JP2005116616A - Ｌｅｄ駆動回路及びｌｅｄ駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】 昇圧回路を用いることなく、ＬＥＤへの電流を適正に制御する。
【解決手段】 本発明のＬＥＤ駆動回路は、定電圧を供給する定電圧源と、前記定電圧源によって供給された定電圧に基づいて、外部端子に接続されるインピーダンス回路のインピーダンス値に応じた電流を生成する電流生成回路と、生成された電流を増幅してＬＥＤを駆動するための駆動電流を生成する電流増幅回路と、を備える。また、本発明のＬＥＤ駆動システムは、定電圧を供給する定電圧源と、外部端子に接続された、インピーダンスが可変に構成されたインピーダンス回路と、前記定電圧源によって供給された定電圧に基づいて、前記インピーダンス回路のインピーダンス値に応じた電流を生成する電流生成回路と、生成された電流を増幅してＬＥＤを駆動するための駆動電流を生成する電流増幅回路と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯情報機器などの照明用素子として用いられるＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路及びＬＥＤ駆動システムに関する。

近年、携帯機器において、取り扱いが容易な充電可能な電池としてリチウムイオン電池が普及している。電池を電源とする携帯機器の高機能化に伴って、状態表示用や、液晶表示のバックライト用にＬＥＤが多用され、特に、液晶表示のカラー化に伴って白色ＬＥＤが使われることが多い。白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤと青色の光を緑と赤に変換する蛍光体から構成され、赤・青・緑の光の三原色の混合により白色を得ることが一般的である。

青色ＬＥＤは原理的に２．７Ｖ程度以上の電圧で駆動する必要が有り、市場に供給されている青色ＬＥＤは３〜４Ｖの電圧を要する。そこで、放電終止電圧３．０Ｖのリチウムイオン電池を電源とする機器上で白色ＬＥＤを駆動する場合は、電圧の不足を補う為に、ＬＥＤ駆動半導体装置に対し昇圧回路を設けていた。

また、携帯電話機等の機器では、リチウムイオン電池の容量の８０％程度以上を消費するとした場合、電池電圧３．４Ｖ以下で機器を動作させる必要が有り、更に、典型的な白色ＬＥＤの場合、ＬＥＤ寿命を確保する為に、通常使用温度範囲では２０ｍＡ程度以下で駆動することが一般的である。そして、複数の白色ＬＥＤを用いる場合は全てのＬＥＤの電流値を２０ｍＡ程度以下に制御することが求められる。

そこで、従来のＬＥＤ駆動装置を示す図１３のようにして、各ＬＥＤへの電流量を制御することが行われていた。即ち、３．２Ｖから４．２Ｖのリチウムイオン電池１０１の出力電圧を昇圧および定電圧回路１０２で５Ｖ程度に昇圧して定電圧化し、この電圧を、電源１０１に並列に接続された、直列のＬＥＤ１１１及び抵抗１２１，直列のＬＥＤ１１２及び抵抗１２２、直列のＬＥＤ１１３及び抵抗１２３、・・・にそれぞれ供給する。これにより、全ＬＥＤ１１１，１１２，１１３、・・・の電流値を一定値に制御する。

しかし、この場合では、ＬＥＤ１１１、１１２，１１３、・・・の順方向電圧特性のばらつきにより、各ＬＥＤを流れる電流は大きく異なるため、ＬＥＤの輝度が大きくばらつくという問題があった。

以上のＬＥＤ駆動装置に対し、従来の別のＬＥＤ駆動装置を示す図１４のように、３．２Ｖから４．２Ｖのリチウムイオン電池１０１の出力電圧を昇圧および定電流回路１０３で昇圧すると共に、抵抗１０４の出力電圧を用いて定電流を生成し、これを個々のＬＥＤ１１１，１１２，１１３、・・・に供給する構成も知られている。

しかし、これら図１３若しくは図１４に示した従来技術では、いずれも昇圧および定電圧回路１０２若しくは昇圧および定電流回路１０３に対してＤＣ−ＤＣコンバータの如き昇圧回路が必要となる。

このため、コストが高くなると共に、ＬＥＤを駆動する電流よりも大きい電池放電電流を電池から取り出すことにより電池の使用時間が短くなるという欠点があった。

また、昇圧および定電圧回路１０２若しくは昇圧および定電流回路１０３において用いるＤＣ−ＤＣコンバータからは高周波のスイッチングノイズが発生する。このスイッチングノイズは、高感度である携帯電話機の無線受信機に干渉して感度劣化を引き起こし易いため、対策として、シールド等の部材や基板設計や構造設計上の配慮が必要となる等の問題があった。

さらに、音声周波数や、携帯電話機の送信音声をディジタル化する目的で使われるＡＤコンバータにおいて折り返し雑音として音声周波数化される低周波ノイズもしばしば問題となっていた。

そこで、ノートパソコン等のように電池電圧が高い場合は昇圧しないで個々のＬＥＤに直列に電源を接続して抵抗により全ＬＥＤの電流値を制御することも行われたが、この構成においても、ＬＥＤの特性のばらつきによってＬＥＤを流れる電流は大きく異なり、これによりＬＥＤの輝度が大きくばらつくという問題が生じた。

そこで、以下の特許文献１および特許文献２に記載されているように、商用交流等が得られて電源電圧が高い場合は、電流の安定化のために定電流回路を使用する構成も提案された。
特開２００３−５９６７６号公報 特開平１１−３０５１９８号公報

しかし、特許文献１および特許文献２に示す従来技術を電池駆動に適用する場合、電源電圧を高くするために電池直列数を増やすなど、コストを上げて重量を重くする設計を要する欠点が有る。

そこで、従来のさらに別のＬＥＤ駆動装置を示す図１５のように、電池電圧を昇圧しないで、個々のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４・・・と抵抗１２１、１２２、１２３、１２４・・・とを直列にしたものを電源１０１に並列接続することにより全ＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４・・・の電流値を制御することも行われた。

しかし、この場合もＬＥＤの順方向電圧のばらつきにより個々のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４・・・の電流値が大きく変動し、また、電池１０１の電圧によって電流値の変化が大きいという欠点が有った。

そのため、電池が満充電で充分な電圧が有っても、抵抗を大きくしてＬＥＤの輝度のばらつきを小さくし、高価なＬＥＤの最大定格よりも遥かに低い電流で、つまり輝度不足状態で、ＬＥＤを駆動せざるを得ないという問題があった。

また、この構成では、ＬＥＤの輝度を変更するために、即ち、各ＬＥＤへ流す電流を変更するために、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等を用いる必要があったが、このＤＣ−ＤＣコンバータを用いると、上述したような種々の不都合が生じる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＤＣ−ＤＣコンバータのような昇圧回路を用いることなく、ＬＥＤへの電流を適正に制御可能なＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤ駆動システムを提供することにある。

本発明のＬＥＤ駆動回路は、定電圧を供給する定電圧源と、前記定電圧源によって供給された定電圧に基づいて、外部端子に接続されるインピーダンス回路のインピーダンス値に応じた電流を生成する電流生成回路と、生成された電流を増幅してＬＥＤを駆動するための駆動電流を生成する電流増幅回路と、を備えたものとして構成される。

本発明のＬＥＤ駆動システムは、定電圧を供給する定電圧源と、外部端子に接続された、インピーダンスが可変に構成されたインピーダンス回路と、前記定電圧源によって供給された定電圧に基づいて、前記インピーダンス回路のインピーダンス値に応じた電流を生成する電流生成回路と、生成された電流を増幅してＬＥＤを駆動するための駆動電流を生成する電流増幅回路と、を備えたものとして構成される。

本発明によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータのような昇圧回路を用いることなく、ＬＥＤへの電流を適正に制御可能なＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤ駆動システムを提供することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態としてのＬＥＤ駆動システムの構成を示すブロック図である。

このＬＥＤ駆動システムは、複数のＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）と、複数のＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）を駆動する例えば１チップにより構成されたＬＥＤ駆動回路１８と、ＬＥＤ駆動回路１８の外部端子（外部電流設定端子）１５及び所定の基準電位（例えば接地電位）間を接続する外付けのインピーダンス回路１６とを備える。電源としては、例えば、リチウムイオン電池あるいはニッケル系の２次電池を２個あるいは３個、直列に接続したもの（図示せず）を用いる。ＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）としては、種々の種類のＬＥＤを用いることができ、ここでは白色ＬＥＤを用いる。

ＬＥＤ駆動回路１８とＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）とは外部端子（電流出力端子）１４（１）〜１４（ｎ）を介して接続される。

ＬＥＤ駆動回路１８におけるバッファ回路１１は、接続されたバンドギャップ定電圧源１０からの出力電圧と、外部電流設定端子１５を介して接続されたインピーダンス回路１６のインピーダンス値とに基づく電流を生成し、接続された第１のカレントミラー回路１２に供給する。第１のカレントミラー回路１２は、バッファ回路１１から供給された電流を増幅して、接続された第２のカレントミラー回路１３に供給する。第２のカレントミラー回路１３は、第１のカレントミラー回路１２から供給された電流をさらに増幅して、電流出力端子１４（１）〜１４（ｎ）を介して接続された各ＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）にそれぞれ供給する。各ＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）は、第２のカレントミラー回路１３から供給された電流によってそれぞれ駆動される。

図２は、ＬＥＤ駆動回路１８の構成を詳細に示す回路図である。

図２に示すように、バッファ回路１１は、バンドギャップ定電圧源１０から供給された電圧にほぼ等しい電圧を外部電流設定端子１５に出力する。

即ち、バンドギャップ定電圧源１０による出力電圧は、コレクタが基準電位に接続され、エミッタが電流源などの負荷を通して電源電圧Ｖに接続されたＰＮＰトランジスタ２２においてベースーエミッタ間電圧Ｖ_ＢＥ１分だけ上昇させられる。そして、この電圧は、ＰＮＰトランジスタ２２のエミッタに対しベースが接続されたＮＰＮトランジスタ２３においてベース−エミッタ間電圧Ｖ_ＢＥ２分だけ下降し、外部電流設定端子１５に出力される。ここで、上述のＰＮＰトランジスタ２２のベース−エミッタ間電圧Ｖ_ＢＥ１と、ＮＰＮトランジスタ２３のベース−エミッタ間電圧Ｖ_ＢＥ２とはほぼ等しい。よって、バンドギャップ定電圧源１０による出力電圧とほぼ等しい電圧が外部電流設定端子１５に出力される。

この外部電流設定端子１５の電圧と、インピーダンス回路１６のインピーダンス値とにより決定される電流が外部電流設定端子１５から基準電位に流れ出る。つまり、この電流とほぼ等しい電流が、第１のカレントミラー回路１２を構成するＰＮＰトランジスタ２４からＮＰＮトランジスタ２３のコレクタに流れ、この電流が第１のカレントミラー回路１２の基準電流となる。ＰＮＰトランジスタ２４のエミッタは電源電位Ｖに接続され、ＰＮＰトランジスタ２４のコレクタはＮＰＮトランジスタ２３のコレクタに接続されている。

ＰＮＰトランジスタ２４のベースには、別のＰＮＰトランジスタ２５のベースが接続されている。これらのベース間はＰＮＰトランジスタ２４のコレクタと接続されている。ＰＮＰトランジスタ２５は、上述の基準電流を所定の倍率（例えば２倍）に増幅して第２のカレントミラー回路１３に供給する。

以上の説明から分かるように、バッファ回路１１は、バンドギャップ定電圧源１０による出力電圧と、インピーダンス回路１６のインピーダンス値とにより決定される基準電流を生成する。より詳細には、バッファ回路１１は、外部電流設定端子１５の電圧とインピーダンス回路１６のインピーダンス値とにより決定される基準電流を生成する。第１のカレントミラー回路１２はこの基準電流を所定の倍率に増幅して第２のカレントミラー回路１３に供給する。

第２のカレントミラー回路１３は、各ＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）に対応配置された複数の出力用トランジスタ（ＮＰＮトランジスタ）３２（１）〜３２（ｎ）を備え、第１のカレントミラー回路１２からの電流を各出力用トランジスタにおいてそれぞれ所定の倍率倍（例えば５０倍）に増幅して、各ＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）に供給する。即ち、第１のカレントミラー回路１２の増幅倍率が２倍で、第２のカレントミラー回路１３の増幅倍率が５０倍の場合、第１のカレントミラー回路１２の基準電流の１００倍（＝２×５０）の電流が各ＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）に供給される。

第２のカレントミラー回路１３についてより詳細には、第１のカレントミラー回路１２から出力された電流は、ＰＮＰトランジスタ２５のコレクタに接続された基準電流トランジスタ（ＮＰＮトランジスタ）３１のコレクタに流れ込む。基準電流トランジスタ３１のエミッタ側は所定の基準電位に接続されている。基準電流トランジスタ３１のコレクタに流れ込んだ電流によって基準電流トランジスタ３１のベース電位が上昇し、この電位が基準電流トランジスタ３１のベースに共通に接続された複数の出力用トランジスタ３２（１）〜３２（ｎ）に供給される。出力用トランジスタ３２（１）〜３２（ｎ）のエミッタは所定の基準電位に接続され、コレクタは各電流出力端子１４（１）〜１４（ｎ）に接続されている。ベース電位を与えられた各出力用トランジスタ３２（１）〜３２（ｎ）は、基準電流トランジスタ３１のコレクタ電流を所定の倍率倍（例えば５０倍）した電流を、各電流出力端子３４から出力する。即ち、各出力用トランジスタ３２（１）〜３２（ｎ）は、基準電流トランジスタ３１よりも上記所定の倍率だけ大きいエミッタ面積を有する。

図中、基準電流トランジスタ３１のコレクタに対しベースが接続され、ベースに対しエミッタが接続されたＮＰＮトランジスタ３５は、各出力用トランジスタ３２（１）〜３２（ｎ）にベース電流を供給するものである。つまり、このＮＰＮトランジスタ３５は、基準電流トランジスタ３１のコレクタ電流の一部がベースに流れ込んで減少し、これにより増幅効果が低減するのを防ぐ。ＮＰＮトランジスタ３５のコレクタは電源電位Ｖに接続されている。

ここで、各ＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）の駆動電流は、外部電流設定端子１５に接続されたインピーダンス回路１６のインピーダンスを変えることで自由に設定できる。

図３はインピーダンス回路１６の別の例である。これによっても、ＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）に流す電流を変更できる。

即ち、図３に示すように、抵抗４１（１）〜４１（ｎ）とｎチャネルＭＯＳトランジスタ４２（１）〜４２（ｎ）とが直列に接続されたものが外部電流設定端子１５と所定の基準電位との間に並列に接続されている。ｎチャネルＭＯＳトランジスタ４２（１）〜４２（ｎ）の任意の組み合わせをオン・オフすることで、外部電流設定端子１５と所定の基準電位との間のインピーダンス値を変更し、これにより、ＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）の駆動電流を希望の値に設定できる。

上述では、ＰＮＰトランジスタで構成された第１のカレントミラー回路１２で増幅した電流をＮＰＮトランジスタで構成された第２のカレントミラー回路でさらに増幅して出力したが、別のＬＥＤ駆動システムを示す図４のように、１段目のカレントミラー回路２６をＮＰＮトランジスタ２７、２８（１）〜２８（ｎ）、２９で構成した場合、カレントミラー回路２６から直接、各ＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）に電流を出力できる
即ち、一般にバイポーラＩＣではＰＮＰトランジスタよいもＮＰＮトランジスタの方が良い性能を得られるため、カレントミラー回路をＮＰＮトランジスタで構成することで、１段の増幅により各ＬＥＤに電流を十分に供給できる。これにより、回路面積の小さい、効率的な回路構成とすることができる。

このように、カレントミラー回路２６をＮＰＮトランジスタ２７、２８（１）〜２８（ｎ）、２９で構成した場合、インピーダンス回路１６の一端に接続するトランジスタをＰＮＰトンランジスタ３７、あるいはＰチャネルＦＥＴ（図示せず）とし、インピーダンス回路１６の他端側を電源電位に接続する。また、バンドギャップ定電圧源１０の出力がベースに接続されるトランジスタをＮＰＮトランジスタ３０とし、コレクタを電源電位に、エミッタを基準電位に接続する。

以上のように、本実施の形態によれば、バンドギャップ定電圧源から供給された定電圧に基づいて、インピーダンス回路のインピーダンス値に応じた電流を生成し、この電流を増幅してＬＥＤを駆動するようにしたので、ＬＥＤに安定した電流を供給できると共に、インピーダンス回路中の抵抗を切り替えるなどしてインピーダンス回路のインピーダンス値を変えることでＬＥＤの駆動電流を容易に変更できる。

また、従来のように昇圧回路（チャージポンプ回路）を用いて定電圧回路からの電圧を昇圧することなくＬＥＤに電流を供給するようにしたので、従来技術のところで述べたような昇圧回路を用いることによる種々の不都合は生じない。即ち、昇圧回路からの高周波と低周波のノイズが無いので、これらのノイズの影響を受けやすい、携帯電話機等の無線受信機能を有する機器の性能が向上する。また、ＬＥＤを駆動する電流よりも大きい電池放電電流を電池から昇圧回路に取り出すことはないので、携帯電話機等の機器の電池使用時間を長く維持できる。その他、コストの高い昇圧回路を用いないことでコストも安くなる。

図５は、本発明の別の実施の形態に従ったＬＥＤ駆動システムの構成を示すブロック図である。

この光半導体装置は、上述した実施の形態におけるバッファ回路に対して、チップ温度（周囲の温度）に応じてＬＥＤを駆動する電流を制御する機能を付加したものである。一般に、ＬＥＤは、高温になると劣化が進みやすくなるため、高温では内部に流す電流を制限し、消費電力を抑えることが行われる（ディレーティング）。本実施の形態では、このようなディレーティングを実行する機能をバッファ回路５１に対して設けた。

図６は、ディレーティング特性の一例を示すグラフである。

図６の実線に示すように、チップの温度が所定の温度Ｔ_Ａを越えたら、バッファ回路５１は外部電流設定端子１５の電圧を下げてインピーダンス回路１６に流れる電流を低減する。即ち、ＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）に供給する電流を低減する。一方、バッファ回路５１は所定の温度Ｔ_Ａまでは外部電流設定端子１５における電圧を一定に保持する。

図７〜図１０は、チップ温度の変化に従って外部電流設定端子１５における電圧を変更するバッファ回路の構成例を示す図である。

より詳細には、図７は正の温度係数を有した電流源を用いて外部電流設定端子１５における電圧を制御する構成例、図８はダイオードの順方向電圧Ｖ_Ｆが有する負の温度係数を用いて外部電流設定端子１５における電圧を制御する構成例、図９は正の温度係数を有する抵抗を用いて外部電流設定端子１５における電圧を制御する構成例、図１０は負の温度係数を有する抵抗を用いて外部電圧設定端子１５における電圧を制御する構成例を示す。

まず、図７に示すように、正の温度係数を有した電流源５３を用いた場合、外部電流設定端子１５の電圧は、温度に対して負の係数を備えさせる必要があるため、バンドギャップ定電圧源１０の電圧を差動アンプ５２のプラス端子に入力する。この回路において、チップ温度が上昇すると、電流源５３の出力電流が大きくなるので、抵抗Ｒｒｅｆにかかる電圧（出力電圧）が上昇する。抵抗Ｒｒｅｆにかかる電圧が上昇すると、差動増幅器５２のマイナス端子への入力電圧がプラス端子の入力電圧よりも上昇するので、ＮＰＮトランジスタ２３は出力電圧が低減する方向に動作する。この結果、インピーダンス回路１６を流れる電流は減少し、外部電流設定端子１５の電圧は所定の電圧までリニアに低下する。図中、抵抗Ｒ_１、Ｒ_２は差動アンプ５２の増幅度を決める抵抗であり、増幅度はＲ_２／Ｒ_１で決まる。例えば、抵抗Ｒｒｅｆの出力電圧の温度係数が１ｍＶ／℃であり、Ｒ_１／Ｒ_２＝５の場合、外部電流設定端子１５の温度係数は、１ｍＶ／℃×−５＝−５ｍＶ／℃になる。

次に、図８に示すように、ダイオード５５の順方向電圧Ｖ_Ｆが有する負の温度係数を利用して電圧を制御する場合、外部電流設定端子１５の電圧に対し、温度に対して負の係数を備えさせるため、バンドギャップ定電圧源１０の電圧を差動アンプ５２のマイナス端子に入力する。電流源としては温度特性を有さない電流源５４を用いる。抵抗Ｒ_０はバンドギャップ定電圧源１０の出力電圧と、ダイオード５５の順方向電圧とを合わせるための電圧調整用の抵抗である。この回路において、チップ温度が上昇すると、ダイオード５５の順方向電圧が低下するため、差動増幅器５２のプラス端子へ入力される電圧はマイナス端子への入力電圧よりも低下する。プラス端子への入力電圧が低下するとＮＰＮトランジスタ２３の出力電流は低減して、外部電流設定端子１５の電圧は低下する。

次に、図９に示すように、正の温度係数を有する抵抗Ｒ_ｘを用いて電圧を制御する場合、外部電流設定端子１５の電圧に対し、温度に対して負の係数を備えさせるため、図７と同様、バンドギャップ定電圧源１０の電圧を差動アンプ５２のプラス端子に入力する。電流源としては温度特性を有さない電流源５４を用いる。この回路において、チップ温度が上昇すると、抵抗Ｒ_ｘの抵抗値が上昇し、差動増幅器５２のマイナス端子への入力電圧がプラス端子の入力電圧よりも高くなる。この結果、ＮＰＮトランジスタ２３の出力電流は低減し、外部電流設定端子１５の電圧は低下する。

次に、図１０に示すように、負の温度係数を有する抵抗Ｒ_Ｙを用いて電圧を制御する場合、外部電流設定端子１５の電圧に対し、温度に対して負の係数を備えさせるため、図８と同様、バンドギャップ定電圧源１０の電圧を差動アンプ５２のマイナス端子に入力する。この回路において、チップ温度が上昇すると、抵抗Ｒ_Ｙの抵抗値が下がるため、差動増幅器５２のプラス端子への入力電圧がマイナス端子の入力電圧よりも低下する。この結果、ＮＰＮトランジスタ２３の出力電流は低減して、外部電流設定端子１５の電圧は低下する。

図１１は、所定の温度（例えば温度Ｔ_Ａ）（図６参照）以下で外部電流設定端子１５の電圧を一定に保持するクランプトランジスタ６０を図７の回路に対して付加した回路を示す図である。図８〜図１０に示す回路に対してもこのクランプトランジスタ６０を付加することで、所定の温度以下で外部電流設定端子１５の電圧を一定に保持できるが、ここでは代表例として、図７の回路に対してクランプトランジスタ６０を付加した回路を説明する。

図１１に示すように、クランプトランジスタ（ＰＮＰトランジスタ）６０のエミッタがＮＰＮトランジスタ２３の入力に接続され、ベースがバンドギャップ定電圧源１０の出力に接続されている。コレクタは所定の基準電位に接続されている。図６のディレーティング特性からも分かるように、クランプトランジスタ６０を有さない図７の回路だと、所定の温度Ｔ_Ａ以下でも温度の低下に従い外部電流設定端子１５の電圧が上昇することとなるが（図６の点線参照）、図１１の回路の場合、クランプトランジスタ６０が、所定の温度Ｔ_Ａ以下で、ＮＰＮトランジスタ２３のベース電位をクランプし、外部電流設定端子１５の電位が上昇することを阻止する。即ち、温度が低下するに従い、電流源５３からの電流は増大し、差動増幅器５２の出力電圧が高くなる方向に回路は動作するが、差動増幅器５２の出力電圧が高くなるに従いクランプトランジスタ６０のエミッタ−ベース間の抵抗は小さくなるので、差動増幅器５２の出力電圧の上昇は阻止される。この結果、所定の温度Ｔ_Ａ以下では、外部電流設定端子１５の電圧は、ほぼバンドギャップ定電圧源１０の電圧でクランプされ、その電圧以上には上がらない。一方、所定の温度Ｔ_Ａ以上では、クランプトランジスタ６０のエミッタ−ベース間のダイオードがオンしないので、図１１の回路は、図７の回路と等価になり、温度上昇に従い、外部電流設定端子１５の電圧は低下する。

以上のように、本実施の形態によれば、バッファ回路にＬＥＤの消費可能電力のディレーティングを実行させるようにしたので、ＬＥＤの寿命を長く確保できる。

図１２は、本発明のさらに別の実施の形態としてのＬＥＤ駆動システムの構成を示す概略ブロック図である。

このＬＥＤ駆動システムは、上述した本発明の実施の形態あるいは本発明の別の実施の形態で説明したＬＥＤ駆動システムに対して、さらに、光度を検出するフォトダイオード等の受光素子５６、及び検出した光度に応じてインピーダンス回路１６のインピーダンス値を制御する制御回路５７を付加したものである。即ち、このＬＥＤ駆動システムは、受光素子５６で光度を検出し、その光度に応じて制御回路５７によりインピーダンス回路１６のインピーダンス値を制御することで、ＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）の発光量を、検出した光度に応じたものに制御する。これによって、電池の使用効率を効果的に高めたＬＥＤ駆動システムを実現できる。例えば、このＬＥＤ駆動システムを携帯電話に搭載した場合、携帯電話が暗い所で使用されている場合は、ＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）の発光量を大きくして表示部を明るくし、一方、携帯電話が明るい所で使用されている場合はＬＥＤ１７（１）〜１７（ｎ）の発光量を小さくして低い明度で表示する。これにより、電池の使用効率の良いＬＥＤ駆動システムを実現できる。

以上に説明した本発明の実施の形態、本発明の別の実施の形態及び本発明のさらに別の実施の形態では、バッファ回路１１、５１、第１のカレントミラー回路１２、第２のカレントミラー回路１３及びカレントミラー回路２６を構成するトランジスタとしてバイポーラトランジスタを用いたが、バイポーラトランジスタの代わりに、電界効果トランジスタを用いることもできる。即ち、ＮＰＮバイポーラトランジスタは例えばＮチャネルＭＯＳに、ＰＮＰバイポーラトランジスタは例えばＰチャネルＭＯＳに置き換え可能である。このようにバイポーラトランジスタを電界効果トランジスタに置き換えた場合、第２のカレントミラー回路１３でのベース電流補償（ＮＰＮトランジスタ３５参照）が不要になる利点がある。

本発明の実施の形態としてのＬＥＤ駆動システムの構成を示すブロック図である。 ＬＥＤ駆動システムにおけるＬＥＤ駆動回路の構成を詳細に示す図である。 ＬＥＤ駆動回路（チップ）及び所定の基準電位間のインピーダンス値を可変にした回路構成例を示す図である。 ＬＥＤ駆動システムの別の構成例を示す図である。 本発明の別の実施の形態としてのＬＥＤ駆動システムの構成を示すブロック図である。 ディレーティング特性を説明するための図である。 図５のＬＥＤ駆動システムにおけるバッファ回路の一構成例を示す図である。 図５のＬＥＤ駆動システムにおけるバッファ回路の一構成例を示す図である。 図５のＬＥＤ駆動システムにおけるバッファ回路の一構成例を示す図である。 図５のＬＥＤ駆動システムにおけるバッファ回路の一構成例を示す図である。 図５のＬＥＤ駆動システムにおけるバッファ回路の一構成例を示す図である。 本発明のさらに別の実施の形態としてのＬＥＤ駆動システムの構成を示す概略ブロック図である。 従来におけるＬＥＤ駆動回路の構成図である。 従来における別のＬＥＤ駆動回路の構成図である。 従来におけるさらに別のＬＥＤ駆動回路の構成図である。

符号の説明

１０ バンドギャップ定電圧源
１１ バッファ回路（電流生成回路）
１２ 第１のカレントミラー回路（電流増幅回路）
１３ 第２のカレントミラー回路（電流増幅回路）
１４（１）〜１４（ｎ） 電流出力端子（外部端子）
１５ 外部電流設定端子（外部端子）
１６ インピーダンス回路
１７（１）〜１７（ｎ） ＬＥＤ
１８ ＬＥＤ駆動回路
２２、２４、２５、３７ ＰＮＰトランジスタ
２３、２７、２８（１）〜２８（ｎ）、２９、３１、３２（１）〜３２（ｎ）、３５ ＮＰＮトランジスタ
２６ カレントミラー回路
４１（１）〜４１（ｎ） 抵抗
４２（１）〜４２（ｎ） ｎチャネルＦＥＴ
５１ バッファ回路
５２ 差動増幅器
５３ 正の温度係数を有する電流源
５４ 電流源
５５ ダイオード
Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_ｒｅｆ、Ｒ_０ 抵抗
Ｔ_Ａ 温度

Claims (25)

1. 定電圧を供給する定電圧源と、
   前記定電圧源によって供給された定電圧に基づいて、外部端子に接続されるインピーダンス回路のインピーダンス値に応じた電流を生成する電流生成回路と、
   生成された電流を増幅してＬＥＤを駆動するための駆動電流を生成する電流増幅回路と、
   を備えたＬＥＤ駆動回路。
2. 前記電流増幅回路は、複数の出力トランジスタを備え、各前記出力トランジスタに接続された前記ＬＥＤを駆動することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
3. 前記電流生成回路は、前記定電圧源の出力がベースに供給されるＮＰＮバイポーラトランジスタを備え、前記ＮＰＮバイポーラトランジスタのエミッタ側に前記外部端子が接続され、前記ＮＰＮバイポーラトランジスタのコレクタ側に前記電流増幅回路が接続されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ駆動回路。
4. 前記電流生成回路は、前記定電圧源の出力がベースに供給されるＰＮＰバイポーラトランジスタと、前記ＰＮＰバイポーラトランジスタのエミッタ側にベースが接続されたＮＰＮバイポーラトランジスタとを備え、前記ＮＰＮバイポーラトランジスタのエミッタ側が前記外部端子に接続され、前記ＮＰＮバイポーラトランジスタのコレクタ側が前記電流増幅回路に接続されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ駆動回路。
5. 前記電流増幅回路は、前記ＮＰＮバイポーラトランジスタのコレクタに流れる電流を基準電流として増幅する、複数のＰＮＰバイポーラトランジスタにより構成された第１のカレントミラー回路と、
   前記第１のカレントミラー回路の出力電流を基準電流として増幅して前記ＬＥＤへ供給する電流を生成する、複数のＮＰＮバイポーラトランジスタにより構成された第２のカレントミラー回路と、
   を備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載のＬＥＤ駆動回路。
6. 前記電流生成回路は、前記定電圧源の出力がベースに供給されるＰＮＰバイポーラトランジスタを備え、前記ＰＮＰバイポーラトランジスタのエミッタ側が前記外部端子に接続され、前記ＰＮＰバイポーラトランジスタのコレクタ側が前記電流増幅回路に接続されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ駆動回路。
7. 前記電流生成回路は、前記定電圧源の出力がベースに供給されるＮＰＮバイポーラトランジスタと、前記ＮＰＮバイポーラトランジスタのエミッタ側にベースが接続されたＰＮＰバイポーラトランジスタとを備え、前記ＰＮＰバイポーラトランジスタのエミッタ側が前記外部端子に接続され、前記ＮＰＮバイポーラトランジスタのコレクタ側が前記電流増幅回路に接続されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ駆動回路。
8. 前記電流増幅回路は、前記ＰＮＰバイポーラトランジスタのコレクタに流れる電流を基準電流として増幅して前記ＬＥＤへ供給する電流を生成する、複数のＮＰＮバイポーラトランジスタにより構成されたカレントミラー回路を備えたことを特徴とする請求項６又は７に記載のＬＥＤ駆動回路。
9. 前記出力トランジスタはバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ駆動回路。
10. 前記電流生成回路は、前記定電圧源の出力がゲートに供給されるＮチャネル電界効果トランジスタを備え、前記Ｎチャネル電界効果トランジスタのソース側に前記外部端子が接続され、前記Ｎチャネル電界効果トランジスタのドレイン側に前記電流増幅回路が接続されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ駆動回路。
11. 前記電流生成回路は、前記定電圧源の出力がゲートに供給されるＰチャネル電界効果トランジスタと、前記Ｐチャネル電界効果トランジスタのソース側にゲートが接続されたＮチャネル電界効果トランジスタとを備え、前記Ｎチャネル電界効果トランジスタのソース側が前記外部端子に接続され、前記Ｎチャネル電界効果トランジスタのドレイン側が前記電流増幅回路に接続されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ駆動回路。
12. 前記電流増幅回路は、前記Ｎチャネル電界効果トランジスタのドレインに流れる電流を基準電流として増幅する、複数のＰチャネル電界効果トランジスタにより構成された第１のカレントミラー回路と、
    前記第１のカレントミラー回路の出力電流を基準電流として増幅して前記ＬＥＤへ供給する電流を生成する、複数のＮチャネル電界効果トランジスタにより構成された第２のカレントミラー回路と、
    を備えたことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のＬＥＤ駆動回路。
13. 前記電流生成回路は、前記定電圧源の出力がゲートに供給されるＰチャネル電界効果トランジスタを備え、前記Ｐチャネル電界効果トランジスタのソース側が前記外部端子に接続され、前記Ｐチャネル電界効果トランジスタのドレイン側が前記電流増幅回路に接続されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ駆動回路。
14. 前記電流生成回路は、前記定電圧源の出力がゲートに供給されるＮチャネル電界効果トランジスタと、前記Ｎチャネル電界効果トランジスタのソース側にゲートが接続されたＰチャネル電界効果トランジスタとを備え、前記Ｐチャネル電界効果トランジスタのソース側が前記外部端子に接続され、前記Ｎチャネル電界効果トランジスタのドレイン側が前記電流増幅回路に接続されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ駆動回路。
15. 前記電流増幅回路は、前記Ｐチャネル電界効果トランジスタのドレインに流れる電流を基準電流として増幅して前記ＬＥＤへ供給する電流を生成する、複数のＮチャネル電界効果トランジスタにより構成されたカレントミラー回路を備えたことを特徴とする請求項１３又は１４に記載のＬＥＤ駆動回路。
16. 前記出力トランジスタは電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ駆動回路。
17. 前記電流生成回路は、チップ温度が上昇するほど生成する電流を低減することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載のＬＥＤ駆動回路。
18. 前記電流生成回路は、正の温度係数を有する電流源、ダイオードの順方向電圧が有する負の温度係数、正の温度係数を有する抵抗、及び負の温度係数を有する抵抗の少なくともいずれかを利用して、生成する電流量を制御することを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤ駆動回路。
19. 前記電流生成回路は、チップ温度が所定の温度以下の場合に、生成する電流量を一定に保持することを特徴とすることを特徴とする請求項１７又は１８に記載のＬＥＤ駆動回路。
20. 前記定電圧源は、バンドギャップ定電圧源であることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれかに記載のＬＥＤ駆動回路。
21. 定電圧を供給する定電圧源と、
    外部端子に接続された、インピーダンスが可変に構成されたインピーダンス回路と、
    前記定電圧源によって供給された定電圧に基づいて、前記インピーダンス回路のインピーダンス値に応じた電流を生成する電流生成回路と、
    生成された電流を増幅してＬＥＤを駆動するための駆動電流を生成する電流増幅回路と、
    を備えたＬＥＤ駆動システム。
22. 前記インピーダンス回路は、直列に接続されたトランジスタと抵抗体とが、前記外部端子に対して並列接続されたものであることを特徴とする請求項２１に記載のＬＥＤ駆動システム。
23. さらに、前記電流増幅回路によって生成された駆動電流によって駆動されるＬＥＤを具備したことを特徴とする請求項２１に記載のＬＥＤ駆動システム。
24. さらに、受光素子を有し、
    前記インピーダンス回路のインピーダンス値は、前記受光素子により検出した光度に応じて制御されることを特徴とする請求項２１に記載のＬＥＤ駆動システム。
25. 前記ＬＥＤは白色ＬＥＤであることを特徴とする請求項２３に記載のＬＥＤ駆動システム。

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