JP4763225B2 - Ｌｅｄ駆動回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話の液晶表示パネルのバックライト等に使用される白色ＬＥＤ等のＬＥＤを駆動する回路に関し、特にＬＥＤ用電源回路のノイズが検出照度に影響を与えないようにしたＬＥＤ駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤ駆動回路として、図８に示す回路がある（例えば、特願平２００２−１７２７４４号）。５０は１チップで構成される回路部分である。このＬＥＤ駆動回路では、周囲の明るさに応じた電流がフォトトランジスタからなる照度センサ５１に流れると、その電流が抵抗５２で照度電圧VSENSに変換されて照度レベル検出回路５３に入力し、そこで間欠的にサンプリングされ、現在の照度が予め決めた複数の照度レベルの内のどのレベルに該当するかが検出される。そして、検出された照度レベルDOUTに応じて輝度設定レジスタ５４で特定の輝度データを格納したレジスタが選択され、そのレジスタに設定されている輝度データが輝度制御回路５５にセットされ、その輝度制御回路５５から輝度信号BRIGHTがＬＥＤ用電源回路５６に出力し、白色ＬＥＤ５７が前記輝度データに応じて調光駆動される。検出した照度レベルに応じて白色ＬＥＤ５７を調光する方法としては、照度レベルが高いほど明るくなるように白色ＬＥＤ５７を駆動する場合（図９の波形図）と、それと逆に、照度レベルが高いほど暗くなるように白色ＬＥＤ５７を駆動する場合がある。５９は照度センサ５１の電源回路、６０は発振回路、６１は発振回路６０で発振した信号を分周して各回路に供給する分周回路である。
【０００３】
このＬＥＤ駆動回路は、周囲の明るさに応じて白色ＬＥＤ５７を駆動するので、携帯電話の液晶表示パネルのバックライト用等として好適となる。なお、輝度設定レジスタ５４の内容は外部インターフェース５８により外部から変更できるので、ユーザの用途に応じた輝度値を設定でき、周囲の明るさと白色ＬＥＤ５７の輝度との関係を任意に調整することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このＬＥＤ駆動回路では、ＬＥＤ用電源回路５６にスイッチングレギュレータやチャージポンプ等を使用する場合、そのＬＥＤ用電源回路５６で発生するノイズがセンサ用電源回路５９の出力電圧VSOUTを変動させ、照度センサ５１による周囲の明るさの検出が正確に行えなくなるという問題があった。
【０００５】
すなわち、照度レベル検出回路５３は間欠的に照度電圧VSENSをサンプリングして照度レベルを検出するため、センサ用電源回路５９の出力電圧VSOUTに乗っているノイズによって、実際の照度より高く或いは低く検出する場合があった。
【０００６】
例えば、図９に示すように、あるｔ１でサンプリングしたとき、ノイズにより誤った照度レベルＤｎが検出される場合があり、この場合は、その誤った照度レベルＤｎに基づいて輝度設定レジスタ５４の輝度レジスタが選択され、その輝度で輝度制御回路５５がＬＥＤ用電源回路５６を駆動するので、ＬＥＤ用の出力電圧VOUTが不足（又は過大）となる。
【０００７】
また、センサ用電源回路５９は常時給電されていたため、消費電流が増大するという問題もあった。
【０００８】
さらに、図１０に示すように、照度センサ５１を携帯電話７０の液晶表示パネル７１の近傍に取り付けた場合、そのパネル７１のバックライトとしての白色ＬＥＤ５７の光が照度センサ５１に入射し、その照度センサ５１が周囲の明るさ（ランプ８２による光８３等）を正確に検出できなくなる。
【０００９】
そこで、それを防止するために、照度センサ５１をパネル７１から離す、あるいは照度センサ５１とパネル７１の間を遮蔽する、等の対策が必要になるが、照度センサ５１をパネル７１から離すとパネル７１の周囲の明るさを正確に検出できなくなり、また、照度センサ５１とパネル７１の間を遮蔽するには照度センサ５１の設置部が段高になる等の問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、周囲照度の検出の際にＬＥＤ用電源回路のノイズの影響を受けず、消費電力が低減でき、ＬＥＤの光が照度センサに影響を及ぼさないようにしたＬＥＤ駆動回路を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、照度センサと、該照度センサに電圧を供給するセンサ用電源回路と、前記照度センサで得られた照度電圧から照度レベルを検出する照度レベル検出回路と、該照度レベル検出回路で検出した照度レベルに応じて特定の調光データが選択される輝度設定レジスタと、該輝度設定レジスタで選択された調光データに応じてＰＷＭ信号を発生する輝度制御回路と、該輝度制御回路からのＰＷＭ信号によってＬＥＤを調光駆動するＬＥＤ用電源回路と、前記センサ用電源回路を制御する電源制御手段とを具備し、
前記電源制御手段は、前記ＰＷＭ信号のオフ期間に前記センサ用電源回路にイネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作させ、前記ＰＷＭ信号のオン期間に前記センサ用電源回路に非イネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作停止させることを特徴とするＬＥＤ駆動回路とした。
請求項２にかかる発明は、照度センサと、該照度センサに電圧を供給するセンサ用電源回路と、前記照度センサで得られた照度電圧から照度レベルを検出する照度レベル検出回路と、該照度レベル検出回路で検出した照度レベルに応じて特定の調光データが選択される輝度設定レジスタと、該輝度設定レジスタで選択された調光データに応じて輝度信号を発生する輝度制御回路と、該輝度制御回路からの輝度信号によってＬＥＤを調光駆動するスイッチングレギュレータからなるＬＥＤ用電源回路と、前記センサ用電源回路を制御する電源制御手段とを具備し、前記電源制御手段は、前記スイッチングレギュレータのスイッチング素子のオン期間に前記センサ用電源回路にイネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作させ、前記スイッチングレギュレータのスイッチング素子のオフ期間に前記センサ用電源回路に非イネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作停止させることを特徴とするＬＥＤ駆動回路とした。
請求項３にかかる発明は、照度センサと、該照度センサに電圧を供給するセンサ用電源回路と、前記照度センサで得られた照度電圧から照度レベルを検出する照度レベル検出回路と、該照度レベル検出回路で検出した照度レベルに応じて特定の調光データが選択される輝度設定レジスタと、該輝度設定レジスタで選択された調光データに応じてＰＷＭ輝度信号を発生する輝度制御回路と、該輝度制御回路からのＰＷＭ信号によってＬＥＤを調光駆動するスイッチングレギュレータからなるＬＥＤ用電源回路と、前記センサ用電源回路を制御する電源制御手段とを具備し、前記電源制御手段は、前記ＰＷＭ信号のオフ期間に、前記スイッチングレギュレータのスイッチング素子のスイッチングを停止させ、且つ前記センサ用電源回路にイネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作させ、前記ＰＷＭ信号のオン期間に、前記スイッチングレギュレータのスイッチング素子のスイッチングを動作させ、且つ前記センサ用電源回路に非イネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作停止させることを特徴とするＬＥＤ駆動回路とした。
請求項４にかかる発明は、請求項１又は３のいずれかに記載のＬＥＤ駆動回路において、前記ＰＷＭ信号は、そのオフ期間が一定でオン期間が変化する信号であることを特徴とするＬＥＤ駆動回路とした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態のＬＥＤ駆動回路のブロック図、図２はその動作波形図である。１０は１チップで構成される回路部分であり、センサ端子１０ａにはフォトトランジスタからなる照度センサ１１と抵抗１２が接続され、出力端子１０ｂには直列接続の複数個の白色ＬＥＤ１３と容量１４が接続されている。１０ｃは外部電源ＶＤＤが接続される電源端子、１０ｄは照度センサ１１が接続される電源端子、１０ｅは外部制御端子、１０ｆは接地端子である。
【００１７】
１５は照度センサ１１に電源を供給する照度センサ用電源回路、１６は白色ＬＥＤ１３を調光駆動するＬＥＤ用電源回路、１７は発振回路、１８はその発振回路１７のクロック出力を入力して複数の周波数のクロックＣＬＫ１〜ＣＬＫ３を発生する分周回路である。
【００１８】
１９は所定期間に１回だけ間欠的にサンプリング動作する照度レベル検出回路であり、抵抗１２に発生する照度電圧VSENSをサンプリングして、現在の照度が予め決めた複数個の離散的なレベルの内の何れに該当するかを検出する。２０は複数個のレジスタに異なった調光データを格納した輝度設定レジスタであり、照度レベル検出回路１９で検出された照度レベルに応じて、特定のレジスタが選択される。２１は輝度制御回路であり、輝度設定レジスタ２０で選択されたレジスタの調光データを入力してアナログの輝度信号BRIGHTを生成し、ＬＥＤ用電源回路１６に入力する。２２は輝度設定レジスタ２０のレジスタ内容（調光データ）の一部又は全部を外部から書き換えるための外部インターフェースである。
【００１９】
本実施形態では、上記した照度レベル検出回路１９が上記のように分周回路１８からのクロックＣＬＫ１を入力して間欠的なサンプリング動作を行うとき、この動作に応じたある時間幅をもつ信号を、センサ用電源回路１５にはイネーブル信号ＥＮ１として供給し、ＬＥＤ用電源回路１６にはインバータ２３により反転したイネーブル信号ＥＮ２として供給する電源制御手段を設けている。より詳しくは、イネーブルＥＮ１はそれがイネーブルのときは、センサ用電源回路１５の立ち上がり時間を考慮して、照度レベル検出回路１９のサンプリング点よりは若干前から立ち上がる信号となる。
【００２０】
さて、センサ用電源回路１５は、照度レベル検出回路１９がサンプリング動作を行う間だけイネーブル信号ＥＮ１がイネーブルとなり動作して照度センサ１１に電圧VSOUTを供給する。これにより、その周囲の明るさに応じた電流が照度センサ１１に流れると、その電流が抵抗１２で照度電圧VSENSに変換されて照度レベル検出回路１９に取り込まれ、ここでサンプリングされ検出された照度レベルに応じて輝度設定レジスタ２０で特定の調光データのレジスタが選択され、そのレジスタの調光データが輝度制御回路２１にセットされ、その輝度制御回路２１からは輝度信号BRIGHTが出力する。このとき、ＬＥＤ用電源回路１６はイネーブル信号ＥＮ２が非イネーブルとなり、動作停止している。
【００２１】
次に、照度レベル検出回路１９のサンプリングの動作が終了すると、これに対応してイネーブル信号ＥＮ１が非イネーブルとなり、センサ用電源回路１５も動作を停止するが、今度はイネーブル信号ＥＮ２がイネーブルとなりＬＥＤ用駆動回路１６が動作するので、輝度制御回路２１から出力する輝度信号BRIGHTによってＬＥＤ用電源回路１６が動作し、白色ＬＥＤ１３が調光駆動される。この白色ＬＥＤ１３は前記のようにイネーブル信号ＥＮ２が非イネーブルのときは消灯しているが、その時間を数ｍ秒以下に抑えれば、ＬＥＤ点灯のちらつきは防止できる。なお、検出した照度レベルに応じて白色ＬＥＤ１３を調光する方法としては、照度レベルが高いほど明るくなるように白色ＬＥＤ１３を駆動する場合（図２の波形図）と、それと逆に、照度レベルが高いほど暗くなるように白色ＬＥＤ５７を駆動する場合がある。
【００２２】
なお、動作復帰時や電源投入時は、図２(b)に示すように、まずセンサ用電源回路１５と照度レベル検出回路１９が動作して照度のサンプリングを行い、次にＬＥＤ用電源回路１６が動作する。
【００２３】
以上から、このＬＥＤ駆動回路は、周囲の明るさに応じて白色ＬＥＤ１３を駆動するので、携帯電話の液晶表示パネルのバックライト等として好適となる。しかも、センサ用電源回路１５が動作しているときはＬＥＤ用電源回路１６が動作を停止している、すなわち、ＬＥＤ用電源回路１６はセンサ用電源回路１５が動作を停止しているときにのみ動作している（図２の動作波形参照）ので、そのＬＥＤ用電源回路１６の動作により発生するノイズが照度レベル検出回路１９での照度検出に影響を与えることはない。
【００２４】
また、センサ用電源回路１５が動作しているときは白色ＬＥＤ１３が消灯しているので、照度センサ１１がその白色ＬＥＤ１３からの光の影響を受けることはなく、このため白色ＬＥＤ１３のパネルの近傍に照度センサ１１を配置することができる。また、照度センサ１１には照度検出時にのみ給電が行われるので、消費電力が少なくて済む。
【００２５】
さらに、このＬＥＤ駆動回路は主要部をなす回路部分１０を１チップで構成でき、外部接続部品は照度センサ１１、抵抗１２、白色ＬＥＤ１３のみと少なくなる。さらに、輝度設定レジスタ２０のレジスタ内の調光データを外部インターフェース２２を介して外部から設定変更できるので、周囲の明るさと白色ＬＥＤ１３の輝度との関係を任意に調整することができる。
【００２６】
［第２の実施形態］
図３は第２の実施形態のＬＥＤ駆動回路の回路図である。図１に示した第１の実施形態のＬＥＤ駆動回路と同じ要素には同じ符号を付けた。１０Ａは１チップの回路部分である。ここでは、輝度設定レジスタ２０の複数のレジスタの内から選択された１つのレジスタの調光データによって、輝度制御回路２１Ａにおいて対応したＰＷＭ信号が発生するようにし、このＰＷＭ信号によってＬＥＤ用駆動回路１６Ａが駆動されるようにした。白色ＬＥＤ１３はＰＷＭのデューティ比に応じて調光制御される。
【００２７】
このときは、ＰＷＭ信号を照度レベル検出回路１９にも取り込ませ、そのＰＷＭ信号がオフとなる期間中にその照度レベル検出回路１９がサンプリング動作するようにする。また、ＰＷＭ信号がオフになる期間に連動してこの照度レベル検出回路１９からイネーブル信号ＥＮ１をセンサ用電源回路１５に出力させる電源制御手段を設ける。
【００２８】
以上により、照度レベル検出回路１９て照度レベルのサンプリングが行なわれるときは、ＬＥＤ用電源回路１６Ａによる白色ＬＥＤ１３の駆動は行われないので、第１の実施形態の場合と同様に、ＬＥＤ用電源回路１６Ａで発生するノイズが照度レベル検出回路１９での照度検出に影響を与えることはない。その他の作用効果は、第１の実施形態と同じである。
【００２９】
なお、センサ用電源回路１５の動作や照度レベル検出回路１５のサンプリングは、ＰＷＭ信号の毎回のオフ期間毎に実行させる必要はなく、ＰＷＭ信号のオフ期間の複数回当り１回実行して良い。この場合は、そのオフ期間をカウンタ等によりカウントして、予め決めたカウント数毎に実行させればよい。
【００３０】
また、この第２の実施形態では、ＰＷＭ信号を、そのオフ期間が一定でオン期間が照度レベル検出回路１９で検出された照度レベルに応じて変化するように（図４(a)の動作波形参照）動作させれば、照度レベル検出回路１９がその検出に比較的長い時間を必要とする回路の場合に好適である。また、照度レベル検出回路１９が比較的短時間で照度レベルを検出できる回路の場合には、周波数一定でオン期間とオフ期間の割合が変化する（図４(b)の動作波形参照）ＰＷＭ信号としても良い。
【００３１】
また、ＰＷＭ信号のオフ期間が短い場合には、センサ用電源回路１５の出力電圧VSOUTが完全に立ち上がるまでにそのオフ期間が終了することもあり得るので、図４(a)、(b)に示すように、照度レベル検出回路１９によるサンプリングが行われる前回のオフ開始時に立ち上がり、サンプリングの行われたオフ期間の次回のオフ期間の開始時に立ち下がるような時間幅の電圧VSOUTが発生されるようなイネーブル信号ＥＮ１を作成して、センサ用電源回路１５に供給しても良い。このようなイネーブル信号ＥＮ１は、ＰＷＭ信号のオフ期間をカウンタ等でカウントすることにより容易に作成可能である。
【００３２】
［第３の実施形態］
図５は第３の実施形態のＬＥＤ駆動回路の回路図である。１０Ｂは１チップの回路部分である。ここでは、ＬＥＤ用電源回路１６Ｂとして、スイッチングレギュレータを使用する。また、白色ＬＥＤ１３に流れる電流を検出する帰還抵抗２４を接続し、ここで発生する電圧VFBを端子１０ｇからＬＥＤ用電源回路１６Ｂに帰還させる。ＬＥＤ用電源回路１６Ｂでは、分周回路１８からのクロックＣＬＫ３を入力して、そのクロックＣＬＫ３によってスイッチング駆動し、輝度制御回路２１からの輝度信号BRIGHTによって出力電圧VOUTを制御する。また、照度レベル検出回路１９は、ＬＥＤ用電源回路１６Ｂに入力するクロックＣＬＫ３と同じクロックを入力し、そのクロックＣＬＫ３のオンする時間中（後記するようにスイッチング素子のオン期間中）に照度をサンプリングする動作を行うようにする。さらに、この照度レベル制御回路１９の動作信号を取り込み、照度レベル制御回路１９の動作時にのみセンサ用電源回路１５を動作させるイネーブル信号ＥＮ１を発生する電源制御手段を設ける。
【００３３】
図６はスイッチングレギュレータからなるＬＥＤ用電源回路１６Ｂの具体的な回路図である。１６１はＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子、１６２はクロックＣＬＫ３を入力してスイッチング素子１６１のオン期間を制御する制御回路、１６３は容量、１６４はコイル、１６５は整流用のショットキーダイオード、１６６，１６７は誤差増幅器、１６８，１６９は基準電圧Ｖａ，Ｖｂの電源、１７０はスイッチング素子１６１に流れる電流ISWを検出する抵抗である。
【００３４】
スイッチングレギュレータは、スイッチング素子１６１がオフするときのノイズが最も多くなるので、本実施形態では、前記したようにＬＥＤ用電源回路１６Ｂのスイッチング素子１６１がオンしている期間に照度レベル制御回路１９で照度をサンプリングするようにし、またセンサ用電源回路１５もスイッチング素子１６１がオンしている期間だけ動作するようにして、照度検出時にＬＥＤ用電源回路１６Ｂによるノイズの影響を受けないようにする。
【００３５】
なお、このＬＥＤ用電源回路１６Ｂは、白色ＬＥＤ１３に流れる電流により発生する帰還電圧VFBと輝度信号BRIGHTにより制御される電源１６８の電圧Ｖａの差を誤差増幅器１６６で検出し、その差が無くなるように制御回路１６２によりスイッチング素子１６１のスイッチングを制御して、出力電圧VOUTを決める。抵抗１７０はスイッチング素子１６１が飽和しないように流れる電流ISWを制御するためのもので、そこに発生した電圧と電源１６９の基準電圧Ｖｂとの差を誤差増幅器１６７で検出して制御回路１６２に入力する。
【００３６】
図７は図６のＬＥＤ駆動回路の動作波形図である。スイッチング素子１６１がオンする毎に照度をサンプリングする必要はないので、ここでも、スイッチング素子１６１の複数回のオンに１回の割合で照度レベル検出回路１９がサンプリングするようにしている。また、センサ用電源回路１５がサンプリングの行われる時点の前のスイッチング素子１６１のオフ期間開始からサンプリングの行われた時点の次のスイッチング素子１６１のオフ期間の開始までの期間だけ動作するように、イネーブル信号ＥＮ１を作成して、電圧VSOUTを出力している。
【００３７】
なお、図６のＬＥＤ用電源回路１６Ｂは、これを図１のＬＥＤ用電源回路１６に適用することもできる。この場合は、イネーブル信号ＥＮ２によって図６の回路の電源ＶＤＤをオン／オフすれば良い。
【００３８】
また、図６のＬＥＤ用電源回路１６Ｂは、図３のＬＥＤ用電源回路１６Ａに適用することもできる。この場合は、輝度信号BRIGHTをカットして電源１６８の電圧Ｖａを固定値とし、ＰＷＭ信号を制御回路１６２に入力させて、クロック信号ＣＬＫ３によるスイッチング素子１６１のスイッチング動作（１００ＫＨｚ〜１ＭＨｚ）の動作期間と停止期間をＰＷＭ信号（１００Ｈｚ〜２００Ｈｚ）によって制御させる。すなわち、ＰＷＭ信号のオフ期間は、スイッチング素子１６１のスイッチング動作を停止させる。
【００３９】
［その他の実施形態］
なお、以上の実施形態では、白色ＬＥＤ１３を駆動する場合について説明したが、有色ＬＥＤでも同様に制御することができることは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、ＬＥＤ用電源回路で発生するノイズによる照度レベル検出回路への悪影響を回避することができる。またＬＥＤの光が照度センサに影響することも避けることできるので、照度センサをＬＥＤのパネルの近くに配置することができる。さらに、照度センサには照度レベル検出時のみ給電されるので、消費電力が少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態のＬＥＤ駆動回路のブロック図である。
【図２】 図１のＬＥＤ駆動回路の動作波形図である。
【図３】 第２の実施形態のＬＥＤ駆動回路のブロック図である。
【図４】 図３のＬＥＤ駆動回路の動作波形図である。
【図５】 第３の実施形態のＬＥＤ駆動回路のブロック図である。
【図６】 図５のＬＥＤ駆動回路のＬＥＤ用電源回路のブロック図である。
【図７】 図５のＬＥＤ駆動回路の動作波形図である。
【図８】 従来のＬＥＤ駆動回路のブロック図である。
【図９】 図８のＬＥＤ駆動回路の動作波形図である。
【図１０】 携帯電話にＬＥＤ駆動回路を適用したときの説明図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ：ＬＥＤ駆動回路、１１：照度センサ、１２：抵抗、１３：白色ＬＥＤ、１４：容量、１５：センサ用電源回路、１６，１６Ａ，１６Ｂ：ＬＥＤ用電源回路、１７：発振回路、１８：分周回路、１９：照度レベル検出回路、２０：輝度設定レジスタ、２１，２１Ａ：輝度制御回路、２２：外部インターフェース、２３：インバータ、２４：抵抗
１６１：スイッチング素子、１６２：制御回路、１６３：容量、１６４：コイル、１６５：ショットキーダイオード、１６６，１６７：誤差増幅器、１６８，１６９：電源、１７０：抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話の液晶表示パネルのバックライト等に使用される白色ＬＥＤ等のＬＥＤを駆動する回路に関し、特にＬＥＤ用電源回路のノイズが検出照度に影響を与えないようにしたＬＥＤ駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤ駆動回路として、図８に示す回路がある（例えば、特願平２００２−１７２７４４号）。５０は１チップで構成される回路部分である。このＬＥＤ駆動回路では、周囲の明るさに応じた電流がフォトトランジスタからなる照度センサ５１に流れると、その電流が抵抗５２で照度電圧VSENSに変換されて照度レベル検出回路５３に入力し、そこで間欠的にサンプリングされ、現在の照度が予め決めた複数の照度レベルの内のどのレベルに該当するかが検出される。そして、検出された照度レベルDOUTに応じて輝度設定レジスタ５４で特定の輝度データを格納したレジスタが選択され、そのレジスタに設定されている輝度データが輝度制御回路５５にセットされ、その輝度制御回路５５から輝度信号BRIGHTがＬＥＤ用電源回路５６に出力し、白色ＬＥＤ５７が前記輝度データに応じて調光駆動される。検出した照度レベルに応じて白色ＬＥＤ５７を調光する方法としては、照度レベルが高いほど明るくなるように白色ＬＥＤ５７を駆動する場合（図９の波形図）と、それと逆に、照度レベルが高いほど暗くなるように白色ＬＥＤ５７を駆動する場合がある。５９は照度センサ５１の電源回路、６０は発振回路、６１は発振回路６０で発振した信号を分周して各回路に供給する分周回路である。
【０００３】
このＬＥＤ駆動回路は、周囲の明るさに応じて白色ＬＥＤ５７を駆動するので、携帯電話の液晶表示パネルのバックライト用等として好適となる。なお、輝度設定レジスタ５４の内容は外部インターフェース５８により外部から変更できるので、ユーザの用途に応じた輝度値を設定でき、周囲の明るさと白色ＬＥＤ５７の輝度との関係を任意に調整することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このＬＥＤ駆動回路では、ＬＥＤ用電源回路５６にスイッチングレギュレータやチャージポンプ等を使用する場合、そのＬＥＤ用電源回路５６で発生するノイズがセンサ用電源回路５９の出力電圧VSOUTを変動させ、照度センサ５１による周囲の明るさの検出が正確に行えなくなるという問題があった。
【０００５】
すなわち、照度レベル検出回路５３は間欠的に照度電圧VSENSをサンプリングして照度レベルを検出するため、センサ用電源回路５９の出力電圧VSOUTに乗っているノイズによって、実際の照度より高く或いは低く検出する場合があった。
【０００６】
例えば、図９に示すように、あるｔ１でサンプリングしたとき、ノイズにより誤った照度レベルＤｎが検出される場合があり、この場合は、その誤った照度レベルＤｎに基づいて輝度設定レジスタ５４の輝度レジスタが選択され、その輝度で輝度制御回路５５がＬＥＤ用電源回路５６を駆動するので、ＬＥＤ用の出力電圧VOUTが不足（又は過大）となる。
【０００７】
また、センサ用電源回路５９は常時給電されていたため、消費電流が増大するという問題もあった。
【０００８】
さらに、図１０に示すように、照度センサ５１を携帯電話７０の液晶表示パネル７１の近傍に取り付けた場合、そのパネル７１のバックライトとしての白色ＬＥＤ５７の光が照度センサ５１に入射し、その照度センサ５１が周囲の明るさ（ランプ８２による光８３等）を正確に検出できなくなる。
【０００９】
そこで、それを防止するために、照度センサ５１をパネル７１から離す、あるいは照度センサ５１とパネル７１の間を遮蔽する、等の対策が必要になるが、照度センサ５１をパネル７１から離すとパネル７１の周囲の明るさを正確に検出できなくなり、また、照度センサ５１とパネル７１の間を遮蔽するには照度センサ５１の設置部が段高になる等の問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、周囲照度の検出の際にＬＥＤ用電源回路のノイズの影響を受けず、消費電力が低減でき、ＬＥＤの光が照度センサに影響を及ぼさないようにしたＬＥＤ駆動回路を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、照度センサと、該照度センサに電圧を供給するセンサ用電源回路と、前記照度センサで得られた照度電圧から照度レベルを検出する照度レベル検出回路と、該照度レベル検出回路で検出した照度レベルに応じて特定の調光データが選択される輝度設定レジスタと、該輝度設定レジスタで選択された調光データに応じてＰＷＭ信号を発生する輝度制御回路と、該輝度制御回路からのＰＷＭ信号によってＬＥＤを調光駆動するＬＥＤ用電源回路と、前記センサ用電源回路を制御する電源制御手段とを具備し、
前記電源制御手段は、前記ＰＷＭ信号のオフ期間に前記センサ用電源回路にイネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作させ、前記ＰＷＭ信号のオン期間に前記センサ用電源回路に非イネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作停止させることを特徴とするＬＥＤ駆動回路とした。
請求項２にかかる発明は、照度センサと、該照度センサに電圧を供給するセンサ用電源回路と、前記照度センサで得られた照度電圧から照度レベルを検出する照度レベル検出回路と、該照度レベル検出回路で検出した照度レベルに応じて特定の調光データが選択される輝度設定レジスタと、該輝度設定レジスタで選択された調光データに応じて輝度信号を発生する輝度制御回路と、該輝度制御回路からの輝度信号によってＬＥＤを調光駆動するスイッチングレギュレータからなるＬＥＤ用電源回路と、前記センサ用電源回路を制御する電源制御手段とを具備し、前記電源制御手段は、前記スイッチングレギュレータのスイッチング素子のオン期間に前記センサ用電源回路にイネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作させ、前記スイッチングレギュレータのスイッチング素子のオフ期間に前記センサ用電源回路に非イネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作停止させることを特徴とするＬＥＤ駆動回路とした。
請求項３にかかる発明は、照度センサと、該照度センサに電圧を供給するセンサ用電源回路と、前記照度センサで得られた照度電圧から照度レベルを検出する照度レベル検出回路と、該照度レベル検出回路で検出した照度レベルに応じて特定の調光データが選択される輝度設定レジスタと、該輝度設定レジスタで選択された調光データに応じてＰＷＭ輝度信号を発生する輝度制御回路と、該輝度制御回路からのＰＷＭ信号によってＬＥＤを調光駆動するスイッチングレギュレータからなるＬＥＤ用電源回路と、前記センサ用電源回路を制御する電源制御手段とを具備し、前記電源制御手段は、前記ＰＷＭ信号のオフ期間に、前記スイッチングレギュレータのスイッチング素子のスイッチングを停止させ、且つ前記センサ用電源回路にイネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作させ、前記ＰＷＭ信号のオン期間に、前記スイッチングレギュレータのスイッチング素子のスイッチングを動作させ、且つ前記センサ用電源回路に非イネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作停止させることを特徴とするＬＥＤ駆動回路とした。
請求項４にかかる発明は、請求項１又は３のいずれかに記載のＬＥＤ駆動回路において、前記ＰＷＭ信号は、そのオフ期間が一定でオン期間が変化する信号であることを特徴とするＬＥＤ駆動回路とした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態のＬＥＤ駆動回路のブロック図、図２はその動作波形図である。１０は１チップで構成される回路部分であり、センサ端子１０ａにはフォトトランジスタからなる照度センサ１１と抵抗１２が接続され、出力端子１０ｂには直列接続の複数個の白色ＬＥＤ１３と容量１４が接続されている。１０ｃは外部電源ＶＤＤが接続される電源端子、１０ｄは照度センサ１１が接続される電源端子、１０ｅは外部制御端子、１０ｆは接地端子である。
【００１７】
１５は照度センサ１１に電源を供給する照度センサ用電源回路、１６は白色ＬＥＤ１３を調光駆動するＬＥＤ用電源回路、１７は発振回路、１８はその発振回路１７のクロック出力を入力して複数の周波数のクロックＣＬＫ１〜ＣＬＫ３を発生する分周回路である。
【００１８】
１９は所定期間に１回だけ間欠的にサンプリング動作する照度レベル検出回路であり、抵抗１２に発生する照度電圧VSENSをサンプリングして、現在の照度が予め決めた複数個の離散的なレベルの内の何れに該当するかを検出する。２０は複数個のレジスタに異なった調光データを格納した輝度設定レジスタであり、照度レベル検出回路１９で検出された照度レベルに応じて、特定のレジスタが選択される。２１は輝度制御回路であり、輝度設定レジスタ２０で選択されたレジスタの調光データを入力してアナログの輝度信号BRIGHTを生成し、ＬＥＤ用電源回路１６に入力する。２２は輝度設定レジスタ２０のレジスタ内容（調光データ）の一部又は全部を外部から書き換えるための外部インターフェースである。
【００１９】
本実施形態では、上記した照度レベル検出回路１９が上記のように分周回路１８からのクロックＣＬＫ１を入力して間欠的なサンプリング動作を行うとき、この動作に応じたある時間幅をもつ信号を、センサ用電源回路１５にはイネーブル信号ＥＮ１として供給し、ＬＥＤ用電源回路１６にはインバータ２３により反転したイネーブル信号ＥＮ２として供給する電源制御手段を設けている。より詳しくは、イネーブルＥＮ１はそれがイネーブルのときは、センサ用電源回路１５の立ち上がり時間を考慮して、照度レベル検出回路１９のサンプリング点よりは若干前から立ち上がる信号となる。
【００２０】
さて、センサ用電源回路１５は、照度レベル検出回路１９がサンプリング動作を行う間だけイネーブル信号ＥＮ１がイネーブルとなり動作して照度センサ１１に電圧VSOUTを供給する。これにより、その周囲の明るさに応じた電流が照度センサ１１に流れると、その電流が抵抗１２で照度電圧VSENSに変換されて照度レベル検出回路１９に取り込まれ、ここでサンプリングされ検出された照度レベルに応じて輝度設定レジスタ２０で特定の調光データのレジスタが選択され、そのレジスタの調光データが輝度制御回路２１にセットされ、その輝度制御回路２１からは輝度信号BRIGHTが出力する。このとき、ＬＥＤ用電源回路１６はイネーブル信号ＥＮ２が非イネーブルとなり、動作停止している。
【００２１】
次に、照度レベル検出回路１９のサンプリングの動作が終了すると、これに対応してイネーブル信号ＥＮ１が非イネーブルとなり、センサ用電源回路１５も動作を停止するが、今度はイネーブル信号ＥＮ２がイネーブルとなりＬＥＤ用駆動回路１６が動作するので、輝度制御回路２１から出力する輝度信号BRIGHTによってＬＥＤ用電源回路１６が動作し、白色ＬＥＤ１３が調光駆動される。この白色ＬＥＤ１３は前記のようにイネーブル信号ＥＮ２が非イネーブルのときは消灯しているが、その時間を数ｍ秒以下に抑えれば、ＬＥＤ点灯のちらつきは防止できる。なお、検出した照度レベルに応じて白色ＬＥＤ１３を調光する方法としては、照度レベルが高いほど明るくなるように白色ＬＥＤ１３を駆動する場合（図２の波形図）と、それと逆に、照度レベルが高いほど暗くなるように白色ＬＥＤ５７を駆動する場合がある。
【００２２】
なお、動作復帰時や電源投入時は、図２(b)に示すように、まずセンサ用電源回路１５と照度レベル検出回路１９が動作して照度のサンプリングを行い、次にＬＥＤ用電源回路１６が動作する。
【００２３】
以上から、このＬＥＤ駆動回路は、周囲の明るさに応じて白色ＬＥＤ１３を駆動するので、携帯電話の液晶表示パネルのバックライト等として好適となる。しかも、センサ用電源回路１５が動作しているときはＬＥＤ用電源回路１６が動作を停止している、すなわち、ＬＥＤ用電源回路１６はセンサ用電源回路１５が動作を停止しているときにのみ動作している（図２の動作波形参照）ので、そのＬＥＤ用電源回路１６の動作により発生するノイズが照度レベル検出回路１９での照度検出に影響を与えることはない。
【００２４】
また、センサ用電源回路１５が動作しているときは白色ＬＥＤ１３が消灯しているので、照度センサ１１がその白色ＬＥＤ１３からの光の影響を受けることはなく、このため白色ＬＥＤ１３のパネルの近傍に照度センサ１１を配置することができる。また、照度センサ１１には照度検出時にのみ給電が行われるので、消費電力が少なくて済む。
【００２５】
さらに、このＬＥＤ駆動回路は主要部をなす回路部分１０を１チップで構成でき、外部接続部品は照度センサ１１、抵抗１２、白色ＬＥＤ１３のみと少なくなる。さらに、輝度設定レジスタ２０のレジスタ内の調光データを外部インターフェース２２を介して外部から設定変更できるので、周囲の明るさと白色ＬＥＤ１３の輝度との関係を任意に調整することができる。
【００２６】
［第２の実施形態］
図３は第２の実施形態のＬＥＤ駆動回路の回路図である。図１に示した第１の実施形態のＬＥＤ駆動回路と同じ要素には同じ符号を付けた。１０Ａは１チップの回路部分である。ここでは、輝度設定レジスタ２０の複数のレジスタの内から選択された１つのレジスタの調光データによって、輝度制御回路２１Ａにおいて対応したＰＷＭ信号が発生するようにし、このＰＷＭ信号によってＬＥＤ用駆動回路１６Ａが駆動されるようにした。白色ＬＥＤ１３はＰＷＭのデューティ比に応じて調光制御される。
【００２７】
このときは、ＰＷＭ信号を照度レベル検出回路１９にも取り込ませ、そのＰＷＭ信号がオフとなる期間中にその照度レベル検出回路１９がサンプリング動作するようにする。また、ＰＷＭ信号がオフになる期間に連動してこの照度レベル検出回路１９からイネーブル信号ＥＮ１をセンサ用電源回路１５に出力させる電源制御手段を設ける。
【００２８】
以上により、照度レベル検出回路１９て照度レベルのサンプリングが行なわれるときは、ＬＥＤ用電源回路１６Ａによる白色ＬＥＤ１３の駆動は行われないので、第１の実施形態の場合と同様に、ＬＥＤ用電源回路１６Ａで発生するノイズが照度レベル検出回路１９での照度検出に影響を与えることはない。その他の作用効果は、第１の実施形態と同じである。
【００２９】
なお、センサ用電源回路１５の動作や照度レベル検出回路１５のサンプリングは、ＰＷＭ信号の毎回のオフ期間毎に実行させる必要はなく、ＰＷＭ信号のオフ期間の複数回当り１回実行して良い。この場合は、そのオフ期間をカウンタ等によりカウントして、予め決めたカウント数毎に実行させればよい。
【００３０】
また、この第２の実施形態では、ＰＷＭ信号を、そのオフ期間が一定でオン期間が照度レベル検出回路１９で検出された照度レベルに応じて変化するように（図４(a)の動作波形参照）動作させれば、照度レベル検出回路１９がその検出に比較的長い時間を必要とする回路の場合に好適である。また、照度レベル検出回路１９が比較的短時間で照度レベルを検出できる回路の場合には、周波数一定でオン期間とオフ期間の割合が変化する（図４(b)の動作波形参照）ＰＷＭ信号としても良い。
【００３１】
また、ＰＷＭ信号のオフ期間が短い場合には、センサ用電源回路１５の出力電圧VSOUTが完全に立ち上がるまでにそのオフ期間が終了することもあり得るので、図４(a)、(b)に示すように、照度レベル検出回路１９によるサンプリングが行われる前回のオフ開始時に立ち上がり、サンプリングの行われたオフ期間の次回のオフ期間の開始時に立ち下がるような時間幅の電圧VSOUTが発生されるようなイネーブル信号ＥＮ１を作成して、センサ用電源回路１５に供給しても良い。このようなイネーブル信号ＥＮ１は、ＰＷＭ信号のオフ期間をカウンタ等でカウントすることにより容易に作成可能である。
【００３２】
［第３の実施形態］
図５は第３の実施形態のＬＥＤ駆動回路の回路図である。１０Ｂは１チップの回路部分である。ここでは、ＬＥＤ用電源回路１６Ｂとして、スイッチングレギュレータを使用する。また、白色ＬＥＤ１３に流れる電流を検出する帰還抵抗２４を接続し、ここで発生する電圧VFBを端子１０ｇからＬＥＤ用電源回路１６Ｂに帰還させる。ＬＥＤ用電源回路１６Ｂでは、分周回路１８からのクロックＣＬＫ３を入力して、そのクロックＣＬＫ３によってスイッチング駆動し、輝度制御回路２１からの輝度信号BRIGHTによって出力電圧VOUTを制御する。また、照度レベル検出回路１９は、ＬＥＤ用電源回路１６Ｂに入力するクロックＣＬＫ３と同じクロックを入力し、そのクロックＣＬＫ３のオンする時間中（後記するようにスイッチング素子のオン期間中）に照度をサンプリングする動作を行うようにする。さらに、この照度レベル制御回路１９の動作信号を取り込み、照度レベル制御回路１９の動作時にのみセンサ用電源回路１５を動作させるイネーブル信号ＥＮ１を発生する電源制御手段を設ける。
【００３３】
図６はスイッチングレギュレータからなるＬＥＤ用電源回路１６Ｂの具体的な回路図である。１６１はＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子、１６２はクロックＣＬＫ３を入力してスイッチング素子１６１のオン期間を制御する制御回路、１６３は容量、１６４はコイル、１６５は整流用のショットキーダイオード、１６６，１６７は誤差増幅器、１６８，１６９は基準電圧Ｖａ，Ｖｂの電源、１７０はスイッチング素子１６１に流れる電流ISWを検出する抵抗である。
【００３４】
スイッチングレギュレータは、スイッチング素子１６１がオフするときのノイズが最も多くなるので、本実施形態では、前記したようにＬＥＤ用電源回路１６Ｂのスイッチング素子１６１がオンしている期間に照度レベル制御回路１９で照度をサンプリングするようにし、またセンサ用電源回路１５もスイッチング素子１６１がオンしている期間だけ動作するようにして、照度検出時にＬＥＤ用電源回路１６Ｂによるノイズの影響を受けないようにする。
【００３５】
なお、このＬＥＤ用電源回路１６Ｂは、白色ＬＥＤ１３に流れる電流により発生する帰還電圧VFBと輝度信号BRIGHTにより制御される電源１６８の電圧Ｖａの差を誤差増幅器１６６で検出し、その差が無くなるように制御回路１６２によりスイッチング素子１６１のスイッチングを制御して、出力電圧VOUTを決める。抵抗１７０はスイッチング素子１６１が飽和しないように流れる電流ISWを制御するためのもので、そこに発生した電圧と電源１６９の基準電圧Ｖｂとの差を誤差増幅器１６７で検出して制御回路１６２に入力する。
【００３６】
図７は図６のＬＥＤ駆動回路の動作波形図である。スイッチング素子１６１がオンする毎に照度をサンプリングする必要はないので、ここでも、スイッチング素子１６１の複数回のオンに１回の割合で照度レベル検出回路１９がサンプリングするようにしている。また、センサ用電源回路１５がサンプリングの行われる時点の前のスイッチング素子１６１のオフ期間開始からサンプリングの行われた時点の次のスイッチング素子１６１のオフ期間の開始までの期間だけ動作するように、イネーブル信号ＥＮ１を作成して、電圧VSOUTを出力している。
【００３７】
なお、図６のＬＥＤ用電源回路１６Ｂは、これを図１のＬＥＤ用電源回路１６に適用することもできる。この場合は、イネーブル信号ＥＮ２によって図６の回路の電源ＶＤＤをオン／オフすれば良い。
【００３８】
また、図６のＬＥＤ用電源回路１６Ｂは、図３のＬＥＤ用電源回路１６Ａに適用することもできる。この場合は、輝度信号BRIGHTをカットして電源１６８の電圧Ｖａを固定値とし、ＰＷＭ信号を制御回路１６２に入力させて、クロック信号ＣＬＫ３によるスイッチング素子１６１のスイッチング動作（１００ＫＨｚ〜１ＭＨｚ）の動作期間と停止期間をＰＷＭ信号（１００Ｈｚ〜２００Ｈｚ）によって制御させる。すなわち、ＰＷＭ信号のオフ期間は、スイッチング素子１６１のスイッチング動作を停止させる。
【００３９】
［その他の実施形態］
なお、以上の実施形態では、白色ＬＥＤ１３を駆動する場合について説明したが、有色ＬＥＤでも同様に制御することができることは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、ＬＥＤ用電源回路で発生するノイズによる照度レベル検出回路への悪影響を回避することができる。またＬＥＤの光が照度センサに影響することも避けることできるので、照度センサをＬＥＤのパネルの近くに配置することができる。さらに、照度センサには照度レベル検出時のみ給電されるので、消費電力が少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態のＬＥＤ駆動回路のブロック図である。
【図２】 図１のＬＥＤ駆動回路の動作波形図である。
【図３】 第２の実施形態のＬＥＤ駆動回路のブロック図である。
【図４】 図３のＬＥＤ駆動回路の動作波形図である。
【図５】 第３の実施形態のＬＥＤ駆動回路のブロック図である。
【図６】 図５のＬＥＤ駆動回路のＬＥＤ用電源回路のブロック図である。
【図７】 図５のＬＥＤ駆動回路の動作波形図である。
【図８】 従来のＬＥＤ駆動回路のブロック図である。
【図９】 図８のＬＥＤ駆動回路の動作波形図である。
【図１０】 携帯電話にＬＥＤ駆動回路を適用したときの説明図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ：ＬＥＤ駆動回路、１１：照度センサ、１２：抵抗、１３：白色ＬＥＤ、１４：容量、１５：センサ用電源回路、１６，１６Ａ，１６Ｂ：ＬＥＤ用電源回路、１７：発振回路、１８：分周回路、１９：照度レベル検出回路、２０：輝度設定レジスタ、２１，２１Ａ：輝度制御回路、２２：外部インターフェース、２３：インバータ、２４：抵抗
１６１：スイッチング素子、１６２：制御回路、１６３：容量、１６４：コイル、１６５：ショットキーダイオード、１６６，１６７：誤差増幅器、１６８，１６９：電源、１７０：抵抗
Claims (4)
- 照度センサと、該照度センサに電圧を供給するセンサ用電源回路と、前記照度センサで得られた照度電圧から照度レベルを検出する照度レベル検出回路と、該照度レベル検出回路で検出した照度レベルに応じて特定の調光データが選択される輝度設定レジスタと、該輝度設定レジスタで選択された調光データに応じてＰＷＭ信号を発生する輝度制御回路と、該輝度制御回路からのＰＷＭ信号によってＬＥＤを調光駆動するＬＥＤ用電源回路と、前記センサ用電源回路を制御する電源制御手段とを具備し、
前記電源制御手段は、前記ＰＷＭ信号のオフ期間に前記センサ用電源回路にイネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作させ、前記ＰＷＭ信号のオン期間に前記センサ用電源回路に非イネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作停止させることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。 - 照度センサと、該照度センサに電圧を供給するセンサ用電源回路と、前記照度センサで得られた照度電圧から照度レベルを検出する照度レベル検出回路と、該照度レベル検出回路で検出した照度レベルに応じて特定の調光データが選択される輝度設定レジスタと、該輝度設定レジスタで選択された調光データに応じて輝度信号を発生する輝度制御回路と、該輝度制御回路からの輝度信号によってＬＥＤを調光駆動するスイッチングレギュレータからなるＬＥＤ用電源回路と、前記センサ用電源回路を制御する電源制御手段とを具備し、
前記電源制御手段は、前記スイッチングレギュレータのスイッチング素子のオン期間に前記センサ用電源回路にイネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作させ、前記スイッチングレギュレータのスイッチング素子のオフ期間に前記センサ用電源回路に非イネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作停止させることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。 - 照度センサと、該照度センサに電圧を供給するセンサ用電源回路と、前記照度センサで得られた照度電圧から照度レベルを検出する照度レベル検出回路と、該照度レベル検出回路で検出した照度レベルに応じて特定の調光データが選択される輝度設定レジスタと、該輝度設定レジスタで選択された調光データに応じてＰＷＭ信号を発生する輝度制御回路と、該輝度制御回路からのＰＷＭ信号によってＬＥＤを調光駆動するスイッチングレギュレータからなるＬＥＤ用電源回路と、前記センサ用電源回路を制御する電源制御手段とを具備し、
前記電源制御手段は、前記ＰＷＭ信号のオフ期間に、前記スイッチングレギュレータのスイッチング素子のスイッチングを停止させ、且つ前記センサ用電源回路にイネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作させ、前記ＰＷＭ信号のオン期間に、前記スイッチングレギュレータのスイッチング素子のスイッチングを動作させ、且つ前記センサ用電源回路に非イネーブル信号を送って前記センサ用電源回路を動作停止させることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。 - 請求項１又は３のいずれかに記載のＬＥＤ駆動回路において、
前記ＰＷＭ信号は、そのオフ期間が一定でオン期間が変化する信号であることを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
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