(57)【要約】      （修正有）【課題】小さく安価な部品を用いたバックライト装置を提供する。【解決手段】開又は閉ループであって、高周波用途によく適している小さな部品を用いる。複数のＬＥＤ列３０１Ａ、３０１Ｂと、高電圧電源と、高電圧電源と反対の極性を有する低電圧レギュレータ３５０とを有する。高電圧電源と低電圧レギュレータとは、ＬＥＤ列の両端に亘って電圧差を印加して、これらを発光させる。高電圧電源はおよそ２００ＶＤＣであり、低電圧レギュレータは、−２ＶＤＣ〜−３０ＶＤＣの間の電圧を発生する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上のＬＥＤ列と、
高電圧電源と、
低電圧電源と、
上記低電圧電源に接続された１つ以上の低電圧レギュレータとを備え、
上記１つ以上の低電圧レギュレータは、フィードバックループに接続され、上記高電圧電源と反対の極性を有し、
上記高電圧電源と上記１つ以上の低電圧レギュレータは、上記１つ以上のＬＥＤ列の両端に電圧差を発生させて、該１つ以上のＬＥＤ列を発光させ、
上記１つ以上の低電圧レギュレータは、上記１つ以上のＬＥＤ列の出力を可変低電圧に周期的に接続するように設定されていることを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
上記高電圧電源の電圧は、上記可変低電圧の電圧の−５〜−２０倍であることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項３】
上記１つ以上のＬＥＤ列の１つに流れる電流をそれぞれ制御するために上記可変低電圧を用いる１つ以上のコントローラを更に備えることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項４】
上記１つ以上のＬＥＤ列の１つの出力を、上記１つ以上のコントローラの１つにそれぞれ接続する１つ以上のサンプルホールド回路を更に備えることを特徴とする請求項３記載のバックライト装置。
【請求項５】
上記１つ以上のＬＥＤ列、上記高電圧電源、及び上記１つ以上の低電圧レギュレータは、開ループを形成していることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項６】
昇圧コンバータを更に備え、
上記昇圧コンバータ、上記１つ以上の低電圧レギュレータ、及び上記高電圧電源は、上記１つ以上の低電圧レギュレータからの最小電圧から上記高電圧電源で電圧を発生するように構成された適応ループを形成していることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項７】
上記１つ以上の低電圧レギュレータと上記高電圧電源とは、該１つ以上の低電圧レギュレータの電圧を最小にする適応閉ループを形成している請求項１記載のバックライト装置。
【請求項８】
ディスプレイと、
上記ディスプレイを背面照明するために配置されたバックライト照明装置とを備え、
上記バックライト照明装置は、
１つ以上のＬＥＤ列と、
高電圧電源と、
低電圧電源と、
上記低電圧電源に接続された１つ以上の低電圧レギュレータとを備え、
上記低電圧レギュレータは、フィードバックループに接続され、上記高電圧電源と反対の極性を有し、
上記高電圧電源は、直流電圧を有し、上記直流電圧よりも小さい電圧を有する可変直流電圧に接続され、
上記高電圧電源と上記１つ以上の低電圧レギュレータは、上記１つ以上のＬＥＤ列の両端に電圧差を発生させて、該１つ以上のＬＥＤ列を発光させることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
上記高電圧電源の電圧の絶対値は少なくとも１００ＶＤＣであり、低電圧レギュレータ電圧の絶対値は２ＶＤＣ〜３０ＶＤＣであることを特徴とする請求項８記載の電子機器。
【請求項１０】
上記１つ以上のＬＥＤ列、上記高電圧電源、及び上記１つ以上の低電圧レギュレータは、開ループを形成していることを特徴とする請求項８記載の電子機器。
【請求項１１】
上記１つ以上のＬＥＤ列の１つに流れる電流をそれぞれ制御するために上記可変直流電圧を用いる１つ以上のコントローラを更に備えることを特徴とする請求項８記載の電子機器。
【請求項１２】
複数のＬＥＤ列の輝度を制御するバックライト装置の制御方法において、
反対の極性を有する電圧源により上記複数のＬＥＤ列を通って流れた電流を検出するステップと、
上記ＬＥＤ列の出力を可変低電圧に周期的に接続して、上記ＬＥＤ列の輝度を所定の範囲内に維持するように上記電流を調整するステップとを有するバックライト装置の制御方法。
【請求項１３】
上記電流を調整するステップは、該電流のデューティサイクルを調整することであることを特徴とする請求項１２記載のバックライト装置の制御方法。
【請求項１４】
上記電圧源の１つの電圧の絶対値は、少なくとも１００ＶＤＣであり、該電圧源の他の１つの電圧の絶対値は、２ＶＤＣ〜３０ＶＤＣであることを特徴とする請求項１２記載のバックライト装置の制御方法。
【請求項１５】
上記複数のＬＥＤ列を用いて、電子機器のディスプレイを背面照明するステップを更に有する請求項１３記載のバックライト装置の制御方法。
【請求項１６】
上記電子機器は、液晶表示（ＬＣＤ）テレビ又はＬＣＤパーソナルコンピュータであることを特徴とする請求項１５記載のバックライト装置の制御方法。
【請求項１７】
上記複数のＬＥＤと上記電圧源は、開ループを形成していることを特徴とする請求項１３記載のバックライト装置の制御方法。
【請求項１８】
上記複数のＬＥＤ列の輝度を調整するように、上記電圧源の１つの電圧を、上記電圧源の他の１つの電圧に基づいて調整するステップを更に有する請求項１５記載のバックライト装置の制御方法。
【請求項１９】
フィードバックループに接続された１つ以上の低電圧レギュレータを備え、
上記１つ以上の低電圧レギュレータは、高電圧電源と反対の極性を有し、１つ以上のＬＥＤに電力を供給し、
上記１つ以上の低電圧レギュレータは、低電圧電源を制御し、上記１つ以上のＬＥＤ列に電位差を発生させて、該１つ以上のＬＥＤ列を発光させ、
上記ＬＥＤ列は、上記高電圧電源によって駆動され、
上記１つ以上の低電圧レギュレータは、上記１つ以上のＬＥＤ列の出力を１つ以上の可変低電圧に周期的に接続するように設定されていることを特徴とするバックライト装置。
【請求項２０】
上記高電圧電源の電圧は、上記低電圧電源の電圧の−５〜−２０倍であることを特徴とする請求項１９記載のバックライト装置。
【請求項２１】
上記１つ以上のＬＥＤ列に流れる電流を所定の範囲内にそれぞれ維持する１つ以上のコントローラを更に備える請求項２０記載のバックライト装置。
【請求項２２】
上記１つ以上のＬＥＤ列の１つの出力を上記１つ以上のコントローラの１つにそれぞれ接続する１つ以上のサンプルホールド回路を更に備える請求項２１記載のバックライト装置。
【請求項２３】
上記１つ以上のＬＥＤ列と上記１つ以上の低電圧レギュレータは、上記高電圧電源とともに開ループを形成していることを特徴とする請求項１９記載のバックライト装置。
【請求項２４】
昇圧コンバータを更に備え、
上記昇圧コンバータと上記１つ以上の低電圧レギュレータは、上記高電圧電源とともに適応ループを形成していることを特徴とする請求項１９記載のバックライト装置。
【請求項２５】
上記１つ以上の低電圧レギュレータは、上記高電圧電源とともに、該１つ以上の低電圧レギュレータの電圧を最小にする適応ループを形成している請求項１９記載のバックライト装置。
【請求項２６】
上記１つ以上のＬＥＤ列は、電子機器のディスプレイを背面照明することを特徴とする請求項１９記載のバックライト装置。
【請求項２７】
上記電子機器は、液晶表示（ＬＣＤ）テレビ又はＬＣＤパーソナルコンピュータであることを特徴とする請求項２６記載のバックライト装置。
【請求項２８】
上記１つ以上のコントローラのそれぞれは、コイルを介してコンデンサを充電して、上記１つ以上のＬＥＤ列の対応する１つに印加される電圧を発生させるように構成されていることを特徴とする請求項２２記載のバックライト装置。
【請求項２９】
低電圧電源から電力を受ける低電圧レギュレータを備え、
上記低電圧レギュレータは、フィードバックループに接続され、１つ以上のＬＥＤ列の最上端の高電圧電源から電力を受ける第１の電圧を監視し、該１つ以上のＬＥＤ列の最下端に一組の可変電圧を印加し、
上記第１の電圧と一組の可変電圧が反対の極性を有し、上記一組の可変電圧中の電圧が互いに異なることを特徴とする電流レギュレータ。
【請求項３０】
上記低電圧レギュレータは、１つ以上のコントローラユニットを有し、
各コントローラは、上記１つ以上のＬＥＤ列の対応する１つに接続され、各コントローラユニットは、該１つ以上のＬＥＤ列の１つに流れる電流を制御するように設定されていることを特徴とする請求項２９記載の電流レギュレータ。
【請求項３１】
上記１つ以上のコントローラユニットのそれぞれは、コンデンサとコイルとの対を有し、所定のデューティサイクルに基づいて該コイルを介して該コンデンサに負の電圧を充電するように設定されていることを特徴とする請求項３０記載の電流レギュレータ。
【請求項３２】
上記複数のコントローラユニットは、検出抵抗と、該検出抵抗の両端の電圧をサンプルするサンプルホールド回路とを更に有し、
上記検出抵抗は、上記１つ以上のＬＥＤ列の１つの下に接続されていることを特徴とする請求項３０記載の電流レギュレータ。
【請求項３３】
１つ以上のＬＥＤ列の第１の端部に接続された高電圧電源を有するディスプレイのバックライト装置であって、
上記バックライト装置は、低電圧電源に接続された１つ以上の低電圧レギュレータを備え、
上記１つ以上の低電圧レギュレータは、フィードバックループに接続され、上記高電圧電源と反対の極性を有し、上記１つ以上のＬＥＤ列の第２の端部に接続され、
上記１つ以上の低電圧レギュレータは、上記１つ以上のＬＥＤ列に可変低電圧を周期的に接続して、上記１つ以上のＬＥＤ列の両端に電圧差を発生させることを特徴とするバックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、35  U.S.  C.  $  119(e)に基づいて、２００９年６月１５日に出願された米国仮特許出願番号61/187,100、発明の名称「Circuit  Topology  for  Driving  High-Voltage  LED  Series  Connected  Strings」の優先権の利益を主張し、これを引用することにより本願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本願発明は、電気回路に関するものである。より具体的には、本願発明は、テレビのディスプレイ、コンピュータのディスプレイ及び他のディスプレイの背面照明に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
テレビ、コンピュータ又は他のディスプレイを背面照明することによって、薄暗く照らされた環境において、ユーザはディスプレイを見ることができる。幾つかの現在のバックライト装置は、発光ダイオードの列を用いている。図１及び図２は、このような２つの先行技術のバックライト装置の構成を示している。
【０００４】
図１は、変圧器１５０によって電力が供給される２つのＬＥＤ列１０１Ａ、１０１Ｂを有するバックライト装置の構成を示す図である。以下で説明されるこの回路の残りの部分を、ＬＥＤ列１０１Ａ、１０１Ｂをオンオフするのに用いることによって、バックライトの輝度を制御する。通常、ディスプレイは２つ以上のＬＥＤ列を有する。図１及び図２は、図面を単純化するため、両方ともただ２つのＬＥＤ列だけを示している。
【０００５】
動作において、ＬＥＤ列１０１Ａは、ＬＥＤ列１０１Ａに電流が流れることにより発光される。この電流を、その入出力間での電圧差ΔＶによって決定する。トランジスタ１０５Ａは、ＬＥＤ列１０１Ａをオンオフするのに用いられ、トランジスタ１０５Ａがオンのとき、ＬＥＤ列１０１Ａの最下端の電圧が、検出抵抗１１０Ａの最上端の電圧とほぼ同じである。ＬＥＤ列に流れる電流が同じ場合、これらのＬＥＤ列は同じ輝度となるが、ＬＥＤ列の両端の電圧は、ＬＥＤ列毎に変化する。レギュレータループである制御回路１２０Ａは、検出抵抗１１０Ａの電圧を監視し、ＬＥＤ列１０１Ａの正確な電流値が適切な電流値になるまでＬＥＤ列１０１Ａの最上端の電圧を調整することによって、ＬＥＤ列１０１Ａの電流を調整する。図１の例において、ＬＥＤ列１０１Ａは、ΔＶ＝（２２０−ＶＡ）ＶＤＣであり、ＬＥＤ列１０１Ｂは、ΔＶ＝（２１０−ＶＢ）ＶＤＣであるが、ＬＥＤ列の電流は、同じである。検出抵抗１１０Ａの値によって、ＬＥＤ列１０１Ａに流れる電流が決定され、ＬＥＤ列１０１Ａの完全な輝度が決定される。１つの周期中において、より長期間トランジスタをオンにしてＬＥＤ列１０１Ａに電流を流すようにすると、より高輝度でＬＥＤ列１０１Ａが有効に発光する。例えば、デューティサイクルを２５％にすると、ＬＥＤ列１０１Ａが、その最大輝度値の２５％で発光する。トランジスタ１０５Ａに入
力されるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号は、ＬＥＤ列１０１Ａに流れる電流の継続時間を制御し、それによって、人間が感じられる明るさを調整する。
【０００６】
制御回路１２０Ａは、ＬＥＤ列１０１Ａの発光を制御するのに用いられるブーストレギュレータのフィードバックループの一部である。制御回路１２０Ａは、検出抵抗１１０Ａにおける電圧降下を監視し、それによって、ＬＥＤ列１０１Ａに流れる電流を監視する。制御回路１２０Ａは、トランジスタ１２５ＡのゲートによりＰＷＭデューティサイクルを調整することにより第１の電圧を制御するブーストレギュレータの一部である。トランジスタ１２５ＡにおけるこのＰＷＭ周波数は、トランジスタ１０５ＡのＰＷＭ信号に影響されず、通常、周波数が１０００倍高い。
【０００７】
十分な電圧を確保するために、ＬＥＤ列１０１Ａは「ブースト回路」に接続される。ブースト回路は、コイル１３５Ａとトランジスタ１２５Ａとダイオード１３０Ａとを有し、これらが全体として、変圧器の２次側に接続されたトップレールからの１１５ＶＤＣを昇圧して２２０ＶＤＣを発生させる。分圧器１３２Ａは、故障状態、例えば開放されたＬＥＤ列による過電圧状態に備えて、ブーストコンバータの出力を監視するのに用いられる。
【０００８】
また、図１は、バックライト装置１００に電力を供給する変圧器の非絶縁側の他の部品、すなわち、例えばブリッジ及び力率改善素子１６１、コントローラ１６５及び光コントローラ（opto-controller）１６９などの部品を示している。これらの部品は、本願発明にとって付随的であるので、ここでは説明しない。
【０００９】
図２は、バックライト装置１００と構成が少し異なるバックライト装置２００の構成を示している。バックライト装置１００が、別々のＬＥＤ列に電力をそれぞれ供給する複数のブースト回路（例えばトランジスタ１２５Ａ、ダイオード１３０Ａ、コイル１３５Ａ）を用いるのに対して、バックライト装置２００は、１つのブースト回路（構成要素１２５Ａ、１３０Ａ、１３５Ａ）を用いて、全てのＬＥＤ列に電力を供給する。バックライト装置２００において、トランジスタ１０５Ａのゲートにおける電圧を調整することによって、ＬＥＤ列１０１Ａの最低部の電圧が制御される。
【００１０】
この分野の当業者にとって明らかなように、複数のＬＥＤ列を通常用いて、ディスプレイを背面照明する。例えば、１つのＬＥＤ列を、ディスプレイの各端に配置することができる。あるいは、２つのＬＥＤ列を、ディスプレイ、例えばワイドスクリーンディスプレイの端に沿って配置することができる。
【００１１】
バックライト装置１００、２００は、同じ部品を多く有する。図１及び図２を参照して、同一の符号は同じ素子を参照するものとする。同様にして、図を単純化する。例えば、図２において、ドットは、図示しない幾つかの素子（例えば更なるＬＥＤ列と増幅器１１５Ａに類似したコントローラ）を図示していないことを図で説明している。
【００１２】
バックライト装置１００、２００は、幾つかの不利な点を共有している。これらの装置は、両方とも、高電圧ブースト回路と低周波数コイルと線形レギュレータ、すなわち、熱を多く発生し、比較的高価で、プリント回路基板の大部分を占める部品を用いている。ＬＥＤ列のダイオードの間が少しでも一致しないと、各電流源の両端に電圧差が生じて、さらにより多くの熱が発生する。高電圧を用いているので、レギュレータループのバンド幅は比較的制限されている。さらに、各ＬＥＤ列に流れる電流を制御するレギュレータ回路が高電圧電源の入力に接続されるので、部品は高電圧状態に耐える必要がある。このように、従来のバックライト回路のコントローラは、大きく高価である。
【発明の概要】
【００１３】
本願発明の実施の形態に基づき、バックライト装置は、ＬＥＤ列の最上端において１つの極性の高電圧電源と、ＬＥＤ列の最低部で反対の極性の低電圧レギュレータとを有する。低電圧レギュレータを新たに用いることによって、より小さく安価な部品を用いてＬＥＤ列に流れる電流を制御してＬＥＤ列の輝度を制御することができる。
【００１４】
本願発明の第１の実施の形態において、バックライト装置は、１つ以上のＬＥＤ列と高電圧電源と低電圧レギュレータとを有する。高電圧電源と低電圧レギュレータとは、異なる極性を有し、ＬＥＤ列の両端に電圧差を印加して、これらを発光させる。
【００１５】
一実施の形態において、バックライト装置は、１つ以上のＬＥＤ列と、高電圧電源と、低電圧シンクとを備える。高電圧電源と低電圧シンクは、ＬＥＤ列の両端に電圧差を印加して、これらを発光させる。低電圧シンクは、正の電圧を有し、低電圧ブーストトポロジへの入力としてＬＥＤ列の最低部の電圧を用いるとともに、出力として例えば１２Ｖを供給する装置に電力を供給する。
【００１６】
一実施の形態において、高電圧電源と低電圧レギュレータとは、それぞれ、ＬＥＤ列の入力と出力とに接続される。好ましくは、高電圧電源の電圧は、低電圧電源の電圧の−５〜−２０倍である。
【００１７】
また、バックライト装置は、１つ以上のコントローラと、対応するサンプルホールド回路とを備える。コントローラのそれぞれは、ＬＥＤ列の１つに流れる電流を制御する。サンプルホールド回路のそれぞれは、ＬＥＤ列の１つの電流検出の電圧を、コントローラの１つに供給する。
【００１８】
ＬＥＤ列と高電圧電源と低電圧レギュレータとは、開ループを形成している。好ましくは、バックライト装置は、低電圧電源と高電圧電源とともに全体として、低電圧レギュレータの全てを可能性がある最低の電圧に保持する電圧レベルに高電圧電源を調整する適応ループの一部を形成しているコントロールブロックを更に有する。
【００１９】
本願発明の第２の実施の形態において、電子機器は、バックライト装置によって背面照明されるディスプレイを有する。電子機器は、液晶表示（ＬＣＤ）テレビ、ＬＣＤパーソナルコンピュータ又はバックライト付きディスプレイを用いたあらゆる他の機器である。バックライト装置は、１つ以上のＬＥＤ列と高電圧電源と低電圧レギュレータとを有する。高電圧電源と低電圧レギュレータとは、異なる極性を有し、ＬＥＤ列の両端に電圧差を印加して、それによってこれらを発光させる。低電圧レギュレータは、複数のコントロール素子を有し、各コントロール素子は、ＬＥＤ列の１つの出力に低電圧
を印加する。
【００２０】
一実施の形態において、高電圧電源の電圧の絶対値は少なくとも２００ＶＤＣであり、低電圧レギュレータの電圧の絶対値は１０ＶＤＣ〜３０ＶＤＣの間である。
【００２１】
本願発明の第３の実施の形態において、複数のＬＥＤ列の輝度を制御する方法は、異なる極性を有する電圧源によって、ＬＥＤ列に流される電流を検出するステップを有する。電流は、所定の範囲内にＬＥＤ列の輝度を維持するように調整される。好ましくは、ＬＥＤ列がＰＷＭ信号のオン状態であるときにおいて、ＬＥＤ列の電流が一定の状態に維持されている間に、ＬＥＤ列のデューティサイクルを調整することにより、輝度を調整する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、従来技術のバックライト装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、他の１つの従来技術のバックライト装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、本願発明の１つの実施の形態に基づくバックライト装置の構成を示す図である。
【図４】図４は、本願発明の他の１つの実施の形態に基づくバックライト装置の構成を示す図である。
【図５】図５は、本願発明の更に他の１つの実施の形態に基づく、適応ループを用いたバックライト装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本願発明の実施の形態に基づいて、バックライト装置は、高電圧電源と低電圧レギュレータとの組合せを用いて、複数のＬＥＤ列を適切に発光させる。この実施の形態は、複数のＬＥＤ列、例えばコンピュータディスプレイ、液晶テレビディスプレイ及び他のディスプレイを照明するのに用いられるこれらＬＥＤ列にとって最も適している。
【００２４】
図３は、１つの実施の形態に基づいたバックライト装置３００の構成を示す図である。バックライト装置３００は、ディスプレイ（図示せず）を背面照明するＬＥＤ列３０１Ａ、３０１Ｂを備える。ＬＥＤ列３０１Ａ、３０１Ｂは、後述するように、＋２００ＶＤＣの高電圧線（top  voltage  rail）３４５と、可変電圧の複数の低電圧レギュレータ３５０とにそれぞれ接続されている。低電圧レギュレータ３５０は、低電圧を有利に用いて、ＬＥＤ列３０１Ａ、３０１Ｂの発光を制御する。このようにして、低電圧レギュレータ３５０は低電圧成分を用いることができる。
【００２５】
低電圧レギュレータ３５０を使用することには、幾つかの利点がある。第１に、低電圧の振幅が高電圧の振幅よりも小さいので、低電圧レギュレータは、より高周波数で動作することができる。これによって、装置のスイッチング損失と、装置が放出するＥＭＩが制限される。また、スイッチング速度がより速い装置は、変圧器と、より小さいコアと安価で小型で発熱量が小さい部品とを有するコイルとを用いる。
【００２６】
バックライト装置３００は、ただ２つのＬＥＤ列３０１Ａ、３０１Ｂだけを示しているが、ディスプレイが通常２つ以上のＬＥＤ列を有していることは明らかである。幾つかのディスプレイは、６つのＬＥＤ列、すなわち、ディスプレイの上部及び下部にそれぞれ２つのＬＥＤ列と、そのディスプレイのそれぞれの側面に１つのＬＥＤ列とを用いる。もちろん、あらゆる多くの方法で、あらゆる数のＬＥＤ列を構成することにより、ディスプレイを背面照明することができる。
【００２７】
低電圧レギュレータ３５０は、異なるＬＥＤ列をそれぞれ制御する複数の低電圧素子を有する。図３を参照して、１つの低電圧素子は、ＬＥＤ列３０１Ａを制御するのに用いられ、制御回路（以下、コントローラともいう）３５５Ａと、２つのトランジスタ３６０Ａ、３６１Ａと、レベルシフタ３６３Ａと、サンプルホールド回路３６５Ａと、電流検出抵抗３６７Ａとを有する。以下の説明を単純化するため、ＬＥＤ３０１Ａを制御する低電圧素子だけを説明する。他の低電圧素子は、同様に動作する。さらに、図３に示す部品の多くは、図１のバックライト装置１００で見られるので、図３に示す部品の多くに同様の符号を付す。これらの共通部品については、ここで説明しない。
【００２８】
動作において、コントローラ３５５Ａは、トランジスタ３６０Ａをオンにしてコイル３６２Ａに電流を流す。そして、コントローラ３５５Ａは、トランジスタ３６０Ａをオフにして、コイル３６２Ａの電圧を負にさせ、それによって、トランジスタ（同期ダイオード）３６１Ａをオンにして、コンデンサ３６９Ａを充電する。コンデンサ３６９Ａの直流電圧は、トランジスタ（以下、スイッチともいう。）３７０Ａと電流検出抵抗３６７Ａを介してＬＥＤ３０１Ａに印加される。電流検出抵抗３６７Ａの電圧は、コントローラ３５５Ａによって、トランジスタ３６０Ａのデューティサイクルを調整することに用いられ、これによって、コンデンサ３６９Ａの電圧を変化させる。コンデンサ３６９Ａは、ＬＥＤ列３０１Ａを実際に適切な電流で照明するのに必要な電圧がどの程度であっても、例えば、−５ＶＤＣ〜−３０ＶＤＣの電圧を発生する。
【００２９】
コントローラ３５５Ａは、ＬＥＤ列３０１Ａの基部において電流検出抵抗３６７Ａの両端の電圧降下を測定することによって、ＬＥＤ３０１Ａを流れる電流を監視し、電流を適切な照明レベルに維持する。電圧は、好ましくは、人間が感じられる明るさを調整するためにパルス化されているので、スイッチ３７０Ａがオンの間にＬＥＤ列３０１Ａに流れる電流のみ検出するように、コントローラ３５５Ａは、サンプルホールド回路３６５Ａを用いて電流検出抵抗３６７Ａに接続される。ＬＥＤ列３０１Ａを電流検出抵抗３６７Ａに接続するスイッチ３７０Ａには、レベルシフタ３６３Ａを介してパルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ１ともいう。）が供給される。トランジスタ３７０Ａがその入力の論理回路と同じレベルではないので、レベルシフタ３６３Ａを用いて、電圧を適切なレベルにシフトする。コントローラ３５５Ａは、フィードバックループを用いて電流検出抵抗３６７Ａの電流を監視して、複数のＬＥＤ列（例えばＬＥＤ列３０１Ａ、３０１Ｂ）の電流が同じであることを確保する。
【００３０】
典型的なコントローラ３５５Ａは、ＬＥＤ列３０１Ａに流れる電流を監視するステップと、ＬＥＤ列３０１Ａの照明レベルを他のＬＥＤ列（例えばＬＥＤ列３０１Ｂ）と同期させるステップとを有する上述のステップを実行するようにプログラムされている。異なる実施の形態において、コントローラ３５５Ａは、実行命令を有するプロセッサで読み取り可能な媒体を用いて、特定用途向け回路を用いて、ファームウェアを用いて、これらのあらゆる組合せを用いて、あるいは当業者に周知である他の手段を用いてプログラムされている。
【００３１】
バックライト装置３００は、先行技術に対する幾つかの利点を有する。低電圧レギュレータ３５０は、あらゆる高電圧用のトランジスタを用いない。先行技術は、４００Ｖのブーストトランジスタと４００Ｖダイオードを必要とするが、バックライト装置３００は、必要としない。
【００３２】
図３は、１つの正の高電源電圧（＋２００ＶＤＣ）と、低電圧レギュレータ３５０の複数の負の低電圧（−２０ＶＤＣ）とを示しているが、１つの負の高電源電圧を、低電圧レギュレータ３５０の複数の正の低電圧とともに用いることができることが明らかである。幾つかの実施の形態において、この電源電圧は、低電圧レギュレータ３５０の電圧の−５〜−２０倍である。
【００３３】
図３は、１つの正の高電源電圧（＋２００ＶＤＣ）と、低電圧レギュレータ３５０の複数の負の低電圧（−２０ＶＤＣ）とを示しているが、１つの正の高電源電圧を、低電圧レギュレータ３５０の複数の正の低電圧シンクとともに用いることができることが明らかである。幾つかの実施の形態において、高電圧電源の電圧は、低電圧レギュレータ３５０の電圧の−５〜−２０倍である。低電圧シンクは、入力と出力を逆にしたブーストレギュレータを有してもよい。
【００３４】
実施の形態では、１つの高電圧電源と、複数のバック／反転した低電圧レギュレータを用いて、複数のＬＥＤ列で調整された高電圧の電流の全体の電圧を制御する。実施の形態では、閉ループが高電圧バスを調整する必要がなく、また、線形電流レギュレータループを必要とすることがない。より小さいコイルと出力コンデンサを用いるので、高周波数の低電圧ＤＣ／ＤＣコンバータはより小さく安価である。
【００３５】
他の実施の形態に基づいて、バックライト装置は、あらゆる数の異なる電源電圧に適用することができる。図４は、適用システムを用いた１つの実施例に基づくバックライト装置４００のハイレベルのブロック図である。バックライト装置４００は、複数のＬＥＤ列１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｆに接続された電圧源のトップレール４０５と、低電圧レギュレータ４５０、例えば図３の低電圧レギュレータ３５０に全て接続された高電圧コンバータ４０１とを有する。ＬＥＤ列１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｆのそれぞれは、対応する低電圧素子４５１Ａ、４５１Ｂ、４５１Ｆに接続されている。
【００３６】
トップレール４０５と、低電圧レギュレータ４５０と、高電圧コンバータ４０１とは、「適応ループ」を形成している。低電圧素子４５１Ａ、４５１Ｂ、４５１Ｆは、縦続接続ワイヤによって直列接続されている。最小電圧が高電圧コンバータ４０１に供給されるように、低電圧素子４５１Ａ、４５１Ｂ、４５１Ｆのそれぞれは、その低電圧素子の電圧を縦続接続ワイヤに供給する。高電圧コンバータ４０１は、この最小電圧値を用いて、トップレール４０５の電圧を決定する。例えば、高電圧コンバータ４０１は、ＬＥＤ列１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｆの全てで十分な照明を確保する電源電圧を決定する。このように、元の電圧源からの電圧にかかわらず、ＬＥＤ列１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｆを適切な輝度で発光させる。
【００３７】
図５は、例えば図４で上述した適用システムを用いた１つの実施例に基づくバックライト装置５００を示す図である。バックライト装置５００は、バックライト装置３００を構成する部品と多くの同じ部品を有するので、同様の符号を同様の部品について付す。
【００３８】
バックライト装置５００において、コントローラ３５５Ａ、３５５Ｂは、互いにライン５１０上において接続されているとともに、光コントローラ１６９、及び縦続接続ラインによって直列接続されたあらゆる他の同様の機能を有するコントローラ（図示せず）に接続されている。コントローラ（例えばコントローラ３５５Ａ、３５５Ｂ）の最小電圧（Ｖｘ）は、光コントローラ１６９に供給され、光コントローラ１６９はこの電圧を用いて、トップレール３４５の電圧を選択し、それによって、ＬＥＤ列３０１Ａ、３０１Ｂの適切な発光を確保する。
【００３９】
この実施の形態において、バックライト装置５００は、トップレール３４５に選択的に接続される異なる電圧を有する複数の電圧源（図示せず）を有する。バックライト装置５００において、２００ＶＤＣの電圧源が選択的にトップレール３４５に供給される。他の実施の形態において、異なる最小電圧が光コントローラ１６９に供給されるとき（例えばＶｙ＞Ｖｘ）、複数の電圧の他の１つの電圧が選択的にトップレール３４５に供給され、適切な輝度でＬＥＤ列３０１Ａ、３０１Ｂを発光させる。
【００４０】
本願発明の実施の形態に基づいて適応ループを形成する他の方法があることは、当業者にとって明らかである。
【００４１】
動作において、バックライトの複数のＬＥＤ列は、これらのＬＥＤ列の両端に電圧差が印加されることにより発光される。電位差は、ＬＥＤ列の入力端に亘る高電圧と、ＬＥＤ列の出力端の調整された低電圧とによって発生する。高電圧と低電圧とは反対の極性を有する。都合がよいことに、バックライト回路は、比較的安価な小さな部品を有し、高周波数で動作することができる。
【００４２】
当業者にとって明らかなように、添付した特許請求の範囲に定義された発明の精神と範囲から逸脱することなく、実施例に応じて他の変形例を作成することができる。
【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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