(57)【要約】【課題】輝度のばらつきを簡単な回路構成によって高精度に補正することが可能な発光素子の駆動回路を提供する。【解決手段】ＬＥＤと電源Ｖｃｃとの間に直列に接続された第１の抵抗Ｒ１および第２の抵抗Ｒ２と、ＬＥＤとスイッチング素子Ｑ３との間に接続された第３の抵抗Ｒ３と、ＬＥＤと抵抗Ｒ３との接続点ａの電位を検出し、検出された電位に基づいて、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の接続点ｃの電位を調整する調整回路Ａとを設けた。【選択図】図１
2011014805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子の点灯・非点灯を制御するスイッチング素子と、
前記発光素子および前記スイッチング素子へ電流を供給する電源と、
を備えた発光素子の駆動回路において、
前記発光素子の一方の電極と前記電源との間に直列に接続された第１および第２の抵抗と、
前記発光素子の他方の電極とグランドとの間に前記スイッチング素子と直列に接続された第３の抵抗と、
前記発光素子または前記スイッチング素子と前記第３の抵抗との接続点の電位を検出し、検出された電位に基づいて、前記第１および第２の抵抗の接続点の電位を調整する調整回路と、
を設けたことを特徴とする発光素子の駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載の発光素子の駆動回路において、
前記調整回路は、
前記発光素子または前記スイッチング素子と前記第３の抵抗との接続点の電位により通電状態が変化する第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの通電状態の変化に基づいて、当該通電状態とは逆の通電状態へ移行する第２のトランジスタと、
を有し、
前記第２のトランジスタを前記第１の抵抗と並列に接続したことを特徴とする発光素子の駆動回路。
【請求項３】
請求項２に記載の発光素子の駆動回路において、
前記第１のトランジスタのコレクタは、第４および第５の抵抗を介して電源に接続され、
前記第２のトランジスタのベースは、前記第４および第５の抵抗の接続点に接続され、
前記第２のトランジスタのエミッタは、前記第１および第２の抵抗の接続点に接続され、
前記第２のトランジスタのコレクタは、電源に接続されていることを特徴とする発光素子の駆動回路。
【請求項４】
請求項１に記載の発光素子の駆動回路において、
前記第１および第２の抵抗の直列回路が接続される電源と、前記調整回路が接続される電源とが、別の電源であることを特徴とする発光素子の駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子を駆動する回路に関し、特に、発光素子の輝度のばらつきを抑制するための回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤの駆動回路として、例えば図４に示すような回路が知られている。図４において、ＬＥＤのアノードには、抵抗Ｒ１１の一端が接続されており、抵抗Ｒ１１の他端は電源Ｖｃｃに接続されている。ＬＥＤのカソードには、スイッチング素子であるトランジスタＱのコレクタが接続されており、トランジスタＱのエミッタは接地されている。トランジスタＱのベースには、抵抗Ｒ１２を介して、ＬＥＤの点灯・非点灯を制御する制御信号が与えられる。
【０００３】
トランジスタＱのベースに、「Ｈ」（High）レベルの制御信号が与えられると、トランジスタＱがＯＮして、コレクタ・エミッタ間が導通し、電源Ｖｃｃから抵抗Ｒ１１を通してＬＥＤに電流Ｉｆが流れ、ＬＥＤが発光する。また、トランジスタＱのベースが「Ｌ」（Low）レベルになると、トランジスタＱがＯＦＦして、コレクタ・エミッタ間が非導通となり、ＬＥＤに電流Ｉｆが流れなくなって、ＬＥＤが消灯する。
【０００４】
図４のＬＥＤ駆動回路において、ＬＥＤに流れる電流Ｉｆは、次式で表される。
Ｉｆ＝（Ｖｃｃ−Ｖｆ−Ｖｃｅ）／Ｒ１１  ・・・（１）
ここで、ＶｆはＬＥＤの順方向電圧降下であり、ＶｃｅはトランジスタＱの導通時のコレクタ・エミッタ間電圧である。
【０００５】
ところで、ＬＥＤの順方向電圧降下Ｖｆの値については、ＬＥＤの構造や組成等に起因して、個々の素子間でばらつきがある。このため、Ｖｆの値が規定値より大きければ、上記（１）式より電流Ｉｆの値が小さくなって、ＬＥＤの輝度が減少する。逆に、Ｖｆの値が規定値より小さければ、電流Ｉｆの値が大きくなって、ＬＥＤの輝度が増加する。このように、ＬＥＤに流れる電流Ｉｆは、順方向電圧降下Ｖｆに依存するため、Ｖｆのばらつきによって、ＬＥＤの輝度がばらつくという問題がある。
【０００６】
このような輝度のばらつきを改善するための技術が、後掲の特許文献１〜３に記載されている。
【０００７】
特許文献１には、発光素子の電圧降下に応じた検出電流を流す電圧検出回路を発光素子と並列に接続し、検出電流に対応した調整電流を発光素子と電圧検出回路に供給する調整電流供給回路を設け、発光素子の電圧降下に応じて調整電流を変化させることにより、発光素子に流れる電流を制御して発光量を調整する発光素子の駆動回路が記載されている。この駆動回路においては、ダイオード接続されたカレントミラー入力側トランジスタが電圧検出回路に設けられ、カレントミラー出力側トランジスタが調整電流発生回路に設けられていて、カレントミラー出力側トランジスタ流れる電流を別のカレントミラーにより調整電流として取り出すようになっている。また、カレントミラー入力側トランジスタに対し、カレントミラー出力側トランジスタには数十倍の電流が流れるようになっている。
【０００８】
特許文献２には、発光ダイオードに流れる順方向電流値を設定する抵抗での電圧降下による順方向電流値を第１のトランジスタで検出し、この順方向電流値の大きさに対応して供給される電力の一部を発光ダイオードに対して分流させ、この分流する電流値の大きさに対応して発光ダイオードにおける順方向電流の流れ易さを第２のトランジスタで制御することにより、発光ダイオードの順方向電流値を一定にして所定の輝度が得られるようにした発光素子の駆動回路が記載されている。
【０００９】
特許文献３には、複数の発光素子を同時に駆動する駆動回路が記載されている。この駆動回路は、発光素子間の発光波長のばらつきを発光素子に供給する電流を制御することで補正する発光波長補正手段と、発光素子間の輝度のばらつきを補正する発光輝度補正手段とを備えている。発光波長補正手段は、各発光素子毎に設けられたカレントミラー回路を有しており、このカレントミラー回路によって発光素子を流れる電流が調整される。発光輝度補正手段は、駆動される発光素子に電流を供給する定電流回路を有しており、定電流回路のスイッチング素子のオンオフを制御することにより輝度を補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３０３０９２号公報
【特許文献２】特開２００５−２３５８２６号公報
【特許文献３】特開２００３−２２０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
発光素子の電圧降下に応じて発光素子に流す電流を制御する場合、発光素子の電流が最適値となるように調整を行うことが、輝度のばらつきを精度良く補正する上で重要である。本発明は、このような輝度のばらつきを簡単な回路構成によって高精度に補正することが可能な発光素子の駆動回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、発光素子と、この発光素子の点灯・非点灯を制御するスイッチング素子と、発光素子およびスイッチング素子へ電流を供給する電源とを備えた発光素子の駆動回路において、発光素子の一方の電極と電源との間に直列に接続された第１および第２の抵抗と、発光素子の他方の電極とグランドとの間にスイッチング素子と直列に接続された第３の抵抗と、発光素子またはスイッチング素子と第３の抵抗との接続点の電位を検出し、検出された電位に基づいて、第１および第２の抵抗の接続点の電位を調整する調整回路とを設けたものである。
【００１３】
このような構成によると、発光素子の電圧降下のばらつきに応じた電流の増減が、第３の抵抗における電位の変化として検出される。そして、この検出結果に基づいて、発光素子の電圧降下に応じた調整電位が第１の抵抗と第２の抵抗との接続点に与えられ、この調整電位に応じて発光素子に流れる電流が変化する。このため、第１、第２、第３の各抵抗の抵抗値の設定によって、発光素子に流れる電流を容易に調整することができ、発光素子の電流を最適値にして輝度のばらつきを精度良く補正することができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態では、調整回路は、発光素子またはスイッチング素子と第３の抵抗との接続点の電位により通電状態が変化する第１のトランジスタと、この第１のトランジスタの通電状態の変化に基づいて、当該通電状態とは逆の通電状態へ移行する第２のトランジスタとを有しており、第２のトランジスタが第１の抵抗と並列に接続されている。これによると、調整回路が２個のトランジスタを用いた回路で構成されるので、例えば特許文献１のような４個のトランジスタを用いてカレントミラー回路を構成する場合に比べて、回路を簡略化することができる。
【００１５】
この場合、第１のトランジスタのコレクタが第４および第５の抵抗を介して電源に接続され、第２のトランジスタのベースが第４および第５の抵抗の接続点に接続され、第２のトランジスタのエミッタが第１および第２の抵抗の接続点に接続され、第２のトランジスタのコレクタが電源に接続されている構成としてもよい。
【００１６】
本発明では、第１および第２の抵抗の直列回路が接続される電源と、調整回路が接続される電源とが、同じ電源であってもよいし、別の電源であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発光素子の輝度のばらつきを簡単な回路構成によって高精度に補正することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る発光素子の駆動回路を示した図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る発光素子の駆動回路を示した図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る発光素子の駆動回路を示した図である。
【図４】従来の発光素子の駆動回路を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下では、発光素子がＬＥＤである場合の駆動回路を例に挙げる。
【００２０】
図１において、ＬＥＤの一方の電極であるアノードは、直列に接続された抵抗Ｒ１（第１の抵抗）および抵抗Ｒ２（第２の抵抗）を介して、電源Ｖｃｃに接続されている。ＬＥＤの他方の電極であるカソードは、抵抗Ｒ３（第３の抵抗）を介して、トランジスタＱ３のコレクタに接続されている。トランジスタＱ３は、ＬＥＤの点灯・非点灯を制御するスイッチング素子である。トランジスタＱ３のベースには、抵抗Ｒ８を介して、ＬＥＤの点灯・非点灯を制御する制御信号が与えられる。トランジスタＱ３のエミッタは、グランドＧに接地されている。
【００２１】
ＬＥＤのカソードと抵抗Ｒ３との接続点ａには、抵抗Ｒ７の一端が接続されており、抵抗Ｒ７の他端は、トランジスタＱ１（第１のトランジスタ）のベースに接続されている。トランジスタＱ１のコレクタは、抵抗Ｒ５（第５の抵抗）および抵抗Ｒ４（第４の抵抗）を介して電源Ｖｃｃに接続されており、トランジスタＱ１のエミッタは抵抗Ｒ６を介して接地されている。抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５との接続点ｂには、トランジスタＱ２（第２のトランジスタ）のベースが接続されている。トランジスタＱ２のコレクタは電源Ｖｃｃに接続されており、トランジスタＱ２のエミッタは抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点ｃに接続されている。トランジスタＱ１、Ｑ２と、抵抗Ｒ４〜Ｒ７とにより、調整回路Ａが構成される。
【００２２】
次に、図１の回路の動作について説明する。トランジスタＱ３のベースに、抵抗Ｒ８を介して、「Ｈ」（High）レベルの制御信号が与えられると、トランジスタＱ３がＯＮして、コレクタ・エミッタ間が導通し、電源Ｖｃｃから抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、ＬＥＤ、抵抗Ｒ３、トランジスタＱ３を通して電流Ｉｆが流れ、ＬＥＤが発光する。また、トランジスタＱ３のベースが「Ｌ」（Low）レベルになると、トランジスタＱ３がＯＦＦして、コレクタ・エミッタ間が非導通となり、ＬＥＤに電流Ｉｆが流れなくなって、ＬＥＤが消灯する。
【００２３】
前述したように、ＬＥＤの順方向電圧降下Ｖｆには、ばらつきがあるため、図１において調整回路Ａを設けない場合、Ｖｆが規定値より大きいと、電流Ｉｆが小さくなってＬＥＤの輝度が減少し、Ｖｆが規定値より小さいと、電流Ｉｆが大きくなってＬＥＤの輝度が増加する。しかるに、図１の回路では、調整回路Ａがこのような輝度のばらつきを補正する。以下、これについて詳細に説明する。
【００２４】
ＬＥＤの順方向電圧降下Ｖｆが規定値より大きい場合は、電流Ｉｆの減少により、ａ点の電位が下がる。ａ点の電位は、抵抗Ｒ７を介してトランジスタＱ１のベースに与えられるので、ａ点の電位が下がると、トランジスタＱ１のベースの電位も下がる。このため、トランジスタＱ１の通電状態は、コレクタ・エミッタ間に電流が流れにくくなる状態へ移行する。この結果、ｂ点の電位が上昇するので、トランジスタＱ２のベースの電位も上昇する。したがって、トランジスタＱ２の通電状態は、コレクタ・エミッタ間に電流が流れやすくなる状態へ移行する。すなわち、トランジスタＱ２の通電状態は、トランジスタＱ１の通電状態とは逆の状態となる。そして、調整回路Ａの出力端子となるトランジスタＱ２のエミッタは、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点ｃに接続されているので、トランジスタＱ２のコレクタ・エミッタ間の電流が増加すると、ｃ点の電位が上昇して、電流Ｉｆが増加する。
【００２５】
したがって、規定値より大きいＶｆの値をもつＬＥＤを用いても、電流Ｉｆの減少がａ点の電位の降下として調整回路Ａで検出され、調整回路Ａが、電流Ｉｆを増加させるようにｃ点の電位を調整するので、後述するように、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗値を適正に設定することにより、規定値のＶｆに対応した電流ＩｆをＬＥＤに流すことができる。これによって、順方向電圧降下Ｖｆのばらつきに起因するＬＥＤの輝度のばらつきを補正することができる。
【００２６】
一方、ＬＥＤの順方向電圧降下Ｖｆが規定値より小さい場合は、電流Ｉｆの増加により、ａ点の電位が上昇する。ａ点の電位は、抵抗Ｒ７を介してトランジスタＱ１のベースに与えられるので、ａ点の電位が上昇すると、トランジスタＱ１のベースの電位も上昇する。このため、トランジスタＱ１の通電状態は、コレクタ・エミッタ間に電流が流れやすくなる状態へ移行する。この結果、ｂ点の電位が下がるので、トランジスタＱ２のベースの電位も下がる。したがって、トランジスタＱ２の通電状態は、コレクタ・エミッタ間に電流が流れにくくなる状態へ移行する。この場合も、トランジスタＱ２の通電状態は、トランジスタＱ１の通電状態とは逆の状態となる。そして、調整回路Ａの出力端子となるトランジスタＱ２のエミッタは、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点ｃに接続されているので、トランジスタＱ２のコレクタ・エミッタ間の電流が減少すると、ｃ点の電位が下がり、電流Ｉｆが減少する。
【００２７】
したがって、規定値より小さいＶｆの値をもつＬＥＤを用いても、電流Ｉｆの増加がａ点の電位の上昇として調整回路Ａで検出され、調整回路Ａが、電流Ｉｆを減少させるようにｃ点の電位を調整するので、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗値を適正に設定することにより、規定値のＶｆに対応した電流ＩｆをＬＥＤに流すことができる。これによって、順方向電圧降下Ｖｆのばらつきに起因するＬＥＤの輝度のばらつきを補正することができる。
【００２８】
ところで、図１の回路においては、トランジスタＱ２が、抵抗Ｒ１と並列に接続されている。すなわち、トランジスタＱ２のエミッタが抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点ｃに接続され、トランジスタＱ２のコレクタが電源Ｖｃｃに接続されることにより、トランジスタＱ２のコレクタ・エミッタ間の通電経路が、抵抗Ｒ１と並列に接続されている。また、この並列回路と直列に、抵抗Ｒ２、ＬＥＤ、抵抗Ｒ３などが接続されている。そして、トランジスタＱ２の導通状態に応じて、上記並列回路の合成抵抗が可変されることで、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点ｃの電位が調整されるようになっている。ここで、仮に抵抗Ｒ２を設けないとすると、上記並列回路の合成抵抗の変化が電流Ｉｆの値に大きく影響し、わずかな抵抗変化でも電流Ｉｆが大幅に変動してしまい、順方向電圧降下Ｖｆに応じて電流Ｉｆを高精度に調整するのが難しくなる。
【００２９】
しかるに、図１のように、抵抗Ｒ１と直列に抵抗Ｒ２を接続することによって、抵抗Ｒ１とトランジスタＱ２との並列回路の合成抵抗の変化が電流Ｉｆに与える影響を緩和し、電流Ｉｆを高精度に調整することが可能となる。この場合、電流ＩｆすなわちＬＥＤの輝度は、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の３つの抵抗の抵抗値により決まるので、電流Ｉｆの調整によるＬＥＤの輝度設定は、３つの抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗比を変えることにより行うことができる。したがって、各抵抗の抵抗値を適正に選定することにより、電流Ｉｆを最適値に設定して、ＬＥＤの輝度のばらつきを精度良く補正することができる。
【００３０】
また、図１の実施形態においては、調整回路Ａが２個のトランジスタＱ１、Ｑ２を用いた回路で構成されているので、特許文献１のような４個のトランジスタを用いてカレントミラー回路を構成する場合に比べて、回路を簡略化することができる。
【００３１】
本発明では、以上述べた以外にも種々の実施形態を採用することができる。例えば、図１の実施形態では、ＬＥＤとトランジスタＱ３との間に抵抗Ｒ３を接続し、ＬＥＤと抵抗Ｒ３との接続点ａの電位を検出したが、図２に示すように、ＬＥＤと抵抗Ｒ３との間にトランジスタＱ３を接続し、トランジスタＱ３と抵抗Ｒ３との接続点ｄの電位を検出してもよい。
【００３２】
また、図１の実施形態では、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の直列回路が接続される電源と、調整回路Ａが接続される電源とが同じ電源Ｖｃｃであったが、図３に示したように、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の直列回路が接続される電源Ｖｃｃ１と、調整回路Ａが接続される電源Ｖｃｃ２とが、別の電源であってもよい。
【００３３】
また、上記各実施形態では、バイポーラ型のトランジスタＱ１〜Ｑ３を用いた例を挙げたが、これに代えてＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等を用いてもよい。
【００３４】
さらに、上記各実施形態では、ＬＥＤの駆動回路に本発明を適用した例を挙げたが、本発明はＬＥＤ以外の発光素子（例えばレーザダイオード）を駆動する回路にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、例えば、テレビジョン受像機のフロントパネルに設けられているＬＥＤランプの駆動回路などに利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
ＬＥＤ  発光ダイオード（発光素子）
Ｑ１  トランジスタ（第１のトランジスタ）
Ｑ２  トランジスタ（第２のトランジスタ）
Ｑ３  トランジスタ（スイッチング素子）
Ｒ１  抵抗（第１の抵抗）
Ｒ２  抵抗（第２の抵抗）
Ｒ３  抵抗（第３の抵抗）
Ｒ４  抵抗（第４の抵抗）
Ｒ５  抵抗（第５の抵抗）
Ａ    調整回路
Ｖｃｃ、Ｖｃｃ１、Ｖｃｃ２  電源
Ｇ  グランド
ａ，ｂ，ｃ  接続点
【図１】
2011014805.tif 000003
【図２】
2011014805.tif 000004
【図３】
2011014805.tif 000005
【図４】
2011014805.tif 000006