JP2006135297A - Led駆動装置、発光量制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 予めLEDの発光効率が最もよくなるときの順方向電流の値(最良電流値)とそのときの発光量の値(所定値)とを割り出しておく。発光量の目標値が上記所定値未満であれば駆動電流値は上記最良電流値で一定とし、駆動電流のON/OFFを制御するWM制御を行う。また、上記所定値以上であれば、連続的に供給する駆動電流の値を変化させる電流値制御を行う。これによって最も発光効率良くLEDを駆動することが可能となる。
【選択図】図4
Description
上記電流値制御としては、LEDに対して連続的に供給される駆動電流のレベル自体を変化させて、目標の発光量を得るようにされる。また、上記PWM制御では、単位時間あたりの駆動電流のオン/オフ比率を変化させることで、所望の発光量を得るようにされる。
このことについて、以下の図7〜図9を参照して説明する。
先ず、図7、図8はそれぞれ或るLEDについて、図7では順方向電圧と順方向電流との関係をグラフ化して示し、図8では順方向電圧と発光量との関係をグラフ化して示している。すなわち、図7によっては、LEDに対して或る値の順方向電流を流した際の順方向電圧の値が示されている。また、図8によっては、或る値の順方向電流を流した際に得られる発光量の値が示されているものである。
図示するように、このLEDでは、順方向電流が50mA〜100mAにかけて発光効率が向上し、100mA以上では発光効率が低下する傾向となっており、100mA付近で最大の発光効率が得られている。
このことから理解されるように、LEDでは順方向電流(駆動電流)の値に応じて、発光効率が変化する特性となる。具体的には、或るレベルの駆動電流値までは発光効率が上昇傾向となり、このレベルを超えると発光効率は低下傾向となる。
先ず、電流値制御では、例えば発光量制御の目標値が、図9に示したような最も発光効率の良い電流値に対応した値とされる場合は最も発光効率良く駆動することができるが、その値と目標値とは必ずしも一致するものではないことから、発光効率の低い条件によりLEDが駆動されてしまう可能性がある。
また、PWM制御については、一定の電流値でON/OFFを制御するようにされることから、必然的にこの一定の電流値は発光量制御範囲における最大値に対応した値が設定されることになる。
このような発光量制御範囲における最大の電流値としても、上記のような最も発光効率の良い電流値と必ずしも一致するものではないことから、この場合も発光効率の低い条件でLEDが駆動されてしまう可能性があることになる。
つまり、先ず、LEDを発光駆動する駆動手段を備える。
そして、上記駆動手段が上記LEDに対して供給する駆動電流について制御を行う制御手段として、上記LEDの発光量についての目標値が、内部に記憶された所定値未満の場合は、上記駆動電流のオン/オフ比率を制御することで発光量制御を行い、上記目標値が上記所定値以上の場合には上記駆動電流のレベルを制御することで発光量制御を行う制御手段を備えるようにした。
すなわち、LEDについての発光量制御を行う発光量制御方法として、上記LEDの発光量についての目標値が所定値未満の場合は、上記駆動電流のオン/オフ比率を制御することで発光量制御を行い、上記目標値が上記所定値以上の場合には上記駆動電流のレベルを制御することで発光量制御を行うようにした。
このような発光量制御が可能となれば、上記目標値が上記所定値未満の場合には、上記LEDの発光効率が最も良くなるときの駆動電流レベルで一定としたPWM制御を行うことが可能となり、これによって最も発光効率よくLEDを駆動することができる。
また、上記目標値が上記所定値以上の場合には、上記電流値制御とされることで、最も少ない電力で所望の発光量を得ることができる。つまり、このように目標値が所定値以上とされる場合にPWM制御を行う場合には、駆動電流レベルは必然的に電流値制御を行う場合よりも大きく設定する必要があり、その分、先の図9の特性図からわかるように発光効率がより低い条件でLEDを駆動することになることから、この場合は電流値制御とすることで最も発光効率よくLEDを駆動することが可能となる。
そして、これによれば、LED駆動のための消費電力は最小限に抑えることができ、また、LEDやその駆動回路、さらには電源部の発熱量も最小限に抑えることが可能となって装置の小型化も図られる。
先ずは、図1を参照して、実施の形態のLED(Light Emitting Diode)駆動装置が備えられる液晶ディスプレイ装置の構成の一例について説明しておく。
図1において、この液晶ディスプレイ装置に対しては、図示するAC電源入力端子tACからAC電源が入力される。
電源回路6は、このAC電源入力端子tACからのAC電源を入力して直流電圧を生成する。そして、生成した直流電圧を図示する直流電源として信号処理回路7、パネル駆動回路8、コントローラ2、及びLED駆動回路3に対して供給するようにされる。
信号処理回路7は、パネル駆動制御に必要な信号をパネル駆動回路8に対して供給する。パネル駆動回路8はこの信号に基づいて液晶パネル5を駆動制御するようにされる。
また、信号処理回路7は、入力される映像信号から輝度信号を抽出しこれをコントローラ2に対して供給する。
この場合のコントローラ2は、上記のようにして信号処理回路7から供給される輝度信号に基づき算出したAPL(平均輝度)の情報に応じ、バックライト4内に備えられるLED4aの発光量を調整するための制御を行うようにされている。このようなAPLの情報に基づいた発光量制御としては、APLが所定以下のときに、バックライトの発光量を予め定められた値(例えば1/10など)に下げることで、高コントラストを実現するようにして行うようにされる。
ユーザインタフェース9は、当該液晶ディスプレイ装置の筐体外面に設けられた操作子又はリモートコントローラからのコマンド信号の受信を行うコマンド受信部を包括的に示している。ユーザは、例えば上記筐体外面に設けられた明るさ調整用のつまみ操作子を操作することで、当該液晶ディスプレイ装置に対してバックライト4での発光量を指示入力できるようにされる。或いは、液晶パネル5としての表示画面上に表示した設定メニュー画面から明るさ調整の項目を選択し、その画面の指示に従った操作入力を行うことでバックライト4での発光量を指示入力できるようにされる。
コントローラ2は、このようなユーザインタフェース9を介したユーザの指示入力が行われた場合はその指示入力情報に応じても、バックライト4での発光量についての制御を行うようにされている。
この図2において、先ずLED駆動回路3は、図1に示した電源回路6からの直流電源が供給され、この直流電源に基づいてバックライト4内に備えられるLED4aに対して駆動電流を供給するようにされる。
この場合のLED駆動回路3には、電流値制御端子t1とON/OFF制御端子t2とが備えられている。それぞれの端子には、図示するようにコントローラ2からの制御信号が供給される。そして、後述する構成により、上記電流値制御端子t1に供給される制御信号に応じてLED4aに対して供給する駆動電流レベルを変化させる。また、ON/OFF制御端子t2に供給される制御信号に応じては、駆動電流レベルを一定とした上でそのON/OFFタイミングを変化させる。
そして、後述もするが、このように記憶された所定値としての発光量の値と、上記のようにして設定した目標値とを比較した結果に基づいて、上記電流値制御端子t1への制御信号の供給による発光量制御(電流値制御)と、上記ON/OFF制御端子t2への制御信号の供給による発光量制御(PWM制御)とを切り替えるようにされている。
すなわち、この場合のコントローラ2として、上記電流値制御を行うとした場合は、設定した目標値と上記のような対応情報とから該当する駆動電流値の情報を取得し、この電流値の情報をLED駆動回路3の電流値制御端子t1に供給することで発光量制御を行うようにされる。このような電流値制御を行う場合には、ON/OFF制御端子t2に供給する制御信号としては、駆動電流の供給をONとするためのON制御信号を供給するようにされる。
また、上記したPWM制御を行う場合は、設定した目標値と上記対応情報とから該当するON/OFF比率の情報を取得し、これに基づいたON/OFF制御信号を上記ON/OFF制御端子t2に供給することで発光量制御を行うようにされる。このPWM制御を行う場合、上記電流値制御端子t1に供給する電流値の情報は、上述したLED4aについての発光効率が最も良くなるときの順方向電流の値で一定とするようにされる。
なお、この場合、PWM制御における上記ON/OFF比率の情報は、ONとOFFとの期間の和を1とした場合のONの比率が、発光量の目標値を上記した所定値としての発光量の値で割った値と同じとなるようにされている。
先ず、コンデンサCiの両端には、図2に示した直流電源が供給されることで直流電圧が得られている。そして、図示するスイッチング素子Q1、ダイオードD1、チョークコイルL1により、このコンデンサCiの両端電圧を動作電源とする降圧形コンバータが形成されている。この降圧形コンバータの動作により、図示する平滑コンデンサCoの両端に直流電圧によるLED駆動電圧が生成され、これによって図2に示したLED4aには直流による駆動電流が供給される。
なお、この場合、スイッチング素子Q1としてはMOS−FETが採用される。
制御回路12には、図示するようにON/OFF制御端子t2からのON/OFF制御信号が供給され、このON/OFF制御信号に基づいてスイッチング素子Q1をON/OFF駆動するようにされる。
また、制御回路12には、図示するエラーアンプ(E/A)11からのフィードバック信号が入力されている。
このエラーアンプ11には、図示するようにLED駆動電圧の出力ラインに対して挿入された電流検出抵抗R1より、LED4aに供給される駆動電流レベルが検出入力される。また、これと共に、図2にも示した電流値制御端子t1を介して入力されて、図示するD/Aコンバータ10にてアナログ変換された電流値制御信号も入力される。エラーアンプ11は、これら入力される駆動電流レベルと電流値制御信号のレベルとの差分に応じた信号を出力するようにされる。
制御回路12は、このようなエラーアンプ12からの出力信号に応じてスイッチング素子Q1の動作を制御することで、LED4aに対して供給される駆動電流レベルが、上記電流値制御端子t1に供給される電流値制御信号の値で一定となるように制御を行う。
このように順方向電流の値に応じて発光効率が変化してしまうことで、上記した電流値制御、PWM制御では、先にも述べたように発光効率の低い条件でLED4aが駆動されてしまう可能性があった。
また、所定値以上の発光量によりLED4aを発光駆動する場合としても、最も発光効率良くLED4aを駆動することができる。つまり、仮に、上記所定値以上の発光量のときもPWM制御を維持するとした場合は、PWM制御による一定の駆動電流のレベルは、電流値制御を行う場合の駆動電流レベルよりも必然的に高いレベルとしなければならず、これによれば、先の図9の特性からも理解されるように発光効率はその分低下するものとなってしまう。従って、このように所定値以上の発光量により駆動する場合は、電流値制御を行う方が最も発光効率が良い条件でLED4aを駆動することができるものである。
なお、図4に示される処理動作は、コントローラ2が例えば内蔵するROM等に格納されるプログラムに基づいて実行するものである。
そして、ステップS102では、上記ステップS101による比較処理の結果、上記目標値が上記所定値未満であるか否かについて判別処理を行うようにされる。
その上で、ステップS104においては、目標値としての発光量に応じたON/OFF比率を設定する。つまり、例えばROM等に格納される対応情報から入力された目標値に対応づけられたON/OFF比率の情報を読み出し、この比率情報に基づいたON/OFF制御信号をON/OFF制御端子t2に供給することで、PWM制御による発光量制御を行うものである。
その上で、ステップS106においては、目標値としての発光量に応じた電流値を設定する。つまり、上記した対応情報から入力された目標値に対応づけられた電流値の情報を読み出し、この電流値の情報に基づいた電流値制御信号を電流値制御端子t1に対して供給することで、電流値制御による発光量制御を行うものである。
このような処理動作によって、発光量が所定値未満のときはPWM制御により発光量制御を行い、所定値以上のときは電流値制御を行うことが可能となる。
第2の実施の形態のLED駆動装置20としては、上述した実施の形態としての発光量制御の切り替えを行うとした上で、図2に示したLED駆動装置1の構成に加えて、図示する発光量センサ21を設けるようにしている。この発光量センサ21としては、LED4aの発光量を検出するようにして、バックライト4内の所定位置に対して設けられる(先の図1においては破線により示した)。
そして、この発光量センサ21により検出された発光量の情報はコントローラ2に対して入力されるようになっている。
つまり、発光量センサ21から検出入力される発光量の値と、上記目標値とが一致するように、電流値制御端子t1に供給する電流値制御信号、又はON/OFF制御端子t2に供給するON/OFF制御信号を変化させることで発光量制御を行うようにされる。
すなわち、これにより、各装置間でLED4aの発光量にバラツキが生じることを効果的に防止することができる。
なお、この図に示される処理動作としても、コントローラ2が内蔵するROM等に格納されるプログラムに基づいて実行するものである。
先ず、この場合も、ステップS201・S202では、先の図4に示したステップS101・S102の処理と同様に、目標値と所定値との比較、及びその結果から目標値が所定値未満であるか否かについての判別処理を実行するようにされる。
そして、目標値が所定値未満で肯定結果が得られた場合は、ステップS203の処理として、この場合も先のステップS103と同様にPWM制御を設定するための処理を実行する。また、目標値が所定値未満ではないとして否定結果が得られた場合は、ステップS205において、先のステップS105と同様に電流値制御を設定するための処理を実行するようにされる。
また、電流値制御を設定した後のステップS206では、センサ値と目標値とが一致するように電流値を制御する処理を実行する。すなわち、設定した目標値と発光量センサ21からの発光量の値とが一致するように、LED駆動回路3の電流値制御端子t1に供給する電流値制御信号を制御するものである。
例えば実施の形態では、本発明が液晶ディスプレイ装置のバックライトにおけるLEDを発光駆動する場合に適用される例を示したが、その他LEDについての発光量制御を行う場合に広く適用することができる。
また、実施の形態では、説明の便宜上1つのLEDについて発光駆動する構成を例示したが、複数とされる場合も同様の発光量制御を行うことで同様の効果を得ることができるのは言うまでもない。
Claims (6)
- LEDを発光駆動する駆動手段と、
上記駆動手段が上記LEDに対して供給する駆動電流について制御を行う制御手段として、上記LEDの発光量についての目標値が、内部に記憶された所定値未満の場合は、上記駆動電流のオン/オフ比率を制御することで発光量制御を行い、上記目標値が上記所定値以上の場合には上記駆動電流のレベルを制御することで発光量制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とするLED駆動装置。 - 上記所定値は、上記LEDの発光効率が最も良くなるときの駆動電流値から求められる発光量に基づいて設定されることを特徴とする請求項1に記載のLED駆動装置。
- 上記制御手段による、上記駆動電流のオン/オフ比率を制御する発光量制御では、駆動電流のレベルを上記LEDの発光効率が最も良くなるときの駆動電流値で一定とするようにされている、
ことを特徴とする請求項1に記載のLED駆動装置。 - 上記制御手段は、上記目標値と上記オン/オフ比率、及び上記目標値と上記駆動電流値についての対応情報が内部に記憶されると共に、この対応情報において上記目標値と対応づけられた上記オン/オフ比率、又は上記駆動電流値を設定することで上記発光量制御を行うようにされる、
ことを特徴とする請求項1に記載のLED駆動装置。 - さらに、上記LEDによる発光量を検出する発光量検出手段を備えると共に、
上記制御手段は、上記発光量検出手段より検出入力される発光量の値が上記目標値となるように、上記オン/オフ比率又は上記駆動電流値を制御することで上記発光量制御を行うようにされる、
ことを特徴とする請求項1に記載のLED駆動装置。 - LEDについての発光量制御を行う発光量制御方法として、
上記LEDの発光量についての目標値が所定値未満の場合は、上記駆動電流のオン/オフ比率を制御することで発光量制御を行い、上記目標値が上記所定値以上の場合には上記駆動電流のレベルを制御することで発光量制御を行う、
ことを特徴とする発光量制御方法。
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