(57)【要約】      （修正有）【課題】電流鏡で発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動する方法に関し、特に、電流鏡で入力端の電圧を増強して白色光ダイオードを駆動するに際し、昇圧効果を向上し、及びパワーの損失を低減する。【解決手段】電流鏡の出力端にカップリングされた複数の並列発光ダイオードを駆動する方法であって、該電流鏡の制御端の電圧を参照電圧とするステップと、該電流鏡の入力端の電圧を増強すると共に、該複数の発光ダイオードの入力端を電圧帰還点として、該電流鏡の入力端と出力端との間の電圧差を固定し定電圧に維持させるステップと、該電流鏡の出力端の電圧で該複数の発光ダイオードを駆動するステップと、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流鏡で該電流鏡の出力端にカップリングされた複数の並列発光ダイオードを駆動する方法であって、
前記電流鏡の制御端の電圧を参照電圧とするステップと、
前記電流鏡の入力端の電圧を増強すると共に、前記複数の発光ダイオードの入力端を電圧帰還点として、該電流鏡の入力端と出力端との間の電圧差を固定し定電圧に維持させるステップと、
前記電流鏡の出力端の電圧で前記複数の発光ダイオードを駆動するステップと、
を備えてなることを特徴とする発光ダイオードの駆動方法。
【請求項２】
前記電流鏡は複数の同一なモス電界効果トランジスタによりカップリングされてなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記複数の発光ダイオードは白色光発光ダイオード又は青色光発光ダイオードであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
インダクタンスにより前記電流鏡の入力端の電圧を増強させることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
電流鏡で該電流鏡の出力端にカップリングされた複数の並列発光ダイオードを駆動する方法であって、
前記電流鏡の入力端電圧でオフセット・ボルテージを減らして参照電圧とするステップと、
前記電流鏡の入力端電圧を増強すると共に、前記複数の発光ダイオードの入力端を電圧帰還点として、該電流鏡の入力端と出力端との間の電圧差を固定し定電圧に維持させるステップと、
前記電流鏡の出力端の電圧で前記複数の発光ダイオードを駆動するステップと、
を備えてなることを特徴とする発光ダイオードの駆動方法。
【請求項６】
電流鏡で該電流鏡の出力端にカップリングされた複数組の発光ダイオードを駆動するにおいて、各組が互に並列に配列され、そして組毎に互いに直列に配列された該各発光ダイオードを駆動する方法であって、
前記電流鏡の入力端電圧を固定電圧まで増強して、直列数の一番多い一組の発光ダイオードを見付け出すステップと、
前記電流鏡の制御端の電圧を参照電圧とするステップと、
直列数の一番多い該組の発光ダイオードの入力端を帰還点とすると共に、前記電流鏡の入力端電圧を調整して、該電流鏡の入力端と出力端との間の電圧差を固定し定電圧に維持させるステップと、
前記電流鏡の出力端の電圧で前記複数組の発光ダイオードを駆動するステップと、
を備えてなることを特徴とする発光ダイオードの駆動方法。
【請求項７】
電流鏡で該電流鏡の出力端にカップリングされた複数組の発光ダイオードを駆動するにおいて、各組が互いに並列に配列され、そして組毎に互いに直列に配列された該各発光ダイオードを駆動する方法であって、
前記電流鏡の入力端電圧を固定電圧までに増強して、直列数の一番多い一組の発光ダイオードを見付け出すステップと、
前記電流鏡の入力端電圧でオフセット・ボルテージを減らして参照電圧とするステップと、
直列数の一番多い該組の発光ダイオードの入力端を電圧帰還点とすると共に、前記電流鏡の入力端電圧を調整して、該電流鏡の入力端と出力端との間の電圧差を固定し定電圧に維持させるステップと、
前記電流鏡の出力端電圧で前記複数組の発光ダイオードを駆動するステップと、
を備えてなることを特徴とする発光ダイオードの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電流鏡（current mirror）で発光ダイオードを駆動する方法に関し、特に、電流鏡で白色光発光ダイオードを駆動する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在市場上では図１に示すように電流鏡で白色光発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するのに用いられる昇圧方式に、慣用のチャージ・ポンプ回路がある。これはダイオード素子（diode-connected MOS）の一方向伝送の特性とキャパシタとを利用して電荷を伝達及び蓄積することにより、高電圧の出力を生ずる。伝統のチャージ・ポンプ回路は複数の基本ポンプ回路１１により直列的に接続されてなり、そして、各それぞれの基本回路は図２に示すように、第１のキャパシタＣ２２と、第１のトランジスタＮ２３、第２のキャパシタＣ２５と、第２のトランジスタＮ２６とによりカップリングされてなる。その中、第１のトランジスタＮ２３と第２のトランジスタＮ２６とは先ず共通ドレーンとして接続された後、さらにそれぞれ第１のキャパシタＣ２２及び第２のキャパシタＣ２５の一端に接続されている。
【０００３】
しかしながら、従来のチャージ・ポンプ回路で白色光発光ダイオードを駆動するには、以下の二つの問題が発生する。
（１）チャージ・ポンプ回路（図１参照）自体はキャパシタによって電荷を蓄積しているので、その電荷の蓄積に限りがあり、例えば一個２グレードのチャージ・ポンプ回路であればその最高効率がＶout／（２Ｖｃｃ）又はＶout／（１．５Ｖｃｃ）であるためにその昇圧効率は既に入力電圧Ｖｃｃにより決定されていると言えるべく、応用回路を改良又は周辺素子を改善することによりチャージ・ポンプ回路の効率を向上しようとする目的を達成することが出来ない。
【０００４】
（２）図３は従来の技術において電流鏡で白色光発光ダイオードを駆動する回路の見取図である。その中、トランジスタＮ３１，Ｎ３２，Ｎ３３及びＮ３４により構成された電流鏡の入力電圧は図１に示したチャージ・ポンプ回路の出力電圧Ｖoutである。該白色光発光ダイオードＤ３５の入力電圧ＶＦは３．１〜３．８Ｖの間に介在しているので、電流鏡上に過大なパワ損耗が存在する。即ち、
ＰＬＥＤＬＯＳＳ＝ＩＬＥＤ（ＶＯＵＴ−ＶＦ）                    （１）
したがって、上記従来の技術の欠陥にかんがみ、本出願人により鋭意テストと研究とを重ねた結果、ついに、本発明の「電流鏡で発光ダイオードを駆動する方法」を案出した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主たる目的は、電流鏡入力端の電圧を増強して発光ダイオードを駆動すると同時に、電流鏡の入力端と出力端との間の電圧降下を固定でき、従来がキャパシタ昇圧形態のチャージ・ポンプ回路を使用して白色光発光ダイオードを駆動する時に、電流鏡に生ずる低昇圧効率及び過大なパワ損耗の状況を改善する、電流鏡で発光ダイオードを駆動する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために提供された、電流鏡で発光ダイオードを駆動する方法は、電流鏡の出力端にカップリングされた複数の並列発光ダイオードを駆動する方法であって、該電流鏡の制御端の電圧を参照電圧とするステップと、該電流鏡の入力端の電圧を増強すると共に、該複数の発光ダイオードの入力端を電圧帰還点として、該電流鏡の入力端と出力端との間の電圧差を固定し定電圧に維持させるステップと、該電流鏡の出力端の電圧で該複数の発光ダイオードを駆動するステップと、を備えてなることを特徴とする（請求項１に対応）。
【０００７】
上記第１発明の方法において、該電流鏡は複数の同一なモス電界効果トランジスタによりカップリングされてなるものである（請求項２に対応）。
また、上記第１発明の方法において、該複数の発光ダイオードは白色光発光ダイオード又は青色光発光ダイオードである（請求項３に対応）。
【０００８】
また上記第１の発明の方法において、インダクタンスにより該電流鏡の入力端の電圧を増強させる（請求項４に対応）。
さらには、上記目的を達成するために第２の発明として提供された、電流鏡で発光ダイオードを駆動する方法は、電流鏡の出力端にカップリングされた複数の並列発光ダイオードを駆動する方法であって、該電流鏡の入力端電圧でオフセット・ボルテージを減らして参照電圧とするステップと、該電流鏡の入力端の電圧を増強すると共に、該複数の発光ダイオードの入力端を電圧帰還点として、該電流鏡の入力端と出力端との間の電圧差を固定し定電圧に維持させるステップと、該電流鏡の出力端の電圧で該複数の発光ダイオードを駆動するステップと、を備えてなることを特徴とする（請求項５に対応）。
【０００９】
上記第２発明の方法において、該電流鏡は複数個の同一なモス電界効果トランジスタによりカップリングされてなるものである。
また、上記第２発明の方法において、該複数の発光ダイオードは白色光発光ダイオード又は青色光発光ダイオードである。
また、上記第２発明の方法において、インダクタンスにより電流鏡の入力端の電圧を向上させる。
【００１０】
さらには、上記目的を達成するために第３の発明として提供された、電流鏡で発光ダイオードを駆動する方法は、電流鏡の出力端にカップリングされた複数組の発光ダイオードの中、各組が互に並列に配列され、そしてまた組毎に互いに直列に配列された該各発光ダイオードを駆動する方法であって、該電流鏡の入力端の電圧を固定電圧までに増強して、直列数の一番多い一組の発光ダイオードを見付け出すステップと、該電流鏡の制御端の電圧を参照電圧とするステップと、直列数の一番多い該組の発光ダイオードの入力端を電圧帰還点とすると共に、該電流鏡の入力端電圧を調整して、該電流鏡の入力端と出力端との間の電圧差を固定し定電圧に維持させるステップと、該電流鏡の出力端の電圧で該複数組の発光ダイオードを駆動するステップと、を備えてなることを特徴とする（請求項６に対応）。
【００１１】
上記第３発明の方法において、該電流鏡は複数個の同一なモス電界効果トランジスタによりカップリングされてなるものである。
また上記第３発明の方法において、該複数の発光ダイオードは白色光発光ダイオード又は青色光発光ダイオードである。
また上記第３発明の方法において、インダクタンスにより該電流鏡の入力端の電圧を向上させる。
【００１２】
さらには上記目的を達成するために第４の発明として提供された、電流鏡で発光ダイオードを駆動する方法は、電流鏡の出力端にカップリングされた複数組の発光ダイオードの中、各組が互に並列に配列され、そしてまた組毎に互いに直列に配列された該各発光ダイオードを駆動する方法であって、該電流鏡の入力端の電圧を固定電圧までに増強して、直列数の一番多い一組の発光ダイオードを見付け出すステップと、該電流鏡の入力端電圧でオフセット・ボルテージを減らして参照電圧とするステップと、直列数の一番多い該組の発光ダイオードの入力端を電圧帰還点とすると共に、該電流鏡の入力端電圧を調整して、該電流鏡の入力端と出力端との間の電圧差を固定し定電圧に維持させるステップと、該電流鏡の出力端の電圧で該複数組の発光ダイオードを駆動するステップと、を備えてなることを特徴とする（請求項７に対応）。
【００１３】
上記第４発明の方法において、該電流鏡は複数個の同一なモス電界効果トランジスタによりカップリングされてなるものである。
また上記第４発明の方法において、該複数の発光ダイオードは白色光発光ダイオード又は青色光発光ダイオードである。
また上記第４発明の方法において、インダクタンスにより該電流鏡の入力端の電圧を向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。図４は電流鏡で発光ダイオードを駆動する方法において実施される、本発明の一好適な実施の形態の回路図である。この図に示すように、インダクタンス式昇圧回路４０により電流鏡４１の入力端電圧を増強することにより電流鏡４１の出力端にカップリングされた複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動する。この場合、発光ダイオードの光源の発光色は白色光に限らず、青色光、もしくはその他の色の光がいずれも本発明に記載の方法に適用される。解説及び製図の方便のために、本実施例は４個同一のモス電界効果トランジスタで構成された電流鏡４１と３個並列した白色光発光ダイオードとを用いて説明する。当業者であればこの実施例の説明からより多くの並列な発光ダイオードによる回路配置方法を類推できるであろう。
【００１５】
図４においてインダクタンス式昇圧回路４０はインダクタ４０１と、モス電界効果トランジスタ４０２と、ダイオード４０３と、キャパシタ４０４とによりカップリングされてなり、このインダクタンス式昇圧回路にはなお他に多種の回路接続法があるので、ここでは常用されているもののみを挙げて説明する。インダクタンス式昇圧回路４０を利用して電流鏡４１の入力端電圧を増強する場合、先行技術のキャパシタ昇圧を主とするチャージ・ポンプ回路と異なるところは、インダクタンス式昇圧回路４０の出力端電圧（つまり電流鏡の入力端電圧）がもはや高電圧（例えば５Ｖ）に固定する必要がなく、インダクタンス式昇圧回路４０を利用して、電流鏡４１の入力端電圧Ｖoutと出力端電圧ＶＡ４２との間の電圧差を固定し、電流鏡４１で白色光発光ダイオードＤ４２，Ｄ４３及びＤ４４を駆動することにある。つまり、先ず、電流鏡４１の制御端電圧ＶＡ４１を参照電圧とし、次にインダクタンス式昇圧回路４０を利用して電流鏡４１の入力端電圧Ｖoutを増強すると共に、白色光発光ダイオードＤ４２，Ｄ４３及びＤ４４それぞれの入力端節点Ａ４２，Ａ４３及びＡ４４を電圧帰還点として、ＶＯＵＴと、ＶＡ４２，ＶＡ４３及びＶＡ４４との間の電圧差を固定し定電圧に維持させることにより、白色光発光ダイオードＤ４２，Ｄ４３及びＤ４４を駆動する。
【００１６】
この他に、参照電圧の決定においては、電流鏡４１の入力端電圧Ｖoutをオフセット・ボルテージ減らして参照電圧とし、その他のステップは上記と同様にする。
上記に説明された両種の方式はいずれも、インダクタンス式の昇圧回路で電流鏡の出力端にカップリングされた複数の白色光発光ダイオードを駆動している。インダクタンスを主とした昇圧方式であるので、もはやチャージ・ポンプ回路方式で見る先天的な制限を受ける必要がなく、同期整流の方式、又は比較的低い導通（turn on）抵抗値の同期スイッチで昇圧の効率を向上させることが出来る。
【００１７】
さらには、この場合の電流鏡４１の入力端電圧Ｖoutはもはや一高電圧に固定する必要がなく、電流鏡４１の入力端電圧Ｖoutと出力端電圧ＶＡ４２の間の電圧差ＶＸを固定するので電流鏡４１に損耗される電流鏡のパワーは大幅に低下する。即ち、
ＰＬＥＤＬＯＳＳ＝ＩＬＥＤ ＶＸ；その中ＶＸ＝ＶＯＵＴ−ＶＡ４２        （２）
また、インダクタンス式の昇圧回路は電流鏡の入力電圧を比較的高い電位に向上できるので、電流鏡の出力端も複数の並列の白色光発光ダイオードをカップリングすることに制限される必要がない。図５は電流鏡で発光ダイオードを駆動する方法において実施される、本発明の別の好適な実施の形態の回路図である。この図に示すように、節点Ａ５２，Ａ５３及びＡ５４はそれぞれ直列個数が異なる白色光発光ダイオードに接続されており、この場合もし直接上記の回路運用方法で昇圧すると、一部の白色光発光ダイオードが導通できない状況が発生するので、上記の回路運用方法を使用する前に先ず一個帰還点定義のプログラムを経過しなければならない。すなわち、先ずインダクタンス式昇圧回路５０を利用して、電流鏡の入力端電圧Ｖoutを比較的高い固定電圧ＶＨまでに増強すると共に、この固定電圧を利用して直列数の一番多い一組の白色光発光ダイオード（ここでは節点Ａ５３と直列に接続された白色光発光ダイオード）を見付け出し、しかる後再度該組の白色光発光ダイオードの入力端を電圧帰還点とすると共に、上記複数個の並列白色光発光ダイオードと同様な駆動方式で駆動する。そして、ＶＨとＶＡ５３との間の電圧差を固定して定電圧に維持する状況下で節点Ａ５２，Ａ５３及びＡ５４それぞれに直列に接続された白色光発光ダイオードを駆動する。
【００１８】
上記実施の形態は本発明をよく理解するために説明したもので、当然本発明の技術的思想はこれに限定されず、添付の請求の範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、附加、修飾及び置換等はいずれも本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来のチャージ・ポンプ回路を示す図である。
【図２】従来のチャージ・ポンプ回路のユニット回路を示す図である。
【図３】従来の技術において電流鏡で白色光発光ダイオードを駆動する回路の見取図である。
【図４】電流鏡で発光ダイオードを駆動する方法において実施される、本発明の一好適な実施の形態の回路図である。
【図５】電流鏡で発光ダイオードを駆動する方法において実施される、本発明の別の好適な実施の形態の回路図である。
【符号の説明】
【００２０】
１１…基本ポンプ回路  ２１，２４…節点  Ｃ２２…第１のキャパシタ  Ｎ２３…第１のトランジスタ  Ｎ２６…第２のキャパシタ  Ｎ３１，Ｎ３２，Ｎ３３，Ｎ３４…トランジスタ  ４０，５０…インダクタンス式昇圧回路  ４１，５１…電流鏡  ４０１，５０１…インダクタ  ４０２，５０２…モス電界効果トランジスタ  ４０３，５０３…ダイオード  ４０４，５０４…キャパシタ  Ｄ４２，Ｄ４３，Ｄ４４…白色光発光ダイオード  Ａ４２，Ａ４３，Ａ４４，Ａ５２，Ａ５３，Ａ５４…節点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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