JP5203320B2 - 発光素子駆動装置およびそれを備えた面状照明装置または表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子駆動装置、特に、発光素子を駆動する駆動電流の電流調整を行う回路を備える発光素子駆動装置、及びそれを備えた面状照明装置または表示装置に関する。

従来、照明装置又は表示装置等では、蛍光灯又は白熱灯などが光源として使用されている。一方で、従来の光源に比べて、寿命が長く、かつ消費電力も少ないという特徴を備えたＬＥＤ（発光ダイオード）を照明用又は表示用の光源として使用するための技術開発が行われている。

このようなＬＥＤを照明装置等に使用する場合には、十分な明るさを確保するために、ＬＥＤを直列又は並列に多数接続し、ＬＥＤの集合体として装置内に配置している。また、それぞれのＬＥＤの明るさを均一にするために、各ＬＥＤに流れる電流を一定にする定電流素子を備えたＬＥＤ駆動装置が開示されている（特許文献１参照）。

また、特許文献１のようなＬＥＤ駆動装置では、定電流素子として、例えば、トランジスタが用いられており、このようなトランジスタには、並列に接続された各ＬＥＤに流れる電流の合計電流が流れる。このため、トランジスタのエミッタ・コレクタ間に印加される電圧とコレクタに流れる電流とにより生じる電力損失が大きくなり、トランジスタの発熱を如何に放熱するかが問題となる。特にトランジスタの発熱が大きい場合、トランジスタの寿命の劣化に繋がり、装置の信頼性を損なうおそれもある。

この問題を鑑みて、ＬＥＤに所定の電流を供給する定電流素子で生じる電力損失を小さくするために、トランジスタのエミッタ・コレクタ間に印加される電圧を時分割でモニターし、定電流駆動部での電力損失を低減する定電流駆動装置が開示されている（特許文献２参照）。

特開２００７−４２７５８号公報（２００７年２月１５日公開） 特開２００７−２２０８５５号公報（２００７年８月３０日公開）

しかしながら、特許文献２のような発光素子駆動装置では、モニターしている発光素子のカソード電圧は１ヶ所だけであり、定電流駆動制御部が所定の電流を流す為に必要な最低電圧より低い発光素子のカソード電圧が１ヶ所だけなのか、複数あるのかは判定できないので、発光素子のカソード電圧が１ヶ所だけが低い場合と、すべての発光素子のカソード電圧が低い場合の制御が同じになってしまうという課題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、発光素子に供給している電圧が非常に低くて、すべての発光素子のカソード電圧が低い場合は、発光素子に入力している電圧を急速に上昇させ、発光素子に供給している電圧が比較的高くて、発光素子のカソード電圧が１ヶ所だけ低い場合は、徐々に供給電圧を上昇させることができる発光素子駆動装置及び該駆動装置を備える面状照明装置または表示装置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、本発明の発光素子駆動装置は、電圧制御回路と、前記電圧制御回路から電圧を与えられ、電流に応じて発光する複数の発光素子と、前記発光素子に与えられる電流が定電流となるようにする定電流駆動制御部とを備える発光素子駆動装置であって、前記複数の発光素子は、１列が少なくとも一つの発光素子を有する複数の発光素子列を形成しており、前記定電流駆動制御部は、前記各発光素子列のそれぞれに直列に接続される複数の定電流駆動制御部として備えられており、さらに、前記各定電流駆動制御部への印加電圧を基準電圧と比較して電圧誤差を検出し、その検出結果に応じた電流を出力する複数の検出部を備えており、前記電圧制御回路は、前記複数の検出の合成出力に基づいて、前記発光素子に与える電圧を制御し、前記複数の検出部は、前記基準電圧以下の前記定電流駆動制御部への印加電圧が入力されている一つの前記検出部が出力する出力電流の絶対値に対し、その検出部以外の全ての検出部に入力される前記定電流駆動制御部への印加電圧が基準電圧以上のときに出力する出力合成電流の絶対値の方が小さい構成を特徴としている。

上記の構成によれば、前記電圧制御回路から出力される制御電圧が非常に低く、各発光素子列に接続される定電流駆動制御部への印加電圧がすべて基準電圧以下の時は、前記の複数の検出部において電圧誤差が大きいことを検出できる。そして、前記電圧制御回路は、前記複数の検出の合成出力に基づいて前記発光素子に与える電圧を制御するため、電圧制御回路は制御電圧を急速に上昇させることができる。一方、制御電圧が比較的高く、各発光素子列に接続される定電流駆動制御部への印加電圧の一部が基準電圧以下の時は、その一部の検出部でのみ電圧誤差が大きいことが検出される。このため、前記制御電圧を緩やかに上昇させるという制御が可能になる。

さらに、上記の構成によれば、一部の定電流駆動制御部における印加電圧が基準電圧以下となり、他の一部の定電流駆動制御部における印加電圧が基準電圧以上となるような場合であっても、基準電圧以下の定電流駆動制御部に対する制御が優勢となり、最も低い印加電圧が基準電圧となるように制御される。

また、上記発光素子駆動装置では、前記定電流駆動制御部への印加電圧の変化に対し、その電圧が入力されている前記検出部の出力は、前記印加電圧が基準電圧より低い時にはその電圧差に応じて変化される電流を流しだし、前記印加電圧が基準電圧より高い時には一定電流を引く抜くものである構成とすることができる。

また、上記発光素子駆動装置では、前記定電流駆動制御部に掛かる各々の印加電圧を任意の異常判定電圧と比較し、前記異常判定電圧以下である印加電圧を異常であると判定する異常判定回路と、前記異常判定回路によって異常と判定された印加電圧を前記検出部から切り離すスイッチ回路を更に備える構成とすることができる。

あるいは、上記発光素子駆動装置では、前記定電流駆動制御部に掛かる各々の印加電圧を任意の異常判定電圧と比較し、前記異常判定電圧以下である印加電圧を異常であると判定する異常判定回路と、前記異常判定回路によって異常と判定された印加電圧に接続される前記検出部の出力を、共通に接続された他の検出部の出力から切り離すスイッチ回路を更に備える構成とすることができる。

上記の構成によれば、ショートやオープン等の欠陥によって基準電圧以上の電圧が印加されない発光素子列があっても、上記欠陥が生じている発光素子列は異常判定回路によって検出され、前記検出部から切り離される。このため、電圧制御回路によって制御電圧が上げ続けられる不具合を回避できる。

本発明の発光素子駆動装置は、電圧制御回路と、前記電圧制御回路から電圧を与えられ、電流に応じて発光する複数の発光素子と、前記発光素子に与えられる電流が定電流となるようにする定電流駆動制御部とを備える発光素子駆動装置であって、前記複数の発光素子は、１列が少なくとも一つの発光素子を有する複数の発光素子列を形成しており、前記定電流駆動制御部は、前記各発光素子列のそれぞれに直列に接続される複数の定電流駆動制御部として備えられており、さらに、前記各定電流駆動制御部への印加電圧を基準電圧と比較して電圧誤差を検出し、その検出結果に応じた電流を出力する複数の検出部を備えており、前記電圧制御回路は、前記複数の検出の合成出力に基づいて、前記発光素子に与える電圧を制御し、さらに、前記定電流駆動制御部に掛かる各々の印加電圧を任意の異常判定電圧と比較し、前記異常判定電圧以下である印加電圧を異常であると判定する異常判定回路と、前記異常判定回路によって異常と判定された印加電圧を前記検出部から切り離すスイッチ回路とを備え、前記電圧制御回路の出力が任意の電圧に上昇するまでは、前記異常判定回路の出力を有効としない機能を更に備える構成を特徴としている。

本発明の発光素子駆動装置は、電圧制御回路と、前記電圧制御回路から電圧を与えられ、電流に応じて発光する複数の発光素子と、前記発光素子に与えられる電流が定電流となるようにする定電流駆動制御部とを備える発光素子駆動装置であって、前記複数の発光素子は、１列が少なくとも一つの発光素子を有する複数の発光素子列を形成しており、前記定電流駆動制御部は、前記各発光素子列のそれぞれに直列に接続される複数の定電流駆動制御部として備えられており、さらに、前記各定電流駆動制御部への印加電圧を基準電圧と比較して電圧誤差を検出し、その検出結果に応じた電流を出力する複数の検出部を備えており、前記電圧制御回路は、前記複数の検出の合成出力に基づいて、前記発光素子に与える電圧を制御し、さらに、前記定電流駆動制御部に掛かる各々の印加電圧を任意の異常判定電圧と比較し、前記異常判定電圧以下である印加電圧を異常であると判定する異常判定回路と、前記異常判定回路によって異常と判定された印加電圧を前記検出部から切り離すスイッチ回路とを備え、すくなくとも１つの前記定電流駆動制御部への印加電圧が、任意の電圧に上昇するまでは、前記異常判定回路の出力を有効としない機能を更に備える構成を特徴としている。

また、上記発光素子駆動装置では、複数の前記検出部のそれぞれに接続される基準電圧は、各検出部において異なる基準電圧である構成とすることができる。

また、上記発光素子駆動装置では、前記定電流駆動制御部によって定電流に制御される駆動電流値は、各定電流駆動制御部が接続される前記各発光素子列毎に異なるものであり、前記基準電圧は、接続される各定電流駆動制御部の駆動電流値に基づいて設定された値である構成とすることができる。

上記の構成によれば、発光素子列毎に異なる定電流で駆動しても、電圧制御回路が出力する制御電圧を最適に制御することができる。

また、上記発光素子駆動装置では、前記複数の検出部の出力電流の合成電流を電圧に変換する電流−電圧変換部を更に備え、前記電圧制御回路は、前記電流−電圧変換部によって変換された電圧に基づいて、前記発光素子に与える電流の電圧を制御する構成とすることができる。

また、上記発光素子駆動装置は、前記電圧制御回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータである構成とすることができる。

また、本発明の発光素子駆動装置は、上記記載の発光素子駆動装置の何れかを備えた面状照明装置である。

また、本発明の表示装置は、上記記載の発光素子駆動装置の何れかを備えた表示装置である。

本発明の発光素子駆動装置では、発光素子に供給している電圧が非常に低くて、すべての発光素子のカソード電圧が低い場合は、発光素子に入力している電圧を急速に上昇させるような制御を行なう一方、発光素子に供給している電圧が比較的高くて、発光素子のカソード電圧が１ヶ所だけ低い場合は、徐々に供給電圧を上昇させるような制御を行なうことが可能となる。

加えて、本発明の発光素子駆動装置では、一部の定電流駆動制御部における印加電圧が基準電圧以下となり、他の一部の定電流駆動制御部における印加電圧が基準電圧以上となるような場合であっても、基準電圧以下の定電流駆動制御部に対する制御が優勢となり、最も低い印加電圧が基準電圧となるように制御されることが可能となる。

もしくは、前記電圧制御回路の出力が任意の電圧に上昇するまでは、前記異常判定回路の出力を有効としないものとすることが可能となる。

もしくは、すくなくとも１つの前記定電流駆動制御部への印加電圧が、任意の電圧に上昇するまでは、前記異常判定回路の出力を有効としないものとすることが可能となる。

本発明の一実施形態を示すものであり、実施の形態１に係る発光素子駆動装置の要部構成を示す回路図である。 実施の形態２に係る発光素子駆動装置の要部構成を示す回路図である。 実施の形態２に係る発光素子駆動装置において、オープン欠陥が生じている場合を示す回路図である。 実施の形態２に係る発光素子駆動装置の変形例を示すものであり、オープン欠陥が生じている場合を示す回路図である。 実施の形態２に係る発光素子駆動装置の変形例を示すものであり、異常検出開始判定回路を設けた構成を示す回路図である。 実施の形態２に係る発光素子駆動装置の変形例を示すものであり、異常検出開始判定回路を設けた他の構成を示す回路図である。 実施の形態３に係る発光素子駆動装置の要部構成を示す回路図である。 定電流駆動制御部における設定電流値と必要電圧との関係を示すグラフである。

〔実施の形態１〕
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態１に係る発光素子駆動装置の要部構成を示す回路図である。発光素子駆動装置は、電圧制御回路１、発光素子２〜７、定電流駆動制御部８〜１０、ｇｍアンプ１１〜１３、基準電圧１４、および電流−電圧変換部１７を備えて構成されている。本発明は、面状に配置した複数の発光素子を上記発光素子駆動装置で駆動する面状照明装置や、該面状照明装置をバックライトとして用いる表示装置等に適用できる。

電圧制御回路１は、発光素子２〜７に制御電圧ＶＯＵＴを供給するとともに、直列および並列接続された発光素子２〜７全体に所定の定電流を供給するＤＣ−ＤＣコンバータである。なお、図１に示す発光素子の数は、一例であって、図のような２直列や３並列に限定されるものではない。少なくとも２並列以上の発光素子列を有していれば良く、また、各発光素子列は少なくとも１つの発光素子を有していれば良い。

各発光素子３，５，７のカソードには、定電流駆動制御部８〜１０をそれぞれ接続している。これらにより発光素子２〜７全体に一定の電流（例えば、１０〜１００ｍＡ程度）を供給する定電流駆動回路を構成している。

また、発光素子３，５，７のカソードそれぞれには、ｇｍアンプ１１〜１３の一端を接続しており、ｇｍアンプの他端は基準電圧１４に接続してある。なお、ｇｍアンプ１１〜１３は、入力された発光素子３，５，７のカソードの電圧と基準電圧とを比較し、その電圧差に応じて電流を出力する。また、ｇｍアンプ１１〜１３の出力は共通に接続されている。

共通に接続されたｇｍアンプ１１〜１３の出力には、電流−電圧変換部１７が接続される。図１には、電流−電圧変換部の実施例として、電流−電圧変換抵抗１５がバイアス電圧１６に接続された構成が示されている。この電流−電圧変換部１７は一例であり、本発明は、この回路に限定されるものではない。

電流−電圧変換部１７で電流から変換された電圧ＶＥＯが電圧制御回路１に入力され、電圧制御回路１は入力された電圧に応じて制御電圧ＶＯＵＴを調整する。

次に、本実施の形態１に係る発光素子駆動装置の動作について説明する。

各発光素子２〜７が点灯した状態で定電流駆動制御部８〜１０に流れる電流をＩｄとし、発光素子３，５，７のカソードの電圧をそれぞれＶ３，Ｖ５，Ｖ７すると、定電流駆動制御部８ではＷ＝Ｉｄ×Ｖ３の電力損失を生じ、定電流駆動制御部９ではＷ＝Ｉｄ×Ｖ５の電力損失を生じ、定電流駆動制御部１０ではＷ＝Ｉｄ×Ｖ７の電力損失を生じる。各発光素子２〜７を所要の明るさで点灯させるためには、定電流駆動制御部に流れる電流Ｉｄは、所要の値になるように設定しなければならず、定電流駆動制御部８〜１０での電力損失を低減するためには、発光素子３，５，７のカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７を低くする必要がある。

発光素子３，５，７のカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７を小さくするためには、制御電圧ＶＯＵＴを下げればよい。ただし、定電流駆動制御部８〜１０には所定の電流を流す為に最低必要な電圧ＶＤＲＶ＿ｍｉｎがあり、発光素子３，５，７のカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７が最低必要電圧ＶＤＲＶ＿ｍｉｎ以下になると所定の電流は流せなくなる。

ｇｍアンプ１１〜１３は、発光素子３，５，７のカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７と基準電圧１４とを比較し、発光素子３，５，７のカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７と基準電圧１４との差の大小に応じて、出力電流の電流値を大小させるように制御する。

例えば、発光素子３のカソード電圧Ｖ３と基準電圧１４とを比較し、発光素子３のカソード電圧Ｖ３が基準電圧１４より低く、その差が比較的小さい場合には、ｇｍアンプ１１は比較的小さい値の電流を電流−電圧変換部１７に流し出す。また、発光素子３のカソード電圧Ｖ３が基準電圧１４より低く、その差が比較的大きい場合には、ｇｍアンプ１１は比較的大きい値の電流を電流−電圧変換部１７に流し出す。

一方、発光素子３のカソード電圧Ｖ３が基準電圧１４より高く、その差が比較的小さい場合には、ｇｍアンプ１１は比較的小さい値の電流を電流−電圧変換部１７から引き抜く。また同様に、発光素子３のカソード電圧Ｖ３が基準電圧１４より高く、その差が比較的大きい場合には、ｇｍアンプ１１は比較的大きい値の電流を電流−電圧変換部１７から引き抜く。

これにより、発光素子３，５，７のカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７が基準電圧より低い時は電流−電圧変換部１７で変換された電圧ＶＥＯは高くなり、発光素子３，５，７のカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７が基準電圧より高い場合にはＶＥＯは低くなる。

電流−電圧変換部１７で変換された電圧ＶＥＯは電圧制御回路１に入力され、電圧制御回路１は電流−電圧変換部１７で変換された電圧ＶＥＯの電圧が高くなると制御電圧ＶＯＵＴを上昇させるように制御し、電流−電圧変換部１７で変換された電圧ＶＥＯの電圧が低くなると制御電圧ＶＯＵＴを下げるように制御する。

これらの制御により、発光素子３，５，７のカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７と基準電圧１４との差に応じて制御電圧ＶＯＵＴが調整され、基準電圧１４を定電流駆動制御部が所定の電流を流す為に最低必要な電圧ＶＤＲＶ＿ｍｉｎにすることで、発光素子３，５，７のカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７を最適に（必要最低限に）することができる。

また、ｇｍアンプ１１〜１３の出力の電流流し出し能力は、電流引き込み能力に比べて十分に大きくすることが望ましい。

実際に使用される発光素子においては、順方向電圧ＶＦは非常にバラツキが大きい。そのため、発光素子３，５，７のカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７はバラツキが大きくなり、一部のカソード電圧は基準電圧以下となり、他の一部のカソード電圧は基準電圧以上となることがある。

このような状態では、一部のｇｍアンプが電流を流し出し、他の一部のｇｍアンプは電流を引きこむ事になるが、電流流し出し能力の方を十分に大きくすると、ｇｍアンプ出力の合成電流においては電流を流し出す事になる。つまり、電圧制御回路は制御電圧ＶＯＵＴを上昇させることになり、発光素子３，５，７のカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７の最も低い電圧が基準電圧１４となるように制御される。

例えば、図１のようにｇｍアンプが３個共通接続されている場合は、ｇｍアンプの電流流し出し能力を、電流引き込み能力の２倍以上とすることが必要となる。

また、ｇｍアンプの出力は発光素子のカソード電圧が基準電圧１４より低い時には電流を流し出し、基準電圧１４以上の時は電流を引き込まないようにして、発光素子３，５，７のカソード電圧には関係なく、ｇｍアンプの共通接続したノードから一定電流を引き抜く構成とする事でも同様に制御される。

ｇｍアンプ１１〜１３の出力を共通接続している事で、発光素子３，５，７のカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７のうち、基準電圧１４より低いノードが１ヶ所の場合と複数ある場合とでは、ｇｍアンプの出力の合成電流は異なる事になり、１ヶ所の場合に比べて複数の場合の方が合成電流は大きくなる。

そうすることで、制御電圧ＶＯＵＴが非常に低くて、発光素子のカソード電圧がすべて基準電圧１４以下の時は、電圧制御回路１は制御電圧ＶＯＵＴを急速に上昇させ、制御電圧ＶＯＵＴが比較的高くなり、発光素子のカソード電圧の１ヶ所だけが基準電圧１４以下となった場合には制御電圧ＶＯＵＴを緩やかに上昇させるという制御が可能になる。

〔実施の形態２〕
図２は、実施の形態２に係る発光素子駆動装置の要部構成を示す回路図である。図２に示す発光素子駆動装置は、図１における実施の形態１に係る発光素子駆動装置と類似した構成を有しているが、さらに、異常検出回路２１、スイッチ回路２２、およびプルアップ電圧２３を備えて構成されている。尚、図２の発光素子駆動装置において、図１の発光素子駆動装置と同様の構成については、図１と同じ参照番号を付し、詳細な説明は省略する。

異常検出回路２１は、発光素子３，５，７のカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７のそれぞれを検出できるように、これらのカソード電圧と接続されており、異常検出結果をスイッチ回路２２に出力する。スイッチ回路２２は、ｇｍアンプ１１〜１３の前段に配置され、複数のスイッチから構成されており、異常検出回路２１からの結果出力に応じて、ｇｍアンプ１１〜１３の何れかをカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７から切り離し、代わりにプルアップ電圧２３と接続させる。

図１の構成では、発光素子のカソードの一つがＧＮＤにショートした場合や、発光素子がオープンしているような不具合があった場合、制御電圧ＶＯＵＴをどれだけ上昇させても、ＧＮＤにショートしたノード（定電流駆動制御部１０の入力側ノード）の電圧は基準電圧１４以上に上昇しない（ほぼ０Ｖのまま）ので、電圧制御回路１は制御電圧を上げ続ける事になる。

本実施の形態２に係る発光素子駆動装置では、上述のショートやオープン等の不具合がない場合には、図２に示すように、スイッチ回路２２の各スイッチは、ｇｍアンプ１１〜１３のそれぞれをカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７に接続するため、実施の形態１における発光素子駆動装置と同様の動作を行うことができる。

一方、例えば図３に示すように、発光素子７のカソードがオープンとなる不具合が生じている場合、この不具合は異常検出回路２１によって検出され、異常検出回路２１は異常検出結果をスイッチ回路２２に出力する。スイッチ回路２２は、ｇｍアンプ１３に接続されるスイッチを切り替え、ｇｍアンプ１３をプルアップ電圧２３と接続させる。尚、異常検出回路２１は、各発光素子列のカソード電圧を異常判定電圧と比較し、異常判定電圧以下である発光素子列を異常であると判定する。

本実施の形態２の発光素子駆動装置では、上記制御により、ショートやオープン等の不具合による異常が生じた発光素子列がある場合でも、異常と判定された発光素子列以外の情報のみで電圧制御回路１は制御電圧ＶＯＵＴを制御する事ができる。すなわち、電圧制御回路１が制御電圧ＶＯＵＴを上げ続けるといった事態を防止することができる。

また、図４は、図２に示す発光素子駆動装置の変形例を示すものであり、スイッチ回路２２およびプルアップ電圧２３の代わりに、ｇｍアンプ１１〜１３の後段に配置されたスイッチ回路２４を有している。スイッチ回路２４は、異常検出回路２１からの結果出力に応じて、ｇｍアンプ１１〜１３の出力の何れかを、ｇｍアンプ１１〜１３の出力を共通接続したノードから切り離す。

図４においても、発光素子７のカソードがオープンとなる不具合が生じている場合を例示する。この不具合は異常検出回路２１によって検出され、異常検出回路２１は異常検出結果をスイッチ回路２４に出力する。スイッチ回路２２は、ｇｍアンプ１３の出力を、ｇｍアンプ１１〜１３の出力を共通接続したノードから切り離す。この構成によっても、電圧制御回路１は、異常と判定された発光素子列以外の情報のみで制御電圧ＶＯＵＴを制御する事ができ、図２の発光素子駆動装置と同様の効果が得られる。

図５は、図４に示す発光素子駆動装置に異常検出開始判定回路２５を追加した回路例を示すものである。図４の異常検出回路２１において、発光素子列が異常であるとの判定は、各発光素子列のカソード電圧が異常判定電圧以下であることを検出してなされるものである。しかしながら、発光素子列に異常がなくても制御電圧ＶＯＵＴの電圧が低い時には発光素子列のカソード電圧が異常判定電圧以下になる事があり、発光素子列の異常誤検出の原因となる。

図５における異常検出開始判定回路２５は、制御電圧ＶＯＵＴがある任意の電圧以上になった事を検出し、ある任意の電圧以上になれば異常検出回路２１が各発光素子列の異常検出を開始するように制御する。このように、電圧制御回路１の出力が任意の電圧に上昇するまでは、異常判定回路２１の出力を有効としない機能を更に備えることより、制御電圧ＶＯＵＴが十分高い時だけ異常検出を行う事ができ、発光素子列の異常誤検出を防ぐ事ができる。

図６は、図４に示す発光素子駆動装置に異常検出開始判定回路２６を追加した回路例を示すものである。異常検出開始判定回路２６は、各発光素子列のカソード電圧をモニターし、いずれかのカソード電圧が異常検出開始判定電圧以上になれば、異常検出回路２１が各発光素子列の異常検出を開始するように制御する。この異常検出開始判定電圧を発光素子列の最大バラツキ以上の電圧にしておけば、いずれかのカソード電圧がこの電圧以上になったことをもって、全てのカソード電圧に十分な電圧が印加された状態と判断できる。このように、すくなくとも１つの定電流駆動制御部への印加電圧が、任意の電圧に上昇するまでは、異常判定回路２１の出力を有効としない機能を更に備えることにより、制御電圧ＶＯＵＴが十分高い時だけ異常検出を行う事ができ、発光素子列の異常誤検出を防ぐ事ができる。

〔実施の形態３〕
図７は、実施の形態３に係る発光素子駆動装置の要部構成を示す回路図である。図７に示す発光素子駆動装置は、図１における実施の形態１に係る発光素子駆動装置と類似した構成を有しているが、ｇｍアンプ１１〜１３のそれぞれが異なる基準電圧３１〜３３に接続されている点で図１とは異なる。尚、図７の発光素子駆動装置において、図１の発光素子駆動装置と同様の構成については、図１と同じ参照番号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施の形態３に係る発光素子駆動装置の動作について以下に説明する。

定電流駆動制御部８〜１０には所定の電流を流す為に必要な電圧ＶＤＲＶ＿ｍｉｎがあり、発光素子３，５，７のカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７が最低必要電圧ＶＤＲＶ＿ｍｉｎ以下になると所定の電流が流せなくなる点は実施の形態１と同じである。

この最低必要電圧ＶＤＲＶ＿ｍｉｎは、同じ定電流駆動回路を使用した場合、図８に示すように、定電流駆動部の設定電流値を大きくすると、それに伴って最低必要電圧も大きくなる。したがって、定電流駆動制御部８〜１０で駆動する電流値がそれぞれ異なる場合、定電流駆動制御部８〜１０が設定どおりの電流を駆動するための最低必要電圧ＶＤＲＶ＿ｍｉｎはそれぞれ異なることになる。

図７の発光素子駆動装置では、基準電圧３１〜３３の電圧をそれぞれ異なる値とすることで、定電流駆動制御部８〜１０で駆動する電流値がそれぞれ異なる場合に対応可能となる。すなわち、図７の構成において、基準電圧３１は定電流駆動制御部８の最低必要電圧、基準電圧３２は定電流駆動制御部９の最低必要電圧、基準電圧３３は定電流駆動制御部１０の最低必要電圧とする。こうすることで、発光素子３，５，７のカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７と基準電圧３１，３２，３３との差に応じて制御電圧ＶＯＵＴが調整される。これにより、定電流駆動制御部の必要最低電圧がそれぞれ異なる場合でも、発光素子３，５，７のカソード電圧Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７を最適に（必要最低限に）することができる。

本実施の形態３の発光素子駆動装置は、例えば、３種類（すなわち、赤，緑，青）のＬＥＤを用いるカラー液晶表示装置のバックライト駆動において有効である。すなわち、発光素子に赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤを使用し、各色のＬＥＤの輝度と色度とを各ＬＥＤに流れる電流で調整して白色光源を構成する場合においては、各色のＬＥＤ毎に設定電流が異なる事が多い。このため、同色のＬＥＤを直列に接続し、異なる色のＬＥＤ列は並列に配置し、各列毎に異なる定電流で駆動するために本実施形態２の回路構成を使用するとよい。これにより、各ＬＥＤ列のカソード電圧を最適にする事ができ、定電流駆動制御部での電力損失を最小限にする事ができる。

以上のように、本発明に係る発光素子駆動装置では、定電流駆動制御部での電力損失を小さくする事ができ、定電流駆動制御部の発熱を抑制することができる。また、発熱を防止して信頼性を向上させることができる。また、発熱が少なくなれば、定電流駆動制御部に対して放熱部材を設けるなどの放熱対策を施す必要がなくなり、装置の構造を簡単にでき、小型化を図ることができる。

本発明は、発光素子を駆動する駆動電流の電流調整を行う回路を備える発光素子駆動装置に適用でき、及びそれを備えた面状照明装置または表示装置に利用することができる。

１ 電圧制御回路
２〜７ 発光素子
８〜１０ 定電流駆動制御部
１１〜１３ ｇｍアンプ（検出部）
１４，３１〜３３ 基準電圧
１５ 抵抗
１６ バイアス電圧
１７ 電流−電圧変換部
２１ 異常検出回路
２２，２４ スイッチ回路
２３ プルアップ電圧

Claims (12)

1. 電圧制御回路と、前記電圧制御回路から電圧を与えられ、電流に応じて発光する複数の発光素子と、前記発光素子に与えられる電流が定電流となるようにする定電流駆動制御部とを備える発光素子駆動装置であって、
   前記複数の発光素子は、１列が少なくとも一つの発光素子を有する複数の発光素子列を形成しており、
   前記定電流駆動制御部は、前記各発光素子列のそれぞれに直列に接続される複数の定電流駆動制御部として備えられており、
   さらに、前記各定電流駆動制御部への印加電圧を基準電圧と比較して電圧誤差を検出し、その検出結果に応じた電流を出力する複数の検出部を備えており、
   前記電圧制御回路は、前記複数の検出の合成出力に基づいて、前記発光素子に与える電圧を制御し、
   前記複数の検出部は、
   前記基準電圧以下の前記定電流駆動制御部への印加電圧が入力されている一つの前記検出部が出力する出力電流の絶対値に対し、その検出部以外の全ての検出部に入力される前記定電流駆動制御部への印加電圧が基準電圧以上のときに出力する出力合成電流の絶対値の方が小さいことを特徴とする発光素子駆動装置。
2. 前記定電流駆動制御部への印加電圧の変化に対し、その電圧が入力されている前記検出部の出力は、前記印加電圧が基準電圧より低い時にはその電圧差に応じて変化される電流を流しだし、前記印加電圧が基準電圧より高い時には一定電流を引く抜くものであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子駆動装置。
3. 前記定電流駆動制御部に掛かる各々の印加電圧を任意の異常判定電圧と比較し、前記異常判定電圧以下である印加電圧を異常であると判定する異常判定回路と、
   前記異常判定回路によって異常と判定された印加電圧を前記検出部から切り離すスイッチ回路を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子駆動装置。
4. 前記定電流駆動制御部に掛かる各々の印加電圧を任意の異常判定電圧と比較し、前記異常判定電圧以下である印加電圧を異常であると判定する異常判定回路と、
   前記異常判定回路によって異常と判定された印加電圧に接続される前記検出部の出力を、共通に接続された他の検出部の出力から切り離すスイッチ回路を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子駆動装置。
5. 電圧制御回路と、前記電圧制御回路から電圧を与えられ、電流に応じて発光する複数の発光素子と、前記発光素子に与えられる電流が定電流となるようにする定電流駆動制御部とを備える発光素子駆動装置であって、
   前記複数の発光素子は、１列が少なくとも一つの発光素子を有する複数の発光素子列を形成しており、
   前記定電流駆動制御部は、前記各発光素子列のそれぞれに直列に接続される複数の定電流駆動制御部として備えられており、
   さらに、前記各定電流駆動制御部への印加電圧を基準電圧と比較して電圧誤差を検出し、その検出結果に応じた電流を出力する複数の検出部を備えており、
   前記電圧制御回路は、前記複数の検出の合成出力に基づいて、前記発光素子に与える電圧を制御し、
   さらに、前記定電流駆動制御部に掛かる各々の印加電圧を任意の異常判定電圧と比較し、前記異常判定電圧以下である印加電圧を異常であると判定する異常判定回路と、
   前記異常判定回路によって異常と判定された印加電圧を前記検出部から切り離すスイッチ回路とを備え、
   前記電圧制御回路の出力が任意の電圧に上昇するまでは、前記異常判定回路の出力を有効としない機能を更に備えることを特徴とする記載の発光素子駆動装置。
6. 電圧制御回路と、前記電圧制御回路から電圧を与えられ、電流に応じて発光する複数の発光素子と、前記発光素子に与えられる電流が定電流となるようにする定電流駆動制御部とを備える発光素子駆動装置であって、
   前記複数の発光素子は、１列が少なくとも一つの発光素子を有する複数の発光素子列を形成しており、
   前記定電流駆動制御部は、前記各発光素子列のそれぞれに直列に接続される複数の定電流駆動制御部として備えられており、
   さらに、前記各定電流駆動制御部への印加電圧を基準電圧と比較して電圧誤差を検出し、その検出結果に応じた電流を出力する複数の検出部を備えており、
   前記電圧制御回路は、前記複数の検出の合成出力に基づいて、前記発光素子に与える電圧を制御し、
   さらに、前記定電流駆動制御部に掛かる各々の印加電圧を任意の異常判定電圧と比較し、前記異常判定電圧以下である印加電圧を異常であると判定する異常判定回路と、
   前記異常判定回路によって異常と判定された印加電圧を前記検出部から切り離すスイッチ回路とを備え、
   すくなくとも１つの前記定電流駆動制御部への印加電圧が、任意の電圧に上昇するまでは、前記異常判定回路の出力を有効としない機能を更に備えることを特徴とする発光素子駆動装置。
7. 複数の前記検出部のそれぞれに接続される基準電圧は、各検出部において異なる基準電圧である事を特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の発光素子駆動装置。
8. 前記定電流駆動制御部によって定電流に制御される駆動電流値は、各定電流駆動制御部が接続される前記各発光素子列毎に異なるものであり、
   前記基準電圧は、接続される各定電流駆動制御部の駆動電流値に基づいて設定された値であることを特徴とする請求項７に記載の発光素子駆動装置。
9. 前記複数の検出部の出力電流の合成電流を電圧に変換する電流−電圧変換部を更に備え、
   前記電圧制御回路は、前記電流−電圧変換部によって変換された電圧に基づいて、前記発光素子に与える電流の電圧を制御することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の発光素子駆動装置。
10. 前記電圧制御回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の発光素子駆動装置。
11. 請求項１から１０までの何れか１項に記載の発光素子駆動装置を備えたことを特徴とする面状照明装置。
12. 請求項１から１０までの何れか１項に記載の発光素子駆動装置を備えたことを特徴とする表示装置。

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