JP2003243710A - 可変色イルミネーション駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各色の発光ダイオードの順方向電圧が異なる
場合でも、確実に各発光ダイオードを階調駆動して可変
色イルミネーションに所望の色を出力させる。 【解決手段】 Ｄ／Ａコンバータ３５が出力する各色の
階調信号は、駆動信号に変換されてデジタルトランジス
タ５３〜５５に入力される。デジタルトランジスタ５３
〜５５の導電率は、駆動信号に応じて変化し、発光ダイ
オード１１〜１３に電流を駆動電流を流す。ここで、抵
抗５６〜５８は、発光ダイオード１１〜１３の最大電流
を設定し、抵抗５９〜６１は、駆動信号が最大値であっ
ても、それに応じた駆動電流を発光ダイオード１１〜１
３に流させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変色イルミネー
ション駆動回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来の可変色イルミネーション
駆動回路を構成例を示す回路図であり、図３は、従来の
可変色イルミネーション駆動回路の他の構成例を示す回
路図である。

【０００３】一般的な可変色イルミネーション１０は、
赤色を発光する発光ダイオード１１と、緑色を発光する
発光ダイオード１２と、青色を発光する発光ダイオード
１３とを備えている。可変色イルミネーション駆動回路
は、各発光ダイオード１１，１２，１３をそれぞれ駆動
して、各色の発光量を調節し、所望の色を可変色イルミ
ネーション１０に出力さる。

【０００４】図２に示す可変色イルミネーション駆動回
路は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）
１４が出力するパルスのデューティ比を変化させ、発光
ダイオード１１，１２，１３に対応するトランジスタ１
５，１６，１７のオン期間を調整することにより、各色
の発光量を調整している。

【０００５】図３に示す可変色イルミネーション駆動回
路では、デジタル／アナログコンバータ（以下、Ｄ／Ａ
コンバータという）２０が、所望の色を可変色イルミネ
ーション１０に出力させるための各色の階調信号を発生
し、トランジスタ２１及び抵抗２２と、トランジスタ２
３及び抵抗２４と、トランジスタ２５及び抵抗２６と
が、各色の階調信号を各色の駆動信号にそれぞれ変換す
る。各色の駆動信号も階調された信号である。

【０００６】各色の駆動信号が、デジタルトランジスタ
２７，２８，２９の入力端子に与えられ、発光ダイオー
ド１１，１２，１３に流れる電流が調整される。これに
より、各色の輝度が調整され、所望の色が生成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
可変色イルミネーション駆動回路には、次のような課題
があった。図２の可変色イルミネーション駆動回路に
は、マイコン１４が用いられている。マイコン１４は、
高価なため、可変色イルミネーション駆動回路の低コス
ト化を妨げていた。また、可変色イルミネーション１０
が液晶表示装置のバックライトとして用いられる場合等
には、液晶表示との干渉を防ぐために、高速でパルスを
トランジスタ１５，１６，１７に与える必要がある。こ
のように高速のパルスをトランジスタ１５，１６，１７
に与えるためには、マイコン１４の高速でパルスを出力
するタイマー出力ポートを使用する必要があるので、タ
イマー出力ポートをこのために使用すると、他の目的に
使用できず、マイコン１４の利用の自由度が低下すると
いう問題があった。

【０００８】一方、図３の可変色イルミネーション駆動
回路は、マイコン１４を利用しないので、低コスト化が
可能である。ところが、各デジタルトランジスタ２７〜
２９が発光するときに順方向電圧ＶＦは、一致しない。
赤色を発光する発光ダイオード２７の順方向電圧は、部
品ばらつきもあるが、概ね１．８〜２．４［Ｖ］であ
る。緑色及び青色を発光する発光ダイオード２８，２９
の順方向電圧ＶＦは、概ね３．２〜４．０［Ｖ］であ
る。

【０００９】階調信号に比例する駆動信号でデジタルト
ランジスタ２７〜２９の導電率を変化させ、グランドと
発光ダイオード１１〜１３のアノードとの間の電圧を変
化させることで、発光ダイオード１１〜１３に異なる電
流を流そうとするの、各順方向電圧ＶＦが異なれば全部
の発光ダイオード１１〜１３について、駆動信号のすべ
ての範囲にわたって変化する電流を流すことができな
い。即ち、階調駆動が不完全になっていた。このような
問題を解消するためには、例えばＤ／Ａコンバータ２０
の能力を高め、出力信号の可変範囲をすべて階調信号の
範囲に割り当てずに、一部を割り当てる等の対策が必要
であった。

【００１０】本発明は、以上のような現状を鑑みてなさ
れたものであり、階調された駆動信号のすべての範囲で
複数の発光ダイオードを階調駆動することができる可変
色イルミネーション駆動回路を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の観点に係る可変色イルミネーション駆動回
路は、互いに異なる発光色を持ち、一端が第１の電源電
圧にそれぞれ接続された複数の発光ダイオードを備える
可変色イルミネーションを駆動し、所望の色を出力させ
る可変色イルミネーション駆動回路において、前記各発
光ダイオードに対応して設けられ、制御電極と第１の導
通電極と第２の導通電極とをそれぞれ有し、該制御電極
に与えられた階調された駆動信号に基づき該第１の導通
電極と第２の導通電極との間の導電率がそれぞれ変化す
る複数のトランジスタと、前記各トランジスタの第１の
導通電極と第２の電源電圧との間にそれぞれ接続された
複数の第１の抵抗と、前記各発光ダイオードの他端と該
各発光ダイオードに対応して設けられた前記各トランジ
スタの第２の導通電極との間にそれぞれ接続された複数
の第２の抵抗と、を備えることを特徴とする。

【００１２】なお、前記各駆動信号の時間的変化をそれ
ぞれ遅らせる複数の遅延回路を設けてもよい。また、前
記各第１の抵抗は、前記各発光ダイオードに流れる電流
の最大値をそれぞれ設定してもよい。また、前記各第２
の抵抗は、前記最大値の電流が流れたときに前記各発光
ダイオードにかかる電圧を、該各発光ダイオードの固有
の順方向電圧に設定する抵抗値をそれぞれ持ってもよ
い。

【００１３】また、前記複数の発光ダイオードは、赤、
青、緑の色をそれぞれ発光する３個の発光ダイオードで
あってもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
可変色イルミネーション駆動回路の構成図である。この
可変色イルミネーション駆動回路は、可変色イルミネー
ション１０を駆動して、所望の色を出力させるものであ
る。可変色イルミネーション１０は、赤色を発光する発
光ダイオード１１と、緑色を発光する発光ダイオード１
２と、青色を発光する発光ダイオード１３とを有する。
各発光ダイオード１１〜１３のアノードは、共通の第１
の電源電圧ＶＣＣ１に接続されている。電源電圧ＶＣＣ
１は、例えば９．７［Ｖ］である。

【００１５】可変色イルミネーション駆動回路には、デ
ィジタル／アナログコンバータ（以下、Ｄ／Ａコンバー
タという）３５の３つの出力端子３５ａ，３５ｂ，３５
ｃに一端がそれぞれ接続された３個の抵抗４１，４２，
４３が設けられている。Ｄ／Ａコンバータ３５は、赤、
緑及び青の各色の発光ダイオード１１〜１３をそれぞれ
発光させるためのアナログの階調信号を各出力端子３５
ａ，３５ｂ，３５ｃから出力する。各階調信号の階調数
は、例えば２５６階調である。

【００１６】抵抗４１の他端と第２の電源電圧であるグ
ランドＧＮＤとの間には、抵抗４１と相俟って遅延回路
を構成するコンデンサ４４が接続されている。抵抗４２
の他端とグランドＧＮＤとの間には、抵抗４２と相俟っ
て遅延回路を構成するコンデンサ４５が接続されてい
る。抵抗４３の他端とグランドＧＮＤとの間には、抵抗
４３と相俟って遅延回路を構成するコンデンサ４６が接
続されている。

【００１７】抵抗４１とコンデンサと４４との接続点
が、ＮＰＮ型トランジスタ４７のベースに接続されてい
る。抵抗４２とコンデンサと４５との接続点が、ＮＰＮ
型トランジスタ４８のベースに接続されている。抵抗４
３とコンデンサと４６との接続点が、ＮＰＮ型トランジ
スタ４９のベースに接続されている。トランジスタ４７
〜４９のコレクタは、例えば５．０［Ｖ］の直流電源Ｖ
ＣＣ２に接続されている。

【００１８】トランジスタ４７のエミッタとグランドＧ
ＮＤとの間には、トランジスタ４７の負荷となる抵抗５
０が接続されている。トランジスタ４８のエミッタとグ
ランドＧＮＤとの間には、トランジスタ４８の負荷とな
る抵抗５１が接続されている。トランジスタ４９のエミ
ッタとグランドＧＮＤとの間には、トランジスタ４９の
負荷となる抵抗５２が接続されている。

【００１９】トランジスタ４７及び抵抗５０は、赤色に
関する階調信号に比例する駆動信号を発生し、トランジ
スタ４７のエミッタと抵抗５０との接続点から出力す
る。トランジスタ４７のエミッタと抵抗５０との接続点
は、デジタルトランジスタ５３の入力端子に接続されて
いる。ディジタルトランジスタ５３を等価的に示すと、
抵抗５３ａと、ＮＰＮ型トランジスタ５３ｂとで構成さ
れている。デジタルトランジスタ５３の入力端子が抵抗
５３ａを介してトランジスタ５３ｂのベースに接続され
ている。

【００２０】トランジスタ４８及び抵抗５１は、緑色に
関する階調信号に比例する駆動信号を発生し、トランジ
スタ４８のエミッタと抵抗５１との接続点から出力す
る。トランジスタ４８のエミッタと抵抗５１との接続点
は、デジタルトランジスタ５４の入力端子に接続されて
いる。ディジタルトランジスタ５４を等価的に示す
と、、抵抗５４ａと、ＮＰＮ型トランジスタ５４ｂとで
構成されている。デジタルトランジスタ５４の入力端子
が抵抗５４ａを介してトランジスタ５４ｂのベースに接
続されている。

【００２１】同様に、トランジスタ４９及び抵抗５２
は、青色に関する階調信号に比例する駆動信号を発生
し、トランジスタ４９のエミッタと抵抗５２の接続点か
ら出力する。トランジスタ４９のエミッタと抵抗５２と
の接続点は、デジタルトランジスタ５５の入力端子に接
続されている。ディジタルトランジスタ５５を等価的に
示すと、抵抗５５ａと、ＮＰＮ型トランジスタ５５ｂと
で構成されている。デジタルトランジスタ５５の入力端
子が抵抗５５ａを介してトランジスタ５５ｂのベースに
接続されている。

【００２２】デジタルトランジスタ５３を構成するトラ
ンジスタ５３ｂのエミッタは、第１の抵抗である抵抗５
６を介してグランドＧＮＤに接続されている。デジタル
トランジスタ５４を構成するトランジスタ５４ｂのエミ
ッタは、第１の抵抗である抵抗５７を介してグランドＧ
ＮＤに接続されている。デジタルトランジスタ５５を構
成するトランジスタ５５ｂのエミッタは、第１の抵抗で
ある抵抗５８を介してグランドＧＮＤに接続されてい
る。

【００２３】トランジスタ５３ｂのコレクタは、第２の
抵抗である抵抗５９を介して、可変色イルミネーション
１０中の発光ダイオード１１のカソードに接続されてい
る。トランジスタ５４ｂのコレクタは、第２の抵抗であ
る抵抗６０を介して、可変色イルミネーション１０中の
発光ダイオード１２のカソードに接続されている。トラ
ンジスタ５５ｂのコレクタは、第２の抵抗である抵抗６
１を介して、可変色イルミネーション１０中の発光ダイ
オード１３のカソードに接続されている。

【００２４】次に、抵抗５０〜５２及び抵抗５９〜６１
の抵抗値の設定方法を説明する。なお、発光ダイオード
１１がオンして発光しているときの発光ダイオード１１
の順方向電圧を２．４［Ｖ］とする。各発光ダイオード
１２，１３がオンして発光しているときの発光ダイオー
ド１２，１３の順方向電圧をそれぞれ４．０［Ｖ］とす
る。また、各発光ダイオード１１〜１３の定格電力は８
５°Ｃで３５［ｍＷ］であるものとする。

【００２５】まず、抵抗５６，５９の抵抗値を設定す
る。発光ダイオード１１の定格電力が３５［ｍＷ］なの
で、発光ダイオード１１に流すことができる最大電流Ｉ
ｍａｘは、次の式になる。

【数１】Ｉｍａｘ＝３５／２．４＝１４．５〔ｍＡ〕

【００２６】最大電流Ｉｍａｘが抵抗５６に流れている
と仮定し、Ｄ／Ａコンバータ３５が、赤色に関する階調
信号の最大値を出力しているときの抵抗５６の抵抗値Ｒ
を次の式で計算する。但し、トランジスタ４７の電圧降
下を０．６［Ｖ］、デジタルトランジスタ５３の入力端
子とトランジスタ５３ｂのエミッタとの間の電圧を０．
６［Ｖ］とする。

【数２】Ｒ＝（５．０−０．６−０．６）／０．０１４
５＝２６２［Ω］

【００２７】ここで、抵抗５６の抵抗値Ｒ１は、発光ダ
イオード１１に１４．５［ｍＡ］以上流さないように、
例えば２７０［Ω］の抵抗値を設定される。抵抗５６の
抵抗値を２７０［Ω］とすると、抵抗５６に流れる電流
Ｉは、次式で表すことができる。

【数３】Ｉ＝（５．０−０．６−０．６）／２７０＝１
４．１［ｍＡ］

【００２８】このように設定された抵抗５６の抵抗値Ｒ
１は、発光ダイオード１１に流れる電流の最大値を設定
することになる。抵抗５９の抵抗値Ｒ２は、次式で計算
する。但し、トランジスタ５３ｂのオン抵抗を０．４
［Ｖ］とする。

【数４】Ｒ２＝（９．７−２．４−０．４−２７０＊
０．０１４１）／０．０１４１＝２２０［Ω］

【００２９】次に、抵抗５７，６０の抵抗値を設定す
る。発光ダイオード１２の定格電力が３５［ｍＷ］なの
で、発光ダイオード３２に流すことができる最大電流Ｉ
ｍａｘは、次の式になる。

【数５】Ｉｍａｘ＝３５／４．０＝８．７５〔ｍＡ〕

【００３０】最大電流Ｉｍａｘが抵抗５７に流れている
と仮定し、Ｄ／Ａコンバータ３５が、青色に関する階調
信号の最大値を出力しているときの抵抗５７の抵抗値Ｒ
を次の式で計算する。但し、トランジスタ４８の電圧降
下を０．６［Ｖ］、デジタルトランジスタ５４の入力端
子とトランジスタ５４ｂのエミッタとの間の電圧を０．
６［Ｖ］とする。

【数６】Ｒ＝（５．０−０．６−０．６）／０．００８
７５＝４３４［Ω］

【００３１】ここで、抵抗５７の抵抗値Ｒ３は、発光ダ
イオード１１に８．７５［ｍＡ］以上流さないように、
例えば４７０［Ω］の抵抗値を設定する。抵抗５７の抵
抗値を４７０［Ω］とすると、抵抗５７に流れる電流Ｉ
は、次式で表すことができる。

【数７】Ｉ＝（５．０−０．６−０．６）／４７０＝
８．１０［ｍＡ］

【００３２】このように設定された抵抗５７の抵抗値Ｒ
３は、発光ダイオード１２に流れる電流の最大値を設定
することになる。抵抗６０の抵抗値Ｒ４は、次式で計算
する。

【数８】Ｒ４＝（９．７−２．４−０．４−４７０＊
０．００８１）／０．００８１＝１８５［Ω］

【００３３】ここで、抵抗６０による電圧降下、トラン
ジスタ５４ｂのオン抵抗による電圧降下、抵抗６０によ
る電圧降下及び発光ダイオード１２の順方向電圧を加算
したものが、電源電圧ＶＣＣ１の出力電圧の９．７
［Ｖ］を越えないようにするために、例えば１５０
［Ω］を抵抗６０の抵抗値に設定する。

【００３４】抵抗５８，抵抗６１の抵抗値Ｒ５，Ｒ６
は、発光ダイオード１２と発光ダイオード１３の順方向
電圧ＶＦ等しいので、次の式で示すように、抵抗５７，
６０の抵抗値Ｒ３，Ｒ４とそれぞれ等しく設定すればよ
い。

【数９】Ｒ５＝Ｒ３＝４７０［Ω］ Ｒ６＝Ｒ４＝１５０［Ω］ 以上のように設定された抵抗５９，６０，６１の抵抗値
は、階調が最大となって各発光ダイオード１１〜１３に
最大電流が流れたときにも、発光ダイオード１１〜１３
に順方向電圧ＶＦがかかる抵抗値である。還元すれば、
最大電流が流れたときにも、各発光ダイオード１１〜１
３が階調駆動される。

【００３５】次に、この可変色イルミネーション駆動回
路の動作を説明する。Ｄ／Ａコンバータ３５は、各発光
ダイオード１１〜１３を所望の輝度で発光させるための
アナログの階調信号を出力端子３５ａ，３５ｂ，３５ｃ
から発生する。抵抗４１及びコンデンサ４４と、抵抗４
２及びコンデンサ４５と、抵抗４３及びコンデンサ４６
とは、各階調信号を遅延してトランジスタ４７〜４９の
ベースにそれぞれ与える。

【００３６】トランジスタ４７と抵抗５０とは、赤色に
関する階調信号に比例する駆動信号を発生してデジタル
トランジスタ５３に入力する。トランジスタ４８と抵抗
５１とは、緑色に関する階調信号に比例する駆動信号を
発生してデジタルトランジスタ５４に入力する。トラン
ジスタ４９と抵抗５２とは、青色に関する階調信号に比
例した駆動信号を発生し、デジタルトランジスタ５５に
入力する。

【００３７】デジタルトランジスタ５３〜５５中のトラ
ンジスタ５３ｂ，５４ｂ，５５ｂは、各駆動信号に応じ
て導電率が変化し、各発光ダイオード１１〜１３に、そ
の変化に応じた電流を流し、各発光ダイオード１１〜１
３を発光させる。これにより、所望の色が可変色イルミ
ネーション１０から出力される。可変色イルミネーショ
ン１０から出力される色が変化する場合にも、抵抗４１
及びコンデンサ４４と、抵抗４２及びコンデンサ４５
と、抵抗４３及びコンデンサ４６とが、各階調信号を遅
延するので、可変色イルミネーション１０の出力色の変
化が緩やかである。また、各色に関する階調信号か最大
の階調値で出力される場合でも、抵抗５９，６０，６１
によって、色によって階調が不十分になることがなく、
可変色イルミネーション駆動回路１０の階調駆動が可能
である。

【００３８】以上のようにの本実施形態の可変色イルミ
ネーション駆動回路では、各トランジスタ５３ｂ，５４
ｂ，５５ｂのエミッタとグランドＧＮＤとの間に接続さ
れた抵抗５６〜５８と、各トランジスタ５３ｂ，５４
ｂ，５５ｂのコレクタと発光ダイオード１１〜１３のカ
ソードとの間に接続された抵抗５９〜６１を備え、これ
らの抵抗の抵抗値を設定したので、発光ダイオード１１
〜１３の順方向電圧にかかわらず、階調信号がどの段階
であっても、それに応じた電流を発光ダイオード１１〜
１３に流すことができる。

【００３９】即ち、マイクロコンピュータを用いなくて
も可変イルミネーションを階調駆動でき、コスト低減で
きる。また、Ｄ／Ａコンバータ３５の出力信号の可変幅
に関わらず、可変幅をすべて使用した階調信号で、発光
ダイオード１１〜１３を駆動できるので、Ｄ／Ａコンバ
ータ３５の回路構成を、各色に対応させて変化させた
り、可変幅の一部のみを階調させるような工夫が必要な
くなる。よって、例えばＤ／Ａコンバータ３５の回路構
成上の制約がなくなり、他の目的で使用されるＤ／Ａコ
ンバータと共通化することも可能である。

【００４０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。その変形例としては、次
のようなものがある。デジタルトランジスタ５３〜５５
は、ＮＰＮ型トランジスタ５３ｂ〜５５ｂを備えている
が、ＮＰＮ型トランジスタ５３ｂ〜５５ｂをＰＮＰ型ト
ランジスタに置きかえたデジタルトランジスタを用い、
抵抗５６〜５８と抵抗５９〜６１の接続位置を逆にした
構成にしてもよい。

【００４１】また、遅延回路を構成する抵抗４１及びコ
ンデンサ４４と、抵抗４２及びコンデンサ４５と、抵抗
４３及びコンデンサ４６とは、各トランジスタ４７〜４
９の入力側でなく、出力側に配置し、各駆動信号の時間
的変化を遅延させる構成にしてもよい。また、発光ダイ
オード１１〜１３は、赤色、緑色、青色の場合以外の他
の色を発光するものでもよく、さらに、その数も３個に
限定されるものではない。

【００４２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、階調された駆動信号のすべての範囲で複数の発光
ダイオードを階調駆動することができる可変色イルミネ
ーション駆動回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る可変色イルミネーショ
ン駆動回路を示す構成図である。

【図２】従来の可変色イルミネーション駆動回路の構成
例を示す図である。

【図３】従来の可変色イルミネーション駆動回路の他の
構成例を示す図である。

【符号の説明】

１０ 可変色イルミネーション １１〜１３ 発光ダイオード ３５ Ｄ／Ａコンバータ ５３〜５５ デジタルトランジスタ ５３ｂ〜５５ｂ トランジスタ ５６〜５８ 第１の抵抗 ５９〜６１ 第２の抵抗

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに異なる発光色を持ち、一端が第１の
   電源電圧にそれぞれ接続された複数の発光ダイオードを
   備える可変色イルミネーションを駆動し、所望の色を出
   力させる可変色イルミネーション駆動回路において、 前記各発光ダイオードに対応して設けられ、制御電極と
   第１の導通電極と第２の導通電極とをそれぞれ有し、該
   制御電極に与えられた階調された駆動信号に基づき該第
   １の導通電極と第２の導通電極との間の導電率がそれぞ
   れ変化する複数のトランジスタと、 前記各トランジスタの第１の導通電極と第２の電源電圧
   との間にそれぞれ接続された複数の第１の抵抗と、 前記各発光ダイオードの他端と該各発光ダイオードに対
   応して設けられた前記各トランジスタの第２の導通電極
   との間にそれぞれ接続された複数の第２の抵抗と、 を備えることを特徴とする可変色イルミネーション駆動
   回路。
2. 【請求項２】前記各駆動信号の時間的変化をそれぞれ遅
   らせる複数の遅延回路を設けたことを特徴とする請求項
   １に記載の可変色イルミネーション駆動回路。
3. 【請求項３】前記各第１の抵抗は、前記各発光ダイオー
   ドに流れる電流の最大値をそれぞれ設定することを特徴
   とする請求項１又は２に記載の可変色イルミネーション
   駆動回路。
4. 【請求項４】前記各第２の抵抗は、前記最大値の電流が
   流れたときに前記各発光ダイオードにかかる電圧を、該
   各発光ダイオードの固有の順方向電圧に設定する抵抗値
   をそれぞれ持つことを特徴とする請求項１乃至３のいず
   れか１項に記載の可変色イルミネーション駆動回路。
5. 【請求項５】前記複数の発光ダイオードは、赤、青、緑
   の色をそれぞれ発光する３個の発光ダイオードであるこ
   とを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
   可変色イルミネーション駆動回路。