JP2685858B2 - カソードコモン多色ｌｅｄのドライブ回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、カソードコモン多色LEDの各色の点灯を
回路外部からの点灯信号に応じてドライブ制御するドラ
イブ回路に関し、特に前記LEDの非点灯時の電流消費を
極力減少させる省電力型のドライブ回路に関する。

（従来の技術） 共通のカソードを持つ多色のLED（発光ダイオード）
を一体に形成したカソードコモン多色LEDのドライブ回
路としては、従来、第２図に示すようなものがあった。

この図のドライブ回路では、前記LEDをTTLやCMOS IC
等の出力により直接ドライブすることができる。なお、
この例では、説明を簡易にするために緑（Ｇ）と赤
（Ｒ）との２色だけのドライブ回路を示す。また、回路
外部からの点灯信号は、入力が低レベルの時にオンとな
る反転入力となっている。

第２図において、ＧとＲとの２色のカソードコモン多
色LED3があり、その共通のカソード側は接地されてい
る。このLED3のＧ及びＲの各色のアノード側に電力を供
給する電源Vccと、この電源と前記Ｇ及びＲの各アノー
ドとの間に、電流の流量を調節する抵抗R1（５）及びR2
（６）が設けられている。さらに、これらの抵抗R1
（５）及びR2（６）と前記LED3との間に出力側が接続さ
れ、入力側に回路外部からの各色の点灯信号ａ及びｂを
受けるドライブゲート11及び12がある。

ドライブゲート11の入力信号ａがオン（低レベル；電
圧約0V）のとき、その出力は高レベル（電圧約5V）とな
り、電源Vccからは抵抗R1（５）を介し、LED3の方に電
流ＩFが流れてLED3のＧ側が点灯する。

このときの電流ＩFは； ＩF＝（Vcc−ＶF）/R1 （Vcc:LEDドライブ用電源電圧、 ＶF:LED3の立上り電圧、例えば1.6〜2.1V） により表わせる。

そして、入力信号ａがオフ（高レベル；電圧約5V）の
時は、ドライブゲート11の出力は低レベル（電圧約0V）
となって、このゲート11の出力端子側に電流Iiが流れ込
み、LED3側には流れないためLEDは点灯しない。

Ii＝（Vcc−ＶOL）R1 （ＶOL：ゲート11の低レベルの電圧、 但し;Ii＜ＩOL、 ＩOL：ゲート11の低レベル出力電流） 一方、入力信号ｂに関しても、入力信号ａと同様に、
LED3のＲ側の点灯が制御される。

また、第３図は、第２の従来例としてのカソードコモ
ン多色LEDのドライブ回路を示した図であり、ドライブ
ゲート11、12の後に、バッファ用トランジスタ７及び８
を入れ、そのエミッタ電流ＩEでLED3を点灯させるよう
にしたものである。

LED3に流れる電流ＩEは； ＩE＝（Vcc−ＶCE−ＶF）/R2 （ＶCE：トランジスタ７のコレクタ・エミッタ間電圧） となる。そして、LED3の非点灯時には、トランジスタ７
及び８のバイアス電流IBしか流れない（ＩB≪ＩE）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第２図に示した第１の従来例の回路で
は、LEDの非点灯時にも、電流Iiが流れてしまい、かつ
非点灯時の電流Iiは点灯時の電流ＩFよりも大きい（Ii
＞ＩF）。このため、電流を無駄に消費してしまうこと
になる。

また、第３図に示す第２の従来例の回路であれば、非
点灯時には殆ど電流が流れなくなるが、第１の従来例に
比較して、トランジスタ７、８やダイオード９、10、抵
抗13、14等が余分に必要となり、構成素子数が多くなっ
て、組立て工数もかかり、また故障等の要因とも成りや
すい。

この発明は、このような従来の事情に鑑み、なされた
もので、回路構成素子数は少ないままで、非点灯時に無
駄な電流を殆ど流さないような、カソードコモン多色LE
Dのドライブ回路を提供することを目的とするものであ
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） このような目的を達成するために、この発明に係るカ
ソードコモン多色LEDのドライブ回路では、回路外部か
らの点灯信号を受ける入力端子と、この入力端子に受け
た点灯信号がオンの時は出力を高レベルにし、カソード
コモン多色LEDのアノード側に電流を流入させると共
に、オフの時は出力を低レベルにして前記電流を該ゲー
ト自身に流入させる出力端子と、制御信号を受けると前
記出力端子を導通のないハイインピーダンス状態にする
制御端子とを持つ、カソードコモン多色LEDの各色に対
応したドライブゲート、並びに各色の前記点灯信号が所
定の組合わせ状態になるとこれを検出し、前記ドライブ
ゲートの各制御端子に制御信号を送ると共に、前記LED
のカソード側を高レベルに保持し、このカソード側から
の電流の流出を阻止する制御ゲートを備えて構成してい
る。

（作用） このような構成によるカソードコモン多色LEDのドラ
イブ回路であれば、多色LEDの各色に対応するドライブ
ゲートの入力端子に入る回路外部からの点灯信号がオン
の時は出力端子への出力を高レベルにし、カソードコモ
ン多色LEDのアノード側に電流を流入させると共に、オ
フの時は出力を低レベルにして前記電流を該ゲート自身
に流入させる。

そして、制御ゲートにより、各色の前記点灯信号が所
定の組合わせ状態であることが検出されると、この制御
ゲートから前記ドライブゲートの各制御端子に制御信号
が送られ、これら複数のドライブゲートの出力端子を導
通のないハイインピーダンス状態にすると共に、前記LE
Dのカソード側が高レベルに保持され、このカソード側
からの電流の流出が阻止される。

こうして、点灯信号の所定の組合わせ状態に応じ、該
LEDに電流を流さないよう制御することが可能になり、
無駄が解消される。

（実施例） 第１図は、この発明を適用した一実施例のカソードコ
モン多色LEDのドライブ回路の要部の回路図である。

この実施例では、出力端子を導通のないハイインピー
ダンス状態にすることのできるドライブゲートとして、
３ステートゲートICを使用している。また、カソードコ
モン多色LEDとしては、Ｇ（緑）及びＲ（赤）の２色のL
EDを例としてあげている。さらに回路外部からの点灯信
号は、入力が低レベルの時にオンとなる反転入力を用い
ている。また、この図のドライブ回路では、前記LEDをT
TLやCMOS IC等の出力により直接ドライブすることがで
きる。

第１図において、ＧとＲとの２色のカソードコモン多
色LED3がある。このLED3のＧ及びＲ各色のアノード側
に、例えば＋5Vを供給する電源Vccがあり、この電源Vcc
と前記Ｇ及びＲの各アノードとの間に、電流の流量を調
節する抵抗R1（５）及びR2（６）が設けられている。

さらに、回路外部からの点灯信号ａ及びｂを受ける入
力端子と、この入力端子に受けた点灯信号がオンの時は
出力を高レベルにし、カソードコモン多色LED3のアノー
ド側に電流を流入させると共に、オフの時は出力を低レ
ベルにして前記電流を該ゲート自身に流入させる出力端
子と、制御信号ｃを受けるとこの出力端子を導通のない
ハイインピーダンス状態にする制御端子1a及び1bとを持
つドライブゲート１及び２がある。これらのドライブゲ
ート１及び２は、それぞれカソードコモン多色LED3のＧ
及びＲの各色に対応している。また、これらのドライブ
ゲート１及び２の出力端子は、前記抵抗R1（５）及びR2
（６）と前記LED3との間に接続されている。

さらに、Ｇ及びＲ各色の点灯信号ａ及びｂが所定の組
合わせ状態になると、ドライブゲート１及び２の各制御
端子1a及び1bに制御信号ｃを送り、その出力端子を導通
のないハイインピーダンス状態にする制御ゲート４が設
けられている。また、この制御ゲート４の出力の制御信
号ｃには、LED3の共通のカソード側が接続されており、
この出力制御信号ｃが高レベルの時はLED3のカソード側
からの電流の流出が阻止される。

ここで、点灯信号ａ及びｂの組合わせ状態としては、
LED3の使い方により幾通りかが考えられる。例えば、LE
D3のＲ及びＧの２色を同時に点灯させることがないので
あれば、ＧもしくはＲの一方の点灯信号がオン（低レベ
ル）の場合だけLED3の点灯を可能にする、第１図に符号
42で示すような同値（EXNOR）ゲートを用いればよい。
あるいは、２色の同時点灯があり得るのであれば、Ｇ及
びＲのいずれの点灯信号もオフ（高レベル）の場合だけ
LED3からの電流の流出を拒否する、第１図に符号41で示
すような論理積（AND）ゲートが利用できる。

勿論、この例では、点灯信号が反転入力の場合につい
て示しており、反転入力でない（オンが高レベル）場合
には異なる種類のゲート（例えば、前記ANDゲートの代
わりにORゲート等）を用いるとよい。

今、制御ゲート４として、例えばＧ及びR2色の同時点
灯を可能にするANDゲート41を用いた場合の動作を説明
する。

回路外部から入力される、LED3のＧ側の点灯信号ａ及
びＲ側の点灯信号ｂの少なくとも一方がオン（低レベ
ル；電圧約0V）であれば、制御ゲート４からの出力ｃは
低レベル（電圧約0V）となる。

ｃ＝ａ・ｂ（・は論理積を示す） この出力ｃは制御信号として、ドライブゲート１及び
２の制御端子1a及び2aに接続されており、低レベルの
時、これらのドライブゲート１及び２をイネーブルにす
る。即ち、ドライブゲート１又は２の入力信号ａ又はｂ
がオン（低レベル；電圧約0V）の時、その出力は高レベ
ル（電圧約5V）になり、入力信号ａ又はｂがオフ（高レ
ベル）の時、出力は低レベルとなる。

カソードコモン多色LED3の共通のカソード側は前記制
御ゲート４の出力ｃに接続されており、この出力ｃが低
レベルの時、LED3の各アノード側が高レベルになればLE
D3は点灯する。従って、Ｇ及びＲの各色のドライブゲー
ト１及び２の出力が高レベルになれば、LED3の対応する
色の側に、電源Vccから抵抗R1（５）を介して電流ＩFが
流れて点灯する。

但し、制御ゲート４の出力ｃは完全には0Vとならない
ため、このときのLED3の、例えばＧ側への流入電流ＩF
は； ＩF＝（Vcc−ＶF−ＶOL）/R1 （ＶF:LED3の立上がり電圧、例えば1.6〜2.1V、 ＶOL：制御ゲート４の低レベル電圧、 但し;IF＜ＩOL、 ＩOL：ゲート１の低レベル出力電流） となる。

また、ドライブゲート１及び２の出力が低レベルであ
れば、電源Vccからの電流はドライブゲート１及び２自
身の出力側に流入するため、LED3は点灯しない。

さらに、入力点灯信号ａ及びｂのいずれもがオン（低
レベル）の時は、LEDのＧ及びＲの双方が点灯する。但
しこのときも、Ｇ及びＲの双方において、上式の； ＩF＜ＩOL が成立する必要がある。

一方、入力点灯信号ａ及びｂのいずれもがオフ（高レ
ベル）であれば、制御ゲート４の出力ｃは高レベル（電
圧約5V）になる。

ｃ＝ａ・ｂ この出力ｃは制御信号として各色のドライブゲート１
及び２の制御端子1a及び2aに接続されており、この制御
信号ｃが高レベルになると、ドライブゲート１及び２は
導通のないハイインピーダンス状態となる。さらに、こ
の出力ｃはLED3の共通のカソード側にも接続されてお
り、これが高レベル（電圧約5V）となるため、LED3にも
電流が流れない。

こうして、LED3の非点灯時には電流を流れなくするこ
とが可能になる。

この実施例ではＧ及びＲの２色のLEDについて述べた
が、３色（乃至それ以上）の多色LEDの場合でも全く同
様に、各色のドライブゲート、及び３入力（乃至それ以
上）の論理積ゲートを用いればよい。

また同時点灯がありえない（禁止されている）場合に
は、制御ゲート４として、同値（EXNOR）ゲート42を用
いれば良い。

この時、出力ｃは； ｃ＝ａ・ｂ＋・ （・は論理積、＋は論理和、−は否定を示す） となる。即ち、入力点灯信号ａもしくはｂのいずれか一
方だけがオン（低レベル）の時だけ、出力ｃが低レベル
となり、該当する色のLEDだけが点灯する。そして、入
力点灯信号ａ及びｂの双方が共にオンもしくはオフの時
には、いずれも出力ｃは高レベルとなり、ドライブゲー
ト１及び２はハイインピーダンス状態となると共に、LE
D3にも電流が流れなくなる。

また、この場合には、３色（乃至それ以上）の多色LE
Dに対し、全く同様に、各色のドライブゲートと３入力
（乃至それ以上）の同値ゲートを用いて対応することが
できる。

［発明の効果］ 以上、詳細に説明したように、この発明に係るカソー
ドコモン多色LEDのドライブ回路であれば、各色のドラ
イブゲートをハイインピーダンス状態を持つゲートと
し、任意の論理ゲート（制御ゲート）を追加するだけ
で、構成部品数を殆ど増やすことなく、LEDの非点灯時
に無駄な電流を消費しないようなドライブ回路とするこ
とができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る一実施例のカソードコモン多色
LEDのドライブ回路図、第２図及び第３図は従来例のカ
ソードコモン多色LEDのドライブ回路図である。 １、２……ドライブゲート、1a、2a……制御端子、３…
…カソードコモン多色LED、４……制御ゲート、５、６
……抵抗

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回路外部からの点灯信号を受ける入力端子
   と、この入力端子に受けた点灯信号がオンの時は出力を
   高レベルにし、カソードコモン多色LEDのアノード側に
   電流を流入させると共に、オフの時は出力を低レベルに
   して前記電流を該ゲート自身に流入させる出力端子と、
   制御信号を受けると前記出力端子を導通のないハイイン
   ピーダンス状態にする制御端子とを持つ、カソードコモ
   ン多色LEDの各色に対応したドライブゲートと、 各色の前記点灯信号の所定の組合わせ状態を検出し、前
   記ドライブゲートの各制御端子に制御信号を送ると共
   に、前記LEDのカソード側を高レベルに保持し、このカ
   ソード側からの電流の流出を阻止する制御ゲートとを備
   えたカソードコモン多色LEDのドライブ回路。