JP2006128619A

JP2006128619A - 発光ダイオードの制御装置及び制御方法

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Publication number: JP2006128619A
Application number: JP2005193075A
Authority: JP
Inventors: Cheng Fang Chen; 正芳陳
Original assignee: Premier Image Technology Corp
Current assignee: Premier Image Technology Corp
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2006-05-18
Also published as: RU2005120489A; US7327098B2; US20060091826A1; TW200614538A; TWI245435B; FR2881316A1; RU2313135C2; ITTO20050730A1; DE102005032683A1

Abstract

【課題】発光ダイオードがある程度老化しても、所望の色の光が得られる発光ダイオードの制御装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】
感知ユニットと、制御ユニットと、駆動ユニットとより構成される発光ダイオードの制御装置において、発光ダイオードであるＬＥＤの光の強度を感知し、対応する感知シグナルを発する感知ユニットと、感知ユニットにカップリングングされ感知シグナルによって制御シグナルをアウトプットする制御ユニットと、制御ユニットにカップリグングされ制御シグナルによってＬＥＤを駆動させる駆動ユニットからなる発光ダイオードの制御装置、及び、制御方法で制御シグナルを発生してＬＥＤを駆動させ、ＬＥＤの光の強度を感知し、制御シグナルを調整してＬＥＤの光の強度を調整し、簡易駆動回路を利用してＬＥＤを流れる電流を調整する。
【選択図】図５

Description

本発明は、発光ダイオードの制御装置及び制御方法に係り、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）の制御装置及びその方法に関わる。

近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）技術の目覚しい発展に伴い、ＬＥＤの発光ダイオードの機能が益々優れたものとなっている。製造コストも下がったため、用いられる範囲も広まっている。また、異なる色のＬＥＤを混色させることにおいて、例えば赤、青、緑の三色のＬＥＤを混色させて白色ＬＥＤとする技術も既に普及している。
特開２００３−１３２７０８号公報特開平５−３５２０８号公報特開２００４−１６３５２７号公報

しかし、上述のようなＬＥＤには以下のような欠点がある。
先ず、長時間の使用や操作では老化現象が起こり、照度が低くなることから、ＬＥＤを光源とする投影機等に用いた場合を始め、色彩と飽和度の劣化が起こる。また、混色する際においては、ある色のＬＥＤが老化した場合、混色して得られる色度が偏り、本来の所望の色とやや異なるものとなってしまうことが挙げられる。
本発明の課題は、上述の欠点に鑑みてなされたもので、発光ダイオードがある程度老化しても、所望の色の光が得られるよう、本発明の発光ダイオードの制御装置及び制御方法を提供する。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、感知ユニットと、制御ユニットと、駆動ユニットとより構成される発光ダイオードの制御装置において、該発光ダイオードであるＬＥＤの光の強度を感知し、対応する感知シグナルを発する前記感知ユニットと、該感知ユニットにカップリングングされ、前記感知シグナルによって制御シグナルをアウトプットする前記制御ユニットと、該制御ユニットにカップリグングされ、前記制御シグナルによって前記ＬＥＤを駆動させる前記駆動ユニットとを含むことを特徴とする発光ダイオードの制御装置である。
請求項２の発明は、前記制御シグナルにはパルス幅変調（ＰＷＭ：pulse width modulation）シグナルを含み、前記駆動ユニットは該ＰＷＭシグナルにより、前記ＬＥＤの光の強度を調整することを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードの制御装置である。
請求項３の発明は、前記ＬＥＤユニットと、第一調整ユニットとより構成される発光ダイオードの制御装置において、前記駆動シグナルによってそれに対応する光の強度を発する該ＬＥＤユニットと、該ＬＥＤユニットにカップリングされ、パルス幅変調（ＰＷＭ）シグナルにより調整シグナルを該ＬＥＤユニットにアウトプットし、該ＬＥＤユニットの光の強度を調整する該調整ユニットとを含むことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードの制御装置である。
請求項４ほ発明は、前記ＬＥＤ駆動装置には更に第二調整ユニットを含み、
該第二調整ユニットが、前記駆動シグナルを決定するフィードバックシグナルをアウトプットすることを特徴とする請求項３記載の発光ダイオードの制御装置である。

請求項５の発明は、感知ユニットと、制御ユニットと、駆動ユニットとより構成される発光ダイオードの制御装置において、該発光ダイオードであるＬＥＤの光の強度を感知し、対応する感知シグナルを発する前記感知ユニットと、該感知ユニットにカップリングングされ、前記感知シグナルによって制御シグナルをアウトプットする前記制御ユニットと、該制御ユニットにカップリグングされ、前記制御シグナルによって前記ＬＥＤを駆動させる前記駆動ユニットと、を含むことを特徴とする発光ダイオードの制御方法である。
請求項６の発明は、前記発光ダイオードの制御方法において、ＬＥＤを駆動すべく制御シグナルを発生し、該ＬＥＤの光の強度を感知し、該光の強度の値により、選択性を以って制御シグナルを調整するプロセスを含むことを特徴とする請求項５記載の発光ダイオードの制御方法。
請求項７の発明は、前記プロセスには、光の強度がある設定値に符合するかどうかを判断し、光の強度が該設定値に符合すると、発生した該制御シグナルと感知された該光の強度値を比較し、前記ＬＥＤが老化しているかどうかを判断し、該ＬＥＤが老化していると判断された場合には、ある一定の時間（１）を経た後に、上述の感知及び調整のプロセスを繰り返し執行し、該ＬＥＤが老化していないと判断された場合には、ある一定の時間（２）を経た後に、上述の感知及び調整のプロセスを繰り返し執行するプロセスを含み、前記ＬＥＤが老化していると判断された場合のある一定の時間（１）は、前記ＬＥＤが老化していないと判断された場合のある一定の時間（２）よりも短いことを特徴とする請求項６記載の発光ダイオードの制御方法である。

すなわち、本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を流れる電流を調整することで光の強度を調整するものであり、また、老化による色の偏りの度合いを判断し、各色のＬＥＤに流れる電流に調整をかけ、色の混合の比率を整えて理想的な混色結果を出するものである。
具体的には、ＬＥＤの駆動装置を提供し、簡単な回路の設計を利用してＬＥＤを流れる電流の調整を行うが、詳細には該ＬＥＤ制御装置には感知ユニット、制御ユニット、駆動ユニットを設け、該感知ユニットがＬＥＤの光の強度を感知したら相対する感知シグナルを該制御ユニットにアウトプットし、該制御ユニットがこれに基づいた制御シグナルを駆動ユニットにアウトプットし、ＬＥＤを駆動させる。該制御ユニットは該感知シグナルに基づき、ＬＥＤの光の強度がある設定値に符合するかどうかを判断し、該制御シグナルを調整する。
該ＬＥＤの制御方法においては、制御シグナルを発生してＬＥＤを駆動させ、該ＬＥＤの光の強度を感知し、該光の強度の値に応じて選択性を以って該制御シグナルを調整し、また、該ＬＥＤ駆動装置には、更に以下が含まれる。該駆動シグナルに応じた光の強度を発するＬＥＤユニット、及び、パルス幅変調(ＰＷＭ）（パルスワイズモジュレーション：pulse width modulation）に応じて調整シグナルを該ＬＥＤユニットにアウトプットし、光の強度を調整する第一調整ユニット、並びにフィードバックシグナルをアウトプットし、該フィードバックシグナルによって該駆動シグナルを決定する第二調整ユニットである。

本発明の発光ダイオードの制御装置及び制御方法によると、発光ダイオードの老化による色彩の偏りや劣りを速やかに調整し、長期使用しても所望の色を得続ける。

本発明の発光ダイオードの制御装置及び制御方法の好適な実施例を図面を参照して説明する。
図１に示すように、本発明の発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）制御装置１０にはセンサーユニット１１、制御ユニット１２、並びに駆動ユニット１３が含まれる。該センサーユニット１１はＬＥＤ（該駆動ユニット１３内に位置するが、図１中には無い）の光の強度を感知するものであり、これに対応した感知シグナルを発する。第一実施例中では該センサーユニット１１はフォトダイオードを利用し（図中無し）、ＬＥＤの光の強さを感知する。

前記制御ユニット１２は該センサーユニット１１にまでカップリングＰ４されており、センサーユニット１１がアウトプットする感知シグナルにより、ＬＥＤの光の強さはある一定の設定値に符合するかを判断し、制御シグナルを発生させ、前記駆動ユニット１３にまで伝送される。
光の強度が設定値に符合すれば、該制御ユニット１２は本来の制御シグナルを発し、光の強度が設定値を維持するようにする。また、光の強度が設定値に及ばない場合は、制御ユニット１２は制御シグナルを調整し、これに応じて前記駆動ユニット１３がＬＥＤの光の強度を調整する。第一実施例中では、ＬＥＤの色は赤、緑、青、の三つより選択されるとともに、これらＬＥＤは混合されて白色の光を発する。
ここで、前述の設定値とは、国際照明協会（ＣＩＥ）の色度座標によって決まるが、ＣＩＥの色度座標中には、白色は赤、緑、青の三つの線形の組み合わせと表示されており、よって各色の占める割合がここでの設定値を達成するものとなる。

光の強度を設定値に合うよう調整した後、前記制御ユニット１２は、アウトプットされる制御シグナルと後続の測定される感知シグナルとの比較により、該当するＬＥＤが老化しているかを判断する。
制御ユニット１２は、前記制御シグナル値と対応する感知シグナル理想値を記録し、感知シグナルの実際値が理想値よりもある程度を超えて低い場合、ＬＥＤの発光強度があるべき値に達していないことを示す、つまり、ＬＥＤが老化していると判定される。老化と判定された場合は、ＬＥＤはこれから設定値からますます遠ざかり易くなるということになり、よって、制御ユニット１２は比較的短い時間を経た後、感知ユニット１１が再び光強度の感知を行うよう求める。そこで、まだ、老化していない、と判断された場合は、ＬＥＤが設定値から遠ざかる状況は現時点では考えにくいとされ、よって該制御ユニット１２は比較的長い時間を経た後に、感知ユニット(センサーユニット)１１に再び光強度の感知を行うよう求める。

図２に示すように、前記制御ユニット１２には、アナログ−デジタルコンバータ１２１、マイクロプロセッサ１２２及びメモリ１２３から構成され、このデジタル-アナログコンバータ１２１は前述の感知ユニット(センサーユニット)１１からのアナログの感知シグナルを、デジタルの光強度反応値（レスポンス）に転換する。該メモリ１２３は制御シグナル値と理想の光強度反応値（レスポンス）の対応関係を記録し、ＬＥＤが老化しているかどうかを判断する基準とする。
前記マイクロプロセッサ１２２は、アナログ−デジタルコンバータ１２１とメモリ１２３にカップリングされており、デジタル−アナログコンバータ１２１の提供する実際の光の強度の反応値（レスポンス）により、相関する演算を執行してＬＥＤの光の強度が設定値に符合するかどうかを判断する。このほか、前記マイクロプロセッサ１２２は該メモリ１２３にアクセスし、実際の光の強度反応値（レスポンス）と理想値との差を計算し、ＬＥＤが老化しているかどうかを判断する。

前記駆動ユニット１３は、前記制御ユニット１２にカップリングされており、制御ユニット１２の提供する制御シグナルにより、内部の該ＬＥＤ（図中無し）を駆動する。
図３は、図１の駆動ユニット１３の実施例におけるブロックチャートであるが、駆動ユニット１３には、ＬＥＤ１３１、第一調整ユニット１３２、並びに第二調整ユニット１３３が含まれる。前記制御ユニット１２の提供する制御シグナルには駆動シグナル、パルス幅変調（ＰＷＭ）(Pulse Width Modulation)シグナル及びスイッチシグナルを含む。前記ＬＥＤユニット１３１には、ＬＥＤ及び制御回路を含み、該スイッチシグナルにより、発光及び非発光の二つの状態の間の切り替えを行う。
また、駆動シグナルを受信すると、ＬＥＤが駆動され、対応した光の強度が発せられる。

前記第一調整ユニット１３２は、パルス幅変調（ＰＷＭ）シグナルを受信し、調整シグナルを発生してＬＥＤユニット１３１に伝送され、これらのＬＥＤの光の強度を調整する。パルス幅変調（ＰＷＭ）シグナルのパルス幅は、異なる調整シグナルに対応し、異なる程度の光の強度の調整を行う。
第二調整ユニット１３３は、フィードバックシグナルを発生し、制御ユニット１２に伝送し、該制御ユニット１２は該フィードバックシグナルにより、対応する駆動シグナルを発生する。
よって、前記フィードバックシグナルを調整することにより、駆動シグナルを変化させ、ＬＥＤの光の強度を調整する。このほか、第二調整ユニット１３３は該スイッチシグナルにより、前記ＬＥＤユニット１３１が発光状態から非発光状態へと切り替わり、ＬＥＤ放電加速の機能を提供し、スイッチが更に速く精確に行われる。

図４は、図３の駆動ユニット１３の実施例の回路図であるが、ＬＥＤユニット１３１には、前述の駆動シグナルを受信するＬＥＤ、並びに該ＬＥＤにカップリングされ、スイッチの役割を果たすＮＭＯＳ（Ｎ-channel metal semiconductor）Ｑ１、及び抵抗Ｒ１を含み、一端がグランド、もう一端がＮＭＯＳＱ１にカップリングされるドレインとなっている。第一調整ユニット１３２にはプラスインプットとマイナスインプット及びアウトプットを具有する演算増幅器（ＯＰアンプ）ＯＰ１を含み、該マイナスインプットはパルス幅変調（ＰＷＭ）シグナルを受信し、該プラスインプットは即ちグランドである。
また、ＬＥＤユニット１３１には抵抗Ｒsを含み、前記ＯＰ１のマイナスインプットとアウトプットにジャンプしており、該アウトプットとＬＥＤユニット１３１との間にカップリングされる。該第二調整ユニット１３３には電源Ｖcc、電源にカップリングされる抵抗Ｒ2、スイッチとなるＰＭＯＳＱ２、並びに電源ＶccとＰＭＯＳＱ2のソースとの間にカップリングされる可変抵抗Ｒ３、ＮＭＯＳＱ１とＰＭＯＳＱ２のソースの間にジャンプする抵抗Ｒ４を含む。

図４に示すように、スイッチシグナルはＱ１とＱ２のゲートに係り、該Ｑ１とＱ２は時を違えて導通する。
したがって、Ｑ１が導通するときは、Ｑ２は導通せず、このとき、該駆動電圧Ｖ_i（即ち前述の駆動シグナル）は、電流を発生してＬＥＤに通じ、該ＬＥＤを発光させる。第一調整ユニット１３２は、ＯＰ１を利用して、該制御ユニット１２の提供するパルス幅変調（ＰＷＭ）シグナルに対応する調整電流に転換し、この調整電流をＬＥＤユニット１３１に送る。
こうして、ＬＥＤを流れる電流に微調整をかける効果を提供する。このほか、第二調整ユニット１３３は調整Ｒ３の抵抗値により、電圧値Ｖ_i（前述のフィードバックシグナル）を制御ユニット１２にまでフィードバックし、対応する駆動電圧Ｖ_iを生じさせる。この第一調整ユニット１３２に相対し、第二調整ユニット１３３はＬＥＤを流れる電流に対し大まかな粗調整を行う目的を達成する。
また、Ｑ２が導通するとき、該Ｑ１は導通しないが、このとき導通する該Ｑ２は放電のルートを提供し、ＬＥＤの放電を加速させ、前述のように速やかなスイッチ効果を提供する。

図５に示すように、ＬＥＤ制御方法におけるフローチャートであるが、以下ようなプロセスが含まれる。
プロセス１（５１）制御シグナルを発生し、ＬＥＤを駆動する。
プロセス２（５２）該ＬＥＤの光の強度値を感知する。
プロセス３（５３）該光の強度の値が設定値に符合するか判断し、符合すれば以下の（５５）へジャンプ。符合しない場合は、以下のプロセスを順に継続。
プロセス４（５４）該制御ユニットを調整し、（５２）に戻る。
プロセス５（５５）該ＬＥＤが老化しているか判断し、老化していると判断されればプロセス５（５７）へジャンプ。そうでなければ、以下のプロセスを順に継続。
プロセス６（５６）ある一定の時間（Ｉ）を経た後、（５２）へ戻る。
プロセス７（５７）ある一定の時間（II）を経た後、（５２）へ戻る。該ある一定の時間（Ｉ）とは、該ある一定の時間（II）よりも短い。

上述のプロセス３（５３）で、光の強度が設定値に符合しないと判断されると、プロセス２（５２）からプロセス４（５４）のプロセスが繰り返し執行され、該光の強度が設定値に符合するまで続けられる。実施例中では該ＬＥＤの色は赤、緑、青の三つの内の一つであり、上述のプロセス３（５３）中では、該設定値は前述のＣＩＥの色度座標によって決定される。
また、該光の強度が設定値に符合すれば、上述のプロセス５（５５）中では更に該ＬＥＤの老化を判断する。ここでは、発生した制御シグナルと後続のプロセスで得られる光の強度値により、判断を行う。結果、老化していると判断されればプロセス２（５２）に戻り、再度測定が行われる。老化していないと判断されれば、上述の比較的長い時間のある一定の時間（II）を経たのち、該プロセス２（５２）に戻って測定が行われる。

以上のような本発明の実施例の構成であるから、発光ダイオードがある程度老化しても、所望の色の光が得られる。
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、前記の実施例に限定されるのもではないことも勿論である。

本発明の実施例の発光ダイオード制御装置における第一実施例を示すブロックチャートである。図１における制御ユニットのブロックチャートである。図１における駆動ユニットのブロックチャートである。図３における駆動ユニットの細部を示す回路図である。本発明の実施例の発光ダイオード制御方法におけるフローチャートである。

符号の説明

１０ＬＥＤ制御装置
１１センサーユニット
１２制御ユニット
１２１アナログ-デジタルコンバータ
１２２マイクロプロセッサ
１２３メモリ
１３駆動ユニット
１３１ＬＥＤユニット
１３２第一調整ユニと
１３３第二調整ユニット
５１〜５７ＬＥＤ制御方法の実施例を示すフローチャート

Claims

感知ユニットと、制御ユニットと、駆動ユニットとより構成される発光ダイオードの制御装置において、
該発光ダイオードであるＬＥＤの光の強度を感知し、対応する感知シグナルを発する前記感知ユニットと、
該感知ユニットにカップリングングされ、前記感知シグナルによって制御シグナルをアウトプットする前記制御ユニットと、
該制御ユニットにカップリグングされ、前記制御シグナルによって前記ＬＥＤを駆動させる前記駆動ユニットと、
を含むことを特徴とする発光ダイオードの制御装置。
前記制御シグナルにはパルス幅変調（ＰＷＭ）シグナルを含み、前記駆動ユニットは該ＰＷＭシグナルにより、前記ＬＥＤの光の強度を調整することを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードの制御装置。
前記駆動ユニットが、ＬＥＤユニットと第一調整ユニットとより構成される発光ダイオードの制御装置において、
前記ＬＥＤユニットは、前記制御ユニットの駆動シグナルによってそれに対応する光の強度を発するＬＥＤユニットであり、
前記第一調整ユニットは、前記ＬＥＤユニットにカップリングされ、パルス幅変調（ＰＷＭ）シグナルにより調整シグナルを該ＬＥＤユニットにアウトプットし、前記ＬＥＤユニットの光の強度を調整する調整ユニットであることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードの制御装置。
前記ＬＥＤの駆動ユニットには更に第二調整ユニットを含み、
該第二調整ユニットが、前記駆動シグナルを決定するフィードバックシグナルを制御ユニットにアウトプットすることを特徴とする請求項３記載の発光ダイオードの制御装置。
感知ユニットと、制御ユニットと、駆動ユニットとより構成される発光ダイオードの制御装置において、
該発光ダイオードであるＬＥＤの光の強度を感知し、対応する感知シグナルを発する前記感知ユニットと、
該感知ユニットにカップリングングされ、前記感知シグナルによって制御シグナルをアウトプットする前記制御ユニットと、
該制御ユニットにカップリグングされ、前記制御シグナルによって前記ＬＥＤを駆動させる前記駆動ユニットと、
を含むことを特徴とする発光ダイオードの制御方法。
前記発光ダイオードの制御方法において、
前記制御ユニットはＬＥＤを駆動すべく制御シグナルを発生し、
前記感知ユニットは該ＬＥＤの光の強度を感知し、
前記駆動ユニットは該光の強度の値により、選択性を以って制御シグナルを調整するプロセスを含むことを特徴とする請求項５記載の発光ダイオードの制御方法。
前記プロセスには、
光の強度がある設定値に符合するかどうかを判断し、
光の強度が該設定値に符合すると、発生した該制御シグナルと感知された該光の強度値を比較し、前記ＬＥＤが老化しているかどうかを判断し、
該ＬＥＤが老化していると判断された場合には、ある一定の時間（１）を経た後に、上述の感知及び調整のプロセスを繰り返し執行し、
該ＬＥＤが老化していないと判断された場合には、ある一定の時間（２）を経た後に、上述の感知及び調整のプロセスを繰り返し執行するプロセスを含み、
前記ＬＥＤが老化していると判断された場合のある一定の時間（１）は、前記ＬＥＤが老化していないと判断された場合のある一定の時間（２）よりも短いことを特徴とする請求項６記載の発光ダイオードの制御方法。