JP2009038218A - Light emitting diode drive circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting diode drive circuit capable of protecting a light emitting diode against overheating with high precision. <P>SOLUTION: A constant current IL is made to flow to the light emitting diode 20a through a constant current setting control block equipped with a constant current source, and then a forward voltage detecting circuit unit 300 can detects a forward voltage Vf with high precision. When a voltage corresponding to the forward voltage Vf becomes smaller than a reference voltage Vref, the constant current IL (Va/Ri) determined by a resistance value Ri of the current setting resistance 30 and the voltage Va is made to flow to the light emitting diode 20a. In this case, the constant current IL also decreases as the Va drops, so overheating of the light emitting diode 20a can be suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光ダイオード駆動回路に関し、特に、発光ダイオードを過熱から保護する機能を備えた発光ダイオード駆動回路に関する。   The present invention relates to a light emitting diode driving circuit, and more particularly to a light emitting diode driving circuit having a function of protecting a light emitting diode from overheating.

近年、ディスプレイ向けバックライトとして発光ダイオードが使用され始めている。ディスプレイの大型化に伴い発光ダイオードの高輝度化が必須となっているので、発光ダイオードの消費電力が増加する傾向にある。しかし、発光ダイオードの消費電力が増加するとそれに伴って発熱量も増加する。そのため、発光ダイオードの熱破壊、短寿命が深刻な問題となっている。   In recent years, light emitting diodes have begun to be used as backlights for displays. As the display becomes larger, it is essential to increase the luminance of the light emitting diode, so that the power consumption of the light emitting diode tends to increase. However, as the power consumption of the light emitting diode increases, the amount of heat generated increases accordingly. Therefore, the thermal destruction and short life of the light emitting diode are serious problems.

この問題を解決するために、特許文献１では、発光ダイオードの順方向電圧を検出するＶＦ電圧検出回路を設け、順方向電圧が低下した場合にはデューティ比を変化させることにより、発光ダイオードに流れる電流を減少させている。
２００６−２７８５２６号公報 In order to solve this problem, in Patent Document 1, a VF voltage detection circuit that detects the forward voltage of the light emitting diode is provided, and when the forward voltage decreases, the duty ratio is changed to flow to the light emitting diode. The current is decreasing.
2006-278526

特許文献１の発光ダイオード駆動回路では、発光ダイオードのカソード側電圧が矩形波となっているため、精度の高い順方向電圧を検出することが困難である。そのため、検出した順方向電圧に基づいて行う電流制限制御も高精度に行うことができない。加えて、ＶＦ電圧検出回路においてどのようにして順方向電圧を検出するかが記載されていない。   In the light emitting diode drive circuit of Patent Document 1, since the cathode side voltage of the light emitting diode is a rectangular wave, it is difficult to detect a forward voltage with high accuracy. Therefore, the current limit control performed based on the detected forward voltage cannot be performed with high accuracy. In addition, it does not describe how to detect the forward voltage in the VF voltage detection circuit.

また、特許文献１の発光ダイオード駆動回路は、ＶＦ電圧検出回路によって発光ダイオードの順方向電圧の低下のみを検出しており、順方向電圧の低下を検出しない場合には、順方向電圧を一定に制御している。しかし、低温時には発光ダイオードの抵抗値が上昇し、それによって順方向電圧は低下する。そのため、特許文献１の場合には、非温度上昇時の順方向電圧を、低温時の温度低下を考慮した高い電圧とする必要がある。そのため、効率が十分ではなかった。   In addition, the light emitting diode driving circuit of Patent Document 1 detects only a decrease in the forward voltage of the light emitting diode by the VF voltage detection circuit. If no decrease in the forward voltage is detected, the forward voltage is kept constant. I have control. However, when the temperature is low, the resistance value of the light emitting diode increases, and thereby the forward voltage decreases. Therefore, in the case of Patent Document 1, it is necessary to set the forward voltage at the time of non-temperature rise to a high voltage considering the temperature drop at low temperature. Therefore, the efficiency was not sufficient.

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、発光ダイオードを高精度に過熱から保護することができ、または、高効率となる発光ダイオード駆動回路を提供することにある。   The present invention has been made based on this situation, and an object of the present invention is to provide a light-emitting diode driving circuit that can protect a light-emitting diode from overheating with high accuracy or achieve high efficiency. There is.

その目的を達成するための請求項１記載の発明は、発光ダイオードに流れる電流を一定電流に制御する直流式定電流制御回路と、前記発光ダイオードの順方向電圧に応じて変化する順方向電圧対応電圧を検出する電圧検出回路とを備え、前記直流式定電流制御回路は、前記電圧検出回路によって検出された順方向電圧対応電圧が所定値以下となったことに基づいて電流制限を開始することを特徴とする。   In order to achieve the object, the invention according to claim 1 is a DC constant current control circuit for controlling a current flowing in a light emitting diode to a constant current, and a forward voltage changing according to a forward voltage of the light emitting diode. A voltage detection circuit for detecting a voltage, and the DC constant current control circuit starts current limiting based on the fact that the forward voltage corresponding voltage detected by the voltage detection circuit has become equal to or less than a predetermined value. It is characterized by.

なお、直流式定電流制御回路には、特許文献１のように、順方向電圧が矩形波状に変化し、それによって電流がのこぎり歯状に変化するものは含まれない。   Note that the DC constant current control circuit does not include a circuit in which the forward voltage changes in a rectangular wave shape and the current changes in a sawtooth shape as in Patent Document 1.

この発明によれば、発光ダイオードには、直流式定電流制御回路にて制御された一定電流が流れているので、順方向電圧も一定電圧となる。従って、電圧検出回路によって検出される順方向電圧対応電圧が高精度となる。そして、その高精度に検出できる順方向電圧対応電圧が所定値以下となったことに基づいて電流制限が開始されるので、発光ダイオードを高精度に過熱から保護することができる。   According to the present invention, since the constant current controlled by the DC constant current control circuit flows through the light emitting diode, the forward voltage also becomes a constant voltage. Therefore, the forward voltage corresponding voltage detected by the voltage detection circuit is highly accurate. Since the current limit is started based on the fact that the forward voltage corresponding voltage that can be detected with high accuracy is equal to or lower than the predetermined value, the light emitting diode can be protected from overheating with high accuracy.

ここで、上記電圧検出回路は請求項２のように構成することが好ましい。その請求項２は、請求項１において、前記電圧検出回路は、前記発光ダイオードの順方向電圧を定電流に変換する変換回路と、その変換回路によって得られた定電流が流れる抵抗とを備え、その抵抗の両端電圧を前記順方向電圧対応電圧として検出するものであることを特徴とする。   Here, the voltage detection circuit is preferably configured as in claim 2. According to claim 2, in claim 1, the voltage detection circuit includes a conversion circuit that converts a forward voltage of the light emitting diode into a constant current, and a resistor through which the constant current obtained by the conversion circuit flows, The voltage across the resistor is detected as the forward voltage corresponding voltage.

このように、発光ダイオードの順方向電圧を定電流に一旦変換し、その定電流を抵抗に流して、その抵抗の両端電圧を順方向電圧対応電圧として検出するようにすれば、高精度に順方向電圧対応電圧を検出することができる。   In this way, once the forward voltage of the light emitting diode is converted into a constant current, the constant current is passed through a resistor, and the voltage across the resistor is detected as the forward voltage corresponding voltage. A voltage corresponding to the direction voltage can be detected.

また、請求項３のように、直流式定電流制御回路は、電流設定抵抗と、前記順方向電圧対応電圧と基準電圧とを比較して、低い側の電圧を前記電流設定抵抗に加える電圧選択回路と、前記発光ダイオードに接続された定電流源と、前記電流設定抵抗と前記定電流源とを接続するカレントミラー回路とを備えたものとすることができる。   According to a third aspect of the present invention, the DC constant current control circuit compares the current setting resistor with the forward voltage corresponding voltage and a reference voltage, and selects a voltage to apply a lower voltage to the current setting resistor. The circuit may include a constant current source connected to the light emitting diode, and a current mirror circuit connecting the current setting resistor and the constant current source.

また、前記目的を達成するための請求項４記載の発明は、発光ダイオードに流れる電流を一定電流に制御する直流式定電流制御回路と、入力電圧を昇降圧させて、前記発光ダイオードを駆動させるための駆動電圧に変換する昇降圧回路と、前記入力電圧と前記駆動電圧との比較に基づいて前記昇降圧回路における動作を決定して前記賞降圧回路を制御する制御回路とを備えることを特徴とする発光ダイオード駆動回路である。   According to a fourth aspect of the invention for achieving the above object, a DC constant current control circuit for controlling a current flowing in the light emitting diode to a constant current, and driving the light emitting diode by stepping up / down an input voltage. A step-up / step-down circuit for converting the drive voltage to a drive voltage, and a control circuit for controlling the prize voltage step-down circuit by determining an operation in the step-up / down circuit based on a comparison between the input voltage and the drive voltage. Is a light emitting diode driving circuit.

この発明によれば、直流式定電流制御回路により発光ダイオードには一定電流が流れるようになっているため、駆動電圧は一定電圧となる。制御回路は、この一定となっている駆動電圧と入力電圧とを比較して、昇降圧回路からの出力電圧が上記駆動電圧となるように昇降圧回路の昇降圧動作を決定している。そのため、昇降圧回路からの出力電圧が発光ダイオードを駆動させるために必要十分な電圧とされることになるので、効率が向上する。   According to the present invention, since a constant current flows through the light emitting diode by the DC constant current control circuit, the drive voltage becomes a constant voltage. The control circuit compares the constant drive voltage with the input voltage, and determines the step-up / step-down operation of the step-up / step-down circuit so that the output voltage from the step-up / step-down circuit becomes the drive voltage. Therefore, the output voltage from the step-up / step-down circuit is set to a voltage necessary and sufficient for driving the light emitting diode, so that the efficiency is improved.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態となる発光ダイオード駆動回路１０の構成を示すブロック図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a light emitting diode driving circuit 10 according to an embodiment of the present invention.

この発光ダイオード駆動回路１０は、発光ダイオードアレイ２０と、定電流駆動回路部１００と、昇降圧チョッパ部２００と、順方向電圧検出回路部３００とを備えている。そして、入力電圧Ｖｉｎは、定電流駆動回路部１００の基準電圧生成ブロック１１０およびＤｕｔｙ制御／セレクターブロック１２０と、昇降圧チョッパ部２００のＮチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ２０１のドレイン端子とに入力される。なお、入力電圧Ｖｉｎは、たとえば、車両のバッテリの電圧である。   The light emitting diode driving circuit 10 includes a light emitting diode array 20, a constant current driving circuit unit 100, a step-up / down chopper unit 200, and a forward voltage detection circuit unit 300. The input voltage Vin is input to the reference voltage generation block 110 and the duty control / selector block 120 of the constant current drive circuit unit 100 and the drain terminal of the N-channel type MOSFET 201 of the buck-boost chopper unit 200. The input voltage Vin is, for example, the voltage of the vehicle battery.

まず、昇降圧チョッパ部２００の構成を説明する。昇降圧チョッパ部２００は、上記ＭＯＳＦＥＴ２０１の他に、コイル２０２、ダイオード２０３、Ｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ２０４、ダイオード２０５を備えている。   First, the configuration of the step-up / down chopper unit 200 will be described. The step-up / down chopper unit 200 includes a coil 202, a diode 203, a P-channel type MOSFET 204, and a diode 205 in addition to the MOSFET 201.

ＭＯＳＦＥＴ２０１のソース端子は、コイル２０２の一方の端と、ダイオード２０５のカソード端子とに接続されている。コイル２０２の他端はダイオード２０３のアノード端子と、ＭＯＳＦＥＴ２０４のドレイン端子とに接続されている。ダイオード２０３のカソード端子は、コンデンサ１１の一端と、発光ダイオードアレイ２０の最上流部に配置されている発光ダイオード２０ａのアノード端子とに接続されている。また、ダイオード２０３のカソード端子の電圧は昇降圧チョッパ部２００の出力電圧Ｖｏであり、この出力電圧ＶｏはＤｕｔｙ制御／セレクターブロック１２０に入力される。   The source terminal of the MOSFET 201 is connected to one end of the coil 202 and the cathode terminal of the diode 205. The other end of the coil 202 is connected to the anode terminal of the diode 203 and the drain terminal of the MOSFET 204. The cathode terminal of the diode 203 is connected to one end of the capacitor 11 and the anode terminal of the light emitting diode 20 a arranged at the most upstream part of the light emitting diode array 20. The voltage at the cathode terminal of the diode 203 is the output voltage Vo of the step-up / down chopper unit 200, and this output voltage Vo is input to the duty control / selector block 120.

ＭＯＳＦＥＴ２０４のソース端子は接地され、ゲート端子はＤｕｔｙ制御／セレクターブロック１２０と接続されている。ダイオード２０５のアノード端子は接地されている。   The source terminal of the MOSFET 204 is grounded, and the gate terminal is connected to the duty control / selector block 120. The anode terminal of the diode 205 is grounded.

コンデンサ１１の他端は接地されている。発光ダイオードアレイ２０は１つまたは複数の発光ダイオード２０ａを備えている。   The other end of the capacitor 11 is grounded. The light emitting diode array 20 includes one or more light emitting diodes 20a.

次に、順方向電圧検出回路部３００の構成を説明する。順方向電圧検出回路部３００は、発光ダイオードアレイ２０を構成する各発光ダイオード２０ａに対して設けられている。この順方向電圧検出回路部３００は、検出抵抗３０１と、オペアンプ３０２と、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ３０３と、過熱保護設定抵抗３０４とを備えている。   Next, the configuration of the forward voltage detection circuit unit 300 will be described. The forward voltage detection circuit unit 300 is provided for each light emitting diode 20 a that constitutes the light emitting diode array 20. The forward voltage detection circuit unit 300 includes a detection resistor 301, an operational amplifier 302, an N-channel MOSFET 303, and an overheat protection setting resistor 304.

検出抵抗３０１は、一端が発光ダイオード２０ａのアノード端子に接続され、他端がオペアンプ３０２の反転入力端子とＭＯＳＦＥＴ３０３のドレイン端子とに接続されている。オペアンプ３０２の非反転入力端子は発光ダイオード２０ａのカソード端子に接続されている。オペアンプ３０２の出力端子は、ＭＯＳＦＥＴ３０３のゲート端子と接続されている。ＭＯＳＦＥＴ３０３のドレイン端子は、過熱保護設定抵抗３０４の一方の端子に接続されている。過熱保護設定抵抗３０４の他端は接地されている。   One end of the detection resistor 301 is connected to the anode terminal of the light emitting diode 20 a, and the other end is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 302 and the drain terminal of the MOSFET 303. The non-inverting input terminal of the operational amplifier 302 is connected to the cathode terminal of the light emitting diode 20a. The output terminal of the operational amplifier 302 is connected to the gate terminal of the MOSFET 303. The drain terminal of the MOSFET 303 is connected to one terminal of the overheat protection setting resistor 304. The other end of the overheat protection setting resistor 304 is grounded.

次に、定電流駆動回路部１００の構成を説明する。定電流駆動回路部１００は、基準電圧生成ブロック１１０と、Ｄｕｔｙ制御／セレクターブロック１２０と、ＯＳＣ生成ブロック１３０と、定電流設定制御ブロック１４０とを備えている。   Next, the configuration of the constant current drive circuit unit 100 will be described. The constant current drive circuit unit 100 includes a reference voltage generation block 110, a duty control / selector block 120, an OSC generation block 130, and a constant current setting control block 140.

基準電圧生成ブロック１１０は、入力電圧Ｖｉｎから、温度によって変動しない基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。この基準電圧ＶｒｅｆがＤｕｔｙ制御／セレクターブロック１２０と、ＯＳＣ生成ブロック１３０とに供給される。ＯＳＣ生成ブロック１３０は、基準電圧Ｖｒｅｆに基づいてスイッチング周波数を生成し、生成したスイッチング周波数をＤｕｔｙ制御／セレクターブロック１２０に供給する。   The reference voltage generation block 110 generates a reference voltage Vref that does not vary with temperature from the input voltage Vin. This reference voltage Vref is supplied to the duty control / selector block 120 and the OSC generation block 130. The OSC generation block 130 generates a switching frequency based on the reference voltage Vref, and supplies the generated switching frequency to the duty control / selector block 120.

Ｄｕｔｙ制御／セレクターブロック１２０は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏとを比較して、昇降圧チョッパ部２００に昇圧動作をさせるか降圧動作をさせるかを選択する。具体的には、出力電圧Ｖｏのほうが入力電圧Ｖｉｎよりも高い場合には昇圧動作を選択し、入力電圧Ｖｉｎのほうが出力電圧Ｖｏよりも高い場合には降圧動作を選択する。そして、昇圧動作を選択した場合には、ＭＯＳＦＥＴ２０１をオンにし、ＭＯＳＦＥＴ２０４を所定のＤｕｔｙ比でオンオフ制御する。降圧動作を選択した場合には、ＭＯＳＦＥＴ２０４をオフとする一方、ＭＯＳＦＥＴ２０１を所定のＤｕｔｙ比でオンオフ制御する。   The duty control / selector block 120 compares the input voltage Vin and the output voltage Vo, and selects whether the step-up / step-down chopper unit 200 performs a step-up operation or a step-down operation. Specifically, when the output voltage Vo is higher than the input voltage Vin, the step-up operation is selected, and when the input voltage Vin is higher than the output voltage Vo, the step-down operation is selected. When the boosting operation is selected, the MOSFET 201 is turned on, and the MOSFET 204 is on / off controlled at a predetermined duty ratio. When the step-down operation is selected, the MOSFET 204 is turned off while the MOSFET 201 is on / off controlled at a predetermined duty ratio.

定電流設定制御ブロック１４０には、最下流の発光ダイオード２０ａのカソード電圧Ｖｃが入力されるようになっており、この電圧Ｖｃがある一定電圧となるようにＤｕｔｙ比を指示する指示信号をＤｕｔｙ制御／セレクターブロック１２０に出力する。また、この定電流設定制御ブロック１４０は、たとえば、図２に例示するような定電流制御回路を備えている。   The constant current setting control block 140 is inputted with the cathode voltage Vc of the light-emitting diode 20a at the most downstream side. The instruction signal for instructing the duty ratio is duty controlled so that the voltage Vc becomes a certain voltage. / Output to selector block 120. The constant current setting control block 140 includes a constant current control circuit as exemplified in FIG.

図２の定電流制御回路は、オペアンプ１４１と、トランジスタ１４２と、２つのカレントミラー回路１４３、１４４と、定電流源１４５とを備えている。オペアンプ１４１は２つの非反転入力端子を備えており、一方の非反転入力端子には過熱保護設定抵抗３０４のＭＯＳＦＥＴ３０３側の端子電圧Ｖａが入力される。他方の非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが入力される。また、このオペアンプ１４１の出力端子はトランジスタ１４２のベース端子と接続されている。   The constant current control circuit in FIG. 2 includes an operational amplifier 141, a transistor 142, two current mirror circuits 143 and 144, and a constant current source 145. The operational amplifier 141 includes two non-inverting input terminals, and the terminal voltage Va on the MOSFET 303 side of the overheat protection setting resistor 304 is input to one non-inverting input terminal. The reference voltage Vref is input to the other non-inverting input terminal. The output terminal of the operational amplifier 141 is connected to the base terminal of the transistor 142.

トランジスタ１４２のコレクタ端子はカレントミラー回路１４３に接続されており、エミッタ端子は、前述のオペアンプ１４１の反転入力端子と接続されている。また、トランジスタ１４１のエミッタ端子とオペアンプ１４１の反転入力端子には、外付けの電流設定抵抗３０の一端も接続されている。この電流設定抵抗３０の他端は接地されている。   The collector terminal of the transistor 142 is connected to the current mirror circuit 143, and the emitter terminal is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 141 described above. One end of an external current setting resistor 30 is also connected to the emitter terminal of the transistor 141 and the inverting input terminal of the operational amplifier 141. The other end of the current setting resistor 30 is grounded.

上記カレントミラー回路１４３の他方の端子は、もう一つのカレントミラー回路１４４に接続されている。そして、カレントミラー回路１４４の他方の端子に定電流源１４５が接続されている。この定電流源１４５は発光ダイオードアレイ２０と接続されている。   The other terminal of the current mirror circuit 143 is connected to another current mirror circuit 144. A constant current source 145 is connected to the other terminal of the current mirror circuit 144. The constant current source 145 is connected to the light emitting diode array 20.

次に、このように構成された発光ダイオード駆動回路１０の作動を説明する。前述のように、Ｄｕｔｙ制御／セレクターブロック１２０は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏとをそれぞれ検出しており、入力電圧Ｖｉｎのほうが高い場合には昇降圧チョッパ部２００に降圧動作をさせ、出力電圧Ｖｏのほうが高い場合には昇降圧チョッパ部２００に昇圧動作をさせる。   Next, the operation of the light emitting diode driving circuit 10 configured as described above will be described. As described above, the duty control / selector block 120 detects the input voltage Vin and the output voltage Vo, respectively. When the input voltage Vin is higher, the step-up / step-down chopper unit 200 performs a step-down operation to output the output voltage. When Vo is higher, the step-up / step-down chopper unit 200 is boosted.

上記出力電圧Ｖｏは発光ダイオードアレイ２０を構成する発光ダイオード２０ａを駆動させる駆動電圧である。従って、駆動電圧を実際に検出していることになり、また、発光ダイオード２０ａには定電流源１４５が接続されている。そのため、出力電圧Ｖｏすなわち発光ダイオード２０ａの駆動電圧は、発光ダイオード２０ａを駆動するのに必要な最低限の電圧に常時維持されることになるので、高効率となる。   The output voltage Vo is a driving voltage for driving the light emitting diodes 20a constituting the light emitting diode array 20. Therefore, the drive voltage is actually detected, and the constant current source 145 is connected to the light emitting diode 20a. For this reason, the output voltage Vo, that is, the driving voltage of the light emitting diode 20a is always maintained at the minimum voltage necessary for driving the light emitting diode 20a.

次に、発光ダイオード２０ａに流れる定電流について説明する。発光ダイオード２０ａに流れる定電流は、前述の定電流制御回路（図２）によって制御される。具体的には、オペアンプ１４１の反転入力端子が電流設定抵抗３０の一端に接続されていることにより、オペアンプ１４１は請求項の電圧選択回路として機能し、電流設定抵抗３０の上記電流設定抵抗３０の一端には、過熱保護設定抵抗３０４の端子電圧Ｖａと基準電圧Ｖｒｅｆのうちの低い側の電圧が入力される。   Next, the constant current flowing through the light emitting diode 20a will be described. The constant current flowing through the light emitting diode 20a is controlled by the constant current control circuit (FIG. 2) described above. Specifically, since the inverting input terminal of the operational amplifier 141 is connected to one end of the current setting resistor 30, the operational amplifier 141 functions as the voltage selection circuit of the claims. One end of the terminal voltage Va of the overheat protection setting resistor 304 and the lower voltage of the reference voltage Vref are input to one end.

ここで、電流設定抵抗３０の抵抗をＲｉとし、仮に、電流設定抵抗３０の一端に入力される電圧を基準電圧Ｖｒｅｆとすると、電流設定抵抗３０に流れる電流はＶｒｅｆ／Ｒｉとなる。さらに、この電流設定抵抗３０は２つのカレントミラー回路１４３、１４４によって定電流源１４５と接続されている。そのため、定電流源１４５を流れる定電流ＩＬもＶｒｅｆ／Ｒｉとなる。そして、定電流源１４５は発光ダイオード２０ａのカソード端子に接続されている。従って、発光ダイオード２０ａにも、定電流ＩＬ（＝Ｖｒｅｆ／Ｒｉ）が流れることになる。また、電流設定抵抗３０の一端に入力される電圧が過熱保護設定抵抗３０４の端子電圧Ｖａである場合には、発光ダイオード２０ａに流れる定電流ＩＬはＶａ／Ｒｉとなる。   Here, if the resistance of the current setting resistor 30 is Ri, and the voltage input to one end of the current setting resistor 30 is the reference voltage Vref, the current flowing through the current setting resistor 30 is Vref / Ri. Further, the current setting resistor 30 is connected to a constant current source 145 by two current mirror circuits 143 and 144. Therefore, the constant current IL flowing through the constant current source 145 is also Vref / Ri. The constant current source 145 is connected to the cathode terminal of the light emitting diode 20a. Accordingly, the constant current IL (= Vref / Ri) also flows through the light emitting diode 20a. When the voltage input to one end of the current setting resistor 30 is the terminal voltage Va of the overheat protection setting resistor 304, the constant current IL flowing through the light emitting diode 20a is Va / Ri.

発光ダイオード２０ａに流れる定電流ＩＬがＶｒｅｆ／ＲｉとなるかＶａ／ＲｉとなるかはＶａの大きさによって決まり、Ｖａ＞Ｖｒｅｆであれば、定電流ＩＬはＶｒｅｆ／Ｒｉとなり、Ｖａ＜Ｖｒｅｆであれば定電流ＩＬはＶａ／Ｒｉとなる。ここで、Ｖａは請求項の順方向電圧対応電圧に相当するものであり、発光ダイオード２０ａの順方向電圧Ｖｆに対応して変動する。次に、このことを説明するとともに、順方向電圧検出回路部３００の作動を説明する。   Whether the constant current IL flowing through the light emitting diode 20a is Vref / Ri or Va / Ri is determined by the magnitude of Va. If Va> Vref, the constant current IL is Vref / Ri, and Va <Vref. In this case, the constant current IL is Va / Ri. Here, Va corresponds to the forward voltage corresponding voltage in the claims, and fluctuates corresponding to the forward voltage Vf of the light emitting diode 20a. Next, this will be described, and the operation of the forward voltage detection circuit unit 300 will be described.

検出抵抗３０１は、一端が発光ダイオード２０ａのアノード端子に接続される一方、他端がオペアンプ３０２の反転入力端子に接続されている。また、このオペアンプ３０２の非反転入力端子は上記発光ダイオード２０ａのカソード端子と接続されている。従って、検出抵抗３０１の両端電圧は、図１にも示すように、発光ダイオード２０ａの順方向電圧Ｖｆと等しくなり、また、オペアンプ３０２の出力端子からは、反転入力端子に入力される電圧と非反転入力端子に入力される電圧との差に応じた電圧が出力されて、この出力がＭＯＳＦＥＴ３０３のゲート端子に入力される。   The detection resistor 301 has one end connected to the anode terminal of the light emitting diode 20 a and the other end connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 302. The non-inverting input terminal of the operational amplifier 302 is connected to the cathode terminal of the light emitting diode 20a. Therefore, the voltage across the detection resistor 301 becomes equal to the forward voltage Vf of the light emitting diode 20a as shown in FIG. 1, and the voltage input to the inverting input terminal is not equal to the voltage input to the inverting input terminal from the output terminal of the operational amplifier 302. A voltage corresponding to the difference from the voltage input to the inverting input terminal is output, and this output is input to the gate terminal of the MOSFET 303.

ＭＯＳＦＥＴ３０３は、ゲート端子に入力される電圧（すなわち、検出抵抗３０１の下流側の端子電圧と発光ダイオード２０ａのカソード端子の電圧との差）に応じて抵抗値が変化することになる。従って、このＭＯＳＦＥＴ３０３は、検出抵抗３０１の下流側の端子電圧と発光ダイオード２０ａのカソード端子の電圧との差に応じて抵抗値が変化する可変抵抗として機能することになり、その結果、検出抵抗３０１を流れる電流Ｉｓが安定的に過熱保護設定抵抗３０４にも流れることになる。このことから、検出抵抗３０１、オペアンプ３０２、ＭＯＳＦＥＴ３０３は、発光ダイオード２０ａの順方向電圧Ｖｆを定電流Ｉｓに変換する変換回路として機能しているといえる。そして、この定電流Ｉｓと、発光ダイオード２０ａの順方向電圧Ｖｆと、検出抵抗３０１の抵抗値Ｒｓとの間には、下記式１が成立する。
（式１） Ｉｓ＝Ｖｆ／Ｒｓ
上記定電流Ｉｓは前述のように過熱保護設定抵抗３０４にも流れる。この過熱保護設定抵抗３０４の抵抗値をＲｏとすると、過熱保護設定抵抗３０４の端子電圧Ｖａは下記式２によって表すことができる。
（式２） Ｖａ＝Ｉｓ×Ｒｏ
式２の定電流に式１を代入すると下記式３が得られる。
（式３） Ｖａ＝（Ｒｏ／Ｒｓ）×Ｖｆ
この式３から、発光ダイオード２０ａの順方向電圧Ｖｆを、定数である過熱保護設定抵抗３０４の抵抗値Ｒｏと検出抵抗３０１の抵抗値Ｒｓとを用いて表すことができることが分かる。 The resistance value of the MOSFET 303 changes according to the voltage input to the gate terminal (that is, the difference between the terminal voltage downstream of the detection resistor 301 and the voltage of the cathode terminal of the light emitting diode 20a). Therefore, the MOSFET 303 functions as a variable resistor whose resistance value changes according to the difference between the terminal voltage downstream of the detection resistor 301 and the voltage of the cathode terminal of the light emitting diode 20a. Current Is flowing through the overheat protection setting resistor 304 in a stable manner. From this, it can be said that the detection resistor 301, the operational amplifier 302, and the MOSFET 303 function as a conversion circuit that converts the forward voltage Vf of the light emitting diode 20a into the constant current Is. The following formula 1 is established between the constant current Is, the forward voltage Vf of the light emitting diode 20a, and the resistance value Rs of the detection resistor 301.
(Formula 1) Is = Vf / Rs
The constant current Is also flows through the overheat protection setting resistor 304 as described above. When the resistance value of the overheat protection setting resistor 304 is Ro, the terminal voltage Va of the overheat protection setting resistor 304 can be expressed by the following equation 2.
(Formula 2) Va = Is × Ro
Substituting Equation 1 into the constant current of Equation 2 yields Equation 3 below.
(Formula 3) Va = (Ro / Rs) × Vf
From Equation 3, it can be seen that the forward voltage Vf of the light emitting diode 20a can be expressed using the resistance value Ro of the overheat protection setting resistor 304 and the resistance value Rs of the detection resistor 301, which are constants.

次に、この発光ダイオード駆動回路１０の過熱保護制御作動を図３に示す波形図も用いつつ説明する。なお、図３は昇圧動作時の例である。   Next, the overheat protection control operation of the light emitting diode drive circuit 10 will be described with reference to the waveform diagram shown in FIG. FIG. 3 shows an example during the boosting operation.

図３に示すように、ダイオード２０３のアノード端子電圧Ｖｓは、ＭＯＳＦＥＴ２０４のスイッチング動作によりパルス状に変化する。パルス状に変化するアノード端子電圧Ｖｓは、コンデンサ１１の作用により平滑化され、また、発光ダイオードアレイ２０には定電流源１４５が接続されているため、昇降圧チョッパ部２００の出力電圧Ｖｏは一定電圧となる。   As shown in FIG. 3, the anode terminal voltage Vs of the diode 203 changes in a pulse shape by the switching operation of the MOSFET 204. The anode terminal voltage Vs that changes in a pulse shape is smoothed by the action of the capacitor 11, and since the constant current source 145 is connected to the light emitting diode array 20, the output voltage Vo of the step-up / down chopper unit 200 is constant. Voltage.

通常動作時（Ｖａ＞Ｖｒｅｆのとき）には、定電流ＩＬはＶｒｅｆ／Ｒｉで一定となる。また、発光ダイオード２０ａの温度が安定していれば、ｔ０時点からｔ１時点に示すように、発光ダイオード２０ａのアノード端子電圧Ｖ１および順方向電圧Ｖｆも一定である。また、前述のように、過熱保護設定抵抗３０４の端子電圧Ｖａは、発光ダイオード２０ａの順方向電圧Ｖｆに比例するので、この端子電圧Ｖａも一定である。   During normal operation (when Va> Vref), the constant current IL is constant at Vref / Ri. If the temperature of the light emitting diode 20a is stable, the anode terminal voltage V1 and the forward voltage Vf of the light emitting diode 20a are also constant as shown from the time t0 to the time t1. Further, as described above, since the terminal voltage Va of the overheat protection setting resistor 304 is proportional to the forward voltage Vf of the light emitting diode 20a, this terminal voltage Va is also constant.

一方、発光ダイオード２０ａの温度が上昇すると、発光ダイオード２０ａの順方向電圧Ｖｆが低下する。そのため、ｔ１時点以降に示すように、発光ダイオード２０ａのアノード端子電圧Ｖ１は低下する。そして、アノード端子電圧Ｖ１の低下に伴い、定電流Ｉｓおよび過熱保護設定抵抗３０４の端子電圧Ｖａも低下する。ただし、過熱保護設定抵抗３０４の端子電圧Ｖａが基準電圧Ｖｒｅｆよりも高いうちは、定電流設定抵抗３０に流れる電流は変化しないことから、定電流ＩＬも変化しない。   On the other hand, when the temperature of the light emitting diode 20a increases, the forward voltage Vf of the light emitting diode 20a decreases. Therefore, as shown after time t1, the anode terminal voltage V1 of the light emitting diode 20a decreases. As the anode terminal voltage V1 decreases, the constant current Is and the terminal voltage Va of the overheat protection setting resistor 304 also decrease. However, as long as the terminal voltage Va of the overheat protection setting resistor 304 is higher than the reference voltage Vref, the current flowing through the constant current setting resistor 30 does not change, so the constant current IL also does not change.

しかし、発光ダイオード２０ａの順方向電圧Ｖｆがさらに低下し、それに伴って過熱保護設定抵抗３０４の端子電圧Ｖａがさらに低下して、その端子電圧Ｖａが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると電流制限作動が開始され、図３のｔ２時点以降に示すように、定電流ＩＬが低下する。   However, when the forward voltage Vf of the light emitting diode 20a further decreases, and accordingly the terminal voltage Va of the overheat protection setting resistor 304 further decreases and the terminal voltage Va becomes lower than the reference voltage Vref, the current limiting operation starts. Then, as shown after time t2 in FIG. 3, the constant current IL decreases.

上記電流制限作動においては、電流設定抵抗３０の一方の端子に、発光ダイオード２０ａの順方向電圧Ｖｆと比例関係にあるＶａが加えられる。そのため、定電流ＩＬがＶａ／Ｒｉとなり、Ｖａの低下に伴って（すなわち、そのＶａと比例関係にある順方向電圧Ｖｆの低下に伴って）、定電流ＩＬも低下する。そのため、発光ダイオード２０ａの過熱が抑制されることになる。   In the current limiting operation, Va that is proportional to the forward voltage Vf of the light emitting diode 20a is applied to one terminal of the current setting resistor 30. Therefore, the constant current IL becomes Va / Ri, and as the Va decreases (that is, as the forward voltage Vf proportional to the Va decreases), the constant current IL also decreases. Therefore, overheating of the light emitting diode 20a is suppressed.

以上、説明した本実施形態によれば、発光ダイオード２０ａには一定電流が流れるようになっており、そのため、順方向電圧Ｖｆも一定電圧となっている。そのため、順方向電圧検出回路部３００によって検出される電圧Ｖａは高精度に順方向電圧Ｖｆに対応した値となっている。そして、この電圧Ｖａが基準電圧Ｖｒｅｆ以下となったことに基づいて電流制限が開始されるので、発光ダイオード２０ａを高精度に過熱から保護することができる。   As described above, according to the present embodiment described above, a constant current flows through the light emitting diode 20a, and thus the forward voltage Vf is also a constant voltage. Therefore, the voltage Va detected by the forward voltage detection circuit unit 300 is a value corresponding to the forward voltage Vf with high accuracy. Since the current limitation is started based on the fact that the voltage Va becomes equal to or lower than the reference voltage Vref, the light emitting diode 20a can be protected from overheating with high accuracy.

また、本実施形態によれば、Ｄｕｔｙ制御／セレクターブロック１２０は、一定電圧となっている出力電圧Ｖｏと入力電圧Ｖｉｎとを比較して、昇降圧チョッパ部２００の昇降圧動作を決定している。そのため、昇降圧チョッパ部２００からの出力電圧Ｖｏが発光ダイオード２０ａを駆動させるために必要十分な電圧とされることになるので、効率が向上する。   In addition, according to the present embodiment, the duty control / selector block 120 determines the step-up / step-down operation of the step-up / step-down chopper unit 200 by comparing the output voltage Vo, which is a constant voltage, with the input voltage Vin. . Therefore, since the output voltage Vo from the step-up / step-down chopper unit 200 is set to a voltage necessary and sufficient for driving the light emitting diode 20a, the efficiency is improved.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can implement in various changes within the range which does not deviate from a summary.

本発明の実施形態となる発光ダイオード駆動回路１０の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the light emitting diode drive circuit 10 used as embodiment of this invention. 図１の定電流設定制御ブロック１４０が備えている定電流制御回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the constant current control circuit with which the constant current setting control block 140 of FIG. 1 is provided. 図１の発光ダイオード駆動回路１０が動作しているときの各種電圧、電流の時間変化を示す波形である。It is a waveform which shows the time change of various voltages and electric current when the light emitting diode drive circuit 10 of FIG. 1 is operate | moving.

符号の説明Explanation of symbols

１０：発光ダイオード駆動回路、 １１：コンデンサ、 ２０：発光ダイオードアレイ、 ２０ａ：発光ダイオード、 ３０：電流設定抵抗、 １００：定電流駆動回路部、 １１０：基準電圧生成ブロック、 １２０：Ｄｕｔｙ制御／セレクターブロック、 １３０：ＯＳＣ生成ブロック、 １４０：定電流設定制御ブロック、 １４１：オペアンプ、 １４２：トランジスタ、 １４３：カレントミラー回路、 １４４：カレントミラー回路、 １４５：定電流源、 ２００：昇降圧チョッパ部、 ２０１：ＭＯＳＦＥＴ、 ２０２：コイル、 ２０３：ダイオード、 ２０４：ＭＯＳＦＥＴ、 ２０５：ダイオード、 ３００：順方向電圧検出回路部、 ３０１：検出抵抗、 ３０２：オペアンプ、 ３０３：ＭＯＳＦＥＴ、 ３０４：過熱保護設定抵抗 10: Light-emitting diode drive circuit, 11: Capacitor, 20: Light-emitting diode array, 20a: Light-emitting diode, 30: Current setting resistor, 100: Constant current drive circuit unit, 110: Reference voltage generation block, 120: Duty control / selector block , 130: OSC generation block, 140: constant current setting control block, 141: operational amplifier, 142: transistor, 143: current mirror circuit, 144: current mirror circuit, 145: constant current source, 200: buck-boost chopper unit, 201: MOSFET: 202: Coil, 203: Diode, 204: MOSFET, 205: Diode, 300: Forward voltage detection circuit unit, 301: Detection resistor, 302 Operational amplifier, 303: MOSFET, 304: overheat protection setting resistor

Claims (4)

発光ダイオードに流れる電流を一定電流に制御する直流式定電流制御回路と、
前記発光ダイオードの順方向電圧に応じて変化する順方向電圧対応電圧を検出する電圧検出回路とを備え、
前記直流式定電流制御回路は、前記電圧検出回路によって検出された順方向電圧対応電圧が所定値以下となったことに基づいて電流制限を開始することを特徴とする発光ダイオード駆動回路。 A DC constant current control circuit for controlling the current flowing in the light emitting diode to a constant current;
A voltage detection circuit for detecting a forward voltage corresponding voltage that changes according to a forward voltage of the light emitting diode;
The direct current constant current control circuit starts current limiting based on a forward voltage corresponding voltage detected by the voltage detection circuit becoming a predetermined value or less. 請求項１において、
前記電圧検出回路は、前記発光ダイオードの順方向電圧を定電流に変換する変換回路と、その変換回路によって得られた定電流が流れる抵抗とを備え、その抵抗の両端電圧を前記順方向電圧対応電圧として検出するものであることを特徴とする発光ダイオード駆動回路。 In claim 1,
The voltage detection circuit includes a conversion circuit that converts the forward voltage of the light emitting diode into a constant current, and a resistor through which the constant current obtained by the conversion circuit flows, and the voltage across the resistor corresponds to the forward voltage. A light-emitting diode driving circuit characterized in that it is detected as a voltage. 請求項１または２において、
前記直流式定電流制御回路は、
電流設定抵抗と、
前記順方向電圧対応電圧と基準電圧とを比較して、低い側の電圧を前記電流設定抵抗に加える電圧選択回路と、
前記発光ダイオードに接続された定電流源と、
前記電流設定抵抗と前記定電流源とを接続するカレントミラー回路と
を備えていることを特徴とする発光ダイオード駆動回路。 In claim 1 or 2,
The DC constant current control circuit is:
A current setting resistor;
A voltage selection circuit that compares the forward voltage corresponding voltage with a reference voltage and applies a lower voltage to the current setting resistor;
A constant current source connected to the light emitting diode;
A light-emitting diode drive circuit comprising: a current mirror circuit that connects the current setting resistor and the constant current source. 発光ダイオードに流れる電流を一定電流に制御する直流式定電流制御回路と、
入力電圧を昇降圧させて、前記発光ダイオードを駆動させるための駆動電圧に変換する昇降圧回路と、
前記入力電圧と前記駆動電圧との比較に基づいて前記昇降圧回路における動作を決定して前記昇降圧回路を制御する制御回路とを備えることを特徴とする発光ダイオード駆動回路。 A DC constant current control circuit for controlling the current flowing in the light emitting diode to a constant current;
A step-up / step-down circuit for stepping up / down an input voltage and converting the input voltage into a driving voltage for driving the light emitting diode;
A light emitting diode driving circuit comprising: a control circuit that controls an operation of the step-up / step-down circuit by determining an operation in the step-up / step-down circuit based on comparison between the input voltage and the driving voltage.
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