(57)【要約】【課題】複数の発光素子のうちいずれかが故障していることを判定する発光素子駆動回路を提供することである。【解決手段】発光素子駆動回路１０は、発光素子１００ａ〜１００ｃにそれぞれ対応して設けられ、発光素子１００ａ〜１００ｃの端子状態の検出をそれぞれ行う電圧検出回路４０ａ〜４０ｃと、電圧検出回路４０ａ〜４０ｃに対して共通に設けられ、電圧検出回路４０ａ〜４０ｃが端子状態の検出をした状態を監視し、電圧検出回路４０ａ〜４０ｃのうちいずれかが故障したと判定する監視装置５０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記複数の発光素子の端子状態の検出をそれぞれ行う複数の検出回路と、
前記複数の検出回路に対して共通に設けられ、前記複数の検出回路が前記端子状態の検出をした状態を監視し、前記複数の発光素子のうちいずれかが故障したと判定する監視装置と、
を備えることを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載の発光素子駆動回路において、
前記監視装置は、
前記複数の検出回路が検出した前記各端子状態のいずれかが異常状態であるときに異常検出信号を出力する出力回路と、
前記異常検出信号が出力されている状態が所定の時間継続した場合に故障確定信号を出力する監視回路と、
前記故障確定信号が出力されたときに、予め定められたタイミングで前記複数の発光素子の中で故障している素子を順次判定する判定回路と、
を備えることを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項３】
請求項１に記載の発光素子駆動回路において、
前記複数の発光素子の各一方側端子の電圧に応じて昇圧を行い、前記複数の発光素子の各他方側端子に昇圧電圧を供給する昇圧回路をさらに備え、
前記複数の検出回路は、前記複数の発光素子の前記各一方側端子にそれぞれ接続されて、前記各一方側端子の電圧をそれぞれ検出し、
前記監視装置は、前記昇圧回路の昇圧倍率が最も高く、かつ、前記各他方側端子の電圧のいずれか１つがローレベルのときに、前記複数の発光素子のうちいずれかが故障したと判定することを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項４】
請求項３に記載の発光素子駆動回路において、
前記監視装置は、前記故障を判定したときに、前記ローレベルである他方側端子の電圧に応じて、前記昇圧回路に前記昇圧をさせないことを特徴とする発光素子駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等のバックライト等において、複数の発光素子（ＬＥＤ）が使用されている。そして、当該複数の発光素子を駆動する発光素子駆動回路では、各発光素子のカソード端子の電圧に応じて昇圧を行い、その昇圧電圧が各発光素子のアノード端子に供給されている。
【０００３】
本発明に関連する技術として、発光素子を駆動する発光素子駆動回路が開示されている。ここでは、発光素子駆動回路は、フィードバック電圧に基づいて昇圧し、発光素子の一方側端子に昇圧電圧を供給する昇圧回路部と、発光素子を予め定められた駆動電流で駆動する電流回路部と、発光素子の他方側端子の電圧を昇圧回路部にフィードバック電圧として入力する第１フィードバックループ経路と、発光素子の一方側端子の電圧を昇圧回路部にフィードバック電圧として入力するために予備として設けられた第２フィードバックループ経路とを備えることが開示されている。さらに、発光素子駆動回路は、第１フィードバックループ経路によって昇圧回路部に入力されるフィードバック電圧と、予め定められた判定電圧とを比較して第１フィードバックループ経路における異常を検出する異常検出回路部と、異常検出回路部が異常を検出したときに、第１フィードバックループ経路から第２フィードバックループ経路に切り替える切替回路部とを備えることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−３５１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、複数の発光素子の端子が、例えば、製造工程等において外れた状態となったとき、すなわち発光素子の端子がオープン状態となったときは、発光素子のカソード端子の電圧に対応する電圧は、発光素子を駆動するＬＥＤドライバ回路のグランド側に引っ張られてローレベルとなる。このため、昇圧回路は、当該ローレベルに基づいて、不必要な昇圧を行うことによる消費電力の増大に繋がるため、発光素子の端子がオープン状態となっていることを検出することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る発光素子駆動回路は、複数の発光素子にそれぞれ対応して設けられ、複数の発光素子の端子状態の検出をそれぞれ行う複数の検出回路と、複数の検出回路に対して共通に設けられ、複数の検出回路が端子状態の検出をした状態を監視し、複数の発光素子のうちいずれかが故障したと判定する監視装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数の発光素子のうちいずれかが故障していることを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る実施の形態において、発光素子駆動回路を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、昇圧回路部を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、ＬＥＤドライバ回路を示す図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、監視装置を示す図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、監視回路を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、検出回路を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、発光素子が故障している場合の各信号の動きを示すタイミングチャートである。
【図８】本発明に係る実施の形態において、発光素子駆動回路の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。また、以下では、全ての図面において、同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００１０】
図１は、発光素子駆動回路１０を示す図である。発光素子駆動回路１０は、昇圧回路部２０と、ＬＥＤドライバ回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃと、電圧検出回路４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、監視装置５０とを含んで構成される。発光素子駆動回路１０は、発光素子１００ａ（ＬＥＤ１），１００ｂ（ＬＥＤ２），１００ｃ（ＬＥＤ３）を電流で駆動する回路である。まず、発光素子１００ａ〜１００ｃについて説明し、その後に発光素子駆動回路１０の各構成について具体的に説明する。
【００１１】
発光素子１００ａ〜１００ｃは、カソード端子（陰極）に対し、アノード端子（陽極）に順方向に電圧を加えた際に発光するＬＥＤである。発光素子１００ａ〜１００ｃの各アノード端子は昇圧回路部２０の出力端子に接続され、各カソード端子は対応するＬＥＤドライバ回路３０ａ〜３０ｃ及び電圧検出回路４０ａ〜４０ｃに接続されている。
【００１２】
図２は、昇圧回路部２０を示す図である。昇圧回路部２０は、最小値選択回路２０ａと、制御回路２０ｂと、チャージポンプ回路２０ｃとを備える。昇圧回路部２０は、発光素子１００ａ〜１００ｃのカソード端子の電圧のうちの最も低い電圧に応じて昇圧を行い、当該昇圧電圧を発光素子１００ａ〜１００ｃのアノード端子の電圧に供給する機能を有する。
【００１３】
最小値選択回路２０ａは、ダイオード２１ａ，２２ａ，２３ａと抵抗素子２４ａとを備える。最小値選択回路２０ａは、発光素子１００ａ〜１００ｃのカソード端子の電圧のうち最小の電圧値を選択して出力する機能を有する。
【００１４】
ダイオード２１ａ，２２ａ，２３ａのカソード端子は、それぞれ電圧検出回路４０ａ，４０ｂ，４０ｃに接続され、アノード端子は抵抗素子２４ａを介してプルアップされている。ここで、例えば、電圧検出回路４０ｂが最も小さい電圧値を出力すると、ダイオード２２ａがＯＮし、ダイオード２１ａ，２３ａのアノード端子の電圧は当該電圧検出回路４０ｂの電圧値にダイオード２２ａの順電圧が加わった値となる。このとき、ダイオード２１ａ，２３ａの両端にはスレショルドを超える電位差が発生しないため、ダイオード２１ａ，２３ａはＯＦＦ状態のままである。すなわち、最小値選択回路２０ａによって、電圧検出回路４０ａ〜４０ｃのうち、最小の出力値が選択して出力される。
【００１５】
制御回路２０ｂは、最小値選択回路２０ａの出力値に応じて、チャージポンプ回路２０ｃの昇圧倍率を決定し、チャージポンプ回路２０ｃのトランジスタ２１５〜２２１のスイッチング制御を行う。
【００１６】
チャージポンプ回路２０ｃは、電圧源２１１と、トランジスタ２１５〜２２１と、コンデンサ２１２〜２１４とを備える。チャージポンプ回路２０ｃは、制御回路２０ｂによる制御によって、２倍又は３倍の昇圧を行う。
【００１７】
ここで、例えば、チャージポンプ回路２０ｃにおいて２倍の昇圧を行う場合には、トランジスタ２１６，２１９がＯＮ状態となるとコンデンサ２１２の両端電圧がＶDDとなるように充電される。その後、トランジスタ２１５がＯＮされるとコンデンサ２１２の他方側端子の電位がグランド（０Ｖ）からＶDDに上昇するので、コンデンサ２１２の一方側端子の電位が２ＶDDとなる。このとき、トランジスタ２２０，２２１もＯＮされるとコンデンサ２１４の両端電圧が２ＶDDとなるように充電されて、Ｖｏｕｔからは２ＶDDの電圧が出力される。
【００１８】
また、例えば、チャージポンプ回路２０ｃにおいて３倍の昇圧を行う場合には、上記と同様の手順でコンデンサ２１２の一方側端子の電位を２ＶDDとし、このときトランジスタ２２０，２１８がＯＮされるとコンデンサ２１３の両端電圧が２ＶDDとなるように充電される。その後、トランジスタ２１７がＯＮされるとコンデンサ２１３の他方側端子の電位がグランドからＶDDに上昇するので、コンデンサ２１３の一方側端子の電位が３ＶDDとなる。このとき、トランジスタ２２１もオンとなるとコンデンサ２１４の両端電圧が３ＶDDとなるように充電されて、Ｖｏｕｔからは３ＶDDの電圧が出力される。
なお、ここではチャージポンプ回路２０ｃは３倍昇圧（昇圧倍率の最大は３倍）までを行うものとして説明するが、同様の構成を追加することで４倍、５倍・・・というように昇圧倍率を大きくすることが可能である。
【００１９】
ＬＥＤドライバ回路３０ａ〜３０ｃは、発光素子１００ａ〜１００ｃを予め定められた駆動電流で駆動する回路である。図３は、ＬＥＤドライバ回路３０ａ〜３０ｃを示す図である。ＬＥＤドライバ回路３０ａは、トランジスタ３０２ａと、抵抗素子３０４ａとを含んで構成される。なお、ＬＥＤドライバ回路３０ｂ〜３０ｃもＬＥＤドライバ回路３０ａと同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００２０】
トランジスタ３０２ａは、図示しない制御手段によって出力される駆動回路用パルス信号がゲート端子に印加されてスイッチング制御がなされる。トランジスタ３０２ａは、ゲート端子が上記制御手段に接続され、ドレイン端子が発光素子１００ａのカソード端子に接続され、ソース端子が抵抗素子３０４ａの一方端に接続されている。
【００２１】
抵抗素子３０４ａは、一方端がトランジスタ３０２ａのソース端子と接続され、他方端は接地されている。なお、抵抗素子３０４ａは、トランジスタ３０２ａがＯＮしたときに、発光素子１００ａに流れる電流が許容最大電流となるように設定された抵抗値を有している。
【００２２】
電圧検出回路４０ａ〜４０ｃは、それぞれ発光素子１００ａ〜１００ｃのカソード端子の電圧を検出する機能を有している。
【００２３】
図４は、監視装置５０を示す図である。監視装置５０は、コンパレータ回路５０ａ〜５０ｃと、ＮＯＲ回路５１ａ〜５１ｃと、ＯＲ回路５２、監視回路５３と、判定回路５９と、ＯＲ回路６０とを備える。監視装置５０は、電圧検出回路４０ａ〜４０ｃに接続され、発光素子１００ａ〜１００ｃが故障したか否か、すなわち、発光素子１００ａ〜１００ｃの端子がオープン状態であるか否かを判定する装置である。
【００２４】
コンパレータ回路５０ａ〜５０ｃは、電圧検出回路４０ａ〜４０ｃの出力電圧の値が所定の基準電圧以下となっているか否かを比較する回路である。ここで、所定の基準電圧とは、電圧検出回路４０ａ〜４０ｃの出力電圧の値がローレベル（０Ｖ）となっていることを検出するために適した値である。コンパレータ回路５０ａ〜５０ｃは、電圧検出回路４０ａ〜４０ｃの出力電圧の値が所定の基準電圧以下となっているときは、ローレベルを出力し、それ以外はハイレベルを出力する。なお、電圧検出回路４０ａ〜４０ｃの出力電圧の値がローレベルである場合は、発光素子１００ａ〜１００ｃのいずれかが故障している可能性がある異常状態を示している。
【００２５】
ＮＯＲ回路５１ａ〜５１ｃは、一方側入力端子に入力されるコンパレータ回路５０ａ〜５０ｃの出力がローレベルを出力しているときに、他方側入力端子に初期値（ローレベル）が入力されているときは、ハイレベルを出力する機能を有する。
【００２６】
ＯＲ回路５２は、ＮＯＲ回路５１ａ〜５１ｃのいずれかがハイレベルを出力しているときに、発光素子１００ａ〜１００ｃのいずれかが故障となっている異常状態を示す異常信号Ｓｉｎを出力する出力回路である。ここで、異常状態を示す異常信号Ｓｉｎとは、ＯＲ回路５２から出力される信号がハイレベルを保持していることを言う。
【００２７】
図５は、監視回路５３を示す図である。監視回路５３は、Ｄフリップフロップ回路５３１〜５３３，５３５，５３６と、ＡＮＤ回路５３４，５３７と、ＯＲ回路５３８とを備える。監視回路５３は、ＯＲ回路５２がハイレベルを出力したときに、所定の時間以上ハイレベルが保持されているか否かを監視し、所定の時間以上ハイレベルが保持された場合には、故障が確定したことを示すパルス信号ＯＴを出力する回路である。ここで、故障が確定したことを示すパルス信号ＯＴとは、ＡＮＤ回路５３７から出力されるパルスの信号を言う。
【００２８】
監視回路５３は、Ｄフリップフロップ回路５３１のＤ端子にＯＲ回路５２からのハイレベルが入力されると次のＣＬＫ０の立ち上がりのタイミングで、Ｄフリップフロップ回路５３１のＱ端子からハイレベルが出力され、これがＤフリップフロップ回路５３２のＤ端子に入力される。そして、次のＣＬＫ０の立ち上がりのタイミングで、Ｄフリップフロップ回路５３２のＱ端子からハイレベルが出力され、さらに次のＣＬＫ０の次の立ち上がりのタイミングでＤフリップフロップ回路５３２のＱ端子からハイレベルが出力される。Ｄフリップフロップ回路５３１〜５３３のＱ端子が全てハイレベルとなったときにＡＮＤ回路５３４はハイレベルを出力する。すなわち、所定の時間ハイレベルが保持されたときに、ＡＮＤ回路５３４はハイレベルを出力する。
【００２９】
そして、ＡＮＤ回路５３４がハイレベルを出力した後、ＣＬＫ１によってＤフリップフロップ回路５３５，５３６のＱ端子が全てハイレベルとなったときに、ＡＮＤ回路５３７がハイレベルとなるとともに、ＯＲ回路５３８の出力がハイレベルとなるため、次のＣＬＫ１の立ち上がりのタイミングでＡＮＤ回路５３７がローレベルとなる。すなわち、監視回路５３は、発光素子１００ａ〜１００ｃのいずれかが故障していることを確定する故障確定信号として、図５に示されるパルス信号ＯＴを出力する。
【００３０】
判定回路５９は、判定部５４と、ＮＯＲ回路５６ａ〜５６ｃと、ＯＲ回路５７ａ〜５７ｃと、インバータ回路５５ａ〜５５ｃと、ＲＳフリップフロップ回路５８ａ〜５８ｃとを備える。判定回路５９は、監視回路５３から故障確定信号としてパルス信号ＯＴが出力された場合に、予め定められたタイミングで、発光素子１００ａ〜１００ｃのいずれが故障しているかを順次判定する機能を有する。
【００３１】
図６は、判定部５４を示す図である。判定部５４は、Ｄフリップフロップ回路５４１〜５４７と、ＡＮＤ回路５４８〜５５１と、ＯＲ回路５５２とを備える。判定部５４は、監視回路５３からのパルス信号ＯＴの入力に応じて、Ｄフリップフロップ回路５４４〜５４６からパルス信号Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を出力する機能を有する。具体的には、パルス信号ＯＴが１回のパルスのみである場合にはＡＮＤ回路５４８からＱ１信号としてパルス信号が出力される。また、パルス信号ＯＴとして２回のパルスが繰り返される場合には、Ｑ１信号とともにＡＮＤ回路５４９からＱ２信号としてパルス信号が出力される。また、パルス信号として３回のパルスが繰り返される場合には、Ｑ１，Ｑ２信号とともにＡＮＤ回路５５０からＱ３信号としてパルス信号が出力される。なお、Ｄフリップフロップ回路５４６のＱ端子からハイレベルが出力された後に、ＣＬＫ１のタイミングに応じてＡＮＤ回路５５１から図６に示されるパルス信号が生成され、Ｄフリップフロップ回路５４１〜５４７がリセットされる。
【００３２】
続いて、上記構成の発光素子駆動回路１０の動作について説明する。図７は、発光素子１００ｂ（ＬＥＤ２）が故障している場合の各信号の動きを示すタイミングチャートである。図７に示されるとおり、Ａ時点で発光素子１００ｂのカソード端子がオープン状態となったとする。このとき、監視回路５３から故障確定信号を示すパルス信号ＯＴが出力される。これにより、次のＣＬＫ１の立ち上がりタイミングで、Ｄフリップフロップ回路５４４からＱ１信号が出力される。このとき、発光素子１００ａのカソード端子は実際にはオープン状態でないため、ＯＲ回路５７ａからはハイレベルが出力され、ＲＳフリップフロップ回路５８ａは、ローレベルを出力する。これにより、発光素子１００ａのカソード端子がオープン状態でないと判定される。
【００３３】
そして、次のＣＬＫ１の立ち上がりタイミングで、Ｄフリップフロップ回路５４５からＱ２信号が出力される。ここで、上記のとおり、発光素子１００ｂのカソード端子はオープン状態であるため、ＯＲ回路５７ｂからはローレベルが出力されており、Ｑ２信号に応じてＲＳフリップフロップ回路５８ｂはハイレベルを出力する。これにより、発光素子１００ｂのカソード端子がオープン状態であると判定される。また、このハイレベル信号により、ＯＲ回路６０の出力がハイレベルとなるため、発光素子１００ａ〜１００ｃのいずれかのカソード端子がオープン状態となったこと示すオープン判定信号を外部に対して出力する。なお、ＲＳフリップフロップ回路５８から出力されるハイレベル信号により、ＮＯＲ回路５１ｂはローレベルを出力するため、ＯＲ回路５２からはハイレベルが出力されなくなるため、監視回路５３からも故障確定信号を示すパルス信号ＯＴが出力されなくなる。
【００３４】
このように、発光素子駆動回路１０によれば、発光素子１００ａ〜１００ｃのいずれのカソード端子がオープン状態となったことを判定回路５９によって判定するとともに、ＯＲ回路６０からオープン判定信号を外部に対して出力することができる。
【００３５】
次に、発光素子駆動回路１１について説明する。図８は、発光素子駆動回路１１を示す図である。なお、発光素子駆動回路１１と発光素子駆動回路１０との相違は、監視装置５１の機能と、スイッチ回路７０とを備える点であるため、その相違点を中心に説明する。
【００３６】
スイッチ回路７０は、電圧検出回路４０ａ〜４０ｃと昇圧回路部２０との間の経路を遮断又は接続するスイッチ７０ａ〜７０ｃを備える。
【００３７】
監視装置５１は、電圧検出回路４０ａ〜４０ｃの電圧値と、昇圧回路部２０の昇圧倍率に基づいて、発光素子１００ａ〜１００ｂの故障を判定し、スイッチ回路７０を制御する機能を有する。具体的には、監視装置５１は、電圧検出回路４０ａ〜４０ｃの電圧値がローレベルであり、かつ、昇圧回路部２０の昇圧倍率が最高である場合には、当該ローレベルを出力する電圧検出回路４０ａ〜４０ｃに対応する発光素子１００ａ〜１００ｃのカソード端子がオープン状態であると判定する。そして、監視装置５１は、発光素子１００ａ〜１００ｃにおいていずれかのカソード端子がオープン状態であると判定したときは、当該ローレベルを出力する電圧検出回路４０ａ〜４０ｃに繋がるスイッチ７０ａ〜７０ｃを遮断する。
【００３８】
続いて、発光素子駆動回路１１の作用について説明する。発光素子駆動回路１１において、例えば、発光素子１００ｂのカソード端子がオープン状態である場合には、電圧検出回路４０ｂの出力はローレベルとなる。このため、昇圧回路部２０の昇圧倍率も最高である３倍で昇圧が行われる。ここで、監視装置５１は、電圧検出回路４０ｂの出力がローレベルで、かつ、昇圧回路部２０の昇圧倍率も最高であると判断し、発光素子１００ｂのカソード端子がオープン状態となっていると判定する。さらに、監視装置５１は、スイッチ７１ｂを遮断する。これにより、昇圧回路部２０による不要な昇圧を抑制することで、不要な消費電力を削減することができる。また、これにより、オープン状態となっている発光素子１００ｂのカソード端子を検出する電圧検出回路４０ｂの出力に基づいた昇圧が行われず、その他の電圧検出回路４０ａ，４０ｃの出力に基づいた昇圧が行われるため、昇圧回路部２０の昇圧倍率が最適な倍率となる。
【符号の説明】
【００３９】
１０，１１  発光素子駆動回路、２０  昇圧回路部、２０ａ  最小値選択回路、２０ｂ  制御回路、２０ｃ  チャージポンプ回路、２１ａ，２２ａ，２３ａ  ダイオード、２４ａ  抵抗素子、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ  ドライバ回路、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ  電圧検出回路、５０  監視装置、５１  監視装置、５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  ＮＯＲ回路、５２  ＯＲ回路、５３  監視回路、５４  判定部、５７ａ，５７ｂ，５７ｃ  ＯＲ回路、５８ａ，５８ｂ，５８ｃ  フリップフロップ回路、５９  判定回路、６０  ＯＲ回路、７０  スイッチ回路、７１ａ，７１ｂ，７１ｃ  スイッチ、１００ａ，１００ｂ  発光素子、２１１  電圧源、２１２，２１３，２１４  コンデンサ、２１５，２１６，２１７，２１８，２１９，２２０，２２１    トランジスタ、３０２ａ  トランジスタ、３０４ａ  抵抗素子、５３１，５３２，５３３，５３５，５３６，５４１，５４２，５４３，５４４，５４５，５４６，５４７  Ｄフリップフロップ回路、５３４，５３７，５４８，５４９，５５０，５５１  ＡＮＤ回路。
【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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