(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ、ブザー、電圧コンバーターあるいはＥＬランプなどの機能手段を駆動するため、インダクター（１０３０；１１３０；１２３０；１３３０；１７３０）と、電圧源へ接続するための第１および第２接続点と、スイッチング手段（１０４０；１１４０；１２８０；１３８０；１７４０）とを有するドライバー回路であって、
第１スイッチング手段が第１状態の時、第１接続点からの電流がインダクターへ導かれることによってインダクターにエネルギーを蓄積し、第１スイッチング手段が第２状態の時には、第１接続点からインダクターへ流れる電流を実質的に阻止し、
前記インダクタは前記機能手段と直列または並列に接続され、
エネルギーがインダクターから機能手段に放出される時に、少なくとも２つの機能手段（１０６０、１０２０〜１０２３；１１６０、１１２０〜１１２３；１２６０、１２２０〜１２２３；１３６０、１３２０〜１３２３；１７６０、１７２１）を作動させ、
前記機能手段の１つがインダクターからのエネルギー放出時に音波を発する膜であり、
前記インダクタから選択された複数の機能手段へのエネルギー放出を制御する第２スイッチ手段を少なくとも一つ設けることを特徴とする前記ドライバー回路。
【請求項２】
請求項１において、前記インダクターおよび前記膜を用いてブザー（１０６０、１１６０、１２６０、１３６０、１７６０）の一部を形成する前記ドライバー回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記機能手段の１つがインダクターからのエネルギー放出時に発光する少なくとも１つの発光ダイオード（１０２０〜１０２３；１１２０〜１１２３；１２２０〜１２２３；１３２０〜１３２３；１４２０〜１４２３；１５２０〜１５２３；１６２０〜１６２３）である前記ドライバー回路。
【請求項４】
前記請求項のいずれかにおいて、前記機能手段の１つがインダクターからのエネルギ放出時に所定電圧を出力する電圧変換回路（１４８１、１４１０；１５８２、１５１０；１６８１、１６１０）である前記ドライバー回路。
【請求項５】
請求項４において、前記電圧変換器として逓降コンバーター（１４８１、１４１０）を使用し、前記所定電圧値を前記第１、第２接続点間の電圧より低くした前記ドライバー回路。
【請求項６】
請求項４において、前記電圧変換器として逓昇コンバーターを使用し、前記所定電圧値を前記第１、第２接続点間の電圧より高くした前記ドライバー回路。
【請求項７】
請求項６または請求項７において、前記所定電圧が前記第１、第２接続点間の供給電圧の逆極性を持つ前記ドライバー回路。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに関し、ｉ）前記方法が、ａ）第１接続点からの電流をインダクターへ導くことによってインダクターにエネルギーを蓄積するために前記第１スイッチング手段を第１状態に設定するステップと、ｂ）インダクターの蓄積エネルギーを音波発生用膜へ放出するために第１スイッチング手段を第２状態に設定するステップとを含み、ｉｉ）前記膜が可聴音波に相当する第１周波数および非可聴音波に相当する第２周波数で振動し得るものとし、前記ステップａ）およびｂ）の交互繰返し周波数を表す前記第１または第２周波数を選択することによって可聴音波または非可聴音波が選択される前記方法。
【請求項９】
請求項８において、２つの異なる周期中に前記機能手段の少なくとも２つにエネルギーが放出されるように、インダクターから選択個数の機能手段へのエネルギー放出を所定順序で制御するための少なくとも１つの第２スイッチを制御ステップを追加した前記ドライバー回路動作方法。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明はインダクター、電圧源接続用の第１および第２接続点、スイッチング手段を備えたドライバー回路に関するもので、スイッチング手段が第１状態の時、第１接続点からインダクターへ電流が流れてインダクターにエネルギーが蓄積され、スイッチング手段が第２状態の時には、第１接続点からインダクターへの電流を実質的に阻止するドライバー回路と、その動作方法に関するものである。
従来技術の説明
発光ダイオードすなわちＬＥＤのドライバーは従来技術で周知である。
ＬＥＤドライバーの第１のタイプは、電圧源と接続されたスイッチ、抵抗器、ＬＥＤで構成される。抵抗器の第１電極は、ＬＥＤのアノードと接続される。ＬＥＤのカソードは、スイッチの第１電極と接続される。電圧源の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」は、抵抗器の第２電極に接続され、そして最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」は、スイッチの第２電極に接続される。スイッチはｎ型バイポーラートランジスターが使用可能であり、その第１電極はエミッター、第２電極はコレクターである。
動作状態では、スイッチが閉じた時、すなわち導通時、電流は電圧源の「プラス極」から抵抗器、ＬＥＤ、スイッチを経由して電圧源の「マイナス極」へ流れる。抵抗器の抵抗値および電圧源の電圧が適切に選ばれていれば、ＬＥＤは発光する。つまり、ＬＥＤの電圧が順方向バイアスのダイオードの閾値電圧よりも高い場合に発光する。この電圧は約１〜２Ｖであって、Ｖｐと呼ぶことにする。抵抗器は回路の電流を制限するために使われる。スイッチは、バイポーラートランジスター、あるいは電界効果トランジスターすなわちＦＥＴで構成することができる。
第１のタイプのＬＥＤドライバーの欠点は、ＬＥＤが発光するために最小順方向電圧が必要なことである。また、限流抵抗器は無駄な電力を消費する。これらの欠点は、電圧源としてバッテリーを使用し、その最高電圧が限定され、そしてバッテリーの蓄積エネルギーが不充分な場合に、いっそう顕著に現われる。仮にＶｐを１．４Ｖとし、導通時のコレクター・エミッタ−間電位が０．２Ｖであるバイポーラートランジスターをスイッチとして使用する場合、電圧源の電圧は１．６Ｖ以上（１．４＋０．２）である必要がある。この場合、１．５Ｖバッテリーでは役に立たない。ＬＥＤが２個以上直列に接続されれば、状況はさらに悪くなる。仮に電圧源の電圧が十分に高くてＬＥＤが発光可能であったとしても、抵抗器でエネルギーが無駄に消費される。これは、バッテリーの利用可能な蓄積エネルギーが限定されているので、望ましくない。
上記問題の第１の解決法は、ＤＥ−Ａ−２２  ５５  ８２２に示されている。そこに開示されたドライバーはＬＥＤと、スイッチとして機能するバイポーラートランジスターと、電圧源に接続されるインダクターで構成される。ＬＥＤとインダクターは並列に接続される。ＬＥＤのアノードは、ｎ型バイポーラートランジスターのコレクターと接続される。電圧源の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」はＬＥＤのカソードに接続され、電圧源の最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」はバイポーラートランジスターのエミッターに接続される。
動作状態では、トランジスターは交番的に開閉するスイッチとして使用される。これは、トランジスターのベースに適切な信号を印加することによって行なわれる。スイッチのオン周期では、インダクターにエネルギーが蓄積される。その後、スイッチがオフになると、蓄積エネルギーはＬＥＤを介して放出される。インダクターのパラメーターが適切に選ばれていれば、ＬＥＤの順方向電圧が閾値電圧ＶFに達し、ＬＥＤが発光する。続いてスイッチがオフになり、このような動作が連続的に繰り返される。ＬＥＤの順方向最大電圧の公称値は、電圧源の公称出力電圧より高い場合がある。したがって、ＬＥＤの閾値電圧Ｖｐより公称値の低い電圧を出力する電圧源を利用してＬＥＤを駆動することが可能である。なお、この方法では電力を無駄に消費する限流抵抗器を使用しない。
上記問題に対する第２の解決法が、ＵＳ−Ａ−３，９４４の，８５４に開示されている。そこに開示されたドライバーはＬＥＤと、スイッチとして機能するバイポーラートランジスターと、電圧源に接続されたインダクターで構成されている。この場合、ＬＥＤはスイッチと並列に接続される。このドライバーの動作は、上記のＤＥ−Ａ−２２  ５５  ８２２で開示されたドライバーと同様である。
ＵＳ−Ａ−５，３１３，１４１には、スイッチング回路とインダクターを含むエレクトロルミネセンスランプ、すなわちＥＬランプのドライバが開示されている。
ブザー用のドライバーは、従来技術で周知である。
ブザーは、インダクターおよび膜で構成される。動作状態では、周期的に変化する電位がインダクターを介して印加されることにより、周期的に強さが変化する磁界がインダクターの周辺に発生する。この磁界強度変化によって、物理的にインダクターの近傍に置かれた膜が振動する。この膜振動によって音響信号が発生する。このように、ブザーの動作はスピーカーの動作に似ている。
従来技術のブザー・ドライバーはブザー、トランジスター、抵抗器、ダイオード、ｎ型バイポーラートランジスターで構成され、これらは電圧源と接続される。ブザーの第１電極は、抵抗器の第１電極およびダイオードのアノードに接続される。抵抗器の第２電極はトランジスターのコレクターに接続される。電圧源の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」は、ブザーの第２電極およびダイオードのカソードと接続される。電圧源の最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」は、トランジスターのエミッターと接続されている。
動作状態では、トランジスターは交番的に開閉するスイッチとして使用することができる。これは、トランジスターのベースに適切な信号を印加することによって行なわれる。トランジスターの導通時に、電流がインダクターに流れてインダクターにエネルギーが蓄積される。トランジスターの非導通時には、蓄積エネルギーはダイオードを流れる電流として放出される。ブザーのインダクターに電流が流れると、インダクターの周辺に磁界が発生する。ブザー内の膜の物理的位置は、磁界に依存する。磁界の強さはトランジスターのスイッチング動作に依存する時間関数として周期的に変化するので、膜が振動し、音波が発生する。音波の周波数は、トランジスターのスイッチング周波数に依存する。もちろん、トランジスターを駆動するために、サイン曲線等の周期的信号を使うことが可能である。
発明の背景を充分に理解するために、ここで従来技術による回路をいくつか紹介する。
１つのＬＥＤドライバーを用いて複数のＬＥＤを駆動することが可能である。例えば液晶ディスプイ（ＬＣＤ）あるいはキーボード・パッドのバックライト用としてＬＥＤを使用する場合に、従来技術でしばしばこの駆動法が使われる。複数のＬＥＤを駆動する従来のＬＥＤドライバーとして、電圧源に接続される定電流源および複数のＬＥＤで構成されたタイプがある。複数のＬＥＤを直列あるいは並列に接続して個別のＬＥＤ群を形成し、そして複数のＬＥＤ群を直列あるいは並列に接続することができる。
従来技術では、インダクターおよびスイッチを用いた多くの電圧コンバーターが知られている。これらのコンバーターの共通動作原理は、インダクターの付勢および消勢が交番的に行なわれることである。これは、スイッチを交番的に開閉することによって実現できる。
従来技術のドライバーにおける問題は、共通システムで１個以上のドライバーが使用される場合、プリント基板すなわちＰＣＢ上でのドライバ回路の所要スペースが大きくなることである。これは、物理的に小型が要求されるシステムで数個のドライバー回路を使用する場合には深刻な問題である。小型寸法が要求される例として、ハンドヘルド・システム（例えば移動電話）がある。
従来技術のドライバーに関するもう一つ問題は、共通システムで実現される場合、例えばピックアンドプレース・マシン（ｐｉｃｋ−ａｎｄ−ｐｌａｃｅ  ｍｃｈｉｎｅ）によってＰＣＢ上に部品を搭載する際に、各ドライバの全部品を順々に搭載するのに要する時間が少なくとも必要なことである。ＰＣＢ上に部品を搭載している間、ピックアンドプレース・マシンのような資源が占領されるので、部品搭載に要する時間はコストに相当する。
従来技術のドライバーに関する更にもう一つの問題は、共通システムで実現される場合、各ドライバーの動作を制御するために個別の制御信号が必要になることである。この制御信号は通常、マイクロプロセッサのような制御装置によって生成される。そして各制御信号は制御装置の出力ポートを占領する。多くのシステムで制御装置の出力ポート数は限られた資源である。各出力ポートはＰＣＢ上で一定最小限の面積を占領するから、ハンドヘルド・システムのように物理的に狭いスペースに制御装置が装着される時、この問題は更に深刻になる。
概要
本発明の目的は、ＬＥＤ、ブザー、電圧コンバーター、ＥＬランプ等、少なくとも２つの機能手段を駆動するために使用され、ＰＣＢ上での搭載スペースが小さいドライバー回路を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、少なくとも２つの機能手段を駆動するために使用されるドライバ回路であって、その構成部品をＰＣＢ上に実装する時に、ピックアンドプレース・マシンのような部品実装用資源の使用時間をほとんど必要としないドライバ回路を提供することである。
本発明の更にもう一つの目的は、少数の制御信号線で制御される多数の機能手段を駆動するためのドライバー回路を提供することである。本発明の目的は、制御信号線の数を機能手段の数より少なくし、制御装置の出力ポートの使用数を減らし、その結果として出力ポートおよび制御信号線に要するＰＣＢの上の実装スペースを小さくすることである。
ＬＥＤ、ブザー、電圧コンバーター、あるいはＥＬランプなど、少なくとも２つの機能手段を駆動するため、インダクターと、電圧源へ接続するための第１および第２接続点と、スイッチング手段と、少なくとも２つの機能手段とを有するドライバー回路であって、スイッチング手段が第１状態の時に第１接続点からの電流をインダクターへ導くことによってインダクターにエネルギーを蓄積し、スイッチング手段が第２状態の時には第１接続点からインダクターへの電流を実質的に阻止し、エネルギーがインダクターから少なくとも２つの機能手段に放出された時に機能手段が作動するように構成したドライバー回路を提供することによって本発明の目的を達成する。
本発明は更に、第１接続点からの電流をインダクターへ導くことによってインダクターにエネルギーを蓄積させるための第１状態にスイッチング手段を設定するステップと、インダクターの蓄積エネルギーを機能手段へ放出するための第２状態にスイッチング手段を設定するステップとを含むドライバー回路駆動方法を提供する。
この構造は構成部品の個数が少ないため、２つ以上のドライバーによって占有されるスペースが同数のドライバーを個別に設ける場合より小さくなると云う利点がある。
また、同数の個別ドライバーを製作する場合と比べて部品数が少ないため、少なくとも２つの機能手段駆動するためのドライバー回路の構成部品をＰＣＢに搭載するとき、ピックアンドプレース・マシン等、ＰＣＢに構成部品を搭載するための資源の使用時間が短くなると云う利点がある。
更に、同数の個別ドライバーを制御する場合に比べて、ドライバー制御に必要な信号数が少ないと云う利点もある。
同数のドライバーを実装する場合、本発明のドライバーは従来技術のドライバーと比較して構成部材（インダクターおよびスイッチ）の所要数が少なくなる結果として、ＰＣＢ上の所要面積が小さくなる。また、ＰＣＢ上に実装される制御信号線の所要数が少なくなることも、ＰＣＢ上の所要スペースの減少につながっている。これらの制御信号線が例えばマイクロプロセッサの出力ポートによって生成される場合、ＰＣＢ上に実装される所要出力ポート数が減少するから、所要のＰＣＢ面積は更に減少する。本発明のドライバー回路制御法では、制御信号の周波数を変えることによって１つの制御信号で１つ以上の機能手段の動作を制御することができるため、制御信号の数が減少し、それに伴い所要出力ポート数も減少可能である。
【図面の簡単な説明】
本発明に関する前述の目的、その他の目的、特徴、利点は以下の記述および付図によって容易に理解される。
図１は、インダクターを利用した従来技術による第１のＬＥＤドライバーの回路図。
図２は、インダクターを利用した従来技術による第２のＬＥＤドライバーの回路図。
図３は、従来技術によるブザー・ドライバーの回路図。
図４は、従来技術によるＬＥＤドライバーの回路図。
図５は、従来技術による逓降回路の回路図。
図６は、従来技術による逓昇回路の回路図。
図７は、従来技術による正／負極性変換回路の回路図。
図８は、本発明の第１実施例によるＬＥＤ／ブザー・ドライバーの回路図。
図９は、本発明の第２実施例によるＬＥＤ／ブザー・ドライバーの回路図。
図１０は、本発明の第３実施例によるＬＥＤ／ブザー・ドライバーの回路図。
図１１は、本発明の第４実施例によるＬＥＤ／ブザー・ドライバーの回路図。
図１２は、本発明の第５実施例によるＬＥＤドライバーおよび正の逓降回路の回路図。
図１３は、本発明の第６実施例によるＬＥＤドライバーおよび正／負極性変換回路の回路図。
図１４は、本発明の第７実施例によるＬＥＤドライバーおよび正の逓昇回路の回路図。
図１５は、本発明の第８実施例によるＬＥＤおよびブザー・ドライバーの動作上の特徴を図示する信号図。
図１６は、本発明の第９実施例によるＥＬランプ／ブザー・ドライバーの回路図。
実施例の詳細な説明
以下の記述では、本発明を完全に理解するために、特定の回路や回路構成要素、技術などについて具体的に詳細を述べているが、それらは説明手段であって、制限的な意味を持たない。しかし、当業者には明らかなことであるが、本発明は、これら具体的な詳細に含まれない他の実施例で実施することも可能である。また、不要な説明で本発明の記述を不明瞭にしないように、周知の方法、デバイス、回路に関する詳細は省略する。
図１は従来技術による第１のＬＥＤドライバー１００を図示するもので、ＬＥＤ１２０、スイッチ１４０、インダクター１３０が電圧源１５０に接続されている。電圧源１５０は、最も高電位の正電極すなわち「プラス極」および最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」を備えている。電圧源１５０は、１つ以上のバッテリーセル、あるいは他の周知の手段によって構成することができる。ＬＥＤ１２０とインダクター１３０は並列に接続される。ＬＥＤ１２０のアノードは、スイッチ１４０の第１電極と接続されている。電圧源１５０の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」は、ＬＥＤのカソードに接続され、電圧源１５０の最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」はスイッチ１４０の第２電極に接続されている。
動作状態では、スイッチ１４０は交番的に開閉する。スイッチ１４０が閉じている間に、エネルギーがインダクター１３０に蓄積される。その後、スイッチ１４０が開くと、蓄積エネルギーはＬＥＤ１２０を介して放出される。インダクター１３０のパラメーターが適切に選ばれていれば、ＬＥＤ１２０の順方向最大電圧はＬＥＤ１２０の閾値電圧Ｖｐに達し、ＬＥＤが発光する。その後、スイッチ１４０が閉じて、前記のシーケンスを繰り返す。ＬＥＤ１２０の閾値電圧の公称値が電圧源１５０の公称出力電圧の値より高い場合がある点に注意しなければならない。ＬＥＤの閾値電圧Ｖｐより公称値の低い電圧を出力する電圧源を利用してＬＥＤを駆動することが可能である。なお、この方法では電力を無駄に消費する限流抵抗器を使用しない。しかし、電圧源１５０の電流ピークレベルを制限するために抵抗器を使用することがある。
図２は従来技術による第２のＬＥＤドライバー２００を図示するもので、ＬＥＤ２２０、スイッチ２４０、インダクター２３０が電圧源２５０に接続されている。ＬＥＤ２２０のアノードは、スイッチ２４０の第１電極およびインダクター２３０の第１電極と接続されている。電圧源２５０の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」は、インダクター２３０の第２電極に接続され、そして電圧源２５０の最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」は、スイッチ２４０の第２電極およびＬＥＤ２２０のカソードに接続されている。
動作状態では、スイッチ２４０は交番的に開閉する。スイッチ２４０が閉じている間に、エネルギーがインダクター２３０に蓄積される。その後、スイッチ２４０が開くと、蓄積エネルギーはＬＥＤ２２０を介して放出される。ＬＥＤ２２０の順方向電圧は閾値電圧Ｖｐに達し、ＬＥＤ２２０は発光する。そしてスイッチ２４０が閉じ、上記シーケンスを繰り返す。ＬＥＤ２２０の順方向最大電圧の公称値が電圧源２５０の公称出力電圧値より高い場合があることに注意しなければならない。したがって、ＬＥＤの閾値電圧Ｖｐより公称値の低い電圧を出力する電圧源を利用してＬＥＤを駆動することが可能である。なお、この方法では電力を無駄に消費する限流抵抗器を使用しない。しかし、電圧源２５０の電流ピークレベルを制限するために抵抗器を使用することがある。
図３は従来技術によるブザー・ドライバー３００の回路図を示すもので、インダクター３３０を含むブザー３６０と、トランジスター３８０と、抵抗器３９０と、ダイオード３７０と、ｎ型バイポーラートランジスター３８０が電圧源３５０に接続されている。ブザー３６０の第１電極は、抵抗器３９０の第１電極およびダイオード３７０のアノードに接続されている。抵抗器３９０の第２電極は、トランジスター３８０のコレクターと接続されている。電圧源３５０の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」は、ブザー３６０の第２電極およびダイオード３７０のカソードに接続されている。電圧源３５０の最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」は、トランジスター３８０のエミッターと接続されている。
動作状態では、トランジスター３８０は交番的に開閉するスイッチとして使われる。これは、トランジスター３８０のベースに適切な信号を印加することによって行なわれる。例えば、矩形波あるいはサイン波にしたがって変動する電位ＶBizzが、限流抵抗器３９１を介してトランジスター３８０のベースに印加される。トランジスター３８０の導通時、ブザー３６０のインダクター３３０を介して電流が流れ、エネルギーがインダクター３３０に蓄積される。トランジスター３８０の非導通時、蓄積エネルギーはダイオード３７０を流れる電流として放出される。ブザー３６０のインダクター３３０を電流が流れると、インダクターの周辺に磁界が発生する。ブザー３６０の中の膜（図示せず）の物理的位置は磁界の強さに依存する。磁界強度はトランジスター３８０のスイッチング動作に依存する時間関数として周期的に変化するので、膜は振動し、音波が発生する。音波の周波数は、トランジスターのスイッチングの周波数に依存する。トランジスターを駆動するときに、他の周期的な信号を使うことも可能である。
図４は複数のＬＥＤを駆動するために使用される従来技術のＬＥＤドライバー４００の回路図を図示するもので、定電流源および複数のＬＥＤ４２０〜４２７が電圧源４５０に接続されている。第１グループの３つのＬＥＤ４２０〜４２２は並列、すなわちアノードはアノードと、カソードはカソードと接続されている。第２グループの５つのＬＥＤ４２３〜４２７は並列、すなわちアノードはアノードと、カソードはカソードと接続されている。この２グループのＬＥＤは直列、すなわち第１グループの３つのＬＥＤのカソードが第２グループの５つのＬＥＤのアノードに接続されている。第１および第２グループのＬＥＤの個数は任意であり、グループの数は２以上であってもよい。ＬＥＤは、ｎ型バイポーラートランジスター４８０と、３個の抵抗器４９０、４９１、４９４と、２個のダイオード４７０、４７１とを含む電流源に接続されている。第２グループの５つのＬＥＤのカソードは、トランジスターのコレクターと接続されている。トランジスター４８０のエミッターは、第１の抵抗器４９０の第１電極と接続されている。トランジスター４８０のベースは、第１のダイオード４７０のアノードと、第２の抵抗器４９１の第１電極と、第３の抵抗器４９２の第１電極とに接続されている。第１のダイオード４７０のカソードは、第２のダイオード４７１のアノードと接続されている。第２のダイオード４７１のカソード、第１の抵抗器４９０の第２電極、第２の抵抗器４９１の第２電極は共通接続され、そこから電圧源４５０の最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」に接続される。電圧源４５０の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」は、第１グループの３つのＬＥＤのアノードと接続されている。定電流源は、第３の抵抗器４９２の第２電極に電位ＶLEDを印加することによって付勢される。
動作状態では、十分に高い電位ＶLEDが電流源に印加されたときに、トランジスター４８０のベースの電位は、第１および第２のダイオード４７０、４７１の閾値電圧（通常、２×０．７Ｖ＝１．４Ｖ）に等しくなる。この電位は多少修正され、またトランジスター４８０のベース・エミッター間の電位も修正されるので（通常、０．７Ｖ）、第１の抵抗器４９０の電圧は（１．４Ｖ−０．７Ｖ＝０．７Ｖ）になる。したがって、コレクター・エミッター間電流は第１の抵抗器４９０の抵抗値によって決まる。この電流は、トランジスター４８０のコレクター負荷に依存しない。このように、上記構成は定電流源として機能する。この場合、電流はＬＥＤ４２０〜４２７を流れる。電圧源４５０の電位が十分に高く、各ＬＥＤ４２０〜４２７の電圧がダイオードの閾値電圧Ｖｐより高くなれば、ＬＥＤは発光する。第１グループと第２グループで使用されるＬＥＤの数は同数でないので、３つのＬＥＤ４２０〜４２２を流れる各電流は５つのＬＥＤ４２３〜４２７を流れる各電流より大きくなる。したがって、第１グループの３つのＬＥＤ４２０〜４２３の発光量は、第２グループの５つのＬＥＤ４２４〜４２７より多い。電流源に印加される電位が十分に低いとき（例えばゼロボルト）、トランジスター４８０のコレクター・エミッター電流が流れないので、ＬＥＤは発光しない。
図５は、従来技術による正の逓降回路５００（または「バック（ｂｕｃｋ）」回路）の回路図を示す。この回路は、第１および第２のスイッチ５４０、５４１、インダクター５３０、コンデンサー５１０で構成され、電圧源５５０と接続されている。電圧源５５０の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」は、第１のスイッチ５４０の第１電極と接続されている。第１のスイッチ５４０の第２電極は、インダクター５３０の第１電極および第２のスイッチ５４１の第１電極と接続されている。インダクター５３０の第２電極は、コンデンサー５１０の第１電極および逓降回路の負荷５９９の第１電極と接続されている。電圧源５５０の最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」は、第２のスイッチ５４１の第２電極、コンデンサー５１０の第２電極、逓降回路５００の負荷５９９の第２の電極に接続されている。
第１の周期では、第１のスイッチ５４０は閉じ、第２のスイッチ５４１は開く。電流は、電圧源５５０からインダクター５３０へ流れる。その結果、インダクター５３０にエネルギーが蓄積される。第２の周期では、第１のスイッチ５４０が開き、第２のスイッチ５４１は閉じる。インダクター５３０に蓄積されたエネルギーは、コンデンサー５１０および負荷５９９へ放出される。所定のデューティーサイクルで第１および第２の周期を交互に繰り返すことによって、出力電圧、すなわちコンデンサー５１０（および負荷５９９）の端子間に現われる出力電圧は、電圧源５５０の入力電圧より低い正電圧になる。コンデンサー５１０は、出力電圧のリップルを減少させる。
負の逓降回路、あるいは負のバック（ｂｕｃｋ）回路と呼ばれる回路は、負の入力電圧をそれより絶対値の小さい負の出力電圧に変換する。これは正の逓降回路と同じタイプの回路を用いて回路の電位極性に適切な修正を加えることによって実現できる。
第１のスイッチ５４０および第２のスイッチ５４１、あるいはその一方は、バイポーラートランジスターまたはＦＥＴを使うことによって構成することができる。第２のスイッチ５４１は、ダイオードで置換えることができる。正の逓降回路の場合は、ダイオードのカソードおよびアノードは、第２のスイッチ５４１の第１および第２電極の各接続点にそれぞれ接続される。ダイオードの接続方向は、負の逓降回路の場合とは逆になる。
図６は、従来技術による正の逓昇回路６００（またはブースター）の回路図を示す。この回路は、第１および第２のスイッチ６４０、６４１、インダクター６３０、コンデンサー６１０で構成され、電圧源６５０に接続されている。電圧源６５０の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」は、インダクター６３０の第１電極と接続されている。インダクター６３０の第２電極は、第１のスイッチ６４０の第１電極および第２のスイッチ６４１の第１電極と接続されている。第２のスイッチ６４１の第２電極は、コンデンサー６１０の第１電極および逓昇回路６００の負荷６９９の第１電極と接続されている。電圧源６５０の最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」は、第１のスイッチ６４０の第２電極、コンデンサー６１０の第２電極、逓昇回路６００の負荷６９９の第２電極に接続されている。
第１の周期では、第１のスイッチ６４０は閉じ、第２のスイッチ６４１は開いている。電圧源６５０からインダクター６３０に電流が流れ、インダクター６３０にエネルギーが蓄積される。第２の周期では、第１のスイッチ６４０は開き、第２のスイッチ６４１が閉じる。インダクター６３０に蓄積されたエネルギーは、コンデンサー６１０および負荷６９９を通して放出される。所定のデューティーサイクルで第１および第２の期間の動作を繰り返すことによって、出力電圧、すなわちコンデンサー６１０（および負荷６９９）の端子間に現われる出力電圧は、電圧源６５０の入力電圧より高い正電圧になる。コンデンサー６１０は、出力電圧のリップルを減少させる。
負の逓昇回路、あるいは負のブースター回路を呼ばれる回路は、入力電圧をそれより絶対値の大きい負の出力電圧に変換する。これは正の逓昇回路と同じタイプの回路を用いて電位極性を適切に修正することによって実現できる。
第１のスイッチ６４０および第２のスイッチ６４１は、バイポーラートランジスターあるいはＦＥＴを用いて構成することができる。第２のスイッチ６４１は、ダイオードで置換えることができる。正の逓昇回路の場合、ダイオードのアノードおよびカソードは、第２のスイッチ６４１の第１および第２電極の各接続点に、それぞれ接続される。ダイオードの接続方向は、負の逓昇回路の場合とは逆になる。
図７は、従来技術による正／負極性変換回路７００（またはバックブースト回路［ｂｕｃｋ  ｂｏｏｓｔ］）の回路図を示す。この回路は、第１および第２のスイッチ７４０、７４１、インダクター７３０、コンデンサー７１０で構成され、電圧源７５０に接続されている。電圧源７５０の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」は、第１のスイッチ７４０の第１電極と接続されている。第１のスイッチ７４０の第２電極は、第２のスイッチ７４１の第１電極およびインダクター７３０の第１電極と接続されている。第２のスイッチ７４１の第２電極は、コンデンサー７１０の第１電極および正／負極性変換回路７００の負荷７９９の第１電極に接続される。電圧源７５０の最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」は、インダクター７３０の第２電極、コンデンサー７１０の第２電極、正／負極性変換回路７００の負荷７９９の第２電極に接続される。
第１の周期では、第１のスイッチ７４０は閉じ、第２のスイッチ７４１は開く。電圧源７５０からインダクター７３０に電流が流れ、インダクター７３０にエネルギーが蓄積される。第２の周期では、第１のスイッチ７４０は開き、第２のスイッチ７４１が閉じる。インダクター７３０の蓄積エネルギーは、コンデンサー７１０および負荷７９９を通して放出される。所定のデューティーサイクルで第１および第２の期間の動作を繰り返すことによって、出力電圧、すなわちコンデンサー７１０（および負荷７９９）の端子間に現われる出力電圧は負電圧となり、その公称電圧は電圧源７５０から入力電圧の公称電圧より高い場合と低い場合がある。コンデンサー７１０は、出力電圧のリップルを減少させる。
負／正極性変換回路、あるいは負のバックブースト（ｂｕｃｋ  ｂｏｏｓｔ）回路と呼ばれる回路は、負の入力電圧を正の出力電圧に変換するが、その公称出力電圧は入力電圧の公称値より高い場合と低い場合がある。これは正／負極性変換回路と同じタイプの回路を用いて電位の極性を適切に修正することによって実現できる。
第１のスイッチ７４０および第２のスイッチ７４１は、バイポーラートランジスターあるいはＦＥＴを用いて構成することができる。第２のスイッチ７４１は、ダイオードで置き換えることができる。正／負極性変換回路の場合、ダイオードのカソードおよびアノードは、第２のスイッチ７４１の第１および第２電極の各接続点に、それぞれ接続される。ダイオードの接続方向は、負／正極性変換回路の場合の逆になる。
図８は、本発明の第１の実施例によるＬＥＤおよびブザー・ドライバー１０００の回路図を示す。ドライバは第１および第２の接続点（図示せず）に接続された電圧源１０５０、ブザー１０６０、スイッチ１０４０、４つのＬＥＤ１０２０〜１１０２３で構成される。ブザー１０６０は、前述のようにインダクター１０３０を含んでいる。インダクター１０３０の第１電極は、電圧源１０５０の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」と接続されている。インダクター１０３０の第２の電極は、スイッチ１０４０の第１の電極に接続され、また第１、第３のＬＥＤ１０２０、１０２２のアノードにも接続されている。第１、第３のＬＥＤ１０２０、１０２２のカソードは、それぞれ第２、第４のＬＥＤ１０２１、１０２３のアノードと接続されている。第２、第４のＬＥＤ１０２１、１０２３のカソードと、スイッチ１０４０の第２電極は、電圧源１０５０の最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」と接続されている。
動作中は、スイッチ１０４０は交番的に開閉する。スイッチ１０４０が閉じている周期では、インダクター１０３０にエネルギーが蓄積される。その後、蓄積エネルギーは、スイッチ１０４０が開いたときにＬＥＤ１０２０〜１０２３を通して放出される。ブザー１０６０のインダクター１０３０のパラメーターが適切に選ばれていれば、順方向のＬＥＤ１０２０〜１０２３の端子電圧は、ＬＥＤの閾値電圧Ｖｐに達し、ＬＥＤが発光する。スイッチ１０４０は再び閉じ、上記シーケンスが繰り返される。順方向のＬＥＤの最大電圧の公称値は電圧源１０５０の公称出力電圧より高い場合がある。スイッチ１０４０の開閉によって、ブザー１０６０のインダクター１０３０周辺に磁界が発生する。その結果、前述のようにブザー１０６０の膜（図示せず）から音波が発生する。この音波の周波数は、スイッチ１０４０の開閉の周波数、すなわちスイッチ１０４０の動作周波数に依存する。
図９は、本発明の第２の実施例によるＬＥＤおよびブザー・ドライバー１１００の回路図を示す。ドライバは第１および第２の接続点（図示せず）に接続された電圧源１１５０、ブザー１１６０、スイッチ１１４０、４つのＬＥＤ１１２０〜１１２３で構成される。ブザー１１６０は、前述のようにインダクター１１３０を含んでいる。スイッチ１１４０の第１電極は、電圧源１１５０の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」と接続されている。スイッチ１１４０の第２電極は、インダクター１１３０の第１電極に接続され、また第１、第３のＬＥＤ１１２０、１１２２のカソードにも接続されている。第１、第３のＬＥＤ１１２０、１１２２のアノードは、第２、第４のＬＥＤ１１２１、１１２３の各カソードとそれぞれ接続されている。第２、第４のＬＥＤ１１２１、１１２３のアノードおよびインダクター１１３０の第２電極は、電圧源１１５０の最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」と接続されている。
動作中は、スイッチ１１４０は交番的に開閉する。スイッチ１１４０が閉じている周期では、インダクター１１３０にエネルギーが蓄積される。その後、スイッチ１１４０が開いたときに、蓄積エネルギーはＬＥＤ１１２０〜１１２３を通して放出される。ブザー１１６０のインダクター１１３０のパラメーターが適切に選ばれていれば、順方向のＬＥＤ１１２０〜１１２３の端子電圧は、各ＬＥＤの閾値電圧Ｖｐに達し、ＬＥＤが発光する。スイッチ１１４０が再び閉じ、上記シーケンスが繰り返される。順方向ＬＥＤの最大電圧の公称値は電圧源１１５０の公称出力電圧より高い場合がある。スイッチ１１４０の開閉により、ブザー１１６０のインダクター１１３０の周辺に磁界が発生する。その結果、前述のようにブザー１１６０（図示せず）の膜から音波が発生する。この音波の周波数は、スイッチ１１４０の開閉の周波数、すなわちスイッチ１１４０の動作周波数に依存する。
図１０は、本発明の第３の実施例によるＬＥＤおよびブザー・ドライバー１２００の回路図を示す。このドライバーは、第１および第２の接続点（図示せず）に接続された電圧源１２５０、ブザー１２６０、第１のｎ型バイポーラートランジスター１２８０、第２のｎ型バイポーラートランジスター１２８１、３つの抵抗器１２９０、１２９１、１２９２、４つのＬＥＤ１２２０〜１２２３で構成される。ブザー１２６０は、前述のようにインダクター１２３０を含んでいる。第２のトランジスターのコレクターは、電圧源１２５０の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」と接続されている。インダクター１２３０の第１電極は、第２のトランジスター１２８１のエミッターと接続されている。インダクター１２３０の第２電極は、第１の抵抗器１２９０の第１電極と接続されている。第１の抵抗器１２９０の第２電極は、第１のトランジスター１２８０のコレクターに接続され、また第１、第３のＬＥＤ１２２０、１２２２の各アノードにも接続されている。第１、第３のＬＥＤ１２２０、１２２２のカソードは、第２、第４のＬＥＤ１２２１、１２２３の各アノードとそれぞれ接続されている。第２、第４のＬＥＤ１２２１、１２２３のカソードおよび第１のトランジスター１２８０のエミッターは、電圧源１２５０の最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」と接続されている。第２、第３の抵抗器１２９１〜１２９２の第１電極は、第１、第２のトランジスター１２８０〜１２８１のそれぞれのベースと接続されている。第２の抵抗器１２９１の第２電極は信号ＶBizz/Ledに接続され、そして第３の抵抗器１２９２の第２電極は信号Ｖrefに接続される。
動作状態では、２個のＮｉＭＨを直列接続して得られる電圧源１２５０から＋２．４Ｖが供給される。信号Ｖrefには＋１．６Ｖの定電圧が印加される。第２のトランジスター１２８１および第３の抵抗器１２９２は、信号Ｖrefを用いて定電圧発生器の機能を果たし、それにより第２トランジスター１２８１のエミッター電圧を安定させる。第１のトランジスター１２８０のコレクター・エミッター間は導通状態と非導通状態を周期的に繰り返す。これは、第２の抵抗器１２９１の第２電極に印加される矩形波信号ＶBizz/Ledに適切な電圧スイングを与えることによって行なわれる。第１のトランジスター１２８０の導通周期において、インダクター１２３０にエネルギーが蓄積される。その後、第１のトランジスター１２８０が非導通になると、蓄積エネルギーはＬＥＤ１２２０〜１２２３を通して放出される。ブザー１２６０のインダクター１２３０のパラメーターが適切に選ばれていれば、順方向のＬＥＤ１２２０〜１２２３の端子電圧は、各ＬＥＤは閾値電圧Ｖｐに達し、発光する。第１のトランジスター１２８０が再び導通して、上記シーケンスが繰り返される。なお、順方向ＬＥＤの最大電圧の公称値は電圧源１２５０の公称出力電圧より高い。第１のトランジスター１２８０の導通および非導通の状態変化によって、ブザー１２６０のインダクター１２３０の周辺に磁界が発生する。その結果、前述のようにブザー１２６０の膜（図示せず）から音波が発生する。この音波の周波数は、第１のトランジスター１２８０のスイッチング周波数、すなわち信号ＶBizz/Ledの周波数に依存する。
図１１は、本発明の第４実施例によるＬＥＤおよびブザー・ドライバー１３００の回路図を示す。このドライバーは、第１および第２の接続点（図示せず）に接続された電圧源１３５０、ブザー１３６０、第１のｎ型バイポーラートランジスター１３８０、第２のｎ型バイポーラートランジスター１３８１、３つの抵抗器１３９０、１３９１、１３９２、４つのＬＥＤ１３２０〜１３２３で構成される。ブザー１３６０は、前述のようにインダクター１３３０を含んでいる。第２のトランジスターのコレクターは、電圧源１３５０の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」と接続されている。インダクター１３３０の第１電極は、第２のトランジスター１３８１のエミッターと、第１、第３のＬＥＤ１３２０、１３２２のカソードに接続されている。第１、第３のＬＥＤ１３２０、１３２２のアノードは、第２、第４のＬＥＤ１３２１、１３２３の各カソードと接続されている。インダクター１３３０の第２の電極は、第１の抵抗器１３９０の第１電極に接続されると共に、第２、第４のＬＥＤ１３２１、１３２３のアノードにも接続されている。第１の抵抗器１３９０の第２電極は、第１のトランジスター１３８０のコレクターと接続され、第１のトランジスター１３８０のエミッターは、電圧源１３５０の最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」と接続されている。第２、第３の抵抗器１３９１、１３９２の第１電極は、第１、第２のトランジスター１３８０、１３８１の各ベースとそれぞれ接続されている。第２の抵抗器１３９１の第２電極は信号ＶBizz/Ledに接続され、第３の抵抗器１３９２の第２電極は信号Ｖrefに接続される。
動作状態では、２つのＮｉＭＨ電池セルの直列接続で構成可能な電圧源１３５０から＋２．４Ｖが供給される。信号Ｖrefには＋１．６Ｖの一定電圧が印加される。第２のトランジスター１３８１および第３の抵抗器１３９２は、信号Ｖrefを用いて定電圧発生器の機能を果たし、それにより第２トランジスター１２８１のエミッター電圧を安定させる。第１のトランジスター１３８０のコレクター・エミッター間は導通状態と非導通状態を周期的に繰り返す。これは、第２の抵抗器１３９１の第２電極に印加される矩形波信号ＶBizz/Ledに適切な電圧スイングを与えることによって行なわれる。第１のトランジスター１３８０の導通周期において、インダクター１３３０にエネルギーが蓄積される。その後、第１のトランジスター１３８０が非導通になると、蓄積エネルギーはＬＥＤ１３２０〜１３２３を通して放出される。ブザー１３６０のインダクター１３３０のパラメーターが適切に選ばれていれば、順方向のＬＥＤ１３２０〜１３２３の端子電圧がＬＥＤの閾値電圧Ｖｐに達し、ＬＥＤは発光する。第１のトランジスター１３８０が再び導通して、上記シーケンスが繰り返される。なお、順方向ＬＥＤの最大電圧の公称値は、電圧源１３５０の公称出力電圧より高い場合がある。第１のトランジスター１３８０の導通および非導通の状態変化によって、インダクター１３３０のブザー１３６０の周辺に磁界が発生する。その結果、前述のようにブザー１３６０の膜（図示せず）から音波が発生する。この音波の周波数は、第１のトランジスター１３８０のスイッチング周波数、すなわち信号ＶBizz/Ledに適用される信号周波数に依存する。
上記第３および第４の実施例では、定電圧発生器は省略することが可能である。この回路に定電圧発生器を設けることの利点はブザー音が電圧源の電圧に依存しないことである。例えば、ＮｉＭＨバッテリーによる供給電圧は、バッテリー蓄積エネルギー量に依存する。定電圧発生器を使用しない場合、電圧源による供給電圧を測定して、その情報を信号ＶBizz/Ledのパルス幅変調に利用すれば、電源電圧変動を補償することができる。なお、当業者には明らかなことであるが、電圧源１２５０、１３５０として、実施例で使用される電圧と異なるものを選択することが可能である。また、信号Ｖrefの電位も異なるものが選択可能である。第３実施例の場合、インダクター１２３０の放電完了後に第１のトランジスター１２８０が非導通のときに、電圧源１２５０からＬＥＤへ流れる電流が実質的にゼロになるように、電圧源１２５０の電圧およびＬＥＤの個数が選択される。
当業者には明らかなように、前述の第１、第２、第３、第４の実施例において、ブザー１０６０、１１６０、１２６０、１３６０の音波の周波数は、スイッチ１０４０、１１４０の閉成周期と開成周期の比、あるいは第１のトランジスター１２８０、１３８０の導通周期と非導通周期の比にある程度依存する。スイッチ１０４０、１１４０あるいは第１のトランジスター１２８０、１３８０の動作周波数として、ブザー１０６０、１１６０、１２６０、１３６０から発生する可聴領域周波数（例えば５００Ｈｚ）に相当する周波数を選択すれば、ブザー１０６０、１１６０、１２６０、１３６０の音と同時に、ＬＥＤ１０２０〜１０２３、１１２０〜１１２３、１２２０〜１２２３、１３２０〜１３２３を発光させることが可能である（可聴領域を２０〜２００００Ｈｚと定義することがある）。逆に、スイッチ１０４０、１１４０あるいは第１のトランジスター１２８０、１３８０の動作周波数として、ブザー１０６０、１１６０、１２６０、１３６０の可聴領域外周波数（例えば４００００Ｈｚ）に相当する周波数を選択すれば、ブザー１０６０、１１６０、１２６０、１３６０から音が出ない状態でＬＥＤ１０２０〜１０２３、１１２０〜１１２３、１２２０〜１２２３、１３２０〜１３２３を発光させることができる。なお、ほとんどのブザーは１００００Ｈｚ以下の周波数で音波を発生させる。したがって、ブザーを鳴らしたくない場合には、ブザーから音波が発生しない周波数を採用することができる。スイッチ１０４０、１１４０が常に開成状態か閉成状態に保たれている場合、あるいは第１のトランジスター１２８０、１３８０が常に非導通状態か導通状態に保たれている場合、ＬＥＤは発光せず、またブザーも鳴らない。
図１２は、本発明の第５実施例によるＬＥＤドライバーおよび正の逓降回路１４００（または「バック（ｂｕｃｋ）回路」の回路図を図す。この回路は、３つのＦＥＴ１４８０、１４８１、１４８２、インダクター１４３０、４つのＬＥＤ１４２０〜１４２３、コンデンサー１４１０で構成される。この回路は、第１および第２の接続点（図示せず）と接続されている電圧源１４５０に接続される。電圧源１４５０の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」は、第１のトランジスター１４８０のドレインと接続されている。第１のトランジスター１４８０のドレインは、インダクター１４３０の第１電極と、第２のトランジスター１４８１のソースと、第１、第３のＬＥＤ１４２０、１４２２のカソードとに接続される。第１、第３のＬＥＤ１４２０、１４２２の各アノードは、第２、第４のＬＥＤ１４２１、１４２３の各カソードとそれぞれ接続されている。第２、第４のＬＥＤ１４２１、１４２３のアノードは、第３のトランジスター１４８２のソースと接続されている。インダクター１４３０の第２電極は、コンデンサー１４１０の第１電極と接続されるとともに、逓降回路の負荷１４９９の第１電極と接続される。電圧源１４５０の最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」は、第２のトランジスター１４８１のドレインと、第３のトランジスター１４８２のドレインと、コンデンサー１４１０の第２電極と、ＬＥＤドライバーおよび逓降回路１４００の負荷１４９９の第２電極とに接続されている。
電圧源１４５０は電圧（例えば＋４．８Ｖ）を供給する。各トランジスター１４８０〜１４８２は、そのゲートに適切な信号を印加することによってソース・ドレイン間で導通または非導通状態になる。次に、ＬＥＤを発光させない場合の回路動作について述べる。このモードでは第３のトランジスター１４８２は非導通である。第１の周期では、第１のトランジスター１４８０は導通状態、第２のトランジスター１４８１は非導通状態である。電流が電圧源１４５０からインダクター１４３０へ流れ、インダクター１４３０にエネルギーが蓄積される。第２の周期では、第１のトランジスター１４８０は非導通状態、第２のトランジスター１４８１は導通状態である。第２のトランジスター１４８１によって閉回路が形成されるため、インダクター１４３０に蓄積されたエネルギーはコンデンサー１４１０および負荷１４９９に放出される。所定のデューティーサイクルで第１および第２の周期が繰り返され、出力電圧、すなわちコンデンサー１４１０（そして負荷１４９９）の両端に現われる出力電圧は正電圧（例えば＋３．０Ｖ）になる。なお、この出力電圧は電圧源１４５０の電圧よりもより低い。コンデンサー１４１０は出力電圧のリップルを減少させる。ＬＥＤを発光させるモードでは、第２のトランジスター１４８１は非導通状態に保たれるが、第３のトランジスター１４８２は、ＬＥＤを発光させないモードにおける第２のトランジスター１４８１のスイッチング動作に対応して交番的に導通、非導通を繰り返す。この場合、インダクター１４３０の蓄積エネルギーが放電される時に第３のトランジスター１４８２によって形成された閉回路にはＬＥＤ１４２０〜１４２３が含まれる。この周期の少なくとも一部分では、順方向のＬＥＤ１４２０〜１４２３の端子電圧がダイオードの閾値電圧に達して、ＬＥＤは発光する。
代替実施例として、ＬＥＤドライバーおよび負の逓降回路が形成される。これは、第５実施例と同じタイプの回路を用いて回路内の電位極性と、トランジスターおよびＬＥＤの接続方向とを適切に修正したものである。
ＬＥＤの常時発光を意図した場合、第２のトランジスター１４８１は不要であり、そして第３のトランジスター１４８２も省略可能である。
図１３は、本発明の第６実施例によるＬＥＤドライバーおよび正／負極性変換回路１５００（または「バック・ブースト（ｂｕｃｋ−ｂｏｏｓｔ）回路」）の回路図を示す。この回路は、３つのＦＥＴ１５８０、１５８１、１５８２、インダクター１５３０、４つのＬＥＤ１５２０〜１５２３、コンデンサー１５１０で構成される。この回路は、第１および第２の接続点（図示せず）と接続された電圧源１５５０に接続されている。電圧源１５５０の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」は、第１のトランジスター１５８０のドレインと接続されている。第１のトランジスター１５８０のソースは、インダクター１５３０の第１の電極、第３のトランジスター１５８２のソース、第１および第３のＬＥＤ１５２０、１５２２のカソードと接続されている。第１および第３のＬＥＤ１５２０、１５２２の各アノードは、第２および第４のＬＥＤ１５２１、１５２３の各カソードとそれぞれ接続されている。第２および第４のＬＥＤ１５２１、１５２３のアノードは、第２のトランジスター１５８１のソースと接続されている。第３のトランジスター１５８２のドレインは、コンデンサー１５１０の第１電極と、回路１５００の負荷１５９９の第１電極に接続される。電圧源１５５０の最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」の電極は、インダクター１５３０の第２電極と、第２のトランジスター１５８１のドレインと、コンデンサー１５１０の第２電極と、回路１５００の負荷１５９９の第２電極に接続される。
電圧源１５５０は電圧（例えば＋４．８Ｖ）を供給する。各トランジスター１５８０、１５８１、１５８２は、そのゲートに適切な信号が印加された時、ソース・ドレイン間で導通または非導通状態になる。ここで、ＬＥＤを発光させない場合の回路動作について説明する。このモードでは、第２のトランジスター１５８１は非導通である。第１の周期では、第１のトランジスター１５８０は導通、第３のトランジスター１５８２は非導通状態である。電圧源１５５０からインダクター１５３０に電流が流れ、インダクター１５３０にエネルギーが蓄積される。第２の周期では、第１のトランジスター１５８０は非導通、第３のトランジスター１５８２も非導通である。インダクター１５３０に蓄積されたエネルギーはコンデンサー１５１０および負荷１５９９に放出される。所定のデューティーサイクルで第１周期および第２周期の動作が繰り返され、出力電圧、すなわちコンデンサー１５１０（および負荷１５９９）の両端に現われる出力電圧は負電圧であって、その公称値は電圧源１５５０からの入力電圧の公称値（例えば、−５Ｖまたは−３Ｖ）より高い場合と低い場合がある。コンデンサー１５１０は出力電圧のリップルを減少させる。ＬＥＤを発光させるモードでは、第２のトランジスター１５８１が導通し、逆に第３のトランジスター１５８２が非導通になる。この場合、インダクター１５３０に蓄積されたエネルギーは、コンデンサー１５１０と負荷１５９９ではなく、ＬＥＤ１５２０〜１５２３に放出される。例えば第２周期では、第３のトランジスター１５８２は、第２のトランジスター１５８１より３回多く導通する。第２周期における第２および第３のトランジスターの導通回数の比は、回路１５００の所要条件に応じて選択することができる。この所要条件として、ＬＥＤの所望発光強度や、回路１５００の負荷１５９９の所要電流値が含まれる。
代替実施例において、負／正極性変換回路が形成される。これは第６実施例と同じタイプの回路を用いて回路の電位極性と、トランジスターおよびＬＥＤの接続方向を適切に修正したものである。
図１４は、本発明の第７実施例によるＬＥＤドライバーおよび正の逓昇回路１６００（または「ブースト回路」）の回路図を示す。この回路は、３つのＦＥＴ１６８０、１６８１、１６８２、インダクター１６３０、４つのＬＥＤ１６２０〜１６２３、コンデンサー１６１０で構成される。この回路は、第１および第２の接続点（図示せず）に接続される電圧源１６５０と接続されている。電圧源１６５０の「プラス極」すなわち正電位の最も高い電極は、インダクター１６３０の第１電極と接続されている。インダクター１６３０の第２電極は、第１のトランジスター１６８０のソース、第２のトランジスター１６８１のソース、第１のおよび第３のＬＥＤ１６２０、１６２２のアノードに接続されている。第１および第３のＬＥＤ１６２０、１６２２のカソードは、第２および第４のＬＥＤ１６２１、１６２３の各アノードとそれぞれ接続されている。第２および第４のＬＥＤ１６２１、１６２３のカソードは、第３のトランジスター１６８２のドレインと接続されている。第２のトランジスター１６８１のソースは、第３のトランジスター１６８２のソース、コンデンサー１６１０の第１電極、回路１６００の負荷１６９９の第１電極に接続されている。電圧源１６５０の「マイナス極」すなわち負電位の最も低い電極は、第１のトランジスター１６８０のソース、コンデンサー１６１０の第２電極、回路１６００の負荷１６９９の第２電極に接続されている。
電圧源１６５０は電圧（例えば＋４．８Ｖ）を供給する。各トランジスター１６８０、１６８１、１６８２は、そのゲートに適切な信号を印加することによってソース・ドレイン間で導通または非導通状態になる。ここで、ＬＥＤを発光させない場合の回路動作について説明する。このモードで、第３のトランジスター１６８２は非導通である。第１の周期では、第１のトランジスター１６８０導通し、第２のトランジスター１６８１は非導通である。電圧源１６５０からインダクター１６３０および第１のトランジスター１６８０を通して電流が流れ、インダクター１６３０にエネルギーが蓄積される。第２の周期では、第１のトランジスター１６８０は非導通であるが、第２のトランジスター１６８１は導通する。第２のトランジスター１６８１によって閉回路が形成されるため、インダクター１６３０に蓄積されたエネルギーはコンデンサー１６１０および負荷１６９９に放出される。所定のデューティーサイクルで第１および第２の周期の動作を繰り返すことによって、出力電圧、すなわちコンデンサー１６１０（および負荷１６９９）の端子間に現われる出力電圧は正電圧（例えば＋６Ｖ）になる。なお、この出力電圧は電圧源１６５０の電圧より高い値になる。コンデンサー１６１０は出力電圧のリップルを減少させる。ＬＥＤを発光させるモードでは、第２のトランジスター１６８１は、非導通状態に保たれるが、第３のトランジスター１６８２は、ＬＥＤを発光させないモードにおける第２のトランジスター１６８１のスイッチング動作に対応して交番的に導通、非導通を繰り返す。インダクター１６３０に蓄積されたエネルギーがコンデンサー１６１０および負荷１６９９に放出されるときに第３のトランジスター１６８２に流れる電流は、ＬＥＤ１６２０〜１６２３にも流れる。この周期の少なくとも一部分では、順方向のＬＥＤ１６２０〜１６２３の端子電圧がダイオードの閾値電圧に達して、ＬＥＤは発光する。
代替実施例において、ＬＥＤドライバーおよび負の逓昇回路が形成される。これは第７実施例と同じタイプの回路を用いて回路の電位極性と、トランジスター、ＬＥＤの方向に適切な修正を加えることによって実現できる。
もう一つの代替実施例において、第２のトランジスター１６８１はダイオードで置き換えられ、そのダイオードのアノードはインダクター１６３０の第２電極と接続され、カソードはコンデンサー１６１０の第１電極と接続される。
ＬＥＤの常時発光を意図した場合、第２のトランジスター１６８１は省略可能である。
前述のように第５、第６、第７の実施例では、トランジスター１４８０〜１４８２、１５８０〜１５８２、１６８０〜１６８２としてバイポーラートランジスターを使用することができる。
本発明の第８実施例には、ＬＥＤドライバー、ブザー・ドライバー、正の逓降回路（または「バック（ｂｕｃｋ）回路」）が含まれる。この場合、第５実施例に関する図１２の回路のインダクター１４３０がブザー（図示せず）のインダクターで置き換えられている。インダクター１４３０をブザーのインダクターで表した図１２を参照しながら、ここで第８実施例の動作上の特徴を説明する。図１５は、第８実施例の動作上の特徴を図示する信号図である。第１、第２、第３のトランジスター１４８０、１４８１、１４８２の状態は、時間の関数として図示されている。状態は、「導通」または「非導通」のいずれかとする。すなわち、これは、トランジスターのドレイン・ソース間における電気伝導性に関係する。４つの動作モードについて説明する。逓降回路は、４つのモードのすべてにおいてアクティブである。第１の動作モードは、時間ｔ０とｔ１の間に図示される。この区間では、ブザーから可聴音は発生せず、ＬＥＤも発光しない。第２の動作モードは、時間ｔ１とｔ２の間に図示される。この区間では、ブザーから可聴音は発生しないが、ＬＥＤは発光する。第３の動作モードは、時間ｔ２とｔ３の間に図示される。この区間では、ブザーから可聴音が発生するが、ＬＥＤは発光しない。最後に、第４の動作モードは、時間ｔ３とｔ４の間に図示される。この区間では、ブザーから可聴音が発生し、ＬＥＤも発光する。第５実施例と関連して上述したように、第１のトランジスター１４８０が導通状態である間に、インダクター１４３０にエネルギーが蓄積される。次に第１のトランジスター１４８０が非導通になり、蓄積エネルギーは第２のトランジスター１４８１あるいは第３のトランジスター１４８２を経てコンデンサー１４１０および負荷１４９９に放出される。エネルギーが第３のトランジスター１４８２に放出された時に限り、ＬＥＤ１４２０〜１４２３は発光する。第１および第３の動作モードでは、ＬＥＤは発光しない。したがって、図１５で示される時間間隔ｔ０〜ｔ１とｔ２〜ｔ３、すなわちインダクターのエネルギーがコンデンサー１４１０および負荷１４９９へ放電される周期で、第２のトランジスター１４８１は導通状態になる。その逆の場合で、第２および第４の動作モードのようにＬＥＤが発光するときは、インダクターのエネルギーがコンデンサー１４１０および負荷１４９９へ放電される周期で、第３のトランジスター１４８２は導通状態になる。この様子が図１５の時間間隔ｔ１〜ｔ２およびｔ３〜ｔ４で示される。トランジスター１４８０、１４８１、１４８２のオン／オフ周波数によって、ブザー音が可聴範囲か否かが決まる。オン／オフ周波数が十分に高ければ、音波周波数は可聴範囲を超える。その場合、ブザー音は聞こえない。あるいは、ある周波数、例えば１００００Ｈｚでブザーからの音波発生が停止したとすれば、その周波数は十分に高いと云える。このような高周波は、図１５の時間ｔ０〜ｔ１およびｔ１〜ｔ２に図示されており、これは第１および第２の動作モードに対応する。周波数範囲が可聴範囲に対応していれば、ブザーから可聴音が発生する。このような周波数は、図１５の時間ｔ２〜ｔ３およびｔ３〜ｔ４の間に図示されており、これは第３および第４の動作モードに対応する。ただし、図１５は、時間ｔ２〜ｔ３およびｔ３〜ｔ４の区間と比較して、時間ｔ０〜ｔ１およびｔ１〜ｔ２の区間でトランジスター１４８０、１４８１、１４８２のオン／オフ周波数が高いことを図示しているにすぎない。当業者には明らかなことであるが、ブザーから発生する周波数は、トランジスター１４８０、１４８１、１４８２の導通周期とトランジスター１４８０〜１４８２の非導通周期のデューティーサイクルに依存することがある。
代替実施例として、第６および第７実施例の各インダクター１５３０、１６３０は、第８実施例で説明した第５実施例の変形に従ってブザーのインダクターで置き換えてもよい。
インダクター１４３０、１５３０、１６３０の代わりにブザーのインダクターを使用する第５、第６、第７実施例の場合、ＬＥＤ１４２０〜１４２３、１５２０〜１５２３、１６２０〜１６２３と、それらＬＥＤと直列接続されるトランジスター１４８２、１５８１、１６８１を省略して、逓降回路、逓昇回路、正／負極性変換回路あるいは負／正極性変換回路とブザー機能を結合した回路を形成することが可能である。これらの実施例の動作は、第８実施例と関連して述べた動作に類似している。
上述の実施例のいずれにおいても、ＬＥＤの個数は４でなくても差し支えない。また、複数のＬＥＤを並列接続したＬＥＤ群を複数個直列に接続することができる。ＬＥＤの使用個数および接続構成に応じて、インダクターのパラメータ、スイッチやトランジスターの動作周波数、電圧源の供給電圧を調節する必要があることは云うまでもない。
図１６は、本発明の第９実施例によるＥＬランプおよびブザー・ドライバー１７００の回路図を示す。高周波発振器１７０１および低周波発振器１７０３が制御論理回路１７０２に接続されている。制御論理回路１７０２からの各出力によって、第１、第２、第３、第４、第５の各スイッチ１７４０、１７４１、１７４２、１７４３、１７４４がそれぞれ制御される。第１のスイッチ１７４０の第１電極は、電圧源１７５０の最も高電位の正電極すなわち「プラス極」と接続されている。第１のスイッチ１７４０の第２電極は、第２のスイッチ１７４１の第１電極およびインダクター１７３０の第１電極に接続される。第２のスイッチ１７４１の第２電極は、第１のダイオード１７７０のカソードと接続されている。第１のダイオード１７７０のアノードは、第２のダイオード１７７１のカソードおよびＥＬランプ１７２１の第１電極と接続されている。ＥＬランプ１７２１の第２電極は、電圧源１７５０の最も低電位の負電極すなわち「マイナス極」と接続されている。第２のダイオード１７７１のアノードは、第３のスイッチ１７４２の第１電極と接続されている。第３のスイッチ１７４２の第２電極は、インダクター１７３０の第２電極および第４のスイッチ１７４３の第１電極と接続されている。第４のスイッチ１７４３の第２電極は、電圧源１７５０の「マイナス極」と接続されている。第３のダイオード１７７２のカソードは、インダクター１７３０の第１電極と接続されている。第３のダイオード１７７２のアノードは、第５のスイッチ１７４４の第１電極と接続されている。第５のスイッチ１７４４の第２電極は、インダクター１７３０の第２電極と接続されている。インダクターは、ブザー１７６０の一部分を形成する。
動作状態において、ＥＬランプ１７２１が発光する条件では、ＥＬランプ１７２１の第１電極の電位は、交互に正負の値を取る。第１のスイッチ１７４０および第３のスイッチ１７４２が閉じ、第４のスイッチ１７４１および第５のスイッチ１７４４が開き、そして第４のスイッチ１７４３が交番的に開閉することによって正電位が得られる。これはブースター・レギュレーターに相当する。第４のスイッチ１７４３が閉じているとき、電流は電圧源１７５０の「プラス極」から、第１のスイッチ１７４０、インダクター１７３０、第４のスイッチ１７４３を経て電圧源１７５０の「マイナス極」へ流れる。それによって、インダクター１７３０にエネルギーが蓄積される。第４のスイッチ１７４３が開くと、インダクター１７３０の蓄積エネルギーは第３のスイッチ１７４２および第２のダイオード１７７１を通してＥＬランプ１７２１に放出される。第４のスイッチ１７４３を交番的に開閉することによって、ＥＬランプ１７２１の第１電極の電位が上昇する。第２のスイッチ１７４１および第４のスイッチ１７４３を閉じ、そして開いている状態で第３のスイッチ１７４２および第５のスイッチ１７４４を開き、そして第１のスイッチ１７４０を交番的に開閉することによって負電位が得られる。これはバックブースト（ｂｕｃｋ−ｂｏｏｓｔ）レギュレーター（正／負電位変換器）に相当する。第１のスイッチ１７４０が閉じると、電流は電圧源１７５０の「プラス極」から、第１のスイッチ１７４０、インダクター１７３０、第４のスイッチ１７４３を経て電圧源１７５０の「マイナス極」へ流れる。それによって、インダクター１７３０にエネルギーが蓄積される。第１のスイッチ１７４０が開くと、ＥＬランプ１７２１、第１のダイオード１７７０、第２のスイッチ１７４１、インダクター１７３０、第４のスイッチ１７４３によって形成された閉回路を通して、蓄積エネルギーが放出される。第１のスイッチ１７４０を交番的に開閉することによって、ＥＬランプ１７２１の第１電極に高い負電位が生じる。ＥＬランプ１７２１の電位が十分に高くなって発光し得るように、第４および第１のスイッチの開閉周波数はそれぞれ、十分に高く設定される。周波数を可聴範囲の最高周波数以上、例えば２００００Ｈｚに設定すれば、インダクター１７３０の充放電時にブザー１７６０から音波が発生する恐れがなくなる。この周波数は、高周波発振器１７０１で生成される。ＥＬランプ１７２１の第１電極における正負の電位変化は、比較的低い周波数、例えば１００〜４００Ｈｚで生じる。この周波数は、低周波発振器１７０３で生成される。
動作中、ブザーから音波を発生させる場合、第１のスイッチ１７４０および第５のスイッチ１７４４が閉じ、第２のスイッチ１７４１および第３のスイッチ１７４２が開き、第４のスイッチ１７４３は交番的に開閉する。第４のスイッチ１７４３が閉じると、電流は電圧源１７５０の「プラス極」から第１のスイッチ１７４０、インダクター１７３０、第４のスイッチ１７４３を経て電圧源１７５０の「マイナス極」へ流れる。それによって、インダクター１７３０にエネルギーが蓄積される。第４のスイッチ１７４３が開くと、蓄積エネルギーは膜（図示せず）による音波発生によって部分的に消費され、またインダクター１７３０、第５のスイッチ１７４４、第３のダイオード１７７２で形成される閉回路を通して部分的放出される。
代替実施例では、第３のダイオード１７７２および第５のスイッチ１７４４は省略される。動作中、ＥＬランプ１７２１を発光させる場合、第１、第２、第３、第４のスイッチは前述のように制御される。しかし、動作中にブザー１７６０が音波を発生させることになっていれば、高周波発振器１７０１の周波数、すなわち、第４のスイッチ１７４３および第１のスイッチ１７４０の開閉制御を行なう周波数は可聴範囲内の周波数に低下する。その場合、ブザー１７６０から可聴音波が発生する。
第１、第２、第３、第４、第５のスイッチ１７４０、１７４１、１７４２、１７４３、１７４４として、いずれもバイポーラートランジスターあるいは電界効果トランジスター等のトランジスターを使用することが可能である。
上記実施例のドライバー回路の構造は、２つ以上のドライバーによって占有されるＰＣＢ上のスペースが同数のドライバーを個別に設ける場合より小さくなると云う利点がある。また、同数の個別ドライバーを制御する場合に比べて、ドライバー制御に必要な信号数が少ないと云う利点もある。
本発明によるドライバ回路のＰＣＢ上の所要スペースが小さいのは、従来技術による同数のドライバーを使用する場合と比較して、回路構成部品（インダクターおよびスイッチ）の個数が少ないためである。また、同数の個別ドライバーを製作する場合と比べて部品数が少ないため、少なくとも２つの機能手段を駆動するためのドライバー回路の構成要素をＰＣＢに搭載するとき、ピックアンドプレース・マシン等、ＰＣＢに構成要素を搭載するための資源の使用時間が短くなる。また、ＰＣＢ上で必要な制御信号数が少ないため、ＰＣＢ上の所要スペースは更に減少する。これらの制御信号が例えばマイクロプロセッサーの出力ポートで生成される場合、ＰＣＢ上での所要出力ポート数が少ないため、ＰＣＢ上の所要スペースはさらに減少する。本発明のドライバー回路駆動方法によれば、単一の制御信号を用いてその周波数を変えることによって１つ以上の機能手段を制御することができるため、結果的に制御信号数そして出力ポート数が減少する。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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