JP5169858B2 - 車両用ｌｅｄ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源電圧の変動に応じてＬＥＤの輝度を制御する車両用ＬＥＤ駆動装置に関するものである。

従来、例えば特許文献１に示されるように、電源電圧に変動が生じても、ＬＥＤの輝度を一定とするＬＥＤ駆動装置が提案されている。該ＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤに電流が流れることを制御するスイッチング素子のＰＷＭ駆動信号のデューティ比を、電源電圧の変動に応じて変更することで、ＬＥＤの輝度を一定としている。

特開２００８−５３６２９号公報

ところで、特許文献１に示されるＬＥＤ駆動装置は、電源電圧が著しく低下した場合においても、ＬＥＤの輝度が一定（ＬＥＤに供給される電流量が一定）とされる。したがって、電源電圧が所定の電圧値よりも低くなった場合においても、電源から供給される電流がＬＥＤに優先的に供給されるので、ＬＥＤよりも重要な機能を果たす機器（例えば、スピードや回転数等の自動車の状態を表示するメータ）に供給される電流量を確保することが困難となる虞がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、電源電圧が所定の電圧値よりも低くなった場合に、ＬＥＤに供給される電流量を低減することで、ＬＥＤよりも重要な機能を果たす機器に供給される電流量が確保された車両用ＬＥＤ駆動装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電源とグランドとを接続する電源配線に設けられたＬＥＤと、該ＬＥＤに対して直列接続されるように、電源配線に設けられたスイッチング素子と、電源の電圧値を測定する電圧測定手段と、該電圧測定手段によって測定された電源の電圧値に基づいて、スイッチング素子に入力される駆動信号のデューティ比を制御し、且つ該駆動信号をスイッチング素子に出力する制御手段と、を備える車両用ＬＥＤ駆動装置であって、制御手段は、電源の電圧値と、該電圧値に対応するデューティ比との関係を示す参照テーブルを記憶する記憶手段を含み、参照テーブルには、電源の電圧値が所定の電圧値以下の場合において、駆動信号のデューティ比が、電源の電圧値に対して比例となる関係が記憶されており、制御手段は、参照テーブルに基づいて、電源の電圧値が所定の電圧値よりも大きい場合に、ＬＥＤを一定の輝度で発光させるように駆動信号のデューティ比を制御し、電源の電圧値が所定の電圧値以下の場合に、ＬＥＤの輝度が一定の輝度に対して下がるように駆動信号のデューティ比を制御することを特徴する。

このように本発明によれば、制御手段によって、電圧測定手段で測定された電源の電圧（以下、電源電圧と示す）の値が所定の電圧値よりも高い場合には、ＬＥＤが一定の輝度で発光するようにデューティ比が制御される。したがって、電源電圧の変動に依らず、ＬＥＤの輝度を一定とすることができる。

また、制御手段によって、電源電圧の値が所定の電圧値以下の場合には、ＬＥＤの輝度が下がるように、すなわち、ＬＥＤに供給される電流量が低減するように、デューティ比が制御される。したがって、電源から供給される電流を、ＬＥＤよりも重要な機能を果たす機器（例えば、スピードや回転数等の自動車の状態を表示するメータ）に供給することができる。これにより、メータなどのＬＥＤよりも重要な機器に供給される電流量を確保することができる。

また、請求項１では、制御手段が、電源の電圧値と、該電圧値に対応するデューティ比との関係を示す参照テーブルを記憶する記憶手段を含み、制御手段は、参照テーブルに基づいて、駆動信号のデューティ比を制御する構成となっている。

そして、請求項１では、電源電圧の値が所定の電圧値以下の場合に、ＬＥＤの輝度を低くする（ＬＥＤに供給される電流量を低減する）構成として、参照テーブルに、電源の電圧値が所定の電圧値以下の場合において、駆動信号のデューティ比が、電源の電圧値に対して比例となる関係が記憶された構成としている。これによれば、電源電圧の値が低減すると、それに応じて駆動信号のデューティ比も低減するので、ＬＥＤに供給される電流量を低減し、ＬＥＤよりも重要な機器に供給される電流量を確保することができる。

請求項２に記載のように、制御手段、及びＬＥＤは、電源の電圧値を一定とする定電圧回路を介して電源と接続された構成が好ましい。これによれば、制御手段に供給される電流を一定とすることができる。また、ＬＥＤに印加される電圧（ＬＥＤを流れる電流）も一定とすることができる。したがって、電源電圧が所定の電圧値よりも大きい場合には、駆動信号のデューティ比を一定とするだけで、ＬＥＤの輝度を一定とすることができる。これにより、駆動信号の制御方法を簡素化することができる。

なお、ＬＥＤが、定電圧回路を介さずに電源と接続される場合、電源電圧の変動によって、ＬＥＤに印加される電圧（ＬＥＤを流れる電流）が変動することとなる。したがって、電源電圧が低下した場合にはデューティ比を高くし、電源電圧が高くなった場合にはデューティ比を低くすることで、ＬＥＤを一定の輝度に保つことができる。

請求項３に記載の発明の作用効果は、請求項４に記載の発明の作用効果と同様なので、その記載を省略する。

請求項４に記載のように、電圧測定手段は、電源の電圧を分圧する分圧回路を含む構成を採用することができる。これによれば、電源電圧を電圧測定に適した電圧に下げて測定することができる。

第１実施形態に係る車両用ＬＥＤ駆動装置の概略構成を示す回路図である。 参照テーブルに記憶された駆動信号のデューティ比と電源電圧の対応関係を示す図である。 マイクロコンピュータの処理を示すフローチャートである。 車両用ＬＥＤ駆動装置の変形例を示す回路図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る車両用ＬＥＤ駆動装置の概略構成を示す回路図である。図２は、参照テーブルに記憶された駆動信号のデューティ比と電源電圧の対応関係を示す図である。図３は、マイクロコンピュータの処理を示すフローチャートである。

図１に示すように、車両用ＬＥＤ駆動装置１００は、要部として、電流の印加によって発光するＬＥＤ１０と、該ＬＥＤ１０に電流が流れることを制御するスイッチ２０と、該スイッチ２０に所定のデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号を入力することで、スイッチ２０を開閉制御するマイクロコンピュータ３０（以下、単にＣＰＵ３０と示す）と、を有している。

本実施形態に係る車両用ＬＥＤ駆動装置１００は、バッテリー電源１１０（以下、単に電源１１０と示す）の電圧（以下、単に電源電圧と示す）を分圧する分圧回路４０と、ＣＰＵ３０によって算出された電源電圧の値と該電源電圧の値に対応する駆動信号のデューティ比との対応関係を示す参照テーブルが記憶された記憶部５０と、ＬＥＤ１０及びＣＰＵ３０に、一定の電圧を印加する定電圧回路６０と、を有する。なお、ＣＰＵ３０は、特許請求の範囲に記載の制御手段、電圧測定手段の一部、及び記憶手段の一部に相当し、分圧回路４０は、特許請求の範囲に記載の電圧測定手段の一部に相当する。また、記憶部５０は、特許請求の範囲に記載の記憶手段の一部に相当する。

ＬＥＤ１０は、例えば、スピードや回転数等の自動車の状態を表示するメータが搭載された車両用表示装置の文字板（図示略）の背面側に設けられ、文字板のバックライト光源として使用されるものである。図１に示すように、ＬＥＤ１０は、電源配線１１に設けられており、一端が電流制限抵抗１２及び定電圧回路６０を介して電源１１０と接続され、他端がスイッチ２０を介してグランドと接続されている。

スイッチ２０は、ＣＰＵ３０から出力されるＰＷＭ駆動信号によって開閉制御されるようになっており、本実施形態では、ｎｐｎトランジスタによって構成されている。図１に示すように、スイッチ２０は、電源配線１１におけるＬＥＤ１０とグランドとの間に設けられ、ＬＥＤ１０と直列接続されている。そして、スイッチ２０のベースはＣＰＵ３０と接続され、エミッタはグランドと接続され、コレクタはＬＥＤ１０と接続されている。ベースに、ＣＰＵ３０から所定のデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号が入力されると、デューティ比に応じてエミッタとコレクタとが接続され、これによって電源１１０（定電圧回路６０）とグランドとが接続され、ＬＥＤ１０に電流が流れるようになっている。

ＣＰＵ３０は、スイッチ２０の開閉を制御することで、ＬＥＤ１０の発光を制御するものである。図１に示すように、ＣＰＵ３０には、点灯指示信号をＣＰＵ３０に入力するＩ／Ｏ回路１２０が接続されている。ＣＰＵ３０は、Ｉ／Ｏ回路１２０から入力される点灯指示信号に基づいて、ＰＷＭ駆動信号をスイッチ２０に入力するか否かを決定している。なお、ＣＰＵ３０は、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比を、後述する記憶部５０に記憶された参照テーブルに基づいて決定している。

分圧回路４０は、電源電圧を分圧するものである。図１に示すように、分圧回路４０（図１における破線で囲まれた部位）は、２つの抵抗からなり、一方の抵抗が電源１１０側に接続され、他方の抵抗がグランド側に接続されている。そして、これら２つの抵抗の中点電位（分圧された電源電圧）がＣＰＵ３０に入力されるようになっている。

記憶部５０には、電源電圧の値と、該電圧値に対応するデューティ比との関係を示す参照テーブルが予め記憶されており、本実施形態では、ＥＥＰＲＯＭによって構成されている。図２に示すように、参照テーブルには、電源電圧の値が１０Ｖよりも大きい場合にデューティ比が一定とされ、電源電圧の値が１０Ｖ以下の場合に、デューティ比が電源電圧に比例となる関係が記憶されている。本実施形態では、電源電圧とデューティ比の関係が、電源電圧の値が１０Ｖよりも大きい場合に、デューティ比が１００％（パルス幅とパルス周期の比が一対一）とされ、電源電圧の値が１０Ｖ以下の場合に、電源電圧が１Ｖ低減するのに対して、デューティ比が２５％低減される関係となっている。なお、上記した１０Ｖが、特許請求の範囲に記載の所定の電圧値に相当する。

定電圧回路６０は、電源電圧を一定とするものである。図１に示すように、ＬＥＤ１０及びＣＰＵ３０は、定電圧回路６０を介して電源１１０と接続され、これにより、ＬＥＤ１０及びＣＰＵ３０に、一定の電圧（例えば５Ｖ）が印加されるようになっている。

次に、ＣＰＵ３０が、所定のデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号を出力するまでの処理を、図３に基づいて説明する。まず、ＣＰＵ３０は、分圧回路４０によって分圧された電源電圧を所定の電圧測定タイミングで測定し、且つこの測定された電圧値に対応する電源電圧を算出する（ステップ１０）。

ステップ１０終了後、ＣＰＵ３０は、記憶部５０に記憶された参照テーブルから、算出された電源電圧に対応するデューティ比を取り出し、ＣＰＵ３０に設けられたＲＡＭ（図示略）に記憶する（ステップ２０）。

ステップ２０終了後、ＣＰＵ３０は、点灯指示信号がＩ／Ｏ回路１２０から入力されているか否かを判定する（ステップ３０）。点灯指示信号が入力されていない場合、ＣＰＵ３０は、上記したステップ１０〜３０を繰り返す。点灯指示信号が入力されている場合、ＣＰＵ３０は、ＲＡＭに記憶されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号をスイッチ２０に出力（ステップ４０）し、これによりＬＥＤ１０を点灯させる。

次に、本実施形態に係る車両用ＬＥＤ駆動装置１００の作用効果を説明する。上記したように、参照テーブルには、電源電圧の値が１０Ｖよりも大きい場合にデューティ比が一定とされた関係が記憶されている。したがって、電源電圧の値が１０Ｖより大きい場合には、デューティ比が一定のＰＷＭ駆動信号がスイッチ２０に出力される。上記したように、ＬＥＤ１０には、一定の電圧が印加されるようになっているので、電源電圧の値が１０Ｖよりも大きい場合には、電源電圧の変動に依らず、ＬＥＤ１０の輝度を一定とすることができる。また、参照テーブルには、電源電圧の値が１０Ｖ以下の場合にデューティ比が電源電圧に比例する関係が記憶されている。したがって、電源電圧の値が１０Ｖ以下の場合には、電源電圧の低減に応じてデューティ比が低減されたＰＷＭ駆動信号がスイッチ２０に出力される。これにより、電源電圧の低減に応じて、スイッチ２０の開閉間隔が広がり、ＬＥＤ１０に供給される電流量が低減される。これにより、電源１１０から供給される電流を、ＬＥＤ１０よりも優先的に、ＬＥＤ１０よりも重要な機能を果たす機器（例えば、スピードや回転数等の自動車の状態を表示するメータ）に供給することができる。以上により、電源電圧の値が所定の電圧値（１０Ｖ）以下の場合に、メータなどのＬＥＤ１０よりも重要な機器に供給される電流量を確保することができる。

上記したように、本実施形態では、ＬＥＤ１０が、定電圧回路６０を介して電源１１０と接続され、ＬＥＤ１０に印加される電圧（ＬＥＤ１０を流れる電流）が一定とされている。これにより、電源電圧が所定の電圧値（１０Ｖ）よりも大きい場合には、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比を一定とするだけで良いので、ＰＷＭ駆動信号の制御方法を簡素化することができる。

本実施形態では、ＣＰＵ３０が、分圧回路４０を介して電源１１０と接続されている。これにより、分圧回路４０によって電源電圧が分圧され、電圧測定に適した電源電圧（分圧された電源電圧）がＣＰＵ３０に入力されるようになっている。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態では、特許請求の範囲に記載の所定の電圧値として、１０Ｖを採用した例を示した。しかしながら、所定の電圧値は、上記例に限定されず、例えば８Ｖでも良い。

本実施形態では、図２で示したように、参照テーブルに、電源電圧の値が１０Ｖよりも大きい場合に、デューティ比を１００％（パルス幅とパルス周期の比が一対一）とする関係が記憶された例を示した。しかしながら、ＬＥＤ１０は定電圧回路６０を介して電源１１０と接続されているので、ＬＥＤ１０に印加される電圧（ＬＥＤ１０を流れる電流）が一定となっている。したがって、デューティ比が一定であれば、ＬＥＤ１０の輝度は一定となるので、デューティ比が１００％である必要はない。デューティ比は、例えば８０％であっても良い。デューティ比の値は、必要とするＬＥＤ１０の輝度によって決定される。

また、本実施形態では、参照テーブルに、電源電圧の値が１０Ｖ以下の場合に、電源電圧が１Ｖ低減するのに対して、デューティ比が２５％低減する関係が記憶された例を示した。しかしながら、電源電圧の値が１０Ｖ以下の場合に、電源電圧とデューティ比が比例関係となっていれば良く、上記例に限定されない。例えば、電源電圧とデューティ比の比例関係を、電源電圧が１Ｖ低減するのに対して、デューティ比が１０％低減する比例関係としても良い。図２に示す参照テーブルは一例に過ぎず、参照テーブルは図２に示す例に限定されない。

本実施形態では、参照テーブルに、電源電圧に対応するデューティ比が記憶された例を示した。しかしながら、参照テーブルに、分圧回路４０によって分圧された電源電圧に対応するデューティ比が記憶された構成としても良い。これによれば、上記したフローのステップ１０において、ＣＰＵ３０は、分圧回路４０によって分圧された電源電圧を測定するだけでよく、測定された電圧値に対応する電源電圧を算出する手間を省略することができる。

本実施形態では、記憶部５０に、参照テーブルが記憶された例を示した。しかしながら、これに代えて、ＣＰＵ３０のメモリーに参照テーブルが記憶された構成としても良い。

本実施形態では、ＬＥＤ１０が定電圧回路６０を介して電源１１０と接続され、これにより、ＬＥＤ１０に印加される電圧（ＬＥＤ１０を流れる電流）が一定とされた例を示した。しかしながら、ＬＥＤ１０に流れる電流量を一定とする構成は、上記例に限定されず、例えば、図４に示すように、スイッチ２０のエミッタとグランドとの間に定電流回路７０が設けられた構成を採用することができる。これによっても、ＬＥＤ１０に流れる電流量を一定とすることができる。なお、このような構成は、例えば特開２００４−３４５５９０号公報などに示すように周知なので、本明細書における詳細な説明を割愛する。図４は、車両用ＬＥＤ駆動装置の変形例を示す回路図である。

なお、ＬＥＤ１０が、定電圧回路６０を介さずに電源１１０と接続される場合、若しくは、上記したように定電流回路７０がスイッチ２０のエミッタとグランドとの間に設けられない場合、電源電圧の変動によって、ＬＥＤ１０に印加される電圧（ＬＥＤ１０を流れる電流）が変動することとなる。したがって、電源電圧が所定の電圧値よりも大きい場合に、ＬＥＤ１０を一定の輝度に保つには、電源電圧が低下した場合にはデューティ比を高くし、電源電圧が高くなった場合にはデューティ比を低くすることで、実現することができる。

本実施形態では、分圧回路４０を有する例を示した。しかしながら、分圧回路４０は、電源電圧を電圧計測に適した電圧に下げる、という補助的な役割を果たすものなので、分圧回路４０はなくとも良い。

１０・・・ＬＥＤ
２０・・・スイッチ
３０・・・マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）
４０・・・分圧回路
５０・・・記憶部
６０・・・定電圧回路
７０・・・定電流回路
１００・・・車両用ＬＥＤ駆動装置

Claims (4)

1. 電源とグランドとを接続する電源配線に設けられたＬＥＤと、
   該ＬＥＤに対して直列接続されるように、前記電源配線に設けられたスイッチング素子と、
   前記電源の電圧値を測定する電圧測定手段と、
   該電圧測定手段によって測定された前記電源の電圧値に基づいて、前記スイッチング素子に入力される駆動信号のデューティ比を制御し、且つ該駆動信号を前記スイッチング素子に出力する制御手段と、を備える車両用ＬＥＤ駆動装置であって、
   前記制御手段は、前記電源の電圧値と、該電圧値に対応するデューティ比との関係を示す参照テーブルを記憶する記憶手段を含み、
   前記参照テーブルには、前記電源の電圧値が所定の電圧値以下の場合において、前記駆動信号のデューティ比が、前記電源の電圧値に対して比例となる関係が記憶されており、
   前記制御手段は、前記参照テーブルに基づいて、前記電源の電圧値が所定の電圧値よりも大きい場合に、前記ＬＥＤを一定の輝度で発光させるように前記駆動信号のデューティ比を制御し、前記電源の電圧値が所定の電圧値以下の場合に、前記ＬＥＤの輝度が前記一定の輝度に対して下がるように前記駆動信号のデューティ比を制御することを特徴とする車両用ＬＥＤ駆動装置。
2. 前記制御手段、及び前記ＬＥＤは、前記電源の電圧値を一定とする定電圧回路を介して前記電源と接続されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用ＬＥＤ駆動装置。
3. 前記制御手段は、前記電源の電圧値を一定とする定電圧回路を介して前記電源と接続され、
   前記電源配線における前記スイッチング素子と前記グランドとの間に、前記ＬＥＤを流れる電流量を一定とする定電流回路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用ＬＥＤ駆動装置。
4. 前記電圧測定手段は、前記電源の電圧を分圧する分圧回路を含むことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の車両用ＬＥＤ駆動装置。

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