JP5331158B2

JP5331158B2 - 発光素子駆動回路

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Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）など高電圧で駆動される発光素子を駆動する発光素子駆動回路に関する。

近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子が、液晶ディスプレイのバックライトなどの面光源として用いられるようになってきている。ＬＥＤを面光源として用いる場合、通常、複数のＬＥＤを直列に接続してＬＥＤ列が構成され、更に、複数のＬＥＤ列を並列に接続してＬＥＤ行列が構成される。各ＬＥＤ列には、トランジスタが直列に挿入され、そのＬＥＤ列を流れる電流は、このトランジスタによって定電流化される。

しかしながら、ＬＥＤの順方向降下電圧にはばらつきがある。したがって、各ＬＥＤ列に挿入されたトランジスタに印加されるコレクタ−エミッタ間電圧にもばらつきが生じる。このため、面光源として用いられるＬＥＤ行列においては、各ＬＥＤ列に挿入されたトランジスタが活性領域において定電流化作用を営むように、すなわち、各ＬＥＤ列に挿入されたトランジスタに印加される電圧（コレクタ−エミッタ間電圧）が確実に飽和電圧を超えるよう、各ＬＥＤ列に共通に印加する電圧を高めに設定する必要があった。

このような問題に対し、特許文献１には、各ＬＥＤ列に印加する電圧を必要最低限に抑える発光素子駆動回路を備えた発光装置が開示されている。

特許文献１に記載の発光装置について、図６を参照して説明する。図６は、特許文献１に記載の発光装置の回路図である。図６に示すように、この発光装置は、ＬＥＤ駆動回路５０とＬＥＤ光源回路６０とを備えている。

ＬＥＤ光源回路６０は、図６に示すように、スイッチング回路６１と、ＬＥＤ回路６２とを含む。ＬＥＤ回路６２は、４つのＬＥＤ列６２１〜６２４が並列に接続されたものであり、上述したＬＥＤ行列に相当する。スイッチング回路６１は、４つのＬＥＤ列６２１〜６２４に共通に印加する電圧を上下させるためのものであり、図６に示すように、電源電圧６１１、コイル６１２、トランジスタ６１３、ダイオード６１４、及び、コンデンサ６１５により構成される。

ＬＥＤ駆動回路５０は、図６に示すように、定電流ドライバ５１と、ＬＥＤ駆動制御部５２と、ＤＣＤＣコントローラ５３とを含む。定電流ドライバ５１は、ＬＥＤ列６２１〜６２４の各々に直列に接続されたトランジスタ５１１〜５１４及び抵抗５１５〜５１８により構成される。トランジスタ５１４は、図６に示すように、エミッタ端子がオペアンプ５２１の一方の入力端子に接続され、ベース端子がオペアンプ５２１の出力端子に接続される。これにより、トランジスタ５１４のコレクタ−エミッタ間に飽和電圧以上の電圧が印加され、トランジスタ５１４が活性領域で動作する限り、ＬＥＤ列６２４を流れる電流が定電流化される。トランジスタ５１１〜５１３も、同様にオペアンプ（不図示）に接続され、ＬＥＤ列６２１〜６２３を流れる電流を定電流化する定電流回路を構成する。

ＬＥＤ駆動制御部５２は、上述したオペアンプ５２１を備え、定電流ドライバ５１と協働して定電流化機能を実現すると共に、トランジスタ５１１〜５１４のコレクタ−エミッタ間電圧の最小値がトランジスタ５１１〜５１４の飽和電圧よりも少し大きな値に維持されるように、ＤＣＤＣコントローラ５３を制御する。具体的には、比較回路５２７によって、トランジスタ５１１〜５１４のコレクタ電圧の最小値Ｖminと、定電圧源５２２から供給される基準電圧Ｖrefとの差Δが生成され、ＤＣＤＣコントローラ５３によって、差ΔＶが０になるようにスイッチング回路６１に供給する直流電圧が制御される。

特許文献１に係る発光装置は、上記の構成を備えることにより、ＬＥＤに必要以上に電圧を印加しないようにしつつ、ＬＥＤを駆動させている。

特開２００３−３３２６２４号公報（２００３年１１月２１日公開）特開２００８−１３０２９６号公報（２００８年６月５日公開）

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、例えば、トランジスタを介して４列のＬＥＤ列を接続可能なＬＥＤ回路６２を備える発光素子駆動装置に、新たにＬＥＤ列を増設しようとする場合、図７に示すように、ＬＥＤ駆動制御部５２’をさらに備える必要があった。図７は、特許文献１に記載のＬＥＤ駆動制御部５２を用いて、ＬＥＤ列を増設した場合の、発光装置の回路を示す回路図である。

図７に示すように、ＬＥＤ列６２５を増設するためには、新たにＬＥＤ駆動制御部５２’、及び、トランジスタ５４１と抵抗５４２とを備える検出回路５４を設ける必要がある。

したがって、１列のＬＥＤ列を増設するために、４列のＬＥＤ列を制御することが可能なＬＥＤ駆動制御部を設けなければならないため、回路規模が必要以上に大きくなり、かつ、コストが高くなってしまうという問題があった。

このような問題に対し、例えば、特許文献２に記載のＬＥＤ点灯回路に用いられるようなカレントミラー回路を単純に設けることによってＬＥＤ列を増設することも考えられる。しかし、ＬＥＤ駆動制御部５２にはカレントミラー回路を構成するトランジスタのコレクタ端子と接続される入力端子が備えられていないため、結局、ＬＥＤ駆動制御部を新たに設ける必要があり、問題を解決することはできない。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光素子を容易に増設することのできる発光素子の駆動回路を提供することにある。

本発明に係る発光素子駆動回路は、上記の課題を解決するために、複数の発光素子が並列に接続された発光素子回路を駆動する発光素子駆動回路であって、上記複数の発光素子のそれぞれにコレクタ端子が接続され、エミッタ端子が接地された複数のトランジスタを含む定電流ドライバと、上記複数のトランジスタのベース電流のうち、最大のベース電流に応じて上記複数の発光素子に共通に印加する電圧を設定する制御回路と、を備えることを特徴としている。

上記の構成によれば、上記制御回路は、上記トランジスタのコレクタ端子の電圧を参照することなく、低損失制御機能を実現することができる。これにより、入力端子を削減すると共に、回路規模を縮小することができる。また、高圧になる可能性のある上記トランジスタのコレクタ端子の電圧を参照する必要がないので、上記制御回路に対して高い耐圧性能が要求されることもなくなる。

上記の構成によれば、上記並列に接続された発光素子に、さらに発光素子を並列接続して増設する場合に、ベース電流が共通する２つ以上のスイッチング素子を備えた回路を接続することによって、容易に増設することができる。これは、新たに設けられるスイッチング素子のベース端子が共通であるため、上記制御回路が、新たに設けられるスイッチング素子のベース端子と接続するための接続端子を新たに必要とせず、新たに比較回路を増設する必要がないためである。

また、上記制御回路を新たに増設する必要がないため、上記発光素子を増設する場合であっても、回路規模の拡大を最小限に抑えることができ、上記制御回路の増設に必要なコストも削減することができる。

本発明に係る発光素子駆動回路は、上記発光素子回路に含まれる発光素子と、該発光素子に並列に接続された新たな発光素子とに同一の電流を流すカレントミラー回路をさらに備え、上記制御回路は、上記複数のトランジスタのベース電流と、上記カレントミラー回路が備える１対のトランジスタの互いに短絡されたベース端子に流れるベース電流とのうち、最大のベース電流に応じて上記複数の発光素子に共通に印加する電圧を設定する、ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記カレントミラー回路により、上記何れかの発光素子に並列に接続された発光素子に、上記何れかの発光素子に流れる電流と略同一の電流を流すことができる。また、上記比較回路は、上記１対のトランジスタの互いに短絡されたベース端子に流れるベース電流を取得することで、ベース電流を取得する端子を増やすことなく、発光素子を増設することができる。

本発明に係る発光素子駆動回路において、上記カレントミラー回路は、ウィルソン・カレントミラー回路である、ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記カレントミラー回路をウィルソン・カレントミラー回路とすることによって、温度によるカレントミラー回路の特性の変化を低減させることができる。これにより、上記何れかの発光素子に並列に接続された発光素子と、上記何れかの発光素子とに流れる電流を、より高精度に略同一とすることができる。

本発明に係る発光素子駆動回路において、上記カレントミラー回路は、ワイドラー・カレントミラー回路である、ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記カレントミラー回路をワイドラー・カレントミラー回路とすることによって、回路構成をより簡単にし、より安価に製造可能な発光素子駆動回路を実現することができる。

本発明に係る発光素子駆動回路において、上記カレントミラー回路は、上記１対のトランジスタにダーリントン接続されるもう１対のトランジスタを更に備えている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、ベース端子同士が短絡された上記１対のトランジスタに供給する電流を、ダーリントン接続される上記もう１対のトランジスタによって増幅させることができる。これによって、上記カレントミラーを構成する、ベース端子同士が短絡された上記１対のトランジスタを駆動するために上記制御回路から供給される電流を小さくすることができ、消費電力を削減することができる。

なお、上記もう１対のトランジスタをダーリントン接続するカレントミラー回路は、１対のトランジスタにより構成されるワイドラー・カレントミラー回路であっても良いし、２対のトランジスタにより構成されるウィルソン・カレントミラー回路であってもよい。前者の場合、簡単かつ安価な発光素子駆動回路を実現することができる。後者の場合、より高精度は発光素子駆動回路を実現することができる。

本発明に係る発光素子の増設方法は、上記の課題を解決するために、複数の発光素子が並列に接続された発光素子回路に新たな発光素子を増設する増設方法であって、上記複数の発光素子の何れかと上記新たな発光素子とを、これら２つの発光素子に同一の電流を流すカレントミラー回路を用いて接続することを特徴としている。

上記の構成によれば、上記並列に接続された発光素子に、さらに発光素子を並列接続して増設する場合に、上記カレントミラーを用いて接続することにより、上記複数の発光素子の何れかと上記新たな発光素子とに同一の電流を流すことができるため、上記新たな発光素子を容易に増設することができる。

上記の構成によって、発光素子を容易に増設することのできる発光素子の駆動回路を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を備える発光装置の回路を示す回路図である。本発明の一実施形態に係る発光装置が備える比較回路の動作例を示すタイミングチャートである。本発明の一実施形態の変形例に係るＬＥＤ駆動回路を備える発光装置の回路を示す回路図である。本発明の一実施形態の変形例に係るＬＥＤ駆動回路が備えるカレントミラー回路を示す回路図である。本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を備える発光装置の回路を示す回路図である。特許文献１に係る発光装置の回路図である。特許文献１に記載のＬＥＤ駆動制御部を用いて、ＬＥＤ列を増設した場合の、発光装置の回路を示す回路図である。

＜実施形態１＞
本実施形態に係る、発光素子のＬＥＤ駆動回路について、図１から図４を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を備える発光装置の回路を示す回路図である。なお、本実施形態では、発光素子としてＬＥＤを用いる場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。

〔発光装置の構成〕
発光装置１は、図１に示すように、ＬＥＤ駆動回路１０、及び、ＬＥＤ光源回路２０を備えている。

（ＬＥＤ光源回路の構成）
まず、ＬＥＤ光源回路２０の構成について説明する。ＬＥＤ光源回路２０は、図１に示すように、スイッチング回路２１０、及び、ＬＥＤ回路２２０を備えている。

スイッチング回路２１０は、ＬＥＤ回路２２０に電圧を印加するか否かを切り替えるスイッチング機能と共に、ＬＥＤ回路２２０に印加する駆動電圧を制御する機能を有している。スイッチング回路２１０は、図１に示すように、電源２１１、コイル２１２、ＭＯＳトランジスタ２１３、ダイオード２１４、及び、コンデンサ２１５により構成することができる。

電源２１１は、コイル２１２を介してダイオード２１４のアノード端子２１６に接続されている。ＭＯＳトランジスタ２１３は、ドレイン端子がダイオード２１４のアノード端子２１６に接続され、ドレイン端子が接地され、ベース端子がＤＣＤＣコントローラ１３０に接続されている。ダイオード２１４のカソード端子２１７は、コンデンサ２１５を介してＭＯＳトランジスタ２１３のソース端子に接続され、接地されている。

ＭＯＳトランジスタ２１３は、ＤＣＤＣコントローラ１３０から供給される直流電圧に応じて、ＯＮとＯＦＦとが切り替えられる。また、ＭＯＳトランジスタ２１３は、ＯＮ状態である場合に、ＤＣＤＣコントローラ１３０から供給される直流電圧に応じた増幅率で、電源２１１から供給される電圧を増幅する。

ＬＥＤ回路２２０は、スイッチング回路２１０から供給された駆動電圧により発光する。ＬＥＤ回路２２０は、図１に示すように、複数のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤ列２２１〜２２４により構成することができる。

ＬＥＤ列２２１〜２２４の各々において、末端のＬＥＤの一方（アノード端子に他のＬＥＤが接続されていない方）は、そのアノード端子が上述したスイッチング回路２１０が備えるダイオード２１４のカソード端子２１７に接続され、末端のＬＥＤの他方（カソード端子に他のＬＥＤが接続されていない方）は、そのカソード端子が後述する定電流ドライバ１１０が備えるトランジスタ１１１〜１１４のコレクタ端子に接続されている。このようにして、ＬＥＤ列２２１〜２２４は、互いに並列になるよう接続されている。

なお、ＬＥＤ列２２１〜２２４を構成するＬＥＤの順方向降下電圧は、ＬＥＤごとにばらつきがある。例えば，白色ＬＥＤでは、順方向降下電圧が３．４Ｖ〜４Ｖの範囲でばらつく。このため、ＬＥＤ列２２１〜２２４における電圧降下は、ＬＥＤ列毎に異なる。

（ＬＥＤ駆動回路の構成）
次に、ＬＥＤ駆動回路１０の構成について説明する。ＬＥＤ駆動回路１０は、図１に示すように、定電流ドライバ１１０、ＬＥＤ駆動制御部１２０、及び、ＤＣＤＣコントローラ１３０を備えている。

定電流ドライバ１１０は、後述するＬＥＤ駆動制御部１２０と協同して、ＬＥＤ列２２１〜２２４の各々を流れる電流を定電流化する定電流化機能を有する。定電流ドライバ１１０は、図１に示すように、トランジスタ１１１〜１１４、及び、抵抗１１５〜１１８により構成することができる。

トランジスタ１１１〜１１４のコレクタ端子は、それぞれ、ＬＥＤ列２２１〜２２４の末端のＬＥＤ（カソード端子に他のＬＥＤが接続されていないＬＥＤ）のカソード端子に接続されている。また、トランジスタ１１１〜１１４のベース端子は、それぞれ、ＬＥＤ駆動制御部１２０に接続されている。また、トランジスタ１１１〜１１４のエミッタ端子は、それぞれ、ＬＥＤ駆動制御部１２０に接続されると共に、抵抗１１５〜１１８を介して接地されている。

ＬＥＤ駆動制御部１２０は、トランジスタ１１１〜１１４における損失を低下させるよう、ＤＣＤＣコントローラ１３０を制御する低損失制御機能を有している。また、ＬＥＤ駆動制御部１２０は、上述した定電流ドライバ１１０と協同して、ＬＥＤ列２２１〜２２４の各々を流れる電流を定電流化する定電流化機能を有している。

ＬＥＤ駆動制御部１２０の定電流化機能は、図１に示すように、オペアンプ１２１、定電圧源１２２、及び、抵抗１２４により実現される。オペアンプ１２１は、一方の入力端子がトランジスタ１１４のコレクタ端子と接続され、他方の入力端子が定電圧源１２２と接続され、出力端子が抵抗１２４を介してトランジスタ１１４のベース端子と接続されている。

なお、ＬＥＤ駆動制御部１２０は、トランジスタ１１１〜１１４のエミッタ端子及びベース端子と接続される４対の入力端子を備えている。そして、これら４対の入力端子の各々に、オペアンプ１２１、定電圧源１２２、及び、抵抗１２４が接続される（トランジスタ１１４に接続されるものを除いて図示を省略）。

また、ＬＥＤ駆動制御部１２０の低損失制御機能は、電圧検出部１２６、比較回路１２７、及び、定電圧源１２８により実現される。電圧検出部１２６は、抵抗１２４の両端（端子１２３と端子１２５）に接続され、抵抗１２４における降下電圧を検出する。つまり、トランジスタ１１４のベース電流に比例する電圧を検出する。電圧検出部１２６が検出した電圧は、比較回路１２７に入力される。

なお、ＬＥＤ駆動制御部１２０は、トランジスタ１１１〜１１４のベース電流に比例した電圧を検出する４つの電圧検出部１２６を備えている（トランジスタ１１１のベース電流に比例した電圧を検出するものを除いて図示を省略）。そして、４つの電圧検出部１２６により検出された電圧の各々が比較回路１２７に入力される。

比較回路１２７は、４つの電圧検出部１２６の各々から入力された電圧をサンプリングクロック毎にサンプリングする。そして、サンプリングした４つの電圧値のうちで最も大きい最大電圧Ｖmaxを、定電圧源１２８から入力される基準電圧Ｖrefと比較し、その比較結果に応じた値をもつＤＣＤＣ指令信号をＤＣＤＣコントローラ１３０に供給する。より具体的に言うと、（１）現クロックにおいて最大電圧Ｖmaxが基準電圧Ｖrefを上回っている場合には、現クロックにおけるＤＣＤＣ指令信号の値を前クロックにおけるＤＣＤＣ指令信号の値よりも一段階上の値に設定し、（２）現クロックにおいて最大電圧Ｖmaxが基準電圧Ｖrefを下回っている場合には、現クロックにおけるＤＣＤＣ指令信号の値を前クロックにおけるＤＣＤＣ指令信号の値よりも一段階下の値に設定する。ただし、ＤＣＤＣ指令信号の値には下限値が設定されており、最大値Ｖmaxが基準電圧Ｖrefを下回り続けたとしても、ＤＣＤＣ指令信号の値がこの下限値を下回ることはない。

ＤＣＤＣ指令信号の値の設定例を図２に示す（図２における「ベース電流（電圧値に変換）」が上記の最大電圧Ｖmaxに対応する）。図２に示す例では、クロックｔ１以降、最大電圧Ｖmaxが基準電圧Ｖrefを上回っている。このため、比較回路１２７は、ＤＣＤＣ指令信号の値（図２における「ＤＣＤ指令値」）を１段階ずつ上昇させる。また、クロックｔ２以降、最大電圧Ｖmaxが基準電圧Ｖrefを下回っている。このため、比較回路１２７は、ＤＣＤＣ指令信号の値を１段階ずつ下降させる。更に、クロックｔ３以降、最大電圧Ｖmaxが再び基準電圧Ｖrefを上回る。このため、比較回路１２７は、ＤＣＤＣ指令信号の値を再び１段階ずつ上昇させる。また、クロックｔ４以降、最大電圧Ｖmaxが再び基準電圧Ｖrefを下回っている。このため、比較回路１２７は、ＤＣＤＣ指令信号の値を再び１段階ずつ下降させる。

ＤＣＤＣコントローラ１３０は、比較回路１２７から入力されたＤＣＤＣ指令信号の値に応じて、スイッチング回路２１０に印加する電圧を制御する。具体的には、ＤＣＤＣ指令信号の値が大きいときほどＭＯＳトランジスタ２１３に印加する直流電圧を大きくし、ＤＣＤＣ指令信号の値が小さいときほどＭＯＳトランジスタ２１３に印加する直流電圧を小さくする。

なお、上述した例では、最大電圧Ｖmaxが基準電圧Ｖrefを上回る／下回るクロックにおいてＤＣＤＣ指令信号の値を１段階上げる／下げる構成としたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、最大電圧Ｖmaxが基準電圧Ｖrefを上回る／下回るクロックにおいてＤＣＤＣ指令信号の値を２段階上げる／下げる構成としてもよいし、３段階上げる／下げる構成としてもよい。

また、上述した例では、１クロック毎に最大電圧Ｖmaxと基準電圧Ｖrefとの比較を行い、１クロック毎にＤＣＤＣ指令信号の値を上下させる構成としたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、２クロック毎に最大電圧Ｖmaxと基準電圧Ｖrefとの比較を行い、２クロック毎にＤＣＤＣ指令信号の値を変化させる構成としてもよいし、３クロック毎に最大電圧Ｖmaxと基準電圧Ｖrefとの比較を行い、３クロック毎にＤＣＤＣ指令信号の値を変化させる構成としてもよい。

また、上述した例では、４つの電圧検出部１２６から入力された電圧をサンプリングして得られる４つの電圧値の最大値である最大電圧Ｖmaxを基準電圧Ｖrefと比較する構成としたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、これら４つの電圧値の各々を基準電圧Ｖrefと比較し、１つでも基準電圧Ｖrefを上回っている場合には、ＤＣＤＣ指令信号の値を１段階上げ、４つとも基準電圧Ｖrefを下回っている場合には、ＤＣＤＣ指令信号の値を１段階下げる構成としてもよい。

なお、本実施形態においては、ＬＥＤ駆動制御部１２０は、定電流ドライバ１１０を介してＬＥＤ列と接続するための端子群（以下、トランジスタ１１１〜１１４の各々に接続される１対の端子を「チャンネル」とも呼称する）を４チャンネル備えている場合を例に挙げて説明している。もちろん、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ＬＥＤ駆動制御部１２０が、チャンネルを１０チャンネル備えていてもよい。

ＤＣＤＣコントローラ１３０は、ＬＥＤ駆動制御部１２０の比較回路１２７から供給される電圧ΔＶが０になるように、スイッチング回路２１０に印加する電圧を調整する。

〔ＬＥＤ駆動回路の低損失制御機能〕
次に、ＬＥＤ駆動制御部１２０の低損失制御機能について、もう少し詳しく説明する。

ＬＥＤ駆動制御部１２０が備える電圧検出部１２６は、上述したとおり、トランジスタ１１４のベース電流に比例する電圧値Ｖを検出する。トランジスタ１１４においては、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖceが小さくなると、ベース電流が大きくなり、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖceが大きくなると、ベース電流が小さくなる。したがって、電圧検出部１２６は、トランジスタ１１４のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖceと負の相関をもつ電圧値Ｖ（Ｖce）を検出していることになる。

ＬＥＤ駆動制御部１２０が備える比較回路１２７は、上述したとおり、各電圧検出部から入力された電圧の最大値Ｖmaxと定電圧源１２８から入力された基準電圧Ｖrefとの比較結果に応じてＤＣＤＣ指令信号の値を設定する。また、ＤＣＤＣコントローラ１３０は、上述したとおり、ＬＥＤ駆動制御部１２０が備える比較回路１２７から供給されるＤＣＤＣ指令信号の値に応じて、スイッチング回路２１０に供給する直流電圧を制御する。

基準電圧Ｖrefは、トランジスタ１１１〜１１４が飽和領域から活性領域に入るときのコレクタ−エミッタ間電圧をＶceoとして、Ｖ（Ｖceo）よりも少し小さな値に設定されている。これにより、トランジスタ１１１〜１１４のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖceの最小値をＶceoよりも少し大きな値に維持することができる。つまり、トランジスタ１１１〜１１４を活性領域において動作させ、定電流化動作を営ませることができる。

ＬＥＤ駆動制御部１２０は、上述した構成により、トランジスタ１１１〜１１４のコレクタ電圧を直接検出することなく、ベース電流からコレクタ電圧に対応する値を検出することができる。

上述した構成によれば、ＬＥＤ駆動制御部１２０は、トランジスタ１１１〜１１４のコレクタ端子の電圧を参照することなく、低損失制御機能を実現することができる。これにより、入力端子を削減すると共に、回路規模を縮小することができる。また、高圧になる可能性のあるトランジスタ１１１〜１１４のコレクタ端子の電圧を参照する必要がないので、ＬＥＤ駆動制御部１２０に対して高い耐圧性能が要求されることもなくなる。

また、上述した構成によれば、ＬＥＤ回路２２０へのＬＥＤ列の増設も容易である。以下、本実施形態に係る発光装置１の変形例として、ＬＥＤ回路２２０にＬＥＤ列が増設された発光装置について説明する。

図３は、本変形例に係るＬＥＤ駆動回路を備える発光装置の回路を示す回路図である。図３に示すように、本実施形態に係る発光装置２は、ＬＥＤ駆動回路１０ａがカレントミラー回路１４０を備えており、ＬＥＤ光源回路２０ａがＬＥＤ列２２５を備えていること以外は、実施形態１の発光装置１と同じ構成である。

本変形例では、図３に示すように、ＬＥＤ光源回路２０ａにＬＥＤ列２２５を増設してＬＥＤ列を５列にしている。

しかし、ＬＥＤ駆動制御部１２０は、ＬＥＤ列と接続するためのチャンネルを４チャンネルしか備えていないため、単純にＬＥＤ列２２５を増設しても、ＬＥＤ列２２５を駆動させることはできない。

そこで、ＬＥＤ駆動回路１０は、ＬＥＤ列２２５をＬＥＤ駆動制御部１２０に接続するため、カレントミラー回路１４０を備えている。

（カレントミラー回路の構成）
図４を参照して、本変形例に係るカレントミラー回路１４０の構成について説明する。図４は、本変形例に係るＬＥＤ駆動回路１０ａが備えるカレントミラー回路１４０を示す回路図である。

図４に示すように、カレントミラー回路１４０は、トランジスタ１４１〜１４６、及び、抵抗１４７〜１４９を備えている。本変形例に係る定電流ドライバ１１０ａは、図４に示すカレントミラー回路１４０を、実施形態１の定電流ドライバ１１０が備えるトランジスタ１１４及び抵抗１１８の代わりに設けることにより、ＬＥＤ列２２５の増設を可能にしている。

トランジスタ１４１及びトランジスタ１４３は、トランジスタ１４１のコレクタ端子とトランジスタ１４３のコレクタ端子とが接続され、トランジスタ１４１のエミッタ端子とトランジスタ１４３のベース端子とが接続されることにより、ダーリントン接続されている。また、トランジスタ１４１及びトランジスタ１４３のコレクタ端子はＬＥＤ列２２４のカソード端子に接続され、トランジスタ１４１のベース端子はベース出力端子１５０に接続され、トランジスタ１４３のエミッタ端子はトランジスタ１４５のコレクタ端子に接続されている。

トランジスタ１４２及びトランジスタ１４４は、トランジスタ１４２のコレクタ端子とトランジスタ１４４のコレクタ端子とが接続され、トランジスタ１４２のエミッタ端子とトランジスタ１４４のベース端子とが接続されることにより、ダーリントン接続されている。また、トランジスタ１４２及びトランジスタ１４４のコレクタ端子はＬＥＤ列２２５のカソード端子に接続され、トランジスタ１４２のベース端子はベース出力端子１５０に接続され、トランジスタ１４４のエミッタ端子はトランジスタ１４６のコレクタ端子に接続されている。

トランジスタ１４５及びトランジスタ１４６は、トランジスタ１４５のコレクタ端子と、トランジスタ１４５のベース端子及びトランジスタ１４６のベース端子が接続されることにより、カレントミラーを形成している。トランジスタ１４５のコレクタ端子はトランジスタ１４３のエミッタ端子に接続され、エミッタ端子は抵抗１４７の一端に接続されている。また、トランジスタ１４６のコレクタ端子はトランジスタ１４４のエミッタ端子に接続され、エミッタ端子は抵抗１４８の一端に接続されている。

また、ダーリントン接続されたトランジスタ１４１及びトランジスタ１４３と、トランジスタ１４２及びトランジスタ１４４とをそれぞれ１つのトランジスタとみなすと、トランジスタ１４１〜１４６は、ウィルソン・カレントミラー（高精度ウィルソン・カレントミラー）回路を構成するよう接続されている。

このように、トランジスタを２段に組み合わせてウィルソン・カレントミラーを構成することにより、カレントミラー回路１４０は、より高精度な定電流化動作を維持することができる。

また、抵抗１４７及び抵抗１４８の他端は、共に抵抗１４９の一端及びエミッタ出力端子１５１に接続され、抵抗１４９の他端は接地されている。

なお、ベース出力端子１５０は、トランジスタ１４１及びトランジスタ１４２に流れる電流が供給される端子である。エミッタ出力端子１５１は、抵抗１４７及び抵抗１４８をそれぞれ介して接続されるトランジスタ１４５及びトランジスタ１４６のエミッタ端子の電圧値を出力する端子である。

また、カレントミラー回路１４０は、ＬＥＤ列２２４、２２５にかかる電圧Ｖｆが異なる場合にも、定電流化動作を維持することができるよう、いわゆる、エミッタフォロア回路を形成している。

なお、本実施形態においては、カレントミラー回路１４０として、２対のトランジスタにより構成されるウィルソン・カレントミラー回路に１対のトランジスタをダーリントン接続して得られる回路を用いているが、これに限定されない。すなわち、カレントミラー回路１４０として、１対のトランジスタにより構成されるワイドラー・カレントミラー回路に１対のトランジスタをダーリントン接続して得られる回路を用いてもよい。後者の構成を採用した場合、前者の構成を採用する場合と比べて、回路構成が簡単になるというメリットがある。

〔ＬＥＤ駆動回路の制御動作〕
次に、カレントミラー回路１４０を備えるＬＥＤ駆動回路１０ａの制御動作について、図３を参照して説明する。なお、トランジスタ１４１及びトランジスタ１４２の共通するベース端子（図４に示す、ベース出力端子１５０）を、カレントミラー回路１４０のベース端子とも呼称する。また、トランジスタ１４５及びトランジスタ１４６の、抵抗１４７及び抵抗１４８を介して接続されるエミッタ端子（図４に示す、エミッタ出力端子１５１）を、カレントミラー回路１４０のエミッタ端子とも呼称する。

ＬＥＤ駆動制御部１２０が備える電圧検出部１２６は、上述したとおり、カレントミラー回路１４０のベース端子に流れるベース電流に比例する電圧値Ｖを検出する。カレントミラー回路１４０においては、トランジスタ１４５及び１４６のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖceが小さくなると、ベース電流が大きくなり、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖceが大きくなると、ベース電流が小さくなる。したがって、電圧検出部１２６は、カレントミラー回路１４０が備えるトランジスタ１４５及び１４６のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖceと負の相関をもつ電圧値Ｖ（Ｖce）を検出していることになる。

基準電圧Ｖrefは、トランジスタ１１１〜１１３と、カレントミラー回路１４０が備えるトランジスタ１４５及び１４６とが飽和領域から活性領域に入るときのコレクタ−エミッタ間電圧をＶceoとして、Ｖ（Ｖceo）よりも少し小さな値に設定されている。これにより、トランジスタ１１１〜１１３と、カレントミラー回路１４０が備えるトランジスタ１４５及び１４６とのコレクタ−エミッタ間電圧Ｖceの最小値をＶceoよりも少し大きな値に維持することができる。つまり、トランジスタ１１１〜１１３と、カレントミラー回路１４０が備えるトランジスタ１４５及び１４６とを活性領域において動作させ、定電流化動作を営ませることができる。

上述した構成によって、並列に接続されたＬＥＤ列２２１〜２２４に、さらにＬＥＤ列を並列接続して増設する場合に、ベース電流が共通する２つ以上のスイッチング素子を備えた回路を接続することによって、容易に増設することができる。これは、新たに設けられるスイッチング素子のベース端子が共通であるため、上記比較回路が、新たに設けられるスイッチング素子のベース端子と接続するための接続端子を新たに必要とせず、新たに比較回路を増設する必要がないためである。

また、上記比較回路を新たに増設する必要がないため、発光素子を増設する場合であっても、回路規模の拡大を最小限に抑えることができ、比較回路の増設に必要なコストも削減することができる。

＜実施形態２＞
本発明の他の実施形態について、図５に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１に係る構成要素と同様の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、主に、実施形態１との相違点について説明するものとする。

〔発光装置の構成〕
図５は、本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を備える発光装置の回路を示す回路図である。図５に示すように、本実施形態に係る発光装置３は、ＬＥＤ駆動回路１０ｂがＬＥＤ駆動制御部１２０ｂ及びカレントミラー回路１４０ｂを備えていること以外は、実施形態２の発光装置２と同じ構成である。

本実施形態では、図５に示すように、ＬＥＤ駆動制御部１２０ｂは、ＬＥＤ光源回路２０ｂにＬＥＤ列２２１〜２２３のカソード端子に接続されたトランジスタのコレクタ端子に接続されるコレクタ接続端子を備えている。ＬＥＤ駆動制御部１２０ｂは、コレクタ接続端子を介してトランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧を取得する。

比較回路１２７は、トランジスタから入力されたコレクタ−エミッタ間電圧Ｖceを比較する。そして、これらの電圧の最大値Ｖmaxと、定電圧源１２８から入力される基準電圧Ｖrefとの比較結果に応じた値をもつＤＣＤＣ指令信号をＤＣＤＣコントローラ１３０に供給する。

（カレントミラー回路の構成）
図５に示すように、カレントミラー回路１４０ｂは、トランジスタ１４１〜１４６、抵抗１４７〜１４９、比較回路１５２、及び、定電圧源１５３を備えている。本実施形態に係る定電流ドライバ１１０ｂは、このカレントミラー回路１４０ｂを、実施形態１の定電流ドライバ１１０が備えるトランジスタ１１４及び抵抗１１８の代わりに設けることにより、ＬＥＤ列２２５の増設を可能にしている。

ダーリントン接続されたトランジスタ１４１及びトランジスタ１４３と、トランジスタ１４２及びトランジスタ１４４とをそれぞれ１つのトランジスタとみなすと、トランジスタ１４１〜１４６は、ウィルソン・カレントミラー（高精度ウィルソン・カレントミラー）回路を構成するよう接続されている。

抵抗１４７及び抵抗１４８の他端は、共に抵抗１４９の一端及びエミッタ出力端子１５１に接続され、抵抗１４９の他端は接地されている。

また、比較回路１５２の入力端子の一方はトランジスタ１４１のコレクタ端子に接続され、他方はトランジスタ１４２にコレクタ端子に接続され、さらに他方は定電圧源１５３に接続され、出力端子は、ＬＥＤ駆動制御部１２０ｂのコレクタ接続端子に接続されている。

比較回路１５２は、トランジスタ１４３のコレクタ端子における電圧（トランジスタ１４３のコレクタ端子−トランジスタ１４５のエミッタ端子間の電圧）、及び、トランジスタ１４４のコレクタ端子における電圧から入力される電圧の値（トランジスタ１４４のコレクタ端子−トランジスタ１４６のエミッタ端子間の電圧）とを比較し、これら２つの電圧のうち大きい方の電圧をＬＥＤ駆動制御部１２０ｂに出力する。

〔ＬＥＤ駆動回路の低損失制御機能〕
次に、ＬＥＤ駆動制御部１２０ｂの低損失制御機能について、もう少し詳しく説明する。

ＬＥＤ駆動制御部１２０ｂが備える比較回路１２７は、上述したとおり、比較回路１５２から入力された電圧、及び、トランジスタ１１１〜１１３のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖceの最大値Ｖmaxと、定電圧源１２８から入力された基準電圧Ｖrefとの比較結果に応じてＤＣＤＣ指令信号の値を設定する。また、ＤＣＤＣコントローラ１３０は、上述したとおり、ＬＥＤ駆動制御部１２０が備える比較回路１２７から供給されるＤＣＤＣ指令信号の値に応じて、スイッチング回路２１０に供給する直流電圧を制御する。

基準電圧Ｖrefは、トランジスタ１１１〜１１３及び１４１〜１４６が飽和領域から活性領域に入るときのコレクタ−エミッタ間電圧をＶceoとして、Ｖ（Ｖceo）よりも少し小さな値に設定されている。これにより、トランジスタ１１１〜１１３及び１４１〜１４６のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖceの最小値をＶceoよりも少し大きな値に維持することができる。つまり、トランジスタ１１１〜１１３及び１４１〜１４６を活性領域において動作させ、定電流化動作を営ませることができる。

（付記事項）
本発明は上述した各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の発光素子駆動回路は、照明器具の光源、及び、テレビジョン受像機、及び携帯電話などのディスプレイのバックライト好適に利用することができる。

１、２、３発光装置
１０、１０ａ、１０ｂＬＥＤ駆動回路
２０、２０ａ、２０ｂＬＥＤ光源回路
１１０、１１０ａ、１１０ｂ定電流ドライバ
１１１〜１１４、１４１〜１４６トランジスタ
１１５〜１１７、１２４、１４７〜１４９抵抗
１２０、１２０ｂＬＥＤ駆動制御部
１２１、１２７、１５２比較回路
１２２、１２８、１５３定電圧源
１２６電圧検出部
１３０ＤＣＤＣコントローラ
２１０スイッチング回路
２１１電源
２１２コイル
２１３ＭＯＳトランジスタ
２１４ダイオード
２１５コンデンサ
２２０ＬＥＤ回路
２２１〜２２５ＬＥＤ列

Claims

複数の発光素子が並列に接続された発光素子回路を駆動する発光素子駆動回路であって、
上記複数の発光素子のそれぞれにコレクタ端子が接続され、エミッタ端子が接地された複数のトランジスタを含む定電流ドライバと、
上記複数のトランジスタのベース電流のうち、最大のベース電流に応じて上記複数の発光素子に共通に印加する電圧を設定する制御回路と、
上記発光素子回路に含まれる発光素子及び該発光素子に並列に接続された新たな発光素子に同一の電流を流すカレントミラー回路と、を備え、
上記制御回路は、
上記複数のトランジスタのコレクタ端子、及び、上記カレントミラー回路が備える１対のトランジスタのコレクタ端子の何れとも接続されておらず、
上記複数のトランジスタのエミッタ端子、及び、上記カレントミラー回路が備える１対のトランジスタのエミッタ端子と接続され、
上記複数のトランジスタのベース電流と、上記カレントミラー回路が備える１対のトランジスタの互いに短絡されたベース端子に流れるベース電流とのうち、最大のベース電流に応じて上記複数の発光素子に共通に印加する電圧を設定する、
ことを特徴とする発光素子駆動回路。
上記カレントミラー回路は、ウィルソン・カレントミラー回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子駆動回路。
上記カレントミラー回路は、ワイドラー・カレントミラー回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子駆動回路。
上記カレントミラー回路は、上記１対のトランジスタにダーリントン接続されるもう１対のトランジスタを更に備えている、
ことを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の発光素子駆動回路。