JP5591581B2

JP5591581B2 - 発光装置、電子機器、発光ダイオードストリングの駆動方法

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Publication number: JP5591581B2
Application number: JP2010100240A
Authority: JP
Inventors: 淳一萩野; 真吾春田
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2014-09-17
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Description

本発明は、発光ダイオードの駆動回路に関する。

近年、液晶パネルのバックライトや照明機器として、ＬＥＤ（発光ダイオード）を利用した発光装置が利用される。図１は、一般的な発光装置の構成を示す回路図である。発光装置１００３は、複数のＬＥＤストリング１００６＿１〜１００６＿ｎと、スイッチング電源１００４と、電流駆動回路１００８を備える。

各ＬＥＤストリング１００６は、直列に接続された複数のＬＥＤを含む。スイッチング電源１００４は、入力電圧Ｖｉｎを昇圧してＬＥＤストリング１００６＿１〜１００６＿ｎの一端に駆動電圧Ｖｏｕｔを供給する。

電流駆動回路１００８は、ＬＥＤストリング１００６＿１〜１００６＿ｎごとに設けられた電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_ｎを備える。各電流源ＣＳは、対応するＬＥＤストリング１００６に、目標輝度に応じた駆動電流Ｉ_ＬＥＤを供給する。

スイッチング電源１００４は、出力回路１１０２と、制御ＩＣ１１００を備える。出力回路１１０２は、インダクタＬ１、スイッチングトランジスタＭ１、整流ダイオードＤ１、出力キャパシタＣ１を含む。制御ＩＣ１１００は、スイッチングトランジスタＭ１のオン、オフのデューティ比を制御することにより、駆動電圧Ｖｏｕｔを調節する。

こうした発光装置１００３において、ＬＥＤストリング１００６の輝度を調節するために、駆動電流Ｉ_ＬＥＤの点灯期間Ｔ_ＯＮと消灯期間Ｔ_ＯＦＦをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する場合がある。これはバースト調光またはバースト駆動とも称される。具体的には、電流駆動回路１００８のバーストコントローラ１００９は、輝度に応じたデューティ比を有するパルス信号ＰＷＭ_１〜ＰＷＭ_ｎを受け、それぞれに対応する電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_ｎをスイッチング制御する。

特開２０１０−０１５９６７号公報特開２００９−１８８１３５号公報

バースト調光を行う際に、各チャンネルの駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤｎの位相が揃っていると、スイッチング電源１００４の出力電流Ｉｏｕｔが時間的に集中し、出力電圧Ｖｏｕｔのリップルや、予期せぬノイズの要因となるおそれがある。この問題は、バーストコントローラ１００９に対して、互いに位相がシフトしたバースト制御信号ＰＷＭ_１〜ＰＷＭ_ｎを入力し、各チャンネルの点灯期間Ｔ_ＯＮを時間的にずらすことにより解決することが可能である。

しかしながらこの方法（位相シフトバースト調光という）では、発光装置１００３の外部のプロセッサ（ＤＳＰ）により、バースト制御信号ＰＷＭ_１〜ＰＷＭ_ｎを生成する必要があるため、液晶テレビの設計者の負担が大きかった。

またＬＥＤストリングのチャンネル数を設計変更したい場合に、バースト制御信号ＰＷＭ_１〜ＰＷＭ_ｎを生成する回路を設計変更する必要があるため、開発コストが高くなるという問題もある。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、簡易に位相シフトバースト調光を実現可能な電流駆動回路の提供にある。

本発明のある態様は、電流駆動回路に関する。この電流駆動回路は、最大で８チャンネルの発光ダイオードストリングが接続可能であり、接続された発光ダイオードストリングを駆動する。
この電流駆動回路は、パルス幅変調された調光パルス信号が入力される制御入力端子と、本電流駆動回路のスタンバイ状態と動作状態を指示するスタンバイ信号が入力されるスタンバイ端子と、チャンネルごとに設けられ、対応する発光ダイオードストリングの一端と接続される８個のバースト調光端子と、スタンバイ信号の電圧レベルが第１電圧範囲に含まれるとき全チャンネル共通モードに設定され、各チャンネルの発光ダイオードストリングをそれぞれの駆動電流の位相が揃うように駆動し、スタンバイ信号の電圧レベルが第２電圧範囲に含まれるとき位相シフトモードに設定され、各チャンネルの発光ダイオードストリングをそれぞれの駆動電流の位相がシフトするように駆動するコントローラと、を備える。
位相シフトモードに設定されたコントローラは、判定期間において第５から第８チャンネルのすべてのバースト調光端子の電位が所定の第２しきい値電圧より低いとき９０度位相シフトモードに設定され、その後の駆動期間において、第１から第４チャンネルの発光ダイオードストリングに対する駆動電流の位相を、互いに調光パルス信号の１／４周期シフトして駆動する。コントローラは、判定期間において第７、第８チャンネルのバースト調光端子の電位が第２しきい値電圧より低いとき６０度位相シフトモードに設定され、判定期間後の駆動期間において、第１から第６チャンネルの発光ダイオードストリングを、それぞれの駆動電流の位相が互いに調光パルス信号の１／６周期シフトするように駆動する。それ以外のときコントローラは４５度位相シフトモードに設定され、判定期間後の駆動期間において、第１から第８チャンネルの発光ダイオードストリングを、それぞれの駆動電流の位相が互いに調光パルス信号の１／８周期シフトするように駆動する。

一般的なＩＣ（Integrated Circuit）は、スタンバイ信号が第１レベル（たとえばハイレベル）に設定されると、動作状態となり、第２レベル（ローレベル）に設定されるとスタンバイ状態となる。これに対してこの電流駆動回路は、動作状態を指示するスタンバイ信号の電圧レベルを利用して、全チャンネル共通モードと位相シフトモードを変更することができる。
また、あるチャンネルに発光ダイオードストリングが接続されているとき、そのチャンネルのバースト調光端子の電圧レベルは、所定のしきい値電圧より高くなり、接続されていないときには、しきい値電圧より低くなる。この電流駆動回路によれば、接続されるＬＥＤストリングの個数を判定でき、判定した個数に応じて、位相シフトの角度を自動的に設定することができる。
すなわち、スタンバイ信号が第１の電圧範囲に含まれるときには、全チャンネルを同じ位相で駆動し、スタンバイ信号が第２の電圧範囲に含まれるときには、接続されるＬＥＤストリングの個数に応じて、９０度、６０度、４５度位相シフトモードに設定できる。ユーザは、所望の動作モードに応じたレベルのスタンバイ信号と、所望の輝度に応じたデューティ比を有する単一の調光パルス信号を与えるのみで簡易に発光ダイオードストリングを好適に駆動することができる。

本発明の別の態様は、発光装置である。この発光装置は、少なくともひとつの発光ダイオードストリングと、少なくともひとつの発光ダイオードストリングに駆動電圧を供給するスイッチング電源と、少なくともひとつの発光ダイオードストリングそれぞれに流れる駆動電流を制御する上述のいずれかに記載の電流駆動回路と、を備える。

本発明のさらに別の態様は、電子機器である。この電子機器は、液晶パネルと、液晶パネルのバックライトとして設けられた上述の発光装置と、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、簡易に位相シフトバースト調光を実現できる。

一般的な発光装置の構成を示す回路図である。実施の形態に係るスイッチング電源を備える電子機器の構成を示す回路図である。図２の電流駆動回路の動作モードを決定するフローチャートである。図４（ａ）〜（ｃ）は、電流駆動回路の周辺回路の構成を示す回路図である。図５（ａ）、（ｂ）は、４５度位相シフトモード、６０度位相シフトモードの動作波形を示す図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、電流源の出力回路の構成例を示す回路図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
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、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図２は、実施の形態に係るスイッチング電源を備える電子機器の構成を示す回路図である。

電子機器２は、ノートＰＣ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話端末、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの電池駆動型の機器であり、発光装置３とＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル５を備える。発光装置３はＬＣＤパネル５のバックライトとして設けられる。

発光装置３は、発光素子であるＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎと、電流駆動回路８と、スイッチング電源４と、を備える。チャンネル数ｎは最大で８であり、電子機器２の設計者が、ＬＣＤパネル５のサイズや電子機器２の種類などに応じて決定する。すなわちチャンネル数ｎは、１〜８で任意の個数を取り得る。

各ＬＥＤストリング６は、直列に接続された複数のＬＥＤを含む。スイッチング電源４は、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータであり、入力端子Ｐ１に入力された入力電圧（たとえば電池電圧）Ｖｉｎを昇圧して、出力端子Ｐ２から出力電圧（駆動電圧）Ｖｏｕｔを出力する。複数のＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎそれぞれの一端（アノード）は、出力端子Ｐ２に共通に接続される。

スイッチング電源４は、制御ＩＣ１００および出力回路１０２を備える。出力回路１０２は、インダクタＬ１、整流ダイオードＤ１、スイッチングトランジスタＭ１、出力キャパシタＣ１を含む。出力回路１０２のトポロジーは一般的であるため、説明を省略する。

制御ＩＣ１００のスイッチング端子Ｐ４は、スイッチングトランジスタＭ１のゲートと接続される。制御ＩＣ１００は、ＬＥＤストリング６の点灯に必要な出力電圧Ｖｏｕｔが得られるように、フィードバックによりスイッチングトランジスタＭ１のオン、オフのデューティ比を調節する。なおスイッチングトランジスタＭ１は制御ＩＣ１００に内蔵されてもよい。

抵抗Ｒ１、Ｒ２は、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧することにより、それに応じたフィードバック電圧Ｖｏｕｔ’を生成する。フィードバック電圧Ｖｏｕｔ’はフィードバック端子Ｐ３（ＯＶＰ端子）に入力される。図示しない過電圧保護（Over Voltage Protection）回路（不図示）は、フィードバック電圧Ｖｏｕｔ’がしきい値を超えると、過電圧保護を行う。

電流駆動回路８は、複数のＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎの他端（カソード）側に設けられる。電流駆動回路８は、ＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎそれぞれに、目標輝度に応じた間欠的な駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤｎを供給する。

電流駆動回路８は、チャンネルごとに設けられた複数の電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_ｎ、バーストコントローラ９、制御入力端子Ｐ５、スタンバイ端子（ＳＴＢ端子）Ｐ６、チャンネルごとのバースト調光端子ＢＳ１〜ＢＳ８、チャンネルごとの電流制御端子ＣＬ１〜ＣＬ８、チャンネルごとのコンパレータＣＯＭＰ１〜ＣＯＭＰ８、コンパレータＣＯＭＰ９を備える。

ｉ番目の電流源ＣＳ_ｉは、対応するＬＥＤストリング６＿ｉに駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉを供給する。電流源ＣＳ_ｉは、出力回路ＣＳｂ_ｉと制御部ＣＳａ_ｉを含む。出力回路ＣＳｂ_ｉは、出力トランジスタＱ１、電流制御抵抗Ｒ４、プルアップ抵抗Ｒ５を含む。出力トランジスタＱ１と電流制御抵抗Ｒ４は、ＬＥＤストリング６＿ｉのカソードと固定電圧端子（接地端子）の間に順に直列に設けられる。出力トランジスタＱ１と電流制御抵抗Ｒ４の接続点の電圧Ｖ_Ｒ４、つまり電流制御抵抗Ｒ４の電圧降下は、電流制御端子ＣＬｉへと入力される。プルアップ抵抗Ｒ５は、出力トランジスタＱ１のベースエミッタ間に設けられる。その他のチャンネルも同様に構成される。

抵抗Ｒ４には、駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉに比例した電圧降下Ｖ_Ｒ４が発生する。
Ｖ_Ｒ４＝Ｉ_ＬＥＤｉ×Ｒ４
制御部ＣＳａ_ｉは、対応する電圧降下Ｖ_Ｒ４が基準電圧Ｖｒｅｆと一致するように、出力トランジスタＱ１のベース電圧を調節する。つまり点灯期間において、
Ｉ_ＬＥＤｉ＝Ｖｒｅｆ／Ｒ４
が成り立つ。

制御部ＣＳａ_ｉは、演算増幅器ＯＡ１、トランジスタＭ４を含む。トランジスタＭ４は、バースト調光端子ＢＳｉと接地端子の間に設けられる。演算増幅器ＯＡ１の非反転入力端子（＋）には基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、その反転入力端子（−）には電流制御端子ＣＬの電圧Ｖ_Ｒ４が入力される。演算増幅器ＯＡ１の出力電圧は、トランジスタＭ４のゲートと接続される。この電流源ＣＳ_ｉによって、Ｖ_Ｒ４＝Ｖｒｅｆが成り立つようにフィードバックがかかり、各チャンネルにおいて基準電圧Ｖｒｅｆに応じた駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉを生成することができる。

制御入力端子Ｐ５は、バースト調光を行う際に利用されるパルス幅変調された調光パルス信号ＰＷＭが入力される。調光パルス信号ＰＷＭの第１レベル（たとえばハイレベル）は、ＬＥＤストリング６の点灯期間Ｔ_ＯＮを、その第２レベル（たとえばローレベル）は消灯期間Ｔ_ＯＦＦを指示する。このＰＷＭ調光パルス信号ＰＷＭのデューティ比、すなわち点灯期間Ｔ_ＯＮおよび消灯期間Ｔ_ＯＦＦは、全チャンネル共通で利用される。

スタンバイ端子Ｐ６には、電流駆動回路８のスタンバイ状態と動作状態を指示するスタンバイ信号ＳＴＢが入力される。具体的には、スタンバイ信号ＳＴＢがローレベル（たとえば０〜０．８Ｖ）のとき、電流駆動回路８はスタンバイ状態となる。スタンバイ信号ＳＴＢがハイレベル（＞０．８Ｖ）のとき、電流駆動回路８は動作状態となり、ＬＥＤストリング６に駆動電流を供給する。

バーストコントローラ９は、スタンバイ信号ＳＴＢの電圧レベルＶ_ＳＴＢおよび８チャンネルそれぞれのバースト調光端子ＢＳ１〜ＢＳ８の電圧レベルＶ_ＢＳ１〜Ｖ_ＢＳ８にもとづき、以下のモードが切りかえ可能となっている。

ａ．全チャンネル共通モードφ_ＣＯＭ
このモードにおいてバーストコントローラ９は位相シフトを行わず、接続されるＬＥＤストリング６の個数にかかわらず、駆動対象となるすべてのチャンネルのＬＥＤストリングを、それらの駆動電流Ｉ_ＬＥＤの位相をすべて揃えて駆動する。このモードでは各チャンネルの駆動電流の位相差がゼロであることからφ_０とも記す。

ｂ．位相シフトモードφ_{ＳＨＩＦＴ}
このモードにおいてバーストコントローラ９は、各チャンネルの発光ダイオードストリングを、それぞれの駆動電流の位相がシフトするように駆動する。位相シフトモードｂは、以下の３つのモードを含む。

ｂ１．９０度位相シフトモードφ_９０
このモードでは、第１〜第４チャンネルが駆動対象とされ、ＬＥＤストリング６＿１〜６＿４に対する駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤ４の位相が、互いに調光パルス信号ＰＷＭの１／４周期シフトされる。

ｂ２．６０度位相シフトモードφ_６０
このモードでは、第１〜第６チャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿６に対する駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤ６の位相が、互いに調光パルス信号ＰＷＭの１／６周期シフトされる。

ｂ３．４５度位相シフトモードφ_４５
このモードでは、第１から第８チャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿８に対する駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤ８の位相が、互いに調光パルス信号ＰＷＭの１／８周期シフトされる。

バーストコントローラ９は、各モードに応じたバースト制御信号ＰＷＭ_１〜ＰＷＭ_８を生成し、電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_８に供給する。バースト制御信号ＰＷＭ_ｉがハイレベルのとき、電流源ＣＳ_ｉは動作状態となって駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉを生成し、それが点灯期間Ｔ_ＯＮとなる。反対にバースト制御信号ＰＷＭ_ｉがローレベルのとき、電流源ＣＳ_ｉは停止状態となり、それが消灯期間Ｔ_ＯＦＦとなる。

スタンバイ信号ＳＴＢがローレベルからハイレベルへとアサートされた後の一定時間の間、判定期間Ｔ_ＪＤＧとなる。判定期間Ｔ_ＪＤＧは、たとえば調光パルス信号ＰＷＭの数周期、具体的には３周期程度である。この判定期間Ｔ_ＪＤＧにおいてバーストコントローラ９は、スタンバイ信号ＳＴＢの電圧レベルＶ_ＳＴＢおよび８チャンネルそれぞれのバースト調光端子ＢＳ１〜ＢＳ８の電圧レベルＶ_ＢＳ１〜Ｖ_ＢＳ８にもとづき、モードを決定する。図３は、図２の電流駆動回路８の動作モードを決定するフローチャートである。

はじめにバーストコントローラ９は、スタンバイ信号ＳＴＢの電圧レベルＶ_ＳＴＢに応じて、動作モードを決定する。スタンバイ信号ＳＴＢの電圧レベルＶ_ＳＴＢが所定の第１範囲に含まれるとき、全チャンネル共通モードφ_０に設定される。コンパレータＣＯＭＰ９は、電圧Ｖ_ＳＴＢをしきい値電圧Ｖｔｈ１と比較し、比較結果を示す判定信号Ｓ９を出力する。判定信号Ｓ９がＶ_ＳＴＢ＞Ｖｔｈ１を示すとき（Ｓ１００のＹ）、バーストコントローラ９は全チャンネル共通モードφ_０に設定される（Ｓ１０２）。

スタンバイ信号ＳＴＢの電圧レベルＶ_ＳＴＢが所定の第２の電圧範囲に含まれるとき、バーストコントローラ９は位相シフトモードφ_{ＳＨＩＦＴ}に設定される。第２電圧範囲は、Ｖ_ＳＴＢ＜Ｖｔｈ１であるため、判定信号Ｓ９がＶ_ＳＴＢ＜Ｖｔｈ１を示すとき（Ｓ１００のＮ）、バーストコントローラ９は位相シフトモードφ_{ＳＨＩＦＴ}となる。

位相シフトモードφ_{ＳＨＩＦＴ}に設定されたバーストコントローラ９は、続いて各チャンネルのバースト調光端子ＢＳの電圧レベルＶ_ＢＳ１〜Ｖ_ＢＳ８にもとづき、９０度、６０度、４５度位相シフトモードのいずれかに設定される。

コンパレータＣＯＭＰ１〜ＣＯＭＰ８は、チャンネルごとに設けられ、対応するチャンネルの電圧Ｖ_ＢＳ１〜Ｖ_ＢＳ８を、所定のしきい値電圧Ｖｔｈ２と比較する。しきい値電圧Ｖｔｈ２は、たとえば０．１Ｖ程度が好ましい。ｉ番目のチャンネルのコンパレータＣＯＭＰｉは、Ｖ_ＢＳｉ＜Ｖｔｈ２のときハイレベル（Ｈ）、Ｖ_ＢＳｉ＞Ｖｔｈ２のときローレベル（Ｌ）となる検出信号Ｓｉを出力する。

ｉ番目のバースト調光端子ＢＳｉにＬＥＤストリング６＿ｉが接続されるとき、駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉがゼロであればその電圧レベルＶ_ＢＳｉは、出力電圧Ｖｏｕｔ付近まで上昇する。一方、バースト調光端子ＢＳｉにＬＥＤストリング６＿ｉが接続されていないとき、その電圧レベルＶ_ＢＳｉは、接地電圧付近まで低下する。つまり、コンパレータＣＯＭＰｉの出力信号Ｓｉは、ＬＥＤストリング６＿ｉの接続の有無を示す。

バーストコントローラ９は、判定期間Ｔ_ＪＤＧにおいて第５から第８チャンネルのすべてのバースト調光端子ＢＳ５〜ＢＳ８の電位Ｖ_ＢＳ５〜Ｖ_ＢＳ８が、所定の第２しきい値電圧Ｖｔｈ２より低いとき、言い換えれば、条件式
Ｓ５＝＝Ｈ＆＆Ｓ６＝Ｈ＆＆Ｓ７＝Ｈ＆＆Ｓ８＝Ｈ
を満たすとき（Ｓ１０４のＹ）、９０度位相シフトモードφ_９０に設定される（Ｓ１０６）。これは、第５から第８チャンネルにＬＥＤストリング６＿５〜６＿８が接続されていない状態を示す。（Ａ＝Ｂ）は、ＡとＢが等しいとき真（１）を、そうでないとき偽（０）を示す演算子であり、「＆＆」は、論理積を示す演算子である。

上記条件式を満たさないとき（Ｓ１０４のＮ）、処理Ｓ１０６に進む。第７、第８チャンネルのバースト調光端子ＢＳ７、ＢＳ８の電位Ｖ_ＢＳ７、Ｖ_ＢＳ８が、第２しきい値電圧Ｖｔｈ２より低いとき、言い換えれば、条件式
Ｓ７＝Ｈ＆＆Ｓ８＝Ｈ
を満たすとき（Ｓ１０８のＹ）、第１〜第６チャンネルが駆動対象となり、６０度位相シフトモードφ_６０に設定される（Ｓ１１０）。

それ以外のとき（Ｓ１０８のＮ）、すべてのチャンネルが駆動対象となり、４５度位相シフトモードφ_４５に設定される（Ｓ１１２）。

このようにして、チャンネルごとにＬＥＤストリング６の接続の有無が判定される。誤差増幅器ＥＡ１は、駆動期間において、ＬＥＤストリング６が接続されているチャンネルそれぞれの電圧Ｖ_ＢＳのうち、最も低いひとつと、基準電圧（たとえば０．３Ｖ）の誤差を増幅し、誤差に応じた誤差電圧Ｖｅｒｒを生成する。誤差電圧Ｖｅｒｒは、トランジスタＱ２および抵抗Ｒ６を介してＦＢ端子から出力され、制御ＩＣ１００のフィードバック端子に入力される。制御ＩＣ１００は、駆動期間において、ＬＥＤストリング６が接続されているチャンネルそれぞれの電圧Ｖ_ＢＳのうち最も低いひとつと、基準電圧（たとえば０．３Ｖ）が一致するように、出力電圧Ｖｏｕｔを調節する。

以上が発光装置３の構成である。続いてその動作を説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、電流駆動回路８の周辺回路の構成を示す回路図である。ＬＥＤストリング６が接続されないチャンネルに関して、バースト調光端子ＢＳおよび電流制御端子ＣＬは接地される。

図４（ａ）は、全チャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿８が接続される場合を示す。スタンバイ信号ＳＴＢの電圧レベルＶ_ＳＴＢが第１電圧範囲に含まれるとき、全チャンネル共通モードφ_０に設定される。全チャンネル共通モードφ_０では、各チャンネルのバースト制御信号ＰＷＭ_１〜ＰＷＭ_８はすべて調光パルス信号ＰＷＭと同じ波形となり、全チャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿８は、同じ位相の駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤ８によって駆動される。

反対にスタンバイ信号ＳＴＢの電圧レベルＶ_ＳＴＢが第２電圧範囲に含まれるとき、位相シフトモードφ_{ＳＨＩＦＴ}に設定される。図４（ａ）のように全チャンネルにＬＥＤストリング６が接続されている場合、４５度位相シフトモードφ_４５となる。図５（ａ）は４５度位相シフトモードφ_４５の動作波形を示す。動作波形は、バースト制御信号ＰＷＭ_１〜ＰＷＭ_８を示すと同時に、各チャンネルに流れる駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤ８を示している。

図４（ｂ）は、第１〜第６チャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿６が接続される状態を示す。スタンバイ信号ＳＴＢの電圧レベルＶ_ＳＴＢが第２電圧範囲に含まれていれば、６０度位相シフトモードφ_６０に設定される。図５（ｂ）は６０度位相シフトモードφ_６０の動作波形を示す。

図４（ｃ）は、第１〜第４チャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿４が接続される状態を示す。スタンバイ信号ＳＴＢの電圧レベルＶ_ＳＴＢが第２電圧範囲に含まれていれば、９０度位相シフトモードφ_９０に設定される。

以上が発光装置３の動作である。

一般的なＩＣ（Integrated Circuit）において、スタンバイ信号ＳＴＢは２値信号であり、ハイレベルに設定されると動作状態となり、ローレベルに設定されるとスタンバイ状態となる。これに本実施の形態では、動作状態を指示するスタンバイ信号ＳＴＢの電圧レベルを利用して、全チャンネル共通モードφ_ＣＯＭ（φ_０）と位相シフトモードφ_{ＳＨＩＦＴ}を設定することができる。

また、電流駆動回路８に接続されるＬＥＤストリング６の個数に応じて、位相シフトの角度を自動的に設定することができる。すなわち、スタンバイ信号ＳＴＢが第２の電圧範囲に含まれるときには、接続されるＬＥＤストリングの個数に応じて、９０度、６０度、４５度位相シフトモードに設定できる。ユーザは、所望の動作モードに応じたレベルのスタンバイ信号ＳＴＢと、所望の輝度に応じたデューティ比を有する単一の調光パルス信号ＰＷＭを電流駆動回路８に対して与えるのみで、簡易にＬＥＤストリング６を駆動することができる。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセス、それらの組み合わせには、さまざまな変形例が存在しうる。以下、こうした変形例について説明する。

電流源ＣＳの構成は、図２のそれには限定されず、さまざまな変形例があることが理解される。図６（ａ）〜（ｃ）は、電流源ＣＳの出力回路ＣＳｂの構成例を示す回路図である。図６（ａ）は、図２と同様である。図６（ｂ）は、図２のトランジスタＱ１に代えて、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１０を用いた回路を示す。この場合、プルアップ抵抗Ｒ５を省略できる。図６（ｃ）は、図６（ｂ）のトランジスタＭ１０に代えて、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１０を設けた回路を示す。電流源ＣＳの制御部ＣＳａにも、さまざまな変形が認められることは当業者には理解される。

実施の形態ではインダクタを用いた非絶縁型のスイッチング電源を説明したが、本発明はトランスを用いた絶縁型のスイッチング電源にも適用可能である。

実施の形態では、発光装置３のアプリケーションとして電子機器を説明したが、用途は特に限定されず、照明などにも利用できる。

また、本実施の形態において、ハイレベル、ローレベルの論理信号の設定は一例であって、インバータなどによって適宜反転させることにより自由に変更することが可能である。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

Ｑ１…出力トランジスタ、Ｌ１…インダクタ、Ｃ１…出力キャパシタ、Ｄ１…整流ダイオード、Ｍ１…スイッチングトランジスタ、２…電子機器、３…発光装置、４…スイッチング電源、Ｒ４…電流制御抵抗、５…ＬＣＤパネル、ＢＳ…バースト調光端子、ＣＬ…電流制御端子、Ｒ５…プルアップ抵抗、６…ＬＥＤストリング、８…電流駆動回路、９…バーストコントローラ、１００…制御ＩＣ、１０２…出力回路。

Claims

最大で８チャンネルの発光ダイオードストリングを有する発光装置であって、
少なくともひとつの発光ダイオードストリングと、
フィードバック端子を有し、当該フィードバック端子に入力されたフィードバック電圧に応じて、前記少なくともひとつの発光ダイオードストリングに駆動電圧を供給するスイッチング電源と、
最大で８チャンネルの発光ダイオードストリングが接続可能であり、接続された前記少なくともひとつの発光ダイオードストリングそれぞれに流れる駆動電流を制御する電流駆動回路と、
を備え、
前記電流駆動回路は、
パルス幅変調された調光パルス信号が入力される制御入力端子と、
本電流駆動回路のスタンバイ状態と動作状態を指示するスタンバイ信号が入力されるスタンバイ端子と、
チャンネルごとに設けられ、対応する発光ダイオードストリングの一端の電圧が入力される８個のバースト調光端子と、
前記スタンバイ信号の電圧レベルが第１電圧範囲に含まれるとき全チャンネル共通モードに設定され、各チャンネルの発光ダイオードストリングを、それぞれの駆動電流の位相を揃えて駆動し、前記スタンバイ信号の電圧レベルが第２電圧範囲に含まれるとき位相シフトモードに設定され、各チャンネルの発光ダイオードストリングを、それぞれの駆動電流の位相がシフトするように駆動するコントローラと、
チャンネルごとに設けられ、（i）一端が接地された第１抵抗と、（ii）第一端が対応する前記発光ダイオードストリングに接続され、第二端が前記第１抵抗の他端と接続される出力トランジスタと、を有する出力回路と、
前記第１抵抗の電圧降下と第１基準電圧を受け、それらが一致するように調節される制御信号を前記出力トランジスタの制御端に供給することにより、前記出力回路に前記第１基準電圧に応じた駆動電流を発生せしめる制御部と、
各チャンネルの前記出力トランジスタの第二端の電圧と、第２基準電圧と、が入力され、その出力が第２抵抗を介して、前記スイッチング電源の前記フィードバック端子と接続された誤差増幅器であって、前記フィードバック端子に、前記駆動電圧に応じた電圧に前記誤差増幅器の出力を重畳したフィードバック電圧を発生させる誤差増幅器と、
を備え、
前記位相シフトモードに設定された前記コントローラは、
判定期間において第５から第８チャンネルのすべての前記バースト調光端子の電位が所定の第２しきい値電圧より低いとき９０度位相シフトモードに設定され、前記判定期間後の駆動期間において、第１から第４チャンネルの発光ダイオードストリングを、それぞれの駆動電流の位相が互いに前記調光パルス信号の１／４周期シフトするように駆動し、
前記判定期間において第７、第８チャンネルの前記バースト調光端子の電位が前記第２しきい値電圧より低いとき６０度位相シフトモードに設定され、前記判定期間後の駆動期間において、第１から第６チャンネルの発光ダイオードストリングを、それぞれの駆動電流の位相が互いに前記調光パルス信号の１／６周期シフトするように駆動し、
それ以外のとき４５度位相シフトモードに設定され、前記判定期間後の駆動期間において、第１から第８チャンネルの発光ダイオードストリングを、それぞれの駆動電流の位相が互いに前記調光パルス信号の１／８周期シフトするように駆動することを特徴とする発光装置。
前記制御部は、
前記第１抵抗の電圧降下と前記第１基準電圧が入力される演算増幅器と、
ゲートに前記演算増幅器の出力が入力され、ドレインが前記出力トランジスタの制御端と接続されるＭＯＳトランジスタと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
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１または２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。
最大で８チャンネルの発光ダイオードストリングの駆動方法であって、
フィードバック電圧を受けるフィードバック端子を有するスイッチング電源を用いて、前記フィードバック電圧に応じた駆動電圧を、少なくともひとつの発光ダイオードストリングに供給するステップと、
前記少なくともひとつの発光ダイオードストリングそれぞれに流れる駆動電流を制御するステップと、
を備え、
前記駆動電流を制御するステップは、
スタンバイ状態と動作状態を指示するスタンバイ信号の電圧レベルが、所定の第１電圧範囲に含まれるとき、各チャンネルの発光ダイオードストリングを、それぞれの駆動電流の位相を揃えて駆動する全チャンネル共通モードに設定するステップと、
前記スタンバイ信号の電圧レベルが第２電圧範囲に含まれるとき、各チャンネルの発光ダイオードストリングを、それぞれの駆動電流の位相がシフトするように駆動する位相シフトモードに設定するステップと、
各チャンネルに、（i）一端が接地された第１抵抗と、（ii）第一端が対応する前記発光ダイオードストリングに接続され、第二端が前記第１抵抗の他端と接続される出力トランジスタと、を有する出力回路を設けるステップと、
前記第１抵抗の電圧降下と第１基準電圧が一致するように調節される制御信号を前記出力トランジスタの制御端に供給することにより、前記出力回路に前記第１基準電圧に応じた駆動電流を発生せしめるステップと、
各チャンネルの前記出力トランジスタの第二端の電圧と、第２基準電圧と、が入力され、その出力が第２抵抗を介して、前記スイッチング電源の前記フィードバック端子と接続された誤差増幅器によって、前記フィードバック端子に、前記駆動電圧に応じた電圧に前記誤差増幅器の出力を重畳したフィードバック電圧を発生させるステップと、
を備え、
位相シフトモードに設定するステップは、
判定期間において、第５から第８チャンネルのすべての発光ダイオードストリングが非接続であると判定されたとき、第１から第４チャンネルの発光ダイオードストリングを、それぞれの駆動電流の位相が互いに調光パルス信号の１／４周期シフトするように駆動する９０度位相シフトモードに設定するステップと、
前記判定期間において、第７、第８チャンネルの発光ダイオードストリングが非接続であると判定されたとき、第１から第６チャンネルの発光ダイオードストリングを、それぞれの駆動電流の位相が互いに前記調光パルス信号の１／６周期シフトするように駆動する６０度位相シフトモードに設定するステップと、
それ以外のとき、第１から第８チャンネルの発光ダイオードストリングを、それぞれの駆動電流の位相が互いに前記調光パルス信号の１／８周期シフトするように駆動する４５度位相シフトモードに設定するステップと、
を備えることを特徴とする方法。