(57)【要約】【課題】  余計な電力消費が削減され、定電流駆動部での発熱が抑えられたＬＥＤ発光装置を提供する。【解決手段】    複数の発光素子部（ＬＥＤ列）１０１ａ，１０１ｂと、入力電圧Ｖｉｎを昇圧し、昇圧された電圧Ｖｏｕｔを発光素子部の夫々に供給する昇圧回路１１と、定電流駆動部２３ａ，２３ｂと、昇圧回路１１を制御するための昇圧制御信号を生成する昇圧制御部１４と、を備える発光装置であって、発光素子部の各ＬＥＤと並列に接続し、各ＬＥＤの消灯と点灯を個別に制御するためのバイパススイッチと、当該バイパススイッチのオンオフを制御するバイパススイッチ制御部１００を設け、発光素子部の出力端電圧Ｖｄａ（Ｖｄｂ）が入力電圧よりも高くなる場合、当該発光素子部と接続する定電流駆動部２３ａ（２３ｂ）の出力端（定電流回路２６ａ（２６ｂ）の一端）を昇圧回路１１の入力側に接続する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
夫々が一の発光素子、又は直列に接続された複数の発光素子を有する複数の発光素子部と、
入力電圧を昇圧し、昇圧された電圧を前記複数の発光素子部の夫々に供給する昇圧回路と、
前記複数の発光素子部の夫々と各別に接続し、前記発光素子部の前記発光素子に駆動電流を供給する前記発光素子部と同数の定電流駆動部と、
前記発光素子部の出力端の電圧のうち最も低い第１電圧を検出し、前記第１電圧を基準電圧と比較し、その比較結果に基づいて前記昇圧回路を制御するための昇圧制御信号を生成する昇圧制御部と、
前記発光素子部のうち、複数の前記発光素子が直列に接続された少なくとも一つの第１発光素子部の前記発光素子毎に設けられる、一の前記発光素子と並列に接続し、当該発光素子に流れる電流をバイパスさせるバイパススイッチと、
前記バイパススイッチのオンオフを制御することで前記第１発光素子部の前記発光素子の消灯と点灯を前記発光素子毎に制御するバイパススイッチ制御部と、を備え、
前記昇圧回路の出力端は前記複数の発光素子部の夫々の入力端に接続され、
前記発光素子部の出力端は夫々対応する前記定電流駆動部の入力端に接続され、
個々の前記第１発光素子部内の前記バイパススイッチのオンオフの状態から導出される前記各第１発光素子部の前記発光素子の点灯数に基づき前記各第１発光素子部における電圧降下量を算出することで、前記各第１発光素子部の出力端の電圧を算出し、
前記第１発光素子部と接続する前記定電流駆動部の少なくとも一つは、
前記第１発光素子部の出力端の電圧が前記入力電圧よりも前記基準電圧以上高い場合、当該定電流駆動部により供給される前記駆動電流の少なくとも一部が前記昇圧回路の入力側に流れる電流経路を形成し、
前記第１発光素子部の出力端の電圧が前記入力電圧よりも前記基準電圧以上高くない場合、当該定電流駆動部により供給される前記駆動電流の少なくとも一部が、前記入力電圧よりも低い所定の固定電位に流れる電流経路を形成するように構成された第１定電流駆動部であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記バイパススイッチ制御部は、
前記各第１発光素子部の前記発光素子の点灯数に基づき前記各第１発光素子部における電圧降下量を算出することで、前記各第１発光素子部の出力端の電圧を算出し、
前記算出された前記各第１発光素子部の出力端の電圧を前記入力電圧と比較し、
前記第１発光素子部と接続する前記第１定電流駆動部により供給される前記駆動電流の前記昇圧回路の入力側に流れる電流経路の形成、及び、前記第１発光素子部と接続する前記第１定電流駆動部により供給される前記駆動電流の前記固定電位に流れる電流経路の形成を制御するための切替制御信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１定電流駆動部は、
前記第１定電流駆動部と接続する前記第１発光素子部の出力端の電圧が前記入力電圧よりも前記基準電圧以上高い場合、当該第１定電流駆動部により供給される前記駆動電流の全部が前記昇圧回路の入力側に流れる電流経路を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１定電流駆動部は、
前記第１定電流駆動部と接続する前記第１発光素子部の出力端の電圧が前記入力電圧よりも低い場合、当該第１定電流駆動部により供給される前記駆動電流の全部が前記固定電位に流れる電流経路を形成することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１発光素子部の出力端の電圧と前記入力電圧との比較を、前記各第１発光素子部の前記発光素子の点灯数に基づき算出される当該第１発光素子部の出力端の電圧を前記入力電圧と比較するのと併せて、当該第１発光素子部の実際の出力端の電圧と実際の前記入力電圧とを参照して行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第１定電流駆動部は、
複数の前記定電流回路と、前記複数の定電流回路の一端の夫々と各別に接続する前記定電流回路と同数の出力端を有し、
入力端が前記複数の定電流回路の他端の夫々と接続され、
少なくとも一つの前記出力端が前記昇圧回路の入力側に接続され、
前記昇圧回路の入力側に接続されない前記出力端は前記固定電位に接続され、
前記第１定電流駆動部に接続する前記第１発光素子部の出力端の電圧が前記入力電圧よりも高い場合、
当該第１定電流駆動部の前記定電流回路のうち、一端が前記昇圧回路の入力側に接続し、他端が当該第１発光素子部の出力端と接続する前記定電流回路を活性化し、
当該第１発光素子部の出力端の電圧と前記入力電圧との差に基づき、夫々の前記定電流回路に流れる前記駆動電流量が制御されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記第１定電流駆動部に接続する前記第１発光素子部の出力端の電圧が前記入力電圧より前記基準電圧以上高い場合、
当該第１定電流駆動部の前記定電流回路のうち、一端が前記昇圧回路の入力側に接続されていない全ての前記定電流回路が不活性化されることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記複数の発光素子部のうち、前記昇圧制御部が前記第１電圧を検出した当該発光素子部と接続する前記定電流駆動部が前記第１定電流駆動部の場合、当該第１定電流駆動部により供給される前記駆動電流の全部が前記固定電位に流れる電流経路が形成されることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記バイパススイッチ制御部は、前記バイパススイッチのオンオフを当該バイパス対象の前記発光素子の目標輝度に併せてＰＷＭ制御することを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の発光装置を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１〜９の何れか一項に記載の発光装置を備えたことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置、特に、発光素子を駆動する駆動電流の電流調整を行う回路を備え、消費電力が低減される発光装置並びに当該発光装置を備えた照明装置及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、照明装置或いは液晶表示装置等のバックライトユニットでは、蛍光灯又は白熱灯などが光源として使用されている。一方で、従来の光源に比べて寿命が長く、かつ消費電力も少ないという特徴を備えたＬＥＤ（発光ダイオード）を照明用又は表示用の光源として使用するための技術開発が現在行われている。
【０００３】
このようなＬＥＤを照明装置等に使用する場合、十分な明るさを確保するために、ＬＥＤを多数、直列に接続したＬＥＤ列を更に並列に複数接続し、ＬＥＤの集合体として装置内に配置する。また、ＬＥＤの明るさを均一にするために、ＬＥＤ列に流れる電流を一定にする定電流素子（トランジスタ）を備えた発光装置が特許文献１に開示されている。
【０００４】
定電流素子としてトランジスタを用いる場合、当該トランジスタのエミッタ・コレクタ間には、ＬＥＤ列のアノード側の電圧からＬＥＤ列による電圧降下分を差し引いた残りの電圧が印加される。複数のＬＥＤ列を並列に接続した発光装置において、ＬＥＤ列による電圧降下量についてＬＥＤ列毎に差が生じると、各トランジスタのエミッタ・コレクタ間に印加される電圧もＬＥＤ列毎に差が生じ、トランジスタのエミッタ・コレクタ間に高電圧が印加される場合がある。この結果、トランジスタのエミッタ・コレクタ間に印加される電圧とコレクタに流れる電流により生じる電力損失が大きくなり、トランジスタの発熱を如何に放熱するかが問題となる。トランジスタの発熱が大きい場合、トランジスタの劣化を早め、装置の信頼性を損なう虞がある。
【０００５】
特許文献２には、ＬＥＤ列に所定の電流を供給する定電流素子で生じる電力損失を減らすため、並列に接続されている各ＬＥＤ列のカソード電圧を時分割でモニタし、駆動対象のＬＥＤ列毎に、定電流素子に印加される電圧を時分割で切替えることで、定電流駆動部での電力損失が低減される発光装置が開示されている。また、時分割でモニタされる各ＬＥＤ列のカソード電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧回路）の入力電圧にフィードバックされることで、各ＬＥＤ列の駆動に必要な電圧にまで昇圧回路の出力を昇圧し、定電流素子を安定に動作させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−４２７５８号公報
【特許文献２】特開２００７−２２０８５５号公報
【特許文献３】特許第４１７７０２２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に示される発光装置は、駆動対象のＬＥＤ列を時分割で制御しているため、定電流素子に電流が流れるＬＥＤ列は一時刻に対して１ヶ所だけであり、定電流駆動部での電力損失を低減することができるが、その分ＬＥＤの発光量が犠牲になっている。
【０００８】
また、特許文献２に示される発光装置では、モニタ対象のＬＥＤ列は一時刻に対して１ヶ所だけであり、複数のＬＥＤ列を同時に駆動するため、複数のカソード電圧を同時にモニタし、当該複数のＬＥＤ列全てを駆動させるのに必要な電圧にまで昇圧回路の出力電圧を昇圧する構成ではない。即ち、特許文献２の構成において、定電流素子のトランジスタのエミッタ・コレクタ間に印加される電圧の時分割切替制御をやめて、同時に複数のＬＥＤ列に駆動電流を流すことが可能な構成にすると、モニタ対象のＬＥＤ列のカソード電圧が最も低い（即ち、モニタ対象のＬＥＤ列による電圧降下が最も大きい）場合には、モニタ対象でないＬＥＤ列にも駆動に必要な電圧が供給されるので問題は生じないが、そうではない場合、例えば、モニタ対象のＬＥＤ列のカソード電圧が最も高い（即ち、モニタ対象のＬＥＤ列による電圧降下が最も小さい）場合に、当該カソード電圧に併せて昇圧回路の出力電圧を制御すると、より高い駆動電圧を必要とする他のＬＥＤ列において駆動に必要な電圧を供給できなくなる。
【０００９】
上記問題の解決策として、特許文献３に開示されているように、全てのＬＥＤ列のカソード電圧のうち最も低いカソード電圧を検出し、当該検出された電圧と定電流素子が定電流動作を行うことができる低い電圧（基準電圧）とを比較し、当該検出された電圧に基づいて昇圧回路の出力を制御する方法が挙げられる。しかしながらこの方法では、最も低いカソード電圧を有するＬＥＤ列以外のＬＥＤ列のカソード電圧は、定電流駆動部が所定の電流を流す為に必要な最低電圧よりも高く、定電流素子に本来不必要な高電圧が印加されるため、定電流駆動部において余計な電力を損失してしまう。
【００１０】
特許文献３に記載の発光装置の構成例を図５に示す。図５では、赤（ｒ）、緑（ｇ）、青（ｂ）に夫々対応するＬＥＤ列１２ｒ，１２ｇ，１２ｂのカソード電圧Ｖｄｒ，Ｖｄｇ，Ｖｄｂのうち最も低いカソード電圧を検出し、当該検出電圧を基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、当該比較結果に基づいて、検出電圧が基準電圧Ｖｒｅｆと等しくなるように、昇圧制御部１４が昇圧回路１１の出力電圧Ｖｏｕｔを制御している。ここで、基準電圧Ｖｒｅｆとは定電流駆動部１３ｒ，１３ｇ，１３ｂの各定電流回路１６ｒ，１６ｇ，１６ｂが安定に定電流動作をさせるのに必要な電圧である。
【００１１】
例えば、赤色のＬＥＤ列１２ｒの各ＬＥＤ、緑色のＬＥＤ列１２ｇの各ＬＥＤ、青色のＬＥＤ列１２ｂの各ＬＥＤについて、所定の輝度で発光させるため、夫々、Ｉｒ（＝４０ｍＡ）、Ｉｇ（＝５０ｍＡ）、Ｉｂ（＝３５ｍＡ）の駆動電流が流れるように定電流駆動部１３ｒ，１３ｇ，１３ｂにより制御されるとする。また、赤緑青の各ＬＥＤの駆動に必要な電圧を、夫々、ＬＥＤ一個につきＶｆｒ（＝２．３Ｖ）、Ｖｆｇ（＝３．５Ｖ）、Ｖｆｂ（＝３．６Ｖ）とする。このとき、各ＬＥＤ列で発生する電圧降下は、夫々、赤色のＬＥＤ列の場合Ｖｆｒ×４＝９．２Ｖ、緑色のＬＥＤ列の場合Ｖｆｇ×４＝１４Ｖ、青色のＬＥＤ列の場合Ｖｆｂ×４＝１４．４Ｖとなる。この場合、昇圧制御部１４の制御対象となるＬＥＤ列は、電圧降下の最も大きく、結果カソード電圧が最も低くなる青色ＬＥＤ列１２ｂであり、昇圧制御部１４は、昇圧回路１１の出力電圧Ｖｏｕｔから上記青色ＬＥＤ列１２ｂでの電圧降下分（＝１４．４Ｖ）を引いた残りのカソード電圧Ｖｄｂが基準電圧Ｖｒｅｆ（＝１Ｖ）と等しくなるように昇圧回路の出力電圧Ｖｏｕｔを制御する。即ち、昇圧制御部１４は、Ｖｏｕｔ＝１５．４Ｖとなるように昇圧回路１１を制御する。
【００１２】
しかしながらこの場合、昇圧制御部１４の制御対象でない赤及び緑色のＬＥＤ列１２ｒ，１２ｇに接続する定電流回路には、夫々、Ｖｏｕｔ−Ｖｆｒ×４＝６．２Ｖ、Ｖｏｕｔ−Ｖｆｇ×４＝１．４Ｖの電圧が印加され、本来不必要な高電圧が印加されることになるため、余計な電力消費の原因となる。
【００１３】
上記問題の解決策として、図６に示されるように、モニタされるＬＥＤ列のカソード電圧Ｖｄｒ，Ｖｄｇ，Ｖｄｂ毎に、昇圧制御部１４ｒ，１４ｇ，１４ｂ、及びＬＥＤ列のアノード側に与える昇圧回路１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを１つずつ備えることで、各ＬＥＤ列に対し独立にＬＥＤ列のアノード側に印加する電圧ＶｏｕｔＲ，ＶｏｕｔＧ，ＶｏｕｔＢを制御することが考えられるが、これでは昇圧回路がＬＥＤ列の数だけ必要になり、製造コストが高くなってしまう。
【００１４】
本発明は上記従来技術に係る問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のＬＥＤ列を有し、当該複数のＬＥＤ列のうち最も低いカソード電圧に基づいて昇圧回路の出力電圧を制御する発光装置において、最も低いカソード電圧を有するＬＥＤ列以外のＬＥＤ列の定電流駆動部における余計な電力消費を削減し、定電流駆動部での発熱が抑えられた発光装置を提供すること、及び、当該発光装置を備える低消費電力の照明装置及び表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明に係る発光装置は、夫々が一の発光素子、又は直列に接続された複数の発光素子を有する複数の発光素子部と、入力電圧を昇圧し、昇圧された電圧を前記複数の発光素子部の夫々に供給する昇圧回路と、前記複数の発光素子部の夫々と各別に接続し、前記発光素子部の前記発光素子に駆動電流を供給する前記発光素子部と同数の定電流駆動部と、前記発光素子部の出力端の電圧のうち最も低い第１電圧を検出し、前記第１電圧を基準電圧と比較し、その比較結果に基づいて前記昇圧回路を制御するための昇圧制御信号を生成する昇圧制御部と、前記発光素子部のうち、複数の前記発光素子が直列に接続された少なくとも一つの第１発光素子部の前記発光素子毎に設けられる、一の前記発光素子と並列に接続し、当該発光素子に流れる電流をバイパスさせるバイパススイッチと、前記バイパススイッチのオンオフを制御することで前記第１発光素子部の前記発光素子の消灯と点灯を前記発光素子毎に制御するバイパススイッチ制御部と、を備え、前記昇圧回路の出力端は前記複数の発光素子部の夫々の入力端に接続され、前記発光素子部の出力端は夫々対応する前記定電流駆動部の入力端に接続され、個々の前記第１発光素子部内の前記バイパススイッチのオンオフの状態から導出される前記各第１発光素子部の前記発光素子の点灯数に基づき前記各第１発光素子部における電圧降下量を算出することで、前記各第１発光素子部の出力端の電圧を算出し、前記第１発光素子部と接続する前記定電流駆動部の少なくとも一つは、前記第１発光素子部の出力端の電圧が前記入力電圧よりも前記基準電圧以上高い場合、当該定電流駆動部により供給される前記駆動電流の少なくとも一部が前記昇圧回路の入力側に流れる電流経路を形成し、前記第１発光素子部の出力端の電圧が前記入力電圧よりも前記基準電圧以上高くない場合、当該定電流駆動部により供給される前記駆動電流の少なくとも一部が、前記入力電圧よりも低い所定の固定電位に流れる電流経路を形成するように構成された第１定電流駆動部であることを第１の特徴とする。
【００１６】
更に、本発明に係る発光装置は、上記第１の特徴に加えて、前記バイパススイッチ制御部は、前記各第１発光素子部の前記発光素子の点灯数に基づき前記各第１発光素子部における電圧降下量を算出することで、前記各第１発光素子部の出力端の電圧を算出し、前記算出された前記各第１発光素子部の出力端の電圧を前記入力電圧と比較し、前記第１発光素子部と接続する前記第１定電流駆動部により供給される前記駆動電流の前記昇圧回路の入力側に流れる電流経路の形成、及び、前記第１発光素子部と接続する前記第１定電流駆動部により供給される前記駆動電流の前記固定電位に流れる電流経路の形成を制御するための切替制御信号を生成することを第２の特徴とする。
【００１７】
更に、本発明に係る発光装置は、上記第１又は第２の特徴に加えて、前記第１定電流駆動部は、前記第１定電流駆動部と接続する前記第１発光素子部の出力端の電圧が前記入力電圧よりも前記基準電圧以上高い場合、当該第１定電流駆動部により供給される前記駆動電流の全部が前記昇圧回路の入力側に流れる電流経路を形成することを第３の特徴とする。
【００１８】
更に、本発明に係る発光装置は、上記第１乃至第３の何れかの特徴に加えて、前記第１定電流駆動部は、前記第１定電流駆動部と接続する前記第１発光素子部の出力端の電圧が前記入力電圧よりも低い場合、当該第１定電流駆動部により供給される前記駆動電流の全部が前記固定電位に流れる電流経路を形成することを第４の特徴とする。
【００１９】
更に、本発明に係る発光装置は、上記第１乃至第４の何れかの特徴に加えて、前記第１発光素子部の出力端の電圧と前記入力電圧との比較を、前記各第１発光素子部の前記発光素子の点灯数に基づき算出される当該第１発光素子部の出力端の電圧を前記入力電圧と比較するのと併せて、当該第１発光素子部の実際の出力端の電圧と実際の前記入力電圧とを参照して行うことを第５の特徴とする。
【００２０】
更に、本発明に係る発光装置は、上記第１乃至第５の何れかの特徴に加えて、前記第１定電流駆動部は、複数の前記定電流回路と、前記複数の定電流回路の一端の夫々と各別に接続する前記定電流回路と同数の出力端を有し、入力端が前記複数の定電流回路の他端の夫々と接続され、少なくとも一つの前記出力端が前記昇圧回路の入力側に接続され、前記昇圧回路の入力側に接続されない前記出力端は前記固定電位に接続され、前記第１定電流駆動部に接続する前記第１発光素子部の出力端の電圧が前記入力電圧よりも高い場合、当該第１定電流駆動部の前記定電流回路のうち、一端が前記昇圧回路の入力側に接続し、他端が当該第１発光素子部の出力端と接続する前記定電流回路を活性化し、当該第１発光素子部の出力端の電圧と前記入力電圧との差に基づき、夫々の前記定電流回路に流れる前記駆動電流量が制御されることを第６の特徴とする。
【００２１】
更に、本発明に係る発光装置は、上記第６の特徴に加えて、記第１定電流駆動部に接続する前記第１発光素子部の出力端の電圧が前記入力電圧より前記基準電圧以上高い場合、当該第１定電流駆動部の前記定電流回路のうち、一端が前記昇圧回路の入力側に接続されていない全ての前記定電流回路が不活性化されることを第７の特徴とする。
【００２２】
更に、本発明に係る発光装置は、上記第１乃至第７の何れかの特徴に加えて、前記複数の発光素子部のうち、前記昇圧制御部が前記第１電圧を検出した当該発光素子部と接続する前記定電流駆動部が前記第１定電流駆動部の場合、当該第１定電流駆動部により供給される前記駆動電流の全部が前記固定電位に流れる電流経路が形成されることを第８の特徴とする。
【００２３】
更に、本発明に係る発光装置は、上記第１乃至第８の何れかの特徴に加えて、前記バイパススイッチ制御部は、前記バイパススイッチのオンオフを当該バイパス対象の前記発光素子の目標輝度に併せてＰＷＭ制御することを第９の特徴とする。
【００２４】
本発明に係る照明装置は、上記第１乃至第９の何れかの特徴の発光装置を備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る表示装置は、上記第１乃至第９の何れかの特徴の発光装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の発光装置に依れば、定電流駆動部のうち、少なくとも一つの第１定電流駆動部が、自身の入力端と接続する発光素子部（ＬＥＤ列）の出力端の電圧（カソード電圧）が昇圧回路の入力電圧Ｖｉｎよりも基準電圧以上高電圧となる場合、自身の出力端を昇圧回路の入力側に接続可能に構成されている。これにより、昇圧回路から発光素子部（ＬＥＤ列）、及び第１定電流駆動部を経て昇圧回路の入力側に戻る駆動電流の電流経路が形成される。これにより、第１定電流駆動部の定電流回路に印加される電圧が抑えられるため、定電流回路で消費される電力が削減され、定電流駆動部での発熱が抑えられた発光装置を提供することができる。更に、発光素子部のＬＥＤの駆動電流の一部を昇圧回路の入力電流として回収することにより消費電力を低減することができる。また、図６に示される構成例のように複数の昇圧回路を設ける必要が無いため、製造コストを増加させること無く消費電力削減の効果が得られる。
【００２７】
更に、本発明の発光装置は、第１定電流駆動部により駆動される発光素子部のうち、少なくとも一つの第１発光素子部の発光素子の夫々について、発光素子と並列に接続し、当該発光素子に流れる電流をバイパスさせるバイパススイッチを設け、バイパススイッチ制御部が、当該バイパススイッチのオンオフを制御することで各発光素子の消灯と点灯を発光素子毎に制御する構成である。このような構成とすることで、必要とされる目標輝度に併せて、発光素子毎に点灯・消灯の制御を行うことができるとともに、各第１発光素子部の発光素子の点灯数に基づき、各第１発光素子部における電圧降下量の差を算出し、各第１発光素子部の出力端の電圧を算出することができ、以て各発光素子部の出力端の電圧と入力電圧Ｖｉｎとの差を求めることができる。これにより、バイパススイッチ制御部からの切替制御信号を利用して、昇圧回路の入力側に接続されるべき第１定電流駆動部の出力端を切り替えることが可能になる。
【００２８】
従って、上記本発明の発光装置を照明装置、又は、表示装置に備えることで、低消費電力の照明装置および表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光装置の回路構成図。
【図２】バイパススイッチを備える発光素子部の回路構成、並びに駆動制御方法について示す図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る発光装置の回路構成図。
【図４】本発明の第３実施形態に係る発光装置の回路構成図。
【図５】従来技術に係る発光装置の回路構成図。
【図６】従来技術に係る発光装置の回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
〈第１実施形態〉
本発明の一実施形態に係る発光装置１（以降、適宜「本発明装置１」と称す）の構成例を図１に示す。図１の回路構成図に示されるように、本発明装置１は、昇圧回路１１、バイパススイッチ制御部１００、発光素子部１０１ａ，１０１ｂ、定電流駆動部１３ａ，１３ｂ、昇圧制御部１４、及び、判定回路（比較部）１８ａ，１８ｂから構成されている。
【００３１】
昇圧回路１１は、電源１０からの入力電圧Ｖｉｎ（ここでは、５Ｖ）を昇圧制御部１４からの制御信号４１に基づき昇圧し、昇圧後の電圧Ｖｏｕｔと出力負荷電流Ｉｏｕｔを、発光素子部１０１ａ，１０１ｂの夫々に供給する。発光素子部１０１ａ，１０１ｂに流れる駆動電流を夫々、Ｉａ及びＩｂとすると、Ｉｏｕｔ＝Ｉａ＋Ｉｂの関係が成り立つ。昇圧回路１１の入力端に流れる電流をＩｉｎとすると、入力電力Ｐｉｎは、Ｐｉｎ＝Ｖｉｎ×Ｉｉｎ、出力電力Ｐｏｕｔは、Ｐｏｕｔ＝Ｖｏｕｔ×Ｉｏｕｔである。昇圧回路の効率αは、α＝Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎで表される。
【００３２】
第１発光素子部である発光素子部１０１ａ及び１０１ｂは、夫々、一以上の発光素子（ここでは、白色のＬＥＤが４個）を直列に接続したＬＥＤ列から構成され、各ＬＥＤ列のアノード側入力端には、昇圧回路１１の出力端が接続されることで、夫々、昇圧後の出力電圧Ｖｏｕｔが供給されている。一方、各ＬＥＤ列のカソード側出力端は、夫々、対応する定電流駆動部（１３ａと１３ｂのうち何れか一方）の入力端に接続されている。ここで、定電流駆動部１３ａ又は１３ｂと接続する各ＬＥＤ列のカソード側の出力端電圧を、夫々、Ｖｄａ，Ｖｄｂとする。
【００３３】
また、発光素子部１０１ａ及び１０１ｂは、更に、当該発光素子部の発光素子と並列に接続し、当該発光素子に流れる電流をバイパスさせるためのバイパススイッチをその内部に備えており、当該バイパススイッチのオンオフが発光素子毎に制御されることで、各発光素子の消灯と点灯が、夫々の必要とされる目標輝度に併せて、発光素子毎に制御される。バイパススイッチ制御部１００が、当該バイパススイッチのオンオフを発光素子毎に制御するための制御信号４８ａ，４８ｂを生成する。
【００３４】
以下に、図２を参照して、バイパススイッチを備える発光素子部の具体的な回路構成、及び、バイパススイッチ制御部の動作について説明する。
【００３５】
バイパススイッチ制御部１００は、第１発光素子部（ここでは、１０１ａ）内において直列接続されている発光素子ＬＥＤ０１〜ＬＥＤ０４の点灯及び消灯を、必要とされる目標輝度に併せて制御するためのＰＷＭ信号４８ａを生成し、バイパススイッチＳＷ１〜ＳＷ４への入力信号とすることで、バイパススイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオンオフを切り替える。バイパススイッチがオン状態の場合、当該バイパススイッチに並列に接続するＬＥＤに流れる電流はバイパスされ、ＬＥＤは消灯される。一方、バイパススイッチがオフ状態の場合、当該バイパススイッチに並列に接続するＬＥＤは点灯される。
【００３６】
図２（ａ）に、バイパススイッチ制御部１００からのバイパススイッチへの入力信号４８ａのタイミングチャートの一例を示す。尚、本実施形態では、入力信号４８ａが高レベルの時に対応するバイパススイッチがオフする構成となっている。この場合、ある時刻ｔ１においては、バイパススイッチＳＷ１，ＳＷ３がオン状態であり、バイパススイッチＳＷ２，ＳＷ４がオフ状態であるので、図２（ｂ）に示されるように、ＬＥＤ０１とＬＥＤ０３は消灯、ＬＥＤ０２とＬＥＤ０４が点灯となり、発光素子部のアノード側入力端から、バイパススイッチＳＷ１，ＬＥＤ０２、バイパススイッチＳＷ３，ＬＥＤ０４を経由してカソード側出力端へと流れる電流経路が形成される。
【００３７】
時刻ｔ１においては、第１発光素子部１０１ａ内で点灯している発光素子の個数はＬＥＤ０２とＬＥＤ０４の２個である。バイパススイッチ制御部１００は、各第１発光素子部の発光素子と並列に接続するバイパススイッチのオンオフを制御すると同時に、各第１発光素子部の発光素子の点灯数の情報を利用し、各第１発光素子部の発光素子の点灯による電圧降下量を算出することで、昇圧回路の入力側に戻る電流経路の切替を行うための切替制御信号４７ａと４７ｂを生成し、夫々、判定回路１８ａ，１８ｂに出力する。
【００３８】
定電流駆動部１３ａは定電流回路１６ａと切替スイッチ１７ａから、定電流駆動部１３ｂは定電流回路１６ｂと切替スイッチ１７ａから構成される第１定電流駆動部であり、夫々、対応する発光素子部１０１ａ，１０１ｂの何れかに発光素子の駆動に必要な駆動電流を供給する。定電流回路１６ａの一端は切替スイッチ１７ａに接続し、他端は発光素子部１０１ａのＬＥＤ列のカソード側出力端と接続している。一方、定電流回路１６ｂの一端は切替スイッチ１７ｂに接続し、他端は発光素子部１０１ｂのＬＥＤ列のカソード側出力端と接続している。
【００３９】
切替スイッチ１７ａ及び１７ｂは、夫々、一端が定電流回路の一端と接続し、他端の接続先を、後述する判定回路１８ａ或いは１８ｂからの制御信号４６ａ，４６ｂに基づき、所定の固定電位（ここでは、ＧＮＤ）と昇圧回路１１の入力側の何れか一方に切り替え可能である。切替スイッチ１７ａの他端が昇圧回路１１の入力側に接続されることで、昇圧回路１１から、発光素子部１０１ａ及び定電流駆動部１３ａを経由して昇圧回路１１の入力側に戻る駆動電流の電流経路が、又は、切替スイッチ１７ｂの他端が昇圧回路１１の入力側に接続されることで、昇圧回路１１から、発光素子部１０１ｂ及び定電流駆動部１３ｂを経由して昇圧回路１１の入力側に戻る駆動電流の電流経路が、夫々形成される。ここで、定電流回路１６ａにより駆動される電流をＩａ、定電流回路１６ｂにより駆動される電流をＩｂとする。
【００４０】
昇圧制御部１４は、定電流駆動部１３ａと接続する発光素子部１０１ａのＬＥＤ列のカソード側の出力端電圧Ｖｄａ、及び、定電流駆動部１３ｂと接続する発光素子部１０１ｂのＬＥＤ列のカソード側の出力端電圧Ｖｄｂを入力として、ＶｄａとＶｄｂのうちどちらか最も低い電圧（第１電圧）を検出して、当該第１電圧を基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、当該比較結果に基づいて、昇圧回路１１の出力電圧Ｖｏｕｔを制御するための制御信号４１を生成する。ここで、基準電圧Ｖｒｅｆは定電流回路１６ａ及び１６ｂが安定に定電流動作をさせるのに必要な電圧であり、ここでは１Ｖである。基準電圧Ｖｒｅｆは、定電流回路の構成により異なるが、安定に定電流動作をさせることができる限りにおいて、できるだけ低電圧を設定することが望ましい。更に、昇圧制御部１４は、当該第１電圧が検出された発光素子部と接続する定電流駆動部１３ａと１３ｂの何れかについて、昇圧回路１１の入力側へ戻る駆動電流の電流経路が形成されないようにする制御信号４４ａ，４４ｂを、夫々、判定回路１８ａ，１８ｂに出力する。
【００４１】
判定回路１８ａ及び１８ｂは、夫々、各発光素子部１０１ａ，１０１ｂのＬＥＤ列のカソード側の出力端電圧Ｖｄａ，Ｖｄｂと入力電圧Ｖｉｎの電圧の高低の関係を判定し、ＶｄａとＶｄｂのうち何れかが入力電圧Ｖｉｎよりも基準電圧Ｖｒｅｆ以上高い場合、当該入力電圧Ｖｉｎよりも基準電圧以上高い出力端電圧が検出された発光素子部と接続する第１定電流駆動部に対して、当該第１定電流駆動部内部の定電流回路の接続先を昇圧回路１１の入力側に切り替えるための制御信号４６ａ，４６ｂを、切替スイッチ１７ａ，１７ｂに出力する。
【００４２】
ここで、カソード側の出力端電圧Ｖｄａ，Ｖｄｂと入力電圧Ｖｉｎとの比較には、バイパススイッチ制御部１００からの各第１発光素子部の発光素子の点灯数の情報を利用することができる。各第１発光素子部の発光素子に印加される電圧Ｖｆは既知であるから、各第１発光素子部の発光素子の点灯数に基づき、各第１発光素子部のＬＥＤ列で生じる電圧降下を算出することができる。一方、バイパススイッチを備えない発光素子部のＬＥＤ列で生じる電圧降下も既知であり、更に、最も低電圧の第１電圧が検出されたＬＥＤ列のカソード側の出力端については、当該出力端電圧が固定電位（ＧＮＤ）と基準電圧Ｖｒｅｆとの和と等しくなるように昇圧制御部１４により制御されるので、これにより、各第１発光素子部のＬＥＤ列のカソード側の出力端電圧を算出できる。バイパススイッチ制御部１００は、例えば、各第１発光素子部のＬＥＤ列のカソード側の出力端電圧と入力電圧Ｖｉｎの差電圧を算出し、切替制御信号４７ａ，４７ｂとして、夫々、判定回路１８ａ及び１８ｂへ出力する。
【００４３】
具体的には、判定回路１８ａは、第１発光素子部１０１ａの出力端電圧Ｖｄａと入力電圧Ｖｉｎの高低を切替制御信号４７ａに基づき判定し、ＶｄａがＶｉｎより基準電圧Ｖｒｅｆ以上高く、かつ第１電圧に該当しない場合に、定電流回路１６ａの一端の接続先を昇圧回路１１の入力側に切り替えるための制御信号４６ａを、切替スイッチ１７ａに出力する。また、判定回路１８ａは、昇圧制御部からの制御信号４４ａを受け、Ｖｄａが第１電圧に該当する場合には、定電流回路１６ａの一端の接続先を固定電位（ＧＮＤ）に切り替えるための制御信号４６ａを、切替スイッチ１７ａに出力する。
【００４４】
同様に、判定回路１８ｂは、第１発光素子部１０１ｂの出力端電圧Ｖｄｂと入力電圧Ｖｉｎの大小を切替制御信号４７ｂに基づき判定し、ＶｄｂがＶｉｎより基準電圧以上高く、かつ第１電圧に該当しない場合に、定電流回路１６ｂの一端の接続先を昇圧回路１１の入力側に切り替えるための制御信号４６ｂを、切替スイッチ１７ｂに出力する。また、判定回路１８ｂは、昇圧制御部からの制御信号４４ｂを受け、Ｖｄｂが第１電圧に該当する場合には、定電流回路１６ｂの一端の接続先を固定電位（ＧＮＤ）に切り替えるための制御信号４６ｂを、切替スイッチ１７ｂに出力する。
【００４５】
ここで、例として、発光素子部１０１ａの各発光素子、及び、発光素子部１０１ｂの各発光素子について、点灯時に所定の発光量を得るために、夫々、規定の電流Ｉａ（＝２０ｍＡ），Ｉｂ（＝２０ｍＡ）の駆動電流が流れるように第１定電流駆動部である定電流駆動部１３ａ、１３ｂにより制御され、発光素子部１０１ａの各発光素子および発光素子部１０１ｂの各発光素子の駆動に必要な電圧Ｖｆが、例えば、夫々、発光素子一個につき約３．６Ｖであるとする。また、各バイパススイッチのオン状態における電圧降下を１Ｖとする。
【００４６】
ある時刻ｔ１において、発光素子部１０１ａのバイパススイッチが２個オンされ、２つの発光素子が点灯し、発光素子部１０１ｂのバイパススイッチは全てオフ状態であり、４つの発光素子が点灯しているとすると、各ＬＥＤ列で発生する電圧降下は、夫々、発光素子部１０１ｂの場合３．６Ｖ×４＝１４．４Ｖ、発光素子部１０１ａの場合３．６Ｖ×２＋１．０Ｖ×２＝９．２Ｖとなる。従って、昇圧制御部１４が検出する第１電圧は、ＬＥＤ列で発生する電圧降下が最も大きく、結果カソード電圧が最も低くなる発光素子部１０１ｂのＬＥＤ列のカソード側の電圧Ｖｄｂである。従って発光素子部１０１ｂが昇圧制御の対象となり、昇圧制御部１４は、昇圧回路の出力電圧Ｖｏｕｔから発光素子部１０１ｂにおける電圧降下分（＝１４．４Ｖ）を差し引いた残りの電圧Ｖｄｂが、固定電位（ＧＮＤ）と基準電圧Ｖｒｅｆ（＝１Ｖ）との和と等しくなるように昇圧回路１１の出力電圧Ｖｏｕｔを制御する。即ち、昇圧制御部１４は、Ｖｏｕｔが上記電圧降下分に基準電圧を加えた１５．４Ｖとなるように、昇圧回路１１に昇圧のための制御信号４１を出力する。この結果、各発光素子部１０１ａ，１０１ｂのＬＥＤ列のカソード側の出力端電圧は、Ｖｄａ＝１５．４Ｖ−９．２Ｖ＝６．２Ｖ、Ｖｄｂ＝１．０Ｖ（＝Ｖｒｅｆ）となる。
【００４７】
これにより判定回路１８ａは、バイパススイッチ制御部１００からの切替制御信号４７ａと昇圧制御部からの制御信号４４ａを受け、ＶｄａがＶｉｎよりも基準電圧以上高く、かつ第１電圧に該当しないので、定電流駆動部１３ａの定電流回路１６ａの接続先を昇圧回路１１の入力側に切り替えるための制御信号４６ａを、切替スイッチ１７ａに出力する。一方、判定回路１８ｂは、バイパススイッチ制御部１００からの切替制御信号４７ｂ、及び、昇圧制御部からの制御信号４４ｂに基づき、Ｖｄｂが第１電圧に該当するので、定電流駆動部１３ｂの定電流回路１６ｂの接続先を固定電位（ＧＮＤ）に切り替えるための制御信号４６ｂを、切替スイッチ１７ｂに出力する。
【００４８】
これにより、定電流駆動部１３ａにより供給される駆動電流の全部が昇圧回路１１の入力側に流れ、昇圧回路１１から、発光素子部１０１ａ及び定電流駆動部１３ａを経て昇圧回路１１の入力側に戻る電流経路が形成される。ここで、Ｖｉｎ＝５Ｖであるので、Ｖｄｒ−Ｖｉｎ＞Ｖｒｅｆであり、定電流回路１６ａの定電流性は保たれている。
【００４９】
また、定電流駆動部１３ａを昇圧回路１１の入力側に接続したことにより、定電流回路１６ａの入出力端間に印加される電圧が６．２Ｖから１．２Ｖに大幅に低下し、定電流回路１６ａでの電力消費が削減され、定電流駆動部１３ａでの発熱が抑えられている。
【００５０】
ここで、計算を簡単にするために昇圧回路の効率をα＝１．０（１００％）とすると、昇圧回路１１の出力電力Ｐｏｕｔは、Ｐｏｕｔ＝Ｖｏｕｔ×Ｉｏｕｔ＝Ｖｏｕｔ×（Ｉａ＋Ｉｂ）＝１５．４Ｖ×（２０ｍＡ＋２０ｍＡ）＝６１６ｍＷとなる。一方、昇圧回路１１の入力電力Ｐｉｎは、Ｐｉｎ×α＝Ｐｏｕｔであるから、昇圧回路１１の入力電流Ｉｉｎは、Ｉｉｎ＝Ｐｏｕｔ／Ｖｉｎ＝１２３ｍＡとなるが、定電流回路１６ａから電流Ｉａが供給されるので、電源１０はＩｉｎ−Ｉａ＝１０３ｍＡの入力電流を供給するだけで済む。
【００５１】
従って、電源１０から見た入力電力は、Ｐｉｎ’＝Ｖｉｎ×（Ｉｉｎ−Ｉａ）＝５１５ｍＷとなり、全ての定電流回路が固定電位ＧＮＤに接続される従来技術の構成と比較すると、Ｐｉｎ’／Ｐｉｎ＝５１５ｍＷ／６１６ｍＷ＝０．８３６となり、従来技術と比較して約１６％の電力低減効果が得られる。
【００５２】
〈第２実施形態〉
本発明の一実施形態に係る発光装置２（以降、適宜「本発明装置２」と称す）の構成例を図３に示す。図３の回路構成図に示されるように、本発明装置２は、昇圧回路１１、バイパススイッチ制御部１００、第１発光素子部である発光素子部１０１ａ，１０１ｂ、定電流駆動部２３ａ，２３ｂ、昇圧制御部１４、及び、判定回路（比較部）２８ａ，２８ｂから構成されている。本発明装置２は、定電流駆動部の構成が本発明装置１とは異なる。即ち、各定電流駆動部２３ａ，２３ｂは、夫々、内部に接続先の異なる複数（２個）の定電流回路を有しており、判定回路２８ａ，２８ｂからの切替信号に基づき当該複数の定電流回路の夫々に流れる駆動電流量を制御可能に構成された第１定電流駆動部である。昇圧回路１１、バイパススイッチ制御部１００、発光素子部１０１ａ，１０１ｂ、及び、昇圧制御部１４の構成については、第１実施形態に係る本発明装置１と同様であるので説明を割愛する。
【００５３】
定電流駆動部２３ａは定電流回路２６ａと２７ａから、定電流駆動部２３ｂは定電流回路２６ｂと２７ｂから構成されており、夫々、２個の定電流回路を有している。定電流回路２６ａと２６ｂの一端は昇圧回路１１の入力側に、定電流回路２７ａと２７ｂの一端は所定の固定電位（ここでは、ＧＮＤ）に接続されている。一方、定電流回路２６ａと２７ａの他端は発光素子部１０１ａのＬＥＤ列のカソード側出力端と、定電流回路２６ｂと２７ｂの他端は発光素子部１０１ｂのＬＥＤ列のカソード側出力端と、夫々、並列に接続している。これにより、昇圧回路１１から発光素子部１０１ａと定電流駆動部２３ａの定電流回路２６ａを経て昇圧回路１１の入力側に戻る駆動電流の電流経路、及び、昇圧回路１１から発光素子部１０１ｂと定電流駆動部２３ｂの定電流回路２６ｂを経て昇圧回路１１の入力側に戻る駆動電流の電流経路が形成可能である。
【００５４】
更に、定電流駆動部２３ａは、後述する判定回路２８ａからの制御信号４２ａ，４３ａを受けることで、定電流駆動部２３ａの定電流回路２６ａと２７ａに流れる電流量が制御される。同様に、定電流駆動部２３ｂは、後述する判定回路２８ｂからの制御信号４２ｂ，４３ｂを受けることで、定電流駆動部２３ｂの定電流回路２６ｂと２７ｂに流れる電流量が制御される。ここで、定電流回路２６ａにより駆動される電流をＩａ１、定電流回路２７ａにより駆動される電流をＩａ２、定電流回路２６ｂにより駆動される電流をＩｂ１、定電流回路２７ｂにより駆動される電流をＩｂ２とすると、発光素子部１０１ａに流れる駆動電流Ｉａは、Ｉａ＝Ｉａ１＋Ｉａ２、発光素子部１０１ｂに流れる駆動電流Ｉｂは、Ｉｂ＝Ｉｂ１＋Ｉｂ２であり、定電流回路２６ａと２７ａに流れる電流の合計Ｉａ、及び定電流回路２６ｂと２７ｂに流れる電流の合計Ｉｂが、夫々、安定状態では一定になるように、個々の定電流回路２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂにより駆動される電流Ｉａ１，Ｉｂ１，Ｉａ２，Ｉｂ２が制御される。
【００５５】
判定回路２８ａ及び２８ｂは、各第１発光素子部１０１ａ，１０１ｂのＬＥＤ列のカソード側の出力端電圧Ｖｄａ，Ｖｄｂと入力電圧Ｖｉｎとの電圧の高低の関係を判定し、ＶｄａとＶｄｂのうち何れかが入力電圧Ｖｉｎよりも高い場合、当該入力電圧Ｖｉｎよりも高い出力端電圧が検出された第１発光素子部と接続する第１定電流駆動部に対して、当該第１定電流駆動部内部の定電流回路のうち、一端が昇圧回路１１の入力側と接続する定電流回路を利用可能とする制御信号を出力する。
【００５６】
具体的には、判定回路２８ａは、第１発光素子部１０１ａの出力端電圧Ｖｄａと入力電圧Ｖｉｎの高低をバイパススイッチ制御部１００からの切替制御信号４７ａに基づき判定し、昇圧制御部１４からの制御信号４４ａとの演算により、ＶｄａがＶｉｎより高く、かつ第１電圧に該当しない場合に、第１定電流駆動部である定電流駆動部２３ａの定電流回路２６ａを利用可能とする制御信号４２ａを、定電流駆動部２３ａに出力する。更に、ＶｄａがＶｉｎより高く、かつ第１電圧に該当しないが、ＶｄａがＶｉｎよりも基準電圧以上高くない場合には、定電流回路２６ａのみでは発光素子部１０１ａの駆動に必要な電流を供給できないため、不足する駆動電流を定電流回路２７ａを使用して補うための制御信号４３ａを定電流駆動部２３ａに出力し、定電流回路２６ａと２７ａとで駆動に必要な定電流を供給するようにする。一方で、判定回路２８ａは、ＶｄａがＶｉｎよりも低い場合には定電流回路２６ａを利用不可能とする制御信号４２ａを定電流駆動部２３ａに出力し、固定電位に接続されている定電流回路２７ａのみを用いて駆動に必要な定電流を供給するようにする。また、判定回路２８ａは、昇圧制御部１４からの制御信号４４ａを受け、Ｖｄａが第１電圧に該当する場合には、定電流駆動部２３ａの定電流回路２６ａを不活性化し、定電流回路２７ａのみを利用する制御信号４２ａ及び４３ａを、定電流駆動部２３ａに出力する。
【００５７】
同様に、判定回路２８ｂは、第１発光素子部１０１ｂの出力端電圧Ｖｄｂと入力電圧Ｖｉｎの大小をバイパススイッチ制御部１００からの切替制御信号４７ｂに基づき判定し、昇圧制御部１４からの制御信号４４ｂとの演算により、ＶｄｂがＶｉｎより高く、かつ第１電圧に該当しない場合に、第１定電流駆動部である定電流駆動部２３ｂの定電流回路２６ｂを利用可能とする制御信号４２ｂを、定電流駆動部２３ｂに出力する。更に、ＶｄｂがＶｉｎより高く、かつ第１電圧に該当しないが、ＶｄｂがＶｉｎよりも基準電圧以上高くない場合には、定電流回路２６ｂのみでは発光素子部１０１ｂの駆動に必要な電流を供給できないため、不足する駆動電流を定電流回路２７ｂを使用して補うための制御信号４３ｂを定電流駆動部２３ｂに出力し、定電流回路２６ｂと２７ｂとで駆動に必要な定電流を供給するようにする。一方で、判定回路２８ｂは、ＶｄｂがＶｉｎよりも低い場合には定電流回路２６ｂを利用不可能とする制御信号４２ｂを定電流駆動部２３ｂに出力し、固定電位に接続されている定電流回路２７ｂのみを用いて駆動に必要な定電流を供給するようにする。また、判定回路２８ｂは、昇圧制御部１４からの制御信号４４ｂを受け、Ｖｄｂが第１電圧に該当する場合には、定電流駆動部２３ｂの定電流回路２６ｂを不活性化し、定電流回路２７ｂのみを利用する制御信号４２ｂ及び４３ｂを、定電流駆動部２３ｂに出力する。
【００５８】
これにより、ＶｄａがＶｉｎより高く、かつ第１電圧に該当しない場合には、昇圧回路１１から発光素子部１０１ａと定電流駆動部２３ａの定電流回路２６ａを経て昇圧回路１１の入力側に戻る駆動電流の電流経路が、或いは、ＶｄｂがＶｉｎより高く、かつ第１電圧に該当しない場合には、昇圧回路１１から発光素子部１０１ｂと定電流駆動部２３ｂの定電流回路２６ｂを経て昇圧回路１１の入力側に戻る駆動電流の電流経路が、夫々形成される。
【００５９】
ここで、第１実施形態と同様、例として、発光素子部１０１ａの各ＬＥＤ、及び、発光素子部１０１ｂの各ＬＥＤについて、点灯時に所定の発光量を得るために、夫々、規定の電流Ｉａ（＝２０ｍＡ），Ｉｂ（＝２０ｍＡ）の駆動電流が流れるように定電流駆動部１３ａ、１３ｂにより制御され、発光素子部１０１ａの各ＬＥＤ、及び、発光素子部１０１ｂの各ＬＥＤの駆動に必要な電圧Ｖｆが、例えば、夫々、ＬＥＤ一個につき約３．６Ｖであるとする。また、各バイパススイッチのオン状態における電圧降下量を１Ｖとする。ある時刻ｔ１において、発光素子部１０１ａのバイパススイッチが２個オンされ、２つの発光素子が点灯し、発光素子部１０１ｂのバイパススイッチは全てオフ状態であり、４つの発光素子が点灯しているとすると、各ＬＥＤ列で発生する電圧降下は、夫々、発光素子部１０１ｂの場合３．６Ｖ×４＝１４．４Ｖ、発光素子部１０１ａの場合３．６Ｖ×２＋１．０Ｖ×２＝９．２Ｖとなる。従って、発光素子部１０１ｂが昇圧制御の対象となり、昇圧制御部１４は、昇圧回路の出力電圧Ｖｏｕｔから発光素子部１０１ｂにおける電圧降下分（＝１４．４Ｖ）を差し引いた残りの電圧Ｖｄｂが、固定電位（ＧＮＤ）と基準電圧Ｖｒｅｆ（＝１Ｖ）との和と等しくなるように昇圧回路１１の出力電圧Ｖｏｕｔを制御する。即ち、昇圧制御部１４は、Ｖｏｕｔ＝１５．４Ｖとなるように、昇圧回路１１に昇圧のための制御信号４１を出力する。この結果、各発光素子部１０１ａ，１０１ｂのＬＥＤ列のカソード側の出力端電圧は、Ｖｄａ＝１５．４Ｖ−９．２Ｖ＝６．２Ｖ、Ｖｄｂ＝１．０Ｖ（＝Ｖｒｅｆ）となる。
【００６０】
この場合、判定回路２８ａは、バイパススイッチ制御部からの切替制御信号４７ａと昇圧制御部からの制御信号４４ａを受け、ＶｄａがＶｉｎより高く、かつ第１電圧に該当しないので、定電流駆動部２３ａの定電流回路２６ａを利用可能とする制御信号４２ａを、定電流駆動部２３ａに出力する。一方、判定回路２８ｂは、バイパススイッチ制御部からの切替制御信号４７ｂと昇圧制御部からの制御信号４４ｂを受け、Ｖｄｂが第１電圧に該当するので、定電流駆動部２３ｂの定電流回路２６ｂを不活性化し、定電流回路２７ｂのみを利用する制御信号４２ｂと４３ｂを、定電流駆動部２３ｂに出力する。
【００６１】
これにより、定電流駆動部２３ａにより供給される駆動電流の少なくとも一部が昇圧回路１１の入力側に流れ、昇圧回路１１から、発光素子部１０１ａ及び定電流駆動部２３ａの定電流回路２６ａを経て昇圧回路１１の入力側に戻る電流経路が形成される。
【００６２】
このとき、定電流回路２６ａにより駆動される電流Ｉａ１と定電流回路２７ａにより駆動される電流Ｉａ２の合計が、Ｉａ１＋Ｉａ２＝２０ｍＡ（＝Ｉａ）となるように、定電流回路２７ａにより駆動される電流が制御信号４３ａにより制御される。今、Ｖｉｎ＝５Ｖであるので、Ｖｄａ−Ｖｉｎ＞Ｖｒｅｆであり、固定電位（ＧＮＤ）に接続する定電流回路２７ａは使用せず、不活性化し、昇圧回路１１の入力側に接続する定電流回路２６ａのみ使用しても、定電流回路２６ａの定電流性を保つことができる。このため、判定回路２８ａは、定電流駆動部２３ａの定電流回路２７ａを不活性化するための制御信号４３ａを、定電流駆動部２３ａに出力する。
【００６３】
この結果、定電流駆動部２３ａの定電流回路２６ａを昇圧回路１１の入力側に接続するとともに、定電流回路２７ａを不活性化することにより、定電流回路２６ａに印加される電圧が６．２Ｖから１．２Ｖに大幅に低下し、定電流駆動部２３ａでの電力消費が削減され、発熱が抑えられる。
【００６４】
更に、発光素子の駆動に必要な電流の一部（ここでは、Ｉａ１（＝Ｉａ））を昇圧回路１１の入力側に戻し、昇圧回路１１の入力電流Ｉｉｎの一部として利用することで、電源１０から見た入力電力が低減され、第１実施形態に係る本発明装置１と同様、全ての定電流回路がＧＮＤに接続される従来技術の構成と比較して約１６％の電力低減効果が得られる。
【００６５】
更に、上記実施形態に係る本発明装置２は、定電流駆動部２３ａ，２３ｂの夫々につき、一端が固定電位に接続する定電流回路と、一端が昇圧回路の入力側に接続する定電流回路とを有し、制御信号により夫々の定電流回路により駆動される電流量が制御される構成である。このようにすることで、各定電流回路の一端の電位は常に固定電位或いは入力電圧の何れか一定値が維持される。これにより、定電流駆動部毎に一の定電流回路の一端の出力先を切り替えて制御する本発明装置１と比較して、定電流回路をソースフォロワ回路で構成した場合に問題となる、定電流回路の一端の出力先の切替に伴うソース電位の変動を回避し、定電流駆動部が安定的な定電流動作を行うことができる。
【００６６】
〈第３実施形態〉
本発明の一実施形態に係る発光装置３（以降、適宜「本発明装置３」と称す）の構成例を図４に示す。図４の回路構成図に示されるように、本発明装置３は、昇圧回路１１、バイパススイッチ制御部１００、第１発光素子部である発光素子部１０１ａ，１０１ｂ、第１定電流駆動部である定電流駆動部２３ａ，２３ｂ、昇圧制御部１４、及び、夫々が判定回路と比較器からなる比較部３５ａ，３５ｂから構成されている。本発明装置３は、第２実施形態に係る本発明装置２の特徴に加えて、各発光素子部１０１ａ，１０１ｂのＬＥＤ列のカソード側の実際の出力端電圧を実際の入力電圧Ｖｉｎと比較する比較器３９ａ，３９ｂを、更に備えている。
【００６７】
比較部３５ａ及び３５ｂは、夫々、判定回路３８ａと比較器３９ａ、判定回路３８ｂと比較器３９ｂからなり、各発光素子部１０１ａ，１０１ｂのＬＥＤ列のカソード側の出力端電圧Ｖｄａ，Ｖｄｂと入力電圧Ｖｉｎとの電圧の高低の関係を判定し、ＶｄａとＶｄｂのうち何れかが入力電圧Ｖｉｎよりも高い場合、当該入力電圧Ｖｉｎよりも高い出力端電圧が検出された発光素子部と接続する定電流駆動部に対して、当該定電流駆動部内部の定電流回路のうち、一端が昇圧回路１１の入力側と接続する定電流回路を利用可能とする制御信号を出力する。
【００６８】
具体的には、比較器３９ａは、第１発光素子部１０１ａのＬＥＤ列のカソード側の実際の出力端電圧と実際の入力電圧Ｖｉｎを参照して、ＶｄａがＶｉｎより高い場合には定電流回路２６ａを利用可能とする制御信号４５ａを判定回路３８ａに出力する。そして、判定回路３８ａは、比較器３９ａからの制御信号４５ａ、バイパススイッチ制御部からの切替制御信号４７ａ、及び昇圧制御部１４からの制御信号４４ａとの演算により、ＶｄａがＶｉｎより高く、かつ第１電圧に該当しない場合に、定電流駆動部２３ａの定電流回路２６ａを利用可能とする制御信号４２ａを、定電流駆動部２３ａに出力する。また、ＶｄａがＶｉｎより高く、かつ第１電圧に該当しないが、ＶｄａがＶｉｎよりも基準電圧以上高くない場合には、判定回路３８ａは、定電流回路２６ａのみでは発光素子部１０１ａの駆動に必要な電流を供給できないため、不足する駆動電流を定電流回路２７ａを使用して補うための制御信号４３ａを定電流駆動部２３ａに出力し、定電流回路２６ａと２７ａとで駆動に必要な定電流を供給するようにする。一方で、判定回路３８ａは、ＶｄａがＶｉｎよりも低い場合には定電流回路２６ａを利用不可能とする制御信号４２ａを定電流駆動部２３ａに出力し、固定電位に接続されている定電流回路２７ａのみを用いて駆動に必要な定電流を供給するようにする。更に、Ｖｄａが第１電圧に該当する場合には、判定回路３８ａは、定電流駆動部２３ａの定電流回路２６ａを不活性化し、定電流回路２７ａのみを利用する制御信号４２ａ及び４３ａを、定電流駆動部２３ａに出力する。
【００６９】
同様に、比較器３９ｂは、第１発光素子部１０１ｂのＬＥＤ列のカソード側の実際の出力端電圧と実際の入力電圧Ｖｉｎを参照して、ＶｄｂがＶｉｎより高い場合には定電流回路２６ｂを利用可能とする制御信号４５ｂを判定回路３８ｂに出力する。そして、判定回路３８ｂは、比較器３９ｂからの制御信号４５ｂ、バイパススイッチ制御部からの切替制御信号４７ｂ、及び昇圧制御部１４からの制御信号４４ｂとの演算により、ＶｄｂがＶｉｎより高く、かつ第１電圧に該当しない場合に、定電流駆動部２３ｂの定電流回路２６ｂを利用可能とする制御信号４２ｂを、定電流駆動部２３ｂに出力する。また、ＶｄｂがＶｉｎより高く、かつ第１電圧に該当しないが、ＶｄｂがＶｉｎよりも基準電圧以上高くない場合には、判定回路３８ｂは、定電流回路２６ｂのみでは発光素子部１０１ｂの駆動に必要な電流を供給できないため、不足する駆動電流を定電流回路２７ｂを使用して補うための制御信号４３ｂを定電流駆動部２３ｂに出力し、定電流回路２６ｂと２７ｂとで駆動に必要な定電流を供給するようにする。一方で、判定回路３８ｂは、ＶｄｂがＶｉｎよりも低い場合には定電流回路２６ｂを利用不可能とする制御信号４２ｂを定電流駆動部２３ｂに出力し、固定電位に接続されている定電流回路２７ｂのみを用いて駆動に必要な定電流を供給するようにする。更に、Ｖｄｂが第１電圧に該当する場合には、判定回路３８ｂは、定電流駆動部２３ｂの定電流回路２６ｂを不活性化し、定電流回路２７ｂのみを利用する制御信号４２ｂ及び４３ｂを、定電流駆動部２３ｂに出力する。
【００７０】
他の昇圧回路１１、バイパススイッチ制御部１００、発光素子部１０１ａ，１０１ｂ、定電流駆動部２３ａ，２３ｂ、定電流駆動部内の定電流回路２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ、及び、昇圧制御部１４の構成については、上述の第２実施形態に係る本発明装置２と同様であるので説明を割愛する。
【００７１】
上述の通り、カソード側の出力端電圧Ｖｄａ，Ｖｄｂは、バイパススイッチ制御部１００からの切替制御信号４７ａ，４７ｂにより、各第１発光素子部の発光素子の点灯数から算出することができる。しかしながら、各発光素子に印加される電圧Ｖｆは、製造時における特性ばらつきを有しており、また、温度による特性変化や劣化等により変動するため、バイパススイッチ制御部からの切替制御信号のみを用いると、入力電圧Ｖｉｎとの電圧比較を正しく行うことができない場合がある。
【００７２】
本発明装置３では、バイパススイッチがオンオフされる結果、第１発光素子部１０１ａ及び１０１ｂの発光素子の点灯数の差が減少し、各ＬＥＤ列のカソード側の出力端の電圧差が減少する場合に、比較器３９ａ，３９ｂによる実際のカソード側の出力端の電圧Ｖｄａ或いはＶｄｂと実際の昇圧回路の入力電圧Ｖｉｎとの電圧比較結果を利用し、比較器３９ａからの制御信号４５ａ及び比較器３９ｂからの制御信号４５ｂを利用して、定電流駆動部２３ａ，２３ｂの制御を行う。これにより、各ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆに特性ばらつきを有し、或いは、温度による特性変化や劣化等により順方向電圧Ｖｆが変動する場合であっても、安定的に定電流回路の切替判定を行うことができる。
【００７３】
一方、第１発光素子部１０１ａ及び１０１ｂの発光素子の点灯数の差が増加し、各ＬＥＤ列のカソード側の出力端の電圧差が増加する場合等、当該出力端の電圧の高低の関係が入れ替わらないことが明らかな場合には、実際のカソード側の出力端の電圧Ｖｄａ或いはＶｄｂ、及び実際の昇圧回路の入力電圧Ｖｉｎを参照することなく、バイパススイッチ制御部１００からの切替制御信号４７ａ，４７ｂのみに基づいて定電流回路の切替判定を行うことができる。
【００７４】
従って、本発明装置３は、製造時における発光素子部１０１ａと１０１ｂ内の各ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆの特性ばらつき、及び、温度による特性変化や劣化等による順方向電圧Ｖｆの変動、及び、昇圧回路の入力電圧Ｖｉｎの変動を考慮して、安定的に定電流回路の切替を行うことができ、ＬＥＤの特性等を選別するコストを削減することができる。
【００７５】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施形態の一例である。本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形実施が可能である。
【００７６】
〈１〉上述の第１〜第３実施形態では、白色の発光素子を４個直列に接続した発光素子部（ＬＥＤ列）１０１ａ及び１０１ｂを２個、並列に接続した構成を例として説明したが、昇圧回路１１の出力端と並列に接続される発光素子部の数、並びに、各発光素子部における発光素子の個数や発光色は、一例であって、２並列、４個直列接続、白色ＬＥＤの本構成に限定されるものではない。例えば、図５に示されているような、赤色の発光素子を複数直列に接続した発光素子部１２ｒ、緑色の発光素子を複数直列に接続した発光素子部１２ｇ、及び、青色の発光素子を複数直列に接続した発光素子部１２ｂが、昇圧回路１１の出力端と並列に接続される構成に対して、本発明を適用し、電力消費が削減された発光装置を実現することができる。
【００７７】
〈２〉また、上述の第１〜第３実施形態では、昇圧回路１１の出力端に並列に接続される第１発光素子部が１０１ａと１０１ｂの２個であるため、昇圧回路１１の入力側に接続可能な第１定電流駆動部は、各第１発光素子部の出力端電圧がＶｄａ，Ｖｄｂのうち何れか高い方の電圧を有する第１発光素子部と接続する一の定電流駆動部のみであるが、昇圧回路１１の出力端と並列に接続される第１発光素子部が３個以上ある場合には、当該第１発光素子部の出力端電圧がＶｉｎよりも高く、かつ最も低い第１電圧に該当しなければ、当該第１発光素子部に接続する複数の定電流駆動部の出力端を、夫々、昇圧回路１１の入力側に接続することで、更なる電力削減効果を望める。
【００７８】
〈３〉上述の第３実施形態において、比較器３９ａ及び３９ｂを用いて実際のカソード側の出力端の電圧Ｖｄａ或いはＶｄｂと実際の昇圧回路の入力電圧Ｖｉｎを参照し、バイパススイッチ制御部１００からの切替制御信号４７ａ，４７ｂと併せて定電流回路の切替判定を行う構成を開示したが、同様の構成は第１実施形態に係る本発明装置１についても可能である。即ち、判定回路１８ａ及び１８ｂは、実際のカソード側の出力端の電圧Ｖｄａ或いはＶｄｂと実際の昇圧回路の入力電圧Ｖｉｎとの電圧比較結果を切替判定のための制御信号として受けることで、各ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆに特性ばらつきを有し、或いは、温度による特性変化や劣化等により順方向電圧Ｖｆが変動する場合であっても、安定的に定電流回路の切替判定を行うことができる。
【００７９】
〈４〉上述の第１〜第３実施形態では、バイパススイッチ制御部１００が各第１発光素子部の発光素子の点灯数に基づき各第１発光素子部における電圧降下量を算出するとともに、各第１発光素子部の出力端の電圧を算出し、入力電圧との差電圧を切替制御信号として出力する構成を例示したが、バイパススイッチ制御部１００が各第１発光素子部の発光素子の点灯数の情報を切替制御信号として出力し、判定回路等の他の回路が、各第１発光素子部の出力端の電圧を算出し、入力電圧との電圧の高低を判定する構成も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、複数のＬＥＤを光源として使用する発光装置に利用可能であり、当該発光装置を備えた照明装置及び表示装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１〜３：  本発明に係る発光装置
１０：    電源
１１，１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ：  昇圧回路
１２ｒ，１２ｇ，１２ｂ，１０１ａ，１０１ｂ：  発光素子部（ＬＥＤ列）
１３ｒ，１３ｇ，１３ｂ，１３ａ，２３ａ，２３ｂ：  定電流駆動部
１４，１４ｒ，１４ｇ，１４ｂ：  昇圧制御部
１６ｒ，１６ｇ，１６ｂ，２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ：  定電流回路
１７ａ，１７ｂ：  切替スイッチ
１８ａ，１８ｂ，２８ａ，２８ｂ，３８ａ，３８ｂ：  判定回路
３５ａ，３５ｂ：  比較部
３９ａ，３９ｂ：  比較器
４１，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂ：制御信号
４７ａ，４７ｂ：  バイパススイッチ制御部からの切替制御信号
４８ａ，４８ｂ：  制御信号（ＰＷＭ信号）
１００：  バイパススイッチ制御部
Ｉｉｎ：  昇圧回路の入力電流
Ｉｏｕｔ：  昇圧回路の出力電流
Ｉｒ，Ｉｇ，Ｉｂ，Ｉａ，Ｉａ１，Ｉａ２，Ｉｂ１，Ｉｂ２：  ＬＥＤ駆動電流
ＳＷ１〜ＳＷ４：  バイパススイッチ
Ｖｄｒ，Ｖｄｇ，Ｖｄｂ，Ｖｄａ：  ＬＥＤ列のカソード側の電圧
Ｖｉｎ：  昇圧回路の入力電圧
Ｖｏｕｔ，ＶｏｕｔＲ，ＶｏｕｔＧ，ＶｏｕｔＢ：  昇圧回路の出力電圧 
【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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【図６】
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