WO2023188973A1 - 発光素子駆動装置、発光装置、及び車両 - Google Patents
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Definitions
- the invention disclosed herein relates to a light emitting element driving device, a light emitting device using the same, and a vehicle.
- the light emitting element driving device disclosed herein includes an error amplifier, a driving section, and a suppressing section.
- the error amplifier is configured to output a voltage corresponding to a difference between a voltage corresponding to a current flowing through the light emitting element and a reference voltage, and to be switched between operation and non-operation according to a control signal.
- the driving section is configured to drive a switching element of a voltage supply section configured to supply voltage to the light emitting element based on the output voltage of the error amplifier.
- the suppressing section is configured to suppress an increase in the output voltage of the error amplifier when the error amplifier switches from non-operation to operation.
- the light emitting device disclosed herein includes a light emitting element driving device having the above configuration and the light emitting element.
- the vehicle disclosed herein has a light emitting device with the above configuration.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a light emitting device.
- FIG. 2 is a diagram showing current and voltage waveforms.
- FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a PWM dimming signal generation section provided in the LED driver IC.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a PWM dimming signal generation section provided in an LED driver IC.
- FIG. 5 is a diagram showing the waveform of the current flowing through the light emitting diode.
- FIG. 6 is an external view (front view) of a vehicle in which the light emitting device is mounted.
- FIG. 7 is an external view (rear view) of a vehicle in which the light emitting device is mounted.
- FIG. 8 is an external view of the LED headlight module.
- FIG. 9 is an external view of the LED turn lamp module.
- FIG. 10 is an external view of the LED rear lamp module.
- a MOS field effect transistor is defined as having a gate structure that is a "layer made of a conductor or a semiconductor such as polysilicon with a low resistance value," “an insulating layer,” and "P-type, A field effect transistor consisting of at least three layers of "N-type or intrinsic semiconductor layers”. That is, the structure of the gate of the MOS field effect transistor is not limited to the three-layer structure of metal, oxide, and semiconductor.
- the reference voltage refers to a voltage that is constant in an ideal state, and is actually a voltage that may vary slightly due to temperature changes or the like.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a light emitting device.
- the light emitting device 100 shown in FIG. 1 includes light emitting diodes Z1 to Z3 that are light emitting elements, and an LED (Light Emitting Diode) driver IC (Integrated Circuit) 101 that is a light emitting element driving device that drives the light emitting elements.
- LED Light Emitting Diode
- IC Integrated Circuit
- a capacitor C1 In addition to the light emitting diodes Z1 to Z3, a capacitor C1, an inductor L1, an output capacitor C2, and a sense resistor R1 are externally connected to the LED driver IC 101.
- the LED driver IC 101 has a terminal PINP, a terminal BOOT, a terminal SW, a terminal PINN, a terminal SNSP, and a terminal SINN to establish electrical connection with the outside.
- the first end of the capacitor C1 is connected to the terminal BOOT.
- a second end of the capacitor C1 and a first end of the inductor L1 are connected to the terminal SW.
- the second end of the inductor L1 is connected to the anode of the light emitting diode Z1, the first end of the output capacitor C2, and the ground potential.
- the cathode of the light emitting diode Z1 is connected to the anode of the light emitting diode Z2.
- the cathode of light emitting diode Z2 is connected to the anode of light emitting diode Z3.
- the cathode of the light emitting diode Z2 is connected to the terminal SNSP and the first end of the sense resistor R1.
- the second end of the sense resistor R1 is connected to the terminal SINN and the second end of the output capacitor C2.
- the LED driver IC 101 includes a constant voltage circuit 1, a control circuit 2, an operational amplifier 3, an adder 4, an error amplifier 5, an oscillator 6, a slope circuit 7, a comparator 8, drivers 9 and 10, and N It includes channel type MOS transistors 11 and 12, a delay section 13, and a diode D1.
- the constant voltage circuit 1 generates a constant voltage VDRV using the input voltage VIN supplied to the terminal PINP, and supplies it to each part of the LED driver IC 101 including the anode of the diode D1.
- the cathode of diode D1 is connected to terminal BOOT.
- a bootstrap circuit constituted by diode D1 and capacitor C1 generates a voltage VBOOT at terminal BOOT that is higher than voltage VSW applied to terminal SW.
- a gate signal G1 is output from the output terminal Q of the control circuit 2.
- a gate signal G2 is output from the inverting output terminal Q of the control circuit 2.
- the control circuit 2 sets the gate signal G1 by a signal supplied to a set terminal SET, and resets the gate signal G1 by a signal supplied to a reset terminal RST. Note that the control circuit 2 operates when the PWM dimming signal PWMDIM is at a HIGH level, and does not operate when the PWM dimming signal PWMDIM is at a LOW level. When the control circuit 2 is not operating, both gate signals G1 and G2 are at LOW level.
- the non-inverting input terminal of the operational amplifier 3 is connected to the terminal SNSP, and the inverting input terminal of the operational amplifier 3 is connected to the terminal SINN.
- the operational amplifier 3 outputs a voltage corresponding to the voltage across the sense resistor R1.
- the output voltage of the operational amplifier 3 is offset by the adder 4 so that it increases by 0.2V.
- Feedback voltage VFB generated by adder 4 is supplied to an inverting input terminal of error amplifier 5.
- the feedback voltage VFB is a voltage based on the current ILED flowing through the light emitting diodes Z1 to Z3.
- the error amplifier 5 generates an error voltage VERR according to the difference between the feedback voltage VEB and the reference voltage VISET.
- the reference voltage VISET is a voltage for setting the value of the current ILED flowing through the light emitting diodes Z1 to Z3. The larger the reference voltage VISET, the larger the value of the current ILED flowing through the light emitting diodes Z1 to Z3.
- the oscillator 6 generates a clock signal CK.
- the clock signal CK is supplied to the slope circuit 7 and the set terminal SET of the control circuit 2.
- the slope circuit 7 generates a slope voltage VSLP obtained by adding a voltage according to ripple information of the current IL flowing through the inductor L1 to a triangular or sawtooth ramp waveform voltage using the clock signal CK.
- the comparator 8 compares the error voltage VERR and the slope voltage VSLP and supplies the comparison result to the reset terminal RST of the control circuit 2.
- the driver 9 supplies a drive signal obtained by amplifying the gate signal G1 to the gate of the MOS transistor 11.
- a voltage VBOOT is supplied to the positive power supply terminal of the driver 9, and a voltage VSW is supplied to the negative power supply terminal of the driver 9.
- the driver 10 supplies a drive signal obtained by amplifying the gate signal G2 to the gate of the MOS transistor 12.
- the voltage VDRV is supplied to the positive power supply terminal of the driver 10, and the voltage applied to the terminal PINN is supplied to the negative power supply terminal of the driver 9.
- the drain of the MOS transistor 11 is connected to the terminal PINP.
- the source of MOS transistor 11 and the drain of MOS transistor 12 are connected to terminal SW.
- the source of MOS transistor 12 is connected to terminal PINN.
- a voltage supply section composed of MOS transistors 11 and 12, an inductor L1, and an output capacitor C2 supplies voltage to the light emitting diodes Z1 to Z3.
- the delay unit 13 will be described later.
- the LED driver IC 101 is a negative-polarity buck-boost DC/DC converter type LED driver IC.
- energy is stored in the inductor L1 when the MOS transistor 11 is on and the MOS transistor 12 is off. Further, in the light emitting device 100, when the MOS transistor 11 is off and the MOS transistor 12 is on, the current IL flowing through the inductor L1 negatively charges the output capacitor C2.
- the error amplifier 5 operates when the PWM dimming signal PWMDIM is at HIGH level. When the error amplifier 5 is in operation, it outputs an error voltage VERR corresponding to the difference between the feedback voltage VEB and the reference voltage VISET from its output terminal. When the error amplifier 5 is operating, the MOS transistors 11 and 12 perform a switching operation, and as shown in FIG. 2, the current IL flowing through the inductor L1 has a triangular waveform, and the voltage VSW has a pulse waveform.
- the error amplifier 5 When the PWM dimming signal PWMDIM is at LOW level, the error amplifier 5 becomes inactive. When the error amplifier 5 is inactive, the output terminal of the error amplifier 5 is in a HIGH impedance state.
- the LED driver IC 101 has a PWM dimming signal generation section.
- 3 and 4 are diagrams showing an example of the configuration of a PWM dimming signal generation section provided in the LED driver IC 101.
- the PWM dimming signal generation section of the configuration example shown in FIGS. 3 and 4 includes a current source 14, resistors 15 and 17, comparators 16 and 18, and an oscillator 19.
- the LED driver IC 101 further includes a terminal DRV, a terminal DSET, and a terminal GNDIN for establishing electrical connection with the outside.
- the constant voltage VDRV output from the constant voltage circuit 1 is supplied to the terminal DRV, the first end of the current source 14, and the positive power terminal of the comparator 16.
- a second end of current source 14 is connected to terminal DSET and a non-inverting input terminal of comparator 16 .
- the terminal GNDIN is connected to the first end of the resistor 15 and the negative power supply terminal of the comparator 16.
- a second end of resistor 15 is connected to an inverting input terminal of comparator 16 .
- the output terminal of the comparator 16 is connected to the first end of the resistor 17 and the non-inverting input terminal of the comparator 18.
- the second end of the resistor 17 is connected to the terminal SINN (see FIG. 1).
- the output signal of oscillator 19 is fed to the inverting input terminal of comparator 18.
- the output signal of the oscillator 19 is a sawtooth signal whose bottom value is V1 and whose top value is V2.
- Comparator 18 outputs a PWM dimming signal PWMDIM.
- the frequency of the PWM dimming signal PWMDIM is internally fixed.
- a capacitor C3 and resistors R2 and R3 are externally connected to the LED driver IC 101.
- a first end of the capacitor C3 and a first end of the resistor R2 are connected to the terminal DRV.
- a second end of resistor R2 and a first end of resistor R3 are connected to terminal DSET.
- a second end of the capacitor C3 and a second end of the resistor R3 are connected to the terminal GNDIN.
- the frequency of the PWM dimming signal PWMDIM is the same as the frequency of the output signal of the oscillator 19.
- the on-duty of the PWM dimming signal PWMDIM is determined by the voltage applied to the terminal DSET.
- the frequency of the PWM dimming signal PWMDIM is determined by a signal input from the outside to the terminal DSET.
- a capacitor C3 is externally connected to the LED driver IC 101.
- a first end of capacitor C3 is connected to terminal DRV.
- the second end of capacitor C3 is connected to terminal GNDIN.
- a PWM signal is supplied to the terminal DSET.
- the PWM dimming signal PWMDIM becomes HIGH level
- the PWM dimming signal PWMDIM becomes LOW level. Therefore, in the configuration shown in FIG. 3, the frequency of the PWM dimming signal PWMDIM is the same as the frequency of the PWM signal supplied to the terminal DSET.
- the delay unit 13 suppresses a rise in the error voltage VERR output from the error amplifier 5 when the error amplifier 5 switches from non-operation to operation. This suppresses overshoot of the current ILED flowing through the light emitting diodes Z1 to Z3 when the error amplifier 5 switches from non-operation to operation, as shown in FIG.
- the delay unit 13 is configured to switch the error amplifier 5 from non-operation to operation with a delay from the switching of the PWM dimming signal PWMDIM from the LOW level to the HIGH level.
- the delay time of the delay unit 13 may be set to the time until the charging of the output capacitor C2 is completed and the feedback voltage VFB rises to around the reference voltage VISET.
- the delay unit 13 generates a delay time from the switching timing of the PWM dimming signal PWMDIM from the LOW level to the HIGH level. If the delay section 13 is configured with a logic circuit, this delay time can be easily generated.
- the delay time can be fixed by holding the delay time in a register in the logic circuit.
- a detection circuit that detects that the output voltage VOUT has reached a set value may be provided in the LED driver IC 101, and the delay unit 13 may use the output of the detection circuit as a trigger to determine the end of the delay.
- the delay time can be varied.
- the light emitting devices described above include, for example, a headlight (including high beam/low beam/small lamp/fog lamp, etc. as appropriate) of the vehicle X10, a light source for day/night driving (DRL) X12, a tail lamp ( It can be suitably used as a small lamp, a back lamp, etc.) X13, a stop lamp X14, a turn lamp X15, etc.
- the light emitting device described above may be provided as a module (such as the LED headlight module Y10 in FIG. 8, the LED turn lamp module Y20 in FIG. 9, and the LED rear lamp module Y30 in FIG. 10). Further, it may be provided in the form of a drive device with a light emitting number control function, which is a semi-finished product obtained by removing external components such as a light emitting diode and a light emitting element driving IC from the light emitting device described above.
- the configuration of the present invention is not limited to this.
- an organic EL (Electro Luminescence) ) elements can also be used.
- a PWM dimming signal was used, but a pulse modulation dimming signal other than the PWM dimming signal may be used instead of the PWM dimming signal.
- pulse modulation dimming signals other than PWM dimming signals include PFM (Pulse Frequency Modulation) dimming signals and PDM (Pulse Density Modulation) dimming signals.
- the error voltage VERR output from the error amplifier 5 increases when the error amplifier 5 switches from non-operation to operation by utilizing the delay in switching the error amplifier 5 from non-operation to operation. is suppressed.
- the increase in the error voltage VERR output from the error amplifier 5 when the error amplifier 5 switches from non-operation to operation may be suppressed by a method other than delay.
- a clamp circuit that clamps the error voltage VERR output from the error amplifier 5 may be provided instead of the delay section 13, a clamp circuit that clamps the error voltage VERR output from the error amplifier 5 may be provided.
- the error voltage VERR output from the error amplifier 5 changes depending on the reference voltage VISET, it is not possible to uniquely set the clamp voltage. Therefore, the circuit configuration of the clamp circuit becomes complicated.
- a discharge circuit may be provided instead of the delay section 13.
- the discharge circuit discharges the error voltage VERR to lower the error voltage VERR when the PWM dimming signal PWMDIM is at a LOW level.
- the error voltage VERR is lowered, it takes time for the error voltage VERR to rise when the PWM dimming signal PWMDIM switches from the LOW level to the HIGH level. Therefore, when the on-duty of the PWM dimming signal PWMDIM is small, the current ILED flowing through the light emitting diodes Z1 to Z3 cannot be output. In other words, the guaranteed operation range becomes narrower.
- the light emitting element driving device (101) described above outputs a voltage corresponding to the difference between a voltage corresponding to the current flowing through the light emitting elements (Z1 to Z3) and a reference voltage, and is switched between operation and non-operation by a control signal. and a switching element (11, 12) of a voltage supply section (11, 12, L1, C2) configured to supply a voltage to the light emitting element.
- a drive unit (2, 9, 10) configured to drive based on voltage, and configured to suppress an increase in the output voltage of the error amplifier when the error amplifier switches from non-operation to operation. This is a configuration (first configuration) including a suppressing section (13).
- the light emitting element driving device having the first configuration described above can suppress overshoot of the current flowing through the light emitting element.
- control signal may be a PWM dimming signal (second configuration).
- the light emitting element driving device having the second configuration described above can increase the versatility of the control signal.
- the suppressing section may switch the error amplifier from non-operation to operation with a delay from the switching of the control signal from the first level to the second level.
- the light emitting element driving device having the third configuration described above can avoid complication of the circuit configuration and narrowing of the guaranteed operation range.
- the delay time may be fixed (fourth configuration).
- the suppressing section can be realized with a simple configuration.
- the suppressing unit continues the delay until the voltage supplied from the voltage supply unit to the light emitting element reaches a set value (fifth configuration). You can.
- the light emitting element driving device having the fifth configuration described above can optimize the delay time.
- the delay time may be variable (sixth configuration).
- the light emitting element driving device having the sixth configuration described above can adjust the delay time.
- the suppressing section may be a logic circuit (seventh configuration).
- the light emitting element driving device having the seventh configuration can easily generate a delay time.
- the light emitting device (100) described above has a configuration (eighth configuration) including the light emitting element driving device having any of the first to seventh configurations and the light emitting element.
- the light emitting device with the eighth configuration can suppress overshoot of the current flowing through the light emitting element.
- the light emitting device of the eighth configuration further includes a sense resistor (R1) for detecting the current flowing through the light emitting element, and the light emitting element and the sense resistor are directly connected in series (a configuration in which the light emitting element and the sense resistor are directly connected in series). 9).
- the light emitting device of the ninth configuration has a configuration in which a switch is not provided between the light emitting element and the sense resistor, so that cost reduction can be achieved.
- the vehicle (X10) described above has a configuration (tenth configuration) including the light emitting device of the eighth or ninth configuration.
- the vehicle with the tenth configuration can suppress overshoot of the current flowing through the light emitting element.
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Abstract
発光素子駆動装置は、発光素子に流れる電流に応じた電圧と基準電圧との差に応じた電圧を出力し、制御信号によって動作/非動作が切り替わるように構成されるエラーアンプと、前記発光素子に電圧を供給するように構成される電圧供給部のスイッチング素子を前記エラーアンプの出力電圧に基づき駆動するように構成される駆動部と、前記エラーアンプが非動作から動作に切り替わったときに前記エラーアンプの出力電圧の上昇を抑制するように構成される抑制部と、を有する。
Description
本明細書中に開示されている発明は、発光素子駆動装置並びにこれを用いた発光装置及び車両に関する。
従来、PWM(Pulse Width Modulation)調光用スイッチを有する発光装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。
発光装置からPWM調光用スイッチを無くすことで部品点数を削減することができ、低コスト化を図ることができる。
しかしながら、発光装置からPWM調光用スイッチを無くす場合、PWM調光用スイッチを無くすことによってデメリットが生じ得る。したがって、当該デメリットに対する対策が講じられることが望まれる。
本明細書中に開示されている発光素子駆動装置は、エラーアンプと、駆動部と、抑制部と、を有する。前記エラーアンプは、発光素子に流れる電流に応じた電圧と基準電圧との差に応じた電圧を出力し、制御信号によって動作/非動作が切り替わるように構成される。前記駆動部は、前記発光素子に電圧を供給するように構成される電圧供給部のスイッチング素子を前記エラーアンプの出力電圧に基づき駆動するように構成される。前記抑制部は、前記エラーアンプが非動作から動作に切り替わったときに前記エラーアンプの出力電圧の上昇を抑制するように構成される。
本明細書中に開示されている発光装置は、上記構成の発光素子駆動装置と、前記発光素子と、を有する。
本明細書中に開示されている車両は、上記構成の発光装置を有する。
本明細書中に開示されている発明によれば、発光素子に流れる電流のオーバーシュートを抑えることができる。
本明細書において、MOS(Metal Oxide Semiconductor)電界効果トランジスタとは、ゲートの構造が、「導電体または抵抗値が小さいポリシリコン等の半導体からなる層」、「絶縁層」、及び「P型、N型、又は真性の半導体層」の少なくとも3層からなる電界効果トランジスタをいう。つまり、MOS電界効果トランジスタのゲートの構造は、金属、酸化物、及び半導体の3層構造に限定されない。
本明細書において、基準電圧とは、理想的な状態において一定である電圧を意味しており、実際には温度変化等により僅かに変動し得る電圧である。
<発光装置>
図1は、発光装置の一構成例を示す図である。図1に示す発光装置100は、発光素子である発光ダイオードZ1~Z3と、発光素子を駆動する発光素子駆動装置であるLED(Light Emitting Diode)ドライバIC(Integrated Circuit)101と、を有する。
図1は、発光装置の一構成例を示す図である。図1に示す発光装置100は、発光素子である発光ダイオードZ1~Z3と、発光素子を駆動する発光素子駆動装置であるLED(Light Emitting Diode)ドライバIC(Integrated Circuit)101と、を有する。
発光ダイオードZ1~Z3に加えてコンデンサC1、インダクタL1、出力コンデンサC2、及びセンス抵抗R1がLEDドライバIC101に外付け接続される。
LEDドライバIC101は、外部との電気的な接続を確立するために端子PINP、端子BOOT、端子SW、端子PINN、端子SNSP、及び端子SINNを有する。
コンデンサC1の第1端は端子BOOTに接続される。コンデンサC1の第2端及びインダクタL1の第1端は端子SWに接続される。
インダクタL1の第2端は、発光ダイオードZ1のアノード、出力コンデンサC2の第1端、及びグラウンド電位に接続される。
発光ダイオードZ1のカソードは発光ダイオードZ2のアノードに接続される。発光ダイオードZ2のカソードは発光ダイオードZ3のアノードに接続される。
発光ダイオードZ2のカソードは、端子SNSP及びセンス抵抗R1の第1端に接続される。
センス抵抗R1の第2端は、端子SINN及び出力コンデンサC2の第2端に接続される。
LEDドライバIC101は、定電圧回路1と、制御回路2と、オペアンプ3と、加算器4と、エラーアンプ5と、発振器6と、スロープ回路7と、コンパレータ8と、ドライバ9及び10と、Nチャネル型のMOSトランジスタ11及び12と、遅延部13と、ダイオードD1と、を有する。
定電圧回路1は、端子PINPに供給される入力電圧VINを用いて定電圧VDRVを生成し、ダイオードD1のアノード等を含むLEDドライバIC101の各部に供給する。ダイオードD1のカソードは端子BOOTに接続される。ダイオードD1及びコンデンサC1によって構成されるブートストラップ回路は、端子SWに印加される電圧VSWより高い電圧VBOOTを端子BOOTに発生させる。
制御回路2の出力端子Qからゲート信号G1が出力される。制御回路2の反転出力端子バーQからゲート信号G2が出力される。制御回路2は、セット端子SETに供給される信号によってゲート信号G1をセットし、リセット端子RSTに供給される信号によってゲート信号G1をリセットする。なお、制御回路2は、PWM調光信号PWMDIMがHIGHレベルであるときに動作し、PWM調光信号PWMDIMがLOWレベルであるときに動作しない。制御回路2が動作していないとき、ゲート信号G1及びG2はともにLOWレベルになる。
オペアンプ3の非反転入力端子は端子SNSPに接続され、オペアンプ3の反転入力端子は端子SINNに接続される。オペアンプ3は、センス抵抗R1の両端電圧に応じた電圧を出力する。
オペアンプ3の出力電圧は、加算器4によって0.2V増加するようにオフセットがかけられる。加算器4によって生成される帰還電圧VFBは、エラーアンプ5の反転入力端子に供給される。帰還電圧VFBは、発光ダイオードZ1~Z3に流れる電流ILEDに基づく電圧である。
エラーアンプ5は、帰還電圧VEBと基準電圧VISETとの差分に応じたエラー電圧VERRを生成する。基準電圧VISETは、発光ダイオードZ1~Z3に流れる電流ILEDの値を設定するための電圧である。基準電圧VISETが大きいほど、発光ダイオードZ1~Z3に流れる電流ILEDの値も大きくなる。
発振器6は、クロック信号CKを生成する。クロック信号CKは、スロープ回路7及び制御回路2のセット端子SETに供給される。
スロープ回路7は、クロック信号CKを用いて三角波状または鋸波状のランプ波形電圧に、インダクタL1に流れる電流ILのリップル情報に応じた電圧を加算して得られるスロープ電圧VSLPを生成する。
コンパレータ8は、エラー電圧VERRとスロープ電圧VSLPとを比較し、その比較結果を制御回路2のリセット端子RSTに供給する。
ドライバ9は、ゲート信号G1を増幅した駆動信号をMOSトランジスタ11のゲートに供給する。ドライバ9の正極電源端子には電圧VBOOTが供給され、ドライバ9の負極電源端子には電圧VSWが供給される。
ドライバ10は、ゲート信号G2を増幅した駆動信号をMOSトランジスタ12のゲートに供給する。ドライバ10の正極電源端子には電圧VDRVが供給され、ドライバ9の負極電源端子には端子PINNに印加される電圧が供給される。
MOSトランジスタ11のドレインは端子PINPに接続される。MOSトランジスタ11のソース及びMOSトランジスタ12のドレインは端子SWに接続される。MOSトランジスタ12のソースは端子PINNに接続される。
MOSトランジスタ11及び12とインダクタL1と出力コンデンサC2とによって構成される電圧供給部は、発光ダイオードZ1~Z3に電圧を供給する。
遅延部13については後述する。
LEDドライバIC101は、負極性の昇降圧DC/DCコンバータタイプのLEDドライバICである。発光装置100では、MOSトランジスタ11がオンであってMOSトランジスタ12がオフであるときにインダクタL1にエネルギが蓄えられる。また、発光装置100では、MOSトランジスタ11がオフであってMOSトランジスタ12がオンであるときにインダクタL1に流れる電流ILは出力コンデンサC2を負極性チャージする。
PWM調光信号PWMDIMがHIGHレベルであるときに、エラーアンプ5は動作する。エラーアンプ5は、動作しているときに、帰還電圧VEBと基準電圧VISETとの差分に応じたエラー電圧VERRを出力端子から出力する。エラーアンプ5が動作しているとき、MOSトランジスタ11及び12はスイッチング動作し、図2に示すようにインダクタL1に流れる電流ILは三角波状になり、電圧VSWはパルス波形となる。
PWM調光信号PWMDIMがLOWレベルであるときに、エラーアンプ5は非動作になる。エラーアンプ5は非動作であるときに、エラーアンプ5の出力端子はHIGHインピーダンス状態になる。
LEDドライバIC101は、PWM調光信号生成部を有する。図3及び図4は、LEDドライバIC101に設けられるPWM調光信号生成部の一構成例を示す図である。
図3及び図4に示す構成例のPWM調光信号生成部は、電流源14と、抵抗15及び17と、コンパレータ16及び18と、発振器19と、を有する。LEDドライバIC101は、外部との電気的な接続を確立するために端子DRV、端子DSET、及び端子GNDINをさらに有する。
定電圧回路1から出力される定電圧VDRVは、端子DRV、電流源14の第1端、及びコンパレータ16の正極電源端子に供給される。電流源14の第2端は、端子DSET及びコンパレータ16の非反転入力端子に接続される。
端子GNDINは、抵抗15の第1端及びコンパレータ16の負極電源端子に接続される。抵抗15の第2端は、コンパレータ16の反転入力端子に接続される。
コンパレータ16の出力端子は、抵抗17の第1端及びコンパレータ18の非反転入力端子に接続される。抵抗17の第2端は、端子SINN(図1参照)に接続される。発振器19の出力信号は、コンパレータ18の反転入力端子に供給される。発振器19の出力信号は、ボトム値がV1であってトップ値がV2である鋸波状の信号である。コンパレータ18は、PWM調光信号PWMDIMを出力する。
図3に示す構成では、PWM調光信号PWMDIMの周波数は内部固定される。図3に示す構成では、コンデンサC3並びに抵抗R2及びR3がLEDドライバIC101に外付け接続される。コンデンサC3の第1端及び抵抗R2の第1端は端子DRVに接続される。抵抗R2の第2端及び抵抗R3の第1端は端子DSETに接続される。コンデンサC3の第2端及び抵抗R3の第2端は端子GNDINに接続される。図3に示す構成では、PWM調光信号PWMDIMの周波数は、発振器19の出力信号の周波数と同一になる。また、図3に示す構成では、PWM調光信号PWMDIMのオンデューティは、端子DSETに印加される電圧によって定まる。
図4に示す構成では、PWM調光信号PWMDIMの周波数は外部から端子DSETに入力される信号により決定される。図4に示す構成では、コンデンサC3がLEDドライバIC101に外付け接続される。コンデンサC3の第1端は端子DRVに接続される。コンデンサC3の第2端は端子GNDINに接続される。端子DSETにPWM信号が供給される。端子DSETに供給されるPWM信号がV2以上のときにPWM調光信号PWMDIMがHIGHレベルになり、端子DSETに供給されるPWM信号がV1以下のときにPWM調光信号PWMDIMがLOWレベルになる。したがって、図3に示す構成では、PWM調光信号PWMDIMの周波数は、端子DSETに供給されるPWM信号の周波数と同一になる。
次に、LEDドライバIC101に設けられる遅延部13について説明する。
まず、遅延部13の役割を説明するために、LEDドライバIC101から遅延部13を取り除いた場合について説明する。PWM調光信号PWMDIMがLOWレベルであるとき、MOSトランジスタ11及び12のスイッチング動作が停止しており、発光ダイオードZ1~Z3経由で出力コンデンサC2から電荷が抜かれる。その結果、PWM調光信号PWMDIMがLOWレベルであるとき、出力電圧VOUTは低下する。その後、PWM調光信号PWMDIMがLOWレベルからHIGHレベルに切り替わると、エラーアンプ5が非動作から動作に切り替わる。エラーアンプ5が非動作から動作に切り替わるタイミングにおいて、発光ダイオードZ1~Z3に電流が流れていないため、エラーアンプ5から出力されるエラー電圧VERRが最大になる。その結果、出力電圧VOUTが上昇し過ぎて発光ダイオードZ1~Z3に流れる電流にオーバーシュートが発生してしまう。
遅延部13は、エラーアンプ5が非動作から動作に切り替わったときにエラーアンプ5から出力されるエラー電圧VERRの上昇を抑制する。これにより、図5に示すように、エラーアンプ5が非動作から動作に切り替わったときに発光ダイオードZ1~Z3に流れる電流ILEDのオーバーシュートが抑制される。
具体的には、遅延部13は、PWM調光信号PWMDIMのLOWレベルからHIGHレベルへの切り替わりから遅延してエラーアンプ5を非動作から動作に切り替えるように構成される。遅延部13の遅延時間としては、出力コンデンサC2へのチャージが完了して帰還電圧VFBが基準電圧VISET付近まで上昇するまでの時間にすればよい。
なお、出力コンデンサC2へのチャージが完了して帰還電圧VFBが基準電圧VISET付近まで上昇するまでの時間T_chargeは、以下の式で求めることができる。なお、式中のC2は出力コンデンサC2の静電容量である。また、式中のΔVは基準電圧VISETと帰還電圧VFBとの差である。また、式中のI_chargeは出力コンデンサC2の充電電流である。また、式中のILEDは、発光ダイオードZ1~Z3に流れる電流である。また、式中のDоnはMOSトランジスタ12のオンデューティである。
T_charge=C2×ΔV/I_charge
チャージ開始時 I_charge=ILED/(1-Dоn)
定常状態 I_charge={ILED/(1-Dоn)}-ILED
T_charge=C2×ΔV/I_charge
チャージ開始時 I_charge=ILED/(1-Dоn)
定常状態 I_charge={ILED/(1-Dоn)}-ILED
遅延部13は、PWM調光信号PWMDIMのLOWレベルからHIGHレベルへの切り替わりタイミングからの遅延時間を生成する。遅延部13をロジック回路で構成すれば、この遅延時間の生成が容易になる。
例えば、ロジック回路内のレジスタが遅延時間を保持することで、遅延時間を固定することができる。
また例えば出力電圧VOUTが設定値に達したことを検出する検出回路をLEDドライバIC101に設け、遅延部13は、当該検出回路の出力をトリガとして遅延の終了を決定するようにしてもよい。
例えば、ロジック回路内のレジスタによって保持される遅延時間の書き換えを可能にすることで、遅延時間を可変することができる。
<用途>
先述した発光装置は、例えば、図6及び図7で示す通り、車両X10のヘッドライト(ハイビーム/ロービーム/スモールランプ/フォグランプなどを適宜含む)X11、白昼夜走行(DRL)用光源X12、テールランプ(スモールランプやバックランプなどを適宜含む)X13、ストップランプX14、及び、ターンランプX15などとして好適に用いることができる。
先述した発光装置は、例えば、図6及び図7で示す通り、車両X10のヘッドライト(ハイビーム/ロービーム/スモールランプ/フォグランプなどを適宜含む)X11、白昼夜走行(DRL)用光源X12、テールランプ(スモールランプやバックランプなどを適宜含む)X13、ストップランプX14、及び、ターンランプX15などとして好適に用いることができる。
なお、先述した発光装置は、モジュール(図8のLEDヘッドライトモジュールY10、図9のLEDターンランプモジュールY20、及び、図10のLEDリアランプモジュールY30など)として提供されるものであってもよい。また、上述した発光装置から発光ダイオード及び発光素子駆動用ICの外付け部品などを取り除いた半製品である発光個数制御機能付き駆動装置の形態で提供されてもよい。
<その他>
上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
上記の実施形態では、発光素子として発光ダイオードを用いた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、発光素子として有機EL(Electro Luminescence)素子を用いることも可能である。
上記の実施形態では、負極性の昇降圧DC/DCコンバータタイプのLEDドライバICを例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、負極性でないLEDドライバを用いることも可能である。
上記の実施形態では、PWM調光信号が用いられたが、PWM調光信号の代わりにPWM調光信号以外のパルス変調調光信号が用いられてもよい。PWM調光信号以外のパルス変調調光信号としては、例えばPFM(Pulse Frequency Modulation)調光信号、PDM(Pulse Density Modulation)調光信号などがある。
上記の実施形態では、エラーアンプ5の非動作から動作への切り替えりの遅延を利用して、エラーアンプ5が非動作から動作に切り替わったときにエラーアンプ5から出力されるエラー電圧VERRの上昇が抑制されている。しかしながら、遅延以外の手法で、エラーアンプ5が非動作から動作に切り替わったときにエラーアンプ5から出力されるエラー電圧VERRの上昇が抑制されてもよい。
例えば、遅延部13の代わりに、エラーアンプ5から出力されるエラー電圧VERRをクランプするクランプ回路を設けてもよい。ただし、エラーアンプ5から出力されるエラー電圧VERRは、基準電圧VISETによって変化するため、一意的にクランプ電圧を設定することができない。このため、クランプ回路の回路構成が複雑になってしまう。
また例えば、遅延部13の代わりに、放電回路を設けてもよい。当該放電回路は、PWM調光信号PWMDIMがLOWレベルであるときにエラー電圧VERRを放電してエラー電圧VERRを低下させる。ただし、エラー電圧VERRを低下させると、PWM調光信号PWMDIMがLOWレベルからHIGHレベルに切り替わったときにエラー電圧VERRが上昇するまでに時間がかかる。そのため、PWM調光信号PWMDIMのオンデューティが小さいときに、発光ダイオードZ1~Z3に流れる電流ILEDが出力できなくなってしまう。つまり、動作保証範囲が狭くなってしまう。
以上説明した発光素子駆動装置(101)は、発光素子(Z1~Z3)に流れる電流に応じた電圧と基準電圧との差に応じた電圧を出力し、制御信号によって動作/非動作が切り替わるように構成されるエラーアンプ(5)と、前記発光素子に電圧を供給するように構成される電圧供給部(11、12、L1、C2)のスイッチング素子(11、12)を前記エラーアンプの出力電圧に基づき駆動するように構成される駆動部(2、9、10)と、前記エラーアンプが非動作から動作に切り替わったときに前記エラーアンプの出力電圧の上昇を抑制するように構成される抑制部(13)と、を有する構成(第1の構成)である。
上記第1の構成の発光素子駆動装置は、発光素子に流れる電流のオーバーシュートを抑えることができる。
上記第1の構成の発光素子駆動装置において、前記制御信号はPWM調光信号である構成(第2の構成)であってもよい。
上記第2の構成の発光素子駆動装置は、制御信号の汎用性を高めることができる。
上記第1又は第2の構成の発光素子駆動装置において、前記抑制部は、前記制御信号の第1レベルから第2レベルへの切り替わりから遅延して前記エラーアンプを非動作から動作に切り替えるように構成される構成(第3の構成)であってもよい。
上記第3の構成の発光素子駆動装置は、回路構成の複雑化、動作保証範囲の狭小化を回避することができる。
上記第3の構成の発光素子駆動装置において、前記遅延の時間は固定である構成(第4の構成)であってもよい。
上記第4の構成の発光素子駆動装置は、抑制部を簡単な構成で実現することができる。
上記第3の構成の発光素子駆動装置において、前記抑制部は、前記電圧供給部から前記発光素子に供給される電圧が設定値に達するまで前記遅延を継続する構成(第5の構成)であってもよい。
上記第5の構成の発光素子駆動装置は、遅延時間の最適化を図ることができる。
上記第3の構成の発光素子駆動装置において、前記遅延の時間は可変である構成(第6の構成)であってもよい。
上記第6の構成の発光素子駆動装置は、遅延時間を調整することができる。
上記第3~第6いずれかの構成の発光素子駆動装置において、前記抑制部はロジック回路である構成(第7の構成)であってもよい。
上記第7の構成の発光素子駆動装置は、遅延時間の生成が容易である。
以上説明した発光装置(100)は、上記第1~第7いずれかの構成の発光素子駆動装置と、前記発光素子と、を有する構成(第8の構成)である。
上記第8の構成の発光装置は、発光素子に流れる電流のオーバーシュートを抑えることができる。
上記第8の構成の発光装置において、前記発光素子に流れる電流を検出するためのセンス抵抗(R1)をさらに有し、前記発光素子と前記センス抵抗とが直接的に直列接続される構成(第9の構成)であってもよい。
上記第9の構成の発光装置は、発光素子と前記センス抵抗との間にスイッチが設けられていない構成であるため、低コスト化を図ることができる。
以上説明した車両(X10)は、上記第8又は第9の構成の発光装置を備える構成(第10の構成)である。
上記第10の構成の車両は、発光素子に流れる電流のオーバーシュートを抑えることができる。
1 定電圧回路
2 ロジック回路
3 オペアンプ
4 加算器
5 エラーアンプ
6、19 発振器
7 スロープ回路
8、16、18 コンパレータ
9、10 ドライバ
11、12MOSトランジスタ
13 遅延部
14 電流源
15、17、R2、R3 抵抗
100 発光装置
101 LEDドライバIC
BOOT、DRV、DSET、GNDIN、PINN、PINP、SINN、SNSP、SW 端子
C1、C3 コンデンサ
C2 出力コンデンサ
D1 ダイオード
L1 インダクタ
R1 センス抵抗
X10 車両
X11 ヘッドライト
X12 白昼夜走行用光源
X13 テールランプ
X14 ストップランプ
X15 ターンランプ
Y10 LEDヘッドライトモジュール
Y20 LEDターンランプモジュール
Y30 LEDリアランプモジュール
Z1~Z3 発光ダイオード
2 ロジック回路
3 オペアンプ
4 加算器
5 エラーアンプ
6、19 発振器
7 スロープ回路
8、16、18 コンパレータ
9、10 ドライバ
11、12MOSトランジスタ
13 遅延部
14 電流源
15、17、R2、R3 抵抗
100 発光装置
101 LEDドライバIC
BOOT、DRV、DSET、GNDIN、PINN、PINP、SINN、SNSP、SW 端子
C1、C3 コンデンサ
C2 出力コンデンサ
D1 ダイオード
L1 インダクタ
R1 センス抵抗
X10 車両
X11 ヘッドライト
X12 白昼夜走行用光源
X13 テールランプ
X14 ストップランプ
X15 ターンランプ
Y10 LEDヘッドライトモジュール
Y20 LEDターンランプモジュール
Y30 LEDリアランプモジュール
Z1~Z3 発光ダイオード
Claims (10)
- 発光素子に流れる電流に応じた電圧と基準電圧との差に応じた電圧を出力し、制御信号によって動作/非動作が切り替わるように構成されるエラーアンプと、
前記発光素子に電圧を供給するように構成される電圧供給部のスイッチング素子を前記エラーアンプの出力電圧に基づき駆動するように構成される駆動部と、
前記エラーアンプが非動作から動作に切り替わったときに前記エラーアンプの出力電圧の上昇を抑制するように構成される抑制部と、
を有する、発光素子駆動装置。 - 前記制御信号はPWM調光信号である、請求項1に記載の発光素子駆動装置。
- 前記抑制部は、前記制御信号の第1レベルから第2レベルへの切り替わりから遅延して前記エラーアンプを非動作から動作に切り替えるように構成される、請求項1又は請求項2に記載の発光素子駆動装置。
- 前記遅延の時間は固定である、請求項3に記載の発光素子駆動装置。
- 前記抑制部は、前記電圧供給部から前記発光素子に供給される電圧が設定値に達するまで前記遅延を継続する、請求項3に記載の発光素子駆動装置。
- 前記遅延の時間は可変である、請求項3に記載の発光素子駆動装置。
- 前記抑制部はロジック回路である、請求項3~6のいずれか一項に記載の発光素子駆動装置。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の発光素子駆動装置と、
前記発光素子と、
を有する、発光装置。 - 前記発光素子に流れる電流を検出するためのセンス抵抗をさらに有し、
前記発光素子と前記センス抵抗とが直接的に直列接続される、請求項8に記載の発光装置。 - 請求項8又は請求項9に記載の発光装置を有する、車両。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022060073 | 2022-03-31 | ||
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012069826A (ja) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Sharp Corp | 照明装置用集積回路および照明装置 |
JP2014143235A (ja) * | 2013-01-22 | 2014-08-07 | Rohm Co Ltd | 発振回路 |
JP2017195150A (ja) * | 2016-04-22 | 2017-10-26 | ローム株式会社 | 発光素子駆動用半導体集積回路、発光素子駆動装置、発光装置、車両 |
-
2023
- 2023-02-17 WO PCT/JP2023/005738 patent/WO2023188973A1/ja unknown
Patent Citations (3)
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