JP2019071299A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
Description
器関するものである。
L(Electroluminescence)素子を代表とする発光素子を含む表示装
置や照明装置の開発が進められている。自発光型ゆえの高画質、広視野角、薄型、軽量等
の利点を活かして、幅広い応用が期待されている。特に、有機EL素子による照明機器へ
の応用可能性は、大きな進展を見せている。しかし有機EL素子は、経時変化に伴って寿
命が短くなり、発光効率も低下するため、更なる輝度の向上や劣化の抑制が求められてい
る。
光素子を定電流駆動することにより、輝度変動を抑制させている。また、発光素子の劣化
については、特に高温下での長期安定駆動が重視される傾向にある。周囲温度が室温であ
っても、発光素子は駆動時に内部抵抗による発熱で温度が上昇するため、高温下での耐久
性が要求される。
ングレギュレータが知られている。スイッチングレギュレータは、スイッチング素子によ
り入力電圧からパルス状の波形を有する電圧を形成し、当該電圧をコイルやコンデンサな
どにおいて平滑化或いは保持することで、所望の大きさの出力電圧を得るものである。こ
れらのレギュレータにおいては、たとえわずかでも変換効率を高めることが、低消費電力
化に直結するため、効率の良い制御を行うための技術開発が望まれている。
子のオン抵抗を利用して、入力電圧を消費することで所望の出力電圧を生成するため、電
力の内部損失を小さくすることが原理的に困難であるという欠点がある。従って変換効率
が低く、電力損失に伴う発熱量が大きくなってしまう。また、出力電流と同等の入力電流
を必要とするため、暗電流の増加に伴い消費電力が増加する。
伴って、輝度にバラツキが生じてしまう。従って、照明装置において局所的な輝度制御を
行うことはできても、面内で均一な明るさを得て安定駆動させ、かつ低消費電力化を実現
させることは、困難であるという問題が生じる。
変換効率を向上させ、消費電力を低減させた照明装置を提供することを目的とする。また
、本発明の一態様は、温度変化と経時変化に起因した発光素子の輝度変動及び劣化を抑制
させることで、高精度で安定した駆動を実現させた照明装置を提供することを目的とする
。
イッチングレギュレータを含む照明装置である。
定電流駆動させる定電流回路と、モニタ用発光素子に発生する電圧を検出し、ほぼ同電圧
を出力する電圧制御型スイッチングレギュレータと、を有し、発光素子の一方の端子と、
電圧制御型スイッチングレギュレータの出力端子とは、電気的に接続されており、モニタ
用発光素子の一方の端子と、定電流回路とは、電気的に接続されていることを特徴とする
照明装置である。
素子を定電流駆動させる電流制御型スイッチングレギュレータと、モニタ用発光素子に発
生する電圧を検出し、ほぼ同電圧を出力する電圧制御型スイッチングレギュレータと、を
有し、発光素子の一方の端子と、電圧制御型スイッチングレギュレータの出力端子とは、
電気的に接続されており、モニタ用発光素子の一方の端子と、電流制御型スイッチングレ
ギュレータの出力端子とは、電気的に接続されていることを特徴とする照明装置である。
流回路は、高電源電位を供給する配線に電気的に接続されていてもよい。
制御型スイッチングレギュレータの入力端子は、高電源電位を供給する配線に電気的に接
続されていてもよい。
は、低電源電位を供給する配線に電気的に接続されていてもよい。
ている。
。
に並列接続されていてもよい。
に直列接続されていてもよい。
る。
る。
定するものではない。例えば、「端子」は「配線」の一部として用いられることがあり、
その逆もまた同様である。さらに、「端子」や「配線」の用語は、複数の「端子」や「配
線」が一体となって形成されている場合なども含む。
、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため
、本明細書においては、「ソース」や「ドレイン」の用語は、入れ替えて用いることがで
きるものとする。
」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの
」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。
などのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有す
る素子などが含まれる。
ことができる。また、高精度で安定した駆動を実現させた照明装置を得ることができる。
の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および
詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下
に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必
ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
を避けるために付すものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
本実施の形態では、開示する発明の一態様に係る照明装置の回路構成および動作について
、図1乃至図3を参照して説明する。
路102を有する駆動部107と、発光素子103と、モニタ用発光素子104と、を有
する。
流回路102と電気的に接続されている。発光素子103の一方の端子は、電圧制御型ス
イッチングレギュレータ101の出力端子と電気的に接続され、発光素子103の他方の
端子は、第2電源供給線32と電気的に接続されている。モニタ用発光素子104の一方
の端子は、定電流回路102と、第3電源供給線33と電気的に接続され、モニタ用発光
素子104の他方の端子は、第2電源供給線32と電気的に接続されている。第1電源供
給線31には高電源電圧VDDが供給され、第2電源供給線32には低電源電圧VSSが
供給されている。第3電源供給線33にはモニタ用発光素子104の両端子の電圧の変化
に伴って最適な値に補正された電圧Velが供給されている。なお、ここでは説明の簡略
化のため低電源電圧VSSにはGNDなどの固定電圧を供給するが、これに限られない。
ることで、モニタ用発光素子104に電流が流れる場合、その電流値は常に一定に保たれ
ることになる。しかし時間の経過に伴い、モニタ用発光素子104の温度が変化する。定
電流回路102は、温度の変動に左右されずに一定の安定した電流を流すことができるた
め、モニタ用発光素子104を流れる電流値が変化しない代わりにモニタ用発光素子10
4の両端子間の電圧が変化する。より詳しくは、モニタ用発光素子104の他方の端子は
固定電圧で変化しないため、モニタ用発光素子104の一方の端子の電圧が変化する。第
3電源供給線33は、この変化を検出し、最適な値に補正された電圧を電圧制御型スイッ
チングレギュレータ101に供給することができる。このため、温度変化と経時変化に起
因した発光素子の輝度変動及び劣化を抑制させることが可能になり、長時間に渡って高精
度で安定した駆動の実現が容易になる。
1について、図2を参照して説明する。電圧制御型スイッチングレギュレータ101は、
入力端子INに与えられる電圧(入力電圧)を用いて、一定の電圧(出力電圧)を生成し
、出力端子OUTから出力する電力変換回路105と出力電圧制御回路106とを有する
。
成部302とを有する。トランジスタ301は、オンのときに定電圧生成部302への入
力電圧の供給を行い、オフのときにその供給を停止する。また、トランジスタがオフのと
きに、定電圧生成部302にはGNDなどの固定電圧が与えられる。そのため、トランジ
スタ301のスイッチングに従って、入力電圧と固定電圧が交互に出現するパルス状の信
号が、定電圧生成部302に供給されることになる。
する。定電圧生成部302は、パルス状の信号が供給されると、該信号の電圧を平滑化或
いは保持することで、一定の出力電圧を生成する。
る。オンの時間とオフの時間の比を制御する事で、定電圧生成部302に供給されるパル
ス状の信号におけるパルスが出現する期間の割合(以下デューティ比と呼ぶ)を制御する
ことができる。デューティ比が変化すると、出力電圧も変化する。具体的には、入力電圧
によるパルスの出現する期間の割合が大きいほど、出力電圧と固定電圧の差は大きくなる
。逆に、入力電圧によるパルスの出現する期間の割合が小さいほど、出力電圧と固定電圧
の差は小さくなる。
り、制御することができる。出力電圧制御回路106は、電圧Vgsの時間変化を制御す
ることで、トランジスタ301のオンの時間とオフの時間の比を制御する。
出力電圧が得られる昇圧型と、入力電圧に対して小さい出力電圧が得られる降圧型に分け
て、具体的な回路構成及び動作について図2を参照して説明する。なお、本実施の形態に
係る電圧制御型スイッチングレギュレータ101は、どちらの構成であってもよい。
に示す電圧制御型スイッチングレギュレータ101は、出力電圧制御回路106とトラン
ジスタ301と、定電圧生成部302とを有する。定電圧生成部302は、ダイオード3
03と、コイル304と、コンデンサ305とを有する。また、入力電圧の与えられる入
力端子IN1と、固定電圧の与えられる入力端子IN2と、出力端子OUT1と、出力端
子OUT2とを有する。
304の一方の端子は、ダイオード303の陰極と、トランジスタ301の第2の端子と
電気的に接続され、コイル304の他方の端子は、電圧制御型スイッチングレギュレータ
101の出力端子OUT1と、コンデンサ305の一方の端子と電気的に接続されている
。入力端子IN2は、ダイオード303の陽極と出力端子OUT2と、コンデンサ305
の他方の端子と電気的に接続されている。なおトランジスタ301は、入力端子IN1と
ダイオード303が有する陰極との間の接続を制御している。
がオンになると、入力端子IN1と出力端子OUT1との間に電位差が生じるので、コイ
ル304に電流が流れ、エネルギーが蓄えられる。コイル304は、当該電流が流れるこ
とで磁化すると共に、自己誘導により電流の流れとは逆方向の起電力が生じる。従って、
出力端子OUT1には、入力端子IN1に与えられる入力電圧を降圧することで得られる
電圧が与えられる。すなわち、コンデンサ305が有する一対の端子間には、入力端子I
N2から与えられる固定電圧と、入力電圧を降圧することで得られる電圧との差分に相当
する電圧が、与えられる。
に形成されていた電流の経路が遮断される。コイル304は、蓄えていたエネルギーを放
出し、当該電流の変化を妨げる方向、すなわち、トランジスタ301がオンのときに生じ
た起電力とは逆の方向に起電力を生じる。そのため、当該起電力によって生じた電圧によ
り、コイル304を流れる電流は、維持される。すなわち、トランジスタ301がオフの
ときには、入力端子IN2または出力端子OUT2と、出力端子OUT1の間にダイオー
ド303とコイル304を介した電流の経路が形成される。よって、コンデンサ305が
有する一対の端子間に与えられている電圧は、ある程度保持される。
電圧に相当する。上述した動作において、トランジスタ301がオンである期間の比率が
高いほど、コンデンサ305に保持される電圧は固定電圧と入力電圧の差分に近くなる。
よって、入力電圧により近い大きさの出力電圧が得られるように、降圧することができる
。逆に、トランジスタ301がオフである期間の比率が高いほど、コンデンサ305に保
持される電圧は固定電圧との差分が小さくなる。よって、固定電圧により近い大きさの出
力電圧が得られるように、降圧することができる。
に示す電圧制御型スイッチングレギュレータ101は、出力電圧制御回路106とトラン
ジスタ301と、定電圧生成部302とを有する。定電圧生成部302は、ダイオード3
03と、コイル304と、コンデンサ305とを有する。また、入力電圧の与えられる入
力端子IN1と、固定電圧の与えられる入力端子IN2と、出力端子OUT1と、出力端
子OUT2とを有する。
301の第1の端子は、コイル304の他方の端子とダイオード303の陽極と電気的に
接続されており、トランジスタ301の第2端子は、入力端子IN2または出力端子OU
T2と電気的に接続されている。また、コンデンサ305の一方の端子と、ダイオード3
03の陰極と、出力端子OUT1とは電気的に接続され、コンデンサ305の他方の端子
は、出力端子OUT2と電気的に接続されている。なお、トランジスタ301は、コイル
304の他方の端子とダイオード303の陽極間のノードBと、入力端子IN1または出
力端子OUT2との間の接続を制御している。
がオンになると、入力端子IN1と入力端子IN2との間に電位差が生じるので、コイル
304に電流が流れ、エネルギーが蓄えられる。コイル304には、当該電流が流れるこ
とで磁化すると共に、自己誘導により電流の流れとは逆方向の起電力が生じるため、当該
電流は徐々に上昇する。
成されていた電流の経路が遮断される。コイル304では、当該電流の変化を妨げる方向
、すなわち、トランジスタ301がオンのときに生じた起電力とは逆方向の起電力が生じ
る。そのため、コイル304が有する一対の端子間には、トランジスタ301がオンのと
きにコイル304に流れていた電流に準じた大きさの電圧が生じる。そのため、コイル3
04を流れる電流は、端子間に生じた電圧によって維持される。すなわち、トランジスタ
301がオフのときには、入力端子IN1と出力端子OUT1の間に、ダイオード303
とコイル304を介した電流の経路が形成される。このとき、出力端子OUT1には、入
力端子IN1に与えられている入力電圧に、コイル304の端子間に生じた電圧が加算さ
れた電圧が与えられ、この電圧が出力電圧として電圧制御型スイッチングレギュレータ1
01から出力される。上記出力端子OUT1の電圧と、固定電圧との差分に相当する電圧
は、コンデンサ305の端子間において保持される。
301がオフになる直前においてコイル304に流れる電流が高くなる。そのため、トラ
ンジスタ301がオフになったときにコイル304の端子間に生じる電圧が大きくなるの
で、出力電圧と入力電圧の差が大きくなるように昇圧することができる。逆に、トランジ
スタ301がオフである期間の比率が高いほど、トランジスタ301がオフになる直前に
おいてコイル304に流れる電流は低くなる。そのため、トランジスタ301がオフにな
ったときにコイル304の端子間に生じる電圧が小さくなるので、出力電圧と入力電圧の
差が小さくなるように昇圧することができる。
て切り刻んで電圧変換するためコイル304が重要な働きをする。スイッチング素子とし
て機能するトランジスタ301のオン、オフのたびに、回路に流れる電流は急激に変化す
る。コイル304はトランジスタ301がオンとなり電流が流れ込むとエネルギーを蓄え
、トランジスタ301がオフとなったとき蓄えたエネルギーを放出して、常に電流の変化
を妨げる方向に起電力を発生させる。従って、電流の変化を妨げる性質を有するコイル3
04における、オン抵抗による電力損失は、ほぼ無視することができるため、電力変換ロ
スが小さい高効率の出力電圧を、発光素子103に供給することが可能になる。
えることで、モニタ用発光素子104の両端子の電圧の変化に伴って最適な値に補正され
た電圧を参照して、高効率の出力電圧を、発光素子103に供給することができる。従っ
て当該照明装置100に合わせた電力損失を抑える対策を施すことが容易になる。この結
果、照明装置100全体の電力変換効率を向上させ、消費電力を抑えることができる。
2端子をソース端子及びドレイン端子のうちの他方とする。
1を一つだけ有する構成を示しているが、本発明はこの構成に限定されない。本発明の一
態様では、複数のトランジスタが一のスイッチング素子として機能していても良い。一の
スイッチング素子として機能するトランジスタを複数有している場合、上記複数のトラン
ジスタは並列に接続されていても良いし、直列に接続されていても良いし、直列と並列が
組み合わされて接続されていても良い。
のトランジスタの第1端子と第2端子のいずれか一方のみが、第2のトランジスタの第1
端子と第2端子のいずれか一方のみに接続されている状態を意味する。また、トランジス
タが並列に接続されている状態とは、第1のトランジスタの第1端子が第2のトランジス
タの第1端子に接続され、第1のトランジスタの第2端子が第2のトランジスタの第2端
子に接続されている状態を意味する。
、供給可能、或いは伝送可能な状態に相当する。従って、接続している状態とは、直接接
続している状態を必ずしも指すわけではなく、電流、電圧または電位が、供給可能、或い
は伝送可能であるように、配線、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの回路素子を介し
て間接的に接続している状態も、その範疇に含む。
子に与えられる電位の高低差によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、nチャネル
型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がソース端子と呼ばれ、高い電位が与え
られる端子がドレイン端子と呼ばれる。また、pチャネル型トランジスタでは、低い電位
が与えられる端子がドレイン端子と呼ばれ、高い電位が与えられる端子がソース端子と呼
ばれる。
Width Modulation control)により行っても良いし、パルス周
波数変調制御(PFM:Pulse Frequency Modulation co
ntrol)により行っても良い。
106の回路構成及び動作について説明する。なお、図3に示す出力電圧制御回路106
は、一例であり、この構成に限られない。
、位相補償回路203、コンパレータ204、三角波発振器205、バッファ206を有
する。
UT1からの出力電圧が与えられ、抵抗200の他方の端子と、抵抗201の一方の端子
と、誤差増幅器202の反転入力端子(−)とは電気的に接続されている。抵抗201の
他方の端子にはGNDなどの固定電圧が与えられている。従って、出力端子OUT1から
与えられる出力電圧は、抵抗200と抵抗201によって抵抗分割され、誤差増幅器20
2の反転入力端子(−)に与えられる。
変化に伴って最適な値に補正された電圧Velが与えられている。誤差増幅器202では
、反転入力端子(−)に与えられた電圧と、最適な値に補正された電圧Velとを比較し
、その誤差を増幅して誤差増幅器202の出力端子から出力する。
路203は、誤差増幅器202から出力された電圧の位相を制御する。従って、電圧制御
型スイッチングレギュレータ101が発振するのを防ぎ、その動作を安定化させることが
できる。
に与えられる。また、コンパレータ204の反転入力端子(−)には、三角波発振器20
5から出力される、三角波、或いはノコギリ波の信号が与えられる。そして、コンパレー
タ204は、周期が一定であり、なおかつパルス幅が非反転入力端子(+)に与えられる
電圧の大きさに従って変化する、矩形波の信号を生成する。コンパレータ204から出力
された矩形波の信号は、バッファ206を介して出力電圧制御回路106から出力され、
トランジスタ301のゲート端子に入力される。
ングを実行する。トランジスタ301のオンの時間が長いほど出力電圧は上がり、オフの
時間が長いほど出力電圧は下がる。オンの時間とオフの時間の比を制御することで所望の
出力電圧を電圧制御型スイッチングレギュレータ101から得ることができる。
図4に示す定電流回路102は、一例であり、この構成に限られない。
ジスタ208と、アンプ207と、可変抵抗209とを有する。nチャネル型トランジス
タ208は、その第1端子が、カレントミラー回路210と電気的に接続され、その第2
端子が、可変抵抗209の一方の端子及び、アンプ207の反転入力端子(−)と電気的
に接続されている。第1電源供給線31は、カレントミラー回路210と電気的に接続さ
れ、第2電源供給線32は、可変抵抗209の他方の端子と電気的に接続され、第4電源
供給線34は、アンプ207の非反転入力端子(+)と電気的に接続されている。
源電圧VSSが供給され、第3電源供給線33には、モニタ用発光素子104の両端子の
電圧の変化に伴って最適な値に補正された電圧Velが供給され、第4電源供給線34に
は、所定の電圧VREF(高電源電圧VDDより低い電圧)が供給されている。なお、V
DDとVREFにおいて、これらの電圧の大きさは、Vel<VREF<VDDの関係を
満たすものとする。また、説明の簡略化のためVSSには、GNDなどの固定電圧を供給
するが、これに限られない。なお、VDDと、VREFと、Velの大小関係は、発光素
子103及びモニタ用発光素子104の有する一対の端子のうち、どちらに陽極を用いて
、どちらに陰極を用いるかによって変化する。発光素子103及びモニタ用発光素子10
4に順バイアスの電流が流れるように、VDDと、VREFと、Velの大小関係を適宜
設定するとよい。
ネル型トランジスタ212と、を有する。カレントミラー回路210における第1のpチ
ャネル型トランジスタ211のゲート端子と第2のpチャネル型トランジスタ212のゲ
ート端子は互いに電気的に接続されており、第1のpチャネル型トランジスタ211の第
1端子は第1のpチャネル型トランジスタ211のゲート端子と第2のpチャネル型トラ
ンジスタ212のゲート端子に電気的に接続されている。第1のpチャネル型トランジス
タ211及び第2のpチャネル型トランジスタ212の第2端子には、高電源電圧VDD
が供給され、第2のpチャネル型トランジスタ212の第1端子には、最適な値に補正さ
れた電圧Velが供給されている。
10におけるトランジスタについて、pチャネル型トランジスタを例として挙げて説明し
たが、nチャネル型トランジスタを用いた構成でもよい。
ましい。発光素子103とモニタ用発光素子104とで、電流電圧特性のバラツキを防ぐ
ためである。
れていることで、モニタ用発光素子104に電流が流れる場合、その電流値は常に一定に
保たれることになる。更に、発光素子103に流れる電流と、モニタ用発光素子104に
流れる電流を等しくすることができる。また、第3電源供給線33には、モニタ用発光素
子104の両端子の電圧の変化に伴って、その都度最適な値に補正された電圧Velが供
給される。従って、駆動時に、内部抵抗による発熱で発光素子103の温度が上昇し、照
明装置100の放熱が困難な場合であっても、一定の電流を流すことができる。この電流
に基づいて、当該照明装置100が調光されることにより、所望の輝度をより確実に実現
させることができる。従って、温度変化と経時変化に起因した発光素子の輝度変動及び劣
化を抑制させることが可能になるため、長時間に渡って高精度で安定した駆動の実現が容
易になる。また、照明装置100全体の消費電力を低減させることができる。
レータ101及び定電流回路102を備えることで、電力変換効率を向上させ、消費電力
を抑えた照明装置を提供することができる。また、高精度で安定駆動を実現させた照明装
置を提供することができる。
する照明装置も本発明には含まれる。
本実施の形態では、開示する発明の一態様に係る照明装置の回路構成および動作について
、図5乃至図6を参照して説明する。
型スイッチングレギュレータ401を有する駆動部408と、発光素子103と、モニタ
用発光素子104と、を有する。
制御型スイッチングレギュレータ401の入力端子と電気的に接続されている。発光素子
103の一方の端子は、電圧制御型スイッチングレギュレータ101の出力端子と電気的
に接続され、発光素子103の他方の端子は、第2電源供給線32と電気的に接続されて
いる。モニタ用発光素子104の一方の端子は、電流制御型スイッチングレギュレータ4
01の出力端子と、第3電源供給線33と電気的に接続され、モニタ用発光素子104の
他方の端子は、第2電源供給線32と電気的に接続されている。第1電源供給線31には
高電源電圧VDDが供給され、第2電源供給線32には低電源電圧VSSが供給されてい
る。第3電源供給線33にはモニタ用発光素子104の両端子の電圧の変化に伴って最適
な値に補正された電圧Velが供給されている。なお、ここでは説明の簡略化のため低電
源電圧VSSにはGNDなどの固定電圧を供給するが、これに限られない。
04の一方の端子と電気的に接続されることで、モニタ用発光素子104に電流が流れる
場合、その電流値は常に一定に保たれることになる。しかし時間の経過に伴い、モニタ用
発光素子104の温度が変化する。電流制御型スイッチングレギュレータ401は、温度
の変動に左右されずに一定の安定した電流を流すことができるため、モニタ用発光素子1
04を流れる電流値が変化しない代わりにモニタ用発光素子104の両端子間の電圧が変
化する。より詳しくは、モニタ用発光素子104の端子の他方は固定電圧で変化しないた
め、モニタ用発光素子104の端子の一方の電圧が変化する。第3電源供給線33は、こ
の変化を検出し、最適な値に補正された電圧を電圧制御型スイッチングレギュレータ10
1に供給することができる。
て、最適な電流値を設定し一定の安定した電流を流すことができる。つまり、発光素子1
03及びモニタ用発光素子104に対する所望の電流値を、より緻密に設定することが可
能になる。この電流に基づいて、当該照明装置400が調光されることにより、所望の輝
度をより確実に実現させることができる。このため、温度変化と経時変化に起因した発光
素子の輝度変動及び劣化を抑制させることが可能になり、長時間に渡って高精度で安定し
た駆動の実現が容易になる。また、照明装置400全体の消費電力を低減させることがで
きる。
1について、図6を参照して説明する。なお、図6に示す電流制御型スイッチングレギュ
レータ401は、一例であり、この構成に限られない。
ダイオード403と、コイル404と、コンデンサ405と、トランジスタ406と、可
変抵抗407とを有する。
の一方の端子と、可変抵抗407の他方の端子とは電気的に接続されている。また、可変
抵抗407の両端子と、出力電流制御回路402とは電気的に接続されている。出力電流
制御回路402は、トランジスタ406のゲート端子と電気的に接続され、トランジスタ
406の第1の端子は、コイル404の他方の端子とダイオード403の陽極と電気的に
接続され、トランジスタ406の第2の端子は、第2電源供給線32と電気的に接続され
ている。コンデンサ405の一方の端子は、ダイオード403の陰極と第3電源供給線3
3と電気的に接続され、コンデンサ405の他方の端子は第2電源供給線32と電気的に
接続されている。なお、トランジスタ406は、コイル404の一方の端子とダイオード
403の陽極間と、第1電源供給線31または第2電源供給線32との間の接続を制御し
ている。
になると、第1電源供給線31と第2電源供給線32との間に電位差が生じているので、
コイル404に電流が流れ、エネルギーが蓄えられる。コイル404には、当該電流が流
れることで磁化すると共に、自己誘導により電流の流れとは逆方向の起電力が生じるため
、当該電流は徐々に上昇する。
の間に形成されていた電流の経路が遮断される。コイル404では、当該電流の変化を妨
げる方向、すなわち、トランジスタ406がオンのときに生じた起電力とは逆方向の起電
力が生じる。そのため、コイル404が有する一対の端子間には、トランジスタ406が
オンのときにコイル404に流れていた電流に準じた大きさの電圧が生じる。そのため、
コイル404を流れる電流は、端子間に生じた電圧によって維持される。すなわち、トラ
ンジスタ406がオフのときには、第1電源供給線31と第3電源供給線33との間に、
ダイオード403とコイル404を介した電流の経路が形成される。このとき、第3電源
供給線33には、第1電源供給線31に与えられている電圧に、コイル404の端子間に
生じた電圧が加算された電圧が与えられ、この電圧が、出力電圧として電流制御型スイッ
チングレギュレータ401から出力される。第3電源供給線33に与えられる電圧と、固
定電圧との差分に相当する電圧は、コンデンサ405の端子間において保持される。
電圧に変換され、可変抵抗407の両端子に発生した電圧が、出力電流制御回路402へ
と帰還し、出力電流を制御する。出力電流制御回路402から送り込まれる矩形波の信号
がトランジスタ406のスイッチングを実行し、トランジスタ406のオンの時間とオフ
の時間の比を制御する。トランジスタ406のオンの時間が長いほど出力電圧は上がり、
オフの時間が長いほど出力電圧は下がる。オンの時間とオフの時間の比を制御する事で、
出力電圧を安定化させ、所望の出力電流を得ることができる。
て切り刻んで電圧変換するためコイル404が重要な働きをする。スイッチング素子とし
て機能するトランジスタ406のオン、オフのたびに、回路に流れる電流は急激に変化す
る。コイル404はトランジスタ406がオンとなり電流が流れ込むとエネルギーを蓄え
、トランジスタ406がオフとなったとき蓄えたエネルギーを放出して、常に電流の変化
を妨げる方向に起電力を発生させる。従って、電流の変化を妨げる性質を有するコイル4
04における、オン抵抗による電力損失は、ほぼ無視することができるため、電力変換ロ
スが小さい高効率の安定した定電流を発光素子103及びモニタ用発光素子104に供給
することが可能になる。
えることで、より敏感に電流の変化を感知し、電流検出抵抗の値を調整することができる
ため、発光素子103及びモニタ用発光素子104に対する最適な電流値を設定すること
ができる。従って、より安定した電流制御が可能になる。電流制御型スイッチングレギュ
レータ401により制御された出力電流と、モニタ用発光素子104の両端子の電圧の変
化に伴って最適な値に補正された電圧を参照して高効率で取り出した出力電圧を、発光素
子103に供給することで、照明装置400のより一層の高効率化と電力損失の低減を実
現できる。この結果、照明装置400全体の電力変換効率を向上させ、消費電力を抑える
ことができる。
2電源供給線32には、低電源電圧VSSが供給され、第3電源供給線33には、モニタ
用発光素子104の両端子の電圧の変化に伴って最適な値に補正された電圧Velが供給
され、第4電源供給線34には、所定の電圧VREF(高電源電圧VDDより低い電圧)
が供給されている。また、Velは、モニタ用発光素子104における、電圧が変化する
端子に印加される電圧を意味している。なお、VDDとVREFにおいて、これらの電圧
の大きさは、Vel<VREF<VDDの関係を満たすものとする。また、説明の簡略化
のためVSSには、GNDなどの固定電圧を供給するが、これに限られない。
のトランジスタについては、pチャネル型トランジスタを用いた構成でも、nチャネル型
トランジスタを用いた構成でもよい。
方の端子と電気的に接続されていることで、モニタ用発光素子104に電流が流れる場合
、その電流値は常に一定に保たれることになる。更に、発光素子103に流れる電流と、
モニタ用発光素子104に流れる電流を等しくすることができる。また、第3電源供給線
33には、モニタ用発光素子104の両端子の電圧の変化に伴って、その都度最適な値に
補正された電圧Velが供給される。従って、駆動時に、内部抵抗による発熱で発光素子
の温度が上昇し、照明装置400の放熱が困難な場合であっても、各発光素子の特性を考
慮した最適な電流値を設定し、一定の電流を流すことができる。この電流に基づいて、当
該照明装置400が調光されることにより、所望の輝度をより確実に実現させ、より安定
した電流制御が可能になる。従って、温度変化と経時変化に起因した発光素子の輝度変動
及び劣化を抑制させることが可能になるため、長時間に渡って高精度で安定した駆動の実
現が容易になる。また、照明装置400全体の消費電力を低減させることができる。
レータ101及び電流制御型スイッチングレギュレータ401を備えることで、電力変換
効率を向上させ、消費電力を抑えた照明装置を提供することができる。また、高精度で安
定駆動を実現させた照明装置を提供することができる。
7は、各発光素子が並列に接続された照明装置の模式的平面図を示しており、図8は、各
発光素子が直列に接続された照明装置の模式的平面図を示している。なお、照明装置50
0における各発光素子はそれぞれの構成や接続関係を理解しやすくするために分離して配
置し、各発光素子において図面上側が陰極、図面下側が陽極を示すものとする。
含む。ただし、モニタ用発光素子104の数は、発光素子103の数に比べて少ない数が
設けられている。複数の発光素子103は基板501上で並列に接続され、各発光素子1
03の陽極は、電圧制御型スイッチングレギュレータ101の出力端子と電気的に接続さ
れ、各発光素子103の陰極は、第2電源供給線32と電気的に接続されている。また、
複数のモニタ用発光素子104は基板501上で並列に接続され、各モニタ用発光素子1
04の陽極は、定電流回路102と電気的に接続され、各モニタ用発光素子104の陰極
は、第2電源供給線32と電気的に接続されている。また、第1電源供給線31は、電圧
制御型スイッチングレギュレータ101の入力端子及び定電流回路102と電気的に接続
されている。
子104を並列に接続した構成を有しているため、各発光素子の陰極を共通化することが
できる。従って、混み合った配線や、ケーブルの引き回し及び接続の煩雑さを回避するこ
とができるため、照明装置500の消費電力を低減させることができる。また、各発光素
子に安定した電源を供給することが可能であるため、各発光素子の短絡の可能性も低くな
る。更に、たとえ一部の発光素子が短絡することにより非発光になった場合であっても、
照明装置500としての機能を著しく低下させるには至らない。
備えることで、発光素子103とモニタ用発光素子104の電流電圧特性のバラツキを低
減させることが可能になる。
04は、基板501上のどこに配置してもよい。例えば、図7(A)に示すように、基板
501の端に一列にモニタ用発光素子104を配置してもよいし、図7(B)に示すよう
に、基板501の中央に一列にモニタ用発光素子104を配置してもよい。照明装置50
0において、基板501の中央にモニタ用発光素子104を配置することで、モニタ用発
光素子104の両端子の電圧の変化を広範囲で平均的に検出することが可能になる。従っ
て基板501全体において発光素子103の輝度制御をより正確に行うことが容易になる
。また照明装置500にとってより最適な値に補正された電圧を、電圧制御型スイッチン
グレギュレータ101に供給することができるため、電力損失を抑えることができる。
モニタ用発光素子104の両端子の電圧の変化を更に広範囲で平均的に検出することが可
能になる。
ニタ用発光素子104を配置した場合よりも、モニタ用発光素子104の発光を拡散させ
ることができる。いずれの場合においても、モニタ用発光素子104の数は、発光素子1
03の数よりも少ないため、温度変化や、経時変化に起因してモニタ用発光素子104が
劣化し、若干輝度が低下しても、モニタ用発光素子104部分が照明用途としての発光バ
ランスを著しく崩すことはない。従ってモニタ用発光素子104部分も無駄にすることな
く長時間に渡って高精度で安定した駆動の実現が容易になる。また、照明装置500全体
の消費電力を低減させることができる。
含む。ただし、モニタ用発光素子104の数は、発光素子103の数に比べて少ない数が
設けられている。複数の発光素子103は基板501上で直列に接続され、各発光素子1
03の陽極は、電圧制御型スイッチングレギュレータ101の出力端子と電気的に接続さ
れ、各発光素子103の陰極は、第2電源供給線32と電気的に接続されている。また、
複数のモニタ用発光素子104は基板501上で直列に接続され、各モニタ用発光素子1
04の陽極は、電流制御型スイッチングレギュレータ401の出力端子と電気的に接続さ
れ、各モニタ用発光素子104の陰極は、第2電源供給線32と電気的に接続されている
。また、第1電源供給線31は、電圧制御型スイッチングレギュレータ101の入力端子
及び電流制御型スイッチングレギュレータ401の入力端子と電気的に接続されている。
子104を直列に接続した構成を有しているため、配線の数を低減させることができる。
また、たとえ一つの発光素子103(モニタ用発光素子104)が短絡して非発光になっ
たとしても、等価回路的には、その発光素子103(モニタ用発光素子104)がなくな
っただけと見ることができるため、短絡した以外の正常な各発光素子103(モニタ用発
光素子104)には、電流を流すことができる。従って、発光素子103(モニタ用発光
素子104)が全面消灯してしまう可能性は極めて低く、照明装置600を、長時間に渡
って発光させることが可能になる。
備えることで、発光素子103とモニタ用発光素子104の電流電圧特性のバラツキを低
減させることが可能になる。
04は、基板501上のどこに配置してもよい。例えば、図8(A)に示すように、基板
501の端に一列にモニタ用発光素子104を配置してもよいし、図8(B)に示すよう
に、基板501の中央に一列にモニタ用発光素子104を配置してもよい。
て同様の接続関係で電気的に接続された照明装置の構成を示しているが、開示する発明は
この構成に限定されない。複数の発光素子103が相互に直列接続(または並列接続)さ
れ、複数のモニタ用発光素子104が相互に並列接続(または直列接続)された照明装置
の構成を用いてもよい。ただし、複数の発光素子103同士は、相互に同じ接続関係で接
続され、複数のモニタ用発光素子104同士は、相互に同じ接続関係で接続されなければ
ならない。
減させることができる。また、温度変化と経時変化に起因した発光素子の輝度変動及び劣
化を抑制させることが容易になるため、高精度で安定した駆動を実現させることが可能に
なる。
開示する発明に係る照明装置の様々な態様について例示する。また、開示する発明に係る
照明装置は、様々な表示装置及び電子機器(遊技機も含む)にも適用することができる。
002として用いた例である。照明器具3001は天井に取り付けられている。また上記
実施の形態を適用して形成される照明装置を、薄いガラス基板上に設けることで、可撓性
を有する卓上照明器具3002として用いることも可能である。またガラス基板を用いる
ことで、温度変化と経時変化に起因する照明装置の劣化を抑制させることができる。特に
住宅用の照明器具として用いる場合には、壁、天井あるいは床面に、照明器具を突出させ
ずに埋め込むこともできる。なお、照明器具には天井固定型の照明器具、卓上照明器具の
他にも、壁掛け型の照明器具、車内用照明、誘導灯なども含まれる。また、上記実施の形
態で示した照明装置は、大型化が可能であり、大型化しても面内で均一な明るさを得なが
ら消費電力を低減できる。
表示部703、キーボード704などによって構成されている。このノート型のパーソナ
ルコンピュータにおいて、表示部703は、透過型の液晶ディスプレーであり、バックラ
イトとして上記実施の形態を適用して形成される照明装置が含まれている。発光素子の輝
度変動及び劣化が抑制され、高精度で安定した駆動が可能である照明装置が含まれている
ため、表示部703面内で均一な明るさを得ることができる。また、消費電力が十分に低
減されたノート型のパーソナルコンピュータが実現される。
3の2つの筐体で構成されている。筐体721および筐体723には、それぞれ表示部7
25および表示部727が設けられている。筐体721と筐体723は、軸部737によ
り接続されており、該軸部737を軸として開閉動作を行うことができる。また、筐体7
21は、電源731、操作キー733、スピーカー735などを備えている。表示部72
5および表示部727の少なくとも一は、透過型の液晶ディスプレーであり、バックライ
トとして上記実施の形態を適用して形成される照明装置が含まれている。発光素子の輝度
変動及び劣化が抑制され、高精度で安定した駆動が可能である照明装置が含まれているた
め、表示部725面内および表示部727面内で均一な明るさを得ることができる。また
、消費電力が十分に低減された電子書籍が実現される。
いる。さらに、筐体740と筐体741は、スライドし、図10(C)のように展開して
いる状態から重なり合った状態とすることができ、携帯に適した小型化が可能である。ま
た、筐体741は、表示パネル742、スピーカー743、マイクロフォン744、操作
キー745、ポインティングデバイス746、カメラ用レンズ747、外部接続端子74
8などを備えている。また、筐体740は、携帯電話機の充電を行う太陽電池セル749
、外部メモリスロット750などを備えている。また、アンテナは、筐体741に内蔵さ
れている。表示パネル742は、透過型の液晶ディスプレーであり、バックライトとして
上記実施の形態を適用して形成される照明装置が含まれている。発光素子の輝度変動及び
劣化が抑制され、高精度で安定した駆動が可能である照明装置が含まれているため、表示
パネル742面内で均一な明るさを得ることができる。また、消費電力が十分に低減され
た携帯電話機が実現される。
75などで構成されている。テレビジョン装置770の操作は、筐体771が備えるスイ
ッチや、リモコン操作機780により行うことができる。このテレビジョン装置770に
おいて、表示部773は、透過型の液晶ディスプレーであり、バックライトとして上記実
施の形態を適用して形成される照明装置が含まれている。発光素子の輝度変動及び劣化が
抑制され、高精度で安定した駆動が可能である照明装置が含まれているため、表示部77
3面内で均一な明るさを得ることができ、昼間の明るい室内でも、テレビジョン装置77
0による鮮やかな映像を鑑賞することができる。更に当該照明装置は、大型化が可能であ
り、大型化しても表示部773面内で均一な明るさを得ることができる。また、消費電力
が十分に低減されたテレビジョン装置が実現される。
明装置が搭載されている。このため、消費電力を低減させ信頼性を向上させた照明機器や
、電子機器の実現が可能になる。
32 第2電源供給線
33 第3電源供給線
34 第4電源供給線
100 照明装置
101 電圧制御型スイッチングレギュレータ
102 定電流回路
103 発光素子
104 モニタ用発光素子
105 電力変換回路
106 出力電圧制御回路
107 駆動部
200 抵抗
201 抵抗
202 誤差増幅器
203 位相補償回路
204 コンパレータ
205 三角波発振器
206 バッファ
207 アンプ
208 nチャネル型トランジスタ
209 可変抵抗
210 カレントミラー回路
211 pチャネル型トランジスタ
212 pチャネル型トランジスタ
301 トランジスタ
302 定電圧生成部
303 ダイオード
304 コイル
305 コンデンサ
400 照明装置
401 電流制御型スイッチングレギュレータ
402 出力電流制御回路
403 ダイオード
404 コイル
405 コンデンサ
406 トランジスタ
407 可変抵抗
408 駆動部
500 照明装置
501 基板
600 照明装置
701 筐体
702 筐体
703 表示部
704 キーボード
720 電子書籍
721 筐体
723 筐体
725 表示部
727 表示部
731 電源
733 操作キー
735 スピーカー
737 軸部
740 筐体
741 筐体
742 表示パネル
743 スピーカー
744 マイクロフォン
745 操作キー
746 ポインティングデバイス
747 カメラ用レンズ
748 外部接続端子
749 太陽電池セル
750 外部メモリスロット
770 テレビジョン装置
771 筐体
773 表示部
775 スタンド
780 リモコン操作機
3001 照明器具
3002 卓上照明器具
Claims (1)
- 基板上に発光素子と、モニタ用発光素子と、電流制御型スイッチングレギュレータと、電圧制御型スイッチングレギュレータと、第1の電源供給線と、第2の電源供給線と、を有し、
前記電流制御型スイッチングレギュレータは、出力電流制御回路を有し、
前記電圧制御型スイッチングレギュレータは、出力電圧制御回路と、電力変換回路と、を有し、
前記第1の電源供給線は、前記電流制御型スイッチングレギュレータの入力端子及び前記電圧制御型スイッチングレギュレータの入力端子と電気的に接続され、
前記発光素子の一方の端子は、前記電圧制御型スイッチングレギュレータの出力端子と電気的に接続され、
前記モニタ用発光素子の一方の端子は、前記電流制御型スイッチングレギュレータの出力端子と電気的に接続され、
第2の電源供給線は、前記発光素子の他方の端子及び前記モニタ用発光素子の他方の端子と電気的に接続され、
前記基板は、可撓性を有する照明装置
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