TWI226031B - Device for driving light emitting element and electronic equipment having light emitting element - Google Patents

Description

1226031 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種對以T 欢丄 驄叙夕獻丄 LED(發光二極體）等高電壓 •辱5動之發光元件進 电i ^ Tfe 7L ^ ^ ^ 毛光70件驅動裝置，以及具備 心尤凡件之電子裝置。 【先前技術】 外，ΓΓ發光元件’除了用於作為本身之顯示元件之 ’、肖於1（液晶顯示裝置）之背光用光源等方面 所使用之數量乃是根據顯示之形態、需要之光量 以決定。 —第3圖係表示使用LED作為發光元件之電子裝置例 _ :之外觀之不意圖。第3圖之行動電話係為摺疊 处，第3圖（a)係表示開啟狀態，第3圖⑻係表示閉合狀 態0 立第圖中，1為天線，2為顯示面積較寬廣之主顯示 邛，3為刼作部。又，4為將電話之來電通知或是電子信 :的收信、日自、時間等在摺疊狀態下加以顯示之副顯示 部。副顯不部4可以為狹小之顯示面積。顯示部2、4係 由LCD所構成’例如，可使用白色之led作為背光。根 據顯不部2、4之顯示面積而使用之LED數量不同。 第4圖係用以驅動第3圖所示之行動電話等之led 之習知構成之示意圖，係由驅動裝置30與顯示裝置4〇 構成。 示裝置40中，為了副顯示部4而串聯設置有2個 314648 5 1226031 LED41、LED42 ’又，為了更需要光量之主顯示部2而串 聯設置有 4 個 LED43、LED44、LED45、LED46。 另一方面，在驅動裝置30中，將鋰電池等之電源裝 置之電源電壓Vdd(例如，4V)，透過加壓型開關電源電路 3 1加以加壓，以輸出比電源電壓vdd更高之加壓電壓 Vhh 〇 此加壓電壓Vhh ’由於係以白色或是綠色之led進 行發光，所以每一個大約需要4V程度之電壓，故在此情 況下為18V。加壓電壓Vhh係由驅動裝置3〇之插腳p3l 經由顯不裝置40之插腳p4i施加到LED41至LED46。又， 驅動裔3 2以及驅動器3 3係作為一般定電流驅動器而構 成。因此，驅動器32、33與LED之串聯連接數並無關係， 導通時會流入一定之電壓，關斷時會將電流切斷。然後， 根據顯不指令信號分別予以導通、關斷，並對led41至 LED46進行顯示控制。 仁疋，在這些習知之LED驅動裝置中，根據[ED之 串聯連接數必須要利用電源電路3丨產生高電壓，又，將 驅動。η 32以及驅動33丨以關斷時’插腳與插腳 之電壓會成為加壓電壓Vhh。因此，驅動裝置儿中，即 使電源電壓㈣之電黯低，亦必須具有可承受加壓電 壓Vhh之耐高電壓設計，並無法適用—般之電源電壓^ 規格之1C。 ，备D之串聯連接數不同時，其串聯數較少之 定電流驅動器32，在導通日卑的、、、占紅φ| nn 牡命逋日f的4耗電力會明顯地增大。 314648 6 1226031 、、為2個部位，前述複數N個發光元件系列係對應於前 Y 口 °卩刀區分為兩部分。然後，僅有屬於任何一個之

、品士 _ a光元件系列會發光，而且在前述2個部位皆不發 光時會停止前述高電壓之產生。 X 、，由此，僅複數M(M==2)個之任一個會點亮，不會使其 光之i w流入屬於區分未點亮部分之發光元件系列，而 ^其所連接之端子處只施加有車交低電屢。χ，由於在全部 白未J儿呀條止兩電壓之產生，因此可減低消耗電力。 【實施方式】 以下’ &照圖面’說明使用LED作為 發明之電子裝置之實施形態。 本 =1圖係本發明之實施形態中，具備有發光元件 子裝置之整體構成圖。望 ^ 電壓.電流特性=_係作為發光元件之咖之 置：二':。中，該電子裝置係由驅動裝置10與顯示裝 顯不裝i 20係、使用於行動電 部，由1C晶片所構成。 專電子"之顯不 在顯示裝置20中’設置有作為 LED21、22，你炎访。* ^光兀件糸列之 第… 為第2發光元件系列之聰3、24,作為 弟3啦光元件系列之咖25、2 乍為 數N為3。义丄 此時，發光兀件系列 數Ν為3。則述第！發光元件系 』 第3圖之咖4之 /、 2係作為 ^弟2、3發光元件系列 314648 9 1226031 之LED23至26係作為第3圖之lcd 此時，獨立而使其點亮之Μ個部位為2。先加以使用。 如此，分別決定獨立而使其點 光元件系列數Ν，透過將發光元件系列及發 方式，能夠將單位發光元件系列之LED各述加 之 此情況下個數為2)。 以均一化（在 在LED21至26巾，為了獲得默之 規定電流if。此時，施加於各LED2 桃通有 丄芏26之電壓Vf， 每因個別之led而使並數值屮王目炎兰

”數值出現筝差不齊。在白色LED 或疋監色㈣之情況下’各單位咖係以例如3 Μ至 4.0V之範圍之參差居多。 在將前述LED2個串聯使用時，預測參差上限之π

之外加上用以進行驅動控制之電壓等，需準備9V程度之 加壓電壓Vh。 X ‘加壓開關電源電路27會將電源電壓Vdd( = 4v)加壓’ 以獲得用以供給至LED之加壓電壓Vh( = 9v)。電源電路27 係在電源電壓vdd之電源間與線圈L27以及控制開關之 N型MOS電晶體Q27相連接。由該連接點，經由電壓降 車又少之短路鍵二極體D27對輪出電容器C27進行加壓電 壓Vh充電。 為了將加壓電壓Vh維持在一定數值，係利用電阻R1 與電阻R2將加壓電壓Vh加以分壓而形成降低之檢測電 壓Vdet。將此檢測電壓Vdet經由顯示裝置20之插腳P22 回授到驅動裝置1 0。另一方面，將用來對電晶體Q27進 10 314648 1226031 行開關控制之開關控制信號Cont由驅動裝置1 〇經由插腳 Ρ 2 1加以接收’以對電晶體Q 2 7進行導通關斷控制。透過 前述電晶體Q27之導通關斷控制，將控制在一定數值之 加壓電壓Vh，供給到各發光元件系列之各一端（在此情況 下為 LED21、LED23、LED25)。 驅動裝置1 0乃是用以驅動顯示裝置者，亦是由1C晶 片等所構成。 驅動裝置1 0係具有產生各種控制信號之控制電路 11、驅動LED之驅動器12至14、與前述驅動器12至14 並聯連接之作為旁路機構之定電流源1 5至1 7。 控制電路1 1係經由插腳p 1 2輸入來自電源電路2 7 之檢測電壓Vdet。對此檢測電壓Vdet與内部之基準電壓 (未圖示）進行比較。根據比較結果，產生開關控制信號 C〇nt。開關控制信號c〇nt係經由插腳ρι丨供給到電源電 路27之電晶體q27之閘極上。由此，預定之加壓電壓會 由電源電路27輸出。 曰 又’控制電路11會對驅動器12至14輸出指令信號 S1至S3。驅動器12至14係連接在連接於各發光元件系 列（在此情況下為LED22、LED24、LED26)之另一端之插 腳P13至15與接地之間。然後，根據指令信號S1至S3 之Η位準/L位準進行導通或是關斷。以下，供給指令信 號係意味其為Η位準。 口口 •’ 态12至14分別為定電流驅動器。作為驅動器12 至14亦可以單純地只是MOS電晶體等之開關。但是， 314648 11 1226031 由於LED係根據電流值而決定發光量之電流動作元件， 故以當導通時進行定電流動作之定電流驅動器為佳。定電 流驅動器1 2至14例如可透過使用電晶體之一般定電流電 路加以構成，並藉由使定電流電路根據指令信號S1至S3 分別進行導通或關斷之方式，可容易地加以構成。 定電流源1 5至1 7乃是與驅動器1 2至1 4並聯連接之 定電流電路。定電流源15至17在所對應之驅動器12至 14關斷時，會有微量之定電流Ib流過。此乃意謂定電流 源1 5至1 7為旁路機構。該定電流Ib與定電流驅動器ι 2 至14導通時之定電流n相比較之下’係非常小之數值。 因此，因定電流源15至17所產生之損失非常小，故 由此所造成之損耗的增加極小。此外，更透過使微量之定 電$ ib流過發光元件21至26之方式’能夠使發光元件 L疋.准持在不發光狀態。又，作為旁路機構，只要使微量 電流流過即可_，亦可使用冑阻等之其他元件取代定電流 源15至17 。 々以下，麥照第2圖之LED電流-電壓特性之關係圖， 第3圖之行動電活之外觀圖，說明第1圖之電子裝置之動 作。 田、ί 3圖之行動電話，通常係如第3圖（b)所示般呈摺 f:悲：接著’當電話之來電或是信件之接收等(以下， 以來電為代表）產生時，副顯示部4會顯示來電之資訊。 、因此，控制電路11會開始產生開關控制信號Cont， 並將該信號供給到電源電路27。在電源電路27中，透過 314648 12 1226031 控制信號Cont對控制開關Q27進行導通關斷控制，其社 果對輸出電容C27進行充電。又，該輸出電容器c2f之° 充電電麼會受到電阻R1、R2加以分壓，而作為檢測電壓 = det回授到控制電路丨丨。為使該檢測電壓vd^會與控制

電路U内之基準電壓相等，對電源電路27進行控制，並 輸出預定之加壓電壓Vh。 W 同時，指令信號S1會由控制電路丨丨供給到定電流 驅動器U，並使定電流驅動器12導通。由此，預定:定 電流II會由電源電路27流到對應於副顯示部4之第i 2 光元件系列之LED2 1、LED22。 第2圖係顯示白色LED之電流If_電壓vf特性之例。 在第2圖中’橫軸代表以對數表示之電流if，縱軸代表電 壓vf。該LED係在電流If為2〇mA至丨5mA之範圍内發 光’但在第2圖中，電流If為在2QMa下使用。此時，各 led係如第2圖中所示般，以電流2_α、 進行動作。 因此’在定電流驅動器12中，將定電流n設定為 動作電流之20mA。此時，施加於定電流驅動器i2之 [’乃是當LED21、LED22之各電壓Vf為3 4V時，由 「vh-2x vf」而成為2·2ν。當㈣之電壓則其參差 之上限4.0V時，施加於定電流驅動器Η之電壓為…。 定電流驅動器12只要具有其所使用之驅動用電晶 和電壓(約0.3V)以上之電壓的話，即可進行定電流動：。 因此，即使LED之電壓VU有參差，亦不會對定電流驅 314648 13 1226031 動裔12之動作產生影響。 施加於定電流驅動器12上之電壓，係施加於插腳 P13。該電壓為比驅動裝置10之耐電壓（約6.0至6.5V)低， 且比電源電壓Vdd(4.0V)低之數值。 另一方面，在來電狀態下，對應於主顯示部2之第2 發光元件系列之LED23、LED24以及第3發光元件系列 之LED25、LED26並不發光。因此，其所對應之定電流 驅動器13、14未供給指令信號S2、S3而呈現關斷狀態。 因此’如以往一般，在僅驅動定電流驅動器之下，會造成 加壓電壓施加於驅動裝置之插腳p丨4、p丨5。 但是’在本發明中，各定電流驅動器1 2至14中，並 聯連接有作為旁路機構之定電流源15至17。因此，即使 定電流驅動器13、14在關斷時，亦有微量之定電流比由 定電流源16、17流入LED23至LED26。因此，僅有比加 壓電壓低之電壓施加於驅動裝置之插腳P14、pi5。 也就疋說’再次參照第2圖，LED之電流電壓vf 特性’即使將電流If明顯降低到比令LED發光之電流 (20mA至1.5mA)小，其電壓Vf亦不會降低。在本實施例 中’微量之電流lb係在10 # A下使用。此時，各[ED會 如第2圖中B點所示，流入作為電流if之1 〇 # a之電流， 且施加有作為電壓Vf之2.45V之電壓。 在此電流If(10//A)下，LED不會發光，呈現無法辨 識發光狀態之未發光狀態。 此時，施加於定電流源1 6、1 7之電壓，在LED23、 314648 14 1226031 時，由「Vh-2 上限方向

LED24 或是 LED25、LED26 之電壓 vf 為 2 45V x Vf」而成為4.1V。在LED之電壓vf朝灸差 變化時，此數值會變得更低。 施加於定電流源16、17之電壓（41V)，充分可使其 進行定電流動作。又，此電壓為比驅動裝置1〇之耐電壓⑼ 6.0V至6.5V)低之數值。更能夠在施加於插腳pi4、 之電壓未超過驅動裝置10之耐電壓之範圍内，將定電流 lb之數值降低。在現實上，定電流Ib係以設定在丨〇 # A 左右為佳。 定電流lb由於無助於LED之發光而成為損耗，但比 使LED發光之疋電流11小2位數至3位數以上，因此可 無視其損耗。 接著’根據來電使行動電話如第3圖（a)所示般，成 為開啟狀悲時’副顯示部4會熄滅，而主顯示部2會點亮 並顯示有關於來電之資訊。 因此，由控制電路11供給指令信號S2、S3，並使固 疋電流驅動器1 3、14導通，而定電流]；丨會流入對應於主 顯示部2之第2發光元件系列LED23、LED24以及第3 發光元件系列之LED25、LED26。由此，LED23至LED26 會進行發光。 另一方面’由於對定電流驅動器1 2未供給指令信號 S 1 ’所以定電流驅動器12為關斷狀態。在此情況下，定 電流源1 5由於是與呈關斷狀態之定電流驅動器1 2並聯連 接’所以微量之定電流Ib會流入LED2l、LED22。但是， 15 314648 1226031 固疋電流lb遠比定電流j丨小，因此對應於副顯示部4之 第1發光元件系列之LED21、LED22會成為不發光之狀 您。又’電源電路2 7係持續地產生加壓電壓vh。 在此狀態下，LED21、22以及LED23至26之狀態， 或者是插腳P13以及插腳P14、P15之狀態，係成為與在 來電狀態下所說明者互相相反之狀態。因此，省略其重複 之說明，在所需之LED進行發光的同時，驅動裝置丨〇之 所有插腳之電壓，會被抑制在耐電壓以下之低電壓。 接著，當通話結束後，使前述行動電話會如第3圖（b) 所不般，再次成為摺疊之狀態時，主顯示部2與副顯示部 4會同時熄滅。在此情況下，以不供給來自控制電路η 斤曰々L號S1至S3之方式立即停止LED21至26之發光。 又，停止電源電路27之動作，以解除該電路之開關損耗， 及因疋電机lb所造成之損耗。為了令電源電路之動作 杇止’可使控制開目Q27關斷，或是設置其他開關以切 斷對線圈L27之電源供應。 在以上所述之貫施形態中，雖然係以適用於摺疊式之 行動電話之情形加以說明，但本發明並未限定於此，亦可 適用於將比電源電壓高之高電壓供給到一#，且具有複數 Μ個部位獨立而用來使其點亮之複數則固（但是發 光…牛系列(也就是發光元件、發光元件群)之電子裝置： 【產業上利用之可能性】 如以上所述， 光元件之電子裝置 本發明之發光元件驅動裝置以及具備發 ，乃是適用於將LED等之發光元件作 314648 16 1226031 為LCD(液晶顯示裝置、 #要、 忒罝）之月先用先源等之行動電話之電子 ^ 或疋使用於該等電子裝置之驅動裝置。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明之實施形態.中，具備有發光元件之電 子裝置的整體構成圖。 之電壓-電流特性之關 第2圖係作為發光元件之LED 係圖。 電話之外觀之 弟3圖（a)及（b)係適用於本發明之行動 說明圖。 之習知構成之 第4圖係用以驅動行動電話等之L]ed 示意圖。 1 天線 3 操作部 10、30驅動裝置 12 、 13 、 14 、 32 、 33 1 5、1 6、1 7定電流源 21至26 發光元件（LED) C27 輸出電容器 短路鍵二極體 電流 P12 、 P14 、 P15 P41 插腳 2 4 11 主顯示部 副顯示部 控制電路 D27 If P11 P33 驅動器 P21 20 27 40 顯示裝置 電源電路 Cont控制信號 II、lb 定電流 L2 7 線圈 P22 、 P31 、 P32 、 Q27控制開關

Rl 、 R2電阻 17 314648 1226031 SI、S2、S3 指令信號 Vdet

Vf 電壓 Vh 檢測電壓 加壓電壓 18 314648

Claims (1)

1. 第921 12013號專利申請案 申請專利範圍修正本 (93年9月6曰） 一種發光元件驅動裝置，其特徵為具備有：至少一個驅 動器，其一端與連接有發光元件之端子相連接，根據指 令信號而導通關斷，當導通時使會使發光元件發光之電 ML ML動，至少一個之旁路機構，與前述驅動器並聯連 接，當前述驅動器關斷時，用以流通不致於使前述發光 元件發光之電流。 如申叫專利範圍第1項之發光元件驅動裝置，其中，前 述發光元件係發光二極體。 如申凊專利範圍第2項之發光元件驅動裝置，其中，前 述驅動H係在導通時使定電流流動之定電流驅動器，前 述之旁路機構係定電流源。 如申凊專利範圍第2或第3項之發光元件驅動裝置，其 日中’具備有&制電路，其係、在前述指令信號產生的同 時^將產生施加於發光元件之電壓的電源電路之輸出電 y又到刀壓後從回授電壓端子所輸入之檢測電壓與基 :電壓進行比較’根據其比較結果，對控制信號輸出端 一輸出前述電源電路之控制信號。 種具備發光元件之電子裝置，其特徵為具備有：顯示 2 ’比1源電壓冑之高電壓供給到其一端，並且另一 2 Γ別與不同之外部端子相連接，具有用以使複數M P分獨立點亮之複數N個（但是Μ $ N)發光元件系 314648(修正本) 1 ,.93. ,.93. Γ-) /] 列；以及 發光兀件驅動裝置，其具有一端與連接有前述複數 -個卷光元件系列之另一端之各端子相連接，且根據指 令^號而導通關斷，當導通時使會使所對應之前述發光 元件系列發光之電流流動之複數N個驅動器，以及分別 與刚述驅動器並聯連接，當所對應驅動器關斷時，用以 ML通不致於使連接之前述發光元件系列發光之電流之 複數N個旁路機構。 6·如申請專利範圍第5項之具備發光元件之電子裝置，其 中，則述發光元件系列係由發光二極體所構成。 7·如申巧專利範圍第6項之具備發光元件之電子裝置，其 中^别述複數N個驅動器分別係在導通時使定電流流動 之定電流驅動器，而前述複數N個旁路機構分別係定電 流源。 8·如申^專利範圍第6項之具備發光元件之電子裝置，其 中，别述顯示裝置復具有將電源電壓加壓而產生前述高 電壓之電壓加壓機構’並將該高電壓供給到各前述 元件系列。 9.如申，專利範圍第8項之具備發光元件之電子裝置，其 中，則述發光元件驅動裝置係具備有在前述指令信號產 生的同時’將前述高電壓受到分魔後從回授電壓;子所 輸入之檢测電壓與基準電壓進行比較，根據其比較結 果’對控制信號輸出端子輸出前述電壓加壓機構之控。 信號之控制電路。 314648(修正本) 2 1懇變 10:::專：：圍第8項或第9項之具備有發光元件之電 子裝置，其中，獨立地點亮之前述複數M個部 :固部分’前述複數N個發光元件系列 述之 個部分而區分為兩部分， ⑴述之2 且上屬於任—個之區分之發光元件系列會發光，而 生： 個部分皆不發光時會停止前述高電壓之產 314648(修正本) 3