CN1638586A - 控制温度对应的驱动电流的发光控制装置及发光控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种进行对应于温度的驱动电流控制的发光控制装置及发光控制方法。温度特性存储部存储表示LED元件的正向电压(Vf)和环境温度(Ta)的关系的Vf-Ta表,和表示环境温度(Ta)和最大容许电流(Ifmax)的关系的Ta-Ifmax表。检测由电源驱动的LED元件的正向电压(Vf),然后提供给反馈点决定部。温度计算部参照Vf-Ta表,根据检测出的正向电压(Vf)求环境温度(Ta)。驱动电流决定部参照Ta-Ifmax表,根据求出的环境温度(Ta)决定最大容许电流(Ifmax),经由D/A变换器将LED元件的驱动电流的指令值提供给恒流源。恒流源根据指令调节LED元件的驱动电流。
Description
技术领域
本发明涉及发光控制技术,特别涉及调解发光元件的驱动电流从而控制发光量的发光控制装置以及发光控制方法。
背景技术
在移动电话或PDA(Personal Data Assistant)等电池驱动型的便携装置中,将LED(Light-Emitting Diode)元件作为LCD(Liquid Crystal Display)的背光或附属的CCD(Charge-Coupled Device)照相机的闪光灯使用,或者使发光颜色不同的LED元件闪烁而用于照明等,以各种目的利用LED元件。
LED元件具有发光量与电流成比例增加的特性,但发光效率依赖于LED元件的温度,由于电流增加而元件温度上升时,发光效率由于发热而急剧下降。产生元件温度超过规定值时,即使将电流提高到其以上光输出也不提高的现象。特别在超高亮度LED元件中,有驱动电流超过100mA的元件,热电阻造成的光输出的下降显著。为了克服该问题而在散热方法上下功夫,从而推进了为了实现高发光强度的LED元件的研究开发。
这样,在进行LED元件的发光控制时,有必要考虑发热问题。在(日本)特开2002-64223号公报中公开了一种设置检测LED等半导体发光元件的温度的温度检测部件,并使用温度检测部件的输出来控制发光元件的驱动电流的驱动电路。
【参考文献表】特开2002-64223号公报
在参考文献的驱动电路中,需要用于检测发光元件的环境温度的温度传感器,驱动电路的制造成本提高。
发明内容
本发明鉴于这种状况而完成,其目的在于提供一种考虑发光元件的发热从而可以将驱动电流调整为适当的电平的发光控制装置以及发光控制方法。
本发明的某一实施方式涉及光控制装置。该装置包含:温度特性存储部,将表示对于发光元件的正向电压的环境温度的特性的正电压对比环境温度表以不同正向电流存储;正电压检测部,检测控制对象的发光元件的正向电压;温度计算部,通过参照所述正电压对比环境温度表,根据检测出的正向电压求所述发光元件的环境温度;驱动电流决定部,基于所述温度计算部求出的所述环境温度,决定所述发光元件的驱动电流的指令值;以及驱动电流控制部,以决定的指令值为基础控制所述发光元件的驱动电流。按照该结构,可以在发光元件的动作环境温度的范围内调解驱动电流,从而控制发光量。
本发明的其它的实施方式涉及发光控制方法。该方法包含:检测发光元件的正向电压的步骤;通过参照表示对于所述发光元件的正向电压的环境温度的特性的正电压对比环境温度表,根据检测出的正向电压求所述发光元件的环境温度的步骤;以及基于求出的所述环境温度,设定所述发光元件的驱动电流的反馈点,并控制所述发光元件的驱动电流的步骤。
另外,将以上的构成元件的任意的组合、本发明的表现方法、装置、***等之间变换,作为本发明的实施方式也有效。
附图说明
图1是实施方式1的发光控制装置的结构图。
图2(a)是表示图1的LED元件的正向电流和照度的关系的图。
图2(b)是表示图1的LED元件的正向电压和环境温度的关系的图。
图3是将图1的LED元件的正向电压和环境温度的关系以不同正方向电流表示的图。
图4是表示图1的温度特性存储部中存储的正向电流和环境温度的关系的表的说明图。
图5是表示图1的LED元件的环境温度和最大容许电流的关系的图。
图6是表示图1的温度特性存储部中存储的环境温度和最大容许电流的关系的表的说明图。
图7是实施方式2的发光控制装置的结构图。
图8是实施方式3的发光控制装置的结构图。
图9是实施方式4的发光控制装置的结构图。
具体实施方式
(实施方式1)
图1是实施方式1的放光控制装置10的结构图。发光控制装置10检测作为控制对象而被连接的LED元件100的正向电压Vf,根据检测出的正向电压Vf推定环境温度Ta,从而求LED元件100的驱动电流的最合适的反馈点,并控制LED元件100的发光量。
A/D变换器12,检测通过锂离子电池等电源11提供电池电压Vbat的电力而被驱动的LED元件100的正向电压Vf,变换为数字信号从而提供给反馈点决定部14。
反馈点决定部14基于从A/D变换器12提供的正向电压Vf求LED元件100的环境温度Ta,进而基于环境温度Ta决定LED元件100的驱动电流的最合适的反馈点。反馈点决定部14为了进行环境温度Ta的计算和驱动电流的反馈点的决定,而参照温度特性存储部16中存储的LED元件100的温度特性表。
温度特性存储部16存储提供LED元件100的正向电压Vf和环境温度Ta的对应关系的Vf-Ta表17,和提供环境温度Ta和最大容许电流Ifmax的对应关系的Ta-Ifmax表19。Vf-Ta表17以及Ta-Ifmax表19基于后述的LED元件100的温度特性而被预先准备。LED元件100的温度特性根据LED元件100的种类而不同,所以Vf-Ta表17以及Ta-Ifmax表19对于控制对象的每个LED元件100分别被准备,被存储在温度特性存储部16中之后,该数据也可以从外部进行适当的改写。
反馈点决定部14的温度计算部13通过参照温度特性存储部16中存储的Vf-Ta表17,根据检测出的正向电压Vf求环境温度Ta。驱动电流决定部15决定LED元件100的驱动电流的反馈点,并决定驱动电流的指令值,以便由温度计算部13求的环境温度Ta收敛于LED元件100的动作环境温度的范围之内。
例如,在由温度计算部13求出的环境温度Ta比LED元件100的动作环境温度的上限值低,且有必要进一步提高LED元件100的亮度时,驱动电流决定部15决定指令值以增加驱动电流。而且,在环境温度Ta接近动作环境温度的上限值时,驱动电流决定部15决定指令值以减少驱动电流。驱动电流决定部15可以通过参照Ta-Ifmax表19,求在将环境温度Ta限制于某一温度时的最大容许电流Ifmax,也可以决定指令值以便LED元件100的驱动电流接近最大容许电流Ifmax。
反馈点决定部14将这样得到的驱动电流的指令值通过D/A变换器18变换为模拟信号,并将其提供给恒流源22。恒流源22连接到LED元件100,根据从反馈点决定部14提供的指令值调节LED元件100的驱动电流。通过反馈控制,LED元件100的驱动电流收敛于由反馈点决定部14决定的反馈点。
图2A是表示LED元件100的光输出-正电流特性的图。如曲线图200所示,增加LED元件100的正向电流If时,LED元件100的照度E大致直线上升。但是,LED元件100的内部温度由于正向电流If的增加而上升,所以正向电流If超过某一值I0时,发光效率由于发热而急剧下降,照度E饱和,从而发光控制装置10不能变得更亮。图2B是表示LED元件100的正电压-温度特性的图。在将正向电流If固定于某一值时,如曲线图200所示,环境温度Ta上升时,正向电压Vf大致直线下降。环境温度Ta达到动作环境温度的上限值T0时,由于发热而引起发光效率的急剧下降,所以正向电压Vf的下限值V0被规定。
图3是将LED元件100的正电压-环境温度特性以不同正电流表示的图。第一曲线图204表示正向电流If为10mA的LED元件100的正向电压Vf和环境温度Ta的关系。第二曲线图206表示正向电流If为1mA的LED元件100的正向电压Vf和环境温度Ta的关系。在已经知道LED元件100的正向电流If时,如果使用这些曲线图204、206,则可以根据正向电压Vf读取环境温度Ta。
图4是说明温度特性存储部16中存储的Vf-Ta表17的例子的图。基于图3所示的曲线图204、206,正向电压Vf和环境温度Ta的值的组按照不同的正向电流If被存储在Vf-Ta表17中。
图5是表示LED元件100的容许电流-周围温度特性的图。在LED元件100的动作环境温度的范围内,图表208提供对于环境温度Ta可以流过LED元件100的最大容许电流Ifmax的值。在将环境温度Ta限制到某一温度时,可以从曲线图208读取可以作为驱动电流提供给LED元件100的最大的电流。如曲线图208所示,环境温度Ta小于或等于25℃时,最大容许电流Ifmax为15mA,环境温度Ta在25℃到75℃的范围时,最大容许电流Ifmax取15mA到5mA的范围。在本例中,动作环境温度的上限值T0为75℃。
图6是说明温度特性存储部16中存储的Ta-Ifmax表19的例子的图。基于图5所示的曲线图208,环境温度Ta和最大容许电流Ifmax的组与此时的正向电压Vf的值一起被存储到Ta-Ifmax表19中。
本实施方式的发光控制装置10,将用于对于不同的正向电流If根据正向电压Vf读取环境温度Ta的Vf-Ta表17预先存储到存储器中,所以可以不直接测定LED元件100的环境温度Ta而根据LED元件100的正向电压Vf求环境温度Ta。换言之,在发光控制装置10中,LED元件100为发光元件的同时,也起用于根据正向电压Vf得到环境温度Ta的温度传感器的作用。进而,发光控制装置10由于在LED元件100的动作环境温度内规定驱动电流的反馈点,所以可以防止LED元件100的发光效率由于过电流造成的发热而下降的情况,起到过电流限幅器的作用。
(实施方式2)
图7是实施方式2的发光控制装置10的结构图。关于与实施方式1相同的结构和动作省略说明,并说明与实施方式1不同的点。在实施方式1中,LED元件100上连接恒流源22,而直流驱动LED元件100,但在本实施方式中,在LED元件100和恒流源22之间设置PWM(Pulse Wide Modulation)电路24,而脉冲驱动LED元件100。
PWM电路24包含截止或者导通LED元件100和恒流源22之间的开关元件,通过脉冲信号对开关元件进行通断控制。即PWM电路24产生的脉冲信号成为高电平时,开关元件接通,从恒流源22向LED元件100提供控制电流,脉冲信号成为低电平时,开关元件关断,停止对LED元件100提供驱动电流。
PWM电路24产生的脉冲信号的高电平期间变长,脉冲信号的占空比变大,开关元件接通期间变长,其结果,对LED元件100的驱动电流增加,LED元件100的发光强度提高。如果反之信号的占空比变小,则对LED元件100的驱动电流减少,LED元件100的发光强度下降。PWM控制部23基于由反馈点决定部14的驱动电流决定部15决定的驱动电流的指令值,控制PWM电路24产生的脉冲信号的占空比。由此可以正确地进行驱动电流的调节。
(实施方式3)
图8是实施方式3的发光控制装置10的结构图。在实施方式1中,LED元件100上连接恒流源22,由反馈点决定部14调节从恒流源22提供给LED元件100的驱动电流,但在本实施方式中,LED元件100上连接恒压源26,通过反馈点决定部14调节从恒压源26提供给LED元件100的驱动电压,由此LED元件100的驱动电流被控制。
(实施方式4)
图9是实施方式4的发光控制装置10的结构图。在本实施方式中,LED元件100和恒压源26之间设置PWM电路28,通过以脉冲宽度调制方式通断控制开关元件而调节提供给LED元件100的驱动电流,该开关元件关断或导通LED元件100和恒压源26之间。PWM控制部27基于由反馈点决定部14的驱动电流决定部15决定的驱动电流的指令值,控制PWM电路28产生的脉冲信号的占空比。
以上,以实施方式为基础说明了本发明。实施方式是例示,这些各结构元件或各处理过程的组合中可以有各种变形例,而且这样的变形例也属于本发明的范围,这可以被本行业技术人员理解。
在实施方式中,重视LED元件100的亮度,说明了为了提高亮度,而进行将驱动电流提高到LED元件100的发热引起的发光效率的界限的控制,但也可以牺牲亮度从而向驱动电流下降方向控制,以便不消耗锂离子电池等电池。特别在移动电话或PDA等移动设备中装载的发光元件的控制中,节约电池的消耗电力也很重要,在环境温度Ta接近动作环境温度的上限的状况下,由于即使增加驱动电流发光量也饱和从而不上升,所以有时也进行某种程度牺牲亮度,从而进行减少驱动电流的控制。
在实施方式中,作为发光控制装置10上连接的发光元件,举了LED元件的例子,但这当然也可以是其它元件,例如有机EL(Electro-Luminescence)元件等。
Claims (19)
1.一种发光控制元件,其特征在于,该发光控制元件包括:
温度特性存储部,将表示环境温度对于发光元件的正向电压的特性的正电压对比环境温度表按照不同正向电流存储;
正电压检测部,检测控制对象的发光元件的正向电压;
温度计算部,通过参照所述正电压对比环境温度表,根据检测出的正向电压求所述发光元件的环境温度;
驱动电流决定部,基于所述温度计算部求出的所述环境温度,决定所述发光元件的驱动电流的指令值;以及
驱动电流控制部,以决定的指令值为基础控制所述发光元件的驱动电流。
2.如权利要求1所述的发光控制装置,其特征在于:
所述驱动电流决定部设定所述驱动电流的反馈点,以便由所述温度计算部求的所述环境温度收敛于所述发光元件的动作环境温度的范围内。
3.如权利要求1所述的发光控制装置,其特征在于:
所述温度特性存储部存储表示环境温度对于所述发光元件的容许电流的特性的容许电流对比环境温度表,
所述驱动电流决定部,通过参照所述容许电流对比环境温度表,求用于将所述温度计算部求出的所述环境温度限定为规定的值的所述发光元件的最大容许电流,并以该最大容许电流为基础而决定所述驱动电流的所述指令值。
4.如权利要求1所述的发光控制装置,其特征在于:
所述驱动电流控制部还包含对所述发光元件提供恒电流的恒流源,通过调节从所述恒流源对所述发光元件提供驱动电流而控制驱动电流。
5.如权利要求1所述的发光控制装置,其特征在于:
所述驱动电流控制部还包含对所述发光元件施加恒电压的恒压源,通过调节从所述恒压源对所述发光元件施加的驱动电压而控制驱动电流。
6.如权利要求1所述的发光控制装置,其特征在于:
所述驱动电流控制部包含:恒流源,对所述发光元件提供恒电流;以及脉冲宽度调制电路,通过脉冲宽度调制来通断控制开关元件,该开关元件关断或导通所述发光元件和所述恒流源之间,
所述驱动电流控制部根据基于所述指令值的脉冲信号的占空比控制驱动电流。
7.如权利要求1所述的发光控制装置,其特征在于:
所述驱动电流控制部包含:恒压源,对所述发光元件施加恒电压;以及脉冲宽度调制电路,通过脉冲宽度调制通断控制开关元件,该开关元件关断或导通所述发光元件和所述恒压源之间,
根据基于所述指令值脉冲信号的占空比控制驱动电流。
8.如权利要求2所述的发光控制装置,其特征在于:
所述驱动电流控制部包含:恒流源,对所述发光元件提供恒电流;以及脉冲宽度调制电路,通过脉冲宽度调制来通断控制开关元件,该开关元件关断或导通所述发光元件和所述恒流源之间,
所述驱动电流控制部根据基于所述指令值的脉冲信号的占空比控制驱动电流。
9.如权利要求2所述的发光控制装置,其特征在于:
所述驱动电流控制部包含:恒压源,对所述发光元件施加恒电压;以及脉冲宽度调制电路,通过脉冲宽度调制来通断控制开关元件,该开关元件关断或导通所述发光元件和所述恒压源之间,
所述驱动电流控制部根据基于所述指令值的脉冲信号的占空比控制驱动电流。
10.如权利要求3所述的发光控制装置,其特征在于:
所述驱动电流控制部包含:恒流源,对所述发光元件提供恒电流;以及脉冲宽度调制电路,通过脉冲宽度调制来通断控制开关元件,该开关元件关断或导通所述发光元件和所述恒流源之间,
所述驱动电流控制部根据基于所述指令值的脉冲信号的占空比控制驱动电流。
11.如权利要求3所述的发光控制装置,其特征在于:
所述驱动电流控制部包含:恒压源,对所述发光元件施加恒电压;以及脉冲宽度调制电路,通过脉冲宽度调制来通断控制开关元件,该开关元件关断或导通所述发光元件和所述恒压源之间,
所述驱动电流控制部根据基于所述指令值的脉冲信号的占空比控制驱动电流。
12.一种发光控制方法,其特征在于,该发光控制方法包含:
检测发光元件的正向电压的步骤;
通过参照表示环境温度对于所述发光元件的正向电压的特性的正电压对比环境温度表,根据检测出的正向电压求出所述发光元件的环境温度的步骤;以及
基于求出的所述环境温度,设定所述发光元件的驱动电流的反馈点,并控制所述发光元件的驱动电流的步骤。
13.如权利要求12所述的发光控制方法,其特征在于:
所述驱动电流的反馈点被设定为所述环境温度收敛于所述发光元件的动作环境温度的范围内。
14.如权利要求12所述的发光控制方法,其特征在于:
设定所述发光元件的驱动电流的反馈点,控制发光元件的驱动电流的步骤还包含参照容许电流对比环境温度表的步骤,该容许电流对比环境温度表表示环境温度对于预先存储的所述发光元件的容许电流的特性,基于所述容许电流对比环境温度表,求出用于将所述环境温度限制于规定值的所述发光元件的最大容许电流,基于该最大容许电流,决定所述驱动电流的指令值。
15.如权利要求14所述的发光控制方法,其特征在于:
设定所述发光元件的驱动电流的反馈点,控制发光元件的驱动电流的步骤,使对所述发光元件提供恒电流的恒流源进行脉冲调制,通过根据所述指令值调节该占空比而控制驱动电流。
16.如权利要求14所述的发光控制方法,其特征在于:
设定所述发光元件的驱动电流的反馈点,控制发光元件的驱动电流的步骤,使对所述发光元件施加恒电压的恒压源进行脉冲调制,通过根据所述指令值调节该占空比而控制驱动电流。
17.一种电子信息设备,作为发光源使用权利要求1所述的发光控制装置。
18.一种电子信息设备,作为发光源使用权利要求2所述的发光控制装置。
19.一种电子信息设备,作为发光源使用权利要求3所述的发光控制装置。
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