JP2006254641A - チャージポンプ式ｌｅｄドライバおよびチャージポンプの昇圧率切換え方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 チャージポンプ式ＬＥＤドライバの効率を改善すること。
【解決手段】 入力電圧（Ｖ_ＩＮ）を昇圧率で昇圧して出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を出力するチャージポンプ（１２）と、チャージポンプの昇圧率を選択するセレクタとを備え、出力電圧を第１乃至第６の発光ダイオード（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６）に印加して発光ダイオードを駆動するチャージポンプ式ＬＥＤドライバ（１０）において、セレクタ（１６）は、入力電圧（Ｖ_ＩＮ）ばかりでなく発光ダイオードの順方向降下電圧（Ｖ_Ｆ）をも監視して、前記昇圧率を切り換える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、白色ＬＥＤ（発光ダイオード）などのＬＥＤを駆動するためのＬＥＤドライバに関し、特に、入力電圧を昇圧率で昇圧して出力電圧を出力するチャージポンプを備えたチャージポンプ式ＬＥＤドライバおよびチャージポンプの昇圧率切換え方法に関する。

この種のＬＥＤドライバは、例えば、携帯電話の液晶表示装置のバックライトとして使用される白色ＬＥＤを駆動するために使用される。尚、この技術分野において周知のように、携帯電話は、液晶表示装置としてメインディスプレイとサブディスプレイとを備えているものがある。

ＬＥＤドライバの一種にチャージポンプ式ＬＥＤドライバがある。以下、チャージポンプ式ＬＥＤドライバについて説明する。

チャージポンプ式ＬＥＤドライバは、チャージポンプを備え、このチャージポンプにはリチウムイオン電池などの電池から電池電圧が入力電圧として印加される。電池には入力コンデンサが並列に接続されており、この入力コンデンサの両端間で入力電圧が保持される。

チャージポンプは、例えば、入力電圧を１倍、１．５倍、又は２倍にして、出力電圧を出力する機能を有する。この場合、チャージポンプは、昇圧率として１倍、１．５倍、及び２倍を持つ。チャージポンプには、第１及び第２のコンデンサが接続されている。

この出力電圧は出力コンデンサに印加される。この出力コンデンサには、複数個の白色ＬＥＤが並列に接続され、各白色ＬＥＤには定電流源が直列に接続される。

すなわち、チャージポンプ式ＬＥＤドライバでは、出力コンデンサに白色ＬＥＤを並列に接続し、それぞれのＬＥＤ電流を定電流源でドライブしている。

前述したように、チャージポンプは１倍、１．５倍、および２倍の昇圧率を持っている。従来のチャージポンプ式ＬＥＤドライバでは、この昇圧率の切り換えを、入力電圧のみを監視することによって行っている。

図１に、従来のチャージポンプ式ＬＥＤドライバの、入力電圧に対する出力電圧の特性を示す。図１において、横軸に入力電圧Ｖ_ＩＮ（Ｖ）を示し、縦軸に出力電圧Ｖ_ＯＵＴ（Ｖ）を示す。

図１に示されるように、入力電圧Ｖ_ＩＮが４．７Ｖ以上において、チャージポンプの昇圧率は１倍に設定される。入力電圧Ｖ_ＩＮが２．６Ｖから４．７Ｖの範囲において、チャージポンプの昇圧率は１．５倍に設定される。入力電圧Ｖ_ＩＮが２．６以下において、チャージポンプの昇圧率は２倍に設定される。

図２に、従来のチャージポンプ式ＬＥＤドライバの、入力電圧に対する効率の特性を示す。図２において、横軸に入力電圧Ｖ_ＩＮ（Ｖ）を示し、縦軸に従来のチャージポンプ式ＬＥＤドライバの効率（％）を示す。

図２から明らかように、従来のチャージポンプ式ＬＥＤドライバでは、チャージポンプの昇圧率が１倍から１．５倍へ切り替わる、４．７Ｖ付近（未満）の入力電圧Ｖ_ＩＮにおいて、効率が悪くなっているのが分かる。これは、この付近の入力電圧Ｖ_ＩＮにおいて、白色ＬＥＤを点灯させるために、チャージポンプが必要以上の電力を出力しているからである。よって、電力損失が大きくなり、チャージポンプ式ＬＥＤドライバの効率を低下させる。

上述したように、従来のチャージポンプ式ＬＥＤドライバでは、チャージポンプの昇圧率の切り換えを入力電圧のみを監視して行っているので、特に昇圧率を１倍から１．５倍へ切り替える付近の入力電圧において、電力損失が大きくなり、効率を低下させているという問題がある。

したがって、本発明の課題は、効率を改善できる、チャージポンプの昇圧率の切り換え方法およびチャージポンプ式ＬＥＤドライバを提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、入力電圧（Ｖ_ＩＮ）をチャージポンプ（１２）において昇圧率で昇圧して出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を出力し、前記出力電圧を発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６）に印加して前記発光ダイオードを駆動するチャージポンプ式ＬＥＤドライバ（１０）における、前記チャージポンプ（１２）の昇圧率の切り換え方法であって、前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）ばかりでなく前記発光ダイオードの順方向降下電圧（Ｖ_Ｆ）をも監視して、前記チャージポンプ（１２）の昇圧率を切り換えることを特徴とする、チャージポンプの昇圧率切換え方法が得られる。

上記本発明の第１の態様によるチャージポンプの昇圧率切換え方法において、前記チャージポンプ（１２）は前記昇圧率として１倍、１．５倍及び２倍を持ち、前記発光ダイオードの順方向降下電圧（Ｖ_Ｆ）に対応する電圧として、前記入力電圧から前記発光ダイオードの順方向降下電圧を減算して得られるＬＥＤ端子電圧を監視するようにしても良い。この場合、前記チャージポンプの昇圧率切換え方法は、前記入力電圧が所定の電圧以下であるか否かを判断するステップ（Ｓ１）と、前記入力電圧が前記所定の電圧以下（Ｓ１のＹｅｓ）で、かつ前記ＬＥＤ端子電圧が基準電圧以下（Ｓ２のＹｅｓ）の場合に、前記昇圧率を２倍に設定するステップ（Ｓ３）と、前記入力電圧が前記所定の電圧以下（Ｓ１のＹｅｓ）で、かつ前記ＬＥＤ端子電圧が前記基準電圧より高い（Ｓ２のＮｏ）場合に、前記昇圧率を１．５倍に設定するステップ（Ｓ４）と、前記入力電圧が前記所定の電圧より高く（Ｓ１のＮｏ）て、かつ前記ＬＥＤ端子電圧が前記基準電圧以下（Ｓ５のＹｅｓ）の場合に、前記昇圧率を１．５倍に設定するステップ（Ｓ６）と、前記入力電圧が前記所定の電圧より高く（Ｓ１のＮｏ）て、かつ前記ＬＥＤ端子電圧が前記基準電圧より高い（Ｓ５のＮｏ）場合に、前記昇圧率を１倍に設定するステップ（Ｓ７）とを含むもので良い。

本発明の第２の態様によれば、入力電圧（Ｖ_ＩＮ）を昇圧率で昇圧して出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を出力するチャージポンプ（１２）と、前記チャージポンプの昇圧率を選択するセレクタとを備え、前記出力電圧を少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６）に印加して前記発光ダイオードを駆動するチャージポンプ式ＬＥＤドライバ（１０）において、前記セレクタ（１６）は、前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）ばかりでなく前記発光ダイオードの順方向降下電圧（Ｖ_Ｆ）をも監視して、前記昇圧率を切り換えることを特徴とする、チャージポンプ式ＬＥＤドライバが得られる。

上記本発明の第２の態様によるチャージポンプ式ＬＥＤドライバにおいて、前記セレクタ（１６）は、例えば、前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）を監視して、第１の選択信号（Ａ）を出力する第１の監視手段（４０）と、前記発光ダイオードの順方向降下電圧（Ｖ_Ｆ）を監視して、第２の選択信号（Ｂ）を出力する第２の監視手段（４１〜４６，５１〜５５；４１Ａ，４２Ａ，５０）とから構成されるもので良い。この場合、前記チャージポンプ（１２）は、前記第１及び前記第２の選択信号（Ａ，Ｂ）に基いて前記昇圧率を設定する。

また、前記チャージポンプ式ＬＥＤドライバは前記発光ダイオードとして１個の発光ダイオードのみ駆動するものであり、前記第２の監視手段は、前記発光ダイオードの順方向降下電圧に対応する電圧として、前記入力電圧から前記発光ダイオードの順方向降下電圧を減算して得られるＬＥＤ端子電圧を監視するものであって良い。この場合、前記第１の監視手段は、前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）と所定の電圧（３Ｖ）とを比較して主比較結果信号を前記第１の選択信号（Ａ）として出力する主比較手段（４０）から構成されて良く、前記第２の監視手段は、前記ＬＥＤ端子電圧と基準電圧（Ｖref）とを比較して副比較結果信号を前記第２の選択信号（Ｂ）として出力する副比較手段から構成されて良い。そして、前記チャージポンプ（１２）は前記昇圧率として１倍、１．５倍及び２倍を持つもので良い。この場合、前記主比較結果信号として前記入力電圧が前記所定の電圧以下であることを示す信号を受け、かつ前記副比較結果信号として前記ＬＥＤ端子電圧が前記基準電圧以下であることを示す信号を受けた場合に、前記チャージポンプ（１２）は前記昇圧率を２倍に設定し、前記主比較結果信号として前記入力電圧が前記所定の電圧以下であることを示す信号を受け、かつ前記副比較結果信号として前記ＬＥＤ端子電圧が前記基準電圧より高いことを示す信号を受けた場合に、前記チャージポンプ（１２）は前記昇圧率を１．５倍に設定し、前記主比較結果信号として前記入力電圧が前記所定の電圧より高いことを示す信号を受け、かつ前記副比較結果信号として前記ＬＥＤ端子電圧が前記基準電圧以下であることを示す信号を受けた場合に、前記チャージポンプ（１２）は前記昇圧率を１．５倍に設定し、前記主比較結果信号として前記入力電圧が前記所定の電圧より高いことを示す信号を受け、かつ前記副比較結果信号として前記ＬＥＤ端子電圧が前記基準電圧より高いことを示す信号を受けた場合に、前記チャージポンプ（１２）は前記昇圧率を１倍に設定する。

さらに、前記チャージポンプ式ＬＥＤドライバは前記発光ダイオードとして複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６）を駆動するものであり、前記第２の監視手段は、前記発光ダイオードの順方向降下電圧に対応する電圧として、前記入力電圧から前記発光ダイオードの順方向降下電圧を減算して得られるＬＥＤ端子電圧を監視するものであって良い。この場合、前記第１の監視手段は、前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）と所定の電圧（３Ｖ）とを比較して主比較結果信号を前記第１の選択信号（Ａ）として出力する主比較手段（４０）から構成されて良く、前記第２の監視手段は、前記複数個の発光ダイオードの前記ＬＥＤ端子電圧と基準電圧（Ｖref）とを比較して複数の副比較結果信号を出力する複数の副比較手段（４１〜４２；４１Ａ，４２Ａ）と、前記複数の副比較結果信号の論理和をとって論理和結果信号を前記第２の選択信号（Ｂ）として出力するオア回路（５１〜５５；５０）とから構成されて良い。そして、前記チャージポンプ（１２）は前記昇圧率として１倍、１．５倍及び２倍を持つもので良い。この場合、前記主比較結果信号（Ａ）として前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）が前記所定の電圧（３Ｖ）以下であることを示す信号を受け、かつ前記論理和結果信号（Ｂ）として前記複数個の発光ダイオードの前記ＬＥＤ端子電圧の全てが前記基準電圧（Ｖref）以下であることを示す信号を受けた場合に、前記チャージポンプ（１２）は前記昇圧率を２倍に設定し、前記主比較結果信号（Ａ）として前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）が前記所定の電圧（３Ｖ）以下であることを示す信号を受け、かつ前記論理和結果信号（Ｂ）として前記複数個の発光ダイオードの前記ＬＥＤ端子電圧の少なくとも１つが前記基準電圧（Ｖref）より高いことを示す信号を受けた場合に、前記チャージポンプ（１２）は前記昇圧率を１．５倍に設定し、前記主比較結果信号（Ａ）として前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）が前記所定の電圧（３Ｖ）より高いことを示す信号を受け、かつ前記論理和結果信号として前記複数個の発光ダイオードの前記ＬＥＤ端子電圧の全てが前記基準電圧（Ｖref）以下であることを示す信号を受けた場合に、前記チャージポンプ（１２）は前記昇圧率を１．５倍に設定し、前記主比較結果信号（Ａ）として前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）が前記所定の電圧（３Ｖ）より高いことを示す信号を受け、かつ前記論理和結果信号（Ｂ）として前記複数個の発光ダイオードの前記ＬＥＤ端子電圧の少なくとも１つが前記基準電圧（Ｖref）より高いことを示す信号を受けた場合に、前記チャージポンプ（１２）は前記昇圧率を１倍に設定する。

尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。

本発明では、入力電圧ばかりでなく発光ダイオードの順方向降下電圧を監視してチャージポンプの昇圧率の切り換えを行うので、チャージポンプ式ＬＥＤドライバの効率を向上させることができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図３を参照して、本発明の一実施の形態に係るＬＥＤドライバ１０について説明する。図示のＬＥＤドライバ１０は、携帯電話（図示せず）の液晶表示装置のバックライトとして使用される白色ＬＥＤを駆動するために使用される。携帯電話は、液晶表示装置としてメインディスプレイとサブディスプレイとを備えている。図示のＬＥＤドライバ１０は、白色ＬＥＤとして、第１乃至第６の白色発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ６を駆動するためのものである。メインディスプレイとして第１乃至第４の白色発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４が使用され、サブディスプレイとして第５及び第６の白色発光ダイオードＬＥＤ５、ＬＥＤ６が使用される。図示のＬＥＤドライバ１０は、チャージポンプ式ＬＥＤドライバである。

チャージポンプ式ＬＥＤドライバ１０は、チャージポンプ１２を備え、このチャージポンプ１２にはリチウムイオン電池などの電池２０から電池電圧が入力電圧Ｖ_ＩＮとして印加される。電池２０には入力コンデンサＣ_ＩＮが並列に接続されており、この入力コンデンサＣ_ＩＮの両端間で入力電圧Ｖ_ＩＮが保持される。

換言すれば、チャージポンプ式ＬＥＤドライバ１０は、電源入力端子ＶＩＮと接地端子ＧＮＤとを持つ。これら電源入力端子ＶＩＮと接地端子ＧＮＤとの間に、電池２０と入力コンデンサＣ_ＩＮが並列に接続されている。

チャージポンプ１２は、入力電圧Ｖ_ＩＮを１倍、１．５倍、又は２倍にして、出力電圧Ｖ_ＯＵＴを出力する機能を有する。すなわち、チャージポンプ１２は、超圧率として１倍、１．５倍、及び２倍を持つ。チャージポンプ１２には、第１及び第２のコンデンサＣ１、Ｃ２が接続されている。

換言すれば、チャージポンプ式ＬＥＤドライバ１０は、第１の一対のコンデンサ接続端子Ｃ１Ｐ、Ｃ１Ｎと、第２の一対のコンデンサ接続端子Ｃ２Ｐ、Ｃ２Ｎとを持つ。第１の一対のコンデンサ接続端子Ｃ１Ｐ、Ｃ１Ｎには、第１のコンデンサＣ１が接続され、第２の一対のコンデンサＣ２Ｐ、Ｃ２Ｎには、第２のコンデンサＣ２が接続されている。

この出力電圧Ｖ_ＯＵＴは出力コンデンサＣ_ＯＵＴに印加される。この出力コンデンサＣ_ＯＵＴには、前述した第１乃至第６の白色発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ６が並列に接続されている。第１乃至第６の白色発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ６には、それぞれ、第１乃至第６の定電流源３１〜３６が直列に接続される。

すなわち、チャージポンプ式ＬＥＤドライバ１０では、出力コンデンサＣ_ＯＵＴに第１乃至第６の白色発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ６を並列に接続し、それぞれのＬＥＤ電流を第１乃至第６の定電流源３１〜３６でドライブしている。

チャージポンプ１２は１倍、１．５倍、および２倍の昇圧率を持っている。チャージポンプ式ＬＥＤドライバ１０では、この昇圧率の切り換えを、後述するように入力電圧Ｖ_ＩＮばかりでなく白色発光ダイオードの順方向降下電圧Ｖ_Ｆをも監視することによって行っている。

チャージポンプ１２には、発振器（ＯＳＣ）１３からクロック信号が供給される。過電圧保護回路１４は、出力電圧Ｖ_ＯＵＴが過電圧であるか否かを判断して、出力電圧Ｖ_ＯＵＴが過電圧であると判断した場合には、チャージポンプ１２の動作を停止するように制御する。この過電圧保護回路１４には、基準電圧発生器１５から基準電圧Ｖrefが供給されている。

セレクタ１６は、後述するように、チャージポンプ１２の昇圧率を選択するためのものである。セレクタ１６には、電源入力端子ＶＩＮから入力電圧Ｖ_ＩＮが供給されるともに、基準電圧発生器１５から基準電圧Ｖrefが供給されている。セレクタ１６には、第１乃至第６の白色発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ６のカソード側の電圧（ＬＥＤ端子電圧）が供給される。このＬＥＤ端子電圧は、白色発光ダイオードの順方向降下電圧Ｖ_Ｆに対応している。すなわち、ＬＥＤ端子電圧は、出力電圧Ｖ_ＯＵＴから発光ダイオードの順方向降下電圧Ｖ_Ｆを減算して得られる電圧に等しい。

メイン／サブ制御ロジック１７は、携帯電話の液晶表示装置として、メインディスプレイ及び／又はサブディスプレイのバックライトの点灯を制御するためのものである。メインディスプレイのバックライトを点灯させる場合、メイン／サブ制御ロジック１７は、そのメイン端子ＭＡＩＮからアクティブ信号を出力して、第１乃至第４の定電流源３１〜３４をアクティブ状態にする。サブディスプレイのバックライトを点灯させる場合、メイン／サブ制御ロジック１７は、そのサブ端子ＳＵＢからアクティブ信号を出力して、第５及び第６の定電流源３５、３６をアクティブ状態にする。メイン／サブ制御ロジック１７にはカレントミラー回路１８が接続されている。

図４を参照して、セレクタ１６の動作について説明する。ここでは、基準電圧Ｖrefが０．１５Ｖで、所定の電圧が３Ｖであるとして説明する。セレクタ１６は、先ず、入力電圧Ｖ_ＩＮが３Ｖ以下であるか否かを判断する（ステップＳ１）。

入力電圧Ｖ_ＩＮが３Ｖ以下であったとする（ステップＳ１のＹｅｓ）。この場合、セレクタ１６は、ＬＥＤ端子電圧が０．１５Ｖ以下であるか否かを判断する（ステップＳ２）。ＬＥＤ端子電圧が０．１５Ｖ以下の場合（ステップＳ２のＹｅｓ）、セレクタ１６は、チャージポンプ１２へその昇圧率を２倍に選択する選択信号を送出する（ステップＳ３）。ＬＥＤ端子電圧が０．１５Ｖより高い場合（ステップＳ２のＮｏ）、セレクタ１６は、チャージポンプ１２へその昇圧率を１．５倍に選択する選択信号を送出する（ステップＳ４）。

入力電圧Ｖ_ＩＮが３Ｖより高かったとする（ステップＳ１のＮｏ）。この場合、セレクタ１６は、ＬＥＤ端子電圧が０．１５Ｖ以下であるか否かを判断する（ステップＳ５）。ＬＥＤ端子電圧が０．１５Ｖ以下の場合（ステップＳ５のＹｅｓ）、セレクタ１６は、チャージポンプ１２へその昇圧率を１．５倍に選択する選択信号を送出する（ステップＳ６）。ＬＥＤ端子電圧が０．１５Ｖより高い場合（ステップＳ５のＮｏ）、セレクタ１６は、チャージポンプ１２へその昇圧率を１倍に選択する選択信号を送出する（ステップＳ７）。

図５を参照して、セレクタ１６の具体的なハードウェア構成の一例について説明する。セレクタ１６には、電源入力端子ＶＩＮから入力電圧Ｖ_ＩＮが供給され、基準電圧発生器１５から基準電圧Ｖrefが供給され、第１乃至第６の白色発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ６の第１乃至第６のＬＥＤ端子電圧が供給される。

セレクタ１６は、入力電圧ＶＩＮを監視して、第１の選択信号Ａを出力する第１の監視手段と、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ６の順方向降下電圧ＶＦを監視して、第２の選択信号Ｂを出力する第２の監視手段とを備える。チャージポンプ１２は、第１及び第２の選択信号Ａ，Ｂに基いて、後述するように昇圧率を設定する。

図示の例では、第１の監視手段は、入力電圧Ｖ_ＩＮと所定の電圧である３Ｖとを比較するコンパレータ４０から構成されている。入力電圧Ｖ_ＩＮはコンパレータ４０の反転入力端子−に供給され、所定の電圧である３Ｖはコンパレータ４０の非反転入力端子＋に供給される。従って、入力電圧Ｖ_ＩＮが３Ｖ以下のとき、コンパレータ４０は論理ローレベルの主比較結果信号を出力し、入力電圧Ｖ_ＩＮが３Ｖより高いとき、コンパレータ４０は論理ハイレベルの主比較結果信号を出力する。

この主比較結果信号は、第１の選択信号Ａとしてチャージポンプ１２へ送出される。すなわち、この第１の選択信号Ａは、白色発光ダイオードの順方向効果電圧Ｖ_Ｆに関係なく、入力電圧Ｖ_ＩＮのみを監視して、チャージポンプ１２の昇圧率を制御する信号である。入力電圧Ｖ_ＩＮが３Ｖ以下のとき、第１の選択信号Ａは論理ハイレベルＨとなり、入力電圧Ｖ_ＩＮが３Ｖより高いとき、第１の選択信号Ａは論理ローレベルＬとなる。

とにかく、第１の監視手段は、入力電圧Ｖ_ＩＮと所定の電圧とを比較して主比較結果信号を第１の選択信号として出力する主比較手段（コンパレータ）４０から構成されている。

図示の例では、第２の監視手段は、第１乃至第６のコンパレータ４１〜４６と、第１乃至第５のオアゲート５１〜５５とから構成されている。

第１乃至第６のコンパレータ４１〜４６は、それぞれ、基準電圧Ｖrefと第１乃至第６のＬＥＤ端子電圧とを比較する。基準電圧Ｖrefは第１乃至第６のコンパレータ４１〜４６の非反転入力端子＋には供給され、第１乃至第６のＬＥＤ端子電圧は、それぞれ、第１乃至第６のコンパレータ４１〜４６の反転入力端子−に供給されている。従って、第１乃至第６のＬＥＤ端子電圧が基準電圧Ｖref以下のとき、第１乃至第６のコンパレータ４１〜４６は論理ハイレベルの第１乃至第６の副比較結果信号を出力し、第１乃至第６のＬＥＤ端子電圧が基準電圧Ｖrefより高いとき、第１乃至第６のコンパレータ４１〜４６は論理ローレベルの第１乃至第６の副比較結果信号を出力する。

第１のオアゲート５１は、第１の副比較結果信号と第２の副比較結果信号との論理和をとって、第１の論理和結果信号を出力する。第２のオアゲート５２は、第３の副比較結果信号と第４の副比較結果信号との論理和をとって、第２の論理和結果信号を出力する。第３のオアゲート５３は、第５の副比較結果信号と第６の副比較結果信号との論理和をとって、第３の論理和結果信号を出力する。第４のオアゲート５４は、第１の論理和結果信号と第２の論理和結果信号との論理和をとって、第４の論理和結果信号を出力する。第５のオアゲート５５は、第４の論理和結果信号と第３の論理和結果信号との論理和をとって、第５の論理和結果信号を出力する。

従って、第１乃至第５のオアゲート５１〜５５の組み合わせから成るオア回路は、第１乃至第６の副比較結果信号の全てが論理ローレベルのとき、論理ローレベルの第５の論理和結果信号を出力し、第１乃至第６の副比較結果信号のいずれか１つが論理ハイレベルのとき、論理ハイレベルの第５の論理和結果信号を出力する。

この第５の論理和結果信号は第２の選択信号Ｂとしてチャージポンプ１２へ送出される。すなわち、この第２の選択信号Ｂは、白色発光ダイオードのカソード側の電圧であるＬＥＤ端子電圧（換言すれば、白色発光ダイオードの順方向効果電圧Ｖ_Ｆ）を監視して、チャージポンプ１２の昇圧率を制御する信号である。第１乃至第６のＬＥＤ端子電圧の全てが基準電圧Ｖref以下のとき、第２の選択信号Ｂは論理ハイレベルＨであり、第１乃至第６のＬＥＤ端子電圧の少なくとも１つが基準電圧Ｖrefより高いとき、第２の選択信号Ｂは論理ローレベルＬである。

とにかく、第２の監視手段は、第１乃至第６の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ６のＬＥＤ端子電圧と基準電圧Ｖrefとを比較して第１乃至第６の副比較結果信号を出力する第１乃至第６の副比較手段（コンパレータ）４１〜４６と、第１乃至第６の副比較結果信号の論理和をとって論理和結果信号（第５の論理和結果信号）を第２の選択信号Ｂとして出力するオア回路（５３〜５５）とから構成されている。

図６は、図５に示したセレクタ１６から送出される第１及び第２の選択信号Ａ、Ｂと、チャージポンプ１２の昇圧率との関係を示す表である。第１及び第２の選択信号Ａ、Ｂが両方とも論理ローレベルＬのとき、チャージポンプ１２はその昇圧率を１倍に設定して、１倍モードで動作する。第１の選択信号Ａが論理ローレベルＬで、第２の選択信号Ｂが論理ハイレベルＨのとき、チャージポンプ１２はその昇圧率を１．５倍に設定して、１．５倍モードで動作する。第１の選択信号Ａが論理ハイレベルＨで、第２の選択信号Ｂが論理ローレベルＬのとき、チャージポンプ１２はその昇圧率を１．５倍に設定して、１．５倍モードで動作する。第１及び第２の選択信号Ａ、Ｂの両方が論理ハイレベルＨのとき、チャージポンプ１２はその昇圧率を２倍に設定して、２倍モードで動作する。

図７を参照して、別のセレクタ１６Ａの具体的なハードウェア構成例について説明する。図示のセレクタ１６Ａは、第１乃至第６のコンパレータ４１〜４６の代わりに、第１及び第２のコンパレータ４１Ａおよび４２Ａを使用し、第１乃至第５のオアゲート５１〜５５の代わりに１つのオアゲート５０を使用している点を除いて、図５に図示したセレクタ１６と同様の構成を有し、動作をする。

第１のコンパレータ４１Ａは、第１乃至第４のＬＥＤ端子電圧と基準電圧Ｖrefとを比較して、第１の副比較結果信号を出力する。基準電圧Ｖrefは第１のコンパレータ４１Ａの非反転入力端子＋に供給され、第１乃至第４のＬＥＤ端子電圧が第１のコンパレータ４１Ａの反転入力端子−に供給されている。従って、第１乃至第４のＬＥＤ端子電圧の全てが基準電圧Ｖref以下のとき、第１のコンパレータ４１Ａは論理ハイレベルの第１の副比較結果信号を出力し、第１乃至第４のＬＥＤ端子電圧の少なくとも１つが基準電圧Ｖrefより高いとき、第１のコンパレータ４１Ａは論理ローレベルの第１の副比較結果信号を出力する。

第２のコンパレータ４２Ａは、第５及び第６のＬＥＤ端子電圧と基準電圧Ｖrefとを比較して、第２の副比較結果信号を出力する。基準電圧Ｖrefは第２のコンパレータ４２Ａの非反転入力端子＋に供給され、第５及び第６のＬＥＤ端子電圧が第２のコンパレータ４２Ａの反転入力端子−に供給されている。従って、第５及び第６のＬＥＤ端子電圧の両方が基準電圧Ｖref以下のとき、第２のコンパレータ４２Ａは論理ハイレベルの第２の副比較結果信号を出力し、第５及び第６のＬＥＤ端子電圧の少なくとも１つが基準電圧Ｖrefより高いとき、第２のコンパレータ４２Ａは論理ローレベルの第２の副比較結果信号を出力する。

オアゲート５０は、第１の副比較結果信号と第２の副比較結果信号との論理和をとり、論理和結果信号を出力する。この論理和結果信号は第２の選択信号Ｂとしてチャージポンプ１２へ送出される。

したがって、図５に示された場合と同様に、第１乃至第６のＬＥＤ端子電圧の全てが基準電圧Ｖref以下のとき、第２の選択信号Ｂは論理ハイレベルＨであり、第１乃至第６のＬＥＤ端子電圧の少なくとも１つが基準電圧Ｖrefより高いとき、第２の選択信号Ｂは論理ローレベルＬである。

図７に示したセレクタ１６Ａから送出される第１及び第２の選択信号Ａ、Ｂと、チャージポンプ１２の昇圧率との関係は、図６に示した表と同じであるので、その説明については省略する。

図７に図示したセレクタ１６Ａは、図５に図示したセレクタ１６と比較して、４個のコンパレータと４個のオアゲートを減らすことができる。従って、図７に図示したセレクタ１６Ａの方が、図５に図示したセレクタ１６に比較して、チップサイズ及びコスト面で有利である。

尚、上述した実施の形態では、チャージポンプ式ＬＥＤドライバが複数個の発光ダイオードを駆動するものであるが、１個のみの発光ダイオードを駆動するものであっても良い。この場合、第２の監視手段は、ＬＥＤ端子電圧と基準電圧Ｖrefとを比較して副比較結果信号を第２の選択信号Ｂとして出力する１つの副比較手段（コンパレータ）から構成される。

図８は、従来および図３に図示したチャージポンプ式ＬＥＤドライバの、入力電圧Ｖ_ＩＮに対する出力電圧Ｖ_ＯＵＴのＶ_ＯＵＴ−Ｖ_ＩＮ特性を示す特性図である。図８において、横軸に入力電圧Ｖ_ＩＮ（Ｖ）を示し、縦軸に出力電圧Ｖ_ＯＵＴ（Ｖ）を示す。図８において、実線は図３に図示したチャージポンプ式ＬＥＤドライバのＶ_ＯＵＴ−Ｖ_ＩＮ特性を示し、破線は従来のチャージポンプ式ＬＥＤドライバのＶ_ＯＵＴ−Ｖ_ＩＮ特性を示す。

図８から明らかなように、従来のチャージポンプ式ＬＥＤドライバのＶ_ＯＵＴ−Ｖ_ＩＮ特性では、チャージポンプ１２の昇圧率の１倍と１．５倍との間の切換えを、入力電圧Ｖ_ＩＮが４．７Ｖのときに行っているのに対して、図３に図示したチャージポンプ式ＬＥＤドライバのＶ_ＯＵＴ−Ｖ_ＩＮ特性では、チャージポンプ１２の昇圧率の１倍と１．５倍との間の切換えを、入力電圧Ｖ_ＩＮが３．７５Ｖのときに行っている。

図８の斜線で示す範囲（部分）は、図３に図示したチャージポンプ式ＬＥＤドライバに比べて従来のチャージポンプ式ＬＥＤドライバが余計に電力を消費している部分を示している。

図９は、従来および図３に図示したチャージポンプ式ＬＥＤドライバの、入力電圧Ｖ_ＩＮに対する効率特性を示す特性図である。図９において、横軸に入力電圧Ｖ_ＩＮ（Ｖ）を示し、縦軸にチャージポンプ式ＬＥＤドライバの効率（％）を示す。図９において、実線は図３に図示したチャージポンプ式ＬＥＤドライバの効率特性を示し、破線は従来のチャージポンプ式ＬＥＤドライバの効率特性を示す。

図９から明らかように、従来のチャージポンプ式ＬＥＤドライバでは、チャージポンプの昇圧率が１倍から１．５倍へ切り替わる、４．７Ｖ付近（未満）の入力電圧Ｖ_ＩＮにおいて、効率が悪くなっている。それに対して、図３に図示した
チャージポンプ式ＬＥＤドライバでは、チャージポンプ１２の昇圧率が１倍から１．５倍へ切り替わる、３．７５Ｖ付近（未満）の入力電圧Ｖ_ＩＮにおいても、比較的高い効率を維持している。

図９の斜線で示す範囲（部分）は、図３に図示したチャージポンプ式ＬＥＤドライバに比べて従来のチャージポンプ式ＬＥＤドライバの効率が悪くなっている部分を示している。

このように従来のチャージポンプ式ＬＥＤドライバに比べて図３に図示したチャージポンプ式ＬＥＤドライバが効率が良くなっている理由は、チャージポンプ１２の昇圧率の切換えを、入力電圧Ｖ_ＩＮばかりでなく、第１乃至第６の白色発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ６の順方向降下電圧Ｖ_Ｆ（ＬＥＤ端子電圧）をも監視して行っているからである。また、第１乃至第６の白色発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ６の順方向降下電圧Ｖ_Ｆ（ＬＥＤ端子電圧）をも監視してチャージポンプ１２の昇圧率を切り換えるので、第１乃至第６の白色発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ６の順方向降下電圧Ｖ_Ｆのバラツキにも対応可能である。尚、白色発光ダイオードの順方向降下電圧Ｖ_Ｆのバラツキは、白色発光ダイオード単体、温度変化に起因する。

したがって、図３に図示したチャージポンプ式ＬＥＤドライバにおいて、チャージポンプ１２の昇圧率を切り換える点は、図８及び図９に示されるように、固定した点になるではなく、白色発光ダイオードの順方向降下電圧Ｖ_Ｆに応じて変動することに注意されたい。

以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。例えば、セレクタは上述した実施の形態のものに限定されず、種々の構成のものを採用して良いのは勿論である。

従来のチャージポンプ式ＬＥＤドライバの、入力電圧に対する出力電圧のＶ_ＯＵＴ−Ｖ_ＩＮ特性を示す特性図である。 従来のチャージポンプ式ＬＥＤドライバの、入力電圧に対する効率特性を示す特性図である。 本発明の一実施の形態に係るチャージポンプ式ＬＥＤドライバを示すブロック図である。 図１に示したチャージポンプ式ＬＥＤドライバに使用されるセレクタの動作を説明するためのフロー図である。 図１のチャージポンプ式ＬＥＤドライバに使用されるセレクタの一構成例を示すブロック図である。 図５に示したセレクタから送出される第１及び第２の選択信号と、チャージポンプの昇圧率との関係を示す表である。 図１のチャージポンプ式ＬＥＤドライバに使用されるセレクタの他の構成例を示すブロック図である。 従来および図３に図示したチャージポンプ式ＬＥＤドライバの、入力電圧に対する出力電圧のＶ_ＯＵＴ−Ｖ_ＩＮ特性を示す特性図である。 従来および図３に図示したチャージポンプ式ＬＥＤドライバの、入力電圧に対する効率特性を示す特性図である。

符号の説明

１０ チャージポンプ式ＬＥＤドライバ
１２ チャージポンプ
１６、１６Ａ セレクタ
ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６ 白色発光ダイオード
４０〜４６、４１Ａ，４２Ａ コンパレータ
５０〜５５ オアゲート

Claims (8)

1. 入力電圧をチャージポンプにおいて昇圧率で昇圧して出力電圧を出力し、前記出力電圧を発光ダイオード（ＬＥＤ）に印加して前記発光ダイオードを駆動するチャージポンプ式ＬＥＤドライバにおける、前記チャージポンプの昇圧率の切り換え方法であって、
   前記入力電圧ばかりでなく前記発光ダイオードの順方向降下電圧をも監視して、前記チャージポンプの昇圧率を切り換えることを特徴とする、チャージポンプの昇圧率切換え方法。
2. 前記チャージポンプは前記昇圧率として１倍、１．５倍及び２倍を持ち、前記ＬＥＤの順方向降下電圧に対応する電圧として、前記入力電圧から前記発光ダイオードの順方向降下電圧を減算して得られるＬＥＤ端子電圧を監視し、前記チャージポンプの昇圧率切換え方法は、
   前記入力電圧が所定の電圧以下であるか否かを判断するステップと、
   前記入力電圧が前記所定の電圧以下で、かつ前記ＬＥＤ端子電圧が基準電圧以下の場合に、前記昇圧率を２倍に設定するステップと、
   前記入力電圧が前記所定の電圧以下で、かつ前記ＬＥＤ端子電圧が前記基準電圧より高い場合に、前記昇圧率を１．５倍に設定するステップと、
   前記入力電圧が前記所定の電圧より高くて、かつ前記ＬＥＤ端子電圧が前記基準電圧以下の場合に、前記昇圧率を１．５倍に設定するステップと、
   前記入力電圧が前記所定の電圧より高くて、かつ前記ＬＥＤ端子電圧が前記基準電圧より高い場合に、前記昇圧率を１倍に設定するステップと
   を有する、請求項１に記載のチャージポンプの昇圧率切換え方法。
3. 入力電圧を昇圧率で昇圧して出力電圧を出力するチャージポンプと、前記チャージポンプの昇圧率を選択するセレクタとを備え、前記出力電圧を少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）に印加して前記発光ダイオードを駆動するチャージポンプ式ＬＥＤドライバにおいて、前記セレクタは、前記入力電圧ばかりでなく前記発光ダイオードの順方向降下電圧をも監視して、前記昇圧率を切り換えることを特徴とする、チャージポンプ式ＬＥＤドライバ。
4. 前記セレクタは、前記入力電圧を監視して、第１の選択信号を出力する第１の監視手段と、前記発光ダイオードの順方向降下電圧を監視して、第２の選択信号を出力する第２の監視手段とを備え、
   前記チャージポンプは、前記第１及び前記第２の選択信号に基いて前記昇圧率を設定することを特徴とする請求項３に記載のチャージポンプ式ＬＥＤドライバ。
5. 前記チャージポンプ式ＬＥＤドライバは前記発光ダイオードとして１個の発光ダイオードのみを駆動するものであり、前記第２の監視手段は、前記発光ダイオードの順方向降下電圧に対応する電圧として、前記入力電圧から前記発光ダイオードの順方向降下電圧を減算して得られるＬＥＤ端子電圧を監視するものであり、
   前記第１の監視手段は、前記入力電圧と所定の電圧とを比較して主比較結果信号を前記第１の選択信号として出力する主比較手段から構成され、
   前記第２の監視手段は、前記ＬＥＤ端子電圧と基準電圧とを比較して副比較結果信号を前記第２の選択信号として出力する副比較手段から構成されている、請求項４に記載のチャージポンプ式ＬＥＤドライバ。
6. 前記チャージポンプは前記昇圧率として１倍、１．５倍及び２倍を持ち、
   前記主比較結果信号として前記入力電圧が前記所定の電圧以下であることを示す信号を受け、かつ前記副比較結果信号として前記ＬＥＤ端子電圧が前記基準電圧以下であることを示す信号を受けた場合に、前記チャージポンプは前記昇圧率を２倍に設定し、
   前記主比較結果信号として前記入力電圧が前記所定の電圧以下であることを示す信号を受け、かつ前記副比較結果信号として前記ＬＥＤ端子電圧が前記基準電圧より高いことを示す信号を受けた場合に、前記チャージポンプは前記昇圧率を１．５倍に設定し、
   前記主比較結果信号として前記入力電圧が前記所定の電圧より高いことを示す信号を受け、かつ前記副比較結果信号として前記ＬＥＤ端子電圧が前記基準電圧以下であることを示す信号を受けた場合に、前記チャージポンプは前記昇圧率を１．５倍に設定し、
   前記主比較結果信号として前記入力電圧が前記所定の電圧より高いことを示す信号を受け、かつ前記副比較結果信号として前記ＬＥＤ端子電圧が前記基準電圧より高いことを示す信号を受けた場合に、前記チャージポンプは前記昇圧率を１倍に設定する、
   ことを特徴とする請求項５に記載のチャージポンプ式ＬＥＤドライバ。
7. 前記チャージポンプ式ＬＥＤドライバは前記発光ダイオードとして複数個の発光ダイオードを駆動するものであり、前記第２の監視手段は、前記発光ダイオードの順方向降下電圧に対応する電圧として、前記入力電圧から前記発光ダイオードの順方向降下電圧を減算して得られるＬＥＤ端子電圧を監視するものであり、
   前記第１の監視手段は、前記入力電圧と所定の電圧とを比較して主比較結果信号を前記第１の選択信号として出力する主比較手段から構成され、
   前記第２の監視手段は、前記複数個の発光ダイオードの前記ＬＥＤ端子電圧と基準電圧とを比較して複数の副比較結果信号を出力する複数の副比較手段と、前記複数の副比較結果信号の論理和をとって論理和結果信号を前記第２の選択信号として出力するオア回路とから構成されている、請求項４に記載のチャージポンプ式ＬＥＤドライバ。
8. 前記チャージポンプは前記昇圧率として１倍、１．５倍及び２倍を持ち、
   前記主比較結果信号として前記入力電圧が前記所定の電圧以下であることを示す信号を受け、かつ前記論理和結果信号として前記複数個の発光ダイオードの前記ＬＥＤ端子電圧の全てが前記基準電圧以下であることを示す信号を受けた場合に、前記チャージポンプは前記昇圧率を２倍に設定し、
   前記主比較結果信号として前記入力電圧が前記所定の電圧以下であることを示す信号を受け、かつ前記論理和結果信号として前記複数個の発光ダイオードの前記ＬＥＤ端子電圧の少なくとも１つが前記基準電圧より高いことを示す信号を受けた場合に、前記チャージポンプは前記昇圧率を１．５倍に設定し、
   前記主比較結果信号として前記入力電圧が前記所定の電圧より高いことを示す信号を受け、かつ前記論理和結果信号として前記複数個の発光ダイオードの前記ＬＥＤ端子電圧の全てが前記基準電圧以下であることを示す信号を受けた場合に、前記チャージポンプは前記昇圧率を１．５倍に設定し、
   前記主比較結果信号として前記入力電圧が前記所定の電圧より高いことを示す信号を受け、かつ前記論理和結果信号として前記複数個の発光ダイオードの前記ＬＥＤ端子電圧の少なくとも１つが前記基準電圧より高いことを示す信号を受けた場合に、前記チャージポンプは前記昇圧率を１倍に設定する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のチャージポンプ式ＬＥＤドライバ。
   

Images