JP5735825B2

JP5735825B2 - 発光素子駆動用のスイッチング電源の制御回路およびそれらを用いた発光装置および電子機器

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Inventors: 弘基菊池; 正男印; 民基安
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Description

本発明は、発光装置に関する。

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）をはじめとする発光素子を利用した発光装置が利用される。図１は、本発明者が検討した発光装置の構成例を示す回路図である。ここで説明される発光装置１００３およびその動作は、本出願人が従来技術と認めるものではない。発光装置１００３は、ＬＥＤストリング６と、スイッチング電源１００４と、電流駆動回路１００８を備える。

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１００４は、入力電圧Ｖ_ＩＮを昇圧してＬＥＤストリング６のアノード側の一端に駆動電圧Ｖ_ＯＵＴを供給する。

電流駆動回路１００８は、アナログ調光およびバースト調光（ＰＷＭ調光ともいう）を併用して、ＬＥＤストリング６の輝度を調節する。電流源ＣＳは、ＬＥＤストリング６のカソード側の一端に接続され、ＬＥＤストリング６に、目標輝度に応じた駆動電流Ｉ_ＬＥＤを供給する。駆動電流Ｉ_ＬＥＤの大きさにもとづく調光をアナログ調光という。

ＰＷＭコントローラ１００９は、バースト調光に応じたデューティ比で電流源ＣＳを間欠的にオンさせる。これにより、デューティ比に応じたオン期間Ｔ_ＯＮにのみ、ＬＥＤストリング６に駆動電流Ｉ_ＬＥＤが流れることになり、駆動電流Ｉ_ＬＥＤの時間平均が制御され、輝度が調節される。

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Ｖ_ＯＵＴを調節する。

制御ＩＣ１１００は、電流源ＣＳの両端間の電圧、つまりＬＥＤストリング６のカソード側の一端の電位（検出電圧という）Ｖ_ＬＥＤが、所定の基準電圧Ｖ_ＲＥＦと一致するように、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴを安定化させる。誤差増幅器２２は、検出電圧Ｖ_ＬＥＤと基準電圧Ｖ_ＲＥＦの誤差を増幅し、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢを生成する。パルス幅変調器ＰＷＭは、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢに応じたデューティ比を有するパルス信号Ｓ_ＰＷＭを生成する。ドライバＤＲは、パルス信号Ｓ_ＰＷＭにもとづきスイッチングトランジスタＭ１を駆動する。

駆動電圧Ｖ_ＯＵＴは、抵抗Ｒｏ１、Ｒｏ２によって分圧され、制御ＩＣ１１００に入力される。制御ＩＣ１１００は、分圧された駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ（以下、ＯＶＰ電圧Ｖ_ＯＶＰという）によって過電圧状態などを検出する。

特開２００６−１１４３２４号公報特開２００８−３００２０８号公報特開２００６−３３９２９８号公報特開２００８−０６４４７７号公報特開２００８−２５８４２８号公報特開２００７−１５８０８３号公報

制御ＩＣ１１００には、図示しないマイコン等から、スタンバイ信号ＳＴＢが入力される。制御ＩＣ１１００は、スタンバイ信号ＳＴＢが第１レベル（たとえばハイレベル）のときに、上述の動作によってＬＥＤストリング６を点灯し、スタンバイ信号ＳＴＢが第２レベル（たとえばローレベル）のときに、スイッチングトランジスタＭ１を停止するとともに電流源ＣＳをオフし、ＬＥＤストリング６を消灯する。

本発明者らは、図１の発光装置について検討を行った結果、以下の課題を認識するに至った。

図２は、図１の発光装置１００３の動作を示す波形図である。時刻ｔ１以前、スタンバイ信号ＳＴＢがハイレベルとなっている。このとき、出力電圧Ｖ_ＯＵＴは所定レベルに安定化され、ＬＥＤストリング６には駆動電流Ｉ_ＬＥＤが流れる。またフィードバック電圧Ｖ_ＦＢも、ある電圧レベルＶａ付近に保たれている。Ｖ_ＬＥＤ＞Ｖ_ＲＥＦのときに、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢは低くなり、スイッチングトランジスタＭ１のオン期間は短くなり、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴが低下する方向にフィードバックがかかる。反対にＶ_ＬＥＤ＜Ｖ_ＲＥＦのときにはフィードバック電圧Ｖ_ＦＢが高くなり、スイッチングトランジスタＭ１のオン時間が短くなる方向にフィードバックがかかる。

時刻ｔ１にスタンバイ信号ＳＴＢがローレベルに遷移する。これにより、制御ＩＣ１１００の内部の回路ブロック（２０、２２、２８）がシャットダウンし、スイッチングトランジスタＭ１のスイッチングが停止する。またスタンバイ信号ＳＴＢがローレベルとなると電流源ＣＳも停止する。

スイッチングトランジスタＭ１のスイッチングが停止すると、出力キャパシタＣ１の電荷が、抵抗Ｒｏ１、Ｒｏ２を介して放電され、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴは緩やかに低下する。また、誤差増幅器２２の出力電圧Ｖ_ＦＢは、誤差増幅器２２のシャットダウンにより実質的に接地電圧０Ｖまで低下する。

時刻ｔ２にスタンバイ信号ＳＴＢがハイレベルに遷移する。これにより制御ＩＣ１１００がスタンバイ状態から復帰し、その内部の回路ブロックの動作が再開する。スタンバイ期間Ｔ_ＳＴＢがそれほど長くなければ、時刻ｔ２において駆動電圧Ｖ_ＯＵＴは十分に高いレベルを維持しているため、ＬＥＤストリング６には駆動電流Ｉ_ＬＥＤが流れ、発光する。

時刻ｔ２において、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴは目標値より低く、検出電圧Ｖ_ＬＥＤは基準電圧Ｖ_ＲＥＦよりも低い。したがって、検出電圧Ｖ_ＬＥＤを上昇させるためには、スイッチングトランジスタＭ１のオン時間が長くなるようにフィードバックをかける必要がある。ところが、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢは０Ｖに低下しているため、検出電圧Ｖ_ＬＥＤが基準電圧Ｖ_ＲＥＦより低いにもかかわらず、スイッチングトランジスタＭ１のオン時間が短くなり、検出電圧Ｖ_ＬＥＤがさらに低下する方向にフィードバックがかかってしまう。これにより、駆動電流Ｉ_ＬＥＤが低下する。その後、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢがもとの電圧レベルＶａに近づいていき、駆動電圧Ｖ_ＬＥＤも元のレベルに復帰する。

このように図１の発光装置１００３では、スタンバイ状態からの復帰時に、ＬＥＤストリング６が発光し、その後発光強度が低下した後に、目標の強度で発光する。これはＬＥＤストリング６のちらつき（フリッカー）として現れるため好ましくない。

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、スタンバイ状態からの復帰時におけるちらつきの抑制にある。

本発明のある態様は、電流源により定電流駆動される発光素子の一端に駆動電圧を供給するスイッチング電源の制御回路に関する。制御回路は、スイッチング電源の出力電圧に応じた検出電圧が所定の基準電圧と一致するようにデューティ比が調節されるパルス信号を生成するパルス変調器と、パルス信号にもとづきスイッチング電源のスイッチング素子を駆動するドライバと、スタンバイ信号がスタンバイ状態を指示するレベルに遷移すると、スイッチング素子のスイッチングを停止し、その後、所定時間経過後に、制御回路および電流源をシャットダウンするスタンバイ制御部と、を備える。

スタンバイ状態への遷移後、所定時間の経過までの期間、スイッチングトランジスタは停止する一方、発光素子に接続される電流源は動作し続ける。その結果、発光素子を介してスイッチング電源の出力キャパシタの電荷が放出され、出力電圧を低下させることができる。これにより、次にスタンバイ状態から動作状態へ遷移直後に、発光素子が一旦発光するのを抑制できる。

ある態様の制御回路は、内部電源をさらに備えてもよい。内部電源は、その出力端子にキャパシタが接続され、動作状態において出力端子に生ずる電圧を所定レベルに安定化し、ドライバに供給する。スタンバイ制御部は、スタンバイ信号がスタンバイ状態を指示するレベルに遷移すると、内部電源を停止状態とするロジック部と、内部電源の出力端子に接続された放電回路と、内部電源の出力端子の電位を所定のしきい値電圧と比較するコンパレータと、を含む。制御回路は、コンパレータの出力に応じてシャットダウンしてもよい。
この態様によれば、内部電源を、所定時間を測定するためのタイマー回路として利用できる。

本発明の別の態様もまた、定電流駆動される発光素子の一端に駆動電圧を供給するスイッチング電源の制御回路に関する。この制御回路は、スイッチング電源の出力電圧に応じた検出電圧が所定の基準電圧と一致するようにデューティ比が調節されるパルス信号を生成するパルス変調器と、パルス信号にもとづきスイッチング電源のスイッチング素子を駆動するドライバと、発光素子の一端と接地端子の間に設けられ、スタンバイ信号がスタンバイ状態を指示するレベルに遷移すると導通する放電回路と、スタンバイ信号がスタンバイ状態を指示するレベルに遷移すると制御回路をシャットダウンするスタンバイ制御部と、を備える。

この態様によるとスタンバイ状態への遷移後、放電回路を介してスイッチング電源の出力キャパシタの電荷が放出され、出力電圧を低下させることができる。これにより、次にスタンバイ状態から動作状態へ遷移直後に、発光素子が一旦発光するのを抑制できる。

本発明のさらに別の態様は、発光装置である。この発光装置は、発光素子と、発光素子の一端に駆動電圧を供給するスイッチング電源と、発光素子の他端に接続され、発光素子に目標輝度に応じた駆動電流を供給する電流駆動回路と、を備える。スイッチング電源は、スイッチング素子を含む出力回路と、スイッチング素子を駆動する上述のいずれかの態様の制御回路と、を含む。

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、スタンバイ状態からの復帰時におけるちらつきを抑制できる。

本発明者が検討した発光装置の構成例を示す回路図である。図１の発光装置の動作を示す波形図である。第１の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３の発光装置の動作を示すタイムチャートである。第２の実施の形態に係る発光装置の構成を示す回路図である。図５の発光装置の動作を示すタイムチャートである。

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、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その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、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

（第１の実施の形態）
図３は、第１の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。

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）Ｖ_ＩＮを昇圧して、出力端子Ｐ２に接続される出力ラインに、出力電圧（駆動電圧）Ｖ_ＯＵＴを発生させる。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、出力ライン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。またそのトポロジーにさまざまな変形があることが当業者には理解され、本発明において限定されるものではない。

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Ｖ_ＯＵＴ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。

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）と接続される。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、あるいは直流の駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤｎを供給する。具体的には電流駆動回路８は、ＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎごとに設けられた複数の電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_ｎと、ＰＷＭコントローラ９を備える。ｉ番目の電流源ＣＳ_ｉは、対応するｉ番目のＬＥＤストリング６＿ｉのカソードと接続されている。電流源ＣＳ_ｉは、ＰＷＭコントローラ９から出力される制御信号ＰＷＭ_ｉに応じて、駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉを出力する動作（アクティブ）状態φ_ＯＮと、駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉを停止する停止状態φ_ＯＦＦが切りかえ可能に構成される。ＰＷＭコントローラ９は、目標輝度に応じたデューティ比を有する制御信号ＰＷＭ_ｉ〜ＰＷＭ_ｎを生成し、電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_ｎに出力する。制御信号ＰＷＭ_ｉがアサート（たとえばハイレベル）される期間（点灯期間Ｔ_ＯＮ）、対応する電流源ＣＳ_ｉは動作状態φ_ＯＮとなり、ＬＥＤストリング６＿ｉは点灯する。制御信号ＰＷＭ_ｉがネゲート（たとえばローレベル）される期間（消灯期間Ｔ_ＯＦＦ）、対応する電流源ＣＳ_ｉは停止状態φ_ＯＦＦとなり、ＬＥＤストリング６＿ｉは消灯する。点灯期間Ｔ_ＯＮと消灯期間Ｔ_ＯＦＦの時間比率を制御することにより、ＬＥＤストリング６＿ｉに流れる駆動電流Ｉ_ＬＥＤの実効値（時間平均値）が制御され、輝度を調節することができる。電流駆動回路８によるＰＷＭ駆動の周波数は数十〜数百Ｈｚである。

制御ＩＣ１００と電流駆動回路８は、図３のように別々のチップに集積化される。それらは、単一のパッケージ（モジュール）を構成してもよいし、別々のパッケージを構成してもよい。あるいは、制御ＩＣ１００と電流駆動回路８を単一のチップに集積化してもよい。

以上が発光装置３全体の構成である。続いて制御ＩＣ１００の構成を説明する。制御ＩＣ１００は、ＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎごとに設けられたＬＥＤ端子ＬＥＤ_１〜ＬＥＤ_ｎを備える。各ＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉは、対応するＬＥＤストリング６＿ｉのカソード端子と接続される。なお、ＬＥＤストリングは複数である必要はなく、１個であってもよい。

制御ＩＣ１００は、主としてパルス生成部１９、ドライバ２８、内部電源３０、スタンバイ制御部５０、過電圧保護（OVP: Over Voltage Protection）回路７０を備える。

パルス生成部１９は、ＬＥＤストリング６の点灯期間Ｔ_ＯＮにおいて、出力電圧Ｖ_ＯＵＴに応じた検出電圧が所定の基準電圧Ｖ_ＲＥＦと一致するようにデューティ比が調節されるパルス信号Ｓ_ＰＷＭを生成する。図３において、検出電圧は、ＬＥＤストリング６のカソード端子に生ずる電圧（ＬＥＤ端子電圧）Ｖ_ＬＥＤ１〜Ｖ_ＬＥＤｎのうち、最も低いひとつであり、以下ではＶ_ＬＥＤと記す。なお別の実施の形態において、検出電圧として別の電圧、たとえば出力電圧Ｖ_ＯＵＴを分圧した電圧Ｖ_ＯＶＰを用いてもよい。

ドライバ２８は、パルス信号Ｓ_ＰＷＭにもとづき、スイッチングトランジスタＭ１を駆動する。内部電源３０は、動作状態において出力端子Ｐ５に生ずる電圧Ｖ_ＲＥＧを所定レベル（たとえば５Ｖ）に安定化し、ドライバ２８に供給する。ドライバ２８は、パルス信号Ｓ_ＰＷＭが第１レベル（たとえばハイレベル）のときスイッチングトランジスタＭ１のゲートに電圧Ｖ_ＲＥＧを、パルス信号Ｓ_ＰＷＭが第２レベル（たとえばローレベル）のときスイッチングトランジスタＭ１のゲートに接地電圧ＶＳＳを印加する。

点灯期間Ｔ_ＯＮにおいて制御ＩＣ１００は、スイッチング電源４の出力電圧Ｖ_ＯＵＴを、ＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎの駆動に最適な電圧レベルに調節する。消灯期間Ｔ_ＯＦＦにおいては、ＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎに供給される駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤｎがゼロ、すなわちスイッチング電源４が無負荷状態となるため、制御ＩＣ１００はスイッチングトランジスタＭ１をオフ状態としてもよい。

続いてパルス生成部１９の構成例を説明する。
パルス生成部１９は、誤差増幅器２２、パルス変調器２０を備える。誤差増幅器２２は、ＬＥＤストリング６の点灯期間において、検出電圧Ｖ_ＬＥＤと基準電圧Ｖ_ＲＥＦの誤差を増幅し、誤差に応じたフィードバック電圧Ｖ_ＦＢを生成する。

具体的には誤差増幅器２２は、複数の反転入力端子（−）と、ひとつの非反転入力端子（＋）を有する。複数の反転入力端子にはそれぞれ、ＬＥＤ端子電圧Ｖ_ＬＥＤ１〜Ｖ_ＬＥＤｎが入力され、非反転入力端子には基準電圧Ｖ_ＲＥＦが入力される。誤差増幅器２２は、最も低いＬＥＤ端子電圧（検出電圧）Ｖ_ＬＥＤと基準電圧Ｖ_ＲＥＦの誤差に応じたフィードバック電圧Ｖ_ＦＢを生成する。

パルス変調器２０は、たとえばパルス幅変調器であり、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢに応じたデューティ比を有し、かつ固定された周期を有するパルス信号Ｓ_ＰＷＭを生成する。具体的にはフィードバック電圧Ｖ_ＦＢが高いほどパルス信号Ｓ_ＰＷＭのデューティ比は大きくなる。

たとえばパルス変調器２０は、オシレータ２４、ＰＷＭコンパレータ２６を含む。オシレータ２４は、三角波もしくはのこぎり波の周期電圧Ｖ_ＯＳＣを生成する。ＰＷＭコンパレータ２６はフィードバック電圧Ｖ_ＦＢを周期電圧Ｖ_ＯＳＣと比較し、比較結果に応じたレベルを有するＰＷＭ信号Ｓ_ＰＷＭを生成する。なお、パルス変調器２０としてパルス周波数変調器などを用いてもよい。ＰＷＭ信号Ｓ_ＰＷＭの周波数は、電流駆動回路８によるＰＷＭ駆動の周波数に比べて十分に高く、数百ｋＨｚ（たとえば６００ｋＨｚ）である。

ＯＶＰ回路７０は、出力電圧Ｖ_ＯＵＴに応じたＯＶＰ電圧Ｖ_ＯＶＰを受け、過電圧しきい値電圧より高くなると、所定の過電圧保護を行う。

スタンバイ制御部５０には、スタンバイ信号ＳＴＢを受ける。スタンバイ制御部５０は、スタンバイ信号ＳＴＢがスタンバイ状態を指示するレベル（たとえばローレベル）に遷移すると、スイッチングトランジスタＭ１のスイッチングを停止し、その後、所定時間τ_Ｄ経過後に、制御回路１００をシャットダウンするとともに、電流駆動回路８をシャットダウンする。

スタンバイ制御部５０は、所定時間τ_Ｄを計測するタイマー回路を含んでもよい。たとえばタイマー回路は、キャパシタと、キャパシタを充電し、および／または放電する充放電回路と、キャパシタの電圧をしきい値電圧と比較するコンパレータと、で構成できる。

図３において、内部電源３０の出力端子Ｐ５に接続されるキャパシタＣ_ＲＥＧと、放電回路５２、コンパレータ５４が、タイマー回路を形成する。
放電回路５２は、内部電源３０の出力端子Ｐ５、言い換えればキャパシタＣ_ＲＥＧに接続され、キャパシタＣ_ＲＥＧから電荷を引き抜く。放電回路５２は電流源であってもよいし、抵抗であってもよい。ロジック部５６は、スタンバイ信号ＳＴＢがローレベルに遷移すると、内部電源３０を停止状態とする。スタンバイ状態では、スイッチングトランジスタＭ１のスイッチングは停止されるため、内部電源３０が停止状態となっても支障はない。コンパレータ５４は、内部電源３０の出力端子Ｐ５の電位Ｖ_ＲＥＧを所定のしきい値電圧Ｖ_ＴＨと比較する。

このタイマー回路によれば、スタンバイ信号ＳＴＢがハイレベルからローレベルに遷移してから、式（１）で与えられる所定時間τ_Ｄ経過後に、コンパレータ５４の出力Ｓ３が変化する。Ｉｃは、放電回路５２が発生する電流値である。つまり、出力端子Ｐ５に接続するキャパシタＣ_ＲＥＧの容量値に応じて、時間τ_Ｄを調節することができる。
τ_Ｄ＝Ｃ_ＲＥＧ×（Ｖ_ＲＥＧ−Ｖ_ＴＨ）／Ｉｃ …（１）

ロジック部５６は、コンパレータ５４の出力に応じて、制御回路１００をシャットダウンするとともに、電流駆動回路８をシャットダウンする。

以上が制御ＩＣ１００の構成である。
続いて発光装置３の動作を説明する。図４は、図３の発光装置３の動作を示すタイムチャートである。
時刻ｔ１以前、スタンバイ信号ＳＴＢがハイレベルとなっている。このとき、出力電圧Ｖ_ＯＵＴは所定レベルに安定化され、ＬＥＤストリング６には駆動電流Ｉ_ＬＥＤが流れる。ＬＥＤストリング６の電圧降下（順方向電圧）をＶ_Ｆとするとき、Ｖ_ＯＵＴ＝Ｖ_Ｆ＋Ｖ_ＲＥＦが成り立つ。

時刻ｔ１にスタンバイ信号ＳＴＢがローレベルに遷移する。これを契機としてスタンバイ制御部５０は、制御信号Ｓ１を出力し、ドライバ２８が出力するスイッチングトランジスタＭ１のゲート電圧をローレベルに固定させる。また、ロジック部５６は、内部電源３０に対して制御信号Ｓ２を出力し、内部電源３０を停止状態（シャットダウン）とする。

内部電源３０が停止状態となると、キャパシタＣ_ＲＥＧに対する電荷の供給が停止し、その出力電圧Ｖ_ＲＥＧは放電回路５２による放電により時間とともに低下する。そして所定時間τ_Ｄ経過後の時刻ｔ２に、出力電圧Ｖ_ＲＥＧがしきい値電圧Ｖ_ＴＨに低下し、コンパレータ５４の出力Ｓ３が変化する。ロジック部５６は、コンパレータ５４の出力Ｓ３が変化すると、制御信号Ｓ４を出力し、制御ＩＣ１００の内部電源３０以外の残りの回路ブロック１９、５０、７０をシャットダウンするとともに、制御信号Ｓ５を出力し、電流駆動回路８をシャットダウンする。

ＬＥＤストリング６を介して駆動電流Ｉ_ＬＥＤが流れることにより、スイッチング電源４の出力電圧Ｖ_ＯＵＴは徐々に低下していく。また出力電圧Ｖ_ＯＵＴの低下にともない駆動電流Ｉ_ＬＥＤも低下していく。出力電圧Ｖ_ＯＵＴはやがて０Ｖとなる。

時刻ｔ３にスタンバイ信号ＳＴＢがハイレベルに戻り、スタンバイ状態から通常の動作状態への復帰が指示される。このとき、出力電圧Ｖ_ＯＵＴはゼロであるため、ＬＥＤストリング６は発光しない。制御ＩＣ１００は、所定のソフトスタートシーケンスにしたがい出力電圧Ｖ_ＯＵＴを徐々に上昇させる。出力電圧Ｖ_ＯＵＴの上昇にともない、駆動電流Ｉ_ＬＥＤも増加していく。

以上が発光装置３の動作である。この発光装置３によれば、スタンバイ状態からの復帰時に、出力電圧Ｖ_ＯＵＴはＬＥＤストリング６が発光しない電圧レベルまで低下しているため、図２で説明したようなちらつきを好適に防止することができる。

（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態に係る発光装置３ａの構成を示す回路図である。制御ＩＣ１００ａの基本構成は、図１あるいは図３のそれと同様であり、スイッチング電源４ａの出力電圧Ｖ_ＯＵＴに応じた検出電圧Ｖ_ＬＥＤが所定の基準電圧Ｖ_ＲＥＦと一致するようにデューティ比が調節されるパルス信号Ｓ_ＰＷＭを生成するパルス生成部１９と、パルス信号Ｓ_ＰＷＭにもとづきスイッチングトランジスタＭ１を駆動するドライバ２８と、を備える。放電回路６０は、制御ＩＣ１００ａに外付けされ、制御ＩＣ１００ａとともに制御回路を形成する。

放電回路６０は、ＬＥＤストリング６の一端（アノード）と接地端子の間に設けられた放電経路６２を含み、スタンバイ信号がスタンバイ状態を指示するレベルに遷移すると、放電経路６２が導通するように構成される。放電経路６２は、抵抗Ｒ１および第１トランジスタＭ２を含む。第１トランジスタＭ２のオンが、放電経路６２の導通に対応する。

第１抵抗Ｒ２、第２抵抗Ｒ３、ダイオードＤ２、キャパシタＣ２、第２トランジスタＭ３は、スタンバイ信号ＳＴＢにもとづき、第１トランジスタＭ２のオン、オフを切りかえるゲート制御回路６４を構成する。スタンバイ信号ＳＴＢがハイレベルのとき、第２トランジスタＭ３がオンとなり、第１トランジスタＭ２の制御端子（ゲート）の電圧がローレベルとなって、放電経路６２は遮断する。反対にスタンバイ信号ＳＴＢがローレベルのとき第２トランジスタＭ３がオフとなり、第１トランジスタＭ２のゲートには、第１トランジスタＭ２のゲートソース間しきい値電圧より高い電圧が印加され、第１トランジスタＭ２がオンし、放電経路６２が導通する。

制御ＩＣ１００ａのスタンバイ制御部５０ａは、スタンバイ信号ＳＴＢがスタンバイ状態を指示するレベルに遷移すると、制御ＩＣ１００ａおよび電流駆動回路８をシャットダウンする。

以上が発光装置３ａの構成である。続いてその動作を説明する。図６は、図５の発光装置３ａの動作を示すタイムチャートである。時刻ｔ１にスタンバイ信号ＳＴＢがローレベルとなり、スタンバイ状態への遷移が指示される。これを受けて、スタンバイ制御部５０ａは制御信号Ｓ４、Ｓ５をローレベルとし、制御ＩＣ１００ａのパルス生成部１９および電流駆動回路８をシャットダウンする。

またスタンバイ信号ＳＴＢがローレベルとなると第１トランジスタＭ２がオンし、放電経路６２を介して出力キャパシタＣ１が放電され、出力電圧Ｖ_ＯＵＴが低下する。

時刻ｔ３にスタンバイ信号ＳＴＢがハイレベルに戻り、スタンバイ状態から通常の動作状態への復帰が指示される。このとき、出力電圧Ｖ_ＯＵＴはゼロであるため、ＬＥＤストリング６は発光しない。制御ＩＣ１００ａは、所定のソフトスタートシーケンスにしたがい出力電圧Ｖ_ＯＵＴを徐々に上昇させる。出力電圧Ｖ_ＯＵＴの上昇にともない、駆動電流Ｉ_ＬＥＤも増加していく。

以上が発光装置３ａの動作である。この発光装置３ａによれば、スタンバイ状態からの復帰時に、出力電圧Ｖ_ＯＵＴはＬＥＤストリング６が発光しない電圧レベルまで低下しているため、図２で説明したようなちらつきを好適に防止することができる。

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。

タイマー回路の構成は、図３のそれに限定されず、その他の構成を用いてもよい。たとえば、キャパシタＣ_ＲＥＧおよび内部電源３０とは別に、タイマー回路専用のキャパシタと、キャパシタを初期電圧Ｖ_ＩＮＩＴに充電する電圧源（充電回路）を設けてもよい。この場合、初期電位Ｖ_ＩＮＩＴを任意に選ぶことができるため、初期電圧Ｖ_ＩＮＩＴとキャパシタの容量値に応じて、所定時間τ_Ｄを設定することができる。

タイマー回路としては、キャパシタの充放電を利用するものの他、デジタルカウンタを用いることもできる。

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、各信号のハイレベル、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、具体的な用語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。

２…電子機器、３…発光装置、４…スイッチング電源、５…ＬＣＤパネル、６…ＬＥＤストリング、８…電流駆動回路、９…ＰＷＭコントローラ、１００…制御ＩＣ、１０２…出力回路、１９…パルス生成部、２０…パルス変調器、２２…誤差増幅器、２４…オシレータ、２６…ＰＷＭコンパレータ、２８…ドライバ、３０…内部電源、５０…スタンバイ制御部、５２…放電回路、５４…コンパレータ、５６…ロジック部、６０…放電回路、６２…放電経路、６４…ゲート制御回路、７０…ＯＶＰ回路、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。

Claims

電流源により定電流駆動される発光素子の一端に駆動電圧を供給するスイッチング電源の制御回路であって、
前記スイッチング電源の出力電圧に応じた検出電圧が所定の基準電圧と一致するようにデューティ比が調節されるパルス信号を生成するパルス変調器と、
前記パルス信号にもとづき前記スイッチング電源のスイッチング素子を駆動するドライバと、
スタンバイ信号がスタンバイ状態を指示するレベルに遷移すると、前記スイッチング素子のスイッチングを停止し、その後、所定時間経過後に、前記制御回路および前記電流源をシャットダウンするスタンバイ制御部と、
その出力端子にキャパシタが接続され、動作状態においてその出力端子に生ずる電圧を所定レベルに安定化し、前記ドライバに供給する内部電源と、
を備え、
前記スタンバイ制御部は、
前記スタンバイ信号がスタンバイ状態を指示するレベルに遷移すると、前記内部電源を停止状態とするロジック部と、
前記内部電源の前記出力端子に接続された放電回路と、
前記内部電源の前記出力端子の電位を所定のしきい値電圧と比較するコンパレータと、
を含み、前記コンパレータの出力に応じて、前記制御回路の少なくとも一部の回路ブロックをシャットダウンすることを特徴とする制御回路。
定電流駆動される発光素子の一端に駆動電圧を供給するスイッチング電源の制御回路であって、
前記スイッチング電源の出力電圧に応じた検出電圧が所定の基準電圧と一致するようにデューティ比が調節されるパルス信号を生成するパルス変調器と、
前記パルス信号にもとづき、前記スイッチング電源のスイッチング素子を駆動するドライバと、
前記発光素子の前記一端と接地端子の間に設けられた放電経路を含み、スタンバイ信号がスタンバイ状態を指示するレベルに遷移すると前記放電経路が導通するよう構成された放電回路と、
スタンバイ信号がスタンバイ状態を指示するレベルに遷移すると、前記制御回路をシャットダウンするスタンバイ制御部と、
その出力端子にキャパシタが接続され、動作状態においてその出力端子に生ずる電圧を所定レベルに安定化し、前記ドライバに供給する内部電源と、
を備え、
前記放電回路は、
前記発光素子の前記一端と接地端子の間の前記放電経路上に設けられた第１トランジスタと、
前記スタンバイ信号に応じて前記第１トランジスタのオンオフを切りきりかえるゲート制御回路と、
を含み、
前記ゲート制御回路は、
前記第１トランジスタの制御端子と接地端子の間に、並列に設けられた第１抵抗およびダイオードと、
前記内部電源の出力端子と接地端子の間に順に直列に設けられた第２抵抗および第２トランジスタと、
前記第１トランジスタの制御端子と、前記第２抵抗と前記第２トランジスタの接続ノードとの間に設けられたキャパシタと、
を含み、前記スタンバイ信号は、前記第２トランジスタの制御端子に入力されることを特徴とする制御回路。
前記放電回路は、前記パルス変調器および前記スタンバイ制御部が形成される半導体基板に外付けされることを特徴とする請求項２に記載の制御回路。
発光素子と、
前記発光素子の一端に駆動電圧を供給するスイッチング電源と、
前記発光素子の他端に接続され、前記発光素子に目標輝度に応じた駆動電流を供給する電流駆動回路と、
を備え、前記スイッチング電源は、
スイッチング素子を含む出力回路と、
前記スイッチング素子を駆動する請求項１から３のいずれかに記載の制御回路と、
を含むことを特徴とする発光装置。
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４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。