WO2021106360A1 - Ｌｅｄ駆動装置、照明装置、および車載用表示装置 - Google Patents

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WO2021106360A1
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current
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terminal
reference voltage
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亮輔 金光
幸司 桂
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ローム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an LED drive device.
  • LEDs light emitting diodes
  • Patent Document 1 A conventional example of an LED driving device for driving an LED is disclosed in Patent Document 1.
  • the LED drive device of Patent Document 1 includes a DC / DC controller that controls an output stage for generating an output voltage from an input voltage and supplying it to the LED, and a constant current driver that generates an output current flowing through the LED. Then, it drives a plurality of LEDs.
  • the DC / DC controller includes an error amplifier that compares the lowest voltage among the cathode voltages of a plurality of LEDs with a reference voltage, and a PWM comparator that compares the output of the error amplifier with a slope signal to generate an internal PWM signal. , Have.
  • the constant current driver is turned on and off based on the external PWM signal input to the PWM terminal. As a result, PWM dimming control is performed. While the constant current driver is on, the switching element in the output stage is PWM-driven by the switching pulse so that the minimum voltage of the cathode voltage matches the reference voltage by the error amplifier and the PWM comparator. As a result, the output voltage (LED anode voltage) is controlled by adding the reference voltage to the maximum voltage of each forward voltage of the plurality of LEDs.
  • the cathode voltage of the LED of the system having the maximum forward voltage is controlled to the reference voltage, and the cathode voltage of the LED of the other system is controlled to a voltage equal to or higher than the reference voltage. LED. Then, the power consumption in the LED drive device, that is, the amount of heat generated is determined by the voltage of each cathode of each of the plurality of LEDs and the current flowing through each LED.
  • an object of the present invention is to provide an LED drive device capable of effectively suppressing the amount of heat generated.
  • the LED drive device is A DC / DC controller that controls the output stage for generating an output voltage from the input voltage and supplying it to the anode of the LED.
  • a constant current circuit that generates the LED current flowing through the LED, An LED terminal for connecting the cathode of the LED and A reference voltage generator that generates a reference voltage, LED current setting unit and Have,
  • the DC / DC controller controls the voltage of the LED terminal to match the reference voltage.
  • the reference voltage generation unit is configured to generate the reference voltage that becomes lower as the set value of the LED current set by the LED current setting unit becomes smaller (first configuration).
  • the constant current circuit includes a first amplifier in which a current setting reference voltage generated by the LED current setting unit is applied to one of the input ends.
  • the reference voltage may change linearly according to a change in the set value of the LED current (third configuration).
  • the reference voltage generator may keep the reference voltage constant when the set value of the LED current is equal to or less than a predetermined threshold value (fourth). Configuration).
  • the current setting terminal that can be connected to an external resistor is further provided.
  • the LED current setting unit has a current generation unit that generates a first current according to the resistance value of the external resistor, and generates the current setting reference voltage according to the first current.
  • the reference voltage generating unit has a second resistor through which a second current corresponding to the first current flows. The reference voltage may be generated at one end of the second resistor (fifth configuration).
  • the reference voltage generating unit has one input end to which a predetermined lower limit voltage is applied, the other input end connected to one end of the second resistor, and the second resistor. It may further have a second amplifier having an output end connected to one end of the (sixth configuration).
  • the LED current setting unit is A first current mirror that generates a third current based on the first current, and The third resistor through which the third current flows and A second current mirror that generates the second current based on the first current, and Have,
  • the current setting reference voltage may be generated at one end of the third resistor (seventh configuration).
  • the current generator includes a third amplifier in which a variable dimming command signal is applied to one of the input terminals, and a third amplifier.
  • a second transistor having a control end to which the output end of the third amplifier is connected, another input end of the third amplifier, and a first end connected to the current setting terminal. May have (eighth configuration).
  • the set LED current ratio when the set LED current ratio is equal to or higher than the LED current ratio threshold value, DC dimming is performed so that the constant current circuit is always on, and the set LED current ratio sets the LED current ratio threshold value. If it is lower than that, it may have a dimming control unit that performs PWM dimming to turn on / off the constant current circuit (9th configuration).
  • the LED current ratio threshold value may be variably set (tenth configuration).
  • an internal voltage generating unit that generates an internal voltage based on the input voltage and a dimming terminal capable of applying a voltage obtained by dividing the internal voltage by a voltage dividing resistor are further provided.
  • the LED current ratio threshold value may be variably set according to the voltage applied to the dimming terminal (11th configuration).
  • the output voltage is supplied to each anode of the LED of a plurality of systems.
  • a plurality of the LED terminals for connecting to each cathode of the plurality of LEDs, and a plurality of the LED terminals. It further has a selector for selecting the lowest voltage among the voltages of the plurality of LED terminals.
  • the DC / DC controller may control the minimum voltage to match the reference voltage (12th configuration).
  • the lighting device includes an LED drive device having any of the above configurations, the output stage, and the LED.
  • the in-vehicle display device has a lighting device having the above configuration.
  • the LED drive device of the present invention it is possible to effectively suppress the amount of heat generated.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a configuration of an LED drive device 30 according to an embodiment of the present invention.
  • the LED drive device 30 shown in FIG. 1 drives LED arrays 41 to 46 of a plurality of systems (six systems as an example in this embodiment).
  • the LED drive device 30 includes an internal voltage generation unit 1, a current detection unit 2, an oscillation unit 4, a slope generation unit 5, a PWM comparator 6, a control logic unit 7, a driver 8, and a soft start unit 9. , Output discharge unit 10, error amplifier 11, selector 12, reference voltage generation unit 13, protection circuit unit 14, dimming control unit 15, LED current setting unit 16, Schmitt trigger 17, and constant current. It is a semiconductor device having the driver 18 integrated.
  • the LED drive device 30 has, as external terminals for establishing an electrical connection with the outside, a VCS terminal, a VREG terminal, a CSH terminal, an SD terminal, a VDISC terminal, an OUTL terminal, a CSL terminal, an LED1 terminal to an LED6 terminal, and the like. It has an OVP terminal, a GND terminal, an ISET terminal, an ADIM terminal, a PWM terminal, a SHT terminal, a FAIL2 terminal, a FAIL1 terminal, a COMP terminal, and an EN terminal.
  • an output stage 35 for generating an output voltage Vout from the input voltage Vin by DC / DC conversion and supplying it to the anodes of the LED arrays 41 to 46 is arranged.
  • the output stage 35 includes a switching element N1, a diode D1, an inductor L1, and an output capacitor Co. Since the switching element N1 is driven and controlled by the LED driving device 30, the output stage 35 is controlled by the LED driving device 30.
  • a DC / DC converter is formed by the output stage 35 and the LED drive device 30.
  • a step-up DC / DC converter is configured as a DC / DC converter in particular.
  • the application end of the input voltage Vin is connected to one end of the capacitor Cvcc, the VCC terminal, and one end of the resistor Rsh.
  • the other end of the capacitor CVCC is connected to the ground end.
  • the other end of the resistor Rsh is connected to the source of the transistor M1 composed of the CSH terminal and the p-channel MOSFET.
  • the drain of the transistor M1 is connected to one end of the inductor L1.
  • the gate of the transistor M1 is connected to the SD terminal.
  • the other end of the inductor L1 is connected to the anode of the diode D1 and the drain of the switching element N1 composed of the n-channel MOSFET.
  • the source of the switching element N1 is connected to the ground end via the resistor Rsl.
  • the gate of the switching element N1 is connected to the OUTL terminal.
  • the cathode of the diode D1 is connected to one end of the output capacitor Co.
  • the other end of the output capacitor Co is connected to the ground end.
  • An output voltage Vout is generated at one end of the output capacitor Co.
  • the switching element N1 may be included in the LED drive device.
  • Each anode of the LED arrays 41 to 46 is connected to one end of the output capacitor Co where the output voltage Vout is generated.
  • the LED arrays 41 to 46 are each composed of a plurality of LEDs connected in series.
  • Each cathode of the LED arrays 41 to 46 is connected to the LED1 terminal to the LED6 terminal, respectively.
  • the LED arrays 41 to 46 are not limited to being connected in series, and may be composed of, for example, LEDs connected in series and parallel, or may be composed of only one LED. Further, the number of LED arrays that can be driven is not limited to 6, and may be, for example, four. Further, only one LED array may be driven.
  • the internal voltage generation unit 1 When the EN terminal is High, the internal voltage generation unit 1 generates an internal voltage Vreg (for example, 5V) from the input voltage Vin applied to the VCS terminal and outputs it from the VREG terminal.
  • the internal voltage Vreg is used as the power supply voltage of the internal circuit included in the LED drive device 30.
  • a capacitor Cvg is connected to the VREG terminal.
  • a CSH terminal and an SD terminal are connected to the current detection unit 2.
  • the oscillation unit 4 generates a predetermined clock signal and outputs this to the slope generation unit 5.
  • the slope generation unit 5 generates a slope signal (triangular wave signal) Vslp based on the clock signal input from the oscillation unit 4, and outputs this to the PWM comparator 6. Further, the slope generation unit 5 has a function of giving an offset to the slope signal Vslp according to the CSL terminal voltage obtained by converting the current flowing through the switching element N1 by the resistor Rsl.
  • the PWM comparator 6 compares the error signal Verr input to the non-inverting input end (+) with the slope signal Vslp input to the inverting input terminal (-) to generate an internal PWM signal pwm and control it. Output to the logic unit 7.
  • the control logic unit 7 generates a drive signal for the driver 8 based on the internal PWM signal pwm.
  • the driver 8 generates a gate voltage of the switching element N1 in a pulse shape between the internal voltage Vreg and the ground voltage based on the drive signal input from the control logic unit 7.
  • the switching element N1 is turned on / off based on the gate voltage input from the driver 8.
  • LED terminal voltages Voltage1 to LED6 are applied to the LED1 terminal to the LED6 terminal as the cathode voltages of the LED arrays 41 to 46, respectively.
  • the selector 12 selects the lowest voltage among the LED terminal voltages Vled1 to Vled6 and outputs it to one inverting input terminal ( ⁇ ) of the error amplifier 11.
  • the OVP terminal voltage after dividing the output voltage Vout by the voltage dividing resistors Rovp1 and Ropv2 is applied to the other inverting input terminal ( ⁇ ) of the error amplifier 11.
  • a reference voltage Vref is applied to the non-inverting input end (+) of the error amplifier 11.
  • the error amplifier 11 amplifies the difference between the lower voltage applied to the two inverting input terminals (-) and the reference voltage Vref to generate an error signal Verr, and outputs this to the PWM comparator 6. To do.
  • the feedback control based on the OVP terminal is performed only at the time of startup in order to accelerate the startup, and after the startup, the feedback control based on the output of the selector 12 is performed.
  • the output end of the error amplifier 11 is connected to the COMP terminal.
  • the COMP terminal is connected to the ground end via an externally connected resistor Rpc and a capacitor Cpc.
  • the soft start unit 9 controls so as to gradually increase the voltage level of the error signal Verr. As a result, overshoot and inrush current of the output voltage Vout can be suppressed.
  • the protection circuit unit 14 includes a TSD unit, a TSDW (thermal warning) unit, an OCP unit, an OVP unit, an LED open detection circuit (OPEN), an LED short circuit detection circuit (SHORT), and an output short circuit protection circuit (SCP). And a UVLO unit.
  • the TSD unit shuts down circuits other than the internal voltage generation unit 1 when the junction temperature of the LED drive device 30 becomes, for example, 175 ° C. or higher.
  • the TSD unit restores the circuit operation when the junction temperature of the LED drive device 30 reaches, for example, 150 ° C.
  • the OCP unit monitors the CSL terminal voltage (input current detection voltage) in which the current flowing through the switching element N1 is detected as a voltage signal by the resistor Rsl, and provides overcurrent protection when the CSL terminal voltage becomes, for example, 0.3 V or more. Call.
  • the OCP section turns off DC / DC switching when applying overcurrent protection.
  • the gate of the transistor M1 is connected to the SD terminal.
  • the current detection unit 2 detects the overcurrent flowing through the resistor Rsh (the overcurrent flowing through the inductor L1), the current detection unit 2 turns off the transistor M1 and cuts off the path from the application end of the input voltage Vin to the inductor L1.
  • the OVP unit monitors the OVP terminal voltage and applies overvoltage protection when the OVP terminal voltage becomes, for example, 1.0 V or more. When overvoltage protection is applied, DC / DC switching is turned off.
  • LED open detection circuit when any of the LED terminal voltages Vled1 to Vled6 is, for example, 0.3 V or less and the OVP terminal voltage is, for example, 1.0 V or more, LED open detection is applied and the open is detected. Only the LED array is latched off.
  • LED short circuit detection circuit when any of the LED terminal voltages Vled1 to Vled6 is, for example, 4.5 V or more, the built-in counter operation is started, and after about 13 ms, the latch is applied and the short circuit is detected. Only the LED array is latched off. A resistor Rsht for setting LED short-circuit protection is connected to the SHT terminal.
  • the output short-circuit protection circuit (SCP) is built in when the OVP terminal voltage becomes, for example, 0.25 V or less, or when any of the LED terminal voltages Vled1 to Vled6 becomes, for example, 0.3 V or less.
  • the counter operation is started, and after about 13 ms have elapsed, the latch is engaged and the circuits other than the internal voltage generation unit 1 are shut down.
  • the output short-circuit protection circuit provides ground fault protection in both cases when the anode side (DC / DC output end side) of the LED arrays 41 to 46 has a ground fault and when the cathode side of the LED arrays 41 to 46 has a ground fault. It corresponds.
  • the UVLO unit shuts down circuits other than the internal voltage generation unit 1 when the input voltage Vin becomes, for example, 2.8 V or less, or when the internal voltage Vreg becomes, for example, 2.7 V or less.
  • the protection circuit unit 14 outputs an abnormality detection signal from the FAIL1 terminal to the outside based on the abnormality detection state of the TSDW unit.
  • a VREG terminal is connected to the FAIL1 terminal via a resistor Rf1.
  • the protection circuit unit 14 sets the FAIL1 terminal to Low output by turning on a transistor (not shown) connected to the FAIL1 terminal.
  • the protection circuit unit 14 outputs an abnormality detection signal from the FAIL2 terminal to the outside based on the abnormality detection state of the LED open detection circuit, the LED short circuit detection circuit, and the output short circuit protection circuit (SCP).
  • a VREG terminal is connected to the FAIL2 terminal via a resistor Rf2.
  • the protection circuit unit 14 is connected to the FAIL2 terminal (not shown). By turning on the transistor, the FAIL2 terminal is set to Low output.
  • the Schmitt trigger 17 transmits a PWM dimming signal input from the outside to the PWM terminal to the dimming control unit 15.
  • the PWM dimming signal is input as a pulse signal.
  • An analog dimming signal is input to the dimming control unit 15 from the outside via an ADIM terminal (dimming terminal).
  • the dimming control unit 15 switches between DC dimming and PWM dimming based on the input PWM dimming signal and analog dimming signal.
  • the dimming control unit 15 sends a PWM dimming command to the constant current driver 18. Further, the dimming control unit 15 sends a DC dimming command to the LED current setting unit 16.
  • the LED current setting unit 16 sets the resistance value of the resistor Riset (external resistance) connected to the ISET terminal (current setting terminal) and the constant current value according to the DC dimming command from the dimming control unit 15 to a constant current.
  • the reference voltage generation unit 13 generates a reference voltage Vref according to the setting of the constant current value by the LED current setting unit 16. The detailed configuration of the LED current setting unit 16 and the reference voltage generation unit 13 will be described later.
  • the constant current driver 18 has six systems of constant current circuits 181 arranged between the terminals of the LED1 terminal to the LED6 terminal and the GND terminal connected to the ground terminal.
  • the constant current driver 18 further includes a PWM control logic unit 182.
  • the PWM control logic unit 182 controls the constant current circuit 181 on and off according to the on-duty of PWM dimming commanded by the dimming control unit 15. Specifically, the constant current circuit 181 is turned on during the LED current on period corresponding to the on-duty of PWM dimming, and the constant current circuit 181 is turned off during the LED current off period corresponding to the on-duty of PWM dimming. When the constant current circuit 181 is on, the LED current I LED of the constant current value set by the LED current setting unit 16 flows.
  • the VDISC terminal is connected to the output discharge unit 10.
  • the VDISC terminal is connected to one end of the output capacitor Co where the output voltage Vout is generated. If the output capacitor Co is started with electric charge remaining, LED flicker may occur. Therefore, it is necessary to discharge the output capacitor Co at the time of starting, but since it may take time to discharge the electric charge only by the discharge path such as the resistors Robp1 and Robp2 for OVP setting, the output discharge unit 10 causes the output capacitor Co to be discharged. Discharge the residual charge. The discharge is performed when the DC / DC converter is turned off (when the signal applied to the EN terminal is turned off or protected).
  • DC / DC controller 301 circuit block including the oscillation unit 4, the slope generation unit 5, the PWM comparator 6, the control logic unit 7, the driver 8, and the error amplifier 11 included in the LED drive device 30 will be described in detail.
  • the error amplifier 11 amplifies the difference between the lowest value of the LED terminal voltages Vled1 to Vled6 selected by the selector 12 and the lower voltage of the OVP terminal voltage and the reference voltage Vref to generate an error voltage Verr. ..
  • the voltage value of the error voltage Verr becomes higher as the lower voltage is lower than the reference voltage Vref.
  • the PWM comparator 6 compares the error voltage Verr with the slope signal Vslp and generates an internal PWM signal pwm.
  • the internal PWM signal pwm has a high level when the error voltage Verr is higher than the slope signal Vslp, and has a low level when the error voltage Verr is lower than the slope signal Vslp.
  • the control logic unit 7 controls on / off of the switching element N1 based on the internal PWM signal pwm. Specifically, the control logic unit 7 turns on the switching element N1 when the internal PWM signal pwm is at a high level. On the contrary, the control logic unit 7 turns off the switching element N1 when the internal PWM signal pwm is at a low level.
  • the feedback control unit including the error amplifier 11, the PWM comparator 6, the control logic unit 7, and the driver 8 switches the switching pulse from the OUTL terminal so that the lowest values of the LED terminal voltages Vled1 to Vled6 match the reference voltage Vref.
  • the feedback control to output to the element N1 is performed. That is, the DC / DC controller 301 has the feedback control unit.
  • the output voltage Vout obtained by boosting the input voltage Vin is supplied to the anodes of the LED arrays 41 to 46.
  • the LED drive device 30 has a function of switching between PWM dimming and DC dimming by a setting input, and this will be described below.
  • the DC dimming is a method for performing dimming by changing the constant current value of the LED current I LED to LED current I LED as an always-on by the constant current driver 18.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration related to a function of switching between PWM dimming and DC dimming, and partially shows a part of the LED drive device 30 shown in FIG. 1 described above.
  • the PWM dimming signal input to the PWM terminal is input to the dimming control unit 15 via the Schmitt trigger 17.
  • Resistors R21 and R22 are connected in series between the VREG terminal and the grounding end, and the ADIM terminal is connected to the connection node between the resistors R21 and R22.
  • the combination of the resistance values of the resistors R21 and R22 changes the voltage division ratio that divides the internal voltage Vreg generated in the VREG terminal, and the analog dimming signal (voltage signal) applied to the ADIM terminal changes.
  • the LED current ratio threshold value for switching between PWM dimming and DC dimming is set according to the analog dimming signal applied to the ADIM terminal. That is, the LED current ratio threshold value can be set by combining the resistance values of the resistors R21 and R22.
  • the LED current ratio is a ratio in which a predetermined LED current value set by the LED current setting unit 16 based on a command from the resistor Riset connected to the ISET terminal and the dimming control unit 15 is set to 100%. For example, one of 100%, 50%, 25%, and 12.5% LED current ratio threshold values is set according to the combination of the resistance values of the resistors R21 and R22.
  • the set LED current ratio is set according to the duty of the PWM dimming signal.
  • the dimming control unit 15 compares the set LED current ratio threshold value with the set set LED current ratio. When the set LED current ratio is equal to or higher than the LED current ratio threshold value, the dimming control unit 15 commands the LED current setting unit 16 to instruct the LED current value at the set LED current ratio, and the constant current driver 18 is instructed by the LED current. Command DC dimming to always turn on.
  • the dimming control unit 15 commands the LED current value at the LED current ratio threshold to the LED current setting unit 16 and responds to the set LED current ratio. Instructs the constant current driver 18 to perform on-duty PWM dimming.
  • FIG. 3 shows a case where the LED current ratio threshold value is set to 50%.
  • DC dimming is performed when the set LED current ratio is 50% or more
  • PWM dimming is performed when the set LED current ratio is less than 50%.
  • the set LED current ratio is, for example, 80%
  • DC dimming is performed with the LED current value at 80%
  • the set LED current ratio is, for example, 40%
  • the LED current value is set to 50% and on-duty.
  • PWM dimming is performed at 80%.
  • FIG. 4 shows a case where the LED current ratio threshold value is set to 25%.
  • the LED current ratio threshold value is set to 25%.
  • the LED current ratio threshold value is set to 100%. In this case, PWM dimming is performed at all the set LED current ratios.
  • the on-duty may be adjusted with the LED current value set to 100%. For example, when the LED current ratio threshold value is 50% and the set LED current ratio is 40%, PWM dimming may be performed with the LED current value as 100% and the on-duty 40%.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of the relationship between the LED current and the LED luminous intensity.
  • the solid line corresponds to DC dimming and the broken line corresponds to PWM dimming.
  • DC dimming the amount of decrease in LED luminous intensity tends to be large in the region where the LED current is low.
  • PWM dimming the linearity of the LED luminous intensity is maintained even in the region where the LED current is low, and the decrease in the LED luminous intensity tends to be suppressed. Therefore, as described above, the amount of change in the LED luminous intensity can be suppressed by performing DC dimming in the region where the LED current value is high and performing PWM dimming in the region where the LED current value is low.
  • the LED current ratio threshold value can be set variably as described above.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of the relationship between the LED current and the chromaticity.
  • the solid line corresponds to DC dimming and the broken line corresponds to PWM dimming.
  • the dimming rate (100% to 1%) is smaller than the dimming rate of PWM dimming (99.98% to 0.02%)
  • the change in chromaticity is large. Therefore, as described above, by switching between DC dimming and PWM dimming, it is possible to suppress a change in chromaticity while maintaining a high dimming rate.
  • the selector 12 is among the voltages applied to the LED1 terminal to the LED6 terminal to which the cathodes of the plurality of LED arrays 41 to 46 are connected. Control is performed to match the minimum voltage selected by the above with the reference voltage Vref.
  • the LED drive device 30 has a function of variably controlling the reference voltage Vref, that is, the LED terminal control voltage, which will be described below.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a reference voltage generation unit 13, an LED current setting unit 16, and a constant current circuit 181.
  • the LED current setting unit 16 includes an amplifier 16A, a transistor 16B, transistors 16C, 16D1, 16D2, 16F composed of a p-channel MOSFET, and resistors 16E1, 16E2.
  • a current generation unit 161 that generates a current I1 (first current) corresponding to the resistance value of the resistor Riset is formed from the amplifier 16A and the transistor 16B.
  • the dimming command signal DM from the dimming control unit 15 is input to the non-inverting input end (+) of the amplifier 16A.
  • the dimming command signal DM is a variable analog signal.
  • the output end of the amplifier 16A is connected to the gate of the transistor 16B, which is an n-channel MOSFET.
  • the source of the transistor 16B is connected to the ISET terminal at the node ND1.
  • the node ND1 is connected to the inverting input end (-) of the amplifier 16A.
  • the drain of the transistor 16C is connected to the drain of the transistor 16B.
  • the gate and drain of the transistor 16C are short-circuited.
  • the gate of transistor 16C is connected to the gate of transistor 16D1.
  • An internal voltage Vreg is applied to each source of the transistors 16C and 16D1 as a power supply voltage.
  • the drain of the transistor 16D1 is connected to one end of the resistor 16E1 by the node ND21.
  • the other end of the resistor 16E1 is connected to the ground end.
  • the current mirror CM1 is formed by the transistor 16C and the transistor 16D1.
  • the amplifier 16A controls the gate of the transistor 16B so that the voltage of the node ND1 matches the voltage of the dimming command signal DM.
  • the current I1 flowing through the transistor 16B is generated by the dimming command signal DM and the resistor Riset connected to the ISET terminal.
  • the current mirror CM1 generates a current I21 (third current) flowing through the resistor 16E1 based on the current I1.
  • the resistor 16E1 and the current I21 generate a current setting reference voltage REF21 at the node ND21.
  • the constant current circuit 181 includes an amplifier 181A, a transistor 181B, and a resistor 181C.
  • the constant current circuit 181 shown in FIG. 8 typically shows a circuit corresponding to the LED array 41 (LED1 terminal), and the constant current circuit 181 corresponding to the LED arrays 42 to 46 is the same circuit as in FIG. It is a configuration.
  • the current setting reference voltage REF21 output from the LED current setting unit 16 is applied to the non-inverting input end (+) of the amplifier 181A.
  • the output end of amplifier 181A is connected to the gate of transistor 181B, which is an n-channel MOSFET.
  • the source of the transistor 181B is connected to one end of the resistor 181C by the node ND18.
  • the node ND18 is connected to the inverting input end ( ⁇ ) of the amplifier 181A.
  • the other end of the resistor 181C is connected to the ground end via the GND terminal.
  • the drain of the transistor 181B is connected to the LED1 terminal.
  • the amplifier 181A controls the gate of the transistor 181B so that the voltage of the node ND 18 matches the current setting reference voltage REF 21.
  • the LED current I LED (constant current) flowing through the transistor 181B is generated by the current setting reference voltage REF21 and the resistor 181C.
  • the higher the resistance value of the resistor List the smaller the current values of the current I1 and the current I21, the lower the current setting reference voltage REF21, and the constant LED current I LED.
  • the current value becomes low.
  • a current mirror CM2 is formed from the transistor 16C and the transistor 16D2, and the current I22 flowing through the transistor 16D2 and the resistor 16E2 is used for setting the current output to the constant current circuit 181 for the LED array 42.
  • a reference voltage REF22 is generated at node ND22.
  • a circuit for generating a reference voltage for current setting is formed for each constant current circuit 181 for the LED arrays 43 to 46.
  • the LED terminal to which the lowest voltage is applied when the forward voltage Vf of the LED arrays 41 to 46 varies.
  • the applied voltage of the LED terminals other than the above is higher than the reference voltage Vref.
  • the drain-source voltage Vds of the transistor 181B connected to the LED terminal other than the LED terminal to which the minimum voltage is applied is the drain-source voltage of the transistor 181B connected to the LED terminal to which the minimum voltage is applied. It will be higher than Vds.
  • the on-resistance value of the transistor 181B for passing the same LED current I LED becomes high, and the gate voltage of the transistor 181B becomes low, so that the LED The current I LED can be passed without any problem.
  • the reference voltage generation unit 13 has a resistor 13A, an amplifier 13B, and resistors 13C and 13D.
  • the LED current setting unit 16 also has a current mirror CM3 formed by the transistor 16C and the transistor 16F. Specifically, the gate of the transistor 16F is connected to the gate of the transistor 16C. An internal voltage Vreg is applied to the source of the transistor 16F. The drain of the transistor 16F is connected to one end of the resistor 13A.
  • the other end of the resistor 13A is connected to the grounding end.
  • One end of the resistor 13A is connected to the non-inverting input end (+) of the error amplifier 11 (FIG. 1).
  • a lower limit voltage Vlimit obtained by dividing a predetermined power supply voltage VREF1 by resistors 13C and 13D is applied to the non-inverting input end (+) of the clamp amplifier 13B.
  • the output end and the inverting input end ( ⁇ ) of the amplifier 13B are connected to one end of the resistor 13A.
  • the current mirror CM3 generates a current I3 (second current) flowing through the transistor 16F based on the current I1 flowing through the transistor 16C. Since the current I3 flows through the resistor 13A, a reference voltage Vref corresponding to the current I3 is generated at one end of the resistor 13A. The higher the resistance value of the resistor Riset with respect to the same dimming command DM, the smaller the current I1 and the current I3, and the lower the reference voltage Vref.
  • FIG. 9 is a graph showing an example of the relationship between the LED current I LED and the resistor Riset and the reference voltage Vref.
  • the value of the LED current I LED when the resistance Riset is changed to be high when the dimming command signal DM is set to the maximum voltage corresponding to the LED current ratio of 100% is shown.
  • the LED current I LED decreases from 150 mA to 93.8 mA.
  • the reference voltage Vref is lowered from 0.8V to 0.5V by the reference voltage generation unit 13.
  • the LED current I LED decreases from 93.8 mA to 50 mA.
  • the lower limit voltage Vlimit 0.5V
  • the reference voltage Vref is clamped to 0.5V and becomes constant. That is, when the LED current I LED is 93.8 mA or less, which is a predetermined threshold value, the reference voltage Vref is set to be constant.
  • the LED current I LED is lowered from 150 mA, even if the control voltage of the LED terminal is lowered from 0.8 V, it is possible to realize the required on-resistance with the above-determined size of the transistor 181B. Become. However, if the control voltage of the LED terminal is lowered too much, the drain-source voltage Vds of the transistor 181B becomes too low, and the transistor 181B becomes a state close to a full-on state in order to lower the on-resistance, which is not desirable. In the embodiment, a lower limit voltage voltage is provided for the control voltage of the LED terminal.
  • the power consumption of the LED drive device 30 is determined by the LED current I LED and the LED terminal voltage.
  • variable control of the reference voltage Vref is performed linearly, but it can also be performed curvedly.
  • control configuration can be simplified by performing it linearly.
  • FIG. 10 shows variations in the forward voltage Vf of the LED arrays 41 to 46 and the power consumption of the LED drive device 30 when the set value of the LED current LED is 80 mA in the control characteristics of the example shown in FIG. It is a graph which shows the relationship with.
  • the solid line indicates the control characteristic of the solid line (this embodiment) shown in FIG. 9, and the broken line indicates the control characteristic of the broken line (comparative example) shown in FIG.
  • the reference voltage Vref is constant at 1.0 V regardless of the LED current LED.
  • the power consumption of the LED drive device 30 is the sum of the circuit power, the gate drive power of the switching element N1, and the current driver power in the constant current circuit 181.
  • circuit power circuit current ⁇ VCS voltage.
  • gate drive power gate capacitance ⁇ Vreg ⁇ Vreg ⁇ oscillation frequency.
  • the present embodiment can reduce the power consumption as compared with the comparative example. Thereby, in the present embodiment, for example, the number of LED lamps and the LED current value can be increased.
  • the dimming command signal DM when PWM dimming is performed, the dimming command signal DM is set by the dimming control unit 15 to the voltage value of the LED current ratio threshold with respect to the maximum voltage corresponding to the LED current ratio of 100%, and PWM.
  • the constant current circuit 181 is on / off controlled according to the on-duty of dimming.
  • the dimming command signal DM when DC dimming is performed, the constant current circuit 181 is always turned on, and the dimming command signal DM is set to a voltage corresponding to the set LED current ratio by the dimming control unit 15.
  • the dimming command signal DM When performing PWM dimming, the dimming command signal DM may be set to the maximum voltage corresponding to the LED current ratio of 100%.
  • the function of switching between PWM dimming and DC dimming is not essential, and for example, it may have a dimming function of only PWM dimming.
  • FIG. 11 shows a configuration example of a backlight device to which the LED drive device according to the embodiment of the present invention can be applied.
  • the configuration shown in FIG. 11 is a so-called edge light system, and is not limited to this, and a direct system may be used.
  • the backlight device 70 shown in FIG. 11 is a lighting device that illuminates the liquid crystal panel 81 from the back surface.
  • the backlight device 70 includes an LED light source unit 71, a light guide plate 72, a reflector 73, and optical sheets 74.
  • the LED light source unit 71 includes an LED and a substrate on which the LED is mounted.
  • the light emitted from the LED light source unit 71 enters the inside from the side surface of the light guide plate 72.
  • the light guide plate 72 made of an acrylic plate guides the light entering the inside to the entire inside while totally reflecting the light, and emits the light as planar light from the surface on the side where the optical sheets 74 are arranged.
  • the reflector 73 reflects the light leaked from the light guide plate 72 and returns it to the inside of the light guide plate 72.
  • the optical sheets 74 are made of a diffusion sheet, a lens sheet, or the like, and have an object of making the brightness of the light illuminating the liquid crystal panel 81 uniform or improving the brightness.
  • the LED light source unit 71 includes an LED drive device according to an embodiment of the present invention, an output stage, and an LED. The size of the liquid crystal panel 81 can be increased by the LED driving device according to the embodiment of the present invention.
  • the backlight device to which the LED drive device according to the embodiment of the present invention described above is applied is particularly preferably mounted on an in-vehicle display.
  • the above LED drive device it is possible to expand the dimming range of the LED, so the display brightness can be increased during daytime driving and nighttime driving, or during daytime normal driving and tunnel driving. It is suitable for in-vehicle displays that need to be adjusted.
  • the in-vehicle display is provided on the dashboard in front of the driver's seat of the vehicle, for example, as in the in-vehicle display 85 shown in FIG.
  • the in-vehicle display 85 can display various images such as car navigation information, a captured image of the rear of the vehicle, a speedometer, a fuel gauge, a fuel consumption meter, and a shift position, and can convey various information to the user.
  • Such an in-vehicle display is also called a cluster panel or a center information display (CID).
  • the in-vehicle display may be, for example, rear entertainment arranged behind the driver's seat or the passenger seat.
  • the present invention can be used, for example, as a driving means for an in-vehicle LED.

Abstract

ＤＣ／ＤＣコントローラは、ＬＥＤ端子の電圧を基準電圧に一致させる制御を行い、基準電圧生成部は、ＬＥＤ電流設定部により設定されるＬＥＤ電流の設定値が小さくなるほど低くなる前記基準電圧を生成するＬＥＤ駆動装置としている。

Description

ＬＥＤ駆動装置、照明装置、および車載用表示装置
　本発明は、ＬＥＤ駆動装置に関する。
　従来、消費電力が小さく寿命の長いＬＥＤ（発光ダイオード）が様々な用途に用いられる。ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動装置の従来例は、特許文献１に開示されている。
　特許文献１のＬＥＤ駆動装置は、入力電圧から出力電圧を生成してＬＥＤに供給するための出力段を制御するＤＣ／ＤＣコントローラと、ＬＥＤに流れる出力電流を生成する定電流ドライバと、を有し、複数系統のＬＥＤを駆動する。
　ＤＣ／ＤＣコントローラは、複数系統のＬＥＤのカソード電圧のうち最低電圧と基準電圧とを比較するエラーアンプと、当該エラーアンプの出力とスロープ信号とを比較して内部ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭコンパレータと、を有する。
　定電流ドライバは、ＰＷＭ端子に入力される外部ＰＷＭ信号に基づいてオンオフされる。これにより、ＰＷＭ調光制御が行われる。定電流ドライバがオンの期間において、エラーアンプおよびＰＷＭコンパレータにより上記カソード電圧の最低電圧が基準電圧と一致するように出力段におけるスイッチング素子がスイッチングパルスによりＰＷＭ駆動される。これにより、複数系統のＬＥＤの各順方向電圧のうちの最大電圧に上記基準電圧を加えた電圧値に出力電圧（ＬＥＤのアノード電圧）が制御される。
特開２０１３－２１１１７号公報
　上記のようなＬＥＤ駆動装置により、順方向電圧が最大となる系統のＬＥＤのカソード電圧が上記基準電圧に制御され、それ以外の系統のＬＥＤのカソード電圧は、上記基準電圧以上の電圧に制御される。そして、複数系統の各ＬＥＤの各カソードの電圧と各ＬＥＤを流れる電流によりＬＥＤ駆動装置における消費電力すなわち発熱量が決まる。
　昨今、例えば車載用の表示装置などでは、表示面積が大きくなることで、ＬＥＤ灯数が増加しており、発熱量の問題が大きくなっている。
　上記状況に鑑み、本発明は、発熱量を効果的に抑制することが可能となるＬＥＤ駆動装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係るＬＥＤ駆動装置は、
　入力電圧から出力電圧を生成してＬＥＤのアノードに供給するための出力段を制御するＤＣ／ＤＣコントローラと、
　前記ＬＥＤに流れるＬＥＤ電流を生成する定電流回路と、
　前記ＬＥＤのカソードを接続するためのＬＥＤ端子と、
　基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
　ＬＥＤ電流設定部と、
を有し、
　前記ＤＣ／ＤＣコントローラは、前記ＬＥＤ端子の電圧を前記基準電圧に一致させる制御を行い、
　前記基準電圧生成部は、前記ＬＥＤ電流設定部により設定される前記ＬＥＤ電流の設定値が小さくなるほど低くなる前記基準電圧を生成する、構成としている（第１の構成）。
　上記第１の構成において、接地端に接続するためのグランド端子をさらに有し、
　前記定電流回路は、前記ＬＥＤ電流設定部により生成される電流設定用基準電圧を一方の入力端に印加される第１アンプと、
　前記第１アンプの出力端が接続される制御端と、前記ＬＥＤ端子が接続される第１端と、前記第１アンプの他方の入力端に第１ノードにて接続される第２端と、を有する第１トランジスタと、
　前記第１ノードと接続される一端と、前記グランド端子に接続される他端と、を有する第１抵抗と、
　を有することとしてもよい（第２の構成）。
　また、上記第１または第２の構成において、前記基準電圧は、前記ＬＥＤ電流の設定値の変化に応じて直線的に変化することとしてもよい（第３の構成）。
　また、上記第１から第３のいずれかの構成において、前記基準電圧生成部は、前記ＬＥＤ電流の設定値が所定の閾値以下の場合、前記基準電圧を一定とすることとしてもよい（第４の構成）。
　また、上記第１から第４のいずれかの構成において、外部抵抗に接続可能な電流設定端子をさらに有し、
　前記ＬＥＤ電流設定部は、前記外部抵抗の抵抗値に応じた第１電流を生成する電流生成部を有し、前記第１電流に応じて前記電流設定用基準電圧を生成し、
　前記基準電圧生成部は、前記第１電流に応じた第２電流が流れる第２抵抗を有し、
　前記第２抵抗の一端に前記基準電圧が生成されることとしてもよい（第５の構成）。
　また、上記第５の構成において、前記基準電圧生成部は、所定の下限電圧が印加される一方の入力端と、前記第２抵抗の一端に接続される他方の入力端と、前記第２抵抗の一端に接続される出力端と、を有する第２アンプをさらに有することとしてもよい（第６の構成）。
　また、上記第５または第６の構成において、前記ＬＥＤ電流設定部は、
　前記第１電流に基づき第３電流を生成する第１カレントミラーと、
　前記第３電流が流れる第３抵抗と、
　前記第１電流に基づき前記第２電流を生成する第２カレントミラーと、
　を有し、
　前記第３抵抗の一端に前記電流設定用基準電圧が生成されることとしてもよい（第７の構成）。
　また、上記第５から第７のいずれかの構成において、前記電流生成部は、可変である調光指令信号を一方の入力端に印加される第３アンプと、
　前記第３アンプの出力端が接続される制御端と、前記第３アンプの他方の入力端と前記電流設定端子に接続される第１端と、を有する第２トランジスタと、
　を有することとしてもよい（第８の構成）。
　また、上記第８の構成において、設定ＬＥＤ電流比率がＬＥＤ電流比率閾値以上である場合は前記定電流回路を常時オンとするＤＣ調光を行い、前記設定ＬＥＤ電流比率が前記ＬＥＤ電流比率閾値を下回る場合は前記定電流回路をオンオフするＰＷＭ調光を行う調光制御部を有することとしてもよい（第９の構成）。
　また、上記第９の構成において、前記ＬＥＤ電流比率閾値は、可変設定されることとしてもよい（第１０の構成）。
　また、上記第１０の構成において、前記入力電圧に基づき内部電圧を生成する内部電圧生成部と、前記内部電圧を分圧抵抗によって分圧した電圧を印加可能である調光端子と、をさらに有し、
　前記ＬＥＤ電流比率閾値は、前記調光端子に印加される電圧に応じて可変設定されることとしてもよい（第１１の構成）。
　また、上記第１から第１１のいずれかの構成において、前記出力電圧は、複数系統の前記ＬＥＤの各アノードに供給され、
　複数系統の前記ＬＥＤの各カソードに接続するための複数の前記ＬＥＤ端子と、
　複数の前記ＬＥＤ端子の電圧のうち最低電圧を選択するセレクタと、をさらに有し、
　前記ＤＣ／ＤＣコントローラは、前記最低電圧を前記基準電圧に一致させる制御を行うこととしてもよい（第１２の構成）。
　また、本発明の一態様に係る照明装置は、上記いずれかの構成としたＬＥＤ駆動装置と、前記出力段と、前記ＬＥＤと、を有する。
　また、本発明の一態様に係る車載用表示装置は、上記構成とした照明装置を有する。
　本発明のＬＥＤ駆動装置によれば、発熱量を効果的に抑制することが可能となる。
本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の構成を示した構成図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動装置における調光機能に関する一部構成を要部的に示す図である。 ＬＥＤ電流比率閾値を５０％とした場合の調光切替えを示すグラフである。 ＬＥＤ電流比率閾値を２５％とした場合の調光切替えを示すグラフである。 ＬＥＤ電流比率閾値を１００％とした場合の調光切替えを示すグラフである。 ＬＥＤ電流とＬＥＤ光度との関係の一例を示すグラフである。 ＬＥＤ電流と色度との関係の一例を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤ電流設定部、定電流回路、および基準電圧生成部の各回路構成を示す図である。 ＬＥＤ電流（抵抗Ｒｉｓｅｔ）の設定値と基準電圧との関係の一例を示すグラフである。 ＬＥＤ順方向電圧ばらつきとＬＥＤ駆動装置における消費電力との関係の一例を示すグラフである。 バックライト装置の構成例を示す図である。 車載ディスプレイの一例を示す図である。
　以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に記載する具体的な信号値や温度値等は、一例である。
＜１．ＬＥＤ駆動装置の構成＞
　図１は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動装置３０の構成を示した回路構成図である。図１に示すＬＥＤ駆動装置３０は、複数系統（本実施例では一例として６系統）のＬＥＤアレイ４１～４６を駆動する。ＬＥＤ駆動装置３０は、内部電圧生成部１と、電流検出部２と、発振部４と、スロープ生成部５と、ＰＷＭコンパレータ６と、制御ロジック部７と、ドライバ８と、ソフトスタート部９と、出力ディスチャージ部１０と、エラーアンプ１１と、セレクタ１２と、基準電圧生成部１３と、保護回路部１４と、調光制御部１５と、ＬＥＤ電流設定部１６と、シュミットトリガ１７と、定電流ドライバ１８と、を集積化して有する半導体装置である。
　また、ＬＥＤ駆動装置３０は、外部との電気的接続を確立するための外部端子として、ＶＣＣ端子、ＶＲＥＧ端子、ＣＳＨ端子、ＳＤ端子、ＶＤＩＳＣ端子、ＯＵＴＬ端子、ＣＳＬ端子、ＬＥＤ１端子～ＬＥＤ６端子、ＯＶＰ端子、ＧＮＤ端子、ＩＳＥＴ端子、ＡＤＩＭ端子、ＰＷＭ端子、ＳＨＴ端子、ＦＡＩＬ２端子、ＦＡＩＬ１端子、ＣＯＭＰ端子、および、ＥＮ端子を有する。
　ＬＥＤ駆動装置３０の外部には、入力電圧Ｖｉｎから出力電圧ＶｏｕｔをＤＣ／ＤＣ変換により生成してＬＥＤアレイ４１～４６のアノードに供給するための出力段３５が配置される。出力段３５は、スイッチング素子Ｎ１と、ダイオードＤ１と、インダクタＬ１と、出力コンデンサＣｏと、を有する。スイッチング素子Ｎ１がＬＥＤ駆動装置３０により駆動制御されることにより、出力段３５はＬＥＤ駆動装置３０により制御される。出力段３５とＬＥＤ駆動装置３０とにより、ＤＣ／ＤＣコンバータが形成される。なお、本実施形態では、特にＤＣ／ＤＣコンバータとして、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータが構成される。
　入力電圧Ｖｉｎの印加端は、コンデンサＣｖｃｃの一端、ＶＣＣ端子、および抵抗Ｒｓｈの一端に接続される。コンデンサＣｖｃｃの他端は、接地端に接続される。抵抗Ｒｓｈの他端は、ＣＳＨ端子およびｐチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されるトランジスタＭ１のソースに接続される。トランジスタＭ１のドレインは、インダクタＬ１の一端に接続される。トランジスタＭ１のゲートは、ＳＤ端子に接続される。インダクタＬ１の他端は、ダイオードＤ１のアノードおよびｎチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されるスイッチング素子Ｎ１のドレインに接続される。スイッチング素子Ｎ１のソースは、抵抗Ｒｓｌを介して接地端に接続される。スイッチング素子Ｎ１のゲートは、ＯＵＴＬ端子に接続される。ダイオードＤ１のカソードは、出力コンデンサＣｏの一端に接続される。出力コンデンサＣｏの他端は、接地端に接続される。出力コンデンサＣｏの一端に出力電圧Ｖｏｕｔが生成される。
　なお、スイッチング素子Ｎ１は、ＬＥＤ駆動装置に含めるようにしてもよい。
　出力電圧Ｖｏｕｔが発生する出力コンデンサＣｏの一端には、ＬＥＤアレイ４１～４６の各アノードが接続される。ＬＥＤアレイ４１～４６は、それぞれ直列に接続された複数のＬＥＤから構成される。ＬＥＤアレイ４１～４６の各カソードは、それぞれＬＥＤ１端子～ＬＥＤ６端子に接続される。
　なお、ＬＥＤアレイ４１～４６は、それぞれ直列接続に限らず、例えば直並列に接続されたＬＥＤから構成されてもよいし、１つのみのＬＥＤから構成されてもよい。また、駆動可能なＬＥＤアレイの個数も６つに限らず、例えば４つ等でもよい。また、１系統のＬＥＤアレイのみを駆動可能としてもよい。
　次に、ＬＥＤ駆動装置３０の内部構成に関して説明する。
　内部電圧生成部１は、ＥＮ端子がＨｉｇｈのときに、ＶＣＣ端子に印加される入力電圧Ｖｉｎから内部電圧Ｖｒｅｇ（例えば５Ｖ）を生成してＶＲＥＧ端子から出力する。内部電圧Ｖｒｅｇは、ＬＥＤ駆動装置３０に含まれる内部回路の電源電圧として使用される。ＶＲＥＧ端子には、コンデンサＣｖｇが接続される。
　電流検出部２には、ＣＳＨ端子およびＳＤ端子が接続される。
　発振部４は、所定のクロック信号を生成し、これをスロープ生成部５に出力する。
　スロープ生成部５は、発振部４から入力されるクロック信号に基づいて、スロープ信号（三角波信号）Ｖｓｌｐを生成し、これをＰＷＭコンパレータ６に出力する。また、スロープ生成部５は、スイッチング素子Ｎ１に流れる電流を抵抗Ｒｓｌにより変換したＣＳＬ端子電圧に応じて、スロープ信号Ｖｓｌｐにオフセットを与える機能を有する。
　ＰＷＭコンパレータ６は、非反転入力端（＋）に入力される誤差信号Ｖｅｒｒと、反転入力端（－）に入力されるスロープ信号Ｖｓｌｐとを比較して内部ＰＷＭ信号ｐｗｍを生成し、これを制御ロジック部７に出力する。
　制御ロジック部７は、内部ＰＷＭ信号ｐｗｍに基づいてドライバ８の駆動信号を生成する。
　ドライバ８は、制御ロジック部７から入力される駆動信号に基づいてスイッチング素子Ｎ１のゲート電圧を内部電圧Ｖｒｅｇと接地電圧との間でパルス状に生成する。
　スイッチング素子Ｎ１は、ドライバ８から入力されるゲート電圧に基づいてオン／オフされる。
　ＬＥＤ１端子～ＬＥＤ６端子には、それぞれＬＥＤアレイ４１～４６の各カソード電圧としてＬＥＤ端子電圧Ｖｌｅｄ１～Ｖｌｅｄ６が印加される。セレクタ１２は、ＬＥＤ端子電圧Ｖｌｅｄ１～Ｖｌｅｄ６のうち最低電圧を選択してエラーアンプ１１の一方の反転入力端（－）に出力する。エラーアンプ１１の他方の反転入力端（－）には、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧抵抗Ｒｏｖｐ１，Ｒｏｐｖ２によって分圧した後のＯＶＰ端子電圧が印加される。エラーアンプ１１の非反転入力端（＋）には、基準電圧Ｖｒｅｆが印加される。エラーアンプ１１は、２つの反転入力端（－）に印加される電圧のうち低い方の電圧と、基準電圧Ｖｒｅｆとの差分を増幅して誤差信号Ｖｅｒｒを生成し、これをＰＷＭコンパレータ６に出力する。起動時のみ起動を早めるためにＯＶＰ端子に基づく帰還制御が行われ、起動後はセレクタ１２の出力に基づく帰還制御が行われる。
　エラーアンプ１１の出力端は、ＣＯＭＰ端子に接続される。ＣＯＭＰ端子は、外部において直列接続される抵抗ＲｐｃとコンデンサＣｐｃを介して接地端に接続される。
　ソフトスタート部９は、誤差信号Ｖｅｒｒの電圧レベルを緩やかに高めていくように制御する。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔのオーバーシュートや突入電流を抑制できる。
　保護回路部１４は、ＴＳＤ部と、ＴＳＤＷ（サーマルワーニング）部、ＯＣＰ部と、ＯＶＰ部と、ＬＥＤオープン検出回路（ＯＰＥＮ）と、ＬＥＤショート検出回路（ＳＨＯＲＴ）と、出力短絡保護回路（ＳＣＰ）と、ＵＶＬＯ部と、を含む。
　ＴＳＤ部は、ＬＥＤ駆動装置３０のジャンクション温度が例えば１７５℃以上となったときに、内部電圧生成部１以外の回路をシャットダウンする。なお、ＴＳＤ部は、ＬＥＤ駆動装置３０のジャンクション温度が例えば１５０℃となったときに、回路動作を復帰させる。
　ＯＣＰ部は、スイッチング素子Ｎ１に流れる電流を抵抗Ｒｓｌにより電圧信号として検出したＣＳＬ端子電圧（入力電流検出電圧）を監視し、ＣＳＬ端子電圧が例えば０．３Ｖ以上となったときに過電流保護をかける。ＯＣＰ部は、過電流保護をかける際、ＤＣ／ＤＣスイッチングをオフさせる。
　また、ＳＤ端子には、トランジスタＭ１のゲートが接続される。電流検出部２は、抵抗Ｒｓｈに流れる過電流（インダクタＬ１に流れる過電流）を検出したときに、トランジスタＭ１をオフとし、入力電圧Ｖｉｎの印加端からインダクタＬ１への経路を遮断する。
　ＯＶＰ部は、ＯＶＰ端子電圧を監視し、ＯＶＰ端子電圧が例えば１．０Ｖ以上となったときに過電圧保護をかける。過電圧保護をかけたとき、ＤＣ／ＤＣスイッチングがオフされる。
　ＬＥＤオープン検出回路（ＯＰＥＮ）では、ＬＥＤ端子電圧Ｖｌｅｄ１～Ｖｌｅｄ６のいずれかが例えば０．３Ｖ以下で、かつ、ＯＶＰ端子電圧が例えば１．０Ｖ以上のときに、ＬＥＤオープン検出がかかり、オープン検出されたＬＥＤアレイのみラッチオフされる。
　ＬＥＤショート検出回路（ＳＨＯＲＴ）では、ＬＥＤ端子電圧Ｖｌｅｄ１～Ｖｌｅｄ６のいずれかが例えば４．５Ｖ以上のときに、内蔵されているカウンタ動作が開始され、約１３ｍｓ経過後にラッチがかかり、ショート検出されたＬＥＤアレイのみラッチオフされる。ＳＨＴ端子には、ＬＥＤショート保護設定用の抵抗Ｒｓｈｔが接続される。
　出力短絡保護回路（ＳＣＰ）では、ＯＶＰ端子電圧が例えば０．２５Ｖ以下となったとき、または、ＬＥＤ端子電圧Ｖｌｅｄ１～Ｖｌｅｄ６のいずれかが例えば０．３Ｖ以下になったときに、内蔵されているカウンタ動作が開始され、約１３ｍｓ経過後にラッチがかかり内部電圧生成部１以外の回路をシャットダウンする。出力短絡保護回路は、ＬＥＤアレイ４１～４６のアノード側（ＤＣ／ＤＣ出力端側）が地絡したとき、ＬＥＤアレイ４１～４６のカソード側が地絡したときのいずれの場合の地絡保護にも対応している。
　ＵＶＬＯ部は、入力電圧Ｖｉｎが例えば２．８Ｖ以下になったとき、または、内部電圧Ｖｒｅｇが例えば２．７Ｖ以下になったときに、内部電圧生成部１以外の回路をシャットダウンする。
　保護回路部１４は、ＴＳＤＷ部の異常検出状態に基づき、ＦＡＩＬ１端子から外部へ異常検出信号を出力する。ＦＡＩＬ１端子には、抵抗Ｒｆ１を介してＶＲＥＧ端子が接続される。ＴＳＤＷ部が異常を検出したときに、保護回路部１４は、ＦＡＩＬ１端子に接続される不図示のトランジスタをオンとすることにより、ＦＡＩＬ１端子をＬｏｗ出力とする。
　また、保護回路部１４は、ＬＥＤオープン検出回路、ＬＥＤショート検出回路、および出力短絡保護回路（ＳＣＰ）の異常検出状態に基づき、ＦＡＩＬ２端子から外部へ異常検出信号を出力する。ＦＡＩＬ２端子には、抵抗Ｒｆ２を介してＶＲＥＧ端子が接続される。ＴＳＤ部、ＯＣＰ部、ＬＥＤオープン検出回路、ＬＥＤショート検出回路、および出力短絡保護回路（ＳＣＰ）のいずれかが異常を検出したときに、保護回路部１４は、ＦＡＩＬ２端子に接続される不図示のトランジスタをオンとすることにより、ＦＡＩＬ２端子をＬｏｗ出力とする。　
　シュミットトリガ１７は、ＰＷＭ端子へ外部から入力されるＰＷＭ調光信号を調光制御部１５に伝達する。ＰＷＭ調光信号は、パルス信号として入力される。調光制御部１５には、ＡＤＩＭ端子（調光端子）を介して外部よりアナログ調光信号が入力される。後述するように、調光制御部１５は、入力されるＰＷＭ調光信号およびアナログ調光信号に基づいてＤＣ調光とＰＷＭ調光とを切り替える。調光制御部１５は、定電流ドライバ１８にＰＷＭ調光の指令を送る。また、調光制御部１５は、ＬＥＤ電流設定部１６にＤＣ調光の指令を送る。
　ＬＥＤ電流設定部１６は、ＩＳＥＴ端子（電流設定端子）に接続される抵抗Ｒｉｓｅｔ（外部抵抗）の抵抗値、および調光制御部１５からのＤＣ調光の指令に応じた定電流値を定電流ドライバ１８に設定する。また、基準電圧生成部１３は、ＬＥＤ電流設定部１６による定電流値の設定に応じて基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。なお、ＬＥＤ電流設定部１６および基準電圧生成部１３の詳細な構成については後述する。
　定電流ドライバ１８は、ＬＥＤ１端子～ＬＥＤ６端子の各端子と、接地端に接続されるＧＮＤ端子との間に配置される６系統分の定電流回路１８１を有する。定電流ドライバ１８は、ＰＷＭ制御ロジック部１８２をさらに有する。ＰＷＭ制御ロジック部１８２は、調光制御部１５から指令されるＰＷＭ調光のオンデューティに応じて、定電流回路１８１をオンオフ制御する。具体的には、ＰＷＭ調光のオンデューティに応じたＬＥＤ電流オン期間で定電流回路１８１をオンとし、ＰＷＭ調光のオンデューティに応じたＬＥＤ電流オフ期間で定電流回路１８１をオフとする。定電流回路１８１がオンのとき、ＬＥＤ電流設定部１６により設定された定電流値のＬＥＤ電流ＩＬＥＤが流れる。
　また、ＶＤＩＳＣ端子は、出力ディスチャージ部１０に接続される。ＶＤＩＳＣ端子は、出力電圧Ｖｏｕｔの生成される出力コンデンサＣｏの一端に接続される。出力コンデンサＣｏに電荷が残っている状態で起動した場合、ＬＥＤのちらつきが発生する可能性がある。そのため、起動時には出力コンデンサＣｏの放電が必要となるが、ＯＶＰ設定用の抵抗Ｒｏｖｐ１，Ｒｏｖｐ２などの放電経路だけでは電荷の放電に時間がかかる場合があるため、出力ディスチャージ部１０により出力コンデンサＣｏの残留電荷の放電を行う。当該放電は、ＤＣ／ＤＣコンバータのオフ時（ＥＮ端子に印加する信号の立ち下げ時や保護時）に行われる。
＜２．ＤＣ／ＤＣコントローラ＞
　次に、ＬＥＤ駆動装置３０の有するＤＣ／ＤＣコントローラ３０１（発振部４、スロープ生成部５、ＰＷＭコンパレータ６、制御ロジック部７、ドライバ８、およびエラーアンプ１１を含む回路ブロック）について詳述する。
　エラーアンプ１１は、セレクタ１２により選択されたＬＥＤ端子電圧Ｖｌｅｄ１～Ｖｌｅｄ６の最低値と、ＯＶＰ端子電圧とのうち低い方の電圧と、基準電圧Ｖｒｅｆとの差分を増幅して誤差電圧Ｖｅｒｒを生成する。誤差電圧Ｖｅｒｒの電圧値は、上記低い方の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも低いほど高レベルとなる。
　ＰＷＭコンパレータ６は、誤差電圧Ｖｅｒｒとスロープ信号Ｖｓｌｐとを比較して内部ＰＷＭ信号ｐｗｍを生成する。内部ＰＷＭ信号ｐｗｍは、誤差電圧Ｖｅｒｒがスロープ信号Ｖｓｌｐよりも高ければハイレベルとなり、誤差電圧Ｖｅｒｒがスロープ信号Ｖｓｌｐよりも低ければローレベルとなる。
　制御ロジック部７は、内部ＰＷＭ信号ｐｗｍに基づいてスイッチング素子Ｎ１のオン／オフ制御を行う。具体的に述べると、制御ロジック部７は、内部ＰＷＭ信号ｐｗｍがハイレベルであるときに、スイッチング素子Ｎ１をオンとする。逆に、制御ロジック部７は、内部ＰＷＭ信号ｐｗｍがローレベルであるときに、スイッチング素子Ｎ１をオフとする。
　これにより、エラーアンプ１１、ＰＷＭコンパレータ６、制御ロジック部７、およびドライバ８からなる帰還制御部は、ＬＥＤ端子電圧Ｖｌｅｄ１～Ｖｌｅｄ６の最低値を基準電圧Ｖｒｅｆと一致させるべくスイッチングパルスをＯＵＴＬ端子からスイッチング素子Ｎ１へ出力する帰還制御を行う。すなわち、ＤＣ／ＤＣコントローラ３０１は、上記帰還制御部を有する。
　スイッチング素子Ｎ１がオンされると、入力電圧Ｖｉｎの印加端から抵抗Ｒｓｈ、トランジスタＭ１、インダクタＬ１、および、スイッチング素子Ｎ１を介して接地端に至る経路で電流が流れ、インダクタＬ１にエネルギが蓄えられる。このとき、ダイオードＤ１は逆バイアス状態となっているので、出力コンデンサＣｏからスイッチング素子Ｎ１に向けて電流が流れ込むことはない。出力コンデンサＣｏに電荷が蓄積されていた場合には、ＬＥＤアレイ４１～４６のアノードに対して、出力コンデンサＣｏからＬＥＤ電流ＩＬＥＤが流れることになる。
　スイッチング素子Ｎ１がオフされると、インダクタＬ１に蓄えられたエネルギが開放され、電流がＬＥＤ電流ＩＬＥＤとしてＬＥＤアレイ４１～４６に流れ込むとともに、出力コンデンサＣｏにも流れ込み、出力コンデンサＣｏを充電することになる。
　上記の動作が繰り返されることにより、ＬＥＤアレイ４１～４６のアノードには、入力電圧Ｖｉｎを昇圧して得られた出力電圧Ｖｏｕｔが供給される。
＜２．ＰＷＭ調光／ＤＣ調光＞
　本実施形態に係るＬＥＤ駆動装置３０は、ＰＷＭ調光とＤＣ調光とを設定入力によって切替える機能を有し、以下これについて説明する。なお、ＤＣ調光とは、定電流ドライバ１８によりＬＥＤ電流ＩＬＥＤを常時オンとしてＬＥＤ電流ＩＬＥＤの定電流値を変化させることで調光を行う方法である。
　図２は、ＰＷＭ調光とＤＣ調光とを切替える機能に関する構成を示す図であり、先述した図１に示すＬＥＤ駆動装置３０の一部を要部的に示す。
　ＰＷＭ端子に入力されるＰＷＭ調光信号は、シュミットトリガ１７を介して調光制御部１５に入力される。ＶＲＥＧ端子と接地端との間に抵抗Ｒ２１、Ｒ２２を直列に接続し、抵抗Ｒ２１とＲ２２との接続ノードにＡＤＩＭ端子を接続する。抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の抵抗値の組み合わせによってＶＲＥＧ端子に生成される内部電圧Ｖｒｅｇを分圧する分圧比が変化し、ＡＤＩＭ端子に印加されるアナログ調光信号（電圧信号）が変化する。
　ＡＤＩＭ端子に印加されるアナログ調光信号に応じて、ＰＷＭ調光とＤＣ調光を切替えるＬＥＤ電流比率閾値が設定される。すなわち、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の抵抗値の組み合わせによって上記ＬＥＤ電流比率閾値を設定できる。ＬＥＤ電流比率は、ＩＳＥＴ端子に接続される抵抗Ｒｉｓｅｔおよび調光制御部１５からの指令に基づきＬＥＤ電流設定部１６により設定される所定のＬＥＤ電流値を１００％とする比率である。例えば、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の抵抗値の組み合わせに応じて、１００％、５０％、２５％、１２．５％のいずれかのＬＥＤ電流比率閾値を設定する。
　また、ＰＷＭ調光信号のデューティに応じて設定ＬＥＤ電流比率が設定される。調光制御部１５は、設定されたＬＥＤ電流比率閾値と、設定された設定ＬＥＤ電流比率とを比較する。調光制御部１５は、設定ＬＥＤ電流比率がＬＥＤ電流比率閾値以上である場合は、設定ＬＥＤ電流比率でのＬＥＤ電流値をＬＥＤ電流設定部１６に指令するとともに、定電流ドライバ１８にはＬＥＤ電流を常時オンとするＤＣ調光を指令する。
　一方、調光制御部１５は、設定ＬＥＤ電流比率がＬＥＤ電流比率閾値を下回る場合は、ＬＥＤ電流比率閾値でのＬＥＤ電流値をＬＥＤ電流設定部１６に指令するとともに、設定ＬＥＤ電流比率に応じたオンデューティでのＰＷＭ調光を定電流ドライバ１８に指令する。
　ＰＷＭ調光とＤＣ調光の切替えの具体例を図３～図５を用いて説明する。図３は、ＬＥＤ電流比率閾値が５０％に設定された場合を示す。この場合、設定ＬＥＤ電流比率が５０％以上の場合にＤＣ調光が行われ、設定ＬＥＤ電流比率が５０％を下回る場合にＰＷＭ調光が行われる。この場合、設定ＬＥＤ電流比率が例えば８０％の場合、８０％でのＬＥＤ電流値でのＤＣ調光が行われ、設定ＬＥＤ電流比率が例えば４０％の場合、ＬＥＤ電流値を５０％としてオンデューティ８０％でＰＷＭ調光が行われる。
　また、図３の場合、ＰＷＭ調光の調光率が一例として１００００倍の高調光率を実現できる場合、ＤＣ調光の調光率である２倍と併せて、２００００倍の高調光率を実現可能となる。
　同様に、図４は、ＬＥＤ電流比率閾値が２５％に設定された場合を示す。この場合は、設定ＬＥＤ電流比率が例えば４０％の場合、図３の場合と異なり、ＤＣ調光が行われる。また、図５は、ＬＥＤ電流比率閾値が１００％に設定された場合を示す。この場合、全ての設定ＬＥＤ電流比率でＰＷＭ調光が行われる。
　なお、ＰＷＭ調光を行う場合に、ＬＥＤ電流値を１００％としてオンデューティを調整してもよい。例えば、ＬＥＤ電流比率閾値が５０％で、設定ＬＥＤ電流比率が４０％である場合、ＬＥＤ電流値を１００％としてオンデューティ４０％でＰＷＭ調光を行ってもよい。
　ここで、図６は、ＬＥＤ電流とＬＥＤ光度との関係の一例を示すグラフである。図６において、実線はＤＣ調光、破線はＰＷＭ調光に相当する。このように、ＤＣ調光では、ＬＥＤ電流が低い領域においてＬＥＤ光度の低下量が大きくなる傾向にある。これに対し、ＰＷＭ調光では、ＬＥＤ電流が低い領域においてもＬＥＤ光度のリニアリティが保持され、ＬＥＤ光度の低下は抑えられる傾向である。そこで、先述したように、ＬＥＤ電流値が高い領域ではＤＣ調光を行い、ＬＥＤ電流値が低い領域ではＰＷＭ調光を行うことにより、ＬＥＤ光度の変化量を抑えることができる。
　また、ＬＥＤ光度の低下が大きくなるＬＥＤ電流の領域は使用するＬＥＤの特性によって異なるので、先述したように、ＬＥＤ電流比率閾値を可変に設定できるようにしている。
　また、図７は、ＬＥＤ電流と色度との関係の一例を示すグラフである。図７において、実線はＤＣ調光、破線はＰＷＭ調光に相当する。図７に示すように、ＤＣ調光では、調光率（１００％から１％）がＰＷＭ調光の調光率（９９．９８％から０．０２％）に比べて小さいにもかかわらず、色度の変化が大きい。そこで、先述したように、ＤＣ調光とＰＷＭ調光とを切替えることにより、高い調光率でありつつ色度の変化を抑制することができる。
＜３．ＬＥＤ端子制御電圧の可変制御＞
　先述した図１で説明したように、本実施形態に係るＬＥＤ駆動装置３０では、複数系統のＬＥＤアレイ４１～４６の各カソードが接続されるＬＥＤ１端子～ＬＥＤ６端子に印加される電圧のうちセレクタ１２により選択された最低電圧を基準電圧Ｖｒｅｆと一致させる制御が行われる。ＬＥＤ駆動装置３０は、上記基準電圧Ｖｒｅｆ、すなわちＬＥＤ端子制御電圧を可変制御する機能を有しており、以下これについて説明する。
　図８は、基準電圧生成部１３、ＬＥＤ電流設定部１６、および定電流回路１８１の一構成例を示す図である。
　ＬＥＤ電流設定部１６は、アンプ１６Ａと、トランジスタ１６Ｂと、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されるトランジスタ１６Ｃ，１６Ｄ１，１６Ｄ２、１６Ｆと、抵抗１６Ｅ１，１６Ｅ２と、を有している。アンプ１６Ａと、トランジスタ１６Ｂと、から抵抗Ｒｉｓｅｔの抵抗値に応じた電流Ｉ１（第１電流）を生成する電流生成部１６１が形成される。
　アンプ１６Ａの非反転入力端（＋）には、調光制御部１５（図２）からの調光指令信号ＤＭが入力される。調光指令信号ＤＭは、可変のアナログ信号である。アンプ１６Ａの出力端は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴであるトランジスタ１６Ｂのゲートに接続される。トランジスタ１６Ｂのソースは、ＩＳＥＴ端子とノードＮＤ１にて接続される。ノードＮＤ１は、アンプ１６Ａの反転入力端（－）に接続される。
　トランジスタ１６Ｃのドレインは、トランジスタ１６Ｂのドレインに接続される。トランジスタ１６Ｃのゲートとドレインは短絡される。トランジスタ１６Ｃのゲートは、トランジスタ１６Ｄ１のゲートに接続される。トランジスタ１６Ｃ，１６Ｄ１の各ソースには、内部電圧Ｖｒｅｇが電源電圧として印加される。トランジスタ１６Ｄ１のドレインは、抵抗１６Ｅ１の一端とノードＮＤ２１にて接続される。抵抗１６Ｅ１の他端は接地端に接続される。トランジスタ１６Ｃとトランジスタ１６Ｄ１によりカレントミラーＣＭ１が形成される。
　アンプ１６Ａは、ノードＮＤ１の電圧が調光指令信号ＤＭの電圧と一致するようにトランジスタ１６Ｂのゲートを制御する。これにより、調光指令信号ＤＭとＩＳＥＴ端子に接続される抵抗Ｒｉｓｅｔにより、トランジスタ１６Ｂに流れる電流Ｉ１が生成される。カレントミラーＣＭ１は、抵抗１６Ｅ１に流れる電流Ｉ２１（第３電流）を電流Ｉ１に基づき生成する。抵抗１６Ｅ１および電流Ｉ２１によりノードＮＤ２１には、電流設定用基準電圧ＲＥＦ２１が生成される。
　図８に示すように、定電流回路１８１は、アンプ１８１Ａと、トランジスタ１８１Ｂと、抵抗１８１Ｃと、を有する。なお、図８に示す定電流回路１８１は、ＬＥＤアレイ４１（ＬＥＤ１端子）に対応する回路を代表的に示しており、ＬＥＤアレイ４２～４６に対応する定電流回路１８１も図８と同様の回路構成である。
　アンプ１８１Ａの非反転入力端（＋）には、ＬＥＤ電流設定部１６から出力される電流設定用基準電圧ＲＥＦ２１が印加される。アンプ１８１Ａの出力端は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴであるトランジスタ１８１Ｂのゲートに接続される。トランジスタ１８１Ｂのソースは、抵抗１８１Ｃの一端とノードＮＤ１８にて接続される。ノードＮＤ１８は、アンプ１８１Ａの反転入力端（－）に接続される。抵抗１８１Ｃの他端は、ＧＮＤ端子を介して接地端に接続される。トランジスタ１８１Ｂのドレインは、ＬＥＤ１端子に接続される。
　アンプ１８１Ａは、ノードＮＤ１８の電圧が電流設定用基準電圧ＲＥＦ２１と一致するようにトランジスタ１８１Ｂのゲートを制御する。これにより、電流設定用基準電圧ＲＥＦ２１と抵抗１８１Ｃにより、トランジスタ１８１Ｂに流れるＬＥＤ電流ＩＬＥＤ（定電流）が生成される。
　これにより、同じ調光指令信号ＤＭであれば、抵抗Ｒｉｓｅｔの抵抗値が高いほど、電流Ｉ１および電流Ｉ２１の電流値が小さくなり、電流設定用基準電圧ＲＥＦ２１は低くなり、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤの定電流値は低くなる。
　なお、図８に示すように、トランジスタ１６Ｃとトランジスタ１６Ｄ２とからカレントミラーＣＭ２が形成され、トランジスタ１６Ｄ２および抵抗１６Ｅ２に流れる電流Ｉ２２により、ＬＥＤアレイ４２用の定電流回路１８１へ出力される電流設定用基準電圧ＲＥＦ２２がノードＮＤ２２に生成される。ＬＥＤアレイ４３～４６用の各定電流回路１８１についても、同様に電流設定用基準電圧を生成する回路が形成される。
　ＬＥＤ１端子～ＬＥＤ６端子に印加される電圧のうち最低電圧を基準電圧Ｖｒｅｆと一致させる制御のため、ＬＥＤアレイ４１～４６の順方向電圧Ｖｆにばらつきがあった場合、最低電圧が印加されるＬＥＤ端子以外のＬＥＤ端子の印加電圧は、基準電圧Ｖｒｅｆよりも高くなる。これにより、最低電圧が印加されるＬＥＤ端子以外のＬＥＤ端子に接続されるトランジスタ１８１Ｂのドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓは、最低電圧が印加されるＬＥＤ端子に接続されるトランジスタ１８１Ｂのドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓよりも高くなる。従って、最低電圧が印加されるＬＥＤ端子以外のＬＥＤ端子については、同じＬＥＤ電流ＩＬＥＤを流すためのトランジスタ１８１Ｂのオン抵抗値が高くなり、トランジスタ１８１Ｂのゲート電圧を低くすることになるので、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤを問題なく流すことが可能となる。
　また、図８に示すように、基準電圧生成部１３は、抵抗１３Ａと、アンプ１３Ｂと、抵抗１３Ｃ，１３Ｄと、を有する。ここで、ＬＥＤ電流設定部１６は、トランジスタ１６Ｃとトランジスタ１６Ｆとで形成されるカレントミラーＣＭ３も有する。具体的には、トランジスタ１６Ｆのゲートは、トランジスタ１６Ｃのゲートに接続される。トランジスタ１６Ｆのソースには、内部電圧Ｖｒｅｇが印加される。トランジスタ１６Ｆのドレインは、抵抗１３Ａの一端に接続される。
　抵抗１３Ａの他端は、接地端に接続される。抵抗１３Ａの一端は、エラーアンプ１１（図１）の非反転入力端（＋）に接続される。また、クランプ用のアンプ１３Ｂの非反転入力端（＋）には、所定の電源電圧ＶＲＥＦ１を抵抗１３Ｃ，１３Ｄにより分圧した下限電圧Ｖｌｉｍｉｔが印加される。アンプ１３Ｂの出力端および反転入力端（－）は、抵抗１３Ａの一端に接続される。
　これにより、カレントミラーＣＭ３は、トランジスタ１６Ｃに流れる電流Ｉ１に基づいてトランジスタ１６Ｆに流れる電流Ｉ３（第２電流）を生成する。電流Ｉ３は抵抗１３Ａに流れるので、抵抗１３Ａの一端に電流Ｉ３に応じた基準電圧Ｖｒｅｆが生成される。同じ調光指令ＤＭに対して抵抗Ｒｉｓｅｔの抵抗値を高くするほど、電流Ｉ１および電流Ｉ３は小さくなり、基準電圧Ｖｒｅｆは低くなる。
　基準電圧Ｖｒｅｆが低くなり下限電圧Ｖｌｉｍｉｔより低くなろうとしても、基準電圧Ｖｒｅｆは、アンプ１３Ｂにより下限電圧Ｖｌｉｍｉｔにクランプされる。
　図９は、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤおよび抵抗Ｒｉｓｅｔと基準電圧Ｖｒｅｆとの関係の一例を示すグラフである。図９に示す例では、調光指令信号ＤＭがＬＥＤ電流比率１００％に対応する最大電圧に設定された場合に抵抗Ｒｉｓｅｔを高くなるように変化させたときのＬＥＤ電流ＩＬＥＤの値を示す。
　図９に示すように、抵抗Ｒｉｓｅｔを１６．７ｋΩから２６．７ｋΩまで高くなるように変化させると、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤは、１５０ｍＡから９３．８ｍＡまで低下する。このとき、図９の実線に示すように、基準電圧生成部１３により基準電圧Ｖｒｅｆは、０．８Ｖから０．５Ｖまで低下する。そして、抵抗Ｒｉｓｅｔを２６．７ｋΩから５０ｋΩまで高くなるように変化させると、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤは、９３．８ｍＡから５０ｍＡまで低下する。このとき、下限電圧Ｖｌｉｍｉｔ＝０．５Ｖであるので、基準電圧Ｖｒｅｆは０．５Ｖにクランプされ一定となる。すなわち、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤが所定の閾値である９３．８ｍＡ以下の場合、基準電圧Ｖｒｅｆを一定とする。
　ここで、図９に示す例では、設計として、例えば抵抗１８１Ｃの抵抗値が１Ωであるとして最大値である１５０ｍＡのＬＥＤ電流ＩＬＥＤを流すためには、ノードＮＤ１８に生成される電圧は０．１５Ｖであり、ＬＥＤ端子の制御電圧（すなわち基準電圧Ｖｒｅｆ）＝０．８Ｖとして、トランジスタ１８１Ｂのドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ＝０．８－０．１５＝０．６５Ｖとなり、当該ドレイン・ソース間電圧ＶｄｓによりＬＥＤ電流ＩＬＥＤ＝１５０ｍＡを流すために必要なトランジスタ１８１Ｂのオン抵抗を実現するトランジスタ１８１Ｂのサイズが決定される。
　そして、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤを１５０ｍＡから低下させた場合に、ＬＥＤ端子の制御電圧を０．８Ｖから低下させても、トランジスタ１８１Ｂの上記決定されたサイズで必要なオン抵抗を実現することは可能となる。ただし、ＬＥＤ端子の制御電圧を低下しすぎると、トランジスタ１８１Ｂのドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓが低くなりすぎ、トランジスタ１８１Ｂはオン抵抗を低くするためにフルオン状態に近い状態となり、望ましくないので、本実施形態では、ＬＥＤ端子の制御電圧に下限電圧Ｖｌｉｍｉｔを設けている。
　ＬＥＤ駆動装置３０における消費電力はＬＥＤ電流ＩＬＥＤとＬＥＤ端子電圧によって決定される。本実施形態では、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤの設定値が低くなるほど、ＬＥＤ端子の制御電圧すなわち基準電圧Ｖｒｅｆを低くする可変制御を行うので、例えば図９に示す例で仮にＬＥＤ電流ＩＬＥＤの設定値によらずに基準電圧Ｖｒｅｆ＝０．８Ｖで一定とした場合に比べて、消費電力を抑制することが可能となる。なお、消費電力を低減させるためであれば、図９に示す例であれば、例えば単に、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤによらずに基準電圧Ｖｒｅｆ＝０．５Ｖで一定とすることも考えられるが、その場合、最大値のＬＥＤ電流ＩＬＥＤ＝１５０ｍＡを流すためにトランジスタ１８１Ｂのオン抵抗を低くすることが必要となり、トランジスタ１８１Ｂのサイズが大きくなってしまう問題がある。すなわち、本実施形態では、基準電圧Ｖｒｅｆの可変制御を行うことで、トランジスタ１８１Ｂのサイズを抑制しつつ、ＬＥＤ駆動装置３０における発熱量を抑えることが可能となる。
　なお、図９に示す例では、基準電圧Ｖｒｅｆの可変制御は直線的に行っているが、曲線的に行うことも可能である。ただし、直線的に行うほうが制御構成を簡易化できる。
　また、図１０は、図９に示す例の制御特性において、ＬＥＤ電流ＬＥＤの設定値＝８０ｍＡとした場合の、ＬＥＤアレイ４１～４６の順方向電圧Ｖｆのばらつきと、ＬＥＤ駆動装置３０の消費電力との関係を示すグラフである。なお、図１０において、実線は、図９に示す実線（本実施形態）の制御特性の場合、破線は、図９に示す破線（比較例）の制御特性の場合を示す。図９に示す比較例は、ＬＥＤ電流ＬＥＤによらずに基準電圧Ｖｒｅｆを１．０Ｖで一定としたものである。
　ＬＥＤ駆動装置３０（ＩＣ）の消費電力は、回路電力と、スイッチング素子Ｎ１のゲート駆動電力と、定電流回路１８１におけるカレントドライバ電力と、の総和となる。回路電力については、回路電力＝回路電流×ＶＣＣ電圧となる。ゲート駆動電力については、ゲート駆動電力＝ゲート容量×Ｖｒｅｇ×Ｖｒｅｇ×発振周波数となる。また、カレントドライバ電力については、カレントドライバ電力＝ＬＥＤ端子電圧×ＬＥＤ電流＋（ＬＥＤ端子電圧＋Ｖｆばらつき）×ＬＥＤ電流×（ＬＥＤの系統数－１）となる。
　例えば、図９に示す本実施形態の制御特性において、ＬＥＤ電流ＬＥＤの設定値＝８０ｍＡの場合、基準電圧Ｖｒｅｆ＝０．５Ｖとなり、Ｖｆのばらつきが例えば１．０Ｖであれば、ＬＥＤ１端子～ＬＥＤ６端子のうち一つのＬＥＤ端子の電圧が０．５Ｖであり、残りの５系統のＬＥＤ端子の電圧＝０．５＋１．０＝１．５Ｖとして上記カレントドライバ電力を算出している。
　図１０に示すように、同じＶｆのばらつきであれば、本実施形態は比較例よりも消費電力を低減することが可能となる。これにより、本実施形態であれば、例えばＬＥＤ灯数やＬＥＤ電流値を増やすことが可能となる。
　なお、本実施形態では、ＰＷＭ調光を行う場合は、調光制御部１５により調光指令信号ＤＭはＬＥＤ電流比率１００％に対応する最大電圧に対するＬＥＤ電流比率閾値の電圧値に設定され、ＰＷＭ調光のオンデューティに応じて定電流回路１８１がオンオフ制御される。また、ＤＣ調光が行われる場合は、定電流回路１８１は常時オンとされ、調光制御部１５により調光指令信号ＤＭは設定ＬＥＤ電流比率に応じた電圧に設定される。なお、ＰＷＭ調光を行う場合は、調光指令信号ＤＭはＬＥＤ電流比率１００％に対応する最大電圧に設定してもよい。ただし、ＰＷＭ調光とＤＣ調光とが切り替えられる機能は必須ではなく、例えばＰＷＭ調光のみの調光機能を有してもよい。
＜４．バックライト装置への適用＞
　以上説明した本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置を適用する対象の一例として、バックライト装置について説明する。本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置を適用可能なバックライト装置の構成例を図１１に示す。なお、図１１に示す構成は所謂エッジライト方式のものであり、これに限らず直下方式の構成でもよい。
　図１１に示すバックライト装置７０は、液晶パネル８１を背面から照明する照明装置である。バックライト装置７０は、ＬＥＤ光源部７１、導光板７２、反射板７３、および光学シート類７４を備えている。ＬＥＤ光源部７１はＬＥＤやＬＥＤを実装する基板を含んでいる。ＬＥＤ光源部７１から出射された光は、導光板７２の側面から内部に入光される。例えばアクリル板で構成される導光板７２は、内部に入光された光を全反射させながら内部全体に導き、光学シート類７４が配される側の面から面状の光として出射させる。反射板７３は、導光板７２から漏れ出た光を反射させて導光板７２の内部へ戻す。光学シート類７４は、拡散シートやレンズシート等からなり、液晶パネル８１に照明する光の輝度均一化や輝度向上等を目的とする。ＬＥＤ光源部７１は、本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置と、出力段と、ＬＥＤと、を有する。本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置により、液晶パネル８１の大型化が可能である。
＜５．車載ディスプレイについて＞
　上述した本発明の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置を適用したバックライト装置は、特に車載ディスプレイに搭載することが好適である。上記ＬＥＤ駆動装置であればＬＥＤの調光範囲を拡大することが可能となるので、昼間の走行と夜間の走行とで、または昼間における通常走行とトンネル内での走行となどで、表示輝度を調整する必要のある車載ディスプレイに適したものとなる。
　車載ディスプレイは、例えば図１２に示す車載ディスプレイ８５のように、車両の運転席前方のダッシュボードに設けられる。車載ディスプレイ８５は、例えば、カーナビゲーション情報、車両後方の撮像画像、スピードメータ、燃料計、燃費計、シフトポジション等の各種画像を表示し、ユーザに様々な情報を伝えることが可能である。このような車載ディスプレイは、クラスターパネルやセンターインフォメーションディスプレイ（ＣＩＤ）とも呼ばれる。その他にも、車載ディスプレイは、例えば運転席や助手席の背面に配置されるリアエンターテイメントとしてもよい。
＜６．その他＞
　なお、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
　本発明は、例えば、車載用ＬＥＤの駆動手段に利用することができる。
　　　１　内部電圧生成部
　　　２　電流検出部
　　　４　発振部
　　　５　スロープ生成部
　　　６　ＰＷＭコンパレータ
　　　７　制御ロジック部
　　　８　ドライバ
　　　９　ソフトスタート部
　　　１０　出力ディスチャージ部
　　　１１　エラーアンプ
　　　１２　セレクタ
　　　１３　基準電圧生成部
　　　１４　保護回路部
　　　１５　調光制御部
　　　１６　ＬＥＤ電流設定部
　　　１７　シュミットトリガ
　　　１８　定電流ドライバ
　　　１８１　定電流回路
　　　１８２　ＰＷＭ制御ロジック部
　　　３０　ＬＥＤ駆動装置
　　　３０１　ＤＣ／ＤＣコントローラ
　　　３５　出力段
　　　Ｃｏ　出力コンデンサ
　　　Ｎ１　スイッチング素子
　　　Ｄ１　ダイオード
　　　Ｌ１　インダクタ
　　　４１～４６　ＬＥＤアレイ
　　　７０　バックライト装置
　　　７１　ＬＥＤ光源部
　　　７２　導光板
　　　７３　反射板
　　　７４　光学シート類
　　　８１　液晶パネル
　　　８５　車載ディスプレイ

Claims (14)

  1. 　入力電圧から出力電圧を生成してＬＥＤのアノードに供給するための出力段を制御するＤＣ／ＤＣコントローラと、
    　前記ＬＥＤに流れるＬＥＤ電流を生成する定電流回路と、
    　前記ＬＥＤのカソードを接続するためのＬＥＤ端子と、
    　基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
    　ＬＥＤ電流設定部と、
    を有し、
    　前記ＤＣ／ＤＣコントローラは、前記ＬＥＤ端子の電圧を前記基準電圧に一致させる制御を行い、
    　前記基準電圧生成部は、前記ＬＥＤ電流設定部により設定される前記ＬＥＤ電流の設定値が小さくなるほど低くなる前記基準電圧を生成する、
    　ＬＥＤ駆動装置。
  2. 　接地端に接続するためのグランド端子をさらに有し、
    　前記定電流回路は、前記ＬＥＤ電流設定部により生成される電流設定用基準電圧を一方の入力端に印加される第１アンプと、
    　前記第１アンプの出力端が接続される制御端と、前記ＬＥＤ端子が接続される第１端と、前記第１アンプの他方の入力端に第１ノードにて接続される第２端と、を有する第１トランジスタと、
    　前記第１ノードと接続される一端と、前記グランド端子に接続される他端と、を有する第１抵抗と、
    　を有する、請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
  3. 　前記基準電圧は、前記ＬＥＤ電流の設定値の変化に応じて直線的に変化する、請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置。
  4. 　前記基準電圧生成部は、前記ＬＥＤ電流の設定値が所定の閾値以下の場合、前記基準電圧を一定とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置。
  5. 　外部抵抗に接続可能な電流設定端子をさらに有し、
    　前記ＬＥＤ電流設定部は、前記外部抵抗の抵抗値に応じた第１電流を生成する電流生成部を有し、前記第１電流に応じて前記電流設定用基準電圧を生成し、
    　前記基準電圧生成部は、前記第１電流に応じた第２電流が流れる第２抵抗を有し、
    　前記第２抵抗の一端に前記基準電圧が生成される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置。
  6. 　前記基準電圧生成部は、
    　所定の下限電圧が印加される一方の入力端と、前記第２抵抗の一端に接続される他方の入力端と、前記第２抵抗の一端に接続される出力端と、を有する第２アンプをさらに有する、請求項５に記載のＬＥＤ駆動装置。
  7. 　前記ＬＥＤ電流設定部は、
    　前記第１電流に基づき第３電流を生成する第１カレントミラーと、
    　前記第３電流が流れる第３抵抗と、
    　前記第１電流に基づき前記第２電流を生成する第２カレントミラーと、
    　を有し、
    　前記第３抵抗の一端に前記電流設定用基準電圧が生成される、請求項５または請求項６に記載のＬＥＤ駆動装置。
  8. 　前記電流生成部は、
    　可変である調光指令信号を一方の入力端に印加される第３アンプと、
    　前記第３アンプの出力端が接続される制御端と、前記第３アンプの他方の入力端と前記電流設定端子に接続される第１端と、を有する第２トランジスタと、
    　を有する、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置。
  9. 　設定ＬＥＤ電流比率がＬＥＤ電流比率閾値以上である場合は前記定電流回路を常時オンとするＤＣ調光を行い、前記設定ＬＥＤ電流比率が前記ＬＥＤ電流比率閾値を下回る場合は前記定電流回路をオンオフするＰＷＭ調光を行う調光制御部を有する、請求項８に記載のＬＥＤ駆動装置。
  10. 　前記ＬＥＤ電流比率閾値は、可変設定される、請求項９に記載のＬＥＤ駆動装置。
  11. 　前記入力電圧に基づき内部電圧を生成する内部電圧生成部と、
    　前記内部電圧を分圧抵抗によって分圧した電圧を印加可能である調光端子と、をさらに有し、
    　前記ＬＥＤ電流比率閾値は、前記調光端子に印加される電圧に応じて可変設定される、請求項１０に記載のＬＥＤ駆動装置。
  12. 　前記出力電圧は、複数系統の前記ＬＥＤの各アノードに供給され、
    　複数系統の前記ＬＥＤの各カソードに接続するための複数の前記ＬＥＤ端子と、
    　複数の前記ＬＥＤ端子の電圧のうち最低電圧を選択するセレクタと、をさらに有し、
    　前記ＤＣ／ＤＣコントローラは、前記最低電圧を前記基準電圧に一致させる制御を行う、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置。
  13. 　請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置と、
    　前記出力段と、
    　前記ＬＥＤと、
    を有する、照明装置。
  14. 　請求項１３に記載の照明装置を有する車載用表示装置。
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