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JP-2026076937-A - 発光制御装置、および発光制御方法

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Abstract

【課題】ＬＥＤの発光制御において回路の大型化を抑制しつつ、ＬＥＤ電流値および発光を安定化する。 【解決手段】本発光制御装置は、電源回路によって並列に駆動される複数列に配列された発光素子を備える。また、本発光制御装置は、複数列に配列された発光素子のそれぞれを流れる電流をオンまたはオフに制御する複数列に配列された発光素子のそれぞれに対応する複数のスイッチング素子を備える。さらに、本発光制御装置は、複数列に配列された発光素子のそれぞれと複数のスイッチング素子のそれぞれとを含む複数列の回路の一端に共通に接続され、複数のスイッチング素子がオンのときのそれぞれの電流値を制御する単一の定電流回路を備える。 【選択図】図３

Inventors

  • 室田 和明

Assignees

  • 株式会社デンソーテン

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20250529
Priority Date
20241024

Claims (8)

  1. 複数列に配列された発光素子を並列に駆動する電源回路と、 前記複数列に配列された前記発光素子のそれぞれを流れる電流をオンまたはオフに制御する前記複数列に配列された前記発光素子のそれぞれに対応する複数のスイッチング素子と、 前記複数列に配列された前記発光素子のそれぞれと前記複数のスイッチング素子のそれぞれとを含む複数列の回路の一端に共通に接続され、前記複数のスイッチング素子がオンのときのそれぞれの電流値を制御する単一の定電流回路と、を備える 発光制御装置。
  2. 前記定電流回路の第１の端子は、前記複数のスイッチング素子の下流側の端子に共通に接続され、前記定電流回路の第２の端子が接地され、 前記複数のスイッチング素子のそれぞれは、前記複数列に配列された前記発光素子のそれぞれと前記第１の端子との間に設けられている請求項１に記載の 発光制御装置。
  3. 前記複数のスイッチング素子のそれぞれを個別に制御する制御回路をさらに備える請求項１に記載の 発光制御装置。
  4. 前記制御回路は、前記複数のスイッチング素子のそれぞれを個別にオンにすることによって前記発光素子のそれぞれを時分割で前記定電流回路に接続する請求項３に記載の 発光制御装置。
  5. 前記制御回路は、前記複数のスイッチング素子のそれぞれを個別にオンする期間とオフにする期間の比率を制御することで前記発光素子のそれぞれの輝度を制御する請求項３に記載の 発光制御装置。
  6. 電源回路によって並列に駆動される複数列に配列された発光素子のそれぞれを流れる電流をオンまたはオフに制御する前記複数列に配列された前記発光素子のそれぞれに対応する複数のスイッチング素子と前記複数列に配列された前記発光素子のそれぞれとを含む複数列の回路の一端に共通に接続された単一の定電流回路によって、前記複数のスイッチング素子がオンのときのそれぞれの電流値を制御することと、 前記複数のスイッチング素子のそれぞれを個別に制御することと、を実行する 発光制御方法。
  7. 前記複数のスイッチング素子のそれぞれを個別にオンにすることによって前記発光素子のそれぞれを時分割で前記定電流回路に接続する請求項６に記載の 発光制御方法。
  8. 前記複数のスイッチング素子のそれぞれを個別にオンする期間とオフにする期間の比率を制御することで前記発光素子のそれぞれの輝度を制御する請求項６に記載の 発光制御方法。

Description

本発明は、発光制御装置、および発光制御方法に関するものである。 液晶ディスプレイのLight Emitting Diode（ＬＥＤ）バックライトにおいては、通常、複数個のＬＥＤを直列接続したＬＥＤ列が複数列並列に接続される（例えば、下記特許文献１）。このようなＬＥＤ列を駆動するＬＥＤ点灯回路は、ＬＥＤの上流に電圧を供給する電源回路（昇圧回路や昇降圧回路）、ＬＥＤを定電流駆動するための定電流回路等で構成される。従来のＬＥＤ点灯回路には、ＬＥＤ列ごとに定電流回路が設けられている。そして、ＬＥＤ点灯回路は、制御部からのＤｕｔｙ信号によるＰＷＭ調光と、アナログ電圧信号もしくはＤｕｔｙ信号によってＬＥＤ電流値を制御するDirect Current（ＤＣ）調光という、２つの調光方法でＬＥＤ電流を制御し、輝度を調節する。 特開２００７－２２０８５５号公報特開２０１９－１９２４９８号公報 図１は、比較例の発光制御装置を例示する回路図である。図２は、図1の発行制御装置における、ＬＥＤ列それぞれを流れる電流のデューティ比と、電流値を例示する図である。図３は、一実施形態の発光制御装置を例示する回路図である。図４は、図３の発行制御装置における、ＬＥＤ列それぞれを流れる電流のデューティ比と、電流値を例示する図である。図５は、図３の発行制御装置における、ＬＥＤ列それぞれを流れる電流のデューティ比と、電流値を例示する図である。図６は、図５の画面輝度の状態を例示する図である。図7は、図３の発行制御装置における、ＬＥＤ列それぞれを流れる電流のデューティ比と、電流値を例示する図である。図８は、図７の画面輝度の状態を例示する図である。図９は、発光制御装置１の動作例として、ＬＥＤ列それぞれを流れる電流のデューティ比と、電流値を例示する図である。図１０は、発光制御装置１の動作例として、ＬＥＤ列それぞれを流れる電流のデューティ比と、電流値を例示する図である。図１１は、図１０の画面輝度の状態を例示する図である。図１２は、発光制御装置１の動作例として、ＬＥＤ列それぞれを流れる電流のデューティ比と、電流値を例示する図である。図１３は、図１２の画面輝度の状態を例示する図である。 以下、図面を参照して、一実施形態に係る発光制御装置１および発光制御方法が説明される。 ＜比較例＞ 図１は、比較例の発光制御装置５０１を例示する回路図である。発光制御装置５０１は、複数列（例えば、Ｌ１からＬ４の４列）に配列された発光素子であるＬＥＤを並列に駆動する。発光制御装置５０１は、電源回路５１１と、制御部５１２と、スイッチＳ１からＳ４と、定電流源Ｉ１からＩ４を有する。なお、図１において、定電流源Ｉ１からＩ４は、電流値Ｉ１からＩ４の定電流を供給するものとする。 ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）は、それぞれ、単一のＬＥＤであってもよいし、複数のＬＥＤを直列に接続したものでもよい。ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）において、高電圧（または正の電圧）を提供される入力端子ＡＮは、電源回路５１１の同一の端子に接続され、電源電圧ＶＨを供給される。なお、入力端子ＡＮは、アノードと呼ばれる場合もある。 一方、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）において、入力端子ＡＮに対する他端の出力端子ＣＴ（ＣＴ１からＣＴ４）は、カソード呼ばれる場合がある。電源回路５１１は、電源電圧ＶＨを生成するため、入力電圧ＶＩＮと、基準電圧ＶＲＥＦを供給される。 すなわち、電源回路５１１は、外部の電源５０２から電圧ＶＩＮを供給され、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）のそれぞれの入力端子ＡＮに、電源電圧ＶＨを供給する。ここで、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれの入力端子ＡＮは、それぞれ区別される場合には、ＡＮ１からＡＮ４と呼ばれる。 また、電源回路５１１は、内部にエラーアンプ回路を有しており、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれの出力端子ＣＴ１乃至ＣＴ４から電圧ＶＬ１乃至ＶＬ４が入力される。エラーアンプ回路の入力は、出力端子ＣＴ１乃至ＣＴ４から見てハイインピーダンスであるため、出力端子ＣＴ１乃至ＣＴ４から電源回路５１１には電流がほとんど流れない。 また、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれの出力端子ＣＴは、スイッチＳ１からＳ４のそれぞれを介して、定電流源Ｉ１からＩ４のそれぞれに接続されている。上述のように、出力端子ＣＴ１乃至ＣＴ４から電源回路５１１には電流がほとんど流れないため、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれと、これらに対応するスイッチＳ１からＳ４それぞれとは、直列の回路を形成する。そして、スイッチＳ１からＳ４は、オンまたはオフにされること で、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれを流れる電流をオンまたはオフに制御する。したがって、スイッチＳ１からＳ４は、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれの電流が流れる期間を制御する。スイッチＳ１からＳ４は、例えば、トランジスタ等の半導体素子である。 一方、定電流源Ｉ１からＩ４は、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）うち、オンのスイッチＳ１からＳ４に対応するＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）に対して、定電流（Ｉ１からＩ４）が流れるように制御する。したがって、定電流源Ｉ１からＩ４は、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれを流れる電流の波高値を制御する。 制御部５１２は、スイッチＳ１からＳ４のオンオフの制御および定電流源Ｉ１からＩ４の電流値の指定を実行する。制御部５１２は、スイッチＳ１からＳ４のオンオフを制御することで、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれを流れる電流のデューティ比を制御する。 図１の例では、制御部５１２は、単一、すなわち、同一の制御信号（Ｄｕｔｙ）によってスイッチＳ１からＳ４のオンオフを制御する。制御部５１２は、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれを流れる電流のデューティ比を制御することで、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれの発光量あるいは輝度を制御する。デューティ比を制御することによる発光量あるいは輝度の制御は、Pulse Width Modulation（ＰＷＭ）調光と呼ばれる。 また、制御部５１２は、定電流源Ｉ１からＩ４の電流値を変更することで、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれを流れる電流の波高値を制御する。制御部５１２は、電流の波高値を制御することで、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれの発光量あるいは輝度を制御する。波高値を制御することによる発光量あるいは輝度の制御は、ＤＣ調光、またはアナログ調光（analog dimming;ＡＤＩＭ）と呼ばれる。以下、本実施形態では、ＤＣ調光のた めの制御信号をＬＥＤ電流制御信号ＡＤＩＭと呼ぶ。 図２は、図１において、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれを流れる電流のデューティ比と、電流値を例示する図である。図２の例では、スイッチＳ１からＳ４は、すべて同一のデューティ比で制御されている（Ｄｕｔｙ参照）。また、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれを流れる電流（ＩＬ１からＩＬ４）の波高値は、Ｉ１からＩ４である。ただし、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれを流れる電流（ＩＬ１からＩＬ４）の波高値が同一の値であってもよい。 図１のように、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれの出力端子ＣＴ１からＣＴ４がスイッチＳ１からＳ４それぞれを介して、定電流源Ｉ１からＩ４それぞれに接続されていると、発光制御装置５０１の回路規模が大きくなるという問題がある。以下の実施形態において、図１の例よりも回路規模を小さくできる発光制御装置１を例示する。 ＜第１実施形態＞（構成） 図３は、本実施形態の発光制御装置１を例示する回路図である。発光制御装置１は、図１と同様、複数列（例えば、Ｌ１からＬ４の４列）に配列された発光素子であるＬＥＤを並列に駆動する。発光制御装置１は、電源回路１１と、制御部１２と、スイッチＳ１からＳ４と、定電流源Ｉ０を有する。なお、図３において、定電流源Ｉ０は、電流値Ｉ０の定電流を供給するものとする。すなわち、発光制御装置１の構成は、定電流源Ｉ０が単独である点で、定電流源Ｉ１からＩ４を有する図１の発光制御装置５０１と異なる。 図３におけるＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）は、電源回路１１によって並列に駆動される複数列に配列された発光素子の一例である。ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）は、それぞれ、単一のＬＥＤであってもよいし、複数のＬＥＤを直列に接続したものでもよい。図３においても図１と同様、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）において、高電圧（または正の電圧）を提供さ れる入力端子ＡＮは、電源回路１１の同一の端子に接続され、電源電圧ＶＨを供給される。電源回路１１は、電源電圧ＶＨを生成するため、入力電圧ＶＩＮと、基準電圧ＶＲＥＦを供給される。 すなわち、電源回路１１は、外部の電源２から電圧ＶＩＮを供給され、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれの入力端子ＡＮ（ＡＮ１からＡＮ４）に、電源電圧ＶＨを供給する。また、電源回路１１は、図１の電源回路５１１と同様、内部にエラーアンプ回路を有しており、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれの出力端子ＣＴ１乃至ＣＴ４から電圧ＶＬ１乃至ＶＬ４を入力される。エラーアンプ回路の入力は、出力端子ＣＴ１乃至ＣＴ４から見てハイインピーダンスであるため、出力端子ＣＴ１乃至ＣＴ４から電源回路１１には電流がほとんど流れない。 ここで、図３においては、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれの出力端子ＣＴ１からＣＴ４は、スイッチＳ１からＳ４それぞれを介して、単一、すなわち同一の定電流源Ｉ０に接続されている。上述のように、出力端子ＣＴ１乃至ＣＴ４から電源回路１１には電流がほとんど流れないため、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれと、これらに対応するスイッチＳ１からＳ４それぞれとは、複数列の直列の回路を形成する。そして、単一の定電流源Ｉ０は、この複数列の直列の回路の一端に共通に接続されている。 したがって、スイッチＳ１からＳ４は、オンまたはオフにされることで、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれを流れる電流をオンまたはオフに制御する。すなわち、図１の場合と同様、スイッチＳ１からＳ４は、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれの電流が流れる期間を制御する。すなわち、スイッチＳ１からＳ４は、スイッチング素子の一例として、複数列に配列されたＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれを流れる電流をオンまたはオフに制御する。また、スイッチＳ１からＳ４は、複数列に配列されたＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれに対応して設けられているといえる。 一方、定電流源Ｉ０の上流側の第１の端子が複数のスイッチＳ１からＳ４の下流側の端子に共通に接続される。また、定電流源Ｉ０の下流側の第２の端子が接地される。そして、定電流源Ｉ０は、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）のうち、対応するスイッチＳ１からＳ４がオンのＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）に対して、定電流（Ｉ０）が流れるように制御する。すなわち、定電流源Ｉ０は、単一の定電流回路の一例として、ＬＥＤの列（Ｌ１からＬ４）がオンのときのそれぞれの電流値を制御する。したがって、定電流源Ｉ０は、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれを流れる電流の波高値を定電流（Ｉ０）に制御する。制御部１２は、スイッチＳ１からＳ４のオンオフの制御および定電流源Ｉ０の電流値の指定を実行する。 ただし、図３の例では、制御部１２は、制御回路の一例として、独立した個別のＤＵＴＹ制御信号Ｄ１からＤ４それぞれによってスイッチＳ１からＳ４それぞれのオンオフを独立して個別に制御する。すなわち、制御部１２は、スイッチＳ１からＳ４のオンオフを制御することで、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれを流れる電流のデューティ比を個別に制御する。 したがって、制御部１２は、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれを流れる電流のデューティ比を制御することで、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれの発光量あるいは輝度を個別に制御する。 また、制御部１２は、定電流源Ｉ０の電流値を変更することで、ＬＥＤ列（Ｌ１からＬ４）それぞれを流れる電流の波高値を制御する。すなわち、図１と同様、制御部１２は、電流の波高