JP2009246074A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 過酷な環境下であっても定電流回路が破壊する虞のない車両用表示装置を提供する。
【解決手段】 表示手段１の背後に配置される光源２と、光源２の駆動電流を一定に制御する定電流回路１４とを備え、光源２及び定電流回路１４は車両に搭載されたバッテリー１５と接続されるとともに、バッテリー１５からの電力供給により光源２に前記駆動電流を供給し、光源２の発光に伴い表示手段１を照明する構成とした車両用表示装置において、光源２と接続されるトランジスタ１２と、トランジスタ１２と並列に接続される抵抗素子１３と、バッテリー１５の電源電圧を監視し、前記電源電圧が所定の閾値を超えたとき、トランジスタ１２をオフ状態とし抵抗素子１３を介して光源２に前記駆動電流を供給する制御を行う制御手段１１と、を備えてなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示パネル等からなる表示手段の背後に配置される光源を備え、かかる光源の発光に伴い表示手段を照明する車両用表示装置に関するものである。

従来、この種の車両用表示装置にあっては、例えば下記特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載の車両用表示装置は、液晶表示パネル等のごとき表示器（表示手段）の背後に配置されるＬＥＤ（光源）と、このＬＥＤの駆動電流を一定に制御するための定電流回路とを備え、定電流回路は例えば定電流回路内蔵ＩＣに備えられており、またＬＥＤ及び定電流回路内蔵ＩＣ（定電流回路）は回路基板に設けた配線パターン上に搭載されてなる。

図４は、従来技術によるＬＥＤ制御回路（光源制御回路）の一例を示しており、かかるＬＥＤ制御回路１００は、ＬＥＤ１１０と、定電流回路１２０とを備え、ＬＥＤ１１０のアノード側が車両に搭載されたバッテリー１３０と接続され、ＬＥＤ１１０のカソード側が定電流回路１２０と接続されている。

そして、バッテリー１３０からの電力供給によりＬＥＤ１１０を点灯駆動させるべくＬＥＤ１１０に前記駆動電流が供給される構成となっている。すると、このＬＥＤ１１０への駆動電流の供給によりＬＥＤ１１０が点灯駆動され、かかるＬＥＤ１１０の点灯（発光）に伴い前記液晶表示パネルがバックライト照明される。
特開２００４−３４５５９０号公報

上述した従来の車両用表示装置におけるＬＥＤ制御回路１００では、ＬＥＤ１１０のアノード側がバッテリー１３０と接続され、且つ、ＬＥＤ１１０のカソード側が定電流回路１２０と接続された回路構成となっており、定電流回路１２０から供給される一定の駆動電流に基づき、ＬＥＤ１１０が発光する回路構成となっている。

ところで、このような回路構成において、バッテリー１３０の電源電圧が、ある一定の電圧値ではなく、所定の上限電圧値と所定の下限電圧値との間を変動可能である場合、ＬＥＤ１１０の両端にかかる電圧はＬＥＤ１１０の特性上、一定値となるので、結果的にバッテリー１３０の電源電圧変動に応じて、定電流回路１２０に供給される電圧値が変動することになる。

具体的には、バッテリー１３０の電源電圧が、例えば１０Ｖ〜１８Ｖの間の電圧値を変動可能であり、且つ、ＬＥＤ１１０の両端にかかる電圧が例えば４Ｖであるとき、バッテリー１３０の電源電圧が１２Ｖであれば、定電流回路１２０に供給される電圧値Ｖ１は、前記電源電圧の値からＬＥＤ両端にかかる電圧値を引き算することにより算出され、電圧値Ｖ１＝１２Ｖー４Ｖ＝８Ｖとなり、また前記電源電圧が１６Ｖであれば、定電流回路１２０に供給される電圧値Ｖ２は、１６Ｖー４Ｖ＝１２Ｖとなる。

ここで、例えばＬＥＤ１１０に供給される前記駆動電流が６０ｍＡであるときの定電流回路１２０にて消費される電力に着目する。このＬＥＤ１１０に供給される駆動電流６０ｍＡは、定電流回路１２０にて生成される電流値Ｉ１と等しいから、定電流回路１２０にて消費される電力は、定電流回路１２０に供給される電圧値と、定電流回路１２０にて生成される電流値とを乗算することで算出される。

例えば、バッテリーの電源電圧が１２Ｖのとき定電流回路１２０にて消費される電力Ｐ１は電圧値Ｖ１×電流値Ｉ１＝０．４８Ｗとなり、バッテリーの電源電圧が１６Ｖのとき定電流回路１２０にて消費される電力Ｐ２は電圧値Ｖ２×電流値Ｉ１＝０．７２Ｗとなる。つまり、このことは、バッテリー１３０の電源電圧が高くなれば、これに連動して定電流回路１２０にて消費される電力が増加することを意味してなる。

また、図４に示すＬＥＤ制御回路１００は、車両に搭載された車両用計器の計器用基板（つまり前記回路基板）の一部に設けられ、ＬＥＤ１１０の点灯によりオドメータ等（前記表示器）をバックライト照明する場合がある。この場合、表示器制御回路１００は、車両内部（車内）に搭載されることになるので、太陽光等の外光が車内に照射された場合、表示器制御回路１００自体の温度が高温となることがある。

ここで、表示器制御回路１００を構成する構成部品のうち、定電流回路１２０での許容電力は、常温環境下のときよりも高温環境下のとき（換言すれば、過酷な環境下では）著しく低下することが知られており、具体的には、常温環境下での前記許容電力が１．２Ｗであったとき、これが高温環境下（例えば７０度）になると前記許容電力が常温時に比べて著しく低下し、約半減してしまう（つまり０．６Ｗとなる）ことがある。

すると、例えば、定電流回路１２０が、過酷な環境下（高温環境下）にあり、且つ、バッテリー１３０の電源電圧が前記上限電圧値に近い１６Ｖのとき、定電流回路１２０にて消費される電力Ｐ２は前述したように０．７２Ｗとなるが、かかる０．７２Ｗなる電力値は、前述した高温環境下における前記許容電力（０．６Ｗ）をオーバーすることになる。従って、かかる過酷な環境下における許容電力値のオーバーは、定電流回路１２０自体の発熱量を増大させると同時に、定電流回路１２０を正常に動作させる際の障害となり、これにより定電流回路１２０が正常に機能せず破壊してしまう虞があった。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、過酷な環境下であっても定電流回路が破壊する虞のない車両用表示装置の提供を目的とするものである。

本発明は、表示手段の背後に配置される光源と、前記光源の駆動電流を一定に制御する定電流回路とを備え、前記光源及び前記定電流回路は車両に搭載されたバッテリーと接続されるとともに、前記バッテリーからの電力供給により前記光源に前記駆動電流を供給し、前記光源の発光に伴い前記表示手段を照明する構成とした車両用表示装置において、前記光源と接続されるスイッチ手段と、前記スイッチ手段と並列に接続される抵抗素子と、前記バッテリーの電源電圧を監視し、前記電源電圧が所定の閾値を超えたとき、前記スイッチ手段をオフ状態とし前記抵抗素子を介して前記光源に前記駆動電流を供給する制御を行う制御手段と、を備えてなることを特徴とする。

また本発明は、前記定電流回路の周囲温度を検出する温度検出素子を備え、前記制御手段は、前記温度検出素子からの温度情報を入力し、前記温度情報が所定の温度閾値を超え、且つ、前記電源電圧が前記閾値を超えたとき、前記スイッチ手段をオフ状態とし前記抵抗素子を介して前記光源に前記駆動電流を供給する制御を行うことを特徴とする。

また本発明は、前記スイッチ手段はトランジスタからなり、前記抵抗素子は前記トランジスタのエミッターコレクタ間に接続されてなることを特徴とする。

本発明によれば、初期の目的を達成でき、過酷な環境下であっても定電流回路が破壊する虞のない車両用表示装置を提供できる。

以下、添付図面に基づき、本発明による車両用表示装置の一実施形態を説明する。なお、図１は、本発明の実施形態による車両用表示装置の断面図、図２は同実施形態による光源制御回路を示すブロック図である。

本実施形態による車両用表示装置としては、例えば車両に搭載された速度計の一部に組み込まれた表示ユニットを適用することができ、かかる表示ユニットＤは、図１に示すように表示器（表示手段）１と、表示器１の背後に配置される光源２と、この光源２を実装してなる回路基板３と、光源２を包囲するように表示器１と回路基板３との間に配置されるケース体４とを備えてなる。

表示器１は、例えば液晶表示パネルからなり、図示しない各種センサからの検出信号（電気信号）に基づいて、車両の走行距離、燃料消費、外気温、時刻等の各種情報を複数の表示セグメント（図示せず）により情報表示するものである。

光源２は、適宜色の照明光を発するチップ型発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、表示器１の背後側となる回路基板３上に実装され、前方側（表示器１側）に照明光を供給する発光体である。

回路基板３は、例えばガラスエポキシ系基材に配線パターン（図示せず）を施した硬質回路基板からなり、表示器１の駆動・制御を行う駆動手段（図示せず）と、光源２と、後述する光源制御回路と、抵抗、コンデンサ等の各種回路部品（図示せず）とが前記配線パターンに導通接続されている。

ケース体４は、例えば白色合成樹脂からなり、光源２を取り囲むように回路基板３と表示器１との間に位置し、表示器１を保持する機能等を有する。なお、必要に応じて、ケース体４と表示器１との間に拡散板を介在させ、光源２から発せられる照明光を前記拡散板によって略均一化させ、この略均一化した照明光を表示器１に導く構成としてもよい。なお、図１中、５は、速度計の文字板であり、この文字板５に設けられた開口部５ａを臨むように表示器１が配置されている。

次に、図２を用いて、光源２を点灯駆動させるための光源制御回路について説明する。

この図２において、光源制御回路１０は、回路基板３上に設けられ、光源２と、制御手段１１と、トランジスタ（スイッチ手段）１２と、制限抵抗（抵抗素子）１３と、定電流回路１４とを備えてなる。

そして、光源制御回路１０を構成する各部（つまり光源２、制御手段１１、トランジスタ１２、制限抵抗１３、定電流回路１４）は、車両に搭載された駆動源であるバッテリー１５と接続され、前記各部は、バッテリー１５からの電力供給により動作してなる。なお、本実施形態の場合、バッテリー１５の電源電圧は、所定の下限電圧値（１０Ｖ）と所定の上限電圧値（１８Ｖ）との間を変動可能となっているものとする。

光源２は、表示器１の背後側に配置され、後述する駆動電流が供給されることで点灯駆動され、この光源２の点灯（発光）に伴い表示器１がバックライト照明される構成となっている。なお、光源２は、そのアノード側がバッテリー１５と接続され、そのカソード側がトランジスタ１２のエミッタと制限抵抗１３とに接続される。

制御手段１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ並びに入出力インターフェイス等を備えたマイクロコンピュータからなる。かかる制御手段１１は、この場合、前記下限電圧値（１０Ｖ）と前記上限電圧値（１８Ｖ）との間を変動可能なバッテリー１５の電源電圧を監視する電源電圧監視機能を備えてなり、前記電源電圧が所定の閾値（本例では１４Ｖ）以下のとき、トランジスタ１２をオン状態とするような制御信号を生成し、トランジスタ１２へ出力する。また、制御手段１１は、前記電源電圧が前記閾値である１４Ｖを超えたとき、トランジスタ１２をオフ状態とするような制御信号を生成し、トランジスタ１２へ出力する。

トランジスタ１２は、前記制御信号に応じてオン／オフ状態が切り替わるスイッチ手段となるものであり、光源２と定電流回路１４との間に介在してなる。また、トランジスタ１２は、コレクタ側が定電流回路１４と接続され、エミッタ側が光源２のカソードと接続され、ベース側が制御手段１１の出力部に接続されている。

制限抵抗１３は、トランジスタ１２のエミッターコレクタ間に接続されたチップ抵抗からなり、トランジスタ１２と並列に接続されてなる。また、本実施形態の場合、前記制御信号を受けてトランジスタ１２がオフ状態となったとき、光源２と制限抵抗１３と定電流回路１４とが直列接続される回路構成となる。なお、トランジスタ１２がオフ状態ではなくオン状態のときは、制限抵抗１３には前記駆動電流が流れない。つまり、このとき、光源２とトランジスタ１２のエミッタ、コレクタと定電流回路１４とが直列接続される回路構成となる。また、本例における制限抵抗１３の値は、５０Ωに設定されている。

定電流回路１４は、例えば定電流回路内蔵ＩＣに備えられ、光源２の駆動電流を一定に制御する機能を有してなる。そして、バッテリー１５からの電力供給により光源制御回路１０が動作することで、定電流回路１４は、光源２を点灯駆動させるべく、光源２に対し前記駆動電流を供給してなる。

この際、前記駆動電流は、バッテリー１５における前記電源電圧の値に応じて、トランジスタ１２を介して光源２に供給されるか、もしくは制限抵抗１３を介して光源２に供給されるようになっている。なお、本例における前記駆動電流の電流値は、６０ｍＡとなっている。また、定電流回路１４は、一端側がトランジスタ１２のコレクタと制限抵抗１３とに接続され、他端側がグランドレベルに接地される。

以上の各部により、光源制御回路１０が構成されている。次に、かかる光源制御回路１０における制御手段１１の処理動作について説明する。

制御手段１１は、この場合、バッテリー１５の前記電源電圧を監視し、前記電源電圧が前記閾値以下（つまり１４Ｖ以下）のとき、トランジスタ１２をオンさせるような前記制御信号をトランジスタ１２に出力してなる。すると、トランジスタ１２は前記制御信号を受けてオン状態となり、このとき前記駆動電流は、定電流回路１４を起点として、トランジスタ１２のコレクタ、エミッタを介して光源２に供給される。

一方、制御手段１１は、前記電源電圧を監視し、前記電源電圧が前記閾値である１４Ｖを超えたとき、トランジスタ１２をオフ状態とし、制限抵抗１３を介して光源２に前記駆動電流を供給する制御を行う構成となっている。換言すれば、このとき制御手段１１は、前記電源電圧を監視し、前記電源電圧が前記閾値である１４Ｖを超えると、トランジスタ１２をオフさせるような前記制御信号をトランジスタ１２に出力してなる。すると、トランジスタ１２は前記制御信号を受けてオフ状態となり、このとき前記駆動電流は、定電流回路１４を起点として、制限抵抗１３を介して光源２に供給される構成となっている。

ここで、バッテリー１５の前記電源電圧が、前記閾値（１４Ｖ）以下の場合と前記閾値（１４Ｖ）を超えた場合とで、定電流回路１４にて消費される電力に着目する。なお、前提条件として、ＬＥＤである光源２の両端にかかる電圧は、ＬＥＤの特性上、一定値であり、この場合、光源２の両端にかかる電圧は従来と同様に４Ｖであるものとする。

まず、バッテリー１５の前記電源電圧が、前記閾値以下、例えば１２Ｖであるとき、定電流回路１４に供給される電圧値Ｖ３は、バッテリー１５の電源電圧値から光源２両端にかかる電圧値を引き算することにより算出される。すなわち、電圧値Ｖ３＝１２Ｖー４Ｖ＝８Ｖとなる。そして、このとき定電流回路１４にて消費される電力Ｐ３は、定電流回路１４に供給される電圧値Ｖ３と、定電流回路１４にて生成される電流値Ｉ２（つまり前記駆動電流の電流値６０ｍＡ）とを乗算することにより算出される。従って、バッテリー１５の電源電圧１２Ｖ時において、定電流回路１４にて消費される電力Ｐ３は、電圧値Ｖ３×電流値Ｉ２＝０．４８Ｗとなる。

次に、バッテリー１５の前記電源電圧が、前記閾値を超えたとき、例えば１６Ｖであるとき、かかる電源電圧１６Ｖは、光源２の両端にかかる電圧と、制限抵抗１３の両端にかかる電圧と、定電流回路１４に供給される電圧とを加算したものに等しい。ここで、光源２の両端にかかる電圧は４Ｖであり、また制限抵抗１３の両端にかかる電圧は、制限抵抗１３の抵抗値（５０Ω）と制限抵抗１３に流れる電流値（つまり前記駆動電流である６０ｍＡ）とを乗算することにより算出され、５０Ω×６０ｍＡ＝３Ｖとなる。すなわち、定電流回路１４に供給される電圧値Ｖ４は、１６Ｖー４Ｖー３Ｖ＝９Ｖとなる。

そして、このとき定電流回路１４にて消費される電力Ｐ４は、定電流回路１４に供給される電圧値Ｖ４と、定電流回路１４にて生成される電流値Ｉ２（６０ｍＡ）とを乗算することにより算出される。従って、バッテリー１５の電源電圧１６Ｖ時において、定電流回路１４にて消費される電力Ｐ４は、電圧値Ｖ４×電流値Ｉ２＝０．５４Ｗとなる。

かかる実施形態によれば、制御手段１１が、バッテリー１５の前記電源電圧を監視し、前記電源電圧が前記閾値（１４Ｖ）を超えたとき、トランジスタ１２をオフ状態とし制限抵抗１３を介して光源２に前記駆動電流を供給する制御を行う構成となっている。このような構成としたことにより、定電流回路１４に供給される電圧の一部が、光源２と制限抵抗１３とに分散され、特に本発明では制限抵抗１３に分散される電圧値の分だけ定電流回路１４に供給される電圧値（電力値）を低減させることが可能となる。

従って、従来技術にて説明したように、過酷な環境下（高温環境下）での定電流回路１４の許容電力が著しく低下し、例えば０．６Ｗなる電力値に低下し、且つ、前記電源電圧が前記閾値を超え、１６Ｖとなった場合、定電流回路にて消費される電力は、従来では前記許容電力をオーバーした０．７２Ｗであったのが、本発明によればトランジスタ１２がオフ状態となるとともに、定電流回路１４に供給される電圧の一部が制限抵抗１３に分散され、前述したように０．５４Ｗとなり、前記許容電力をオーバーしない構成となる。これにより、過酷な環境下であっても、定電流回路を正常に動作させることが可能となり、定電流回路が破壊する虞がなくなる。

また本実施形態では、スイッチ手段１２としてトランジスタを採用し、制限抵抗１３が、トランジスタのエミッターコレクタ間に接続されてなることにより、トランジスタ及び制限抵抗を用いるだけという簡素な回路構成にて定電流回路１４の電力を低減させることが可能となる。

また本実施形態では、スイッチ手段１２としてトランジスタを採用した例について説明したが、例えばスイッチ手段１２として、リレーやサイリスタ等を採用してもよい。

また本実施形態では、表示手段１として液晶表示パネルのごとき表示器からなる例について説明したが、例えば表示手段１として、インジケータ表示器等の各種表示器を採用してもよいことは言うまでもない。

また本実施形態では、光源２がバッテリー１５とトランジスタ１２（制限抵抗１３）との間に介在する例について説明したが、例えば光源２をトランジスタ１２（制限抵抗１３）と定電流回路１４との間に介在させる構成であっても本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお本実施形態では、制御手段１１が、バッテリー１５の電源電圧を監視する電源電圧監視機能を有するものであったが、例えば図３に示すように制御手段１１の入力側に定電流回路１４の周囲温度を検出するためのサーミスタ（温度検出素子）を接続し、制御手段１１が、前記電源電圧監視機能と、サーミスタ１６から出力される出力信号（定電流回路１４の温度情報）を受信する機能とを有する回路構成としてもよい。なお、サーミスタ１６は、その一方の端子が抵抗体１７を介して制御手段１１を駆動させるための５Ｖレギュレータからなる安定化電源１８と接続され、他方の端子がグランドレベルに接地される。

そして、この場合、制御手段１１は、サーミスタ１６からの前記出力信号（前記温度情報）を入力し、前記温度情報が所定の温度閾値（例えば６０度）を超え、且つ、バッテリー１５の前記電源電圧が前記閾値（１４Ｖ）を超えたとき、トランジスタ１２をオフ状態とし制限抵抗１３を介して光源２に前記駆動電流を供給する制御を行う構成となる。このように構成した場合であっても、前記実施形態と同様に、過酷な環境下であっても、定電流回路１４を正常に動作させることが可能となるので、定電流回路１４が破損する虞がない。

本発明の実施形態による車両用表示装置の断面図である。 同実施形態による光源制御回路を示すブロック図である。 本実施形態の変形例による光源制御回路を示すブロック図である。 従来技術による光源制御回路を示すブロック図である。

符号の説明

１ 表示器（表示手段）
２ 光源
３ 回路基板
１０ 光源制御回路
１１ 制御手段
１２ トランジスタ（スイッチ手段）
１３ 制限抵抗（抵抗素子）
１４ 定電流回路
１５ バッテリー
１６ サーミスタ（温度検出素子）

Claims (3)

1. 表示手段の背後に配置される光源と、前記光源の駆動電流を一定に制御する定電流回路とを備え、
   前記光源及び前記定電流回路は車両に搭載されたバッテリーと接続されるとともに、前記バッテリーからの電力供給により前記光源に前記駆動電流を供給し、前記光源の発光に伴い前記表示手段を照明する構成とした車両用表示装置において、
   前記光源と接続されるスイッチ手段と、
   前記スイッチ手段と並列に接続される抵抗素子と、
   前記バッテリーの電源電圧を監視し、前記電源電圧が所定の閾値を超えたとき、前記スイッチ手段をオフ状態とし前記抵抗素子を介して前記光源に前記駆動電流を供給する制御を行う制御手段と、を備えてなることを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記定電流回路の周囲温度を検出する温度検出素子を備え、
   前記制御手段は、前記温度検出素子からの温度情報を入力し、前記温度情報が所定の温度閾値を超え、且つ、前記電源電圧が前記閾値を超えたとき、前記スイッチ手段をオフ状態とし前記抵抗素子を介して前記光源に前記駆動電流を供給する制御を行うことを特徴とする請求項１記載の車両用表示装置。
3. 前記スイッチ手段はトランジスタからなり、前記抵抗素子は前記トランジスタのエミッターコレクタ間に接続されてなることを特徴とする請求項１記載の車両用表示装置。

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