(57)【要約】ロードに線形パワーを提供するための回路及び方法は、波形が変調されたパルス幅のパルス幅及び周波数が駆動し、同時に、ロードが変化するパルス変調技術を使用する。開示のある態様では、パルス幅変調回路は、パルス幅波形を生成するためのコマンド駆動信号に応答し、それに応じて、パスルの幅が変化する。更に、コマンド駆動信号にも応答する周波数制御回路は、パスル幅が変化したときに、波形の周波数が変化するパスル幅変調回路に制御電流を提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源に線形パワー駆動を配送するための装置であって、
出力にパルス幅変調信号を提供するためのコマンド電圧駆動信号に応答するパルス幅変調器と、を有し、前記コマンド電圧駆動信号が変化したときに、パルスの幅及びその周波数が同時に変化し、前記パルス幅変調器の出力が光源に接続され、
前記パルス幅変調出力信号が変化するように、前記パルス幅変調器に制御電流を供給するための前記コマンド電圧駆動信号に応答する周波数制御回路と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
出力に対数電圧を提供するための光源に流れる電流に応答するフィードバックループを更に有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記対数電圧と輝度コマンド信号を加算する加算回路を更に有し、そこに合成信号を生成することを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記合成信号を積算するための積分器を更に有し、前記積算された合成信号が前記コマンド電圧駆動信号であることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記光源に接続された電圧制御電流源を更に有し、前記光源に流れる電流の大きさを変化させるための前記コマンド電圧駆動信号に応答することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項６】
前記電圧制御電流源をゲートオン及びオフするための前記パルス幅変調器の前記出力から供給された前記パルス変調信号に応答するスイッチ回路を更に有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記光源が、前記電圧制御電流源の出力と電圧源との間に接続された複数の発光ダイオードからなることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記フィードバックループが、
前記発光ダイオードの少なくとも１つの輝度を感知するためのダイオードと、
前記ダイオードに流れる電流を電圧に変換するために、前記ダイオードに接続されたインピーダンス変換増幅器と、
前記インピーダンス変換増幅器の出力に接続された入力を備えた対数増幅器と、
を有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ダイオードがフォトダイオードであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記スイッチ回路が、電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
非線形ロードデバイスに線形パワー配送を提供するための方法であって、
パルス変調信号を提供し、そのパルスの幅がコマンド信号によって変化し、
前記パルスの幅が変化するのと同時に、パルス変調信号の周波数を変化させる、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に表示装置に関し、特に、光放射表示装置の輝度を制御するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、航空機、船舶、などに加えてスペースシャトルまでも現代の輸送装置のダッシュボードディスプレィは、例えば夕方や夜間などのような低光量環境下でもオペレーションに適用するために均一で十分な照度を要求する。かかる照度は、可視的で、得られる周囲の明かりの変化に適応して、閉ループセンサ制御フィードバックシステムを介して自動又は手動で制御されるべきである。
【０００３】
これらの要求を満たすために、例えば加減抵抗制御白熱灯、及び、発光ダイオードにさえ採用される試みが初期の頃なされた。言い換えれば、ランプは、ランプと直列の加減抵抗器にわたって電力を落とすことにより減光される。この技術では、著しい量の電力が、加減抵抗器において浪費され、寿命が非常に制限されるので、非効率且つ信頼できないものである。また、このタイプの殆どの機械的デバイスは、例えば、摩耗、汚物汚染、オープン抵抗エレメントなど多くの他の「迷惑な故障」メカニズムがある。
【０００４】
前述のタイプの制御は、典型的には、それと関連して指数関数的に減衰するパワー曲線を有する。この非線形効果により、加減抵抗器が変化するとき、最初に急速に、ランプを暗くすることができ、次いで定常的な低減レートでランプを暗くすることができる。逆に言えば、ランプは最初は非常にゆっくり明るくなり、次いで突然明るくなる。特に航空機のパイロットに対しては、前述のいずれの状況も操作不能ではない。前述の状況を除去又は低下させることを試みて、一つの解法は、ランプに関連して、「オーディオ逓減器」レオスタット（指数関数的可変抵抗エレメント）を使用することである。しかしながら、これらのデバイスは、効果で、入手が困難であり、非常に限定された抵抗範囲を有する。
【０００５】
ランプの輝度を制御するための別の技術は、パルス幅変調（ＰＷＭ）の使用を採用することである。パルス幅変調は、当該技術分野では周知であり、可変デューティサイクルを利用して設定周波数でランプをオン及びオフにすることができ、該デューティサイクルは、「トータル」時間に対する「オン」時間の比として定義されるものである。ＰＷＭ技術を使用して、デューティサイクルは、ゼロ（完全にオフ）から１００パーセント（完全にオン）まで容易に変化させることができる。
【０００６】
ＰＷＭ技術は、上述の可変直列抵抗エレメントにわたり著しい改良を提供する。非常に効果的であり、実質的に、パワーがコントロール電位差計に放散されない。パルス幅変調技術は、当業者にとって周知であり、ここでは議論しない。ＰＷＭ技術の問題は、直列レオスタットアプローチと同じくらい明白ではないが、非線形出力を生成する。ランプパワー又は輝度は、実際には、ランプに対して提供されるパルストレインの平方自乗平均（ＲＭＳ）である。また、効果的で、周期的な波形の値、又は、ＲＭＳは周知であり、ここでは議論しない。ランプが所望よりも早く光ることには十分であり、逆に言えば、ランプに対して提供されたパルストレインのＲＭＳ値と関連したランプパワーの非線形のために、よりゆっくりと消すのに十分である。
【０００７】
前述の観点では、光源に線形パワー駆動を渡すための方法及び装置を提供するのが望ましいと認識され得る。更に、追加の望ましい特徴は、図面、前述の発明の背景、以下の発明の詳細な説明から当業者には明らかであろう。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
光源に線形パワー駆動を配送するための装置を提供する。該装置は、その出力にパルス幅変調信号を提供するためのコマンド電圧駆動信号に応答するパルス幅変調器を有する。コマンド電圧駆動信号が変化したとき、パルスの幅と周波数とが同時に変化し、パルス幅変調器の出力は光源に接続される。該装置はまた、パルス幅変調出力信号の周波数が変化するように、制御電流をパルス幅変調器に供給するためのコマンド電圧駆動信号に応答する周波数制御回路を有する。
【０００９】
光源に線形パワー駆動を配送するための装置に加えて、光源に線形パワー駆動を配送するための方法を提供する。かかる方法は、コマンド信号によって変化したパルスの幅を備えたパルス変調信号を提供するステップを有する。更に、かかる方法は、パルスの幅が変化したと同時に、パルス変調信号の周波数を変化させるステップを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に記載するように、本発明は、線形の仕方で、白熱灯及び発光ダイオード（ＬＥＤ）に限定されないが、それらを含む種々のディスプレィの輝度レベルを制御するための線形パワードライブを提供する。
【００１１】
図１は、その輝度が、調整制御電位差計に応答して線形に制御される、ランプ１２を通る電流を制御するためのパルス幅変調回路１０を示す。従来のパルス幅変調（ＰＷＭ）集積回路１６は、ランプ１２の調整するための出力電流パルスを提供するため、電位差計１４にわたって生成された電圧に応答して使用される。これらの電流パルスの幅は、電位差計１４にわたる電圧が変化するときに、変化する。電圧制御電流源１８もまた、電位差計１４にわたって生成された電圧に応答し、次いで、ＰＷＭ１６の出力で現れる電流パルスの周波数を調整する制御信号をＰＷＭ１６に提供する。パルス変調の周波数が電流パスルの幅と同時に変化するとき、ランプ１２に示されるパワーのＲＭＳ値は、線形に変化する。従って、電位差計１４のワイパーアームで生成された電圧が、それに応じて（キャパシタ２０にわたって）変化するとき、ランプ１２の輝度は、線形の仕方で増減する。
【００１２】
図２を参照すると、ロードに線形パワーを提供するためのパルス変調技術を採用した新規な駆動回路３０が示されている。この場合、ロードは、参照番号３２で示された発光ダイオード（ＬＥＤ）のストリングとして図示され、電圧源と電圧制御電流源３４の出力との間に連続して接続されている。ドライバＦＥＴ３６が、パルス幅変調器１６によってターンオン及びターンオフされたとき、制御電流源３４は、ゲートオン及びゲートオフされ、その出力は、ＦＥＴ３６のゲートに接続される。
【００１３】
フォトダイオード３８、インピーダンス変換増幅回路４０、及び、対数増幅器４２を有するフィードバックネットワークは、入力４４に対して印加される駆動源コマンド信号によってＬＥＤセットの輝度を維持するためにフィードバックを提供する。従って、フォトダイオード３８は、ダイオード３２のストリングからなる１又はそれ以上のランプ／ＬＥＤの輝度を感知し、演算増幅器４６及び抵抗４８からなるインピーダンス変換増幅器４０を駆動する。インピーダンス変換増幅器４０は、フォトダイオード電流に応答する対数増幅器４２の入力にフィードバック電圧を提供する。対数増幅器４２は、その入力での電圧を、加算ノード５０で駆動源コマンド信号と結合される対数電圧に変換する。加算ノード５０での合成信号は、制御電流源３４に提供されるノード５４で集積電圧を提供する積分器５２の入力に適用され、パルス変調回路は、パルス幅変調器１６と周波数制御回路５６とを有する。
【００１４】
電圧制御電流源３４は、ＬＥＤ３２を介して主電流制御を提供する。従って、ノード５４の集積された合成電圧が変化したとき、ＬＥＤを介して電流フローはそれに応じて変化する。
【００１５】
ノード５４で現れる集積された合成電圧は、キャパシタ５８にわたって印加され、パルス幅変調器１６の出力で、制御スイッチ又はＦＥＴ３６のゲートに供給される変調パルスの幅を変化させるために制御電圧をパルス幅変調器１６に提供する。周波数制御回路５６は、パスル幅変調器１６の抵抗入力を駆動させるために現された電流に、キャパシタ５８にわたって生成された電圧を変換し、次いで、ＦＥＴ３６に供給されたパルスの周波数を変化させる。
【００１６】
従って、上述したように、駆動回路３０は、パルス幅変調ロード駆動信号のパルス幅を変化させ、並びに、並びに、回路に供給されるコマンド信号に応答したその周波数を同時に変化させる。それ故、パルス幅が増大したとき、ロードデバイスを駆動するＰＷＭ信号の周波数もそうなる。更に、電流がまた、コマンド信号に応答して変化し、ロード駆動変調信号の周波数及びパルス幅が増大したとき、低輝度から高輝度に増大する。これにより、ロードデバイスに対して実質的に線形のパワー配送が生じる。
【００１７】
このように、ランプ及びＬＥＤのような非線形ロードに線形パワー配送を提供するための新規なパワー線形技術及び装置を記載してきた。ロードはパルス変調信号によって駆動され、パルスの幅及びその周波数は同時に、供給された輝度コマンド信号に応答して変化する。
【００１８】
ここに開示した好ましい実施形態に関連して本発明を記載してきたが、修正は当業者にとって容易であることは明らかであり、係る修正は添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に記載された利用可能なパルス幅変調システムのブロック図である。
【図２】輝度デバイスの線形パワー駆動制御を提供するための本発明のパルス幅変調装置のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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