(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードに所定の符号および大きさの温度係数を有する定電流を供給する定電流回路と、
前記発光ダイオードと前記定電流回路とを直列に接続してなる回路に対して並列に接続され、外部からのパルス信号に応じて交互に繰り返す起動トリガと停止信号を生成して前記定電流回路の動作をオンオフ制御するオンオフ制御回路とを備え、
前記定電流回路は、
前記発光ダイオードに定電流を供給するカレントミラー回路と、
前記オンオフ制御回路から起動トリガおよび停止信号を入力し、該起動トリガに応じて前記カレントミラー回路により生成された定電流を受けて基準電圧を生成して負の温度係数を有する定電流の生成を開始する一方、該停止信号に応じて前記カレントミラー回路に定電流の供給を停止させる基準電圧回路と、
前記基準電圧回路から生成された定電流を受けて所定の符号および大きさの温度係数を有する定電流を生成するバンドギャップ回路と、
を有することを特徴とする発光ダイオード駆動回路。
【請求項２】
発光ダイオードに所定の符号および大きさの温度係数を有する定電流を供給する定電流回路と、
前記定電流回路に対して並列に接続され、外部からのパルス信号に応じて交互に繰り返す点灯信号と停止信号を生成して前記定電流回路の動作をオンオフ制御するオンオフ制御回路とを備え、
前記定電流回路は、
前記発光ダイオードに定電流を供給するカレントミラー回路と、
前記オンオフ制御回路から点灯信号および停止信号を入力し、該点灯信号に応じて前記カレントミラー回路により生成された電流を受けて基準電圧を生成して負の温度係数を有する定電流の生成を開始する一方、該停止信号に応じて前記カレントミラー回路に定電流の供給を停止させる基準電圧回路と、
前記基準電圧回路から生成された定電流を受けて所定の符号および大きさの温度係数を有する定電流を生成するバンドギャップ回路と、
を有することを特徴とする発光ダイオード駆動回路。
【請求項３】
前記定電流回路において、
前記カレントミラー回路は、
ＰＮＰ型の第１および第２のトランジスタを有し、エミッタが共通接続され、ベースが共通接続され、さらに第２のトランジスタのベース−コレクタが接続され、
前記基準電圧回路は、
ＮＰＮ型の第３および第４のトランジスタを有し、ベースが共通接続され、前記第１のトランジスタのコレクタと第３のトランジスタのコレクタおよびベースが接続され、前記第２のトランジスタのコレクタと第４のトランジスタのコレクタが接続され、第３のトランジスタのエミッタが直列に接続されるｍ個のダイオードの第１のダイオードのアノードに接続され、第４のトランジスタのエミッタが第１の抵抗の他端に接続され、
前記バンドギャップ回路は、
ＮＰＮ型の第８および第９のトランジスタを有し、ベースが共通接続され、前記第１の抵抗の一端と第８のトランジスタのコレクタおよびベースが接続され、前記第２のトランジスタのエミッタと第９のトランジスタのコレクタが接続され、第８のトランジスタのエミッタが第５の抵抗の他端に接続され、第９のトランジスタのエミッタが第５の抵抗の一端に接続されるとともに前記直列に接続されるｍ個のダイオードの第ｍダイオードのカソードに接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項４】
前記オンオフ制御回路は、
ＮＰＮ型の第５と第６および第７のトランジスタを有し、第７のトランジスタのベースに外部からのパルス信号が入力され、電源が第３の抵抗を介してコレクタに接続され、エミッタが第４の抵抗を介して接地され、第７のトランジスタのコレクタと第３の抵抗との接続点がコンデンサを介してダイオードのアノードに接続さ、さらに、該ダイオードのカソードが第５のトランジスタのベースに接続され、一方、第７のトランジスタのエミッタと第４の抵抗との接続点が第６のトランジスタのベースに接続され、前記定電流回路の第１および第２のトランジスタのエミッタと発光ダイオードのカソードとの共通接続点、又は前記電源に接続された起動抵抗が第５のトランジスタのコレクタに接続され、さらに、第５のトランジスタのエミッタと第６のトランジスタのコレクタとの共通接続点が前記第１のトランジスタのコレクタと前記定電流回路の第３のトランジスタのコレクタおよびベースに共通接続され、第６のトランジスタのエミッタが接地されていることを特徴とする請求項１又は３記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項５】
前記オンオフ制御回路は、
ＮＰＮ型の第７のトランジスタを有し、第７のトランジスタのベースに外部からのパルス信号が入力され、前記定電流回路の第１および第２のトランジスタのエミッタと発光ダイオードのカソードとの共通接続点、又は電源に接続された起動抵抗が第７のトランジスタのコレクタに接続され、さらに、第７のトランジスタのコレクタが前記第１のトランジスタのコレクタと前記定電流回路の第３のトランジスタのコレクタおよびベースに共通接続され、第７のトランジスタのエミッタが接地されていることを特徴とする請求項２又は３記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項６】
前記オンオフ制御回路は、
ＣＭＯＳ型の第７−１のトランジスタと第７−２のトランジスタを有し、第７−１および第７−２のトランジスタの共通接続されたゲートに外部からのパルス信号が入力され、前記定電流回路の第１および第２のトランジスタのエミッタと発光ダイオードのカソードとの共通接続点、又は電源に接続された起動抵抗が第７−１のトランジスタのソースに接続され、さらに、第７−１のトランジスタのドレインと第７−２のトランジスタのドレインが共通接続された点に、前記第１のトランジスタのコレクタと前記定電流回路の第３のトランジスタのコレクタおよびベースが共通接続され、第７−２のトランジスタのソースが接地されていることを特徴とする請求項２又は３記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項７】
前記バンドギャップ回路に設けられた第９のトランジスタは、
マルチエミッタを有することを特徴とする請求項３記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項８】
半導体集積回路としてモノリシック形成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の発光ダイオード駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）を定電流駆動する発光ダイオード駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオード駆動回路としては、図１５および図１７に示すものが知られている。図１５に示すＬＥＤ駆動回路１０１は、直流電源Ｖｃｃ、抵抗Ｒ１０１、トランジスタＱ１０１から構成されている。図１６に示すように、外部からＡ点に入力されるパルス信号がローレベルになりＬＥＤ１０１が消灯している場合には、ＬＥＤ１０１の駆動電流を遮断することができるため、高効率駆動が可能になるといった利点を有している。
【０００３】
また、図１７に示すＬＥＤ駆動回路１０２は、直流電源Ｖｃｃ、カレントミラー回路からなる定電流源（トランジスタＱ１０２，Ｑ１０３）、トランジスタＱ１０４から構成されている。このＬＥＤ駆動回路１０２を複数設け、同一光度ランクのＬＥＤ１０２をそれぞれに実装した場合、ＬＥＤ１０２毎の順方向電圧ＶFがバラついても、明るさはバラつかないといった利点を有している。
【０００４】
なお、ＬＥＤ駆動回路としては、特許文献１に記載された回路が報告されている。
【特許文献１】特開平６−２０９１２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図１５に示すＬＥＤ駆動回路１０１を複数設けた場合、ＬＥＤ１０１の順方向電圧ＶＦがバラつくことにより、順方向電流ＩＦが変動して動作点が異なるため、ＬＥＤ１０１毎に明るさが異なる可能性が高いといった問題があった。
【０００６】
また、図１７に示すＬＥＤ駆動回路１０２では、図１８に示すように、外部からＢ点に入力されるパルス信号がハイレベルになりＬＥＤ１０２が消灯していても、定電流がトランジスタＱ１０４に流れるため、電源効率が低下するといった問題があった。このため、定電流回路を用いて高効率に動作可能なＬＥＤ駆動回路の実現が要望されていた。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、発光ダイオードの明度が安定し、かつ、電源効率の向上に寄与することができる発光ダイオード駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、発光ダイオードに所定の符号および大きさの温度係数を有する定電流を供給する定電流回路と、前記発光ダイオードと前記定電流回路とを直列に接続してなる回路に対して並列に接続され、外部からのパルス信号に応じて交互に繰り返す起動トリガと停止信号を生成して前記定電流回路の動作をオンオフ制御するオンオフ制御回路とを備え、前記定電流回路は、前記発光ダイオードに定電流を供給するカレントミラー回路と、前記オンオフ制御回路から起動トリガおよび停止信号を入力し、該起動トリガに応じて前記カレントミラー回路により生成された定電流を受けて基準電圧を生成して負の温度係数を有する定電流の生成を開始する一方、該停止信号に応じて前記カレントミラー回路に定電流の供給を停止させる基準電圧回路と、前記基準電圧回路から生成された定電流を受けて所定の符号および大きさの温度係数を有する定電流を生成するバンドギャップ回路と、を有することを要旨とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、発光ダイオードに所定の符号および大きさの温度係数を有する定電流を供給する定電流回路と、前記定電流回路に対して並列に接続され、外部からのパルス信号に応じて交互に繰り返す点灯信号と停止信号を生成して前記定電流回路の動作をオンオフ制御するオンオフ制御回路とを備え、前記定電流回路は、前記発光ダイオードに定電流を供給するカレントミラー回路と、前記オンオフ制御回路から点灯信号および停止信号を入力し、該点灯信号に応じて前記カレントミラー回路により生成された電流を受けて基準電圧を生成して負の温度係数を有する定電流の生成を開始する一方、該停止信号に応じて前記カレントミラー回路に定電流の供給を停止させる基準電圧回路と、前記基準電圧回路から生成された定電流を受けて所定の符号および大きさの温度係数を有する定電流を生成するバンドギャップ回路と、を有することを要旨とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、前記定電流回路において、前記カレントミラー回路は、ＰＮＰ型の第１および第２のトランジスタを有し、エミッタが共通接続され、ベースが共通接続され、さらに第２のトランジスタのベース−コレクタが接続され、前記基準電圧回路は、ＮＰＮ型の第３および第４のトランジスタを有し、ベースが共通接続され、前記第１のトランジスタのコレクタと第３のトランジスタのコレクタおよびベースが接続され、前記第２のトランジスタのコレクタと第４のトランジスタのコレクタが接続され、第３のトランジスタのエミッタが直列に接続されるｍ個のダイオードの第１のダイオードのアノードに接続され、第４のトランジスタのエミッタが第１の抵抗の他端に接続され、前記バンドギャップ回路は、ＮＰＮ型の第８および第９のトランジスタを有し、ベースが共通接続され、前記第１の抵抗の一端と第８のトランジスタのコレクタおよびベースが接続され、前記第２のトランジスタのエミッタと第９のトランジスタのコレクタが接続され、第８のトランジスタのエミッタが第５の抵抗の他端に接続され、第９のトランジスタのエミッタが第５の抵抗の一端に接続されるとともに前記直列に接続されるｍ個のダイオードの第ｍダイオードのカソードに接続されていることを要旨とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため、前記オンオフ制御回路は、ＮＰＮ型の第５と第６および第７のトランジスタを有し、第７のトランジスタのベースに外部からのパルス信号が入力され、電源が第３の抵抗を介してコレクタに接続され、エミッタが第４の抵抗を介して接地され、第７のトランジスタのコレクタと第３の抵抗との接続点がコンデンサを介してダイオードのアノードに接続さ、さらに、該ダイオードのカソードが第５のトランジスタのベースに接続され、一方、第７のトランジスタのエミッタと第４の抵抗との接続点が第６のトランジスタのベースに接続され、前記定電流回路の第１および第２のトランジスタのエミッタと発光ダイオードのカソードとの共通接続点、又は前記電源に接続された起動抵抗が第５のトランジスタのコレクタに接続され、さらに、第５のトランジスタのエミッタと第６のトランジスタのコレクタとの共通接続点が前記第１のトランジスタのコレクタと前記定電流回路の第３のトランジスタのコレクタおよびベースに共通接続され、第６のトランジスタのエミッタが接地されていることを要旨とする。
【００１８】
請求項５記載の発明は、上記課題を解決するため、前記オンオフ制御回路は、ＮＰＮ型の第７のトランジスタを有し、第７のトランジスタのベースに外部からのパルス信号が入力され、前記定電流回路の第１および第２のトランジスタのエミッタと発光ダイオードのカソードとの共通接続点、又は電源に接続された起動抵抗が第７のトランジスタのコレクタに接続され、さらに、第７のトランジスタのコレクタが前記第１のトランジスタのコレクタと前記定電流回路の第３のトランジスタのコレクタおよびベースに共通接続され、第７のトランジスタのエミッタが接地されていることを要旨とする。
【００１９】
請求項６記載の発明は、上記課題を解決するため、前記オンオフ制御回路は、ＣＭＯＳ型の第７−１のトランジスタと第７−２のトランジスタを有し、第７−１および第７−２のトランジスタの共通接続されたゲートに外部からのパルス信号が入力され、前記定電流回路の第１および第２のトランジスタのエミッタと発光ダイオードのカソードとの共通接続点、又は電源に接続された起動抵抗が第７−１のトランジスタのソースに接続され、さらに、第７−１のトランジスタのドレインと第７−２のトランジスタのドレインが共通接続された点に、前記第１のトランジスタのコレクタと前記定電流回路の第３のトランジスタのコレクタおよびベースが共通接続され、第７−２のトランジスタのソースが接地されていることを要旨とする。
【００２１】
請求項７記載の発明は、上記課題を解決するため、前記バンドギャップ回路に設けられた第９のトランジスタは、マルチエミッタを有することを要旨とする。
【００２２】
請求項８記載の発明は、上記課題を解決するため、半導体集積回路としてモノリシック形成されることを要旨とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の請求項１記載の発明によれば、外部からのパルス信号に応じて交互に繰り返す起動トリガと停止信号を生成し、起動トリガに応じて発光ダイオードに定電流を供給する一方、停止信号に応じて該発光ダイオードに供給していた定電流を停止するので、上述した従来の発光ダイオード駆動回路と比較して、発光ダイオードの明度が安定し、かつ、電源効率の向上に寄与することができる。
【００２４】
本発明の請求項２記載の発明によれば、外部からのパルス信号に応じて交互に繰り返す点灯信号と停止信号を生成し、点灯信号に応じて発光ダイオードに定電流を供給する一方、停止信号に応じて該発光ダイオードに供給していた定電流を停止するので、上述した従来の発光ダイオード駆動回路と比較して、発光ダイオードの明度が安定し、かつ、電源効率の向上に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明に係る発光ダイオード駆動回路の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、請求項１乃至請求項１５の発明に対応する発明の実施の形態は、特に実施例４〜１２に対応し、この実施例以外の実施例は参考である。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路１１の構成を示す図である。
【００２７】
図１に示すように、ＬＥＤ駆動回路１１は、ＬＥＤ１に正の温度係数を有する定電流を供給する定電流回路１３と、直列に接続されるＬＥＤ１および定電流回路１３に、直列に接続して外部からのパルス信号に応じて定電流回路１３の動作をオンオフ制御するスイッチング素子Ｑ７とから構成されている。詳しくは、定電流回路１３は、電流源としてのカレントミラー回路１５と、カレントミラー回路１５を起動するための起動抵抗Ｒ２と、カレントミラー回路から生成された電流を受けて正の温度係数を有する定電流を生成するバンドギャップ回路１７とから構成されている。
【００２８】
さらに、第１抵抗Ｒ１は、第４トランジスタＱ４に流れる電流を制限するために設けられている。定電流回路１３において、カレントミラー回路１５は、ＰＮＰ型の第１のトランジスタＱ１および第２のトランジスタＱ２を有し、エミッタが共通接続され、ベースが共通接続され、さらに第２のトランジスタＱ２のベース−コレクタが接続されている。また、バンドギャップ回路１７は、ＮＰＮ型の第３のトランジスタＱ３および第４のトランジスタＱ４を有し、ベースが共通接続され、第１のトランジスタＱ１のコレクタと第３のトランジスタＱ３のコレクタおよびベースが接続され、第２のトランジスタＱ２のコレクタと第４のトランジスタＱ４のコレクタが接続され、第３のトランジスタＱ３のエミッタが第１の抵抗Ｒ１の一端に接続され、第４のトランジスタＱ４のエミッタが第１の抵抗Ｒ１の他端に接続されている。さらに、起動抵抗Ｒ２は、第２のトランジスタＱ２のベースと第１の抵抗Ｒ１の一端との間に接続されている。
【００２９】
次に、図２〜図４を参照して、本発明の本実施の形態に係わるＬＥＤ駆動回路１１の動作について説明する。なお、時刻ｔは図２に示すそれぞれのタイミングである。いま、時刻ｔ０において、ＬＥＤ駆動回路１１に直流電源Ｖｃｃが印加されており、スイッチング素子Ｑ７のベース電圧がローレベル状態にあることとして説明を始める。
【００３０】
このとき、スイッチング素子Ｑ７はオフ状態になっているので、ＬＥＤ１および定電流回路１３には電流が流れていない。すなわち、順方向電流ＩF ＝０となっている。次に、時刻ｔ１において、スイッチング素子Ｑ７のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わると、スイッチング素子Ｑ７はオフ状態からオン状態に切り替わり、スイッチング素子Ｑ７のコレクタ−エミッタ間が導通して図１に示すＤ点の電圧がほぼＧＮＤレベルになる。
【００３１】
図１に示すＤ点の電圧がほぼＧＮＤレベルになると、まず、直流電源ＶｃｃからＬＥＤ１のアノード、カソード、第２トランジスタＱ２のエミッタからベース、起動抵抗Ｒ２、スイッチング素子Ｑ７のコレクタからエミッタを経由して起動電流が流れ、容易に起動できるようになる。なお、起動抵抗Ｒ２がＭΩオーダーの抵抗値を有するため、起動電流はμＡオーダーの値となる。
【００３２】
この起動電流に応じて図１に示すＣ点のベース電圧が降下し、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２がオンする。なお、定電流回路１３に設けられているトランジスタＱ１〜Ｑ４のうち第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２のみがオンするような最小の直流電源Ｖｃｃの電圧を、図３に示すように、Ｖｃｃ１とすると、
［数１］
Ｖｃｃ１＝ＶＦ（ＬＥＤ１）＋ＶＦ（Ｑ２）
＋｛Ｉ（Ｒ２）×Ｒ２｝＋ＶＣＥ（ｓａｔＱ７） （１）
となる。
【００３３】
さらに、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２がオンすると、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４のベースからエミッタに向かって電流が流れ、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンする。この結果、直流電源ＶｃｃからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第３トランジスタＱ３のコレクタからエミッタ、スイッチング素子Ｑ７のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ1 が流れる。同時に、直流電源ＶｃｃからＬＥＤ１のアノード、カソード、第２トランジスタＱ２のエミッタからコレクタ、第４トランジスタＱ４のコレクタからエミッタ、第１抵抗Ｒ１、スイッチング素子Ｑ７のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ2が流れる。
【００３４】
なお、定電流回路１３に設けられているトランジスタＱ１〜Ｑ４の全てがオンしてＬＥＤ１のＩFが一定になるような最小の直流電源Ｖｃｃの電圧を、図３に示すように、Ｖｃｃ２とすると、
［数２］
Ｖｃｃ２＝ＶＦ（ＬＥＤ１）＋ＶＦ（Ｑ２）＋ＶＣＥ（Ｑ４）
＋（Ｉ２×Ｒ１）＋ＶＣＥ（ｓａｔＱ７） （２）
となる。
【００３５】
上述したように、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２は、カレントミラー回路１５を構成しており、さらに、カレントミラー回路１５は半導体集積回路としてモノリシック形成されているので、同一セルにて形成されている第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２にそれぞれ流れる電流Ｉ１，Ｉ２は等しくなる。
【００３６】
［数３］
Ｉ１＝Ｉ２  （３）
従って、ＬＥＤ１に流れる順方向電流ＩＦは、
［数４］
ＩＦ＝Ｉ１＋Ｉ２    （４）
となる。
【００３７】
すなわち、第４トランジスタＱ４のエミッタにマルチエミッタを採用しているので、第１抵抗Ｒ１を調整することで、Ｉ１＝Ｉ２となり、さらに、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２が同一セルにて形成されているので、
［数５］
Ｉ１＝Ｉ２＝０．５×ＩＦ    （５）
となる。
【００３８】
また、第４トランジスタＱ４の１個あたりのエミッタ面積Ｓ（Ｑ４）と、第３トランジスタＱ３のエミッタ面積Ｓ（Ｑ３）は、それぞれ同一セルにて形成されているので、第４トランジスタＱ４のセル数をｎとすると、
［数６］
Ｓ（Ｑ４）＝ｎ・Ｓ（Ｑ３）    （６）
となる。
【００３９】
ここで、第３トランジスタＱ３のベース・エミッタ間の電圧降下ＶＢＥ（Ｑ３）＝ＶＢＥ（Ｑ４）＋Ｉ２×Ｒ１の関係が成り立つことから、
【数７】
0004998440.tif 000002
【００４０】
となる。
【００４１】
（７）式を解くと、電流Ｉ１，Ｉ２、ＬＥＤ１の順方向電流ＩＦをそれぞれ求めることができる。なお、バンドギャップ回路１７により発生する順方向電流ＩＦは、図４に示すように、ジャンクション温度Ｔｊの上昇にともない増加する。
【００４２】
このように、時刻ｔ１において、スイッチング素子Ｑ７のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わると、スイッチング素子Ｑ７はオフ状態からオン状態に切り替わり、スイッチング素子Ｑ７のコレクタ−エミッタ間が導通して図１に示すＤ点の電圧がほぼＧＮＤレベルになる。この結果、ＬＥＤ１に上述した定電流の順方向電流ＩＦが生じるので、ＬＥＤ１が点灯する。
【００４３】
次に、時刻ｔ２において、スイッチング素子Ｑ７のベース電圧がハイレベルからローレベルに切り替わると、スイッチング素子Ｑ７はオン状態からオフ状態に切り替わり、スイッチング素子Ｑ７のコレクタ−エミッタ間が非導通となり図１に示すＤ点の電圧が直流電源Ｖｃｃレベルになる。この結果、ＬＥＤ１の順方向電流ＩＦ＝０になり、ＬＥＤ１が消灯する。
【００４４】
（変形例１）図５は、本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路１１の変形例１の構成を示す図である。本変形例の特徴は、カレントミラー回路１６として、図１に示すカレントミラー回路１５の第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２を構成するＰＮＰ型トランジスタＱ１〜Ｑ２のエミッタに抵抗Ｒ１１,Ｒ１２を直列に接続し、バンドギャップ回路１８として、バンドギャップ回路１７の第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４を構成するＮＰＮ型トランジスタＱ３〜Ｑ４のエミッタに抵抗Ｒ１３，Ｒ１４を直列に接続することにある。なお、図５に示すトランジスタのエミッタに抵抗を接続するという構成は、後述する図６，７，１０に示すトランジスタについても適用できる。
【００４５】
このように、トランジスタＱ１〜Ｑ４のエミッタに抵抗を直列に接続することで、直流電源Ｖｃｃの電圧変動に起因してトランジスタに生じるアーリー効果を抑制することができるとともに、電流Ｉ１とＩ２の比で表す電流バランスを調整することもでき、この結果、直流電源Ｖｃｃの電圧変動に影響されにくい定電流回路を構成することができる。
【００４６】
（変形例２）図６は、本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路１１の変形例２の構成を示す図である。本変形例の特徴は、カレントミラー回路１９として、図１に示すカレントミラー回路１５の第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２を構成するＰＮＰ型トランジスタに代わって、Ｐｃｈ−ＭＯＳＦＥＴを用いたことにあり、応答速度を向上することができる。
【００４７】
本実施の形態における効果は、外部からのパルス信号に応じてスイッチング素子Ｑ７により定電流回路１４の動作をオン制御された場合、起動抵抗Ｒ２によりカレントミラー回路１９を起動して電流を生成し、カレントミラー回路１９から生成された電流をバンドギャップ回路１７が受けて正の温度係数を有する定電流を生成し、スイッチング素子Ｑ７と定電流回路１４に直列に接続したＬＥＤ１に供給するので、上述した従来のＬＥＤ駆動回路１０１，１０２と比較して、ＬＥＤ１の明度が安定し、かつ、電源効率の向上に寄与することができる。
【００４８】
なお、本実施の形態においては、スイッチング素子Ｑ７を設けておき、外部からのパルス信号に応じてスイッチング素子Ｑ７により定電流回路１４の動作をオン制御するように構成したが、本発明はこのような場合に限定するものではなく、スイッチング素子Ｑ７を構成上から削除してもよい。すなわち、直列に接続されているＬＥＤ１と定電流回路１４に直流電源が加わった場合、起動抵抗Ｒ２によりカレントミラー回路１９を起動して電流を生成し、カレントミラー回路１９から生成された電流をバンドギャップ回路１７が受けて正の温度係数を有する定電流を生成し、定電流回路１４に直列に接続したＬＥＤ１に供給するので、上述した従来のＬＥＤ駆動回路１０１，１０２と比較して、ＬＥＤ１の明度が安定し、かつ、電源効率の向上に寄与することができる。
【実施例２】
【００４９】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路２１の構成を示す図である。図７に示すように、ＬＥＤ駆動回路２１は、ＬＥＤ１に負の温度係数を有する定電流を供給する定電流回路２３と、直列に接続されるＬＥＤ１および定電流回路２３に、直列に接続して外部からのパルス信号に応じて定電流回路２３の動作をオンオフ制御するスイッチング素子Ｑ７とから構成されている。
【００５０】
詳しくは、定電流回路２３は、電流源としてのカレントミラー回路１５と、カレントミラー回路１５を起動するための起動抵抗Ｒ２と、カレントミラー回路１５から生成された電流を受けて基準電圧を生成するとともに負の温度係数を有する定電流を生成する基準電圧回路２７とから構成されている。なお、カレントミラー回路１５は、第１の実施の形態において説明したので、その説明を省略する。
【００５１】
上述した定電流回路２３において、カレントミラー回路１５は、ＰＮＰ型の第１のトランジスタＱ１および第２のトランジスタＱ２を有し、エミッタが共通接続され、ベースが共通接続され、さらに第２のトランジスタＱ２のベース−コレクタが接続されている。基準電圧回路２７は、ＮＰＮ型の第３のトランジスタＱ３および第４のトランジスタＱ４を有し、ベースが共通接続され、第１のトランジスタＱ１のコレクタと第３のトランジスタＱ３のコレクタおよびベースが接続され、第２のトランジスタＱ２のコレクタと第４のトランジスタＱ４のコレクタが接続され、第３のトランジスタＱ３のエミッタが少なくとも１つ以上のダイオードＤ１〜Ｄｍを介して第１の抵抗Ｒ１の一端に接続され、第４のトランジスタＱ４のエミッタが第１の抵抗Ｒ１の他端に接続されている。さらに、起動抵抗Ｒ２は、第２のトランジスタＱ２のベースと第１の抵抗Ｒ１の一端との間に接続されている。
【００５２】
次に、図８〜図９を参照して、本発明の本実施の形態に係わるＬＥＤ駆動回路２１の動作について説明する。なお、時刻ｔは図２に示すそれぞれのタイミングである。いま、時刻ｔ０において、ＬＥＤ駆動回路２１に直流電源Ｖｃｃが印加されており、スイッチング素子Ｑ７のベース電圧がローレベル状態にあることとして説明を始める。このとき、スイッチング素子Ｑ７はオフ状態になっているので、ＬＥＤ１および定電流回路２３には電流が流れていない。すなわち、順方向電流ＩＦ＝０となっている。
【００５３】
次に、時刻ｔ１において、スイッチング素子Ｑ７のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わると、スイッチング素子Ｑ７はオフ状態からオン状態に切り替わり、スイッチング素子Ｑ７のコレクタ−エミッタ間が導通して図７に示すＤ点の電圧がほぼＧＮＤレベルになる。図７に示すＤ点の電圧がほぼＧＮＤレベルになると、まず、直流電源ＶｃｃからＬＥＤ１のアノード、カソード、第２トランジスタＱ２のエミッタからベース、起動抵抗Ｒ２、スイッチング素子Ｑ７のコレクタからエミッタを経由して起動電流が流れ、容易に起動できるようになる。この起動電流に応じて図７に示すＣ点のベース電圧が降下し、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２がオンする。
【００５４】
なお、定電流回路２３に設けられているトランジスタＱ１〜Ｑ４のうち第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２のみがオンするような最小の直流電源Ｖｃｃの電圧を、図８に示すように、Ｖｃｃ１とすると、上述した（１）式と同様になる。
【００５５】
さらに、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２がオンすると、第４トランジスタＱ４のベースからエミッタに向かって電流が流れ、第４トランジスタＱ４がオンする。この結果、直流電源ＶｃｃからＬＥＤ１のアノード、カソード、第２トランジスタＱ２のエミッタからコレクタ、第４トランジスタＱ４のコレクタからエミッタ、スイッチング素子Ｑ７のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ２が流れる。
【００５６】
同時に、直流電源ＶｃｃからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第３トランジスタＱ３のコレクタからエミッタ、ダイオードＤ１〜Ｄｍ、スイッチング素子Ｑ７のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ１が流れる。
【００５７】
なお、定電流回路２３に設けられているトランジスタＱ１〜Ｑ４の全てがオンしてＬＥＤ１のＩFが一定になるような最小の直流電源Ｖｃｃの電圧を、図８に示すように、Ｖｃｃ２とすると、
［数８］
Ｖｃｃ２＝ＶＦ（ＬＥＤ１）＋ＶＣＥ（Ｑ１）＋ＶＦ（Ｑ３）
＋ｍ×ＶＦ（Ｄ１〜Ｄｍ）＋ＶＣＥ（ｓａｔＱ７）   （８）
となる。
【００５８】
上述したように、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２は、カレントミラー回路１５を構成しており、さらに、カレントミラー回路１５は半導体集積回路としてモノリシック形成されているので、同一セルにて形成されている第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２にそれぞれ流れる電流Ｉ１，Ｉ２は等しくなる。
【００５９】
［数９］
Ｉ１＝Ｉ２   （９）
従って、ＬＥＤ１に流れる順方向電流ＩＦは、
［数１０］
ＩＦ＝Ｉ１＋Ｉ２    （１０）
となる。
【００６０】
また、第４トランジスタＱ４のエミッタに接続されている第１抵抗Ｒ１による電圧降下は、第３トランジスタＱ３のエミッタに接続されているダイオードＤ１〜Ｄｍによる電圧降下と同一になるので、
［数１１］
Ｉ２＝（ｍ×ＶＦ）／Ｒ１    （１１）
となる。なお、ダイオードＤｍの個数が多くなるに従って第１抵抗Ｒ１は、設定し易くなる。但し、起動抵抗Ｒ２に発生する起動電圧が高くなるので、直流電源Ｖｃｃも高くなる。
【００６１】
さらに、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２が同一セルにて形成されているので、Ｉ１＝Ｉ２となり、
［数１２］
Ｉ１＝Ｉ２＝０．５×ＩＦ   （１２）
となる。また、（１１）式を解くと、電流Ｉ１，Ｉ２、ＬＥＤ１の順方向電流ＩＦをそれぞれ求めることができる。
【００６２】
なお、基準電圧回路２７内のダイオードＤ１〜Ｄｍは、図９に示すように、ジャンクション温度Ｔｊに対して順方向電流ＩＦが減少する負の温度係数を有している。
【００６３】
このように、時刻ｔ１において、スイッチング素子Ｑ７のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わると、スイッチング素子Ｑ７はオフ状態からオン状態に切り替わり、スイッチング素子Ｑ７のコレクタ−エミッタ間が導通して図７に示すＤ点の電圧がほぼＧＮＤレベルになる。この結果、ＬＥＤ１に上述した定電流の順方向電流ＩＦが生じるので、ＬＥＤ１が点灯する。
【００６４】
次に、時刻ｔ２において、スイッチング素子Ｑ７のベース電圧がハイレベルからローレベルに切り替わると、スイッチング素子Ｑ７はオン状態からオフ状態に切り替わり、スイッチング素子Ｑ７のコレクタ−エミッタ間が非導通となり図７に示すＤ点の電圧が直流電源Ｖｃｃレベルになる。この結果、ＬＥＤ１の順方向電流ＩＦ＝０になり、ＬＥＤ１が消灯する。なお、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２は、同一セルにて形成されているので、上述した（１３）式のようにＩ１＝Ｉ２としてあつかったが、
［数１３］
Ｑ１のエミッタ面積＜Ｑ２のエミッタ面積   （１３）
としてもよく、この場合、トランジスタＱ１，Ｑ２の面積比からＩ１＜Ｉ２として扱ってもよい。また、定電流回路２３を半導体集積回路としてモノリシック形成した場合、第１抵抗Ｒ１の抵抗値は正の温度係数を有することとなる。
【００６５】
本実施の形態における効果は、外部からのパルス信号に応じてスイッチング素子Ｑ７により定電流回路２３の動作をオン制御された場合、起動抵抗Ｒ２によりカレントミラー回路１５を起動して電流を生成し、カレントミラー回路１５から生成された電流を基準電圧回路２７により受けて基準電圧を生成するとともに負の温度係数を有する定電流を生成するので、従来のＬＥＤ駆動回路１０１，１０２と比較して、ＬＥＤの明度が安定し、かつ、電源効率の向上に寄与することができる。
【００６６】
なお、本実施の形態においては、スイッチング素子Ｑ７を設けておき、外部からのパルス信号に応じてスイッチング素子Ｑ７により定電流回路２３の動作をオン制御するように構成したが、本発明はこのような場合に限定するものではなく、スイッチング素子Ｑ７を構成上から削除してもよい。すなわち、直列に接続されているＬＥＤ１と定電流回路２３に直流電源が加わった場合、起動抵抗Ｒ２によりカレントミラー回路１５を起動して電流を生成し、カレントミラー回路１５から生成された電流を基準電圧回路２７により受けて基準電圧を生成するとともに負の温度係数を有する定電流を生成するので、従来のＬＥＤ駆動回路１０１，１０２と比較して、ＬＥＤの明度が安定し、かつ、電源効率の向上に寄与することができる。
【実施例３】
【００６７】
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路３１の構成を示す図である。図１０に示すように、ＬＥＤ駆動回路３１は、ＬＥＤ１に所定の符号および大きさの温度係数を有する定電流を供給する定電流回路３３と、直列に接続されるＬＥＤ１および定電流回路３３に、直列に接続して外部からのパルス信号に応じて定電流回路３３の動作をオンオフ制御するスイッチング素子Ｑ７とから構成されている。
【００６８】
詳しくは、定電流回路３３は、電流源としてのカレントミラー回路１５と、カレントミラー回路１５を起動するための起動抵抗Ｒ２と、カレントミラー回路１５から生成された電流を受けて基準電圧を生成するとともに負の温度係数を有する定電流を生成する基準電圧回路３５と、基準電圧回路３５から生成された定電流を受けて所定の符号および大きさの温度係数を有する定電流を生成するバンドギャップ回路３７とから構成されている。
【００６９】
また、第１の抵抗Ｒ１および第３の抵抗Ｒ３は、第４のトランジスタＱ４および第５のトランジスタＱ５に流れる電流を制限するとともに第６のトランジスタＱ６に流れる電流の温度係数を調整する。
【００７０】
次に、図１１〜図１２を参照して、本発明の本実施の形態に係わるＬＥＤ駆動回路３１の動作について説明する。なお、時刻ｔは図２に示すそれぞれのタイミングである。いま、時刻ｔ０において、ＬＥＤ駆動回路３１に直流電源Ｖｃｃが印加されており、スイッチング素子Ｑ７のベース電圧がローレベル状態にあることとして説明を始める。このとき、スイッチング素子Ｑ７はオフ状態になっているので、ＬＥＤ１および定電流回路３３には電流が流れていない。すなわち、順方向電流ＩＦ＝０となっている。
【００７１】
次に、時刻ｔ１において、スイッチング素子Ｑ７のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わると、スイッチング素子Ｑ７はオフ状態からオン状態に切り替わり、スイッチング素子Ｑ７のコレクタ−エミッタ間が導通して図１０に示すＤ点の電圧がほぼＧＮＤレベルになる。
【００７２】
図１０に示すＤ点の電圧がほぼＧＮＤレベルになると、まず、直流電源ＶｃｃからＬＥＤ１のアノード、カソード、第２トランジスタＱ２のエミッタからベース、起動抵抗Ｒ２、スイッチング素子Ｑ７のコレクタからエミッタを経由して起動電流が流れ、容易に起動できるようになる。なお、起動抵抗Ｒ２がＭΩオーダーの抵抗値を有するため、起動電流はμＡオーダーの値となる。
【００７３】
この起動電流に応じて図１０に示すＣ点のベース電圧が降下し、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２がオンする。さらに、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２がオンすると、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４のベースからエミッタに向かって電流が流れ、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンする。
【００７４】
この結果、直流電源ＶｃｃからＬＥＤ１のアノード、カソード、第２トランジスタＱ２のエミッタからコレクタ、第４トランジスタＱ４のコレクタからエミッタ、第１抵抗Ｒ１、第５トランジスタＱ５のコレクタからエミッタ、第３抵抗Ｒ３、スイッチング素子Ｑ７のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ２が流れる。
【００７５】
このとき、第５トランジスタＱ５がオンするので、同時に、第６トランジスタＱ６がオンし、直流電源ＶｃｃからＬＥＤ１のアノード、カソード、第６トランジスタＱ６のコレクタからエミッタ、スイッチング素子Ｑ７のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ３が流れる。
【００７６】
さらに、第３トランジスタＱ３がオンするので、直流電源ＶｃｃからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第３トランジスタＱ３のコレクタからエミッタ、ダイオードＤ１〜Ｄｍ、スイッチング素子Ｑ７のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ１が流れる。
【００７７】
ここで、ＬＥＤ１に流れる順方向電流ＩＦは、基準電圧回路３５とバンドギャップ回路３７とを流れる電流の総和となるため、
［数１４］
ＩＦ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３   （１４）
となる。
【００７８】
上述したように、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２は、カレントミラー回路１５を構成しており、さらに、カレントミラー回路１５は半導体集積回路としてモノリシック形成されているので、同一セルにて形成されている第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２にそれぞれ流れる電流Ｉ１，Ｉ２は等しくなる。
【００７９】
［数１５］
Ｉ１＝Ｉ２    （１５）
従って、ＬＥＤ１に流れる順方向電流ＩＦは、
［数１６］
ＩＦ＝２×Ｉ１＋Ｉ３
＝２×（（（ｍ×ＶＦ（Ｄｍ））−ＶＦ（Ｑ５））／（Ｒ１＋Ｒ３））＋Ｉ３
＝２×（（ｍ−１）ＶＦ／（Ｒ１＋Ｒ３））＋Ｉ３    （１６）
となる。
【００８０】
図１０に示すＡ−Ｃ−Ｄ間の電圧降下と、図１０に示すＡ−Ｄ間の電圧降下が同一になるので、
【数１７】
0004998440.tif 000003
【００８１】
となる。
【００８２】
上述した（１６），（１７）式を解くと、抵抗値定数、及び電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を設定することができる。また、半導体集積回路としてモノリシック形成すると、第３抵抗Ｒ３は、図１１に示すように、正の温度係数となり、第６トランジスタＱ６を流れる電流Ｉ３の温度係数は、電流Ｉ１，Ｉ２よりも正ぎみとなる。
【００８３】
さらに、基準電圧回路３５内のダイオードＤ１〜Ｄｍは、図１２に示すように、ジャンクション温度Ｔｊに対して順方向電圧ＶＦが減少する負の温度係数を有している。
【００８４】
このため、電流Ｉ１，Ｉ２と、電流Ｉ３との電流バランスを調整することにより、ＬＥＤ１に流れる順方向電流ＩＦの温度係数を自由に調整できる。
【００８５】
すなわち、所定の符号および大きさの温度係数を有する順方向電流ＩＦを供給できる。
【００８６】
また、第６トランジスタＱ６をマルチエミッタ化して比較的大きな電流を流せるようにしているので、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２のセル面積を縮小化することができ、ＰＮＰ型トランジスタを用いることによる面積効率の低下を回避することができる。従って、半導体集積回路としてモノリシック形成することで、チップ面積の縮小化に寄与することができる。
【００８７】
また、図１０に示すように、本実施の形態における定電流回路３３では、基準電圧回路３５とバンドギャップ回路３７とを複合して用いているので、定電流の温度特性をフラットに近づけることも可能である。
【００８８】
同時に、基準電流をトランジスタＱ１〜Ｑ５、ダイオードＤ１〜Ｄｍ、第１抵抗Ｒ１，第３抵抗Ｒ３により決定し、バンドギャップ回路３７によりカレントミラー回路を構成しているので、定電流回路３３に流れる大半の電流が第６トランジスタＱ６に流れるように回路定数の設定を行えば、素子の面積縮小化を図ることができ、モノリシックＩＣ化を容易に行うことができ、ＰＮＰ型トランジスタを用いることによる面積効率の低下を回避することができる。
【００８９】
本実施の形態における効果は、外部からのパルス信号に応じてスイッチング素子Ｑ７により定電流回路３３の動作をオン制御された場合、起動抵抗Ｒ２によりカレントミラー回路１５を起動して電流を生成し、カレントミラー回路１５から生成された電流を基準電圧回路３５により受けて基準電圧を生成するとともに負の温度係数を有する定電流を生成し、さらに、基準電圧回路３５から生成された定電流を受けたバンドギャップ回路３７により所定の符号および大きさの温度係数を有する定電流を生成するので、従来のＬＥＤ駆動回路１０１，１０２と比較して、ＬＥＤの明度がさらに安定し、かつ、電源効率の向上に寄与することができる。
【００９０】
なお、本実施の形態においては、スイッチング素子Ｑ７を設けておき、外部からのパルス信号に応じてスイッチング素子Ｑ７により定電流回路３３の動作をオン制御するように構成したが、本発明はこのような場合に限定するものではなく、スイッチング素子Ｑ７を構成上から削除してもよい。すなわち、直列に接続されているＬＥＤ１と定電流回路３３に直流電源が加わった場合、起動抵抗Ｒ２によりカレントミラー回路１５を起動して電流を生成し、カレントミラー回路１５から生成された電流を基準電圧回路３５により受けて基準電圧を生成するとともに負の温度係数を有する定電流を生成し、さらに、基準電圧回路３５から生成された定電流を受けたバンドギャップ回路３７により所定の符号および大きさの温度係数を有する定電流を生成するので、従来のＬＥＤ駆動回路１０１，１０２と比較して、ＬＥＤの明度がさらに安定し、かつ、電源効率の向上に寄与することができる。
【００９１】
（応用例１）図１３は、上述した本発明の第１乃至第３実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路１１，２１，３１を応用したＬＥＤ駆動装置４１の構成を示す図である。図１３に示すように、ＬＥＤ駆動装置４１は、外部から入力される制御信号ＣＮＴＹ１〜４に応じて直流電源ＶｃｃからそれぞれのＬＥＤ１１〜４４に供給する接続線をそれぞれオンオフする例えばリレーの接点や半導体スイッチからなるスイッチＳＷ１〜４と、スイッチＳＷ１〜４とそれぞれ接続するＬＥＤ１１〜４４と、ＬＥＤ１１〜４４にそれぞれ接続して定電流を供給する定電流回路ＩＣＣ１１〜４４と、外部から入力されるパルス信号ＰＸ１〜４に応じて定電流回路ＩＣＣ１１〜４４の動作をそれぞれオンオフ制御するスイッチング素子Ｑ７１〜７４とをそれぞれ直列に接続している。
【００９２】
このＬＥＤ駆動装置４１は、外部から入力される制御信号ＣＮＴＹ１〜４に応じてスイッチＳＷ１〜４がオンオフ制御され点灯すべきＬＥＤが指定され、さらに、外部から入力されるパルス信号ＰＸ１〜４に応じてＬＥＤの点灯タイミングが指定されるので、パルス信号ＰＸ１〜４の発生タイミングをちらつきが気にならない周波数以上に設定することで、ディスプレイ装置として利用できる。
【００９３】
このＬＥＤ駆動装置４１に用いる定電流回路ＩＣＣ１１〜４４は、第１〜第３の実施の形態に示すＬＥＤ駆動回路１１〜３１の何れでも採用することが可能である。トランジスタの耐圧値が例えば、約７〜８Ｖあると、ダイナミック点灯時に逆バイアス電圧が発生しても、ＬＥＤは破壊することがなく、直流電源Ｖｃｃの電圧を増加することができる。また、定電流回路は高インピーダンス特性を有しているので、直流電源Ｖｃｃの電圧が増加しても電流値ＩＦは一定となる。
【００９４】
図１３に示すようなダイナミック駆動のＬＥＤ駆動装置４１に対して、同一光度のＬＥＤを数多く実装した場合を想定した場合、
（１）第１〜第３の実施の形態に示す何れの定電流回路を用いても、ＬＥＤには直流電源Ｖｃｃの電圧や順方向電圧ＶＦに依らず安定した定電流の順方向電流ＩＦを供給できるため、ＬＥＤ毎に光度バラつきを起こす可能性が極めて低い。また、ＬＥＤをオンオフ制御するためのスイッチング素子Ｑ７１〜Ｑ７４がオフ状態の場合、定電流回路もオフ状態になっているため、点灯時に生じる電流以外の無駄な電流が流れることがなく、高効率の「定電流方式ＬＥＤドライバー」を実現することができる。
【００９５】
（２）面積効率が高いモノリシックＩＣを例えば、ＩＣＣ１１〜４４とＱ７１〜７４とで実現することが可能であり、ＬＥＤ不具合検出機能やサージ保護機能を付加することが可能である。
【００９６】
（３）ダイナミック駆動による点灯でも、定電流回路の耐圧値が高いため、当該定電流回路が直接駆動していない他のＬＥＤへの電流の回り込みがなく、ＬＥＤの点灯不良が起き難い。言い換えると、直流電源Ｖｃｃの電圧増加が可能である。従来の定電流回路ではＬＥＤの耐圧値で直流電源Ｖｃｃの電圧が決定されていたため、例えば５Ｖ程度の低い電源電圧が想定されていた。
【００９７】
（応用例２）図１４は、上述した本発明の第１乃至第３実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路１１，２１，３１を応用したＬＥＤ駆動装置５１の構成を示す図である。図１４に示すように、ＬＥＤ駆動装置５１は、外部から入力される制御信号ＣＮＴＹ１〜４に応じて直流電源Ｖｃｃからそれぞれの定電流回路ＩＣＣ５１〜５４に供給する接続線をそれぞれオンオフする例えばリレーの接点や半導体スイッチからなるスイッチＳＷ１〜４と、スイッチＳＷ１〜４とそれぞれ接続する定電流回路ＩＣＣ５１〜５４と、定電流回路ＩＣＣ５１〜５４から供給される電流により発光するＬＥＤ１１〜４４と、外部から入力されるパルス信号ＰＸ１〜４に応じてＬＥＤ１１〜４４の動作をそれぞれオンオフ制御するスイッチング素子Ｑ７１〜７４とをそれぞれ直列に接続している。
【００９８】
このＬＥＤ駆動装置５１は、外部から入力される制御信号ＣＮＴＹ１〜４に応じてスイッチＳＷ１〜４がオンオフ制御され点灯すべきＬＥＤが指定され、さらに、外部から入力されるパルス信号ＰＸ１〜４に応じてＬＥＤの点灯タイミングが指定されるので、パルス信号ＰＸ１〜４の発生タイミングをちらつきが気にならない周波数以上に設定することで、ディスプレイ装置として利用できる。なお、応用例２に示すＬＥＤ駆動装置５１の特徴とする点については、上述した応用例１と同様であるので、その説明を省略する。
【実施例４】
【００９９】
図１９は、本発明の第４の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路２０１の構成を示す図である。図１９示すように、ＬＥＤ駆動回路２０１は、外部からのパルス信号に応じて交互に繰り返す起動トリガと停止信号を生成して定電流回路２１３の動作をオンオフ制御するＯＮ−ＯＦＦ制御回路２１１と、ＯＮ−ＯＦＦ制御回路２１１から起動トリガおよび停止信号を入力し、起動トリガに応じて発光ダイオードＬＥＤ１に定電流を供給する一方、停止信号に応じてＬＥＤ１に供給していた定電流を停止する定電流回路２１３とから構成されている。
【０１００】
詳しくは、ＯＮ−ＯＦＦ制御回路２１１は、ＮＰＮ型の３個のトランジスタ、すなわち、第５トランジスタＱ５、第６トランジスタＱ６および第７トランジスタＱ７を有している。第７トランジスタＱ７は、外部からのパルス信号がベースに入力され、制御回路系の制御系電源Ｖｃｃが抵抗Ｒ３を介してコレクタに接続され、エミッタが抵抗Ｒ４を介してＧＮＤに接続されている。さらに、第７トランジスタＱ７のコレクタと抵抗Ｒ３との接続点は、コンデンサＣ１を介してダイオードＤ０のアノードに接続さ、さらに、ダイオードＤ０のカソードが第５トランジスタＱ５のベースに接続されている。一方、第７トランジスタＱ７のエミッタと抵抗Ｒ４との接続点は、第６トランジスタＱ６のベースに接続されている。また、起動抵抗Ｒ２の一端は、定電流回路２１３に設けられた第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタとＬＥＤ１のカソードが共通接続されたＡ点に接続されており、一方、起動抵抗Ｒ２の他端は、第５トランジスタＱ５のコレクタに接続されている。さらに、第５トランジスタＱ５のエミッタと第６トランジスタＱ６のコレクタとが共通接続されたＢ点には、第１トランジスタＱ１のコレクタと第３トランジスタＱ３のコレクタおよびベースが共通接続されている。
【０１０１】
定電流回路２１３は、発光ダイオードＬＥＤ１に定電流を供給するカレントミラー回路２１５と、カレントミラー回路２１５から生成された電流を受けて正の温度係数を有する定電流を生成するバンドギャップ回路２１７とから構成されている。また、第１の実施の形態のように定電流の温度特性を有している。特に、バンドギャップ回路２１７は、ＯＮ−ＯＦＦ制御回路２１１から起動トリガおよび停止信号を入力し、起動トリガに応じてカレントミラー回路２１５に定電流の供給を開始させる一方、停止信号に応じてカレントミラー回路２１５に定電流の供給を停止させるという機能を受け持っている。
【０１０２】
定電流回路２１３において、カレントミラー回路２１５は、ＰＮＰ型の第１トランジスタＱ１および第２トランジスタＱ２を有し、エミッタが共通接続され、ベースが共通接続され、さらに第２トランジスタＱ２のベース−コレクタが接続されている。また、バンドギャップ回路２１７は、ＮＰＮ型の第３トランジスタＱ３および第４トランジスタＱ４を有し、ベースが共通接続され、第１トランジスタＱ１のコレクタと第３トランジスタＱ３のコレクタおよびベースが接続され、第２トランジスタＱ２のコレクタと第４トランジスタＱ４のコレクタが接続され、第３トランジスタＱ３のエミッタが第１の抵抗Ｒ１の一端に接続され、第４トランジスタＱ４のエミッタが第１の抵抗Ｒ１の他端に接続されている。第１抵抗Ｒ１は、第４トランジスタＱ４に流れる電流を制限するために設けられている。
【０１０３】
次に、図２０〜図２１を参照して、本発明の本実施の形態に係わるＬＥＤ駆動回路２０１の動作について説明する。なお、時刻ｔは図２０および図２１に示すそれぞれのタイミングである。いま、時刻ｔ１０において、ＬＥＤ駆動回路２０１に制御系電源Ｖｃｃが印加されており、第７トランジスタＱ７のベース電圧がハイレベル状態にあることとして説明を始める。このとき、第７トランジスタＱ７はオン状態になっているが、ＬＥＤ１および定電流回路２１３には電流が流れていない。すなわち、順方向電流ＩＦ＝０となっている。また、第７トランジスタＱ７のコレクタにはコレクタ電流が流れているため、コンデンサＣ１には電荷が蓄積されていない。
【０１０４】
（１）点灯動作
次に、時刻ｔ１１において、第７トランジスタＱ７のベース電圧がハイレベルからローレベルに切り替わると、第７トランジスタＱ７はオン状態からオフ状態に切り替わり、第７トランジスタＱ７のコレクタはオープン状態に移行し、制御系電源Ｖｃｃから抵抗Ｒ３を介してコンデンサＣ１に充電電流が流れる。
【０１０５】
このとき、コンデンサＣ１からダイオードＤ０を介して第５トランジスタＱ５のベースにハイレベルのパルス信号が起動トリガとして入力されるので、起動トリガのハイレベル期間だけ第５トランジスタＱ５がオンし、Ｂ点に起動トリガが現れる。
【０１０６】
この結果、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１、起動抵抗Ｒ２を介して第５トランジスタＱ５のコレクタからエミッタへ、さらに、第３トランジスタＱ３のベース電圧を上昇させて第３トランジスタＱ３がオンし、第３トランジスタＱ３のベースからエミッタへ電流ＩＲ２が流れる。なお、起動抵抗Ｒ２が数百Ωオーダーの抵抗値を有するため、起動電流は１０ｍＡオーダーの値となる。この起動電流に応じて図１９に示すＢ点の電圧が上昇するので、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンする。さらに、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンすると、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタからベースに向かって電流が流れ、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２がオンする。
【０１０７】
この結果、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第３トランジスタＱ３のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ１が流れる。同時に、駆動系電源ＶｃｃからＬＥＤ１のアノード、カソード、第２トランジスタＱ２のエミッタからコレクタ、第４トランジスタＱ４のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ２が流れる。上述したように、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２は、カレントミラー回路２１５を構成しており、さらに、カレントミラー回路２１５は半導体集積回路としてモノリシック形成されているので、同一セルにて形成されている第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２にそれぞれ流れる電流Ｉ１，Ｉ２は等しくなる。
【０１０８】
［数１８］
Ｉ１＝Ｉ２    （１８）
従って、ＬＥＤ１に流れる順方向電流ＩＦは、
［数１９］
ＩＦ＝Ｉ１＋Ｉ２    （１９）
となる。
【０１０９】
すなわち、第４トランジスタＱ４のエミッタにマルチエミッタを採用しているので、第１抵抗Ｒ１を調整することで、Ｉ１＝Ｉ２となり、さらに、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２が同一セルにて形成されているので、
［数２０］
Ｉ１＝Ｉ２＝０．５×ＩＦ    （２０）
となる。
【０１１０】
また、第４トランジスタＱ４の１個あたりのエミッタ面積Ｓ（Ｑ４）と、第３トランジスタＱ３のエミッタ面積Ｓ（Ｑ３）は、それぞれ同一セルにて形成されているので、第４トランジスタＱ４のセル数をｎとすると、
［数２１］
Ｓ（Ｑ４）＝ｎ・Ｓ（Ｑ３）    （２１）
となる。
【０１１１】
ここで、第３トランジスタＱ３のベース・エミッタ間の電圧降下ＶＢＥ（Ｑ３）＝ＶＢＥ（Ｑ４）＋Ｉ２×Ｒ１の関係が成り立つことから、上述した式（７）となる。上述した（７）式を解くと、電流Ｉ１，Ｉ２、ＬＥＤ１の順方向電流ＩＦをそれぞれ求めることができる。なお、バンドギャップ回路２１７により発生する順方向電流ＩＦは、図４に示すように、ジャンクション温度Ｔｊの上昇にともない増加する。
【０１１２】
このように、時刻ｔ１１において、第７トランジスタＱ７のベース電圧がハイレベルからローレベルに切り替わると、トランジスタＱ７はオン状態からオフ状態に切り替わり、トランジスタＱ７のコレクタがオープン状態になり、コンデンサＣ１から起動トリガが発生して起動電流ＩＲ２が第５トランジスタＱ５に流れ、バンドギャップ回路２１７を起動する。この結果、ＬＥＤ１に上述した定電流の順方向電流ＩＦが生じるので、ＬＥＤ１が点灯する。
【０１１３】
次に、図２１を参照して、リセットパルス信号について説明する。まず、制御系電源Ｖｃｃが既に立ち上がっていることとする。時刻ｔ２０において、駆動系電源ＶＬＥＤの供給が開始され、時刻ｔ２１〜ｔ２４の間で、駆動系電源ＶＬＥＤが安定したこととする。
【０１１４】
ここで、時刻ｔ２２〜ｔ２３において、Ｅ点に１回のリセットパルス信号を外部から与えると、リセットパルス信号の立ち下がり（ｔ２３）時以降、ＬＥＤ１にＩＦが流れる。図２１においては、時刻ｔ２４〜ｔ２７において駆動系電源ＶＬＥＤに電圧変動があるが、本実施の形態によれば定電流回路２１３を用いているので、電圧変動による影響がＩＦ現れず、安定している。
【０１１５】
（２）消灯動作
次に、時刻ｔ１２において、第７トランジスタＱ７のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わると、第７トランジスタＱ７はオフ状態からオン状態に切り替わり、第７トランジスタＱ７のコレクタ−エミッタ間が導通状態となる。この結果、第６トランジスタＱ６のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わり、第６トランジスタＱ６のコレクタ−エミッタ間が導通状態となり、ＧＮＤレベルの停止信号がＢ点に生成されるので、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第６トランジスタＱ６のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ１が流れる。
【０１１６】
この停止信号に応じて、図１９に示すＢ点の電圧がＧＮＤレベルになるので、同時に、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオフ状態になり、これに応じてカレントミラー回路２１５の第２トランジスタＱ２に流れていた電流Ｉ２の供給が停止されて０になるので、第１トランジスタＱ１に流れていた電流Ｉ１も０になる。この結果、ＬＥＤ１の順方向電流ＩＦ＝０になり、ＬＥＤ１が消灯する。
【０１１７】
なお、第６トランジスタＱ６のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わった直後に、第６トランジスタＱ６のコレクタ−エミッタ間に流れるコレクタ電流Ｉｃのオン期間は、半導体集積回路が有する寄生容量により決定されものである。
【０１１８】
（変形例１）図２２は、本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路２２１の変形例１の構成を示す図である。図１９に示すカレントミラー回路２１５では、Ａ点に起動抵抗Ｒ２を接続していたのに対し、本変形例では、ＯＮ−ＯＦＦ制御回路２３１において、この起動抵抗Ｒ２の一端を制御系電源Ｖｃｃに直接に接続する一方、起動抵抗Ｒ２の他端を第５トランジスタＱ５のコレクタに接続することにある。
【０１１９】
なお、図２２に示すように、第５トランジスタＱ５のコレクタから起動抵抗Ｒ２を制御系電源Ｖｃｃに直接に接続するという構成は、後述する図２３，図２４に示す構成についても適用できる。このように、第５トランジスタＱ５のコレクタから起動抵抗Ｒ２を制御系電源Ｖｃｃに直接に接続することで、制御系電源Ｖｃｃには制御系となるＯＮ−ＯＦＦ制御回路２３１を接続し、これとは独立に駆動系電源ＶＬＥＤには駆動系となる定電流回路２３３とＬＥＤ１を直列に接続することができる。この結果、駆動系電源ＶＬＥＤの電圧変動に影響されにくいＯＮ−ＯＦＦ制御回路２３１を構成することができる。
【実施例５】
【０１２０】
図２３は、本発明の第５の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路２４１の構成を示す図である。なお、第５の実施の形態は、図１９に示す第４の実施の形態に対応するＬＥＤ駆動回路２０１とほぼ基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略することとする。
【０１２１】
図２３に示すように、ＬＥＤ駆動回路２４１の特徴は、定電流回路２５１を有することにある。また、第２の実施の形態のように定電流の温度特性を有している。定電流回路２５１は、ＯＮ−ＯＦＦ制御回路２１１から起動トリガおよび停止信号を入力し、起動トリガに応じてカレントミラー回路２１５に定電流の供給を開始させる一方、停止信号に応じてカレントミラー回路２１５に定電流の供給を停止させるという機能を受け持っている。また、基準電圧回路２５７は、カレントミラー回路２１５から生成された電流を受けて基準電圧を生成するとともに負の温度係数を有する定電流を生成する。
【０１２２】
基準電圧回路２５７は、ＮＰＮ型の第３トランジスタＱ３および第４トランジスタＱ４を有し、ベースが共通接続され、第１トランジスタＱ１のコレクタと第３トランジスタＱ３のコレクタおよびベースが接続され、第２トランジスタＱ２のコレクタと第４トランジスタＱ４のコレクタが接続され、第３トランジスタＱ３のエミッタが少なくとも１つ以上のダイオードＤ１〜Ｄｍを介して第１の抵抗Ｒ１の一端に接続され、第４トランジスタＱ４のエミッタが第１抵抗Ｒ１の他端に接続されている。
【０１２３】
次に、図２０〜図２１を参照して、本発明の本実施の形態に係わるＬＥＤ駆動回路２４１の動作について説明する。なお、時刻ｔは図２０に示すそれぞれのタイミングである。
【０１２４】
（１）点灯動作
次に、時刻ｔ１１において、ＯＮ−ＯＦＦ制御回路２１１では、第７トランジスタＱ７のベース電圧がハイレベルからローレベルに切り替わると、第７トランジスタＱ７はオン状態からオフ状態に切り替わり、第７トランジスタＱ７のコレクタはオープン状態に移行し、制御系電源Ｖｃｃから抵抗Ｒ３を介してコンデンサＣ１に充電電流が流れる。
【０１２５】
このとき、コンデンサＣ１からダイオードＤ０を介して第５トランジスタＱ５のベースにハイレベルのパルス信号が起動トリガとして入力されるので、起動トリガのハイレベル期間だけ第５トランジスタＱ５がオンし、Ｂ点に起動トリガが現れる。この結果、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１、起動抵抗Ｒ２を介して第５トランジスタＱ５のコレクタからエミッタへ、さらに、第３トランジスタＱ３のベース電圧を上昇させて第３トランジスタＱ３がオンし、第３トランジスタＱ３のベースからエミッタへ、さらに、ダイオードＤ１〜Ｄｍを介して電流ＩＲ２が流れる。
【０１２６】
この起動電流に応じて図２３に示すＢ点の電圧が上昇するので、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンする。さらに、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンすると、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタからベースに向かって電流が流れ、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２がオンする。
【０１２７】
この結果、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第３トランジスタＱ３のコレクタからエミッタ、ダイオードＤ１〜Ｄｍを経由して電流Ｉ１が流れる。同時に、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第２トランジスタＱ２のエミッタからコレクタ、第４トランジスタＱ４のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ2が流れる。
【０１２８】
このように、時刻ｔ１１において、第７トランジスタＱ７のベース電圧がハイレベルからローレベルに切り替わると、トランジスタＱ７はオン状態からオフ状態に切り替わり、トランジスタＱ７のコレクタがオープン状態になり、コンデンサＣ１から起動トリガが発生して起動電流ＩＲ２が第５トランジスタＱ５に流れ、基準電圧回路２５７を起動する。この結果、ＬＥＤ１に上述した定電流の順方向電流ＩF が生じるので、ＬＥＤ１が点灯する。
【０１２９】
（２）消灯動作
次に、時刻ｔ１２において、第７トランジスタＱ７のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わると、第７トランジスタＱ７はオフ状態からオン状態に切り替わり、第７トランジスタＱ７のコレクタ−エミッタ間が導通状態となる。この結果、第６トランジスタＱ６のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わり、第６トランジスタＱ６のコレクタ−エミッタ間が導通状態となり、ＧＮＤレベルの停止信号がＢ点に生成されるので、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第６トランジスタＱ６のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ１が流れる。
【０１３０】
この停止信号に応じて、図２３に示すＢ点の電圧がＧＮＤレベルになるので、同時に、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオフ状態になり、これに応じてカレントミラー回路２１５の第２トランジスタＱ２に流れていた電流Ｉ２の供給が停止されて０になるので、第１トランジスタＱ１に流れていた電流Ｉ１も０になる。この結果、ＬＥＤ１の順方向電流ＩＦ＝０になり、ＬＥＤ１が消灯する。
【実施例６】
【０１３１】
図２４は、本発明の第６の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路２６１の構成を示す図である。なお、第６の実施の形態は、図２３に示す第５の実施の形態に対応するＬＥＤ駆動回路２４１とほぼ基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略することとする。
【０１３２】
図２４に示すように、ＬＥＤ駆動回路２６１の特徴は、定電流回路２７３に設けられた基準電圧回路２７５にバンドギャップ回路２７７を有することにある。本実施の形態における定電流回路２７３では、基準電圧回路２７５とバンドギャップ回路２７７とを複合して用いているので、第３の実施の形態のように定電流の温度特性をフラットに近づけるという機能を有している。
【０１３３】
バンドギャップ回路２７７は、ＮＰＮ型の第８トランジスタＱ８および第９トランジスタＱ９を有し、ベースが共通接続され、第４トランジスタＱ４のコレクタに接続されている抵抗Ｒ１に対して、第８トランジスタＱ８のコレクタおよびベースが接続され、第２トランジスタＱ２のエミッタと第９トランジスタＱ９のコレクタが接続され、第８トランジスタＱ８のエミッタが抵抗Ｒ５の一端に接続され、第９トランジスタＱ９のエミッタがＧＮＤに接続されるとともに、抵抗Ｒ５の他端に接続されている。抵抗Ｒ５は、第８トランジスタＱ８に流れる電流を制限するために設けられている。
【０１３４】
次に、図２０〜図２１を参照して、本発明の本実施の形態に係わるＬＥＤ駆動回路２６１の動作について説明する。なお、時刻ｔは図２０に示すそれぞれのタイミングである。
【０１３５】
（１）点灯動作
次に、時刻ｔ１１において、ＯＮ−ＯＦＦ制御回路２１１では、第７トランジスタＱ７のベース電圧がハイレベルからローレベルに切り替わると、第７トランジスタＱ７はオン状態からオフ状態に切り替わり、第７トランジスタＱ７のコレクタはオープン状態に移行し、制御系電源Ｖｃｃから抵抗Ｒ３を介してコンデンサＣ１に充電電流が流れる。
【０１３６】
このとき、コンデンサＣ１からダイオードＤ０を介して第５トランジスタＱ５のベースにハイレベルのパルス信号が起動トリガとして入力されるので、起動トリガのハイレベル期間だけ第５トランジスタＱ５がオンし、Ｂ点に起動トリガが現れる。
【０１３７】
この結果、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１、起動抵抗Ｒ２を介して第５トランジスタＱ５のコレクタからエミッタへ、さらに、第３トランジスタＱ３のベース電圧を上昇させて第３トランジスタＱ３がオンし、第３トランジスタＱ３のベースからエミッタへ、さらに、ダイオードＤ１〜Ｄｍを介して電流ＩＲ２が流れる。
【０１３８】
この起動電流に応じて図２４に示すＢ点の電圧が上昇するので、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンする。さらに、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンすると、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタからベースに向かって電流が流れ、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２がオンする。
【０１３９】
この結果、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第２トランジスタＱ２のエミッタからコレクタ、第４トランジスタＱ４のコレクタからエミッタ、第１抵抗Ｒ１、第８トランジスタＱ８のコレクタからエミッタ、抵抗Ｒ５を経由してＧＮＤへ電流Ｉ２が流れる。
【０１４０】
このとき、第８トランジスタＱ８がオンするので、同時に、第９トランジスタＱ９がオンし、駆動系電源ＶLED からＬＥＤ１のアノード、カソード、第９トランジスタＱ９のコレクタからエミッタを経由してＧＮＤへ電流Ｉ３が流れる。
【０１４１】
さらに、第３トランジスタＱ３がオンするので、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第３トランジスタＱ３のコレクタからエミッタ、ダイオードＤ１〜Ｄｍを経由してＧＮＤへ電流Ｉ１が流れる。
【０１４２】
ここで、ＬＥＤ１に流れる順方向電流ＩＦは、基準電圧回路２７５とバンドギャップ回路２７７とを流れる電流の総和となるため、
［数２２］
ＩＦ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３    （２２）
となる。
【０１４３】
上述したように、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２は、カレントミラー回路２１５を構成しており、さらに、カレントミラー回路２１５は半導体集積回路としてモノリシック形成されているので、同一セルにて形成されている第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２にそれぞれ流れる電流Ｉ１，Ｉ２は等しくなる。
【０１４４】
従って、ＬＥＤ１に流れる順方向電流ＩＦは、
［数２３］
ＩＦ＝２×Ｉ１＋Ｉ３    （２３）
（２）消灯動作
次に、時刻ｔ１２において、第７トランジスタＱ７のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わると、第７トランジスタＱ７はオフ状態からオン状態に切り替わり、第７トランジスタＱ７のコレクタ−エミッタ間が導通状態となる。この結果、第６トランジスタＱ６のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わり、第６トランジスタＱ６のコレクタ−エミッタ間が導通状態となり、ＧＮＤレベルの停止信号がＢ点に生成されるので、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第６トランジスタＱ６のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ１が流れる。
【０１４５】
この停止信号に応じて、図２４に示すＢ点の電圧がＧＮＤレベルになるので、同時に、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオフ状態になり、これに応じてカレントミラー回路２１５の第２トランジスタＱ２に流れていた電流Ｉ２の供給が停止されて０になるので、第１トランジスタＱ１に流れていた電流Ｉ１も０になる。
【０１４６】
同時に、第４トランジスタＱ４がオフ状態になったことに応じてバンドギャップ回路２７７の第８トランジスタＱ８に流れていた電流Ｉ２の供給が停止されて０になるので、これに応じて第９トランジスタＱ９に流れていた電流Ｉ３も０になる。この結果、ＬＥＤ１の順方向電流ＩＦ＝０になり、ＬＥＤ１が消灯する。
【実施例７】
【０１４７】
図２５は、本発明の第７の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路２８１の構成を示す図である。図２５に示すように、ＬＥＤ駆動回路２８１は、外部からのパルス信号に応じて交互に繰り返す点灯信号と停止信号を生成して定電流回路２９３の動作をオンオフ制御するＯＮ−ＯＦＦ制御回路２９１と、ＯＮ−ＯＦＦ制御回路２９１から点灯信号および停止信号を入力し、点灯信号に応じて発光ダイオードＬＥＤ１に定電流を供給する一方、停止信号に応じてＬＥＤ１に供給していた定電流を停止する定電流回路２９３とから構成されている。なお、定電流回路２９３を構成するカレントミラー回路２１５とバンドギャップ回路２１７については、上述したのでその説明を省略する。
【０１４８】
詳しくは、ＯＮ−ＯＦＦ制御回路２９１は、ＮＰＮ型の第７トランジスタＱ７を有している。第７トランジスタＱ７は、外部からのパルス信号がベースに入力され、起動抵抗Ｒ２の一端は、定電流回路２９３に設けられた第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタとＬＥＤ１のカソードが共通接続されたＡ点に接続されており、一方、起動抵抗Ｒ２の他端は、第７トランジスタＱ７のコレクタに接続されている。さらに、第７トランジスタＱ７のコレクタが接続されたＢ点には、第１トランジスタＱ１のコレクタと第３トランジスタＱ３のコレクタおよびベースが共通接続されている。
【０１４９】
次に、図２６を参照して、本発明の本実施の形態に係わるＬＥＤ駆動回路２８１の動作について説明する。なお、時刻ｔは図２６に示すそれぞれのタイミングである。いま、時刻ｔ３０において、ＬＥＤ駆動回路２８１に駆動系電源ＶLED が印加されており、第７トランジスタＱ７のベース電圧がローレベル状態にあることとして説明を始める。このとき、第７トランジスタＱ７はオフ状態になっているので、ＬＥＤ１および定電流回路２９３には電流が流れている。すなわち、順方向電流ＩＦ＝Ｉ１＋Ｉ２となっている。
【０１５０】
（１）消灯動作
時刻ｔ３１において、第７トランジスタＱ７のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わると、第７トランジスタＱ７はオフ状態からオン状態に切り替わり、第７トランジスタＱ７のコレクタ−エミッタ間が導通状態となる。
【０１５１】
この結果、第７トランジスタＱ７のコレクタにおいてＧＮＤレベルの停止信号がＢ点に生成されるので、駆動系電源ＶLED からＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第７トランジスタＱ７のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ１が流れる。
【０１５２】
図２５に示すＢ点の電圧がＧＮＤレベルになるので、同時に、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオフ状態になり、これに応じてカレントミラー回路２１５の第２トランジスタＱ２に流れていた電流Ｉ２の供給が停止されて０になるので、第１トランジスタＱ１に流れていた電流Ｉ１も０になる。この結果、ＬＥＤ１の順方向電流ＩＦ＝０になり、ＬＥＤ１が消灯する。消灯時、起動抵抗Ｒ２に流れる電流ＩＲ２は数μＡと微少のためＬＥＤ１は点灯しない。
【０１５３】
なお、第７トランジスタＱ７のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わった直後に、第７トランジスタＱ７のコレクタ−エミッタ間に流れるコレクタ電流Ｉｃのオン期間は、半導体集積回路が有する寄生容量により決定されものである。
【０１５４】
（２）点灯動作
次に、時刻ｔ３２において、第７トランジスタＱ７のベース電圧がハイレベルからローレベルに切り替わると、第７トランジスタＱ７はオン状態からオフ状態に切り替わり、第７トランジスタＱ７のコレクタはオープン状態に移行し、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１、起動抵抗Ｒ２を介して第７トランジスタＱ７のコレクタがハイレベルになり、Ｂ点に点灯信号が現れる。なお、起動抵抗Ｒ２が数ＭΩオーダーの抵抗値を有するため、起動電流はμＡオーダーの値となる。
【０１５５】
この起動電流に応じて図２５に示すＢ点の電圧が上昇するので、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンする。さらに、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンすると、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタからベースに向かって電流が流れ、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２がオンする。
【０１５６】
この結果、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第３トランジスタＱ３のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ1 が流れる。同時に、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第２トランジスタＱ２のエミッタからコレクタ、第４トランジスタＱ４のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ２が流れる。この結果、ＬＥＤ１に上述した定電流の順方向電流ＩＦが生じるので、ＬＥＤ１が点灯する。
【０１５７】
次に、図２７を参照して、駆動系電源ＶＬＥＤの投入時でのＬＥＤ駆動回路２８１の動作について説明する。まず、時刻ｔ４０において、駆動系電源ＶＬＥＤの供給が開始されて上昇し、時刻ｔ４１〜ｔ４２において、駆動系電源ＶＬＥＤの電圧が駆動可能電圧Ｖｔｈを越えたこととする。
【０１５８】
この時、Ｅ点に外部から与えられている電圧が０Ｖである場合には、時刻ｔ４２において、点灯信号が発生してＬＥＤ１にＩＦが流れ、ＬＥＤ１が点灯する。なお、時刻ｔ４２〜ｔ４６の間で、駆動系電源ＶＬＥＤが安定したこととする。
【０１５９】
ここで、時刻ｔ４４〜ｔ４５において、Ｅ点に１回のハイレベル信号が外部から与えると、Ｂ点がローレベルに移行するので、ＬＥＤ１は消灯する。図２７においては、時刻ｔ４６〜ｔ４９において駆動系電源ＶＬＥＤに電圧変動があるが、本実施の形態によれば定電流回路２９３を用いているので、電圧変動による影響がＩＦ現れず、安定している。
【実施例８】
【０１６０】
図２８は、本発明の第８の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路３０１の構成を示す図である。図２８に示すように、ＬＥＤ駆動回路３０１は、外部からのパルス信号に応じて交互に繰り返す点灯信号と停止信号を生成して定電流回路３１３の動作をオンオフ制御するＯＮ−ＯＦＦ制御回路２９１と、ＯＮ−ＯＦＦ制御回路２９１から点灯信号および停止信号を入力し、点灯信号に応じて発光ダイオードＬＥＤ１に定電流を供給する一方、停止信号に応じてＬＥＤ１に供給していた定電流を停止する定電流回路３１３とから構成されている。なお、定電流回路３１３を構成するカレントミラー回路２１５と基準電圧回路２５７については、上述したのでその説明を省略する。
【０１６１】
次に、図２８を参照して、本発明の本実施の形態に係わるＬＥＤ駆動回路３０１の動作について説明する。なお、時刻ｔは図２６に示すそれぞれのタイミングである。いま、時刻ｔ３０において、ＬＥＤ駆動回路３０１に駆動系電源ＶＬＥＤが印加されており、第７トランジスタＱ７のベース電圧がローレベル状態にあることとして説明を始める。
【０１６２】
このとき、第７トランジスタＱ７はオフ状態になっているので、ＬＥＤ１および定電流回路３１３には電流が流れている。すなわち、順方向電流ＩＦ＝Ｉ１＋Ｉ２となっている。
【０１６３】
（１）消灯動作
時刻ｔ３１において、第７トランジスタＱ７のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わると、第７トランジスタＱ７はオフ状態からオン状態に切り替わり、第７トランジスタＱ７のコレクタ−エミッタ間が導通状態となる。
【０１６４】
この結果、第７トランジスタＱ７のコレクタにおいてＧＮＤレベルの停止信号がＢ点に生成されるので、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第７トランジスタＱ７のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ１が流れる。
【０１６５】
図２８に示すＢ点の電圧がＧＮＤレベルになるので、同時に、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオフ状態になり、これに応じてカレントミラー回路２１５の第２トランジスタＱ２に流れていた電流Ｉ２の供給が停止されて０になるので、第１トランジスタＱ１に流れていた電流Ｉ１も０になる。この結果、ＬＥＤ１の順方向電流ＩＦ＝０になり、ＬＥＤ１が消灯する。消灯時、起動抵抗Ｒ２に流れる電流ＩＲ２は数μＡと微少のため、ＬＥＤ１は点灯しない。なお、第７トランジスタＱ７のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わった直後に、第７トランジスタＱ７のコレクタ−エミッタ間に流れるコレクタ電流Ｉｃのオン期間は、半導体集積回路が有する寄生容量により決定されものである。
【０１６６】
（２）点灯動作
次に、時刻ｔ３２において、第７トランジスタＱ７のベース電圧がハイレベルからローレベルに切り替わると、第７トランジスタＱ７はオン状態からオフ状態に切り替わり、第７トランジスタＱ７のコレクタはオープン状態に移行し、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１、起動抵抗Ｒ２を介して第７トランジスタＱ７のコレクタがハイレベルになり、Ｂ点に点灯信号が現れる。なお、起動抵抗Ｒ２が数ＭΩオーダーの抵抗値を有するため、起動電流はμＡオーダーの値となる。
【０１６７】
この起動電流に応じて図２８に示すＢ点の電圧が上昇するので、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンする。
【０１６８】
さらに、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンすると、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタからベースに向かって電流が流れ、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２がオンする。この結果、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第３トランジスタＱ３のコレクタからエミッタ、ダイオードＤ１〜Ｄｍを経由して電流Ｉ１が流れる。同時に、駆動系電源ＶLED からＬＥＤ１のアノード、カソード、第２トランジスタＱ２のエミッタからコレクタ、第４トランジスタＱ４のコレクタからエミッタ、抵抗Ｒ１を経由して電流Ｉ２が流れる。
【０１６９】
このように、時刻ｔ３２において、第７トランジスタＱ７のベース電圧がハイレベルからローレベルに切り替わると、第７トランジスタＱ７はオン状態からオフ状態に切り替わり、トランジスタＱ７のコレクタがオープン状態になり、起動電流ＩＲ２が第３トランジスタＱ３に流れ、基準電圧回路２５７を起動する。この結果、ＬＥＤ１に上述した定電流の順方向電流ＩＦが生じるので、ＬＥＤ１が点灯する。
【実施例９】
【０１７０】
図２９は、本発明の第９の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路３２１の構成を示す図である。図２９に示すように、ＬＥＤ駆動回路３２１は、外部からのパルス信号に応じて交互に繰り返す点灯信号と停止信号を生成して定電流回路３３３の動作をオンオフ制御するＯＮ−ＯＦＦ制御回路２９１と、ＯＮ−ＯＦＦ制御回路２９１から点灯信号および停止信号を入力し、点灯信号に応じて発光ダイオードＬＥＤ１に定電流を供給する一方、停止信号に応じてＬＥＤ１に供給していた定電流を停止する定電流回路３３３とから構成されている。なお、定電流回路３３３を構成するカレントミラー回路２１５と基準電圧回路２７５およびバンドギャップ回路２７７については、上述したのでその説明を省略する。
【０１７１】
次に、図２９を参照して、本発明の本実施の形態に係わるＬＥＤ駆動回路３２１の動作について説明する。なお、時刻ｔは図２６に示すそれぞれのタイミングである。いま、時刻ｔ３０において、ＬＥＤ駆動回路３２１に駆動系電源ＶＬＥＤが印加されており、第７トランジスタＱ７のベース電圧がローレベル状態にあることとして説明を始める。このとき、第７トランジスタＱ７はオフ状態になっているので、ＬＥＤ１および定電流回路３３３には電流が流れている。すなわち、順方向電流ＩＦ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３となっている。
【０１７２】
（１）消灯動作
時刻ｔ３１において、第７トランジスタＱ７のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わると、第７トランジスタＱ７はオフ状態からオン状態に切り替わり、第７トランジスタＱ７のコレクタ−エミッタ間が導通状態となる。この結果、第７トランジスタＱ７のコレクタにおいてＧＮＤレベルの停止信号がＢ点に生成されるので、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第７トランジスタＱ７のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ１が流れる。
【０１７３】
図２９に示すＢ点の電圧がＧＮＤレベルになるので、同時に、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオフ状態になり、これに応じてカレントミラー回路２１５の第２トランジスタＱ２に流れていた電流Ｉ２の供給が停止されて０になるので、第１トランジスタＱ１に流れていた電流Ｉ１も０になる。同時に、第４トランジスタＱ４がオフ状態になったことに応じてバンドギャップ回路２７７の第８トランジスタＱ８に流れていた電流Ｉ２の供給が停止されて０になるので、これに応じて第９トランジスタＱ９に流れていた電流Ｉ３も０になる。この結果、ＬＥＤ１の順方向電流ＩＦ＝０になり、ＬＥＤ１が消灯する。
【０１７４】
消灯時、起動抵抗Ｒ２に流れる電流ＩＲ２は数μＡと微少のため、ＬＥＤ１は点灯しない。なお、第７トランジスタＱ７のベース電圧がローレベルからハイレベルに切り替わった直後に、第７トランジスタＱ７のコレクタ−エミッタ間に流れるコレクタ電流Ｉｃのオン期間は、半導体集積回路が有する寄生容量により決定されものである。
【０１７５】
（２）点灯動作
次に、時刻ｔ３２において、第７トランジスタＱ７のベース電圧がハイレベルからローレベルに切り替わると、第７トランジスタＱ７はオン状態からオフ状態に切り替わり、第７トランジスタＱ７のコレクタはオープン状態に移行し、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１、起動抵抗Ｒ２を介して第７トランジスタＱ７のコレクタがハイレベルになり、Ｂ点に点灯信号が現れる。なお、起動抵抗Ｒ２が数ＭΩオーダーの抵抗値を有するため、起動電流はμＡオーダーの値となる。
【０１７６】
この起動電流に応じて図２９に示すＢ点の電圧が上昇するので、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１、起動抵抗Ｒ２を介して第３トランジスタＱ３のベース電圧を上昇させて第３トランジスタＱ３がオンし、第３トランジスタＱ３のベースからエミッタへ、さらに、ダイオードＤ１〜Ｄｍを介して電流ＩＲ２が流れる。
【０１７７】
この起動電流に応じて図２９に示すＢ点の電圧が上昇するので、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンする。さらに、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンすると、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタからベースに向かって電流が流れ、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２がオンする。
【０１７８】
この結果、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第２トランジスタＱ２のエミッタからコレクタ、第４トランジスタＱ４のコレクタからエミッタ、第１抵抗Ｒ１、第８トランジスタＱ８のコレクタからエミッタ、抵抗Ｒ５を経由してＧＮＤへ電流Ｉ２が流れる。このとき、第８トランジスタＱ８がオンするので、同時に、第９トランジスタＱ９がオンし、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第９トランジスタＱ９のコレクタからエミッタを経由してＧＮＤへ電流Ｉ３が流れる。
【０１７９】
さらに、第３トランジスタＱ３がオンするので、駆動系電源ＶLED からＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第３トランジスタＱ３のコレクタからエミッタ、ダイオードＤ１〜Ｄｍを経由してＧＮＤへ電流Ｉ1 が流れる。
【０１８０】
ここで、ＬＥＤ１に流れる順方向電流ＩＦは、基準電圧回路２７５とバンドギャップ回路２７７とを流れる電流の総和となるため、
［数２４］
ＩＦ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３  （２４）
となる。この結果、ＬＥＤ１に上述した定電流の順方向電流ＩＦが生じるので、ＬＥＤ１が点灯する。
【実施例１０】
【０１８１】
図３０は、本発明の第１０の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路３４１の構成を示す図である。図３０に示すように、ＬＥＤ駆動回路３４１は、外部からのパルス信号に応じて交互に繰り返す点灯信号と停止信号を生成して定電流回路３５３の動作をオンオフ制御するＯＮ−ＯＦＦ制御回路３５１と、ＯＮ−ＯＦＦ制御回路３５１から点灯信号および停止信号を入力し、点灯信号に応じて発光ダイオードＬＥＤ１に定電流を供給する一方、停止信号に応じてＬＥＤ１に供給していた定電流を停止する定電流回路３５３とから構成されている。なお、定電流回路３５３を構成するカレントミラー回路２１５とバンドギャップ回路２１７については、上述したのでその説明を省略する。
【０１８２】
詳しくは、ＯＮ−ＯＦＦ制御回路３５１は、ＣＭＯＳ型の第７−１トランジスタＱ７−１と第７−２トランジスタＱ７−２を有している。第７−１トランジスタＱ７−１と第７−２トランジスタＱ７−２とはゲートが共通接続されており、外部からのパルス信号がゲートに入力され、第７−１トランジスタＱ７−１のソースに接続された起動抵抗Ｒ２の一端は、定電流回路３５３に設けられた第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタとＬＥＤ１のカソードが共通接続されたＡ点に接続されている。さらに、第７−１トランジスタＱ７−１のドレインと第７−２トランジスタのドレインが共通接続されたＢ点には、第１トランジスタＱ１のコレクタと第３トランジスタＱ３のコレクタおよびベースが共通接続されている。第７−２トランジスタＱ７−２のソースは、ＧＮＤに接続されている。
【０１８３】
次に、図３０を参照して、本発明の本実施の形態に係わるＬＥＤ駆動回路３４１の動作について説明する。なお、時刻ｔは図３１に示すそれぞれのタイミングである。いま、時刻ｔ６０において、ＬＥＤ駆動回路３４１に駆動系電源ＶＬＥＤが印加されており、第７−１トランジスタＱ７−１と第７−２トランジスタＱ７−２のゲート電圧がローレベル状態にあることとして説明を始める。このとき、第７−１トランジスタＱ７−１はオン状態になっているので、ＬＥＤ１および定電流回路３５３には電流が流れている。すなわち、順方向電流ＩＦ＝Ｉ１＋Ｉ２となっている。
【０１８４】
（１）消灯動作
時刻ｔ６１において、Ｅ点のゲート電圧がローレベルからハイレベルに切り替わると、第７−１トランジスタＱ７−１はオン状態からオフ状態に切り替わり、第７−２トランジスタＱ７−２はオフ状態からオン状態に切り替わり、第７−２トランジスタＱ７−２のドレイン−ソース間が導通状態となる。この結果、ＧＮＤレベルの停止信号がＢ点に生成されるので、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第７−２トランジスタＱ７−２のドレインからソースを経由してＧＮＤへ電流Ｉ1 が流れる。
【０１８５】
この停止信号に応じて、図３０に示すＢ点の電圧がＧＮＤレベルになるので、同時に、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオフ状態になり、これに応じてカレントミラー回路２１５の第２トランジスタＱ２に流れていた電流Ｉ２の供給が停止されて０になるので、第１トランジスタＱ１に流れていた電流Ｉ１も０になる。この結果、ＬＥＤ１の順方向電流ＩＦ＝０になり、ＬＥＤ１が消灯する。なお、第７−２トランジスタＱ７−２のゲート電圧がローレベルからハイレベルに切り替わった直後に、第７−２トランジスタＱ７−２のドレイン−ソース間に流れるドレイン電流Ｉｄのオン期間は、半導体集積回路が有する寄生容量により決定されものである。
【０１８６】
（２）点灯動作
次に、時刻ｔ６２において、Ｅ点のゲート電圧がハイレベルからローレベルに切り替わると、第７−１トランジスタＱ７−１はオフ状態からオン状態に切り替わり、第７−２トランジスタＱ７−２はオン状態からオフ状態に切り替わり、第７−１トランジスタＱ７−１のドレイン−ソース間が導通状態となる。この結果、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１、起動抵抗Ｒ２を介して第７−１トランジスタＱ７−１のドレインがハイレベルになり、Ｂ点に点灯信号が現れる。なお、起動抵抗Ｒ２が数ＭΩオーダーの抵抗値を有するため、起動電流はμＡオーダーの値となる。
【０１８７】
この起動電流に応じて図３０に示すＢ点の電圧が上昇するので、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンする。さらに、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンすると、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタからベースに向かって電流が流れ、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２がオンする。
【０１８８】
この結果、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第３トランジスタＱ３のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ1 が流れる。同時に、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第２トランジスタＱ２のエミッタからコレクタ、第４トランジスタＱ４のコレクタからエミッタを経由して電流Ｉ２が流れる。この結果、ＬＥＤ１に上述した定電流の順方向電流ＩＦが生じるので、ＬＥＤ１が点灯する。
【０１８９】
次に、図３２を参照して、駆動系電源ＶＬＥＤの投入時でのＬＥＤ駆動回路３４１の動作について説明する。まず、時刻ｔ７０において、駆動系電源ＶＬＥＤの供給が開始されて上昇し、時刻ｔ７１〜ｔ７２において、駆動系電源ＶＬＥＤの電圧が駆動可能電圧Ｖｔｈを越えたこととする。
【０１９０】
この時、Ｅ点に外部から与えられている電圧が０Ｖである場合には、時刻ｔ７２において、点灯信号が発生してＬＥＤ１にＩF が流れ、ＬＥＤ１が点灯する。なお、時刻ｔ７２〜ｔ７６の間で、駆動系電源ＶＬＥＤが安定したこととする。
【０１９１】
ここで、時刻ｔ７４〜ｔ７５において、Ｅ点に１回のハイレベル信号が外部から与えると、Ｂ点がローレベルに移行するので、ＬＥＤ１は消灯する。図３２においては、時刻ｔ７６〜ｔ７９において駆動系電源ＶＬＥＤに電圧変動があるが、本実施の形態によれば定電流回路３５３を用いているので、電圧変動による影響がＩＦ現れず、安定している。
【実施例１１】
【０１９２】
図３３は、本発明の第１１の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路３６１の構成を示す図である。図３３に示すように、ＬＥＤ駆動回路３６１は、外部からのパルス信号に応じて交互に繰り返す点灯信号と停止信号を生成して定電流回路３７３の動作をオンオフ制御するＯＮ−ＯＦＦ制御回路３５１と、ＯＮ−ＯＦＦ制御回路３５１から点灯信号および停止信号を入力し、点灯信号に応じて発光ダイオードＬＥＤ１に定電流を供給する一方、停止信号に応じてＬＥＤ１に供給していた定電流を停止する定電流回路３７３とから構成されている。なお、定電流回路３７３を構成するカレントミラー回路２１５と基準電圧回路２５７については、上述したのでその説明を省略する。
【０１９３】
次に、図３３を参照して、本発明の本実施の形態に係わるＬＥＤ駆動回路３６１の動作について説明する。なお、時刻ｔは図３１に示すそれぞれのタイミングである。いま、時刻ｔ６０において、ＬＥＤ駆動回路３６１に駆動系電源ＶＬＥＤが印加されており、第７−１トランジスタＱ７−１と第７−２トランジスタＱ７−２のゲート電圧がローレベル状態にあることとして説明を始める。このとき、第７−１トランジスタＱ７−１はオン状態になっているので、ＬＥＤ１および定電流回路３６１には電流が流れている。すなわち、順方向電流ＩＦ＝Ｉ１＋Ｉ２となっている。
【０１９４】
（１）消灯動作
時刻ｔ６１において、Ｅ点のゲート電圧がローレベルからハイレベルに切り替わると、第７−１トランジスタＱ７−１はオン状態からオフ状態に切り替わり、第７−２トランジスタＱ７−２はオフ状態からオン状態に切り替わり、第７−２トランジスタＱ７−２のドレイン−ソース間が導通状態となる。この結果、ＧＮＤレベルの停止信号がＢ点に生成されるので、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第７−２トランジスタＱ７−２のドレインからソースを経由してＧＮＤへ電流Ｉ１が流れる。
【０１９５】
この停止信号に応じて、図３３に示すＢ点の電圧がＧＮＤレベルになるので、同時に、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオフ状態になり、これに応じてカレントミラー回路２１５の第２トランジスタＱ２に流れていた電流Ｉ２の供給が停止されて０になるので、第１トランジスタＱ１に流れていた電流Ｉ１も０になる。この結果、ＬＥＤ１の順方向電流ＩＦ＝０になり、ＬＥＤ１が消灯する。なお、第７−２トランジスタＱ７−２のゲート電圧がローレベルからハイレベルに切り替わった直後に、第７−２トランジスタＱ７−２のドレイン−ソース間に流れるドレイン電流Ｉｄのオン期間は、半導体集積回路が有する寄生容量により決定されものである。
【０１９６】
（２）点灯動作
次に、時刻ｔ６２において、Ｅ点のゲート電圧がハイレベルからローレベルに切り替わると、第７−１トランジスタＱ７−１はオフ状態からオン状態に切り替わり、第７−２トランジスタＱ７−２はオン状態からオフ状態に切り替わり、第７−１トランジスタＱ７−１のドレイン−ソース間が導通状態となる。この結果、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１、起動抵抗Ｒ２を介して第７−１トランジスタＱ７−１のドレインがハイレベルになり、Ｂ点に点灯信号が現れる。なお、起動抵抗Ｒ２が数ＭΩオーダーの抵抗値を有するため、起動電流はμＡオーダーの値となる。
【０１９７】
この起動電流に応じて図３３に示すＢ点の電圧が上昇するので、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンする。さらに、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンすると、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタからベースに向かって電流が流れ、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２がオンする。
【０１９８】
この結果、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第３トランジスタＱ３のコレクタからエミッタ、ダイオードＤ１〜Ｄｍを経由して電流Ｉ１が流れる。同時に、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第２トランジスタＱ２のエミッタからコレクタ、第４トランジスタＱ４のコレクタからエミッタ、抵抗Ｒ１を経由して電流Ｉ2 が流れる。この結果、ＬＥＤ１に上述した定電流の順方向電流ＩＦが生じるので、ＬＥＤ１が点灯する。
【実施例１２】
【０１９９】
図３４は、本発明の第１２の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路３８１の構成を示す図である。図３４に示すように、ＬＥＤ駆動回路３８１は、外部からのパルス信号に応じて交互に繰り返す点灯信号と停止信号を生成して定電流回路３９３の動作をオンオフ制御するＯＮ−ＯＦＦ制御回路３５１と、ＯＮ−ＯＦＦ制御回路３５１から点灯信号および停止信号を入力し、点灯信号に応じて発光ダイオードＬＥＤ１に定電流を供給する一方、停止信号に応じてＬＥＤ１に供給していた定電流を停止する定電流回路３９３とから構成されている。なお、定電流回路３９３を構成するカレントミラー回路２１５と基準電圧回路２５７およびバンドギャップ回路２７７については、上述したのでその説明を省略する。
【０２００】
次に、図３４を参照して、本発明の本実施の形態に係わるＬＥＤ駆動回路３８１の動作について説明する。なお、時刻ｔは図３１に示すそれぞれのタイミングである。いま、時刻ｔ６０において、ＬＥＤ駆動回路３８１に駆動系電源ＶＬＥＤが印加されており、第７−１トランジスタＱ７−１と第７−２トランジスタＱ７−２のゲート電圧がローレベル状態にあることとして説明を始める。このとき、第７−１トランジスタＱ７−１はオン状態になっているので、ＬＥＤ１および定電流回路３９３には電流が流れている。すなわち、順方向電流ＩＦ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３となっている。
【０２０１】
（１）消灯動作
時刻ｔ６１において、Ｅ点のゲート電圧がローレベルからハイレベルに切り替わると、第７−１トランジスタＱ７−１はオン状態からオフ状態に切り替わり、第７−２トランジスタＱ７−２はオフ状態からオン状態に切り替わり、第７−２トランジスタＱ７−２のドレイン−ソース間が導通状態となる。この結果、ＧＮＤレベルの停止信号がＢ点に生成されるので、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第７−２トランジスタＱ７−２のドレインからソースを経由してＧＮＤへ電流Ｉ１が流れる。
【０２０２】
この停止信号に応じて、図３４に示すＢ点の電圧がＧＮＤレベルになるので、同時に、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオフ状態になり、これに応じてカレントミラー回路２１５の第２トランジスタＱ２に流れていた電流Ｉ２の供給が停止されて０になるので、第１トランジスタＱ１に流れていた電流Ｉ１も０になる。
【０２０３】
同時に、第４トランジスタＱ４がオフ状態になったことに応じてバンドギャップ回路２７７の第８トランジスタＱ８に流れていた電流Ｉ２の供給が停止されて０になるので、これに応じて第９トランジスタＱ９に流れていた電流Ｉ３も０になる。この結果、ＬＥＤ１の順方向電流ＩＦ＝０になり、ＬＥＤ１が消灯する。
【０２０４】
なお、第７−２トランジスタＱ７−２のゲート電圧がローレベルからハイレベルに切り替わった直後に、第７−２トランジスタＱ７−２のドレイン−ソース間に流れるドレイン電流Ｉｄのオン期間は、半導体集積回路が有する寄生容量により決定されものである。
【０２０５】
（２）点灯動作
次に、時刻ｔ６２において、Ｅ点のゲート電圧がハイレベルからローレベルに切り替わると、第７−１トランジスタＱ７−１はオフ状態からオン状態に切り替わり、第７−２トランジスタＱ７−２はオン状態からオフ状態に切り替わり、第７−１トランジスタＱ７−１のドレイン−ソース間が導通状態となる。この結果、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１、起動抵抗Ｒ２を介して第７−１トランジスタＱ７−１のドレインがハイレベルになり、Ｂ点に点灯信号が現れる。なお、起動抵抗Ｒ２が数ＭΩオーダーの抵抗値を有するため、起動電流はμＡオーダーの値となる。
【０２０６】
この起動電流に応じて図３４に示すＢ点の電圧が上昇するので、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１、起動抵抗Ｒ２を介して第３トランジスタＱ３のベース電圧を上昇させて第３トランジスタＱ３がオンし、第３トランジスタＱ３のベースからエミッタへ、さらに、ダイオードＤ１〜Ｄｍを介して電流ＩＲ２が流れる。この起動電流に応じて図３４に示すＢ点の電圧が上昇するので、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンする。
【０２０７】
さらに、第３および第４トランジスタＱ３，Ｑ４がオンすると、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタからベースに向かって電流が流れ、第１および第２トランジスタＱ１，Ｑ２がオンする。この結果、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第２トランジスタＱ２のエミッタからコレクタ、第４トランジスタＱ４のコレクタからエミッタ、第１抵抗Ｒ１、第８トランジスタＱ８のコレクタからエミッタ、抵抗Ｒ５を経由してＧＮＤへ電流Ｉ２が流れる。このとき、第８トランジスタＱ８がオンするので、同時に、第９トランジスタＱ９がオンし、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第９トランジスタＱ９のコレクタからエミッタを経由してＧＮＤへ電流Ｉ３が流れる。
【０２０８】
さらに、第３トランジスタＱ３がオンするので、駆動系電源ＶＬＥＤからＬＥＤ１のアノード、カソード、第１トランジスタＱ１のエミッタからコレクタ、第３トランジスタＱ３のコレクタからエミッタ、ダイオードＤ１〜Ｄｍを経由してＧＮＤへ電流Ｉ１が流れる。ここで、ＬＥＤ１に流れる順方向電流ＩＦは、基準電圧回路２７５とバンドギャップ回路２７７とを流れる電流の総和となるため、
［数２５］
ＩＦ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３    （２５）
となる。この結果、ＬＥＤ１に上述した定電流の順方向電流ＩＦが生じるので、ＬＥＤ１が点灯する。
【０２０９】
（応用例１）図３５は、上述した本発明の第１０の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路３４１を応用したＬＥＤ駆動装置４０１の構成を示す図である。図３５に示すように、ＬＥＤ駆動装置４０１は、外部から入力される制御信号ＣＮＴＹ１〜４に応じて駆動系電源ＶＬＥＤからそれぞれのＬＥＤ１１〜４４に供給する接続線をそれぞれオンオフする例えばリレーの接点や半導体スイッチからなるスイッチＳＷ１〜４と、スイッチＳＷ１〜４とそれぞれ接続するＬＥＤ１１〜４４と、ＬＥＤ１１〜４４にそれぞれ接続して定電流を供給する定電流回路ＩＣＣ１〜４とをそれぞれ直列に接続している。
【０２１０】
また、定電流回路ＩＣＣ１〜４には、外部からそれぞれＥ１〜Ｅ４に入力されるパルス信号に応じてオンオフ制御するＯＮ−ＯＦＦ制御回路４１１〜４１４が接続されている。このＬＥＤ駆動装置４０１は、外部から入力される制御信号ＣＮＴＹ１〜４に応じてスイッチＳＷ１〜４がオンオフ制御され点灯すべきＬＥＤが指定され、さらに、外部からそれぞれＥ１〜Ｅ４に入力されるパルス信号に応じてＬＥＤの点灯タイミングが指定されるので、パルス信号の発生タイミングをちらつきが気にならない周波数以上に設定することで、ディスプレイ装置として利用することができる。
【０２１１】
このＬＥＤ駆動装置４０１に用いる定電流回路ＩＣＣ１〜４は、第４〜第１２の実施の形態に示すＬＥＤ駆動回路２０１，２２１，２４１，２６１，２８１，３０１，３２１，３４１，３６１，３８１の何れでも採用することが可能である。また、定電流回路は高インピーダンス特性を有しているので、駆動系電源ＶＬＥＤの電圧が増加しても電流値ＩＦは一定となる。
【０２１２】
図３５に示すようなダイナミック駆動のＬＥＤ駆動装置４０１に対して、同一光度のＬＥＤを数多く実装した場合を想定した場合、
（１）第４〜第１２の実施の形態に示す何れの定電流回路を用いても、ＬＥＤには駆動系電源ＶＬＥＤの電圧や順方向電圧ＶＦに依らず安定した定電流の順方向電流ＩＦを供給できるため、ＬＥＤ毎に光度バラつきを起こす可能性が極めて低い。また、ＬＥＤをオンオフ制御するためのＯＮ−ＯＦＦ制御回路により停止信号が出力されている場合、定電流回路はオフ状態になっているため、点灯時に生じる電流以外の無駄な電流が流れることがなく、高効率の「定電流方式ＬＥＤドライバー」を実現することができる。
【０２１３】
（２）面積効率が高いモノリシックＩＣを例えば、上述したＯＮ−ＯＦＦ制御回路と定電流回路とで実現することが可能であり、ＬＥＤ不具合検出機能やサージ保護機能を付加することが可能である。
【０２１４】
（第４〜第１２の実施の形態における共通の効果）第４〜第１２の実施の形態におけるＬＥＤ駆動回路によれば、以下のような共通の効果があった。特に、従来の発光ダイオード駆動回路と比較して、発光ダイオードの明度が安定し、かつ、電源効率の向上に寄与することができる。
【０２１５】
（１）ＬＥＤ１には、駆動系電源の電圧やＶＦに依存せず、安定した定電流を供給することができるため、他のＬＥＤに交換した場合でも、光度バラツキを起こす可能性が極めて低い。
【０２１６】
（２）ＯＮ−ＯＦＦ制御回路から停止信号が出力されている場合には、定電流回路もオフされるため、無駄な電流が流れないので、高効率のＬＥＤ駆動回路を提供することができる。なお、図２６に示すように、第７，８，９の実施の形態では、起動抵抗に数μＡの電流が流れるが、効率の低下に影響を与えない電流レベルである。
【０２１７】
（３）ＯＮ−ＯＦＦ制御回路に用いるトランジスタは、ＬＥＤをオンオフ制御するスイッチング素子Ｑ７よりもＰｃ損失分を低下することができるので、発熱量の減少に寄与することができる。
【０２１８】
（４）面積効率が高いモノリシックＩＣを実現することができる。
【０２１９】
（５）バイポーラプロセスやＢｉＣＭＯＳプロセスに適応することができる。
【０２２０】
上述した従来の発光ダイオード駆動回路と比較して、発光ダイオードの明度が安定し、かつ、電源効率の向上に寄与することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２２１】
本発明に係る発光ダイオード駆動回路は、発光ダイオードを定電流駆動する発光ダイオード駆動回路に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路１１の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路１１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】ＬＥＤ駆動回路１１に設けられた定電流回路１３における直流電源Ｖｃｃと順方向電流ＩＦとの特性を示すグラフである。
【図４】定電流回路１３における順方向電流ＩＦとジャンクション温度Ｔｊとの特性を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路１１の変形例１の構成を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路１１の変形例２の構成を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路２１の構成を示す図である。
【図８】ＬＥＤ駆動回路２１に設けられた定電流回路２３における直流電源Ｖｃｃと順方向電流ＩＦとの特性を示すグラフである。
【図９】定電流回路２３における順方向電流ＩＦとジャンクション温度Ｔｊとの特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路３１の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路３１に設けられた定電流回路３３をモノリシック形成した場合に、第１抵抗Ｒ１及び第３抵抗Ｒ３とジャンクション温度Ｔｊとの特性を示すグラフである。
【図１２】定電流回路３３における順方向電圧ＶＦとジャンクション温度Ｔｊとの特性を示すグラフである。
【図１３】本発明の第１乃至第３実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路１１，２１，３１を応用したＬＥＤ駆動装置４１の構成を示す図である。
【図１４】本発明の第１乃至第３実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路１１，２１，３１を応用したＬＥＤ駆動装置５１の構成を示す図である。
【図１５】従来のＬＥＤ駆動回路１０１を示す図である。
【図１６】従来のＬＥＤ駆動回路１０１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１７】従来のＬＥＤ駆動回路１０２を示す図である。
【図１８】従来のＬＥＤ駆動回路１０２の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１９】本発明の第４の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路２０１の構成を示す図である。
【図２０】本発明の第４の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路２０１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図２１】ＬＥＤ駆動回路２０１に設けられた定電流回路における駆動系電源ＶＬＥＤと順方向電流ＩＦとの特性を示すグラフである。
【図２２】本発明の第４の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路２０１の変形例１の構成を示す図である。
【図２３】本発明の第５の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路２４１の構成を示す図である。
【図２４】本発明の第６の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路２６１の構成を示す図である。
【図２５】本発明の第７の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路２８１の構成を示す図である。
【図２６】本発明の第７の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路２８１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図２７】ＬＥＤ駆動回路２８１に設けられた定電流回路における駆動系電源ＶＬＥＤと順方向電流ＩＦとの特性を示すグラフである。
【図２８】本発明の第８の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路３０１の構成を示す図である。
【図２９】本発明の第９の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路３２１の構成を示す図である。
【図３０】本発明の第１０の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路３４１の構成を示す図である。
【図３１】本発明の第１０の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路３４１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３２】ＬＥＤ駆動回路３４１に設けられた定電流回路における駆動系電源ＶＬＥＤと順方向電流ＩＦとの特性を示すグラフである。
【図３３】本発明の第１１の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路３６１の構成を示す図である。
【図３４】本発明の第１２の実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路３８１の構成を示す図である。
【図３５】本発明の第４乃至第１２実施の形態に係るＬＥＤ駆動回路を応用したＬＥＤ駆動装置４０１の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０２２３】
１１，２１，３１ ＬＥＤ駆動回路
ＬＥＤ１ 発光ダイオード
１２，１３，１４，２３，３３ 定電流回路
Ｑ７ スイッチング素子
１５，１６，１９ カレントミラー回路
１７，１８，３７ バンドギャップ回路
２７，３５ 基準電圧回路
２０１，２２１，２４１，２６１，２８１，３０１，３２１，３４１，３６１，３８１ ＬＥＤ駆動回路
ＬＥＤ１ 発光ダイオード
２１３，２３３，２５１，２７３，２９３，３１３，３３３，３５３，３６１，３９３ 定電流回路
２１５，２３５ カレントミラー回路
２１７，２３７，２７７ バンドギャップ回路
２５７，２７５ 基準電圧回路
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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