JP2016225208A - 発光素子駆動装置、スイッチ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子を所望の輝度で発光させる。【解決手段】発光素子駆動装置１０は、発光素子Ｌ＊とランク抵抗Ｒ＊を並列に内蔵した発光部品２＊（例えば＊＝１、２、３）を複数直列に接続して成る発光ストリング２０に駆動電流Ｉｏｕｔを供給する駆動部１００（図１４では不図示）と；各ランク抵抗Ｒ＊の抵抗値を個別に読み取って各発光素子Ｌ＊のランクをそれぞれ検出し、最低ランクの発光素子が所望の輝度で発光するように駆動電流Ｉｏｕｔの設定値Ｄｓｅｔを調整する一方、それ以外の発光素子については駆動電流Ｉｏｕｔの余剰分をバイパス電流Ｉ４（＊）として迂回させるランク調整部２００と；を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、発光素子駆動装置、ないしは、スイッチ駆動装置に関する。

従来より、発光ダイオード素子や有機ＥＬ素子などの発光素子は、その輝度特性（＝所定の駆動電流を供給したときに得られる輝度の大きさ）に応じてランク分けされている。

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や特許文献２を挙げることができる。

特開２０１１−２２９０６０号公報 特開２０１３−２２９１７１号公報

ところで、複数の発光素子を同時駆動する必要のあるアプリケーションにおいて、各発光素子の輝度ばらつきを低減する最も単純な手法は、全ての発光素子を所望の同一ランク品で揃えることである。しかしながら、このような従来手法では、発光装置の設計が容易となる半面、物流面やコスト面で不利であった。

また、別の手法として、全ての発光素子を同一ロット品で揃えることも考えられる。同一ロット品ならば、所望のランク品であるかどうかはさておき、各発光素子毎のランク不揃いが生じるおそれは小さい。従って、ロット毎に駆動電流設定用パラメータ（センス抵抗値など）を適宜調整してやれば、全ての発光素子を所望の輝度で均一に駆動することが可能となる。しかしながら、このような従来手法では、発光素子のロット毎にディスクリート部品の付け替えなどを行う必要があるので、作業ミスの増大を招くおそれがあった。

なお、単一の発光素子を駆動する場合であっても、これを所望の輝度で発光させるためには、発光素子として所望のランク品を用いるか、若しくは、発光素子のランクに応じて駆動電流設定用パラメータを手作業で調整しなければならなかった。

本明細書中に開示されている発明は、本願の発明者らにより見出された上記の問題点に鑑み、発光素子を所望の輝度で発光させることのできる発光素子駆動装置、ないしは、スイッチ駆動装置を提供することを目的とする。

本明細書中に開示されている発光素子駆動装置は、発光素子とランク抵抗を並列に内蔵した発光部品を複数直列に接続して成る発光ストリングに駆動電流を供給する駆動部と；各ランク抵抗の抵抗値を個別に読み取って各発光素子のランクをそれぞれ検出し、最低ランクの発光素子が所望の輝度で発光するように前記駆動電流の設定値を調整する一方、それ以外の発光素子については前記駆動電流の余剰分をバイパス電流として迂回させるランク調整部と；を有する構成とされている。

また、本明細書中に開示されているスイッチ駆動装置は、発光素子とランク抵抗を並列に内蔵した複数の発光部品に対してそれぞれ並列に接続された複数のマトリクススイッチと；各ランク抵抗の抵抗値を個別に読み取って各発光素子のランクをそれぞれ検出し、最低ランクの発光素子が所望の輝度で発光するように前記複数の発光部品に供給される駆動電流の設定値を調整する一方、それ以外の発光素子については前記駆動電流の余剰分をバイパス電流として迂回させるランク調整部と；を有する構成とされている。

なお、本発明のその他の特徴、要素、ステップ、利点、及び、特性については、以下に続く実施形態の詳細な説明やこれに関する添付の図面によって、さらに明らかとなる。

本明細書中に開示されている発明によれば、発光素子を所望の輝度で発光させることのできる発光素子駆動装置を提供することが可能となる。

発光装置の全体構成例を示すブロック図 駆動部の一構成例を示す回路図 ランク調整部の第１実施形態を示す回路図 第１実施形態の一変形例を示す回路図 第１実施形態におけるランク調整動作の一例を示すフローチャート 発光装置の一変形例を示すブロック図 ランク調整部の第２実施形態を示す回路図 ランク調整部の第３実施形態を示す回路図 発光装置の第１変形例を示す回路図 発光装置の第２変形例を示す回路図 発光装置の第３変形例を示す回路図 発光装置が搭載される車両の外観図（前面） 発光装置が搭載される車両の外観図（背面） ＬＥＤヘッドライトモジュールの外観図 ＬＥＤターンランプモジュールの外観図 ＬＥＤリアランプモジュールの外観図

＜発光装置＞
図１は、発光装置１の全体構成例を示すブロック図である。本構成例の発光装置１は、発光素子駆動装置１０と、発光ストリング２０と、センス抵抗３０と、を有する。

発光素子駆動装置１０は、発光ストリング２０を駆動対象とする半導体装置（いわゆるＬＥＤ［light emitting diode］ドライバＩＣ）であり、駆動部１００と、ランク調整部２００と、を集積化して成る。

また、発光素子駆動装置１０は、装置外部との電気的な接続を確立するための手段として、外部端子Ｔ１１〜Ｔ１４と外部端子Ｔ１７ａ及びＴ１７ｂを備えている。外部端子Ｔ１１は、入力電圧Ｖｉｎの入力端子である。外部端子Ｔ１２は、出力電圧Ｖｏｕｔの出力端子である。外部端子Ｔ１３は、駆動電流Ｉｏｕｔの帰還制御端子である。外部端子Ｔ１４は、グランドに接続される接地端子である。外部端子Ｔ１７ａは、発光部品２１の外部端子Ｔ２１ｂと発光部品２２の外部端子Ｔ２２ａにそれぞれ接続されている。外部端子Ｔ１７ｂは、発光部品２２の外部端子Ｔ２２ｂと発光部品２３の外部端子Ｔ２３ａにそれぞれ接続されている。

駆動部１００は、入力電圧Ｖｉｎから出力電圧Ｖｏｕｔを生成して発光ストリング２０に供給する。その際、駆動部１００は、発光ストリング２０に供給される駆動電流Ｉｏｕｔが設定値Ｄｓｅｔに応じた目標電流値となるように負帰還制御（定電流制御）を行う。

ランク調整部２００は、発光部品２１〜２３にそれぞれ内蔵されているランク抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値を個別に読み取って発光素子Ｌ１〜Ｌ３のランクをそれぞれ検出し、その検出結果に応じて最低ランクの発光素子が所望の輝度で発光するように駆動電流Ｉｏｕｔの設定値Ｄｓｅｔを調整する一方、それ以外の発光素子については駆動電流Ｉｏｕｔの余剰分をバイパス電流として迂回させる機能を備えている。なお、ランク調整部２００の構成及び動作については、後ほど詳細に説明する。

発光ストリング２０は、発光部品２１〜２３を直列に接続して成る発光部品列である。なお、発光部品の直列段数ｍは３段に限るものではなく、その用途に応じて任意の直列段数ｍ（ただしｍ≧１）に設定することが可能である。

発光部品２＊（ただし＊＝１、２、３、以下も同様）は、外部端子Ｔ２＊ａ及びＴ２＊ｂを備え、両外部端子間に発光素子Ｌ＊とランク抵抗Ｒ＊を並列に内蔵している。発光素子Ｌ＊としては、例えば、発光ダイオード素子を好適に用いることができる。ランク抵抗Ｒ＊は、発光素子Ｌ＊のランクに応じた抵抗値を持つ。

センス抵抗３０（抵抗値：Ｒｓ）は、駆動電流Ｉｏｕｔの流れる電流経路上に設けられており、駆動電流Ｉｏｕｔに応じたセンス電圧Ｖｓ（＝Ｉｏｕｔ×Ｒｓ）を生成する。

＜駆動部＞
図２は、駆動部１００の一構成例を示す回路図である。本構成例の駆動部１００は、出力トランジスタ１０１と、差動アンプ１０２と、デジタル／アナログ変換部１０３と、オペアンプ１０４と、を含むリニアレギュレータ（いわゆるＬＤＯ［low drop out］レギュレータ）である。

出力トランジスタ１０１は、外部端子Ｔ１１（＝入力電圧Ｖｉｎの入力端）と外部端子Ｔ１２（＝出力電圧Ｖｏｕｔの出力端）との間に接続されており、オペアンプ１０４を用いてゲート駆動されるＰチャネル型ＭＯＳ［metal oxide semiconductor］電界効果トランジスタである。

差動アンプ１０２の非反転入力端（＋）は、外部端子Ｔ１２（＝センス抵抗３０の高電位端）に接続されている。差動アンプ１０２の反転入力端（−）は、外部端子Ｔ１３（＝センス抵抗３０の低電位端）に接続されている。このように接続された差動アンプ１０２は、非反転入力端（＋）と反転入力端（−）との間に印加されるセンス電圧Ｖｓ（＝センス抵抗３０の両端間電圧）に応じた帰還電圧Ｖｆｂを生成する。帰還電圧Ｖｆｂは、駆動電流Ｉｏｕｔが大きいほど高くなり、駆動電流Ｉｏｕｔが小さいほど低くなる。

デジタル／アナログ変換部１０３は、ランク調整部２００から入力されるデジタルの設定値Ｄｓｅｔをアナログの基準電圧Ｖｒｅｆに変換する。例えば、設定値Ｄｓｅｔが大きいほど基準電圧Ｖｒｅｆが高くなり、設定値Ｄｓｅｔが小さいほど基準電圧Ｖｒｅｆが低くなる。このように、基準電圧Ｖｒｅｆは、設定値Ｄｓｅｔに応じて可変制御される。

オペアンプ１０４は、非反転入力端（＋）に入力される基準電圧Ｖｒｅｆと、反転入力端（−）に入力される帰還電圧Ｖｆｂとが一致（イマジナリショート）するように、出力トランジスタ１０１のゲート制御を行う。このような構成とすることにより、駆動電流Ｉｏｕｔを設定値Ｄｓｅｔに応じた目標電流値に維持するための負帰還制御（定電流制御）が実現される。

ただし、駆動部１００としては、リニアレギュレータに限らず、例えば、出力トランジスタのオンデューティを制御することにより入力電圧Ｖｉｎから所望の出力電圧Ｖｏｕｔを生成するスイッチングレギュレータを用いてもよい。

＜ランク調整部（第１実施形態）＞
図３は、ランク調整部２００の第１実施形態を示す回路図である。本実施形態のランク調整部２００は、電流源２５１と、スイッチ２５２と、電流源２５４（１）〜（３）と、電圧計２５５（１）〜（３）と、制御部２５６と、を含む。

電流源２５１は、電源端と外部端子Ｔ１３との間に接続されており、発光ストリング２０に第１電流Ｉ１を印加する。第１電流Ｉ１の電流値は、各ランク抵抗Ｒ＊の両端間電圧が各発光素子Ｌ＊の順方向降下電圧Ｖｆよりも高くならない範囲で適宜設定されている。例えば、ランク抵抗Ｒ＊の抵抗値が最高１００ｋΩであり、発光素子Ｌ＊の順方向降下電圧Ｖｆが３．３Ｖである場合、第１電流Ｉ１の電流値は３３μＡ未満に設定するとよい。

スイッチ２５２は、電流源２５１と外部端子Ｔ１３との間に接続されており、制御部２５６からの指示に応じてオン／オフされる。なお、スイッチ２５２は、発光素子Ｌ＊のランク調整期間にのみオンされる。従って、ランク調整部２００が発光ストリング２０の通常点灯動作に悪影響を及ぼすおそれはない。

電流源２５４（１）は、外部端子Ｔ１３と外部端子Ｔ１７ａとの間に接続されている。電流源２５４（２）は、外部端子Ｔ１７ａと外部端子Ｔ１７ｂとの間に接続されている。電流源２５４（３）は、外部端子Ｔ１７ｂと外部端子Ｔ１４との間に接続されている。すなわち、電流源２５４（＊）は、発光部品２＊に対して並列に接続されており、制御部２５６からの指示に応じて、発光ストリング２０の通常点灯時には発光部品２＊毎のバイパス電流Ｉ４（＊）をそれぞれ生成する一方、発光素子Ｌ＊のランク調整時にはバイパス電流Ｉ４（＊）を０Ａとする。従って、電流源２５４（＊）が発光素子Ｌ＊のランク調整動作に影響を及ぼすおそれはない。

なお、ランク調整部２００は、図４で示すように、制御部２５６からの指示に応じてバイパス電流Ｉ４（＊）の電流経路を導通／遮断するスイッチ２５３（＊）を含む構成としてもよい。本構成を採用した場合には、発光ストリング２０の通常点灯時にスイッチ２５３（＊）をオンし、発光素子Ｌ＊のランク調整時にスイッチ２５３（＊）をオフすることにより、電流源２５４（＊）が発光素子Ｌ＊のランク調整動作に影響を及ぼさなくなる。

電圧計２５５（１）は、外部端子Ｔ１３と外部端子Ｔ１７ａとの間に接続されている。電圧計２５５（２）は、外部端子Ｔ１７ａと外部端子Ｔ１７ｂとの間に接続されている。電圧計２５５（３）は、外部端子Ｔ１７ｂと外部端子Ｔ１４との間に接続されている。すなわち、電圧計２５５（＊）は、発光部品２＊に対して並列に接続されており、発光ストリング２０に対して第１電流Ｉ１が印加されているときに各ランク抵抗Ｒ＊の両端間に現れる第１電圧Ｖ１（＊）をそれぞれ測定し、その測定結果を制御部２５６に出力する。

制御部２５６は、第１電流Ｉ１と第１電圧Ｖ１（＊）からランク抵抗Ｒ＊の抵抗値を算出し、その演算結果（＝発光素子Ｌ＊毎のランク検出結果）に応じて、駆動電流Ｉｏｕｔの設定値Ｄｓｅｔとバイパス電流Ｉ４（＊）の電流値をそれぞれ調整する。

以下では、制御部２５６によるランク調整動作について、フローチャートを参照しながら詳細に説明する。

図５は、第１実施形態におけるランク調整動作の一例を示すフローチャートである。なお、本フローが実行されている間、駆動部１００による駆動電流Ｉｏｕｔの供給動作は停止されているものとする。

本フローが開始されると、まず、ステップＳ４１では、スイッチ２５２をオンすることにより、電流源２５１から発光ストリング２０に対して第１電流Ｉ１の印加が行われる。

続くステップＳ４２では、電圧計２５５（１）〜（３）を用いて第１電圧Ｖ１（１）〜（３）それぞれの測定が行われる。先にも述べたように、第１電流Ｉ１を印加しても各ランク抵抗Ｒ１〜Ｒ３の両端間電圧が各発光素子Ｌ１〜Ｌ３の順方向降下電圧Ｖｆを上回ることはない。すなわち、第１電流Ｉ１は、発光素子Ｌ１〜Ｌ３を介する電流経路には流れず、ランク抵抗Ｒ１〜Ｒ３を介する電流経路にのみ流れる。従って、第１電圧Ｖ１（１）〜（３）は、それぞれランク抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値に第１電流Ｉ１を乗じた電圧値（＝Ｒ＊×Ｉ１）となる。なお、第１電圧Ｖ１（１）〜（３）の測定は、同時並列的に実施してもよいし、順次時分割的に実施してもよい。

続くステップＳ４３では、制御部２５６により、第１電流Ｉ１と第１電圧Ｖ１（１）〜（３）から、ランク抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値（＝Ｖ１（＊）／Ｉ１）がそれぞれ算出される。なお、ランク抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、それぞれ発光素子Ｌ１〜Ｌ３のランクに応じた抵抗値を持っている。従って、ランク抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値を算出することにより、発光素子Ｌ１〜Ｌ３のランクをそれぞれ検出することができる。

続くステップＳ４４では、制御部２５６により、ランク抵抗Ｒ１〜Ｒ３の各抵抗値から最低ランクの発光素子（＝最も低輝度の発光素子）が判別され、これを所望の輝度で発光させるために必要な駆動電流Ｉｏｕｔの電流値が算出される。

続くステップＳ４５では、制御部２５６により、駆動電流Ｉｏｕｔの設定値ＤｓｅｔがステップＳ４４での算出結果に応じて適宜設定される。

続くステップＳ４６では、制御部２５６により、ランク抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値に応じたバイパス電流Ｉ４（１）〜（３）の調整が行われる。例えば、発光素子Ｌ１が最低ランクである場合、駆動電流Ｉｏｕｔの電流値は、発光素子Ｌ１が所望の輝度で発光するように調整されている。従って、発光素子Ｌ１には、駆動電流Ｉｏｕｔを余すことなく全て流せばよいので、バイパス電流Ｉ４（１）がゼロ値に設定される。なお、図４のスイッチ２５３（１）をオフすることにより、バイパス電流Ｉ４（１）の流れる電流経路を遮断するようにしてもよい。

一方、発光素子Ｌ１よりも高ランクの発光素子Ｌ２については、駆動電流Ｉｏｕｔをそのまま流すと、その輝度が高くなり過ぎる。そこで、駆動電流Ｉｏｕｔからバイパス電流Ｉ４（２）を差し引いた差分電流（＝Ｉｏｕｔ−Ｉ４（２））を発光素子Ｌ２に流すことにより、発光素子Ｌ２を所望の輝度で発光させることが可能となる。

また、発光素子Ｌ３についても、上記と同様であり、駆動電流Ｉｏｕｔからバイパス電流Ｉ４（３）を差し引いた差分電流（＝Ｉｏｕｔ−Ｉ４（３））を発光素子Ｌ３に流すことにより、発光素子Ｌ３を所望の輝度で発光させることが可能となる。

例えば、発光素子Ｌ１〜Ｌ３を所望の輝度で発光させるための必要電流値がそれぞれ５０ｍＡ、４５ｍＡ、４０ｍＡである場合を考える。この場合、駆動電流Ｉｏｕｔを５０ｍＡに設定し、バイパス電流Ｉ４（１）〜Ｉ４（３）をそれぞれ０ｍＡ、５ｍＡ、１０ｍＡに設定すればよい。このような電流設定により、発光素子Ｌ１〜Ｌ３のランクが不揃いであっても、発光ストリング２０全体を所望の輝度で均一に発光させることが可能となる。

なお、発光部品２＊を迂回して流れるバイパス電流Ｉ４（＊）は、発光部品２＊に流れる差分電流（＝Ｉｏｕｔ−Ｉ４（＊））と足し合わされて下流側に流れる。すなわち、上流側の発光部品から下流側の発光部品に流れる電流は、見掛け上、駆動電流Ｉｏｕｔと同一の電流値に維持されている。従って、上流側の発光部品でバイパス電流Ｉ４（＊）を迂回させても、下流側の発光部品に必要な駆動電流Ｉｏｕｔが足りなくなることはない。

上記したように、第１実施形態のランク調整部２００は、ランク抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値を個別に読み取って発光素子Ｌ１〜Ｌ３のランクをそれぞれ検出し、最低ランクの発光素子が所望の輝度で発光するように駆動電流Ｉｏｕｔの設定値Ｄｓｅｔを調整する一方、それ以外の発光素子については、駆動電流Ｉｏｕｔの余剰分をバイパス電流Ｉ４（１）〜（３）として迂回させる構成とされている。

このような構成であれば、発光素子Ｌ１〜Ｌ３のランクに応じて駆動電流Ｉｏｕｔやバイパス電流Ｉ４（１）〜（３）が自動的に最適化されるので、発光素子駆動装置１０と発光ストリング２０とを個別に設計することができる。

また、本構成を採用することにより、発光部品２１〜２３として、所望の同一ランク品を揃える必要がないばかりか、ロット毎の管理すら不要となる。従って、物流面やコスト面で有利となる。また、例えば、発光部品２１〜２３のいずれかに不具合が生じた場合であっても、発光ストリング２０をまるごと交換する必要はなく、故障した発光部品を１個単位で交換することが可能となる。

＜発光装置（一変形例）＞
図６は、発光装置１の一変形例を示すブロック図である。本変形例の発光装置１は、図１の構成要素（発光素子駆動装置１０、発光ストリング２０、及び、センス抵抗３０）に加えてスイッチ駆動装置４０とマイコン５０が設けられており、かつ、先に説明したランク調整部２００が発光素子駆動装置１０からスイッチ駆動装置４０に移譲されている点に特徴を有する。そこで、図１と同様の構成要素については、図１と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、本変形例の特徴部分について重点的に説明する。

スイッチ駆動装置４０は、発光ストリング２０を形成する発光部品２１〜２３の短絡／非短絡をそれぞれ切り替える半導体装置（いわゆるマトリクススイッチドライバＩＣ）であり、マトリクススイッチＳＷ１〜ＳＷ３と、ランク調整部２００と、を含む。

また、スイッチ駆動装置４０は、装置外部との電気的な接続を確立するための手段として、複数の外部端子Ｔ４１〜Ｔ４４を備えている。スイッチ駆動装置４０の外部端子Ｔ４１は、発光部品２１の外部端子Ｔ２１ａに接続されている。スイッチ駆動装置４０の外部端子Ｔ４２は、発光部品２１の外部端子Ｔ２１ｂと発光部品２２の外部端子Ｔ２２ａにそれぞれ接続されている。スイッチ駆動装置４０の外部端子Ｔ４３は、発光部品２２の外部端子Ｔ２２ｂと発光部品２３の外部端子Ｔ２３ａにそれぞれ接続されている。スイッチ駆動装置４０の外部端子Ｔ４４は、発光部品２３の外部端子Ｔ２３ｂに接続されている。

マトリクススイッチＳＷ１は、外部端子Ｔ４１と外部端子Ｔ４２との間に接続されている。また、マトリクススイッチＳＷ２は、外部端子Ｔ４２と外部端子Ｔ４３との間に接続されている。また、マトリクススイッチＳＷ３は、外部端子Ｔ４３と外部端子Ｔ４４との間に接続されている。なお、本図の例では、マトリクススイッチＳＷ１〜ＳＷ３として、いずれも、Ｐチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタが用いられている。

すなわち、マトリクススイッチＳＷ＊は、発光部品２＊に対して並列接続されている。従って、マトリクススイッチＳＷ＊がオンされているときには、発光部品２＊の両端間が短絡されるので、発光部品２＊が点灯不能状態となる。一方、マトリクススイッチＳＷ＊がオフされているときには、発光部品２＊の両端間が非短絡とされるので、発光部品２＊が点灯可能状態となる。

このようなスイッチ制御を行うことにより、発光部品２１〜２３を任意のタイミングで点消灯させることができるので、例えば、点灯領域の面積を増減させたり、点灯領域を流れるように移動させたりする順次点灯機能（いわゆる、シーケンシャルターン機能、ないしは、ダイナミックインジケータ機能）を実現することが可能となる。

ランク調整部２００は、ランク抵抗Ｒ１〜Ｒ３の各抵抗値を読み取って発光素子Ｌ１〜Ｌ３のランクをそれぞれ検出し、その検出結果に応じて駆動電流Ｉｏｕｔの設定値Ｄｓｅｔを調整する回路部である。なお、設定値Ｄｓｅｔの調整処理については、ランク調整部２００で直接実施することもできるが、本図で示したように、ランク調整部２００からマイコン５０に対してランク検出結果を通知し、その通知結果に応じてマイコン５０で設定値Ｄｓｅｔの調整処理を実施するようにしてもよい。

マイコン５０は、発光装置１を統括的に制御する主体である。特に、本変形例の発光装置１では、マイコン５０を仲介役とする形で、発光素子駆動装置１０とスイッチ駆動装置４０との連携動作が実現されている。

このように、本変形例の発光装置１では、スイッチ駆動装置２０を用いて発光素子Ｌ１〜Ｌ３のランク検出処理を行い、マイコン５０を用いて検出結果に応じた設定値Ｄｓｅｔの調整処理を行い、発光素子駆動装置１０を用いて設定値Ｄｓｅｔに応じた駆動電流Ｉｏｕｔの生成処理を行う、という役割分担が確立されている。

特に、スイッチ駆動装置２０には、発光部品２１〜２３の順次点灯機能を実現するための外部端子として、発光ストリング２０の両端ノードにそれぞれ接続される外部端子Ｔ４１及びＴ４４だけでなく、発光ストリング２０の中間ノードにそれぞれ接続される外部端子Ｔ４２及びＴ４３が当初から設けられている。従って、例えば、先に説明した第１実施形態（＝ランク抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値をそれぞれ個別に検出する構成）のランク調整部２００を実装する場合であっても、発光素子駆動装置１０への実装時とは異なり、ランク調整専用の外部端子を別途増設する必要がないので、外部端子数削減の面で有利となる。

＜ランク調整部（第２実施形態）＞
図７は、ランク調整部２００の第２実施形態を示す回路図である。本実施形態のランク調整部２００は、電流源２６１と、スイッチ２６２と、電流源２６４（１）〜（３）と、電圧計２６５（１）〜（３）と、制御部２６６と、を含む。

電流源２６１は、電源端と外部端子Ｔ４１との間に接続されており、発光ストリング２０に第１電流Ｉ１を印加する。第１電流Ｉ１の電流値は、先にも述べたように、各ランク抵抗Ｒ＊の両端間電圧が各発光素子Ｌ＊の順方向降下電圧Ｖｆよりも高くならない範囲で適宜設定されている。

スイッチ２６２は、電流源２６１と外部端子Ｔ４１との間に接続されており、制御部２６６からの指示に応じてオン／オフされる。なお、スイッチ２６２は、発光素子Ｌ＊のランク調整期間にのみオンされる。従って、ランク調整部２００が発光ストリング２０の通常点灯動作に悪影響を及ぼすおそれはない。

電流源２６４（１）は、外部端子Ｔ４１と外部端子Ｔ４２との間に接続されている。電流源２６４（２）は、外部端子Ｔ４２と外部端子Ｔ４３との間に接続されている。電流源２６４（３）は、外部端子Ｔ４３と外部端子Ｔ４４との間に接続されている。すなわち、電流源２６４（＊）は、発光部品２＊に対して並列に接続されており、制御部２６６からの指示に応じて、発光ストリング２０の通常点灯時には、発光部品２＊毎のバイパス電流Ｉ４（＊）をそれぞれ生成する一方、発光素子Ｌ＊のランク調整時には、バイパス電流Ｉ４（＊）を０Ａとする。従って、電流源２５４（＊）が発光素子Ｌ＊のランク調整動作に影響を及ぼすおそれはない。

電圧計２６５（１）は、外部端子Ｔ４１と外部端子Ｔ４２との間に接続されている。電圧計２６５（２）は、外部端子Ｔ４２と外部端子Ｔ４３との間に接続されている。電圧計２６５（３）は、外部端子Ｔ４３と外部端子Ｔ４４との間に接続されている。すなわち、電圧計２６５（＊）は、発光部品２＊に対して並列に接続されており、発光ストリング２０に対して第１電流Ｉ１が印加されているときに各ランク抵抗Ｒ＊の両端間に現れる第１電圧Ｖ１（＊）をそれぞれ測定し、その測定結果を制御部２６６に出力する。

制御部２６６は、第１電流Ｉ１と第１電圧Ｖ１（＊）からランク抵抗Ｒ＊の抵抗値を算出し、その演算結果（＝発光素子Ｌ＊毎のランク検出結果）に応じて、駆動電流Ｉｏｕｔの設定値Ｄｓｅｔとバイパス電流Ｉ４（＊）の電流値をそれぞれ調整する。なお、駆動電流Ｉｏｕｔの設定値Ｄｓｅｔをマイコン５０で調整する場合には、制御部２６６からマイコン５０に対してランク検出結果（＝ランク抵抗Ｒ＊の抵抗値）を通知してやればよい。また、バイパス電流Ｉ４（＊）の電流値をマイコン５０で調整する場合には、マイコン５０から制御部２６６に対してバイパス電流Ｉ４（＊）の設定値を通知してやればよい。

また、制御部２６６は、マトリクススイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン／オフ制御機能も備えている。より具体的に述べると、制御部２６６は、発光部品２１〜２３の順次点灯制御に際してマトリクススイッチＳＷ１〜ＳＷ３を適宜オン／オフ制御する一方、発光素子Ｌ１〜Ｌ３のランク調整時には、ＳＷ１〜ＳＷ３をいずれもオフさせる。従って、マトリクススイッチＳＷ＊が発光素子Ｌ＊のランク調整動作に悪影響を及ぼすおそれはない。

本実施形態のランク調整部２００は、基本的に第１実施形態（図３〜図５を参照）と同じく、ランク抵抗Ｒ＊の抵抗値を個別に読み取って発光素子Ｌ＊のランクをそれぞれ検出し、最低ランクの発光素子が所望の輝度で発光するように駆動電流Ｉｏｕｔの設定値Ｄｓｅｔを調整する一方、それ以外の発光素子については駆動電流Ｉｏｕｔの余剰分をバイパス電流Ｉ４（＊）として迂回させる構成とされている。

このような構成とすることにより、第５実施形態の長所を損なうことなく、発光素子駆動装置１０の外部端子数を削減することが可能となる。

＜ランク調整部（第３実施形態）＞
図８は、ランク調整部２００の第３実施形態を示す回路図である。本実施形態のランク調整部２００は、電流源２７１と、スイッチ２７２と、電流源２７４（１）〜（３）と、電圧計２７５（１）〜（３）と、制御部２７６と、Ｐチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＰ１〜Ｐ６と、を含む。

電流源２７１は、電源端と外部端子Ｔ４１との間に接続されており、発光ストリング２０に第１電流Ｉ１を印加する。第１電流Ｉ１の電流値は、先にも述べたように、各ランク抵抗Ｒ＊の両端間電圧が各発光素子Ｌ＊の順方向降下電圧Ｖｆよりも高くならない範囲で適宜設定されている。

スイッチ２７２は、電流源２７１と外部端子Ｔ４１との間に接続されており、制御部２７６からの指示に応じてオン／オフされる。なお、スイッチ２７２は、発光素子Ｌ＊のランク調整期間にのみオンされる。従って、ランク調整部２００が発光ストリング２０の通常点灯動作に悪影響を及ぼすおそれはない。

電流源２７４（＊）は、それぞれ、トランジスタＰ＊のドレインと接地端との間に接続されており、制御部２７６からの指示に応じて発光部品２＊毎のバイパス電流Ｉ４（＊）をそれぞれ生成する。

電圧計２７５（１）は、外部端子Ｔ４１と外部端子Ｔ４２との間に接続されている。電圧計２７５（２）は、外部端子Ｔ４２と外部端子Ｔ４３との間に接続されている。電圧計２７５（３）は、外部端子Ｔ４３と外部端子Ｔ４４との間に接続されている。すなわち、電圧計２７５（＊）は、発光部品２＊に対して並列に接続されており、発光ストリング２０に対して第１電流Ｉ１が印加されているときに各ランク抵抗Ｒ＊の両端間に現れる第１電圧Ｖ１（＊）をそれぞれ測定し、その測定結果を制御部２７６に出力する。

制御部２７６は、第１電流Ｉ１と第１電圧Ｖ１（＊）からランク抵抗Ｒ＊の抵抗値を算出し、その演算結果（＝発光素子Ｌ＊毎のランク検出結果）に応じて、駆動電流Ｉｏｕｔの設定値Ｄｓｅｔとバイパス電流Ｉ４（＊）の電流値をそれぞれ調整する。なお、駆動電流Ｉｏｕｔの設定値Ｄｓｅｔをマイコン５０で調整する場合には、制御部２７６からマイコン５０に対してランク検出結果（＝ランク抵抗Ｒ＊の抵抗値）を通知してやればよい。また、バイパス電流Ｉ４（＊）の電流値をマイコン５０で調整する場合には、マイコン５０から制御部２７６に対してバイパス電流Ｉ４（＊）の設定値を通知してやればよい。

また、制御部２７６は、マトリクススイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン／オフ制御機能も備えている。より具体的に述べると、制御部２７６は、発光部品２１〜２３の順次点灯制御に際してマトリクススイッチＳＷ１〜ＳＷ３を適宜オン／オフ制御する一方、発光素子Ｌ１〜Ｌ３のランク調整時には、ＳＷ１〜ＳＷ３をいずれもオフさせる。従って、マトリクススイッチＳＷ＊が発光素子Ｌ＊のランク調整動作に悪影響を及ぼすおそれはない。

トランジスタＰ１のゲートは、トランジスタＰ１のドレイン、トランジスタＰ４のドレイン、及び、マトリクススイッチＳＷ１のゲートにそれぞれ接続されている。トランジスタＰ１のソースとトランジスタＰ４のソースは、いずれも外部端子Ｔ４１に接続されている。トランジスタＰ４のゲートは、制御部２７６に接続されている。

トランジスタＰ２のゲートは、トランジスタＰ２のドレイン、トランジスタＰ５のドレイン、及び、マトリクススイッチＳＷ２のゲートにそれぞれ接続されている。トランジスタＰ２のソースとトランジスタＰ５のソースは、いずれも外部端子Ｔ４２に接続されている。トランジスタＰ５のゲートは、制御部２７６に接続されている。

トランジスタＰ３のゲートは、トランジスタＰ３のドレイン、トランジスタＰ６のドレイン、及び、マトリクススイッチＳＷ３のゲートにそれぞれ接続されている。トランジスタＰ３のソースとトランジスタＰ６のソースは、いずれも外部端子Ｔ４３に接続されている。トランジスタＰ６のゲートは、制御部２７６に接続されている。

このように、トランジスタＰ１〜Ｐ３は、それぞれ、マトリクススイッチＳＷ１〜ＳＷ３と一対を成すように設けられており、電流源２７４（１）〜（３）で生成されるバイパス電流Ｉ４（１）〜（３）をそれぞれミラーしてマトリクススイッチＳＷ１〜ＳＷ３に流し込むカレントミラーを形成している。

本実施形態のランク調整部２００は、基本的に第１実施形態（図３〜図５）や第２実施形態（図７）と同じく、ランク抵抗Ｒ＊の抵抗値を個別に読み取って発光素子Ｌ＊のランクをそれぞれ検出し、最低ランクの発光素子が所望の輝度で発光するように駆動電流Ｉｏｕｔの設定値Ｄｓｅｔを調整する一方、それ以外の発光素子については駆動電流Ｉｏｕｔの余剰分をバイパス電流Ｉ４（＊）として迂回させる構成とされている。

特に、本実施形態のランク調整部２００では、スイッチ駆動装置４０に元々設けられているマトリクススイッチＳＷ＊を流用してバイパス電流Ｉ４（＊）が迂回されている。このような構成とすることにより、スイッチ駆動装置４０の既存設計を殆ど変更することなく、ランク調整部２００を実装することが可能となる。

なお、例えば、発光部品２１を消灯する場合には、トランジスタＰ４をオフした上で、ランク抵抗Ｒ１の両端間電圧が発光素子Ｌ１の順方向降下電圧Ｖｆよりも高くならないように、バイパス電流Ｉ４（１）を駆動電流Ｉｏｕｔと同程度の電流値に設定すればよい。発光部品２２または２３を消灯する場合についても、上記と同様であり、トランジスタＰ５またはＰ６をオフした上で、バイパス電流Ｉ４（２）またはＩ４（３）を駆動電流Ｉｏｕｔと同程度の電流値に設定すればよい。

一方、例えば、発光部品２１に駆動電流Ｉｏｕｔをそのまま供給する場合（発光部品２１〜２３のうち発光部品２１が最低ランクである場合）には、トランジスタＰ４をオンすることにより、マトリクススイッチＳＷ１を完全にオフしてやればよい。発光部品２２または２３に駆動電流Ｉｏｕｔをそのまま供給する場合にについても、上記と同様であり、トランジスタＰ５またはＰ６をオンすることにより、マトリクススイッチＳＷ２またはＳＷ３を完全にオフしてやればよい。

＜変形例＞
図９は、発光装置の第１変形例を示す回路図である。本変形例の発光装置５００は、電流源５１１〜５１４と、スイッチ５２１〜５２４と、発光部品５３１〜５３４と、電圧計５４１〜５４４と、を有する。

電流源５１１〜５１４の第１端は、いずれも電源端に接続されている。電流源５１１〜５１１〜５１４の第２端は、それぞれ、スイッチ５２１〜５２４の第１端に接続されている。スイッチ５２１〜５２４の第２端は、それぞれ、発光部品５３１〜５３４のアノードに接続されている。発光部品５３１〜５３４のカソードは、いずれも接地端に接続されている。なお、発光部品５３１〜５３４は、発光素子とランク抵抗を並列に含む。電圧計５４１〜５４４は、それぞれ、発光部品５３１〜５３４に並列接続されている。

このように、並列に接続された発光部品５３１〜５３４についても、電圧計５４１〜５４４を用いてランク抵抗値を測定し、その測定結果に応じて電流源５１１〜５１４で生成される駆動電流値を適宜設定することが可能である。

図１０は、発光装置の第２変形例を示す回路図である。本変形例の発光装置６００は、電流源６０１及び６０２と、スイッチ６０３と、発光部品６０４と、電圧計６０５と、を含む。

電流源６０１及び６０２の第１端は、いずれも電源端に接続されている。電流源６０１及び６０２の第２端は、それぞれ、スイッチ６０３の第１選択端及び第２選択端に接続されている。スイッチ６０３の共通端は、発光部品６０４のアノードに接続されている。発光部品６０４のカソードは、接地端に接続されている。なお、発光部品６０４は、発光素子とランク抵抗を並列に含む。電圧計６０５は、発光部品６０４に並列接続されている。

このように、電圧計６０５での測定結果に応じた可変電流（ドライブ用）を生成する電流源６０１と、固定電流（ランク検出用）を生成する電流源６０２とを並列に設け、スイッチ６０３を用いて両者を切り替える構成としてもよい。

図１１は、発光装置の第３変形例を示す回路図である。本変形例の発光装置７００は、電流源７０１及び７０２と、スイッチ７０３と、発光部品７０４と、電圧計７０５と、を含む。

電流源７０１の第１端は、電源端に接続されている。電流源７０１の第２端は、スイッチ７０３の第１端に接続されている。スイッチ７０３の第２端は、発光部品７０４のアノードに接続されている。発光部品７０４のカソードは、接地端に接続されている。なお、発光部品７０４は、発光素子とランク抵抗を並列に含む。電流源７０２及び電圧計７０５は、いずれも発光部品７０４に並列接続されている。

このように、固定電流（ドライブ用）を生成する電流源７０１のほかに、電圧計７０５での測定結果に応じた可変電流（バイパス用）を生成する電流源７０２を設け、発光部品７０４にとって余剰な電流をバイパスさせる構成としてもよい。

＜車両への適用＞
発光装置１は、例えば、図１２及び図１３で示す通り、車両Ｘ１０のヘッドライト（ハイビーム／ロービーム／スモールランプ／フォグランプなどを適宜含む）Ｘ１１、白昼夜走行（ＤＲＬ）用光源Ｘ１２、テールランプ（スモールランプやバックランプなどを適宜含む）Ｘ１３、ストップランプＸ１４、及び、ターンランプＸ１５などとして好適に用いることができる。

なお、発光素子駆動装置１０は、駆動対象となる発光ストリング２０と共にモジュール（図１４のＬＥＤヘッドライトモジュールＹ１０、図１５のＬＥＤターンランプモジュールＹ２０、及び、図１６のＬＥＤリアランプモジュールＹ３０など）として提供されるものであってもよいし、発光ストリング２０とは独立にＩＣ単体として提供されるものであってもよい。

＜その他の変形例＞
なお、上記の実施形態では、発光素子として発光ダイオード素子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、例えば、発光素子として有機ＥＬ［electro-luminescence］素子を用いることも可能である。

このように、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作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。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

本明細書中に開示されている発明は、例えば、車載用エクステリアランプやイルミネーションランプなど（特に、法律などにより輝度が厳格に定められている発光装置）に利用することが可能である。

１ 発光装置
１０ 発光素子駆動装置
２０ 発光ストリング
２１、２２、２３ 発光部品
３０ センス抵抗
４０ スイッチ駆動装置
５０ マイコン
１００ 駆動部
１０１ 出力トランジスタ（Ｐチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ）
１０２ 差動アンプ
１０３ デジタル／アナログ変換部
１０４ オペアンプ
２００ ランク調整部
２５１、２６１、２７１ 電流源
２５２、２６２、２７２ スイッチ
２５６、２６６、２７６ 制御部
２５３（＊）、２６３（＊） スイッチ
２５４（＊）、２６４（＊）、２７４（＊） 電流源
２５５（＊）、２６５（＊）、２７５（＊） 電圧計
５００、６００、７００ 発光装置
５１１〜５１４、６０１、６０２、７０１、７０２ 電流源
５２１〜５２４、６０３、７０３ スイッチ
５３１〜５３４、６０４、７０４ 発光部品
５４１〜５４４、６０５、７０６ 電圧計
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 発光素子（発光ダイオード）
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ ランク抵抗
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３ マトリクススイッチ
Ｐ１〜Ｐ６ Ｐチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
Ｔ１１〜Ｔ１４、Ｔ１７、Ｔ２１〜Ｔ２３、Ｔ４１〜Ｔ４４ 外部端子
Ｘ１０ 車両
Ｘ１１ ヘッドライト
Ｘ１２ 白昼夜走行（ＤＲＬ）用光源
Ｘ１３ テールランプ
Ｘ１４ ストップランプ
Ｘ１５ ターンランプ
Ｙ１０ ＬＥＤヘッドライトモジュール
Ｙ２０ ＬＥＤターンランプモジュール
Ｙ３０ ＬＥＤリアランプモジュール

Claims (11)

1. 発光素子とランク抵抗を並列に内蔵した発光部品を複数直列に接続して成る発光ストリングに駆動電流を供給する駆動部と；
   各ランク抵抗の抵抗値を個別に読み取って各発光素子のランクをそれぞれ検出し、最低ランクの発光素子が所望の輝度で発光するように前記駆動電流の設定値を調整する一方、それ以外の発光素子については前記駆動電流の余剰分をバイパス電流として迂回させるランク調整部と；
   を有することを特徴とする発光素子駆動装置。
2. 前記ランク調整部は、
   各ランク抵抗の両端間電圧が各発光素子の順方向降下電圧よりも高くならない範囲で前記発光ストリングに所定の第１電流を印加する第１電流源と；
   前記第１電流が印加されているときに各ランク抵抗の両端間にそれぞれ現れる複数の第１電圧をそれぞれ測定する複数の電圧計と；
   各発光部品毎のバイパス電流をそれぞれ生成する複数の第２電流源と；
   前記第１電流と前記複数の第１電圧から各ランク抵抗の抵抗値を算出し、その演算結果に応じて前記駆動電流の設定値と各バイパス電流の設定値を調整する制御部と；
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子駆動装置。
3. 発光素子とランク抵抗を並列に内蔵した複数の発光部品に対してそれぞれ並列に接続された複数のマトリクススイッチと；
   各ランク抵抗の抵抗値を個別に読み取って各発光素子のランクをそれぞれ検出し、最低ランクの発光素子が所望の輝度で発光するように前記複数の発光部品に供給される駆動電流の設定値を調整する一方、それ以外の発光素子については前記駆動電流の余剰分をバイパス電流として迂回させるランク調整部と；
   を有することを特徴とするスイッチ駆動装置。
4. 前記ランク調整部は、
   各ランク抵抗の両端間電圧が各発光素子の順方向降下電圧よりも高くならない範囲で前記発光ストリングに所定の第１電流を印加する第１電流源と；
   前記第１電流が印加されているときに各ランク抵抗の両端間にそれぞれ現れる複数の第１電圧をそれぞれ測定する複数の電圧計と；
   各発光部品毎のバイパス電流をそれぞれ生成する複数の第２電流源と；
   前記第１電流と前記複数の第１電圧から各ランク抵抗の抵抗値を算出し、その演算結果に応じて前記駆動電流の設定値と各バイパス電流の設定値を調整する制御部と；
   を含むことを特徴とする請求項３に記載のスイッチ駆動装置。
5. 前記ランク調整部は、各バイパス電流をミラーして前記複数のマトリクススイッチに流し込む複数のカレントミラーをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のスイッチ駆動装置。
6. 発光素子とランク抵抗を並列に内蔵した発光部品を複数直列に接続して成る発光ストリングと、
   請求項１または請求項２に記載の発光素子駆動装置と、
   を有することを特徴とする発光装置。
7. 発光素子とランク抵抗を並列に内蔵した発光部品を複数直列に接続して成る発光ストリングと、
   前記発光ストリングに駆動電流を供給する発光素子駆動装置と；
   請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載のスイッチ駆動装置と、
   前記発光素子駆動装置及び前記スイッチ駆動装置を統括制御するマイコンと；
   を有することを特徴とする発光装置。
8. 前記発光素子は、発光ダイオード素子、または、有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の発光装置。
9. ヘッドライトモジュール、ターンランプモジュール、または、リアランプモジュールとして車両に装着されることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の発光装置。
10. 請求項６〜請求項９のいずれか一項に記載の発光装置を有する車両。
11. 前記発光装置は、ヘッドライト、白昼夜走行用光源、テールランプ、ストップランプ、及び、ターンランプの少なくとも一つとして用いられることを特徴とする請求項１０に記載の車両。

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