JP2008077862A

JP2008077862A - 調光回路

Info

Publication number: JP2008077862A
Application number: JP2006252545A
Authority: JP
Inventors: Minoru Watanabe; 実渡邊; Mitsuru Kano; 満鹿野; Minoru Fujiwara; 実藤原
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-04-03
Also published as: US7705541B2; CN101150904A; CN101150904B; US20080067942A1

Abstract

【課題】発光量を周囲の照度の変化にアナログ的に対応して調節することができ、調光を非常に滑らかに制御できる調光回路を提供すること。
【解決手段】照度センサ３は照度の増減変化に対応してアナログ的に増減変化する電流を出力する電流出力型に形成されており、発光素子２には発光素子２に流れる電流を検出する検出抵抗５が接続されており、駆動制御回路４は検出抵抗５に発光素子２を流れる電流と照度センサ３によって検出された電流とが流れることにより得られる電圧を常に所定値に保持する電圧を発光素子２に出力する発光素子ドライバ７を有し、発光素子２が検出照度の暗い所で明るく発光し、明るい所で暗く発光することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、調光回路に係り、特に液晶機器を照明する照明装置の輝度調節に好適な調光回路に関する。

一般に、携帯電話機等の画像表示部として利用されている液晶機器においては、液晶機器を照明する照明装置を設けると共に、周囲の明るさに応じて画面の輝度を調節することが行われている。

このような輝度調節を行うための調光装置として各種の提案がなされている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特許文献１に示されるような従来の調光装置は例えば図５のように形成されている。図５においては、フォトトランジスタ等からなる照度センサ２１によって検出された照度レベルが、電流／電圧変換用の抵抗２２を通して電圧の変化としてＩＣチップ２３内のＡ／Ｄ変換器２４に出力される。続いて、Ａ／Ｄ変換器２４において入力されたアナログ値の電圧値がディジタル値に変換されて制御回路２５に出力される。制御回路２５においては、入力された電圧値に応じて照明装置２７における輝度を演算するとともに、照明装置２７において発光させるべき発光ダイオード２８の輝度を演算してＰＷＭ信号などに変換して駆動回路２６に出力する。この駆動回路２６には照明装置２７を形成する多数の発光ダイオード２８（図５においては１個のみを図示している）が接続されている。続いて、駆動回路２６は制御回路２５より入力された発光させるべき発光ダイオード２８の輝度に応じた駆動信号を出力して、発光ダイオード２８を発光させる。そして、照度センサ２１の検出された照度レベルが変化すると、その変化に対応して構成各部が動作して、当該照度レベルに対応した輝度で発光ダイオード２８が発光させられる。

特開平１０−１９１４６７号公報特開２００３−６８４８０号公報

しかしながら、前記の従来装置においては次のような不都合があった。

即ち、照度センサ２１の出力をＡ／Ｄ変換してディジタル的に読み込むため、図６に示すように、周囲光の明るさに対して照明装置の輝度の変化がステップ的になり、見た目に非常に違和感があるという不都合があった。

また、図６のａ部分のようなＡ／Ｄ変換器２４のスレッシュホールド付近においては、照明装置の輝度の切替りによりちらつきが発生するという不都合があった。これを解消するためには、調光の階調を増やせばちらつきは低減されるが、回路自体の規模が大きくなり高コストとなってしまうという不都合があった。

また、照明装置に出力されるＰＷＭのの周期が遅い場合にちらつきが発生するという不都合があった。これを解消するためには、ＰＷＭ周期を早くすればちらつきは低減するが、クロック周期を高速化しなければならず、その高速化によって制御回路の消費電流が増加してしまうという不都合が見込まれるものであった。また、ＰＷＭ周期を早くすると、Ｄｕｔｙを細かく制御することも困難となるという不都合があった。

また、周囲の明るさは、暗い室内（数ルックス）〜太陽光（数１０万ルックス）とダイナミックレンジが非常に大きいため、従来例のように、ディジタル的に制御する場合には、照度センサの読み取り回路および照明装置の駆動回路に大きなダイナミックレンジが必要とされ、回路規模が大きくなってしまうという不都合があった。

また、液晶機器には、反射型または反射を重視した半透過型ＬＣＤと、全く逆の透過または透過を重視した半透過型ＬＣＤがあり、前者が必要とする照明装置は暗い所で明るく発光し、明るい所で暗く発光するものであり、後者が必要とする照明装置は暗い所で暗く発光し、明るい所で明るく発光するものである。従来においては、両者に対応して適正にアナログ的に発光量を調整できる調光装置がなかった。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、発光量を周囲の照度の変化にアナログ的に対応して調節することができ、調光を非常に滑らかに制御でき、これにより発光にちらつきの発生がなく、ステップ的に輝度が変化することもなく、所望のダイナミックレンジの調光を実現することが非常に容易な調光回路を提供することを目的としている。

また、本発明は照度センサの読み取り回路、例えばＡ／Ｄ変換器等が不要であり、回路構成が簡略化できる調光回路を提供することを他の目的としている。

また、本発明は周囲の照度の増減変化と発光量の増減変化を正比例若しくは逆の特性を自由に設定して調光することのできる調光回路を提供することを更に他の目的としている。

前記目的を達成するため、本発明に係る調光回路は、周囲光の照度を検出する照度センサと、発光素子と、前記照度センサによって検出された照度に応じて前記発光素子の発光量を調節して発光させる駆動制御回路とを有する調光回路において、前記照度センサは照度の増減変化に対応してアナログ的に増減変化する電流を出力する電流出力型に形成されており、前記発光素子には発光素子に流れる電流を検出する検出抵抗が接続されており、前記駆動制御回路は前記検出抵抗に前記発光素子を流れる電流と前記照度センサによって検出された電流とが流れることにより得られる電圧を常に所定値に保持する電圧を前記発光素子に出力する発光素子ドライバを有し、前記発光素子が検出照度の暗い所で明るく発光し、明るい所で暗く発光することを特徴とする。

本発明の調光回路によれば、照度センサが周囲の光の照度の増減変化に対応してアナログ的に増減変化する電流を出力し、駆動制御回路の発光素子ドライバが前記検出抵抗に発光素子を流れる電流と照度センサによって検出された電流とが流れることにより得られる電圧を常に所定値に保持する電圧を発光素子に出力するので、発光素子による発光量を周囲の照度の変化にアナログ的に対応して調節することができ、しかも検出照度の暗い所で明るく発光し、明るい所で暗く発光することができる。このように本発明によれば、調光を非常に滑らかに制御でき、これにより発光にちらつきの発生がなく、ステップ的に輝度が変化することもなく、所望のダイナミックレンジの調光を実現することが非常に容易となる。

また、本発明に係る調光回路は、前記照度センサには出力された電流の感度を上げる感度上昇抵抗が接続されており、前記発光素子ドライバは前記検出抵抗に前記発光素子を流れる電流と前記照度センサによって検出された電流とが流れることにより得られる電圧と、前記照度センサによって検出された電流が前記感度上昇抵抗に流れることにより得られる電圧の和を常に所定値に保持する電圧を前記発光素子に出力するように形成されていることを特徴とする。

本発明の調光回路によれば、感度上昇抵抗の抵抗値により照度センサの感度を自由に調整して調光操作を行なうことができる。

また、本発明に係る調光回路は、周囲光の照度を検出する照度センサと、発光素子と、前記照度センサによって検出された照度に応じて前記発光素子の発光量を調節して発光させる駆動制御回路とを有する調光回路において、前記照度センサは照度の増減変化に対応してアナログ的に増減変化する電流を出力する電流出力型に形成されていると共に出力された電流の感度を上げる感度上昇抵抗が接続されており、前記発光素子には発光素子に流れる電流を検出する検出抵抗が接続されており、前記駆動制御回路は前記検出抵抗に前記発光素子を流れる電流が流れることにより得られる電圧と、前記照度センサによって検出された電流が前記感度上昇抵抗を流れることにより得られる電圧の差を常に所定値に保持する電圧を前記発光素子に出力する発光素子ドライバを有し、前記発光素子が暗い所で暗く発光し、明るい所で明るく発光することを特徴とする。

本発明の調光回路によれば、前記と同様の作用を発揮することができるとともに、検出照度の暗い所で暗く発光し、明るい所で明るく暗く発光するることができる。

以上述べたように、本発明に係る調光回路によれば、発光素子による発光量を周囲の照度の変化にアナログ的に対応して適正に調節することができ、更に具体的には、前項の課題を解決するための手段に記載された優れた作用効果を発揮することができる。

以下、本発明に係る調光回路の実施形態を図１から図４により説明する。

図１は本発明の一実施形態の回路構成を示す。本実施形態の調光回路は、反射型または反射を重視した半透過型ＬＣＤを備えた液晶機器の照明装置用の調光を行なうのに適したものである。

本実施形態の調光回路１は、照明装置（図示せず）の発光体として機能する複数のＬＥＤ２ａを直列接続した発光素子２と、照明装置の周囲光の照度を検出する照度センサ３と、この照度センサ３によって検出された照度に応じて発光素子２の発光量を調節して発光させる駆動制御回路４とを有している。発光素子２のＬＥＤ２ａのアノードは、駆動制御回路４の出力端子４ｏに接続されており、カソードは発光素子２に流れる電流ｉ_ＬＥＤを検出する検出抵抗５に接続されている。照度センサ３は照度の増減変化に対応してアナログ的に増減変化する電流ｉ_ｓｅｎｓを出力する電流出力型のフォトトランジスタをもって形成されており、コレクタが電源Ｖｃｃに接続され、エミッタが出力された電流ｉ_ｓｅｎｓの感度を上げる感度上昇抵抗６を介して検出抵抗５に接続されるとともに駆動制御回路４の入力端子４ｉに接続されている。本実施形態においては感度上昇抵抗６を設けているが、照度センサ３の出力電流ｉ_ｓｅｎｓが発光素子２に流れる電流ｉ_ＬＥＤに比較して変化量を容易に取得できる大きさである場合には不要である。本実施形態においては、発光素子２に流れる電流ｉ_ＬＥＤが１５〜２０ｍＡであるのに対して照度センサ３の出力電流ｉ_ｓｅｎｓが０．０１ｍＡと非常に小さいために感度上昇抵抗６を設けている。駆動制御回路４は検出抵抗５に発光素子２を流れる電流ｉ_ＬＥＤと照度センサ３によって検出された電流ｉ_ｓｅｎｓとが流れることにより得られる電圧Ｖ_ＦＢを常に所定値に保持する電圧Ｖ_ｏｕｔを発光素子２に出力する発光素子ドライバ７を有している。この発光素子ドライバ７としては公知の構成のものを利用するとよく、制御駆動回路４をＩＣチップ８内に内蔵するとよい。

次ぎに、本実施形態の作用を説明する。

まず、感度上昇抵抗６を設けていない場合について説明する。

通常の発光素子ドライバ７においては、発光素子２に流れる電流ｉ_ＬＥＤを検出抵抗５（Ｒ１）に流して電圧（Ｖ_ＦＢ＝ｉ_ＬＥＤ×Ｒ１）に変換して入力させ、その値が常に一定になるように制御駆動回路４の出力電圧Ｖ_ｏｕｔが調整される。

そこで、照度センサ３が作用して照明装置の周囲光の照度を検出すると、検出電流ｉ_ｓｅｎｓが出力されて検出抵抗５（Ｒ１）に流れる。これにより発光素子ドライバ７への入力電圧は、発光素子２を流れる電流ｉ_ＬＥＤと照度センサ３によって検出された電流ｉ_ｓｅｎｓとが検出抵抗５（Ｒ１）に流れることにより得られる合計の電圧Ｖ_ＦＢ＝（ｉ_ＬＥＤ＋ｉ_ｓｅｎｓ）×Ｒ１となる。そして、発光素子ドライバ７は、合計の電圧Ｖ_ＦＢ＝（ｉ_ＬＥＤ＋ｉ_ｓｅｎｓ）×Ｒ１の値が常に一定になるように制御駆動回路４の出力電圧Ｖ_ｏｕｔを調整して、発光素子２を発光させる。

続いて、感度上昇抵抗６を設けている場合について説明する。

感度上昇抵抗６を設けていると、発光素子ドライバ７への入力電圧は、発光素子２を流れる電流ｉ_ＬＥＤと照度センサ３によって検出された電流ｉ_ｓｅｎｓとが検出抵抗５（Ｒ１）に流れることにより得られる合計の電圧（ｉ_ＬＥＤ＋ｉ_ｓｅｎｓ）×Ｒ１と、照度センサ３によって検出された電流ｉ_ｓｅｎｓが感度上昇抵抗６（Ｒ２）に流れることにより得られる電圧ｉ_ｓｅｎｓ×Ｒ２との合計の電圧Ｖ_ＦＢ＝（ｉ_ＬＥＤ＋ｉ_ｓｅｎｓ）×Ｒ１＋ｉ_ｓｅｎｓ×Ｒ２となる。そして、発光素子ドライバ７は、合計の電圧Ｖ_ＦＢ＝（ｉ_ＬＥＤ＋ｉ_ｓｅｎｓ）×Ｒ１＋ｉ_ｓｅｎｓ×Ｒ２の値が常に一定になるように制御駆動回路４の出力電圧Ｖ_ｏｕｔを調整して、発光素子２を発光させる。

このときの照度センサ３の検出電流ｉ_ｓｅｎｓは、図２（ａ）に示すように、周囲光の照度が増加するに従って、正比例的およびアナログ的に増加する。同時に、発光素子３による発光量は、図２（ｂ）に示すように、周囲光の照度が低い時に高く、周囲光の照度が増加するに従って、比例およびアナログ的に減少する。

これにより、発光素子２が検出照度の暗い所で明るく発光し、明い所で暗く発光する調光が行なわれる。

本実施形態を適用するための反射型または反射を重視した半透過型ＬＣＤを備えた液晶機器の照明装置においては、一般に反射型ではフロントライトとして発光素子を配置し、半透過型ではバックライトとして発光素子を配置している。そして、これら照明装置の光量は、暗い所では十分な光が必要であるが、明るいところでは外光による反射光があるため、照明装置の光量はそれほど必要としない。本実施形態による調光はこの必要性を満たすものとなる。

また、本実施形態の調光回路１によれば、発光素子２による発光量を周囲の照度の変化にアナログ的に対応して調節することができ、しかも検出照度の暗い所で明るく発光し、明るい所で暗く発光することができる。これによれば、調光を非常に滑らかに制御でき、これにより従来のように発光にちらつきが発生することがなくなり、ステップ的に輝度が変化することもなく、所望のダイナミックレンジの調光を実現することが非常に容易である。

更に、本実施形態においては、従来必要としていた照度センサの読み取り回路、例えばＡ／Ｄ変換器等が不要であり、回路構成を簡略化することができる。

また、感度上昇抵抗６を設置することにより、照度センサ３の感度を適切に調整して調光操作を行なうことができる。

図３は本発明の他の実施形態の回路構成を示す。本実施形態の調光回路は、透過または透過を重視した半透過型ＬＣＤを備えた液晶機器の照明装置用の調光を行なうのに適したものである。図１に示す実施形態と同一部分には同一符号を付してある。

本実施形態の調光回路１ａは、照明装置（図示せず）の発光体として機能する複数のＬＥＤ２ａを直列接続した発光素子２と、照明装置の周囲光の照度を検出する照度センサ３と、この照度センサ３によって検出された照度に応じて発光素子２の発光量を調節して発光させる駆動制御回路４とを有している。発光素子２のＬＥＤ２ａのアノードは、駆動制御回路４の出力端子４ｏに接続されており、カソードは発光素子２に流れる電流ｉ_ＬＥＤを検出する検出抵抗５に接続されている。発光素子２と検出抵抗５の接続点はオペアンプ９のプラス端子に接続されている。照度センサ３は照度の増減変化に対応してアナログ的に増減変化する電流ｉ_ｓｅｎｓを出力する電流出力型のフォトトランジスタをもって形成されており、コレクタが電源Ｖｃｃに接続され、エミッタがオペアンプ９のマイナス端子に接続されているとともに、出力された電流ｉ_ｓｅｎｓの感度を上げる感度上昇抵抗６を介してオペアンプ９の出力端子に接続されている。オペアンプ９の出力端子は駆動制御回路４の入力端子４ｉに接続されている。駆動制御回４は検出抵抗５に発光素子２を流れる電流ｉ_ＬＥＤにより得られる電圧（ｉ_ＬＥＤ×Ｒ１）と、照度センサ３によって検出された電流ｉ_ｓｅｎｓが感度上昇抵抗６に流れることにより得られる電圧（ｉ_ｓｅｎｓ×Ｒ２）の差の電圧Ｖ_ＦＢを常に所定値に保持する電圧Ｖ_ｏｕｔを発光素子２に出力する発光素子ドライバ７を有している。この発光素子ドライバ７としては公知の構成のものを利用するとよく、制御駆動回路４をＩＣチップ８内に内蔵するとよい。

次ぎに、本実施形態の作用を説明する。

発光素子２に流れる電流ｉ_ＬＥＤが検出抵抗５（Ｒ１）に流れて得られた電圧（ｉ_ＬＥＤ×Ｒ１）がオペアンプ９のプラス端子に入力される。

照度センサ３が作用して照明装置の周囲光の照度を検出すると、検出電流ｉ_ｓｅｎｓが出力されて感度上昇抵抗６（Ｒ２）に流れ、それにより得られる電圧（ｉ_ｓｅｎｓ×Ｒ２）がオペアンプ９のマイナス端子に入力される。

オペアンプ９においては、発光素子２に流れる電流ｉ_ＬＥＤが検出抵抗５（Ｒ１）に流れて得られた電圧（ｉ_ＬＥＤ×Ｒ１）と検出電流ｉ_ｓｅｎｓが出力されて感度上昇抵抗６（Ｒ２）に流れることにより得られる電圧（ｉ_ｓｅｎｓ×Ｒ２）との差の電圧（Ｖ_ＦＢ＝ｉ_ＬＥＤ×Ｒ１−ｉ_ｓｅｎｓ×Ｒ２）を駆動制御回路４の発光素子ドライバ７に出力する。発光素子ドライバ７は、差の電圧Ｖ_ＦＢ＝ｉ_ＬＥＤ×Ｒ１−ｉ_ｓｅｎｓ×Ｒ２の値が常に一定になるように制御駆動回路４の出力電圧Ｖ_ｏｕｔを調整して、発光素子２を発光させる。

このときの照度センサ３の検出電流ｉ_ｓｅｎｓは、図４（ａ）に示すように、周囲光の照度が増加するに従って、正比例的およびアナログ的に増加する。同時に、発光素子３による発光量は、図４（ｂ）に示すように、周囲光の照度が低い時に低く、周囲光の照度が増加するに従って、正比例的およびアナログ的に増加する。

これにより、発光素子２が検出照度の暗い所で暗く発光し、明るい所で明るく発光する調光が行なわれる。

本実施形態を適用するための透過または透過を重視した半透過型ＬＣＤを備えた液晶機器の照明装置においては、一般にバックライトとして発光素子を配置している。そして、この照明装置の光量は、暗い所では弱く、明るいところでは強くする必要がある。本実施形態による調光はこの必要性を満たすものとなる。

その他の作用は前記実施形態と同様に行なわれる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。

本発明の調光回路の一実施形態を示す回路図図１に示す実施形態における特性を示し、（ａ）は周囲光の強度と照度センサの出力との関係を示す特性図、（ｂ）は周囲光の強度と発光素子の出力との関係を示す特性図本発明の調光回路の他の実施形態を示す回路図図３に示す実施形態における特性を示し、（ａ）は周囲光の強度と照度センサの出力との関係を示す特性図、（ｂ）は周囲光の強度と発光素子の出力との関係を示す特性図従来の調光回路の一例を示す回路図従来の調光回路における特性を示し、周囲光の強度と発光素子の出力との関係を示す特性図

符号の説明

１、１ａ、１ｂ調光回路
２発光素子
３照度センサ
４駆動制御回路
５検出抵抗
６感度上昇抵抗
７発光素子ドライバ

Claims

周囲光の照度を検出する照度センサと、発光素子と、前記照度センサによって検出された照度に応じて前記発光素子の発光量を調節して発光させる駆動制御回路とを有する調光回路であって、前記照度センサは照度の増減変化に対応してアナログ的に増減変化する電流を出力する電流出力型に形成されており、前記発光素子には発光素子に流れる電流を検出する検出抵抗が接続されており、前記駆動制御回路は前記検出抵抗に前記発光素子を流れる電流と前記照度センサによって検出された電流とが流れることにより得られる電圧を常に所定値に保持する電圧を前記発光素子に出力する発光素子ドライバを有し、前記発光素子が検出照度の暗い所で明るく発光し、明るい所で暗く発光することを特徴とする調光回路。
前記照度センサには出力された電流の感度を上げる感度上昇抵抗が接続されており、前記発光素子ドライバは前記検出抵抗に前記発光素子を流れる電流と前記照度センサによって検出された電流とが流れることにより得られる電圧と、前記照度センサによって検出された電流が前記感度上昇抵抗に流れることにより得られる電圧の和を常に所定値に保持する電圧を前記発光素子に出力するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の調光回路。
周囲光の照度を検出する照度センサと、発光素子と、前記照度センサによって検出された照度に応じて前記発光素子の発光量を調節して発光させる駆動制御回路とを有する調光回路であって、前記照度センサは照度の増減変化に対応してアナログ的に増減変化する電流を出力する電流出力型に形成されていると共に出力された電流の感度を上げる感度上昇抵抗が接続されており、前記発光素子には発光素子に流れる電流を検出する検出抵抗が接続されており、前記駆動制御回路は前記検出抵抗に前記発光素子を流れる電流が流れることにより得られる電圧と、前記照度センサによって検出された電流が前記感度上昇抵抗を流れることにより得られる電圧の差を常に所定値に保持する電圧を前記発光素子に出力する発光素子ドライバを有し、前記発光素子が検出照度の暗い所で暗く発光し、明るい所で明るく発光することを特徴とする調光回路。