WO2018193956A1 - Ｌｅｄ駆動回路 - Google Patents

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WO2018193956A1
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武 寶田
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シャープ株式会社
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/32—Pulse-control circuits
    • H05B45/325—Pulse-width modulation [PWM]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source

Definitions

  • the present invention relates to an LED driving circuit for driving a light emitting diode (hereinafter referred to as an LED).
  • LEDs are increasingly used as light sources instead of fluorescent tubes and cold cathode tubes.
  • the LED has an advantage that power consumption and heat generation can be reduced.
  • dimming is performed to control the luminance of the LED to a predetermined level.
  • the LED dimming method the LED is turned on and off using analog dimming that controls the amount of current flowing through the LED based on the analog dimming voltage and a pulse width modulation (hereinafter referred to as PWM) signal.
  • PWM dimming is known.
  • PWM dimming is the mainstream as a dimming method for LEDs.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional LED drive circuit that performs PWM dimming.
  • an LED driving IC 91 outputs a switching signal SS applied to the gate terminal of a field effect transistor (hereinafter referred to as FET) 94.
  • FET field effect transistor
  • the coil 93, the FET 94, the diode 95, and the capacitor 96 boost the voltage Vin input from the input terminal 92 to a predetermined level.
  • the LED drive IC 91 switches between turning on and off the LED 5 based on the PWM signal PS supplied from the outside. Thereby, PWM dimming is performed.
  • a resistor 97 is externally attached to the LED drive IC 91 in order to adjust the amount of current flowing through the LED 5.
  • Patent Document 1 describes a method of reducing an error in LED current generated during analog dimming using PWM adjustment.
  • the above problems include, for example, LED dimming IC for PWM dimming that outputs a switching signal, a voltage conversion circuit that converts an input voltage into an applied voltage of the LED using the switching signal, and an amount of current flowing through the LED
  • LED dimming IC for PWM dimming that outputs a switching signal
  • a voltage conversion circuit that converts an input voltage into an applied voltage of the LED using the switching signal
  • an amount of current flowing through the LED In order to solve this problem, an LED drive circuit including a variable resistance circuit that is externally attached to the LED drive IC and configured so that the resistance value changes stepwise according to the analog dimming voltage can be solved.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of an LED drive circuit according to the first embodiment.
  • the LED drive circuit 10 shown in FIG. 1 includes an LED drive IC 11, an input terminal 12, a coil 13, an FET 14, a diode 15, a capacitor 16, and a variable resistance circuit 20.
  • the FET 14 is an N channel type transistor.
  • the LED drive circuit 10 drives a plurality of LEDs 5 connected in series.
  • one end of the coil 13 is connected to the input terminal 12.
  • the other end of the coil 13 is connected to the drain terminal of the FET 14 and the anode terminal of the diode 15.
  • the cathode terminal of the diode 15 is connected to one electrode of the capacitor 16 and the anode terminal of the first-stage LED 5.
  • the source terminal of the FET 14 and the other electrode of the capacitor 16 are grounded.
  • the LED drive IC 11 is an IC for PWM dimming.
  • the LED driving IC 11 has terminals T1 to T4.
  • the terminal T1 is connected to the gate terminal of the FET 14.
  • the LED driving IC 11 outputs a switching signal SS applied to the gate terminal of the FET 14 from the terminal T1.
  • the terminal T2 is connected to the cathode terminal of the LED 5 at the final stage.
  • the terminal T3 is connected to one end of the variable resistance circuit 20.
  • the PWM signal PS is input from the terminal T4.
  • the variable resistance circuit 20 is externally attached to the LED driving IC 11.
  • the variable resistance circuit 20 includes resistors 21 and 22 and a switch circuit 23.
  • the resistors 21 and 22 are connected in series. One end (the lower end in FIG. 1) of the resistor 21 is grounded. The other end of the resistor 21 is connected to one end of the resistor 22. The other end of the resistor 22 is connected to the terminal T3 of the LED drive IC 11.
  • the switch circuit 23 is connected in parallel with the resistor 21. An analog dimming voltage Va used in analog dimming is applied to the control terminal of the switch circuit 23.
  • the voltage Vin is input from the input terminal 12.
  • the switching signal SS output from the terminal T1 of the LED driving IC 11 periodically changes between a high level and a low level.
  • the FET 14 is turned on, a current flows from the input terminal 12 through the coil 13 and the FET 14, and energy is accumulated in the coil 13.
  • the FET 14 is turned off, and a current flows from the input terminal 12 through the coil 13 and the diode 15.
  • an electromotive force is generated in the coil 13, and the capacitor 16 is charged by the generated electromotive force.
  • the voltage between the electrodes of the capacitor 16 becomes higher than the input voltage Vin.
  • the boosted voltage is applied to both ends of the plurality of LEDs 5 connected in series.
  • the coil 13, the FET 14, the diode 15, and the capacitor 16 function as a voltage conversion circuit that converts the input voltage Vin into an applied voltage of the LED 5 using the switching signal SS.
  • the PWM signal PS input from the terminal T4 of the LED driving IC 11 periodically changes between a high level and a low level.
  • the terminals T2 and T3 are electrically connected inside the LED driving IC 11. For this reason, a current flows through a current path from the input terminal 12 to the ground via the voltage conversion circuit, the LED 5, the LED driving IC 11, and the variable resistance circuit 20, and the LED 5 is lit.
  • the terminals T2 and T3 are electrically disconnected inside the LED driving IC 11. For this reason, the current path is not formed, and the LED 5 is turned off. Therefore, by setting the duty ratio of the PWM signal PS to a suitable value, it is possible to control the ratio of the time during which the current flows in the LED 5 and to control the luminance of the LED 5 to a predetermined level (PWM dimming).
  • FIG. 2 is a circuit diagram of the variable resistance circuit 20.
  • the switch circuit 23 includes resistors 24 and 25 and an FET 26.
  • the FET 26 is an N channel type transistor.
  • the resistors 24 and 25 are connected in series. One end (the lower end in FIG. 2) of the resistor 24 is grounded. The other end of the resistor 24 is connected to one end of the resistor 25 and the gate terminal of the FET 26.
  • An analog dimming voltage Va is applied to the other end of the resistor 25.
  • the drain terminal of the FET 26 is connected to a connection point between the resistors 21 and 22 (the other end of the resistor 21 and one end of the resistor 22).
  • the source terminal of the FET 26 is connected to one end of the resistor 21 and grounded.
  • the resistance values of the resistors 21 and 22 are 10 k ⁇
  • the resistance values of the resistors 24 and 25 are the same
  • the threshold voltage of the FET 26 is 1.5V.
  • a voltage Va / 2 that is 1 ⁇ 2 of the analog dimming voltage Va is applied to the gate terminal of the FET 26.
  • the gate voltage of the FET 26 is 0V or more and less than 1.5V.
  • the FET 26 is turned off, and both ends of the resistor 21 are electrically connected via the resistor 21, so that the resistance value between the terminal T3 and the ground is 20 k ⁇ .
  • a current of 0.1 A flows through the LED 5 and the LED 5 emits light with a luminance of 100 cd / m 2 .
  • the gate voltage of the FET 26 is 1.5V or higher.
  • the resistance value between the terminal T3 and the ground is 10 k ⁇ . Therefore, a current of 0.2 A flows through the LED 5, and the LED 5 emits light with a luminance of 200 cd / m 2 .
  • FIG. 3 is a luminance characteristic diagram of the LED 5 driven by the LED driving circuit 10. As shown in FIG. 3, the luminance of LED5 will become 100 cd / m 2 when the analog dimming voltage Va is less than or 0V 3V, analog dimming voltage Va is 200 cd / m 2 when more than 3V. Therefore, the LED driving circuit 10 can perform two-stage analog light control. Further, an existing IC for PWM dimming can be used as the LED driving IC 11.
  • the LED dimming IC 11 for PWM dimming that outputs the switching signal SS has a resistance value that changes in two steps according to the analog dimming voltage Va.
  • the variable resistance circuit 20 configured as shown in FIG. For this reason, the amount of current flowing through the LED 5 and the luminance of the LED 5 change in two steps according to the analog dimming voltage Va. Therefore, according to the LED drive circuit 10, the two-step analog dimming based on the analog dimming voltage Va can be performed at low cost by using the LED dimming IC 11 for PWM dimming.
  • n is an integer of 3 or more
  • i is an integer of 1 to (n ⁇ 1).
  • FIG. 4 is a circuit of a variable resistance circuit of the LED drive circuit according to the present embodiment.
  • the variable resistance circuit 30 shown in FIG. 4 has a configuration in which the variable resistance circuit 20 (FIG. 2) according to the first embodiment is connected in multiple stages.
  • the variable resistance circuit 30 includes n resistors 31 connected in series, n resistors 32 connected in series, and (n ⁇ 1) FETs 33.
  • the n resistors 31 are referred to as first, second, third,. The same applies to n resistors 32 and (n ⁇ 1) FETs 33.
  • one end (the lower end in FIG. 4) of the first resistor 31 is grounded.
  • the other end of the i-th resistor 31 is connected to one end of the (i + 1) -th resistor 31.
  • the other end of the nth resistor 31 is connected to the terminal T3 of the LED driving IC 11.
  • One end (the lower end in FIG. 4) of the first resistor 32 is grounded.
  • the other end of the i-th resistor 32 is connected to one end of the (i + 1) -th resistor 32 and the gate terminal of the i-th FET 33.
  • An analog dimming voltage Va is applied to the other end of the nth resistor 32.
  • the i th FET 33 is connected in parallel with the i th resistor 31.
  • the drain terminal of the i-th FET 33 is connected to the connection point between the i-th resistor 31 and the (i + 1) th resistor 31 (the other end of the i-th resistor 31 and one end of the (i + 1) -th resistor 31).
  • the source terminal of the first FET 33 is connected to one end of the first resistor 31 and grounded.
  • the source terminal of the i-th (except for the first) FET 33 is the connection point between the (i ⁇ 1) th resistor 31 and the i-th resistor 31 (the other end of the (i ⁇ 1) th resistor 31 and the i-th resistor 31). One end of the resistor 31).
  • the n resistors 32 connected in series generate (n ⁇ 1) voltages based on the analog dimming voltage Va.
  • the generated (n ⁇ 1) voltages are applied to the gate terminals of (n ⁇ 1) FETs 33, respectively.
  • Each of the (n ⁇ 1) FETs 33 is turned on or off according to the voltage applied to the gate terminal.
  • the i-th FET 33 is turned off, both ends of the i-th resistor 31 are electrically connected via the i-th resistor 31. For this reason, the resistance value between both ends of the i-th resistor 31 at this time is the same as the resistance value of the i-th resistor 31.
  • the resistance values of n resistors 31 are all the same (R), the resistance values of n resistors 32 are all the same, and the threshold voltages of (n ⁇ 1) FETs 33 are all the same. think of.
  • the resistance value between the terminal T3 and the ground changes in n stages of R, 2R,..., (N ⁇ 1) R, nR according to the analog dimming voltage Va.
  • luminance of LED5 change in n steps according to the analog dimming voltage Va (refer FIG. 5).
  • multistage analog dimming based on the analog dimming voltage Va can be performed at low cost using the LED dimming IC 11 for PWM dimming. it can. Further, by increasing the number of resistance values that the variable resistance circuit 30 can take, stepless dimming similar to analog dimming can be performed in a pseudo manner.
  • the variable resistance circuit 20 (FIG. 2) of the LED drive circuit 10 according to the first embodiment includes two resistors 21 and 22 connected in series, two resistors 24 and 25 connected in series, and an FET 26. Is included.
  • the variable resistance circuit 30 (FIG. 4) of the LED drive circuit according to the second embodiment includes n resistors 31 connected in series, n resistors 32 connected in series, and (n ⁇ 1) resistors. FET33 is included.
  • variable resistance circuit of the LED drive circuit includes a plurality of first elements connected in series, a plurality of second elements connected in series, and one or more switching elements. Also good. One ends of the plurality of first elements connected in series are connected to the terminal T3 of the LED drive IC 11. The analog dimming voltage Va is applied to one end of the plurality of second terminals connected in series. The switching element is connected in parallel with any of the first elements. The control terminal of the switching element is connected to one of connection points of a plurality of second elements connected in series.
  • the first element may be any of a resistor, a Zener diode, and a reset IC.
  • the first element may be another element having resistance.
  • the switching element may be any of an FET, a transistor, and an analog switch.
  • the switching element may be another element that turns on and off in response to a signal applied to the control terminal.
  • variable resistance circuit of the LED drive circuit may be a circuit other than the above configured such that the resistance value changes stepwise according to the analog dimming voltage Va.
  • the variable resistance circuit includes a plurality of resistors connected in series or in parallel between the LED driving IC and the ground, and one or more voltages obtained by dividing the analog dimming voltage Va by resistance. Switching element, and the resistance value between the LED driving IC and the ground may be changed according to the state of the switching element.
  • the variable resistance circuit may include an electronic volume.
  • two-stage or multi-stage analog dimming based on the analog dimming voltage Va can be performed at a low cost, as in the first and second embodiments.
  • the LED drive circuit includes a booster circuit that boosts the input voltage to the applied voltage of the LED using a switching signal as a voltage conversion circuit.
  • the LED drive circuit may include a step-down circuit that steps down an input voltage to an applied voltage of the LED using a switching signal as a voltage conversion circuit.

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Abstract

ＰＷＭ調光用のＬＥＤ駆動ＩＣに、アナログ調光電圧に応じて抵抗値が段階的に変化するように構成された可変抵抗回路を外付けする。可変抵抗回路は、直列接続された複数の第１抵抗と、直列接続された複数の第２抵抗と、１個以上のＦＥＴとを含んでいてもよい。直列接続された複数の第１抵抗の一端はＬＥＤ駆動ＩＣの端子に接続され、直列接続された複数の第２素子の一端にはアナログ調光電圧が印加され、スイッチング素子はいずれかの第１抵抗と並列に接続され、ＦＥＴのゲート端子は複数の第２抵抗のいずれかの接続点に接続される。これにより、アナログ調光を低コストで行うＬＥＤ駆動回路を提供する。

Description

ＬＥＤ駆動回路
　本発明は、発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下、ＬＥＤという）を駆動するＬＥＤ駆動回路に関する。
　近年の照明器具や表示装置のバックライトでは、光源として、蛍光管や冷陰極管に代えてＬＥＤを用いる場合が多くなっている。ＬＥＤは、消費電力や発熱量を削減できるという利点を有する。ＬＥＤを用いるときには、ＬＥＤの輝度を所定レベルに制御する調光が行われる。
　ＬＥＤの調光方法として、アナログ調光電圧に基づきＬＥＤを流れる電流の量を制御するアナログ調光と、パルス幅変調（Pulse Width Modulation：以下、ＰＷＭという）信号を用いてＬＥＤの点灯と消灯を切り替えるＰＷＭ調光とが知られている。液晶表示装置のバックライトでは、ＬＥＤの調光方法としてＰＷＭ調光が主流になっている。
　図６は、ＰＷＭ調光を行う従来のＬＥＤ駆動回路の回路図である。図６において、ＬＥＤ駆動ＩＣ９１は、電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor ：以下、ＦＥＴという）９４のゲート端子に印加されるスイッチング信号ＳＳを出力する。コイル９３、ＦＥＴ９４、ダイオード９５、および、コンデンサ９６は、入力端子９２から入力された電圧Ｖｉｎを所定レベルに昇圧する。ＬＥＤ駆動ＩＣ９１は、外部から供給されたＰＷＭ信号ＰＳに基づき、ＬＥＤ５の点灯と消灯を切り替える。これにより、ＰＷＭ調光が行われる。また、ＬＥＤ５を流れる電流の量を調整するために、ＬＥＤ駆動ＩＣ９１には抵抗９７が外付けされる。例えば、抵抗９７の抵抗値が１０ｋΩのときにＬＥＤ５に０．２Ａの電流が流れる場合に、抵抗９７を２０ｋΩの抵抗値を有するものに置換すると、ＬＥＤ５を流れる電流は０．１Ａになる。
　従来技術として、特許文献１には、アナログ調光時に発生するＬＥＤ電流の誤差をＰＷＭ調整を用いて低減する方法が記載されている。
日本国特開２０１７－５８２７号公報
　ＰＷＭ調光が主流になった現在でも、過去の回路を使用したり、回路を簡略化したりするために、アナログ調光が行われることがある。ＰＷＭ調光が主流になった状況下でアナログ調光を行うためには、アナログ調光用のカスタムＩＣを新規に開発するか、アナログ調光用の既存のＩＣを使用する必要がある。しかしながら、前者の方法には多大な開発費用がかかる。また、現在ではアナログ調光用ＩＣの流通量が少ないので、後者の方法でもコストが高くなる。特許文献１に記載されたＬＥＤ駆動回路では、この課題を解決することができない。
　それ故に、アナログ調光を低コストで行うＬＥＤ駆動回路を提供することが課題として挙げられる。
　上記の課題は、例えば、スイッチング信号を出力するＰＷＭ調光用のＬＥＤ駆動ＩＣと、スイッチング信号を用いて入力電圧をＬＥＤの印加電圧に変換する電圧変換回路と、ＬＥＤを流れる電流の量を調整するためにＬＥＤ駆動ＩＣに外付けされ、アナログ調光電圧に応じて抵抗値が段階的に変化するように構成された可変抵抗回路とを備えたＬＥＤ駆動回路によって解決することができる。
　このようなＬＥＤ駆動回路によれば、可変抵抗回路の抵抗値がアナログ調光電圧に応じて段階的に変化するので、ＬＥＤを流れる電流の量とＬＥＤの輝度はアナログ調光電圧に応じて段階的に変化する。したがって、ＰＷＭ調光用のＬＥＤ駆動ＩＣを用いて、多段階のアナログ調光を低コストで行うことができる。
第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の回路図である。 図１に示すＬＥＤ駆動回路の可変抵抗回路の回路図である。 図１に示すＬＥＤ駆動回路によって駆動されるＬＥＤの輝度特性図である。 第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の可変抵抗回路の回路図である。 第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路によって駆動されるＬＥＤの輝度特性図である。 従来のＬＥＤ駆動回路の回路図である。
　（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の回路図である。図１に示すＬＥＤ駆動回路１０は、ＬＥＤ駆動ＩＣ１１、入力端子１２、コイル１３、ＦＥＴ１４、ダイオード１５、コンデンサ１６、および、可変抵抗回路２０を備えている。ＦＥＴ１４は、Ｎチャネル型トランジスタである。ＬＥＤ駆動回路１０は、直列接続された複数のＬＥＤ５を駆動する。
　図１に示すように、コイル１３の一端は入力端子１２に接続される。コイル１３の他端は、ＦＥＴ１４のドレイン端子とダイオード１５のアノード端子に接続される。ダイオード１５のカソード端子は、コンデンサ１６の一方の電極と初段のＬＥＤ５のアノード端子とに接続される。ＦＥＴ１４のソース端子とコンデンサ１６の他方の電極とは、接地される。
　ＬＥＤ駆動ＩＣ１１は、ＰＷＭ調光用のＩＣである。ＬＥＤ駆動ＩＣ１１は、端子Ｔ１～Ｔ４を有する。端子Ｔ１は、ＦＥＴ１４のゲート端子に接続される。ＬＥＤ駆動ＩＣ１１は、端子Ｔ１から、ＦＥＴ１４のゲート端子に印加されるスイッチング信号ＳＳを出力する。端子Ｔ２は、最終段のＬＥＤ５のカソード端子に接続される。端子Ｔ３は、可変抵抗回路２０の一端に接続される。端子Ｔ４からはＰＷＭ信号ＰＳが入力される。
　可変抵抗回路２０は、ＬＥＤ駆動ＩＣ１１に外付けされる。可変抵抗回路２０は、抵抗２１、２２、および、スイッチ回路２３を含んでいる。抵抗２１、２２は、直列接続される。抵抗２１の一端（図１では下端）は接地される。抵抗２１の他端は、抵抗２２の一端に接続される。抵抗２２の他端は、ＬＥＤ駆動ＩＣ１１の端子Ｔ３に接続される。スイッチ回路２３は、抵抗２１と並列に接続される。スイッチ回路２３の制御端子には、アナログ調光で用いられるアナログ調光電圧Ｖａが印加される。
　入力端子１２からは電圧Ｖｉｎが入力される。ＬＥＤ駆動ＩＣ１１の端子Ｔ１から出力されるスイッチング信号ＳＳは、ハイレベルとローレベルに周期的に変化する。スイッチング信号ＳＳのハイレベル期間では、ＦＥＴ１４はオンし、入力端子１２からコイル１３とＦＥＴ１４を経由する電流が流れ、コイル１３にエネルギーが蓄積される。スイッチング信号ＳＳのローレベル期間では、ＦＥＴ１４はオフし、入力端子１２からコイル１３とダイオード１５を経由する電流が流れる。このとき、コイル１３に起電力が発生し、コンデンサ１６は発生した起電力によって充電される。コンデンサ１６の電極間電圧は、入力電圧Ｖｉｎより高くなる。直列接続された複数のＬＥＤ５の両端には、昇圧後の電圧が印加される。コイル１３、ＦＥＴ１４、ダイオード１５、および、コンデンサ１６は、スイッチング信号ＳＳを用いて入力電圧ＶｉｎをＬＥＤ５の印加電圧に変換する電圧変換回路として機能する。
　ＬＥＤ駆動ＩＣ１１の端子Ｔ４から入力されるＰＷＭ信号ＰＳは、ハイレベルとローレベルに周期的に変化する。ＰＷＭ信号ＰＳのハイレベル期間では、端子Ｔ２、Ｔ３はＬＥＤ駆動ＩＣ１１の内部で電気的に接続される。このため、入力端子１２から電圧変換回路、ＬＥＤ５、ＬＥＤ駆動ＩＣ１１、および、可変抵抗回路２０を経由して接地に至る電流経路に電流が流れ、ＬＥＤ５は点灯する。ＰＷＭ信号ＰＳのローレベル期間では、端子Ｔ２、Ｔ３はＬＥＤ駆動ＩＣ１１の内部で電気的に切断される。このため、上記の電流経路は形成されず、ＬＥＤ５は消灯する。したがって、ＰＷＭ信号ＰＳのデューティー比を好適な値に設定することにより、ＬＥＤ５に電流が流れる時間の割合を制御し、ＬＥＤ５の輝度を所定レベルに制御することができる（ＰＷＭ調光）。
　図２は、可変抵抗回路２０の回路図である。図２に示すように、スイッチ回路２３は、抵抗２４、２５、および、ＦＥＴ２６を含んでいる。ＦＥＴ２６は、Ｎチャネル型トランジスタである。抵抗２４、２５は、直列接続される。抵抗２４の一端（図２では下端）は接地される。抵抗２４の他端は、抵抗２５の一端とＦＥＴ２６のゲート端子に接続される。抵抗２５の他端には、アナログ調光電圧Ｖａが印加される。ＦＥＴ２６のドレイン端子は、抵抗２１、２２の接続点（抵抗２１の他端と抵抗２２の一端）に接続される。ＦＥＴ２６のソース端子は、抵抗２１の一端に接続され、接地される。
　以下、抵抗２１、２２の抵抗値は１０ｋΩ、抵抗２４の抵抗値と抵抗２５の抵抗値は同じ、ＦＥＴ２６の閾値電圧は１．５Ｖであるとする。この場合、ＦＥＴ２６のゲート端子には、アナログ調光電圧Ｖａの１／２の電圧Ｖａ／２が印加される。
　アナログ調光電圧Ｖａが０Ｖ以上３Ｖ未満のときには、ＦＥＴ２６のゲート電圧は０Ｖ以上１．５Ｖ未満になる。このとき、ＦＥＴ２６はオフし、抵抗２１の両端は抵抗２１を介して電気的に接続されるので、端子Ｔ３と接地の間の抵抗値は２０ｋΩになる。このときにＬＥＤ５に０．１Ａの電流が流れ、ＬＥＤ５は１００ｃｄ／ｍ2 の輝度で発光するとする。
　アナログ調光電圧Ｖａが３Ｖ以上のときには、ＦＥＴ２６のゲート電圧は１．５Ｖ以上になる。このとき、ＦＥＴ２６はオンし、抵抗２１の両端は短絡されるので、端子Ｔ３と接地の間の抵抗値は１０ｋΩになる。したがって、ＬＥＤ５には０．２Ａの電流が流れ、ＬＥＤ５は２００ｃｄ／ｍ2 の輝度で発光する。
　図３は、ＬＥＤ駆動回路１０によって駆動されるＬＥＤ５の輝度特性図である。図３に示すように、ＬＥＤ５の輝度は、アナログ調光電圧Ｖａが０Ｖ以上３Ｖ未満のときには１００ｃｄ／ｍ2 になり、アナログ調光電圧Ｖａが３Ｖ以上のときには２００ｃｄ／ｍ2 になる。したがって、ＬＥＤ駆動回路１０によれば、２段階のアナログ調光を行うことができる。また、ＬＥＤ駆動ＩＣ１１として、ＰＷＭ調光用の既存のＩＣを用いることができる。
　以上に示すように、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路１０では、スイッチング信号ＳＳを出力するＰＷＭ調光用のＬＥＤ駆動ＩＣ１１に、アナログ調光電圧Ｖａに応じて抵抗値が２段階に変化するように構成された可変抵抗回路２０が外付けされる。このため、ＬＥＤ５を流れる電流の量とＬＥＤ５の輝度は、アナログ調光電圧Ｖａに応じて２段階に変化する。したがって、ＬＥＤ駆動回路１０によれば、ＰＷＭ調光用のＬＥＤ駆動ＩＣ１１を用いて、アナログ調光電圧Ｖａに基づく２段階のアナログ調光を低コストで行うことができる。
　（第２の実施形態）
　第２の実施形態では、第１の実施形態とは異なる可変抵抗回路を備えたＬＥＤ駆動回路について説明する。本実施形態と第１の実施形態では、可変抵抗回路以外の回路は同じである。そこで、可変抵抗回路以外の回路については説明を省略する。以下、ｎは３以上の整数、ｉは１以上（ｎ－１）以下の整数であるとする。
　図４は、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の可変抵抗回路の回路である。図４に示す可変抵抗回路３０は、第１の実施形態に係る可変抵抗回路２０（図２）を多段接続した構成を有する。可変抵抗回路３０は、直列接続されたｎ個の抵抗３１、直列接続されたｎ個の抵抗３２、および、（ｎ－１）個のＦＥＴ３３を含んでいる。以下、ｎ個の抵抗３１を接地に近いものから順に１番目、２番目、３番目、…という。ｎ個の抵抗３２と（ｎ－１）個のＦＥＴ３３についても同様とする。
　図４に示すように、１番目の抵抗３１の一端（図４では下端）は接地される。ｉ番目の抵抗３１の他端は、（ｉ＋１）番目の抵抗３１の一端に接続される。ｎ番目の抵抗３１の他端は、ＬＥＤ駆動ＩＣ１１の端子Ｔ３に接続される。１番目の抵抗３２の一端（図４では下端）は接地される。ｉ番目の抵抗３２の他端は、（ｉ＋１）番目の抵抗３２の一端とｉ番目のＦＥＴ３３のゲート端子とに接続される。ｎ番目の抵抗３２の他端には、アナログ調光電圧Ｖａが印加される。
　ｉ番目のＦＥＴ３３は、ｉ番目の抵抗３１と並列に接続される。ｉ番目のＦＥＴ３３のドレイン端子は、ｉ番目の抵抗３１と（ｉ＋１）番目の抵抗３１の接続点（ｉ番目の抵抗３１の他端と（ｉ＋１）番目の抵抗３１の一端）に接続される。１番目のＦＥＴ３３のソース端子は、１番目の抵抗３１の一端に接続され、接地される。ｉ番目（１番目を除く）のＦＥＴ３３のソース端子は、（ｉ－１）番目の抵抗３１とｉ番目の抵抗３１の接続点（（ｉ－１）番目の抵抗３１の他端とｉ番目の抵抗３１の一端）に接続される。
　直列接続されたｎ個の抵抗３２は、アナログ調光電圧Ｖａに基づき（ｎ－１）個の電圧を生成する。生成された（ｎ－１）個の電圧は、それぞれ、（ｎ－１）個のＦＥＴ３３のゲート端子に印加される。（ｎ－１）個のＦＥＴ３３は、それぞれ、ゲート端子に印加された電圧に応じてオンまたはオフする。ｉ番目のＦＥＴ３３がオフしたときには、ｉ番目の抵抗３１の両端はｉ番目の抵抗３１を介して電気的に接続される。このため、このときのｉ番目の抵抗３１の両端間の抵抗値は、ｉ番目の抵抗３１の抵抗値と同じである。ｉ番目のＦＥＴ３３がオンしたときには、ｉ番目の抵抗３１の両端はオン状態のＦＥＴ３３を介して電気的に接続される。このため、このときのｉ番目の抵抗３１の両端間の抵抗値はほぼ０になる。したがって、端子Ｔ３と接地の間の抵抗値は、アナログ調光電圧Ｖａに応じてｎ段階に変化する。ＬＥＤ５を流れる電流も、アナログ調光電圧Ｖａに応じてｎ段階に変化する。
　例えば、ｎ個の抵抗３１の抵抗値がすべて同じ（Ｒとする）、ｎ個の抵抗３２の抵抗値がすべて同じ、かつ、（ｎ－１）個のＦＥＴ３３の閾値電圧がすべて同じである場合を考える。この場合、端子Ｔ３と接地の間の抵抗値は、アナログ調光電圧Ｖａに応じて、Ｒ、２Ｒ、…、（ｎ－１）Ｒ、ｎＲのｎ段階に変化する。このため、ＬＥＤ５を流れる電流とＬＥＤ５の輝度は、アナログ調光電圧Ｖａに応じてｎ段階に変化する（図５を参照）。
　以上に示すように、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路によれば、ＰＷＭ調光用のＬＥＤ駆動ＩＣ１１を用いて、アナログ調光電圧Ｖａに基づく多段階のアナログ調光を低コストで行うことができる。また、可変抵抗回路３０が取り得る抵抗値の個数を増やすことにより、アナログ調光と同様の無段階調光を擬似的に行うことができる。
　（第３の実施形態）
　第３の実施形態では、第１および第２の実施形態とは異なる可変抵抗回路を備えたＬＥＤ駆動回路について説明する。本実施形態と第１および第２の実施形態とでは、可変抵抗回路以外の回路は同じである。そこで、可変抵抗回路以外の回路については説明を省略する。
　第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路１０の可変抵抗回路２０（図２）は、直列接続された２個の抵抗２１、２２と、直列接続された２個の抵抗２４、２５と、ＦＥＴ２６とを含んでいる。第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の可変抵抗回路３０（図４）は、直列接続されたｎ個の抵抗３１と、直列接続されたｎ個の抵抗３２と、（ｎ－１）個のＦＥＴ３３とを含んでいる。
　同様に、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の可変抵抗回路は、直列接続された複数の第１素子と、直列接続された複数の第２素子と、１個以上のスイッチング素子とを含んでいてもよい。直列接続された複数の第１素子の一端は、ＬＥＤ駆動ＩＣ１１の端子Ｔ３に接続される。直列接続された複数の第２端子の一端には、アナログ調光電圧Ｖａが印加される。スイッチング素子は、いずれかの第１素子と並列に接続される。スイッチング素子の制御端子は、直列接続された複数の第２素子のいずれかの接続点に接続される。
　第１素子は、抵抗、ツェナーダイオード、および、リセットＩＣのいずれかでもよい。第１素子は、抵抗を有する他の素子でもよい。第２素子もこれと同様である。スイッチング素子は、ＦＥＴ、トランジスタ、および、アナログスイッチのいずれかでもよい。スイッチング素子は、制御端子に印加される信号に応じてオンおよびオフする他の素子でもよい。
　本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の可変抵抗回路は、アナログ調光電圧Ｖａに応じて抵抗値が段階的に変化するように構成された上記以外の回路でもよい。例えば、可変抵抗回路は、ＬＥＤ駆動ＩＣと接地の間に直列または並列に接続して設けられた複数の抵抗と、アナログ調光電圧Ｖａを抵抗分割した電圧が制御端子に印加された１個以上のスイッチング素子とを含み、スイッチング素子の状態に応じてＬＥＤ駆動ＩＣと接地の間の抵抗値が変化するものでもよい。また、可変抵抗回路は、電子ボリュームを含んでいてもよい。
　本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路によれば、第１および第２の実施形態と同様に、アナログ調光電圧Ｖａに基づく２段階または多段階のアナログ調光を低コストで行うことができる。
　なお、第１～第３の実施形態では、ＬＥＤ駆動回路は、電圧変換回路として、スイッチング信号を用いて入力電圧をＬＥＤの印加電圧に昇圧する昇圧回路を備えることとした。ＬＥＤ駆動回路は、電圧変換回路として、スイッチング信号を用いて入力電圧をＬＥＤの印加電圧に降圧する降圧回路を備えていてもよい。
　本願は、２０１７年４月１９日に出願された「ＬＥＤ駆動回路」という名称の日本国特願２０１７－８２８１０号に基づく優先権を主張する出願であり、この出願の内容は引用することによって本願の中に含まれる。
　５…ＬＥＤ
　１０…ＬＥＤ駆動回路
　１１…ＬＥＤ駆動ＩＣ
　１２…入力端子
　１３…コイル
　１４、２６、３３…ＦＥＴ
　１５…ダイオード
　１６…コンデンサ
　２０、３０…可変抵抗回路
　２１、２２、２４、２５、３１、３２…抵抗
　２３…スイッチ回路

Claims (7)

  1. 　スイッチング信号を出力するＰＷＭ調光用のＬＥＤ駆動ＩＣと、
    　前記スイッチング信号を用いて入力電圧をＬＥＤの印加電圧に変換する電圧変換回路と、
    　前記ＬＥＤを流れる電流の量を調整するために前記ＬＥＤ駆動ＩＣに外付けされ、アナログ調光電圧に応じて抵抗値が段階的に変化するように構成された可変抵抗回路とを備えた、ＬＥＤ駆動回路。
  2. 　前記可変抵抗回路は、直列接続された複数の第１素子と、直列接続された複数の第２素子と、１個以上のスイッチング素子とを含み、
    　直列接続された複数の前記第１素子の一端は、前記ＬＥＤ駆動ＩＣの端子に接続され、
    　直列接続された複数の前記第２素子の一端には、前記アナログ調光電圧が印加され、
    　前記スイッチング素子は、いずれかの前記第１素子と並列に接続され、
    　前記スイッチング素子の制御端子は、複数の前記第２素子のいずれかの接続点に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
  3. 　前記可変抵抗回路は、２個の前記第１素子と、２個の前記第２素子と、１個の前記スイッチング素子とを含むことを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路。
  4. 　前記第１素子と前記第２素子は抵抗であり、前記スイッチング素子は電界効果トランジスタであることを特徴とする、請求項３に記載のＬＥＤ駆動回路。
  5. 　前記第１素子は、抵抗、ツェナーダイオード、および、リセットＩＣのいずれかであることを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路。
  6. 　前記第２素子は、抵抗、ツェナーダイオード、および、リセットＩＣのいずれかであることを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路。
  7. 　前記スイッチング素子は、電界効果トランジスタ、トランジスタ、および、アナログスイッチのいずれかであることを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路。
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