(57)【要約】【課題】本発明は、発光ダイオード駆動の際に発生するオフセット電圧を補償するオフセット電圧補償機能を有する発光ダイオード駆動装置に関する。【解決手段】少なくとも１つの発光ダイオードを有する発光ダイオード部に流れる電流を検出し、検出された電圧と予め設定された電圧レベルを有する基準電圧との比較結果に応じて上記発光ダイオード部に流れる電流を制御する駆動部と、上記検出された電圧と上記基準電圧との電圧差を積分し、その積分結果に応じて補償電流を加減してオフセットを補正するオフセット補正部と、を含むオフセット電圧補正機能を有する発光ダイオード駆動装置を提供する。【選択図】図１
2013004959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの発光ダイオードを有する発光ダイオード部に流れる電流を電圧として検出し、検出された電圧と予め設定された電圧レベルを有する基準電圧との比較結果に応じて前記発光ダイオード部に流れる電流を制御する駆動部と、
前記検出された電圧と前記基準電圧との電圧差を積分し、その積分結果に応じて補償電流を加減してオフセット電圧を補正するオフセット補正部と
を含む、オフセット電圧補正機能を有する発光ダイオード駆動装置。
【請求項２】
前記オフセット補正部は、前記積分結果に応じて前記発光ダイオード部に流れる電流を検出する地点に補償電流を加減する、請求項１に記載のオフセット電圧補正機能を有する発光ダイオード駆動装置。
【請求項３】
前記オフセット補正部は、
前記検出された電圧と前記基準電圧との電圧差を積分する積分器と、
前記積分器の積分結果を増幅して前記補償電流を提供する増幅器と
を含む、請求項１または２に記載のオフセット電圧補正機能を有する発光ダイオード駆動装置。
【請求項４】
前記積分器は、
前記基準電圧の伝達経路をスイッチングする第１スイッチと、
前記検出された電圧の伝達経路をスイッチングする第２スイッチと、
前記増幅器の積分結果入力端と接地との間に接続された第３スイッチと、
前記第１及び第２スイッチの前記基準電圧と前記検出された電圧の伝達経路をスイッチングする第４スイッチと、
前記増幅器の積分結果入力端と前記第４スイッチとの間の伝達経路をスイッチングする第５スイッチと、
前記第１及び第２スイッチと前記第３スイッチとの間に一端及び他端が接続された第１コンデンサと、
前記第１コンデンサの他端と前記第３スイッチとの間に接続された第２コンデンサと、
前記第１及び第２スイッチからの前記基準電圧と前記検出された電圧の電圧レベルの積分結果を前記第５スイッチに伝達する比較器と、
を含む、請求項３に記載のオフセット電圧補正機能を有する発光ダイオード駆動装置。
【請求項５】
前記第３スイッチは、積分動作の際に、予め設定された時間の間スイッチングオンした後スイッチングオフを維持し、
前記第１及び第４スイッチは、予め設定された周期で予め設定された時間の間スイッチングオン及びスイッチングオフを繰り返し、
前記第２及び第５スイッチは、前記第１及び第４スイッチのスイッチングオフ区間でスイッチングオンし、前記第１及び第４スイッチのスイッチングオン区間でスイッチングオフし、予め設定された周期で予め設定された時間の間スイッチングオン及びスイッチングオフを繰り返す、請求項４に記載のオフセット電圧補正機能を有する発光ダイオード駆動装置。
【請求項６】
前記第３スイッチは、前記第１及び第４スイッチと同じタイミングでスイッチングオンする、請求項５に記載のオフセット電圧補正機能を有する発光ダイオード駆動装置。
【請求項７】
前記増幅器は、トランスコンダクタンス（ｔｒａｎｓｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）増幅器である、請求項３から６の何れか１項に記載のオフセット電圧補正機能を有する発光ダイオード駆動装置。
【請求項８】
前記駆動部は、
前記検出された電圧と前記基準電圧との比較結果に応じてスイッチング信号を提供する比較部と、
前記スイッチング信号に応じてターンオン及びターンオフし、前記発光ダイオード部に流れる電流レベルを制御するトランジスタと、
前記発光ダイオード部に流れる電流を検出する第１抵抗と、
前記検出された電圧と前記補償電流とを前記比較部に伝達する第２抵抗と
を含む、請求項１から７の何れか１項に記載のオフセット電圧補正機能を有する発光ダイオード駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを駆動するための発光ダイオード駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）のバックライトユニット（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  Ｕｎｉｔ）の光源として使用されていた冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ）は、水銀ガスを使用することから環境汚染を誘発することがあり得、応答速度が遅く、色再現性が低いだけでなくＬＣＤパネルの軽薄短小化に適していないという短所があった。
【０００３】
そのため、最近では、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤ）がディスプレイ装置に積極的に採用されている実情である。このＬＥＤは、ＣＣＦＬに比べて親環境に優しく、応答速度が数ナノ秒と高速応答が可能で、ビデオ信号ストリームに効果的である。また、インパルシブ（Ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ）駆動が可能で、色再現性が高く、赤色、緑色、青色ＬＥＤの光量を調整して輝度、色温度などを任意に変更することができるとともに、ＬＣＤパネルの軽薄短小化に適した長所を有する。
【０００４】
このようなＬＥＤを採用したバックライトユニットにおいては、ＬＥＤに電流を供給してＬＥＤを駆動させるＬＥＤ駆動装置の採用が必須である。
【０００５】
上述したＬＥＤ駆動装置は、基準電圧とＬＥＤに流れる電流を電圧として検出し、その比較結果に応じて、ＬＥＤに流れる電流を調節できる増幅器を採択するが、このような増幅器は、工程方法または工程過程等に応じてオフセット電圧が発生することがある。
【０００６】
このように増幅器にオフセット電圧が発生する場合、増幅器の両入力端が正確に仮想短絡となることができず、これによって増幅器の出力が入力によって正確な値を示すことができないため、ＬＥＤの明るさを正確に制御できないという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、上記した問題点を解決するためのもので、本発明は発光ダイオード駆動の際に発生するオフセット電圧を補償するオフセット電圧補償機能を有する発光ダイオード駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した本発明の課題を解決するために、本発明の一技術的な側面は、少なくとも１つの発光ダイオードを有する発光ダイオード部に流れる電流を検出し、検出された電圧と予め設定された電圧レベルを有する基準電圧との比較結果に応じて上記発光ダイオード部に流れる電流を制御する駆動部と、上記検出された電圧と上記基準電圧との電圧差を積分し、その積分結果に応じて補償電流を加減してオフセットを補正するオフセット補正部と、を含むオフセット電圧補正機能を有する発光ダイオード駆動装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の一技術的な側面によると、上記オフセット補正部は、上記積分結果に応じて上記発光ダイオード部に流れる電流を検出する地点に補償電流を加減するオフセット電圧補正機能を有する発光ダイオード駆動装置を提供することができる。
【００１０】
本発明の一技術的な側面によると、上記オフセット補正部は、上記検出された電圧と上記基準電圧との電圧差を積分する積分器と、上記積分器の積分結果を増幅して上記補償電流を提供する増幅器と、を含むことができる。
【００１１】
本発明の一技術的な側面によると、上記積分器は、上記基準電圧の伝達経路をスイッチングする第１スイッチと、上記検出された電圧の伝達経路をスイッチングする第２スイッチと、上記増幅器の積分結果入力端と接地との間に接続された第３スイッチと、上記第１及び第２スイッチの上記基準電圧と上記検出された電圧の伝達経路をスイッチングする第４スイッチと、上記増幅器の積分結果入力端と上記第４スイッチとの間の伝達経路をスイッチングする第５スイッチと、上記第１及び第２スイッチと上記第３スイッチとの間に一端及び他端が接続された第１コンデンサと、上記第１コンデンサの他端と上記第３スイッチとの間に接続された第２コンデンサと、上記第１及び第２スイッチからの上記基準電圧と上記検出された電圧の電圧レベルの積分結果を上記第５スイッチに伝達する比較器と、を含むことができる。
【００１２】
本発明の一技術的な側面によると、上記第３スイッチは、積分動作の際に、予め設定された時間の間スイッチングオンした後スイッチングオフを維持し、上記第１及び第４スイッチは、予め設定された周期で予め設定された時間の間スイッチングオン及びスイッチングオフを繰り返し、上記第２及び第５スイッチは、予め設定された周期で予め設定された時間の間スイッチングオン及びスイッチングオフを繰り返すが、上記第１及び第４スイッチのスイッチングオフ区間でスイッチングオンし、上記第１及び第４スイッチのスイッチングオン区間でスイッチングオフすることができる。
【００１３】
本発明の一技術的な側面によると、上記第３スイッチは、上記第１及び第４スイッチと同じタイミングでスイッチングオンすることができる。
【００１４】
本発明の一技術的な側面によると、上記増幅器は、トランスコンダクタンス（ｔｒａｎｓｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）増幅器であることができる。
【００１５】
本発明の一技術的な側面によると、上記駆動部は、上記検出された電圧と上記基準電圧との比較結果に応じてスイッチング信号を提供する比較部と、上記スイッチング信号に応じてターンオン及びターンオフし、上記発光ダイオード部に流れる電流レベルを制御するトランジスタと、上記発光ダイオード部に流れる電流を検出する第１抵抗と、上記検出された電圧と上記補償電流を伝達する第２抵抗と、を含むことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、発光ダイオード駆動の際に発生するオフセット電圧を補償し、発光ダイオードの明るさを正確に制御することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の発光ダイオード駆動装置の概略的な構成図である。
【図２】本発明の発光ダイオード駆動装置に採用されたオフセット補正部の概略的な構成図である。
【図３】本発明の発光ダイオード駆動装置に採用されたオフセット補正部に採択された積分器の各スイッチのタイミンググラフである。
【図４】本発明の発光ダイオード駆動装置によるオフセット電圧が補償されることを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明を詳しく説明する。
【００１９】
図１は、本発明の発光ダイオード駆動装置の概略的な構成図である。
【００２０】
図１を参照すると、本発明の発光ダイオード駆動装置１００は、駆動部１１０及びオフセット補正部１２０を含むことができる。
【００２１】
駆動部１１０は、少なくとも１つの発光ダイオードを有する発光ダイオード部Ｌに流れる電流を制御して発光ダイオード部Ｌを駆動させることができる。
【００２２】
より詳細に説明すると、発光ダイオード部Ｌは、予め設定された駆動電源ＶＤＣを受ける１つの発光ダイオード、複数の発光ダイオードが直列に接続された発光ダイオード列、複数の発光ダイオードが並列に接続された発光ダイオード群または複数の発光ダイオード列が並列に接続された発光ダイオード群を含むことができる。
【００２３】
即ち、駆動部１１０は、発光ダイオード部Ｌに流れる電流を電圧として検出した後、検出された電圧のレベルを予め設定された基準電圧のレベルと比較し、その比較結果に応じて発光ダイオード部に流れる電流を制御することで発光ダイオード部の明るさを制御することができる。
【００２４】
このために、駆動部１１０は、比較部１１１、トランジスタＱ１、第１及び第２抵抗Ｒ１，Ｒ２を含むことができる。
【００２５】
比較部１１１は、検出された電圧ＶＥのレベルを予め設定された基準電圧ＶＲＥＦのレベルと比較することができ、トランジスタＱ１は、駆動電源ＶＤＣが入力される発光ダイオード部Ｌの一端の反対側である他端と接地の間に接続され、比較部１１１からの比較結果に応じてターンオンまたはターンオフし、発光ダイオード部Ｌに流れる電流を制御することができる。第１抵抗Ｒ１は、トランジスタＱ１と接地との間に接続されトランジスタＱ１によって制御されることで、発光ダイオード部Ｌに流れる電流を電圧値として検出することができる。第２抵抗Ｒ２は、第１抵抗Ｒ１によって検出された電圧ＶＥを比較部１１１に伝達することができる。一方、比較部１１１には、工程方法または工程過程等に応じてオフセット電圧ＶＯＳ１が発生することがあるため、オフセット電圧に関する補償が必要となる。
【００２６】
オフセット補償部１２０は、検出された電圧と上記基準電圧との電圧差を積分し、その積分結果に応じて補償電流を加減してオフセット電圧を補正することができる。
【００２７】
より詳細に説明すると、オフセット補正部１２０は、上記積分結果に応じて上記発光ダイオード部に流れる電流を検出する地点に補償電流を加減することができる。
【００２８】
このために、オフセット補正部１２０は、検出された電圧ＶＥと基準電圧ＶＥＲＦとの電圧差を積分する積分器１２１と、積分器１２１の積分結果を増幅して上記補償電流を提供する増幅器１２２とを含むことができる。
【００２９】
図２は、本発明の発光ダイオード駆動装置に採用されたオフセット補正部の概略的な構成図である。
【００３０】
図１とともに図２を参照すると、積分器１２１は、基準電圧ＶＥＲＦの伝達経路をスイッチングする第１スイッチＳ１と、検出された電圧ＶＥの伝達経路をスイッチングする第２スイッチＳ２と、増幅器１２２の積分結果入力端と接地との間に接続された第３スイッチＳ３と、第１及び第２スイッチＳ１，Ｓ２の基準電圧ＶＥＲＦ及び検出された電圧ＶＥの伝達経路をスイッチングする第４スイッチＳ４と、増幅器１２２の積分結果入力端と第４スイッチＳ４との間の伝達経路をスイッチングする第５スイッチＳ５と、第１及び第２スイッチＳ１，Ｓ２と第３スイッチＳ３との間に一端及び他端が接続された第１コンデンサＣ１と、第１コンデンサＣ１の他端と第３スイッチとの間に接続された第２コンデンサＣ２と、第１及び第２スイッチＳ１，Ｓ２からの基準電圧ＶＲＥＦ及び検出された電圧ＶＥのレベルの積分結果を第５スイッチＳ５に伝達する比較器１２１ａと、を含むことができる。このとき、比較器１２１ａも工程方法または工程過程等に応じてオフセット電圧が発生することがあるが、接地に接続されていて、基準電圧ＶＲＥＦ及び検出された電圧ＶＥに影響を与えないため、オフセット電圧ＶＯＳ２による影響は無視することができる。
【００３１】
図３は、本発明の発光ダイオード駆動装置に採用されたオフセット補正部に採択された積分器の各スイッチのタイミンググラフである。
【００３２】
図２とともに図３を参照すると、第３スイッチＳ３は、積分動作の際、予め設定された時間の間スイッチングオンした後スイッチングオフを維持し、第１及び第４スイッチＳ１，Ｓ４は予め設定された周期で予め設定された時間の間スイッチングオン及びスイッチングオフを繰り返し、第２及び第５スイッチＳ２，Ｓ５は、予め設定された周期で予め設定された時間の間スイッチングオン及びスイッチングオフを繰り返すことができる。このとき、第２及び第５スイッチＳ２，Ｓ５は、第１及び第４スイッチＳ１，Ｓ４のスイッチングオフ区間でスイッチングオンし、第１及び第４スイッチＳ１，Ｓ４のスイッチングオン区間でスイッチングオフすることができる。また、第３スイッチＳ３は第１及び第４スイッチＳ１，Ｓ４と同じタイミングでスイッチングオンすることができる。
【００３３】
増幅器１２２は、積分結果に応じて電流を増幅することができるトランスコンダクタンス（ｔｒａｎｓｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）増幅器であることができる。
【００３４】
増幅器１２２は、比較部１１１によって発生したオフセット電圧ＶＯＳ１を除去するために比較部１１１のネガティブフィードバックループ（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｆｅｅｄｂａｃｋ  ｌｏｏｐ）に形成されることができ、補償電流ＩＣＭＰを第２抵抗Ｒ２を介して電圧検出地点に印加することができる。
【００３５】
この補償電流ＩＣＭＰにより、比較部１１１の負の入力端で検出された電圧ＶＥの電圧レベルまで電圧降下が発生するようになる。このとき、第２抵抗Ｒ２の両端の差をオフセット電圧ＶＯＳ１と一致させ、最終的に検出された電圧ＶＥと基準電圧ＶＲＥＦが同一の電圧レベルを有するようにする。
【００３６】
基準電圧ＶＲＥＦに関する検出された電圧ＶＥの伝達関数は、次の式１で表される。
【００３７】
【数１】
2013004959.tif 000003
【００３８】
ここで、ＧＭはトランスコンダクタンス（ｔｒａｎｓｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）増幅器１２２のトランスコンダクタンス値であり、ＶＯＳ１ＶＯＳ２は、それぞれ図１の比較部１１１と増幅器１２２のオフセット電圧を示す。また、Ｓは伝達関数を示し、τは時定数を示す。
【００３９】
オフセット電圧は、周波数が０である地点を意味するため、式１の伝達関数を最終値の定理（Ｆｉｎａｌ  Ｖａｌｕｅ  Ｔｈｅｏｒｅｍ）すると、以下の式２で表され、定常状態（Ｓｔｅａｄｙ  Ｓｔａｔｅ）でオフセット電圧が除去される。この式から、増幅器１２２のオフセット電圧も共に除去されることが分かる。
【００４０】
【数２】
2013004959.tif 000004
【００４１】
上述したように、検出された電圧ＶＥは、基準電圧ＶＲＥＦと同じ電圧値を有するようになる。
【００４２】
一方、比較器１２１ａも、工程方法または工程過程等に応じてオフセット電圧が発生することがあり、図３のようなタイミングを有するクロック信号に応じて積分器１２１の積分結果は、以下の式３で表される。
【００４３】
［数３］
ＶＳＣＩ（Ｎ）＝Ｃ１／Ｃ２（ＶＥ（Ｎ）−ＶＲＥＦ）
【００４４】
ここで、ＶＳＣＩは積分器１２１の出力電圧を意味する。また、Ｎは離散時間を表し、その間隔は各スイッチの予め設定されたスイッチングの間隔と同じである。伝達関数でみると、比較器１２１ａのオフセット電圧は出力に影響を与えないことが分かる。
【００４５】
即ち、積分器１２１の第１乃至第５スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５と第１及び第２コンデンサＣ１，Ｃ２によって増幅器１２２のオフセット電圧ＶＯＳ２は除去されることができる。
【００４６】
図４は、本発明の発光ダイオード駆動装置によるオフセット電圧が補償されることを示すグラフである。
【００４７】
図１及び図２とともに図４を参照すると、本発明の発光ダイオード駆動装置１００は、駆動部１１０の比較部１１１によって発光ダイオード部Ｌに流れる電流のオフセットが約５ｍＡ発生する場合、積分器１２１の積分結果に応じて増幅器１２２が提供する補償電流によって次第に補償され、発光ダイオード部Ｌに正確な値の電流（ＩＬＯＡＤ）を供給することが分かる。
【００４８】
上述したように、本発明によると、追加的なトランスコンダクタンス増幅器及び積分回路によってオフセット電圧を補償することで発光ダイオードの明るさを正確に制御することができ、既存の発光ダイオード駆動回路を変更することなく追加的な回路だけでオフセット電圧を補償でき、発光ダイオード駆動の信頼性を維持することができる。
【００４９】
本発明は、上述した実施形態及び添付の図面によって限定されず、添付の請求の範囲によって限定される。従って、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で当技術分野における通常の知識を有する者であれば、様々な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これも本発明の範囲に属するものである。
【符号の説明】
【００５０】
１００  発光ダイオード駆動装置
１１０  駆動部  
１１１  比較部  
１２０  オフセット補正部  
１２１  積分器  
１２１ａ  比較器  
１２２  増幅器
【図１】
2013004959.tif 000005
【図２】
2013004959.tif 000006
【図３】
2013004959.tif 000007
【図４】
2013004959.tif 000008