発光素子駆動回路、表示装置
【課題】スイッチング電源に電気的に並列に平滑コンデンサが接続されている場合でも、発光ダイオードを駆動するための駆動電圧の立上り部分を急峻に変化させることのできる発光素子駆動回路を実現する。
【解決手段】発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤを駆動する発光素子駆動回路において、第一電流供給部として機能するＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流値と、各発光ダイオードに対して設定された基準値と電流検出回路５によって検出される電流値との差に対応する電流値を出力する第二電流供給部として機能する第二電流供給回路８の出力電流とを加えた電流を各発光ダイオードへ供給する。２つの電流供給部の出力電流を加えた電流を供給することにより、各発光ダイオードへの供給電流を瞬時に立上げることができる。
【解決手段】発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤを駆動する発光素子駆動回路において、第一電流供給部として機能するＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流値と、各発光ダイオードに対して設定された基準値と電流検出回路５によって検出される電流値との差に対応する電流値を出力する第二電流供給部として機能する第二電流供給回路８の出力電流とを加えた電流を各発光ダイオードへ供給する。２つの電流供給部の出力電流を加えた電流を供給することにより、各発光ダイオードへの供給電流を瞬時に立上げることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子駆動回路、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（以下、適宜、ＬＥＤと略称する）を駆動するための電源にスイッチング電源が用いられることがある。特許文献１には、スイッチングモード電流源と線形モード電流源とを使って、相互補完によりＬＥＤに安定した電流を供給するＬＥＤ駆動装置が記載されていて、線形モード電流源による線形モード電流の波形とスイッチングモード電流源によるスイッチングモード電流の波形とを相互補完的な関係とし、これらの電流を合わせることにより、矩形波の形態を有する電流を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２９２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のＬＥＤ駆動装置では、線形モード電流源の動作は完全に止まらないため、電源電圧が高いほど、線形モード電流源の効率が低下する。その結果、システム全体の効率が悪化するという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、スイッチング電源に電気的に並列に平滑コンデンサが接続されている場合でも、システム全体の効率を悪化させることなく、発光ダイオードを駆動するための駆動電圧の立上り部分を急峻に変化させることのできる発光素子駆動回路、および、それを用いた表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した問題を解決するため、本発明による発光素子駆動回路は、発光素子に対して設定された基準値に応じて出力電流値を制御する第一電流供給部と、前記発光素子に流れる電流値を検出する電流検出部と、前記基準値と前記電流検出部によって検出される電流値との差に対応する電流値を出力する第二電流供給部と、を含み、前記第一電流供給部の出力電流と前記第二電流供給部の出力電流とを加えた電流を前記発光素子へ供給するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また、前記第一電流供給部と前記第二電流供給部とに共通に設けられ、前記基準値が予め設定されており、前記発光素子の駆動時に前記基準値を出力する基準値設定部をさらに含んでもよい。
【０００８】
さらに、前記第一電流供給部は、一端が前記第二電流供給部の出力に接続され他端がダイオードを介して自身の出力に接続された抵抗素子の両端電位差と、前記基準値との比較結果に基づいて前記出力電流値を制御するようにしてもよい。
【０００９】
前記第二電流供給部は、前記基準値と前記電流検出部によって検出される電流値との差を検出する比較回路による比較結果に応じて、前記第一電流供給部の出力電流に加える電流を出力するようにしてもよい。
【００１０】
前記発光素子の駆動時に前記発光素子への供給電圧を平滑にする容量素子をさらに含むようにしてもよい。
【００１１】
前記第二電流供給部を、前記発光素子を点灯させる点灯制御信号の遷移タイミングから所定時間だけ動作させるタイマー回路をさらに含むようにしてもよい。
【００１２】
また、前記発光素子は、発光色が異なる複数の発光素子であり、
前記複数の発光素子それぞれに対応して設けられ対応する発光素子への供給電圧を平滑にする複数の容量素子と、
前記複数の発光素子が電源により択一的に駆動されるように制御する切替制御部と、前記複数の容量素子のうち、駆動される発光素子に対応する容量素子を、前記電源と電気的に並列に接続するように制御する容量切替部と、をさらに含み、前記複数の発光素子についてフィールドシーケンシャル駆動を行うようにしてもよい。
【００１３】
なお、前記電流検出部は、前記複数の発光素子に共通に設けられているのが望ましい。
【００１４】
本発明による表示装置は、上記の発光素子駆動回路と、それによって駆動される、発光色が異なる複数の発光素子と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、システム全体の効率を悪化させることなく、発光ダイオードを駆動するための駆動電圧の立上り部分を急峻に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による表示装置に用いる発光素子駆動回路の実施の一形態の主要構成部分を示す図である。
【図２】図１の発光素子駆動回路のより詳細な構成を示す図である。
【図３】図２の発光素子駆動回路の動作を示す波形図であり、過渡状態の動作を示す図である。
【図４】図２の発光素子駆動回路の動作を示す波形図であり、定常状態の動作を示す図である。
【図５】本発明による表示装置の動作を示す波形図である。
【図６】本発明による発光素子駆動回路の他の実施例の主要構成部分を示す図である。
【図７】図６の発光素子駆動回路のより具体的な構成を示す図である。
【図８】図７の発光素子駆動回路の動作を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する各図では、他の図と同等部分は同一符号によって示されている。
【００１８】
（発光素子駆動回路の駆動対象）
発光素子駆動回路の駆動対象は、プロジェクタの投写用など、表示装置の発光素子として用いられる発光ダイオードである。本実施形態では、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤが駆動対象である。発光ダイオードＲ−ＬＥＤの発光色は赤色（Ｒ）、発光ダイオードＧ−ＬＥＤの発光色は緑色（Ｇ）、発光ダイオードＢ−ＬＥＤの発光色は青色（Ｂ）、である。これら発光色が異なる発光ダイオードは、順方向電圧や定格電流が互いに異なるので、本実施形態の駆動回路では、各発光ダイオードに適切な電流を流す機能を有している。
【００１９】
（発光素子駆動回路の構成例）
図１において、本実施形態による発光素子駆動回路は、入力電圧Ｖinによる電流を安定させるためのインダクタ２と、発光ダイオードへ供給される電流の逆流を防止するためのダイオード３と、発光色が互いに異なる複数の発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤへの電圧の供給を制御（つまり、供給する電流を制御）するためのＬＥＤ切替制御回路ＳＷと、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに供給される電圧を平滑にするための平滑コンデンサ部Ｃout と、この平滑コンデンサ部Ｃout と発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの各アノードとの電気的接続を制御するためのコンデンサ切替回路ＳＷＣとを備えている。
【００２０】
また、本実施形態による発光素子駆動回路は、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに電流を供給する第一電流供給部として機能するＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０による供給電流の立上りの期間において補助的に発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに電流を供給する第二電流供給部として機能する第二電流供給回路８とを備えており、これら２つの電流供給部からそれぞれ出力される電流を加えた合成電流が発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに与えられる。
【００２１】
また、本実施形態による発光素子駆動回路は、第一電流供給部として機能するＤＣ／ＤＣコンバータ１０から出力される電流を検出する第一電流検出回路６と、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに流れる電流を検出するための第二電流検出回路５と、各発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに流れる電流の基準値に対応する基準電圧Ｖref を生成するＶref 設定部４と、第二電流検出回路５による検出結果と基準電圧Ｖref とを比較する比較回路７とを備えている。
【００２２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、その出力による供給電流が、第一電流検出回路６による検出結果と基準電圧Ｖref との比較結果に応じて制御される。また、第二電流供給回路８は、その出力が、比較回路７による比較結果に応じて制御される。第一電流供給部として機能するＤＣ／ＤＣコンバータ１０から供給される電流と、第二電流供給回路８の出力電流とを加えた合成電流を、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤへ供給することにより、各発光ダイオードに供給される電流はそれぞれ適切な値になるように制御される。
【００２３】
同図において、本実施形態による発光素子駆動回路は、発光色が異なる（すなわち、順方向電圧が異なる）複数の発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤをフィールドシーケンシャル駆動するために、これら発光ダイオードに対して択一的に、電流を供給する機能を有している。より具体的には、本回路への入力電圧Ｖinによる電流がインダクタ２、ダイオード３、および、第一電流検出回路６を介して、第二電流供給回路８の出力電流と加えられ、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに択一的に印加される。これにより、電流が流れている発光ダイオードは所定の色に発光することになる。つまり、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤが択一的に発光し、フィールドシーケンシャルカラー表示が実現される。
【００２４】
発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤを択一的に発光させるために、図示せぬ制御回路から入力されるＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によって、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷおよびコンデンサ切替回路ＳＷＣの切替制御が行われる。
【００２５】
（第一電流検出回路）
ここで、図１の各部のより詳細な構成を示す図２を参照すると、第一電流検出回路６は、一端が第二電流供給回路８の出力に接続され他端がダイオード３を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力に接続された抵抗素子６１と、この抵抗素子６１の両端の電位を入力とする差動増幅器６２とを備えている。この構成により、第一電流検出回路６は、第一電流供給部として機能するＤＣ／ＤＣコンバータ１０からの出力電流ＩDC/DCのレベルを検出することができる。出力電流ＩDC/DCのレベルの検出結果は、電圧値ＦＢとしてＤＣ／ＤＣコンバータ１０に入力される。
【００２６】
（平滑コンデンサ部）
ここで、平滑コンデンサ部Ｃout には、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤそれぞれに対応して、平滑コンデンサＣＲ、ＣＧ、ＣＢが設けられている。つまり、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ専用の平滑コンデンサＣＲ、発光ダイオードＧ−ＬＥＤ専用の平滑コンデンサＣＧ、発光ダイオードＢ−ＬＥＤ専用の平滑コンデンサＣＢ、が平滑コンデンサ部Ｃout に設けられている。そして、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷの切替制御によって駆動される発光ダイオードに対応する平滑コンデンサが選択されるように、コンデンサ切替回路ＳＷＣの切替制御が行われる。すなわち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤが駆動される場合は平滑コンデンサＣＲが、発光ダイオードＧ−ＬＥＤが駆動される場合は平滑コンデンサＣＧが、発光ダイオードＢ−ＬＥＤが駆動される場合は平滑コンデンサＣＢが、それぞれ選択されるようにコンデンサ切替回路ＳＷＣによる切替制御が行われる。
【００２７】
（ＬＥＤ切替制御回路）
また、図２を参照すると、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷには、ＮｃｈＭＯＳ型ＦＥＴ（以降、スイッチと略称する）が、各発光ダイオードに対応して、備えられている。すなわち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応してスイッチＳＷＲが、発光ダイオードＧ−ＬＥＤに対応してスイッチＳＷＧが、発光ダイオードＢ−ＬＥＤに対応してスイッチＳＷＢが、それぞれ設けられている。そして、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの各アノード端子はダイオード３のカソード端子側すなわち電圧Ｖout に接続されている。また、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの各カソード端子は、対応する、スイッチＳＷＲ、スイッチＳＷＧ、スイッチＳＷＢのドレイン端子に接続されている。また、スイッチＳＷＲ、スイッチＳＷＧ、スイッチＳＷＢのゲート端子にはＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００の対応する制御信号が印加され、これらのソース端子は、共通に設けられた電流検出用の抵抗素子Ｒsense に接続されている。電流検出用の抵抗素子Ｒsenseは各発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤについて共通に設けられているので、回路規模の増加を最小限度に抑えることができる。
【００２８】
このような構成において、スイッチＳＷＲ、スイッチＳＷＧ、スイッチＳＷＢは、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によって択一的にオン状態になり、それぞれ対応する発光ダイオードに電流を流すためのスイッチとして機能する。
【００２９】
（コンデンサ切替回路）
図２を参照すると、コンデンサ切替回路ＳＷＣは、ゲート端子が共通でドレイン端子同士が直結された一対のＰｃｈＭＯＳ型ＦＥＴ（以降、スイッチと略称する）を、各発光ダイオードに対応して、備えている。すなわち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応して２つのスイッチＳＷＣＲ−１およびＳＷＣＲ−２が、発光ダイオードＧ−ＬＥＤに対応して２つのスイッチＳＷＣＧ−１およびＳＷＣＧ−２が、発光ダイオードＢ−ＬＥＤに対応して２つのスイッチＳＷＣＢ−１およびＳＷＣＢ−２が、それぞれ設けられている。
【００３０】
スイッチＳＷＣＲ−１のソース端子にはダイオード３のカソード端子が接続され、スイッチＳＷＣＲ−２のソース端子はコンデンサＣＲの高電位側に接続されている。スイッチＳＷＣＧ−１のソース端子にはダイオード３のカソード端子が接続され、スイッチＳＷＣＧ−２のソース端子はコンデンサＣＧの高電位側に接続されている。スイッチＳＷＣＢ−１のソース端子にはダイオード３のカソード端子が接続され、スイッチＳＷＣＢ−２のソース端子はコンデンサＣＢの高電位側に接続されている。
【００３１】
なお、スイッチＳＷＣＲ−１およびＳＷＣＲ−２のゲート端子にはＬＥＤ切替制御回路ＳＷを構成するスイッチＳＷＲのドレイン端子が、スイッチＳＷＣＧ−１およびＳＷＣＧ−２のゲート端子にはＬＥＤ切替制御回路ＳＷを構成するスイッチＳＷＧのドレイン端子が、スイッチＳＷＣＢ−１およびＳＷＣＢ−２のゲート端子にはＬＥＤ切替制御回路ＳＷを構成するスイッチＳＷＢのドレイン端子が、それぞれ接続されている。
【００３２】
そして、スイッチＳＷＣＲ−１およびＳＷＣＲ−２、スイッチＳＷＣＧ−１およびＳＷＣＧ−２、スイッチＳＷＣＢ−１およびＳＷＣＢ−２は、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によって、択一的にオン状態になる。これにより、スイッチＳＷＣＲ−１およびＳＷＣＲ−２、ＳＷＣＧ−１およびＳＷＣＧ−２、ＳＷＣＢ−１およびＳＷＣＢ−２は、それぞれ対応する発光ダイオードに対応して設けられている平滑コンデンサＣＲ、ＣＧ、ＣＢに蓄積された電荷を、対応する発光ダイオードのアノードに供給するためのスイッチとして機能する。
【００３３】
ここで、スイッチを構成するＰｃｈＭＯＳ型ＦＥＴのドレイン同士が接続されているため、それらの寄生ダイオードＤ１およびＤ２は、アノード同士が接続された状態になっている。このため、各スイッチを構成するＰｃｈＭＯＳ型ＦＥＴのゲート電圧が、寄生ダイオードＤ１およびＤ２による閾値を超えた場合に、スイッチ部として機能するスイッチＳＷＣＲ−１およびＳＷＣＲ−２、スイッチＳＷＣＧ−１およびＳＷＣＧ−２、スイッチＳＷＣＢ−１およびＳＷＣＢ−２が導通状態に遷移する。
【００３４】
ところで、図２に示されているように、本実施形態では、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によってＬＥＤ切替制御回路ＳＷ内のいずれかのスイッチがオン状態に遷移した後、それに連動して、対応する発光ダイオードの閾値電圧を超える前に、コンデンサ切替回路ＳＷＣ内の一対のスイッチがオン状態に遷移する構成を採用している。すなわち、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００が印加されて発光ダイオードのアノード−カソード端子間（両端子間）に電圧を印加するためのスイッチがオンになった後、平滑コンデンサを電源に電気的に並列に接続するためのスイッチ（例えば、スイッチＳＷＣＲ−１およびＳＷＣＲ−２）がオンになり、その後発光ダイオードのアノード−カソード端子間の電圧が閾値電圧を超えたときにその発光ダイオードが発光する。つまり、ＰｃｈＭＯＳ型ＦＥＴの寄生ダイオードの閾値電圧よりも、発光ダイオードの閾値電圧が大となるようにしておくことにより、特別な制御回路を設けることなく、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００を入力するだけで、上記のような所望の連動した動作順序を実現することができる。
【００３５】
また、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷおよびコンデンサ切替回路ＳＷＣについて、共通に、制御回路（図示せず）が設けられており、その制御回路から出力されるＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によってＬＥＤ切替制御回路ＳＷおよびコンデンサ切替回路ＳＷＣの切替制御が行われることになる。この構成を採用することにより、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷおよびコンデンサ切替回路ＳＷＣについて別々に制御回路を設ける場合に比べて回路規模を小さくすることができ、かつ、消費電力を低減することができる。また、この構成を採用することにより、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷおよびコンデンサ切替回路ＳＷＣについて、特別な電源を用意する必要がないので、この点からも回路規模を小さくすることができ、かつ、消費電力を低減することができる。
【００３６】
（第二電流検出回路）
図２を参照すると、第二電流検出回路５には、抵抗素子Ｒsense が設けられている。この抵抗素子Ｒsense に流れる電流ＩLED が電圧に変換され、その検出結果に対応する電圧値がＤＣ／ＤＣコンバータ１０に入力される。ここで、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷにおいてスイッチＳＷＲがオン状態になると発光ダイオードＲ−ＬＥＤが、スイッチＳＷＧがオン状態になると発光ダイオードＧ−ＬＥＤが、スイッチＳＷＢがオン状態になると発光ダイオードＢ−ＬＥＤが、それぞれ発光することになる。そして、これら発光ダイオードの発光の際における電流値が第二電流検出回路５によって検出される。
【００３７】
（Ｖref 設定部）
図２を参照すると、Ｖref 設定部４は、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応して設けられた可変抵抗素子４１Ｒおよびスイッチ４２Ｒと、発光ダイオードＧ−ＬＥＤに対応して設けられた可変抵抗素子４１Ｇおよびスイッチ４２Ｇと、発光ダイオードＢ−ＬＥＤに対応して設けられた可変抵抗素子４１Ｂおよびスイッチ４２Ｂと、を備えている。各スイッチ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの一端は電源電圧ＶCCに接続され、他端は各可変抵抗素子４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの一端に接続されている。可変抵抗素子４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの他端は抵抗素子４３を介してグランドに接続されている。
【００３８】
このような構成において、スイッチ４２Ｒ、４２Ｇ、４２ＢはＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によって、択一的にオン状態になる。これにより、発光ダイオードＲ−ＬＥＤが発光する期間ではスイッチ４２Ｒが、発光ダイオードＧ−ＬＥＤが発光する期間ではスイッチ４２Ｇが、発光ダイオードＢ−ＬＥＤが発光する期間ではスイッチ４２Ｂが、それぞれオン状態になる。このため、可変抵抗素子４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの抵抗値を適切に調整しておけば、各発光ダイオードの特性（定格電流など）に合った基準電圧Ｖref をＤＣ／ＤＣコンバータ１０に入力することができる。そして、発光色ＲＧＢについて所望の出力光量を得るために、赤色Ｒ、緑色Ｇおよび青色Ｂについて個別に基準電圧Ｖref を設定することができる。
【００３９】
つまり、発光ダイオードＲ−ＬＥＤについて専用の基準電圧Ｖref を、発光ダイオードＧ−ＬＥＤについて専用の基準電圧Ｖref を、発光ダイオードＢ−ＬＥＤについて専用の基準電圧Ｖref を、それぞれ設定することができる。すなわち、各ＬＥＤの電流設定は、基準電圧Ｖrefを変更することによって行うことができる。基準電圧Ｖref の設定変更は、それぞれの点灯制御信号に応じて例えば抵抗分圧によって実現できる。各発光ダイオードを流れる「ＬＥＤ電流」と、電流検出回路５の抵抗素子Ｒsenseの抵抗値である「検出抵抗値」との関係は、式（１）のようになる。
ＬＥＤ電流＝基準電圧（Ｖref ）／検出抵抗値 … （１）
なお、各可変抵抗素子４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの抵抗値調整は、マイクロコンピュータなど図示せぬ制御回路によってディジタル的に行われるのが一般的である。
【００４０】
また、抵抗の分圧によってＶref を得る手法を紹介してきたが、基準電圧発生器やＤ／Ａコンバータなどのデバイスを使うことも考えられる。
【００４１】
ところで、各発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの温度特性は互いに異なる。本実施形態では、各発光ダイオードについて、個別に基準電圧Ｖref を適切に設定できる。適切に設定された基準電圧Ｖref に基づいて制御されるため、各発光ダイオードについて適切かつ効率良く制御を行うことができる。また、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤについて、基準電圧Ｖref を個別に設定できるので、各発光ダイオードの定格電流をオーバしないように制御できる。
【００４２】
（第二電流供給回路）
また、図２を参照すると、第二電流供給回路８は、比較回路７による比較結果の変化に応じてトランジスタを制御する構成になっている。すなわち、比較回路７による比較結果に対応する電圧が抵抗素子８１を介してトランジスタ８２のベースに印加される。トランジスタ８２のコレクタには電源電圧Ｖｃが印加されている。
【００４３】
発光ダイオードを駆動する前、第二電流検出回路５によって検出される電流ＩLED は零である。このとき、基準電圧Ｖref は設定されておらず、比較回路７は動作せず、トランジスタ８２はオフ状態である。
【００４４】
一方、発光ダイオードの駆動が開始され、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷを構成するスイッチがオン状態になると、基準電圧Ｖref が設定されると共に、電流ＩLED が流れる。比較回路７の動作により、電流ＩLED に対応する電圧が基準電圧Ｖref を超えるまでの短い時間に限り、比較回路７の出力がＨｉｇｈレベルになり、トランジスタ８２がオン状態になる。そして、電流ＩLED に対応する電圧が基準電圧Ｖref を超えると、比較回路７の出力がＬｏｗレベルになり、トランジスタ８２がオン状態からオフ状態に遷移する。このため、第二電流供給回路８の出力電流Ｉｓは、瞬時に立上り、その後徐々に低下して行くことになる。つまり、この出力電流Ｉｓは、発光ダイオードの駆動が開始された直後に、瞬時に立上り、徐々に低下し、その後流れなくなる。
【００４５】
（ＤＣ／ＤＣコンバータの構成例）
図１および図２を参照すると、第一電流供給部として機能するＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、定電流タイプのスイッチング電源の構成を有しており、第一電流検出回路６によって検出される電流値に対応する電圧値ＦＢと、Ｖref 設定部４の出力である基準電圧Ｖref とを入力とし、フィードバック制御を行う。すなわちＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、基準電圧Ｖref に対する電圧値ＦＢの変化に応じた電圧値を出力する。
【００４６】
本実施形態において用いられるＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、Ｖref 設定部４に設定された基準電圧Ｖref を非反転入力、電圧値ＦＢを反転入力とし両者の差に相当する電圧値を出力するエラーアンプ（Error AMP）１１と、発振器１２の発振出力に同期した鋸状波電圧を発生する鋸状波発生器１３と、その鋸状波電圧を非反転入力、エラーアンプ１１の出力電圧値を反転入力とするＰＷＭコントローラ１４と、発振器１２の発振出力の遷移タイミングでセット状態になり、ＰＷＭコントローラ１４の出力の遷移タイミングでリセット状態になるリセットセットフリップフロップ（以降、ＲＳＦＦと略称する）１５と、ＲＳＦＦ１５の出力Ｑに応じて駆動信号を出力する駆動回路１６と、駆動回路１６から出力される駆動信号によってオン状態またはオフ状態になるＮＭＯＳＦＥＴによるスイッチ１７と、を備えている。
【００４７】
このＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、Ｖref 設定部４に設定された基準電圧Ｖref と、第一電流検出回路６において検出される電流に対応する電圧値ＦＢとの比較結果に応じて、各発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに供給される電流が一定になるように動作する。このＤＣ／ＤＣコンバータ１０については、各発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに供給される電流を一定に保つことができれば、昇圧型、降圧型、昇降圧型のいずれの構成を採用してもよい。
【００４８】
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、Ｏｎ／Ｏｆｆ信号によって、その動作がオン状態またはオフ状態に制御される。このＯｎ／Ｏｆｆ信号はＰＷＭ制御信号であり、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの点灯制御信号１００に同期しているものとする。
【００４９】
（発光素子駆動回路の動作）
次に、本実施形態による発光素子駆動回路の動作について説明する。本実施形態では、発光ダイオードを流れる電流に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０から出力する電圧を制御している。
【００５０】
まず、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０による供給電流の電流値は第一電流検出回路６において検出され、それが電圧値ＦＢに変換されて出力される。この出力される電圧値ＦＢは、Ｖref 設定部４に設定された基準電圧Ｖref と共にＤＣ／ＤＣコンバータ１０に入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０では、第一電流検出回路６から出力される電圧値が、Ｖref 設定部４に設定された基準電圧Ｖref と比較され、その結果に応じた電圧値が出力される。また、発光ダイオードを流れる電流値は、第二電流検出回路５によって検出される。この検出結果に対応する電圧は、比較回路７において、基準電圧Ｖref と比較される。そして、比較回路７による比較結果に応じて、第二電流供給回路８の出力電流Ｉｓが制御される。つまり、本実施形態の発光素子駆動回路では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流ＩDC/DCと第二電流供給回路８の出力電流Ｉｓとを加えた電流を、発光ダイオードに与えている。
【００５１】
入力電圧ＶinはインダクタＬを介してダイオード３のアノード端子側に印加される。ダイオード３のカソード端子側は第一電流検出回路６を介してコンデンサ切替回路ＳＷＣおよび、各発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに、印加される。
【００５２】
発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤは、フィールドシーケンシャルカラー駆動方式を実現するため、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷにより、択一的にオン状態に制御される。
【００５３】
ＬＥＤ切替制御回路ＳＷは、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤについて、発光ダイオードＲ−ＬＥＤを点灯する状態、発光ダイオードＧ−ＬＥＤを点灯する状態、発光ダイオードＢ−ＬＥＤを点灯する状態、のいずれかの状態になるように、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によって制御される。
【００５４】
コンデンサ切替回路ＳＷＣは、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷと連動して動作する。すなわち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤを点灯する状態では、その発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応して設けられたコンデンサＣＲが入力電圧Ｖinの電圧源に並列に接続されるように、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によって制御される。同様に、発光ダイオードＧ−ＬＥＤを点灯する状態では、その発光ダイオードＧ−ＬＥＤに対応して設けられたコンデンサＣＧが入力電圧Ｖinの電圧源に並列に接続されるように、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によって制御される。また、発光ダイオードＢ−ＬＥＤを点灯する状態では、その発光ダイオードＢ−ＬＥＤに対応して設けられたコンデンサＣＢが入力電圧Ｖinの電圧源に並列に接続されるように、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によって制御される。
【００５５】
要するに、Ｏｎ／Ｏｆｆ信号がオン状態でＤＣ／ＤＣコンバータ１０が動作している間は、Ｒ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの動作制御信号により各色ＬＥＤについて、点灯・消灯が順次切替えられる。これにより、例えば、プロジェクタの投写光源が作り出される。それと同時に、点灯するＬＥＤに応じて、対応するコンデンサＣＲ、ＣＧ、ＣＢを順次切替えることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧を平滑化する。
【００５６】
（各部の波形例）
図３および図４は、上述した発光素子駆動回路の動作例を示す波形図である。これらの図は、発光ダイオードＲ−ＬＥＤを点灯する場合の動作例を示している。なお、各波形図において、作図の都合から、電圧または電流の脈動の表現は省略している。
【００５７】
図３は、発光素子駆動回路のコンデンサＣＲが充電されるまでの、過渡状態（発光素子駆動回路への電源投入時または各コンデンサの充電電圧が低い場合）における動作を示す波形図である。同図には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のオン状態を示す信号ＤＣ／ＤＣ＿ＯＮ、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応するスイッチＳＷＲのオン状態を示すＲ＿ＯＮ、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応するスイッチＳＷＣＲ−１の導通状態を示すＳＷＣＲ−１、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応するスイッチＳＷＣＲ−２の導通状態を示すＳＷＣＲ−２、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応するコンデンサＣＲの充電電圧を示すＶＣＲ、図１及び図２中の電圧Ｖout 、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流ＩDC/DC、第二電流供給回路８の出力電流Ｉｓ、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに流れる電流ＩLED 、が示されている。
【００５８】
同図において、点灯制御信号１００に同期しているＯｎ／Ｏｆｆ信号がオン状態すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が動作している期間において、プロジェクタなどの表示装置の画像処理（図示せず）により発光ダイオードＲ−ＬＥＤ点灯が必要である時に、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００のＲ信号がＨｉｇｈレベルに遷移する（時刻ｔ０）。
【００５９】
すると、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応する、ＬＥＤ切替回路ＳＷ内のスイッチＳＷＲがオフ状態（遮断状態）からオン状態（導通状態）に変化する。これにより、電流ＩLED が流れ始める。このとき、発光ダイオードＲ−ＬＥＤの駆動電流が所望の値になるように、Ｖref 設定部４によりＤＣ／ＤＣコンバータ１０への基準電圧Ｖref が設定される。また、コンデンサ切替回路ＳＷＣ内のスイッチＳＷＣＲ−１およびＳＷＣＲ−２のゲート端子がＬｏｗレベルになる。
【００６０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、その出力電流を検出する第一電流検出回路６の検出結果に応じて、設定された所望電流レベルになるように電流を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流により、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに電流ＩLED が流れ込むと、出力電圧Ｖoutが上昇する。それと同時に、スイッチＳＷＣＲ−１のソース−ゲート端子間の電圧が闘値電圧Ｖthに達したら、スイッチＳＷＣＲ−１が導通に転じ、スイッチＳＷＣＲ−２の寄生ダイオードＤ２を通じてコンデンサＣＲが充電され始める。
【００６１】
そして、コンデンサＣＲの充電電圧がスイッチＳＷＣＲ−２の閾値電圧Ｖth2 に達したら、スイッチＳＷＣＲ−２が導通に転じ（時刻ｔ１）、コンデンサＣＲは完全にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧Ｖout に電気的に並列に接続された状態になる。つまり、コンデンサＣＲは、入力電圧Ｖinを供給する電圧源に並列接続された状態になり、平滑コンデンサとして機能する。
【００６２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、第一電流検出回路６の検出結果が、設定された所望電流レベルになるように電流を出力し続ける。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０自身の供給電流の変化に応じてエラーアンプ１１の出力が変化すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流が変化するように動作する。
【００６３】
発光ダイオードＲ−ＬＥＤに流れ込んだ電流は、第二電流検出回路５の抵抗素子Ｒsense を通じて検出され、電圧信号に変換され、比較回路７に入力される。比較回路７では、予め設定された基準電圧Ｖref との比較が行われ、その比較結果によって第二電流供給回路８が制御される。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流の立上りの際、所望電流レベルに対する不足分に相当する補完電流が、第二電流供給回路８から出力される。そして、電流ＩLED が所望のレベルになると、第二電流供給回路８の出力電流Ｉｓは流れなくなる。その後は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のみによって、発光ダイオードの発光に必要な電流ＩLED が供給され続ける。ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００のＲ信号（すなわち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤの点灯信号）に同期して安定かつ応答特性のよい電流が生成され、安定した投写光源が得られる。
【００６４】
一方、図４は、発光素子駆動回路のコンデンサが充電されている状態、すなわち定常状態における動作を示す波形図である。同図は、図３の場合と同様に、Ｒ−ＬＥＤを点灯する場合の例を示している。
【００６５】
図４において、点灯制御信号１００に同期しているＯｎ／Ｏｆｆ信号がオン状態すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が動作している期間において、プロジェクタなどの表示装置の画像処理（図示せず）により発光ダイオードＲ−ＬＥＤ点灯が必要である時に、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００のＲ信号がＨｉｇｈレベルに遷移する（時刻ｔ０）。
【００６６】
すると、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応する、ＬＥＤ切替回路ＳＷ内のスイッチＳＷＲがオフ状態（遮断状態）からオン状態（導通状態）に変化する。これにより、電流ＩLED が流れ始める。このとき、発光ダイオードＲ−ＬＥＤの駆動電流が所望の値になるように、Ｖref 設定部４によりＤＣ／ＤＣコンバータ１０への基準電圧Ｖref が設定される。また、コンデンサ切替回路ＳＷＣ内のスイッチＳＷＣＲ−１およびＳＷＣＲ−２のゲート端子がＬｏｗレベルになる。
【００６７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、その出力電流を検出する第一電流検出回路６の検出結果に応じて、設定された所望電流レベルになるように電流を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流により、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに電流ＩLED が流れ込むと、出力電圧Ｖout が上昇する。それと同時に、スイッチＳＷＣＲ−１のソース−ゲート端子間の電圧が闘値電圧Ｖthに達したら、スイッチＳＷＣＲ−１が導通に転じる（時刻ｔ０）。このとき、図３の場合と異なり、コンデンサＣＲの充電電圧は、すでにスイッチＳＷＣＲ−２の閾値電圧Ｖth2 に達しているため（時刻ｔ０）、スイッチＳＷＣＲ−１が導通に転じた時、コンデンサＣＲは、入力電圧Ｖinを供給する電圧源に並列接続された状態になり、平滑コンデンサとして機能する。
【００６８】
図４の場合においても、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流の立上りの際、所望電流レベルに対する不足分に相当する電流が、第二電流供給回路８から出力される。そして、電流ＩLED が所望のレベルになると、第二電流供給回路８の出力電流Ｉｓは流れなくなる。その後は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のみによって、発光ダイオードの発光に必要な電流ＩLED が供給され続ける。ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００のＲ信号（すなわち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤの点灯信号）に同期して安定かつ応答特性のよい電流が生成され、安定した投写光源が得られる。
【００６９】
ところで、本回路は一度動作し始めたら、平滑コンデンサＣＲ、ＣＧ、ＣＢについて、それぞれ対応するＬＥＤを点灯させる電圧まで充電され、維持される。そのため、平滑コンデンサを切替える時には、素早くＬＥＤへの電流供給に寄与でき、ＬＥＤの点灯応答性能を向上させることができる。また、順方向電圧が異なる複数のＬＥＤの点灯タイミングに同期して、第一電流供給回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力にそれぞれのコンデンサを並列接続することによって、リップル成分（脈動成分）が取り除かれ、ＬＥＤ駆動電流の安定性、さらに光源としての出力安定性を向上できる。
【００７０】
なお、発光ダイオードＧ−ＬＥＤや発光ダイオードＢ−ＬＥＤを点灯する場合も、上記と同様の動作となり、これら発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤが順次切替えられながら動作する。
【００７１】
（表示装置の動作）
図５は、上述した発光素子駆動回路を採用した表示装置の動作例を示す波形図である。同図には、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００のうち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤをそれぞれ点灯させるための信号Ｒ、Ｇ、Ｂと、Ｖref 設定部４により設定される基準電圧Ｖref と、図２中の電圧Ｖout と、平滑コンデンサ部Ｃout の各平滑コンデンサＣＲ、ＣＧ、ＣＢが利用される期間と、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに流れる電流Ｉout 、が示されている。
【００７２】
図５において、信号Ｒ、Ｇ、Ｂのパルス幅（Ｈｉｇｈレベルの時間）が異なるのは、各色の発光ダイオードの点灯期間を異なるものにしているためである。そして、発光ダイオードＲ−ＬＥＤの点灯期間においては、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応する平滑コンデンサＣＲが、入力電圧Ｖinの電圧源に並列に接続される。同様に、発光ダイオードＧ−ＬＥＤの点灯期間においては発光ダイオードＧ−ＬＥＤに対応する平滑コンデンサＣＧが、発光ダイオードＢ−ＬＥＤの点灯期間においては発光ダイオードＢ−ＬＥＤに対応する平滑コンデンサＣＢが、入力電圧Ｖinの電圧源に並列に接続される。
【００７３】
また、発光ダイオードＲ−ＬＥＤの点灯期間においては、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応する基準電圧Ｖref が設定される。同様に、発光ダイオードＧ−ＬＥＤの点灯期間においては発光ダイオードＧ−ＬＥＤに対応する基準電圧Ｖref が、発光ダイオードＢ−ＬＥＤの点灯期間においては発光ダイオードＢ−ＬＥＤに対応する基準電圧Ｖref が、それぞれ設定される。本例では、基準電圧Ｖref の低い順に、発光ダイオードＢ−ＬＥＤ、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、発光ダイオードＧ−ＬＥＤになっている。したがって、電圧Ｖout および電流ＩLED は、基準電圧Ｖref に応じたレベルになっている。
【００７４】
上述したように、第一電流供給部として機能するＤＣ／ＤＣコンバータ１０の立上りの際、第二電流供給回路８から補完電流が出力されるので、瞬時的に所望電流値が得られる。これにより、効率がよく、かつ、非常によい立上り応答特性が得られる発光素子駆動回路を実現できる。
【００７５】
また、発光ダイオードＲ−ＬＥＤについて専用の基準電圧Ｖref を、発光ダイオードＧ−ＬＥＤについて専用の基準電圧Ｖref を、発光ダイオードＢ−ＬＥＤについて専用の基準電圧Ｖref を、それぞれ適切に設定できるので、各発光ダイオードに過大電流や過少電流が流れ込む不都合を回避でき、定格電流をオーバしないように制御できる。これにより、表示装置の画質に悪影響を与えたり、各素子の寿命を縮めたりする可能性が少なくなる。
【００７６】
（他の実施例）
図６は、発光素子駆動回路の他の実施例の主要構成部分を示す図である。同図を参照すると、本例の発光素子駆動回路は、図１の構成において、比較回路７と第二電流供給回路８との間に設けられ両者間の導通を制御するためのスイッチ回路１８と、このスイッチ回路１８をオン状態またはオフ状態に制御するためのタイマー回路１９とを追加した構成になっている。これらを追加するのは、第二電流供給回路８をＬＥＤ点灯電流の立上り時にのみ機能させ、それ以外の時には完全にOffさせるためである。これによって、第二電流供給回路の消費電流をさらに低減でき、回路全体の効率向上に寄与できる。
【００７７】
図６の各部のより具体的な構成を示す図７を参照すると、スイッチ回路１８は、ＰｃｈＭＯＳ型ＦＥＴによるスイッチＧＰによって構成されており、そのゲート端子にはタイマー回路１９の出力が印加されている。
【００７８】
また、タイマー回路１９には、ＮｃｈＭＯＳ型ＦＥＴによるスイッチＧＲ、ＧＢ、ＧＧが、各発光ダイオードに対応して、備えられている。すなわち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応してスイッチＧＲが、発光ダイオードＧ−ＬＥＤに対応してスイッチＧＧが、発光ダイオードＢ−ＬＥＤに対応してスイッチＧＢが、それぞれ設けられている。
【００７９】
そして、スイッチＧＲのゲート端子には容量素子Ｃ１を介して信号Ｒが印加され、スイッチＧＲのゲート端子は抵抗素子Ｒ１を介してグランドに接続されている。したがって、容量素子Ｃ１および抵抗素子Ｒ１は、微分回路を構成している。このため、スイッチＧＲのゲート端子に印加される電圧は、容量素子Ｃ１の容量値と抵抗素子Ｒ１の抵抗値との積（以下、ＣＲ時定数と呼ぶ）に従って変化することになる。
【００８０】
同様に、スイッチＧＢのゲート端子には容量素子Ｃ２を介して信号Ｇが印加され、スイッチＧＢのゲート端子は抵抗素子Ｒ２を介してグランドに接続されており、スイッチＧＲのゲート端子に印加される電圧は、容量素子Ｃ２および抵抗素子Ｒ２によるＣＲ時定数に従って変化することになる。
【００８１】
また、スイッチＧＧのゲート端子には容量素子Ｃ３を介して信号Ｂが印加され、スイッチＧＧのゲート端子は抵抗素子Ｒ３を介してグランドに接続されており、スイッチＧＧのゲート端子に印加される電圧は、容量素子Ｃ３および抵抗素子Ｒ３によるＣＲ時定数に従って変化することになる。
【００８２】
このような構成において、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００により、各発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤのオン／オフ状態を切り替える際、オンになった瞬間つまりＲＧＢ信号が立ち上がる時に、ＣＲ時定数により作られるタイマーによって所定時間だけスイッチＧＲ、ＧＧ、ＧＢ、ＧＰを動作させる。その所定時間以外は、スイッチＧＲ、ＧＧ、ＧＢ、ＧＰをオフ状態にする。
【００８３】
例えば、Ｒ信号がHighになった場合、容量素子Ｃ１および抵抗素子Ｒ１による微分回路を介して、スイッチＧＲのゲート端子に電圧が印加され、スイッチＧＲがオン状態になる。このスイッチＧＲのドレイン端子には、スイッチＧＰのゲートが接続されているため、スイッチＧＰもオン状態（導通状態）になる。その結果、第二電流供給回路８において、比較回路７による比較結果に対応する電圧が抵抗素子８１を介してトランジスタ８２のベース端子に印加される。
【００８４】
第二電流供給回路８において、比較回路７の出力がトランジスタ８２のベース端子に印加されると、第二電流供給回路８からＲ−ＬＥＤに電流が供給される。その後、ＣＲ時定数による一定時間が経過すると、スイッチＧＲのゲート端子に印加される電圧が閾値以下に低下し、スイッチＧＲがオン状態からオフ状態に転じる。それにより、スイッチＧＰはオフ状態になるため、トランジスタ８２のベース端子に電圧が印加されなくなる。これにより、第二電流供給回路８は完全にオフ状態になり、消費電力はゼロになる。
【００８５】
同様に、Ｇ信号、Ｂ信号がHighになった場合、上記と同じ動作が行われる。なお、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号がオフ状態になっている期間においては、容量素子に充電されていた電荷は放電され、タイマー回路１９がリセットされた状態になる。
【００８６】
（他の実施例の動作例）
図８は、図７の発光素子駆動回路を採用した表示装置の動作例を示す波形図である。同図には、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００のうち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤをそれぞれ点灯させるための信号Ｒ、Ｇ、Ｂと、スイッチＧＲ、ＧＧ、ＧＢ、ＧＰの各ゲート端子に印加される電圧と、第二電流供給回路８の出力電流Ｉｓと、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに流れる電流Ｉout とが示されている。
【００８７】
同図において、信号Ｒ、Ｇ、Ｂの立上りのタイミングすなわち遷移タイミングで、スイッチＧＲ、ＧＧ、ＧＢの各ゲート端子に印加される電圧が瞬時に立上り、スイッチＧＰがオン状態になる。その後ＣＲ時定数にしたがってゲート端子に印加される電圧が閾値以下に低下し、スイッチＧＲ、ＧＧ、ＧＢがオン状態からオフ状態に転じ、スイッチＧＰはオフ状態になる。
【００８８】
図７の回路のその他の部分の動作は、図３から図５までを参照してすでに説明した動作と同様である。
【００８９】
以上のように、第二電流供給回路の動作をＬＥＤ点灯制御信号の立上り時にのみ機能させ、それ以外の時には完全にOffさせることより、第二電流供給回路の消費電流をさらに低減でき、回路全体の効率向上に寄与できる。
【００９０】
（変形例）
上述した実施形態では各発光ダイオードについてアノードコモンの構成を採用しているが、これに限定されず、カソードコモンの構成を採用してもよい。カソードコモンの構成を採用する場合、図２や図７において、ＮＭＯＳＦＥＴとＰＭＯＳＦＥＴとの接続を入れ換えた構成を用いれば良い。
【００９１】
また、上述した実施形態では、平滑コンデンサを各発光ダイオードに対応して個別に設けているが、平滑コンデンサを各発光ダイオードに対して共通に設けてもよい。平滑コンデンサの数を削減できるため、回路の規模を小さくすることができる。
【００９２】
なお、上述した実施形態では、駆動対象である発光素子が発光ダイオードである場合について説明したが、有機ＥＬ素子であってもよい。
【００９３】
以上の説明において、発光ダイオードの発光色は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）としたが、上記の赤色（Ｒ）には橙から赤の領域の色が含まれてもよいし、上記の緑色（Ｇ）には緑から黄緑の領域の色が含まれてもよい。
上述した実施形態において、入力電圧Ｖin、電源電圧ＶCC、電源電圧Ｖｃについては、別々の電源装置から供給されていてもよいし、同じ電源装置から供給されていてもよい。
【００９４】
（まとめ）
本実施形態では、第一電流供給回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の立上りの際、第二電流供給回路８から補完電流が出力されるので、瞬時的に所望電流値が得られる。その場合、上記２つの電流供給回路の出力電流を加える構成であるため、過剰電流を吸収するための電力ロスが発生することはない。
【００９５】
また、コンデンサ切替回路により、順方向電圧が異なる発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに、対応する平滑コンデンサＣＲ、ＣＧ、ＣＢを独立的に接続することにより、基準電圧Ｖref やＬＥＤ駆動電流の急激な変化による瞬時的な過大電流が発生することはなく、コンデンサ切替時にＬＥＤに過大電流や過小電流が流れ込むことはない。これにより、ＬＥＤの応答特性をより速く、供給電流をより安定的に供給することができる。しかも、高電圧電源を別途用意する必要性も無く、より少ない部品点数で、かつ、より小さい実装面積による回路を実現できる。
【００９６】
さらに、特許文献１の構成において、複数のＬＥＤを切替える場合、スイッチングモード電流源が発生する余分な電流を線形モード電流源によって吸収させるためには、一定の動作時間が必要であるため、高速的にＬＥＤを切替えることができなくなり、時間の有効的な利用ができないので、ＬＥＤの明るさの低下に繋がるという問題がある。これに対し、上述した本実施形態による発光素子駆動回路では、そのような問題はなく、ＬＥＤの明るさへの影響は無い、という利点がある。
【００９７】
なお、本実施形態による発光素子駆動回路は、携帯型のプロジェクタ、据置型のプロジェクタその他の表示装置において、フィールドシーケンシャル駆動方式を採用する場合に利用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
２ インダクタ
３ ダイオード
４ Ｖref 設定部
５ 第二電流検出回路
６ 第一電流検出回路
７ 比較回路
８ 第二電流供給回路
１０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１ エラーアンプ
１２ 発振器
１３ 鋸状波発生器
１４ ＰＷＭコントローラ
１５ リセットセットフリップフロップ
１６ 駆動回路
１７ ＮＭＯＳＦＥＴ
１８ スイッチ回路
１９ タイマー回路
４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂ 可変抵抗素子
４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂ スイッチ
４３、６１、８１ 抵抗素子
６２ 差動増幅器
８２ トランジスタ
Ｒ−ＬＥＤ 赤色発光ダイオード
Ｇ−ＬＥＤ 緑色発光ダイオード
Ｂ−ＬＥＤ 青色発光ダイオード
Ｃout 平滑コンデンサ部
ＣＲ、ＣＧ、ＣＢ 平滑コンデンサ
Ｄ１、Ｄ２ 寄生ダイオード
ＧＲ、ＧＧ、ＧＢ、ＧＰ スイッチ
Ｌ インダクタ
Ｒsense 抵抗素子
ＳＷ ＬＥＤ切替制御回路
ＳＷＣ コンデンサ切替回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子駆動回路、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（以下、適宜、ＬＥＤと略称する）を駆動するための電源にスイッチング電源が用いられることがある。特許文献１には、スイッチングモード電流源と線形モード電流源とを使って、相互補完によりＬＥＤに安定した電流を供給するＬＥＤ駆動装置が記載されていて、線形モード電流源による線形モード電流の波形とスイッチングモード電流源によるスイッチングモード電流の波形とを相互補完的な関係とし、これらの電流を合わせることにより、矩形波の形態を有する電流を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２９２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のＬＥＤ駆動装置では、線形モード電流源の動作は完全に止まらないため、電源電圧が高いほど、線形モード電流源の効率が低下する。その結果、システム全体の効率が悪化するという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、スイッチング電源に電気的に並列に平滑コンデンサが接続されている場合でも、システム全体の効率を悪化させることなく、発光ダイオードを駆動するための駆動電圧の立上り部分を急峻に変化させることのできる発光素子駆動回路、および、それを用いた表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した問題を解決するため、本発明による発光素子駆動回路は、発光素子に対して設定された基準値に応じて出力電流値を制御する第一電流供給部と、前記発光素子に流れる電流値を検出する電流検出部と、前記基準値と前記電流検出部によって検出される電流値との差に対応する電流値を出力する第二電流供給部と、を含み、前記第一電流供給部の出力電流と前記第二電流供給部の出力電流とを加えた電流を前記発光素子へ供給するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また、前記第一電流供給部と前記第二電流供給部とに共通に設けられ、前記基準値が予め設定されており、前記発光素子の駆動時に前記基準値を出力する基準値設定部をさらに含んでもよい。
【０００８】
さらに、前記第一電流供給部は、一端が前記第二電流供給部の出力に接続され他端がダイオードを介して自身の出力に接続された抵抗素子の両端電位差と、前記基準値との比較結果に基づいて前記出力電流値を制御するようにしてもよい。
【０００９】
前記第二電流供給部は、前記基準値と前記電流検出部によって検出される電流値との差を検出する比較回路による比較結果に応じて、前記第一電流供給部の出力電流に加える電流を出力するようにしてもよい。
【００１０】
前記発光素子の駆動時に前記発光素子への供給電圧を平滑にする容量素子をさらに含むようにしてもよい。
【００１１】
前記第二電流供給部を、前記発光素子を点灯させる点灯制御信号の遷移タイミングから所定時間だけ動作させるタイマー回路をさらに含むようにしてもよい。
【００１２】
また、前記発光素子は、発光色が異なる複数の発光素子であり、
前記複数の発光素子それぞれに対応して設けられ対応する発光素子への供給電圧を平滑にする複数の容量素子と、
前記複数の発光素子が電源により択一的に駆動されるように制御する切替制御部と、前記複数の容量素子のうち、駆動される発光素子に対応する容量素子を、前記電源と電気的に並列に接続するように制御する容量切替部と、をさらに含み、前記複数の発光素子についてフィールドシーケンシャル駆動を行うようにしてもよい。
【００１３】
なお、前記電流検出部は、前記複数の発光素子に共通に設けられているのが望ましい。
【００１４】
本発明による表示装置は、上記の発光素子駆動回路と、それによって駆動される、発光色が異なる複数の発光素子と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、システム全体の効率を悪化させることなく、発光ダイオードを駆動するための駆動電圧の立上り部分を急峻に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による表示装置に用いる発光素子駆動回路の実施の一形態の主要構成部分を示す図である。
【図２】図１の発光素子駆動回路のより詳細な構成を示す図である。
【図３】図２の発光素子駆動回路の動作を示す波形図であり、過渡状態の動作を示す図である。
【図４】図２の発光素子駆動回路の動作を示す波形図であり、定常状態の動作を示す図である。
【図５】本発明による表示装置の動作を示す波形図である。
【図６】本発明による発光素子駆動回路の他の実施例の主要構成部分を示す図である。
【図７】図６の発光素子駆動回路のより具体的な構成を示す図である。
【図８】図７の発光素子駆動回路の動作を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する各図では、他の図と同等部分は同一符号によって示されている。
【００１８】
（発光素子駆動回路の駆動対象）
発光素子駆動回路の駆動対象は、プロジェクタの投写用など、表示装置の発光素子として用いられる発光ダイオードである。本実施形態では、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤが駆動対象である。発光ダイオードＲ−ＬＥＤの発光色は赤色（Ｒ）、発光ダイオードＧ−ＬＥＤの発光色は緑色（Ｇ）、発光ダイオードＢ−ＬＥＤの発光色は青色（Ｂ）、である。これら発光色が異なる発光ダイオードは、順方向電圧や定格電流が互いに異なるので、本実施形態の駆動回路では、各発光ダイオードに適切な電流を流す機能を有している。
【００１９】
（発光素子駆動回路の構成例）
図１において、本実施形態による発光素子駆動回路は、入力電圧Ｖinによる電流を安定させるためのインダクタ２と、発光ダイオードへ供給される電流の逆流を防止するためのダイオード３と、発光色が互いに異なる複数の発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤへの電圧の供給を制御（つまり、供給する電流を制御）するためのＬＥＤ切替制御回路ＳＷと、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに供給される電圧を平滑にするための平滑コンデンサ部Ｃout と、この平滑コンデンサ部Ｃout と発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの各アノードとの電気的接続を制御するためのコンデンサ切替回路ＳＷＣとを備えている。
【００２０】
また、本実施形態による発光素子駆動回路は、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに電流を供給する第一電流供給部として機能するＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０による供給電流の立上りの期間において補助的に発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに電流を供給する第二電流供給部として機能する第二電流供給回路８とを備えており、これら２つの電流供給部からそれぞれ出力される電流を加えた合成電流が発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに与えられる。
【００２１】
また、本実施形態による発光素子駆動回路は、第一電流供給部として機能するＤＣ／ＤＣコンバータ１０から出力される電流を検出する第一電流検出回路６と、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに流れる電流を検出するための第二電流検出回路５と、各発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに流れる電流の基準値に対応する基準電圧Ｖref を生成するＶref 設定部４と、第二電流検出回路５による検出結果と基準電圧Ｖref とを比較する比較回路７とを備えている。
【００２２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、その出力による供給電流が、第一電流検出回路６による検出結果と基準電圧Ｖref との比較結果に応じて制御される。また、第二電流供給回路８は、その出力が、比較回路７による比較結果に応じて制御される。第一電流供給部として機能するＤＣ／ＤＣコンバータ１０から供給される電流と、第二電流供給回路８の出力電流とを加えた合成電流を、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤへ供給することにより、各発光ダイオードに供給される電流はそれぞれ適切な値になるように制御される。
【００２３】
同図において、本実施形態による発光素子駆動回路は、発光色が異なる（すなわち、順方向電圧が異なる）複数の発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤをフィールドシーケンシャル駆動するために、これら発光ダイオードに対して択一的に、電流を供給する機能を有している。より具体的には、本回路への入力電圧Ｖinによる電流がインダクタ２、ダイオード３、および、第一電流検出回路６を介して、第二電流供給回路８の出力電流と加えられ、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに択一的に印加される。これにより、電流が流れている発光ダイオードは所定の色に発光することになる。つまり、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤが択一的に発光し、フィールドシーケンシャルカラー表示が実現される。
【００２４】
発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤを択一的に発光させるために、図示せぬ制御回路から入力されるＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によって、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷおよびコンデンサ切替回路ＳＷＣの切替制御が行われる。
【００２５】
（第一電流検出回路）
ここで、図１の各部のより詳細な構成を示す図２を参照すると、第一電流検出回路６は、一端が第二電流供給回路８の出力に接続され他端がダイオード３を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力に接続された抵抗素子６１と、この抵抗素子６１の両端の電位を入力とする差動増幅器６２とを備えている。この構成により、第一電流検出回路６は、第一電流供給部として機能するＤＣ／ＤＣコンバータ１０からの出力電流ＩDC/DCのレベルを検出することができる。出力電流ＩDC/DCのレベルの検出結果は、電圧値ＦＢとしてＤＣ／ＤＣコンバータ１０に入力される。
【００２６】
（平滑コンデンサ部）
ここで、平滑コンデンサ部Ｃout には、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤそれぞれに対応して、平滑コンデンサＣＲ、ＣＧ、ＣＢが設けられている。つまり、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ専用の平滑コンデンサＣＲ、発光ダイオードＧ−ＬＥＤ専用の平滑コンデンサＣＧ、発光ダイオードＢ−ＬＥＤ専用の平滑コンデンサＣＢ、が平滑コンデンサ部Ｃout に設けられている。そして、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷの切替制御によって駆動される発光ダイオードに対応する平滑コンデンサが選択されるように、コンデンサ切替回路ＳＷＣの切替制御が行われる。すなわち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤが駆動される場合は平滑コンデンサＣＲが、発光ダイオードＧ−ＬＥＤが駆動される場合は平滑コンデンサＣＧが、発光ダイオードＢ−ＬＥＤが駆動される場合は平滑コンデンサＣＢが、それぞれ選択されるようにコンデンサ切替回路ＳＷＣによる切替制御が行われる。
【００２７】
（ＬＥＤ切替制御回路）
また、図２を参照すると、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷには、ＮｃｈＭＯＳ型ＦＥＴ（以降、スイッチと略称する）が、各発光ダイオードに対応して、備えられている。すなわち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応してスイッチＳＷＲが、発光ダイオードＧ−ＬＥＤに対応してスイッチＳＷＧが、発光ダイオードＢ−ＬＥＤに対応してスイッチＳＷＢが、それぞれ設けられている。そして、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの各アノード端子はダイオード３のカソード端子側すなわち電圧Ｖout に接続されている。また、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの各カソード端子は、対応する、スイッチＳＷＲ、スイッチＳＷＧ、スイッチＳＷＢのドレイン端子に接続されている。また、スイッチＳＷＲ、スイッチＳＷＧ、スイッチＳＷＢのゲート端子にはＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００の対応する制御信号が印加され、これらのソース端子は、共通に設けられた電流検出用の抵抗素子Ｒsense に接続されている。電流検出用の抵抗素子Ｒsenseは各発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤについて共通に設けられているので、回路規模の増加を最小限度に抑えることができる。
【００２８】
このような構成において、スイッチＳＷＲ、スイッチＳＷＧ、スイッチＳＷＢは、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によって択一的にオン状態になり、それぞれ対応する発光ダイオードに電流を流すためのスイッチとして機能する。
【００２９】
（コンデンサ切替回路）
図２を参照すると、コンデンサ切替回路ＳＷＣは、ゲート端子が共通でドレイン端子同士が直結された一対のＰｃｈＭＯＳ型ＦＥＴ（以降、スイッチと略称する）を、各発光ダイオードに対応して、備えている。すなわち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応して２つのスイッチＳＷＣＲ−１およびＳＷＣＲ−２が、発光ダイオードＧ−ＬＥＤに対応して２つのスイッチＳＷＣＧ−１およびＳＷＣＧ−２が、発光ダイオードＢ−ＬＥＤに対応して２つのスイッチＳＷＣＢ−１およびＳＷＣＢ−２が、それぞれ設けられている。
【００３０】
スイッチＳＷＣＲ−１のソース端子にはダイオード３のカソード端子が接続され、スイッチＳＷＣＲ−２のソース端子はコンデンサＣＲの高電位側に接続されている。スイッチＳＷＣＧ−１のソース端子にはダイオード３のカソード端子が接続され、スイッチＳＷＣＧ−２のソース端子はコンデンサＣＧの高電位側に接続されている。スイッチＳＷＣＢ−１のソース端子にはダイオード３のカソード端子が接続され、スイッチＳＷＣＢ−２のソース端子はコンデンサＣＢの高電位側に接続されている。
【００３１】
なお、スイッチＳＷＣＲ−１およびＳＷＣＲ−２のゲート端子にはＬＥＤ切替制御回路ＳＷを構成するスイッチＳＷＲのドレイン端子が、スイッチＳＷＣＧ−１およびＳＷＣＧ−２のゲート端子にはＬＥＤ切替制御回路ＳＷを構成するスイッチＳＷＧのドレイン端子が、スイッチＳＷＣＢ−１およびＳＷＣＢ−２のゲート端子にはＬＥＤ切替制御回路ＳＷを構成するスイッチＳＷＢのドレイン端子が、それぞれ接続されている。
【００３２】
そして、スイッチＳＷＣＲ−１およびＳＷＣＲ−２、スイッチＳＷＣＧ−１およびＳＷＣＧ−２、スイッチＳＷＣＢ−１およびＳＷＣＢ−２は、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によって、択一的にオン状態になる。これにより、スイッチＳＷＣＲ−１およびＳＷＣＲ−２、ＳＷＣＧ−１およびＳＷＣＧ−２、ＳＷＣＢ−１およびＳＷＣＢ−２は、それぞれ対応する発光ダイオードに対応して設けられている平滑コンデンサＣＲ、ＣＧ、ＣＢに蓄積された電荷を、対応する発光ダイオードのアノードに供給するためのスイッチとして機能する。
【００３３】
ここで、スイッチを構成するＰｃｈＭＯＳ型ＦＥＴのドレイン同士が接続されているため、それらの寄生ダイオードＤ１およびＤ２は、アノード同士が接続された状態になっている。このため、各スイッチを構成するＰｃｈＭＯＳ型ＦＥＴのゲート電圧が、寄生ダイオードＤ１およびＤ２による閾値を超えた場合に、スイッチ部として機能するスイッチＳＷＣＲ−１およびＳＷＣＲ−２、スイッチＳＷＣＧ−１およびＳＷＣＧ−２、スイッチＳＷＣＢ−１およびＳＷＣＢ−２が導通状態に遷移する。
【００３４】
ところで、図２に示されているように、本実施形態では、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によってＬＥＤ切替制御回路ＳＷ内のいずれかのスイッチがオン状態に遷移した後、それに連動して、対応する発光ダイオードの閾値電圧を超える前に、コンデンサ切替回路ＳＷＣ内の一対のスイッチがオン状態に遷移する構成を採用している。すなわち、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００が印加されて発光ダイオードのアノード−カソード端子間（両端子間）に電圧を印加するためのスイッチがオンになった後、平滑コンデンサを電源に電気的に並列に接続するためのスイッチ（例えば、スイッチＳＷＣＲ−１およびＳＷＣＲ−２）がオンになり、その後発光ダイオードのアノード−カソード端子間の電圧が閾値電圧を超えたときにその発光ダイオードが発光する。つまり、ＰｃｈＭＯＳ型ＦＥＴの寄生ダイオードの閾値電圧よりも、発光ダイオードの閾値電圧が大となるようにしておくことにより、特別な制御回路を設けることなく、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００を入力するだけで、上記のような所望の連動した動作順序を実現することができる。
【００３５】
また、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷおよびコンデンサ切替回路ＳＷＣについて、共通に、制御回路（図示せず）が設けられており、その制御回路から出力されるＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によってＬＥＤ切替制御回路ＳＷおよびコンデンサ切替回路ＳＷＣの切替制御が行われることになる。この構成を採用することにより、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷおよびコンデンサ切替回路ＳＷＣについて別々に制御回路を設ける場合に比べて回路規模を小さくすることができ、かつ、消費電力を低減することができる。また、この構成を採用することにより、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷおよびコンデンサ切替回路ＳＷＣについて、特別な電源を用意する必要がないので、この点からも回路規模を小さくすることができ、かつ、消費電力を低減することができる。
【００３６】
（第二電流検出回路）
図２を参照すると、第二電流検出回路５には、抵抗素子Ｒsense が設けられている。この抵抗素子Ｒsense に流れる電流ＩLED が電圧に変換され、その検出結果に対応する電圧値がＤＣ／ＤＣコンバータ１０に入力される。ここで、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷにおいてスイッチＳＷＲがオン状態になると発光ダイオードＲ−ＬＥＤが、スイッチＳＷＧがオン状態になると発光ダイオードＧ−ＬＥＤが、スイッチＳＷＢがオン状態になると発光ダイオードＢ−ＬＥＤが、それぞれ発光することになる。そして、これら発光ダイオードの発光の際における電流値が第二電流検出回路５によって検出される。
【００３７】
（Ｖref 設定部）
図２を参照すると、Ｖref 設定部４は、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応して設けられた可変抵抗素子４１Ｒおよびスイッチ４２Ｒと、発光ダイオードＧ−ＬＥＤに対応して設けられた可変抵抗素子４１Ｇおよびスイッチ４２Ｇと、発光ダイオードＢ−ＬＥＤに対応して設けられた可変抵抗素子４１Ｂおよびスイッチ４２Ｂと、を備えている。各スイッチ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの一端は電源電圧ＶCCに接続され、他端は各可変抵抗素子４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの一端に接続されている。可変抵抗素子４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの他端は抵抗素子４３を介してグランドに接続されている。
【００３８】
このような構成において、スイッチ４２Ｒ、４２Ｇ、４２ＢはＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によって、択一的にオン状態になる。これにより、発光ダイオードＲ−ＬＥＤが発光する期間ではスイッチ４２Ｒが、発光ダイオードＧ−ＬＥＤが発光する期間ではスイッチ４２Ｇが、発光ダイオードＢ−ＬＥＤが発光する期間ではスイッチ４２Ｂが、それぞれオン状態になる。このため、可変抵抗素子４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの抵抗値を適切に調整しておけば、各発光ダイオードの特性（定格電流など）に合った基準電圧Ｖref をＤＣ／ＤＣコンバータ１０に入力することができる。そして、発光色ＲＧＢについて所望の出力光量を得るために、赤色Ｒ、緑色Ｇおよび青色Ｂについて個別に基準電圧Ｖref を設定することができる。
【００３９】
つまり、発光ダイオードＲ−ＬＥＤについて専用の基準電圧Ｖref を、発光ダイオードＧ−ＬＥＤについて専用の基準電圧Ｖref を、発光ダイオードＢ−ＬＥＤについて専用の基準電圧Ｖref を、それぞれ設定することができる。すなわち、各ＬＥＤの電流設定は、基準電圧Ｖrefを変更することによって行うことができる。基準電圧Ｖref の設定変更は、それぞれの点灯制御信号に応じて例えば抵抗分圧によって実現できる。各発光ダイオードを流れる「ＬＥＤ電流」と、電流検出回路５の抵抗素子Ｒsenseの抵抗値である「検出抵抗値」との関係は、式（１）のようになる。
ＬＥＤ電流＝基準電圧（Ｖref ）／検出抵抗値 … （１）
なお、各可変抵抗素子４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの抵抗値調整は、マイクロコンピュータなど図示せぬ制御回路によってディジタル的に行われるのが一般的である。
【００４０】
また、抵抗の分圧によってＶref を得る手法を紹介してきたが、基準電圧発生器やＤ／Ａコンバータなどのデバイスを使うことも考えられる。
【００４１】
ところで、各発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの温度特性は互いに異なる。本実施形態では、各発光ダイオードについて、個別に基準電圧Ｖref を適切に設定できる。適切に設定された基準電圧Ｖref に基づいて制御されるため、各発光ダイオードについて適切かつ効率良く制御を行うことができる。また、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤについて、基準電圧Ｖref を個別に設定できるので、各発光ダイオードの定格電流をオーバしないように制御できる。
【００４２】
（第二電流供給回路）
また、図２を参照すると、第二電流供給回路８は、比較回路７による比較結果の変化に応じてトランジスタを制御する構成になっている。すなわち、比較回路７による比較結果に対応する電圧が抵抗素子８１を介してトランジスタ８２のベースに印加される。トランジスタ８２のコレクタには電源電圧Ｖｃが印加されている。
【００４３】
発光ダイオードを駆動する前、第二電流検出回路５によって検出される電流ＩLED は零である。このとき、基準電圧Ｖref は設定されておらず、比較回路７は動作せず、トランジスタ８２はオフ状態である。
【００４４】
一方、発光ダイオードの駆動が開始され、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷを構成するスイッチがオン状態になると、基準電圧Ｖref が設定されると共に、電流ＩLED が流れる。比較回路７の動作により、電流ＩLED に対応する電圧が基準電圧Ｖref を超えるまでの短い時間に限り、比較回路７の出力がＨｉｇｈレベルになり、トランジスタ８２がオン状態になる。そして、電流ＩLED に対応する電圧が基準電圧Ｖref を超えると、比較回路７の出力がＬｏｗレベルになり、トランジスタ８２がオン状態からオフ状態に遷移する。このため、第二電流供給回路８の出力電流Ｉｓは、瞬時に立上り、その後徐々に低下して行くことになる。つまり、この出力電流Ｉｓは、発光ダイオードの駆動が開始された直後に、瞬時に立上り、徐々に低下し、その後流れなくなる。
【００４５】
（ＤＣ／ＤＣコンバータの構成例）
図１および図２を参照すると、第一電流供給部として機能するＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、定電流タイプのスイッチング電源の構成を有しており、第一電流検出回路６によって検出される電流値に対応する電圧値ＦＢと、Ｖref 設定部４の出力である基準電圧Ｖref とを入力とし、フィードバック制御を行う。すなわちＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、基準電圧Ｖref に対する電圧値ＦＢの変化に応じた電圧値を出力する。
【００４６】
本実施形態において用いられるＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、Ｖref 設定部４に設定された基準電圧Ｖref を非反転入力、電圧値ＦＢを反転入力とし両者の差に相当する電圧値を出力するエラーアンプ（Error AMP）１１と、発振器１２の発振出力に同期した鋸状波電圧を発生する鋸状波発生器１３と、その鋸状波電圧を非反転入力、エラーアンプ１１の出力電圧値を反転入力とするＰＷＭコントローラ１４と、発振器１２の発振出力の遷移タイミングでセット状態になり、ＰＷＭコントローラ１４の出力の遷移タイミングでリセット状態になるリセットセットフリップフロップ（以降、ＲＳＦＦと略称する）１５と、ＲＳＦＦ１５の出力Ｑに応じて駆動信号を出力する駆動回路１６と、駆動回路１６から出力される駆動信号によってオン状態またはオフ状態になるＮＭＯＳＦＥＴによるスイッチ１７と、を備えている。
【００４７】
このＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、Ｖref 設定部４に設定された基準電圧Ｖref と、第一電流検出回路６において検出される電流に対応する電圧値ＦＢとの比較結果に応じて、各発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに供給される電流が一定になるように動作する。このＤＣ／ＤＣコンバータ１０については、各発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに供給される電流を一定に保つことができれば、昇圧型、降圧型、昇降圧型のいずれの構成を採用してもよい。
【００４８】
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、Ｏｎ／Ｏｆｆ信号によって、その動作がオン状態またはオフ状態に制御される。このＯｎ／Ｏｆｆ信号はＰＷＭ制御信号であり、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの点灯制御信号１００に同期しているものとする。
【００４９】
（発光素子駆動回路の動作）
次に、本実施形態による発光素子駆動回路の動作について説明する。本実施形態では、発光ダイオードを流れる電流に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０から出力する電圧を制御している。
【００５０】
まず、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０による供給電流の電流値は第一電流検出回路６において検出され、それが電圧値ＦＢに変換されて出力される。この出力される電圧値ＦＢは、Ｖref 設定部４に設定された基準電圧Ｖref と共にＤＣ／ＤＣコンバータ１０に入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０では、第一電流検出回路６から出力される電圧値が、Ｖref 設定部４に設定された基準電圧Ｖref と比較され、その結果に応じた電圧値が出力される。また、発光ダイオードを流れる電流値は、第二電流検出回路５によって検出される。この検出結果に対応する電圧は、比較回路７において、基準電圧Ｖref と比較される。そして、比較回路７による比較結果に応じて、第二電流供給回路８の出力電流Ｉｓが制御される。つまり、本実施形態の発光素子駆動回路では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流ＩDC/DCと第二電流供給回路８の出力電流Ｉｓとを加えた電流を、発光ダイオードに与えている。
【００５１】
入力電圧ＶinはインダクタＬを介してダイオード３のアノード端子側に印加される。ダイオード３のカソード端子側は第一電流検出回路６を介してコンデンサ切替回路ＳＷＣおよび、各発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに、印加される。
【００５２】
発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤは、フィールドシーケンシャルカラー駆動方式を実現するため、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷにより、択一的にオン状態に制御される。
【００５３】
ＬＥＤ切替制御回路ＳＷは、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤについて、発光ダイオードＲ−ＬＥＤを点灯する状態、発光ダイオードＧ−ＬＥＤを点灯する状態、発光ダイオードＢ−ＬＥＤを点灯する状態、のいずれかの状態になるように、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によって制御される。
【００５４】
コンデンサ切替回路ＳＷＣは、ＬＥＤ切替制御回路ＳＷと連動して動作する。すなわち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤを点灯する状態では、その発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応して設けられたコンデンサＣＲが入力電圧Ｖinの電圧源に並列に接続されるように、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によって制御される。同様に、発光ダイオードＧ−ＬＥＤを点灯する状態では、その発光ダイオードＧ−ＬＥＤに対応して設けられたコンデンサＣＧが入力電圧Ｖinの電圧源に並列に接続されるように、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によって制御される。また、発光ダイオードＢ−ＬＥＤを点灯する状態では、その発光ダイオードＢ−ＬＥＤに対応して設けられたコンデンサＣＢが入力電圧Ｖinの電圧源に並列に接続されるように、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００によって制御される。
【００５５】
要するに、Ｏｎ／Ｏｆｆ信号がオン状態でＤＣ／ＤＣコンバータ１０が動作している間は、Ｒ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの動作制御信号により各色ＬＥＤについて、点灯・消灯が順次切替えられる。これにより、例えば、プロジェクタの投写光源が作り出される。それと同時に、点灯するＬＥＤに応じて、対応するコンデンサＣＲ、ＣＧ、ＣＢを順次切替えることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧を平滑化する。
【００５６】
（各部の波形例）
図３および図４は、上述した発光素子駆動回路の動作例を示す波形図である。これらの図は、発光ダイオードＲ−ＬＥＤを点灯する場合の動作例を示している。なお、各波形図において、作図の都合から、電圧または電流の脈動の表現は省略している。
【００５７】
図３は、発光素子駆動回路のコンデンサＣＲが充電されるまでの、過渡状態（発光素子駆動回路への電源投入時または各コンデンサの充電電圧が低い場合）における動作を示す波形図である。同図には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のオン状態を示す信号ＤＣ／ＤＣ＿ＯＮ、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応するスイッチＳＷＲのオン状態を示すＲ＿ＯＮ、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応するスイッチＳＷＣＲ−１の導通状態を示すＳＷＣＲ−１、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応するスイッチＳＷＣＲ−２の導通状態を示すＳＷＣＲ−２、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応するコンデンサＣＲの充電電圧を示すＶＣＲ、図１及び図２中の電圧Ｖout 、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流ＩDC/DC、第二電流供給回路８の出力電流Ｉｓ、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに流れる電流ＩLED 、が示されている。
【００５８】
同図において、点灯制御信号１００に同期しているＯｎ／Ｏｆｆ信号がオン状態すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が動作している期間において、プロジェクタなどの表示装置の画像処理（図示せず）により発光ダイオードＲ−ＬＥＤ点灯が必要である時に、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００のＲ信号がＨｉｇｈレベルに遷移する（時刻ｔ０）。
【００５９】
すると、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応する、ＬＥＤ切替回路ＳＷ内のスイッチＳＷＲがオフ状態（遮断状態）からオン状態（導通状態）に変化する。これにより、電流ＩLED が流れ始める。このとき、発光ダイオードＲ−ＬＥＤの駆動電流が所望の値になるように、Ｖref 設定部４によりＤＣ／ＤＣコンバータ１０への基準電圧Ｖref が設定される。また、コンデンサ切替回路ＳＷＣ内のスイッチＳＷＣＲ−１およびＳＷＣＲ−２のゲート端子がＬｏｗレベルになる。
【００６０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、その出力電流を検出する第一電流検出回路６の検出結果に応じて、設定された所望電流レベルになるように電流を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流により、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに電流ＩLED が流れ込むと、出力電圧Ｖoutが上昇する。それと同時に、スイッチＳＷＣＲ−１のソース−ゲート端子間の電圧が闘値電圧Ｖthに達したら、スイッチＳＷＣＲ−１が導通に転じ、スイッチＳＷＣＲ−２の寄生ダイオードＤ２を通じてコンデンサＣＲが充電され始める。
【００６１】
そして、コンデンサＣＲの充電電圧がスイッチＳＷＣＲ−２の閾値電圧Ｖth2 に達したら、スイッチＳＷＣＲ−２が導通に転じ（時刻ｔ１）、コンデンサＣＲは完全にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧Ｖout に電気的に並列に接続された状態になる。つまり、コンデンサＣＲは、入力電圧Ｖinを供給する電圧源に並列接続された状態になり、平滑コンデンサとして機能する。
【００６２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、第一電流検出回路６の検出結果が、設定された所望電流レベルになるように電流を出力し続ける。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０自身の供給電流の変化に応じてエラーアンプ１１の出力が変化すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流が変化するように動作する。
【００６３】
発光ダイオードＲ−ＬＥＤに流れ込んだ電流は、第二電流検出回路５の抵抗素子Ｒsense を通じて検出され、電圧信号に変換され、比較回路７に入力される。比較回路７では、予め設定された基準電圧Ｖref との比較が行われ、その比較結果によって第二電流供給回路８が制御される。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流の立上りの際、所望電流レベルに対する不足分に相当する補完電流が、第二電流供給回路８から出力される。そして、電流ＩLED が所望のレベルになると、第二電流供給回路８の出力電流Ｉｓは流れなくなる。その後は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のみによって、発光ダイオードの発光に必要な電流ＩLED が供給され続ける。ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００のＲ信号（すなわち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤの点灯信号）に同期して安定かつ応答特性のよい電流が生成され、安定した投写光源が得られる。
【００６４】
一方、図４は、発光素子駆動回路のコンデンサが充電されている状態、すなわち定常状態における動作を示す波形図である。同図は、図３の場合と同様に、Ｒ−ＬＥＤを点灯する場合の例を示している。
【００６５】
図４において、点灯制御信号１００に同期しているＯｎ／Ｏｆｆ信号がオン状態すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が動作している期間において、プロジェクタなどの表示装置の画像処理（図示せず）により発光ダイオードＲ−ＬＥＤ点灯が必要である時に、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００のＲ信号がＨｉｇｈレベルに遷移する（時刻ｔ０）。
【００６６】
すると、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応する、ＬＥＤ切替回路ＳＷ内のスイッチＳＷＲがオフ状態（遮断状態）からオン状態（導通状態）に変化する。これにより、電流ＩLED が流れ始める。このとき、発光ダイオードＲ−ＬＥＤの駆動電流が所望の値になるように、Ｖref 設定部４によりＤＣ／ＤＣコンバータ１０への基準電圧Ｖref が設定される。また、コンデンサ切替回路ＳＷＣ内のスイッチＳＷＣＲ−１およびＳＷＣＲ−２のゲート端子がＬｏｗレベルになる。
【００６７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、その出力電流を検出する第一電流検出回路６の検出結果に応じて、設定された所望電流レベルになるように電流を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流により、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに電流ＩLED が流れ込むと、出力電圧Ｖout が上昇する。それと同時に、スイッチＳＷＣＲ−１のソース−ゲート端子間の電圧が闘値電圧Ｖthに達したら、スイッチＳＷＣＲ−１が導通に転じる（時刻ｔ０）。このとき、図３の場合と異なり、コンデンサＣＲの充電電圧は、すでにスイッチＳＷＣＲ−２の閾値電圧Ｖth2 に達しているため（時刻ｔ０）、スイッチＳＷＣＲ−１が導通に転じた時、コンデンサＣＲは、入力電圧Ｖinを供給する電圧源に並列接続された状態になり、平滑コンデンサとして機能する。
【００６８】
図４の場合においても、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流の立上りの際、所望電流レベルに対する不足分に相当する電流が、第二電流供給回路８から出力される。そして、電流ＩLED が所望のレベルになると、第二電流供給回路８の出力電流Ｉｓは流れなくなる。その後は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のみによって、発光ダイオードの発光に必要な電流ＩLED が供給され続ける。ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００のＲ信号（すなわち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤの点灯信号）に同期して安定かつ応答特性のよい電流が生成され、安定した投写光源が得られる。
【００６９】
ところで、本回路は一度動作し始めたら、平滑コンデンサＣＲ、ＣＧ、ＣＢについて、それぞれ対応するＬＥＤを点灯させる電圧まで充電され、維持される。そのため、平滑コンデンサを切替える時には、素早くＬＥＤへの電流供給に寄与でき、ＬＥＤの点灯応答性能を向上させることができる。また、順方向電圧が異なる複数のＬＥＤの点灯タイミングに同期して、第一電流供給回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力にそれぞれのコンデンサを並列接続することによって、リップル成分（脈動成分）が取り除かれ、ＬＥＤ駆動電流の安定性、さらに光源としての出力安定性を向上できる。
【００７０】
なお、発光ダイオードＧ−ＬＥＤや発光ダイオードＢ−ＬＥＤを点灯する場合も、上記と同様の動作となり、これら発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤが順次切替えられながら動作する。
【００７１】
（表示装置の動作）
図５は、上述した発光素子駆動回路を採用した表示装置の動作例を示す波形図である。同図には、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００のうち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤをそれぞれ点灯させるための信号Ｒ、Ｇ、Ｂと、Ｖref 設定部４により設定される基準電圧Ｖref と、図２中の電圧Ｖout と、平滑コンデンサ部Ｃout の各平滑コンデンサＣＲ、ＣＧ、ＣＢが利用される期間と、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに流れる電流Ｉout 、が示されている。
【００７２】
図５において、信号Ｒ、Ｇ、Ｂのパルス幅（Ｈｉｇｈレベルの時間）が異なるのは、各色の発光ダイオードの点灯期間を異なるものにしているためである。そして、発光ダイオードＲ−ＬＥＤの点灯期間においては、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応する平滑コンデンサＣＲが、入力電圧Ｖinの電圧源に並列に接続される。同様に、発光ダイオードＧ−ＬＥＤの点灯期間においては発光ダイオードＧ−ＬＥＤに対応する平滑コンデンサＣＧが、発光ダイオードＢ−ＬＥＤの点灯期間においては発光ダイオードＢ−ＬＥＤに対応する平滑コンデンサＣＢが、入力電圧Ｖinの電圧源に並列に接続される。
【００７３】
また、発光ダイオードＲ−ＬＥＤの点灯期間においては、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応する基準電圧Ｖref が設定される。同様に、発光ダイオードＧ−ＬＥＤの点灯期間においては発光ダイオードＧ−ＬＥＤに対応する基準電圧Ｖref が、発光ダイオードＢ−ＬＥＤの点灯期間においては発光ダイオードＢ−ＬＥＤに対応する基準電圧Ｖref が、それぞれ設定される。本例では、基準電圧Ｖref の低い順に、発光ダイオードＢ−ＬＥＤ、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、発光ダイオードＧ−ＬＥＤになっている。したがって、電圧Ｖout および電流ＩLED は、基準電圧Ｖref に応じたレベルになっている。
【００７４】
上述したように、第一電流供給部として機能するＤＣ／ＤＣコンバータ１０の立上りの際、第二電流供給回路８から補完電流が出力されるので、瞬時的に所望電流値が得られる。これにより、効率がよく、かつ、非常によい立上り応答特性が得られる発光素子駆動回路を実現できる。
【００７５】
また、発光ダイオードＲ−ＬＥＤについて専用の基準電圧Ｖref を、発光ダイオードＧ−ＬＥＤについて専用の基準電圧Ｖref を、発光ダイオードＢ−ＬＥＤについて専用の基準電圧Ｖref を、それぞれ適切に設定できるので、各発光ダイオードに過大電流や過少電流が流れ込む不都合を回避でき、定格電流をオーバしないように制御できる。これにより、表示装置の画質に悪影響を与えたり、各素子の寿命を縮めたりする可能性が少なくなる。
【００７６】
（他の実施例）
図６は、発光素子駆動回路の他の実施例の主要構成部分を示す図である。同図を参照すると、本例の発光素子駆動回路は、図１の構成において、比較回路７と第二電流供給回路８との間に設けられ両者間の導通を制御するためのスイッチ回路１８と、このスイッチ回路１８をオン状態またはオフ状態に制御するためのタイマー回路１９とを追加した構成になっている。これらを追加するのは、第二電流供給回路８をＬＥＤ点灯電流の立上り時にのみ機能させ、それ以外の時には完全にOffさせるためである。これによって、第二電流供給回路の消費電流をさらに低減でき、回路全体の効率向上に寄与できる。
【００７７】
図６の各部のより具体的な構成を示す図７を参照すると、スイッチ回路１８は、ＰｃｈＭＯＳ型ＦＥＴによるスイッチＧＰによって構成されており、そのゲート端子にはタイマー回路１９の出力が印加されている。
【００７８】
また、タイマー回路１９には、ＮｃｈＭＯＳ型ＦＥＴによるスイッチＧＲ、ＧＢ、ＧＧが、各発光ダイオードに対応して、備えられている。すなわち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに対応してスイッチＧＲが、発光ダイオードＧ−ＬＥＤに対応してスイッチＧＧが、発光ダイオードＢ−ＬＥＤに対応してスイッチＧＢが、それぞれ設けられている。
【００７９】
そして、スイッチＧＲのゲート端子には容量素子Ｃ１を介して信号Ｒが印加され、スイッチＧＲのゲート端子は抵抗素子Ｒ１を介してグランドに接続されている。したがって、容量素子Ｃ１および抵抗素子Ｒ１は、微分回路を構成している。このため、スイッチＧＲのゲート端子に印加される電圧は、容量素子Ｃ１の容量値と抵抗素子Ｒ１の抵抗値との積（以下、ＣＲ時定数と呼ぶ）に従って変化することになる。
【００８０】
同様に、スイッチＧＢのゲート端子には容量素子Ｃ２を介して信号Ｇが印加され、スイッチＧＢのゲート端子は抵抗素子Ｒ２を介してグランドに接続されており、スイッチＧＲのゲート端子に印加される電圧は、容量素子Ｃ２および抵抗素子Ｒ２によるＣＲ時定数に従って変化することになる。
【００８１】
また、スイッチＧＧのゲート端子には容量素子Ｃ３を介して信号Ｂが印加され、スイッチＧＧのゲート端子は抵抗素子Ｒ３を介してグランドに接続されており、スイッチＧＧのゲート端子に印加される電圧は、容量素子Ｃ３および抵抗素子Ｒ３によるＣＲ時定数に従って変化することになる。
【００８２】
このような構成において、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００により、各発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤのオン／オフ状態を切り替える際、オンになった瞬間つまりＲＧＢ信号が立ち上がる時に、ＣＲ時定数により作られるタイマーによって所定時間だけスイッチＧＲ、ＧＧ、ＧＢ、ＧＰを動作させる。その所定時間以外は、スイッチＧＲ、ＧＧ、ＧＢ、ＧＰをオフ状態にする。
【００８３】
例えば、Ｒ信号がHighになった場合、容量素子Ｃ１および抵抗素子Ｒ１による微分回路を介して、スイッチＧＲのゲート端子に電圧が印加され、スイッチＧＲがオン状態になる。このスイッチＧＲのドレイン端子には、スイッチＧＰのゲートが接続されているため、スイッチＧＰもオン状態（導通状態）になる。その結果、第二電流供給回路８において、比較回路７による比較結果に対応する電圧が抵抗素子８１を介してトランジスタ８２のベース端子に印加される。
【００８４】
第二電流供給回路８において、比較回路７の出力がトランジスタ８２のベース端子に印加されると、第二電流供給回路８からＲ−ＬＥＤに電流が供給される。その後、ＣＲ時定数による一定時間が経過すると、スイッチＧＲのゲート端子に印加される電圧が閾値以下に低下し、スイッチＧＲがオン状態からオフ状態に転じる。それにより、スイッチＧＰはオフ状態になるため、トランジスタ８２のベース端子に電圧が印加されなくなる。これにより、第二電流供給回路８は完全にオフ状態になり、消費電力はゼロになる。
【００８５】
同様に、Ｇ信号、Ｂ信号がHighになった場合、上記と同じ動作が行われる。なお、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号がオフ状態になっている期間においては、容量素子に充電されていた電荷は放電され、タイマー回路１９がリセットされた状態になる。
【００８６】
（他の実施例の動作例）
図８は、図７の発光素子駆動回路を採用した表示装置の動作例を示す波形図である。同図には、ＲＧＢ−ＬＥＤ点灯制御信号１００のうち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤをそれぞれ点灯させるための信号Ｒ、Ｇ、Ｂと、スイッチＧＲ、ＧＧ、ＧＢ、ＧＰの各ゲート端子に印加される電圧と、第二電流供給回路８の出力電流Ｉｓと、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに流れる電流Ｉout とが示されている。
【００８７】
同図において、信号Ｒ、Ｇ、Ｂの立上りのタイミングすなわち遷移タイミングで、スイッチＧＲ、ＧＧ、ＧＢの各ゲート端子に印加される電圧が瞬時に立上り、スイッチＧＰがオン状態になる。その後ＣＲ時定数にしたがってゲート端子に印加される電圧が閾値以下に低下し、スイッチＧＲ、ＧＧ、ＧＢがオン状態からオフ状態に転じ、スイッチＧＰはオフ状態になる。
【００８８】
図７の回路のその他の部分の動作は、図３から図５までを参照してすでに説明した動作と同様である。
【００８９】
以上のように、第二電流供給回路の動作をＬＥＤ点灯制御信号の立上り時にのみ機能させ、それ以外の時には完全にOffさせることより、第二電流供給回路の消費電流をさらに低減でき、回路全体の効率向上に寄与できる。
【００９０】
（変形例）
上述した実施形態では各発光ダイオードについてアノードコモンの構成を採用しているが、これに限定されず、カソードコモンの構成を採用してもよい。カソードコモンの構成を採用する場合、図２や図７において、ＮＭＯＳＦＥＴとＰＭＯＳＦＥＴとの接続を入れ換えた構成を用いれば良い。
【００９１】
また、上述した実施形態では、平滑コンデンサを各発光ダイオードに対応して個別に設けているが、平滑コンデンサを各発光ダイオードに対して共通に設けてもよい。平滑コンデンサの数を削減できるため、回路の規模を小さくすることができる。
【００９２】
なお、上述した実施形態では、駆動対象である発光素子が発光ダイオードである場合について説明したが、有機ＥＬ素子であってもよい。
【００９３】
以上の説明において、発光ダイオードの発光色は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）としたが、上記の赤色（Ｒ）には橙から赤の領域の色が含まれてもよいし、上記の緑色（Ｇ）には緑から黄緑の領域の色が含まれてもよい。
上述した実施形態において、入力電圧Ｖin、電源電圧ＶCC、電源電圧Ｖｃについては、別々の電源装置から供給されていてもよいし、同じ電源装置から供給されていてもよい。
【００９４】
（まとめ）
本実施形態では、第一電流供給回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の立上りの際、第二電流供給回路８から補完電流が出力されるので、瞬時的に所望電流値が得られる。その場合、上記２つの電流供給回路の出力電流を加える構成であるため、過剰電流を吸収するための電力ロスが発生することはない。
【００９５】
また、コンデンサ切替回路により、順方向電圧が異なる発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに、対応する平滑コンデンサＣＲ、ＣＧ、ＣＢを独立的に接続することにより、基準電圧Ｖref やＬＥＤ駆動電流の急激な変化による瞬時的な過大電流が発生することはなく、コンデンサ切替時にＬＥＤに過大電流や過小電流が流れ込むことはない。これにより、ＬＥＤの応答特性をより速く、供給電流をより安定的に供給することができる。しかも、高電圧電源を別途用意する必要性も無く、より少ない部品点数で、かつ、より小さい実装面積による回路を実現できる。
【００９６】
さらに、特許文献１の構成において、複数のＬＥＤを切替える場合、スイッチングモード電流源が発生する余分な電流を線形モード電流源によって吸収させるためには、一定の動作時間が必要であるため、高速的にＬＥＤを切替えることができなくなり、時間の有効的な利用ができないので、ＬＥＤの明るさの低下に繋がるという問題がある。これに対し、上述した本実施形態による発光素子駆動回路では、そのような問題はなく、ＬＥＤの明るさへの影響は無い、という利点がある。
【００９７】
なお、本実施形態による発光素子駆動回路は、携帯型のプロジェクタ、据置型のプロジェクタその他の表示装置において、フィールドシーケンシャル駆動方式を採用する場合に利用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
２ インダクタ
３ ダイオード
４ Ｖref 設定部
５ 第二電流検出回路
６ 第一電流検出回路
７ 比較回路
８ 第二電流供給回路
１０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１ エラーアンプ
１２ 発振器
１３ 鋸状波発生器
１４ ＰＷＭコントローラ
１５ リセットセットフリップフロップ
１６ 駆動回路
１７ ＮＭＯＳＦＥＴ
１８ スイッチ回路
１９ タイマー回路
４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂ 可変抵抗素子
４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂ スイッチ
４３、６１、８１ 抵抗素子
６２ 差動増幅器
８２ トランジスタ
Ｒ−ＬＥＤ 赤色発光ダイオード
Ｇ−ＬＥＤ 緑色発光ダイオード
Ｂ−ＬＥＤ 青色発光ダイオード
Ｃout 平滑コンデンサ部
ＣＲ、ＣＧ、ＣＢ 平滑コンデンサ
Ｄ１、Ｄ２ 寄生ダイオード
ＧＲ、ＧＧ、ＧＢ、ＧＰ スイッチ
Ｌ インダクタ
Ｒsense 抵抗素子
ＳＷ ＬＥＤ切替制御回路
ＳＷＣ コンデンサ切替回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子に対して設定された基準値に応じて出力電流値を制御する第一電流供給部と、
前記発光素子に流れる電流値を検出する電流検出部と、
前記基準値と前記電流検出部によって検出される電流値との差に対応する電流値を出力する第二電流供給部と、
を含み、前記第一電流供給部の出力電流と前記第二電流供給部の出力電流とを加えた電流を前記発光素子へ供給するようにしたことを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項２】
請求項１において、前記第一電流供給部と前記第二電流供給部とに共通に設けられ、前記基準値が予め設定されており、前記発光素子の駆動時に前記基準値を出力する基準値設定部をさらに含むことを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第一電流供給部は、一端が前記第二電流供給部の出力に接続され他端がダイオードを介して自身の出力に接続された抵抗素子の両端電位差と、前記基準値との比較結果に基づいて前記出力電流値を制御することを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項において、
前記第二電流供給部は、前記基準値と前記電流検出部によって検出される電流値との差を検出する比較回路による比較結果に応じて、前記第一電流供給部の出力電流に加える電流を出力することを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項において、
前記発光素子の駆動時に前記発光素子への供給電圧を平滑にする容量素子をさらに含むことを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項において、
前記第二電流供給部を、前記発光素子を点灯させる点灯制御信号の遷移タイミングから所定時間だけ動作させるタイマー回路をさらに含むことを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項において、
前記発光素子は、発光色が異なる複数の発光素子であり、
前記複数の発光素子それぞれに対応して設けられ対応する発光素子への供給電圧を平滑にする複数の容量素子と、
前記複数の発光素子が電源により択一的に駆動されるように制御する切替制御部と、
前記複数の容量素子のうち、駆動される発光素子に対応する容量素子を、前記電源と電気的に並列に接続するように制御する容量切替部と、
をさらに含み、前記複数の発光素子についてフィールドシーケンシャル駆動を行うことを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項８】
請求項７において、
前記電流検出部は、前記複数の発光素子に共通に設けられていることを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の発光素子駆動回路と、
前記発光素子駆動回路によって駆動される、発光色が異なる複数の発光素子と、
を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項１】
発光素子に対して設定された基準値に応じて出力電流値を制御する第一電流供給部と、
前記発光素子に流れる電流値を検出する電流検出部と、
前記基準値と前記電流検出部によって検出される電流値との差に対応する電流値を出力する第二電流供給部と、
を含み、前記第一電流供給部の出力電流と前記第二電流供給部の出力電流とを加えた電流を前記発光素子へ供給するようにしたことを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項２】
請求項１において、前記第一電流供給部と前記第二電流供給部とに共通に設けられ、前記基準値が予め設定されており、前記発光素子の駆動時に前記基準値を出力する基準値設定部をさらに含むことを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第一電流供給部は、一端が前記第二電流供給部の出力に接続され他端がダイオードを介して自身の出力に接続された抵抗素子の両端電位差と、前記基準値との比較結果に基づいて前記出力電流値を制御することを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項において、
前記第二電流供給部は、前記基準値と前記電流検出部によって検出される電流値との差を検出する比較回路による比較結果に応じて、前記第一電流供給部の出力電流に加える電流を出力することを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項において、
前記発光素子の駆動時に前記発光素子への供給電圧を平滑にする容量素子をさらに含むことを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項において、
前記第二電流供給部を、前記発光素子を点灯させる点灯制御信号の遷移タイミングから所定時間だけ動作させるタイマー回路をさらに含むことを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項において、
前記発光素子は、発光色が異なる複数の発光素子であり、
前記複数の発光素子それぞれに対応して設けられ対応する発光素子への供給電圧を平滑にする複数の容量素子と、
前記複数の発光素子が電源により択一的に駆動されるように制御する切替制御部と、
前記複数の容量素子のうち、駆動される発光素子に対応する容量素子を、前記電源と電気的に並列に接続するように制御する容量切替部と、
をさらに含み、前記複数の発光素子についてフィールドシーケンシャル駆動を行うことを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項８】
請求項７において、
前記電流検出部は、前記複数の発光素子に共通に設けられていることを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の発光素子駆動回路と、
前記発光素子駆動回路によって駆動される、発光色が異なる複数の発光素子と、
を含むことを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−３８７８１（Ｐ２０１２−３８７８１Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７４７４６（Ｐ２０１０−１７４７４６）
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]