JP2009152518A - 発光ダイオード駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の異なる色を発色する発光ダイオードにより完全な白色光を含む様々な色の光を、様々な明るさで発光する。
【解決手段】トランジスタQ1およびツェナーダイオードZD1が定電圧を発生し、電流設定部13が、定電圧を発生するトランジスタQ1およびツェナーダイオードZD1と並列に接続された抵抗R1により抵抗R1に流れる電流I1を一定に設定する。電流設定部12は、複数の発光ダイオードLED1乃至LED3のそれぞれを駆動する電流I2,I3,I4を、電流I1を分流して設定する。作動停止部11は、ダイオードLED1乃至LED3の駆動、もしくは発光を停止させる。本発明は、発光ダイオード駆動装置に適用することができる。
【選択図】図1
【解決手段】トランジスタQ1およびツェナーダイオードZD1が定電圧を発生し、電流設定部13が、定電圧を発生するトランジスタQ1およびツェナーダイオードZD1と並列に接続された抵抗R1により抵抗R1に流れる電流I1を一定に設定する。電流設定部12は、複数の発光ダイオードLED1乃至LED3のそれぞれを駆動する電流I2,I3,I4を、電流I1を分流して設定する。作動停止部11は、ダイオードLED1乃至LED3の駆動、もしくは発光を停止させる。本発明は、発光ダイオード駆動装置に適用することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、発光ダイオード駆動装置に関し、特に、複数の異なる色を発色する発光ダイオードにより完全な白色光を含む各種の色の光を安定的に発光できるようにした発光ダイオード駆動装置に関する。
近年、パチンコ遊技機や回胴遊技機などに代表されるアミューズメント業界の遊技機は、遊技者の娯楽満足度向上を狙い、光、または音による演出機能を備えている。より具体的には、例えば、遊技機の待機状態、通常遊技状態、リーチ状態、または大当たり状態毎に、相応しい演出を提供する機能が設けられている。このような演出機能は、昨今においては、遊技機に含まれる一般的な構成となりつつあるため、備えられている演出機能により、いかにして遊技者を楽しませるかということそのものも、遊技機の性能の一つであると言われている。
光の演出としては、発光ダイオード(以降、単にLED(Light Emission Diode)とも称する)を用いたものが主流であり、近年では青色LEDのコストが下がり、光の3原色であるRGB(赤・緑・青)のLEDによる発光度合を調整することにより、さまざまな色を発光することが可能となっている。これらのLEDが様々な色を発色することにより、様々な演出が施されている。
これらの光による演出効果向上の要因は、点灯技術もさることながら、その「量」が、迫力ある演出に大きく貢献することもあり、遊技機の前面には、100乃至200個ものLEDが配設され、多種多様の発光状態が作り出されることにより、様々な演出がなされている。
また、最近この3原色のLEDをワンパッケージに内蔵した、所謂3色LED が頻繁に使用されつつある。
ところで、上述したように光の3原色を駆使して多色発光状態を切り替えれば、さらに高度な光演出が可能となるが、色合いのばらつきなど、合成色ゆえの問題が新たに発生することがあった。
すなわち、代表的事例としては、赤・緑・青の同時発光による白色発光技術で、ホワイトバランスと呼ばれる合成比率を常時安定維持しなければ完全な白色が合成されず、これらのバランスが僅かでも狂うと、人間の視覚で、そのアンバランスな状態が認識されてしまい、完全な白色には見えないことがあった。
また、ホワイトバランス安定維持を具体化する手段として、光の3原色を構成する色を発するLEDと供に、定電流出力のLEDドライブIC(半導体集積回路:以降、単にICと称するものとする)の搭載が急増している。
IC内部回路の特徴は、個々のパラメータ(例えば、抵抗値、トランジスタの電流増加率(Hfe)など)自体のばらつきは大きいものの、同一IC内部の相対精度が極めて安定しており、この性質を、ホワイトバランス安定維持技術に応用したものが提案されている(特許文献1参照)。
この技術により、LED駆動トランジスタ3系統の、ベース、エミッタをそれぞれ一括接続して、定電流ミラー回路を構成し、その制御定電流にて3色LEDを駆動すれば、ICが持つ安定した相対精度により、ホワイトバランスの維持が可能となる。
また、これらのICは、その集積度向上により、複数(例えば、4個乃至8個(総LED数が12乃至24))の3色LED駆動が可能であり、同様に、同一ICにて駆動される、個々の3色LED 駆動条件についての相対精度が安定する利点がある。
しかしながら、上述の技術によるICは、その性質上、バイシーモスと呼ばれるデジタル−アナログ混在品となり、個々の値段が高価であるため、コスト高となることがあった。
また、これらのICは、電気配線設計が複雑であるため、小型化が困難となり、機能集約されたICから、各所に散りばめられたLEDに向けての配線作業が非常に困難なものとなり、実装密度の関係で小型化には限界が生じる。また、これらの配線毎の電流も大きく、発熱量が問題になる恐れがあった。
さらに、ICの内部素子以外での応用が不可能であるため、安価なトランジスタ単品を組み合わせて、同様の動作を実現する回路を作成しても、肝心のホワイトバランスが崩れてしまう恐れがあった。すなわち、現実には、ICにしなければ達成不可能な技術であり、1組の光の3原色を発光するLEDを駆動する小型アプリケーションでの搭載を仮定すると、期待される効果に対して、設計に係るコストが膨大なものとなってしまう恐れがあった。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により複数の異なる光を発色する発光ダイオードにより完全な白色光を含む様々な色の光を安定的に発光できるようにするものである。
本発明の一側面の発光ダイオード駆動装置は、複数の発光ダイオードを備え、前記複数の発光ダイオードの発光をそれぞれ調整することにより光を発光させる発光ダイオード駆動装置であって、定電圧を発生する定電圧発生手段と、前記定電圧発生手段と並列に接続された第1の抵抗器からなり、前記第1の抵抗器に流れる電流値を設定する第1の電流設定手段と、前記発光ダイオード、トランジスタ、および第2の抵抗器をそれぞれ複数有し、前記トランジスタのコレクタが、それぞれ前記発光ダイオードのカソードに接続され、前記トランジスタのエミッタが、それぞれ前記第2の抵抗器を介した後、一括接続され、前記トランジスタのベースが、一括接続された後、駆動電源に接続され、前記複数の発光ダイオードのそれぞれを駆動する電流を設定する第2の電流設定手段と、前記第1の電流設定手段、前記第2の電流設定手段、または前記発光ダイオードに接続され、前記発光ダイオードの駆動、もしくは発光を停止させる作動停止手段とを備え、前記第1の電流設定手段と、前記第2の電流設定手段とを直列に接続する。
前記複数の発光ダイオードは、それぞれ異なる色を発光するものとすることができる。
前記複数の発光ダイオードは、同一の色を発光するものとすることができる。
前記定電圧発生手段は、ツェナーダイオード、もしくはダイオードの順方向電位、または、トランジスタのベースとエミッタ間の電位を利用したものとすることができる。
前記第2の電流設定手段には、前記トランジスタのエミッタに接続された抵抗器の抵抗値比率に対応する電流分配比率で複数の発光ダイオードのそれぞれを駆動する電流を設定させるようにすることができる。
複数の発光ダイオードを各々並列に開閉する開閉手段をさらに設けるようにさせることができる。
方形波を発生する方形波発生手段をさらに設けるようにさせることができ、前記作動停止手段には、前記方形波発生手段により発生される方形波に対応してONまたはOFFに駆動させるようにすることができる。
前記複数の発光ダイオードに対して、前記定電圧発生手段を共用させるようにすることができる。
前記複数の発光ダイオードのそれぞれに対して前記作動停止手段を設けるようにさせることができる。
本発明の遊技機は、請求項1乃至7のいずれか1つの発光ダイオード駆動装置を備える。
本発明の発光ダイオード駆動装置の一側面においては、異なる色の光を発光する複数の発光ダイオードが設けられ、前記複数の発光ダイオードの発光をそれぞれ調整することにより白色光を含む多色光を発光させる発光ダイオード駆動装置であって、定電圧発生手段により定電圧が発生され、前記定電圧発生手段と並列に接続された第1の抵抗器から構成された第1の電流設定手段により、前記第1の抵抗器に流れる電流値が設定され、前記発光ダイオード、トランジスタ、および第2の抵抗器をそれぞれ複数有し、前記トランジスタのコレクタが、それぞれ前記発光ダイオードのカソードに接続され、前記トランジスタのエミッタが、それぞれ前記第2の抵抗器を介した後、一括接続され、前記トランジスタのベースが、一括接続された後、駆動電源に接続された第2の電流設定手段により、前記複数の発光ダイオードのそれぞれを駆動する電流が設定され、前記第1の電流設定手段、前記第2の電流設定手段、または前記発光ダイオードに接続された作動停止手段により、前記発光ダイオードの駆動、もしくは発光が停止され、前記第1の電流設定手段と、前記第2の電流設定手段とが直列に接続される。
本発明の発光ダイオード駆動装置における、定電圧を発生する定電圧発生手段と、前記定電圧発生手段と並列に接続された第1の抵抗器からなり、前記第1の抵抗器に流れる電流値を設定する第1の電流設定手段とは、例えば、複数の発光ダイオードの電流の総量を設定する電流設定部であり、前記発光ダイオード、トランジスタ、および第2の抵抗器をそれぞれ複数有し、前記トランジスタのコレクタが、それぞれ前記発光ダイオードのカソードに接続され、前記トランジスタのエミッタが、それぞれ前記第2の抵抗器を介した後、一括接続され、前記トランジスタのベースが、一括接続された後、駆動電源に接続され、前記複数の発光ダイオードのそれぞれを駆動する電流を設定する第2の電流設定手段とは、例えば、複数の発光ダイオードのそれぞれの電流を設定する電流設定部であり、前記第1の電流設定手段、前記第2の電流設定手段、または前記発光ダイオードに接続され、前記発光ダイオードの駆動、もしくは発光を停止させる作動停止手段とは、例えば、作動停止部であり、前記第1の電流設定手段と、前記第2の電流設定手段とが直列に接続される。
すなわち、定電圧発生部で発生された電圧と、第1の抵抗器とで、複数の発光ダイオードに流れる電流の総電流値が設定され、複数の発光ダイオードのそれぞれに設けられた第2の抵抗器の抵抗値の固定比率により、複数の発光ダイオードのそれぞれに分流される電流値が設定されることにより、電源電圧によらず、異なる色を発色する複数の発光ダイオードのそれぞれに、完全白色光を発光させるホワイトバランスとなるような比率で、一定の電流を流すことが可能となる。
結果として、異なる色を発色する複数の発光ダイオードが様々な発光パターンで発光するとき、例えば、完全白色光を発するように、それぞれ安定的に一定の比率の電流が流れるため、それぞれの発色する色を安定した比率で発光させることができ、完全な白色光を含む様々な色の光を安定的に発光させることが可能となる。
本発明によれば、複数の異なる色を発色する発光ダイオードにより完全な白色光を含む各種の色の光を安定的に発光させることが可能となる。
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、発明の詳細な説明に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、発明の詳細な説明に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の詳細な説明中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
すなわち、本発明の発光ダイオード駆動装置の一側面は、複数の発光ダイオード(例えば、図1のダイオードLED1乃至3)を備え、前記複数の発光ダイオードの発光をそれぞれ調整することにより光を発光させる発光ダイオード駆動装置(例えば、図1の発光ダイオード駆動装置)であって、定電圧を発生する定電圧発生手段(例えば、図1のトランジスタQ1およびツェナーダイオードZD1)と、前記定電圧発生手段と並列に接続された第1の抵抗器(例えば、図1の抵抗R1)からなり、前記第1の抵抗器に流れる電流値を設定する第1の電流設定手段(例えば、図1の電流設定部13)と、前記発光ダイオード(例えば、図1のダイオードLED1乃至3)、トランジスタ(例えば、図1のトランジスタQ2乃至Q4)、および第2の抵抗器(例えば、図1の抵抗R2乃至R4)をそれぞれ複数有し、前記トランジスタのコレクタが、それぞれ前記発光ダイオードのカソードに接続され、前記トランジスタのエミッタが、それぞれ前記第2の抵抗器を介した後、一括接続され、前記トランジスタのベースが、一括接続された後、駆動電源に接続され、前記複数の発光ダイオードのそれぞれを駆動する電流を設定する第2の電流設定手段(例えば、図1の電流設定部12)と、前記第1の電流設定手段、前記第2の電流設定手段、または前記発光ダイオードに接続され、前記発光ダイオードの駆動、もしくは発光を停止させる作動停止手段(例えば、図1の作動停止部11)とを備え、前記第1の電流設定手段と、前記第2の電流設定手段とを直列に接続することを特徴とする。
前記複数の発光ダイオード(例えば、図1のダイオードLED1乃至3)は、それぞれ異なる色を発光するものとすることができる。
前記複数の発光ダイオード(例えば、図1のダイオードLED1乃至3)は、同一の色を発光するものとすることができる。
複数の発光ダイオードを各々並列に開閉する開閉手段(例えば、図5の開閉部22乃至24)をさらに設けるようにさせることができる。
方形波を発生する方形波発生手段(例えば、図7の方形波発生部33)をさらに設けるようにさせることができ、前記作動停止手段には、前記方形波発生手段により発生される方形波に対応してONまたはOFFに駆動させるようにすることができる。
前記複数の発光ダイオードに対して、前記定電圧発生手段(例えば、図10のツェナーダイオードZD1)を共用させるようにすることができる。
前記複数の発光ダイオードのそれぞれに対して前記作動停止手段(例えば、図11の開閉部42,42’,42”)を設けるようにさせることができる。
図1は、本発明に係る発光ダイオード(LED:Light Emission Diode)駆動装置の実施の形態の構成例を示す図である。
発光ダイオード駆動装置は、光の3原色である赤色、緑色、青色の3色LEDの駆動を制御し、3色のLEDの発光パターンの組み合わせにより、様々な色の光を発光させる。これにより、発光ダイオード駆動装置は、遊技機やゲーム機などに設けられた複数の3色LEDの駆動を制御し、各種の色を発光させて、各種の表示画面を表示させる。
図1の発光ダイオード駆動装置は、具体的な構成として、発光ダイオードLED1乃至LED3、抵抗R1乃至R8、トランジスタQ1乃至Q4、ツェナーダイオードZD1、およびスイッチSW1を備えている。尚、図1においては、トランジスタQ1乃至Q4は、いずれもNPNトランジスタである。
スイッチSW1の一方の端部は、図示せぬ電源Vccに接続されており、他方の端部は、抵抗R5の一方の端部に接続されている。発光ダイオードLED1乃至LED3は、それぞれRGB(赤色、緑色、青色)の光を発色する発光ダイオードである。発光ダイオードLED1乃至LED3のアノードは、それぞれ図示せぬ電源Vccに接続されており、カソードは、それぞれ抵抗R6乃至R8の一方の端部に接続されている。抵抗R6乃至R8の一方の端部は、それぞれ発光ダイオードLED1乃至LED3のカソードに接続されており、他方の端部は、それぞれトランジスタQ2乃至Q4のコレクタに接続されている。抵抗R5の一方の端部は、スイッチSW1の他方の端部に接続され、他方の端部は、トランジスタQ1のコレクタ、および、トランジスタQ2乃至Q4のそれぞれのベースに接続されている。
トランジスタQ1のコレクタは、抵抗R5の他方の端部、およびトランジスタQ2乃至Q4のそれぞれのベースに接続されており、ベースは、抵抗R2乃至R4の他方の端部に一括接続されると共に、抵抗R1の一方の端部に接続されており、エミッタは、ツェナーダイオードZD1のカソードに接続されている。ツェナーダイオードZD1のカソードは、トランジスタQ1のエミッタに接続され、アノードは接地されている。
トランジスタQ2乃至Q4のコレクタは、それぞれ抵抗R6乃至R8の他方の端部に接続されており、ベースは、抵抗R5の他方の端部、およびトランジスタQ1のコレクタに一括接続されており、エミッタは、それぞれ抵抗R2乃至R4の一方の端部に接続されている。
抵抗R2乃至R4は、それぞれ一方の端部がトランジスタQ2乃至Q4のエミッタに接続されており、他方の端部が、トランジスタQ1のベースおよび抵抗R1の一方の端部に一括接続されている。
抵抗R1の一方の端部は、抵抗R2乃至R4の他方の端部に一括接続されると共に、トランジスタQ1のベースに接続されており、他方の端部は接地されている。
スイッチSW1および抵抗R5は、作動停止部11を構成している。作動停止部11は、スイッチSW1の開閉により、発光ダイオード駆動装置の全体の動作をONまたはOFFの状態に制御する。
トランジスタQ2乃至Q4、および抵抗R2乃至R4は、電流設定部12を構成している。電流設定部12は、作動停止部11の動作に基づいて、発光ダイオードLED1乃至LED3の駆動のONまたはOFFに制御すると共に、動作状態がONの状態の場合、電流設定部13により設定されている電流を抵抗R2乃至R4の抵抗値の比率で分流(分配)することにより、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流I2乃至I4の電流値を設定する。
トランジスタQ1、ツェナーダイオードZD1、および抵抗R1は、電流設定部13を構成している。電流設定部13は、ツェナーダイオードZD1のカソード電位V_ZD1および抵抗R1により、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流の総量である電流I1を特定の電流値に設定する。
抵抗R6乃至R8は、それぞれトランジスタQ2乃至Q4のコレクタの前段に設けられており、トランジスタQ2乃至Q4の熱対策用の抵抗器である。すなわち、抵抗R6乃至R8は、トランジスタQ2乃至Q4のコレクタの前段に設けられることにより、トランジスタQ2乃至Q4のコレクタへの入力電流値を低減することはないが、抵抗電圧降下分だけコレクタ電圧が降下することにより、コレクタにおける発生熱量を低減させることが可能となる。尚、抵抗R6乃至R8は、トランジスタQ2乃至Q4の電流容量により熱対策がなされなくても問題ないような場合、省略するようにしてもよいものである。また、トランジスタQ2乃至Q4のベース前段に、必要に応じて調整用の抵抗器を設けるようにしてもよい。
次に、図2のフローチャートを参照して、図1の発光ダイオード駆動装置による3色LED発光処理について説明する。
ステップS1において、作動停止部11が、スイッチSW1がONにされたか否かを判定し、スイッチSW1がONにされたと判定されるまで、同様の処理を繰り返す。例えば、スイッチSW1がONに操作されると、処理はステップS2に進む。
ステップS2において、スイッチSW1がONに操作されることにより、作動停止部11が、電源Vccより、抵抗R5を介してトランジスタQ2乃至Q4のベースに電流を供給することにより、トランジスタQ2乃至Q4がONに設定される。このため、ダイオードLED1乃至LED3がONの状態となり、発光ダイオードLED1乃至LED3、抵抗R6乃至R8、トランジスタQ2乃至Q4のそれぞれのコレクタ−エミッタ間、および抵抗R2乃至R4に電流が流れる。このため、トランジスタQ1のベースにも電流が流れることになり、トランジスタQ1がONとなる。
このとき、電流設定部13のツェナーダイオードZD1のカソード側の電位V_ZD1と、トランジスタQ1のベース−エミッタ間電位VBE_Q1とにより、ツェナーダイオードZD1およびトランジスタQ1が、定電圧(V_ZD1+VBE_Q1)を発生する。
ここで、V_ZD1は、ツェナーダイオードZD1のカソード側の電位であり、VBE_Q1は、トランジスタQ1のベース−エミッタ間の電位である。
ステップS3において、電流設定部13は、ツェナーダイオードZD1およびトランジスタQ1により発生された定電圧(V_ZD1+VBE_Q1)および抵抗R1により、発光ダイオードLED1乃至LED3のそれぞれに流れる電流値I2乃至I4の総量である電流値I1を設定する。
すなわち、トランジスタQ1とツェナーダイオードZD1が、定電圧(V_ZD1+VBE_Q1)を発生しており、抵抗R1には、定電圧(V_ZD1+VBE_Q1)が印加されることになるので、抵抗R1に流れる電流値I1は、電流設定部13により以下の式(1)で示されるように設定される。
I1=(V_ZD1+VBE_Q1)/R1
・・・(1)
・・・(1)
ステップS4において、電流設定部12は、抵抗R2乃至R4の抵抗値の比率に基づいて、電流値I1を、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流I2乃至I4に分配する。
すなわち、トランジスタQ2乃至Q4は、いずれもベースが一括接続されており、さらに、それぞれエミッタフォロア回路を構成して、発光ダイオードLED1乃至LED3の駆動を制御している。
また、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流I2乃至I4と、抵抗R2乃至R4とには、以下の式(2)で示されるような関係が成立する。
R2×I2=R3×I3=R4×I4
・・・(2)
・・・(2)
さらに、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流I2乃至I4は、上述したように、電流I1に対して以下に示す式(3)の関係が成立する。
I1=I2+I3+I4
・・・(3)
・・・(3)
従って、電流I2乃至I4は、以下の式(4)乃至(6)で示されるように求められることになる。
I2=((R3×R4)/(R3×R4+R2×R4+R3×R2))×I1
=A×I1
・・・(4)
=A×I1
・・・(4)
I3=((R2×R4)/(R3×R4+R2×R4+R3×R2))×I1
=B×I1
・・・(5)
=B×I1
・・・(5)
I4=((R2×R3)/(R3×R4+R2×R4+R3×R2))×I1
=C×I1
・・・(6)
=C×I1
・・・(6)
抵抗R2乃至R4は、光の3原色(RGB)の発光ダイオードLED1乃至LED3に潜在する、完全白色光を構成する特定の最適ホワイトバランス比率(A:B:C)に相当するように予め設定されているので、電流I2乃至I4が、発光ダイオードLED1乃至LED3を、完全な白色光を発光する比率(I2:I3:I4)となるように設定される。
そこで、ステップS5において、上述した式(4)乃至(6)で示されるように、発光ダイオードLED1乃至LED3の電流I2乃至I4が設定された状態で、発光ダイオードLED1乃至LED3が発光され、処理は、ステップS1に戻る。
したがって、スイッチSW1がOFFにされるまで、ステップS1乃至S5の処理が繰り返されることにより、抵抗R1に流れる電流I1が、抵抗R2乃至R4により設定される、ホワイトバランスが最適な比率で、電流I2乃至I4に分配される。そして、電流I2乃至I4が、それぞれ発光ダイオードLED1乃至LED3に流れることにより、発光ダイオードLED1乃至LED3が同時に発光することにより完全な白色光を発光することが可能となる。
また、ステップS1において、スイッチSW1がOFFにされると、作動停止部11は、トランジスタQ2乃至Q4のベースに流れる電流をゼロにするので、トランジスタQ2乃至Q4がOFFにされ、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流が停止することで、駆動が停止されて、消灯する。
すなわち、上述したように、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流の総量である電流I1が固定で、かつ、抵抗R2乃至R4が最適に設定されている限り、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流が、それぞれ電流I2乃至I4が、完全白色光を発する最適な比率(I2:I3:I4)をとるため、ツェナーダイオードZD1のカソード側の電位V_ZD1が一定の場合、図3で示されるように、電源Vccの依存性がなく、電源Vccにフラッタリングが発生するようなことがあっても、発光量を変動させることなく、完全白色光を安定的に発光することが可能となる。
尚、図3においては、横軸が電源Vccの電位であり、縦軸が発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流I2乃至I4の加算値を示している。すなわち、最上段の曲線が、電流(I1=I2+I3+I4)を示しており、2段目の曲線が、電流(I2+I3)を示しており、3段目の曲線が、電流I2を示している。したがって、図3においては、横軸と各曲線間の間隔が図中で示されるように、下から電流I2,I3,I4であることを示している。発光ダイオードLED1乃至LED3が、それぞれRGBの3色を発光する場合、例えば、電流I2,I3,I4が、それぞれ13mA,20mA,8mAとなるとき、完全白色光が発光されることが確認できている。したがって、この時、抵抗R1を流れる電流I1は、41mAとなる。
尚、図3で示されるように、電源Vccが極度に低い電位だった場合、上述したような分配比率が崩れることがある。正常に電流分配機能を維持する電源電圧の最低値V1は、以下の式(7)で示される。
V1=V_ZD1+VBE_Q1+R4×I4+V_LEDVF
・・・(7)
・・・(7)
ここで、V_LEDVFは、発光ダイオードLED1乃至LED3の順バイアス電圧の最大電圧である。今の場合、発光ダイオードLED1乃至LED3は、それぞれ赤色、緑色、青色の光を発光する発光ダイオードであるので、例えば、赤色の光を発する発光ダイオードLED1の順バイアス電圧値V_LED1が1.9V前後とすると、緑色の光を発する発光ダイオードLED2の順バイアス電圧V_LED2は2.3V前後であり、青色の光を発する発光ダイオードLED3の順バイアス電圧V_LED3は2.9V前後であることから、発光ダイオードLED1乃至LED3の順バイアス電圧の最大電圧V_LEDVFは、発光ダイオードLED3の順バイアス電圧V_LED3=2.9V前後が選択されることになる。
このように、図3におけるV1は、定電圧(V_ZD1+V_BEQ1)より、3乃至4V程度高いレベルに存在し、印加電圧Vccがこれを越える領域にて、上述の定電流機能が正常に機能することになる。したがって、電源Vccの定格電圧範囲を、このV1より大きい値に設定しておけば、電流I2,I3,I4は、電源Vccの電圧値に依存しない。
さらに、電流設定部13を制御することにより、完全な白色光を発光させつつ、光量を制御することが可能となる。すなわち、例えば、電流設定部13におけるツェナーダイオードZD1のカソード側の電位V_ZD1を変化させることにより、図4で示されるように、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流I2乃至I4を、完全白色光を発する比率のまま増減させることが可能となる。
この結果、例えば、図4におけるツェナーダイオードZD1のカソード側の電位V_ZD1をAの状態に設定することで、暗い白色光を発光させることが可能となり、逆に、Bの状態に設定することにより明るい白色光を発光させることが可能となる。尚、図4においては、横軸が、ツェナーダイオードZD1のカソード側の電位V_ZD1であり、縦軸が、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流I2乃至I4の加算値を示している。すなわち、最上段の曲線が、電流I1(=I2+I3+I4)を示しており、2段目の曲線が、電流(I2+I3)を示しており、3段目の曲線が、電流I2を示している。図4で示されるように、電流I1が変化しても、電流I2乃至I4の比率I2:I3:I4は一定である。
また、従来の発光ダイオード駆動装置においては、IC化させるため、3色発光ダイオードを複数セット(例えば、8セットなど)駆動可能な定電流発光ダイオード駆動装置が多用されていた。このため、1セットの3色発光ダイオードを駆動させたいときでも、IC化された複数セット駆動可能なものが用いられることが多く、コスト高となってしまうことが多かった。しかしながら、上述した構成の発光ダイオード駆動装置であれば、トランジスタ、ツェナーダイオード、および抵抗という比較的低額の部材のみから発光ダイオード駆動装置を構成することができるので、装置構成を簡単、かつ、低コスト化することが可能となる。また、必要なセット数の3色発光ダイオードを駆動させる分だけの発光ダイオード駆動装置を構成することも容易であるため、必要な3色発光ダイオードが1セットであったとしても、1セット分に対応した装置構成とすることができるので、無駄を省き合理的な発光ダイオード駆動装置を、簡単かつ安価に構成することが可能となる。
さらに、従来のIC化された複数セット駆動可能な定電流発光ダイオード駆動装置を設ける場合、例えば、8セット駆動可能であれば、計24本の制御線が放射状に配置されることになるため、実装面積、および配線パターン設計自体が難解となるほか、配線本数が極端に多くなることがあった。これに対して、上述した発光ダイオード駆動装置によれば、3色発光ダイオードの直近に数個のトランジスタ、ツェナーダイオード、および抵抗などの電子パーツを配置し、作動停止部11を構成するスイッチSW1を設けるだけで発光ダイオード駆動装置を構成することができるので、装置を小型化することが可能となる。
また、以上においては、定電圧を発生する構成としてツェナーダイオードを用いる例について説明してきたが、カソード側に電位を発生できる構成であればよいので、ツェナーダイオードに代えて順方向のダイオードを配設して用いるようにしても良い。
以上においては、白色光を発光させるための3色ダイオード駆動装置の構成例について説明してきたが、当然のことながら、各色のダイオードをそれぞれ非同期に動作させることにより、様々な色の光を発光できるようにすることもできる。しかしながら、そのような場合、各色のダイオード毎にONまたはOFFを制御する機能を設ける必要がある。
そこで、次に、図5を参照して、各色のダイオードのONまたはOFFを制御することにより、完全白色光を含む様々な色の光を発光できるようにした発光ダイオード駆動装置の実施の形態について説明する。尚、図5の発光ダイオード駆動装置において、図1の発光ダイオード駆動装置における構成と同様の機能を備える構成については、同一の符号を付しており、その説明は、適宜省略するものとする。また、図1における抵抗R6乃至R8は、熱対策用に設けられた抵抗器であり、熱対策の有無により、必ずしも必要ではないので、以降においては、図中から省略するものとするが、当然のことながら熱対策の必要に応じて設けるようにしてもよい。
図5の発光ダイオード駆動装置において、図1と異なるのは、スイッチSW1が削除され、発光ダイオードLED1乃至LED3の発光状態を制御する制御部20が設けられると共に、発光ダイオードLED1乃至LED3の全体のONまたはOFFを制御する作動停止部21、および発光ダイオードLED1乃至LED3のそれぞれのONまたはOFFを制御する開閉部22乃至24を設けた点である。
制御部20は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、およびROM(Read Only Memory)などからなる、いわゆるマイクロコンピュータであり、図示せぬ電源Vccより供給される電圧Vccの電源により駆動する。制御部20は、図示せぬ制御信号などに基づいて、ROMに記録されたプログラムを、RAMに展開するなどして、端子IN1乃至IN4のONまたはOFFを制御する処理を実行する。
作動停止部21には、作動停止部11におけるスイッチSW1に代えてトランジスタQ11および抵抗R11が設けられている。抵抗R11の一方の端部は、制御部20の端子IN1に接続され、他方の端部は、トランジスタQ11のベースに接続されている。トランジスタQ11は、PNPトランジスタであり、エミッタが電源Vccに接続され、コレクタが抵抗R5の一方の端部に接続され、ベースが、抵抗R11の他方の端部に接続されている。すなわち、トランジスタQ11は、制御部20の端子IN1がON(Low出力)の状態にされると、ONの状態とされ、端子IN1がOFF(Hi出力)の状態にされると、OFFの状態とされ、実質的に、スイッチSW1と同様に機能する。
開閉部22乃至24は、それぞれ抵抗R12乃至R14、およびトランジスタQ12乃至Q14から構成されている。抵抗R12乃至R14の一方の端部は、それぞれ制御部20の端子IN2乃至IN4に接続され、他方の端部は、トランジスタQ12乃至Q14のベースに接続されている。トランジスタQ12乃至Q14は、いずれもPNPトランジスタであり、エミッタが電源Vccに接続され、コレクタがそれぞれトランジスタQ2乃至Q4のコレクタおよび発光ダイオードLED1乃至LED3のカソードに接続され、ベースが、それぞれ抵抗R12乃至R14の他方の端部に接続されている。すなわち、トランジスタQ12乃至Q14は、それぞれ制御部20の端子IN2乃至IN4がON(Low出力)の状態にされると、ONの状態とされることにより、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れるべき電流をバイパスして流すため、発光ダイオードLED1乃至LED3をOFFにする。一方、端子IN2乃至IN4がOFF(Hi出力)の状態にされると、トランジスタQ12乃至Q14は、OFFの状態とされることにより、発光ダイオードLED1乃至LED3に電流が流れるため、発光ダイオードLED1乃至LED3をONにする。結果として、トランジスタQ12乃至Q14は、発光ダイオードLED1乃至LED3のONまたはOFFを制御する。
制御部20は、端子IN1をON(Low出力)の状態に制御し、端子IN2乃至IN4のON(Low出力)またはOFF(Hi出力)の組み合わせを制御することにより、図6で示されるような各種の色の光が3色の発光ダイオードLED1乃至LED3により発光される。
すなわち、例えば、発光ダイオードLED1乃至LED3が、それぞれRGB(赤、緑、青)を発光する発光ダイオードであり、それぞれに流れる電流I1乃至I4が、41mA,13mA,20mA,8mAとなるような抵抗R1乃至R4が用いられている場合(発光ダイオードLED1乃至LED3が完全点灯すると完全白色光を発光する場合)、図6の番号1で示されるように、制御部20が、端子IN1乃至IN4をすべてONの状態に制御するとき、作動停止部21がONとされることにより、抵抗R1には電流I1=41mAが流れて、発光ダイオードLED1乃至LED3が動作可能状態となる。このとき、開閉部22乃至24はONにされることにより、発光ダイオードLED1乃至LED3がOFFにされるので、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流I2,I3,I4は、それぞれ0mA,0mA,0mAであり、いずれの発光ダイオードも発光しないため、消灯状態となる。
また、図6の番号2で示されるように、制御部20が、端子IN1乃至IN4のうち、端子IN2をOFFとし、それ以外をONの状態に制御するとき、開閉部22はOFFとされ、開閉部23,24はONにされることにより、発光ダイオードLED1がONにされ、発光ダイオードLED2,LED3がOFFにされるので、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流I2,I3,I4は、それぞれ13mA,0mA,0mAとなり、3色の発光ダイオード全体では赤色が発光される。
さらに、図6の番号3で示されるように、制御部20が、端子IN1乃至IN4のうち、端子IN3をOFFとし、それ以外をONの状態に制御するとき、開閉部23はOFFとされ、開閉部22,24はONにされることにより、発光ダイオードLED2がONにされ、発光ダイオードLED1,LED3がOFFにされるので、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流I2,I3,I4は、それぞれ0mA,20mA,0mAとなり、3色の発光ダイオード全体では緑色が発光される。
また、図6の番号4で示されるように、制御部20が、端子IN1乃至IN4のうち、端子IN4をOFFとし、それ以外をONの状態に制御するとき、開閉部24はOFFとされ、開閉部22,23はONにされることにより、発光ダイオードLED3がONにされ、発光ダイオードLED1,LED2がOFFにされるので、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流I2,I3,I4は、それぞれ0mA,0mA,8mAとなり、3色の発光ダイオード全体では青色が発光される。
さらに、図6の番号5で示されるように、制御部20が、端子IN1乃至IN4のうち、端子IN2,3をOFFとし、それ以外をONの状態に制御するとき、開閉部22,23はOFFとされ、開閉部24はONにされることにより、発光ダイオードLED1,LED2がONにされ、発光ダイオードLED3がOFFにされるので、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流I2,I3,I4は、それぞれ13mA,20mA,0mAとなり、3色の発光ダイオード全体では黄色が発光される。
また、図6の番号6で示されるように、制御部20が、端子IN1乃至IN4のうち、端子IN2,4をOFFとし、それ以外をONの状態に制御するとき、開閉部22,24はOFFとされ、開閉部23はONにされることにより、発光ダイオードLED1,LED3がONにされ、発光ダイオードLED2がOFFにされるので、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流I2,I3,I4は、それぞれ13mA,0mA,8mAとなり、3色の発光ダイオード全体では紫色が発光される。
さらに、図6の番号7で示されるように、制御部20が、端子IN1乃至IN4のうち、端子IN3,4をOFFとし、それ以外をONの状態に制御するとき、開閉部23,24はOFFとされ、開閉部22はONにされることにより、発光ダイオードLED2,LED3がONにされ、発光ダイオードLED1がOFFにされるので、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流I2,I3,I4は、それぞれ0mA,20mA,8mAとなり、3色の発光ダイオード全体では水色が発光される。
また、図6の番号8で示されるように、制御部20が、端子IN1乃至IN4のうち、端子IN2乃至4をOFFとし、それ以外をONの状態に制御するとき、開閉部22乃至24はOFFとされることにより、発光ダイオードLED1乃至LED3がONにされるので、発光ダイオードLED1乃至LED3に流れる電流I2,I3,I4は、それぞれ13mA,20mA,8mAとなり、3色の発光ダイオード全体では完全白色光が発光される。
さらに、図6の番号9で示されるように、制御部20が、端子IN1乃至IN4のうち、端子IN1をOFFにすると、作動停止部21がOFFとされることにより、抵抗R1には電流が流れないことになるので、電流I1=0mAとなり、発光ダイオードLED1乃至LED3が動作不能状態となる。このため、端子IN2乃至IN4の動作状態に関わらず、発光ダイオードLED1乃至LED3がOFFにされ、消灯される。
尚、図6においては、上から番号1乃至9の異なる動作状態を示しており、それぞれ左から端子IN1乃至IN4のONまたはOFFの動作状態、抵抗R1における電流I1の電流値、発光ダイオードLED1乃至LED3に対応する赤LEDに流れる電流値(I2)、緑LEDに流れる電流値(I3)、青LEDに流れる電流値(I4)、および発光色を示している。
以上のように、図5の発光ダイオード駆動装置によれば、制御部20により端子IN1乃至IN4をONまたはOFFに切り替えることにより、消灯状態、および完全白色光を発光する状態を含む、8色の光を発光させることが可能となる。また、この際にも、白色光は、完全白色光を発光させることが可能となる。さらに、発光ダイオードLED1乃至LED3のそれぞれに流れる電流I2乃至I4も安定的に供給されるため、その他の色の光に付いても、安定的に発光させることが可能となる。
以上においては、複数の色の光を発光させる例について説明してきたが、さらに、明るさを変化させて発光させるようにしてもよい。
図7は、複数の色の光を発光させると共に、その明るさを変化させて発光できるようにした発光ダイオード駆動装置の実施の形態を示している。尚、図7の発光ダイオード駆動装置において、図5の発光ダイオード駆動装置と同一の構成については、同一の符号を付しており、その説明は適宜省略するものとする。
図7の発光ダイオード駆動装置において、図5の発光ダイオード駆動装置と異なる点は、作動停止部21の前段に切替部32を設けて、制御部31により切り替えて発光ダイオードLED1乃至LED3の動作状態を切り替えるようにした点である。
切替部32には、スイッチSW11乃至SW13が設けられており、制御部31の端子IN11からの信号に基づいて、スイッチSW11乃至SW13のいずれかがONの状態に制御される。スイッチSW11は、一方の端部が電源Vccに接続され、他方の端部が抵抗R11の一方の端部に接続されている。スイッチSW12は、一方の端部が、方形波発生部33の出力端に接続されており、他方の端部が抵抗R11の一方の端部に接続されている。スイッチSW13は、一方の端部が、接地されており、他方の端部が抵抗R11の一方の端部に接続されている。方形波発生部33は、制御部31の端子IN10からの信号により制御され、デューティ、すなわち、方形波のLowを出力する期間の比率(信号を発生している総期間に対するLowを出力する期間の比率)を変化させて出力端よりスイッチSW12に方形波を発生する。
したがって、切替部32は、制御部31の端子IN11からの信号に基づいて、スイッチSW11をONにすると、作動停止部21の抵抗R11の一方の端部にHiの信号を供給することにより、トランジスタQ11をOFFの状態とし、発光ダイオードLED1乃至LED3をOFFの状態、すなわち、発光できない状態に制御する。また、切替部32は、制御部31の端子IN11からの信号に基づいて、スイッチSW12をONにすると、作動停止部21の抵抗R11の一方の端部に、方形波発生部33により発生された方形波がLowの状態となったときにだけ電流を供給することにより、トランジスタQ11をデューティに対応したONの状態、すなわち、デューティに応じた暗い明るさで発光できる状態に制御する。さらに、切替部32は、制御部31の端子IN11からの信号に基づいて、スイッチSW13をONにすると、作動停止部21の抵抗R11の一方の端部を接地することにより、Lowの信号をトランジスタQ11に供給することで、トランジスタQ11をONの状態とし、発光ダイオードLED1乃至LED3をONの状態、すなわち、明るく発光できる状態に制御する。
次に、図8のタイミングチャートを参照して、制御部31の端子IN10からの信号により、方形波発生部33が、固定のデューティA%で方形波を発生する場合の図7の発光ダイオード駆動装置の動作について説明する。尚、方形波発生部33が、デューティを変化させて方形波を発生する場合については、図9を参照して後述する。
図8の時刻t0乃至t1で示されるように、制御部31が、例えば、端子IN11により切替部32に対してスイッチSW11をONにさせ、端子IN12乃至IN14よりOFF(Hi)の信号を出力すると、作動停止部21のトランジスタQ11のベースにHiの信号が供給されることにより、トランジスタQ11がOFFに制御され、発光ダイオードLED1乃至LED3がOFFの状態とされ、発光ダイオードLED1乃至LED3が全て消灯された状態となる。
図8の時刻t1乃至t2で示されるように、制御部31が、例えば、端子IN11により切替部32に対してスイッチSW12をONにさせ、端子IN12,IN13よりON(Low)の信号を、端子IN14よりOFF(Hi)の信号をそれぞれ出力させると、作動停止部21のトランジスタQ11が方形波発生部33により発生されるデューティA%の方形波がLowとなるときのみONの状態に制御されることにより、開閉部22,23のトランジスタQ12,Q13がONとされ、発光ダイオードLED1,LED2が消灯し、開閉部24のトランジスタQ14がOFFとされることにより発光ダイオードLED3のみがデューティA%で発光するので、発光ダイオードLED1乃至LED3は、全体で暗い青色の光を点灯する。
図8の時刻t2乃至t3で示されるように、制御部31が、例えば、端子IN11により切替部32に対してスイッチSW13をONにさせ、端子IN12乃至14よりOFF(Hi)の信号を出力させると、作動停止部21のトランジスタQ11のベースにLow信号が供給されることにより、トランジスタQ11がONの状態に制御され、開閉部22乃至24のトランジスタQ12乃至Q14がOFFとされることにより発光ダイオードLED1乃至LED3が全て発光するので、発光ダイオードLED1乃至LED3は、全体で明るい完全白色光を点灯する。
図8の時刻t3乃至t4で示されるように、制御部31が、例えば、端子IN11により切替部32に対してスイッチSW13をONにさせ、端子IN13よりON(Low)の信号を、端子IN12,IN14よりOFF(Hi)の信号を出力させると、作動停止部21のトランジスタQ11がONの状態に制御され、開閉部22,24のトランジスタQ12,Q14がOFFとされ、開閉部23のトランジスタQ13がONとされることにより発光ダイオードLED1,LED3のみが発光するので、発光ダイオードLED1乃至LED3は、全体で明るい紫色の光を点灯する。
図8の時刻t4乃至t5で示されるように、制御部31が、例えば、端子IN11により切替部32に対してスイッチSW12をONにさせ、端子IN14よりON(Low)の信号を、端子IN12,IN13よりOFF(Hi)の信号を出力させると、作動停止部21のトランジスタQ11が方形波発生部33により発生されるデューティA%の方形波がLowとなるときのみONの状態に制御され、開閉部24のトランジスタQ14がONとされ、開閉部22,23のトランジスタQ12,Q13がOFFとされることにより発光ダイオードLED1,LED2のみが発光するので、発光ダイオードLED1乃至LED3は、全体で暗い黄色の光を点灯する。
図8の時刻t5乃至t6で示されるように、制御部31が、例えば、端子IN11により切替部32に対してスイッチSW12をONにさせ、端子IN13,IN14よりON(Low)の信号を、端子IN12よりOFF(Hi)の信号を出力させると、作動停止部21のトランジスタQ11が方形波発生部33により発生されるデューティA%の方形波がLowとなるときのみONの状態に制御され、開閉部23,24のトランジスタQ13,Q14がONとされ、開閉部22のトランジスタQ12がOFFとされることにより発光ダイオードLED1のみが発光するので、発光ダイオードLED1乃至LED3は、全体で暗い赤色の光を点灯する。
図8の時刻t6乃至t7で示されるように、制御部31が、例えば、端子IN11により切替部32に対してスイッチSW11をONにさせると、作動停止部21のトランジスタQ11のベースにHiの信号が供給され、トランジスタQ11がOFFとされることにより、発光ダイオードLED1乃至LED3は、全て消灯した状態となる。
図8の時刻t7乃至t8で示されるように、制御部31が、例えば、端子IN11により切替部32に対してスイッチSW12をONにさせ、端子IN12,IN14よりON(Low)の信号を、端子IN13よりOFF(Hi)の信号を出力させると、作動停止部21のトランジスタQ11が方形波発生部33により発生されるデューティA%の方形波がLowとなるときのみONの状態に制御され、開閉部22,24のトランジスタQ12,Q14がONとされ、開閉部23のトランジスタQ13がOFFとされることにより発光ダイオードLED2のみが発光するので、発光ダイオードLED1乃至LED3は、全体で暗い緑色の光を点灯する。
図8の時刻t8乃至t9で示されるように、制御部31が、例えば、端子IN11により切替部32に対してスイッチSW13をONにさせ、端子IN12よりON(Low)の信号を、端子IN13,IN14よりOFF(Hi)の信号を出力させると、作動停止部21のトランジスタQ11がONの状態に制御され、開閉部22のトランジスタQ12がONとされ、開閉部23,24のトランジスタQ13,Q14がOFFとされることにより発光ダイオードLED2,LED3のみが発光するので、発光ダイオードLED1乃至LED3は、全体で明るい水色の光を点灯する。
尚、図8においては、最上段において、切替部32のスイッチSW11乃至SW13のそれぞれに対応するONの状態が実線で示されており、その下には、制御部31の端子IN12乃至IN14のON(Low)が実線で示され、OFF(Hi)が点線で示されており、さらに、その下には、発光ダイオードLED1乃至LED3が、全体として発する光の色と明るさが、点灯状態を示す実線として示されており、一点鎖線より上に示される点灯状態は、明るい点灯を示し、一点鎖線より下に示される発光点灯は、暗い点灯か、または、消灯していることを示している。
以上の処理を纏めると、制御部31が、端子IN11からの信号により切替部32を制御して、スイッチSW11をONにすることで、作動停止部21をOFFにして、発光ダイオードLED1乃至LED3を消灯させることができる。また、制御部31が、端子IN11からの信号により切替部32を制御して、スイッチSW12をONにすることで、作動停止部21を方形波発生部33により発生される方形波がLowのタイミングのみONにし、発光ダイオードLED1乃至LED3を暗く発光させる状態にし、端子IN12乃至14からのONまたはOFFの組み合わせにより、図6で説明したような、複数の色の光を暗く発光させることができる。さらに、制御部31が、端子IN11からの信号により切替部32を制御して、スイッチSW13をONにすることで、発光ダイオードLED1乃至LED3を明るく発光させる状態にし、端子IN12乃至14からのONまたはOFFの組み合わせにより、図6で説明したような、複数の色の光を明るく発光させることができる。
結果として、このように切替部32におけるスイッチSW11乃至SW13を切り替えてONにすることにより、発光ダイオードLED1乃至LED3により、複数の色の光を発光させると共に、明るさを切り替えて安定的に発光させることが可能となる。
以上においては、切替部32におけるスイッチSW11乃至SW13を切り替えて明るさを切り替えて、発光ダイオードLED1乃至LED3を発光させる例について説明してきたが、切替部32におけるスイッチSW12をONにして、方形波発生部33により発生される方形波のデューティを変化させる、いわゆるPWM(Pulse Width Modulation)制御により、明るさを変化させるようにしてもよい。
そこで、次に、図9のタイミングチャートを参照して、制御部31の端子IN10からの信号により、方形波発生部33が、デューティを変化させながら方形波を発生する場合の図7の発光ダイオード駆動装置の動作について説明する。尚、図9の説明においては、切替部32は、制御部31の端子IN11からの信号に基づいて、スイッチSW12をONの状態にしているものとする。
図9の時刻t0乃至t11で示されるように、制御部31が、例えば、端子IN10からの信号により、デューティを0%、すなわち、方形波発生部33により発生されるLowの割合が0%であり、実質的にHiを連続的に発生させ、端子IN12乃至IN14よりON(Low)の信号を出力すると、作動停止部21がOFFに制御されることにより、発光ダイオードLED1乃至LED3がOFFの状態とされ、発光ダイオードLED1乃至LED3が全て消灯された状態となる。
図9の時刻t11乃至t12で示されるように、制御部31が、例えば、端子IN10からの信号により、デューティを0%から徐々に上昇させるように、すなわち、方形波発生部33により発生されるLowの割合が0%から徐々に増加するように方形波を発生させるように制御し、端子IN12乃至IN14よりOFF(Hi)の信号を出力すると、作動停止部21が方形波発生部33により発生されるデューティの方形波がLowとなるときのみONの状態に制御されることにより、発光ダイオードLED1乃至LED3が方形波発生部33により発生される方形波のデューティの増加に同期して、徐々に明るさを増すように発光する。このため、発光ダイオードLED1乃至LED3は、全体として、完全白色光を徐々に明るくなるように点灯する。
図9の時刻t12乃至t13で示されるように、制御部31が、例えば、端子IN10からの信号により、デューティを時刻t12における状態から徐々に下降させるように、すなわち、方形波発生部33により発生されるLowの割合が時刻t12の状態から徐々に下降するように方形波を発生させるように制御し、端子IN12よりON(Low)の信号を、端子IN13,IN14よりOFF(Hi)の信号をそれぞれ出力すると、作動停止部21が方形波発生部33により発生されるデューティの方形波がLowとなるときのみONの状態に制御されることにより、発光ダイオードLED2,LED3が方形波発生部33により発生される方形波のデューティの下降に同期して、徐々に暗くなるように発光し、発光ダイオードLED1が消灯する。このため、発光ダイオードLED1乃至LED3は、全体として、水色の光を徐々に暗くなるように点灯する。
図9の時刻t13乃至t14で示されるように、時刻t13において、発光ダイオードLED1乃至LED3が、全て消灯した後、時刻t11乃至t12における場合と同様に、動作させることにより、発光ダイオードLED1乃至LED3は、全体として、完全白色光を徐々に明るくなるように点灯する。
図9の時刻t14乃至t15で示されるように、制御部31が、例えば、端子IN10からの信号により、デューティを時刻t14における状態から徐々に下降させるように、すなわち、方形波発生部33により発生されるLowの割合が時刻t14の状態から徐々に下降するように方形波を発生させるように制御し、端子IN13よりON(Low)の信号を、端子IN12,IN14よりOFF(Hi)の信号をそれぞれ出力すると、作動停止部21が方形波発生部33により発生されるデューティの方形波がLowとなるときのみONの状態に制御されることにより、発光ダイオードLED1,LED3が方形波発生部33により発生される方形波のデューティの下降に同期して、徐々に暗くなるように発光し、発光ダイオードLED2が消灯する。このため、発光ダイオードLED1乃至LED3は、全体として、紫色の光を徐々に暗くなるように点灯する。
図9の時刻t15乃至t16で示されるように、時刻t15において、発光ダイオードLED1乃至LED3が、全て消灯した後、時刻t11乃至t12における場合と同様に、動作させることにより、発光ダイオードLED1乃至LED3が、全体として、完全白色光を徐々に明るくなるように点灯する。
図9の時刻t16乃至t17で示されるように、制御部31が、例えば、端子IN10からの信号により、デューティを時刻t16における状態から徐々に下降させるように、すなわち、方形波発生部33により発生されるLowの割合が時刻t16の状態から徐々に下降するように方形波を発生させるように制御し、端子IN14よりON(Low)の信号を、端子IN12,IN13よりOFF(Hi)の信号をそれぞれ出力すると、作動停止部21が方形波発生部33により発生されるデューティの方形波がLowとなるときのみONの状態に制御されることにより、発光ダイオードLED1,LED2が方形波発生部33により発生される方形波のデューティの下降に同期して、徐々に暗くなるように発光し、発光ダイオードLED3が消灯する。このため、発光ダイオードLED1乃至LED3は、全体として、黄色の光を徐々に暗くなるように点灯する。
尚、図9においては、最上段において、制御部31の端子IN10の信号に基づいて制御される方形波発生部33のデューティの変化が示されており、その下には、制御部31の端子IN12乃至IN14のONが実線で、OFFが一点鎖線で示されており、さらに、その下には、発光ダイオードLED1乃至LED3が、全体として発する光の色と明るさが実線の曲線として示されている。
以上の処理を纏めると、制御部31が、端子IN11からの信号により切替部32を制御してスイッチSW12に固定した状態であっても、端子IN10により方形波発生部33により発生される方形波のデューティを変化させることにより、発光ダイオードLED1乃至LED3の発光する光の明るさを変化させつつ、端子IN12乃至IN14のONまたはOFFの組み合わせにより、複数の色の光を発光させることができる。
結果として、方形波発生部33のデューティを変化させることにより、発光ダイオードLED1乃至LED3により、複数の色の光を発光させると共に、明るさを切り替えて安定的に発光させることが可能となる。
以上においては、発光ダイオードLED1乃至LED3からなる3色LEDが1セットであるときに、発光を制御する発光ダイオード駆動装置について説明してきたが、それ以上のセット数の3色LEDの発光を制御する発光ダイオード駆動装置であってもよい。
図10は、2セットの発光ダイオードLED1乃至LED3,LED1’乃至LED3’からなる3色LEDの発光を制御する発光ダイオード駆動装置を示している。尚、図10において、図1と同一の機能を備える構成については、同一の符号を付し、さらに、異なるセットで、かつ、同一の機能を備える構成については、同一の符号に「’」を付しており、その説明は、適宜省略するものとする。
図10の発光ダイオード駆動装置において、特筆すべき点は、トランジスタQ1のエミッタと、トランジスタQ1’のエミッタがいずれも同一のツェナーダイオードZD1のカソードに接続されることにより、ツェナーダイオードZD1が、電流設定部13,13’のそれぞれと共通化されている点である。このため、抵抗R1,R1’のそれぞれに流れる電流I1と電流I1’は、完全に同一の電流値となるため、発光ダイオードLED1乃至LED3と、発光ダイオードLED1’乃至LED3’のそれぞれに流れる電流I2乃至I4と、電流I2’乃至I4’との総量を一致させることができる。このため、抵抗R1による個体差を小さくすることができ、発光ダイオードLED1乃至LED3と、発光ダイオードLED1’乃至LED3’との発光量の相対差を安定的に小さくすることが可能となる。
当然のことながら、2セット以上の3色の発光ダイオードLED1乃至LED3を、並列に配置し、図10と同様に、ツェナーダイオードZD1を共通化するようにしてもよい。
さらに、以上においては、制御部の信号により複数の3色の発光ダイオードLED1乃至LED3を制御するダイオード駆動装置であってもよい。
図11は、3セットの発光ダイオードLED1乃至LED3からなる3色LEDの発光を、制御部41により制御する発光ダイオード駆動装置を示している。尚、図11において、図1と同一の機能を備える構成については、同一の符号を付し、さらに、異なるセットについては、セット単位で符号に「’」および「”」を付しており、その説明は、適宜省略するものとする。
図11の発光ダイオード駆動装置においては、発光ダイオードLED1乃至LED3,発光ダイオードLED1’乃至LED3’、および発光ダイオードLED1”乃至LED3”の前段には、それぞれ開閉部42,42’,42”が設けられており、制御部41の端子IN21乃至IN23からの信号によりそれぞれONまたはOFFが制御される。
また、開閉部42,42’,42”は、それぞれトランジスタQ21,Q21’,Q21”および抵抗R21,R21’,R21”から構成されており、抵抗R21,R21’,R21”の一方の端部は、それぞれ制御部41の端子IN21乃至IN23に接続され、他方の端部は、それぞれトランジスタQ21,Q21’,Q21”のベースに接続されている。
トランジスタQ21,Q21’,Q21”のエミッタは、それぞれ図示せぬ電源Vccに接続され、ベースは、それぞれ抵抗R21,R21’,R21”の他方の端部に接続され、コレクタは、それぞれ発光ダイオードLED1乃至LED3、発光ダイオードLED1’乃至LED3’、および発光ダイオードLED1”乃至LED3”のアノード、および抵抗R5,R5’,R5”の一方の端部に接続されている。
すなわち、制御部41の端子IN21乃至IN23は、それぞれON(Low)の信号を発生すると、抵抗R21,R21’,R21”を介して、トランジスタQ21,Q21’,Q21”のベースに供給されることにより、トランジスタQ21,Q21’,Q21”がONとなり、それぞれが発光ダイオードLED1乃至LED3、発光ダイオードLED1’乃至LED3’、および発光ダイオードLED1”乃至LED3”を発光させる。
したがって、制御部41が、端子IN21乃至IN23のONまたはOFFの組み合わせを切り替えることにより、発光ダイオードLED1乃至LED3、発光ダイオードLED1’乃至LED3’、および発光ダイオードLED1”乃至LED3”が、3セットの完全白色光を、セット毎のパターンを変えて点灯、または消灯させることが可能となる。
また、図示しないが、図7における切替部を、制御部41からみて、開閉部42,42’,42”の前段にそれぞれ設けるようにすることで、3色の3セットの光を組み合わせて発光させることが可能になると共に、上述したように、個別にツェナーダイオードZD1,ZD1’,ZD1”のカソード側の電圧V_ZD1,V_ZD1’,V_ZD1”を変化させることで明るさを変化させたり、またはPWM制御により明るさを変化させながら、パターンを切り替えて点灯、または消灯させることが可能となる。
尚、図11においては、発光ダイオードLED1乃至LED3、発光ダイオードLED1’乃至LED3’、および発光ダイオードLED1”乃至LED3”が、いずれもそれぞれRGB(赤色、緑色、青色)の光を発色する発光ダイオードのセットを構成するものとして説明してきたが、例えば、発光ダイオードLED1乃至LED3がいずれも赤色を、発光ダイオードLED1’乃至LED3’がいずれも緑色を、発光ダイオードLED1”乃至LED3”がいずれも青色を発光するようにしてもよく、このような場合、抵抗R2,R3,R4が、赤色を発光するための統一された抵抗値となり、抵抗R2’,R3’,R4’が、緑色を発光するための統一された抵抗値となり、抵抗R2”,R3”,R4”が、青色を発光するための統一された抵抗値となる。結果として、赤色、緑色、および青色の色毎の発光ダイオードが、色単位でいずれも統一された明るさとなるので、全体としてホワイトバランスが崩れることがなくなり、全体として安定した完全白色光を発することが可能となる。
さらに、以上においては、図1で示されるような電流設定部13の構成例について説明を進めてきたが、このような構成の場合、トランジスタQ1の温度特性によりトランジスタQ1のベース−エミッタ間電圧Vbeが変化し、結果として、抵抗R1を流れる電流を変化させる恐れがある。そこで、抵抗R1の前段に同一の温度特性を備えたトランジスタを設けて温度特性による変化を低減させるようにしてもよい。
図12は、抵抗R1の前段に、トランジスタQ1と同一の温度特性を備えたトランジスタを設けて温度特性による変化を低減させるようにした、発光ダイオード駆動装置の構成例を示している。尚、図12において、図1と同一の機能を備えた構成については、同一の符号を付しており、その説明は適宜省略するものとする。
図12の発光ダイオード駆動装置において、図1の発光ダイオード駆動装置と異なるのは、電流設定部13に代えて、電流設定部51を設けた点である。電流設定部51は、電流設定部13における抵抗R1の前段にトランジスタQ31を備えたものである。
トランジスタQ31のベースは、一括接続された抵抗R2乃至R4の他方の端部、およびトランジスタQ1のベースと接続されており、エミッタは、抵抗R1の一方の端部に接続されており、コレクタは、一括接続された抵抗R2乃至R4の他方の端部に接続されている。
すなわち、このような構成とすることにより、トランジスタQ1のベース−エミッタ間の電圧と、トランジスタQ31のベース−エミッタ間の電圧とが、温度特性により変化しても、相互に相殺されることになるので、温度特性による影響を低減させることが可能となる。
また、図1の発光ダイオード駆動装置において、図4で示されるように、ツェナーダイオードZD1のカソード側の電位V_ZD1は、0Vの設定であっても電流I2乃至I4の比率を維持することができるため、図13の発光ダイオード駆動装置で示されるように、図1の発光ダイオード駆動装置よりツェナーダイオードZD1を削除するように構成してもよい。
図13は、図1の発光ダイオード駆動装置において、ツェナーダイオードZD1を削除した発光ダイオード駆動装置を示している。図13の発光ダイオード駆動装置において、図1の発光ダイオード駆動装置と異なる点は、電流設定部13に代えて電流設定部61を設けた点である。電流設定部61は、電流設定部13よりツェナーダイオードZD1を削除したのみであり、その他の構成は同様である。
以上のことより簡単、かつ、低コストで、完全白色光を含む、複数の色の光を安定的に発光させつつ、明るさを変化させるように複数の色の光を発光する発光ダイオードの駆動を制御することが可能となる。
さらに、図1の発光ダイオード駆動装置においては、ツェナーダイオードZD1およびトランジスタQ1により、抵抗R1の一方の端部に印加される電圧を定電圧とすることで、抵抗R1に流れる電流I1を一定の電流とする構成例を説明してきたが、定電圧を発生できるものであれば、必ずしも、ツェナーダイオードZD1およびトランジスタQ1により構成されるものでなくてもよく、定電圧を発生するその他の構成を設けるようにしてもよい。
図14は、ツェナーダイオードZD1およびトランジスタQ1に代えて、シャントレギュレータSRを備えた電流設定部71を設けるようにした発光ダイオード駆動装置の構成例を示している。尚、図14において、図1と同一の機能を備えた構成については、同一の符号を付しており、その説明は適宜省略するものとする。
シャントレギュレータSRのカソード(図中のK)は、抵抗R5の他方の端部、およびトランジスタQ2乃至Q4のベースに接続され、アノード(図中のA)は、接地され、電圧出力端Vrefは、抵抗R2乃至R4の他方の端部に一括接続され、かつ、抵抗R1の一方の端部に接続されている。
シャントレギュレータSRは、電圧出力端Vrefより、温度に左右されることなく高精度で定電圧を発生することができるため、抵抗R1に流れる電流I1を高精度で一定の電流とすることができる。
結果として、温度特性による影響を受け難く、高い精度で安定した電流I1を設定することができ、発光ダイオードLED1乃至LED3により、完全白色光を含む複数の色の光を様々な明るさで安定的に発光させることが可能となる。
以上の如く、本発明によれば、複数の異なる色を発色する発光ダイオードにより、完全白色光を含む様々な色の光を、様々な明るさで安定的に発光させることが可能となる。
尚、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理は、もちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理を含むものである。
11,11’,11” 作動停止部
12,12’,12” 電流設定部
13,13’,13” 電流設定部
20 制御部
21乃至24 開閉部
31 制御部
32 切替部
41 制御部
42,42’,42” 開閉部
51 電流設定部
61 電流設定部
71 電流設定部
12,12’,12” 電流設定部
13,13’,13” 電流設定部
20 制御部
21乃至24 開閉部
31 制御部
32 切替部
41 制御部
42,42’,42” 開閉部
51 電流設定部
61 電流設定部
71 電流設定部
Claims (10)
- 複数の発光ダイオードを備え、前記複数の発光ダイオードの発光をそれぞれ調整することにより光を発光させる発光ダイオード駆動装置において、
定電圧を発生する定電圧発生手段と、
前記定電圧発生手段と並列に接続された第1の抵抗器からなり、前記第1の抵抗器に流れる電流値を設定する第1の電流設定手段と、
前記発光ダイオード、トランジスタ、および第2の抵抗器をそれぞれ複数有し、
前記トランジスタのコレクタが、それぞれ前記発光ダイオードのカソードに接続され、
前記トランジスタのエミッタが、それぞれ前記第2の抵抗器を介した後、一括接続され、
前記トランジスタのベースが、一括接続された後、駆動電源に接続され、
前記複数の発光ダイオードのそれぞれを駆動する電流を設定する第2の電流設定手段と、
前記第1の電流設定手段、前記第2の電流設定手段、または前記発光ダイオードに接続され、前記発光ダイオードの駆動、もしくは発光を停止させる作動停止手段と
を備え、
前記第1の電流設定手段と、前記第2の電流設定手段とを直列に接続する
発光ダイオード駆動装置。 - 前記複数の発光ダイオードは、それぞれ異なる色を発光する
請求項1の発光ダイオード駆動装置。 - 前記複数の発光ダイオードは、同一の色を発光する
請求項1の発光ダイオード駆動装置。 - 前記定電圧発生手段は、ツェナーダイオード、もしくはダイオードの順方向電位、または、トランジスタのベースとエミッタ間の電位を利用したものである
請求項1の発光ダイオード駆動装置。 - 前記第2の電流設定手段は、前記トランジスタのエミッタに接続された抵抗器の抵抗値比率に対応する電流分配比率で複数の発光ダイオードのそれぞれを駆動する電流を設定する
請求項1の発光ダイオード駆動装置。 - 複数の発光ダイオードを各々並列に開閉する開閉手段をさらに備える
請求項1の発光ダイオード駆動装置。 - 方形波を発生する方形波発生手段をさらに備え、
前記作動停止手段は、前記方形波発生手段により発生される方形波の波形に対応してONまたはOFFに駆動する
請求項1の発光ダイオード駆動装置。 - 前記複数の発光ダイオードに対して、前記定電圧発生手段を共用する
請求項1の発光ダイオード駆動装置。 - 前記複数の発光ダイオードのそれぞれに対して前記作動停止手段を備える
請求項1の発光ダイオード駆動装置。 - 請求項1乃至9のいずれか1つの発光ダイオード駆動装置を備える遊技機。
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