WO2014069366A1

WO2014069366A1 - 発光ダイオード駆動回路、表示装置、照明装置および液晶表示装置

Info

Publication number: WO2014069366A1
Application number: PCT/JP2013/078981
Authority: WO
Inventors: 正浩廣兼
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2014-05-08
Also published as: US20150296579A1; US9288859B2

Abstract

　ＰＷＭ信号のＬｏｗ状態の期間に依存するイネーブル信号を、ＬＥＤドライバ（３）に供給するイネーブル信号生成部（１１）が備えられているので、ＰＷＭ信号が、所定期間以上Ｌｏｗ状態（オフ状態）で維持された後、Ｈｉｇｈ状態（オン状態）となる場合、昇圧回路が急激に立ち上がり、電源に過電流が流れるのを抑制できる発光ダイオード駆動回路を実現できる。

Description

発光ダイオード駆動回路、表示装置、照明装置および液晶表示装置

　本発明は、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）駆動回路、ＬＥＤ駆動回路を備えた表示装置、照明装置および液晶表示装置に関するものである。

　近年、消費電力が小さく、かつ、非常に発光効率の高いという特徴を有するＬＥＤは、表示装置、照明装置および広告装置など様々な分野で用いられるようになっている。

　そして、このようなＬＥＤの輝度の制御は、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式を用いて、一般的に行われている。

　このようにパルス幅変調方式（ＰＷＭ方式）でＬＥＤの輝度の制御を行う場合、ＬＥＤドライバにＰＷＭ信号が供給され、このＰＷＭ信号に基づいて、ＬＥＤドライバはＬＥＤの輝度調整を行うようになっている。

　ＰＷＭ信号がＬｏｗである場合、ＬＥＤは消灯され、ＰＷＭ信号がＨｉｇｈである場合、ＬＥＤは電灯し、ＰＷＭ信号におけるＬｏｗとＨｉｇｈの期間比率（ＰＷＭ信号のオン・オフデューティ）によって、ＬＥＤの輝度調整を行うようになっている。

　しかしながら、ＬＥＤドライバが起動され、ＰＷＭ信号がＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態になると、電源に過電流が流れ、モジュールに搭載されているヒューズが溶断するなどの不具合が発生することが知られている。

　そこで、特許文献１には、ＬＥＤドライバの起動時（イネーブル信号がＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態になった後）にＰＷＭ信号がＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態になると、駆動されるソフトスタート機能（ＬＥＤに過電流が流れるのを防止する機能）を備えた構成について開示されている。

　図７は、上記特許文献１に開示されているソフトスタート機能を備えたＬＥＤ駆動装置において、ソフトスタート機能の開始タイミングと、解除タイミングと、を示す図である。

　図７（ａ）は、ＰＷＭ信号のＨｉｇｈ状態期間をＬｏｗ状態期間に比べ、長く設定した場合であって、ＬＥＤドライバの起動時にＰＷＭ信号がＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態になると同時に、ソフトスタート機能はＯｎとなり、そして、上記ＰＷＭ信号のＨｉｇｈ状態期間の略半分の期間が経過した時点でソフトスタート機能がＯｆｆとなり、ソフトスタート機能が完全に解除される場合を示している。

　図７（ｂ）は、ＰＷＭ信号のＨｉｇｈ状態期間をＬｏｗ状態期間に比べ、短く設定した場合であって、ＬＥＤドライバの起動時にＰＷＭ信号がＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態になると同時に、ソフトスタート機能はＯｎとなるが、ＰＷＭ信号のＨｉｇｈ状態期間が短いため、図７（ａ）のように、ＰＷＭ信号のＨｉｇｈ状態期間中に、ソフトスタート機能をＯｆｆにするのが困難である場合を示している。

　図７（ｃ）は、図７（ｂ）のような場合において、ＰＷＭ信号の立ち上がり回数をカウントし、３回目の信号で、ソフトスタート機能をＯｆｆにし、ソフトスタート機能が完全に解除される場合を示している。

　以上のように、上記特許文献１には、ＬＥＤドライバの起動時にＰＷＭ信号がＨｉｇｈ状態になってからの経過時間をカウントし、そのカウント値が所定値に達したとき、以後のソフトスタート機能を無効にする構成について開示されており、このような構成を用いることにより、ＰＷＭ信号のオンデューティを小さく絞ることが可能となるので、ＬＥＤなどの負荷を低駆動範囲まで高精度に制御できるＬＥＤ駆動回路を実現できると記載されている。

日本国公開特許公報「特開２００９－３３０９０号公報（２００９年２月１２日公開）」

　しかしながら、上記特許文献１に開示されているＬＥＤ駆動回路においては、ＬＥＤドライバの起動時にのみソフトスタート機能がＯｎ状態となるので、ＬＥＤドライバの起動時以外、すなわち、ＬＥＤドライバの通常駆動時には、常に、ソフトスタート機能はＯｆｆ状態となるため、以下のような問題が生じてしまう。

　図８は、上記特許文献１に記載の従来のソフトスタート機能が備えられたＬＥＤ駆動装置の問題点を説明するためのタイミングチャートである。

　図示されているように、ＬＥＤ駆動回路には、先ず、電源電圧（ＶＤＤ）が供給され、その後、ＬＥＤ駆動回路に備えられた昇圧回路を制御するＬＥＤドライバのＯｎ／Ｏｆｆを制御するイネーブル信号と、ＰＷＭ信号と、がＬＥＤドライバに供給される。

　そして、イネーブル信号の立ち上がりに合わせて、ソフトスタート機能がＯｎとなり、所定時間後、自動的にソフトスタート機能がＯｆｆとなるようになっている。

　このような構成によれば、ＬＥＤドライバの起動時、すなわち、イネーブル信号の立ち上がりに合わせて、ソフトスタート機能が動作し、昇圧が開始されるので、ＬＥＤドライバの起動時において、電源に過電流が流れることは無く（ＩＤＤ参照）、ヒューズ溶断などの不具合は改善される。

　ＰＷＭ信号は、ＰＷＭ信号発生装置などの誤動作や、ＰＷＭ信号の種類によっては、数１００ｍｓｅｃ以上、Ｌｏｗ状態（オフ状態）を維持する場合もあり、このような場合においては、アノード電圧（Ａｎｏｄｅ）が低下する。

　しかし、上記特許文献１に開示されている構成においては、所定時間後、自動的にソフトスタート機能がＯｆｆとなり、完全に解除されるため、ＰＷＭ信号が再び、Ｌｏｗ状態からＨｉｇｈ状態になった場合、ソフトスタート機能が動作せず、昇圧回路が急激に立ち上がるため、電源に過電流が流れてしまう（ＩＤＤ参照）。そのため、ヒューズの溶断が発生してしまうという問題が生じる。

　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ＰＷＭ信号が、所定期間以上Ｌｏｗ状態（オフ状態）で維持された後、Ｈｉｇｈ状態（オン状態）となる場合、昇圧回路が急激に立ち上がり、電源に過電流が流れるのを抑制できる発光ダイオード駆動回路を提供することを目的とする。

　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光ダイオード駆動回路は、パルス幅変調信号に基づいて、発光ダイオードの輝度調整を行う昇圧回路を制御する制御部を備えた発光ダイオード駆動回路であって、上記制御部には、上記パルス幅変調信号が入力され、上記制御部のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御するイネーブル信号を生成し、上記制御部に供給するイネーブル信号生成部においては、上記パルス幅変調信号が所定期間以上、ＬＯＷであった場合に、上記制御部をＯＦＦ状態に制御するイネーブル信号を生成し、上記制御部には、上記イネーブル信号が上記制御部をＯＦＦ状態からＯＮ状態に制御するイネーブル信号であった場合に、上記昇圧回路がソフトスタートで駆動されるように制御する内部イネーブル信号生成部が備えていることを特徴としている。

　本発明の一態様に係る発光ダイオード駆動回路によれば、ＰＷＭ信号が、所定期間以上Ｌｏｗ状態（オフ状態）で維持された後、Ｈｉｇｈ状態（オン状態）となる場合、昇圧回路が急激に立ち上がり、電源に過電流が流れるのを抑制できる発光ダイオード駆動回路を実現できる。

発光ダイオードを備えた本発明の第１の実施の形態の発光ダイオード駆動回路の概略構成を示すブロック図である。図１に示された発光ダイオード駆動回路の駆動タイミングの一例を示す図である。発光ダイオードを備えた本発明の第２の実施の形態の発光ダイオード駆動回路の概略構成を示すブロック図である。図３に示された発光ダイオード駆動回路の駆動タイミングの一例を示す図である。発光ダイオードを備えた本発明の第３の実施の形態の発光ダイオード駆動回路の概略構成を示すブロック図である。図５に示された発光ダイオード駆動回路の駆動タイミングの一例を示す図である。特許文献１に開示されているソフトスタート機能を備えたＬＥＤ駆動装置において、ソフトスタート機能の開始タイミングと、解除タイミングと、を示す図である。特許文献１に記載の従来のソフトスタート機能が備えられたＬＥＤ駆動装置の問題点を説明するためのタイミングチャートである。

　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などはあくまで一実施形態に過ぎず、これらによってこの発明の範囲が限定解釈されるべきではない。

　〔実施の形態１〕
　図１および図２に基づいて、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路１について説明すれば、以下のとおりである。

　図１は、発光ダイオード２を備えた発光ダイオード駆動回路１の概略構成を示すブロック図である。

　図示されているように、発光ダイオード駆動回路１には、コンデンサＣ_１・Ｃ_２、コイルＬ_１、ダイオードＤ_１および電界効果トラジスタＦＥＴを備えた昇圧回路と、発光ダイオード２と、ＬＥＤドライバ３（制御部）と、イネーブル信号生成部１１と、が備えられている。

　そして、昇圧回路には外部から電源電圧ＶＤＤが供給され、発光ダイオード２の輝度を制御するためのＰＷＭ信号は、ＬＥＤドライバ３およびイネーブル信号生成部１１に供給されるようになっている。

　それから、従来においては、ＬＥＤドライバ３に直接供給されていた、ＬＥＤドライバ３のＯｎ／Ｏｆｆを制御する信号であるＬＥＤドライバ制御信号は、イネーブル信号生成部１１に供給されるようになっている。

　ＬＥＤドライバ３は、電界効果トラジスタＦＥＴを介して、昇圧回路を制御し、発光ダイオード２に定電流を流しＬＥＤの輝度を調整するＩＣであり、汎用品として存在する。

　具体的には、ＬＥＤドライバ３は、ＰＷＭ信号に基づいて、電界効果トラジスタＦＥＴのＯｎ／Ｏｆｆを制御し、昇圧された電圧を発光ダイオード２に供給し、発光ダイオード２に所定の定電流を流すようになっている。

　そして、ＬＥＤドライバ３には、ソフトスタート部（内部イネーブル信号生成部）１２が備えられており、ソフトスタート部１２は、ＬＥＤドライバ３に供給されるＬＥＤドライバ３のＯｎ／Ｏｆｆを制御する信号であるイネーブル信号（Ｅｎａｂｌｅ信号）に応じて、駆動されるようになっている。

　イネーブル信号がＨｉｇｈの場合には、ＬＥＤドライバ３はＯｎ状態となり、イネーブル信号がＬｏｗの場合には、ＬＥＤドライバ３はＯｆｆ状態となり、そして、上記イネーブル信号がＬｏｗからＨｉｇｈになる際に、ソフトスタート部１２が駆動され始め、ソフトスタート機能はＯｎとなり、所定期間駆動後、ソフトスタート機能はＯｆｆとなり、ソフトスタート機能が解除されるようになっている。

　すなわち、ソフトスタート部１２においては、上記昇圧回路がソフトスタートで駆動されるように制御する、上記イネーブル信号がＬｏｗからＨｉｇｈになる際に、Ｈｉｇｈとなり、所定期間駆動後、Ｌｏｗとなる内部イネーブル信号を生成する。

　そして、ＬＥＤドライバ３に供給されるＰＷＭ信号は、輝度調整用の信号で、Ｈｉｇｈ状態の時に、発光ダイオード２に電流を流し、Ｌｏｗ状態の時に、発光ダイオード２に流れる電流は０ｍＡである。

　このようなＰＷＭ信号は、数１００～数ｋＨｚの周波数を有しており、そのＤｕｔｙ（所定期間におけるＨｉｇｈ期間が占める割合）を変化させることで、人間の目には輝度が変化している様に見える。

　それから、ＰＷＭ信号は、以上のように、高周波数を有しており、高速で動作するため、ＰＷＭ信号がＬｏｗからＨｉｇｈになるタイミングに合わせて、ソフトスタート部１２を駆動させるのは困難である。

　なお、ソフトスタート部１２は、イネーブル信号（Ｅｎａｂｌｅ信号）が、ＬｏｗからＨｉｇｈになる際に、電源（ＶＤＤ）に過電流が流れるのを防止するために動作するものである。

　本実施の形態においては、発光ダイオード駆動回路１に備えられた昇圧回路と、発光ダイオード２と、ソフトスタート機能を備えたＬＥＤドライバ３と、は、汎用品として存在するものをそのまま用いた。

　そして、従来においては、ＬＥＤドライバ３に、ＰＷＭ信号に依存しないＬＥＤドライバ制御信号（従来のイネーブル信号）を直接供給していたが、発光ダイオード駆動回路１においては、ＰＷＭ信号に依存しないＬＥＤドライバ制御信号（従来のイネーブル信号）をイネーブル信号生成部１１で、ＰＷＭ信号のＬｏｗ状態の期間に依存するイネーブル信号に変換してから、ＬＥＤドライバ３に供給する点が従来の構成とは異なる。

　以下、ＰＷＭ信号のＬｏｗ状態の期間に依存するイネーブル信号を生成するイネーブル信号生成部１１の構成について説明する。

　図示されているように、イネーブル信号生成部１１には、カウンタ回路５と、インバーター６と、ＡＮＤ回路７と、が備えられている。

　カウンタ回路５は、発振器５ａとカウンタ５ｂとを備えている。

　カウンタ５ｂには、ＰＷＭ信号とともに、発振器５ａによって作られた数１００Ｈｚ～数ｋＨｚのクロックが供給される。

　そして、カウンタ５ｂにおいては、ＰＷＭ信号がＬｏｗ状態の期間が、上記クロックに基づいてカウントされ、この期間が所定期間以上である場合、カウンタ５ｂからカウンタ信号（カウンタ出力）が出力されるようになっている。

　カウンタ５ｂから出力されたカウンタ信号は、インバーター６で反転信号となり、ＡＮＤ回路７の一方の端子に入力され、ＡＮＤ回路７の他方の端子には、ＰＷＭ信号に依存しないＬＥＤドライバ制御信号（従来のイネーブル信号）が入力されるようになっている。

　そして、ＡＮＤ回路７から出力され、ＬＥＤドライバ３に供給される信号が、ＰＷＭ信号のＬｏｗ状態の期間に依存するイネーブル信号である。

　図２は、発光ダイオード駆動回路１の駆動タイミングの一例を示す図である。

　図示されているように、始めに電源電圧（ＶＤＤ）を入力し、ＰＷＭ信号に依存しないＬＥＤドライバ制御信号（従来のイネーブル信号）がＨｉｇｈになった時、ソフトスタート機能はＯｎとなり、所定期間駆動後にＯｆｆとなるため、電源（ＶＤＤ）に過電流は流れない（ＩＤＤ参照）。

　それから、ＰＷＭ信号がＬｏｗ状態になると、ＰＷＭ信号がＬｏｗ状態の期間の長さに応じて、アノード電圧（Ａｎｏｄｅ）が徐々に低下することとなる。

　したがって、ＰＷＭ信号のＬｏｗ状態の期間が数ｍｓｅｃ以下と短い場合には、アノードの電圧（Ａｎｏｄｅ）は大きく低下せず、再び、ＰＷＭ信号がＨｉｇｈ状態になっても、ソフトスタート機能を使わなくても、電源（ＶＤＤ）に過電流は流れない（ＩＤＤ参照）。

　一方、ＰＷＭ信号のＬｏｗ状態の期間が数１００ｍｓｅｃ以上と長い場合は、アノードの電圧（Ａｎｏｄｅ）が大きく低下し、再び、ＰＷＭ信号がＨｉｇｈ状態になった時、ソフトスタート機能を使用しないと、電源（ＶＤＤ）に過電流が流れてしまう。

　本実施の形態の発光ダイオード駆動回路１においては、ＰＷＭ信号のＬｏｗ状態の期間が数１００ｍｓｅｃ以上続いた後に、再び、ＰＷＭ信号がＨｉｇｈ状態になった時に、汎用品であるＬＥＤドライバ３をそのまま用いて、ソフトスタート機能を使用できるように、ＰＷＭ信号のＬｏｗ状態の期間に依存するイネーブル信号を生成して、ＬＥＤドライバ３に供給するイネーブル信号生成部１１が備えられた構成となっている。

　イネーブル信号生成部１１においては、電源（ＶＤＤ）に過電流が流れるのを抑制するため、以下の制御が行われる。

　図示されているように、ＰＷＭ信号がＬｏｗ状態の期間をカウンタ５ｂでカウントし、カウンタ５ｂからカウンタ出力としてＨｉｇｈを出力する。

　カウンタ５ｂから出力されたカウンタ出力（Ｈｉｇｈ）は、インバーター６を介して、ＡＮＤ回路７の一方の端子にＬｏｗとして入力される。すなわち、カウンタ出力の反転信号がＡＮＤ回路７の一方の端子に入力される。

　そして、ＡＮＤ回路７の他方の端子には、ＰＷＭ信号に依存しないＬＥＤドライバ制御信号（従来のイネーブル信号）が入力される。

　したがって、ＡＮＤ回路７から出力されるイネーブル信号は、ＬＥＤドライバ制御信号（従来のイネーブル信号）と、カウンタ出力の反転信号と、に基づいた信号であり、ＰＷＭ信号のＬｏｗ状態の期間が所定期間以上である場合には、Ｌｏｗ状態となり、ＬＥＤドライバ３がＯｆｆ状態となるようになっている。

　それから、再び、ＰＷＭ信号がＨｉｇｈになるとカウンタ５ｂは、リセットされ、カウンタ出力はＬｏｗになる。そして、ＡＮＤ回路７から出力されるイネーブル信号は、Ｈｉｇｈになるため、Ｏｆｆ状態であったＬＥＤドライバ３は、Ｏｎ状態となり、この時はソフトスタート機能がＯｎとなるため、電源（ＶＤＤ）に過電流は流れない（ＩＤＤ参照）。

　以上のように、本実施の形態の発光ダイオード駆動回路１においては、ＰＷＭ信号が、所定期間以上Ｌｏｗ状態（オフ状態）で維持された後、Ｈｉｇｈ状態（オン状態）となる場合、昇圧回路が急激に立ち上がり、電源に過電流が流れるのを抑制できる。

　本実施の形態の発光ダイオード駆動回路１は、表示装置の表示部に備えられた発光ダイオードを駆動するために用いてもよく、照明装置および広告装置に備えられた発光ダイオードを駆動するために用いてもよく、液晶表示パネルに光を照射するバックライトに備えられた発光ダイオードを駆動するために用いてもよい。

　〔実施の形態２〕
　次に、図３および図４に基づいて、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施の形態においては、イネーブル信号生成部１３の構成が上述した実施の形態１におけるイネーブル信号生成部１１とは異なっており、その他の構成については実施の形態１において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態１の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。

　図３は、発光ダイオード２を備えた発光ダイオード駆動回路１０の概略構成を示すブロック図である。

　図示されているように、イネーブル信号生成部１３には、ＰＷＭ信号に基づいて、トランジスタＴＲ２を制御するためのトランジスタＴＲ１と、コンデンサＣ_３の充放電を制御するトランジスタＴＲ２と、ＡＮＤ回路７と、が備えられている。

　トランジスタＴＲ１のゲート電極には、ＰＷＭ信号が供給され、ＰＷＭ信号がＨｉｇｈの時に、電源電圧（ＶＤＤ）は、トランジスタＴＲ２のゲート電極に供給され、トランジスタＴＲ２のドレイン電極からは、電源電圧（ＶＤＤ）が出力されるようになっている。

　そして、トランジスタＴＲ２のドレイン電極と、ＡＮＤ回路７の一方の端子と、は、配線で接続されており、上記配線には抵抗Ｒ_１と、コンデンサＣ_３と、が設けられている。

　抵抗Ｒ_１と、コンデンサＣ_３と、は、ＡＮＤ回路７から出力されるイネーブル信号をＬｏｗ状態（Ｏｆｆ状態）とさせる時間を調整する抵抗とコンデンサであり、その時間（時定数）τは、τ＝Ｒ_１×Ｃ_３（式１）で決定される。

　ＡＮＤ回路７の他方の端子には、ＰＷＭ信号に依存しないＬＥＤドライバ制御信号（従来のイネーブル信号）が入力されるようになっている。

　なお、トランジスタＴＲ１のドレイン電極には、抵抗Ｒ_２が設けられている。

　図４は、発光ダイオード駆動回路１０の駆動タイミングの一例を示す図である。

　図示されているように、ＰＷＭ信号がＨｉｇｈの時は、トランジスタＴＲ２のドレイン電極と、ＡＮＤ回路７の一方の端子と、を接続する配線の電圧（Ｓｉｇｎａｌ）は電源電圧（ＶＤＤ）となり、ＡＮＤ回路７の一方の端子にはＨｉｇｈ電圧が入力される。

　そして、この際、ＡＮＤ回路７の他方の端子に入力されるＰＷＭ信号に依存しないＬＥＤドライバ制御信号（従来のイネーブル信号）は、Ｈｉｇｈであるため、ＡＮＤ回路７から出力されるイネーブル信号もＨｉｇｈとなり、ＬＥＤドライバ３はＯＮ状態となる。

　一方、ＰＷＭ信号がＬｏｗの時は、トランジスタＴＲ２がＯＦＦになるため、トランジスタＴＲ２のドレイン電極と、ＡＮＤ回路７の一方の端子と、を接続する配線の電圧（Ｓｉｇｎａｌ）は、τ＝Ｒ_１×Ｃ_３で決る時定数（時間）後に、ＡＮＤ回路７の閾値電圧Ｖｔｈ以下に電圧が低下する。

　そして、トランジスタＴＲ２のドレイン電極と、ＡＮＤ回路７の一方の端子と、を接続する配線の電圧（Ｓｉｇｎａｌ）が、ＡＮＤ回路７の閾値電圧Ｖｔｈより小さい電圧になると、ＡＮＤ回路７から出力されるイネーブル信号はＬｏｗとなり、ＬＥＤドライバ３はＯＦＦ状態となる。

　その後、再び、ＰＷＭ信号がＨｉｇｈになると、ソフトスタート機能がＯｎになった状態でＬＥＤドライバ３が起動するために、過電流は流れない（ＩＤＤ参照）。

　以上のように、本実施の形態の発光ダイオード駆動回路１０においては、ＰＷＭ信号が、所定期間以上Ｌｏｗ状態（オフ状態）で維持された後、Ｈｉｇｈ状態（オン状態）となる場合、昇圧回路が急激に立ち上がり、電源に過電流が流れるのを抑制できる。

　〔実施の形態３〕
　次に、図５および図６に基づいて、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施の形態においては、イネーブル信号生成部１４の構成が、上述した実施の形態１におけるイネーブル信号生成部１１や上述した実施の形態２におけるイネーブル信号生成部１３とは異なっており、その他の構成については実施の形態１および２において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態１および２の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。

　図５は、発光ダイオード２を備えた発光ダイオード駆動回路２０の概略構成を示すブロック図である。

　図示されているように、イネーブル信号生成部１４には、トランジスタＴＲ３と、ＡＮＤ回路７と、が備えられている。

　トランジスタＴＲ３のゲート電極には、発光ダイオード駆動回路２０の起動後、常にＨｉｇｈである電源電圧（ＶＤＤ）が供給される。

　そして、トランジスタＴＲ３のソース電極には、コンデンサＣ_１・Ｃ_２、コイルＬ_１、ダイオードＤ_１および電界効果トラジスタＦＥＴを備えた昇圧回路を介して、発光ダイオード２に供給されるアノード電圧（Ａｎｏｄｅ）が供給される。

　図６は、発光ダイオード２を備えた発光ダイオード駆動回路２０の駆動タイミングの一例を示す図である。

　アノード電圧（Ａｎｏｄｅ）は、実施の形態１において、既に説明したように、ＰＷＭ信号がＬｏｗ状態になると、ＰＷＭ信号がＬｏｗ状態の期間の長さに応じて、アノード電圧（Ａｎｏｄｅ）が徐々に低下することとなる。

　したがって、ＰＷＭ信号のＬｏｗ状態の期間が数ｍｓｅｃ以下と短い場合には、アノードの電圧（Ａｎｏｄｅ）は大きく低下しないが、ＰＷＭ信号のＬｏｗ状態の期間が数１００ｍｓｅｃ以上と長い場合は、アノードの電圧（Ａｎｏｄｅ）が大きく低下することとなる。

　トランジスタＴＲ３は、コンデンサＣ_４の充放電を制御するトランジスタである。

　それから、図示されているように、トランジスタＴＲ３のドレイン電極には、抵抗Ｒ_４が接続されており、抵抗Ｒ_４を介して設けられた配線が、ＡＮＤ回路７の一方の端子と接続されている。そして、上記配線には、抵抗Ｒ_３と、コンデンサＣ_４と、が設けられている。

　一方、ＡＮＤ回路７の他方の端子には、ＰＷＭ信号に依存しないＬＥＤドライバ制御信号（従来のイネーブル信号）が入力される。

　トランジスタＴＲ３のドレイン電極と、ＡＮＤ回路７の一方の端子と、を接続する配線の電圧（Ｓｉｇｎａｌ）は、抵抗Ｒ_３と抵抗Ｒ_４とアノードの電圧（Ａｎｏｄｅ）とによって決定され、以下の（式２）で算出できる。

　配線の電圧（Ｓｉｇｎａｌ）＝Ｒ_３／（Ｒ_３＋Ｒ_４）×Ａｎｏｄｅ電圧（式２）
　そして、配線の電圧（Ｓｉｇｎａｌ）は、ＡＮＤ回路７の入力電圧に適した電圧に調整される（通常は３．３Ｖ）。

　それから、コンデンサＣ_４は、ＡＮＤ回路７から出力されるイネーブル信号をＬｏｗ状態（Ｏｆｆ状態）にさせる時間を調整するコンデンサであり、この時間はτ＝Ｒ_３×Ｃ_４（式３）で決定される。

　なお、ＬＥＤドライバ３に供給されるＰＷＭ信号が、Ｈｉｇｈの時は、配線の電圧（Ｓｉｇｎａｌ）は、上記（式２）で算出される電圧となり、抵抗Ｒ_３と抵抗Ｒ_４とは、ＡＮＤ回路７がＨｇｉｈと認識できる電圧に調整すればよい。

　そうすると、配線の電圧（Ｓｉｇｎａｌ）は、Ｈｉｇｈレベルの電圧となり、ＡＮＤ回路７からは、Ｈｉｇｈレベルのイネーブル信号がＬＥＤドライバ３に出力され、ＬＥＤドライバ３をＯｎ状態にすることとなる。

　一方、ＬＥＤドライバ３に供給されるＰＷＭ信号が、Ｌｏｗの時は、ＰＷＭ信号がＬｏｗ状態の期間の長さに応じて、アノード電圧（Ａｎｏｄｅ）が徐々に低下することとなる。

　ＰＷＭ信号のＬｏｗ状態の期間が数ｍｓｅｃ以下と短い場合には、アノードの電圧（Ａｎｏｄｅ）は大きく低下しないが、ＰＷＭ信号のＬｏｗ状態の期間が数１００ｍｓｅｃ以上と長い場合は、アノードの電圧（Ａｎｏｄｅ）が大きく低下することとなるので、ＰＷＭ信号のＬｏｗ状態の期間が数１００ｍｓｅｃ以上と長い場合においては、トランジスタＴＲ３のドレイン電極からは、電圧が出力されず、トランジスタＴＲ３のＯｆｆ状態と同様となる。

　このような場合においては、配線の電圧（Ｓｉｇｎａｌ）は、τ＝Ｒ_３×Ｃ_４（式３）で決る時定数（時間）後に、ＡＮＤ回路７の閾値電圧Ｖｔｈ以下に電圧が低下する。

　配線の電圧（Ｓｉｇｎａｌ）が、ＡＮＤ回路７の閾値電圧Ｖｔｈより小さい電圧になると、ＡＮＤ回路７からは、Ｌｏｗレベルのイネーブル信号がＬＥＤドライバ３に出力され、ＬＥＤドライバ３をＯｆｆ状態にすることとなる。

　以上のように、本実施の形態の発光ダイオード駆動回路２０においては、ＰＷＭ信号が、所定期間以上Ｌｏｗ状態（オフ状態）で維持された後、Ｈｉｇｈ状態（オン状態）となる場合、昇圧回路が急激に立ち上がり、電源に過電流が流れるのを抑制できる。

　〔まとめ〕
　本発明の一態様に係る発光ダイオード駆動回路は、パルス幅変調信号に基づいて、発光ダイオードの輝度調整を行う昇圧回路を制御する制御部を備えた発光ダイオード駆動回路であって、上記制御部には、上記パルス幅変調信号が入力され、上記制御部のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御するイネーブル信号を生成し、上記制御部に供給するイネーブル信号生成部においては、上記パルス幅変調信号が所定期間以上、ＬＯＷであった場合に、上記制御部をＯＦＦ状態に制御するイネーブル信号を生成し、上記制御部には、上記イネーブル信号が上記制御部をＯＦＦ状態からＯＮ状態に制御するイネーブル信号であった場合に、上記昇圧回路がソフトスタートで駆動されるように制御する内部イネーブル信号生成部が備えている構成である。

　上記構成によれば、上記イネーブル信号生成部においては、上記パルス幅変調信号が所定期間以上、ＬＯＷであった場合に、上記制御部をＯＦＦ状態に制御するイネーブル信号を生成するようになっており、上記制御部には、上記イネーブル信号が上記制御部をＯＦＦ状態からＯＮ状態に制御するイネーブル信号であった場合に、上記昇圧回路がソフトスタートで駆動されるように制御する内部イネーブル信号生成部が備えられている。

　したがって、上記パルス幅変調信号が、所定期間以上Ｌｏｗ状態（オフ状態）で維持された後、Ｈｉｇｈ状態（オン状態）となる場合、昇圧回路が急激に立ち上がり、電源に過電流が流れるのを抑制できる発光ダイオード駆動回路を実現できる。

　本発明の一態様に係る発光ダイオード駆動回路において、上記イネーブル信号生成部には、カウンタ回路が備えられており、上記イネーブル信号生成部には、上記パルス幅変調信号と、上記パルス幅変調信号に依存しない上記制御部のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御する制御信号と、が入力され、上記イネーブル信号生成部は、上記パルス幅変調信号が、所定期間以上、ＬＯＷであった場合に、上記カウンタ回路から出力されるカウンタ出力信号と、上記制御信号と、に基づいて、上記イネーブル信号を生成することが好ましい。

　上記構成によれば、カウンタ回路を備えた上記イネーブル信号生成部によって、上記パルス幅変調信号が所定期間以上、ＬＯＷであった場合に、上記制御部をＯＦＦ状態に制御するイネーブル信号を生成することができる。

　本発明の一態様に係る発光ダイオード駆動回路において、上記イネーブル信号生成部には、インバーターと、ＡＮＤ回路と、が備えられており、上記ＡＮＤ回路には、上記制御信号と、上記カウンタ出力信号が上記インバーターを介して、位相が反転された信号と、が入力され、上記ＡＮＤ回路からは、上記イネーブル信号が出力されることが好ましい。

　本発明の一態様に係る発光ダイオード駆動回路において、上記イネーブル信号生成部には、上記パルス幅変調信号に基づいて、電源電圧を出力するアクティブ素子と、上記アクティブ素子から出力された上記電源電圧と、上記パルス幅変調信号に依存しない上記制御部のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御する制御信号と、が入力されるＡＮＤ回路と、が備えられており、上記アクティブ素子から出力された上記電源電圧が上記ＡＮＤ回路に入力されるまでに経由する配線には、上記電源電圧が上記アクティブ素子から出力されない場合に、上記電源電圧が低下する時間を調整するための抵抗と容量とが備えられており、上記電源電圧が上記アクティブ素子から出力されない場合における、上記配線の電源電圧は、上記所定期間以上後に、上記ＡＮＤ回路の閾値電圧以下となるように、上記抵抗の値と上記容量の値とが設定されており、上記ＡＮＤ回路から上記イネーブル信号が出力されることが好ましい。

　上記構成によれば、電源電圧を用いて上記イネーブル信号生成部によって、上記パルス幅変調信号が所定期間以上、ＬＯＷであった場合に、上記制御部をＯＦＦ状態に制御するイネーブル信号を生成することができる。

　本発明の一態様に係る発光ダイオード駆動回路において、上記イネーブル信号生成部には、電源電圧に基づいて、上記発光ダイオードのアノード電圧を出力するアクティブ素子と、上記アクティブ素子から出力された上記アノード電圧と、上記パルス幅変調信号に依存しない上記制御部のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御する制御信号と、が入力されるＡＮＤ回路と、が備えられており、上記アクティブ素子から出力された上記アノード電圧が上記ＡＮＤ回路に入力されるまでに経由する配線には、上記アクティブ素子から出力された上記アノード電圧が低下する時間を調整するための抵抗と容量とが備えられており、上記配線のアノード電圧は、上記所定期間以上後に、上記ＡＮＤ回路の閾値電圧以下となるように、上記抵抗の値と上記容量の値とが設定されており、上記ＡＮＤ回路から上記イネーブル信号が出力されることが好ましい。

　上記構成によれば、上記発光ダイオードのアノード電圧を用いて上記イネーブル信号生成部によって、上記パルス幅変調信号が所定期間以上、ＬＯＷであった場合に、上記制御部をＯＦＦ状態に制御するイネーブル信号を生成することができる。

　本発明の一態様に係る発光ダイオード駆動回路において、上記配線には、上記アクティブ素子から出力された上記アノード電圧の電圧レベルを調整する抵抗が備えられていることが好ましい。

　本発明の一態様に係る発光ダイオード駆動回路において、上記所定期間は、上記発光ダイオードのアノード電圧が所定の電圧以下となる期間以上であることが好ましい。

　本発明の一態様に係る表示装置は、上記発光ダイオード駆動回路によって駆動される発光ダイオードを表示部に備えた構成である。

　上記構成によれば、上記パルス幅変調信号が、所定期間以上Ｌｏｗ状態（オフ状態）で維持された後、Ｈｉｇｈ状態（オン状態）となる場合、昇圧回路が急激に立ち上がり、電源に過電流が流れるのを抑制できる発光ダイオード駆動回路で駆動される発光ダイオードを表示部に備えているので、信頼性のより高い表示装置を実現できる。

　本発明の一態様に係る照明装置は、上記発光ダイオード駆動回路によって駆動される発光ダイオードを備えた構成である。

　上記構成によれば、上記パルス幅変調信号が、所定期間以上Ｌｏｗ状態（オフ状態）で維持された後、Ｈｉｇｈ状態（オン状態）となる場合、昇圧回路が急激に立ち上がり、電源に過電流が流れるのを抑制できる発光ダイオード駆動回路で駆動される発光ダイオードを備えているので、信頼性のより高い照明装置を実現できる。

　本発明の一態様に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルに光を照射するバックライトとして、上記照明装置と、を備えた構成である。

　上記構成によれば、上記パルス幅変調信号が、所定期間以上Ｌｏｗ状態（オフ状態）で維持された後、Ｈｉｇｈ状態（オン状態）となる場合、昇圧回路が急激に立ち上がり、電源に過電流が流れるのを抑制できる発光ダイオード駆動回路で駆動される発光ダイオードがバックライトに備えているので、信頼性のより高い液晶表示装置を実現できる。

　本発明は、ＬＥＤ駆動回路、ＬＥＤ駆動回路を備えた表示装置、照明装置および液晶表示装置に好適に用いることができる。

　１　　　　　　　　　　発光ダイオード駆動回路
　２　　　　　　　　　　発光ダイオード
　３　　　　　　　　　　ＬＥＤドライバ（制御部）
　５　　　　　　　　　　カウンタ回路
　５ａ　　　　　　　　　発振器
　５ｂ　　　　　　　　　カウンタ
　６　　　　　　　　　　インバーター
　７　　　　　　　　　　ＡＮＤ回路
　１０　　　　　　　　　発光ダイオード駆動回路
　１１　　　　　　　　　イネーブル信号生成部
　１２　　　　　　　　　ソフトスタート部（内部イネーブル信号生成部）
　１３　　　　　　　　　イネーブル信号生成部
　１４　　　　　　　　　イネーブル信号生成部
　２０　　　　　　　　　発光ダイオード駆動回路
　ＦＥＴ　　　　　　　　電界効果トランジスタ
　ＴＲ１　　　　　　　　トランジスタ
　ＴＲ２　　　　　　　　トランジスタ
　ＴＲ３　　　　　　　　トランジスタ
　Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４　　コンデンサ（容量）
　Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４　　抵抗
　Ｌ_１　　　　　　　　　　コイル
　Ｄ_１　　　　　　　　　　ダイオード

Claims

　パルス幅変調信号に基づいて、発光ダイオードの輝度調整を行う昇圧回路を制御する制御部を備えた発光ダイオード駆動回路であって、
　上記制御部には、上記パルス幅変調信号が入力され、
　上記制御部のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御するイネーブル信号を生成し、上記制御部に供給するイネーブル信号生成部においては、上記パルス幅変調信号が所定期間以上、ＬＯＷであった場合に、上記制御部をＯＦＦ状態に制御するイネーブル信号を生成し、
　上記制御部には、上記イネーブル信号が上記制御部をＯＦＦ状態からＯＮ状態に制御するイネーブル信号であった場合に、上記昇圧回路がソフトスタートで駆動されるように制御する内部イネーブル信号生成部が備えていることを特徴とする発光ダイオード駆動回路。
　上記イネーブル信号生成部には、カウンタ回路が備えられており、
　上記イネーブル信号生成部には、上記パルス幅変調信号と、上記パルス幅変調信号に依存しない上記制御部のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御する制御信号と、が入力され、
　上記イネーブル信号生成部は、上記パルス幅変調信号が、所定期間以上、ＬＯＷであった場合に、上記カウンタ回路から出力されるカウンタ出力信号と、上記制御信号と、に基づいて、上記イネーブル信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動回路。
　上記イネーブル信号生成部には、インバーターと、ＡＮＤ回路と、が備えられており、
　上記ＡＮＤ回路には、上記制御信号と、上記カウンタ出力信号が上記インバーターを介して、位相が反転された信号と、が入力され、
　上記ＡＮＤ回路からは、上記イネーブル信号が出力されることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード駆動回路。
　上記イネーブル信号生成部には、
　上記パルス幅変調信号に基づいて、電源電圧を出力するアクティブ素子と、
　上記アクティブ素子から出力された上記電源電圧と、上記パルス幅変調信号に依存しない上記制御部のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御する制御信号と、が入力されるＡＮＤ回路と、が備えられており、
　上記アクティブ素子から出力された上記電源電圧が上記ＡＮＤ回路に入力されるまでに経由する配線には、上記電源電圧が上記アクティブ素子から出力されない場合に、上記電源電圧が低下する時間を調整するための抵抗と容量とが備えられており、
　上記電源電圧が上記アクティブ素子から出力されない場合における、上記配線の電源電圧は、上記所定期間以上後に、上記ＡＮＤ回路の閾値電圧以下となるように、上記抵抗の値と上記容量の値とが設定されており、
　上記ＡＮＤ回路から上記イネーブル信号が出力されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動回路。
　上記イネーブル信号生成部には、
　電源電圧に基づいて、上記発光ダイオードのアノード電圧を出力するアクティブ素子と、
　上記アクティブ素子から出力された上記アノード電圧と、上記パルス幅変調信号に依存しない上記制御部のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御する制御信号と、が入力されるＡＮＤ回路と、が備えられており、
　上記アクティブ素子から出力された上記アノード電圧が上記ＡＮＤ回路に入力されるまでに経由する配線には、上記アクティブ素子から出力された上記アノード電圧が低下する時間を調整するための抵抗と容量とが備えられており、
　上記配線のアノード電圧は、上記所定期間以上後に、上記ＡＮＤ回路の閾値電圧以下となるように、上記抵抗の値と上記容量の値とが設定されており、
　上記ＡＮＤ回路から上記イネーブル信号が出力されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動回路。
　上記配線には、上記アクティブ素子から出力された上記アノード電圧の電圧レベルを調整する抵抗が備えられていることを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード駆動回路。
　上記所定期間は、上記発光ダイオードのアノード電圧が所定の電圧以下となる期間以上であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の発光ダイオード駆動回路。
　請求項１から７の何れか１項に記載の発光ダイオード駆動回路によって駆動される発光ダイオードを表示部に備えたことを特徴とする表示装置。
　請求項１から７の何れか１項に記載の発光ダイオード駆動回路によって駆動される発光ダイオードを備えたことを特徴とする照明装置。
　液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルに光を照射するバックライトとして、請求項９に記載の照明装置と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。