(57)【要約】【課題】本発明は、コストアップを招くことなく、並列に接続された複数の発光素子を適切に駆動することが可能な発光駆動装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る発光駆動装置１０は、発光色の異なる複数の発光素子（図１の例では、赤色ＬＥＤ列、緑色ＬＥＤ列、及び、青色ＬＥＤ列）を電源に対して並列に接続して成る発光装置２０の駆動制御を行うものであって、発光装置２０で所望の発光色（例えば、白色）が得られるように、前記複数の発光素子を順次点灯させる制御回路１１を有して成る構成とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光色の異なる複数の発光素子を電源に対して並列に接続して成る発光装置の駆動制御を行う発光駆動装置であって、
前記発光装置で所望の発光色が得られるように、前記複数の発光素子を順次点灯させる制御回路を有して成ることを特徴とする発光駆動装置。
【請求項２】
前記複数の発光素子に各々流れる駆動電流を順次監視する電流監視回路を有して成り、前記制御回路は、前記電流監視回路の監視結果に基づいて前記駆動電流を所定値に維持するように電源制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の発光駆動装置。
【請求項３】
前記複数の発光素子を順次点灯させる際の切換周波数は、５０［Ｈｚ］以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光駆動装置。
【請求項４】
制御対象となる前記発光素子は、発光ダイオード、或いは、複数の発光ダイオードを直列に接続して成る発光ダイオード列であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発光駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置の駆動制御を行う発光駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（以下では、ＬＥＤ［Light Emitting Diode］と呼ぶ）を光源とする発光装置が実用化されている。図４は、発光装置の一従来例を示す回路図である。本図に示す従来の発光装置は、４つの赤色ＬＥＤを直列に接続して成る赤色ＬＥＤ列と、４つの緑色ＬＥＤを直列に接続して成る緑色ＬＥＤ列と、４つの青色ＬＥＤを直列に接続して成る青色ＬＥＤ列と、を電源に対して並列に接続して成り、全てのＬＥＤ列を同時に点灯させることで、所望の白色光を得る構成（４直列×３並列）とされている。
【０００３】
なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献１を挙げることができる。
【特許文献１】特開２００４−１６４９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
確かに、ＬＥＤを光源とする発光装置は、長寿命や省エネルギなど、種々の特長を有しており、電球や蛍光灯に続く新たな照明手段として期待されている。
【０００５】
しかしながら、図４に示す従来の発光装置において、各ＬＥＤ列毎の輝度ばらつきや色度ばらつきを抑えるべく、各ＬＥＤ列毎に定電流駆動制御を行う場合、各ＬＥＤ列毎に個別の制御回路や電流監視回路が必要となるため、コストアップが招かれていた。
【０００６】
また、図４に示す従来の発光装置は、電源に対して３系統のＬＥＤ列が並列に接続されているため、各ＬＥＤ列毎に１００［ｍＡ］の駆動電流を供給する必要がある場合、電源には、合計で３００［ｍＡ］の電流供給能力を持たせなければならず、コストアップが招かれていた。
【０００７】
なお、上記３系統のＬＥＤ列全てを電源に対して直列に接続した構成（１２直列）であれば、駆動電流を１００［ｍＡ］に抑えることができるが、このような構成を採用した場合には、ＬＥＤ列のアノード端に供給すべき駆動電圧を３倍に高める必要が生じるため、やはりコストアップが招かれていた。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑み、コストアップを招くことなく、並列に接続された複数の発光素子を適切に駆動することが可能な発光駆動装置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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る発光駆動装置は、発光色の異なる複数の発光素子を電源に対して並列に接続して成る発光装置の駆動制御を行う発光駆動装置であって、前記発光装置で所望の発光色が得られるように、前記複数の発光素子を順次点灯させる制御回路を有して成る構成（第１の構成）とされている。
【００１０】
なお、上記第１の構成から成る発光駆動装置は、前記複数の発光素子に各々流れる駆動電流を順次監視する電流監視回路を有して成り、前記制御回路は、前記電流監視回路の監視結果に基づいて前記駆動電流を所定値に維持するように電源制御を行う構成（第２の構成）にするとよい。
【００１１】
また、上記第１または第２の構成から成る発光駆動装置において、前記複数の発光素子を順次点灯させる際の切換周波数は、５０［Ｈｚ］以上である構成（第３の構成）にするとよい。
【００１２】
また、上記第１〜第３いずれかの構成から成る発光駆動装置において、制御対象となる前記発光素子は、発光ダイオード、或いは、複数の発光ダイオードを直列に接続して成る発光ダイオード列である構成（第４の構成）にするとよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る発光駆動装置であれば、コストアップを招くことなく、並列に接続された複数の発光素子を適切に駆動することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明に係る照明装置の一実施形態を示す回路図である。図１に示すように、本発明に係る照明装置は、発光駆動装置１０と、発光装置２０と、電源装置３０と、を有して成る。
【００１５】
発光装置２０は、発光色の異なる複数の発光素子を電源装置３０に対して並列に接続して成る。図１の例に即して述べると、発光装置２０は、４つの赤色ＬＥＤを直列に接続して成る赤色ＬＥＤ列と、４つの緑色ＬＥＤを直列に接続して成る緑色ＬＥＤ列と、４つの青色ＬＥＤを直列に接続して成る青色ＬＥＤ列と、を電源装置３０に対して並列に接続して成り、各ＬＥＤ列を順次に点灯させることで、所望の白色光を得る構成（４直列×３並列）とされている。なお、ＬＥＤ列の順次点灯制御については、後ほど詳細に説明する。
【００１６】
電源装置３０は、発光装置２０を形成するＬＥＤ列のアノード端に駆動電圧Ｖｃｃ及び駆動電流ｉを供給する主段であり、スイッチングレギュレータやチャージポンプなどを用いることができる。なお、図１の例において、電源装置３０は、発光駆動装置１０（より具体的には、後述する制御回路１１）からの指示に応じて、発光装置２０を形成する各ＬＥＤ列の定電流駆動制御を行う構成とされている。
【００１７】
発光駆動装置１０は、発光装置２０の駆動制御を行う手段であり、制御回路１１と電流監視回路１２を有するほか、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱ１ａ〜Ｑ１ｃと、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱ２ａ〜Ｑ２ｃと、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱ３ａ〜Ｑ３ｃと、電流検出用のセンス抵抗Ｒｓ１〜Ｒｓ３と、抵抗Ｒ１ａ〜Ｒ１ｄと、抵抗Ｒ２ａ〜Ｒ２ｄと、抵抗Ｒ３ａ〜Ｒ３ｄと、直流電圧源Ｅ１と、を有して成る。
【００１８】
トランジスタＱ１ａのコレクタは、発光装置２０を形成する赤色ＬＥＤ列のカソード端に接続されている。トランジスタＱ１ａのエミッタは、センス抵抗Ｒｓ１を介して接地端に接続される一方、トランジスタＱ１ｂのコレクタにも接続されている。トランジスタＱ１ａのベースは、抵抗Ｒ１ａを介してトランジスタＱ１ｃのエミッタに接続されている。トランジスタＱ１ｂのエミッタは、電流監視回路１２の第１入力端に接続されている。トランジスタＱ１ｂのベースは、抵抗Ｒ１ｂを介してトランジスタＱ１ｃのエミッタに接続されている。トランジスタＱ１ｃのコレクタは、抵抗Ｒ１ｃを介して電源端に接続されている。トランジスタＱ１ｃのベースは、抵抗Ｒ１ｄを介してＬＥＤ制御信号Ｓ１の出力端に接続される一方、トランジスタＱ１ｃのエミッタにも接続されている。なお、センス抵抗Ｒｓ１の一端からは、赤色ＬＥＤ列に流れる駆動電流ｉ１に応じてその電圧レベルが変動する電流検出信号Ｖ１が引き出される。
【００１９】
トランジスタＱ２ａのコレクタは、発光装置２０を形成する緑色ＬＥＤ列のカソード端に接続されている。トランジスタＱ２ａのエミッタは、センス抵抗Ｒｓ２を介して接地端に接続される一方、トランジスタＱ２ｂのコレクタにも接続されている。トランジスタＱ２ａのベースは、抵抗Ｒ２ａを介してトランジスタＱ２ｃのエミッタに接続されている。トランジスタＱ２ｂのエミッタは、電流監視回路１２の第１入力端に接続されている。トランジスタＱ２ｂのベースは、抵抗Ｒ２ｂを介してトランジスタＱ２ｃのエミッタに接続されている。トランジスタＱ２ｃのコレクタは、抵抗Ｒ２ｃを介して電源端に接続されている。トランジスタＱ２ｃのベースは、抵抗Ｒ２ｄを介してＬＥＤ制御信号Ｓ２の出力端に接続される一方、トランジスタＱ２ｃのエミッタにも接続されている。なお、センス抵抗Ｒｓ２の一端からは、緑色ＬＥＤ列に流れる駆動電流ｉ２に応じてその電圧レベルが変動する電流検出信号Ｖ２が引き出される。
【００２０】
トランジスタＱ３ａのコレクタは、発光装置２０を形成する青色ＬＥＤ列のカソード端に接続されている。トランジスタＱ３ａのエミッタは、センス抵抗Ｒｓ３を介して接地端に接続される一方、トランジスタＱ３ｂのコレクタにも接続されている。トランジスタＱ３ａのベースは、抵抗Ｒ３ａを介してトランジスタＱ３ｃのエミッタに接続されている。トランジスタＱ３ｂのエミッタは、電流監視回路１２の第１入力端に接続されている。トランジスタＱ３ｂのベースは、抵抗Ｒ３ｂを介してトランジスタＱ３ｃのエミッタに接続されている。トランジスタＱ３ｃのコレクタは、抵抗Ｒ３ｃを介して電源端に接続されている。トランジスタＱ３ｃのベースは、抵抗Ｒ３ｄを介してＬＥＤ制御信号Ｓ３の出力端に接続される一方、トランジスタＱ３ｃのエミッタにも接続されている。なお、センス抵抗Ｒｓ３の一端からは、青色ＬＥＤ列に流れる駆動電流ｉ３に応じてその電圧レベルが変動する電流検出信号Ｖ３が引き出される。
【００２１】
制御回路１１は、発光装置２０で所望の発光色が得られるように、ＬＥＤ制御信号Ｓ１〜Ｓ３を適宜生成することにより、各ＬＥＤ列を順次点灯させる機能を具備している。より具体的に述べると、制御回路１１は、図２に示すように、所定の切換周波数ｆ（＝１／Ｔ）で、ＬＥＤ制御信号Ｓ１〜Ｓ３のいずれか一をハイレベルとし、その余をローレベルとするように、ＬＥＤ制御信号Ｓ１〜Ｓ３を生成する。
【００２２】
例えば、所定の切換周期Ｔのうち、赤色ＬＥＤ列の点灯期間Ｔ１には、ＬＥＤ制御信号Ｓ１をハイレベルとし、その余のＬＥＤ制御信号Ｓ２、Ｓ３をローレベルとする。また、緑色ＬＥＤ列の点灯期間Ｔ２には、ＬＥＤ制御信号Ｓ２をハイレベルとし、その余のＬＥＤ制御信号Ｓ１、Ｓ３をローレベルとする。同様に、青色ＬＥＤ列の点灯期間Ｔ３には、ＬＥＤ制御信号Ｓ３をハイレベルとし、その余のＬＥＤ制御信号Ｓ１、Ｓ２をローレベルとする。なお、Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３とする。ただし、各点灯期間Ｔ１〜Ｔ３の相互間に同時消灯期間Ｔｏｆｆを設ける場合には、Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋ΣＴｏｆｆ（ただし、ΣＴｏｆｆは、同時消灯期間Ｔｏｆｆの総和）とすればよい。
【００２３】
上記で説明したＬＥＤ制御信号Ｓ１〜Ｓ３の生成制御により、赤色ＬＥＤ列の点灯期間Ｔ１には、トランジスタＱ１ａ〜Ｑ１ｃがいずれもオンとされる一方、トランジスタＱ２ａ〜Ｑ２ｃ、及び、トランジスタＱ３ａ〜Ｑ３ｃがいずれもオフとされる。従って、赤色ＬＥＤ列の点灯期間Ｔ１には、赤色ＬＥＤ列にのみ駆動電流ｉ１が供給され、かつ、電流監視回路１２の第１入力端には、電流検出信号Ｖ１が印加される。また、緑色ＬＥＤ列の点灯期間Ｔ２には、トランジスタＱ２ａ〜Ｑ２ｃがいずれもオンとされる一方、トランジスタＱ１ａ〜Ｑ１ｃ、及び、トランジスタＱ３ａ〜Ｑ３ｃがいずれもオフとされる。従って、緑色ＬＥＤ列の点灯期間Ｔ２には、緑色ＬＥＤ列にのみ駆動電流ｉ２が供給され、かつ、電流監視回路１２の第１入力端には、電流検出信号Ｖ２が印加される。また、青色ＬＥＤ列の点灯期間Ｔ３には、トランジスタＱ３ａ〜Ｑ３ｃがいずれもオンとされる一方、トランジスタＱ１ａ〜Ｑ１ｃ、及び、トランジスタＱ２ａ〜Ｑ２ｃがいずれもオフとされる。従って、青色ＬＥＤ列の点灯期間Ｔ３には、青色ＬＥＤ列にのみ駆動電流ｉ３が供給され、かつ、電流監視回路１２の第１入力端には、電流検出信号Ｖ３が印加される。
【００２４】
また、制御回路１１は、電流監視回路１２の監視結果信号Ｓｘに基づいて、電源制御信号Ｓｙを生成することにより、各ＬＥＤ列に供給される駆動電流ｉ１〜ｉ３を所定値に維持するように、電源装置３０の駆動制御を行う機能も具備している。
【００２５】
電流監視回路１２は、センス抵抗Ｒｓ１〜Ｒｓ３の各一端から第１入力端に順次印加される電流検出信号Ｖ１〜Ｖ３のいずれか一と、直流電圧源Ｅ１の正極端から第２入力端に常時印加される参照電圧Ｖｒｅｆとを比較して、監視結果信号Ｓｘを生成する手段（コンパレータ）である。例えば、赤色ＬＥＤ列の点灯期間Ｔ１には、電流検出信号Ｖ１と参照電圧Ｖｒｅｆが比較され、前者が後者よりも高ければ、監視結果信号Ｓｘがハイレベルとされ、逆に、前者が後者よりも低ければ、監視結果信号Ｓｘがローレベルとされる。緑色ＬＥＤ列の点灯期間Ｔ２や青色ＬＥＤ列の点灯期間Ｔ３についても、上記と同様であり、電流検出信号Ｖ２ないし電流検出信号Ｖ３と参照電圧Ｖｒｅｆとが比較され、両者の高低に応じて、監視結果信号Ｓｘの論理レベルが変遷される。
【００２６】
上記で説明したように、本発明に係る発光駆動装置１０は、発光装置２０で所望の発光色（例えば白色）が得られるように、赤色ＬＥＤ列、緑色ＬＥＤ列、及び、青色ＬＥＤ列を順次点灯させる制御回路１１を有して成る構成とされている。
【００２７】
このように、各ＬＥＤ列の順次点灯制御を行う構成であれば、電源装置３０の能力を不要に高めることなく、並列に接続された各ＬＥＤ列を適切に駆動して、発光装置２０で所望の発光色を得ることが可能となる。例えば、ＬＥＤ列を形成する各ＬＥＤの順方向降下電圧ＶＦをいずれも４［Ｖ］とし、各々の発光に必要な駆動電流ｉ１〜ｉ３を１００［ｍＡ］とした場合、電源装置３０で生成すべき駆動電圧Ｖｃｃは１６［Ｖ］で足り、また、駆動電流ｉの供給能力は１００［ｍＡ］で足りる。従って、電源装置３０を安価な低パワー素子で構成することができるので、不要なコストアップを招かずに済む。
【００２８】
また、各ＬＥＤ列の順次点灯制御を行う構成であれば、複数のＬＥＤ列によって、一の制御回路１１及び電流監視回路１２を共有することができるので、回路規模を縮小することが可能となり、延いては、発光駆動装置１０のコストダウンを実現することができる。
【００２９】
また、本発明に係る発光駆動装置１０は、赤色ＬＥＤ列、緑色ＬＥＤ列、及び、青色ＬＥＤ列に各々流れる駆動電流ｉ１〜ｉ３を順次監視する電流監視回路１２を有して成り、制御回路１１は、電流監視回路１２の監視結果信号Ｓｘに基づいて電源制御信号Ｓｙを生成し、各ＬＥＤ列に流れる駆動電流ｉ１〜ｉ３を所定値に維持するように、電源装置３０の駆動制御を行う構成とされている。
【００３０】
このような構成とすることにより、ＬＥＤ列を形成する各ＬＥＤの順方向降下電圧ＶＦがいかなる値であっても、各ＬＥＤ列を定電流駆動することが可能となるので、ＬＥＤ列の輝度ばらつきや色度ばらつきを抑制することができ、延いては、発光装置２０で所望の発光色を得ることが可能となる。
【００３１】
なお、本発明に係る発光駆動装置１０において、赤色ＬＥＤ列、緑色ＬＥＤ列、及び、青色ＬＥＤ列を順次点灯させる際の切換周波数ｆ（＝１／Ｔ）は、５０［Ｈｚ］以上に設定するとよい。このような設定を行うことにより、ユーザの目にちらつきを感じさせることなく、発光装置２０で所望の発光色を得ることが可能となる。また、各ＬＥＤ列を高速に切り換えるほど、並列に接続されるＬＥＤ列の本数を増やすことができるので、一の制御回路１１で多くのＬＥＤを駆動することが可能となる。
【００３２】
また、本発明に係る発光駆動装置１０は、ＬＥＤ列を光源とする発光装置２０を駆動対象とするものである。このような構成とすることにより、長寿命や省エネルギなど、ＬＥＤの有する種々の特長を享受することが可能となる。
【００３３】
ただし、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００３４】
例えば、上記実施形態では、発光色の異なる複数の発光素子として、赤色ＬＥＤ列、緑色ＬＥＤ列、及び、青色ＬＥＤ列を用いた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、各ＬＥＤ列を単体のＬＥＤ素子に置き換えてもよいし、或いは、その他の発光素子（有機ＥＬ素子など）に置き換えても構わない。また、ＬＥＤ列の直列数、ないし、並列数についても、上記実施形態に限定されるものではなく、適宜増減可能である。また、発光素子の発光色についても、赤色、緑色、青色に限定されるものではなく、その他の発光色を有する発光素子を用いても構わない。また、上記実施形態では、発光装置２０で白色光を得る構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、その他の発光色を得る構成としても構わない。
【００３５】
また、図２の例においては、赤色ＬＥＤ列の点灯期間Ｔ１、緑色ＬＥＤ列の点灯期間Ｔ２、及び、青色ＬＥＤ列の点灯期間Ｔ３をいずれも同一幅としたが、点灯期間Ｔ１〜Ｔ３の関係はこれに限定されるものではなく、Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３（若しくは、Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋ΣＴｏｆｆ）という関係を満たしている限り、いかなる値をとっても構わない。例えば、赤色光を強めたい場合には、点灯期間Ｔ１を延ばして、その余の点灯期間Ｔ２、Ｔ３を短く設定すればよく、緑色光を強めた場合には、点灯期間Ｔ２を延ばして、その余の点灯期間Ｔ１、Ｔ３を短く設定すればよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、ＬＥＤ制御信号Ｓ１〜Ｓ３によってオン／オフ制御されるスイッチング素子として、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱ１ｃ〜Ｑ３ｃを用いた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタを用いても構わないし、或いは、電界効果トランジスタを用いても構わない。若しくは、図３に示すように、制御回路１１との電気的な絶縁を行う必要がある場合には、トランジスタＱ１ｃ〜Ｑ３ｃに代えて、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３を用いても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、例えば、液晶ディスプレイのＬＥＤバックライトやＬＥＤ照明設備ないしＬＥＤ照明機器に利用可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】は、本発明に係る照明装置の一実施形態を示す回路図である。
【図２】は、ＬＥＤ制御信号Ｓ１〜Ｓ３の一例を示すタイミングチャートである。
【図３】は、発光駆動装置１０の一変形例を示す回路図である。
【図４】は、発光装置の一従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０    発光駆動装置
１１    制御回路
１２    電流監視回路
２０    発光装置
３０    電源装置
Ｑ１ａ〜ｃ、Ｑ２ａ〜ｃ、Ｑ３ａ〜ｃ    ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ
Ｒｓ１、Ｒｓ２、Ｒｓ３    センス抵抗
Ｒ１ａ〜ｄ、Ｒ２ａ〜ｄ、Ｒ３ａ〜ｄ    抵抗
Ｅ１    直流電圧源
ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３    フォトカプラ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３    ＬＥＤ制御信号
Ｓｘ    監視結果信号
Ｓｙ    電源制御信号
Ｖｃｃ    駆動電圧
ｉ、ｉ１、ｉ２、ｉ３    駆動電流
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３    電流検出信号
Ｖｒｅｆ    参照電圧
【図１】
2009252939.tif 000003
【図２】
2009252939.tif 000004
【図３】
2009252939.tif 000005
【図４】
2009252939.tif 000006