(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キー操作部と、該キー操作部の操作情報に基づいて、所定の周期で断続するコマンドコード信号を出力するシステムコントローラと、
前記コマンドコード信号が制御入力端子に供給されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の出力端子と電源ライン間に接続されているコイルと、
２個の赤外線発光ダイオード素子を前記電源ラインの極性に対して逆方向となるように直列に接続し、前記コイルに対して並列接続している発光部と、
前記スイッチング素子の出力端子とコイルとの接続点と、前記電源ライン間に接続されているコンデンサとを備え、
前記スイッチング素子のオフ期間に発生する前記コイルの逆起電圧により前記２個の赤外線発光ダイオードに流れる駆動電流を（I）、該駆動電流による前記赤外線発光ダイオーの発光パワーを（Ｗ）としたときに、（dW／dI）が減少を始める点が前記赤外線発光ダイオードの発光パワーとなるように、該赤外線発光ダイオードの駆動電流のピーク電流がほぼ１７０mAの鋸波となるように定めると共に、前記駆動電流がゼロになった時点で発生する上記コイルと前記コンデンサによる共振周波数により、前記スイッチング素子がゼロ電圧スイッチング制御（ＺＶＳ）となるように前記コンデンサの容量が設定されている発光駆動回路を有することを特徴とするリモートコマンダ。
【請求項２】
前記電源ラインは２本直列接続されている電池によって電源電圧がほぼ３Ｖにされている請求項１に記載のリモートコマンダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子駆動する回路に係わり、特に、リモートコマンダーのＬＥＤ（発光ダイオード）の駆動電力を少なくすることができる発光駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大部分の電子機器は遠隔的に操作することができる遠隔操作機能を備えており、遠隔制御機器から出力される光、又は電波によって、離れた位置から電子機器を操作することが可能になっている。
例えば、テレビジョン受像機やＶＴＲ等の電子機器に対しては、通常、赤外線コマンド信号を送出し、機器の遠隔操作を可能とするものはリモートコマンダとして殆どの機種に付属したものになっている。
【０００３】
図６はこのようなリモートコマンダーの概要を示したもの、１１は駆動用の電力を供給する乾電池、１２はリモートコマンダ（以下、リモコンという）の内部に形成されているコマンド信号発生回路であって、釦状に配列されているキーＫ１・・・Ｋｎを選択した操作に基づいて、選択信号を出力するＣＰＵ１３，このＣＰＵ１３の選択信号によって読み出されるコマンド信号が格納されているメモリ１４、メモリ１４から読み出されたコマンドデータで搬送波を変調する変調部１５を備えている。
そしてこの変調部１５から出力される断続信号によって、オンオフ制御されるトランジスタＴＲ1、および発光ダイオードＬＥＤ1によって発光駆動回路が形成されている。
【０００４】
トランジスタＴR1のベースには抵抗ｒ1 を介してドライブパルスとしてのコマンドコードが供給されており、トランジスタＴR1はこのドライブパルスによってオン／オフ制御される。そして赤外線を出力するＬＥＤ1に対しては電流制限抵抗Ｒを介して電源電圧が供給されており、すなわち、トランジスタＴR1の導通に伴ってＬＥＤ１の発光動作がなされることにより、コマンドコードが赤外線で出力されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、赤外線を出力するＬＥＤ1の電圧電流特性は図７に示すようにスレッショルド電圧Ｖｆを有しているため、一般的に端子電圧が１．５Ｖ〜１．７Ｖ以上となったときに発光動作を行なう。そのため、上記したようなリモートコントローラでは電源電圧（＋Ｖ）としては３Ｖ（例えば乾電池２本分）となるように設定される必要があり、また或は 1.5Ｖ（即ち乾電池１本）が電源電圧とされる場合は昇圧回路を介在させてＬＥＤ１の動作電圧より高い電圧を作り出す必要があり、いづれにしてもコストアップが生じるという問題がある。
また、さらに、ＬＥＤ１に対して所定以上の電流が流れないようにするために電流制限抵抗Ｒを設けているので、この電流制限抵抗Ｒで消費される電力損失が、電池の寿命を著しく短くするという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような問題点に鑑みて、より低電圧で効率よくＬＥＤ等の負荷を駆動することのできる発光駆動回路を提供するものであり、このため、
キー操作部と、該キー操作部から出力された操作情報に基づいて所定の周期で断続するコマンドコード信号を出力するシステムコントローラと、
前記コマンドコード信号が制御入力端子に供給されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の負荷として電源ラインに接続されているコイルと、
２個の赤外線発光ダイオード素子を前記電源ラインの極性に対して逆方向となるように直列に接続し、前記コイルに対して並列接続されている発光部と、
前記スイッチング素子とコイルとの接続点と、前記電源ライン間に接続されているコンデンサとを備えている。
そして、前記スイッチング素子のオフ期間に発生する逆記電圧により、前記２個の赤外線発光ダイオードに流れる駆動電流をI、その発光パワーをＷとしたときにdW/dIが減少を始める点の駆動電流値が（Ｉ2）となるように、例えば、赤外線発光ダイードの駆動連流のピーク値が、ほぼ１７０ｍAの鋸波となるように設定して、 各赤外線ダイードの発光パワー（Ｗ2)を定めている。
さらに、前記駆動電流がゼロとなった後に生じるコイルとコンデンサによる共振周波数により、前記スイッチング素子がゼロ電圧スイッチング制御（ＺＶＳ）となるようにコンデンサの容量が設定されている発光駆動回路からなるリモートコマンダに特徴を有するものであります。
【０００７】
上記構成により、電源電圧が直列に接続された少なくとも２個のＬＥＤの動作電圧より低い場合であっても、リアクタンス手段に蓄積されたエネルギを利用して、ＬＥＤ１個の場合に比べて低い電流で効率的に駆動することができると共に、リアクタンス手段の共振現象を利用してスイッチングロスを軽減し負荷の動作電圧を効率的に得ることができる。また、電池が寿命近くになり電池の供給電圧が下がってきても、ＬＥＤを安定して駆動できるので電池の寿命を延ばすことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の発光駆動回路の一実施例をリモートコマンダーにおける発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）駆動回路として適用した実施の形態を示すものである。
この図において１は２個のＬＥＤ１ａ，１ｂが直列に接続された発光部を示し、それぞれ前記図７に示すような電流電圧特性を有する。また、１０は図６に示したように制御コマンドデータを格納しているメモリと、ＣＰＵ、及び変調部等からなるマイクロコンピュータによって構成されるシステムコントローラ、１１はキー操作部を示し、システムコントローラ１０は使用者がキー操作を行なうことによってキー操作部１１から操作情報が入力されると、その操作に対応したコマンドコード（ドライブ制御信号）ＳD を内部メモリ手段から読み出して出力する。１２は電源であり、例えば ３Ｖ（乾電池２本）に設定される。
【０００９】
２０は本実施例の発光駆動回路であり、コイルＬ 、トランジスタＴR、抵抗ｒ共振用のコンデンサＣ によって構成されている。
システムコントローラ１０から出力されたドライブ制御信号ＳD は、後で述べるように、ほぼ４０ＫＨZのキャリヤ周波数をコマンドコード信号によって変調したものであり、抵抗ｒを介してトランジスタＴRのベースに入力される。
トランジスタＴRのコレクタと電源１２の間にコイルＬと、共振用のコンデンサＣが設けられると共に、このコイルＬと共振用のコンデンサＣに対してさらに赤外線を発光するＬＥＤ１ａ，１ｂが接続をされている。
なお、コイルＬは、例えば１５０μＨ位の値であればよく、Ｃは１０，０００ＰＦ程度のもが使用される。
【００１０】
このような駆動回路２０において、パルス状のドライブ制御信号ＳD がトランジスタＴRのオン／オフを制御することによりＬＥＤ１ａ，１ｂの駆動電圧が得られる。
システムコントローラ１０から出力されるドライブ制御信号ＳD は例えば図２（ａ）に示すように、40KHz のキャリア周波数を断続し、『１』『０』情報で変調したものであり、この波形は図２（ｂ）に拡大して示すようにほぼ１：１のパルスデューティの波形である。
なお、『１』の時間長は１．２ｍＳであるのに対して『０』の時間長は０．６ｍＳとされ、赤外線を利用したデータ通信に適応されているＩｒＤＡ規格に沿ってリモートコントロール信号が送出されるように設定されている。
【００１１】
図３はドライブ制御信号ＳD がトランジスタＴRのベースに供給されることによって、電池１２から供給される電流ｉBAT、スイッチング素子を構成するトランジスタＴＲのコレクタ電圧Ｖｃと、コレクタ電流ｉｃ、コイルＬに流れるコイル電流ｉＬ、コンデンサＣを流通する電流ｉｃ、ＬＥＤに流れる駆動電流ｉｄの変化を示すものである。
また、トランジスタがオンからオフに到るときに各素子に流れる電流を模式図的に（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）で示している。
【００１２】
図３において期間ｔ１の初期でドライブ制御信号ＳＤがハイレベルになると、トランジスタＴＲがオンとなり、そのコレクタ電圧Ｖｃほぼ０電位となる。そして、この期間に電池１２からコイルＬに対して順次増加する電流ｉＬが流れ、オン期間ｔ１では、ほぼ1/2・Ｌ・ｉ２・ｔ１の電磁エネルギがコイルＬに蓄積される。
また、このオン期間ｔ１の立ち上がり及び立ち下がり時点でコンデンサＣに対して充放電電流が僅かに流れる。
【００１３】
このように、トランジスタＴRがオンとなる期間では、コイルＬに電磁エネルギが蓄積されてゆき、トランジスタＴRがオフにされたｔ2 期間ではコイルＬに逆起電力が発生し、トランジスタＴRのコレクタ電圧ＶC は電源電圧より高い電圧に上昇する。そしてこのトランジスタＴRがオフ期間になっているときの逆起電圧によりＬＥＤに順方向の駆動電流ｉｄが流れ、発光部１が発光する。
【００１４】
コイルＬの逆起電圧が２個の発光ダイオードのシュレショルド電圧以下になると、駆動電流ｉｄが０になり、この時点からにコイルＬとコンデンサＣによる共振作用によってコレクタ電位が正弦波状に変化する。
この共振周波数によるコレクタ電圧の変化が、次のオン期間ｔ１の始まり時点で０電位に近くになるようにコンデンサＣの容量が調整されていると、トランジスタはゼロ電圧スイッチング制御（ＺＶＳ）となり、トランジスタＴＲのスイッチングロスを低減することができる。
【００１５】
ところで、本発明の発光駆動回路におけるトランジスタＴRのベース電流ｉｂは、従来の電流制限抵抗ＲによってＬＥＤの電流を制限している駆動回路に比較して数十分の１とすることができる。
これは、インダクタンス素子を負荷したトランジスタがオンし、オン期間（０．０１２５ｍＳ）では、従来ＬＥＤの電流はピーク電流が一定な直流電流であったので、これを負荷とするＴｒは充分なベース電流が必要であったが、本駆動回路のトランジスタＴｒのコレクタ電流はノコギリ波の電流が流れるため、オン時点からしばらくは僅かなベース電流でよい。オン区間からオフ区間に反転する時点でコレクタ電流はピークとなるが、コレクタにつながれているコンデンサＣにより、このピーク電流の一部が補充される。すなわち、Ｃの交流インピーダンスが低いため、トランジスタＴｒがピーク電流となるときはコイルＬの両端の電圧が低下しており、飽和領域に達していなくとも、コンデンサＣによりインダクタンス素子にピーク電流を流すことができる。
【００１６】
このようにして再びドライブ制御信号ＳD によりトランジスタＴRがオンとされると、コイルＬに電流ｉL が流れ始め、以上の動作を繰り返すことによりＬＥＤ１ａ，１ｂは図２（ｂ）のドライブ制御信号ＳD が供給されている間点灯されることになり、このドライブ制御信号ＳD は図２（ａ）のようなコマンドコードとして変調されていることにより、ＬＥＤ１ａ，１ｂの出力は当該リモートコマンダーから所定の電子機器へのコマンド信号を送出することができる。
【００１７】
上記実施の態様は１個のＬＥＤを使用するときでも同様な効果を奏することができるが、以下に述べるように２個のＬＥＤを使用したことによって、さらに効率的な発光を行わせることができる。
図４は発光ダイオードを電流駆動したときの電流値とそのときの発光パワーＷの関係ををさらに詳細に示している。
駆動電流ｉｄが増加すると発光パワーＷが増加しているが発光パワーの増加量は放物曲線となっている。そのため、例えば発光パワーＷ２が２倍となるＷ１となるときに、駆動電流ｉｄは、例えばＩ２（１７０ｍA）からＩ１（４００ｍA）となるように変化し、駆動電流は２倍以上の電流値を要する。
【００１８】
そこで、本発明の図１に示した実施の形態では、２個の発光ダイオード１ａ、１ｂを直列に接続し、各発光ダイオードの発光パワーがＷ２となる比較的低電流領域（Ｉ2）で駆動することにより、２個の発光ダイオードの合成出力で所望の発光パワーＷ１が得られるようにしている。
駆動電流ｉｄの最適値は微分値（ｄＷ／ｄＩ）が減少を始めるときの駆動電流とすればよいが、その最適な駆動電流を得るために印加する電圧は、コイルのリアクタンスや電源電圧、及びダイオードのシュレショルド電圧等をパラメータとして変化するので、最適値を簡単に決めることができないが、赤外線用の発光ダイオードの場合、２個の直列接続されたＬＥＤに対して、ピーク電流１７０ｍＡ前後のノコギリ波の駆動電流を流すことにより、従来よりほぼ１／４の電力で必要とする発光パワーが得られた。
【００１９】
図５はリモートコマンダーに適用できる本発明の発光駆動回路２０の変形例を示したもので図１の場合と同一部分は同一符号としている。
この実施の形態では共振用のコンデンサＣが電源ラインのアース側に接続され直列共振回路を構成するものである。
発光ダイオードＬＥＤを駆動する駆動電流ｉｄは、図１の場合と同様にコイルＬに蓄積された電磁エネルギによって生成される。共振電流は電源ラインを介して流れることになり、結果的に並列共振回路となる点で図１の場合と同一の動作となる。
【００２０】
本発明の発光駆動回路におけるスイッチングトランジスタＴＲのベース抵抗ｒに換えてコイルを使用し、このコイルの時定数と駆動用のコイルＬの時定数を一致させておくと、ドライブ制御信号ＳD によって供給されるベース電流波形も、コレクタ電流波形とほぼ同一になり、さらに省電力効果が得られる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の発光駆動回路は、インダクタンス手段による誘導作用を利用して負荷の動作電圧を効率的に得ることができるため、ＬＥＤの駆動電流を制限する電流制限抵抗を省略すると共に、トランジスタのスイッチングロスを低減することによって、従来より消費電力を少なくすることができるという利点がある。
そのため、リモートコマンダに適応したときは２個のＬＥＤを使用して効率的に発光できるのでバッテリー長寿命化及び省電力化を非常に簡単な回路構成で達成できる、環境に優しい遠隔操作をすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をリモートコントローラに適応したときの実施例の回路図である。
【図２】図１の実施例におけるスイッチング波形図である。
【図３】図１の実施例における動作説明のための波形図である。
【図４】発光ダイオードの駆動電流と発光パワーの関係を示すグラフである。
【図５】本発明の他の発光駆動回路例の回路図である。
【図６】従来のリモートコントローラの回路図である。
【図７】発光ダイオードの電流電圧特性図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  ＬＥＤ、２０  駆動回路、ＴR  トランジスタ、Ｌ  コイル、
Ｃ  共振用のコンデンサ
【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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【図６】
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【図７】
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