JP2011242570A - Ｌｅｄ映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ映像表示装置の電源部において発生する耳障りな音の発生を抑制する。
【解決手段】多数のＬＥＤがマトリックス状に実装されたＬＥＤ表示ユニット５０を複数個配置してＬＥＤスクリーン１００を形成するＬＥＤ映像表示装置であって、ＬＥＤ表示ユニットの駆動回路６０は、ＬＥＤ表示ユニット５０の各ＬＥＤにそれぞれ直列に接続されたスイッチで構成されたスイッチ回路２０とスクリーンコントローラ２００からのＰＷＭ指令によって各ＬＥＤをＯＮ／ＯＦＦ制御するするスイッチ制御部３０で構成されており、スイッチ制御部は、スクリーンコントローラからのＰＷＭ指令に基づいて各ＬＥＤを点灯させるパルスの時間幅を変更してＬＥＤ表示ユニットに流れる電流値のピーク時間間隔を調整可能とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源としたＬＥＤ映像表示装置に係わり、更に詳しくは、電源部で発生する異音（耳障りな音）を抑制するためのＬＥＤ点灯駆動方式に関するものである。

図５は、ＬＥＤ映像表示装置のスクリーンを構成するＬＥＤ表示ユニットのイメージ図である。
図に示すように、ＬＥＤ表示ユニット５０は、マトリックス状に多数実装されたＬＥＤ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・で構成されている。
ＬＥＤ映像表示装置のスクリーンは、多数のＬＥＤ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・がマトリックス状に実装されたＬＥＤ表示ユニット５０を基板単位とし、この複数のＬＥＤ表示ユニット５０を配置して構成されることが一般的であり、この基板単位をＬＥＤ表示ユニットと呼んでいる。

図６は、従来のＬＥＤ表示ユニット５０の駆動回路６０を説明するための図である。
ＬＥＤへの電源供給はＬＥＤ表示ユニット５０ごとになされることが多く、ＬＥＤ表示ユニット５０の駆動回路６０は、図６に示すように構成される。
図６において、１０は複数のＬＥＤ表示ユニット５０に実装された各ＬＥＤ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・に電源を供給する定電圧電源部、２０はＬＥＤ表示ユニット５０の各ＬＥＤ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・にそれぞれ直列に接続されたスイッチ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・で構成されたスイッチ回路であり、３０はスイッチ回路２０の各スイッチ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・をＰＷＭ信号によりＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）制御するするスイッチ制御部である。

また、６０はＬＥＤ表示ユニット５０の駆動回路であって、ＬＥＤ表示ユニットの駆動回路６０は、図６に示すように、上記スイッチ回路２０およびスイッチ制御部３０で構成されている。
従来では、スイッチ制御部３０からのＯＮ／ＯＦＦ制御信号（ＰＷＭ信号）によって、定電圧電源部１０からＬＥＤ表示ユニット５０の各ＬＥＤ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・に流す電流値をＰＷＭ制御し、ＬＥＤ表示ユニット５０の各ＬＥＤ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・の輝度調整（発光制御）を実現している。

ＬＥＤ映像表示装置においてＰＷＭ制御を行う場合、ＬＥＤの点灯（ＯＮ）の期間と非点灯（ＯＦＦ）の期間の比率によって、ＬＥＤ表示ユニット５０に流れる定電圧電源部からの電流値が大きく変動する。
図７は、ＬＥＤ表示ユニット５０に電源を供給する定電圧電源部１０の構成例を示す図である。
図７に示すように、一般的にフォワード方式の定電圧電源部１０の２次側出力部は、平滑用の出力電解コンデンサ１０１、ダイオード１０２、１０３、平滑コイル１０４およびトランス１０５を有する。

なお、１０６はスイッチング素子であり、１０７はスイッチング素子１０６のスイッチング動作を制御するＩＣである。
ＩＣ１０７は、定電圧電源部１０の出力が所定の一定値となるようにスイッチング素子１０６をオン／オフ制御する。
ＬＥＤ表示ユニット５０側のＰＷＭ制御による電流値の変動により、図７に示す定電圧電源部１０の２次側の平滑コイル１０４が人の可聴領域の周波数で振動して、人にとって耳障りな音（異音）を発生する。

そのため、この問題に対して、例えば特許文献１（特開２００６−１１４３２４号公報）に記載の発光素子駆動装置では、電源に接続された発光素子に流れる電流をＰＷＭ信号に従ったタイミングでオン／オフし、当該オン／オフの比率によって発光素子の発光輝度の調整を行うＰＷＭ制御方式を採用した発光素子駆動装置であって、ＰＷＭ信号の周波数が人間の可聴帯域の上限以上に設定されることが提案されている。

特開２００６−１１４３２４号公報

上述したように、従来のＬＥＤ映像表示装置における定電圧電源部では、ＰＷＭ制御によるＬＥＤ駆動電流値の変動により、平滑コイルが人の可聴領域の周波数で振動して、人にとって耳障りな音を発生するという問題があった。
また、定電圧電源部からの耳障りな音は、ＬＥＤ表示ユニット単体では判別することが困難であり、「スクリーンとして組み立てられた後で認識する可能性がある」という問題点もあった。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ＬＥＤ表示ユニットの各ＬＥＤの駆動電流をＰＷＭ制御することによって発生する定電圧電源部の耳障りな音を抑制できるＬＥＤ映像表示装置を提供することを目的とする。

この発明に係るＬＥＤ映像表示装置は、多数のＬＥＤがマトリックス状に実装されたＬＥＤ表示ユニットを複数個配置してＬＥＤスクリーンを形成するＬＥＤ映像表示装置であって、複数の前記ＬＥＤ表示ユニットに実装された各ＬＥＤに電源を供給する定電圧電源部と、複数個の前記ＬＥＤ表示ユニットにＰＷＭ指令を出し、前記各ＬＥＤに流れる電流値を調整して前記各ＬＥＤの発光制御を行うスクリーンコントローラを備え、
前記ＬＥＤ表示ユニットの駆動回路は、前記各ＬＥＤにそれぞれ直列に接続されたスイッチで構成されたスイッチ回路と前記ＰＷＭ指令によって前記各ＬＥＤをＯＮ／ＯＦＦ制御するするスイッチ制御部で構成され、前記スイッチ制御部は、前記スクリーンコントローラからのＰＷＭ指令に基づいて前記各ＬＥＤを点灯させるパルスの時間幅を変更して、前記定電圧電源部から前記ＬＥＤ表示ユニット５０に流れる電流値のピーク時間間隔を調整するものである。

本発明によれば、ＰＷＭ制御を用いてＬＥＤ表示ユニットに流れる電流値のピーク時間間隔を調整できるために、コイルの材質変更やコンデンサの追加といった部品交換による対策無しに、容易に耳障りな音の発生を抑制することが可能となる。

実施の形態１によるＬＥＤ映像表示装置の全体構成を示す概念図である。 実施の形態１によるＬＥＤ映像表示装置のＰＷＭ制御説明図である。 実施の形態２におけるＬＥＤ表示ユニットの駆動回路を示す図である。 実施の形態３にあける定電圧電源部の構成を示す図である。 ＬＥＤ表示ユニットのイメージ図である。 従来のＬＥＤ表示ユニットの駆動回路を説明するための図である。 ＬＥＤ表示ユニットの定電圧電源部を説明するための図である。

以下、図面に基づいて、本発明の一実施の形態例について説明する。
なお、各図か寸において、同一符号は同一あるいは相当のものであることを表す。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１であるＰＷＭ制御方式を用いたＬＥＤ映像表示装置を概念的に示す図である。
実施の形態１によるＬＥＤ映像表示装置は、複数のＬＥＤ表示ユニット５０で構成されるＬＥＤスクリーン１００および複数のＬＥＤ表示ユニット５０の各ＬＥＤＫ発光制御などを行うスクリーンコントローラ２００を備えている。
また、複数のＬＥＤ表示ユニット５０に実装された各ＬＥＤ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・に電源を供給する定電圧電源部１０が備えられている。

更に、ＬＥＤスクリーン１００を構成する複数のＬＥＤ表示ユニット５０のそれぞれに対しては、ＬＥＤ表示ユニット５０の各ＬＥＤ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・に直列に接続されたスイッチ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・で構成されたスイッチ回路２０と、スイッチ回路２０の各スイッチ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・をＰＷＭ信号によってＯＮ／ＯＦＦ制御するするスイッチ制御部３０で構成されたＬＥＤ表示ユニットの駆動回路６０が備えられている。

図１において、２００はスクリーンコントローラであって、該スクリーンコントローラ２００はＰＷＭ指令部２０１を有しており、ＬＥＤスクリーン１００を構成している複数のＬＥＤ表示ユニット５０の駆動回路６０のそれぞれに対してＰＷＭ制御指令を出すことが可能である。
即ち、スイッチ制御部３０は、ＰＷＭ指令部２０１からの指令に基づいてＰＷＭ信号を出力し、ＬＥＤ表示ユニットの駆動回路６０の各スイッチ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・をＯＮ／ＯＦＦする。
なお、図１では、１つのＬＥＤ表示ユニット５０に対して１つの定電圧電源部１０が設けられている場合を示しているが、１つの定電圧電源部１０から複数のＬＥＤ表示ユニット５０の全てに電源を供給してもよい。

次に、本実施の形態によるＬＥＤ映像表示装置の具体的な動作例について説明する。
図２は、本実施の形態によるＬＥＤ映像表示装置のＰＷＭ制御説明図である。
図２に示すように、例えば画像の更新周期が５０Hzであった場合、１つの点灯区間には、最大で２０msecまでの点灯パルスを設定することが可能である。この点灯パルスの時間幅により輝度が調整される。
最もシンプルな制御では1つの点灯区間に1つの点灯パルスを設定する方式が考えられるが、この制御においてスクリーンの観覧者が電源からの耳障り音を感じたとする。
このような場合においては、図１に示すスクリーンコントローラ２００のＰＷＭ指令部２０１より、各ＬＥＤ表示ユニットの駆動回路６０に対して点灯区間を分割する指令する信号を送ることにより、点灯パルス時間幅を小さくすることができる。

図２（ａ）は、２０msecの1つの点灯区間に１０msecの1つの点灯パルスを設定した場合、図２（ｂ）は、２０msecの1つの点灯区間に５msecの２つの点灯パルスを設定した場合、図２（ｃ）は、２０msecの1つの点灯区間に２msecの５つの点灯パルスを設定した場合を示している。
図２（ｂ）に示すように、点灯区間を２区間に分割して５msec単位で点灯させたり、図２（ｃ）に示すように、５区間に分割して２msec単位で点灯させることで、ＬＥＤ表示ユニット５０に流れる電流値のピーク時間間隔を従来よりも小さくし、人が耳障りと感じる帯域よりも高い周波数に変更させることが可能となる。
逆に、点灯区間の分割数を多くして点灯させた場合に、定電圧電源部１０からの耳障り音を感じたときには、点灯区間の分割数を小さくすることによって、人が耳障りと感じる帯域よりも低い周波数に変更させることも可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によるＬＥＤ映像表示装置は、多数のＬＥＤがマトリックス状に実装されたＬＥＤ表示ユニット５０を複数個配置してＬＥＤスクリーン１００を形成するＬＥＤ映像表示装置であって、複数の前記ＬＥＤ表示ユニット５０に実装された各ＬＥＤ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・に電源を供給する定電圧電源部１０と、複数個の前記ＬＥＤ表示ユニット５０にＰＷＭ指令を出し、前記各ＬＥＤに流れる電流値を調整して前記各ＬＥＤの発光制御を行うスクリーンコントローラ２００を備え、
前記ＬＥＤ表示ユニット５０の駆動回路６０は、前記各ＬＥＤ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・にそれぞれ直列に接続されたスイッチ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・で構成されたスイッチ回路２０と前記ＰＷＭ指令によって前記各ＬＥＤをＯＮ／ＯＦＦ制御するするスイッチ制御部３０で構成され、前記スイッチ制御部３０は、前記スクリーンコントローラ２００からのＰＷＭ指令に基づいて前記各ＬＥＤを点灯させるパルスの時間幅を変更して、前記定電圧電源部１０から前記ＬＥＤ表示ユニット５０に流れる電流値のピーク時間間隔を調整する。
従って、本実施の形態によれば、ＰＷＭ制御を用いてＬＥＤ表示ユニットに流れる電流値のピーク時間間隔を調整できるために、容易に耳障りな音の発生を抑制することが可能となる。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２によるＬＥＤ映像表示装置に用いられるＬＥＤ表示ユニット５０の駆動回路の構成を示す図である。
図３に示すように、本実施の形態に用いられるＬＥＤ表示ユニットの駆動回路６１は、図６に示した構成のＬＥＤ表示ユニットの駆動回路において、更に、電流検出部７０を組み込んだものである。
なお、電流検出部７０は、定電圧電源部１０からＬＥＤ表示ユニットの駆動回路６１に流れる電流値を検出するものである。
具体的には、ＬＥＤ表示ユニットの駆動回路６１は、発光部であるＬＥＤ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・がマトリックス状に多数実装されたＬＥＤ表示ユニット５０、スイッチ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・で構成されたスイッチ回路２０、スイッチ制御部３１および電流検出部７０を有している。

本実施の形態においては、電流検出部７０は、あらかじめ人が耳障りと感じる周波数およびピーク電流値が設定されている。
そして、ＬＥＤ表示ユニット５０に流れる電流のピーク時間間隔があらかじめ設定された周波数に該当し、かつ設定されたピーク電流値を上回った場合に、電流検出部７０からスイッチ制御部３１に対してパルス時間幅を変更する信号を送信し、スイッチ制御部３１により各スイッチのＯＮ／ＯＦＦの時間間隔が変更される。
なお、この電流検出部７０による電流検出は、ある一定周期で行うものとする。
このような回路構成を採用することにより、ＬＥＤ表示ユニット５０の電流検出値に基づいて、定電圧電源１０の平滑コイル１０４から発生する耳障り音を人の手を介することなく回避することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によるＬＥＤ映像表示装置は、ＬＥＤ表示ユニット５０に流れる電流値検出する電流検出部７０を備え、電流検出部７０は、ＬＥＤ表示ユニット５０に流れる電流のピーク時間間隔があらかじめ設定された周波数に該当し、かつ設定されたピーク電流値を上回った場合に、スイッチ制御部３１によって各スイッチのＯＮ／ＯＦＦの時間間隔を変更する。
従って、本実施の形態によれば、定電圧電源部１０の平滑コイル１０４から発生する耳障り音を自動的に抑制できる。

実施の形態３．
図４は、実施の形態３によるＬＥＤ映像表示装置に用いられる定電圧電源部１１の構成を示す図である。
本実施の形態において用いられる定電圧電源部１１は、図４に示すように、従来の回路構成に異音検出装置８０を組み込んだものである。
具体的には、図４に示すように、定電圧電源部１１の２次側出力部は、平滑用の出力電解コンデンサ１０１、ダイオード１０２、１０３、平滑コイル１０４、トランス１０５および異音検出装置８０を有する。
なお、異音検出装置８０は、平滑コイル１０４から発生する耳障り音（即ち、異音）を検出しやすいように、平滑コイル１０４の近傍に配置される。

ＬＥＤ表示ユニット５０側のＰＷＭ制御による電流値の変動により、図４に示す定電圧電源部１１の２次側の平滑コイル１０４が人の可聴領域の周波数で振動して、人にとって耳障りな音（異音）を発生する。
なお、異音は、周波数の高低、周波数の変動、あるいは異音の大きさなどによって検知される。
本実施の形態では、異音検出装置８０が定電圧電源部１１の平滑コイル１０４から発生する耳障り音（異音）を検出すると、スイッチ制御部３０（図６参照）に対して点灯パルス時間幅を変更する信号を送信し、スイッチ制御部３０よって各スイッチのＯＮ／ＯＦＦの時間間隔が変更される。

本実施の形態では、このような回路構成を採用することによって、異音検出装置が定電圧電源部の平滑コイルから発生する異音（耳障り音）を検出すると、スイッチ制御部によって各スイッチのＯＮ／ＯＦＦの時間間隔が自動的に変更されるので、定電圧電源の平滑コイルから発生する耳障り音を人の手を介することなく回避することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によるＬＥＤ映像表示装置の定電圧電源１０は、発生する異音を検出する異音検出装置８０を内部に備え、異音検出装置８０が異音を検出すると、スイッチ制御部３１によって各スイッチのＯＮ／ＯＦＦの時間間隔を変更する。従って、定電圧電源の平滑コイルから発生する耳障り音を自動的に抑制できる。

本発明は、ＰＷＭ制御によるＬＥＤ点灯駆動の際に定電圧電源部で発生する耳障りな音を抑制することが可能なＬＥＤ映像表示装置の実現に有用である。

１０ 定電圧電源部 ２０ スイッチ回路
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・ スイッチ ３０、３１ スイッチ制御部
５０ ＬＥＤ表示ユニット
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・ ＬＥＤ
６０、６１ ＬＥＤ表示ユニットの駆動回路
７０ 電流検出部 ８０ 異音検出装置
１００ スクリーン ２００ スクリーンコントローラ
２０１ ＰＷＭ指令部 １０１ 平滑用の出力電解コンデンサ
１０２、１０３ ダイオード １０４ 平滑用の出力電解コンデンサ
１０５ トランス

Claims (3)

1. 多数のＬＥＤがマトリックス状に実装されたＬＥＤ表示ユニットを複数個配置してＬＥＤスクリーンを形成するＬＥＤ映像表示装置であって、
   複数の前記ＬＥＤ表示ユニットに実装された各ＬＥＤに電源を供給する定電圧電源部と、複数個の前記ＬＥＤ表示ユニットにＰＷＭ指令を出し、前記各ＬＥＤに流れる電流値を調整して前記各ＬＥＤの発光制御を行うスクリーンコントローラを備え、
   前記ＬＥＤ表示ユニットの駆動回路は、前記各ＬＥＤにそれぞれ直列に接続されたスイッチで構成されたスイッチ回路と前記ＰＷＭ指令によって前記各ＬＥＤをＯＮ／ＯＦＦ制御するするスイッチ制御部で構成され、
   前記スイッチ制御部は、前記スクリーンコントローラからのＰＷＭ指令に基づいて前記各ＬＥＤを点灯させるパルスの時間幅を変更して、前記定電圧電源部から前記ＬＥＤ表示ユニットに流れる電流値のピーク時間間隔を調整することを特徴とするＬＥＤ映像表示装置。
2. 前記ＬＥＤ表示ユニットに流れる電流値検出する電流検出部を備え、前記電流検出部は、前記ＬＥＤ表示ユニットに流れる電流のピーク時間間隔があらかじめ設定された周波数に該当し、かつ設定されたピーク電流値を上回った場合に、前記スイッチ制御部によって各スイッチのＯＮ／ＯＦＦの時間間隔を変更することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ映像表示装置。
3. 前記定電圧電源は、発生する異音を検出する異音検出装置を内部に備え、前記異音検出装置が異音を検出すると、前記スイッチ制御部によって各スイッチのＯＮ／ＯＦＦの時間間隔を変更することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ映像表示装置。

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