JP2007208113A

JP2007208113A - Ｌｅｄ駆動装置

Info

Publication number: JP2007208113A
Application number: JP2006026952A
Authority: JP
Inventors: Jinichi Kitazawa; 仁一北澤; Joshi Akizuki; 譲司秋月
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】汎用性が高く、低消費電力駆動が行なえるＬＥＤ駆動装置を提供することを目的とする。
【解決手段】出力電圧可変電源に接続される抵抗可変部に一定電流を供給し、出力電圧可変電源の出力電圧を基準電流生成部によって制御させる。そして、その出力電圧可変電源を電源とする１個以上のＬＥＤ素子の直列接続から成る複数のＬＥＤ列から構成されるＬＥＤ発光体のＬＥＤ列それぞれに能動素子の一端を接続する。そして、その能動素子の制御電極に上記一定電流と同一電流を流す制御電流が、上記基準電流生成部から上記各能動素子の制御電極に与えられるカレントミラー部によって、上記各ＬＥＤ列に電流が供給される。そして、それら複数のＬＥＤ列の一つの端子電圧を検出して、そのＬＥＤ列の発光に必要な出力電圧可変電源の電圧になるようにＬＥＤ数判別部が、上記抵抗可変部の抵抗値を制御する。
【選択図】図２

Description

この発明は、任意の複数個の数のＬＥＤ素子が配列されたＬＥＤ発光体を、低消費電力で駆動可能なＬＥＤ駆動装置に関する。

ＬＥＤ発光体１０は、光源として各種の電子機器に利用されている。例えば液晶パネル等のバックライト用の光源は、例えば図１に示すような平面形状が直方体で、ケース内側が凹形状に刳りぬかれたケース１の内側底面部に、ケース１の長手方向及び短辺方向に所定の間隔を空けてＬＥＤ素子３が２次元配置されて形成される。短辺方向に配列されたＬＥＤ素子３をケース１内側に、ケース１外側で短辺方向の一方にカソード電極５、他方にアノード電極７が設けられている。ケース１の凹部９には、必要に応じて透明な樹脂が充填され、更に必要に応じてケース１の発光側の表面には、ＬＥＤ素子３の光を散乱及び拡散させる拡散板がケース１と一体に形成される。図１の平面図では拡散板を省略している。

このようなＬＥＤ発光体１０は、輝度を一定に保つ必要性から、定電流駆動回路によって駆動される。図１１に特許文献１に開示された駆動回路を示す。ＮＰＮトランジスタＴＲ_１（以下、ＮＰＮを省略する）と、トランジスタＴＲ_１のエミッタ電極と接地電位との間に接続されたエミッタ抵抗Ｒ_Ｅ１と、エミッタ抵抗Ｒ_Ｅ１が反転入力端子に接続されるオペアンプＯＰ１２０と、その出力端子がベース抵抗Ｒ_Ｂ１を介してトランジスタＴＲ_１のベース電極に接続されて、定電流回路１２１を構成している。

オペアンプＯＰ１２０は、非反転入力端子に入力される制御電圧Ｖｉと、エミッタ抵抗Ｒ_Ｅ１の電圧降下Ｖ_ＲＥ１が等しくなるようにトランジスタＴＲ_１を制御する。つまり、オペアンプＯＰ１２０が、トランジスタＴＲ_１のエミッタ電流Ｉ_Ｅ１とエミッタ抵抗Ｒ_Ｅ１との電圧降下Ｖ_ＲＥ１（Ｖ_ＲＥ１＝Ｒ_Ｅ１×Ｉ_Ｅ１）とＶｉが等しくなるようにトランジスタＴＲ_１を制御するので、制御電圧Ｖｉに応じた一定のエミッタ電流Ｉ_Ｅ１が流れる定電流回路１２１として動作する。
定電流回路１２１を構成するトランジスタＴＲ_１のコレクタ電極には、ＰＮＰトランジスタＴＲ_２（以下、ＰＮＰを省略する）のコレクタ電極とベース電極が接続され、トランジスタＴＲ_２のエミッタ電極はエミッタ抵抗Ｒ_Ｅ２を介して電源Ｖccに接続されている。

トランジスタＴＲ_２のベース電極は、トランジスタＴＲ_２と同一特性を示すＰＮＰトランジスタＴＲ_３、ＴＲ_４、ＴＲ_５のベース電極に接続されている。トランジスタＴＲ_３〜ＴＲ_５のそれぞれのエミッタ電極は、エミッタ抵抗Ｒ_Ｅ２と同じ抵抗値のエミッタ抵抗Ｒ_Ｅ３、Ｒ_Ｅ４、Ｒ_Ｅ５を介して電源Ｖccに接続されている。
今、トランジスタＴＲ_２とＴＲ_３は同一特性を示すトランジスタであり、トランジスタＴＲ_２のコレクタ電流Ｉ_Ｃ２は、定電流回路１２１によって一定の値に制御されている。また、トランジスタＴＲ_２とＴＲ_３のエミッタ抵抗Ｒ_Ｅ２とＲ_Ｅ３の値も等しいので、トランジスタＴＲ_３のベース電流Ｉ_Ｂ３は、トランジスタＴＲ_２のベース電流Ｉ_Ｂ２と等しくなる（Ｉ_Ｂ３＝Ｉ_Ｂ２）。その結果、同一特性のトランジスタに同一のベース電流が流れるので、トランジスタＴＲ_２〜ＴＲ_５のコレクタ電流Ｉ_Ｃ２〜Ｉ_Ｃ５も等しくなる、いわゆるカレントミラー回路を構成する。

このカレントミラー回路によって、各トランジスタＴＲ_３〜ＴＲ_５のコレクタ電極に接続されたＬＥＤ列１２２〜１２４に、定電流回路１２１で決定したトランジスタＴＲ２のコレクタ電流Ｉ_Ｃ２と同じ電流を供給することが出来る。ＬＥＤ列１２２、１２３、１２４には同一の電流が供給されるので、各ＬＥＤ素子は同一輝度で発光する。
特開２００２−２３７７４５号公報

しかしながら、上記したような従来の技術では、ＬＥＤ発光体に合わせてＬＥＤ駆動装置を専用設計する必要があった。図１１に示す例では、各ＬＥＤ列１２２、１２３、１２４は２個のＬＥＤ素子の直列接続で構成されている。各ＬＥＤ素子１２２ａ〜１２４ｂは、例えば順方向電流Ｉ_Ｆが２０ｍＡで順方向電圧Ｖ_Ｆが約３.５Ｖの電気的特性を持つとする。そうした場合、各ＬＥＤ列で約７.０Ｖの電圧降下が発生する。

ＬＥＤ発光体を構成するＬＥＤ素子の数は、要求される仕様によって多種多様であり、例えば、ＬＥＤ列を４個のＬＥＤ素子の直列接続で構成されるとすると、ＬＥＤ素子での電圧降下は約１４.０Ｖであり、電源電圧Ｖccの値を変更するような設計変更が求められる。つまり、従来のＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤ発光体に対して一品一様であり汎用性が無かった。ただし、例えば、ＬＥＤ列を４個のＬＥＤ素子の直列接続される前提で設計されたＬＥＤ駆動装置を、３個若しくは２個のＬＥＤ素子の直列接続からなるＬＥＤ発光体に用いることは可能である。しかしこの場合、トランジスタＴＲ３〜ＴＲ５のコレクタ−エミッタ間の電圧Ｖ_ＣＥが、その分上昇しトランジスタＴＲ３〜ＴＲ５で余分に電力を消費してしまう問題がある。

ＬＥＤ発光体の仕様は、上記したように多種多様であり、それぞれの仕様に合わせてＬＥＤ駆動装置を専用設計していたのでは、納期の面及びコストの面で効率的でなかった。
この発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤ発光体の、或る幅を持った仕様範囲に対応できるように汎用性を高め、且、低消費電力で駆動するＬＥＤ駆動装置を提供することを目的とする。

この発明のＬＥＤ駆動装置は、出力電圧可変電源に接続される抵抗可変部に一定電流を供給し、出力電圧可変電源の出力電圧を基準電流生成部によって制御させる。そして、その出力電圧可変電源を電源とする1個以上のＬＥＤ素子の直列接続から成る複数のＬＥＤ列から構成されるＬＥＤ発光体のＬＥＤ列それぞれに能動素子の一端を接続する。そして、その能動素子の制御電極に上記一定電流と同一電流を流す制御電流が、上記基準電流生成部から上記各能動素子の制御電極に与えられるカレントミラー部によって、上記各ＬＥＤ列に電流が供給される。そして、それら複数のＬＥＤ列の一つの端子電圧を検出して、そのＬＥＤ列の発光に必要な出力電圧可変電源の電圧になるようにＬＥＤ数判別部が、上記抵抗可変部の抵抗値を制御する制御信号を生成し、その制御信号をＬＥＤ数判別部と抵抗可変部との間に設けられた状態保持部が保持する。

以上のようにこの発明のＬＥＤ駆動装置によれば、一定電流が供給される複数のＬＥＤ列の一つの端子電圧あるいは複数の端子電圧からＬＥＤ列のＬＥＤ素子の数を検出して、そのＬＥＤ素子数に必要な電源電圧になるように出力可変電源の電圧を制御することが出来るので、任意のＬＥＤ素子数からなるＬＥＤ列に対応可能な汎用性の高いＬＥＤ駆動装置を提供することが可能になる。また、この発明のＬＥＤ駆動装置によれば、上記の制御によって余分な電力消費も抑えることが出来る。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以降の説明において、同一のものには同一の参照符号を付け、説明は繰り返さない。
［第１実施形態］
［実施例１］
図２にこの発明のＬＥＤ駆動装置の基本機能構成を示す。出力電圧可変電源２０は、電圧入力端子２１に入力される所定の直流電圧から、その所定直流電圧から異なった出力電圧Ｖppを生成するＤＣ−ＤＣコンバータ若しくはスイッチングレギュレータと一般的に呼ばれる出力電圧可変電源である。出力電圧Ｖppが出力される出力電圧可変電源２０の電圧出力端子２２に抵抗可変部２３の一端が接続される。抵抗可変部２３の他端には、一定電流を供給する基準電流生成部２４が接続される。基準電流生成部２４は、出力電圧可変電源２０の出力電圧Ｖppの電圧値を制御する制御信号２５を出力電圧可変電源２０に出力する。

この出力電圧可変電源２０と抵抗可変部２３と基準電流生成部２４、及び基準電流生成部２４から出力電圧可変電源２０へ接続される制御信号２５の構成によって、抵抗可変部２３に一定電流を供給する定電流回路を構成している。基準電流生成部２４内に設けられた抵抗に発生する電圧降下の値（以降、制御電圧２５と称する）が、ある一定値になるように電圧出力端子２２の出力電圧Ｖppが制御される。
その電圧出力端子２２に一端を接続する１個以上のＬＥＤ素子の直列接続からなる複数のＬＥＤ列１０_１、１０_２、１０_ｎ（図示せず）から成るＬＥＤ発光体１０の他端には、基準電流生成部２４内に設けられ定電流値を決定する能動素子と同一特性の能動素子２７_１、２７_２、２７_ｎ（図示せず）の一端がそれぞれ接続される。

各能動素子２７_１、２７_２の制御電極は、基準電流生成部２４内の能動素子の制御電極に接続され、抵抗可変部２３に供給される一定電流と同一の電流をＬＥＤ列１０_１、１０_２に供給するカレントミラー部２８を構成している。複数のＬＥＤ列１０_１〜１０_ｎから構成されるＬＥＤ発光体１０の一つのＬＥＤ列１０_１の能動素子２７_１側の端Ｖ_Ｃ１がＬＥＤ数判別部２９に接続されている。
ＬＥＤ数判別部２９は、ＬＥＤ列１０_１の能動素子２７_１側の電圧値に応じて抵抗可変部２３の抵抗値を制御する制御信号を生成し、状態保持部５０に出力する。状態保持部５０で保持された制御信号は、抵抗可変部２３に接続されている。

以上のように構成されたＬＥＤ駆動装置２００においては、ＬＥＤ列１０_１を構成するＬＥＤ素子の数によって、出力電圧可変電源２０の出力電圧Ｖppを可変制御することが可能になる。ＬＥＤ駆動装置２００が駆動可能なＬＥＤ１０_１を構成するＬＥＤ素子の最大数を４個とした場合を例に、その動作を説明する。

例えば、ＬＥＤ素子の順方向電圧Ｖ_Ｆ＝３.５Ｖとし、４個のＬＥＤ素子でＬＥＤ列１０_１を構成すると、ＬＥＤ列１０_１と能動素子２７_１との接続点Ｖ_Ｃ１の電圧は、出力電圧Ｖppよりも約１４Ｖ低下した電圧になる。この電圧からＬＥＤ数判別部２９は、ＬＥＤ列１０_１のＬＥＤ数を検出する。今、ＬＥＤ素子の数は最大４個の前提でＬＥＤ駆動装置２００が設計されているので、接続点Ｖ_Ｃ１の電圧は、出力電圧Ｖppより約１４Ｖ低下した電圧となる。このときにＬＥＤ数判別部２９が抵抗可変部２３の抵抗値を最大値に設定する制御信号を生成するようにしておくことで、抵抗可変部２３における電圧降下は最大になり、出力電圧Ｖppが最大となる。

駆動可能な最大のＬＥＤ素子数が４個のＬＥＤ駆動装置２００において、ＬＥＤ列１０_１，１０_２のＬＥＤ素子数を３個とした場合を考える。このときは、接続点Ｖ_Ｃ１の電圧は出力電圧Ｖppよりも約１０.５Ｖ低下した電圧になる。先ほどのＬＥＤ素子数が４個のときよりも、接地電位から見た電圧は、約３.５Ｖ高くなる。この高い電圧をＬＥＤ数判別部２９が検出すると、抵抗可変部２３の抵抗値を小さくする制御信号を生成する。その制御信号によって、抵抗可変部２３の抵抗値が小さくなると、抵抗可変部２３に流れる電流が増加しようとするが、この電流が一定値になるように出力電圧可変電源２０が働き、出力電圧可変電源２０の電圧出力端子２２の電圧を低下させ電流値を一定に保つ。抵抗可変部２３の抵抗値を小さくする制御信号は状態保持部５０で保持され、ＬＥＤ数が３個の場合の出力電圧Ｖppが維持される。

このようにＬＥＤ列１０_１を構成するＬＥＤ素子の数に応じて、出力電圧可変電源２０の出力電圧を設定することが出来る。この結果、ＬＥＤ発光体１０の多様な仕様に対応することができ、汎用性が高く、能動素子２７_１，２７_２に余分な電圧を印加することがない、低消費電力なＬＥＤ駆動装置を実現することができる。
具体的なこの発明のＬＥＤ駆動装置の実施例１を図４に示し、その動作を説明する。図４は図２に示したこの発明の基本機能構成と全く同じ構成である。したがって、各機能部の参照符号を同一とし、その接続関係の説明については省略する。

出力電圧可変電源２０は、前述のようにＤＣ-ＤＣコンバータ若しくはスイッチングレギュレータと一般的に呼ばれるものであり、その具体的な構成例を図３に示す。
出力電圧可変電源２０の電圧出力端子２２に一端を接続する抵抗可変部２３は、その電圧出力端子２２に一端を接続する抵抗素子Ｒ_Ｃ０と、抵抗素子Ｒ_Ｃ０の他端に多段に直列に接続される抵抗素子Ｒ_Ｃ１、Ｒ_Ｃ２、Ｒ_Ｃ３の４個の抵抗素子と、抵抗素子Ｒ_Ｃ１〜Ｒ_Ｃ３のそれぞれの両端に接続されるスイッチ素子ＳＷ_１、ＳＷ_２、ＳＷ_３とで構成される。スイッチ素子ＳＷ_１〜ＳＷ_３は、例えばＣＭＯＳデバイス（Complementary Metal Oxide Semiconductor ）のアナログスイッチの例を示したが、リレーでも良い。このスイッチ素子ＳＷ_１は、ＬＥＤ数判別部２９の出力端子Ａの出力信号を保持する状態保持部５０のＲ-Ｓラッチ５０ａのＱ出力によって、オン/オフが制御される。スイッチ素子ＳＷ_２も同様にＬＥＤ数判別部２９の出力端子Ｂの出力信号を保持する状態保持部５０のＲ-Ｓラッチ５０ｂのＱ出力によって、スイッチ素子ＳＷ_３も同様にＬＥＤ数判別部２９の出力端子Ｃの出力信号を保持する状態保持部５０のＲ-Ｓラッチ５０ｃのＱ出力によってオン/オフが制御される。

抵抗可変部２３の他端である抵抗素子Ｒ_Ｃ３の一端は、基準電流生成部２４を構成するＮＰＮトランジスタ２４ａ（以降、ＮＰＮは省略する）のコレクタとベース電極に接続される。トランジスタ２４ａのエミッタ電極は、出力電圧可変電源２０の出力電圧を制御する制御電圧２５を生成するエミッタ抵抗Ｒ_Ｅ０を介して接地される。トランジスタ２４ａを流れる電流が増加すれば制御電圧２５が上昇し、電流が減少すれば制御電圧２５が低下する。
出力電圧可変電源２０の出力電圧Ｖppには、１個以上のＬＥＤ素子の直列接続から成る複数のＬＥＤ列から構成されるＬＥＤ発光体１０の一端が接続されている。図４に示す実施例１では、各ＬＥＤ列１０_１、１０_２、１０_ｎ（図示せず、以降省略）は、４個のＬＥＤ素子１０_１ａ、１０_１ｂ、１０_１ｃ、１０_１ｄの直列接続で構成されている。

ＬＥＤ発光体１０の他端、つまり各ＬＥＤ列１０_１、１０_２のそれぞれのカソード電極は、能動素子２７_１、２７_２、２７_ｎ（図示せず、以降省略）を構成するトランジスタ２７_１ａ、２７_２ａのコレクタ電極に接続される。各トランジスタ２７_１ａ、２７_２ａのエミッタ電極は、エミッタ抵抗Ｒ_Ｅ１、Ｒ_Ｅ２を介して接地されている。トランジスタ２７_１ａ、２７_２ａは、トランジスタ２４ａと同一特性のトランジスタであり、エミッタ抵抗Ｒ_Ｅ１、Ｒ_Ｅ２もエミッタ抵抗Ｒ_Ｅ０と同じ抵抗値である。その結果、基準電流生成部２４と能動素子２７_１、２７_２は、トランジスタ２４ａに流れる電流と同じ電流を能動素子２７_１、２７_２に流すカレントミラー部２８を構成している。したがって、抵抗可変部２３に流れる電流と同じ電流を各ＬＥＤ列１０_１、１０_２に流すことが出来る。

ＬＥＤ発光体１０の一つのＬＥＤ列１０_１と能動素子２７_１との接続点Ｖ_Ｃ１は、ＬＥＤ数判別部２９を構成する定電圧ダイオードＶ_Ｚ-１のカソード電極に接続されている。ＬＥＤ数判別部２９は、同一のツェナー電圧を持つ３個の定電圧ダイオードＶ_Ｚ-１、Ｖ_Ｚ-２、Ｖ_Ｚ-３の直列接続と、定電圧ダイオードＶ_Ｚ-３のアノード電極に一端を接続し他端を接地する電流制限抵抗Ｒ_Ｌとからなる分圧部２９０と、３個のロジックレベル変換回路２９１〜２９３とで構成される。
ロジックレベル変換回路２９１〜２９３は、入力される電圧が低いときにロジックレベル“０”、つまり接地電位、入力される電圧がある程度以上で在ればロジックレベル“１”、つまり状態保持部の電源Ｖcc電位に変換するものである。

ロジックレベル変換回路２９１は、接続点Ｖ_Ｃ１の電圧から定電圧ダイオードＶ_Ｚ-１のツェナー電圧Ｖ_Ｚ分降下した電圧をロジックレベルに変換して端子Ａに出力する。ロジックレベル変換回路２９２は、更にもう１個の定電圧ダイオードＶ_Ｚ-２を介した電圧を変換して端子Ｂに出力する。ロジックレベル変換回路２９３は、更にもう１個の定電圧ダイオードＶ_Ｚ-３を介した電圧を変換して端子Ｃに出力する。
今、説明を簡単にする目的で、ＬＥＤ素子の順方向電圧Ｖ_Ｆと定電圧ダイオードのツェナー電圧Ｖ_Ｚとを同一の電圧値とする。更にその前提で、ＬＥＤ発光体１０が発光時のＬＥＤ列１０_１と能動素子２７_１との接続点Ｖ_Ｃ１の電圧が約ツェナー電圧Ｖ_Ｚの１個分の電圧になるように、抵抗可変部２３と基準電流生成部２４、及び出力電圧可変電源２０を設計しておく。

この前提でＬＥＤ駆動装置２００が動作を開始すると、ＬＥＤ数判別部２９の分圧部２９０の定電圧ダイオードＶ_Ｚ-１のアノード電極の電位は、略０Ｖになる。定電圧ダイオードＶ_Ｚ-１のアノード電極は、ベース抵抗Ｒ_Ｂ１を介してロジックレベル変換回路２９１を構成するＮＰＮトランジスタ２９１ａ（以降、ＮＰＮを省略）のベース電極に接続されているので、このときトランジスタ２９１ａにベース電流が流れない。したがって、トランジスタ２９１ａはカットオフ状態となる。このトランジスタ２９１ａのコレクタ電極は、抵抗素子２９１ｂを介して電源電圧Ｖccに接続されると共に、ロジックレベル変換回路２９１を構成する２段目のＮＰＮトランジスタ２９１ｃ（以降、ＮＰＮを省略）のベース電極に接続されている。トランジスタ２９１ｃのコレクタ電極は抵抗素子２９１ｄを介して電源電圧Ｖccに接続されている。したがって、トランジスタ２９１ａがカットオフの時は、２段目のトランジスタ２９１ｃに抵抗素子２９１ｂを介して電源電圧Ｖccからベース電流が供給されるので、トランジスタ２９１ｃはオンする。トランジスタ２９１ｃがオンすると、抵抗素子２９１ｄを介して電源電圧Ｖccに接続されたトランジスタ２９１ｃのコレクタ電極である端子Ａの電圧レベルは“０”となる。同様にロジックレベル変換回路２９２、２９３の端子Ｂ及び端子Ｃも分圧部２９０からの入力電圧が略０Ｖであるために“０”レベルとなる。すなわち、端子Ａ〜Ｃは全部“０”である。

このＬＥＤ数判別部２９の端子Ａは、状態保持部５０を構成するＲ-Ｓラッチ５０ａのセット端子Ｓに接続されている。端子Ｂは状態保持部５０のＲ-Ｓラッチ５０ｂのセット端子Ｓに、端子Ｃは状態保持部５０のＲ-Ｓラッチ５０ｂのセット端子Ｓに接続されている。各Ｒ-Ｓラッチ５０ａ〜５０ｃのリセット端子には、ＬＥＤ駆動装置２００が動作開始時（電源投入時）にスパイク状のパルス信号を生成するパワーオンクリヤー５１が接続されている。

パワーオンクリヤー５１は、電源入力端子２１に電圧を供給する電源電圧Ｖccに一端を接続するコンデンサ５１ａと、コンデンサ５１ａの他端と接地電位と間に接続される抵抗素子５１ｂの直列接続で構成され、コンデンサ５１ａと抵抗素子５１ｂとの接続点を出力とするものである。ＬＥＤ駆動装置２００が動作を開始する電源投入時に、電源入力端子２１に電圧を供給すると電源電圧Ｖccが立ち上がり、コンデンサ５１ａへの充電電流が抵抗素子５１ｂを介して流れる。この時に抵抗素子５１ｂに発生するスパイク状のパルス波形でＲ-Ｓラッチ５０ａ〜５０ｃを初期化する。

したがって、動作開始時にＲ-Ｓラッチ５０ａ〜５０ｃの各Ｑ出力は、全て“０”に初期化されている。その後、ＬＥＤ数判別部２９が接続点Ｖ_Ｃ１の電圧を検出しても、この場合、端子Ａ〜Ｃが“０”であるので、Ｒ-Ｓラッチ５０ａ〜５０ｃの各Ｑ出力の“０”は維持される。
この結果、抵抗可変部２３のスイッチ素子ＳＷ_１、ＳＷ_２、ＳＷ_３は全てオフ状態となる。したがって、抵抗可変部２３の抵抗値は、最大（Ｒ_Ｃ０＋Ｒ_Ｃ１＋Ｒ_Ｃ２＋Ｒ_Ｃ３）となり、ＬＥＤ発光体１０に、ＬＥＤ素子数４個の発光に必要な最大出力電圧が出力電圧可変電源より供給される。

以上説明した図４の構成において、ＬＥＤ発光体１０のＬＥＤ列１０_１、１０_２のＬＥＤ素子数を３個に変更した場合の動作を次に説明する。ＬＥＤ素子数が３個の場合でも、パワーオンクリヤー５１の働きで、動作開始時は抵抗可変部２３の抵抗値が最大の状態で動作を開始する。つまり、上記したＬＥＤ素子が４個のときと同じ電圧がＬＥＤ発光体１０に供給される。したがって、接続点Ｖ_Ｃ１の電圧が上記説明したときよりも接地電位から見てＬＥＤ素子１個分の順方向電圧Ｖ_Ｆ分上昇する。すると、この例では、ＬＥＤ素子の順方向電圧Ｖ_Ｆと定電圧ダイオードのツェナー電圧Ｖ_Ｚとが等しい値の例で説明しているので、ＬＥＤ数判別部２９の分圧部２９０の定電圧ダイオードＶ_Ｚ-１のアノード電極の電位は、略０Ｖから約３.５Ｖになる。定電圧ダイオードＶ_Ｚ-１のアノード電極の電位が３.５Ｖになると、ロジックレベル変換回路２９１のトランジスタ２９１ａにベース抵抗Ｒ_Ｂ１を通じてベース電流が流れ、トランジスタ２９１ａがオンする。トランジスタ２９１ａがオンすると２段目のＮＰＮトランジスタ２９１ｃに電源電圧Ｖccからベース電流が供給されなくなり、トランジスタ２９１ｃがカットオフする。すると抵抗可変部２３のスイッチ素子ＳＷ_１に接続される端子Ａの電圧レベルは“１”となる。このとき、ロジックレベル変換回路２９２の入力電圧である定電圧ダイオードＶ_Ｚ-２のアノード電極の電位は、略０Ｖ、ロジックレベル変換回路２９３の入力電圧である定電圧ダイオードＶ_Ｚ-３のアノード電極の電位も、略０Ｖである。したがって、端子Ａ＝“１”、端子Ｂ＝“０”、端子Ｃ＝“０”となる。

すると状態保持部５０のＲ-Ｓラッチ５０ａだけがセットされ、抵抗可変部２３のスイッチ素子ＳＷ_１がオンするので、抵抗可変部２３の抵抗値はＬＥＤ素子が４個直列の場合よりも抵抗素子Ｒ_Ｃ１分小さくなる（Ｒ_Ｃ０＋Ｒ_Ｃ２＋Ｒ_Ｃ３）。抵抗可変部２３の抵抗値が小さくなると抵抗可変部２３を流れる電流が増加しようとするが、電流値を一定とするように出力電圧可変電源２０の出力電圧Ｖppは低下する。
出力電圧Ｖppが低下すると接続点Ｖ_Ｃ１の電圧も低下し、このときＬＥＤ数判別部２９の端子Ａ〜Ｃは、Ａ＝“１”,Ｂ＝“０”,Ｃ＝“０”からＡ＝“０”,Ｂ＝“０”,Ｃ＝“０”に変化するが、状態保持部５０のＲ-Ｓラッチ５０ａ〜５０ｃの“１”,“０”,“０”の状態、つまりＡ＝“１”,Ｂ＝“０”,Ｃ＝“０”の状態は維持される。

ＬＥＤ発光体１０のＬＥＤ列１０_１、１０_２のＬＥＤ素子数を２個或いは１個にした場合も同様に動作する。詳細な動作説明は省略するが、ＬＥＤ素子数が２個の場合は、ＬＥＤ数判別部２９の端子ＡとＢが“１”になる。この結果、抵抗可変部２３の抵抗値はＲ_Ｃ０＋Ｒ_Ｃ３となる。抵抗可変部２３の抵抗値が小さくなることで、出力電圧可変電源２０の出力電圧Ｖppは低下して、ＬＥＤ素子数２個に応じた電圧に設定される。ＬＥＤ素子数が１個の場合は、ＬＥＤ数判別部２９の端子Ａ，Ｂ，Ｃが“１”になる。この結果、抵抗可変部２３の抵抗値はＲ_Ｃ０となる。抵抗可変部２３の抵抗値が小さくなることで、出力電圧可変電源２０の出力電圧Ｖppは低下して、ＬＥＤ素子数１個に応じた電圧に設定される。

以上説明したように本発明のＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤ素子の数に応じて、出力電圧Ｖppを設定することが出来る。
［実施例２］
ここまでの説明は、ＬＥＤ発光体１０を構成する各ＬＥＤ列のＬＥＤ素子の数が同じ前提で行なってきた。しかし図５に示すように各ＬＥＤ列のＬＥＤ素子の数が同じでない場合もある。図５はＬＥＤ発光体１０の平面図であり、長方形のＬＥＤ発光体１０上に４列のＬＥＤ列１０_１〜１０_４が形成されている。その両短辺側のＬＥＤ列１０_１と１０_４はＬＥＤ素子数が２個、中央部分のＬＥＤ列１０_２と１０_３は３個となっている。要求仕様に合わせてＬＥＤ列のＬＥＤ素子数を変更することは良く行なわれる。

そこで、ＬＥＤ素子の数が異なるＬＥＤ列から構成されるＬＥＤ発光体１０に、この発明を適用した実施例２を図６に示し、その動作を説明する。図６は先に説明済みの図４と基本的な機能構成は同一であり、その上にＬＥＤ最大数検出部６０が追加されている。
図４と異なる点について述べる。ＬＥＤ発光体１０のＬＥＤ列１０_１のＬＥＤ素子数が２個、隣のＬＥＤ列１０_２のＬＥＤ素子数が３個であり、図４の４個より少なくなっている。更にＬＥＤ列１０_２と能動素子２７_２との接続点Ｖ_Ｃ２にＬＥＤ数判別部２９と同じ構成のＬＥＤ数判別部２９_２が接続され、その検出信号の端子Ａ_２は、ＬＥＤ数判別部２９の端子ＡとＡＮＤゲート６０ａで論理積され、その出力が状態保持部５０のＲ-Ｓラッチ５０ａのセット端子Ｓに接続されている。同様にＬＥＤ数判別部２９_２の端子Ｂ_２は、ＬＥＤ数判別部２９の端子ＢとＡＮＤゲート６０ｂで論理積され、その出力が状態保持部５０のＲ-Ｓラッチ５０ｂのセット端子Ｓに接続されている。また、端子Ｃ_２はＬＥＤ数判別部２９の端子ＣとＡＮＤゲート６０ｃで論理積され、その出力が状態保持部５０のＲ-Ｓラッチ５０ｃのセット端子Ｓに接続されている。これらＡＮＤゲート６０ａ〜６０ｃがＬＥＤ最大数検出部６０を構成している。

動作を開始すると実施例１の説明で明らかなように、ＬＥＤ数判別部２９の端子Ａ〜Ｃの各出力は、ＬＥＤ列１０_１のＬＥＤ素子数２個を検出して、Ａ＝“１”,Ｂ＝“１”,Ｃ＝“０”であり、ＬＥＤ数判別部２９_２の端子Ａ_２〜Ｃ_２の各出力は、ＬＥＤ列１０_２のＬＥＤ素子数３個を検出して、Ａ_２＝“１”,Ｂ_２＝“０”,Ｃ_２＝“０”である。したがって、これらＬＥＤ数判別部２９とＬＥＤ数判別部２９_２の各出力信号の論理積を取るＬＥＤ最大数検出部６０の出力は、６０ａの出力“１”、６０ｂの出力“０”、６０ｃの出力“０”である。したがって、状態保持部５０のＲ-Ｓラッチ５０ａがセットされて、抵抗可変部２３のスイッチ素子ＳＷ_１がオンとなり、抵抗可変部２３の抵抗値はＲ_Ｃ０＋Ｒ_Ｃ２＋Ｒ_Ｃ３に設定される。つまりＬＥＤ最大数検出部６０を設けることで、ＬＥＤ発光体１０のＬＥＤ列を構成する最大のＬＥＤ素子数３個に応じて出力電圧Ｖppを設定することが出来る。ＬＥＤ列１０_１のＬＥＤ素子数を１個、ＬＥＤ列１０_２のＬＥＤ素子数を２個の場合は、ＬＥＤ数判別部２９の端子Ａ〜Ｃの各出力は、Ａ＝“１”,Ｂ＝“１”,Ｃ＝“１”、ＬＥＤ数判別部２９_２の端子Ａ_２〜Ｃ_２の各出力は、Ａ_２＝“１”,Ｂ_２＝“１”,Ｃ_２＝“０”である。これらＬＥＤ数判別部２９のＬＥＤ数判別部２９_２の各出力信号の論理積を取るＬＥＤ最大数検出部６０の出力は、６０ａの出力“１”、６０ｂの出力“１”、６０ｃの出力“０”である。したがって、状態保持部５０のＲ-Ｓラッチ５０ａと５０ｂがセットされて、抵抗可変部２３のスイッチ素子ＳＷ_１とＳＷ_２がオンとなり、出力電圧ＶppがＬＥＤ素子２個を駆動する電圧に設定される。

このように、ＬＥＤ最大数検出部６０を設けることで、ＬＥＤ列を構成するＬＥＤ素子の数が異なったとしても、最大のＬＥＤ数に合わせた出力電圧Ｖppにすることができる。
ここまでの説明では、ＬＥＤ列を構成するＬＥＤ素子数最大４個、ＬＥＤ数判別部２９の定電圧ダイオードの数を３個の実施例について、分かり易さを考えＬＥＤの順方向電圧Ｖ_Ｆとツェナー電圧Ｖ_Ｚが同一電圧として説明を行った。この発明は説明に使用したＬＥＤ素子数、ＬＥＤの順方向電圧値、定電圧ダイオードの数、ツェナー電圧値に限定されない。

ＬＥＤ数判別部の構成も定電圧ダイオードの直列接続である実施例に限定されない。この発明の技術思想において、ＬＥＤ数判別部はＬＥＤ列の端子電圧Ｖ_Ｃ１からＬＥＤ列を構成するＬＥＤ素子数を検出するものである。したがって、図７に示すようにＬＥＤ列と能動素子との接続点Ｖ_Ｃ１の電圧を、例えばＡ/Ｄコンバータ８０でディジタル化し、そのディジタル化した信号を状態保持部５０へ出力するように構成してもよい。
また各実施例に示したスイッチ素子ＳＷ_１〜ＳＷ_３にＣＭＯＳデバイスからなるアナログスイッチの例を示したが、上記したようにリレーでも良いし、図８に示すようにＰＮＰトランジスタ９１とＮＰＮトランジスタ９２からなるスイッチとしても良い。図８に示すスイッチ素子を例えば実施例１のスイッチ素子ＳＷ_１に適用する場合、ＰＮＰトランジスタ９１のエミッタ電極が抵抗素子Ｒ_Ｃ０側、コレクタ電極が抵抗素子Ｒ_Ｃ２側に接続される。

更に、基準電流生成部２４及び能動素子２７は、どちらの極性の能動素子によっても構成することが可能である。図１０に実施例１（図４）をＰＮＰトランジスタで構成した例を示す。また、能動素子をバイポーラトランジスタで説明をしてきたが、図９に示すようにＦＥＴでも構成できる。

ＬＥＤ発光体の一例を示す図。この発明のＬＥＤ駆動装置の基本機能構成を示す図。出力電圧可変電源２０の具体的な構成例を示す図。この発明の実施例１を示す図ＬＥＤ素子数が異なるＬＥＤ列からなるＬＥＤ発光体の例を示す図。この発明の実施例２を示す図。ＬＥＤ数判別部２９を他の構成とした実施例を示す図。スイッチ素子の他の例を示す図。ＦＥＴで構成したカレントミラー部を示す図。実施例１のカレントミラー部をＰＮＰトランジスタで構成した例を示す図。特許文献１に示された駆動回路を示す図。

Claims

出力電圧可変電源と、
上記出力電圧可変電源の電圧出力端子に一端を接続する抵抗可変部と、
上記抵抗可変部の他端に接続され抵抗可変部に一定電流を供給すると共に上記出力電圧可変電源に制御信号を出力する基準電流生成部と、
上記出力電圧可変電源の電圧出力端子に一端を接続する1個以上のＬＥＤ素子の直列接続から成る複数のＬＥＤ列で構成されるＬＥＤ発光体と、
上記基準電流生成部を含み、上記基準電流生成部から上記一定電流と同一電流を流す制御電流が各制御電極に与えられ、上記複数のＬＥＤ列のそれぞれと直列に接続された複数の能動素子からなるカレントミラー部と、
上記複数のＬＥＤ列の一つの他端が接続され、その他端の電圧を検出し、そのＬＥＤ列の発光に必要な電圧になるように上記抵抗可変部の抵抗値を制御する信号を生成するＬＥＤ数判別部と、
上記ＬＥＤ数判別部の出力する制御信号を保持して上記抵抗可変部の抵抗値を可変する状態保持部と、
を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置において、
上記ＬＥＤ数判別部が上記複数のＬＥＤ列のそれぞれに接続され、
上記複数のＬＥＤ数判別部の出力信号に応じて上記複数のＬＥＤ列の中の最大のＬＥＤ数を検出するＬＥＤ最大数検出部を具備し、
上記ＬＥＤ最大数検出部が上記抵抗可変部を制御するように構成されていることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。