JP2020202132A

JP2020202132A - 発光装置

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Publication number: JP2020202132A
Application number: JP2019109782A
Authority: JP
Inventors: 吉田　徹; Toru Yoshida; 徹吉田
Original assignee: Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2020-12-17
Anticipated expiration: 2039-06-12
Also published as: JP7312028B2

Abstract

【課題】複数の発光色について発光色毎に発光量を調整できる発光装置を提供する。【解決手段】発光装置は、電気的に直列接続された２以上の同一色の発光素子群を光の三原色毎に並列に接続した発光素子光源と、前記発光素子光源の電流出力側に接続される定電流回路と、前記発光素子群に含まれる発光素子のうち少なくともいずれかをバイパスするスイッチング素子とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関する。

従来より、少なくとも１つの光源から構成された発光モジュールが直列に複数接続される定電流電源回路と、前記定電流電源回路に接続される発光モジュールのいずれかに並列に接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオン／オフを制御する制御部とを備えることを特徴とする光源点灯装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−０９９３３７号公報

ところで、従来の光源点灯装置では、複数の直列接続される発光モジュールは、複数の発光色を有するものを発光色毎に分けて直列接続したものではない。このため、複数の発光色について発光色毎に発光量を調整するものではない。

そこで、複数の発光色について発光色毎に発光量を調整できる発光装置を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態の発光装置は、電気的に直列接続された２以上の同一色の発光素子群を光の三原色毎に並列に接続した発光素子光源と、前記発光素子光源の電流出力側に接続される定電流回路と、
前記発光素子群に含まれる発光素子のうち少なくともいずれかをバイパスするスイッチング素子とを含む。

複数の発光色について発光色毎に発光量を調整できる発光装置を提供することができる。

実施の形態の発光装置１００を示す図である。光源部１１０Ｒ、定電流回路１２０Ｒ、及びスイッチング素子１３０Ｒの詳細な回路構成を示す図である。発光装置１００の構成を示す図である。発光装置１００の輝度のシミュレーション結果を示す図である。発光装置１００が発光する場合のＰＷＭ信号のデューティ比の一例を示す図である。実施の形態の変形例の導光部１５０Ｍを含む発光装置１００Ｍを示す図である。

以下、本発明の発光装置を適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の発光装置１００を示す図である。発光装置１００は、光源１１０、定電流回路１２０、及びスイッチング素子１３０を含む。発光装置１００は、一例として、車両に搭載され、ステアリング、ダッシュボード、又はセンターコンソールの周辺に配置されるＨＭＩ(Human Machine Interface)のシンボルやインジケータ等を点灯表示する光源として用いられる。発光装置１００の利用形態は、このような利用形態に限られるものではない。

光源１１０は、発光素子光源の一例であり、光の三原色であるＲ(Red：赤)、Ｇ(Green:緑)、Ｂ(Blue:青)に対応する光源部１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂを有する。光源部１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂの各々は、電気的に直列接続された２以上の同一色の発光素子群の一例である。

光源部１１０Ｒは、直列接続された２つのＬＥＤ(Light Emitting Diode)１１１Ｒ、１１２Ｒを有し、光源部１１０Ｇは、直列接続された２つのＬＥＤ１１１Ｇ、１１２Ｇを有し、光源部１１０Ｂは、直列接続された２つのＬＥＤ１１１Ｂ、１１２Ｂを有する。ＬＥＤ１１１Ｒ、１１２Ｒ、１１１Ｇ、１１２Ｇ、１１１Ｂ、１１２Ｂは、発光素子の一例である。また、ＬＥＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂは、第１発光素子の一例であり、ＬＥＤ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂは、第２発光素子の一例である。

ここでは、一例として、発光素子群の一例である光源部１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂが、それぞれ２つのＬＥＤ１１１Ｒ、１１２Ｒ、ＬＥＤ１１１Ｇ、１１２Ｇ、ＬＥＤ１１１Ｂ、１１２Ｂを含む形態について説明する。

ＬＥＤ１１２Ｒのアノードは、直流電源Ｖｂａｔに接続されており、電圧Ｖｂａｔが供給される。直流電源Ｖｂａｔは、ここでは一例として車両のバッテリである。ＬＥＤ１１２Ｒのカソードは、ＬＥＤ１１１Ｒのアノードに接続されており、ＬＥＤ１１１Ｒのカソードは、定電流回路１２０Ｒを介してグランドに接続されている。グランドは、基準電位点の一例である。

同様に、ＬＥＤ１１２Ｇのアノードは、直流電源Ｖｂａｔに接続されており、電圧Ｖｂａｔが供給される。ＬＥＤ１１２Ｇのカソードは、ＬＥＤ１１１Ｇのアノードに接続されており、ＬＥＤ１１１Ｇのカソードは、定電流回路１２０Ｇを介してグランドに接続されている。

また、同様に、ＬＥＤ１１２Ｂのアノードは、直流電源Ｖｂａｔに接続されており、電圧Ｖｂａｔが供給される。ＬＥＤ１１２Ｂのカソードは、ＬＥＤ１１１Ｂのアノードに接続されており、ＬＥＤ１１１Ｂのカソードは、定電流回路１２０Ｂを介してグランドに接続されている。

このような接続関係により、ＬＥＤ１１１Ｒ、１１２Ｒと、ＬＥＤ１１１Ｇ、１１２Ｇと、ＬＥＤ１１１Ｂ、１１２Ｂとは、並列に接続されている。

定電流回路１２０は、光源部１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂに対応した３つの定電流回路１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂの総称である。以下では、定電流回路１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂを特に区別しない場合には、単に定電流回路１２０と称す。

定電流回路１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂは、それぞれ、ＬＥＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂのカソードとグランドとの間に接続され、ＬＥＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂのカソードからグランドに向けて電流を引き抜く。

定電流回路１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂが出力する電流値は、車両のインジケータ等の照度を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)等から入力される指令に基づいて制御される。

スイッチング素子１３０は、光源部１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂに対応した３つのスイッチング素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂの総称である。以下では、スイッチング素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂを特に区別しない場合には、単にスイッチング素子１３０と称す。

スイッチング素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂは、それぞれ、ＬＥＤ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂのアノードとカソードの間に接続される。スイッチング素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂは、車両のインジケータ等の照度を制御するＥＣＵによって開閉制御が行われ、オン（導通状態）にされるとＬＥＤ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂをバイパスする。

このようなスイッチング素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂとしては、例えば、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)を用いることができる。

図２は、光源部１１０Ｒ、定電流回路１２０Ｒ、及びスイッチング素子１３０Ｒの詳細な回路構成を示す図である。図２では、一例として赤（Ｒ）系統の光源部１１０Ｒ、定電流回路１２０Ｒ、及びスイッチング素子１３０Ｒの回路構成について説明するが、緑（Ｇ）系統の光源部１１０Ｇ、定電流回路１２０Ｇ、及びスイッチング素子１３０Ｇ、及び、青（Ｂ）系統の光源部１１０Ｂ、定電流回路１２０Ｂ、及びスイッチング素子１３０Ｂの回路構成も同様である。

また、図２には、車両のインジケータ等の照度を制御するＥＣＵ５０を示す。ＥＣＵ５０は、端子５１、５２、５３を有する。ＥＣＵ５０は、端子５１からＬＥＤ１１１Ｒ及び１１２Ｒ、又は、ＬＥＤ１１１ＲをＰＷＭ(Pulse Width Modulation)駆動するＰＷＭ信号を出力する。また、ＥＣＵ５０は、端子５２から定電流回路１２０Ｒのトランジスタ１２３のオン/オフを切り替える電流切替信号を出力し、端子５３からスイッチング素子１３０Ｒのオン/オフを切り替えるバイパス信号を出力する。

ここではＥＣＵ５０が赤（Ｒ）系統の光源部１１０Ｒ、定電流回路１２０Ｒ、及びスイッチング素子１３０Ｒに場合について説明するが、実際には、ＥＣＵ５０は、緑（Ｇ）系統の光源部１１０Ｇ、定電流回路１２０Ｇ、及びスイッチング素子１３０Ｇ及び青（Ｂ）系統の光源部１１０Ｂ、定電流回路１２０Ｂ、及びスイッチング素子１３０ＢについてもＰＷＭ信号、電流切替信号、及びバイパス信号を出力する。

ＰＷＭ信号のデューティ比は、光源部１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂで異なるように制御が可能である。また、電流切替信号は、定電流回路１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂでオン／オフが異なっていてもよく、バイパス信号は、スイッチング素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂでオン／オフが異なっていてもよい。

定電流回路１２０Ｒは、トランジスタ１２１、オペアンプ１２２、トランジスタ１２３、及び抵抗器１２４〜１２７を有する。

トランジスタ１２１は、コレクタ端子がＬＥＤ１１１Ｒのカソードに接続され、エミッタ端子が抵抗器１２４を介して接地され、ベース端子がオペアンプ１２２の出力端子に接続される。トランジスタ１２１は、オペアンプ１２２の出力によってオン（導通状態）／オフ（非導通状態）の制御が行われる。

オペアンプ１２２の非反転入力端子は、抵抗器１２６を介してＥＣＵ５０の端子５１に接続され、抵抗器１２５を介してグランドに接続され、抵抗器１２７を介してトランジスタ１２３のコレクタ端子に接続される。オペアンプ１２２の反転入力端子は、トランジスタ１２１のエミッタ端子に接続される。また、オペアンプ１２２の出力端子は、トランジスタ１２１のベース端子に接続される。

トランジスタ１２３は、コレクタ端子が抵抗器１２７を介してオペアンプ１２２の非反転入力端子と抵抗器１２５及び１２６に接続され、エミッタ端子がグランドに接続され、ベース端子が端子５２に接続される。このようなトランジスタ１２３のベースに電流を流すことで、トランジスタ１２３のオン／オフを切り替えることができ、定電流制御の電流値の切替が可能になる。

抵抗器１２４は、ＬＥＤ１１１Ｒ、１１２Ｒに流れる電流を所定値以下に制限するための抵抗値を有する。抵抗器１２５、１２６は、オペアンプ１２２の非反転入力端子に入力される電圧値を調整する分圧抵抗回路を構成する。トランジスタ１２３がオフで、かつ、スイッチング素子１３０がオフの状態では、ＥＣＵ５０の端子５１から出力されるＰＷＭ信号の電圧は抵抗器１２５、１２６で分圧され、オペアンプ１２２の出力を第１のＨ(High)レベルに設定する。第１のＨレベルは後述する第２のＨレベルよりも高く、オペアンプ１２２が出力する第１のＨレベルのＰＷＭ信号によって、ＬＥＤ１１１Ｒ、１１２Ｒの高い輝度で発光する。この状態でＰＷＭ信号のデューティ比を最大値に設定すれば、発光装置１００の輝度（ＬＥＤ１１１Ｒ、１１２Ｒによる輝度）は最大になる。なお、ＰＷＭ信号のデューティ比を増大させることは、Ｈレベルの区間の割合を増大させることを意味する。

抵抗器１２７は、オペアンプ１２２の非反転入力端子、及び、抵抗器１２５、１２６の接続点と、トランジスタ１２３のコレクタとの間に接続されている。抵抗器１２７は、トランジスタ１２３がオンで、かつ、スイッチング素子１３０がオンの状態で、抵抗器１２５、１２６の接続点とグランドとの間で抵抗器１２５に並列に接続されることにより、抵抗器１２５、１２６の接続点の電位（抵抗器１２５の両端子間電圧）を下げるために設けられている。この状態で、オペアンプ１２２の出力は第２のＨレベルのＰＷＭ信号になり、ＬＥＤ１１２Ｒがバイパスされて消灯した状態で、ＬＥＤ１１１Ｒを低い輝度で発光させることができる。ＰＷＭ信号のデューティ比を最小値に設定すれば、発光装置１００の輝度（ＬＥＤ１１１Ｒのみによる輝度）は最小になる。第２のＨレベルのＰＷＭ信号のパルス幅は、第１のＨレベルのＰＷＭ信号のパルス幅の約１／１０である。

スイッチング素子１３０Ｒは、一例としてｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴであるため、ＥＣＵ５０の端子５３から出力されるバイパス信号がＬ(Low)レベルになるとオン（導通状態）になり、バイパス信号がＨレベルになるとオフになる。

スイッチング素子１３０Ｒは、発光装置１００の輝度を低下させる際に、ＬＥＤ１１２Ｒをバイパスして消灯させるために設けられている。このため、例えば、車両が昼間のように明るい場所にあるときには発光装置１００の輝度を高くするためにスイッチング素子１３０Ｒはオフにされる。ＬＥＤ１１１Ｒ、１１２Ｒの両方を発光させて高い輝度を得るためである。また、例えば、車両が夜間やトンネル内等のくらい場所にあるときには発光装置１００の輝度を低くするためにスイッチング素子１３０Ｒはオンにされる。

図３は、発光装置１００の構成を示す図である。発光装置１００は、光源１１０と、基板１４０と、導光部１５０と、パネル１６０とを含む。ここでは、定電流回路１２０及びスイッチング素子１３０等を省略する。

光源１１０は、ＬＥＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂと、ＬＥＤ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂとに分けて基板１４０の表面に実装されている。

導光部１５０は、ＬＥＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂと、ＬＥＤ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂから発光される光をガイドする導光部材であり、アクリル樹脂等で構成される。

導光部１５０は、入光部１５１、１５２と、出光部１５３とを有する。入光部１５１、１５２は、光源１１０から光が入射される部分であり、入光部１５１はＬＥＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂに対向して配置され、入光部１５２はＬＥＤ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂに対向して配置される。

入光部１５１、１５２から入射した光は、導光部１５０の内部を伝搬し、出光部１５３からパネル１６０のシンボル１６１に向けて出射される。

図４は、発光装置１００の輝度のシミュレーション結果を示す図である。図４において、横軸は時間、縦軸は発光装置１００の輝度を表す。ここでは、ＬＥＤ１１１Ｇ、１１１Ｂ、１１２Ｇ、１１２Ｂについても、図２に示す定電流回路１２０Ｒと同様の回路構成を有する定電流回路１２０Ｇ、１２０Ｂが接続され、ＥＣＵ５０の端子５３から赤（Ｒ）系統用、緑（Ｇ）系統用、青（Ｂ）系統用のＰＷＭ信号が出力されることとして説明する。ただし、図４の説明では、一例として、赤（Ｒ）系統用、緑（Ｇ）系統用、青（Ｂ）系統用のＰＷＭ信号のデューティ比は等しいものとして説明する。

時刻ｔ１では、ＥＣＵ５０は、端子５１からデューティ比が約５０％で所定の大きなパルス幅を有するＰＷＭ信号を出力し、端子５２からＬレベルの電流切替信号を出力し、端子５３からＨレベルのバイパス信号を出力する。この状態では、トランジスタ１２３及びスイッチング素子１３０はオフにされ、オペアンプ１２２は第１のＨレベルのＰＷＭ信号を出力し、ＬＥＤ１１１Ｒ、１１２Ｒ、１１１Ｇ、１１２Ｇ、１１１Ｂ、１１２Ｂが点灯される。この状態は、時刻ｔ２まで継続し、発光装置１００の高い輝度が得られる。ＬＥＤ１１１Ｒ、１１２Ｒ、１１１Ｇ、１１２Ｇ、１１１Ｂ、１１２Ｂに流れる電流は、一例として約２０ｍＡである。

時刻ｔ３では、ＥＣＵ５０は、端子５２から出力する電流切替信号をＨレベルに切り替える。ＰＷＭ信号とバイパス信号は変更なしである。この状態では、トランジスタ１２３がオンに切り替えられ、スイッチング素子１３０はオフにされ、オペアンプ１２２は第２のＨレベルのＰＷＭ信号を出力する。このため、ＬＥＤ１１１Ｒ、１１２Ｒ、１１１Ｇ、１１２Ｇ、１１１Ｂ、１１２Ｂが点灯される。この状態は、時刻ｔ４まで継続する。ＬＥＤ１１１Ｒ、１１２Ｒ、１１１Ｇ、１１２Ｇ、１１１Ｂ、１１２Ｂに流れる電流は、一例として約２ｍＡであるため、発光装置１００の輝度は、時刻ｔ１〜ｔ２の区間の約１／１０になる。

時刻ｔ５では、ＥＣＵ５０は、端子５２から出力する電流切替信号をＬレベルに戻し、端子５３から出力するバイパス信号をＨレベルに切り替える。ＰＷＭ信号は変更なしである。

この状態では、トランジスタ１２３はオフにされ、スイッチング素子１３０がオンに切り替えられる。このため、オペアンプ１２２は第１のＨレベルのＰＷＭ信号を出力し、ＬＥＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂが点灯され、ＬＥＤ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂは消灯される。この状態は、時刻ｔ６まで継続する。ＬＥＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂに流れる電流は、一例として約２０ｍＡであり、ＬＥＤ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂに流れる電流は、０ｍＡであるため、発光装置１００の輝度は、時刻ｔ１〜ｔ２の区間の約１／２になる。

時刻ｔ７では、ＥＣＵ５０は、端子５２から出力する電流切替信号をＨレベルに切り替え、端子５３から出力するバイパス信号をＨレベルに保持する。ＰＷＭ信号は変更なしである。

この状態では、トランジスタ１２３及びスイッチング素子１３０がオンに切り替えられる。このため、オペアンプ１２２は第２のＨレベルのＰＷＭ信号を出力し、ＬＥＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂが点灯され、ＬＥＤ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂは消灯される。この状態は、時刻ｔ８まで継続する。ＬＥＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂに流れる電流は、一例として約２ｍＡであり、ＬＥＤ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂに流れる電流は、０ｍＡであるため、発光装置１００の輝度は、時刻ｔ１〜ｔ２の区間の約１／２０になる。

以上のように、電流切替信号を切り替えることによってオペアンプ１２２の出力を第１のＨレベルのＰＷＭ信号と第２のＨレベルのＰＷＭ信号とに切り替えることができ、さらに、バイパス信号を切り替えることによって発光するＬＥＤの数を光の三原色の各々について２つ又は１つに設定することができる。さらに、ＥＣＵ５０が出力するＰＷＭ信号のデューティ比を調整すれば、各ＬＥＤの発光時間を調整することができ、発光装置１００の輝度を調整することができる。

図５は、発光装置１００が発光する場合のＰＷＭ信号のデューティ比の一例を示す図である。図５には、発光装置１００が赤（Ｒ）単色の発光、緑（Ｇ）単色の発光、青（Ｂ）単色の発光、及び白色の発光を行う場合に、輝度を１００％、０．５％（ＰＷＭ信号のみ）、０．５％（ＰＷＭ信号＋電流切替信号）、０．５％（ＰＷＭ信号＋電流切替信号＋バイパス信号）に設定した場合におけるＰＷＭ信号のデューティ比を示す。

ここで、輝度を０．５％（ＰＷＭ信号のみ）に設定するとは、電流切替信号及びバイパス信号でトランジスタ１２３及びスイッチング素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂをオフにした状態で、ＰＷＭ信号のデューティ比を制御するだけで輝度を０．５％に設定することをいう。

また、輝度を０．５％（ＰＷＭ信号＋電流切替信号）に設定するとは、電流切替信号及びバイパス信号でトランジスタ１２３をオンにするとともにスイッチング素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂをオフにした状態で、ＰＷＭ信号のデューティ比を制御して輝度を０．５％に設定することをいう。

また、輝度を０．５％（ＰＷＭ信号＋電流切替信号＋バイパス信号）に設定するとは、電流切替信号及びバイパス信号でトランジスタ１２３及びスイッチング素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂをオンにした状態で、ＰＷＭ信号のデューティ比を制御して輝度を０．５％に設定することをいう。

なお、白色の発光を得るには、Ｒ：Ｇ：Ｂを３：７：１の割合で調光すればよいため、Ｒが２７％、Ｇが６４％、Ｂが９％の光量で光源部１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂが出力すると、シンボル輝度が単色１００％の場合と同等になる。

輝度を１００％に設定するのは、車両内が昼間のように明るい場所にあるときの設定であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各単色の発光を得るには、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＰＷＭ信号のデューティを１００％に設定すればよい。この場合に、発光色以外のＰＷＭ信号のデューティは０％に設定すればよい。また、白色単色を得るには、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＰＷＭ信号のデューティを２７％、６４％、９％に設定すればよい。

また、輝度０．５％（ＰＷＭ信号のみ）で赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各単色の発光を得るには、それぞれ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＰＷＭ信号のデューティを０．５０％に設定すればよい。この場合に、発光色以外のＰＷＭ信号のデューティは０％に設定すればよい。また、白色単色を得るには、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＰＷＭ信号のデューティを０．１４％、０．３２％、０．０５％に設定すればよい。

また、輝度０．５％（ＰＷＭ信号＋電流切替信号）で赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各単色の発光を得るには、それぞれ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＰＷＭ信号のデューティを５．００％に設定すればよい。この場合に、発光色以外のＰＷＭ信号のデューティは０％に設定すればよい。また、白色単色を得るには、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＰＷＭ信号のデューティを１．３６％、３．１８％、０．４５％に設定すればよい。

また、輝度０．５％（ＰＷＭ信号＋電流切替信号＋バイパス信号）で赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各単色の発光を得るには、それぞれ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＰＷＭ信号のデューティを１０．００％に設定すればよい。この場合に、発光色以外のＰＷＭ信号のデューティは０％に設定すればよい。また、白色単色を得るには、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＰＷＭ信号のデューティを２．７３％、６．３６％、０．９１％に設定すればよい。

このように、輝度０．５％（ＰＷＭ信号のみ）、輝度０．５％（ＰＷＭ信号＋電流切替信号）、輝度０．５％（ＰＷＭ信号＋電流切替信号＋バイパス信号）を比べると、同じ０．５％の輝度を得るためのＰＷＭ信号のデューティが増大している。これは、０．５％（ＰＷＭ信号＋電流切替信号）ではトランジスタ１２３がオンにされてオペアンプ１２２が出力するＰＷＭ信号のパルス幅が小さくなるからである。また、輝度０．５％（ＰＷＭ信号＋電流切替信号＋バイパス信号）では、さらに、ＬＥＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂのみが発光し、ＬＥＤ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂは発光しない（点灯しない）からである。

輝度０．５％（ＰＷＭ信号＋電流切替信号＋バイパス信号）の場合には、白色を得るためにデューティ比が最も小さい青（Ｂ）用のＰＷＭ信号で０．９１％であり、１％に近い値が得られている。

ここで、例えば、ＬＥＤ１１１Ｒのカソードとグランドとの間にトランジスタのコレクタ端子及びエミッタ端子を直列に挿入し、トランジスタのベースをＰＷＭ信号で駆動することで、ＬＥＤ１１１Ｒの輝度を調整するとする。ＬＥＤ１１１Ｇ、１１１Ｂについても同様に、トランジスタを接続してＰＷＭ信号で駆動することでＬＥＤ１１１Ｇ、１１１Ｂの輝度を調整するとする。

このような場合、ＬＥＤ１１１Ｒの輝度のばらつきは約±３０％になり、電圧Ｖｂａｔが９Ｖ〜１６Ｖまで変動し、ＰＷＭ信号の周波数が１１０Ｈｚで、輝度が最も高いときと低いときの比率が１／４００の場合、最小輝度でＬＥＤ１１１Ｒを駆動する際のＰＷＭ信号のパルス幅は約１１μｓ以下になる。また、このような輝度の調整に加えて、ＬＥＤ１１１Ｇ、１１１Ｂも加えて輝度及び色度のバランス調整を行うと、さらにパルス幅が短くなる。このように短いパルス幅で安定的にＰＷＭ制御を行うことは極めて困難である。

これに対して、実施の形態では、ＰＷＭ信号によるＰＷＭ制御に加えて、トランジスタ１２３及び抵抗器１２７と、スイッチング素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂとを用いて光源１１０に流れる電流量を調整することができる。

そして、白色を得るためにデューティ比が最も小さい青（Ｂ）用のＰＷＭ信号であっても、パルス幅は０．０５ｍｓ程度である。このため、安定した制御が可能になる。

以上のように、実施の形態によれば、光の三原色毎に直列接続した２つのＬＥＤ１１１Ｒ、１１２Ｒ、ＬＥＤ１１１Ｇ、１１２Ｇ、ＬＥＤ１１１Ｂ、１１２Ｂを設け、ＬＥＤ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂをバイパス可能なスイッチング素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂを設けている。このような構成により、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光色毎に発光量を調整することができる。

したがって、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光色毎に発光量を調整できる発光装置１００を提供することができる。

また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光色毎にダイナミックレンジを確保することができ、ＤＡＣ(Digital to Analog Converter)を用いて電流調整を行う場合に比べて安価に実現することができる。

なお、スイッチング素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂのうちのいずれか１つを含む構成であってもよい。このような構成により、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のような複数の発光色について発光色毎に発光量を調整できる発光装置１００を提供することができる。

また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色を発光可能な光源１１０を用いているため、三色を調光することにより、マルチカラーの発光装置１００を提供することができる。特に、車両の室内のシンボルやインジケータ等をマルチカラーで点灯表示することは、有用性が高く効果が大きい。

また、発光装置１００は、さらに、オペアンプ１２２の出力レベルを２段階に調整するトランジスタ１２３及び抵抗器１２７を含むため、オペアンプ１２２を２段階に調整することによってもダイナミックレンジを確保でき、色味の調整も可能になる。

また、定電流回路１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂのオペアンプ１２２の２段階の出力レベルが互いに異なるように抵抗器１２７の抵抗値及び／又はトランジスタ１２３の特性を設定することにより、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色毎にダイナミックレンジを設定でき、より細やかな色味の調整が可能になる。

また、オペアンプ１２２の非反転入力端子と抵抗器１２５との接続点に、ＥＣＵ５０の端子５１からＰＷＭ信号の電圧を印加しており、トランジスタ１２３及び抵抗器１２７でオペアンプ１２２の出力レベルを２段階に調整することに加えて、ＰＷＭ信号のデューティ比を調整することで、発光装置１００のダイナミックレンジを調整できるので、非常に大きなダイナミックレンジを確保することができる。

このような構成により、０．５％の低輝度から１００％の高輝度まで２００倍のダイナミックレンジを実現している。

また、エミッタ端子がグランドに接続され（エミッタ接地され）るとともに、コレクタ端子がオペアンプ１２２の非反転入力端子に接続されたトランジスタ１２３のベースに電流を流すことで、容易に定電流制御を行うことができ、電流調整も可能になる。

また、導光部１５０でパネル１６０に光を照射できるので、簡易な構成で光源１１０から出射される光を確実にパネル１６０にガイドできる発光装置１００を提供することができる。

例えば、発光装置１００を車両のＨＭＩのシンボルやインジケータ等を点灯表示する光源として用いる場合には、車両が昼間のように明るい場所にあるときには高い輝度が求められ、夜間やトンネル内等のくらい場所にあるときには低い輝度が求められる。輝度の比率は２００：１（例えば、明るいときは４００ｃｄ／ｍ^２、暗いときは２ｃｄ／ｍ^２）以上のダイナミックレンジを有し、表示色によって輝度が一定になるように制御でき、車両のバッテリの電圧変動によって色度及び輝度が影響を受けにくい構成が求められる。

このような構成を実現するために、ＬＥＤを駆動する専用のドライバＩＣ(Integrated Circuit)を用いると、ドライバＩＣは、ＰＷＭ信号による制御ができても電流制御はできない、あるいは、電流制御ができてもＰＷＭ信号による制御ができない等の制約がドライバＩＣの種類毎に存在し、使い勝手が良くない。

これに対して、実施の形態では、ドライバＩＣを用いることなく、光の三原色毎に直列接続した２つのＬＥＤ１１１Ｒ、１１２Ｒ、ＬＥＤ１１１Ｇ、１１２Ｇ、ＬＥＤ１１１Ｂ、１１２Ｂを設け、ＬＥＤ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂをバイパス可能なスイッチング素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂを設け、オペアンプ１２２の出力レベルを調整するトランジスタ１２３及び抵抗器１２７を設け、さらに、ＰＷＭ信号をオペアンプ１２２の非反転入力端子と抵抗器１２５との接続点に供給している。

また、車両のバッテリの電圧Ｖｂａｔを直接利用できるため、高価な電源レギュレータが不要である。

また、車両のＥＣＵのプロトコル等のインターフェイスの制約も存在せず、非常に利用しやすい構成を実現できている。

なお、以上では、光源部１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂが、それぞれ、２つの直列接続されたＬＥＤ１１１Ｒ、１１２Ｒ、ＬＥＤ１１１Ｇ、１１２Ｇ、ＬＥＤ１１１Ｂ、１１２Ｂを含む形態について説明した。しかしながら、光源部１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂは、３つ以上の直列接続されたＬＥＤを含んでもよい。この場合には、直列接続された３つ以上のＬＥＤのうちの少なくとも１つを除いてバイパスできるように１又は複数のスイッチング素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂをそれぞれ設ければよい。

また、以上では、トランジスタ１２３及び抵抗器１２７を用いてオペアンプ１２２の出力レベルを２段階に調整する形態について説明した。しかしながら、例えば、トランジスタ１２３のベース電圧を段階的に調整することによって、オペアンプ１２２の出力を３段階以上に調整してもよい。この場合には、ダイナミックレンジをさらに向上させることができ、色味のより細やかな調整が可能になる。

また、導光部１５０は、図６のように変形してもよい。図６は、実施の形態の変形例の導光部１５０Ｍを含む発光装置１００Ｍを示す図である。導光部１５０Ｍは、入光部１５１Ｍ、１５２Ｍと、出光部１５３Ｍとを有する。入光部１５１Ｍ、１５２Ｍは、光源１１０から光が入射される部分であり、入光部１５１ＭはＬＥＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂに対向して配置され、入光部１５２ＭはＬＥＤ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂに対向して配置される。

導光部１５０Ｍは、ＬＥＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂの光軸Ｃ１と、入光部１５１Ｍの光軸Ｃ２と、出光部１５３Ｍの光軸Ｃ３とが一致するように配置されており、入光部１５２Ｍは、入光部１５１Ｍと出光部１５３Ｍとの間の光路に対して角度を有して合流するように配置されている。

このような導光部１５０Ｍは、ＬＥＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂが出射する光を効率的に出光部１５３Ｍに誘導することができる。特に、ＬＥＤ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂをスイッチング素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂでバイパスしているときには、ＬＥＤ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂが点灯せず、ＬＥＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂが光を出射するので、発光効率をより向上させることができる。

以上、本発明の例示的な実施の形態の発光装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１００発光装置
１１０光源
１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ光源部
１１１Ｒ、１１２Ｒ、１１１Ｇ、１１２Ｇ、１１１Ｂ、１１２ＢＬＥＤ
１２０定電流回路
１３０スイッチング素子
１５０、１５０Ｍ導光部

Claims

電気的に直列接続された２以上の同一色の発光素子群を光の三原色毎に並列に接続した発光素子光源と、
前記発光素子光源の電流出力側に接続される定電流回路と、
前記発光素子群に含まれる発光素子のうち少なくともいずれかをバイパスするスイッチング素子と
を含む、発光装置。
前記スイッチング素子は、前記光の三原色毎に直列接続される前記発光素子群のうちのいずれかをバイパスするように光の三原色毎に設けられる、請求項１記載の発光装置。
前記定電流回路は、前記光の三原色毎に直列接続される前記発光素子群の各々について、電流出力量を少なくとも２段階の段階制御で行う、請求項１又は２記載の発光装置。
前記定電流回路は、前記段階制御によって設定する電流出力量を前記光の三原色毎に異なる電流出力量に設定する、請求項３記載の発光装置。
前記定電流回路は、
前記発光素子群の電流出力側と基準電位点との間に出力端子が接続されるオペアンプと、
前記オペアンプの非反転入力端子と前記基準電位点との間に接続される制限抵抗と、
前記オペアンプの非反転入力端子にコレクタ端子が接続され、エミッタ端子が前記基準電位点に接続されるトランジスタと
を有し、前記トランジスタのベース端子に印加する制御電圧を制御して前記制限抵抗の両端間電圧を制御することで、前記電流出力量を制御する、請求項３又は４記載の発光装置。
前記定電流回路の前記オペアンプの非反転入力端子と前記制限抵抗との接続点には、パルス幅変調信号が印加されており、
前記電流出力量は、前記制限抵抗の両端間電圧の制御に加えて、さらに、前記パルス幅変調信号のデューティ比によって制御される、請求項５記載の発光装置。
前記発光素子光源の前記光の三原色毎の発光素子群は、前記スイッチング素子が接続されない第１発光素子と、前記スイッチング素子が並列に接続される第２発光素子とを有し、
前記光の三原色に対応した３つの第１発光素子に対向して設けられる第１入光部と、前記光の三原色に対応した３つの第２発光素子に対向して設けられる第２入光部と、前記第１入光部及び前記第２入光部から入光する光を出力する出光部とを有する導光部をさらに含む、請求項１乃至６のいずれか一項記載の発光装置。
前記導光部は、前記第１入光部の第１入光軸と前記出光部の出光軸とが一致しており、前記第２入光部の第２入光軸は、前記第１入光軸及び前記出光軸に対して角度を有する、請求項７記載の発光装置。