JP2012156326A - 発光ダイオードの駆動回路およびそれを用いた発光装置、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変動や個体ばらつきの影響を低減した電流駆動回路を提供する。
【解決手段】出力トランジスタＱ１は、そのエミッタがＬＥＤストリング６のカソードと接続されるＰＮＰ型バイポーラトランジスタである。電流制御抵抗Ｒ４は、出力トランジスタＱ１のコレクタと接地端子の間に設けられる。誤差増幅器ＥＡ２の出力端子は、出力トランジスタＱ１のベースと接続され、その第１入力端子が出力トランジスタＱ１と電流制御抵抗Ｒ４との接続点Ｎ１に接続され、その第２入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆが印加される。誤差増幅器ＥＡ２は、その出力端子から吸い込むシンク電流Ｉ_ＳＩＮＫが電流制御抵抗Ｒ４に流れ込むように構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光ダイオードの駆動回路に関する。

近年、液晶パネルのバックライトや照明機器として、ＬＥＤ（発光ダイオード）を利用した発光装置が利用される。図１は、本発明者が検討した発光装置の構成を示す回路図である。発光装置１００３は、ＬＥＤストリング１００６と、スイッチング電源１００４と、電流源ＣＳを備える。

ＬＥＤストリング１００６は、直列に接続された複数のＬＥＤを含む。スイッチング電源１００４は、入力電圧Ｖｉｎを昇圧してＬＥＤストリング１００６の一端に駆動電圧Ｖｏｕｔを供給する。

電流源ＣＳは、ＬＥＤストリング１００６の経路上に設けられる。電流源ＣＳは、対応するＬＥＤストリング１００６に、目標輝度に応じた駆動電流Ｉ_ＬＥＤを供給する。電流源ＣＳは、出力トランジスタＱ１、電流制御抵抗Ｒ４、演算増幅器ＯＡを備える。出力トランジスタＱ１は、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタであり、駆動電流Ｉ_ＬＥＤの経路上に設けられる。電流制御抵抗Ｒ４は、出力トランジスタＱ１のコレクタと接地端子間に設けられる。演算増幅器ＯＡの出力端子は出力トランジスタＱ１のベースに接続され、その反転入力端子は出力トランジスタＱ１のコレクタと接続され、その非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが入力されている。

電流源ＣＳによって、出力トランジスタＱ１のコレクタ電位、つまり電流制御抵抗Ｒ４の電圧降下が基準電圧Ｖｒｅｆと一致するようにフィードバックがかかり、電流制御抵抗Ｒ４に流れる電流Ｉ_Ｒ４が、基準電圧Ｖｒｅｆに応じた値に設定される。

スイッチング電源１００４は、出力回路１１０２と、制御ＩＣ１１００を備える。出力回路１１０２は、インダクタＬ１、スイッチングトランジスタＭ１、整流ダイオードＤ１、出力キャパシタＣ１を含む。制御ＩＣ１１００は、スイッチングトランジスタＭ１のオン、オフのデューティ比を制御することにより、駆動電圧Ｖｏｕｔを調節する。誤差増幅器ＥＡは、出力トランジスタＱ１のベース電圧Ｖｂと基準電圧Ｖｒｅｆの誤差を増幅する。制御ＩＣ１１００は、誤差増幅器ＥＡの出力信号を受け、ベース電圧Ｖｂと基準電圧Ｖｒｅｆが一致するように、出力電圧Ｖｏｕｔを調節する。

特開２０１０−０１５９６７号公報 特開２００９−１８８１３５号公報

電流制御抵抗Ｒ４に流れる電流Ｉ_Ｒ４は、式（１）で与えられる。
Ｉ_Ｒ４＝Ｖｒｅｆ／Ｒ４ …（１）

また、出力トランジスタＱ１のエミッタ電流Ｉ_ＬＥＤ、ベース電流Ｉ_Ｂ、コレクタ電流Ｉ_Ｒ４の間には、
Ｉ_ＬＥＤ＝Ｉ_Ｒ４＋Ｉ_Ｂ …（２）
なる関係式が成り立つ。出力トランジスタＱ１の電流増幅率ｈ_ｆｅ＝Ｉ_Ｒ４／Ｉ_Ｂが無限大であれば、Ｉ_Ｂ＝０とみなすことができ、
Ｉ_ＬＥＤ≒Ｉ_Ｒ４＝Ｖｒｅｆ／Ｒ４ …（３）
が成り立つ。

しかしながら現実的な出力トランジスタＱ１の電流増幅率ｈ_ｆｅは数十〜数百程度であり、出力トランジスタＱ１のベース電流Ｉ_Ｂはゼロにはならない。このとき駆動電流Ｉ_ＬＥＤは式（４）で与えられ、ベース電流Ｉ_Ｂの影響を受ける。
Ｉ_ＬＥＤ＝Ｉ_Ｒ４＋Ｉ_Ｂ＝（１＋ｈ_ｆｅ ^−１）×Ｉ_Ｒ４＝（１＋ｈ_ｆｅ ^−１）×Ｖｒｅｆ／Ｒ４ …（４）

ここで出力トランジスタＱ１の個体ばらつきや温度変動によって電流増幅率ｈ_ｆｅが変化すると、式（４）で与えられる駆動電流Ｉ_ＬＥＤが変化するという問題が生ずる。なお、かかる課題を、本発明の分野における共通の一般知識の範囲として捉えてはならない。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、温度変動や個体ばらつきの影響を低減した電流駆動回路の提供にある。

本発明のある態様は、発光ダイオードストリングを駆動する駆動回路に関する。この駆動回路は、そのエミッタが発光ダイオードストリングのカソードと接続された、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタである出力トランジスタと、出力トランジスタのコレクタと所定の電位に安定化される固定電圧端子の間に設けられた電流制御抵抗と、その出力端子が出力トランジスタのベースと接続され、その第１入力端子が出力トランジスタと電流制御抵抗との接続点に接続され、その第２入力端子に基準電圧が印加された誤差増幅器と、を備える。誤差増幅器は、その出力端子から吸い込むシンク電流が電流制御抵抗に流れ込むように構成される。

誤差増幅器のシンク電流は、出力トランジスタのベース電流に相当する。このベース電流を電流制御抵抗に戻すことにより、電流制御抵抗に流れる電流は、発光ダイオードストリングに流れる電流とほぼ等しくなる。その結果、温度変動や個体ばらつきにより出力トランジスタの電流増幅率ｈ_ｆｅが変化しても、その変化が駆動電流に与える影響を低減できる。

誤差増幅器は、差動増幅器と、その制御端子に差動増幅器の出力が入力され、その一端が出力トランジスタのベースに接続され、その他端が出力トランジスタと電流制御抵抗との接続点に接続されたシンク用トランジスタと、を含んでもよい。
この構成によれば、シンク電流、つまり出力トランジスタのベース電流を電流制御抵抗に戻すことができる。

シンク用トランジスタは、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であってもよい。

シンク用トランジスタは、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであってもよい。

ある態様の駆動回路は、出力トランジスタのベースおよびエミッタ間に設けられたベースエミッタ間抵抗をさらに備えてもよい。
調光によって出力トランジスタをオフさせるために、ベースエミッタ間抵抗が必要となる場合がある。この場合、ベースエミッタ間抵抗に流れる電流も、シンク電流の一部として電流制御抵抗に戻される。したがって、ベースエミッタ間抵抗がフィードバックに与える影響を低減できる。

ある態様の駆動回路は、出力トランジスタのベースの電位が基準電圧と一致するように駆動電圧を生成し、発光ダイオードストリングのアノードに供給するスイッチング電源をさらに備えてもよい。
この場合、出力トランジスタのベース電位とコレクタ電位がともに基準電圧と一致するようにフィードバックがかかるため、出力トランジスタの損失を低減できる。

本発明の別の態様もまた、駆動回路である。この駆動回路は、そのコレクタが発光ダイオードストリングのカソードと接続された、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタである出力トランジスタと、出力トランジスタのエミッタと所定の電位に安定化される固定電圧端子の間に設けられた電流制御抵抗と、その出力端子が出力トランジスタのベースと接続され、その第１入力端子が出力トランジスタと電流制御抵抗との接続点に接続され、その第２入力端子に基準電圧が印加された誤差増幅器と、を備える。誤差増幅器は、その出力端子から吐き出すソース電流が発光ダイオードストリングのカソードから供給されるよう構成される。

誤差増幅器のソース電流は、出力トランジスタのベース電流に相当する。このベース電流を発光ダイオードストリングから供給することにより、電流制御抵抗に流れる電流は、発光ダイオードストリングに流れる電流とほぼ等しくなる。その結果、温度変動や個体ばらつきの影響を低減できる。

誤差増幅器は、差動増幅器と、その制御端子に差動増幅器の出力が入力され、その一端が出力トランジスタのベースに接続され、その他端が発光ダイオードストリングのカソードに接続されたソース用トランジスタと、を含んでもよい。
この構成によれば、ソース電流を発光ダイオードストリングから供給することができる。

ソース用トランジスタは、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であってもよい。

ソース用トランジスタは、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであってもよい。

ある態様の駆動回路は、出力トランジスタのベースおよびエミッタ間に設けられたベースエミッタ間抵抗をさらに備えてもよい。
調光によって出力トランジスタをオフさせるために、ベースエミッタ間抵抗が必要となる場合がある。この場合、ベースエミッタ間抵抗に流れる電流も、ソース電流の一部として電流制御抵抗に戻される。したがって、ベースエミッタ間抵抗がフィードバックに与える影響を低減できる。

ある態様の駆動回路は、出力トランジスタのコレクタの電位が所定の第２基準電圧と一致するように駆動電圧を生成し、発光ダイオードストリングのアノードに供給するスイッチング電源をさらに備えてもよい。

本発明のさらに別の態様は、発光装置である。この装置は、発光ダイオードストリングと、発光ダイオードストリングを駆動する上述のいずれかの態様の駆動回路と、を備える。

本発明のさらに別の態様は、電子機器である。この電子機器は、液晶パネルと、液晶パネルのバックライトとして設けられた上述の発光装置と、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、温度変動や個体ばらつきの影響を低減できる。

本発明者が検討した発光装置の構成を示す回路図である。 実施の形態に係る発光装置を備える電子機器の構成を示す回路図である。 図２の電流源の具体的な構成例を示す回路図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、変形例に係る電流源の構成を示す回路図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図２は、実施の形態に係る発光装置３を備える電子機器２の構成を示す回路図である。

電子機器２は、ノートＰＣ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話端末、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの電池駆動型の機器であり、発光装置３とＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル５を備える。発光装置３はＬＣＤパネル５のバックライトとして設けられる。

発光装置３は、発光素子であるＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎと、電流駆動回路８と、スイッチング電源４と、を備える。チャンネル数ｎは、電子機器２の設計者が、ＬＣＤパネル５のサイズや電子機器２の種類などに応じて決定する。図２にはｎ＝８の場合が示される。

各ＬＥＤストリング６は、直列に接続された複数のＬＥＤを含む。スイッチング電源４は、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータであり、入力端子Ｐ１に入力された入力電圧（たとえば電池電圧）Ｖｉｎを昇圧して、出力端子Ｐ２から出力電圧（駆動電圧）Ｖｏｕｔを出力する。複数のＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎそれぞれの一端（アノード）は、出力端子Ｐ２に共通に接続される。

スイッチング電源４は、制御ＩＣ１００および出力回路１０２を備える。出力回路１０２は、インダクタＬ１、整流ダイオードＤ１、スイッチングトランジスタＭ１、出力キャパシタＣ１を含む。出力回路１０２のトポロジーは一般的であるため、説明を省略する。

制御ＩＣ１００のスイッチング端子Ｐ４は、スイッチングトランジスタＭ１のゲートと接続される。制御ＩＣ１００は、ＬＥＤストリング６の点灯に必要な出力電圧Ｖｏｕｔが得られるように、フィードバックによりスイッチングトランジスタＭ１のオン、オフのデューティ比を調節する。なおスイッチングトランジスタＭ１は制御ＩＣ１００に内蔵されてもよい。

抵抗Ｒ１、Ｒ２は、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧することにより、それに応じたフィードバック電圧Ｖｏｕｔ’を生成する。フィードバック電圧Ｖｏｕｔ’はフィードバック端子Ｐ３（ＯＶＰ端子）に入力される。図示しない過電圧保護（Over Voltage Protection）回路（不図示）は、フィードバック電圧Ｖｏｕｔ’がしきい値を超えると、過電圧保護を行う。

電流駆動回路８は、複数のＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎの他端（カソード）側に設けられる。電流駆動回路８は、ＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎそれぞれに、目標輝度に応じた間欠的な駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤｎを供給する。

電流駆動回路８は、チャンネルごとに設けられた複数の電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_ｎ、バーストコントローラ９、制御入力端子Ｐ５、スタンバイ端子（ＳＴＢ端子）Ｐ６、チャンネルごとのバースト調光端子ＢＳ１〜ＢＳ８、チャンネルごとの電流制御端子ＣＬ１〜ＣＬ８、チャンネルごとのコンパレータＣＯＭＰ１〜ＣＯＭＰ８、コンパレータＣＯＭＰ９を備える。

ｉ番目の電流源ＣＳ_ｉは、対応するＬＥＤストリング６＿ｉに駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉを供給する。電流源ＣＳ_ｉは、出力回路ＣＳｂ_ｉと制御部ＣＳａ_ｉを含む。出力回路ＣＳｂ_ｉは、出力トランジスタＱ１、電流制御抵抗Ｒ４、ベースエミッタ間抵抗Ｒ５を含む。出力トランジスタＱ１はＰＮＰ型バイポーラトランジスタであり、そのエミッタは、ＬＥＤストリング６＿ｉのカソードと接続される。電流制御抵抗Ｒ４は、出力トランジスタＱ１のエミッタと電位が固定される固定電圧端子（接地端子）の間に順に直列に設けられる。電流制御抵抗Ｒ４と出力トランジスタＱ１の接続点Ｎ１の電圧Ｖ_Ｒ４、つまり電流制御抵抗Ｒ４の電圧降下は、電流制御端子ＣＬｉへと入力される。

ベースエミッタ間抵抗Ｒ５は、出力トランジスタＱ１のベースエミッタ間に設けられる。後述のバースト調光を行う際に、消灯期間Ｔ_ＯＦＦにおいて誤差増幅器ＥＡ２の出力インピーダンスは大きくなり、出力トランジスタＱ１のベース電位が不定となる。ベースエミッタ間抵抗Ｒ５は、消灯期間Ｔ_ＯＦＦにおいて出力トランジスタＱ１のベースエミッタ間の電位差をゼロとし、出力トランジスタＱ１をオフさせる。
その他のチャンネルも同様に構成される。

電流制御抵抗Ｒ４には、それに流れる電流Ｉ_Ｒ４に比例した電圧降下Ｖ_Ｒ４が発生する。
Ｖ_Ｒ４＝Ｉ_Ｒ４×Ｒ４

制御部ＣＳａ_ｉは、対応する電圧降下Ｖ_Ｒ４が基準電圧Ｖｒｅｆと一致するように、出力トランジスタＱ１のベース電圧を調節する。つまり点灯期間において、
Ｉ_ＬＥＤｉ＝Ｖｒｅｆ／Ｒ４
が成り立つ。

制御部ＣＳａ_ｉは、誤差増幅器ＥＡ２を含む。誤差増幅器ＥＡ２の出力端子は、出力トランジスタＱ１のベースと接続され、その第１入力端子（非反転入力端子）は出力トランジスタＱと電流制御抵抗Ｒ４との接続点Ｎ１に接続され、その第２入力端子（反転入力端子）には、基準電圧Ｖｒｅｆが印加される。誤差増幅器ＥＡ２は、その出力端子から吸い込むシンク電流Ｉ_ＳＩＮＫが電流制御抵抗Ｒ４に流れ込むように構成される。

この電流源ＣＳ_ｉによって、Ｖ_Ｒ４＝Ｖｒｅｆが成り立つようにフィードバックがかかり、各チャンネルにおいて基準電圧Ｖｒｅｆに応じた駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉを生成することができる。

制御入力端子Ｐ５は、バースト調光を行う際に利用されるパルス幅変調された調光パルス信号ＰＷＭが入力される。調光パルス信号ＰＷＭの第１レベル（たとえばハイレベル）は、ＬＥＤストリング６の点灯期間Ｔ_ＯＮを、その第２レベル（たとえばローレベル）は消灯期間Ｔ_ＯＦＦを指示する。このＰＷＭ調光パルス信号ＰＷＭのデューティ比、すなわち点灯期間Ｔ_ＯＮおよび消灯期間Ｔ_ＯＦＦは、全チャンネル共通で利用される。

スタンバイ端子Ｐ６には、電流駆動回路８のスタンバイ状態と動作状態を指示するスタンバイ信号ＳＴＢが入力される。具体的には、スタンバイ信号ＳＴＢがローレベル（たとえば０〜０．８Ｖ）のとき、電流駆動回路８はスタンバイ状態となる。スタンバイ信号ＳＴＢがハイレベル（＞０．８Ｖ）のとき、電流駆動回路８は動作状態となり、ＬＥＤストリング６に駆動電流を供給する。

バーストコントローラ９は、スタンバイ信号ＳＴＢの電圧レベルＶ_ＳＴＢおよび８チャンネルそれぞれのバースト調光端子ＢＳ１〜ＢＳ８の電圧レベルＶ_ＢＳ１〜Ｖ_ＢＳ８にもとづき、以下のモードが切りかえ可能となっている。

ａ． 全チャンネル共通モードφ_ＣＯＭ
このモードにおいてバーストコントローラ９は位相シフトを行わず、接続されるＬＥＤストリング６の個数にかかわらず、駆動対象となるすべてのチャンネルのＬＥＤストリングを、それらの駆動電流Ｉ_ＬＥＤの位相をすべて揃えて駆動する。このモードでは各チャンネルの駆動電流の位相差がゼロであることからφ_０とも記す。

ｂ． 位相シフトモードφ_{ＳＨＩＦＴ}
このモードにおいてバーストコントローラ９は、各チャンネルの発光ダイオードストリングを、それぞれの駆動電流の位相がシフトするように駆動する。位相シフトモードｂは、以下の３つのモードを含む。

ｂ１． ９０度位相シフトモードφ_９０
このモードでは、第１〜第４チャンネルが駆動対象とされ、ＬＥＤストリング６＿１〜６＿４に対する駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤ４の位相が、互いに調光パルス信号ＰＷＭの１／４周期シフトされる。

ｂ２． ６０度位相シフトモードφ_６０
このモードでは、第１〜第６チャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿６に対する駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤ６の位相が、互いに調光パルス信号ＰＷＭの１／６周期シフトされる。

ｂ３． ４５度位相シフトモードφ_４５
このモードでは、第１から第８チャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿８に対する駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤ８の位相が、互いに調光パルス信号ＰＷＭの１／８周期シフトされる。

バーストコントローラ９は、各モードに応じたバースト制御信号ＰＷＭ_１〜ＰＷＭ_８を生成し、電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_８に供給する。バースト制御信号ＰＷＭ_ｉがハイレベルのとき、電流源ＣＳ_ｉは動作状態となって駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉを生成し、それが点灯期間Ｔ_ＯＮとなる。反対にバースト制御信号ＰＷＭ_ｉがローレベルのとき、電流源ＣＳ_ｉは停止状態となり、それが消灯期間Ｔ_ＯＦＦとなる。

スタンバイ信号ＳＴＢがローレベルからハイレベルへとアサートされた後の一定時間の間、判定期間Ｔ_ＪＤＧとなる。判定期間Ｔ_ＪＤＧは、たとえば調光パルス信号ＰＷＭの数周期、具体的には３周期程度である。この判定期間Ｔ_ＪＤＧにおいてバーストコントローラ９は、スタンバイ信号ＳＴＢの電圧レベルＶ_ＳＴＢおよび８チャンネルそれぞれのバースト調光端子ＢＳ１〜ＢＳ８の電圧レベルＶ_ＢＳ１〜Ｖ_ＢＳ８にもとづき、各チャンネルごとにＬＥＤストリング６の接続の有無を判定し、それに応じてモードを決定する。

誤差増幅器ＥＡ１は、駆動期間において、ＬＥＤストリング６が接続されているチャンネルそれぞれの電圧Ｖ_ＢＳのうち、最も低いひとつと、基準電圧Ｖｒｅｆ（たとえば０．３Ｖ）の誤差を増幅し、誤差に応じた誤差電圧Ｖｅｒｒを生成する。誤差電圧Ｖｅｒｒは、トランジスタＱ２および抵抗Ｒ６を介してＦＢ端子から出力され、制御ＩＣ１００のフィードバック端子に入力される。制御ＩＣ１００は、駆動期間において、ＬＥＤストリング６が接続されているチャンネルそれぞれの電圧Ｖ_ＢＳのうち最も低いひとつと、基準電圧Ｖｒｅｆが一致するように、出力電圧Ｖｏｕｔを調節する。

図３は、図２の電流源ＣＳの具体的な構成例を示す回路図である。
誤差増幅器ＥＡ２は、差動増幅器（演算増幅器）ＤＡおよびシンク用トランジスタＭ４を含む。差動増幅器ＤＡの反転入力端子には、基準電圧Ｖｒｅｆが、その非反転入力端子には電流制御抵抗Ｒ４の電圧降下Ｖ_Ｒ４が入力される。
シンク用トランジスタＭ４はたとえばＮチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、その制御端子（ゲート）には、差動増幅器ＤＡの出力が入力される。またシンク用トランジスタＭ４の一端（ドレイン）は出力トランジスタＱ１のベースに接続され、その他端（ソース）が出力トランジスタＱ１と電流制御抵抗Ｒ４との接続点Ｎ１に接続される。

以上が発光装置３の構成である。続いてその動作を説明する。
説明の簡単のため、ベースエミッタ間抵抗Ｒ５を無視する。複数のチャンネルのうち、出力トランジスタＱ１のベース電圧Ｖ_ＢＳが最も低いチャンネルに着目する。
出力トランジスタＱ１のベース電圧Ｖ_ＢＳは、スイッチング電源４によって基準電圧Ｖｒｅｆと一致するようにフィードバック制御される。また電流制御抵抗Ｒ４の電圧降下（出力トランジスタＱ１のコレクタ電圧）Ｖ_Ｒ４は、電流源ＣＳによって基準電圧Ｖｒｅｆと一致するようにフィードバック制御される。したがって式（５）が成り立つ。
Ｉ_Ｒ４＝Ｖｒｅｆ／Ｒ４ …（５）

つまり、出力トランジスタＱ１のベース電圧とコレクタ電圧はともに基準電圧Ｖｒｅｆと一致するようにフィードバックがかかる。これにより、出力トランジスタＱ１の損失が低減される。

誤差増幅器ＥＡ２のシンク電流Ｉ_ＳＩＮＫは、出力トランジスタＱ１のベース電流Ｉ_Ｂと一致する。そしてシンク用トランジスタＭ４としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合、ドレイン電流とソース電流が等しいため、誤差増幅器ＥＡ２のシンク電流Ｉ_ＳＩＮＫと電流制御抵抗Ｒ４に戻される電流Ｉ_ＳＩＮＫ’は等しくなる。つまり電流制御抵抗Ｒ４に流れる電流Ｉ_Ｒ４は、出力トランジスタＱ１のコレクタ電流Ｉ_Ｃとシンク電流Ｉ_ＳＩＮＫ（＝Ｉ_Ｂ）の和で与えられる。
Ｉ_Ｒ４＝Ｉ_Ｃ＋Ｉ_Ｂ …（６）

また出力トランジスタＱ１において、コレクタ電流Ｉ_Ｃ、ベース電流Ｉ_Ｂ、エミッタ電流Ｉ_Ｅ（＝Ｉ_ＬＥＤ）の間には、式（７）が成り立つ。
Ｉ_Ｅ＝Ｉ_Ｂ＋Ｉ_Ｃ …（７）

式（６）および（７）から明らかなように、電流制御抵抗Ｒ４に流れる電流Ｉ_Ｒ４は、駆動電流Ｉ_ＬＥＤと等しくなる。
Ｉ_Ｒ４＝Ｉ_Ｅ＝Ｉ_ＬＥＤ …（８）

式（５）および式（８）から、式（９）を得る。
Ｉ_ＬＥＤ＝Ｖｒｅｆ／Ｒ４ …（９）

このように実施の形態に係る電流源ＣＳによれば、駆動電流Ｉ_ＬＥＤは出力トランジスタＱ１のベース電流Ｉ_Ｂに依存しない。つまり出力トランジスタＱ１の電流増幅率ｈ_ｆｅが個体ばらつきや温度変動によって変化しても、駆動電流Ｉ_ＬＥＤはその影響を受けないため、ＬＥＤストリング６の輝度を安定化できる。

続いてベースエミッタ間抵抗Ｒ５を考慮する。このとき式（１０）〜（１３）が成り立つ。
Ｉ_ＬＥＤ＝Ｉ_Ｅ＋Ｉ_Ｒ５ …（１０）
Ｉ_Ｅ＝Ｉ_Ｃ＋Ｉ_Ｂ …（１１）
Ｉ_ＳＩＮＫ＝Ｉ_Ｒ５＋Ｉ_Ｂ …（１２）
Ｉ_ＳＩＮＫ’＋Ｉ_Ｃ＝Ｉ_Ｒ４ …（１３）
ここでＩ_Ｒ５は、ベースエミッタ間抵抗Ｒ５に流れる電流である。

Ｉ_ＳＩＮＫ＝Ｉ_ＳＩＮＫ’が成り立つとき、式（１０）、（１２）から式（１４）を、式（１１）、（１３）から式（１５）を得る。
Ｉ_ＬＥＤ＝Ｉ_Ｅ＋Ｉ_ＳＩＮＫ−Ｉ_Ｂ …（１４）
Ｉ_Ｒ４＝Ｉ_ＳＩＮＫ＋Ｉ_Ｅ−Ｉ_Ｂ …（１５）

つまり、ベースエミッタ間抵抗Ｒ５が設けられる場合であっても、駆動電流Ｉ_ＬＥＤと電流制御抵抗Ｒ４に流れる電流Ｉ_Ｒ４は等しくなり、駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、出力トランジスタＱ１の個体ばらつきや温度変動の影響を受けにくくなる。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセス、それらの組み合わせには、さまざまな変形例が存在しうる。以下、こうした変形例について説明する。

図２、図３には、出力トランジスタＱ１のベースエミッタ間にベースエミッタ間抵抗Ｒ５を設ける場合を説明したが本発明はそれに限定されない。消灯期間Ｔ_ＯＦＦにおいて誤差増幅器ＥＡ２の出力レベルを制御可能な場合、ベースエミッタ間抵抗Ｒ５は省略可能である。

図３ではシンク用トランジスタＭ４としてＭＯＳＦＥＴを用いる場合を説明したが、これをＮＰＮ型バイポーラトランジスタとしてもよい。この場合、シンク用トランジスタＭ４の電流増幅率ｈ_ｆｅの影響によって、電流Ｉ_ＳＩＮＫと電流Ｉ_ＳＩＮＫ’は完全には一致せず、わずかに異なる値となる。この変形例では、駆動電流Ｉ_ＬＥＤはシンク用トランジスタＭ４の電流増幅率ｈ_ｆｅの影響を受けることになるが、この影響は出力トランジスタＱ１の電流増幅率ｈ_ｆｅの影響に比べてはるかに小さい。したがって、図１の構成に比べて、駆動電流Ｉ_ＬＥＤを安定化できる。

図４（ａ）、（ｂ）は、変形例に係る電流源ＣＳの構成を示す回路図である。図４（ａ）、（ｂ）において、出力トランジスタＱ１はＮＰＮ型バイポーラトランジスタであり、そのコレクタはＬＥＤストリング６のカソードと接続される。電流制御抵抗Ｒ４は、出力トランジスタＱ１のエミッタと所定の電位に安定化される固定電圧端子（接地端子）の間に設けられる。

誤差増幅器ＥＡ２の出力端子は出力トランジスタＱ１のベースと接続され、その第１入力端子（反転入力端子）が出力トランジスタＱ１と電流制御抵抗Ｒ４との接続点Ｎ１に接続され、その第２入力端子（非反転入力端子）に基準電圧Ｖｒｅｆが印加される。

誤差増幅器ＥＡ２は、その出力端子から吐き出すソース電流Ｉ_ＳＲＣがＬＥＤストリング６のカソードから供給されるよう構成される。たとえば図４（ｂ）に示すように、誤差増幅器ＥＡ２は、差動増幅器ＤＡと、ソース用トランジスタＭ５を含んでもよい。ソース用トランジスタＭ５の制御端子には、差動増幅器ＤＡの出力が入力され、その一端が出力トランジスタＱ１のベースに接続され、その他端がＬＥＤストリング６のカソードに接続される。ソース用トランジスタＭ５は、ＭＯＳＦＥＴであることが好ましいが、わずかな変動が許容できる場合にはバイポーラトランジスタを用いてもよい。

図４（ａ）、（ｂ）の変形例においても、駆動電流Ｉ_ＬＥＤと電流Ｉ_Ｒ４は等しくなる。したがって駆動電流Ｉ_ＬＥＤは出力トランジスタＱ１の電流増幅率ｈ_ｆｅの変動を受けにくくなり、駆動電流Ｉ_ＬＥＤを安定化できる。

図４（ａ）、（ｂ）の変形例において、消灯期間Ｔ_ＯＦＦにおいて出力トランジスタＱ１のベース電位をプルダウンするために、ベースエミッタ間に抵抗Ｒ５をさらに設けても好い。ベースエミッタ間抵抗Ｒ５は、出力トランジスタＱ１のベースと接地端子間に設けてもよい。図４（ａ）、（ｂ）の変形例を図２のシステムに用いる場合、誤差増幅器ＥＡ１の反転入力端子（−）には、出力トランジスタＱ１のコレクタ電圧をフィードバックしてもよい。またその非反転入力端子（＋）には、基準電圧Ｖｒｅｆより大きな第２の基準電圧を印加してもよい。

誤差増幅器ＥＡ２の具体的な構成は、実施の形態で説明したそれには限定されない。実施の形態では、誤差増幅器ＥＡ２の出力段にトランジスタＭ４、Ｍ５を設ける場合を説明したが、出力段をプッシュプル形式で構成してもよい。

実施の形態ではインダクタを用いた非絶縁型のスイッチング電源を説明したが、本発明はトランスを用いた絶縁型のスイッチング電源にも適用可能である。

実施の形態では、発光装置３のアプリケーションとして電子機器を説明したが、用途は特に限定されず、照明などにも利用できる。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

Ｑ１…出力トランジスタ、Ｌ１…インダクタ、Ｃ１…出力キャパシタ、Ｄ１…整流ダイオード、Ｍ１…スイッチングトランジスタ、２…電子機器、３…発光装置、４…スイッチング電源、Ｒ４…電流制御抵抗、Ｒ５…ベースエミッタ間抵抗、５…ＬＣＤパネル、ＢＳ…バースト調光端子、ＣＬ…電流制御端子、６…ＬＥＤストリング、８…電流駆動回路、９…バーストコントローラ、１００…制御ＩＣ、１０２…出力回路、ＣＳ…電流源、ＥＡ２…誤差増幅器、ＤＡ…差動増幅器、Ｍ４…シンク用トランジスタ、Ｍ５…ソース用トランジスタ。

Claims (14)

1. 発光ダイオードストリングを駆動する駆動回路であって、
   そのエミッタが前記発光ダイオードストリングのカソードと接続された、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタである出力トランジスタと、
   前記出力トランジスタのコレクタと所定の電位に安定化される固定電圧端子の間に設けられた電流制御抵抗と、
   その出力端子が前記出力トランジスタのベースと接続され、その第１入力端子が前記出力トランジスタと前記電流制御抵抗との接続点に接続され、その第２入力端子に基準電圧が印加された誤差増幅器と、
   を備え、
   前記誤差増幅器は、その出力端子から吸い込むシンク電流が前記電流制御抵抗に流れ込むように構成されることを特徴とする駆動回路。
2. 前記誤差増幅器は、
   差動増幅器と、
   その制御端子に前記差動増幅器の出力が入力され、その一端が前記出力トランジスタのベースに接続され、その他端が前記出力トランジスタと前記電流制御抵抗との接続点に接続されたシンク用トランジスタと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
3. 前記シンク用トランジスタは、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であることを特徴とする請求項２に記載の駆動回路。
4. 前記シンク用トランジスタは、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項２に記載の駆動回路。
5. 前記出力トランジスタのベースおよびエミッタ間に設けられたベースエミッタ間抵抗をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の駆動回路。
6. 前記出力トランジスタのベースの電位が前記基準電圧と一致するように駆動電圧を生成し、前記発光ダイオードストリングのアノードに供給するスイッチング電源をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の駆動回路。
7. 発光ダイオードストリングを駆動する駆動回路であって、
   そのコレクタが前記発光ダイオードストリングのカソードと接続された、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタである出力トランジスタと、
   前記出力トランジスタのエミッタと所定の電位に安定化される固定電圧端子の間に設けられた電流制御抵抗と、
   その出力端子が前記出力トランジスタのベースと接続され、その第１入力端子が前記出力トランジスタと前記電流制御抵抗との接続点に接続され、その第２入力端子に基準電圧が印加された誤差増幅器と、
   を備え、
   前記誤差増幅器は、その出力端子から吐き出すソース電流が前記発光ダイオードストリングのカソードから供給されるよう構成されることを特徴とする駆動回路。
8. 前記誤差増幅器は、
   差動増幅器と、
   その制御端子に前記差動増幅器の出力が入力され、その一端が前記出力トランジスタのベースに接続され、その他端が前記発光ダイオードストリングのカソードに接続されたソース用トランジスタと、
   を含むことを特徴とする請求項７に記載の駆動回路。
9. 前記ソース用トランジスタは、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であることを特徴とする請求項８に記載の駆動回路。
10. 前記ソース用トランジスタは、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項８に記載の駆動回路。
11. 前記出力トランジスタのベースおよびエミッタ間に設けられたベースエミッタ間抵抗をさらに備えることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の駆動回路。
12. 前記出力トランジスタのコレクタの電位が所定の第２基準電圧と一致するように駆動電圧を生成し、前記発光ダイオードストリングのアノードに供給するスイッチング電源をさらに備えることを特徴とする請求項７から１１のいずれかに記載の駆動回路。
13. 発光ダイオードストリングと、
    前記発光ダイオードストリングを駆動する請求項１から１２のいずれかに記載の駆動回路と、
    を備えることを特徴とする発光装置。
14. 液晶パネルと、
    前記液晶パネルのバックライトとして設けられた請求項１３に記載の発光装置と、
    を備えることを特徴とする電子機器。

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