JP2000168432A - 光学車両表示装置 - Google Patents

光学車両表示装置

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JP2000168432A JP34293999A JP34293999A JP2000168432A JP 2000168432 A JP2000168432 A JP 2000168432A JP 34293999 A JP34293999 A JP 34293999A JP 34293999 A JP34293999 A JP 34293999A JP 2000168432 A JP2000168432 A JP 2000168432A
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Jens-Peter Seher
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Markus Maile
マルクス・マイレ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に自動車に信号燈として取り付けるのに適
した光学車両表示装置を提案すること。 【解決手段】 直列および／または並列に接続された１
組のＬＥＤを備え、その１組のＬＥＤが制御回路手段に
接続された光学車両表示装置であって、１組のＬＥＤ９
が、少なくとも１つのＬＥＤ９の少なくとも１つの列を
有するＬＥＤ９のマトリクスを有し、このＬＥＤ９のマ
トリクスの各列におけるＬＥＤ９が、直列または並列に
接続され、上記ＬＥＤ９のマトリクスの各列が、制御可
能な電流源としてはたらく第１の制御回路手段８，１１
に接続され、上記１組のＬＥＤ９が、ＬＥＤ９の両端の
電圧を設定電流の関数として調整するために、電圧源と
してはたらく第２の制御回路手段５に接続された装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直列および／または並
列に接続された１組のＬＥＤを備え、その１組のＬＥＤ
が制御回路手段に接続された光学車両表示装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】そのような光学車両表示装置は、乗用車
の追加の第３の制動燈として知られており、その場合、
ＬＥＤ、すなわち発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略称
する。）は、最大３〜４個のＬＥＤによるｎの直列回路
の並列接続、あるいは同じ順電圧クラスのｎ個のＬＥＤ
の最大３〜４の並列回路の直列接続のマトリクス回路と
して接続される。電流を設定するとき、ＬＥＤは、直列
抵抗を備え、その抵抗値は、それぞれのＬＥＤの順電圧
クラスの関数として選択される。
【０００３】また、過去に、自動車に関して、特に尾
燈、制動燈、後退燈、点滅指示燈などに使用された白熱
電球の実施態様にＬＥＤを使用することは本質的に有利
である。白熱電球の欠点には、白熱電球が、効率が低く
かつ寿命が制限されている点、対応する色（波長）を、
損失をさらに大きくする追加のフィルタによって実現し
なければならない点、白熱電球は、かさばり、そのため
車両の形状に合った浅い設計が不可能であるという点、
寿命が限られているために、簡単な交換を可能にするラ
ンプ・ソケットを使用し、それにより車内に追加の空間
を必要とするという点、白熱電球が、特に制動操作では
っきりと分かる遅延点灯応答を有するという点、および
直流電圧による白熱電球の輝度制御には必ず抵抗損失と
それに対応する発熱が伴うという点がある。
【０００４】自動車分野における白熱電球のこのような
欠点と比べて、ＬＥＤは、長い寿命を有し、小さな平面
的な設計と、たとえば乗用車のトランク部分内に照明素
子を立体配置する能力のため、スペースを節約すること
ができる。さらに、赤、緑および青のＬＥＤの混合また
は様々な色を有するＬＥＤによって任意の色の光スポッ
トを作成することができるので、様々な色が可能であ
る。ＬＥＤは、素早い点灯が可能なため、特に制動燈と
して使用されるときに安全面を向上させ、たとえば、先
行車両の制動操作を早く検出することができるので、１
２０ｋｍ／時間の速度で走行しているとき、後続車両の
停止距離を約５メートル長くする。さらに、ＬＥＤは、
高い耐衝撃性と耐振動性、ならびに低い固有温度を有す
る。白熱電球と比べて、同じ輝度を生成するのに必要な
電力は、１／４〜１／５である。
【０００５】しかしながら、ＬＥＤの実施態様におい
て、特に制動燈と尾燈用に、過去において利用可能な実
施態様では、電力消費が大きく、これは、抵抗器と半導
体部品において、ほとんど完全に熱に変換されていたた
めである（一般に、３〜５ワット）。車両で生じる温度
と関連したこの熱の発生は、従来の設置条件下では、チ
ップを１２５℃を超える許容不可能な高い温度にするこ
とがある。したがって、過去において既知のＬＥＤ制動
燈に関する追加の熱問題を防ぐために、ランプ１つ当た
りのＬＥＤの数を３または４の整数倍として選択するこ
とが好ましい。ＬＥＤ回路基板上の抵抗器および／また
は半導体部品の構成は、ＬＥＤの追加の熱応力を表す。
そのようなランプの大量生産に関するもう１つの問題
は、特に同じ順電圧クラスにおいてｎ個のＬＥＤの最大
３〜４の並列接続の直列接続を有する前述のマトリクス
回路の場合に混合アセンブリが不可能なため、ＬＥＤの
順電圧クラスが異なることである。したがって、それぞ
れのランプ設計ごとにいくつかの異なる順電圧クラスを
処理しなければならず、これにより、望ましくない様々
な変形ができる。過去に使用された直列抵抗の場合は、
ＬＥＤの動作点を、車両の搭載電圧の１つの電圧値にし
か設定することができず、したがって、１つの電圧クラ
ス内でＬＥＤの順電圧が広く分布するため、抵抗回路に
おける動作点の設定が常にぶれる。いくつかの公差（リ
フレクタの品質、幾何学的公差、輝度クラスの帯域幅、
抵抗公差、順電圧クラスの帯域幅、光ディスクおよび光
作用素子の透過率）の重なりは、概して、量産において
光値の広い散乱をもたらすことがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、前述の欠点を克服し、特に自動車に信号燈とし
て取り付けるのに適した光学車両表示装置を提案するこ
とである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、主と
なる請求項の特徴を有する光学車両表示装置によって達
成される。追加の有利な実施形態は、従属請求項に示さ
れる。
【０００８】本発明によれば、１組のＬＥＤが、ＬＥＤ
のマトリクスを有し、このマトリクスは、直列に接続さ
れた列と並列に接続された列になった少なくとも１つの
ＬＥＤの少なくとも１つの列からなる。ＬＥＤマトリク
スの各列は、制御可能な電流源としてはたらく第１の制
御回路手段に接続され、１組のＬＥＤは、ＬＥＤの両端
の電圧を設定電流の関数として調整するために、電圧源
としてはたらく第２の制御回路手段に接続される。この
構成により、各列、すなわち各ＬＥＤ分岐における電流
動作が一定になり、それにより、異なる順電圧クラスの
分割がなくなり、１つの分岐に様々な順電圧クラスを配
置することができる。したがって、これにより、組立て
における様々な変形ならびに組立ての失敗の危険が減少
する。電流が一定であるため、ＬＥＤの動作設定が正確
になる。個々のＬＥＤを調整するのに抵抗器が必要ない
ため、これに対応する抵抗器における熱の生成がなくな
る。ＬＥＤの数は自由に選択することができ、すなわ
ち、３または４の倍数における段階的な変化は必要な
い。これにより、概して、システムによる総電力消費量
が少なくなる。
【０００９】マトリクスの定義において示された列は、
各列に１つのＬＥＤまたは直列接続のＬＥＤである。い
くつかの列または分岐を並列に接続することができる。
この接続において、ＬＥＤの配置に関して、行という用
語を列という用語の代わりに使用することができる（観
察する角度による）。
【００１０】第１の制御回路手段は、行にすべてまたは
直列に接続されたＬＥＤと並列に接続されたいくつかの
列のＬＥＤの数と配列によって、対応する数の電流源を
有する。制御可能な電流源によって、電流の設定によっ
て所望の輝度を設定することができる。第１の制御回路
手段によって制御された第２の制御回路手段は、設定さ
れた回路構成と電流により、必要でかつ適切な電圧を自
動的に設定する。したがって、複数の直列のＬＥＤを有
する１つの列だけを使用するときに、車両配線システム
によって供給される電圧と比較して第２の制御回路手段
によって電圧を、上方に調整されなければならず、それ
に対して、いくつかの並列の列の配置が少数のＬＥＤを
有する場合、電圧は下げられる。さらに、上方と下方の
変換の組合せが可能である。
【００１１】電力消費を最少にするために、ＬＥＤの適
切な動作に必要な可能な最低電圧が、第２の制御回路手
段によって設定される。好ましい実施形態によれば、制
御回路手段は、論理回路手段を含み、定電流源のプログ
ラムと設定は、そのような論理回路手段で行われる。第
２の制御回路手段内の電圧は、たとえばパルス幅変調方
式（ＰＷＭ）によりＤＣ−ＤＣコンバータによって設定
することができる。
【００１２】１つまたは複数のＬＥＤが故障した場合
は、構成により表示装置全体が動作しなくなるか、対応
する輝度値を想定して、さらなる動作を許容することが
できる。もう１つの実施形態によれば、論理回路手段
は、いずれの場合も信号を送り、交換が必要かまたは補
償が可能であるという指示を提供する。
【００１３】特に、完全な光学車両表示装置を作成する
ために、最終検査において、製造公差を補正し、同じ光
値に異なる輝度クラスを設定する必要がある。そのた
め、第１の制御回路手段は、ＬＥＤに流れる電流を外部
から設定することができる設定および／または制御手段
を有する。そのような設定および／または制御手段の例
は、ＬＥＤ電流を適切に設定するために周囲光を測定す
る光検出器でもよい。ＬＥＤ電流の適切な設定は、様々
な昼光や天候条件を補償することができる。
【００１４】もう１つの実施形態手段において、論理回
路手段に接続された温度を定義する手段が提供される。
たとえば、１つまたは複数のＬＥＤの順電圧の測定によ
り温度を定義することができ、したがって、ＬＥＤ電流
を制御することにより、最高接合部温度を超えることは
ない。
【００１５】もう１つの実施形態によれば、論理回路手
段は、昼間と夜間の動作において輝度を調整し、尾燈を
停止燈にまたはその逆に切り換えるために、人間の目に
は見えない周波数の周期でＬＥＤをオン／オフする。こ
の手段は、その寿命に関してＬＥＤに均一の負荷を提供
する。
【００１６】第１と第２の回路手段および論理回路手段
は、車両内の灯り部分、各灯りへのプラグ・コネクタ、
または車両の中央制御電子回路部分に配置することがで
きる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を添付図面と関連
して詳細に説明する。
【００１８】図１に示した基本回路は、負荷１とキャパ
シタ２の並列接続の構成を示す。この並列接続自体は、
ダイオード３とコイル４の直列接続によって、たとえば
中央位置（図示しない）において信号トリガ・ソースに
接続される。制御回路５は、コイル４とダイオード３の
間に接続され、ダイオード３、キャパシタ２、および負
荷１と並列に接続される。ダイオード３は互いに並列接
続された負荷１とキャパシタ２に直列接続されている。
制御回路５は、スイッチ６によるパルス幅変調によっ
て、負荷１の動作に必要な電圧を設定する。制御回路５
は、単独で、またはスイッチ６とともに第１の制御回路
手段を構成する。制御回路５は、図２に示した論理回路
（論理回路手段）８に線７によって接続される。
【００１９】図２は、直列接続された複数の発光ダイオ
ード（以下、ＬＥＤ９と略称する。）９を有する図１に
よる負荷１の構造を示す。たとえば、ＬＥＤ９として、
既知の高性能ＬＥＤ９を使用することができる。しかし
ながら、本質的に、赤、緑および青の色を有する３つの
ＬＥＤ９が１つの光点を形成し、適切なトリガリングに
よって灯りに必要な色を生成することができる。図２が
示すように、各ＬＥＤ９をスイッチ１０によって短絡す
ることができ、それにより、１つのＬＥＤ９が故障した
場合に、論理回路８によって対応するＬＥＤ９のを短絡
させることによって他のＬＥＤ９が動作し続けるか、循
環的な変形によってＬＥＤ９を短絡させることによって
ＬＥＤ９を薄暗くすることができる。論理回路８に接続
されるもう１つの制御回路１１は、ＬＥＤ９と直列に接
続される。論理回路８は、また、線１２によって制御回
路１１の入力に接続される。ＬＥＤ９を流れる一定電流
は、ＬＥＤ９が何個点灯しているかに関係なく、制御回
路１１と検出回路１１ｂによって論理回路８による調整
電流として設定される。制御回路５は、制御回路５と設
定電流の関数として、直列接続されたすべてのＬＥＤ９
の代表として直列接続されたＬＥＤ９の１つの分岐だけ
の電圧を設定するため、個別の電流源は不要である。こ
の実施形態では、すべてのＬＥＤ９の電圧を、たとえば
ＬＥＤ９の直列接続により、１２ボルトまたは２０ボル
トの低い搭載電圧に比べて６０ボルトまで高く調整しな
ければならない。また、論理回路８は、制御回路１１に
よる電流を温度の関数として調整できるようにするため
に、１つまたは複数のＬＥＤ９の順電圧を測定する手段
１３に接続される。論理回路８と制御回路１１は第２の
制御回路手段を構成する。
【００２０】図３による基本回路において、同じ要素は
同じ照合番号で示される。図１による基本回路と比較し
て、この回路では、負荷の設計が修正されているため、
コイル４は、キャパシタ２と負荷１の並列接続と直列に
接続される。ダイオード３は、ブロッキング方向にこの
直列接続と並列に配置される。前の例と全く同じよう
に、負荷の電圧は、制御回路５と信号線１４のパルス幅
変調によって操作される各スイッチ６による基準電流で
設定される。
【００２１】図４は、負荷の設計を示し、直列に接続さ
れたＬＥＤ９のいくつかの並列接続された列を示し、こ
の場合、それぞれの直列接続は、論理回路８に接続され
た電流源に割り当てられる。論理回路８は、線７を介し
て制御回路５に接続される。個々のＬＥＤ９分岐の並列
接続のために、それぞれの分岐における一定電流が電流
源１５によって保証され、したがって、一定電流は、制
御回路１１に接続された電流源１５から加えられ、この
制御回路１１は、検出手段としての周囲光検出回路１１
ｂを含む。図３と図４による実施形態において、制御回
路５は、個々のＬＥＤ９列の並列接続による搭載車両回
路網よりも、たとえば８．５ボルト低い電圧に設定され
る。両方の実施形態において、所望の輝度に必要な電流
範囲は、製造公差を考慮した適切な係数でプログラムさ
れる。この場合、それぞれの電圧が、加えられる電流の
関数として設定され、制御回路５は、常に、ＬＥＤ９の
最適動作に必要な最低の電圧で設定される。論理回路８
と制御回路１１は、電流源１５とともに第２の制御回路
手段を構成する。
【００２２】論理回路手段８の接続手段としての端子１
６は、製造公差を補正するために、たとえば帯域の端に
おいて望ましくかつ必要な一定電流を外部で設定しプロ
グラムしたり、異なる輝度クラスのＬＥＤ９に同一の光
値を設定したりするために使用される。個々のＬＥＤ９
の故障を、追加の線（図示しない）で中央位置に報告す
ることができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明による光学車両表示装置では、Ｌ
ＥＤマトリクスの各列は、制御可能な電流源としてはた
らく第１の制御回路手段に接続され、１組のＬＥＤは、
ＬＥＤの両端の電圧を設定電流の関数として調整するた
めに、電圧源としてはたらく第２の制御回路手段に接続
される。この構成により、各列、すなわち各ＬＥＤ分岐
における電流動作が一定になり、それにより、異なる順
電圧クラスの分割がなくなり、１つの分岐に様々な順電
圧クラスを配置することができる。したがって、これに
より、組立てにおける様々な変形ならびに組立ての失敗
の危険が減少する。電流が一定であるため、ＬＥＤの動
作設定が正確になる。個々のＬＥＤを調整するのに抵抗
器が必要ないため、これに対応する抵抗器における熱の
生成がなくなる。ＬＥＤの数は自由に選択することがで
き、すなわち、３または４の倍数における段階的な変化
は必要ない。これにより、概して、システムによる総電
力消費量が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光学車両表示装置の実施の形態に
よる直列にのみ接続されたＬＥＤを有する負荷の基本回
路構成を示す図である。
【図２】図１の負荷の回路構成を示す図である。
【図３】本発明による光学車両表示装置の他の実施の形
態によるいくつかの並列接続されたＬＥＤの列構成の基
本回路構成を示す図である。
【図４】図３の基本回路による負荷の回路構成を示す図
である。
【符号の説明】
１ 負荷 ２ キャパシタ ３ ダイオード ４ コイル ５ 制御回路 ６，１０ スイッチ ８ 論理回路 ９ 発光ダイオード（ＬＥＤ） １１ 制御回路 １３ 順電圧を測定する手段 １５ 電流源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イェンス・ペーター・ゼーアー ドイツ連邦共和国シュトゥットゥガルト 70599， レムピスシュトラーセ ９ (72)発明者 マルクス・マイレ ドイツ連邦共和国ベーブリンゲン 71032, アドレアシュトラーセ 35

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直列および／または並列に接続された１
    組のＬＥＤを備え、その１組のＬＥＤが制御回路手段に
    接続された光学車両表示装置であって、 １組のＬＥＤが、少なくとも１つのＬＥＤの少なくとも
    １つの列を有するＬＥＤのマトリクスを有し、このＬＥ
    Ｄのマトリクスの各列におけるＬＥＤが、直列または並
    列に接続され、 上記ＬＥＤのマトリクスの各列が、制御可能な電流源と
    してはたらく第１の制御回路手段に接続され、 上記１組のＬＥＤが、ＬＥＤの両端の電圧を設定電流の
    関数として調整するために、電圧源としてはたらく第２
    の制御回路手段に接続された光学車両表示装置。
  2. 【請求項２】 上記第２の制御回路手段が、電力消費を
    最小にするために、ＬＥＤの適切な動作に必要な最低の
    可能な電圧を設定することを特徴とする請求項１に記載
    の光学車両表示装置。
  3. 【請求項３】 上記第１の制御回路手段が、上記第２の
    制御回路手段に接続された論理回路手段を含むことを特
    徴とする請求項１または２に記載の光学車両表示装置。
  4. 【請求項４】 上記第２の制御回路手段において、電圧
    がパルス幅変調によって設定されることを特徴とする請
    求項１ないし３のいずれか１項に記載の光学車両表示装
    置。
  5. 【請求項５】 上記論理回路手段が、１つまたは複数の
    ＬＥＤが故障したときに信号を送ることを特徴とする請
    求項３または４に記載の光学車両表示装置。
  6. 【請求項６】 上記第１の制御回路手段が、周囲光およ
    び／または周囲条件によってＬＥＤの電流を設定するた
    めに、接続手段と検出手段を有することを特徴とする請
    求項１から５のいずれかに記載の光学車両表示装置。
  7. 【請求項７】 順電圧を測定する手段を設け、該手段
    が、最大許容接合温度以下でＬＥＤ電流を設定するため
    に、１つまたは複数のＬＥＤの順電圧を測定するように
    構成されたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれ
    か１項に記載の光学車両表示装置。
  8. 【請求項８】 上記論理回路手段が、昼間と夜間の動作
    における輝度を設定するために、人間の目に見えない周
    波数でＬＥＤを周期的に切り換えることを特徴とする請
    求項３ないし７のいずれか１項に記載の光学車両表示装
    置。
JP34293999A 1998-12-03 1999-12-02 光学車両表示装置 Pending JP2000168432A (ja)

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EP99117635:5 1999-09-08
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