(57)【要約】      （修正有）【課題】発光素子による出射光強度をＰＷＭ制御する際の精度を向上させること。【解決手段】発光素子４をＰＷＭ制御するための装置であって、発光素子へ電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ２と、ＤＣ−ＤＣコンバータにおけるＰＷＭ制御の制御値を設定する設定部１４と、発光素子に流れる電流が相対的に高い期間であるオン時間の長さの実際値を検出する検出部１３と、制御値に対応するオン時間の長さの期待値と、検出部により検出されるオン時間の長さの実際値との差分に基づき、当該差分が少なくなるように、設定部により設定される制御値を補正する補正部１４を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子をＰＷＭ制御するための装置であって、
前記発光素子へ電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータにおけるＰＷＭ制御の制御値を設定する設定部と、
前記発光素子に流れる電流が相対的に高い期間であるオン時間の長さの実際値を検出する検出部と、
前記制御値に対応する前記オン時間の長さの規定値と、前記検出部により検出される前記オン時間の長さの実際値との差分に基づき、当該差分が少なくなるように、前記設定部により設定される前記制御値を補正する補正部と、
を含む、発光素子の制御装置。
【請求項２】
前記制御値と前記オン時間の長さの規定値との対応関係を示すデータを格納するメモリを更に備え、
前記補正部は、前記メモリから前記オン時間の長さの規定値を取得して前記制御値を補正する、
請求項１に記載の発光素子の制御装置。
【請求項３】
前記オン時間の長さの規定値と前記オン時間の長さの実際値との差分は、前記発光素子を含む回路上における寄生抵抗及び／又は寄生容量により生じるものである、
請求項１又は２に記載の発光素子の制御装置。
【請求項４】
発光素子をＰＷＭ制御するための方法であって、
前記発光素子へ電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータにおけるＰＷＭ制御の制御値を設定する第１ステップと、
前記発光素子に流れる電流が相対的に高い期間であるオン時間の長さの実際値を検出する第２ステップと、
前記制御値に対応する前記オン時間の長さの規定値と、前記第２ステップにより検出される前記オン時間の長さの実際値との差分に基づき、当該差分が少なくなるように前記制御値を補正する第３ステップと、
を含む、発光素子の制御方法。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか１項に記載の制御装置と、
当該制御装置によって制御される発光素子と、
を備える照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等の発光素子の点灯制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許第６２０１７００号公報（特許文献１）には、複数の光源を備えた車両用の前照灯装置において、複数の光源の出射光強度（光度）を個々独立して制御することが記載されており、各光源としてはＬＥＤランプが記載されている。
【０００３】
上記のようなＬＥＤを用いた光源において、ＬＥＤの出射光強度を制御する方法の１つとして、ＬＥＤに供給する電圧をＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御する方法がある。この場合、電圧のデューティ比を増減することで出射光強度を制御することができる。
【０００４】
ところで、上記のようにＬＥＤの出射光強度をＰＷＭ制御によって制御する際に、ＬＥＤに対して電圧が印加されてから実際にＬＥＤに電流が流れるまでにはタイムラグがある。これは、ＬＥＤを含んだ回路上に存在する寄生容量や寄生抵抗によるものである。このタイムラグは、多くの場合、数μｓ程度のわずかなものである。
【０００５】
しかし、例えばＬＥＤの出射光強度を非常に低くする場合には上記のライムラグの影響が無視できなくなる場合がある。電圧が印加される期間であるオン時間が非常に短くなるため、このオン時間に対するタイムラグの比率が高くなるからである。このため、期待する出射光強度を得るために設定された本来のオン時間よりも実際のオン時間が短くなり、出射光強度が期待したものにならなくなるという不都合がある。なお、このような不都合は車両用の前照灯装置に限らず、ＬＥＤなどの発光素子を用いる照明装置において共通して生じ得るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第６２０１７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明に係る具体的態様は、発光素子による出射光強度をＰＷＭ制御する際の精度を向上させることが可能な技術を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［１］本発明に係る一態様の制御装置は、（ａ）発光素子をＰＷＭ制御するための装置であって、（ｂ）前記発光素子へ電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、（ｃ）前記ＤＣ−ＤＣコンバータにおけるＰＷＭ制御の制御値を設定する設定部と、（ｄ）前記発光素子に流れる電流が相対的に高い期間であるオン時間の長さの実際値を検出する検出部と、（ｅ）前記制御値に対応する前記オン時間の長さの期待値と、前記検出部により検出される前記オン時間の長さの実際値との差分に基づき、当該差分が少なくなるように、前記設定部により設定される前記制御値を補正する補正部と、を含む、発光素子の制御装置である。
［２］本発明に係る一態様の制御方法は、（ａ）発光素子をＰＷＭ制御するための方法であって、（ｂ）前記発光素子へ電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータにおけるＰＷＭ制御の制御値を設定する第１ステップと、（ｃ）前記発光素子に流れる電流が相対的に高い期間であるオン時間の長さの実際値を検出する第２ステップと、（ｄ）前記制御値に対応する前記オン時間の長さの期待値と、前記第２ステップにより検出される前記オン時間の長さの実際値との差分に基づき、当該差分が少なくなるように前記制御値を補正する第３ステップと、を含む、発光素子の制御方法である。
［３］本発明に係る一態様の照明装置は、上記の制御装置と、当該制御装置によって制御される発光素子と、を備える照明装置である。
【０００９】
上記構成によれば、発光素子による出射光強度をＰＷＭ制御する際の精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、一実施形態の発光素子の駆動装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、発光素子に流れる電流を示す概念的な波形図である。
【図３】図３は、制御部における動作手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、車両用灯具の構成例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、一実施形態の発光素子の駆動装置の構成を示す図である。図示の発光素子の駆動装置（制御装置）は、電源１から電力供給を受けて発光素子の点灯状態を制御するためのものであり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２、制御部３、発光素子４、電流検出用抵抗素子５を含んで構成されている。なお、回路中の抵抗６は寄生抵抗を表しており、容量７は寄生容量を表している。
【００１２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、スイッチング方式のものであり、制御部３から与えられる制御信号に基づいたデューティ比でパルス幅変調された直流電圧を発光素子４へ供給する。この直流電圧のデューティ比により発光素子４の光強度を制御できる。
【００１３】
制御部３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２における直流電圧のデューティ比を設定するための制御信号を生成してＤＣ−ＤＣコンバータ２へ供給する。
【００１４】
発光素子４は、例えばＬＥＤであり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２から電圧供給を受けて光を放出する。ここでは１つの発光素子４を示しているが、複数の発光素子が直列、並列ないし直並列に接続されたものであってもよい。
【００１５】
電流検出用抵抗素子５は、発光素子４と直列に接続されており、発光素子４に流れる電流を制御部３が検出するために用いられる。
【００１６】
なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ２、制御部３および電流検出用抵抗素子５を含んで「発光素子の制御装置」が構成されている。
【００１７】
上記した制御部３は、例えばマイクロコンピュータにおいて所定の動作プログラムを実行させることによって実現されるものであり、ＰＷＭ信号生成部（設定部）１１、メモリ１２、ＰＷＭ出力時間検出部（検出部）１３、補正値設定部（補正部）１４を含んで構成されている。
【００１８】
ＰＷＭ信号生成部１１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２において生成する直流電圧のデューティ比（制御値）を設定するための制御信号を生成してＤＣ−ＤＣコンバータ２へ供給する。なお、制御値としてデューティ比ではなくパルス幅を用いてもよい。
【００１９】
メモリ１２は、例えば不揮発性メモリであり、ＰＷＭ信号生成部１１によって生成された制御信号により示されるデューティ比によって発光素子４に電圧が供給された際に発光素子４に流れる電流が相対的に高い期間であるオン時間の規定値を示すデータを記憶している。具体的には、メモリ１２は、各デューティ比とそれに対するオン時間の規定値との対応を示すデータテーブルを記憶している。ここでいう「規定値」とは、例えば設計上あるいは理論上で期待されるオン時間の長さをいう。
【００２０】
ＰＷＭ出力時間検出部１３は、電流検出用抵抗素子５に流れる電流を用いて、発光素子４に流れる電流が相対的に高い期間であるオン時間の実際値（ＰＷＭ出力時間）を検出する。
【００２１】
補正値設定部１４は、ＰＷＭ信号生成部１１によって生成された制御信号により示されるデューティ比に対応するオン時間の規定値をメモリ１２から読み出し、このオン時間の規定値とＰＷＭ出力時間検出部１３によって検出されるＰＷＭ出力時間との差分を求め、この差分に応じて、ＰＷＭ出力時間がオン時間の規定値と同じになるかそれに近づくようにデューティ比を補正するための補正値を設定する。この補正値は、ＰＷＭ信号生成部１１に与えられる。それにより、ＰＷＭ信号生成部１１にて生成される制御信号が補正される。
【００２２】
図２は、発光素子に流れる電流を示す概念的な波形図である。これらの波形図を参照しながら制御部３の動作を説明する。図２（Ａ）において、発光素子４に流れる電流の規定値（図中点線で示す波形参照）におけるオン時間がｔ１であるとすると、実際値（図中実線で示す波形参照）におけるオン時間であるＰＷＭ出力時間ｔ２は、寄生容量や寄生抵抗の影響により遅延が生じる。このときＰＷＭ出力時間検出部１３は、ＰＷＭ出力時間ｔ２を検出する。また、補正値設定部１４は、メモリ１２からオン時間の規定値ｔ１を読み出し、これとＰＷＭ出力時間検出部１３により検出されたＰＷＭ出力時間ｔ２との差分Δｔを求める。そして、補正値設定部１４は、この差分Δｔに相当する時間だけ実際のオン時間であるＰＷＭ出力時間が長くなるように補正値を設定し、ＰＷＭ信号生成部１１へ与える。ＰＷＭ信号生成部１１は、補正値を反映してデューティ比を設定する。それにより、図２（Ｂ）に示すように、差分Δｔに相当する時間だけＰＷＭ出力時間が長くなるようにＰＷＭ信号生成部１１により設定されるデューティ比が補正される。
【００２３】
図３は、制御部における動作手順を示すフローチャートである。以下このフローチャートを参照しながら制御部において実施される制御方法について説明する。なお、フローチャートに示す各処理は、動作に矛盾が生じない限りにおいて適宜順番を入れ替えることも可能であり、図示の順にのみ限定されない。
【００２４】
制御部３のＰＷＭ出力時間検出部１３は、電流検出用抵抗素子５に流れるＬＥＤ電流を検出し（ステップＳ１１）、このＬＥＤ電流の波形からＰＷＭ出力時間を検出する（ステップＳ１２）。具体的には、電流検出用抵抗素子５によりＬＥＤ電流が電圧に変換され、この電圧の波形に基づいてＰＷＭ出力時間ｔ２（図２（Ａ）参照）が検出される。
【００２５】
次に、補正値設定部１４は、ＰＷＭ信号生成部１１によって生成された制御信号により示されるデューティ比に対応するオン時間の規定値ｔ１をメモリ１２から読み出し、この規定値のオン時間ｔ１とＰＷＭ出力時間検出部１３によって検出される実際のオン時間であるＰＷＭ出力信号ｔ２との差分（誤差）を求め、この差分が規定値ｔ１の１％以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。なお、「１％」という判定基準は一例であり、実際の状況に応じて適宜の値に設定できる。
【００２６】
誤差が１％以上の場合には（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、補正値設定部１４は、規定値ｔ１とＰＷＭ出力時間ｔ２の差分に応じて、ＰＷＭ出力時間が規定値と同じになるかそれに近づくようにオン時間を補正するための補正値を設定し、ＰＷＭ信号生成部１１へ出力する（ステップＳ１４）。補正値を受け取ったＰＷＭ信号生成部１１は、補正値を反映したデューティ比（ないしＰＷＭ幅）を設定し、それを示す制御信号をＤＣ−ＤＣコンバータ２へ出力する（ステップＳ１５）。
【００２７】
他方で、誤差が１％未満の場合には（ステップＳ１３；ＮＯ）、補正値設定部１４は、補正値を設定しない（ステップＳ１６）。ここでいう、補正値を設定しないという処理には、補正値を０に設定することも含む。この場合、ＰＷＭ信号生成部１１は、補正値を含まないデューティ比（ないしＰＷＭ幅）を設定し、それを示す制御信号をＤＣ−ＤＣコンバータ２へ出力する（ステップＳ１５）。
【００２８】
図４は、上記した実施形態の発光素子とその駆動装置を用いて構成される車両用灯具の構成例を示す概念図である。図示の車両用灯具は、３つのユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃを備えている。各ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、それぞれ上記した発光素子とその駆動装置（図１参照）を含んで構成されており、各ユニットごとに独立に光照射を行うことが可能であり、かつその際の出射光強度も独立に制御可能である。このような車両用灯具によれば、各ユニットにおける出射光強度を高精度に制御することが可能となる。
【００２９】
以上のような実施形態によれば、発光素子による出射光強度をＰＷＭ制御する際の精度を向上させることが可能となる。
【００３０】
なお、本発明は上記した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態では説明を分かりやすくするためにデューティ比の補正が理想的に行われる場合について説明したが、実際にはオン時間の差分Δｔが完全に補正される場合に限らず、オン時間の差分Δｔがより少なくなるように補正することでも本発明による効果が得られる。
【００３１】
また、上記した実施形態では本発明の適用例として車両用灯具を示していたが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、発光素子を用いて構成される種々の照明装置（ないし光源）に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１：電源
２：ＤＣ−ＤＣコンバータ
３：制御部
４：発光素子（ＬＥＤ）
５：電流検出用抵抗素子
６：寄生抵抗
７：寄生容量
１１：ＰＷＭ信号生成部
１２：メモリ
１３：ＰＷＭ出力時間検出部
１４：補正値設定部
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ：ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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