JP4715485B2

JP4715485B2 - Ｌｅｄ駆動装置

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Publication number: JP4715485B2
Application number: JP2005352050A
Authority: JP
Inventors: 博之梅田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-12-06
Also published as: JP2007158083A

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライト光源などに使用されるＬＥＤ（Light Emitting Diode) を駆動するＬＥＤ駆動装置に関するものである。

近年、液晶表示装置のバックライト光源として白色ＬＥＤが使用され、このＬＥＤは順方向電圧が大きいので、２次電池などの直流電源の電圧が低い場合にはチャージポンプ回路などの昇圧回路が必要となる。
このため、従来のＬＥＤ駆動装置では、ＬＥＤを点灯するために、電池の電圧と、その電池で動作するチャージポンプ回路の昇圧電圧とを、選択的に切り換えて使用するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献１の発明では、その電池電圧と昇圧電圧との使用の切り換えは、ＬＥＤの駆動電流の減少を駆動電流検出抵抗の電源側の電位で検出し、これが基準値以下になったことをコンパレータ回路で比較判定することにより行っている。
特開２００３−１５８２９９号公報

ところで、特許文献１の発明では、チャージポンプ回路の昇圧動作の切り換え制御を、ＬＥＤに流れる電流によって行う点に特徴がある。
しかし、チャージポンプ回路の昇圧動作による使用にいったん切り換えられると、例えば、その動作中に電池電圧が上昇したり、温度変化などによってＬＥＤの順方向降下電圧が低下したり、LED の駆動電流自体を変化させたような場合には、昇圧動作を停止させても所望電流でＬＥＤが駆動可能であるにも関わらず、その昇圧動作の停止が可能であるかの判定が困難となる。

このため、ＬＥＤの消灯設定や電源のオフなどの状態にならないと、チャージポンプ回路は、昇圧動作中に昇圧動作が不要の状態になったとしても、昇圧動作が停止されないとう事態になる。昇圧動作時は昇圧停止時と比べチャージポンプ回路の消費電流が増加するため、電池寿命の観点で望ましくない。
従って、チャージポンプ回路の昇圧動作の切り換えをＬＥＤに流れる電流で行う場合には、その昇圧動作の期間中には、例えば定期的に昇圧動作を停止し、その昇圧動作が必要な場合には昇圧動作を再開することが考えられる。

しかし、その昇圧動作の停止から再開までにはある程度の時間が必要であり、その時間が長くなる場合には、ＬＥＤの電流変化による点灯変化を人間の目はちらつきと認識してしまう不具合がある。
そこで、本発明の目的は、上記の点に鑑み、チャージポンプ回路の昇圧動作の切り換えをＬＥＤに流れる電流で行う場合において、その昇圧動作の期間中に昇圧動作の停止と再開が必要な場合に、ＬＥＤのちらつきを防止できるようにしたＬＥＤ駆動装置を提供することにある。

上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のような構成からなる。
すなわち、第１の発明は、直流電源を用いてＬＥＤを点灯、または前記直流電源で動作するチャージポンプ回路の昇圧動作により前記ＬＥＤを点灯するＬＥＤ駆動装置であって、前記ＬＥＤを所望の設定電流で点灯するようにＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路と、前記ＬＥＤに流れる電流が設定値以下か否かを判定し、設定値以下の場合には電流不足信号を出力する電流判定回路と、前記チャージポンプ回路の昇圧動作中に、その昇圧動作を停止させる昇圧停止信号を生成する昇圧停止信号発生回路と、前記電流判定回路から電流不足信号が出力されるときに前記チャージポンプ回路を昇圧動作させ、前記昇圧停止信号発生回路から昇圧停止信号が出力されるときに前記チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させ、その停止時に、前記電流不足信号が出力されない場合にはその昇圧動作をそのまま停止させる一方、前記電流不足信号が出力される場合にはその昇圧動作を再開させる制御回路と、前記チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させたときに、前記チャージポンプ回路の電荷を放電させる放電処理部と、を備えている。

第２の発明は、第１の発明において、前記放電処理部は、前記チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させたときに、前記チャージポンプ回路の電荷を放電させて昇圧電圧を低下させる昇圧放電回路と、前記チャージポンプ回路の昇圧電圧を前記直流電源の電源電圧と比較し、前記昇圧電圧が前記電源電圧まで低下したときに、前記昇圧放電回路の放電を停止させる放電判定回路と、を備えている。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記昇圧停止信号発生回路は、前記昇圧停止信号と前記放電処理部が放電を行う放電信号とをそれぞれ生成するようになっており、前記昇圧停止信号は定期的または非定期的に出力するようになっており、かつ、前記放電信号は前記昇圧停止信号が出力されると同時に、またはそれよりも遅れて出力するようになっている。

第４の発明は、直流電源を用いてＬＥＤを点灯、または前記直流電源で動作するチャージポンプ回路の昇圧動作により前記ＬＥＤを点灯するＬＥＤ駆動装置であって、複数のＬＥＤを所望の各設定電流で点灯するように、その各ＬＥＤをそれぞれ駆動する複数のＬＥＤ駆動回路と、前記各ＬＥＤに流れる電流が各設定値以下か否かをそれぞれ判定し、各設定値以下の場合には電流不足信号をそれぞれ出力する複数の電流判定回路と、前記複数の電流判定回路からの電流不足信号に基づいて、前記チャージポンプ回路の昇圧動作の要否を判定し、その判定に応じて昇圧必要信号または昇圧不要信号を出力する昇圧要否判定回路と、前記チャージポンプ回路の昇圧動作中にその昇圧動作を停止させる昇圧停止信号を生成する昇圧停止信号発生回路と、前記昇圧要否判定回路から昇圧必要信号が出力されるときに前記チャージポンプ回路を昇圧動作させて前記ＬＥＤをそれぞれ点灯させ、前記昇圧停止信号発生回路から昇圧停止信号が出力されるときに前記チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させ、その停止時に、前記昇圧不要信号が出力される場合にはその昇圧動作をそのまま停止させる一方、前記昇圧必要信号が出力される場合にはその昇圧動作を再開させる制御回路と、前記チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させたときに、前記チャージポンプ回路の電荷を放電させる放電処理部と、を備えている。

第５の発明は、第４の発明において、前記放電処理部は、前記チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させたときに、前記チャージポンプ回路の電荷を放電させて昇圧電圧を低下させる昇圧放電回路と、前記チャージポンプ回路の昇圧電圧を前記直流電源の電源電圧と比較し、前記昇圧電圧が前記電源電圧まで低下したときに、前記昇圧放電回路の放電を停止させる放電判定回路と、を備えている。

第６の発明は、第４または第５の発明において、前記昇圧停止信号発生回路は、前記昇圧停止信号と前記放電処理部が放電を行う放電信号とをそれぞれ生成するようになっており、前記昇圧停止信号は定期的または非定期的に出力するようになっており、かつ、前記放電信号は前記昇圧停止信号が出力されると同時に、またはそれよりも遅れて出力するようになっている。

このような構成からなる本発明によれば、チャージポンプ回路の昇圧動作の切り換えをＬＥＤに流れる電流で行う場合において、その昇圧動作の期間中に昇圧動作の停止と再開が必要な場合に、昇圧停止時間を短時間でかつ確実に完了できる上に、ＬＥＤのちらつきを防止できる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明のＬＥＤ駆動装置の第１実施形態の構成について、図１のブロック図を参照して説明する。
この第１実施形態に係るＬＥＤ駆動装置は、液晶表示装置のバックライトなどに使用されるＬＥＤを駆動するものであり、図１に示すように、ＬＥＤ駆動部１と、ＬＥＤ印加電圧発生部２と、昇圧停止信号発生回路３と、制御回路４と、放電処理部５とを備え、これらは２次電池などの直流電源６により動作するようになっている。

ＬＥＤ駆動部１は、図示のように、ｎ個からなるＬＥＤ１１−１〜１１−ｎと、ｎ個からなるＬＥＤ駆動回路１２−１〜１２−ｎと、ｎ個からなる電流判定回路１３−１〜１３−ｎと、昇圧要否判定回路１４と、コンデンサ（キャパシタ）１５と、を備えている。
ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎ１は、液晶表示装置のバックライトなどに使用される場合には、白色ＬＥＤからなる。このＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの各アノードは共通接続され、その共通接続部にＬＥＤ印加電圧発生部２の出力電圧Ｖ２が印加されるようになっている。また、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのカソードは、それぞれ対応するＬＥＤ駆動回路１２−１〜１２−ｎに接続されるようになっている。

ＬＥＤ駆動回路１２−１〜１２−ｎは、それぞれ対応するＬＥＤ１１−１〜１１−ｎに各設定電流を流して点灯するように、それらを駆動するようになっている。
電流判定回路１３−１〜１３−ｎは、それぞれ対応するＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの流れる電流をそれぞれ検出し、その各検出電流がその設定電流値以下の場合に、電流不足信号Ｓ１をそれぞれ昇圧要否判定回路１４に出力するようになっている。

昇圧要否判定回路１４は、電流判定回路１３−１〜１３−ｎからの電流不足信号Ｓ１に基づき、チャージポンプ回路２１の昇圧動作の要否を判定し、その昇圧要否判定信号Ｓ２として、昇圧動作が必要な場合には昇圧必要信号を出力し、昇圧動作が不要な場合には昇圧不要信号を出力するようになっている。
ここで、昇圧要否判定回路１４は、例えば、電流判定回路１３−１〜１３−ｎのいずれからも電流不足信号Ｓ１が出力されない場合には昇圧不要信号を出力し、そのうちの少なくとも１つから電流不足信号Ｓ１が出力される場合には昇圧必要信号を出力する。

コンデンサ１５は、ＬＥＤ印加電圧発生部２の出力電圧Ｖ２の安定化を図るようになっている。
ＬＥＤ印加電圧発生部２は、チャージポンプ回路２１と、このチャージポンプ回路２１に並列に接続されるスイッチ２２と、を備えている。
そして、チャージポンプ回路２１が昇圧動作するときには、スイッチ２２が開いた状態となって、その昇圧電圧がＬＥＤ印加電圧発生部２の出力電圧Ｖ２となる。一方、チャージポンプ回路２１が昇圧動作をしないときには、スイッチ２２が閉じた状態となって、直流電源６の電圧Ｖ１がＬＥＤ印加電圧発生部２の出力電圧Ｖ２となる。

チャージポンプ回路２１は、直流電源６により動作し、その直流電源６の電圧の所定倍の昇圧電圧を生成するようになっている。チャージポンプ回路２１の昇圧動作およびスイッチ２２の開閉動作は、制御回路４により制御されるようになっている。
昇圧停止信号発生回路３は、チャージポンプ回路２１の昇圧動作中にその昇圧動作を一時的（強制的）に停止させる昇圧停止信号Ｓ３を生成するものであり、チャージポンプ回路２１の昇圧動作中に、その昇圧停止信号Ｓ３を定期的（周期的）または非定期的（非周期的）に生成して出力するようになっている。

また、昇圧停止信号発生回路３は、昇圧放電回路５を動作させるための放電信号Ｓ４を生成し、その放電信号Ｓ４は、昇圧停止信号Ｓ３の出力時に同時に出力、またはその昇圧停止信号Ｓ３よりも僅かに遅れて出力するようになっている。ここで、放電信号Ｓ４は、昇圧停止信号Ｓ３を使用して生成し、またはそれとは独立に生成する。
制御回路４は、昇圧要否判定回路１４からの昇圧要否判定信号Ｓ２および昇圧停止信号発生回路３からの昇圧停止信号Ｓ３に基づき、チャージポンプ回路２１の昇圧動作およびスイッチ２２の開閉動作をそれぞれ制御するようになっている。この制御の詳細は、後述する。

放電処理部５は、昇圧放電回路５１と放電判定回路５１とを備え、チャージポンプ回路２１の昇圧動作を停止させたときに、チャージポンプ回路２１の充電電荷を強制的に放電させて、その昇圧電圧を所定電位まで低下させ、その放電を完了（停止）させるようになっている。
昇圧放電回路５１は、昇圧停止信号発生回路３からの昇圧停止信号Ｓ３に基づき、制御回路４がチャージポンプ回路２１の昇圧動作を停止させるときに、昇圧停止信号発生回路３からの停止信号Ｓ４によってその昇圧電圧を強制的に所定電位（例えば、電位Ｖ１）まで放電させるようになっている。

放電完了判定回路５２は、チャージポンプ回路２１の昇圧電圧を所定電圧（例えば、直流電源６の電源電圧Ｖ１）と比較し、昇圧電圧が所定電圧まで低下したときに、昇圧放電回路５１の放電を停止（完了）させる放電停止信号Ｓ５を出力するようになっている。
次に、図１に示すＬＥＤ駆動回路１２−１〜１２−ｎと、これらと一組となる各電流判定回路１３−１〜１３−ｎの具体的な構成について、第１〜第３の例について図２〜図４を参照して説明する。

ここで、一組となるＬＥＤ駆動回路と電流判定回路は同様に構成されるので、ＬＥＤ駆動回路１２−１と電流判定回路１３−１との一組について説明する。
図２は、第１の例であり、ＬＥＤ駆動回路１２−１は、ＭＯＳトランジスタＱ１、電流検出抵抗Ｒ１、および差動増幅回路Ａ１から構成される。また、電流判定回路１３−１は、差動増幅回路Ａ２から構成される。

さらに詳述すると、ＭＯＳトランジスタＱ１は、ドレインがＬＥＤ１１−１のカソードと接続され、ソースが電流検出抵抗Ｒ１を介して接地されている。差動増幅回路Ａ１は、＋入力端子にＬＥＤ１１−１に流れる任意の設定電流値に対応する設定電圧値ＶＡが入力され、−入力端子にＭＯＳトランジスタＱ１のソースと電流検出抵抗Ｒ１の共通接続部の電圧が入力されるようになっている。また、差動増幅回路Ａ１の出力電圧は、ＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに供給されるようになっている。

差動増幅回路Ａ２は、＋入力端子にＭＯＳトランジスタＱ１のソースと電流検出抵抗Ｒ１の共通接続部の電圧が入力され、−入力端子に上記の設定電圧値ＶＡが入力されるようになっている。また、差動増幅回路Ａ２の出力端子からは、電流不足信号Ｓ１が得られるようになっている。
このような構成からなるＬＥＤ駆動回路１２−１では、ＬＥＤ１１−１に流れる電流が設定電流値になるように、差動増幅回路Ａ１がフィードバック制御をおこなう。すなわち、差動増幅回路Ａ１は、電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流による検出電圧が設定電流値に対応する設定電圧値ＶＡになるように、ＭＯＳトランジスタＱ１のゲート電圧を制御する（図２参照）。

また、図２に示す電流判定回路１３−１では、差動増幅回路Ａ２が、電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流による検出電圧を設定電圧値ＶＡと比較し、その検出電圧が設定電圧値ＶＡ以下の場合に、電流不足信号Ｓ１を出力する。
図３は、第２の例であり、ＬＥＤ駆動回路１２−１は図２の第１の例と同様に構成される。また、電流判定回路１３−１は、差動増幅回路Ａ３から構成される。

差動増幅回路Ａ３は、−入力端子にＬＥＤ駆動回路１２−１を構成する差動増幅回路Ａ１の出力電圧（ＭＯＳトランジスタＱ１のゲート電圧）が入力され、＋入力端子にはその入力電圧を比較するための参照電圧ＶＢが入力されるようになっている。ここで、参照電圧ＶＢは、ＬＥＤ１１−１の設定電流値に基づいて設定される。また、差動増幅回路Ａ３の出力端子からは、電流不足信号Ｓ１が得られるようになっている。

このような構成からなる図３の電流判定回路１３−１では、差動増幅回路Ａ３が、電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流による検出電圧を参照電圧ＶＢと比較し、その検出電圧が参照電圧ＶＢ以下の場合に、電流不足信号Ｓ１を出力する。
図４は、第３の例であり、ＬＥＤ駆動回路１２−１は図２の第１の例と同様に構成される。また、電流判定回路１３−１は、定電流源Ｉ２と、ＭＯＳトランジスタＱ２と、抵抗Ｒ２と、インバータＩＮＶとから構成される。

さらに詳述すると、ＭＯＳトランジスタＱ２は、ドレインが定電流源Ｉ１に接続され、ソースが抵抗Ｒ２を介して接地されている。また、ＭＯＳトランジスタＱ２のゲートには、ＬＥＤ駆動回路１２−１を構成する差動増幅回路Ａ１の出力電圧（ＭＯＳトランジスタＱ１のゲート電圧）が入力されるようになっている。さらに、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン電圧をインバータＩＮＶで反転させ、この反転信号を電流不足信号Ｓ１として取り出すようになっている。

ＭＯＳトランジスタＱ２は、ＬＥＤ駆動回路１２−１を構成するＭＯＳトランジスタＱ１とカレントミラーを構成するようになっており、そのトランジスタサイズは１：ｎの関係にある。すなわち、ＭＯＳトランジスタＱ２に流れる電流Ｉ２と、ＭＯＳトランジスタＱ１に流れる電流Ｉ１とが、Ｉ２＝Ｉ１×（１／ｎ）になるように構成される。
さらに、抵抗Ｒ２の抵抗値Ｒ２と、ＬＥＤ駆動回路１２−１を構成する抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ２との関係は、Ｒ２＝Ｒ１×ｎになるように構成される。

このような構成からなる図４の電流判定回路１３−１では、ＬＥＤ駆動回路１２−１を構成する差動増幅回路Ａ１の出力電圧が、ＭＯＳトランジスタＱ２のゲートに印加される。このため、ＬＥＤ１１−１に流れる駆動電流が不足すると、電流検出抵抗Ｒ１のＭＯＳトランジスタＱ１側の電位が低下し、差動増幅回路Ａ１の出力電圧がＬレベルとなる。この結果、ＭＯＳトランジスタＱ２のゲートがＬレベルとなり、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン電圧がＨレベルとなるので、それがインバータＩＮＶで反転されてＬレベルとなり、これが電流不足信号Ｓ１となる。

次に、第１実施形態の動作について、図１および図５を参照して説明する。
この動作例では、チャージポンプ回路２１の昇圧動作が開始され、その後に、直流電源５の電圧、温度、ＬＥＤの設定電流などに変化がないために、チャージポンプ回路２１の昇圧動作が継続され、その昇圧電圧によりＬＥＤ駆動部１が動作を継続する場合について説明する。

いま、昇圧要否判定回路１４が、チャージポンプ回路２１の昇圧動作が必要であると判定した場合には、昇圧要否判定回路１４から出力される昇圧要否判定信号Ｓ２は、例えば図５（Ｂ）に示すようにＬレベルからなる昇圧必要信号となる。この信号に基づき、制御回路４は、チャージポンプ回路２１の昇圧動作を開始させ、これと同時にスイッチ２２を開く。

これにより、ＬＥＤ印加電圧発生部２の出力電圧は、チャージポンプ回路２１の昇圧動作により昇圧され、図５（Ｃ）に示すような昇圧電圧Ｖ２となり、この昇圧電圧Ｖ２でＬＥＤ駆動部１は駆動される。ここで、図中のＴ４は、昇圧立ち上がり時間である。
ＬＥＤ駆動回路１２−１〜１２−ｎは、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎに流れる各電流が各設定電流値になるように、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの電流制御をそれぞれ行う。このため、ＬＥＤに流れる電流は例えば図５（Ｄ）に示す実線のようになり、その設定電流値は同図の破線のようになる。

電流判定回路１３−１〜１３−ｎは、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎに流れる各電流を検出し、その各電流を設定基準値と比較するが、その各電流が設定基準値以上であるので、電流不足信号Ｓ１はいずれからも出力されない。このため、昇圧要否判定回路１４から出力される昇圧要否判定信号Ｓ２は、例えば図５（Ｂ）に示すようにＨレベルとなって昇圧不要信号となる。

このため、チャージポンプ回路２１は昇圧動作を継続するが、その昇圧動作中に、昇圧停止信号発生回路３は、チャージポンプ回路２１の昇圧動作を一時的に停止させる昇圧停止信号Ｓ３を、定期的または非定期的に生成して出力する（図５（Ａ）参照）。ここで、図中のＴ３は、昇圧停止信号Ｓ３の出力期間である。
そして、図５（Ａ）に示すように昇圧停止信号Ｓ３が出力されると（Ｈレベルになると）、制御回路４は、チャージポンプ回路２１の昇圧動作を一時的に停止させ、これと同時にスイッチ２２を閉じる。

ところで、昇圧停止信号発生回路３が昇圧停止信号Ｓ３を制御回路４に出力するときには、これと同時にまたはこれよりも少し遅れて、昇圧停止信号発生回路３は放電信号Ｓ４を昇圧放電回路５１に対して出力する。
このため、チャージポンプ回路２１の充電電荷は、その昇圧放電回路５１により強制的に放電されるので、その昇圧電圧Ｖ２は短時間に低下する。また、このときには、放電判定回路５２は、その昇圧電圧Ｖ２を直流電源６の電源電圧Ｖ１と比較し、昇圧電圧Ｖ２が電源電圧Ｖ１まで低下したときに放電停止信号Ｓ５を出力する。

この結果、チャージポンプ回路２１の昇圧電圧Ｖ２は、図５（Ｃ）に示すように、所定電位であるＶ１まで短時間で低下して、昇圧放電回路５１はその放電動作を停止する。ここで、図中のＴ２は、チャージポンプ回路２１の充電電荷の放電時間である。
ところで、上述のように、チャージポンプ回路２１の昇圧電圧Ｖ２の低下に伴い、電流判定回路１３−１〜１３−ｎは、電流不足信号Ｓ１をそれぞれ出力し、これらが昇圧要否判定回路１４に入力される。これにより、昇圧要否判定回路１４から出力される昇圧要否判定信号Ｓ２は、再びＬレベルからなる昇圧必要信号となる（図５（Ｂ）参照）。

この信号に基づき、制御回路４は、チャージポンプ回路２１の昇圧動作を再び再開し、これと同時にスイッチ２２を開く。このため、ＬＥＤ印加電圧発生部２の出力電圧、すなわちチャージポンプ回路２１の昇圧電圧Ｖ２は、図５（Ｃ）に示すように直流電源６の電圧から上昇する。
なお、以上の説明では、チャージポンプ回路２１の昇圧動作が開始され、その後に、チャージポンプ回路２１の昇圧動作が継続される場合について説明したが、その昇圧動作が不要の場合には、チャージポンプ回路２１は昇圧動作を停止する。

次に、第１実施形態の動作を比較するために、図１に示す第１実施形態が放電処理部５を備えていない場合の動作について、図１および図６を参照して説明する。
この場合には、図６（Ａ）に示すように昇圧停止信号Ｓ３が出力されると（Ｈレベルになると）、制御回路４は、チャージポンプ回路２１の昇圧動作を一時的に停止させ、これと同時にスイッチ２２を閉じる。

このため、チャージポンプ回路２１の昇圧電圧Ｖ２は、図６（Ｃ）に示すように、昇圧電圧Ｖ２から直流電源６の電圧Ｖ１まで低下するが、図５（Ｃ）に示すように短時間で低下させることができず、その低下に時間Ｔ２を必要とする。
これは、チャージポンプ回路２１は、昇圧電圧の平滑用コンデンサ（図示せず）を含むので、昇圧動作を停止しても、そのコンデンサの充電電荷はすぐには放電されず、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎの発光などの回路の消費電流、自然放電を待たねばならないからである。

ここで、チャージポンプ回路２１の昇圧動作の停止によって電流判定回路１３−１〜１３−ｎが判定を正確に行うためには、すなわち昇圧要否判定回路１４が判定を正確に行うためには、平滑用コンデンサの充電電荷を十分に放電させる必要があり、不十分であると正確な判定ができない。
そこで、放電に必要な放電時間をＴ２（図６（Ｃ）参照）とすると、昇圧停止信号Ｓ３の期間Ｔ３（図６（Ａ）参照）は、Ｔ３＞Ｔ２とする必要がある。

また、図６（Ｄ）に示すように、Ｔ１はＬＥＤが設定電流よりも少ない電流で発光している期間（最悪の場合にはＬＥＤが消灯している期間）であり、この期間Ｔ１はＬＥＤのちらつきの原因となるが、約２００〔μｓｅｃ〕以下では人間はちらつきを感じない。
そして、ＬＥＤが設定電流よりも少ない電流で発光している期間Ｔ１は、昇圧立ち上がり時間をＴ４とすると（図６（Ｃ）参照）、最大で以下の（１）式のようになる。

Ｔ１＝Ｔ２＋Ｔ４＋α（マージン）・・・（１）
以上により、ＬＥＤが設定電流よりも少ない電流で発光している期間Ｔ１は、Ｔ１＞Ｔ３になることがあり得る。
つまり、ＬＥＤのちらつきを防止するために、（１）式の期間Ｔ１を単純に短くしようとすれば、電流判定回路１３−１〜１３−ｎが誤判定、すなわち昇圧要否判定回路１４が誤判定を行う可能性が高くなり、その誤判定を防ぐため十分な放電時間Ｔ２をとれば、ＬＥＤのちらつきが発生するという可能性がある。

そこで、この第１実施形態では、そのような不都合を解消するために、上記のような動作を行う放電処理部５を備えている。
以上のように、この第１実施形態では、ＬＥＤに流れる電流が所定値以下の場合にチャージポンプ回路２１の昇圧動作を行い、その昇圧電圧によりＬＥＤを点灯させるようにした。また、その昇圧動作の期間中には、定期的または非定期的に昇圧動作を強制停止し、その昇圧動作が不要な場合には昇圧動作を停止し、その昇圧動作が必要な場合には昇圧動作を再開するようにした。

このため、第１実施形態によれば、チャージポンプ回路の昇圧動作の切り換え制御をＬＥＤに流れる電流で行う場合において、その昇圧動作の開始後に、各種の条件で昇圧動作が不要になったときには、その昇圧動作を確実に停止できる。
ここで、各種の条件とは、昇圧動作中において、直流電源の電圧が上昇する場合、温度変化によりＬＥＤの順方向電圧が低下する場合、またはＬＥＤに流れる設定電流が変更される場合、などである。

さらに、この第１実施形態では、昇圧放電回路５１を設けるようにしたので、図５（Ｃ）に示すように、チャージポンプ回路２１の放電時間Ｔ２を短くすることができ、もって期間Ｔ１を短縮できる。また、この第１実施形態では、放電判定回路５２を設けるようにしたので、昇圧放電回路５１による放電動作による電圧低下を所定電圧にできる。
従って、この第１実施形態によれば、ＬＥＤ１１−１〜１１−ｎのちらつきを防止しつつ、電流判定回路１３−１〜１３−ｎの誤判定、すなわち昇圧要否判定回路１４の誤判定を防止できる。

（第２実施形態）
本発明のＬＥＤ駆動装置の第２実施形態の構成について、図７のブロック図を参照して説明する。
この第２実施形態に係るＬＥＤ駆動装置は、図１に示す第１実施形態の放電処理部５の構成を図７に示すように具体化したものであり、その放電処理部５を除く他の部分の各部の構成は第１実施形態の各部の構成と同様である。従って、第１実施形態と同一の構成要素には同一符号を付すことにより、その説明は省略する。
図７の放電処理部５は、図１の放電処理部５と同様に、昇圧放電回路５１と放電判定回路５２とからなる。

昇圧放電回路５１は、図７に示すように、主にスイッチとして機能するＮ型のＭＯＳトランジスタＱ１０と、放電用の抵抗Ｒ１０と、アンドゲート（アンド回路）Ｇ１０と、を備えている。
ＭＯＳトランジスタＱ１０と抵抗Ｒ１０とは直列に接続され、ＭＯＳトランジスタＱ１０のソース側が接地され、抵抗Ｒ１０の一端側がＬＥＤ印加電圧発生部２の出力端子（出力ライン）に接続されている。

アンドゲートＧ１０は、一方の入力端子に昇圧停止信号発生回路３からの放電信号Ｓ４が供給され、他方の入力端子に放電判定回路５２からの放電停止信号Ｓ５が供給され、これら両信号の論理積演算を行い、この演算に応じた信号を出力端子から出力するようになっている。アンドゲートＧ１０の出力信号は、ＭＯＳトランジスタＱ１０のゲートに供給され、ＭＯＳトランジスタＱ１０のオンオフ制御を行うようになっている。

放電判定回路５２は、オペアンプ（差動増幅器）Ａ１０を用いた比較回路からなる。すなわち、オペアンプＡ１０は、−入力端子に基準電圧として直流電源６の電圧Ｖ１が供給され、＋入力端子にチャージポンプ回路２１の昇圧電圧Ｖ２が供給されるようになっている。そして、オペアンプＡ１０は、その昇圧電圧Ｖ２を基準電圧Ｖ１と比較し、その昇圧電圧Ｖ２が基準電圧Ｖ１を下回る場合に、Ｌレベルの信号を放電停止信号Ｓ５としてアンドゲートＧ１０に出力するようになっている。

次に、このような構成からなる第２実施形態の動作について、図７の放電処理部５の動作を主にして説明する。
いま、チャージポンプ回路２１が昇圧動作中であり、その動作中に、昇圧停止信号発生回路３から昇圧停止信号Ｓ３が出力されたものとする。これによって、制御回路４は、チャージポンプ回路２１の昇圧動作を一時的に停止させ、これと同時にスイッチ２２を閉じる。

また、昇圧停止信号発生回路３が昇圧停止信号Ｓ３を制御回路４に出力するときには、これと同時にまたはこれよりも少し遅れて、昇圧停止信号発生回路３は放電信号Ｓ４をアンドゲートＧ１０に出力する。このため、ＭＯＳトランジスタＱ１０はオンになるので、チャージポンプ回路２１の充電電荷は、抵抗Ｒ１０とＭＯＳトランジスタＱ１０によって強制的に放電される。

また、このときには、放電判定回路５２は、その昇圧電圧Ｖ２を直流電源６の電源電圧Ｖ１と比較し、昇圧電圧Ｖ２が電圧Ｖ１まで低下したときに放電停止信号Ｓ５を出力する。この結果、チャージポンプ回路２１の昇圧電圧Ｖ２が電圧Ｖ１まで短時間で低下すると、ＭＯＳトランジスタＱ１０がオフとなりその放電動作が停止する。
以上のように、この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用、効果を実現できる。

（第３実施形態）
本発明のＬＥＤ駆動装置の第３実施形態の構成について、図８のブロック図を参照して説明する。
この第３実施形態に係るＬＥＤ駆動装置は、図１に示す第１実施形態の放電処理部５の構成を図８に示すように具体化したものであり、その放電処理部５を除く他の部分の各部の構成は第１実施形態の各部の構成と同様である。従って、第１実施形態と同一の構成要素には同一符号を付すことにより、その説明は省略する。
図８の放電処理部５は、図１の放電処理部５と同様に、昇圧放電回路５１と放電判定回路５２とからなる。

昇圧放電回路５１は、図８に示すように、Ｐ型のＭＯＳトランジスタＱ２０と、ナンドゲート（ナンド回路）Ｇ２０と、を備えている。
ＭＯＳトランジスタＱ２０は、その両端がＬＥＤ印加電圧発生部２の入力端子と出力端子とに接続されている。換言すると、その両端がチャージポンプ回路２１の入力端子と出力端子とに接続され、その両端子間を短絡できるようになっている。

ナンドゲートＧ２０は、一方の入力端子に昇圧停止信号発生回路３からの放電信号Ｓ４が供給され、他方の入力端子に放電判定回路５２からの放電停止信号Ｓ５が供給され、これら両信号の論理積否定演算を行い、この演算に応じた信号を出力端子から出力するようになっている。ナンドゲートＧ２０の出力信号は、ＭＯＳトランジスタＱ２０のゲートに供給され、ＭＯＳトランジスタＱ２０のオンオフ制御を行うようになっている。

放電判定回路５２は、オペアンプ（差動増幅器）Ａ１０を用いた比較回路からなる。すなわち、オペアンプＡ１０は、−入力端子に基準電圧として直流電源６の電圧Ｖ１が供給され、＋入力端子にチャージポンプ回路２１の昇圧電圧Ｖ２が供給されるようになっている。そして、オペアンプＡ１０は、その昇圧電圧Ｖ２を基準電圧Ｖ１と比較し、その昇圧電圧Ｖ２が基準電圧Ｖ１を下回る場合に、Ｌレベルの信号を放電停止信号Ｓ５としてナンドゲートＧ２０に出力するようになっている。

次に、このような構成からなる第３実施形態の動作について、図８の放電処理部５の動作を主にして説明する。
いま、チャージポンプ回路２１が昇圧動作中であり、その動作中に、昇圧停止信号発生回路３から昇圧停止信号Ｓ３が出力されたものとする。これによって、制御回路４は、チャージポンプ回路２１の昇圧動作を一時的に停止させ、これと同時にスイッチ２２を閉じる。

また、昇圧停止信号発生回路３が昇圧停止信号Ｓ３を制御回路４に出力するときには、これと同時にまたはこれよりも少し遅れて、昇圧停止信号発生回路３は放電信号Ｓ４をナンドゲートＧ２０に出力する。このため、ＭＯＳトランジスタＱ２０はオンになるので、チャージポンプ回路２１の充電電荷は、ＭＯＳトランジスタＱ２０によって強制的に放電される。

また、このときには、放電判定回路５２は、その昇圧電圧Ｖ２を直流電源６の電源電圧Ｖ１と比較し、昇圧電圧Ｖ２が電圧Ｖ１まで低下したときに放電停止信号Ｓ５を出力する。この結果、チャージポンプ回路２１の昇圧電圧Ｖ２が電圧Ｖ１まで短時間で低下すると、ＭＯＳトランジスタＱ２０がオフとなりその放電動作が停止する。
以上のように、この第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用、効果を実現できる。

本発明の第１実施形態の構成を示すブロック図である。第１実施形態のＬＥＤ駆動回路および電流判定回路の第１の構成例を示す回路図である。その第２の構成例を示す回路図である。その第３の構成例を示す回路図である。第１実施形態の動作を説明する各部の波形図である。第１実施形態と比較するために、第１実施形態が放電処理部を備えていない場合の動作を説明する各部の波形図である。本発明の第２実施形態の構成を示すブロック図である。本発明の第３実施形態の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１・・・ＬＥＤ駆動部、２・・・ＬＥＤ印加電圧発生部、３・・・昇圧停止信号発生回路、４・・・制御回路、５・・・放電処理部、６・・・直流電源、１１−１〜１１−ｎ・・・ＬＥＤ、１２−１〜１２−ｎ・・・ＬＥＤ駆動回路、１３−１〜１３−ｎ・・・電流判定回路、１４・・・昇圧要否判定回路、２１・・・チャージポンプ回路、５１・・・昇圧放電回路、５２・・・放電判定回路。

Claims

直流電源を用いてＬＥＤを点灯、または前記直流電源で動作するチャージポンプ回路の昇圧動作により前記ＬＥＤを点灯するＬＥＤ駆動装置であって、
前記ＬＥＤを所望の設定電流で点灯するようにＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路と、
前記ＬＥＤに流れる電流が設定値以下か否かを判定し、設定値以下の場合には電流不足信号を出力する電流判定回路と、
前記チャージポンプ回路の昇圧動作中に、その昇圧動作を停止させる昇圧停止信号を生成する昇圧停止信号発生回路と、
前記電流判定回路から電流不足信号が出力されるときに前記チャージポンプ回路を昇圧動作させ、前記昇圧停止信号発生回路から昇圧停止信号が出力されるときに前記チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させ、その停止時に、前記電流不足信号が出力されない場合にはその昇圧動作をそのまま停止させる一方、前記電流不足信号が出力される場合にはその昇圧動作を再開させる制御回路と、
前記チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させたときに、前記チャージポンプ回路の電荷を放電させる放電処理部と、
を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
前記放電処理部は、
前記チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させたときに、前記チャージポンプ回路の電荷を放電させて昇圧電圧を低下させる昇圧放電回路と、
前記チャージポンプ回路の昇圧電圧を前記直流電源の電源電圧と比較し、前記昇圧電圧が前記電源電圧まで低下したときに、前記昇圧放電回路の放電を停止させる放電判定回路と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記昇圧停止信号発生回路は、前記昇圧停止信号と前記放電処理部が放電を行う放電信号とをそれぞれ生成するようになっており、前記昇圧停止信号は定期的または非定期的に出力するようになっており、かつ、前記放電信号は前記昇圧停止信号が出力されると同時に、またはそれよりも遅れて出力するようになっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置。
直流電源を用いてＬＥＤを点灯、または前記直流電源で動作するチャージポンプ回路の昇圧動作により前記ＬＥＤを点灯するＬＥＤ駆動装置であって、
複数のＬＥＤを所望の各設定電流で点灯するように、その各ＬＥＤをそれぞれ駆動する複数のＬＥＤ駆動回路と、
前記各ＬＥＤに流れる電流が各設定値以下か否かをそれぞれ判定し、各設定値以下の場合には電流不足信号をそれぞれ出力する複数の電流判定回路と、
前記複数の電流判定回路からの電流不足信号に基づいて、前記チャージポンプ回路の昇圧動作の要否を判定し、その判定に応じて昇圧必要信号または昇圧不要信号を出力する昇圧要否判定回路と、
前記チャージポンプ回路の昇圧動作中にその昇圧動作を停止させる昇圧停止信号を生成する昇圧停止信号発生回路と、
前記昇圧要否判定回路から昇圧必要信号が出力されるときに前記チャージポンプ回路を昇圧動作させて前記ＬＥＤをそれぞれ点灯させ、前記昇圧停止信号発生回路から昇圧停止信号が出力されるときに前記チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させ、その停止時に、前記昇圧不要信号が出力される場合にはその昇圧動作をそのまま停止させる一方、前記昇圧必要信号が出力される場合にはその昇圧動作を再開させる制御回路と、
前記チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させたときに、前記チャージポンプ回路の電荷を放電させる放電処理部と、
を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
前記放電処理部は、
前記チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させたときに、前記チャージポンプ回路の電荷を放電させて昇圧電圧を低下させる昇圧放電回路と、
前記チャージポンプ回路の昇圧電圧を前記直流電源の電源電圧と比較し、前記昇圧電圧が前記電源電圧まで低下したときに、前記昇圧放電回路の放電を停止させる放電判定回路と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記昇圧停止信号発生回路は、前記昇圧停止信号と前記放電処理部が放電を行う放電信号とをそれぞれ生成するようになっており、前記昇圧停止信号は定期的または非定期的に出力するようになっており、かつ、前記放電信号は前記昇圧停止信号が出力されると同時に、またはそれよりも遅れて出力するようになっていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のＬＥＤ駆動装置。