JP2014086689A - 発光装置の制御回路、それを用いた発光装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御IC100は、発光素子6の一端に駆動電圧VOUTを供給するスイッチング電源4のスイッチングトランジスタM1を制御するゲートパルス信号G1を生成する。誤差増幅器EA1は、発光素子6と電流ドライバ8の接続点の電圧VLEDに応じた検出電圧VLED’と基準電圧VREFとの誤差を増幅し、誤差信号VERRを生成する。パルス変調器10は、誤差信号VERRに応じてデューティ比が調節されるゲートパルス信号G1を生成する。ブースト回路20は、電流ドライバ8が生成する駆動電流ILEDが増大する時刻に先立ち、駆動電圧VOUTを上昇させる。
【選択図】図4
Description
VOUT=VREF+VF …(1)
制御回路は、発光素子と電流ドライバの接続点の電圧に応じた検出電圧と基準電圧との誤差を増幅し、誤差信号を生成する誤差増幅器と、誤差信号に応じてデューティ比が調節されるゲートパルス信号を生成するパルス変調器と、電流ドライバが生成する駆動電流が増大する時刻に先立ち、駆動電圧を上昇せしめるブースト回路と、を備える。
減衰率をα(0<α≦1)、基準電圧をVREFとするとき、発光素子と電流ドライバの接続点の電圧VLEDは、VLED=VREF/αが成り立つようにフィードバックがかかる。したがって減衰率を低下させることにより、VLEDを上昇させることができ、ひいては、駆動電圧VOUTを上昇させることができる。
この場合、スイッチのオン、オフに応じて、減衰率を切りかえることができる。
この態様によっても、発光素子と電流ドライバの接続点の電圧VLEDは、VLED=VREFが成り立つようにフィードバックがかかる。したがって基準電圧を上昇させることにより、VLEDを上昇させることができ、ひいては、駆動電圧VOUTを上昇させることができる。
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、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
上述のように、発光素子6の輝度すなわち調光制御電圧VDIMは、ホストプロセッサ9によって制御される。したがって、ホストプロセッサ9は、駆動電流ILEDがいつどのように変化するかを知っている。そこで、ホストプロセッサ9は、駆動電流ILEDを増大させる時刻に先立って、制御IC100に対して、通知信号S1をアサート(たとえばハイレベル)する。ブースト回路20は、この通知信号S1に応答して、駆動電圧VOUTを上昇させる。
可変減衰器24は、発光素子6と電流ドライバ8の接続点のカソード電圧VLEDを、可変の減衰率αで減衰し、検出電圧VLED’を生成する。減衰率αは、少なくとも通常時の第1の値α1と、駆動電圧VLEDをブーストするときの第2の値α2と、の2値で切りかえ可能となっている。ただし、α1>α2が成り立っている。
ブースト回路20の構成は、図4のそれには限定されない。
図7(a)は、第1の変形例に係るブースト回路20aを示す回路図である。この変形例において、基準電圧VREF’は可変電圧源28により生成される。検出電圧VLED’は、カソード電圧VLEDそのものであってもよいし、カソード電圧VLEDを固定の減衰率で減衰した電圧であってもよい。ブーストコントローラ22は、駆動電流ILEDが増大する時刻に先立ち、可変電圧源28を制御し、基準電圧VREF’を上昇させる。これにより、実施の形態と同様の効果を得ることができる。
図7(b)は、第2の変形例に係るブースト回路20bを示す回路図である。この変形例において、ブースト回路20bは、駆動電流ILEDが増大する時刻に先立ち、ゲートパルス信号G1のデューティ比が増大するように、誤差信号VERRのレベルを変化させる。たとえばブースト回路20bは、誤差増幅器EA1の出力端子に接続されたプルアップ回路30を備える。プルアップ回路30はブーストコントローラ22からの制御信号S2に応答して、誤差信号VERRを強制的に上昇させる。これにより、ゲートパルス信号G1のデューティ比が増大し、駆動電圧VOUTがブーストされる。
発光素子6は、LEDストリングには限定されず、現在、あるいは将来利用可能なその他の発光素子であってもよい。
ホストプロセッサ9は調光制御電圧VDIMの値を示すデジタル値を生成し、図示しないD/Aコンバータによりデジタル値を調光制御電圧VDIMに変換してもよい。
あるいは、調光制御電圧VDIMを生成する電圧源を、制御IC100に内蔵し、ホストプロセッサ9から、制御IC100に対して、調光制御電圧VDIMの指令値を示すデジタル値を送信してもよい。
実施の形態では、電流ドライバ8駆動電圧VLEDをブーストするために、減衰率αを2値で切りかえる場合を説明したが、本発明はそれには限定されず、3値以上を切りかえ可能としてもよい。この場合、輝度の変更前の発光素子6の電圧降下VFと、変更後の電圧降下VFの差分に応じて、駆動電圧VOUTのブースト量を最適化することができる。
実施の形態では、発光装置3の用途として液晶パネルのバックライトを説明したが、本発明はそれには限定されない。たとえば発光装置3は、照明機器などにも利用可能である。
実施の形態ではインダクタL1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。
また、本実施の形態で説明した各信号の、ハイレベル、ローレベルの設定は一例であって、インバータなどによって適宜反転させることにより自由に変更することが可能である。
Claims (13)
- 発光素子と、前記発光素子の一端に駆動電圧を供給するスイッチング電源と、前記発光素子の他端と接続され、調節可能な駆動電流を供給する電流ドライバと、を有する発光装置に使用され、前記スイッチング電源のスイッチング素子を制御するゲートパルス信号を生成する制御回路であって、
前記発光素子と前記電流ドライバの接続点の電圧に応じた検出電圧と基準電圧との誤差を増幅し、誤差信号を生成する誤差増幅器と、
前記誤差信号に応じてデューティ比が調節される前記ゲートパルス信号を生成するパルス変調器と、
前記電流ドライバが生成する前記駆動電流が増大する時刻に先立ち、前記駆動電圧を上昇せしめるブースト回路と、
を備えることを特徴とする制御回路。 - 前記ブースト回路は、前記発光素子と前記電流ドライバの接続点の電圧を、可変の減衰率で減衰し、前記検出電圧を生成する可変減衰器を含み、前記駆動電流が増大する時刻に先立ち、前記減衰率を低下させることを特徴とする請求項1に記載の制御回路。
- 前記可変減衰器は、
前記誤差増幅器の一方の入力端子と前記発光素子と前記電流ドライバの接続点の間に設けられた第1分圧用抵抗と、
前記誤差増幅器の前記一方の入力端子と固定電圧端子の間に、直列に設けられた第2分圧用抵抗およびスイッチと、
を含むことを特徴とする請求項2に記載の制御回路。 - 前記ブースト回路は、外部のホストプロセッサから前記駆動電流が増大する時刻に先立ってアサートされる通知信号を受け、前記通知信号がアサートされてから所定期間、前記可変減衰器の減衰率を低下させるブーストコントローラをさらに含むことを特徴とする請求項2または3に記載の制御回路。
- 前記ブースト回路は、前記駆動電流が増大する時刻に先立ち、前記基準電圧を上昇させることを特徴とする請求項1に記載の制御回路。
- 前記ブースト回路は、前記駆動電流が増大する時刻に先立ち、前記ゲートパルス信号のデューティ比が増大するように、前記誤差信号のレベルを変化させることを特徴とする請求項1に記載の制御回路。
- 前記ブースト回路は、前記駆動電流が増大する時刻に先立ち、前記ゲートパルス信号のデューティ比を増大させることを特徴とする請求項1に記載の制御回路。
- 発光素子と、前記発光素子の一端に駆動電圧を供給するスイッチング電源と、前記発光素子の他端と接続され、調節可能な駆動電流を供給する電流ドライバと、を有する発光装置に使用され、前記スイッチング電源のスイッチング素子を制御するゲートパルス信号を生成する制御回路であって、
その一端が、前記発光素子と前記電流ドライバの接続点と接続された第1分圧用抵抗と、
前記第1分圧用抵抗の他端と固定電圧端子の間に直列に設けられた第2分圧用抵抗およびスイッチと、
前記第1分圧用抵抗の前記他端の検出電圧と、所定の基準電圧の誤差を増幅し、誤差信号を生成する誤差増幅器と、
前記誤差信号に応じてデューティ比が調節される前記ゲートパルス信号を生成するパルス変調器と、
前記電流ドライバが生成する前記駆動電流が増大する時刻に先立ち、前記スイッチをオンするブーストコントローラと、
を備えることを特徴とする制御回路。 - 前記ブーストコントローラは、外部のホストプロセッサから前記駆動電流が増大する時刻に先立ってアサートされる通知信号を受け、前記通知信号がアサートされてから所定期間、前記スイッチをオンすることを特徴とする請求項8に記載の制御回路。
- ひとつの半導体基板に一体集積化されたことを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の制御回路。
- 前記発光素子は、直列に接続された複数の発光ダイオードを含むLEDストリングであることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の制御回路。
- 発光素子と、
前記発光素子の一端に駆動電圧を供給するスイッチング電源と、
前記発光素子の他端と接続され、調節可能な駆動電流を供給する電流ドライバと、
を備え、
前記スイッチング電源は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子をスイッチングするためのゲートパルス信号を生成する請求項1から11のいずれかに記載の制御回路と、
を備えることを特徴とする発光装置。 - 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12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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