(57)【要約】【課題】複数のＬＥＤの点灯を制御する回路において、ＬＥＤの接続端子数を削減する構成を提供する。【解決手段】互いに逆方向に並列接続されたＬＥＤ４，５に対して、電源１と、ＬＥＤに流れる電流を規定するドライブ回路１０と、ブリッジ状に結線されたスイッチ６〜９とからなる点灯回路により、双方向に電流を供給する。これにより、２個の端子２，３で２個のＬＥＤ４，５の点灯制御を行う。【選択図】図１
2010225933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端子と第２端子との間に互いに逆方向に接続された２つのＬＥＤを駆動点灯するＬＥＤ点灯回路であって、
前記第１端子を高電位点に接続する第１のスイッチと、
前記第２端子を前記高電位点に接続する第２のスイッチと、
前記第１端子を低電位点に接続する第３のスイッチと、
前記第２端子を前記低電位点に接続する第４のスイッチと、
前記高電位点から前記低電位点に所定の電流を流すドライブ回路とを有することを特徴とするＬＥＤ点灯回路。
【請求項２】
請求項１記載のＬＥＤ点灯回路において、
前記第１のスイッチと前記第４のスイッチとは同期してオンし、前記第２のスイッチと前記第３のスイッチとは同期してオンすることを特徴とするＬＥＤ点灯回路。
【請求項３】
請求項２記載のＬＥＤ点灯回路において、
前記第１端子に第１のＬＥＤのアノードと第２のＬＥＤのカソードとが接続され、前記第２端子に前記第１のＬＥＤのカソードと前記第２のＬＥＤのアノードとが接続され、
前記ドライブ回路は、前記第１のスイッチと前記第４のスイッチとのオン時には前記第１のＬＥＤに応じた電流を供給し、前記第２のスイッチと前記第３のスイッチとのオン時には前記第２のＬＥＤに応じた電流を供給することを特徴とするＬＥＤ点灯回路。
【請求項４】
第１から第ｎ端子（ｎは自然数）と、
前記第１から第ｎ端子の各々を高電位点に接続する第１から第ｎのスイッチと、
前記第１から第ｎ端子の各々を低電位点に接続する第（ｎ＋１）から第（ｎ＋ｎ）のスイッチと、
前記高電位点から前記低電位点に所定の電流を流すドライブ回路とを有し、
前記第１から第ｎ端子から選択される｛ｎ×（ｎ−１）／２｝組の２端子間に互いに逆方向に２つのＬＥＤを接続したことを特徴とするＬＥＤ点灯回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）点灯回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年ＬＥＤ素子の多色化により、多数のＬＥＤを用いた表示機能を有する電子機器が増加している。１個のＬＥＤを点灯させるための回路としては、当該ＬＥＤの接続端子２個と、当該ＬＥＤに流れる電流を制御する１個のドライブ回路とが最小限必要である。複数のＬＥＤを制御する場合、このような最小単位の点灯回路を複数個用意すればよいが、端子数はＬＥＤの個数に比例して増加するため、ｎ個（ｎは自然数）のＬＥＤを制御するためには２ｎ個の端子が必要になる。この端子数を減らすことは、回路規模の縮小の点で非常に重要である。
【０００３】
この目的を達成するための従来例として特許文献１に開示されているものがあり、図８に示す。同図において第１ＬＥＤ４３と第２ＬＥＤ４４とは互いに逆方向に並列接続されており、両ＬＥＤ４３，４４の接続端子４１，４２に第１スイッチ４７及び第２スイッチ４８並びに電流調整用の第１抵抗４５及び第２抵抗４６が接続されている。ＶＤＤは電源印加端子である。
【０００４】
同構成において第１スイッチ４７をＯＮ、第２スイッチ４８をＯＦＦにした場合、第１ＬＥＤ４３に順方向バイアスが、第２ＬＥＤ４４に逆方向バイアスがそれぞれ印加されるため、第１ＬＥＤ４３のみが点灯する。一方、第１スイッチ４７をＯＦＦ、第２スイッチ４８をＯＮにした場合は、第１ＬＥＤ４３に逆方向バイアスが、第２ＬＥＤ４４に順方向バイアスがそれぞれ印加されるため、第２ＬＥＤ４４のみが点灯する。すなわち、両スイッチ４７，４８のＯＮ・ＯＦＦ制御により、並列接続された２個のＬＥＤ４３，４４に供給する電流方向を切り替え、ＬＥＤ選択点灯を実現している。
【０００５】
図８の回路を用いることで、２個のＬＥＤ４３，４４を２個の接続端子４１，４２のみで制御することができる。前記最小単位の点灯回路を２個用いた場合は４個の接続端子が必要になるので、結果的に端子数を２個減らすことができる。
【特許文献１】実開昭５９−２３７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のような構成では、消費電流が増大するという課題があった。例えば、図８において第１ＬＥＤ４３を点灯させる場合、第１スイッチ４７がＯＮ、第２スイッチ４８がＯＦＦになるが、第１ＬＥＤ４３のみならず第１抵抗４５にも電流が流れることになる。後者の電流は第１ＬＥＤ４３の発光には寄与しない余分な電流であり、消費電流増大の要因となる。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、余分な電流による消費電流増大が発生しないＬＥＤ点灯回路を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のＬＥＤ点灯回路は、ＬＥＤに供給する電流方向をブリッジ状に接続されたスイッチによって切り替えることで、複数のＬＥＤの選択点灯制御を実現する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のＬＥＤ点灯回路によれば、ＬＥＤの接続端子数を削減できるという上記特許文献１の長所を維持しつつ、余分な電流による消費電流の増大を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
《第１の実施形態》
本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ点灯回路について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明を２個のＬＥＤの点灯制御に適用した例である。両図において、１は電源、２及び３はＬＥＤが接続される端子、４及び５はＬＥＤであり、互いに逆方向に並列接続されている。６〜９はスイッチであり、スイッチ６は端子２と電源１のプラス側、スイッチ７は端子３と電源１のプラス側、スイッチ８は端子２と後述するドライブ回路１０の一端、スイッチ９は端子３とドライブ回路１０の一端にそれぞれ接続されており、ブリッジ状の接続となっている。１０はＬＥＤのドライブ回路であり、ＬＥＤ４及び５に流れる電流を規定している。
【００１２】
上記構成において、スイッチ６及び９をＯＮ、スイッチ７及び８をＯＦＦにした場合を考える（図１（ａ））。この場合端子２から端子３に向かう方向に電流が流れ、ＬＥＤ４は順方向バイアス、ＬＥＤ５は逆方向バイアスされるため、ＬＥＤ４のみが点灯する。
【００１３】
逆にスイッチ６及び９をＯＦＦ、スイッチ７及び８をＯＮにした場合（図１（ｂ））は、端子３から端子２に向かう方向に電流が流れるため、ＬＥＤ４は逆方向バイアス、ＬＥＤ５は順方向バイアスされ、ＬＥＤ５のみが点灯する。
【００１４】
本構成を用いることで、２個のＬＥＤ４，５を２個の端子２，３のみで制御することができ、２個の端子と１個のドライブ回路とからなる最小単位の点灯回路を２個用いた場合と比較して、端子を２個減らすことができる。またスイッチをブリッジ状に接続することにより、特許文献１のような点灯に寄与しない電流経路を遮断することができるため、必要以上の消費電流増大を防ぐことが可能である。
【００１５】
図１（ａ）及び図１（ｂ）におけるドライブ回路１０の具体例としては、図２〜図４に示すようなものがある。
【００１６】
図２は、抵抗１１を使用したドライブ回路１０である。ＬＥＤに流れる電流Ｉは、電源電圧をＶＤＤ、ＬＥＤの順方向電圧をＶｆ、抵抗１１の抵抗値をＲとして、
Ｉ＝（ＶＤＤ−Ｖｆ）／Ｒ    （式１）
となる。ドライブ回路としては最も簡単な構成であるが、電流がＶＤＤとＶｆに依存するため、定電流制御を行うことは難しい。
【００１７】
図３は、カレントミラーを利用したドライブ回路１０である。ＬＥＤに流れる電流Ｉは、親側における電流源１４の電流をＩｍ、トランジスタ１２，１３のミラー比をｍとして、
Ｉ＝ｍ×Ｉｍ    （式２）
となり、ＶＤＤやＶｆに依存しなくなる。実際にはトランジスタ１３のチャネル長変調効果の影響により厳密な定電流制御はできないものの、抵抗を使用した図２の場合に比べて定電流特性は大幅に向上する。またカスコード接続などでチャネル長変調効果の影響を低減すれば、更に定電流特性を改善することも可能である。
【００１８】
図４は、スイッチ６〜９と連動して２個のＬＥＤ４，５の各々に流す電流を制御するドライブ回路１０の例を示す。本構成は図３のカレントミラー型ドライブ回路を拡張したものであり、トランジスタ１５，１６のミラー比は１：α、トランジスタ１５，１７のミラー比は１：βである。またスイッチ１９〜２２はスイッチ６〜９と連動して制御される。ここで、トランジスタ１５に接続された電流源１８の電流をＩｍとする。
【００１９】
ＬＥＤ４を点灯させる場合、スイッチ６と９がＯＮ、スイッチ７と８がＯＦＦするが、この時スイッチ１９と２２をＯＮ、スイッチ２０と２１をＯＦＦにする。これにより、トランジスタ１７のゲートは接地されＯＦＦになり、トランジスタ１５と１６からなるカレントミラーが有効になり、ＬＥＤ４にはα×Ｉｍの電流が流れる。一方、ＬＥＤ５を点灯させる場合はスイッチ６と９がＯＦＦ、スイッチ７と８がＯＮするが、この時スイッチ１９と２２をＯＦＦ、スイッチ２０と２１をＯＮにする。これにより、トランジスタ１６のゲートは接地されＯＦＦになり、トランジスタ１５と１７からなるカレントミラーが有効になり、ＬＥＤ５にはβ×Ｉｍの電流が流れる。
【００２０】
《第２の実施形態》
本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ点灯回路について、図面を参照して説明する。
【００２１】
図５は、本発明を６個のＬＥＤの点灯制御に適用した例である。同図において、２３は電源、２４〜２６はＬＥＤが接続される端子、２７〜３２はＬＥＤであり、ＬＥＤ２７と２８、ＬＥＤ２９と３０、ＬＥＤ３１と３２はそれぞれ互いに逆方向に並列接続されている。３３〜３８はスイッチであり、端子２４〜２６と電源２３のプラス側、及び後述するドライブ回路３９の一端の間に接続されている。３９はＬＥＤのドライブ回路であり、ＬＥＤ２７〜３２に流れる電流を規定している。
【００２２】
上記構成は図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す第１の実施形態を３つ組み合わせ、６個のスイッチをブリッジ状に接続することで、６個のＬＥＤ２７〜３２の点灯制御を可能にしている。すなわち、スイッチ３３，３４，３５のうち、点灯させるＬＥＤのアノード側の端子に接続されているスイッチをＯＮ、スイッチ３６，３７，３８のうち、点灯させるＬＥＤのカソード側の端子に接続されているスイッチをＯＮ、その他スイッチを全てＯＦＦすることで、特定の１つのＬＥＤのみを選択点灯することができる。点灯させるＬＥＤと各スイッチのＯＮ／ＯＦＦ設定との関係を、図６に示す。
【００２３】
図５の構成は６個のＬＥＤ２７〜３２を３個の端子２４，２５，２６のみで制御するものであり、最小単位の点灯回路を６個用いた場合と比較して、端子を９個減らすことができる。
【００２４】
更に本発明を一般化すると、端子数が３個以上の場合に拡張することができる。端子数ｎ（ｎは自然数）の場合に本発明を適用すると、ｎ×（ｎ−１）個のスイッチを用意してブリッジ状に接続することで、最大ｎ×（ｎ−１）個のＬＥＤを制御可能である。これを、最小単位の点灯回路を複数個使用した場合、及び複数個のＬＥＤを制御する方法として一般的に使用されているマトリクス方式の場合と比較した結果を、図７に示す。同図によれば、同一端子数で制御可能なＬＥＤの数は、他の２つの方法よりも本発明の方が多く、特に端子数が多いほどこの傾向が顕著になる。
【００２５】
なお、本発明を端子数が３個以上の場合に適用すると、被選択ＬＥＤ以外のＬＥＤに流れる電流を完全には０にすることができなくなる。例えば、端子数３の場合に適用した図５において、ＬＥＤ２７を点灯させる場合を考える。ＬＥＤ２７はアノード側が端子２４、カソード側が端子２５に接続されているが、同じ端子間にはＬＥＤ２９とＬＥＤ３１の２つのＬＥＤの直列接続も存在しており、接続方向はいずれもＬＥＤ２７と同じである。したがって、ＬＥＤ２７を点灯させるためにスイッチ３３とスイッチ３７とをＯＮにした場合、ＬＥＤ２９及びＬＥＤ３１にも電流が流れてしまうことになる。
【００２６】
しかしながら、ＬＥＤ２７に電流が流れると、端子２４と端子２５との間の電圧はＬＥＤ２７の順方向電圧Ｖｆで固定される。ＬＥＤ２９、ＬＥＤ３１が同じ特性を有すると仮定すると、両ＬＥＤ２９，３１にはＶｆ／２の電圧が印加されるが、その電圧・電流特性が指数関数的であるため、両ＬＥＤ２９，３１にはほとんど電流は流れない。ＬＥＤの輝度は流れる電流にほぼ比例するため、実質的にＬＥＤ２９及びＬＥＤ３１は点灯しているようには見えず、選択点灯状態を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は複数のＬＥＤの点灯制御を行う回路において、ＬＥＤの接続端子数を削減することができる。したがって、多数のＬＥＤを使用するＬＥＤディスプレイの時分割点灯システム等に適用し、その効果を発揮させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態におけるＬＥＤ点灯回路の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるドライブ回路の例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるドライブ回路の他の例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるドライブ回路の更に他の例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるＬＥＤ点灯回路の構成図である。
【図６】本発明の第２の実施形態において各ＬＥＤを点灯させる場合のスイッチ設定を示す図である。
【図７】本発明を任意数の端子に拡張した場合の制御可能ＬＥＤ数の比較を示す図である。
【図８】従来のＬＥＤ点灯回路の構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  電源
２，３  ＬＥＤ接続端子
４，５  ＬＥＤ
６，７，８，９  スイッチ
１０  ドライブ回路
１１  抵抗
１２，１３  トランジスタ
１４  電流源
１５，１６，１７  トランジスタ
１８  電流源
１９，２０，２１，２２  スイッチ
２３  電源
２４，２５，２６  ＬＥＤ接続端子
２７，２８，２９，３０，３１，３２  ＬＥＤ
３３，３４，３５，３６，３７，３８  スイッチ
３９  ドライブ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010225933.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010225933.tif 000007
【図６】
2010225933.tif 000008
【図７】
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【図８】
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