JP5601020B2 - 発光素子駆動装置および表示装置 - Google Patents
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Description
特に、赤色LED、緑色LED、青色LEDの各原色を個別に使用し、光学的に合成加法混色して白色を得る方法は、色のバランスがとりやすいため、テレビジョン用途として用いられている。また、近年では白色LEDの演色性の改善が進み、テレビジョン用途としても多く用いられるようになってきている。
したがって、LEDを液晶パネル(LCD等)のバックライトとして使う際には、一定の均一な輝度を得るため、その駆動装置には定電流特性が求められる。
この方式を実現する方法の一つとして、LEDと直列にスイッチ素子を挿入して、ある決められたタイミングでオン/オフする方法が採用される(たとえば、特許文献1参照)。
また、LEDと直列に接続されたスイッチ素子を点灯信号でオン/オフし、昇圧チョッパ型等のスイッチング電源部のスイッチングトランジスタをPWM制御する方式も知られている。
ノードND22は、スイッチング電源部2の電圧出力ノードとして負荷である発光部3の一端部に接続されている。
スイッチングトランジスタSW21は、たとえばnチャネルの電界効果トランジスタであるNMOSトランジスタにより形成される。スイッチングトランジスタSW21のドレインがノードND21に接続され、ソースが抵抗素子R21の一端に接続されている。抵抗素子R21の他端が基準電位VSSに接続されている。
直列接続された複数のLED3−1〜3−nの中で、一端側のLED3−1のアノードがスイッチング電源部2の電圧出力ノードND22に接続され、他端側のLED3−nのカソードがスイッチ部4の一端子aに接続されている。
なお、発光部3は、複数のLEDにより形成される構成に限らず、単体のLEDにより形成されていてもよい。
スイッチ部4は、パルス状のLED点灯信号LOがアクティブのハイレベルの期間オン状態に保持され、このとき、スイッチング電源部2の供給電圧Voを受けた発光部3に電流ILEDが流れ、各LED3−1〜3−nが点灯する。
スイッチ部4は、LED点灯信号LOが非アクティブのローレベルの期間オフ状態に保持され、このとき、スイッチング電源部2の供給電圧Voを受けた発光部3に電流ILEDが流れず、各LED3−1〜3−nが消灯する。
スイッチ部4がオン状態の期間において、スイッチ部4と定電流回路5との接続ノードND1の電圧Vsは、基本的にはスイッチング電源部2の供給電圧Voから発光部3の全LED3−1〜3−nの順方向電圧Vfの総和ΣVf(=VF)を減じた電圧となる。
これは、スイッチ部4による電圧降下分は考慮されていない。
スイッチ部4がたとえば電界効果トランジスタ(FET)により形成される場合、ノードND1の電圧は、供給電圧Voから発光部3の全LED3−1〜3−nの順方向電圧Vfの総和VFに、さらにFETのドレインソース間電圧Vdsを減じた値となる。
比較器62、FF63、およびクロック発生器64によりパルス変換器66が構成される。
誤差増幅器61は、ノードND1の電圧Vsと基準電圧Vrefとの電圧差を増幅して電圧Verrを出力する。この電圧VerrはキャパシタC61にホールドされる。
比較器62は、誤差電圧VerrとノードND23の電圧(電流Isが抵抗素子R21で変換される電圧)VN23とを比較し、比較結果をFF63に出力する。
比較器62は、ノードND23の電圧VN23が誤差電圧Verrより低い場合にはローレベルの信号を出力し、高い場合にはハイレベルの信号を出力する。
FF63は、LED点灯信号LOが非アクティブのローレベルのときクリアされ、アクティブのハイレベルのとき、セット端子Sに供給されるクロックCLKとリセット端子RTに供給される比較器62の出力レベルに応じてパルスを端子Qから出力する。
FF63は、結果としてノードND1の電圧Vsと基準電圧Vrefの差分に応じてパルス幅の信号PLSを、ドライバ65に出力する。
このパルス信号PLSがドライバ65を介してスイッチングトランジスタSW21のゲートに供給され、スイッチング電源部2では、このスイッチングトランジスタSW21のオン、オフ制御により昇圧動作が行われる。
図2(A)はLED点灯信号LOを、図2(B)は誤差電圧VerrとノードND23の電流Isを、図2(C)はインダクタL21に流れる電流ILをそのピークの包落線波形を含んだ波形を、それぞれ示している。
この場合、図2(A)〜(C)に符号RP、FPで示すように、LED点灯信号LOの立ち上がり時および立ち下がり時における入力電流変化が大きい(急峻である)。
すなわち、図1のLED駆動装置1においては、発光部3のLED点灯直後やLED消灯時におけるインダクタL21に流れる電流ILの変化分が大きい。
一般に、電源に使われているトランスやチョークコイル等の磁性部品やキャパシタは、原理的に印加される電流・電圧の周波数で振動する性質がある。
このため、図1のLED駆動装置1のように電流ILの変化量が大きいこれらの部品から人間の聞こえる異音(音鳴り)がしばしば発生するおそれがある。
また、いわゆる突入電流による部品の異常発熱が発生するおそれがある。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施形態(発光素子(LED)駆動装置の第1の構成例)
2.第2の実施形態(発光素子(LED)駆動装置の第2の構成例)
3.第3の実施形態(表示装置の構成例)
図3は、本発明の第1の実施形態に係る発光素子(LED)駆動装置の構成例を示すブロック図である。
図4は、本発明の第1の実施形態に係る発光素子(LED)駆動装置の構成例を示す回路図である。
ノードND112は、スイッチング電源部110の電圧出力ノードとして負荷である発光部120の一端部に接続されている。
スイッチングトランジスタSW111は、たとえばnチャネルの電界効果トランジスタであるNMOSトランジスタにより形成される。スイッチングトランジスタSW111のドレインがノードND111に接続され、ソースが抵抗素子R111の一端に接続されている。抵抗素子R111の他端が基準電位VSSに接続されている。
直列接続された複数のLED121−1〜121−nの中で、一端側のLED121−1のアノードがスイッチング電源部110の電圧出力ノードND112に接続され、他端側のLED121−nのカソードがスイッチ部130の一端子aに接続されている。
なお、発光部120は、複数のLEDにより形成される構成に限らず、単体のLEDにより形成されていてもよい。
スイッチ部130は、パルス状のLED点灯信号LOがアクティブのハイレベルの期間オン状態に保持され、このとき、スイッチング電源部110の供給電圧Voを受けた発光部120に電流ILEDが流れ、各LED121−1〜121−nが点灯する。
スイッチ部130は、LED点灯信号LOが非アクティブのローレベルの期間オフ状態に保持され、このとき、スイッチング電源部110の供給電圧Voを受けた発光部120に電流ILEDが流れず、各LED121−1〜121−nが消灯する。
スイッチ部130がオン状態の期間において、スイッチ部130と定電流回路140との接続ノードND101の電圧Vsは、基本的には次のようになる。
接続ノードND101の電圧Vsは、スイッチング電源部110の供給電圧Voから発光部120の全LED121−1〜121−nの順方向電圧Vfの総和ΣVf(=VF)を減じた電圧となる。
これは、スイッチ部130による電圧降下分は考慮されていない。
スイッチ部130がたとえば電界効果トランジスタ(FET)により形成される場合は次のようになる。すなわち、ノードND101の電圧は、供給電圧Voから発光部120の全LED121−1〜121−nの順方向電圧Vfの総和VFに、さらにFETのドレインソース間電圧Vdsを減じた値となる。
制御回路150は、比較器155、パルス出力用フリップフロップ(FF)156、クロック発生器157、ドライバ158、基準電圧源V151、ホールド用キャパシタC151、および端子T111,T112,T113を有する。
比較器155、FF156、およびクロック発生器157によりパルス変換器159が
構成される。
図5(A)はLED点灯信号LOを、図5(B)は誤差電圧VerrとノードND113の電流Isを、図5(C)はインダクタL111に流れる電流ILをそのピークの包落線波形を含んだ波形を、それぞれ示している。
誤差増幅器151は、ノードND101の電圧Vsと基準電圧Vrefとの電圧差を増幅して誤差電圧Verrをホールドスイッチ152に出力する。この誤差電圧Verrはホールドスイッチ152がオフ期間にキャパシタC151にホールドされる。
ホールドスイッチ152は、LED点灯信号LOがアクティブのとき端子aと端子bが導通し、非アクティブのとき非導通となる。
ホールドスイッチ152は、導通状態にあるとき、誤差増幅器151による誤差電圧Verrを、キャパシタC151、ソフト切替え回路154、およびソフトスイッチ153に入力させる。
ソフトスイッチ153は、ソフト切替え回路154の切替え信号SWSFがたとえばローレベル(またはハイレベル)のときは端子aと端子cが導通し、ハイレベル(またはローレベル)のとき端子bと端子cが導通する。
切替え信号SWSFは、LED点灯信号LOの立ち上がりからのソフトスタート期間(第1の期間)TSSFおよび立ち下がりからのソフトエンド期間TESF(第2の期間)
にローレベルに設定される。
ここで、ソフトスタート期間(第1の期間)TSSFは、ソフト電圧Vsoftが基準電位VSSのレベルから時間とともに徐々に上昇して誤差電圧Verrに到達するまでの期間をいう。
ソフトエンド期間TESF(第2の期間)は、ソフト電圧Vsoftが誤差電圧Verrから時間とともに徐々に降下して基準電位VSSに到達するまでの期間をいう。
ソフトスイッチ153は、ソフトスタート期間(第1の期間)TSSFおよびソフトエンド期間TESF(第2の期間)はソフト切替え回路154で生成されるソフト電圧Vsoftを比較器155に供給する。
ソフトスイッチ153は、ソフトスタート期間(第1の期間)TSSFおよびソフトエンド期間TESF(第2の期間)以外の安定期間TSBLには誤差増幅器151による誤差電圧Verrを比較器155に供給する。
ソフト切替え回路154は、LED点灯信号LOの立ち下がりからソフトエンド期間TESFに誤差電圧Verrから時間とともに徐々に降下して基準電位VSSに到達する第2のソフト電圧Vsoft2を出力する。
ソフト切替え回路154は、LED点灯信号LOをローレベルで受けると、その立ち下がりから第2のソフト電圧Vsoft2が基準電位vssに到達してその出力を停止するまで、クリア信号SCLをハイレベルでFF156のクリア端子CLを出力する。
ソフト切替え回路154は、第2のソフト電圧Vsoft2が基準電位VSSに到達してその出力を停止すると、クリア信号SCLをローレベルでFF156のクリア端子CLを出力する。
ソフト切替え回路154は、第1のソフト電圧Vsoft1を出力するソフトスタート期間TSSFおよび第2のソフト電圧Vsoft2を出力するソフトエンド期間TESFに、切替え信号SWSFをたとえばローレベルでソフトスイッチ153に出力する。
ソフト切替え回路154は、ソフトスタート期間TSSFおよびソフトエンド期間TESF以外の安定期間TSBLに、切替え信号SWSFをハイレベルでソフトスイッチ153に出力する。
比較器1541は、誤差電圧Verrとソフト電圧Vsoftとを比較し、ソフト電圧Vsoftのレベルが上昇し誤差電圧Verrレベルに達し、またVerrレベル以上のときはソフトスタート終了信号SSTEをハイレベルで論理回路1543に出力する。
換言すれば、比較器1541は、ソフト電圧Vsoftが基準電位VSSのレベルから時間とともに徐々に上昇して誤差電圧Verrに到達するまでのソフトスタート期間(第1の期間)TSSFは、ソフトスタート終了信号SSTEをローレベルで出力する。
比較器1542は、基準電位VSSとソフト電圧Vsoftとを比較し、ソフト電圧Vsoftのレベルが降下し基準電位VSSレベルに達するとソフトエンド終了信号SEDEをハイレベルで論理回路1543に出力する。
換言すれば、比較器1542は、ソフト電圧Vsoftが誤差電圧Verrから時間とともに徐々に降下して基準電位VSSに到達するまでのソフトエンド期間TESF(第2の期間)は、ソフトエンド終了信号SEDEをローレベルで出力する。
論理回路1543は、ソフトエンド期間TESFが終了するとクリア信号SCLをローレベルでFF156の負のクリア端子に出力する。このとき、FF156はクリアされる。
論理回路1543は、ソフトスタート終了信号SSTEがローレベル(L)、ソフトエンド信号SEDEがローレベル(L)の場合、ソフトスタート期間TSSFであると判断し、切替え信号SWSFをハイレベルでソフトスイッチ153に出力する。
このとき、ソフトスイッチ153は端子bと端子cが導通し、第1のソフト電圧Vsoft1を比較器155に供給する。
また、論理回路1543は、ソフトスタート期間TSSFであると判断した場合、ソフトスタート信号SSTをたとえばローレベルで、ソフトエンド信号SEDをローレベルでソフト電圧出力部1544に出力する。ソフトスタート信号SSTをたとえばローレベルで出力するのはソフト電圧出力部1544のスイッチがPMOSで形成されることを想定しており、NMOSの場合はハイレベルで出力する。ソフトエンド信号SEDをローレベルで出力するのは対応するスイッチがNMOSで形成されることを想定している。
このとき、ソフト電圧出力部1544は、ソフトスタート期間TSSFに基準電位VSSのレベルから時間とともに徐々に上昇して誤差電圧Verrに到達する第1のソフト電圧Vsoft1を出力する。
論理回路1543は、ソフトスタート終了信号SSTEがハイレベル(H)でソフトエンド信号SEDEがローレベル(L)の場合、安定期間TSBLであると判断し、切替え信号SWSFをローレベルでソフトスイッチ153に出力する。
このとき、ソフトスイッチ153は端子aと端子cが導通し、誤差電圧Verrを比較器155に供給する。
また、論理回路1543は、安定期間TSBLであると判断した場合、ソフトスタート信号SSTをハイレベルおよびソフトエンド信号SEDをローレベルでソフト電圧出力部1544に出力する。
このとき、ソフト電圧出力部1544は、第1のソフト電圧Vsoft1または第2のソフト電圧Vsoft2の出力を保持する。
このとき、論理回路1543は、ソフトスタート終了信号SSTEがハイレベル(H)でソフトエンド終了信号SEDEがローレベル(L)の場合、ソフトエンド期間TESFであると判断し、切替え信号SWSFをハイレベルでソフトスイッチ153に出力する。
このとき、ソフトスイッチ153は端子bと端子cが導通し、第2のソフト電圧Vsoft2を比較器155に供給する。
また、論理回路1543は、ソフトエンド期間TESFであると判断した場合、ソフトスタート信号SSTをハイレベルで、ソフトエンド信号SEDをハイレベルでソフト電圧出力部1544に出力する。
このとき、ソフト電圧出力部1544は、ソフトエンド期間TESFに誤差電圧Verrから時間とともに徐々に降下して基準電位VSSに到達する第2のソフト電圧Vsoft2を出力する。
ソフト電圧出力部1544は、出力ノードNDsoftと基準電位VSS(たとえば接地電位GND)間に直列に接続されたスイッチSW152および電流源Isoft2を有する。
ソフト電圧出力部1544は、出力ノードNDsoftと基準電位VSS間にキャパシタCsoftが接続されている。
この場合、ソフト電圧出力部1544は、ソフトスタート期間TSSFであるとして、基準電位VSSのレベルから時間とともに徐々に上昇して誤差電圧Verrに到達する第1のソフト電圧Vsoft1をソフトスイッチ153、比較器1541,1542に出力する。
このとき、キャパシタCsoftに電荷が蓄積(蓄電)される。
この場合、ソフト電圧出力部1544は、ソフトエンド期間TESFであるとして、誤差電圧Verrから時間とともに徐々に降下して基準電位VSSに到達する第2のソフト電圧Vsoft2をソフトスイッチ153、比較器1541,1542に出力する。
このとき、キャパシタCsoftに蓄積された電荷が放電される。
この場合、たとえばソフト電圧出力部1544は、安定期間TSBLであるとして、出力ノードNDsoftをハイインピーダンスHi−Zに保持する。
比較器155は、ソフトスイッチ153の端子cが端子aと接続されている場合は、誤差電圧VerrとノードND113の電圧(電流Isが抵抗素子R111で変換される電圧)VN113とを比較し、比較結果をFF156に出力する。
比較器155は、ノードND113の電圧VN113が誤差電圧Verrより低い場合にはローレベルの信号を出力し、高い場合にはハイレベルの信号を出力する。
比較器155は、ソフトスイッチ153の端子cが端子bと接続されている場合は、第1のソフト電圧Vsoft1または第2のソフト電圧Vsoft2とノードND113の電圧VN113とを比較し、比較結果をFF156に出力する。
比較器155は、ノードND113の電圧VN113が第1のソフト電圧Vsoft1または第2のソフト電圧Vsoft2より低い場合にはローレベルの信号を出力し、高い場合にはハイレベルの信号を出力する。
FF156は、ソフト切替え回路154によるクリア信号SCLがローレベルのときクリアされ、ハイレベルのとき、セット端子Sに供給されるクロックCLKとリセット端子RTに供給される比較器155の出力レベルに応じてパルスを端子Qから出力する。
FF156は、結果としてノードND101の電圧Vsと基準電圧Vrefの差分に応じてパルス幅の信号PLSを、ドライバ158に出力する。
このパルス信号PLSがドライバ158を介してスイッチングトランジスタSW111のゲートに供給され、スイッチング電源部110では、このスイッチングトランジスタSW111のオン、オフ制御により昇圧動作が行われる。
スイッチ部130がオフ状態の期間において、スイッチ部130と定電流回路140との接続ノードND101の電圧Vsは、基本的には基準電位レベル(接地電位レベル)となる。
LED点灯信号LOがローレベルの場合、制御回路150のホールドスイッチ152がオフ状態に保持される。ただし、スイッチ152がオフになる前の誤差電圧VerrはキャパシタC151にホールドされる。
したがって、このとき、制御回路150の誤差増幅器151による誤差電圧Verrのレベルは一定レベルにある。
また、このとき、LED点灯信号LOがローレベルに切り替わり、ソフトエンド期間TESFが経過して、ソフト切替え回路154のクリア信号SCLがローレベルでFF156のクリア端子CLに供給され、FF156はクリアされる。
このとき、スイッチング電源部110の供給電圧Voを受けた発光部120に電流ILEDが流れ、各LED121−1〜121−nが点灯する。
スイッチ部130がオン状態の期間において、スイッチ部130と定電流回路140との接続ノードND101の電圧Vsが、制御回路150の誤差増幅器151に供給される。この電圧Vsは、基本的にはスイッチング電源部110の供給電圧Voから発光部120の全LED121−1〜121−nの順方向電圧Vfの総和ΣVf(=VF)を減じた電圧となる。
そして、誤差増幅器151においては、ノードND101の電圧Vsと基準電圧Vrefとの電圧差を増幅して電圧Verrがホールドスイッチ152に出力される。この電圧Verrはホールドスイッチ152がオフ期間にキャパシタC151にホールドされる。
このとき、ホールドスイッチ152は導通状態にあるので、誤差増幅器151による電圧Verrが、ソフト切替え回路154、およびソフトスイッチ153に供給される。
この場合、LED点灯信号LOがハイレベルに立ち上がった直後であることからソフト電圧Vsoftは基準電位VSSであり、誤差電圧Verrの方が高いレベルにある。
これにより、ソフト切替え回路154から、ソフトスタート期間TSSFを開始するために切替え信号SWSFがローレベルでソフトスイッチ153に出力される。
切替え信号SWSFをローレベルで受けたソフトスイッチ153は、端子cが端子bと接続され、ソフト電圧Vsoftを比較器155に供給するようになる。
そして、ソフト切替え回路154では、LED点灯信号LOの立ち上がりからソフトスタート期間TSSFに、基準電位VSSのレベルから時間とともに徐々に上昇して誤差電圧Verrに到達する第1のソフト電圧Vsoft1が生成される。
この第1のソフト電圧Vsoft1は、ソフトスイッチ153を介して比較器155に供給される。
比較器155においては、第1のソフト電圧Vsoft1とノードND113の電圧VN113とを比較し、比較結果がFF156に出力される。比較器155では、ノードND113の電圧VN113が第1のソフト電圧Vsoft1より低い場合にはローレベルの信号を出力し、高い場合にはハイレベルの信号が出力される。
FF156では、セット端子Sに供給されるクロックCLKとリセット端子RTに供給される比較器155の出力レベルに応じてパルスが端子Qからドライバ158に出力される。FF156では、結果としてノードND101の電圧Vsと基準電圧Vrefの差分に応じてパルス幅の信号PLSが、ドライバ158に出力される。
そして、このパルス信号PLSがドライバ158を介してスイッチングトランジスタSW111のゲートに供給され、スイッチング電源部110では、このスイッチングトランジスタSW111のオン、オフ制御により昇圧動作が行われる。
このとき、スイッチング電源部110のインダクタL111に流れる電流IL(Is)はソフトスタート期間TSSFの開始から終了まで徐々に大きくなる。
スイッチング電源部110では、制御回路150のPWM制御されたパルス信号によりスイッチングトランジスタSW111がオン、オフ制御されて定電圧源V111の電圧VDDを昇圧して負荷である発光部120の一端部に供給する。
これにより、ソフト切替え回路154から、安定期間TSBLを開始するために切替え信号SWSFがハイレベルでソフトスイッチ153に出力される。
切替え信号SWSFをローレベルで受けたソフトスイッチ153は、端子cが端子aと接続され、誤差電圧Verrを比較器155に供給するようになる。
そして、ソフト切替え回路154では、ソフト電圧Vsoftの出力が停止される。
比較器155においては、誤差電圧VerrとノードND113の電圧VN113とを比較し、比較結果がFF156に出力される。比較器155では、ノードND113の電圧VN113が誤差電圧Verrより低い場合にはローレベルの信号を出力し、高い場合にはハイレベルの信号が出力される。
FF156では、セット端子Sに供給されるクロックCLKとリセット端子RTに供給される比較器155の出力レベルに応じてパルスが端子Qからドライバ158に出力される。FF156では、結果としてノードND101の電圧Vsと基準電圧Vrefの差分に応じてパルス幅の信号PLSが、ドライバ158に出力される。
そして、このパルス信号PLSがドライバ158を介してスイッチングトランジスタSW111のゲートに供給され、スイッチング電源部110では、このスイッチングトランジスタSW111のオン、オフ制御により安定した昇圧動作が行われる。
スイッチング電源部110では、制御回路150のPWM制御されたパルス信号によりスイッチングトランジスタSW111がオン、オフ制御されて定電圧源V111の電圧VDDを昇圧して負荷である発光部120の一端部に供給する。
ソフト切替え回路154では、安定期間TSBLの継続中にLED点灯信号LOをローレベルで受けると、ソフトエンド期間TESFを開始するために切替え信号SWSFがローレベルでソフトスイッチ153に出力される。
切替え信号SWSFをローレベルで受けたソフトスイッチ153は、端子cが端子bと接続され、ソフト電圧Vsoftを比較器155に供給するようになる。
そして、ソフト切替え回路154では、LED点灯信号LOの立ち下がりからソフトエンド期間TESFに、誤差電圧Verrから時間とともに徐々に降下して基準電位VSSに到達する第2のソフト電圧Vsoft2が生成される。
この第2のソフト電圧Vsoft2は、ソフトスイッチ153を介して比較器155に供給される。
比較器155においては、第2のソフト電圧Vsoft2とノードND113の電圧VN113とを比較し、比較結果がFF156に出力される。比較器155では、ノードND113の電圧VN113が第1のソフト電圧Vsoft2より低い場合にはローレベルの信号を出力し、高い場合にはハイレベルの信号が出力される。
FF156では、セット端子Sに供給されるクロックCLKとリセット端子RTに供給される比較器155の出力レベルに応じてパルスが端子Qからドライバ158に出力される。FF156では、結果としてノードND101の電圧Vsと基準電圧Vrefの差分に応じてパルス幅の信号PLSが、ドライバ158に出力される。
そして、このパルス信号PLSがドライバ158を介してスイッチングトランジスタSW111のゲートに供給され、スイッチング電源部110では、このスイッチングトランジスタSW111のオン、オフ制御により昇圧動作が行われる。
このとき、スイッチング電源部110のインダクタL111に流れる電流IL(Is)はソフトエンド期間TESFの開始から終了まで徐々に小さくなる。
スイッチング電源部110では、制御回路150のPWM制御されたパルス信号によりスイッチングトランジスタSW111がオン、オフ制御されて定電圧源V111の電圧VDDを昇圧して負荷である発光部120の一端部に供給する。
また、制御回路150は、LED点灯信号LOの立ち下がりからソフトエンド期間TESFに、誤差電圧Verrから時間とともに徐々に降下して基準電位VSSに到達する第2のソフト電圧Vsoft2を生成する。
そして、制御回路150は、ソフトスタート期間TSSFに、基準電位VSSのレベルから時間とともに徐々に上昇して誤差電圧Verrに到達する第1のソフト電圧Vsoft1に基づいてスイッチングトランジスタSW111のオン、オフ制御を行う。
これにより、スイッチング電源部110のインダクタL111に流れる電流IL(Is)はソフトスタート期間TSSFの開始から終了まで徐々に大きくなるように制御される。
制御回路150は、ソフトエンド期間TESFに、誤差電圧Verrから時間とともに徐々に降下して基準電位VSSに到達する第2のソフト電圧Vsoft2に基づいてスイッチングトランジスタSW111のオン、オフ制御を行う。
これにより、スイッチング電源部110のインダクタL111に流れる電流IL(Is)はソフトエンド期間TESFの開始から終了まで徐々に小さくなるように制御される。
すなわち、本実施形態のLED駆動装置100においては、発光部120のLED点灯直後やLED消灯時におけるインダクタL111に流れる電流ILの変化分が小さい。
一般に、電源に使われているトランスやチョークコイル等の磁性部品やキャパシタは、原理的に印加される電流・電圧の周波数で振動する性質がある。
しかし、本実施形態のLED駆動装置100のように電流ILの変化量が小さく抑えられることから、これらの部品から人間の聞こえる異音(音鳴り)の発生を抑止することができ、また、突入電流による部品の異常発熱を防止することができる。
図7は、本発明の第2の実施形態に係る発光素子(LED)駆動装置の構成例を示すブロック図である。
第1の実施形態に係るLED駆動装置100は、電源部110が電流モード昇圧チョッパ型として構成されている。
これに対して、第2の実施形態に係るLED駆動装置100Aは電源部110AがトランスTRS111を用いた電流モードフライバックコンバータとして構成されている。
本第2の実施形態によれば、上述した第1の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
以下、本発明の第3の実施形態として、図3〜図7のLED駆動装置が適用可能なLEDバックライトを用いた液晶表示装置について説明する。
液晶表示装置200は、信号処理部250、チューナ部260、制御部270、スピーカ281を含むオーディオ部280、および電源部290を有する。
TFT基板211にはマトリクス状に配置された信号線214と走査線215、並びにこれらの交点に配置されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ216と画素電極217が形成されている。
薄膜トランジスタ216は走査線215により順次選択されると共に、信号線214から供給される映像信号を対応する画素電極217に書き込む。一方、対向電極基板212の内表面には対向電極218およびカラーフィルタ219が形成されている。
光源221は、第1および第2の実施形態の駆動対象である発光部120を形成するLEDアレイが複数配列されて構成される。
バックライト装置220は、光源221から発光された光を、波長選択フィルタ222を介してLCDパネル210を背面側から照明する。
上述したように、バックライト装置220の光源(発光部)221は、直列接続した複数のLEDを発光源としている。
バックライト装置220の光源221は、画面水平方向に並んだLEDが直列接続され、水平方向に直列接続された複数のLEDアレイ(LED群)が、複数個形成される。
LED駆動装置230としては、前述した図3〜図7のLED駆動装置が適用可能である。
図9においては、LED駆動装置230により光源221全体が駆動されるように示されているが、水平方向に直列接続したLEDアレイの一つ一つに独立したLED駆動装置が設けられるように構成することも可能である。
これにより、RGBセパレート信号に応じた映像が表示される。
また、信号処理部250は、入力された信号からオーディオ信号を抽出し、オーディオ部280を通してスピーカ281から発音させる。
したがって、バックライト装置220のLED点灯直後やLED消灯時におけるインダクタL111に流れる電流ILの変化分が小さい。
これにより、インダクタに流れる電流IL等の変化量が小さく抑えられることから、これらの部品から人間の聞こえる異音(音鳴り)の発生を抑止することができ、また、突入電流による部品の異常発熱を防止することができる。
Claims (10)
- 流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部と、
スイッチ素子の制御端子への信号に応じて出力電圧が調整可能で、出力電圧を上記発光部の一端側に供給する電源部と、
上記発光部の各他端側と基準電位との間に接続され、パルス状の点灯信号によって導通状態が制御されるスイッチ部と、
上記発光部の他端側と基準電位との間に上記スイッチ部と直列となるように接続された定電流回路あるいは抵抗と、
上記スイッチ部と上記定電流回路との接続端子電圧とあらかじめ設定された基準電圧との誤差電圧を得、当該誤差電圧または生成したソフト電圧に比例したスイッチ素子を流れる電流となるパルス幅の信号を上記スイッチ素子の制御端子に出力する制御回路と、を有し、
上記制御回路は、
上記点灯信号の立ち上がりからのソフトスタート期間に、基準電位のレベルから時間とともに徐々に上昇して誤差電圧に到達する第1のソフト電圧を生成し、上記誤差電圧に代えて、生成した当該第1のソフト電圧に比例したスイッチ素子を流れる電流となるパルス幅の信号を上記スイッチ素子の制御端子に出力し、
ソフトスタート期間後の安定期間に、上記第1のソフト電圧に代えて、上記誤差電圧に比例したスイッチ素子を流れる電流となるパルス幅の信号を上記スイッチ素子の制御端子に出力し、
上記安定期間の継続中に上記点灯信号のレベルが立ち下がると、上記点灯信号の立ち下がりからのソフトエンド期間に、誤差電圧から時間とともに徐々に降下して基準電位に到達する第2のソフト電圧を生成し、上記誤差電圧に代えて、生成した当該第2のソフト電圧に比例したスイッチ素子を流れる電流となるパルス幅の信号を上記スイッチ素子の制御端子に出力する
発光素子駆動装置。 - 上記制御回路は、
生成して出力する上記第1のソフト電圧または上記第2のソフト電圧と、上記誤差電圧および上記基準電位との比較により、上記ソフトスタート期間、上記安定期間、上記ソフトエンド期間を判断し、判断した期間に応じて上記スイッチ素子の制御端子に供給する信号を、上記第1のソフト電圧に比例したスイッチ素子を流れる電流となるパルス幅の信号、上記誤差電圧に比例したスイッチ素子を流れる電流となるパルス幅の信号、または上記第2のソフト電圧に比例したスイッチ素子を流れる電流となるパルス幅の信号となるように制御する
請求項1記載の発光素子駆動装置。 - 上記制御回路は、
上記スイッチ部と上記定電流回路との接続端子電圧とあらかじめ設定された基準電圧との誤差電圧を得る誤差増幅器と、
上記誤差電圧が供給され、上記点灯信号の立ち上がりからのソフトスタート期間に、基準電位のレベルから時間とともに徐々に上昇して誤差電圧に到達する第1のソフト電圧を生成し、上記点灯信号の立ち下がりからのソフトエンド期間に、上記誤差電圧に代えて、誤差電圧から時間とともに徐々に降下して基準電位に到達する第2のソフト電圧を生成するソフト切替え回路と、
上記ソフト切替え回路の切替え処理により、上記点灯信号の立ち上がりからのソフトスタート期間には上記第1のソフト電圧と上記スイッチ素子に接続された当該スイッチ素子に流れる電流経路のノード電圧とを比較し、上記安定期間には上記誤差電圧と上記ノード電圧とを比較し、上記点灯信号の立ち下がりからのソフトエンド期間には上記第2のソフト電圧と上記ノード電圧とを比較し、比較結果に応じたレベルの信号を出力する比較器と、
上記比較器の出力信号レベルに応じたパルス幅の信号を生成して上記スイッチ素子の制御端子に出力するパルス出力部と、を含む
請求項1または2記載の発光素子駆動装置。 - 上記ソフト切替え回路は、
上記ソフトエンド期間が終了すると、上記パルス出力部をクリアする
請求項3記載の発光素子駆動装置。 - 上記誤差増幅器の上記誤差電圧の出力段に配置され、上記点灯信号がアクティブのとき導通し、非アクティブのとき非導通となり、導通のとき上記誤差電圧を出力するホールドスイッチと、
上記ホールドスイッチの上記誤差電圧の出力側に接続され、上記ホールドスイッチが非導通期間に上記誤差電圧をホールドするキャパシタと、を含み、
上記ソフトエンド期間には上記キャパシタのホールドされた誤差電圧が上記ソフト切替え回路に供給される
請求項3または4記載の発光素子駆動装置。 - 透過型の表示部と、
流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部を有し、上記表示部に発光した光を照射する照明ユニットと、
上記発光部における発光素子を駆動する発光素子駆動装置と、を有し、
上記発光素子駆動装置は、
スイッチ素子の制御端子への信号に応じて出力電圧が調整可能で、出力電圧を上記発光部の一端側に供給する電源部と、
上記発光部の各他端側と基準電位との間に接続され、パルス状の点灯信号によって導通状態が制御されるスイッチ部と、
上記発光部の他端側と基準電位との間に上記スイッチ部と直列となるように接続された定電流回路あるいは抵抗と、
上記スイッチ部と上記定電流回路との接続端子電圧とあらかじめ設定された基準電圧との誤差電圧を得、当該誤差電圧または生成したソフト電圧に比例したスイッチ素子を流れる電流となるパルス幅の信号を上記スイッチ素子の制御端子に出力する制御回路と、を有し、
上記制御回路は、
上記点灯信号の立ち上がりからのソフトスタート期間に、基準電位のレベルから時間とともに徐々に上昇して誤差電圧に到達する第1のソフト電圧を生成し、上記誤差電圧に代えて、生成した当該第1のソフト電圧に比例したスイッチ素子を流れる電流となるパルス幅の信号を上記スイッチ素子の制御端子に出力し、
ソフトスタート期間後の安定期間に、上記第1のソフト電圧に代えて、上記誤差電圧に比例したスイッチ素子を流れる電流となるパルス幅の信号を上記スイッチ素子の制御端子に出力し、
上記安定期間の継続中に上記点灯信号のレベルが立ち下がると、上記点灯信号の立ち下がりからのソフトエンド期間に、誤差電圧から時間とともに徐々に降下して基準電位に到達する第2のソフト電圧を生成し、上記誤差電圧に代えて、生成した当該第2のソフト電圧に比例したスイッチ素子を流れる電流となるパルス幅の信号を上記スイッチ素子の制御端子に出力する
表示装置。 - 上記制御回路は、
生成して出力する上記第1のソフト電圧または上記第2のソフト電圧と、上記誤差電圧および上記基準電位との比較により、上記ソフトスタート期間、上記安定期間、上記ソフトエンド期間を判断し、判断した期間に応じて上記スイッチ素子の制御端子に供給する信号を、上記第1のソフト電圧に比例したスイッチ素子を流れる電流となるパルス幅の信号、上記誤差電圧に比例したスイッチ素子を流れる電流となるパルス幅の信号、または上記第2のソフト電圧に比例したスイッチ素子を流れる電流となるパルス幅の信号となるように制御する
請求項6記載の表示装置。 - 上記制御回路は、
上記スイッチ部と上記定電流回路との接続端子電圧とあらかじめ設定された基準電圧との誤差電圧を得る誤差増幅器と、
上記誤差電圧が供給され、上記点灯信号の立ち上がりからのソフトスタート期間に、基準電位のレベルから時間とともに徐々に上昇して誤差電圧に到達する第1のソフト電圧を生成し、上記点灯信号の立ち下がりからのソフトエンド期間に、上記誤差電圧に代えて、誤差電圧から時間とともに徐々に降下して基準電位に到達する第2のソフト電圧を生成するソフト切替え回路と、
上記ソフト切替え回路の切替え処理により、上記点灯信号の立ち上がりからのソフトスタート期間には上記第1のソフト電圧と上記スイッチ素子に接続された当該スイッチ素子に流れる電流経路のノード電圧とを比較し、上記安定期間には上記誤差電圧と上記ノード電圧とを比較し、上記点灯信号の立ち下がりからのソフトエンド期間には上記第2のソフト電圧と上記ノード電圧とを比較し、比較結果に応じたレベルの信号を出力する比較器と、
上記比較器の出力信号レベルに応じたパルス幅の信号を生成して上記スイッチ素子の制御端子に出力するパルス出力部と、を含む
請求項6または7記載の表示装置。 - 上記ソフト切替え回路は、
上記ソフトエンド期間が終了すると、上記パルス出力部をクリアする
請求項8記載の表示装置。 - 上記誤差増幅器の上記誤差電圧の出力段に配置され、上記点灯信号がアクティブのとき導通し、非アクティブのとき非導通となり、導通のとき上記誤差電圧を出力するホールドスイッチと、
上記ホールドスイッチの上記誤差電圧の出力側に接続され、上記ホールドスイッチが非導通期間に上記誤差電圧をホールドするキャパシタと、を含み、
上記ソフトエンド期間には上記キャパシタのホールドされた誤差電圧が上記ソフト切替え回路に供給される
請求項8または9記載の表示装置。
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