(57)【要約】【課題】ＬＥＤ駆動回路から損失をなくし、電源電圧よりＬＥＤの順方向電圧の方が高い場合でもＬＥＤの点灯が可能なＬＥＤ駆動回路を提供する。【解決手段】ＬＥＤの点滅のみならず、発光状態における輝度の制御は電流値のみによって決定される。そこで、ＬＥＤを直接電流で駆動する無損失の定電流回路を考案した。ＬＥＤの点灯時に大電流を流し、その発光時間を極めて短いものとし、ほとんどの時間を消灯時間とすることで人の目の瞳孔が反応しないようにしたことで人の目にＬＥＤがあたかも明るく連続点灯しているように見える技術を考案した。ＬＥＤを多数個直列接続した場合など、ＬＥＤの順方向電圧が電源電圧をはるかに超えるような場合でも、点灯可能なＬＥＤ駆動回路を考案した。【選択図】  図１
2005044907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、少なくとも一つのコンデンサと、発光ダイオードと、前記コンデンサに充電時は前記電源と前記コンデンサをそれぞれ並列に接続する第一のスイッチと、前記コンデンサの電荷を放電時は、前記電源、前記コンデンサ、前記発光ダイオードをそれぞれ直列に接続する第二のスイッチと、前記並列に接続する第一のスイッチと、前記直列に接続する第二のスイッチとの開閉周期を制御する制御回路とを備えたことを特徴とした発光ダイオード駆動回路。
【請求項２】
前記発光ダイオードに流れる電流経路に誘導コイルと、前記発光ダイオード、前記誘導コイルと並列にコンデンサとを配置したことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項３】
請求項２記載のコンデンサに替わりダイオードを配置したことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項４】
請求項２記載のコンデンサに替わり、スイッチを配置したことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項５】
請求項２、請求項３、請求項４記載の発光ダイオード駆動回路を複数配置し、誘導コイルを共用したことを特徴とする発光ダイオード駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は電源からスイッチドキャパシタ技術を応用した昇圧定電流源に関し、特に発光ダイオード駆動回路に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来の発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ  以下ＬＥＤ）駆動回路は、直流電圧源から抵抗とＬＥＤを直列接続して電流を流す方法がある。この方法では、ＬＥＤに直列に接続した抵抗の抵抗値を調節することでＬＥＤに流す電流値を設定する。回路も単純で部品点数も少なくもっとも一般的な方法である。
そのほかの方法として、図１０１に示す回路などがある。この方法では、第一の半導体スイッチング素子１０８と第二の半導体スイッチング素子１０９を交互に開閉する。まず、第一の半導体スイッチング素子１０８を閉じたとき、第二の半導体スイッチング素子１０９は開かれている。そのため電流は、電源１０７から第一の半導体スイッチング素子１０８を通してコンデンサ１１０に充電される。この間さらに電流は第一のダイオード１１１を通してＬＥＤ１１２に流れＬＥＤ１１２は点灯する。コンデンサ１１０が満充電されると電流は止まり、ＬＥＤ１１２は消灯する。その後、第一の半導体スイッチング素子１０８が開かれ、ほぼ同時に第二の半導体スイッチング素子１０９が閉じられる。すると、コンデンサ１１０に充電された電荷は、第二の半導体スイッチング素子１０９を通して、ＬＥＤ１１２続いて第二のダイオード１１３を通して放電される。このコンデンサ１１０の放電電流によって再びＬＥＤ１１２は点灯する。このように、第一、第二の半導体スイッチング素子の交互の動作による、コンデンサ１１０の充放電によりＬＥＤ１１２が点滅することになる。さらに、この充放電の周期を高速度に行うことで、人の目にはあたかもＬＥＤ１１２が連続点灯しているように見える。
ＬＥＤをパルス発光させてもその周波数が約１００Ｈｚを超えると人間の目には連続で発光しているかのように見える。例えばインバータータイプでない一般的な蛍光灯を使った電灯では電源周波数つまり関東圏では５０Ｈｚの２倍の速さで点滅を繰り返しているがそれが点滅しているという人はいない。このように点滅の周波数が約１００Ｈｚを超えると人間の目には残像現象によって連続点灯して見えるのである。
従来から、パルス状にＬＥＤを点滅させ表示する方法として、ダイナミック点灯方式というＬＥＤ駆動方法がある。例えば、複数桁の数字をＬＥＤによって表示する方法によく利用されている。この方法では、一見すべての桁の数字が点灯しているかの用に見えるが、実際に点灯しているのは、複数桁の数字のうちの１つの数字のみが瞬間的に点灯し、次々と順番にＬＥＤの数字の各桁が点灯している。人間は目の残像現象ですべての桁が点灯しているように見えるのである。このようにダイナミック点灯方式では必ずどれかのＬＥＤが点灯しており、すべてのＬＥＤが消灯している時間は極短いものとなる。
参考文献１「特開２００１−４５７４７」、参考文献２「特開２００２−１６４５７８」
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらのＬＥＤ駆動回路では以下のような問題がある。    電源とＬＥＤの間に抵抗を挿入した従来のＬＥＤ駆動回路では、ＬＥＤに流れる電流値と同じ電流が抵抗を流れ、大きな電力損失が発生する。また、電力損失の問題を改善した図１０１の方法では、電源１０７の電圧が第一のダイオード１１１とＬＥＤ１１２のそれぞれの順方向電圧（Ｖｆ）の和より高くないと点灯しないほか、第一のダイオード１１１、第二のダイオード１１３に流れる電流とそれぞれのダイオードの順方向電圧（Ｖｆ）の積の分だけの損失が発生する。さらに、例えば青色や白色のＬＥＤを駆動する場合、素子の順方向電圧（Ｖｆ）が大きく、携帯用機器のバッテリーなどの電源では、電源電圧が不足し駆動できないなどの問題点があった。
本発明の目的は電源電圧が低い場合においても、青色や白色、もしくはＬＥＤを多数個直列に接続した場合でも損失無くＬＥＤを駆動することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では以下のような手段により課題を解決した。
ＬＥＤの点滅のみならず、発光状態における輝度はの制御は電流値のみによって決定される。そこで、ＬＥＤを直接電流で駆動する無損失の定電流回路を考案した。ＬＥＤの点灯時に大電流を流し、その発光時間を極めて短いものとし、ほとんどの時間を消灯時間とすることで人の目の瞳孔が反応しないようにしたことで人の目にＬＥＤがあたかも明るく連続点灯しているように見える技術を考案した。
ＬＥＤを多数個直列接続した場合など、ＬＥＤの順方向電圧が電源電圧をはるかに超えるような場合でも、点灯可能なＬＥＤ駆動回路を考案した。
【０００６】
【発明の実施の形態】
【実施例】
〔第一の実施の形態〕
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第一の実施形態のＬＥＤ駆動回路である。このＬＥＤ駆動回路は電源１とコンデンサ２とＬＥＤ３を備えている。電源１とコンデンサ２の両極をそれぞれ接続するように、スイッチ４とスイッチ５が配置されている。さらに、電源１の正極とコンデンサ２の負極を接続するようにスイッチ６が配置されている。コンデンサ２の正極はＬＥＤ３のアノードを接続するようにスイッチ７が配置されている。ＬＥＤ３のカソードは電源１の負極に接続されている。さらにこれらのスイッチ４，５，６，７の開閉を制御する制御回路８が備えられている。この制御回路８はスイッチ４およびスイッチ５とスイッチ６およびスイッチ７が交互に開閉するように制御している。
【０００７】
このような構成のＬＥＤ駆動回路で、まずスイッチ４およびスイッチ５を閉じて電源１からコンデンサ２へ充電する。このときスイッチ６およびスイッチ７は開放されている。ここで、電源１の電圧をＶ（Ｖ：ボルト）、コンデンサ２の静電容量をＣ（Ｆ：ファラッド）とすると、コンデンサ２に充電される電荷Ｑ（Ｃ：クーロン）は、以下の式で表される。
【０００８】
【数１】
2005044907.tif 000003
【０００９】
次にスイッチ４およびスイッチ５を開放して、スイッチ６およびスイッチ７を閉じＬＥＤ３にコンデンサ２に充電された電荷を放電する。このときコンデンサ２の充電時に電源１の負極に接続されていた端子はスイッチ６により電源１の正極に接続される。つまり電源１とコンデンサ２は直列に接続されることとなる。ここで、電源１の負極からコンデンサ２の正極までの電位差Ｖｏは以下の式で表される。
【００１０】
【数２】
2005044907.tif 000004
【００１１】
ＬＥＤ３に電流を流すためには、ＬＥＤ３が持つ順方向電圧（Ｖｆ）を超える電圧をＬＥＤ３に順方向に与えなければならない。例えば、ここで電源１の電圧がＶｆと同じであったとすると、Ｖｏ＝２×Ｖｆとなる。この電圧をＬＥＤ３に順方向に与えると、コンデンサ２が放電し、Ｖｏ＝Ｖｆとなるまで電流が流れる。つまり、コンデンサ２に蓄えられていたすべての電荷が一回のスイッチの開閉で放電されることとなる。さらに、電流Ｉ（Ａ：アンペア）は単位時間つまり１秒間に流れた電荷の量を指し示すので流れた電荷の量をかかった時間ｔ（ｓ：セコンド、秒）の逆数、つまりスイッチの開閉の周波数ｆ（Ｈｚ：ヘルツ）をかければＬＥＤ３に流れる電流を以下の式で表される。
【００１２】
【数３】
2005044907.tif 000005
【００１３】
ここで、電源１の電圧（Ｖ）とＬＥＤ３の順方向電圧（Ｖｆ）が等しくないとき、１回のスイッチ４，５とスイッチ６，７の開閉で流れる電荷Ｑ１は、電源１の電源電圧（Ｖ）とコンデンサ２の充電によるコンデンサ２の両端に現れる電圧Ｖ＝Ｑ／Ｃの和からＬＥＤ３の順方向電圧Ｖｆを引いたものにコンデンサ２の静電容量Ｃをかけたものとなり、以下の式で表される。
【００１４】
【数４】
2005044907.tif 000006
【００１５】
このような条件で、ＬＥＤ３に流れる電流Ｉ１は、数３の時と同様、１回のスイッチ４，５およびスイッチ６，７の開閉で流れる電荷Ｑ１にスイッチの開閉周波数ｆをかければ求められるので、以下の式で表される。
【００１６】
【数５】
2005044907.tif 000007
【００１７】
このように、ＬＥＤ３に電流が流れている間、ＬＥＤ３は点灯する。電源１の電圧Ｖ、ＬＥＤ３の順方向電圧Ｖｆおよびコンデンサ２の静電容量Ｃは一定なので、スイッチ４，５およびスイッチ６，７の開閉周波数を一定に制御すればＬＥＤ３に流れる電流の量を一定にたもつことができる。
【００１８】
〔第二の実施の形態〕
また、図２のＬＥＤ駆動回路では、図１の回路のコンデンサ２およびスイッチ４、スイッチ５、スイッチ６にあたる部分をさらに追加した。図１の回路で説明したときと同様の働きをする要素には同じ番号を付し、追加し重なる番号の要素例えばコンデンサ２’、スイッチ４’、スイッチ５’、スイッチ６’のように番号を付した。
【００１９】
図２の回路で、電源１からコンデンサ２およびコンデンサ２’に充電する際、スイッチ４、５とスイッチ４’、５’を閉じて、電源１とコンデンサ２とコンデンサ２’を並列に接続する。それぞれのコンデンサに充電が完了した後、スイッチ４、５とスイッチ４’、５’を開き、続いて、スイッチ６、スイッチ６’を接続する。すると、電源１の正極にコンデンサ２の負極がスイッチ６によって接続される。さらに、コンデンサ２の正極にコンデンサ２’の負極が接続される。このように、電源１、コンデンサ２、コンデンサ２’が直列に接続されることになる。このように接続した後に、スイッチ７を閉じると、コンデンサ２’の正極がＬＥＤ３のアノードに接続される。このようにして、電源１、コンデンサ２、コンデンサ２’、ＬＥＤ３が直列に接続され、ＬＥＤに電流が流れる経路が作られる。
電流の流れる量を考えると、コンデンサ２およびコンデンサ２’に充電時は、スイッチ４、５およびスイッチ４’、５’を閉じ電源１の両極を、コンデンサ２およびコンデンサ２’の両極の端子に接続する。このときスイッチ６およびスイッチ６’とスイッチ７は開放状態である。このとき電源１の電圧をＶ、コンデンサ２の容量をＣ２、コンデンサ２’の要領をＣ２’とし、コンデンサ２に蓄えられる電荷をＱ２、コンデンサ２’に蓄えられる電荷をＱ２’とすると以下のような式で表される。
【００２０】
【数６】
2005044907.tif 000008
【００２１】
このように接続して、電源１からコンデンサ２，２’に電荷を蓄えた後、スイッチ４，５およびスイッチ４’、５’を開放する。続いて、スイッチ６，６’を閉じる。すると、電源１、コンデンサ２、コンデンサ２’とＬＥＤ３が直列に接続される。このとき、電源１の負極から、コンデンサ２’の正極までの電位差Ｖｏは以下の式で表される。
【００２２】
【数７】
2005044907.tif 000009
【００２３】
このように、図１の回路では電源１の２倍の電位差が発生していたが、図２の回路では３倍の電位差が発生することになる。
次にスイッチ７を閉じて、数７の電位差をＬＥＤ３へ与えると、コンデンサ２とコンデンサ２’に蓄えられていた電荷Ｑ２，Ｑ２’がＬＥＤ３を通して放電されることになる。
コンデンサ２および２’の要領が同じ、つまりＣ２＝Ｃ２’として、ＬＥＤ３の順方向電圧をＶｆとすると、このとき放電される電荷Ｑｄは以下の式で表される。
【００２４】
【数８】
2005044907.tif 000010
【００２５】
このような電荷が、一回のスイッチ４，５、スイッチ４’、５’とスイッチ６，６’、スイッチ７の開閉でＬＥＤ３に流れる。図１の回路と同様に１秒間に何回スイッチが開閉されたかで、ＬＥＤ３に流れる電流が決まるので、ＬＥＤ３に流れる電流値Ｉ２は以下の式のようになる。
【００２６】
【数９】
2005044907.tif 000011
【００２７】
このように、図２のようにコンデンサの段数を増やすことで、電源１の電圧Ｖが低い場合や、ＬＥＤ３の順方向電圧Ｖｆが高い場合でもＬＥＤを駆動することが可能となる。
さらに、図２の回路で、コンデンサ２と、コンデンサ２’の静電容量を変えることも可能である。図２の接続の場合、コンデンサ２’の方がコンデンサ２より電位が高い。そのため、ＬＥＤ３に電流を流す工程でコンデンサ２’から先に放電される。たとえば、電源１の電圧が１ＶでＬＥＤ３の順方向電圧が２Ｖであったとすると、コンデンサ２’の電荷だけが放電され、コンデンサ２の電荷はまったく放電されないことになる。そのため、コンデンサ２は、電源１の電位を昇圧するためだけに用いられていることになるので、その容量は電荷を運ぶことに使われない。そのため静電容量の小さなものを選択しても問題ない。
このように、スイッチとコンデンサを接続する段数を増して昇圧することで、ＬＥＤ３のＶｆが高い場合、電源１の電圧が低い場合、ＬＥＤ３を複数個を直列に接続しそれらを同時に点灯させる場合などに有効となる。
さらに、高いＬＥＤの駆動電圧が必要な場合は図３のように、スイッチとコンデンサの段数を増やせば対応が可能である。
【００２８】
さらに、このようなＬＥＤ３を発光させるのは日没後の夕暮れから夜間、もしくは室内などが多い。このような時間帯、場所では人間の瞳孔は照度の低いところで物を見るために大きく開いていると考えられる。照度の低いところで一点明るく光る点滅信号が周囲とのコントラストの差でおのずと目立った標識になる。ところが、人間の瞳孔が閉じてしまうと、いくらＬＥＤ３が強く光っていても明るくは見えない。例えば瞳孔が閉じた状態の昼間の太陽光の下で、ＬＥＤ３が発光していても気がつかないのと同じである。ここで、夜間でもＬＥＤ３が明るく光っているように人に見せるには、人の瞳孔が閉じないようにする工夫が必要となってくる。そこで図１、図２、図３に示す、本発明ではＬＥＤ３をパルス発光させると共に、発光時にＬＥＤ３に大電流を流し、残りの消灯周期でＬＥＤ３素子を冷却する。
ＬＥＤ３を点灯させるさいに、一般的には規定の電流値以上の電流は流せない。それは大電流を流し続けると、その電流によってＬＥＤ３の素子の中の抵抗成分が加熱し最終的にはＬＥＤ３の素子を破壊してしまうからである。ここで、ＬＥＤ３が破壊する原因はＬＥＤ３の加熱であるから、大電流をパルス状に短時間ＬＥＤ３に流し、加熱破壊に至る前に電流を遮断し素子を冷却することで、規定以上の電流をＬＥＤ３に流しても素子の破壊を逃れることができる。さらに、瞬間的に大光量で発光したＬＥＤ３に人間の目が反応する前に消灯してしまうので、瞳孔が閉じられることも無い。このような点滅の繰り返しを続けることにより、人間は瞳孔を閉じることなく大光量で発光するＬＥＤ３を見続けることになる。具体的には、図１の回路でコンデンサ２から、ＬＥＤまでの経路でスイッチ７以外に電流を制限する素子が無い。スイッチ７はＭＯＳ−ＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）などの半導体スイッチであり、その抵抗成分は非常に低く無視できるものと考えると。コンデンサ２にためられた電荷はスイッチ６、スイッチ７が閉じられた後に瞬間的にＬＥＤ３に流れ込み一瞬ＬＥＤ３が点灯した後、ＬＥＤ３は消灯する。再びＬＥＤ３が点灯するのは、スイッチ４、スイッチ５が閉じられて、コンデンサ２に電荷が蓄えられた後に、スイッチ６、スイッチ７が閉じられた瞬間となる。瞬間と表現したがその時間的な幅はほとんど無いものと考えられる。このように、本発明のＬＥＤ駆動回路は極短時間の点灯と、残りの消灯時間の繰り返しとなるため、温度上昇によるＬＥＤの破壊も無く、照度の低い場所でＬＥＤが明るく点灯し続けているように見える。
【００２９】
本発明のＬＥＤ駆動方式はＬＥＤをパルス駆動する点で従来のダイナミック点灯駆動方式と似ているが、本発明の駆動方式は瞬間的に大電流を流し、ほとんどの時間ＬＥＤが消灯している点でダイナミック点灯方式と大きく異なる。
【００３０】
〔第三の実施の形態〕
図１の実施の形態の方法では、ＬＥＤが実際に点灯する時間は、コンデンサ２が放電する時間にあたる。このままでは瞬間的に大電流が流れＬＥＤが点灯するが、点灯時間が非常に短く、人間の目に光として認識されるかどうかが問題となる可能性がある。そこで、図４に示す方法でＬＥＤと直列に誘導コイルを接続し点灯時間を長くした。図４の回路は、基本構成を図１のＬＥＤ駆動回路と同一として、ＬＥＤと電源１の負極の間に誘導コイル９を挿入した。さらにＬＥＤ３のアノード電源１の負極を結ぶようにコイル９を配置した。
このように接続することで、コンデンサ２に蓄えた電荷がスイッチ７を閉じるとＬＥＤ３を通してコイル９に流れる。コイル９は電流が流れ始めるとき自己インダクタンスによって電流値が制限される。しかし、次第に電流値が増えやがてコンデンサ２に蓄えられた電荷がなくなる。それと前後してスイッチ７が開かれる。しかし、ＬＥＤ３を流れる電流はコイル９の自己インダクタンスによってさらに流し続けられる。このとき、スイッチ７が開かれているのでＬＥＤ３を流れる電流はコンデンサ１０を経由して流れ続ける。ＬＥＤ３は電流が流れている間発光するので、コイル９の自己インダクタンスを利用して発光時間に幅を持たせることが可能となる。この間にスイッチ４、５を閉じてコンデンサ２に充電する。このように図１の回路では、時間の幅がほとんどなくＬＥＤ３が発光していたところを、損失なく発光時間に幅を持たせることを可能とした。
【００３１】
〔第四の実施の形態〕
そのほかの方法として図５の回路では、図４の回路のコンデンサ１０に替わり、ダイオード１１を配置した。図４の回路では、コイル９に蓄積されたエネルギーをコンデンサ１０を通してＬＥＤ３に流していたが、この方法だとコンデンサ１０に負方向に充電され、その後スイッチ７が閉じコンデンサ２から流れてくる電荷をＬＥＤ３に流す前にコンデンサ１０に流れてしまい、結果としてＬＥＤ３に流れる電流の量が減ってしまうことがある。そこで、コンデンサ１０に替わりダイオード１１を配置することで、コイル９に蓄積されたエネルギーをダイオード１１を通してＬＥＤ３に流す方法を考案した。
【００３２】
〔第五の実施の形態〕
さらに、図５の回路ではコイル９に蓄積されたエネルギーをＬＥＤ３に流す際にダイオード１１の順方向電圧と、流れる電流の積の分だけ損失となる。そこでそのような損失をなくすため、図６の回路ではダイオード１１に替えてスイッチ１２を配置した。スイッチ１２は、ほかのスイッチ４，５，６，７と同様ＭＯＳ−ＦＥＴなどの半導体スイッチである。このスイッチ１２をコイル９に蓄積されたエネルギーがＬＥＤ３に流れる間だけ閉じるようにすることで、ＬＥＤ３に電流を流すようにした。すなわち、スイッチ７が閉じているときはスイッチ１２は開き、スイッチ７が開いた後にスイッチ１２が閉じる。つまり、スイッチ４、５と同じ周期でスイッチ１２も開閉するように動作する。
【００３３】
〔第六の実施の形態〕
図４、図５、図６に示すようなＬＥＤ駆動回路を複数用意し、複数のＬＥＤを点灯する場合、回路を構成する部品の中でコイル９は、容積が大きく重量も重いものである。製品の小型化、軽量化を追及されている昨今ではこのように、大型で重量のある部品を多数個使用するのは、製品が大型化しさらに、重量も増してしまい望ましくない。そこで、複数個のＬＥＤを点灯する場合も、１個のコイルで動作する回路を図７に示す。
図７の回路で、破線で囲った第一のＬＥＤ駆動回路１３、第二のＬＥＤ駆動回路１４、第三のＬＥＤ駆動回路１５の個々の各回路は図６のＬＥＤ駆動回路と同一のものである。ただし、特に制御回路は図示していない。さらに、ＬＥＤ３とコイル９の位置を入れ替えてコイル９が電源１の負極に接続した。さらに他のＬＥＤ３’、ＬＥＤ３’’のカソードもＬＥＤ３のカソードと同様のコイル９の片端に接続する。
このように接続して、スイッチ４、５、１２と４’、５’、１２’と４’’、５’’、１２’’およびスイッチ６，７とスイッチ６’、７’とスイッチ６’’、７’’のそれぞれの組み合わせに位相差を持たせることで、順次ＬＥＤ３、３’、３’’に電流が流れコイル９にも電流が流れる。コイル９に流れる電流は時間に差ができ、一度に大電流が流れることもなくひとつのコイルで多数のＬＥＤの点灯が可能となる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明のＬＥＤ駆動回路により得られる、主な効果をまとめれば以下のとおりである。
定電流によるＬＥＤ駆動回路から損失をなくし無駄な電力の消費をなくすことができる。
ＬＥＤに瞬間的に大電流を流し、点滅を続ける駆動方法により人の目にＬＥＤがより明るく見えるようにできる。
電源電圧が低く、かつ、ＬＥＤの順方向電圧が高い場合でも損失なくＬＥＤを点灯することができる
電源電圧が低い場合でも、ＬＥＤを多数個直列に接続し、損失なく同時に点灯することができる。
複数のＬＥＤを順次点灯し、たとえば文字などを表示する場合でも損失なく表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の回路図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の回路図である。
【図３】本発明の第二の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の回路図である。
【図４】本発明の第三の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の回路図である。
【図５】本発明の第四の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の回路図である。
【図６】本発明の第五の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の回路図である。
【図７】本発明の第六の実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の回路図である。
【図１０１】従来のＬＥＤ駆動回路の回路図の一例である。
【図１】
2005044907.tif 000012
【図２】
2005044907.tif 000013
【図３】
2005044907.tif 000014
【図４】
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【図５】
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【図６】
2005044907.tif 000017
【図７】
2005044907.tif 000018
【図１０１】
2005044907.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月21日(2003.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るLED駆動回路の回路図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係るLED駆動回路の回路図である。
【図３】本発明の第二の実施形態に係るLED駆動回路の回路図である。
【図４】本発明の第三の実施形態に係るLED駆動回路の回路図である。
【図５】本発明の第四の実施形態に係るLED駆動回路の回路図である。
【図６】本発明の第五の実施形態に係るLED駆動回路の回路図である。
【図７】本発明の第六の実施形態に係るLED駆動回路の回路図である。
【図８】従来のLED駆動回路の回路図の一例である。


【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005044907.tif 000020
【図２】
2005044907.tif 000021
【図３】
2005044907.tif 000022
【図４】
2005044907.tif 000023
【図５】
2005044907.tif 000024
【図６】
2005044907.tif 000025
【図７】
2005044907.tif 000026
【図８】
2005044907.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月21日(2003.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
【従来の技術】
従来の発光ダイオード（LED：Light Emitting Diode  以下LED）駆動回路は、直流電圧源から抵抗とＬＥＤを直列接続して電流を流す方法がある。この方法では、ＬＥＤに直列に接続した抵抗の抵抗値を調節することでＬＥＤに流す電流値を設定する。回路も単純で部品点数も少なくもっとも一般的な方法である。
そのほかの方法として、図８に示す回路などがある。この方法では、第一の半導体スイッチング素子１０８と第二の半導体スイッチング素子１０９を交互に開閉する。まず、第一の半導体スイッチング素子１０８を閉じたとき、第二の半導体スイッチング素子１０９は開かれている。そのため電流は、電源１０７から第一の半導体スイッチング素子１０８を通してコンデンサ１１０に充電される。この間さらに電流は第一のダイオード１１１を通してＬＥＤ１１２に流れＬＥＤ１１２は点灯する。コンデンサ１１０が満充電されると電流は止まり、ＬＥＤ１１２は消灯する。その後、第一の半導体スイッチング素子１０８が開かれ、ほぼ同時に第二の半導体スイッチング素子１０９が閉じられる。すると、コンデンサ１１０に充電された電荷は、第二の半導体スイッチング素子１０９を通して、ＬＥＤ１１２続いて第二のダイオード１１３を通して放電される。このコンデンサ１１０の放電電流によって再びＬＥＤ１１２は点灯する。このように、第一、第二の半導体スイッチング素子の交互の動作による、コンデンサ１１０の充放電によりＬＥＤ１１２が点滅することになる。さらに、この充放電の周期を高速度に行うことで、人の目にはあたかもＬＥＤ１１２が連続点灯しているように見える。
ＬＥＤをパルス発光させてもその周波数が約１００Ｈｚを超えると人間の目には連続で発光しているかのように見える。例えばインバータータイプでない一般的な蛍光灯を使った電灯では電源周波数つまり関東圏では５０Ｈｚの２倍の速さで点滅を繰り返しているがそれが点滅しているという人はいない。このように点滅の周波数が約１００Ｈｚを超えると人間の目には残像現象によって連続点灯して見えるのである。
従来から、パルス状にＬＥＤを点滅させ表示する方法として、ダイナミック点灯方式というＬＥＤ駆動方法がある。例えば、複数桁の数字をＬＥＤによって表示する方法によく利用されている。この方法では、一見すべての桁の数字が点灯しているかの用に見えるが、実際に点灯しているのは、複数桁の数字のうちの１つの数字のみが瞬間的に点灯し、次々と順番にＬＥＤの数字の各桁が点灯している。人間は目の残像現象ですべての桁が点灯しているように見えるのである。このようにダイナミック点灯方式では必ずどれかのＬＥＤが点灯しており、すべてのＬＥＤが消灯している時間は極短いものとなる。
参考文献１「特開２００１−４５７４７」、参考文献２「特開２００２−１６４５７８」