(57)【要約】【課題】  従来の発光ダイオード駆動回路は低電圧（３Ｖ以下）では青、緑などの発光ダイオードにおいて点灯しないか十分な輝度が得られない、また部品点数が多く小型化低価格化が困難、さらに発光タイミングの自由度が低いなどの問題があった。【解決手段】  コンデンサ、ダイオードでチャージポンプ回路を構成し、フラッシュＲＯＭ内蔵低電圧動作マイコンのプログラムを介して駆動し昇圧するとともに、マイコンの出力ポートをプログラムによってＯＮ，ＯＦＦして発光ダイオードの発光タイミングを設定するようにしたものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオード、コンデンサ、およびマイクロコントローラ（以下マイコン）でチャージポンプ回路を構成し、この回路をマイコンの出力ポートからプログラムを介して駆動する一方、チャージポンプ回路出力とマイコンの他の出力ポート間に発光ダイオードを接続し、マイコンの他の出力ポートをプログラムによってＯＮ−ＯＦＦすることにより発光ダイオードの発光を制御する発光ダイオード駆動方式。
【請求項２】
請求項１の回路であって、マイコンの出力ポートのチャージポンプ回路とマイコンの他の出力ポートのＯＮ−ＯＦＦ制御の比率を変えることによって発光ダイオードの輝度を設定する発光ダイオード駆動方式。
【請求項３】
請求項１の回路であって、発光ダイオードの発光が必要な時の直前にチャージポンプ回路の駆動を開始し、発光が不要な時には駆動を停止する発光ダイオード駆動方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は各種発光ダイオードをボタン電池１個（３Ｖ以下）で駆動でき、自由度の高い発光タイミングを実現する方式に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の発光ダイオード駆動の単純な例としては図１のように発光ダイオードの順方向電圧以上の電圧電源から電流制限抵抗を介して駆動する方法や図２（非特許文献１）のような倍電圧回路で昇圧して駆動する方式がある。また非特許文献２（図なし）のようにコイルで昇圧して駆動する方法などもある。
【非特許文献１】  ＬＭ２７６６データシート  ＤＳ１０１２８２  ナショナルセミコンダクタ社
【非特許文献２】  トランジスタ技術  ２００７年３月号１４３ページ  ＣＱ出版社
【０００３】  以下図により従来の発光ダイオード駆動回路について説明する。
図２はコンデンサＣ１に充電したチャージをコンデンサＣ２に放電することを繰り返し行うことで倍電圧が得られる倍電圧用の専用ＩＣを利用する例であり、このＩＣの出力で電源電圧３Ｖより高い電圧を得て複数の発光ダイオードを駆動することができる。次に図１は単純で説明の必要はないが発光はスイッチをＯＮにしたときである。また非特許文献２はコイルを用いて昇圧回路を構成し、これを専用ＩＣからのパルス出力により駆動して電源電圧より高い電圧を得て複数の発光ダイオードを駆動できるようにしたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  以上に述べた従来の図２の発光ダイオード駆動回路は専用ＩＣ、コンデンサ、ダイオード、他の部品を用いているので部品点数が多く、安価で低電圧たとえばボタン電池１個で可能な３Ｖ以下での発光ダイオード駆動には適さなかった。また非特許文献２はコイルが比較的大きくなるため小型化に限界があった。図１の単純な例においては電源電圧が低電圧（３Ｖ以下）ではある種の発光ダイオード（青、緑など）は順方向電圧が３．６Ｖのため点灯しないか十分な輝度が得られないという問題があった。さらに以上のような駆動方式においては発光タイミングの自由度が低いものであった。つまり発光の時間や順序などの設定が困難であった。本発明はこのような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、３Ｖ以下の低電圧（つまり低消費電力）で動作し、安価で発光タイミングの自由度が高く、各種の発光ダイオードを駆動できることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明はこのような従来の問題を解決するため、コンデンサ、ダイオードでチャージポンプ回路を構成し、フラッシュＲＯＭ内蔵低電圧動作マイコンのプログラムを介してこれを駆動することによって昇圧し、発光ダイオードの電源とするとともに、マイコンの出力ポートをプログラムによってＯＮ，ＯＦＦして発光ダイオードの発光タイミングを設定するようにしたものである。【０００６】  上記の構成による作用は次の通りである。まずチャージポンプ回路をマイコンからＯＮ、ＯＦＦ駆動する。ＯＮ時には電源からコンデンサに電圧が充電され、ＯＦＦ時には充電された電圧が電源電圧と加算されて昇圧された電圧が得られる。例えば電源電圧をボタン電池１個の電圧（通常３Ｖ）とし、ダイオードの順方向電圧分を考慮すると昇圧される電圧は約５．４Ｖとなる。この昇圧電圧、すなわちチャージポンプ回路の出力を複数個の発光ダイオードの＋側に接続し、各発光ダイオードの−側をマイコンの各出力ポートに接続して、マイコンの各出力ポートをプログラムによりＯＮ、ＯＦＦタイミング制御することにより各発光ダイオードを任意に発光させることが出来る。
【発明の効果】
【０００７】  ３Ｖ以下の低電圧（ボタン電池１個）で動作するので低消費電力であり、コンデンサ、ダイオードからなるチャージポンプ回路をマイコンで駆動しているので小型で部品点数が少なく安価に実現できる。また昇圧電圧が約５．４Ｖ得られるので青や緑の発光ダイオードでも任意に発光させることが出来る。さらにマイコンのプログラムにより自由度の高い発光タイミングや輝度の調整、低消費電力対応などが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  以下本願の実施例を図３に基づいて説明する。図３において１は３Ｖの電圧を持つボタン電池、２はフラッシュＲＯＭ内蔵低電圧動作マイコン、例えば１．８Ｖから動作する低消費電力なＭＣ９Ｓ０８ＱＧ４（フリースケールセミコンダクタ社）、３はダイオード、４は１ｕＦのコンデンサ、５はコンデンサ４の充放電電流の制限用の１００Ωの抵抗、６，７，８は緑や青などの発光ダイオードであり、ダイオード３、コンデンサ４、抵抗５は直列に接続され、マイコン２のパルス出力ポート８に接続されてチャージポンプ回路を構成している。マイコン２は出力ポート５，６，７，８、入出力ポート１，２、電源端子３、グランド端子４を持つ。また内蔵フラッシュＲＯＭには出力ポート８に約５００ｕＳのパルスが出力されるプログラム、出力ポート７，６，５のタイミング制御、などのプログラムが置かれている。この場合、マイコン内蔵のタイマーをプログラムすることで５００ｕＳのパルス出力は容易にプログラムできるが、タイマーを内蔵していないマイコンではポートを直接ＯＮ，ＯＦＦしても良い。ダイオード３とコンデンサ４の接続点、すなわちチャージポンプ回路の出力は発光ダイオード６，７，８、の＋側に接続され、発光ダイオード６の一側はマイコンの出力ポート７，６，５にそれぞれ接続されている。なおマイコンの端子１，２はプログラムの書き換えやデバッグに使用することができるが、本願の機能上は不要なものである。【０００９】  次に上記構成の動作を説明する。内蔵フラッシュＲＯＭのプログラムによりマイコンの出力ポート８には約５００ｕＳのパルスが出力され、その半周期の”Ｌ”（＝“ＯＮ”）の期間はボタン電池１からダイオード３を通してコンデンサ４が充電される。このときの充電電圧は電源電圧からダイオードの順方向電圧（０．６Ｖ）を引いた約２．４Ｖとなる。抵抗５は充電電流がマイコンの仕様を超えないように  制限している。次の半周期の”Ｈ”の期間はマイコンの出力ポート８が約３Ｖになるのでチャージポンプ回路の出力は充電電圧が加算され約５．４Ｖ（３Ｖ＋２．４Ｖ）が得られる。このときマイコンの出力ポート７，６，５のいずれかを“Ｌ”（＝“ＯＮ”）にすればその端子に接続された発光ダイオードが発光することになる。ここで発光ダイオードの特性に合わせてＯＮ−ＯＦＦの時間比をプログラムで設定することによって輝度の調整をすることが出来る。抵抗５は放電電流の制限抵抗として機能している。なお、図３の各部品の定数や発光ダイオードの数は一例であって用途により変わり得る。たとえば順方向電圧が２．２Ｖ程度の赤色ＬＥＤは２個直列にして接続することもでき、電源電圧に直接接続してもよい。【００１０】  以上のようにマイコンの出力ポートの状態（Ｌ，Ｈ＝ＯＮ，ＯＦＦ比）をプログラムで設定することによって、各色を混在して使用することが出来る。また発光タイミングや充放電のＯＮ，ＯＦＦ比、周波数、各部品の定数などを用途に合わせて自由に設定することが出来る。【００１１】  ここでは常にチャージポンプ回路を駆動する例を示したが、表示の直前に駆動し、非表示とともに駆動を停止するようにプログラムを変更することで、より低電力駆動することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００１２】  本発明はボタン電池１個で安価に発光ダイオードが駆動でき、発光のタイミング、順序をプログラムで設定できるので各種の玩具、光るオブジェ、宣伝広告媒体の電飾、などに利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の単純な発光ダイオード駆動回路図
【図２】従来の発光ダイオード駆動回路図
【図３】本発明による発光ダイオード駆動回路図
【符号の説明】
【００１４】  １  ボタン電池
２  フラッシュＲＯＭ内蔵低電圧動作マイコン
３  ダイオード
４  コンデンサ
５  抵抗、
６，７，８  緑や青などの発光ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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