JP2008275973A

JP2008275973A - 発光装置

Info

Publication number: JP2008275973A
Application number: JP2007120606A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Fukutomi; 一実福冨
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 2007-05-01
Filing date: 2007-05-01
Publication date: 2008-11-13

Abstract

【課題】部品点数が少なく、且つ低コストの発光装置を提供すること。
【解決手段】本発明に係る発光装置（１）は、直列された複数個の表示セル（Ｄ１〜Ｄｎ）と、夫々の表示セルの出力端子とグランド（ＧＮＤ）との間に配置された電流制御トランジスタ（Ｍ１〜Ｍｎ）の制御端子を有し、駆動パルス信号に応じて基端から目的とする個数分の表示セルに対応する電流制御トランジスタを単位周期（ｃｙｃ）毎に一巡するように排他的にオン動作させるように構成される。従って、本発明の発光装置は、複数個の表示セルはドライバ回路（３）を共有するため、部品点数を少なく且つ低コストとすることができる。また、複数個の表示セルは直列に接続されて電流経路を共有するが、排他的に電流制御トランジスタをオン動作するため、表示セルを個別に駆動制御しなくても表示セルの特性劣化を生じ難くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、直列された表示セルを点灯させる発光装置に関し、例えばガソリン、オイルやガス等の残量を示すレベルメータに適用して有効な技術に関する。

本発明完成後の先行技術調査において以下の特許文献を見出した。特許文献１には、発光ダイオードの光源及び光出力変調を用いてデータを転送する方法及びシステムに関して、光学的にデータ送信を行うことについて記載されている。上記特許文献１に記載された発光ダイオードシステムは、発光ダイオードドライバと電子スイッチと照明装置とを利用してデータ伝送を行うシステムである。

特開２００６−５２７５５９号公報

複数の表示セル例えば単数又は複数のＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を直列接続したＬＥＤストリングを独立に調光する場合には、調光対象とするＬＥＤストリングの数に応じたＬＥＤドライバ及び電流切り替えスイッチ等の外付け素子が必要となる。前記特許文献１においても、一つのＬＥＤストリングに対して一つのＬＥＤドライバと電流切り替えスイッチを設けて制御している。しかしながら、レベルメータ等の用途において、並列された複数のＬＥＤストリングには点灯順序がある。例えば下位側又は上位側から順番に点灯されることになる。これを考慮すると、夫々のＬＥＤストリング毎に必ずしもドライバや電流切り替えスイッチ等の外付け素子を設置する必要のないことが本発明によって見出された。また、ＬＥＤストリング毎に別々にドライバ、電流切り替えスイッチを設けると、部品点数が増加し、レベルメータのような発光装置のコストが上昇してしまう。

本発明の目的は、部品点数が少なく、且つ低コストの発光装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、表示セルが個別に駆動制御しなくても特性劣化を生じ難い発光装置を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

すなわち、本発明に係る発光装置は、直列された複数個の表示セルと、夫々の表示セルの出力端子とグランドとの間に配置された電流制御トランジスタの制御端子を有し、駆動パルス信号に応じて基端から目的とする個数分の表示セルに対応する電流制御トランジスタを単位周期毎に一巡するように排他的にオン動作させるように構成される。従って、本発明の発光装置は、複数個の表示セルはドライバ回路を共有するため、部品点数を少なく且つ低コストとすることができる。また、複数個の表示セルは直列に接続されて電流経路を共有するが、排他的に電流制御トランジスタをオン動作するため、表示セルを個別に駆動制御しなくても表示セルの特性劣化を生じ難くすることができる。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。

すなわち、部品点数が少なく、且つ低コストの発光装置を提供することができる。

また、表示セルが個別に駆動制御しなくても特性劣化を生じ難くすることができる。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。

〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係る発光装置（１）は、表示回路（２）と、ドライバ回路（３）と、制御回路（４）とを有するものである。表示回路は、直列された複数個の表示セル（Ｄ１〜Ｄｎ）と、夫々の表示セルの出力端子と回路のグランド（ＧＮＤ）との間に配置された電流制御トランジスタ（Ｍ１〜Ｍｎ）とを有する。ドライバ回路は、直列された表示セルの基端に例えばスイッチングレギュレータ（ＳＷＭ）からの駆動電流を供給すると共に、夫々の前記電流制御トランジスタの制御端子を個別に駆動する。制御回路は、前記電流制御トランジスタ制御端子駆動用の複数の駆動パルス信号（ＰＬＳ）を出力し、前記基端から目的とする個数分の表示セルに対応する前記電流制御トランジスタを単位周期（ｃｙｃ）毎に一巡するように排他的にオン動作させる駆動パルス信号の出力動作を複数周期繰り返す。これにより、直列される複数個の表示セルを発光するとき、制御回路からの駆動パルス信号を受けて排他的に順次オン動作される複数個の電流制御トランジスタにはタイミング上重なりなく、駆動電流が流される。従って、排他的に電流制御トランジスタをオン動作するため、表示セルを個別に駆動制御しなくても表示セルの特性劣化を生じ難くすることができる。また、複数個の表示セルはドライバ回路を共有するため、部品点数が少なく且つ低コストとすることができる。

具体的な一つの形態として、前記表示セルは単数又は複数個のＬＥＤからなる発光装置である。これにより、ＬＥＤの調光を制御することができる。

別の具体的な形態として、前記制御回路は、プログラムを実行する中央処理装置（ＣＰＵ）と、前記中央処理装置の制御に従って前記駆動パルス信号を出力するパルス幅変調回路（ＰＷＭ）とを有する。これによって、プログラムを実行する中央処理装置がセンサ等からの外部信号を参照したりすることにより、その参照信号に応じて駆動パスル信号を生成することが可能になる。

別の具体的な形態として、前記制御回路は前記基端から目的とする個数分の表示セルに対して、前記基端から順に発光する発光制御形態を採用しても良いし、また、前記基端から目的とする個数分の表示セルに対して、順不同に発光する発光制御形態を採用しても良い。

更に別の具体的な形態として、前記表示回路は前記複数個の表示セルの点灯個数によって全体に対する相対量を示す指示器である。これによれば、そのような指示器を発光駆動する装置の小型化等に寄与することができる。

２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。

図１には本発明に係る発光装置１の一例である構成図が示される。同図に示される発光装置１は、表示回路２とドライバ回路３と制御回路４とから構成される。制御回路４は、周辺機器例えばセンサＳＳＲの情報を読み取り、その読み取った情報に基づいて駆動パルス信号ＰＬＳを生成する。生成された前記駆動パルス信号ＰＬＳはドライバ回路３にて増幅され、表示回路２に出力される。表示回路２は入力された駆動パルス信号ＰＬＳに応じて、ＬＥＤ等を有する後述の表示セルＤ１〜Ｄｎを発光させる。

表示回路２は、単数又は複数のＬＥＤを有する直列された複数の表示セルＤ１〜Ｄｎと、夫々の前記表示セルＤ１〜Ｄｎの出力端子と回路のグランドＧＮＤとの間に配置された電流制御トランジスタＭ１〜Ｍｎとから構成される。例えば、前記電流制御トランジスタＭ１〜Ｍｎはｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタによって構成される。夫々の前記電流制御トランジスタＭ１〜Ｍｎと回路のグランドＧＮＤとの間には電流制限用抵抗Ｒｌｉｍが配置されている。前記表示セルＤ１〜Ｄｎの基端にはドライバ回路３から駆動電流が供給され、前記電流制御トランジスタＭ１〜Ｍｎは制御回路４から入力される駆動パルス信号ＰＬＳ１〜ＰＬＳｎに応じてスイッチ制御される。

ドライバ回路３は、電源電圧Ｖｄｄを昇圧して昇圧電圧Ｖｐｐを出力する例えばスイッチングレギュレータＳＷＭと、駆動パルス信号ＰＬＳ１〜ＰＬＳｎを増幅するアンプＡＭＰ１〜ＡＭＰｎとから構成される。前記スイッチングレギュレータＳＷＭは直列された複数個の前記表示セルＤ１〜Ｄｎに基端側から駆動電流を供給し、前記夫々の表示セルＤ１〜ＤｎがスイッチングレギュレータＳＷＭを共有するから、スイッチングレギュレータＳＷＭや電流制限用抵抗Ｒｌｉｍを表示セルＤ１〜Ｄｎ毎に設ける必要はなく、少ない部品点数で且つ低コストとすることができる。

制御回路４は、前記スイッチングレギュレータＳＷＭを制御するポートＰＯＲＴ、前記電流制御トランジスタＭ１〜Ｍｎに対応する複数の駆動パルス信号ＰＬＳ１〜ＰＬＳｎを出力する前記パルス幅変調回路ＰＷＭ、プログラムを実行する中央処理装置ＣＰＵ、及びセンサＳＳＲによる検出信号を入力するＩ／ＯポートＩＯＰを備える。更に加えて、前記中央処理装置ＣＰＵが実行するプログラム等を格納する読み出し専用メモリＲＯＭ、前記中央処理装置ＣＰＵのワーク領域等として利用されるランダムアクセスメモリＲＡＭ、及びタイマーＴＭＲを有する。前記制御回路４は、先ず、前記中央処理装置ＣＰＵによって、前記Ｉ／ＯポートＩＯＰを介してセンサＳＳＲの情報を読み込み、読み込んだ情報に応じて前記駆動パルス信号ＰＬＳ１〜ＰＬＳｎを生成する。生成された前記駆動パルス信号ＰＬＳ１〜ＰＬＳｎは前記パルス幅変調回路ＰＷＭから前記ドライバ回路３を経て前記表示回路２へ出力される。

前記駆動パルスＰＬＳ１〜ＰＬＳｎの出力形態は、前記パルス幅変調回路ＰＷＭキャリア周期を単位周期ｃｙｃとして繰り返される。例えば、図３に示されるように前期単位周期ｃｙｃにおいて、夫々の前記駆動パルス信号ＰＬＳ１〜ＰＬＳｎのハイレベル期間に重なることがないように分割される。従って、直列された複数個の表示セルＤ１〜Ｄｎに対して同時に複数の電流経路が形成されることはなく、基端寄りの一部の表示セルにだけ過大な電流が流れて特性劣化を生ずることが抑制されている。

前記駆動パルス信号ＰＬＳ１〜ＰＬＳｎの内、いくつハイレベルにするかは、点灯すべき表示セルＤ１〜Ｄｎの数に応ずる。例えば、３個の表示セルＤ１〜Ｄ３を点灯させる場合には駆動パルス信号ＰＬＳ１〜ＰＬＳ３をハイレベルにする。図３の例は全ての表示セルＤ１〜Ｄｎを点灯する場合について例示した。ここでは、前記表示セルＤ１〜Ｄｎは直列接続されているので、一つの電流制御トランジスタがオン状態にされたとき、当該電流制御トランジスタに出力端子が接続する表示セルに至るまでの全ての表示セルに駆動電流が流れることになる。例えば、図２の第１駆動順序に例示されるように、前記単位周期ｃｙｃ毎に表示セルＤ１、表示セルＤ２、表示セルＤ３を点灯する場合、駆動パルス信号ＰＬＳ１のハイレベル期間に表示セルＤ１が点灯し、駆動パルス信号ＰＬＳ２のハイレベル期間に表示セルＤ１、Ｄ２が点灯し、駆動パルス信号ＰＬＳ３のハイレベル期間に表示セルＤ１、Ｄ２、Ｄ３が点灯する。

このように、前記パルス幅変調回路ＰＷＭは、前記基端から目的とする個数分の前記表示セルＤ１〜Ｄｎに対応する前記電流制御トランジスタＭ１〜Ｍｎを前記単位周期ｃｙｃ毎に一巡するように排他的にオン動作させる前記駆動パルス信号ＰＬＳ１〜ＰＬＳｎの出力動作を複数周期繰り返す。従って、前記基端から目的とする個数分の前記表示セルＤ１〜Ｄｎに対応する前記電流制御トランジスタＭ１〜Ｍｎのオン動作は、重なりなく排他的にオン動作が行われるため、前記表示セルＤ１〜Ｄｎを個別に駆動制御しなくても前記表示セルＤ１〜Ｄｎの特性劣化を生じ難くすることができる。

図２は、パルス幅変調回路ＰＷＭから出力させる駆動パルス信号ＰＬＳ１〜ＰＬＳ３によって、直列接続された基端から３個分の表示セルＤ１〜Ｄ３を制御した時の点灯図である。前記パルス幅変調回路ＰＷＭから出力される夫々の前記駆動パルス信号ＰＬＳ１〜ＰＬＳ３が重なりなく一巡するようにハイレベル期間にされると、直列接続された前記表示セルＤ１〜Ｄ３を点灯する。前記駆動パルス信号ＰＬＳ１〜ＰＬＳ３のハイレベル期間にされる順序が基端側から順番にされる場合、上述した同図の第１駆動順序の通り、駆動パルス信号ＰＬＳ１のハイレベル期間に表示セルＤ１が点灯し、駆動パルス信号ＰＬＳ２のハイレベル期間に表示セルＤ１、Ｄ２が点灯し、駆動パルス信号ＰＬＳ３のハイレベル期間に表示セルＤ１、Ｄ２、Ｄ３が点灯する。また、前記駆動パルス信号ＰＬＳ１〜ＰＬＳ３のハイレベル期間にされる順序が順不同にされる場合、同図の第２駆動順序に例示されるように、駆動パルス信号ＰＬＳ３のハイレベル期間に表示セルＤ１、Ｄ２、Ｄ３が点灯し、駆動パルス信号ＰＬＳ１のハイレベル期間に表示セルＤ１が点灯し、駆動パルス信号ＰＬＳ２のハイレベル期間に表示セルＤ１、Ｄ２が点灯する。従って、前期第１駆動順序と前記第２駆動順序において、駆動パルス信号ＰＬＳ１〜ＰＬＳ３のハイレベル期間にされる順序は基端側から順番にハイレベル期間にされても、順不同にハイレベル期間にされても、表示セルＤ１〜Ｄ３は点灯する。即ち、基端から目的とする表示セルが点灯すれば良いため、前記基端から目的とする表示セル内に対応する駆動パルス信号のハイレベル期間にされる順序は、基端側から順番でもよく、順不同であってもよい。

図３には、前記単位周期ｃｙｃにおける夫々の前記駆動パルス信号ＰＬＳ１〜ＰＬＳｎのハイレベル期間になる順序とそれに対応する表示セルに電流が流れる期間を例示したタイミングチャートである。図の３のＡ及びＣには、全ての表示セルＤ１〜Ｄｎについて点灯する場合について図２と同じ内容を示す。図３のＢ及びＤには、図３のＡ及びＣの電流制御トランジスタＭ１〜Ｍｎに対応する夫々の表示セルＤ１〜Ｄｎに電流が流れる期間（ｔ１〜ｔｎ）を示した。図３に示した第１制御順序及び第２制御順序に例示されるように、表示セルの点灯順序が異なっても、前記表示セルＤ１〜Ｄｎは直列接続されているため、電流が流れる期間は第１制御順序及び第２制御順序共に同じである。また、前記表示セルＤ１〜Ｄｎが直列接続されているため、基端側ほど電流が多く流れ明るい点灯が認められる。なお、各表示セル内に設置されるＬＥＤの個数は同じ個数のＬＥＤとは限らず任意の個数のＬＥＤを設置することにより、夫々の表示セルの明るさを調整することができる。

図４には、点灯する表示セルの個数に応じて相違される駆動パルス信号ＰＬＳのデューティー比に着目したタイミングチャートが例示される。デューティー比とは単位周期ｃｙｃに対する同周期内でハイレベルにされる駆動パルス信号ＰＬＳの全ハイレベル期間の割合を意味する。つまり、電流制御トランジスタがオンされる期間からオフされるまでの期間を示しており、駆動電流が流れる期間を表している。従って、基端から目的とする個数分の表示セル間で一巡するように駆動電流が流れるため、デューティー比が大きいと、駆動電流の流れる期間が長くなり明るく見える。図４（ａ）〜（ｄ）では、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順序でデューティー比が大きくなっており、デューティー比が大きい程、全体として明るく見える。

図５には、前記発光装置１を利用してタンク内の残量をレベル表示させた概略図が示される。センサＳＳＲによってタンク内の残量情報を検出し、検出信号がＩ／ＯポートＩＯＰに入力される。入力された検出信号を中央処理装置ＣＰＵが参照して、残量レベルに応ずる数の表示セルを点灯駆動するように表示セルを制御して、駆動パルス信号ＰＬＳを前記単位周期ｃｙｃ毎に出力される。残量レベルは、空はエンプティE、満杯はフルFで表示される。

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

表示セルは直列接続されていれば良く、表示セル内部の発光ダイオードは直列接続でも並列接続でも良い。また、表示セルの点灯色は一色でも良いが、複数色でも良く、複数色の混色でも良い。表示セルの個数に限定はなく、任意に表示セルを設けることができる。表示回路は複数個の表示セルの点灯個数によって全体に対する相対量を示す指示器を構成し、例えば、ガソリンタンク、オイル、バッテリー等の残量、空気やガス等の圧力等の残量、温度や湿度等の表示、回転数を表示するスピードメータ、様々な振動を感知する振動計等を示すレベルメータが挙げられる。

本発明の一例に係る発光装置の構成を示すブロック図である。パルス幅変調回路から出力させる駆動パルス信号による、直列接続された基端から３個分の表示セルＤ１〜Ｄ３を制御した時の点灯図である。単位周期における夫々の前記駆動パルス信号のハイレベル期間になる順序とそれに対応する表示セルに電流が流れる期間を例示したタイミングチャートである。点灯する表示セルの個数に応じて相違される駆動パルス信号のデューティー比に着目したタイミングチャートである。本発明に係る発光装置を利用してタンク内の残量をレベル表示させたシステムを例示する概略図である。

符号の説明

１発光装置
２表示回路
３ドライバ回路
４制御回路
Ｄ１〜Ｄｎ表示セル
Ｍ１〜Ｍｎ電流制御トランジスタ
ＰＬＳ１〜ＰＬＳｎ駆動パルス信号
ＧＮＤグランド
ＳＷＭスイッチングレギュレータ
ＣＰＵ中央処理装置
ＰＷＭパルス幅変調回路

Claims

直列された複数個の表示セルと、夫々の表示セルの出力端子と回路のグランドとの間に配置された電流制御トランジスタとを有する表示回路と、
直列された表示セルの基端に駆動電流を供給すると共に、夫々の前記電流制御トランジスタの制御端子を個別に駆動するドライバ回路と、
前記ドライバ回路に制御端子駆動用の複数の駆動パルス信号を出力する制御回路とを有し、
前記制御回路は、前記基端から目的とする個数分の表示セルに対応する電流制御トランジスタを単位周期毎に一巡するように排他的にオン動作させる前記駆動パルス信号の出力動作を複数周期繰り返す、発光装置。
前記表示セルは単数又は複数個の発光ダイオードからなる請求項１記載の発光装置。
前記制御回路はプログラムを実行する中央処理装置と、前記中央処理装置の制御に従って前記駆動パルス信号を出力するパルス幅変調回路とを有する請求項１又は２に記載の発光装置。
前記制御回路は、前記基端から目的とする個数分の表示セルに対して、前記基端から順に発光する請求項１、２、又は３に記載の発光装置。
前記制御回路は、前記基端から目的とする個数分の表示セルに対して、順不同に発光する請求項１、２、又は３に記載の発光装置。
前記表示回路は、前記複数個の表示セルの点灯個数によって全体に対する相対量を示す指示器である請求項１、２、３、４、又は５に記載の発光装置。