特許 5679937 ＬＥＤ点灯時間制御方法及び制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5679937

(24)【登録日】2015年1月16日

(45)【発行日】2015年3月4日

(54)【発明の名称】ＬＥＤ点灯時間制御方法及び制御装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 37/02 20060101AFI20150212BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20150212BHJP

【ＦＩ】

   H05B37/02 J

   H01L33/00 J

【請求項の数】12

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-200995(P2011-200995)

(22)【出願日】2011年9月14日

(65)【公開番号】特開2013-62192(P2013-62192A)

(43)【公開日】2013年4月4日

【審査請求日】2014年2月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000101732

【氏名又は名称】アルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(72)【発明者】

【氏名】安本 貴史

【審査官】 宮崎 光治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２２１２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１８８７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３３０９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ３７／００−３９／１０

Ｈ０１Ｌ３３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＬＣＤのバックライトとして用いるＬＥＤに対して、希望する点灯時間に対応したパル
ス幅のＰＷＭパルスを供給する設定を行い、
前記ＰＷＭパルス幅内で、且つ所定の定電流でＬＥＤに供給する電流の調整を定電流ド
ライバで行い、
前記定電流ドライバの作動をＯＦＦする出力を電流遮断調整手段により行い、
前記電流遮断調整手段では、前記ＰＷＭパルスのＯＦＦ時点より前に、定電流ドライバ
の作動をＯＦＦする出力を行い、
前記電流遮断調整手段はさらに、前記定電流ドライバを遮断するためのパルスによって作動し、前記定電流ドライバを遮断するためのパルスは、前記ＰＷＭパルスのＯＮ時点とは異なる時点にＯＮし、ＬＥＤをＯＦＦする希望時刻にＯＦＦし、前記電流遮断調整手段をＯＮする時点は、前記ＰＷＭパルスのＯＮ時点より所定時間早くＯＮすることを特徴とするＬＥＤ点灯時間制御方法。

【請求項2】

前記電流遮断調整手段で前記定電流ドライバを遮断する時点は、予め設定されている最
小点灯時間に対応して出力するＰＷＭパルスがＯＦＦする時点より早い時点であることを
特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯時間制御方法。

【請求項3】

前記電流遮断調整手段で前記定電流ドライバを遮断する時点は、前記予め設定されている最小点灯時間に対応してＰＷＭパルスを出力している時以外にも、前記ＰＷＭパルスの
ＯＦＦ時点に先行して定電流ドライバをＯＦＦする作動を行うことを特徴とする請求項２
記載のＬＥＤ点灯時間制御方法。

【請求項4】

前記電流遮断調整手段で前記定電流ドライバを遮断する時点は、定電流ドライバに通電
し所定の遅延時間後に定電流になる時点以降であるであることを特徴とする請求項１記載
のＬＥＤ点灯時間制御方法。

【請求項5】

ＬＣＤのバックライトとして用いるＬＥＤに対して、希望する点灯時間に対応したパル
ス幅のパルスを供給する設定を行うＰＷＭパルス設定手段と、
前記ＰＷＭパルス設定手段で設定したＰＷＭパルス幅内で、且つ所定の定電流でＬＥＤ
に供給する電流を調整する定電流ドライバと、
前記定電流ドライバの作動をＯＦＦする出力を行う電流遮断調整手段とを備え、
前記電流遮断調整手段では、前記ＰＷＭパルスのＯＦＦ時点より前に、定電流ドライバ
の作動をＯＦＦする出力を行い、
前記電流遮断調整手段はさらに、前記定電流ドライバを遮断するためのパルスによって作動し、前記定電流ドライバを遮断するためのパルスは、前記ＰＷＭパルス設定手段で設定したＰＷＭパルスのＯＮ時点とは異なる時点にＯＮし、ＬＥＤをＯＦＦする希望時刻にＯＦＦし、前記電流遮断調整手段をＯＮする時点は、前記ＰＷＭパルスのＯＮ時点より所定時間早くＯＮすることを特徴とするＬＥＤ点灯時間制御装置。

【請求項6】

前記電流遮断調整手段で前記定電流ドライバを遮断する時点は、予め設定されている最
小点灯時間に対応して出力するＰＷＭパルスがＯＦＦする時点より早い時点であることを
特徴とする請求項５記載のＬＥＤ点灯時間制御装置。

【請求項7】

前記電流遮断調整手段で前記定電流ドライバを遮断する時点は、前記予め設定されてい
る最小点灯時間に対応してＰＷＭパルスを出力している時以外にも、前記ＰＷＭパルスの
ＯＦＦ時点に先行して定電流ドライバをＯＦＦする作動を行うことを特徴とする請求項６
記載のＬＥＤ点灯時間制御装置。

【請求項8】

前記電流遮断調整手段は、前記定電流ドライバにおいてＬＥＤの供給電流をＯＮ・ＯＦ
Ｆする定電流ドライバの接地側に設け、電流遮断調整トランジスタによりＯＮ・ＯＦＦ作
動を行うことを特徴とする請求項５記載のＬＥＤ点灯時間制御装置。

【請求項9】

前記定電流ドライバは、複数並列に設けたＬＥＤ毎に複数備え、
前記電流遮断トランジスタは、前記複数の定電流ドライバの接地側を結合した後の部分
と接地部分の間に１つだけ配置したことを特徴とする請求項６記載のＬＥＤ点灯時間制御
装置。

【請求項10】

前記電流遮断調整手段は、前記定電流ドライバと、前記ＰＷＭ設定手段と、定電流設定
手段を備えたＬＥＤ制御手段とは別に設けたことを特徴とする請求項５記載のＬＥＤ点灯
時間制御装置。

【請求項11】

前記電流遮断調整手段は、前記定電流ドライバと、前記ＰＷＭ設定手段と、定電流設定
手段を備えたＬＥＤ制御手段内部に設けたことを特徴とする請求項５記載のＬＥＤ点灯時
間制御装置。

【請求項12】

前記電流遮断調整手段で前記定電流ドライバを遮断する時点は、定電流ドライバに通電
し所定の遅延時間後に定電流になる時点以降であることを特徴とする請求項５記載のＬＥ
Ｄ点灯時間制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display・液晶表示装置）のバックライト等として広く用いられているＬＥＤ（Light Emitting Diode・発光ダイオード）を点灯するための点灯時間を制御する技術に関し、特にＬＥＤを微少な時間でも正確に制御して点灯することができるようにしたＬＥＤ点灯時間制御方法及びその制御方法を実施する制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＬＣＤはバックライトを用いることによりいつでも明瞭に表示することができるため、多くのＬＣＤにはバックライトを備えている。そのバックライトとしては現在では環境適合などの理由でＣＣＦＬ（冷陰極蛍光ランプ）からＬＥＤが多く用いられるようになっている。

【0003】

ＬＣＤのバックライトは、液晶画面を適度の明るさにする必要があり、特に周囲の環境が明るい時にはそれに合わせて明るく、暗い時には画面がまぶしくない程度に暗くする調光制御を行うことが望まれる。特に車両に搭載するモニタのディスプレイに於いては、トンネル内を含め周囲が暗い時に運転者の視界内に所定以上明るいモニタ等が存在することは運転の妨げになるため、例えばそのモニタにナビゲーション画面等を表示している時、表示モード変更により画面を暗くすることが行われる。

【0004】

前記のようなＬＥＤをバックライトとして用いる時には、前記のような各種の必要性によりＬＥＤの照度を調節する必要が生じるが、その際にはこのＬＥＤをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式で調光している場合は、制御装置によってＰＷＭのデューティー比を制御することによって調光を行っている。この時のＰＷＭ方式におけるデューティー比制御に際しては、所定周期でＬＥＤに供給している電流のパルス幅を大きくすると明るくなり、パルス幅を小さくすると暗くなる。

【0005】

なお、ＬＥＤに供給する電流を直接制御することにより、ＬＥＤの明るさ調節を行うこともあるが、精密な制御を行うことができ、多数のＬＥＤに対する制御性も良いことからＰＷＭ制御による制御が行われることが多い。

【0006】

このようなＬＥＤのＰＷＭ制御は例えば図７に示すような制御回路で行っている。即ち図７に示す従来のＬＥＤの点灯制御回路に於いては、昇圧定電流回路で、３直列２並列のＬＥＤの点灯制御を行う例を示しており、バッテリ５１からの電流をＬＥＤ５２に対して、ＦＥＴ５３で制御を行いながら電流を供給している。

【0007】

図７の回路例では、このＦＥＴ５３はＬＥＤ制御部５４のＦＥＴドライバ５５によって駆動制御している。このＬＥＤ制御部５４にはＬＥＤ５２に所定の電流が流れるように定電流ドライバ５６を備え、図示する２並列の第１ＬＥＤ列６１と第２ＬＥＤ列６２について、それぞれ第１定電流ドライバ５８と第２定電流ドライバ５９によって、電流設定とＰＷＭ設定とを行う電流設定／ＰＷＭ設定部６０（以下、同機能を行う設定部を「電流設定／ＰＷＭ設定部」と称する）の設定値にしたがって、所定の設定電流が供給されるようにしている。また、第１定電流ドライバ５８と第２定電流ドライバ５９はそれぞれ、ＬＥＤ制御部外に於いて接地している。

【0008】

ここでは第１ＬＥＤ列６１と第２ＬＥＤ列６２の各々について、誤差増幅器５７によってそれぞれの誤差を検出、増幅し、それぞれが所定の電流となるように、ＦＥＴ５３をＰＷＭ制御しながらフィードバック制御を行っている。この制御に際しては、バッテリ５１の電圧を取り込んで、特に車両用バッテリで生じ易いＬＥＤへの供給電圧の変動を監視し、また同じバッテリ５１の電圧をマイコン用の電源回路６３を介して取り込んでいるマイコン６４が、ＬＥＤ制御回路５４内の各部の検出値等を取り込んで、所定のソフトウェアによって制御を行っている。

【0009】

前記のような図７に示す制御回路に於いては、定電流ドライバ５６によって、ＬＥＤを所定の照度にするための電流制御を行うことができるものであるが、例えば前記のように車両用のモニタでは、画面内の暗い部分はできる限り暗くし、明るい部分とのコントラストを高めると共に、消費電力を低減することが望まれる。そのため、前記のようなＰＷＭ制御におけるデューティー比制御のパルス幅をできる限り小さくして駆動制御することが望まれる。

【0010】

しかしながら、通常広く使用されるＬＥＤに於いては、点灯時間を小さくするためパルス幅を小さくする時には、後述するような問題により「最小パルス幅」の限界があった。即ち、ＰＷＭ制御におけるパルスの作動を詳細に検討すると、例えば図８（ａ）に示すＰＷＭ＝１５０Ｈｚで４μｓｅｃ／ｄｉｖの画面で示すように、Ｄｕｔｙ＝０．３８と、デューティー比を小さくすると、ＰＷＭのＬＥＤ駆動波形は２５μｓｅｃと幅が小さくなり、その時の１ＬＥＤに５０ｍＡ／ｄｉｖを流した時の波形は、図示のＬＥＤの例ではＰＷＭ波形がＯＮになってから１２μｓｅｃ遅れて立ち上がりを開始し、１μｓｅｃかけて所定の定電流になることがわかる。したがって、ここではＰＷＭ波形のＯＮから１２μｓｅの遅延時間と、１μｓｅｃの立ち上がり時間が経過した後、即ち１３μｓｅｃの応答遅れ時間が経過した後ＬＥＤは通常の定電流による点灯がなされることになる。その後はＰＷＭがＯＦＦする時、特に応答遅れはなくＬＥＤの点灯電流は無くなる。

【0011】

上記のように通常のＬＥＤでは、ＰＷＭがＯＮになってから直ちに定電流がＬＥＤに引き込まれるのではなく、図示のように合計１３μｓｅｃの応答遅れ時間が生じるが、その原因としては、制御ＩＣ内部で、（１）ＰＷＭＯＮによるＬＥＤ点灯指令 ⇒（２）定電流設定 ⇒（３）定電流ドライバー作動 ⇒（４）電流引き込み、の一連の作動処理が発生する為と考えられる。

【0012】

上記のような応答遅れ時間は、前記のような定電流制御を行う時に用いられる制御ＩＣでは全ての場合に存在することになる。但し、前記のような遅延時間と立ち上がり時間からなる応答遅れ時間は、制御用ＩＣの特性によって異なり、特にこれらの応答遅れ時間が小さくなるように設定製作された制御ＩＣも存在するが、その性能に応じて高価なものと成らざるを得ない。

【0013】

但し、制御用ＩＣの応答遅れが問題になるのは前記図８（ａ）の例のようにＰＷＭのパルス幅が特に小さくなる時であり、例えば同図（ｂ）の２ｍｓｅｃ／ｄｉｖの画面のように、ＰＷＭ＝１５０Ｈｚと、前記図（ａ）と同じでも、Ｄｕｔｙ＝５０％とデューティー値が充分大きい時にはこの応答遅れ時間は全く問題とならず、あくまでもパルス幅が特に小さい時のみ問題となるので、多くの場合は特にこの点を気にせず、ＬＥＤの点灯制御に用いている。

【0014】

なお、点灯周波数を高くすることなく、ちらつきの発生を低減することにより、部品構成を安価にでき、階調数を大きくしてＬＥＤを滑らかに調光できるようにするため、光源部は、複数のＬＥＤを有する複数のＬＥＤ回路を備え、ＰＷＭ信号の入力に応じてＬＥＤ回路毎にＬＥＤを点灯させる複数の駆動回路を設け、ＰＷＭ制御回路により、調光信号の入力に応じて駆動回路毎にＰＷＭ信号を出力するとき、このＰＷＭ信号の出力タイミングを駆動回路毎に異ならせ、調光比を低くしても、光源部全体としてＬＥＤが消灯している時間を少なくする技術は特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】特開２０１０−２６７４１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

前記のようにＬＥＤを定電流制御しながらできる限り暗く点灯しておきたい時には、各制御ＩＣの限界まで、即ち各制御ＩＣの最小点灯時間までパルス幅を小さくして使用することとなる。この最小点灯時間となるパルス幅は、次のような理由により限界がある。

【0017】

前記図８（ａ）と同じ波形部分を示す図９のように、ＰＷＭ＝１５０Ｈｚの波形で、前記のようにＰＷＭがＯＮになってから１２μｓｅｃの遅延時間後、１μｓｅｃで定電流に立ち上がる波形では、その後の定電流状態に於いて４００ｍＡを流せるまでの実力時間を、この制御ＩＣの最小点灯時間とし、その時のＰＷＭパルス幅をＰＷＭ制御における最小点灯時間としている。

【0018】

即ち、現在広く用いられている既存の制御ＩＣは、出力１チャンネル当たり、最大１５０ｍＡまで流せることを保証しており、これを最大出力電流、或いは最大可能電流（仮称）としているが、実際にはその約３倍の４５０ｍＡ程度の電流を流す能力がある素子が使用されており、これが実動最大可能電流（仮称）となる。それを前提に、この４５０ｍＡの９０％程度の電流である４００ｍＡを、安全を見越した安全実動最大可能電流（仮称）とし、この電流になるように制御することとして、この制御ＩＣの実力時間として回路設計を行っている。

【0019】

前記最小点灯時間を制御ＩＣの安全実動最大可能電流との関係で、波形図を利用してわかりやすく説明したのが図９である。同図に於ける点灯希望時間対応ＰＷＭパルス例の図において、（２）の最小点灯時間対応パルス（２５μｓｅｃ）のＰＷＭパルスを中心に、それよりも大きな（１）のパルスと、それより小さな（３）のパルスが存在する時、それらのパルスのＯＦＦ時点を一致させて示した下方の図では、図中時刻ｔ１でＯＮする（１）のＰＷＭパルスにおいては、時刻ｔ１１でＬＥＤの点灯電流が立ち上がり、時刻ｔ４でＰＷＭパルスがＯＦＦすると共に、定電流制御されたＬＥＤ点灯パルスもＯＦＦする。この制御ＩＣでは、前記のように全ＬＥＤで４００ｍＡが流れるように設定されている。

【0020】

したがって同図の（１）のパルスにおいては、全体で４００ｍＡの定電流で制御し、時刻ｔ４でＯＦＦすることとなる。そのため、同図の（１）のパルス幅から次第にＰＷＭパルスの幅を小さくしていくと、４００ｍＡの定電流部分が無くなる点Ｐ１について、ここまでＰＷＭパルスを小さくしていった時のＰＷＭパルスが最小点灯時間のパルスであり、（２）のパルスとなっている。図示の例ではこの最小点灯時間に対応するＰＷＭパルスが２５μｓｅｃとなっている。

【0021】

これよりもＰＷＭパルスを小さくし、例えば（３）の波形のようになると、その時の電流は最大で例えば２００ｍＡ等の、前記４００ｍＡよりも小さな値となり、前記所定の最大可能電流よりも小さな電流となってしまう。そのためこのＬＥＤには最小点灯時間よりも小さな電流しか流れないこととなる。

【0022】

このように最小点灯時間よりも小さな点灯時間しか流れない場合は、例えば図１０に示すように、意図する制御を行うことができなくなる問題を生じる。即ち、同図中の点灯時間の軸線上に「最小点灯時間」として示している点灯時間以上では、このＬＥＤで照明されるＬＣＤの輝度とＬＥＤの点灯時間とは比例関係になっているのに対して、最小点灯時間よりも小さい点灯時間ではその比例関係が無くなり、それぞれの制御ＩＣ特有の特性によって変化する。そのため、この部分では実質的に所定の輝度を得るための点灯時間の制御が不能となる問題がある。

【0023】

上記のように、従来のＬＣＤのバックライトとして用いるＬＥＤをＰＷＭでパルス幅を制御する時、できる限り点灯時間を小さくしようとすると、そこには定電流制御を行う制御ＩＣ固有の最小点灯時間の制限があり、その最小点灯時間よりも小さなパルス幅では所定の制御を行うことができなかった。その対策として電流能力の高い高速で立ち上がる特性を備えた制御ＩＣを用いることが考えられるが、そのような制御ＩＣは汎用性が無く、高価なものとならざるを得ない。

【0024】

また、同様に分解能の高い、例えば２の１０乗の１０２４段階の調光能力から、２の１２乗の４０９６段階の調光を行うことができる程度まで分解能を高めることも考えられるが、その際にも制御ＩＣを特に高性能のものを用いる必要があり、高価な制御ＩＣを選択して使用しなければならなくなる。

【0025】

したがって、従来広く用いられている比較的安価な制御ＩＣを用いると、例えばＰＷＭ周波数が１００Ｈｚで最小点灯時間を維持する最小パルス幅が２５μｓｅｃの時では、このＬＥＤを１００％点灯とする調光ＯＦＦ時の０．２５％迄しか輝度を低くすることができず、車両用モニタのような場合、夜間の輝度をより下げることができないことになる。

【0026】

即ち、例えば調光ＯＦＦで１００％点灯の時の輝度が１０００ｃｄ／ｍ２の明るいＬＣＤを用いている時、ＰＷＭ＝１００Ｈｚで最小パルス幅が２５μｓｅｃでは、調光ＯＦＦ時の輝度から０．２５％迄しか輝度を低くすることができず、したがって１０００ｃｄ／ｍ２×０．２５％＝２．５ｃｄ／ｍ２迄しか輝度を下げることができないことがわかる。このことは、例えば車両のモニタに用いる時、夜間等のＬＣＤの輝度は１．０ｃｄ／ｍ２以下になることが望まれることがあり、その要望を満たすことができなかった。

【0027】

また、前記のように最小点灯時間を所定以下に下げることができず、調光分解能も高くすることができず、調光率を上げることができないため、画面上で最も暗い部分と最も明るい部分のコントラストを上げることができない。そのため映像の暗い部分のバックライトの輝度を下げる、アクティブバックライト機能を効果的に生かすことができなかった。

【0028】

本発明は従来のＬＣＤのバックライトとして用いるＬＥＤの、ＰＷＭのパルス幅制御によって点灯時間の制御を行う時、最小点灯時間を所定以上下げることができない問題を解決し、最小点灯時間を安価な手法で確実に下げることにより、ＬＣＤの輝度を充分に低下させ位、明るさのコントラストを上げ、調光率を向上させることを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0029】

本発明に係るＬＥＤ点灯時間制御方法は、前記課題を解決するため、ＬＣＤのバックライトとして用いるＬＥＤに対して、希望する点灯時間に対応したパルス幅のＰＷＭパルスを供給する設定を行い、前記ＰＷＭパルス幅内で、且つ所定の定電流でＬＥＤに供給する電流の調整を定電流ドライバで行い、前記定電流ドライバの作動をＯＦＦする出力を電流遮断調整手段により行い、前記電流遮断調整手段では、前記ＰＷＭパルスのＯＦＦ時点より前に、定電流ドライバの作動をＯＦＦする出力を行うことを特徴とする。

【0030】

また、本発明に係る他のＬＥＤ点灯時間制御方法は、前記ＬＥＤ点灯時間制御方法において、前記電流遮断調整手段で前記定電流ドライバを遮断する時点は、予め設定されている最小点灯時間に対応して出力するＰＷＭパルスがＯＦＦする時点より早い時点であることを特徴とする。

【0031】

また、本発明に係る他のＬＥＤ点灯時間制御方法は、前記ＬＥＤ点灯時間制御方法において、前記電流遮断調整手段で前記定電流ドライバを遮断する時点は、前記予め設定されている最小点灯時間に対応してＰＷＭパルスを出力している時以外にも、前記ＰＷＭパルスのＯＦＦ時点に先行して定電流ドライバをＯＦＦする作動を行うことを特徴とする。

【0032】

また、本発明に係る他のＬＥＤ点灯時間制御方法は、前記ＬＥＤ点灯時間制御方法において、前記電流遮断調整手段は、前記定電流ドライバを遮断するためのパルスによって作動し、 前記定電流ドライバを遮断するためのパルスは、前記ＰＷＭパルスのＯＮ時点とは異なる時点にＯＮし、ＬＥＤをＯＦＦする希望時刻にＯＦＦすることを特徴とする。

【0033】

また、本発明に係る他のＬＥＤ点灯時間制御方法は、前記ＬＥＤ点灯時間制御方法において、前記電流遮断調整手段をＯＮする時点は、前記ＰＷＭパルスのＯＮ時点より所定時間早くＯＮすることを特徴とする。

【0034】

また、本発明に係る他のＬＥＤ点灯時間制御方法は、前記ＬＥＤ点灯時間制御方法において、前記電流遮断調整手段で前記定電流ドライバを遮断する時点は、定電流ドライバに通電し所定の遅延時間後に定電流になる時点以降であることを特徴とする。

【0035】

本発明に係るＬＥＤ点灯時間制御装置は、前記課題を解決するため、ＬＣＤのバックライトとして用いるＬＥＤに対して、希望する点灯時間に対応したパルス幅のパルスを供給する設定を行うＰＷＭパルス設定手段と、前記ＰＷＭパルス設定手段で設定したＰＷＭパルス幅内で、且つ所定の定電流でＬＥＤに供給する電流を調整する定電流ドライバと、前記定電流ドライバの作動をＯＦＦする出力を行う電流遮断調整手段とを備え、前記電流遮断調整手段では、前記ＰＷＭパルスのＯＦＦ時点より前に、定電流ドライバの作動をＯＦＦする出力を行うことを特徴とする。

【0036】

また、本発明に係る他のＬＥＤ点灯時間制御装置は、前記ＬＥＤ点灯時間制御装置において、前記電流遮断調整手段で前記定電流ドライバを遮断する時点は、予め設定されている最小点灯時間に対応して出力するＰＷＭパルスがＯＦＦする時点より早い時点であることを特徴とする請求項７記載のＬＥＤ点灯時間制御装置。

【0037】

また、本発明に係る他のＬＥＤ点灯時間制御装置は、前記ＬＥＤ点灯時間制御装置において、前記電流遮断調整手段で前記定電流ドライバを遮断する時点は、前記予め設定されている最小点灯時間に対応してＰＷＭパルスを出力している時以外にも、前記ＰＷＭパルスのＯＦＦ時点に先行して定電流ドライバをＯＦＦする作動を行うことを特徴とする請求項８記載のＬＥＤ点灯時間制御装置。

【0038】

また、本発明に係る他のＬＥＤ点灯時間制御装置は、前記ＬＥＤ点灯時間制御装置において、前記電流遮断調整手段は、前記定電流ドライバにおいてＬＥＤの供給電流をＯＮ・ＯＦＦする定電流ドライバの接地側に設け、電流遮断調整トランジスタによりＯＮ・ＯＦＦ作動を行うことを特徴とする請求項７記載のＬＥＤ点灯時間制御装置。

【0039】

また、本発明に係る他のＬＥＤ点灯時間制御装置は、前記ＬＥＤ点灯時間制御装置において、前記定電流ドライバは、複数並列に設けたＬＥＤ毎に複数備え、
前記電流遮断トランジスタは、前記複数の定電流ドライバの接地側を結合した後の部分と接地部分の間に１つだけ配置したことを特徴とする請求項８記載のＬＥＤ点灯時間制御装置。

【0040】

また、本発明に係る他のＬＥＤ点灯時間制御装置は、前記ＬＥＤ点灯時間制御装置において、前記電流遮断調整手段は、前記定電流ドライバと、前記ＰＷＭ設定手段と、定電流設定手段を備えたＬＥＤ制御手段とは別に設けたことを特徴とする請求項７記載のＬＥＤ点灯時間制御装置。

【0041】

また、本発明に係る他のＬＥＤ点灯時間制御装置は、前記ＬＥＤ点灯時間制御装置において、前記電流遮断調整手段は、前記定電流ドライバと、前記ＰＷＭ設定手段と、定電流設定手段を備えたＬＥＤ制御手段内部に設けたことを特徴とする請求項７記載のＬＥＤ点灯時間制御装置。

【0042】

また、本発明に係る他のＬＥＤ点灯時間制御装置は、前記ＬＥＤ点灯時間制御装置において、前記電流遮断調整手段は、前記定電流ドライバを遮断するためのパルスによって作動し、前記定電流ドライバを遮断するためのパルスは、前記ＰＷＭパルス設定手段で設定したＰＷＭパルスのＯＮ時点とは異なる時点にＯＮし、ＬＥＤをＯＦＦする希望時刻にＯＦＦすることを特徴とする請求項７記載のＬＥＤ点灯時間制御装置。

【0043】

また、本発明に係る他のＬＥＤ点灯時間制御装置は、前記ＬＥＤ点灯時間制御装置において、前記電流遮断調整手段をＯＮする時点は、前記ＰＷＭパルスのＯＮ時点より所定時間早くＯＮすることを特徴とする請求項１４記載のＬＥＤ点灯時間制御装置。

【0044】

また、本発明に係る他のＬＥＤ点灯時間制御装置は、前記ＬＥＤ点灯時間制御装置において、前記電流遮断調整手段で前記定電流ドライバを遮断する時点は、定電流ドライバに通電し所定の遅延時間後に定電流になる時点以降であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0045】

本発明は上記のように構成したので、ＬＣＤのバックライトとしてのＬＥＤをＰＷＭパルスによって制御する際には、使用する制御ＩＣの特性に応じた最小点灯時間によるＰＷＭパルスの最小幅の制約があり、それ以下のパルス幅では点灯時間とＬＣＤの輝度との間の比例関係が無くなって実質的な制御を行うことができなくなる問題を、定電流ドライバの作動を別途遮断する機能を行う電流遮断調整器を設けることによって、定電流ドライバの作動を安定させた状態で任意の時点でＯＦＦすることができ、点灯時間とＬＣＤの輝度との比例関係を最小点灯時間以下においても維持することができるようになる。

【0046】

したがって従来の技術においては、最小点灯時間までしかＬＣＤの輝度を低下させることができなかったものを、更に輝度を確実に下げることができ、例えば夜間のＬＣＤモニタの輝度を更に下げることができ、例えば車両用モニタとして用いる時のまぶしさを確実に低減させることができるようになる。

【0047】

また同様の理由により従来の技術に於いては、ＰＷＭパルスの周波数を１００Ｈｚとして、最小点灯時間に対応するＰＷＭパルス幅が例えば２５μｓｅｃであったとき、調光制御をＯＦＦして１００％点灯にしたときのパルス幅の明るさが例えば１０００ｃｄ／ｍ２であると、その０．２５％の２．５ｃｄ／ｍ２にしか輝度を下げられなかったものを、０．１％、０．０５％等と輝度を低下させることができ、高価な制御ＩＣを使用しなくても充分輝度の低いＬＣＤとすることができる。

【0048】

更に、最小の輝度を低くすることができるので、ＬＣＤ画面において暗い部分と明るい部分のコントラストを上げることができ、暗い部分が多い時には消費電力を少なくすることもできる。また、同様の理由により調光率を細かく設定することができ、調光分解能を高くすることができるので、ＬＣＤ画面できめの細かな表示を行うことが可能となる。

【0049】

また、本発明においては単に電流遮断調整器に安価なトランジスタを用いるのみであり、電流能力の高い素子の使用や、分解能の高い素子を用いる必要が無く、高価な制御ＩＣを用いる必要がないため、安価なものとすることができる。

【0050】

更に本発明による電流遮断調整器を用いて定電流ドライバの作動をＯＦＦすることは、前記のような最小点灯時間の制御に際して特に有効なものであるが、それ以外に通常のＰＷＭパルス制御に際しても、ＬＥＤの希望点灯時間より幾分長くＯＮするＰＷＭパルスを出力するようにし、電流遮断調整器によって希望点灯時間に対応した時点で定電流ドライバをＯＦＦするようにして実施することができ、その際には従来の技術より調光率を向上させ、調光分解能を高くしたＬＣＤとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0051】

【図1】本発明の実施例を機能ブロックと共に示す回路図である。

【図2】図１の（ａ）〜（ｄ）の部分の波形図を従来例と共に示した図である。

【図3】本発明の実施例においてＬＥＤの最小点灯時間以下の点灯制御処理を行う作動フロー図である。

【図4】図３の作動フローで用いられる時刻及び時間を示した波形図である。

【図5】本発明の点灯時間とＬＣＤ輝度の関係を示す図である。

【図6】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施例を示す図である。

【図7】従来例を示す図である。

【図8】従来のＬＥＤ点灯用ＰＷＭパルスの、ＬＥＤの定電流パルスの関係を示す図である。

【図9】制御可能ＩＣの最大可能電流と、それにより生じる最小点灯時間の関係を説明する図である。

【図10】従来技術におけるＬＥＤの点灯時間とＬＣＤの輝度との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例】

【0052】

本発明の実施例を図面に沿って説明する。図１は本発明によるＬＥＤ微少点灯時間制御回路の実施例であり、前記図７に示した従来技術を基本にして実施する時の例を示している。即ち図１に示す例に於いては、前記図７に示す従来例と同様に、昇圧定電流回路で、３直列２並列のＬＥＤの点灯制御を行う例を示しており、バッテリ１からの電流をＬＥＤ２に対して、ＦＥＴ３で制御を行いながら電流を供給している。

【0053】

図１の回路例では、このＦＥＴ３はＬＥＤ制御部４のＦＥＴドライバ５によって駆動制御している。このＬＥＤ制御部４にはＬＥＤ２に所定の電流が流れるように定電流ドライバ６を備え、図示する２並列の第１ＬＥＤ列１１と第２ＬＥＤ列１２について、それぞれ第１定電流ドライバ８と第２定電流ドライバ９によって、電流設定／ＰＷＭ設定部１０で設定されるＰＷＭパルスにより、所定の設定電流が供給されるようにしている。

【0054】

ここでは第１ＬＥＤ列１１と第２ＬＥＤ列１２の各々について、誤差増幅器７によってそれぞれの誤差を検出、増幅し、それぞれが所定の電流となるように、ＦＥＴドライバ５の設定の元で、ＰＷＭ制御しながらフィードバック制御を行っている。この制御に際しては、バッテリ１の電圧を取り込んで、特に車両用バッテリで生じ易いＬＥＤへの供給電圧の変動を監視し、また同じバッテリ１の電圧をマイコン用の電源回路１３を介して取り込んでいるマイコン１４が、ＬＥＤ制御回路４内の各部の検出値等を取り込んで、所定のソフトウェアによって制御を行っている。

【0055】

図１に示す実施例の回路に於いては、前記のような従来のＬＥＤ点灯制御回路の構成を前提に、図７の従来例における第１定電流ドライバ５８と第２定電流ドライバ５９がそれぞれＬＥＤ制御部５４外に於いて直接接地していた部分に、電流遮断調整器１５を設けている。

【0056】

図１に示す電流遮断調整器１５に於いては、従来から用いられているＬＥＤ制御部４の回路素子部分とは別に、その内部の第１定電流ドライバ８の接地部分に第１電流遮断調整トランジスタ１６を設け、同様に第２定電流ドライバ９の接地部分に第２電流遮断調整トランジスタ１７を設けている。なお、この電流遮断トランジスタは、広く用いているトランジスタ機能を行う素子であるならば、例えばＦＥＴを含め各種のものを用いることができる。

【0057】

これらの第１電流遮断調整トランジスタ１６及び第２電流遮断調整トランジスタ１７は、それぞれマイコン１４により、後述するタイミングで駆動され、それぞれＰＷＭパルスが最小点灯時間でＯＮ作動している時に各定電流ドライバが定電流を供給している時でも、強制的にＯＦＦすることができるようにしている。

【0058】

上記回路構成で、各部の出力波形を従来のものと比較して示したものが図２の波形図である。同図の（１）は従来の波形であり、（２）は本発明の波形である。また、同図に於いて（ａ）は図１に示すようにマイコン１４からＬＥＤ制御部４の電流設定／ＰＷＭ設定部１０に入力するＰＷＭパルスの電圧波形であり、（ｂ）はマイコン１４から電流遮断調整器１５に入力するＰＷＭパルスの電圧波形である。また、（ｃ）は定電流ドライバ６によって定電流制御された波形であり、（ｄ）はその定電流制御された波形が電流遮断調整器１５によって遮断調整された波形である。

【0059】

図２に示す波形図から明らかなように、（ａ）に示すＰＷＭパルスは前記のように２５μｓｅｃと、（１）の従来のものと、（２）の本発明のものとは同一であり、それに対して（ｂ）の電流遮断調整器における波形は（２）の本発明でのみ出力される。図２に示す電流遮断調整器のパルス波形に於いては、（ａ）のＰＷＭパルスの波形のＯＮ時点よりも例えば１０μｓｅｃ等の所定時間早くＯＮさせており、それによりその後にＯＮするＰＷＭパルスの作動に影響を与えないようにしている。

【0060】

図２の（ｂ）に示す電流遮断調整器の作動パルスは、そのＯＦＦ時点に於いて定電流ドライバ６のトランジスタの接地を遮断することによって作動を停止するものであり、したがってそのＯＦＦ時点によってＬＥＤの供給電流の調整が可能となる。したがって同図（ｃ）に示すように、電流遮断調整器が存在しない従来のものに於いては、（１）のように前記従来技術で述べた最小点灯時間である１２μｓｅｃより小さくできなかったのに対して、本発明に於いては同図（２）（ｃ）に示すように、最小点灯時間の確保に必要なＰＷＭパルスのパルス幅を狭くすることなく、最小点灯時間を１２μｓｅｃ以下の任意の点灯時間に制御可能となる。

【0061】

電流遮断調整器１５におけるパルスは前記のような作動を行うため、その作動パルスのＯＦＦ時点は、最小点灯時間を従来のものよりも短時間にするためのパルスであることから、（ａ）のＰＷＭパルスのＯＦＦ時点より早くＯＦＦする時点の所望の時点に設定され、且つ、最小点灯時間を制御するものであることから、（ｃ）の定電流ドライバで得られる１２μｓｅｃの遅延時間、及び１μｓｅｃの立ち上がり時間後に定電流になる時点の後の時点に設定される。

【0062】

本発明における図１に示すようなＬＥＤ点灯制御回路に於いて、図２に示すような電流遮断調整器による、従来の最小点灯時間よりも小さなＬＥＤ点灯時間の制御を行うためには、例えば図３に示すような作動フローにより本発明を実施することができる。即ち、図３に示すＬＥＤの最小点灯時間以下の点灯制御処理の例に於いては、最初ＬＥＤの点灯希望時間の入力から行っている（ステップＳ１）。

【0063】

この時の点灯希望時間については、このＬＥＤが使用されるＬＣＤに於いて、画面の状態により、更には周囲の明るさ等により画面全体、或いは画面の一部でバックライトの明るさを変更する時、その希望する明るさの指示を入力することとなる。したがって多くの場合はＬＣＤの表示に対する利用者の指示、或いは各種の自動的な明るさ指示信号を入力することとなる。

【0064】

次いで点灯希望時間に応じたＰＷＭパルス幅（Ｗａ）を演算する（ステップＳ２）。この作動は使用しているＬＥＤの特性も考慮して、従来から用いられている手法によって行われる。次いで図３の例では演算したＰＷＭパルス幅（Ｗａ）は予め設定されている最小点灯時間のパルス幅（Ｗｍ）より小さいか否かを判別している（ステップＳ３）。

【0065】

したがってこのステップＳ３に於いては、前記従来技術で述べたように、現在広く用いられている点灯制御用のＩＣでは、前記のような理由により２５μｓｅｃ程度であるので、ここでは点灯希望時間に対応するパルス幅（Ｗａ）が２５μｓｅｃより小さいか否かの判別を行うこととなる。

【0066】

このステップＳ３に於いて、点灯希望時間のＰＷＭパルス幅（Ｗａ）が、予め設定されている最小点灯時間のＰＷＭパルス幅（Ｗｍ）より小さくはない、と判別した時には、ステップＳ１３に進んで、点灯希望時間に対応したＰＷＭパルスを出力して、ＬＥＤを点灯制御し、以降はステップＳ１に戻って新たなＬＥＤの点灯希望時間の入力を行い、前記作動を繰り返す。

【0067】

このステップＳ１３の処理は従来の処理と同様の処理を行うものであるが、本発明においては、ＰＷＭパルスを希望点灯時間よりも充分大きなパルス幅で出力しておき、電流遮断調整器のＯＦＦ時刻を希望点灯時間に合わせるように出力することにより作動させることも可能であり、その際には通常のＰＷＭパルスによる点灯制御を行う時においても、従来のものよりきめの細かな解像度の高い点灯時間制御が可能となる。

【0068】

ステップＳ３に於いて、点灯希望時間のＰＷＭパルス幅（Ｗａ）が、予め設定されている最小点灯時間のＰＷＭパルス幅（Ｗｍ）より小さいと判別した時には、ステップＳ４に進んで、次に出力するＰＷＭパルスを、設定された最小点灯時間に対応して出力するＯＮ時刻（ｔｐｎ）とＯＦＦ時刻（ｔｐｆ）を演算する。

【0069】

上記作動は図４に示すように、同図（ａ）のような最小点灯時間に対応したＰＷＭパルスのパルス幅がＷｍであるとき、図２のステップＳ２で得られた点灯希望時間に対応するパルス幅が図４（ｂ）のようにＷａであり、それによりステップＳ３で、点灯希望時間のＰＷＭパルス幅（Ｗａ）が、予め設定されている最小点灯時間のＰＷＭパルス幅（Ｗｍ）より小さいと判別され、その後ステップＳ４の作動に於いて、同図（ｃ）に示すように、設定された最小点灯時間に対応して出力するＰＷＭパルスのＯＮ時刻（ｔｐｎ）とＯＦＦ時刻（ｔｐｆ）を演算することとなる。この時のＯＮ時刻は、多くの場合ＰＷＭパルスの所定の周波数でパルスをＯＮする時刻となり、ＯＦＦする時刻はその後最小点灯時間に対応したＰＷＭパルス幅であるＷｍ後の時刻となる。

【0070】

図３に於いてその後、演算したＰＷＭパルスのＯＮ時刻（ｔｐｎ）より所定時間（Ｗｂ）だけ前の、電流遮断調整器作動用パルスのＯＮ時刻（ｔｓｎ）を演算する（ステップＳ５ 。この作動は図４（ｄ）に示すように、同図（ｃ）のＰＷＭパルスがＯＮする時刻であるｔｐｎよりも、例えば１０μｓｅｃ等の適宜設定した時間（Ｗｂ）だけ前の時刻であるｔｓｎを電流遮断調整器の作動用パルスのＯＮ時刻とする。

【0071】

この時の適宜設定する時間（Ｗｂ）は、電流遮断調整器のＯＮ作動とＰＷＭパルスのＯＮ作動が同時であることによる作動干渉を防止するものであり、したがってその観点から任意の時間を設定することができる。したがって、定電流ドライバ等の作動に影響を与えないときには同時にＯＮするように設定することもできる。

【0072】

その後ステップＳ６に於いて、演算したＰＷＭパルスのＯＮ時刻（ｔｐｎ）から、点灯希望時間に応じたＰＷＭパルス幅（Ｗａ）でＯＦＦする時刻に相当する、電流遮断調整器作動用パルスのＯＦＦ時刻（ｔｓｆ）を演算する。この作動は図４（ｄ）に示すように、前記ＰＷＭパルスのＯＮ時刻（ｔｐｎ）から、点灯希望時間（Ｗａ）に応じたＰＷＭパルス幅（Ｗａ）でＯＦＦする時刻（ｔｓｆ）を演算することによって行っている。

【0073】

次いで図３の例においては、ステップＳ７において、演算した電流遮断調整器の作動パルスのＯＦＦ時刻（ｔｓｆ）は、ＰＷＭパルスのＯＮ時刻（ｔｐｎ）から遅延して定電流になる定電流開始時刻（ｔｒｎ）より後か否かを判別している。この作動に際しては、図４（ｅ）に示すように、定電流ドライバが時刻ｔｐｎからＰＷＭパルスによって作動を開始し、その後定電流設定がなされ、次いで定電流ドライバーが作動し、電流引き込みが行われる一連の作動処理によって作動遅れが生じる。

【0074】

したがってこれらの処理による遅延時間は制御ＩＣの特性によって異なるが、前記のように広く用いられている制御ＩＣにおいては１３μｓｅｃ程度であり、これは予めわかっている値である。図示の例では時刻ｔｐｎから作動を開始し、予め設定される時間Ｗｃの遅延時間後の、時刻ｔｒｎに定電流になっていることを示している。

【0075】

したがって、前記ステップＳ７においては、図４（ｄ）で得られた電流遮断調整器の作動パルスのＯＦＦ時刻（ｔｓｆ）は、前記定電流開始時刻（ｔｒｎ）より後か否かを判別し、定電流開始時刻よりも前であった時には、希望点灯時間に対応した電流遮断調整器での最小点灯時間の制御を行うことができないため、その際は図３のステップＳ１４に進み、電流遮断調整器作動用パルスのＯＦＦ時刻を、定電流ドライバでの最小定電流調整時間となる、定電流開始時刻（ｔｒｎ）に設定する。以降はステップＳ１に戻って前記作動を繰り返す。

【0076】

ステップＳ７ において、演算した電流遮断調整器の作動パルスのＯＦＦ時刻（ｔｓｆ）は、ＰＷＭパルスのＯＮ時刻（ｔｐｎ）から遅れて定電流になる定電流開始時刻（ｔｒｎ）より前であると判別した時には、ステップＳ８以降に於いて、前記演算した各時刻に対応した作動を順に行うこととなる。

【0077】

図３の例においてはステップＳ８において、図４に示すように時刻ｔｓｎになったとき、電流遮断調整器の作動をＯＮする。次いで時刻ｔｐｎにおいて、ＰＷＭパルスをＯＮして定電流ドライバの作動を開始する。但し定電流ドライバでは作動遅れ後に定電流制御がなされることは前記のとおりである。

【0078】

その後ステップＳ９で、時刻ｔｒｎにおいて定電流ドライバが定電流となり、次いでステップＳ１１において、時刻ｔｓｎで電流遮断調整器がＯＦＦ作動して、定電流ドライバがＯＦＦする。その後ステップＳ１２において、時刻ｔｐｆでＰＷＭパルスがＯＦＦになる、という一連の作動が行われ、以降はステップＳ１に戻って前記作動を繰り返す。この作動によって図４（ｆ）に示すような、従来の最小点灯時間よりも小さなパルス幅で、正確な点灯作動の制御を行うことが可能となる。

【0079】

また、上記のような作動を行うことにより、図５に示すような点灯時間とＬＣＤ輝度の関係について、従来の最小点灯時間よりも小さな点灯時間にすることによる各制御ＩＣ特有の曲線での作動は本発明によって無くなり、最小点灯時間よりも小さな点灯時間においても両者の比例関係を維持することができる。

【0080】

本発明で用いている電流遮断調整器は、例えば図６に示すような種々の態様で実施することができる。即ち、同図（ａ）には前記図１の一部を省略した回路図を示しており、同図における電流遮断調整器１５においては、定電流ドライバ６の第１定電流ドライバ８と第２定電流ドライバ９のＬＥＤ制御部４外に引き出されるアース線部分を結合し、その結合部分から接地部分の間に１個の第１電流遮断調整トランジスタ１６を設けて、これをマイコンにより制御することによっても実施することができる。それにより前記の図１に示す回路より電流遮断調整トランジスタを減らすことができ、安価なものとすることができる。

【0081】

また、図６（ｂ）に示す実施例においては、電流遮断調整器１５をＬＥＤ制御部４内に組み込んでいる。同図の実施例においては、前記（ａ）の実施例と同様に、第１定電流ドライバ８と第２定電流ドライバ９のアース接続線部分をＬＥＤ制御部４内で結合し、その結合部分以降に１個の第１電流遮断調整トランジスタ１６を設けると共に、そのアース線をＬＥＤ制御部４外に引き出して接地している。それにより、予めＬＥＤ制御部４としての制御回路に組み込んでおくことができ、ＬＥＤ制御部４の定電流回路で安定して作動し、また安価なものとすることができる。

【符号の説明】

【0082】

１ バッテリ
２ ＬＥＤ
３ ＦＥＴ
４ ＬＥＤ制御部
５ ＦＥＴドライバ
６ 定電流ドライバ
７ 誤差増幅器
８ 第１定電流ドライバ
９ 第２定電流ドライバ
１０ 電流設定／ＰＷＭ設定部
１１ 第１ＬＥＤ列
１２ 第２ＬＥＤ列
１３ 電源回路
１４ マイコン
１５ 電流遮断調整器
１６ 第１電流遮断調整トランジスタ
１７ 第２電流遮断調整トランジスタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】