(57)【要約】  比較的簡単な構成で発光素子の小電流駆動時の精度の向上を図ることができる発光素子の駆動装置を提供する。発光素子と直列に接続された電流検出用の第１抵抗を流れる電流に応じた電圧を検出する検出手段と、検出手段の検出電圧と比較電圧との大小を比較する比較手段と、比較手段による比較結果に応じた電圧を発光素子と第１抵抗との直列回路に印加する駆動電圧源と、第１抵抗を流れる電流に応じた電圧を補正電圧だけ補正するオフセット手段とを備える。
2012104996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と直列に接続された電流検出用の第１抵抗を流れる電流に応じた電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出電圧と比較電圧との大小を比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に応じた電圧を前記発光素子と前記第１抵抗との直列回路に印加する駆動電圧源と、を備える駆動装置であって、
前記第１抵抗を流れる電流に応じた電圧を補正電圧だけ補正するオフセット手段を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記オフセット手段は、第２抵抗と定電流源との直列回路からなり、当該直列回路の第２抵抗は前記第１抵抗に接続され、
前記検出手段は前記第１抵抗と前記駆動電圧源との接続点と、前記第２抵抗と前記定電流源との接続点との間の電圧を検出することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記オフセット手段は、第２抵抗と第３抵抗との直列回路からなり、当該直列回路の第２抵抗は前記第１抵抗に接続され、
前記検出手段は前記第１抵抗と前記駆動電圧源との接続点と、前記第２抵抗と前記第３抵抗との接続点との間の電圧を検出することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項４】
前記補正電圧は前記比較手段のオフセットにより生じる前記検出電圧の誤差電圧の最大値より大であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１記載の駆動装置。
【請求項５】
前記補正電圧は一定電圧であることを特徴とする請求項１又は２記載の駆動装置。
【請求項６】
前記比較電圧は、前記発光素子に流すべき電流値に対応した電圧を前記補正電圧だけ加算補正した電圧であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１記載の駆動装置。
【請求項７】
前記補正電圧は、前記検出電圧の誤差電圧の最大値以上の２つの異なる値の前記比較電圧に対して前記発光素子を流れる電流を測定し、前記２つの異なる値の前記比較電圧とそれらに対する当該測定結果の電流値に応じて電流値が０となるときの前記比較電圧の値を前記補正電圧と予測することにより設定されることを特徴とする請求項４記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ)、有機ＥＬ素子等の発光素子を駆動する駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は従来の発光素子の駆動装置として一般的なＬＥＤドライバを示している。このＬＥＤドライバはＬＥＤ１を発光駆動するために、電流検出用抵抗２、電圧検出部３、比較器４、Ｄ／Ａ変換器５、及び可変電圧源６を備えている。【０００３】
かかるＬＥＤドライバにおいて、Ｄ／Ａ変換器５にはＬＥＤ１に流すべき電流値に対応した値を示すディジタルデータが供給され、Ｄ／Ａ変換器５はそのディジタルデータをアナログ電圧に変換する。このアナログ電圧は比較器４の比較電圧とされる。ＬＥＤ１のアノードは電流検出用抵抗２の一端に接続され、カソードは接地されている。電流検出用抵抗２の他端が可変電圧源６の正電圧出力に接続されている。可変電圧源６の負電圧出力は接地されている。電圧検出部３は電流検出用抵抗２の両端間の電圧を検出する。比較器４の一方の入力端子には電圧検出部３による検出電圧が供給される。比較器４の他方の入力端子にはＤ／Ａ変換器５から上記した比較電圧が供給される。比較器４は電圧検出部３による検出電圧と比較電圧との差電圧を可変電圧源６に供給する。可変電圧源６は例えば、スイッチング電源からなる。可変電圧源６は駆動電圧を生成し、その駆動電圧を電流検出用抵抗２とＬＥＤ１との直列回路に印加し、これにより電流検出用抵抗２とＬＥＤ１とに電流が流れ、ＬＥＤ１が発光する。また、可変電圧源６は比較器４からの差電圧に応じて駆動電圧を変化させる。【０００４】
かかるＬＥＤドライバにおいては、電流検出用抵抗２の両端間にはＬＥＤ１を流れる電流に応じた電圧が生成し、その電圧が電圧検出部３によって検出電圧として検出される。検出電圧が比較電圧より高いときにはその差電圧に応じて可変電圧源６は駆動電圧を低下させ、一方、検出電圧が比較電圧より低いときにはその差電圧に応じて可変電圧源６は駆動電圧を上昇させる。この動作が連続的に行われるので、ＬＥＤ１に流れる電流をディジタルデータに対応した一定の電流値に制御することができる。【０００５】
なお、このような構成を有するＬＥＤドライバは例えば、特許文献１に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３４７６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
かかる従来のＬＥＤドライバは、一般に、比較器４の比較電圧の入力端子を最小電圧にするディジタルデータが入力された場合には、ＬＥＤ１に流れる電流が０となるように設計されている。しかしながら、比較器４にはオフセットによるばらつきがあるため、その分だけ電流が流れてしまう場合がある。例えば、図２に符号７で示すように比較電圧に対してＬＥＤ１に流れる電流特性が理想特性とすると、比較器４のオフセットにより符号８又は９で示すように比較電圧−電流特性が得られる。ここで、符号８の特性では比較電圧が０ＶであってもＬＥＤ１には電流が流れてＬＥＤ１が発光するという不具合が起きる。かかる理由により、電圧検出部３、比較器４及び可変電圧源６の部分（図１において破線で囲まれた部分）がＩＣ化されたＬＥＤドライバでは、電流の少ない部分では仕様で保証されていない場合が多い。【０００８】
低輝度から高輝度まで簡便に多階調を出す方法としては、電流振幅は一定で、点灯時間を調整して変調するパルス幅変調方式が考えられる。しかし、ＬＥＤドライバを照明器具のような用途に使用する場合、電流ＯＮ、ＯＦＦによるスイッチングに起因する電磁ノイズが大きく、器具として不適合になる可能性が高まる。従って、できるだけパルス幅変調は避け、電流値そのものを小さくできる方法が望まれている。【０００９】
このような小電流駆動時の精度を上げるためには、一般に比較器としてオフセット電圧が少ないオペアンプを用意したり、可変抵抗等のデバイスを用いて個別にオフセット調整を行うことになる一方、そのオフセット対策によるコスト増が懸念される。更に、ＩＣ化されたＬＥＤドライバでは、オフセット対策を行うこと自体ができない場合もある。【００１０】
このような問題点はＬＥＤを駆動する駆動装置に限らず、有機ＥＬ素子等の他の発光素子を駆動する駆動装置においても同様に存在する。【００１１】
そこで、本発明が解決しようとする課題には、上記の欠点が一例として挙げられ、比較的簡単な構成で発光素子の小電流駆動時の精度の向上を図ることができる発光素子の駆動装置を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願の請求項１に係る発明の発光素子の駆動装置は、発光素子と直列に接続された電流検出用の第１抵抗を流れる電流に応じた電圧を検出する検出手段と、前記検出手段の検出電圧と比較電圧との大小を比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果に応じた電圧を前記発光素子と前記第１抵抗との直列回路に印加する駆動電圧源と、を備える発光駆動装置であって、前記第１抵抗を流れる電流に応じた電圧を補正電圧だけ補正するオフセット手段を有することを特徴としている。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、電流検出用の第１抵抗を流れる電流に応じた電圧が検出手段により補正電圧だけ補正された電圧として検出され、その検出電圧が比較電圧と比較され、その比較結果に応じた駆動電圧が第１抵抗と発光素子と直列回路に印加する構成であるので、比較手段にオフセット分があっても発光素子の小電流駆動時に比較電圧に応じて発光素子に流れる電流値を所望の電流値に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＬＥＤドライバの構成を示すブロック図である。
【図２】図１のＬＥＤドライバの比較電圧−電流特性を示す図である。
【図３】本発明の実施例としてＬＥＤドライバの構成を示すブロック図である。
【図４】図２のＬＥＤドライバの比較電圧−電流特性を示す図である。
【図５】補正電圧の設定方法を説明するための図である。
【図６】本発明の他の実施例としてＬＥＤドライバの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  ＬＥＤ
２  電流検出用抵抗
３  電圧検出部
４  比較器
６  可変電圧源
１２  定電流源
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。【００１７】
図３は本発明の実施例としてＬＥＤドライバの構成を示している。図３のＬＥＤドライバにおいては、図１に示したＬＥＤドライバの構成の他に、抵抗１１及び定電流源１２が備えられている。抵抗１１は一端がＬＥＤ１と電流検出用抵抗２との接続点に接続され、他端が定電流源１２に接続されている。抵抗１１は電流検出用抵抗２の抵抗値より大なる値にされている。定電流源１２は予め定められた値の電流を抵抗１１に流すようにされている。電圧検出部３は抵抗２の他端（可変電圧源６の正電圧出力側の端子）と、抵抗１１と定電流源１２との接続点との間の電圧を検出する。【００１８】
なお、抵抗１１と定電流源１２とからなる部分がオフセット手段に相当する。【００１９】
その他の構成は図１に示したＬＥＤドライバと同一であるので、ここでの更なる説明は省略される。【００２０】
かかる構成の本発明によるＬＥＤドライバにおいて、可変電圧源６からの電流は電流検出用抵抗２、そしてＬＥＤ１を介してアースに流れ込むと共に、電流検出用抵抗２、抵抗１１、定電流源１２を介してアースに流れ込む。抵抗１１には常に定電流源１２により定電流が流れる。【００２１】
電圧検出部３は電流検出用抵抗２の両端間の電圧と抵抗１１の両端間の電圧との合計電圧を検出する。抵抗１１の両端間の電圧が補正電圧であり、一定電圧である。【００２２】
電圧検出部３による検出電圧が比較電圧より高いときにはその差電圧に応じて可変電圧源６は駆動電圧を低下させ、一方、検出電圧が比較電圧より低いときにはその差電圧に応じて可変電圧源６は駆動電圧を上昇させる。駆動電圧は抵抗２とＬＥＤ１との直列回路に印加される。この動作が連続的に行われるので、ＬＥＤ１に流れる電流をディジタルデータに対応した一定の電流値に制御することができる。【００２３】
比較電圧−電流特性は、図４に示すように、電流検出用抵抗２の両端間の電圧に補正電圧が加算された分だけ比較電圧のプラス方向にシフトされることになる。図４における符号７ａ，８ａ，９ａの特性は、図２の符号７，８，９の各特性に対するシフトとして示している。図４の特性からわかるように、比較電圧とＬＥＤ１に流れる電流との関係において比較電圧に対してＬＥＤ電流値０の状態を得ることができる。また、比較電圧の上昇に従ってＬＥＤ電流値を０から直線的に上昇させることができる。【００２４】
入力されるディジタルデータはその補正電圧に相当する分だけ加算された値とされる。よって、ディジタルデータをＤ／Ａ変換器５によってアナログ電圧に変換することにより比較器４に供給される比較電圧は、ＬＥＤ１に流すべき電流値に対応した電圧に補正電圧を加算した電圧である。補正電圧はオフセット電圧の最大値より高い電圧である。なお、オフセット電圧は図１のＬＥＤドライバの構成において比較器４の２つの入力端子に印加される電圧が共に０Ｖのときに抵抗２の両端間に生じる電圧、すなわち検出電圧の誤差電圧である。【００２５】
補正電圧の設定方法としては、例えば、オフセット電圧の最大値以上の２つの異なる比較電圧に対して流れる電流を測定し、図５に示すように、その測定結果の比較電圧に対する電流値の２点Ａ，Ｂを通過する直線を比較電圧−電流特性としてその特性が電流０であるとき（点Ｃ）の電圧を補正電圧と予測することにより設定することができる。【００２６】
このように、本発明によるＬＥＤドライバにおいては、電流検出用抵抗の両端間の電圧に補正電圧を加えた電圧を比較電圧と比較し、その比較結果に応じた電圧を電流検出用抵抗とＬＥＤと直列回路に印加する構成であるので、比較器４にオフセット分があってもＬＥＤ１の小電流駆動時に比較電圧に応じてＬＥＤ１に流れる電流値を所望の電流値に制御することができる。【００２７】
また、補正電圧を得るために例えば、従来のＬＥＤドライバに抵抗と定電流源とを加えた構成で済むという利点もある。特に、電圧検出部３、比較器４及び可変電圧源６の部分がＩＣ化されたＬＥＤドライバでは、ＩＣ部分をそのまま用いることができるという利点がある。【００２８】
図６は本発明の他の実施例としてＬＥＤドライバの構成を示している。図６のＬＥＤドライバにおいては、図１に示したＬＥＤドライバの構成の他に、２つの抵抗１１，１３が備えられている。抵抗１１は一端がＬＥＤ１と電流検出用抵抗２との接続点に接続され、他端が抵抗１３の一端に接続されている。抵抗１３の他端は接地させている。電圧検出部３は抵抗２の他端（可変電圧源６の正電圧出力側の端子）と、抵抗１１と抵抗１３との接続点との間の電圧を検出する。すなわち、この他の実施例のＬＥＤドライバは図３のＬＥＤドライバの定電流源１２を抵抗１３で置き換えた構成である。【００２９】
この図６のＬＥＤドライバにおいて、可変電圧源６の正電圧出力から電流が電流検出用抵抗２、そしてＬＥＤ１を介してアースに流れ込むと共に、電流検出用抵抗２、そして抵抗１１、抵抗１３を介してアースに流れ込む。【００３０】
電圧検出部３は電流検出用抵抗２の両端間の電圧と抵抗１１の両端間の電圧との合計電圧を検出する。抵抗１１の両端間の電圧が補正電圧である。補正電圧は、オフセット電圧より高い電圧であり、電流検出用抵抗２から分岐して抵抗１１及び抵抗１３を流れる電流に応じて、すなわちＬＥＤ１のアノード電位に応じて定まる。【００３１】
電圧検出部３による検出電圧が比較電圧より高いときにはその差電圧に応じて可変電圧源６は駆動電圧を低下させ、一方、検出電圧が比較電圧より低いときにはその差電圧に応じて可変電圧源６は駆動電圧を上昇させることは図３のＬＥＤドライバと同様である。【００３２】
かかる図６のＬＥＤドライバにおいては、従来のＬＥＤドライバに対してオフセット手段として２つの抵抗１１，１３の追加で済むので、低コストで比較器４にオフセット分があってもＬＥＤ１の小電流駆動時に比較電圧に応じてＬＥＤ１に流れる電流値を適切に制御することができる。【００３３】
なお、上記した各実施例においては、発光素子としてＬＥＤを駆動するＬＥＤドライバの例が示されたが、本発明に用いることができる発光素子はこれに限定されず、有機ＥＬ素子等の他の発光素子でも良い。【００３４】
また、上記した各実施例においては、ＬＥＤ１のカソードは直接接地されているが、他の電圧源（例えば、比較器４の電源）を介して接地されても良い。更に、Ｄ／Ａ変換器５の出力電圧をそのまま比較電圧とすることに限らず、Ｄ／Ａ変換器５の出力電圧を分圧することにより比較電圧を得ても良い。【００３５】
更に、上記した各実施例においては、抵抗２の一端にＬＥＤ１のアノードが接続され、抵抗２の他端に可変電圧源６の正電圧出力側の端子が接続され、ＬＥＤ１のカソード及び可変電圧源６の負電圧出力側の端子が接地されているが、抵抗２の一端にＬＥＤ１のカソードが接続され、抵抗２の他端に可変電圧源６の負電圧出力側の端子が接続され、ＬＥＤ１のアノード及び可変電圧源６の正電圧出力側の端子が接地されても良い。この場合には検出電圧が負電圧として検出されるので、検出電圧は補正電圧だけ負電圧側に高くされる。【００３６】
本発明の駆動装置は、ＬＥＤ照明装置や有機ＥＬ照明装置等の電流駆動式の照明装置に適用することができる。
【図１】
2012104996.tif 000003
【図２】
2012104996.tif 000004
【図３】
2012104996.tif 000005
【図４】
2012104996.tif 000006
【図５】
2012104996.tif 000007
【図６】
2012104996.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月19日(2011.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と直列に接続された電流検出用の第１抵抗を流れる電流に応じた電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出電圧と比較電圧との大小を比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に応じた電圧を前記発光素子と前記第１抵抗との直列回路に印加する駆動電圧源と、
前記第１抵抗を流れる電流に応じた電圧を補正電圧だけ補正するオフセット手段と、を備える駆動装置であって、
前記オフセット手段は、第２抵抗と定電流源との直列回路からなり、前記直列回路の前記第２抵抗は前記第１抵抗に接続され、
前記検出手段は前記第１抵抗と前記駆動電圧源との接続点と、前記第２抵抗と前記定電流源との接続点との間の電圧を検出することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記補正電圧は前記比較手段のオフセットにより生じる前記検出電圧の誤差電圧の最大値より大であることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記補正電圧は一定電圧であることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項４】
前記比較電圧は、前記発光素子に流すべき電流値に対応した電圧を前記補正電圧だけ加算補正した電圧であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１記載の駆動装置。
【請求項５】
前記補正電圧は、前記検出電圧の誤差電圧の最大値以上の２つの異なる値の前記比較電圧に対して前記発光素子を流れる電流を測定し、前記２つの異なる値の前記比較電圧とそれらに対する当該測定結果の電流値に応じて電流値が０となるときの前記比較電圧の値を前記補正電圧と予測することにより設定されることを特徴とする請求項２記載の駆動装置。
【請求項６】
発光素子と直列に接続された電流検出用の第１抵抗を流れる電流に応じた電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出電圧と比較電圧との大小を比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に応じた電圧を前記発光素子と前記第１抵抗との直列回路に印加する駆動電圧源と、
前記第１抵抗を流れる電流に応じた電圧を補正電圧だけ補正するオフセット手段と、を備える駆動装置であって、
前記オフセット手段は、第２抵抗と第３抵抗との直列回路からなり、前記直列回路の前記第２抵抗は前記第１抵抗に接続され、
前記検出手段は前記第１抵抗と前記駆動電圧源との接続点と、前記第２抵抗と前記第３抵抗との接続点との間の電圧を検出することを特徴とする駆動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本願の請求項１に係る発明の発光素子の駆動装置は、発光素子と直列に接続された電流検出用の第１抵抗を流れる電流に応じた電圧を検出する検出手段と、前記検出手段の検出電圧と比較電圧との大小を比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果に応じた電圧を前記発光素子と前記第１抵抗との直列回路に印加する駆動電圧源と、前記第１抵抗を流れる電流に応じた電圧を補正電圧だけ補正するオフセット手段と、を備える駆動装置であって、前記オフセット手段は、第２抵抗と定電流源との直列回路からなり、前記直列回路の前記第２抵抗は前記第１抵抗に接続され、前記検出手段は前記第１抵抗と前記駆動電圧源との接続点と、前記第２抵抗と前記定電流源との接続点との間の電圧を検出することを特徴としている。
本願の請求項６に係る発明の発光素子の駆動装置は、発光素子と直列に接続された電流検出用の第１抵抗を流れる電流に応じた電圧を検出する検出手段と、前記検出手段の検出電圧と比較電圧との大小を比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果に応じた電圧を前記発光素子と前記第１抵抗との直列回路に印加する駆動電圧源と、前記第１抵抗を流れる電流に応じた電圧を補正電圧だけ補正するオフセット手段と、を備える駆動装置であって、前記オフセット手段は、第２抵抗と第３抵抗との直列回路からなり、前記直列回路の前記第２抵抗は前記第１抵抗に接続され、前記検出手段は前記第１抵抗と前記駆動電圧源との接続点と、前記第２抵抗と前記第３抵抗との接続点との間の電圧を検出することを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、電流検出用の第１抵抗を流れる電流に応じた電圧を補正電圧だけ補正するオフセット手段が備えられ、第１抵抗を流れる電流に応じた電圧が検出手段により補正電圧だけ補正された電圧として検出され、その検出電圧が比較電圧と比較され、その比較結果に応じた駆動電圧が第１抵抗と発光素子と直列回路に印加し、オフセット手段は、第２抵抗と定電流源との直列回路からなり、直列回路の第２抵抗は第１抵抗に接続され、検出手段は第１抵抗と駆動電圧源との接続点と、第２抵抗と定電流源との接続点との間の電圧を検出する構成であるので、比較手段にオフセット分があっても発光素子の小電流駆動時に比較電圧に応じて発光素子に流れる電流値を所望の電流値に制御することができる。
請求項６に係る発明によれば、電流検出用の第１抵抗を流れる電流に応じた電圧を補正電圧だけ補正するオフセット手段が備えられ、第１抵抗を流れる電流に応じた電圧が検出手段により補正電圧だけ補正された電圧として検出され、その検出電圧が比較電圧と比較され、その比較結果に応じた駆動電圧が第１抵抗と発光素子と直列回路に印加し、オフセット手段は、第２抵抗と第３抵抗との直列回路からなり、直列回路の第２抵抗は第１抵抗に接続され、検出手段は第１抵抗と駆動電圧源との接続点と、第２抵抗と第３抵抗との接続点との間の電圧を検出する構成であるので、比較手段にオフセット分があっても発光素子の小電流駆動時に比較電圧に応じて発光素子に流れる電流値を所望の電流値に制御することができる。
【国際調査報告】
2012104996.tif 000009
2012104996.tif 000010
2012104996.tif 000011
2012104996.tif 000012