JP4993181B2

JP4993181B2 - Ｌｅｄ駆動装置

Info

Publication number: JP4993181B2
Application number: JP2006297195A
Authority: JP
Inventors: 央川辺; 貴史安本
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2006-09-10
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2026-10-31
Also published as: JP2008091311A

Description

本発明はＬＥＤをＬＣＤのバックライトや各種照明として用い、明るさを調節するためにＬＥＤをパルス幅によって通電制御する際、並列接続した多くのＬＥＤが一斉にオンオフすることによるノイズを防止し、また、ＬＥＤの急激な光度増加時にもＬＥＤが安定して作動することができるようにしたＬＥＤ駆動装置に関する。

電流を流すと所定の色に発光する半導体素子であるＬＥＤ(Light Emitting Diode)は、白熱灯や蛍光灯に比べて長寿命であり、視認性が良好で屋内外を問わずに幅広く使うことができ、小型化が容易で照明器具として自由な設計が可能になるとともに、小電力でも点灯可能であり、熱線や紫外線をほとんど含まず、調光・点滅が自在など、多くの長所がある。そのため、各種電気製品の意匠効果を高めるため、ノブ照明等に多色ＬＥＤの組み合わせでバリエーションのある照明が商品企画されており、また所定の色で発光する交通信号としても用いられるようになっている。

また、このようなＬＥＤはＬＣＤ(Liquid Crystal Display)の光源にも採用されるようになってきた。即ち、ＬＣＤは２枚のガラス板の間に特定の液体を封入し、電圧をかけることによって液晶分子の向きを変え、光の透過率を増減させることで像を表示する構造になっており、液晶自体は発光しないので、明るいところでは自然光の反射光を用いることができるが、暗いところでは背後に照明用の光源としてのバックライトを設ける必要がある。このようなＬＣＤのバックライトとして従来は冷陰極管（CCFL）が用いられてきたが、より良い光源としてＬＥＤが注目され、次第に使用されるようになっている。

従来のＬＣＤ用バックライトとして用いるＬＥＤは例えば図１０のように用いられる。即ち、図１０（ａ）にはＬＥＤ発光部２５とその駆動制御部２６を模式的に示したものであり、ＬＥＤ発光部２５にはそれぞれ複数のＬＥＤを直列にしたＬＥＤ群を図中５個並列に接続しており、全てのＬＥＤを直列に接続した際には１つのＬＥＤが故障したとき全てのＬＥＤが発光しなくなり、ＬＣＤが全く機能しなくなることを防止している。このＬＥＤ発光部には電源２７から電流が供給され、各ＬＥＤ群のアース線側に半導体素子としてのトランジスタを各ＬＥＤ群毎にＴｒ.１、Ｔｒ.２、Ｔｒ.３、Ｔｒ.４、Ｔｒ.５、を設け、これらを制御指示信号Ｓに応じて駆動パルスを供給するＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御部２８から、ＤＲＶ１、ＤＲＶ２、ＤＲＶ３、ＤＲＶ４、ＤＲＶ５の信号を出力して駆動制御を行っている。

図１０（ａ）のＰＷＭ制御部２４では、ＬＥＤの明るさの制御指示信号Ｓを入力すると、例えば図１０（ｂ）のＰＷＭ信号を出力する。図示する例においてはＬＥＤの明るさを次第に明るくする制御信号Ｓに対応して、パルス幅を次第に大きくした例を示している。このＰＷＭ信号により、ＬＥＤ駆動電流も同様にパルス幅が大きくなり、ＬＥＤの明るさは次第に明るくなる。

また、上記のようなＬＥＤの駆動に際して、例えば図１１のような回路構成も採用される。即ち、図１１には前記図１０と同様に、ＬＥＤ発光部３１にそれぞれ複数のＬＥＤを直列にしたＬＥＤグループ（ＬＥＤＧ）を図中５個（ＬＥＤＧ１〜ＬＥＤＧ５）並列に接続しており、このＬＥＤ発光部３１には電源３３から電流が供給されるが、その電流は所定の明るさ指示信号Ｓによりパルス幅を制御するＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御部３４の制御信号によってＦＥＴ１の作動を制御し、図示するような明るさに対応したパルス幅の電流を、ＬＥＤドライブ信号（ＤＲＶ）として各ＬＥＤグループに供給し、各ＬＥＤグループに対して共通の通電時間の制御を行っている。

また、ＬＥＤ発光部３１の各ＬＥＤグループ（ＬＥＤＧ１〜ＬＥＤＧ５）のアース線側は各々接続端子部（１〜５）を介して駆動制御部３２に入り、各々の接続線に設けた電流調整器（ＩＬ１〜ＩＬ５）で所定の定電流になるように調整した後、接続端子（１’〜５’）を介して外部にアース（ＧＮＤ）している。これらの電流調整器（ＩＬ１〜ＩＬ５）は、ＬＥＤ定電流制御部３５における制御信号により設定される。

なお、３原色を構成する各ＬＥＤに流れる電流を制御することにより、所望の表示色を得る際、所望の表示色にかかわらず、全てのＬＥＤに流れる合計の平均電流を一定として、各表示色での輝度を一定とする技術は特許文献１に記載されている。また、複数のＬＥＤを２群に分けてバックライトを構成するとき、第１のパルス信号発生部からの第１パルス信号と、第２のパルス信号発生部からの第２のパルス信号とを、第１の論理積ゲートと第２の論理積ゲート及びインバータとからなる駆動部へ入力し、また、第２のパルス信号の周期は第１のパルス信号の２倍にすることにより、１群駆動用トランジスタと２群駆動用トランジスタが交互にオンオフすることでスイッチングノイズの発生を分散する技術は特許文献２に記載されている。また、バックライト用の複数のＬＥＤをそれぞれ順番に一定タイミングで駆動することにより、電圧損失及び電流損失を抑制するようにした技術は特許文献３に記載されている。

また、蛍光管を用いたバックライトが消灯状態と点灯状態の間の過渡状態において、電源電圧変動による影響を少なくするため、蛍光管の点灯信号に同期して、インバータの発振停止の遮断状態から定常状態へ、インバータ回路の発振振動電流を所定の変化率の範囲以下で徐々に移行させるようにした技術は特許文献４に記載されている。
特開２０００−２１４８２５号公報特開２００１−３０８３８４号公報特開２００２−３７３７９５号公報特開２００２−３４３５９５号公報

従来のＬＥＤ駆動装置においては、前記図１０（ａ）に示すようなＬＥＤ発光部２５に対して、ＬＥＤ駆動制御部２６におけるＰＷＭ制御部２８から、各ＬＥＤ群のトランジスタＴｒ.１〜Ｔｒ.５に対して、図１０（ｃ）に示すようなＤＲＶ１〜ＤＲＶ５の駆動パルス信号を同一タイミングで供給していた。その結果、これら駆動電流の総量としての電流量は図１０（ｃ）に示すようにそれぞれ大きなものとならざるを得なかった。そのため、このパルス駆動時にノイズを発生し、放送受信機等の周囲の機器に悪影響を与える恐れがあった。

なお、前記特許文献３には、前記のように、バックライト用の複数のＬＥＤをそれぞれ順番に一定タイミングで駆動することにより、電圧損失及び電流損失を抑制するようにした技術が記載されているが、この技術においては所定周期のＰＷＭ駆動パルス信号の入力時に、並列接続された第１のＬＥＤと第２のＬＥＤに対して、交互に駆動信号を出力し、全体としてＰＷＭ駆動パルスにより１つのＬＥＤを駆動したものと同じ電流になるようにしているが、この技術はＬＥＤをパルス駆動したとき、人間の目に与える残像現象によって２つのＬＥＤが共に発光しているような印象を与えるようにしたものであり、実際には明るさが半減しているため、他の装置と比較すると暗くならざるを得ない問題がある。なお、この先行技術と本発明及び従来技術との対比は図５に基づいて後に説明する。

また、従来のＬＥＤによるＬＥＤディスプレイのバックライトにおいては、表示させるディスプレイ輝度にもよるが、昼間は外光の影響もあり調光率を１００％近くで駆動させており、それに対して夜間は昼間の輝度では眩しいため、調光率を下げて減光を行っている。その減光に際しては例えばこのＬＥＤ駆動装置を車載ナビゲーション装置のような車両搭載機器に用いた場合には、図１２（ａ）のように、利用者が車両４１のイルミネーションやヘッドライトを点灯したとき、これを検出してマイコン４２が調光回路４３により調光を行ない、ＬＥＤ駆動回路４４の作動によってＬＥＤ４５の明るさを調節することを行う。また、図１２（ｂ）のように、照度センサ４６を用い、車両の周囲の明るさをこれにより検出し、その信号によってマイコン４２が調光回路４３により調光を行ない、ＬＥＤ駆動回路４４の作動によってＬＥＤ４５の明るさを調節することも行われる。

上記のような調光を行うとき、調光率が数％から１００％等の急激な電流変動が起こると出力電圧の低下をもたらすこととなる。即ち、前記図１２（ａ）の例においてライトを消灯した直後のような場合や、同図（ｂ）の例においてトンネルを出た直後のような場合には、例えば図１３に示すように、電流及び電圧の急激な低下を生じる。即ち図１３（ａ）の実線に示すように、ＬＥＤが所定の明るさになるようにＬＥＤに供給する電流を制御している際に、例えばトンネルから出てＬＥＤを明るくしようとしたとき大きな電流変動を生じ、それに伴って出力電流の平均値も乱れる結果、特に出力電流が低下することとなる。同様に図１３（ｂ）に示すように電圧についても、急激な電流変動の影響で出力電圧が低下する現象を生じる。

上記のように、出力電流は出力電圧が変動することで次のような問題を生じる。即ち、ＬＥＤ駆動回路には通常ＬＥＤの保護のため、ＬＥＤに供給する電流の変動が所定以上のとき、電流をカット、或いは減光する手段を備えることが多く、その保護回路が作動してしまうことがある。また、ＬＥＤへの定電流設定値が変わってしまうため、ＬＥＤ個々の光束バラツキが多くなってしまう、という問題も生じる。更に、ディスプレイの輝度が出力電圧の変動により変化し、安定しないという問題も生じる。

また、ＬＥＤ駆動回路には通常図１１のように出力コンデンサＣ１を備えており、このコンデンサの電荷を利用してＬＥＤの駆動を行うが、その際には、調光率が数％のときには設定通り輝度は暗く、その状態からトンネルを出る等により調光率が１００％となると、前記のような電流や電圧の変動があっても変動初期においては、出力コンデンサＣ１の電荷を使用するため設定通り明るくなるが、その後この出力コンデンサの電荷が足りなくなると、出力電圧が安定するまでＬＥＤは設定より暗くなってしまう。

したがって本発明は、並列接続した複数のＬＥＤ或いはＬＥＤ群をＰＷＭ駆動によりパルス制御するに際し、全てのＬＥＤを同一タイミングで駆動することによって、全体として大電流のパルス駆動制御が行われ、ノイズが発生することを低減し、またＬＥＤ全体として所定の電流でＬＥＤを発光させ、明るい発光を行わせることができるようにするとともに、ＬＥＤの調光率を例えば数％から１００％に変化させるときにおいても、大きな電流変動を生じることが無く、ＬＥＤを安定して作動させることができるＬＥＤ駆動装置を提供することを主たる目的とする。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、前記ＬＥＤ駆動装置において、前記ＬＥＤ駆動制御部では、前記パルス通電の１周期を所定周期ずつずらして順に駆動した後、全てのＬＥＤに対して同一のパルスを供給して駆動することを特徴とする。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、前記ＬＥＤ駆動装置において、前記ＬＥＤ駆動制御部では、前記パルス通電の１周期を所定周期ずつずらして順に駆動するとき、各ＬＥＤに対してパルス幅が次第に大きくなるパルスを供給することを特徴とする。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、前記ＬＥＤ駆動装置において、前記ＬＥＤ駆動制御部では、前記パルス通電の１周期を所定周期ずつずらして順に駆動するとき、先に駆動されるＬＥＤに対して供給するパルスのパルス幅が次第に大きくなった後に定常のパルス幅になったときに、次のＬＥＤに対して同様のパルスを供給する作動を順に繰り返すことを特徴とする。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、前記ＬＥＤ駆動装置において、前記ＬＥＤ駆動制御部では、前記パルス通電の１周期を所定周期ずつずらして順に駆動するとき、パルス幅が次第に大きくなるパルスが定常のパルス幅になる期間を、以降駆動するＬＥＤに対して順に短くすることを特徴とする。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、前記ＬＥＤ駆動装置において、ＬＥＤに対する供給電流が所定以上急激に上昇するとき、前記作動を行うことを特徴とする。

本発明は上記のように構成したので、複数のＬＥＤ或いはＬＥＤ群をＰＷＭ駆動によりパルス制御するに際し、全てのＬＥＤを同一タイミングで駆動することによる全体として大電流のパルス駆動制御が行われ、ノイズが発生することを低減し、またＬＥＤ全体として所定の電流でＬＥＤを発光させ、明るい発光を行わせることができる。また、同様の構成により、ＬＥＤの調光率を数％から１００％に変化させるときにおいても、大きなＬＥＤに対する電流変動を生じることが無く、ＬＥＤを安定して作動させることもできるようになる。

ＬＣＤのバックライトや各種照明用の複数のＬＥＤ或いはＬＥＤ群を、ＰＷＭ制御信号によりパルス駆動制御するに際し、ノイズの発生を低減し、またＬＥＤの調光率変動時にでも安定した発光を行わせることができるようにするという目的を、複数のＬＥＤを並列に接続したＬＥＤ発光部と、各ＬＥＤに対して所定間隔で順に同一パルス幅でパルス通電を行うＬＥＤ駆動制御部とを備え、前記ＬＥＤ駆動制御部では、前記並列接続したＬＥＤ毎に、前記パルス通電の１周期を所定周期ずつずらして順に駆動することにより解決した。

本発明の実施例を図面に沿って説明する。図１は本発明によるＬＥＤ駆動装置の回路構成の概要及び作動を示すものであり、同図（ａ）は前記図１０の従来例と同様のＬＥＤ発光部１と、このＬＥＤの発光制御をするＬＥＤ駆動制御部２とを備えており、その他のＬＥＤ発光制御関連機能部は省略して示している。

図１に示す回路は前記図１０と同様に、ＬＥＤ発光部にはそれぞれ複数のＬＥＤを直列にしたＬＥＤグループを図中ＬＥＤＧ１、ＬＥＤＧ２、ＬＥＤＧ３、ＬＥＤＧ４、ＬＥＤＧ５の５グループ並列に接続しており、全て直列接続したときにおける１つのＬＥＤが故障したときに全てのＬＥＤが発光しなくなることを防止している。このＬＥＤ発光部１には電源３から電流が供給され、各ＬＥＤグループのアース線側にスイッチング素子としてのトランジスタを各ＬＥＤグループ毎にＴｒ.１、Ｔｒ.２、Ｔｒ.３、Ｔｒ.４、Ｔｒ.５の５個設け、これらを制御指示信号Ｓに応じて駆動パルスを供給するＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御部４から、ＤＲＶ１、ＤＲＶ２、ＤＲＶ３、ＤＲＶ４、ＤＲＶ５の信号を出力して駆動制御を行っている。

本発明におけるＰＷＭ制御部４では、ＬＥＤの明るさの制御指示信号Ｓを入力すると、ＰＷＭ信号として例えば図１（ｂ）のようなそれぞれＤＲＶ１、ＤＲＶ２、ＤＲＶ３、ＤＲＶ４、ＤＲＶ５の駆動信号を出力する。ＰＷＭ制御部にＬＥＤ明るさ指示信号Ｓが入力すると、その指示信号に応じたパルス幅の駆動信号を出力する。その際、図１（ｂ）に示すように、各駆動信号の１周期ＴをＬＥＤのグループ数に分割して順に出力する。図示する例においてはＬＥＤのグループ数が５個であるため、１周期を５分割し、第１ＬＥＤグループＬＥＤＧ１の電流制御を行う第１トランジスタＴｒ．１を駆動するパルス信号であるＤＲＶ１信号は、時刻ｔ１で立ち上がり、ＬＥＤが所定の明るさに発光するパルス幅Ｗ１のパルスを出力する。

続いて第２ＬＥＤグループＧ２の電流制御を行う第２トランジスタＴｒ．２を駆動するパルス信号であるＤＲＶ２信号は、時刻ｔ１より１／５周期送れた時刻ｔ３で立ち上がり、パルス幅Ｗ１のパルスを出力する。この作動を全ＬＥＤグループの駆動信号について順に行う。図示する例においてはＬＥＤグループが５個の例を示したが、２個以上であるならば全てに対して適用可能である。この作動は図示実施例においては前記図１０の従来例において用いられていたＰＷＭ制御部内の回路において、全ての駆動信号を同一タイミングで行っていた部分を所定周期ずらして出力する回路構成とすることにより実施することができる。

上記のような作動を行う結果、図１（ｂ）の「電流量」に示すように、上記の全ての駆動信号ＤＲＶ１〜ＤＲＶ５の電流を合計した電流量は、最初ＤＲＶ５の駆動信号の電流である１の電流量が生じている状態から、時刻ｔ１においてＤＲＶ１の駆動信号が発生し、１の電流が追加され、その結果合計電流量は２となる。その後時刻ｔ２においてＤＲＶ５の駆動信号が無くなり、電流値は１に戻る。その後時刻ｔ３において次の駆動信号であるＤＲＶ２の電流が追加され、合計電流量は２となる。その後時刻ｔ４においてＤＲＶ１の駆動信号が無くなり、電流値は再び１に戻る。同様の作動を繰り返し、ｔ１からｔ１１の間の１周期Ｔ内において、５個の駆動信号ＤＲＶ１〜ＤＲＶ５に対応して５個の電流量の変化としてのパルスが発生するが、全て電流量が１と２で示す１段階の電流変化が生じるのみとなる。

図１に示す所定の明るさを維持するためのパルス幅Ｗ１の駆動信号から、より明るくするために、図２に示すようなパルス幅Ｗ１より大きなパルス幅Ｗ２の駆動信号を出力するときにおいても同様に作動する。即ち、図２に示す例においては、図１と同様の１周期Ｔにおいて、各駆動信号ＤＲＶ１〜ＤＲＶ５は前記と同様に１周期の１／５ずつずらして出力し、その時のパルス幅を全ての駆動信号について、先のＷ１より大きなパルス幅Ｗ２とする。このときの電流量の変化をみると同図（ａ）の「電流量」に示すように、図１と同様に全て電流量が２と３で示す１段階の電流変化が生じるのみである。

図２に示すパルス幅Ｗ２の状態から更にＬＥＤの発光を明るくするためにより大きなパルス幅にした状態を図３に示している。即ち、図３に示す例においては、最初図２と同様にパルス幅Ｗ２の状態から、そのパルス幅Ｗ２より大きなパルス幅Ｗ３とした例を示している。このようにパルス幅Ｗ２からパルス幅Ｗ３に変化させたときにおいては図３（ａ）の「電流量」に示すように、パルス幅が変化する１周期の間に電流量が順に２、３、４、５、４、５・・・と１段階の電流変化が生じるのみであることがわかる。このことは電流を次第に減少するためにパルス幅を小さくするときも同様である。

上記のような電流変化が１段階ずつ変化し、従来のもののような大きな変化を生じることが無く、外部に対するノイズの発生を確実に低減する作用は、前記実施例のような５グループのＬＥＤを駆動するために５個の駆動パルスを供給するとき以外に、２グループのＬＥＤを駆動するため２個の駆動パルスを供給するときを初め、任意のｎ個のグループ数のＬＥＤに対してｎ個の駆動パルスを供給するときに適用することができる。

本発明における前記のような駆動パルスの供給に際しては、上記実施例におけるＬＥＤグループのＬＥＤＧ１〜ＬＥＤＧ５に対応して設けたスイッチング素子としてのＴｒ.１〜Ｔｒ．５に対して、ＰＷＭ制御部４内で予め出力信号線を分岐し、各出力信号線に対してタイミングをずらしたＰＷＭ信号を送る回路構成とした例を示したが、その他例えば図４に示すようにＰＷＭ制御部からは図１のＤＲＶ１の駆動信号を出力し、ＬＥＤグループのＬＥＤＧ１〜ＬＥＤＧ５に対し、ＬＥＤＧ１から順にコンデンサ、抵抗、論理素子よりなる遅延回路の設定で１／５周期ずつずらして出力するように構成しても良い。即ち図４に示す例においては、遅延回路に入力されたＰＷＭ信号は、２つに分かれ、一方はトランジスタに入力され、ＤＲＶ１によりＬＥＤＧ１を点灯させる。もう一方は、抵抗とコンデンサにより波形がなまった後、ＡＮＤロジックＩＣであるＡＮＤゲートを通ることで、一定時間遅延された信号となって次のトランジスタに入力される。これを繰り返すことにより、少しずつ遅延されたＰＷＭ信号が各ＬＥＤグループ列に入力されていき、各ＬＥＤＧの点灯のタイミングをずらすことができる。その他同様の機能を行う手段であるならば、例えば遅延を含む論理回路の組み合わせによって図４に示す回路と同様の機能を行うロジックＩＣ回路を得ることができ、必要があるならば更にフリップフロップ回路を用いる等の種々の手法も用いることができる。

一方、前記本発明の先行技術として示した前記特開２００２−３７３７９５号公報に開示されている、バックライト用の複数のＬＥＤをそれぞれ順番に一定タイミングで駆動することにより、電圧損失及び電流損失を抑制するようにした技術は、一見すると前記本発明に近似している技術であるかに見えるが、以下のように異なった技術である。即ち図５に、前記図１０に示す従来技術、及び前記先行技術、並びに本発明について示しており、同図（ａ）にはＰＷＭ信号が１００％の場合、（ｂ）には５０％の場合を示し、説明の簡略化のために本発明におけるＬＥＤ発光部の最小単位としての、ＬＥＤ１とＬＥＤ２の２個並列に接続したＬＥＤ回路の制御例を示している。

図５（ａ）に示すＰＷＭ信号が１００％の場合には、従来技術、先行技術、本発明共に切れることのない一定のＰＷＭ信号が出力され、その際に先行技術においてはＬＥＤ１に対して１／２周期の幅の駆動パルスを、またＬＥＤ２に対してＬＥＤ１の駆動と重ならないように１／２周期ずらして１／２周期の幅の駆動パルスを出力する。その結果、先行技術においては全体の電流がＬＥＤが２個用いられているにもかかわらず、１個分の電流が供給されることになり、一応人間の目の残像効果は期待できるにしても、実際には全体として暗いＬＥＤ装置とならざるを得ない。

それに対して本発明は前記のように作動する結果、ＬＥＤ１に対して連続通電パルスを供給し、それから１／２周期立ち上がりをずらしてＬＥＤ２に連続通電パルスを供給することとなる。その結果、全体電流は１／２周期ずらして立ち上がり、全てのＬＥＤに対して全電流を供給できるため、前記先行技術の暗くなる問題を解決することができる。また、従来技術に示すような全体電流の急激な立ち上がりを防止することができ、ノイズの発生を低減することとなる。

また、図５（ｂ）に示すＰＷＭ信号が５０％の時においても前記１００％の場合と同様であり、先行技術においてはＬＥＤ１に対して最初１／４周期幅の駆動パルスを供給した後、ＬＥＤ１の駆動開始から１／２周期ずれたとき、即ちＬＥＤ１の駆動パルスの出力が終了してから１／４周期後にＬＥＤ２に対して１／４周期幅の駆動パルスを出力する。その結果、先行技術においては「全体電流」が本来の１個のＬＥＤのための駆動信号であるＰＷＭ信号と同じ１／２周期毎に１／４周期幅のパルスを出力することとなり、やはり全体としては暗いＬＥＤとならざるを得ない。

それに対して本発明は前記と同様に作動し、ＬＥＤ１に対してＰＷＭ信号と同一タイミングで同一幅の駆動パルスを出力し、ＬＥＤ２に対しては１／４周期だけ立ち上がりをずらしたＬＥＤ１と同一幅の駆動パルスを出力する。その結果、全体電流は切れ目のない均一の電流供給状態となり、前記先行技術の問題を解決し、また従来技術のような全体電流の急激な立ち上がりを無くし、ノイズの発生を低減することもできる。

前記実施例においては、複数のＬＥＤを並列に接続したＬＥＤ発光部と、各ＬＥＤに対して所定間隔で順に同一パルス幅でパルス通電を行うＬＥＤ駆動制御部とを備え、前記ＬＥＤ駆動制御部では、前記並列接続したＬＥＤ毎に、前記パルス通電の１周期を所定周期ずつずらして順に駆動するに際して、前記ＬＥＤ駆動制御部でＬＥＤ駆動制御信号と同一のパルス幅で順に駆動することを継続したものであるが、前記のようにＬＥＤ駆動制御部で、前記パルス通電の１周期を所定周期ずつずらして順に駆動した後、全てのＬＥＤに対して同一のパルスを供給して駆動するようにしてもよい。それにより、ＬＥＤに対する供給電流が所定以上急激に上昇するとき前記作動を行うと、例えばＬＥＤの調光率を数％から１００％に変化させるときにおいても、ＬＥＤに対する大きな電流変動を生じることが無く、ＬＥＤを安定して作動させることができるようになる。このような実施例を以下に順に述べる。

図６にはこの実施例による各種のＬＥＤ駆動制御手法を示しており、並列接続した３列のＬＥＤ、或いは３列のＬＥＤ群の作動例を示している。同図（ａ）の例においては、例えば車両用ナビゲーション装置等のＬＣＤディスプレイのバックライトが、トンネル内で減光のため光量を所定量に減少しているときから、トンネルを抜けることにより光量を大きな所定の値に増量する状態を示している。そのため１列目のＬＥＤに対しては、減光状態のパルスと同じ第１パルスをｔ１１の時期に出力した後の状態から、第１パルスより幅の広い第２パルス、更に幅の広い第３パルスと、順にパルス幅を大きくしてこれらを１周期として出力し、以降は第３パルスと同じパルス幅でｔ１２の時期に定常パルスである第４パルスを出力し、以降の同一幅でパルスを出力している。

それに対して２列目のＬＥＤに対しては最初、減光状態の最後のパルスである図中における第１パルスを１列目と同時期のｔ１１に出力した後、１列目のパルスが前記１周期が終了し、同じ第３パルス幅の第４パルスを出力するｔ１２の時期に同期して、第１パルスと同じ幅の第２パルスを出力し、以降は１列目の第２パルスと同じ幅の第３パルス、１列目の第３パルスと同じ幅の第４パルスを出力してこれらを１周期として出力する。これらのパルスは１列目の第７パルスの出力時期ｔ１３と同じ時期に第４パルスと同じ幅で定常パルスである第５パルスが出力できるように配分して、第２〜第４パルスが出力するようにしている。

また、３列目のＬＥＤに対しては最初、１列目及び２列目と同時期のｔ１１に減光状態の最後のパルスである図中における第１パルスを出力した後、２列目の１周期が終了し最初の定常パルスである第５パルスが出力するｔ１３の時期に第１パルスと同一幅の第２パルスを出力し、以降は２列目の第３パルスと同一幅の第３パルス、２列目の第４パルスと同一幅の第４パルスを出力しこれらを１周期として出力する。これらのパルスについても、少なくとも２列目の第８パルスが出力するｔ１４の時期に、３列目の定常パルスである第５パルスを出力できるように配分して、第２〜第４パルスが出力するようにしている。それにより時期ｔ１４以降は全ての列で定常パルスが同時期に出力されることとなる。

上記のようにこの実施例においては、各列のＬＥＤの駆動を行うに際して、各列のパルス通電の１周期を図示の例では１周期ずつずらして順に駆動した後、全てのＬＥＤに対して同一のパルスを供給して駆動するようにし、且つ前記パルス通電の１周期を所定周期ずつずらして順に駆動するとき、各ＬＥＤに対してパルス幅が次第に大きくなるパルスを供給している。このような駆動を行うに際しては、各列のパルス通電の１周期を２周期ずつ、或いは３周期ずつ等の適宜の周期ずつずらして順に駆動するようにしても良い。

前記のように、各列のＬＥＤを駆動するに際して、パルス通電の１周期を所定周期ずつずらして順に駆動した後、全てのＬＥＤに対して同一のパルスを供給して駆動するに際しては、その他例えば図６（ｂ）のようにして駆動しても良い。即ち図６（ｂ）の例においては、１列目のＬＥＤに対して減光用の第１パルスを出力している状態から、所定の明るさのための第２パルス以降を出力するとき、２列目については、１列目が所定の明るさのための第２パルスが出力し、１列目の第２パルスの出力がＯＦＦする時期ｔ２２に２列目の第２パルスを、第１パルスと同一幅で出力する。２列目の第３パルス以降は、図示の例では第６パルスにおいて１列目の第７パルスと同一時期のｔ２３の時期に１列目と同一タイミングとなるようにパルス幅及びパルス間隔を調節し、第３〜第５パルスを出力するようにしている。

３列目については、２列目において１列目と同期する時期である第６パルスがＯＦＦするときに同期する時期であるｔ２４の時期に第１パルスと同一幅の第２パルスを出力する。３列目の第３パルス以降は、図示の例では第６パルスにおいて１列目の第１２パルス及び２列目の第１１パルスと同一時期のｔ２５の時期に同期するように配分する。

上記のようにこの制御手法では、各列のＬＥＤの駆動を行うに際して、各列のパルス通電の１周期を図示の例では１周期ずつずらして順に駆動した後、全てのＬＥＤに対して同一のパルスを供給して駆動するようにし、且つ、前記パルス通電の１周期を所定周期ずつずらして順に駆動するとき、先に駆動されるＬＥＤに対して供給するパルスのパルス幅が次第に大きくなった後に定常のパルス幅になったときに、次のＬＥＤに対して同様のパルスを供給する作動を順に繰り返すこととなる。

更に図６（ｃ）のような駆動制御を行うこともできる。この例はシーケンシャル点灯制御の例を示しており、１列目点灯タイミングに２列目、３列目の点灯タイミングを少しずつ割り込ませていく手法である。即ち、１列目においては第１パルス出力後、第１パルスよりパルス幅の大きな第２パルスを出力し、次いでこれよりもパルス幅の大きな第３パルスを出力し、以降第４パルスから同一パルス幅で次第にパルス出力間隔を小さくし、時期ｔ３４の第９パルス出力時から定常パルスとする。このとき、２列目については１列目の第１パルスのＯＦＦ時期ｔ３２に第１パルスを出力し、次いで１列目の第２パルスと同一幅の第２パルス、１列目の第３パルスと同一幅の第３パルスと順に出力し、１列目の最初の定常パルスである第９パルスと同一時期ｔ３４に２列目の最初の定常パルスである第９パルスが出力するように配分して第１〜第８パルスを出力する。

３列明についても２列目と同様に、１列目及び２列目の第２パルスと同一幅の第２パルス、１列目及び２列目の第３パルスと同一幅の第３パルスと順に出力し、１列目及び２列目の最初の定常パルスである第８パルスと同一時期ｔ３４に３列目の最初の定常パルスである第８パルスが出力するように配分して第１〜第７パルスを出力する。

前記制御手法ではＬＥＤ駆動制御部で、各列のＬＥＤの駆動を行うに際して、各列のパルス通電の１周期を図示の例では１周期ずつずらして順に駆動した後、全てのＬＥＤに対して同一のパルスを供給して駆動するようにし、且つパルス通電の１周期を所定周期ずつずらして順に駆動するとき、パルス幅が次第に大きくなるパルスが定常のパルス幅になる期間を、以降駆動するＬＥＤに対して順に短くする。このように種々の手法によって、パルス通電の１周期を所定周期ずつずらして順に駆動した後、全てのＬＥＤに対して同一のパルスを供給して駆動することができる。

上記のような駆動の制御は種々の手法によって行うことができるが、例えば図７に示すような回路によって駆動制御することができる。即ち図７に示す例においては、複数のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤグループを３列並列に接続したＬＣＤのバックライト駆動制御例を示しており、第１ＬＥＤグループ（ＬＥＤＧ１）、第２ＬＥＤグループ（ＬＥＤＧ２）、第３ＬＥＤグループ（ＬＥＤＧ３）を備えている。

これらのＬＥＤグループの通電制御は制御回路１１によって行う。制御回路１１には各ＬＥＤグループに通電する電流が定電流となるように制御を行う定電流回路１２を備え、このような定電流制御を行っている状態で、特に負荷不安定時に各ＬＥＤグループに対して、それぞれ異なったパルス幅の電流を供給することができ、正確な制御ができるが、制御のための電流を比較的多く必要とするＰＷＭ制御回路１３と、負荷が安定した後において共通のＰＷＭ制御信号で駆動されている全てのＬＥＤグループに対して負荷制御を行う制御電流消費の少ない負荷制御回路１７とを備えている。

ＰＷＭ制御回路１３にはＦＥＴ１に信号を出力し、Ｄ１を介して第１ＬＥＤグループ（ＬＥＤＧ１）に駆動信号を供給する基準信号ｎ出力部１４と、基準信号ｎに対して制御された所定の遅延時間後にＦＥＴ２に信号を出力し、Ｄ２を介して第２ＬＥＤグループ（ＬＥＤＧ２）に駆動信号を供給する遅延信号ｎ＋１出力部１５と、更に所定の遅延時間後にＦＥＴ３に信号を出力し、Ｄ３を介して第３ＬＥＤグループ（ＬＥＤＧ３）に駆動信号を供給する遅延信号ｎ＋２供給部１６とを備えている。各ＬＥＤグループの電流供給線にはそれぞれ出力コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３を介して接地しており、所定量の電流を充電可能としている。

負荷制御回路１７には、第２ＬＥＤグループ（ＬＥＤＧ２）の電流供給線と、第３ＬＥＤグループ（ＬＥＤＧ３）の電流供給線との接続線に設けたＦＥＴ４の通電制御を行い、負荷側の制御を行うｎ＋１負荷制御部１８と、第１ＬＥＤグループ（ＬＥＤＧ１）の電流供給線と、第３ＬＥＤグループ（ＬＥＤＧ３）の電流供給線との接続線に設けたＦＥＴ５の通電制御を行い、負荷側の制御を行うｎ＋２負荷制御部１９とを備えている。

このようなＬＥＤ回路及び制御回路１１を用い次のような作動を行うことにより、前記のような各ＬＥＤグループの駆動を効率的に行うことができる。即ち前記図６で説明した各種制御手法において、電流が安定する時期を基準に設定されている全てのＬＥＤグループに共通のパルスを供給する時期を基準として制御態様を変えることができる。その際には制御手法１において各ＬＥＤグループに対して共通の制御パルスが供給されるようになるｔ１４以前と以降において、また制御手法２においてはｔ２５以前と以降において、更に制御手法３においてはｔ３５以前と以降において制御態様を切り換える。その制御態様によって図７（ａ）のように、ＰＷＭ制御回路によりそれぞれの遅延制御を行い、負荷制御を行わない状態と、同図（ｂ）のように、ＰＷＭ制御回路３からの遅延信号の供給を停止して全て同一のパルスによって駆動し、負荷制御回路１７による制御を行う状態とで、制御態様を変更することができる。なお、負荷安定前と後の作動切り換え時期は、前記のような時期のほか、ＬＥＤに対する供給電流が所定以上急激に上昇するときを予め設定し、或いはその状態を検出する等により、負荷の不安定となるときと安定するときを各種手法で設定して制御することができる。

本発明を実施する制御回路構成としては、前記のほか例えば図８に示す回路構成によっても実施することができる。図８に示す例においては、前記図７に示す例において同図（ｂ）の負荷安定後の動作制御時の作動回路部分と同様の構成をなすが、負荷制御回路１７について、図７に示すものは負荷制御を行うのみであるのに対して、図８に示すものは負荷側における接続制御を行うために、前記ＰＷＭ制御回路１３における基準信号ｎの出力を検出し、それに続く制御出力を行うｎ＋１負荷接続制御部２０と、更にそれに続く制御出力を行うｎ＋２負荷制御部２１とを備えている点で異なっている。

この制御回路においては、ＰＷＭ制御回路１３の基準信号ｎ出力部１４から第１ＬＥＤグループ（ＬＥＤＧ１）の駆動タイミングで信号を出力し、ｎ＋１負荷接続制御部２０では第２ＬＥＤグループ（ＬＥＤＧ２）の駆動タイミングで信号を出力し、ｎ＋２負荷接続制御部２１では第３ＬＥＤグループ（ＬＥＤＧ３）の駆動タイミングで信号を出力する。それにより前記図６に示すような種々の制御手法における駆動パルスの出力を行い、所望の作動を行わせることができる。

更に図９に示す回路構成によっても実施することができ、同図に示す例においては、図８に示す例と異なり、第２ＬＥＤ（グループＬＥＤＧ２）及び第３ＬＥＤグループ（ＬＥＤＧ３）の制御を、各ＬＥＤグループについて定電流制御を行う定電流回路２への接続線にＦＥＴ２及びＦＥＴ３を配置し、各ＦＥＴを前記図８と同様に負荷接続制御することによって本発明を実施する。

実施例２における上記のような制御回路構成は、ＬＣＤの白色バックライト光源以外にも、各種発光を行う光源に用いることができる。また、前記実施例１の作動を行うためにも同様にして用いることもできる。

本発明の第１実施例を説明する図であり、（ａ）は同実施例を行う回路構成図であり、（ｂ）は同実施例の作動態様を示す図であり、（ｃ）は本発明を示す（ｂ）の作動態様に対応する従来例の作動態様を示す図である。同実施例の他の作動態様を従来例と対応して示す図である。同実施例の更に他の作動態様を従来技術及び先行技術と対応して示す図である。同実施例の他の回路構成図である。同実施例の作動を他の技術と対応した説明図である。本発明の第２実施例を説明する図であり、（ａ）はその制御手法１、（ｂ）は制御手法２、（ｃ）は制御手法３を示す。本発明を実施する回路構成の例を示す図である。他の回路構成の例を示す図である。更に他の回路構成の例を示す図である。従来技術の説明図である。他の従来技術の説明図である。車両搭載機器用ディスプレイのＬＥＤバックライトにおける従来のディマー制御の例を示す説明図である。従来の装置の問題点を説明する図である。

符号の説明

１ＬＥＤ発光部
２ＬＥＤ駆動制御部
３電源
４ＰＷＭ制御部

Claims

複数のＬＥＤを並列に接続したＬＥＤ発光部と、
各ＬＥＤに対して所定間隔で順に同一パルス幅でパルス通電を行うＬＥＤ駆動制御部とを備え、
前記ＬＥＤ駆動制御部では、前記並列接続したＬＥＤ毎に、前記パルス通電の１周期を所定周期ずつずらして順に駆動した後、全てのＬＥＤに対して同一のパルスを供給して駆動することを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
前記ＬＥＤ駆動制御部では、前記パルス通電の１周期を所定周期ずつずらして順に駆動するとき、各ＬＥＤに対してパルス幅が次第に大きくなるパルスを供給することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動装置。
前記ＬＥＤ駆動制御部では、前記パルス通電の１周期を所定周期ずつずらして順に駆動するとき、先に駆動されるＬＥＤに対して供給するパルスのパルス幅が次第に大きくなった後に定常のパルス幅になったときに、次のＬＥＤに対して同様のパルスを供給する作動を順に繰り返すことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動装置。
前記ＬＥＤ駆動制御部では、前記パルス通電の１周期を所定周期ずつずらして順に駆動するとき、パルス幅が次第に大きくなるパルスが定常のパルス幅になる期間を、以降駆動するＬＥＤに対して順に短くすることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動装置。
ＬＥＤに対する供給電流が所定以上急激に上昇するとき、前記作動を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ駆動装置。