JP5546437B2

JP5546437B2 - 発光ダイオードの駆動制御方法

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Publication number: JP5546437B2
Application number: JP2010274219A
Authority: JP
Inventors: 忠夫神頭
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2030-12-09
Also published as: JP2012124345A

Description

本発明は、発光ダイオードの駆動制御方法に関し、特に発光ダイオードのジャンクション温度を考慮して発光ダイオードの発光輝度を制御する発光ダイオードの制御方法に関する。

発光ダイオード（LED）は、駆動時における自身での発熱やその周囲部品の発熱に起因して温度上昇するので、そのジャンクション温度、すなわちＰＮ接合部の温度がある温度（たとえば120℃〜150℃など）以上に上昇するとLEDが破損するので、この限界となる最大ジャンクション温度を超えないようにして駆動しなければならない。
このため、LEDの駆動にあっては、その時のジャンクション温度を検出する必要があるが、LEDは一般的に樹脂等の保護部材で被覆されるため、直接、温度センサを取りつけてジャンクション温度を検出することは難しい。

そこで、従来のLEDの駆動方法にあっては、以下に示す方法でジャンクション温度を間接的に検出し、この検出温度に応じてLEDの駆動電流を制御するようにしていた。
すなわち、一般的にダイオードでは温度に応じて順方向の両端電圧（Ｖｆ）が変化し、たとえば定電流投入時では温度が高くなると上記電圧（Ｖｆ）が低くなる傾向を示す。そこで、この性質を利用して、LEDの順方向の両端電圧（Ｖｆ）を検出し、この電圧（Ｖｆ）からLEDのジャンクション温度を推定して、この推定温度がLEDの破壊しない温度範囲内の最高温度に近い一定温度になるようにLEDへ供給する駆動電流を制御する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、別な方法としては、LEDの近傍に配置した温度センサを用いて検出した、バックライト（LEDを利用）の近傍温度（周辺温度）とそのLEDのジャンクション温度とが相関関係を有することから、検出した近傍温度（５０℃以下、５０℃を越えて１００℃未満、１００℃以上の３つの温度範囲）およびその温度変化（近傍温度５０℃を越えて１００℃未満の場合に０．５℃の温度変化）に応じてLEDへ供給する駆動電流の大きさを変えてバックライトの輝度を制御し、近傍温度が設定温度より高くなる場合にはバックライトの輝度を下げるように制御する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−２１４５１９号公報特開２００７−２１９００８号公報

しかしながら、上記従来のLEDの駆動制御方法にあっては、以下のような問題点がある。

すなわち、上記前者による従来のLEDの駆動制御方法にあっては、検出したLEDの順方向両端電圧（Ｖｆ）に基づき推定したジャンクション温度がLEDの破壊しない温度範囲内の最高温度に近い一定温度になるように制御しているので、駆動電流は駆動制御中、たえず減少、保持、増加を繰り返すこととなるので、駆動電流の大きさで決まるLEDの輝度も高くなったり低くなったりして、その明るさに大きな変動が生じてしまう。この結果、ユーザーにとって表示が見にくくなったりその信頼性に不安が生じてしまったりといった問題点が生じる。

一方、上記後者による従来のLEDの駆動制御方法にあっては、近傍温度が５０℃以下である場合には最高駆動電流でLEDを駆動し、近傍温度５０℃を越えて１００℃未満の場合には０．５℃の温度上昇がある場合にデューティ比を下げて駆動電流を小さくすることでこの範囲で駆動電流を高低させ、１００℃以上ではデューティ比をゼロとしてLEDの駆動を停止するようにしているので、長時間電源OFFの状態から駆動開始し駆動電流が最大となる時と、近傍温度５０℃を越えて１００℃未満の範囲で駆動電流が変化させられる通常の駆動時と、では、LEDの輝度に大きな変化が生じてしまう。この結果、ユーザーにとって表示が見にくくなったりその信頼性に不安が生じてしまったりといった問題点が生じる。

このように、上記従来のLED駆動方法のいずれにあっても、ある設定範囲内で駆動電流が大きくなったり小さくなったりして変化するため、LEDの輝度の大きな変化を避けることができないといった問題点がある。
この問題点につき、図６に基づき、さらに具体的に説明する。図６は、LEDに供給する駆動電流Iの変化（同図（ａ）、（ｃ）に示す）と、そのときのLEDのジャンクション温度Ｔ_Ｊ（周囲温度に対応）の変化(同図（ｂ）、（ｄ）に示す)とを表わしている。ここで、同図中、（ａ）、（ｂ）は駆動開始時の周囲温度が比較的低い場合、（ｃ）、（ｄ）は駆動開始時の周囲温度が比較的高い場合である。

まず、駆動開始時の周囲温度が比較的低い場合につき説明する。この場合、同図（ａ）、（ｂ）に示すように、駆動開始時(時刻ｔ_０)のLEDのジャンクション温度Ｔ_Ｊは周囲温度に等しい。
駆動電流Ｉはまず、たとえばデューティ率１００％で駆動される結果、図示しない近傍温度と相関関係があるLEDのジャンクション温度T_Ｊは急激に立ちあがって行く。時刻t_１でジャンクション温度T_Ｊが限界温度T_Ｌに達すると、デユーティ率が４０％程度に下げられて駆動電流Ｉが減少される。その分、LEDの輝度は小さくなるがジャンクション温度T_Ｊは減少していくので、LEDの破損は避けられる。時刻t_２でジャンクション温度T_Ｊが復帰温度T_Ｒ（＜T_Ｌ）になると、駆動電流Ｉのデユーティ率は８０％程度に増加されるので、ジャンクション温度T_Ｊは再度増大していく。時刻t_３でジャンクション温度T_Ｊが限界温度T_Ｌに到達すると、その後デューティ比は再度４０％程度にされて駆動電流Ｉを減少する。時刻t_４でジャンクション温度T_Ｊが復帰温度T_Ｒになると、デューティ比を６０％程度にして駆動電流Ｉを増大させる。この設定によりジャンクション温度T_Ｊは緩やかに上昇して少なくともしばらくは限界温度T_Ｌと復帰温度T_Ｒとの設定温度範囲内にとどまる。

これに対し、駆動開始時の周囲温度が同図（ａ）、（ｂ）の場合より高い場合には、同図（ｃ）、（ｄ）に示すように、たとえばデューティ比１００％で駆動される駆動電流Ｉによりジャンクション温度T_Ｊは時刻t_５まで急激に立ち上がって行き、ここでデューティ比が４０％程度に減少されて駆動電流Ｉが小さくさせられる。時刻t_６でジャンクション温度T_Ｊが復帰温度T_Ｒになるとデューティ比が８０％程度まで増加され駆動電流Ｉが増大される。時刻t_７でジャンクション温度T_Ｊが限界温度T_Ｌに達すると、デューティ比が４０％に減少され駆動電流Ｉを小さくする。時刻t_８でジャンクション温度T_Jが復帰温度T_Ｒになると、デューティ比を増加させるものの、今回は駆動開始時の周囲温度が高くジャンクション温度T_Ｊの温度上昇が駆動開始時の周囲温度が低い場合より早いので、周囲温度が低い場合に用いた６０％程度ではなくそれより低い５０％程度に設定することで、ジャンクション温度T_Ｊを緩やかに上昇させ少なくともしばらくは限界温度T_Ｌと復帰温度T_Ｒとの範囲内にとどまるようにしている。

このように、駆動開始時のすぐ後の時刻ｔ₁、t₅とその後駆動電流が減少させられるよう駆動制御する駆動電流制御時とでは、デューティ比にしたがって駆動電流の大きさが大きく異なることとなり、その結果、印加される駆動電流の大きさによって決まるLEDの輝度も大きく変化することになる。
この場合、上記説明から分かるように、特に、駆動開始時での周囲温度が高いとさらにその相違は大きくなる。このようにLEDの輝度が大きく変化するのはユーザーにとって表示の見やすさ、装置への信頼性の観点から好ましいことではない。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、駆動開始から駆動中にわたってLEDの輝度が大きく変化するのを抑制することができるようにした発光ダイオードの駆動制御方法を提供することにある。

この目的のため本発明による発光ダイオードの駆動制御方法は、
駆動電流が印加されることで発光する発光ダイオードと、
この発光ダイオードの近傍温度を検出可能な温度センサと、
駆動電流の大きさを可変に制御可能な駆動制御手段と、
を備えた発光ダイオード駆動装置の駆動制御方法であって、
駆動制御手段は、温度センサで検出した駆動開始時の近傍温度と駆動電流を制御する駆動条件とに応じて発光ダイオードの到達予想温度を予測し、
この到達予想温度が設定温度範囲の上限値以下の場合は駆動条件を変えることなく駆動電流を制御し、
到達予想温度が設定温度範囲の上限値より高いときは到達予想温度と設定温度範囲の上限値との差から駆動条件を変更してこの変更した駆動条件での到達予想温度が設定温度範囲内に収まるように駆動電流の大きさを低減するようにした、
ことを特徴とする。

本発明の発光ダイオードの駆動制御方法にあっては、駆動開始時の近傍温度と駆動電流を制御する駆動条件とから到達予想温度を予測し、この到達予想温度が設定温度範囲の上限値以下の場合は駆動条件を変えることなく駆動電流を制御し、到達予想温度が設定温度範囲の上限値より高いときは到達予想温度と設定温度範囲の上限値との差から駆動条件を変更してこの変更した駆動条件での到達予想温度が設定温度範囲内に収まるように駆動電流の大きさを低減するようにしたので、駆動開始から駆動中にわたって駆動電流が実質変化しないようにしてLEDの輝度がその期間中大きく変化するのを抑制することができる。したがって、発光ダイオードの輝度の大きな変化で表示等が見にくくなったり、ユーザーに発光ダイオードへの信頼性に不安が生じたりするのを防止することができる。

本発明に係る実施例１の発光ダイオードの駆動制御方法を実現するためのLED駆動装置の構成を示すブロック図である。図１のLED駆動装置で実行され、実施例１のLEDの駆動制御方法を実施する制御フローチャートである。図１のLED駆動装置で実行され、電源再投入時における実施例１のLEDの駆動制御方法を実施する制御フローチャートである。実施例１でのLED駆動装置のLED駆動時の状態を示し、（ａ）、（ｂ）は周囲温度が比較的低い場合であって、（ａ）はそのときLEDに加える駆動電流の大きさを、また（ｂ）はそのときのLEDのジャンクション温度をそれぞれ示す図である。また（ｃ）、（ｄ）は周囲温度が比較的高い場合であって、（ｃ）はそのときLEDに加える駆動電流の大きさを、また（ｄ）はそのときのLEDのジャンクション温度をそれぞれ示す図である。実施例１でのLED駆動装置のLED再駆動時の状態を示し、（ａ）、（ｂ）は周囲温度が比較的低い場合であって、（ａ）はそのときLEDに加える駆動電流の大きさを、また（ｂ）はそのときのLEDのジャンクション温度をそれぞれ示す図である。また（ｃ）、（ｄ）は周囲温度が比較的高い場合であって、（ｃ）はそのときLEDに加える駆動電流の大きさを、また（ｄ）はそのときのLEDのジャンクション温度をそれぞれ示す図である。従来のLEDの駆動制御方法を示し、（ａ）、（ｂ）は周囲温度が比較的低い場合であって、（ａ）はそのときLEDに加える駆動電流の大きさを、また（ｂ）はそのときのLEDのジャンクション温度をそれぞれ示す図である。また（ｃ）、（ｄ）は周囲温度が比較的高い場合であって、（ｃ）はそのときLEDに加える駆動電流の大きさを、また（ｄ）はそのときのLEDのジャンクション温度をそれぞれ示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。

まず、実施例１の全体構成を説明する。
この実施例１の発光ダイオード（LED）の駆動制御方法を実施するLED駆動装置は、図１に示すように、LEDアレイ1と、LED駆動回路2と、輝度設定部3と、温度センサ4と、温度検出部５と、駆動制御部６と、予測計算部７と、記憶部８と、を備えている。

LEDアレイ１は、複数のLED1aを直列接続配置したもので、駆動電流が印加されると光を発し、図示しない表示部のバックライト等に利用される。このLEDアレイ1は、本発明の発光ダイオードに相当する。

LED駆動回路2は、駆動制御部6で決定されたデューティ比に応じて、パルス幅変調（Pulse Width Modulation）した大きさの駆動電流を発生させるもので、この駆動電流をLEDアレイ1に印加することによりLED1aを所望の輝度で発光させる。

輝度設定部3は、ユーザーが図示しないボタンやスイッチなどで希望するLEDアレイ1の輝度を選択設定するもので、ここで選定された輝度設定値に対応する輝度設定信号を駆動制御部６に入力する。

温度センサ4は、LEDアレイ1の近傍に配置され、検出した近傍温度に応じたアナログの温度信号電流を連続的に発生し、温度検出部５に入力する。

温度検出部5は、温度センサ4で検出した温度信号電流を、対応するディジタル値としての近傍温度信号に変えて、駆動制御部6と予測計算部7とに入力する。なお、この近傍温度は、LED1aのジャンクション温度に相当する温度として利用するものであり、これら間でのずれが大きい場合には予め実験やシミュレーションで得た関係に基づき補正し、この補正値を用いるようにしても良い。

駆動制御部6では、輝度設定部3で設定された輝度設定値と電源投入時に温度検出部5から得られた近傍温度とに応じて記憶部8に記憶した駆動条件テーブルを用いてLEDアレイ1の駆動条件を設定する。ここで、駆動条件とは、駆動電流の大きさ、デューティ比等でLEDアレイ1を駆動する条件であり、輝度設定値の大きさに応じてそれぞれ最適な駆動条件が設定してある。そして、この駆動条件にあっては、少なくともこの駆動電流の大きさは、駆動開始時からLEDアレイ1のジャンクション温度T_Jが安定して落ち着くまでの期間は、実質一定値を保つように設定してある。これらの関係は予め実験等で計測され、最適値を見つけることで上記駆動条件テーブルを構築している。また、後述の予測計算部7で予測した到達予測温度と設定温度範囲の上限値との大小関係に応じて上記駆動条件をそのまま使用するか変更するかを決定し、この駆動条件に合った駆動指令信号をLED駆動回路２へ入力する。

予測計算部7は、温度検出部5で得た近傍温度および駆動制御部7で得られた駆動条件に基づき、この駆動条件で駆動した場合、LEDアレイ１が発熱していきやがて落ち着いて安定する到達予測温度を予測し、ここで得た到達予測温度信号を駆動制御部６に入力する。

記憶部8は、上記駆動条件テーブル、LED駆動装置の駆動を停止した時に演算される予想近傍温度、およびこの停止時直前での駆動条件を記憶し、これらのデータを駆動制御部6に供給可能である。

なお、駆動制御部6では、上述のように駆動条件を決定するが、さらに、起動再開時に温度検出部5で検出した近傍温度と、記憶部8にその直前の駆動終了時に記憶した予想近傍温度と、の差の大きさに応じて、記憶部8に直前の駆動終了時に記憶した駆動条件を変更せずそのまま使うか、あるいは変更するかを決定して、駆動指令信号をLED駆動回路２へ入力するようにもしてある。

上記のように構成したLED駆動装置に電源が投入されると、上記LED駆動装置では、温度センサ4がLEDアレイ1の検出温度信号電流を温度検出部5へ送り始め、ここで近傍温度T_Cを得て検出近接温度信号として、駆動制御オブ6と予測計算部７とに入力するようになる。そうして、図２に示すフローチャートに従ってLED駆動制御が実行される。

すなわち、ステップS1にて、駆動制御部６および予測計算部７が、温度検出部５から電源投入時の近傍温度T_Cを読み込む。この電源投入時における近傍温度T_C（LEDのジャンクション温度T_Ｊに対応）は、LEDアレイ1の周囲温度と同じである。

続くステップS2では、駆動制御部6が、ユーザーが輝度設定部３で設定した輝度設定値B_Rを読みこむ。

続くステップS3では、駆動制御部6が、温度検出部5から入力された近傍温度T_Cと輝度設定部3で設定された輝度設定値B_Rとに応じて、LEDアレイ1の駆動条件（駆動電流の大きさ、デューティ比など）を設定する。

続くステップS4では、予測計算部7が、温度検出部5から入力された近傍温度T_Cと駆動制御部6で設定した駆動条件とに基づいて、到達予想温度T_APを予測する。

続くステップS5では、駆動制御部6が、上記駆動条件の下で、到達予想温度T_APが設定温度範囲の上限温度（上限値）T_Ｌを超えるか否かを判断する。到達予想温度T_APが設定温度範囲の上限値T_Ｌを超えない場合（判断がNOの場合）にはステップS6へ進み、また到達予想温度T_AＰが設定温度範囲の上限値Ｔ_Ｌを超える場合（YESの場合）にはステップS9へ進む。なお、ここで上限値T_Ｌとは、近傍温度T_CがLED1aを破壊しない温度の最高値あるいはそれより若干下の値であり、設定温度範囲とは長時間駆動してLEDアレイ１の近傍温度T_Cが下がったときデューティ率を増加させる基準となる復帰温度（下限値）T_Rとの間の温度範囲である。

ステップS6では、駆動制御部6が、ステップS3で設定した駆動条件を変更することなく、このままの駆動条件（少なくとも駆動開始時からジャンクション温度T_Jが安定して落ち着くまでの期間は実質一定の駆動電流I）にてLED駆動回路2で駆動電流を発生させ、LEDアレイ1を駆動させる。

続くステップS7では、駆動制御部6が、駆動終了か否かを判断する。駆動終了でない場合（NOの場合）には、ステップS6に戻りそれまでと同じ駆動条件でLEDアレイ１を駆動し、発光させる。これに対し、駆動終了の場合（YESの場合）には、ステップS8へ進む。

ステップS8では、駆動制御部6が、駆動終了時から一定時間、近傍温度T_Cの推移を測定し、この一定時間の間における近傍温度T_Cの変化の状態から近傍温度T_Cが最終的に安定して落ち着く予想近傍温度T_CPを予測し、これを記憶部8に記憶するとともに、ステップS6で使用した駆動条件をそれぞれ記憶してLED駆動制御を終了する。なお、予想近傍温度T_CPは、電源OFFでLEDアレイ1やその周辺部品が十分冷えて安定した場合の周囲温度に相当する。

一方、ステップS5で、駆動制御部6が、到達予想温度T_Aｐが設定温度範囲の上限値T_Ｌを超えると判断した場合（YESの場合）には、ステップS9にて、到達予想温度T_APと設定温度範囲の上限値T_Ｌとの差ΔT_Sに基づき上記駆動条件を駆動電流の大きさやデューティ比が減少する方向に変更して、到達予想温度T_APが設定温度範囲の上限値T_Ｌを超えなくなる新たな駆動条件を設定する。

続くステップS10では、駆動制御部6が、ステップS9で新しく設定した駆動条件（駆動電流の大きさやデューティ比を減少し、かつ、少なくとも駆動開始時からジャンクション温度T_Jが安定して落ち着くまでの期間は実質一定の駆動電流I）にて、LED駆動回路2で駆動電流を発生させ、LEFアレイ1を駆動し、発光させる。

続くステップS11では、駆動制御部6が、駆動終了か否かを判断する。駆動終了でない場合（NOの場合）には、ステップS10に戻りステップS9で新しく設定した駆動条件を変えることなくLEDアレイ1を駆動し、発光させる。これに対し、駆動終了の場合（YESの場合）には、ステップS8へ進んだ後、予想近傍温度T_CPとステップS10で使用した駆動条件をそれぞれ記憶し、LED駆動制御を終了する。

次に、図３は、図２のステップS7で駆動終了と判断された後、再度LED駆動装置の電源投入（再起動）が行われた場合に実行されるフローチャートを示す。この場合、以下に説明するように、再起動が、駆動終了後、LEDアレイ1がその周囲温度まで十分冷えたか否かを判定して、再起動後の駆動条件を最適なものにする。

駆動終了後に電源が再投入されると、温度センサ4がLEDアレイ1の検出温度信号電流を温度検出部5に連続的に送り始め、ここで近傍温度T_Cが得られるようになるとともに、LED駆動装置にて図３に示すフローチャートに沿ってLED駆動制御が実行される。

まず、ステップS21にて、駆動制御部6が、温度検出部5からLED駆動装置の再起動時における近傍温度T_Cを読み込む。

続くステップS22では、図２のステップS8にて先の駆動終了時に記憶した周囲予測温度T_CPを読み込む。

続くステップS23では、温度検出部5から読み込んだ再起動時の検出温度信号T_Cと記憶部8から読みだした前回駆動終了時の周囲予測温度T_CPとの間に所定値ΔT_Cの温度差があるか否かを判断する。この温度差が所定値ΔT_Cより大きい場合（YESの場合）には、LEDアレイ1がまだ十分その周囲温度まで下がり切っていないと判断し、前回駆動終了時直前の駆動条件、すなわち記憶部8にステップS8で記憶された駆動条件を変更することなくこのままの駆動条件でLEDアレイ1を駆動する。すなわち、図２のステップS6へと進み、それまでと同じ駆動条件でLEDアレイ1を駆動する。
これに対し、再起動時に検出した近傍温度信号T_Cと前回の周囲予測温度T_CPとの間に所定値ΔT_Cの温度差がない場合（NOの場合）には、LEDアレイ１は十分冷えていてその検出近傍温度T_Cが周囲温度とほぼ同等であると判断し、図２のステップS2へと進み、記憶部8に記憶した駆動条件を読み込み、これらから到達予想温度T_CPを予測して、この到達予想温度T_CPと上限値T_Lとから、駆動条件の変更の有無へと図２のフローチャートに従って進む。

上記図２のフローチャートに従って実行したLED駆動制御の例を図４に示す。同図（ａ）、（ｂ）は長時間の電源OFF時が続いた後での電源投入時における周囲温度が低い場合を、また同図（ｃ）、（ｄ）はその電源投入時の周囲温度が高い場合をそれぞれ示す。また、同図（ａ）、（ｃ）はLED駆動電流Ｉの大きさの時間推移を、また同図（ｂ）、（ｄ）は近傍温度T_C（LED1aのジャンクション温度T_Jに相当）の時間推移をそれぞれ示す。

まず、電源投入時の周囲温度が低い場合は、ステップS3でデューティ率をたとえば７０％程度とした駆動条件での到達予想温度T_APが設定温度範囲の上限値（限界温度）T_Lを超えないので、同図（ａ）に示すように、ステップS3でデューティ率を７０％とした駆動条件を変えることなく、駆動電流Iを立ち上げ、以後この値を保つ。この結果、同図（ｂ）に示すように、駆動開始時刻t₀には周囲温度（長時間電源OFF後に電源ONとしたときの近傍温度T_Cと同じ温度）に等しかった近傍温度T_C（したがって、LEDアレイ１の素子温度T_J）は、急激に立ちあがって上昇して行くが、その上昇率は次第に低下して行き、時刻t_aで設定範囲の下限値である復帰温度T_Rを超えた後、設定温度範囲の上限値である限界温度T_Lに徐々に近づいて行く。しかしながら、上記のようにデューティ比を設定した駆動条件のため、近傍温度T_Cは限界温度T_Lを超えることなくこの限界温度T_Lに近づいて行き、時刻ｔ_bでほぼ等しくなり、これ以後その値が安定して保たれる。したがって、LED1aのジャンクション温度は、LED1aが破壊される温度より低い値に保たれる。また、駆動開始時から駆動制御時にあっては、駆動電流を変化させないので、LEDアレイ1の輝度の変動が抑制されることとなる。

一方、電源投入時の周囲温度が同図（ａ）の場合より高い場合は、同図（ｃ）に示すように、ステップS9でデューティ率をたとえば５５％と減少させた新たな駆動条件により駆動電流Iを立ち上げ、以後この値を保つ。この結果、同図（ｄ）に示すように、駆動開始の時刻t_０には周囲温度に等しかった近傍温度T_Cは、急激に立ちあがって上昇して行くが、その上昇率はデューティ率が減少されているため周囲温度がより低い同図（ｂ）の場合より小さく抑えられている。また、上昇率は次第に低下して行き、時刻t_ｃで設定範囲の復帰温度T_Rを超え、設定温度範囲の上限値である限界温度T_Lに徐々に近づいて行く。しかしながら、上記のようにより小さいデューティ比を設定した駆動条件を用いるため、近傍温度T_Cは限界温度T_Lを超えることなくこれに近づいて行き時刻ｔ_ｄでほぼ等しくなり、これ以後その値が安定して保たれる。したがって、LED1aのジャンクション温度は、LED1aが破壊される温度より低い値に保たれる。また、駆動開始時から駆動制御時にあっては、駆動電流を変化させないので、LEDアレイ1の輝度の変動が抑制されることとなる。

次に、上記図３のフローチャートに従って実行した、LED駆動装置の再起動時におけるLED駆動制御の例を図５に示す。同図（ａ）、（ｂ）は再起動時に検出した近傍温度T_CとステップＳ８で得て記憶部８に記憶していた予想周囲温度T_CPとの差が所定値ΔT_Cより大きい場合を、また同図（ｃ）、（ｄ）は再起動時に検出した近傍温度T_Cと予想周囲温度T_Cとの差が所定値ΔT_C以下の場合をそれぞれ示す。また、同図（ａ）、（ｃ）はＬＥＤ駆動電流Ｉの大きさの時間推移を、また同図（ｂ）、（ｄ）は近傍温度T_Cの時間推移をそれぞれ示す。

同図（ｂ）に示すように、時刻t_eに駆動終了し、その後、再起動した時刻t_fに検出した近傍温度T_C（図中、駆動再開温度T_Sとして示す）と、ステップS8で得て記憶部8に記憶していた予想周囲温度T_CPと、の温度差ΔTが所定値ΔT_Cより大きい場合には、LEDアレイ1がまだその周囲温度まで下がりきっていない、すなわち駆動終了時から短時間のうちに再起動されたことから周囲温度もほとんど変わっていないと推定される。したがって、この場合、記憶部8に記憶していた駆動終了直前の駆動条件をかえることなく、そのままの駆動条件(同図（ａ）に示すようにたとえば同じデューティ比７０％での駆動電流Ｉ)でLEDアレイ1を駆動し発光させる。したがって、LED1aのジャンクション温度は、LED1aが破壊される温度より低い値に保たれる。また、駆動開始時から駆動制御時にあっては、駆動電流Iの大きさを変化させないので、LEDアレイ1の輝度の変動が抑制されることとなる。

一方、同図（ｄ）に示すように、時刻t_eに駆動終了し、その後、再起動した時刻t_ｇ（＞t_f）に検出した近傍温度T_C（図中、駆動再開温度T_Sとして示す）と、ステップS8で得て記憶部8に記憶していた予想周囲温度T_CPと、の温度差ΔTが所定値ΔT_Cより大きい場合には、駆動終了時から十分時間が経ち、LEDアレイ1の温度がその周囲温度まで、あるいはその近くまで十分下がったことから、周囲温度が大きく変化している可能性がある。そこで、同図（ｃ）に示すように、たとえば前回終了時のデューティ比が７０％だったのをデューティ比８０％へ増加させた新しい駆動条件で駆動電流Ｉを駆動する。したがって、LED1aのジャンクション温度は、LED1aが破壊される温度より低い値に保たれる。また、駆動開始時から駆動制御時にあっては、駆動電流Iの大きさを変化させないので、LEDアレイ1の輝度の変動が抑制されることとなる。

このように、本実施例のLED駆動装置にあっては、温度センサ4で検出した駆動開始時の近傍温度T_Cと駆動条件とに応じてLEDアレイ1の到達予想温度T_APを予測し、到達予想温度T_APが設定温度範囲の上限値T_L以下の場合は駆動条件を変えることなく、また到達予想温度T_APが設定温度範囲の上限値T_Lより高いときは到達予想温度T_APと上限値T_Lとの差ΔTから駆動条件を変更してこの変更した駆動条件での到達予想温度T_APが設定温度範囲内に収まるように駆動電流の大きさを低減するようにしたので、起動開始時から少なくともLEDアレイ1のジャンクション温度TJが安定して落ち着くまでの駆動制御の期間、駆動電流を実質一定に保つことが可能となり、この結果、この期間中LEDアレイ1の輝度の大きな変化を抑えることができ、ユーザーにとって見やすい表示やLEDへの信頼性向上を図ることが可能となる。

また、上記駆動条件の設定にあっては、輝度設定部3でユーザーが設定したLEDアレイ1の輝度を考慮して設定できるので、ユーザーにとって見やすい表示が可能となる。

また、LEDアレイ1の駆動が終了した場合、駆動終了時から所定時間後の近傍温度T_Cの変化を検出してLEDアレイ１の温度が駆動終了により減少し安定して落ち着く予想近傍温度T_APを予想してこの予想近傍温度T_APと終了時直前の駆動条件とを記憶し、LED駆動装置の再起動時に、この再起動時に温度センサ4で検出した近傍温度T_Cと記憶した予想近傍温度T_APと差が所定値ΔT_Cより大きい場合には終了時直前の駆動条件での駆動電流IでLEDアレイ1を駆動し、LED駆動装置の再起動時に、この再起動時に温度センサ4で検出した近傍温度T_Cと記憶した予想近傍温度T_APと差が所定値ΔT_C以下の場合には終了時直前の駆動条件を変更して得た駆動電流IでLEDアレイ１を駆動するようにしたので、再起動が駆動終了後短時間でLEDアレイ１の温度が周囲温度まで下がっていない状態なのか、あるいはLEDアレイ１の温度が周囲温度まで十分下がった状態なのかを判定でき、その判定結果に応じて最適な駆動条件を決定することが可能となる。

以上、本発明を上記各実施例に基づき説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更等があった場合でも、本発明に含まれる。

たとえば、本発明の発光ダイオードは、本実施例のLEDアレイ１では、複数のLEDを1列配列したが、LEDを複数列としてもよいし、LED１個のみで構成してもよい。

また、本発明のLEDの駆動制御方法は、上記実施例のデューティ比とは異なる値をとるように設定してもよい。

１ LEDアレイ
２ LED駆動回路
３輝度設定部
４温度センサ
５温度検出部
６駆動制御部
７予測計算部
８記憶部

Claims

駆動電流が印加されることで発光する発光ダイオードと、
該発光ダイオードの近傍温度を検出可能な温度センサと、
前記駆動電流の大きさを可変に制御可能な駆動制御手段と、
を備えた発光ダイオード駆動装置の駆動制御方法であって、
前記駆動制御手段は、前記温度センサで検出した駆動開始時の近傍温度と前記駆動電流を制御する駆動条件とに応じて前記発光ダイオードの到達予想温度を予測し、
該到達予想温度が設定温度範囲の上限値以下の場合は前記駆動条件を変えることなく前記駆動電流を制御し、
前記到達予想温度が前記設定温度範囲の上限値より高いときは前記到達予想温度と前記設定温度範囲の上限値との差から前記駆動条件を変更して該変更した駆動条件での到達予想温度が前記設定温度範囲内に収まるように前記駆動電流の大きさを低減するようにした、
ことを特徴とする発光ダイオードの駆動制御方法。
請求項１に記載の発光ダイオードの駆動制御方法において、
前記駆動条件は、前記近傍温度に加え前記発光ダイオードの輝度設定値にも応じて設定される、
ことを特徴とする発光ダイオードの駆動制御方法。
請求項１又は請求項２に記載の発光ダイオードの駆動制御方法において、
前記発光ダイオードの駆動が終了した場合、該駆動終了時から所定時間後の近傍温度の変化を検出して前記発光ダイオードの温度が駆動終了により減少し安定して落ち着く予想近傍温度を予想して該予想近傍温度と終了時直前の駆動条件とを記憶し、
前記発光ダイオード駆動装置の再起動時に、該再起動時に前記温度センサで検出した近傍温度と前記記憶した予想近傍温度と差が所定値より大きい場合には前記終了時直前の駆動条件での駆動電流で前記発光ダイオードを駆動し、
前記発光ダイオード装置の再起動時に、該再起動時に前記温度センサで検出した近傍温度と前記記憶した予想近傍温度と差が前記所定値以下の場合には前記終了時直前の駆動条件を変更して得た駆動電流で前記発光ダイオードを駆動するようにした、
ことを特徴とする発光ダイオードの駆動制御方法。