(57)【要約】  【課題】スイッチング素子の特性の影響を受けることなく、１つのスイッチング素子で２つの発光ダイオードを所定の輝度で選択的に点灯させることのできる発光ダイオードの点灯回路および制御方法を提供する。  【解決手段】電源ライン６には正の電源電圧が供給されている。入力端子４にハイ信号が印加されると、スイッチング素子であるトランジスタＱ１がオン状態となり、発光ダイオードＬ２だけに電流が流れ、発光ダイオードＬ２だけが点灯する。入力端子４にロー信号が印加されると、トランジスタＱ１がオフ状態となり、発光ダイオードＬ１，Ｌ２に電流が流れるが、発光ダイオードＬ２に流れる電流が十分に小さくなるように抵抗Ｒ１，Ｒ２の値が決められているので、発光ダイオードＬ１だけが点灯する。また、トランジスタＱ１の特性の影響を受けないように、発光ダイオードＬ１，Ｌ２が直列に接続されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードが接地された第１発光ダイオードと、
一端が第１発光ダイオードのアノードに接続され、他端が正電圧の電源ラインに接続された第２発光ダイオードと第２抵抗との直列回路であって、第２発光ダイオードのカソードが第１発光ダイオード側に配置された直列回路と、
エミッタが接地され、コレクタが第１発光ダイオードと前記直列回路との接続点に接続されると共に第１抵抗を介して前記電源ラインに接続され、ベースにオン／オフ信号が印加されるトランジスタと、を備えた発光ダイオードの点灯回路の制御方法であって、
前記トランジスタをオフさせることにより第１発光ダイオードを点灯させ、前記トランジスタをオンさせることにより第２発光ダイオードを点灯させ、所定の周期よりも短い周期で前記トランジスタをオン／オフさせることにより、第１および第２発光ダイオードを共に視覚的に点灯状態とすることを特徴とする制御方法。
【請求項２】
第１端子が第１電源ラインに接続された第１発光ダイオードと、
一端が第１発光ダイオードの第２端子に接続され、他端が第２電源ラインに接続された第２発光ダイオードと第２抵抗との直列回路であって、第２発光ダイオードの第１端子が第１発光ダイオード側に配置された直列回路と、
第１の端子が第１電源ラインに接続され、第２の端子が第１発光ダイオードと前記直列回路との接続点に接続されると共に第１抵抗を介して第２電源ラインに接続され、制御端子に第１の端子と第２の端子との間をオン／オフさせる信号が印加されるスイッチング素子と、を備えたことを特徴とする発光ダイオードの点灯回路。
【請求項３】
請求項２に記載の発光ダイオードの点灯回路の制御方法であって、
前記スイッチング素子をオフさせることにより第１発光ダイオードを点灯させ、前記スイッチング素子をオンさせることにより第２発光ダイオードを点灯させ、所定の周期よりも短い周期で前記スイッチング素子をオン／オフさせることにより、第１および第２発光ダイオードを共に視覚的に点灯状態とすることを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの発光ダイオードを点灯させる点灯回路および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の動作状態などを表示するために多数の発光ダイオードが使用されている。このため、電子機器のコストダウンを図るべく、発光ダイオードの点灯回路を簡略化することが求められている。そこで、図３に示すように、１つのトランジスタＱ５１で２つの発光ダイオードＬ５１，Ｌ５２を選択的に点灯させることが提案されている（例えば、特許文献１）。図において、５５は正電圧が供給される電源端子、５４はスイッチ、５３はバイアス回路、Ｒ５１，Ｒ５２は抵抗である。この回路は以下のように動作する。スイッチ５４がオフのときは、トランジスタＱ５１はオフ状態となるので、発光ダイオードＬ５１には電流が流れないが、発光ダイオードＬ５２に電流が流れ、発光ダイオードＬ５２だけが点灯する。スイッチ５４がオンのときは、バイアス回路５３からベース電流が供給され、トランジスタＱ５１がオン状態となるので、発光ダイオードＬ５１，Ｌ５２に電流が流れる。但し、発光ダイオードＬ５２に流れる電流を十分に小さくすることで、発光ダイオードＬ５１だけが点灯するようにしている。また、発光ダイオードの点灯回路を簡略化するものではないが、下記の特許文献２には、電源電圧が低いときでも発光ダイオードが点灯するように昇圧用コイルを用いた発光ダイオードの点灯回路が示されている。
【０００３】
尚、特許文献１には明記されていないが、電源端子５５の電圧をＶｃｃ、発光ダイオードＬ５１，Ｌ５２の順方向電圧をＶｆとすると、トランジスタＱ５１がオフ状態のときに発光ダイオードＬ５２を流れる電流ＩＩＬ５２は下記の式（１）で表される。
【０００４】
ＩＩＬ５２＝（Ｖｃｃ−Ｖｆ）／（Ｒ５１＋Ｒ５２）    （１）
また、トランジスタＱ５１がオン状態のときのコレクタ・エミッタ間電圧をＶｏｎとすると、トランジスタＱ５１がオン状態のときに抵抗Ｒ５１を流れる電流ＩＲ５１、発光ダイオードＬ５２を流れる電流ＩＬ５２、および発光ダイオードＬ５１を流れる電流ＩＬ５１は、それぞれ下記の式（２）〜（４）で表される。
【０００５】
ＩＲ５１＝（Ｖｃｃ−Ｖｆ−Ｖｏｎ）／Ｒ５１    （２）
ＩＬ５２＝（Ｖｆ＋Ｖｏｎ−Ｖｆ）／Ｒ５２
＝Ｖｏｎ／Ｒ５２                      （３）
ＩＬ５１＝ＩＲ５１−ＩＬ５２                        （４）
【特許文献１】特開昭５８−９９０３１号公報（第２頁右上欄第２０行〜第３頁左上欄第４行）
【特許文献２】特開平８−２０２３０７号公報（要約、段落０００２〜０００９）
【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、上記従来のものにおいては、２つの発光ダイオードＬ５１，Ｌ５２が並列に接続されているので、式（３）に示すように発光ダイオードＬ５１，Ｌ５２の順方向電圧Ｖｆが相殺され、電流ＩＬ５２が電圧Ｖｏｎに依存する。このため、トランジスタＱ５１の特性にばらつきがあると電流ＩＬ５２が大きく変動し、延いては電流ＩＬ５１も変動するので、発光ダイオードＬ５１が所定の輝度で点灯しないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するものであって、その課題とするところは、スイッチング素子の特性の影響を受けることなく、１つのスイッチング素子で２つの発光ダイオードを所定の輝度で選択的に点灯させることのできる発光ダイオードの点灯回路および制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発光ダイオードの点灯回路は、第１端子が第１電源ラインに接続された第１発光ダイオードと、一端が第１発光ダイオードの第２端子に接続され、他端が第２電源ラインに接続された第２発光ダイオードと第２抵抗との直列回路であって、第２発光ダイオードの第１端子が第１発光ダイオード側に配置された直列回路と、第１の端子が第１電源ラインに接続され、第２の端子が第１発光ダイオードと直列回路との接続点に接続されると共に第１抵抗を介して第２電源ラインに接続され、制御端子に第１の端子と第２の端子との間をオン／オフさせる信号が印加されるスイッチング素子と、を備える。
【０００９】
ここで、第１電源ラインが接地であり、第２電源ラインに正の電圧が供給される場合は、第１および第２発光ダイオードの第１端子はカソードであり、第２端子はアノードである。それに対し、第１電源ラインが接地であり、第２電源ラインに負の電圧が供給される場合は、第１および第２発光ダイオードの第１端子はアノードであり、第２端子はカソードである。上記のように、第１および第２発光ダイオードが直列に接続されていて、２つの発光ダイオードが並列に接続されたときのように２つの発光ダイオードの順方向電圧が相殺されることがないので、すなわち発光ダイオードを流れる電流がスイッチング素子の特性に依存しなくなるので、スイッチング素子の特性がばらついても、第１および第２発光ダイオードを所定の輝度で選択的に点灯させることができる。
【００１０】
上記発明の発光ダイオードの点灯回路の制御方法は、スイッチング素子をオフさせることにより第１発光ダイオードを点灯させ、スイッチング素子をオンさせることにより第２発光ダイオードを点灯させ、所定の周期よりも短い周期でスイッチング素子をオン／オフさせることにより、第１および第２発光ダイオードを共に視覚的に点灯状態とする。上記のように所定の周期よりも短い周期でスイッチング素子をオン／オフさせることで、電気的には第１および第２発光ダイオードが選択的に（交互に）点灯するが、残像現象で視覚的には第１および第２発光ダイオードが共に点灯しているように見える。これにより、点灯回路の部品を増やすことなく、すなわち１つのスイッチング素子と２つの発光ダイオードで３種類の点灯状態を実現することができる。
【００１１】
また、本発明の発光ダイオードの点灯回路の制御方法は、カソードが接地された第１発光ダイオードと、一端が第１発光ダイオードのアノードに接続され、他端が正電圧の電源ラインに接続された第２発光ダイオードと第２抵抗との直列回路であって、第２発光ダイオードのカソードが第１発光ダイオード側に配置された直列回路と、エミッタが接地され、コレクタが第１発光ダイオードと直列回路との接続点に接続されると共に第１抵抗を介して電源ラインに接続され、ベースにオン／オフ信号が印加されるトランジスタと、を備えた発光ダイオードの点灯回路の制御方法であって、トランジスタをオフさせることにより第１発光ダイオードを点灯させ、トランジスタをオンさせることにより第２発光ダイオードを点灯させ、所定の周期よりも短い周期でトランジスタをオン／オフさせることにより、第１および第２発光ダイオードを共に視覚的に点灯状態とする。
【００１２】
上記のように、第１および第２発光ダイオードが直列に接続されていて、２つの発光ダイオードが並列に接続されたときのように２つの発光ダイオードの順方向電圧が相殺されることがないので、すなわち発光ダイオードを流れる電流がトランジスタの特性に依存しなくなるので、トランジスタの特性がばらついても、第１および第２発光ダイオードを所定の輝度で選択的に点灯させることができる。さらに、上記のように所定の周期よりも短い周期でトランジスタをオン／オフさせることで、電気的には第１および第２発光ダイオードが選択的に（交互に）点灯するが、残像現象で視覚的には第１および第２発光ダイオードが共に点灯しているように見える。これにより、点灯回路の部品を増やすことなく、すなわち１つのトランジスタと２つの発光ダイオードで３種類の点灯状態を実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第１および第２発光ダイオードが直列に接続されているので、スイッチング素子の特性がばらついても、第１および第２発光ダイオードを所定の輝度で選択的に点灯させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明に係る発光ダイオードの点灯回路を示す図である。図において、４はトランジスタＱ１をオン／オフさせる信号が入力される入力端子、５は正の電源電圧Ｖｃｃ（例えば、２．５Ｖから５Ｖ程度の範囲の電源電圧）が供給される電源端子、６は電源ラインである。接地と電源ライン６との間には、発光ダイオードＬ１と発光ダイオードＬ２と抵抗Ｒ２とが直列に接続されている。発光ダイオードＬ１のカソードは接地され、アノードは発光ダイオードＬ２のカソードに接続されている。つまり、発光ダイオードＬ１，Ｌ２の向きが同じになるように、発光ダイオードＬ２のカソードは発光ダイオードＬ１側に配置されている。ＮＰＮ型のトランジスタＱ１のエミッタは接地されている。コレクタは発光ダイオードＬ１と、発光ダイオードＬ２および抵抗Ｒ２の直列回路との接続点に接続されると共に、抵抗Ｒ１を介して電源ライン６に接続されている。ベースは抵抗Ｒ３を介して入力端子４に接続されている。
【００１５】
次に、発光ダイオードの点灯回路の動作について説明する。入力端子４には、不図示の制御回路などから出力されるハイ信号（正電圧の信号）またはロー信号（０Ｖの信号）が印加される。入力端子４の信号がハイ信号であるときは、抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ１のベースに電流が流れ込み、トランジスタＱ１がオン状態となる。トランジスタＱ１がオン状態のときのコレクタ・エミッタ間電圧Ｖｏｎ（一般的に０．２Ｖ程度）は、発光ダイオードＬ１の順方向電圧Ｖｆ（一般的に１．５Ｖ程度）よりも小さいので、電源ライン６から供給される電流は発光ダイオードＬ２を通ってトランジスタＱ１に流れ込み、発光ダイオードＬ２だけが点灯する。発光ダイオードＬ２を流れる電流ＩＩＬ２は下記の式（５）で表される。
【００１６】
ＩＩＬ２＝（Ｖｃｃ−Ｖｆ−Ｖｏｎ）／Ｒ２      （５）
上記のようにＶｏｎはＶｆよりも十分に小さいので、電流ＩＩＬ２を下記の式（５ａ）で近似することができる。
【００１７】
ＩＩＬ２＝（Ｖｃｃ−Ｖｆ）／Ｒ２      （５ａ）
入力端子４の信号がロー信号であるときは、トランジスタＱ１のベースに電流が流れ込まず、トランジスタＱ１がオフ状態となり、トランジスタＱ１のコレクタの電圧は発光ダイオードＬ１の順方向電圧Ｖｆとなる。この結果、電源ライン６から供給される電流は、抵抗Ｒ１と発光ダイオードＬ１とを通るルート、および抵抗Ｒ２と発光ダイオードＬ２，Ｌ１とを通るルートを流れる。抵抗Ｒ１を流れる電流ＩＲ１、発光ダイオードＬ２を流れる電流ＩＬ２、および発光ダイオードＬ１を流れる電流ＩＬ１は、それぞれ下記の式（６）〜（８）で表される。ここでは、発光ダイオードＬ１およびＬ２の順方向電圧が共にＶｆであるとしている。
【００１８】
ＩＲ１＝（Ｖｃｃ−Ｖｆ）／Ｒ１      （６）
ＩＬ２＝（Ｖｃｃ−２Ｖｆ）／Ｒ２    （７）
ＩＬ１＝ＩＲ１＋ＩＬ２                  （８）
図１の回路では、電源電圧Ｖｃｃ、発光ダイオードＬ１，Ｌ２の順方向電圧Ｖｆおよび順方向電圧／電流特性などを考慮して、発光ダイオードＬ２が点灯しないように、すなわち発光ダイオードＬ２を流れる電流ＩＬ２が十分に小さくなるように、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値（以下、抵抗値Ｒ１、抵抗値Ｒ２とも表す）を決めているので、発光ダイオードＬ１だけが点灯する。一方、発光ダイオードＬ１，Ｌ２の輝度は同じであることが望ましいので、トランジスタＱ１がオフ状態のときに発光ダイオードＬ１を流れる電流ＩＬ１と、トランジスタＱ１がオン状態のときに発光ダイオードＬ２を流れる電流ＩＩＬ２とができるだけ等しくなるようにも、抵抗値Ｒ１，Ｒ２が決められる。このようにして、入力端子４にハイまたはローの信号が印加されると、発光ダイオードＬ１，Ｌ２が選択的に点灯する。上記の式（５ａ）、（６）から分かるように、電源電圧Ｖｃｃが発光ダイオードＬ１，Ｌ２の順方向電圧Ｖｆよりも大きいことが本発明を実施するための前提条件である。
【００１９】
本発明では、発光ダイオードＬ１と発光ダイオードＬ２とが直列に接続されており、従来のように並列に接続された発光ダイオードＬ５１，Ｌ５２（図３）の順方向電圧Ｖｆが相殺される（式（３））ことがないので、すなわち上記の電流ＩＬ１などがコレクタ・エミッタ間電圧Ｖｏｎだけに依存することがないので、トランジスタＱ１の特性がばらついていても、２つの発光ダイオードＬ１，Ｌ２を所定の輝度で選択的に点灯させることができる。
【００２０】
また、上記の式（７）から分かるように、２つの発光ダイオードＬ１，Ｌ２が直列に接続されているので、電源電圧Ｖｃｃが発光ダイオードＬ１，Ｌ２の順方向電圧Ｖｆの２倍よりも小さい場合には、トランジスタＱ１がオフ状態のときに発光ダイオードＬ２を流れる電流ＩＬ２は０となり、発光ダイオードＬ１を流れる電流ＩＬ１は抵抗Ｒ１を流れる電流ＩＲ１に等しくなる。つまり、上記の場合には、抵抗値Ｒ２に関係なく発光ダイオードＬ１だけが点灯するので、上述の抵抗値Ｒ１，Ｒ２の決定が容易になる。さらに、発光ダイオードＬ２に接続される抵抗はＲ２だけであるので、発光ダイオードＬ５２に２つの抵抗Ｒ５１，５２が接続されるとき（図３）の式（１）〜（４）に比べて式（５）〜（８）が簡潔であり、上述の抵抗値Ｒ１，Ｒ２の決定が容易になる。
【００２１】
以上では、発光ダイオードＬ１、Ｌ２を選択的に点灯させる場合について説明した。次に、発光ダイオードＬ１、Ｌ２の他の点灯方法、すなわち発光ダイオードの点灯回路の制御方法について説明する。この制御方法は、入力端子４に所定の周波数以上の周波数でハイ／ローに変化するパルス信号を印加することにより、すなわち所定の周期よりも短い周期でトランジスタＱ１をオン／オフさせることにより行われる。このようにすると、電気的には発光ダイオードＬ１、Ｌ２が交互に点灯するが、残像現象で視覚的には発光ダイオードＬ１、Ｌ２が共に点灯しているように見える。
【００２２】
上記のパルス信号の所定の周波数の下限値は、視覚的に発光ダイオードＬ１、Ｌ２が共に点灯しているように見える周波数であり、例えば１ｋＨｚである。尚、上記周波数の上限値には本発明の技術的意義はないが、周波数が高過ぎると高周波ノイズが発生するといった問題も生じるので、ここでは上限値を３００ｋＨｚとする。また、視覚的に発光ダイオードＬ１、Ｌ２が共に点灯しているように見えるためには、パルス信号のハイの部分とローの部分の比が一対一であることが望ましい。
【００２３】
以上述べた実施形態においては、ＮＰＮ型のトランジスタＱ１を用いたが、ベースのバイアス回路を適宜変更してＰＮＰ型のトランジスタを用いるようにしても本発明を実施することができる。また、トランジスタに代えて、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などのスイッチング素子を用いることもできる。また、上記実施形態では、発光ダイオードＬ１、Ｌ２の順方向電圧Ｖｆが同じであるとしたが、両者の順方向電圧が互いに異なる場合であっても、本発明を実施することができる。
【００２４】
また、上記実施形態では、電源ライン６に正の電源電圧Ｖｃｃが供給されたが、これに代えて、図２に示すように電源端子１５から電源ライン１６に負の電源電圧を供給するようにしても本発明を実施することができる。ここでは、入力端子１４に負電圧の信号が印加されると、抵抗Ｒ１３を介してベース電流が流れ、ＰＮＰ型のトランジスタＱ１１がオン状態となり、発光ダイオードＬ１２だけが点灯する。また、入力端子１４に０Ｖの信号が印加されると、トランジスタＱ１１がオフ状態となり、発光ダイオードＬ１１およびＬ１２に電流が流れるが、発光ダイオードＬ１２に流れる電流を十分に小さくするように抵抗値Ｒ１１，Ｒ１２が決められているので、発光ダイオードＬ１１だけが点灯する。尚、図１では発光ダイオードＬ１のカソードが接地されていたが、図２では電源ライン１６に負の電源電圧が供給されるので、発光ダイオードＬ１１のアノードが接地される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明にかかる発光ダイオードの点灯回路を示す図である。
【図２】他の発光ダイオードの点灯回路を示す図である。
【図３】従来の発光ダイオードの点灯回路を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
４、１４  入力端子
６、１６  電源ライン
Ｌ１、Ｌ１１  発光ダイオード（第１発光ダイオード）
Ｌ２、Ｌ１２  発光ダイオード（第２発光ダイオード）
Ｑ１、Ｑ１１  トランジスタ（スイッチング素子）
Ｒ１、Ｒ１１  抵抗（第１抵抗）
Ｒ２、Ｒ１２  抵抗（第２抵抗）
【図１】
2006135227.tif 000003
【図２】
2006135227.tif 000004
【図３】
2006135227.tif 000005