JP5189261B2

JP5189261B2 - Ｌｅｄ駆動装置

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Publication number: JP5189261B2
Application number: JP2006230826A
Authority: JP
Inventors: 博康高木
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2026-08-28
Also published as: JP2008053629A

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）駆動装置に関する。

従来、ＬＥＤ駆動装置として、ＬＥＤの発光輝度を一定に保つために定電流回路を用いたものがある（たとえば、特許文献１参照。）。

図８は、定電流回路を用いた従来のＬＥＤ駆動装置の一例を示す回路図である。このＬＥＤ駆動装置は、車両表示装置に用いられ、文字板（表示部）の背面側に設けられた複数のＬＥＤ１４ａを有するＬＥＤ回路１４と、トランジスタ１５ａ、保護抵抗素子１５ｂおよび電流制限抵抗素子１５ｃを有する定電流回路１５とを備えている。そして、ＬＥＤ１４ａの駆動電源としてのバッテリ電源（主電源）１７より電圧の低い制御回路用電源（副電源）１９からの電圧をスイッチ制御回路１８のトランジスタ１８ａのオンにより定電流回路１５のトランジスタ１５ａに印加することによって、ＬＥＤ回路１４に一定の電流を流し、ＬＥＤ１４ａの発光輝度を一定に保っている。
特開２００４−３４５５９０号公報

上述のＬＥＤ駆動装置は、定電流回路１５によりＬＥＤ回路１４に一定の電流が流れるようにしているので、ＬＥＤ１４ａの駆動電源としてのバッテリ電源（主電源）１７の電源電圧の変動があっても、ＬＥＤ１４ａの発光輝度は一定に保たれる。

しかしながら、上述のＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤ駆動電源の電圧変動に対応するための回路構成が、定電流回路を用いるため部品点数が多く複雑となるという問題がある。

また、上述のＬＥＤ駆動装置は、搭載されるトランジスタ１５ａ等の各トランジスタの増幅度のバラツキや保護抵抗素子１５ｂおよび電流制限抵抗素子１５ｃ等の抵抗の抵抗値のバラツキがあり、それによりＬＥＤ１４ａに流れる電流値が変動するため、ＬＥＤ１４ａの発光輝度のバラツキが生じてしまうという問題がある。また、上述のトランジスタの増幅度のバラツキや抵抗のバラツキは、ＬＥＤ駆動装置の製品毎においても発生し、製品毎にＬＥＤ１４ａの発光輝度のバラツキが生じてしまうという問題がある。

そこで本発明は、上述した課題に鑑み、定電流回路を用いることなく電源電圧の変動があってもＬＥＤを一定の輝度となるように駆動することができるＬＥＤ駆動装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明のＬＥＤ駆動装置は、所定の電圧を有する電源に直列接続されたＬＥＤおよびスイッチング素子と、点灯指示信号の入力に応じて、前記スイッチング素子に所定のデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号を出力してデューティ駆動し、前記ＬＥＤを所定の輝度で発光させるように制御する制御手段と、前記電源の電圧値を所定の電圧計測タイミング毎に計測する電圧計測手段と、前記ＬＥＤを流れる電流値を前記電圧計測タイミングより周期の長い所定の電流計測タイミング毎に計測するための電流計測手段と、前記ＰＷＭ駆動信号の所定のデューティ比を、前記電圧計測手段で計測された電圧値に応じて、計測された電圧値が前記所定の電圧より高い場合には前記所定のデューティ比より小さいデューティ比に変更し、計測された電圧値が前記所定の電圧より低い場合には前記所定のデューティ比より大きいデューティ比に変更する電圧−デューティ比変更手段と、前記ＰＷＭ駆動信号のデューティ比を、前記電流計測手段で計測された電流値に応じたデューティ比に変更する電流−デューティ比変更手段と、を備え、前記制御手段は、前記電圧−デューティ比変更手段及び前記電流−デューティ比変更手段で変更されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号で前記スイッチング素子を駆動することにより、前記ＬＥＤを一定の輝度で駆動するように制御することを特徴とする。

請求項１記載の発明のＬＥＤ駆動装置においては、所定の電圧を有する電源に直列接続されたＬＥＤおよびスイッチング素子と、点灯指示信号の入力に応じて、スイッチング素子に所定のデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号を出力してデューティ駆動し、ＬＥＤを所定の輝度で発光させるように制御する制御手段と、電源の電圧値を所定の電圧計測タイミング毎に計測する電圧計測手段と、ＬＥＤを流れる電流値を前記電圧計測タイミングより周期の長い所定の電流計測タイミング毎に計測するための電流計測手段と、ＰＷＭ駆動信号の所定のデューティ比を、電圧計測手段で計測された電圧値に応じて、計測された電圧値が所定の電圧より高い場合には所定のデューティ比より小さいデューティ比に変更し、計測された電圧値が所定の電圧より低い場合には所定のデューティ比より大きいデューティ比に変更する電圧−デューティ比変更手段と、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比を、電流計測手段で計測された電流値に応じたデューティ比に変更する電流−デューティ比変更手段と、を備えている。制御手段は、電圧−デューティ比変更手段及び電流−デューティ比変更手段で変更されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号でスイッチング素子を駆動することにより、ＬＥＤを一定の輝度で駆動するように制御する。それにより、ＬＥＤの電源電圧が変動しても、その変動に応じた適切なデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号をスイッチング素子に出力するので、使用中におけるバッテリの電圧変動を考慮したＬＥＤの輝度の自動調整が可能となり、ＬＥＤの電源電圧の変動による輝度のバラツキが抑えられ、常に一定の輝度でＬＥＤ点灯を行うことができる。また、抵抗等の部品の経時的な劣化によりＬＥＤを流れる電流が変動した場合にも輝度のバラツキが抑えられ、常に一定の輝度で、ＬＥＤ点灯を行うことができる。また、スイッチング素子は、ＰＷＭ駆動信号でオン、オフするだけなので、従来装置のようにトランジスタの増幅度のバラツキによるＬＥＤの輝度のバラツキは生じない。

上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、請求項１記載のＬＥＤ駆動装置において、前記電圧−デューティ比変更手段は、前記電源の電圧変動がない場合の前記所定の電圧値および電圧変動がある場合の電圧値と、前記各電圧値に対応する前記デューティ比の関係を示す電圧対デューティ比参照テーブルを予め記憶する記憶手段を含み、前記電圧−デューティ比変更手段は、前記電圧計測手段にて計測した前記電圧値に対応する前記デューティ比を前記記憶手段から取り出し、前記制御手段は、前記電圧−デューティ比変更手段で取り出されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号で前記スイッチング素子を駆動するように制御すると共に、前記記憶手段は、さらに、前記電流値の変動がない場合の電流値および変動がある場合の電流値と、前記各電流値に対応する前記デューティ比の関係を示す電流対デューティ比参照テーブルを予め記憶しており、前記電流−デューティ比変更手段は、前記電流計測手段にて計測した前記電流値に対応する前記デューティ比を前記記憶手段から取り出し、前記制御手段は、さらに、前記電流−デューティ比変更手段で取り出されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号で前記スイッチング素子を駆動するように制御することを特徴とする。

請求項２記載の発明においては、電圧−デューティ比変更手段は、電源の電圧変動がない場合の所定の電圧値および電圧変動がある場合の電圧値と、各電圧値に対応するデューティ比の関係を示す電圧対デューティ比参照テーブルを予め記憶する記憶手段を含み、電圧−デューティ比変更手段は、電圧計測手段にて計測した電圧値に対応するデューティ比を記憶手段から取り出し、制御手段は、電圧−デューティ比変更手段で取り出されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号でスイッチング素子を駆動するように制御する。それにより、ＬＥＤの電源電圧が変動しても、その変動に応じた適切なデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号をスイッチング素子に出力するので、使用中におけるバッテリの電圧変動を考慮したＬＥＤの輝度の自動調整が可能となり、ＬＥＤの電源電圧の変動による輝度のバラツキが抑えられ、常に一定の輝度でＬＥＤ点灯を行うことができる。また、記憶手段は、さらに、電流値の変動がない場合の電流値および変動がある場合の電流値と、各電流値に対応するデューティ比の関係を示す電流対デューティ比参照テーブルを予め記憶しており、電流−デューティ比変更手段は、電流計測手段にて計測した電流値に対応するデューティ比を記憶手段から取り出し、制御手段は、さらに、電流−デューティ比変更手段で取り出されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号でスイッチング素子を駆動するように制御する。それにより、抵抗等の部品の経時的な劣化によりＬＥＤを流れる電流が変動した場合にも輝度のバラツキが抑えられ、常に一定の輝度で、ＬＥＤ点灯を行うことができる。

上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のＬＥＤ駆動装置において、前記電圧計測手段は、前記電源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３記載の発明においては、電圧計測手段は、電源電圧を分圧する分圧回路を含む。それにより、電源電圧を電圧計測に適する電圧に下げて計測することができる。

上記課題を解決するためになされた請求項４記載の発明は、請求項１からの３の何れか１項に記載のＬＥＤ駆動装置において、前記電流計測手段は、前記ＬＥＤに接続されたシャント抵抗を含むことを特徴とする。

請求項４記載の発明においては、電流計測手段は、ＬＥＤに接続されたシャント抵抗を含む。それにより、ＬＥＤを流れる電流値を、シャント抵抗の両端電圧に変換して計測することができる。

請求項４記載のＬＥＤ駆動装置において、前記電流計測手段は、非反転入力端子に前記シャント抵抗が接続され、反転入力端子が接地され、前記反転入力端子と出力端子間に帰還抵抗が接続されたオペアンプを含む構成とすることにより、オペアンプの増幅度の分だけシャント抵抗の両端電圧が増幅されるので、ＬＥＤを流れる電流値を検出する感度が高くなる利点がある。

請求項１記載の発明によれば、ＬＥＤの電源電圧が変動しても、その変動に応じた適切なデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号をスイッチング素子に出力するので、使用中におけるバッテリの電圧変動を考慮したＬＥＤの輝度の自動調整が可能となり、従来のように定電流回路を設けることなく、ＬＥＤの電源電圧の変動による輝度のバラツキが抑えられ、常に一定の輝度でＬＥＤ点灯を行うことができる。また、スイッチング素子は、ＰＷＭ駆動信号でオン、オフするだけなので、従来装置のようにトランジスタの増幅度のバラツキによるＬＥＤの輝度のバラツキは生じない。また、抵抗等の部品の経時的な劣化によりＬＥＤを流れる電流が変動した場合にも輝度のバラツキが抑えられ、常に一定の輝度でＬＥＤ点灯を行うことができる。さらに、従来装置よりも構成部品を削減することができ、環境にも優しい構成となる。

請求項２記載の発明によれば、ＬＥＤの電源電圧が変動しても、その変動に応じた適切なデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号をスイッチング素子に出力するので、使用中におけるバッテリの電圧変動を考慮したＬＥＤの輝度の自動調整が可能となり、ＬＥＤの電源電圧の変動による輝度のバラツキが抑えられ、常に一定の輝度でＬＥＤ点灯を行うことができる。また、抵抗等の部品の経時的な劣化によりＬＥＤを流れる電流が変動した場合にも輝度のバラツキが抑えられ、常に一定の輝度でＬＥＤ点灯を行うことができる。

請求項３記載の発明によれば、電源電圧を電圧計測に適する電圧に下げて計測することができる。

請求項４記載の発明によれば、ＬＥＤを流れる電流値を、シャント抵抗の両端電圧に変換して計測することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の構成を示す回路図である。ここでは、本発明のＬＥＤ駆動装置を車両用表示装置に適用した場合について説明する。

ＬＥＤ駆動装置は、マイクロコンピュータ（以下、ＣＰＵという）１と、ＣＰＵ１に適正な電源電圧Ｖｃｃを供給する電源回路２と、イグニッションスイッチ（図示しない）のオンオフ信号をＣＰＵ１に入力するための入出力（Ｉ／Ｏ）回路３と、照明制御信号をＣＰＵ１に入力するための入出力（Ｉ／Ｏ）回路４と、各種センサ（図示しない）からの各種ウォーニング検出信号を車内ＬＡＮを介してＣＡＮ方式でＣＰＵ１に入力するための入出力（Ｉ／Ｏ）回路５と、外部メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ６と、分圧回路８と、ＣＰＵ１の出力ポートＰ１０，Ｐ２０およびＰ３０から出力される所定のデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号でそれぞれデューティ駆動されるｎｐｎ型のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３と、電源回路２とトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３の間に、それぞれ電流制限抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を介して接続されたＬＥＤＬ１，Ｌ２，Ｌ３とを備えている。

ＣＰＵ１は、請求項における電圧計測手段の一部と、電圧−デューティ比変更手段の一部と、制御手段に相当する。ＥＥＰＲＯＭ６は、請求項における電圧−デューティ比変更手段の一部と、記憶手段に相当する。分圧回路８は、請求項における電圧計測手段の一部に相当する。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３は、請求項におけるスイッチング素子に相当する。

ＬＥＤＬ１は、車両用表示装置の文字板（図示しない）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。ＬＥＤＬ２は、オートマチック車のギアシフトポジションを示す車両用表示装置のＡ／Ｔインジケータ（図示しない）用のバックライト光源として使用される。ＬＥＤＬ３は、車両の異常状態を報知するウォーニング表示部（図示しない）のバックライト光源として使用される。ＬＥＤＬ１〜Ｌ３は、点灯時、それぞれの用途に適した異なる輝度で発光するように駆動される。

ＣＰＵ１には、バッテリ電源＋Ｂに接続された電源回路２から一定の電圧Ｖｃｃ（たとえば、５Ｖ）が定電圧回路に加わっている。そして、イグニッションキーの入力ＩＧＮ（＋）と連動して省電力モードに入ったり、解除して正規動作モードを行ったりしている。また、電源回路２からは、電圧Ｖｃｃより高い（たとえば、１０〜１５Ｖ）が一定電圧ではない電圧Ｖ_Hが出力され、ＬＥＤＬ１〜Ｌ３への電源供給を行っている。この電圧Ｖ_Hは、ＣＰＵ１のスリープモード時では、ＣＰＵ１からのスリープ信号（／ＳＬＰ）で制御されてＬＥＤＬ１〜Ｌ３への電圧供給が停止されるようになっている。ＬＥＤＬ１〜Ｌ３の点灯は、Ｉ／Ｏ回路４よりの照明（＋）の点灯指示入力と、Ｉ／Ｏ回路５よりのＣＡＮデータによるＡ／Ｔインジケータの点灯指示入力およびウォーニングの点灯指示入力により行われる。

本発明では、ＬＥＤ駆動用の電源電圧Ｖ_Hを、抵抗ＲａおよびＲｂからなる分圧回路８で分圧し、この分圧電圧をＣＰＵ１の入力ポートＡ／Ｄ１に入力し、Ａ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）して計測する。そして、ＥＥＰＲＯＭ６内には、分圧電圧に対応して各ＬＥＤを駆動するＰＷＭ駆動信号のデューティ比を予め設定しておく。

すなわち、ＥＥＰＲＯＭ６には、各ＬＥＤＬ１〜Ｌ３についての「電源電圧Ｖ_Hの変動がない場合の電圧値および変動がある場合の電圧値と、各電圧値に対応するデューティ比」の関係を表す電圧対デューティ比参照テーブルが予め記憶されている。ＣＰＵ１のＲＡＭ１ａには、「各ＬＥＤ−出力すべきデューティ比」の関係が記憶されている。ＣＰＵ１は、電源電圧Ｖ_Hの分圧電圧値を把握し、把握した分圧電圧値に適合するデューティ比をＥＥＰＲＯＭ内６より取り出し、ＲＡＭ１ａに格納する。

図２は、電圧対デューティ比参照テーブルの一例を示す図であり、電圧範囲を示すアドレスと、そのアドレスに対応するデューティ比の関係が示されている。電圧範囲を示すアドレスと対応するデューティ比は、それぞれ、８ビットのデジタルデータとして記憶されている。たとえば、ＬＥＤ駆動用の電源Ｖ_Hの電圧＝１０〜１５Ｖ、分圧回路８の分圧電圧＝Ｖ_H・Ｒｂ／（Ｒａ＋Ｒｂ）＝２．５〜３．７５Ｖとすれば、分圧電圧２．４以上〜２．６Ｖ未満の電圧範囲に相当するアドレスには、デューティ比７０％が対応し、２．６Ｖ以上〜２．８Ｖ未満のアドレスには、デューティ比６５％が対応し、以下同様に、０．２Ｖ間隔で５％ずつ異なるデューティ比が対応している。

そして、ＣＰＵ１は、電圧計測の結果、電源電圧Ｖ_Hの変動がなく分圧電圧値が変化しない場合は、ＲＡＭ１ａ内の初期設定のデューティ比に基づいてＰＷＭ駆動信号を各トランジスタに出力するが、電源電圧Ｖ_Hの変動により分圧電圧値が変化した場合は、変化後の分圧電圧値に適合するデューティ比をＥＥＰＲＯＭ６内の参照テーブルから取り出し、ＲＡＭ１ａ内の初期設定されているデューティ比を取り出したデューティ比に変更し、変更後のデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号を各トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２，Ｔｒ３に出力するという処理を行う。

たとえば、電源電圧Ｖ_Hの変動により分圧電圧値が初期設定値より下がる方向に変化した場合には、変化後の分圧電圧値に適合する、初期設定時のデューティ比より大きいデューティ比をＥＥＰＲＯＭ６内の参照テーブルから取り出し、ＲＡＭ１ａ内の初期設定されているデューティ比を取り出したデューティ比に変更する。また、電源電圧Ｖ_Hの変動により分圧電圧値が初期設定値より上がる方向に変化した場合には、変化後の分圧電圧値に適合する、初期設定時のデューティ比より小さいデューティ比をＥＥＰＲＯＭ６内の参照テーブルから取り出し、ＲＡＭ１ａ内の初期設定されているデューティ比を取り出したデューティ比に変更する。

図３は、ＣＰＵ１における上述の電源電圧Ｖ_H計測に基づく処理を示すフローチャートである。まず、分圧回路８から入力される電源電圧Ｖ_Hの分圧電圧を所定の電圧計測タイミング毎（たとえば、１００ｍｓ毎）に計測し（ステップＳ１）、次に、ＥＥＰＲＯＭ６内の電圧対デューティ比参照テーブルを参照して、計測した分圧電圧値に適合するデューティ比を選択して取り出し、ＲＡＭ１ａ内の「各ＬＥＤ−出力すべきデューティ比」の関係におけるデューティ比の場所に格納する（ステップＳ３）。

次に、ＬＥＤ点灯指示信号があるか否かを判定する（ステップＳ５）。この判定は、Ｉ／Ｏ回路４よりの照明（＋）の点灯指示信号と、Ｉ／Ｏ回路５よりのＣＡＮデータによるＡ／Ｔインジケータの点灯指示信号およびウォーニングの点灯指示信号の入力があるかないかにより行われる。

ＬＥＤ点灯指示信号があれば、選択されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号を、出力ポートＰ１０，Ｐ２０，Ｐ３０のうち対応する出力ポートから出力する（ステップＳ７）。そして、照明（＋）の点灯指示信号の入力またはＣＡＮデータの点灯指示信号の入力に基づき、選択されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号で、対応するトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３を駆動してＬＥＤＬ１，Ｌ２，Ｌ３をそれぞれの適正輝度で点灯させる。

すなわち、Ｉ／Ｏ回路４より照明（＋）の点灯指示信号の入力があれば、トランジスタＴｒ１を選択されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号で制御し、ＬＥＤＬ１を適正輝度で発光するように駆動する。また、Ｉ／Ｏ回路５よりＣＡＮデータによるＡ／Ｔインジケータの点灯指示信号の入力があれば、トランジスタＴｒ２を選択されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号で制御し、ＬＥＤＬ２を適正輝度で発光するように駆動する。また、Ｉ／Ｏ回路５よりＣＡＮデータによるウォーニングの点灯指示信号の入力があれば、トランジスタＴｒ３を選択されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号で制御し、ＬＥＤＬ３を適正輝度で発光するように駆動する。

このように、本発明の第１の実施形態によれば、ＬＥＤの電源電圧Ｖ_Hを分圧して計測しており、たとえＬＥＤの電源電圧Ｖ_Hが変動しても、その変動に応じた適切なデューティ比を、各トランジスタに出力するので、使用中におけるバッテリの電圧変動を考慮したＬＥＤの輝度の自動調整が可能となり、従来のように定電流回路を設けることなく、ＬＥＤの電源電圧Ｖ_Hの変動による輝度のバラツキが抑えられ、常に一定の輝度で照明、Ａ／Ｔインジケータ、ウォーニング等のＬＥＤ点灯を行うことができる。さらに、従来装置よりも構成部品を削減することができ、環境にも優しい構成となる。

（第２の実施形態）次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、上述の第１の実施形態のようにＬＥＤ駆動用の電源電圧Ｖ_Hの変動があっても一定輝度となるように自動調整する構成に、ＬＥＤを流れる電流の変動があっても一定輝度となるように自動調整する構成を加えたことを特徴とする。

ＬＥＤを流れる電流は、駆動トランジスタの増幅度や抵抗等の経時的な劣化により当初の設定電流値から変動することがあり、それによりＬＥＤの輝度の経時的なバラツキが発生するおそれがある。そこで、本発明の第２の実施形態では、ＬＥＤを流れる電流を所定の電流計測タイミング毎（上述の電圧計測タイミングよりも長いスパン、たとえば１日毎）に計測し、計測した電流値が当初の設定値から変動した場合は、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比を変更して、当初設定された電流値に戻し、輝度を一定に維持するように制御する。

図４は、本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の構成を示す回路図である。図４においては、図１の第１の実施形態と同一構成に加えて、抵抗Ｒ１とＬＥＤＬ１の接続点、抵抗Ｒ２とＬＥＤＬ２の接続点、および抵抗Ｒ３とＬＥＤＬ３の接続点と接地の間に、それぞれ、シャント抵抗Ｒｍを追加接続し、前記接続点をそれぞれＣＰＵ１の入力ポートＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３、Ａ／Ｄ４に接続している。第２の実施形態では、ＣＰＵ１およびＥＥＰＲＯＭ６は、それぞれ、電流−デューティ比変更手段の一部にも相当する。シャント抵抗Ｒｍは、請求項における電流計測手段の一部に相当する。

シャント抵抗Ｒｍは、精度が高く、抵抗Ｒ１の抵抗値（たとえば、数百Ω）よりも十分小さな抵抗値（たとえば、１０Ω）を有するものを用いる。ＬＥＤＬ１〜Ｌ３を流れる電流の一部がシャント抵抗Ｒｍに流れることによりその両端に発生する電圧を、ＬＥＤＬ１〜Ｌ３を流れる電流値に相当する電圧値として、それぞれ、ＣＰＵ１の入力ポートＡ／Ｄ２，Ａ／Ｄ３，Ａ／Ｄ４に入力し、Ａ／Ｄ変換して計測する。ＣＰＵ１は、請求項における電流計測手段の一部にも相当する。そして、ＥＥＰＲＯＭ６内には、ＬＥＤを流れる電流値に対応して各ＬＥＤを駆動するＰＷＭ駆動信号のデューティ比を予め設定しておく。

すなわち、ＥＥＰＲＯＭ６内には、各ＬＥＤＬ１〜Ｌ３について、「ＬＥＤを流れる電流の変動がない場合の電流値および変動がある場合の電流値と、各電流値に対応するデューティ比」の関係を示す電流対デューティ比参照テーブルが予め記憶されている。ＣＰＵ１は、ＬＥＤを流れる電流を把握し、把握した電流値に適合するデューティ比をＥＥＰＲＯＭ６内から取り出し、ＲＡＭ１ａに格納する。

図５は、電流対デューティ比参照テーブルの一例を示す図であり、ＬＥＤを流れる電流値の電流範囲を示すアドレスと、そのアドレスに対応するデューティ比の関係が示されている。電流範囲を示すアドレスと対応するデューティ比は、それぞれ、８ビットのデジタルデータとして記憶されており、たとえば、５ｍＡ以上〜６ｍＡ未満のアドレスには、デューティ比７０％が対応し、６ｍＡ以上〜７ｍＡ未満のアドレスには、デューティ比６５％が対応し、以下同様に、１ｍＡ間隔で５％ずつ異なるデューティ比が対応している。

そして、ＣＰＵ１は、電流計測の結果、ＬＥＤを流れる電流値の変動がない場合は、ＲＡＭ１ａ内の初期設定のデューティ比に基づいてＰＷＭ駆動信号を各トランジスタに出力することにより、ＬＥＤに当初設定された電流値の電流を流すが、ＬＥＤを流れる電流値が当初の設定電流値より変化した場合は、変化後の電流値に適合するデューティ比をＥＥＰＲＯＭ６内の参照テーブルから取り出し、ＲＡＭ１ａ内の初期設定されているデューティ比を取り出したデューティ比に変更し、変更後のデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号を各トランジスタに出力し、ＬＥＤを流れる電流を当初の設定電流値に戻すという処理を行う。

たとえば、ＬＥＤを流れる電流値が初期設定値より小さくなる方向に変化した場合には、変化後の電流値に適合する、初期設定時のデューティ比より大きいデューティ比をＥＥＰＲＯＭ６内の参照テーブルから取り出し、ＲＡＭ１ａ内の初期設定されているデューティ比を取り出したデューティ比に変更することにより、ＬＥＤを流れる電流を当初の設定電流値に戻す。

図６は、ＣＰＵ１における上述の電流計測に基づく処理を示すフローチャートである。このフローは、図３のフローチャートの電源電圧計測に基づく処理に続いて実行される。まず、ＬＥＤＬ１〜ＬＥＤＬ３を流れる電流値を取り込む（ステップＳ１１）。これは、シャント抵抗Ｒｍの両端電圧Ｖｍを所定の電流計測タイミング毎（たとえば、１ヶ月毎）にＰＷＭ駆動信号によるトランジスタのオン時間中においてＣＰＵ１の入力ポートＡ／Ｄ２〜Ａ／Ｄ４から取り込むことにより行われる。次に、シャント抵抗Ｒｍの両端電圧として取り込んだ電圧値を電流値に換算する（ステップＳ１３）。電流値は、Ｖｍ／Ｒｍの演算、または（Ｖ_H−Ｖ_F−Ｖ_CE）／Ｒ１−Ｖｍ／Ｒｍの演算を行うことにより換算される。ここで、Ｖ_FはＬＥＤの順方向降下電圧、Ｖ_CEはトランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧である。次に、ＥＥＰＲＯＭ６内の電流対デューティ比参照テーブルを参照して、計測した上記両端電圧に相当する電流値に適合するアドレスを選択する（ステップＳ１５）。このアドレスは、換算された値を整数化した電流値プラスα（整数）となっている。

次に、選択したアドレスに対応するデューティ比データを取得し、ＲＡＭ１ａ内の「各ＬＥＤ−出力すべきデューティ比」の関係におけるデューティ比の場所にセットする（ステップＳ１７）。次に、選択されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号を出力ポートＰ１０，Ｐ２０，Ｐ３０から出力する（ステップＳ１９）。そして、照明（＋）の点灯指示信号の入力またはＣＡＮデータの点灯指示信号の入力に基づき、選択されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号で、対応するトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３を駆動し、ＬＥＤＬ１〜Ｌ３にそれぞれ当初の設定値の電流が流れるようにして、ＬＥＤＬ１〜Ｌ３を常に一定の適正輝度で点灯させる。

このように、本発明の第２の実施形態によれば、電源電圧Ｖ_Hの変動による輝度のバラツキが抑えられると共に、トランジスタや抵抗等の部品の経時的な劣化によりＬＥＤを流れる電流が変動した場合にも輝度のバラツキが抑えられ、常に一定の輝度で照明、Ａ／Ｔインジケータ、ウォーニング等のＬＥＤ点灯を行うことができる。

（第３の実施形態）次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、上述の第１の実施形態のようにＬＥＤ駆動用の電源電圧Ｖ_Hの変動があっても一定輝度となるように自動調整する構成に、ＬＥＤを流れる電流に基づく電圧計測によりＬＥＤを一定輝度となるように自動調整する構成を加えたことを特徴とする。

図８は、本発明の第３の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の構成を示す回路図である。図８においては、図１の第１の実施形態と同一構成に加えて、抵抗Ｒ１とＬＥＤＬ１の間、抵抗Ｒ２とＬＥＤＬ２の間、および抵抗Ｒ３とＬＥＤＬ３の間に、それぞれ、シャント抵抗Ｒｍを追加接続し、これらシャント抵抗Ｒｍの両端を、それぞれＣＰＵ１の入力ポートＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３、Ａ／Ｄ４に接続している。

ＬＥＤＬ１〜Ｌ３を流れる電流がシャント抵抗Ｒｍに流れることによりその両端に発生する電圧を、ＬＥＤＬ１〜Ｌ３を流れる電流値に相当する電圧値として、それぞれ、ＣＰＵ１の入力ポートＡ／Ｄ２，Ａ／Ｄ３，Ａ／Ｄ４に入力し、Ａ／Ｄ変換して計測する。そして、ＥＥＰＲＯＭ６内には、計測された電圧値に対応して各ＬＥＤを駆動するＰＷＭ駆動信号のデューティ比を予め設定しておく。すなわち、ＥＥＰＲＯＭ６内には、各ＬＥＤＬ１〜Ｌ３について、「ＬＥＤを流れる電流の変動がない場合および変動がある場合のシャント抵抗Ｒｍの両端電圧値と、各電流値に対応するデューティ比」の関係を示す電圧対デューティ比参照テーブルが予め記憶されている。ＣＰＵ１は、シャント抵抗Ｒｍの両端電圧を把握し、把握した電圧値に適合するデューティ比をＥＥＰＲＯＭ６内から取り出し、ＲＡＭ１ａに格納する。

そして、ＣＰＵ１は、電流計測の結果、シャント抵抗Ｒｍの両端電圧値の変動がない場合は、ＲＡＭ１ａ内の初期設定のデューティ比に基づいてＰＷＭ駆動信号を各トランジスタに出力することにより、ＬＥＤに当初設定された電流値の電流を流すが、シャント抵抗Ｒｍの両端電圧値が当初の設定電圧値より変化した場合は、変化後の電圧値に適合するデューティ比をＥＥＰＲＯＭ６内の参照テーブルから取り出し、ＲＡＭ１ａ内の初期設定されているデューティ比を取り出したデューティ比に変更し、変更後のデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号を各トランジスタに出力し、ＬＥＤを流れる電流を当初の設定電流値に戻すという処理を行う。

たとえば、シャント抵抗Ｒｍの両端電圧値値が初期設定値より小さくなる方向に変化した場合には、変化後の電圧値に適合する、初期設定時のデューティ比より大きいデューティ比をＥＥＰＲＯＭ６内の参照テーブルから取り出し、ＲＡＭ１ａ内の初期設定されているデューティ比を取り出したデューティ比に変更することにより、ＬＥＤを流れる電流を当初の設定電流値に戻す。

図９は、ＣＰＵ１における上述の電圧計測に基づく処理を示すフローチャートである。このフローは、図３のフローチャートの電源電圧計測に基づく処理に続いて実行される。まず、ＬＥＤＬ１〜ＬＥＤＬ３を流れる電流によるシャント抵抗Ｒｍの両端電圧値を取り込む（ステップＳ２１）。これは、シャント抵抗Ｒｍの両端電圧Ｖｍを所定の電圧計測タイミング毎（たとえば、１ヶ月毎）にＰＷＭ駆動信号によるトランジスタのオン時間中においてＣＰＵ１の入力ポートＡ／Ｄ２〜Ａ／Ｄ４から取り込むことにより行われる。次に、ＥＥＰＲＯＭ６内の電圧対デューティ比参照テーブルを参照して、計測した上記両端電圧に適合するアドレスを選択する（ステップＳ２３）。このアドレスは、計測された電圧値値を整数化した電圧値プラスα（整数）となっている。

次に、選択したアドレスに対応するデューティ比データを取得し、ＲＡＭ１ａ内の「各ＬＥＤ−出力すべきデューティ比」の関係におけるデューティ比の場所にセットする（ステップＳ２５）。次に、選択されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号を出力ポートＰ１０，Ｐ２０，Ｐ３０から出力する（ステップＳ２７）。そして、照明（＋）の点灯指示信号の入力またはＣＡＮデータの点灯指示信号の入力に基づき、選択されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号で、対応するトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３を駆動し、ＬＥＤＬ１〜Ｌ３にそれぞれ当初の設定値の電流が流れるようにして、ＬＥＤＬ１〜Ｌ３を常に一定の適正輝度で点灯させる。

このように、本発明の第３の実施形態によれば、電源電圧Ｖ_Hの変動による輝度のバラツキが抑えられると共に、トランジスタや抵抗等の部品の経時的な劣化によりＬＥＤを流れる電流に基づくシャント抵抗Ｒｍの電圧が変動した場合にも輝度のバラツキが抑えられ、常に一定の輝度で照明、Ａ／Ｔインジケータ、ウォーニング等のＬＥＤ点灯を行うことができる。

以上の通り、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。

たとえば、上述の第２の実施の形態では、シャント抵抗Ｒｍの一端が接地され、他端がＣＰＵ１の入力ポートに接続されているが、これに代えて、図７に示す変形例の構成としても良い。すなわち、抵抗Ｒ１とＬＥＤＬ１の接続点に抵抗Ｒａの一端を接続し、他端をオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に接続する。オペアンプＯＰ１の反転入力端子は接地し、出力端子はＣＰＵ１の入力ポートＡ／Ｄ２に接続する。また、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子と出力端子の間に帰還抵抗Ｒｂを接続する。帰還抵抗Ｒｂの抵抗値は、たとば抵抗Ｒａの２倍とする。

このような構成にすると、オペアンプＯＰ１の増幅度（Ｒｂ／Ｒａ）の分だけシャント抵抗Ｒｍの両端電圧が増幅されるので、ＬＥＤＬ１を流れる電流値を検出する感度が高くなる利点がある。なお、ＬＥＤＬ２およびＬＥＤＬ３を流れる電流についても、上述と同様の構成にすることにより電流検出感度を高めることができる。

また、上述の第３の実施形態では、シャント抵抗Ｒｍを追加して構成されているが、これに代えて、シャント抵抗Ｒｍを追加せずに抵抗Ｒ１〜Ｒ３の両端電圧の変動を入力ポートＣＰＵ１の入力ポートＡ／Ｄ２，Ａ／Ｄ３，Ａ／Ｄ４にて監視してＬＥＤの輝度を一定に保つように制御しても良い。

また、上述の第１〜第３の実施形態では、電圧対デューティ比参照テーブルや電流対デューティ比参照テーブルがＥＥＰＲＯＭ６に記憶されているが、これに代えて、ＣＰＵ１のＲＡＭ１ａ内に記憶しても良い。

本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の構成を示す回路図である。（第１の実施形態）図１のＬＥＤ駆動装置におけるＥＥＰＲＯＭに記憶される電圧対デューティ比参照テーブルの一例を示す図である。（第１の実施形態）図１のＬＥＤ駆動装置におけるＣＰＵの電源電圧計測に基づく処理を示すフローチャートである。（第１の実施形態）本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の構成を示す回路図である。（第２の実施形態）図４のＬＥＤ駆動装置におけるＥＥＰＲＯＭに記憶される電流対デューティ比参照テーブルの一例を示す図である。（第２の実施形態）図４のＬＥＤ駆動装置におけるＣＰＵの電源電圧計測に基づく処理を示すフローチャートである。（第２の実施形態）図４のＬＥＤ駆動装置における回路の変形例を示す部分回路図である。（第２の実施形態）本発明の第３の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の構成を示す回路図である。（第３の実施形態）図８のＬＥＤ駆動装置におけるＣＰＵの電圧計測に基づく処理を示すフローチャートである。（第３の実施形態）従来のＬＥＤ駆動装置の構成例を示す回路図である。（従来例）

符号の説明

１マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）（電圧計測手段の一部、電圧−デューティ比変更手段の一部、制御手段、電流計測手段の一部）
１ａＲＡＭ
２電源回路
６ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段、電圧−デューティ比変更手段の一部、電流−デューティ比変更手段の一部）
８分圧回路（電圧計測手段の一部）
Ｌ１〜ｌ３ＬＥＤ
ＯＰ１オペアンプ
Ｒ１〜Ｒ３電流制限抵抗
Ｒｍシャント抵抗（電流計測手段の一部）
Ｔｒ１〜Ｔｒ３トランジスタ（スイッチング素子）

Claims

所定の電圧を有する電源に直列接続されたＬＥＤおよびスイッチング素子と、
点灯指示信号の入力に応じて、前記スイッチング素子に所定のデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号を出力してデューティ駆動し、前記ＬＥＤを所定の輝度で発光させるように制御する制御手段と、
前記電源の電圧値を所定の電圧計測タイミング毎に計測する電圧計測手段と、
前記ＬＥＤを流れる電流値を前記電圧計測タイミングより周期の長い所定の電流計測タイミング毎に計測するための電流計測手段と、
前記ＰＷＭ駆動信号の所定のデューティ比を、前記電圧計測手段で計測された電圧値に応じて、計測された電圧値が前記所定の電圧より高い場合には前記所定のデューティ比より小さいデューティ比に変更し、計測された電圧値が前記所定の電圧より低い場合には前記所定のデューティ比より大きいデューティ比に変更する電圧−デューティ比変更手段と、
前記ＰＷＭ駆動信号のデューティ比を、前記電流計測手段で計測された電流値に応じたデューティ比に変更する電流−デューティ比変更手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電圧−デューティ比変更手段及び前記電流−デューティ比変更手段で変更されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号で前記スイッチング素子を駆動することにより、前記ＬＥＤを一定の輝度で駆動するように制御することを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
請求項１記載のＬＥＤ駆動装置において、
前記電圧−デューティ比変更手段は、前記電源の電圧変動がない場合の前記所定の電圧値および電圧変動がある場合の電圧値と、前記各電圧値に対応する前記デューティ比の関係を示す電圧対デューティ比参照テーブルを予め記憶する記憶手段を含み、
前記電圧−デューティ比変更手段は、前記電圧計測手段にて計測した前記電圧値に対応する前記デューティ比を前記記憶手段から取り出し、
前記制御手段は、前記電圧−デューティ比変更手段で取り出されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号で前記スイッチング素子を駆動するように制御すると共に、
前記記憶手段は、さらに、前記電流値の変動がない場合の電流値および変動がある場合の電流値と、前記各電流値に対応する前記デューティ比の関係を示す電流対デューティ比参照テーブルを予め記憶しており、
前記電流−デューティ比変更手段は、前記電流計測手段にて計測した前記電流値に対応する前記デューティ比を前記記憶手段から取り出し、
前記制御手段は、さらに、前記電流−デューティ比変更手段で取り出されたデューティ比を有するＰＷＭ駆動信号で前記スイッチング素子を駆動するように制御することを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
請求項１または２記載のＬＥＤ駆動装置において、
前記電圧計測手段は、前記電源電圧を分圧する分圧回路を含むことを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
請求項１から３の何れか１項に記載のＬＥＤ駆動装置において、
前記電流計測手段は、前記ＬＥＤに接続されたシャント抵抗を含むことを特徴とするＬＥＤ駆動装置。