(57)【要約】      （修正有）【課題】コストと設置スペースとの両方を抑制可能であり、且つ早期にＬＥＤの輝度を安定させることができるＬＥＤ輝度制御回路、ＬＥＤ輝度制御方法、及びＬＥＤ輝度制御プログラムを提供する。【解決手段】ＬＥＤ輝度制御回路１は、計算ユニット２と、定電流設定部３と、ＶＦ用定電圧設定部４と、ＬＥＤユニット５からなる。計算ユニットは、記憶部２１と、比較部２２と、処理部２３と、Ｖ＿ｋｒｅｆ設定部２４と、比較部２５と、処理部２６とを有する。定電流設定部は、電流設定ＤＡＣ３１と、定電流回路３２とを有する。ＶＦ用定電圧設定部は、ＶＦ設定ＤＡＣ４１と定電圧回路４２を有する。【選択図】図１
2019121684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ電圧生成部とＬＥＤ電圧制御部とＬＥＤ電流制御部とを備え、前記ＬＥＤ電圧生成部が前記ＬＥＤ電圧制御部から入力されたＬＥＤ電圧指令値に基づいてＬＥＤに電圧を印加するように構成されるＬＥＤ制御回路であって、
前記ＬＥＤ電圧制御部は、前記ＬＥＤのカソード電位に基づいて前記ＬＥＤ電圧指令値を決定し、
前記ＬＥＤ電流制御部は、前記ＬＥＤ電圧指令値に基づいて前記ＬＥＤに流す電流値を制御する、
回路。
【請求項２】
請求項１に記載の回路であって、
定電圧設定部を更に備え、
前記定電圧設定部は、前記電流値に所定の演算をして得られた値を前記カソード電位の目標値として設定し、前記目標値と前記カソード電位の実測値との比較結果に基づいて前記ＬＥＤ電圧指令値を決定する、
回路
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の回路であって、
記憶部を更に備え、
前記記憶部は、輝度と前記ＬＥＤ電圧指令値との対応関係を予め定めたルックアップテーブルを記憶し、
前記ＬＥＤ電流制御部は、所望の輝度と、これに対応する前記ルックアップテーブル内のＬＥＤ電圧指令値と、実際の前記ＬＥＤ電圧指令値とに基づいて前記電流値を制御する、
回路
【請求項４】
ＬＥＤを備える装置であって、
請求項１〜請求項３の何れか１つに記載のＬＥＤ輝度制御回路を更に備え、
前記ＬＥＤの輝度が、前記ＬＥＤ輝度制御回路によって制御される、
装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、
前記装置は、照明装置、表示装置、画像処理装置、又は医用画像装置である、
装置。
【請求項６】
ＬＥＤ輝度制御方法であって、
ＬＥＤに電圧を印加する電源のコントローラから当該電源に入力されたＬＥＤ電圧指令値に基づいて、前記ＬＥＤに流す電流値を制御し、
前記ＬＥＤ電圧指令値は、カソード電位に基づいて決定される、
方法。
【請求項７】
コンピュータに、所定の機能を実現させるＬＥＤ輝度制御プログラムであって、
前記所定の機能では、ＬＥＤに電圧を印加する電源のコントローラから当該電源に入力されたＬＥＤ電圧指令値に基づいて、前記ＬＥＤに流す電流値が制御され、
前記ＬＥＤ電圧指令値は、カソード電位に基づいて決定される、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ輝度制御回路、ＬＥＤ輝度制御方法、及びＬＥＤ輝度制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
照明器具、ディスプレイ等の表示装置といった様々な分野において発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が用いられている。ＬＥＤは、他の一般的なダイオードと同様に極性を持っており、カソード（陰極）に対しアノード（陽極）に正電圧を加えて使用する。電圧が低い間は電圧を上げても電流が増えず、発光もしない。そして、ある電圧を超えると電圧上昇に対する電流の増え方が急になり、電流量に応じて光を発するようになる。この電圧を順方向降下電圧（ＶＦ）と称する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−００４７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＬＥＤの発光効率は、温度依存性を有するため、たとえ流す電流を一定にしても、輝度はデバイス温度に依存し変動してしまう。したがって、ＬＥＤの輝度が安定するのは、デバイス温度が収束する頃であり相応の時間を要するといえる（図６Ａ参照）。特に、輝度の安定性が重要視される医療用ディスプレイ等においては、これが顕著な問題として認識されている。
【０００５】
一方、このような問題を解決するために、回路内に温度センサと補償回路とを設けることもある。温度センサから得られた温度情報を用いて補償回路によって適切なフィードバックをかけて、ＬＥＤの輝度を早期に安定させることができる。或いは、ＬＥＤのＶＦは温度依存性を有するため（図６Ｂ参照）、これを検出する検出回路と適切な補償回路とを設けることによっても、ＬＥＤの輝度を早期に安定させることができる。しかしながら、これらの手法は、温度センサ又は検出回路と、補償回路とを余分に設けることとなるため、コストがかさむことはもちろんのこと、そもそもスペースの都合でこれらが設置できないことも想定される。
【０００６】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、コストと設置スペースとの両方を抑制可能であり、且つ早期にＬＥＤの輝度を安定させることができるＬＥＤ輝度制御回路、ＬＥＤ輝度制御方法、及びＬＥＤ輝度制御プログラム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】
【０００７】
本発明の観点によれば、ＬＥＤ電圧生成部とＬＥＤ電圧制御部とＬＥＤ電流制御部とを備え、前記ＬＥＤ電圧生成部が前記ＬＥＤ電圧制御部から入力されたＬＥＤ電圧指令値に基づいてＬＥＤに電圧を印加するように構成されるＬＥＤ制御回路であって、前記ＬＥＤ電圧制御部は、前記ＬＥＤのカソード電位に基づいて前記ＬＥＤ電圧指令値を決定し、前記ＬＥＤ電流制御部は、前記ＬＥＤ電圧指令値に基づいて前記ＬＥＤに流す電流値を制御する、回路が提供される。
【０００８】
この観点に係るＬＥＤ輝度制御回路では、ＬＥＤに電圧を印加する電源（ＬＥＤ電圧生成部）の出力電圧を目標電流を流し得る適切な値とするためのＬＥＤ電圧指令値に基づいてＬＥＤに流す電流値が制御される。このような構成を実現するに際して、温度センサや補償回路は不要である。すなわち、コストと設置スペースとの両方を抑制可能であり、且つ早期にＬＥＤの輝度を安定させることができる。
【０００９】
以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は、互いに組み合わせ可能である。
【００１０】
好ましくは、定電圧設定部を更に備え、前記定電圧設定部は、前記電流値に所定の演算をして得られた値を前記カソード電位の目標値として設定し、前記目標値と前記カソード電位の実測値との比較結果に基づいて前記ＬＥＤ電圧指令値を決定する。
好ましくは、記憶部を更に備え、前記記憶部は、輝度と前記ＬＥＤ電圧指令値との対応関係を予め定めたルックアップテーブルを記憶し、前記ＬＥＤ電流制御部は、所望の輝度と、これに対応する前記ルックアップテーブル内のＬＥＤ電圧指令値と、実際の前記ＬＥＤ電圧指令値とに基づいて前記電流値を制御する。
好ましくは、ＬＥＤを備える装置であって、上記何れか１つに記載のＬＥＤ輝度制御回路を更に備え、前記ＬＥＤの輝度が、前記ＬＥＤ輝度制御回路によって制御される、装置が提供される。
好ましくは、前記装置は、照明装置、表示装置、画像処理装置、又は医用画像装置である。
【００１１】
本発明の別の観点によれば、ＬＥＤ輝度制御方法であって、ＬＥＤに電圧を印加する電源のコントローラから当該電源に入力されたＬＥＤ電圧指令値に基づいて、前記ＬＥＤに流す電流値を制御し、前記ＬＥＤ電圧指令値は、カソード電位に基づいて決定される、方法が提供される。
【００１２】
この観点に係るＬＥＤ輝度制御方法では、ＬＥＤに電圧を印加する電源のコントローラから当該電源に入力されたＬＥＤ電圧指令値に基づいてＬＥＤに流す電流値が制御される。このような方法を実現するに際して、温度センサや補償回路は不要である。すなわち、コストと設置スペースとの両方を抑制可能であり、且つ早期にＬＥＤの輝度を安定させることができる。
【００１３】
本発明の別の観点によれば、コンピュータに、所定の機能を実現させるＬＥＤ輝度制御プログラムであって、前記所定の機能では、ＬＥＤに電圧を印加する電源のコントローラから当該電源に入力されたＬＥＤ電圧指令値に基づいて、前記ＬＥＤに流す電流値が制御され、前記ＬＥＤ電圧指令値は、カソード電位に基づいて決定される、プログラムが提供される。
【００１４】
この観点に係るＬＥＤ輝度制御プログラムでは、ＬＥＤに電圧を印加する電源のコントローラから当該電源に入力されたＬＥＤ電圧指令値に基づいてＬＥＤに流す電流値が制御される。このプログラムを実行するに際して、温度センサや補償回路は不要である。すなわち、コストと設置スペースとの両方を抑制可能であり、且つ早期にＬＥＤの輝度を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るＬＥＤ輝度制御回路の機能ブロック図。
【図２】定電流回路の回路図。
【図３】ＬＥＤ輝度とＬＥＤ電流指令値と目標ＬＥＤ電圧指令値との対応関係をまとめたルックアップテーブル。
【図４】輝度誤差の時間変化を示すグラフであって、実施形態の効果が確認されうるもの。
【図５】ＬＥＤ温度−ＬＥＤ輝度グラフであって、実施形態の効果が確認されうるもの。
【図６】一般的なＬＥＤの温度依存性を示すグラフであって、図６ＡはＬＥＤ温度−ＬＥＤ輝度グラフ、図６ＢはＬＥＤ温度−ＶＦグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。特に、本明細書において「部」とは、例えば、広義の回路によって実施されるハードウェア資源と、これらのハードウェア資源によって具体的に実現されうるソフトウェアの情報処理とを合わせたものをも含む。また、本実施形態においては様々な情報を取り扱うが、これら情報は、０又は１で構成される２進数のビット集合体として信号値の高低によって表され、広義の回路上で通信・演算が実行されうる。
【００１７】
また、広義の回路とは、回路（ｃｉｒｃｕｉｔ）、回路類（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）、プロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、及びメモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）等を少なくとも適当に組み合わせることによって実現される回路である。すなわち、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＬＰＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等を含むものである。
【００１８】
１．全体構成
本節では、ＬＥＤ輝度制御回路１の構成要素についてそれぞれ説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係るＬＥＤ輝度制御回路１の機能ブロック図である。ＬＥＤ輝度制御回路１は、計算ユニット２（特許請求の範囲における「コントローラ」の一例）と、定電流設定部３と、ＶＦ用定電圧設定部４（特許請求の範囲における「電源の一例」）と、ＬＥＤユニット５とを備える。計算ユニット２及び定電流設定部３は、特許請求の範囲における「ＬＥＤ電流制御部」の機能をなすものの一例である。以下、各構成要素２〜５について詳述する。
【００２０】
１．１  計算ユニット２
計算ユニット２は、記憶部２１と、比較部２２と、処理部２３と、Ｖ＿ｋｒｅｆ設定部２４と、比較部２５と、処理部２６とを有する。
【００２１】
＜記憶部２１＞
記憶部２１は後述のルックアップテーブルＴを記憶する。ルックアップテーブルＴとは、設定輝度と、処理部２６からＶＦ用定電圧設定部６に入力されるＬＥＤ電圧値設定用指令信号の指令値（ＬＥＤ電圧指令値）Ｃ２（以下、単に指令値Ｃ２と表記）と、処理部２３から電流設定部３に入力されるＬＥＤ電流値設定用指令信号の指令値（ＬＥＤ電流指令値）Ｃ１（以下、単に指令値Ｃ１と表記）との対応関係を予め定めたものである。これについては第２節で詳述する。
【００２２】
その他にも記憶部２１は、処理部２３が実行するためのプログラムや、各種情報（例えば、使用者等に設定された目標輝度値等）を記憶する。これは、例えばソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ：ＳＳＤ）、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）等のストレージデバイスとして実施されうる。また記憶部２１は、プログラムの演算に係る一時的に必要な情報（引数、配列等）を記憶するランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）等のメモリとしても実施されうる。また、これらの組合せであってもよい。
【００２３】
＜比較部２２＞
比較部２２は、処理部２６から入力された指令値Ｃ２と、記憶部２１内のルックアップテーブルＴとを比較し、その比較結果を処理部２３にフィードバックする。より詳細には、ルックアップテーブルＴより得られる目標指令値ＯＣ２と、指令値Ｃ２とが同値となるようにＬＥＤ電流値Ｉ＿ｌｅｄの調整を行うべく、処理部２３から出力される指令値Ｃ１を調整する。
【００２４】
＜処理部２３＞
処理部２３は、初期設定として、設定輝度に対応した初期電流設定値である指令値Ｃ１を電流設定ＤＡＣ３１へ出力する。また、処理部２３は、比較部２２が調整した指令値Ｃ１を、電流設定ＤＡＣ３１へ出力する。同時に処理部２３は、調整された指令値Ｃ１をＶ＿ｋｒｅｆ設定部２４へも出力する。
【００２５】
＜Ｖ＿ｋｒｅｆ設定部２４＞
Ｖ＿ｋｒｅｆ設定部２４は、処理部２３から指令値Ｃ１を受け取る。そして、指令値Ｃ１をＬＥＤ電流値Ｉ＿ｌｅｄに換算した後、所定の演算（例えば式（１）に示されるもの）を実施することによって、カソード電位の目標値Ｖ＿ｋｒｅｆを算出する。そして、算出されたカソード電位の目標値Ｖ＿ｋｒｅｆを比較部２５へ出力する。
Ｖ＿ｋｒｅｆ＝Ｉ＿ｌｅｄ×Ｒ＿ｓ＋Ｖ＿ｄｓ（１）
ここでＶ＿ｄｓは、図２におけるＮ型ＭＯＳ−ＦＥＴ３２２のドレイン３２２ｄ−ソース３２２ｓ間にかかる電圧であり、Ｎ型ＭＯＳ−ＦＥＴ３２２がオンのときのその抵抗値と、ＬＥＤ電流値Ｉ＿ｌｅｄによって規定される変動値である。
【００２６】
＜比較部２５＞
比較部２５は、Ｖ＿ｋｒｅｆ設定部２４から入力されたカソード電位の目標値Ｖ＿ｋｒｅｆと、カソード電位の実測値Ｖ＿ｋとを比較し、両者が同値となるよう、処理部２６から出力される指令値Ｃ２を調整する。
【００２７】
＜処理部２６＞
処理部２６は、比較部２５が調整した指令値Ｃ２を、ＶＦ用定電圧設定部４のＶＦ設定ＤＡＣ４１に出力する。ＶＦ設定ＤＡＣ４１は、入力された指令値Ｃ２に基づきフィードバック電圧を定電圧回路４２へ出力し、それにより所望のＬＥＤ電圧値Ｖ＿ｌｅｄの電圧を得る。また、処理部２６は比較部２２へも指令値Ｃ２を出力することにも留意されたい。比較部２２の項で述べたように、この指令値Ｃ２と記憶部２１のルックアップテーブルＴ内の目標指令値ＯＣ２とを比較し、指令値Ｃ１へフィードバックをかけることになる。この指令値Ｃ２については後述する。
【００２８】
１．２  定電流設定部３
定電流設定部３は、電流設定ＤＡＣ３１と、定電流回路３２とを有する。
【００２９】
＜電流設定ＤＡＣ３１＞
電流設定ＤＡＣ３１は、計算ユニット２の処理部２３から出力された指令値Ｃ１に基づいてＬＥＤユニット５に流すＬＥＤ電流値Ｉ＿ｌｅｄの電流（以下、単に電流Ｉ＿ｌｅｄと表記）を設定するよう、定電流回路３２へ電圧を出力する。設定された電流Ｉ＿ｌｅｄは、次に説明する定電流回路３２によって実現される。
【００３０】
＜定電流回路３２＞
図２は、定電流回路３２の回路図を示す。図２に示されるように、定電流回路３２は、オペアンプ３２１と、Ｎ型ＭＯＳ−ＦＥＴ３２２と、抵抗３２３（抵抗値：Ｒ＿ｓ）とからなる。
【００３１】
図２に示される定電流回路３２では、ＬＥＤユニット５のカソード側にＮ型ＭＯＳ−ＦＥＴ３２２のドレイン３２２ｄが接続されている。そして、電流Ｉ＿ｌｅｄがＬＥＤユニット５からドレイン３２２ｄに流れ込む構成となっている。この定電流回路３２では、電流Ｉ＿ｌｅｄは理想的にはゲート３２２ｇには流れず、すべてソース３２２ｓに流れる。そして、定電流回路３２は、抵抗３２３を通じてアースされている。そのため、抵抗３２３の上側、つまりオペアンプ３２１のマイナス入力端子３２１ｎにはＩ＿ｌｅｄ×Ｒ＿ｓの電位が生じる。当該電位とオペアンプ３２１のプラス入力端子３２１ｐの電位が等しくなるように回路が動作する。つまり、定電流設定部３では、オペアンプ３２１のプラス入力端子３２１ｐに電流設定ＤＡＣ３１が接続されており、ここから入力される電位値に応じて、電流Ｉ＿ｌｅｄを制御することができる。
【００３２】
１．３  ＶＦ用定電圧設定部４
ＶＦ用定電圧設定部４は、ＶＦ設定ＤＡＣ４１と定電圧回路４２を有する
【００３３】
＜ＶＦ設定ＤＡＣ４１＞
ＶＦ設定ＤＡＣ４１は、計算ユニット２の処理部２６から出力された指令値Ｃ２を受け、指令値Ｃ２に対応する出力電圧を定電圧回路４２のフィードバック回路へ出力する。これにより、所望のＬＥＤ電圧値Ｖ＿ｌｅｄとなるように接続先の定電圧回路の出力電圧を調整することとなる。
【００３４】
定電圧回路の出力電圧は、ＬＥＤユニット５におけるＬＥＤ電圧ＶＦに相当する。前述のとおり、ＬＥＤに所望の定電流を流すためには、順方向降下電圧ＶＦ以上を印加することが必要であるが、ＶＦは温度依存性があり一定値ではないため、ＬＥＤに流れる電流が所望の定電流状態になるように監視し、定電圧回路にフィードバックをかけることで間接的にＶＦの定電圧制御を行っている。より詳細には、実測のカソード電位Ｖ＿ｋが目標値Ｖ＿ｋｒｅｆと同値になるまで、比較部２５が処理部２６の出力である指令値Ｃ２を調整して定電圧回路にフィードバックをかける。同値になった瞬間に、目標定電流がＬＥＤに流れ、定電圧回路の出力電圧はその素子温度下での必要なＶＦに設定されている。
【００３５】
＜定電圧回路４２＞
定電圧回路４２は、ＬＥＤのＶＦ電圧を安定的に出力するための回路である。
前述のとおり、定電圧回路４２は、ＶＦ設定ＤＡＣ４１と接続され、その出力電圧によりフィードバック量が調整され、所望のＬＥＤ電圧値Ｖ＿ｌｅｄを生成するよう制御される。出力電圧はアノード電圧としてＬＥＤユニット５に印加される。
【００３６】
１．４  ＬＥＤユニット５
ＬＥＤユニット５は、複数のＬＥＤからなるモジュールであり、例えば、表示装置（ＬＥＤディスプレイ）のバックライトとして使用されうる。ＬＥＤ電圧値Ｖ＿ｌｅｄの電圧がアノード側に印加され、ＬＥＤユニット５におけるＬＥＤが発光する。このとき、ＬＥＤユニット５には電位差ＶＦが生じ、電流Ｉ＿ｌｅｄが流れる。ＬＥＤの輝度は、ＬＥＤ電流値Ｉ＿ｌｅｄに依存するものであり、本実施形態に係るＬＥＤ輝度制御回路１は、ＬＥＤ電流値Ｉ＿ｌｅｄを制御することによってＬＥＤの輝度を制御する回路である。
【００３７】
２．指令値Ｃ２とルックアップテーブルＴ
本節では、ＶＦ設定ＤＡＣ４１の設定値であり、定電圧回路４２によるＬＥＤ電圧値Ｖ＿ｌｅｄ設定の元となる指令値Ｃ２と、計算ユニット２における記憶部２１に記憶されたルックアップテーブルＴについて詳述する。
【００３８】
指令値Ｃ２とは、ＶＦ用定電圧設定部４に入力される、電圧設定用のフィードバック値であり、その値によりＬＥＤ電圧値Ｖ＿ｌｅｄが決定する。本実施形態に係るＬＥＤ輝度制御回路１において、ある輝度を設定し、定電流設定部３の電流値が設定され、カソード電圧を利用して指令値Ｃ２のフィードバックが行われた後、カソード電位の目標値Ｖ＿ｋｒｅｆと実測値Ｖ＿ｋとが同値になったとする。その瞬間、ＬＥＤには目標の設定電流が流れ、ＬＥＤ電圧値Ｖ＿ｌｅｄはその瞬間の素子温度下において、設定電流を流せる値に設定された状態になっている。たとえ電流が一定でも、ＬＥＤの特性上、素子温度により必要なＶＦの電圧値が変化するため、ＬＥＤ電圧値Ｖ＿ｌｅｄは一定ではない。つまり、設定されたＬＥＤ電圧値Ｖ＿ｌｅｄは相対的に素子温度を表しており、その電圧を決定している指令値Ｃ２も、同じく素子温度に依存し設定されているといえる。
【００３９】
次にルックアップテーブルＴについて詳述する。記憶部２１に記憶させたルックアップテーブルＴは、ＬＥＤの温度平衡状態における、輝度とＬＥＤ電流値Ｉ＿ｌｅｄ（すなわち指令値Ｃ１）とＬＥＤ電圧値Ｖ＿ｌｅｄ（すなわち目標指令値ＯＣ２）との対応関係をまとめたルックアップテーブルである。図３にその一例を示す。
【００４０】
本明細書における［発明が解決しようとする課題］の欄にも記載したとおり、ＬＥＤの輝度、ＬＥＤのＶＦはともに温度依存性を有するため、ＬＥＤの輝度とＶＦとは互いに相関するものであるということができる。そして、ＬＥＤの輝度はＬＥＤ電流値Ｉ＿ｌｅｄに直接依存するものである。したがって、図３に示されるとおり、輝度とＬＥＤ電流値(指令値Ｃ１)と目標ＬＥＤ電圧値（目標指令値ＯＣ２）とが１つのルックアップテーブルとしてまとめられている。
【００４１】
このような構成を有することで、計算ユニット２における比較部２２は、処理部２６から取得した指令値Ｃ２を、テーブルＴ内の目標指令値ＯＣ２と比較し、それらの値が同じになるようにＬＥＤ電流値Ｉ＿ｌｅｄを制御することができる。
【００４２】
カソード電圧を利用した比較部２５による定電流フィードバックによって、素子温度に依存して設定された指令値Ｃ２に対して、温度平衡状態での目標指令値ＯＣ２を利用した比較部２２によるフィードバックをさらにかけることにより、設定電流値を調整し、輝度の温度補正を行うことができる。すなわち、本実施形態に係るＬＥＤ輝度制御回路１を用いることで、ＬＥＤのデバイス温度係数を電流制御にフィードバックし、早期に安定した輝度でＬＥＤを発光させることができる。
【００４３】
３．ＬＥＤ輝度制御回路１の処理の流れ
本節では、本実施形態に係るＬＥＤ輝度制御回路１を用いたＬＥＤ輝度制御の流れについて説明する。ここでは、ＬＥＤユニット５は表示装置におけるバックライトを想定し、ＬＥＤ輝度制御回路１が当該ディスプレイに内蔵されているものとして説明する。
【００４４】
［開始］
（ステップＳ１）
表示装置の電源がオンにされ、ＬＥＤユニット５におけるＬＥＤの発光が開始される。このとき、予め所望の輝度に対応したＬＥＤ電流値が初期値として計算ユニット２における記憶部２１に記憶されており、計算ユニット２における処理部２３は、当該初期値を指令値Ｃ１として定電流設定部３に出力する。また、処理部２３は、指令値Ｃ１をＶ＿ｋｒｅｆ設定部２４にも出力する（ステップＳ２に続く）。
【００４５】
（ステップＳ２）
定電流設定部３において、電流設定ＤＡＣ３１は、処理部２３から受け取った指令値Ｃ１（ＬＥＤ電流値の初期値）に対応する電圧を出力し、定電流回路３２が定電流動作を開始する。なお、電流が流れ始めると同時にＶＦへのフィードバックが開始する（ステップＳ３に続く）。
【００４６】
（ステップＳ３）
Ｖ＿ｋｒｅｆ設定部２４は、処理部２３から受け取った指令値Ｃ１と、第１．３節に記載した数式（１）とを用いてカソード電圧の目標値Ｖ＿ｋｒｅｆを設定する（ステップＳ４に続く）。
【００４７】
（ステップＳ４）
比較部２５は、カソード電圧の目標値Ｖ＿ｋｒｅｆと実測値Ｖ＿ｋとを比較する。なお、カソード電位の実測値Ｖ＿ｋとカソード電位の目標値Ｖ＿ｋｒｅｆとが同値になったということは、設定電流を流すことができるＬＥＤ電圧値Ｖ＿ｌｅｄに達したことを意味する。また、比較部２５は、当該比較結果を用いて、処理部２６からＶＦ設定ＤＡＣ４１へ出力する指令値Ｃ２の値を制御する。処理部２６は、指令値Ｃ２を比較部２２へも出力する。そして、ＶＦ設定ＤＡＣ４１は、定電圧回路４２のフィードバック回路に指令値Ｃ２に対応したフィードバック用電圧を出力し、定電圧回路４２がこれに基づいて、ＬＥＤ電圧を生成する（ステップＳ５に続く）。
【００４８】
（ステップＳ５）
比較部２２は、ステップＳ４における指令値Ｃ２の値と記憶部２１に記憶されたルックアップテーブルＴとを比較し、ルックアップテーブルＴに記載された目標指令値ＯＣ２と実際の指令値Ｃ２とが同値となるように、電流設定ＤＡＣ３１に出力する指令信号Ｃ１の値を調整する。調整されたＣ１は処理部２３により、電流設定ＤＡＣ３１とＶ＿ｋｒｅｆ設定部２４へ出力される。すなわち、電流設定ＤＡＣ３１によって設定されるＬＥＤ電流値Ｉ＿ｌｅｄが更新され、Ｖ＿ｋｒｅｆ設定部２４によって設定されるＬＥＤ電圧値Ｖ＿ｌｅｄも更新される（ステップＳ２に戻る）。
［終了］
【００４９】
このように、以後ステップＳ２〜Ｓ５が繰り返されることで、早期から温度平衡状態の輝度でＬＥＤを発光させることができる。より詳細には、以下のような制御が実行されることとなる。
【００５０】
まず、何らの補正もせず定電流回路（すなわち電流値が一定）を用いてＬＥＤを発光させる場合を考える。表示装置の電源がオンにされた直後は、デバイス温度が冷たい状態であり、図６Ａからも明らかなようにＬＥＤユニット５の輝度が高くなる。一方、時間の経過とともにデバイス温度が上昇し、その結果、ＬＥＤユニット５の輝度が低くなる。そして、デバイス温度が飽和したところで、ようやくＬＥＤユニット５の輝度が安定する。
【００５１】
続いて、本実施形態に係るＬＥＤ輝度制御回路を用いてＬＥＤを発光させる場合を考える。補正をしない場合の挙動は上記のとおり既知であるため、これを補正するように経時的にＬＥＤ電流値Ｉ＿ｌｅｄが制御されればよい。つまり、ＬＥＤ素子が低温の場合、初めはＬＥＤ電流値Ｉ＿ｌｅｄを比較的小さくし、時間の経過（デバイス温度の上昇）とともにＬＥＤ電流値Ｉ＿ｌｅｄを大きくするように制御する。例えば、ＬＥＤ素子が低温の状態でオンし、定電流状態が続く場合、ＬＥＤ素子の発熱とともに印加が必要なＶＦ（つまりＣ２）が下がっていくため、比較部２２は、目標指令値ＯＣ２に近づけようと設定電流を上げる方向のフィードバックをかける。よって、設定電流は、初めは小さく、徐々に大きくなるように制御されることになる。
【００５２】
なお、参考までに、ＬＥＤの安定輝度からの誤差ΔＬ［％］と経過時間ｔ［ｍｉｎ］の関係を、図４に示す。本実施形態に係るＬＥＤ輝度制御回路１を用いた場合は、開始１分程でΔＬが０．３％未満（安定状態）に収束するものの、従来技術（補正なし）では、ΔＬが安定状態に収束するまでに６０分程度の時間が必要であることがわかる。この結果をＬＥＤ温度−ＬＥＤ輝度グラフとして描くと、図５のようになる。
【００５３】
４．変形例
上述の本実施形態に係るＬＥＤ輝度制御方法は、以下の態様によっても実施することができる。
【００５４】
第１に、ルックアップテーブルＴを用いずに、都度演算によってＬＥＤ輝度に対応する目標ＬＥＤ電圧指令値（目標指令値ＯＣ２）を求めるようにしてもよい。
【００５５】
第２に、本実施形態に係るＬＥＤ輝度制御回路１を含んだ装置は、例えば、表示装置（ＬＥＤディスプレイ）、照明装置（ＬＥＤ照明）、画像処理装置、医用画像装置等が想定されうることに留意されたい。
【００５６】
第３に、コンピュータに、所定の機能を実現させるＬＥＤ輝度制御プログラムであって、前記所定の機能では、ＬＥＤに電圧を印加する電源のコントローラから当該電源に入力された指令値に基づいて、前記ＬＥＤに流す電流値が制御される、プログラムを提供することもできる。また、かかるプログラムの機能を実装したコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体として提供することもできる。また、かかるプログラムを、インターネット等を介して配信することもできる。更に、ＬＥＤ輝度制御回路１を構成する各部は、同じ筐体に含まれてもよく、複数の筐体に分散配置されてもよい。
【００５７】
５．結言
以上のように、本実施形態によれば、コストと設置スペースとの両方を抑制可能であり、且つ早期にＬＥＤの輝度を安定させることができるＬＥＤ輝度制御回路、ＬＥＤ輝度制御方法、及びＬＥＤ輝度制御プログラムを提供することができる。
【００５８】
本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５９】
１            ：ＬＥＤ輝度制御回路
２            ：計算ユニット
２１          ：記憶部
２２          ：比較部
２３          ：処理部
２４          ：Ｖ_ｋｒｅｆ設定部
２５          ：比較部
２６          ：処理部
３            ：定電流設定部
３１          ：電流設定ＤＡＣ
３２          ：定電流回路
３２１        ：オペアンプ
３２１ｎ      ：マイナス入力端子
３２１ｐ      ：プラス入力端子
３２２        ：Ｎ型ＭＯＳ−ＦＥＴ
３２２ｄ      ：ドレイン
３２２ｇ      ：ゲート
３２２ｓ      ：ソース
３２３        ：抵抗
４            ：ＶＦ用定電圧設定部
４１          ：ＶＦ設定ＤＡＣ
４２          ：定電圧回路
５            ：ＬＥＤユニット
【図１】
2019121684.tif 000003
【図２】
2019121684.tif 000004
【図３】
2019121684.tif 000005
【図４】
2019121684.tif 000006
【図５】
2019121684.tif 000007
【図６】
2019121684.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月24日(2018.1.24)
【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】
ＬＥＤ電圧生成部とＬＥＤ電圧制御部とＬＥＤ電流制御部とを備え、前記ＬＥＤ電圧生成部が前記ＬＥＤ電圧制御部から入力されたＬＥＤ電圧指令値に基づいてＬＥＤに電圧を印加するように構成されるＬＥＤ制御回路であって、
前記ＬＥＤ電圧制御部は、前記ＬＥＤのカソード電位に基づいて前記ＬＥＤ電圧指令値を決定し、
前記ＬＥＤ電流制御部は、前記ＬＥＤ電圧指令値に基づいて前記ＬＥＤに流す電流値を制御する、
回路。
【請求項２】
請求項１に記載の回路であって、
前記ＬＥＤ電圧制御部は、前記電流値に所定の演算をして得られた値を前記カソード電位の目標値として設定し、前記目標値と前記カソード電位の実測値との比較結果に基づいて前記ＬＥＤ電圧指令値を決定する、
回路。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の回路であって、
記憶部を更に備え、
前記記憶部は、輝度と前記ＬＥＤ電圧指令値との対応関係を予め定めたルックアップテーブルを記憶し、
前記ＬＥＤ電流制御部は、所望の輝度と、これに対応する前記ルックアップテーブル内のＬＥＤ電圧指令値と、実際の前記ＬＥＤ電圧指令値とに基づいて前記電流値を制御する、
回路。
【請求項４】
ＬＥＤを備える装置であって、
請求項１〜請求項３の何れか１つに記載のＬＥＤ輝度制御回路を更に備え、
前記ＬＥＤの輝度が、前記ＬＥＤ輝度制御回路によって制御される、
装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、
前記装置は、照明装置、表示装置、画像処理装置、又は医用画像装置である、
装置。
【請求項６】
ＬＥＤ輝度制御方法であって、
ＬＥＤに電圧を印加する電源のコントローラから当該電源に入力されたＬＥＤ電圧指令値に基づいて、前記ＬＥＤに流す電流値を制御し、
前記ＬＥＤ電圧指令値は、カソード電位に基づいて決定される、
方法。
【請求項７】
コンピュータに、所定の機能を実現させるＬＥＤ輝度制御プログラムであって、
前記所定の機能では、ＬＥＤに電圧を印加する電源のコントローラから当該電源に入力されたＬＥＤ電圧指令値に基づいて、前記ＬＥＤに流す電流値が制御され、
前記ＬＥＤ電圧指令値は、カソード電位に基づいて決定される、
プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係るＬＥＤ輝度制御回路１の機能ブロック図である。ＬＥＤ輝度制御回路１は、計算ユニット２（特許請求の範囲における「ＬＥＤ電圧制御部」、「コントローラ」の一例）と、定電流設定部３と、ＶＦ用定電圧設定部４（特許請求の範囲における「ＬＥＤ電圧生成部」、「電源」の一例）と、ＬＥＤユニット５とを備える。計算ユニット２及び定電流設定部３は、特許請求の範囲における「ＬＥＤ電流制御部」の機能をなすものの一例である。以下、各構成要素２〜５について詳述する。
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月16日(2018.2.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
好ましくは、前記ＬＥＤ電圧制御部は、前記電流値に所定の演算をして得られた値を前記カソード電位の目標値として設定し、前記目標値と前記カソード電位の実測値との比較結果に基づいて前記ＬＥＤ電圧指令値を決定する。
好ましくは、記憶部を更に備え、前記記憶部は、輝度と前記ＬＥＤ電圧指令値との対応関係を予め定めたルックアップテーブルを記憶し、前記ＬＥＤ電流制御部は、所望の輝度と、これに対応する前記ルックアップテーブル内のＬＥＤ電圧指令値と、実際の前記ＬＥＤ電圧指令値とに基づいて前記電流値を制御する。
好ましくは、ＬＥＤを備える装置であって、上記何れか１つに記載のＬＥＤ輝度制御回路を更に備え、前記ＬＥＤの輝度が、前記ＬＥＤ輝度制御回路によって制御される、装置が提供される。
好ましくは、前記装置は、照明装置、表示装置、画像処理装置、又は医用画像装置である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
＜記憶部２１＞
記憶部２１は後述のルックアップテーブルＴを記憶する。ルックアップテーブルＴとは、設定輝度と、処理部２６からＶＦ用定電圧設定部４に入力されるＬＥＤ電圧値設定用指令信号の指令値（ＬＥＤ電圧指令値）Ｃ２（以下、単に指令値Ｃ２と表記）と、処理部２３から定電流設定部３に入力されるＬＥＤ電流値設定用指令信号の指令値（ＬＥＤ電流指令値）Ｃ１（以下、単に指令値Ｃ１と表記）との対応関係を予め定めたものである。これについては第２節で詳述する。