JP2011100936A - 発光素子駆動回路システム及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】より好適にＬＥＤイルミネーションの多様化を可能とする発光素子駆動回路システム及びその発光素子駆動回路システムを備える電子機器を提供することである。
【解決手段】発光素子８を駆動する発光素子駆動回路システム１０であって、発光素子８を予め設定される駆動電流値で駆動する電流回路部と、駆動電流値を、第１の時間と、第１の時間から予め設定される遷移期間が経過した第２の時間と、の間で第１の電流値から第２の電流値へ変化させる第１モードで設定し、第２の時間と第３の時間との間は、第２の電流値を保持させるように電流値を設定する第１電流値設定部と、第１の時間と第２の時間との間で第１モードとは異なる第２モードで電流値を設定する第２電流値設定部と、第１電流値設定部と第２電流値設定部とを切り替える切替部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子駆動回路システム及び電子機器に係り、特に、発光素子を予め設定される駆動電流値で駆動する発光素子駆動回路システム、及びその発光素子駆動回路システムを備える電子機器に関する。

近年、携帯電話等の種々の電子機器に発光素子駆動回路システムが搭載されている。携帯電話等の発光素子（ＬＥＤ）を発光（点灯）させることで、液晶画面等に文字・模様等を表示している。発光素子駆動回路システムにおいて、ＬＥＤの輝度等を段階的に変化させる、換言すればＬＥＤを所定の期間グラデーションさせながら点灯させることでＬＥＤイルミネーションを実現している。

本発明に関連する技術として、例えば、特許文献１には、電池によってＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路であって、ＬＥＤのアノード側またはカソード側に挿入され、ＬＥＤを流れる電流が所定の目標値となるように制御する定電流回路と、ＬＥＤのカソード側かつ定電流回路の下流に接続される抵抗とを有する構成が開示されている。そして、ＬＥＤの順方向電圧降下と、所定の目標値となる場合における定電流回路の駆動電圧と、所定の目標値となる場合における抵抗の両端の電圧との和を所定電圧とした場合、所定電圧の値を含む範囲で電圧が残容量に応じて変動する電池と、電池とＬＥＤとの間に接続され、内部に有するスイッチがオンとなった場合、電池電圧を所定電圧以上の大きさに昇圧して出力し、当該スイッチがオフの場合、当該電池電圧をそのまま出力する昇圧回路を備える構成が開示されている。さらに、定電流回路に接続され、電池電圧と所定電圧との大小関係を検知して、電池電圧が所定電圧よりも小さくなった場合のみ、昇圧回路のスイッチをオンにする制御回路を備える構成が開示されている。

特開２００５−１１８９５号公報

上述したように発光素子駆動回路システムにおいて、発光素子（ＬＥＤ）をグラデーション点灯させることが可能であるが、グラデーション点灯以外の点灯状態も用いてＬＥＤイルミネーションの多様化が行われることが望まれる。

本発明の目的は、より好適にＬＥＤイルミネーションの多様化を可能とする発光素子駆動回路システム及びその発光素子駆動回路システムを搭載した電子機器を提供することである。

本発明に係る発光素子駆動回路システムは、発光素子を駆動する発光素子駆動回路システムであって、発光素子を予め設定される駆動電流値で駆動する電流回路部と、駆動電流値を、第１の時間と、第１の時間から予め設定される遷移期間が経過した第２の時間と、の間で第１の電流値から第２の電流値へ変化させる第１モードで設定し、第２の時間と第３の時間との間は、第２の電流値を保持させるように電流値を設定する第１電流値設定部と、第１の時間と第２の時間との間で第１モードとは異なる第２モードで電流値を設定する第２電流値設定部と、第１電流値設定部と第２電流値設定部とを切り替える切替部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る電子機器は、上記発光素子駆動回路システムを備えることを特徴とする。

上記構成の発光素子駆動回路システム及び電子機器によれば、予め設定される遷移期間において第１の電流値から第２の電流値へ変化する第１モードとは異なる第２モードで発光素子を駆動することができる。これにより、予め設定される遷移期間において、より好適にＬＥＤイルミネーションの多様化を実現することができる。

本発明に係る実施の形態の発光素子駆動回路システムを示す図である。 本発明に係る実施の形態の発光素子駆動回路システムのグラデーションホタル回路の各要素を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、任意電流回路の出力電流（Ｉｒｅｇ）（換言すれば、パルスモードが選択された場合のセレクタ回路の出力電流（パルスモード電流））の特性を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、グラデーションモードが選択された場合のセレクタ回路の出力電流（グラデーションモード電流）の特性を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、ホタルモードが選択された場合のセレクタ回路の出力電流（ホタルモード電流）の特性を示す図である。 本発明に係る実施の形態において電流を直線的に変化させる様子を示す図である。 本発明に係る実施の形態において電流を曲線的に変化させる様子を示す図である。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。また、以下では、携帯電話のＬＥＤイルミネーションとしてとして機能する発光素子が複数個設けられている場合には、各発光素子（ＬＥＤ）ごとに異なる色を用いるものとしてもよいが、人間の視覚が緑色ＬＥＤ（Ｇ−ＬＥＤ）の輝度に対して鈍いことを考慮して、同色のＬＥＤを用いてもよい。例えば、緑色ＬＥＤの数を２とし、他の色のＬＥＤの数をそれぞれ１つずつ備えるものとしてもよい。もちろん、緑色ＬＥＤ以外の色のＬＥＤの数を増やすものとしてもよく、また、増やす数を任意に設定してもよい。このように、携帯電話のＬＥＤイルミネーションとして機能する複数のＬＥＤを１つの制御に対して並列接続するようにしてもよい。また、上記の発光素子の種類、色、色数、個数等は適宜変更することができる。また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。そして、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、発光素子駆動回路システム１０を示す図である。図２は、グラデーションホタル回路４０の各要素を示す図である。図３（ａ）は、任意電流回路の出力電流（Ｉｒｅｇ）（換言すれば、パルスモードが選択された場合のセレクタ回路５０の出力電流（パルスモード電流））の特性を示す図である。図３（ｂ）は、グラデーションモードが選択された場合のセレクタ回路５０の出力電流（グラデーションモード電流）の特性を示す図である。図３（ｃ）は、ホタルモードが選択された場合のセレクタ回路５０の出力電流（ホタルモード電流）の特性を示す図である。以下では、発光素子駆動回路システム１０は、携帯電話に搭載され、携帯電話のＬＥＤイルミネーションとして機能する発光素子８を駆動するものとして説明する。図３（ｄ）は、電流を直線的に変化させる様子を示す図である。図３（ｅ）は、電流を曲線的に変化させる様子を示す図である。

発光素子駆動回路システム１０は、基準電流回路２０と、任意電流回路３０と、グラデーションホタル回路４０と、セレクタ回路５０と、ＬＥＤドライバー回路６０と、制御部７０とを含んで構成される。発光素子駆動回路システム１０は、発光素子８を点灯させる機能を有する。

基準電流回路２０は、予め定めた基準電流値（Ｉｒｅｆ）の電流を流す定電流源である。基準電流回路２０の出力は、任意電流回路３０に入力される。

任意電流回路３０は、各時間に応じて異なる電流値へと変化させて出力する機能を有する。具体的には、基準電流回路２０から出力される電流に基づいて、図３（ａ）に示される基準電流（Ｉｒｅｇ）を出力する。ここで、任意電流回路３０において、基準電流（Ｉｒｅｇ）は、それぞれＩｒｅｇ＝Ａｒｅｇ×Ｉｒｅｆ[Ａｒｅｇ：任意の定数]の演算式で演算して求められる。

基準電流（Ｉｒｅｇ）は、時間ｔ０から時間ｔ１（第１の時間）は電流値０（第１の電流値）のまま保持し、時間ｔ１で電流値０から電流値Ａ（第２の電流値）となり、時間ｔ１から時間ｔ２(時間ｔ１に遷移期間Ｔが経過した第２の時間)まで電流値Ａを保持する。続いて、時間ｔ２で電流値Ａから電流値０へと変化し、時間ｔ２から時間ｔ３（第３の時間）の間は、電流値０を保持する。そして、時間ｔ３で再び電流値０から電流値Ａとなり、時間ｔ３から時間ｔ５(時間ｔ３に遷移期間Ｔが経過した第５の時間)まで電流値Ａを保持し、時間ｔ５で電流値Ａから電流値０へと変化する。

グラデーションホタル回路４０は、基準電流（換言すれば、パルスモード電流）（Ｉｒｅｇ）に基づいて、グラデーションモード電流（図３（ｂ）参照）、ホタルモード電流（図３（ｃ）参照）を生成し、グラデーションモード電流、ホタルモード電流のいずれかを出力電流（Ｉｇｈ）として出力する機能を有する。

グラデーションホタル回路４０は、設定回路４０２と、分周回路４０４と、ホタル用アップダウンカウンタ回路４０６と、グラデーション用アップダウンカウンタ回路４０８と、セレクタ回路４１０と、ＤＡ回路４１２と、乗算回路４１４とを含んで構成される。

設定回路４０２は、任意電流回路３０からの基準電流（Ｉｒｅｇ）を取得し、基準電流（Ｉｒｅｇ）の中から電流値０（第１の電流値）でない期間を検出する機能を有する。例えば、図３（ａ）において設定回路４０２は、時間ｔ１から時間ｔ２の遷移期間Ｔと、時間ｔ３から時間ｔ４の遷移期間Ｔが電流値０でないことを検出する。

そして、設定回路４０２は、ホタル用アップダウンカウンタ回路４０６、グラデーション用アップダウンカウンタ回路４０８を動作させるためのクロック（ＣＬＫ）を出力する機能を有する。具体的には、時間ｔ１から時間ｔ２の遷移期間Ｔと時間ｔ３から時間ｔ４の遷移期間Ｔを用いてＴ／１２８が１周期となるクロックを生成し、ホタル用アップダウンカウンタ回路４０６と分周回路４０４を介してグラデーション用アップダウンカウンタ回路４０８へ入力される。

さらに、設定回路４０２は、基準電流（Ｉｒｅｇ）の大きさＶを検出する機能を有する。設定回路４０２によって検出された値は、乗算回路４１４へと入力される。例えば、図３（ａ）の基準電流（Ｉｒｅｇ）が入力されると設定回路４０２は電流値Ａを大きさＶとして出力する。

分周回路４０４は、設定回路４０２から出力されたクロック（ＣＬＫ）の周期を２倍の周期にする２分周回路である。したがって、分周回路４０４は、Ｔ／６４が１周期となるクロックを生成することができる。

ホタル用アップダウンカウンタ回路４０６は、制御部７０によってアップダウン動作が制御され、６ビットのビット数を有するアップダウンカウンタであり、００００００（２進法）（０（１０進法））〜１１１１１１（２進法）（６３（１０進法））の間でカウントアップあるいはカウントダウンする回路である。グラデーション用アップダウンカウンタ回路４０８も制御部７０によってアップダウン動作が制御され、ホタル用アップダウンカウンタ回路４０６と同様の回路である。

セレクタ回路（ＭＵＸ）４１０は、ホタル用アップダウンカウンタ回路４０６からの出力信号とグラデーション用アップダウンカウンタ回路４０８からの出力信号とを制御部７０からの選択信号によって切り替えて出力するための回路である。

ＤＡ回路４１２は、ホタル用アップダウンカウンタ回路４０６あるいはグラデーション用アップダウンカウンタ回路４０８からの６ビットの出力デジタルデータがセレクタ回路４１０を介して入力され、そのデジタルデータをアナログデータに変換する回路である。

乗算回路４１４は、ＤＡ回路４１２の出力信号に設定回路４０２によって検出された値Ｖを乗算して出力する回路である。乗算回路４１４から出力された信号は、出力電流（Ｉｇｈ）として出力される。後述するようにグラデーションモードが選択された場合には、図３（ｂ）に示されるグラデーションモード電流が出力され、後述するようにホタルモードが選択された場合には、図３（ｃ）に示されるホタルモード電流が出力される。

セレクタ回路（ＭＵＸ）５０は、グラデーションホタル回路４０からの出力電流（Ｉｇｈ）と任意電流回路３０からの出力電流（Ｉｒｅｇ）とを制御部７０からの選択信号によって切り替えて出力電流（Ｉｓｅｌ）として出力するための回路である。

ＬＥＤドライバー回路６０は、セレクタ回路５０の出力電流（Ｉｓｅｌ）に基づいて、発光素子８を駆動する発光素子駆動電流（ＩＬＥＤ）を算出する電流回路部である。具体的には、ＬＥＤドライバー回路６０において、ＩＬＥＤ＝ＡＬＥＤ×Ｉｓｅｌ[ＡＬＥＤ：任意の定数]の演算式に基づいて算出される駆動電流値で発光素子８を駆動する機能を有する。

制御部７０は、発光素子駆動回路システム１０全体の回路を制御する機能を有する。ここでは、特に、任意電流回路３０とグラデーションホタル回路４０とセレクタ回路５０の制御について説明する。制御部７０は、任意電流回路３０に対して、予め記録されたプログラムあるいは外部からの設定により発光素子８のＬＥＤイルミネーション点灯をするために基準となる基準電流（Ｉｒｅｇ）を出力するように制御する機能を有する。

また、制御部７０は、発光素子８のＬＥＤイルミネーション点灯のバリエーションとして、グラデーションモード、ホタルモード、パルスモードの３種類の点灯モードを有しており、外部からの設定等により選択された各モードに応じた制御を行う機能を有している。

グラデーションモードが選択された場合に、制御部７０は、時間ｔ１においてグラデーション用アップダウンカウンタ回路４０８を００００００からカウントアップの開始をさせる。そして、時間ｔ２においてグラデーション用アップダウンカウンタ回路４０８が１１１１１１までカウントアップされたままの状態で保持させる制御を行う。続いて、時間ｔ３においてグラデーション用アップダウンカウンタ回路４０８を１１１１１１からカウントダウンの開始をさせ、時間ｔ５においてグラデーション用アップダウンカウンタ回路４０８が００００００となるまでカウントダウンさせる制御を行う。そして、グラデーションモードが選択された場合には、さらに、制御部７０は、セレクタ回路４１０をグラデーション用アップダウンカウンタ回路４０８からの出力信号が出力されるように選択信号をセレクタ回路４１０に与え、セレクタ回路５０をグラデーションホタル回路４０からの出力信号が出力されるように選択信号をセレクタ回路５０に与える制御を行う。

ホタルモードが選択された場合に、制御部７０は、時間ｔ１においてホタル用アップダウンカウンタ回路４０６を００００００からカウントアップの開始をさせ、時間ｔ４においてホタル用アップダウンカウンタ回路４０６が１１１１１１までカウントアップされる。そして、時間ｔ４においてホタル用アップダウンカウンタ回路４０６を１１１１１１からカウントダウンの開始をさせ、時間ｔ２においてホタル用アップダウンカウンタ回路４０６が００００００となるまでカウントダウンさせる制御を行う。さらに、時間ｔ３から時間ｔ６まで再びホタル用アップダウンカウンタ回路４０６をカウントアップさせ、時間ｔ６から時間ｔ５までホタル用アップダウンカウンタ回路４０６をカウントダウンさせるように制御する。そして、ホタルモードが選択された場合には、さらに、セレクタ回路４１０をホタル用アップダウンカウンタ回路４０６からの出力信号が出力されるように選択信号をセレクタ回路４１０に与え、セレクタ回路５０をグラデーションホタル回路４０からの出力信号が出力されるように選択信号をセレクタ回路５０に与える制御を行う。

パルスモードが選択された場合に、制御部７０は、セレクタ回路５０を任意電流回路３０からの出力電流（Ｉｒｅｇ）が出力されるように選択信号をセレクタ回路５０に与える。このとき、セレクタ回路４１０の選択信号は、セレクタ回路５０の出力選択に影響を与えないためいずれを選択するものとしてもよい。

続いて、上記構成の発光素子駆動回路システム１０の作用について、図１〜図３を参照して説明する。外部からの設定等によりグラデーションモードが選択されると、制御部７０の制御によってセレクタ回路５０からは、図３（ｂ）に示されるグラデーションモード電流が出力される。そして、ＬＥＤドライバー回路６０は、入力されたグラデーション電流にＡＬＥＤ（任意の定数）を乗算して出力した発光素子駆動電流（ＩＬＥＤ）で発光素子８を駆動する。ここで、時間ｔ１から遷移期間Ｔが経過した時間ｔ２の間で直線的に変化（電流値０から電流値Ａに直線的に変化）しているため、発光素子８はこの期間グラデーション点灯し、時間ｔ２から時間ｔ３の間は一定の輝度で点灯し、時間ｔ３から時間ｔ５で再びグラデーション点灯（電流値Ａから電流値０に直線的に変化）する。ここで、電流を直線的に変化させるという記載の「直線的に」について図３（ｄ）を用いて詳細に説明する。ここで直線的とは実際には、多階調の階段状制御が進歩したものである。図３（ｄ）では分かりやすくするため８階調としているが、図３（ｄ）における各階段の頂点を線で結ぶと直線的となっており、これはつまり階調が極限まで多くなれば直線的になるということを意味している。なお、本実施形態においては電流を直線的に変化させるものとして説明するが、直線的に限定されず、例えば曲線的に変化させてもよい。ここで、曲線的の意味について図３（ｅ）を用いて説明すると図３（ｅ）に示されるような階段形状で電流を変化させて各階段の頂点を線で結ぶと曲線的となっており、これはつまり階調が極限まで多くなれば曲線的になるということを意味している。なお、人間の視覚で感じる輝度を直線的に変化させるために、使用するＬＥＤの特性によっては曲線的に電流を変化させることが望ましい場合もある。また、図３（ｅ）は曲線的に電流を変化させる場合の実施例のひとつにすぎず、使用するＬＥＤの特性によって好適な曲線は様々であり、曲線の種類を限定するものではない。

また、ホタルモードが選択されると、制御部７０の制御によってセレクタ回路５０からは、図３（ｃ）に示されるホタルモード電流が出力される。ＬＥＤドライバー回路６０は、入力されたホタルモード電流にＡＬＥＤ（任意の定数）を乗算して出力した発光素子駆動電流（ＩＬＥＤ）で発光素子８を駆動する。ここで、時間ｔ１から遷移期間Ｔの半分の期間が経過した時間ｔ４で直線的に変化（電流値０から電流値Ａに直線的に変化）し、時間ｔ４から遷移期間Ｔの残り半分の期間が経過した時間ｔ２で直線的に変化（電流値Ａから電流値０に直線的に変化）する。したがって、ホタルモードが選択された場合には、時間ｔ１から時間ｔ２の遷移期間Ｔでグラデーションモードよりも単位時間当たりの輝度変化の大きいグラデーション点灯となり、時間ｔ２から時間ｔ３で消灯状態となり、時間ｔ３から時間ｔ５の遷移期間Ｔで再びグラデーションモードよりも単位時間当たりの輝度変化の大きい輝度変化の大きいグラデーション点灯となる。換言すれば、発光素子８の発光がホタルから発せられる光のように見える。なお、上記では時間ｔ４を時間ｔ１から遷移期間Ｔの半分の期間が経過した時間としているが、実施例の１つにすぎず、必ずしも半分に限定するものではない。人間の視覚および使用するＬＥＤの特性に合わせて調整するのが望ましい。

そして、パルスモードが選択されると、制御部７０の制御によってセレクタ回路５０のからは、図３（ａ）に示されるパルスモード電流が出力される。ＬＥＤドライバー回路６０は、入力されたパルスモード電流にＡＬＥＤ（任意の定数）を乗算して出力した発光素子駆動電流（ＩＬＥＤ）で発光素子８を駆動する。ここで、時間ｔ１で電流値０から電流値Ａへと変化し、遷移期間Ｔの間は電流値Ａを保持する。そして、時間ｔ２で電流値Ａから電流値０へと変化し、時間ｔ２から時間ｔ３の間は電流値０を保持する。それから、時間ｔ３で再び電流値０から電流値Ａへと変化し、時間ｔ３から時間ｔ５の間は電流値Ａを保持し、時間ｔ５で電流値Ａから電流値０へと変化する。したがって、パルスモードによれば、発光素子８が所定の周期で点灯状態、消灯状態を繰り返すことができる。

このように、発光素子駆動回路システム１０によれば、グラデーションモードとホタルモードとパルスモードの３種類の点灯モードを有し、それらのモードを切り替えることができる。つまり、発光素子駆動回路システム１０によれば、３種類の点灯モードの中から１つを選択して発光素子８を点灯させることができ、遷移期間Ｔにおいて多様性のあるＬＥＤイルミネーションを実現することができる。なお、上記実施例はＬＥＤイルミネーションに適用する場合で説明したが、当然ながら液晶画面のＬＥＤバックライト等に適用することも可能である。

８ 発光素子、１０ 発光素子駆動回路システム、２０ 基準電流回路、３０ 任意電流回路、４０ グラデーションホタル回路、５０ セレクタ回路、６０ ドライバー回路、７０ 制御部、４０２ 設定回路、４０４ 分周回路、４０６ ホタル用アップダウンカウンタ回路、４０８ グラデーション用アップダウンカウンタ回路、４１０ セレクタ回路、４１２ セレクタ回路、４１４ 乗算回路。

Claims (5)

1. 発光素子を駆動する発光素子駆動回路システムであって、
   発光素子を予め設定される駆動電流値で駆動する電流回路部と、
   駆動電流値を、
   第１の時間と、第１の時間から予め設定される遷移期間が経過した第２の時間と、の間で第１の電流値から第２の電流値へ変化させる第１モードで設定し、第２の時間と第３の時間との間は、第２の電流値を保持させるように電流値を設定する第１電流値設定部と、
   第１の時間と第２の時間との間で第１モードとは異なる第２モードで電流値を設定する第２電流値設定部と、
   第１電流値設定部と第２電流値設定部とを切り替える切替部と、
   を備えることを特徴とする発光素子駆動回路システム。
2. 請求項１に記載の発光素子駆動回路システムにおいて、
   第２電流値設定部は、
   第１の時間で第１の電流値から第２の電流値へと変化させ、第１の時間と第２の時間との間は第２の電流値を保持させ、第２の時間で第２の電流値から第１の電流値へと変化させ、第２の時間と第３の時間との間は第１の電流値を保持させるように設定することを特徴とする発光素子駆動回路システム。
3. 請求項１に記載の発光素子駆動回路システムにおいて、
   第２電流値設定部は、
   第１の時間と第４の時間との間で第１の電流値から第２の電流値へ変化させ、第４の時間と第２の時間との間で第２の電流値から第１の電流値へ変化させ、第２の時間と第３の時間との間は第１の電流値を保持させるように設定することを特徴とする発光素子駆動回路システム。
4. 請求項１に記載の発光素子駆動回路システムにおいて、
   第２電流設定部は、
   第１の時間で第１の電流値から第２の電流値へと変化させ、第１の時間と第２の時間との間は第２の電流値を保持させ、第２の時間で第２の電流値から第１の電流値へと変化させ、第２の時間と第３の時間との間は第１の電流値を保持させるように設定する第３電流設定部と、
   第１の時間と第４の時間との間で第１の電流値から第２の電流値へ変化させ、第４の時間と第２の時間との間で第２の電流値から第１の電流値へ変化させ、第２の時間と第３の時間との間は第１の電流値を保持させるように設定する第４電流設定部と、
   切替部は、第３電流設定部と第４電流設定部とをさらに切り替えることを特徴とする発光素子駆動回路システム。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１に記載の発光素子駆動回路システムを備える電子機器。

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