特許 6635689 照明装置、そのコントロール回路、制御方法、ならびにそれを用いたディスプレイ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6635689

(24)【登録日】2019年12月27日

(45)【発行日】2020年1月29日

(54)【発明の名称】照明装置、そのコントロール回路、制御方法、ならびにそれを用いたディスプレイ装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 47/00 20200101AFI20200120BHJP

   H02M 3/00 20060101ALI20200120BHJP

【ＦＩ】

   H05B37/02 L

   H02M3/00 P

【請求項の数】18

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-125801(P2015-125801)

(22)【出願日】2015年6月23日

(65)【公開番号】特開2017-10810(P2017-10810A)

(43)【公開日】2017年1月12日

【審査請求日】2018年6月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】萩野 淳一

【審査官】 田中 友章

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２８３３９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−７９０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−５６９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０３２７７７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２３８３８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１０９９２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３７／０２

Ｈ０２Ｍ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

照明装置のコントロール回路であって、
前記照明装置は、
出力ラインに出力電圧を発生するスイッチングコンバータと、
それぞれの一端が前記スイッチングコンバータの出力ラインと接続される複数の発光素子と、
前記複数の発光素子に対応し、それぞれが対応する前記発光素子の他端と接続される複数の電流ドライバと、
前記複数の発光素子の複数の前記他端に生ずる複数の第１検出電圧と、前記出力ラインの前記出力電圧に応じた第２検出電圧と、にもとづき、前記スイッチングコンバータを制御する前記コントロール回路と、
を備え、
前記コントロール回路は、
（i）キャリブレーション期間に、前記複数の第１検出電圧のうち最も低い電圧と所定の第１基準電圧との誤差を増幅して誤差信号を生成する第１状態となり、（ii)前記キャリブレーション期間の終了後、前記第２検出電圧と第２基準電圧との誤差を増幅して前記誤差信号を生成する第２状態となる誤差信号生成部と、
前記誤差信号に応じてパルス信号を生成するパルス変調器と、
前記パルス信号に応じて前記スイッチングコンバータを駆動するドライバと、
パルス変調された複数の調光パルスを生成し、前記複数の調光パルスに応じて前記複数の電流ドライバのオン、オフを制御する調光コントローラと、
前記キャリブレーション期間中における前記第２検出電圧の最大値を、前記第２基準電圧として保持する基準電圧設定部と、
を備え、
前記調光コントローラは、前記キャリブレーション期間において前記発光素子の順方向電圧が最大となるデューティ比を有する複数の調光パルスを生成することを特徴とするコントロール回路。

【請求項2】

前記調光コントローラは、前記キャリブレーション期間において、前記複数の発光素子が同時点灯するように、前記複数の調光パルスを生成することを特徴とする請求項１に記載のコントロール回路。

【請求項3】

前記誤差信号生成部は、前記キャリブレーション期間の終了後において、前記第１状態と前記第２状態が切りかえ可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のコントロール回路。

【請求項4】

照明装置のコントロール回路であって、
前記照明装置は、
出力ラインに出力電圧を発生するスイッチングコンバータと、
それぞれの一端が前記スイッチングコンバータの出力ラインと接続される複数の発光素子と、
前記複数の発光素子に対応し、それぞれが対応する前記発光素子の他端と接続される複数の電流ドライバと、
前記複数の発光素子の複数の前記他端に生ずる複数の第１検出電圧と、前記出力ラインの前記出力電圧に応じた第２検出電圧と、にもとづき、前記スイッチングコンバータを制御する前記コントロール回路と、
を備え、
前記コントロール回路は、
（i）キャリブレーション期間に、前記複数の第１検出電圧のうち最も低い電圧と所定の第１基準電圧との誤差を増幅して誤差信号を生成する第１状態となり、（ii)前記キャリブレーション期間の終了後、前記第２検出電圧と第２基準電圧との誤差を増幅して前記誤差信号を生成する第２状態となる誤差信号生成部と、
前記誤差信号に応じてパルス信号を生成するパルス変調器と、
前記パルス信号に応じて前記スイッチングコンバータを駆動するドライバと、
パルス変調された複数の調光パルスを生成し、前記複数の調光パルスに応じて前記複数の電流ドライバのオン、オフを制御する調光コントローラと、
前記キャリブレーション期間中における前記第２検出電圧の最大値を、前記第２基準電圧として保持する基準電圧設定部と、
を備え、
前記誤差信号生成部は、前記キャリブレーション期間の終了後において、前記第１状態と前記第２状態が切りかえ可能であり、
前記キャリブレーション期間の終了後において、前記複数の調光パルスのデューティ比に応じて、前記誤差信号生成部の前記第１状態と前記第２状態の一方が選択されることを特徴とするコントロール回路。

【請求項5】

前記誤差信号生成部は、前記複数の調光パルスのデューティ比のうち最も小さい最小デューティ比が所定のしきい値より大きいとき前記第１状態となり、前記最小デューティ比が前記しきい値より小さいとき前記第２状態となることを特徴とする請求項３または４に記載のコントロール回路。

【請求項6】

前記誤差信号生成部は、
前記複数の第１検出電圧のうち最も低い電圧と前記第１基準電圧との誤差を増幅し、第１誤差信号を生成する第１エラーアンプと、
前記第２検出電圧と前記第２基準電圧との誤差を増幅し、第２誤差信号を生成する第２エラーアンプと、
前記第１誤差信号と前記第２誤差信号を受け、前記キャリブレーション期間において前記第１誤差信号を選択し、前記キャリブレーション期間の終了後に前記第２誤差信号を選択するセレクタと、
を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のコントロール回路。

【請求項7】

照明装置のコントロール回路であって、
前記照明装置は、
出力ラインに出力電圧を発生するスイッチングコンバータと、
それぞれの一端が前記スイッチングコンバータの出力ラインと接続される複数の発光素子と、
前記複数の発光素子に対応し、それぞれが対応する前記発光素子の他端と接続される複数の電流ドライバと、
前記複数の発光素子の複数の前記他端に生ずる複数の第１検出電圧と、前記出力ラインの前記出力電圧に応じた第２検出電圧と、にもとづき、前記スイッチングコンバータを制御する前記コントロール回路と、
を備え、
前記コントロール回路は、
（i）前記複数の第１検出電圧のうち最も低い電圧と所定の第１基準電圧との誤差を増幅して誤差信号を生成する第１状態と、（ii)前記第２検出電圧と第２基準電圧との誤差を増幅して前記誤差信号を生成する第２状態と、が切りかえ可能である誤差信号生成部と、
前記誤差信号に応じてパルス信号を生成するパルス変調器と、
前記パルス信号に応じて前記スイッチングコンバータを駆動するドライバと、
パルス変調された複数の調光パルスを生成し、前記複数の調光パルスに応じて前記複数の電流ドライバのオン、オフを制御する調光コントローラと、
を備え、
前記誤差信号生成部は、通常の点灯期間中に、前記複数の調光パルスのデューティ比に応じて、前記第１状態と前記第２状態の一方が選択されることを特徴とするコントロール回路。

【請求項8】

前記誤差信号生成部は、前記複数の調光パルスのデューティ比のうち最も小さい最小デューティ比が所定のしきい値より大きいとき前記第１状態となり、前記最小デューティ比が前記しきい値より小さいとき前記第２状態となることを特徴とする請求項７に記載のコントロール回路。

【請求項9】

前記誤差信号生成部は、（i）キャリブレーション期間に前記第１状態に設定され、
前記コントロール回路は、前記キャリブレーション期間中における前記第２検出電圧の最大値を、前記第２基準電圧として保持する基準電圧設定部をさらに備えることを特徴とする請求項７または８に記載のコントロール回路。

【請求項10】

複数の発光素子のそれぞれに対応する複数の電流ドライバを制御することにより前記複数の発光素子を発光させるコントロール回路であって、
キャリブレーション期間中に前記複数の発光素子を発光させた状態で、前記複数の発光素子に印加される出力電圧に応じた第２検出電圧の最大値を、第２基準電圧として保持する基準電圧設定部と、
通常点灯期間において前記第２検出電圧と前記第２基準電圧との誤差を増幅して誤差信号を生成する誤差信号生成部と、
前記誤差信号に応じてパルス信号を生成するパルス変調器と、
前記パルス信号に応じて前記出力電圧を調整するための駆動信号を生成するスイッチング用ドライバと、
複数の調光パルスを生成し、前記複数の調光パルスに応じて前記複数の電流ドライバのオン、オフを制御する調光コントローラと、
を備えることを特徴とするコントロール回路。

【請求項11】

前記基準電圧設定部は、前記発光素子の順方向電圧に基づいて第２基準電圧を設定することを特徴とする請求項１０に記載のコントロール回路。

【請求項12】

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１１のいずれかに記載のコントロール回路。

【請求項13】

請求項１から１２のいずれかに記載のコントロール回路を備えることを特徴とする照明装置。

【請求項14】

前記複数の発光素子はそれぞれ、直列に接続された複数の発光ダイオードを含む発光ダイオードストリングであることを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。

【請求項15】

液晶パネルのバックライト用であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の照明装置。

【請求項16】

液晶パネルと、
請求項１５に記載の照明装置と、
を備えることを特徴とするディスプレイ装置。

【請求項17】

照明装置の制御方法であって、
前記照明装置は、
出力ラインに出力電圧を発生するスイッチングコンバータと、
それぞれの一端が前記スイッチングコンバータの出力ラインと接続される複数の発光素子と、
前記複数の発光素子に対応し、それぞれが対応する前記発光素子の他端と接続される複数の電流ドライバと、
前記複数の発光素子の複数の前記他端に生ずる複数の第１検出電圧と、前記出力ラインの前記出力電圧に応じた第２検出電圧と、にもとづき、前記スイッチングコンバータを制御するコントロール回路と、
を備え、
前記制御方法は、
（i）キャリブレーション期間に、前記複数の第１検出電圧のうち最も低い電圧と所定の第１基準電圧との誤差を増幅して第１誤差信号を生成するステップと、
前記キャリブレーション期間に、前記誤差信号に応じてパルス変調された第１パルス信号を生成するステップと、
前記キャリブレーション期間に、前記第１パルス信号に応じて前記スイッチングコンバータを駆動するステップと、
前記キャリブレーション期間に複数の調光パルスを生成し、前記複数の調光パルスに応じて前記複数の電流ドライバのオン、オフを制御するステップと、
前記キャリブレーション期間中における前記第２検出電圧の最大値を、第２基準電圧として保持するステップと、
前記キャリブレーション期間の終了後、前記第２検出電圧と前記第２基準電圧との誤差を増幅して第２誤差信号を生成するステップと、
前記キャリブレーション期間の終了後、前記第２誤差信号に応じてパルス変調された第２パルス信号を生成するステップと、
前記キャリブレーション期間の終了後、前記第２パルス信号に応じて前記スイッチングコンバータを駆動するステップと、
を備え、
前記キャリブレーション期間において前記発光素子の順方向電圧が最大となるデューティ比を有する複数の調光パルスが生成されることを特徴とする制御方法。

【請求項18】

照明装置の制御方法であって、
前記照明装置は、
出力ラインに出力電圧を発生するスイッチングコンバータと、
それぞれの一端が前記スイッチングコンバータの出力ラインと接続される複数の発光素子と、
前記複数の発光素子に対応し、それぞれが対応する前記発光素子の他端と接続される複数の電流ドライバと、
前記複数の発光素子の複数の前記他端に生ずる複数の第１検出電圧と、前記出力ラインの前記出力電圧に応じた第２検出電圧と、にもとづき、前記スイッチングコンバータを制御するコントロール回路と、
を備え、
前記制御方法は、
通常の点灯期間中に、前記複数の発光素子の目標輝度に応じてパルス変調された複数の調光パルスを生成し、前記複数の調光パルスに応じて前記複数の電流ドライバのオン、オフを制御するステップと、
第１状態において前記複数の第１検出電圧のうち最も低い電圧と所定の第１基準電圧との誤差を増幅して誤差信号を生成し、第２状態において前記第２検出電圧と第２基準電圧との誤差を増幅して前記誤差信号を生成するステップと、
前記誤差信号に応じてパルス変調されたパルス信号を生成するステップと、
前記パルス信号に応じて前記スイッチングコンバータを駆動するステップと、
前記複数の調光パルスのデューティ比に応じて、前記第１状態と前記第２状態を選択するステップと、
を備えることを特徴とする制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光ダイオードの駆動技術に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルのバックライト用照明装置として、長寿命化、低消費電力化、広色域化の観点で優れた特性を有する白色発光ダイオード（以下、単にＬＥＤと略す）が用いられている。

【0003】

図１は、本発明者らが検討したバックライト用の照明装置２ｒを示す図である。図１には、照明装置２ｒに加えて、ＬＣＤパネル１０２が示される。照明装置２ｒは、直下型であり、ＬＣＤパネル１０２の背面に複数チャンネルＣＨ１〜ＣＨ４ごとに設けられたＬＥＤバー（ＬＥＤストリングともいう）１０＿１〜１０＿４と、ＬＥＤバー１０＿１〜１０＿４を駆動する、マルチチャネルの駆動回路２０と、を備える。

【0004】

各ＬＥＤバー１０は、直列に接続された複数のＬＥＤを備える。ＬＣＤパネル１０２は、第１の方向に沿って、複数の領域１０４＿１〜１０４＿４に仮想的に分割されている。複数のＬＥＤバー１０＿１〜１０＿４は、複数の領域１０４＿１〜１０４＿４ごとに設けられており、ｉ番目のチャンネルＣＨｉのＬＥＤバー１０＿ｉは、対応するｉ番目の領域１０４＿ｉに割り当てられ、その背面に配置される。

【0005】

駆動回路２０は、複数の電流ドライバ２２＿１〜２２＿４、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４、コントロール回路２６を備える。電流ドライバ２２＿１〜２２＿４は、チャンネルごとに設けられ、対応するＬＥＤバー１０＿１〜１０＿４と直接に接続される。各チャンネルのＬＥＤバー１０の輝度は、対応する電流ドライバ２２が生成する駆動電流Ｉ_ＬＥＤに応じて制御される。

【0006】

ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、各チャンネルのＬＥＤバー１０と電流ドライバ２２の両端間に、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴを供給する。コントロール回路２６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４を制御することにより、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴを、各チャンネルのＬＥＤバー１０を所望の輝度で発光しうるレベルに安定化させるとともに、電流ドライバ２２＿１〜２４＿４が生成する駆動電流Ｉ_ＬＥＤを制御する。

【0007】

バックライト用のＬＥＤの輝度を制御する方式としては、電流調光（アナログ調光）と、ＰＷＭ調光（パルス調光）が知られている。電流調光では、目標輝度に応じて、ＬＥＤバー１０に流れる駆動電流Ｉ_ＬＥＤの電流量を調節する。ＰＷＭ調光では、駆動電流Ｉ_ＬＥＤを数十〜数百Ｈｚの周波数にてスイッチングし、駆動電流Ｉ_ＬＥＤが流れる点灯期間と、駆動電流Ｉ_ＬＥＤが遮断される消灯期間の時間比率（デューティ比）を調節することにより、ＬＥＤバー１０の実効的な輝度を制御する。

【0008】

図２は、従来の照明装置２ｒの回路図である。従来のコントロール回路２６（２００ｒ）は、エラーアンプ２０２、パルス幅変調器２０４、ドライバ２０６、調光コントローラ２１０を備える。複数のＬＥＤバー１０＿Ｎそれぞれのカソード電圧（検出電圧ともいう）Ｖ_ＬＥＤ１〜Ｖ_ＬＥＤＮは、コントロール回路２００ｒにフィードバックされる。各チャンネルのカソード電圧Ｖ_ＬＥＤは、電流ドライバ２２の両端間電圧に相当する。

【0009】

エラーアンプ２０２は、複数のカソード電圧Ｖ_ＬＥＤ１〜Ｖ_ＬＥＤＮのうち最も低い電圧と、所定の基準電圧Ｖ_ＲＥＦとの誤差を増幅する。パルス幅変調器２０４は、エラーアンプ２０２からの誤差電圧Ｖ_ＥＲＲに応じたデューティ比を有するパルス信号Ｓ_ＰＷＭを生成する。ドライバ２０６は、パルス信号Ｓ_ＰＷＭに応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２４をスイッチングする。

【0010】

調光コントローラ２１０はチャンネルごとに、ＬＥＤバー１０の目標輝度に応じて、そのチャンネルの電流ドライバ２２が生成する駆動電流Ｉ_ＬＥＤを変化させる（アナログ調光）。また調光コントローラ２１０はチャンネルごとに、ＬＥＤバー１０の目標輝度に応じて、そのチャンネルの電流ドライバ２２が駆動電流Ｉ_ＬＥＤを生成する時間比率を変化させる（ＰＷＭ調光）。

【0011】

ＰＷＭ調光を行う場合、非点灯状態であるチャンネルは、エラーアンプ２０２によるフィードバックの対象から除外され、点灯状態であるチャンネルのみがフィードバックの対象となる。ここでｉ番目のチャンネルのカソード電圧Ｖ_ＬＥＤｉは、以下の式で与えられる。
Ｖ_ＬＥＤｉ＝Ｖ_ＯＵＴ−Ｖ_Ｆｉ
Ｖ_Ｆｉはｉ番目のチャンネルのＬＥＤバー１０＿ｉの順方向電圧Ｖ_Ｆｉである。つまり図２の照明装置２ｒでは、カソード電圧Ｖ_ＬＥＤが最も低いチャンネル、言い換えればＬＥＤバー１０の電圧降下（順方向電圧Ｖ_Ｆ）が最も大きいチャンネルがフィードバックの対象となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、以下の電圧に安定化される。
Ｖ_ＯＵＴ＝Ｖ_ＲＥＦ＋Ｖ_{Ｆ＿ＭＡＸ}
Ｖ_{Ｆ＿ＭＡＸ}は、点灯状態であるチャンネルのうちの最も大きな順方向電圧Ｖ_Ｆを表す。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２００４−３２８７５号公報

【特許文献2】特開２００２−２５２９７１号公報

【特許文献3】特開２００７−０２８７８４号公報

【特許文献4】特開２００７−１７３８１３号公報

【特許文献5】特開２００３−１５７９８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

映像の輝度のダイナミックレンジを大きくするために、高機能なディスプレイ装置には、個別エリア調光の機能が実装される。個別エリア調光は、ＬＣＤパネル１０２に表示される画像に応じて、明るい領域１０４に設けられるＬＥＤバー１０を、長い点灯時間（大きいデューティ比）で点灯し、暗い領域１０４に設けられるＬＥＤバー１０を、短い点灯時間（小さいデューティ比）で点灯する。図３は、個別エリア調光を行ったときのコントロール回路２００ｒの動作波形図である。

【0014】

各チャンネルの電流ドライバ２２のオン、オフは、ＬＣＤパネル１０２に表示される画像に応じて動的、適応的に変化する。ここで、ＬＥＤバー１０の順方向電圧Ｖ_Ｆは、それを構成する複数のＬＥＤの素子ばらつきに起因して大きく異なる場合がある。ここでは４チャンネルを例とし、Ｖ_Ｆ１＞Ｖ_Ｆ２＞Ｖ_Ｆ３＞Ｖ_Ｆ４の関係が成り立つものとする。図３のＰＷＭｉ信号（ｉ＝１，２，３，４）は、ｉ番目のチャンネルの点灯状態（ハイレベル）、非点灯状態（ローレベル）を示す。

【0015】

図３に示すように、図２の照明装置２ｒでは、ＰＷＭ信号に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖ_ＯＵＴが時々刻々と変動する。複数のチャンネルのＶ_Ｆ１〜Ｖ_Ｆ４のばらつきが大きいと、出力電圧Ｖ_ＯＵＴの変動幅は大きくなる。

【0016】

フィードバック対象が、順方向電圧Ｖ_Ｆが小さいチャンネルから大きいチャンネルへと遷移する際、出力電圧Ｖ_ＯＵＴは増大する。このときに出力電圧Ｖ_ＯＵＴの上昇に遅れが生ずると、順方向電圧Ｖ_Ｆが大きなチャンネルの電流ドライバ２２の両端間電圧Ｖ_ＬＥＤが不足し、十分な駆動電流Ｉ_ＬＥＤを供給できなくなり、そのチャンネルのＬＥＤバー１０の輝度が低下する。この輝度の低下は、ちらつきとなって視聴者に知覚される。

【0017】

この問題を解決するためには、コントロール回路２００ｒの応答速度を高める必要がある。高い応答速度を実現するためには、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４のスイッチング周波数を高める必要があるが、これは消費電力、発熱量の増加を招く。またフィードバックループの帯域を広げれば、位相特性が悪化してフィードバックループの安定性が低下する。また出力電圧Ｖ_ＯＵＴが高速に変化させると、セラミックコンデンサやコイルの騒音を引き起こすという問題も生ずる。

【0018】

なおこれらの問題は、バックライト用の照明装置２ｒに限らず、その他の用途の照明装置においても生じうる。

【0019】

本発明はかかる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、複数チャンネルの発光素子の点消灯を独立に制御する際の問題を解決可能な照明装置、あるいはそのコントロール回路の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0020】

本発明のある態様は、照明装置のコントロール回路に関する。照明装置は、出力ラインに出力電圧を発生するスイッチングコンバータと、それぞれの一端がスイッチングコンバータの出力ラインと接続される複数の発光素子と、複数の発光素子に対応し、それぞれが対応する発光素子の他端と接続される複数の電流ドライバと、複数の発光素子の他端に生ずる複数の第１検出電圧と、出力ラインの出力電圧に応じた第２検出電圧と、にもとづき、スイッチングコンバータを制御するコントロール回路と、を備える。コントロール回路は、（i）キャリブレーション期間に、複数の第１検出電圧のうち最も低い電圧と所定の第１基準電圧Ｖ_ＲＥＦ１との誤差を増幅して誤差信号を生成する第１状態となり、（ii)キャリブレーション期間の終了後、第２検出電圧と第２基準電圧Ｖ_ＲＥＦ２との誤差を増幅して誤差信号を生成する第２状態となる誤差信号生成部と、誤差信号に応じてパルス信号を生成するパルス変調器と、パルス信号に応じてスイッチングコンバータを駆動するドライバと、パルス変調された複数の調光パルスを生成し、複数の調光パルスに応じて複数の電流ドライバのオン、オフを制御する調光コントローラと、キャリブレーション期間中における第２検出電圧の最大値を、第２基準電圧として保持する基準電圧設定部と、を備える。

【0021】

複数の発光素子の電圧降下（順方向電圧）のうち、最も大きい電圧をＶ_{Ｆ＿ＭＡＸ}とするとき、キャリブレーション期間において、出力電圧Ｖ_ＯＵＴの最大値Ｖ_{ＯＵＴ＿ＭＡＸ}は、
Ｖ_{ＯＵＴ＿ＭＡＸ}＝Ｖ_ＲＥＦ１＋Ｖ_{Ｆ＿ＭＡＸ}
となる。このときの第２検出電圧を第２基準電圧Ｖ_ＲＥＦ２として保持することにより、キャリブレーション期間の終了後においても出力電圧はＶ_{ＯＵＴ＿ＭＡＸ}に安定化される。この出力電圧Ｖ_{ＯＵＴ＿ＭＡＸ}は、すべてのチャンネルの発光素子を確実に点灯しうる電圧範囲の下限に相当する。
この態様によれば、通常の点灯期間中において出力電圧Ｖ_ＯＵＴが実質的に一定レベルに保たれるため、コントロール回路に要求される応答速度を下げることができ、上述の問題のひとつまたは複数を解決することができる。

【0022】

ある態様において、調光コントローラは、キャリブレーション期間において発光素子の順方向電圧が最大となるデューティ比を有する複数の調光パルスを生成してもよい。
ＬＥＤなどの発光素子に狭パルスの電圧が印加されると、その両端間の電圧（順方向電圧）は、定常的（静的）な順方向電圧Ｖ_Ｆよりも高くなる。このような発光素子を用いる場合に、この態様は有効である。

【0023】

ある態様において、調光コントローラは、キャリブレーション期間において、複数の発光素子が同時点灯するように複数の調光パルスを生成してもよい。
この場合、複数の発光素子が同時点灯する期間に、第２検出電圧をサンプルホールドすればよいため、基準電圧設定部の構成を簡素化できる。

【0024】

ある態様において、誤差信号生成部は、キャリブレーション期間の終了後において、第１状態と第２状態が切りかえ可能であってもよい。
キャリブレーション期間の終了後、すなわち通常の点灯期間において、第１状態を選択したとしても出力電圧Ｖ_ＯＵＴの変動幅が小さい場合には、第１状態で動作させることにより、効率を高めることができる。

【0025】

ある態様において、キャリブレーション期間の終了後において、複数の調光パルスのデューティ比に応じて、誤差信号生成部の第１状態と第２状態の一方が選択されてもよい。

【0026】

ある態様において、誤差信号生成部は、複数の調光パルスのデューティ比のうち最も小さい最小デューティ比が所定のしきい値より大きいとき第１状態となり、最小デューティ比がしきい値より小さいとき第２状態となってもよい。

【0027】

ある態様において、誤差信号生成部は、複数の第１検出電圧のうち最も低い電圧と第１基準電圧との誤差を増幅し、第１誤差信号を生成する第１エラーアンプと、第２検出電圧と第２基準電圧との誤差を増幅し、第２誤差信号を生成する第２エラーアンプと、第１誤差信号と第２誤差信号を受け、キャリブレーション期間において第１誤差信号を選択し、キャリブレーション期間の終了後に第２誤差信号を選択するセレクタと、を含んでもよい。

【0028】

本発明の別の態様もまた、照明装置のコントロール回路に関する。照明装置は、出力ラインに出力電圧を発生するスイッチングコンバータと、それぞれの一端がスイッチングコンバータの出力ラインと接続される複数の発光素子と、複数の発光素子に対応し、それぞれが対応する発光素子の他端と接続される複数の電流ドライバと、複数の発光素子の他端に生ずる複数の第１検出電圧と、出力ラインの出力電圧に応じた第２検出電圧と、にもとづき、スイッチングコンバータを制御するコントロール回路と、を備える。コントロール回路は、（i）複数の第１検出電圧のうち最も低い電圧と所定の第１基準電圧との誤差を増幅して誤差信号を生成する第１状態と、（ii)第２検出電圧と第２基準電圧との誤差を増幅して誤差信号を生成する第２状態と、が切りかえ可能である誤差信号生成部と、誤差信号に応じてパルス信号を生成するパルス変調器と、パルス信号に応じてスイッチングコンバータを駆動するドライバと、パルス変調された複数の調光パルスを生成し、複数の調光パルスに応じて複数の電流ドライバのオン、オフを制御する調光コントローラと、を備える。誤差信号生成部は、通常の点灯期間中に、複数の調光パルスのデューティ比に応じて、第１状態と第２状態の一方が選択される。

【0029】

この態様によると、第１状態を選択したとしても出力電圧Ｖ_ＯＵＴの変動幅が小さい場合には、第１状態で動作させることにより、効率を高めることができる。また第１状態を選択すると出力電圧Ｖ_ＯＵＴの変動幅が大きくなる場合、もしくは変動速度が速くなる場合には、第２状態で動作させることにより、出力電圧Ｖ_ＯＵＴの応答遅れによる不点灯を防止できる。

【0030】

ある態様において、誤差信号生成部は、複数の調光パルスのデューティ比のうち最も小さい最小デューティ比が所定のしきい値より大きいとき第１状態となり、最小デューティ比がしきい値より小さいとき第２状態となってもよい。

【0031】

ある態様において、誤差信号生成部は、（i）キャリブレーション期間に第１状態に設定され、コントロール回路は、キャリブレーション期間中における第２検出電圧の最大値を、第２基準電圧として保持する基準電圧設定部をさらに備えてもよい。

【0032】

ある態様において、コントロール回路は、一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。

【0033】

本発明の別の態様は、照明装置に関する。照明装置は、上述のいずれかのコントロール回路を備える。

【0034】

複数の発光素子はそれぞれ、直列に接続された複数の発光ダイオードを含む発光ダイオードストリングであってもよい。

【0035】

照明装置は、液晶パネルのバックライト用であってもよい。

【0036】

本発明の別の態様はディスプレイ装置に関する。ディスプレイ装置は、液晶パネルと、上述のいずれかの照明装置と、を備える。

【0037】

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。

【発明の効果】

【0038】

本発明のある態様によれば、複数チャンネルの発光素子の点消灯を独立に制御する際の問題を解決できる。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】本発明者らが検討したバックライト用の照明装置を示す図である。

【図2】従来の照明装置の回路図である。

【図3】個別エリア調光を行ったときのコントロール回路の動作波形図である。

【図4】実施の形態に係るコントロール回路を備える照明装置の回路図である。

【図5】図４の照明装置の動作波形図である。

【図6】図６（ａ）〜（ｃ）は、基準電圧設定部の構成例を示す回路図である。

【図7】図７（ａ）は、調光パルスＳ_ＤＩＭのパルス幅が狭い場合の、図７（ｂ）はそのパルス幅が広い場合の、複数のＬＥＤバーの順方向電圧Ｖ_Ｆを示す図である。

【図8】第２の実施の形態に係る照明装置の通常の点灯期間の動作波形図である。

【図9】図９（ａ）、（ｂ）は、図４の照明装置を備える電子機器の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

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。

【0041】

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や、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。

【0042】

図４は、実施の形態に係るコントロール回路２００を備える照明装置２の回路図である。照明装置２は、複数のＬＥＤバー１０＿１〜１０＿Ｎ（Ｎは２以上の整数）、複数の電流ドライバ２２＿１〜２２＿Ｎ、ＤＣ／ＤＣコンバータ（スイッチングコンバータ）２４、フィードバック回路２８およびコントロール回路２００を備える。

【0043】

ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、その出力ライン２５に出力電圧Ｖ_ＯＵＴを発生する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の構成は特に限定されず、昇圧コンバータ（Boostコンバータ）、降圧コンバータ（Buckコンバータ）、昇降圧コンバータ、フライバックコンバータ、フォワードコンバータなどの中から、用途に応じて最適なトポロジーのスイッチングコンバータを選択すればよい。

【0044】

ＬＥＤバー１０は、駆動電流に応じた光量で発光する発光素子であり、直列に接続された複数のＬＥＤを備える。ＬＥＤバー１０の一端（アノード）は、出力ライン２５と接続される。電流ドライバ２２は、チャンネルごとに設けられ、対応するＬＥＤバー１０の他端（カソード）と接続される。各チャンネルのＬＥＤバー１０の輝度（光量）は、対応する電流ドライバ２２が生成する駆動電流Ｉ_ＬＥＤに応じて制御される。

【0045】

フィードバック回路２８は、出力ライン２５の出力電圧Ｖ_ＯＵＴに応じた第２検出電圧Ｖ_ＯＵＴ２を生成する。第２検出電圧Ｖ_ＯＵＴ２は、出力電圧Ｖ_ＯＵＴそのものであってもよいし、出力電圧Ｖ_ＯＵＴを分圧した電圧であってもよいし、出力電圧Ｖ_ＯＵＴをレベルシフトした電圧であってもよい。図４のフィードバック回路２８は、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を含む分圧回路であり、第２検出電圧Ｖ_ＯＵＴ２は以下の式で表される。
Ｖ_ＯＵＴ２＝Ｒ１２／（Ｒ１１＋Ｒ１２）×Ｖ_ＯＵＴ

【0046】

コントロール回路２００は、複数のＬＥＤバー１０＿１〜１０＿Ｎのカソードに生ずる複数の第１検出電圧Ｖ_ＬＥＤ１〜Ｖ_ＬＥＤＮと、第２検出電圧Ｖ_ＯＵＴ２を受ける。コントロール回路２００は、複数の第１検出電圧Ｖ_ＬＥＤ１〜Ｖ_ＬＥＤＮと、第２検出電圧Ｖ_ＯＵＴ２に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２４を制御する。

【0047】

コントロール回路２００は、誤差信号生成部２２０、パルス幅変調器２０４、ドライバ２０６、調光コントローラ２１０、基準電圧設定部２３０、制御ロジック２４０を備える。コントロール回路２００は、ひとつの半導体基板に集積化された機能ＩＣ（Integrated Circuit）であってもよい。コントロール回路２００には、電流ドライバ２２の構成素子の一部、あるいは全部が集積化されてもよい。

【0048】

誤差信号生成部２２０は、第１状態φ１と第２状態φ２が切りかえ可能である。誤差信号生成部２２０は、キャリブレーション期間に第１状態φ１に設定され、複数の第１検出電圧Ｖ_ＬＥＤ１〜Ｖ_ＬＥＤＮのうち最も低い電圧と所定の第１基準電圧Ｖ_ＲＥＦ１との誤差を増幅して誤差信号Ｖ_ＥＲＲを生成する。

【0049】

また誤差信号生成部２２０は、キャリブレーション期間の終了後、通常の点灯期間において第２状態φ２に設定される。誤差信号生成部２２０は第２状態φ２において、第２検出電圧Ｖ_ＯＵＴ２と第２基準電圧Ｖ_ＲＥＦ２との誤差を増幅して誤差信号Ｖ_ＥＲＲを生成する。

【0050】

たとえば誤差信号生成部２２０は、第１エラーアンプ２２２、第２エラーアンプ２２４、セレクタ２２６を含む。第１エラーアンプ２２２は、複数の第１検出電圧Ｖ_ＬＥＤ１〜Ｖ_ＬＥＤＮのうち最も低い電圧と第１基準電圧Ｖ_ＲＥＦ１との誤差を増幅し、第１誤差信号Ｖ_ＥＲＲ１を生成する。第１エラーアンプ２２２の前段には、複数の電圧Ｖ_ＬＥＤ１〜Ｖ_ＬＥＤＮのうち、非点灯状態であるチャンネルを除外するためのスイッチ回路が設けられるが、ここでは省略している。また第１エラーアンプ２２２は、全チャンネルが非点灯状態である期間、言い換えれば、全チャンネルがフィードバック対象から除外される期間、その出力である第１誤差信号Ｖ_ＥＲＲ１をホールド可能に構成されてもよい。

【0051】

第２エラーアンプ２２４は、第２検出電圧_ＯＵＴ２と第２基準電圧Ｖ_ＲＥＦ２との誤差を増幅し、第２誤差信号Ｖ_ＥＲＲ２を生成する。セレクタ２２６は、第１誤差信号Ｖ_ＥＲＲ１と第２誤差信号Ｖ_ＥＲＲを受け、キャリブレーション期間において第１誤差信号Ｖ_ＥＲＲ１を選択し、キャリブレーション期間の終了後に第２誤差信号Ｖ_ＥＲＲ２を選択する。

【0052】

パルス幅変調器２０４は、誤差信号Ｖ_ＥＲＲに応じてパルス信号Ｓ_ＰＷＭを生成する。パルス幅変調器２０４の変調方式、回路構成は特に限定されず、電圧モード、ピーク電流モード、平均電流モードなどを公知技術を用いることができる。ドライバ２０６は、パルス信号Ｓ_ＰＷＭに応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２４のスイッチング素子を駆動する。

【0053】

調光コントローラ２１０は、パルス変調された複数の調光パルスＳ_ＤＩＭ１〜Ｓ_ＤＩＭＮを生成し、複数の調光パルスＳ_ＤＩＭ１〜Ｓ_ＤＩＭＮに応じて、複数の電流ドライバ２２＿１〜２２＿Ｎのオン、オフを制御する（ＰＷＭ調光）。また調光コントローラ２１０は、ＰＷＭ調光と併用して、複数の電流ドライバ２２＿１〜２２＿Ｎが生成する駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤＮの電流量を変化させてもよい（アナログ調光）。

【0054】

調光コントローラ２１０は、通常の点灯期間において、図示しない上位のプロセッサ（ホストコントローラともいう）から、複数のＬＥＤバー１０＿１〜１０＿Ｎの目標輝度を指示する制御データＳ_ＣＮＴを受ける。制御データＳ_ＣＮＴの形式は特に限定されない。たとえば制御データＳ_ＣＮＴは、チャンネルごとにＰＷＭ調光のデューティ比を示すＰＷＭ調光用のデータと、チャンネルごとの駆動電流Ｉ_ＬＥＤの振幅を示すアナログ調光用のデータを含んでもよい。あるいは制御データＳ_ＣＮＴは、チャンネルごとの輝度の指令値を含み、調光コントローラ２１０は、各チャンネルの指令値に応じて、各チャンネルのデューティ比を求め、調光パルスＳ_ＤＩＭを生成してもよい。

【0055】

調光コントローラ２１０は、キャリブレーション期間中において、所定の波形を有するキャリブレーション用の複数の調光パルスＳ_ＤＩＭ１〜Ｓ_ＤＩＭＮを生成する。

【0056】

ＬＥＤの順方向電圧Ｖ_Ｆは、ある量の静的な駆動電流Ｉ_ＬＥＤが流れる場合に比べて、同一振幅の駆動電流Ｉ_ＬＥＤが過渡的に流れるときの方が大きくなる。つまりある駆動電流Ｉ_ＬＥＤが流れるときのＬＥＤの順方向電圧Ｖ_Ｆは、調光パルスＳ_ＤＩＭの周波数（周期）と、デューティ比に応じて変化する。そこで好ましくは調光コントローラ２１０は、キャリブレーション期間において、ＬＥＤバー１０＿１〜１０＿Ｎの順方向電圧Ｖ_Ｆ１〜Ｖ_ＦＮが最大となるデューティ比を有するキャリブレーション用の複数の調光パルスＳ_ＤＩＭ１〜Ｓ_ＤＩＭＮを生成する。また調光コントローラ２１０は、キャリブレーション期間において、複数のＬＥＤバー１０＿１〜１０＿Ｎが同時点灯するように、キャリブレーション用の複数の調光パルスＳ_ＤＩＭ１〜Ｓ_ＤＩＭＮを生成してもよい。

【0057】

基準電圧設定部２３０は、キャリブレーション期間中における第２検出電圧Ｖ_ＯＵＴ２の最大値を、第２基準電圧Ｖ_ＲＥＦ２として保持する。

【0058】

制御ロジック２４０は、コントロール回路２００全体の動作を統合的に制御する。具体的には、照明装置２の起動が指示されると、所定時間経過後にキャリブレーション期間とする。そして調光コントローラ２１０に、キャリブレーション用の調光パルスＳ_ＤＩＭ１〜Ｓ_ＤＩＭＮを生成させる。コントロール回路２００がアナログ調光をサポートする場合、制御ロジック２４０は、ＬＥＤバー１０の順方向電圧Ｖ_Ｆが最大となるように、電流ドライバ２２＿１〜２２＿Ｎに、最大の駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤＮを発生させる。また基準電圧設定部２３０に、第２検出電圧Ｖ_ＯＵＴ２の最大値を記憶させる。また誤差信号生成部２２０を第１状態φ１で動作させる。

【0059】

キャリブレーション期間が終了すると、制御ロジック２４０は、通常の点灯期間に移行する。制御ロジック２４０は調光コントローラ２１０を通常モードに切りかえ、調光コントローラ２１０に、制御データＳ_ＣＮＴに応じた調光パルスＳ_ＤＩＭ１〜Ｓ_ＤＩＭＮを発生させる。また誤差信号生成部２２０を第２状態φ２に設定する。また制御ロジック２４０は、基準電圧設定部２３０に、第２基準電圧Ｖ_ＲＥＦ２を生成させる。

【0060】

以上がコントロール回路２００の構成である。続いてその動作を説明する。図５は、図４の照明装置２の動作波形図である。

【0061】

時刻ｔ０に、照明装置２の起動が指示される。コントロール回路２００は、起動直後のソフトスタート期間Ｔ_ＳＳの間、そのソフトスタート機能によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖ_ＯＵＴを所定の電圧レベルまで緩やかに上昇させる。ソフトスタート機能の実現方法は特に限定されないが、たとえば誤差信号生成部２２０を第２状態φ２に設定し、第２基準電圧Ｖ_ＲＥＦ２の代わりにソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳを時間とともに緩やかに増大させてもよい。

【0062】

続いて、時刻ｔ１にキャリブレーション期間Ｔ_ＣＡＬに移行する。キャリブレーション期間Ｔ_ＣＡＬにおいて誤差信号生成部２２０が第１状態φ１に設定される。また調光コントローラ２１０は、キャリブレーション用の調光パルスＳ_ＤＩＭ１〜Ｓ_ＤＩＭＮを生成する。調光パルスＳ_ＤＩＭは、そのハイレベルが電流ドライバ２２のオンに対応する。

【0063】

複数のＬＥＤバー１０＿１〜１０＿Ｎの順方向電圧Ｖ_Ｆ１〜Ｖ_ＦＮは、調光パルスＳ_ＤＩＭ１〜Ｓ_ＤＩＭＮに応じたパルス波形となり、ばらつきにより異なる振幅を有する。この例では第２チャンネルの順方向電圧Ｖ_Ｆ２が最も大きい値Ｖ_{Ｆ＿ＭＡＸ}を有しており、したがってＤＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、
Ｖ_{ＯＵＴ＿ＭＡＸ}＝Ｖ_ＲＥＦ１＋Ｖ_{Ｆ＿ＭＡＸ}
に安定化される。

【0064】

キャリブレーション期間Ｔ_ＣＡＬにおいて、第２検出電圧Ｖ_ＯＵＴ２の最大値Ｖ_{ＯＵＴ２＿ＭＡＸ}は、Ｖ_{ＯＵＴ＿ＭＡＸ}×Ｒ１２／（Ｒ１１＋Ｒ１２）で与えられる。基準電圧設定部２３０は、この最大値Ｖ_{ＯＵＴ２＿ＭＡＸ}を記憶する。

【0065】

時刻ｔ２にキャリブレーション期間Ｔ_ＣＡＬが終了し、通常の点灯期間Ｔ_ＮＯＲＭに移行する。基準電圧設定部２３０は、記憶した電圧Ｖ_{ＯＵＴ２＿ＭＡＸ}を、第２基準電圧Ｖ_ＲＥＦ２として生成する。また誤差信号生成部２２０が第２状態φ２に設定される。これにより、第２検出電圧Ｖ_ＯＵＴ２が第２基準電圧Ｖ_ＲＥＦ２（＝Ｖ_{ＯＵＴ２＿ＭＡＸ}）と一致するようにフィードバックがかかる。その結果、出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、キャリブレーション期間Ｔ_ＣＡＬと同じ電圧レベルＶ_{ＯＵＴ＿ＭＡＸ}に安定化される。通常の点灯期間Ｔ_ＮＯＲＭにおいて、調光コントローラ２１０が生成する調光パルスＳ_ＤＩＭ１〜Ｓ_ＤＩＭＮは、制御データＳ_ＣＮＴに応じて生成される。

【0066】

以上が照明装置２の動作である。この照明装置２によれば、キャリブレーション期間Ｔ_ＣＡＬの終了後の通常の点灯期間Ｔ_ＮＯＲＭにおいて、出力電圧Ｖ_ＯＵＴは最大電圧Ｖ_{ＯＵＴ＿ＭＡＸ}に安定化される。

【0067】

この照明装置２によれば、通常の点灯期間中において出力電圧Ｖ_ＯＵＴが実質的に一定レベルに保たれるため、上述の問題のひとつまたは複数を解決することができる。具体的には、以下の効果の少なくともひとつを得ることができる。

【0068】

（１）出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、すべてのＬＥＤバー１０を所望の輝度（光量）で点灯させうる電圧範囲に安定化される。つまり応答遅延により出力電圧Ｖ_ＯＵＴが不足する状況が生じないため、あるチャンネルのＬＥＤバー１０の輝度が、目標レベルより低くなるのを防止でき、ちらつきなどを抑えることができる。

【0069】

（２）また出力電圧Ｖ_ＯＵＴが実質的に一定に保たれるため、出力電圧Ｖ_ＯＵＴの変動に起因するセラミックコンデンサやコイルの騒音を抑制できる。

【0070】

（３）またコントロール回路２００に要求される応答速度を下げることができる。これによりスイッチング周波数を高くする必要が無いため、消費電力の増加、発熱量の増加を抑制できあるいはフィードバックループの帯域を広げる必要が無いため、系の安定性を高めることができる。

【0071】

（４）さらに基準電圧設定部２３０により、第２基準電圧Ｖ_ＲＥＦ２を決定するため、以下の効果が得られる。
別のアプローチ（比較技術）として、第２基準電圧＾Ｖ_ＲＥＦ２を、以下の式で規定することも考えられる。
＾Ｖ_ＲＥＦ２＝Ｖ_ＲＥＦ１＋＾Ｖ_{Ｆ＿ＭＡＸ}＋Ｖ_ＭＥＲＧ
＾Ｖ_{Ｆ＿ＭＡＸ}は、ばらつきを考慮したときのＬＥＤバー１０の順方向電圧の想定される最大値である。ＬＥＤバー１０を構成する１個のＬＥＤの順方向電圧Ｖｆのばらつきを考慮した最大値は、ＬＥＤの仕様書から、あるいは事前の測定から知ることができ、したがってＬＥＤバー１０に含まれるＬＥＤの個数がｎ個であるとき、＾Ｖ_{Ｆ＿ＭＡＸ}＝ｎ×Ｖｆで求めることができる。Ｖ_ＭＥＲＧはマージンである。

【0072】

この比較技術では、ＬＥＤバー１０＿１〜１０＿Ｎの順方向電圧の実際の最大値Ｖ_{Ｆ＿ＭＡＸ}が、想定される最大値＾Ｖ_{Ｆ＿ＭＡＸ}＝ｎ×Ｖｆよりも小さい場合に、それらの差分（＾Ｖ_{Ｆ＿ＭＡＸ}−Ｖ_{Ｆ＿ＭＡＸ}）と、マージンＶ_ＭＥＲＧの合計電圧Ｖ_ＬＯＳＳが損失となる。図５には比較のために＾Ｖ_ＲＥＦ２が示される。

【0073】

これに対して、図４のコントロール回路２００によれば、基準電圧設定部２３０によって、第２基準電圧Ｖ_ＲＥＦ２を、ＬＥＤバー１０＿１〜１０＿Ｎの順方向電圧Ｖ_Ｆ１〜Ｖ_ＦＮの実際の値に基づいて設定することができるため、比較技術に比べて効率を高めることができる。

【0074】

本発明は、図４のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例を説明する。

【0075】

図６（ａ）〜（ｃ）は、基準電圧設定部２３０の構成例を示す回路図である。図６（ａ）の基準電圧設定部２３０ａは、Ａ／Ｄコンバータ２３１、デジタル回路２３２ａ、Ｄ／Ａコンバータ２３５を含む。Ａ／Ｄコンバータ２３１は、キャリブレーション期間Ｔ_ＣＡＬにおいて、第２検出電圧Ｖ_ＯＵＴ２をデジタル値Ｄ_ＯＵＴ２に変換する。デジタル回路２３２ａは、キャリブレーション期間Ｔ_ＣＡＬにおいて、デジタル値Ｄ_ＯＵＴ２の最大値Ｄ_{ＯＵＴ２＿ＭＡＸ}をホールドし、メモリ２３３に格納する。Ｄ／Ａコンバータ２３５は、通常の点灯期間Ｔ_ＮＯＲＭにおいて、メモリ２３３に格納されたデジタル値Ｄ_{ＯＵＴ２＿ＭＡＸ}を、アナログの第２基準電圧Ｖ_ＲＥＦ２に変換する。またソフトスタート回路２３４は、ソフトスタート期間Ｔ_ＳＳにおいて、時間とともに緩やかに増大するデジタルのソフトスタート信号を生成する。Ｄ／Ａコンバータ２３５は、ソフトスタート信号をアナログのソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳに変換する。

【0076】

図６（ｂ）の基準電圧設定部２３０は、Ａ／Ｄコンバータ２３１の前段に設けられたサンプルホールド回路２３６を備える。サンプルホールド回路２３６は、キャリブレーション期間Ｔ_ＣＡＬにおいて、第２検出電圧Ｖ_ＯＵＴ２の最大値Ｖ_{ＯＵＴ２＿ＭＡＸ}をサンプルホールドする。サンプルホールド回路２３６は、ピークホールドで構成してもよい。Ａ／Ｄコンバータ２３１は、最大値Ｖ_{ＯＵＴ２＿ＭＡＸ}をデジタル値Ｄ_{ＯＵＴ２＿ＭＡＸ}に変換し、メモリ２３３に格納する。

【0077】

図６（ｃ）の基準電圧設定部２３０ｃでは、デジタル回路２３２ｃからソフトスタート回路２３４が省略されており、その代わりにＤ／Ａコンバータ２３５の後段にアナログのソフトスタート回路２３７が設けられる。ソフトスタート回路２３７は、キャパシタ２３８と、ソフトスタート期間Ｔ_ＳＳにおいてキャパシタ２３８を充電する電流源２３９を含む。当業者によれば、図６（ａ）〜（ｃ）の他にも、基準電圧設定部２３０を構成しうることが理解される。

【0078】

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、キャリブレーション期間Ｔ_ＣＡＬの終了後の通常の点灯期間Ｔ_ＮＯＲＭにおいて、誤差信号生成部２２０を第２状態φ２で固定し、出力電圧Ｖ_ＯＵＴを一定に保つこととした。第２の実施の形態では、制御ロジック２４０は、通常の点灯期間Ｔ_ＮＯＲＭにおいて、誤差信号生成部２２０を動的、適応的に、第１状態φ１と第２状態φ２で切りかえながら動作させる。

【0079】

より詳しくは、通常の点灯期間Ｔ_ＮＯＲＭにおいても、第１状態φ１を選択したとしても出力電圧Ｖ_ＯＵＴの変動幅が小さい場合には、第１状態φ１で動作させる。

【0080】

図７（ａ）は、調光パルスＳ_ＤＩＭのパルス幅が狭い場合の、図７（ｂ）はそのパルス幅が広い場合の、複数のＬＥＤバーの順方向電圧Ｖ_Ｆを示す図である。ＬＥＤの過渡的な順方向電圧Ｖ_Ｆは、調光パルスＳ_ＤＩＭのデューティ比（パルス幅）に依存し、デューティ比が小さいほど順方向電圧Ｖ_Ｆは大きく、デューティ比が大きいほど順方向電圧Ｖ_Ｆ’は小さくなる場合がある。

【0081】

そして順方向電圧Ｖ_Ｆの差ΔＶ_Ｆが小さい状態では、誤差信号生成部２２０を第１状態φ１として出力電圧Ｖ_ＯＵＴを変化させたとしても、出力電圧Ｖ_ＯＵＴの変動幅が小さいため、高速な応答性が不要である。そして図７（ｂ）に示すようにデューティ比がある程度大きな状態では出力電圧Ｖ_ＯＵＴの変動幅ΔＶ’の変動幅は小さくなる。そこで第２の実施の形態においては、制御ロジック２４０は、複数の調光パルスＳ_ＤＩＭ１〜Ｓ_ＤＩＭＮのデューティ比（パルス幅）に応じて、誤差信号生成部２２０の第１状態φ１と第２状態φ２を切りかえる。

【0082】

たとえば誤差信号生成部２２０は、複数の調光パルスＳ_ＤＩＭ１〜Ｓ_ＤＩＭＮのデューティ比のうち最も小さい最小デューティ比が所定のしきい値（たとえば５０％）より大きいとき、第１状態φ１とされる。これにより、出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、電流ドライバ２２＿１〜２２＿Ｎのオン、オフに応じて時々刻々と変化する。なおしきい値は、ダイオードの過渡応答特性に応じて定めればよい。

【0083】

反対に最小デューティ比がしきい値より小さいとき、つまり複数のＬＥＤバー１０の順方向電圧Ｖ_Ｆの差分ΔＶ_Ｆが大きい場合には、第２状態φ２とされる。これにより、出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、電流ドライバ２２＿１〜２２＿Ｎのオン、オフにかかわらず、一定電圧に維持される。

【0084】

図８は、第２の実施の形態に係る照明装置２の通常の点灯期間の動作波形図である。ここでは理解の容易化のため、２チャンネルとする。波形の前半部分は、複数の調光パルスＳ_ＤＩＭ１〜Ｓ_ＤＩＭＮのデューティ比のうち最も小さい最小デューティ比が、所定のしきい値（たとえば５０％）より小さい。このとき、各チャンネルの順方向電圧Ｖ_Ｆは大きくなっており、それらの差ΔＶ_Ｆ＝Ｖ_Ｆ２−Ｖ_Ｆ１も大きくなっている。したがって第２状態φ２で動作させることにより、出力電圧Ｖ_ＯＵＴを一定とし、応答遅れによる非点灯を防止している。

【0085】

波形の後半部分は、複数の調光パルスＳ_ＤＩＭ１〜Ｓ_ＤＩＭＮのデューティ比のうち最も小さい最小デューティ比が、所定のしきい値（たとえば５０％）より大きい。このとき、各チャンネルの順方向電圧Ｖ_Ｆは小さくなっており、それらの差ΔＶ_Ｆ’＝Ｖ_Ｆ２’−Ｖ_Ｆ１’も小さくなっている。したがって第１状態φ１で動作させ、出力電圧Ｖ_ＯＵＴを変化させている。

【0086】

第２の実施の形態によれば、通常の点灯期間Ｔ_ＮＯＲＭにおいても、第１状態φ１で動作させる期間が発生することにより、効率を改善することができる。

【0087】

続いて照明装置２の用途を説明する。図９（ａ）、（ｂ）は、図４の直下型の照明装置２を備える電子機器の一例を示す図である。図９（ａ）の電子機器７００はテレビ、カーナビゲーションシステム、ＰＣなどのディスプレイ装置である。図９（ｂ）は、電子機器７００は、タブレットＰＣ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯電話端末などである。電子機器７００は、筐体７０２およびＬＣＤパネル１０２を備える。ＬＥＤバー１０は、ＬＣＤパネル１０２の背面にバックライトとして配置される。これらの電子機器には、直下型の照明装置２に代えて、図３に示すようなエッジライト型の照明装置２を搭載してもよい。

【0088】

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の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

【0089】

（第１変形例）
第１の実施の形態では、図５に示すようにキャリブレーション期間Ｔ_ＣＡＬにおいて、複数の調光パルスＳ_ＤＩＭ１〜Ｓ_ＤＩＭＮを同時にハイレベル（つまり電流ドライバ２２を同時オン）としたが、本発明はそれには限定されない。複数の調光パルスＳ_ＤＩＭ１〜Ｓ_ＤＩＭＮを排他的に順にオンレベルとしてもよい。この場合も、第２検出電圧Ｖ_ＯＵＴ２の最大値を第２基準電圧Ｖ_ＲＥＦ２とすればよい。たとえば基準電圧設定部２３０をピークホールド回路を用いて構成してもよい。

【0090】

（第２変形例）
第２の実施の形態において、基準電圧設定部２３０を省略し、第２基準電圧Ｖ_ＲＥＦ２として、比較技術として説明した所定の電圧＾Ｖ_ＲＥＦ２を用いてもよい。この場合、第２の実施の形態と比べて効率は悪化するが、通常の点灯期間Ｔ_ＮＯＲＭにおいて、第１状態φ１と第２状態φ２を切り替えることにより、効率を改善できる。

【0091】

（第３変形例）
誤差信号生成部２２０の構成は、図４のそれには限定されない。第１エラーアンプ２２２と第２エラーアンプ２２４を、単一のエラーアンプを共有するように構成してもよい。この場合、セレクタ２２６を省略し、エラーアンプの入力側に、基準電圧Ｖ_ＲＥＦ１／Ｖ_ＲＥＦ２を切りかえ、また検出電圧Ｖ_ＯＵＴ２／Ｖ_ＬＥＤ１〜Ｖ_ＬＥＤＮを切りかえるセレクタ（スイッチ回路）を設ければよい。

【0092】

（第４変形例）
実施の形態では、すべてのＬＥＤバー１０が同じ発光素子（白色ＬＥＤ）であるものとしたが、本発明はそれには限定されない。たとえばあるＬＥＤバー１０は赤色ＬＥＤ、別のＬＥＤバー１０は緑色ＬＥＤ、さらに別のＬＥＤバー１０は青色ＬＥＤを含んでもよい。この場合、チャンネルごとの順方向電圧Ｖ_Ｆのばらつきはさらに大きくなるため、発明の効果を一層享受できる。また発光素子の種類はＬＥＤには限定されず、有機ＥＬやその他の半導体光源も利用しうる。

【0093】

（第５変形例）
照明装置２の用途は液晶のバックライトに限定されず、電飾装置などにも利用可能である。

【0094】

実施の形態にもとづき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ないことはいうまでもなく、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ことはいうまでもない。

【符号の説明】

【0095】

２…照明装置、１０２…ＬＣＤパネル、１０４…領域、１０…ＬＥＤバー、２０…駆動回路、２２…電流ドライバ、２４…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２５…出力ライン、２６…コントロール回路、２８…フィードバック回路、２００…コントロール回路、２０２…エラーアンプ、２０４…パルス幅変調器、２０６…ドライバ、２１０…調光コントローラ、２２０…誤差信号生成部、２２２…第１エラーアンプ、２２４…第２エラーアンプ、２２６…セレクタ、２３０…基準電圧設定部、２３１…Ａ／Ｄコンバータ、２３２…デジタル回路、２３３…メモリ、２３４…ソフトスタート回路、２３５…Ｄ／Ａコンバータ、２３６…サンプルホールド回路、２３７…ソフトスタート回路、２４０…制御ロジック。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】