JP2005260110A - 発光素子駆動装置、及び発光素子を備えた携帯機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光させるために必要な電圧が異なる複数系統の発光素子（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を電池を電源として駆動する発光素子駆動装置及び発光素子を備えた携帯機器において、発光素子列の発光に伴う損失を低減するとともに、電池電圧の利用できる範囲を広くすること。
【解決手段】通常時はＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤを、Ｒ−ＬＥＤは電池電圧で、Ｇ、Ｂ−ＬＥＤは昇圧電圧で駆動する。電池電圧をモニタし、電池電圧が低下してくると、全部のＬＥＤを昇圧電圧で駆動するように切り替える。これにより、電力損失を低減するとともに、電源電圧の利用できる範囲を広くする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）など高電圧で駆動される発光素子を駆動する発光素子駆動装置、及び発光素子を備えた携帯機器に関する。

ＬＥＤ等の発光素子は、携帯電話などで着信表示用に多色表示のための表示素子として用いられたり、ＬＣＤ（液晶表示装置）のバックライト用に用いられたり、カメラ撮像時のフラッシュ用の光源などに用いられる。そのために、赤色（Ｒ）発光ダイオード、緑色（Ｇ）発光ダイオード、青色（Ｂ）発光ダイオードが、同時に使用されることが多い。

ＬＥＤを発光させる場合に、駆動電圧としては、発光させる光量に応じたＬＥＤの電圧降下（降下電圧）に、発光を制御するドライバー等の制御電圧を加算した電圧が必要となる。携帯機器などのＬＥＤを、電池電圧を用いて発光させる場合には、その電池電圧を昇圧回路で昇圧した高電圧を用いるようにしている。

ところで、ＬＥＤは、その発光色によって必要とする電圧が異なる。白色ＬＥＤや、緑色、青色ＬＥＤでは、１個当たり約３．５Ｖ〜４．０Ｖ程度であるが、赤色ＬＥＤでは、１個当たり約２．８Ｖ〜３．０程度であり、少し低い電圧で発光させることができる。

例えば定格電圧が３Ｖ程度の電池を用いて多色のＬＥＤを発光させる場合に、発光色によって所要電圧が異なることを利用して、１個当たりの所要電圧が大きい緑色ＬＥＤや青色ＬＥＤは電池電圧を昇圧した昇圧電圧を用いて発光させる一方、１個当たりの所要電圧が小さい赤色ＬＥＤは電池電圧をそのまま利用して発光させるようにすることが、特許文献１に示されている。
特開２００２−２１４６７７号公報

しかし、従来の特許文献１のものでは、電池電圧が低下してきたときに赤色ＬＥＤを発光させるに必要な電圧を下回ることがあり、利用できる電池電圧の下限が赤色ＬＥＤの発光電圧によって制限されていた。このために、電池の充電エネルギーを充分に利用することができないと言う問題があった。

そこで、本発明は、発光させるために必要な電圧が異なる複数系統（系列）の発光素子列を電池を電源として駆動する発光素子駆動装置及び発光素子を備えた携帯機器において、発光素子列の発光に伴う損失を低減するとともに、電池電圧の利用できる範囲を広くすることを目的とする。

請求項１の発光素子駆動装置は、電源電圧を昇圧して昇圧電圧を昇圧電圧出力端に発生する昇圧回路と、
前記電源電圧と前記昇圧電圧とを切り替えて切替電圧出力端に出力する電圧切替回路と、
前記切替電圧出力端と基準電圧点との間に、第１発光素子系統と直列接続可能に設けられ、第１指令信号に応じて制御される第１ドライバと、
前記昇圧電圧出力端と前記基準電圧点との間に、前記第１発光素子系統による電圧降下より大きい電圧降下を生じる第２発光素子系統と直列接続可能に設けられ、第２指令信号に応じて制御される第２ドライバと、を備えることを特徴とする。

請求項２の発光素子駆動装置は、請求項１記載の発光素子駆動装置において、さらに、前記昇圧電圧出力端と前記基準電圧点との間に、前記第１発光素子系統による電圧降下より大きい電圧降下を生じる第３発光素子系統と直列接続可能に設けられ、第３指令信号に応じて制御される第３ドライバを備えることを特徴とする。

請求項３の発光素子駆動装置は、請求項２記載の発光素子駆動装置において、前記第１発光素子系統の発光素子は赤色発光ダイオードであり、前記第２発光素子系統の発光素子は緑色発光ダイオードであり、前記第３発光素子系統の発光素子は青色発光ダイオードであることを特徴とする。

請求項４の発光素子駆動装置は、請求項２、３記載の発光素子駆動装置において、前記電圧切替回路は、
前記電源電圧が予め定めた所定値以上のときに前記電源電圧を出力し、前記電源電圧が前記所定値を下回るときに前記昇圧電圧を出力するように自動的に切り替えられることを特徴とする。

請求項５の発光素子駆動装置は、請求項４記載の発光素子駆動装置において、前記第１ドライバ、前記第２ドライバ、前記第３ドライバは、前記第１指令信号、前記第２指令信号、前記第３指令信号に応じて、オン、オフ及び電流値が制御される定電流ドライバであることを特徴とする。

請求項６の発光素子駆動装置は、請求項５記載の発光素子駆動装置において、前記第１ドライバに掛かる電圧が前記電圧切替回路から前記昇圧電圧が出力されるときにのみ入力されるとともに、前記第２ドライバに掛かる電圧と前記第３ドライバに掛かる電圧が常時入力され、それら入力された電圧の内の最も低い電圧を選択して検出電圧として出力する選択回路を有し、
前記昇圧回路は、前記検出電圧が基準電圧に等しくなるように前記昇圧電圧が制御されることを特徴とする。

請求項７の発光素子を備えた携帯機器は、電源電圧を出力する電池と、
所定色発光ダイオードを含む第１発光素子系統と、
前記第１発光素子系統による電圧降下より大きい電圧降下を生じる前記所定色以外の発光ダイオードを含む第２発光素子系統と、
前記電源電圧を昇圧して昇圧電圧を昇圧電圧出力端に発生する昇圧回路と、
前記電源電圧と前記昇圧電圧とを切り替えて切替電圧出力端に出力する電圧切替回路と、
前記切替電圧出力端と基準電圧点との間に、前記第１発光素子系統と直列接続され、第１指令信号に応じて制御される第１ドライバと、
前記昇圧電圧出力端と前記基準電圧点との間に、前記第２発光素子系統と直列接続され、第２指令信号に応じて制御される第２ドライバと、を備えることを特徴とする。

請求項８の発光素子を備えた携帯機器は、請求項７記載の発光素子を備えた携帯機器において、前記電圧切替回路は、
前記電源電圧が予め定めた所定値以上のときに前記電源電圧を出力し、前記電源電圧が前記所定値を下回るときに前記昇圧電圧を出力するように自動的に切り替えられることを特徴とする。

請求項９の発光素子を備えた携帯機器は、請求項８記載の発光素子を備えた携帯機器において、前記第１ドライバ、前記第２ドライバは、前記第１指令信号、前記第２指令信号に応じて、オン、オフ及び電流値が制御される定電流ドライバであることを特徴とする。

請求項１０の発光素子を備えた携帯機器は、請求項９記載の発光素子を備えた携帯機器において、前記第１ドライバに掛かる電圧が前記電圧切替回路から前記昇圧電圧が出力されるときにのみ入力されるとともに、前記第２ドライバに掛かる電圧が常時入力され、それら入力された電圧の内の最も低い電圧を選択して検出電圧として出力する選択回路を有し、
前記昇圧回路は、前記検出電圧が基準電圧に等しくなるように前記昇圧電圧が制御されることを特徴とする。

請求項１１の発光素子を備えた携帯機器は、請求項７乃至１０のいずれかに記載の発光素子を備えた携帯機器において、前記第１ドライバは赤色用のドライバ回路を有し、前記第２ドライバは緑色用のドライバ回路と青色用のドライバ回路とを有することを特徴とする。

本発明によれば、発光させるための所要電圧が異なる複数の発光素子系統を駆動するものにおいて、所要電圧が低い低電圧発光素子系統（赤色発光ダイオード）を、電池の電源電圧で駆動するか、昇圧した昇圧電圧で駆動するかを切り替えることができる。また、通常時には低電圧発光素子系統は電池の電源電源電圧で駆動して電力損失を低減し、電源電圧が低下したときには自動的に全ての発光素子系統（赤色、緑色、青色発光ダイオード）を昇圧電圧にて駆動する。これにより、電力損失を低減するとともに、電源電圧の利用できる範囲を広くすることができる。また、電池の充電エネルギーを低い電圧まで有効に利用できる。

また、各発光素子系統を定電流ドライバで動作させ、それら定電流ドライバに掛かる電圧のうちの最も低い電圧を選択回路により検出電圧として選択し、この検出電圧に基づいて昇圧電圧を制御する。これにより、定電流ドライバに掛かる電圧を必要な最小限の動作電圧になるように、昇圧電圧は適切な値に自動調整されるから、電力損失を低減できる。

また、低電圧発光素子系統を動作させる定電流ドライバに掛かる電圧は、電圧切替回路から昇圧電圧が出力されるときにのみ選択回路に入力されるから、電圧切替回路の動作に影響されずに、適切な検出電圧を選択することができる。

以下、本発明の発光素子駆動装置及び発光素子を備えた携帯機器の実施例について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る発光素子駆動装置及び発光素子を備えた携帯機器の構成を示す図である。図２は、制御回路２０の構成を示す図である。図３は、定電流ドライバ１１の構成例を示す図である。また、図４は、選択回路３０の構成例を示す図である。

図１において、発光素子駆動装置は、バッテリＢＡＴの電圧を電源電圧Ｖｂａｔ（例えば、公称電圧３．６Ｖ）を昇圧して、昇圧された出力電圧Ｖｈを出力する昇圧回路２００と、その制御を行うための発光制御用ＩＣ１００を有している。また、表示装置３００は、昇圧回路２００の負荷として動作する第１発光素子系統３０１、第２発光素子系統３０２、第３発光素子系統３０３を備えている。この例では、第１発光素子系統３０１は赤色（Ｒ）発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、第２発光素子系統３０２は緑色（Ｇ）ＬＥＤであり、第３発光素子系統３０３（Ｂ）ＬＥＤである。ＬＥＤ３０１〜３０３は、例えば多色表示用光源や、液晶表示装置のバックライト用光源となる。

電池ＢＡＴは、例えばリチウムイオン電池やニッカド電池などが用いられ、その電源電圧Ｖｂａｔは例えば３．６Ｖで有り、フル充電状態から放電状態にかけて電圧が低下してくる（例、４．２Ｖ→２．５Ｖ）。

昇圧回路２００は、電源電圧Ｖｂａｔとグランド間にコイルＬｏとＮ型ＭＯＳトランジスタ（以下、Ｎ型トランジスタ）であるスイッチＱｏが直列に接続される。スイッチＱｏは、発光制御用ＩＣ１００からのスイッチング制御信号Ｃｏｎｔによりオン・オフ制御される。コイルＬｏとスイッチＱｏの直列接続点から、整流用ダイオードＤｏと平滑用コンデンサＣｏとにより、直列接続点の電圧が整流し平滑されて、昇圧電圧Ｖｈとして出力される。スイッチＱｏは、バイポーラトランジスタでも良い。整流用ダイオードＤｏは、順方向電圧降下の小さいショットキー・バリア・ダイオードが好適である。なお、電圧は、特に断らない場合には、グランドに対する電位である。

表示装置３００の赤色ＬＥＤ３０１は、電源電圧Ｖｂａｔまたは昇圧電圧Ｖｈのいずれかか駆動電圧として供給され、緑色ＬＥＤ３０２、青色ＬＥＤ３０３は、昇圧電圧Ｖｈが駆動電圧として供給される。

発光制御用ＩＣ１００は、昇圧回路２００及び表示装置３００を制御するものである。ＬＥＤ３０１〜３０３にそれぞれ直列に第１〜第３ドライバ１１〜１３が接続されており、ＬＥＤ３０１〜３０３に流れる電流Ｉｒ、Ｉｇ、Ｉｂをオン・オフしたり、その電流値を制御して各ＬＥＤの発光量を調整する。

第１〜第３ドライバ１１〜１３は、制御回路２０からの第１〜第３指令信号Ｓ１〜Ｓ３によってそれぞれ制御される。図３は、ドライバ１１の具体的な構成例を示す図であり、他のドライバ１２，１３についても同様である。

この図３において、電源電圧Ｖｂａｔとグランド間に定電流回路Ｉ１１とＮ型トランジスタＱ１１とが直列に接続されている。このＮ型トランジスタＱ１１のドレインとゲートが直接接続されている。また、駆動電流Ｉｒを流すためにＮ型トランジスタＱ１１よりも駆動能力の高いＮ型トランジスタＱ１２が設けられている。入力側トランジスタであるＮ型トランジスタＱ１１のゲートが、出力側トランジスタであるＮ型トランジスタＱ１２のゲートに接続されて、カレントミラー回路を構成している。

この図３で、定電流回路Ｉ１１のオン、オフ及び電流を指令信号Ｓ１によって調整することにより、Ｎ型トランジスタＱ１２を流れる駆動電流Ｉｒの大きさを所望の値に設定、制御する。

発光制御用ＩＣ１００の制御回路２０の構成が図２に示されている。図２において、誤差増幅器２２は、検出電圧Ｖｄｅｔと、基準電圧発生回路２１で発生された第１基準電圧Ｖｒｅｆ１とが入力され、その２入力の差に応じた誤差電圧Ｖｆｂを出力する。

発振器２３は、パルス幅変調（ＰＷＭ）を行うために、三角波信号（鋸歯状波信号を含む）ＣＴを発生する。この三角波信号ＣＴの周波数は、例えば、１．３ＭＨｚ程度の高周波数である。ＰＷＭ比較器２４は、三角波信号ＣＴと誤差電圧Ｖｆｂとを比較し、誤差電圧Ｖｆｂが大きくなるほどデューティ比が大きくなるパルス幅変調信号Ｐｗｍを発生する。このパルス幅変調信号Ｐｗｍは、プリドライバ２５を介して、スイッチＱｏへ制御信号Ｃｏｎｔとして供給される。

指令回路２６は、第１〜第３ドライバ１１〜１３をオン・オフしたり、その電流値を制御するための第１〜第３指令信号Ｓ１〜Ｓ３を発生する。第１〜第３指令信号Ｓ１〜Ｓ３は、ＬＥＤ３０１〜３０３を個々に、点灯／消灯するためのオン／オフ信号や、各ＬＥＤに流す電流値を調整する例えば調光制御信号である。この第１〜第３指令信号Ｓ１〜Ｓ３を調整することによって、ＬＥＤ３０１〜３０３に流れる電流を個々に変化させて発光量を調整する。

切替信号発生回路２７は、比較器ＣＰ２７で電源電圧Ｖｂａｔと所定電圧（第２基準電圧）Ｖｒｅｆ２とを比較し、電源電圧Ｖｂａｔが所定電圧Ｖｒｅｆ２より高いか低いかに応じて電圧切替信号Ｓｃｏを発生する。所定電圧Ｖｒｅｆ２は、ＬＥＤ３０１を発光させるに必要な所要電圧（例えば、３．２Ｖ）に見合って設定される。

異常電圧検出回路２８は、昇圧電圧Ｖｈが通常の電圧範囲を超えて高電圧あるいは低電圧になったことを検出し、異常検出信号Ｐｖを発生する。この異常検出信号Ｐｖは、例えば昇圧回路２００や、表示装置３００等との接続回路において回路の断線や短絡などの故障（例えば、図１中に、Ｆ１，Ｆ２等で示している）が発生したときに発生される。異常検出信号Ｐｖが発生されると、誤差増幅器２２，ＰＷＭ比較器２４，プリドライバ２５などの動作を停止させて、異常な高電圧などが発生しないようにしている。

再び、図１に戻って説明する。表示装置３００の赤色ＬＥＤ３０１には、スイッチＳＷ１を介して電源電圧Ｖｂａｔが供給され、またはスイッチＳＷ２を介して昇圧電圧Ｖｈが供給される。このスイッチＳＷ１，ＳＷ２は電圧切替信号Ｓｃｏによっていずれかのスイッチのみがオンする電圧切替回路を構成しており、その切替電圧出力端から切り替えられた電圧が赤色ＬＥＤ３０１に駆動電圧として供給される。赤色ＬＥＤ３０１の駆動電圧として必要な電圧は、赤色ＬＥＤ３０１の電圧降下（例えば、２．８Ｖ）と第１ドライバに掛かる電圧（例えば、０．５Ｖ）を加算した電圧（例えば、３．３Ｖ）である。

したがって、電源電圧Ｖｂａｔが赤色ＬＥＤ３０１の駆動電圧として必要な電圧以上では電圧切替信号Ｓｃｏが高（Ｈ）レベルでスイッチＳＷ１がオンし、電源電圧Ｖｂａｔが供給される。一方、電源電圧Ｖｂａｔが赤色ＬＥＤ３０１の駆動電圧として必要な電圧を下回ると、電圧切替信号Ｓｃｏが低（Ｌ）レベルになりスイッチＳＷ２がオンし、昇圧電圧Ｖｈが駆動電圧として供給される。

このようにして、電池ＢＡＴが十分に充電されており、電源電圧Ｖｂａｔが所要電圧以上では、赤色ＬＥＤ３０１は電源電圧Ｖｂａｔで駆動される。したがって、第１ドライバ１１等での損失は少ないから、効率よく駆動できる。また、電池ＢＡＴからの放電が進んで、電源電圧Ｖｂａｔが所要電圧より低下すると、赤色ＬＥＤ３０１の駆動電圧は昇圧電圧Ｖｈに自動的に切り替えられる。

したがって、従来のように、利用できる電池電圧の下限が赤色ＬＥＤの発光電圧によって制限されることはなく、所定電圧（例えば、２．８Ｖ）より、さらに低くなっても損失は増えるものの電池ＢＡＴを電源として更に使用する事が出来るから、同じ電池を使用していても携帯機器を長時間使用することが出来る。また、電池の充電エネルギーを充分に利用することができる。

第１〜第３ドライバ１１〜１３の出力側トランジスタ（図３のＮ型トランジスタＱ１２）に掛かる電圧Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３が、そのトランジスタＱ１２の飽和電圧（約０．３Ｖ）以上の電圧があれば、ドライバ１１〜１３は定電流動作できる。したがって、トランジスタＱ１２の飽和電圧に若干の余裕αを見込んだ電圧（約０．５Ｖ＝０．３＋α）を越える部分の電圧は、ドライバ１１〜１３の内部での不要な損失分（即ち、損失は、電圧×電流）になる。

第１〜第３ドライバ１１〜１３の損失を少なくするためには、それらのドライバに掛かる電圧Ｖ１１〜Ｖ１３の内の最も低い電圧を検出電圧Ｖｄｅｔとして、誤差増幅器２２に供給できればよい。

図４は、検出電圧Ｖｄｅｔを選択するための選択回路３０の具体的な構成例を示す図である。図４のように、Ｐ型ＭＯＳトランジスタ（以下、Ｐ型トランジスタ）Ｑ３１、Ｐ型トランジスタＱ３２、Ｐ型トランジスタＱ３３が並列に接続され、それらのゲートにそれぞれ定電流ドライバ１１、１２、１３に掛かる電圧Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３が印加される。電源電圧Ｖｂａｔの電源間に、定電流源Ｉ３１を介して、Ｐ型トランジスタＱ３３、Ｎ型トランジスタＱ３５が直列に接続され、またＰ型トランジスタＱ３４、Ｎ型トランジスタＱ３６が直列に接続される。Ｎ型トランジスタＱ３５、Ｑ３６のゲートが相互に接続され、そのゲートがＮ型トランジスタＱ３６のドレインに接続される。

また、電源電圧Ｖｂａｔの電源間に、定電流源Ｉ３２とＮ型トランジスタＱ３７が直列に接続される。その接続点が、Ｐ型トランジスタＱ３４のゲートに接続されるとともに、検出電圧Ｖｄｅｔの出力用に引き出される。また、Ｎ型トランジスタＱ３７のゲートがＮ型トランジスタＱ３５のドレインに接続される。

この図４の選択回路３０は、電圧Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３のうちの最も低い電圧を選択し、その選択された電圧をオペアンプを用いたボルテージフォロアを介して検出電圧Ｖｄｅｔを出力するように動作する。したがって、最も低い電圧を安定して検出電圧Ｖｄｅｔとして得ることができる。

ただし、電圧Ｖ１１のみは、電圧切替回路のスイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替状況に応じて、スイッチＳＷ１１によって、選択回路３０への入力とするかどうかを切り替える必要がある。これらスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ１１は、トランジスタスイッチで構成できる。

赤色ＬＥＤ３０１が電源電圧Ｖｂａｔで駆動されているときには、電圧Ｖ１１は昇圧電圧Ｖｈを制御するための検出電圧Ｖｄｅｔに選択されてはならない。このようにするために、スイッチＳＷ１１はスイッチＳＷ２と一緒にオンあるいはオフされるように連動して、電圧切替信号Ｓｃｏにより制御される。また、Ｐ型トランジスタＱ３１のゲート電圧が不定になることをさけるために、高抵抗値の抵抗Ｒ３１もしくはスイッチで電源電圧Ｖｂａｔにプルアップしておくことがよい。

なお、ドライバ１１、選択回路３０等の電源として、電源電圧Ｖｂａｔを使用しているが、安定した制御用電圧を形成して動作電源とすることが望ましい。

このように構成された本発明の発光素子駆動装置の動作を、図を参照して、説明する。

まず、電池ＢＡＴが十分に充電されているときには、電源電圧Ｖｂａｔは定格電圧より高い電圧にあるから、電圧切替信号ＳｃｏはＨレベルにあり、スイッチＳＷ１がオンしている。これにより、赤色ＬＥＤ３０１は電源電圧Ｖｂａｔで駆動され、緑色ＬＥＤ３０２及び青色ＬＥＤ３０３は昇圧電圧Ｖｈで駆動される。

一方、ドライバ１１〜１３は、指令信号Ｓ１〜Ｓ３によって指令された電流値Ｉｒ、Ｉｇ、Ｉｂを流すように動作する。ＬＥＤ３０１〜３０３はその電流値Ｉｒ、Ｉｇ、Ｉｂに応じた光量で発光する。

このときには、スイッチＳＷ１１はオフしているから、選択回路３０は、電圧Ｖ１２、Ｖ１３のみが入力され、電圧Ｖ１２、Ｖ１３のうちの低い方の電圧が検出電圧Ｖｄｅｔとして誤差増幅器２２に供給される。したがって、昇圧電圧Ｖｈは検出電圧Ｖｄｅｔが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に等しくなるように昇圧される。

このように、電源電圧Ｖｂａｔが高いときは、電圧降下が低い赤色ＬＥＤ３０１は電源電圧Ｖｂａｔで駆動されるから、電圧Ｖ１１は昇圧電圧Ｖｈに関係なく低い電圧となるので、ドライバ１１での損失を少なくできる。

電源電圧Ｖｂａｔが低下してきて、所定電圧Ｖｒｅｆ２を下回ると、電圧切替信号ＳｃｏはＬレベルになり、スイッチＳＷ１はオフし、スイッチＳＷ２及びスイッチＳＷ１１がオンする。

これにより、赤色ＬＥＤ３０１を含めて、ＬＥＤ３０１〜３０３は、昇圧電圧Ｖｈで駆動される。この駆動電圧の切替に関係なく、ドライバ１１〜１３は、指令信号Ｓ１〜Ｓ３によって指令された電流値Ｉｒ、Ｉｇ、Ｉｂを流すように動作し、ＬＥＤ３０１〜３０３はその電流値Ｉｒ、Ｉｇ、Ｉｂに応じた光量で発光する。

このときには、スイッチＳＷ１１はオンしているから、選択回路３０は、電圧Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３の全てが入力され、電圧Ｖ１１〜Ｖ１３のうちの最も低い電圧が検出電圧Ｖｄｅｔとして誤差増幅器２２に供給される。したがって、昇圧電圧Ｖｈは検出電圧Ｖｄｅｔが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に等しくなるように昇圧される。

このように、電源電圧Ｖｂａｔが低下したときには自動的に全ての発光素子系統（赤色、緑色、青色発光ダイオード）を昇圧電圧Ｖｈにて駆動する。これにより、電源電圧の利用できる範囲を、従来のものに比べて、フル充電時の電圧（例えば、４．２Ｖ）から使用できる下限電圧（例えば、２．５Ｖ）まで広くすることができる。また、充電した電池の充電エネルギーを有効に利用できる。したがって、携帯機器の使用可能な時間を長くすることが出来る。

また、全ての定電流ドライバ１１〜１３に掛かる電圧Ｖ１１〜Ｖ１３の内の最も低い電圧を検出電圧とするから、例えば駆動電圧の低い赤色ＬＥＤ３０１のみを駆動する場合でも、それに見合った低い昇圧電圧Ｖｈで駆動するから、電力損失を低減できる。

図１では、発光素子系統として、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤが各１個の例を示しているが、本発明においては、駆動電圧の異なる発光素子系統を２つ以上備える表示部を有するものであれば広く適用できる。したがって、異なった数の直列接続、並列接続、或いは直並列接続など、その必要とされる発光エリアや発光量などに応じて、その組み合わせは種々の形態がある。

例えば、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤが各２個の場合には、２つの赤色ＬＥＤを並列に接続し、各２つの緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを直列に接続することも出来る。また、同一色のＬＥＤ（白色ＬＥＤも含む）であっても良い。また、ＬＥＤが１つの発光素子系統と、ＬＥＤが２つの発光素子系統であっても同様に適用できる。

本発明の第１実施例に係る発光素子駆動装置及び携帯機器の構成を示す図 制御回路の構成を示す図 定電流ドライバの構成例を示す図 選択回路の構成例を示す図

符号の説明

ＢＡＴ 電池
Ｖｂａｔ 電源電圧
Ｖｈ 昇圧電圧
１００ 発光制御用ＩＣ
１１〜１３ ドライバ
Ｓ１〜Ｓ３ 指令信号
２０ 制御回路
３０ 選択回路
Ｖｄｅｔ 検出電圧
Ｓｃｏ 電圧切替信号
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ１１ スイッチ
２００ 昇圧回路
Ｑｏ スイッチ
Ｌｏ コイル
Ｄｏ 整流用ダイオード
Ｃｏ 平滑用コンデンサ
Ｃｏｎｔ スイッチング制御信号
３００ 表示装置
３０１ 赤色ＬＥＤ
３０２ 緑色ＬＥＤ
３０３ 青色ＬＥＤ
２１ 基準電圧発生回路
２２ 誤差増幅器
２３ 発振器
２４ ＰＷＭ比較器
２５ プリドライバ
Ｆ１、Ｆ２ 故障点
Ｖｒｅｆ１ 第１基準電圧
Ｖｒｅｆ２ 第２基準電圧
Ｖｆｂ 誤差電圧
ＣＴ 三角波信号
Ｐｖ 異常検出信号

Claims (11)

1. 電源電圧を昇圧して昇圧電圧を昇圧電圧出力端に発生する昇圧回路と、
   前記電源電圧と前記昇圧電圧とを切り替えて切替電圧出力端に出力する電圧切替回路と、
   前記切替電圧出力端と基準電圧点との間に、第１発光素子系統と直列接続可能に設けられ、第１指令信号に応じて制御される第１ドライバと、
   前記昇圧電圧出力端と前記基準電圧点との間に、前記第１発光素子系統による電圧降下より大きい電圧降下を生じる第２発光素子系統と直列接続可能に設けられ、第２指令信号に応じて制御される第２ドライバと、を備えることを特徴とする、発光素子駆動装置。
2. さらに、前記昇圧電圧出力端と前記基準電圧点との間に、前記第１発光素子系統による電圧降下より大きい電圧降下を生じる第３発光素子系統と直列接続可能に設けられ、第３指令信号に応じて制御される第３ドライバを備えることを特徴とする、請求項１記載の発光素子駆動装置。
3. 前記第１発光素子系統の発光素子は赤色発光ダイオードであり、前記第２発光素子系統の発光素子は緑色発光ダイオードであり、前記第３発光素子系統の発光素子は青色発光ダイオードであることを特徴とする、請求項２記載の発光素子駆動装置。
4. 前記電圧切替回路は、前記電源電圧が予め定めた所定値以上のときに前記電源電圧を出力し、前記電源電圧が前記所定値を下回るときに前記昇圧電圧を出力するように自動的に切り替えられることを特徴とする、請求項２または３に記載の発光素子駆動装置。
5. 前記第１ドライバ、前記第２ドライバ、前記第３ドライバは、前記第１指令信号、前記第２指令信号、前記第３指令信号に応じて、オン、オフ及び電流値が制御される定電流ドライバであることを特徴とする、請求項４記載の発光素子駆動装置。
6. 前記第１ドライバに掛かる電圧が前記電圧切替回路から前記昇圧電圧が出力されるときにのみ入力されるとともに、前記第２ドライバに掛かる電圧と前記第３ドライバに掛かる電圧が常時入力され、それら入力された電圧の内の最も低い電圧を選択して検出電圧として出力する選択回路を有し、
   前記昇圧回路は、前記検出電圧が基準電圧に等しくなるように前記昇圧電圧が制御されることを特徴とする、請求項５記載の発光素子駆動装置。
7. 電源電圧を出力する電池と、
   所定色発光ダイオードを含む第１発光素子系統と、
   前記第１発光素子系統による電圧降下より大きい電圧降下を生じる前記所定色以外の発光ダイオードを含む第２発光素子系統と、
   前記電源電圧を昇圧して昇圧電圧を昇圧電圧出力端に発生する昇圧回路と、
   前記電源電圧と前記昇圧電圧とを切り替えて切替電圧出力端に出力する電圧切替回路と、
   前記切替電圧出力端と基準電圧点との間に、前記第１発光素子系統と直列接続され、第１指令信号に応じて制御される第１ドライバと、
   前記昇圧電圧出力端と前記基準電圧点との間に、前記第２発光素子系統と直列接続され、第２指令信号に応じて制御される第２ドライバと、を備えることを特徴とする、発光素子を備えた携帯機器。
8. 前記電圧切替回路は、前記電源電圧が予め定めた所定値以上のときに前記電源電圧を出力し、前記電源電圧が前記所定値を下回るときに前記昇圧電圧を出力するように自動的に切り替えられることを特徴とする、請求項７記載の発光素子を備えた携帯機器。
9. 前記第１ドライバ、前記第２ドライバは、前記第１指令信号、前記第２指令信号に応じて、オン、オフ及び電流値が制御される定電流ドライバであることを特徴とする、請求項８記載の発光素子を備えた携帯機器。
10. 前記第１ドライバに掛かる電圧が前記電圧切替回路から前記昇圧電圧が出力されるときにのみ入力されるとともに、前記第２ドライバに掛かる電圧が常時入力され、それら入力された電圧の内の最も低い電圧を選択して検出電圧として出力する選択回路を有し、
    前記昇圧回路は、前記検出電圧が基準電圧に等しくなるように前記昇圧電圧が制御されることを特徴とする、請求項９記載の発光素子を備えた携帯機器。
11. 前記第１ドライバは赤色用のドライバ回路を有し、前記第２ドライバは緑色用のドライバ回路と青色用のドライバ回路とを有することを特徴とする、請求項７乃至１０のいずれかに記載の発光素子を備えた携帯機器。
    

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