JP2002351405A

JP2002351405A - 発光素子駆動制御装置及び発光素子駆動制御方法

Info

Publication number: JP2002351405A
Application number: JP2001162961A
Authority: JP
Inventors: Haruo Ono; 治夫小野
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2002-12-06

Abstract

(57)【要約】【課題】電池電源の供給電圧が低くなると、昇圧出力
電圧も低くなるように制御し、電池電圧が低下したとき
でも負荷の増大を回避可能な発光素子駆動手法を提供す
る。【解決手段】発光素子駆動制御装置は、それぞれ異な
る発光色の複数の発光素子を点灯駆動する発光素子駆動
制御装置であって、電池電源の供給電圧の変動に応じて
昇圧能力を変え、前記複数の発光素子を点灯駆動するた
めの出力電圧を一定に保つ第１の昇圧機能部と、前記電
池電源の供給電圧が予め定められた第１の基準電圧に比
較して低いとき、前記第１の基準電圧に代替する第２の
基準電圧を設定し、この第２の基準電圧に基づき前記出
力電圧を低下させる第２の昇圧機能部とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発光素子駆動制御装
置及び発光素子駆動制御方法に関し、特に低電圧小型電
池を電源として有する腕時計などの携帯機器における発
光素子駆動制御装置及び発光素子駆動制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、携帯電話端末などの携帯機器にお
いては、着信時の色識別表示のために、発光素子として
赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３色ＬＥＤ
（発光ダイオード）を使用している。携帯電話端末は、
通常、３色ＬＥＤのいずれのＬＥＤも点灯駆動可能な電
池電源を有している。

【０００３】携帯電話端末における３色ＬＥＤを点灯駆
動するためのドライバＩＣの一例として、ローム社製の
「ＢＵ８７７０ＦＶ」がある。このドライバＩＣは、Ｃ
ＰＵからＬＥＤ駆動制御部に３色ＬＥＤのそれぞれのオ
ン（ＯＮ）及びオフ（ＯＦＦ）のタイミングを設定さ
せ、ＬＥＤ駆動電源部としてのＤＣ／ＤＣコンバータで
昇圧した電圧をそのタイミングで各３色ＬＥＤに印加す
る構成である。

【０００４】携帯機器としての腕時計（ウォッチ）にお
いて、バックライトなどの所望の色表示のために３色Ｌ
ＥＤを使用する場合、青色ＬＥＤの動作電圧が約３．５
Ｖと高く、通常使われる公称電圧３Ｖのコイン型Ｌｉ
（リチューム）電池では、この青色ＬＥＤを駆動するこ
とができない。

【０００５】そのため何らかの方法で電池電圧を昇圧す
る必要がある。昇圧のためには、汎用ＤＣ／ＤＣコンバ
ータを使用するのが一般的であるが、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータは電源電圧に応じて昇圧能力を変え、出力電圧を一
定に保つように制御する。

【０００６】通常は電源電圧の変動に関わらず、出力電
圧が一定に保たれることは好ましいが、ウォッチ用の小
型電池では内部抵抗が大きく、ＬＥＤを点灯させるよう
な電流（５〜１０ｍＡ）を流すと、かなりの電圧低下が
起きる。

【０００７】汎用ＤＣ／ＤＣコンバータでは、電圧が低
下すると、昇圧能力がアップし、電池負荷が大きくな
る。すると、さらに電圧低下が起きる。これにより、一
層昇圧能力を高める制御が働き、電池負荷が大きくな
る。

【０００８】これが繰り返されると、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータの動作電圧下限まで電池電圧が低下し続け、発振器
の発振停止またはＬＥＤ駆動制御部や同じ電池で動作し
ているマイコンの誤動作を引き起こすことを免れない。

【０００９】これを避けるためには、電池電圧が最も低
下する条件、つまり電池の放電深度が深く、低温下の条
件で、動作維持できる電流まで絞る必要がある。一般の
ＤＣ／ＤＣコンバータでは、出力電圧が一定のため、こ
の条件で決めた電流が放電初期の常温でも流れることに
なり、かなり暗い輝度しか発揮できない。

【００１０】つまり、一般のＤＣ／ＤＣコンバータは、
電源電圧の変動に応じて昇圧能力を変え、出力電圧を一
定に保つように動作するが、この昇圧機能がウォッチ用
小型電池ではかえって問題になる。

【００１１】ところで、ウォッチ用の小型電池では、大
きな電流を流せないので、３色ＬＥＤで３原色を混ぜて
使う場合、３色ＬＥＤの同時点灯を避け、早い周期で３
色ＬＥＤを別々に点灯させることが必要不可欠になる。

【００１２】上記携帯電話端末のためのドライバＩＣ
は、各色ＬＥＤのＯＮ，ＯＦＦタイミングを独立で設定
できるため、同時点灯を避けながら、各色ＬＥＤをデュ
ーティ駆動可能である。

【００１３】ただし、同時点灯させない条件を前提とす
る場合は、３色ＬＥＤのＯＮ，ＯＦＦのタイミングをそ
れぞれ設定する制御ではなく、３色ＬＥＤのＯＮ時間の
設定のみで良いため、上記３色ＬＥＤドライバＩＣで
は、送信データが長くなるという欠点がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電池
電源の供給電圧が低くなると、昇圧出力電圧も低くなる
ように制御し、電池電圧が低下したときでも負荷の増大
を回避可能な発光素子駆動手法を提供することである。
本発明の他の課題は、３色ＬＥＤなどの複数の発光素子
の同時点灯禁止モードでは、発光素子駆動制御のための
送信データを各発光素子の点灯時間に関係するデータの
みとし、制御データ量を減少することが可能な発光素子
駆動手法を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明の発光素子駆動制御装置は、
それぞれ異なる発光色の複数の発光素子を点灯駆動する
発光素子駆動制御装置であって、電池電源の供給電圧の
変動に応じて昇圧能力を変え、前記複数の発光素子を点
灯駆動するための出力電圧を一定に保つ第１の昇圧機能
部と、前記電池電源の供給電圧が予め定められた第１の
基準電圧に比較して低いとき、前記第１の基準電圧に代
替する第２の基準電圧を設定し、この第２の基準電圧に
基づき前記出力電圧を低下させる第２の昇圧機能部と、
を備える。

【００１６】ここで、前記複数の発光素子とは、例え
ば、請求項２記載の発明のように、赤色、緑色、または
青色をそれぞれ発光する複数の発光ダイオードであって
もよい。

【００１７】この請求項１記載の発明によれば、電池電
源の供給電圧が第１の基準電圧より低くなると、第１の
昇圧機能部により保たれる出力電圧を、より低くなるよ
うに第２の昇圧機能部が代替制御する。このため、電池
電圧が低下したときでも負荷の増大を回避することが可
能であるので、電池電圧の低下を気にして最初から電流
を絞った設定にする必要はなく、青色を含む３原色のＬ
ＥＤなどの発光素子も充分な輝度を確保して点灯させる
ことができる。

【００１８】また、請求項３記載の発明のように、請求
項１記載の発光素子駆動制御装置は、前記複数の発光素
子のそれぞれを点灯駆動するためのオンタイミング及び
消灯駆動するためのオフタイミングに関係するデータを
保持する手段と、前記オンタイミングのとき、対応する
前記発光素子に前記第１の昇圧機能部及び前記第２の昇
圧機能部のいずれかからの前記出力電圧を印加させる手
段と、前記オフタイミングのとき、前記発光素子に印加
されている前記出力電圧を遮断させる手段とを有する第
１の駆動制御部を更に備えるよう構成してもよい。

【００１９】また、請求項４記載の発明のように、請求
項１または３記載の発光素子駆動制御装置は、前記複数
の発光素子のそれぞれの点灯時間に関係するデータを保
持する手段と、前記複数の発光素子に前記第１の昇圧機
能部及び前記第２の昇圧機能部のいずれかからの前記出
力電圧を前記点灯時間分だけ順次印加させる手段とを有
する第２の駆動制御部を更に備えるよう構成してもよ
い。

【００２０】この請求項３および４記載の発明によれ
ば、第１の駆動制御部および第２の駆動制御部により複
数の発光素子の点灯・消灯が制御される。その制御とし
て、第１の駆動制御部により、オンタイミング及びオフ
タイミングに基づく各発光素子の制御が実現され、第２
の駆動制御部により、点灯時間に基づく各発光素子の順
次点灯の制御が実現される。このため、例えば、３色Ｌ
ＥＤなどの複数の発光素子の同時点灯禁止モードでは、
発光素子駆動制御のためのデータを各発光素子の点灯時
間に関係するデータのみとし、制御データ量を大幅に減
少させる、といったことが可能である。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明を適用した
実施の形態における発光素子駆動制御装置の構成を示す
図である。同図において、この駆動制御装置は発光部
１、ＬＥＤ駆動電源部２、及びＬＥＤ駆動制御部３から
構成されている。この発光素子駆動制御装置は、低電圧
小型電池を電源として有する腕時計（ウォッチ）などの
携帯機器におけるバックライトなどの所望の色表示のた
めに、発光素子としての赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青
色（Ｂ）の３色発光ダイオード（ＬＥＤ）の点灯駆動を
制御する。

【００２２】〔発光部〕発光部１は赤色発光ダイオード
ＬＥＤ−Ｒと、緑色発光ダイオードＬＥＤ−Ｇと、青色
発光ダイオードＬＥＤ−Ｂとを有する。これら３色発光
ダイオードＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂは、電
流制限用抵抗器Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７及び駆動制御用トラン
ジスタＴｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６にそれぞれ直列接続され
ている。

【００２３】発光ダイオードＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，
ＬＥＤ−Ｂは、並列接続状態でＬＥＤ駆動電源部２から
の出力電圧ＶＯＵＴを印加され、ＬＥＤ駆動制御部３か
らの駆動タイミングに応じて点灯し、所望の色表示を行
う。トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６は、電界効果
トランジスタ（ＭＯＳ型ＦＥＴ）である。

【００２４】〔ＬＥＤ駆動電源部〕発光素子駆動電源回
路としてのＬＥＤ駆動電源部２において、抵抗器Ｒ１，
Ｒ２、コンパレータＣＯＭ、インバータＩＮＶ、アナロ
グスイッチ（トランジスタ）ＡＳ１，ＡＳ２、及び電界
効果トランジスタＴｒ３を除き、第１の基準電圧Ｖｒｅ
ｆ１を差動増幅器Ａｍｐ１の反転入力端子（−）に入力
すると、一般的なＤＣ／ＤＣコンバータ構成になる。

【００２５】ＬＥＤ駆動電源部２が、電源電圧変動に応
じて出力電圧を安定化するＤＣ／ＤＣコンバータとして
機能するときは、昇圧出力（出力電圧）ＶＯＵＴを抵抗
器Ｒ３，Ｒ４で分圧した電圧と、基準電圧Ｖｒｅｆ１と
の差、つまり差動増幅器Ａｍｐ１の出力に応じて動作す
るパルス幅変調制御回路（ＰＷＭＣｏｎｔｒｏｌ）２
１がバッファ（Ｂｕｆｆｅｒ）２２を通して、主スイッ
チングトランジスタとしての電界効果トランジスタＴｒ
１のオンデューティ（ＯＮＤｕｔｙ）を変化させる。

【００２６】このとき、基準電圧Ｖｒｅｆ１に対して昇
圧出力ＶＯＵＴ側が低ければ、トランジスタＴｒ１のＯ
ＮＤｕｔｙを大きくし、コイル（チョークコイル）Ｌ
に電流を充分流した後、トランジスタＴｒ１をオフ（Ｏ
ＦＦ）する。これによって昇圧能力が増し、昇圧出力Ｖ
ＯＵＴを上昇させる。一方、基準電圧Ｖｒｅｆ１に比較
して昇圧出力ＶＯＵＴ側が高ければ、トランジスタＴｒ
１のＯＮＤｕｔｙを小さくし、コイルＬに流す電流を
少なくして昇圧能力を低下させる。

【００２７】これらの制御によって常に昇圧出力ＶＯＵ
Ｔは一定電圧となり、出力電圧はＶＯＵＴ＝Ｖｒｅｆ１
×（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ４になる。この場合、電池電圧Ｖ
ＢＡＴが小さくなると、コイルＬに流れる電流が小さく
なるので、昇圧出力ＶＯＵＴも低下してくる。すると、
差動増幅器Ａｍｐ１及びパルス幅変調制御回路２１の制
御により、トランジスタＴｒ１のＯＮＤｕｔｙが大き
くなり、コイルＬに流れる電流を増やして昇圧能力を上
げる。つまり、電池負荷が増加することになる。

【００２８】このＬＥＤ駆動電源部２は、通常のＤＣ／
ＤＣコンバータとして機能するときのように基準電圧Ｖ
ｒｅｆ１を差動増幅器Ａｍｐ１に直接に入力するのでは
なく、第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２を設定し、ＶＯＵＴ＝
Ｖｒｅｆ２×（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ４なる電圧を出力する
昇圧機能を併せ有している。

【００２９】ＬＥＤ駆動電源部２においては、電池電圧
ＶＢＡＴを抵抗器Ｒ１，Ｒ２で分圧した電圧と、第１の
基準電圧Ｖｒｅｆ１とをコンパレータＣＯＭで比較し、
電池電圧ＶＢＡＴ側が高い場合は、アナログスイッチＡ
Ｓ１がＯＮ（アナログスイッチＡＳ２はＯＦＦ）し、第
１の基準電圧Ｖｒｅｆ１が差動増幅器Ａｍｐ１に直接入
力される。この場合は、ＬＥＤ駆動電源部２は通常のＤ
Ｃ／ＤＣコンバータと同じ動作をする。

【００３０】逆に、第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１に比較し
て電池電圧ＶＢＡＴ側が低いときは、アナログスイッチ
ＡＳ２がＯＮ（アナログスイッチＡＳ１はＯＦＦ）する
ため、差動増幅器Ａｍｐ１には電池電圧ＶＢＡＴを抵抗
器Ｒ１，Ｒ２で分圧した電圧が第２の基準電圧Ｖｒｅｆ
２として入力される。この場合は、ＬＥＤ駆動電源部２
は第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２に基づく昇圧動作を行う。

【００３１】したがって、この昇圧機能動作時の出力電
圧ＶＯＵＴは、ＶＯＵＴ＝ＶＢＡＴ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ
２）×（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ４となり、出力電圧ＶＯＵＴ
と電池電圧ＶＢＡＴとは比例関係となる。つまり、電池
電圧ＶＢＡＴが低下すると、それに比例して昇圧出力Ｖ
ＯＵＴも低下し、電池負荷としては一定となる。

【００３２】アナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２が切り皆
わる条件、つまりコンパレータＣＯＭの出力（論理ハイ
レベル"Ｈ"または論理ロウレベル"Ｌ"）が反転する条件
は、Ｖｒｅｆ１＝ＶＢＡＴ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）のと
きである。

【００３３】ＬＥＤ駆動電源部２が通常のＤＣ／ＤＣコ
ンバータとして動作しているときは、上述したとおりＶ
ＯＵＴ＝Ｖｒｅｆ１×（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ４であり、こ
のときの昇圧出力ＶＯＵＴを昇圧設定電圧ＶＯＵＴｓｅ
ｔとすると、ＶＢＡＴ＝ＶＯＵＴｓｅｔ×Ｒ４／（Ｒ３
＋Ｒ４）×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２が反転条件となる。

【００３４】電池電圧ＶＢＡＴがこの反転条件式の右辺
より大きいときは、アナログスイッチＡＳ１がＯＮにな
り、電池電圧ＶＢＡＴがこの反転条件式の右辺より小さ
いときは、アナログスイッチＡＳ２がＯＮとなる。

【００３５】具体的に述べると、発光部１の青色発光ダ
イオードＬＥＤ−Ｂの動作電圧からＶＯＵＴｓｅｔ＝
４．５Ｖとし、かつウォッチ用のＬｉコイン電池の性能
からコンパレータＣＯＭの反転条件をＶＢＡＴ＝２．５
Ｖとしたいため、Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）×（Ｒ１＋Ｒ
２）／Ｒ２＝２．５／４．５＝０．５５６になる抵抗値
Ｒ１〜Ｒ４を決めればよい。

【００３６】また、第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１は内蔵回
路で設定するため自由に選べないだけでなく、バラツキ
も大きい。したがって、ＶＯＵＴｓｅｔ＝Ｖｒｅｆ１×
（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ４を満たす抵抗値の抵抗器Ｒ３，Ｒ
４を設定するか、トリミング（例えば、レーザ光による
抵抗トリミング）を施した後、上式より更に抵抗器Ｒ
１，Ｒ２の抵抗値を選定する。

【００３７】なお、ＬＥＤ駆動電源部２において、昇圧
出力端子に接続されているコンデンサＣ及びダイオード
Ｄ１はリップル吸収用の平滑回路を構成する。また、ト
ランジスタＴｒ２，Ｔｒ３はそれぞれ電界効果トランジ
スタである。トランジスタＴｒ２，Ｔｒ３、コンパレー
タＣＯＭ、第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１の発生源、差動増
幅器Ａｍｐ１、及び発振器ＯＳＣのそれぞれに、後に詳
述するＬＥＤ駆動制御部３の制御レジスタ（Ｃｏｎｔｒ
ｏｌＲＥＧ．）からの起動信号が入力されたとき、Ｌ
ＥＤ駆動電源部２は動作可能状態になる。

【００３８】上述したＬＥＤ駆動電源部２においては、
電池電圧が２．５Ｖ以下になると昇圧出力電圧が低くな
るので、従来のＬＥＤ駆動電源部のように電池電圧が低
下すると電池負荷が増大することはない。したがって、
ウォッチ用の小型電池でも青色発光ダイオードのように
動作電圧の高いＬＥＤを充分な電流で駆動することがで
きる。この結果、青色を含む３原色のＬＥＤも充分な輝
度を確保して点灯することができる。

【００３９】また、このＬＥＤ駆動電源部２は、電池電
圧が２．５Ｖ以上では、通常のＤＣ／ＤＣコンバータと
同一であり、安定した出力電圧を発光部１に印加でき
る。そのため、大きな電流を流せる筒型電池や、電圧の
高いリチウムイオン電池を有する携帯機器においては、
通常のＤＣ／ＤＣコンバータと変わらない使用が可能で
あり、汎用性がある。

【００４０】〔ＬＥＤ駆動制御部〕次に、図１から図５
を併せ参照して、発光部１及びＬＥＤ駆動電源部２と共
に発光素子駆動制御装置を構成するＬＥＤ駆動制御部３
について説明する。このＬＥＤ駆動制御部３はＣＰＵイ
ンターフェイス部４及びパルス幅変調制御部（ＰＷＭ制
御部）５から構成されている。

【００４１】ＣＰＵインターフェイス部４は図示省略の
ＣＰＵからシリアル送信データＳＤＡ、クロック信号Ｃ
ＬＫ、及びイネーブル（Ｅｎａｂｌｅ）信号ＥＢＬを受
信し、発光部１に対するＰＷＭ制御部５にＰＷＭ設定値
を設定すると共に、ＬＥＤ駆動電源部２を起動する。

【００４２】ＣＰＵインターフェイス部４は、シリアル
制御論理回路（ＳｅｒｉａｌＣｏｎｔｒｏｌＬＯＧ
ＩＣ）４１、受信バッファ（ＲｅｃｅｉｖｅＢＵＦ）
４２、アドレスデコーダ（ＡＤＤＲＤＥＣ）４３、制
御レジスタ（ＣｏｎｔｒｏｌＲＥＧ）４４、及びＲＧＢ
レジスタ（Ｒ−ＲＥＧ，Ｇ−ＲＥＧ，Ｂ−ＲＥＧ）４
５，４６，４７から構成されている。

【００４３】シリアル制御論理回路４１は、論理ハイレ
ベル"Ｈ"のイネーブル信号ＥＢＬが入力されていると
き、クロック信号ＣＬＫに同期してシリアル送信データ
ＳＤＡを抽出し、受信バッファ４２に一時的に蓄積させ
る。

【００４４】アドレスデコーダ４３は受信バッファ４２
中のアドレスに相当する部分よりアドレスをデコードす
る。また、アドレスデコーダ４３は有効なアドレスに一
致した場合、受信バッファ４２中のデータ部分をＲＧＢ
データとして、ＲＧＢレジスタ４５，４６，４７に転送
する。

【００４５】制御レジスタ４４はイネーブル信号ＥＢＬ
の入力期間、アドレスデコーダ４３からのアドレス指定
を受けてＬＥＤ駆動電源部２を起動すると共に、ＰＷＭ
制御部５の出力制御を行う。

【００４６】ＲＧＢレジスタ４５，４６，４７は受信バ
ッファ４２からのＲＧＢデータ（ＰＷＭ設定値）を保持
する。厳密には、ＲＧＢレジスタ４５，４６，４７はそ
れぞれ対応する色の発光ダイオードを点灯制御するため
のＰＷＭ設定値を保持する。

【００４７】また、ＬＥＤ駆動制御部３を構成するＰＷ
Ｍ制御部５は、ＣＰＵインターフェイス部４のＲＧＢレ
ジスタ４５，４６，４７から設定されたＲＧＢ設定値に
基づいてカウント値（出力をハイレベル"Ｈ"にする期
間）を求め、発光部１の３色発光ダイオードＬＥＤ−
Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂに対しＰＷＭ制御を行う。

【００４８】このＰＷＭ制御部５は、カウンタ５１、パ
ルス幅変調制御回路（ＰＷＭ−Ｒ，ＰＷＭ−Ｇ，ＰＷＭ
−Ｂ）５２，５３，５４、及び駆動回路（Ｄｒｉｖｅｒ
−Ｒ，Ｄｒｉｖｅｒ−Ｇ，Ｄｒｉｖｅｒ−Ｂ）５５，５
６，５７から構成されている。

【００４９】パルス幅変調制御回路５２，５３，５４の
それぞれは、ＲＧＢレジスタ４５，４６，４７からのＰ
ＷＭ設定値と、カウンタ５１の値とに基づいてＰＷＭ制
御を行う。

【００５０】駆動回路５５，５６，５７のそれぞれは、
パルス幅変調制御回路５２，５３，５４から出力される
ＰＷＭ制御されたデータに対応して、発光部１の対応す
る３色発光ダイオードＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ
−ＢのトランジスタＴｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６を駆動す
る。

【００５１】〈ノーマル・モード〉図２は、上述した構
成を採るＬＥＤ駆動制御部３の制御により、発光部１の
赤色発光ダイオードＬＥＤ−Ｒ、緑色発光ダイオードＬ
ＥＤ−Ｇ、及び青色発光ダイオードＬＥＤ−Ｂから成る
３色発光ダイオードをノーマル・モードで点灯させると
きの一例を示している。

【００５２】この例では、一フレームが３２タイムスロ
ット（ＴＳ）に分割されており、各ＬＥＤがＯＮする位
置とＯＦＦする位置とのデータを各色設定する方法であ
る。これをノーマル・モードとし、３色発光ダイオード
ＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂのそれぞれについ
て、ＴＳ０／３２からＴＳ３１／３２までの３２通りの
ＯＮＤｕｔｙが設定可能である。ＯＮＤｕｔｙの長
さに比例して輝度が高くなるため、各色を３２階調の輝
度で３原色を混ぜることができる。

【００５３】ここでは、赤色発光ダイオードＬＥＤ−Ｒ
はＴＳ０でＯＮしてＴＳ１２でＯＦＦする。緑色発光ダ
イオードＬＥＤ−ＧはＴＳ８でＯＮしてＴＳ１６でＯＦ
Ｆする。また、青色発光ダイオードＬＥＤ−ＢはＴＳ８
でＯＮしてＴＳ２６でＯＦＦする。ＴＳ２６の後、ＴＳ
３２（次フレームのＴＳ０）までは、すべての発光ダイ
オードがＯＦＦである。これを一フレームとし、利用者
の目には判別できない程度の周波数（５０Ｈｚ以上）で
繰り返して点灯制御する。

【００５４】図３は、図２に示すノーマル・モードでの
３色発光ダイオードＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−
Ｂの点灯制御を実現するために、ＬＥＤ駆動制御部３が
図示省略のＣＰＵから受信するシリアル送信データＳＤ
Ａの一例を示している。

【００５５】ここで、ノーマル・モードでの３色発光ダ
イオードＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂの点灯制
御について説明する。ＣＰＵはＬＥＤ駆動制御部３のシ
リアル制御論理回路４１にシリアル送信データＳＤＡを
送信する前に、論理ハイレベル"Ｈ"のイネーブル信号Ｅ
ＢＬを送信する。これにより、ＬＥＤ駆動制御部３と共
に、ＬＥＤ駆動電源部２が動作可能状態になる。

【００５６】送信データＳＤＡは８ｂｉｔ（Ｄ０〜Ｄ
７）で構成され、上位３ｂｉｔ（Ｄ５〜Ｄ７）が制御コ
ードで、下位５ｂｉｔ（Ｄ０〜Ｄ４）がデータを示す。
シリアル制御論理回路４１は、最初にＣＰＵから送信デ
ータＳＤＡとして、モード設定データ「制御コード００
０＋データ０＊＊＊＊」を受信する。この例では、ＬＳ
Ｂから４ｂｉｔ目（Ｄ４）が「０」の場合はノーマル・
モードであり、後に示すように「１」の場合は同時点灯
禁止モードとなる。

【００５７】シリアル制御論理回路４１はＣＰＵからノ
ーマル・モード設定データ「００００＊＊＊＊」を受信
した後、３色発光ダイオードＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，
ＬＥＤ−ＢのそれぞれのＯＮ位置及びＯＦＦ位置の設定
データを受信する。

【００５８】例えば、赤色発光ダイオードＬＥＤ−Ｒを
点灯駆動するためのＯＮ位置及びＯＦＦ位置設定データ
に着目すると、ビットＤ４〜Ｄ０がそれぞれ「００００
０」（＝０）及び「０１１００」（＝１２）である。Ｏ
Ｎ位置設定データの示す値「０」及びＯＦＦ位置設定デ
ータの示す値「１２」は、図２に示す赤色発光ダイオー
ドＬＥＤ−Ｒのタイムスロット位置に一致していること
が理解できる。

【００５９】これらのＯＮ位置及びＯＦＦ位置の設定デ
ータは、シリアル制御論理回路４１から受信バッファ４
２を通して対応する各レジスタ４５，４６，４７に格納
される。また、これら設定データに関係する制御コード
は、制御レジスタ４４に格納される。各レジスタ４４，
４５，４６，４７に保持された制御コードとＰＷＭ設定
値としてのＯＮ位置及びＯＦＦ位置の設定データとは、
ＰＷＭ制御部５のパルス幅変調制御回路５２，５３，５
４に入力される。

【００６０】シリアル制御論理回路４１は、ＣＰＵから
ＯＮ位置及びＯＦＦ位置設定データに続いて、制御コー
ド「００１」の点灯スタートまたは点灯ストップの命令
を送信データＳＤＡとして受信する。この送信データＳ
ＤＡのＬＳＢから４ｂｉｔ目（Ｄ４）が「０」の時は点
灯スタートであり、同４ｂｉｔ目が「１」の時は点灯を
ストップする制御が行われる。点灯スタート及び点灯ス
トップの命令に関する送信データＳＤＡは、シリアル制
御論理回路４１及び受信バッファ４２を通して制御レジ
スタ４４に保持された後、ＰＷＭ制御部５に入力され
る。

【００６１】〈同時点灯禁止モード〉ウォッチなどの低
電圧小型電池を有する携帯機器においては、３色発光ダ
イオードＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂの同時点
灯は、電池にとって負荷が重過ぎるため、同時点灯しな
いように設定する必要がある。

【００６２】図４は、上述した構成を採るＬＥＤ駆動制
御部３の制御により、発光部１の赤色発光ダイオードＬ
ＥＤ−Ｒ、緑色発光ダイオードＬＥＤ−Ｇ、及び青色発
光ダイオードＬＥＤ−Ｂから成る３色発光ダイオードを
同時点灯禁止モードで点灯させるときの一例を示してい
る。

【００６３】この例では、一フレームが３２タイムスロ
ット（ＴＳ）に分割されており、各ＬＥＤがＯＦＦする
位置のみのデータを各色設定する方法である。ここで
は、赤色発光ダイオードＬＥＤ−ＲはＴＳ０でＯＮして
いてＴＳ１２でＯＦＦする。赤色発光ダイオードＬＥＤ
−ＲのＯＦＦするＴＳ１２で緑色発光ダイオードＬＥＤ
−ＧはＯＮしてＴＳ１６でＯＦＦする。

【００６４】また、緑色発光ダイオードＬＥＤ−ＧのＯ
ＦＦするＴＳ１６で青色発光ダイオードＬＥＤ−ＢはＯ
ＮしてＴＳ２６でＯＦＦする。ＴＳ２６の後、ＴＳ３２
（次フレームのＴＳ０）までは、すべての発光ダイオー
ドがＯＦＦである。これを一フレームとし、利用者の目
には判別できない程度の周波数（５０Ｈｚ以上）で繰り
返して点灯制御する。

【００６５】図５は、図４に示す同時点灯禁止モードで
の３色発光ダイオードＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ
−Ｂの点灯制御を実現するために、ＬＥＤ駆動制御部３
が図示省略のＣＰＵから受信するシリアル送信データＳ
ＤＡの一例を示している。

【００６６】ここで、同時点灯禁止モードでの３色発光
ダイオードＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂの点灯
制御について説明する。ＣＰＵはＬＥＤ駆動制御部３の
シリアル制御論理回路４１にシリアル送信データＳＤＡ
を送信する前に、論理ハイレベル"Ｈ"のイネーブル信号
ＥＢＬを送信する。これにより、ＬＥＤ駆動制御部３と
共に、ＬＥＤ駆動電源部２が動作可能状態になる。

【００６７】送信データＳＤＡは８ｂｉｔ（Ｄ０〜Ｄ
７）で構成され、上位３ｂｉｔ（Ｄ５〜Ｄ７）が制御コ
ードで、下位５ｂｉｔ（Ｄ０〜Ｄ４）がデータを示す。
シリアル制御論理回路４１は、最初にＣＰＵから送信デ
ータＳＤＡとして、同時点灯禁止モードを示すモード設
定データ「制御コード０００＋データ１＊＊＊＊」を受
信する。

【００６８】シリアル制御論理回路４１はＣＰＵから同
時点灯禁止モード設定データ「０００１＊＊＊＊」を受
信した後、３色発光ダイオードＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−
Ｇ，ＬＥＤ−ＢのそれぞれのＯＦＦ位置設定データのみ
を受信する。これらのＯＦＦ位置設定データは対応する
各レジスタ４５，４６，４７に格納される。

【００６９】この同時点灯禁止モードにおいては、前の
発光ダイオードがＯＦＦするタイミングで次の発光ダイ
オードが点灯開始するように制御されるため、シリアル
制御論理回路４１はＣＰＵからＯＦＦ位置設定データだ
けを受信すればよく、転送データ量を大幅に減少するこ
とができる。

【００７０】シリアル制御論理回路４１は、ＣＰＵから
ＯＦＦ位置設定データに続いて、制御コード「００１」
の点灯スタートまたは点灯ストップの命令を送信データ
ＳＤＡとして受信する。この送信データＳＤＡのＬＳＢ
から４ｂｉｔ目（Ｄ４）が「０」の時は点灯スタートで
あり、同４ｂｉｔ目が「１」の時は点灯をストップする
制御が行われる。なお、この同時点灯禁止モードにおい
て説明を省略した事項は上述したノーマル・モードと基
本的には同一である。

【００７１】上述したＬＥＤ駆動制御部３においては、
いずれの動作モードでも電源が切れない限りデータを保
持するように設計しておくことで、点灯スタート及び点
灯ストップ命令の送信データＳＤＡのみで点灯制御でき
るだけでなく、発光色を変える場合もモード設定の命令
をその都度送らなくてもよい。

【００７２】また、このＬＥＤ駆動制御部３において
は、同時点灯禁止モードを設け、送信データＳＤＡをＯ
ＦＦタイミングのみとしたため、送信データ量が減り、
ソフトウェア設計が簡略化できる。

【００７３】さらに、ウォッチ用の動作スピードの遅い
ＣＰＵを利用した場合でも、すばやく３色発光ダイオー
ドによる発光色に変化を与えるように制御することが可
能になる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電池電源の供給電圧が低くなると、昇圧出力電圧も低く
なるように代替制御し、電池電圧が低下したときでも負
荷の増大を回避することが可能であるので、青色を含む
３原色のＬＥＤなどの発光素子も充分な輝度を確保して
点灯することができる。

【００７５】また、本発明によれば、３色ＬＥＤなどの
複数の発光素子の同時点灯禁止モードでは、発光素子駆
動制御のための送信データを各発光素子の点灯時間に関
係するデータのみとし、制御データ量を大幅に減少する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発光素子駆動制御装置の構成を示すブロック
図。

【図２】ノーマル・モードにおける３色発光ダイオード
の点灯例を説明するための図。

【図３】ノーマル・モードにおける送信データの一例を
示す図。

【図４】同時点灯禁止モードにおける３色発光ダイオー
ドの点灯例を説明するための図。

【図５】同時点灯禁止モードにおける送信データの一例
を示す図。

【符号の説明】

１発光部２ＬＥＤ駆動電源部３ＬＥＤ駆動制御部４ＣＰＵインターフェイス部５ＰＷＭ制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ異なる発光色の複数の発光素子を
点灯駆動する発光素子駆動制御装置であって、電池電源の供給電圧の変動に応じて昇圧能力を変え、前
記複数の発光素子を点灯駆動するための出力電圧を一定
に保つ第１の昇圧機能部と、前記電池電源の供給電圧が予め定められた第１の基準電
圧に比較して低いとき、前記第１の基準電圧に代替する
第２の基準電圧を設定し、この第２の基準電圧に基づき
前記出力電圧を低下させる第２の昇圧機能部と、を備え
る発光素子駆動制御装置。
【請求項２】前記複数の発光素子は、赤色、緑色、また
は青色をそれぞれ発光する複数の発光ダイオードである
請求項１記載の発光素子駆動制御装置。
【請求項３】前記複数の発光素子のそれぞれを点灯駆動
するためのオンタイミング及び消灯駆動するためのオフ
タイミングに関係するデータを保持する手段と、前記オ
ンタイミングのとき、対応する前記発光素子に前記第１
の昇圧機能部及び前記第２の昇圧機能部のいずれかから
の前記出力電圧を印加させる手段と、前記オフタイミン
グのとき、前記発光素子に印加されている前記出力電圧
を遮断させる手段とを有する第１の駆動制御部、を更に
備える請求項１記載の発光素子駆動制御装置。
【請求項４】前記複数の発光素子のそれぞれの点灯時間
に関係するデータを保持する手段と、前記複数の発光素
子に前記第１の昇圧機能部及び前記第２の昇圧機能部の
いずれかからの前記出力電圧を前記点灯時間分だけ順次
印加させる手段とを有する第２の駆動制御部、を更に備
える請求項１または３記載の発光素子駆動制御装置。
【請求項５】それぞれ異なる発光色の複数の発光素子を
点灯駆動する発光素子駆動制御方法であって、電池電源の供給電圧の変動に応じて昇圧能力を変え、前
記複数の発光素子を点灯駆動するための出力電圧を一定
に保つステップと、前記電池電源の供給電圧が予め定められた第１の基準電
圧に比較して低いとき、前記第１の基準電圧に代替する
第２の基準電圧を設定し、この第２の基準電圧に基づき
前記出力電圧を低下させるステップと、を有する発光素子駆動制御方法。
【請求項６】前記複数の発光素子のそれぞれを点灯駆動
するためのオンタイミング及び消灯駆動するためのオフ
タイミングに関係するデータを保持するステップと、前記オンタイミングのとき、対応する前記発光素子に前
記出力電圧のいずれかを印加させるステップと、前記オフタイミングのとき、前記発光素子に印加されて
いる前記出力電圧を遮断させるステップと、を更に有する請求項５記載の発光素子駆動制御方法。
【請求項７】前記複数の発光素子のそれぞれの点灯時間
に関係するデータを保持するステップと、前記複数の発光素子に前記出力電圧のいずれかを前記点
灯時間分だけ順次印加させるステップと、を更に有する請求項５または６記載の発光素子駆動制御
方法。