JP6362159B2 - Driving circuit, driving method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、駆動回路、駆動方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a drive circuit, a drive method, and a program.
LED(Light Emitting Diode)は、テレビジョン、パーソナルコンピュータ、照明など様々な分野で光源として利用されている。
非特許文献1には、関連する技術として、119個のLEDを駆動する技術が開示されている。
LEDs (Light Emitting Diodes) are used as light sources in various fields such as televisions, personal computers, and lighting.
Non-Patent
ところで、非特許文献1に開示された駆動回路に於いて、全てのLEDを点灯させ最大の輝度を得ようとした場合は、瞬間的には複数のチャネルのうち1チャネルのみを駆動する回路であり、チャネル数が増加すると1チャネルの単位時間当たりの発光の割合が低減するため発光効率が低下する。また、一般的に、異なる電流が流れるLEDの輝度は異なるため、同一の電圧を印加されたチャネル間のLEDの輝度は異なる。そのため、発光効率が高く、かつ、チャネル間で輝度のばらつきのないLEDの発光を実現する駆動回路が求められている。
By the way, in the driving circuit disclosed in
そこでこの発明は、上記の課題を解決することのできる駆動回路、駆動方法及びプログラムを提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a drive circuit, a drive method, and a program that can solve the above-described problems.
上記目的を達成するために、本発明は、並列に接続された複数の発光部に流れる電流の総和を特定する加算回路と、前記加算回路が特定した前記総和に応じた供給電圧に基づいて、前記複数の発光部を駆動する駆動部と、前記複数の発光部の発光量に係る物理量を検出する発光量検出部と、前記発光量検出部が検出した物理量に基づく発光量に応じて前記駆動部から前記発光部それぞれへ電流を供給するか否かを制御するスイッチング部と、を備える駆動回路である。 In order to achieve the above object, the present invention is based on an adder circuit that specifies a sum of currents flowing through a plurality of light emitting units connected in parallel, and a supply voltage corresponding to the sum that the adder circuit specifies. The drive unit that drives the plurality of light emitting units, the light emission amount detection unit that detects a physical amount related to the light emission amount of the plurality of light emitting units, and the drive according to the light emission amount based on the physical amount detected by the light emission amount detection unit a switching unit which controls whether to supply a current to the light emitting portion their respective from parts, which is the driver circuit comprising a.
また本発明は、並列に接続された複数の発光部に流れる電流の総和を特定し、特定した前記総和に応じた供給電圧に基づいて、前記複数の発光部の発光量に係る物理量を検出し、検出した物理量に基づく発光量に応じて駆動部から前記発光部それぞれへ電流を供給するか否かを制御する駆動方法である。 Further, the present invention specifies a total sum of currents flowing through a plurality of light emitting units connected in parallel, and detects a physical quantity related to a light emission amount of the plurality of light emitting units based on a supply voltage corresponding to the specified total. a detected whether the braking Gyosu that the driving method according to the light emission amount based on the physical quantity to supply current to the light emitting portion their respective from the drive unit.
また本発明は、駆動回路のコンピュータを、並列に接続された複数の発光部に流れる電流の総和を特定する加算手段と、前記加算手段が特定した前記総和に応じた供給電圧に基づいて、前記複数の発光部を駆動する駆動手段と、前記複数の発光部の発光量に係る物理量を検出する発光量検出手段と、前記発光量検出手段によって検出した物理量に基づく発光量に応じて駆動部から発光部それぞれへ電流を供給するか否かを制御するスイッチング手段として機能させるためのプログラムである。
Further, the present invention provides a computer of the drive circuit based on an adding means for specifying a sum of currents flowing in a plurality of light emitting units connected in parallel, and a supply voltage corresponding to the sum specified by the adding means. A drive unit that drives a plurality of light emitting units, a light emission amount detection unit that detects a physical quantity related to the light emission amounts of the plurality of light emission units, and a drive unit according to a light emission amount based on the physical quantity detected by the light emission amount detection unit is a program for functioning as a switching means for controlling whether to supply a current to the light emitting portion their respective.
本発明の駆動回路の処理により、発光効率が高く、かつ、チャネル間で輝度のばらつきのないLEDの発光を実現する。 By the processing of the driving circuit of the present invention, light emission of an LED with high light emission efficiency and no luminance variation between channels is realized.
<実施形態>
図1は、本発明の駆動回路10の最小構成の一例を示す図である。
この図で示すように、駆動回路10は、少なくとも、駆動部101と、発光量検出部102と、スイッチング部103とを備える。
駆動回路10が備える駆動部101は、並列に接続された複数の発光部を駆動する。
発光量検出部102は、複数の発光部の発光量に係る物理量を検出する。
スイッチング部103は、発光量検出部102が検出した物理量に基づく発光量に応じて駆動部101から発光部へそれぞれ供給する電流のオン/オフを制御する。
<Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing an example of the minimum configuration of the
As shown in this figure, the
The
The light emission
The
図2は、本発明の実施形態による駆動回路10の構成の一例を示す図である。
本発明の実施形態による駆動回路10は、図2で示すように、駆動部101と、発光量検出部102と、スイッチング部103と、発光部104と、発振器105と、加算回路106と、アンプ107と、LEDドライバ回路108とを備える。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the
As shown in FIG. 2, the
駆動部101は、並列に接続された複数の発光部を駆動する。駆動部101は、昇降圧回路108aが出力する電圧を発光部104に印加し、電流を供給する。
発光量検出部102は、発光部104が備えるLEDアレイ104a、104b、104c(複数の発光部)の発光量に係る物理量を検出する。発光量検出部102は、抵抗102aと、102bと、102cとを備える。抵抗102a〜102cは、同一の抵抗値Rの抵抗である。
The
The light emission
スイッチング部103は、発光量検出部102が検出した物理量に基づく発光量に応じて駆動部101から発光部104へそれぞれ供給する電流のオン/オフを制御する。スイッチング部103は、発光量検出部102が検出した物理量に基づく発光量が小さい程、駆動部101から発光部104へそれぞれ供給する電流のオンの期間が長くなるように制御する。
The
発光部104は、駆動部101を介して印加される電圧に応じて流れる電流に比例した輝度で発光する。発光部104は、LEDアレイ104aと、104bと、104cとを備える。LEDアレイ104a〜104cのそれぞれは、複数の直列接続されたLEDを備える。
The
発振器105は、クロック信号を生成する。
加算回路106は、抵抗102a、102b、102cのそれぞれの両端の電圧を加算する。
アンプ107は、加算回路106が出力する電圧を利得倍した電圧を出力する。発光量検出部102が検出した物理量に基づく発光量に応じて利得を可変する。
The
The
The
LEDドライバ回路108は、フィードバック電圧(帰還電圧)FBに基づいて出力電圧Voutを出力する。LEDドライバ回路108は、昇降圧回路108aと、電流検出回路108bとを備える。
昇降圧回路108aは、電流検出回路108bが検出した電流値に基づいた電圧を出力する。
電流検出回路108bは、フィードバック電圧FBに基づいて出力電流を検出する。電流検出回路108bは、検出した電流の電流値を昇降圧回路108aに出力する。
The
The step-up / step-
The current detection circuit 108b detects the output current based on the feedback voltage FB. The current detection circuit 108b outputs the detected current value to the step-up /
図3は、発光部104に供給される電流のオン/オフの期間の一例を示す図である。
スイッチング部103は、抵抗102a〜102cが検出する電流に応じて、FET101a〜101cのゲートをオン/オフする。図3は、スイッチング部103がFET101a〜101cのゲートをオン/オフする期間に一致する。なお、図3における波形は、Lowの時に駆動部101がオンするLowアクティブの論理で示されている。
図3の(1)は、発光量検出部102が備える抵抗102a〜102cが検出した電流の電流値が2番目に大きいLEDアレイ104cに流れる電流のオン/オフの期間を示している。図3の(2)は、発光量検出部102が備える抵抗102a〜102cが検出した電流の電流値が最も大きいLEDアレイ104bに流れる電流のオン/オフの期間を示している。図3の(3)は、発光量検出部102が備える抵抗102a〜102cが検出した電流の電流値が最も小さいLEDアレイ104aに流れる電流のオン/オフの期間を示している。図3は、LEDアレイ104a〜104cに流れる電流の電流値が最も小さいLEDアレイ104を100パーセントとし、その100パーセントの輝度と同一になるように、発光量検出部102が検出した電流値に応じて他のLEDアレイ104に流す電流のオン/オフ期間を決定する。図3では、1周期において各LEDアレイ104を点灯させる期間を矢印で示した。
なお、オン/オフ期間による各LEDアレイ104の輝度の調整は、一定の周波数以上の点滅を人間は感知できず、人間の目がその点滅のオン/オフ比(デューティ比)に比例して輝度の増減を感知することに基づいている。
なお、図3における各デューティ比は、説明の都合上違いが分かり易く示したものであり、各デューティ比の実際の違いはここで示したものよりも小さい場合が多い。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an on / off period of the current supplied to the
The
(1) in FIG. 3 illustrates an on / off period of a current flowing through the
The adjustment of the luminance of each
Note that the duty ratios in FIG. 3 are shown in an easy-to-understand manner for convenience of explanation, and the actual differences between the duty ratios are often smaller than those shown here.
次に、実施形態による駆動回路10の処理について説明する。なお、ここでは、図2で示した構成の駆動回路10を例に説明する。また、発光量検出部102は、図3で示したオン/オフ期間となる電流値を検出したものとする。
Next, processing of the
まず、スイッチング部103は、発振器105が生成するクロック信号を入力する。スイッチング部103は、入力したクロック信号のタイミングに基づいて点灯時間を決定したタイミング(t=0)から所定の期間FET101a〜101cの全てをオン状態にする。なお、ここでの所定の期間とは、点灯時間を決定したタイミングから、スイッチング部103が以下で示す発光量検出部102の検出した電流値を取得後、点灯するLEDアレイ104を変更するまでの期間である。スイッチング部103は、電流を流すLEDアレイ104の数に基づいてアンプ107の利得を設定する。例えば、スイッチング部103は、電流を流すLEDアレイ104の数が3である場合、LEDアレイ104の総数3をその3で割った利得1にアンプ107の利得を設定する。また、スイッチング部103は、電流を流すLEDアレイ104の数が2である場合、LEDアレイ104の総数3をその2で割った利得1.5にアンプ107の利得を設定する。また、スイッチング部103は、電流を流すLEDアレイ104の数が1である場合、LEDアレイ104の総数3をその1で割った利得3にアンプ107の利得を設定する。
First, the
発光量検出部102が備える抵抗102aは、LEDアレイ104aに流れる電流に比例する電圧VdetAを検出する。抵抗102bは、LEDアレイ104bに流れる電流に比例する電圧VdetBを検出する。抵抗102cは、LEDアレイ104cに流れる電流に比例する電圧VdetCを検出する。抵抗102a、102b、102cのそれぞれは、設計段階で決定する既知の抵抗値Rの抵抗である。そのため、抵抗102aが電圧VdetAを検出することは、LEDアレイ104aに流れる電流(VdetA÷R)を検出したこととなる。同様に、抵抗102bが電圧VdetBを検出することは、LEDアレイ104bに流れる電流(VdetB÷R)を検出したこととなる。また、抵抗102cが電圧VdetCを検出することは、LEDアレイ104cに流れる電流(VdetC÷R)を検出したこととなる。
The
スイッチング部103は、抵抗102a、102b、102cのそれぞれが検出した電圧VdetA、VdetB、VdetCのそれぞれを取得する。スイッチング部103は、電圧VdetA、VdetB、VdetCのうち最も低い電圧に対応するLEDアレイ104に流す電流のオン期間を100パーセント(単位時間当たりの全期間)として、各LEDアレイ104の輝度が同一になるようにオン/オフ期間を決定する。
The
例えば、電圧としてVdetBが最も高く、VdetCが2番目に高く、VdetAが最も低い場合、スイッチング部103は、最も低い電圧(VdetA)÷VdetA=100[パーセント](例えば、図3における1周期)の期間でLEDアレイ104aに電流が流れるようにFET101aのゲートをオン状態にする。また、スイッチング部103は図3におけるt=0を起点とした1周期のうち、最も低い電圧(VdetA)÷VdetB[パーセント]の期間でLEDアレイ104bに電流が流れるようにFET101bのゲートをオン状態にする。また、スイッチング部103は図3におけるt=0を起点とした1周期のうち、最も低い電圧値(VdetA)÷VdetC[パーセント]の期間でLEDアレイ104cに電流が流れるようにFET101cのゲートをオン状態にする。
なお、図3で示す1周期において、LEDアレイ104a、104b、104cの3つが点灯する期間を期間1と呼ぶ。また、図3で示す1周期において、LEDアレイ104aと104cの2つが点灯する期間を期間2と呼ぶ。また、図3で示す1周期において、LEDアレイ104aの1つが点灯する期間を期間3と呼ぶ。
For example, when VdetB is the highest as the voltage, VdetC is the second highest, and VdetA is the lowest, the
Note that a period during which three of the
加算回路106は、期間1、期間2、期間3のそれぞれの期間に応じた電圧VdetA、VdetB、VdetCを加算する。例えば、加算回路106は、期間1には電圧VdetAと、VdetBと、VdetCとを加算し、VdetA+VdetB+VdetCの電圧を出力する。また、加算回路106は、期間2には電圧VdetAと、VdetCとを加算し、VdetA+VdetCの電圧を出力する。また、加算回路106は、期間3には電圧VdetAのみを加算し、VdetAの電圧を出力する。
The
アンプ107は、加算回路106が出力する電圧にスイッチング部103により設定される利得を乗じた電圧を出力する。このとき、スイッチング部103は、電流を流すLEDアレイ104の数でLEDアレイ104の総数を割った利得にアンプ107の利得を設定する。例えば、アンプ107は、期間1では、(電圧VdetA+VdetB+VdetC)×(利得1)=VdetA+VdetB+VdetCの電圧を出力する。また、アンプ107は、期間2では、(電圧VdetA+VdetC)×(利得1.5)=1.5×(VdetA+VdetC)の電圧を出力する。また、アンプ107は、期間3では、(電圧VdetA)×(利得3)=3×VdetAの電圧を出力する。
なお、上述したように、図3における各デューティ比は、説明の都合上違いが分かり易く示したものであり、各デューティ比の実際の差異は小さい場合が多い。スイッチング部103が電流を流すLEDアレイ104の数に基づいてアンプ107の利得を設定するのは、電流を流すLEDアレイ104の数に応じた適切なフィードバック電圧FBにするためである。その結果、LEDドライバ回路108におけるフィードバック制御により電流検出回路108bは出力電流を一定にするように動作する。また、昇降圧回路108aは出力電流を一定にするように動作する。このようにすることで、電流を流すLEDアレイ104の数が変化した場合にも各LEDアレイ104に適切な電流を流すことができる。
The
Note that, as described above, the duty ratios in FIG. 3 are shown in an easy-to-understand manner for convenience of explanation, and the actual differences between the duty ratios are often small. The reason why the
電流検出回路108bは、アンプ107が出力するフィードバック電圧FBに基づき出力電流を検出する。電流検出回路108bは、検出した電流に1対1で対応した電流を生成する。例えば、電流検出回路108bは、検出した電流に正比例した電流を出力する。
昇降圧回路108aは、電流検出回路108bが出力する電流を入力する。昇降圧回路108aは、入力した電流をインダクタなどの素子を用いて所定の電圧に昇圧または降圧して電圧を出力する。
The current detection circuit 108b detects the output current based on the feedback voltage FB output from the
The step-up / step-
なお、電流検出回路108bは、検出した電流に1対1で対応した電圧を生成する回路であってもよい。例えば、電流検出回路108bは、検出した電流に正比例した電圧を出力してもよい。その場合、昇降圧回路108aは、電流検出回路108bが出力する電圧を入力する。昇降圧回路108aは、入力した電圧をチャージポンプ回路などを用いて所定の電圧に昇圧または降圧して電圧を出力する回路であればよい。
なお、LEDドライバ回路108は、一般的なLEDドライバ回路ICなどを用いてもよい。
The current detection circuit 108b may be a circuit that generates a voltage corresponding to the detected current on a one-to-one basis. For example, the current detection circuit 108b may output a voltage that is directly proportional to the detected current. In that case, the step-up / step-
The
その後、スイッチング部103は、上述のように決定した期間1、期間2、期間3の切り替わりタイミングを繰り返す。すなわち、スイッチング部103は、期間1、期間2、期間3の切り替わりタイミング毎にFET101a〜101cのゲートをオン/オフし、発光部104に流れる電流を制御する(ステップS1)。発光量検出部102は、発光部104に流れる電流に基づく電圧を検出する(ステップS2)。加算回路106は、発光量検出部102が検出した電圧を加算する(ステップS3)。アンプ107は、加算回路106が加算した電圧にスイッチング部103により設定される利得を乗じた電圧を出力する(ステップS4)。LEDドライバ回路108は、アンプ107が出力する電圧をフィードバック電圧として入力する(ステップS5)。LEDドライバ回路108は、フィードバック電圧FBに基づいた電圧Voutを出力する。
なお、スイッチング部103が所定のタイミングt=0で点灯時間を決定する処理は、最初に一度行うものであってもよいし、所定の時間に繰り返すものであってもよい。
After that, the
Note that the process in which the
なお、上述の駆動回路10は、一例であり、FET101の数、発光部104が備えるLEDアレイ104の数、発光量検出部102の数などはここで示した例に限定するものではない。例えば、FET101、LEDアレイ104、発光量検出部102のそれぞれは、2つずつであってもよいし、4つ以上であってもよい。
なお、一般的にLEDは、LEDに流れる電流が同一である場合、ほぼ同一の輝度であるとみなすことができる。上述の駆動回路10は、直列接続された複数のLED間の電圧対電流特性のばらつきを補正するものではない。
The
In general, LEDs can be regarded as having substantially the same luminance when the currents flowing through the LEDs are the same. The
以上、実施形態による駆動回路10について説明した。駆動回路10は、駆動部101と、発光量検出部102と、スイッチング部103と、を備える。駆動部101は、並列に接続された複数の発光部104を駆動する。発光量検出部102は、複数の発光部104の発光量に係る物理量である電流を電圧として検出する。スイッチング部103は、発光量検出部102が検出した電流に基づく発光量に応じて駆動部101から発光部104へそれぞれ供給する電流のオン/オフを制御する。スイッチング部103は、発光量検出部102が検出した電流に基づく発光量が小さい程、駆動部101から発光部104へそれぞれ供給する電流のオンの期間が長くなるように制御する。このようにすることで、実施形態による駆動回路10は、発光効率が高く、かつ、チャネル間で輝度のばらつきのないLEDの発光を実現することができる。
また、スイッチング部103は、発光させるLEDアレイ104の数に応じてアンプ107の利得を可変させる。このようにすることで、駆動回路10が備えるアンプ107は、発光させるLEDアレイ104の数に応じた適切なフィードバック電圧FBを生成することができる。その結果、電流を流すLEDアレイ104の数が変化した場合にも各LEDアレイ104に適切な電流を流すことができる。
また、実施形態による駆動回路10においてLEDドライバ回路108は、一般的なLEDドライバ回路を用いてもよい。このようにすることで、新規回路の設計を省くことができ早期製品開発を実現することができる。
The
The
In the
なお本発明の実施形態について説明したが、上述の駆動回路10は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
In addition, although embodiment of this invention was described, the above-mentioned
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
10・・・駆動回路
101・・・駆動部
101a、101b、101c・・・FET(Field Effect Transistor)
102・・・発光量検出部
102a、102b、102c・・・抵抗
103・・・スイッチング部
104・・・発光部
104a、104b、104c・・・LEDアレイ
105・・・発振器
106・・・加算回路
107・・・アンプ
108・・・LEDドライバ回路
108a・・・昇降圧回路
108b・・・電流検出回路
DESCRIPTION OF
102... Light emission
Claims (7)
前記加算回路が特定した前記総和に応じた供給電圧に基づいて、前記複数の発光部を駆動する駆動部と、
前記複数の発光部の発光量に係る物理量を検出する発光量検出部と、
前記発光量検出部が検出した物理量に基づく発光量に応じて前記駆動部から前記発光部それぞれへ電流を供給するか否かを制御するスイッチング部と、
を備える駆動回路。 An adder circuit for specifying a sum of currents flowing through a plurality of light emitting units connected in parallel ;
A driving unit that drives the plurality of light emitting units based on a supply voltage corresponding to the sum specified by the adding circuit ;
A light emission amount detection unit for detecting a physical quantity related to the light emission amount of the plurality of light emission units;
A switching unit which controls whether to supply a current to the light emitting portion their respective from the drive unit in accordance with the light emission amount based on the physical quantity, wherein the light emission amount detecting section detects,
A drive circuit comprising:
請求項1に記載の駆動回路。 The switching arrangement according to claim wherein the light emission amount detecting section is smaller the light emission amount based on the physical quantity detected, the period you supplying current to the light emitting portion their respective from the drive unit is controlled to be longer 2. The drive circuit according to 1.
請求項1または請求項2に記載の駆動回路。 The switching unit identifies a light emitting unit having the smallest light emission amount based on the physical quantity detected by the light emission amount detecting unit, and the light emission time per unit time of the light emitting unit having the smallest light emission amount and the light emission amount being the smallest. The light emission time calculated by multiplying the light emission amount of the light emission unit by the value obtained by dividing the light emission amount of the other light emission unit is set as the light emission time per unit time of the other light emission unit. The drive circuit described.
を備える請求項1から請求項3の何れか一項に記載の駆動回路。 4. The drive circuit according to claim 1, further comprising: a step-up / step-down circuit that determines the supply voltage based on a feedback voltage corresponding to the sum specified by the addition circuit. 5.
請求項4に記載の駆動回路。 The drive circuit according to claim 4, wherein the step-up / step-down circuit outputs the supply voltage according to a parallel number of light emitting units driven by the drive unit.
特定した前記総和に応じた供給電圧に基づいて、前記複数の発光部の発光量に係る物理量を検出し、
検出した物理量に基づく発光量に応じて駆動部から前記発光部それぞれへ電流を供給するか否かを制御する駆動方法。 Identify the sum of the currents that flow in multiple light emitting units connected in parallel ,
Based on the supply voltage corresponding to the identified sum, a physical quantity related to the light emission amount of the plurality of light emitting units is detected,
Driving how Gyosu control whether to supply the current to the light emitting portion their respective from the drive unit in accordance with the light emission amount based on the detected physical quantity.
並列に接続された複数の発光部に流れる電流の総和を特定する加算手段と、
前記加算手段が特定した前記総和に応じた供給電圧に基づいて、前記複数の発光部を駆動する駆動手段と、
前記複数の発光部の発光量に係る物理量を検出する発光量検出手段と、
前記発光量検出手段によって検出した物理量に基づく発光量に応じて駆動部から発光部それぞれへ電流を供給するか否かを制御するスイッチング手段
として機能させるためのプログラム。 Drive circuit computer,
Adding means for specifying a sum of currents flowing through a plurality of light emitting units connected in parallel ;
Driving means for driving the plurality of light emitting units based on a supply voltage corresponding to the sum specified by the adding means ;
A light emission amount detecting means for detecting a physical quantity related to the light emission amount of the plurality of light emitting units;
Program for functioning as a switching means for controlling whether to supply a current to the light emitting portion their respective from the light emission amount driving unit according to the light emission amount based on the physical quantity detected by the detecting means.
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