JP6594690B2 - 電流ドライバ、ｌｅｄ駆動回路、照明装置、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオードの駆動回路に関する。

近年、液晶パネルのバックライトや照明機器に、ＬＥＤ（発光ダイオード）が利用される。図１は、一般的な発光装置の構成を示す回路図である。発光装置１００３は、複数のＬＥＤバー（ＬＥＤストリングともいう）１００６＿１〜１００６＿ｎと、スイッチングコンバータ１００４と、電流ドライバ１００８を備える。

各ＬＥＤバー１００６は、直列に接続された複数のＬＥＤを含む。スイッチングコンバータ１００４は、入力電圧Ｖ_ＩＮを昇圧してＬＥＤバー１００６＿１〜１００６＿ｎの一端に駆動電圧Ｖ_ＯＵＴを供給する。

電流ドライバ１００８は、ＬＥＤバー１００６＿１〜１００６＿ｎごとに設けられた電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_ｎを備える。各電流源ＣＳは対応するＬＥＤバー１００６に、目標輝度に応じた駆動電流Ｉ_ＬＥＤを供給する。

スイッチングコンバータ１００４は、出力回路１１０２と、制御ＩＣ１１００を備える。出力回路１１０２は、インダクタＬ１、スイッチングトランジスタＭ１、整流ダイオードＤ１、出力キャパシタＣ１を含む。制御ＩＣ１１００は、スイッチングトランジスタＭ１のオン、オフのデューティ比を制御することにより、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴを調節する。

こうした発光装置１００３において、ＬＥＤバー１００６の輝度を調節するために、駆動電流Ｉ_ＬＥＤの点灯期間Ｔ_ＯＮと消灯期間Ｔ_ＯＦＦをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する場合がある。これはバースト調光、ＰＷＭ調光またはバースト駆動とも称される。具体的には、電流ドライバ１００８の調光コントローラ１００９は、輝度に応じたデューティ比を有するパルス信号ＰＷＭ_１〜ＰＷＭ_ｎを受け、それぞれに対応する電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_ｎをスイッチング制御する。

特開２０１０−０１５９６７号公報 特開２００９−１８８１３５号公報

バースト調光を行う際に、各チャンネルの駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤｎの位相が揃っていると、スイッチングコンバータ１００４の出力電流Ｉｏｕｔが時間的に集中し、出力電圧Ｖ_ＯＵＴのリップルや、予期せぬノイズの要因となるおそれがある。この問題は、調光コントローラ１００９に対して、互いに位相がシフトしたバースト制御信号ＰＷＭ_１〜ＰＷＭ_ｎを入力し、各チャンネルの点灯期間Ｔ_ＯＮを時間的にずらすことにより解決することが可能である。

しかしながらこの方法（位相シフトバースト調光という）では、発光装置１００３の外部のプロセッサ（ＤＳＰ）により、ｎ個のバースト制御信号ＰＷＭ_１〜ＰＷＭ_ｎを生成する必要があるため、液晶テレビの設計者の負担が大きかった。またＬＥＤバーのチャンネル数を設計変更したい場合に、バースト制御信号ＰＷＭ_１〜ＰＷＭ_ｎを生成する回路を設計変更する必要があるため、開発コストが高くなるという問題もある。かかる問題は、液晶ディスプレイのバックライトの他、ＬＥＤバーの個数の設計変更が生じやすい他の照明装置においても同様である。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、簡易に位相シフトバースト調光を実現可能な電流ドライバの提供にある。

本発明のある態様は、最大で複数Ｎチャンネル（Ｎは２以上の整数）のＬＥＤ（発光ダイオード）バーが接続可能であり、駆動対象に指定されたＭチャンネル（１≦Ｍ≦Ｎ）のＬＥＤバーを駆動する電流ドライバに関する。電流ドライバは、ＭチャンネルのＬＥＤバーに共通の目標光量に応じたデューティ比を有するパルス幅変調（ＰＷＭ）された外部調光パルスを受けるＰＷＭ入力端子と、外部調光パルスの周期およびパルス幅を測定し、デジタルの周期データおよびパルス幅データを生成するパルス測定回路と、外部のプロセッサと接続され、（i）駆動対象となるＭチャンネルのＬＥＤバーを指定するイネーブルデータ、および、（ii）選択可能な複数の位相差３６０°／２，３６０°／３，…，３６０°／Ｎの中からひとつを指定する位相差設定データを受信するインタフェース回路と、駆動対象となるＭチャンネルに対応するＭ個の電流源であり、それぞれが対応するＬＥＤバーと接続され、内部調光パルスに応じてオン、オフが切りかえ可能なＭ個の電流源と、周期データが示す周期と、パルス幅データが示すパルス幅を有し、かつ位相差設定データに応じた位相差を有するＭ個の内部調光パルスを生成し、Ｍ個の電流源に分配するパルス発生器と、を備える。

この態様によると、外部のプロセッサにおいて単一のＰＷＭ信号を生成すればよく、Ｍ個のＰＷＭ信号を生成する必要がない。またプラットフォーム毎に適切なイネーブルデータと位相差設定データを生成して電流ドライバに与えることにより、所望のチャンネル数のＬＥＤバーを、所望の位相差で位相シフトバースト調光することが可能となる。

イネーブルデータは、ＮチャンネルのＬＥＤバーそれぞれの使用、不使用を指定してもよい。

ある態様の電流ドライバは、Ｍチャンネルの電流源とＬＥＤバーの接続点に生ずるＭ個の検出電圧を受け、最も低い検出電圧と所定の基準電圧の誤差を増幅し、フィードバック信号を生成するエラーアンプをさらに備えてもよい。フィードバック信号に応じて、ＬＥＤバーに供給される駆動電圧がフィードバック制御されてもよい。

ある態様の電流ドライバは、イネーブルデータおよび位相差設定データを保持するレジスタをさらに備えてもよい。

ある態様の電流ドライバは、アナログ調光電圧を受けるアナログ調光端子をさらに備えてもよい。Ｍ個の電流源は、アナログ調光電圧に比例した定電流を生成してもよい。

Ｍ個の電流源はそれぞれ、対応するＬＥＤバーと接地の間に順に直列に設けられた出力トランジスタおよびセンス抵抗と、その一方の入力端子にアナログ電圧が入力され、その他方の入力端子にセンス抵抗の電圧降下が入力され、その出力端子が出力トランジスタの制御端子と接続される演算増幅器と、を含んでもよい。

Ｍ個の電流源はそれぞれの演算増幅器のオン、オフが、対応する内部調光パルスに応じて切りかえられてもよい。

ある態様の電流ドライバは、アナログ調光電圧を受けるアナログ調光端子と、アナログ調光電圧を所定係数倍し、Ｍ個の電流源それぞれの演算増幅器に、アナログ電圧として供給するバッファと、をさらに備えてもよい。

ある態様の電流ドライバは、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を１つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。

本発明の別の態様は、ＬＥＤ駆動回路に関する。ＬＥＤ駆動回路は、スイッチングコンバータと、上述のいずれかの電流ドライバと、を備える。

本発明の別の態様は照明装置に関する。照明装置は、直列に接続された複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を含むＭ本（Ｍは自然数）のＬＥＤバーと、商用交流電圧を平滑整流する整流回路と、整流回路により平滑整流された直流電圧を入力電圧として受け、Ｍ本のＬＥＤバーに駆動電圧を供給するスイッチングコンバータと、上述のいずれかの電流ドライバと、を備えてもよい。

本発明のさらに別の態様は、電子機器である。電子機器は、液晶パネルと、液晶パネルを裏面から照射するバックライトである照明装置と、を備えてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、簡易に位相シフトバースト調光を実現できる。

一般的な発光装置の構成を示す回路図である。 照明装置を備える電子機器の構成を示す回路図である。 調光コントローラの一部であるバースト調光コントローラのブロック図である。 図４（ａ）〜（ｆ）は、ｋ＝１〜６であるときの、複数の内部調光パルスＳ_ＯＵＴを示す波形図である。 ＬＥＤ駆動回路の構成例を示す回路図である。 ＬＥＤ駆動回路を用いた照明装置のブロック図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、照明装置の具体例を示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図２は、照明装置３を備える電子機器の構成を示す回路図である。電子機器２は、照明装置３とＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル５を備える。照明装置３はＬＣＤパネル５のバックライトとして設けられる。

照明装置３は、１チャンネルあるいは多チャンネルＣＨ１〜ＣＨＭのＬＥＤバー６＿１〜６＿Ｍ（Ｍは自然数）と、ＬＥＤ駆動回路７を備える。ＬＥＤ駆動回路７は、スイッチングコンバータ４と電流ドライバ８とを備える。チャンネル数Ｍは最大でＮであり、電子機器２の設計者が、ＬＣＤパネル５のサイズや電子機器２の種類などに応じて決定する。具体的にはＮ＝４，６，８，１２，１６などであり、有効なチャンネル数Ｍは、１≦Ｍ≦Ｎの範囲で選択可能である。

各ＬＥＤバー６は、直列に接続された複数のＬＥＤを含む。スイッチングコンバータ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータを含む。スイッチングコンバータ４の入力端子Ｐ１には直流の入力電圧Ｖ_ＩＮが供給され、出力端子Ｐ２には、ＭチャンネルのＬＥＤバー６＿１〜６＿Ｍのアノードが共通に接続される。スイッチングコンバータ４は、入力端子Ｐ１の直流電圧Ｖ_ＩＮを昇圧（もしくは降圧）して、出力端子Ｐ２に駆動電圧Ｖ_ＯＵＴを発生する。スイッチングコンバータ４は、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴを、駆動対象であるＭチャンネルのＬＥＤバー６＿１〜６＿Ｍを正常に点灯可能な電圧範囲に安定化する。

電流ドライバ８には、最大で複数Ｎチャンネル（Ｎは２以上の整数）のＬＥＤバー６が接続可能である。電流ドライバ８は、駆動対象に指定されたＭチャンネル（１≦Ｍ≦Ｎ）のＬＥＤバーに、目標輝度に応じた駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤＭを供給し（アナログ調光）、さらに必要に応じて駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤＭをスイッチングすることによりそれぞれの輝度を制御する（バースト調光あるいはＰＷＭ調光という）。

電流ドライバ８には、ＰＷＭ入力端子（以下、ＰＷＭ端子）およびシリアルインタフェース用の端子（Ｉ２Ｃ端子）が設けられる。ＰＷＭ端子にはプロセッサ１から、外部調光パルスＳ_ＰＷＭが供給される。外部調光パルスＳ_ＰＷＭは、駆動対象のＭチャンネルのＬＥＤバー６＿１〜６＿Ｍに共通の目標光量に応じたデューティ比を有するようにパルス幅変調（ＰＷＭ）されている。Ｉ２Ｃ端子は、Ｉ^２Ｃ（Inter IC）バスを介してプロセッサ１と接続され、電流ドライバ８はプロセッサ１からのシリアルデータに応じてコンフィギュレーションされる。

電流ドライバ８は、調光コントローラ９および複数の電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_Ｍを備える。調光コントローラ９は、プロセッサ１から、外部調光パルスＳ_ＰＷＭおよびシリアルデータを受け、Ｍチャンネル分の内部調光パルス信号Ｓ_ＯＵＴを生成する。Ｍ個の電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_Ｍは、駆動対象となるＭチャンネルに対応する。ｉ番目（１≦ｉ≦Ｍ）の電流源ＣＳ_ｉは、対応するＬＥＤバー６＿ｉと接続され、内部調光パルスＳ_ＯＵＴｉに応じてオン、オフが切りかえ可能に構成される。電流源ＣＳ_ｉは、オン状態において、対応するＬＥＤバー６＿ｉに駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉを供給する。駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉの量は調光コントローラ９によって調節可能であってもよい。

以上が照明装置３の全体構成である。続いて実施の形態に係る調光コントローラ９の具体的な構成を説明する。図３は、調光コントローラ９の一部であるバースト調光コントローラ１０のブロック図である。バースト調光コントローラ１０はＮチャンネルの出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴＮを有しており、それらのうちＭチャンネルから、Ｍ個の内部調光パルスＳ_ＯＵＴが出力される。Ｍチャンネル分の出力端子ＯＵＴには、Ｍ個の電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_Ｍが対応づけられる。

バースト調光コントローラ１０は、パルス測定回路１２、インタフェース回路１４、レジスタ１６およびパルス発生器２０を備える。パルス測定回路１２は、外部調光パルスＳ_ＰＷＭの周期Ｔ_Ｐおよびパルス幅Ｔ_Ｗを測定し、デジタルの周期データＤ_Ｐおよびパルス幅データＤ_Ｗを生成する。たとえばパルス測定回路１２は、外部調光パルスＳ_ＰＷＭよりも周波数が高い内部クロック信号ＣＫを利用して、周期Ｔ_Ｐおよびパルス幅Ｔ_Ｗを測定するデジタルカウンタを含んでもよい。

バースト調光コントローラ１０は、Ｎ個の出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴＮを有し、最大でＮチャンネルのＬＥＤバー６＿１〜６＿Ｎを制御可能となっている。インタフェース回路１４は、外部のプロセッサ１とシリアルバスを介して接続される。インタフェース回路１４は、（i）イネーブルデータＳ１および（ii）位相差設定データＳ２を受信する。

イネーブルデータＳ１は、Ｎチャンネルのうち駆動対象となるＭチャンネルのＬＥＤバーを指定するデータである。たとえばイネーブルデータＳ１は、ＮチャンネルのＬＥＤバーそれぞれの使用、不使用を指定するＮビットのバイナリデータであってもよい。たとえばイネーブルデータＳ１の最上位ビット（ＭＳＢ）ＥＮ_１が第１チャンネルＣＨ１に、最下位ビット（ＬＳＢ）ＥＮ_Ｎが第ＮチャンネルＣＨＮに対応づけられ、値１が使用に、値０が不使用に対応づけられてもよい。

また位相差設定データＳ２は、選択可能な複数の位相差３６０°／２，３６０°／３，…，３６０°／Ｎの中からひとつ３６０°／ｋを指定する。ただし１≦ｋ≦Ｎである。なお、これらに加えて位相差３６０°／１（つまり位相差ゼロ）が選択可能であってもよい。

たとえばＮ＝６であるとする。このとき選択可能な位相差φは以下の６個である。図４（ａ）〜（ｆ）は、ｋ＝１〜６であるときの、複数の内部調光パルスＳ_ＯＵＴを示す波形図である。すべてのチャンネルＣＨ１〜ＣＨＮはｋ個のグループＧ１〜Ｇｋに分けられる。そして、同じグループのチャンネルの位相差は同じであり、各グループ間の位相差が、３６０°／ｋに設定される。

・ｋ＝１，φ＝３６０°（＝０°）
図４（ａ）に示すようにすべてのチャンネルＣＨ１〜ＣＨ６は同一グループＧ１に属し、同位相である。

・ｋ＝２，φ＝１８０°
図４（ｂ）に示すように、３つのチャンネルＣＨ１，ＣＨ３，ＣＨ５は第１グループＧ１、残りの３つのチャンネルＣＨ２，ＣＨ４，ＣＨ６は第２グループＧ２に分類され、グループの位相差は、１８０°である。

・ｋ＝３，φ＝１２０°
図４（ｃ）に示すように、２つのチャンネルＣＨ１，ＣＨ４は第１グループＧ１、別の２つのチャンネルＣＨ２，ＣＨ５は第２グループＧ２、残りの２つのチャンネルＣＨ３，ＣＨ６は第３グループＧ３に分類され、グループの位相差は１２０°である。

・ｋ＝４，φ＝９０°
図４（ｄ）に示すように、４つのチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４が、第１グループＧ１〜第４グループＧ４に分類され、残ったチャンネルＣＨ５、ＣＨ６が、第１、第２グループに分類される。グループの位相差は９０°である。

・ｋ＝５，φ＝７２°
図４（ｅ）に示すように、５つのチャンネルＣＨ１〜ＣＨ５が、第１グループＧ１〜第５グループＧ５に分類され、残ったチャンネルＣＨ６が、第１グループＧ１に分類される。グループの位相差は７２°である。

・ｋ＝６，φ＝６０°
図４（ｆ）に示すように、６つのチャンネルＣＨ１〜ＣＨ６が、第１グループＧ１〜第６グループＧ６に分類され、グループの位相差は６０°である。

図３に戻る。インタフェース回路１４が受信したイネーブルデータＳ１および位相差設定データＳ２は、レジスタ１６に格納される。レジスタ１６は、パルス発生器２０によって参照される。

パルス発生器２０は、周期データＤ_Ｐが示す周期Ｔ_Ｐと、パルス幅データＤ_Ｗが示すパルス幅Ｔ_Ｗを有し、かつ位相差設定データＳ２に応じた位相差φを有するＭ個の内部調光パルスＳ_ＯＵＴを生成し、Ｍ個の電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_Ｍに分配する。なおＭ＜Ｎなる状態において、ｉ番目の電流源ＣＳ_ｉは、必ずしもｉ番目の出力端子ＯＵＴｉと接続されるとは限らない。たとえばＭ＝２の場合に、第３チャンネルＣＨ３と第４チャンネルＣＨ４を使用チャンネルとして指定した場合、電流源ＣＳ_１はＯＵＴ３端子に、電流源ＣＳ_２はＯＵＴ４端子に接続される。

パルス発生器２０は、Ｎチャンネル分のカウンタ２２＿１〜２２＿Ｎを含んでもよい。ｉ番目のカウンタ２２は、イネーブルデータの対応するビットＥＮ_ｉが１であるときに、周期Ｔ_Ｐおよびパルス幅Ｔ_Ｗを有する内部調光パルスＳ_ＯＵＴを、位相差設定データＳ２に応じた位相φで発生する。カウンタ２２＿１〜２２＿Ｎは、内部クロック信号ＣＫをカウントするデジタルカウンタであり、それぞれ、Ｄ_Ｐ，Ｄ_Ｗおよびφに応じたタイミングでハイレベル、ローレベルが遷移する内部調光パルスＳ_ＯＵＴを生成する。

図５は、ＬＥＤ駆動回路７の構成例を示す回路図である。たとえばスイッチングコンバータ４は、出力回路４ｂと、そのコントローラ４ａを含む。出力回路４ｂは、インダクタＬ１、スイッチングトランジスタＭ１、ダイオードＤ１、出力キャパシタＣ１を含む昇圧コンバータ（Ｂｏｏｓｔコンバータ）のトポロジーで構成される。

電流ドライバＩＣ８ａは、図２の電流ドライバ８に相当し、ひとつの半導体基板に一体集積化された機能ＩＣ（Integrated Circuit）である。電流ドライバＩＣ８ａは、ＰＷＭ端子、Ｉ２Ｃ端子に加えて、アナログ調光（ＡＤＩＭ）端子、フィードバック（ＦＢ端子）、Ｎ個のＬＥＤ_１〜ＬＥＤ_Ｎ端子、Ｎ個の電流検出端子Ｐ３_１〜Ｐ３_Ｎを備える。理解の容易化および説明の簡潔化のため、図５ではＮ＝６とした。

ｉ番目のチャンネルが使用対象であるとき、ＬＥＤ_ｉ端子にはＬＥＤバー６＿ｉが接続され、電流検出端子Ｐ３_ｉには外付けのセンス抵抗Ｒ_ＣＳｉが接続される。図５には、第１チャンネルＣＨ１〜第４チャンネルＣＨ４の、Ｍ＝４個のチャンネルが使用されるアプリケーションが示される。

また電流ドライバＩＣ８ａは、調光コントローラ９、エラーアンプ３０、Ｎ個の出力トランジスタＭ２_１〜Ｍ２_Ｎ、Ｎ個の演算増幅器ＯＡ_１〜ＯＡ_Ｎを備える。第ｉチャンネル（１≦ｉ≦Ｎ）に関して、出力トランジスタＭ２_ｉは、ＬＥＤ_ｉ端子とＰ３_ｉ端子の間に設けられる。演算増幅器ＯＡ_ｉの一方の入力端子（非反転入力端子）にはアナログ電圧Ｖ_ＣＮＴが入力され、その他方の入力端子（反転入力端子）は電流検出端子Ｐ３_ｉと接続される。演算増幅器ＯＡ_ｉの出力端子は、出力トランジスタＭ２_ｉの制御端子（ゲート）と接続される。第ｉチャンネルが使用対象であるとき、Ｐ３_ｉ端子にはセンス抵抗Ｒ_ＣＳｉが接続され、演算増幅器ＯＡ_ｉの反転入力端子には、センス抵抗Ｒ_ＣＳｉの電圧降下が入力される。

センス抵抗Ｒ_ＣＳが接続されるチャンネルに関して、出力トランジスタＭ２、演算増幅器ＯＡおよびセンス抵抗Ｒ_ＣＳが、電流源ＣＳを構成する。センス抵抗Ｒ_ＣＳが非接続のチャンネルには電流源ＣＳが形成されない。

ｉ番目のチャンネルに構成される電流源ＣＳ_ｉは、バースト調光コントローラ１０のｉ番目の出力端子ＯＵＴｉからの内部調光パルスＳ_ＯＵＴに応じて、オン、オフがスイッチング制御される。電流源ＣＳ_ｉに含まれる演算増幅器ＯＡ_ｉを、ＯＵＴｉ端子からの内部調光パルスＳ_ＯＵＴｉに応じてオン、オフ可能に構成することで、電流源ＣＳ_ｉのオン、オフを切りかえ可能としてもよい。演算増幅器のオン、オフは、演算増幅器の差動入力段や増幅段、出力段に対するバイアス電流のオン、オフによって切りかえてもよい。

なお、電流源のオン、オフを切りかえる構成については、特に限定されない。たとえば出力トランジスタＭ２のゲートと接地の間に、追加のスイッチを設け、このスイッチを、ＯＵＴｉ端子からの内部調光パルスＳ_ＯＵＴｉに応じてスイッチングしてもよい。

電流ドライバ８には、外部からアナログ調光電圧Ｖ_ＡＤＩＭが入力されるアナログ調光（ＡＤＩＭ）端子が設けられる。電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_Ｍは、アナログ調光電圧Ｖ_ＡＤＩＭに比例した定電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤＭを生成する。たとえば調光コントローラ９は、バースト調光コントローラ１０に加えてバッファ３２を備える。バッファ３２は、アナログ調光電圧Ｖ_ＡＤＩＭを所定係数倍し、アナログ電圧Ｖ_ＣＮＴを生成する。各チャンネルにおいて生成される駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉは、以下の式で与えられる。
Ｉ_ＬＥＤｉ＝Ｖ_ＣＮＴ／Ｒ_ＣＳｉ＝Ｖ_ＡＤＩＭ×α／Ｒ_ＣＳｉ

エラーアンプ３０は、Ｎ個のＬＥＤ_１〜ＬＥＤ_Ｎ端子と接続されるＮ個の反転入力端子を有する。またエラーアンプ３０の非反転入力端子には基準電圧Ｖ_ＲＥＦが入力される。エラーアンプ３０は、複数の反転入力端子の電圧のうち最も低い電圧と、非反転入力端子の電圧の誤差を増幅する。ここで非使用チャンネルのＬＥＤ端子は、フィードバック制御の対象から除外すべく、図示しない回路によりプルアップされる。その結果、エラーアンプ３０は、Ｍ個のＬＥＤ_１〜ＬＥＤ_Ｍ端子に生ずるＭ個の検出電圧Ｖ_ＬＥＤ１〜Ｖ_ＬＥＤＭを受け、最も低い検出電圧Ｖ_ＬＥＤＸと所定の基準電圧Ｖ_ＲＥＦの誤差を増幅し、フィードバック信号Ｖ_ＦＢを生成する。たとえばエラーアンプ３０はオープンコレクタ形式（もしくはオープンドレイン形式）の出力段を有し、そのフィードバック信号Ｖ_ＦＢは、フィードバック端子（ＦＢ）を経由してコントローラ４ａに入力される。コントローラ４ａは、フィードバック信号Ｖ_ＦＢに応じたデューティ比を有する駆動パルスＳ_ＤＲＶを生成し、スイッチングトランジスタＭ１を駆動する。これによりフィードバック信号Ｖ_ＦＢに応じて、ＬＥＤバー６に供給される駆動電圧Ｖ_ＯＵＴが、検出電圧Ｖ_ＬＥＤＸが基準電圧Ｖ_ＲＥＦに近づくようにフィードバック制御される。

以上がＬＥＤ駆動回路７の構成例である。続いてその動作を説明する。図５のプラットフォームにおいては、電流ドライバＩＣ８ａの起動が完了すると、プロセッサ１から、ＣＨ１〜ＣＨ４を使用、ＣＨ５，ＣＨ６を不使用に指定するイネーブルデータＳ１が供給される。また一例として、φ＝９０°を指定する位相差設定データＳ２が入力される。

その後、電流ドライバＩＣ８ａのセットアップが完了すると、電流ドライバＩＣ８ａに対して、外部調光パルスＳ_ＰＷＭが入力される。バースト調光コントローラ１０は、図４（ｄ）に示す４個の内部調光パルスＳ_ＯＵＴ１〜Ｓ_ＯＵＴ４を生成し、第１チャンネルＣＨ１〜第４チャンネルＣＨ４の電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_４に供給する。これによりＬＥＤバー６＿１〜６＿４は、９０°の位相差で、かつ外部調光パルスＳ_ＰＷＭのデューティ比で点灯する。プロセッサ１によって、外部調光パルスＳ_ＰＷＭのデューティ比を増減することにより、ＬＥＤバー６＿１〜６＿Ｎの光量を変化させることができる。

以上がＬＥＤ駆動回路７の動作である。
このＬＥＤ駆動回路７を用いることで、Ｍ個のＬＥＤバーを使用するプラットフォームにおいても、外部のプロセッサ１において単一のＰＷＭ信号を生成すればよく、Ｍ個のＰＷＭ信号を生成する必要がない。したがってプロセッサ１の処理を減らすことができる。また電流ドライバ８に、Ｍ個のＰＷＭ信号を受けるためのピンを設ける必要がないため、回路面積を削減できる。

またプラットフォーム毎に適切なイネーブルデータＳ１と位相差設定データＳ２を生成して電流ドライバ８に与えることにより、所望のチャンネル数のＬＥＤバーを、所望の位相差で、位相シフトバースト調光することが可能となる。液晶のバックライトは、パネルのサイズに応じてＬＥＤバーの個数が選択される。実施の形態によれば、ＬＥＤ駆動回路７の基本構成を変更せずに、さまざまなサイズの液晶パネルに対応することが可能となる。

（用途）
最後に、ＬＥＤ駆動回路７の用途を説明する。図６は、ＬＥＤ駆動回路７を用いた照明装置５００のブロック図である。照明装置５００は、ＬＥＤ光源５０２である発光部、ＬＥＤ駆動回路７に加えて、整流回路５０４、平滑コンデンサ５０６、マイコン５０８を備える。ＬＥＤ光源５０２は、ひとつまたは複数のＬＥＤバーを含む。整流回路５０４および平滑コンデンサ５０６は、商用交流電圧Ｖ_ＡＣを整流平滑化し、直流電圧Ｖ_ＤＣに変換する。マイコン５０８は、ＬＥＤ光源５０２の輝度を指示するために、外部調光パルスＳ_ＰＷＭおよびイネーブルデータＳ１および位相差設定データＳ２を生成する。ＬＥＤ駆動回路７は、直流電圧Ｖ_ＤＣを入力電圧Ｖ_ＩＮとして受け、ＬＥＤ光源５０２に供給する。

図７（ａ）〜（ｃ）は、照明装置５００の具体例を示す図である。図７（ａ）〜（ｃ）にはすべての構成要素が示されているわけではなく、一部は省略されている。図７（ａ）の照明装置５００ａは、直管型ＬＥＤ照明である。ＬＥＤ光源５０２であるＬＥＤストリングを構成する複数のＬＥＤ素子は、基板５１０上にレイアウトされる。基板５１０には、整流回路５０４や制御回路２００、定電流コンバータ１００の出力回路１０２などが実装される。出力回路１０２は、インダクタＬ１やスイッチングトランジスタＭ１、整流ダイオードＤ１、平滑キャパシタＣ１、等を含む。

図７（ｂ）の照明装置５００ｂは、電球型ＬＥＤ照明である。ＬＥＤ光源５０２であるＬＥＤモジュールは、基板５１０上に実装される。制御回路２００や整流回路５０４は、照明装置５００ｂの筐体の内部に実装される。

図７（ｃ）の照明装置５００ｃは、液晶ディスプレイ装置６００に内蔵されるバックライトである。照明装置５００ｃは、液晶パネル６０２の背面を照射する。

あるいは照明装置５００は、シーリングライトに利用することも可能である。このように、図６の照明装置５００はさまざまな用途に利用可能である。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセス、それらの組み合わせには、さまざまな変形例が存在しうる。以下、こうした変形例について説明する。

実施の形態ではインダクタを用いた非絶縁型のスイッチングコンバータを説明したが、本発明はトランスを用いた絶縁型のスイッチングコンバータ、すなわちフライバックコンバータやフォワードコンバータにも適用可能である。あるいはスイッチングコンバータは、降圧コンバータであってもよい。

図５において、電流ドライバＩＣ８ａの出力トランジスタＭ２は、外付け部品であってもよい。また電流ドライバＩＣ８ａとコントローラ４ａが同一の半導体基板に一体集積化され、あるいはそれらは単一のパッケージにモジュール化されてもよい。

また、本実施の形態において、ハイレベル、ローレベルの論理信号の設定は一例であって、インバータなどによって適宜反転させることにより自由に変更することが可能である。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

Ｌ１…インダクタ、Ｃ１…出力キャパシタ、Ｄ１…整流ダイオード、Ｍ１…スイッチングトランジスタ、１…プロセッサ、２…電子機器、３…照明装置、４…スイッチングコンバータ、４ａ…コントローラ、４ｂ…出力回路、５…ＬＣＤパネル、６…ＬＥＤバー、７…ＬＥＤ駆動回路、８…電流ドライバ、８ａ…電流ドライバＩＣ、９…調光コントローラ、１０…バースト調光コントローラ、１２…パルス測定回路、１４…インタフェース回路、１６…レジスタ、２０…パルス発生器、２２…カウンタ、Ｓ１…イネーブルデータ、Ｓ２…位相差設定データ、３０…エラーアンプ、３２…バッファ、Ｍ２…出力トランジスタ、ＯＡ…演算増幅器。

Claims (13)

1. 最大で複数Ｎチャンネル（Ｎは２以上の整数）のＬＥＤ（発光ダイオード）バーが接続可能であり、駆動対象に指定されたＭチャンネル（１≦Ｍ≦Ｎ）のＬＥＤバーを駆動する電流ドライバであって、
   Ｎ個のＬＥＤ端子であって、使用においてそのうちＭ個に前記ＭチャンネルのＬＥＤバーが接続される、Ｎ個のＬＥＤ端子と、
   前記ＭチャンネルのＬＥＤバーに共通の目標光量に応じたデューティ比を有するパルス幅変調（ＰＷＭ）された外部調光パルスを受けるＰＷＭ入力端子と、
   前記外部調光パルスの周期およびパルス幅を測定し、デジタルの周期データおよびパルス幅データを生成するパルス測定回路と、
   外部のプロセッサと接続され、（i）前記Ｎチャンネルのうち、前記Ｍチャンネルを指定するイネーブルデータ、および、（ii）選択可能な複数の位相差３６０°／２，３６０°／３，…，３６０°／Ｎの中からひとつを指定する位相差設定データを受信するインタフェース回路と、
   前記Ｎ個のＬＥＤ端子と接続されるＮ個の電流源であり、それらのうち駆動対象であるＭチャンネルに対応するＭ個の電流源は、内部調光パルスに応じてオン、オフが切りかえ可能であるＮ個の電流源と、
   前記周期データが示す周期と、前記パルス幅データが示すパルス幅を有し、かつ前記位相差設定データに応じた位相差を有するＭ個の内部調光パルスを生成し、前記Ｍ個の電流源に分配するパルス発生器と、
   を備えることを特徴とする電流ドライバ。
2. 前記イネーブルデータは、前記ＮチャンネルのＬＥＤバーそれぞれの使用、不使用を指定することを特徴とする請求項１に記載の電流ドライバ。
3. 前記電流ドライバは、前記ＬＥＤバーに駆動電圧を供給する外部のスイッチングコンバータとともにＬＥＤ駆動回路を構成するものであり、
   前記Ｍチャンネルの前記電流源と前記ＬＥＤバーの接続点に生ずるＭ個の検出電圧を受け、最も低い検出電圧と所定の基準電圧の誤差を増幅し、フィードバック信号を生成するエラーアンプをさらに備え、前記スイッチングコンバータに、前記フィードバック信号を供給可能に構成されており、それにより前記スイッチングコンバータが、前記フィードバック信号にもとづいて、前記最も低い検出電圧が前記基準電圧に近づくように、前記駆動電圧をフィードバック制御可能となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の電流ドライバ。
4. 前記イネーブルデータおよび前記位相差設定データを保持するレジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電流ドライバ。
5. 前記Ｎ個の電流源はそれぞれ、
   対応するＬＥＤ端子と接地の間に順に直列に設けられた出力トランジスタおよびセンス抵抗と、
   その一方の入力端子にアナログ電圧が入力され、その他方の入力端子に前記センス抵抗の電圧降下が入力され、その出力端子が前記出力トランジスタの制御端子と接続される演算増幅器と、
   を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電流ドライバ。
6. 前記Ｎ個の電流源のうち前記Ｍ個の電流源は、
   対応するＬＥＤ端子と接地の間に順に直列に設けられた出力トランジスタおよび外付け部品であるセンス抵抗と、
   その一方の入力端子にアナログ電圧が入力され、その他方の入力端子に前記センス抵抗の電圧降下が入力され、その出力端子が前記出力トランジスタの制御端子と接続される演算増幅器と、
   を含み、
   前記Ｎ個の電流源のうち残りの不使用の電流源は、前記出力トランジスタおよび前記演算増幅器を含み、前記外付けのセンス抵抗が接続されないことを特徴とする請求項１に記載の電流ドライバ。
7. 前記Ｍ個の電流源はそれぞれの前記演算増幅器のオン、オフが、対応する前記内部調光パルスに応じて切りかえられることを特徴とする請求項５に記載の電流ドライバ。
8. アナログ調光電圧を受けるアナログ調光端子をさらに備え、
   前記Ｎ個の電流源は、前記アナログ調光電圧に比例した定電流を生成可能に構成されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の電流ドライバ。
9. アナログ調光電圧を受けるアナログ調光端子と、
   前記アナログ調光電圧を所定係数倍し、前記Ｎ個の電流源それぞれの前記演算増幅器に、前記アナログ電圧として供給するバッファと、
   をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の電流ドライバ。
10. ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項１から５、７、９のいずれかに記載の電流ドライバ。
11. ＭチャンネルのＬＥＤバーに駆動電圧を供給するスイッチングコンバータと、
    前記ＭチャンネルのＬＥＤバーを駆動する請求項１から１０のいずれかに記載の電流ドライバと、
    を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
12. 直列に接続された複数のＬＥＤを含むＭチャンネルのＬＥＤバーと、
    商用交流電圧を平滑整流する整流回路と、
    前記整流回路により平滑整流された直流電圧を入力電圧として受け、前記ＭチャンネルのＬＥＤバーに駆動電圧を供給するスイッチングコンバータと、
    前記ＭチャンネルのＬＥＤバーを駆動する請求項１から１０のいずれかに記載の電流ドライバと、
    を備えることを特徴とする照明装置。
13. 液晶パネルと、
    前記液晶パネルを裏面から照射するバックライトである請求項１２に記載の照明装置と、
    を備えることを特徴とする電子機器。

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