JP2002359090A - 携帯型機器における表示装置の照明用led素子駆動回路 - Google Patents
携帯型機器における表示装置の照明用led素子駆動回路Info
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- JP2002359090A JP2002359090A JP2001105756A JP2001105756A JP2002359090A JP 2002359090 A JP2002359090 A JP 2002359090A JP 2001105756 A JP2001105756 A JP 2001105756A JP 2001105756 A JP2001105756 A JP 2001105756A JP 2002359090 A JP2002359090 A JP 2002359090A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低消費電力で高いVfのLED素子の駆動が容
易にでき、小型で製品ごとの輝度ばらつき少なく、電池
の電圧が低下しても輝度の変化を抑制することができる
携帯型機器における表示装置の照明用LED素子駆動回
路を提供することにある。 【解決手段】この発明は、第1,第2のコンデンサを使
用したn/m電圧整流型のスイッチングによる昇圧回路
を用い、さらにMOSトランジスタが出力段の定電流回
路を、LED素子と直列に配置して昇圧回路の負荷と
し、LED素子を定電流駆動する。このことで、電磁ノ
イズを発生することなく、スイッチングによるn/m電
圧昇圧によって昇圧回路の出力に電圧リップルが発生し
ても、スイッチング周波数を高く採ることでリップル分
を定電流回路側が受けてLED素子の端子電圧をそのダ
イオード特性に従って実質的に一定に保持することがで
きる。リップル分が定電流回路側で吸収されることによ
り、LED素子は、実質的に定電流、定電圧駆動され輝
度ばらつきが抑えられる。
易にでき、小型で製品ごとの輝度ばらつき少なく、電池
の電圧が低下しても輝度の変化を抑制することができる
携帯型機器における表示装置の照明用LED素子駆動回
路を提供することにある。 【解決手段】この発明は、第1,第2のコンデンサを使
用したn/m電圧整流型のスイッチングによる昇圧回路
を用い、さらにMOSトランジスタが出力段の定電流回
路を、LED素子と直列に配置して昇圧回路の負荷と
し、LED素子を定電流駆動する。このことで、電磁ノ
イズを発生することなく、スイッチングによるn/m電
圧昇圧によって昇圧回路の出力に電圧リップルが発生し
ても、スイッチング周波数を高く採ることでリップル分
を定電流回路側が受けてLED素子の端子電圧をそのダ
イオード特性に従って実質的に一定に保持することがで
きる。リップル分が定電流回路側で吸収されることによ
り、LED素子は、実質的に定電流、定電圧駆動され輝
度ばらつきが抑えられる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、携帯型機器にお
ける表示装置の照明用LED素子駆動回路に関し、詳し
くは、PHS、携帯電話等の携帯用電話機、電子ブッ
ク、PADなどの携帯型電子機器などに搭載される電池
駆動の液晶表示装置における照明用LED素子駆動回路
において、低消費電力で高いVf(順方向降下電圧)の
LED素子の駆動が容易にでき、小型で製品ごとの輝度
ばらつき少なく、電池の電圧が低下しても輝度の変化を
抑制することができるような照明用LED素子駆動回路
に関する。
ける表示装置の照明用LED素子駆動回路に関し、詳し
くは、PHS、携帯電話等の携帯用電話機、電子ブッ
ク、PADなどの携帯型電子機器などに搭載される電池
駆動の液晶表示装置における照明用LED素子駆動回路
において、低消費電力で高いVf(順方向降下電圧)の
LED素子の駆動が容易にでき、小型で製品ごとの輝度
ばらつき少なく、電池の電圧が低下しても輝度の変化を
抑制することができるような照明用LED素子駆動回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、PHS、携帯電話等の携帯用電話
機、携帯用電子機器などの電池駆動の装置の表示装置に
おけるバックライト、サイドライトなど、照明用ライト
としてLED素子が使用されている。この種のLED素
子の駆動回路は、チャージポンプ回路等の倍電圧整流を
利用した昇圧回路により昇圧した電圧をレギュレータに
より定電圧化して抵抗等を介してLED駆動電圧を生成
してLED素子を点灯している。
機、携帯用電子機器などの電池駆動の装置の表示装置に
おけるバックライト、サイドライトなど、照明用ライト
としてLED素子が使用されている。この種のLED素
子の駆動回路は、チャージポンプ回路等の倍電圧整流を
利用した昇圧回路により昇圧した電圧をレギュレータに
より定電圧化して抵抗等を介してLED駆動電圧を生成
してLED素子を点灯している。
【0003】図6は、その回路図である。図6におい
て、LED素子駆動回路は、リチウムイオン電池11か
ら3.6V程度(3.0V〜4.2V)の電圧を持つ電
力をチャージポンプ回路12により所定の周期でスイッ
チ切換を行ってコンデンサC1に充電した後に、リチウ
ムイオン電池11の電圧を加えて、昇圧してコンデンサ
C1の電荷をコンデンサC2に転送してこれを充電する、
いわゆる倍電圧整流を繰り返してコンデンサC2に7.
2V程度の電圧を発生する。この電圧の電力を5Vレギ
ュレータ13に加える。5Vレギュレータ13は、降圧
トランジスにより電圧調整して安定化した5Vの電圧の
電力を生成し、電力蓄積用のコンデンサCoに5Vの電
圧の電力を蓄積する。LED素子15は、コンデンサC
oの出力側となる出力端子14とグランドGND間に抵
抗Rが直列に接続された回路として設けられ、抵抗Rを
介してLED素子15が電流駆動される。このときの駆
動電流Ioは、Io=(5−Vf)/Rとなる。ただし、R
は、抵抗Rの抵抗値であり、Vfは、点灯状態でのLE
D素子15の端子電圧である。
て、LED素子駆動回路は、リチウムイオン電池11か
ら3.6V程度(3.0V〜4.2V)の電圧を持つ電
力をチャージポンプ回路12により所定の周期でスイッ
チ切換を行ってコンデンサC1に充電した後に、リチウ
ムイオン電池11の電圧を加えて、昇圧してコンデンサ
C1の電荷をコンデンサC2に転送してこれを充電する、
いわゆる倍電圧整流を繰り返してコンデンサC2に7.
2V程度の電圧を発生する。この電圧の電力を5Vレギ
ュレータ13に加える。5Vレギュレータ13は、降圧
トランジスにより電圧調整して安定化した5Vの電圧の
電力を生成し、電力蓄積用のコンデンサCoに5Vの電
圧の電力を蓄積する。LED素子15は、コンデンサC
oの出力側となる出力端子14とグランドGND間に抵
抗Rが直列に接続された回路として設けられ、抵抗Rを
介してLED素子15が電流駆動される。このときの駆
動電流Ioは、Io=(5−Vf)/Rとなる。ただし、R
は、抵抗Rの抵抗値であり、Vfは、点灯状態でのLE
D素子15の端子電圧である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなLED素子駆動回路にあっては、製品ごとに、LE
D素子の明るさ(輝度)にばらつきが発生し易い。特
に、液晶表示装置のバックライトとして使用される白色
LEDをはじめとして、青色LED、緑色LEDなどに
あっては、平均で3.5V程度とVfが高く、しかもVf
がばらつくので、暗点灯になったり、点灯できないもの
も出てくる。図7は、その特性であり、(a)が白色L
EDの駆動電圧(順電圧Vf)対駆動電流(順電流If
p)特性であり、(b)がその相対光度対駆動電流(順
電流Ifp)特性である。図(a)の←→の範囲がばらつ
きの範囲であり、このようなばらつきは、直列に挿入さ
れた抵抗Rを可変抵抗器として調整できるようにすれば
よいが、それには調整工程が必要になる。しかも、レギ
ュレータを使用する場合には、図6の電力用のコンデン
サCoのように、数μF〜十数μF程度の大きな容量の
コンデンサが必要である。電力用のコンデンサCoにチ
ップコンデンサを使用したとしても、PHS、携帯電話
等の携帯用電話機などにあっては装置の小型化、軽量化
の際にそれが問題となる。
うなLED素子駆動回路にあっては、製品ごとに、LE
D素子の明るさ(輝度)にばらつきが発生し易い。特
に、液晶表示装置のバックライトとして使用される白色
LEDをはじめとして、青色LED、緑色LEDなどに
あっては、平均で3.5V程度とVfが高く、しかもVf
がばらつくので、暗点灯になったり、点灯できないもの
も出てくる。図7は、その特性であり、(a)が白色L
EDの駆動電圧(順電圧Vf)対駆動電流(順電流If
p)特性であり、(b)がその相対光度対駆動電流(順
電流Ifp)特性である。図(a)の←→の範囲がばらつ
きの範囲であり、このようなばらつきは、直列に挿入さ
れた抵抗Rを可変抵抗器として調整できるようにすれば
よいが、それには調整工程が必要になる。しかも、レギ
ュレータを使用する場合には、図6の電力用のコンデン
サCoのように、数μF〜十数μF程度の大きな容量の
コンデンサが必要である。電力用のコンデンサCoにチ
ップコンデンサを使用したとしても、PHS、携帯電話
等の携帯用電話機などにあっては装置の小型化、軽量化
の際にそれが問題となる。
【0005】また、図6のように、降圧トランジスタに
よるギュレータを利用すると消費電力が大きくなるとと
もに携帯型電子機器からみて電源回路が大型化する欠点
がある。このような問題を回避するためにスイッチング
電源回路によりスイッチングして昇圧電圧を得るLED
素子駆動回路もある。しかし、このスイッチング電源回
路は、インダクタンスが素子として必要になるために電
磁ノイズが発生し易い。それにより他の回路あるいは電
源回路自体にノイズ対策が必要になる。また、使用され
るコイルは、100μH〜数百μHのものが必要であ
り、その大きさは小さくみても5mm角程度となる。そ
の結果、前記の電力用のコンデンサと同様にこれが特に
PHS、携帯電話等の携帯用電話機などにあっては装置
の小型化、軽量化の際に問題となる。
よるギュレータを利用すると消費電力が大きくなるとと
もに携帯型電子機器からみて電源回路が大型化する欠点
がある。このような問題を回避するためにスイッチング
電源回路によりスイッチングして昇圧電圧を得るLED
素子駆動回路もある。しかし、このスイッチング電源回
路は、インダクタンスが素子として必要になるために電
磁ノイズが発生し易い。それにより他の回路あるいは電
源回路自体にノイズ対策が必要になる。また、使用され
るコイルは、100μH〜数百μHのものが必要であ
り、その大きさは小さくみても5mm角程度となる。そ
の結果、前記の電力用のコンデンサと同様にこれが特に
PHS、携帯電話等の携帯用電話機などにあっては装置
の小型化、軽量化の際に問題となる。
【0006】ところで、LED素子を液晶表示装置のバ
ックライトとして使用した場合に、その輝度を一定に保
持するものとして、特開平11−305198号を挙げ
ることができる。これには、定電流回路を設けてLED
素子を定電流駆動する技術が示されている。また、実開
平5−27789号にも同様な技術が記載されている。
これらに開示されているLED素子駆動回路の技術は、
携帯用電話機のような小型、軽量のケースを用いる装置
の使用は予定されていない。なぜならば、基準電圧発生
をツエナーダイオードとMOSトランジスタの直列回路
によっているからである。これでは、定電流回路の動作
電圧が高くなり、電池の使用状態に応じて順次低下する
電圧特性(以下減電特性)に対して広い範囲で発光輝度
が確保できない。また、バイポーラトランジスタによる
定電流駆動であるために温度変化により駆動定電流が変
化するので、小型、軽量のケースの温度上昇に応じて輝
度ずれが発生する。もっとも、特開平11−30519
8号では、4個のLED素子が直列に接続された回路が
多数並列に設けられた多数のLED素子を同時駆動する
関係で輝度変化は多少目立たなくなるが、現在のよう
に、2個から6個程度のLED素子を使用した低消費電
力のバックライト照明回路では、前記の欠点が問題とな
る。
ックライトとして使用した場合に、その輝度を一定に保
持するものとして、特開平11−305198号を挙げ
ることができる。これには、定電流回路を設けてLED
素子を定電流駆動する技術が示されている。また、実開
平5−27789号にも同様な技術が記載されている。
これらに開示されているLED素子駆動回路の技術は、
携帯用電話機のような小型、軽量のケースを用いる装置
の使用は予定されていない。なぜならば、基準電圧発生
をツエナーダイオードとMOSトランジスタの直列回路
によっているからである。これでは、定電流回路の動作
電圧が高くなり、電池の使用状態に応じて順次低下する
電圧特性(以下減電特性)に対して広い範囲で発光輝度
が確保できない。また、バイポーラトランジスタによる
定電流駆動であるために温度変化により駆動定電流が変
化するので、小型、軽量のケースの温度上昇に応じて輝
度ずれが発生する。もっとも、特開平11−30519
8号では、4個のLED素子が直列に接続された回路が
多数並列に設けられた多数のLED素子を同時駆動する
関係で輝度変化は多少目立たなくなるが、現在のよう
に、2個から6個程度のLED素子を使用した低消費電
力のバックライト照明回路では、前記の欠点が問題とな
る。
【0007】ところで、携帯用電話機のような機器で
は、例えば、昼間の液晶表示装置の表示では明るく、夜
間の液晶表示装置の表示では暗くして電池の消耗を少な
くすることが一般に行われている。このような輝度調整
をする場合にはLED素子15の駆動電流値を調整する
ことが必要になる。そのために別途駆動電流調整回路が
設けられる。その分、回路規模が大きくなり、多機能化
の障害になる。その上に、小型、軽量化、IC化の妨げ
にもなる。この発明の目的は、このような従来技術の問
題点を解決するものであって、低消費電力で高いVfの
LED素子の駆動が容易にでき、小型で製品ごとの輝度
ばらつき少なく、電池の電圧が低下しても輝度の変化を
抑制することができる携帯型機器における表示装置の照
明用LED素子駆動回路を提供することにある。
は、例えば、昼間の液晶表示装置の表示では明るく、夜
間の液晶表示装置の表示では暗くして電池の消耗を少な
くすることが一般に行われている。このような輝度調整
をする場合にはLED素子15の駆動電流値を調整する
ことが必要になる。そのために別途駆動電流調整回路が
設けられる。その分、回路規模が大きくなり、多機能化
の障害になる。その上に、小型、軽量化、IC化の妨げ
にもなる。この発明の目的は、このような従来技術の問
題点を解決するものであって、低消費電力で高いVfの
LED素子の駆動が容易にでき、小型で製品ごとの輝度
ばらつき少なく、電池の電圧が低下しても輝度の変化を
抑制することができる携帯型機器における表示装置の照
明用LED素子駆動回路を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためのこの発明の携帯型機器における表示装置の照明
用LED素子駆動回路の特徴は、電池と、この電池から
電力を受けて所定の周波数でスイッチングして第1のコ
ンデンサに充電しスイッチングに対して相補的にON/
OFFするスイッチングにより第1のコンデンサに充電
された電荷を実質的にn/m倍電圧(ただしn>mで、
n、mは2以上の整数)にして第2のコンデンサに転送
してこれを充電することにより昇圧する昇圧回路と、こ
の昇圧回路の出力端子に負荷として接続されるLED素
子と、このLED素子の上流あるいは下流に挿入されL
ED素子を定電流で駆動する定電流回路とを備えてい
て、前記の定電流回路が定電流を発生する出力段にMO
Sトランジスタを有し、所定の定電圧と比較することに
よりMOSトランジスタを制御して前記の定電流を発生
するものである。
るためのこの発明の携帯型機器における表示装置の照明
用LED素子駆動回路の特徴は、電池と、この電池から
電力を受けて所定の周波数でスイッチングして第1のコ
ンデンサに充電しスイッチングに対して相補的にON/
OFFするスイッチングにより第1のコンデンサに充電
された電荷を実質的にn/m倍電圧(ただしn>mで、
n、mは2以上の整数)にして第2のコンデンサに転送
してこれを充電することにより昇圧する昇圧回路と、こ
の昇圧回路の出力端子に負荷として接続されるLED素
子と、このLED素子の上流あるいは下流に挿入されL
ED素子を定電流で駆動する定電流回路とを備えてい
て、前記の定電流回路が定電流を発生する出力段にMO
Sトランジスタを有し、所定の定電圧と比較することに
よりMOSトランジスタを制御して前記の定電流を発生
するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】前記の構成では、第1,第2のコ
ンデンサを使用したn/m電圧整流型のスイッチングに
よる昇圧回路を用い、さらにMOSトランジスタが出力
段の定電流回路を、LED素子と直列に配置して昇圧回
路の負荷とし、LED素子を定電流駆動する。このこと
で、電磁ノイズを発生することなく、スイッチングによ
るn/m電圧昇圧によって昇圧回路の出力に電圧リップ
ルが発生しても、スイッチング周波数を高く採ることで
リップル分を定電流回路側が受けてLED素子の端子電
圧をそのダイオード特性に従って実質的に一定に保持す
ることができる。リップル分が定電流回路側で吸収され
ることにより、LED素子は、実質的に定電流、定電圧
駆動され輝度ばらつきが抑えられる。また、MOSトラ
ンジスタが出力段の定電流回路は、その動作電圧を1V
以下の低い電圧にでき、直列に検出用の抵抗が挿入され
ても抵抗の電圧は、数百ミリV以下にすることが可能で
あり、電池の減電特性におて広い範囲でほぼ一定の輝度
特性を確保できる。その結果、電力用の大きなコンデン
サが不要となり、電圧レギュレータも用いなくて済むの
で、電力消費が抑えられ、製品ごとの輝度ばらつきも抑
えられ、かつ、小型な装置に適する表示装置の照明用L
ED素子駆動回路を容易に実現することができる。
ンデンサを使用したn/m電圧整流型のスイッチングに
よる昇圧回路を用い、さらにMOSトランジスタが出力
段の定電流回路を、LED素子と直列に配置して昇圧回
路の負荷とし、LED素子を定電流駆動する。このこと
で、電磁ノイズを発生することなく、スイッチングによ
るn/m電圧昇圧によって昇圧回路の出力に電圧リップ
ルが発生しても、スイッチング周波数を高く採ることで
リップル分を定電流回路側が受けてLED素子の端子電
圧をそのダイオード特性に従って実質的に一定に保持す
ることができる。リップル分が定電流回路側で吸収され
ることにより、LED素子は、実質的に定電流、定電圧
駆動され輝度ばらつきが抑えられる。また、MOSトラ
ンジスタが出力段の定電流回路は、その動作電圧を1V
以下の低い電圧にでき、直列に検出用の抵抗が挿入され
ても抵抗の電圧は、数百ミリV以下にすることが可能で
あり、電池の減電特性におて広い範囲でほぼ一定の輝度
特性を確保できる。その結果、電力用の大きなコンデン
サが不要となり、電圧レギュレータも用いなくて済むの
で、電力消費が抑えられ、製品ごとの輝度ばらつきも抑
えられ、かつ、小型な装置に適する表示装置の照明用L
ED素子駆動回路を容易に実現することができる。
【0010】
【実施例】図1は、この発明の携帯型機器における表示
装置の照明用LED素子駆動回路を適用した一実施例の
ブロック図、図2〜図5は、この発明の照明用LED素
子駆動回路を適用した他の実施例のブロック図である。
なお、図6を含め、各図において、一の構成要素は同一
の符号で示す。図1において、1は、リチウムイオン電
池11の電力で駆動される携帯型電話機に使用される表
示装置の照明用LED素子駆動回路であって、2は、一
点鎖線枠で示すICとしてIC化された昇圧駆動回路
(一点鎖線の枠で示す。)である。これは、チャージポ
ンプ回路3と定電流駆動回路4とからなる。D1,D2
は、それぞれICに対して外付けされたダイオードであ
って、リチウムイオン電池11の正極側と出力端子5と
の間に順方向で挿入されている。ダイオードD1のカソ
ード側とチャージポンプ回路3の出力端子3aとの間に
はコンデンサC1が接続され、ダイオードD2のカソード
側とグランドGNDとの間にはコンデンサC2が接続さ
れている。そして、出力端子5に白色のLED素子15
に接続され、このLED素子15の下流に定電流駆動回
路4が設けられている。この定電流駆動回路4によりL
ED素子15の駆動電流をグランドGNDへと定電流で
シンクさせる。なお、コンデンサC1,コンデンサC2
は、それぞれ1μF程度のセラミックコンデンサであ
る。ダイオードD1,D2は、ここでは、消費電力低減の
ため順方向電圧降下の小さいショットキーダイオードと
する。
装置の照明用LED素子駆動回路を適用した一実施例の
ブロック図、図2〜図5は、この発明の照明用LED素
子駆動回路を適用した他の実施例のブロック図である。
なお、図6を含め、各図において、一の構成要素は同一
の符号で示す。図1において、1は、リチウムイオン電
池11の電力で駆動される携帯型電話機に使用される表
示装置の照明用LED素子駆動回路であって、2は、一
点鎖線枠で示すICとしてIC化された昇圧駆動回路
(一点鎖線の枠で示す。)である。これは、チャージポ
ンプ回路3と定電流駆動回路4とからなる。D1,D2
は、それぞれICに対して外付けされたダイオードであ
って、リチウムイオン電池11の正極側と出力端子5と
の間に順方向で挿入されている。ダイオードD1のカソ
ード側とチャージポンプ回路3の出力端子3aとの間に
はコンデンサC1が接続され、ダイオードD2のカソード
側とグランドGNDとの間にはコンデンサC2が接続さ
れている。そして、出力端子5に白色のLED素子15
に接続され、このLED素子15の下流に定電流駆動回
路4が設けられている。この定電流駆動回路4によりL
ED素子15の駆動電流をグランドGNDへと定電流で
シンクさせる。なお、コンデンサC1,コンデンサC2
は、それぞれ1μF程度のセラミックコンデンサであ
る。ダイオードD1,D2は、ここでは、消費電力低減の
ため順方向電圧降下の小さいショットキーダイオードと
する。
【0011】昇圧駆動回路2のチャージポンプ回路3
は、発振回路31とドライバ32とからなる昇圧回路で
あって、これら発振回路31とドライバ32は、リチウ
ムイオン電池11から電力を受けて動作する。発振回路
31は、リング発振器で構成され、100kHz〜70
0kHz範囲のある周波数でデューティ比が50%のパ
ルス信号を発生する。これの出力パルスを受けてドライ
バ32は、HIGHレベル(以下“H”)がリチウムイ
オン電池11の電圧でLOWレベル(以下“L”)がグ
ランド電位でON/OFFするパルスを出力端子3aに
発生してコンデンサC1に送出する。
は、発振回路31とドライバ32とからなる昇圧回路で
あって、これら発振回路31とドライバ32は、リチウ
ムイオン電池11から電力を受けて動作する。発振回路
31は、リング発振器で構成され、100kHz〜70
0kHz範囲のある周波数でデューティ比が50%のパ
ルス信号を発生する。これの出力パルスを受けてドライ
バ32は、HIGHレベル(以下“H”)がリチウムイ
オン電池11の電圧でLOWレベル(以下“L”)がグ
ランド電位でON/OFFするパルスを出力端子3aに
発生してコンデンサC1に送出する。
【0012】定電流駆動回路4は、輝度調整回路41
と、差動増幅回路42、出力段としてnチャネルMOS
FETのトランジスタ43、そしてトランジスタ43の
ソース側とグランドGNDとの間に接続された駆動電流
検出用の外付け抵抗Rsとからなる。差動増幅回路42
の(+)入力は、輝度調整回路41からの電圧を受け、(-)
入力は、トランジスタ43のソース側に接続され、差動
増幅回路42の出力端子がトランジスタ43のゲートに
接続されている。トランジスタ43のソース側は、IC
の端子に外付けされた抵抗Rsを介して接地されてい
る。LED素子15を定電流駆動する出力段のトランジ
スタ43のドレインは、LED素子15に接続され、ト
ランジスタ43は、LED素子15に流れた駆動電流を
受けて、そのソース、抵抗Rsを介してグランドへとシ
ンクさせる。このとき流れる駆動電流Ioは、それによ
り発生する抵抗Rsの端子電圧が輝度調整回路41によ
り設定された電圧に一致するように制御されて定電流と
なる。その定電流値は、輝度調整回路41の電圧により
決定され、輝度調整回路41の電圧を、例えば、外部か
ら可変抵抗のつまみ調整操作に応じて直接あるいはコン
トローラを介して制御信号CONTにより設定することによ
り駆動電流の調整可能である。それにより輝度調整がで
きる。この実施例では、抵抗Rsの端子電圧は、通常、
1V以下の100mV〜300mV程度の範囲で調整さ
れる。また、定電流駆動回路4の電圧は、出力端子5の
電圧リップルに応じて変化するが、平均値で1V程度に
抑えることができる。その結果、LED素子15の点灯
電圧Vfに対して1V以上の余裕ができ、電池11の電
圧が低減する、電池の減電特性におて広い範囲でほぼ一
定の輝度特性を確保できる。なお、ここでの輝度調整回
路41は、定電流駆動回路4の定電流を設定する比較基
準電圧を発生する比較基準電圧発生回路になっている。
また、輝度調整回路41の電圧設定は、マイクロコンピ
ュータからその制御信号CONTに応じて設定するようにし
てもよい。
と、差動増幅回路42、出力段としてnチャネルMOS
FETのトランジスタ43、そしてトランジスタ43の
ソース側とグランドGNDとの間に接続された駆動電流
検出用の外付け抵抗Rsとからなる。差動増幅回路42
の(+)入力は、輝度調整回路41からの電圧を受け、(-)
入力は、トランジスタ43のソース側に接続され、差動
増幅回路42の出力端子がトランジスタ43のゲートに
接続されている。トランジスタ43のソース側は、IC
の端子に外付けされた抵抗Rsを介して接地されてい
る。LED素子15を定電流駆動する出力段のトランジ
スタ43のドレインは、LED素子15に接続され、ト
ランジスタ43は、LED素子15に流れた駆動電流を
受けて、そのソース、抵抗Rsを介してグランドへとシ
ンクさせる。このとき流れる駆動電流Ioは、それによ
り発生する抵抗Rsの端子電圧が輝度調整回路41によ
り設定された電圧に一致するように制御されて定電流と
なる。その定電流値は、輝度調整回路41の電圧により
決定され、輝度調整回路41の電圧を、例えば、外部か
ら可変抵抗のつまみ調整操作に応じて直接あるいはコン
トローラを介して制御信号CONTにより設定することによ
り駆動電流の調整可能である。それにより輝度調整がで
きる。この実施例では、抵抗Rsの端子電圧は、通常、
1V以下の100mV〜300mV程度の範囲で調整さ
れる。また、定電流駆動回路4の電圧は、出力端子5の
電圧リップルに応じて変化するが、平均値で1V程度に
抑えることができる。その結果、LED素子15の点灯
電圧Vfに対して1V以上の余裕ができ、電池11の電
圧が低減する、電池の減電特性におて広い範囲でほぼ一
定の輝度特性を確保できる。なお、ここでの輝度調整回
路41は、定電流駆動回路4の定電流を設定する比較基
準電圧を発生する比較基準電圧発生回路になっている。
また、輝度調整回路41の電圧設定は、マイクロコンピ
ュータからその制御信号CONTに応じて設定するようにし
てもよい。
【0013】次に、全体的な動作について説明する。こ
こで、リチウムイオン電池11の電圧をVsとし、ダイ
オードの順方向電圧降下を無視して説明すれば、ドライ
バ32からの出力パルスが“L”となるOFF期間にダ
イオードD1がONとなり、コンデンサC1がダイオード
D1を介して充電される。ドライバ32からの出力パル
スが“H”となる次のON期間にはダイオードD2がO
Nとなり、コンデンサC1の電圧が2Vsまで上昇してこ
の電圧でコンデンサC2がダイオードD2を介して充電さ
れる。その結果、コンデンサC2には2Vsの電圧が発生
してその電力が出力端子5に送出される。なお、コンデ
ンサC2の電圧がVs以上の電圧になっている限り、ドラ
イバ32の出力パルスが“L”となるOFF期間にはダ
イオードD2はOFFし、このOFF期間ではコンデン
サC2は充電されない。また、出力パルスが“H”とな
るON期間ではダイオードD1はOFFする。ダイオー
ドD1,D2は、ドライバ32の出力パルスにより前記の
ようなON/OFFをするスイッチング動作をする。
こで、リチウムイオン電池11の電圧をVsとし、ダイ
オードの順方向電圧降下を無視して説明すれば、ドライ
バ32からの出力パルスが“L”となるOFF期間にダ
イオードD1がONとなり、コンデンサC1がダイオード
D1を介して充電される。ドライバ32からの出力パル
スが“H”となる次のON期間にはダイオードD2がO
Nとなり、コンデンサC1の電圧が2Vsまで上昇してこ
の電圧でコンデンサC2がダイオードD2を介して充電さ
れる。その結果、コンデンサC2には2Vsの電圧が発生
してその電力が出力端子5に送出される。なお、コンデ
ンサC2の電圧がVs以上の電圧になっている限り、ドラ
イバ32の出力パルスが“L”となるOFF期間にはダ
イオードD2はOFFし、このOFF期間ではコンデン
サC2は充電されない。また、出力パルスが“H”とな
るON期間ではダイオードD1はOFFする。ダイオー
ドD1,D2は、ドライバ32の出力パルスにより前記の
ようなON/OFFをするスイッチング動作をする。
【0014】こうして昇圧された2Vsの電圧の電力
は、定電流駆動回路4により定電流に調整されてLED
素子15に流れる。このとき、LED素子15に加えら
れる電圧は、発振回路31の発振周波数である100k
Hz〜700kHzのある周波数で変調されることにな
るが、LED素子15の両端子電圧は、そのダイオード
特性に従って駆動電流に対応した一定電圧値に保持され
る。これにより、レギュレータが不要になり、装置ごと
に出力端子5の電圧Voが異なっても、また出力電圧が
ばらついてもLED素子15自体の駆動電圧がばらつく
ことなく、LED素子15の輝度ばらつきは抑制され
る。しかも、100kHz〜700kHzの範囲の周波
数での電圧変調は、LED素子15の発光にちらつきと
してほとんど現れない。このとき、装置ごとの出力端子
5の電圧Voのばらつきは、トランジスタ43のドレイ
ン・ソース間の電圧で吸収され、それがレギュレータの
動作に換わる。
は、定電流駆動回路4により定電流に調整されてLED
素子15に流れる。このとき、LED素子15に加えら
れる電圧は、発振回路31の発振周波数である100k
Hz〜700kHzのある周波数で変調されることにな
るが、LED素子15の両端子電圧は、そのダイオード
特性に従って駆動電流に対応した一定電圧値に保持され
る。これにより、レギュレータが不要になり、装置ごと
に出力端子5の電圧Voが異なっても、また出力電圧が
ばらついてもLED素子15自体の駆動電圧がばらつく
ことなく、LED素子15の輝度ばらつきは抑制され
る。しかも、100kHz〜700kHzの範囲の周波
数での電圧変調は、LED素子15の発光にちらつきと
してほとんど現れない。このとき、装置ごとの出力端子
5の電圧Voのばらつきは、トランジスタ43のドレイ
ン・ソース間の電圧で吸収され、それがレギュレータの
動作に換わる。
【0015】図2は、図1のチャージポンプ回路3に換
えて、MOSトランジスタのスイッチ回路を利用するチ
ャージポンプ回路30とした同様な照明用LED素子駆
動回路1aの実施例である。一点鎖線の枠で示す昇圧駆
動回路2aがIC部分である。ダイオードD1,D2とド
ライバ32に換えて、MOSトランジスタのアナログス
イッチ回路(トランスファーゲート)33、34、3
5、36が設けられている。なお、図1のドライバ32
は、必要に応じて設ければよいので省略してある。以
下、図3〜図5において同様である。スイッチ回路33
は、図1のダイオードD1の位置に挿入され、スイッチ
回路34は、ダイオードD2の位置に挿入されている。
そして、コンデンサC1は、スイッチ回路33、34の
接続点と、直列に接続されたスイッチ回路35、36の
接続点の間にそれぞれ外付け部品として接続されてい
る。スイッチ回路35の残りの他端は接地され、スイッ
チ回路36の残りの他端は、リチウムイオン電池11の
正極側に接続されている。
えて、MOSトランジスタのスイッチ回路を利用するチ
ャージポンプ回路30とした同様な照明用LED素子駆
動回路1aの実施例である。一点鎖線の枠で示す昇圧駆
動回路2aがIC部分である。ダイオードD1,D2とド
ライバ32に換えて、MOSトランジスタのアナログス
イッチ回路(トランスファーゲート)33、34、3
5、36が設けられている。なお、図1のドライバ32
は、必要に応じて設ければよいので省略してある。以
下、図3〜図5において同様である。スイッチ回路33
は、図1のダイオードD1の位置に挿入され、スイッチ
回路34は、ダイオードD2の位置に挿入されている。
そして、コンデンサC1は、スイッチ回路33、34の
接続点と、直列に接続されたスイッチ回路35、36の
接続点の間にそれぞれ外付け部品として接続されてい
る。スイッチ回路35の残りの他端は接地され、スイッ
チ回路36の残りの他端は、リチウムイオン電池11の
正極側に接続されている。
【0016】各スイッチ回路33、34、35、36
は、それぞれ発振回路31の出力パルスによりON/O
FF制御される。スイッチ回路33とスイッチ回路34
とは、出力パルスが“H”のときにONとなり、“L”
のときにOFFとなる。一方、スイッチ回路35とスイ
ッチ回路36とは、インバータ37を介して駆動され、
逆に、出力パルスが“L”のときにONとなり、“H”
のときにOFFとなる相補動作をする。これにより図1
の実施例と同様に発振回路31の出力パルスが“H”と
なる期間にONしたスイッチ回路33,35を介してコ
ンデンサC1が充電され、発振回路31の出力パルスが
“L”となる期間にONしたスイッチ回路36によりコ
ンデンサC1が2Vsまで上昇して、このときONしてい
るスイッチ回路34を介してコンデンサC1の電荷がコ
ンデンサC2に転送されて2Vsの電圧で充電される。そ
の他の構成は、図1と同様であるので、全体的な動作に
ついては割愛する。
は、それぞれ発振回路31の出力パルスによりON/O
FF制御される。スイッチ回路33とスイッチ回路34
とは、出力パルスが“H”のときにONとなり、“L”
のときにOFFとなる。一方、スイッチ回路35とスイ
ッチ回路36とは、インバータ37を介して駆動され、
逆に、出力パルスが“L”のときにONとなり、“H”
のときにOFFとなる相補動作をする。これにより図1
の実施例と同様に発振回路31の出力パルスが“H”と
なる期間にONしたスイッチ回路33,35を介してコ
ンデンサC1が充電され、発振回路31の出力パルスが
“L”となる期間にONしたスイッチ回路36によりコ
ンデンサC1が2Vsまで上昇して、このときONしてい
るスイッチ回路34を介してコンデンサC1の電荷がコ
ンデンサC2に転送されて2Vsの電圧で充電される。そ
の他の構成は、図1と同様であるので、全体的な動作に
ついては割愛する。
【0017】図3の携帯型電話機に使用される表示装置
の照明用LED素子駆動回路10は、図1のLED素子
15に換えて定電流駆動回路4の上流にカレントミラー
回路6を設けて、このカレントミラー回路6により定電
流を生成して2個のLED素子を上流側で定電流駆動す
る実施例である。カレントミラー回路6は、PNP型の
入力側トランジスタQ1とこれにカレントミラー接続さ
れたPNP型の出力側トランジスタQ2,Q3とからな
り、トランジスタQ2,Q3のコレクタがそれぞれICの
端子5a、5bに接続され、これら端子5a、5bとグ
ランドGNDとの間にそれぞれLED素子15a、15
bが接続されている。トランジスタQ1,Q2,Q3のエ
ミッタは、それぞれコンデンサC2の電圧出力側に接続
されたICの端子4aと出力端子5とを接続する電力ラ
イン6aに接続されている。トランジスタQ1のコレク
タは、トランジスタ43のドレインに接続され、トラン
ジスタQ1がトランジスタ43から定電流を受けて駆動
される。なお、端子4aと出力端子5とは同一端子であ
ってもよい。その他の構成は、図1と同様である。その
動作は、カレントミラー回路6により、トランジスタ4
3に発生する定電流が反転されて、シンク電流から吐出
しの定電流となって、トランジスタQ2,Q3のコレクタ
から各LED素子15a、15bに加えられる。
の照明用LED素子駆動回路10は、図1のLED素子
15に換えて定電流駆動回路4の上流にカレントミラー
回路6を設けて、このカレントミラー回路6により定電
流を生成して2個のLED素子を上流側で定電流駆動す
る実施例である。カレントミラー回路6は、PNP型の
入力側トランジスタQ1とこれにカレントミラー接続さ
れたPNP型の出力側トランジスタQ2,Q3とからな
り、トランジスタQ2,Q3のコレクタがそれぞれICの
端子5a、5bに接続され、これら端子5a、5bとグ
ランドGNDとの間にそれぞれLED素子15a、15
bが接続されている。トランジスタQ1,Q2,Q3のエ
ミッタは、それぞれコンデンサC2の電圧出力側に接続
されたICの端子4aと出力端子5とを接続する電力ラ
イン6aに接続されている。トランジスタQ1のコレク
タは、トランジスタ43のドレインに接続され、トラン
ジスタQ1がトランジスタ43から定電流を受けて駆動
される。なお、端子4aと出力端子5とは同一端子であ
ってもよい。その他の構成は、図1と同様である。その
動作は、カレントミラー回路6により、トランジスタ4
3に発生する定電流が反転されて、シンク電流から吐出
しの定電流となって、トランジスタQ2,Q3のコレクタ
から各LED素子15a、15bに加えられる。
【0018】図4は、図2のチャージポンプ回路30を
3倍圧昇圧のチャージポンプ回路300に換えて、LE
D素子を定電流駆動する回路として図3のカレントミラ
ー回路6を設けた同様な照明用LED素子駆動回路10
aである。3倍圧昇圧の関係で、コンデンサC3が出力
用コンデンサとして端子4aとグランドGND間に挿入
されている。この実施例では、3倍圧昇圧のチャージポ
ンプ回路300を用いているので、駆動されるLED素
子としての電圧が3倍となる。そこで、直列接続した2
つのLED素子が同時に駆動できる。図3のLED素子
15aに換えてこの実施例では、端子5aとグランドG
NDとの間に2つのLED素子15c、15dの直列回
路が接続され、さらにLED素子15bに換えて端子5
bとグランドGNDとの間に2つのLED素子15e、
15fの直列回路が設けられている。なお、ICとして
の一点鎖線の枠は、チャージポンプ回路300について
は省略してある。チャージポンプ回路300は、SW1
〜SW7の7個のスイッチ(あるいはスイッチ回路、以
下同様である。)を有し、3つのコンデンサC1〜C3を
充電する。発振回路31の出力パルスが“H”となる期
間に、図示するように、SW2,SW3,SW5,SW6の
各スイッチがONになり、SW1,SW4,SW7の各ス
イッチがOFFとなって、コンデンサC1,C2が並列に
接続されて充電される。発振回路31の出力パルスが
“L”となる期間に、SW2,SW3,SW5,SW6の各
スイッチがOFFとなり、SW1,SW4,SW7の各ス
イッチがONになり、コンデンサC1,C2が電池11に
対して直列に接続されて、3倍電圧となり、その電荷が
コンデンサC3に転送される。
3倍圧昇圧のチャージポンプ回路300に換えて、LE
D素子を定電流駆動する回路として図3のカレントミラ
ー回路6を設けた同様な照明用LED素子駆動回路10
aである。3倍圧昇圧の関係で、コンデンサC3が出力
用コンデンサとして端子4aとグランドGND間に挿入
されている。この実施例では、3倍圧昇圧のチャージポ
ンプ回路300を用いているので、駆動されるLED素
子としての電圧が3倍となる。そこで、直列接続した2
つのLED素子が同時に駆動できる。図3のLED素子
15aに換えてこの実施例では、端子5aとグランドG
NDとの間に2つのLED素子15c、15dの直列回
路が接続され、さらにLED素子15bに換えて端子5
bとグランドGNDとの間に2つのLED素子15e、
15fの直列回路が設けられている。なお、ICとして
の一点鎖線の枠は、チャージポンプ回路300について
は省略してある。チャージポンプ回路300は、SW1
〜SW7の7個のスイッチ(あるいはスイッチ回路、以
下同様である。)を有し、3つのコンデンサC1〜C3を
充電する。発振回路31の出力パルスが“H”となる期
間に、図示するように、SW2,SW3,SW5,SW6の
各スイッチがONになり、SW1,SW4,SW7の各ス
イッチがOFFとなって、コンデンサC1,C2が並列に
接続されて充電される。発振回路31の出力パルスが
“L”となる期間に、SW2,SW3,SW5,SW6の各
スイッチがOFFとなり、SW1,SW4,SW7の各ス
イッチがONになり、コンデンサC1,C2が電池11に
対して直列に接続されて、3倍電圧となり、その電荷が
コンデンサC3に転送される。
【0019】図5は、図3のチャージポンプ回路30を
1.5倍圧昇圧のチャージポンプ回路301に換えた同
様な照明用LED素子駆動回路10bである。LED素
子を定電流駆動する回路として図3のカレントミラー回
路6を設けている。チャージポンプ回路301は、前記
と同様にSW1〜SW7の7個のスイッチと3つのコンデ
ンサC1〜C3とを有している。ただし、その接続状態が
前記の図4とは異なる。発振回路31の出力パルスが
“H”となる期間に、図示するように、SW2,SW3,
SW5,SW6の各スイッチがOFFになり、SW1,S
W4,SW7の各スイッチがONとなって、コンデンサC
1,C2が直列に接続されて充電される。発振回路31の
出力パルスが“L”となる期間に、SW2,SW3,SW
5,SW6の各スイッチがONとなり、SW1,SW4,S
W7の各スイッチがOFFになり、コンデンサC1,C2
が電池11に対して並列に接続されて、その電荷がコン
デンサC3に転送されて、コンデンサC3の電圧が1.5
倍電圧となる。ただし、この場合、各コンデンサC1,
C2の容量は等しいものとする。これにより、照明のた
めの電力をさらに低減することができ、本願発明の回路
は、回路構成上から1.5倍電圧でもLED素子の点灯
が可能である。
1.5倍圧昇圧のチャージポンプ回路301に換えた同
様な照明用LED素子駆動回路10bである。LED素
子を定電流駆動する回路として図3のカレントミラー回
路6を設けている。チャージポンプ回路301は、前記
と同様にSW1〜SW7の7個のスイッチと3つのコンデ
ンサC1〜C3とを有している。ただし、その接続状態が
前記の図4とは異なる。発振回路31の出力パルスが
“H”となる期間に、図示するように、SW2,SW3,
SW5,SW6の各スイッチがOFFになり、SW1,S
W4,SW7の各スイッチがONとなって、コンデンサC
1,C2が直列に接続されて充電される。発振回路31の
出力パルスが“L”となる期間に、SW2,SW3,SW
5,SW6の各スイッチがONとなり、SW1,SW4,S
W7の各スイッチがOFFになり、コンデンサC1,C2
が電池11に対して並列に接続されて、その電荷がコン
デンサC3に転送されて、コンデンサC3の電圧が1.5
倍電圧となる。ただし、この場合、各コンデンサC1,
C2の容量は等しいものとする。これにより、照明のた
めの電力をさらに低減することができ、本願発明の回路
は、回路構成上から1.5倍電圧でもLED素子の点灯
が可能である。
【0020】以上は、1.5倍の実施例であるが、0.
5倍にn倍電圧を追加すれば、2.5倍、3.5倍…の
昇圧電圧を発生することができる。2個直列接続のコン
デンサにn倍電圧を得て、そのコンデンサを並列接続す
れば、3以上の整数値nについてn/2倍電圧を発生す
ることは容易にできる。さらに、前記実施例では、コン
デンサ2個を直列に接続し、その後並列接続に切り換え
て電源電圧Vsに対してVs/2の電圧を得ているが、
コンデンサk個(kは2以上の整数)を直列に接続して
その後、k個のコンデンサを並列に接続することで、V
s/kの電圧を得ることができる。これに電圧Vsを加
えることで、Vs(k+1)/kの昇圧電圧を発生する
ことができる。これと、さらにこれにn倍電圧に昇圧し
た電圧nVsを加えれることも発生することが可能であ
る。また、nVs(k+1)/kも可能となる。これら
のことから、一般的には、n/m倍電圧の昇圧をするこ
とが可能である。ただしn>mであり、n、mは2以上
の整数である。これにより、照明のための電力をさらに
低減することができ、本願発明の回路は、回路構成上か
ら1.5倍電圧でもLED素子の点灯が可能である。
5倍にn倍電圧を追加すれば、2.5倍、3.5倍…の
昇圧電圧を発生することができる。2個直列接続のコン
デンサにn倍電圧を得て、そのコンデンサを並列接続す
れば、3以上の整数値nについてn/2倍電圧を発生す
ることは容易にできる。さらに、前記実施例では、コン
デンサ2個を直列に接続し、その後並列接続に切り換え
て電源電圧Vsに対してVs/2の電圧を得ているが、
コンデンサk個(kは2以上の整数)を直列に接続して
その後、k個のコンデンサを並列に接続することで、V
s/kの電圧を得ることができる。これに電圧Vsを加
えることで、Vs(k+1)/kの昇圧電圧を発生する
ことができる。これと、さらにこれにn倍電圧に昇圧し
た電圧nVsを加えれることも発生することが可能であ
る。また、nVs(k+1)/kも可能となる。これら
のことから、一般的には、n/m倍電圧の昇圧をするこ
とが可能である。ただしn>mであり、n、mは2以上
の整数である。これにより、照明のための電力をさらに
低減することができ、本願発明の回路は、回路構成上か
ら1.5倍電圧でもLED素子の点灯が可能である。
【0021】以上説明してきたが、実施例では、リチウ
ム電池を使用した例を挙げているが、電源は、強誘電体
コンデンサによる電源であってもよい。
ム電池を使用した例を挙げているが、電源は、強誘電体
コンデンサによる電源であってもよい。
【0022】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明にあ
っては、第1,第2のコンデンサを使用したn/m電圧
整流型のスイッチングによる昇圧回路を用い、さらにM
OSトランジスタが出力段の定電流回路を、LED素子
と直列に配置して昇圧回路の負荷とし、LED素子を定
電流駆動するようにしているので、LED素子は、実質
的に定電流、定電圧駆動され輝度ばらつきが抑えられ
る。また、MOSトランジスタが出力段の定電流回路
は、その動作電圧を1V以下の低い電圧にでき、直列に
検出用の抵抗が挿入されても抵抗の電圧は、数百ミリV
以下にすることが可能であり、電池の減電特性におて広
い範囲でほぼ一定の輝度特性を確保できる。その結果、
電力用の大きなコンデンサが不要となり、電圧レギュレ
ータも用いなくて済むので、電力消費が抑えられ、製品
ごとの輝度ばらつきも抑えられ、かつ、小型な装置に適
する表示装置の照明用LED素子駆動回路を容易に実現
することができる。
っては、第1,第2のコンデンサを使用したn/m電圧
整流型のスイッチングによる昇圧回路を用い、さらにM
OSトランジスタが出力段の定電流回路を、LED素子
と直列に配置して昇圧回路の負荷とし、LED素子を定
電流駆動するようにしているので、LED素子は、実質
的に定電流、定電圧駆動され輝度ばらつきが抑えられ
る。また、MOSトランジスタが出力段の定電流回路
は、その動作電圧を1V以下の低い電圧にでき、直列に
検出用の抵抗が挿入されても抵抗の電圧は、数百ミリV
以下にすることが可能であり、電池の減電特性におて広
い範囲でほぼ一定の輝度特性を確保できる。その結果、
電力用の大きなコンデンサが不要となり、電圧レギュレ
ータも用いなくて済むので、電力消費が抑えられ、製品
ごとの輝度ばらつきも抑えられ、かつ、小型な装置に適
する表示装置の照明用LED素子駆動回路を容易に実現
することができる。
【図1】図1は、この発明の携帯型機器における表示装
置の照明用LED素子駆動回路を適用した一実施例のブ
ロック図である。
置の照明用LED素子駆動回路を適用した一実施例のブ
ロック図である。
【図2】図2は、この発明の照明用LED素子駆動回路
を適用した他の実施例のブロック図である。
を適用した他の実施例のブロック図である。
【図3】図3は、この発明の照明用LED素子駆動回路
を適用した定電流ソース型の他の実施例のブロック図で
ある。
を適用した定電流ソース型の他の実施例のブロック図で
ある。
【図4】図4は、この発明の照明用LED素子駆動回路
を適用した3倍昇圧の定電流ソース型の他の実施例のブ
ロック図である。
を適用した3倍昇圧の定電流ソース型の他の実施例のブ
ロック図である。
【図5】図5は、この発明の照明用LED素子駆動回路
を適用した1.5倍昇圧の定電流ソース型の他の実施例
のブロック図である。
を適用した1.5倍昇圧の定電流ソース型の他の実施例
のブロック図である。
【図6】図6は、従来の表示装置の照明用LED素子駆
動回路のブロック図である。
動回路のブロック図である。
【図7】図7は、LED素子の特性の説明図であって、
(a)は、駆動電圧−駆動電流特性の説明図、(b)相
対光度−駆動電流特性の説明図である。
(a)は、駆動電圧−駆動電流特性の説明図、(b)相
対光度−駆動電流特性の説明図である。
1,10…LED素子駆動回路、2…IC化された昇圧
回路、3,12…チャージポンプ回路、4…定電流駆動
回路、5,13…出力端子、11…リチウムイオン電
池、13…5Vレギュレータ、15…LED素子、31
…発振回路、32…ドライバ、41…輝度調整回路、4
2…差動増幅回路、43…nチャネルFETのドライブ
トランジスタ、R,Rs…抵抗。
回路、3,12…チャージポンプ回路、4…定電流駆動
回路、5,13…出力端子、11…リチウムイオン電
池、13…5Vレギュレータ、15…LED素子、31
…発振回路、32…ドライバ、41…輝度調整回路、4
2…差動増幅回路、43…nチャネルFETのドライブ
トランジスタ、R,Rs…抵抗。
【手続補正書】
【提出日】平成13年5月9日(2001.5.9)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項7
【補正方法】変更
【補正内容】
【請求項7】さらに、カレントミラー回路を有し、前記
LED素子は、前記カレントミラー回路の出力側トラン
ジスタを介して前記昇圧回路の前記出力端子に接続さ
れ、前記カレントミラー回路の入力側トランジスタが前
記定電流回路により駆動される請求項1記載の携帯型機
器における表示装置の照明用LED素子駆動回路。 ─────────────────────────────────────────────────────
LED素子は、前記カレントミラー回路の出力側トラン
ジスタを介して前記昇圧回路の前記出力端子に接続さ
れ、前記カレントミラー回路の入力側トランジスタが前
記定電流回路により駆動される請求項1記載の携帯型機
器における表示装置の照明用LED素子駆動回路。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成13年12月14日(2001.12.
14)
14)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためのこの発明の携帯型機器における表示装置の照明
用LED素子駆動回路の特徴は、電池と、この電池から
電力を受けて所定の周波数でスイッチングして第1のコ
ンデンサに充電しスイッチングに対して相補的にON/
OFFするスイッチングにより第1のコンデンサに充電
された電荷を実質的にn/m倍電圧(ただしn>mで、
n、mは2以上の整数)にして第2のコンデンサに転送
してこれを充電することにより昇圧する昇圧回路と、こ
の昇圧回路の出力端子に負荷として接続されるLED素
子と、このLED素子の上流あるいは下流に挿入されL
ED素子を定電流で駆動する定電流回路とを備えてい
て、前記の定電流回路が、差動増幅回路と、所定の定電
圧を発生する定電圧発生回路と、定電流を発生する出力
段に設けられたMOSトランジスタと、このMOSトラ
ンジスタの下流に電流検出のための抵抗とを有する電流
シンク型定電流回路であり、差動増幅回路が定電圧発生
回路の電圧と抵抗の端子電圧とを比較してその比較結果
に応じた電流をMOSトランジスタのゲートに送出して
MOSトランジスタを制御して前記の定電流を発生し、
前記の昇圧回路が、第1および第2のコンデンサを充電
するチャージポンプ回路を有し、チャージポンプ回路と
定電流回路とがIC化されているものである。
るためのこの発明の携帯型機器における表示装置の照明
用LED素子駆動回路の特徴は、電池と、この電池から
電力を受けて所定の周波数でスイッチングして第1のコ
ンデンサに充電しスイッチングに対して相補的にON/
OFFするスイッチングにより第1のコンデンサに充電
された電荷を実質的にn/m倍電圧(ただしn>mで、
n、mは2以上の整数)にして第2のコンデンサに転送
してこれを充電することにより昇圧する昇圧回路と、こ
の昇圧回路の出力端子に負荷として接続されるLED素
子と、このLED素子の上流あるいは下流に挿入されL
ED素子を定電流で駆動する定電流回路とを備えてい
て、前記の定電流回路が、差動増幅回路と、所定の定電
圧を発生する定電圧発生回路と、定電流を発生する出力
段に設けられたMOSトランジスタと、このMOSトラ
ンジスタの下流に電流検出のための抵抗とを有する電流
シンク型定電流回路であり、差動増幅回路が定電圧発生
回路の電圧と抵抗の端子電圧とを比較してその比較結果
に応じた電流をMOSトランジスタのゲートに送出して
MOSトランジスタを制御して前記の定電流を発生し、
前記の昇圧回路が、第1および第2のコンデンサを充電
するチャージポンプ回路を有し、チャージポンプ回路と
定電流回路とがIC化されているものである。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】
【発明の実施の形態】前記の構成では、第1,第2のコ
ンデンサを使用したn/m電圧整流型のスイッチングに
よる昇圧回路を用い、さらにMOSトランジスタが出力
段の定電流回路を、LED素子と直列に配置して昇圧回
路の負荷とし、LED素子を定電流駆動する。このこと
で、電磁ノイズを発生することなく、スイッチングによ
るn/m電圧昇圧によって昇圧回路の出力に電圧リップ
ルが発生しても、スイッチング周波数を高く採ることで
リップル分を定電流回路側が受けてLED素子の端子電
圧をそのダイオード特性に従って実質的に一定に保持す
ることができる。リップル分が定電流回路側で吸収され
ることにより、LED素子は、実質的に定電流、定電圧
駆動され輝度ばらつきが抑えられる。また、MOSトラ
ンジスタが出力段の定電流回路は、その動作電圧を1V
以下の低い電圧にでき、直列に検出用の抵抗が挿入され
ても抵抗の電圧は、数百ミリV以下にすることが可能で
あり、電池の減電特性において広い範囲でほぼ一定の輝
度特性を確保できる。その結果、電力用の大きなコンデ
ンサが不要となり、電圧レギュレータも用いなくて済む
ので、電力消費が抑えられ、製品ごとの輝度ばらつきも
抑えられ、かつ、小型な装置に適する表示装置の照明用
LED素子駆動回路を容易に実現することができる。
ンデンサを使用したn/m電圧整流型のスイッチングに
よる昇圧回路を用い、さらにMOSトランジスタが出力
段の定電流回路を、LED素子と直列に配置して昇圧回
路の負荷とし、LED素子を定電流駆動する。このこと
で、電磁ノイズを発生することなく、スイッチングによ
るn/m電圧昇圧によって昇圧回路の出力に電圧リップ
ルが発生しても、スイッチング周波数を高く採ることで
リップル分を定電流回路側が受けてLED素子の端子電
圧をそのダイオード特性に従って実質的に一定に保持す
ることができる。リップル分が定電流回路側で吸収され
ることにより、LED素子は、実質的に定電流、定電圧
駆動され輝度ばらつきが抑えられる。また、MOSトラ
ンジスタが出力段の定電流回路は、その動作電圧を1V
以下の低い電圧にでき、直列に検出用の抵抗が挿入され
ても抵抗の電圧は、数百ミリV以下にすることが可能で
あり、電池の減電特性において広い範囲でほぼ一定の輝
度特性を確保できる。その結果、電力用の大きなコンデ
ンサが不要となり、電圧レギュレータも用いなくて済む
ので、電力消費が抑えられ、製品ごとの輝度ばらつきも
抑えられ、かつ、小型な装置に適する表示装置の照明用
LED素子駆動回路を容易に実現することができる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】
【実施例】図1は、この発明の携帯型機器における表示
装置の照明用LED素子駆動回路を適用した一実施例の
ブロック図、図2〜図5は、この発明の照明用LED素
子駆動回路を適用した他の実施例のブロック図である。
なお、図6を含め、各図において、同一の構成要素は同
一の符号で示す。図1において、1は、リチウムイオン
電池11の電力で駆動される携帯型電話機に使用される
表示装置の照明用LED素子駆動回路であって、2は、
一点鎖線枠で示すICとしてIC化された昇圧駆動回路
(一点鎖線の枠で示す。)である。これは、チャージポ
ンプ回路3と定電流駆動回路4とからなる。D1,D2
は、それぞれICに対して外付けされたダイオードであ
って、リチウムイオン電池11の正極側と出力端子5と
の間に順方向で挿入されている。ダイオードD1のカソ
ード側とチャージポンプ回路3の出力端子3aとの間に
はコンデンサC1が接続され、ダイオードD2のカソード
側とグランドGNDとの間にはコンデンサC2が接続さ
れている。そして、出力端子5に白色のLED素子15
が接続され、このLED素子15の下流に定電流駆動回
路4が設けられている。この定電流駆動回路4によりL
ED素子15の駆動電流をグランドGNDへと定電流で
シンクさせる。なお、コンデンサC1,コンデンサC2
は、それぞれ1μF程度のセラミックコンデンサであ
る。ダイオードD1,D2は、ここでは、消費電力低減の
ため順方向電圧降下の小さいショットキーダイオードと
する。
装置の照明用LED素子駆動回路を適用した一実施例の
ブロック図、図2〜図5は、この発明の照明用LED素
子駆動回路を適用した他の実施例のブロック図である。
なお、図6を含め、各図において、同一の構成要素は同
一の符号で示す。図1において、1は、リチウムイオン
電池11の電力で駆動される携帯型電話機に使用される
表示装置の照明用LED素子駆動回路であって、2は、
一点鎖線枠で示すICとしてIC化された昇圧駆動回路
(一点鎖線の枠で示す。)である。これは、チャージポ
ンプ回路3と定電流駆動回路4とからなる。D1,D2
は、それぞれICに対して外付けされたダイオードであ
って、リチウムイオン電池11の正極側と出力端子5と
の間に順方向で挿入されている。ダイオードD1のカソ
ード側とチャージポンプ回路3の出力端子3aとの間に
はコンデンサC1が接続され、ダイオードD2のカソード
側とグランドGNDとの間にはコンデンサC2が接続さ
れている。そして、出力端子5に白色のLED素子15
が接続され、このLED素子15の下流に定電流駆動回
路4が設けられている。この定電流駆動回路4によりL
ED素子15の駆動電流をグランドGNDへと定電流で
シンクさせる。なお、コンデンサC1,コンデンサC2
は、それぞれ1μF程度のセラミックコンデンサであ
る。ダイオードD1,D2は、ここでは、消費電力低減の
ため順方向電圧降下の小さいショットキーダイオードと
する。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】定電流駆動回路4は、輝度調整回路41
と、差動増幅回路42、出力段としてnチャネルMOS
FETのトランジスタ43、そしてトランジスタ43の
ソース側とグランドGNDとの間に接続された駆動電流
検出用の外付け抵抗Rsとからなる。差動増幅回路42
の(+)入力は、輝度調整回路41からの電圧を受け、(-)
入力は、トランジスタ43のソース側に接続され、差動
増幅回路42の出力端子がトランジスタ43のゲートに
接続されている。トランジスタ43のソース側は、IC
の端子に外付けされた抵抗Rsを介して接地されてい
る。LED素子15を定電流駆動する出力段のトランジ
スタ43のドレインは、LED素子15に接続され、ト
ランジスタ43は、LED素子15に流れた駆動電流を
受けて、そのソース、抵抗Rsを介してグランドへとシ
ンクさせる。このとき流れる駆動電流Ioは、それによ
り発生する抵抗Rsの端子電圧が輝度調整回路41によ
り設定された電圧に一致するように制御されて定電流と
なる。その定電流値は、輝度調整回路41の電圧により
決定され、輝度調整回路41の電圧を、例えば、外部か
ら可変抵抗のつまみ調整操作に応じて直接あるいはコン
トローラを介して制御信号CONTにより設定することによ
り駆動電流の調整が可能である。それにより輝度調整が
できる。この実施例では、抵抗Rsの端子電圧は、通
常、1V以下の100mV〜300mV程度の範囲で調
整される。また、定電流駆動回路4の電圧は、出力端子
5の電圧リップルに応じて変化するが、平均値で1V程
度に抑えることができる。その結果、LED素子15の
点灯電圧Vfに対して1V以上の余裕ができ、電池11
の電圧が低減する、電池の減電特性において広い範囲で
ほぼ一定の輝度特性を確保できる。なお、ここでの輝度
調整回路41は、定電流駆動回路4の定電流を設定する
比較基準電圧を発生する比較基準電圧発生回路になって
いる。また、輝度調整回路41の電圧設定は、マイクロ
コンピュータからその制御信号CONTに応じて設定するよ
うにしてもよい。
と、差動増幅回路42、出力段としてnチャネルMOS
FETのトランジスタ43、そしてトランジスタ43の
ソース側とグランドGNDとの間に接続された駆動電流
検出用の外付け抵抗Rsとからなる。差動増幅回路42
の(+)入力は、輝度調整回路41からの電圧を受け、(-)
入力は、トランジスタ43のソース側に接続され、差動
増幅回路42の出力端子がトランジスタ43のゲートに
接続されている。トランジスタ43のソース側は、IC
の端子に外付けされた抵抗Rsを介して接地されてい
る。LED素子15を定電流駆動する出力段のトランジ
スタ43のドレインは、LED素子15に接続され、ト
ランジスタ43は、LED素子15に流れた駆動電流を
受けて、そのソース、抵抗Rsを介してグランドへとシ
ンクさせる。このとき流れる駆動電流Ioは、それによ
り発生する抵抗Rsの端子電圧が輝度調整回路41によ
り設定された電圧に一致するように制御されて定電流と
なる。その定電流値は、輝度調整回路41の電圧により
決定され、輝度調整回路41の電圧を、例えば、外部か
ら可変抵抗のつまみ調整操作に応じて直接あるいはコン
トローラを介して制御信号CONTにより設定することによ
り駆動電流の調整が可能である。それにより輝度調整が
できる。この実施例では、抵抗Rsの端子電圧は、通
常、1V以下の100mV〜300mV程度の範囲で調
整される。また、定電流駆動回路4の電圧は、出力端子
5の電圧リップルに応じて変化するが、平均値で1V程
度に抑えることができる。その結果、LED素子15の
点灯電圧Vfに対して1V以上の余裕ができ、電池11
の電圧が低減する、電池の減電特性において広い範囲で
ほぼ一定の輝度特性を確保できる。なお、ここでの輝度
調整回路41は、定電流駆動回路4の定電流を設定する
比較基準電圧を発生する比較基準電圧発生回路になって
いる。また、輝度調整回路41の電圧設定は、マイクロ
コンピュータからその制御信号CONTに応じて設定するよ
うにしてもよい。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】以上は、1.5倍の実施例であるが、0.
5倍にn倍電圧を追加すれば、2.5倍、3.5倍…の
昇圧電圧を発生することができる。2個直列接続のコン
デンサにn倍電圧を得て、そのコンデンサを並列接続す
れば、3以上の整数値nについてn/2倍電圧を発生す
ることは容易にできる。さらに、前記実施例では、コン
デンサ2個を直列に接続し、その後並列接続に切り換え
て電源電圧Vsに対してVs/2の電圧を得ているが、
コンデンサk個(kは2以上の整数)を直列に接続して
その後、k個のコンデンサを並列に接続することで、V
s/kの電圧を得ることができる。これに電圧Vsを加
えることで、Vs(k+1)/kの昇圧電圧を発生する
ことができる。これと、さらにこれにn倍電圧に昇圧し
た電圧nVsを加えれることも可能である。また、nV
s(k+1)/kも可能となる。これらのことから、一
般的には、n/m倍電圧の昇圧をすることが可能であ
る。ただしn>mであり、n、mは2以上の整数であ
る。
5倍にn倍電圧を追加すれば、2.5倍、3.5倍…の
昇圧電圧を発生することができる。2個直列接続のコン
デンサにn倍電圧を得て、そのコンデンサを並列接続す
れば、3以上の整数値nについてn/2倍電圧を発生す
ることは容易にできる。さらに、前記実施例では、コン
デンサ2個を直列に接続し、その後並列接続に切り換え
て電源電圧Vsに対してVs/2の電圧を得ているが、
コンデンサk個(kは2以上の整数)を直列に接続して
その後、k個のコンデンサを並列に接続することで、V
s/kの電圧を得ることができる。これに電圧Vsを加
えることで、Vs(k+1)/kの昇圧電圧を発生する
ことができる。これと、さらにこれにn倍電圧に昇圧し
た電圧nVsを加えれることも可能である。また、nV
s(k+1)/kも可能となる。これらのことから、一
般的には、n/m倍電圧の昇圧をすることが可能であ
る。ただしn>mであり、n、mは2以上の整数であ
る。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明にあ
っては、第1,第2のコンデンサを使用したn/m電圧
整流型のスイッチングによる昇圧回路を用い、さらにM
OSトランジスタが出力段の定電流回路を、LED素子
と直列に配置して昇圧回路の負荷とし、LED素子を定
電流駆動するようにしているので、LED素子は、実質
的に定電流、定電圧駆動され輝度ばらつきが抑えられ
る。また、MOSトランジスタが出力段の定電流回路
は、その動作電圧を1V以下の低い電圧にでき、直列に
検出用の抵抗が挿入されても抵抗の電圧は、数百ミリV
以下にすることが可能であり、電池の減電特性において
広い範囲でほぼ一定の輝度特性を確保できる。その結
果、電力用の大きなコンデンサが不要となり、電圧レギ
ュレータも用いなくて済むので、電力消費が抑えられ、
製品ごとの輝度ばらつきも抑えられ、かつ、小型な装置
に適する表示装置の照明用LED素子駆動回路を容易に
実現することができる。
っては、第1,第2のコンデンサを使用したn/m電圧
整流型のスイッチングによる昇圧回路を用い、さらにM
OSトランジスタが出力段の定電流回路を、LED素子
と直列に配置して昇圧回路の負荷とし、LED素子を定
電流駆動するようにしているので、LED素子は、実質
的に定電流、定電圧駆動され輝度ばらつきが抑えられ
る。また、MOSトランジスタが出力段の定電流回路
は、その動作電圧を1V以下の低い電圧にでき、直列に
検出用の抵抗が挿入されても抵抗の電圧は、数百ミリV
以下にすることが可能であり、電池の減電特性において
広い範囲でほぼ一定の輝度特性を確保できる。その結
果、電力用の大きなコンデンサが不要となり、電圧レギ
ュレータも用いなくて済むので、電力消費が抑えられ、
製品ごとの輝度ばらつきも抑えられ、かつ、小型な装置
に適する表示装置の照明用LED素子駆動回路を容易に
実現することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H093 NC42 NC51 ND04 ND09 ND39 3K082 AA54 AA58 AA64 AA76 CA31 5F041 AA10 AA24 BB03 BB24 BB25 BB26 BB32 FF11
Claims (8)
- 【請求項1】電池と、この電池から電力を受けて所定の
周波数でスイッチングして第1のコンデンサに充電し前
記スイッチングに対して相補的にON/OFFするスイ
ッチングにより第1のコンデンサに充電された電荷を実
質的にn/m倍電圧(ただしn>mで、n、mは2以上
の整数)にして第2のコンデンサに転送してこれを充電
することにより昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路の出
力端子に負荷として接続されるLED素子と、このLE
D素子の上流あるいは下流に挿入され前記LED素子を
定電流で駆動する定電流回路とを備え、前記定電流回路
は、前記定電流を発生する出力段にMOSトランジスタ
を有し、所定の定電圧と比較することにより前記MOS
トランジスタを制御して前記定電流を発生することを特
徴とする携帯型機器における表示装置の照明用LED素
子駆動回路。 - 【請求項2】スイッチングする前記所定の周波数は、1
00kHz〜700kHzである請求項1記載の携帯型
機器における表示装置の照明用LED素子駆動回路。 - 【請求項3】前記定電流回路は、前記所定の定電圧がこ
の回路の外部からの信号で調整されることで前記LED
素子の輝度が調整される請求項2記載の携帯型機器にお
ける表示装置の照明用LED素子駆動回路。 - 【請求項4】前記携帯型機器は、携帯型の電話機であ
り、前記LED素子は複数個設けられ、前記定電流回路
は、前記MOSトランジスタの下流に電流検出のための
抵抗を有する電流シンク型定電流回路であり、前記昇圧
回路は、前記第1および第2のコンデンサを充電するチ
ャージポンプ回路を有し、前記チャージポンプ回路と前
記定電流回路とがIC化されている請求項3記載の携帯
型機器における表示装置の照明用LED素子駆動回路。 - 【請求項5】前記定電流回路は、さらに差動増幅回路
と、前記所定の定電圧を発生する電圧発生回路とを有
し、前記差動増幅回路は、前記定電圧発生回路の電圧と
前記抵抗の端子電圧とを比較してその比較結果に応じた
電流を前記MOSトランジスタのゲートに送出する請求
項4記載の携帯型機器における表示装置の照明用LED
素子駆動回路。 - 【請求項6】前記LED素子は、前記昇圧回路の前記出
力端子と前記定電流回路との間に接続されている請求項
5記載の携帯型機器における表示装置の照明用LED素
子駆動回路。 - 【請求項7】さらに、カレントミラー回路を有し、前記
LED素子は、前記カレントミラー回路の出力側トラン
ジスタを介して前記昇圧回路の前記出力端子に接続さ
れ、前記カレントミラー回路の入力側トランジスタが前
記定電流回路により駆動される請求項6記載の携帯型機
器における表示装置の照明用LED素子駆動回路。 - 【請求項8】さらに第3のコンデンサを有し、前記チャ
ージポンプ回路は、前記第1のコンデンサと前記第3の
コンデンサとを直列接続してこの直列接続した回路の一
端をグランド電位にして他端に前記電池からの電力を供
給して充電した後、この直列接続した前記第1および第
3のコンデンサを並列に接続して前記グランド電位にし
た一端を前記電池の正極に接続して実質的に1.5倍昇
圧した電圧を前記他端に発生させて前記第1のコンデン
サと前記第3のコンデンサの電荷を前記第2のコンデン
サに転送する請求項5記載の携帯型機器における表示装
置の照明用LED素子駆動回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001105756A JP3284128B1 (ja) | 2000-05-12 | 2001-04-04 | 携帯型機器における表示装置の照明用led素子駆動回路 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000140780 | 2000-05-12 | ||
JP2001089890 | 2001-03-27 | ||
JP2001-89890 | 2001-03-27 | ||
JP2000-140780 | 2001-03-27 | ||
JP2001105756A JP3284128B1 (ja) | 2000-05-12 | 2001-04-04 | 携帯型機器における表示装置の照明用led素子駆動回路 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3284128B1 JP3284128B1 (ja) | 2002-05-20 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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---|---|
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Cited By (16)
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---|---|---|---|---|
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