JP2024124524A - 発光素子駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】他の発光素子駆動装置と共通のクロック信号を用いずに、他の発光素子駆動装置と同期動作が可能な発光素子駆動装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ調光制御装置（４Ａ）は、通信回線（３）を介して送信される所定の通信信号を受信するように構成された受信器（４１）を備え、内部ＰＷＭクロック信号を用いて個々のＬＥＤをプログラマブルＰＷＭ調光するように構成されている。前記所定の通信信号は、ＵＡＲＴ通信信号であり、シリアルインターフェースの各ＵＡＲＴフレームは、１つのスタートビットとデータビットとから構成される。前記内部ＰＷＭクロック信号は、前記所定の通信信号によって調整される。前記所定の通信信号は、第１の論理レベルを有するスタートビットが送信部から所定周期で送信され、各スタートビットに続くデータビットが第２の論理レベルを有する信号が所定回数連続して送信される信号である。【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子駆動装置に関する。

従来、複数のチャンネルを備える発光素子駆動装置が知られている（例えば特許文献１参照）。そして、単一の発光素子駆動装置だけでは所望のチャンネル数に達しない場合、複数の発光素子駆動装置を用いて発光システムが構築される。

特開２０１１－１０７２５９号公報

ここで、チャンネル毎のオン／オフ制御又はチャンネル毎の調光制御が行われる場合、複数の発光素子駆動装置が同期して動作しなければ、発光システムの発光パターンが所望の発光パターンとは異なってしまう。

例えば、共通のクロック信号を各発光素子駆動装置に供給し、各発光素子駆動装置がクロック信号に基づいて動作することで、複数の発光素子駆動装置が同期して動作することができる。しかしながら、共通のクロック信号を各発光素子駆動装置に供給する場合、各発光素子駆動装置にクロック信号を入力するためのポートを設ける必要があり、発光素子駆動装置の大型化及び高コスト化を招いてしまう。

本発明は、上記の状況に鑑み、他の発光素子駆動装置と共通のクロック信号を用いずに、他の発光素子駆動装置と同期動作が可能な発光素子駆動装置を提供することを目的とする。

本明細書中に開示されている発光素子駆動装置は、通信ラインによって伝送される所定の通信信号を受信する受信部と、前記所定の通信信号におけるスタートビットの開始タイミングに基づき基準信号を生成する生成部と、前記基準信号に基づき、発光素子の消灯から点灯への切り替えタイミングを決定する決定部と、を備え、前記所定の通信信号は、第１論理レベルである前記スタートビットが送信機から一定周期で送信され、且つ、各々の前記スタートビットに続くデータビットが連続して所定回数以上第２論理レベルにならない信号である構成（第１の構成）である。

上記第１の構成の発光素子駆動装置において、前記生成部は、前記通信ラインが前記第２論理レベルである期間が第１所定時間続いたことを検出する第１検出部と、前記通信ラインが前記第２論理レベルである期間が前記第１所定時間続いた後に初めて前記通信ラインに現れる前記第１論理レベルの出現タイミングを前記スタートビットの開始タイミングとして検出する第２検出部と、を備える構成（第２の構成）としてもよい。

上記第２の構成の発光素子駆動装置において、前記第２検出部は、前記通信ラインが前記第１論理レベルである期間が前記出現タイミングから第２所定時間続かない場合には、例外的に前記出現タイミングを前記スタートビットの開始タイミングとして検出しない構成（第３の構成）としてもよい。

上記第３の構成の発光素子駆動装置において、前記第２所定時間は前記第１所定時間より短い構成（第４の構成）としてもよい。

上記第１～第４いずれかの構成の発光素子駆動装置において、前記所定の通信信号は、前記発光素子の調光情報を含む構成（第５の構成）としてもよい。

上記第１～第５いずれかの構成の発光素子駆動装置において、前記所定の通信信号は、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）通信信号である構成（第６の構成）としてもよい。

本明細書中に開示されている発光システムは、上記第１～第６いずれかの構成の発光素子駆動装置を複数備え、前記通信ラインと、前記送信機と、少なくとも前記発光素子駆動装置と同数の前記発光素子と、をさらに備える構成（第７の構成）である。

本明細書中に開示されている車両は、上記第７の構成の発光システムを備える構成（第８の構成）である。

本発明によれば他の発光素子駆動装置と共通のクロック信号を用いずに、他の発光素子駆動装置と同期動作が可能な発光素子駆動装置を提供することができる。

一実施形態に係る発光システムを示す図 発光素子駆動装置の一構成例を示す図 発光素子駆動装置の動作を説明するためのタイムチャート 発光素子駆動装置の動作を説明するための他のタイムチャート 発光素子駆動装置の動作を説明するためのさらに他のタイムチャート 発光素子回路の配置例を示す図 車両の外観図

図１は、一実施形態に係る発光システムを示す図である。図１に示す発光システム１は、マイクロコンピュータ２と、通信バス３と、発光素子駆動装置４Ａ～４Ｄと、発光素子回路５Ａ＿１～５Ａ＿８、５Ｂ＿１～５Ｂ＿８、５Ｃ＿１～５Ｃ＿８、及び５Ｄ＿１～５Ｄ＿８と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６Ａ～６Ｄと、を備える。

マイクロコンピュータ２は、通信バス３を介して、発光素子駆動装置４Ａ～４Ｄの各ｃｈ（各チャンネル）を調光制御する。マイクロコンピュータ２は、アドレス指定によって発光素子駆動装置４Ａ～４Ｄを区別して制御する。例えば２ビットのアドレスを用いた場合、マイクロコンピュータ２は最大４個の発光素子駆動装置を区別して制御することができる。また例えば３ビットのアドレスを用いた場合、マイクロコンピュータ２は最大８個の発光素子駆動装置を区別して制御することができる。

マイクロコンピュータ２は、発光素子駆動装置４Ａ～４Ｄの各ｃｈをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）のオンデューティによって調光制御する。なお、本実施形態とは異なり、ＰＷＭ調光制御以外の調光制御を用いてもよい。例えば、マイクロコンピュータ２は、発光素子駆動装置４Ａ～４Ｄの各ｃｈを流れるＤＣ電流の値によって調光制御してもよい。

通信バス３は、所定の通信信号を伝送する通信ラインである。上記所定の通信信号は、第１論理レベルであるスタートビットが送信機として機能するマイクロコンピュータ２から一定周期で送信され、且つ、各々のスタートビットに続くデータビットが連続して所定回数以上第２論理レベルにならない信号である。上記所定の通信信号としては、例えばＵＡＲＴ通信信号等を用いることができる。なお、以下の説明では、上記所定の通信信号としてＵＡＲＴ通信信号を用いる。ＵＡＲＴ通信信号では、第１論理レベルはＬｏｗレベルであり、第２論理レベルはＨｉｇｈレベルである。

通信バス３としては、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）バス等を用いることができる。

発光素子駆動装置４Ａは、１ｃｈ～８ｃｈを備え、１ｃｈ～８ｃｈに接続される発光素子回路をマイクロコンピュータ２による調光制御に従ってｃｈ毎に駆動する。発光素子駆動装置４Ａのｋｃｈには発光素子回路５Ａ＿ｋのカソードが接続される（ｋは１以上８以下の自然数）。

発光素子駆動装置４Ｂ～４Ｄは、付与されるアドレスが異なるだけで発光素子駆動装置４Ａと同様の構成である。

発光素子回路５Ａ＿ｋ～５Ｄ＿ｋそれぞれは、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）の直列回路である。なお、本実施形態とは異なり、発光素子回路５Ａ＿ｋ～５Ｄ＿ｋそれぞれを１個のＬＥＤにしてもよい。また、ＬＥＤの代わりに、有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の他の発光素子を用いてもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ６Ａは、入力電圧ＶＩＮを出力電圧ＶＯＵＴ１に変換し、出力電圧ＶＯＵＴ１を発光素子回路５Ａ＿ｋのアノードに供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ６Ｂは、入力電圧ＶＩＮを出力電圧ＶＯＵＴ２に変換し、出力電圧ＶＯＵＴ２を発光素子回路５Ｂ＿ｋのアノードに供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ６Ｃは、入力電圧ＶＩＮを出力電圧ＶＯＵＴ３に変換し、出力電圧ＶＯＵＴ３を発光素子回路５Ｃ＿ｋのアノードに供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ６Ｄは、入力電圧ＶＩＮを出力電圧ＶＯＵＴ４に変換し、出力電圧ＶＯＵＴ４を発光素子回路５Ｃ＿ｋのアノードに供給する。出力電圧ＶＯＵＴ１～ＶＯＵＴ４は基本的に同一値の電圧を想定している。しかしながら、例えば、発光素子回路５Ａ＿ｋを構成する発光素子の個数と発光素子回路５Ｂ＿ｋを構成する発光素子の個数とが互いに異なる場合には、出力電圧ＶＯＵＴ１と出力電圧ＶＯＵＴ２とを互いに異なる値の電圧にすればよい。なお、本実施形態とは異なり、ＤＣ／ＤＣコンバータ６Ａ～６Ｄのうちの少なくとも二つを統合してもよい。

次に、図２及び図３を参照して発光素子駆動装置４Ａについて説明する。図２は、発光素子駆動装置４Ａの一構成例を示す図である。図３は、発光素子駆動装置４Ａの動作を説明するためのタイムチャートである。

発光素子駆動装置４Ａは、端子４０と、受信部４１と、生成部４２と、決定部４３と、電流源４４＿１～４４＿８と、を備える。

端子４０は、通信バス３（図１参照）に接続される。

受信部４１は、通信バス３（図１参照）によって伝送されるＵＡＲＴ通信信号を受信する。受信部４１は、発光素子駆動装置４Ａのアドレスを不揮発的に記憶しており、発光素子駆動装置４Ａのアドレスに基づいてＵＡＲＴ通信信号から発光素子駆動装置４Ａに関連する情報を抽出して、抽出した情報を決定部４３内のレジスタ４３１に格納する。本実施形態では、受信部４１は、発光素子駆動装置４Ａの各ｃｈにおけるＰＷＭ調光のオンデューティを抽出する。

なお、発光素子駆動装置４Ｂの受信部４１は発光素子駆動装置４Ｂのアドレスを不揮発的に記憶しており、発光素子駆動装置４Ｃの受信部４１は発光素子駆動装置４Ｃのアドレスを不揮発的に記憶しており、発光素子駆動装置４Ｄの受信部４１は発光素子駆動装置４Ｄのアドレスを不揮発的に記憶している。

生成部４２は、ＵＡＲＴ通信信号におけるスタートビットの開始タイミングに基づき基準信号を生成する。生成部４２は、カウンタ４２１と、立ち下がりエッジ検出部４２２と、を備える。

カウンタ４２１は、通信バス３（図１参照）がＨｉｇｈレベルであればカウント動作を継続し、通信バス３（図１参照）がＬｏｗレベルになるとカウント動作を停止してカウント値をリセットする。

カウンタ４２１は、通信バス３（図１参照）がＨｉｇｈレベルである期間が第１所定時間ＰＴ１続いたことを検出する。ＵＡＲＴ通信信号では、データビットが９ビット以上連続でＨｉｇｈレベルになることはないため、第１所定時間ＰＴ１を９ビット連続でＨｉｇｈレベルになる期間に設定し、第１所定時間ＰＴ１を発光素子駆動装置４Ａの内部クロック信号の周期で除した値をカウント値の閾値として用いる。これにより、カウンタ４２１は、ＵＡＲＴ通信が終了していることを検出することができる。

カウンタ４２１は、通信バス３（図１参照）がＨｉｇｈレベルである期間が第１所定時間ＰＴ１続いたことを検出すると、立ち下がりエッジ検出部４２２に出力するイネーブル信号をＨｉｇｈレベルにする。

立ち下がりエッジ検出部４２２は、イネーブル信号がＨｉｇｈレベルである期間のみ、通信バス３（図１参照）に現れるＬｏｗレベルの出現タイミングである立ち下がりエッジをＵＡＲＴ通信のスタートビットの開始タイミングとして検出する。換言すると、立ち下がりエッジ検出部４２２は、通信バス３（図１参照）がＨｉｇｈレベルである期間が第１所定時間ＰＴ１続いた後に初めて通信バス３（図１参照）に現れるＬｏｗレベルの出現タイミングをＵＡＲＴ通信のスタートビットの開始タイミングとして検出する。

そして、立ち下がりエッジ検出部４２２が立ち下がりエッジを検出した直後に、カウンタ４２１は、イネーブル信号をＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに切り替える。

立ち下がりエッジ検出部４２２は、ＵＡＲＴ通信のスタートビットの開始タイミングで発生するパルス信号である基準信号ＳＲＥＦを決定部４３内のＰＷＭ信号生成部４３２に出力する。

決定部４３は、基準信号ＳＲＥＦに基づき、発光素子回路５Ａ＿１～５Ａ＿８の消灯から点灯への切り替えタイミングを決定する。決定部４３は、レジスタ４３１と、ＰＷＭ信号生成部４３２と、を備える。

レジスタ４３１は、上述した通り、発光素子駆動装置４Ａの各ｃｈにおけるＰＷＭ調光のオンデューティを格納する。本実施形態では、ＰＷＭ調光のオンデューティを設定値０以上２５５以下の任意の整数（８ビットのデータ）で表す。

ＰＷＭ信号生成部４３２は、レジスタ４３１に格納されているｋｃｈにおけるＰＷＭ調光のオンデューティと基準信号ＳＲＥＦとに基づき、ＰＷＭ信号ＳＰＷＭｋを生成する（ｋは１以上８以下の自然数）。ＰＷＭ信号生成部４３２は、例えば、時間ｔ１～Ｔ２の期間において、ＵＡＲＴ信号Ｓ１によって伝送された発光素子駆動装置４Ａの各ｃｈにおけるＰＷＭ調光のオンデューティを用いて、発光素子駆動装置４Ａの各ｃｈにおける点灯時間を計算し、その計算結果を基準信号ＳＲＥＦの次のパルスが現れるタイミング（時間ｔ３）以降に反映させる。具体的には、時間ｔ３から消灯時間（既知であるＵＡＲＴ通信の周期から上記の点灯時間を引いた時間）が経過した時点で点灯時間に移行するようにすればよい。上記の点灯時間は、ＵＡＲＴ通信の周期と上記の設定値との乗算値を２５５で除算することによって算出することができる。

電流源４４＿ｋは、発光素子回路５Ａ＿ｋ（図１参照）のカソードに接続されており、ＰＷＭ信号ＳＰＷＭｋによってＰＷＭ駆動する（ｋは１以上８以下の自然数）。ＰＷＭ信号ＳＰＷＭｋがＨｉｇｈレベルであるときに、電流源４４＿ｋはオン状態となり発光素子回路５Ａ＿ｋを駆動する。一方、ＰＷＭ信号ＳＰＷＭｋがＬｏｗレベルであるときに、電流源４４＿ｋはオフ状態となり発光素子回路５Ａ＿ｋを駆動しない。

発光素子駆動装置４Ａが上記のように動作し、発光素子駆動装置４Ｂ～４Ｄも発光素子駆動装置４Ａと同様に動作することで、発光素子駆動装置４Ａ～４Ｄ全てが基準信号ＳＲＥＦに同期して動作する。したがって、発光素子駆動装置４Ａ～４Ｄ間で共通のクロック信号を用いることなく、図１に示す発光システム１の発光パターンを所望の発光パターン（マイクロコンピュータ２発光素子駆動装置４Ａ～４Ｄに指示した通りの発光パターン）と一致させることができる。

なお、各ｃｈにおけるＰＷＭ調光のオンデューティが同一であっても、必ずしも消灯から点灯のタイミングを同一にする必要はなく、例えば図４に示すように隣接ｃｈ間で消灯から点灯のタイミングを所定のシフト時間Δだけずらしてもよい。また、図３及び図４では各ｃｈのＰＷＭ調光のオンデューティが同一であるが、当然の事ながら各ｃｈにおけるＰＷＭ調光のオンデューティはそれぞれ異なっていてもよい。また、各ｃｈにおいて、ＰＷＭ周期毎にＰＷＭ調光のオンデューティを変更することができる。

以上の説明では、通信バス３（図１参照）の電圧レベルに異常が生じていない場合について説明したが、マイクロコンピュータ２の異常或いはノイズの影響等によって通信バス３（図１参照）の電圧レベルに異常が生じる場合がある。

例えば、ＵＡＲＴ信号Ｓ１の通信終了時点から第１所定時間ＰＴ１が経過する前に、通信バス３（図１参照）がＬｏｗレベルになる期間Ｌ１が発生すると、生成部４２は、期間Ｌ１の開始時点をＵＡＲＴ信号のスタートビットの開始タイミングと誤認識することはない（図５参照）。

しかしながら、ＵＡＲＴ信号Ｓ１の通信終了時点から第１所定時間ＰＴ１が経過してから、通信バス３（図１参照）がＬｏｗレベルになる期間Ｌ１が発生すると、生成部４２は、期間Ｌ１の開始時点をＵＡＲＴ信号のスタートビットの開始タイミングと誤認識してしまう。

上記のような誤認識を防止するために、立ち下がりエッジ検出部４２２は、通信バス３（図１参照）がＬｏｗレベルである期間が通信バス３（図１参照）に現れるＬｏｗレベルの出現タイミングから第２所定時間続かない場合には、例外的に通信バス３（図１参照）に現れるＬｏｗレベルの出現タイミングをＵＡＲＴ通信のスタートビットの開始タイミングとして検出しないようにすればよい。例えば、継続時間が第２所定時間以下のＬｏｗレベル信号を除去できるフィルタ回路を立ち下がりエッジ検出部４２２に設けるとよい。

第２所定時間は、上述した第１所定時間ＰＴ１より短く設定する。より具体的には、ＵＡＲＴ通信のスタートビットに相当する通信バス３（図１参照）のＬｏｗレベル期間よりも短くする。このように設定しておかないと、ＵＡＲＴ通信のスタートビットの開始タイミングを正しく検出できなくなるからである。

発光素子回路５Ａ＿１～５Ａ＿８、５Ｂ＿１～５Ｂ＿８、５Ｃ＿１～５Ｃ＿８、及び５Ｄ＿１～５Ｄ＿８の配置は特に限定されないが、例えば図６に示すようなマトリクス配置にすることで、図１に示す発光システム１は、８×４ドット絵のアニメーション表示を行うことができる。

図１に示す発光システムの用途は特に限定されないが、例えば図７に示す車両Ｘ１０に適用することができる。車両Ｘ１０は、表示部Ｘ１１～Ｘ１３を備える。表示部Ｘ１１は車両Ｘ１０の後部左端に設けられ、表示部Ｘ１２は車両Ｘ１０のハッチバックドアＸ１４の下部に設けられ、表示部Ｘ１３は車両Ｘ１０の後部右端に設けられる。例えば、表示部Ｘ１１として発光素子回路５Ａ＿１～５Ａ＿８を用い、表示部Ｘ１２として発光素子回路５Ｂ＿１～５Ｂ＿８及び５Ｃ＿１～５Ｃ＿８を用い、表示部Ｘ１３として発光素子回路５Ｄ＿１～５Ｄ＿８を用いることで、表示部Ｘ１１と表示部Ｘ１２とがハッチバックドアＸ１４によって物理的に分断され、表示部Ｘ１２と表示部Ｘ１３とがハッチバックドアＸ１４によって物理的に分断されているにもかかわらず、表示部Ｘ１１～Ｘ１３での一体表示が可能となる。

なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

１ 発光システム
２ マイクロコンピュータ
３ 通信バス
４Ａ～４Ｄ 発光素子駆動装置
５Ａ＿１～５Ａ＿８ 発光素子回路
５Ｂ＿１～５Ｂ＿８ 発光素子回路
５Ｃ＿１～５Ｃ＿８ 発光素子回路
５Ｄ＿１～５Ｄ＿８ 発光素子回路
６Ａ～６Ｄ ＤＣ／ＤＣコンバータ
４０ 端子
４１ 受信部
４２ 生成部
４２１ カウンタ
４２２ 立ち下がりエッジ検出部
Ｘ１０ 車両
Ｘ１１～Ｘ１３ 表示部
Ｘ１４ ハッチバックドア

Claims (8)

1. 通信回線を介して送信される所定の通信信号を受信するように構成された受信器を備え、
   内部ＰＷＭクロック信号を用いて個々のＬＥＤをプログラマブルＰＷＭ調光するように構成されているＬＥＤ調光制御装置であって、
   前記所定の通信信号は、ＵＡＲＴ通信信号であり、シリアルインターフェースの各ＵＡＲＴフレームは、１つのスタートビットとデータビットとから構成され、
   前記内部ＰＷＭクロック信号は、前記所定の通信信号によって調整され、
   前記所定の通信信号は、第１の論理レベルを有するスタートビットが送信部から所定周期で送信され、各スタートビットに続くデータビットが第２の論理レベルを有する信号が所定回数連続して送信される信号である、ＬＥＤ調光制御装置。
2. 外部の第１ＬＥＤのカソードが接続されるように構成された第１端子と、
   外部の第２ＬＥＤのカソードが接続されるように構成された第２端子と、
   外部の第３ＬＥＤのカソードが接続されるように構成された第３端子と、
   を備える、請求項１に記載のＬＥＤ調光制御装置。
3. 前記第１ＬＥＤと、前記第２ＬＥＤと、前記第３ＬＥＤと、をそれぞれ個別に調光する、請求項２に記載のＬＥＤ調光制御装置。
4. 前記ＬＥＤのオンデューティを設定するように構成されたレジスタを備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のＬＥＤ調光制御装置。
5. 前記内部ＰＷＭクロック信号のオンタイミングを所定の周期ごとに変更するように構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のＬＥＤ調光制御装置。
6. 前記通信回線はＣＡＮであり、
   前記ＣＡＮのバスが接続されるように構成された端子を備える、請求項１～５のいずれか一項に記載のＬＥＤ調光制御装置。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載のＬＥＤ調光制御装置と、
   前記ＬＥＤと、
   を備える、ＬＥＤシステム。
8. 請求項７に記載のＬＥＤシステムを備える、車両。