JP2004022646A

JP2004022646A - Ｌｅｄ駆動回路

Info

Publication number: JP2004022646A
Application number: JP2002172744A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Murata; 村田　隆明; Akira Yajima; 矢嶋　昭; Kenichi Ogasawara; 小笠原　健一
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】外付け部品が最小限で済み、消費電流が少なくて済み、また周囲の明るさに対するＬＥＤの明るさをユーザ側において任意に変更することができるようにしたＬＥＤ駆動回路を提供する。
【解決手段】周囲の明るさに応じた照度検出電圧を一定時間毎に取り込み照度レベルを検出する照度レベル検出回路１７と、複数個のＰＷＭデューティ値が格納され前記照度レベル検出回路で検出された照度レベルに応じて１個のＰＷＭデューティ値が選択される輝度設定レジスタ１８と、該輝度設定レジスタで選択された１個のＰＷＭデューティ値を取り込んで該ＰＷＭデューティ値のＰＷＭ信号を発生する輝度制御回路１９と、該輝度制御回路によってＬＥＤをＰＷＭ駆動するＬＥＤ駆動出力回路２０とを具備する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話の液晶パネルのバックライトに使用される白色ＬＥＤ等のＬＥＤ駆動回路に関し、特に低消費電力で周囲の明るさに応じて調光制御できるようにしたＬＥＤ駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
白色ＬＥＤ駆動回路として、図５に示す回路が知られている。図５において、５１は白色ＬＥＤであり、１チップのスイッチングレギュレータ５２の帰還端子５２ａに接続されている。５３は白色ＬＥＤ５１と接地間に接続された抵抗である。スイッチングレギュレータ５２は、帰還端子５２ａの入力電圧Ｖｆｂが内部の基準電圧Ｖｒｅｆと同一となるように動作してスイッチング出力端子５２ｂにパルスを出力する。このパルスは昇圧・平滑回路５４で昇圧・平滑されて、白色ＬＥＤ５１に印加する。
【０００３】
ここでは、白色ＬＥＤ５１に流れる電流Ｉ_ＬＥＤは、抵抗５３の値をＲ５３とすると、
Ｉ_ＬＥＤ＝Ｖｒｅｆ／Ｒ５３
で求められる。よって、抵抗５３の値Ｒ５３を適宜設定することで、白色ＬＥＤ５１の輝度を設定することができるが、このままでは周囲の明るさに応じた調光はできない。
【０００４】
図６は周囲の明るさに応じて白色ＬＥＤ５１を調光するようにした白色ＬＥＤ駆動回路を示す図である。５５は照度センサとしてのフォトトランジスタであり、受光照度に応じた電流が流れ、これが抵抗５６により電圧に変換される。５７はこの電圧を検出する電圧ホロア、５８，５９は抵抗である。他は図５と同じである。
【０００５】
ここでは、電圧ホロア５７の出力電圧をＶｓｅｎｓ、抵抗５３，５８，５９の値をＲ５３，Ｒ５８，Ｒ５９とすると、白色ＬＥＤ５１に流れる電流Ｉ_ＬＥＤは、
Ｉ_ＬＥＤ≒（１／Ｒ５３）・［Ｖｒｅｆ−（Ｖｓｅｎｓ−Ｖｒｅｆ）・Ｒ５９／Ｒ５８］で求められる。Ｒ５８＝Ｒ５９とすると、
Ｉ_ＬＥＤ≒（１／Ｒ５３）・（２Ｖｒｅｆ−Ｖｓｅｎｓ）
となり、白色ＬＥＤ５１の電流Ｉ_ＬＥＤを周囲の明るさ（Ｖｓｅｎｓ）に応じて増減させ、調光することができる。
【０００６】
図７は周囲の明るさに応じて白色ＬＥＤ５１を調光するようにした別の例の白色ＬＥＤ駆動回路を示す図である。６０は抵抗５６に発生する電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、６１は変換された電圧のデジタル値に応じたパルス幅のパルスを発生するＰＷＭ信号発生回路である。
【０００７】
ここでは、スイッチングレギュレータ５２にイネーブル端子５２ｃを設けて、ＰＷＭ信号発生回路６１の出力信号をそのイネーブル端子５２ｃに入力させることで、スイッチングレギュレータ５２の動作をオン／オフさせる。白色ＬＥＤ５１を流れる電流はＰＷＭ信号発生回路６１で発生するＰＷＭ信号のデューティＤＵＴＹにほぼ比例し、白色ＬＥＤ５１の平均電流Ｉ_{ＬＥＤ（ＡＶＥ）}は、Ｉ_{ＬＥＤ（ＭＡＸ）}を白色ＬＥＤ５１に流れる電流の最大値とすると、
Ｉ_{ＬＥＤ（ＡＶＥ）}＝Ｉ_{ＬＥＤ（ＭＡＸ）}・ＤＵＴＹ／１００
で求められ、図６と同様に、白色ＬＥＤ５１の電流Ｉ_{ＬＥＤ（ＡＶＥ）}を周囲の明るさに応じて増減させ、調光することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図６に示した回路では、周囲の明るさを表す電圧Ｖｓｅｎｓが白色ＬＥＤ５１に流れる電流の制御因子になっているので、全回路を常時動作させる必要があり、消費電流の低減が困難である。フォトトランジスタ５５、抵抗５６およびボルテージホロワ５７からなる回路を間欠的に動作させるようにすると、消費電流の削減は可能であるが、その回路とスイッチングレギュレータ５２との間にサンプルホールド回路とそのサンプルホールド回路を制御するタイマが新たに必要となる。
【０００９】
また、図７に示した回路では、Ａ／Ｄ変換器６０を一定期間毎にタイマで制御することにより消費電流削減は可能であるが、外付けで特別にＡ／Ｄ変換器やＰＷＭ信号発生回路が必要となる。
【００１０】
また、図６，図７のいずれの回路においても、周囲の明るさと白色ＬＥＤの関係が一定の関係に固定され、周囲の明るさに対する白色ＬＥＤの明るさの関係をユーザ側において任意に変更することができない。
【００１１】
本発明の目的は、外付け部品が最小限で済み、消費電流が少なくて済み、また周囲の明るさに対するＬＥＤの明るさをユーザ側において任意に変更することができるようにしたＬＥＤ駆動回路を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１にかかる発明は、周囲の明るさに応じた照度検出電圧を一定時間毎に取り込み照度レベルを検出する照度レベル検出回路と、複数個の調光データが格納され前記照度レベル検出回路で検出された照度レベルに応じて１個の調光データが選択される輝度設定レジスタと、該輝度設定レジスタで選択された１個の調光データを取り込んで輝度制御信号を発生する輝度制御回路と、該輝度制御回路からの輝度制御信号によってＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動出力回路と、を具備することを特徴とするＬＥＤ駆動回路とした。
【００１３】
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の発明において、前記照度レベル検出回路は、前記照度検出電圧が「明るい」から「暗い」の範囲を複数に区画して設定した複数の照度レベルの何れに該当するかを検出することを特徴とするＬＥＤ駆動回路とした。
【００１４】
請求項３にかかる発明は、請求項１に記載の発明において、前記輝度設定レジスタの前記複数個の調光データの一部又は全部を外部から書き換えるための外部インターフェースを具備することを特徴とするＬＥＤ駆動回路とした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態の白色ＬＥＤ駆動回路の全体構成を示すブロック図である。１０は１チップの白色ＬＥＤ駆動回路であり、センサ端子１０ａには照度センサとしてのフォトトランジスタ１１と抵抗１２が接続され、出力端子１０ｂには白色ＬＥＤ１３が接続されている。１０ｃ、１０ｄは電源端子、１０ｅは外部制御端子、１０ｆは接地端子である。１４は電源端子１０ｃから入力する電源電圧ＶＤＤを受けて、内部回路に電源を供給すると共に、照度センサ１１にも電源端子１０ｄから電源を供給する。１５はクロックｆ１を発生する発振回路、１６はその発振回路１５で発生したクロックｆ１を分周してクロックｆ２，ｆ３を発生する分周回路である。１７はクロックｆ１とｆ２を入力して数秒間に１回だけ間欠動作する照度レベル検出回路であり、抵抗１２に発生する照度検出電圧を入力して、現在の照度が予め決めた４個のレベルの内の何れに該当するかを検出する。１８は輝度設定レジスタであり、照度レベル検出回路１７で検出された照度レベルに応じて、予め格納された４個のＰＷＭデューティ値（調光データ）の内の１つを選択する。１９は輝度設定レジスタ１８で選択されたＰＷＭデューティ値を入力して周期が１／ｆ３のＰＷＭ信号（輝度制御信号）を生成する輝度制御回路、２０は輝度制御回路１９からのＰＷＭ信号によって白色ＬＥＤ１３を駆動するＬＥＤ駆動出力回路である。２１は輝度設定レジスタ１８の設定内容（ＰＷＭデューティ値：調光データ）の一部又は全部を外部から書き換えるための外部インターフェースである。
【００１６】
この回路では、周囲の明るさに応じた電流が照度センサ１１に流れると、それが抵抗１２で電圧信号に変換されて照度レベル検出回路１７に取り込まれ、ここで照度レベルが第１〜第４の内のどのレベルかが一定時間毎にサンプリング検出される。そして、検出された照度レベルに応じて輝度設定レジスタ１８で特定のレジスタが選択され、そのレジスタに設定されているＰＷＭデューティ値が輝度制御回路１９にセットされ、これによりＬＥＤ駆動出力回路２０がＰＷＭ動作し、白色ＬＥＤ１３が駆動される。
【００１７】
以上から、この白色ＬＥＤ駆動回路１０は、周囲の明るさに応じて白色ＬＥＤ１３を駆動するので、携帯電話の液晶パネルのバックライトとして好適となる。また、この白色ＬＥＤ駆動回路１０は１チップで構成でき、外部接続部品はフォトトランジスタ１１、抵抗１２、白色ＬＥＤ１３のみと少なくなる。また、照度レベル検出回路１７は数秒間に１回づつ間欠動作するので、消費電力が少なくて済む。さらに、輝度設定レジスタ１８の内容を外部インターフェース２１により外部から変更できるので、ユーザの用途に応じたＰＷＭデータを設定でき、周囲の明るさと白色ＬＥＤ１３の輝度との関係を任意に調整することができる。
【００１８】
図２は前記した照度レベル検出回路１７の具体的な回路図である。３１〜３４は電源電圧ＶＤＤを分割して基準電圧Ｖ１〜Ｖ３を生成する抵抗であり、この基準電圧Ｖ１〜Ｖ３はアナログスイッチ３５〜３７を介して比較器３８の反転入力端子（−）に入力する。３９はシフトレジスタであり、分周回路１６からの所定のデューティ値のクロックｆ２が「Ｈ」の期間のみ動作して、発振回路１５からのクロックｆ１によりシフト動作を行い、信号Ｓ１〜Ｓ４を順次「Ｈ」にし、その内の信号Ｓ１〜Ｓ３はアナログスイッチ３５〜３７の制御信号となる。４０は比較器３８で得られたデータを信号Ｓ１〜Ｓ３に応じて保持する第１ラッチ、４１はその第１ラッチ４０に保持されたデータを信号Ｓ４によって保持する第２ラッチである。なお、レジスタ３９、第１ラッチ４０、第２ラッチ４１は、リセット信号ＲＳＴによってリセットされる。４２は信号Ｓ１〜Ｓ３が入力するＯＲゲート、４３はそのＯＲゲート４２の出力で制御されるＰＭＯＳトランジスタであり、このＰＭＯＳトランジスタ４２は比較器３８の反転入力端子（−）に接続されている。また、比較器３８の非反転入力端子（＋）はセンサ端子１０ａを介してフォトトランジスタ１１と抵抗１２の共通接続点に接続されている。
【００１９】
図３は図２の照度レベル検出回路１７の動作のタイムチャートである。ここでは、ＶＤＤ＝４Ｖ、Ｖ１＝３Ｖ、Ｖ２＝２Ｖ、Ｖ３＝１Ｖ、Ｖｓｅｎｓ＝１．５Ｖとする。
【００２０】
リセット信号ＲＳＴが入力した直後のステート１では、シフトレジスタ３９の信号Ｓ１〜Ｓ３はいずれも「Ｌ」であるので、ＯＲゲート４２の出力が「Ｌ」となり、ＰＭＯＳトランジスタ４３が導通して、比較器３８の反転入力端子（−）には電源電圧ＶＤＤ（＝４Ｖ）が印加する。この比較器３８の非反転入力端子（＋）の電圧はＶｓｅｎｓ＝１．５Ｖであるので、比較器３８の出力Ｖｃｏｍｐは「Ｌ」となる。
【００２１】
ステート２では、シフトレジスタ３９の信号Ｓ１が「Ｈ」となり、アナログスイッチ３５が導通し、電圧Ｖ１（＝３Ｖ）が比較器３８の反転入力端子（−）に印加する。よって、このときも比較器３８の出力Ｖｃｏｍｐは「Ｌ」となる。
【００２２】
ステート３では、シフトレジスタ３９の信号Ｓ２が「Ｈ」となり、アナログスイッチ３６が導通し、電圧Ｖ２（＝２Ｖ）が比較器３８の反転入力端子（−）に印加する。よって、このときも比較器３８の出力Ｖｃｏｍｐは「Ｌ」となる。
【００２３】
ステート４では、シフトレジスタ３９の信号Ｓ３が「Ｈ」となり、アナログスイッチ３７が導通し、電圧Ｖ３（＝１Ｖ）が比較器３８の反転入力端子（−）に印加する。よって、このときは比較器３８の出力Ｖｃｏｍｐは「Ｈ」となる。そして、この比較器３８の出力Ｖｃｏｍｐが「Ｈ」になったことで、Ｓ１＝「Ｌ」、Ｓ２＝「Ｌ」、Ｓ３＝「Ｈ」の状態が第１ラッチ４０に保持される。
【００２４】
ステート５では、シフトレジスタ３９の信号Ｓ４が「Ｈ」となり、第１ラッチ４０に保持されていた前記Ｓ１〜Ｓ３の組み合せに応じたレジスタ選択データが第２ラッチ４１に保持される。以上の動作はクロックｆ２が「Ｈ」になる数秒毎に間欠的に繰り返され、これにより消費電流を大きく低減させることができる。
【００２５】
なお、以上では信号Ｓ３が出力したとき比較器３８の出力Ｖｃｏｍｐが「Ｈ」になったので、この時点で信号Ｓ１〜Ｓ３に対応する比較器出力を取り込んだが、信号Ｓ１が出力したとき比較器３８の出力Ｖｃｏｍｐが「Ｈ」になると、この時点でＳ１＝「Ｈ」の信号を取り込む。また、信号Ｓ２が出力したとき比較器３８の出力Ｖｃｏｍｐが「Ｈ」になると、この時点でＳ１＝「Ｌ」、Ｓ２＝「Ｈ」の信号を取り込む。これらは信号Ｓ１が「Ｈ」になると信号Ｓ２，Ｓ３も当然に「Ｈ」になるはずであり、信号Ｓ２が「Ｈ」になると信号Ｓ３も当然に「Ｈ」になるはずであるからである。
【００２６】
図４は周囲の明るさが「明るい」、「薄暗い１」、「薄暗い２」、「暗い」の４つの状態に応じて制御される内容を示した図である。前記したように、検出電圧Ｖｓｅｎｓ＝１．５Ｖのときは、第２ラッチ４１に保持された信号Ｓ１〜Ｓ３が、Ｓ１＝「Ｌ」、Ｓ２＝「Ｌ」、Ｓ３＝「Ｈ」となり、「薄暗い２」の内容で制御され、輝度設定レジスタ１８ではレジスタＲＥＧ３が選択され、これに応じて輝度制御回路１９によってＰＷＭのデューティ値が６０％に設定され、これによりＬＥＤ駆動出力回路２０が「明るさ６０％」になるような平均電流を白色ＬＥＤ１３に流す。
【００２７】
前記したように、輝度設定レジスタ１８のＲＥＧ１〜ＲＥＧ４の内容、つまりＰＷＭのデューティ値は外部から変更可能であり、これにより周囲の明るさによって制御すべき白色ＬＥＤ１３の明るさを変更できる。
【００２８】
なお、以上では携帯電話の液晶パネルのバックライトとして使用される白色ＬＥＤ駆動回路として説明したが、駆動対象は白色ＬＥＤに限られるものではなく、有色ＬＥＤでも同様に制御することができることは勿論である。また、以上ではＬＥＤを調光する手段としてＰＷＭを使用し、調光データとしてＰＷＭデューティ値を使用したが、これに限られるものではなく、輝度設定レジスタ１８で選択されたデジタルの調光データによって輝度制御回路１９でアナログの輝度制御信号を発生させ、このアナログ信号によってＬＥＤ駆動出力回路２０でＬＥＤを駆動することもできる。
【００２９】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、外付け部品は照度検出用やＬＥＤのみで最小限で済み、また照度レベル検出回路が一定時間毎に動作するので消費電流が少なくて済み、更に外部インターフェースを設けることにより周囲の明るさに対するＬＥＤの明るさをユーザ側において任意に変更することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の白色ＬＥＤ駆動回路のブロック図である。
【図２】図１の白色ＬＥＤ駆動回路の内の照度レベル検出回路の回路図である。
【図３】図２の回路のタイムチャートである。
【図４】図１の白色ＬＥＤ駆動回路の動作説明図である。
【図５】調光しない従来の白色ＬＥＤ駆動回路の回路図である。
【図６】調光を可能にした従来の白色ＬＥＤ駆動回路の回路図である。
【図７】調光を可能にした別の従来の白色ＬＥＤ駆動回路の回路図である。
【符号の説明】
１０：白色ＬＥＤ駆動回路、１１：フォトトランジスタ、１２：抵抗、１３：白色ＬＥＤ、１４：電源回路、１５：発振回路、１６：分周回路、１７：照度レベル検出回路、１８：輝度設定レジスタ、１９：輝度制御回路、２０：ＬＥＤ駆動出力回路、２１：外部インターフェース
３１〜３４：抵抗、３５〜３７：アナログスイッチ、３８：比較器、３９：シフトレジスタ、４０：第１ラッチ、４１：第２ラッチ、４２：ＯＲゲート、４３：ＰＭＯＳトランジスタ

Claims

周囲の明るさに応じた照度検出電圧を一定時間毎に取り込み照度レベルを検出する照度レベル検出回路と、複数個の調光データが格納され前記照度レベル検出回路で検出された照度レベルに応じて１個の調光データが選択される輝度設定レジスタと、該輝度設定レジスタで選択された１個の調光データを取り込んで輝度制御信号を発生する輝度制御回路と、該輝度制御回路からの輝度制御信号によってＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動出力回路と、を具備することを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路において、
前記照度レベル検出回路は、前記照度検出電圧が「明るい」から「暗い」の範囲を複数に区画して設定した複数の照度レベルの何れに該当するかを検出することを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路において、
前記輝度設定レジスタの前記複数個の調光データの一部又は全部を外部から書き換えるための外部インターフェースを具備することを特徴とするＬＥＤ駆動回路。