发光二极管控制装置 【技术领域】
本发明涉及一种适于在车辆的转向信号灯中使用的发光二极管的控制装置。
背景技术
最近，用电极少的LED(发光二极管)已被研究代替灯泡在车辆转向信号灯中进行使用。
对于在转向信号灯中使用的灯泡，当电流开始流过灯泡的灯丝时，灯泡的亮度随着灯丝温度的增加而增加，如图7所示。相反地，当电流停止流过灯泡的灯丝时，灯泡的亮度随着灯丝温度的降低而降低，如图8所示。灯泡因此具有亮度变化的非线性特性。进一步，灯泡亮度变为稳定所经历的启动期(或点亮期)约为300ms，而灯泡亮度变为零所经历的下降期(或熄灭期)约为100ms。因此，使用灯泡的转向信号灯的发光强度以较慢的响应特性变化。
相反，对于LED，启动期和下降期都不超过1μs。因此，使用LED的转向信号灯的发光强度以较快的响应特性变化。
因此，已经有人提出了LED的控制电路在其点亮期或熄灭期期间具有较慢的亮度变化(参见JP-2002-244087A)。这里，通过改变点亮期和熄灭期期间流经LED的电流的占空比(duty ratio)使LED地亮度逐渐改变。
在该控制电路中，当占空比在点亮期期间线性增大时，LED的亮度线性增大，如图9所示。相反地，当占空比在熄灭期期间线性减小时，LED的亮度线性减小，如图10所示。占空比的线性改变因而带来LED亮度特性的逐渐改变。但是，LED的这种亮度变化特性和灯泡的不同，结果给用户带来了不舒服的感觉。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种LED的控制装置，能够在启动期或下降期期间非线性地改变LED的亮度变化特性。
为了实现以上目的，驱动LED的控制装置配备有驱动装置和脉冲输出装置。这里，脉冲输出装置改变输出给驱动装置的脉冲信号的周期和相应的占空比，以控制驱动装置。
由于能够按要求改变脉冲信号的周期和相应的占空比，以驱动LED，因此该结构能使LED的亮度变化特性变为非线性。
【附图说明】
本发明的以上和其它目的、特征和优点将通过以下参考相应附图的详细说明变得更明显。在附图中：
图1是显示根据本发明第一实施例的LED控制装置的整体结构的框图；
图2是根据第一实施例的控制装置的点亮电路的框图；
图3是显示在根据第一实施例的控制装置的点亮电路中，点亮期期间变化特性的时序图；
图4是根据第一实施例的控制装置的熄灭电路的框图；
图5是显示在根据第一实施例的控制装置的熄灭电路中，熄灭期期间变化特性的时序图；
图6是显示持续点亮LED的控制装置的整体结构的框图；
图7是显示点亮期期间灯泡亮度的图；
图8是显示熄灭期期间灯泡亮度的图；
图9是显示传统LED控制电路中占空比线性增大的点亮期期间的变化特性的时序图；和
图10是显示传统LED控制电路中占空比线性减小的熄灭期期间的变化特性的时序图。
【具体实施方式】
(第一实施例)
本发明的第一实施例是针对和车辆转向信号灯(directional light)中使用的LED(发光二极管)连接的LED控制装置。图1示出了包括LED的LED控制装置的整体结构。该控制装置包括：输入电路40；闪烁信号产生电路50；点亮电路10；熄灭电路20；倒相电路60；AND电路61；OR电路62；和LED输出电路70。
输入电路40连接转向信号灯开关30以输出有关转向信号灯开关30的操作的信号。闪烁信号产生电路50根据来自输入电路40的信号输出重复ON/OFF的灯信号，使转向信号灯中使用的LED 80闪烁。点亮电路10在来自闪烁信号产生电路50的信号从OFF切换到ON时，输出脉宽调制(PWM)ONPWM信号来逐渐改变周期和相应的占空比。熄灭电路20在来自闪烁信号产生电路50的信号从ON切换到OFF时，输出脉宽调制(PWM)OFFPWM信号来逐渐改变周期和相应的占空比。
OR电路62或者将点亮电路10的ONPWM信号或者将熄灭电路20的OFFPWM信号输出给LED输出电路70。倒相电路60和AND电路61用于防止熄灭电路20在灯信号为ON时向OR电路62输出OFFPWM信号。LED输出电路70与配置在车辆一角的用于车辆转向信号灯的LED 80连接，并根据OR电路62的输出向LED 80提供电力。
图2示出了点亮电路10的结构。点亮电路10包括：时钟发生器101；触发器102；计数器103；周期计数器104；占空计数器105；第一比较器106；第二比较器107；第三比较器108；结束值寄存器109；OR电路110；AND电路111；和倒相电路112。
触发器102在从闪烁信号产生电路50输入的灯信号从OFF切换到ON时从输出端 Q输出低电平信号，而在它由来自第三比较器108的信号而被复位时输出高电平信号。时钟发生器101输出具有给定频率的时钟信号。计数器103与从时钟发生器101输入的时钟信号同步，以进行计数，并由来自触发器102的输出端 Q的高电平信号或来自第一比较器106的高电平输出信号而复位。周期计数器104由来自输出端 Q的高电平信号而被加载“8”作为初始值，然后根据来自第一比较器106的高电平输出信号对其计数器值加“1”。占空计数器105根据来自第一比较器106的高电平输出信号对其计数器值加“2”，并由来自输出端 Q的高电平信号而复位。
第一比较器106比较计数器103和周期计数器104的计数器值，在这两个计数器值相等时输出高电平信号。由于该高电平信号，占空计数器105对其计数器值加“2”，周期计数器104对其计数器值加“1”，而计数器103复位。结束值寄存器109事先存储“16”作为终止占空计数器105的计数的值。第三比较器108比较占空计数器105的计数器值和在结束值寄存器109中设置的值。当该计数器值和设置值相等时，第三比较器108输出复位信号来复位触发器102。
第二比较器107比较计数器103和占空计数器105的计数器值，并在计数器103的计数器值小于占空计数器105的计数器值时输出高电平信号。第二比较器107的输出信号经OR电路110和AND电路111输出，作为来自AND电路111的输出端的ONPWM信号。
下面，将参考图3解释点亮电路10的操作。图3是启动期(或点亮期)期间的灯信号、ONPWM信号和ONPWM信号的占空比变化特性的时序图。
首先，假定如图3(a)所示OFF灯信号正被输入给触发器102，而触发器102被复位。在该状态下，高电平信号从触发器102的输出端Q输出。占空计数器105和计数器103的计数器值被复位为“0”。周期计数器104被加载“8”作为计数器值。这里OFF灯信号输入给AND电路111，从而ONPWM信号保持低电平。
然后，如图3(a)所示，当灯信号从OFF切换为ON时，触发器102的输出端Q呈现低电平。计数器103通过和从时钟发生器101输入的时钟同步而开始计数。第一比较器106比较计数器103和周期计数器104的计数器值。当这两个值相等时，即计数器值都是“8”时，第一比较器106输出高电平。由于该高电平输出信号，周期计数器104的计数器值增加“1”，占空计数器105的计数器值增加“2”，而计数器103复位。即，周期计数器104的计数器值变为“9”，占空计数器105的计数器值变为“2”，而计数器103的计数器值变为“0”。
对于计数器103的计数器值从“0”转变为“8”的周期，即图3(b)中的周期TC1，占空计数器105的计数器值为“0”。计数器103的计数器值因而不小于占空计数器105的计数器值，从而第二比较器107的输出保持低电平。第二比较器107的该输出从AND电路111输出。这里，ONPWM信号的占空比为TD1/TC1(＝0/8)。
然后，计数器103的计数器值重新从“0”计数。当计数器103的计数器值达到“9”时，它与周期计数器104的计数器值相等。从而，第一比较器106输出高电平信号。由于该高电平输出信号，周期计数器104的计数器值增加“1”，占空计数器105的计数器值增加“2”，而计数器103复位。即，周期计数器104的计数器值变为“10”，占空计数器105的计数器值变为“4”，而计数器103的计数器值变为“0”。
对于计数器103的计数器值从“0”转变为“9”的周期，即图3(b)中的周期TC2，占空计数器105的计数器值为“2”。在计数器103的计数器值为“0”和“1”时，第二比较器107的输出因而变为高电平。这里，ONPWM信号的占空比为TD2/TC2(＝2/9)。
进一步，计数器103的计数器值重新从“0”计数。当计数器103的计数器值达到“10”时，第一比较器106因而输出高电平信号。由于该高电平输出信号，周期计数器104的计数器值增加“1”，占空计数器105的计数器值增加“2”，而计数器103复位。即，周期计数器104的计数器值变为“11”，占空计数器105的计数器值变为“6”，而计数器103的计数器值变为“0”。
对于计数器103的计数器值从“0”转变为“10”的周期，即图3(b)中的周期TC3，占空计数器105的计数器值为“4”。在计数器103的计数器值为“0”至“3”时，第二比较器107的输出因而变为高电平。这里，ONPWM信号的占空比为TD3/TC3(＝4/10)。
类似地，每当计数器103的计数器值与周期计数器104的计数器值相等时，第一比较器106就输出高电平信号。由于该高电平输出信号，周期计数器104的计数器值增加“1”，占空计数器105的计数器值增加“2”，而计数器103复位。因此，对于图3(b)所示的周期TC4至TC8，ONPWM信号的占空比分别变为6/11、8/11、10/13、12/14和14/15。
当占空计数器105的计数器值达到结束值寄存器109的设置值“16”时，第三比较器108输出复位信号，引发触发器102被复位。触发器102的输出端 Q然后变为高电平，从而OR电路110的输出变为高电平，而ONPWM信号的占空比变为100％。
当灯信号从OFF切换为ON时，ONPWM信号的占空比因此变为如图3(c)中的虚线所示的非线性。这近似于点亮期期间灯泡的亮度变化特性。
此外，当占空计数器105的计数器值和结束值寄存器109的设置值“16”相等时，计数器103因为触发器102的输出端Q的高电平信号而复位，使得上述计数过程停止。
其次，将在下面解释熄灭电路20。图4示出了熄灭电路20的结构。该结构类似于点亮电路10的结构，在灯信号从ON切换为OFF时，该结构使占空比能够根据OFFPWM信号逐渐减少。
熄灭电路20包括：时钟发生器201；触发器202；计数器203；周期计数器204；占空计数器205；第一比较器206；第二比较器207；第三比较器208；结束值寄存器209；AND电路210；OR电路211；和倒相电路212至214。
触发器202在从闪烁信号产生电路50输入的灯信号从ON切换到OFF时，从输出端Q输出高电平信号并从输出端Q输出低电平信号。触发器202进一步在其因来自第三比较器208的复位信号而被复位时，从输出端Q输出低电平信号并从输出端Q输出高电平。
占空计数器205根据来自第一比较器206的高电平输出信号从计数器值减“1”，并因来自触发器202的输出端Q的高电平信号而被加载“8”作为初始值。
结束值寄存器109事先存储了“0”作为终止占空计数器205的计数的值。
第二比较器207比较计数器203和占空计数器205的计数器值，并在计数器203的计数器值不大于占空计数器205的计数器值时输出高电平信号。第二比较器207的输出信号经AND电路210和OR电路211输出，作为OR电路211的输出端的OFFPWM信号。
下面，将参考图5解释熄灭电路20的操作。图5是下降期(或熄灭期)期间的灯信号、OFFPWM信号和OFFPWM信号的占空比变化特性的时序图。
首先，假定如图5(a)所示ON灯信号正被输入给触发器202，而触发器202被复位。在该状态下，高电平信号从触发器202的输出端 Q输出。计数器203的计数器值被复位为“0”。周期计数器204和占空计数器205被加载“8”作为计数器值。这里，灯信号经倒相器213、212输入给OR电路211，从而高电平OFFPWM信号从OR电路211的输出端输出。
然后，如图5(a)所示，当灯信号从ON切换为OFF时，触发器202的输出端Q呈现低电平。计数器203通过和从时钟发生器201输入的时钟同步来开始计数。第一比较器206比较计数器203和周期计数器204的计数器值。当这两个值相等时，即计数器203的计数器值变为“8”时，第一比较器206输出高电平信号。由于该高电平输出信号，周期计数器204的计数器值增加“1”，占空计数器205的计数器值减少“1”，而计数器203复位。即，周期计数器204的计数器值变为“9”，占空计数器205的计数器值变为“7”，而计数器203的计数器值变为“0”。
对于计数器203的计数器值转变至“8”的周期，即图5(b)中的周期TC1，占空计数器205的计数器值为“8”。计数器203的计数器值因而不大于占空计数器205的计数器值，从而第二比较器207的输出保持高电平。第二比较器207的该输出被输入给AND电路210。这使得OR电路211输出OFFPWM信号。这里，OFFPWM信号的占空比为TD1/TC1(＝8/8)。
然后，计数器203的计数器值重新从“0”计数。当计数器203的计数器值达到“9”时，它与周期计数器204的计数器值相等。从而，第一比较器206输出高电平信号。由于该高电平输出信号，周期计数器204的计数器值增加“1”，占空计数器205的计数器值减少“1”，而计数器203复位。即，周期计数器204的计数器值变为“2”，占空计数器205的计数器值变为“7”，而计数器203的计数器值变为“0”。
对于计数器203的计数器值从“0”转变为“9”的周期，即图5(b)中的周期TC2，占空计数器205的计数器值为“8”。在计数器203的计数器值为“0”至“8”时，第二比较器207的输出变为高电平。相反地，当计数器203的计数器值为“9”时，第二比较器207的输出变为低电平。这里，OFFPWM信号的占空比为TD2/TC2(＝7/9)。
类似地，每当计数器203的计数器值与周期计数器204的计数器值相等时，第一比较器206就输出高电平信号。由于该高电平输出信号，周期计数器204的计数器值增加“1”，占空计数器205的计数器值减少“1”，而计数器203复位。因此，对于图5(b)所示的周期TC3至TC8，OFFPWM信号的占空比分别变为6/10、5/11、4/12、3/13、2/14和1/15。
当占空计数器205的计数器值达到结束值寄存器209的设置值“0”时，第三比较器208输出复位信号，引发触发器202复位。触发器202的输出端Q随后变为低电平，从而AND电路210的输出变为低电平，而OFFPWM信号的占空比变为0％。
当灯信号从ON切换为OFF时，OFFPWM信号的占空比因此变为如图5(c)中的虚线所示的非线性。这近似于熄灭期期间灯泡的亮度变化特性。
此外，当占空计数器205的计数器值和结束值寄存器209的设置值“0”相等时，计数器203因为触发器202的输出端Q的高电平信号而被复位，使得上述计数过程停止。
如上所述，当来自闪烁信号产生电路50的灯信号从OFF切换为ON时，点亮电路10输出ONPWM信号，使周期和相应的占空比能够如图3(b)所示逐渐变化。LED输出电路70向LED 80提供具有符合该ONPWM信号的占空比的电流。结果，LED 80的亮度变化特性近似于如图3(c)所示点亮期期间的灯泡的亮度变化特性。
此外，当来自闪烁信号产生电路50的灯信号从ON切换为OFF时，熄灭电路20输出OFFPWM信号，使周期和相应的占空比能够如图5(b)所示逐渐变化。LED输出电路70向LED 80提供具有符合该OFFPWM信号的占空比的电流。结果，LED 80的亮度变化特性近似于如图5(c)所示熄灭期期间的灯泡的亮度变化特性。
这样使LED的亮度变化近似于灯泡的亮度变化，消除了它们之间存在的异样感。这使得LED能够具有视觉上温和的亮度变化特性，从而表现出高质量。进一步，因为看起来不是数字控制，所以能够获得自然亮度变化特性。这防止了眼睛的疲劳。
以上LED的控制装置由逻辑电路例如各种计数器和比较器构成。该结构消除了对用于存储占空比变化特性的存储器等的需要。例如，它能够容易地在单个定制IC中构建。
此外，在以上实施例中，LED在车辆的转向信号灯中使用，因此，LED的控制装置包括产生重复ON/OFF的灯信号的闪烁信号产生电路50。但是，当LED持续点亮时，灯信号可以根据图6所示的ON/OFF开关31的操作从输入电路40输出。
此外，以上实施例在点亮或熄灭电路10、20中，包括计数器值、加载时的设置值、对计数器的加值或减值、结束值，或比较器中的比较条件。这些值仅是示例，并且能够改变以增强亮度变化特性与灯泡亮度变化特性的近似程度。
此外，在以上实施例中，各电路能够被识别为实现各功能的方法，因而实施例中的各功能也能够使用微计算机通过软件方法来实现。
对于本领域的技术人员来说，可以在本发明的上述实施例中进行各种改变是显而易见的。但是本发明的范围应当由权利要求来确定。