(57)【要約】      （修正有）【課題】過大なオーバーシュート電流を発生させず、半導体光源のスイッチング周波数の高速化を実現することができる半導体光源駆動装置を提供する。【解決手段】電流検出回路４２０からの電流情報に基づいて電圧変換回路４００の制御を行う制御回路４１０を備え、前記制御回路４１０は、電流検出回路４２０が半導体光源に電流が流れ始める状態を検出し、その際に電圧変換回路４００が半導体光源に印加している電圧を、半導体光源がパルス駆動による不点灯状態における際の供給電圧として設定する。【選択図】図１
2014116091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からの電圧を半導体光源に印可する電圧変換回路と、
半導体光源に流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路からの電流情報に基づいて前記電圧変換回路の制御を行う制御回路と、を備え、
前記制御回路は、電流検出回路が半導体光源に電流が流れ始める状態を検出し、その際に電圧変換回路が半導体光源に印加している電圧を、半導体光源がパルス駆動による不点灯状態における際の供給電圧として設定することを特徴とする半導体光源駆動装置。
【請求項２】
前記供給電圧は、ユーザーの好みに応じて前記供給電圧の近傍の電圧に任意に設定可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体光源駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＬＥＤ、ＬＤ等の半導体光源を点灯させるために駆動させる半導体光源駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター等の画像表示装置にて、光源にＬＥＤ、ＬＤ等の半導体光源を使用し、これを駆動させる装置について考察する。基本的に光源はＲＧＢ３色必要であり、３色の光源を、時分割でスイッチングし、映像信号処理により、ＤＭＤや液晶等の表示デバイスのＯＮ／ＯＦＦタイミングと同期して、最適な画像表示を行う。その際、３色の光源を時分割でスイッチングする周波数が低い場合、カラーブレーキングと呼ばれる色の残像が、見られることがあり、映像の視聴において不快感が発生する。それを改善するため、表示デバイスと映像信号処理の高速化は当然であるが、光源のスイッチング周波数も高速化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１３５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＥＤやＬＤ等の半導体光源を点灯制御する画像表示装置として特許文献１が知られている。この装置は、光源の発光輝度が設計上の最大輝度より低い設定値となるように点灯を制御するものである。
【０００５】
しかしながら、図４の半導体光源の電圧−電流特性に示すように、印加電圧がほぼＧＮＤレベルの時は完全に電流は０であるが、そこから目標電流までのスイッチング動作を行う際、ＯＦＦ状態から大電流領域まで急速に状態変化を行う場合がある。
【０００６】
この場合、制御する電圧範囲が大きいことも加えて、高速化するほど過渡時の制御は難しくなり、目標電流に対して、高速化するために行き過ぎの制御になったりして、図５のＡに示すように、電流の立ち上がり時にオーバーシュート電流が発生し易くなる。
【０００７】
このオーバーシュート電流の発生は光源の信頼性能上悪影響を及ぼすものであり、破壊や劣化を引き起こす要因になる。
【０００８】
本願発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、過大なオーバーシュート電流を発生させること無く、半導体光源のスイッチング周波数の高速化を実現することができる半導体光源駆動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明の半導体光源駆動装置は、特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明の半導体光源駆動装置は、光源のスイッチング過渡時にも過大なオーバーシュート電流を発生させること無く、光源を破壊または劣化させるリスクを大きく軽減し、光源のスイッチング周波数の高速化を実現することに有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本願発明の一実施形態の半導体光源駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本願発明の一実施形態の半導体光源の電圧−電流特性を示す図である。
【図３】本願発明の一実施形態の半導体光源駆動装置のブランキングレベルの設定手法を示すフローチャート図である。
【図４】先行技術の半導体光源駆動装置の基本動作を説明する波形図である。
【図５】先行技術の半導体光源駆動装置の電圧−電流特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１３】
なお、発明者は、当業者が本願発明を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１４】
以下、図１〜４を用いて、本願発明の一実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態におけるＬＥＤ、ＬＤ等の半導体光源駆動装置の構成を示すブロック図である。電源１００は電圧変換回路４００に供給する電源である。電圧変換回路４００はＤＣ／ＤＣコンバータ回路等で構成され、電源１００の電圧を、光源３００を駆動するための最適な電圧に変換する。
【００１６】
電圧変換回路４００に対する制御は、制御回路４１０で行うが、その回路構成としてはマイコンが主であったり、ＤＳＰが主であったり、さまざまなものが考えられる。電流値設定信号２１０はシステム全体を制御する制御回路４１０から出力され、光源３００に流す電流値を決定する。形態としてはＤＣレベル信号であったり、ＰＷＭ信号であったり、Ｉ２ＣやＵＡＲＴ等の通信信号であっても良い。
【００１７】
その電流値設定信号２１０で設定される電流値になるように、電流検出回路４２０で電流検出を行って定電流制御を行う。電流検出回路４２０は光源３００に流れる電流値をシステムが要求する精度で検出し、必要に応じて増幅して、制御回路４１０に入力する機能を有する。
【００１８】
光源駆動信号２００は、電流値設定信号２１０と同様に、システム全体を制御する制御回路４１０から出力され、形態としてはパルス信号やＰＷＭ信号であったり、Ｉ２ＣやＵＡＲＴ等の通信信号であっても良い。この光源駆動信号２００によって光源３００のスイッチング周波数、ＯＮ／ＯＦＦタイミングが決定される。
【００１９】
以上のように構成された半導体光源駆動装置について、その動作を以下に説明する。
【００２０】
光源駆動信号２００によって光源３００のＯＮ／ＯＦＦを行う。その際、従来の駆動であると、ＯＮのときは電流値設定信号２１０で設定される電流値になるように、電圧変換回路４００が電圧出力する。ＯＦＦのときは電圧出力を停止し、ほぼＧＮＤレベルまで電圧を低下させていた。
【００２１】
これに対して、本願発明の一実施形態では、図２に示すように、電圧波形で、光源３００をスイッチＯＦＦする場合、電圧を低下させるレベルをカットオフ電圧以下にはせず、ＧＮＤレベルまでＯＦＦ動作させないようにする。
【００２２】
電圧をＧＮＤレベルまでＯＦＦ動作させない場合、スイッチング動作にはならないが、光源３００が点灯しているのが分からない程度の微小電流を流し、その電流を電流検出回路４２０にて検出した微小電流検出値をブランキングレベルと呼び、それをＯＦＦ動作している状態とする。
【００２３】
それによって、その後のスイッチＯＮ状態になる際の過渡時に、従来のようにＯＦＦ状態からＯＮ状態への状態の変化が少なく、変動する電圧範囲も小さいことからオーバーシュート電流の発生を大きく軽減することが可能になる。
【００２４】
図３のフローチャートにて、ブランキングレベルの設定手法について説明を行う。システムからの光源３００のＯＮの指令が実行されると、通常に光源３００の駆動を開始する前に、光源スタンバイ状態の設定を行う（Ｓ１）。
【００２５】
光源スタンバイ状態の動作は、光源駆動信号２００や電流値設定信号２１０からスタンバイ状態への指令を受け、制御回路４１０が電圧変換回路４００に対して、光源３００への電圧出力を０Ｖから開始させる（Ｓ２）。
【００２６】
電圧を上昇させていった結果、光源３００に電流が流れ始める。その流れ始めた微小電流を電流検出回路４２０が検出し（Ｓ３）、検出直後に電圧の上昇を停止し、そのときの状態を光源スタンバイ状態、つまりブランキングレベルとする（Ｓ４）。
【００２７】
その後は、光源駆動信号２００や電流値設定信号２１０から、通常駆動の指令を受け（Ｓ４）、上記図２で説明した光源駆動を開始する（Ｓ６）。ここで、ブランキングレベルの設定手法として、スタンバイ状態と通常駆動状態に分けて説明を行ったが、光源駆動信号２００や電流値設定信号２１０等からの１つの指令により連続して行っても良い。
【００２８】
また、固体のバラツキや経年変化及び温度や湿度特性による変化があるため、ブランキングレベルは一定値とするのではなく、通常駆動の最中でも周期的な検出と設定変更は必要である。
【００２９】
そのため、光源駆動信号２００の駆動パルスに、ある一定時間以上のＯＦＦ期間を設け、そのタイミングにてブランキングレベル設定を行うようにする。そのＯＦＦ期間設定については、何ヶ所であっても良いし、不定期に挿入されるものでも良い。
【００３０】
通常駆動の最中でのブランキングレベルの設定方法は、光源駆動信号２００から、ある一定時間以上のＯＦＦ期間が制御回路４１０に入力されると、制御回路４１０は電圧変換回路４００に対して、それまで設定されていたブランキングレベルでの電流検出を行い、その結果を元に、最小検出レベルとなるように電流を上昇または低下させる指令を行う。
【００３１】
その結果、ＯＦＦ期間にブランキングレベルが安定して設定され、ＯＦＦ動作していないにもかかわらず、ＯＦＦ動作と同様の効果を得ることが可能になる。ここで電流検出レベルを最小検出レベルとしているが、必ずしも最小である必要は無い。電流検出回路については、出来る限り、最小レベルを検出する必要があるため、システムの要求レベルに応じて、低ノイズで高精度であることが望まれる。
【００３２】
以上のように、本願発明の一実施形態において、半導体光源駆動装置は電圧変換回路４００と、制御回路４１０と、電流検出回路４２０と、光源駆動信号２００と、電流値設定信号２１０と、を備える。
【００３３】
電圧変換回路４００は電源１００から光源３００を駆動するために必要な電圧に変換して、電力を供給する。制御回路４１０はシステムからの指令である光源駆動信号２００と、電流値設定信号２１０を受け、電流検出回路４２０で検出した光源３００の電流情報をフィードバック制御しながら、電圧変換回路４００の制御を行う。これにより、半導体光源を安定に駆動させることが可能になる。
【００３４】
また、本実施の形態において、半導体光源駆動装置は、光源の点灯／不点灯を高速で周期的に行うことが可能であるが、不点灯動作の際に、光源が点灯する際の微小電流が流れ始めるブランキングレベルを検出し、半導体光源に電流が流れないカットオフ電圧以下にせず、ブランキングレベルを検出したときの印加電圧を不点灯時の電圧として動作させる手段を備える。
【００３５】
これにより、半導体光源駆動装置は、光源の不点灯から点灯に移行するスイッチング過渡時にも過大なオーバーシュート電流を発生させること無く、光源を破壊または劣化させるリスクを大きく軽減し、そのため、光源を点灯／不点灯動作させるスイッチング周波数の高速化を実現することに有効である。
【００３６】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、一実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【００３７】
そこで、以下、他の実施の形態をまとめて説明する。
【００３８】
実施の形態では、光源の不点灯から点灯に移行するスイッチング過渡時に過大なオーバーシュート電流の発生を改善することを目的としているが、逆のケースで、遅い立ち上がり時間、立ち下がり時間を高速化するための手段としても、光源の種類や駆動、制御回路４１０の仕様によっては、効果を発揮することが考えられる。
【００３９】
すなわち、効果としては全く逆の方向に働くことが考えられるが、不点灯動作の際に、光源が点灯する際の微小電流が流れ始めるブランキングレベルを検出し、半導体光源に電流が流れないカットオフ電圧以下にせず、ブランキングレベルを検出したときの印加電圧を不点灯時の電圧として動作させる手段を有するものであれば良い。
【００４０】
光源駆動信号２００や電流値設定信号２１０は、個別に制御回路４１０に入力されるようにしているが、Ｉ２ＣやＵＡＲＴ等の通信信号であっても良い。また、必ずしも制御回路４１０外部からの制御信号である必要も無く、制御回路４１０にパターンとして記憶させ、制御回路４１０外部からの制御が無い状態でも、駆動可能であっても良い。
【００４１】
図３にて、ブランキングレベルの設定方法のフローチャートを示したが、これは一つの手段であり、ブランキングレベルのレベル設定については最小電流を検出した時点ではなくもう少し大きな電流値であっても良く、適当に設定した電流値の場合も考えられる。
【００４２】
さらには、光源のＯＦＦからＯＮ過渡時の波形が、十分に高速で、オーバーシュート電流発生が許容可能であれば、最小電流を検出した時点から少し低い電圧に設定することも可能である。その場合は光源に印加している電圧値としてはＧＮＤレベルより高いものの、カットオフ電圧を下回っていることも考えられる。
【００４３】
要するに、半導体光源のカットオフ電圧近傍で、電流検出を行い、その結果を元にして、電源１００がＯＦＦ時の光源３００の動作状態をＧＮＤレベル以外に設定するものであれば良い。
【００４４】
具体的には、ブランキングレベルの光源３００がまだ明るすぎるとユーザが感じるのであれば、ユーザの好みに応じてブランキングレベルの設定値を若干下げ、オーバーシュート電流の悪影響により装置の耐久性に問題があるとユーザが感じるのであれば、ユーザの好みに応じてブランキングレベルの設定値を若干上げるようにすれば良い。
【００４５】
フローチャートについては、光源スタンバイ状態と光源駆動状態を別に分けて記載しているが光源駆動開始指令のみで、光源スタンバイ状態と同様の動作を行った後、連続して光源駆動を行っても良い。また、あらかじめブランキングレベルを一旦設定しておき、初期の動作としては、そのブランキングレベルで動作を開始し、その後通常駆動に移行した後で、ブランキングレベルの調整を行い、修正するような手段でも構わない。
【００４６】
以上のように、本願発明における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【００４７】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００４８】
また、上述の実施の形態は、本願発明における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本開示は、ＬＥＤ、ＬＤ等の半導体光源の点灯／不点灯を高速にスイッチングして駆動する装置に適用可能である。具体的には、プロジェクター、照明装置などに、本開示は適用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１００：電源
２００：光源駆動信号
２１０：電流値設定信号
３００：光源
４００：電圧変換回路
４１０：制御回路
４２０：電流検出回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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