JPH0613659A - 発光ダイオードの輝度調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 基準信号となるのこぎり波波形の信号を出力
する基準信号発生回路となるのこぎり波発生回路５と、
調整可能な信号レベルを出力する抵抗分圧回路６と、こ
の信号レベルに基づき、のこぎり波波形の信号を２値化
して点灯制御パルスを出力する比較器７とを備えた。 【効果】 ダイナミック駆動のデューティ比や駆動周波
数にかかわりなく、また、スタティック駆動方式の任意
の点灯データ等に対して、常に一定範囲で発光ダイオー
ドの輝度を調整することができるようになるという効果
を奏する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、ダイナミック
駆動方式に適した発光ダイオードの輝度調整装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の発光ダイオードの輝度調整装置を
図７に示す。

【０００３】発光ダイオード１の点灯回路は、電源−接
地間に、この発光ダイオード１と駆動素子２と電流制限
抵抗３とを直列に接続することにより構成されている。
そして、この点灯回路の駆動素子２を単安定マルチバイ
ブレータ（ワンショットマルチ）からなるパルス幅制御
回路４の出力信号によってＯＮ／ＯＦＦ制御することに
より発光ダイオード１の輝度が調整されるようになって
いる。即ち、図８に示すように、パルス幅制御回路４に
トリガ信号が繰り返し入力されると、パルス幅制御回路
４は、外付けされた抵抗ＲとコンデンサＣとによるＲＣ
回路の時定数に応じたパルス幅Ｐの点灯制御パルスをト
リガ信号と同じ周期で出力することになる。すると、こ
の点灯制御パルスがＨレベルの間、点灯回路の駆動素子
２がＯＮとなり、発光ダイオード１が点灯する。従っ
て、パルス幅制御回路４に外付けされたＲＣ回路の時定
数を変更すれば、このパルス幅制御回路４が出力するパ
ルスのパルス幅Ｐが変化し、トリガ信号と同じ周期でＨ
／Ｌレベルが切り換わる点灯制御パルスのデューティ比
が変わるので、発光ダイオード１の輝度が調整できるこ
とになる。

【０００４】また、発光ダイオード１の点灯回路を多数
設けておき、上記輝度調整装置が出力する点灯制御パル
スを任意の点灯データでマスク（論理積演算）して駆動
素子２に送るようにすれば、スタティック駆動方式にお
ける輝度調整に利用することができる。さらに、各点灯
回路に別の駆動素子を直列に接続し、この駆動素子を走
査によってＯＮ／ＯＦＦさせるようにすれば、ダイナミ
ック駆動方式における輝度調整にも利用することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
輝度調整装置は、パルス幅制御回路４が出力するパルス
幅Ｐ、即ち、絶対的な発光ダイオード１の点灯時間によ
って輝度の調整を行っていたので、トリガ信号の周期を
変更しても、このパルス幅Ｐ自体は変わることがなかっ
た。従って、例えばトリガ信号がある周期で入力されて
いる場合に、パルス幅制御回路４に外付けされたＲＣ回
路の時定数を変更することにより輝度を０パーセントか
ら１００パーセントまで調整可能であったとしても、こ
のトリガ信号の周期を変更した場合には、輝度の調整範
囲が制限されたり、僅かな時定数の変更ですぐに０パー
セントから１００パーセントまで輝度が変化して微調整
が困難になるという問題が生じることになる。そして、
特にダイナミック駆動方式においては、走査行数を変え
てこのダイナミック駆動のデューティ比を変更したり、
走査の駆動周波数を変更すると、パルス幅制御回路４に
外付けされたＣＲ回路自体も取り替えなければ発光ダイ
オードの輝度を適切に調整できなくなり、駆動回路の汎
用性が損なわれるという問題が発生していた。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑み、一定周期の点
灯制御パルスのデューティ比を制御することにより、常
に一定の範囲で発光ダイオードの輝度を調整することが
できる輝度調整装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、発光ダイオードの点灯回路に設けられた
駆動素子をＯＮ／ＯＦＦすることにより発光ダイオード
の点灯制御を行う点灯制御パルスのパルス幅を調整する
輝度調整装置において、信号レベルが所定範囲で変化す
る信号波形の信号を周期的に出力する基準信号発生回路
と、所定範囲内で調整可能な信号レベルを出力する参照
電圧発生回路と、この参照電圧発生回路が出力する信号
レベルに基づき、基準信号発生回路の出力信号を２値化
して点灯制御パルスを出力する比較回路とを備えたこと
を特徴としている。

【０００８】

【作用】上記構成により、比較回路は、基準信号発生回
路が出力する基準となりうる信号を２値化することによ
り、この基準信号波形の信号と同じ周期を有する方形波
の点灯制御パルスを出力する。そして、この点灯制御パ
ルスのデューティ比は、参照電圧発生回路で設定した信
号レベルに対応して変化する。

【０００９】上記点灯制御パルスは、発光ダイオードの
点灯回路における駆動素子に送られ、これによって発光
ダイオードの点灯／消灯が制御される。ただし、発光ダ
イオードを用いた表示装置等の場合には、例えば点灯デ
ータが点灯を指示する期間のみ基準信号発生回路が基準
信号波を発生させるようにして点灯制御パルスの出力自
体を制限したり、又はこの点灯制御パルスを点灯データ
でマスクして駆動素子に送ることにより、点灯データに
応じて発光ダイオードの点灯／消灯を制御することにな
る。

【００１０】ここで、発光ダイオードをダイナミック駆
動方式により駆動する場合には、特定の発光ダイオード
が点灯可能となる期間は、ダイナミック駆動のデューテ
ィ比（例えば１６行を走査する場合は１６分の１）によ
って制限される。そして、この点灯可能な期間内に上記
基準信号発生回路が基準信号波形の信号を少なくとも１
周期以上出力させるようにすれば、参照電圧発生回路で
設定された信号レベルに応じてこの発光ダイオードの輝
度を調整することができる。しかも、この点灯可能な期
間内に基準信号波形の信号を少なくとも１周期以上出力
し得る範囲内であれば、ダイナミック駆動のデューティ
比や駆動周波数を変更した場合であっても、参照電圧発
生回路での所定範囲内の信号レベルの調整は全て有効と
なる。即ち、参照電圧発生回路の調整範囲が基準信号波
形の信号レベルの全範囲をカバーする場合には、ダイナ
ミック駆動のデューティ比や駆動周波数が変更されたと
しても、発光ダイオードの輝度を常に０パーセントから
１００パーセントまでの範囲で同様に調整できるように
なる。なお、１回の点灯可能な期間内に出力される点灯
制御パルスのパルス数を多くすれば、発光ダイオードの
輝度の調整も滑らかになるので、基準信号発生回路が出
力する基準信号波形の信号の周期は、発光ダイオードの
点灯が追従可能な限りできるだけ短い（周波数が高い）
方がよい。また、このように１回の点灯可能な期間内の
点灯制御パルスのパルス数を多くしておけば、この点灯
可能な期間をダイナミック駆動の本来のデューティ比に
よる期間よりも制限することにより発光ダイオードの表
示全体の明るさを調整するような機能にもそのまま対応
することができる。

【００１１】この結果、本発明の輝度調整装置によれ
ば、ＲＣ回路の時定数の調整により絶対的な点灯時間を
制御するのではなく、一定周期の点灯制御パルスのデュ
ーティ比を制御するので、ダイナミック駆動のデューテ
ィ比や駆動周波数を変更した場合にも、常に一定の範囲
で発光ダイオードの輝度を相対的に調整することができ
るようになる。

【００１２】なお、本発明の輝度調整装置をスタティッ
ク駆動方式の表示装置にも利用することができることは
明らかである。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の実施例
を詳述する。

【００１４】図１乃至図３は本発明の一実施例を示すも
のであって、図１は発光ダイオードの輝度調整装置の回
路ブロック図、図２は図１の輝度調整装置の動作を示す
タイミングチャート、図３は発光ダイオードの明るさ調
整機能を付加した場合の輝度調整装置の動作を示すタイ
ミングチャートである。なお、上記図７に示した従来例
と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記す
る。

【００１５】本実施例は、１個の点灯回路の点灯を輝度
調整装置が制御する場合について説明する。

【００１６】この点灯回路は、電源−接地間に発光ダイ
オード１と駆動素子２と電流制限抵抗３とを直列に接続
することにより構成されている。駆動素子２は、バイポ
ーラトランジスタやＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等
からなるスイッチング素子である。また、電流制限抵抗
３は、発光ダイオード１に流れる電流を制限するための
抵抗である。なお、本発明の輝度調整装置は、主にこの
ような発光ダイオード１の点灯回路が多数設けられたス
タティック駆動方式の表示装置等に利用される。

【００１７】この輝度調整装置では、基準信号発生回路
としてのこぎり波発生回路５と抵抗分圧回路６と比較器
７とで構成されている。基準信号発生回路５は、発振器
８の発振出力に基づき、信号レベルが所定範囲で周期的
に単調減少するのこぎり波波形の信号を出力する回路で
ある。このようなのこぎり波波形の信号を出力する回路
は、ミラー積分器等によって容易に実現することができ
る。また、この基準信号発生回路５は、同期信号がＨレ
ベルの場合にのみのこぎり波波形の信号を出力するよう
になっている。抵抗分圧回路６は、電源−接地間に可変
抵抗器を接続し、可変抵抗端子より分圧電圧を出力する
ようにした回路であり、可変抵抗器の抵抗値を変化させ
ることにより分圧電圧出力の信号レベルを任意に設定す
ることができる。比較器７は、オペアンプ（演算増幅
器）等からなり、基準信号発生回路５の出力信号レベル
と抵抗分圧回路６の出力信号レベルとを比較して、基準
信号発生回路５の出力信号レベルの方が高い場合にのみ
Ｈレベルとなる点灯制御パルスを出力する回路である。
そして、この比較器７から出力される点灯制御パルスが
上記点灯回路の駆動素子２に送られるようになってい
る。この駆動素子２は、点灯制御パルスがＨレベルの場
合にのみＯＮとなる。

【００１８】上記構成の輝度調整装置の動作を図２に基
づいて説明する。

【００１９】同期信号が一定の期間Ｈレベルに維持され
ると、その間に基準信号発生回路５からのこぎり波波形
の信号が連続して複数出力される。ここで、抵抗分圧回
路６の設定が図示Ａのように低い信号レベルであったと
すると、のこぎり波波形の信号がこの信号レベルまで低
下するのに時間を要するため、点灯制御パルス（Ａ）は
デューティ比の大きいパルス信号となる。また、抵抗分
圧回路６の設定が図示Ｂのように高い信号レベルであっ
たとすると、のこぎり波波形の信号が短時間にこの信号
レベルまで低下するため、点灯制御パルス（Ｂ）は、デ
ューティ比の小さいパルス信号となる。従って、点灯回
路の駆動素子２がこの点灯制御パルスによってＯＮ／Ｏ
ＦＦを制御されると、発光ダイオード１の輝度が抵抗分
圧回路６の出力信号レベルに応じて変化することにな
り、この抵抗分圧回路６の設定によって調整を行うこと
ができるようになる。しかも、抵抗分圧回路６で設定可
能な信号レベルが基準信号発生回路５から出力されるの
こぎり波波形の信号レベルの全範囲をカバーするなら
ば、発光ダイオード１の輝度を０パーセントから１００
パーセントまで任意に調整可能となる。また、この際、
同期信号のデューティ比や周波数が変化したとしても、
この同期信号のＨレベルの間に少なくとも１周期以上の
のこぎり波波形の信号が出力されるならば、同様に発光
ダイオード１の輝度を０パーセントから１００パーセン
トまで任意に調整することができる。

【００２０】この結果、本実施例の輝度調整装置によれ
ば、同期信号のデューティ比や周波数に依存することな
く、抵抗分圧回路６での信号レベルの設定により輝度調
整が可能となる。尚、この実施例では基準信号発生回路
が出力する信号波形としてのこぎり波の例を示したが、
この信号波形としては三角波や正弦波であっても同様で
あることは云うまでもない

【００２１】また、図３に示すように、同期信号に同期
し、この同期信号がＨレベルとなる期間内で任意の期間
だけＨレベルとなるブライト調整信号を設けた場合、こ
のブライト調整信号によって点灯制御パルスをマスクし
てから点灯回路の駆動素子２に送るようにすれば、これ
によって輝度調整とは独立に発光ダイオード１の表示の
明るさ調整を行うことができる。このブライト調整信号
を用いれば、特に複数の発光ダイオード１の輝度を発光
色ごとに個別に調整するようにした場合に、これら全て
の発光ダイオード１の明るさを一括して調整することが
できるようになる。

【００２２】なお、上記実施例は、同期信号を点灯デー
タと考えれば、そのままスタティック駆動方式に利用す
ることができる。ただし、各点灯回路ごとに輝度調整装
置を設ける必要はないので、通常のスタティック駆動方
式では、１個又は発光ダイオード１の発光色ごとに設け
られた輝度調整装置から出力される点灯制御パルスを各
点灯回路のそれぞれの点灯データでマスクするように構
成する。

【００２３】図４、図５及び図６は本発明の他の実施例
を示すものであって、図４はＬＥＤパネル１１の内部結
線図、図５はドットマトリクス構成のＬＥＤパネル１１
のダイナミック駆動方式による発光ダイオード表示装置
のブロック図、図６は図５の発光ダイオード表示装置の
動作を示すタイミングチャートである。

【００２４】本実施例は、ドットマトリクス構成のＬＥ
Ｄパネルをダイナミック駆動方式によって駆動する発光
ダイオード表示装置について説明する。この発光ダイオ
ード表示装置は、１６×１６ドット構成のＬＥＤパネル
を複数桁並べて文字や数字等を表示するようにした表示
装置であり、図５では１個のＬＥＤパネル１１の駆動回
路のみを示している。この場合、点灯データ（Ｒ及び
Ｇ）、シフト信号、ラッチ信号、リセット信号の各信号
は、外部のコントローラ（不図示）により送出されて点
灯制御されるものであり、このとき、ＬＥＤパネルを複
数桁分並べて構成する場合、点灯データは各桁分のシフ
トレジスタを介してカスケードに接続される。

【００２５】ＬＥＤパネル１１は、各ドットにそれぞれ
赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）の２色の発光ダイオードが配置
されている。その内部結線は図４に示す如く１６×１６
ドットで、Ｘ軸ライン−Ｙ軸ラインのマトリクスによる
ダイナミック点灯回路を構成している。そして、この２
色の発光ダイオードの各点灯データは、外部からシリア
ルに送られ、それぞれシフト信号に基づきシフトレジス
タ１２，１３で順次シフトされるようになっている。

【００２６】上記シフトレジスタ１２，１３は、それぞ
れＬＥＤパネルの桁数に対応した１６ビットのシフトレ
ジスタである。これらのシフトレジスタ１２，１３にセ
ットされた点灯データは、ラッチ信号によってそれぞれ
１６ビットパラレルにラッチ回路１４，１５に転送され
るようになっている。また、ラッチ回路１４，１５の１
６ビットの出力は、それぞれ駆動回路１６，１７に接続
されている。各駆動回路１６，１７は、前記図１に示し
た駆動素子２を構成するトランジスタを１６個配置した
トランジスタアレイからなり、これらの１６本の出力が
それぞれ電流制限抵抗１８，１９を介してＬＥＤパネル
１１における赤色と緑色のセグメント側入力（各Ｙ軸ラ
イン）に接続されている。

【００２７】ＬＥＤパネル１１のコモン側入力（各Ｘ軸
ライン）には、走査カウンタ２０の１６ビットの出力が
駆動回路２１を介して接続されている。走査カウンタ２
０は、上記ラッチ信号によってカウントを行い、このカ
ウント値をデコードして出力する回路である。また、こ
の走査カウンタ２０は、リセット信号によってカウント
値がリセットされるようになっている。

【００２８】上記発光ダイオード表示装置には、赤色と
緑色の発光ダイオードの輝度をそれぞれ別個に調整する
ための輝度調整回路２２が設けられている。この輝度調
整回路２２には、抵抗分圧回路２３が接続されている。
抵抗分圧回路２３は、赤色と緑色の発光ダイオードの輝
度を調整するための２個の可変抵抗器をそれぞれ電源−
接地間に接続した回路であり、輝度調整回路２２にそれ
ぞれの可変抵抗器による分圧電圧の信号レベルを入力す
るようになっている。輝度調整回路２２は、上記図１に
おける基準信号発生回路５と発振器８と２組の比較器７
とを備えた回路であり、赤色と緑色の発光ダイオードの
点灯を制御するための点灯制御パルスをそれぞれイネー
ブル信号として上記ラッチ回路１４，１５に送るように
なっている。そして、これらのラッチ回路１４，１５で
は、輝度調整回路２２からの点灯制御パルスがＨレベル
の場合にのみ、ラッチした点灯データを駆動回路１６，
１７に出力することになる。

【００２９】尚、この場合も基準信号発生回路が出力す
る信号波形としてのこぎり波のかわりに三角波や正弦波
などであっても良いことは云うまでもない。

【００３０】上記構成の発光ダイオード表示装置の動作
を図６に基づいて説明する。

【００３１】シリアルに送られて来た赤色と緑色の点灯
データは、それぞれシフト信号に従ってシフトレジスタ
１２，１３により順次シフトされる。そして、ＬＥＤパ
ネル１１がＮ桁あるとすると、Ｎ×１６個ずつの点灯デ
ータが各桁のシフトレジスタ１２，１３にそれぞれセッ
トされるとラッチ信号が発せられて、これらの点灯デー
タが一斉にラッチ回路１４，１５に転送される。また、
走査カウンタ２０は、このラッチ信号によってカウント
を行い、ＬＥＤパネル１１のコモン側を順に走査する。
従って、ラッチ回路１４，１５にラッチされた点灯デー
タは、ＬＥＤパネル１１における走査行の各発光ダイオ
ードに送られ１行分の表示が行われる。

【００３２】このようにして１行分の表示が行われてい
る間には、次の点灯データがシフトレジスタ１２，１３
によって順次シフトされる。そして、これらが再びラッ
チ回路１４，１５にラッチされると、ＬＥＤパネル１１
における次の行の表示が行われ、これの繰り返しにより
１６行全ての表示が行われる。また、１６行全ての表示
が完了すると、リセット信号が発せられて走査カウンタ
２０のカウント値がリセットされるので、再び最初の状
態に戻り、以降これを繰り返すことによりダイナミック
駆動方式の表示が行われる。

【００３３】上記表示動作において、ラッチ回路１４，
１５にラッチされた第１行目の点灯データの特定のビッ
トが赤色及び緑色共に点灯を指示するＨレベルであった
とする。輝度調整回路２２では、のこぎり波波形の信号
が順次出力され、この信号レベルと抵抗分圧回路２３が
出力する赤色と緑色用に設定された信号レベルとを比較
することにより、それぞれ点灯制御パルスをラッチ回路
１４，１５のイネーブル信号として出力する。従って、
これらのラッチ回路１４，１５からは、ラッチされた赤
色と緑色の点灯データによってそれぞれの色の点灯制御
パルスをマスクした信号が出力され、これによってＬＥ
Ｄパネル１１の各発光ダイオードの発光時の輝度をその
発光色ごと調整することができる。

【００３４】ここで、ＬＥＤパネル１１のコモン側の行
数が変更されてダイナミック駆動のデューティ比のみが
変更されたとすると、１行分の表示期間が変わる。ま
た、ダイナミック駆動の駆動周波数が変更された場合に
も、１行分の表示期間が変わる。しかし、本実施例で
は、この１行分の表示期間内に多数個のパルスが出力さ
れる点灯制御パルスのデューティ比によって輝度を調整
するので、ダイナミック駆動のデューティ比が極端に小
さくなったり駆動周波数が極端に高くならない限り、抵
抗分圧回路２３での設定により常に同じ調整範囲で輝度
の調整を行うことができる。

【００３５】この結果、本実施例によれば、発光ダイオ
ードをダイナミック駆動方式によって駆動する場合に、
このダイナミック駆動のデューティ比や駆動周波数を変
更したとしても、常に一定の範囲で相対的に発光ダイオ
ードの輝度を調整することができるようになる。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の輝度調整装置は、点灯可能な期間内若しくは点灯デー
タが点灯を指示する期間内、又はこれらの期間を明るさ
調整等のために制限した期間内等に発せられる一定周期
の点灯制御パルスのデューティ比を制御するので、ダイ
ナミック駆動のデューティ比や駆動周波数にかかわりな
く、また、スタティック駆動方式の任意の点灯データ等
に対して、常に一定範囲で相対的に発光ダイオードの輝
度を調整することができるようになるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すものであって、発光ダ
イオードの輝度調整装置の回路ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例を示すものであって、図１の
輝度調整装置の動作を示すタイミングチャートである。

【図３】本発明の一実施例を示すものであって、発光ダ
イオードの明るさ調整機能を付加した場合の輝度調整装
置の動作を示すタイミングチャートである。

【図４】本発明の実施例に使用されるＬＥＤパネルの内
部結線図である。

【図５】本発明の他の実施例を示すものであって、ダイ
ナミック駆動方式による発光ダイオード表示装置のブロ
ック図である。

【図６】本発明の一実施例を示すものであって、図５の
発光ダイオード表示装置の動作を示すタイミングチャー
トである。

【図７】従来例を示すものであって、発光ダイオードの
輝度調整装置の回路ブロック図である。

【図８】従来例を示すものであって、図７の輝度調整装
置の動作を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ 発光ダイオード ２ 駆動素子 ５ 基準信号発生回路 ６ 抵抗分圧回路 ７ 比較器 ２２ 輝度調整回路 ２３ 抵抗分圧回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光ダイオードの点灯回路に設けられた駆
   動素子をＯＮ／ＯＦＦすることにより発光ダイオードの
   点灯制御を行う点灯制御パルスのパルス幅を調整する輝
   度調整装置において、 信号レベルが所定範囲で変化する信号波形の信号を周期
   的に出力する基準信号発生回路と、 所定範囲内で調整可能な信号レベルを出力する参照電圧
   発生回路と、 この参照電圧発生回路が出力する信号レベルに基づき、
   基準信号発生回路の出力信号を２値化して点灯制御パル
   スを出力する比較回路とを備えたことを特徴とする発光
   ダイオードの輝度調整装置。