(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流が供給されることで発光する発光素子と、
前記発光素子のデューティ比と、前記デューティ比で許容される電流値との関係を示す情報を記憶する記憶部と、
前記発光素子の輝度を制御する輝度制御部と、
ユーザから入力されるデューティ比および電流値に関する設定情報を受け付ける設定情報受付部とを有する輝度制御装置であって、
前記記憶部には、前記発光素子におけるデューティ比の閾値および電流値の閾値を示す情報が記憶されており、
前記輝度制御部は、
前記設定情報受付部にて受け付けたデューティ比および電流値が、前記記憶部に記憶されている前記発光素子におけるデューティ比および電流値のいずれかの閾値を超える場合には、前記発光素子において許容されている最大の電流値を超えない電流値と、その電流値において許容されるデューティ比とで前記発光素子の輝度を制御する、
ことを特徴とする輝度制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の輝度制御装置であって、
前記記憶部には、前記発光素子において許容されている電流値とデューティ比の関係に応じたパルス幅を示す情報が記憶されており、
前記輝度制御部は、
前記記憶部を参照して請求項１に記載の方法で決定された電流値とデューティ比との関係に応じたパルス幅を特定し、その特定したパルス幅で前記発光素子の輝度を制御する、
ことを特徴とする輝度制御装置。
【請求項３】
ユーザから入力されるデューティ比および電流値に関する設定情報を受け付ける設定情報受付部と、発光素子のデューティ比と前記デューティ比で許容される電流値との関係を示す情報、並びに、前記発光素子におけるデューティ比の閾値および電流値の閾値を示す情報を記憶する記憶部と、前記発光素子の輝度を制御する輝度制御部とを有する輝度制御装置で用いられる輝度制御方法であって、
前記輝度制御部が、前記設定情報受付部にて受け付けたデューティ比および電流値が前記記憶部に記憶されている前記発光素子におけるデューティ比および電流値のいずれかの閾値を超える場合に、前記発光素子において許容されている最大の電流値を超えない電流値と、その電流値において許容されるデューティ比とで前記発光素子の輝度を制御するステップを有する、
ことを特徴とする輝度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道における輝度制御装置および輝度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流電流が供給されることで発光する発光モジュール（たとえば、有機ＥＬ素子やＬＥＤを光源に用いたもの）を備えた照明器具が種々提供されている。この種の照明器具において、発光モジュールの調光制御が可能なものとしては、たとえば、発光モジュールに直流電流を所定の周期で間欠的に供給し、１周期に対する直流電流を供給する期間の比率であるデューティ比を調節するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行うことで発光モジュールの光出力を調節する構成が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、上述したようなＰＷＭ制御ではなく、発光モジュールに供給される直流電流の大きさを調節することで、発光モジュールの光出力を調節する振幅制御と称される調光方式を採用した照明器具も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４０８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、鉄道で用いられる特殊信号発光機、鉄道用信号機、合図器、および標識などの鉄道用発光機に、ＬＥＤが用いられるようになってきている。鉄道用発光機は、色灯の点灯又は滅灯により、列車の運転士に現示（信号や指示を表わすこと）等を伝達する装置であることから、高い輝度で発光させることが望まれる。
【０００６】
特許文献１には、ＰＷＭ制御によって熱の発生を抑制したり、発光モジュールの破損を防止することを目的に、ＬＥＤに流す電流を制限する方法が示されているが、点灯する時間が長くない使用条件において、高い輝度で発光されるような技術は示されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、上述の課題を解決するために、発光素子を用いた鉄道用発光機から高い輝度を得ることができる輝度制御装置および輝度制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の輝度制御装置は、電流が供給されることで発光する発光素子と、前記発光素子のデューティ比と、前記デューティ比で許容される電流値との関係を示す情報を記憶する記憶部と、前記発光素子の輝度を制御する輝度制御部と、ユーザから入力されるデューティ比および電流値に関する設定情報を受け付ける設定情報受付部とを有する輝度制御装置であって、前記記憶部には、前記発光素子におけるデューティ比の閾値および電流値の閾値を示す情報が記憶されており、前記輝度制御部は、前記設定情報受付部にて受け付けたデューティ比および電流値が、前記記憶部に記憶されている前記発光素子におけるデューティ比および電流値のいずれかの閾値を超える場合には、前記発光素子において許容されている最大の電流値を超えない電流値と、その電流値において許容されるデューティ比とで前記発光素子の輝度を制御することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の輝度制御装置の他の側面は、上述した構成に加えて、記憶部には、発光素子において許容されている電流値とデューティ比の関係に応じたパルス幅を示す情報が記憶されており、輝度制御部は、記憶部を参照して決定された電流値とデューティ比との関係に応じたパルス幅を特定し、その特定したパルス幅で発光素子の輝度を制御することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の輝度制御方法は、ユーザから入力されるデューティ比および電流値に関する設定情報を受け付ける設定情報受付部と、発光素子のデューティ比と前記デューティ比で許容される電流値との関係を示す情報、並びに、前記発光素子におけるデューティ比の閾値および電流値の閾値を示す情報を記憶する記憶部と、前記発光素子の輝度を制御する輝度制御部とを有する輝度制御装置で用いられる輝度制御方法であって、前記輝度制御部が、前記設定情報受付部にて受け付けたデューティ比および電流値が前記記憶部に記憶されている前記発光素子におけるデューティ比および電流値のいずれかの閾値を超える場合に、前記発光素子において許容されている最大の電流値を超えない電流値と、その電流値において許容されるデューティ比とで前記発光素子の輝度を制御するステップを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、発光素子を用いた鉄道用発光機から高い輝度を得ることができる輝度制御装置および輝度制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態である輝度制御装置１の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示すＬＥＤ駆動回路３の構成例を示す図である。
【図３】ＬＥＤ１１におけるデューティ比と許容されている最大電流値およびパルス幅との関係の一例を示す図である。
【図４】デューティ比に応じた最大電流値を流した場合の平均輝度の違いを示す図である。
【図５】図４のデューティ比と時間ｔの関係を示す図であり、（Ａ）は、デューティ比１００％であるときの電流Ｉと時間ｔの関係を示す図であり、（Ｂ）は、デューティ比５０％であるときの電流Ｉと時間ｔの関係を示す図である。
【図６】図２に示すＬＥＤ１１の輝度の制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】図２に示すＬＥＤ駆動回路３の他の制御処理例を示すフローチャートである。
【図８】図２に示すＬＥＤ駆動回路３の他の制御処理例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態の輝度制御装置および輝度制御方法について、図１〜図８を参照しながら説明する。なお、以下の説明における、輝度制御装置１は、たとえば鉄道用特殊信号発光機のＬＥＤ（Light Emitting Diode、以下単に「ＬＥＤ」という。）モジュールとして使用されるが、それ以外の他の装置（たとえばＴＶのリモコン用、監視カメラの照明用のＬＥＤモジュールなど）に使用されるものであってもよい。なお、鉄道用特殊信号発光機とは、線路脇、踏切周辺等に配置され、非常事態の際に不図示の非常スイッチが押されるとＯＮ状態になり、近赤外ＬＥＤが点滅し、鉄道関係者に非常事態発生を報知することができる装置のことである。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態である輝度制御装置１の一例を示すブロック図である。図１の輝度制御装置１は、ＣＰＵ２、ＬＥＤ駆動回路３、メモリ４、設定情報受付部５が含まれている。
【００１８】
ＣＰＵ２は、ＬＥＤ駆動回路３に必要な命令を出力したり、外部から供給される入力情報を受け取ったり、後述するメモリ４に格納されているテーブル４Ａから情報を読み出したりして演算処理、一時記憶格納処理等を実行する中央処理装置である。なお、ＣＰＵ２は、輝度制御装置１の他の構成要素に必要な命令を出力し、データ信号の送受信を行ったり、必要な演算処理、一時記憶格納処理等を実行することもできる。
【００１９】
ＬＥＤ駆動回路３は、ＣＰＵ２からの制御信号に基づいて、後述するＬＥＤ１１−１，ＬＥＤ１１−２,…ＬＥＤ１１−ｎを駆動させて発光させる回路である。
【００２０】
図２は、図１に示すＬＥＤ駆動回路３の構成例を示す図である。ＬＥＤ駆動回路３には、ＬＥＤ１１−１，ＬＥＤ１１−２,…ＬＥＤ１１−ｎ（以下、特に区別する必要がないときは、「ＬＥＤ１１」という。）、昇圧回路１２、制御回路１３、ＦＥＴ１４−１,ＦＥＴ１４−２,…ＦＥＴ１４−ｎ（以下、特に区別する必要がないときは、「ＦＥＴ１４」という。）から構成される。ＬＥＤ駆動回路３は、ＣＰＵ２からの制御信号（クロック信号、データ信号など）によって、ＬＥＤ１１を任意の駆動電流で駆動し、任意の輝度で発光させることができる。
【００２１】
ＬＥＤ１１は、発光素子の一例であり、順方向に電圧を加えた際に発光する半導体素子である。なお、ＬＥＤ駆動回路３は複数のＬＥＤ１１を有する構成としているが、一つのＬＥＤ１１で構成されるものであってもよい。
【００２２】
昇圧回路１２は、ＤＣ−ＤＣコンバータより構成され、図示せぬ電源から供給される入力電圧ＶｉｎをＬＥＤ１１が駆動可能な駆動電圧としての出力電圧Ｖoutまで昇圧させる。昇圧回路２は、出力電圧ＶoutをＬＥＤ１１のアノードに供給する。
【００２３】
制御回路１３は、ＣＰＵ２から供給されるクロック信号およびデータ信号に基づいて、ＬＥＤ１１の輝度を制御する。制御回路１３は、ＣＰＵ２からバス（データバス、アドレスバス）を介して供給される制御信号（クロック信号およびデータ信号）を受け付ける信号受付部１３Ａと、受け付けた制御信号に基づいてＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御部１３Ｂと、ＰＷＭ制御のためのパルス電圧信号をＦＥＴ１４のゲートに供給する電流制御部１３Ｃとを有している。
【００２４】
ＦＥＴ１４は、Ｎチャネル型のＦＥＴである。ＦＥＴ１４のドレインは、ＬＥＤ１１のカソードに接続されている。またＦＥＴ１４のソースは接地されている。ＦＥＴ１４は、制御回路１３から供給されるパルス電圧信号をゲート電圧として、スイッチング動作を行う。このスイッチング動作によってＬＥＤ１１に流れる駆動電流が制御される。
【００２５】
メモリ４には、テーブル４Ａが記録されている。テーブル４Ａには、ＬＥＤ１１で許容されている最大電流値に関する情報、ＬＥＤ１１で許容されているデューティ比に関する情報および各デューティ比とデューティ比１００％とを比較した場合の平均輝度の相対的な倍率を示す情報などが記録されている。なお、テーブル４Ａには、図３で後述する電流値とパルス幅の関係を示す情報も記録されている。
【００２６】
設定情報受付部５は、ユーザから入力される情報（具体的なデューティ比率、電流値、パルス幅など）を受け付けて、ＣＰＵ２に供給する。なお、設定情報受付部５では、デューティ比率、電流値、パルス幅などを具体的な数値ではなく、任意の値とするといったような指示をユーザより受け付けることもできる。
【００２７】
続いて、ＬＥＤ１１の特性について説明する。図３は、ＬＥＤ１１におけるデューティ比と許容されている最大電流値およびパルス幅との関係の一例を示す図である。図３に示すように、たとえばＬＥＤ１１のデューティ比によって、パルス幅に応じて許容される最大の電流値が決まっている。
【００２８】
図４は、デューティ比に応じた最大電流値を流した場合の平均輝度の違いを示す図である。図４に示すようにデューティ比１００％のときを基準としたとき、デューティ比５０％では、０．２５Ａを流すことができ、かつ平均輝度は１．２５倍になる。また、デューティ比５０％では、０．２５Ａまで流すことができ、かつ平均輝度は１．２５倍になる。また、デューティ比２５％では、０．６Ａまで流すことができ、かつ平均輝度は１．５倍になる。なお、図１に示すテーブル４Ａには図３および図４で示す情報が格納されている
【００２９】
図５は、図４のデューティ比と時間ｔの関係を示す図であり、（Ａ）は、デューティ比１００％であるときの電流Ｉと時間ｔの関係を示す図であり、（Ｂ）は、デューティ比５０％であるときの電流Ｉと時間ｔの関係を示す図である。図５に示すように、デューティ比５０％のときは、デューティ比１００％と比較して電流が３倍多く流すことができるようになる。このように、デューティ比に応じた最大電流値をＬＥＤ１１に流すことで、ＬＥＤ１１を破損させることなく、高い輝度を得ることができる。なお、制御回路１３は、このＬＥＤ１１の特性を利用して、高い輝度でＬＥＤ１１が発光させる制御を行う。
【００３０】
次に、図６〜図８の各フローチャートを参照して、ＬＥＤ１１の輝度の制御方法（制御処理）について説明する。なお、輝度制御装置１は、以下に示す制御処理すべてを必ずしも実行するものでなくてもよく、以下に示す制御処理のいずれかを実行するものであってもよい。また、輝度制御装置１は、以下に示す制御処理と他の制御処理と組み合わせて実行するようにしてもよい。
【００３１】
（第１の制御方法）
図６は、図２に示すＬＥＤ１１の輝度の制御処理の一例を示すフローチャートである。まず、ユーザがデューティ比を入力すると、設定情報受付部５がその入力された情報を受け付ける（ＳＴＥＰ１）。そして、ＣＰＵ２は、ＳＴＥＰ１にて設定情報受付部５により受け付けて供給されたデューティ比の設定情報が任意に設定されているか否かを判定する（ＳＴＥＰ２）。ＳＴＥＰ２において、デューティ比の設定情報が任意に設定されている場合には、ＣＰＵ２は、メモリ４に記憶されているテーブル４Ａを参照してＬＥＤ１１で許容されている最大の電流値となるようにデューティ比を選択して（ＳＴＥＰ３）、制御信号をＬＥＤ駆動回路３へと供給する。ＣＰＵ２より供給される制御信号に基づいてＬＥＤ駆動回路３の制御回路１３は、通電させる電流値およびデューティ比を決定し輝度の制御処理を実行する。
【００３２】
このような制御によると、ＬＥＤ１１が仮に通電電流を瞬間的に大幅に流せる特性のものである場合には、常時通電時（すなわちデューティ比１００％）の場合と比較してデューティ比を下げることができるので、発熱を抑制しながら平均輝度を効果的に向上させることができるようになる。
【００３３】
（第２の制御方法）
図７は、図２に示すＬＥＤ駆動回路３の他の制御処理例を示すフローチャートである。まず、ユーザが電流値を入力すると、設定情報受付部５がその入力された情報を受け付ける（ＳＴＥＰ１１）。そして、ＣＰＵ２は、ＳＴＥＰ１１にて設定情報受付部５により受け付けて供給された電流値の設定情報が任意に設定されているか否かを判定する（ＳＴＥＰ１２）。ＳＴＥＰ１２において、電流値の設定情報が任意に設定されている場合には、ＣＰＵ２は、メモリ４に記憶されているテーブル４Ａを参照してＬＥＤ１１で許容されている最大の電流値を超えないようにデューティ比を選択して（ＳＴＥＰ１３）、制御信号をＬＥＤ駆動回路３へと供給する。これにより、ＬＥＤ駆動回路３の制御回路１３は、ＣＰＵ２より供給される制御信号に基づいて通電させる電流値を決定し、輝度の制御処理を実行する。
【００３４】
このような制御によると、ＬＥＤ１１が仮に通電電流を瞬間的に大幅に流せる特性のものである場合には、常時通電時（すなわちデューティ比１００％）の場合と比較してデューティ比を下げることができるので、発熱を抑制しながら平均輝度を効果的に向上させることができるようになる。また、ＣＰＵ２がＬＥＤ１１で許容されている最大の電流値を超えないように制御するため、ＬＥＤ１１が破壊されることを防止することができる。
【００３５】
（第３の制御方法）
図８は、図２に示すＬＥＤ駆動回路３の他の制御処理例を示すフローチャートである。まず、ユーザが好みの調光となるように、電流値およびデューティ比を入力すると、ＣＰＵ２はその入力された情報を受け付ける（ＳＴＥＰ２１）。そして、ＣＰＵ２は、テーブル４Ａを参照して、ＳＴＥＰ２１にて受け付けた電流値およびデューティ比のいずれかのどちらかでもそれらの閾値を超えていないかを判定する（ＳＴＥＰ２２）。ＣＰＵ２は、ＳＴＥＰ２２において、どちらかの閾値を超えていないと判定した場合（ＳＴＥＰ２２でＮＯ）には、その受け付けた電流値およびデューティ比の制御信号を生成してＬＥＤ駆動回路３の制御回路１３へと供給する（ＳＴＥＰ２３）。一方、ＣＰＵ２は、ＳＴＥＰ２２において、どちらかの閾値を超えていると判定した場合（ＳＴＥＰ２２でＹＥＳ）には、テーブル４Ａを参照してＬＥＤ１１で許容されている最大の電流値およびデューティ比を超えないように電流値およびデューティ比を選択して、制御信号をＬＥＤ駆動回路３へと供給する（ＳＴＥＰ２３）。これにより、ＬＥＤ駆動回路３の制御回路１３は、ＣＰＵ２より供給される制御信号に基づいて通電させる電流値を決定し、輝度の制御処理を実行する。
【００３６】
このような制御によると、ＬＥＤ１１が仮に通電電流を瞬間的に大幅に流せる特性のものである場合には、常時通電時（すなわちデューティ比１００％）の場合と比較してデューティ比を下げることができるので、発熱を抑制しながら平均輝度を効果的に向上させることができるようになる。また、ＣＰＵ２は、ユーザが設定した電流値またはデューティ比がテーブル４Ａに登録されている閾値を超えている場合には、ＬＥＤ１１を破壊しないように許容されている最大の電流値およびデューティ比を選択して制御処理を実行させることができる。
【００３７】
以上で説明したように、輝度制御装置１は、電流が供給されることで発光するＬＥＤ１１（発光素子）と、ＬＥＤ１１のデューティ比と、デューティ比で許容される電流値との関係を示す情報を含むテーブル４Ａを記憶するメモリ４（記憶部の一例）と、ＬＥＤ１１の輝度を制御するＣＰＵ２（輝度制御部の一例）とを有し、ＣＰＵ２は、メモリ４のテーブル４Ａから取得したデューティ比と、そのデューティ比にて許容される電流値でＬＥＤ１１の輝度を制御するので、通常のＬＥＤ１１の発光方法と比較した場合、ＬＥＤ１１を用いた鉄道用発光機から高い輝度を得ることができる。
【００３８】
また、輝度制御装置１は、ユーザから入力されるデューティ比に関する設定情報を受け付ける設定情報受付部５を有しており、ＣＰＵ２は、図６で説明したように、設定情報受付部５にて受け付けたデューティ比が任意の値に設定されている場合に、メモリ４のテーブル４Ａを参照してＬＥＤ１１において許容されている最大の電流値と、その最大の電流値で許容されるデューティ比とでＬＥＤ１１の輝度を制御するので、常時通電時（すなわちデューティ比１００％）の場合と比較してデューティ比を下げることができるので、発熱を抑制しながら平均輝度を効果的に向上させることができるようになる。
【００３９】
また、輝度制御装置１のＣＰＵ２は、図７で説明したように、設定情報受付部５にて受け付けた電流値が任意の値に設定されている場合に、メモリ４のテーブル４Ａを参照してＬＥＤ１１において許容されている最大の電流値を超えない電流値と、その最大の電流値を超えない電流値で許容されるデューティ比とでＬＥＤ１１の輝度を制御しているので、上述した効果に加えて、ＬＥＤ１１が破壊されることを防止することができる。
【００４０】
また、メモリ４のテーブル４Ａには、ＬＥＤ１１におけるデューティ比の閾値および電流値の閾値を示す情報が記憶されており、輝度制御装置１のＣＰＵ２は、図８で説明したように、設定情報受付部５にて受け付けたデューティ比および電流値が、メモリ４のテーブル４Ａに記憶されているＬＥＤ１１におけるデューティ比および電流値のいずれかの閾値を超える場合には、ＬＥＤ１１において許容されている最大の電流値を超えない電流値と、その電流値において許容されるデューティ比とでＬＥＤ１１の輝度を制御するようにしているので、上述した効果に加えて、ユーザが設定した電流値またはデューティ比がテーブル４Ａに登録されている閾値を超えている場合には、ＬＥＤ１１を破壊しないように許容されている最大の電流値およびデューティ比を選択して制御処理を実行させることができる。
【００４１】
また、メモリ４のテーブル４Ａには、図３に示すように、ＬＥＤ１１において許容されている電流値とデューティ比の関係に応じたパルス幅を示す情報が記憶されており、ＣＰＵ２は図６〜図８のいずれかの制御方法で決定された電流値とデューティ比との関係に応じたパルス幅を特定し、その特定したパルス幅でＬＥＤ１１の輝度を制御するようにしているので、ＬＥＤ１１が破壊されることを防止することができる。
【００４２】
なお、図６〜図８を用いて説明した制御処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。これらの処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。
【００４３】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【００４４】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。たとえば、メモリ４に記憶されているテーブル４Ａは、ＬＥＤ駆動回路３が有する構成としてもよい。またＣＰＵ２の輝度制御機能をＬＥＤ駆動回路３の制御回路１３が有するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１…輝度制御装置、２…ＣＰＵ（輝度制御部の一例）、３…ＬＥＤ駆動回路、４…メモリ、４Ａ…テーブル、５…設定情報受付部、１１…ＬＥＤ、１２…昇圧回路、１３…制御回路、１４…ＦＥＴ、
【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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