JP4491755B2 - インジケータ駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、インジケータ駆動装置に関する。

特開２００７−１４９６１０号公報

自動車等の車両においては、搭載される電子機器、例えば空調装置やカーオーディオシステム、さらにはカーナビゲーションシステムを操作するための操作パネルが車内に設けられる。操作ユニットには、車両の搭乗者が必要に応じて操作するためのプッシュノブ（例えば、プッシュノブ）が設けられる。特許文献１に開示されているごとく、これらのプッシュノブは透光性部材として構成され、内部に配置されたインジケータ光源を点灯させることにより、プッシュ操作によるオン・オフ状態が識別できるように構成されている。具体的には、インジケータ光源が点灯していればオン状態であり、消灯（あるいは減光）していればオフ状態であると識別できる。

オン状態でのインジケータ点灯輝度を、昼間での視認性に合わせて昼夜で同じにすると、暗順応により夜間輝度が過剰に感じられるので、夜間はインジケータ点灯輝度を下げる必要がある。他方、プッシュノブがオフ状態にあるとき、車室内に車外光が十分に入ってくる昼間はプッシュノブ位置をすぐに把握できるが、車室内光量が不足する夜間（トンネル通過時も広義には「夜間」である）はプッシュノブの所在把握に苦労するので、夜間はオフ状態でもプッシュノブ内部の光源により照明（ライトアップ）することが行なわれる。この場合、オン状態との識別がつくように、夜間のオフ状態での照明輝度は、同じく夜間オン状態でのインジケータ点灯輝度よりも小さく設定する必要がある。結局、プッシュノブの輝度は、
（昼間オン状態でのインジケータ点灯輝度）
＞（夜間オン状態でのインジケータ点灯輝度）＞（夜間オフ状態での照明輝度）‥(0)
となるよう調光する必要がある。

光源として例えば発光ダイオード（以下、ＬＥＤともいう）を採用する場合、このような動作を実現する回路として図９に示す回路が従来使われている。ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３は、自動車用エアコンのＡ／Ｃ、ＡＵＴＯ、ＤＵＡＬの各機能の使用状態（オン／オフ状態）を表示するインジケータ用ＬＥＤであり、ＬＥＤ４、ＬＥＤ５、ＬＥＤ６はＡ／Ｃ、ＡＵＴＯ、ＤＵＡＬの各プッシュノブの照明用ＬＥＤである。ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３はインジケータ制御信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３によりそれぞれ制御され、対応する信号が“Ｈ（ハイレベル）”になると点灯し、“Ｌ（ローレベル）”になると消灯する。他方、ＬＥＤ４、ＬＥＤ５、ＬＥＤ６は照明制御信号ＩＬＬで制御され、該信号が“Ｈ”になると一括して点灯し、”Ｌ”になると一括して消灯する。つまり、図１０に示すように、プッシュノブ２内にインジケータ用ＬＥＤ１０３と照明用ＬＥＤ１０４との２種類が組み込まれ、昼間はインジケータ用ＬＥＤ１０３のみで高輝度に点灯し、夜間は、常時点灯する照明用ＬＥＤ１０４にインジケータ用ＬＥＤ１０３をオン／オフ切り替えしつつ重畳させる構成となる。夜間は、インジケータ用ＬＥＤ１０３がオフになっても照明用ＬＥＤ１０４は発光状態のままなのでライトアップが可能である。

上記回路の動作シーケンスを図１１に示す。ここでは、Ａ／Ｃが機能している状態を示してしる。昼間はＳ１のみ“Ｈ”となることでＬＥＤ１のみ点灯する。図９に示すごとく、その点灯輝度は該ＬＥＤ１に直列に挿入されている電流制限抵抗で決まる。一方、夜間もＬＥＤ１は点灯するが、昼間の輝度では明る過ぎるので、Ｓ１の“Ｈ”となるデューティ比（出力ディーティ比）を小さくすることで輝度を下げるようにする。また、ＩＬＬが“Ｈ”となることで照明用ＬＥＤ４、ＬＥＤ５、ＬＥＤ６が点灯する。図９に示すごとく、照明輝度はＬＥＤに直列に挿入されている電流制限抵抗で決まる。

しかし、上記の回路においては、図１０に示すように、スイッチノブ２内にインジケータ用ＬＥＤ１０３と照明用ＬＥＤ１０４とを個別に設置する必要があり、図９のごとく別系統の駆動回路も必要になるので、構成の複雑化と価格の高騰とを招く問題がある。また、高輝度仕様に対応するためインジケータ用ＬＥＤを複数併用しなければならない場合は、ＬＥＤの総数がさらに増え、設置スペースが確保しにくくなる問題もある。さらに、照明用ＬＥＤ１０４と併設する関係上、インジケータ用ＬＥＤ１０３がスイッチノブ２内の偏った位置に配置されることがある。この場合、インジケータ用ＬＥＤ１０３のみで点灯させる場合は、スイッチノブ２の発光視認状態にも偏りが生じ、見栄えが悪くなる問題がある。そこで、インジケータ用ＬＥＤを照明用ＬＥＤに兼用する方式が考えられる。これにより、図１２に示すように、スイッチノブ２内に配置するのはインジケータ用ＬＥＤ１０３のみで十分となり、図１３に示すように、照明用ＬＥＤ１０４及びその駆動回路を廃止することができる。

図１３に示す回路でインジケータ用ＬＥＤ１０３に照明用ＬＥＤの機能も持たせるには、図１４のように動作させる必要が生ずる。ずなわち、昼間の動作は図１１と全く同様であり、Ｓ１が“Ｈ”となるとＬＥＤ１がインジケータとして点灯する。一方、夜間はインジケータを減光させるので、Ｓ１の出力デューティ比を小さくしＬＥＤ１の輝度を下げる。他方、オフとなっている機能のＬＥＤは夜間照明出力状態とするため、Ｓ２及びＳ３はＳ１より低い出力デューティ比によりＬＥＤ２及びＬＥＤ３を点灯させる。各電流制限抵抗と出力デューティ比は、昼間機能オン＞夜間機能オン＞夜間照明（機能オフ）となるように定められる。

しかし、上記のような制御には以下の問題がある。まず、昼間はインジケータ表示には十分な輝度が必要であるが、夜間照明は暗順応も考慮してまぶしくない程度の輝度にしなければならない。具体的には、夜間の照明出力時（機能オフ時）の適正輝度は、昼間のインジケータ出力時（昼間機能オン時）の輝度の例えば約１／１００かそれ以下の値が採用される。これは、デューティ比制御では、後者の駆動パルス幅（図１４：夜間のＬＥＤ２，ＬＥＤ３）が非常に小さくなってしまうことを意味する（例えば、ＰＷＭ制御では、１周期の１／１００程度）。このようにＬＥＤを駆動するパルス幅が小さくなると、波形ひずみによる輝度変動が大きくなる問題がある。例えば、ＰＷＭ制御にて、その周波数よりも高い周波数のラジオノイズやサージノイズをフィルタリングしてパルス制御信号を入力する場合、矩形のパルス制御信号は高調波成分がフィルタリングされる結果、図１４（夜間）に一点鎖線で示すように、立ち上がりが鈍化し立下りが尾引きする形で波形ブロードニングが生じ、同じ出力パルス幅であっても２値化されたスイッチング処理のオン期間長さにばらつきが生じ、輝度変動が生ずるのである。このような波形歪の影響は、信号パルス幅が大きくなれば軽減されるが、平均輝度を一定にする条件でパルス幅を広げるには、ＰＷＭ制御信号の周期を広げなければならなくなる。この場合、周期を過度に大きくしすぎるとＬＥＤの点滅がちらつきとして視認されるので限界がある。

また、上記の問題は、インジケータの数が多い操作パネルなどで、複数系統のＬＥＤを時分割でダイナミック駆動する場合にはより深刻となる。図１５は、時分割多重数を３とした場合のダイナミック駆動回路の例を示しており、図１６はその回路での照明動作を示す。各系統３個のＬＥＤがＳ１，Ｓ２，Ｓ３により独立して駆動可能となっており、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が時分割で順次“Ｈ”となることで、３つの系統がそれぞれ全期間の１／３を占有する形で、対応するトランジスタを介して順次選択的に電源接続され、能動化される。この場合、ＰＷＭ輝度制御の周波数は、時分割によるＤ１，Ｄ２，Ｄ３の能動化切替え周波数と等しいか、その整数倍になっている必要がある。

図１６は、両周波数が等しい場合についてＤ１が能動化しているときの動作を示している。図からも明らかな通り、ＬＥＤの最大出力輝度を与えるデューティ比は時分割多重数に逆比例して縮小するので、図１６の場合、最大輝度でもＰＷＭパルス幅は１周期の高々１／３（３３％）となる。昼間はＤ１制御により電源供給されている期間全体にわたってＳ１が“Ｈ”となることで、ＬＥＤ１が最大輝度で点灯する。しかし、夜間はインジケータを減光させるため、Ｄ１制御により電源供給されている期間の、さらに一部期間だけがＳ１を“Ｈ”とする形でＬＥＤ１の輝度を下げることになる。つまり、最大輝度のディーティ比がはじめから１／３（１／多重数）に制限されている関係上、夜間減光時のパルス幅も、図１４の場合の１／３に縮小されてしまうのである。この場合、機能オフとなるＬＥＤの夜間照明時のパルス幅は特に小さくなり、図１６に一点鎖線で示すごとく波形歪の影響がより深刻になることが明らかである。

本発明の課題は、インジケータと夜間照明とを１系統のインジケータ光源で兼用するとともに、小輝度に調光する場合も制御信号のデューティ比が過度に小さくなることを防止でき、ちらつきや輝度変動の小さいインジケータ駆動装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明のインジケータ駆動装置は、
駆動電源につながる主駆動経路上に設けられたインジケータ光源と、
インジケータ光源のローサイドにて主駆動経路上に設けられ、インジケータ光源を点灯状態と該点灯状態よりも低輝度の減光状態との間で切り替え駆動する第一スイッチ素子と、インジケータ光源と第一スイッチ素子との間にて主駆動経路から接地側に分岐するとともに、第一スイッチ素子が減光状態に対応する制御状態となったときのインジケータ光源に対する補助通電経路として機能する分岐駆動経路と、分岐駆動経路上に設けられ、該分岐駆動経路を流れるインジケータ光源の駆動電流を制限する夜間減光用電流制限負荷とを有する主回路と、
分岐駆動経路上にて夜間減光用電流制限負荷と直列に挿入され、該分岐駆動経路を経由してインジケータ光源への通電制御を行なう第二スイッチ素子と、
昼間モードにおけるインジケータ光源の点灯状態の輝度をＩ_ＤＢ、夜間モードにおけるインジケータ光源の点灯状態の輝度をＩ_ＮＢ、同じく減光状態の輝度をＩ_ＮＤとして、Ｉ_ＤＢ＞Ｉ_ＮＢ＞Ｉ_ＮＤとなるように定め、昼間モード及び夜間モードにおける第一スイッチ素子の点灯状態の出力デューティ比をそれぞれη_１ＤＢ及びη_１ＮＢ、同じく第二スイッチ素子の減光状態の出力デューティ比をそれぞれη_２ＤＤ及びη_２ＮＤとして、η_１ＤＢ＞η_１ＮＢ及びη_２ＤＤ＜η_２ＮＤであり、かつ、η_１ＮＢ＜η_２ＮＤとなるように、スイッチ素子を駆動制御するスイッチ駆動制御手段と、
インジケータ光源の駆動モードをそれら昼間モードと夜間モードとの間で切り替える駆動モード切替手段と、を備えたことを特徴とする。

この発明では、インジケータ光源を、昼間点灯状態輝度Ｉ_ＤＢ、夜間点灯状態輝度Ｉ_ＮＢ、夜間減光状態輝度（照明輝度）Ｉ_ＮＤ、昼間減光状態輝度Ｉ_ＤＤ（消灯状態であってもよく、この場合はＩ_ＤＤ＝０）の順に小さくなるよう調光制御することを前提とする。そして、この調光制御を主駆動経路上の第一スイッチ素子のみでデューティ比制御するのではなく、その主駆動経路から分岐する夜間減光用電流制限負荷を有した分岐駆動経路を設け、夜間調光時は、第二スイッチ素子によりその分岐駆動経路を経由してインジケータ光源を駆動する。そして、該分岐駆動経路は夜間減光用電流制限負荷により電流容量が減少しているので、夜間減光状態での低輝度出力（Ｉ_ＮＤ）を得る際に出力デューティ比（η_２ＮＤ）を大きく確保することができる。その結果、インジケータと夜間照明とを１系統のインジケータ光源で兼用しつつも、夜間減光状態にて小輝度に調光する場合の制御信号の出力デューティ比が過度に小さくならず、ひいてはちらつきや輝度変動を効果的に抑制することができる。

なお、輝度及び出力デューティ比については、表１に定めたの記号を用いて統一的に説明する。また、この明細書において「点灯」とは、インジケータ光源の、対応する機能のオン表示状態を示す高輝度発光出力状態を意味し、夜間モードでの機能オフ状態を示す低輝度発光出力状態（照明状態）は「点灯」と称さず、「発光」等と称する。

インジケータ光源としては発光ダイオードを採用できる。この場合、高輝度となるインジケータ点灯出力（昼夜）に対応するための主駆動経路上に、該発光ダイオードの通電電流値を制限（あるいは適正化）するための主電流制限負荷が設けられる。主電流制限負荷は、一般的には電流制限抵抗により構成される。他方、夜間減光用電流制限負荷は、夜間照明時の小輝度レベルにまで減光方向に大きく調光する必要があるため、電圧降下が主電流制限負荷よりも大きくなるように構成することが必要である。駆動電源が車載バッテリーであり、安定化電源回路を介さずに受電する場合は、電源電圧レベルも大きく変動しやすく、夜間減光用電流制限負荷を電流制限抵抗だけで構成すると、夜間照明時においてはインジケータ光源の輝度変動が特に目立ちやすくなる。この場合、夜間減光用電流制限負荷は、電源電圧レベルによらず電圧降下量が比較的安定している、電流制限ダイオードを含むものとして構成することで、夜間減光状態でのインジケータ光源の輝度をより安定化させることができる。

本発明のインジケータ駆動装置においても、複数系統のインジケータ光源を時分割でダイナミック駆動する構成とすることが可能である。すなわち、主回路において、同じ第一スイッチ素子に対し複数のインジケータ光源が並列接続されるとともに、該並列接続される各インジケータ光源のハイサイドにて駆動電源との間に介在し、それらインジケータ光源と駆動電源との接続状態を能動状態と非能動状態との間で切り替える複数の第三スイッチ素子を設ける。スイッチ駆動制御手段は、それら第三スイッチ素子を、いずれか一つが選択的に能動状態となり、かつ、該能動状態となる素子が時分割方式にて順次切り替わるように駆動制御するものとできる。分岐駆動経路の採用により低輝度出力を得る場合の出力デューティ比（η_２ＮＤ）を拡張できる結果、その出力デューティ比が時分割によりさらに縮小されても駆動パルス幅を一定レベル以上に確保でき、ちらつきや輝度変動を抑制できる。この場合、並列接続される複数のインジケータ光源は、時分割制御により常にどれか１つが選択される形になるので、当然、それらインジケータ光源の間で分岐駆動経路を共有化できる。すなわち、それら並列接続される複数のインジケータ光源を同じ夜間減光用電流制限負荷及び第二スイッチ素子の組に対し共通接続することができ、部品点数の削減に貢献できる。

夜間モードにおいて主回路のインジケータ光源が点灯状態となる場合は、第一スイッチ素子も所定の出力デューティ比η_１ＮＢにて駆動されるが、分岐駆動経路側は電流制限負荷が大きいので、第二スイッチ素子が常時駆動状態になっていても、インジケータ光源の点灯輝度への影響はそれほど大きくない。そこで、スイッチ駆動制御手段は、夜間モードにおいて、主回路のインジケータ光源の駆動状態とは無関係に、第二スイッチ素子を常時一定の出力デューティ比η_２ＮＤにて駆動制御するよう構成すれば、夜間モードでの第二スイッチ素子の制御シーケンスの大幅な簡略化を図ることができる。特に、インジケータ光源を点灯状態と減光状態との間で独立に切り替え可能な複数の主回路が、駆動電源を共有化する形で互いに並列接続され、各主回路の分岐駆動経路の接地端が、それら主回路間で共用化される第二スイッチ素子に共通接続される構成では、複数のインジケータ光源を独立駆動する個別の第一スイッチ素子の駆動状態とは全く無関係に、第二スイッチ素子の駆動状態を一義的に定めることができ、制御シーケンスのさらなる簡略化に寄与する。

この場合、スイッチ駆動制御手段は、夜間モードにおいて第二スイッチ素子を常時導通状態となるように（すなわち、η_２ＮＤ＝１００％となるように）駆動制御する構成が最も簡便である。

昼間モードでは、高輝度調光を担う主駆動経路及び第一スイッチ素子を経由しての動作が主体となるので、スイッチ駆動制御手段は、昼間モードにおいて第二スイッチ素子を常時遮断状態となるように（すなわち、η_２ＤＢ＝η_２ＤＤ＝０％となるように）駆動制御することができる。これにより、第二スイッチ素子の制御シーケンスを簡略化することができる。

特に昼間は、車外光によりインジケータ光源が内蔵される操作部等の位置把握は容易であり、インジケータ光源による照明（ライトアップ）は必ずしも必要でない。この場合、昼間モードにおいて減光状態とするインジケータ光源を消灯することができ、スイッチ駆動制御手段は、昼間モードにおいて該消灯となるインジケータ光源に対応する第一スイッチ素子を常時遮断状態となるように（すなわち、η_１ＤＤ＝０％となるように）駆動制御するものとできる。

スイッチ駆動制御手段は、第一スイッチ素子を予め定められた周波数にてＰＷＭ駆動制御するものとして構成できる。前述のごとく、ラジオノイズやサージノイズの影響を軽減するために、ＰＷＭ制御信号は、その周波数よりも高域にカットオフ周波数を有する低域通過フィルタにてフィルタリングした後、第一スイッチ素子に入力することができる。第一スイッチ素子は、点灯状態に対応した減光比率の小さい制御信号、すなわち比較的パルス幅の大きいＰＷＭ制御信号か連続レベル信号のみにより駆動されるので、ノイズ除去用にフィルタリングを行なっても、歪の影響はほとんど問題にならない。また、本発明では、減光比率の大きい夜間モード／減光状態での輝度調整を、電流容量の大きい主駆動経路を経由した第一スイッチ素子のデューティ比制御により行なうのではなく、電流容量の低い分岐駆動経路を経由した第二スイッチ素子のデューティ比制御（あるいは連続通電によるスタティック制御）により行なう。従って、第二スイッチ素子の制御信号もパルス幅の大きいＰＷＭ制御信号か連続レベル信号となり、これをフィルタリングした場合も歪の影響はほとんど問題にならない。すなわち、本発明の採用により、ラジオノイズやサージノイズの対策用フィルタリング処理を行なっても、制御信号への歪の影響をほとんど生じなくすることができるのである。

次に、本発明のインジケータ駆動装置においては、透光性のスイッチノブ内に複数のインジケータ光源を配置するとともに、該スイッチノブの操作状態を検出する操作検出部を設けた構成とすることができる。そして、同じ第一スイッチ素子及び第二スイッチ素子の組の駆動状態に基づいて、スイッチノブ内の複数のインジケータ光源を一括して駆動制御するように構成することができる。透光性のスイッチノブ内に複数のインジケータ光源を配置する場合でも、本発明の採用により、それらのインジケータ光源は従来のごとくインジケータ用と照明用とに個別に割り振られるのではなく、いずれも両者に兼用された等価な光源としスイッチノブ内に分散配置された形で一括駆動制御されるので、スイッチノブを均一に点灯ないしライトアップすることができるようになる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、インジケータ駆動装置におけるスイッチノブ配列の一例を示すものである。これらのスイッチノブ２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、自動車用空調装置の操作パネル上に配置されるものであり、ここではＡ／Ｃスイッチノブ２Ａ、ＡＵＴＯスイッチノブ２Ｂ及びＤＵＡＬスイッチノブ２Ｃの３つを例示している。各スイッチノブ２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、夜間等においての操作部位置を識別できるよう、押圧面側に光漏出部が形成され、その背後に配置された発光ダイオード（インジケータ光源）４０，４０からの光を押圧面側に漏出させるようにした透過照明型操作部として構成されている。具体的には、スイッチノブ２Ａ，２Ｂ，２Ｃは透光性樹脂製であり、図２に示すごとく、発光ダイオード４０，４０はその押圧面に沿って複数（ここでは左右１対）配置されている。ただし、図３に示すごとく、発光ダイオード４０を１個のみスイッチノブ２内に配置してもよい。

発光ダイオード４０，４０の発光状態は、スイッチノブ２Ａ，２Ｂ，２Ｃの押圧操作により対応する機能がオン／オフされるに伴い、オン状態に対応する点灯状態と、オフ状態に対応する減光状態との間で切り替わる。また、これらの点灯状態及び減光状態に係る発光ダイオード４０，４０の発光制御モードは昼間モードと夜間モードとの２種類がある。このモード切替は、例えば自動車の運転席に配置されたヘッドライトスイッチ（例えば、ハンドル脇のウインカーレバー先端に設けられたトグルスイッチ）の操作により行なわれ、該ヘッドライトスイッチがスモールランプ点灯位置ないしヘッドライト点灯位置にあるときは夜間モードとなり、オフ位置にあるときは昼間モードとなる。

発光ダイオード４０，４０の発光輝度は、昼間モード／点灯状態の輝度をＩ_ＤＢ、昼間モード／減光状態の輝度をＩ_ＤＤ、夜間モード／点灯状態の輝度をＩ_ＮＢ、夜間モード／減光状態の輝度をＩ_ＮＤとして、Ｉ_ＤＢ＞Ｉ_ＮＢ＞Ｉ_ＮＤ＞Ｉ_ＤＤとなるように定められている。すなわち、車外光が十分に強い昼間はこれに打ち勝って点灯状態を視認できるよう、昼間モード／点灯状態の輝度Ｉ_ＤＢが最も高く設定されている。他方、夜間は暗順応を考慮して過度に眩しくならないよう（あるいは、スイッチノブ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ上の文字や記号表示がつぶれないように）、夜間モード／点灯状態の輝度Ｉ_ＮＢはＩ_ＤＢの１０〜３％程度に小さく設定されている。また、車室内光量が不足する夜間はスイッチノブ２Ａ，２Ｂ，２Ｃの所在を報知するために、消灯せず、所定輝度にて照明（ライトアップ）する。この場合、夜間モード／点灯状態との識別がつくように、夜間モード／減光状態の輝度Ｉ_ＮＤは、夜間モード／点灯状態の輝度Ｉ_ＮＢよりも小さく、具体的にはＩ_ＮＢの３０〜５％（昼間モード／点灯状態の輝度Ｉ_ＤＢとの比較では、該Ｉ_ＤＢの３〜０．５％程度）に小さく設定される。

また、本実施形態では、昼間モード／減光状態の輝度Ｉ_ＤＤが０、すなわち昼間モードで機能オフ時には、対応する発光ダイオード４０，４０は消灯となる。ただし、意匠上の要請により、昼間モード／減光状態の輝度Ｉ_ＤＤを、昼間モード／点灯状態よりも小さい範囲でゼロより大に設定してもよい。例えば、昼間モード／減光状態の輝度Ｉ_ＤＤは、夜間モード／減光状態の輝度Ｉ_ＮＤよりも大きくすることができる。また、昼間モード／減光状態の輝度Ｉ_ＤＤは、夜間モード／点灯状態の輝度Ｉ_ＮＢよりも大きくすることも可能である。

図４は、インジケータ駆動装置１の回路構成の一例を示すものである。発光ダイオードＬＥＤ１（ＬＥＤ２，ＬＥＤ３）は、車載バッテリーを駆動電源＋Ｖとして、これにつながる個別の主駆動経路ＬＭ上に設けられている。また、各主駆動経路ＬＭ上において各発光ダイオードＬＥＤ１（ＬＥＤ２，ＬＥＤ３）と直列に、それらの通電電流値を適正化するための電流制限抵抗Ｒ１が主電流制限負荷として設けられている。さらに、発光ダイオードＬＥＤ１（ＬＥＤ２，ＬＥＤ３）のローサイドにて各主駆動経路ＬＭ上には、発光ダイオードＬＥＤ１（ＬＥＤ２，ＬＥＤ３）を点灯状態と該点灯状態よりも低輝度の減光状態との間で切り替え駆動する、トランジスタからなる第一スイッチ素子Ｔｒ１が設けられている。

図１及び図２に示すごとく、透光性のスイッチノブ２内には複数の発光ダイオード４０，４０が配置されるが、同じスイッチノブ２内に組み込まれる複数個の発光ダイオード４０，４０は、図４に示すごとく、電流制限抵抗Ｒ１を共有化する形で主駆動経路ＬＭ上に直列に挿入される。ただし、図４の右上に示すように、直列接続された発光ダイオードＬＥＤと電流制限抵抗Ｒ１との組を複数並列に主駆動経路ＬＭ上に挿入してもよい。

次に、各主駆動経路ＬＭには、各発光ダイオードＬＥＤ１（ＬＥＤ２，ＬＥＤ３）と第一スイッチ素子Ｔｒ１との間から接地側に分岐する個別の分岐駆動経路ＬＢが設けられている。これら分岐駆動経路ＬＢは、第一スイッチ素子Ｔｒ１が減光状態に対応する制御状態となったときの各発光ダイオードＬＥＤ１（ＬＥＤ２，ＬＥＤ３）に対する補助通電経路として機能する。そして、これら分岐駆動経路ＬＢ上には、該分岐駆動経路ＬＢを流れる駆動電流を制限する夜間減光用電流制限負荷Ｄ３，Ｒ４が設けられている。夜間減光用電流制限負荷Ｄ３，Ｒ４は、電流制限ダイオードＤ３と電流制限抵抗Ｒ４とからなり、（印加される電源電圧が同じ場合の）全電圧降下が、主駆動経路ＬＭ上の電流制限抵抗Ｒ１（主電流制限用負荷）よりも大きくなるように回路定数が定められている。発光ダイオードＬＥＤ１（ＬＥＤ２，ＬＥＤ３）、電流制限抵抗Ｒ１、第一スイッチ素子Ｔｒ１及び夜間減光用電流制限負荷Ｄ３，Ｒ４は主回路を構成する。

また、分岐駆動経路ＬＢ上には、夜間減光用電流制限負荷Ｄ３，Ｒ４と直列に挿入される形で、該分岐駆動経路ＬＢを経由して発光ダイオードＬＥＤへの通電制御を行なうトランジスタからなる第二スイッチ素子Ｔｒ４が設けられている。各スイッチノブ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ（図１）内の発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３は、３つの互いに等価な主回路に割り振られ、それぞれ点灯状態と減光状態との間で独立に切り替え可能とされる。そして、それらの主回路は、駆動電源＋Ｖを共有化する形で互いに並列接続され、各主回路の分岐駆動経路ＬＢの接地端が、それら主回路間で共用化される第二スイッチ素子Ｔｒ４に共通接続される。ただし、第二スイッチ素子Ｔｒ４を各主回路に個別に設けてもよい。

各主回路の第一スイッチ素子Ｔｒ１と、それら主回路間で共用化される第二スイッチ素子Ｔｒ４の駆動信号入力端子（ここではバイポーラトランジスタのベース端子（Ｒ２は入力調整抵抗）であるが、ＦＥＴを用いる場合はゲート端子となる）は、そのスイッチング駆動制御を司る制御ロジック５０に接続されている。該制御ロジック５０は、マイコンか専用のＩＣロジックにて構成され、各スイッチノブ２Ａ，２Ｂ，２Ｃの操作状態を検出する操作検出部２Ａ〜２Ｃ（例えば、信号電源／接地間で切り替わるＳＰＤＴスイッチか、モメンタリスイッチで構成される）と、前述のヘッドライトスイッチ５が接続されている。

制御ロジック５０は、ヘッドライトスイッチ５がスモールランプ点灯位置ないしヘッドライト点灯位置にあるときは夜間モードを、オフ位置にあるときは昼間モードを設定する。また、制御ロジック５０は、スイッチノブ２Ａのオン／オフ状態により発光ダイオードＬＥＤ１を、スイッチノブ２Ｂのオン／オフ状態によりＬＥＤ２を、スイッチノブ２Ｃのオン／オフ状態により発光ダイオードＬＥＤ３を、それぞれ独立に点灯状態と減光状態との間で切り替える。

以下、図５に示すタイミングチャートにより、制御ロジック５０による、昼間モード及び夜間モードでの第一スイッチ素子Ｔｒ１及び第二スイッチ素子Ｔｒ２の制御形態について説明する。図５では、発光ダイオードＬＥＤ１（Ａ／Ｃスイッチ２Ａ）を点灯状態とし、発光ダイオードＬＥＤ２（ＡＵＴＯスイッチ２Ｂ）及び発光ダイオードＬＥＤ３（ＤＵＡＬスイッチ２Ｃ）を減光状態とする場合について例示している。

（１）昼間モード
このモードでは、第二スイッチＴｒ４は常時オフ状態となり、分岐駆動経路ＬＢを経由した駆動は行われない。すなわち、第二スイッチＴｒ４の点灯状態及び減光状態の出力デューティ比η_２ＤＢ及びη_２ＤＤはいずれも０％である。その結果、発光ダイオードは、第一スイッチＴｒ１により、主駆動経路ＬＭのみを経由して駆動される。各状態での第一スイッチＴｒ１の動作は以下の通りである。なお、図５では、第一スイッチＴｒ１の出力デューティ比について、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２及びＬＥＤ３いずれのディーティ比であるかを、括弧数字を付加して示している。
・点灯状態（ＬＥＤ１：制御信号はＳ１）：第一スイッチＴｒ１は常時オンとなる（すなわち、出力デューティ比η_１ＤＢ（１）は常時１００％）。発光ダイオードＬＥＤ１は連続点灯（輝度は最大値となる）する。
・減光状態（ＬＥＤ２，ＬＥＤ３：制御信号はＳ２，Ｓ３）：第一スイッチＴｒ１は常時オフとなる（すなわち、出力デューティ比η_１ＤＢ（２）及びη_１ＤＢ（２）は０％）。第二スイッチＴｒ４もオフだから、発光ダイオードＬＥＤ２，ＬＥＤ３は消灯する。

（２）夜間モード
このモードでは、第二スイッチＴｒ４は常時オン状態となり、主駆動経路ＬＭと分岐駆動経路ＬＢとを併用した駆動形態となる。すなわち、第二スイッチＴｒ４の点灯状態及び減光状態の出力デューティ比η_２ＤＢ及びη_２ＤＤはいずれも１００％である。各状態での第一スイッチＴｒ１の動作は以下の通りである。
・点灯状態（ＬＥＤ１：制御信号はＳ１）：予め定められた周波数（例えば１８０Ｈｚ以上１．５ｋＨｚ以下）にて、出力デューティ比η_１ＮＢ（１）(図５では約２３％）によりＰＷＭスイッチング駆動される。第一スイッチＴｒ１オン時は主駆動経路ＬＭと分岐駆動経路ＬＢとの双方を経由して電流値Ｉ_１により、第一スイッチＴｒ１オフ時は分岐駆動経路ＬＢを経由して電流値Ｉ_２（＜Ｉ_１）により駆動される。平均電流値Ｉ_ＮＢ（１）
は、
Ｉ_ＮＢ（１）＝η_１ＮＢ（１）・Ｉ_１＋｛１−η_１ＮＢ（１）｝・Ｉ_２
となる。Ｉ_２≪Ｉ_１のときは第二項を無視できるので、昼間モードよりもη_１ＮＢ（１）倍に減光される。

・減光状態（ＬＥＤ２，ＬＥＤ３：制御信号はＳ２，Ｓ３）：第一スイッチＴｒ１は常時オフとなる（すなわち、出力デューティ比η_１ＮＢ（２）及びη_１ＮＢ（２）は０％）。他方、第二スイッチＴｒ４は逆には常時オン（すなわち、出力デューティ比η_２ＤＢは１００％）となるので、発光ダイオードＬＥＤ２，ＬＥＤ３は夜間減光用電流制限負荷Ｄ３，Ｒ４により電流Ｉ_２に制限された形で連続点灯する。夜間減光用電流制限負荷Ｄ３，Ｒ４の回路定数は、Ｉ_２＜Ｉ_ＮＢ（１）となるように定められる。

このように、夜間モードでの減光状態においては、昼間ないし夜間の点灯状態での駆動制御を行う主駆動経路ＬＭ上の第一スイッチ素子Ｔｒ１によりデューティ比制御するのではなく、分岐駆動経路ＬＢにより夜間減光用電流制限負荷Ｄ３，Ｒ４により電流制限した形で発光ダイオードＬＥＤを連続点灯駆動する。その結果、インジケータと夜間照明とが１系統の発光ダイオードで兼用されているにもかかわらず、夜間減光状態にて小輝度に調光する場合の制御信号の出力デューティ比が過度に小さくならず（図５では出力デューティ比η_２ＤＢは１００％）、ひいてはちらつきや輝度変動を効果的に抑制することができる。

なお、第一スイッチ素子Ｔｒ１の各ＰＷＭ制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、その周波数よりも高域にカットオフ周波数を有する低域通過フィルタＬＰＦにてフィルタリングした後、第一スイッチ素子Ｔｒ１に入力される。これにより、ラジオノイズやサージノイズの影響を軽減できる。また、第二スイッチ素子Ｔｒ４の制御信号ＰＬＬも、同様の低域通過フィルタＬＰＦにてフィルタリングした後、第二スイッチ素子Ｔｒ４に入力される。しかし、制御信号ＰＬＬは、ＰＷＭのパルス制御信号ではなく、昼間モードでは”Ｌ（オフ）”、夜間モードでは”Ｈ（オン）”となるレベル信号となっているので、フィルタリングによる歪の影響をまったく受けない。なお、上記の低域通過フィルタＬＰＦは、例えば周知のパッシブフィルタとして構成できるが、一定周波数以上のノイズ遮断効果を有していればよく、パスコンのみあるいはチョークコイルのみの簡略な構成になっていてもよい。

なお、意匠上の要請により、昼間モードにおいて減光状態とする発光ダイオード（インジケータ光源）を、昼間モード点灯状態よりも低輝度にて発光させるようにしてもよい。昼間モードで第二スイッチ素子Ｔｒ４を常時遮断状態とするのであれば、昼間モードでの点灯状態／減光状態の調光は全て第一スイッチ素子Ｔｒ１の出力デューティ比により行なうことになる。具体的には、昼間モード／減光状態の輝度Ｉ_ＤＤは、夜間モード／減光状態の輝度Ｉ_ＮＤよりも大きくすることができ、この場合はη_１ＤＤ＞η_１ＮＤとなる。昼間モード／減光状態の輝度Ｉ_ＤＤは、さらには夜間モード／点灯状態の輝度Ｉ_ＮＢよりも大きくすることも可能であり、この場合はη_１ＤＤ＞η_１ＮＢとなる。

また、夜間減光状態での発光ダイオード（インジケータ光源）の輝度をカスタマイズしたい場合には、第二スイッチ素子Ｔｒ４を、夜間モードにおける第一スイッチ素子Ｔｒ１の点灯状態の出力デューティ比η_１ＮＢ以下とならない範囲にてその出力デューティ比η_２ＮＤを１００％未満の値に設定した形でＰＷＭ制御することも可能である。また、電源電圧変動を検出し、電源電圧が低くなるほど出力デューティ比η_２ＮＤが大きくなるようにＰＷＭ制御して、夜間減光状態での発光ダイオード（インジケータ光源）の輝度の安定化を図ることも可能である。

次に、インジケータ駆動装置は、複数系統の発光ダイオードを時分割でダイナミック駆動する構成とすることが可能である。図６に示すように、ここでは、スイッチノブの総数が図１の３倍に拡張され、９つのスイッチノブ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ，２Ｈ，２Ｉには、図７に示すごとく、個別の発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３，ＬＥＤ４，ＬＥＤ５，ＬＥＤ６，ＬＥＤ７，ＬＥＤ８，ＬＥＤ９が配置されている。

この場合の回路構成は、図１の回路構成を基本として、各主回路において、同じ第一スイッチ素子Ｔｒ１に対し複数の発光ダイオード（ＬＥＤ１，２，３／ＬＥＤ４，５，６／ＬＥＤ７，８，９、以下、ＬＥＤ１，２，３で代表させる）が並列接続される。並列接続される各ＬＥＤ１，２，３（ＬＥＤ４，５，６／ＬＥＤ７，８，９についても同様）のハイサイドにて駆動電源＋Ｖとの間には、それら発光ダイオードＬＥＤと駆動電源＋Ｖとの接続状態を能動状態と非能動状態との間で切り替える第三スイッチ素子Ｔｒ２，Ｔｒ３が個別に設けられている。

第三スイッチ素子Ｔｒ２，Ｔｒ３は、信号入力用トランジスタＴｒ２と、駆動用トランジスタＴｒ３とからなり、信号入力用のトランジスタＴｒ２は、それぞれ入力調整抵抗Ｒ４を介して制御ロジック５０に接続される。そして、該信号入力用のトランジスタＴｒ２の出力電圧が、抵抗ハーフブリッジＲ５，Ｒ６にて分圧調整された形で駆動用トランジスタＴｒ３に制御入力される。制御ロジック５０（スイッチ駆動制御手段）は、信号入力用トランジスタＴｒ２への制御信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の入力により、駆動用トランジスタＴｒ３のいずれか一つが選択的に能動状態となり、かつ、該能動状態となる駆動用トランジスタＴｒ３が時分割方式にて順次切り替わるように駆動制御する。図８に示すように、時分割多重数ζは３であり、各発光ダイオードの第一スイッチ素子Ｔｒ１によるＰＷＭ制御の周波数は、時分割によるＤ１，Ｄ２，Ｄ３の能動化切替え周波数と等しく設定されている。

なお、並列接続される複数の発光ダイオードＬＥＤ１，２，３（ＬＥＤ４，５，６／ＬＥＤ７，８，９）は、時分割制御により常にどれか１つが選択される形になるので、それら発光ダイオードＬＥＤ１，２，３（ＬＥＤ４，５，６／ＬＥＤ７，８，９）の間で分岐駆動経路ＬＢが個別に共有化されている。すなわち、それら並列接続される複数の発光ダイオードＬＥＤ１，２，３（ＬＥＤ４，５，６／ＬＥＤ７，８，９）は、それぞれ同じ夜間減光用電流制限負荷Ｄ１，Ｒ４及び第二スイッチ素子Ｔｒ４の組に対し共通接続されている。

３系統それぞれ３個の発光ダイオードＬＥＤ１，２，３（ＬＥＤ４，５，６／ＬＥＤ７，８，９）は、いずれの系統においても、それぞれ全期間の１／３を占有する形でＤ１，Ｄ２，Ｄ３が時分割で順次“Ｈ”となることで、対応する第三スイッチ素子Ｔｒ２，３が順次選択的にオンとなって電源電圧＋Ｖに接続され、能動化される。図８には、発光ダイオードＬＥＤ１，２，３が能動化された状態を例示している。この能動化期間における第一スイッチ素子Ｔｒ１及び第二スイッチ素子Ｔｒ４の、昼間モード及び夜間モードにおける動作は図４の回路と基本的に同じであるが、第一スイッチ素子Ｔｒ１を駆動する際の実効デューティ比η’_ＤＤ及びη’_ＮＤは、図４の回路のデューティ比η_ＤＤ及びη_ＮＤの１／ζ（具体的には１／３）となる。したがって、昼間モード／点灯状態を与える最大輝度でも、第一スイッチ素子Ｔｒ１は出力デューティ比η’_ＤＢが３３％のＰＷＭ駆動となる。

また、夜間モード／減光状態においても、第二スイッチ素子Ｔｒ１は常時オンとはならず、出力デューティ比η’_ＮＤが３３％のＰＷＭ駆動となる。しかし、時分割能動化期間の全体にわたって第二スイッチ素子Ｔｒ１はオン状態を維持するので、駆動パルス幅は図１６の従来例と比較すれば明らかに広く、ちらつきや輝度変動を抑制できる。また、低域通過フィルタＬＰＦにてラジオノイズやサージノイズをフィルタリングしても、波形歪はほとんど生じない。

エアコン操作パネルにおけるスイッチノブ配列の第一例を、インジケータ光源の動作例とともに示す図。 スイッチノブとインジケータ光源との配置関係の第一例を示す断面図。 同じく第二例を示す断面図。 本発明のインジケータ駆動装置にかかる第一実施形態を示す回路図。 図４の回路の昼間モード及び夜間モードでの動作例を示すタイミング図。 エアコン操作パネルにおけるスイッチノブ配列の第二例を示す図。 本発明のインジケータ駆動装置にかかる第二実施形態を示す回路図。 図７の回路の昼間モード及び夜間モードでの動作例を示すタイミング図。 従来のインジケータ駆動装置を示す回路図。 図９の場合のスイッチノブとインジケータ光源との配置関係を示す断面図。 図９の回路の動作を示すタイミング図。 インジケータ光源を照明光源と共用化する場合の配置関係を示す断面図。 図１２の場合のインジケータ駆動装置の回路図。 図１３の回路の動作を示すタイミング図。 従来のダイナミック方式のインジケータ駆動装置を示す回路図。 図１５の回路の動作を示すタイミング図。

符号の説明

１ インジケータ駆動装置
２ スイッチノブ
２Ａ〜２Ｃ 操作検出部
４０，ＬＥＤ１〜ＬＥＤ９ 発光ダイオード（インジケータ光源）
ＬＭ 主駆動経路
Ｔｒ１ 第一スイッチ素子
ＬＢ 分岐駆動経路
４ バックライト
Ｄ３ 電流制限ダイオード（夜間減光用電流制限負荷）
Ｒ２ 電流制限抵抗（夜間減光用電流制限負荷）
ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６ 発光ダイオード（光源）
Ｒ１ 電流制限抵抗（主電流制限負荷）
Ｔｒ４ 第二スイッチ素子
Ｔｒ２，Ｔｒ３ 第三スイッチ素子
５０ 制御ロジック（スイッチ駆動制御手段、駆動モード切替手段）

Claims (12)

1. 駆動電源につながる主駆動経路上に設けられたインジケータ光源と、
   前記インジケータ光源のローサイドにて前記主駆動経路上に設けられ、前記インジケータ光源を点灯状態と該点灯状態よりも低輝度の減光状態との間で切り替え駆動する第一スイッチ素子と、前記インジケータ光源と前記第一スイッチ素子との間にて前記主駆動経路から接地側に分岐するとともに、前記第一スイッチ素子が前記減光状態に対応する制御状態となったときの前記インジケータ光源に対する補助通電経路として機能する分岐駆動経路と、前記分岐駆動経路上に設けられ、該分岐駆動経路を流れる前記インジケータ光源の駆動電流を制限する夜間減光用電流制限負荷とを有する主回路と、
   前記分岐駆動経路上にて前記夜間減光用電流制限負荷と直列に挿入され、該分岐駆動経路を経由して前記インジケータ光源への通電制御を行なう第二スイッチ素子と、
   昼間モードにおける前記インジケータ光源の点灯状態の輝度をＩ_ＤＢ、夜間モードにおける前記インジケータ光源の点灯状態の輝度をＩ_ＮＢ、同じく減光状態の輝度をＩ_ＮＤとして、Ｉ_ＤＢ＞Ｉ_ＮＢ＞Ｉ_ＮＤとなるように定め、前記昼間モード及び前記夜間モードにおける前記第一スイッチ素子の前記点灯状態の出力デューティ比をそれぞれη_１ＤＢ及びη_１ＮＢ、同じく前記第二スイッチ素子の前記減光状態の出力デューティ比をそれぞれη_２ＤＤ及びη_２ＮＤとして、η_１ＤＢ＞η_１ＮＢ及びη_２ＤＤ＜η_２ＮＤであり、かつ、η_１ＮＢ＜η_２ＮＤとなるように、前記スイッチ素子を駆動制御するスイッチ駆動制御手段と、
   前記インジケータ光源の駆動モードをそれら昼間モードと夜間モードとの間で切り替える駆動モード切替手段と、
   を備えたことを特徴とするインジケータ駆動装置。
2. 前記インジケータ光源が発光ダイオードであり、前記主駆動経路上には該発光ダイオードへの通電電流値を制限する主電流制限負荷が設けられ、前記夜間減光用電流制限負荷は、電圧降下が前記主電流制限負荷よりも大きくなるように構成されてなる請求項１記載のインジケータ駆動装置。
3. 前記駆動電源が車載バッテリーであり、前記夜間減光用電流制限負荷が電流制限ダイオードを含む請求項２記載のインジケータ駆動装置。
4. 前記主回路において、同じ前記第一スイッチ素子に対し複数の前記インジケータ光源が並列接続されるとともに、該並列接続される各インジケータ光源のハイサイドにて前記駆動電源との間に介在し、それらインジケータ光源と前記駆動電源との接続状態を能動状態と非能動状態との間で切り替える複数の第三スイッチ素子が設けられ、
   前記スイッチ駆動制御手段は、それら第三スイッチ素子を、いずれか一つが選択的に能動状態となり、かつ、該能動状態となる素子が時分割方式にて順次切り替わるように駆動制御するものである請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のインジケータ駆動装置。
5. 前記並列接続される複数の前記インジケータ光源が、同じ前記夜間減光用電流制限負荷及び前記第二スイッチ素子の組に対し共通接続されてなる請求項４記載のインジケータ駆動装置。
6. 前記スイッチ駆動制御手段は、前記夜間モードにおいて、前記主回路の前記インジケータ光源の駆動状態とは無関係に、前記第二スイッチ素子を常時一定の出力デューティ比η_２ＮＤにて駆動制御する請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のインジケータ駆動装置。
7. 前記インジケータ光源を前記点灯状態と前記減光状態との間で独立に切り替え可能な複数の前記主回路が、前記駆動電源を共有化する形で互いに並列接続されてなり、さらに、各主回路の前記分岐駆動経路の接地端が、それら主回路間で共用化される前記第二スイッチ素子に共通接続されてなる請求項６記載のインジケータ駆動装置。
8. 前記スイッチ駆動制御手段は、前記夜間モードにおいて前記第二スイッチ素子を常時導通状態となるように駆動制御するものである請求項６又は請求項７に記載のインジケータ駆動装置。
9. 前記スイッチ駆動制御手段は、前記昼間モードにおいて前記第二スイッチ素子を常時遮断状態となるように駆動制御するものである請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のインジケータ駆動装置。
10. 前記スイッチ駆動制御手段は、前記昼間モードにおいて消灯となるインジケータ光源に対応する前記第一スイッチ素子を常時遮断状態となるように駆動制御するものである請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のインジケータ駆動装置。
11. 前記スイッチ駆動制御手段は、前記第一スイッチ素子を予め定められた周波数にてＰＷＭ駆動制御するものであり、かつ、該ＰＷＭ制御信号が、前記周波数よりも高域にカットオフ周波数を有する低域通過フィルタにてフィルタリングされた後、前記第一スイッチ素子に入力される請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のインジケータ駆動装置。
12. 透光性のスイッチノブ内に複数の前記インジケータ光源が配置されるとともに、該スイッチノブの操作状態を検出する操作検出部が設けられ、
    同じ前記第一スイッチ素子及び前記第二スイッチ素子の組の駆動状態に基づいて、前記スイッチノブ内の複数の前記インジケータ光源が一括して駆動制御される請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のインジケータ駆動装置。

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