JP5307482B2 - 光源駆動回路、光源装置および表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源を駆動する電流を制御することによって光源の明るさを制御する光源駆動回路、光源装置および表示装置に関する。

図７は、従来の技術による光源駆動回路９０の構成例を示す図である。光源駆動回路９０は、光源素子９９に直流電流を供給して発光させる駆動回路であり、電圧変換部９０１および抵抗素子９０５を含んで構成される。光源素子９９は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などによって構成され、印加される電圧が上昇すると、流れる電流が増加し、明るさが増す。

電圧変換部９０１は、入力端子９０２に直流あるいは交流の電圧が入力されると、帰還電圧印加端子９０３に印加される帰還電圧ＶＦＢが基準電圧ＶＲＥＦに等しくなるように、出力端子９０４から出力する出力電圧ＶＯＵＴを制御する。光源素子９９は、一端が出力端子９０４に接続され、他端が直列に接続される抵抗素子９０５を介してグランドに接続される。光源素子９９と抵抗素子９０５との接続点は、帰還電圧印加端子９０３に接続される。帰還電圧ＶＦＢは、帰還電圧印加端子９０３に流入する電流が、無視することができる程度の大きさであるので、光源素子９９を流れる電流ＩＬの電流値と抵抗素子９０５の抵抗値Ｒ１とを乗算した値の電圧となる。

たとえば光源素子９９を駆動する前の状態では、光源素子９９に電圧は印加されず、光源素子９９を流れる電流ＩＬの電流値は「０」で、帰還電圧ＶＦＢも「０」である。光源素子９９の駆動を開始すると、出力電圧ＶＯＵＴは徐々に上昇し、光源素子９９を流れる電流ＩＬも増加し、帰還電圧ＶＦＢも上昇する。帰還電圧ＶＦＢが基準電圧ＶＲＥＦに等しくなると、出力電圧ＶＯＵＴの上昇は停止する。

図８は、明るさの調節を可能とした従来の技術による光源駆動回路９１の構成例を示す図である。光源駆動回路９１は、図７に示した光源駆動回路９０にスイッチ９０６と、スイッチ制御部９０７とを追加した構成である。

スイッチ９０６は、入力端子９０２から電圧変換部９０１に入力される直流あるいは交流の電圧を断続するために設けられるものである。このようなスイッチ９０６としては、半導体スイッチ素子、継電器、機械式スイッチなどが挙げられる。スイッチ制御部９０７は、スイッチ９０６の断続制御を行うものである。スイッチ９０６として半導体スイッチ素子を用いる場合、スイッチ制御部９０７は、たとえばＰＷＭ(Pulse Width Modulation)回路によって構成される。ＰＷＭ回路は、パルス幅変調(ＰＷＭ)信号を生成してスイッチ９０６へと供給する。ＰＷＭによる調光は、ＰＷＭ信号の周期に対するオン期間の比（デューティ）を変化させることでスイッチ９０６のオン期間とオフ期間とを制御し、光源素子９９を発光させる期間と発光させない期間とを制御することで行われる。

このような構成以外に、電圧変換部９０１への入力電圧は断続させず、電圧変換部９０１の内部に断続を制御する端子を設け、これにＰＷＭ信号を入力するような構成でも明るさの調節が可能である。

いずれの構成であっても光源素子９９の発光をオフする期間には電圧変換部９０１の動作を停止させ出力電圧ＶＯＵＴを低下させることによって調光を行うことになる。

ＰＭＷ制御により光源素子の調光を行う従来の技術の例として、特許文献１および特許文献２に記載される光源装置がある。特許文献１記載の発光ダイオード駆動装置は、直列に接続された発光ダイオードに、定電流駆動に必要な定電圧を提供するにあたって、この定電圧を入力電圧と等しいか、入力電圧よりも低い電圧で出力する。

特許文献２記載のＬＥＤ駆動制御装置は、明るさ指示信号に応じた幅のパルスを出力するＰＷＭ制御部と、並列接続したＬＥＤ毎のアース端子に接続したバイアス抵抗による電圧と、基準電圧とを比較して比較結果によるパルスをＰＷＭ制御部に出力するコンパレータを備え、ＰＷＭ制御部が、明るさ指示信号に応じた幅のパルスと、コンパレータの出力パルスのいずれかが出力しているときに駆動パルスを出力する。

特開２００７−２８１４１７号公報 特開２００８−７７８９２号公報

出力電圧ＶＯＵＴを低下させることによって調光を行う場合、オン期間からオフ期間への切り替え時およびオフ期間からオン期間への切り替え時の出力電圧ＶＯＵＴの変化が、ＰＷＭ信号のパルス変化に追随できず、定常動作電圧から停止時電圧への変化および停止時電圧から定常動作電圧への変化にあたって、過渡状態が生ずる。これにより光源素子９９を流れる電流ＩＬの定常動作電流と調光時電流との変化が、ＰＷＭ信号のパルス変化のタイミングと一致しなくなる。その結果、ＰＷＭ信号のデューティと調光時の電流比率（定常動作時の電流値に対する調光時の電流平均値）とが一致しなくなる。

特に光源素子として、印加電圧と電流とが比例関係になく、閾値電圧以上の印加電圧を与えなければ全く電流が流れない特性を有するもの（たとえばＬＥＤ）を採用する場合は、ＰＷＭ信号のデューティと調光時の電流比率との差が一層顕著になる。

また、ＰＷＭ信号のデューティが小さく、オン期間が短い場合には、出力電圧ＶＯＵＴが閾値電圧にまで上昇しない場合、光源素子に電流が全く流れないことになる。ＰＷＭ信号のデューティが小さくなくとも、周期自体が短いために、オン期間が短い場合も同様の現象が生じる。さらに、光源駆動回路９１の構成では、スイッチ９０６をオン期間へ切り替える際に電圧変換部９０１に対して突入電流が作用してしまう場合がある。

以上のように、従来の調光技術では、電圧変換部９０１によって制御される出力電圧ＶＯＵＴの、ＰＷＭ信号に対する応答遅れにより調光が困難となるのに加え、突入電流の発生に起因して電圧変換部９０１に悪影響を及ぼす場合がある。

本発明の目的は、出力電圧の制御信号に対する応答性を向上させて調光をより適切に行うとともに、電圧変換部に対して突入電流が作用するのを抑制することが可能な光源駆動回路、光源装置および表示装置を提供することである。

本発明に係る光源駆動回路は、入力端子、出力端子、および帰還電圧印加端子を有し、基準電圧に基づいて前記入力端子から入力される入力電圧を前記出力端子から出力される出力電圧に変換する、スイッチング方式の直流−直流コンバータによって構成される電圧変換部と、
前記出力端子に接続され、光源素子が接続される光源接続部と、
一端が前記光源接続部に接続され、他端がグランドに接続される抵抗素子によって構成され、電流に比例した電圧を生成する電圧生成部と、
カソードが前記出力端子に接続され、アノードが前記帰還電圧印加端子に接続されるツェナダイオードと、
前記ツェナダイオードのカソードおよび前記電圧変換部の出力端子の接続点と前記光源接続部との間、または、前記光源接続部と前記グランドとの間の導通と非導通とを切り替えるスイッチ部と、
前記スイッチ部と前記光源接続部との接続点に接続される第１コンデンサと、
前記スイッチ部を挟んで、前記第１コンデンサの反対側に接続される第２コンデンサと、
前記帰還電圧印加端子と前記光源接続部との間に接続される電圧降下部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る光源装置は、前記光源駆動回路と、前記光源接続部に接続される光源素子と、を備えることを特徴とする。
また本発明に係る表示装置は、前記光源装置を備えることを特徴とする。

本発明に係る光源駆動回路では、スイッチ部の切り替えによって、ツェナダイオードのカソードおよび電圧変換部の出力端子の接続点と光源接続部との間、または、前記光源接続部とグランドとの間の導通と非導通が制御され、調光が可能となる。

本光源駆動回路では、出力電圧の変化をスイッチ部の切り替えに対して十分に追随させることができ、光源素子を流れる電流の変化をスイッチ部の切り替えタイミングと合わせることができる。つまり、本光源駆動回路によると、出力電圧の制御信号に対する応答性を向上させて、光源素子の調光をより適切に行うことができる。

加えて、本光源駆動回路では、スイッチ部を、入力端子と電圧変換部との間に設けずに済むため、電圧変換部に対して突入電流が作用するのを抑制することができる。つまり、本光源駆動回路では、電圧変換部に対して突入電流が作用することに起因する電磁的ノイズや音響的ノイズを低減することができる。

本発明に係る光源装置および表示装置は、上述の光源駆動回路を備えているため、上述した光源駆動回路に関する効果と同様の効果を奏する。

図１は、本発明の実施の一形態である光源装置１の回路構成を示すブロック図である。光源装置１は、光源駆動回路１０および光源素子２０を含んで構成される。光源駆動回路１０は、電圧変換部１１、抵抗素子１５，１７、ツェナダイオード１６、スイッチングトランジスタ１８およびＰＷＭ回路１９を含んで構成される。

電圧変換部１１は、入力端子１２、出力端子１３および帰還電圧印加端子１４を含み、入力端子１２に印加される直流電圧ＶＩＮを変換し、帰還電圧印加端子１４に印加される帰還電圧ＶＦＢに基づいて、出力端子１３から出力する出力電圧ＶＯＵＴを制御する。すなわち、電圧変換部１１は、予め定める基準電圧である基準電圧ＶＲＥＦと帰還電圧印加端子１４に印加される帰還電圧ＶＦＢとを比較し、帰還電圧ＶＦＢが基準電圧ＶＲＥＦに等しくなるように出力電圧ＶＯＵＴを制御する。具体的には、帰還電圧ＶＦＢが基準電圧ＶＲＥＦよりも低い電圧であると、出力電圧ＶＯＵＴを増加し、帰還電圧ＶＦＢが基準電圧ＶＲＥＦよりも高い電圧であると、出力電圧ＶＯＵＴを低下する。基準電圧ＶＲＥＦは、入力端子１２に印加される電圧に基づいて生成してもよいし、基準電圧ＶＲＥＦを出力する電圧源を用いてもよいし、外部から入力してもよい。

光源素子２０は、印加される電圧が減少すると流れる電流ＩＬが減少し、発光する明るさが減少する光源であり、たとえば発光ダイオード（Light Emitting Diode；以下「ＬＥＤ」という）、白熱電球などの光源によって構成される。光源素子２０は、一端が出力端子１３に接続され、他端が抵抗素子１５の一端に接続される。出力端子１３と抵抗素子１５との間に位置し、光源素子２０が接続される部分は、光源接続部である。

電圧生成部である抵抗素子１５は、一端が光源素子２０の前記他端に接続され、他端がグランドに接続（接地）される抵抗素子である。

電圧降下部である抵抗素子１７は、一端が帰還電圧印加端子１４に接続され、他端が光源素子２０と抵抗素子１５との接続点に接続される抵抗素子である。

ツェナダイオード１６は、カソードが出力端子１３に接続され、アノードが帰還電圧印加端子１４に接続される。ツェナダイオード１６は、ツェナ電圧ＶＺが、光源素子２０に所定の電流を流している正常動作時に、光源素子２０の端子間電圧ＶＦよりも高く、かつ可能な限り低い電圧のものを用いる。

スイッチングトランジスタ１８は、たとえばＰＮＰ型トランジスタで構成され、ツェナダイオード１６のカソードがエミッタ端子に接続され、光源素子２０の前記一端がコレクタ端子に接続され、ＰＷＭ回路１９がベース端子に接続される。

ＰＷＭ回路１９は、スイッチングトランジスタ１８によるツェナダイオード１６のカソードおよび電圧変換部１１の出力端子の間の接続点と光源素子２０との間の導通と非導通との切り替えを制御する。スイッチングトランジスタ１８がオンである期間は、ツェナダイオード１６のカソードおよび電圧変換部１１の出力端子の間の接続点と光源素子２０との間を導通することで光源素子２０に電流ＩＬが流れ、スイッチングトランジスタ１８がオフである期間は、ツェナダイオード１６のカソードおよび電圧変換部１１の出力端子の間の接続点と光源素子２０との間が非導通となり光源素子２０に電流ＩＬが流れない。ＰＷＭ回路１９は、パルス発生回路、外部制御装置からの調光信号に応じてパルス波の周期に対するオン期間との比であるデューティを変化させるデューティ制御回路などで構成され、調光信号に応じて生成されたＰＷＭ信号を出力する。

抵抗素子１７の抵抗値は、ツェナダイオード１６が機能し、帰還電圧ＶＦＢが基準電圧ＶＲＥＦに等しいときに抵抗素子１７に流れる電流をＩＺとすると、出力電圧ＶＯＵＴから、抵抗素子１７および抵抗素子１５に電流ＩＺが流れることによって生じる電圧降下分を減算した電圧が、ツェナダイオード１６が有効に動作する最低限の抵抗値、すなわちツェナダイオード１６の端子間にスペック上のツェナ電圧ＶＺを生ずる最低限の抵抗値以上となる抵抗値とする。この場合、抵抗素子１７の抵抗値は、帰還電圧印加端子１４に流入する電流の電流値、外来ノイズなどの影響も考慮して、決定する。

定常動作時には、ツェナダイオード１６に印加される電圧は、光源素子２０の端子間電圧ＶＦから抵抗素子１７による電圧降下分を減算した電圧であり、すなわち、ツェナ電圧ＶＺよりも低い電圧であるので、ツェナダイオード１６および抵抗素子１７に流れる電流は、光源素子２０を流れる電流ＩＬの電流値に比して無視しうる程度の大きさに抑えることができる。

スイッチングトランジスタ１８のオン期間およびオフ期間の動作について説明する。
ＰＷＭ回路１９によって、スイッチングトランジスタ１８がオンになる期間では、光源素子２０には定常動作時の電流ＩＬが流れ、所定の光量で発光する。このような定常動作において、帰還電圧ＶＦＢは、出力電圧ＶＯＵＴから光源素子２０の端子間電圧ＶＦを減算した電圧となり、これが基準電圧ＶＲＥＦに等しくなってＶＯＵＴが一定電圧（ＶＦ＋ＶＲＥＦ）となる。

ＰＷＭ回路１９によって、スイッチングトランジスタ１８がオフになる期間では、光源駆動回路１０は、光源素子２０に電流が流れなくなり、抵抗素子１５に流れる電流の電流値が「０」になる。抵抗素子１５に流れる電流の電流値が「０」になると、帰還電圧ＶＦＢは基準電圧ＶＲＥＦよりも低い値となり、電圧変換部１１は、出力電圧ＶＯＵＴを、光源素子２０に所定の電流を流している定常動作時に、電圧変換部１１から出力されるＶＯＵＴよりも高い電圧に上昇させる。

出力電圧ＶＯＵＴが上昇する途上で、ツェナダイオード１６に印加される電圧がツェナ電圧ＶＺになると、帰還電圧ＶＦＢは、ツェナダイオード１６を介して、上昇する出力電圧ＶＯＵＴによって吊り上げられ、ＶＦＢ＝ＶＲＥＦ＝ＶＯＵＴ−ＶＺとなる。帰還電圧ＶＦＢ、すなわち、出力電圧ＶＯＵＴからツェナ電圧ＶＺを減算した電圧が基準電圧ＶＲＥＦに等しくなった時点で、出力電圧ＶＯＵＴは上昇を止めて一定電圧（ＶＺ＋ＶＲＥＦ）となる。したがって、スイッチングトランジスタ１８がオフになる期間で、出力電圧ＶＯＵＴが上昇することを防止することができる。

このとき、ツェナダイオード１６の端子間にはツェナ電圧ＶＺが生ずるが、抵抗素子１７によってツェナダイオード１６に流れる電流ＩＺが制限されるので、ツェナダイオード１６による電力損失を小さくすることができる。したがって、光源装置１全体の消費電力を低減することができるとともに、ツェナダイオード１６として、許容損失が小さく、よって外形が小さく安価なものを使用することができる。

図２は、ＰＷＭ信号、出力電圧ＶＯＵＴおよび電流ＩＬのタイミングチャートを示す。
図２（１）は、ＰＷＭ信号波形を示し、図２（２）は、出力信号波形を示し、図２（３）は、光源素子２０を流れる電流波形を示す。

図２に示す例では、ＰＷＭ信号のデューティが５０％であり、オン期間Ｔｏｎとオフ期間Ｔｏｆｆとがほぼ等しい時間に設定される。

ＰＷＭ信号のオン期間Ｔｏｎは、スイッチングトランジスタ１８のオン期間とほぼ等しく、ＰＷＭ信号のオフ期間Ｔｏｆｆは、スイッチングトランジスタ１８のオフ期間とほぼ等しいので、上記のように、オン期間Ｔｏｎでは、出力電圧ＶＯＵＴは、ＶＦ＋ＶＲＥＦで一定電圧となり、オフ期間Ｔｏｆｆでは、出力電圧ＶＯＵＴは、ＶＺ＋ＶＲＥＦで一定電圧となる。したがって、ＰＷＭ信号のオンからオフへの切り替わり時に、出力電圧ＶＯＵＴは、ＶＦ＋ＶＲＥＦからＶＺ＋ＶＲＥＦへと切り替わり、ＰＷＭ信号のオフからオンへの切り替わり時に、出力電圧ＶＯＵＴは、ＶＺ＋ＶＲＥＦからＶＦ＋ＶＲＥＦへと切り替わる。

ＰＷＭ信号のパルス切り替わり時における、出力電圧ＶＯＵＴの変化は、ＶＺ−ＶＦである。ツェナ電圧ＶＺは、光源素子２０の端子間電圧ＶＦよりも高く、かつ可能な限り低い電圧のものを用いるので、ＶＺ−ＶＦは極めて小さくすることができる。

従来では、出力電圧ＶＯＵＴの変化は、０からＶＦ＋ＶＲＥＦであり、出力電圧ＶＯＵＴの変化が、ＰＷＭ信号の変化に追随できないが、本発明では、出力電圧ＶＯＵＴの変化を小さくすることで、ＰＷＭ信号の変化に十分に追随することができる。

これにより光源素子２０を流れる電流ＩＬの変化を、ＰＷＭ信号の切り替えタイミングと一致させることができ、光源素子２０の調光をより適切に行うことができる。

特に、電圧変換部１１の出力電圧ＶＯＵＴが、ＰＷＭ信号に対して応答遅れを生じないので、ＰＷＭ信号のデューティが小さい場合であっても、周期が短いときであっても、出力電圧ＶＯＵＴが十分に閾値電圧を超えるので、光源素子２０を発光させることができ、より小さい光量にも調節することが可能で、調光の範囲を広げることができる。

また、電圧変換部１１が、たとえば昇圧型のスイッチングＤＣ−ＤＣコンバータのような突入電流が発生しやすい構成である場合、出力電圧の変化をスイッチ制御部の制御に十分に追随させることで、突入電流を低減し、これに伴う電磁的ノイズおよび音響的ノイズを防止することができる。

図３は、光源装置１の詳細な構成を示す回路図である。図１に示した構成要素と同じ構成要素には、同じ参照符を付して、重複を避けるために説明は省略する。

電圧変換部１１は、スイッチング方式のＤＣ−ＤＣコンバータで実現され、入力電圧よりも出力電圧が高い昇圧型のＤＣ−ＤＣ（直流−直流）コンバータである。

電圧変換部１１は、スイッチングトランジスタ１１１、チョークコイル１１２、コンデンサ１１３，１１４、ダイオード１１５およびスイッチング制御部１１６を含んで構成される。入力端子１１は、一端がグランドに接続されるコンデンサ１１３の他端、スイッチング制御部１１６の入力端子、およびチョークコイル１１２の一端に接続される。コンデンサ１１３は、入力電圧ＶＩＮを平滑化するコンデンサである。

チョークコイル１１２の他端がダイオード１１５の一端に直列接続され、ダイオード１１５の他端は、一端がグランドに接続されるコンデンサ１１４の他端に接続される。スイッチングトランジスタ１１１は、たとえばＮＰＮ型トランジスタで構成され、コレクタ端子がチョークコイル１１２の他端とダイオード１１５の一端との間に接続され、エミッタ端子がグランドに接続され、ベース端子が、スイッチング制御部１１６に接続される。

また、スイッチング制御部１１６は、帰還電圧印加端子１４に接続され、帰還電圧ＶＦＢに応じてスイッチングトランジスタ１１１を制御し、電圧変換部１１として出力電圧ＶＯＵＴを制御することが可能となる。詳細には、基準電圧ＶＲＥＦを発生する基準電圧源、基準電圧ＶＲＥＦと帰還電圧ＶＦＢとを比較する誤差増幅器、三角波発振回路、誤差増幅器の出力と三角波発振回路の出力を比較してスイッチングトランジスタ１１１を駆動する駆動信号を発生する比較器、増幅器などが集積されたＩＣ（Integrated Circuit）で実現される。

コンデンサ１１４は、出力電圧を平滑化するコンデンサである。この平滑コンデンサ１１４の容量値を適切に選択することで、スイッチングトランジスタ１８がオンへと切り替わった瞬時に、平滑コンデンサ１１４に溜まった電荷が放出され、光源素子２０に定常動作時の電流ＩＬを流すことができる。

光源駆動回路１０は、さらにコンデンサ１１７を備える。コンデンサ１１７は、一端がスイッチングトランジスタ１８のコレクタ端子に接続され、他端がグランドに接続される。コンデンサ１１４は、出力電圧を平滑化するとともに、スイッチングトランジスタ１８のオン切り替わり時に電荷を放出するが、出力電圧の平滑化のために必要な容量値が大きなものとなると、スイッチングトランジスタ１８のオン切り替わり時に電荷の放出が過剰となり、光源素子２０に流れる電流が大きくなってしまうおそれがある。このような場合、コンデンサ１１５を設けることで、光源素子２０に流れる電流を小さく抑えることができる。コンデンサ１１５の容量値を大きくすると、電流の応答性が悪くなるため、過大な電流を吸収するだけの容量値をコンデンサ１１７には与えればよい。

光源素子２０は、複数の素子を直列接続したものを用いる場合が多い。定常動作時に、光源素子２０を流れる電流ＩＬの電流値をたとえば１０ｍＡとし、光源素子２０の端子間に印加される端子間電圧ＶＦをたとえば２０Ｖとし、基準電圧ＶＲＥＦをたとえば１．０Ｖとすると、抵抗素子１５の抵抗値Ｒ１は、Ｒ１＝ＶＲＥＦ／ＩＬ＝１．０Ｖ／１０ｍＡ＝１００Ωとなる。

ツェナダイオード１６のツェナ電圧ＶＺは、端子間電圧ＶＦよりも高いもの、たとえば電流１μＡでツェナ電圧ＶＺ＝２２Ｖのものとする。抵抗素子１７の抵抗値Ｒ２は、基準電圧ＶＲＥＦ＝１．０Ｖのときに、１μＡの電流が流れるとすると、Ｒ２＝ＶＲＥＦ／ＩＺ＝１．０Ｖ／１μＡ＝１ＭΩとなる。抵抗素子１５の抵抗値Ｒ１は、抵抗素子１７の抵抗値Ｒ２に比して極めて小さいので、この計算では無視している。端子間電圧ＶＦは、光源素子２０の個体差、および使用温度による変化を含めた最大値である。

オン期間Ｔｏｎにおける電圧変換部１１の出力端子１３以降での消費電力、すなわち電圧変換部１１を含まない消費電力は、光源素子２０と抵抗素子１５とによるものが主な消費電力であり、その値は、ＩＬ×ＶＯＵＴ＝ＩＬ×(ＶＦ＋ＶＲＥＦ)＝１０ｍＡ×(２０Ｖ＋１Ｖ)＝２１０ｍＷとなる。この場合、抵抗素子１７には、ほとんど電流は流れないので、抵抗素子１７による電圧降下は「０」Ｖとしている。

また、オフ期間Ｔｏｆｆにおける消費電力は、ＩＺ×ＶＯＵＴ＝ＩＺ×(ＶＺ＋ＶＲＥＦ)＝１μＡ×(２２Ｖ＋１Ｖ)＝２３μＷ＝０．０２３ｍＷとなり、オン期間における消費電力に比べて無視できる程度に小さくなる。

図３に示した例では、電圧変換部１１を昇圧型のスイッチングＤＣ−ＤＣコンバータによって構成したが、降圧型や、トランスを用いた絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータなど直流電圧を出力し、その出力した直流電圧を帰還制御する方式のものであれば、他の構成であってもよい。

このように、入力端子１２、出力端子１３、および帰還電圧印加端子１４を有する電圧変換部１１によって、基準電圧ＶＲＥＦに基づいて入力端子１２から入力される入力電圧が出力端子１３から出力される出力電圧ＶＯＵＴに変換される。電圧生成部である抵抗素子１５によって、電流に応じて電圧が生成される。電圧変換部１１の出力端子１３と抵抗素子１５との間に位置する光源接続部によって、光源素子２０が接続される。そして、ツェナダイオード１６は、カソードが出力端子１３に接続され、アノードが帰還電圧印加端子１４に接続され、電圧降下部である抵抗素子１７は、帰還電圧印加端子１４と前記光源接続部との間に接続される。

すなわち、スイッチングトランジスタ１８のオフ期間では、出力電圧ＶＯＵＴをＶＺ＋ＶＲＥＦとすることができ、スイッチングトランジスタ１８のオン期間では、出力電圧ＶＯＵＴをＶＦ＋ＶＲＥＦとすることができる。したがって、出力電圧ＶＯＵＴの変化を小さくすることで、ＰＷＭ信号のパルス変化に十分に追随させることができる。

本発明におけるスイッチングトランジスタ１８は、電圧変換部１１とツェナダイオード１６のカソードとの接続点と、光源素子２０が接続される光源接続部との間に設けられているため、スイッチングトランジスタ１８における導通と非導通との切り替えによって生じる突入電流を電圧変換部１１に作用させずに済む。

さらに、電圧生成部である抵抗素子１５は、流れる電流に比例した電圧を生成するので、電流の電流値に比例する電圧を生成することができる。

さらに、電圧生成部は、抵抗素子１５によって構成されるので、簡単な回路素子を用いて電圧生成部を実現することができる。

さらに、抵抗素子１５は、一端が前記光源接続部に接続され、他端がグランドに接続されるので、電流に応じた電圧を、前記光源接続部に接続される一端に生じさせることができる。

さらに、電圧降下部である抵抗素子１７は、電流に比例して電圧降下するので、電流の電流値に比例する電圧降下を生じさせることができる。

さらに、前記電圧降下部は、抵抗素子１７によって構成されるので、簡単な回路素子を用いて電圧生成部を実現することができる。

なお、電圧降下部である抵抗素子１７は、上記のように消費電力の低減には高い効果を発揮するので好ましいが、消費電力の低減を必要としないような光源駆動回路１０であれば、抵抗値Ｒ２は低くてもよく、また抵抗素子１７を含まない構成であってもよい。

さらに、電圧変換部１１の入力端子１２および出力端子１３の少なくとも一方に接続される平滑コンデンサ、たとえばコンデンサ１１３，１１４をさらに備えるので、入力電圧あるいは出力電圧のノイズによる変動を低減することができる。

また、スイッチングトランジスタ１８の接続位置は、図１に示したようなツェナダイオード１６のカソードと電圧変換部１１の出力端子との間の接続点と、光源接続部に接続される光源素子２０との間に限らず、光源素子２０とグランドとの間であってもよい。光源素子２０とグランドとの間であれば、光源素子２０と抵抗素子１５との間であってもよいし、スイッチングトランジスタ１８の導通時の抵抗に支障がなければ抵抗素子１５とグランドとの間であってもよい。

図４は、本発明の他の実施形態である光源装置１の回路構成を示すブロック図である。図１に示した実施形態と異なる構成は、スイッチングトランジスタ１８の接続位置であり、光源素子２０の前記他端と、抵抗素子１５の前記一端との間に接続される。スイッチングトランジスタ１８は、光源素子２０の前記他端がエミッタ端子に接続され、抵抗素子１５の前記一端がコレクタ端子に接続され、ＰＷＭ回路１９がベース端子に接続される。

図５は、本発明の他の実施形態である光源装置１の回路構成を示すブロック図である。図１および図４に示した実施形態と異なる構成は、スイッチングトランジスタ１８の接続位置であり、抵抗素子１５の前記他端とグランドとの間に接続される。スイッチングトランジスタ１８は、抵抗素子１５の前記他端がエミッタ端子に接続され、グランドがコレクタ端子に接続され、ＰＷＭ回路１９がベース端子に接続される。

図６は、本発明の実施の一形態である表示装置３０の概略の構成を示す断面図である。表示装置３０は、光源装置３１、液晶表示パネル３２および筐体３３を備えている。光源装置３１は、複数の光源部３１１、導光体３１２、光拡散体３１３、反射体３１４、拡散板３１５およびプリズム３１６を備えている。各光源部３１１は、図１に示した光源装置１によって構成され、導光体３１２の一端面に配列されて設けられている。光源装置３１は、底面側から、光を反射する反射体３１４、光を拡散する光拡散体３１３、導光体３１２、光を拡散する拡散板３１５およびプリズム３１６の順に積層されて構成される。

液晶表示パネル３２は、透明な２枚の基体の間に液晶から成る液晶層を形成したパネルである。光源装置３１は、バックライトとして液晶表示パネル３２の背後に重ねられて、液晶表示パネル３２とともに筐体３３に収容される。

光源装置３１および表示装置３０は、調光をより適切に行うことができるのに加えて、電圧変換部１１に対して突入電流が作用するのを抑制することができる。また、光源装置３１あるいは表示装置３０の消費電力の増大を抑えることができる。

さらに、光源素子２０は、発光ダイオードであるので、従来の技術による光源を光源素子として用いることができる。

本発明の実施の一形態である光源装置１の回路構成を示すブロック図である。 ＰＷＭ信号、出力電圧ＶＯＵＴおよび電流ＩＬのタイミングチャートを示す。 光源装置１の詳細な構成を示す回路図である。 本発明の他の実施形態である光源装置１の回路構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態である光源装置１の回路構成を示すブロック図である。 本発明の実施の一形態である表示装置３０の概略の構成を示す断面図である。 従来の技術による光源駆動回路９０の構成例を示す図である。 明るさの調節を可能とした従来の技術による光源駆動回路９１の構成例を示す図である。

符号の説明

１，３１ 光源装置
１０，９０，９１ 光源駆動回路
１１，９０１ 電圧変換部
１２，９０２ 入力端子
１３，９０４ 出力端子
１４，９０３ 帰還電圧印加端子
１５，１７，９０５ 抵抗素子
１６，９０６ ツェナダイオード
１８ スイッチングトランジスタ
１９ ＰＷＭ回路
２０，９９ 光源素子
３０ 表示装置
３２ 液晶表示パネル
３３ 筐体
１１１ スイッチングトランジスタ
１１２ チョークコイル
１１３，１１４，１１７ コンデンサ
１１５ ダイオード
１１６ スイッチング制御部
３１１ 光源部
３１２ 導光体
３１３ 光拡散体
３１４ 反射体
３１５ 拡散板
３１６ プリズム

Claims (7)

1. 入力端子、出力端子、および帰還電圧印加端子を有し、基準電圧に基づいて前記入力端子から入力される入力電圧を前記出力端子から出力される出力電圧に変換する、スイッチング方式の直流−直流コンバータによって構成される電圧変換部と、
   前記出力端子に接続され、光源素子が接続される光源接続部と、
   一端が前記光源接続部に接続され、他端がグランドに接続される抵抗素子によって構成され、電流に比例した電圧を生成する電圧生成部と、
   カソードが前記出力端子に接続され、アノードが前記帰還電圧印加端子に接続されるツェナダイオードと、
   前記ツェナダイオードのカソードおよび前記電圧変換部の出力端子の接続点と前記光源接続部との間、または、前記光源接続部と前記グランドとの間の導通と非導通とを切り替えるスイッチ部と、
   前記スイッチ部と前記光源接続部との接続点に接続される第１コンデンサと、
   前記スイッチ部を挟んで、前記第１コンデンサの反対側に接続される第２コンデンサと、
   前記帰還電圧印加端子と前記光源接続部との間に接続される電圧降下部と、を備えることを特徴とする、光源駆動回路。
2. 前記電圧降下部は、電流に比例して電圧降下することを特徴とする、請求項１に記載の光源駆動回路。
3. 前記電圧降下部は、抵抗素子によって構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の光源駆動回路。
4. 前記電圧変換部の前記入力端子に接続される平滑コンデンサをさらに備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の光源駆動回路。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の光源駆動回路と、
   前記光源接続部に接続される光源素子と、を備えることを特徴とする、光源装置。
6. 前記光源素子は、発光ダイオードであることを特徴とする、請求項５に記載の光源装置。
7. 請求項５または６に記載の光源装置を備えることを特徴とする、表示装置。

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