JPH02287492A - Ｌｅｄ素子の動作検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば複数のＬＥＤ素子がマトリクス状に配
設されて表示画面を形成する電光表示装置に適用され、
各ＬＥＤ素子の動作状態として断線およびショートを検
出するＬＥＤ素子の動作検出回路に関するものである。

［従来の技術］ 例えば高速道路等のように極めて交通量の多い場所では
、運転手に対し現在の道路状況を目視により確認できる
手段として、複数の表示素子２０がマトリクス状に配列
されて第６図に示すような表示画面２１を構成し、各表
示素子２０の点灯および消灯を制御することで所望のメ
ツセージや図形等を表示する電光表示装置が一般的に多
く用いられており、表示素子２０としては輝度の点から
白熱電球が多く使用されていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、この種の表示装置では表示画面２１を構成す
る複数の白熱電球におけるフィラメントが断線すると、
この断線した白熱電球に対していくら点灯の制御を行な
っても点灯せず、正確な情報の表示が行なえな（なり、
本来の表示装置としての機能が果たせな（なることがあ
る。

そこで、このような白熱電球のフィラメントの断線を検
出する回路の一例として特願昭５５−７００５５号公報
による交流負荷回路の動作検出装置が開示されている。

この装置は第７図に示すように交流電源２２と、この交
流電源２２に接続される負荷回路２３との間に双方向シ
リコン制御整流素子２４が接続され、この双方向シリコ
ン制御整流素子２４のゲート２４ａに制御電流を流すか
否かにより負荷回路２３に対応する白熱電球の駆動を制
御し、さらに白熱電球の動作状況は、双方向シリコン制
御整流素子２４に直流電源２５および分圧回路２６を介
して接続された増幅器２７の出力として検知している。

ところで、上述したように表示素子として白熱電球を使
用した場合には、十分な輝度が得られる反面、＊命が５
千〜１万時間と短いため、近年では、この白熱電球に代
わる表示素子として、寿命が２万〜５万時間と長く、ま
た、組み合わせにより多色表示が行なえ、白熱電球より
もさらに高度な情報表示を実現できるＬＥＤ素子が使用
されている。

第８図はこの種のＬＥＤ素子を用いた表示装置の概略構
成を示している。

すなわち、この装置では同一色に発光するＬＥＤ素子２
８が複数直列に接続されて１画素を構成するｌユニット
２９をなし、各ユニット２９は一端が抵抗３０を介して
ＤＣ電源３１に接続され、他端がドライバ回路３２に接
続されている。

そして、各ユニット２９における複数のＬＥＤ素子２８
は、ドライバ回路３２に制御信号が供給されることでＤ
Ｃ電源３１より駆動電圧が印加されて発光駆動する。

しかしながら、このように表示素子としてＬＥＤ素子２
８を使用した場合でも、経年変化や外部の障害によって
ＬＥＤ素子２８自身あるいはこれを駆動するドライバ回
路３２を故障させる虞があるため、前述した白熱電球と
同様にＬＥＤ素子２８の動作状態を検出する必要がある
。

ところで、このＬＥＤ素子２８には故障モードとして白
熱電球で生ずる断線によるオープン状態の他にショート
状態があり、特に、十分な輝度を得るために複数のＬＥ
Ｄ素子が直列に接続されてｌユニットを構成する表示装
置において、ＬＥＤ素子２８の一部がショートしている
場合には、その他のＬＥＤ素子は通常通りに発光駆動さ
れるので、上述した従来の動作検出装置では、各ＬＥＤ
素子２８の断線検出については白熱電球と同様に行なう
ことはできるものの、各ＬＥＤ素子２８のショートの状
態を検出できず、このようなＬＥＤ素子２８の動作検出
装置として使用することができなかった。

そこで、本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、ＬＥＤ素子における断線による
オーブン状態およびショート状態の両方の状態を正確に
検出できるＬＥＤ素子の動作検出回路を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明によるＬＥＤ素子の動
作検出回路は１表示素子としてのＬＥＤ素子１ａと、電
流制限用の抵抗Ｒと、電源２と、前記ＬＥＤ素子の発光
駆動を制御するドライバ回路３とを備えた表示装置にお
けるＬＥＤ素子の動作検出回路において、 前記ＬＥＤ素子１ａ、前記抵抗Ｒ１前記電源２および前
記ドライバ回路３を、電源２．抵抗Ｒ１ＬＥＤ素子１ａ
およびドライバ回路３の順に接続するか、または電源２
、ＬＥＤ素子１ａ、抵抗Ｒおよびドライバ回路３の順に
接続し、前記Ｌ　Ｅ　Ｄ素子と前記抵抗との接続点Ｐ１
を電圧ｅの検出点とし、前記電源の電圧ＥおよびＬＥＤ
素子の配設数に応じて予め決められるデータに基づいて
可変設定される基準電圧ｅ、と前記検出点における電圧
とを比較演算するコンパレータ８と、該コンパレータの
出力に基づいてＬＥＤ素子の動作状態を判別する手段４
とを備えたことを特徴としている。

［作用］ ドライバ回路３によってＬＥＤ素子１ａが発光駆動され
ると、ＬＥＤ素子１ａと電流制限用の抵抗Ｒとの接続点
Ｐ、を検出点とする電圧ｅは、コンパレータ８において
電源２の電圧ＥおよびＬＥＤ素子の配設数に応じて予め
決められるデータに基づいて可変設定される基準電圧ｅ
、どの比較演算がなされ、このコンパレータ８の出力に
基づいてＬＥＤ素子１ａの動作状態が判別される。

［実施例］ 第１図は本発明によるＬＥＤ素子の動作検出回路の一実
施例を示す回路構成図である。

この実施例によるＬＥＤ素子の動作検出回路は、複数の
ＬＥＤ素子がマトリクス状に配設されて表示画面を形成
する電光表示装置に適用され、各ＬＥＤ素子の動作状態
として断線によるオーブン状態とショート状態を検出し
ており、ＬＥＤ素子群１．ＤＣ電源２、ドライバ回路３
、制御部４、データラッチ回路５．Ｄ／Ａコンバータ６
、分圧回路７、コンパレータ８を備えて構成されている
。

ＬＥＤ素子群１は表示画面の１画素を構成するもので、
同色に発光する複数のＬＥＤ素子１ａが？３を数置列に
接続されており、このＬＥＤ素子１ａは必要とされる輝
度に応じて発光色別にその数が調整されている。

ＤＣ電源２は一端がアースされ、他端が電流制限用の抵
抗Ｒを介してＬＥＤ素子素子群型ける先頭のＬＥＤ素子
１ａのアノード端子に接続されており、各ＬＥＤ素子１
ａに駆動電圧を印加して発光駆動を行なっている。

ドライバ回路３はそのベースに制御信号が供給された際
にオン動作させて各ＬＥＤ素子１ａに対してＤＣ電源２
より駆動電圧が印加されるように制御している。

制御部４はドライブ回路３を制御するためのデータをデ
ータラッチ回路５に出力しており、データラッチ回路５
はこの制御部４からのデータに基づいてドライバ回路３
のベースに供給される制御信号を制御してドライバ回路
３の駆動を行なっている。また、この制御部４は各ＬＥ
Ｄ素子１ａの断線によるオーブン状態とショート状態を
検出するための基準となるデータをＤ／Ａコンバータ６
に出力している。さらに、この制御部４には後述するコ
ンパレータ８からの出力が入力されるようになっている
。

Ｄ／Ａコンバータ６は制御部４から出力されるＬＥＤ素
子１ａのオーブン状態とショート状態を検出するための
基準データをアナログ信号ｅ６に変換してコンパレータ
８の十入力端子８ａに供給しており、この信号は後の動
作で説明するように順次その値が可変されるようになっ
ている。

分圧回路７は抵抗ＲとＬＥＤ素子群１における先頭のＬ
ＥＤ素子１　ａ　＋との間に位置する接続点Ｐ、と、コ
ンパレータ８の一入力端子８ｂとの間に接続されるもの
で、２つの抵抗ｒ　Ｉ　＋　　ｒ　ｌで構成され、ＬＥ
Ｄ素子素子群型圧検出点をなす接続点Ｐ、の電圧を分圧
してコンパレータ８の一入力端子８ｂに供給している。

ここで、ＬＥＤ素子素子群型ＥＤ素子１ａの数をｎ個と
し、ＬＥＤ素子１ａの１個当たりに印加される電圧をｖ
Ｆとすると、接続点Ｐｌにおける電圧ｅはＶｒｎ　　ま
た、分圧回路７を構成する抵抗ｒ　ｌ　Ｔ　ｒ　８間の
接続点Ｐ８における電圧ｅｃは（ｒ＊　／　（ｒ＋　＋
ｒ＊　））　Ｘｅで表現され、さらに、この電圧ｅｃは
０式より（ｒｘ／（ｒ、＋’２））ＸＶｙｎ　　となる
。

コンパレータ８はＤ／Ａコンバータ６より順次可変され
ながら供給される基準データとしてのアナログ信号ｅ、
と１分圧回路７を介して供給される接続点Ｐ１の電圧ｅ
とを比較し、この比較による電圧の大小に基づいてＨ（
ハイ）信号あるいはＬ（ロー）信号が出力している。ま
た、このときの出力信号は制御部４に入力されるように
なっており、この信号に基づいてドライバ回路３を駆動
するためのデータがデータラッチ回路５に出力される。

次に、上記のように構成される回路の動作を第２図に示
す制御部機能ブロック図および第３図に示すフローチャ
ート図に基づいて説明する。

まず、ＤＣ電源２の電圧をＥとした場合、制御部４はＤ
／Ａコンバータ６に対し、（ｒ−／（ｒｔ　＋　ｒｘ　
）　）　×Ｅｖｅｓ　＜　（ｒｔ　／　（ｒｔ　＋ｒ２
））ｘＶｙｎとなるデータを出力して電圧を設定する（
ＳＴＩ）。

次に、制御部４よりデータラッチ回路５にデータを出力
してドライバ回路３をオンさせて（ＳＴ２）ＬＥＤ素子
群１の各素子１ａを発光駆動させる。この動作により制
御部４にはコンパレータ８の出力が入力される（ＳＴ３
）、この結果、コンパレータ８の出力がＨであれば（Ｓ
Ｔ４−Ｙｅｓ）、各ＬＥＤ素子１ａは正常に動作してい
るかＬＥＤ素子１ａが１個以上ショートしていると判断
される。また、コンパレータ８の出力がしてあれば（Ｓ
Ｔ４−Ｎｏ）、ＬＥＤ素子群ｌを構成する何れかのＬＥ
Ｄ素子１ａが断線してオーブン状態である故障と判断さ
れ（ＳＴ５）、この結果、制御部４はドライバ回路３に
オフ信号を出力してＬＥＤ素子１ａの駆動を停止させる
（ＳＴ６）。

次に、コンパレータ８の出力がＨであった場合には（Ｓ
Ｔ４−Ｙｅｓ）　、制御部４はＤ／Ａコンバータ６に対
し、（ｒｘ　／　（ｒｔ　＋　ｒｔ　）　）　ｘＶＦ　
ｎ＞ｅｓ　＞　（ｒｔ　／　（ｒｔ　＋ｒ２））ＸＶＦ
（ｎ−１）となるデータを出力して電圧を設定する（Ｓ
Ｔ７）、この動作により制御部４にはコンパレータ８の
出力が入力され（ＳＴ８）　、この結果、コンパレータ
８の出力がしてあれば（ＳＴ９−Ｎｏ）、各ＬＥＤ素子
１ａは正常に動作していると判断される（ＳＴ　Ｉ　Ｏ
）　、また、コンパレータ８の出力がＨであれば（ＳＴ
９ Ｙｅｓ）、ＬＥＤ素子群１を構成しているＬＥＤ素子ｌ
が１個以上ショート状態にあると判断される（ＳＴＩＩ
）。

さらに、コンパレータ８の出力がＨであった場合には（
ＳＴ９−Ｙｅｓ）　、制御部４はＤ／Ａコンバータ６に
対し、（ｒｔ　／　（ｒ、＋ｒｘ　））ｘＶｙ　　（ｎ
　　−１）　　＞ｅｓ　　＞　　（ｒｔ　　／　　（ｒ
ｔ　　＋ｒ２））ＸＶｒ　　（ｎ　　２）となるデータ
を出力して電圧を設定する（ＳＴ１２）、この動作によ
り制御部４にはコンパレータ８の出力が入力され（ＳＴ
１３）、この結果、コンパレータ８の出力がしてあれば
（ＳＴ１４−Ｎｏ）、ＬＥＤ素子群１を構成するＬＥＤ
素子１ａが１個ショート状態にあると判断され（ＳＴ１
５）、この結果、制御部４はドライバ回路３にオフ信号
を出力してＬＥＤ素子１ａの駆動を停止させる（ＳＴ６
）。

また、コンパレータ８の出力がＨであれば（ＳＴ１４−
Ｙｅｓ）、ＬＥＤ素子群１を構成しているＬＥＤ素子１
ａが２個以上ショート状態にあると判断される（ＳＴ　
１６）　。

以下、制御部４より出力されるデータｅ３の上・下限値
をＶｙｎずつ可変設定することでＬＥＤ素子１ａの数分
上述した動作が繰り返され、コンパレータ８の出力によ
ってＬＥＤ素子１ａのオーブン状態およびショート状態
の検出が行なわれる。

従って、上述した実施例では、検出電圧ｅを抵抗ＲとＬ
ＥＤ素子群１との接続点Ｐ１から取り出しており、コン
パレータ８の子端子に加えられる電圧ｅ１を上述した条
件に従って可変設定し、この設定された電圧と接続点Ｐ
、における電圧ｅを比較することで、ＬＥＤ素子１ａの
オーブン状態の検出はもちろんのこと、従来困難とされ
ていたショート状態の検出についても、ＬＥＤ素子１ａ
のショート個数に比例した電圧を検出することで同時に
行なうことができる。この結果、ショート状態の場合に
は表示画素を形成するＬＥＤ素子１ａの故障個数を知る
ことができる。これにより１発光駆動されるＬＥＤ素子
１ａの状態を常に監視することができ、ＬＥＤ素子１ａ
に故障が発生した場合に、即座に交換等の処理を行なう
ことができる。

なお、上述した電圧比較を行なう場合には、幾らかの電
流を必要とするが、この電流はＬＥＤ素子群１を構成す
る各ＬＥＤ素子１ａに流れることがないので、コンパレ
ータ８の入力抵抗を低くできる。

ところで、上述した実施例ではＬＥＤ素子１ａが１画素
１色分の場合における動作検出回路について説明したが
、実際には第４図に示すように複数の同一のＬＥＤ素子
群１から構成される装置置における各ＬＥＤ素子の状態
検出を行なう場合に適用されており、制御部４は各コン
パレータ８からの出力によって各ＬＥＤ素子群ｌにおけ
るＬ　Ｅ　Ｄ素子ｌの状態を知ることができ、この状態
に応じて各ＬＥＤ素子Ｉの発光駆動の制御を行なうこと
ができる。

また、上述した実施例において、接続点Ｐ，における電
圧ｅは、抵抗Ｒに流れる電流に比例することから．（ｒ
ｍ　／　（ｒ＋　＋ｒａ　））ｘＥ≧ｅ。

≧（ｒｚ　／　（ｒ＋　＋ｒｚ　））ＸＶＦ　ｎの範囲
でｅｌを微小変化させ、コンパレーク８の出力における
ＨからＬまたはＬからＨの変化点を求めることで抵抗Ｒ
に流れる電流量を検出することができるので、図示しな
い調光回路を用いて抵抗Ｒに流れる平均電流量を可変制
御することで、経年変化に伴い高くなる電圧■，にょっ
て変動するＬＥＤ素子１ａの輝度を調整し、各ＬＥＤ素
子群１の明るさを一定に保つ制御を行なうこともできる
。

さらに、上述した実施例では，複数のＬＥＤ素子１ａを
１画素とするＬＥＤ素子群１における各ＬＥＤ素子１ａ
のオーブン状態およびショート状態を検出する回路につ
いて説明したが、ＬＥＤ素子１個で１表示素子を構成す
るものについても同様に適用することができる。

また、第５図は本発明によるＬＥＤ素子の動作検出回路
の第２実施例を示す回路構成図である。

なお、図に示すコンパレークの「一人カ」の入力端子の
入力抵抗は十分高いものとする．また、ここでは上述し
た第１実施例と異なる検出電圧の算出についてのみ説明
し，その他の内容については同一であるため、上述した
実施例と同一の構成要素には同一番号を付しその説明を
省略する。

ドライバ回路３がオンの場合、ｅ＝Ｅ−Ｖ，　ｎとなる
。

また、Ｄ／Ａコンバータ６に制御部４よりデータを設定
し、ｅ．の電圧をＥＶｒｎより若干低い電圧とするｍ　
　’　（Ｅ−ＶＦ　ｎ）＞ｅｓ　＞ＯＪこの状態でドラ
イバ回路３をオンすると、ＬＥＤ素子１ａが１１１Ｍ以
上ショートしている場合、コンパレータ８の出力はＨと
なる．また、ＬＥＤ素子１ａがオーブンで故障している
とＬどなる。

次に、Ｄ／Ａコンバータ６に制御部４よりデータを設定
し．（Ｅ−ＶＦ　ｎ）＞ｅｓ　＞　（Ｅ−Ｖｒ（ｎ−１
））とする。

この状態でドライバ回路３をオンすると、ＬＥＤ素子ｆ
ａが正常な場合、コンパレーク８の出力はＬどなる．ま
た、ＬＥＤ素子１ａが１個以上ショートしているとＨと
なる。

以下同様にして（Ｅ−ＶＦ　　（ｎ−１）　）　＞ｅｓ
＞　（Ｅ−Ｖ，　　（ｎ−２）　）とすると、ＬＥＤ素
子１ａが１個ショートしている場合、コンパレータ８の
しゆつりよくはＬとなり、ＬＥＤ素子１ａが２個以上シ
ョートしている場合、コンパレーク８の出力はＨとなる
。

以上のようにしてＬＥＤ素子１ａの正常、オーブン、１
個からｎ個ショートまでを検出することができる。

また、ドライバ回路３をオンし、Ｅ　＞　ｅ　ｓ　＞　
０の範囲でｅｌを微小変化させ、コンパレーク８の出力
のＨ−Ｌ，Ｌ−Ｈの変化点を求めることにより抵抗Ｒに
流れる電流を求めることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明にょるＬＥＤ素子の動作検出
回路は、ＬＥＤ素子と電流制限用の抵抗との接続点を検
出点とする電圧は、コンパレークにおいて電源の電圧お
よびＬＥＤ素子の配設数に応じて予め決められるデータ
に基づいて可変設定される基準電圧と比較演算され、こ
のコンパレークの出力に基づいてＬＥＤ素子の動作状態
が判別される構成なので．ＬＥＤ素子における断線によ
るオーブン状態およびショート状態の両方の状態を正確
に検出ことができ、ＬＥＤ素子に故障が発生した場合で
も即座に交換等の処理を行なえ作業効率の向上が図れる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＬＥＤ素子の動作検出回路の一実
施例を示す回路構成図、第２図は同回路の制御部機能ブ
ロック図、第３図は同回路の動作を示すフローチャート
図、第４図は同回路によって複数の郡からなるＬＥＤ素
子を駆動する場合の応用例を示す図、第５図は本発明に
よるＬＥＤ素子の動作検出回路の第２実施例を示す回路
構成図、第６図は複数のＬＥＤ素子によって構成される
表示画面の一例を示す図、第７図は従来の動作検出装置
の一例を示す図、第８図はＬＥＤ素子の駆動回路の一例
を示す図である。 １・・・ＬＥＤ素子群、１ａ・・・ＬＥＤ素子、２・・
・電源、３・・・ドライバ回路、４・・・制御部、６・
・・Ｄ／Ａコンバータ、８・・・コンパレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 表示素子としてのＬＥＤ素子（１ａ）と、電流制限用の
   抵抗（Ｒ）と、電源（２）と、前記ＬＥＤ素子の発光駆
   動を制御するドライバ回路（３）とを備えた表示装置に
   おけるＬＥＤ素子の動作検出回路において、 前記ＬＥＤ素子（１ａ）、前記抵抗（Ｒ）、前記電源（
   ２）および前記ドライバ回路（３）を、電源（２）、抵
   抗（Ｒ）、ＬＥＤ素子（１ａ）およびドライバ回路（３
   ）の順に接続するか、または電源（２）、ＬＥＤ素子（
   １ａ）、抵抗（Ｒ）およびドライバ回路（３）の順に接
   続し、前記ＬＥＤ素子と前記抵抗との接続点（Ｐ＿１）
   を電圧（ｅ）の検出点とし、前記電源の電圧（Ｅ）およ
   びＬＥＤ素子の配設数に応じて予め決められるデータに
   基づいて可変設定される基準電圧 （ｅ＿２）と前記検出点における電圧とを比較演算する
   コンパレータ（８）と、該コンパレータの出力に基づい
   てＬＥＤ素子の動作状態を判別する手段（４）とを備え
   たことを特徴とするＬＥＤ素子の動作検出回路。