(57)【要約】【課題】ＰＷＭ調光の輝度を時間とともに低下させる状況において、出力電圧ＶＯＵＴを有効に保持する。【解決手段】調光スイッチＭ２は、点灯区間にオン、消灯区間にオフする。誤差増幅器３０２は、フィードバック電圧ＶＦＢを生成する。しきい値電圧生成部３１４は、消灯区間に遷移するとき、直前の点灯区間が最小時間より長い場合に、出力電圧ＶＯＵＴに応じた電圧検出信号ＶＯＶＰをサンプルホールドし、サンプルホールドした値に応じたしきい値電圧ＶＴＨを生成する。デューティコントローラ３０６はゲートパルス信号を生成する。ゲートドライバ３０８は、消灯区間において、ＶＯＶＰ＜ＶＴＨのときゲートパルス信号Ｓ１に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２０２をスイッチングし、ＶＯＶＰ＞ＶＴＨのときスイッチングを停止する。【選択図】図３
2015056974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子の駆動回路の制御回路であって、
前記駆動回路は、
前記発光素子と直列に接続された調光スイッチおよび電流検出抵抗と、
前記発光素子、前記調光スイッチおよび前記電流検出抵抗の両端間に出力電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備え、
前記制御回路は、
調光パルス信号が点灯区間を指示するとき前記調光スイッチをオンし、前記調光パルス信号が消灯区間を指示するとき前記調光スイッチをオフする調光ドライバと、
前記電流検出抵抗の電圧降下に応じた第１電流検出信号と、前記発光素子の目標輝度を指示する調光電圧との誤差に応じたフィードバック電圧を生成する誤差増幅器と、
前記点灯区間から前記消灯区間に遷移するとき、直前の点灯区間が最小時間より長い場合に、前記出力電圧に応じた電圧検出信号をサンプルホールドし、サンプルホールドした値に応じたしきい値電圧を生成するしきい値電圧生成部と、
前記フィードバック電圧に応じたデューティ比を有するゲートパルス信号を生成するデューティコントローラと、
前記消灯区間において、前記しきい値電圧と前記電圧検出信号を比較するコンパレータと、
（i）前記点灯区間において、前記ゲートパルス信号に応じて前記ＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチングするとともに、（ii）前記消灯区間において、前記コンパレータの比較結果に応じてスイッチング状態と停止状態を遷移し、（ii-1）前記スイッチング状態において前記ゲートパルス信号に応じて前記ＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチングし、（ii-2）前記停止状態において前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングを停止するゲートドライバと、
を備えることを特徴とする制御回路。
【請求項２】
前記最小時間は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周期の所定数倍であることを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
【請求項３】
前記調光パルス信号は、前記消灯区間においてオフレベル、前記点灯区間においてオンレベルをとり、
前記しきい値電圧生成部は、
前記調光パルス信号の前記オンレベルの長さが前記最小時間より長いときにアサートされる許可信号を生成する許可信号生成部と、
前記許可信号がアサートされた状態で、前記調光パルス信号が前記オンレベルから前記オフレベルに遷移すると、サンプリング信号をアサートするサンプリング制御部と、
を含み、
前記しきい値電圧生成部は、前記サンプリング信号がアサートされると、前記電圧検出信号をサンプリングすることを特徴とする請求項１または２に記載の制御回路。
【請求項４】
前記許可信号生成部は、前記調光パルス信号が前記オフレベルから前記オンレベルに遷移すると経時測定を開始し、前記調光パルス信号が前記オンレベルから前記オフレベルに遷移するより前に、前記最小時間が経過すると、前記許可信号をアサートすることを特徴とする請求項３に記載の制御回路。
【請求項５】
前記許可信号生成部は、
前記調光パルス信号が前記オフレベルから前記オンレベルに遷移するとカウントを開始し、前記調光パルス信号が前記オンレベルから前記オフレベルに遷移するとリセットされ、カウント値が前記最小時間に応じた値に達すると前記許可信号をアサートするカウンタを含むことを特徴とする請求項３または４に記載の制御回路。
【請求項６】
前記カウンタは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周期に応じたクロック信号をカウントすることを特徴とする請求項５に記載の制御回路。
【請求項７】
前記調光パルス信号は、前記消灯区間においてローレベル、前記点灯区間においてハイレベルをとり、
前記許可信号のハイレベルがアサートに対応づけられ、
前記サンプリング制御部は、
前記調光パルス信号を反転するインバータと、
前記インバータの出力と前記許可信号の論理積をとり、前記サンプリング信号を生成するＡＮＤゲートと、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の制御回路。
【請求項８】
前記点灯区間から前記消灯区間に遷移するとき、前記フィードバック電圧をサンプルホールドするフィードバック電圧保持部をさらに備え、
前記デューティコントローラは、（i）前記点灯区間において、前記フィードバック電圧に応じて前記ゲートパルス信号のデューティ比を調節し、（ii）前記消灯区間において、前記フィードバック電圧保持部によりホールドされたフィードバック電圧に応じて前記ゲートパルス信号のデューティ比を調節することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の制御回路。
【請求項９】
ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の制御回路。
【請求項１０】
発光素子の駆動回路であって、
前記発光素子と直列に接続された調光スイッチおよび電流検出抵抗と、
前記発光素子、前記調光スイッチおよび前記電流検出抵抗の両端間に出力電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記調光スイッチをスイッチングするとともに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する請求項１から９のいずれかに記載の制御回路と、
を備えることを特徴とする駆動回路。
【請求項１１】
発光素子と、
前記発光素子を駆動する駆動回路と、
を備え、
前記駆動回路は、
前記発光素子と直列に接続された調光スイッチおよび電流検出抵抗と、
前記発光素子、前記調光スイッチおよび前記電流検出抵抗の両端間に出力電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記調光スイッチをスイッチングするとともに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する請求項１から９のいずれかに記載の制御回路と、
を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
液晶パネルと、
前記液晶パネルのバックライトとして設けられた発光素子と、
前記発光素子を駆動する駆動回路と、
を備え、
前記駆動回路は、
前記発光素子と直列に接続された調光スイッチおよび電流検出抵抗と、
前記発光素子、前記調光スイッチおよび前記電流検出抵抗の両端間に出力電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記調光スイッチをスイッチングするとともに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する請求項１から９のいずれかに記載の制御回路と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
Ｎ個（Ｎは自然数）の発光素子を駆動する駆動回路の制御回路であって、
前記駆動回路は、
前記Ｎ個の発光素子の共通接続された第１端子に出力電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記Ｎ個の発光素子に対応づけられ、それぞれが対応する前記発光素子の第２端子と接続され、所定の駆動電流を生成するオン状態と前記駆動電流を停止するオフ状態とが切りかえ可能に構成された、Ｎ個の電流源と、
を備え、
前記制御回路は、
前記Ｎ個の発光素子それぞれに対応するＮ個の調光パルス信号を生成し、Ｎ個の調光パルス信号に応じて、前記Ｎ個の電流源の前記オン状態と前記オフ状態を切りかえる調光制御部と、
前記Ｎ個の発光素子の前記第２端子の電圧のうち最も低い電圧と所定の基準電圧の誤差に応じたフィードバック電圧を生成する誤差増幅器と、
前記Ｎ個の調光パルス信号のうち少なくともひとつが前記オン状態を指示する点灯区間から、前記Ｎ個の調光パルス信号のすべてが前記オフ状態を指示する消灯区間に遷移するとき、直前の点灯区間が最小時間より長い場合に、前記出力電圧に応じた電圧検出信号をサンプルホールドし、サンプルホールドした値に応じたしきい値電圧を生成するしきい値電圧生成部と、
前記フィードバック電圧に応じたデューティ比を有するゲートパルス信号を生成するデューティコントローラと、
前記消灯区間において、前記しきい値電圧と前記電圧検出信号を比較するコンパレータと、
（i）前記点灯区間において、前記ゲートパルス信号に応じて前記ＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチングするとともに、（ii）消灯区間において、コンパレータの比較結果に応じてスイッチング状態と停止状態を遷移し、（ii-1）スイッチング状態においてゲートパルス信号に応じてＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチングし、（ii-2）停止状態においてＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングを停止するゲートドライバと、
を備えることを特徴とする制御回路。
【請求項１４】
前記最小時間は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周期の所定数倍であることを特徴とする請求項１３に記載の制御回路。
【請求項１５】
前記調光制御部は、前記Ｎ個の調光パルス信号のすべてがオフ状態を指示するときにアサートされ、少なくともひとつがオン状態を指示するときネゲートされる全チャンネルオフ信号を生成し、
前記しきい値電圧生成部は、
前記全チャンネルオフ信号が前記最小時間より長くネゲートされるときに、アサートされる許可信号を生成する許可信号生成部と、
前記許可信号がアサートされた状態で、前記全チャンネルオフ信号がアサートされると、サンプリング信号をアサートするサンプリング制御部と、
を含み、
前記しきい値電圧生成部は、前記サンプリング信号がアサートされると、前記電圧検出信号をサンプリングすることを特徴とする請求項１３または１４に記載の制御回路。
【請求項１６】
前記許可信号生成部は、前記全チャンネルオフ信号がネゲートされると経時測定を開始し、前記全チャンネルオフ信号がアサートされるより前に、前記最小時間が経過すると、前記許可信号をアサートすることを特徴とする請求項１５に記載の制御回路。
【請求項１７】
前記許可信号生成部は、
前記全チャンネルオフ信号がネゲートされるとカウントを開始し、前記全チャンネルオフ信号がアサートされるとリセットされ、カウント値が前記最小時間に応じた値に達すると前記許可信号をアサートするカウンタを含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載の制御回路。
【請求項１８】
前記カウンタは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周期に応じたクロック信号をカウントすることを特徴とする請求項１７に記載の制御回路。
【請求項１９】
前記点灯区間から前記消灯区間に遷移するとき、前記フィードバック電圧をサンプルホールドするフィードバック電圧保持部をさらに備え、
前記デューティコントローラは、（i）前記点灯区間において、前記フィードバック電圧に応じて前記ゲートパルス信号のデューティ比を調節し、（ii）前記消灯区間において、前記フィードバック電圧保持部によりホールドされたフィードバック電圧に応じて前記ゲートパルス信号のデューティ比を調節することを特徴とする請求項１３から１８のいずれかに記載の制御回路。
【請求項２０】
ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項１３から１９のいずれかに記載の制御回路。
【請求項２１】
Ｎ個の発光素子の駆動回路であって、
前記Ｎ個の発光素子の共通接続された第１端子に出力電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記Ｎ個の発光素子に対応づけられ、それぞれが対応する前記発光素子の第２端子と接続され、所定の駆動電流を生成するオン状態と前記駆動電流を停止するオフ状態とが切りかえ可能に構成された、Ｎ個の電流源と、
前記Ｎ個の電流源および前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する請求項１３から２０のいずれかに記載の制御回路と、
を備えることを特徴とする駆動回路。
【請求項２２】
Ｎ個の発光素子と、
前記Ｎ個の発光素子を駆動する駆動回路と、
を備え、
前記駆動回路は、
前記Ｎ個の発光素子の共通接続された第１端子に出力電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記Ｎ個の発光素子に対応づけられ、それぞれが対応する前記発光素子の第２端子と接続され、所定の駆動電流を生成するオン状態と前記駆動電流を停止するオフ状態とが切りかえ可能に構成された、Ｎ個の電流源と、
前記Ｎ個の電流源および前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する請求項１３から２０のいずれかに記載の制御回路と、
を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項２３】
液晶パネルと、
前記液晶パネルのバックライトとして設けられたＮ個の発光素子と、
前記Ｎ個の発光素子を駆動する駆動回路と、
を備え、
前記駆動回路は、
前記Ｎ個の発光素子の共通接続された第１端子に出力電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記Ｎ個の発光素子に対応づけられ、それぞれが対応する前記発光素子の第２端子と接続され、所定の駆動電流を生成するオン状態と前記駆動電流を停止するオフ状態とが切りかえ可能に構成された、Ｎ個の電流源と、
前記Ｎ個の電流源および前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する請求項１３から２０のいずれかに記載の制御回路と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２４】
発光素子の駆動回路の制御方法であって、
前記駆動回路は、
前記発光素子と直列に接続された調光スイッチおよび電流検出抵抗と、
前記発光素子、前記調光スイッチおよび前記電流検出抵抗の両端間に出力電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備え、
前記制御方法は、
調光パルス信号が点灯区間を指示するとき前記調光スイッチをオンし、前記調光パルス信号が消灯区間を指示するとき前記調光スイッチをオフするステップと、
前記電流検出抵抗の電圧降下に応じた第１電流検出信号と、前記発光素子の目標輝度を指示する調光電圧との誤差に応じたフィードバック電圧を生成するステップと、
前記点灯区間から前記消灯区間に遷移するとき、前記フィードバック電圧をサンプルホールドするステップと、
前記点灯区間から前記消灯区間に遷移するとき、直前の点灯区間が最小時間より長い場合に、前記出力電圧に応じた電圧検出信号をサンプルホールドし、サンプルホールドした値に応じたしきい値電圧を生成するステップと、
前記点灯区間において、前記フィードバック電圧に応じたデューティ比を有するゲートパルス信号を生成するステップと、
前記消灯区間において、ホールドされたフィードバック電圧に応じたデューティ比を有するゲートパルス信号を生成するステップと、
前記消灯区間において、前記しきい値電圧と前記電圧検出信号を比較し、比較結果を示す比較信号を生成するステップと、
前記点灯区間において、前記ゲートパルス信号に応じて前記ＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチングするステップと、
前記消灯区間において、前記比較信号に応じて間欠的に、前記ゲートパルス信号に応じて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチングするステップと、
を備えることを特徴とする制御方法。
【請求項２５】
Ｎ個の発光素子の駆動回路の制御方法であって、
前記駆動回路は、
前記Ｎ個の発光素子の共通接続された第１端子に出力電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記Ｎ個の発光素子に対応づけられ、それぞれが対応する前記発光素子の第２端子と接続され、所定の駆動電流を生成するオン状態と前記駆動電流を停止するオフ状態とが切りかえ可能に構成された、Ｎ個の電流源と、
を備え、
前記制御方法は、
前記Ｎ個の発光素子それぞれに対応するＮ個の調光パルス信号を生成するステップと、
前記Ｎ個の調光パルス信号に応じて、前記Ｎ個の電流源の前記オン状態と前記オフ状態を切りかえるステップと、
前記Ｎ個の発光素子の前記第２端子の電圧のうち最も低い電圧と所定の基準電圧の誤差に応じたフィードバック電圧を生成するステップと、
Ｎ個の調光パルス信号のうち少なくともひとつが前記オン状態を指示する点灯区間から、前記Ｎ個の調光パルス信号のすべてが前記オフ状態を指示する消灯区間に遷移するとき、前記フィードバック電圧をサンプルホールドするステップと、
前記点灯区間から前記消灯区間に遷移するとき、直前の点灯区間が最小時間より長い場合に、前記出力電圧に応じた電圧検出信号をサンプルホールドし、サンプルホールドした値に応じたしきい値電圧を生成するステップと、
前記点灯区間において、前記フィードバック電圧に応じたデューティ比を有するゲートパルス信号を生成するステップと、
前記消灯区間において、ホールドされたフィードバック電圧に応じたデューティ比を有するゲートパルス信号を生成するステップと、
前記消灯区間において、前記しきい値電圧と前記電圧検出信号を比較し、比較結果を示す比較信号を生成するステップと、
前記点灯区間において、前記ゲートパルス信号に応じて前記ＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチングするステップと、
前記消灯区間において、前記比較信号に応じて間欠的に、前記ゲートパルス信号に応じて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチングするステップと、
を備えることを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子の駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶パネルのバックライトや照明機器として、ＬＥＤ（発光ダイオード）をはじめとする発光素子が利用される。特許文献１、２には関連技術が開示される。
【０００３】
図１は、本発明者が検討した発光装置１００ｒの回路図である。発光装置１００ｒは、ＬＥＤストリング１０２と、駆動回路２００ｒと、を備える。ＬＥＤストリング１０２は、直列に接続された複数のＬＥＤを含む。駆動回路２００ｒは、ＬＥＤストリング１０２に駆動電流ＩＬＥＤを供給し、駆動電流ＩＬＥＤの電流量に応じてその輝度を制御する（アナログ調光）。また駆動回路２００ｒは、点灯区間と消灯区間を交互に繰り返す間欠動作を行い、そのデューティ比に応じてＬＥＤストリング１０２の輝度を制御する（ＰＷＭ調光）。
【０００４】
駆動回路２００ｒは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、ＰＷＭ調光用のトランジスタ（調光スイッチ）Ｍ２、電流検出抵抗Ｒｓ２および制御回路３００ｒを備える。
【０００５】
ＬＥＤストリング１０２のカソードと接地ラインの間には、調光スイッチＭ２および電流検出抵抗Ｒｓ２が直列に設けられる。調光スイッチＭ２はＰＷＭ調光を行うために設けられ、点灯区間において調光スイッチＭ２がオン、消灯区間において調光スイッチＭ２がオフする。点灯区間において電流検出抵抗Ｒｓ２には、駆動電流ＩＬＥＤに比例した電圧降下（電流検出信号Ｖｓ２）が発生する。電流検出信号Ｖｓ２は、制御回路３００ｒの電流検出（ＩＳＥＮＳＥ）端子にフィードバックされる。
【０００６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２は、インダクタＬ１、整流ダイオードＤ１、スイッチングトランジスタＭ１、出力キャパシタＣ１、電流検出抵抗Ｒｓ１を含み、制御回路３００ｒとともに昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータを構成する。入力ライン２０４には、入力電圧ＶＩＮが入力され、出力ライン２０６には、ＬＥＤストリング１０２のアノードが接続される。制御回路３００ｒは、スイッチングトランジスタＭ１をスイッチングすることにより、ＬＥＤストリング１０２のアノードに昇圧された出力電圧ＶＯＵＴを供給する。電流検出抵抗Ｒｓ１には、スイッチングトランジスタＭ１のオン区間においてインダクタＬ１に流れるコイル電流ＩＬ１に比例した電圧降下（電流検出信号）Ｖｓ１が発生する。電流検出信号Ｖｓ１は、制御回路３００ｒの電流検出（ＣＳ）端子にフィードバックされる。
【０００７】
抵抗Ｒ１およびＲ２は、出力電圧ＶＯＵＴを分圧し、電圧検出信号ＶＯＶＰを生成する。電圧検出信号ＶＯＶＰは、制御回路３００ｒの過電圧保護（ＯＶＰ）端子に入力される。
【０００８】
制御回路３００ｒは、誤差増幅器３０２、スイッチ３０４、デューティコントローラ３０６、ゲートドライバ３０８、調光ドライバ３１０、フィードバック電圧保持部３１２、しきい値電圧生成部３１４、コンパレータ３１６、を備える。
【０００９】
制御回路３００ｒは、目標輝度に応じてパルス幅変調された調光パルス信号ＰＷＭを生成する。たとえば調光パルス信号ＰＷＭのハイレベルが点灯区間に、ローレベルが消灯区間に対応する。調光ドライバ３１０は、調光パルス信号ＰＷＭにもとづいて調光スイッチＭ２をスイッチングする。
【００１０】
誤差増幅器３０２はｇｍアンプであり、電流検出信号Ｖｓ２と調光制御電圧ＶＡＤＩＭの誤差を増幅し、誤差に応じた電流を生成する。フィードバック（ＦＢ）端子には、位相補償用の抵抗ＲＦＢおよびキャパシタＣＦＢが接続される。スイッチ３０４は、調光パルス信号ＰＷＭがハイレベルのときオンし、ローレベルのときオフする。したがって調光パルス信号ＰＷＭがハイレベルの点灯区間において、ＦＢ端子に生ずるフィードバック電圧ＶＦＢは、電流検出信号Ｖｓ２と調光制御電圧ＶＡＤＩＭの誤差がゼロとなるように調節される。
【００１１】
デューティコントローラ３０６は、ゲートパルス信号Ｓ１を生成する。デューティコントローラ３０６は、点灯区間において、少なくともフィードバック電圧ＶＦＢにもとづいてゲートパルス信号Ｓ１のデューティ比を調節する。デューティコントローラ３０６は、たとえば電流モードのパルス変調器であり、ゲートパルス信号Ｓ１のデューティ比に、電流検出信号Ｖｓ１、すなわちコイル電流ＩＬ１を反映させてもよい。
【００１２】
ゲートドライバ３０８は、ゲートパルス信号Ｓ１にもとづいて、スイッチングトランジスタＭ１をスイッチングする。
【００１３】
消灯区間において、スイッチングトランジスタＭ１のスイッチングを完全に停止すると、出力電圧ＶＯＵＴが低下するおそれがある。そこで制御回路３００ｒは、消灯区間において、スイッチングトランジスタＭ１をスイッチングすることにより、出力電圧ＶＯＵＴを一定レベルに維持する。これを電圧保持機能という。フィードバック電圧保持部３１２、しきい値電圧生成部３１４、コンパレータ３１６は、電圧保持機能のために設けられる。
【００１４】
フィードバック電圧保持部３１２は、調光パルス信号ＰＷＭがローレベルに遷移すると、つまり点灯区間から消灯区間に遷移すると、フィードバック電圧ＶＦＢをサンプルホールドする。しきい値電圧生成部３１４は、調光パルス信号ＰＷＭがローレベルに遷移すると、つまり点灯区間から消灯区間に遷移すると、電圧検出信号ＶＯＶＰをサンプルホールドする。
【００１５】
消灯期間において、デューティコントローラ３０６は、フィードバック電圧保持部３１２によりサンプルホールドされたフィードバック電圧ＶＦＢ＿Ｈに応じたデューティ比を有するゲートパルス信号Ｓ１を生成する。
【００１６】
しきい値電圧生成部３１４は、消灯期間の間、サンプルホールドされた電圧検出信号ＶＯＶＰに応じたしきい値電圧ＶＴＨを出力する。コンパレータ３１６は消灯期間において、電圧検出信号ＶＯＶＰをしきい値電圧ＶＴＨと比較し、比較信号Ｓ２を生成する。ゲートドライバ３０８は消灯期間において、ＶＯＶＰ＜ＶＴＨのとき、ゲートパルス信号Ｓ１に応じてスイッチングトランジスタＭ１をスイッチングし、ＶＯＶＰ＞ＶＴＨのとき、スイッチングトランジスタＭ１のスイッチングを停止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００８−１８６６６８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０５６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明者は、かかる発光装置１００ｒについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。
【００１９】
図２は、図１の発光装置１００ｒの動作波形図である。図２には、調光パルス信号ＰＷＭのデューティ比が徐々に低下するときの動作が示される。
しきい値電圧ＶＴＨを、直前にサンプリングされた電圧検出信号ＶＯＶＰ以下に設定する場合を考える。この場合、調光パルス信号ＰＷＭのサイクルごとにしきい値電圧ＶＴＨが低下していき、それにともなって出力電圧ＶＯＵＴが低下していく。つまり電圧保持機能が無効となる。出力電圧ＶＯＵＴが低下すると、ＬＥＤストリング１０２に対する駆動電圧が不足し、ＬＥＤストリング１０２の輝度が目標値より小さくなり、やがて点灯不能となる可能性もある。
【００２０】
また、しきい値電圧ＶＴＨを、直前にサンプリングされた電圧検出信号ＶＯＶＰより高く設定する場合においても、出力電圧ＶＯＵＴが低下していく状況が生じうることが確認された。
【００２１】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、ＰＷＭ調光の輝度を時間とともに低下させる状況においても、出力電圧ＶＯＵＴを有効に保持可能な制御回路の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明のある態様は、発光素子の駆動回路の制御回路に関する。駆動回路は、発光素子と直列に接続された調光スイッチおよび電流検出抵抗と、発光素子、調光スイッチおよび電流検出抵抗の両端間に出力電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える。制御回路は、調光パルス信号が点灯区間を指示するとき調光スイッチをオンし、調光パルス信号が消灯区間を指示するとき調光スイッチをオフする調光ドライバと、電流検出抵抗の電圧降下に応じた第１電流検出信号と、発光素子の目標輝度を指示する調光電圧との誤差に応じたフィードバック電圧を生成する誤差増幅器と、点灯区間から消灯区間に遷移するとき、直前の点灯区間が最小時間より長い場合に、出力電圧に応じた電圧検出信号をサンプルホールドし、サンプルホールドした値に応じたしきい値電圧を生成するしきい値電圧生成部と、フィードバック電圧に応じたデューティ比を有するゲートパルス信号を生成するデューティコントローラと、消灯区間において、しきい値電圧と電圧検出信号を比較するコンパレータと、（i）点灯区間において、ゲートパルス信号に応じてＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチングするとともに、（ii）消灯区間において、コンパレータの比較結果に応じてスイッチング状態と停止状態を遷移し、（ii-1）スイッチング状態においてゲートパルス信号に応じてＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチングし、（ii-2）停止状態において前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングを停止するゲートドライバと、を備える。
【００２３】
この態様によると、調光パルス信号のデューティ比が徐々に低下する状況において、デューティ比がある値まで低下すると、しきい値電圧生成部による電圧検出信号のサンプリングが行われなくなり、しきい値電圧は、最後にサンプリングされた電圧検出信号に応じたレベルに維持される。これにより、しきい値電圧が低下し続けるのを防止でき、出力電圧を適切なレベルに維持できる。
【００２４】
最小時間は、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周期の所定数倍であってもよい。
この場合、最小時間をＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周期を単位として定めることができるため、幅広いスイッチング周期（周波数）において、出力電圧を適切なレベルに維持できる。
【００２５】
調光パルス信号は、消灯区間においてオフレベル、点灯区間においてオンレベルをとってもよい。しきい値電圧生成部は、調光パルス信号のオンレベルの長さが最小時間より長いときにアサートされる許可信号を生成する許可信号生成部と、許可信号がアサートされた状態で、調光パルス信号がオンレベルからオフレベルに遷移すると、サンプリング信号をアサートするサンプリング制御部と、を含んでもよい。しきい値電圧生成部は、サンプリング信号がアサートされると、電圧検出信号をサンプリングしてもよい。
【００２６】
許可信号生成部は、調光パルス信号がオフレベルからオンレベルに遷移すると経時測定を開始し、調光パルス信号がオンレベルからオフレベルに遷移するより前に、最小時間が経過すると、許可信号をアサートしてもよい。
【００２７】
許可信号生成部は、調光パルス信号がオフレベルからオンレベルに遷移するとカウントを開始し、調光パルス信号がオンレベルからオフレベルに遷移するとリセットされ、カウント値が最小時間に応じた値に達すると許可信号をアサートするカウンタを含んでもよい。
【００２８】
カウンタは、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周期に応じたクロック信号をカウントしてもよい。
この場合、しきい値電圧が更新されなくなる最小時間を、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周期を単位として定めることができるため、幅広いスイッチング周期（周波数）に対応できる。加えて、デューティコントローラが使用するオシレータを、カウンタによる時間測定に流用することができるため、別にオシレータを設ける必要がなくなり、回路規模を小さくできる。
【００２９】
調光パルス信号は、消灯区間においてローレベル、点灯区間においてハイレベルをとってもよい。許可信号のハイレベルがアサートに対応づけられてもよい。サンプリング制御部は、調光パルス信号を反転するインバータと、インバータの出力と許可信号の論理積をとり、サンプリング信号を生成するＡＮＤゲートと、を含んでもよい。
【００３０】
ある態様の制御回路は、点灯区間から消灯区間に遷移するとき、フィードバック電圧をサンプルホールドするフィードバック電圧保持部をさらに備えてもよい。デューティコントローラは、（i）点灯区間において、フィードバック電圧に応じてゲートパルス信号のデューティ比を調節し、（ii）消灯区間において、フィードバック電圧保持部によりホールドされたフィードバック電圧に応じてゲートパルス信号のデューティ比を調節してもよい。
【００３１】
本発明の別の態様は、発光素子の駆動回路に関する。駆動回路は、発光素子と直列に接続された調光スイッチおよび電流検出抵抗と、発光素子、調光スイッチおよび電流検出抵抗の両端間に出力電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、調光スイッチをスイッチングするとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する上述のいずれかの制御回路と、を備えてもよい。
【００３２】
本発明の別の態様は、発光装置に関する。発光装置は、発光素子と、発光素子を駆動する上述の駆動回路と、を備えてもよい。
【００３３】
本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は、液晶パネルと、液晶パネルのバックライトとして設けられた発光素子と、発光素子を駆動する上述の駆動回路と、を備えてもよい。
【００３４】
本発明の別の態様は、Ｎ個（Ｎは自然数）の発光素子を駆動する駆動回路の制御回路に関する。駆動回路は、Ｎ個の発光素子の共通接続された第１端子に出力電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、Ｎ個の発光素子に対応づけられ、それぞれが対応する発光素子の第２端子と接続され、所定の駆動電流を生成するオン状態と駆動電流を停止するオフ状態とが切りかえ可能に構成された、Ｎ個の電流源と、を備える。制御回路は、Ｎ個の発光素子それぞれに対応するＮ個の調光パルス信号を生成し、Ｎ個の電流源のオン状態とオフ状態を切りかえる調光制御部と、Ｎ個の発光素子の第２端子の電圧のうち最も低い電圧と所定の基準電圧の誤差に応じたフィードバック電圧を生成する誤差増幅器と、
Ｎ個の調光パルス信号のうち少なくともひとつがオン状態を指示する点灯区間から、Ｎ個の調光パルス信号のすべてがオフ状態を指示する消灯区間に遷移するとき、直前の点灯区間が最小時間より長い場合に、出力電圧に応じた電圧検出信号をサンプルホールドし、サンプルホールドした値に応じたしきい値電圧を生成するしきい値電圧生成部と、フィードバック電圧に応じたデューティ比を有するゲートパルス信号を生成するデューティコントローラと、消灯区間において、しきい値電圧と電圧検出信号を比較するコンパレータと、（i）点灯区間において、ゲートパルス信号に応じてＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチングするとともに、（ii）消灯区間において、コンパレータの比較結果に応じてスイッチング状態と停止状態を遷移し、（ii-1）スイッチング状態においてゲートパルス信号に応じてＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチングし、（ii-2）停止状態において前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングを停止するゲートドライバと、を備える。
【００３５】
この態様によると、点灯区間が徐々に短くなる状況において、点灯区間が最小時間まで短くなると、しきい値電圧生成部による電圧検出信号のサンプリングが行われなくなり、しきい値電圧は、最後にサンプリングされた電圧検出信号に応じたレベルに維持される。これにより、しきい値電圧が低下し続けるのを防止でき、出力電圧を適切なレベルに維持できる。
【００３６】
最小時間は、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周期の所定数倍であってもよい。
この場合、しきい値電圧が更新されなくなる最小時間を、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周期を単位として定めることができるため、幅広いスイッチング周期（周波数）において、出力電圧を適切なレベルに維持できる。
【００３７】
調光制御部は、Ｎ個の調光パルス信号がオフ状態を指示するときにアサートされ、少なくともひとつがオン状態を指示するときネゲートされる全チャンネルオフ信号を生成してもよい。しきい値電圧生成部は、全チャンネルオフ信号が最小時間より長くネゲートされるときに、アサートされる許可信号を生成する許可信号生成部と、許可信号がアサートされた状態で、全チャンネルオフ信号がアサートされると、サンプリング信号をアサートするサンプリング制御部と、を含んでもよい。しきい値電圧生成部は、サンプリング信号がアサートされると、電圧検出信号をサンプリングしてもよい。
【００３８】
許可信号生成部は、全チャンネルオフ信号がネゲートされると経時測定を開始し、全チャンネルオフ信号がアサートされるより前に、最小時間が経過すると、許可信号をアサートしてもよい。
【００３９】
許可信号生成部は、全チャンネルオフ信号がネゲートされるとカウントを開始し、全チャンネルオフ信号がアサートされるとリセットされ、カウント値が最小時間に応じた値に達すると許可信号をアサートするカウンタを含んでもよい。
【００４０】
カウンタは、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周期に応じたクロック信号をカウントしてもよい。
この場合、最小時間をＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周期を単位として定めることができるため、幅広いスイッチング周期（周波数）において出力電圧を適切なレベルに維持できる。加えて、デューティコントローラが使用するオシレータを、カウンタによる時間測定に流用することができるため、別にオシレータを設ける必要がなくなり、回路規模を小さくできる。
【００４１】
ある態様の制御回路は、点灯区間から消灯区間に遷移するとき、フィードバック電圧をサンプルホールドするフィードバック電圧保持部をさらに備えてもよい。デューティコントローラは、（i）点灯区間において、フィードバック電圧に応じてゲートパルス信号のデューティ比を調節し、（ii）消灯区間において、フィードバック電圧保持部によりホールドされたフィードバック電圧に応じてゲートパルス信号のデューティ比を調節してもよい。
【００４２】
本発明の別の態様は、Ｎ個の発光素子を駆動する駆動回路に関する。駆動回路は、Ｎ個の発光素子の共通接続された第１端子に出力電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、Ｎ個の発光素子に対応づけられ、それぞれが対応する発光素子の第２端子と接続され、所定の駆動電流を生成するオン状態と駆動電流を停止するオフ状態とが切りかえ可能に構成された、Ｎ個の電流源と、Ｎ個の電流源およびＤＣ／ＤＣコンバータを制御する上述のいずれかの制御回路と、を備えてもよい。
【００４３】
本発明の別の態様は、発光装置に関する。発光装置は、Ｎ個の発光素子と、Ｎ個の発光素子を駆動する上述の駆動回路と、を備えてもよい。
【００４４】
本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は、液晶パネルと、液晶パネルのバックライトとして設けられたＮ個の発光素子と、Ｎ個の発光素子を駆動する上述の駆動回路と、を備えてもよい。
【００４５】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００４６】
本発明のある態様によれば、ＰＷＭ調光の輝度を時間とともに低下させる状況においても、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を有効に保持できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明者が検討した発光装置の回路図である。
【図２】図１の発光装置の動作波形図である。
【図３】第１の実施の形態に係る発光装置の回路図である。
【図４】しきい値電圧生成部の構成例を示す回路図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、図４のしきい値電圧生成部の動作波形図である。
【図６】図３の発光装置の動作波形図である。
【図７】第２の実施の形態に係る発光装置の回路図である。
【図８】図７の発光装置を備える電子機器を示す回路図である。
【図９】図８の電子機器を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００４９】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００５０】
（第１の実施の形態）
図３は、第１の実施の形態に係る発光装置１００の回路図である。発光装置１００は、発光素子であるＬＥＤストリング１０２および駆動回路２００を備える。ＬＥＤストリング１０２は、直列に接続された複数のＬＥＤを有する。駆動回路２００は、図１の駆動回路２００ｒと同様に、ＬＥＤストリング１０２と直列に接続された調光スイッチＭ２および電流検出抵抗Ｒｓ２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２と、制御回路３００と、を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２は、ＬＥＤストリング１０２、調光スイッチＭ２、電流検出抵抗Ｒｓ２の両端間に出力電圧ＶＯＵＴを供給する。制御回路３００は、ひとつの半導体基板に一体集積化された機能ＩＣであり、調光スイッチＭ２およびＤＣ／ＤＣコンバータ２０２を制御する。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
【００５１】
制御回路３００は、図１の制御回路３００ｒと同様に、誤差増幅器３０２、スイッチ３０４、デューティコントローラ３０６、ゲートドライバ３０８、調光ドライバ３１０、フィードバック電圧保持部３１２、しきい値電圧生成部３１４、コンパレータ３１６を備える。
【００５２】
制御回路３００は、調光パルス信号ＰＷＭに応じて調光スイッチＭ２をスイッチングする。調光パルス信号ＰＷＭは、点灯区間においてオンレベル（たとえばハイレベル）、消灯区間においてオフレベル（たとえばローレベル）をとる。調光パルス信号ＰＷＭは、制御回路３００の内部で生成されてもよいし、外部のプロセッサにより生成されてもよい。
【００５３】
調光ドライバ３１０は、調光パルス信号ＰＷＭがオンレベルのとき調光スイッチＭ２をオン、調光パルス信号ＰＷＭがオフレベルのとき調光スイッチＭ２をオフする。
【００５４】
誤差増幅器３０２は、電流検出抵抗Ｒｓ２の電圧降下に応じた第１電流検出信号Ｖｓ１と発光素子１０２の目標輝度を指示する調光電圧ＶＡＤＩＭとの誤差を増幅し、誤差に応じたフィードバック電圧ＶＦＢを生成する。スイッチ３０４は、点灯区間すなわち調光パルス信号ＰＷＭがオンレベルのときオン、消灯区間すなわち調光パルス信号ＰＷＭがオフレベルのときオフする。
【００５５】
フィードバック電圧保持部３１２は、点灯区間から消灯区間に遷移するとき、フィードバック電圧ＶＦＢをサンプルホールドする。具体的には、フィードバック電圧保持部３１２は、調光パルス信号ＰＷＭがオンレベルからオフレベルに遷移するエッジ（ネガティブエッジ）を利用して、フィードバック電圧ＶＦＢをサンプリングしてもよい。
【００５６】
デューティコントローラ３０６は、（i）点灯区間つまり調光パルス信号ＰＷＭがオンレベルの期間において、フィードバック電圧ＶＦＢに応じたデューティ比を有するゲートパルス信号Ｓ１を生成し、（ii）消灯区間つまり調光パルス信号ＰＷＭがオフレベルの期間において、フィードバック電圧保持部３１２によりサンプルホールドされたフィードバック電圧ＶＦＢ＿Ｈに応じたデューティ比を有するゲートパルス信号Ｓ１を生成する。デューティコントローラ３０６の構成および変調方式は特に限定されない。たとえばデューティコントローラ３０６は、ピーク電流モードあるいは平均電流モードのパルス幅変調器を含んでもよい。この場合、デューティコントローラ３０６は、デューティ比に電流検出抵抗Ｒｓ１の電圧降下Ｖｓ１を反映させてもよい。あるいはデューティコントローラ３０６は、電圧モードのパルス変調器を含んでもよい。
【００５７】
本実施の形態において、しきい値電圧生成部３１４の構成および動作が、図１のしきい値電圧生成部３１４と異なっている。図３のしきい値電圧生成部３１４は、点灯区間から消灯区間に遷移するとき、つまり調光パルス信号ＰＷＭがオンレベルからオフレベルに遷移するとき、直前の点灯区間が最小時間ＴＭＩＮより長い場合に、出力電圧ＶＯＵＴに応じた電圧検出信号ＶＯＶＰをサンプルホールドする。またしきい値電圧生成部３１４は、点灯区間から消灯区間に遷移するとき、直前の点灯区間が最小時間ＴＭＩＮより短い場合には、電圧検出信号ＶＯＶＰを新たにサンプリングせず、既にサンプリングされた値をホールドし続ける。しきい値電圧生成部３１４は、ホールドしている電圧検出信号ＶＯＶＰに応じたしきい値電圧ＶＴＨを生成する。
【００５８】
コンパレータ３１６は、消灯区間において、しきい値電圧ＶＴＨと電圧検出信号ＶＯＶＰを比較し、比較結果を示す比較信号Ｓ２を生成する。コンパレータ３１６はヒステリシスコンパレータであってもよい。
【００５９】
ゲートドライバ３０８は、（i）点灯区間において、ゲートパルス信号Ｓ１に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２０２のスイッチングトランジスタＭ１をスイッチングする。またゲートドライバ３０８は（ii）消灯区間において、コンパレータ３１６の比較結果を示す比較信号Ｓ２に応じて、（ii-1）ゲートパルス信号に応じてＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチングするスイッチング状態と、（ii-2）スイッチングを停止する停止状態と、を繰り返す。
【００６０】
図４は、しきい値電圧生成部３１４の構成例を示す回路図である。
しきい値電圧生成部３１４は、サンプリング信号生成部３２０、サンプルホールド回路３４０を備える。
【００６１】
サンプリング信号生成部３２０は、点灯区間から消灯区間に遷移するとき、つまり調光パルス信号ＰＷＭがオンレベルからオフレベルに遷移するとき、直前の点灯区間が最小時間ＴＭＩＮより長い場合に、サンプリング信号Ｓ４をアサート（たとえばハイレベル）する。
【００６２】
サンプリング信号生成部３２０は、許可信号生成部３２２、サンプリング制御部３２８を含む。
【００６３】
許可信号生成部３２２は、調光パルス信号ＰＷＭのオンレベル（ハイレベル）の長さが最小時間ＴＭＩＮより長いときに、許可信号Ｓ３をアサートする。図４の許可信号生成部３２２は、調光パルス信号ＰＷＭがオフレベル（ローレベル）からオンレベル（ハイレベル）に遷移すると、つまりポジティブエッジが発生すると、経時測定を開始する。そして許可信号生成部３２２は、調光パルス信号ＰＷＭがオンレベル（ハイレベル）からオフレベル（ローレベル）に遷移するより前に、つまり調光パルス信号ＰＷＭのネガティブエッジより前に、最小時間ＴＭＩＮが経過すると、許可信号Ｓ３をアサートする。
【００６４】
具体的には許可信号生成部３２２は、オシレータ３２４およびカウンタ３２６を含む。オシレータ３２４は、所定の周期のクロック信号ＣＫを生成する。カウンタ３２６は、調光パルス信号ＰＷＭがオフレベル（ローレベル）からオンレベル（ハイレベル）に遷移すると、つまり調光パルス信号ＰＷＭのポジティブエッジが発生すると、クロック信号ＣＫのカウントを開始する。カウンタ３２６は、調光パルス信号ＰＷＭがオンレベル（ハイレベル）からオフレベル（ローレベル）に遷移すると、つまり調光パルス信号ＰＷＭのネガティブエッジが発生すると、リセットされる。カウンタ３２６は、そのカウント値が最小時間ＴＭＩＮに応じた値に達すると、許可信号Ｓ３をアサートする。なお、許可信号生成部３２２の構成は図４のそれには限定されない。許可信号生成部３２２はアナログタイマーを用いて構成してもよい。
【００６５】
サンプリング制御部３２８は、許可信号Ｓ３がアサートされた状態で、調光パルス信号ＰＷＭがオンレベル（ハイレベル）からオフレベル（ローレベル）に遷移すると、つまり調光パルス信号ＰＷＭのネガティブエッジが発生すると、サンプリング信号Ｓ４をアサート（たとえばハイレベル）する。サンプリング制御部３２８の構成は特に限定されないが、たとえば、サンプリング制御部３２８は、調光パルス信号ＰＷＭを反転するインバータ３３０と、インバータ３３０の出力＃ＰＷＭ（＃は論理反転を示す）と許可信号Ｓ３の論理積をとりサンプリング信号Ｓ４を出力するＡＮＤゲート３３２と、を含む。
【００６６】
図５（ａ）、（ｂ）は、図４のしきい値電圧生成部３１４の動作波形図である。図５（ａ）は、調光パルス信号ＰＷＭのパルス幅τが最小時間ＴＭＩＮより長いとき、図５（ｂ）は、調光パルス信号ＰＷＭのパルス幅τが最小時間ＴＭＩＮより短いときを示す。
【００６７】
好ましくは、最小時間ＴＭＩＮは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２のスイッチング周期の所定数倍である。電流モードあるいは電圧モードのデューティコントローラ３０６は、スイッチング周期を有する周期信号を生成するオシレータを含む。そこでしきい値電圧生成部３１４は、デューティコントローラ３０６において生成される周期信号（もしくはそれと分周、逓倍関係にある周期信号）をクロック信号ＣＫとして利用し、最小時間ＴＭＩＮを測定してもよい。
【００６８】
クロック信号ＣＫと、デューティコントローラ３０６の周期信号を別々の信号とする場合、デューティコントローラ３０６のオシレータとは別に、オシレータ３２４が必要となるが、クロック信号ＣＫと周期信号を同一の信号とすれば、許可信号生成部３２２のオシレータ３２４を省略できる。
【００６９】
加えて、クロック信号ＣＫとデューティコントローラ３０６の周期信号を相互に無関係な別々の信号とする場合、最小時間ＴＭＩＮが、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２のスイッチング周期（周波数）に依存せずに一定となる。一方、発光装置１００の設計者にとっては、最小時間ＴＭＩＮがスイッチング周期と連動した方が設計が容易となる場合もある。つまり、クロック信号ＣＫとデューティコントローラ３０６の周期信号を、同一の信号とすれば、最小時間ＴＭＩＮは、ＤＣ／ＤＣコンバータの周波数によらずに、常にＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングのＮ周期（Ｎはカウンタ３２６のカウント値）の長さとなる。あるいはクロック信号ＣＫとデューティコントローラ３０６の周期信号が、逓倍もしくは分周関係にある場合も同様である。したがって、発光装置１００の設計者は、最小時間ＴＭＩＮを、スイッチング周期を単位として管理することができる。
【００７０】
サンプルホールド回路３４０は、サンプリング信号Ｓ４がアサートされると、電圧検出信号ＶＯＶＰをサンプリングし、サンプリングした電圧に応じたしきい値電圧ＶＴＨを生成する。
【００７１】
図４のサンプルホールド回路３４０は、Ａ／Ｄコンバータ３４２、レジスタ３４４、Ｄ／Ａコンバータ３４６を含む。Ａ／Ｄコンバータ３４２は、サンプリング信号Ｓ４がアサートされると、電圧検出信号ＶＯＶＰをサンプリングし、デジタル値Ｓ５に変換する。デジタル値Ｓ５は、レジスタ３４４に書き込まれ、保持される。Ｄ／Ａコンバータ３４６は、レジスタ３４４のデジタル値Ｓ５をアナログ電圧に変換し、しきい値電圧ＶＴＨを出力する。
【００７２】
Ａ／Ｄコンバータ３４２、Ｄ／Ａコンバータ３４６を高精度に構成すると、回路規模が大きくなる。そこでＡ／Ｄコンバータ３４２、Ｄ／Ａコンバータ３４６は、１ＬＳＢが０．１Ｖ程度となる精度で構成してもよい。この場合、それぞれに、無視できない量子化誤差が存在するため、ＶＯＶＰとＶＴＨを完全に一致させることは難しいが、サンプルホールド回路３４０は、ＶＯＶＰになるべく近いＶＴＨを生成するよう構成される。たとえばＡ／Ｄコンバータ３４２は、ＶＯＶＰを超えない最大値を示すデジタルデータＳ５を生成し、Ｄ／Ａコンバータ３４６は、デジタルデータＳ５をアナログ電圧ＶＴＨに変換してもよい。この場合、ＶＴＨ≦ＶＯＶＰの関係が成り立つ。
【００７３】
サンプルホールド回路３４０は、キャパシタおよびスイッチで構成されるアナログサンプルホールド回路であってもよい。この場合も、ＶＴＨ≦ＶＯＶＰが成り立つ。なお、サンプルホールド回路３４０にレベルシフト回路を組み込み、ＶＴＨ＞ＶＯＶＰとなるようしきい値電圧ＶＴＨを生成してもよい。
【００７４】
以上がしきい値電圧生成部３１４の構成である。続いて、図３の発光装置１００の動作を説明する。
【００７５】
図６は、図３の発光装置１００の動作波形図である。図２と同様に調光パルス信号ＰＷＭのデューティ比は時間とともに小さく、つまり点灯区間は時間とともに短くなっていく。
【００７６】
最初の調光パルス信号ＰＷＭのパルス幅（点灯区間）τ１は、最小時間ＴＭＩＮより長い。したがって、時刻ｔ１の調光パルス信号ＰＷＭのネガティブエッジのタイミングで、しきい値電圧生成部３１４は電圧検出信号ＶＯＶＰをサンプルホールドし、しきい値電圧ＶＴＨを更新する。
【００７７】
２個目の調光パルス信号ＰＷＭのパルス幅τ２は、最小時間ＴＭＩＮより短い。したがって続く調光パルス信号ＰＷＭのネガティブエッジのタイミングｔ２において、サンプリング信号Ｓ４はアサートされず、しきい値電圧生成部３１４による電圧検出信号ＶＯＶＰのサンプリングは行われない。その結果、しきい値電圧ＶＴＨは、前回の値ＶＴＨ１が維持される。その後、３個目、４個目の調光パルス信号ＰＷＭのパルス幅τ３、τ４も最小時間ＴＭＩＮより短い。したがって各調光パルス信号ＰＷＭのネガティブエッジのタイミングｔ３、ｔ４においても、サンプリング信号Ｓ４はアサートされず、しきい値電圧生成部３１４による電圧検出信号ＶＯＶＰのサンプリングは行われない。その結果、しきい値電圧ＶＴＨは、元の値ＶＴＨ１が維持される。
【００７８】
このように、図３の発光装置１００によれば、調光パルス信号ＰＷＭのデューティ比を徐々に低下させた場合でも、しきい値電圧ＶＴＨが低下していくのを防止できる。これにより、電圧検出信号ＶＯＶＰ言い換えれば出力電圧ＶＯＵＴを、ＬＥＤストリング１０２を目標輝度で発光しうる電圧レベルに保持することができる。
【００７９】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態は、単一のＬＥＤストリング１０２を駆動する駆動回路２００について説明した。第２の実施の形態では、複数チャンネルのＬＥＤストリング１０２を駆動する駆動回路２００ａについて、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００８０】
図７は、第２の実施の形態に係る発光装置１００ａの回路図である。発光装置１００ａは、ひとつまたは複数のＬＥＤストリング１０２＿１〜１０２＿Ｎおよび駆動回路２００ａを備える。
【００８１】
駆動回路２００ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２および制御回路３００ａを備える。本実施の形態では、複数の電流源ＣＳ１〜ＣＳＮが制御回路３００ａに内蔵されるが、それらの一部あるいは全部は、制御回路３００ａに外付けされてもよい。
【００８２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２は、複数のＬＥＤストリング１０２＿１〜１０２＿Ｎの共通接続された一端（アノード）に出力電圧ＶＯＵＴを供給する。
【００８３】
複数の電流源ＣＳ１〜ＣＳＮは、複数のＬＥＤストリング１０２＿１〜１０２＿Ｎに対応づけられる。各電流源ＣＳ＿ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）は、対応するＬＥＤストリング１０２＿ｉの第２端子（カソード）と接続され、所定の駆動電流ＩＬＥＤｉを生成するオン状態と駆動電流ＩＬＥＤｉを停止するオフ状態とが切りかえ可能に構成される。
【００８４】
制御回路３００ａは、図３の制御回路３００に加えて、調光制御部３５０を備える。３５０は、複数のＬＥＤストリング１０２＿１〜１０２＿Ｎそれぞれに対応する複数の調光パルス信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭＮを生成する。そして調光制御部３５０は、複数の調光パルス信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭＮに応じて、複数の電流源ＣＳ１〜ＣＳＮのオン状態とオフ状態を切りかえる。
【００８５】
また調光制御部３５０は、複数の調光パルス信号ＰＷＭ１〜ＰＭＷＮのすべてがオフ状態を指示するときにアサート（たとえばハイレベル）され、少なくともひとつがオン状態を指示するときネゲート（たとえばローレベル）される全チャンネルオフ信号ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌを生成する。全チャンネルオフ信号ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌは、複数の調光パルス信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭＮの否定論理和を生成するＮＯＲゲートにより生成してもよい。
【００８６】
誤差増幅器３０２は、複数のＬＥＤストリング１０２＿１〜１０２＿Ｎの第２端子（カソード）ＬＥＤ１〜ＬＥＤＮの電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤＮのうち最も低い電圧と所定の基準電圧ＶＲＥＦの誤差に応じたフィードバック電圧ＶＦＢを生成する。
【００８７】
本実施の形態において、複数の調光パルス信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭＮのうち少なくともひとつがオン状態を指示する区間を点灯区間という。また複数の調光パルス信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭＮのすべてがオフ状態を指示する状態を消灯区間という。点灯区間において、全チャンネルオフ信号ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌがネゲートされ、消灯区間において、全チャンネルオフ信号ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌはアサートされる。
【００８８】
フィードバック電圧保持部３１２ａは、点灯区間から消灯区間に遷移するとき、つまり全チャンネルオフ信号ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌがアサートされると、フィードバック電圧ＶＦＢをサンプルホールドする。
【００８９】
しきい値電圧生成部３１４ａは、点灯区間から消灯区間に遷移するとき、直前の点灯区間が最小時間ＴＭＩＮより長い場合に、出力電圧ＶＯＵＴに応じた電圧検出信号ＶＯＶＰをサンプルホールドし、サンプルホールドした値に応じたしきい値電圧ＶＴＨを生成する。たとえばしきい値電圧生成部３１４ａは、全チャンネルオフ信号ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌを利用して、この処理を行うことができる。
【００９０】
より具体的には、しきい値電圧生成部３１４ａは、図４と同様に構成できる。すなわち許可信号生成部３２２は、全チャンネルオフ信号ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌがネゲートされると経時測定を開始し、全チャンネルオフ信号ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌがアサートされるより前に、最小時間ＴＭＩＮが経過すると、許可信号Ｓ３をアサートすればよい。
【００９１】
第２の実施の形態に係る駆動回路２００ａによっても、第１の実施の形態と同様に、調光パルス信号ＰＷＭのデューティ比を徐々に低下させた場合でも、しきい値電圧ＶＴＨが低下していくのを防止できる。これにより、電圧検出信号ＶＯＶＰ言い換えれば出力電圧ＶＯＵＴを、ＬＥＤストリング１０２を目標輝度で発光しうる電圧レベルに保持することができる。
【００９２】
最後に、実施の形態に係る発光装置を用いた電子機器を説明する。
図８は、図７の発光装置１００ａを備える電子機器５００を示す回路図である。電子機器５００は、ノートＰＣやディスプレイ装置、テレビ受像器など、商用交流電源からの電力を受けて動作するデバイスである。
【００９３】
電子機器５００は、発光装置１００に加えて、整流回路５０２、平滑コンデンサ５０４、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０６、ＬＣＤパネル５０８を備える。発光装置１００は、ＬＣＤパネル５０８のバックライトとして使用される。
【００９４】
整流回路５０２は、商用交流電圧ＶＡＣを整流する。平滑コンデンサ５０４は、整流された電圧を平滑化し、直流電圧ＶＤＣを生成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０６は直流電圧ＶＤＣを降圧する。発光装置１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０６からの直流電圧ＶＩＮを受けて動作する。
【００９５】
図９は、図８の電子機器５００を示す斜視図である。図９の電子機器５００は、エッジライト型のディスプレイ装置である。ＬＣＤパネル５０８の背面には、複数の導光板５１０＿１〜５１０＿Ｎが配置される。４チャンネルのＬＥＤストリング１０２＿１〜１０２＿４は、対応する導光板５１０＿１〜５１０＿Ｎを照射するように配置される。そのほか、電子機器５００の筐体５１２の内部には、図８の整流回路５０２、平滑コンデンサ５０４、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０６、制御回路３００等が内蔵されるが、図９では図示しない。
【００９６】
なお、発光装置を用いたバックライトは、（i）図８のエッジライト型であってもよいし、（ii）ＬＥＤストリング１０２がＬＣＤパネル５０８の背面に配置される直下型であってもよい。また、図３の発光装置１００を用いてもよい。
【００９７】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセス、それらの組み合わせには、さまざまな変形例が存在しうる。以下、こうした変形例について説明する。
【００９８】
実施の形態ではインダクタを用いた非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ２０２について説明したが、本発明はトランスを用いた絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータにも適用可能である。また整流ダイオードＤ１に変えてトランジスタを備える同期整流型であってもよい。またスイッチングトランジスタＭ１はバイポーラトランジスタであってもよい。
【００９９】
実施の形態では、発光装置２のアプリケーションとして電子機器を説明したが、用途は特に限定されず、照明などにも利用できる。
【０１００】
また、本実施の形態において、ハイレベル、ローレベルの論理信号の設定は一例であって、インバータなどによって適宜反転させることにより自由に変更することが可能である。たとえば負論理系では、アサートをローレベル、ネゲートをハイレベルに割り当ててもよい。
【０１０１】
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【０１０２】
１００…発光装置、１０２…ＬＥＤストリング、２００…駆動回路、２０２…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２０４…入力ライン、２０６…出力ライン、３００…制御回路、３０２…誤差増幅器、３０４…スイッチ、３０６…デューティコントローラ、３０８…ゲートドライバ、３１０…調光ドライバ、３１２…フィードバック電圧保持部、３１４…しきい値電圧生成部、３１６…コンパレータ、３２０…サンプリング信号生成部、３２２…許可信号生成部、３２４…オシレータ、３２６…カウンタ、３２８…サンプリング制御部、３３０…インバータ、３３２…ＡＮＤゲート、３４０…サンプルホールド回路、３４２…Ａ／Ｄコンバータ、３４４…レジスタ、３４６…Ｄ／Ａコンバータ、３５０…調光制御部、ＰＷＭ…調光パルス信号、Ｍ２…調光スイッチ、Ｒｓ２…電流検出抵抗、Ｓ１…ゲートパルス信号、Ｓ２…比較信号、Ｓ３…許可信号、Ｓ４…サンプリング信号、Ｌ１…インダクタ、Ｃ１…出力キャパシタ、Ｄ１…整流ダイオード、Ｍ１…スイッチングトランジスタ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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