JP2014230297A - 発光素子の駆動回路および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】DC/DCコンバータ10は、第1ライン12と第2ライン14の間に駆動電圧VOUTを発生させる。電流ドライバ20は、第1ライン12と第2ライン14の間にLEDストリング4と直列に設けられ、LEDストリング4に駆動電流ILEDを供給する。保護抵抗R1は、第1ライン12と電流ドライバ20の間に、LEDストリング4と直列に挿入される。コントローラ30は、電流ドライバ20の両端間の電圧に応じた第1検出電圧VLEDが所定の基準電圧VREFに近く付くようにDC/DCコンバータ10を制御し、かつ、第1ライン12と第2ライン14の間の駆動電圧VOUTが所定の第1しきい値電圧VOVP1を超えると、所定の保護処理を行うよう構成される。
【選択図】図3
Description
複数のチャンネルCH1〜CHNのうち、第iチャンネルのLEDストリング4_iの電圧降下VFiが最も大きいとする。このとき、第iチャンネルのLEDストリング4_iのカソード電圧VLEDiが最も低くなり、そのカソード電圧VLEDiが基準電圧VREFと一致するようフィードバックがかかる。したがって駆動電圧VOUTは、式(1)の目標レベルに安定化される。
VOUT=VFi+VREF …(1)
VOUT_NORM=VF_NORM+VREF …(2)
VF_NORMは、駆動電流ILED_NORMが流れるときのLEDストリング4_Nの順方向電圧(電圧降下)である。
VOUT_NORM=ILED_NORM×R1+VF_NORM+VREF …(3)
一方、過電流状態において発光素子に流れる電流をILED_OCP、発光素子の電圧降下をVF_OCPとし、保護抵抗の抵抗値をR1とするとき、駆動電圧VOUT_OCPは、式(4)で与えられる。
VOUT_OCP=ILED_OCP×R1+VF_OCP …(4)
この場合に、第1しきい値電圧VOCP1を、不等式(5)を満たすように定めてもよい。
VOUT_NORM<VOCP1<VOUT_OCP …(5)
ILED_NORM=VADIM/R2 …(6)
このときの発光素子の電圧降下をVF_NORMとすると、駆動電圧VOUT_NORMは、式(7)となる。
VOUT_NORM=VF_NORM+R3×ILED_NORM+VADIM …(7)
一方、過電流状態において発光素子に流れる電流をILED_OCP、発光素子の電圧降下をVF_OCPとするとき、駆動電圧VOUT_OCPは、式(8)で与えられる。
VOUT_OCP=VF_OCP+(R2+R3)×ILED_NORM …(8)
この場合に、第1しきい値電圧VOCP1を、不等式(9)が成り立つように定めてもよい。
VOUT_NORM<VOCP1<VOUT_OCP …(9)
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
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3は、第1の実施の形態に係る発光装置1を示す回路図である。発光装置1は、図1の発光装置1rと同様に、N個のチャンネル(CH1〜CHN)のLEDストリング4_1〜4_Nと、駆動回路2と、を備える。
第2しきい値電圧VOVP2は、第1しきい値電圧VOVP1に応じて、式(10)にもとづいて定められる。
VOVP2=VOVP1×R12/(R11+R12) …(10)
VOUT_NORM=VF_NORM+VREF+VR1_N …(11)
VF_NORMは、LEDストリング4_Nの順方向電圧であり、VR1_Nは、保護抵抗R1_Nの電圧降下ILED_NORM×R1_Nである。
図3の発光装置1によれば、図1の発光装置1rにおいて過電圧保護がかかる時刻t1よりも前の時刻t2に、回路保護がかかるため、過電流が流れ続ける期間を短縮することができる。
図5は、第2の実施の形態に係る発光装置1aを示す回路図である。発光装置1aは、単一のLEDストリング4と、駆動回路2aを備える。
時刻t0より前は正常状態であり、LEDストリング4に流れる駆動電流ILEDは、検出抵抗R2に流れ込む。したがって、検出抵抗R2の電圧降下である第3検出電圧VR2は式(12)で与えられる。
VR2=ILED×R2 …(12)
コントローラ30aによるフィードバック制御により、VR2=VADIMが成り立つとき、駆動電流ILEDは、式(13)の電流量ILED_NORMに安定化される。
ILED_NORM=VADIM/R2 …(13)
VOUT_NORM=VADIM+VF+VR3=VADIM+VF+ILED_NORM×R3 …(14)
図7は、発光装置1を備える電子機器500の構成を示す回路図である。電子機器500は、ノートPCやディスプレイ装置、テレビ受像器など、商用交流電源からの電力を受けて動作するデバイスである。
Claims (10)
- 発光素子の駆動回路であって、
第1ラインと第2ラインの間に駆動電圧を発生させるDC/DCコンバータと、
前記第1ラインと前記第2ラインの間に前記発光素子と直列に設けられ、前記発光素子に駆動電流を供給する電流ドライバと、
前記第1ラインと前記電流ドライバの間に、前記発光素子と直列に挿入された保護抵抗と、
前記電流ドライバの両端間の電圧に応じた第1検出電圧が所定の基準電圧に近く付くように前記DC/DCコンバータを制御し、かつ、前記第1ラインと前記第2ラインの間の駆動電圧が所定の第1しきい値電圧を超えると、所定の保護処理を行うよう構成されたコントローラと、
を備えることを特徴とする駆動回路。 - 前記駆動電圧を分圧し、第2検出電圧を生成する分圧回路をさらに備え、
前記コントローラは、
前記第1検出電圧と前記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たデューティ比を有するパルス信号を生成するパルス変調器と、
前記パルス信号に応じて前記DC/DCコンバータのスイッチング素子をスイッチングするドライバと、
前記第2検出電圧を前記第1しきい値電圧に応じて定められた第2しきい値電圧と比較し、前記第2検出電圧の方が高いとき保護信号をアサートするコンパレータと、
前記保護信号がアサートされると、前記所定の保護処理を実行するロジック部と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の駆動回路。 - 前記発光素子および前記電流ドライバは、複数のチャンネルそれぞれに設けられ、
前記コントローラは、複数のチャンネルそれぞれの第1検出電圧のうち最も低い電圧が前記基準電圧に近づくように前記DC/DCコンバータを制御することを特徴とする請求項1または2に記載の駆動回路。 - 発光素子の駆動回路であって、
第1ラインと第2ラインの間に駆動電圧を発生させるDC/DCコンバータと、
前記第1ラインと前記第2ラインの間に前記発光素子と直列に設けられた検出抵抗と、
前記第1ラインと前記検出抵抗の間に、前記発光素子と直列に挿入された保護抵抗と、
前記検出抵抗の両端間の電圧に応じた第1検出電圧が、前記発光素子の輝度を指示する調光電圧に近く付くように前記DC/DCコンバータを制御し、かつ、前記第1ラインと前記第2ラインの間の駆動電圧が所定の第1しきい値電圧を超えると、所定の保護処理を行うよう構成されたコントローラと、
を備えることを特徴とする駆動回路。 - 前記駆動電圧を分圧し、第2検出電圧を生成する分圧回路をさらに備え、
前記コントローラは、
前記第1検出電圧と前記調光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たデューティ比を有するパルス信号を生成するパルス変調器と、
前記パルス信号に応じて前記DC/DCコンバータのスイッチング素子をスイッチングするドライバと、
前記第2検出電圧を前記第1しきい値電圧に応じて定められた第2しきい値電圧と比較し、前記第2検出電圧の方が高いとき保護信号をアサートするコンパレータと、
前記保護信号がアサートされると、前記所定の保護処理を実行するロジック部と、
を含むことを特徴とする請求項4に記載の駆動回路。 - 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発光ダイオードストリングであ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。
- 前記電流ドライバと前記コントローラは、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3のいずれかに記載の駆動回路。
- 前記コントローラは、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4または5に記載の駆動回路。
- 前記発光素子と、
前記発光素子を駆動する請求項1から8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。 - 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9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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