(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の発光素子列の順方向電圧に生産上のばらつきが存在する場合であっても、省電力化を可能とする発光素子駆動装置を提供する。【解決手段】１つの発光素子、又は複数直列に接続された発光素子から構成され、並列接続された複数列の発光素子列１０１−１０３を駆動する発光素子駆動装置であって、前記発光素子列のそれぞれに定電流を流す定電流駆動回路２００と、発光素子列の順方向電圧の差分に基づいて発光素子列のそれぞれに流す定電流の電流値を決定する定電流値選択回路５００と、を備える。【選択図】図１
2014203524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの発光素子、又は複数直列に接続された発光素子から構成され、並列接続された複数列の発光素子列を駆動する発光素子駆動装置であって、
前記発光素子列のそれぞれに定電流を流す定電流駆動回路と、
前記発光素子列の順方向電圧の差分に基づいて前記発光素子列のそれぞれに流す定電流の電流値を決定する定電流値選択回路と、
を備えることを特徴とする発光素子駆動装置。
【請求項２】
前記定電流駆動回路のパラメータに基づいて前記発光素子列の順方向電圧の差分を検出する順方向電圧差分検出回路を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の発光素子駆動装置。
【請求項３】
前記定電流値選択回路の電流値決定結果に基づいて１つ以上の基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、
前記定電流駆動回路の電流シンク端子電圧と前記生成された基準電圧を比較する１つ以上の比較回路と、
前記比較回路による比較結果に基づいて前記発光素子列に供給する電圧を制御する電源回路と、を更に備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子駆動装置。
【請求項４】
前記発光素子列のうち、少なくとも１列の前記発光素子列は電流値をゼロに設定されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発光素子駆動装置。
【請求項５】
前記定電流値選択回路は、前記発光素子列の順方向電圧の差分と、周囲環境の明るさを検出する照度検出回路による検出結果とに基づいて、前記発光素子列のそれぞれに流す定電流の電流値を決定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発光素子駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、液晶表示装置などに代表されるように、ディスプレイの薄型化が進んできているが、例えば液晶表示装置においては、液晶パネル自体は発光せず、光源装置、いわゆるバックライトを必要とする。
【０００３】
かつて、液晶表示装置のバックライトの多くは蛍光管を用いたＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）タイプが使用されていたが、寿命や消費電力、薄膜化の観点から、現在では発光ダイオードを用いたバックライトが主流となりつつある。
【０００４】
特に携帯電話やモバイルコンピューター等の携帯機器では、ディスプレイの薄膜化は必須であり、発光ダイオードを用いたバックライトが広く用いられている。
【０００５】
さらに、上述のような携帯機器では、バッテリー駆動を前提としており、長時間の使用を実現するためには、携帯機器の消費電力のなかで比較的大きな電力を消費するバックライトの省電力化を行なうことが重要である。
【０００６】
そこで、現在の携帯機器のディスプレイでは、周囲の明るさに応じてバックライトの輝度を調整し、省電力化を行なっている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
また、発光ダイオードを用いた照明装置の省電力化方法として、例えば特許文献２に開示された発光素子駆動装置（第４図）では、２つの発光ダイオード列と、前記発光ダイオード列に電源を供給する昇圧回路と、前記発光ダイオード列に定電流を流す２つの定電流源と、前記定電流源の耐圧保護用トランジスタと、前記定電流源に入力される各電圧を基準電圧Ｖｒｅｆと比較し差分を増幅するエラーアンプとを備えている。
【０００８】
そして、定電流源に入力される各電圧のうち最小の電圧を検出し、その最小電圧が、負荷電流に応じて変化する基準電圧Ｖｒｅｆに一致するように、昇圧回路の出力電圧Ｖｏｕｔ（＝発光ダイオードのアノード電圧）が制御される。これにより、各定電流源で生じる電力損失を抑制し、省電力化を実現するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２２４０７５号公報
【特許文献２】特開２０１０−６３３３２号公報（第４図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献２のように、複数の発光ダイオード列を制御する発光素子駆動装置を構成した場合、全ての発光ダイオード列が同じ温度、同じ負荷電流値であっても、生産上のばらつきによって発光ダイオード列の順方向電圧は比較的大きくばらつく。これにより、上記特許文献２では、発光ダイオード列による消費電力が増加するという問題がある。
【００１１】
特に携帯機器では、上述の通りバッテリー駆動であることによる省電力化への要求が大きい。
【００１２】
上記問題点に鑑み、本発明は、複数の発光素子列の順方向電圧に生産上のばらつきが存在する場合であっても、省電力化を可能とする発光素子駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明の一態様は、１つの発光素子、又は複数直列に接続された発光素子から構成され、並列接続された複数列の発光素子列を駆動する発光素子駆動装置であって、
前記発光素子列のそれぞれに定電流を流す定電流駆動回路と、
前記発光素子列の順方向電圧の差分に基づいて前記発光素子列のそれぞれに流す定電流の電流値を決定する定電流値選択回路と、
を備える構成としている。
【００１４】
このような構成によれば、生産ばらつきによって複数列の発光素子列の順方向電圧がばらついた場合であっても、発光素子列における消費電力の増加を抑えて、省電力化が可能となる。
【００１５】
また、上記構成において、前記定電流駆動回路のパラメータに基づいて前記発光素子列の順方向電圧の差分を検出する順方向電圧差分検出回路を更に備えることとしてもよい。
【００１６】
また、上記構成において、前記定電流駆動回路のパラメータは、電流シンク端子電圧であることとしてもよい。
【００１７】
また、上記いずれかの構成において、前記定電流値選択回路の電流値決定結果に基づいて１つ以上の基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、
前記定電流駆動回路の電流シンク端子電圧と前記生成された基準電圧を比較する１つ以上の比較回路と、
前記比較回路による比較結果に基づいて前記発光素子列に供給する電圧を制御する電源回路と、を更に備えることとしてもよい。
【００１８】
このような構成によれば、発光素子列に定電流を流すのに適切な電圧に電流シンク端子電圧を制御でき、定電流駆動回路における消費電力を抑制できる。
【００１９】
また、上記構成において、前記基準電圧生成回路は複数の基準電圧を生成し、複数設けられる前記比較回路は比較器であり、
前記比較回路の出力に基づいてカウントを行うカウンタ回路を更に備え、
前記電源回路は、前記カウンタ回路の出力に応じて前記発光素子列に供給する電圧を制御することとしてもよい。
【００２０】
このような構成によれば、電源回路の出力電圧を安定化させることが可能となる。
【００２１】
また、上記いずれかの構成において、前記発光素子列のうち、少なくとも１列の前記発光素子列は電流値をゼロに設定されることとしてもよい。
【００２２】
このような構成によれば、特に発光素子列の輝度が低くてもよい状況では、更なる低消費電力化が可能となる。
【００２３】
また、上記いずれかの構成において、前記定電流値選択回路は、前記発光素子列の順方向電圧の差分と、周囲環境の明るさを検出する照度検出回路による検出結果とに基づいて、前記発光素子列のそれぞれに流す定電流の電流値を決定することとしてもよい。
【００２４】
このような構成によれば、周囲環境の明るさに応じて発光素子列の輝度を自動で調整することが可能となり、更なる低消費電力動作を可能とする。
【００２５】
また、本発明の一態様に係る照明装置は、上記いずれかの構成の発光素子駆動装置と、前記発光素子駆動装置により駆動される発光素子列と、を備える構成としている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、複数の発光素子列の順方向電圧に生産上のばらつきが存在する場合であっても、省電力化を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光素子駆動装置の構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る発光素子駆動装置の構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る発光素子駆動装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜第１実施形態＞
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。以下説明する実施形態に係る発光素子駆動装置は、一例として液晶パネルを用いた画像表示装置のバックライトに用いることができる。
【００２９】
本発明の第１実施形態に係る発光素子駆動装置の構成を図１に示す。図１に示す発光素子駆動装置は発光部１００を駆動する装置であって、定電流駆動回路２００と、電源回路３００と、Ｖｆ差分検出回路４００と、定電流値選択回路５００と、基準電圧生成回路６００と、誤差増幅器７００を備えている。
【００３０】
発光部１００は、複数の発光ダイオードを直列接続されてなる発光ダイオード列１０１、１０２、及び１０３が並列に接続されて構成される。なお、発光ダイオード列は、１つの発光ダイオードから構成されてもよい。また、図１では発光ダイオード列は３列であるが、複数の列であればこれに限定されない。
【００３１】
電源回路３００は、発光部１００に電圧を供給し、例えば昇圧回路で構成される。
【００３２】
定電流駆動回路２００は、発光ダイオード列１０１〜１０３のそれぞれに定電流を流す回路である。
【００３３】
Ｖｆ差分検出回路４００は、発光ダイオード列１０１〜１０３のカソードに接続された定電流駆動回路２００の各電流シンク端子の電圧（電流シンク端子電圧）に基づき、発光ダイオード列１０１〜１０３の順方向電圧の差分を検出する。
【００３４】
定電流値選択回路５００は、Ｖｆ差分検出回路４００の検出結果に基づき、発光ダイオード列１０１〜１０３のそれぞれに流す定電流の電流値を決定する。
【００３５】
基準電圧生成回路６００は、定電流値選択回路５００による電流値決定結果に応じて基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。
【００３６】
誤差増幅器７００は、定電流駆動回路２００の電流シンク端子電圧と基準電圧生成回路６００により生成された基準電圧Ｖｒｅｆを比較し、誤差を増幅する回路である。
【００３７】
発光ダイオード列１０１〜１０３は、電源回路３００からアノードに出力電圧Ｖｏｕｔを供給され、定電流駆動回路２００により定電流駆動動作を行なう。電源回路３００で生成される出力電圧Ｖｏｕｔは、誤差増幅器７００の出力結果により可変である。
【００３８】
誤差増幅器７００は、発光ダイオード列１０１〜１０３のカソード電圧（＝電流シンク端子電圧）のうち、最も低い電圧と基準電圧Ｖｒｅｆを比較して、誤差を増幅することにより、上記最も低い電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの差がなくなるように電源回路３００の出力電圧Ｖｏｕｔの制御を行う。
【００３９】
基準電圧生成回路６００は、定電流値選択回路５００により決定された発光ダイオード列１０１〜１０３に流す定電流の電流値のうち、最も大きな電流値に基づき、基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。これにより、上記最も大きな電流値の電流を流すのに必要十分な電圧に、定電流駆動回路２００の各電流シンク端子電圧が制御される。このように、各電流シンク端子電圧が適切に制御されるので、定電流駆動回路２００における無駄な消費電力を抑制することが可能となる。
【００４０】
更に、発光ダイオード列１０１〜１０３は、発光ダイオードの直列数が同一で、同じ仕様の部品を用い、同じ電流値の電流を定電流駆動回路２００によって流した場合であっても、生産ばらつきによって各順方向電圧が異なる場合がある。この場合、発光ダイオード列１０１〜１０３に対応する定電流駆動回路２００の各電流シンク端子電圧は、それぞれの発光ダイオード列によって異なることになる。
【００４１】
この生産ばらつきを原因とする順方向電圧のばらつきによる消費電力増加を抑制するため、定電流駆動回路２００の各電流シンク端子電圧に基づきＶｆ差分検出回路４００にて発光ダイオード列１０１〜１０３の順方向電圧の差分を検出し、その検出結果に応じた電流値を定電流値選択回路５００にて設定し、低消費電力駆動を可能としている。
【００４２】
より具体的に説明すると、本実施形態の発光素子駆動装置の起動時に、全ての発光ダイオード列１０１〜１０３には画像表示装置として必要とされる輝度が得られる電流値Ｉｒｅｆに設定し、定電流駆動回路２００は全ての発光ダイオード列１０１〜１０３に電流値Ｉｒｅｆの定電流を流すように制御する。この状態で、Ｖｆ差分検出回路４００にて、定電流駆動回路２００の各電流シンク端子電圧に基づき、発光ダイオード列１０１〜１０３の順方向電圧の差分を検出する。
【００４３】
その後、この差分に応じて発光ダイオード列１０１〜１０３の各電流値を個別設定する通常動作状態へ移行し、定電流値選択回路５００にて電流シンク端子電圧が高い、つまり順方向電圧が低い発光ダイオード列の電流値を増加させ、電流シンク端子電圧が低い、つまり順方向電圧が高い発光ダイオード列の電流値を減少させるように電流値を決定する。
【００４４】
このような設定とすることにより、順方向電圧の低い発光ダイオード列、つまり比較的低い電力消費で規定電流値を流すことができる発光ダイオード列の電流値を増加させ、順方向電圧の高い発光ダイオード列、つまり規定電流を流すのに比較的高い電力消費を必要とする発光ダイオード列の電流値を低減させるので、発光ダイオード列１０１〜１０３による消費電力を低減させることが可能となる。
【００４５】
なお、この際に、発光ダイオード列１０１〜１０３の電流値の合計は３×Ｉｒｅｆとなるように制御することが、画像表示装置の輝度の変化がなくなる点で、より望ましい実施形態となる。
【００４６】
上記のような構成とすることで、発光ダイオード列１０１〜１０３の順方向電圧が生産ばらつきによってばらついた場合であっても、低消費電力動作が可能となり、省電力化が可能な発光素子駆動装置が提供できる。
【００４７】
なお、上記実施形態では、各発光ダイオード列の順方向電圧の差分を、発光素子駆動装置の起動時に検出したが、必ずしもそのタイミングにて検出する必要はなく、順方向電圧の差分の検出は任意のタイミングで構わない。
【００４８】
また、予め工場出荷時に各発光ダイオード列の順方向電圧の差分を検出しておき、発光素子駆動装置が有する記憶部にその結果を記憶させておき、最終製品では定電流値選択回路５００が上記記憶部に記憶された検出結果に基づいて電流値を決定してもよい。この場合、各発光ダイオードの順方向電圧の差分を検出するＶｆ差分検出回路４００は不要となる。
【００４９】
また、上記実施形態では、各発光ダイオード列の順方向電圧の差分を検出する際には、画像表示装置として必要な輝度が得られる電流値Ｉｒｅｆに設定するとしたが、必ずしもその必要はなく、任意の電流値でも構わない。
【００５０】
また、画像表示装置として比較的低輝度、つまり発光ダイオード列の電流が比較的少なくても構わない状況では、発光ダイオード列のうち、順方向電圧が大きい列は電流値設定をゼロとすることで更なる省電力動作が可能となる。
【００５１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る発光素子駆動装置の構成を図２に示す。図２に示した発光素子駆動装置は、図１に示した発光素子駆動装置（第１実施形態）に対して、外部周囲環境の照度を検出する照度検出回路８００が追加されている以外は、同一である。定電流値選択回路５００は、Ｖｆ差分検出回路４００による検出結果と、照度検出回路８００による検出結果に基づき、発光ダイオード列１０１〜１０３に流す定電流の電流値を決定する。
【００５２】
本実施形態のような構成をとれば、外部周囲環境の明るさに応じて、自動的に画像表示装置の輝度を調整でき、更に、各輝度設定時に電力消費が適切なものとなるように各発光ダイオード列の電流を設定し、その電流値に応じた基準電圧Ｖｒｅｆを設定することで、省電力化が可能な発光素子駆動装置を提供できる。
【００５３】
なお、外部環境の明るさに応じて画像表示装置の輝度を調整する方法は特に限定しないが、例えば、照度検出回路８００としてのデジタル照度センサーにより外部環境の明るさをデジタルデータとして検出し、定電流値選択回路５００では、予め設定されたテーブルに従って外部環境の明るさのデジタルデータに応じた発光ダイオード列の基準となる電流値を選択し、その基準となる電流値に対して、発光ダイオード列ごとにＶｆ差分検出回路４００にて検出した順方向電圧の差分に応じた電流値へ変換する。これにより、電力消費を適切とした発光素子駆動装置が実現できる。
【００５４】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る発光素子駆動装置の構成を図３に示す。図３に示す構成は、図１に示す構成（第１実施形態）と比して、基準電圧生成回路６００が２つの基準電圧Ｖｒｅｆ１とＶｒｅｆ２を生成すること、比較器（コンパレータ）７０１、７０２、カウンタ回路７５０及びＤ／Ａ変換回路７７０を備えることが異なる。
【００５５】
基準電圧生成回路６００は、定電流値選択回路５００によって発光ダイオード列１０１〜１０３に設定された電流値のうち、最も大きな電流値に応じた基準電圧Ｖｒｅｆ１とＶｒｅｆ２を生成する。ここでは、一例として、Ｖｒｅｆ１＜Ｖｒｅｆ２とする。
【００５６】
発光ダイオード列１０１〜１０３のカソード電圧（＝電流シンク端子電圧）のうち、最も低い電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ１を比較器７０１で、上記最も低い電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ２を比較器７０２で比較する。
【００５７】
比較器７０１での比較によりカソード電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１より低い場合には、カウンタ回路７５０にてカウントアップする。比較器７０２での比較によりカソード電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ２より高い場合には、カウンタ回路７５０にてカウントダウンする。そして、比較器７０１での比較によりカソード電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１より高く、且つ比較器７０２での比較によりカソード電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ２より低い場合には、カウンタ回路７５０にてカウントアップもカウントダウンもしない。
【００５８】
このようにカウンタ回路７５０のカウント値を制御し、そのカウント値をＤ／Ａ変換回路７７０にてアナログ信号へ変換し、電源回路３００へフィードバックする。電源回路３００では、そのアナログ信号に応じて出力電圧Ｖｏｕｔを制御する。
【００５９】
このように構成することで、電流シンク端子電圧のうち最も低い電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１とＶｒｅｆ２の間になるように電源回路３００の出力電圧Ｖｏｕｔが制御され、出力電圧Ｖｏｕｔは安定化する。そして、定電流駆動回路２００に設定された電流のうち、最も大きな電流を流すのに必要十分な電圧に各電流シンク端子電圧は制御される。
【００６０】
なお、図３の構成において、図２に示したような照度検出回路を付加しても構わない。
【００６１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々変形が可能である。
【００６２】
例えば、上記実施形態では、定電流駆動回路２００の電流シンク端子電圧に基づいて順方向電圧の差分を検出したが、定電流駆動回路２００のパラメータとして電流を用いてもよい。その場合、発光ダイオード列の順方向電圧の差を検出する時のみ、一時的に定電流駆動回路を定電流シンクとしては用いずに電流検出回路として用いて、電流を検出し、その電流の違いから発光ダイオード列の順方向電圧の差へ変換する。
【符号の説明】
【００６３】
１００  発光部
１０１〜１０３  発光ダイオード列
２００  定電流駆動回路
３００  電源回路
４００  Ｖｆ差分検出回路
５００  定電流値選択回路
６００  基準電圧生成回路
７００  誤差増幅器
７０１、７０２  比較器
７５０  カウンタ回路
７７０  Ｄ／Ａ変換回路
８００  照度検出回路
【図１】
2014203524.tif 000003
【図２】
2014203524.tif 000004
【図３】
2014203524.tif 000005