JP2014216523A - Ｌｅｄ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤによる表示や照明において、輝度−時間特性をもって視覚効果がある点灯や消灯を行うこと。【解決手段】ＬＥＤ５２の駆動電流値Ｉとその駆動電流値ＩによるＬＥＤ５２の発光の継続時間Ｔとを組として互いに異なるものを複数記憶した記憶部２４を設け、記憶部２４に記憶された駆動電流値Ｉと継続時間Ｔとを組毎に時間経過に伴って異なったものを読み出し、読み出した駆動電流値Ｉと継続時間ＴによってＬＥＤ５２を駆動する。【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ制御装置に関し、更に詳細には、ＬＥＤの発光を制御するものであって、ＬＥＤの点灯パターンや消灯パターンを制御するＬＥＤ制御装置に関する。

ＬＥＤの発光を制御するＬＥＤ制御装置として、ＰＷＭ制御（デューティ比制御）によってＬＥＤ電流を変化させることによりＬＥＤの輝度（明るさ）を変更する調光装置が知られている。

特開２０１１−２１０７４２号公報

パチンコ台等の遊戯機の表示や劇場照明等に用いられるＬＥＤでは、例えば、瞬時に高輝度で発光し、その後、時間の経過と共に輝度が徐々に或いは段階的に低下することで残光効果がある消灯や、時間の経過と共に輝度が徐々或いは段階的に上昇し、その後、時間の経過と共に輝度が徐々に或いは段階的に低下する点灯−消灯等、視覚効果がある点灯や消灯を行う要望がある。

本発明が解決しようとする課題は、ＬＥＤによる表示や照明において、輝度−時間特性をもって視覚効果がある点灯や消灯を行うことであり、しかも、点灯や消灯の輝度−時間特性を変更可能に容易に設定できるようにすることである。

本発明によるＬＥＤ制御装置は、ＬＥＤ（５２）の発光を制御するＬＥＤ制御装置であって、前記ＬＥＤ（５２）の駆動電流値（Ｉ）とその駆動電流値（Ｉ）による前記ＬＥＤ（５２）の発光の継続時間（Ｔ）とを組として互いに異なるものを複数記憶した記憶部（２４）と、前記記憶部（２４）に記憶された前記駆動電流値（Ｉ）と前記継続時間（Ｔ）とを組毎に時間経過に伴って異なったものを読み出して前記駆動電流値（Ｉ）および前記継続時間（Ｔ）の指令値を生成する指令値生成部（２２）と、前記指令値による駆動電流値（Ｉ）を前記指令値による継続時間（Ｔ）に亘って生成して前記ＬＥＤ（５２）を駆動するＬＥＤ駆動部（１２、３０）とを有する。

この構成によれば、記憶部（２４）に書き込まれているＬＥＤ（５２）の駆動電流値（Ｉ）と駆動電流値（Ｉ）によるＬＥＤ（５２）の発光の継続時間（Ｔ）によってＬＥＤ（５２）の点灯や消灯の輝度−時間特性がプログラマブルに設定され、記憶部（２４）に対するデータ書き込みだけで、輝度−時間特性を大きい自由度をもって容易に設定することができる。

本発明によるＬＥＤ制御装置は、他の側面から見れば、互いに異なる発光色のＬＥＤ（５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂ）の発光を制御するＬＥＤ制御装置であって、前記記憶部（２４）は、前記駆動電流値をＬＥＤ（５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂ）の発光色毎に記憶しており、前記指令値生成部（２２）は、ＬＥＤ（５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂ）の発光色毎に前記駆動電流値（Ｉ）および前記継続時間の指令値を生成し、前記ＬＥＤ駆動部（３０）は、ＬＥＤ（５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂ）の発光色毎に前記指令値による駆動電流値を前記指令値による継続時間に亘って生成する。

この構成によれば、記憶部（２４）に対するデータ書き込みによってＬＥＤ（５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂ）の点灯や消灯の輝度−時間特性に加えて色彩をプログラマブルに変化させることができる。

本発明によるＬＥＤ制御装置における前記記憶部は、好ましくは、外部より記憶内容を書き換え可能な記憶部（２４）である。

この構成によれば、記憶部（２４）に格納するデータの書き換えによって、点灯や消灯の輝度−時間特性を容易に変更することができる。

本発明によるＬＥＤ制御装置によれば、記憶部に書き込まれているＬＥＤの駆動電流値と駆動電流値によるＬＥＤの発光の継続時間によって点灯や消灯の輝度−時間特性がプログラマブルに設定され、記憶部に対するデータ書き込みだけで、輝度−時間特性を大きい自由度をもって容易に設定することができる。

本発明によるＬＥＤ制御装置の実施形態を示す回路図。 本実施形態によるＬＥＤ制御装置の記憶部に格納する輝度−時間データの一例を示す説明図。 輝度変化を示すタイムチャート。 本実施形態によるＬＥＤ制御装置の記憶部に格納する輝度−時間データの他の例を示す説明図。 輝度変化を示すタイムチャート。 本発明によるＬＥＤ制御装置の他の実施形態を示す回路図。 本発明によるＬＥＤ制御装置をＲＧＢ光源によるＬＥＤ装置に適用した一つの実施形態を示す回路図。 本実施形態によるＬＥＤ制御装置の記憶部に格納する輝度−時間データの他の例を示す説明図。

以下に、本発明によるＬＥＤ制御装置の実施形態を、図１を参照して説明する。

ＬＥＤ制御装置１０は、複数個のＬＥＤ５２によるＬＥＤアレイ５０に対する通電を制御することにより、ＬＥＤアレイ５０の発光を制御する。

ＬＥＤ制御装置１０は可変定電流回路１２を有する。可変定電流回路１２は、後述するマイクロコントローラ２０のＣＰＵ２２より駆動電流値Ｉの指令値に等しい電流値の電流をＬＥＤアレイ５０に供給するＬＥＤ駆動部であり、駆動電流値Ｉの指令値の変更によってＬＥＤアレイ５０の駆動電流値を可変設定する。

ＬＥＤ制御装置１０はＬＥＤアレイ５０に直列に接続されたスイッチングトランジスタ１６を有する。スイッチングトランジスタ１６は、ゲート制御部１８によるゲート制御によってオン−オフし、ＬＥＤアレイ５０に対する通電をオン−オフする。この場合、ＬＥＤ駆動部は、スイッチングトランジスタ１６を含むことになる。

ＬＥＤ制御装置１０はマイクロコントローラ２０を具備している。マイクロコントローラ２０は、ＣＰＵ２２と、記憶部２４と、タイマ２６とを有する。

記憶部２４は、書き換え可能な自己保持型のストレージであり、図２に示されているように、各アドレス（ＡＤＲＳ）ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２…に順に、ＬＥＤアレイ５０の駆動電流値Ｉを示すデータとその駆動電流値ＩによるＬＥＤアレイ５０の発光の継続時間Ｔを示すデータとを組として、互いに異なるものを複数記憶している。

ＣＰＵ２２は、指令値生成部をなすものであり、記憶部２４より各アドレスｎ、ｎ＋１、ｎ＋２…に書き込まれている駆動電流値Ｉと継続時間Ｔとのデータを、初回（アドレスｎ）を除いてタイマ２６のタイムアップ毎にアドレス順に読み出し、駆動電流値Ｉの指令値と継続時間Ｔの指令値とを生成する。ＣＰＵ２２は、駆動電流値Ｉの指令値を可変定電流回路１２に渡すと共に、継続時間Ｔの指令値によってタイマ２６をセットする。初回のアドレスｎのデータの読み出しは、ＣＰＵ２２が実行するＬＥＤ制御プログラムに書き込まれたＬＥＤ点灯指令あるいは外部からのＬＥＤ点灯指令によって開始される。

ゲート制御部１８はタイマ２６にセットされた時間（継続時間Ｔ）に亘ってスイッチングトランジスタ１６のゲートをハイレベルにし、スイッチングトランジスタ１６を継続時間Ｔに亘ってオン状態にする。

この制御により、ＬＥＤアレイ５０は、記憶部２４に格納される駆動電流値Ｉおよび継続時間Ｔのデータが図２に示されているものの場合には、ＬＥＤ点灯指令が出た時点ｔ１にて、先ず、２００ｍＡの駆動電流をもって２０ｍｓｅｃに亘って発光し、時点ｔ１より２０ｍｓｅｃが経過した時点ｔ２にて１００ｍＡの駆動電流をもって３０ｍｓｅｃに亘ってＬＥＤアレイ５０が発光し、時点ｔ２より３０ｍｓｅｃが経過した時点ｔ３にて５０ｍＡの駆動電流をもって５０ｍｓｅｃに亘って発光し、時点ｔ３より５０ｍｓｅｃが経過した時点ｔ４にて駆動電流値Ｉがゼロになって非発光（消灯）になる。

これにより、図３に示されているように、時点ｔ１にて瞬時に高輝度で発光し、その後、記憶部２４に書き込まれているデータによる輝度−時間特性をもって時間の経過と共に輝度が段階的に低下することで、残光効果が得られる。

他の例として、記憶部２４に格納される駆動電流値Ｉおよび継続時間Ｔのデータが図４に示されているものの場合には、ＬＥＤアレイ５０は、ＬＥＤ点灯指令が出た時点ｔ１にて、先ず、５０ｍＡの駆動電流をもって５０ｍｓｅｃに亘って発光、時点ｔ１より５０ｍｓｅｃが経過した時点ｔ２にて１００ｍＡの駆動電流をもって３０ｍｓｅｃに亘ってＬＥＤアレイ５０が発光し、時点ｔ２より３０ｍｓｅｃが経過した時点ｔ３にて２００ｍＡの駆動電流をもって４０ｍｓｅｃに亘って発光し、時点ｔ３より４０ｍｓｅｃが経過した時点ｔ４にて１００ｍＡの駆動電流をもって３０ｍｓｅｃに亘ってＬＥＤアレイ５０が発光し、時点ｔ４より３０ｍｓｅｃが経過した時点ｔ５にて５０ｍＡの駆動電流をもって５０ｍｓｅｃに亘って発光し、時点ｔ５より５０ｍｓｅｃが経過した時点ｔ６にて駆動電流値Ｉがゼロになって非発光（消灯）になる。

この場合には、図５に示されているように、時点ｔ１にて低輝度で発光し、その後、記憶部２４に書き込まれているデータによる輝度−時間特性をもって時間の経過と共に輝度が段階的に上昇して高輝度の発光になり、その後、輝度が段階的に低下することで、徐々に明るくなり、その後、徐々に暗くなる照明効果が得られる。

このように点灯や消灯の輝度−時間特性は、記憶部２４の各アドレス（ＡＤＲＳ）ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２…に書き込まれるＬＥＤアレイ５０の駆動電流値Ｉを示すデータとその駆動電流値ＩによるＬＥＤアレイ５０の発光の継続時間Ｔを示すデータによってプログラマブルに設定されるので、記憶部２４に対するデータ書き込みだけで、大きい自由度をもって容易に設定することができる。

記憶部２４が書き換え可能なストレージである場合には、記憶部２４に格納するデータ（記憶内容）の書き換えによって、点灯や消灯の輝度−時間特性を容易に変更することができる。このデータの書き換えは、マイクロコントローラ２０にパーソナルコンピュータ１００をデータ通信可能に接続することにより、パーソナルコンピュータ１００によって行うことができる。このデータの書き換えは、その他、専用ツールやＬＡＮ、インタネット等によるデータ通信によって行うこともできる。

駆動電流値Ｉを可変生成する回路（ＬＥＤ駆動部）は、可変定電流回路１２に限られることなく、図６に示されているように、デューティ比制御を行うＰＷＭ（パルス幅可変）制御器３０であってもよい。ＰＷＭ制御器３０は、マイクロコントローラ２０より駆動電流値Ｉを示すデータを受け取り、パルス周期が１ｍｓｅｃ〜５ｍｓｅｃ程度のパルス信号のデューティ比を指令値である駆動電流値Ｉに応じて可変設定するものであり、平均電流値が駆動電流値Ｉになるデューティ比のパルス出力を行う。

図７は、本発明によるＬＥＤ制御装置をＲＧＢ光源によるＬＥＤ装置に適用した一つの実施形態を示している。なお、図６において、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施形態では、赤色ＬＥＤ５２ＲによるＬＥＤアレイ５０Ｒと、緑色ＬＥＤ５２ＧによるＬＥＤアレイ５０Ｇと、青色ＬＥＤ５２ＢによるＬＥＤアレイ５０Ｂとが設けられ、これらＬＥＤアレイ５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂの各々に個別のＰＷＭ制御器３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂが接続されている。

ＬＥＤアレイ５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂの接地側には、共通のスイッチングトランジスタ１６が接続されている。スイッチングトランジスタ１６は、ゲート制御部１８によるゲート制御によってオン−オフし、ＬＥＤアレイ５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂに対する通電を一括してオン−オフする。

記憶部２４は、図８に示されているように、各アドレス（ＡＤＲＳ）ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２…に順に、ＬＥＤアレイ５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂ毎の個別の駆動電流値Ｉ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を示すデータとその駆動電流値ＩによるＬＥＤアレイ５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂの共通の発光の継続時間Ｔを示すデータとを組として、互いに異なるものを複数記憶している。

ＣＰＵ２２の作動によって、ＬＥＤアレイ５０Ｒの輝度を設定する駆動電流値Ｉ（Ｒ）の指令値はＰＷＭ制御器３０Ｒに、ＬＥＤアレイ５０Ｇの輝度を設定する駆動電流値Ｉ（Ｇ）の指令値はＰＷＭ制御器３０Ｇに、ＬＥＤアレイ５０Ｂの輝度を設定する駆動電流値Ｉ（Ｂ）の指令値はＰＷＭ制御器３０Ｂに各々個別に出力される。

この実施形態では、点灯時や消灯時の輝度−時間特性を記憶部２４に格納される駆動電流値Ｉおよび継続時間Ｔのデータによって自由に設定することができると共に、駆動電流値Ｉ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）がゼロを含んでＬＥＤアレイ５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂ毎に個別に設定されることにより、ＬＥＤアレイ５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂの発光、非発光を、ＬＥＤアレイ５０Ｒ、の５０Ｇ、５０Ｂ毎に個別に設定でき、照明や表示の色彩に変化を与えることができる。

以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、記憶部２４に格納される駆動電流値Ｉおよび継続時間Ｔのデータ構成は、割り込みサイクル時間ごとにポインタが移動する各アドレスに、駆動電流値Ｉおよび継続時間Ｔに関するデータが書き込まれたものとし、ＣＰＵ２２が実行するプログラムは、割り込みサイクル時間ごとにポインタのアドレスの駆動電流値Ｉおよび継続時間Ｔに関するデータを記憶部２４より読み出して駆動電流値Ｉおよび駆動電流値ＩによるＬＥＤ発光の継続時間Ｔを設定するものであってもよい。

また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。例えば、ＬＥＤ５２、５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂのオフ特性によっては、スイッチングトランジスタ１６を省略することができる。

１０ ＬＥＤ制御装置
１２ 可変定電流回路（ＬＥＤ駆動部）
１６ スイッチングトランジスタ
１８ ゲート制御部
２０ マイクロコントローラ
２２ ＣＰＵ（指令値生成部）
２４ 記憶部
２６ タイマ
３０ ＰＷＭ制御器（ＬＥＤ駆動部）
３０Ｂ ＰＷＭ制御器（ＬＥＤ駆動部）
３０Ｇ ＰＷＭ制御器（ＬＥＤ駆動部）
３０Ｒ ＰＷＭ制御器（ＬＥＤ駆動部）
５０ ＬＥＤアレイ
５０Ｂ ＬＥＤアレイ
５０Ｇ ＬＥＤアレイ
５０Ｒ ＬＥＤアレイ
５２ ＬＥＤ
５２Ｂ 青色ＬＥＤ
５２Ｇ 緑色ＬＥＤ
５２Ｒ 赤色ＬＥＤ

Claims (3)

1. ＬＥＤの発光を制御するＬＥＤ制御装置であって、
   前記ＬＥＤの駆動電流値とその駆動電流値による前記ＬＥＤの発光の継続時間とを組として互いに異なるものを複数記憶した記憶部と、
   前記記憶部に記憶された前記駆動電流値と前記継続時間とを組毎に時間経過に伴って異なったものを読み出して前記駆動電流値および前記継続時間の指令値を生成する指令値生成部と、
   前記指令値による駆動電流値を前記指令値による継続時間に亘って生成して前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動部とを有するＬＥＤ制御装置。
2. 互いに異なる発光色のＬＥＤの発光を制御するＬＥＤ制御装置であって、
   前記記憶部は、前記駆動電流値をＬＥＤの発光色毎に記憶しており、
   前記指令値生成部は、ＬＥＤの発光色毎に前記駆動電流値および前記継続時間の指令値を生成し、
   前記ＬＥＤ駆動部は、ＬＥＤの発光色毎に前記指令値による駆動電流値を前記指令値による継続時間に亘って生成する請求項１に記載のＬＥＤ制御装置。
3. 前記記憶部は外部より記憶内容を書き換え可能である請求項１または２に記載のＬＥＤ制御装置。

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