(57)【要約】【課題】ＬＥＤを所望の駆動電流で発光させる場合にＬＥＤに最適な電圧を印加することが可能となり、電源側からみたＬＥＤの発光効率の向上を図ること。【解決手段】昇圧回路２は、印加電圧調整部３１からの指示に基づきＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのアノードの印加電圧Ｖ１として初期電圧値を昇圧出力する。その後、昇圧回路２は、その印加電圧Ｖ１を初期電圧値から徐々に減少させていく。このとき、印加電圧決定部３２は、電圧検出回路１５−１〜１５−ｎの検出電圧ＶＦ１〜ＶＦｎを取り込み、この検出電圧ＶＦ１〜ＶＦｎに基づいて以後に使用するＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのアノードの印加電圧Ｖ１を決定する。【選択図】図１
2009295791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤを設定電流で点灯するように前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路を含むＬＥＤ駆動装置であって、
前記ＬＥＤの両端の印加電圧を検出する電圧検出手段と、
前記ＬＥＤ駆動回路が設定電流で前記ＬＥＤを点灯できる所定電圧を、前記ＬＥＤのアノードに印加させ、かつ、前記所定電圧を減少させながら前記電圧検出手段に前記ＬＥＤの両端の印加電圧を検出させ、当該検出電圧に基づいて前記ＬＥＤのアノードに印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、
を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤ駆動回路は、
前記ＬＥＤに電流を流すトランジスタと、
前記トランジスタに直列接続される電流検出抵抗と、
前記ＬＥＤに流れる電流に応じた電圧を設定でき、前記電流検出抵抗に発生する検出電圧と前記設定電圧が一致するように前記トランジスタのゲート電圧を制御する差動増幅回路とを備え、
前記印加電圧決定手段が前記ＬＥＤのアノードに印加する所定の印加電圧の初期電圧Ｖは、前記ＬＥＤに設定電流が流れるときの前記ＬＥＤの両端の印加電圧をＶＦ、前記差動増幅回路の設定電圧をＶＲＥＦ、前記ＬＥＤに設定電流が流れるときの前記トランジスタのドレイン−ソース間の電圧をＶＤＳとすると、
ＶＦ＋ＶＲＥＦ＋ＶＤＳ＜Ｖ
であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項３】
ＬＥＤを設定電流で点灯するように前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路をｎ個含むＬＥＤ駆動装置であって、
前記ｎ個のＬＥＤ駆動回路にそれぞれ駆動されるＬＥＤの両端の印加電圧をそれぞれ検出するｎ個の電圧検出手段と、
前記ｎ個のＬＥＤ駆動回路が設定電流で前記ｎ個のＬＥＤをそれぞれ点灯できる所定の印加電圧を、前記ｎ個のＬＥＤのアノードに共通に印加させ、かつ、前記所定電圧を減少させながら前記ｎ個の電圧検出手段にそれぞれ検出動作を行わせ、当該それぞれの検出電圧に基づいて前記ｎ個のＬＥＤのアノードに共通に印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、
を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
【請求項４】
前記ｎ個のＬＥＤは同種のもので構成し、
前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の２回目からの決定に際し、前記ｎ個のＬＥＤのうち着目した１つのＬＥＤに係る電圧検出手段の検出電圧に基づいて決定するようにしたことを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項５】
前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の決定を所定周期で行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項６】
ＬＥＤに電流を流すトランジスタと、前記トランジスタに直列接続される電流検出抵抗と、前記ＬＥＤに流れる電流に応じた電圧を設定でき、前記電流検出抵抗に発生する検出電圧と前記設定電圧が一致するように前記トランジスタのゲート電圧を制御する差動増幅回路とを有するＬＥＤ駆動回路を含むＬＥＤ駆動装置であって、
前記検出電圧と前記設定電圧を比較する電圧比較手段と、
当前記ＬＥＤのアノードに所定電圧を印加し、前記所定電圧を変化させながら前記電圧比較手段に前記比較動作を行わせ、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記ＬＥＤのアノードに印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、
を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
【請求項７】
前記印加電圧決定手段は、
前記ＬＥＤ駆動回路が設定電流で前記ＬＥＤを点灯できる第１の所定電圧または前記ＬＥＤ駆動回路が前記設定電流で前記ＬＥＤを点灯できない第２の所定電圧を前記ＬＥＤのアノードに印加させ、
前記第１の所定電圧を前記ＬＥＤのアノードに印加させたときには、前記第１の所定電圧を減少させながら前記電圧比較手段に前記比較動作を行わせ、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記ＬＥＤのアノードに印加する電圧を決定し、
前記第２の所定電圧を前記ＬＥＤのアノードに印加させたときには、前記第２の所定電圧を増加させながら前記電圧比較手段に前記比較動作を行わせ、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記ＬＥＤのアノードに印加する電圧を決定することを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項８】
ＬＥＤに電流を流すトランジスタと、前記トランジスタに直列接続される電流検出抵抗と、前記ＬＥＤに流れる電流に応じた電圧を設定でき、前記電流検出抵抗に発生する検出電圧と前記設定電圧が一致するように前記トランジスタのゲート電圧を制御する差動増幅回路とを有するＬＥＤ駆動回路をｎ個含むＬＥＤ駆動装置であって、
前記ｎ個のＬＥＤ駆動回路のそれぞれの検出電圧と、当該各検出電圧に対応するそれぞれの設定電圧を比較するｎ個の電圧比較手段と、
前記ｎ個のＬＥＤのアノードに共通の所定電圧を印加し、前記所定電圧を変化させながら前記ｎ個の電圧比較手段にそれぞれ前記比較動作を行わせ、前記ｎ個の電圧比較手段の比較結果のそれぞれに基づいて前記ＬＥＤのアノードに共通に印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、
を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
【請求項９】
前記ｎ個のＬＥＤは同種のもので構成し、
前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の２回目からの決定に際し、前記ｎ個のＬＥＤのうち着目した１つのＬＥＤに係る電圧比較手段の比較結果に基づいて決定するようにしたことを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項１０】
前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の決定を所定周期で行うことを特徴とする請求項６乃至請求項９のうちの何れかに記載のＬＥＤ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（以下、ＬＥＤ）を駆動するＬＥＤ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＬＥＤ駆動装置として、例えば特許文献１に記載の発明が知られている。
この発明は、複数のＬＥＤ系列を駆動する定電流ドライバに掛かっている電圧のうちの最も低い電圧を検出電圧として選択する。そして、その選択された検出電圧の最小値が、定電流ドライバが定電流動作を行える低い電圧（基準電圧）になるように、電源回路の出力電圧を自動的に制御する。
このため、各定電流ドライバの駆動電流が異なる場合には、定電流ドライバを構成するトランジスタの飽和電圧が異なってしまい、正しい比較（制御対象とすべき定電流ドライバの判定）ができず、電流不足となる定電流ドライバが存在する可能性がある。
【０００３】
また、従来の他のＬＥＤ駆動装置として、図５に示すものが知られている。
このＬＥＤ駆動装置は、図５に示すＬＥＤ駆動回路１００を複数個並列に接続したものである（図５ではＬＥＤ駆動回路１００が１つのみである）。複数のＬＥＤ駆動回路１００のそれぞれは、ＬＥＤ１０１に電流を流すＭＯＳトランジスタ１０２と、電流検出抵抗１０３と、差動増幅回路１０４とを備えている。
差動増幅回路１０４は、電流検出抵抗１０３に流れる電流に応じた検出電圧が設定電流値に対応する設定電圧値ＶＲＥＦになるように、ＭＯＳトランジスタ１０２のゲート電圧を制御する。
【０００４】
図５に示すＬＥＤ駆動装置では、複数のＬＥＤ駆動回路１００で駆動されるＬＥＤ１０１のアノードには、共通の電圧Ｖ１が印加され、その印加電圧値は固定である。
ところで、ＬＥＤの発光に必要な電圧（ＬＥＤの両端電圧）は、発光色、流したい電流、周囲の環境温度、生産時の個体のばらつきによって大きく異なる。このため、ＬＥＤのアノードの印加電圧が共通であって、しかも固定されている場合には、その印加電圧は必要以上のマージンを持った値に昇圧する必要がある。その結果、複数のＬＥＤの中に発光に必要な電圧が低いＬＥＤが含まれていても、昇圧電圧を下げて発光効率を上げることが困難である。
【０００５】
このような不具合について、図５〜図７を参照して具体的に説明する。
図５のＬＥＤ駆動回路１００において、ＬＥＤ１０１のアノードの電圧Ｖ１を増加させていくと、ＬＥＤ１０１のカソードの電圧Ｖ２、および電流検出抵抗１０３の一端の電圧Ｖ３の変化は図６のようになる。MOSトランジスタ１０２が所望のLED電流を駆動するために必要なドレインとソース間の電圧（V2とV3間に必要な電位差）をVDSとする。
また、ＬＥＤ１０１が所望のLED電流を駆動するために必要なアノードとカソード間の電圧（V1とＶ２に必要な電位差）をＶＦとする。また、そのアノードの電圧Ｖ１の増加に対するＬＥＤ１０１に流れる電流の変化は、図７のようになる。
すなわち、電圧Ｖ１の印加を開始してからＶ１＝Ｖａになるまでは、電圧Ｖ１が増加してもＬＥＤ１０１のアノードとカソード間の電圧はＶＦに達しないため、ＬＥＤ１０１は点灯できない。さらに電圧Ｖ１を増加させていき、Ｖ１＝Ｖａになって電圧Ｖ２、Ｖ３が増加を開始すると、この開始からＶ１＝ＶｂになるまではＬＥＤ１０１に電流が流れ始めるが、Ｖ２とＶ３間の電位差がＶＤＳに達していないためにＬＥＤ１０１は所望の電流値での発光ができない。
【０００６】
その後、Ｖ１＝Ｖｂになって、電圧Ｖ３が差動増幅回路１０４の設定電圧ＶＲＥＦになると、電圧Ｖ１をＶｂから増加しても、その増加にかかわらずＬＥＤ１０１に所望の一定電流（設定電流）Ｉとして、Ｉ＝ＶＲＥＦ／Ｒが流れる（図７参照）。従って、電圧Ｖ１がＶ１＝Ｖｂとなるような状態で使用すれば良く、電圧Ｖ１をＶｂよりも大きな電圧値で使用しても増加させた分だけ電圧が高くなり、その分だけトランジスタの電力損失が大きくなる。
このため、ＬＥＤを所望の駆動電流で発光させる場合に、ＬＥＤに最適な電圧を印加することができず、電源側からみたＬＥＤの発光効率の向上を図ることができない。これらの不具合は、複数のＬＥＤを所望の駆動電流で発光させる場合にも同様である。
【特許文献１】特開２００３−３３２６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ＬＥＤを所望の駆動電流で発光させる場合にＬＥＤに最適な電圧を印加することが可能となり、電源側からみたＬＥＤの発光効率の向上を図ることが可能なＬＥＤ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】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のような構成からなる。
第１の発明は、ＬＥＤを設定電流で点灯するように前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路を含むＬＥＤ駆動装置であって、前記ＬＥＤの両端の印加電圧を検出する電圧検出手段と、前記ＬＥＤ駆動回路が設定電流で前記ＬＥＤを点灯できる所定電圧を、前記ＬＥＤのアノードに印加させ、かつ、前記所定電圧を減少させながら前記電圧検出手段に前記ＬＥＤの両端の印加電圧を検出させ、当該検出電圧に基づいて前記ＬＥＤのアノードに印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、を備える。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記ＬＥＤ駆動回路は、前記ＬＥＤに電流を流すトランジスタと、前記トランジスタに直列接続される電流検出抵抗と、前記ＬＥＤに流れる電流に応じた電圧を設定でき、前記電流検出抵抗に発生する検出電圧と前記設定電圧が一致するように前記トランジスタのゲート電圧を制御する差動増幅回路とを備え、前記印加電圧決定手段が前記ＬＥＤのアノードに印加する所定の印加電圧の初期電圧Ｖは、前記ＬＥＤに設定電流が流れるときの前記ＬＥＤの両端の印加電圧をＶＦ、前記差動増幅回路の設定電圧をＶＲＥＦ、前記ＬＥＤに設定電流が流れるときの前記トランジスタのドレイン−ソース間の電圧をＶＤＳとすると、ＶＦ＋ＶＲＥＦ＋ＶＤＳ＜Ｖである。
【００１０】
第３の発明は、ＬＥＤを設定電流で点灯するように前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路をｎ個含むＬＥＤ駆動装置であって、前記ｎ個のＬＥＤ駆動回路にそれぞれ駆動されるＬＥＤの両端の印加電圧をそれぞれ検出するｎ個の電圧検出手段と、前記ｎ個のＬＥＤ駆動回路が設定電流で前記ｎ個のＬＥＤをそれぞれ点灯できる所定の印加電圧を、前記ｎ個のＬＥＤのアノードに共通に印加させ、かつ、前記所定電圧を減少させながら前記ｎ個の電圧検出手段にそれぞれ検出動作を行わせ、当該それぞれの検出電圧に基づいて前記ｎ個のＬＥＤのアノードに共通に印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、を備える。
第４の発明は、第３の発明において、前記ｎ個のＬＥＤは同種のもので構成し、前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の２回目からの決定に際し、前記ｎ個のＬＥＤのうち着目した１つのＬＥＤに係る電圧検出手段の検出電圧に基づいて決定するようにした。
【００１１】
第５の発明は、第１〜第４の発明において、前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の決定を所定周期で行う。
第６の発明は、ＬＥＤに電流を流すトランジスタと、前記トランジスタに直列接続される電流検出抵抗と、前記ＬＥＤに流れる電流に応じた電圧を設定でき、前記電流検出抵抗に発生する検出電圧と前記設定電圧が一致するように前記トランジスタのゲート電圧を制御する差動増幅回路とを有するＬＥＤ駆動回路を含むＬＥＤ駆動装置であって、前記検出電圧と前記設定電圧を比較する電圧比較手段と、当前記ＬＥＤのアノードに所定電圧を印加し、前記所定電圧を変化させながら前記電圧比較手段に前記比較動作を行わせ、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記ＬＥＤのアノードに印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、を備える。
【００１２】
第７の発明は、第６の発明において、前記印加電圧決定手段は、前記ＬＥＤ駆動回路が設定電流で前記ＬＥＤを点灯できる第１の所定電圧または前記ＬＥＤ駆動回路が前記設定電流で前記ＬＥＤを点灯できない第２の所定電圧を前記ＬＥＤのアノードに印加させ、前記第１の所定電圧を前記ＬＥＤのアノードに印加させたときには、前記第１の所定電圧を減少させながら前記電圧比較手段に前記比較動作を行わせ、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記ＬＥＤのアノードに印加する電圧を決定し、前記第２の所定電圧を前記ＬＥＤのアノードに印加させたときには、前記第２の所定電圧を増加させながら前記電圧比較手段に前記比較動作を行わせ、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記ＬＥＤのアノードに印加する電圧を決定する。
【００１３】
第８の発明は、ＬＥＤに電流を流すトランジスタと、前記トランジスタに直列接続される電流検出抵抗と、前記ＬＥＤに流れる電流に応じた電圧を設定でき、前記電流検出抵抗に発生する検出電圧と前記設定電圧が一致するように前記トランジスタのゲート電圧を制御する差動増幅回路とを有するＬＥＤ駆動回路をｎ個含むＬＥＤ駆動装置であって、前記ｎ個のＬＥＤ駆動回路のそれぞれの検出電圧と、当該各検出電圧に対応するそれぞれの設定電圧を比較するｎ個の電圧比較手段と、前記ｎ個のＬＥＤのアノードに共通の所定電圧を印加し、前記所定電圧を変化させながら前記ｎ個の電圧比較手段にそれぞれ前記比較動作を行わせ、前記ｎ個の電圧比較手段の比較結果のそれぞれに基づいて前記ＬＥＤのアノードに共通に印加する電圧を決定する印加電圧決定手段と、を備える。
【００１４】
第９の発明は、第８の発明において、前記ｎ個のＬＥＤは同種のもので構成し、前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の２回目からの決定に際し、前記ｎ個のＬＥＤのうち着目した１つのＬＥＤに係る電圧比較手段の比較結果に基づいて決定するようにした。
第１０の発明は、第６〜第９の発明において、前記印加電圧決定手段は、前記印加電圧の決定を所定周期で行う。
本発明によれば、ＬＥＤを所望の駆動電流で発光させる場合に、ＬＥＤに最適な電圧を印加（供給）できることが可能になり、電源側から見た場合のＬＥＤの発光効率の向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明のＬＥＤ駆動装置の１実施形態の構成について、図１のブロック図を参照して説明する。
この第１実施形態に係るＬＥＤ駆動装置は、図１に示すように、ｎ個のＬＥＤ駆動回路１−１〜１−ｎと、昇圧回路２と、制御回路３と、Ｄ／Ａ変換回路４と、ＰＷＭ信号発生回路５とを備え、これらは直流電源６によって動作される。
ＬＥＤ駆動回路１−１〜１−ｎは、ｎ個のＬＥＤ１１−１〜１１−ｎに所望の各設定電流を流して点灯するように、それらを駆動する。このため、ＬＥＤ駆動回路１−１〜１−ｎは、ＭＯＳトランジスタ１２−１〜１２−ｎと、電流検出抵抗１３−１〜１３−ｎと、差動増幅回路（誤差増幅回路）１４−１〜１４−ｎとを備えている。
【００１６】
ｎ個のＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの各アノードは共通接続され、その共通接続部に昇圧回路２の出力電圧Ｖ１が印加される。ＭＯＳトランジスタ１２−１〜１２−ｎは、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎに設定電流を流して駆動する。電流検出抵抗１３−１〜１３−ｎは、ＭＯＳトランジスタ１２−１〜１２−ｎに直列接続され、ＭＯＳトランジスタ１２−１〜１２−ｎに流れる電流を検出する。
差動増幅回路１４−１〜１４−ｎは、＋入力端子にＬＥＤ１１−１〜１１−ｎに流れる電流を任意に設定電流に対応する設定電圧ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦｎが入力され、−入力端子に電流検出抵抗１３−１〜１３−ｎの両端に発生する検出電圧が入力される。そして、差動増幅回路１４−１〜１４−ｎは、設定電圧ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦｎと検出電圧との差に応じた電圧をＭＯＳトランジスタ１２−１〜１２−ｎのゲートに出力するとともに、その出力電圧のパルス幅がＰＷＭ信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｎによって調整できるようになっている。
【００１７】
また、ＬＥＤ駆動回路１−１〜１−ｎは、ｎ個のＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのそれぞれの両端の印加電圧を検出するために、ｎ個の電圧検出回路（電圧モニタ回路）１５−１〜１５−ｎを含んでいる。
昇圧回路２は、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのアノードの印加電圧を生成し、この生成電圧Ｖ１は制御回路３によって制御（調整）される。このため、昇圧回路２は、例えば図１に示すような昇圧型のＤＣ／ＤＣレギュレータからなり、分圧抵抗２１と、誤差増幅器２２と、ＰＷＭコントローラ２３と、ＭＯＳトランジスタ２４、２５と、コイル２６と、ダイオード２７と、キャパシタ２８とを備えている。
誤差増幅器２２は、＋入力端子に制御回路３から出力される昇圧電圧が入力され、−入力端子に出力電圧Ｖ１を分圧抵抗２１で分圧した検出電圧が入力される。ＰＷＭコントローラ２３は、誤差増幅器２２の出力に基づいてＭＯＳトランジスタ２４、２５とオンオフ動作させるＰＷＭ信号を出力する。ＭＯＳトランジスタ２４、２５は、ＰＷＭコントローラ２３からのＰＷＭ信号に応じて出力電圧Ｖ１の電圧値を制御する。
【００１８】
制御回路３は、昇圧回路２がＬＥＤ１１−１〜１１−ｎに印加する電圧Ｖ１を制御する。このため、制御回路３は、図１に示すように、印加電圧調整部３１と、印加電圧決定部３２と、印加電圧決定指令部３３と、Ｄ／Ａ変換部３４と、を備えている。
印加電圧調整部３１は、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの印加電圧Ｖ１の決定が必要なときに、その印加電圧Ｖ１として所定電圧値を昇圧回路２が昇圧出力するとともに、その後に昇圧回路２が出力する印加電圧Ｖ１を所定電圧値から徐々に減少させるためのデータを、昇圧回路２に出力する。そのデータは、Ｄ／Ａ変換部３４でＤ／Ａ変換されて誤差増幅器２２に入力される。
印加電圧決定部３２は、ｎ個の電圧検出回路１５−１〜１５−ｎが検出する検出電圧ＶＦ１〜ＶＦｎに基づいて、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎに印加する共通の印加電圧Ｖ１を決定する。この決定は、印加電圧調整部３１と連係しながら後述のように行う。
【００１９】
印加電圧決定指令部３３は、印加電圧決定部３２でＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの印加電圧の決定が必要なとき、例えばＬＥＤ１１−１〜１１−ｎに印加電圧Ｖ１を最初に印加させるとき、その後に周期的にその印加電圧Ｖ１の再決定を行うときなどに、印加電圧調整部３１、印加電圧決定部３２、および電圧検出回路１５−１〜１５−ｎに印加電圧の決定動作を行うための信号を出力する。
Ｄ／Ａ変換回路４は、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎに流す所望の電流に応じたＬＥＤ電流設定信号１（デジタル値）が入力されると、それに応じた設定電圧ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦｎをアナログ電圧で出力する。設定電圧ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦｎは、差動増幅回路１４−１〜１４−ｎの＋入力端子にそれぞれ入力される。
ＰＷＭ信号発生回路５は、Ｄ／Ａ変換回路４で設定される電流値を更に補正する場合に使用される。ＬＥＤ電流設定信号２がＰＷＭ信号発生回路５に入力されると、それに応じたＰＷＭ信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｎを出力する。そのＰＷＭ信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｎは、差動増幅回路１４−１〜１４−ｎにそれぞれ供給され、差動増幅回路１４−１〜１４−ｎから出力される出力電圧のパルス幅(Duty)を制御することで、Ｄ／Ａ変換回路４で設定される電流値に対してさらに個別に変更することが可能となる。
【００２０】
次に、第１実施形態の動作原理について、図１のＬＥＤ駆動回路１−１、図６、図７を参照して説明する。
図１のＬＥＤ駆動回路１−１において、ＬＥＤ１１−１のアノードに印加すべき印加電圧Ｖ１を決定するが、その印加電圧Ｖ１の初期電圧Ｖｃとして以下のように設定するようにした（図６参照）。
ＶＦ＋ＶＲＥＦ＋ＶＤＳ＜Ｖｃ・・・（１）
ここで、ＶＦはＬＥＤ１１−１に設定電流Ｉが流れるときのＬＥＤ１１−１の両端の印加電圧、ＶＲＥＦは差動増幅回路１４−１の＋入力端子に設定される設定電圧、ＶＤＳはＬＥＤ１１−１に設定電流Ｉが流れるときのＭＯＳトランジスタ１２−１のドレイン−ソース間の電圧である。
【００２１】
このように初期電圧Ｖｃを設定するのは、ＬＥＤ１１−１に設定電流Ｉ＝ＶＲＥＦ／Ｒ（Ｒは電流検出抵抗１３−１の抵抗値）を流すための印加電圧Ｖ１の最小値は、Ｖ１＝ＶＦ＋ＶＲＥＦ＋ＶＤＳのときであり（図６および図７参照）、その最小値を決定するためである。そこで、以下の手順によって印加電圧Ｖ１の最小値を決定するようにした。
（１）まず、印加電圧Ｖ１の初期電圧Ｖｃとして（１）式のように設定する。
（２）印加電圧Ｖ１を初期電圧Ｖｃから徐々に減少させていく。しかし、その減少の直後には、電圧検出回路１５−１の検出電圧ＶＦ１は図６に示すように一定の電圧ＶＦとなり変化しない。
（３）印加電圧Ｖ１がＶ１＝ＶＦ＋ＶＲＥＦ＋ＶＤＳとなり、それ以下になると検出電圧ＶＦ１が図６に示すように一定の電圧ＶＦより小さくなる。そこで、検出電圧ＶＦ１が一定の電圧ＶＦから変化する直前の印加電圧Ｖ１を、印加電圧Ｖ１の最小値として決定するようにした。
【００２２】
次に、第１実施形態の動作例について、図１を参照して説明する。
いま、例えば電源が投入されてＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのアノードの印加電圧Ｖ１を決定すべきときには、印加電圧決定指令部３３は、印加電圧調整部３１、印加電圧決定部３２、および電圧検出回路１５−１〜１５−ｎに対して動作指令信号を出力する。
これに基づいて、印加電圧調整部３１は、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのアノードに印加すべき印加電圧Ｖ１の初期電圧として、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎを十分に点灯できる所定の電圧値データを昇圧回路２に設定する。
ここで、その初期電圧値は、ＬＥＤ駆動回路１−１〜１−ｎで駆動されるｎ個のＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの特性の差異を考慮し、ｎ個のＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのいずれもが設定電流をそれぞれ流して点灯できる十分な電圧値とする（図６および図７参照）。
【００２３】
昇圧回路２は、印加電圧調整部３１で設定される初期電圧値となるような印加電圧Ｖ１を昇圧出力する。その後、印加電圧調整部３１は、印加電圧Ｖ１を初期電圧値から徐々に減少させていくための電圧値データを昇圧回路２に出力する。これにより、昇圧回路２は印加電圧Ｖ１を初期電圧値から徐々に減少させていく。
このとき、印加電圧決定部３２は、電圧検出回路１５−１〜１５−ｎの検出電圧ＶＦ１〜ＶＦｎを取り込み、この取り込んだ検出電圧ＶＦ１〜ＶＦｎに基づいて以後に使用するＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのアノードの印加電圧Ｖ１を決定する。
すなわち、その検出電圧ＶＦ１〜ＶＦｎは、上記の動作原理で説明したように最初はそれぞれ一定値で変化しないが、その後に変化（減少）する。その変化する電圧値は、ＬＥＤ１１−１〜１１−はＬＥＤの発光色の違い、製造ばらつき、駆動する電流の違い等が存在するために、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎによってそれぞれ値は異なる。
【００２４】
そこで、印加電圧決定部３２は、検出電圧ＶＦ１〜ＶＦｎのそれぞれの変化のタイミングを求め、このときのＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの印加電圧Ｖ１の各電圧値Ｖ１−１〜Ｖ１−ｎをそれぞれ求めて記憶する。そして、印加電圧決定部３２は、その電圧値Ｖ１−１〜Ｖ１−ｎに基づいて、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの最適な印加電圧Ｖ１を決定する。
この決定された印加電圧Ｖ１に係る電圧データは、Ｄ／Ａ変換部３４でＤ／Ａ変換されて誤差増幅器２２に入力される。このため、昇圧回路２は、以後はその決定された印加電圧Ｖ１を出力するように動作する。
その後、印加電圧決定指令部３３は、印加電圧調整部３１、印加電圧決定部３２、および電圧検出回路１５−１〜１５−ｎに対して、例えば周期的に動作指令信号を出力する。これにより、印加電圧調整部３１、印加電圧決定部３２、および電圧検出回路１５−１〜１５−ｎは上記の動作を行う。この結果、印加電圧決定部３２は、周期的に印加電圧Ｖ１の再設定を行う。
【００２５】
次に、図１に示す電圧検出回路１５−１〜１５−ｎの具体的な構成について、図２を参照して説明する。
この電圧検出回路は、図２に示すように、キャパシタ１５１と、スイッチ素子であるＭＯＳトランジスタ１５２〜１５５とから構成される。
ＭＯＳトランジスタ１５２、１５３は、クロックφ１によってオンオフ制御される。ＭＯＳトランジスタ１５５は、クロックφ２によってオンオフ制御される。ＭＯＳトランジスタ１５４は、クロックφ２を反転したクロック（クロックφ１）によってオンオフ制御される。
このように構成される電圧検出回路では、図３（Ａ）に示すサンプル動作と、図３（Ｂ）の出力動作を行う。
【００２６】
図３（Ａ）に示すサンプル動作では、ＭＯＳトランジスタ１５２、１５３がオンとなり、ＭＯＳトランジスタ１５４、１５５がオフとなり、キャパシタ１５１にＬＥＤ１１−１の両端の印加電圧に比例する電荷が充電される。図３（Ｂ）の出力動作では、ＭＯＳトランジスタ１５２、１５３がオフとなり、ＭＯＳトランジスタ１５４、１５５がオンとなり、キャパシタ１５１の充電電荷が出力される。
以上のように、第１実施形態によれば、ＬＥＤの発光に必要な印加電圧（昇圧電圧）を正確に設定でき、入力電源からみたＬＥＤの発光効率を大幅に向上することが可能となる。また、印加電圧の設定後も、周期的にその印加電圧を再設定（再調整）することができるため、電流駆動能力の不足や発光効率の低下に陥ることなく最適状態を維持することが可能である。
【００２７】
（第２実施形態）
本発明のＬＥＤ駆動装置の２実施形態の構成について、図４のブロック図を参照して説明する。
この第２実施形態に係るＬＥＤ駆動装置は、図４に示すように、ｎ個のＬＥＤ駆動回路１−１〜１−ｎと、昇圧回路２と、制御回路７と、Ｄ／Ａ変換回路４と、ＰＷＭ信号発生回路５とを備え、これらは直流電源６によって動作される
この第２実施形態は、図１の第１実施形態のＬＥＤ駆動回路１−１〜１−ｎに含まれる電圧検出回路１５−１〜１５−ｎを電圧比較回路１６−１〜１６−ｎに置き換えるとともに、図１の第１実施形態の制御回路３を制御回路７に置き換えるようにした。
【００２８】
従って、第２実施形態は、第１実施形態の構成と共通する部分を含むので、その共通部分については同一符号を付してその説明はできるだけ省略する。
ＬＥＤ駆動回路１−１〜１−ｎは、ｎ個のＬＥＤ１１−１〜１１−ｎに各設定電流を流して点灯するように、それらを駆動する。このため、ＬＥＤ駆動回路１−１〜１−ｎは、ＭＯＳトランジスタ１２−１〜１２−ｎと、電流検出抵抗１３−１〜１３−ｎと、差動増幅回路１４−１〜１４−ｎとを備えている。
また、ＬＥＤ駆動回路１−１〜１−ｎは、電圧比較回路１６−１〜１６−ｎを含んでいる。電圧比較回路１６−１〜１６−ｎは、ｎ個の電流検出抵抗１３−１〜１３−ｎのそれぞれの検出電圧と、これに対応する差動増幅回路１４−１〜１４−ｎの設定電圧ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦｎとを比較し、その比較結果を出力する。
【００２９】
制御回路７は、昇圧回路２がＬＥＤ１１−１〜１１−ｎに印加する電圧Ｖ１を制御する。このため、制御回路７は、図４に示すように、印加電圧調整部７１と、印加電圧決定部７２と、印加電圧決定指令部７３と、Ａ／Ｄ変換部７４とを備えている。
印加電圧調整部７１は、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの印加電圧Ｖ１の決定が必要なときに、その印加電圧Ｖ１として所定電圧値に昇圧回路２が昇圧出力するとともに、その後に昇圧回路２が出力する印加電圧Ｖ１を所定電圧値から徐々に減少させるためのデータを、昇圧回路２に出力する。そのデータは、Ｄ／Ａ変換部７４でＤ／Ａ変換されて誤差増幅器２２に入力される。
【００３０】
印加電圧決定部７２は、ｎ個の電圧比較回路１６−１〜１６−ｎの比較結果に基づいて、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎに印加する共通の印加電圧Ｖ１を決定する。この決定は、印加電圧調整部７１と連係しながら後述のように行う。
印加電圧決定指令部７３は、印加電圧決定部７２でＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの印加電圧の決定が必要なとき、例えばＬＥＤ１１−１〜１１−ｎに印加電圧Ｖ１を最初に印加させるとき、その後に周期的にその印加電圧Ｖ１の再決定を行うときなどに、印加電圧調整部７１、印加電圧決定部７２、および電圧比較回路１６−１〜１６−ｎに印加電圧の決定動作を行うための信号を出力する。
【００３１】
次に、第２実施形態の動作原理について、図４のＬＥＤ駆動回路１−１、図６、図７を参照して説明する。
図４のＬＥＤ駆動回路１−１において、ＬＥＤ１１−１のアノードに印加すべき印加電圧Ｖ１を決定するが、印加電圧Ｖ１の初期電圧Ｖｃとして以下の（２）式または（３）式のように設定するようにした（図６参照）。
ＶＦ＋ＶＲＥＦ＋ＶＤＳ＜Ｖｃ・・・（２）
ＶＦ＋ＶＲＥＦ＋ＶＤＳ＞Ｖｃ・・・（３）
ここで、ＶＦ、ＶＲＥＦ、ＶＤＳは、（１）式の場合と同様である。
【００３２】
このように初期電圧Ｖｃを設定するのは、ＬＥＤ１１−１に設定電流Ｉ＝ＶＲＥＦ／Ｒを流すための印加電圧Ｖ１の最小値は、Ｖ１＝ＶＦ＋ＶＲＥＦ＋ＶＤＳのときであり（図６および図７参照）、その最小値を決定するためである。そこで、以下の第１の手順または第２の手順によって印加電圧Ｖ１の最小値を決定するようにした。
なお、ＶＲＥＦ≦Ｖ３となる時、即ち所望の電流が駆動可能な状態の時は電圧比較回路はＨレベルを出力し、ＶＲＥＦ＜Ｖ３となるとき、即ち所望の電流が駆動できない状態の時は電圧比較回路はＬレベルを出力するものとして以下説明を行なう。
【００３３】
第１の手順は、以下の通りである。
（１）まず、印加電圧Ｖ１の初期電圧Ｖｃとして（２）式のように設定する。
（２）印加電圧Ｖ１を初期電圧Ｖｃから徐々に減少させていく。しかし、その減少の直後には、電流検出抵抗１３−１の検出電圧は設定電圧ＶＲＥＦ１に等しいので、電圧比較回路１６−１の出力電圧ＶＤＥＴ１は例えばＨレベルのままで変化しない。
（３）印加電圧Ｖ１がＶ１＝ＶＦ＋ＶＲＥＦ＋ＶＤＳとなり、それ以下になると電流検出抵抗１３−１の検出電圧は設定電圧ＶＲＥＦ１以下になるので、電圧比較回路１６−１の出力電圧ＶＤＥＴ１は例えばＨレベルからＬレベルに変化する。そこで、電圧比較回路１６−１の出力電圧ＶＤＥＴ１が変化する直前の印加電圧Ｖ１を、印加電圧Ｖ１の最小値として決定するようにした。
【００３４】
第２の手順は、以下の通りである。
（１）まず、印加電圧Ｖ１の初期値Ｖｃとして（３）式のように設定する。
（２）印加電圧Ｖ１を初期電圧Ｖｃから徐々に増加させていく。しかし、その増加の直後には、電流検出抵抗１３−１の検出電圧は設定電圧ＶＲＥＦ１以下であるので、電圧比較回路１６−１の出力電圧ＶＤＥＴ１は例えばＬレベルのままで変化しない。
（３）印加電圧Ｖ１がＶ１＝ＶＦ＋ＶＲＥＦ＋ＶＤＳとなり、それ以上になると電流検出抵抗１３−１の検出電圧は設定電圧ＶＲＥＦ１と等しくなるので、電圧比較回路１６−１の出力電圧ＶＤＥＴ１はＬレベルからＨレベルに変化する。そこで、電圧比較回路１６−１の出力電圧ＶＤＥＴ１が変化した直後の印加電圧Ｖ１を、印加電圧Ｖ１の最小値として決定するようにした。
【００３５】
次に、第２実施形態の第１の動作例について、図４を参照して説明する。
いま、例えば電源が投入されてＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのアノードの印加電圧Ｖ１を決定すべきときには、印加電圧決定指令部７３は、印加電圧調整部７１、印加電圧決定部７２、および電圧比較回路１６−１〜１６−ｎに対して動作指令信号を出力する。
これに基づいて、印加電圧調整部７１は、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのアノードに印加すべき印加電圧Ｖ１の初期電圧として、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎを設定電流で十分に点灯できる所定の電圧値データを昇圧回路２に設定する。
ここで、その初期電圧値は、ＬＥＤ駆動回路１−１〜１−ｎで駆動されるｎ個のＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの特性の差異を考慮し、ｎ個のＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのいずれもが設定電流をそれぞれ流して点灯できる十分な電圧値とする（図６および図７参照）。
【００３６】
昇圧回路２は、印加電圧調整部７１で設定される初期電圧値となるような印加電圧Ｖ１を昇圧出力する。その後、印加電圧調整部７１は、印加電圧Ｖ１を初期電圧値から徐々に減少させていくための電圧値データを昇圧回路２に出力する。これにより、昇圧回路２は印加電圧Ｖ１を初期電圧値から徐々に減少させていく。
このとき、印加電圧決定部７２は、電圧比較回路１６−１〜１６−ｎの出力電圧ＶＤＥＴ１〜ＶＤＥＴｎを取り込み、この取り込んだ出力電圧ＶＤＥＴ１〜ＶＤＥＴｎに基づいて以後に使用するＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのアノードの印加電圧Ｖ１を決定する。
すなわち、その出力電圧ＶＤＥＴ１〜ＶＤＥＴｎは、上記の動作原理で説明したように最初はそれぞれＨレベルであるが、その後にＨレベルからＬレベルに変化する。その変化のする電圧値は、ＬＥＤ１１−１〜１１−はＬＥＤの発光色の違い、製造ばらつき、駆動する電流の違い等が存在するために、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎによってそれぞれ値は異なる。
【００３７】
そこで、印加電圧決定部７２は、出力電圧ＶＤＥＴ１〜ＶＤＥＴｎのそれぞれの変化する直前の電圧を求め、このときのＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの印加電圧Ｖ１の各電圧値Ｖ１−１〜Ｖ１−ｎをそれぞれ求めて記憶する。そして、印加電圧決定部７２は、その電圧値Ｖ１−１〜Ｖ１−ｎに基づいて、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの最適な印加電圧Ｖ１を決定する。
この決定された印加電圧Ｖ１に係る電圧データは、Ｄ／Ａ変換部７４でＤ／Ａ変換されて誤差増幅器２２に入力される。このため、昇圧回路２は、以後はその決定された印加電圧Ｖ１を出力するように動作する。
その後、印加電圧決定指令部７３は、印加電圧調整部７１、印加電圧決定部７２、および電圧比較回路１６−１〜１６−ｎに対して、例えば周期的に動作指令信号を出力する。これにより、印加電圧調整部７１、印加電圧決定部７２、および電圧比較回路１６−１〜１６−ｎは上記の動作を行う。この結果、印加電圧決定部７２は、周期的に印加電圧Ｖ１の再設定を行う。
【００３８】
次に、第２実施形態の第２の動作例について、図４を参照して説明する。
いま、例えば電源が投入されてＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのアノードの印加電圧Ｖ１を決定すべきときには、印加電圧決定指令部７３は、印加電圧調整部７１、印加電圧決定部７２、および電圧比較回路１６−１〜１６−ｎに対して動作指令信号を出力する。
これに基づいて、印加電圧調整部７１は、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのアノードに印加すべき印加電圧Ｖ１の初期電圧として、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎを設定電流で点灯できない所定の低い電圧値データを昇圧回路２に設定する。
昇圧回路２は、印加電圧調整部７１で設定される初期電圧値となるような印加電圧Ｖ１を昇圧出力する。その後、印加電圧調整部７１は、印加電圧Ｖ１を初期電圧値から徐々に増加させていくための電圧値データを昇圧回路２に出力する。これにより、昇圧回路２は印加電圧Ｖ１を初期電圧値から徐々に増加させていく。
【００３９】
このとき、印加電圧決定部７２は、電圧比較回路１６−１〜１６−ｎの出力電圧ＶＤＥＴ１〜ＶＤＥＴｎを取り込み、この取り込んだ出力電圧ＶＤＥＴ１〜ＶＤＥＴｎに基づいて以後に使用するＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのアノードの印加電圧Ｖ１を決定する。
すなわち、その出力電圧ＶＤＥＴ１〜ＶＤＥＴｎは、上記の動作原理で説明したように最初はそれぞれＬレベルであるが、その後にＬレベルからＨレベルに変化する。
そこで、印加電圧決定部７２は、出力電圧ＶＤＥＴ１〜ＶＤＥＴｎのそれぞれの変化する電圧値を求め、このときのＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの印加電圧Ｖ１の各電圧値Ｖ１−１〜Ｖ１−ｎをそれぞれ求めて記憶する。そして、印加電圧決定部７２は、その電圧値Ｖ１−１〜Ｖ１−ｎに基づいて、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの最適な印加電圧Ｖ１を決定する。
以後の各部の動作は、上述の第１の動作例の場合と基本的に同様であるので、その説明は省略する。
以上のように、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を実現することが可能となる。
【００４０】
（その他の実施形態）
第１および第２の実施形態では、印加電圧決定部３２、７２がそれぞれＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの印加電圧Ｖ１を決定し、この決定は初回の後、すなわち２回目からは周期的に決定するようにした。
しかし、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎとして全て同種のＬＥＤが使用される場合、例えば白色のＬＥＤなどが使用される場合には、印加電圧決定部３２、７２の２回目以後のＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの印加電圧Ｖ１の決定は以下のように行っても良い。
【００４１】
すなわち、この場合には、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのうち着目した１つのＬＥＤ、例えばＬＥＤ１１−１の電圧検出回路１５−１の検出電圧ＶＦ１または電圧比較回路１６−１の出力電圧ＶＤＥＴ１だけをして印加電圧Ｖ１を再決定する。この再決定は、例えば、電圧検出回路１５−１の今回の検出電圧ＶＦ１が変化する印加電圧Ｖ１の電圧値Ｖ１−１を求めるとともに、前回のその電圧値Ｖ１−１を記憶しておけば、その両者を参照することで実現できる。
このように、着目したＬＥＤ１１−１の電圧検出回路１５−１の検出電圧ＶＦ１などを使用するようにしたのは、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎとして全て同種のＬＥＤを使用する場合には、電圧検出回路１５−１〜１５−ｎの検出電圧ＶＦ１〜ＶＦｎの検出結果は同じような傾向を示すからである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のＬＥＤ駆動装置の第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】図１の電圧検出回路の具体的な回路例を示す図である。
【図３】その電圧検出回路の動作を説明する図である。
【図４】本発明のＬＥＤ駆動装置の第２実施形態の構成を示す図である。
【図５】従来装置の構成を示す図である。
【図６】ＬＥＤの印加電圧と各部の電圧との関係を説明する図である。
【図７】ＬＥＤの印加電圧とＬＥＤに流れる電流との関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１−１〜１−ｎ・・・ＬＥＤ駆動回路、２・・・昇圧回路、３・・・制御回路、１１−１〜１１−ｎ・・・ＬＥＤ、１２−１〜１２−ｎ・・・ＭＯＳトランジスタ、１３−１〜１３−ｎ・・・電流検出抵抗、１４−１〜１４−ｎ・・・差動増幅回路、１５−１〜１５−ｎ・・・電圧検出回路、１６−１〜１６−ｎ・・・電圧比較回路、３１、７１・・・印加電圧調整部、３２、７２・・・印加電圧決定部、３３、７３・・・印加電圧決定指令部
【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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