JP2005332586A - Lighting dimmer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の計器類等の照明輝度をデューティ制御によって調整する照明調光装置に係り、詳しくは夜間等において照明用光源に供給する電力を低減させてデューティ制御を行なうようにした照明調光装置に関する。 The present invention relates to an illumination dimming device that adjusts the illumination brightness of a vehicle instrument or the like by duty control. More specifically, the illumination control is such that duty control is performed by reducing power supplied to an illumination light source at night or the like. The present invention relates to an optical device.
一般に車両では、夜間等においてコンビネーションメータ等の照明輝度をデューティ制御によって調整できるようにしている。夜間用ランプのスイッチがオンされたことに基づいて照明灯に直列に電流制限用抵抗を介設することで夜間に応じた輝度に減光するとともに、デューティ制御によって照明輝度を調整できるようにしたものが知られている(特許文献1〜3参照)。また、昼間は照明用ランプと調光用の可変抵抗器とが直列接続されており調光用ランプの輝度を0〜100%が調節でき、夜間でライトスイッチがオンにされると、照明用ランプに直列にドロッパ抵抗が介設され、照明用ランプの輝度を調光用の可変抵抗器の最大範囲で0〜20%の間で調整できるようにした照明調光器が知られている(特許文献4参照)。
照明用光源の輝度をデューティ制御によって0%(消灯)〜100%(昼間の最大輝度)まで可変できるようにした場合、夜間の輝度調整範囲は0%〜20%程度でよいので、夜間の輝度を細かいステップで調整することが困難である。例えば、PWM信号のデューティを1%単位で制御したとしても、昼間の最大輝度に対して1%の分解能でしか調整できない。 When the brightness of the illumination light source can be varied from 0% (lights off) to 100% (maximum brightness during the daytime) by duty control, the brightness adjustment range at night may be about 0% to 20%. Is difficult to adjust in fine steps. For example, even if the duty of the PWM signal is controlled in units of 1%, it can be adjusted only with a resolution of 1% with respect to the maximum luminance in the daytime.
そこで、夜間においては、照明用光源に直列に電流制限抵抗(ドロッパ抵抗)を介設することで、照明用光源に供給される電流を低減し、電流を低減した状態でデューティ制御を行なうことが、従来なされている。 Therefore, at night, by providing a current limiting resistor (dropper resistor) in series with the illumination light source, the current supplied to the illumination light source can be reduced, and duty control can be performed with the current reduced. Has been made traditionally.
しかしながら、照明用光源に直列に電流制限抵抗(ドロッパ抵抗)を介設して昼間の最大輝度の20%程度に減光させるためには、電流制限抵抗(ドロッパ抵抗)に許容電力が比較的大きなものを用いる必要がある。また、照明用電源に車両のバッテリを用いる場合、バッテリ電圧の変動によって照明輝度が変動しないようにするための回路等を設ける必要がある。このため照明調光装置の小型化が困難である。 However, in order to reduce the light to about 20% of the maximum daytime luminance by providing a current limiting resistor (dropper resistor) in series with the illumination light source, the allowable power is relatively large in the current limiting resistor (dropper resistor). It is necessary to use something. In addition, when a vehicle battery is used as the illumination power source, it is necessary to provide a circuit or the like for preventing the illumination luminance from fluctuating due to fluctuations in battery voltage. For this reason, it is difficult to reduce the size of the illumination light control device.
本発明はこのような課題を解決するためなされたもので、照明用光源を定電流駆動することでバッテリ電圧の変動によって照明輝度が変動しないようにするとともに、夜間では定電流値を低減して定電流駆動期間をPWM信号のデューティ比に基づいて制御することで、夜間の照明輝度を高い分解能で調節できるようにした照明調光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem. By driving the illumination light source at a constant current, the illumination brightness does not fluctuate due to the fluctuation of the battery voltage, and the constant current value is reduced at night. An object of the present invention is to provide an illumination dimming device capable of adjusting the nighttime illumination brightness with high resolution by controlling the constant current drive period based on the duty ratio of the PWM signal.
前記課題を解決するため本発明に係る照明調光装置は、照明用光源と、この照明用光源を定電流で駆動する定電流回路と、この定電流回路の定電流値を少なくとも2段階に切り替える定電流値切替回路と、定電流回路による照明光源の定電流駆動の期間をPWM信号のデューティに応じて制御するPWM駆動回路とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, an illumination dimming device according to the present invention switches an illumination light source, a constant current circuit that drives the illumination light source with a constant current, and switches a constant current value of the constant current circuit in at least two stages. A constant current value switching circuit and a PWM drive circuit that controls a constant current drive period of the illumination light source by the constant current circuit according to the duty of the PWM signal.
なお、照明用光源は1または複数の発光ダイオードで構成することができる。また、定電流回路は、エミッタ側に電流値設定用抵抗が接続され、コレクタ側に照明用光源が接続されたトランジスタからなり、定電流値切替回路はトランジスタのベースに供給する電圧を変更することで照明用光源に供給される定電流値を切り替えるようにしてもよい。 The illumination light source can be composed of one or a plurality of light emitting diodes. The constant current circuit is composed of a transistor having a current value setting resistor connected to the emitter side and an illumination light source connected to the collector side, and the constant current value switching circuit changes the voltage supplied to the base of the transistor. The constant current value supplied to the illumination light source may be switched.
照明用光源を定電流駆動することで、照明用電源の電源電圧が変動しても照明輝度が変動することがない。定電流値を2段階に切り替えることで、夜間に照明輝度を減光させることができる。そして、定電流値を減少させた状態でデューティ制御を行なうことで、夜間の照明輝度を高い分解能で調節できる。 By driving the illumination light source at a constant current, the illumination brightness does not vary even if the power supply voltage of the illumination power source varies. By switching the constant current value in two stages, the illumination brightness can be reduced at night. And by performing duty control in a state where the constant current value is reduced, it is possible to adjust nighttime illumination brightness with high resolution.
以下、発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the invention will be described based on examples.
図1は本発明の一実施例に係る照明調光装置の回路構成を示す図である。図1に示す照明調光装置は、複数の発光ダイオードD1〜D8からなる照明用光源1と、各発光ダイオードD1〜D8を定電流駆動する定電流回路2と、各発光ダイオードD1〜D8の定電流駆動期間をPWM信号のデューティに応じて制御するPWM駆動回路3と、定電流回路2の定電流値を減光信号に基づいて変更する定電流値切替回路4と、照度センサ5および調光操作部6からの入力に基づいて減光信号およびPWM信号を出力する調光制御部(CPU部)7と、車載のバッテリ8から電力の供給を受けて安定化電源VCCを出力する定電圧電源回路9とからなる。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of an illumination dimmer according to an embodiment of the present invention. The illumination dimming device shown in FIG. 1 includes an
各発光ダイオードD1〜D8は、図示しないインストルメントパネルに設けられた各種の計器類や各種車載設備の操作・表示部等を照明するためのものである。照明用の電源はバッテリ電源VBBを用いている。本実施の形態では、3個の発光ダイオードを直列接続したものを2組と2個の発光ダイオードを直列接続したものを1組設け、それぞれの組毎に定電流駆動する構成としている。このため定電流回路2は、3組の発光ダイオード直列接続回路毎に対応して、NPNトランジスタQ1,Q2,Q3とエミッタ抵抗R1,R2,R3とからなる定電流回路をそれぞれ設けている。この定電流回路2は、NPNトランジスタのベースに供給される定電流値制御電圧Vbとエミッタ抵抗値によって発光ダイオードに流れる定電流値が設定される。ここで、定電流値制御電圧をVb、エミッタ抵抗値をRe、NPNトランジスタのベース・エミッタ間電圧をVbeとすれば、発光ダイオードに供給される定電流値Iledは、Iled=(Vb−Vbe)/Reの関係になる。
Each of the light emitting diodes D1 to D8 is for illuminating various instruments provided on an instrument panel (not shown), operation / display units of various in-vehicle facilities, and the like. A battery power source VBB is used as a power source for illumination. In the present embodiment, two sets of three light-emitting diodes connected in series and one set of two light-emitting diodes connected in series are provided, and each set is driven at a constant current. Therefore, the constant
このように各発光ダイオードD1〜D8を定電流駆動することで、バッテリ8の電源電圧が変動しても各発光ダイオードD1〜D8に供給される電流が変動することはなく、バッテリ8の電源電圧変動に伴って輝度が変動することはない。
Thus, by driving each of the light emitting diodes D1 to D8 at a constant current, the current supplied to each of the light emitting diodes D1 to D8 does not fluctuate even if the power supply voltage of the
PWM駆動回路3は、トランジスタ等を用いた電子スイッチ回路で構成されており、PWM信号の論理レベルがHレベルの間は定電流値切替回路4の出力である定電流値制御電圧Vbを定電流回路2の各NPNトランジスタのベースに供給し、PWM信号の論理レベルがLレベルの間はグランド電位を定電流回路2の各NPNトランジスタのベースに供給する。
The
定電流回路2は、定電流値制御電圧Vbが供給されている間はその定電流値制御電圧Vbに基づいて設定される定電流値で各発光ダイオードD1〜D8を駆動する。定電流値制御電圧Vbが供給されていないときは、各発光ダイオードD1〜D8に電流は供給されない。これにより、各発光ダイオードD1〜D8に供給される電流の平均値がPWM信号のデューティに基づいて制御され、各発光ダイオードD1〜D9の輝度を調整することができる。
While the constant current value control voltage Vb is supplied, the constant
定電流値切替回路4は、定電流回路2の各NPNトランジスタQ1〜Q3のベースに供給する定電流値制御電圧Vbを非減光時と減光時とで変更するものである。この定電流値切替回路4は、PNPトランジスタQ41を用いた定電圧回路を基本に構成されている。減光信号が出力されていない状態(減光信号がLレベルの状態)では、トランジスタ回路で構成される電子スイッチ回路S41はオフ(非導通状態)である。このときのPNPトランジスタQ41のベース電位は、抵抗R41と抵抗R42との分圧によって決まり、PNPトランジスタQ41のベース電位よりもPNPトランジスタQ41のエミッタ・ベース間電圧分だけ高い電圧が、エミッタ抵抗R43とPNPトランジスタQ41のエミッタとの接続点から出力される。
The constant current
減光信号が出力されている状態(減光信号がHレベルの状態)では、電子スイッチ回路S41はオン(導通状態)である。このときのPNPトランジスタQ41のベース電位は、抵抗R41と、抵抗R42と抵抗R44との並列合成抵抗との分圧によって決まる。したがって、定電流値切替回路4から出力される定電流値制御電圧Vbは、減光時には非減光時よりも低い電圧となる。
In the state where the dimming signal is output (the dimming signal is at the H level), the electronic switch circuit S41 is on (conducting state). At this time, the base potential of the PNP transistor Q41 is determined by the divided voltage of the resistor R41 and the parallel combined resistor of the resistor R42 and the resistor R44. Therefore, the constant current value control voltage Vb output from the constant current
本実施の形態では、非減光時の定電流値制御電圧Vb(非減光時)に基づいて定電流回路の定電流駆動値(すなわち発光ダイオードの駆動電流値)が例えば約100mAとなり、減光時の定電流値制御電圧Vb(減光時)に基づいて定電流回路の定電流駆動値(すなわち発光ダイオードの駆動電流値)が例えば約21mAとなるように、定電流値制御電圧Vbを切り替えるようにしている。 In the present embodiment, the constant current driving value of the constant current circuit (that is, the driving current value of the light emitting diode) is, for example, about 100 mA based on the constant current value control voltage Vb (non-dimming) at the time of non-dimming. The constant current value control voltage Vb is set so that the constant current drive value of the constant current circuit (that is, the drive current value of the light emitting diode) is about 21 mA, for example, based on the constant current value control voltage Vb during light (during dimming). I try to switch.
調光制御部(CPU部)7は、マイクロコンピュータシステムを用いて構成しており、図示しないROM等に格納された制御プログラムによって、調光段階設定部71、減光制御部72、昼間用調光デューティテーブル73、夜間用調光デューティテーブル74、PWM信号生成部75、及び各種判断・処理手段を構成している。
The dimming control unit (CPU unit) 7 is configured using a microcomputer system, and is controlled by a dimming
調光操作部6は、調光段階を設定するためのスイッチ等を備える。調光段階のアップ/ダウン操作信号は、図示しない入力インタフェース回路を介して調光段階設定部71に供給される。調光段階設定部71は、調光段階のアップ/ダウン操作に基づいて調光段階を設定する。設定された調光段階は、PWM信号生成部75および減光制御部72へ供給される。本実施の形態では、調光輝度を消灯を含めて16段階に調整できるようにしている。
The dimming operation unit 6 includes a switch or the like for setting the dimming stage. The dimming stage up / down operation signal is supplied to the dimming
照度センサ5によって検出された周囲の明るさに応じた照度検出信号は、調光制御部(CPU部)7内の図示しないA/D変換器を介してデジタルデータに変換され、減光制御部72に供給される。減光制御部72は、照度センサ5によって検出された周囲の明るさに基づいて昼間であるか夜間であるかを判断する。昼間/夜間の判断結果は、PWM信号生成部に供給される。減光制御部72は、夜間であると判断した場合には、図示しない出力インタフェース回路を介して減光信号を出力する。なお、本実施の形態において、減光制御部72は、夜間であっても調光段階が最大に設定されている場合には、減光信号を出力しないようにしている。これにより、夜間であっても調光段階を最大に設定することで、照明輝度を最大にできるようにしている。
The illuminance detection signal according to the ambient brightness detected by the
なお、夜間の判断は、夜間用ライトのスイッチがオンされたこと等に基づいて行なうようにしてもよい。また、減光を行なわせるためのスイッチが設けられており、その減光スイッチがオンされたことに基づいて夜間と判断するようにしてもよい。このような場合には、照度センサ5を設ける必要はない。
The determination at night may be made based on the fact that the night light switch is turned on. Moreover, a switch for performing dimming may be provided, and it may be determined that the night is based on the dimming switch being turned on. In such a case, it is not necessary to provide the
昼間用調光デューティテーブル73には、昼間用の調光デューティデータが各調光段階との対応を付けて格納されている。夜間用調光デューティテーブル74には、夜間用の調光デューティデータが各調光段階との対応を付けて格納されている。本実施の形態では、各調光デューティデータをEEPROM等の書き換え可能な不揮発性メモリに格納している。なお、昼間は照明輝度を固定する(調光を行なわない)仕様の場合は、昼間用調光デューティテーブル73は不要である。 The daytime dimming duty table 73 stores daytime dimming duty data in association with each dimming stage. The night-time dimming duty table 74 stores night-time dimming duty data in association with each dimming stage. In the present embodiment, each dimming duty data is stored in a rewritable nonvolatile memory such as an EEPROM. Note that the daytime dimming duty table 73 is not required in the case of a specification in which the illumination luminance is fixed (no dimming is performed) during the daytime.
PWM信号生成部75は、昼間/夜間の判断結果に基づいて該当する調光デューティテーブル73,74から設定された調光段階のデューティデータを読み出し、読み出したデューティのPWM信号を生成し、図示しない出力インタフェース回路を介してPWM信号を出力する。
The PWM
図2は本実施例に係る照明調光装置の夜間における調光特性を示す図である。本実施の形態では、調光段階をステップ0〜ステップ15までの16段階に調節できるようにしている。最大輝度であるステップ15では、夜間であっても減光信号を出力せずに(減光信号オフ)、光源(発光ダイオード)の電流を100mAに設定し、調光デューティを95%としている。これにより、相対輝度を95としている。なお、ここでは、光源(発光ダイオード)の輝度が光源(発光ダイオード)の電流に正比例するものとして、光源(発光ダイオード)の電流(I)と調光デューティ(D)とを乗じて得た値を相対輝度(L)としている。
FIG. 2 is a diagram illustrating the dimming characteristics at night of the illumination dimming apparatus according to the present embodiment. In the present embodiment, the dimming stage can be adjusted to 16 stages from
夜間において調光段階がステップ14以下の場合は、減光信号が出力される(減光信号オン)。これにより、光源(発光ダイオード)の電流は21mAに低減された状態で、PWM信号によるデューティ制御がなされる。ステップ14では、調光デューティを95%に設定し、相対輝度を20としている。ステップ13では、調光デューティを71%に設定し、相対輝度を15としている。ステップ2では、調光デューティを3%に設定し、相対輝度を0.63としている。ステップ1では、調光デューティを2%に設定し、相対輝度を0.42としている。ステップ0では、調光デューティを0%(PWM信号の出力を停止)とし、消灯状態としている。
If the dimming stage is
図3は夜間において減光を行なわないで調光を行なった場合(従来)の調光特性を説明する図である。光源(発光ダイオード)の電流を100mAに固定したまま、調光デューティのみで調光を行なった場合には、調光デューティを1%単位で変更しても相対輝度の変化は1であり、低輝度領域で十分な分解能を得ることができない。 FIG. 3 is a diagram for explaining dimming characteristics when dimming is performed without dimming at night (conventional). When dimming is performed with only the dimming duty while the current of the light source (light emitting diode) is fixed at 100 mA, the change in relative luminance is 1 even if the dimming duty is changed in units of 1%. A sufficient resolution cannot be obtained in the luminance region.
これに対して、図2に示したように、光源(発光ダイオード)の電流を100mAから21mAに低減し、照明輝度を低下させた状態でデューティ制御を行なうことで、調光デューティを1%単位で変更した際の相対輝度の変化は0.21となり、低輝度領域で高い分解能を得ることができる。 On the other hand, as shown in FIG. 2, the current of the light source (light emitting diode) is reduced from 100 mA to 21 mA, and the duty control is performed in a state where the illumination luminance is lowered, so that the dimming duty is in units of 1%. The change of the relative luminance when changed with is 0.21, and a high resolution can be obtained in the low luminance region.
図4は本発明の他の実施例に係る照明調光装置の要部構成を示す図、図5は本発明のさらに他の実施例に係る照明調光装置の要部構成を示す図である。図4に示すように、メータ部、警告灯部、走行距離計部、車載オーディオ機器等の動作表示・操作部、カーエアコン等の動作表示・操作部などの各部毎に対応して照明用光源1,11、定電流回路2,12をそれぞれ設け、各部毎に応じた輝度が得られるようにしてもよい。さらに、図5に示すように、各部毎に、照明用光源1,11、定電流回路2,12、PWM駆動回路3,13および定電流値切替回路4,14をそれぞれ設けるとともに、各部毎に対応した複数系統のPWM信号をそれぞれ生成して、各部毎に異なる調光特性(輝度変化特性)や異なる減光特性(各部毎に夜間の最大輝度を異ならしめる)を実現するようにしてもよい。
FIG. 4 is a diagram showing a main configuration of an illumination dimming device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing a main configuration of an illumination dimming device according to still another embodiment of the present invention. . As shown in FIG. 4, an illumination light source corresponding to each unit such as a meter unit, a warning light unit, an odometer unit, an operation display / operation unit of an in-vehicle audio device, an operation display / operation unit of a car air conditioner, etc. 1 and 11 and constant
なお、本実施の形態では、照明用光源として発光ダイオードを用いた例について説明したが、照明用光源としてランプを用いてもよい。また、本発明に係る照明調光装置は、車両用メータの照明輝度を調節する用途だけでなく、インストルメントパネル等に設けられた自発光型のメータ表示や警告灯表示の輝度の調節にも適用できる。 Note that in this embodiment mode, an example in which a light-emitting diode is used as an illumination light source has been described, but a lamp may be used as the illumination light source. Moreover, the illumination dimming device according to the present invention is not only used for adjusting the illumination brightness of a vehicle meter, but also for adjusting the brightness of a self-luminous meter display or warning light display provided on an instrument panel or the like. Applicable.
1,11 照明用光源
2,12 定電流回路
3,13 PWM駆動回路
4,14 定電流値切替回路
5 照度センサ
6 調光操作部
7 調光制御部(CPU部)
8 バッテリ
9 定電圧電源回路
71 調光段階設定部
72 減光制御部
73 昼間用調光デューティテーブル
74 夜間用調光デューティテーブル
75 PWM信号生成部
D1〜D8 発光ダイオード
Q1〜Q3 定電流回路を構成するNPNトランジスタ
Q41 定電流値切替回路を構成するPNPトランジスタ
R1〜R3 定電流回路を構成するエミッタ抵抗
R41〜R43 定電流値切替回路を構成する抵抗
S41 定電流値制御電圧を切り替えるための電子スイッチ
Vb 定電流値制御電圧
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