltage Vosc having a triangular wave shape or a sawtooth wave shape.
  • the AND gate 26 receives the light emission control signal SIG10 output from the light emission pattern generator 82 and the PWM signal SIG14 output from the luminance adjustment PWM oscillator 30.
  • the AND gate 26 outputs a logical product of two input signals as an output signal SIG16.
  • the output signal SIG16 of the AND gate 26 becomes a high level when both the light emission control signal SIG10 and the PWM signal SIG14 are at a high level.
  • Three light emission control signals SIG10R to SIG10B output from the light emission pattern generator 82 are input to the OR gate 34.
  • the OR gate 34 outputs a logical sum of the three input signals to the enable terminal EN of the booster circuit 60.
  • the booster circuit 60 supplies the drive voltage Vout to the plurality of LEDs 300R to 300B.
  • the drive control unit 70 controls the driving states of the LEDs 300R to 300B, that is, the light emission luminance.
  • the drive control unit 70 drives a plurality of load circuits in a time-sharing manner, and the booster circuit 60 includes an enable terminal EN. Switching is performed in a non-light emission period in which none of the LEDs 300R to 300B is driven by the drive control unit 70. Stop operation.
  • the light emission pattern generator 82 generates light emission control signals SIG10R to SIG10B instructing the light emission of each LED 300.
  • the booster circuit 60 performs a logical operation on the light emission control signals SIG10R to SIG10B, thereby stopping the switching operation in a non-light emission period in which none of the LEDs 300 emit light.
  • the LED driving device 1000 turns on / off the LEDs 300R to 300B by turning the switches 24R to 24B on and off, and stops the oscillation of the booster circuit 60 when the LEDs 300R to 300B are off. Can be suppressed.
  • FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of another conventional LED driving device.
  • the LED driving device includes a DC power supply 201, a voltage detection device 202, a control circuit 203, an input switch circuit 204, an output switch circuit 205, a signal shaping circuit 206, a booster circuit 207, and a current detection circuit 208.
  • the DC power supply 201 generates a substantially constant DC voltage as an output voltage and outputs a current corresponding to a load connected to the DC power supply 201.
  • the voltage detection device 202 outputs a control signal for cutting off the power supply from the DC power supply 201 to the booster circuit 207 when the output voltage Vin of the DC power supply 201 becomes lower than a predetermined threshold value.
  • the control circuit 203 outputs a control signal for controlling the input switch circuit 204 and the output switch circuit 205.
  • the signal shaping circuit 206 inverts the level of the lighting control signal applied to the terminal 110 from high to low or from low to high.
  • the booster circuit 207 boosts the power supply voltage Vin to obtain an output voltage, and conducts an output current Io corresponding to the lighting control signal to the LED group 211.
  • the current detection circuit 208 detects the voltage across the resistors connected in series to the LED group 211 and inputs the voltage to the control circuit 271 of the booster circuit 207, and the control circuit 271 passes the current flowing through the LED group 211. Constant current control is performed so that the average value of becomes constant.
  • the output switch circuit 205 is connected in parallel to the LED group 211 and forcibly attenuates the output current from the booster circuit 207 during the extinguishing period of the LED group 211 in synchronization with the lighting control signal.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Publication “Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-210435 (Released on August 10, 2006)” Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2010-15883 (published on January 21, 2010)”
  • the output voltage of the booster circuit decreases and attenuates in the off period, and decreases in the off period when the off period shifts to the on period.
  • the output voltage of the booster circuit that has been attenuated starts to rise, and the LED is lit when the LED lighting voltage threshold is exceeded.
  • the on period is extremely shortened.
  • the output voltage of the booster circuit that starts to rise during the on period exceeds the threshold value of the LED lighting voltage.
  • the on period ends and the LED cannot be turned on.
  • An object of the present invention is to provide an LED driving device that can light an LED even when an on period of an on / off signal for turning on / off the LED is short.
  • an LED driving device is an LED driving device that includes a booster circuit and drives an LED by a switching method, and is an on / off signal that specifies on / off of a switching element. Is obtained by feeding back the current flowing through the LED to the booster circuit in the on period in which ON is designated, and dividing the output voltage of the booster circuit in the off period in which the on / off signal designates off. Switching means for feeding back a voltage signal to the booster circuit is provided.
  • a voltage signal obtained by dividing the output voltage of the booster circuit is fed back to the booster circuit during the off period in which the on / off signal specifies off. For this reason, a drop in the output voltage of the booster circuit is prevented in the off period when the LED lighting time is short. Therefore, even if the LED lighting time is short, it is possible to prevent the booster circuit output voltage from decreasing. As a result, it is possible to provide an LED drive circuit capable of lighting an LED even when the LED lighting time, which is an on period of an on / off signal for turning on / off the LED, is short.
  • FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration of an LED drive device according to Embodiment 1.
  • FIG. (A), (b) is a wave form diagram which shows operation
  • (A), (b) is a wave form diagram which shows operation
  • FIG. FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of an LED drive device according to Embodiment 2.
  • (A), (b) is a wave form diagram which shows operation
  • A), (b) is a wave form diagram which shows operation
  • FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration of an LED drive device according to Embodiment 3.
  • FIG. (A), (b) is a wave form diagram which shows operation
  • FIG. It is a circuit diagram which shows the structure of the conventional LED drive device. It is a circuit diagram which shows the structure of the other conventional LED drive device.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an LED drive device 1 according to the first embodiment.
  • the LED driving device 1 includes a booster circuit 2.
  • the input side of the booster circuit 2 is connected to one end of the power supply 11.
  • the output side of the booster circuit 2 is coupled to the LED 7 at one end of the three LEDs 7 connected in series.
  • this invention is not limited to this. There may be one LED 7 or a plurality of LEDs other than three.
  • the LED 7 at the other end of the one or plural LEDs 7 is coupled to the drain of the transistor 6 (switching element).
  • the source of the transistor 6 is connected to the other end of the power supply 11 via a resistor R4.
  • the transistor 6 has a parasitic diode 10.
  • the LED driving device 1 is provided with a light emission pattern generator 5.
  • the light emission pattern generator 5 generates a signal representing the light emission pattern of the LED 7 and supplies it to the gate of the transistor 6.
  • the LED driving device 1 has an amplifier 8A.
  • the inverting input terminal of amplifier 8A is coupled between the source of transistor 6 and resistor R4.
  • the non-inverting input terminal of the amplifier 8A is grounded via the variable power supply E2.
  • the output of the amplifier 8A is connected to the terminal A2 of the changeover switch 3.
  • the LED drive device 1 has an amplifier 8B and a memory circuit 4.
  • the memory circuit 4 is provided with a switch 9.
  • the switch 9 has terminals A4, A5, and A6.
  • the terminal A4 and the inverting input terminal of the amplifier 8B are coupled to the output of the booster circuit 2 through resistors R1 and R2 connected in series.
  • the terminal A5 is connected to the non-inverting input terminal of the amplifier 8B and one terminal of the capacitor C1.
  • the other terminal of the capacitor C1 is grounded.
  • the switch 9 connects the terminal A4 to either the terminal A5 or the terminal A6 based on the output of the light emission pattern generator 5.
  • the output of the amplifier 8B is coupled to the terminal A3 of the changeover switch 3.
  • a terminal A 1 of the changeover switch 3 is connected to a feedback terminal of the booster circuit 2.
  • the changeover switch 3 connects the terminal A1 to either the terminal A2 or the terminal A3 based on the output of the light emission pattern generator 5.
  • One end of the resistor R3 is connected to one end of the resistor R2 opposite to the resistor R1, and the other end of the resistor R3 is connected between the resistor R4 and the power source 11.
  • the terminal A4 and the inverting input terminal of the amplifier 8B are connected between the resistor R2 and the resistor R3.
  • FIGS. 2A and 2B are waveform diagrams showing the operation of the LED driving device according to the comparative example.
  • the output voltage S2 of the booster circuit decreases / decays during the LED extinguishing period (off period), and decreases when the LED extinguishing period shifts to the lighting period.
  • the output voltage S2 of the booster circuit that has been attenuated starts to rise, and the LED is lit when the LED lighting voltage threshold is exceeded.
  • the LED lighting time ON period, for example, time T1 to time T10
  • the LED lighting time (for example, time T1 to time)
  • the LED lighting time ends before the output voltage S5 of the booster circuit that started rising at T10) exceeds the threshold Th1 of the LED lighting voltage, causing a problem that the LED cannot be turned on.
  • the LED lighting / extinguishing signal S1 rises from a low level indicating extinction to a high level indicating lighting, and the booster circuit output voltage S2 starts to rise.
  • the booster circuit output voltage S2 reaches the voltage threshold Th1 at which the LED is turned on, the LED current S3 rises from the low level to the high level, and the LED 7 is turned on.
  • the booster circuit output voltage S2 that has continued to decrease is inverted and starts to rise.
  • the LED current S3 rises from the low level to the high level, and the LED 7 is turned on.
  • the booster circuit output voltage S2 that has continued to decrease is inverted and starts to rise.
  • the LED current S3 rises from the low level to the high level, and the LED 7 is turned on.
  • the LED lighting / extinguishing signal S4 rises from a low level indicating extinction to a high level indicating lighting, and the booster circuit output voltage S5 starts to rise.
  • the booster circuit output voltage S5 ends the rising operation and starts the falling operation before reaching the voltage threshold Th1. .
  • the LED current remains at a low level, and the LED 7 continues to be turned off.
  • the booster circuit output voltage S5 ends the rising operation and starts the falling operation before reaching the voltage threshold Th1. .
  • the LED current remains at a low level, and the LED 7 continues to be turned off. Thereafter, the same operation is repeated at time T7 and time T12.
  • 3 (a) and 3 (b) are waveform diagrams showing the operation of the LED drive device 1 according to the first embodiment.
  • the LED drive device 1 according to the first embodiment when the LED is lit, the LED current is detected in the same manner as a general LED driver.
  • the output voltage of the booster circuit 2 is adjusted so as to be constant.
  • the output voltage of the booster circuit 2 is detected, and the output voltage of the booster circuit 2 is kept constant so as to be the output voltage when the LED is turned on.
  • the LED could not be lit when the LED lighting time was short.
  • the LED lighting time was short. But it can be lit.
  • the booster circuit output voltage S2A maintains a value equal to or higher than the voltage threshold Th1 at which the LED 7 is turned on, and when the transistor 6 is turned on, the LED current S3A rises from the low level to the high level, and the LED 7 is turned on. The LED current is fed back to the booster circuit 2 via the terminal A2.
  • the switch 9 In response to the fall of the LED on / off signal S1, the switch 9 is switched from the terminal A5 to the terminal A6, and the changeover switch 3 is switched to the terminal A3. Therefore, a voltage corresponding to the output voltage of the booster circuit 2 stored in the capacitor C1 of the storage circuit 4 is fed back to the booster circuit 2 via the terminal A3. As a result, the booster circuit output voltage S2A continues to maintain a value equal to or higher than the voltage threshold Th1.
  • the booster circuit output voltage S2A maintains a value equal to or higher than the voltage threshold Th1, and when the transistor 6 is turned on, the LED current S3A rises from the low level to the high level, and the LED 7 is lit again.
  • the booster circuit output voltage S5A maintains a value equal to or higher than the voltage threshold Th1 at which the LED 7 is turned on, and the LED current S6A rises from a low level to a high level in response to the transistor 6 being turned on, and the LED 7 is turned on.
  • the LED current is fed back to the booster circuit 2 via the terminal A2.
  • the switch 9 In response to the fall of the LED on / off signal S4, the switch 9 is switched from the terminal A5 to the terminal A6, and the changeover switch 3 is switched to the terminal A3. Therefore, a voltage corresponding to the output voltage of the booster circuit 2 stored in the capacitor C1 of the storage circuit 4 is fed back to the booster circuit 2 via the terminal A3. As a result, the booster circuit output voltage S5A continues to maintain a value equal to or higher than the voltage threshold Th1.
  • the booster circuit output voltage S5A maintains a value equal to or higher than the voltage threshold Th1, and when the transistor 6 is turned on, the LED current S6A rises from the low level to the high level, and the LED 7 is lit again.
  • the LED cannot be lit when the LED lighting time is shortened, but in this embodiment, the LED can be lit even if the LED lighting time is shortened.
  • the configuration of FIG. 10 has been improved by adding a discharge circuit, but since the LED is turned on / off by turning on / off the booster circuit, the LED is turned on / off compared to the present embodiment. Switching off is slow. As in the present embodiment, the LED circuit can be switched on / off at a higher speed by directly connecting / disconnecting the LED circuit with a switch such as an FET.
  • the LED driving device 1 includes the light emission pattern generator 5 that generates an on / off signal that specifies on / off of the transistor 6
  • the present invention is not limited thereto. You may comprise so that the on / off signal which designates on / off of the transistor 6 may be received from the exterior of the LED drive device 1.
  • FIG. The same applies to the embodiments described later.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of the LED drive device 1A according to the second embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same components as those described above. Detailed description of these components will not be repeated.
  • the LED drive device 1A includes a memory circuit 4A.
  • a switch 9 is provided in the memory circuit 4A.
  • the switch 9 has terminals A4, A5, and A6.
  • the terminal A4 is connected to the negative terminal of the power source 12.
  • the positive terminal of the power supply 12 and the inverting input terminal of the amplifier 8B are coupled to the output of the booster circuit 2 via resistors R1 and R2 connected in series.
  • the terminal A5 is connected to the non-inverting input terminal of the amplifier 8B and one terminal of the capacitor C1.
  • the other terminal of the capacitor C1 is grounded.
  • the switch 9 connects the terminal A4 to either the terminal A5 or the terminal A6 based on the output of the light emission pattern generator 5.
  • FIGS. 5A and 5B are waveform diagrams showing the operation of the LED driving device according to another comparative example.
  • the LED driving device according to another comparative example when the output voltage of the booster circuit when the LED is turned off becomes higher than the booster circuit output voltage when the LED is turned off due to noise, component variations, etc., it is set when the LED is turned on. There is a problem that a larger LED current flows.
  • the LED lighting / extinguishing signal S1 rises from a low level indicating extinction to a high level indicating lighting, and the booster circuit output voltage S2B starts to decrease.
  • the LED current S3B rises from the low level to a level higher than the set high level, and starts to fall.
  • the booster circuit output voltage S2B and the LED current S3B end decreasing.
  • the booster circuit output voltage S2B becomes higher than the booster circuit output voltage at the time of lighting due to noise, component variations, and the like. Ascend towards.
  • the LED current S3B falls from the high level to the low level.
  • the booster circuit output voltage S2B stops rising.
  • the booster circuit output voltage S2B starts to fall, and the LED current S3B is higher than the set high level from the low level. It rises to the level and begins to descend.
  • the booster circuit output voltage S2B and the LED current S3B end decreasing.
  • the LED lighting / extinguishing signal S4 rises from a low level indicating extinction to a high level indicating lighting, and the booster circuit output voltage S5B starts to decrease.
  • the LED current S6B rises from the low level to a level higher than the set high level and starts to fall.
  • the booster circuit output voltage S2B and the LED current S3B end decreasing.
  • the booster circuit output voltage S5B becomes higher than the booster circuit output voltage at the time of lighting due to noise, component variations, and the like. Ascend towards.
  • the LED current S6B falls from the high level to the low level. Thereafter, at time T18, the booster circuit output voltage S5B stops rising.
  • the booster circuit output voltage S5B starts to fall, and the LED current S6B is higher than the set high level from the low level. It rises to the level and begins to descend.
  • the booster circuit output voltage S5B and the LED current S6B end decreasing.
  • the output voltage of the booster circuit when the LED is turned off is higher than the output voltage of the booster circuit when the LED is turned on, for example, from time T18 to time T4 due to noise or component variation.
  • the voltage becomes high for example, there is a problem that an LED current larger than the setting flows from time T4 to time T15 when the LED is lit.
  • FIGS. 6A and 6B are waveform diagrams showing the operation of the LED drive device 1A according to the second embodiment.
  • the output voltage of the booster circuit at the time of extinguishing is set to a voltage value slightly lower than the output voltage at the time of lighting. .
  • the booster circuit output voltage S2C starts to rise from a voltage value Th2 lower than the voltage threshold Th1 at which the LED 7 lights up.
  • the LED current S3C rises from the low level to the high level, and the LED 7 is turned on.
  • the LED current is fed back to the booster circuit 2 via the terminal A2.
  • the booster circuit output voltage S2C reaches the voltage value Th2.
  • the booster circuit output voltage S5C starts to rise from a voltage value Th2 that is lower than the voltage threshold Th1 at which the LED 7 lights up.
  • the LED current S6C rises from the low level to the high level, and the LED 7 is turned on.
  • the LED current is fed back to the booster circuit 2 via the terminal A2.
  • the booster circuit output voltage S5C reaches the voltage value Th2 and stops decreasing.
  • the transistor 6 is turned on and the changeover switch 3 is connected to the terminal A2 side corresponding to the LED current.
  • the switch 9 is switched to the terminal A5 side.
  • the output voltage of the booster circuit 2 is reduced by a voltage value corresponding to the power supply 12 and stored in the capacitor C1 of the storage circuit 4.
  • the booster circuit output voltage S5C starts to rise from the voltage value Th2.
  • the LED current S6C rises from the low level to the high level, and the LED 7 is turned on.
  • the LED current is fed back to the booster circuit 2 via the terminal A2.
  • the booster circuit output voltage S5C reaches the voltage value Th2 and stops decreasing.
  • the output voltage S2C / S5C of the booster circuit at the time of extinction is set to a voltage value Th2 slightly lower than the voltage threshold Th1 at the time of lighting.
  • Th1 200V
  • the booster circuit output voltage S5C at the start of lighting is a voltage Th2 that is lower than the voltage Th1 that allows the LED current to flow at the time of lighting.
  • the increase in output voltage is canceled out, and the LED current larger than the set value does not flow.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of the LED drive device 1B according to the third embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same components as those described above. Detailed description of these components will not be repeated.
  • the LED driving device 1B has a voltage supply unit 4B.
  • the voltage supply unit 4B includes a power supply 13.
  • the positive terminal of the power source 13 is connected to the non-inverting input terminal of the amplifier 8B, and the negative terminal is grounded.
  • FIGS. 8A and 8B are waveform diagrams showing the operation of the LED drive device 1B according to the third embodiment.
  • the output voltage S2C / S5C of the booster circuit at the time of extinguishing is not adjusted according to the output voltage at the time of lighting, but a predetermined voltage value. It may be set to Th3.
  • the operation when the LED lighting time is long will be described with reference to FIG.
  • the light emission pattern generator 5 raises the LED turn-on / off signal S1 from the low level indicating turn-off to the high level indicating turn-on
  • the transistor 6 is turned on and the changeover switch 3 corresponds to the LED current. It is switched to the terminal A2 side.
  • the output voltage of the booster circuit 2 is divided by resistors R1, R2, and R3 and supplied to the inverting input terminal of the amplifier 8B.
  • the booster circuit output voltage S2C starts to rise from a predetermined voltage value Th3.
  • the LED current S3C rises from the low level to the high level, and the LED 7 is turned on.
  • the LED current is fed back to the booster circuit 2 via the terminal A2.
  • the booster circuit output voltage S2C reaches the voltage value Th3.
  • the booster circuit output voltage S5C starts to rise from a predetermined voltage value Th3.
  • the LED current S6C rises from the low level to the high level, and the LED 7 is turned on.
  • the LED current is fed back to the booster circuit 2 via the terminal A2.
  • the booster circuit output voltage S5C reaches the voltage value Th3 and stops decreasing.
  • time T4 time T22, time T11, time T25, time T7, time T23, time T12, and time T26.
  • the LED driving device described above can be suitably used for driving the backlight of a television receiver. Moreover, the said LED drive device can be utilized suitably for a LED lighting apparatus.
  • a television receiver including the LED driving device and driving a backlight by the LED driving device, and an illumination device including the LED driving device are also included in the scope of the invention described in this specification.
  • an LED driving device is an LED driving device that includes a booster circuit and drives an LED by a switching method, and is an on / off signal that designates on / off of a switching element. Is obtained by feeding back the current flowing through the LED to the booster circuit in the on period in which ON is designated, and dividing the output voltage of the booster circuit in the off period in which the on / off signal designates off. Switching means for feeding back a voltage signal to the booster circuit is provided.
  • the LED driving device further includes a storage circuit that stores the voltage signal, and the switching unit feeds back the voltage signal stored in the storage circuit to the boost circuit in the off period. It is preferable.
  • the output voltage of the booster circuit during the on period can be stored and used as a voltage signal during the off period.
  • the voltage of the voltage signal is higher than the voltage corresponding to the output voltage of the booster circuit in the on period so as to cancel the increase in the output voltage of the booster circuit in the off period. Is preferably set to be low.
  • the voltage of the voltage signal is set lower than the voltage corresponding to the output voltage of the booster circuit in the on period, and the increase in the output voltage of the booster circuit in the off period is offset.
  • the output voltage of the booster circuit in the off period becomes higher than the output voltage of the booster circuit in the on period due to noise, component variations, etc., it is larger than the set value at the beginning of the on period. It can prevent that an electric current flows into LED.
  • the voltage of the voltage signal is set to a predetermined voltage so as to cancel the increase in the output voltage of the booster circuit in the off period.
  • the voltage of the voltage signal may be set to a predetermined voltage
  • a circuit for storing the output voltage of the booster circuit during the ON period is unnecessary, and the circuit can be simplified.
  • the LED driving device it is preferable to further include a light emission pattern generator that generates the on / off signal.
  • the on / off signal generated by the light emission pattern generator can be used, it is not necessary to input the on / off signal from the outside.
  • a television receiver that includes the LED driving device and drives a backlight by the LED driving device is also included in the scope of the present invention.
  • the present invention can be used in an LED drive device that includes a booster circuit and drives an LED by a switching method based on an on / off signal that specifies on / off of a switching element.
  • the present invention can be used for a backlight LED drive circuit and an LED illumination drive circuit of a liquid crystal television.

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Abstract

 LED駆動回路(1)は、昇圧回路(2)と、発光パターン発生器(5)と、オン期間において、LED(7)に流れる電流を昇圧回路(2)にフィードバックし、オフ期間において、昇圧回路(2)の出力電圧を分圧して得られる電圧信号を昇圧回路(2)にフィードバックする切替スイッチ(3)とを備える。

Description

LED駆動装置、及びテレビジョン受像機
 本発明は、昇圧回路を備え、スイッチング素子のオンオフを指定するオンオフ信号に基づいて、スイッチング方式にて発光ダイオード(以下「LED」という)を駆動するLED駆動装置に関する。
 液晶TV等のバックライトにLEDを使用する場合、昇圧回路によりLED点灯用の電圧源を供給し、LEDに流れる電流を所望の発光輝度が得られるように、オン/オフするパルス幅変調のデューティ比(PWM-Duty)を調整する構成が知られている(特許文献1)。
 図9は、従来のLED駆動装置1000の構成を示す回路図である。LED駆動装置1000は、LED300R~300Bと、LED300R~300Bを駆動するための電源装置100とを含む。LED駆動装置1000は、電池200により駆動され、電源装置100は、電池200から出力される電池電圧を昇圧してLED300R~300Bを駆動するための駆動電圧Voutを生成する。以下、各色に対応づけて各構成要素に付された添え字R、G、Bは、特に各色を区別する必要のないときは省略する。
 電源装置100は、電池電圧が入力される入力端子102と、LED300のアノード端子に接続され、電池電圧を昇圧して得られる出力電圧Voutを出力する出力端子104と、LED300のカソード端子に接続されるLED端子106とを含む。
 電源装置100は、昇圧回路60と駆動制御部70とを含む。昇圧回路60は、入力端子102から入力された電池電圧を昇圧し、出力端子104から出力電圧Voutを出力する。
 昇圧回路60は、スイッチングレギュレータ、チャージポンプ回路等のスイッチング素子を含むスイッチング電源として構成されている。昇圧回路60は、イネーブル端子ENを備えており、イネーブル端子ENに入力されるイネーブル信号SIG12がハイレベルのとき、スイッチング動作を行って電池電圧を昇圧し、ローレベルのときスイッチング動作を停止する。
 駆動制御部70は、LED300R~300Bそれぞれの駆動状態を制御する。駆動制御部70は、定電流回路22R~22Bと、スイッチ24R~24Bと、ANDゲート26R~26Bと、輝度調整用PWM発振器30と、発光パターン発生器82と、ORゲート34とを含む。
 発光パターン発生器82は、メモリに記憶されたデータまたは外部から入力されたデータに基づいて、各LED300R~300Bの発光及び停止を制御する。発光パターン発生器82は、各色に対応した発光制御信号SIG10R~SIG10Bを生成する。各発光制御信号SIG10がハイレベルのとき、対応するLED300は発光し、ローレベルのときLED300は発光を停止する。
 定電流回路22は、LED端子106を介してLED300のカソードと接続され、各LED300R~300Bの電流経路上に設けられている。スイッチ24は、各定電流回路22による電流生成をオン、オフする。
 輝度調整用PWM発振器30は、スイッチ24をオンオフさせるためのPWM信号SIG14を生成する。輝度調整用PWM発振器30は、電圧比較器40と、発振器42と、基準電圧源44とを含む。基準電圧源44は、RGB各色に対応した基準電圧Vrefを生成する。発振器42は、三角波またはノコギリ波状の周期電圧Voscを発生する。
 ANDゲート26には、発光パターン発生器82から出力される発光制御信号SIG10と、輝度調整用PWM発振器30から出力されるPWM信号SIG14とが入力される。ANDゲート26は、2つの入力信号の論理積を出力信号SIG16として出力する。ANDゲート26の出力信号SIG16は、発光制御信号SIG10及びPWM信号SIG14の両方がハイレベルのときハイレベルとなる。
 ORゲート34には、発光パターン発生器82から出力される3つの発光制御信号SIG10R~SIG10Bが入力されている。ORゲート34は、3つの入力信号の論理和を昇圧回路60のイネーブル端子ENに出力する。
 以上のように構成されたLED駆動装置1000においては、電源装置100において、昇圧回路60は、複数のLED300R~300Bに駆動電圧Voutを供給する。駆動制御部70は、LED300R~300Bそれぞれの駆動状態、すなわち発光輝度を制御する。駆動制御部70は、複数の負荷回路を時分割的に駆動するとともに、昇圧回路60は、イネーブル端子ENを備えており、駆動制御部70によっていずれのLED300R~300Bも駆動されない非発光期間にスイッチング動作を停止する。
 発光パターン発生器82は、各LED300の発光を指示する発光制御信号SIG10R~SIG10Bを生成する。昇圧回路60は、発光制御信号SIG10R~SIG10Bを論理演算することにより、いずれのLED300も発光しない非発光期間においてスイッチング動作を停止する。
 このように、LED駆動装置1000は、スイッチ24R~24Bのオン、オフによってLED300R~300Bの点灯/消灯を実施し、LED300R~300Bの消灯時は昇圧回路60の発振を停止することにより消費電力を抑えることができる。
 図10は、従来の他のLED駆動装置の構成を示す回路図である。LED駆動装置は、直流電源201と電圧検知装置202と制御回路203と入力スイッチ回路204と出力スイッチ回路205と信号成形回路206と昇圧回路207と電流検出回路208とを備えている。
 直流電源201は、ほぼ一定な直流電圧を出力電圧として発生し、直流電源201に接続された負荷に応じた電流を出力する。電圧検知装置202は、直流電源201の出力電圧Vinが所定の閾値よりも低くなった場合に、直流電源201から昇圧回路207への電力供給を遮断するための制御信号を出力する。制御回路203は、入力スイッチ回路204及び出力スイッチ回路205を制御する制御信号を出力する。信号成形回路206は、端子110に印加された点灯制御信号のレベルをハイからローへ、または、ローからハイへ反転させる。
 昇圧回路207は、電源電圧Vinを昇圧して出力電圧とし、点灯制御信号に応じた出力電流IoをLED群211に導通させる。電流検出回路208は、例えば、LED群211に直列に接続された抵抗の両端電圧を検出し、その電圧を昇圧回路207の制御回路271に入力し、制御回路271は、LED群211に流れる電流の平均値が一定になるように定電流制御を行う。
 出力スイッチ回路205は、LED群211に対して並列に接続され、点灯制御信号に同期してLED群211の消灯期間における昇圧回路207からの出力電流を強制減衰させる。
日本国公開特許公報「特開2006-210435号公報(2006年8月10日公開)」 日本国公開特許公報「特開2010-15883号公報(2010年1月21日公開)」
 図9及び図10にそれぞれ示した特許文献1及び2の構成では、昇圧回路の出力電圧は、オフ期間において、低下・減衰し、そして、オフ期間からオン期間に移ると、オフ期間において低下・減衰していた昇圧回路の出力電圧は上昇を開始し、LED点灯電圧閾値を超えてLEDが点灯する。
 しかしながら、LEDの発光輝度を極度に暗くしたい場合には、オン期間が極度に短くなり、その結果、オン期間になって上昇を開始した昇圧回路の出力電圧が、LED点灯電圧の閾値を超える前に、オン期間が終了してしまい、LEDを点灯させることができないという問題が生じる。
 本発明の目的は、LEDをオンオフさせるオンオフ信号のオン期間が短くてもLEDを点灯させることができるLED駆動装置を提供することにある。
 上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るLED駆動装置は、昇圧回路を備え、スイッチング方式にてLEDを駆動するLED駆動装置であって、スイッチング素子のオンオフを指定するオンオフ信号がオンを指定しているオン期間において、上記LEDに流れる電流を上記昇圧回路にフィードバックし、上記オンオフ信号がオフを指定しているオフ期間において、上記昇圧回路の出力電圧を分圧して得られる電圧信号を上記昇圧回路にフィードバックする切替手段を備えている、ことを特徴とする。
 本発明に係る、LED駆動装置では、オンオフ信号がオフを指定しているオフ期間において、昇圧回路の出力電圧を分圧して得られる電圧信号が、昇圧回路にフィードバックされる。このため、LED点灯時間が短い場合のオフ期間において、昇圧回路の出力電圧の低下が防止される。従って、LED点灯時間が短くても昇圧回路出力電圧の低下を防止することができる。その結果、LEDをオンオフさせるオンオフ信号のオン期間であるLED点灯時間が短くてもLEDを点灯させることができるLED駆動回路を提供することができる。
実施の形態1に係るLED駆動装置の構成を示す回路図である。 (a)、(b)は比較例に係るLED駆動装置の動作を示す波形図である。 (a)、(b)は実施の形態1に係るLED駆動装置の動作を示す波形図である。 実施の形態2に係るLED駆動装置の構成を示す回路図である。 (a)、(b)は他の比較例に係るLED駆動装置の動作を示す波形図である。 (a)、(b)は実施の形態2に係るLED駆動装置の動作を示す波形図である。 実施の形態3に係るLED駆動装置の構成を示す回路図である。 (a)、(b)は実施の形態3に係るLED駆動装置の動作を示す波形図である。 従来のLED駆動装置の構成を示す回路図である。 従来の他のLED駆動装置の構成を示す回路図である。
 以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
 (実施の形態1)
 実施の形態1に係るLED駆動装置1では、LED点灯時は、LED電流が所望の値になるように、昇圧回路の発振を調整して出力電圧を調整する(電流制御)。そして、LED消灯時は、点灯時における昇圧回路の出力電圧を維持するように、昇圧回路の発振を調整する(電圧制御)。これにより、LEDの点灯時間が短くても、昇圧回路の出力電圧が低下することが防止されるため、LEDを点灯することが可能となる。
 (LED駆動装置1の構成)
 図1は、実施の形態1に係るLED駆動装置1の構成を示す回路図である。LED駆動装置1は、昇圧回路2を備えている。昇圧回路2の入力側は電源11の一端に接続されている。昇圧回路2の出力側は、直列に接続された3個のLED7のうちの一端のLED7に結合されている。なお、LED7が3個の例を示しているが、本発明はこれに限定されない。LED7は、1個であってもよく、3個以外の複数個であってもよい。
 1個または複数個のLED7のうちの他端のLED7は、トランジスタ6(スイッチング素子)のドレインに結合されている。トランジスタ6のソースは、抵抗R4を介して電源11の他端に接続されている。トランジスタ6は、寄生ダイオード10を有している。
 LED駆動装置1には、発光パターン発生器5が設けられている。発光パターン発生器5は、LED7の発光パターンを表す信号を生成し、トランジスタ6のゲートに供給する。
 LED駆動装置1は、増幅器8Aを有している。増幅器8Aの反転入力端子は、トランジスタ6のソースと抵抗R4との間に結合されている。増幅器8Aの非反転入力端子は、可変電源E2を介して接地されている。増幅器8Aの出力は、切替スイッチ3の端子A2に接続されている。
 LED駆動装置1には、増幅器8Bと記憶回路4とを有している。記憶回路4には、スイッチ9が設けられている。スイッチ9は、端子A4・A5・A6を有している。端子A4と、増幅器8Bの反転入力端子とは、直列に接続された抵抗R1・R2を介して昇圧回路2の出力に結合されている。端子A5は、増幅器8Bの非反転入力端子と容量C1の一方の端子に接続されている。容量C1の他方の端子は接地されている。スイッチ9は、発光パターン発生器5の出力に基づいて、端子A4を端子A5と端子A6とのいずれかに接続する。
 増幅器8Bの出力は、切替スイッチ3の端子A3に結合されている。切替スイッチ3の端子A1は、昇圧回路2のフィードバック端子に接続されている。切替スイッチ3は、発光パターン発生器5の出力に基づいて、端子A1を端子A2と端子A3とのいずれかに接続する。
 抵抗R3の一端は、抵抗R2の抵抗R1と反対側の一端と接続され、抵抗R3の他端は、抵抗R4と電源11との間に接続されている。端子A4と、増幅器8Bの反転入力端子とは、抵抗R2と抵抗R3との間に接続されている。
 (比較例に係るLED駆動装置の動作)
 図2の(a)、(b)は比較例に係るLED駆動装置の動作を示す波形図である。比較例に係るLED駆動装置では、昇圧回路の出力電圧S2は、LEDの消灯期間(オフ期間)において、低下・減衰し、そして、LEDの消灯期間から点灯期間に移ると、消灯期間において低下・減衰していた昇圧回路の出力電圧S2は上昇を開始し、LED点灯電圧閾値を超えてLEDが点灯する。しかしながら、LEDの発光輝度を極度に暗くしたい場合に、LEDの点灯時間(オン期間、例えば、時刻T1~時刻T10)が極度に短くなり、その結果、LEDの点灯時間(例えば、時刻T1~時刻T10)になって上昇を開始した昇圧回路の出力電圧S5が、LED点灯電圧の閾値Th1を超える前にLEDの点灯時間が終了してしまい、LEDを点灯させることができないという問題が生じる。
 まず、図2の(a)を参照してLED点灯時間が長い場合の動作を説明する。時刻T1において、LED点灯/消灯信号S1は、消灯を示すローレベルから点灯を示すハイレベルに立ち上がり、昇圧回路出力電圧S2は上昇を開始する。そして、時刻T2において、昇圧回路出力電圧S2は、LEDが点灯する電圧閾値Th1に到達すると、LED電流S3がローレベルからハイレベルに立ち上がり、LED7が点灯する。
 次に、時刻T3において、LED点灯/消灯信号S1がハイレベルからローレベルに立ち下がると、昇圧回路出力電圧S2は電圧閾値Th1から減少を開始し、LED電流S3はハイレベルからローレベルに立ち下がり、LED7が消灯する。
 その後、時刻T4において、LED点灯/消灯信号S1がローレベルからハイレベルに立ち上がると、減少を続けていた昇圧回路出力電圧S2は、反転して上昇を開始する。次に、時刻T5において、昇圧回路出力電圧S2が電圧閾値Th1に到達すると、LED電流S3がローレベルからハイレベルに立ち上がり、LED7が点灯する。
 次に、時刻T6において、LED点灯/消灯信号S1がハイレベルからローレベルに立ち下がると、昇圧回路出力電圧S2は電圧閾値Th1から減少を開始し、LED電流S3はハイレベルからローレベルに立ち下がり、LED7が消灯する。
 その後、時刻T7において、LED点灯/消灯信号S1がローレベルからハイレベルに立ち上がると、減少を続けていた昇圧回路出力電圧S2は、反転して上昇を開始する。次に、時刻T8において、昇圧回路出力電圧S2が電圧閾値Th1に到達すると、LED電流S3がローレベルからハイレベルに立ち上がり、LED7が点灯する。
 次に、時刻T9において、LED点灯/消灯信号S1がハイレベルからローレベルに立ち下がると、昇圧回路出力電圧S2は電圧閾値Th1から減少を開始し、LED電流S3はハイレベルからローレベルに立ち下がり、LED7が消灯する。
 次に、図2の(b)を参照してLED点灯時間が短い場合の動作を説明する。時刻T1において、LED点灯/消灯信号S4は、消灯を示すローレベルから点灯を示すハイレベルに立ち上がり、昇圧回路出力電圧S5は上昇を開始する。そして、時刻T10において、LED点灯/消灯信号S4が、ハイレベルからローレベルに立ち下がると、昇圧回路出力電圧S5は、電圧閾値Th1に到達する前に上昇動作を終了し、下降動作を開始する。LED電流はローレベルを維持し、LED7は消灯状態を続ける。
 次に、時刻T4において、LED点灯/消灯信号S4がローレベルからハイレベルに立ち上がると、下降を続けていた昇圧回路出力電圧S5は再び上昇を開始する。LED電流はローレベルを維持し、LED7は消灯状態を続ける。
 そして、時刻T11において、LED点灯/消灯信号S4が、ハイレベルからローレベルに立ち下がると、昇圧回路出力電圧S5は、電圧閾値Th1に到達する前に上昇動作を終了し、下降動作を開始する。LED電流はローレベルを維持し、LED7は消灯状態を続ける。以降、時刻T7、時刻T12において、同様の動作を繰り返す。
 図3の(a)、(b)は実施の形態1に係るLED駆動装置1の動作を示す波形図である。図3の(a)、(b)に示すように、実施の形態1に係るLED駆動装置1では、LED点灯時は一般的なLEDドライバと同様に、LED電流を検出して、LED電流が一定になるように昇圧回路2の出力電圧を調整する。LED消灯時は、昇圧回路2の出力電圧を検出して、LED点灯時の出力電圧となるように、昇圧回路2の出力電圧を一定に保つ。
 これにより、一般的なLEDドライバでは、図2の(b)で前述したように、LED点灯時間が短い場合に、LEDを点灯できなかったが、本実施の形態により、LED点灯時間が短い場合でも点灯可能となる。
 まず、図3の(a)を参照してLED点灯時間が長い場合の動作を説明する。時刻T1において、発光パターン発生器5が、LED点灯/消灯信号S1を、消灯を示すローレベルから点灯を示すハイレベルに立ち上げると、トランジスタ6がオンされ、切替スイッチ3がLED電流に対応する端子A2側に切り替えられ、スイッチ9が端子A5側に切り替わる。このため、昇圧回路2の出力電圧が記憶回路4の容量C1に記憶される。
 昇圧回路出力電圧S2AはLED7が点灯する電圧閾値Th1以上の値を維持し、トランジスタ6のオンに応じて、LED電流S3Aはローレベルからハイレベルに立ち上がり、LED7が点灯する。そして、LED電流が端子A2を介して昇圧回路2にフィードバックされる。
 次に、時刻T3において、発光パターン発生器5がLED点灯/消灯信号S1をハイレベルからローレベルに立ち下げると、トランジスタ6がオフされ、LED電流S3Aはハイレベルからローレベルに立ち下がり、LED7は消灯する。
 このLED点灯/消灯信号S1の立下りに応じて、スイッチ9は端子A5から端子A6に切り替えられ、切替スイッチ3は端子A3に切り替えられる。このため、記憶回路4の容量C1に記憶された昇圧回路2の出力電圧に対応する電圧が、端子A3を介して昇圧回路2にフィードバックされる。この結果、昇圧回路出力電圧S2Aは、引き続き電圧閾値Th1以上の値を維持する。
 その後、時刻T4において、発光パターン発生器5が、LED点灯/消灯信号S1を、ローレベルからハイレベルに立ち上げると、トランジスタ6が再びオンされ、切替スイッチ3が再び端子A2側に切り替えられ、スイッチ9が再び端子A5側に切り替わる。このため、昇圧回路2の出力電圧が記憶回路4の容量C1に再び記憶され、LED電流が端子A2を介して昇圧回路2にフィードバックされる。
 昇圧回路出力電圧S2Aは電圧閾値Th1以上の値を維持し、トランジスタ6のオンに応じて、LED電流S3Aはローレベルからハイレベルに立ち上がり、LED7が再び点灯する。
 以降、時刻T6、時刻T7、時刻T9において同様の動作を繰り返す。
 次に、図3の(b)を参照してLED点灯時間が短い場合の動作を説明する。時刻T1において、発光パターン発生器5が、LED点灯/消灯信号S4を、消灯を示すローレベルから点灯を示すハイレベルに立ち上げると、トランジスタ6がオンされ、切替スイッチ3がLED電流に対応する端子A2側に切り替えられ、スイッチ9が端子A5側に切り替わる。このため、昇圧回路2の出力電圧が記憶回路4の容量C1に記憶される。
 昇圧回路出力電圧S5AはLED7が点灯する電圧閾値Th1以上の値を維持し、トランジスタ6のオンに応じて、LED電流S6Aはローレベルからハイレベルに立ち上がり、LED7が点灯する。そして、LED電流が端子A2を介して昇圧回路2にフィードバックされる。
 次に、時刻T10において、発光パターン発生器5がLED点灯/消灯信号S4をハイレベルからローレベルに立ち下げると、トランジスタ6がオフされ、LED電流S6Aはハイレベルからローレベルに立ち下がり、LED7は消灯する。
 このLED点灯/消灯信号S4の立下りに応じて、スイッチ9は端子A5から端子A6に切り替えられ、切替スイッチ3は端子A3に切り替えられる。このため、記憶回路4の容量C1に記憶された昇圧回路2の出力電圧に対応する電圧が、端子A3を介して昇圧回路2にフィードバックされる。この結果、昇圧回路出力電圧S5Aは、引き続き電圧閾値Th1以上の値を維持する。
 その後、時刻T4において、発光パターン発生器5が、LED点灯/消灯信号S4を、ローレベルからハイレベルに立ち上げると、トランジスタ6が再びオンされ、切替スイッチ3が再び端子A2側に切り替えられ、スイッチ9が再び端子A5側に切り替わる。このため、昇圧回路2の出力電圧が記憶回路4の容量C1に再び記憶され、LED電流が端子A2を介して昇圧回路2にフィードバックされる。
 昇圧回路出力電圧S5Aは電圧閾値Th1以上の値を維持し、トランジスタ6のオンに応じて、LED電流S6Aはローレベルからハイレベルに立ち上がり、LED7が再び点灯する。
 以降、時刻T11、時刻T7、時刻T12において同様の動作を繰り返す。
 (実施の形態1の効果)
 このように、LED点灯時は、LED電流をフィードバックし、LED電流が所望の値になるように、昇圧回路2の発振を調整して出力電圧を調整し(電流制御)、LED消灯時は、LED点灯時の昇圧回路2の出力電圧を維持するように、昇圧回路2の発振を調整する(電圧制御)。これにより、LEDの点灯時間が短くても、昇圧回路2の出力電圧が低下することが無いため、LEDを点灯することが可能となる。
 図9で前述した特許文献1の構成では、LED点灯時にLED電流を昇圧回路にフィードバックし、LED消灯時は昇圧回路の発振を停止するが、本実施の形態では、LED点灯時はLED電流を昇圧回路にフィードバックし、LED消灯時は昇圧回路の出力電圧を昇圧回路にフィードバックし、LED点灯時の昇圧回路出力を維持する。
 このため、図9の構成では、LED点灯時間が短くなると、LEDを点灯できなくなるが、本実施の形態は、LED点灯時間を短くしても、LEDを点灯できる。
 図10で前述した特許文献2の構成では、LED点灯/消灯の切替えを、主に昇圧回路のオン、オフにより実施しているのに対し、本実施の形態は、FET等のトランジスタ6(スイッチ)にてLED回路を導通/切断することによって、LED点灯/消灯の切替えを行なっている。
 このため、図10の構成は、放電回路を追加して改善はしているが、昇圧回路のオン/オフでLED点灯/消灯を行っているため、本実施の形態に比べてLEDを点灯・消灯する切替えが遅い。本実施の形態のように、FET等のスイッチによって、直接、LED回路を導通/切断する方が高速にLEDを点灯・消灯する切替えが行なえる。
 なお、実施の形態1では、トランジスタ6のオンオフを指定するオンオフ信号を生成する発光パターン発生器5をLED駆動装置1が備えている例を示したが、本発明はこれに限定されない。トランジスタ6のオンオフを指定するオンオフ信号はLED駆動装置1の外部から受け取るように構成してもよい。後述する実施の形態も同様である。
 (実施の形態2)
 (LED駆動装置1Aの構成)
 図4は、実施の形態2に係るLED駆動装置1Aの構成を示す回路図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
 LED駆動装置1Aは、記憶回路4Aを備えている。記憶回路4Aには、スイッチ9が設けられている。スイッチ9は、端子A4・A5・A6を有している。
 端子A4は、電源12のマイナス端子に接続されている。電源12のプラス端子と、増幅器8Bの反転入力端子とは、直列に接続された抵抗R1・R2を介して昇圧回路2の出力に結合されている。端子A5は、増幅器8Bの非反転入力端子と容量C1の一方の端子に接続されている。容量C1の他方の端子は接地されている。スイッチ9は、発光パターン発生器5の出力に基づいて、端子A4を端子A5と端子A6とのいずれかに接続する。
 (比較例に係るLED駆動装置の動作)
 図5の(a)、(b)は他の比較例に係るLED駆動装置の動作を示す波形図である。他の比較例に係るLED駆動装置では、ノイズや部品バラツキ等でLED消灯時の昇圧回路の出力電圧が、点灯時の昇圧回路出力電圧よりも高い電圧となってしまった場合、LED点灯時に設定よりも大きなLED電流が流れてしまうという問題がある。
 まず、図5の(a)を参照してLED点灯時間が長い場合の動作を説明する。時刻T1において、LED点灯/消灯信号S1は、消灯を示すローレベルから点灯を示すハイレベルに立ち上がり、昇圧回路出力電圧S2Bは下降を開始する。LED電流S3Bは、ローレベルから、設定されたハイレベルよりも高いレベルにまで立ち上がり、下降を開始する。そして、時刻T13において、昇圧回路出力電圧S2B及びLED電流S3Bは、下降を終了する。
 次に、時刻T3において、LED点灯/消灯信号S1がハイレベルからローレベルに立ち下がると、昇圧回路出力電圧S2Bは、ノイズや部品バラツキ等により、点灯時の昇圧回路出力電圧よりも高い電圧に向かって上昇する。LED電流S3Bは、ハイレベルからローレベルに立ち下がる。その後、時刻T14において、昇圧回路出力電圧S2Bは上昇を停止する。
 そして、時刻T4において、LED点灯/消灯信号S1がローレベルからハイレベルに立ち上がると、昇圧回路出力電圧S2Bは下降を開始し、LED電流S3Bは、ローレベルから、設定されたハイレベルよりも高いレベルにまで立ち上がり、下降を開始する。そして、時刻T15において、昇圧回路出力電圧S2B及びLED電流S3Bは、下降を終了する。
 その後、時刻T6、時刻T16、時刻T7、時刻T17、時刻T9において同様の動作を繰り返す。
 次に、図5の(b)を参照してLED点灯時間が短い場合の動作を説明する。時刻T1において、LED点灯/消灯信号S4は、消灯を示すローレベルから点灯を示すハイレベルに立ち上がり、昇圧回路出力電圧S5Bは下降を開始する。LED電流S6Bは、ローレベルから、設定されたハイレベルよりも高いレベルにまで立ち上がり、下降を開始する。そして、時刻T13において、昇圧回路出力電圧S2B及びLED電流S3Bは、下降を終了する。
 次に、時刻T10において、LED点灯/消灯信号S4がハイレベルからローレベルに立ち下がると、昇圧回路出力電圧S5Bは、ノイズや部品バラツキ等により、点灯時の昇圧回路出力電圧よりも高い電圧に向かって上昇する。LED電流S6Bは、ハイレベルからローレベルに立ち下がる。その後、時刻T18において、昇圧回路出力電圧S5Bは上昇を停止する。
 そして、時刻T4において、LED点灯/消灯信号S4がローレベルからハイレベルに立ち上がると、昇圧回路出力電圧S5Bは下降を開始し、LED電流S6Bは、ローレベルから、設定されたハイレベルよりも高いレベルにまで立ち上がり、下降を開始する。そして、時刻T15において、昇圧回路出力電圧S5B及びLED電流S6Bは、下降を終了する。
 その後、時刻T11、時刻T19、時刻T7、時刻T17、時刻T12、時刻T20において同様の動作を繰り返す。
 このように、他の比較例に係るLED駆動装置では、例えば時刻T18~時刻T4において、ノイズや部品バラツキ等により、LED消灯時の昇圧回路の出力電圧が、点灯時の昇圧回路出力電圧よりも高い電圧となってしまった場合、例えば、LED点灯時の時刻T4~時刻T15において、設定よりも大きなLED電流が流れてしまうという問題がある。
 (実施の形態2に係るLED駆動装置1Aの動作)
 図6の(a)、(b)は実施の形態2に係るLED駆動装置1Aの動作を示す波形図である。図6の(a)、(b)に示すように、実施の形態2に係るLED駆動装置1Aでは、消灯時の昇圧回路の出力電圧を、点灯時の出力電圧より少し低い電圧値に設定する。
 図5で前述したように、ノイズや部品バラツキ等により、LED消灯時の昇圧回路の出力電圧が、点灯時の昇圧回路出力電圧よりも高い電圧となってしまった場合、LED点灯時に設定よりも大きなLED電流が流れてしまう。
 しかしながら、この実施の形態2に係る構成によって、点灯開始時の昇圧回路出力電圧は、点灯時にLED電流を流すことができる電圧よりも低い電圧となっているため、設定値よりも大きなLED電流が流れることがなくなる。
 まず、図6の(a)を参照してLED点灯時間が長い場合の動作を説明する。時刻T1において、発光パターン発生器5が、LED点灯/消灯信号S1を、消灯を示すローレベルから点灯を示すハイレベルに立ち上げると、トランジスタ6がオンされ、切替スイッチ3がLED電流に対応する端子A2側に切り替えられ、スイッチ9が端子A5側に切り替わる。昇圧回路2の出力電圧は、電源12に対応する電圧値だけ低減されて、記憶回路4の容量C1に記憶される。
 昇圧回路出力電圧S2Cは、LED7が点灯する電圧閾値Th1よりも低い電圧値Th2から上昇を開始する。そして、時刻T21において、昇圧回路出力電圧S2Cが、LED7が点灯する電圧閾値Th1に到達すると、LED電流S3Cが、ローレベルからハイレベルに立ち上がり、LED7が点灯する。そして、LED電流が端子A2を介して昇圧回路2にフィードバックされる。
 その後、時刻T3において、発光パターン発生器5がLED点灯/消灯信号S1をハイレベルからローレベルに立ち下げると、トランジスタ6がオフされ、LED電流S3Cはハイレベルからローレベルに立ち下がり、LED7は消灯する。切替スイッチ3は端子A3に切り替えられ、スイッチ9は端子A6に切り替えられる。そして、昇圧回路2の出力電圧から電源12に対応する電圧値だけ低減された電圧が容量C1から読み出され、昇圧回路2にフィードバックされる。昇圧回路出力電圧S2Cは減少を開始する。
 そして、時刻T4において、発光パターン発生器5が、LED点灯/消灯信号S1を、ローレベルからハイレベルに立ち上げると、昇圧回路出力電圧S2Cは、電圧値Th2に到達する。
 次に、時刻T22において、昇圧回路出力電圧S2Cが、LED7が点灯する電圧閾値Th1に到達すると、LED電流S3Cが、ローレベルからハイレベルに立ち上がり、LED7が点灯する。そして、LED電流が端子A2を介して昇圧回路2にフィードバックされる。
 以降、時刻T6、時刻T7、時刻T23、時刻T9において、同様の動作を繰り返す。
 次に、図6の(b)を参照してLED点灯時間が短い場合の動作を説明する。時刻T1において、発光パターン発生器5が、LED点灯/消灯信号S4を、消灯を示すローレベルから点灯を示すハイレベルに立ち上げると、トランジスタ6がオンされ、切替スイッチ3がLED電流に対応する端子A2側に切り替えられ、スイッチ9が端子A5側に切り替わる。昇圧回路2の出力電圧は、電源12に対応する電圧値だけ低減されて、記憶回路4の容量C1に記憶される。
 昇圧回路出力電圧S5Cは、LED7が点灯する電圧閾値Th1よりも低い電圧値Th2から上昇を開始する。そして、時刻T21において、昇圧回路出力電圧S5Cが、LED7が点灯する電圧閾値Th1に到達すると、LED電流S6Cが、ローレベルからハイレベルに立ち上がり、LED7が点灯する。そして、LED電流が端子A2を介して昇圧回路2にフィードバックされる。
 その後、時刻T10において、発光パターン発生器5がLED点灯/消灯信号S4をハイレベルからローレベルに立ち下げると、トランジスタ6がオフされ、LED電流S6Cはハイレベルからローレベルに立ち下がり、LED7は消灯する。切替スイッチ3は端子A3に切り替えられ、スイッチ9は端子A6に切り替えられる。そして、昇圧回路2の出力電圧から電源12に対応する電圧値だけ低減された電圧が容量C1から読み出され、昇圧回路2にフィードバックされる。昇圧回路出力電圧S5Cは減少を開始する。
 そして、時刻T24において、昇圧回路出力電圧S5Cは電圧値Th2に到達し、減少を停止する。
 次に、時刻T4において、発光パターン発生器5が、LED点灯/消灯信号S4を、ローレベルからハイレベルに立ち上げると、トランジスタ6がオンされ、切替スイッチ3がLED電流に対応する端子A2側に切り替えられ、スイッチ9が端子A5側に切り替わる。昇圧回路2の出力電圧は、電源12に対応する電圧値だけ低減されて、記憶回路4の容量C1に記憶される。
 昇圧回路出力電圧S5Cは、電圧値Th2から上昇を開始する。そして、時刻T22において、昇圧回路出力電圧S5Cが、LED7が点灯する電圧閾値Th1に到達すると、LED電流S6Cが、ローレベルからハイレベルに立ち上がり、LED7が点灯する。そして、LED電流が端子A2を介して昇圧回路2にフィードバックされる。
 その後、時刻T11において、発光パターン発生器5がLED点灯/消灯信号S4をハイレベルからローレベルに立ち下げると、トランジスタ6がオフされ、LED電流S6Cはハイレベルからローレベルに立ち下がり、LED7は消灯する。切替スイッチ3は端子A3に切り替えられ、スイッチ9は端子A6に切り替えられる。そして、昇圧回路2の出力電圧から電源12に対応する電圧値だけ低減された電圧が容量C1から読み出され、昇圧回路2にフィードバックされる。昇圧回路出力電圧S5Cは減少を開始する。
 そして、時刻T25において、昇圧回路出力電圧S5Cは電圧値Th2に到達し、減少を停止する。
 以降、時刻T7、時刻T23、時刻T12、時刻T26において、同様の動作を繰り返す。
 (実施の形態2の効果)
 このように、実施の形態2に係るLED駆動装置1Aでは、消灯時の昇圧回路の出力電圧S2C・S5Cを、点灯時の電圧閾値Th1より少し低い電圧値Th2に設定する。例えば、電圧閾値Th1=200Vのときに、電圧値Th2=電圧閾値Th1-(図4に示される電源12の電圧(=10V))=190Vに設定する。
 図5で前述したように、ノイズや部品バラツキ等により、LED消灯時の昇圧回路の出力電圧が、点灯時の昇圧回路出力電圧よりも高い電圧となってしまった場合、LED点灯時に設定よりも大きなLED電流が流れてしまう。
 しかしながら、この実施の形態2に係る構成によって、点灯開始時の昇圧回路出力電圧S5Cは、点灯時にLED電流を流すことができる電圧Th1よりも低い電圧Th2となっているため、消灯時における昇圧回路出力電圧の増大が相殺されて、設定値よりも大きなLED電流が流れることがなくなる。
 (実施の形態3)
 (実施の形態3に係るLED駆動装置1Bの構成)
 図7は、実施の形態3に係るLED駆動装置1Bの構成を示す回路図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
 LED駆動装置1Bは、電圧供給部4Bを有している。電圧供給部4Bは、電源13を含んでいる。電源13のプラス端子は増幅器8Bの非反転入力端子に接続されており、マイナス端子は接地されている。
 (実施の形態3に係るLED駆動装置1Bの動作)
 図8の(a)、(b)は実施の形態3に係るLED駆動装置1Bの動作を示す波形図である。図7、図8の(a)、(b)に示すように、消灯時の昇圧回路の出力電圧S2C・S5Cを、点灯時の出力電圧に応じて調整するのではなく、あらかじめ決めた電圧値Th3に設定してもよい。
 これにより、点灯時の昇圧電力を記憶する回路が必要なくなるため、回路を簡略化することができる。
 まず、図8の(a)を参照してLED点灯時間が長い場合の動作を説明する。時刻T1において、発光パターン発生器5が、LED点灯/消灯信号S1を、消灯を示すローレベルから点灯を示すハイレベルに立ち上げると、トランジスタ6がオンされ、切替スイッチ3がLED電流に対応する端子A2側に切り替えられる。昇圧回路2の出力電圧は、抵抗R1、R2,及びR3により分圧されて、増幅器8Bの反転入力端子に供給される。
 昇圧回路出力電圧S2Cは、予め定められた電圧値Th3から上昇を開始する。そして、時刻T21において、昇圧回路出力電圧S2Cが、LED7が点灯する電圧閾値Th1に到達すると、LED電流S3Cが、ローレベルからハイレベルに立ち上がり、LED7が点灯する。そして、LED電流が端子A2を介して昇圧回路2にフィードバックされる。
 その後、時刻T3において、発光パターン発生器5がLED点灯/消灯信号S1をハイレベルからローレベルに立ち下げると、トランジスタ6がオフされ、LED電流S3Cはハイレベルからローレベルに立ち下がり、LED7は消灯する。切替スイッチ3は端子A3に切り替えられ、そして、予め定められた電圧値Th3に対応する電圧がスイッチA3を介して、昇圧回路2にフィードバックされる。昇圧回路出力電圧S2Cは減少を開始する。
 そして、時刻T4において、発光パターン発生器5が、LED点灯/消灯信号S1を、ローレベルからハイレベルに立ち上げると、昇圧回路出力電圧S2Cは、電圧値Th3に到達する。
 次に、時刻T22において、昇圧回路出力電圧S2Cが、LED7が点灯する電圧閾値Th1に到達すると、LED電流S3Cが、ローレベルからハイレベルに立ち上がり、LED7が点灯する。そして、LED電流が端子A2を介して昇圧回路2にフィードバックされる。
 以降、時刻T6、時刻T7、時刻T23、時刻T9において、同様の動作を繰り返す。
 次に、図6の(b)を参照してLED点灯時間が短い場合の動作を説明する。時刻T1において、発光パターン発生器5が、LED点灯/消灯信号S4を、消灯を示すローレベルから点灯を示すハイレベルに立ち上げると、トランジスタ6がオンされ、切替スイッチ3がLED電流に対応する端子A2側に切り替えられる。
 昇圧回路出力電圧S5Cは、予め定められた電圧値Th3から上昇を開始する。そして、時刻T21において、昇圧回路出力電圧S5Cが、LED7が点灯する電圧閾値Th1に到達すると、LED電流S6Cが、ローレベルからハイレベルに立ち上がり、LED7が点灯する。そして、LED電流が端子A2を介して昇圧回路2にフィードバックされる。
 その後、時刻T10において、発光パターン発生器5がLED点灯/消灯信号S4をハイレベルからローレベルに立ち下げると、トランジスタ6がオフされ、LED電流S6Cはハイレベルからローレベルに立ち下がり、LED7は消灯する。切替スイッチ3は端子A3に切り替えられる。そして、予め定められた電源13の電圧値Th3に対応する電圧が端子A3を通して昇圧回路2にフィードバックされる。昇圧回路出力電圧S5Cは減少を開始する。
 そして、時刻T24において、昇圧回路出力電圧S5Cは電圧値Th3に到達し、減少を停止する。
 以降、時刻T4,時刻T22、時刻T11、時刻T25、時刻T7、時刻T23、時刻T12、時刻T26において、同様の動作を繰り返す。
 (実施の形態3の効果)
 このように、消灯時の昇圧回路の出力電圧S2C・S5Cを、あらかじめ決めた電圧値Th3に設定するので、点灯時の昇圧電力を記憶する回路が必要なくなるため、回路を簡略化することができる。例えば、電圧閾値Th1=200Vのとき、電圧値Th3=190Vに設定する。
 (適用例)
 上述したLED駆動装置は、テレビジョン受像機のバックライトを駆動するために好適に利用することができる。また、上記LED駆動装置は、LED照明装置に好適に利用することができる。
 また、上記LED駆動装置を備え、上記LED駆動装置によってバックライトを駆動するテレビジョン受像機、並びに、上記LED駆動装置を備えた照明装置も本明細書に記載された発明の範疇に含まれる。
 (まとめ)
 上記の課題を解決するために、本発明の態様1に係るLED駆動装置は、昇圧回路を備え、スイッチング方式にてLEDを駆動するLED駆動装置であって、スイッチング素子のオンオフを指定するオンオフ信号がオンを指定しているオン期間において、上記LEDに流れる電流を上記昇圧回路にフィードバックし、上記オンオフ信号がオフを指定しているオフ期間において、上記昇圧回路の出力電圧を分圧して得られる電圧信号を上記昇圧回路にフィードバックする切替手段を備えている、ことを特徴とする。
 この特徴により、オンオフ信号がオフを指定しているオフ期間において、昇圧回路の出力電圧を分圧して得られる電圧信号が、昇圧回路にフィードバックされる。このため、LED点灯時間が短い場合のオフ期間において、昇圧回路の出力電圧の低下が防止される。従って、LED点灯時間が短くても昇圧回路出力電圧の低下を防止することができる。その結果、LEDをオンオフさせるオンオフ信号のオン期間であるLED点灯時間が短くてもLEDを点灯させることができるLED駆動回路を提供することができる。
 本発明の態様2に係るLED駆動装置では、上記電圧信号を記憶する記憶回路をさらに備え、上記切替手段は、上記オフ期間において、上記記憶回路に記憶された電圧信号を上記昇圧回路にフィードバックすることが好ましい。
 上記構成により、オン期間における昇圧回路の出力電圧を記憶して、オフ期間における電圧信号として利用することができる。
 本発明の態様3に係るLED駆動装置では、上記電圧信号の電圧は、上記オフ期間における昇圧回路の出力電圧の増大を相殺するように、上記オン期間における昇圧回路の出力電圧に対応する電圧よりも低く設定されていることが好ましい。
 上記構成によれば、電圧信号の電圧がオン期間における昇圧回路の出力電圧に対応する電圧よりも低く設定されて、オフ期間における昇圧回路の出力電圧の増大が相殺される。この結果、ノイズ、部品バラツキ等により、オフ期間における昇圧回路の出力電圧が、オン期間における昇圧回路の出力電圧よりも高い電圧となってしまった場合でも、オン期間の最初に設定値よりも大きな電流がLEDに流れてしまうことを防止することができる。
 本発明の態様4に係るLED駆動装置では、上記電圧信号の電圧は、上記オフ期間における昇圧回路の出力電圧の増大を相殺するように、予め定められた電圧に設定されていることが好ましい。
 上記構成によれば、電圧信号の電圧は予め定められた電圧に設定すればよいので、オン期間における昇圧回路の出力電圧を記憶する回路が不要であり、回路を簡略化することができる。
 本発明の態様5に係るLED駆動装置では、上記オンオフ信号を生成する発光パターン発生器をさらに備えることが好ましい。
 上記構成によれば、発光パターン発生器により生成されたオンオフ信号を使用することができるので、外部からオンオフ信号を入力する必要がなくなる。
 なお、上記LED駆動装置を備え、上記LED駆動装置によってバックライトを駆動するテレビジョン受像機も本発明の範疇に含まれる。
 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
 本発明は、昇圧回路を備え、スイッチング素子のオンオフを指定するオンオフ信号に基づいて、スイッチング方式にてLEDを駆動するLED駆動装置に利用することができる。
 また、本発明は、液晶テレビのバックライトのLED駆動回路、LED照明の駆動回路に利用することができる。
 1 LED駆動装置
 2 昇圧回路
 3 切替スイッチ(切替手段)
 4 記憶回路
 5 発光パターン発生器
 6 トランジスタ(スイッチング素子)
 7 LED
 8A 増幅器
 8B 増幅器
 9 スイッチ
 11 電源

Claims (6)

  1.  昇圧回路を備え、スイッチング方式にてLEDを駆動するLED駆動装置であって、
     スイッチング素子のオンオフを指定するオンオフ信号がオンを指定しているオン期間において、上記LEDに流れる電流を上記昇圧回路にフィードバックし、上記オンオフ信号がオフを指定しているオフ期間において、上記昇圧回路の出力電圧を分圧して得られる電圧信号を上記昇圧回路にフィードバックする切替手段を備えている、
    ことを特徴とするLED駆動装置。
  2.  上記電圧信号を記憶する記憶回路をさらに備え、
     上記切替手段は、上記オフ期間において、上記記憶回路に記憶された電圧信号を上記昇圧回路にフィードバックする請求項1に記載のLED駆動装置。
  3.  上記電圧信号の電圧は、上記オフ期間における昇圧回路の出力電圧の増大を相殺するように、上記オン期間における昇圧回路の出力電圧に対応する電圧よりも低く設定されている請求項1に記載のLED駆動装置。
  4.  上記電圧信号の電圧は、上記オフ期間における昇圧回路の出力電圧の増大を相殺するように、予め定められた電圧に設定されている請求項1に記載のLED駆動装置。
  5.  上記オンオフ信号を生成する発光パターン発生器をさらに備える請求項1に記載のLED駆動装置。
  6.  請求項1から5の何れか1項に記載のLED駆動装置を備え、上記LED駆動装置によってバックライトを駆動することを特徴とするテレビジョン受像機。
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