(57)【要約】【課題】列以上のＬＥＤ列を高速の調光ＰＷＭ信号で駆動できる低消費電力のＬＥＤ駆動回路の実現。【解決手段】LED11,LED12を駆動するＬＥＤ駆動回路であって、ＬＥＤに供給する電圧を生成し、出力電圧が可変である駆動電圧発生回路20と、ＬＥＤの他端に接続され、ＬＥＤに流れる電流をＰＷＭ制御するスイッチ回路SW11,SW12と、ＬＥＤがオン時にＬＥＤの駆動に必要な電圧が印加されているかを監視する電圧監視回路22と、電圧監視回路の監視結果に基づいて駆動電圧発生回路の出力電圧を変化させ、ＬＥＤの駆動に必要な電圧が印加される出力電圧を維持する出力電圧設定回路23と、を備える。【選択図】図２
2010278068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路であって、
前記ＬＥＤに供給する電圧を生成し、出力電圧が可変である駆動電圧発生回路と、
前記ＬＥＤの他端に接続され、前記ＬＥＤに流れる電流をＰＷＭ制御するスイッチ回路と、
前記ＬＥＤがオン時に、前記ＬＥＤの駆動に必要な電圧が印加されているかを監視する電圧監視回路と、
前記電圧監視回路の監視結果に基づいて前記駆動電圧発生回路の出力電圧を変化させ、前記ＬＥＤの駆動に必要な電圧が印加される出力電圧を維持する出力電圧設定回路と、を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
当該ＬＥＤ駆動回路は、少なくとも１個以上のＬＥＤをそれぞれ備える複数のＬＥＤ列を駆動し、
前記駆動電圧発生回路は、出力電圧を前記複数のＬＥＤ列に共通に供給し、
前記スイッチ回路は、前記複数のＬＥＤ列に流れる電流をＰＷＭ制御する複数のスイッチ回路要素を備え、
前記電圧監視回路は、前記複数のＬＥＤ列に駆動に必要な電圧が印加されているかをそれぞれ監視する複数の電圧監視回路要素を備え、
前記出力電圧設定回路は、前記複数の電圧監視回路の監視結果に基づいて、前記複数のＬＥＤ列のすべてに、駆動に必要な電圧が印加される出力電圧を維持することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項３】
前記出力電圧設定回路は、
出力電圧設定モード時に、前記複数のＬＥＤ列に常時電流を流すように前記複数のスイッチ回路が動作した状態で、前記駆動電圧発生回路の出力電圧を、初期電圧から徐々に増加するように変化させ、前記複数の電圧監視回路の監視結果が、前記複数のＬＥＤ列のすべてに、駆動に必要な電圧が印加されていることを検出した時に出力電圧の増加を停止し、
前記出力電圧設定モード終了後に、前記複数のＬＥＤ列のすべてに、駆動に必要な電圧を印加する前記出力電圧を維持することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項４】
温度センサを備え、
前記温度センサが、前記出力電圧設定モード終了後に、所定以上の温度変化を検出した時に、前記出力電圧設定モードが起動されることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項５】
前記出力電圧設定回路は、
複数のスイッチ回路要素がＰＷＭ制御により前記複数のＬＥＤ列に電流を流した時の前記複数の電圧監視回路の監視結果に基づいて、前記複数のＬＥＤ列のすべてに駆動に必要な電圧が印加されることを検出することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤをＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御で駆動するＬＥＤ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは発光素子として広く使用されており、所望の発光量が得られるように駆動するＬＥＤ駆動回路が各種知られている。
【０００３】
図１は、代表的なＬＥＤ駆動回路の構成を示す図である。
【０００４】
図１のＬＥＤ駆動回路は、４個のＬＥＤをそれぞれ直列に接続した２列のＬＥＤ列ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２を駆動する。図１に示すように、２列のＬＥＤ列ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２は、アノードが電源回路の出力端子に接続され、カソードがスイッチＳＷ１１およびＳＷ１２に接続される。スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２は、抵抗Ｒ１１およびＲ１２を介して接地される。ここでは、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２は、ＮＰＮトランジスタを使用するが、ＭＯＳトランジスタなどの他のスイッチング素子を使用することも可能である。
【０００５】
電源回路は、直流電源ＶＩＮの出力する電源電圧を昇圧して出力端子に出力電圧Ｖｏを出力する。電源回路は、直流電源ＶＩＮとグランド（ＧＮＤ）の間に直列に接続されたインダクタンス素子Ｌ１および電源用スイッチ１４と、インダクタンス素子Ｌ１と電源用スイッチ１４の接続ノードと出力端子の間に接続されたダイオードＤ１と、を有する。さらに、電源回路は、出力電圧Ｖｏを抵抗Ｒ１とＲ２で分割した電圧と基準電圧ＶＲＥＦを比較して比較結果を出力する誤差アンプ１１と、誤差アンプ１１の出力と三角波信号を比較して電源用ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ制御回路１２と、ＰＷＭ制御器１２の出力で電源用スイッチ１４を駆動するドライバ１３と、を備える。直流電源ＶＩＮは、例えばバッテリィなどである。ここでは、電源用スイッチ１４はＭＯＳトランジスタを使用している。
【０００６】
電源用スイッチ１４をオン／オフすると、インダクタンス素子Ｌ１およびダイオードＤ１により、電源電圧が昇圧されて出力端子に出力電圧Ｖｏが出力される。出力電圧Ｖｏを抵抗分圧した電圧は基準電圧ＶＲＥＦと比較される。出力電圧Ｖｏが所定の電圧より低ければ、誤差アンプ１１の出力レベルが上昇する。ＰＷＭ制御回路１２は、三角波信号を誤差アンプ１１の出力レベルと比較して電源用ＰＷＭ信号を生成する。電源用ＰＷＭ信号は、三角波信号の周期で変化する矩形波信号で、誤差アンプ１１の出力レベルが上昇すると、すなわち出力電圧Ｖｏが所定の電圧より低ければ、デューティが増加し、出力電圧Ｖｏが所定の電圧より高ければ、デューティが減少する。電源用スイッチ１４は、電源用ＰＷＭ信号に応じてオン／オフし、出力電圧Ｖｏが所定の電圧より低ければオンの割合が増加して出力電圧Ｖｏが増加し、出力電圧Ｖｏが所定の電圧より高ければオンの割合が減少して出力電圧Ｖｏが低下する。このようにして、電源回路の出力電圧Ｖｏは、所定の電圧に維持される。
【０００７】
２列のＬＥＤ列ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２のアノードには電源回路の出力電圧Ｖｏが印加され、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２をオンすると、一定の電流が流れる。ここで、ＬＥＤ列ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２に流れる電流は、抵抗Ｒ１１およびＲ１２に印加される電圧を抵抗Ｒ１１およびＲ１２を除した値である。出力電圧Ｖｏは、ＬＥＤの順方向電圧ＶＦに１列のＬＥＤの個数を乗じた値に、スイッチのコレクタ-エミッタ間電圧および抵抗Ｒ１１およびＲ１２に印加する電圧の和である。ＬＥＤの順方向電圧ＶＦは、ばらつく。そこで、ＶＦのバラツキを考慮して、ＶＦがばらついた場合でも、各ＬＥＤ列に所定値以上の電流が流れるように、出力電圧Ｖｏを設定する。
【０００８】
スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２は、調光ＰＷＭ信号によりオン／オフ制御され、オンの割合が多いとＬＥＤ列ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２の発光量は多く、オンの割合が少ないとＬＥＤ列ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２の発光量は少ない。調光ＰＷＭ信号の周波数は、ＬＥＤの使用目的などにより決定される。例えば、単にＬＥＤを直視するような用途であれば、調光ＰＷＭ信号の周波数は、６０Ｈｚ以上であればよい。しかし、液晶表示装置（ＬＣＤ）のバックライトなどに使用するＬＥＤを駆動する場合には、ＬＣＤの駆動との関係で表示変化を生じる場合があるので、調光ＰＷＭ信号の周波数は、高速にできることが望ましい。
【０００９】
図１のＬＥＤ駆動回路は、調光ＰＷＭ信号の周波数を高速にすることが可能であり、３列以上のＬＥＤ列を駆動することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２４２８８６号公報
【特許文献２】特開２００３−３３２６２４号公報
【特許文献３】特開２００５−３１８７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のように、図１の従来のＬＥＤ駆動回路では、出力電圧Ｖｏは、ＬＥＤのＶＦのバラツキを考慮して余裕（出力電圧マージン）を持たせる必要があり、その分通常点灯に必要ない電圧が供給されることになり、消費電力が増大するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施形態のＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路であって、ＬＥＤに供給する電圧を生成し、出力電圧が可変である駆動電圧発生回路と、ＬＥＤの他端に接続され、ＬＥＤに流れる電流をＰＷＭ制御する複数のスイッチ回路と、ＬＥＤがオン時に、ＬＥＤの駆動に必要な電圧が印加されているかを監視する電圧監視回路と、電圧監視回路の監視結果に基づいて駆動電圧発生回路の出力電圧を変化させ、ＬＥＤの駆動に必要な電圧が印加される出力電圧を維持する出力電圧設定回路と、を備える。
【００１３】
実施形態のＬＥＤ駆動回路は、ＰＷＭ制御によりオン／オフ制御される。そのため、電圧監視回路は、ＬＥＤがオン時に、ＬＥＤの駆動に必要な電圧が印加されているかを監視し、その監視結果に基づいて駆動電圧発生回路の出力電圧はＬＥＤの駆動に必要な電圧が印加される出力電圧に維持される。
【発明の効果】
【００１４】
実施形態のＬＥＤ駆動回路によれば、調光ＰＷＭ信号の周波数を高速にすることが可能であり、３列以上のＬＥＤ列を駆動することが可能であるという利点を維持しながら、ＬＥＤの順方向電圧ＶＦがばらついても、最低限必要な駆動電圧が印加できるので、消費電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、従来例のＬＥＤ駆動回路の構成を示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路の構成を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路の電源回路の詳細な構成を示す図である。
【図４】図４は、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路の電源用スイッチング信号発生部の別の構成例を示す図である。
【図５】図５は、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路の動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、第２実施形態のＬＥＤ駆動回路の構成を示す図である。
【図７】図７は、第２実施形態のＬＥＤ駆動回路の動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は、第３実施形態のＬＥＤ駆動回路の動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第４実施形態のＬＥＤ駆動回路の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、第５実施形態のＬＥＤ駆動回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図２は、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路の構成を示す図である。
【００１７】
第１実施形態のＬＥＤ駆動回路は、４個のＬＥＤをそれぞれ直列に接続した２列のＬＥＤ列ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２を駆動する。
【００１８】
図２に示すように、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路は、電源回路２０と、スイッチ回路２１と、電圧監視回路２２と、出力電圧設定回路２３と、を備える。
【００１９】
電源回路２０は、バッテリィなどの電源電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ、ＬＤＯシリーズ・レギュレータ(Low Drop Out Series Regulator)などで構成される。電源回路２０は、出力電圧設定部２４を備える。電源回路２０の出力電圧Ｖｏは、出力電圧設定部２４の設定値に応じて設定可能である。言い換えれば、電源回路２０の電圧は、可変である。電源回路２０の詳細については、後述する。
【００２０】
スイッチ回路２１は、スイッチＳＷ１１と、スイッチＳＷ１２と、スイッチＳＷ１３と、スイッチＳＷ１４と、電流源ＩＳと、インバータＩＶ１と、を備える。ここでは、スイッチは、ＭＯＳトランジスタを使用するが、バイポーラトランジスタなどの他のスイッチング素子を使用することも可能である。スイッチＳＷ１１は、ＬＥＤ１１のカソードとＧＮＤの間に接続され、スイッチＳＷ１２は、ＬＥＤ１２のカソードとＧＮＤの間に接続される。
【００２１】
図２に示すように、２列のＬＥＤ列ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２は、アノードが電源回路の出力端子に接続され、カソードがスイッチ回路２１内のスイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ１２に接続される。Ｃ１は、電源回路２０の出力端子の電圧安定化のために設けられる。ここでは、ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２に流れる電流をそれぞれＩＬＥＤ１１、ＩＬＥＤ１２で表す。
調光ＰＷＭ信号は、インバータＩＶ１で反転されてスイッチＳＷ１４のゲートに印加され、スイッチＳＷ１４は調光ＰＷＭ信号に応じてオン／オフする。スイッチＳＷ１４の端子はスイッチＳＷ１３のゲートに接続され、スイッチＳＷ１３はスイッチＳＷ１４のオン／オフと逆相でオン／オフする。電流源ＩＳとスイッチＳＷ１３は、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ１２とカレントミラー回路を形成し、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ１２には、スイッチＳＷ１３と同じ電流が流れる。したがって、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ１２は、調光ＰＷＭ信号に応じてオン／オフし、オン時には一定の電流が流れる。
【００２２】
第１および第２スイッチ要素を形成するＭＯＳトランジスタのゲートに調光ＰＷＭ信号が印加され、ＬＥＤ列ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２のＬＥＤがオン／オフ制御される。調光ＰＷＭ信号は、出力電圧設定モード信号がオンの間、デューティが１００％に設定される。
【００２３】
電圧監視回路２２および出力電圧設定回路２３は、論理回路または小規模のマイクロコントローラなどで形成される。電圧監視回路２２は、ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２のカソードの電圧、すなわち、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２の端子電圧を測定し、測定結果を出力電圧設定回路２３に出力する。電圧監視回路２２によるＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２のカソードの電圧の測定は、調光ＰＷＭ信号がデューティ１００％、すなわち、ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２が常時点灯した状態で行なわれる。
【００２４】
出力電圧設定回路２３は、出力電圧設定モード信号がオンの間、電圧監視回路２２の測定結果に基づいて出力電圧設定部２４の設定値を変化させる。言い換えれば、出力電圧設定回路２３は、出力電圧設定モード信号がオンの間、電圧監視回路２２の測定結果に基づいて電源回路２０の出力電圧Ｖｏを変化させる。電源回路２０の出力電圧Ｖｏが変化すると電圧監視回路２２による測定結果が変化するので、出力電圧設定回路２３は、それに応じて電源回路２０の出力電圧をさらに変化させるフィードバック制御を行う。そして、所望の測定結果になった時点で、出力電圧設定回路２３はフィードバック制御を停止し、出力電圧設定部２４の設定値を維持するように制御する。言い換えれば、出力電圧設定回路２３は、電源回路２０の出力電圧Ｖｏを所望の電圧に維持するように制御する。そして、出力電圧設定回路２３は、出力電圧設定モード信号がオフになった以降も、電源回路２０の出力電圧Ｖｏを所望の電圧に維持するように制御する。
【００２５】
なお、出力電圧設定モード信号および調光ＰＷＭ信号は、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路およびＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２が使用される装置で発生され、ＬＥＤ駆動回路に供給される。例えば、ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２をバックライトとして使用するＬＣＤ表示装置であれば、ＬＣＤ表示装置の起動時に出力電圧設定モード信号がオンになり、出力電圧設定モード信号がオンの間調光ＰＷＭ信号はデューティ１００％に調整される。電源回路２０の出力電圧の設定が終了すると、出力電圧設定モード信号はオフになり、調光ＰＷＭ信号のデューティは表示強度の調整値に応じて変化される。また、電源回路２０の出力電圧の設定が終了した後、時間が経過するとＬＥＤの閾値電圧ＶＦなどが変化するので、表示に影響しない状態、例えば表示を黒表示にして、出力電圧設定モード信号をオンにする。これにより、電源回路２０の出力電圧の再設定動作が行われる。
【００２６】
図３は、電源回路２０の詳細な構成を示す図である。
【００２７】
電源回路２０は、バッテリィなどの直流電源ＶＩＮの出力する電源電圧を昇圧して出力端子に出力電圧Ｖｏを出力する。電源回路２０は、電源用スイッチＳＷ４１およびＳＷ４２と、ＳＷ４１とＳＷ４２の接続ノードと直流電源ＶＩＮの間に接続されたインダクタンス素子Ｌ１と、出力電圧設定部２４と、誤差増幅部２７と、電源用スイッチング信号発生部２６と、を備える。ＳＷ４２の他端は、ＧＮＤに接続される。
【００２８】
前述のように、ＳＷ４１およびＳＷ４２を交互にオン／オフすると、インダクタンス素子Ｌ１により、電源電圧が昇圧されて出力端子Ｎ１に出力電圧Ｖｏが出力される。具体的には、ＳＷ４２をオンすると、ＶＩＮからＬ１を介してＧＮＤに電流が流れる。この状態でＳＷ４２をオフすると、Ｌ１の一端に高電圧が発生する。この時、ＳＷ４１をオンすると、高電圧が出力端子Ｎ１に出力される。以下、この動作を繰り返すと、出力端子Ｎ１に出力電圧Ｖｏが現れる。出力電圧Ｖｏは、誤差増幅部２７にフィードバックされる。
【００２９】
出力電圧設定部２４は、直列に接続された複数の抵抗と、各抵抗に並列に接続された複数のスイッチＳＷ３１、ＳＷ３２、…、ＳＷｘと、を備える。複数の抵抗は、抵抗値が２の累乗で変化する。すなわち、スイッチＳＷ３１に並列に接続された抵抗の抵抗値をＲとすると、ＳＷ３２、…、ＳＷｘに並列な抵抗の抵抗値は、２Ｒ、…、２ｘ×Ｒである。複数のスイッチＳＷ３１、ＳＷ３２、…、ＳＷｘのゲートには出力電圧設定回路２３からの出力電圧設定値（データ）が印加される。ＳＷ３１、ＳＷ３２、…、ＳＷｘがオンであると、対応する抵抗がバイパスされ、抵抗列の抵抗値に寄与しない。したがって、複数の抵抗が形成する抵抗列の抵抗値は、出力電圧設定値に応じて変化する。
【００３０】
誤差増幅部２７は、アンプ２５による反転増幅回路であり、出力電圧Ｖoは次の式で表される。ここで、出力電圧設定部２４の抵抗列の抵抗値をＲ２５で表す。
【００３１】
Ｖｏ=(Ｒ２１＋Ｒ２２＋Ｒ２４＋Ｒ２５)／（Ｒ２２＋Ｒ２４＋Ｒ２５）×ＶＲＥＦ
出力電圧はＲ２５を可変させることにより、変化しＳＷ３１〜ＳＷｘをすべてＯＮした時、最小値となる。また、ＳＷ３１〜ＳＷｘをすべてＯＦＦした時最大値となる。
【００３２】
電源用スイッチング信号発生部２６は、電流モードの電源ＰＷＭ回路であり、ＳＷ４１およびＳＷ４２に印加する電源用スイッチング信号を発生する。電源用スイッチング信号は、矩形状の信号で、そのデューティ比により出力電圧Ｖｏが変化する。
【００３３】
電源用スイッチング信号発生部２６は、電流比較器４１と、電源ＰＷＭ制御部４２と、ドライバ回路（ＡＳＴ）４３と、電流変換回路(LV CNV)４４と、直列に接続された抵抗Ｒ３１およびスイッチＳＷ４３と、整形回路(SLP CMP)４５と、を備える。
【００３４】
電流変換回路４４は、ＳＷ４２に流れる電流をＲ３１とＳＷ４３によって電圧信号に変換して出力する。整形回路４５は、電流変換回路の出力する電圧信号を、発振を防止するように整形する。電流比較器４１は、整形回路の出力する信号を誤差増幅部２７の出力電流と比較する。電源ＰＷＭ制御部４２は、電流比較器４１の信号を電源ＰＷＭ信号に変換する。ドライバ回路４３は、電源ＰＷＭ信号に応じてＳＷ４１およびＳＷ４２に印加するスイッチング信号を生成する。電流モードの電源ＰＷＭ回路は、広く知られているのでこれ以上の詳しい説明は省略する。いずれにしろ、電源用スイッチング信号発生部２６は、誤差増幅部２７の出力に応じて電源ＰＷＭ信号のデューティ比を変化させる。そして、電源ＰＷＭ信号に応じて出力電圧Ｖｏが発生され、出力電圧Ｖｏは出力電圧設定値に対応した電圧値になる。
【００３５】
図３では、電源用スイッチング信号発生部２６を電流モードの電源ＰＷＭ回路で形成したが、電圧モードの電源ＰＷＭ回路で実現することも可能である。図４は、電圧モードの電源ＰＷＭ回路で実現した電源用スイッチング信号発生部２６’の構成を示す図である。この電源用スイッチング信号発生部２６’は、図１に示したＰＷＭ制御回路１２およびドライバ１３と類似しており、ドライバ１３が２個のドライバを有する点が異なるのみなので、詳しい説明は省略する。
【００３６】
上記のように、電圧監視回路２２および出力電圧設定回路２３は、論理回路またはマイクロコントローラなどで形成される。
【００３７】
図５は、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路の電圧監視回路２２および出力電圧設定回路２３をマイクロコントローラで形成した場合の制御動作を示すフローチャートである。
【００３８】
ステップ１０１で、出力電圧設定モード信号がオンであるかを判定し、オンでなければ待機し、オンであればステップ１０２に進み、出力電圧設定動作を開始する。
【００３９】
ステップ１０２で、出力電圧設定回路２３は、出力電圧設定部２４の電圧設定値を、出力電圧の所定の最小値に対応する初期値に設定する。これにより、電源回路２０の出力電圧Ｖｏは、出力電圧設定部２４の電圧設定値に対応した電圧になる。
【００４０】
ステップ１０３では、調光ＰＷＭ信号のデューティを１００％とする。これにより、ＳＷ１１およびＳＷ１２が常時オン（導通）し、ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２に電流が流れ、ＬＥＤが点灯する。
【００４１】
ステップ１０４では、電圧監視回路２２は、ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２のカソードの電圧Ｂ１およびＢ２を測定する。
【００４２】
ステップ１０５では、出力電圧設定回路２３は、電圧Ｂ１が第１所定値ＴＨ１より大きいかを判定し、大きければステップ１０６に進み、等しいか小さければステップ１０７に進む。
【００４３】
ステップ１０６では、出力電圧設定回路２３は、電圧Ｂ２が第１所定値ＴＨ１より大きいかを判定し、大きければステップ１０８に進み、等しいか小さければステップ１０７に進む。
【００４４】
ステップ１０７は、電圧Ｂ１およびＢ２の両方が第１所定値ＴＨ１より等しいか小さい場合、ＩＬＥＤ１１およびＩＬＥＤ１２が十分には大きくない状態に行われるステップである。ステップ１０７では、出力電圧設定回路２３は、出力電圧設定部２４の電圧設定値を１増加させる。これにより、電源回路２０の出力電圧Ｖｏは、１単位分増加する。
【００４５】
ステップ１０４から１０７を繰り返すことにより、電源回路２０の出力電圧Ｖｏは、電圧Ｂ１およびＢ２を第１所定値ＴＨ１より大きくする最小電圧になる。
【００４６】
ステップ１０８では、出力電圧設定回路２３は、電圧Ｂ１が第２所定値ＴＨ２より大きいかを判定し、大きければステップ１０９に進み、等しいか小さければステップ１１１に進む。
【００４７】
ステップ１０９では、出力電圧設定回路２３は、電圧Ｂ２が第２所定値ＴＨ２より大きいかを判定し、大きければステップ１１０に進み、等しいか小さければステップ１１１に進む。ここでは、電圧Ｂ１およびＢ２を同一の第２所定値ＴＨ２と比較したが、異なる所定値と比較してもよい。
【００４８】
ステップ１１０は、電圧Ｂ１およびＢ２の両方が第２所定値ＴＨ２より大きい場合、ＩＬＥＤ１１およびＩＬＥＤ１２が大き過ぎる状態に行われるステップである。ステップ１１０では、出力電圧設定回路２３は、出力電圧設定部２４の電圧設定値を１減少させる。これにより、電源回路２０の出力電圧Ｖｏは、１単位分減少する。
【００４９】
ステップ１０４から１１０を繰り返すことにより、電源回路２０の出力電圧Ｖｏは、電圧Ｂ１およびＢ２を第１所定値ＴＨ１より大きく、第２所定値ＴＨ２より小さくする電圧になる。
【００５０】
ステップ１１１では、出力電圧設定モード信号がオフになったかを判定し、オンであればステップ１０４に戻り、出力電圧設定モード信号がオフになるまでステップ１０４から１１１を繰り返す。この間、調光ＰＷＭ信号のデューティが１００％で、電源回路２０の出力電圧Ｖｏは、電圧Ｂ１およびＢ２を第１所定値ＴＨ１より大きく、第２所定値ＴＨ２より小さくする電圧に維持される。出力電圧設定モード信号がオフになると、その時点の電圧設定値を維持して、ステップ１１２に進む。
【００５１】
ステップ１１２では、ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２のＰＷＭ制御による通常点灯動作が行われる。電源回路２０の出力電圧Ｖｏは所望の値に維持されるので、高速のＰＷＭ制御、すなわちＰＷＭ信号の周波数は高くすることが可能である。
【００５２】
ステップ１１３では、強制的に再設定動作を行うために出力電圧設定モード信号がオンにされたかを判定し、オンであればステップ１０２に戻り、オフであればステップ１１４に進む。
【００５３】
ステップ１１４では、前回の出力電圧設定動作を行ってからの経過時間が所定時間以上であるかを判定し、所定時間が経過していなければステップ１１２に戻り、経過していればステップ１０３に戻る。これにより、電圧Ｂ１およびＢ２が第１所定値ＴＨ１より大きく、第２所定値ＴＨ２より小さい電圧に維持されるように電源回路２０の出力電圧Ｖｏが設定されているかの確認動作が行われ、設定されていなければ再設定動作が行われる。確認動作は、前の設定状態から開始されるので、電圧Ｂ１およびＢ２が第１所定値ＴＨ１より大きく、第２所定値ＴＨ２より小さい電圧に維持されていれば、ステップ１０４、１０５、１０８、１０９および１１１を１回行うだけでステップ１１２に進む。
【００５４】
なお、ステップ１１３で、出力電圧設定モード信号がオンの場合にステップ１０２に戻ったが、ステップ１０３に戻るようにしてもよい。これであれば、再設定動作は、前の設定状態から開始される。
【００５５】
第１実施形態では、前回の出力電圧設定動作を行ってからの経過時間が所定時間以上になると、電圧Ｂ１およびＢ２の確認動作を行い、設定範囲から外れている場合には再設定動作を行った。ＬＥＤの閾値電圧ＶＦは、温度に応じて変化する。そこで、第２実施形態のＬＥＤ駆動回路では、温度変化があった場合に、電圧Ｂ１およびＢ２の確認動作および再設定動作を行う。
【００５６】
図６は、第２実施形態のＬＥＤ駆動回路の構成を示す図である。図２と比較して明らかなように、温度センサ４９を備えることが第１実施形態のＬＥＤ駆動回路と異なり他の部分は同じである。温度センサ４９は、ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２の近辺に設けられる。温度センサ４９の検出した温度データは、出力電圧設定回路２３に入力される。
【００５７】
図７は、第２実施形態のＬＥＤ駆動回路の電圧監視回路２２および出力電圧設定回路２３をマイクロコントローラで形成した場合の制御動作を示すフローチャートである。
【００５８】
ステップ２０１からステップ２１１までは、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路と同じである。
【００５９】
ステップ２１２では、温度センサ４９でＬＥＤの温度を検出し、検出した温度を記憶する。
【００６０】
ステップ２１３およびステップ２１４は、ステップ１１２およびステップ１１３と同じである。
【００６１】
ステップ２１５では、温度センサ４９でＬＥＤの温度を検出し、前回の出力電圧設定動作後に検出して記憶した温度から変化したか、具体的には温度差が所定値以上であるかを判定する。そして、変化していなければステップ２１３に戻り、変化していればステップ２０３に戻り、電圧Ｂ１およびＢ２の確認動作を行い、設定範囲から外れている場合には再設定動作を行う。
【００６２】
第１および第２実施例では、出力電圧設定モード時には、調光ＰＷＭ信号のデューティを１００％に設定して電圧Ｂ１およびＢ２を検出した。言い換えれば、通常動作を行わない出力電圧設定モードを設けて出力電圧設定動作を行い、通常動作時には出力電圧設定モード時に決定した電圧設定値を維持するようにした。しかし、出力電圧設定モードを設けずに、通常動作時にも出力電圧設定動作を行えることが望ましい。次に説明する第３実施形態では、出力電圧設定モードを設けずに出力電圧設定動作を行う。
【００６３】
第３実施形態のＬＥＤ駆動回路は、図２から図４に示した第１実施形態のＬＥＤ駆動回路と同様の構成を備え、動作のみが異なる。
【００６４】
図８は、第３実施形態のＬＥＤ駆動回路の電圧監視回路２２および出力電圧設定回路２３をマイクロコントローラで形成した場合の制御動作を示すフローチャートである。
【００６５】
ステップ３０１で、デューティが１００％でない調光ＰＷＭ信号でＰＷＭ制御を行う通常動作を行うように設定する。
【００６６】
ステップ３０２では、調光ＰＷＭ信号がオン状態であるかを判定し、オフであればステップ３０３に進んで待機し、再びステップ３０２を行う。調光ＰＷＭ信号がオン状態であれば、ステップ３０４に進む。
【００６７】
ステップ３０４では、電圧監視回路２２は、調光ＰＷＭ信号がオン時のＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２のカソードの電圧Ｂ１およびＢ２を測定する。
【００６８】
ステップ３０５では、出力電圧設定回路２３は、電圧Ｂ１が第１所定値ＴＨ１より大きいかを判定し、大きければステップ３０６に進み、等しいか小さければステップ３０７に進む。
【００６９】
ステップ３０６では、出力電圧設定回路２３は、電圧Ｂ２が第１所定値ＴＨ１より大きいかを判定し、大きければステップ３０８に進み、等しいか小さければステップ３０７に進む。
【００７０】
ステップ３０７では、出力電圧設定回路２３は、出力電圧設定部２４の電圧設定値を１増加させる。これにより、電源回路２０の出力電圧Ｖｏは、１単位分増加する。その後、ステップ３０１に戻る。
【００７１】
ステップ３０１から３０７を繰り返すことにより、電源回路２０の出力電圧Ｖｏは、電圧Ｂ１およびＢ２を第１所定値ＴＨ１より大きくする最小電圧になる。
【００７２】
ステップ３０８では、出力電圧設定回路２３は、電圧Ｂ１が第２所定値ＴＨ２より大きいかを判定し、大きければステップ３０９に進み、等しいか小さければステップ３０１に戻る。
【００７３】
ステップ３０９では、出力電圧設定回路２３は、電圧Ｂ２が第２所定値ＴＨ２より大きいかを判定し、大きければステップ３１０に進み、等しいか小さければステップ３０１に戻る。
【００７４】
ステップ３１０では、出力電圧設定回路２３は、出力電圧設定部２４の電圧設定値を１減少させる。これにより、電源回路２０の出力電圧Ｖｏは、１単位分減少する。その後、ステップ３０１に戻る。
【００７５】
ステップ３０４から３１０を繰り返すことにより、電源回路２０の出力電圧Ｖｏは、電圧Ｂ１およびＢ２を第１所定値ＴＨ１より大きく、第２所定値ＴＨ２より小さくする所望の電圧になる。
【００７６】
以上のような状態に設定されると、ステップ３０７および３１０を除いた（通常はステップ３０９も除いて）ステップが繰り返し行われ、電源回路２０の出力電圧Ｖｏは所望の一定値に維持される。
【００７７】
第３実施形態では、ＬＥＤ駆動回路の起動時にはＬＥＤが点灯しない状態であるが、電源回路２０の出力電圧Ｖｏが徐々に増加し、所望の一定値になって維持される。
【００７８】
第１から第３実施形態では、電圧監視回路２２および出力電圧設定回路２３をマイクロコントローラで形成した場合の例を説明したが、前述のように電圧監視回路２２および出力電圧設定回路２３は、論理回路でも形成できる。次に説明する第４実施形態は、電圧監視回路２２および出力電圧設定回路２３を論理回路で形成した例である。
【００７９】
図９は、第４実施形態のＬＥＤ駆動回路の構成を示す図である。図示のように、第４実施形態のＬＥＤ駆動回路は、電圧監視回路２２および出力電圧設定回路２３を論理回路で形成したことが第１実施形態と異なり、他の部分は同じである。異なる部分のみを説明する。
【００８０】
電圧監視回路２２は、ＬＥＤ１１のカソードの電圧Ｂ１が所定電圧ＶＴＨ１より大きいかを検出する第１比較器Ｃｏｍｐ１と、ＬＥＤ１２のカソードの電圧Ｂ２が所定電圧ＶＴＨ１より大きいかを検出する第２比較器Ｃｏｍｐ２と、を備える。第１比較器の出力はＢ１が所定電圧ＶＴＨ１より大きい時に「Ｈ」となり、第２比較器の出力はＢ２が所定電圧ＶＴＨ１より大きい時に「Ｈ」となる。
【００８１】
出力電圧設定回路２３は、第１比較器の出力および第２比較器の出力が入力されるゲートＮＡＮＤ２と、出力電圧設定モード信号とクロック信号ＣＬＫが入力されるゲートＡＮＤ１と、出力電圧設定モード信号の立ち上がり時にトリガパルスを発生するトリガパルス発生部３２と、カウンタ３１と、カウンタ３１の出力を出力電圧設定部２４の各スイッチに印加するインバータＩｖ３１〜Ｉｖ３ｘと、を備える。カウンタ３１は、アップカウントのみを行い、トリガパルス発生部３２の出力パルスでリセットされ、ゲートＡＮＤ１の出力がクロックとして入力され、ゲートＮＡＮＤ２の出力がアップカウント動作を有効にする信号として入力される。
【００８２】
第４実施形態のＬＥＤ駆動回路は、さらに出力電圧設定モード信号を反転するインバータＩｖ２と、Ｉｖ２の出力と調光ＰＷＭ信号が入力されるゲートＮＡＮＤ１と、を備える。ゲートＮＡＮＤ１の出力がスイッチ回路２１のスイッチＳＷ１１およびＳＷ１２に印加される。
【００８３】
次に、第４実施形態のＬＥＤ駆動回路の動作を説明する。
【００８４】
ＬＥＤ１１、ＬＥＤ１２および第４実施形態のＬＥＤ駆動回路が設けられる装置が、起動時などに出力電圧設定モード信号をオンにする。これに応じて、トリガパルス発生部３２がトリガパルスを発生し、カウンタ３１をリセットする。これに応じて、カウンタ３１は初期値を出力し、初期値がインバータＩｖ３１〜Ｉｖ３ｘを介して出力電圧設定部２４の各スイッチに印加される。これに応じて、出力電圧設定部２４の抵抗値が初期値になり、電源回路２０の出力電圧Ｖｏは初期値に対応した電圧になる。初期値に対応した出力電圧Ｖｏは、通常動作での所望の電圧より低い電圧である。
【００８５】
出力電圧設定モード信号がオンになると、ＮＡＮＤ１の出力は「Ｈ」になり、スイッチ回路２１のスイッチＳＷ１１およびＳＷ１２がオンし、ＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２は電流が流れて点灯する。したがって、電圧監視回路２２の第１比較器および第２比較器が、電圧Ｂ１およびＢ２の所定電圧ＶＴＨ１との比較結果を出力する。出力電圧Ｖｏが初期値の場合には、電圧Ｂ１およびＢ２は所定電圧ＶＴＨ１より低いので、ＮＡＮＤ２の出力は「Ｈ」になり、カウンタ３１はクロックＣＬＫに応じてカウントアップ動作を行う。カウンタ３１がカウントアップすると、カウンタ３１の出力が増加し、それに応じて出力電圧Ｖｏが増加する。出力電圧Ｖｏが増加すると電圧Ｂ１およびＢ２も増加する。
【００８６】
クロックＣＬＫの入力に応じて、以上のような動作を繰り返すと、電圧Ｂ１およびＢ２が増加し、所定電圧ＶＴＨ１より大きくなる。これに応じてＮＡＮＤ２の出力が「Ｌ」になり、カウンタ３１は、カウント動作を停止し、クロックＣＬＫが入力されても出力値は変化しない。この時の出力電圧ＶｏがＬＥＤ１１およびＬＥＤ１２を適切に点灯する最小電圧であり、この出力電圧Ｖｏが維持される。
【００８７】
出力電圧Ｖｏが上記の電圧になり、カウンタ３１がカウント動作を停止するのに要すると予測される時間以上経過した時に、出力電圧設定モード信号をオフにする。これに応じて、スイッチ回路２１のスイッチＳＷ１１およびＳＷ１２は調光ＰＷＭ信号に応じてオン／オフ動作する状態になり、カウンタ３１のクロック端子に入力される信号は変化しないので、出力電圧設定モード信号がオフに変化した時の値が維持される。言い換えれば、出力電圧Ｖｏが維持される。
【００８８】
出力電圧の再設定動作を行う時には、出力電圧設定モード信号をオンにする。これに応じて上記の動作が再度行われる。第１実施形態では、再設定動作は前の設定値から開始され、設定値は増加および減少された。これに対して、第４実施形態では、カウンタ３１はアップカウントのみを行うので、再設定動作は再度上記の動作を繰り返すことになる。
【００８９】
図１０は、第５実施形態のＬＥＤ駆動回路の構成を示す図である。図示のように、第５実施形態のＬＥＤ駆動回路は、出力電圧設定回路２３およびスイッチ回路に印加する調光ＰＷＭ信号の部分のみが第４実施形態と異なり、他の部分は同じである。異なる部分のみを説明する。
【００９０】
第５実施形態のＬＥＤ駆動回路は、電圧監視回路２２および出力電圧設定回路２３を論理回路で形成した例であり、第３実施形態と同様に、調光ＰＷＭ信号のデューティを１００％にする出力電圧設定モードを設けずに、通常動作時に出力電圧設定動作を行う。
【００９１】
出力電圧設定回路２３は、第１比較器Ｃｏｍｐ１の出力および第２比較器Ｃｏｍｐ２の出力が入力されるゲートＮＡＮＤ２と、調光ＰＷＭ信号の立下りに同期してＮＡＮＤ２の出力をラッチして保持するラッチ３３と、カウンタ３１’と、カウンタ３１’の出力を出力電圧設定部２４の各スイッチに印加するインバータＩｖ３１〜Ｉｖ３ｘと、を備える。カウンタ３１は、設定動作クロックに応じて、アップ／ダウンカウントを行う。アップカウントとダウンカウントのいずれを行うかは、ラッチ３３の出力により決定される。
【００９２】
第５実施形態のＬＥＤ駆動回路では、調光ＰＷＭ信号がスイッチ回路２１のスイッチＳＷ１１およびＳＷ１２に印加される。また、設定動作クロックは、調光ＰＷＭ信号より長い周期の信号である。
【００９３】
次に、第５実施形態のＬＥＤ駆動回路の動作を説明する。
【００９４】
調光ＰＷＭ信号がオンになると、スイッチ回路２１のスイッチがオンして、電圧監視回路２２の第１比較器および第２比較器が、電圧Ｂ１およびＢ２の所定電圧ＶＴＨ１との比較結果を出力する。さらに、ＮＡＮＤ２は、電圧Ｂ１およびＢ２の一方が所定電圧ＶＴＨ１より大きいかを示す判定結果を出力する。以上の動作が、調光ＰＷＭ信号がオンの間に行われる。そして、調光ＰＷＭ信号がオフになると、ＮＡＮＤ２の判定結果がラッチ３３にラッチされ、保持される。したがって、ラッチ３３は、調光ＰＷＭ信号がオンで、スイッチ回路２１のスイッチがオンである時の電圧Ｂ１およびＢの判定結果を保持し、調光ＰＷＭ信号がオフの時の判定結果を保持することはない。
【００９５】
電圧Ｂ１およびＢ２の一方が所定電圧ＶＴＨ１より低い場合には、ＮＡＮＤ２の判定結果は「Ｈ」なので、カウンタ３１’はアップカウント動作を行う。電圧Ｂ１およびＢ２の両方が所定電圧ＶＴＨ１より大きくなると、ＮＡＮＤ２の判定結果は「Ｈ」に変化し、カウンタ３１’はダウンカウント動作に設定される。もし、ＬＥＤの閾値電圧ＶＦなどに変化がなければ、カウンタ３１’は１設定動作クロック分のみダウンカウント動作を行い、それにより電源回路２０の出力電圧Ｖｏは１単位電圧分低下し、電圧Ｂ１およびＢ２の少なくとも一方が所定電圧ＶＴＨ１より低くなるので、ＮＡＮＤ２の判定結果は再び「Ｈ」に変化する。以下、このような動作を繰り返すことになる。もし、ＬＥＤの閾値電圧ＶＦなどが変化した場合には、それに応じてカウンタ３１’の出力値が変化する。
【００９６】
上記のように、カウンタ３１’の出力値が飽和した時には、設定動作クロックに応じてカウンタ３１’の出力値が１だけ変動することになる。そこで、例えば装置の起動時などには設定動作クロックを短い周期で出力して、電源回路２０の出力電圧Ｖｏを所望の電圧に変化させ、所望の電圧になった後は、設定動作クロックを長い周期で出力するようにして、出力電圧の頻繁な変動を防止することが望ましい。
【００９７】
以上、実施形態を説明したが、各種の変形例があり得ることは当業者には自明である。例えば、上記の第１から第５実施形態のそれぞれで説明した構成を組み合わせることも可能である。
【００９８】
ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
【００９９】
以下、実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路であって、
前記ＬＥＤに供給する電圧を生成し、出力電圧が可変である駆動電圧発生回路と、
前記ＬＥＤの他端に接続され、前記ＬＥＤに流れる電流をＰＷＭ制御するスイッチ回路と、
前記ＬＥＤがオン時に、前記ＬＥＤの駆動に必要な電圧が印加されているかを監視する電圧監視回路と、
前記電圧監視回路の監視結果に基づいて前記駆動電圧発生回路の出力電圧を変化させ、前記ＬＥＤの駆動に必要な電圧が印加される出力電圧を維持する出力電圧設定回路と、を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
（付記２）
当該ＬＥＤ駆動回路は、少なくとも１個以上のＬＥＤをそれぞれ備える複数のＬＥＤ列を駆動し、
前記駆動電圧発生回路は、出力電圧を前記複数のＬＥＤ列に共通に供給し、
前記スイッチ回路は、前記複数のＬＥＤ列に流れる電流をＰＷＭ制御する複数のスイッチ回路要素を備え、
前記電圧監視回路は、前記複数のＬＥＤ列に駆動に必要な電圧が印加されているかをそれぞれ監視する複数の電圧監視回路要素を備え、
前記出力電圧設定回路は、前記複数の電圧監視回路の監視結果に基づいて、前記複数のＬＥＤ列のすべてに、駆動に必要な電圧が印加される出力電圧を維持することを特徴とする付記１に記載のＬＥＤ駆動回路。
（付記３）
前記出力電圧設定回路は、
出力電圧設定モード時に、前記複数のＬＥＤ列に常時電流を流すように前記複数のスイッチ回路が動作した状態で、前記駆動電圧発生回路の出力電圧を、初期電圧から徐々に増加するように変化させ、前記複数の電圧監視回路の監視結果が、前記複数のＬＥＤ列のすべてに、駆動に必要な電圧が印加されていることを検出した時に出力電圧の増加を停止し、
前記出力電圧設定モード終了後に、前記複数のＬＥＤ列のすべてに、駆動に必要な電圧を印加する前記出力電圧を維持することを特徴とする付記２に記載のＬＥＤ駆動回路。
（付記４）
前記出力電圧設定モードが、定期的に起動されることを特徴とする付記３に記載のＬＥＤ駆動回路。
（付記５）
温度センサを備え、
前記温度センサが、前記出力電圧設定モード終了後に、所定以上の温度変化を検出した時に、前記出力電圧設定モードが起動されることを特徴とする付記３または４に記載のＬＥＤ駆動回路。
（付記６）
前記出力電圧設定回路は、
複数のスイッチ回路要素がＰＷＭ制御により前記複数のＬＥＤ列に電流を流した時の前記複数の電圧監視回路の監視結果に基づいて、前記複数のＬＥＤ列のすべてに駆動に必要な電圧が印加されることを検出することを特徴とする付記２に記載のＬＥＤ駆動回路。
【符号の説明】
【０１００】
２０    電源回路
２１    スイッチ回路
２２    電圧監視回路
２３    出力電圧設定回路
２４    出力電圧設定部
２６    電源用スイッチング信号発生部
２７    誤差増幅部
ＬＥＤ１１、ＬＥＤ１２    ＬＥＤ列
ＳＷ４１、ＳＷ４２    電源用スイッチ
【図１】
2010278068.tif 000003
【図２】
2010278068.tif 000004
【図３】
2010278068.tif 000005
【図４】
2010278068.tif 000006
【図５】
2010278068.tif 000007
【図６】
2010278068.tif 000008
【図７】
2010278068.tif 000009
【図８】
2010278068.tif 000010
【図９】
2010278068.tif 000011
【図１０】
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