JP2005332586A - 照明調光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の計器類等の照明輝度をデューティ制御によって調整する照明調光装置において、夜間において照明用光源（発光ダイオード）に供給する定電流値を低減して減光させ、この減光状態でデューティ制御を行なうことで、夜間の照明輝度を高い分解能で調節する。
【解決手段】 定電流回路２は、定電流値制御電圧Ｖｂに基づいて設定される定電流値で複数の発光ダイオードＤ１〜Ｄ８からなる照明用光源１を定電流駆動する。定電流値切替回路４は、調光制御部（ＣＰＵ部）７から夜間調光時に減光信号が出力されると、定電流値制御電圧Ｖｂを昼間よりも低い電圧に変更する。これにより、照明用光源１の定電流駆動値が昼間の約２０％程度に減少される。ＰＷＭ駆動回路３は、調光制御部（ＣＰＵ部）７から出力されるＰＷＭ信号に基づいて定電流値制御電圧Ｖｂが定電流回路２に供給される期間を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の計器類等の照明輝度をデューティ制御によって調整する照明調光装置に係り、詳しくは夜間等において照明用光源に供給する電力を低減させてデューティ制御を行なうようにした照明調光装置に関する。

一般に車両では、夜間等においてコンビネーションメータ等の照明輝度をデューティ制御によって調整できるようにしている。夜間用ランプのスイッチがオンされたことに基づいて照明灯に直列に電流制限用抵抗を介設することで夜間に応じた輝度に減光するとともに、デューティ制御によって照明輝度を調整できるようにしたものが知られている（特許文献１〜３参照）。また、昼間は照明用ランプと調光用の可変抵抗器とが直列接続されており調光用ランプの輝度を０〜１００％が調節でき、夜間でライトスイッチがオンにされると、照明用ランプに直列にドロッパ抵抗が介設され、照明用ランプの輝度を調光用の可変抵抗器の最大範囲で０〜２０％の間で調整できるようにした照明調光器が知られている（特許文献４参照）。
実開平５−１６４８５号公報 特開平１０−５９０６６号公報 特開２０００−１８０２１７号公報 特開平７−２４２１４６号公報

照明用光源の輝度をデューティ制御によって０％（消灯）〜１００％（昼間の最大輝度）まで可変できるようにした場合、夜間の輝度調整範囲は０％〜２０％程度でよいので、夜間の輝度を細かいステップで調整することが困難である。例えば、ＰＷＭ信号のデューティを１％単位で制御したとしても、昼間の最大輝度に対して１％の分解能でしか調整できない。

そこで、夜間においては、照明用光源に直列に電流制限抵抗（ドロッパ抵抗）を介設することで、照明用光源に供給される電流を低減し、電流を低減した状態でデューティ制御を行なうことが、従来なされている。

しかしながら、照明用光源に直列に電流制限抵抗（ドロッパ抵抗）を介設して昼間の最大輝度の２０％程度に減光させるためには、電流制限抵抗（ドロッパ抵抗）に許容電力が比較的大きなものを用いる必要がある。また、照明用電源に車両のバッテリを用いる場合、バッテリ電圧の変動によって照明輝度が変動しないようにするための回路等を設ける必要がある。このため照明調光装置の小型化が困難である。

本発明はこのような課題を解決するためなされたもので、照明用光源を定電流駆動することでバッテリ電圧の変動によって照明輝度が変動しないようにするとともに、夜間では定電流値を低減して定電流駆動期間をＰＷＭ信号のデューティ比に基づいて制御することで、夜間の照明輝度を高い分解能で調節できるようにした照明調光装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため本発明に係る照明調光装置は、照明用光源と、この照明用光源を定電流で駆動する定電流回路と、この定電流回路の定電流値を少なくとも２段階に切り替える定電流値切替回路と、定電流回路による照明光源の定電流駆動の期間をＰＷＭ信号のデューティに応じて制御するＰＷＭ駆動回路とを備えたことを特徴とする。

なお、照明用光源は１または複数の発光ダイオードで構成することができる。また、定電流回路は、エミッタ側に電流値設定用抵抗が接続され、コレクタ側に照明用光源が接続されたトランジスタからなり、定電流値切替回路はトランジスタのベースに供給する電圧を変更することで照明用光源に供給される定電流値を切り替えるようにしてもよい。

照明用光源を定電流駆動することで、照明用電源の電源電圧が変動しても照明輝度が変動することがない。定電流値を２段階に切り替えることで、夜間に照明輝度を減光させることができる。そして、定電流値を減少させた状態でデューティ制御を行なうことで、夜間の照明輝度を高い分解能で調節できる。

以下、発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施例に係る照明調光装置の回路構成を示す図である。図１に示す照明調光装置は、複数の発光ダイオードＤ１〜Ｄ８からなる照明用光源１と、各発光ダイオードＤ１〜Ｄ８を定電流駆動する定電流回路２と、各発光ダイオードＤ１〜Ｄ８の定電流駆動期間をＰＷＭ信号のデューティに応じて制御するＰＷＭ駆動回路３と、定電流回路２の定電流値を減光信号に基づいて変更する定電流値切替回路４と、照度センサ５および調光操作部６からの入力に基づいて減光信号およびＰＷＭ信号を出力する調光制御部（ＣＰＵ部）７と、車載のバッテリ８から電力の供給を受けて安定化電源ＶＣＣを出力する定電圧電源回路９とからなる。

各発光ダイオードＤ１〜Ｄ８は、図示しないインストルメントパネルに設けられた各種の計器類や各種車載設備の操作・表示部等を照明するためのものである。照明用の電源はバッテリ電源ＶＢＢを用いている。本実施の形態では、３個の発光ダイオードを直列接続したものを２組と２個の発光ダイオードを直列接続したものを１組設け、それぞれの組毎に定電流駆動する構成としている。このため定電流回路２は、３組の発光ダイオード直列接続回路毎に対応して、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３とエミッタ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とからなる定電流回路をそれぞれ設けている。この定電流回路２は、ＮＰＮトランジスタのベースに供給される定電流値制御電圧Ｖｂとエミッタ抵抗値によって発光ダイオードに流れる定電流値が設定される。ここで、定電流値制御電圧をＶｂ、エミッタ抵抗値をＲｅ、ＮＰＮトランジスタのベース・エミッタ間電圧をＶｂｅとすれば、発光ダイオードに供給される定電流値Ｉｌｅｄは、Ｉｌｅｄ＝（Ｖｂ−Ｖｂｅ）／Ｒｅの関係になる。

このように各発光ダイオードＤ１〜Ｄ８を定電流駆動することで、バッテリ８の電源電圧が変動しても各発光ダイオードＤ１〜Ｄ８に供給される電流が変動することはなく、バッテリ８の電源電圧変動に伴って輝度が変動することはない。

ＰＷＭ駆動回路３は、トランジスタ等を用いた電子スイッチ回路で構成されており、ＰＷＭ信号の論理レベルがＨレベルの間は定電流値切替回路４の出力である定電流値制御電圧Ｖｂを定電流回路２の各ＮＰＮトランジスタのベースに供給し、ＰＷＭ信号の論理レベルがＬレベルの間はグランド電位を定電流回路２の各ＮＰＮトランジスタのベースに供給する。

定電流回路２は、定電流値制御電圧Ｖｂが供給されている間はその定電流値制御電圧Ｖｂに基づいて設定される定電流値で各発光ダイオードＤ１〜Ｄ８を駆動する。定電流値制御電圧Ｖｂが供給されていないときは、各発光ダイオードＤ１〜Ｄ８に電流は供給されない。これにより、各発光ダイオードＤ１〜Ｄ８に供給される電流の平均値がＰＷＭ信号のデューティに基づいて制御され、各発光ダイオードＤ１〜Ｄ９の輝度を調整することができる。

定電流値切替回路４は、定電流回路２の各ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ３のベースに供給する定電流値制御電圧Ｖｂを非減光時と減光時とで変更するものである。この定電流値切替回路４は、ＰＮＰトランジスタＱ４１を用いた定電圧回路を基本に構成されている。減光信号が出力されていない状態（減光信号がＬレベルの状態）では、トランジスタ回路で構成される電子スイッチ回路Ｓ４１はオフ（非導通状態）である。このときのＰＮＰトランジスタＱ４１のベース電位は、抵抗Ｒ４１と抵抗Ｒ４２との分圧によって決まり、ＰＮＰトランジスタＱ４１のベース電位よりもＰＮＰトランジスタＱ４１のエミッタ・ベース間電圧分だけ高い電圧が、エミッタ抵抗Ｒ４３とＰＮＰトランジスタＱ４１のエミッタとの接続点から出力される。

減光信号が出力されている状態（減光信号がＨレベルの状態）では、電子スイッチ回路Ｓ４１はオン（導通状態）である。このときのＰＮＰトランジスタＱ４１のベース電位は、抵抗Ｒ４１と、抵抗Ｒ４２と抵抗Ｒ４４との並列合成抵抗との分圧によって決まる。したがって、定電流値切替回路４から出力される定電流値制御電圧Ｖｂは、減光時には非減光時よりも低い電圧となる。

本実施の形態では、非減光時の定電流値制御電圧Ｖｂ（非減光時）に基づいて定電流回路の定電流駆動値（すなわち発光ダイオードの駆動電流値）が例えば約１００ｍＡとなり、減光時の定電流値制御電圧Ｖｂ（減光時）に基づいて定電流回路の定電流駆動値（すなわち発光ダイオードの駆動電流値）が例えば約２１ｍＡとなるように、定電流値制御電圧Ｖｂを切り替えるようにしている。

調光制御部（ＣＰＵ部）７は、マイクロコンピュータシステムを用いて構成しており、図示しないＲＯＭ等に格納された制御プログラムによって、調光段階設定部７１、減光制御部７２、昼間用調光デューティテーブル７３、夜間用調光デューティテーブル７４、ＰＷＭ信号生成部７５、及び各種判断・処理手段を構成している。

調光操作部６は、調光段階を設定するためのスイッチ等を備える。調光段階のアップ／ダウン操作信号は、図示しない入力インタフェース回路を介して調光段階設定部７１に供給される。調光段階設定部７１は、調光段階のアップ／ダウン操作に基づいて調光段階を設定する。設定された調光段階は、ＰＷＭ信号生成部７５および減光制御部７２へ供給される。本実施の形態では、調光輝度を消灯を含めて１６段階に調整できるようにしている。

照度センサ５によって検出された周囲の明るさに応じた照度検出信号は、調光制御部（ＣＰＵ部）７内の図示しないＡ／Ｄ変換器を介してデジタルデータに変換され、減光制御部７２に供給される。減光制御部７２は、照度センサ５によって検出された周囲の明るさに基づいて昼間であるか夜間であるかを判断する。昼間／夜間の判断結果は、ＰＷＭ信号生成部に供給される。減光制御部７２は、夜間であると判断した場合には、図示しない出力インタフェース回路を介して減光信号を出力する。なお、本実施の形態において、減光制御部７２は、夜間であっても調光段階が最大に設定されている場合には、減光信号を出力しないようにしている。これにより、夜間であっても調光段階を最大に設定することで、照明輝度を最大にできるようにしている。

なお、夜間の判断は、夜間用ライトのスイッチがオンされたこと等に基づいて行なうようにしてもよい。また、減光を行なわせるためのスイッチが設けられており、その減光スイッチがオンされたことに基づいて夜間と判断するようにしてもよい。このような場合には、照度センサ５を設ける必要はない。

昼間用調光デューティテーブル７３には、昼間用の調光デューティデータが各調光段階との対応を付けて格納されている。夜間用調光デューティテーブル７４には、夜間用の調光デューティデータが各調光段階との対応を付けて格納されている。本実施の形態では、各調光デューティデータをＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリに格納している。なお、昼間は照明輝度を固定する（調光を行なわない）仕様の場合は、昼間用調光デューティテーブル７３は不要である。

ＰＷＭ信号生成部７５は、昼間／夜間の判断結果に基づいて該当する調光デューティテーブル７３，７４から設定された調光段階のデューティデータを読み出し、読み出したデューティのＰＷＭ信号を生成し、図示しない出力インタフェース回路を介してＰＷＭ信号を出力する。

図２は本実施例に係る照明調光装置の夜間における調光特性を示す図である。本実施の形態では、調光段階をステップ０〜ステップ１５までの１６段階に調節できるようにしている。最大輝度であるステップ１５では、夜間であっても減光信号を出力せずに（減光信号オフ）、光源（発光ダイオード）の電流を１００ｍＡに設定し、調光デューティを９５％としている。これにより、相対輝度を９５としている。なお、ここでは、光源（発光ダイオード）の輝度が光源（発光ダイオード）の電流に正比例するものとして、光源（発光ダイオード）の電流（Ｉ）と調光デューティ（Ｄ）とを乗じて得た値を相対輝度（Ｌ）としている。

夜間において調光段階がステップ１４以下の場合は、減光信号が出力される（減光信号オン）。これにより、光源（発光ダイオード）の電流は２１ｍＡに低減された状態で、ＰＷＭ信号によるデューティ制御がなされる。ステップ１４では、調光デューティを９５％に設定し、相対輝度を２０としている。ステップ１３では、調光デューティを７１％に設定し、相対輝度を１５としている。ステップ２では、調光デューティを３％に設定し、相対輝度を０．６３としている。ステップ１では、調光デューティを２％に設定し、相対輝度を０．４２としている。ステップ０では、調光デューティを０％（ＰＷＭ信号の出力を停止）とし、消灯状態としている。

図３は夜間において減光を行なわないで調光を行なった場合（従来）の調光特性を説明する図である。光源（発光ダイオード）の電流を１００ｍＡに固定したまま、調光デューティのみで調光を行なった場合には、調光デューティを１％単位で変更しても相対輝度の変化は１であり、低輝度領域で十分な分解能を得ることができない。

これに対して、図２に示したように、光源（発光ダイオード）の電流を１００ｍＡから２１ｍＡに低減し、照明輝度を低下させた状態でデューティ制御を行なうことで、調光デューティを１％単位で変更した際の相対輝度の変化は０．２１となり、低輝度領域で高い分解能を得ることができる。

図４は本発明の他の実施例に係る照明調光装置の要部構成を示す図、図５は本発明のさらに他の実施例に係る照明調光装置の要部構成を示す図である。図４に示すように、メータ部、警告灯部、走行距離計部、車載オーディオ機器等の動作表示・操作部、カーエアコン等の動作表示・操作部などの各部毎に対応して照明用光源１，１１、定電流回路２，１２をそれぞれ設け、各部毎に応じた輝度が得られるようにしてもよい。さらに、図５に示すように、各部毎に、照明用光源１，１１、定電流回路２，１２、ＰＷＭ駆動回路３，１３および定電流値切替回路４，１４をそれぞれ設けるとともに、各部毎に対応した複数系統のＰＷＭ信号をそれぞれ生成して、各部毎に異なる調光特性（輝度変化特性）や異なる減光特性（各部毎に夜間の最大輝度を異ならしめる）を実現するようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、照明用光源として発光ダイオードを用いた例について説明したが、照明用光源としてランプを用いてもよい。また、本発明に係る照明調光装置は、車両用メータの照明輝度を調節する用途だけでなく、インストルメントパネル等に設けられた自発光型のメータ表示や警告灯表示の輝度の調節にも適用できる。

本発明の一実施例に係る照明調光装置の回路構成を示す図である。 本実施例に係る照明調光装置の夜間における調光特性を示す図である。 夜間において減光を行なわないで調光を行なった場合（従来）の調光特性を説明する図である。 本発明の他の実施例に係る照明調光装置の要部構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施例に係る照明調光装置の要部構成を示す図である。

符号の説明

１，１１ 照明用光源
２，１２ 定電流回路
３，１３ ＰＷＭ駆動回路
４，１４ 定電流値切替回路
５ 照度センサ
６ 調光操作部
７ 調光制御部（ＣＰＵ部）
８ バッテリ
９ 定電圧電源回路
７１ 調光段階設定部
７２ 減光制御部
７３ 昼間用調光デューティテーブル
７４ 夜間用調光デューティテーブル
７５ ＰＷＭ信号生成部
Ｄ１〜Ｄ８ 発光ダイオード
Ｑ１〜Ｑ３ 定電流回路を構成するＮＰＮトランジスタ
Ｑ４１ 定電流値切替回路を構成するＰＮＰトランジスタ
Ｒ１〜Ｒ３ 定電流回路を構成するエミッタ抵抗
Ｒ４１〜Ｒ４３ 定電流値切替回路を構成する抵抗
Ｓ４１ 定電流値制御電圧を切り替えるための電子スイッチ
Ｖｂ 定電流値制御電圧

Claims (3)

1. 照明用光源と、この照明用光源を定電流で駆動する定電流回路と、この定電流回路の定電流値を少なくとも２段階に切り替える定電流値切替回路と、前記定電流回路による前記照明光源の定電流駆動の期間をＰＷＭ信号のデューティに応じて制御するＰＷＭ駆動回路とを備えたことを特徴とする照明調光装置。
2. 前記照明用光源は１または複数の発光ダイオードで構成されていることを特徴とする請求項１記載の照明調光装置。
3. 前記定電流回路は、エミッタ側に電流値設定用抵抗が接続され、コレクタ側に前記照明用光源が接続されたトランジスタからなり、前記定電流値切替回路は前記トランジスタのベースに供給する電圧を変更することで前記照明用光源に供給される定電流値を切り替えることを特徴とする請求項１記載の照明調光装置。

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