CN105307323B - 光源控制装置和光源控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光源控制装置和光源控制方法，能够检测出因开路故障造成的光源故障，防止在其它没有故障的正常的光源流过过大的电流。光源控制装置具有：恒流电路(100)，其一并对多个LED(111、112、113、114)供给电流；电流检测电路(131、132)，其将多个LED(111、112、113、114)分成组，检测按照各个组供给的电流的电流量；以及微机(900)，其根据各个组的电流量的比率检测LED(111、112、113、114)的开路故障，在检测出LED的开路故障时进行控制，以减小从恒流电路(100)供给的电流。

Description

光源控制装置和光源控制方法

技术领域

本发明涉及使用多个发光二极管(以下称作“LED”)或者激光器等光源时的光源控制装置和光源控制方法。

背景技术

近年来，作为投影型视频显示装置的光源，提出了使用并联连接的多个LED的集合体的光源。将LED并联连接的优点是，能够以较低的电压驱动数量较多的LED，通过将多个LED点亮，能够得到高亮度的光源。因此，与过去使用灯光源的装置相比，使用由并联连接的多个LED构成的光源的装置能够抑制装置整体的功耗。

已知LED的亮度根据被供给的驱动电流而变化，为了得到使用者期望的亮度，通过微机等控制装置设定驱动电流。为了调整LED光源的亮度而从微机等控制装置设定驱动电流的方法，例如有专利文献1和专利文献2公开的技术。

【专利文献1】日本特开2007-95391号公报

【专利文献2】日本特开2007-96113号公报

在将多个LED光源并联连接的情况下，即使由于开路故障而产生不点亮的LED，其它没有故障的正常的LED也点亮，因而具有能够继续进行视频显示的优点。但是，在由于开路故障而熄灭的情况下，由于没有故障的正常的LED继续点亮，因而不能检测出故障。存在由于设定好的驱动电流量而在其它正常的LED流过额定以上的电流的情况。因此，有可能引发进一步的故障而导致全部LED发生故障。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种光源控制装置和光源控制方法，能够检测出因开路故障造成的光源故障，防止在其它没有故障的正常的光源流过过大的电流。

本发明的光源控制装置控制并联连接的多个光源，该光源控制装置具有：电流供给部，其一并对所述多个光源供给电流；电流检测部，其将所述多个光源分成组，检测按照各个所述组供给的电流的电流量；故障检测部，其根据各个所述组的所述电流量的比率，检测所述光源的开路故障；以及控制部，其在由所述故障检测部检测出所述光源的开路故障时进行控制，以减小从所述电流供给部供给的电流。

本发明的由光源控制装置执行的光源控制方法，该光源控制装置具有一并对并联连接的多个光源供给电流的电流供给部，并控制所述多个光源，所述光源控制方法包含以下步骤：将所述多个光源分成组，检测按照各个所述组供给的电流的电流量；根据各个所述组的所述电流量的比率，检测所述光源的开路故障；以及在检测出所述光源的开路故障时进行控制，以减小从所述电流供给部供给的电流。

根据本发明，光源控制装置具有：电流供给部，其一并对多个光源供给电流；电流检测部，其将多个光源分成组，检测按照各个组供给的电流的电流量；故障检测部，其根据各个组的电流量的比率，检测光源的开路故障；以及控制部，其在由故障检测部检测出光源的开路故障时进行控制，以减小从电流供给部供给的电流。

因此，能够检测出因开路故障造成的光源故障，并且，能够防止在其它没有故障的正常的光源流过过大的电流。

附图说明

图1是表示实施方式的光源控制装置的结构的框图。

图2是表示电流检测电路的特性的曲线图。

图3是图示表示电流检测电路的特性的表的图。

图4是LED驱动电流控制的流程图的一部分。

图5是LED驱动电流控制的流程图的剩余部分。

图6是表示比较例的光源控制装置的结构的框图。

标号说明

100：恒流电路；111、112、113、114：LED；131、132：电流检测电路；800：存储器；900：微机。

具体实施方式

<比较例>

首先说明比较例的光源控制装置。图6是表示比较例的光源控制装置的结构的图。比较例的光源控制装置是控制并联连接的多个光源LED111、112、113、114的装置。

如图6所示，比较例的光源控制装置具有微机900A、恒流电路100A、以及LED111、112、113、114。LED111、112、113、114被电气地并联连接。

微机900A例如是MPU(Micro Processing Unit)等微型计算机。恒流电路100A是按照来自微机900A的控制，向LED111、112、113、114供给规定的驱动电流If的恒流电路。即，恒流电路100A向LED111、112、113、114供给电流。由此，各个LED111、112、113、114发光。

LED射出的光的亮度根据被供给的电流而变化。比较例的光源控制装置具有使用者利用用户接口等通过微机900A设定驱动电流If以便得到期望亮度的结构。

但是，在比较例的光源控制装置的结构中，在因开路故障而熄灭的情况下，由于没有故障的正常的LED继续点亮，因而不能检测出故障。存在由于设定好的驱动电流量而在其它正常的LED流过额定以上的电流的情况。因此，有可能引发进一步的故障而导致全部LED发生故障。因此，在下面的实施方式中解决在比较例中说明的问题。

<实施方式>

下面，使用附图说明本发明的实施方式。图1是表示实施方式的光源控制装置的结构的框图，图2是表示电流检测电路131、132的特性的曲线图，图3是图示表示电流检测电路131、132的特性的表(变换表)的图。

如图1所示，光源控制装置是控制并联连接的多个光源LED111、112、113、114的装置。光源控制装置具有微机900、存储器800、恒流电路100、检测电阻101、LED111、112、113、114、检测电阻121、122、电流检测电路131、132、AD变换器300。

微机900例如是MPU等微型计算机。微机900控制恒流电路100，具有光源控制装置的通电时间的计时功能或者钟表功能、以及后述的LED的故障信息的检测功能。在此，微机900相当于控制部和故障检测部。存储器800(存储部)是存储LED的故障信息的存储器。另外，故障信息将在后面进行说明。

恒流电路100(电流供给部)是一并对多个LED供给驱动电流If的电路。更具体地讲，微机900根据作为电流检测电路131、132的检测结果的故障信息，控制从恒流电路100供给的驱动电流If。恒流电路100能够按照微机900的控制，供给用于使LED点亮的规定的驱动电流If，并根据故障信息变更电流供给量。恒流电路100通过将通过检测电阻101检测出的电压控制成固定来供给恒定电流。

LED111、112、113、114是发出相同的规定颜色(例如红色)光的LED，按照被供给的驱动电流If而发光的亮度、正向电压降(以下称作“Vf”)以及额定电流等规格及特性完全相同，将4个LED111、112、113、114一起构成一个LED光源聚合体110。另外，假设LED111、112属于LED组A，LED113、114属于LED组B进行说明。

检测电阻121、122是用于分别检测对LED111、112所属的LED组A和LED113、114所属的LED组B供给的驱动电流的电流量的电阻，具有相同的规格及特性。

电流检测电路131、132(电流检测部)是通过分别检测在与电流检测电路131、132连接的检测电阻121、122流过的驱动电流的电流量，检测按照各个LED组A、B供给的驱动电流的电流量的电路，分别输出电压电平与在检测电阻121、122流过的电流的电流量对应的电流检测信号VDa、VDb。并且，电流检测电路131、132具有相同的规格及特性。

AD变换器300根据预先设定的法则，将电流检测信号VDa、VDb的电压电平变换成规定的数字值。AD变换器300按照来自微机900的请求，向微机900传输变换后的数字值。

下面，说明恒流电路100的动作。由于是如上所述的结构，因而对于驱动电流If和分别在LED111、112、113、114流过的驱动电流If1、If2、If3、If4，数式1和数式2成立。

[数式1]

If＝If1+If2+If3+If4

[数式2]

If1＝If2＝If3＝If4

例如，在LED111、112、113、114的额定电流是1A～8A的情况下，恒流电路100整体上能够供给驱动电流If＝4A～32A。并且，微机900以能够在4A～32A的范围内变更驱动电流If的设定的方式进行编程。如上所述，LED111、112、113、114的亮度按照被供给的驱动电流If而变化，因而使用者向微机900传递命令来调整驱动电流If的设定值，以便达到期望的亮度。

下面，说明电流检测电路131、132。如数式3和数式4所示，对相互并联连接的检测电阻121、122分别供给与在LED111、112所属的LED组A流过的驱动电流If1+If2和在LED113、114所属的LED组B流过的驱动电流If3+If4相同的电流。

[数式3]

Ifa＝If1+If2

[数式4]

Ifb＝If3+If4

电流检测电路131、132具有如下的功能：在将电流变换成电压后对脉冲波形进行积分，按照基于数式5的特性，将这些电流分别变换成0V～5V的电流检测信号VDa、VDb。

[数式5]

VDn＝Ifn/5 (n＝a、b)

因此，电流检测电路131、132向AD变换器300输出图2所示的VDa、VDb，该VDa、VDb在0A时为0V，在2A时为0.4V，在16A时为3.2V。

下面，说明AD变换器300的动作。AD变换器300具有将输入的信号变换成数字数据的2个路线(channel)，在各个路线中均根据数式6的变换式将VDa、VDb的电压电平变换成0～250的数字数据DDn(n＝a、b)。

[数式6]

DDn＝250×(VDn/5) (n＝a、b)

另外，AD变换器300和微机900例如通过IIC总线40连接。在通过IIC总线40从微机900发来要求的情况下，AD变换器300通过IIC总线40传输变换后的数字数据DDa、DDb。另外，从数式5和数式6导出数式7。

[数式7]

Ifn＝DDn×(5×5)/250 (n＝a、b)

微机900具有存储器(省略图示)，微机900的存储器存储基于数式7的计算结果的图3所示的变换数据。微机900能够根据数字数据DDa、DDb的值，计测在LED111、112所属的LED组A流过的驱动电流Ifa的电流量和在LED113、114所属的LED组B流过的驱动电流Ifb的电流量。

下面，说明光源控制装置的实际动作。首先，微机900对恒流电路100设定驱动电流If，使LED111、112、113、114按照使用者要求的亮度点亮。在此，假设整体的驱动电流If＝24A，各个LED的驱动电流If1～If4＝24÷4＝6A进行说明。

微机900以固定的间隔，通过IIC总线40从AD变换器300观测数字数据DDa、DDb，由此计测在LED111、112、113、114流过的驱动电流。

例如，在LED111发生开路故障的情况下，对LED112、113、114均等地供给24÷3＝8A的驱动电流，因而根据图3的变换表，在LED组A、B流过的驱动电流的电流量的计测值为

DDa：计测值80→Ifa＝8A

DDb：计测值160→Ifb＝16A

在一个LED发生故障的情况下，供给到LED组A的驱动电流Ifa的电流量和供给到LED组B的驱动电流Ifb的电流量不再均等，发生故障的LED所属的LED组的电流量减小。在LED组A和LED组B的电流量不均等的情况下，判定为发生LED的开路故障。在这种情况下，LED组A的驱动电流Ifa与LED组B的驱动电流Ifb的电流比率达到1：2，因而微机900判定为LED组A中的一个LED发生开路故障，使存储器800存储表示属于LED组A的一个LED发生开路故障的故障信息和故障的发生时刻。

在此，故障信息是表示检测出开路故障的LED的信息，更具体地讲，是表示属于LED组A、B的LED分别有几个发生开路故障的信息。

然后，微机900计算驱动电流Ifb的电流限制值。发生开路故障的LED为一个时的电流限制值达到8A×3＝24A，由于故障前的驱动电流If即24A在电流限制值以下，因而对剩余的3个LED112、113、114供给24÷3＝8A的驱动电流，LED112、113、114以与故障前相同的明亮度点亮。

在此，说明从一个LED发生开路故障的状态起又一个LED发生开路故障时的动作。例如，假设LED111发生开路故障，微机900在判定出属于LED组A的一个LED发生开路故障后，LED114又发生开路故障。对剩余的正常状态的LED112、113均等地供给24÷2＝12A的驱动电流，因而根据图3的变换表，在LED组A、B流过的驱动电流的计测值为

DDa：计测值120→Ifa＝12A

DDb：计测值120→Ifb＝12A

Ifa与Ifb的电流比率达到1：1，而且在存储器800具有表示属于LED组A的一个LED发生开路故障的故障信息的历史，因而微机900判定为LED组B中的一个LED发生开路故障，使存储器800存储表示属于LED组B的一个LED发生开路故障的故障信息和故障的发生时刻。

然后，微机900计算驱动电流If的电流限制值。发生故障的LED为2个时的电流限制值达到8A×2＝16A，故障前的驱动电流If即24A超过电流限制值即16A，因而微机900将驱动电流If设定为电流限制值即16A，对剩余的2个LED112、113设为不超过LED的最大额定的设定值即16÷2＝8A的驱动电流。即，微机900根据发生故障的LED的个数进行编程，以使供给到各个LED的驱动电流的电流量不超过最大额定。

下面，使用图4和图5说明微机900执行的LED驱动电流控制。图4是LED驱动电流控制的流程图的一部分，图5是LED驱动电流控制的流程图的剩余部分。

LED驱动电流控制是在光源控制装置工作期间断续地进行的控制。在使用者起动光源控制装置后，微机900首先设定驱动电流If(步骤S1)。在该起动时进行的驱动电流If的设定的详细情况将在后面进行说明。

然后，微机900读出从AD变换器300传输的DDa、DDb(步骤S2)，参照存储器800中存储的故障信息，由此判定各个LED的正常/开路故障。

微机900在检测出DDa＝0(Ifa＝0A)或者DDb＝0(Ifb＝0A)的情况下(步骤S3：否；步骤S8：否；以及步骤S11：是)，判定为属于LED组A的2个LED发生开路故障或者属于LED组B的2个LED发生开路故障，使存储器800存储故障信息和故障的发生时刻(步骤S12)。微机900在判定为当前设定的驱动电流If的电流量大于8A的情况下(步骤S13：是)，此时，无法根据DDa与DDb的比率检测故障，因而在将一个LED的最大额定电流8A设定为电流限制值后(步骤S14)，使处理返回到步骤S2。

微机900在检测出DDa＝0(Ifa＝0A)且DDb＝0(Ifb＝0A)的情况下(步骤S11：否)，判定为LED组A、B双方各有2个LED发生开路故障，使存储器800存储故障信息和故障的发生时刻(步骤S15)。微机900在为了保护电路通过将驱动电流If设定为电流限制值即0A而停止驱动电流If的供给后(步骤S16)，使处理返回到步骤S2。

微机900在判定为DDa：DDb＝1：2或者2：1(步骤S3：是)、且存储器800中存储有表示属于LED组A的一个LED发生开路故障或者属于LED组B的一个LED发生开路故障的故障信息的情况下(步骤S4：是)，使处理返回到步骤S2。

另一方面，当存储器800中没有存储表示属于LED组A的一个LED发生开路故障或者属于LED组B的一个LED发生开路故障的故障信息的情况下(步骤S4：否)，微机900判定为属于LED组A的一个LED发生开路故障或者属于LED组B的一个LED发生开路故障，使存储器800存储故障信息和故障的发生时刻(步骤S5)。

然后，微机900在判定为供给到剩余的正常LED的驱动电流超过最大额定电流的情况下(步骤S6：是)，设为驱动电流If＝正常LED的个数×最大额定电流(8A)，在将该驱动电流If设定为电流限制值后(步骤S7)，使处理返回到步骤S2。

在步骤S3为否的情况下，微机900在DDa：DDb＝1：1(0除外)的情况下(步骤S8：是)，判定在存储器800中是否存储有表示属于LED组A的一个LED发生开路故障或者属于LED组B的一个LED发生开路故障的故障信息(步骤S9)。当存储器800中存储有表示属于LED组A的一个LED发生开路故障或者属于LED组B的一个LED发生开路故障的故障信息的情况下(步骤S9：是)，微机900判定为属于LED组A的一个LED发生开路故障以及属于LED组B的一个LED发生开路故障，使存储器800存储故障信息和故障的发生时刻(步骤S10)。然后，微机900使处理进入步骤S5，反复以上说明的处理。

当存储器800中没有存储表示属于LED组A的一个LED发生开路故障或者属于LED组B的一个LED发生开路故障的故障信息的情况下(步骤S9：否)，微机900使处理返回步骤S2。在此，在为了修理而更换了LED的情况下，微机900使存储器800存储LED的更换时刻。微机900将更换时刻前的故障信息判断为无效，对驱动电流If设定4个LED时的最大额定电流即32A作为电流限制值。

如上所述，微机900检测LED的开路故障，考虑在故障前供给的驱动电流和LED的额定电流进行控制，以重新设定能够提供最佳亮度的驱动电流。

下面，说明在步骤S1中起动时进行的驱动电流If的设定。当存储器800中存储有表示属于LED组A的一个LED发生开路故障或者属于LED组B的一个LED发生开路故障的故障信息的情况下，微机900将驱动电流If设定为电流限制值即24A。当存储器800中存储有表示属于LED组A的一个LED发生开路故障且属于LED组B的一个LED发生开路故障的故障信息的情况下，微机900将驱动电流If设定为电流限制值即16A。

当存储器800中存储有表示属于LED组A的2个LED发生开路故障或者属于LED组B的2个LED发生开路故障的故障信息的情况下，微机900将驱动电流If设定为电流限制值即8A。这样，通过根据存储器800中存储的故障信息，在起动时将驱动电流If设定为电流限制值，能够以在起动时也不会超过LED的最大额定电流的方式控制LED的驱动电流If。

如上所述，实施方式的光源控制装置具有：恒流电路100，其一并对多个LED111、112、113、114供给电流；电流检测电路131、132，其将多个LED111、112、113、114分成组，检测按照各个LED组供给的电流的电流量；以及微机900，其根据各个LED组的电流量的比率检测LED的开路故障，在检测出LED的开路故障时进行控制，以减小从恒流电路100供给的电流。

因此，能够检测因开路故障造成的LED故障，并且，能够防止在其它没有故障的正常LED流过过大的电流。

另外，不对LED111、112、113、114单独进行电流检测，而是检测各个LED组的电流量，由此，能够实现电流检测电路的削减。

并且，即使在一个以上的LED发生开路故障的情况下，也能够对剩余的正常LED供给成为合适亮度的驱动电流，因而能够对使用者提供最佳亮度的光源。

另外，通过将微机900检测出的故障信息传递给控制光源控制装置的控制用个人计算机或者液晶显示装置等进行显示，能够将LED的故障状态即LED的更换必要性通知给使用者。通过催促使用者更换发生故障的LED，能够使光源显示装置恢复至全部LED发生故障以前的状态。

光源控制装置还具有存储器800，在作为故障检测部的微机900检测出LED的开路故障的情况下，在该存储器800存储表示被检测出开路故障的该LED的故障信息，微机900在起动时根据存储器800中存储的故障信息，将从恒流电路100供给的驱动电流If的电流量设定为电流限制值，以使供给到各个LED的电流为最大额定电流以下。因此，即使在起动时也能够控制LED的驱动电流If，使得不会超过LED的最大额定电流。

另外，也可以是，微机900在起动时根据存储器800中存储的故障信息，将从恒流电路100供给的驱动电流If的电流量设定为电流限制值，以使供给到各个LED的电流为最大允许电流以下。在这种情况下，即使在起动时也能够控制LED的驱动电流If，使得不会超过LED的最大允许电流。

在被检测出开路故障的LED被更换的情况下，微机900将与该LED有关的故障信息判定为无效，因而能够解除电流限制值的设定而提高LED整体的亮度。

另外，在本实施方式中，作为多个LED的集合体的一例，针对4个LED111、112、113、114的情况，说明了分成2个LED111、112所属的LED组A和2个LED113、114所属的LED组B的情况，但不限于此，只要是在一个恒流电路中将多个LED分成组并视为一个光源进行控制的结构，就能够得到相同的效果。

另外，在本实施方式中，说明了4个LED111、112、113、114的特性相同的情况，但微机900也可以进行考虑到特性及电路的偏差的判定。例如，微机900也可以进行如下的判定，在LED组A、B的电流比率为0.9：2.2～1.1：1.8时视为电流比率1：2，在电流比率为0.9：1.1～1.1：0.9时视为电流比率1：1，将电流0.2A以下视为0A。

另外，在本实施方式中，说明了微机900使存储器800存储LED的故障信息及其发生时刻、LED的更换信息及其发生时刻，但不存储发生时刻和更换时刻，而是设置在LED更换时将LED的故障信息无效化的单元，也能够得到相同的效果。

另外，在本实施方式中，说明了以LED为光源时的光源控制装置，但不限于此，例如在采用激光器等其它半导体光源时，也能够得到相同的效果。

另外，在本实施方式中，对LED组A、B分别设有电流检测电路，但也可以是如下的电路结构和控制方法，将电流检测电路和AD变换器作为一个电路，切换对LED组A、B分别设置的检测电阻的输出，将一个输出输入到电流检测电路和AD变换器，由此进行LED的电流检测。

另外，在本实施方式中说明的电流检测电路和AD变换器的规格及特性只是一例，只要能够得到相同的效果就不限于此。并且，基于电流检测电路和AD变换器的规格及特性的图3所示的变换表也只是一例，只要能够得到相同的效果就不限于此。

另外，本发明也可以作为将光源控制装置具有的特征性构成部分的动作作为步骤的光源控制方法来实现。并且，本发明也可以作为使计算机执行这样的光源控制方法中包含的各个步骤的程序来实现。并且，本发明也可以作为存储这种程序的计算机可读的记录介质来实现。此外，该程序也可以经由因特网等传输介质发布。

在上述实施方式中使用的全部数值是用于具体说明本发明的一例的数值。即，本发明不限于在上述实施方式中使用的各个数值。

并且，本发明的光源控制方法相当于图4和图5的处理的一部分或者全部。不一定需要包含图4和图5中的对应的全部步骤。即，本发明的光源控制方法只要仅包含能够实现本发明的效果的最小限度的步骤即可。例如，本发明的光源控制方法也可以是不包含步骤S5、S12的方法。

另外，光源控制方法中的各个步骤的执行顺序是用于具体说明本发明的一例，也可以是上述以外的顺序。并且，光源控制方法中的步骤的一部分和其它步骤也可以彼此独立地并行执行。

并且，典型地，光源控制装置的各个构成要素的一部分也可以作为集成电路即LSI(Large Scale Integration)来实现。例如，微机900和电流检测电路131、132也可以作为集成电路来实现。

另外，本发明能够在该发明的范围内适当对实施方式进行变形、省略。

Claims (4)

1.一种光源控制装置，其控制并联连接的多个光源，该光源控制装置具有：

电流供给部，其一并对所述多个光源供给电流；

电流检测部，其将所述多个光源分成组，检测按照各个所述组供给的电流的电流量；

故障检测部，其根据各个所述组的所述电流量的比率，检测所述光源的开路故障；以及

控制部，其在由所述故障检测部检测出所述光源的开路故障时进行控制，以减小从所述电流供给部供给的电流。

2.根据权利要求1所述的光源控制装置，其中，

所述光源控制装置还具有存储部，在所述故障检测部检测出所述光源的开路故障的情况下，将表示被检测出开路故障的该光源的故障信息存储到该存储部，

所述控制部在起动时根据所述存储部中存储的所述故障信息，将从所述电流供给部供给的电流的电流量设定为电流限制值，以使供给到各个所述光源的电流为最大允许电流以下。

3.根据权利要求2所述的光源控制装置，其中，

在被检测出开路故障的所述光源被更换的情况下，所述控制部将与该光源有关的所述故障信息判定为无效。

4.一种由光源控制装置执行的光源控制方法，该光源控制装置具有一并对并联连接的多个光源供给电流的电流供给部，并控制所述多个光源，所述光源控制方法包含以下步骤：

将所述多个光源分成组，检测按照各个所述组供给的电流的电流量；

根据各个所述组的所述电流量的比率，检测所述光源的开路故障；以及

在检测出所述光源的开路故障时进行控制，以减小从所述电流供给部供给的电流。