(57)【要約】【課題】  直列に接続された複数のＬＥＤを個々のＬＥＤの発光状態に関係なくＬＥＤ駆動用電流を一定に保ち、ＬＥＤ相互間の干渉を回避可能に駆動するＬＥＤ駆動回路を提供する。【解決手段】  複数のＬＥＤ１１〜１ｎに対して各ＬＥＤのアノード電極とカソード電極間に並列に接続するバイパス回路５１〜５ｎを各別に備えてなり、バイパス回路の夫々が、ＬＥＤのアノード端子と接続する第１入力端子Ｔ１と、ＬＥＤの発光状態を各別に制御するＬＥＤ制御信号Ｓ０１〜Ｓ０ｎの入力する第１制御入力端子Ｔ３と、ＬＥＤのカソード端子と接続する第１出力端子Ｔ３を備え、第１入力端子から入力するバイパス入力電流を、ＬＥＤ制御信号に基づいて制御可能に構成され、且つ、バイパス入力電流に対して発光状態の制御に伴って増減する電流変動分を補償して、バイパス入力電流と同電流のバイパス出力電流を第１出力端子から出力可能に構成する。【選択図】        図１
2008277496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の発光ダイオード素子を、個々の前記発光ダイオード素子の発光状態に関係なく定電流駆動するＬＥＤ駆動回路であって、
前記発光ダイオード素子のアノード電極とカソード電極間に並列に接続するバイパス回路を複数の前記発光ダイオード素子に対して各別に備えてなり、
前記バイパス回路の夫々が、前記発光ダイオード素子のアノード端子と接続する第１入力端子と、前記発光ダイオード素子の発光状態を各別に制御するＬＥＤ制御信号の入力する第１制御入力端子と、前記発光ダイオード素子のカソード端子と接続する第１出力端子を備え、前記第１入力端子から入力するバイパス入力電流を、前記ＬＥＤ制御信号の入力電流または入力電圧に基づいて制御可能に構成され、且つ、前記バイパス入力電流に対して前記発光状態の制御に伴って増減する電流変動分を補償して、前記バイパス入力電流と同電流のバイパス出力電流を、前記第１出力端子から出力可能に構成されていることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
前記バイパス回路の夫々が、バイパススイッチ回路部とバイパス制御回路部を備えてなり、
前記バイパススイッチ回路部が、前記第１入力端子と接続する第２入力端子と、前記発光ダイオード素子の発光状態を各別に制御する内部ＬＥＤ制御信号の入力する第２制御入力端子と、前記第１出力端子と接続する第２出力端子を備え、前記第２入力端子から入力するバイパス入力電流を、前記内部ＬＥＤ制御信号の入力電流に基づいて制御可能に、且つ、前記バイパス入力電流に対して前記電流変動分としての前記内部ＬＥＤ制御信号の入力電流が付加或いは差し引かれた電流を、前記第２出力端子から出力可能に構成され、
前記バイパス制御回路部が、前記第２制御入力端子と接続する制御出力端子と、前記第１制御入力端子と接続する第３制御入力端子と、前記第１出力端子と接続する第３出力端子を備え、前記第１制御入力端子に入力される前記ＬＥＤ制御信号の制御入力電流または制御入力電圧に基づいて制御された前記内部ＬＥＤ制御信号の入力電流を、前記制御出力端子から前記第２制御入力端子に出力可能、且つ、前記内部ＬＥＤ制御信号の入力電流を補償する補償電流を前記第３出力端子から出力可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項３】
前記バイパススイッチ回路部がバイポーラトランジスタを備え、前記第２入力端子と前記第２出力端子の一方が前記バイポーラトランジスタのエミッタ端子と接続し、前記第２入力端子と前記第２出力端子の他方が前記バイポーラトランジスタのコレクタ端子と接続し、前記第２制御入力端子が前記バイポーラトランジスタのベース端子と接続して構成されていることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項４】
前記バイパススイッチ回路部のバイポーラトランジスタがＰＮＰ型バイポーラトランジスタであり、前記第２入力端子が前記バイポーラトランジスタのエミッタ端子と接続し、前記第２出力端子が前記バイポーラトランジスタのコレクタ端子と接続していることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項５】
前記バイパス制御回路部が、
前記第１制御入力端子に入力される前記ＬＥＤ制御信号の制御入力電流または制御入力電圧に基づいて前記内部ＬＥＤ制御信号の入力電流を制御する制御トランジスタと、
前記内部ＬＥＤ制御信号の入力電流または前記内部ＬＥＤ制御信号の入力電流に対する制御に伴う電流変動分が増減した後の電流を一定の第１ミラー比でカレントミラーして出力する第１カレントミラー回路と、
前記第１カレントミラー回路の出力電流を、前記第１ミラー比の逆数の第２ミラー比でカレントミラーして前記第３出力端子から出力する第２カレントミラー回路と、
を備えて構成されていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項６】
前記制御トランジスタと前記第１カレントミラー回路と前記第２カレントミラー回路が、バイポーラトランジスタまたはＭＯＳトランジスタで構成されていることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項７】
前記バイパススイッチ回路部がＰＮＰ型バイポーラトランジスタを備えて構成され、
前記バイパス制御回路部の前記制御トランジスタと前記第１カレントミラー回路がＮＰＮ型バイポーラトランジスタで構成され、
前記バイパス制御回路部の前記第２カレントミラー回路がＰＮＰ型バイポーラトランジスタで構成されていることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項８】
前記バイパススイッチ回路部がＰＮＰ型バイポーラトランジスタを備えて構成され、
前記バイパス制御回路部の前記制御トランジスタと前記第１カレントミラー回路がＮ型ＭＯＳトランジスタで構成され、
前記バイパス制御回路部の前記第２カレントミラー回路がＰ型ＭＯＳトランジスタで構成されていることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項９】
前記複数の発光ダイオード素子に各別に設けられた前記バイパス回路の夫々が、同じ半導体基板上に、半導体集積回路として構成されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項１０】
直列に接続された複数の発光ダイオード素子と、
前記複数の発光ダイオード素子に直列に接続する定電流源と、
請求項１〜９の何れか１項に記載のＬＥＤ駆動回路と、
を備えてなることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関し、より詳細には、発光装置を構成する直列に接続された複数の発光ダイオード素子（以下、ＬＥＤと略記する。）を定電流駆動するＬＥＤ駆動回路に関し、特に、ＬＥＤの光量を均一にでき、また、個々のＬＥＤの光量を個別に調整可能なＬＥＤ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
直列に接続された複数のＬＥＤを定電流駆動するＬＥＤ駆動回路として、例えば、下記の特許文献１に開示された回路がある。図４は、特許文献１に開示されたＬＥＤ駆動回路の一例を示す回路図である。図４に示すように、従来回路では、個々のＬＥＤ１１〜１ｎにバイパススイッチ用トランジスタ２１〜２ｎを並列接続して、バイパススイッチ用トランジスタ２１〜２ｎの通電を個別に制御することにより、ＬＥＤ１１〜１ｎの点滅を個別に制御可能な構成となっている。図４において、バイパススイッチ用トランジスタ２１〜２ｎは、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ（以下、「ＰＮＰトランジスタ」と称す。）であり、各ＰＮＰトランジスタ２１〜２ｎには、ベース抵抗３１〜３ｎの一端が夫々接続し、他端からＬＥＤの点滅を制御するＬＥＤ制御信号ＣＳ１〜ＣＳｎが入力される。また、直列接続された複数のＬＥＤ１１〜１ｎには、定電流源４が接続し、各ＬＥＤ１１〜１ｎを一定の電流で駆動する。
【０００３】
従来のＬＥＤ駆動回路は、上述のように構成されており、以下において、バイパススイッチ用トランジスタの通電制御によってＬＥＤを点滅させる時の従来回路の動作について説明する。
【０００４】
全てのＬＥＤ１１〜１ｎを点灯させる場合、上記バイパススイッチ用トランジスタ２１〜２ｎのベース抵抗３１〜３ｎに対して、ＬＥＤ制御信号ＣＳ１〜ＣＳｎを全てオープン状態或いはＨ（高）レベル状態（ＰＮＰトランジスタのコレクタ電位）にして出力すると、バイパススイッチ用のＰＮＰトランジスタ２１〜２ｎは全てオフ状態となる。その結果、ＬＥＤ１１〜１ｎには定電流源４から供給される一定の電流が流れるため、全てのＬＥＤ１１〜１ｎが、相互間で光量がばらつくこと無く、均一に安定した光量での点灯をすることができる。
【０００５】
また全てのＬＥＤ１１〜１ｎを消灯させる場合、定電流源４の通電を止めて、全てのＬＥＤ１１〜１ｎに供給する駆動電流の供給を停止する。或いは、上記バイパススイッチ用トランジスタ２１〜２ｎのベース抵抗３１〜３ｎに対してＬＥＤ制御信号を全て接地電位或いはＬ（低）レベル状態にして出力すると、バイパススイッチ用トランジスタ２１〜２ｎは全てオン状態となる。その結果、ＬＥＤ１１〜１ｎには定電流源４から供給される駆動電流が供給されず、全てバイパスライン（バイパススイッチ用トランジスタ２１〜２ｎの直列回路）に流れるため、全てのＬＥＤ１１〜１ｎは消灯する。
【０００６】
またＬＥＤ１１〜１ｎの中で一部のＬＥＤだけを消灯する場合、例えば、ＬＥＤ１２のみを消灯して他のＬＥＤを点灯させる場合、ＬＥＤ１２に対応するＬＥＤ制御信号ＣＳ２をバイパススイッチ用トランジスタ２２のベース抵抗３２に接地電位或いはＬレベル状態にして出力し、その他のバイパススイッチ用トランジスタ２１、２３〜２ｎのベース抵抗３１、３３〜３ｎにはＬＥＤ制御信号ＣＳ１、ＣＳ３〜ＣＳｎを、夫々オープン状態或いはＨレベル状態にして出力する。その結果、バイパススイッチ用のＰＮＰトランジスタ２２にのみベース電流が流れてオン状態となり、ＬＥＤ１２を点灯させるための駆動用定電流がバイパスライン側に流れて、ＬＥＤ１２には供給されないために、ＬＥＤ１２は消灯する。ＬＥＤ１２のみ消灯した場合においても、定電流源４から供給される駆動用定電流は、ＬＥＤ１２に並列接続するバイパススイッチ用トランジスタ２２に流れて迂回するだけなので、その他のＬＥＤ１１、１３〜１ｎには駆動用電流が流れて点灯する。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１２９６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図４に示すように、直列接続した複数のＬＥＤを定電流源によって駆動する場合、少なくとも１つのＬＥＤが故障してオープン状態となると、他のＬＥＤも全て消灯してしまうので、回避手段として各ＬＥＤと並列にバイパススイッチ用トランジスタを付加している。しかし、バイパススイッチ用トランジスタであるバイポーラトランジスタを動作させるためにＬＥＤ駆動用の定電流の内の一部が、ベース電流として消費されるので、動作させるバイパススイッチ用トランジスタの位置及び個数によって、個々のＬＥＤに流れる駆動用電流が変化する。ＬＥＤの駆動用電流が変化するとＬＥＤの光量ばらつきに影響を及ぼす可能性がある。
【０００９】
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、個々のＬＥＤの光量を制御しても、ＬＥＤ駆動用電流を一定に保ち、ＬＥＤ相互間の干渉を回避可能なＬＥＤ駆動回路を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、直列に接続された複数の発光ダイオード素子を、個々の前記発光ダイオード素子の発光状態に関係なく定電流駆動するＬＥＤ駆動回路であって、前記発光ダイオード素子のアノード電極とカソード電極間に並列に接続するバイパス回路を複数の前記発光ダイオード素子に対して各別に備えてなり、前記バイパス回路の夫々が、前記発光ダイオード素子のアノード端子と接続する第１入力端子と、前記発光ダイオード素子の発光状態を各別に制御するＬＥＤ制御信号の入力する第１制御入力端子と、前記発光ダイオード素子のカソード端子と接続する第１出力端子を備え、前記第１入力端子から入力するバイパス入力電流を、前記ＬＥＤ制御信号の入力電流または入力電圧に基づいて制御可能に構成され、且つ、前記バイパス入力電流に対して前記発光状態の制御に伴って増減する電流変動分を補償して、前記バイパス入力電流と同電流のバイパス出力電流を、前記第１出力端子から出力可能に構成されていることを第１の特徴とする。
【００１１】
上記第１の特徴のＬＥＤ駆動回路によれば、直列に接続された複数のＬＥＤの任意の１つのアノード端子から並列に接続するバイパス回路に入力したバイパス入力電流が、その電流量に関係なく同電流のバイパス出力電流がカソード端子へ出力されるため、次段のＬＥＤとバイパス回路の並列回路に入力する電流は、その位置（直列接続の順位）やバイパス回路に流れる電流量に関係なく一定（後述の如く、一定の誤差を許容した一定）となるため、ＬＥＤの光量はバイパス入力電流が一定であれば一定となり、光量のばらつきを抑制できる。更に、バイパス回路の通電のオンオフ制御だけでなく、バイパス入力電流の電流量をＬＥＤ制御信号の入力電流または入力電圧に基づいて制御可能であるため、任意のＬＥＤの光量を他のＬＥＤの光量に影響を与えずに連続的或いは段階的に調整できる。
【００１２】
本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、上記第１の特徴に加えて、更に、前記バイパス回路の夫々が、バイパススイッチ回路部とバイパス制御回路部を備えてなり、前記バイパススイッチ回路部が、前記第１入力端子と接続する第２入力端子と、前記発光ダイオード素子の発光状態を各別に制御する内部ＬＥＤ制御信号の入力する第２制御入力端子と、前記第１出力端子と接続する第２出力端子を備え、前記第２入力端子から入力するバイパス入力電流を、前記内部ＬＥＤ制御信号の入力電流に基づいて制御可能に、且つ、前記バイパス入力電流に対して前記電流変動分としての前記内部ＬＥＤ制御信号の入力電流が付加或いは差し引かれた電流を、前記第２出力端子から出力可能に構成され、前記バイパス制御回路部が、前記第２制御入力端子と接続する制御出力端子と、前記第１制御入力端子と接続する第３制御入力端子と、前記第１出力端子と接続する第３出力端子を備え、前記第１制御入力端子に入力される前記ＬＥＤ制御信号の制御入力電流または制御入力電圧に基づいて制御された前記内部ＬＥＤ制御信号の入力電流を、前記制御出力端子から前記第２制御入力端子に出力可能、且つ、前記内部ＬＥＤ制御信号の入力電流を補償する補償電流を、前記第３出力端子から出力可能に構成されていることを第２の特徴とする。
【００１３】
上記第２の特徴のＬＥＤ駆動回路によれば、バイパススイッチ回路部から出力される電流とバイパス制御回路部から出力される補償電流の合計が、バイパススイッチ回路部に入力するバイパス入力電流と同電流となるため、上記第１の特徴のＬＥＤ駆動回路を具体的に実現でき、同様の作用効果を奏することができる。
【００１４】
尚、バイパス出力電流は、バイパス入力電流と完全に同電流でなくても、ＬＥＤの光量ばらつきを十分に抑制でき実質的にバイパス入力電流と同電流とみなせる範囲内での誤差は許容可能である。例えば、説明のための一例として、バイパス入力電流の電流変動分がバイパス入力電流に対して５％以下で、当該電流変動分に対して補償電流の誤差が５％以下の場合を想定すると、結果として、バイパス入力電流の電流変動分がバイパス入力電流に対して０．２５％以下に大幅に抑制されることになる。複数のＬＥＤが直列接続されている場合に、例えば、定電流源に最も近い１つのＬＥＤが点灯する場合と、定電流源から最も遠い１つのＬＥＤが点灯する場合では、ＬＥＤの光量ばらつきは直列段数の増加とともに大きくなり、電流変動分（電流減少）の割合をｘ％とすると、ｎ段の直列接続では、光量ばらつきは電流換算で｛（１−ｘ／１００）−（ｎ−１）−１｝となる。バイパス入力電流に対する電流変動分の割合ｘ％を５％、直列段数を１０とすれば、定電流源から最も遠いＬＥＤに流れる電流は、定電流源に最も近いＬＥＤに流れる電流の１．５８７倍となり、５８．７％の電流増加率となる。ところが、電流変動分に対する補償電流の誤差が±５％以内で、バイパス出力電流がバイパス入力電流と実質的に同電流となる場合には、上記電流比は、１．５８７倍から１．０２３倍或いは０．９７８倍となり、電流増加率は５８．７％から＋２．３％または−２．２％に大幅に低減される。更に、バイパス入力電流に対する電流変動分の割合ｘ％を１％、直列段数を２０とすれば、定電流源から最も遠いＬＥＤに流れる電流は、定電流源に最も近いＬＥＤに流れる電流の１．２１０倍となり、２１．０％の電流増加率となる。ところが、電流変動分に対する補償電流の誤差が１％以内で、バイパス出力電流がバイパス入力電流と実質的に同電流となる場合には、上記電流比は、１．２１０倍から１．００２倍或いは０．９９９倍となり、電流増加率は２１．０％から＋０．２％または−０．１９％に大幅に低減される。何れの例も、バイパス出力電流がバイパス入力電流と完全に同電流でなくても、上記第１の特徴のＬＥＤ駆動回路による作用効果を奏し、ＬＥＤの光量ばらつきを十分に抑制できることを示している。
【００１５】
本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、上記第２の特徴に加えて、更に、前記バイパススイッチ回路部がバイポーラトランジスタを備え、前記第２入力端子と前記第２出力端子の一方が前記バイポーラトランジスタのエミッタ端子と接続し、前記第２入力端子と前記第２出力端子の他方が前記バイポーラトランジスタのコレクタ端子と接続し、前記第２制御入力端子が前記バイポーラトランジスタのベース端子と接続して構成されていることを第３の特徴とする。
【００１６】
本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、上記第３の特徴に加えて、更に、前記バイパススイッチ回路部のバイポーラトランジスタがＰＮＰ型バイポーラトランジスタであり、前記第２入力端子が前記バイポーラトランジスタのエミッタ端子と接続し、前記第２出力端子が前記バイポーラトランジスタのコレクタ端子と接続していることを第４の特徴とする。
【００１７】
上記第３または第４の特徴のＬＥＤ駆動回路によれば、バイパススイッチ回路部として大きな電流駆動能力を得ることができる。この場合、バイポーラトランジスタのベース電流の増減がバイパス制御回路部から出力される補償電流によって補償されるため、上記第１の特徴のＬＥＤ駆動回路を具体的に実現でき、同様の作用効果を奏することができる。
【００１８】
本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、上記第２乃至第４の何れかの特徴に加えて、更に、前記バイパス制御回路部が、前記第１制御入力端子に入力される前記ＬＥＤ制御信号の制御入力電流または制御入力電圧に基づいて前記内部ＬＥＤ制御信号の入力電流を制御する制御トランジスタと、前記内部ＬＥＤ制御信号の入力電流または前記内部ＬＥＤ制御信号の入力電流に対する制御に伴う電流変動分が増減した後の電流を一定の第１ミラー比でカレントミラーして出力する第１カレントミラー回路と、前記第１カレントミラー回路の出力電流を、前記第１ミラー比の逆数の第２ミラー比でカレントミラーして前記第３出力端子から出力する第２カレントミラー回路と、を備えて構成されていることを第５の特徴とする。
【００１９】
本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、上記第５の特徴に加えて、更に、前記制御トランジスタと前記第１カレントミラー回路と前記第２カレントミラー回路が、バイポーラトランジスタまたはＭＯＳトランジスタで構成されていることを第６の特徴とする。
【００２０】
本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、上記第６の特徴に加えて、更に、前記バイパススイッチ回路部がＰＮＰ型バイポーラトランジスタを備えて構成され、前記バイパス制御回路部の前記制御トランジスタと前記第１カレントミラー回路がＮＰＮ型バイポーラトランジスタで構成され、前記バイパス制御回路部の前記第２カレントミラー回路がＰＮＰ型バイポーラトランジスタで構成されていることを第７の特徴とする。
【００２１】
本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、上記第６の特徴に加えて、更に、前記バイパススイッチ回路部がＰＮＰ型バイポーラトランジスタを備えて構成され、前記バイパス制御回路部の前記制御トランジスタと前記第１カレントミラー回路がＮ型ＭＯＳトランジスタで構成され、前記バイパス制御回路部の前記第２カレントミラー回路がＰ型ＭＯＳトランジスタで構成されていることを第８の特徴とする。
【００２２】
上記第５乃至第８の特徴のＬＥＤ駆動回路によれば、内部ＬＥＤ制御信号の入力電流を補償する補償電流を第３出力端子から出力可能なバイパス制御回路部を具体的に実現でき、上記第１の特徴のＬＥＤ駆動回路と同様の作用効果を奏することができる。
【００２３】
本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、上記何れかの特徴に加えて、更に、前記複数の発光ダイオード素子に各別に設けられた前記バイパス回路の夫々が、同じ半導体基板上に、半導体集積回路として構成されていることを第９の特徴とする。
【００２４】
上記第９の特徴のＬＥＤ駆動回路によれば、各段のバイパス回路を、相互に均等な電気的特性を有するように形成できるので、ＬＥＤ駆動回路の高性能化を図ることができる。
【００２５】
本発明に係る発光装置は、直列に接続された複数の発光ダイオード素子と、前記複数の発光ダイオード素子に直列に接続する定電流源と、上記何れかの特徴のＬＥＤ駆動回路と、を備えてなることを特徴とする。
【００２６】
上記特徴の発光装置によれば、直列に接続された複数のＬＥＤを備えてなる発光装置であって、複数のＬＥＤ間の光量ばらつきが抑制され、且つ、任意のＬＥＤの光量を他のＬＥＤの光量に影響を与えずに個別に調整可能な発光装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係るＬＥＤ駆動回路、及び、発光装置（以下、適宜「本発明回路」及び「本発明装置」と略称する）の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下、説明の簡単のため、図４に示す従来のＬＥＤ駆動回路を備えた発光装置と同じ回路構成要素には、同じ符号を付して説明する。
【００２８】
図１は、本発明装置の回路構成例を示し、本発明回路５０を用いて構成されている。図１に示すように、本発明装置は、直列に接続された複数の発光ダイオード素子（ＬＥＤ）１１〜１ｎと、複数のＬＥＤ１１〜１ｎに直列に接続する定電流源４と、本発明回路５０を備えて構成される。また、図２は、複数のＬＥＤ１１〜１ｎの任意の１段における本発明回路５０の要部の詳細な回路構成例を示す。
【００２９】
また、図１及び図２に示すように、本発明回路５０は、各ＬＥＤ１１〜１ｎに対して、夫々のアノード電極とカソード電極間に並列に接続するバイパス回路５１〜５ｎを各別に備えて構成される。図２に示すように、各バイパス回路５ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、バイパススイッチ回路部６ｉ（ｉ＝１〜ｎ）とバイパス制御回路部７ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を備えてなる。ここで、図２中の添字ｉは、直列に接続された複数のＬＥＤの直列順位を表し、定電流源４から遠い側から１〜ｎまで１ずつ増加する。また、ｎは複数のＬＥＤの直列段数を示す。以下、特に混同が生じない限りにおいて、添字ｉまたは（ｉ＝１〜ｎ）の表記は、適宜省略して記載する。
【００３０】
各バイパス回路５は、各ＬＥＤ１のアノード端子と接続する第１入力端子Ｔ１と、各ＬＥＤ１の発光状態を各別に制御するＬＥＤ制御信号Ｓ０ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の入力する第１制御入力端子Ｔ３と、各ＬＥＤ１ｉのカソード端子と接続する第１出力端子Ｔ２を備える。また、各バイパススイッチ回路部６は、第１入力端子Ｔ１と接続する第２入力端子Ｔ４と、各ＬＥＤ１ｉの発光状態を各別に制御する内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の入力する第２制御入力端子Ｔ６と、第１出力端子Ｔ２と接続する第２出力端子Ｔ５を備え、更に、バイパス制御回路部７が、第２制御入力端子Ｔ６と接続する制御出力端子Ｔ７と、第１制御入力端子Ｔ３と接続する第３制御入力端子Ｔ９と、第１出力端子Ｔ２と接続する第３出力端子Ｔ８を備える。尚、各端子Ｔ１〜Ｔ９は、各回路構成要素間の接続関係を便宜的に説明するためのものであり、相互に接続する端子（Ｔ１とＴ４、Ｔ２とＴ５とＴ８、Ｔ６とＴ７、Ｔ３とＴ９）は夫々に共通の回路接点を構成する。
【００３１】
各バイパススイッチ回路部６は、バイパススイッチ用のＰＮＰトランジスタ２ｉ（ｉ＝１〜ｎ）とベース抵抗３ｉ（ｉ＝１〜ｎ）とプルアップ用の抵抗８ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を備えて構成される。ＰＮＰトランジスタ２のエミッタ端子、コレクタ端子、及び、ベース端子は夫々、第２入力端子Ｔ４、第２出力端子Ｔ５、及び、ベース抵抗３の一方端に接続し、ベース抵抗３の他方端は第２制御入力端子Ｔ６に接続し、プルアップ抵抗８はＰＮＰトランジスタ２のエミッタ端子とベース端子間に接続している。各バイパススイッチ回路部６は、当該構成によって、第２入力端子Ｔ４から入力するバイパス入力電流Ｉｉｎは、ＰＮＰトランジスタ２のエミッタ端子からベース端子に流れるベース電流Ｉｂ、ＰＮＰトランジスタ２のエミッタ端子からコレクタ端子に流れるコレクタ電流Ｉｃ、第２入力端子Ｔ４からプルアップ抵抗８を介しては第２制御入力端子Ｔ６に流れる抵抗電流Ｉｒに分流され（Ｉｉｎ＝Ｉｃ＋Ｉｂ＋Ｉｒ）、ベース電流Ｉｂと抵抗電流Ｉｒの和（Ｉｂ＋Ｉｒ）が、内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１ｉの入力電流Ｉｓ１となり、コレクタ電流Ｉｃが第２出力端子から出力される。ここで、内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１ｉの入力電流Ｉｓ１は、バイパス入力電流Ｉｉｎに対して電流制御に伴う電流変動分となる。尚、プルアップ抵抗８は、内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１ｉが各バイパス制御回路部７から駆動されずに高インピーダンス状態（オープン状態）となった時に、第２制御入力端子Ｔ６の電位を第２入力端子Ｔ４の電位まで引き上げて、ＰＮＰトランジスタ２を確実にオフ状態にするために設けられている。従って、内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１ｉの高インピーダンス時に第２制御入力端子Ｔ６の電位を確定できれば十分であり、ベース抵抗３に比べて高抵抗に設定する。
【００３２】
各バイパス制御回路部７は、第１制御入力端子Ｔ３を介して第３制御入力端子Ｔ９に入力されるＬＥＤ制御信号Ｓ０の制御入力電流に基づいて内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１の入力電流Ｉｓ１（＝Ｉｂ＋Ｉｒ）を制御するＮＰＮ型バイポーラトランジスタ（以下、ＮＰＮトランジスタと称す）で構成される制御トランジスタ１０と、内部ＬＥＤ制御信号の入力電流にＮＰＮトランジスタ１０のベース電流Ｉｂ１を加えたＮＰＮトランジスタ１０のエミッタ電流Ｉｅ１（＝Ｉｓ１＋Ｉｂ１）を一定の第１ミラー比Ｍでカレントミラーして出力する第１カレントミラー回路１１と、第１カレントミラー回路１１の出力電流を、第１ミラー比Ｍの逆数の第２ミラー比１／Ｍでカレントミラーして第３出力端子Ｔ８から出力する第２カレントミラー回路１２を備えて構成される。より詳細には、第１カレントミラー回路１１は、２つのＮＰＮトランジスタ１１ａ，１１ｂで構成され、第２カレントミラー回路１２は、２つのＰＮＰトランジスタ１２ａ，１２ｂで構成される。ここで、ＮＰＮトランジスタ１１ａのコレクタ端子は、ＮＰＮトランジスタ１０のエミッタ端子、及び、ＮＰＮトランジスタ１１ａ，１１ｂのベース端子と接続し、ＮＰＮトランジスタ１１ａ，１１ｂのエミッタ端子は夫々接地し、ＮＰＮトランジスタ１１ｂのコレクタ端子は、ＰＮＰトランジスタ１２ｂのコレクタ端子、及び、ＰＮＰトランジスタ１２ａ，１２ｂのベース端子と接続し、ＰＮＰトランジスタ１２ａ，１２ｂエミッタ端子は夫々電源端子に接続し、ＰＮＰトランジスタ１２ａのコレクタ端子は第３出力端子Ｔ８と接続している。
【００３３】
従って、各バイパス制御回路部７は、上記構成によって、第１ミラー比Ｍと第２ミラー比１／Ｍが正確に設定された場合、第３出力端子Ｔ８から出力される電流は、エミッタ電流Ｉｅ１（＝Ｉｓ１＋Ｉｂ１）と等しくなる。ＮＰＮトランジスタ１０のベース電流Ｉｂ１は、内部ＬＥＤ制御信号の入力電流Ｉｓ１に比べて、１／β（βはＮＰＮトランジスタ１０の電流増幅率）と小さく無視できるので、ＬＥＤ制御信号Ｓ０の制御入力電流（ＮＰＮトランジスタ１０のベース電流Ｉｂ１と同電流）に基づいて制御された内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１の入力電流Ｉｓ１を、制御出力端子Ｔ７から第２制御入力端子Ｔ６に出力可能、且つ、内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１の入力電流Ｉｓ１を補償する補償電流Ｉｅ１を第３出力端子から出力可能となる。尚、入力電流Ｉｓ１は、実際には、第２制御入力端子Ｔ６から制御出力端子Ｔ７に引き込まれるが、その制御はバイパス制御回路部７内のＮＰＮトランジスタ１０で行われるので、制御された入力電流Ｉｓ１は、制御出力端子Ｔ７から第２制御入力端子Ｔ６に出力され、バイパススイッチ回路部６に伝達されることになる。
【００３４】
次に、本発明回路の動作について説明する。以下、説明の簡単のために図２に示す任意の１つのＬＥＤ１ｉの点灯或いは消灯を制御する場合について説明する。尚、以下の説明では添字ｉの表記を省略する。
【００３５】
ＬＥＤ１を点灯させる場合、バイパス制御回路部７の第３制御入力端子Ｔ９にＬＥＤ制御信号Ｓ０を接地状態或いはＬレベル状態として入力する。第３制御入力端子Ｔ９は内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１の入力電流Ｉｓ１の制御用のＮＰＮトランジスタ１０のベース端子に接続されているので、ベース端子に対してＬＥＤ制御信号の接地状態或いはＬレベル状態を出力することで、ＮＰＮトランジスタ１０はオフ状態となり、内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１の入力電流Ｉｓ１は遮断される（Ｉｓ１＝０）。入力電流Ｉｓ１はバイパススイッチ回路部６のＰＮＰトランジスタ２のベース電流Ｉｂと抵抗電流Ｉｒの和（Ｉｂ＋Ｉｒ）であるので、ＰＮＰトランジスタ２のベース電流を引き出すことができず、プルアップ抵抗８によってＰＮＰトランジスタ２のベース端子はＨレベルに引き上げられるため、ＰＮＰトランジスタ２はオフ状態となる。この結果、バイパス入力電流Ｉｉｎは流れず（Ｉｉｎ＝０）となって、ＬＥＤ駆動用電流はＰＮＰトランジスタ２にバイパスされずに、ＬＥＤ１を流れてＬＥＤ１は点灯する。
【００３６】
次に、ＬＥＤ１を消灯する場合、バイパス制御回路部７の第３制御入力端子Ｔ９にＬＥＤ制御信号Ｓ０をＨレベル状態として入力する。第３制御入力端子Ｔ９は内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１の入力電流Ｉｓ１の制御用のＮＰＮトランジスタ１０のベース端子に接続されているので、ベース端子に対してＬＥＤ制御信号のＨレベル状態を出力することで、ＮＰＮトランジスタ１０はオン状態となる。ＮＰＮトランジスタ１０がオン状態となることで、内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１の入力電流Ｉｓ１が流れ、第２制御入力端子Ｔ６と制御出力端子Ｔ７を介して、バイパススイッチ回路部６のＰＮＰトランジスタ２のベース電流Ｉｂが引き出され、ＰＮＰトランジスタ２がオン状態となる。この結果、ＬＥＤ駆動電流はＬＥＤ１を流れずにバイパススイッチ回路部６側にバイパス入力電流Ｉｉｎとして流れるので、ＬＥＤ１は消灯する。
【００３７】
このとき、ＰＮＰトランジスタ２のコレクタ電流Ｉｃは、バイパス入力電流Ｉｉｎからベース電流Ｉｂと抵抗電流Ｉｒの和（Ｉｂ＋Ｉｒ）である内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１ｉの入力電流Ｉｓ１を差し引いた電流となる。
【００３８】
しかしながら、本発明回路５０では、バイパス制御回路部７から内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１ｉの入力電流Ｉｓ１を補償する補償電流Ｉｅ１（ＮＰＮトランジスタ１０のエミッタ電流Ｉｅ１と等価な電流）が、第３出力端子Ｔ８から第１出力端子Ｔ２に出力される。この補償電流Ｉｅ１は、ＮＰＮトランジスタ１０のベース電流Ｉｂ１の誤差があるものの、入力電流Ｉｓ１と略同電流であるので、バイパス回路５の第１出力端子Ｔ２からは、ＰＮＰトランジスタ２のコレクタ電流Ｉｃと補償電流Ｉｅ１の和（＝Ｉｉｎ−Ｉｓ１＋Ｉｅ１≒Ｉｉｎ）のバイパス出力電流Ｉｏｕｔが、ＬＥＤ１のカソード端子に流れる。この結果、バイパス回路５の第１入力端子Ｔ１から入力したバイパス入力電流Ｉｉｎは、略同電流のバイパス出力電流Ｉｏｕｔとして第１出力端子Ｔ２から出力され、複数のＬＥＤ１１〜１ｎの直列回路側に戻る。
【００３９】
このため、任意のＬＥＤ１を消灯した場合においても、ＬＥＤ１の前段と後段を流れるＬＥＤ駆動電流の定電流性を保つことができるので、ＬＥＤ１の前段と後段でのＬＥＤの光量ばらつきを抑制することができる。
【００４０】
次に、バイパス制御回路部７による補償電流Ｉｅ１の効果について、補償電流Ｉｅ１が無い場合との比較で説明する。
【００４１】
補償電流Ｉｅ１が無いと仮定した場合、任意のＬＥＤ１ｉを消灯させるために、前段からの電流がバイパス回路５の第１入力端子Ｔ１からバイパス入力電流Ｉｉｎとして入力し、内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１ｉの入力電流Ｉｓ１だけ減少したバイパス出力電流Ｉｏｕｔ’として第１出力端子Ｔ２から出力される。この電流減少割合をｘ％とすると、ＬＥＤ１ｉのアノード端子側（バイパス回路５の第１入力端子Ｔ１）に入力する電流は、カソード端子側（第１出力端子Ｔ２）から見れば、１／（１−ｘ／１００）倍となっている。従って、定電流源４に最も近いＬＥＤ１ｎを点灯させた場合にＬＥＤ１ｎを流れる電流は、定電流源４の定電流Ｉｃｎｔと同じであるが、定電流源から最も遠いＬＥＤ１１だけを点灯させる場合は、定電流源４の定電流Ｉｃｎｔは、ＬＥＤ１２〜１ｎをバイパスして、バイパススイッチ回路部６２〜６ｎのＰＮＰトランジスタ２２〜２ｎを流れるため、ＰＮＰトランジスタ２２〜２ｎの各段で、電流が１／（１−ｘ／１００）倍となり、定電流源から最も遠いＬＥＤ１１を流れる電流は、（１−ｘ／１００）−（ｎ−１）倍となる。よって、光量ばらつきは電流換算で｛（１−ｘ／１００）−（ｎ−１）−１｝となる。
【００４２】
電流減少割合ｘ％を５％、直列段数を１０とすれば、定電流源から最も遠いＬＥＤに流れる電流は、定電流源に最も近いに流れる電流の１．５８７倍となり、５８．７％の電流増加率となる。また、電流減少割合ｘ％を１％、直列段数を２０とすれば、定電流源から最も遠いＬＥＤに流れる電流は、定電流源に最も近いに流れる電流の１．２１０倍となり、２１．０％の電流増加率となる。
【００４３】
ここで、補償電流Ｉｅ１が内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１ｉの入力電流Ｉｓ１よりＮＰＮトランジスタ１０のベース電流Ｉｂ１だけ増加してｙ％増加する場合を想定すると（ＮＰＮトランジスタ１０の電流増幅率が１００の場合）、バイパス出力電流Ｉｏｕｔは、下記の数１で表される。
【００４４】
［数１］
Ｉｏｕｔ＝Ｉｉｎ−Ｉｓ１＋Ｉｅ１
＝Ｉｉｎ−Ｉｓ１＋Ｉｓ１（１＋ｙ／１００）
＝Ｉｉｎ（１−ｘ／１００＋ｘ／１００（１＋ｙ／１００））
＝Ｉｉｎ（１＋ｘｙ／１００００）
【００４５】
従って、各ＬＥＤ１のアノード端子側に入力する電流のカソード端子側の電流から見た割合は、数１より、１／（１＋ｘｙ／１００００）となり、補償電流Ｉｅ１が無い場合の１／（１−ｘ／１００）と比較してその誤差率が大幅に減少する。また、光量ばらつきは電流換算で｛（１＋ｘｙ／１００００）−（ｎ−１）−１｝となる。具体的に示せば、ｘ＝５、ｙ＝１、ｎ＝１０の場合、−０．４５％となり、５８．７％から大幅に抑制される。また、ｘ＝１、ｙ＝１、ｎ＝２０の場合、−０．１９％となり、２１．０％から大幅に抑制される。
【００４６】
以上、ＬＥＤ制御信号Ｓ０の入力レベルのＨ／Ｌを切り替えて、任意の１つのＬＥＤ１ｉの点灯或いは消灯を制御する場合について説明したが、ＬＥＤ制御信号Ｓ０の入力レベルとして、Ｈ／Ｌレベルだけでなく、その中間レベルに調整することで、上記と同様にして、ＬＥＤ駆動電流の定電流性を維持したまま、ＬＥＤ１の光量を連続的或いは段階的に調整することが可能である。具体的には、ＬＥＤ制御信号Ｓ０の入力レベルを中間レベルに調整することで、内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１の入力電流Ｉｓ１を完全に遮断するのではなく、ＬＥＤ１の消灯時の入力電流Ｉｓ１の電流値より小さくして、バイパススイッチ回路部６のＰＮＰトランジスタ２のベース電流Ｉｂの電流量を小さく調整する。これにより、ＰＮＰトランジスタ２のコレクタ電流Ｉｃを調整でき、バイパススイッチ回路部６側に流れるバイパス入力電流Ｉｉｎを調整できるため、定電流のＬＥＤ駆動電流の内、ＬＥＤ１側を流れるＬＥＤ駆動電流量の分流比を変化させてＬＥＤ１の光量を調整することが可能となる。このようにＬＥＤ１の光量の中間調を調整する場合においても、任意の１つのＬＥＤ１ｉの点灯・消灯の制御と同様に、バイパス制御回路部７から内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１ｉの入力電流Ｉｓ１を補償する補償電流Ｉｅ１第３出力端子Ｔ８から第１出力端子Ｔ２に出力されるため、ＬＥＤ１側に分流するＬＥＤ駆動電流量とバイパススイッチ回路部６側に分流するバイパス入力電流Ｉｉｎの和の定電流性は担保される。
【００４７】
更に、上記説明では、任意の１つのＬＥＤ１ｉの点灯・消灯の制御に係るバイパススイッチ回路部６及びバイパス制御回路部７の動作について説明したが、点灯・消灯の制御に係るＬＥＤ１ｉの位置（直列接続の順位）及び個数は、任意に変更可能である。つまり、各段において、ＬＥＤ１側に分流するＬＥＤ駆動電流量とバイパススイッチ回路部６側に分流するバイパス入力電流Ｉｉｎの和の定電流性が確保されるため、１つの段の制御の影響が他の段の制御に影響を与えないため、光量ばらつきを抑制でき、且つ、ＬＥＤ１ｉの個別の光量調整が独立して行える。更には、個々のＬＥＤ１ｉの発光特性にばらつきがあっても、ＬＥＤ制御信号Ｓ０ｉの入力レベルを個別に調整することで、当該ばらつきを補正することが可能となる。また、本発明回路５０は、個々のＬＥＤ１が駆動電流量によって光量以外に発色の調整が可能な発光素子である場合にも適用可能であり、有色のイルミネーション等の発光装置への応用も可能となる。
【００４８】
次に、本発明回路の別実施形態について説明する。
【００４９】
〈１〉先ず、バイパス制御回路部７の別実施形態について、図３を参照して説明する。上記実施形態では、バイパス制御回路部７の制御トランジスタ１０と第１カレントミラー回路１１の２つのトランジスタ対１１ａ，１１ｂをＮＰＮトランジスタで構成し、第２カレントミラー回路１２の２つのトランジスタ対１２ａ，１２ｂをＰＮＰトランジスタで構成する回路構成を説明したが、これらのトランジスタは、上記バイポーラトランジスタに限定されるものではなく、ＭＯＳトランジスタ等の別種の能動素子であっても構わない。例えば、図３に示すように、バイパス制御回路部７の制御トランジスタ１０と第１カレントミラー回路１１の２つのトランジスタ対１１ａ，１１ｂをＮ型ＭＯＳトランジスタで構成し、第２カレントミラー回路１２の２つのトランジスタ対１２ａ，１２ｂをＰ型ＭＯＳトランジスタで構成するのも好ましい実施の形態である。
【００５０】
制御トランジスタ１０がバイポーラトランジスタの場合では、エミッタ電流はコレクタ電流とベース電流の和となり、コレクタ・エミッタ間での電流の流入流出量が完全に同一とはならないが、つまり、内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１の入力電流Ｉｓ１と補償電流Ｉｅ１（ＮＰＮトランジスタ１０のエミッタ電流Ｉｅ１と等価な電流）間に僅かな誤差が生じるが、図３に示すように、制御トランジスタ１０にＭＯＳトランジスタを用いた場合、ドレイン電流とソース電流は、ドレイン及びソースの基板側へのリーク電流を除いて同電流となり、内部ＬＥＤ制御信号Ｓ１の入力電流Ｉｓ１と補償電流が略完全に一致するため、補償電流の精度が高くなってＬＥＤ駆動電流の定電流性がより高くなる。但し、ＭＯＳトランジスタの場合には、使用する電流値、電圧値により使用する素子サイズが大きくなる可能性がある。従って、例えば、図２に示すバイパス制御回路部７の制御トランジスタ１０だけをＮ型ＭＯＳトランジスタで構成するようにしても構わない。
【００５１】
〈２〉更に、上記各実施形態では、本発明装置は、正極性の電源電位と接地電位（０Ｖ）の間に、直列に接続された複数のＬＥＤ１１〜１ｎと定電流源４の直列回路を接続して構成し、定電流源４を接地電位側に設ける構成としたが、定電流源４の位置は、電源電位側に設けても構わない。また、電源電位は正極性としたが、負極性であっても構わない。この場合、バイパス制御回路部７の回路構成は、図２及び図３に示す正の電源端子を負の電源端子とし、ＰＮＰトランジスタとＮＰＮトランジスタ、或いは、Ｐ型ＭＯＳトランジスタとＮ型ＭＯＳトランジスタを、相互に入れ替えれば良い。更に、バイパススイッチ回路部６のバイパススイッチ用のトランジスタ２は、ＰＮＰトランジスタに代えてＮＰＮトランジスタを用いても構わない。
【００５２】
〈３〉更に、上記各実施形態では、本発明回路５０を構成する各トランジスタ及び抵抗の相互間の接続関係を特に説明し、具体的な構造については言及しなかったが、各トランジスタ及び抵抗は、同じ半導体基板上に、半導体集積回路として構成されているのが好ましい。この結果、各段のバイパス回路５１〜５ｎを、相互に均等な電気的特性を有するように形成できるので、本発明回路５０の高性能化を図ることができる。尚、本発明回路５０の内、バイパス制御回路部７だけを半導体集積回路として構成しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、発光装置に利用可能であり、特に、発光装置を構成する直列に接続された複数のＬＥＤを定電流駆動する場合に、ＬＥＤの光量を均一にでき、また、個々のＬＥＤの光量を個別に調整可能なＬＥＤ駆動回路に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係るＬＥＤ駆動回路、及び、発光装置の一実施形態における回路構成を示す回路ブロック図
【図２】図１に示す本発明に係るＬＥＤ駆動回路の任意の１段における要部の詳細な回路構成例を示す回路図
【図３】本発明に係るＬＥＤ駆動回路のバイパス制御回路部の別実施形態における回路構成を示す回路図
【図４】従来の直列に接続された複数のＬＥＤを定電流駆動するＬＥＤ駆動回路の一回路例を示す回路図
【符号の説明】
【００５５】
１、１１〜１ｎ：  発光ダイオード素子（ＬＥＤ）
２、２１〜２ｎ：  バイパススイッチ用トランジスタ
３、３１〜３ｎ：  ベース抵抗
４：              定電流源
５０：            本発明に係るＬＥＤ駆動回路
５、５１〜５ｎ：  バイパス回路
６、６１〜６ｎ：  バイパススイッチ回路部
７、７１〜７ｎ：  バイパス制御回路部
８、８１〜８ｎ：  プルアップ抵抗
１０：            制御トランジスタ
１１：            第１カレントミラー回路
１１ａ、１１ｂ：  第１カレントミラー回路のトランジスタ対
１２：            第２カレントミラー回路
１２ａ、１２ｂ：  第２カレントミラー回路のトランジスタ対
Ｓ０、Ｓ０１〜Ｓ０ｎ：  ＬＥＤ制御信号
Ｓ１、Ｓ１１〜Ｓ１ｎ：  内部ＬＥＤ制御信号
ＣＳ１〜ＣＳｎ：  ＬＥＤ制御信号
Ｔ１：            第１入力端子
Ｔ２：            第１出力端子
Ｔ３：            第１制御入力端子
Ｔ４：            第２入力端子
Ｔ５：            第２出力端子
Ｔ６：            第２制御入力端子
Ｔ７：            制御出力端子
Ｔ８：            第３出力端子
Ｔ９：            第３制御入力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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