JP2006331982A - 発光ダイオード駆動装置及びこれを備えた車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リーク電流による発光ダイオードの薄灯を防止することができる発光ダイオード駆動装置及びこれを備えた車両用表示装置を提供すること。
【解決手段】 電源ラインVccとグランドラインGNDとの間には電流制限抵抗２１、発光ダイオード２２及びスイッチングトランジスタ２３からなる直列回路を接続するとともに、スイッチングトランジスタ２３を発光ダイオード２２に対してグランドラインGND側に配する。また、制御手段３の入力ポート３１を抵抗素子対２４の中間接続点に接続し、電源端子３３を電源ラインVccに接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード駆動装置及びこれを備えた車両用表示装置に関し、特に、発光ダイオード消灯時の薄灯を防止するものに関する。

従来から、自動車には発光ダイオードを用いたインジケータが備えられており、この発光ダイオードの点灯・消灯により乗員に対して車両に備えられた各装置の動作状態を視認し得るように構成されている。このような発光ダイオードを駆動するための駆動装置としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。これは、互いに直列接続された電流制限抵抗、発光ダイオード及びトランジスタを１２Ｖ電圧の車載バッテリーに接続し、各装置の動作状態に応じてトランジスタをオン・オフ動作させることにより発光ダイオードに対して点灯・消灯動作を行わせるのである。

また、発光ダイオード点灯時には、制御回路により当該発光ダイオードの故障診断を行っている。これは、発光ダイオードのカソード端子とグランドラインとの間に、互いに直列接続した抵抗素子対からなる分圧用抵抗を接続し、この抵抗素子対の中間接続点に制御回路に設けられた入力ポートを接続し、発光ダイオード点灯時の端子電圧を検出することで故障診断を行っている。

この制御回路の電源端子は、車載バッテリーの電源電圧を例えば５Ｖに降圧する電源回路に接続されており、これによって電源供給を受けるようになっている。また、制御回路には入力ポートに侵入する静電気やノイズを電源に逃がすために入力ポートと電源端子との間に保護用ダイオードを設けている。
特開平１１−６８１６２号公報

ところで、上記の発光ダイオード駆動回路では、以下のような問題が懸念される。発光ダイオードに接続された車載バッテリーの電圧が制御回路に接続された電源回路の電圧よりも高いために、バッテリーからのリーク電流が電流制限抵抗、発光ダイオード及び保護用ダイオードを介して電源回路に流れる。従って、発光ダイオードが消灯状態であるにも拘わらず、これが薄ぼんやりと点灯する薄灯が生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、リーク電流による発光ダイオードの薄灯を防止することができる発光ダイオード駆動装置及びこれを備えた車両用表示装置を提供することにある。

請求項１の発明では、第１電源から電源供給を受けて動作する発光ダイオードと、発光ダイオードに点灯・消灯動作を行わせるべく、オン・オフ動作するスイッチング回路と、第２電源から電源供給を受けて動作するものであって、検出端子を発光ダイオードの一端子側に接続することで当該発光ダイオードの端子電圧を検出し、この端子電圧に基づいてこれが正常であるか否かを判断する診断手段とを備える発光ダイオード駆動装置において、第１電源と第２電源との電源電圧を同一としたことを特徴としている。

請求項１の発明では、発光ダイオードが接続される第１電源の電圧と診断手段が接続される第２電源の電圧とを同一の電圧とした。これにより、発光ダイオードが消灯状態であるときに第１電源からのリーク電流が発光ダイオード及び診断手段を介して第２電源に流れることを防止し、もって、発光ダイオードの薄灯を防止することができる。

請求項２の発明では発光ダイオードとスイッチング回路とを直列接続するとともに、スイッチング回路がグランドライン側に配されるようにこれらを第１又は第２電源に接続し、発光ダイオードのカソード端子とグランドラインとの間に電圧検出用抵抗を接続して構成されており、診断手段は、検出端子を前記カソード端子に接続するようにしたことを特徴としている。

請求項２の発明によれば、発光ダイオードが消灯状態であるときに、駆動装置の異常を検出することができる。具体的には、電圧検出用抵抗の電圧を検出し、この電圧が所定範囲内の電圧値であるときには装置が正常であると判断し、所定範囲外の電圧値である場合には異常と判断することができる。装置が異常となる原因としては、発光ダイオードの故障による開放・短絡、回路素子の脱落等による回路の開放、異物の干渉による回路の短絡がある。これにより、発光ダイオードの故障検出のみならず、装置全体の故障診断をも行うことができる。尚、電圧検出用抵抗を設けたことにより、消灯時に第１電源からのリーク電流が発光ダイオード及び電圧検出用抵抗に流れることとなる。しかしながら、電圧検出用抵抗に高抵抗値のものを用いてリーク電流を制限するようにすれば、発光ダイオードの薄灯を防止することができる。

請求項３の発明では、発光ダイオードとスイッチング回路とを並列接続するとともに、これらを第１又は第２電源に接続し、診断手段は、検出端子を発光ダイオードのアノード端子に接続するようにしたことを特徴としている。

請求項３の発明では、発光ダイオードとスイッチング回路とを並列接続するようにしたので、発光ダイオードが消灯状態にあるときには、第１電源からのリーク電流がスイッチング回路に流れることとなる。これにより、発光ダイオードの薄灯を防止することができる。

請求項４の発明では、発光ダイオードとスイッチング回路とを直列接続するとともに、発光ダイオードが電源ライン側に配されるようにこれらを第１又は第２電源に接続し、発光ダイオードのアノード端子とグランドラインとの間に電流迂回用抵抗を接続して構成されており、前記診断手段は、前記検出端子を前記アノード端子に接続するようにしたことを特徴としている。

請求項４の発明では、発光ダイオードが消灯状態であるときには、第１電源からのリーク電流が電流迂回用抵抗に流れることとなる。これによって、発光ダイオードの薄灯を確実に防止することができる。

請求項５の発明では、発光ダイオードとスイッチング回路とを直列接続するとともに、スイッチング回路を電源ライン側に配されるようにこれらを第１又は第２電源に接続するようにしたことを特徴としている。
請求項５の発明では、スイッチング回路を電源側に接続する構成としている。これによって、発光ダイオードが消灯状態とされているときに第１電源からのリーク電流を阻止することができるから、発光ダイオードの薄灯を防止することができる。

請求項６の発明では、発光ダイオードは車両用計器又は車両用表示器のバックライトに用いられることを特徴としている。

請求項６の発明によれば、発光ダイオードの消灯時には薄灯を防止することができるから、計器又は表示器の視認性を確保することができる。

請求項７の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置を備えるものであって、車両に備えられ、検出対象の状態に応じて検出信号を出力するセンサと、検出信号に基づいて前記スイッチング回路をオン又はオフ動作させるスイッチング制御手段とを備えることを特徴としている。

上記請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置を車両用表示装置に適用することで、乗員に対して正確な指示を提供することができる。

＜第１の実施形態＞
本発明に係る発光ダイオード駆動装置を車両用表示装置に適用した例について図１を参照して説明する。当該表示装置は車両に備えられた装置の状態を検出するセンサ１と、発光ダイオード２２が組み込まれた駆動回路２と、センサ１から出力される検出信号に基づいて駆動回路２の動作を制御するとともに、発光ダイオード２２の故障診断を行う制御手段３（請求項に記載の「制御手段」及び「スイッチング制御手段」に相当する。）とから構成されており、発光ダイオード２２は、例えばインストルメントパネルに配置されたメータに備え付けられている。従って、センサ１からの検出信号に基づいて発光ダイオード２２を点灯・消灯動作させることにより、乗員に対して装置の動作状態を視認させることができる。

電源ラインＶｃｃは車載バッテリーからの供給電圧（約１２Ｖ）を約５Ｖに降圧する電源回路４（請求項に記載の「第１電源」、「第２電源」に相当）に接続されており、これによって５Ｖの電圧を供給し得るようになっている。

電源ラインＶｃｃとグランドラインＧＮＤとの間には電流制限抵抗２１、発光ダイオード２２及びスイッチングトランジスタ２３からなる直列回路が接続されており、スイッチングトランジスタ２３が発光ダイオード２２に対してグランドラインＧＮＤ側に配されている。また、発光ダイオード２２のカソード端子とグランドラインＧＮＤとの間には互いに直列接続された抵抗素子２４ａ，２４ｂからなる抵抗素子対２４が接続されている。尚、本実施形態では、符号２１及び符号２４ａの抵抗値は１００〜２００Ωとされており、符号２４ｂの抵抗値は約４７０ｋΩとされている。

制御手段３には電圧検出用の入力ポート３１（請求項に記載の「検出端子」に相当）及びスイッチングトランジスタ２３に対して制御信号を送信する出力ポート３２が備えられている。このうち入力ポート３１は抵抗素子対２４の中間接続点に接続されており、出力ポート３２はスイッチングトランジスタ２３のベース端子に接続されている。また、制御回路３の電源端子３３は電源ラインＶｃｃに接続されている。

制御手段３は、車両に搭載されたセンサ１からの検出信号を受信するようになっており、この検出信号に基づいてスイッチングトランジスタ２３に対して制御信号であるオン・オフ信号を送信するとともに、オン信号送信時における抵抗素子２４ｂの分担電圧を内蔵したＡ／Ｄ変換回路を介して検出し、検出した電圧に基づいて発光ダイオード２２の故障検出を行う。

発光ダイオード２２を点灯させるときには、制御手段３はスイッチングトランジスタ２３にオン信号を送信する。これにより、発光ダイオード２２の順方向電圧が動作電圧以上の電圧とされて点灯する。制御手段３は同時に抵抗素子２４ｂの分担電圧を検出し、この電圧値が所定範囲内の値とされているか否かを判断する。所定範囲内の値であるときには、発光ダイオード２２は正常であると判断する一方、所定範囲外の値であるときにはこれが故障していると判断して、警告ランプ等を点灯させることにより乗員に知らしめる。

発光ダイオード２２を消灯させるときには、制御手段３はスイッチングトランジスタ２３にオフ信号を送信する。これにより、発光ダイオード２２の順方向電圧が動作電圧以下の電圧とされて消灯する。

本実施形態によれば、発光ダイオード２２と制御手段３の電源端子３３とを同一の電源ラインＶｃｃに接続する構成としているから、リーク電流が発光ダイオード２２及び制御手段３を流れることがない。これによって、消灯時に発光ダイオード２２が薄ぼんやりと点灯するいわゆる薄灯を防止することができる。

また、本実施形態では、発光ダイオード２２が消灯状態であるときに、駆動回路２の異常を検出することができる。具体的には、抵抗素子２４ｂの電圧を検出し、この電圧が所定範囲内の電圧値であるときには駆動回路２が正常であると判断し、所定範囲外の電圧値である場合には異常と判断することができる。駆動回路２が異常となる原因としては、発光ダイオード２２の故障による開放・短絡、回路素子の脱落等による回路の開放、異物の干渉による回路の短絡がある。これにより、発光ダイオード２２の故障検出のみならず、駆動回路２全体の故障診断をも行うことができる。

尚、抵抗素子対２４を設けたことにより、消灯時に電源ラインＶｃｃからのリーク電流が矢印Ａの経路にて流れるが、抵抗素子２４ｂに高抵抗値のものを使用してリーク電流を大幅に制限し、発光ダイオード２２の薄灯を防止している。一般に、発光ダイオード２２に流れる電流が１０μＡ程度であれば薄灯を視認不能とされている。本実施形態では、リーク電流が約１０μＡとなるように矢印Ａ上にある抵抗２１，２４ａ，２４ｂの合計値を４７０ｋΩ以上としているから、乗員に対して薄灯を視認させることがない。

また、図２に示すように、発光ダイオード２２とスイッチングトランジスタ２３との間に抵抗素子２５を挿入した回路構成としてもよい。

＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について、図３を参照して説明する。尚、上記実施形態と同一の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略し、相違点のみを説明する。

本実施形態の発光ダイオード装置の構成は図３に示すようである。電源ラインＶｃｃとグランドラインＧＮＤとの間には、逆流阻止ダイオード５１、抵抗素子２１、発光ダイオード２２からなる直列回路が接続されている。この発光ダイオード２２には、スイッチングトランジスタ２３が並列接続されているとともに、ノイズ除去用コンデンサ５２及び放電用抵抗素子５３が並列接続されている。また、発光ダイオード２２のアノード端子とグランドラインＧＮＤとの間には抵抗素子対２４が接続されており、この抵抗素子対２４のうち抵抗素子２４ｂにはノイズ除去用のコンデンサ５４が並列接続されている。

従って、発光ダイオード２２が点灯状態にあるときには、図中の矢印Ａの経路にて電流が流れる一方、消灯状態であるときには、図中の矢印Ｂの経路でリーク電流が流れる。すなわち、消灯状態であるときには、リーク電流は発光ダイオード２２には流れず、スイッチングトランジスタ２３に流れるようになっている。

本実施形態では、発光ダイオード２２が消灯状態にあるときには、電源ラインＶｃｃからのリーク電流をスイッチングトランジスタ２３に迂回させているからリーク電流による発光ダイオード２２の薄灯を防止することができる。

＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態について、図４を参照して説明する。尚、上記実施形態と同一の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略し、相違点のみを説明する。

本実施形態の発光ダイオード装置の構成は図４に示すようである。電源ラインＶｃｃとグランドラインＧＮＤとの間には、逆流阻止ダイオード５１、電流制限抵抗２１、発光ダイオード２２及びスイッチングトランジスタ２３が接続されており、発光ダイオード２２がスイッチングトランジスタ２３に対して電源ラインＶｃｃ側に配されている。

また、発光ダイオード２２のアノード端子とグランドラインＧＮＤとの間には抵抗素子対２４（請求項に記載の「電流迂回用抵抗」に相当）が接続されており、この抵抗素子対２４のうち抵抗素子２４ｂにはノイズ除去用のコンデンサ５４が並列接続されている。

従って、発光ダイオード２２が点灯状態にあるときには、図中の矢印Ａの経路にて電流が流れる一方、消灯状態であるときには、図中の矢印Ｂの経路でリーク電流が流れる。すなわち、消灯状態であるときには、リーク電流は発光ダイオード２２には流れず、抵抗素子対２４に流れるようになっている。

本実施形態では、発光ダイオード２２が消灯状態にあるときには、電源ラインＶｃｃからのリーク電流を抵抗素子対２４に迂回させているからリーク電流による発光ダイオードの薄灯を防止することができる。

＜第４実施形態＞
以下、本発明の第４実施形態について、図５を参照して説明する。尚、上記実施形態と同一の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略し、相違点のみを説明する。

本実施形態の発光ダイオード装置の構成は図４に示すようである。電源ラインＶｃｃとグランドラインＧＮＤとの間には、逆流阻止ダイオード５１、スイッチング回路部６１、電流制限抵抗２１及び発光ダイオード２２からなる直列回路が接続されており、スイッチング回路部６１が発光ダイオードに対して電源ラインＶｃｃ側に配されている。

また、発光ダイオード２２のアノード端子とグランドラインＧＮＤとの間には抵抗素子対２４が接続されている。また、抵抗素子対２４のうち抵抗素子２４ｂにはノイズ除去用のコンデンサ５４が並列接続されている。

発光ダイオードが点灯状態にあるときには、図中の矢印Ａに示す経路で電流が流れる一方、消灯状態にあるときには、スイッチングトランジスタ２３がオフすることにより、矢印Ａの経路で回路が開放される。従って、発光ダイオード２２が消灯状態にあるときには、リーク電流が流れることがないから、薄灯を防止することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

上記実施形態では、発光ダイオード駆動装置をインジケータに適用した例を示したが、これに限られず、例えば、車両に搭載された液晶表示画面や計器のバックライトに用いることもできる。

また、上記実施形態ではスイッチングトランジスタ２３及びスイッチング回路部６１にはバイポーラトランジスタを用いた例を示したが、例えばＦＥＴ等のユニポーラトランジスタを用いるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ノイズ除去用コンデンサ５２、５４及び放電用抵抗素子５３を設けた構成を示したが、これらを省略した構成であってもよい。

また、上記実施形態では、発光ダイオード２２及び制御手段３は電源回路４から電源供給を受けるように構成していたが、互いに異なる電源から電源供給を受ける構成であってもよい。

第１実施形態に係る車両用表示装置の構成を示した回路図である。 第１実施形態に係る車両用表示装置の構成を示した回路図である。 第２実施形態に係る車両用表示装置の構成を示した回路図である。 第３実施形態に係る車両用表示装置の構成を示した回路図である。 第４実施形態に係る車両用表示装置の構成を示した回路図である。

符号の説明

１…センサ
２…駆動回路
３…制御手段（駆動手段）
２２…発光ダイオード
２３…スイッチングトランジスタ（スイッチング回路）
２４ｂ…抵抗素子（電圧検出用抵抗、電流迂回用抵抗）
Ｖｃｃ…電源ライン
ＧＮＤ…グランドライン

Claims (7)

1. 第１電源から電源供給を受けて動作する発光ダイオードと、
   前記発光ダイオードに点灯・消灯動作を行わせるべく、オン・オフ動作するスイッチング回路と、
   第２電源から電源供給を受けて動作するものであって、検出端子を前記発光ダイオードの一端子側に接続することで前記発光ダイオードの端子電圧を検出し、この端子電圧に基づいてこれが正常であるか否かを判断する診断手段とを備える発光ダイオード駆動装置において、
   前記第１電源と前記第２電源との電源電圧を同一としたことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
2. 前記発光ダイオードと前記スイッチング回路とを直列接続するとともに、前記スイッチング回路がグランドライン側に配されるようにこれらを前記第１又は第２電源に接続し、
   前記発光ダイオードのカソード端子とグランドラインとの間に電圧検出用抵抗を接続して構成されており、
   前記診断手段は、前記検出端子を前記カソード端子に接続するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置。
3. 前記発光ダイオードと前記スイッチング回路とを並列接続するとともに、これらを前記第１又は第２電源に接続し、
   前記診断手段は、前記検出端子を前記発光ダイオードのアノード端子に接続するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置。
4. 前記発光ダイオードと前記スイッチング回路とを直列接続するとともに、前記発光ダイオードが電源ライン側に配されるようにこれらを前記第１又は第２電源に接続し、
   前記発光ダイオードのアノード端子とグランドラインとの間に電流迂回用抵抗を接続して構成されており、
   前記診断手段は、前記検出端子を前記アノード端子に接続するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置。
5. 前記発光ダイオードと前記スイッチング回路とを直列接続するとともに、前記スイッチング回路を電源ライン側に配されるようにこれらを前記第１又は第２電源に接続するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置。
6. 前記発光ダイオードは車両用計器又は車両用表示器のバックライトに用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
7. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置を備えるものであって、
   車両に備えられ、検出対象の状態に応じて検出信号を出力するセンサと、
   前記検出信号に基づいて前記スイッチング回路をオン又はオフ動作させるスイッチング制御手段とを備えることを特徴とする車両用表示装置。

Images