(57)【要約】【課題】共通化された定電流回路で、互いに同数のＬＥＤを直列接続した複数のＬＥＤ直列回路を個別に定電流駆動できるようにすること。【解決手段】定電流回路は、互いに同数のＬＥＤを直列接続した２つのＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１，ＬＥＤ２を順次選択する第１のスイッチＳＷ１と、該第１のスイッチにより何れか１つのＬＥＤ直列回路を選択している期間に、当該ＬＥＤ直列回路に電流を印加する時間を制御する第２スイッチＳＷ２と、前記第１のスイッチにより何れか１つのＬＥＤ直列回路を選択している期間に、当該ＬＥＤ直列回路を定電流駆動するためのオペアンプ１２と、を備える。【選択図】図１
2012003861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同数のＬＥＤを直列接続した複数のＬＥＤ直列回路を順次選択する第１のスイッチング手段と、
該第１のスイッチング手段により何れか１つのＬＥＤ直列回路を選択している期間に、当該ＬＥＤ直列回路に電流を印加する時間を制御する第２スイッチング手段と、
前記第１のスイッチング手段により何れか１つのＬＥＤ直列回路を選択している期間に、当該ＬＥＤ直列回路を定電流駆動するための定電流駆動手段と、
を備えることを特徴とする定電流回路。
【請求項２】
前記第１のスイッチング手段により何れか１つのＬＥＤ直列回路を選択している期間に、当該ＬＥＤ直列回路の所望発光輝度に応じて、当該ＬＥＤ直列回路に電流を印加する時間を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の定電流回路。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ＬＥＤ直列回路の所望発光輝度と前記ＬＥＤ直列回路に電流を印加する時間とに応じて、前記ＬＥＤ直列回路に印加する電流の大きさを制御することを特徴とする請求項３に記載の定電流回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに同数のＬＥＤを直列接続したＬＥＤ直列回路を複数並列接続してなるＬＥＤ光源に定電流を供給する定電流回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明光源や液晶ディスプレイのバックライト光源として、互いに同数のＬＥＤを直列接続したＬＥＤ直列回路を複数並列接続して一つの光源を構成したものが知られている。ＬＥＤの発光輝度は駆動電流によって決まるので、このようなＬＥＤ光源では、定電流を供給する定電流回路を各ＬＥＤ直列回路にそれぞれ設け、光源の輝度を一定に保つようにしている。しかしながら、ＬＥＤ直列回路の数だけ定電流回路が必要であるため、回路素子が多くなってしまうという問題がある。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１では、互いに並列接続された複数のＬＥＤ直列回路に同時に定電流を印加する、共通化された定電流回路を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２２９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に開示されているような共通化された定電流回路では、並列接続された複数個のＬＥＤ直列回路を流れる電流値を平均化し、その平均化した電流値に基づいて一つの定電流回路で定電流駆動するので、ＬＥＤ直列回路毎に別の輝度に調整して利用したいような用途には対処できない。
【０００６】
また、特に、ＬＥＤの順方向電圧のバラツキが大きい場合には、そのバラツキを吸収するように平均化して全ＬＥＤ直列回路に同一の定電流駆動を行うという前記特許文献１の手法よりも、従来のように、各ＬＥＤ直列回路毎に個別にＬＥＤ駆動電流を設定して定電流駆動を行った方が、光源としてより均一な輝度が得られることは言うまでもない。
【０００７】
そこで本発明は、互いに同数のＬＥＤを直列接続した複数のＬＥＤ直列回路を個別に定電流駆動することが可能な共通化された定電流回路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】
【０００８】
請求項１に記載の定電流回路は、互いに同数のＬＥＤを直列接続した複数のＬＥＤ直列回路を順次選択する第１のスイッチング手段と、該第１のスイッチング手段により何れか１つのＬＥＤ直列回路を選択している期間に、当該ＬＥＤ直列回路に電流を印加する時間を制御する第２スイッチング手段と、前記第１のスイッチング手段により何れか１つのＬＥＤ直列回路を選択している期間に、当該ＬＥＤ直列回路を定電流駆動するための定電流駆動手段と、を備えることを特徴とする。  
請求項２に記載の定電流回路は、前記請求項１に記載の定電流回路において、前記第１のスイッチング手段により何れか１つのＬＥＤ直列回路を選択している期間に、当該ＬＥＤ直列回路の所望発光輝度に応じて、当該ＬＥＤ直列回路に電流を印加する時間を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする。  
請求項３に記載の定電流回路は、前記請求項２に記載の定電流回路において、前記制御手段は、前記ＬＥＤ直列回路の所望発光輝度と前記ＬＥＤ直列回路に電流を印加する時間とに応じて、前記ＬＥＤ直列回路に印加する電流の大きさを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、互いに同数のＬＥＤを直列接続した複数のＬＥＤ直列回路を順次切り替えて定電流駆動することで、これら複数のＬＥＤ直列回路を個別に定電流駆動することが可能な共通化された定電流回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る定電流回路を備えた光源装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、前記定電流回路の動作を説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【図３】図３は、輝度変更の方法を説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。ここで、図１は、本発明の一実施形態に係る定電流回路を備えた光源装置の構成を示す図であり、図２は、前記定電流回路の動作を説明するためのタイミングチャートを示す図である。また、図３は、輝度変更の方法を説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【００１２】
なお、本一実施形態は、図１に示すように、互いに同数のＬＥＤを直列接続した２つのＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１，ＬＥＤ２を個別に定電流駆動する場合を例に説明するが、本発明はＬＥＤ直列回路の数は２に限定するものではなく、３でも４でも良く、更にはそれ以上であっても同様に適用可能なことは勿論である。
【００１３】
ここで、ＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１，ＬＥＤ２の高電位側は、一定の駆動電圧ＶＬＥＤが印加される。第１のＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１の低電位側は、第１の電界効果型トランジスタＦＥＴ１のドレインに接続され、第２のＬＥＤ直列回路ＬＥＤ２の低電位側は、第２の電界効果型トランジスタＦＥＴ２のドレインに接続されている。これら電界効果型トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２としては、高耐圧で高速スイッチング可能なパワーＭＯＳＦＥＴが用いられる。そして、これら電界効果型トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のソースが、共通に接続されて、電流制限抵抗Ｒを介してグランドに接続されている。
【００１４】
本一実施形態に係る定電流回路１０は、制御部１１、オペアンプ１２、第１のスイッチＳＷ１、２つの連動するスイッチＳＷ２１，２２でなる第２のスイッチＳＷ２、及び抵抗Ｒ１，Ｒ２より構成される。
【００１５】
制御部１１は、図示しない操作部のユーザ操作による輝度設定操作を受けて、その輝度でＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１，ＬＥＤ２を発光させるような電流設定電圧及びパルス幅制御信号を出力すると共に、点灯するＬＥＤ直列回路を切り替えるための切替信号を出力する。パルス幅制御信号は前記第２のスイッチＳＷ２の切替制御用にそのスイッチＳＷ２の制御端子に供給され、切替信号は前記第１のスイッチＳＷ１の切替制御用にそのスイッチＳＷ１の制御端子に供給される。
【００１６】
オペアンプ１２は、その一方の入力端子（＋）に前記制御部１１からの電流設定電圧が供給され、他方の入力端子（−）には、前記電界効果型トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２と電流制限抵抗Ｒとの結節点の電位が与えられており、その電位差が無くなるように、即ち、ＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１，ＬＥＤ２を流れるＬＥＤ駆動電流が一定となるように、その出力端子から出力する出力電圧の電圧値を変更する。
【００１７】
第１のスイッチＳＷ１は、前記オペアンプ１２の出力端子に接続された入力端子と、前記第２のスイッチＳＷ２の一方のスイッチＳＷ２１の入力端子に接続された第１の出力端子と、前記第２のスイッチＳＷ２の他方のスイッチＳＷ２２の入力端子に接続された第２の出力端子と、前記前記制御部１１からの切替信号が入力される制御端子と、を有する。即ち、この第１のスイッチＳＷ１は、前記オペアンプ１２の出力電圧を、前記制御部１１からの切替信号に従って、前記第２のスイッチＳＷ２を構成する２つのスイッチＳＷ２１，ＳＷ２に選択的に供給する。
【００１８】
第２のスイッチＳＷ２の一方のスイッチＳＷ２１の出力端子Ｘ１は、前記第１のＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１に接続されている前記第１の電界効果型トランジスタＦＥＴ１のゲートに接続されると共に、抵抗Ｒ１を介してグランドに接続されている。同様に、第２のスイッチＳＷ２の他方のスイッチＳＷ２２の出力端子Ｘ２は、前記第２のＬＥＤ直列回路ＬＥＤ２に接続されている前記第２の電界効果型トランジスタＦＥＴ２のゲートに接続されると共に、抵抗Ｒ２を介してグランドに接続されている。ここで、抵抗Ｒ１とＲ２は、同一の抵抗値を有している。これら２つのスイッチＳＷ２１，Ｓ２２は、更に、前記制御部１１からのパルス幅制御信号が入力される制御端子を有しており、このパルス幅制御信号に従って共に開閉する。しかしながら、前記オペアンプ１２の出力電圧は、前記第１のスイッチＳＷ１によってこれら２つのスイッチＳＷ２１，Ｓ２２の内の一方にしか与えられないので、前記電界効果型トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のゲートの内の一方にしか、前記出力電圧が印加されることはない。即ち、前記電界効果型トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２は択一的に導通する。しかも、その導通している時間は、前記パルス幅制御信号のパルス幅による。
【００１９】
こうして、これら電界効果型トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２の何れか一方が導通すると、対応するＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１又はＬＥＤ２と、該電界効果型トランジスタＦＥＴ１又はＦＥＴ２と、電流制限抵抗Ｒと、を通して電流が流れる。その電流値は、前記オペアンプ１２の出力電圧の電圧値によって定まるので、その電圧値に応じた明るさで、対応するＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１又はＬＥＤ２が発光することとなる。このとき、オペアンプ１２は、ＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１又はＬＥＤ２を流れる電流が一定となるようにその出力電圧の電圧値を変更することで、ＬＥＤの定電流駆動が行われる。
【００２０】
次に、本実施形態に係る定電流回路の動作を、図２のタイミングチャートを参照して、更に説明する。
【００２１】
ＬＥＤは、電流を流すとその電流の量に比例した輝度で点灯する。ＬＥＤに連続的に流す電流をＩＬＥＤとすると、ＬＥＤに断続的（ＯＮ／ＯＦＦ  デューティ５０％駆動）に電流を流した場合にその２倍の電流値（２ＩＬＥＤ）を流すことによって、同じ輝度を得ることができる。このＯＮ／ＯＦＦの周波数を高くすれば、人間の目には、ＬＥＤに連続的に流す連続点灯と同じように見える。
【００２２】
このような特性を利用して、本実施形態では、１個の定電流回路を周期的に切り替えて２つのＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１，ＬＥＤ２を一定の輝度で点灯させるようにしている。
【００２３】
即ち、制御部１１は、図２の一番上の波形で示すように、スイッチＳＷ２１側（電界効果型トランジスタＦＥＴ１側）とスイッチＳＷ２２側（電界効果型トランジスタＦＥＴ２側）とに周期的に切り替わる制御信号を発生して、第１のスイッチＳＷ１の制御端子に供給する。
【００２４】
一方、図２の上から二番目の波形で示すように、切替信号がスイッチＳＷ２１側（電界効果型トランジスタＦＥＴ１側）となっている期間においてＯＮ／ＯＦＦ（デューティ５０％：Ｔ１ＯＦＦ＝Ｔ１ＯＮ）し、また、切替信号がスイッチＳＷ２２側（電界効果型トランジスタＦＥＴ２側）となっている期間においてＯＮ／ＯＦＦ（デューティ５０％：Ｔ２ＯＦＦ＝Ｔ２ＯＮ）するようなパルス幅制御信号を発生して、スイッチＳＷ２１，ＳＷ２２の制御端子に供給する。
【００２５】
これにより、スイッチＳＷ２１の出力端子Ｘ１には、図２の上から三番目の波形で示すように、切替信号がスイッチＳＷ２１側（電界効果型トランジスタＦＥＴ１側）でパルス幅制御信号がＯＮの期間に、オペアンプ１２の出力電圧Ｖ１が現れ、これが対応する電界効果型トランジスタＦＥＴ１に印加されて、該電界効果型トランジスタＦＥＴ１が導通し、ＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１が点灯する。なお、このときの出力電圧Ｖ１は、ＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１の各ＬＥＤを所定の輝度で点灯させる際に、該ＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１に連続的に電流を流す場合の電流値に比べて、４倍の電流値が流れるようにする電圧値となる。
【００２６】
同様に、スイッチＳＷ２２の出力端子Ｘ２には、図２の一番下の波形で示すように、切替信号がスイッチＳＷ２２側（電界効果型トランジスタＦＥＴ２側）でパルス幅制御信号がＯＮの期間に、オペアンプ１２の出力電圧Ｖ２が現れ、これが対応する電界効果型トランジスタＦＥＴ２に印加されて、該電界効果型トランジスタＦＥＴ２が導通し、ＬＥＤ直列回路ＬＥＤ２が点灯する。なお、このときの出力電圧Ｖ２は、ＬＥＤ直列回路ＬＥＤ２の各ＬＥＤを所定の輝度で点灯させる際に、該ＬＥＤ直列回路ＬＥＤ２に連続的に電流を流す場合の電流値に比べて、４倍の電流値が流れるようにする電圧値となる。
【００２７】
また、２つのＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１，ＬＥＤ２を同一の輝度で発光させる場合には、制御部１１は、前記オペアンプ１２の出力電圧Ｖ１，Ｖ２が同じとなるような電流設定電圧をオペアンプ１２に供給する。
【００２８】
なお、輝度の変更の方法としては、前記オペアンプ１２の出力電圧を変更する方法と、ＬＥＤ直列回路に電流を流している時間（デューティ）を変更する方法との２種類がある。
【００２９】
例えば、図３の上から二番目の波形で示すように、切替信号がスイッチＳＷ２１側（電界効果型トランジスタＦＥＴ１側）となっている期間において、３Ｔ１ＯＦＦ’＝Ｔ１ＯＮ’とすれば、図３の上から三番目の波形で示すように、オペアンプ１２の出力電圧Ｖ１のままであったとしても、より長い時間、電流が電界効果型トランジスタＦＥＴ１に流れるので、人間の目には、明るくなったように見えることとなり、物理的な発光輝度が変わらないにもかかわらず、視覚的に輝度が上がったように見せることができる。
【００３０】
また、例えば、図３の上から二番目の波形で示すように、切替信号がスイッチＳＷ２２側（電界効果型トランジスタＦＥＴ２側）となっている期間において、Ｔ２ＯＦＦ＝Ｔ２ＯＮの５０％デューティ駆動したまま、図３の一番下の波形で示すように、オペアンプ１２の出力電圧をＶ２から２’に上げれば、電界効果型トランジスタＦＥＴ２に流れる電流の量が増えるので、物理的な輝度が上がると同時に視覚的な輝度も上がる。
【００３１】
なお、図３では、２つの輝度変更方法を同時に採用しているが、何れか一方でも良いことは勿論である。
【００３２】
以上のように、本一実施形態に係る定電流回路１０によれば、共通化された１個の定電流回路で、互いに同数のＬＥＤを直列接続した２つのＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１，ＬＥＤ２を個別に定電流駆動できるようになる。
【００３３】
また、電界効果型トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２への電圧切り替え用の第２のスイッチＳＷ２を使用して、電界効果型トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のＯＮデューティを制御することで、ＬＥＤ直列回路ＬＥＤ１，ＬＥＤ２の輝度を制御することができる。
【００３４】
尚、本発明は前記一実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、前記第１及び第２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２は、製品名ＣＤ４０５３として販売されているアナログスイッチに置き換えることができる。
【００３５】
また、前記一実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、一実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても、発明が解決しようとする課題の欄で述べられた課題が解決でき、かつ、発明の効果が得られる場合には、この構成要素が削除された構成も発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００３６】
ＦＥＴ１…第１の電界効果型トランジスタ
ＦＥＴ２…第２の電界効果型トランジスタ
ＬＥＤ１，ＬＥＤ２…ＬＥＤ直列回路
Ｒ…電流制限抵抗
Ｒ１，Ｒ２…抵抗
ＳＷ１…第１のスイッチ
ＳＷ２…第２のスイッチ
ＳＷ２１，ＳＷ２２…スイッチ
Ｖ１，Ｖ２…出力電圧
ＶＬＥＤ…駆動電圧
Ｘ１，Ｘ２…出力端子
１０…定電流回路
１１…制御部
１２…オペアンプ
【図１】
2012003861.tif 000003
【図２】
2012003861.tif 000004
【図３】
2012003861.tif 000005