照明装置
【課題】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、かつ、電力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。
【解決手段】開示する発明は、温度変化及び経時変化の補正機能を備え、駆動部に少なくとも一つのスイッチングレギュレータを含む照明装置である。各発光素子を定電流駆動させ、モニタ用発光素子を利用することで、最適な値に補正された高効率の出力電圧を発光素子に供給し、長時間に渡って安定した駆動を実現させる。またスイッチングレギュレータによって電力変換効率を向上させ、照明装置全体の消費電力を低減させる。
【解決手段】開示する発明は、温度変化及び経時変化の補正機能を備え、駆動部に少なくとも一つのスイッチングレギュレータを含む照明装置である。各発光素子を定電流駆動させ、モニタ用発光素子を利用することで、最適な値に補正された高効率の出力電圧を発光素子に供給し、長時間に渡って安定した駆動を実現させる。またスイッチングレギュレータによって電力変換効率を向上させ、照明装置全体の消費電力を低減させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示する発明は、発光素子を含む照明装置および、照明装置を含む表示装置並びに電子機器関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、１０Ｖ程度の電圧を印加して１００〜１０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光する有機ＥＬ（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。
【０００３】
発光素子は、発光時間が累積すると抵抗が上昇し、輝度が変動する。特許文献１では、発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。
【０００４】
一方、入力電圧を所望の出力電圧に変換する回路として、リニアレギュレータやスイッチ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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３２３１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、リニアレギュレータは、発生するノイズが少ないという利点がある一方で、素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。
【０００７】
また、発光素子は、上述したような発光素子が有する性質により、温度変化や経時変化に伴って、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。
【０００８】
上記問題を鑑み、本発明の一態様は、素子のオン抵抗損失の影響を低減させることで電力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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示する発明は、温度変化及び経時変化の補正機能を備え、駆動部に少なくとも一つのスイッチングレギュレータを含む照明装置である。
【００１０】
本発明の一態様は、発光素子と、モニタ用発光素子と、発光素子及びモニタ用発光素子を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。
【００１１】
また、本発明の一態様は、発光素子と、モニタ用発光素子と、発光素子及びモニタ用発光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。
【００１２】
また本発明の一態様において、電圧制御型スイッチングレギュレータの入力端子及び定電流回路は、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。
【００１３】
また本発明の一態様において、電圧制御型スイッチングレギュレータの入力端子及び電流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。
【００１４】
また本発明の一態様において、発光素子の他方の端子及びモニタ用発光素子の他方の端子は、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。
【００１５】
また本発明の一態様において、発光素子は複数配置されている。
【００１６】
また本発明の一態様において、モニタ用発光素子は複数配置されている。
【００１７】
また本発明の一態様において、モニタ用発光素子の数は、発光素子の数より少ない。
【００１８】
また本発明の一態様において、発光素子及びモニタ用発光素子は同一の基板上に形成されている。
【００１９】
また本発明の一態様において、発光素子及びモニタ用発光素子はＥＬ素子であってもよい。
【００２０】
また本発明の一態様において、発光素子が相互に並列接続され、モニタ用発光素子が相互に並列接続されていてもよい。
【００２１】
また本発明の一態様において、発光素子が相互に直列接続され、モニタ用発光素子が相互に直列接続されていてもよい。
【００２２】
また、本発明の一態様は、上記照明装置を、表示部に含むことを特徴とする表示装置である。
【００２３】
また、本発明の一態様は、上記照明装置を、表示部に含むことを特徴とする電子機器である。
【００２４】
なお、本明細書等において「端子」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限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。
【００２５】
また、「ソース」や「ドレイン」の機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、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。
【００２６】
なお、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」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。
【００２７】
例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタ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。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の一態様により、電力変換効率を向上させ、消費電力を低減させた照明装置を得ることができる。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。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態に係る照明装置の構成を説明する回路図である。
【図２】実施の形態に係る照明装置の構成を説明する回路図である。
【図３】実施の形態に係る照明装置の構成を説明する回路図である。
【図４】実施の形態に係る照明装置の構成を説明する回路図である。
【図５】実施の形態に係る照明装置の構成を説明する回路図である。
【図６】実施の形態に係る照明装置の構成を説明する回路図である。
【図７】実施の形態に係る照明装置の構成を説明する回路図である。
【図８】実施の形態に係る照明装置の構成を説明する回路図である。
【図９】照明装置の一例を示す図。
【図１０】電子機器の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施の形態の一例について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下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。
【００３１】
なお、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、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。
【００３２】
なお、本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」などの序数は、構成要素の混同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。
【００３３】
（実施の形態１）
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。
【００３４】
図１に示す照明装置１００は、電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１及び定電流回路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。
【００３５】
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。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。
【００３６】
ここで、定電流回路１０２が、モニタ用発光素子１０４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。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。
【００３７】
次に、図１に示す照明装置１００に設けられる電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１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。
【００３８】
電力変換回路１０５は、スイッチング素子として機能するトランジスタ３０１と定電圧生成部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。
【００３９】
定電圧生成部３０２は、ダイオード３０３と、コイル３０４と、コンデンサ３０５とを有する。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。
【００４０】
出力電圧制御回路１０６は、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。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。
【００４１】
またトランジスタ３０１のスイッチングは、ゲート端子とソース端子間の電圧Ｖｇｓにより、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。
【００４２】
以下に、電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１について、入力電圧に対して大きい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。
【００４３】
図２（Ａ）に、降圧型の電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１を示す。図２（Ａ）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３０３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。
【００４４】
トランジスタ３０１の第１の端子は、入力端子ＩＮ１に電気的に接続されている。コイル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。
【００４５】
図２（Ａ）に示す電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１では、トランジスタ３０１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ＩＮ２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。
【００４６】
次いで、トランジスタ３０１がオフになると、入力端子ＩＮ１と出力端子ＯＵＴ１との間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。
【００４７】
なお、コンデンサ３０５に保持されている電圧は、出力端子ＯＵＴ１から出力される出力電圧に相当する。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。
【００４８】
図２（Ｂ）に、昇圧型の電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１を示す。図２（Ｂ）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３０３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。
【００４９】
コイル３０４の一方の端子と入力端子ＩＮ１とは電気的に接続されている。トランジスタ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ＯＵＴ２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３０３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。
【００５０】
図２（Ｂ）に示す電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１では、トランジスタ３０１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。
【００５１】
次いで、トランジスタ３０１がオフになると、入力端子ＩＮ１と入力端子ＩＮ２の間に形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３０４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１０１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。
【００５２】
上記動作において、トランジスタ３０１がオンである期間の比率が高いと、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。
【００５３】
このように、電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１では電流をスイッチングによっ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３０４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。
【００５４】
つまり、図１に示す照明装置１００に、電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１を備えることで、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。
【００５５】
なお、本明細書において、第１端子をソース端子及びドレイン端子のうちの一方とし、第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。
【００５６】
なお、図２（Ａ）、（Ｂ）において、スイッチング素子として機能するトランジスタ３０１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。
【００５７】
なお、本明細書において、トランジスタが直列に接続されている状態とは、例えば、第１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。
【００５８】
なお、本明細書において接続とは電気的な接続を意味しており、電流、電圧または電位が、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。
【００５９】
また、トランジスタが有するソース端子とドレイン端子は、トランジスタの極性及び各端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。
【００６０】
なお、トランジスタ３０１のスイッチングは、パルス幅変調制御（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ 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 ｃｏｎｔｒｏｌ）により行っても良い。
【００６１】
次に、図３を参照して、パルス幅変調制御（ＰＷＭ）を用いる場合の、出力電圧制御回路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。
【００６２】
図３に示される出力電圧制御回路１０６は、抵抗２００、抵抗２０１、誤差増幅器２０２、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。
【００６３】
抵抗２００の一方の端子には、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２０２の反転入力端子（−）に与えられる。
【００６４】
誤差増幅器２０２の非反転入力端子（＋）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。
【００６５】
誤差増幅器２０２から出力された電圧は、位相補償回路２０３に与えられる。位相補償回路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。
【００６６】
位相補償回路２０３から出力された電圧は、コンパレータ２０４の非反転入力端子（＋）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２０５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。
【００６７】
出力電圧制御回路１０６から送り込まれる矩形波の信号がトランジスタ３０１のスイッチングを実行する。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。
【００６８】
次に、図４を参照して、定電流回路１０２の回路構成及び動作について説明する。なお、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。
【００６９】
図４に示される定電流回路１０２は、カレントミラー回路２１０と、ｎチャネル型トランジスタ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。
【００７０】
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、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、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。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１０４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。
【００７１】
カレントミラー回路２１０は、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。
【００７２】
なお、本実施の形態では、図４に示すように、定電流回路１０２のカレントミラー回路２１０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。
【００７３】
なお、発光素子１０３とモニタ用発光素子１０４は、同一の基板上に作成されることが望ましい。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。
【００７４】
このように定電流回路１０２が、モニタ用発光素子１０４の一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。
【００７５】
上述した構成のように照明装置１００の駆動部１０７に、電圧制御型スイッチングレギュレータ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。
【００７６】
上述した構成を有する照明装置は、本発明の一態様であり、当該照明装置と異なる点を有する照明装置も本発明には含まれる。
【００７７】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【００７８】
（実施の形態２）
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。
【００７９】
図５に示す照明装置４００は、電圧制御型スイッチングレギュレータ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。
【００８０】
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。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４０１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。
【００８１】
ここで、電流制御型スイッチングレギュレータ４０１の出力端子が、モニタ用発光素子１０４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１０１に供給することができる。
【００８２】
更に電流制御型スイッチングレギュレータ４０１は、各発光素子の状態をその都度考慮して、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１０３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。
【００８３】
次に、図５に示す照明装置４００に設けられる電流制御型スイッチングレギュレータ４０１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。
【００８４】
図６に示す電流制御型スイッチングレギュレータ４０１は、出力電流制御回路４０２と、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。
【００８５】
可変抵抗４０７の一方の端子と第１電源供給線３１とは電気的に接続され、コイル４０４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３３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。
【００８６】
図６に示す電流制御型スイッチングレギュレータ４０１では、トランジスタ４０６がオンになると、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。
【００８７】
次いで、トランジスタ４０６がオフになると、第１電源供給線３１と第２電源供給線３２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。
【００８８】
電流制御型スイッチングレギュレータ４０１では、出力電流が、可変抵抗４０７によって電圧に変換され、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。
【００８９】
このように、電流制御型スイッチングレギュレータ４０１では電流をスイッチングによっ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４０４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。
【００９０】
従って、図５に示す照明装置４００に、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、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。
【００９１】
なお、開示する発明において第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、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。
【００９２】
なお本実施の形態では、図６に示すように、電流制御型スイッチングレギュレータ４０１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。
【００９３】
このように電流制御型スイッチングレギュレータ４０１が、モニタ用発光素子１０４の一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。
【００９４】
上述した構成のように照明装置４００の駆動部４０８に、電圧制御型スイッチングレギュレータ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。
【００９５】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【００９６】
（実施の形態３）
【００９７】
図７乃至図８は開示する発明に係る照明装置５００全体における模式的平面図である。図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５００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。
【００９８】
図７において、基板５０１は、複数の発光素子１０３と複数のモニタ用発光素子１０４を含む。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１０３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１０４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。
【００９９】
図７に示す照明装置５００においては、複数の発光素子１０３及び複数のモニタ用発光素子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。
【０１００】
なお、複数の発光素子１０３及び複数のモニタ用発光素子１０４を同一の基板５０１上に備えることで、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。
【０１０１】
また、図７に示すように、本発明に係る照明装置５００においては、モニタ用発光素子１０４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５００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。
【０１０２】
また、基板５０１全体にまばらにモニタ用発光素子１０４を配置してもよい。この場合、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。
【０１０３】
また基板５０１全体にまばらにモニタ用発光素子１０４を配置した場合の方が、一列にモニタ用発光素子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１０３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。
【０１０４】
図８において、基板５０１は、複数の発光素子１０３と複数のモニタ用発光素子１０４を含む。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１０３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１０４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。
【０１０５】
図８に示す照明装置６００においては、複数の発光素子１０３及び複数のモニタ用発光素子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。
【０１０６】
なお、複数の発光素子１０３及び複数のモニタ用発光素子１０４を同一の基板５０１上に備えることで、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。
【０１０７】
また、図８に示すように、本発明に係る照明装置５００においては、モニタ用発光素子１０４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。
【０１０８】
なお、図７乃至図８では、複数の発光素子１０３及び複数のモニタ用発光素子１０４が全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。
【０１０９】
上記構成を採用することで、照明装置において、電力変換効率を向上させ、消費電力を低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。
【０１１０】
本実施の形態は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１１１】
（実施の形態４）
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。
【０１１２】
図９は、上記実施の形態を適用して形成される照明装置を、室内の照明器具３００１、３００２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。
【０１１３】
図１０（Ａ）は、ノート型のパーソナルコンピュータであり、筐体７０１、筐体７０２、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。
【０１１４】
図１０（Ｂ）は、電子ペーパーを実装した電子書籍７２０であり、筐体７２１と筐体７２３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７２５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７２１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７２５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。
【０１１５】
図１０（Ｃ）は、携帯電話機であり、筐体７４０と筐体７４１の２つの筐体で構成されている。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７４８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。
【０１１６】
図１０（Ｄ）はテレビジョン装置７７０であり、筐体７７１、表示部７７３、スタンド７７５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７７３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７７０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。
【０１１７】
以上のように、本実施の形態に示す照明機器や、電子機器には、先の実施の形態に係る照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。
【符号の説明】
【０１１８】
３１ 第１電源供給線
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
【技術分野】
【０００１】
開示する発明は、発光素子を含む照明装置および、照明装置を含む表示装置並びに電子機器関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、１０Ｖ程度の電圧を印加して１００〜１０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光する有機ＥＬ（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。
【０００３】
発光素子は、発光時間が累積すると抵抗が上昇し、輝度が変動する。特許文献１では、発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。
【０００４】
一方、入力電圧を所望の出力電圧に変換する回路として、リニアレギュレータやスイッチ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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３２３１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、リニアレギュレータは、発生するノイズが少ないという利点がある一方で、素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。
【０００７】
また、発光素子は、上述したような発光素子が有する性質により、温度変化や経時変化に伴って、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。
【０００８】
上記問題を鑑み、本発明の一態様は、素子のオン抵抗損失の影響を低減させることで電力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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示する発明は、温度変化及び経時変化の補正機能を備え、駆動部に少なくとも一つのスイッチングレギュレータを含む照明装置である。
【００１０】
本発明の一態様は、発光素子と、モニタ用発光素子と、発光素子及びモニタ用発光素子を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。
【００１１】
また、本発明の一態様は、発光素子と、モニタ用発光素子と、発光素子及びモニタ用発光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。
【００１２】
また本発明の一態様において、電圧制御型スイッチングレギュレータの入力端子及び定電流回路は、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。
【００１３】
また本発明の一態様において、電圧制御型スイッチングレギュレータの入力端子及び電流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。
【００１４】
また本発明の一態様において、発光素子の他方の端子及びモニタ用発光素子の他方の端子は、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。
【００１５】
また本発明の一態様において、発光素子は複数配置されている。
【００１６】
また本発明の一態様において、モニタ用発光素子は複数配置されている。
【００１７】
また本発明の一態様において、モニタ用発光素子の数は、発光素子の数より少ない。
【００１８】
また本発明の一態様において、発光素子及びモニタ用発光素子は同一の基板上に形成されている。
【００１９】
また本発明の一態様において、発光素子及びモニタ用発光素子はＥＬ素子であってもよい。
【００２０】
また本発明の一態様において、発光素子が相互に並列接続され、モニタ用発光素子が相互に並列接続されていてもよい。
【００２１】
また本発明の一態様において、発光素子が相互に直列接続され、モニタ用発光素子が相互に直列接続されていてもよい。
【００２２】
また、本発明の一態様は、上記照明装置を、表示部に含むことを特徴とする表示装置である。
【００２３】
また、本発明の一態様は、上記照明装置を、表示部に含むことを特徴とする電子機器である。
【００２４】
なお、本明細書等において「端子」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限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。
【００２５】
また、「ソース」や「ドレイン」の機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、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。
【００２６】
なお、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」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。
【００２７】
例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタ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。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の一態様により、電力変換効率を向上させ、消費電力を低減させた照明装置を得ることができる。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。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態に係る照明装置の構成を説明する回路図である。
【図２】実施の形態に係る照明装置の構成を説明する回路図である。
【図３】実施の形態に係る照明装置の構成を説明する回路図である。
【図４】実施の形態に係る照明装置の構成を説明する回路図である。
【図５】実施の形態に係る照明装置の構成を説明する回路図である。
【図６】実施の形態に係る照明装置の構成を説明する回路図である。
【図７】実施の形態に係る照明装置の構成を説明する回路図である。
【図８】実施の形態に係る照明装置の構成を説明する回路図である。
【図９】照明装置の一例を示す図。
【図１０】電子機器の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施の形態の一例について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下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。
【００３１】
なお、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、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。
【００３２】
なお、本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」などの序数は、構成要素の混同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。
【００３３】
（実施の形態１）
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。
【００３４】
図１に示す照明装置１００は、電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１及び定電流回路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。
【００３５】
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。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。
【００３６】
ここで、定電流回路１０２が、モニタ用発光素子１０４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。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。
【００３７】
次に、図１に示す照明装置１００に設けられる電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１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。
【００３８】
電力変換回路１０５は、スイッチング素子として機能するトランジスタ３０１と定電圧生成部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。
【００３９】
定電圧生成部３０２は、ダイオード３０３と、コイル３０４と、コンデンサ３０５とを有する。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。
【００４０】
出力電圧制御回路１０６は、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。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。
【００４１】
またトランジスタ３０１のスイッチングは、ゲート端子とソース端子間の電圧Ｖｇｓにより、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。
【００４２】
以下に、電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１について、入力電圧に対して大きい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。
【００４３】
図２（Ａ）に、降圧型の電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１を示す。図２（Ａ）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３０３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。
【００４４】
トランジスタ３０１の第１の端子は、入力端子ＩＮ１に電気的に接続されている。コイル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。
【００４５】
図２（Ａ）に示す電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１では、トランジスタ３０１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ＩＮ２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。
【００４６】
次いで、トランジスタ３０１がオフになると、入力端子ＩＮ１と出力端子ＯＵＴ１との間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。
【００４７】
なお、コンデンサ３０５に保持されている電圧は、出力端子ＯＵＴ１から出力される出力電圧に相当する。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。
【００４８】
図２（Ｂ）に、昇圧型の電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１を示す。図２（Ｂ）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３０３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。
【００４９】
コイル３０４の一方の端子と入力端子ＩＮ１とは電気的に接続されている。トランジスタ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ＯＵＴ２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３０３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。
【００５０】
図２（Ｂ）に示す電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１では、トランジスタ３０１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。
【００５１】
次いで、トランジスタ３０１がオフになると、入力端子ＩＮ１と入力端子ＩＮ２の間に形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３０４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１０１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。
【００５２】
上記動作において、トランジスタ３０１がオンである期間の比率が高いと、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。
【００５３】
このように、電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１では電流をスイッチングによっ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３０４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。
【００５４】
つまり、図１に示す照明装置１００に、電圧制御型スイッチングレギュレータ１０１を備えることで、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。
【００５５】
なお、本明細書において、第１端子をソース端子及びドレイン端子のうちの一方とし、第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。
【００５６】
なお、図２（Ａ）、（Ｂ）において、スイッチング素子として機能するトランジスタ３０１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。
【００５７】
なお、本明細書において、トランジスタが直列に接続されている状態とは、例えば、第１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。
【００５８】
なお、本明細書において接続とは電気的な接続を意味しており、電流、電圧または電位が、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。
【００５９】
また、トランジスタが有するソース端子とドレイン端子は、トランジスタの極性及び各端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。
【００６０】
なお、トランジスタ３０１のスイッチングは、パルス幅変調制御（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ 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 ｃｏｎｔｒｏｌ）により行っても良い。
【００６１】
次に、図３を参照して、パルス幅変調制御（ＰＷＭ）を用いる場合の、出力電圧制御回路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。
【００６２】
図３に示される出力電圧制御回路１０６は、抵抗２００、抵抗２０１、誤差増幅器２０２、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。
【００６３】
抵抗２００の一方の端子には、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２０２の反転入力端子（−）に与えられる。
【００６４】
誤差増幅器２０２の非反転入力端子（＋）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。
【００６５】
誤差増幅器２０２から出力された電圧は、位相補償回路２０３に与えられる。位相補償回路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。
【００６６】
位相補償回路２０３から出力された電圧は、コンパレータ２０４の非反転入力端子（＋）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２０５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。
【００６７】
出力電圧制御回路１０６から送り込まれる矩形波の信号がトランジスタ３０１のスイッチングを実行する。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。
【００６８】
次に、図４を参照して、定電流回路１０２の回路構成及び動作について説明する。なお、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。
【００６９】
図４に示される定電流回路１０２は、カレントミラー回路２１０と、ｎチャネル型トランジスタ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。
【００７０】
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、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、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。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１０４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。
【００７１】
カレントミラー回路２１０は、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。
【００７２】
なお、本実施の形態では、図４に示すように、定電流回路１０２のカレントミラー回路２１０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。
【００７３】
なお、発光素子１０３とモニタ用発光素子１０４は、同一の基板上に作成されることが望ましい。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。
【００７４】
このように定電流回路１０２が、モニタ用発光素子１０４の一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。
【００７５】
上述した構成のように照明装置１００の駆動部１０７に、電圧制御型スイッチングレギュレータ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。
【００７６】
上述した構成を有する照明装置は、本発明の一態様であり、当該照明装置と異なる点を有する照明装置も本発明には含まれる。
【００７７】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【００７８】
（実施の形態２）
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。
【００７９】
図５に示す照明装置４００は、電圧制御型スイッチングレギュレータ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。
【００８０】
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。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４０１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。
【００８１】
ここで、電流制御型スイッチングレギュレータ４０１の出力端子が、モニタ用発光素子１０４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１０１に供給することができる。
【００８２】
更に電流制御型スイッチングレギュレータ４０１は、各発光素子の状態をその都度考慮して、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１０３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。
【００８３】
次に、図５に示す照明装置４００に設けられる電流制御型スイッチングレギュレータ４０１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。
【００８４】
図６に示す電流制御型スイッチングレギュレータ４０１は、出力電流制御回路４０２と、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。
【００８５】
可変抵抗４０７の一方の端子と第１電源供給線３１とは電気的に接続され、コイル４０４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３３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。
【００８６】
図６に示す電流制御型スイッチングレギュレータ４０１では、トランジスタ４０６がオンになると、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。
【００８７】
次いで、トランジスタ４０６がオフになると、第１電源供給線３１と第２電源供給線３２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。
【００８８】
電流制御型スイッチングレギュレータ４０１では、出力電流が、可変抵抗４０７によって電圧に変換され、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。
【００８９】
このように、電流制御型スイッチングレギュレータ４０１では電流をスイッチングによっ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４０４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。
【００９０】
従って、図５に示す照明装置４００に、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、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。
【００９１】
なお、開示する発明において第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、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。
【００９２】
なお本実施の形態では、図６に示すように、電流制御型スイッチングレギュレータ４０１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。
【００９３】
このように電流制御型スイッチングレギュレータ４０１が、モニタ用発光素子１０４の一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。
【００９４】
上述した構成のように照明装置４００の駆動部４０８に、電圧制御型スイッチングレギュレータ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。
【００９５】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【００９６】
（実施の形態３）
【００９７】
図７乃至図８は開示する発明に係る照明装置５００全体における模式的平面図である。図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５００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。
【００９８】
図７において、基板５０１は、複数の発光素子１０３と複数のモニタ用発光素子１０４を含む。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１０３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１０４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。
【００９９】
図７に示す照明装置５００においては、複数の発光素子１０３及び複数のモニタ用発光素子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。
【０１００】
なお、複数の発光素子１０３及び複数のモニタ用発光素子１０４を同一の基板５０１上に備えることで、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。
【０１０１】
また、図７に示すように、本発明に係る照明装置５００においては、モニタ用発光素子１０４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５００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。
【０１０２】
また、基板５０１全体にまばらにモニタ用発光素子１０４を配置してもよい。この場合、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。
【０１０３】
また基板５０１全体にまばらにモニタ用発光素子１０４を配置した場合の方が、一列にモニタ用発光素子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１０３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。
【０１０４】
図８において、基板５０１は、複数の発光素子１０３と複数のモニタ用発光素子１０４を含む。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１０３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１０４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。
【０１０５】
図８に示す照明装置６００においては、複数の発光素子１０３及び複数のモニタ用発光素子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。
【０１０６】
なお、複数の発光素子１０３及び複数のモニタ用発光素子１０４を同一の基板５０１上に備えることで、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。
【０１０７】
また、図８に示すように、本発明に係る照明装置５００においては、モニタ用発光素子１０４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。
【０１０８】
なお、図７乃至図８では、複数の発光素子１０３及び複数のモニタ用発光素子１０４が全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。
【０１０９】
上記構成を採用することで、照明装置において、電力変換効率を向上させ、消費電力を低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。
【０１１０】
本実施の形態は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１１１】
（実施の形態４）
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。
【０１１２】
図９は、上記実施の形態を適用して形成される照明装置を、室内の照明器具３００１、３００２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。
【０１１３】
図１０（Ａ）は、ノート型のパーソナルコンピュータであり、筐体７０１、筐体７０２、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。
【０１１４】
図１０（Ｂ）は、電子ペーパーを実装した電子書籍７２０であり、筐体７２１と筐体７２３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７２５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７２１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７２５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。
【０１１５】
図１０（Ｃ）は、携帯電話機であり、筐体７４０と筐体７４１の２つの筐体で構成されている。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７４８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。
【０１１６】
図１０（Ｄ）はテレビジョン装置７７０であり、筐体７７１、表示部７７３、スタンド７７５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７７３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７７０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。
【０１１７】
以上のように、本実施の形態に示す照明機器や、電子機器には、先の実施の形態に係る照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。
【符号の説明】
【０１１８】
３１ 第１電源供給線
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、モニタ用発光素子と、
前記発光素子及び前記モニタ用発光素子を定電流駆動させる定電流回路と、
前記モニタ用発光素子に発生する電圧を検出し、概略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、
前記発光素子の一方の端子と、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は、電気的に接続されており、
前記モニタ用発光素子の一方の端子と、前記定電流回路とは、電気的に接続されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
発光素子と、モニタ用発光素子と、
前記発光素子及び前記モニタ用発光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、
前記モニタ用発光素子に発生する電圧を検出し、概略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、
前記発光素子の一方の端子と、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は、電気的に接続されており、
前記モニタ用発光素子の一方の端子と、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は、電気的に接続されていることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記電圧制御型スイッチングレギュレータの入力端子及び前記定電流回路は、高電源電位を供給する配線に電気的に接続されていることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記電圧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流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ることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
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は、低電源電位を供給する配線に電気的に接続されていることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、前記発光素子は複数配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一において、前記モニタ用発光素子は複数配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一において、前記モニタ用発光素子の数は、前記発光素子の数より少ないことを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一において、前記発光素子及び前記モニタ用発光素子は同一の基板上に形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一において、前記発光素子及び前記モニタ用発光素子はＥＬ素子であることを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一において、
前記発光素子が相互に並列接続され、前記モニタ用発光素子が相互に並列接続されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一において、
前記発光素子が、相互に直列接続され、前記モニタ用発光素子が相互に直列接続されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一に記載の前記照明装置を、
表示部に含むことを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれか一に記載の前記照明装置を、
バックライト部に含むことを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１２のいずれか一に記載の前記照明装置を、
表示部に含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１６】
請求項１乃至１２のいずれか一に記載の前記照明装置を、
バックライト部に含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
発光素子と、モニタ用発光素子と、
前記発光素子及び前記モニタ用発光素子を定電流駆動させる定電流回路と、
前記モニタ用発光素子に発生する電圧を検出し、概略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、
前記発光素子の一方の端子と、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は、電気的に接続されており、
前記モニタ用発光素子の一方の端子と、前記定電流回路とは、電気的に接続されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
発光素子と、モニタ用発光素子と、
前記発光素子及び前記モニタ用発光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、
前記モニタ用発光素子に発生する電圧を検出し、概略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、
前記発光素子の一方の端子と、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は、電気的に接続されており、
前記モニタ用発光素子の一方の端子と、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は、電気的に接続されていることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記電圧制御型スイッチングレギュレータの入力端子及び前記定電流回路は、高電源電位を供給する配線に電気的に接続されていることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記電圧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流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ることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
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は、低電源電位を供給する配線に電気的に接続されていることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、前記発光素子は複数配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一において、前記モニタ用発光素子は複数配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一において、前記モニタ用発光素子の数は、前記発光素子の数より少ないことを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一において、前記発光素子及び前記モニタ用発光素子は同一の基板上に形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一において、前記発光素子及び前記モニタ用発光素子はＥＬ素子であることを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一において、
前記発光素子が相互に並列接続され、前記モニタ用発光素子が相互に並列接続されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一において、
前記発光素子が、相互に直列接続され、前記モニタ用発光素子が相互に直列接続されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一に記載の前記照明装置を、
表示部に含むことを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれか一に記載の前記照明装置を、
バックライト部に含むことを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１２のいずれか一に記載の前記照明装置を、
表示部に含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１６】
請求項１乃至１２のいずれか一に記載の前記照明装置を、
バックライト部に含むことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−６４５７０（Ｐ２０１２−６４５７０Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７８８６８（Ｐ２０１１−１７８８６８）
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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