(57)【要約】【課題】  発光色の異なる複数の発光素子を有する半導体発光装置において、パルス駆動する発光素子を発光色毎に順次切り換える際などに発光素子の光出力の検出誤差が発生することを極力防止することにより、輝度調整の精度低下を回避できる半導体発光装置のパルス駆動方法およびパルス駆動回路を提供する。【解決手段】  いずれかの発光色の発光素子が発光色毎の駆動設定で駆動されて点灯し、点灯される発光素子の光出力が検出され、検出される発光素子の光出力に基づいて発光素子の駆動設定の調節が行われる点灯ステップが、発光素子が切り換えられながら繰り返し実行されることにより、発光素子が発光色毎に順次パルス点灯する。この点灯ステップの繰り返しの際、点灯ステップ間にすべての発光色の発光素子が所定時間不点灯とされる不点灯ステップがそれぞれ配置される。【選択図】  図２
2005191528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光波長の異なる複数の発光素子を有する半導体発光装置のパルス駆動方法であって、
いずれかの発光波長の前記発光素子が発光波長毎の駆動設定で駆動されて点灯し、点灯される前記発光素子の光出力が検出され、検出される前記発光素子の光出力に基づいて前記発光素子の駆動設定の調節が行われる第１点灯ステップと、
所定の不点灯時間の間、すべての発光波長の前記発光素子が不点灯とされる不点灯ステップとを備え、
前記発光素子が発光波長毎に順次パルス点灯するように、駆動される前記発光素子が切り換えられながら前記第１点灯ステップが繰り返し実行されるとともに、繰り返し実行される前記第１点灯ステップの間に、前記不点灯ステップがそれぞれ配置されることを特徴とする半導体発光装置のパルス駆動方法。
【請求項２】
前記不点灯時間の長さが、前記第１点灯ステップにおける前記発光素子の点灯時間よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置のパルス駆動方法。
【請求項３】
前記不点灯時間の長さが、３０μｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光装置のパルス駆動方法。
【請求項４】
前記不点灯時間の長さが、２０ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項３に記載の半導体発光装置のパルス駆動方法。
【請求項５】
前記不点灯時間内に、前記第１点灯ステップにおいて駆動される前記発光素子の切り換えが行われるとともに、前記第１点灯ステップにおいて検出される前記発光素子の光出力に基づいて行われる前記発光素子の駆動設定の調節感度切り換えが行われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体発光装置のパルス駆動方法。
【請求項６】
前記第１点灯ステップにおける前記発光素子の光出力の検出は、前記発光素子の光出力を受光素子によってモニターすることにより行なわれ、検出される前記発光素子の光出力が一定となるように、前記発光素子を駆動する駆動電流の増減がリアルタイムでアナログ的に行なわれることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置のパルス駆動方法。
【請求項７】
前記第１点灯ステップにおける前記発光素子の光出力の検出は、前記発光素子の光出力を受光素子によってモニターすることにより行なわれ、検出される前記発光素子の光出力が略一定となるように、前記発光素子を駆動する駆動電流の増減が所定時間毎に段階的に行なわれることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置のパルス駆動方法。
【請求項８】
前記第１点灯ステップにおける前記発光素子を駆動する駆動電流の増減によって前記検出回路により検出される前記発光素子の光出力が略一定となったときの駆動電流の情報を、発光波長毎に保持または記憶する記憶ステップを備えていることを特徴とする請求項７に記載の半導体発光装置のパルス駆動方法。
【請求項９】
前記記憶ステップにおいて記憶された発光波長毎の駆動電流の情報に基づいて前記発光素子がパルス駆動されて点灯する第２点灯ステップを備えることを特徴とする請求項８に記載の半導体発光装置のパルス駆動方法。
【請求項１０】
前記第２点灯ステップによる前記発光素子の発光波長毎の点灯時間が少なくとも一部で重なることを特徴とする請求項９に記載の半導体発光装置のパルス駆動方法。
【請求項１１】
駆動される前記発光素子が切り換えられながら所定回数繰り返して実行される前記第１点灯ステップと、これらの第１点灯ステップの間にそれぞれ配置される前記不点灯ステップと、前記記憶ステップとを有する駆動電流調節ステップを備え、
この駆動電流調節ステップと前記第２点灯ステップとが交互に繰り返して実行されることを特徴とする請求項９または１０に記載の半導体発光装置のパルス駆動方法。
【請求項１２】
前記駆動電流調節ステップと前記第２点灯ステップとが所定周期で交互に繰り返して実行されることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光装置のパルス駆動方法。
【請求項１３】
前記記憶ステップにおいて記憶される駆動電流の情報に基づいて前記所定周期の長さが決定されることを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光装置のパルス駆動方法。
【請求項１４】
前記記憶ステップにおいて記憶される駆動電流の情報がその時点より前に記憶されていた駆動電流の情報と比較され、
その比較結果に基づいて前記所定周期の長さが変更されることを特徴とする請求項１３に記載の半導体発光装置のパルス駆動方法。
【請求項１５】
発光波長の異なる複数の発光素子を有する半導体発光装置のパルス駆動回路であって、
前記発光素子を発光波長毎に設定された駆動電流で発光波長毎に順次パルス駆動する駆動回路と、
前記発光素子の光出力を検出する検出回路と、
前記検出回路の検出結果に基づいて前記発光素子の発光波長毎の駆動電流設定を調節する設定回路とを備え、
前記駆動回路は、前記発光素子の発光波長毎の点灯時間の間に、すべての発光波長の前記発光素子を不点灯とする所定の不点灯時間をそれぞれ設定することを特徴とする半導体発光装置のパルス駆動回路。
【請求項１６】
前記検出回路は受光素子を有し、前記発光素子の光出力の検出は前記発光素子の光出力を受光素子によってモニターすることにより行なわれ、前記検出回路によって検出される前記発光素子の光出力が略一定となるように、前記駆動回路における前記発光素子を駆動する駆動電流の増減が所定時間毎に段階的に行なわれることを特徴とする請求項１５に記載の半導体発光装置のパルス駆動回路。
【請求項１７】
前記発光素子を駆動する駆動電流の増減によって、前記検出回路によって検出される前記発光素子の光出力が略一定となったときの駆動電流の情報を保持または記憶する記憶回路を備えていることを特徴とする請求項１６に記載の半導体発光装置のパルス駆動回路。
【請求項１８】
所定周期で、前記検出回路によって検出される前記発光素子の光出力が略一定となるように前記発光素子を駆動する駆動電流を増減するとともに、前記検出回路によって検出される前記発光素子の光出力が略一定となったときの駆動電流の情報を前記記憶回路に記憶する半導体発光装置のパルス駆動回路であって、
前記記憶回路に記憶する駆動電流の情報に基づいて前記所定周期を決定することを特徴とする請求項１７に記載の半導体発光装置のパルス駆動回路。
【請求項１９】
前記記憶回路に記憶する駆動電流の情報をその時点より前に記憶されていた駆動電流の情報と比較し、その比較結果に基づいて前記所定周期を変更することを特徴とする請求項１８に記載の半導体発光装置のパルス駆動回路。
【請求項２０】
前記発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１５ないし１９のいずれか１項に記載の半導体発光装置のパルス駆動回路。
【請求項２１】
前記発光ダイオードは、赤色に発光する発光ダイオードと、緑色に発光する発光ダイオードと、青色に発光する発光ダイオードとをそれぞれ１個以上含むことを特徴とする請求項２０に記載の半導体発光装置のパルス駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に白色光源としての発光ダイオードを使用した照明装置、液晶のバックライトなどに使用され、輝度調整や色度調整が行われる半導体発光装置のパルス駆動方法およびパルス駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオードなどが内蔵された半導体発光装置の輝度調整を行う技術としては、複数個の異なるカラーの発光素子（例えば、発光ダイオード）を含む光源を一定順序で切り換えて駆動し、その輝度レベルを光センサーによって検出して光量制御を行うカラー表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このカラー表示装置は、異なる波長の光を発光しそれぞれ独立に輝度調整可能な複数個のそれぞれ異なるカラーの発光素子を含む光源部と、前記光源部の複数個の異なるカラーの発光素子に一定の順序で切り換えて順次それぞれの駆動信号を供給する光源駆動回路と、複数個の画素を構成する電子光学的シャッター素子から成り前記光源部のカラー発光素子の発光する光の透過遮断を制御するシャッター部と、該シャッター部に前記光源部の複数個のカラー発光素子の発光に対応したカラー信号を前記発光時に同期して供給すシャッター制御回路とを有し、多色表示を行うカラー表示装置に於いて、前記各カラー光源の輝度レベルを検出する光センサーと、該センサーの検出値に従って前記光源駆動回路に光量制御信号を供給する光量制御回路とを設け、各光源の輝度レベルを調整して、各カラー光源間の所望の色の輝度バランスを一定に保持するようにしたことを特徴とするものである。光センサーは発光色の数だけ設けてもよいし、１個の光センサーだけでの対応も可能である。輝度調整方法としては、特定の色の発光素子のみを点灯させ、その光出力を電気変換して積分回路で平滑化し、得られた信号で駆動電流の制御を行っている。
【０００４】
ただ、この特許文献１には、１個の光センサーを各発光色に共用する方法が記載されているものの、照明用光源のように多数の発光素子が分散して配置された場合において、全ての発光素子からの発光を反映した検出出力を得るのに適した構成については考慮されておらず、具体的な開示もされていない。
【０００５】
そこで、発光素子の搭載部を透明樹脂層で被覆し、この透明樹脂層によって分散配置された多数の発光素子からの光を光センサーに適切に導くことができる照明装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
この照明装置は、少なくとも２次元方向に分散配置された複数個の発光ダイオードと、前記複数個の発光ダイオードを一体的に被覆した透明樹脂層と、前記透明樹脂層の内部、表面上もしくは近傍に配置された光検出素子により前記発光ダイオードの発光強度を検出する光検出部と、前記光検出部による検出出力に基づいて前記発光ダイオードの駆動を制御する電源回路部とを備え、前記光検出素子の個数は前記発光ダイオードよりも少なく、前記光検出素子は、前記透明樹脂層を伝搬してきた前記発光ダイオードの発光強度を検出することを特徴とするものである。
【０００７】
また、別の従来技術例としては、赤色、緑色、青色の発光素子の点灯開始時間を一定の時間間隔ずつ遅らせて順次点灯させ、その都度測定される光出力の差から各色のみの光出力を演算によって求める方法もある。すなわち、最初に赤色の発光素子を点灯させて光出力を測定する。次に、緑色を点灯させて赤色と緑色の合わさった光出力を測定し、先の赤色の出力分を減算して緑色の光出力を求める。さらに、青色も点灯させて３色が合わさった光出力を測定し、赤色と緑色とが合わさった光出力分を減算することにより青色の光出力を求める。このようにして得られる各色に対する光出力を演算して、最適な輝度および色度になるように駆動電流値を決定して、半導体発光装置をパルス駆動する方法もある。
【特許文献１】特開平１０−４９０７４号公報
【特許文献２】特開２００２−３４４０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献１に開示されている従来技術のように、単純に発光素子の駆動と光センサあるいは光センサの電気信号変換回路を発光色毎に順次切り換えるだけでは、回路の遅延時間および発光素子の立ち上がり、立ち下がり時間などが考慮されていない。そのため、異なる発光色の発光素子の実際の点灯時間が一部で重なったりして、光出力の検出誤差を発生させ、輝度調整の精度低下の原因となり得る。また、特許文献１に開示されている従来技術では、電流制御は所定の最大電流から電流を減少させ、光出力を積分して平滑化して得られた信号と比較することにより、所定のレベルで安定して電流駆動される。しかし、この方式で精度良く点灯させるためには、積分され平滑化されるために点灯時間の開始と終了時間を電流制御時間と常に同期を取る必要がある。つまり、積分と平滑化のためには、積分時間が必要であり時間的な遅れが生じてしまうので、その処理時間を考慮しなければならず、非常に複雑な回路構成が必要になってしまう。また、発光色毎の順次点灯を前提としているため、発光素子が点灯するのは常にいずれか１色に限られる。全ての発光色の発光素子を同時点灯させる場合に比べると光量が不足するため、照明装置などに要求される高輝度化にはあまり適していない。
【０００９】
上述の特許文献２では実施形態３あるいは実施形態４において、赤色、緑色、青色の各発光ダイオードを順次発光させるために、所定のクロック信号のハイレベル期間に同期したパルス電圧をこれらの各発光ダイオードに対して順次印加するタイムチャートが開示されている。この場合、クロック信号のローレベル期間において結果的には各発光ダイオードはすべて不点灯となっているものの、この不点灯時間の長さは、回路の遅延時間および発光素子の立ち上がり、立ち下がり時間などを考慮して最適に設定されているわけではない。不点灯時間が必要以上に長い場合は、パルス駆動時のデューティー比を上げる際の制約となり、照明装置などの高輝度化に対する制限となり得る。
【００１０】
上述の別の従来技術例として示したものでは、測定時以外は全色の同時点灯も可能であり、高輝度化への制約はないと言える。ただし、光出力の測定値を記憶するとともに減算などの演算を行う必要があるので、比較的小規模な電気回路のみで構成するのは困難である。ソフトウェアの組込が可能な演算プロセッサなどが必要になり、照明装置としては複雑かつ大掛かりなものとなってしまう。
【００１１】
従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、発光波長の異なる複数の発光素子を有する半導体発光装置において、パルス駆動する発光素子を発光波長毎に順次切り換える際などに発光素子の光出力の検出誤差が発生することを極力防止することにより、輝度調整の精度低下を回避できる半導体発光装置のパルス駆動方法およびパルス駆動回路を提供することである。さらには、簡単な回路構成で輝度調整を高精度に行うことができる半導体発光装置のパルス駆動方法およびパルス駆動回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の半導体発光装置のパルス駆動方法は、発光波長の異なる複数の発光素子を有する半導体発光装置のパルス駆動方法であって、いずれかの発光波長の前記発光素子が発光波長毎の駆動設定で駆動されて点灯し、点灯される前記発光素子の光出力が検出され、検出される前記発光素子の光出力に基づいて前記発光素子の駆動設定の調節が行われる第１点灯ステップと、所定の不点灯時間の間、すべての発光波長の前記発光素子が不点灯とされる不点灯ステップとを備え、前記発光素子が発光波長毎に順次パルス点灯するように、駆動される前記発光素子が切り換えられながら前記第１点灯ステップが繰り返し実行されるとともに、繰り返し実行される前記第１点灯ステップの間に、前記不点灯ステップがそれぞれ配置されることを特徴とする。
【００１３】
ここで、発光素子は、例えば発光ダイオードであり、赤色、緑色、青色に発光する発光ダイオードをそれぞれ１個以上組み合わせてもよいが、これに限るものではない。
【００１４】
この発明の半導体発光装置のパルス駆動方法によれば、駆動する発光素子を発光波長毎に切り換える際に、発光素子のすべてを不点灯とする所定の不点灯時間が設定されるので、発光波長の異なる発光素子同士の実際の点灯時間が重なることがない。これにより、発光素子の光出力の検出誤差が発生することを極力防止できるようになり、輝度調整の精度低下の回避が可能となる。
【００１５】
また、本発明の半導体発光装置のパルス駆動方法において、前記不点灯時間の長さが、前記第１点灯ステップにおける前記発光素子の点灯時間よりも短いことを特徴としてもよい。
【００１６】
ここで、不点灯時間の長さは、実際の各回路の応答性や遅延時間、および発光素子の立ち上がり、立ち下がり時間などを考慮して適切な値に設定することが望ましい、通常は、発光色毎の１駆動パルスの点灯時間より短い時間を設定するが、必要最小限の時間に設定してもよい。具体的には、例えば不点灯時間を３０μｓｅｃ以上とし、さらに２０ｍｓｅｃ以下としてもよい。
【００１７】
この発明の半導体発光装置のパルス駆動方法によれば、駆動する発光素子を発光波長毎に切り換える際に設定される不点灯時間が、発光素子の発光波長毎の点灯時間よりも短いため、不点灯時間の設定に伴うパルス駆動時のデューティー比の低下を少なくできる。これにより、半導体発光装置の輝度低下を少なくできる。不点灯時間を必要最小限の時間に設定すれば、半導体発光装置の輝度低下を極めて少ないものに留めることができる。
【００１８】
また、本発明の半導体発光装置のパルス駆動方法において、前記不点灯時間内に、前記第１点灯ステップにおいて駆動される前記発光素子の切り換えが行われるとともに、前記第１点灯ステップにおいて検出される前記発光素子の光出力に基づいて行われる前記発光素子の駆動設定の調節感度切り換えが行われることを特徴としてもよい。
【００１９】
この発明の半導体発光装置のパルス駆動方法によれば、駆動される発光素子の切り換えに応じて、検出される発光素子の光出力に基づいて行われる発光素子の駆動設定の調節感度切り換えを行うことができる。また、これらの切り換えは不点灯ステップの所定の不点灯時間内にそれぞれ行えばよく、厳密な同期やタイミングは必要とされない。これにより、駆動される発光素子に応じて適切な駆動設定の調節が可能になり、誤差の少ない安定した駆動方法が実現されるとともに、回路構成を簡単にすることができる。
【００２０】
また、本発明の半導体発光装置のパルス駆動方法において、前記第１点灯ステップにおける前記発光素子の光出力の検出は、前記発光素子の光出力を受光素子によってモニターすることにより行なわれ、検出される前記発光素子の光出力が一定となるように、前記発光素子を駆動する駆動電流の増減がリアルタイムでアナログ的に行なわれることを特徴としてもよい。
【００２１】
この発明の半導体発光装置のパルス駆動方法によれば、各発光波長の発光素子の発光中に発光素子の光出力が速やかに調整され、それぞれの基準レベルに維持される。これにより、高精度な輝度調整が可能となる。
【００２２】
また、本発明の半導体発光装置のパルス駆動方法において、前記第１点灯ステップにおける前記発光素子の光出力の検出は、前記発光素子の光出力を受光素子によってモニターすることにより行なわれ、検出される前記発光素子の光出力が略一定となるように、前記発光素子を駆動する駆動電流の増減が所定時間毎に段階的に行なわれることを特徴としてもよい。
【００２３】
この発明の半導体発光装置のパルス駆動方法によれば、各発光波長の発光素子の発光中に発光素子の光出力が所定時間毎に段階的に調整され、それぞれの基準レベル近傍に維持される。これにより、段階的な調整量に応じた精度の輝度調整が可能となる。
【００２４】
また、本発明の半導体発光装置のパルス駆動方法において、前記第１点灯ステップにおける前記発光素子を駆動する駆動電流の増減によって前記検出回路により検出される前記発光素子の光出力が略一定となったときの駆動電流の情報を、発光波長毎に保持または記憶する記憶ステップを備えていることを特徴としてもよい。
【００２５】
この発明の半導体発光装置のパルス駆動方法によれば、発光波長毎に発光素子の光出力が略一定となったときの駆動電流の情報を記憶できる。これにより、その後の発光時には記憶された駆動電流の情報に基づいて各発光素子の駆動を行うことができるので、安定した光出力が得られる。
【００２６】
また、本発明の半導体発光装置のパルス駆動方法において、前記記憶ステップにおいて記憶された発光波長毎の駆動電流の情報に基づいて前記発光素子がパルス駆動されて点灯する第２点灯ステップを備えることを特徴としてもよい。さらに、前記第２点灯ステップによる前記発光素子の発光波長毎の点灯時間が少なくとも一部で重なることを特徴としてもよい。
【００２７】
この発明の半導体発光装置のパルス駆動方法によれば、駆動毎に発光素子の光出力を検出して駆動する駆動電流の増減を行う必要をなくすことができる。これにより、光出力の検出誤差の発生を考慮する必要がなくなり、不点灯時間を確保せずに駆動する発光素子の切り換えを行えるようになる。さらに、複数の発光波長の発光素子を同時駆動可能な回路構成にしておき、複数の発光波長の発光素子の点灯時間の少なくとも一部を重ねるようにすれば、パルス駆動時のデューティー比を大幅に高めることができ、高輝度化が可能になる。
【００２８】
また、本発明の半導体発光装置のパルス駆動方法において、駆動される前記発光素子が切り換えられながら所定回数繰り返して実行される前記第１点灯ステップと、これらの第１点灯ステップの間にそれぞれ配置される前記不点灯ステップと、前記記憶ステップとを有する駆動電流調節ステップを備え、この駆動電流調節ステップと前記第２点灯ステップとが交互に繰り返して実行されることを特徴としてもよい。さらに、前記駆動電流調節ステップと前記第２点灯ステップとが所定周期で交互に繰り返して実行されることを特徴としてもよい。
【００２９】
この発明の半導体発光装置のパルス駆動方法によれば、前記第２点灯ステップを主体として発光素子を駆動しつつ、必要に応じて周期的に前記駆動電流調節ステップを実行することができる。これにより、パルス駆動時のデューティー比を高めて高輝度化を可能とするとともに、発光波長毎の発光素子の光出力を高精度に維持し続けることが可能となる。
【００３０】
また、本発明の半導体発光装置のパルス駆動方法において、前記記憶ステップにおいて記憶される駆動電流の情報に基づいて前記所定周期が決定されることを特徴としてもよい。さらに、前記記憶ステップにおいて記憶される駆動電流の情報がその時点より前に記憶されていた駆動電流の情報と比較され、その比較結果に基づいて前記所定周期が変更されることを特徴としてもよい。
【００３１】
ここで、駆動電流の情報同士を比較する場合、駆動電流の情報を光量に換算した上で比較するようにしてもよい。また、例えば、比較結果としての差が第１所定値以下であれば、前記所定周期が延長されるようにしてもよいし、その差が前記第１所定値よりも大きい第２所定値以上であれば、前記所定周期が短縮されるようにしてもよい。また、これらを組み合わせて、その差が前記第１所定値以下であれば前記所定周期が延長されるようにするとともに、その差が前記第２所定値以上であれば前記所定周期が短縮されるようにしてもよい。
【００３２】
この発明の半導体発光装置のパルス駆動方法によれば、何らかの要因によって発光素子の光出力の変動が大きくなっているときは、前記記憶ステップにおいて記憶される駆動電流の情報の変化も拡大するので、前記駆動電流調節ステップが実行される周期が短縮される。これにより、発光素子の光出力の変動が抑制される。また、発光素子の光出力の変動が小さくなっているときは、前記記憶ステップにおいて記憶される駆動電流の情報の変化も縮小するので、前記駆動電流調節ステップが実行される周期が延長される。これにより、必要以上に高頻度に前記駆動電流調節ステップが実行されたり、それによってパルス駆動時のデューティー比が低下することが極力回避される。
【００３３】
あるいは、上記目的を達成するため、本発明の半導体発光装置のパルス駆動回路は、発光波長の異なる複数の発光素子を有する半導体発光装置のパルス駆動回路であって、前記発光素子を発光波長毎に設定された駆動電流で発光波長毎に順次パルス駆動する駆動回路と、前記発光素子の光出力を検出する検出回路と、前記検出回路の検出結果に基づいて前記発光素子の発光波長毎の駆動電流設定を調節する設定回路とを備え、前記駆動回路は、前記発光素子の発光波長毎の点灯時間の間に、すべての発光波長の前記発光素子を不点灯とする所定の不点灯時間をそれぞれ設定することを特徴とする。
【００３４】
ここで、発光素子は、例えば発光ダイオードであり、赤色、緑色、青色に発光する発光ダイオードをそれぞれ１個以上組み合わせてもよいが、これに限るものではない。
【００３５】
この発明の半導体発光装置のパルス駆動回路によれば、駆動する発光素子を発光波長毎に切り換える際に、発光素子のすべてを不点灯とする所定の不点灯時間が設定されるので、発光波長の異なる発光素子同士の実際の点灯時間が重なることがない。これにより、発光素子の光出力の検出誤差が発生することを極力防止できるようになり、輝度調整の精度低下の回避が可能となる。
【００３６】
また、本発明の半導体発光装置のパルス駆動回路において、前記検出回路は受光素子を有し、前記発光素子の光出力の検出は前記発光素子の光出力を受光素子によってモニターすることにより行なわれ、前記検出回路によって検出される前記発光素子の光出力が略一定となるように、前記駆動回路における前記発光素子を駆動する駆動電流の増減が所定時間毎に段階的に行なわれることを特徴としてもよい。
【００３７】
ここで、受光素子としては、例えば光センサなどが挙げられるが、これに限るものではない。各発光素子から照射される光を受光素子へ適切に導く具体的な構成については、例えば、複数の発光素子の搭載部を透明樹脂層で被覆し、この透明樹脂層によって複数の発光素子からの光を受光素子に導くようにすればよいが、このような構成に限るものではない。
【００３８】
この発明の半導体発光装置のパルス駆動回路によれば、各発光波長の発光素子の発光中に発光素子の光出力が所定時間毎に段階的に調整され、それぞれの基準レベル近傍に維持される。これにより、段階的な調整量に応じた精度の輝度調整が可能となる。また、このような構成は比較的小規模なデジタル回路によって容易に実現できるので、回路構成を簡単にできる。
【００３９】
また、本発明の半導体発光装置のパルス駆動回路において、前記発光素子を駆動する駆動電流の増減によって、前記検出回路によって検出される前記発光素子の光出力が略一定となったときの駆動電流値を保持または記憶する記憶回路を備えていることを特徴としてもよい。
【００４０】
この発明の半導体発光装置のパルス駆動回路によれば、発光波長毎に発光素子の光出力が略一定となったときの駆動電流値を記憶できる。これにより、その後の発光時には記憶された駆動電流値に基づいて各発光素子の駆動を行うことができるので、安定した光出力が得られる。
【００４１】
また、本発明の半導体発光装置のパルス駆動回路において、所定周期で、前記検出回路によって検出される前記発光素子の光出力が略一定となるように前記発光素子を駆動する駆動電流を増減するとともに、前記検出回路によって検出される前記発光素子の光出力が略一定となったときの駆動電流の情報を前記記憶回路に記憶する半導体発光装置のパルス駆動回路であって、前記記憶回路に記憶する駆動電流の情報に基づいて前記所定周期を決定することを特徴としてもよい。さらに、前記記憶回路に記憶する駆動電流の情報をその時点より前に記憶されていた駆動電流の情報と比較し、その比較結果に基づいて前記所定周期を変更することを特徴としてもよい。
【００４２】
この発明の半導体発光装置のパルス駆動回路によれば、何らかの要因によって発光素子の光出力の変動が大きくなっているときは、前記所定周期毎に記憶される駆動電流の情報の変化も拡大するので、それに対して前記所定周期を短縮することができる。また、発光素子の光出力の変動が小さくなっているときは、前記所定周期毎に記憶される駆動電流の情報の変化も縮小するので、それに対して前記所定周期を延長することができる。これにより、発光素子の光出力の変動の大きさに応じて前記所定周期を適切に伸縮させることができるので、発光素子の光出力の変動が抑制されるとともに、パルス駆動時のデューティー比が低下することが極力回避される。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の半導体発光装置のパルス駆動方法およびパルス駆動回路によれば、駆動する発光素子を発光波長毎に切り換える際に、発光素子のすべてを不点灯とする所定の不点灯時間が設定されるので、発光波長の異なる発光素子同士の実際の点灯時間が重なることがない。これにより、発光素子の光出力の検出誤差が発生することを極力防止できるようになり、輝度調整の精度低下の回避が可能となる。
【００４４】
なお、不点灯時間内に、駆動される発光素子の切り換えが行われるとともに、検出される発光素子の光出力に基づいて行われる前記発光素子の駆動設定の調節感度切り換えが行われるようにした場合は、駆動される発光素子の切り換えに応じて、検出される発光素子の光出力に基づいて行われる発光素子の駆動設定の調節感度切り換えを行うことができる。また、これらの切り換えは不点灯ステップの所定の不点灯時間内にそれぞれ行えばよく、厳密な同期やタイミングは必要とされない。これにより、駆動される発光素子に応じて適切な駆動設定の調節が可能になり、誤差の少ない安定したパルス駆動方法およびパルス駆動回路によって輝度調整が高精度に行えるようになるとともに、回路構成を簡単にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００４６】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路の概略構成を示すブロック図である。
【００４７】
図１に示すように、半導体発光装置のパルス駆動回路１は、赤色発光素子２ａと緑色発光素子２ｂと青色発光素子２ｃと、これらの発光素子２ａ〜２ｃ毎の駆動電流の設定によって光出力を調整可能な駆動回路３と、発光素子２ａ〜２ｃの光出力を検出する不図示の受光素子を有する受光回路４と、発光素子２ａ〜２ｃの駆動電流の設定を受光回路４の受光出力に基づいて調節する設定回路５とを備えている。
【００４８】
ここで、発光素子２ａ〜２ｃとしては、例えば発光ダイオードが挙げられるが、これに限るわけではない。また、発光素子２ａ〜２ｃのそれぞれから照射される光を受光回路４が有する受光素子へ適切に導く具体的な構成については、例えば、特許文献２に開示されているように、複数の発光素子の搭載部を透明樹脂層で被覆し、この透明樹脂層によって複数の発光素子からの光を受光素子に導くようにすればよいが、このような構成に限るものではない。
【００４９】
発光素子２ａ〜２ｃは順次パルス発光するように、駆動回路３によってそれぞれ異なるタイミングでパルス駆動される。ただし、各発光色の発光素子の消灯と同時に次の発光色の発光素子を点灯させるのではなく、各発光色の発光素子の消灯後にすべての発光素子が不点灯となる所定の不点灯時間を一旦確保し、この不点灯時間経過後に次の発光色の発光素子を点灯させるようにする。また、この不点灯時間において、駆動回路３の内部では駆動する発光素子の切り換えが行われるとともに、受光回路４の内部では次の発光色の発光素子の光出力検出に適した状態への切り換えが行われる。
【００５０】
ここで、不点灯時間は、実際の各回路の応答性や遅延時間および発光素子の立ち上がり、立ち下がり時間などを考慮して適切な値に設定することが望ましい、通常は、発光色毎の１駆動パルスの点灯時間より短い時間を設定するが、必要最小限の時間に設定するようにしてもよい。具体的には、例えば、不点灯時間を３０μｓｅｃ以上とし、さらに２０ｍｓｅｃ以下としてもよい。
【００５１】
各発光色の発光素子の発光中は、設定回路５において受光回路４からの受光出力が電気的に積分され、発光色毎に予め決められている基準値と積分結果との比較が行われる。受光出力の積分結果が基準値より低い場合には、発光素子の光出力が基準レベルよりも低下していると判断されるので、光出力を増やすように駆動電流の設定を調節する。逆に、受光出力の積分結果が基準値より高い場合には、発光素子の光出力が基準レベルよりも上昇していると判断されるので、光出力を減らすように駆動電流の設定を調節する。各発光色の発光素子の発光中に、このようにアナログ的なフィードバック制御をリアルタイムで行うことにより発光素子の光出力が速やかに調整され、それぞれの基準レベルに維持される。
【００５２】
図２は、本発明の第１実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路における各発光色の発光素子の光出力を示すタイムチャートの一部分であり、（ａ）は赤色発光素子の光出力を示し、（ｂ）は緑色発光素子の光出力を示し、（ｃ）は青色発光素子の光出力を示している。
【００５３】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、赤色発光素子と緑色発光素子と青色発光素子とが発光色毎に設定された駆動電流で順次パルス発光するように駆動回路３（図１参照）によってパルス駆動される。各発光色の発光素子の点灯中はその光出力が受光回路４（図１参照）によって検出される。検出された光出力は設定回路５（図１参照）において発光色毎の基準レベルと比較され、基準レベルとの差があれば、その差がなくなるように設定回路５によって駆動回路３の駆動電流の設定が調節される。点灯開始から所定時間Ｔ１が経過すると発光素子は消灯される。
【００５４】
続けて、すべての発光素子が不点灯となる不点灯時間を確保するため、不点灯時間ｔ１の経過を待つが、この間に駆動回路３の内部では次の発光色の発光素子を駆動できるように切り換えが行われるとともに、受光回路４の内部では次の発光色の発光素子の光出力検出に適した状態への切り換えが行われる。
【００５５】
不点灯時間ｔ１が経過すると、次の発光色の発光素子が点灯され、その光出力が基準レベルとなるように調整が行われる。点灯開始から所定時間Ｔ１が経過すると消灯される。
【００５６】
以後もこのような処理が繰り返されることにより、赤色発光素子と緑色発光素子と青色発光素子とが順次パルス発光するようにパルス駆動される。
【００５７】
なお、発光ダイオードなどの発光素子は非常に高速に応答するため、通常のタイムチャートでは応答性の遅れなどを把握することが難しい。そこで図２（ａ）〜（ｃ）では、応答の遅れの影響などをわかりやすく説明するために、時間軸方向に部分的に拡大して図示している。また、各発光色の発光時間に相当する所定時間Ｔ１に対して、不点灯時間ｔ１は通常は十分に短くてもよいが、これらの図では不点灯時間ｔ１がわかりやすいように長めに設定した場合を例として図示している。
【００５８】
以上で説明した第１実施形態の構成によれば、各発光色の発光素子の消灯後で次の発光色の発光素子が点灯するまでに、すべての発光素子が不点灯となる所定の不点灯時間が確保されるので、複数色の発光素子の点灯時間が重なることなどによる光出力の検出誤差の原因を極力防止することができ、半導体発光装置の輝度調整などを高精度に行うことが可能になる。また、この不点灯時間内に次の発光色の発光素子の光出力検出に適した状態への切り換えが行われるので、誤差の少ない安定した駆動方法が実現される。さらに、この切り換えは不点灯時間内に行えばよいので、厳密な同期やタイミングは必要とされず、回路構成を簡単にすることができる。
【００５９】
なお、不点灯時間を必要最小限の時間に設定すれば、不点灯時間を設定することに伴うパルス駆動時のデューティー比の低下を極めて少ないものに留めることができる。
【００６０】
＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路の構成を示す回路ブロック図である。
【００６１】
図３に示すように、半導体発光装置のパルス駆動回路１は、赤色発光素子２２ａと緑色発光素子２２ｂと青色発光素子２２ｃ（ただし図３では、赤色発光素子２２ａのみを図示し、他の２つは図示を省略）と、発光素子切換回路２３１を有する定電流駆動回路２３と、受光素子２４１とゲイン切換回路２４２とを有する受光回路２４と、電流値保持／記憶回路２５１と光出力比較回路２５２とを有する設定回路２５とを備えている。
【００６２】
定電流駆動回路２３は、発光素子２２ａ〜２２ｃのうちのいずれか１つのアノード側と選択的に接続するための発光素子切換回路２３１を有しており、選択した発光素子２２ａ〜２２ｃのいずれかを定電流でパルス駆動する。パルス駆動の定電流の値は、発光素子２２ａ〜２２ｃ毎に所定分解能（例えば、０．１ｍＡ単位）で段階的に設定が可能である。発光素子２２ａ〜２２ｃの光出力は駆動する定電流の値に対応しているので、この定電流の値の設定を調節することにより、発光素子２２ａ〜２２ｃの光出力をそれぞれ調整することができる。リセット信号Ｓ１の入力によって定電流駆動回路２３がリセットされた直後は、発光素子２２ａ〜２２ｃ毎の定電流の値はすべて０に初期化されるが、発光素子２２ａ〜２２ｃの発光中に、それぞれの光出力が基準レベルあるいはその近傍となるように、設定回路２５からの電流値設定信号Ｓ３によって定電流の値の設定が調節される。
【００６３】
赤色発光素子２２ａ（例えば、発光ダイオード）は、アノード側が定電流駆動回路２３の発光素子切換回路２３１に接続され、カソード側は抵抗Ｒ１を介して接地されるとともに定電流駆動回路２３にも接続されている（図示を省略した緑色発光素子２２ｂおよび青色発光素子２２ｃについて同様）。このカソード側が定電流駆動回路２３によってローレベルになると、発光素子切換回路２３１とその時点で接続されている発光素子２２ａ〜２２ｃのいずれか１つに定電流が流れて発光する。
【００６４】
受光回路２４は、発光素子２２ａ〜２２ｃの光出力を検出する受光素子２４１（例えば、光センサ）とゲイン切換回路２４２とを有している。受光素子２４１はカソード側が電源ＶＭに接続され、アノード側がゲイン切換回路２４２に接続されている。ゲイン切換回路２４２は、発光素子２２ａ〜２２ｃに応じてゲインを切り換えることができるように、３つの抵抗Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４のいずれかを介して受光素子２４１のアノード側を選択的に接地する。受光素子２４１には発光素子２２ａ〜２２ｃの光出力に応じた光電流が流れ、受光素子２４１のアノード側を接地している抵抗によってこの光電流が電圧に変換される。変換された電圧は、アンプ２４３を介して設定回路２５の光出力比較回路２５２に対して受光出力Ｓ６として出力される。
【００６５】
設定回路２５は、光出力比較回路２５２と電流値保持／記憶回路２５１とを有している。光出力比較回路２５２では、受光回路２４から出力された受光出力Ｓ６が発光素子２２ａ〜２２ｃ毎に予め決められている基準値と比較される。受光出力Ｓ６が基準値より低い場合には、光出力が基準レベルよりも低下していると判断されるので、光出力を増やすように電流値保持／記憶回路２５１に対してステップアップ信号Ｓ４を出力する。逆に、受光出力Ｓ６が基準値より高い場合には、光出力が基準レベルよりも上昇していると判断されるので、光出力を減らすように電流値保持／記憶回路２５１に対してステップダウン信号Ｓ５を出力する。
【００６６】
電流値保持／記憶回路２５１では、発光素子２２ａ〜２２ｃ毎の定電流の値が保持されるとともに、保持されている定電流の値に応じた電流値設定信号Ｓ３が定電流駆動回路２３に対して出力されている。電流値保持／記憶回路２５１に保持されている発光素子２２ａ〜２２ｃ毎の定電流の値は、光出力比較回路２５２からのステップアップ信号Ｓ４に応じて１段階増やされ、ステップダウン信号Ｓ５に応じて１段階減らされる。このような定電流の値の段階的な増減が一定時間毎に繰り返されることにより（デジタル的なフィードバック制御）、定電流駆動回路２３によるパルス駆動の定電流の値が調節され、発光素子２２ａ〜２２ｃ毎の光出力が調整されて、それぞれの基準レベルあるいはその近傍に維持される。また、電流値保持／記憶回路２５１は、定電流駆動回路２３から出力される電流値ラッチ信号Ｓ２に応じて、その時点の発光素子２２ａ〜２２ｃ毎の定電流の値をそれぞれラッチすることが可能であり、ラッチされた定電流の値は必要に応じて復元できる。
【００６７】
なお、受光出力Ｓ６と基準値との大小比較を厳密に行って駆動電流を増減させるのはなく、例えば、受光出力Ｓ６と基準値の差が十分小さい所定範囲内であれば、駆動電流をそのまま維持するようにしてもよい。このようにすれば、駆動電流の増減が必要以上に繰り返されて、発光素子２２ａ〜２２ｃの光出力が基準レベルを挟んで微小な幅で振動するような現象などを回避することが可能になる。
【００６８】
図４は、本発明の第２実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路において、ある発光色の発光素子についての光出力調整を説明するタイムチャートであり、（ａ）は光出力を示し、（ｂ）は駆動電流を示している。
【００６９】
図４（ａ）および（ｂ）のＡ領域に示すように、リセット直後は発光素子を駆動する駆動電流は０に初期化されている。そのため、発光素子の点灯開始直後は光出力も０である。その後、受光回路２４（図３参照）の受光出力Ｓ６が基準値より小さい間は、一定時間毎に駆動電流が所定量ずつ段階的に増やされる。やがて、受光出力Ｓ６が基準値近傍になると、それ以降は駆動電流が同じ値に維持される。発光素子の点灯時間の終わり近く（点灯開始から所定時間Ｔ２経過後）で、その時点の駆動電流値がラッチされ、保持・記憶される。
【００７０】
ここでラッチされた駆動電流値は、その時点で発光している発光素子の次の点灯再開時（駆動電流値ラッチ時点から不点灯時間ｔ２経過後）における駆動電流の初期値として使用され、受光出力Ｓ６に応じた駆動電流の増減はその初期値から開始される。これにより、２回目以降の点灯時には、駆動電流の初期値でも光出力はすでに基準レベル近傍にあるか、あるいは比較的近いところにあって、その後の駆動電流の増減によって光出力が迅速に基準レベル近傍に到達して維持されるので、安定した光出力が得られる。
【００７１】
図４（ａ）および（ｂ）のＢ領域は、前回の点灯時にラッチされた駆動電流値から点灯開始したところ、何らかの要因で光出力が基準レベルよりも少し低くなっていた場合を示している。そのため、駆動電流値が段階的に増やされることになるが、ここでは駆動電流値を１段階増やしただけで光出力が基準レベル近傍に到達し、それ以降は駆動電流値が維持されている。点灯時間の終わり近く（点灯開始から所定時間Ｔ２経過後）で、その時点の駆動電流値がラッチされて保持・記憶される。
【００７２】
一方、図４（ａ）および（ｂ）のＣ領域は、前回の点灯時にラッチされた駆動電流値から点灯開始したところ、何らかの要因で光出力が基準レベルよりも少し高くなっていた場合を示している。そのため、駆動電流値が段階的に減らされることになるが、ここでは駆動電流値を１段階減らしただけで、光出力が基準レベル近傍に到達し、それ以降は駆動電流値が維持されている。点灯時間の終わり近く（点灯開始から所定時間Ｔ２経過後）で、その時点の駆動電流値がラッチされて保持・記憶される。
【００７３】
図５は、本発明の第２実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路における各発光色の発光素子の駆動処理の概略を示すフローチャートである。このフローチャートに従う処理によって、各発光色の発光素子毎に、図４に示したものと同様のタイムチャートがそれぞれ実現される。このような処理は、具体的には比較的小規模な電気回路などで容易に実現することができ、複雑な演算回路やソフトウェアなどは特に必要とはされない。
【００７４】
（１）リセット直後の各発光色の発光素子の初回点灯時
図５に示すように、リセット直後の各発光色の初回点灯時の処理はステップＳ５０１〜Ｓ５０７で行われる。
【００７５】
まず、各発光色の発光素子２２ａ〜２２ｃ（図４参照）の駆動電流値がすべて０に初期化される（ステップＳ５０１）。
【００７６】
次に、赤色発光素子２２ａの点灯が開始され、駆動電流値の増減によって光出力が基準レベルあるいはその近傍となるように調整される。点灯開始から所定時間Ｔ２の経過を待って駆動電流値がラッチされ、赤色発光素子２２ａは消灯される（ステップ５０２）。
【００７７】
次に、不点灯時間ｔ２１の経過待ちとなるが、このときに緑色発光素子２２ｂが発光可能となるように接続が切り換えられるとともに、その光出力検出に適したゲインへの切り換えも行われる（ステップＳ５０３）。
【００７８】
不点灯時間ｔ２１が経過すると、緑色発光素子２２ｂの点灯が開始され、駆動電流値の増減によって光出力が基準レベルあるいはその近傍となるように調整される。点灯開始から所定時間Ｔ２の経過を待って駆動電流値がラッチされ、緑色発光素子２２ｂは消灯される（ステップＳ５０４）。
【００７９】
次に、不点灯時間ｔ２１の経過待ちとなるが、このときに青色発光素子２２ｃが発光可能となるように接続が切り換えられるとともに、その光出力検出に適したゲインへの切り換えも行われる（ステップＳ５０５）。
【００８０】
不点灯時間ｔ２１が経過すると、青色発光素子２２ｃの点灯が開始され、駆動電流値の増減によって光出力が基準レベルあるいはその近傍となるように調整される。点灯開始から所定時間Ｔ２の経過を待って駆動電流値がラッチされ、青色発光素子２２ｂは消灯される（ステップＳ５０６）。
【００８１】
次に、不点灯時間ｔ２１の経過待ちとなるが、このときに赤色発光素子２２ａｃが発光可能となるように接続が切り換えられるとともに、その光出力検出に適したゲインへの切り換えも行われる（ステップＳ５０７）。
【００８２】
不点灯時間ｔ２１が経過すると、処理をさらに継続するかどうかを判断し（ステップＳ５０８）、継続するならステップＳ５０９に進み、継続しないなら処理を終了する。
【００８３】
（２）各発光色の２回目以降の点灯時
各発光色の２回目以降の点灯時の処理は、ステップＳ５０９〜Ｓ５１７で行われるが、ステップＳ５０９、Ｓ５１２、およびＳ５１５において、各発光色の発光素子毎にラッチされている駆動電流値をそれぞれ復元して駆動電流値の初期値として使用する点以外は、ステップＳ５０２〜Ｓ５０７の各ステップと同一である。
【００８４】
以上で説明した第２実施形態の構成によれば、各発光色の発光素子の消灯後で次の発光色の発光素子が点灯するまでに、すべての発光素子が不点灯となる所定の不点灯時間が確保されるので、複数色の発光素子の点灯時間が重なることなどによる光出力の検出誤差の原因を極力防止することができ、半導体発光装置の輝度調整などを高精度に行うことが可能になる。また、この不点灯時間内に次の発光色の発光素子の光出力検出に適した状態への切り換えが行われるので、誤差の少ない安定した駆動方法が実現される。さらに、この切り換えは不点灯時間内に行えばよいので、厳密な同期やタイミングは必要とされず、回路構成を簡単にすることができる。また、発光色毎の点灯時に光出力が基準レベル近傍に到達したときの駆動電流値を記憶し、その後の点灯再開時には記憶されている駆動電流値で駆動を開始するので、光出力が迅速に基準レベル近傍に到達して維持されることにより安定した光出力が得られる。
【００８５】
＜第３実施形態＞
第１実施形態および第２実施形態ではいずれも発光素子を発光色毎に順次パルス駆動しているが、このようなパルス駆動では各発光色の発光素子の点灯デューティー比に上限がある。例えば、３つの発光色の発光素子の駆動時間が均等である場合、点灯デューティー比は最大でも１／３までとなり、各発光色の発光素子がすべて不点灯となる不点灯時間も考慮すると点灯デューティー比はさらに小さくなるので、全体としての光出力が制約されてしまう。少しでも光出力を多くしたい場合で、各発光色の発光素子の駆動パルス毎に光出力の調整が必要なほどには厳密な輝度調整が要求されないときなどには、各発光色の発光素子の光出力調整を、例えば、駆動開始の最初あるいはリセット信号が外部から入った時のみに行うようにしてもよい。その後の駆動時には光出力調整を行わないようにすれば、光出力の検出誤差などを考慮する必要がないので、発光素子を切り換えるときに不点灯時間を設定しなくてもよい。さらに、複数色の発光素子の同時点灯も可能となり、点灯デューティー比を大幅に高めることができる。
【００８６】
そこで、このような構成としたものを本発明の第３実施形態として以下で説明する。なお、次に述べる点を除いては第２実施形態と同一であるので、同じ構成部材には同じ参照符号を付すこととし、相違点のみについて説明する。
【００８７】
本発明の第３実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路では、第２実施形態の定電流駆動回路２３（図３参照）に代えて、各発光色の発光素子をそれぞれ独立して駆動でき、複数色の発光素子の同時駆動も可能な定電流回路を備える。これ以外は第２実施形態と同じである。
【００８８】
図６は、本発明の第３実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路における各発光色の発光素子について、点灯開始時の光出力調整とその後のパルス駆動を説明するタイムチャートであり、（ａ）は赤色発光素子の光出力を示し、（ｂ）は緑色発光素子の光出力を示し、（ｃ）は青色発光素子の光出力を示している。
【００８９】
図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、リセット後にまず赤色発光素子が点灯され、その光出力の調整が行われる。調整終了後、その時点の駆動電流値がラッチされ、赤色発光素子は消灯される。次に、所定の不点灯時間の経過を待って、緑色発光素子が点灯され、その光出力の調整が行われる。調整終了後、その時点の駆動電流値がラッチされ、緑色発光素子は消灯される。続いて、所定の不点灯時間の経過を待って、青色発光素子が点灯され、その光出力の調整が行われる。調整終了後、その時点の駆動電流値がラッチされ、青色発光素子は消灯される。ここまでで各発光色の発光素子毎の光出力調整が完了する。
【００９０】
これ以後は、パルスの周期が所定時間Ｔ３の３倍で、パルス幅が所定時間Ｔ３の２倍のパルス駆動を行うが、各発光色の発光素子の点灯時間の１／２である所定時間Ｔ３が経過した時点で次の発光色の発光素子の点灯を開始するように駆動する。駆動電流値については、リセット後の各発光色の発光素子毎の光出力調整の際にラッチされた駆動電流値をそれぞれ復元して使用する。なお、ここで示しているパルスの周期やパルス幅、および発光タイミングなどは例示に過ぎず、これに限るものではない。
【００９１】
図６（ａ）〜（ｃ）に示したタイムチャートを実現するには、最初に行う各発光色の発光素子毎の光出力調整については、図５のフローチャートのステップＳ５０１〜Ｓ５０７と同様の処理を行えばよい。その後の各発光色の発光素子のパルス駆動については、発光色毎の駆動電流値の復元、点灯開始、所定時間待ち、消灯の一連の処理を、並行して実行可能に構成するとともに、これらの処理の実行開始のタイミングを所定時間Ｔ３ずつ遅らせて並行して繰り返し実行させるようにすればよい。
【００９２】
以上で説明した第３実施形態の構成によれば、第２実施形態の作用効果に加えて、パルス駆動開始初期以降は、複数色の発光素子の同時点灯が可能となる。これにより、点灯デューティー比を大幅に高めることができ、高輝度化が実現可能となる。
【００９３】
＜第４実施形態＞
図７は、発光ダイオードを使用した一般的なバックライトユニット３０の外観図である。図８は、このようなバックライトユニット３０に用いられる導光板３４とチップ型発光ダイオード３５の位置関係を示す概略図である。
【００９４】
図７および図８に示すように、バックライトユニット３０は矩形板状のホルダ３１を有しており、このホルダ３１内に下から順に反射フィルム、導光板３４、拡散フィルム、集光フィルム（これらは図７では不図示。図８に導光板３４のみ図示）などが重ねられ、最も上に液晶パネル３２が組み込まれている。また、バックライトユニット３０内部では、フレキシブル基板３３に実装された複数のチップ型発光ダイオード３５が導光板３４の一側面に対向して配置され（位置関係は図８参照）、これらのチップ型発光ダイオード３５から導光板３４の中心方向に向けて光が照射される。なお、これらのチップ型発光ダイオード３５への駆動電流の供給は、ホルダ３１内部から外部へ出ているフレキシブル基板３３の一部（電源およびグラウンドパターン）を通して行う。
【００９５】
一般に発光ダイオードは、動作温度が高くなると光出力と波長の変動が起こる。そのため、色に対して高品質を求められる液晶ＴＶやパソコン用モニターのバックライトに使用した場合や、照明に使用した場合などには、できるだけ色の変動が小さくなるようにする必要がある。また、複数の波長光源を組み合わせた場合には、各波長の光出力の割合が変動することで、色が変動することになってしまう。
【００９６】
図９は、ジャンクション温度に対する光出力の変動を、青色の発光ダイオードの場合で示したグラフである。図１０は、ジャンクション温度に対する波長の変動を、青色の発光ダイオードの場合で示したグラフである。これらの図に示すように、ジャンクション温度が上昇するにつれて、光出力は次第に低下し、波長の変動量は次第に拡大する。なお、赤色、緑色の発光ダイオードについても、同様の変動が起こる。
【００９７】
また、発光ダイオードに長時間の通電を行うと、徐々に光出力の低下が起こるが、赤色の発光ダイオードでは特にその低下が大きい。
【００９８】
上述の第１実施形態および第２実施形態であれば、このような光出力の低下に対して駆動電流値の調整がほぼ常時行われているので、実際の光出力の低下は極力抑制される。しかし、点灯デューティー比の大きさに制約があるため高輝度化を図ることが困難である。また、上述の第３実施形態であれば、点灯デューティー比を高めて高輝度化を図ることはできるものの、駆動電流値の調整は最初に行うだけなので、長時間点灯時などの光出力の低下を回避することが困難である。そこで、駆動電流値の調整を最初だけでなく途中でも一定時間間隔で周期的に行うようにしたものを第４実施形態として、以下で説明する。なお、次に述べる点を除いては第２実施形態と同一であるので、主として相違点について説明する。
【００９９】
図１１は、本発明の第４実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路における各発光色の発光素子について、点灯開始時の光出力調整とその後のパルス駆動を説明するタイムチャートであり、（ａ）は赤色発光素子の光出力を示し、（ｂ）は緑色発光素子の光出力を示し、（ｃ）は青色発光素子の光出力を示している。
【０１００】
図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、リセット後にはまず、赤色発光素子の点灯、その光出力の調整、調整終了時点の駆動電流値のラッチが順に行われた後、赤色発光素子は消灯される。次に、所定の不点灯時間の経過を待って緑色発光素子についても同様のことが行われ、さらに、所定の不点灯時間の経過を待って青色発光素子についても同様のことが行われる。ここまでで各発光色の発光素子毎の光出力調整が完了する。続けて、各発光色の発光素子が、点灯デューティー比が２／３で、１／３周期ずつ遅れた位相でそれぞれＮ回ずつパルス発光される。駆動電流値については、ラッチされている駆動電流値がそれぞれ復元されて使用される。その後も、これらが交互に繰り返される。なお、ここで示しているパルスの周期やパルス幅、および発光タイミングなどは例示に過ぎず、これに限るものではない。
【０１０１】
発光ダイオードをバックライトに使用した場合は、電源投入による点灯開始直後からの温度変化が大きく、温度が安定するためには通常は数分から数十分の時間を要する。安定するまでの間は、時間に対する光出力や色度の変動の割合が大きいため、短い時間間隔で光出力や色度の較正を行うことが好ましい。一方、点灯開始から長時間が経過した後では、温度変動が小さくなるため、時間に対する光出力や色度の変動の割合も小さくなる。すると、光出力や色度の較正を行ってもそのときの設定値はそれ以前の設置値と小さな差しか生じなくなるので、光出力や色度の較正を行う時間間隔を長くしてもよい。
【０１０２】
図１２は、本発明の第４実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路において、発光素子の光出力の変動の大きさに応じて光出力調整を行う時間間隔を自動的に変化させる処理の概略フローチャートである。
【０１０３】
図１２に示すように、まず、調整間隔Ｎが予め定められている値に初期化されるとともに、各色の駆動電流値が０に初期化される（ステップＳ１２０１）。
【０１０４】
次に、発光色毎に、点灯開始、光出力調整、所定時間経過待ち、駆動電流値ラッチ、消灯が順次実行される（ステップＳ１２０２）。
【０１０５】
次に、カウンタに上記の調整間隔Ｎがセットされ（ステップＳ１２０３）、ラッチされている各色の駆動電流値が復元された後（ステップＳ１２０３）、各色のパルス発光が開始される（ステップＳ１２０５）。
【０１０６】
各色が１回ずつのパルス発光を終える毎にさらに継続するかどうかを判断し（ステップＳ１２０６）、継続するならステップＳ１２０７に進み、継続しないならステップＳ１２１６に進んで各色のパルス発光を終了させてから（ステップＳ１２１６）、処理を終了する。
【０１０７】
継続する場合は、カウンタを１ずつ減算し（ステップＳ１２０７）、カウンタが０に達したかどうかを判断して（ステップＳ１２０８）、０に達していなければステップＳ１２０６に戻り、０に達していれば各色のパルス発光を終了させる（ステップＳ１２０９）。
【０１０８】
次に、ステップＳ１２０２と同様に、発光色毎に、点灯開始、光出力調整、所定時間経過待ち、駆動電流値ラッチ、消灯が順次実行され（ステップＳ１２１０）、さらに前回ラッチした駆動電流値との比較のために差が求められる（ステップＳ１２１１）。
【０１０９】
そして、まずその差と第１所定値ｄ１との比較が行われ（ステップＳ１２１２）、その差が第１所定値ｄ１以下であればステップＳ１２１４に進んで調整間隔Ｎの値を増やし、その差が第１所定値ｄ１より大きければステップＳ１２１３に進む。そこで、その差と第２所定値ｄ２（ただし、ｄ１＜ｄ２）との比較が行われ、その差が第２所定値ｄ２以上であればステップＳ１２１５に進んで調整間隔Ｎの値を減らす。なお、その差が第１所定値ｄ１より大きく第２所定値ｄ２より小さければ、調整間隔Ｎの値はそのままに維持されることになる。いずれの場合も、ステップＳ１２０３に戻って処理を継続する。
【０１１０】
以上で説明した第４実施形態の構成によれば、時間に対する光出力の変動の割合が大きい場合は短い時間間隔で光出力の調整が繰り返し行われ、時間に対する光出力の変動の割合が小さい場合は長い時間間隔で光出力の調整が繰り返される。これにより、発光素子の光出力の変動の大きさに応じて光出力の調整の時間間隔が適切に伸縮されるので、発光素子の光出力の変動が抑制されるとともに、パルス駆動時のデューティー比の低下も極力回避される。
【０１１１】
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路における各発光色の発光素子の光出力を示すタイムチャートの一部分であり、（ａ）は赤色発光素子の光出力を示し、（ｂ）は緑色発光素子の光出力を示し、（ｃ）は青色発光素子の光出力を示している。
【図３】本発明の第２実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路の構成を示す回路ブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路において、ある発光色の発光素子についての光出力調整を説明するタイムチャートであり、（ａ）は光出力を示し、（ｂ）は駆動電流を示している。
【図５】本発明の第２実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路における各発光色の発光素子の駆動処理の概略を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第３実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路における各発光色の発光素子について、点灯開始時の光出力調整とその後のパルス駆動を説明するタイムチャートであり、（ａ）は赤色発光素子の光出力を示し、（ｂ）は緑色発光素子の光出力を示し、（ｃ）は青色発光素子の光出力を示している。
【図７】発光ダイオードを使用した一般的なバックライトユニットの外観図である。
【図８】図７に示したようなバックライトユニットに用いられる導光板とチップ型発光ダイオードの位置関係を示す概略図である。
【図９】ジャンクション温度に対する光出力の変動を、青色の発光ダイオードの場合で示したグラフである。
【図１０】ジャンクション温度に対する波長の変動を、青色の発光ダイオードの場合で示したグラフである。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路における各発光色の発光素子について、点灯開始時の光出力調整とその後のパルス駆動を説明するタイムチャートであり、（ａ）は赤色発光素子の光出力を示し、（ｂ）は緑色発光素子の光出力を示し、（ｃ）は青色発光素子の光出力を示している。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る半導体発光装置のパルス駆動回路において、発光素子の光出力の変動の大きさに応じて光出力調整を行う時間間隔を自動的に変化させる処理の概略フローチャートである。
【符号の説明】
【０１１３】
１      半導体発光装置のパルス駆動回路
２ａ    赤色発光素子
２ｂ    緑色発光素子
２ｃ    青色発光素子
３      駆動回路
４      受光回路
５      設定回路
２２ａ  赤色発光素子
２２ｂ  緑色発光素子
２２ｃ  青色発光素子
２３    定電流駆動回路
２３１  発光素子切換回路
２４    受光回路
２４１  受光素子
２４２  ゲイン切換回路
２４３  アンプ
２５    設定回路
２５１  電流値保持／記憶回路
２５２  光出力比較回路
３０    バックライトユニット
３１    ホルダ
３２    液晶パネル
３３    フレキシブル基板
３４    導光板
３５    チップ型発光ダイオード
Ｓ１    リセット信号
Ｓ２    電流値ラッチ信号
Ｓ３    電流値設定信号
Ｓ４    ステップアップ信号
Ｓ５    ステップダウン信号
Ｓ６    受光出力
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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