(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部品を発光駆動するために用いられるものであって、
直流電源電圧と関連するセンス電圧を受信するように配置され、前記センス電圧によって単調増加するように変化するデューティサイクルを有する制御信号を生成するように構成された制御回路と、
前記直流電源電圧と前記制御信号を受信するように配置され、前記発光部品を発光駆動する、前記制御信号の前記デューティサイクルと正の相関関係がある振幅を有する駆動電流を供給するように構成された、ブーストコンバータ回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記センス電圧を受信するように設けられ、前記センス電圧が第１のプリセット電圧振幅よりも低い時、前記第１のプリセット電圧振幅を有する基準電圧を生成し、また、前記センス電圧が第２のプリセット電圧振幅よりも高い時、前記第１のプリセット電圧振幅よりも高い前記第２のプリセット電圧振幅を有する基準電圧を生成するように構成された基準回路と、
予め定められた一定の周波数と三角波とを有する振動信号を生成する発振回路と、
前記基準電圧を受信するように前記基準回路に電気的に接続され、且つ前記振動信号を受信するように前記発振回路に電気的に接続され、パルス幅変調処理によって前記制御信号を生成し、前記制御信号は、前記振動信号に関連する周波数を有し、該制御信号のデューティサイクルは、前記振動信号及び前記基準電圧に関連するパルス幅変調回路と、
を有する、ことを特徴とする発光部品用の駆動回路。
【請求項２】
前記ブーストコンバータ回路は、
前記駆動電流を出力するようにアノードとカソードとを有するダイオードと、
前記直流電源電圧を受信する第１の端子と、前記ダイオードの前記アノードに電気的に接続された第２の端子とを有するインダクタと、
前記制御信号に応じてグラウンドノードと、前記ダイオード及び前記インダクタの間のコモンノードとの間を電気的に導通又は切断するように切り替える制御スイッチと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の発光部品用の駆動回路。
【請求項３】
スイッチ信号を受信するように設けられ、前記ブーストコンバータ回路から前記発光部品に向かう電流を制御するように、前記スイッチ信号に応じて前記ダイオードの前記カソード及び前記発光部品のアノードの間を電気的に導通又は切断するように切り替える電流スイッチを更に有する、ことを特徴とする請求項２に記載の発光部品用の駆動回路。
【請求項４】
前記制御回路は、更に選択信号を受信するように設けられ、更に前記選択信号に応じて前記スイッチ信号を生成するように構成された、ことを特徴とする請求項３に記載の発光部品用の駆動回路。
【請求項５】
前記基準回路、前記発振回路及び前記パルス幅変調回路は協働して下記の数式を満たす前記制御信号を得るように構成されている、
【数１】
0006429128.tif 000003
但し、Ｖｉｎは、前記センス電圧の電圧振幅、Ｄは前記制御信号のデューティサイクル、Ｖ１は前記第１のプリセット電圧振幅、Ｖ２は、前記第２のプリセット電圧振幅、Ｄｍｉｎは、予め定められた最小の前記制御信号の前記デューティサイクルを示す定数、Ｄｍａｘは、Ｄｍｉｎよりも大きいように予め定められた最大の前記デューティサイクルを示す定数をそれぞれ示す、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光部品用の駆動回路。
【請求項６】
前記電源電圧を受信する第１の端子と、前記基準電圧と異なる他の基準電圧を受信する第２の端子と、前記センス電圧を送信するように前記制御回路に電気的に接続されたコモンノードとを有する、直列接続された二つのレジスタを更に有する、ことを特徴とする請求項１に記載の発光部品用の駆動回路。
【請求項７】
発光部品を発光駆動する駆動電流が生成されるようにブーストコンバータ回路に送信される、前記駆動電流の振幅と関連するデューティサイクルを有する制御信号を生成する制御回路であって、
直流電源電圧と関連するセンス電圧を受信するように設けられ、前記センス電圧が第１のプリセット電圧振幅よりも低い時、前記第１のプリセット電圧振幅を有する基準電圧を生成し、また、前記センス電圧が第２のプリセット電圧振幅よりも高い時、前記第１のプリセット電圧振幅よりも高い前記第２のプリセット電圧振幅を有する基準電圧を生成するように構成された基準回路と、
予め定められた一定の周波数と三角波とを有する振動信号を生成する発振回路と、
前記基準電圧を受信するように前記基準回路に電気的に接続され、且つ前記振動信号を受信するように前記発振回路に電気的に接続され、パルス幅変調処理によって前記制御信号を生成し、前記制御信号は、前記振動信号に関連する周波数を有し、該制御信号のデューティサイクルは、前記振動信号及び前記基準電圧に関連すると共に、前記センス電圧に応じて単調的に増加するように変化するパルス幅変調回路と、
を備えていることを特徴とする発光部品用の制御回路。
【請求項８】
前記基準回路、前記発振回路及び前記パルス幅変調回路は協働して下記の数式を満たす前記制御信号を得るように構成されている、
【数２】
0006429128.tif 000004
但し、Ｖｉｎは、前記センス電圧の電圧振幅、Ｄは前記制御信号のデューティサイクル、Ｖ１は前記第１のプリセット電圧振幅、Ｖ２は、前記第２のプリセット電圧振幅、Ｄｍｉｎは、予め定められた最小の前記制御信号の前記デューティサイクルを示す定数、Ｄｍａｘは、Ｄｍｉｎよりも大きいように予め定められた最大の前記デューティサイクルを示す定数をそれぞれ示す、
ことを特徴とする請求項７に記載の発光部品用の制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動回路及び制御回路に関し、特に、発光部品に用いられる駆動回路及び制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光部品は、基本的に直流駆動であり、ＬＥＤの発光を駆動させる定電流を生成するようにバッテリーユニットからの直流電圧をより高い出力電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータを有することが従来から知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、バッテリーユニットの内部抵抗が高くなるので、バッテリー電圧及び出力電圧が低下することになる。バッテリー電圧及び出力電圧が低下しても、発光部品を駆動する定電流を保持して供給するため、バッテリーの寿命に大きな影響をきたす問題点がある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、バッテリーの長寿命化を図ることが可能である発光部品に用いられる駆動回路及び制御回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、発光部品を発光駆動するための駆動回路及び制御回路を提供する。本発明に係る駆動回路は、直流電源電圧と関連するセンス電圧を受信するように配置され、前記センス電圧によって単調増加するように変化するデューティサイクルを有する制御信号を生成するように構成された制御回路と、前記直流電源電圧と前記制御信号を受信するように配置され、前記発光部品を発光駆動する、前記制御信号の前記デューティサイクルと正の相関関係がある振幅を有する駆動電流を供給するように構成された、ブーストコンバータ回路と、を備え、前記制御回路は、前記センス電圧を受信するように設けられ、前記センス電圧が第１のプリセット電圧振幅よりも低い時、前記第１のプリセット電圧振幅を有する基準電圧を生成し、また、前記センス電圧が第２のプリセット電圧振幅よりも高い時、前記第１のプリセット電圧振幅よりも高い前記第２のプリセット電圧振幅を有する基準電圧を生成するように構成された基準回路と、予め定められた一定の周波数と三角波とを有する振動信号を生成する発振回路と、前記基準電圧を受信するように前記基準回路に電気的に接続され、且つ前記振動信号を受信するように前記発振回路に電気的に接続され、パルス幅変調処理によって前記制御信号を生成し、前記制御信号は、前記振動信号に関連する周波数を有し、該制御信号のデューティサイクルは、前記振動信号及び前記基準電圧に関連するパルス幅変調回路と、を有する、ことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る制御回路は、発光部品を発光駆動する駆動電流が生成されるようにブーストコンバータ回路に送信される、前記駆動電流の振幅と関連するデューティサイクルを有する制御信号を生成する制御回路である。該制御回路は、直流電源電圧と関連するセンス電圧を受信するように設けられ、前記センス電圧が第１のプリセット電圧振幅よりも低い時、前記第１のプリセット電圧振幅を有する基準電圧を生成し、また、前記センス電圧が第２のプリセット電圧振幅よりも高い時、前記第１のプリセット電圧振幅よりも高い前記第２のプリセット電圧振幅を有する基準電圧を生成するように構成された基準回路と、予め定められた一定の周波数と三角波とを有する振動信号を生成する発振回路と、前記基準電圧を受信するように前記基準回路に電気的に接続され、且つ前記振動信号を受信するように前記発振回路に電気的に接続され、パルス幅変調処理によって前記制御信号を生成し、前記制御信号は、前記振動信号に関連する周波数を有し、該制御信号のデューティサイクルは、前記振動信号及び前記基準電圧に関連すると共に、前記センス電圧に応じて単調的に増加するように変化するパルス幅変調回路と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る駆動回路及び制御回路によれば、ブーストコンバータ回路は、使用期間の経過に連れて電源電圧が低下した時には、駆動電流を少なく供給することができる。従って、電源電圧を供給する電池の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る駆動回路の構成の概略を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面に従って本発明に係る発光部品の駆動回路及び制御回路の好ましい実施形態について説明する。
【００１０】
図１には、本発明に係る発光部品の駆動回路の構成を示している。本実施形態に係る発光部品用駆動回路は、ブーストコンバータ回路１と、制御回路２と、電流スイッチＳＷ１と、２つの直列接続されたレジスタＲ１、Ｒ２とを備えている。なお、発光部品は例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）Ｄ１などである。
【００１１】
ブーストコンバータ回路１は、発光ダイオードＤ１を発光駆動する駆動電流を得るように、直流（ＤＣ）電源電圧ＶＣＣと制御信号を受信し、制御信号に応じて電源電圧を電源電圧ＶＣＣよりも高いＤＣ出力電圧に変換する。この実施形態では、一つの電池記号で示された、２つの直列接続されたＡＡ電池によって得られた電源電圧ＶＣＣは３ボルトである。他の実施形態では、電源電圧ＶＣＣは、一つ又は２つ以上の電池によって供給されてもよい。
【００１２】
この実施形態では、ブーストコンバータ回路１は、ダイオードＤ２と、インダクタＬ１と、制御スイッチＭ１とを有する。インダクタＬ１は、電源電圧ＶＣＣを受信する第１の端子と、ダイオードＤ２のアノードに電気的に接続された第２の端子とを有する。制御スイッチＭ１は、制御信号に応じて、グラウンドノードと、インダクタＬ１及びダイオードＤ２の間のコモンノード（即ち、ダイオードＤ２のアノード）との間を電気的に導通又は切断するように切り替える。制御スイッチＭ１は、十分高い周波数にて切換え操作をする際、出力電圧が実質上直流（ＤＣ）電圧として見なされ、駆動電流は制御信号のデューティサイクルと正の相関関係をもつ振幅を有する。なお、この実施形態では、制御スイッチＭ１は、Ｎ型トランジスタであるが、他のトランジスタであってもよい。
【００１３】
電流スイッチＳＷ１は、スイッチ信号に応じて、ダイオードＤ２のカソード及び発光ダイオードＤ１のアノードの間を電気的に接続・切断するように切り替える。電流スイッチＳＷ１が導通すると、発光ダイオードＤ１に駆動電流が流れ、発光ダイオードＤ１が発光駆動される。なお、この実施形態では、電流スイッチＳＷ１はＰ型トランジスタであるが、他のタイプのトランジスタであってもよい。いくつの例では、電流スイッチＳＷ１は、使われなくてもよいが、この場合、発光ダイオードＤ１のアノードはダイオードＤ２のカソードに直接連結される。
【００１４】
この実施形態では、直列接続されたレジスタＲ１とＲ２は、電源電圧ＶＣＣを受信する第１の端子と、第１の基準電圧を受信する第２の端子と、センス電圧ＳＥＮＳを送信するように制御回路２に電気的に接続されたコモンノードとを有する。なお、レジスタＲ１は、その抵抗値が１００ｋΩであり、レジスタＲ２は、その抵抗値が２２ｋΩである。一例としては、直列接続されたレジスタＲ１とＲ２の第２の端子が接地される。ここでは、レジスタＲ１とＲ２のそれぞれの抵抗値は、電源電圧ＶＣＣを供給する電池の内部抵抗に応じて予め設定されたものであるが、電池の形式及び／又は数、及び／又は電池及び制御回路２における導線の抵抗値によって異なり、適宜選択し得るものである。
【００１５】
制御回路２は、基準回路２２と、発振回路２３と、パルス幅変調（ＰＷＭ）回路２４と、デジタルロジック回路２５とを有する。制御回路２は、電源電圧ＶＣＣに関連するセンス電圧ＳＥＮＳを受信し、センス電圧ＳＥＮＳに応じてパルス幅変調を経て制御信号を生成して制御スイッチＭ１に出力する。この例では、制御信号はセンス電圧ＳＥＮＳによって単調増加するように変化するデューティサイクルを有する。センス電圧ＳＥＮＳが低いと、制御信号のデューティサイクルが小さくなるので、ブーストコンバータ回路１が、狭義的に単調増加する方式で、少ない駆動電流を出力する。
【００１６】
基準回路２２は、センス電圧ＳＥＮＳを受信するように設けられ、センス電圧ＳＥＮＳに応じて直流電圧である第２の基準電圧Ｖｒを生成する。ここでは、第２の基準電圧Ｖｒは、センス電圧ＳＥＮＳが第１のプリセット電圧振幅よりも低い時、第１のプリセット電圧振幅を有し、また、センス電圧ＳＥＮＳが第２のプリセット電圧振幅よりも高い時、第１のプリセット電圧振幅よりも高い第２のプリセット電圧振幅を有するように構成されている。
【００１７】
発振回路２３は、予め定められた一定の周波数と三角波とを有する振動信号とクロック信号とを生成するように構成されている。
【００１８】
ＰＷＭ回路２４は、第２の基準電圧Ｖｒを受信するように基準回路２２に電気的に接続され、且つ振動信号を受信するように発振回路２３に電気的に接続され、パルス幅変調処理によって制御信号を生成するようになっている。
【００１９】
ＰＷＭ回路２４は、コンパレーターを用いた場合、振動信号と第２の基準電圧Ｖｒとを比較して、振動信号の電圧振幅が第２の基準電圧Ｖｒよりも高くなった時、ＰＷＭ回路２４によって生成された制御信号の論理値が０となり、その一方、振動信号が第２の基準電圧Ｖｒよりも低くなった時、該制御信号の論理値が１となる。その結果、制御信号は、振動信号に関連する周波数を有し、また、該制御信号のデューティサイクルは、振動信号及び第２の基準電圧Ｖｒに関連する。
【００２０】
この実施形態では、基準回路２２、発振回路２３及びＰＷＭ回路２４は協働して下記の数式を満たす制御信号を得るように構成されている。
【００２１】
【数１】
0006429128.tif 000002
【００２２】
但し、Ｄは制御信号のデューティサイクル、Ｖ１は第１のプリセット電圧振幅、Ｖ２は第２のプリセット電圧振幅、Ｄｍｉｎは、予め定められた最小のデューティサイクルを示す定数、Ｄｍａｘは、Ｄｍｉｎよりも大きいように予め定められた最大のデューティサイクルを示す定数をそれぞれ示す。一例としては、Ｖ１＝０.２Ｖ、Ｖ２＝１Ｖ、Ｄｍａｘ＝０.８、Ｄｍｉｎ＝０.０５である。
【００２３】
ここで、電源電圧ＶＣＣ（電池）の使用経過時間が長くなるに連れてその内部抵抗が増大することで、電源電圧ＶＣＣ及びセンス電圧ＳＥＮＳが低下することに留意されたい。この場合、第２の基準電圧Ｖｒは、センス電圧ＳＥＮＳの低下に伴い低下するため、制御信号のデューティサイクルは少しずつ減るようになる。その結果、ブーストコンバータ１の出力電圧及び駆動電流が少しずつ少なくなる。そのため、電源電圧ＶＣＣを生成する電池の長寿命化を図ることができる。
【００２４】
デジタルロジック回路２５は、発振回路２３からクロック信号及び外部の選択信号を受信すると、クロック信号及び選択信号に応じてスタンバイ信号及びスイッチ信号を生成して電流スイッチＳＷ１に送信する。この実施形態では、スタンバイ信号は第１の基準電圧として、直列接続されたレジスタＲ１、Ｒ２の第２の端子に送信される。
【００２５】
選択信号は、制御回路２の複数の所定のモードにおける一つを指定することができる。この実施形態では、選択信号によって一つの操作モードを指定した時、スタンバイ信号は論理値０（例えば０Ｖである。これによってセンス電圧ＳＥＮＳは電源電圧ＶＣＣから分圧されると共に比例される）である。選択信号によってスタンバイモードを指定した時、スタンバイ信号は論理値１（例えば電源電圧ＶＣＣの電圧振幅）である。また、選択信号によってフラッシュモードを指定した時、デジタルロジック回路２５は、所定周波数を有するスイッチ信号を生成する。該スイッチ信号の所定周波数によって発光ダイオードＤ１を点滅するように制御することができる。なお、デジタルロジック回路２５は、場合によって省略することができる。
【００２６】
上記のように構成された本発明に係る制御回路２によって、電源電圧ＶＣＣに関連するセンス電圧ＳＥＮＳに応じてＰＷＭ制御信号を生成することができる。これによって、ブーストコンバータ回路１は、使用期間の経過に連れて電源電圧ＶＣＣが低下した時には、駆動電流を少なく供給することができる。従って、電源電圧ＶＣＣを供給する電池の長寿命化を図ることができる。
【００２７】
以上、本発明の好適な実施形態を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係る駆動回路及び制御回路は、例えば発光ダイオード等の発光部品に有用である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ブーストコンバータ回路
２  制御回路
２２  基準回路
２３  発振回路
２４  パルス幅変調（ＰＷＭ）回路
２５  デジタルロジック回路
Ｄ１  発光ダイオード（ＬＥＤ）
Ｄ２  ダイオード
Ｌ１  インダクタ
Ｍ１  制御スイッチ
Ｒ１、Ｒ２  レジスタ
ＳＥＮＳ  センス電圧
ＳＷ１  電流スイッチ
ＶＣＣ  電源電圧
Ｖｒ  第２の基準電圧
【図１】
0006429128.tif 000005