(57)【要約】      （修正有）【課題】配線数の増加を抑えつつマトリクスＬＥＤの各ＬＥＤへ供給する電流値設定の自由度を高める光源装置を提供する。【解決手段】複数の発光素子（ＬＥＤ１１〜１６、２１〜２６、３１〜３６）を有するマトリクス部と、マトリクス部の各発光素子を駆動する制御回路１０を含む。マトリクス部は、各列において２以上の発光素子の各一端が共通接続された部分を有し、かつ、各行において当該各行の発光素子の各他端が共通接続されている。制御回路１０は、各列において各一端が共通接続された発光素子ごとに定電流を供給する複数の定電流源６１ａ〜ｃ、６２ａ〜ｃ、６３ａ〜ｃと、各行において共通接続された各発光素子の各他端と接続されたスイッチング手段（トランジスタ４１〜４６）と、複数のスイッチング手段のオンオフ制御を行う演算処理回路５０と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子を有するマトリクス部と、
前記マトリクス部の各発光素子を駆動する制御装置と、
を含み、
前記マトリクス部は、
各列において２以上の前記発光素子の各一端が共通接続された部分を有し、かつ、各行において当該各行の前記発光素子の各他端が共通接続されており、
前記制御装置は、
各列において前記各一端が共通接続された前記発光素子ごとに定電流を供給する複数の定電流源と、
各行において共通接続された前記各発光素子の前記各他端と接続されたスイッチング手段と、
前記複数のスイッチング手段のオンオフ制御を行う演算処理回路と、
を有する、光源装置。
【請求項２】
前記スイッチング手段は、前記演算処理回路の制御により、各列において前記各一端が共通接続された前記２以上の前記発光素子を相補的に導通させ、及び／又は、前記各一端が共通接続された前記２以上の前記発光素子を同期的に導通させる、
請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記スイッチング手段は、前記各行に対してそれぞれ接続される複数のスイッチング素子である、
請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の光源装置を備える車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光素子（ＬＥＤ）を備えた光源装置及びこれを用いる車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置や照明装置に組み込まれる光源装置として、近年、発光素子（ＬＥＤ）を用いた光源装置が普及している。照明用途にＬＥＤを採用する場合には、その指向性の狭い光学的特性などを考慮し、ＬＥＤが１チップで使われることは少なく、数個から数十個、場合によってはそれ以上の数量のチップが使用される。多数のＬＥＤを結線したものは、一般的にマトリクスＬＥＤ（あるいはＬＥＤアレイ等）と呼称される。マトリクスＬＥＤの点灯制御方式としては、主にスタティック制御方式（独立制御方式）とダイナミック制御方式（時分割制御方式）の二種類が知られている。
【０００３】
スタティック制御方式とは、複数のＬＥＤのそれぞれにスイッチング素子を対応づけておき、各スイッチング素子をオン状態とオフ状態に切り替えることにより、各ＬＥＤの点灯／消灯を制御する方式である。この方式は、各スイッチング素子の動作が静的であることからスタティック制御方式と呼ばれる。また、各ＬＥＤの制御がそれぞれ独立した配線を介して行われることから、独立制御方式とも呼ばれる。
【０００４】
ダイナミック制御方式とは、各ＬＥＤのアノード線とカソード線を共通接続し、それぞれのラインにスイッチング素子を設け、単位周期あたりに各ＬＥＤに該当するアノード線とカソード線に対応づけられた各スイッチング素子をオンオフ制御することにより、各ＬＥＤを時分割で点灯させる制御方式である。各スイッチング素子のオンオフ制御を可視周波数以上の速さで行うことにより人間の目には各ＬＥＤが上記したスタティック制御方式の場合と同様に連続して点灯しているように視認される。このダイナミック制御方式は、スタティック制御方式に比べて配線数を減らせるメリットがある。また、各ＬＥＤが単位周期ごとに人間の目では識別できない速さでダイナミックに点灯／消灯していることから、ダイナミック制御方式と呼ばれる。また、単位周期ごとに時分割して各ＬＥＤを点灯／消灯させていることから、時分割制御方式とも呼ばれる。
【０００５】
上記したダイナミック制御方式を用いた先行技術の一例として、特開２００１−１２５５４１号公報（特許文献１）には、ＬＥＤ配列の列または行ごとに配置された走査ラインに接続される走査トランジスタと、ＬＥＤ配列の行または列ごとに配置されたデータラインに接続される駆動素子とを備えたダイナミック点灯制御方式の駆動回路において、ＬＥＤ配列の列・行ごとに配置されたＬＥＤのアノードライン（またはカソードライン）にそれぞれダイオードを直列接続することにより、各ＬＥＤに対して存在する合成容量を少なくするＬＥＤユニット駆動回路が開示されている。
【０００６】
ところで、従来のダイナミック制御方式では、単位周期ごとの各ＬＥＤの点灯時間はマトリクスＬＥＤに含まれるＬＥＤ数に反比例して短くなる。これは、単位周期をＬＥＤ数に応じて均等に分割した時間でオンパルスを供給するためである。単位周期ごとの点灯時間が短くなると、その期間における消灯時間の割合が増えることから、人間の目で視認される各ＬＥＤの明るさが相対的に低くなる。このため、例えば高輝度、高光束が要求されることの多い照明等の用途においては、点灯時間において各ＬＥＤに供給する電流をより大きくすることで明るさの低下を補填する。しかし、この場合には明るさを補償できるがＬＥＤの最大電流定格に負担がかかることになる。ＬＥＤ数を増やせば増やすほど各ＬＥＤの単位周期における点灯時間が短くなるのでその分だけ供給する電流のピーク値を高める必要があるため、負担がより大きくなる。
【０００７】
他方で、例えば車両用灯具（ヘッドランプ、フォグランプ等）に組み込む光源装置においては、その要求される路面配光要件から各ＬＥＤの明るさにはメリハリが必要となる。その概略イメージとしては、配光範囲の中央は相対的に明るく、周辺は相対的に暗いというものである。このような車両用前照灯への光源装置としてマトリクスＬＥＤを用いるためには、マトリクス各部をその供給電流の大きさに応じて大電流部と小電流部に分ける必要がある。しかし、従来のダイナミック制御方式では各ＬＥＤへの供給電流は一定値であるので、上記したような明るさのメリハリを設けることは困難である。このため、ダイナミック制御方式を用いることは困難であり、配線数の増加するデメリットを承知しつつ上記したスタティック制御方式を用いることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１２５５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明に係る具体的態様は、配線数の増加を抑えつつマトリクスＬＥＤの各ＬＥＤへ供給する電流値設定の自由度を高めることを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る一態様の光源装置は、（ａ）複数の発光素子を有するマトリクス部と、（ｂ）前記マトリクス部の各発光素子を駆動する制御装置と、を含み、（ｃ）前記マトリクス部は、各列において２以上の前記発光素子の各一端が共通接続された部分を有し、かつ、各行において当該各行の前記発光素子の各他端が共通接続されており、（ｄ）前記制御装置は、各列において前記各一端が共通接続された前記発光素子ごとに定電流を供給する複数の定電流源と、各行において共通接続された前記各発光素子の前記各他端と接続されたスイッチング手段と、前記複数のスイッチング手段のオンオフ制御を行う演算処理回路と、を有する、光源装置である。
【００１１】
上記構成によれば、配線数の増加を抑えつつマトリクスＬＥＤの各ＬＥＤへ供給する電流値設定の自由度を高めることが可能となる。
【００１２】
上記の光源装置において、例えば前記スイッチング手段は、前記演算処理回路の制御により、各列において前記各一端が共通接続された前記２以上の前記発光素子を相補的に導通させ、及び／又は、前記各一端が共通接続された前記２以上の前記発光素子を同期的に導通させる、ことが好ましい。また、前記スイッチング手段は、例えば、前記各行に対してそれぞれ接続される複数のスイッチング素子とすることができる。
【００１３】
本発明に係る一態様の車両用灯具は、上記した何れかの光源装置を備える車両用灯具である。
【００１４】
上記構成によれば、配線数の増加を抑えつつマトリクスＬＥＤの各ＬＥＤへ供給する電流値設定の自由度を高めることが可能な車両用灯具が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、一実施形態の光源装置の基本的構成を示す回路図である。
【図２】図２は、制御回路の具体的な構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、一実施形態の光源装置の基本的構成を示す回路図である。この光源装置は、複数のＬＥＤ（発光素子）からなるマトリクスＬＥＤ（マトリクス部）と、このマトリクスＬＥＤを駆動するための制御回路１０を含んで構成されている。この光源装置は、例えば車両用灯具（ヘッドランプ等）に組み込んで用いられるものである。
【００１８】
マトリクスＬＥＤは、３列６行に結線された１８個のＬＥＤを備える。マトリクスＬＥＤの１列目には６個のＬＥＤ１１〜１６が設けられ、２列目には６個のＬＥＤ２１〜２６が設けられ、３列目には６個のＬＥＤ３１〜３６が設けられている。各列のＬＥＤは、それぞれ１行目と３行目、２行目と６行目、４行目と５行目にてそれぞれアノードが共通接続されており、かつアノードを共通とするＬＥＤに対して１つの定電流源が接続されている。
【００１９】
詳細には、マトリクスＬＥＤの１列目では、ＬＥＤ１１とＬＥＤ１３がアノードを共通接続され、当該アノードは制御回路１０の定電流源６１ａに接続されている。また、ＬＥＤ１２とＬＥＤ１６がアノードを共通接続され、当該アノードは制御回路１０の定電流源６１ｂに接続されている。また、ＬＥＤ１４とＬＥＤ１５がアノードを共通接続されており、当該アノードは制御回路１０の定電流源６１ｃに接続されている。
【００２０】
マトリクスＬＥＤの２列目では、ＬＥＤ２１とＬＥＤ２３がアノードを共通接続され、当該アノードは制御回路１０の定電流源６２ａに接続されている。また、ＬＥＤ２２とＬＥＤ２６がアノードを共通接続され、当該アノードは制御回路１０の定電流源６２ｂに接続されている。また、ＬＥＤ２４とＬＥＤ２５がアノードを共通接続されており、当該アノードは制御回路１０の定電流源６２ｃに接続されている。
【００２１】
マトリクスＬＥＤの３列目では、ＬＥＤ３１とＬＥＤ３３がアノードを共通接続され、当該アノードは制御回路１０の定電流源６３ａに接続されている。また、ＬＥＤ３２とＬＥＤ３６がアノードを共通接続され、当該アノードは制御回路１０の定電流源６３ｂに接続されている。また、ＬＥＤ３４とＬＥＤ３５がアノードを共通接続されており、当該アノードは制御回路１０の定電流源６３ｃに接続されている。
【００２２】
マトリクスＬＥＤの１行目では、ＬＥＤ１１、２１、３１の各カソードが共通接続され、当該カソードは制御回路１０のトランジスタ４１に接続されている。同様に、マトリクスＬＥＤの２行目では、ＬＥＤ１２、２２、３２の各カソードが共通接続され、当該カソードは制御回路１０のトランジスタ４２に接続されている。マトリクスＬＥＤの３行目では、ＬＥＤ１３、２３、３３の各カソードが共通接続され、当該カソードは制御回路１０のトランジスタ４３に接続されている。マトリクスＬＥＤの４行目では、ＬＥＤ１４、２４、３４の各カソードが共通接続され、当該カソードは制御回路１０のトランジスタ４４に接続されている。マトリクスＬＥＤの５行目では、ＬＥＤ１５、２５、３５の各カソードが共通接続され、当該カソードは制御回路１０のトランジスタ４５に接続されている。マトリクスＬＥＤの６行目では、ＬＥＤ１６、２６、３６の各カソードが共通接続され、当該カソードは制御回路１０のトランジスタ４６に接続されている。
【００２３】
制御回路１０は、上記した複数のトランジスタ４１〜４６と、これらのトランジスタ４１等をそれぞれ独立にオンオフ制御する演算処理回路（マイコン）５０と、上記した複数の定電流源６１ａ〜６１ｃ、６２ａ〜６２ｃ、６３ａ〜６３ｃを含んで構成されている。
【００２４】
次に、上記した構成を有する本実施形態の光源装置の動作について説明する。
【００２５】
本実施形態の光源装置は、演算処理回路５０により、各トランジスタ４１〜４６のオンオフ制御を行うことにより、それぞれ独立した定電流源６１ａ、６１ｂ、６１ｃから、それぞれ共通接続された行同士の各ＬＥＤを、任意の比率によってコンプリメンタリ（相補的）、またはシンクロ（同期的）に点灯させる。
【００２６】
詳細には、第１列目に注目すると、１行目のＬＥＤ１１と３行目のＬＥＤ１３の点灯比率を例えば２５％対７５％とする。具体的には、単位周期内において、その前半２５％の期間ではトランジスタ４１をオン状態、トランジスタ４３をオフ状態としてＬＥＤ１１のみを定電流で点灯させ、後半７５％の期間ではトランジスタ４１をオフ状態、トランジスタ４３をオン状態としてＬＥＤ１３のみを定電流で点灯させる。
【００２７】
同様に、２行目のＬＥＤ１２と６行目のＬＥＤ１６の点灯比率を例えば４０％対６０％とする。具体的には、単位周期内において、その前半４０％の期間ではトランジスタ４２をオン状態、トランジスタ４６をオフ状態としてＬＥＤ１２のみを定電流で点灯させ、後半６０％の期間ではトランジスタ４２をオフ状態、トランジスタ４６をオン状態としてＬＥＤ１６のみを定電流で点灯させる。
【００２８】
また、４行目のＬＥＤ１４と５行目のＬＥＤ１５については、シンクロ動作としていずれも単位周期内においてすべての期間（１００％の期間）で点灯させる。具体的には、単位周期内においてすべての期間でトランジスタ４４、４５をいずれもオン状態としてＬＥＤ１４、１５を定電流で点灯させる。
【００２９】
なお、第２列目、第３列目の各ＬＥＤについてもそれらの点灯制御は上記と同様であるので、詳細な説明を省略する
【００３０】
上記においてコンプリメンタリで点灯させる場合の点灯期間の比率は一例であり、演算処理回路５０の制御によって任意に設定することができる。すなわち、各行の時分割比率は従来のように均等ではなく、不均等に設定できる。各行のＬＥＤの明るさはこれらの点灯期間の比率を調整することで可変できる。
【００３１】
図２は、制御回路１０の具体的な構成例を示すブロック図である。なお、ここでは第１列の各ＬＥＤ１１〜１６に対応する構成のみを示すが、第２列、第３列においても同様である。図示の制御回路１０は、演算処置回路５０と、可変時分割回路４１４３、４２４６、４３４４と、定電流ＰＷＭ調光回路６１ａ１、６１ｂ１、６１ｃ１、６１ｃ２を含んで構成されている。このような制御回路１０は、マイコン、ＦＰＧＡ、ＬＥＤドライバー、調光トランジスタ、ロジックＩＣ等を用いて構成することができる。
【００３２】
可変時分割回路４１４３は、ＬＥＤ１１、１３の各カソードと接続されており、上記した図１におけるトランジスタ４１、４３に対応する機能を奏する。可変時分割回路４２４６は、ＬＥＤ１２、１６の各カソードと接続されており、上記したトランジスタ４２、４６に対応する機能を奏する。可変時分割回路４３４４は、ＬＥＤ１４、１５の各カソードと接続されており、上記した図１におけるトランジスタ４３、４４に対応する機能を奏する。
【００３３】
定電流ＰＷＭ調光回路６１ａ１は、ＬＥＤ１１、１３の各アノードと接続されており、上記した図１における定電流源６１ａに対応する機能を奏する。定電流ＰＷＭ調光回路６１ｂ１は、ＬＥＤ１２、１６の各アノードと接続されており、上記した図１における定電流源６１ｂに対応する機能を奏する。定電流ＰＷＭ調光回路６１ｃ１は、ＬＥＤ１４のカソードと接続されており、上記した図１における定電流源６１ｃに対応する機能を奏する。定電流ＰＷＭ調光回路６１ｃ２は、ＬＥＤ１５のカソードと接続されており、上記した図１における定電流源６１ｃに対応する機能を奏する。
【００３４】
このような実施形態によれば、マトリクスＬＥＤの行数に関係なく、各行の電流値を自由に設定することが可能となる。また、スタティック制御方式に比較すると、複数のＬＥＤのアノード、カソードをそれぞれ共通接続していることから配線数の増加を抑えることができる。
【００３５】
特に、車両用路面配光に要求されるような、配光範囲における中央がより明るく、周辺が暗くなるような照度設計が必要な場面に適した光源装置が得られる。また、配線数を減らしながらも各ＬＥＤへの電流値設定の自由度が増すことから、従来のダイナミック制御方式を採用した場合に比べてレンズ設計の自由度が大きくなる。
【００３６】
なお、本発明は上述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、上記した実施形態においてはマトリクスＬＥＤを構成するＬＥＤ数が１８個であったが、ＬＥＤ数はこれに限定されない。また、上記した実施形態では各ＬＥＤのアノード側に定電流源が接続され、カソード側にトランジスタが接続されていたが、これらの配置を逆にしてもよい。すなわち、各ＬＥＤのアノード側にトランジスタが接続され、カソード側に定電流源が接続されてもよい。また、スイッチング素子の一例としてバイポーラトランジスタを図示していたが、スイッチング素子として電界効果型トランジスタを用いてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１１〜１６、２１〜２６、３１〜３６：ＬＥＤ
４１〜４６：トランジスタ
５０：演算処理回路
６１ａ〜６１ｃ、６２ａ〜６２ｃ、６３ａ〜６３ｃ：定電流源
４１４３、４２４６、４３４４：可変時分割回路
６１ａ１、６１ｂ１、６１ｃ１、６１ｃ２：定電流ＰＷＭ調光回路
【図１】
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【図２】
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