JP5175427B2 - 発光素子駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、発光素子駆動装置に係る発明であり、例えば、複数のＬＥＤを発光させることができる発光素子駆動装置に適用することができる。

液晶表示装置のバックライト用光源として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子が用いられている。また、視認性の調節や、点灯による消費電力の増大を抑える目的で、光量の調整機能（以下、調光機能と称する）が設けられている。

ＬＥＤは、入力されてくる電流値に応じて、発光波長が変化する特性を有している。また、入力されてくる電流をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御することにより、上記調光機能が制御されている。

したがって、ＬＥＤに供給される電流値を一定に保ちながら、ＰＷＭ制御のパルス幅を調整することにより、ＬＥＤの発光波長を変化させる事無く、明るさを変化させることができる。

図４は、従来技術に係わる、ＰＷＭ制御されたＬＥＤ駆動装置の構成を示す、ブロック図である。

図４に示すように、ＬＥＤ駆動装置は、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１０１、第一のスイッチ素子１０２、抵抗１０３とを備えている。なお、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１０１は、インダクタンス１０４、第二のスイッチ素子１０５、ダイオード１０６、コンデンサー１０７、および制御回路１０８により、構成されている。また、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１０１の出力部には、複数のＬＥＤ１０９が直列的に接続されている。

次に、従来技術に係わるＬＥＤ駆動装置の動作について説明する。

制御信号発生回路１１０から、ＯＦＦからＯＮになる制御信号が出力される。すると、第一のスイッチ素子１０２は導通状態となり、制御回路１０８は、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１０１の出力電圧Ｖｏを上昇させるように働く。

当該出力電圧Ｖｏが、直列に接続されたＬＥＤ１０９の総順方向電圧Ｖｆを超えたとする。すると、コンデンサ１０７から、ＬＥＤ１０９、第一のスイッチ素子１０２、および抵抗１０３に電流Ｉｏが流れる。

ところで、制御回路１０８は、抵抗１０３の電圧降下Ｖｐを監視している。また、制御回路１０８には、基準電圧Ｖｒｅｆが予め設定されている。もし、当該電圧降下Ｖｐが基準電圧Ｖｒｅｆに達したなら、第二のスイッチ素子１０５をＯＦＦさせるように、制御回路１０８は、当該第二のスイッチ素子１０５を制御する。

上記のように、第二のスイッチ素子１０５がＯＦＦすると、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１０１の出力電圧Ｖｏは低下し、コンデンサー１０７からＬＥＤ１０９等に向けて流れる電流Ｉｏも低下する。電流値Ｉｏが小さくなると、抵抗１０３の電圧降下Ｖｐも低下する。そして、当該電圧降下Ｖｐが基準電圧Ｖｒｅｆよりも小さくなった場合には、第二のスイッチ素子１０５をＯＮさせるように、制御回路１０８は、当該第二のスイッチ素子１０５を制御する。

このように、制御回路１０８の制御の下、第二にスイッチ素子１０５のＯＮ、ＯＦＦ動作が繰り返されることにより、ＬＥＤ１０９には一定の電流が流れる。

さて、ＬＥＤ１０９の調光のために、制御信号発生回路１１０から、ＯＮからＯＦＦになる制御信号が出力さたとする。すると、第一のスイッチ素子１０２は遮断され、ＬＥＤ１０９等に流れる電流Ｉｏは急激に低下する。ここで、電流Ｉｏが低下すると、抵抗３の電圧降下Ｖｐが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなり、制御回路１０８は、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧Ｖｏを上昇させようとする。

当該出力電圧Ｖｏの上昇を防止するため、上記第一のスイッチ素子１０２をＯＦＦすると同時に、第二のスイッチ素子１０５をＯＦＦにする。そうすると、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１０１からＬＥＤ１０９への電力供給は停止し、コンデンサ１０７の両端電圧は、ＬＥＤ１０９の総順方向電圧Ｖｆとほぼ等しい状態で保持される。ここで、当該入力電圧ＶｉはＬＥＤ１０９を駆動させるほどの電圧値ではない。

したがって、両スイッチ素子１０２，１０５を同時にＯＦＦさせることにより、事実上、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１０１からＬＥＤ１０９への電力供給は停止し、コンデンサ１０７の両端電圧は、ＬＥＤの総順方向電圧Ｖｆとほぼ等しい状態で保持される。

ところで、従来のバックライト用光源は、インジケータや携帯機器等に使用される省電力タイプが主流であった。したがって、コンデンサ１０７の両端電圧は、小さい容量でも保持することが可能であった。

しかし、近年、照明機器や大型液晶表示装置のバックライト用光源に使用可能な、大電力タイプの発光素子（ＬＥＤ等）が開発されている。これにより、発光素子で消費される電力が従来にも増して増大してきている。そして、当該発光素子の大電力化に伴い、コンデンサ１０７の容量を大型化する必要性が生じてきた。

しかし、コンデンサ１０７の容量の大型化は、発光素子駆動装置の主電源ＯＮ時の突入電流を増加させる。当該突入電流発生の様子を図５に示す。図５において、上段は、制御信号発生回路１１０からの出力信号波形であり、下段は、インダクタンス１０４における電流波形である。上記のように、当該突入電流が大きくなりすぎると、第二のスイッチ素子１０５、ＬＥＤ１０９等の回路部分が破壊され得る。

そこで、本発明は、当該突入電流を抑制することができる発光素子駆動装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の発光素子駆動装置は、電源装置及び発光素子で構成される発光素子駆動装置において、前記電源装置は、インダクタンス、第二のスイッチ素子、ダイオード、容量素子、制御回路及び時定数回路を備える昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路、第一のスイッチ素子、抵抗素子、第一の制御信号発生回路及び第二の制御信号発生回路により構成され、前記第一のスイッチ素子は、前記第一の制御信号発生回路が出力するパルス信号に基づいて、前記発光素子の駆動電流のＯＮ、ＯＦＦを制御し、前記抵抗素子は、前記発光素子及び前記第一のスイッチ素子と直列に接続され、前記駆動電流を検出し、前記第一の制御信号発生回路は、前記電源装置の主電源がＯＮになってから、前記インダクタンスに流れる電流が安定し、その後調光を開始するまでの期間は、ＯＮとなるパルス信号を発生するとともに、調光開始後は、前記発光素子を調光する比較的長い周期のパルス信号である調光パルスを出力し、前記第二の制御信号発生回路は、前記期間の時間長であるところの調光開始時間以下の所定の時間が設定されており、前記電源装置の主電源のＯＮ時点から前記所定の時間まで、ＯＮのパルス信号を発信し、前記所定の時間が経過するとＯＦＦのパルス信号を発信し、前記時定数回路は、前記電源装置の主電源がＯＮになってから、前記インダクタンスに流れる電流が安定するまでの時間内における前記第二のスイッチ素子５のＯＮ時間幅の時系列変化が設定されており、前記第二の制御信号発生回路が出力する前記ＯＮのパルス信号を受信すると、前記設定されたＯＮ時間幅の時系列変化に基づいて、前記制御回路の制御の下、前記第二のスイッチ素子のスイッチングを制御してソフトスタート機能を働かせ、前記第二の制御信号発生回路が出力する前記ＯＦＦのパルス信号を受信すると、ソフトスタート機能が働かないようにし、前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、ソフトスタート機能が働かないようにされた後に、前記制御回路が、前記抵抗素子の電圧降下を監視し、前記第二のスイッチ素子のＯＮ、ＯＦＦを制御して前記発光素子への駆動電流を一定に保持する。

本発明の請求項１に記載の発光素子駆動装置は、少なくとも１以上の発光素子と、前記発光素子の駆動電流を生成する電源装置とを、備えており、前記電源装置は、前記駆動電流の生成における当該駆動電流の立ち上がり時に、当該駆動電流を徐々に上昇させるソフトスタート機能を有する、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路を、備えているので、たとえ消費電力の大きな発光素子を導入し、電源装置内の容量が大型化したとしても、電源装置の主電源がＯＮの際に生じる突入電流を抑制することができる。

以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態に係わる発光素子駆動装置の構成を示す、ブロック図である。

図１に示すように、当該発光素子駆動装置は、発光素子９と、発光素子９の駆動電流を生成する、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１を有する電源装置とで、構成されている。

なお、駆動電流とは、インダクタンス４に流れる電流と、発光素子９へ供給される出力電流とを含む概念であり、そのように定義する。

また、電源装置は、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１以外に、第一のスイッチ素子２、抵抗３、第一の制御信号発生回路１０、および第二の制御信号発生回路１１により構成されている。

発光素子９は、少なくとも１以上である。本実施の形態では、発光素子９は、複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子で構成されている。また、図１に示すように、各ＬＥＤ素子（以下、発光素子９と称して、話を進める）は、順次直列的に接続されている。

ここで、直列に接続されている発光素子９のアノード側は、後述する昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力ラインに接続されている。また、当該直列に接続されている発光素子９のカソード側は、第一のスイッチ素子２の一方の主電極に接続されている。なお、図１に示すように、第一のスイッチ素子２の他方の主電極は、抵抗３を介して基準電位（図１では、接地電位）に接続されている。

第一のスイッチ素子２は、ＯＮ，ＯＦＦのパルス信号に基づいたスイッチ動作により、駆動電流のＯＮ、ＯＦＦが制御される。本実施の形態では、第一のスイッチ素子２の制御電極にＯＮのパルス信号が入力されると、当該第一のスイッチ素子２は導通状態となる。これに対して、第一のスイッチ素子２の制御電極にＯＦＦのパルス信号が入力されると、当該第一のスイッチ素子２は遮断状態となる。また、第一のスイッチ素子２は、比較的長い周期の調光パルスにより、ＯＮ，ＯＦＦ制御されている。

具体的に、第一のスイッチ素子２は、電源装置の主電源がＯＮになってから、インダクタンス４に流れる電流が安定し、その後調光を開始するまで、ＯＮ制御されている。

また、第一のスイッチ素子２は、比較的長い周期（たとえば、後述する比較的短い周期より長い周期であり、１００Ｈｚ未満ではない。）のパルス（以下、調光パルスと称する。調光パルスの周波数は、前述より、１００Ｈｚ以上であると把握できる。）により、ＯＮ，ＯＦＦ制御される。当該調光パルスに基づいた第一のスイッチ素子２のスイッチング動作により、発光素子９の調光が行われている。すなわち、発光素子９の調光は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により、行われる。

また、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１は、発光素子９の駆動電流を徐々に上昇させることができるソフトスタート機能を有している。具体的には、ソフトスタート機能は、上記駆動電流の生成における当該駆動電流の立ち上がり時に、当該駆動電流を徐々に上昇させる機能である。

また、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１は、図１に示すように、インダクタンス４、第二のスイッチ素子５、ダイオード６、コンデンサー７、制御回路８、および時定数回路１２により、構成されている。次に、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１内の構成について説明する。

インダクタンス４の一方端には、入力電圧Ｖｉが入力される。インダクタンス４の他方端は、接続点Ｎ１を介して、第二のスイッチ素子５の第一の主電極およびダイオード６の一方端に接続されている。

第二のスイッチ素子５の第二の主電極は、基準電位（図１では、接地電位）に接続されている。また、第二のスイッチ素子５の制御電極は、制御回路８の出力部と接続されている。

第二のスイッチ素子５は、そのスイッチ動作がＯＮ，ＯＦＦ制御されている。本実施の形態では、第二のスイッチ素子５の制御電極にＯＮの信号が入力されると、当該第二のスイッチ素子５は導通状態となる。これに対して、第二のスイッチ素子５の制御電極にＯＦＦ信号が入力されると、当該第二のスイッチ素子５は遮断状態となる。当該第二のスイッチ素子５のスイッチング動作により、発光素子９の駆動電流のＯＮ，ＯＦＦが制御されている。

ここで、前記インダクタンス４に流れる電流が安定するまでのＯＮ期間および、前記調光パルスのＯＮ期間において、第二のスイッチ素子５は、比較的短い周期（たとえば、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）で、断続的に繰り返しＯＮ，ＯＦＦ制御される（当該ＯＮ，ＯＦＦ制御のメカニズムは、後述する。）。当該比較的短い周期によるＯＮ，ＯＦＦ制御により、発光素子９への駆動電流は略一定に保持されている。

また、電源装置の主電源起動時において、第二のスイッチ素子５のＯＮ期間（前記比較的短い周期でＯＮ，ＯＦＦ制御されているスイッチ動作のＯＮ期間）を徐々に長くすることにより、上述したソフトスタート機能を実行することができる。

当該ソフトスタート機能は、第一のスイッチ素子２が、比較的長い周期のパルス（調光パルス）で制御されている間は、働かないように、制御回路８により、第二のスイッチ素子５は制御されている。

第一の制御信号発生回路１０には、電源装置の主電源がＯＮになってから、インダクタンス４に流れる電流が安定し、その後調光を開始するまでの調光開始時間が設定されている。

また、時定数回路１２には、電源装置の主電源がＯＮになってから、インダクタンス４に流れる電流が安定するまでの安定到達時間内における第二のスイッチ素子５のＯＮ時間幅の時系列変化（上記比較的短い周期でＯＮ，ＯＦＦ制御されている、第二のスイッチ素子５の当該ＯＮ時間幅を、時間が経過するごとに増加させる。当該動作により、ソフトスタート機能を働かせることができる）が設定されている。

また、第二の制御信号発生回路１１には、調光開始時間以下の所定の時間が設定されている。具体的に当該所定の時間は、電源装置の主電源のＯＮ時点から、上記比較的長い周期のパルスの発信が開始される（つまり、調光が開始される）までの間の、いずれかの時間である。なお、当該所定の時間は、上記安定到達時間より大きいことが望ましい。以下、所定の時間は、上記安定到達時間より大きい場合について、言及する。

第二の制御信号発生回路１１は、電源装置の主電源のＯＮ時点から上述の所定の時間まで、ＯＮのパルス信号を発信する。当該ＯＮのパルス信号を受信した時定数回路１２は、予め設定されているＯＮ時間幅の時系列的変化に基づいて、制御回路８の制御の下、第二のスイッチ素子５のスイッチングを制御する。つまり、ソフトスタート機能が働くように、第二のスイッチ素子５は制御される。

また、電源装置の主電源のＯＮ時点から上述の所定の時間が経過すると、第二の制御信号発生回路１１は、ＯＦＦのパルス信号を発信する。当該ＯＦＦのパルス信号を受信した時定数回路１２は、以後、ソフトスタート機能が働かないようにする。

さて、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１内の構成に話を戻す。ダイオード６の他方端は、接続点Ｎ２を介して、発光素子９のアノード側と、コンデンサ７の一方端とに接続されている。なお、コンデンサ７の他方端は、基準電位（図１では、接地電位）に接続されている。

なお、制御回路８の入力部および第一のスイッチ素子２の制御電極は、各々第一の制御信号発信回路１０に接続されている。また、制御回路８は、抵抗３の電圧降下Ｖｐを監視できるように構成されている。さらに、時定数回路１２の入力部は、第二の制御信号回路１１の出力部に接続されており、時定数回路１２の出力部は、制御回路８の入力部に接続されている。

次に、本実施の形態に係わる発光素子駆動装置の動作を、図１の構成図および図２のタイミングチャートを用いて説明する。

ここで、図２において、上段には、第一の制御信号発生回路１０の出力パルスが示されている。また、中段には、第二の制御信号発生回路１１の出力パルスが示されている。また、下段には、インダクタンス４に流れる電流の当該電流波形が示されている。

また、図２の上段のパルスにおいて、最初のパルスは、安定到達期間の間ＯＮとなっている。また、その後のパルスは、調光パルスである。また、図２の中段において、上記所定の期間の間、ＯＮとなっている。また、図２の下段において、多数の電流パルス波形が描かれているが、これらは、第二のスイッチ素子５が、比較的短い周期で断続的に繰り返しＯＮ，ＯＦＦ制御されていることに依拠する。また、当該多数の電流パルス波形において、ソフトスタート機能が働いている間（図面において、電流値が徐々に上昇している間）は、当該多数の電流パルス波形のＯＮ幅は、上述の通り時系列的に増加している（図面では、図面の都合上、すべてのＯＮ幅が略同一となっている。しかし、実際には前述の通り、ソフトスタート機能が働いている間は、電流パルス波形のＯＮ幅は、時系列的に変化している。）。

電源装置の主電源をＯＮにし、昇圧型ＤＣ−ＤＣ型コンバータ回路１が起動する。すると、制御信号発信回路１０は、発光素子９へ供給される電力を断続させる第一のスイッチ素子２および制御回路８に、ＯＮの制御信号を送信する。また、これと同時に、第二の制御信号発生回路１１からも、ＯＮの制御信号が時定数回路１２に対して送信される。

すると、第一のスイッチ素子２は導通状態となり、制御回路８は、時定数回路１２に設定されているＯＮ時間幅の時系列的変化に基づいて、第二のスイッチ素子５のスイッチングを制御する。したがって、ソフトスタート機能が機能している状態で、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧Ｖｏは、徐々に上昇する。

また、ソフトスタート機能により、電源装置起動時の突入電流は抑制される。具体的に、図２に示すように、インダクタンス４に流れる電流は、徐々に上昇する。

上記出力電圧Ｖｏが、直列に接続された発光素子９の総順方向電圧Ｖｆを超えたとする。すると、コンデンサ７から、発光素子９、第一のスイッチ素子２、および抵抗３に電流Ｉｏが流れる。

ところで、制御回路８は、抵抗３の電圧降下Ｖｐを監視している。また、制御回路８には、基準電圧Ｖｒｅｆが予め設定されている。もし、当該電圧降下Ｖｐが基準電圧Ｖｒｅｆに達したなら、第二のスイッチ素子５をＯＦＦさせるように、制御回路８は、当該第二のスイッチ素子５を制御する。

上記のように、第二のスイッチ素子５がＯＦＦすると、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧Ｖｏは低下し、コンデンサー７から発光素子９等に向けて流れる電流Ｉｏも低下する。電流値Ｉｏが小さくなると、抵抗３の電圧降下Ｖｐも低下する。そして、当該電圧降下Ｖｐが基準電圧Ｖｒｅｆよりも小さくなった場合には、第二のスイッチ素子５をＯＮさせるように、制御回路８は、当該第二のスイッチ素子５を制御する。

当該第二のスイッチ素子５のＯＮ、ＯＦＦ動作は、比較的短い周期（たとえば、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）で行われる。また、制御回路８の制御の下、第二のスイッチ素子５のＯＮ、ＯＦＦ動作が繰り返されることにより、図２に示すように、発光素子９の駆動電流は一定値となる。

さて、電源装置の主電源をＯＮしてから、第二の制御信号発生回路１１に設定されている所定時間が経過する。すると、図２に示すように、第二の制御信号発生回路１１は、ＯＦＦの制御信号を時定数回路１２に対して送信する。当該、ＯＦＦの制御信号を受信した時定数回路１２は、以後、ソフトスタート機能を停止（解除）させる。

ここで、上述のとおり、第二の制御信号発生回路１２に予め設定されている所定時間は、電源装置の主電源のＯＮ時点から、上述の比較的長い周期のパルス（調光パルス）の発信が開始されるまでの間の、いずれかの時間である。なお、ソフトスタート機能を停止させる前に、本実施の形態では、インダクタンス４に流れる駆動電流は、安定状態に達している。

さて、図２に示すように、ソフトスタート機能が停止（解除）された後、第一の制御信号発生回路１０に設定されている調光開始時間に達したとする。すると、発光素子９の調光のために、第一の制御信号発生回路１０から、ＯＮからＯＦＦになる制御信号が出力さたとする。

すると、第一のスイッチ素子２は遮断され、発光素子９等に流れる電流Ｉｏは急激に低下する。ここで、電流Ｉｏが低下すると、抵抗３の電圧降下Ｖｐが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなり、制御回路８は、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧Ｖｏを上昇させようとする。

当該出力電圧Ｖｏの上昇を防止するため、上記第一のスイッチ素子２をＯＦＦすると同時に、第二のスイッチ素子５をＯＦＦにする。そうすると、昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１から発光素子９への電力供給は停止され、コンデンサ７の両端電圧は、発光素子９の総順方向電圧Ｖｆとほぼ等しい状態で保持される。ここで、当該入力電圧Ｖｉは、発光素子９を駆動させるほどの電圧値ではない。

したがって、両スイッチ素子２，５を同時にＯＦＦさせることにより、事実上、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１から発光素子９への電力供給は停止しされ、コンデンサ７の両端電圧は、発光素子９の総順方向電圧Ｖｆとほぼ等しい状態で保持される。

さて、図２に示すように、発光素子９の調光のために、第一の制御信号発生回路１０から、ＯＦＦからＯＮになる制御信号が出力したとする。すると、第一のスイッチ素子２、および第二のスイッチ素子５は、再び導通状態となる。したがって、発光素子９に再び電流Ｉｏが流れる。

その後、上述の通り、電圧降下Ｖｐと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較の下、制御回路８は、当該第二のスイッチ素子５のＯＮ，ＯＦＦ動作を、断続的に繰り返し制御する。

当該第二のスイッチ素子５のＯＮ、ＯＦＦ動作は、比較的短い周期（たとえば、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）で行われる。また、制御回路８の制御の下、第二のスイッチ素子５のＯＮ、ＯＦＦ動作が断続的に繰り返されることにより、図２に示すように、発光素子９には一定の駆動電流が流れる。

なお、上述したように、発光素子９の調光のために出力される、第一の制御信号発生回路１０からのパルス信号の周期は、比較的長い。また、当該発光素子９の調光は、ＰＷＭ制御により行うことができる。

ここで、第一の制御信号発生回路１０からのパルス信号の周期を、１００Ｈｚ以上とすれば、視覚の残存現象により、一定の明るさとして視認することができる。なお、発光素子９としてＬＥＤを採用したなら、ＬＥＤに供給される電流値を一定に保ちながら、調光のために出力されるパルスのパルス幅を調整することにより、発光素子９（ＬＥＤ）の発光波長を変化させる事無く、明るさを変化させることができる。

以上のように、本実施の形態に係わる発光素子駆動装置では、ソフトスタート機能を有する昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１を、備えている。そして、電源装置の主電源がＯＮになった際に、当該ソフトスタート機能を開始させている（働かせている）。つまり、当該ソフトスタート機能は、発光素子９の駆動電流の生成における当該駆動電流の立ち上がり時に、当該駆動電流を徐々に上昇させるように、働いている。

したがって、コンデンサ７には徐々に電荷が蓄積されるので、消費電力の大きな発光素子９の導入により、コンデンサ７の容量が大容量化したとしても、当該発光素子駆動装置の起動時の突入電流を抑制することができる。

なお、上記では、発光素子９は、複数のＬＥＤで構成されており、順次直列的に構成されていた。しかし、発光素子９は、消費電力の大きな一個の発光素子であっても良い。

上述したように、発光素子９の消費電力が小さければ、上記突入電流の発生は起こらない。しかし、発光素子９の消費電力が大きくなればなるほど、コンデンサ７を大容量化する必要がある。よって、当該コンデンサ７の大容量化に伴い、突入電流の発生は顕著になるので、本発明の適用は意義がある。つまり、発光素子９の数が膨大となり、当該膨大な数のＬＥＤ等の発光素子９を順次直列的に接続した場合に、本発明を適用する意義がよりある。

また、本実施の形態では、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１は、第二のスイッチ素子５を備えている。そして、上記比較的短い周期のＯＮ，ＯＦＦ制御において、第二のスイッチ素子５の当該周期中のＯＮ期間を徐々に長くする（本実施の形態では、当該動作は、時定数回路１２および制御回路８によりなされている）ことにより、上記ソフトスタート機能を働かせている。

したがって、簡易な回路構成により、上記ソフトスタート機能を実現することができる。

また、第二のスイッチ素子５は、比較的短い周期により、ＯＮ、ＯＦＦが断続的に繰り返し制御されている。したがって、簡易な回路構成により、発光素子９の駆動電流を略一定に制御することができる。

そして、第一のスイッチ素子２は、比較的長い周期のパルス（調光パルス）により、ＯＮ、ＯＦＦが制御されている。したがって、簡易な回路構成により、発光素子９の調光を制御することができる。

ここで、調光パルスの周期は、１００Ｈｚ以上とすることにより、視覚の残存現象を生ぜずに、上記発光素子９の調光を制御することができる。

また、上述の通り、ソフトスタート機能は、第一のスイッチ素子２が比較的長い周期のパルス（調光パルス）により制御されているとき（つまり、発光素子９の調光の際）には、停止（解除）されている。したがって、以下に示す効果を有する。

図３は、電源装置のＯＮと同時にソフトスタート機能を実行させ、その後もソフトスタート機能を働かせた場合である。ここで、図３において、上段には、第一の制御信号発生回路１０の出力パルスが示されている。また、下段には、インダクタンス４の電流波形が示されている。

図３に示されているように、電源装置の起動時から調光開始までの間では、有効にソフトスタート機能は働いており、突入電流の発生を抑制している。しかし、発光素子９の調光動作の際にも、第一の制御信号発生回路１０からの出力パルスが立ち上がる度に、ソフトスタート機能は働く。したがって、図３に示すように、発光素子９の調光時においても、インダクタンス４に流れる電流の立ち上がり速度が緩やかになる。

このため、インダクタンス４に必要な電流が流れず、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力電圧Ｖｏが、上記総順方向電圧Ｖｆまで上昇しなくなることもあり得る。このような場合には、表示はちらついて視認されたり、または調光時に一定の明るさが感じられなくなる。

しかし、本実施の形態に係わる発光素子駆動装置では、ソフトスタート機能は、第一のスイッチ素子２が比較的長い周期のパルス（調光パルス）により制御されているときに、停止（解除）されている。

したがって、発光素子９の調光の際に、上記ソフトスタート機能を解除することができ、表示のちらつきを防止することができ、また、調光時の明るさを一定に保つことができる。

また、本実施の形態に係わる発光素子駆動装置では、電源装置は、所定の時間の設定が可能である。ここで、所定の時間とは、電源装置の主電源のＯＮ時点から、比較的長い周期のパルス（調光パルス）の発信が開始されるまでの間の時間である。そして、電源装置の主電源のＯＮ時点から上記所定の時間までの間は、ソフトスタート機能が働いており、所定の時間経過後は、ソフトスタート機能は、停止（解除）している。

したがって、電源装置の起動時の突入電流のみを抑制し、調光の際にはソフトスタート機能を停止（解除）させることができる回路を、簡易な回路設計により、実現することができる。

なお、上記では、時定数回路部１２と、制御回路８とを別々に構成していた。しかし、時定数回路１２を有する機能を制御回路部８に持たせることも可能であり、当該場合には、制御回路８のみで、本実施の形態に係わる発光素子駆動装置を構成することができる。

本発明に係わる発光素子駆動装置の構成を示すブロック図である。 本発明に係わる発光素子駆動装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 常時、ソフトスタート機能を働かせた場合に生じる問題を説明するための図である。 従来技術に係わる発光素子駆動装置の構成を示すブロック図である。 電源装置のＯＮ時に発生する突入電流の様子を示す図である。

符号の説明

１ 昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路、２ 第一のスイッチ素子、３ 抵抗、４ インダクタンス、５ 第二のスイッチ素子、６ ダイオード、７ コンデンサ、８ 制御回路、９ 発光素子、１０ 第一の制御信号発生回路、１１ 第二の制御信号発生回路、１２ 時定数回路。

Claims (2)

1. 電源装置及び発光素子で構成される発光素子駆動装置において、
   前記電源装置は、インダクタンス、第二のスイッチ素子、ダイオード、容量素子、制御回路及び時定数回路を備える昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路、第一のスイッチ素子、抵抗素子、第一の制御信号発生回路及び第二の制御信号発生回路により構成され、
   前記第一のスイッチ素子は、前記第一の制御信号発生回路が出力するパルス信号に基づいて、前記発光素子の駆動電流のＯＮ、ＯＦＦを制御し、
   前記抵抗素子は、前記発光素子及び前記第一のスイッチ素子と直列に接続され、前記駆動電流を検出し、
   前記第一の制御信号発生回路は、前記電源装置の主電源がＯＮになってから、前記インダクタンスに流れる電流が安定し、その後調光を開始するまでの期間は、ＯＮとなるパルス信号を発生するとともに、調光開始後は、前記発光素子を調光する比較的長い周期のパルス信号である調光パルスを出力し、
   前記第二の制御信号発生回路は、前記期間の時間長であるところの調光開始時間以下の所定の時間が設定されており、前記電源装置の主電源のＯＮ時点から前記所定の時間まで、ＯＮのパルス信号を発信し、前記所定の時間が経過するとＯＦＦのパルス信号を発信し、
   前記時定数回路は、前記電源装置の主電源がＯＮになってから、前記インダクタンスに流れる電流が安定するまでの時間内における前記第二のスイッチ素子５のＯＮ時間幅の時系列変化が設定されており、前記第二の制御信号発生回路が出力する前記ＯＮのパルス信号を受信すると、前記設定されたＯＮ時間幅の時系列変化に基づいて、前記制御回路の制御の下、前記第二のスイッチ素子のスイッチングを制御してソフトスタート機能を働かせ、前記第二の制御信号発生回路が出力する前記ＯＦＦのパルス信号を受信すると、ソフトスタート機能が働かないようにし、
   前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、ソフトスタート機能が働かないようにされた後に、前記制御回路が、前記抵抗素子の電圧降下を監視し、前記第二のスイッチ素子のＯＮ、ＯＦＦを制御して前記発光素子への駆動電流を一定に保持する、
   ことを特徴とする発光素子駆動装置。
2. 前記調光パルスの周期は、１００Ｈｚ以上であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子駆動装置。

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