JP2012204679A - 発光素子駆動用のスイッチング電源の制御回路、発光装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子のさまざまな状態を区別することが困難であった。
【解決手段】電流駆動回路８は、ＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉと接続され、調光用パルス信号ＰＷＭ_ｉに応じた間欠的な駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉを生成する。誤差増幅器２２は、検出電圧Ｖ_ＬＥＤｉと所定の基準電圧Ｖ_ＲＥＦの誤差に応じたフィードバック電圧Ｖ_ＦＢを生成する。パルス変調器は、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢに応じたデューティ比を有するパルス信号を生成する。異常検出用コンパレータＣＯＭＰ＿ＯＰＥＮ_ｉは、検出電圧Ｖ_ＬＥＤｉが所定のしきい値電圧より低いときアサートされる異常検出信号を生成する。プルアップ回路９０は、アクティブ状態においてＬＥＤ端子に電流を供給する。異常検出回路７０は、異常検出信号がアサートされるとプルアップ回路９０をアクティブとし、その後に、異常検出信号がアサートされたか否かを検出する。
【選択図】図６

Description

本発明は、発光装置に関する。

近年、液晶パネルのバックライトや照明機器として、ＬＥＤ（発光ダイオード）をはじめとする発光素子を利用した発光装置が利用される。図１は、本発明者が検討した発光装置の構成例を示す回路図である。ここで説明される発光装置１００３およびその動作は、本出願人が従来技術と認めるものではない。発光装置１００３は、複数（ｎチャンネル）のＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎと、スイッチング電源１００４と、電流駆動回路１００８を備える。

各ＬＥＤストリング６は、直列に接続された複数のＬＥＤを含む。スイッチング電源１００４は、入力電圧Ｖ_ＩＮを昇圧して複数のＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎのアノード側の一端に駆動電圧Ｖ_ＯＵＴを供給する。

電流駆動回路１００８は、アナログ調光およびバースト調光（ＰＷＭ調光ともいう）を併用して、ＬＥＤストリング６の輝度を調節する。電流源ＣＳｉ（１≦ｉ≦ｎ）は、対応するＬＥＤストリング６＿ｉのカソード側の一端に接続され、ＬＥＤストリング６＿ｉに、目標輝度に応じた駆動電流Ｉ_ＬＥＤを供給する。駆動電流Ｉ_ＬＥＤの大きさにもとづく調光をアナログ調光という。

ＰＷＭコントローラ１００９は、目標輝度に応じたデューティ比を有する調光用パルス信号ＰＷＭ_１〜ＰＷＭ_ｎを生成し、調光用パルス信号ＰＷＭに応じたデューティ比で電流源ＣＳ１〜ＣＳｎを間欠的にオンさせる。これにより、デューティ比に応じたオン期間（点灯期間）Ｔ_ＯＮにのみ、ＬＥＤストリング６に駆動電流Ｉ_ＬＥＤが流れることになり、駆動電流Ｉ_ＬＥＤの時間平均が制御され、輝度が調節される。

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

制御ＩＣ１１００は、電流源ＣＳの両端間の電圧、つまりＬＥＤストリング６のカソード側の一端の電位（検出電圧という）Ｖ_ＬＥＤが、所定の基準電圧Ｖ_ＲＥＦと一致するように、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴを安定化させる。

誤差増幅器２２は、複数チャンネルの検出電圧Ｖ_ＬＥＤ１〜Ｖ_ＬＥＤｎのうち最も低いひとつ（単に検出電圧Ｖ_ＬＥＤという）と基準電圧Ｖ_ＲＥＦの誤差を増幅し、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢを生成する。誤差増幅器２２は、トランスコンダクタンスアンプ（ｇｍアンプ）２１、フィードバックスイッチＳＷ１、位相補償用の抵抗Ｒ_ＦＢおよびキャパシタＣ_ＦＢを含む。フィードバックスイッチＳＷ１は、調光用パルス信号ＰＷＭが点灯期間を示すときにオンする。ｇｍアンプ２１は、検出電圧Ｖ_ＬＥＤと基準電圧Ｖ_ＲＥＦの誤差に応じた電流を生成する。この電流によってキャパシタＣ_ＦＢが充放電され、フィードバック（ＦＢ）端子にフィードバック電圧Ｖ_ＦＢが発生する。

パルス変調器２０は、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢに応じたデューティ比を有するパルス信号Ｓ_ＰＷＭを生成する。ドライバＤＲは、パルス信号Ｓ_ＰＷＭにもとづきスイッチングトランジスタＭ１を駆動する。ドライバ２８は、バースト調光の点灯期間Ｔ_ＯＮにのみスイッチングトランジスタＭ１をスイッチングし、消灯期間Ｔ_ＯＦＦにおいてスイッチングを停止する。

特開２００６−１１４３２４号公報 特開２００８−３００２０８号公報 特開２００６−３３９２９８号公報 特開２００８−０６４４７７号公報 特開２００８−２５８４２８号公報 特開２００７−１５８０８３号公報

制御ＩＣ１１００は、複数のＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎそれぞれについて、オープン故障、地絡故障などを検出し、検出した状態に応じた適切な制御あるいは保護を行う必要がある。ＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎそれぞれの状態を検出するために、ＬＥＤ端子ＬＥＤ_１〜ＬＥＤ_ｎそれぞれの検出電圧Ｖ_ＬＥＤ１〜Ｖ_ＬＥＤｎを、所定のしきい値電圧と比較する方法が考えられる。

ｉ番目のチャンネルに着目する。このチャンネルのＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉに、ＬＥＤストリング６＿ｉが正常に接続される場合、ＬＥＤストリング６＿ｉの点灯期間Ｔ_ＯＮにおいて、ＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉの検出電圧ＶＬＥＤ_ｉは、基準電圧Ｖ_ＲＥＦに一致する。つまり、検出電圧Ｖ_ＬＥＤｉは、しきい値電圧より高くなる。

一方、このＬＥＤストリング６＿ｉがオープン故障すると、検出電圧Ｖ_ＬＥＤｉは接地電位付近に低下する。ＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉが接地端子に地絡（ショート故障）した場合にも、検出電圧Ｖ_ＬＥＤｉはやはり、接地電位付近に低下する。また、ユーザがｉ番目のチャンネルを不使用とする場合、ＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉにＬＥＤストリング６＿ｉが接続されないことになるから、オープン故障時と同様に、検出電圧Ｖ_ＬＥＤｉは接地電位付近に低下する。

つまり、単純にＬＥＤ端子ＬＥＤの検出電圧Ｖ_ＬＥＤｉをしきい値電圧と比較する方法では、ＬＥＤストリング６＿１の非接続によるオープン状態、ＬＥＤストリング６＿ｉの故障によるオープン状態、あるいはＬＥＤ端子のショート故障を区別することができない。

なお、この課題を本発明の分野における共通の一般知識の範囲として捉えてはならない。さらに言えば、上記検討自体が、本出願人がはじめて想到したものである。

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、発光素子のさまざまな状態を区別して検出可能な制御回路の提供にある。

本発明のある態様は、発光素子の第１端子に駆動電圧を供給するスイッチング電源を制御するとともに、発光素子に流れる駆動電流を生成する制御回路に関する。制御回路は、発光素子の第１端子に駆動電圧を供給するスイッチング電源を制御するとともに、発光素子に流れる駆動電流を生成する制御回路であって、発光素子の第２端子が接続されるべき接続端子と、接続端子と接続され、調光用パルス信号に応じた間欠的な駆動電流を生成する電流駆動回路と、接続端子に生ずる検出電圧と所定の基準電圧の誤差に応じたフィードバック電圧を生成する誤差増幅器と、フィードバック電圧に応じたデューティ比を有するパルス信号を生成するパルス変調器と、パルス信号にもとづきスイッチング電源のスイッチング素子を駆動するドライバと、検出電圧が所定のしきい値電圧より低いときアサートされる異常検出信号を生成する異常検出用コンパレータと、アクティブ状態、非アクティブ状態が切りかえ可能に構成され、アクティブ状態において接続端子に電流を供給するプルアップ回路と、異常検出信号がアサートされるとプルアップ回路をアクティブとし、プルアップ回路をアクティブとした後に、異常検出信号がアサートされたか否かを検出する異常検出回路と、を備える。

この態様によると、接続端子に発光素子が接続されてい場合、検出電圧はプルアップ回路によってハイレベルにプルアップされ、しきい値電圧より高くなり、異常検出信号がネゲートされる。反対に接続端子が地絡している場合、検出電圧がローレベルを維持するため、しきい値電圧より低くなり、異常検出信号はアサートされる。つまりこの態様によれば、起動時の発光素子の非接続と、地絡故障とを区別して検出でき、それぞれに応じた保護処理、あるいは特定の制御を行うことができる。

ある態様の制御回路は、スイッチング電源の動作開始後に、所定期間、電流駆動回路による駆動電流の生成を停止させる強制消灯回路をさらに備えてもよい。異常検出回路は、所定期間において異常検出信号がアサートされた場合にプルアップ回路をアクティブとし、プルアップ回路をアクティブとした後に、異常検出信号がアサートされたか否かを検出してもよい。
この態様では、スイッチング電源の起動直後、駆動電流が停止する所定期間において、起動当初から接続端子に発光素子が接続されていないか、もしくは接続端子が地絡している場合に、検出電圧がしきい値電圧より低くなり、発光素子が正常に接続されている場合には、検出電圧はしきい値電圧より高くなる。この態様によれば、起動当初から発光素子が接続されていない状態、あるいは起動当初から接続端子が地絡した状態を検出することができ、それに応じた保護処理あるいは特定の制御を行うことができる。

強制消灯回路は、発光素子に流れる駆動電流が所定レベルに達してから所定期間、電流駆動回路による駆動電流の生成を停止させてもよい。

強制消灯回路は、時間とともに上昇するソフトスタート電圧が所定レベルに達してから所定期間、電流駆動回路による駆動電流の生成を停止させてもよい。

異常検出回路は、電流駆動回路が駆動電流を生成する期間において異常検出信号がアサートされた場合にプルアップ回路をアクティブとし、プルアップ回路をアクティブとした後に、異常検出信号がアサートされたか否かを検出してもよい。
起動後に接続端子から発光素子が外れたり（オープン故障）、接続端子が地絡すると、異常検出信号がアサートされる。つまり、この態様によれば、起動後の故障を検出できる。

本発明の別の態様は、発光装置である。この発光装置は、発光素子と、発光素子の一端に駆動電圧を供給するスイッチング電源と、を備える。スイッチング電源は、スイッチング素子を含む出力回路と、スイッチング素子を駆動する上述のいずれかに記載の制御回路と、を含む。

本発明のさらに別の態様は、電子機器である。この電子機器は、液晶パネルと、液晶パネルのバックライトとして設けられた上述の発光装置と、を備える。

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

本発明のある態様によれば、発光素子のさまざまな状態を区別して検出できる。

本発明者が検討した発光装置の構成例を示す回路図である。 実施の形態に係るスイッチング電源を備える電子機器の構成を示す回路図である。 図２のクランプ回路の構成例を示す回路図である。 点灯検出回路および電流源の構成を示す回路図である。 図２の発光装置の動作を示す波形図である。 実施の形態に係る制御ＩＣの構成を示す回路図である。 図６の異常検出回路の具体的な構成例を示す回路図である。 図８は、図６の制御ＩＣの動作を示すフローチャートである。

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

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図２は、実施の形態に係るスイッチング電源を備える電子機器の構成を示す回路図である。

電子機器２は、ノートＰＣ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話端末、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの電池駆動型の機器であり、発光装置３とＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル５を備える。発光装置３はＬＣＤパネル５のバックライトとして設けられる。

発光装置３は、発光素子であるＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎと、電流駆動回路８と、スイッチング電源４と、を備える。

各ＬＥＤストリング６は、直列に接続された複数のＬＥＤを含む。スイッチング電源４は、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータであり、入力端子Ｐ１に入力された入力電圧（たとえば電池電圧）Ｖ_ＩＮを昇圧して、出力端子Ｐ２に接続される出力ラインに、出力電圧（駆動電圧）Ｖ_ＯＵＴを発生させる。複数のＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎそれぞれの一端（アノード）は、出力ラインに共通に接続される。

スイッチング電源４は、制御ＩＣ１００および出力回路１０２を備える。出力回路１０２は、インダクタＬ１、整流ダイオードＤ１、スイッチングトランジスタＭ１、出力キャパシタＣ１を含む。出力回路１０２のトポロジーは一般的であるため、説明を省略する。またそのトポロジーにさまざまな変形があることが当業者には理解され、本発明において限定されるものではない。

制御ＩＣ１００のスイッチング端子Ｐ４は、スイッチングトランジスタＭ１のゲートと接続される。制御ＩＣ１００は、ＬＥＤストリング６の点灯に必要な出力電圧Ｖ_ＯＵＴが得られるように、フィードバックによりスイッチングトランジスタＭ１のオン、オフのデューティ比を調節する。なおスイッチングトランジスタＭ１は制御ＩＣ１００に内蔵されてもよい。

電流駆動回路８は、複数のＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎの他端（カソード）と接続される。電流駆動回路８は、ＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎそれぞれに、目標輝度に応じた間欠的な、あるいは直流の駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤｎを供給する。具体的には電流駆動回路８は、ＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎごとに設けられた複数の電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_ｎと、ＰＷＭコントローラ９を備える。ｉ番目の電流源ＣＳ_ｉは、対応するｉ番目のＬＥＤストリング６＿ｉのカソードと接続されている。電流源ＣＳ_ｉは、ＰＷＭコントローラ９から出力される制御信号ＰＷＭ_ｉに応じて、駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉを出力する動作（アクティブ）状態φ_ＯＮと、駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉを停止する停止状態φ_ＯＦＦが切りかえ可能に構成される。ＰＷＭコントローラ９は、目標輝度に応じたデューティ比を有する制御信号ＰＷＭ_ｉ〜ＰＷＭ_ｎを生成し、電流源ＣＳ_１〜ＣＳ_ｎに出力する。制御信号ＰＷＭ_ｉがアサート（たとえばハイレベル）される期間（点灯期間Ｔ_ＯＮ）、対応する電流源ＣＳ_ｉは動作状態φ_ＯＮとなり、ＬＥＤストリング６＿ｉは点灯する。制御信号ＰＷＭ_ｉがネゲート（たとえばローレベル）される期間（消灯期間Ｔ_ＯＦＦ）、対応する電流源ＣＳ_ｉは停止状態φ_ＯＦＦとなり、ＬＥＤストリング６＿ｉは消灯する。点灯期間Ｔ_ＯＮと消灯期間Ｔ_ＯＦＦの時間比率を制御することにより、ＬＥＤストリング６＿ｉに流れる駆動電流Ｉ_ＬＥＤの実効値（時間平均値）が制御され、輝度を調節することができる。電流駆動回路８によるＰＷＭ駆動の周波数は数十〜数百Ｈｚである。

電流駆動回路８は、制御ＩＣ１００に集積化される。あるいは、制御ＩＣ１００と電流駆動回路８を別のチップに集積化してもよい。それらは、単一のパッケージ（モジュール）を構成してもよいし、別々のパッケージを構成してもよい。

以上が発光装置３全体の構成である。続いて制御ＩＣ１００の構成を説明する。制御ＩＣ１００は、ＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎごとに設けられたＬＥＤ端子ＬＥＤ_１〜ＬＥＤ_ｎを備える。各ＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉは、対応するＬＥＤストリング６＿ｉのカソード端子と接続される。なお、ＬＥＤストリングは複数である必要はなく、１個であってもよい。

制御ＩＣ１００は、主としてパルス生成部１９、ドライバ２８、ソフトスタート回路３２、クランプ回路４０、点灯検出回路６０を備える。

パルス生成部１９は、ＬＥＤストリング６の点灯期間Ｔ_ＯＮにおいて、出力電圧Ｖ_ＯＵＴに応じた検出電圧が所定の基準電圧Ｖ_ＲＥＦと一致するようにデューティ比が調節されるパルス信号Ｓ_ＰＷＭを生成する。図２において、検出電圧は、ＬＥＤストリング６のカソード端子に生ずる電圧（ＬＥＤ端子電圧）Ｖ_ＬＥＤ１〜Ｖ_ＬＥＤｎのうち、最も低いひとつであり、以下ではＶ_ＬＥＤと記す。

ドライバ２８は、調光用パルス信号ＰＷＭが点灯を指示する期間Ｔ_ＯＮ、パルス信号Ｓ_ＰＷＭにもとづきスイッチング信号ＳＷＯＵＴを生成し、スイッチングトランジスタＭ１を駆動する。また調光用パルス信号ＰＷＭが消灯を指示する期間Ｔ_ＯＦＦ、スイッチングトランジスタＭ１をオフ状態で固定する。

点灯期間Ｔ_ＯＮにおいて制御ＩＣ１００は、スイッチング電源４の出力電圧Ｖ_ＯＵＴを、ＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎの駆動に最適な電圧レベルに調節する。消灯期間Ｔ_ＯＦＦにおいては、ＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎに供給される駆動電流Ｉ_ＬＥＤ１〜Ｉ_ＬＥＤｎがゼロ、すなわちスイッチング電源４が無負荷状態となる。ドライバ２８は、消灯期間Ｔ_ＯＦＦにおいて制御ＩＣ１００はスイッチングトランジスタＭ１のスイッチングを停止する。

続いてパルス生成部１９の構成を説明する。パルス生成部１９は、誤差増幅器２２、パルス変調器２０を含む。誤差増幅器２２は、ＬＥＤストリング６の点灯期間において、検出電圧Ｖ_ＬＥＤと基準電圧Ｖ_ＲＥＦの誤差を増幅し、誤差に応じたフィードバック電圧Ｖ_ＦＢを生成する。

誤差増幅器２２は、ｇｍアンプ２１、フィードバックスイッチＳＷ１、位相補償用の抵抗Ｒ_ＦＢおよびキャパシタＣ_ＦＢを含む。制御ＩＣ１００には、ＦＢ端子が設けられ、ＦＢ端子と外部の接地端子の間には、抵抗Ｒ_ＦＢおよびキャパシタＣ_ＦＢが直列に外付けされる。

ｇｍアンプ２１は、電流源ＣＳの両端間に生ずる検出電圧Ｖ_ＬＥＤと所定の基準電圧Ｖ_ＲＥＦの誤差に応じた電流を出力（ソースまたはシンク）する。具体的にはｇｍアンプ２１は、複数の反転入力端子（−）と、ひとつの非反転入力端子（＋）を有する。複数の反転入力端子にはそれぞれ、ＬＥＤ端子電圧Ｖ_ＬＥＤ１〜Ｖ_ＬＥＤｎが入力され、非反転入力端子には基準電圧Ｖ_ＲＥＦが入力される。誤差増幅器２２は、最も低いＬＥＤ端子電圧（検出電圧）Ｖ_ＬＥＤと基準電圧Ｖ_ＲＥＦの誤差に応じた電流を生成する。

フィードバックスイッチＳＷ１は、ＦＢ端子とｇｍアンプ２１の出力端子との間に設けられ、調光用パルス信号ＰＷＭに応じてオンする。調光パルス信号ＰＷＭは、各チャンネルの調光パルス信号ＰＷＭ_１〜ＰＷＭ_ｎの論理和であり、少なくともひとつのチャンネルが点灯期間を示すときに、所定レベル（たとえばハイレベル）となる。

ソフトスタート回路３２は、スタンバイ信号ＳＴＢがスタンバイ状態から通常の動作状態の復帰を指示すると、時間とともに変化するソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳを生成する。また、ソフトスタート回路３２は、ソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳがあるしきい値電圧に達するとアサート（ハイレベル）されるソフトスタート完了信号（ＳＳ＿ＥＮＤ信号）を出力する。

点灯検出回路６０は、ＬＥＤストリング６が発光可能な程度まで駆動電圧Ｖ_ＯＵＴが上昇したことを検出し、検出するとアサート（ハイレベル）されるフラグ信号（ＬＥＤ＿ＯＮ＿ＡＬＬ信号）を出力する。ＬＥＤ＿ＯＮ＿ＡＬＬ信号は、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴが少なくともひとつのＬＥＤストリング６を発光可能なレベルより高いときにハイレベル、低いときハイレベルとなる。つまり、ＬＥＤ＿ＯＮ＿ＡＬＬ信号は、少なくともひとつのＬＥＤストリング６が発光可能なときにアサート（ハイレベル）される。

ＯＲゲート５６は、ＬＥＤ＿ＯＮ＿ＡＬＬ信号とＳＳ＿ＥＮＤ信号の論理和をとることにより、ＳＴＡＲＴ＿ＯＫ信号を生成する。つまり、ＳＴＡＲＴ＿ＯＫ信号は、起動直後にローレベルをとり、その後、ソフトスタートが完了するか、いずれかのＬＥＤが点灯するとハイレベルに遷移する。

クランプ回路４０は、スイッチング電源４の起動開始後、言い換えればスタンバイ信号ＳＴＢがスタンバイ状態から動作状態への復帰を指示してからある期間、アクティブとなる。アクティブなクランプ回路４０は、ＦＢ端子に生ずるフィードバック電圧Ｖ_ＦＢを、検出電圧Ｖ_ＬＥＤのレベルにかかわらず、ソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳと等しくなるように制御する。クランプ回路４０は、イネーブル端子ＥＮ＃（反転論理）を有し、イネーブル端子ＥＮ＃に入力される信号がローレベルの期間アクティブとなる。本実施の形態において、イネーブル端子ＥＮ＃には、ＳＴＡＲＴ＿ＯＫ信号が入力される。

ＡＮＤゲート２３は、ＳＴＡＲＴ＿ＯＫ信号と調光用パルス信号ＰＷＭの論理積にもとづき、フィードバックスイッチＳＷ１を制御する。これによりフィードバックスイッチＳＷ１は、ＳＴＡＲＴ＿ＯＫ信号がハイレベル、つまりクランプ回路４０が非アクティブであり、かつ調光用パルス信号ＰＷＭが点灯を指示する期間Ｔ_ＯＮにオンする。

パルス変調器２０は、たとえばパルス幅変調器であり、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢに応じたデューティ比を有し、かつ固定された周期を有するパルス信号Ｓ_ＰＷＭを生成する。具体的にはフィードバック電圧Ｖ_ＦＢが高いほどパルス信号Ｓ_ＰＷＭのデューティ比は大きくなる。

たとえばパルス変調器２０は、オシレータ２４、ＰＷＭコンパレータ２６を含む。オシレータ２４は、三角波もしくはのこぎり波の周期電圧Ｖ_ＯＳＣを生成する。ＰＷＭコンパレータ２６はフィードバック電圧Ｖ_ＦＢを周期電圧Ｖ_ＯＳＣと比較し、比較結果に応じたレベルを有するＰＷＭ信号Ｓ_ＰＷＭを生成する。なお、パルス変調器２０としてパルス周波数変調器などを用いてもよい。ＰＷＭ信号Ｓ_ＰＷＭの周波数は、電流駆動回路８によるＰＷＭ駆動の周波数に比べて十分に高く、数百ｋＨｚ（たとえば６００ｋＨｚ）である。

図３は、図２のクランプ回路４０の構成例を示す回路図である。クランプ回路４０は、主として、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴの第１トランジスタＭ１１と、第１トランジスタＭ１１と相補的な、すなわちＰチャンネルＭＯＳＦＥＴの第２トランジスタＭ１２と、を備える。第１トランジスタＭ１１の第１端子（ソース）は、ＦＢ端子に接続される。第２トランジスタＭ１２のソースは、第１トランジスタＭ１１の制御端子（ゲート）に接続され、第２トランジスタＭ１２の制御端子（ゲート）には、ソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳが入力される。

第１トランジスタＭ１１に対する負荷としてインピーダンス回路５１が設けられる。インピーダンス回路５１は、ＦＢ端子と固定電圧端子（接地端子）の間に設けられる。インピーダンス回路５１は、抵抗１１およびスイッチＭ１３を含む。インバータ５４は、ＳＴＡＲＴ＿ＯＫ信号を反転し、スイッチＭ１３のゲートに入力する。こうしてスイッチＭ１３は、クランプ回路４０がアクティブの期間にオンするよう制御される。

第２トランジスタＭ１２のソースと固定電圧端子（電源端子）の間には、第２トランジスタＭ１２に対する負荷として電流源５２が設けられる。

第１トランジスタＭ１１、第２ランジスタＭ１２それぞれのゲートソース間電圧をＶ_Ｔと書くとき、トランジスタＭ１２のソース電位、すなわちトランジスタＭ１１のゲート電位は、Ｖ_ＳＳ＋Ｖ_Ｔとなる。ＦＢ端子の電位は、トランジスタＭ１１のゲート電位よりもＶ_Ｔ低いため、ソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳと等しくなる。

オフ回路５３は、クランプ回路４０が非アクティブの期間に、第１トランジスタＭ１１のゲートの電位を、第１トランジスタＭ１１がオフするレベルに固定する。たとえばオフ回路５３は、第１トランジスタＭ１１のゲートと固定電圧端子（接地端子）の間に設けられ、その制御端子にＳＴＡＲＴ＿ＯＫ信号が入力されたＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（トランジスタＭ１４）で構成できる。ＳＴＡＲＴ＿ＯＫ信号がハイレベルとなると、トランジスタＭ１４がオンし、第１トランジスタＭ１１がオフする。

クランプ回路４０は、ＬＥＤストリング６に流れる駆動電流Ｉ_ＬＥＤが所定レベルより低い期間にアクティブとなり、高い期間に非アクティブとなる。別の観点から見ると、クランプ回路４０は、ＬＥＤストリング６が発光可能となるまでの期間、アクティブとなり、発光可能となった後に非アクティブとなる。

ソフトスタート回路３２は、スタンバイ信号ＳＴＢがハイレベルに遷移すると、クロック信号ＣＬＫに応じてカウントアップするデジタルカウンタ３４と、カウンタ３４のカウント値をアナログ電圧に変換し、ソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳを生成するＤ／Ａコンバータ３６を含んでもよい。カウンタ３４は、カウント値ＣＮＴが所定値に達するとハイレベルとなるＳＳ＿ＥＮＤ信号を生成する。ＳＳ＿ＥＮＤ信号は、ソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳが所定レベルより低いときローレベル、高いときハイレベルとなる。

ソフトスタート回路３２は、キャパシタおよびキャパシタを充電、あるいは放電する回路の組み合わせで構成してもよい。

続いて点灯検出回路６０によるＬＥＤ＿ＯＮ＿ＡＬＬ信号の生成について説明する。図４は、点灯検出回路６０および電流源ＣＳ_ｉの構成を示す回路図である。図４には、全ｎチャンネルのうち、１チャンネル（第ｉチャンネル）の構成が示される。電流駆動回路８の電流源ＣＳ_ｉは、駆動トランジスタＭ２１、電流検出抵抗Ｒ２１、演算増幅器ＯＡ１、調光用スイッチＭ２２を備える。

接地端子ＬＥＤ＿ＧＮＤは、外部の接地電位と接続される。駆動トランジスタＭ２１および電流検出抵抗Ｒ２１は、ＬＥＤストリング６のカソードであるＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉと接地端子ＬＥＤ＿ＧＮＤの間に順に直列に設けられる。演算増幅器ＯＡ１の反転入力端子は、駆動トランジスタＭ２１および電流検出抵抗Ｒ２１の接続点と接続され、その非反転入力端子には、駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉを指示する制御電圧Ｖ_ＤＩＭが印加される。この電流源ＣＳ_ｉによって、駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉが生成される。
Ｉ_ＬＥＤｉ＝Ｖ_ＤＩＭ／Ｒ２１

調光用スイッチＭ２２は、駆動トランジスタＭ２１の制御端子（ゲート）と接地端子ＬＥＤ＿ＧＮＤの間に設けられ、調光用パルス信号ＰＷＭ_ｉに応じてオン、オフが制御される。インバータ６３は、調光用パルス信号ＰＷＭ_ｉを反転し、調光用スイッチＭ２２のゲートに入力する。調光用パルス信号ＰＷＭ_ｉがローレベルの期間（消灯期間Ｔ_ＯＦＦ）、調光用スイッチＭ２２がオンし、駆動トランジスタＭ２１のゲートがローレベルとなり、駆動トランジスタＭ２１がオフする。

点灯検出回路６０は、調光用パルス信号ＰＷＭ_ｉが点灯を指示する点灯期間Ｔ_ＯＮにおいて、駆動トランジスタＭ２１のゲートの電位Ｖ_Ｇを所定のレベルＶａと比較することにより、ＬＥＤストリング６_ｉに流れる駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉが所定レベルに達したことを検出する。検出結果を示すＬＥＤ＿ＯＮ_ｉ信号は、Ｖ_Ｇ＞Ｖａのときローレベル、Ｖ_Ｇ＜Ｖａのときハイレベルとなる。

具体的に点灯検出回路６０は、トランジスタＭ３１、電流源６２、抵抗６８、トランジスタＭ３２を含む。ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴであるトランジスタＭ３１のソースは、演算増幅器ＯＡ１の上側電源端子Ｖ_ＤＤに接続され、そのゲートは駆動トランジスタＭ２１の制御端子（ゲート）に接続される。電流源６２は、トランジスタＭ３１のドレインと演算増幅器ＯＡ１の下側電源端子（ＬＥＤ＿ＧＮＤ）の間に設けられる。トランジスタＭ３２はＮチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、そのゲートが、トランジスタＭ３１のドレインに接続され、そのソースが下側電源端子（ＬＥＤ＿ＧＮＤ）に接続される。トランジスタＭ３２のドレインと上側電源端子Ｖ_ＤＤの間には、トランジスタＭ３２に対する負荷として抵抗６８が設けられる。

点灯検出回路６０は、トランジスタＭ３２のドレイン電位Ｖ_{Ｄ＿Ｍ３２}に応じてＬＥＤ＿ＯＮ_ｉ信号を生成する。インバータ６５は、インバータ６３の出力を反転する。インバータ６５の出力信号は、調光用パルス信号ＰＷＭと同じ論理レベルを有する。ＡＮＤゲート６７は、インバータ６５の出力である調光用パルス信号ＰＷＭ_ｉと同期クロックＣＬＫの論理積を生成し、インバータＩＮＶ１は、ＡＮＤゲート６７の出力を反転し、フリップフロップ６９のクロック端子に入力する。インバータＩＮＶ２は、トランジスタＭ３２のドレイン電位Ｖ_{Ｄ＿Ｍ３２}を反転し、フリップフロップ６９のデータ端子（Ｄ）に入力する。フリップフロップ６９の出力が、ＬＥＤ＿ＯＮ_ｉ信号となる。ＬＥＤ＿ＯＮ_ｉ信号は、第ｉチャンネルのＬＥＤストリング６にあるレベルの駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉが流れているとき、言い換えれば、出力電圧Ｖ_ＯＵＴがある電圧レベル以上となっているときにアサート（ハイレベル）される。

ＯＲゲート７１は、全チャンネルのＬＥＤ＿ＯＮ_１〜ＬＥＤ＿ＯＮ_ｎ信号の論理和をとり、ＬＥＤ＿ＯＮ＿ＡＬＬ信号を生成する。

以上が発光装置３の構成である。続いてその動作を説明する。
図５は、図２の発光装置３の動作を示す波形図である。時刻ｔ１にスタンバイ信号ＳＴＢがハイレベルに遷移し、スイッチング電源４の起動が指示される。起動開始とともにソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳが上昇し始める。このときクランプ回路４０はアクティブであり、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢも、ソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳに追従して上昇する。これによりパルス信号Ｓ_ＰＷＭのデューティ比は、ソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳに応じて増大していく。

フィードバック電圧Ｖ_ＦＢが周期電圧Ｖ_ＯＳＣの下限レベルより高くなると（時刻ｔ２）、パルス信号Ｓ_ＰＷＭが生成される。そして調光用パルス信号ＰＷＭ_ｉが点灯期間Ｔ_ＯＮを示す間、ドライバ２８によってスイッチング信号ＳＷＯＵＴが生成され、スイッチングトランジスタＭ１がスイッチングされる。スイッチング信号ＳＷＯＵＴは、調光用パルス信号ＰＷＭ_ｉより高い周波数でパルス変調されているが、図５ではスイッチング信号ＳＷＯＵＴのパルス変調の様子は省略している。

スイッチングトランジスタＭ１がスイッチングする期間と、出力電圧Ｖ_ＯＵＴが上昇する。なお出力電圧Ｖ_ＯＵＴが低い間は、点灯期間Ｔ_ＯＮであっても駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉが流れない。駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉが流れ始める前において、駆動トランジスタＭ２１のゲート電圧Ｖ_Ｇは、点灯期間Ｔ_ＯＮにおいてハイレベル（Ｖ_ＤＤ）、消灯期間Ｔ_ＯＦＦにおいてローレベル（０Ｖ）を調光用パルス信号ＰＷＭ_ｉと同期して交互に繰り返す。

出力電圧Ｖ_ＯＵＴが上昇するに従い、駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉが増加していく。駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉの増加にともない、点灯期間Ｔ_ＯＮにおける駆動トランジスタＭ２１のゲート電圧Ｖ_Ｇは低下しはじめる。そして、駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉがあるレベルに達すると、ゲート電圧Ｖ_Ｇが所定レベルＶａに低下し、トランジスタＭ３２のドレイン電位Ｖ_{Ｄ＿Ｍ３２}がハイレベルとなる。ハイレベルのドレイン電位Ｖ_{Ｄ＿Ｍ３２}が同期クロックＣＬＫによってフリップフロップ６９に取り込まれ、ＬＥＤ＿ＯＮ_ｉ信号がハイレベルとなる。つまり、あるレベルの駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉが流れ始めたことが検出される（時刻ｔ３）。

ＬＥＤ＿ＯＮ_ｉ信号がハイレベルとなると、クランプ回路４０が非アクティブに切りかえられ、フィードバックスイッチＳＷ１がオンする。これにより検出電圧Ｖ_ＬＥＤに応じたフィードバックが有効となり、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢが、検出電圧Ｖ_ＬＥＤと基準電圧Ｖ_ＲＥＦの誤差に応じたレベルとなる。

以上が発光装置３の起動動作である。
この発光装置３によれば、スタンバイ状態からの復帰時に、調光用パルス信号ＰＷＭのデューティ比が小さい場合であっても、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢ、つまりパルス信号Ｓ_ＰＷＭのデューティ比を、ソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳに追従して増大させることができ、出力電圧Ｖ_ＯＵＴを短時間で上昇させる。また、スイッチング電源４の動作開始からある期間が経過した後に、クランプ回路４０を非アクティブとしてソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳに応じたフィードバック電圧Ｖ_ＦＢの制御を解除することにより、検出電圧Ｖ_ＬＥＤが基準電圧Ｖ_ＲＥＦと近づくようなフィードバック制御に移行させることができる。

移行の直前において、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢの電圧レベルは、ソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳと等しく、移行後は、検出電圧Ｖ_ＬＥＤと基準電圧Ｖ_ＲＥＦの誤差に応じて定まる電圧レベルとなる。この回路では、あるレベルの駆動電流Ｉ_ＬＥＤが流れ始めると、フィードバック制御へと移行させるため、２つの電圧レベルを近づけることができる。これにより移行の前後でフィードバック電圧Ｖ_ＦＢが大きく変動し、出力電圧Ｖ_ＯＵＴが変動するのを抑制することができる。

またクランプ回路４０の点灯検出回路６０は、駆動トランジスタＭ２１の制御端子の電圧Ｖ_Ｇにもとづいて所定レベルの駆動電流Ｉ_ＬＥＤが流れ始めたことを検出している。これは、出力電圧Ｖ_ＯＵＴに応じたＯＶＰ電圧Ｖ_ＯＶＰにもとづいて検出する場合に比べて以下の利点を有する。

ＬＥＤストリング６にあるレベルの駆動電流Ｉ_ＬＥＤが流れているときの電圧降下（順方向電圧）Ｖ_Ｆは、駆動電流Ｉ_ＬＥＤの大きさや、ＬＥＤストリング６に含まれるＬＥＤの個数に応じてさまざまである。したがってＯＶＰ電圧Ｖ_ＯＶＰによって駆動電圧Ｖ_ＯＵＴが十分なレベルに上昇しているかを検出する場合、ＬＥＤストリング６に応じて、ＯＶＰ電圧Ｖ_ＯＶＰと比較すべきしきい値レベルを最適化する必要がある。駆動トランジスタＭ２１の制御端子の電圧にもとづく検出では、ＬＥＤストリング６に応じてしきい値レベルを変化させる必要がないという利点がある。これは、さまざまなＬＥＤストリング６を駆動する汎用性が求められる制御ＩＣ１００において、きわめて重要なメリットである。

続いて、チャンネルごとのＬＥＤストリング６の、オープン故障、ショート故障、非接続を検出するための技術を説明する。この技術は、上述した制御ＩＣ１００と組み合わせて、あるいはそれとは別に利用することができる。

図６は、実施の形態に係る制御ＩＣ１００ａの構成を示す回路図である。図６は、ｉ番目のチャンネルのみを代表的に示している。

制御ＩＣ１００ａは、すでに説明した構成に加えて、主としてチャンネルごとの異常検出用コンパレータＣＯＭＰ＿ＯＰＥＮ_ｉ、チャンネルごとの強制消灯回路８０＿ｉ、チャンネルごとのプルアップ回路９０＿ｉ、ならびに異常検出回路７０を備える。

異常検出用コンパレータＣＯＭＰ＿ＯＰＥＮ_ｉは、対応するＬＥＤ端子（接続端子）ＬＥＤ_ｉの検出電圧Ｖ_ＬＥＤｉを所定のしきい値電圧Ｖ_{ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ}と比較する。異常検出用コンパレータＣＯＭＰ＿ＯＰＥＮ_ｉの入力端子とＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉの間には、トランジスタＭ９０が設けられる。トランジスタＭ９０のゲートに、たとえばＶ_ＲＥＧ＝５Ｖのハイレベル電圧が入力されると、トランジスタＭ９０はオンし、検出電圧Ｖ_ＬＥＤｉが異常検出用コンパレータＣＯＭＰ＿ＯＰＥＮに入力される。

たとえばＶ_{ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ}は、０．２Ｖ程度に設定される。そして異常検出用コンパレータＣＯＭＰ＿ＯＰＥＮ_ｉは、Ｖ_ＬＥＤｉ＜Ｖ_{ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ}のときアサート（たとえばハイレベル）される異常検出信号ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ_ｉを生成する。

フィードバック電圧用コンパレータＣＯＭＰ＿ＦＢは、ＦＢ端子に生ずるフィードバック電圧Ｖ_ＦＢを所定のしきい値電圧Ｖ_{ＦＢ＿ＤＥＴ}と比較する。たとえばしきい値電圧Ｖ_{ＦＢ＿ＤＥＴ}は４Ｖ程度である。そしてフィードバック電圧用コンパレータＣＯＭＰ＿ＦＢは、Ｖ_ＦＢ＞Ｖ_{ＦＢ＿ＤＥＴ}のときアサートされる。故障などによってｉ番目のチャンネルのフィードバックに異常が生じ、検出電圧Ｖ_ＬＥＤｉが接地電圧付近に低下すると、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢがハイレベルに跳ね上がる。つまり、フィードバック電圧用コンパレータＣＯＭＰ＿ＦＢによっても、検出電圧Ｖ_ＬＥＤｉが通常とりうるレベルから外れていることを検出できる。

強制消灯回路８０は、スイッチング電源４の動作開始後に、所定期間τ_ＤＥＴの間、電流駆動回路８による駆動電流Ｉ_ＬＥＤの生成を停止させる。たとえば強制消灯回路８０には、駆動電流Ｉ_ＬＥＤの停止のためのトリガーとして、上述したＳＴＡＲＴ＿ＯＫ信号が入力される。強制消灯回路８０は、ＳＴＡＲＴ＿ＯＫ信号がローレベルからハイレベルに遷移（アサート）すると、言い換えれば、スイッチング電源４の起動動作開始後にある期間が経過すると、さらに言い換えれば、ＬＥＤストリング６に流れる電流が所定レベルに達すると、もしくは、ソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳが所定レベルに達すると、それを契機として所定時間τ_ＤＥＴの間、電流源ＣＳ_ｉによる駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉの生成を停止させる。トリガーとして利用される信号は、ＳＴＡＲＴ＿ＯＫ信号には限定されず、スイッチング電源４の起動後のある時刻にアサートされるその他の信号、たとえばＳＳ＿ＥＮＤ信号や、ＬＥＤ＿ＯＮ信号などを用いてもよい。

たとえばＰＷＭコントローラ９は、ヒステリシスコンパレータ９１、ＯＲゲート９３を含む。ヒステリシスコンパレータ９１は、外部からの調光用パルス信号ＰＷＭ＿ＥＸＴをしきい値電圧と比較し、チャンネルごとの調光用パルス信号ＰＷＭ_ｉ’を生成する。ＯＲゲートは、全チャンネルの調光用パルス信号ＰＷＭ_１〜ＰＷＭ_ｎを受け、それらの論理和である調光用パルス信号ＰＷＭを生成する。

たとえば強制消灯回路８０は、ワンショット回路８２とＡＮＤゲート８４を含む。ワンショット回路８２は、トリガーとなるＳＴＡＲＴ＿ＯＫ信号がアサートされると、所定時間τ_ＤＥＴの間、ローレベルとなるパルス信号ＰＵＬＳＥを生成する。ＡＮＤゲート８４は、調光用パルス信号ＰＷＭ_ｉ’信号とパルス信号ＰＵＬＳＥの論理積である調光用パルス信号ＰＷＭ_ｉを生成する。調光用パルス信号ＰＷＭ_ｉは、所定時間τ_ＤＥＴの間、調光用パルス信号ＰＷＭ_ｉ’のレベルに関わらずローレベルとなり、電流源ＣＳ_ｉによる駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉの生成が停止する。なお強制消灯回路８０の構成は、図６のそれに限定されるものではない。

図６のソフトスタート回路３２ａは、キャパシタＣ_ＳＳ、電流源３３、コンパレータ３５を含む。キャパシタＣ_ＳＳを電流源３３によって充電することにより、キャパシタＣ_ＳＳには、時間とともに上昇するソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳが発生する。コンパレータ３５は、ソフトスタート電圧Ｖ_ＳＳをしきい値電圧Ｖ_{ＳＳ＿ＥＮＤ}と比較し、Ｖ_ＳＳ＞Ｖ_{ＳＳ＿ＥＮＤ}となるとアサート（ハイレベル）されるソフトスタート終了信号（ＳＳ＿ＥＮＤ信号）を生成する。もちろん、ソフトスタート回路３２ａに代えて、図３のソフトスタート回路３２、あるいは別の構成を用いてもよい。

プルアップ回路９０は、アクティブ状態、非アクティブ状態が切りかえ可能に構成され、アクティブ状態においてＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉに電流を供給し、ＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉの電位をプルアップする。プルアップ回路９０のアクティブ状態、非アクティブ状態は、後述のＬＥＤｉ＿ＯＦＦ信号によって制御される。

プルアップ回路９０の構成例を説明する。電流源９２は、電流Ｉｃを生成する。トランジスタ９４、９６はカレントミラー回路を形成し、電流Ｉｃをコピーする。電流Ｉｃは、トランジスタＭ９０を介してＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉに供給される。トランジスタ９８は、トランジスタＭ９４のゲートソース間に設けられる。トランジスタ９８がオンすると、トランジスタ９４、９６がオフとなり、プルアップ回路９０の出力電流Ｉｃがゼロになる。

異常検出回路７０には、各チャンネルの異常検出信号ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ_１〜ｎ、フィードバック検出信号ＦＢ＿ＤＥＴ、各チャンネルの調光用パルス信号ＰＷＭ_１〜ｎが入力される。異常検出回路７０は、これらの信号にもとづき、プルアップ回路９０のアクティブ状態、非アクティブ状態を切りかえるとともに、保護処理や特定の制御を行う。具体的に異常検出回路７０は、チャンネルごとに、対応するＬＥＤストリング６＿ｉを停止すべきときにアサートされるＬＥＤオフ信号（ＬＥＤｉ＿ＯＦＦ信号）と、全チャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎを停止すべきときにアサートされる全ラッチ信号（ＡＬＬ＿ＬＡＴＣＨ信号）を生成する。

続いて、異常検出回路７０の機能および構成を説明する。図７は、図６の異常検出回路７０の具体的な構成例を示す回路図である。図７には、第１チャンネルの構成のみが詳細に示される。他のチャンネルは第１チャンネルと同様に構成される。

異常検出回路７０は、起動時の異常（オープン、地絡）検出機能と、通常動作時の異常（オープン、地絡）検出機能と、を備える。

異常検出回路７０は、チャンネルごとに設けられる第１検出部７４＿ｉ、第２検出部７６＿ｉ、 第１ＯＲゲートＯＲ１＿ｉ、第３ＡＮＤゲートＡＮＤ３＿１を備える。また異常検出回路７０は、全チャンネルに共通に設けられたカウンタ７２、第３ＯＲゲートＯＲ３、第４ＯＲゲートＯＲ４、第４フリップフロップＦＦ４、第５フリップフロップＦＦ５、第４ＡＮＤゲートＡＮＤ４を備える。

第１検出部７４＿ｉは、起動時の異常検出のために設けられ、駆動電流Ｉ_ＬＥＤｉの生成が停止する所定期間τ_ＤＥＴにおいて、異常検出信号ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ_ｉがアサート（ハイレベル）された場合に、第１検出信号ＦＦ１＿Ｑ１をアサート（ハイレベル）する。

第１検出部７４＿ｉは、第１フリップフロップＦＦ１＿ｉを含む。第１フリップフロップＦＦ１＿ｉのデータ端子（Ｄ）には、対応する異常検出信号ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ_ｉが入力され、そのクロック端子には、ワンショット回路８２からのＰＵＬＳＥ信号が入力される。ＰＵＬＳＥ信号は、ＳＴＡＲＴ＿ＯＫ信号がアサートされてから所定時間τ_ＤＥＴ検出後に、ポジティブエッジを有する。このポジティブエッジによって、異常検出信号ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ_ｉがラッチされる。

第２検出部７６＿ｉは、ソフトスタート完了後の通常動作時の異常検出のために設けられ、通常動作時において異常状態が所定期間Ｔ_ＣＰ持続するとアサートされる第２検出信号ＦＦ２＿Ｑｉを生成する。

第２検出部７６＿ｉは、第３検出部７８＿ｉ、第２ＡＮＤゲートＡＮＤ２＿ｉ、第２フリップフロップＦＦ２＿ｉを備える。

第３検出部７８＿ｉは、通常動作時において、正常状態の場合に周期的にローレベルに遷移し、異常状態が検出されるとローレベルに遷移せずにハイレベルを持続する第３検出信号ＦＦ３＿Ｑｉを生成する。

第３検出部７８＿ｉは、第２ＯＲゲートＯＲ２＿ｉ、第１ＡＮＤゲートＡＮＤ１＿ｉ、第３フリップフロップＦＦ３＿ｉを含む。第２ＯＲゲートＯＲ２＿ｉは、対応する調光用パルス信号ＰＷＭ_ｉと、対応する第３フリップフロップＦＦ３＿ｉの出力ＦＦ３＿Ｑｉの論理和を生成する。第１ＡＮＤゲートＡＮＤ１＿ｉは、ＳＳ＿ＥＮＤ信号と、対応する第２ＯＲゲートＯＲ２＿ｉの出力と、対応する異常検出信号ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ_ｉの論理積を生成する。第１ＡＮＤゲートＡＮＤ１＿ｉの出力は、対応する第３フリップフロップＦＦ３＿ｉのリセット端子（反転論理）に入力される。第３フリップフロップＦＦ３＿ｉのデータ端子（Ｄ）はハイレベルに固定され、クロック端子には、システムクロックＣＬＫが入力される。

ＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉに、ＬＥＤストリング６＿ｉが正常に接続されている場合、調光パルス信号ＰＷＭ_ｉがハイレベルとなる点灯期間Ｔ_ＯＮにおいて、Ｖ_ＬＥＤｉ＞Ｖ_{ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ}となるため、異常検出信号ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ_ｉはネゲート（ローレベル）される。その結果、第１ＡＮＤゲートＡＮＤ１＿ｉの出力がローレベルに変化し、第３フリップフロップＦＦ３＿ｉがリセットされ、異常検出信号ＦＦ３＿Ｑｉがローレベルに変化する。

一方、ＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉにオープン故障あるいは地絡故障が発生すると、調光パルス信号ＰＷＭ_ｉがハイレベルとなる点灯期間Ｔ_ＯＮにおいて、Ｖ_ＬＥＤｉ＜Ｖ_{ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ}となるため、異常検出信号ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ_ｉがアサート（ハイレベル）される。その結果、第１ＡＮＤゲートＡＮＤ１＿ｉの出力がローレベルに遷移しないため、第３フリップフロップＦＦ３＿ｉがリセットされず、第３フリップフロップＦＦ３＿ｉの出力である異常検出信号ＦＦ３＿Ｑｉがハイレベルを維持し続ける。

カウンタ７２および第３ＯＲゲートＯＲ３は、タイマー回路７３を構成する。タイマー回路７３は、いずれかのチャンネルの異常検出信号ＦＦ３＿Ｑｉが所定時間Ｔ_ＣＰの間、ハイレベルを持続するとアサート（ハイレベル）されるカウント完了信号（ＣＯＵＮＴ＿ＥＮＤ信号）を生成するタイマー回路７３である。またこのタイマー回路７３は、後述するＬＥＤ＿ＧＮＤ＿ＤＥＴ信号のアサートが、所定時間Ｔ_ＣＰ持続すると、ＣＯＵＮＴ＿ＥＮＤ信号をアサートする。

第３ＯＲゲートＯＲ３は、正常状態において、周期的にローレベルに変化し、異常が発生すると、ハイレベルに固定されるリセット信号ＲＳＴを生成する。第３ＯＲゲートＯＲ３は、各チャンネルの第３フリップフロップＦＦ３＿１〜ＦＦ３＿ｎそれぞれの出力信号ＦＦ３＿Ｑ１〜ＦＦ３＿Ｑｎと、ＬＥＤ端子のいずれかが地絡していることを示す地絡検出信号（ＬＥＤ＿ＧＮＤ＿ＤＥＴ信号）の論理和を生成し、リセット信号ＲＳＴとして、カウンタ７２のリセット端子（反転論理）に入力する。

カウンタ７２は、クロック端子に入力されるクロックＣＬＫと同期してカウントアップする。正常状態においては、カウンタ７２のリセット端子（反転論理）に入力される信号は、パルス調光信号ＰＷＭ_ｉと同期して周期的にローレベルに変化し、カウンタ７２は毎周期リセットされる。一方、何らかの異常が検出されると、リセット端子がローレベルに変化しなくなる。つまり異常状態がある時間持続すると、カウンタ７２がリセットされることなくカウントアップが進み、カウント値が時間Ｔ_ＣＰに対応する所定値に達すると、カウント終了信号（ＣＯＵＮＴ＿ＥＮＤ信号）がアサート（ハイレベル）される。

第２ＡＮＤゲートＡＮＤ２＿ｉは、ＣＯＵＮＴ＿ＥＮＤ信号と、対応する第３フリップフロップＦＦ３＿ｉの出力ＦＦ３＿Ｑｉの論理積を生成し、対応する第２フリップフロップＦＦ２＿ｉのクロック端子に入力する。第２フリップフロップＦＦ２＿ｉのデータ端子（Ｄ）はハイレベルに固定される。第２フリップフロップＦＦ２＿ｉの出力である第２検出信号ＦＦ２＿Ｑｉは、通常動作時において異常状態が所定期間Ｔ_ＣＰ持続するとアサートされる。

第１ＯＲゲートＯＲ１＿ｉは、対応する第１検出部７４＿ｉからの第１検出信号ＦＦ１＿Ｑｉと、対応する第２検出部７６＿ｉからの第２検出信号ＦＦ２＿Ｑｉの論理和を生成し、対応するＬＥＤストリング６＿ｉの駆動を停止すべきときにアサート（ハイレベル）されるＬＥＤｉ＿ＯＦＦ信号を生成する。つまりＬＥＤｉ＿ＯＦＦ信号は、起動時において異常が検出されるか、もしくは通常動作時に異常が検出されるとアサートされる。このＬＥＤｉ＿ＯＦＦ信号は、対応するプルアップ回路９０＿ｉのアクティブ状態、非アクティブ状態を切りかえるためにも利用される。

第３ＡＮＤゲートＡＮＤ３＿ｉは、対応するＬＥＤｉ＿ＯＦＦ信号と、対応する異常検出信号ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ_ｉと、ＦＢ＿ＤＥＴ信号の論理積を生成する。第４ＯＲゲートＯＲ４は、全チャンネルの第３ＡＮＤゲートＡＮＤ３＿１〜ＡＮＤ３＿ｎの出力の論理和を生成する。第４ＡＮＤゲートＡＮＤ４は、ＳＳ＿ＥＮＤ信号と、第４ＯＲゲートＯＲ４の出力の論理積であるＬＥＤ＿ＧＮＤ＿ＤＥＴ信号を生成する。つまりプルアップ回路９０＿ｉによるプルアップの結果、依然として異常検出信号ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ_ｉがアサートされると、ＬＥＤ＿ＧＮＤ＿ＤＥＴ信号がアサートされる。

第４フリップフロップＦＦ４のデータ端子（Ｄ）にはハイレベル電圧が入力され、そのクロック端子にはＣＯＵＮＴ＿ＥＮＤ信号が入力され、そのリセット端子（反転論理）にはＬＥＤ＿ＧＮＤ＿ＤＥＴが入力される。

第５フリップフロップＦＦ５のデータ端子（Ｄ）にはハイレベル電圧が入力され、そのクロック端子には、第４フリップフロップＦＦ４の出力ＦＦ４＿Ｑが入力される。第５フリップフロップＦＦ５の出力は、ＡＬＬ＿ＬＡＴＣＨ信号として出力される。

以上が異常検出回路７０の構成である。続いて、その動作を説明する。図８は、図６の制御ＩＣ１００ａの動作を示すフローチャートである。

制御ＩＣ１００ａに対するスタンバイ信号ＳＴＢが、スタンバイ状態から動作状態への遷移を指示すると、制御ＩＣ１００ａによる起動シーケンスが開始する（Ｓ１００）。そして、ソフトスタートの終了、あるいはＬＥＤストリング６の点灯まで待機する（Ｓ１０２のＮ）。ＳＳ＿ＥＮＤ信号がアサートされ、またはＬＥＤ＿ＯＮ信号がアサートされると（Ｓ１０２のＹ）、強制消灯回路８０が所定期間τ_ＤＥＴの間、駆動電流Ｉ_ＬＥＤを停止する（Ｓ１０４）。その結果、Ｖ_ＬＥＤｉ＞Ｖ_{ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ}の場合（Ｓ１０６のＹ）、ＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉに正常にＬＥＤストリング６＿ｉが接続されているものとして、通常の起動がなされる（Ｓ１０８）。

Ｖ_ＬＥＤｉ＜Ｖ_{ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ}の場合（Ｓ１０６のＮ）、異常検出用コンパレータＣＯＭＰ＿ＯＰＥＮの出力ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ_ｉがアサートされ、第１検出部７４＿ｉによって第１検出信号ＦＦ１＿Ｑｉがアサートされ、起動時に異常があったものと判定される。そして第１ＯＲゲートＯＲ１＿ｉの出力であるＬＥＤｉ＿ＯＦＦ信号がアサートされて、プルアップ回路９０＿ｉがアクティブ（オン）となる（Ｓ１１０）。

プルアップ回路９０＿ｉがアクティブとなると、ＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉに電流Ｉｃが供給される。ＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉにＬＥＤストリング６＿ｉが接続されていない場合、ＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉがプルアップ回路９０＿ｉによってプルアップされ、Ｖ_ＬＥＤｉ＞Ｖ_{ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ}となり（Ｓ１１２のＹ）、異常検出信号ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ_ｉはネゲート（ローレベル）される。異常検出信号ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ_ｉがネゲートされ続けると、第１ＡＮＤゲートＡＮＤ１＿ｉの出力はローレベルを、第３フリップフロップＦＦ３＿Ｑｉはハイレベルを持続し、カウンタ７２によるカウント動作が進み、やがてＣＯＵＮＴ＿ＥＮＤ信号がアサートされる。これにより、第２検出信号ＦＦ２＿Ｑｉがアサートされ、ｉ番目のチャンネルが不使用であるものと判定される（Ｓ１１４）。この場合、制御ＩＣ１００ａは、ｉ番目のチャンネルのみを不使用とし、その他のチャンネルのＬＥＤストリング６＿ｉについては、駆動を継続する。

プルアップ回路９０＿ｉがアクティブとなっても、ＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉが地絡している場合、ＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉはプルアップされない。その結果、Ｖ_ＬＥＤｉ＜Ｖ_{ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ}となり（Ｓ１１２のＮ）、ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ_ｉがアサートされる。
このとき検出電圧Ｖ_ＬＥＤｉが接地電圧付近であるため、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢが電源電圧付近まで上昇し、ＣＯＭＰ＿ＦＢ信号がアサートされている。またＬＥＤｉ＿ＯＦＦ信号もアサートされている。したがって、第３ＡＮＤゲートＡＮＤ３＿ｉの出力がハイレベルとなる。またＳＳ＿ＥＮＤ信号もアサートされているため、第４ＡＮＤゲートＡＮＤ４の出力、つまりＬＥＤ＿ＧＮＤ＿ＤＥＴ信号がアサート（ハイレベル）される（Ｓ１３０）。ＬＥＤ＿ＧＮＤ＿ＤＥＴ信号がアサートされた状態が持続すると、第３ＯＲゲートＯＲ３の出力であるリセット信号ＲＳＴはハイレベルを維持し、カウンタ７２によるカウントが進み、やがてＣＯＵＮＴ＿ＥＮＤ信号がアサートされる。ＣＯＵＮＴ＿ＥＮＤ信号がアサートされると、ＡＬＬ＿ＬＡＴＣＨ信号がアサートされる（Ｓ１３２）。ひとつでも地絡故障しているチャンネルが存在すると、回路が損傷するおそれがあることから、ＡＬＬ＿ＬＡＴＣＨ信号がアサートされると、制御ＩＣ１００ａは、スイッチング電源４および電流駆動回路８を停止する。

ステップＳ１０８に戻る。起動直後の所定期間τ_ＤＥＴにおいて異常が検出されないと、通常の起動シーケンスを経て、ＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎが駆動される（通常動作状態）。通常動作状態においては、パルス調光信号ＰＷＭ_ｉがアサートされる点灯期間Ｔ_ＯＮにおける検出電圧Ｖ_ＬＥＤｉが、しきい値電圧Ｖ_{ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ}と比較される。Ｖ_ＬＥＤｉ＞Ｖ_{ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ}であるとき（Ｓ１２０のＹ）、ＬＥＤストリング６＿ｉが正常と判定され、通常動作状態が持続する。

点灯期間Ｔ_ＯＮにおいて、Ｖ_ＬＥＤｉ＜Ｖ_{ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ}となると（Ｓ１２０のＮ）、第１ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力がハイレベルを持続し、第３フリップフロップＦＦ３＿１がリセットされず、したがってカウンタ７２もリセットされない。これにより、カウンタ７２のカウントアップが進み（Ｓ１２２のＮ）、異常状態があるサイクル継続すると、ＣＯＵＮＴ＿ＥＮＤ信号がアサートされる（Ｓ１２２のＹ）。これにより第２フリップフロップＦＦ２＿ｉの出力ＦＦ２＿Ｑｉがアサートされ、ＬＥＤｉ＿ＯＦＦ信号がアサートされる。これにより、プルアップ回路９０＿ｉがアクティブとなる（Ｓ１２４）。その結果、Ｖ_ＬＥＤｉ＞Ｖ_{ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ}が検出されると（Ｓ１２６のＹ）、第ｉチャンネルはオープン故障が発生したものと判定される（Ｓ１２８）。この場合、制御ＩＣ１００ａは、ｉ番目のチャンネルのみ駆動を停止し、その他のチャンネルの駆動は継続する。

Ｖ_ＬＥＤｉ＜Ｖ_{ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ}の場合（Ｓ１２６のＮ）、異常検出信号ＯＰＥＮ＿ＤＥＴ_ｉがアサートされる。これによりＬＥＤ＿ＧＮＤ＿ＤＥＴ信号がアサートされ（Ｓ１３０）、地絡故障と判定される（Ｓ１３２）。この場合、全チャンネルの駆動を停止する。

以上が制御ＩＣ１００ａの動作である。
この制御ＩＣ１００ａによれば、スイッチング電源４の起動直後、駆動電流Ｉ_ＬＥＤが停止する所定期間τ_ＤＥＴを設け、その期間における検出電圧Ｖ_ＬＥＤをしきい値電圧と比較することにより、起動当初からＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉにＬＥＤストリング６＿ｉが接続されていない状態、あるいはＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉが地絡した状態を検出することができる。

さらに、プルアップ回路９０＿ｉを設けたことにより、起動直後、あるいは通常動作時において、ＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉがオープンであるのか、地絡しているのかを判定することができる。

さらに、チャンネルごとにオープン状態を検出できるため、あるＬＥＤ端子ＬＥＤ_ｉがオープンと判定された場合、そのチャンネルに関してのみ駆動を停止し、その他のチャンネルについては駆動を持続することができる。

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

ＬＥＤストリング６の種類が予め決められている場合には、ＯＶＰ電圧Ｖ_ＯＶＰにもとづいて、クランプ回路４０のアクティブ、非アクティブを切りかえてもよい。
あるいは、電流検出抵抗Ｒ２１に生ずる電圧降下Ｖ_Ｒ２１にもとづいてアクティブ、非アクティブを切りかえてもよい。

当業者であれば、図７の異常検出回路７０と同等の機能を有する別の回路を、公知のデジタル回路、アナログ回路の組み合わせによって設計することができ、そうした回路も、本発明の範囲に含まれる。

当業者には、ＭＯＳＦＥＴとバイポーラトランジスタを置換しうることが理解される。またＮチャンネルとＰチャンネル、ＮＰＮ型とＰＮＰ型、を適切に入れかえ、電源端子と接地端子を天地反転した変形例も、本発明の範囲に含まれる。

実施の形態ではインダクタを用いた非絶縁型のスイッチング電源を説明したが、本発明はトランスを用いた絶縁型のスイッチング電源にも適用可能である。

実施の形態では、発光装置３のアプリケーションとして電子機器を説明したが、用途は特に限定されず、照明などにも利用できる。

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

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

ＳＷ１…フィードバックスイッチ、ＯＡ１…演算増幅器、Ｌ１…インダクタ、Ｃ１…出力キャパシタ、Ｄ１…整流ダイオード、Ｍ１…スイッチングトランジスタ、２…電子機器、３…発光装置、４…スイッチング電源、５…ＬＣＤパネル、６…ＬＥＤストリング、８…電流駆動回路、９…ＰＷＭコントローラ、Ｍ１１…第１トランジスタ、Ｍ１２…第２トランジスタ、Ｍ１３…第３トランジスタ、Ｍ１４…第４トランジスタ、１９…パルス生成部、２０…パルス変調器、２１…ｇｍアンプ、Ｍ２１…駆動トランジスタ、Ｒ２１…電流検出抵抗、２２…誤差増幅器、Ｍ２２…調光用スイッチ、２４…オシレータ、２６…ＰＷＭコンパレータ、２８…ドライバ、３２…ソフトスタート回路、３４…カウンタ、３６…Ｄ／Ａコンバータ、４０…クランプ回路、６０…点灯検出回路、７０…異常検出回路、８０…強制消灯回路、８２…ワンショット回路、８４…ＡＮＤゲート、ＣＯＭＰ＿ＯＰＥＮ…異常検出用コンパレータ、ＣＯＭＰ＿ＦＢ…フィードバック電圧用コンパレータ、９０…プルアップ回路、９４…ＡＮＤゲート、１００…制御ＩＣ、１０２…出力回路、ＰＷＭ…調光用パルス信号。

Claims (7)

1. 発光素子の第１端子に駆動電圧を供給するスイッチング電源を制御するとともに、前記発光素子に流れる駆動電流を生成する制御回路であって、
   前記発光素子の第２端子が接続されるべき接続端子と、
   前記接続端子と接続され、調光用パルス信号に応じた間欠的な駆動電流を生成する電流駆動回路と、
   前記接続端子に生ずる検出電圧と所定の基準電圧の誤差に応じたフィードバック電圧を生成する誤差増幅器と、
   前記フィードバック電圧に応じたデューティ比を有するパルス信号を生成するパルス変調器と、
   前記パルス信号にもとづき前記スイッチング電源のスイッチング素子を駆動するドライバと、
   前記検出電圧が所定のしきい値電圧より低いときアサートされる異常検出信号を生成する異常検出用コンパレータと、
   アクティブ状態、非アクティブ状態が切りかえ可能に構成され、アクティブ状態において前記接続端子に電流を供給するプルアップ回路と、
   前記異常検出信号がアサートされると前記プルアップ回路をアクティブとし、前記プルアップ回路をアクティブとした後に、前記異常検出信号がアサートされたか否かを検出する異常検出回路と、
   を備えることを特徴とする制御回路。
2. 前記スイッチング電源の動作開始後に、所定期間、前記電流駆動回路による前記駆動電流の生成を停止させる強制消灯回路をさらに備え、
   前記異常検出回路は、前記所定期間において前記異常検出信号がアサートされた場合に前記プルアップ回路をアクティブとし、前記プルアップ回路をアクティブとした後に、前記異常検出信号がアサートされたか否かを検出することを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
3. 前記強制消灯回路は、前記発光素子に流れる前記駆動電流が所定レベルに達してから前記所定期間、前記電流駆動回路による前記駆動電流の生成を停止させることを特徴とする請求項２に記載の制御回路。
4. 前記強制消灯回路は、時間とともに上昇するソフトスタート電圧が所定レベルに達してから前記所定期間、前記電流駆動回路による前記駆動電流の生成を停止させることを特徴とする請求項２または３に記載の制御回路。
5. 前記異常検出回路は、
   前記電流駆動回路が前記駆動電流を生成する期間において前記異常検出信号がアサートされた場合に前記プルアップ回路をアクティブとし、前記プルアップ回路をアクティブとした後に、前記異常検出信号がアサートされたか否かを検出することを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
6. 発光素子と、
   前記発光素子の一端に駆動電圧を供給するスイッチング電源と、
   を備え、前記スイッチング電源は、
   スイッチング素子を含む出力回路と、
   前記スイッチング素子を駆動する請求項１から５のいずれかに記載の制御回路と、
   を含むことを特徴とする発光装置。
7. 液晶パネルと、
   前記液晶パネルのバックライトとして設けられた請求項６に記載の発光装置と、
   を備えることを特徴とする電子機器。

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