(57)【要約】【課題】基準となる電圧供給源を必要とせず、ＬＥＤ素子の異常検知の信頼性を高めることが可能なＬＥＤ異常検出回路、列車用表示器、ＬＥＤ駆動回路、およびＬＥＤ異常検出方法を得る。【解決手段】複数個のＬＥＤ２１〜２３と、これらのＬＥＤ２１〜２３が直列に接続されたＬＥＤ群２４に流れる電流Ｉａを制限する抵抗１３と、ＬＥＤ群２４に電圧Ｖａｎを印加する電源１１とを備え、各ＬＥＤ２１〜２３の異常を検出するＬＥＤ異常検出回路１００であって、電圧Ｖａｎを、ＬＥＤ２１〜２３の駆動電圧単位で段階的に変化させる制御部１０と、ＬＥＤ群２４に直列に接続され、ＬＥＤ群２４に電流Ｉａが流れているか否かを検出する検出部１２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のＬＥＤと、これらのＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤ群に流れる電流を制限する抵抗と、前記ＬＥＤ群に電源電圧を印加する電源とを備え、前記各ＬＥＤの異常を検出するＬＥＤ異常検出回路であって、
前記電源電圧を、前記ＬＥＤの駆動電圧単位で段階的に変化させる制御部と、
前記ＬＥＤ群に直列に接続され、前記ＬＥＤ群に電流が流れているか否かを検出する検出部と、
を備えたことを特徴とするＬＥＤ異常検出回路。
【請求項２】
前記制御部は、
前記電源電圧を、前記駆動電圧単位で段階的に増加させ、
前記検出部は、
前記駆動電圧単位で前記電流の有無を判定し、ショート状態のＬＥＤの個数を検出することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ異常検出回路。
【請求項３】
前記検出部は、
前記電源電圧が、零電圧から前記駆動電圧単位で増加する際、前記駆動電圧単位で前記電流の有無を判定し、ショート状態のＬＥＤの個数を検出することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ異常検出回路。
【請求項４】
前記制御部は、
前記電源電圧を、前記駆動電圧単位で段階的に減少させ、
前記検出部は、
前記駆動電圧単位で前記電流の有無を判定し、ショート状態のＬＥＤの個数を検出することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ異常検出回路。
【請求項５】
前記検出部は、
前記電源電圧が、前記ＬＥＤ群の駆動電圧から前記ＬＥＤの駆動電圧単位で減少する際、前記駆動電圧単位で前記電流の有無を判定し、ショート状態のＬＥＤの個数を検出することを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ異常検出回路。
【請求項６】
列車内機器の状態を管理する列車情報管理装置に適用され、請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤ異常検出回路を備えた列車用表示器であって、
前記ＬＥＤ異常検出回路内の前記検出部が、ショート状態のＬＥＤの個数を検出し、ＬＥＤ異常検出信号を前記列車情報管理装置に出力する構成としたことを特徴とする列車用表示器。
【請求項７】
複数個のＬＥＤと、これらのＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤ群に流れる電流を制限する抵抗と、前記ＬＥＤ群に電源電圧を印加する電源とを備え、前記各ＬＥＤの異常を検出する機能を有するＬＥＤ駆動回路であって、
前記電源電圧を、前記ＬＥＤの駆動電圧単位で段階的に変化させる制御部と、
前記ＬＥＤ群に直列に接続され、前記ＬＥＤ群に電流が流れているか否かを検出する検出部と、
を備えたことを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
【請求項８】
前記制御部は、
前記電源電圧を、前記駆動電圧単位で段階的に増加させ、
前記検出部は、
前記駆動電圧単位で前記電流の有無を判定し、ショート状態のＬＥＤの個数を検出することを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項９】
前記検出部は、
前記電源電圧が、零電圧から前記駆動電圧単位で増加する際、前記駆動電圧単位で前記電流の有無を判定し、ショート状態のＬＥＤの個数を検出することを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記電源電圧を、前記駆動電圧単位で段階的に減少させ、
前記検出部は、
前記駆動電圧単位で前記電流の有無を判定し、ショート状態のＬＥＤの個数を検出することを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項１１】
前記検出部は、
前記電源電圧が、前記ＬＥＤ群の駆動電圧から前記ＬＥＤの駆動電圧単位で減少する際、前記駆動電圧単位で前記電流の有無を判定し、ショート状態のＬＥＤの個数を検出することを特徴とする請求項１０に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項１２】
複数個のＬＥＤと、これらのＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤ群に流れる電流を制限する抵抗と、前記ＬＥＤ群に電源電圧を印加する電源とを備え、前記各ＬＥＤの異常を検出するＬＥＤ異常検出回路に適用可能なＬＥＤ異常検出方法であって、
前記電源電圧を、前記ＬＥＤの駆動電圧単位で段階的に変化させる制御ステップと、
前記制御ステップからの制御情報に対応する前記電源電圧を前記ＬＥＤ群に印加するステップと、
前記ＬＥＤ群に電流が流れているか否かを検出する電流検出ステップと、
前記電流検出ステップによる前記電流の有無を判定し、ショート状態のＬＥＤの個数を検出するステップと、
を含むことを特徴とするＬＥＤ異常検出方法。
【請求項１３】
複数個のＬＥＤと、これらのＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤ群に流れる電流を制限する抵抗と、前記ＬＥＤ群に電源電圧を印加する電源とを備え、前記各ＬＥＤの異常を検出する機能を有するＬＥＤ駆動回路に適用可能なＬＥＤ異常検出方法であって、
前記電源電圧を、前記ＬＥＤの駆動電圧単位で段階的に変化させる制御ステップと、
前記制御ステップからの制御情報に対応する前記電源電圧を前記ＬＥＤ群に印加するステップと、
前記ＬＥＤ群に電流が流れているか否かを検出する電流検出ステップと、
前記電流検出ステップによる前記電流の有無を判定し、ショート状態のＬＥＤの個数を検出するステップと、
を含むことを特徴とするＬＥＤ異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子の異常状態を検出するＬＥＤ異常検出回路、列車用表示器、ＬＥＤ駆動回路、およびＬＥＤ異常検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今の動向として、ＬＥＤ素子を用いた製品は多岐にわたり、表示デバイスのみに留まらず照明や電球の代わりとして使用されるようになりつつある。また、ＬＣＤディスプレイのバックライトにおいても小型のものは既にＬＥＤ素子化され、大型のものでも蛍光管に代わりＬＥＤ素子化が進んでいる。
【０００３】
これら照明の代用として使われるＬＥＤ素子は、照度を取るために複数個のＬＥＤ素子を用いることが多く、コストや効率面からそれらのＬＥＤ素子はいくつか直列で接続されている場合が多い。蛍光管や電球が切れた場合には、電流が流れなくなる状態になるが、ＬＥＤ素子は、短絡状態になる場合と開放状態になる場合がある。このようなＬＥＤ素子の異常状態のうち、特に短絡状態の場合には、視覚的に短絡状態のＬＥＤ素子を発見しにくいときがあるため、短絡状態のＬＥＤ素子を検出する手段が従来から求められていた。
【０００４】
下記特許文献１に示される従来技術は、ＬＥＤ素子が短絡と解放の故障を検出するために、ＬＥＤ素子の順方向電圧ＶＦの低下と上昇を異常判定の基準電圧として、ＬＥＤ素子に印加される電圧で異常を検出している。
【０００５】
また、下記特許文献２に示される従来技術は、複数のＬＥＤ素子のうち１つのＬＥＤ素子の順方向電圧ＶＦと全体の電圧とを相対的に比較することによって異常を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−２８７４９２号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１および２に示される従来技術は、正常時にＬＥＤ素子に印加される電圧と、異常時にＬＥＤ素子に印加される電圧を比較する必要があるため、これらの電圧の基準となる電圧供給源が必要となるという課題があった。
【０００８】
また、上記特許文献１および２に示される従来技術は、例えば、直列に接続された複数のＬＥＤ素子の内、所定のＬＥＤ素子が短絡状態となった場合、正常なＬＥＤ素子に高い電圧が印加されてしまうため、ＬＥＤ素子の保護の観点から望ましくないという問題があった。すなわち、上記特許文献１および２に示される従来技術は、ＬＥＤ素子に印加する電圧を段階的に変化させる事で異常を検出するようには構成されていないため、異常検知の信頼性が低いという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、基準となる電圧供給源を必要とせず、ＬＥＤ素子の異常検知の信頼性を高めることが可能なＬＥＤ異常検出回路、列車用表示器、ＬＥＤ駆動回路、およびＬＥＤ異常検出方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数個のＬＥＤと、これらのＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤ群に流れる電流を制限する抵抗と、前記ＬＥＤ群に電源電圧を印加する電源とを備え、前記各ＬＥＤの異常を検出するＬＥＤ異常検出回路であって、前記電源電圧を、前記ＬＥＤの駆動電圧単位で段階的に変化させる制御部と、前記ＬＥＤ群に直列に接続され、前記ＬＥＤ群に電流が流れているか否かを検出する検出部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、直列に接続されたＬＥＤ素子に印加される電圧を、各ＬＥＤ素子の順方向電圧単位で段階的に変化させ、そのときの電流値を検知するようにしたので、基準となる電圧供給源を必要とせず、ＬＥＤ素子の異常検知の信頼性を高めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかるＬＥＤ素子異常検出回路の一の構成例を示す図である。
【図２】図２は、ＬＥＤ素子異常検出回路の他の構成例を示す図である。
【図３】図３は、ＬＥＤ素子に印加される順方向電圧とＬＥＤ素子に流れる電流との関係を説明するための図である。
【図４】図４は、段階的に変化する電圧とＬＥＤ素子に流れる電流との関係を説明するための図である。
【図５】図５は、ＬＥＤ素子の異常を判定するフローチャートである。
【図６】図６は、複数のＬＥＤ群の異常を検出するための構成例を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２にかかるＬＥＤ素子異常検出回路によって段階的に変化する電圧とＬＥＤ素子に流れる電流との関係を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２にかかるＬＥＤ素子異常検出回路によりＬＥＤ素子の異常を判定するフローチャートである。
【図９】図９は、表示器に内蔵されたＬＥＤ素子異常検出回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかるＬＥＤ異常検出回路、列車用表示器、ＬＥＤ駆動回路、およびＬＥＤ異常検出方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるＬＥＤ素子異常検出回路１００の一の構成例を示す図であり、図２は、ＬＥＤ素子異常検出回路１００の他の構成例を示す図である。図１および図２に示されるＬＥＤ素子異常検出回路（以下単に「検出回路」と称する）１００は、主たる構成として、制御部１０、電源１１、電流検出部（検出部）１２、および抵抗１３を有して構成されている。
【００１５】
制御部１０は、複数のＬＥＤ素子（以下単に「ＬＥＤ」と称する）２１、２２、２３が直列に接続されたＬＥＤ群２４に印加される電圧を制御し、電源１１は、制御部１０からの制御情報に応じて、ＬＥＤ群２４に電圧Ｖａｎ（電源電圧）を印加する。
【００１６】
電流検出部１２は、ＬＥＤ群２４に流れる電流Ｉａを検出し、抵抗１３は、ＬＥＤ群２４に流れる電流Ｉａを制限する抵抗である。なお、電流検出部１２の配設位置は、電源１１の後段に配設されていればよいものとする。
【００１７】
このように構成された検出回路１００は、ＬＥＤ群２４に印加される電圧Ｖａｎを段階的に変化させると同時に、電流検出部１２によってＬＥＤ群２４に流れる電流Ｉａの有無を検出する構成を特徴としている。
【００１８】
以下、各ＬＥＤ２１〜２３の異常状態を検出する原理について説明する。各ＬＥＤ２１〜２３の異常状態には、ＬＥＤの電極間が短絡した状態（以下単に「ショート状態」と称する）と、ＬＥＤの電極間が開放している状態（以下単に「オープン状態」と称する）とが存在する。
【００１９】
たとえば、図１には３つのＬＥＤ素子２１〜２３が示されているが、検出回路１００は、電圧Ｖａｎを段階的に変化させることによって、ショート状態のＬＥＤの数量と、ＬＥＤがオープン状態であること、ＬＥＤが正常な状態であることを検出する。具体的には、電源１１は、制御部１０からの制御に応じて、電圧Ｖａｎを各ＬＥＤ２１〜２３に段階的に印加する。電流検出部１２は、ＬＥＤ群２４に電流Ｉａが流れているか否かを確認する。この電流Ｉａの値は、ＬＥＤが正常状態のときにＬＥＤ素子に流すべき電流値である。
【００２０】
図３は、ＬＥＤ素子に印加される順方向電圧とＬＥＤ素子に流れる電流との関係を説明するための図である。ＬＥＤ群２４の何れか１つのＬＥＤに印加される電圧をＶ、ＬＥＤが点灯し始める電流であるＬＥＤ駆動電流をＩＦ、ＬＥＤ駆動電流ＩＦが流れ始めるときの順方向電圧であるＬＥＤ駆動電圧をＶＦ、と定義した場合に、ＬＥＤ群２４を点灯させるために必要な最低電圧は、ｎＶＦ（Ｖ）である。抵抗１３の抵抗値Ｒは、Ｒ＝Ｖ−ＶＦ/ＩＦ（Ω）として表わすことができる。
【００２１】
ここで、ＬＥＤ群２４の何れか１つのＬＥＤがオープン状態になった場合、ＬＥＤ群２４に電流が流れることはない。一方、ＬＥＤ群２４の何れか１つのＬＥＤがショート状態になったとき、ショート状態になったＬＥＤは導通状態となるため、擬似的に抵抗とみなすことができる。従って、ＬＥＤ群２４の何れか１つのＬＥＤがショート状態になったときには、点灯可能なＬＥＤの数は、ｎ−１個であり、このときのＬＥＤ群２４を点灯させるために必要な最低電圧は、（ｎ−１）ＶＦ（Ｖ）である。
【００２２】
上述同様に、ＬＥＤ群２４内のｍ個のＬＥＤがショート状態になった場合には、ＬＥＤ群２４を点灯可能な最低電圧は、（ｎ−ｍ）ＶＦ（Ｖ）である。
【００２３】
従って、ｎ個のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤ群２４のうち、ｍ個のＬＥＤがショート状態の場合、ＬＥＤ群２４は、（ｎ−ｍ）ＶＦ（Ｖ）の電圧で電流が流れて点灯する。
【００２４】
一方、ＬＥＤ群２４のうち、−１個のＬＥＤがショート状態の場合、当該ＬＥＤ群２４は、（ｎ−ｍ＋１）ＶＦ（Ｖ）の電圧では電流が流れて点灯するが、（ｎ−ｍ）ＶＦ（Ｖ）の電圧では電流が流れず点灯しない。
【００２５】
この原理を利用すれば、ＬＥＤ群２４に印加する電圧をＶａｎ(Ｖ)と定義した場合、電圧Ｖａｎ（Ｖ）は、１ＶＦ＜Ｖａｎ＜２ＶＦ、２ＶＦ＜Ｖａｎ＜３ＶＦ、３ＶＦ＜Ｖａｎ＜４ＶＦ、・・・（ｎ−１）ＶＦ＜Ｖａｎ＜ｎＶＦ、ｎＶＦ＜Ｖａｎのように設定される。本実施の形態にかかる検出回路１００は、このように設定された電圧Ｖａｎ（Ｖ）をＬＥＤ群２４に印加し、そのときに流れる電流を検出することによって、ショート状態のＬＥＤの状態を確認することが可能である。すなわち、検出回路１００は、電源電圧を、零電圧からＬＥＤの駆動電圧単位で段階的に変化させて、ＬＥＤ群２４に電流が流れているか否かを検出することによって、ショート状態のＬＥＤの状態を確認する。
【００２６】
以下、検出回路１００の動作を説明する。図４は、段階的に変化する電圧とＬＥＤ素子に流れる電流との関係を説明するための図であり、図５は、ＬＥＤ素子の異常を判定するフローチャートである。
【００２７】
図４において、図４（ａ）は、ＬＥＤが３個（ｎ＝３）直列に接続されたＬＥＤ群２４に対して、電圧を駆動電圧単位で段階的に印加する状態を示している。電圧Ｖａ１〜Ｖａ４のステップ幅は、ＬＥＤの順方向電圧ＶＦと略同等の電圧である。また、ＬＥＤの固体ばらつきによる異常検出の限界値は、例えば、順方向電圧ＶＦの最小値をＶＦｍｉｎ、順方向電圧ＶＦの最大値をＶＦｍａｘと定義した場合、（ＶＦｍａｘ−ＶＦｍｉｎ）×ｎ＜ＶＦｍｉｎとして示すことができる。なお、抵抗１３による電圧降下分の電圧の高さは、本発明の主眼ではないため、図示を省略している。
【００２８】
図４（ｂ）〜（ｆ）は、駆動電圧単位で段階的に印加される電圧の高さに応じて、ＬＥＤ群２４に流れる電流の有無を示している。
【００２９】
図４（ｂ）は、３つのＬＥＤがショート状態のときの電流を示すものであり、電圧Ｖａ１（ｍ＝１）が印加されたときＬＥＤ群２４に電流Ｉ１が流れる。図４（ｃ）は、２つのＬＥＤがショート状態のときの電流を示すものであり、電圧Ｖａ２（ｍ＝２）が印加されたときＬＥＤ群２４に電流Ｉ２が流れ、図４（ｄ）は、１つのＬＥＤがショート状態のときの電流を示すものであり、電圧Ｖａ３（ｍ＝３）が印加されたときＬＥＤ群２４に電流Ｉ３が流れる。
【００３０】
図４（ｅ）は、ＬＥＤが正常なときの電流を示すものであり、電圧Ｖａ４（ｍ＝４）が印加されたときＬＥＤ群２４に電流Ｉ４が流れる。図４（ｆ）は、ＬＥＤがオープンのときの電流を示すものであり、電圧Ｖａ４（ｍ＝４）が印加された場合であってもＬＥＤ群２４には電流が流れない。
【００３１】
以下、図５を用いて検出回路１００の動作を説明する。制御部１０は、ステップＳ１０で設定されたｍの値、またはステップＳ１５でインクリメントされたｍの値に対応する出力電圧Ｖａｍ（例えば、Ｖａ１〜Ｖａ４）を設定する（ステップＳ１１）。電源１１は、設定された出力電圧Ｖａｍに対応する電圧をＬＥＤ群２４に印加する（ステップＳ１２）。
【００３２】
電流検出部１２は、電流Ｉａが流れていないと判定した場合（ステップＳ１３，Ｎｏ）、ｍ＝ｎ＋１であるか否かを判定する。ｎの値は、上述したように３であるため、ｍの値が１〜３の場合には、ステップＳ１５の工程に移行する（ステップＳ１４，Ｎｏ）。制御部１０は、ｍの値をインクリメントし（ステップＳ１５）、制御部１０は、ステップＳ１１以下の工程を繰り返す。
【００３３】
ステップＳ１３において、電流検出部１２は、電流Ｉａが流れていると判定した場合（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、ｍ＝ｎ＋１であるか否かを判定する。
【００３４】
ｍの値が１〜３の場合（ステップＳ１６，Ｎｏ）、電流検出部１２は、ｎ−ｍ＋１個のＬＥＤがショート状態であると判定する（ステップＳ１８）。例えば、ｍの値が１の場合、３つのＬＥＤがショート状態であり、ｍの値が２の場合、２つのＬＥＤがショート状態であり、ｍの値が３の場合、１つのＬＥＤがショート状態である。ＬＥＤがショート状態の場合、電源１１は、出力電源をＯＦＦにする（ステップＳ１９）。
【００３５】
ステップＳ１４において、電流検出部１２は、ｍの値が４の場合にはステップＳ２０の工程に移行し（ステップＳ１４，Ｙｅｓ）、ＬＥＤがオープン状態であると判定する（ステップＳ２０）。ＬＥＤがオープン状態の場合、電源１１は、出力電源をＯＦＦにする（ステップＳ２１）。
【００３６】
ステップＳ１６において、電流検出部１２は、ｍの値が４の場合（ステップＳ１６，Ｙｅｓ）、ＬＥＤが正常であると判定する（ステップＳ１９）。
【００３７】
図６は、複数のＬＥＤ群の異常を検出するための構成例を示す図である。図６に示される抵抗１３、複数のＬＥＤ群２５〜２７の一端に接続され、電流検出部１２は、複数のＬＥＤ群２５〜２７の他端に接続されている。このように構成することで、検出回路１００は、より多くのＬＥＤのショート状態、オープン状態を検出することが可能である。
【００３８】
なお、図６のように構成した場合、検出回路１００は、各ＬＥＤ群２５〜２７に対してブロック単位で電圧Ｖａｎを印加するように構成してもよい。すなわち、例えば、いずれか１つのＬＥＤ群（例えばＬＥＤ群２５）のみに段階的に電圧Ｖａｎを印加し、あるいは、いずれか２つのＬＥＤ群（例えばＬＥＤ群２５、２６）に段階的に電圧Ｖａｎを印加し、電流Ｉａを検出する態様であってもよい。
【００３９】
なお、本実施の形態にかかる検出回路１００による異常検出は、零電圧から電圧を上げる場合に限定されるものではなく、例えば、ＬＥＤに所定の大きさの電圧が印加されている状態から、電圧を段階的に増加させる場合にも適用可能である。
【００４０】
また、本実施の形態に示したＬＥＤ異常検出機能は、図示しないＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤドライバ）の内部に組み込むことも可能である。その場合、当該ＬＥＤドライバは、例えば、ＬＥＤの点灯時に、電圧を駆動電圧単位で段階的に変化させることによって、各ＬＥＤの異常を検出することが可能である。
【００４１】
以上に説明したように、本実施の形態にかかるＬＥＤ素子異常検出回路１００は、ＬＥＤ群２４に印加される電圧Ｖａｎを、各ＬＥＤの駆動電圧単位で段階的に変化させ、そのときにＬＥＤ群２４に流れる電流Ｉａの有無で異常を検知するようにしたので、基準となる電圧供給源を用いなくても容易にショート状態のＬＥＤを検出することが可能である。その結果、従来技術に比して回路を簡略化することが可能である。また、従来技術のように、正常なＬＥＤに対して高い電圧が印加されることがないため、異常検知の信頼性を向上させることが可能である。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態１にかかる検出回路１００は、電源電圧をＬＥＤの駆動電圧単位で段階的に増加させてＬＥＤの異常を検出する構成であったが、実施の形態２にかかる検出回路１００は、電源電圧を駆動電圧単位で段階的に減少させてＬＥＤの異常を検出する構成である。以下、実施の形態１と同様の部分については、同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。
【００４３】
図７は、本発明の実施の形態２にかかるＬＥＤ素子異常検出回路１００によって段階的に変化する電圧とＬＥＤ素子に流れる電流との関係を説明するための図であり、図８は、本発明の実施の形態２にかかるＬＥＤ素子異常検出回路１００によりＬＥＤ素子の異常を判定するフローチャートである。なお、実施の形態２にかかる検出回路１００の構成は、実施の形態１に示された検出回路１００と同等であるため、その構成の図示を省略する。
【００４４】
図７において、図７（ａ）は、ＬＥＤが３個（ｎ＝３）直列に接続されたＬＥＤ群２４に対して、電圧を駆動電圧単位で段階的に減少させる状態を示している。なお、抵抗１３による電圧降下分の電圧の高さは、本発明の主眼ではないため、図示を省略している。
【００４５】
図７（ｂ）〜（ｆ）は、駆動電圧単位で段階的に低められる電圧の高さに応じて、ＬＥＤ群２４に流れる電流の有無を示している。
【００４６】
図７（ｂ）は、ＬＥＤがオープンのときの電流を示すものであり、Ｖａ４（ｍ＝４）が印加されているとき、ＬＥＤ群２４には電流が流れない。
【００４７】
図７（ｃ）は、ＬＥＤが正常なときの電流を示すものであり、Ｖａ４（ｍ＝４）が印加されているとき、ＬＥＤ群２４に電流Ｉ５が流れている。
【００４８】
図７（ｄ）は、１つのＬＥＤがショート状態のときの電流を示すものであり、Ｖａ３（ｍ＝３）が印加されたときＬＥＤ群２４に電流Ｉ６が流れなくなる。同様に、図７（ｅ）は、２つのＬＥＤがショート状態のときの電流を示すものであり、Ｖａ２（ｍ＝２）が印加されたときＬＥＤ群２４に電流Ｉ７が流れなくなる。図７（ｆ）は、３つのＬＥＤがショート状態のときの電流を示すものであり、Ｖａ１（ｍ＝１）が印加されたときＬＥＤ群２４に電流Ｉ８が流れなくなる。
【００４９】
以下、図８を用いて本実施の形態にかかる検出回路１００の動作を説明する。制御部１０は、ステップＳ３０で設定されたｍの値（例えばｍ＝４）に対応する出力電圧Ｖａｍを設定する（ステップＳ３１）。電源１１は、設定された出力電圧Ｖａｍに対応する電圧をＬＥＤ群２４に印加する（ステップＳ３２）。
【００５０】
電流検出部１２は、ｍの値が４の場合において、電流Ｉａが流れていないと判定したとき（ステップＳ３３，Ｎｏ）、ＬＥＤがオープン状態であると判定する（ステップＳ３４）。この場合、電源１１は、出力電源をＯＦＦにする（ステップＳ３５）。
【００５１】
ステップＳ３３において、電流検出部１２は、電流Ｉａが流れていると判定した場合（ステップＳ３３，Ｙｅｓ）、制御部１０は、ｍの値をデクリメントし（ステップＳ３６）、出力電圧Ｖａｍを設定する（ステップＳ３７）。このときのｍの値は、例えばｍ＝３〜１である。電源１１は、設定された出力電圧Ｖａｍに対応する電圧を、ＬＥＤ群２４に印加する（ステップＳ３８）。
【００５２】
電流検出部１２は、電流Ｉａが流れていないと判定した場合（ステップＳ３９，Ｎｏ）、ｎ−ｍ個のＬＥＤがショート状態であると判定する（ステップＳ４０）。例えば、ｍの値が３の場合、０個のＬＥＤがショート状態（すなわち、正常状態）であり、ｍの値が２の場合、１つのＬＥＤがショート状態であり、ｍの値が１の場合、２つのＬＥＤがショート状態である。ショート状態のＬＥＤが検出された場合、電源１１は、出力電源をＯＦＦにする（ステップＳ４１）。
【００５３】
ステップＳ３９において、電流検出部１２は、電流Ｉａが流れていると判定した場合（ステップＳ３９，Ｙｅｓ）、制御部１０は、Ｖａｍ＝Ｖａ１であるか否かを判定する。Ｖａｍ＝Ｖａ１ではない場合（ステップＳ４２、Ｎｏ）、制御部１０は、ステップＳ３６からの工程を繰り返す。
【００５４】
ステップＳ４２において、Ｖａｍ＝Ｖａ１の場合（ステップＳ４２、Ｙｅｓ）、電流検出部１２は、ｎ個のＬＥＤがショート状態であると判定する（ステップＳ４３）。例えば、電流Ｉａが流れており、かつ、ｍの値が１の場合には、全てのＬＥＤがショート状態であると判定する。ショート状態のＬＥＤが検出された場合、電源１１は、出力電源をＯＦＦにする（ステップＳ４４）。
【００５５】
なお、本実施の形態にかかるＬＥＤ素子異常検出回路１００による異常検出は、ＬＥＤ群２４の駆動電圧（運用電圧）から、電圧を減少させる場合に限定されるものではなく、例えば、ＬＥＤ素子群２４の駆動電圧（運用電圧）を若干下げた状態から、ＬＥＤの駆動電圧単位で電圧を減少させる場合にも適用可能である。
【００５６】
なお、本実施の形態にかかるＬＥＤ異常検出機能は、実施の形態１と同様に、ＬＥＤドライバの内部に組み込むことも可能である。その場合、当該ＬＥＤドライバは、例えば、ＬＥＤの消灯時に、電圧を駆動電圧単位で段階的に減少させることによって、各ＬＥＤの異常を検出することが可能である。
【００５７】
以上に説明したように、本実施の形態にかかるＬＥＤ素子異常検出回路１００は、電源電圧を下げる際、電源電圧を駆動電圧単位で段階的に減少させ、駆動電圧単位で電流Ｉａの有無を判定するようにしたので、ショート状態のＬＥＤ個数を容易に検出することが可能である。その結果、例えば、ＬＥＤを消灯した後に、再び電圧を印加してＬＥＤの異常を確認するという作業を省略することが可能である。
【００５８】
実施の形態３．
実施の形態３は、鉄道車両に搭載される表示器６０（列車表示器）に、本発明の検出回路１００を適用した構成を示すものである。以下、実施の形態１、２と同様の部分については、同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。
【００５９】
図９は、表示器６０に内蔵されたＬＥＤ素子異常検出回路１００の構成を示す図である。図９（ａ）、（ｂ）に示されるように、鉄道車両５１には、乗客に広告情報などを提供する表示器６０が搭載され、当該表示器６０は、ＬＥＤと内蔵したエッジライト型の表示部６１と、図９（ｃ）に示される検出回路１００とを有して構成されている。表示部６１は、ＬＥＤの異常が検知された際に、表示部６１の端部に配設されたＬＥＤユニットを交換することができるように構成されている。
【００６０】
図９（ａ）において、ＬＥＤの異常が検出された場合には、検出回路１００から出力された異常検知情報が、例えば、列車内機器の状態を管理する列車情報管理装置を介して運転台に通知され、あるいは、無線によって地上側基地局５０を介して地上システムなどに通知される。
【００６１】
以上に説明したように、表示器６０に内蔵された検出回路１００は、ＬＥＤの異常が検知した場合、列車の運転台や地上システムなどに対して異常検出情報を通知するようにしたので、既存の設備を有効利用してＬＥＤの異常を管理することが可能である。
【００６２】
なお、実施の形態１〜３では、ＬＥＤの数量を３つとして説明したが、３つに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明は、ＬＥＤ素子の異常状態を検出することが可能なＬＥＤ異常検出回路、列車用表示器、ＬＥＤ駆動回路、およびＬＥＤ異常検出方法に適用可能であり、特に、基準となる電圧供給源を必要とせず、ＬＥＤ素子の異常検知の信頼性を高めることが可能な発明として有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  制御部
１１  電源
１２  電流検出部（検出部）
１３  抵抗
２１，２２，２３  ＬＥＤ素子
２４，２５，２６，２７  ＬＥＤ群
５０  基地局
５１  鉄道車両
６０  表示器（列車表示器）
６１  表示部
１００  ＬＥＤ素子異常検出回路
Ｉａ，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６，Ｉ７，Ｉ８  電流
Ｖａｎ，Ｖａｍ  電圧（電源電圧）
ＶＦ  ＬＥＤ駆動電圧
ＩＦ  ＬＥＤ駆動電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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