CN101473455A - 发光二极管驱动电路 - Google Patents

Abstract

提供一种发光二极管驱动电路，其具有生成基准电流的基准电流部、和使用电流反射镜电路生成根据基准电流的驱动电流来供给发光二极管的电流输出部。基准电流部，备有具有负温度特性的温度特性元件。

Description

发光二极管驱动电路

技术领域

本发明涉及发光二极管驱动电路，涉及驱动所排列的多个发光二极管各个的发光二极管驱动电路。

背景技术

作为打印机等中使感光体感光的部件，有使用把发光二极管(以下称为“LED”)进行直线排列的LED阵列。作为驱动这样的LED阵列的各LED的驱动电路，例如有在专利文献1、2等中记载的驱动电路。

图1表示现有的发光二极管驱动电路的一例的电路结构图。该驱动电路是被半导体集成电路化了的。

在该图中，在运算放大器10的反相输入端子上通过基准电压源施加基准电压Vref。运算放大器10的输出端子连接p沟道MOS场效应晶体管(以下简单称为“MOS晶体管”)M1的栅极，同时通过模拟开关等的开关12连接p沟道MOS晶体管M2的栅极。

MOS晶体管M1的源极连接电源Vdd，MOS晶体管M1的漏极连接运算放大器10的非反相输入端子，同时连接电阻R1的一端。电阻R1的另一端接地。

开关12根据从端子13供给的开关控制信号切换导通/关断。MOS晶体管M2的源极连接电源Vdd，MOS晶体管M2的漏极连接LED(发光二极管)14的阳极，LED14的阴极接地。

运算放大器10通过基准电压Vref和电阻R1，使用(1)式表示的基准电流Iref流过MOS晶体管M1的漏极。

Iref＝Vref/R1     …(1)

在开关12接通时MOS晶体管M1、M2构成电流反射镜，当设MOS晶体管M1、M2的栅极面积比为1:1时，从MOS晶体管M2向LED14流过基准电流Iref，LED14发光。

专利文献1：特许第3296882号公报

专利文献2：特许第2516236号公报

一般，发光二极管具有温度特性，当周围温度升高时正向压降V_F降低。

在现有的发光二极管驱动电路中，因为即使周围温度升高流过LED14的电流I_L也恒定，所以当周围温度升高、LED14的正向压降V_F降低时，有LED14的亮度降低这样的问题。

发明内容

本发明鉴于上述问题做出的，其目的是提供这样一种发光二极管驱动电路，亦即，对发光二极管的温度特性进行补偿，即使温度变化也能够使发光二极管的发光亮度保持大体恒定。

本发明的发光二极管驱动电路，由生成基准电流的基准电流部、和使用电流反射镜电路生成根据基准电流的驱动电流来供给发光二极管的电流输出部组成，

基准电流部，通过具有有负温度特性的温度特性元件，补偿发光二极管的温度特性，即使温度变化，也能够使发光二极管的发光亮度保持大体恒定。

在发光二极管驱动电路中，

基准电流部具有：

运算放大器，其控制基准电流，以使通过基准电流流过电阻电路而发生的电压与一定的基准电压相同；和

将温度特性元件和电阻进行串联连接的电阻电路。

在发光二极管驱动电路中，

温度特性元件可以是共同连接基极和集电极的晶体管。

根据本发明，补偿发光二极管的温度特性，即使温度变化，也能够使发光二极管的发光亮度保持大体恒定。

附图说明

图1是现有的发光二极管驱动电路的一例的电路结构图。

图2是使用本发明的发光二极管驱动电路的LED阵列装置的一个实施形态的方块结构图。

图3是本发明的发光二极管驱动电路的一个实施形态的电路结构图。

符号说明

30 运算放大器

31 基准电压源电路

33 基准电流部

34、35 电压源

36、38、40 开关

44 电流输出部

45 LED

M11～M28 MOS晶体管

Q1 pnp晶体管

R11～R23 电阻

Vdd1、Vdd2 电源

具体实施方式

下面根据附图说明本发明的实施形态。

<LED阵列驱动电路的结构>

图2表示使用本发明的发光二极管驱动电路的LED阵列装置的一个实施形态的方块结构图。该LED阵列装置例如是48通道结构。

在该图中，在移位寄存器20中，对于1通道例如以48通道数量的时间序列供给6位的发光时间数据、该数据在移位寄存器20中被顺序移位并被锁存后，被供给脉宽调制电路22。该脉宽调制电路22，对于每一通道生成用发光时间数据指示的脉宽的发光脉冲，向LED阵列驱动电路26供给48通道数量的发光脉冲。

在移位寄存器24中，对于1通道例如以48通道数量的时间序列供给6位的发光时间数据、该数据在移位寄存器24中被顺序移位并被锁存后，被供给LED阵列驱动电路26。LED阵列驱动电路26，对于每一通道解码发光亮度数据，生成n系统的开关控制信号，通过上述n系统的开关控制信号决定对于每通道用发光脉冲使之导通的MOS晶体管。LED阵列驱动电路26以通道单位驱动构成LED阵列28的48通道的LED。

<发光二极管驱动电路的结构>

图3是本发明的发光二极管驱动电路的一个实施形态的电路结构图。该驱动电路是被半导体集成电路化了的。

在该图中，给运算放大器30的反相输入端子上通过基准电压源电路31施加基准电压Vref。运算放大器30的输出端子连接在p沟道MOS晶体管M11、M12各个的栅极上。MOS晶体管M11、M12各个的源极分别通过R11、R12连接电源Vdd1构成电流反射镜电路。MOS晶体管M11、M12各个的漏极分别连接p沟道MOS晶体管M13、M14的源极。

MOS晶体管M13、M14的栅极共同连接到MOS晶体管M13的漏极构成电流反射镜电路。MOS晶体管M13的漏极连接运算放大器30的非反相输入端子，同时连接电阻13的一端。

MOS晶体管M11～M14，通过做成级联电流反射镜电路的结构，MOS晶体管M11、M12的漏极电位大体相同，在栅极面积相同的场合，MOS晶体管M13、M14的漏极电流大体相同。

电阻R13的另一端连接pnp晶体管Q1的发射极。将pnp晶体管Q1的基极和集电极连接在一起构成二极管，上述的集电极接地。

MOS晶体管M14的漏极连接n沟道MOS晶体管M15的漏极。MOS晶体管M15的栅极连接n沟道MOS晶体管M16的栅极构成电流反射镜电流。

MOS晶体管M15、M16各自的源极分别连接n沟道MOS晶体管M17、M18各自的漏极。MOS晶体管M17、M18的栅极共同连接MOS晶体管M15的漏极构成电流反射镜电路，MOS晶体管M17、M18的源极接地。

MOS晶体管M15～M18，通过做成级联电流反射镜电路的结构，MOS晶体管M15、M16的源极电位大体相同，在栅极面积相同的场合，MOS晶体管M15、M16的漏极电流大体相同。另外，通过在MOS晶体管M15、M16的栅极上用电压源34施加定电压Va，MOS晶体管M17、M18的漏极电位成为Va-Vgs1(Vgs1是n沟道MOS晶体管的栅极·漏极间电压)。

上述的运算放大器30、基准电压源电路31、MOS晶体管M11～M15以及M17，构成基准电流部33。运算放大器30，差动放大通过MOS晶体管M13的漏极电流流过电阻R13产生的MOS晶体管M13的漏极电压和来自基准电压源电路31的基准电压Vref，使两者成为相同那样控制MOS晶体管M11的漏极电流来使一定的基准电流Iref流过MOS晶体管M13的漏极。另外，通过电流反射镜电路，与基准电流Iref成比例的电流流过MOS晶体管M16的漏极。

MOS晶体管M16的漏极连接p沟道MOS晶体管M22的漏极。MOS晶体管M22的源极连接p沟道MOS晶体管M21的漏极。MOS晶体管M21的源极通过电阻R15连接电源Vdd2。

MOS晶体管M21的栅极连接MOS晶体管M22的漏极，同时，通过模拟开关等的开关36、38、40连接p沟道MOS晶体管M23、M25、M27的栅极。当开关36、38、40接通时使MOS晶体管M23、M25、M27的栅极电位与MOS晶体管M21的栅极电压相同，使MOS晶体管M23、M25、M27导通，当开关36、38、40关断时MOS晶体管M23、M25、M27的栅极电位为电源电压Vdd2，MOS晶体管M23、M25、M27关断。

MOS晶体管M23、M25、M27各自的源极分别通过电阻R21、R22、R23连接电源Vdd2，MOS晶体管M23、M25、M27在开关36、38、40接通时和MOS晶体管M21构成电流反射镜电路。

MOS晶体管M22的栅极连接p沟道MOS晶体管M24、M26、M28的栅极。MOS晶体管M23、M25、M27各自的漏极分别连接MOS晶体管M24、M26、M28的源极，MOS晶体管M22、M24、M26、M28构成电流反射镜电路。

MOS晶体管M21～M28，通过做成级联电流反射镜电路的结构，MOS晶体管M21、M23、M25、M27的漏极电位大体相同，在栅极面积相同的场合，MOS晶体管M22、M24、M26、M28的漏极电流大体相同。这里，为进行灰度表现，例如相对于MOS晶体管M21、M22的栅极面积，MOS晶体管M23、M24的栅极面积为6倍，MOS晶体管M25、M26的栅极面积为3倍，MOS晶体管M27、M28的栅极面积为2倍那样，使栅极面积各异。

另外，在MOS晶体管M22、M24、M26、M28的栅极上通过电压源35施加定电压Vb，使MOS晶体管M22、M24、M26、M28的源极电位为Vb+Vgs2(Vgs2是p沟道MOS晶体管的栅极·漏极间电压)。

开关36、38、40各自通过分别从端子37、39、41供给的n(这里n＝3)系统的开关控制信号来切换导通/关断。另外，n不限于3。MOS晶体管M24、M26、M28的漏极连接LED45的阳极，LED45的阴极接地。

这里，开关36、38、40关断时MOS晶体管M23、M25、M27关断，LED45不流过电流。当开关36接通时MOS晶体管M23的漏极电流流过LED45，当开关36、38接通时MOS晶体管M23、M25的漏极电流的和流过LED45，当开关36、38、40接通时MOS晶体管M23、M25、M27的漏极电流的和流过LED45，流过LED45的电流越大，发光亮度越大。

上述的开关36、38、40、MOS晶体管M16、M18～M28，构成1通道的电流输出部44，48通道的同一结构的电流输出部44被连接在基准电流部33上。各通道的电流输出部44驱动各自连接的LED45(LED阵列28的一部分)。

<发光二极管的温度特性的补偿>

这里，流过MOS晶体管M13的漏极的基准电流Iref用(1)式表示。此外，Vr是电阻R13的两端电压，V_FQ1是晶体管Q1的正向压降。

Iref＝(Vr-V_FQ1)/R13      …(1)

这里，当把(1)式对于温度t进行偏微分时，因为晶体管Q1的正向压降具有负的温度特性α(＝-mV/℃)，所以得到(2)式。

$\&PartialD;\mathrm{Iref}/\&PartialD;t=(\mathrm{Vr}+\mathrm{\&alpha;})/R13\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(2\right)$

因此，当周围温度升高时基准电流Iref增加，与基准电流Iref成比例，MOS晶体管M23、M25、M27的漏极电流、即流过LED45的电流增加，LED45的亮度增大。由此，因为周围温度升高、LED14的正向压降降低而产生的LED14的亮度降低被抵消，能够把LED45的亮度保持大体恒定。

另外，代替晶体管Q1使用二极管，使电阻R13的另一端连接阴极、阳极接地，也能得到相同的效果。

另外，晶体管Q1与权利要求所述的温度特性元件相当，电阻R13、晶体管Q1与电阻电路相当。

本发明不限于上述具体公开的实施例，在不脱离本发明的范围的情况下能够形成各种变形例、改进例。

本申请基于2006年6月21日提交的要求优先权的日本专利申请第2006—171849号，这里引用其全部内容。

本发明可以应用于驱动排列的多个发光二极管各个的发光二极管驱动电路。

Claims (3)

1.一种发光二极管驱动电路，其由生成基准电流的基准电流部、和使用电流反射镜电路生成根据所述基准电流的驱动电流来供给发光二极管的电流输出部组成，其特征在于，

所述基准电流部，备有具有负温度特性的温度特性元件。

2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，

所述基准电流部具有：

运算放大器，其控制所述基准电流，以使通过所述基准电流流过电阻电路而发生的电压与一定的基准电压相同；和

将温度特性元件与电阻进行串联连接的电阻电路。

3.根据权利要求2所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，

所述温度特性元件是将基极和集电极连接在一起的晶体管。

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