WO2012011337A1

WO2012011337A1 - 車両用計器の照明装置

Info

Publication number: WO2012011337A1
Application number: PCT/JP2011/063653
Authority: WO
Inventors: 正洋遠藤
Original assignee: 日本精機株式会社
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2012-01-26
Also published as: JP2012026759A

Abstract

　多数の光源による計測値の表示を行う場合であっても、負荷の変動を低減できる車両用計器の照明装置を提供する。　電源回路１からの電力供給によって発光する複数の発光ダイオード２と、この発光ダイオード２の点灯個数によって計測値を表現する表示手段Ｐと、車両からの情報に基づいて前記計測値を求めるとともに、各発光ダイオード２の点灯、消灯を切り換える制御信号を発する制御手段３と、を備え、制御手段３は、パルス幅変調制御によって各発光ダイオード２の輝度を調整してなる制御信号を生成し、この制御信号のパルス立ち上がりタイミングが各光源どうしで所定時間ずつずれるように発光ダイオード２を駆動する。

Description

車両用計器の照明装置

　本発明は、多数の光源を備え、計測値を該光源の点灯個数によって表現する車両用計器の照明装置に関する。

　車両の状態や車載装置の状態を車両利用者に知らせ、走行時の危険を防止し、安全性を確保するための表示装置として、車両用計器が設けられている。車両用計器は、車両の走行速度を表示するスピードメータや、エンジン回転数を表示するタコメータ、燃料の残量を表示するフューエルゲージ等、刻々変化する計測値を表示する。

　これら車両用計器において、その表示形式として、車速、エンジン回転数、燃料残量等の計測値の大きさに応じて回動する指針の回りに、それら計測値（数量）の目盛りを付した文字板を配置し、その指針が指示する目盛り位置によって、対比判読させて計測値を表示するようにした所謂アナログ式が一般的である。また、車両用計器の表示形式としてアナログ式だけでなく、例えば、液晶表示パネルや蛍光表示管、または有機ＥＬを用いた表示パネルなどの表示デバイスを用いて、車速等の計測値をそのまま数値表示する数字表示、あるいは、多数に並列されたセグメントによりエンジン回転数、燃料残量等をゾーンまたはバーグラフで表示するグラフ表示などのデジタル式も採用されている。

　前述デジタル式の表示形式では、液晶表示パネルや蛍光表示管などの表示デバイスが使用される場合もあるが、発光ダイオード（光源）が使用され、この発光ダイオードがそれぞれ配置された各セグメントを選択的に発光させることによって、車速等の計測値を数字またはバーグラフ等で表示するようにしており、例えば、特許文献１に開示されている。

　また、車両用計器において、制御回路やパルス発生回路、スイッチング回路などを用いて、発光ダイオードに印加される電圧を制御し、パルスのデューティ比を変化させることによって、発光ダイオードの発光輝度を調整し、セグメントの明るさを調整できるようにしたものがあり、例えば、特許文献２に開示されている。

特開平１０－２６５４１号公報実開平５－５５４０７号公報

　しかしながら、セグメントやそれらセグメントをそれぞれ照明する発光ダイオードが多数ある場合には、発光輝度が小さくても、これらを一度に点灯表示させることによって、たくさんの発光ダイオードがオン／オフ切り換えされて瞬間的に大きな総負荷が発生してしまうため、これを許容する電源回路が必要であった。また、該オン／オフ切り換えするパルスのタイミングによっては、負荷がほとんど無い状態と大きな負荷がある状態とが急激に変化してしまい、それら大きな消費電圧の差によって、電源供給を追従させるために、電源回路に大きな負担を与えてしまう問題があった。また、電源回路による各発光ダイオードへの電源供給が間に合わない場合、セグメントがちらついてみえるなど表示に影響を及ぼす可能性があり問題であった。

　そこで本発明の目的は、上述した課題に着目し、多数の光源による計測値の表示を行う場合であっても、負荷の変動を低減できる車両用計器の照明装置を提供することにある。

　本発明の車両用計器の照明装置は、電源回路からの電力供給によって発光する複数の光源と、前記光源の点灯個数によって計測値を表現する表示手段と、車両からの情報に基づいて前記計測値を求めるとともに、前記各光源の点灯、消灯を切り換える制御信号を発する制御手段と、を備え、前記制御手段は、パルス幅変調制御によって前記各光源の輝度を調整してなる制御信号を生成し、この制御信号のパルス立ち上がりタイミングが前記各光源どうしで所定時間ずつずれるように前記光源を駆動することを特徴とする。

　また、前記表示手段は、前記各光源からの透過光をそれぞれ出力する導光体と、前記導光体に対応する目盛りを形成してなる表示板とを設けてなることを特徴とする。

　本発明の車両用計器の照明装置は、多数の光源による計測値の表示を行う場合であっても、負荷の変動を低減できる。

本発明の実施の形態における電気的な構成を示す図。同上実施の形態における車両用計器の表示例を示す図。同上実施の形態における車両用計器の一部を断面にて示す図。同上実施の形態における波形図を示す図。従来の波形図を示す図。

　以下、本発明が車両用計器に適用された実施の形態について添付図面を用いて説明する。

　図１は、本発明に係る車両用計器の電気的な構成を示し、電源回路１と、発光ダイオード（光源）２と、制御手段３と、駆動回路４と、を単一の回路基板に実装されて備えられている。

　電源回路１は、ＤＣ－ＤＣコンバータを適用でき、車載バッテリなどの電源を降圧して、発光ダイオード２に必要な電圧を生成し供給する回路である。この場合、サージカットなどの回路を経て車載バッテリの電圧（通常１２～１４Ｖ）を、発光ダイオード２や制御手段３などの電子部品が作動するための電源電圧（例えば、５Ｖ）に降圧して供給している。車両用計器の用途として、最大の負荷（例えば、発光ダイオード２が全点灯した際の負荷）の消費電力を許容できる電源回路１が適用される。

　発光ダイオード２は、電源回路１からの電力供給によって発光するもので、電源回路１に対して並列に接続され、図２に示す車両用計器の表示面において、各セグメントＳに対向して設けられる。なお、この場合、発光ダイオード２は、エンジン回転数をバーグラフ表示するためのセグメントＳに対応して２０個設けられ、更に、他の表示器Ｄ１～Ｄ３の透過照明用の発光ダイオードも用いられるが、後者の発光ダイオードについては、詳細を省略する。

　また、発光ダイオード２は、図３に示すように、表示板Ｐ１と導光体Ｐ２とからなる表示手段Ｐの裏面側（表示側と反対の面）の回路基板Ｂに列状に設けられる。導光体Ｐ２は、表示板Ｐ１から挿通して設けられてセグメントＳの形状を形成し、表示側の反対の端面（回路基板Ｂ側の端面）が発光ダイオード２からの照射光を入射し、他方の端面が発光して車両利用者に点灯状態が視認できるように構成される。表示板Ｐ１には、各セグメントＳに対応する目盛りや数値、単位などが印刷してなる。この場合、発光ダイオード２は、バーグラフ表示の各要素となるセグメント毎に設けられ、駆動回路４による駆動に応じて、それぞれ点灯／消灯するように構成され、点灯個数と前記目盛りを対応付けて計測値を表現している。

　制御手段３は、所定プログラムや各種データの格納、演算時の記憶領域などに用いる図示しないＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部と、前記所定プログラムに従って演算処理するためのＣＰＵと、入出力インターフェース等を設けてなるマイクロコンピュータを適用できる。

　また、制御手段３は、駆動回路４などに接続され、前記所定のプログラムに基づいて各構成を制御するための制御信号を生成し出力する。制御手段３は、例えば、回路基板ＢのコネクタＣや専用ケーブルなどを介して計器外の各種車載センサの検出信号を車両情報（例えば、車速、エンジン回転数、残燃料量などの情報）として入力し、この車両情報に基づく計測値などの表示出力がなされるように促す制御信号を生成し、駆動回路４や他の表示器（液晶表示パネルＤ１や警告灯Ｄ２、インジケータＤ３など）によって、車両情報を表示出力するように制御する。

　なお、制御手段３は、駆動回路４に対して、パルス信号からなる制御信号を出力できるように構成しており、パルス信号の１周期におけるデューティ比によって発光ダイオード２の発光輝度を調整している。所謂パルス幅変調制御を行っている。

　駆動回路４は、トランジスタからなるスイッチング回路を適用でき、制御手段３からの制御信号に基づいて、発光ダイオード２を点灯／消灯切り換えできるように、配線される。この場合、駆動回路４は、電源回路１に対する発光ダイオード２の並列接続数設けられ、それぞれが制御手段３と並列に接続し、異なる制御信号を入力できるように構成される。

　次に、制御手段によるパルス幅変調制御について図４を用いて説明する。

　制御手段３は、駆動回路４毎に、異なるタイミングにて同じ周期の制御信号（パルス信号）を出力する。この場合、パルスの立ち上がりタイミングが所定時間Δｔ（例えば、２０ｍ秒）ずつずれた制御信号を順次各駆動回路４へ出力するようにしている。なお、制御手段３は、専用の遅延カウンタ、あるいは基準クロックに基づく所定のプログラム周期毎に制御信号のタイミングを所定時間Δｔ分ずつ遅延できる。また、所定時間Δｔは、制御信号のパルス周期よりも微少に設定されており、車両利用者にとって、時間差を認識できないため、計測値の認識に影響しない。

　一方、駆動回路４は、制御手段３からの制御信号に従って、発光ダイオード２を点灯／消灯するように駆動しており、図４に示すような各波形が発生する。なお、図４は、２０個の発光ダイオードに対応する駆動回路（ａ～ｔ）のうち８個の発光ダイオードにが所定輝度にて点灯させるように駆動回路（ａ～ｈ）を駆動し、他の発光ダイオード２が（ｉ～ｔ）が消灯させるように駆動回路（ｉ～ｔ）に関する波形である（駆動回路ｊ～ｔについては、駆動回路ｉと同様であり、図を省略する）。これらの波形によれば、従来例となる図５に示すような、一斉に同じ駆動タイミングにて点消灯切り換えしたものに比べて、発光ダイオード２の駆動電流の総和が小さくて済む。また、駆動電流の総和について変動を小さくできるため、該駆動電流を供給する電源回路１は、小さな負荷の変動に対応して、応答性良く各発光ダイオード２へ電源供給することができる。

　斯かる車両用計器の照明装置は、電源回路１からの電力供給によって発光する複数の発光ダイオード２と、この発光ダイオード２の点灯個数によって計測値を表現する表示手段Ｐと、車両からの情報に基づいて前記計測値を求めるとともに、各発光ダイオード２の点灯、消灯を切り換える制御信号を発する制御手段３と、を備え、制御手段３は、パルス幅変調制御によって各発光ダイオード２の輝度を調整してなる制御信号を生成し、この制御信号のパルス立ち上がりタイミングが各発光ダイオード２どうしで所定時間ずつずれるように発光ダイオード２を駆動する。

　従って、多数の発光ダイオード２による計測値の表示を行う場合であっても、負荷の変動を低減できるため、応答性良く電源回路１を作動し、発光ダイオード２によるちらつきを防止できる。また、消費電力を小さくすることによって、これに応じた小さな許容量の電源回路を適用できるため、比較的小型であり、発熱の少ない電源回路を用いた回路構成となる。そのため、回路基板Ｂ上の実装において省スペースであり、放熱構造についても簡易な照明装置となる。また、駆動回路２の切り換えタイミングを分散することができるため、ノイズ発生の可能性を抑止できる。

　また、表示手段Ｐは、各発光ダイオード２からの透過光をそれぞれ出力する導光体Ｐ２と、導光体Ｐ２に対応する目盛りを形成してなる表示板Ｐ１とを設けてなることによって、多数の発光ダイオード２を用いて計測値の表示を行う場合であっても、電源回路の負担を軽減でき、上述した効果を得ることができる。

　なお、本発明を上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに設計の変更が可能なことは勿論である。

　例えば、上述した実施の形態においては、図２のように、同じ形状のセグメントを１直線上に設けてなる表示形態を示したが、所定角度で折れていたり、曲線上に設けられるものであってもよい。また、セグメント形状においても、計測値の大きさに応じて異なる形状や面積であってもよい。

　また、上述した実施の形態においては、図４のように、各発光ダイオードが同じ周期、同じデューティ比の波形にて駆動されるものを示したが、制御信号のパルスの立ち上がりが所定時間分ずれていれば上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。例えば、各発光ダイオードの駆動について、同じ周期が好ましいが、デューティ比は個々に異なるようにしてもよく、例えば、計測値が大きくなるにつれて、発光輝度が高まるように制御、駆動することも考えられる。

　また、上述した実施の形態の構成に加えて、昼間や夜間、あるいはトンネル内外などの外光の変化を考慮して、照度センサや手動スイッチを用いて、発光ダイオードの発光輝度を調整できるように構成することもできる。なお、制御手段による制御信号のデューティ比を外光に応じて自動、もしくは手動にて調整することで、車両利用者にとって好適な発光輝度にて計測値を表現することができる。また、これら調光を行う場合であっても、ちらつきなく照明することができる。

　また、図１に示すように、発光ダイオード２が並列接続するものを示したが、例えば、発光ダイオードの一部が直列に複数個接続され、ブロック化し、ブロック毎に所定時間ずれたタイミングにて駆動制御するものであってもよく、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

　本発明は、多数の発光ダイオードなどの光源を用いた車両用計器の照明装置に関し、例えば、自動車やオートバイ、あるいは農業機械や建設機械を備えた移動体に搭載される計器の照明装置として適用できる。

１　　電源回路
２　　発光ダイオード（光源）
３　　制御手段
４　　駆動回路
Ｐ　　表示手段
Ｐ１　表示板
Ｐ２　導光体
　

Claims

　電源回路からの電力供給によって発光する複数の光源と、
前記光源の点灯個数によって計測値を表現する表示手段と、
車両からの情報に基づいて前記計測値を求めるとともに、前記各光源の点灯、消灯を切り換える制御信号を発する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、パルス幅変調制御によって前記各光源の輝度を調整してなる制御信号を生成し、この制御信号のパルス立ち上がりタイミングが前記各光源どうしで所定時間ずつずれるように前記光源を駆動することを特徴とする車両用計器の照明装置。
　前記表示手段は、前記各光源からの透過光をそれぞれ出力する導光体と、前記導光体に対応する目盛りを形成してなる表示板とを設けてなることを特徴とする請求項１に記載の車両用計器の照明装置。