CN1515037A - 发光元件驱动装置及具备发光元件的电子仪器 - Google Patents

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Abstract

一种具备LED等用高电压驱动的发光元件(21～26)的电子仪器。具备：具有多个向一端供给比电源电压(Vdd)高的高电压(Vh)的发光元件系列的显示装置(20)；和具有一端与连接多个发光元件系列的另一端的各端子连接，根据指令信号(S1～S3)进行接通·断开，接通时用于流过使对应的发光元件系列发光的电流的驱动器(12～14)，和对应的驱动器断开时流过不导致让所连接的发光元件系列发光的电流的多个旁路部件(15～17)的发光元件驱动装置(10)。可以使用低耐压设计的IC，且功率损耗减少。

Description

发光元件驱动装置及具备发光元件的电子仪器
技术领域
本发明涉及驱动LED(发光二极管)等用高电压驱动的发光元件的发光元件驱动装置及具备发光元件的电子仪器。
背景技术
LED等发光元件，除了本身作为显示元件使用以外，也应用于LCD(液晶显示装置)的背光装置用光源等中。其使用的数目根据显示的形式或所需的光量来决定。
图3表示作为发光元件使用LED的电子仪器的示例，是表示移动电话的外观的图。图3的移动电话是折叠式的，本图(a)表示打开状态，图(b)表示闭合状态。
在图3中，1是天线，2是显示面积宽的主显示部，3是操作部。另外，4是在折叠的状态下显示电话的来电或邮件的接收、日期·时间等的辅助显示部。该辅助显示部4可以是狭窄的显示面积。这些显示部2、4由LCD构成，作为其背光装置例如使用的是白色的LED。根据显示部2、4的显示面积，背光装置中使用的LED的个数不同。
图4是表示用于驱动图3的移动电话等的LED的现有构成的图，由驱动装置30与显示装置40构成。
显示装置40，为辅助显示部4，串联设置2个LED41、LED42，另外，为需要更多光量的主显示部2，串联设置4个LED43、LED44、LED45、LED46。
另一方面，在驱动装置30中，由升压型开关电源电路31将锂电池等电池装置的电源电压Vdd(例如4V)升压，输出比电源电压Vdd更高的升压电压Vhh。该升压电压Vhh，由于在白色或蓝色LED中为了发光，每个大约需要4V左右的电压，故这种情况下为18V。该升压电压Vhh从驱动装置30的引脚P31，通过显示装置40的引脚P41，向LED41～LED46施加。另外，驱动器32及驱动器33，通常构成为恒流驱动器。因此，驱动器32、33与LED的串联数无关，在接通时通过恒定电流，断开时关断电流。而且，根据显示指令信号，分别被驱动为接通·断开，显示控制LED41～LED46。
然而，在这些现有的LED驱动装置中，必须在电源回路3 1中产生与LED的串联数对应的高电压，另外，在断开驱动器32及驱动器33的情况下，引脚32及引脚33的电压成为升压电压Vhh。因此，驱动装置30，即使电源电压Vdd低，也必须做成可以耐升压电压Vhh的高耐压设计，不能使用通常的电源电压Vdd规格的IC。
另外，在LED的串联数不同的情况下，其串联数少的恒流驱动器32，接通时的消耗功率显著增大。因此，为了经得起功率消耗，必须将该恒流驱动器32做成大型的装置。再有，由于功率损耗增大，故电池电源的消耗快。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种与发光元件的串联数无关，施加在引脚上的电压始终在低电源电压以下，可以使用低耐压设计的IC，且减少了功率损耗的、驱动发光元件的发光元件驱动装置及具备发光元件的电子仪器。
本发明的发光元件驱动装置具备：一端与连接发光元件的端子连接，根据指令信号接通·断开，为在接通时流过使上述发光元件发光的电流的至少1个驱动器；和与该驱动器并联，为在上述驱动器断开时流过不导致上述发光元件发光的电流的至少1个旁路部件。其发光元件为发光二极管。
本发明的具备发光元件的电子仪器具备：具有向一端供给比电源电压高的高电压，且另一端与各不相同的外部端子连接，具有独立点亮M个场所用的N(其中M≤N)个发光元件系列的显示装置；和具有一端与连接上述N个发光元件系列的另一端的各端子连接，根据指令信号接通·断开，为在接通时流过使对应的上述发光元件系列发光的电流的N个驱动器，和与这些驱动器分别并联，在对应的驱动器断开时流过不导致连接的上述发光元件系列发光的电流的N个旁路部件的发光元件驱动装置。其发光元件为发光二极管。
由此，根据各驱动器的接通·断开，控制对应的发光元件系列的发光·不发光，同时，在驱动器断开时，也只向与对应的发光元件连接的端子施加低电压。因此，发光元件驱动装置与发光元件系列的发光所必需的电压无关，可以使用低耐压设计的IC。
另外，本发明的驱动器，是在接通时流过恒流的恒流驱动器，再有，旁路部件是恒流源。由此，可以将驱动器断开时在对应的旁路部件中流过的电流设定为规定值。因此，在驱动器被断开的发光元件系列中，由于流过微弱的恒流，故可以稳定地保持不发光状态。
再有，本发明的显示装置具备将电源电压升压以产生上述高电压的电压升压装置，将该高电压分别向上述发光元件系列供给。发光元件驱动装置具备在产生上述指令信号的同时，将分压上述高电压后从反馈电压端子输入的检测电压与基准电压比较，向控制信号输出端子输出基于该比较结果的对上述电压升压装置的控制信号的控制电路。
由此，由于在需要高电压的显示装置中设置高电压产生装置，故高电压的电路部分可以只存在于该显示装置的内部，构成电子仪器的其他装置可以使用与电源电压对应的低耐压设计的IC。
还有，本发明使独立点亮的上述M个场所为2个场所，上述N个发光元件系列与上述2个场所对应被划分为2个。而且，仅使属于任何一个划分的发光元件系列发光，同时，上述两个场所都不发光时停止上述高电压的产生。
由此，只使M(＝2)个场所的任意一个被点亮，在与属于未被点亮的区域的发光元件系列流过不导致发光的电流，在所连接的端子上只施加低电压。另外，由于在均未点亮时停止高电压的产生，故也可以降低消耗功率。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的具备发光元件的电子仪器的整体构成的图。
图2是表示作为发光元件的LED的电流—电压特性的图。
图3是表示适用本发明的移动电话的外观的图。
图4是现有的用于驱动移动电话等的LED的构成图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明将LED作为发光元件使用的本发明的电子仪器的实施方式。
图1是本发明的实施方式的具备发光元件的电子仪器的整体构成图。另外，图2是表示作为发光元件的LED的电流—电压特性的图。
在图1中，该电子仪器构成为具备：驱动装置(以下称为驱动设备)10与显示装置(以下称为显示设备)20。
显示设备20，是使用于移动电话等电子仪器的显示部上的装置，构成为IC芯片。
在显示设备20中，设置作为第1发光元件系列的LED21、22；作为第2发光元件系列的LED23、24及作为第3发光元件系列的LED25、26。这种情况下，发光元件系列数N为3。这些第1发光元件系列的LED21、22，作为图3的LCD4的背光装置使用，第2、第3发光元件系列的LED23～26，作为图3的LCD2的背光装置使用。这种情况下，独立点亮的多个部位M为2。
这样，通过分别确定独立点亮的部位数M与发光元件系列数N，组合发光元件系列进行使用，可以将每个发光元件系列的LED数调整为均等(此时为2个)。
在这些LED21～26中，为了得到规定的发光量，通过规定的电流If。此时，施加在各LED21～26上的电压Vf，根据每个LED的不同，其值有偏差。在白色LED或蓝色LED的情况下，每个LED大多分散在例如3.4V～4.0V的范围内。
在将该LED两个串联使用的情况下，在分散上限的8V的基础上，也考虑驱动控制用的电压等，因而准备了9V左右的升压电压Vh。
升压开关电源电路27，将电源电压Vdd(＝4V)升压，得到向LED供给用的升压电压Vh(＝9V)。该电源电路27，在电源电压Vdd的电源间连接线圈L27与控制开关的N型MOS晶体管Q27。从该接点开始，通过电压降小的肖特基二极管(Schottky diode)D27，将输出电容器C27充电到升压电压Vh。
为了将该升压电压Vh保持为恒定值，用电阻R1与电阻R2将升压电压Vh分压，形成低的检测电压Vdet。将该检测电压Vdet通过显示设备20的引脚P22反馈到驱动设备10。另一方面，从驱动设备10通过引脚P21接收开关控制晶体管Q27用的开关控制信号Cont，控制晶体管Q27的接通、断开。利用该晶体管Q27的接通断开控制，将被控制为恒定值的升压电压Vh向各发光元件系列的各一端(这种情况下为LED21、LED23、LED25)供给。
驱动设备10，是驱动显示设备20的装置，仍然构成为IC芯片。
驱动设备10，具有产生各种控制信号的控制电路11、驱动LED的驱动器12～14、属于与这些驱动器12～14并联的旁路部件的恒流源15～17。
控制电路11，通过引脚P12输入来自电源电路27的检测电压Vdet。将该检测电压Vdet与内部的基准电压(图中未示出)进行比较。根据该比较结果，产生开关控制信号Cont。该开关控制信号Cont通过引脚P11向电源电路27的晶体管Q27的栅极供给。由此，从电源电路27输出规定的升压电压Vh。
另外，控制电路11，输出对驱动器12～14的指令信号S1～S3。驱动器12～14，连接在与各发光元件系列的另一端(这种情况下为LED22、LED24、LED26)连接的引脚P13～P15和地线之间。而且，根据指令信号S1～S3的H电平/L电平，进行接通或断开。以下，供给指令信号是指供给H电平。
该驱动器12～14，都为恒流驱动器。作为这些驱动器12～14，也可以只是MOS晶体管等的开关。然而，由于LED是根据电流值确定发光量的电流动作元件，故优选在接通时进行恒流动作的恒流驱动器。该恒流驱动器12～14，例如，由使用了晶体管的通常的恒流电路构成，通过使该恒流电路根据指令信号S1～S3分别接通或断开，可以容易地构成。
恒流源15～17，是分别与驱动器12～14并联的恒流电路。该恒流源15～17，在对应的驱动器12～14被断开的情况下流过微弱的恒电流Ib。意思是恒流源15～17是旁路部件。该恒电流Ib与恒流驱动器12～14接通时的恒电流I1比较，是极小的值。
因此，由于恒流源15～17引起的损耗极小，可以忽略由此导致的损耗的增加。进而，通过在发光元件21～26中流过微弱的恒电流Ib，可以稳定发光元件，维持不发光状态。而且，作为旁路部件，在只要流过微弱电流即可的情况下，也可以取代恒流源15～17，而使用电阻等其他元件。
以下，同时参照图2的LED的电流—电压特性、图3的移动电话的外观图，说明图1的电子仪器的动作。
图3的移动电话，通常如本图(b)所示被折叠。而且，若有电话的来电或邮件的接收等(以下以来电为代表)，则该来电信息显示在辅助显示部4上。
为了这样构成，控制电路11，开始产生开关控制信号Cont，向电源电路27供给。在电源电路27中，由控制信号Cont对控制开关Q27进行接通·断开控制，其结果是，输出电容器C27被充电。另外，该输出电容器C27的充电电压由分压电阻R1、R2分压，作为检测电压Vdet，向控制电路11反馈。以使该检测电压Vdet与控制电路11内的基准电压相等的方式控制电源电路27，输出规定的升压电压Vh。
同时，从控制电路11向恒流驱动器12供给指令信号S1，恒流驱动器12被接通。由此，规定的恒电流I1从电源电路27流向与辅助显示部4对应的第1发光元件系列的LED21、LED22。
白色LED的电流If-电压Vf特性的示例在图2中表示。该图，横轴为对数表示的电流If，纵轴为电压Vf。该LED虽然在电流If为20mA～1.5mA的范围内发光，但在图2中是在电流If为20mA时使用的。这种情况下，在各LED中，如用本图中的A点表示的，在电流为20mA、电压为3.4V时动作。
因此，在恒流驱动器12中，将恒电流I1设定为属于LED的动作电流的20mA。此时，恒流驱动器12上的电压，若LED21、LED22的各电压Vf为3.4V，则根据(Vh-2×Vf)，成为2.2V。在LED的电压Vf偏离的上限为4.0V的情况下，恒流驱动器12上的电压，成为1.0V。恒流驱动器12，若存在其中使用的驱动用晶体管的饱和电压(约为0.3V)以上的电压，则可以恒流动作。因此，即使LED的电压Vf具有偏差，对恒流驱动器12的动作也没有妨碍。
该恒流驱动器12上的电压，施加在引脚P13上。该电压，比驱动设备10的耐电压(约为6.0V～6.5V)还低，是比电源电压Vdd(4.0V)还低的值。
另一方面，在该来电状态中，与主显示部2对应的第2发光元件系列的LED23、LED24及第3发光元件系列的LED25、LED26不发光。因此，与此相对应的恒流驱动器13、14，未被供给指令信号S2、S3，处于断开状态。因此，如以往那样，只驱动恒流驱动器，就可以在驱动设备10的引脚P14、P15上施加升压电压Vh。
然而，在本发明中，在各恒流驱动器12～14中，恒流源15～17作为旁路部件并联。因此，恒流驱动器13、14即使在断开状态中，由恒流源16、17，微弱的电流Ib通过LED23～LED26。由此，驱动设备10的引脚P14、P15上只施加比升压电压Vh低的电压。
即，若再参照图2，则LED的电流If-电压Vf的特性，即使电流If比使LED发光的电流(20mA～1.5mA)显著减小，电压Vf也不会有大的降低。在该示例中，使用10μA的微弱电流Ib。这种情况下，在各LED中，如用本图中的B点表示的，作为电流If通过的是10μA，作为电压Vf施加的是2.45V。
在该电流If(10μA)下，LED不导致发光，为不能辨认发光状态的不发光状态。
此时，恒流源16、17上的电压，若LED23、LED24或LED25、LED26的电压Vf为2.45V，则根据(Vh-2×Vf)，成为4.1V。在LED的电压Vf向偏差上限的方向变化的情况下，该值变得更低。
该恒流源16、17上的电压(4.1V)，在进行恒流动作方面是足够的。另外，该电压，是比驱动设备10的耐电压(约为6.0V～6.5V)还低的值。在引脚P14、P15上的电压不超过驱动设备10的耐电压的范围内可以进一步减小该恒电流Ib的值。现实地讲，作为恒电流Ib可以设定为1.0μA。
该恒电流Ib，虽然由于对LED的发光没有帮助而成为损耗，但由于与使LED发光的恒电流I1相比，极小(2个数量级～3个数量级以上)，可以忽略其损耗。
接着，若应答来电，使移动电话处于图3(a)所示的打开状态，辅助显示部4灭灯，点亮主显示部2，显示与该来电相关的信息。
因此，从控制电路11供给指令信号S2、S3，接通恒流驱动器13、14，与主显示部2对应的第2发光元件系列的LED23、LED24及第3发光元件系列的LED25、LED26中流过恒电流I1。由此，LED23～LED26发光。
另一方面，由于未向恒流驱动器12供给指令信号S1，故恒流驱动器12断开。在这种情况下，由于恒流源15与处于断开状态的恒流驱动器12并联，故微弱的恒电流Ib通过LED21、LED22。与辅助显示部4对应的第1发光元件系列的LED21、LED22处于不发光的状态。而且，电源电路27继续产生升压电压Vh。
在这种状态中，LED21、LED22及LED23～26的状态或引脚P13及引脚P14、P15的状态，与用来电状态说明的为互为相反的状态。因此，虽然省略再次说明，但需要的LED发光的同时，驱动设备10的全部的引脚的电压，被抑制在耐电压以下的低电压。
接着，通话等完成，若将该移动电话如图3(b)所示，再度变为折叠状态，主显示部2及辅助显示部4同时被灭灯。此时，不供给来自控制部11的指令信号S1～S3，LED21～26的发光马上停止。另外，停止电源电路27的动作，其电路的开关损耗或恒电流Ib所产生的损耗消失。在使电源电路27的动作停止中，可以使控制开关Q27断开，或者也可以设置断开向线圈L27的电源供给的其他开关。
在以上的实施方式中，虽然以适用于折叠式移动电话的情况为例进行了说明，但本发明并不限于此，也可以适用于具有向一端供给比电源电压高的高电压，使M个部位独立点亮用的N个(其中M≤N)发光元件系列(即发光元件或发光元件组)的电子仪器。
(工业上的可利用性)
如上所述，本发明的发光元件驱动装置及具备发光元件的电子仪器，适用于将LED等发光元件使用于LCD(液晶显示装置)的背光用光源的移动电话等电子仪器或这些中使用的驱动装置。

Claims (10)

1.一种发光元件驱动装置，其特征在于，具备：
一端与连接发光元件的端子连接，根据指令信号接通·断开，为在接通时流过使所述发光元件发光的电流的至少1个驱动器；和
与该驱动器并联连接，为在所述驱动器断开时流过不导致所述发光元件发光的电流的至少1个旁路部件。
2.根据权利要求1所述的发光元件驱动装置，其特征在于，所述发光元件为发光二极管。
3.根据权利要求2所述的发光元件驱动装置，其特征在于，所述驱动器是在接通时流过恒定电流的恒流驱动器，所述旁路部件是恒流源。
4.根据权利要求2或者3所述的发光元件驱动装置，其特征在于，具备在产生所述指令信号的同时，将产生施加在所述发光元件上的电压的电源电路的输出电压分压后从反馈电压端子输入的检测电压与基准电压比较，向控制信号输出端子输出基于该比较结果的对所述电源电路的控制信号的控制电路。
5.一种具备发光元件的电子仪器，其特征在于，具备：
具有向一端供给比电源电压高的高电压，且另一端与各不相同的外部端子连接，独立点亮M个场所用的N(其中M≤N)个发光元件系列的显示装置；和
具有一端与连接所述N个发光元件系列的另一端的各端子连接，根据指令信号接通·断开，为在接通时流过使对应的所述发光元件系列发光的电流的N个驱动器，和与这些驱动器分别并联，在对应的驱动器断开时流过不导致所连接的所述发光元件系列发光的电流的N个旁路部件的发光元件驱动装置。
6.根据权利要求5所述的具备发光元件的电子仪器，其特征在于，所述发光元件系列由发光二极管构成。
7.根据权利要求6所述的具备发光元件的电子仪器，其特征在于，所述N个驱动器的每个都是在接通时流过恒定电流的恒流驱动器，所述M个旁路部件的每个都是恒流源。
8.根据权利要求6所述的具备发光元件的电子仪器，其特征在于，所述显示装置还具备将电源电压升压以产生所述高电压的电压升压装置，将该高电压分别向所述发光元件系列供给。
9.根据权利要求8所述的具备发光元件的电子仪器，其特征在于，所述发光元件驱动装置具备：在产生所述指令信号的同时，将分压所述高电压后从反馈电压端子输入的检测电压与基准电压比较，向控制信号输出端子输出基于该比较结果的对所述电压升压装置的控制信号的控制电路。
10.根据权利要求8、9所述的具备发光元件的电子仪器，其特征在于，独立点亮的所述M个场所为2个场所，所述N个发光元件系列与所述2个场所对应被划分为2个，
仅使属于任何一个划分的发光元件系列发光，同时，所述两个场所都不发光时停止所述高电压的产生。
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