(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードが接地された発光素子と、
電源端子と前記発光素子のアノードとに接続された抵抗又は電流源と、
入力端子に駆動信号を入力される駆動素子と、
前記発光素子のアノードと前記駆動素子の出力端子との間に、前記アノードから前記出力端子へ電流が流れる方向を順方向とするように接続された少なくとも１つのダイオード、又は少なくとも１つのダイオード及び少なくとも１つの抵抗と、
前記発光素子のアノードと前記駆動素子の出力端子との間に、前記ダイオード、又は前記ダイオード及び抵抗と並列となるように接続された、容量、又は容量及び前記容量に直列に接続された抵抗と、
を備えることを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項２】
アノードが電源端子に接続された発光素子と、
前記発光素子のカソードと接地端子との間に接続された第１の抵抗又は電流源と、
入力端子に駆動信号を入力される駆動素子と、
前記駆動素子の出力端子と前記発光素子のカソードとの間に、前記出力端子から前記カソードへ電流が流れる方向を順方向とするように接続された少なくとも１つのダイオード、又は少なくとも１つのダイオード及び少なくとも１つの第２の抵抗と、
前記駆動素子の出力端子と前記発光素子のカソードとの間に、前記ダイオード、又は前記ダイオード及び前記第２の抵抗と並列になるように接続された、容量、又は容量及び前記容量に直列に接続された第３の抵抗と、
を備えることを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項３】
カソードが接地された発光素子と、
電源端子と前記発光素子のアノードとに接続された抵抗又は電流源と、
入力端子に駆動信号を入力される駆動素子と、
前記発光素子のアノードと前記駆動素子の出力端子との間に、前記アノードから前記出力端子へ電流が流れる方向を順方向とするように接続されたダイオードと、
を備え、
前記発光素子と前記ダイオードとは同一材料により形成されていることを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項４】
アノードが電源端子に接続された発光素子と、
前記発光素子のカソードと接地端子との間に接続された抵抗又は電流源と、
入力端子に駆動信号を入力される駆動素子と、
前記駆動素子の出力端子と前記発光素子のカソードとの間に、前記出力端子から前記カソードへ電流が流れる方向を順方向とするように接続されたダイオードと、
を備え、
前記発光素子と前記ダイオードとは同一材料により形成されていることを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項５】
前記少なくとも１つのダイオード、又は少なくとも１つのダイオード及び少なくとも１つの抵抗を１つのダイオードのみで構成し、前記発光素子と前記ダイオードとは同一材料により形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の発光素子駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子を駆動する回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤ等の発光素子を駆動する回路として、従来は図１１に示されるようなものが用いられていた。発光素子Ｌのアノードに駆動素子としてインバータＣＩの出力端子が接続され、発光素子Ｌのカソードと接地端子との間に抵抗素子Ｒが接続されている。ここで、抵抗素子Ｒは発光素子Ｌの順方向の電流値Ｉf を設定するために用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の駆動回路には次のような問題があった。発光素子Ｌ１を消光、発光させるためには、アノード電位を０〜２Ｖの間で変動させなければならない。しかし、インバータＣＩの出力端子の電位を０〜２Ｖという大きい電位差で変動させると、発光素子Ｌ１の接合容量等の寄生容量を充放電させるのに時間がかかり、高速に駆動させることができなかった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、発光素子を高速に駆動することが可能な発光素子駆動回路を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の発光素子駆動回路は、カソードが接地された発光素子と、電源端子と前記発光素子のアノードとに接続された抵抗又は電流源と、入力端子に駆動信号を入力される駆動素子と、前記発光素子のアノードと前記駆動素子の出力端子との間に、前記アノードから前記出力端子へ電流が流れる方向を順方向とするように接続された少なくとも１つのダイオード、又は少なくとも１つのダイオード及び少なくとも１つの抵抗と、前記発光素子のアノードと前記駆動素子の出力端子との間に、前記ダイオード、又は前記ダイオード及び抵抗と並列となるように接続された、容量、又は容量及び前記容量に直列に接続された抵抗と、を備えることを特徴としている。
【０００６】
また、本発明の発光素子駆動回路は、アノードが電源端子に接続された発光素子と、前記発光素子のカソードと接地端子との間に接続された第１の抵抗又は電流源と、入力端子に駆動信号を入力される駆動素子と、前記駆動素子の出力端子と前記発光素子のカソードとの間に、前記出力端子から前記カソードへ電流が流れる方向を順方向とするように接続された少なくとも１つのダイオード、又は少なくとも１つのダイオード及び少なくとも１つの第２の抵抗と、前記駆動素子の出力端子と前記発光素子のカソードとの間に、前記ダイオード、又は前記ダイオード及び前記第２の抵抗と並列になるように接続された、容量、又は容量及び前記容量に直列に接続された第３の抵抗と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の発光素子駆動回路は、カソードが接地された発光素子と、電源端子と前記発光素子のアノードとに接続された抵抗又は電流源と、入力端子に駆動信号を入力される駆動素子と、前記発光素子のアノードと前記駆動素子の出力端子との間に、前記アノードから前記出力端子へ電流が流れる方向を順方向とするように接続されたダイオードと、を備え、前記発光素子と前記ダイオードとは同一材料により形成されていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の発光素子駆動回路は、アノードが電源端子に接続された発光素子と、前記発光素子のカソードと接地端子との間に接続された抵抗又は電流源と、入力端子に駆動信号を入力される駆動素子と、前記駆動素子の出力端子と前記発光素子のカソードとの間に、前記出力端子から前記カソードへ電流が流れる方向を順方向とするように接続されたダイオードと、を備え、前記発光素子と前記ダイオードとは同一材料により形成されていることを特徴としている。
【０００９】
あるいは、本発明の発光素子駆動回路は、前記少なくとも１つのダイオード、又は少なくとも１つのダイオード及び少なくとも１つの抵抗を１つのダイオードのみで構成し、前記発光素子と前記ダイオードとは同一材料により形成されていることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のー実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
本発明の第１の実施の形態による発光素子駆動回路は、図１に示されるような構成を備えている。ＬＥＤ等の発光素子Ｌ１のアノードが、電流源ＣＳ１を介して電源電圧Ｖcc端子に接続され、カソードが接地されている。さらに、発光素子Ｌ１のアノードには、２段のダイオードＤ１及びＤ２を介して、駆動素子としてのＣＭＯＳ型インバータＣＩ１の出力端子が接続されている。ここでダイオードＤ１及びＤ２は、電流源ＣＳ１からインバータＣＩ１の出力端子へ向かって順方向に電流が流れるように接続されている。
【００１２】
インバータＣＩ１の入力端子に、図示されていない外部回路から駆動信号が入力される。発光素子Ｌ１を発光させる場合は、ロウレベルの駆動信号がインバータＣＩ１に与えられ、インバータＣＩ１からハイレベルの信号が出力される。インバータＣＩ１の出力端子には、逆方向に接続されたダイオードＤ１及びＤ２が存在するため、インバータＣＩ１から発光素子Ｌ１に電流が流れ込むことはない。このため、矢印Ｉ２で示されたように、電流源ＣＳ１から発光素子Ｌ１に向かって電流が流れて発光素子Ｌ１が発光する。
【００１３】
発光素子Ｌ１を発光させない場合は、ハイレベルの駆動信号がインバータＣＩ１に与えられ、インバータＣＩ１からロウレベルの信号が出力される。電流源ＣＳ１から、矢印Ｉ１で示されたように順方向に接続されたダイオードＤ２及びＤ１に向かって電流が流れ、インバータＣＩ１の出力端子に吸い込まれる。これにより、発光素子Ｌ１には電流が流れず発光しない。
【００１４】
上記構成を備えた本実施の形態によれば、次のような効果が得られる。発光素子Ｌ１が発光しているときの順方向電圧Ｖf を２Ｖとする。図１１に示された従来の発光素子駆動回路では、上述したように発光素子Ｌにおけるカソードに対するアノードの電位は２Ｖであり、発光していないときはアノードの電位は０Ｖである。よって、発光素子Ｌのアノード電位は０〜２Ｖの間で変動する。よって、発光素子Ｌの接合容量の影響が大きく充放電に時間がかかり、高速に駆動することができない。
【００１５】
この場合の発光素子Ｌに流れる電流は図２（ａ）に示されるようであり、さらにインバータＣＩの出力電圧は図２（ｂ）に示されるようである。発光素子Ｌの接合容量等を充放電する時間が長いため、図２（ａ）に示されたように、発光期間中に発光素子Ｌに駆動電流が流れる時間Ｗ１が狭くなり、良好な動作が得られない。
【００１６】
これに対し本実施の形態では、ダイオードＤ１及びＤ２のそれぞれの順方向電圧Ｖf を０．８Ｖとすると、発光素子Ｌ１のアノード電位は発光していないときでもダイオード二個分の順方向電圧Ｖf に相当する１．６Ｖになる。このため、発光素子Ｌ１のアノード電位は、１．６〜２Ｖの範囲で変動することになり、アノード電位の変動が従来よりも大幅に減少する。よって、発光素子Ｌ１の接合容量の影響が小さくなり、充放電に必要な時間が短縮され、高速駆動が可能である。
【００１７】
また、この場合の発光素子Ｌ１に流れる駆動電流は図３（ａ）に示されるようであり、インバータＣＩ１の出力電圧は図３（ｂ）に示されるようである。接合容量の充放電時間が短縮された結果、図３（ａ）に示されたように発光期間中に発光素子Ｌ１に駆動電流が流れる時間Ｗ２が従来よりも広くなり、良好な動作が得られる。
【００１８】
本発明の第２の実施の形態による発光素子駆動回路について、その構成を示した図４を用いて説明する。本実施の形態は、上記第１の実施の形態におけるダイオードＤ１及びＤ２に並列になるように、直列に接続された容量ＣＰ１及び抵抗Ｒ１を付加した点が相違する。第１の実施の形態と同一の要素には、同一の番号を付して説明を省略する。
【００１９】
第１の実施の形態と同様に、発光素子Ｌ１を発光させるときは矢印Ｉ２に示されたように電流源ＣＳ１から発光素子Ｌ１に電流が流れる。発光させないときは、矢印Ｉ１に示されたように、電流源ＣＳ１からダイオードＤ２及びＤ１を介してインバータＣＩ１の出力端子に電流が流れ込む。
【００２０】
ここで、ダイオードＤ２及びＤ１に並列に容量ＣＰ１及び抵抗Ｒ１から成る微分回路が接続されていることにより、インバータＣＩ１の出力を微分した電流が発生し、図５（ａ）に示されたような波形を有する駆動電流が発光素子Ｌ１に流れる。これにより、ＬＥＤＬ１がオーバドライブされることになり、第１の実施の形態に比較してさらに高速に駆動することが可能である。
【００２１】
そして、インバータＣＩ１の出力電圧は、図５（ｂ）あるいは図６の電圧Ｖ１として示されるようである。これに対し、発光素子Ｌ１のアノード電位は図６における電圧Ｖ２として示されたようであり、１．８〜２．２Ｖという小さい範囲で変動する。
【００２２】
このように、本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に発光素子Ｌ１のアノード電位の変動の幅が小さいので、高速化が可能である。さらに、容量ＣＰ１及び抵抗Ｒ１を付加したことで、発光素子Ｌ１をより高速に駆動することができる。
【００２３】
本発明の第３の実施の形態は、図７に示されるような構成を備えている。この実施の形態は、上記第１及び第２の実施の形態と異なり、発光素子Ｌ２１を電源電圧Ｖcc端子側に接続している。発光素子Ｌ２１のアノードが電源電圧Ｖcc端子に接続され、カソードが抵抗Ｒ２１を介して接地されている。発光素子Ｌ２１のカソードに、２段のダイオードＤ２１及びＤ２２を介してインバータＣＩ２１が接続されている。ダイオードＤ２１及びＤ２２は、インバータＣＩ２１から抵抗Ｒ２１を介して接地端子に電流が流れる方向が順方向となるように接続されている。さらに、ダイオードＤ１１と並列になるように、発光素子Ｌ１１のカソードとインバータＣＩ２１の出力端子との間に直列に容量ＣＰ２１と抵抗Ｒ２２とが接続されている。
【００２４】
発光素子Ｌ２１を発光させるときは、図示されていない外部回路からハイレベルの駆動信号がインバータＣＩ２１の入力端子に与えられ、インバータＣＬ２１の出力端子の電位がロウレベルになる。矢印Ｉ２２に示されたように、電源電圧Ｖcc端子から発光素子Ｌ２１、抵抗Ｒ２１を介して接地端子に電流が流れて発光する。
【００２５】
発光素子Ｌ２１を発光させないときは、外部からロウレベルの駆動信号がインバータＣＩ２１に入力され、出力端子がハイレベルになる。ダイオードＤ２１のアノード電位が電源電圧Ｖccと同電位になると、ダイオードＤ２１及びＤ２２の順方向電圧Ｖf の和は、発光素子Ｌ２１のＶf より小さいため、矢印Ｉ２１で示されたように、インバータＣＩ２１の出力端子からダイオードＤ２１及びＤ２２と抵抗素子Ｒ２１を介して接地端子に電流が流れ込み、発光素子Ｌ２１には駆動電流が供給されない。これにより、発光素子Ｌ２１は消光する。
【００２６】
本実施の形態によれば、発光素子Ｌ２１のアノード電位はＶccであり、カソード電位がダイオードＤ２１及びＤ２２の順方向電圧Ｖf によるＶcc−１．６Ｖと発光素子Ｌ２１の順方向電圧Ｖf によるＶcc−２Ｖとの間にある。このため、発光素子Ｌ２１のカソード電位に関し、発光と消光との間で電位差が小さく高速駆動が可能である。
【００２７】
本発明の第４の実施の形態は、図８に示されるようである。上記第３の実施の形態における抵抗Ｒ２１の替わりに電流源ＣＳ２１を用いた点が相違する。第３の実施の形態と同一の要素に対しては同一の番号を付して説明を省略する。本実施の形態によれば、上記第３の実施の形態と同様に発光素子Ｌ２１のカソード電位の変動がＶcc−１．６Ｖ〜Ｖcc−２Ｖと小さいので、高速に駆動することができる。さらに、抵抗Ｒ２１の替わりに電流源ＣＳ２１を用いたことで、発光素子Ｌ２１に変動の小さい安定した駆動電流を供給することができ、より良好な動作が得られる。
【００２８】
本発明の第５の実施の形態は、図９に示されるような構成を備えている。本実施の形態は、上記第４の実施の形態におけるダイオードＤ２２を抵抗Ｒ２３に置き換えたものに相当する。発光素子Ｌ２１の順方向電圧Ｖf には、製造プロセス等の変動が原因でばらつきが存在する。そこで、個々の発光素子Ｌ２１の順方向電圧Ｖf の値に応じて、本実施の形態のようにダイオードＤ２２の替わりに抵抗Ｒ２３を用いてもよく、あるいはダイオードや抵抗の数を変えてもよい。
【００２９】
本発明の第６の実施の形態について、図１０を用いて説明する。発光素子Ｌ３１のアノードが、電流源ＣＳ３１を介して電源電圧Ｖcc端子に接続され、カソードが接地されている。発光素子Ｌ３１のアノードに、ダイオードＤ３１を介してインバータＣＩ３１の出力端子が接続されている。ダイオードＤ３１は、電流源Ｉ３１からインバータＣＩ３１の出力端子へ電流が流れる方向を順方向とするように接続されている。
【００３０】
発光素子Ｌ３１を発光させるときは、インバータＣＩ３１にロウレベルの駆動信号が入力され、出力端子がハイレベルになる。この場合は、矢印Ｉ３２に示されたように電流源ＣＳ３１から発光素子Ｌ３１に駆動電流が流れて発光する。
【００３１】
発光素子Ｌ３１を発光させないときは、インバータＣＩ３１にハイレベルの駆動信号が入力され、出力端子がロウレベルになる。矢印Ｉ３１に示されたように、電流源ＣＳ３１からダイオードＤ３１を介してインバータＣＩ３１の出力端子に電流が流れ込み、発光素子Ｌ３１には駆動電流が流れず発光しない。
【００３２】
そして、本実施の形態は発光素子Ｌ３１と同一材料で作成したダイオードＤ３１を用いている点に特徴がある。発光素子Ｌ３１と異なる材料から成るダイオードを用いると、順方向電圧Ｖf 等の温度係数が異なってくる。このため、使用温度によっては必ずしも最適な条件を維持することができない場合がある。
【００３３】
これに対し、本実施の形態によれば発光素子Ｌ３１とダイオードＤ３１とは同一材料で作成されており、温度係数が同一である。よって、順方向電圧Ｖf 等の温度係数も同一であり、動作環境が変化した場合にも最適な条件の維持が容易である。
【００３４】
ここで、ダイオードＤ３１の順方向電圧Ｖf は発光素子Ｌ３１の順方向電圧Ｖf よりもある程度低くなければならない。そこで、例えばダイオードＤ３１の接合面積を発光素子Ｌ３１の接合面積よりも少し大きくし、ダイオードＤ３１のＶf を低く設定することで対処することが可能である。
【００３５】
また、発光素子Ｌ３１として面発光型ＬＥＤを用いる場合には、ダイオードＤ３１の表面を金属電極である程度覆うことにより抵抗成分が小さくなるため、順方向電圧Ｖf を低くすることができ、余分な発光を押さえることもできる。
【００３６】
さらに、発光素子Ｌ３１とダイオードＤ３１とを製造プロセス上で近接した状態で同一半導体基板内に形成すると、両者の順方向電圧Ｖf の整合をより正確に行うことができる。
【００３７】
上述した実施の形態はー例であり、本発明を限定するものではない。例えば、上記実施の形態では駆動素子としてインバータを用いているが、インバータに限らず与えられた駆動信号に基づいて発光素子を駆動し得るものであればバッファ等、他の素子を用いてもよい。また、上記実施の形態では発光素子のアノード又はカソードと、インバータの出力端子との間に、二つのダイオード、又はーつのダイオード及びーつの抵抗を接続しているが、ダイオードや抵抗の数は発光素子の順方向電圧Ｖf に応じて任意の数に設定することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の発光素子駆動回路は、発光素子のアノード又はカソードと、駆動素子の出力端子との間に、少なくともーつのダイオード、又は少なくともーつのダイオード及び少なくとも一つの抵抗が接続されているので、発光素子のアノード・カソード間の電位差が発光時と消光時とで小さく、発光素子の接合容量等の充放電時間が短縮され、高速に駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による発光素子駆動回路の構成を示した回路図。
【図２】従来の発光素子駆動回路における駆動電流とインバータの出力電圧との波形を示したタイムチャート。
【図３】上記第１の実施の形態による発光素子駆動回路における駆動電流とインバータの出力電圧との波形を示したタイムチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態による発光素子駆動回路の構成を示した回路図。
【図５】同第２の実施の形態による発光素子駆動回路における駆動電流とインバータの出力電圧との波形を示したタイムチャート。
【図６】同第２の実施の形態による発光素子駆動回路におけるインバータの出力電圧と発光素子のアノード電位の波形を示したタイムチャート。
【図７】本発明の第３の実施の形態による発光素子駆動回路の構成を示した回路図。
【図８】本発明の第４の実施の形態による発光素子駆動回路の構成を示した回路図。
【図９】本発明の第５の実施の形態による発光素子駆動回路の構成を示した回路図。
【図１０】本発明の第６の実施の形態による発光素子駆動回路の構成を示した回路図。
【図１１】従来の発光素子駆動回路の構成を示した回路図。
【符号の説明】
Ｌ１、Ｌ２１、Ｌ３１  発光素子
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ３１  ダイオード
ＣＩ１、ＣＩ２１、ＣＩ３１  インバータ
ＣＳ１、ＣＳ２１、ＣＳ３１  電流源
ＣＰ１、ＣＰ２１  容量
Ｒ１、Ｒ２２、Ｒ２３  抵抗
【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】
0003944327.tif 000008
【図８】
0003944327.tif 000009
【図９】
0003944327.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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