フルカラーＬＥＤの拡散制御
【課題】 複数色の単体ＬＥＤで構成されたフルカラーＬＥＤから表示される色や照度調整などを、マイクロチップなどのプログラム構造を使用した簡単な制御で行えるようにする。
【解決手段】 フルカラーＬＥＤを構成する複数色のＬＥＤを駆動する制御において、それぞれの構成ＬＥＤごとに時間軸で分散させた２値による拡散方式を使用することで、中間色などの微細な輝度バランスを必要とする色を表示し、色を制御する周期より長い周期での点灯制御により表示色を維持したままＬＥＤ全体としての照度調整を行う。
【解決手段】 フルカラーＬＥＤを構成する複数色のＬＥＤを駆動する制御において、それぞれの構成ＬＥＤごとに時間軸で分散させた２値による拡散方式を使用することで、中間色などの微細な輝度バランスを必要とする色を表示し、色を制御する周期より長い周期での点灯制御により表示色を維持したままＬＥＤ全体としての照度調整を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数色の単体ＬＥＤで構成されるフルカラーＬＥＤの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤの輝度を変更する駆動方式はＰＷＭ（＝振幅変調）方式がある。
【０００３】
複数の単色ＬＥＤで構成されるフルカラーＬＥＤにおいてもＰＷＭ方式により各ＬＥＤの輝度を調整して、合成色としてＬＥＤ全体の色を決定している。
【０００４】
ＰＷＭ方式による輝度調整方法は一定の短い周期において点灯する時間と消灯する時間の割合を調整することにより行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７７５８２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複数色の単体ＬＥＤで構成されたフルカラーＬＥＤから表示される色を、微細な輝度バランスの中間色などを含めて希望する色にするために必要な制御を容易に行えるようにする。またフルカラーＬＥＤ全体としての表示色を維持したままでの照度調整や視覚的に認識できる表示色の段階的推移に対しても同様に容易な制御で行えるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
フルカラーを構成する複数色のＬＥＤ駆動に拡散方式を導入する。本願では、拡散方式とはＰＷＭのように点灯と消灯の２値を使い短い周期で同じ形式を繰り返して制御するＬＥＤ駆動制御において、その周期内で点灯する時期を時間軸方向に分散する方式を呼ぶ。また拡散方式でＬＥＤ駆動するときに繰り返される周期を拡散周期、拡散方式を制御するために用意された２値による配列を拡散形式と呼ぶ。
【０００８】
拡散周期に対してある程度長い照度調整周期を設定し、その周期単位で点灯制限することにより、フルカラーＬＥＤを構成するそれぞれ単体ＬＥＤの輝度バランスを維持したままフルカラーＬＥＤ全体としての照度調整を行う。
【０００９】
現在表示している色から別な色への段階的変更に対しては、現在使用されている拡散形式から新しい色に対応する拡散形式に向かって段階的に推移させることで、中間色を経由させながら表示色を変更する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、フルカラーＬＥＤを使用した照明機器で、制御の難しかった微細な輝度バランスでの中間色表示や表示色を保持したままの照度調整、また段階的な色変更など照明機器として必要な制御が低価格の構成でも簡単に実施できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の全体構成を示す構成図
【図２】輝度の異なる拡散形式の説明図
【図３】照度調整する周期を示した説明図
【図４】段階的な色変更において拡散形式推移の説明図
【図５】ＰＷＭ方式と拡散方式との違いを示す説明図
【図６】ＬＥＤ駆動時間とＬＥＤ輝度との相関図
【符号の説明】
【００１２】
１．．．拡散方式制御Ｒ、２．．．拡散方式制御Ｇ、３．．．拡散方式制御Ｂ、４．．．照度調整制御、５．．．赤ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｒ）、６．．．緑ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｇ）、７．．．青ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｂ）、８．．．マイクロチップ
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１で全体構造を示す。フルカラーＬＥＤを構成する各単色ＬＥＤを含み、そのＬＥＤを駆動する回路を赤ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｒ）、緑ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｇ）、青ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｂ）とし、マイクロチップからの制御信号と接続する。また本願では、マイクロチップとはプログラム構造を定義でき、そのプログラム制御により外部に対しての制御信号を処理できるものを呼ぶ。
【００１４】
マイクロチップには拡散方式制御Ｒ、拡散方式制御Ｇ、拡散方式制御Ｂおよび照度調整制御を行うプログラムを格納する。
【００１５】
マイクロチップより出力される制御信号によりＬＥＤ−Ｒ、ＬＥＤ−Ｇ、ＬＥＤ−Ｂの各ＬＥＤ駆動回路は、それぞれのＬＥＤを点灯（ＯＮ）と消灯（ＯＦＦ）の２値による制御ができるようにする。
【００１６】
マイクロチップ内のプログラム構造によりＬＥＤ−Ｒ、ＬＥＤ−Ｇ、ＬＥＤ−Ｂを対象として個別に拡散方式制御を行う。各拡散方式制御は内部に個別の拡散形式を保持し、この保持された個別の拡散形式により接続されたＬＥＤ駆動回路の輝度を決定する。この制御を図１の拡散方式制御Ｒ、拡散方式制御Ｇ、拡散方式制御Ｂとして示す。
【００１７】
フルカラーＬＥＤで希望する色を表示するときは、まず光の合成としてＬＥＤ−Ｒ、ＬＥＤ−Ｇ、ＬＥＤ−Ｂの各ＬＥＤ輝度を決定し、それぞれの適正な輝度になるように調整する拡散形式を３つ用意する。
【００１８】
図５はＰＷＭ方式と拡散方式とを比較したものである。拡散周期ｂの期間では両者とも点灯と消灯の割合は５０％で同じであるが、拡散方式はＰＷＭ方式を使用する場合より大きなＬＥＤ輝度が保たれる。この原理によりＰＷＭ方式では対数的となるＬＥＤ駆動時間とＬＥＤ輝度との関係を、拡散方式では直線的な関係に近づけることができる。このようにＰＷＭ方式と拡散方式で異なる相関関係を図６で示す。
【００１９】
ＬＥＤの輝度調整を対数的から直線的な関係に近づけることにより、中間色を表示するために必要な最小制御周期ａをＰＷＭ方式に比較して長く設定でき、マイクロチップのプログラム制御構造による処理が可能となる。
【００２０】
図２では代表例として３つの輝度の異なる拡散形式を示す。拡散形式での輝度調整は拡散周期ｂ内での合計点灯時間と最小制御単位ａで組み合わされる点灯間隔を調整することにより行う。例としてあげた３つの拡散形式は次のような輝度関係になる。拡散形式１＞拡散形式２＞拡散形式３。
【００２１】
拡散形式を決定する輝度調整方法の最初の段階としては、目的とする輝度から割り出されたＬＥＤの合計点灯時間を拡散周期ｂ内で間隔がなるべく等間隔になるように配置することからはじめる。その後さらに細かい輝度調整が必要な場合は、点灯間隔を等間隔から少しずつ偏らすことによりに調整することができる。
【００２２】
人間の目の残像効果により、構成されるそれぞれのＬＥＤが点灯する時期を拡散周期内で意識的にずらすことにより、合成色として表示されるフルカラーＬＥＤの彩度を上げることができる。
【００２３】
マイクロチップのプログラム構造により制御信号の出力を行う時は用意した３つの拡散形式それぞれの先頭からから順番に最小制御時間ａ単位で論理値を取り出し、その論理値を元に点灯と消灯を決定する。
【００２４】
最小制御周期ａをなるべく短くし、拡散形式を構成する論理値の数を多くすることにより輝度調整の幅が広がり、その結果フルカラーＬＥＤとして表示可能な色数も増えることになる。
【００２５】
拡散形式の最後の論理まで到達したあとは先頭に戻り繰り返し制御を行う。この繰り返す周期を拡散周期ｂとして図２に示す。
【００２６】
最終的にマイクロチップから制御信号を出力する前にフルカラーＬＥＤ全体の照度調整を行う。図３で示すように照度調整制御には拡散周期ｂより長く設定された照度調整周期ｃを設定し、その周期内で拡散方式により決定された論理値が点灯と消灯のどちらであっても、フルカラーＬＥＤ全体の照度を落とす目的で消灯にする割合を決定する。また照度調整周期ｃはフルカラーＬＥＤ全体として点滅していると感じない程度に短くする必要がある。この制御を図１の照度調整制御として示す。
【００２７】
最終的に決定された点灯と消灯の論理値より導かれた制御信号をマイクロチップから出力し、ＬＥＤ−Ｒ、ＬＥＤ−Ｇ、ＬＥＤ−Ｂの駆動回路によりフルカラーＬＥＤを点灯させる。
【００２８】
ある時点でフルカラーＬＥＤに表示されている色Ａから別な色Ｂへ視覚的効果を目的とした段階的変化を行いたい場合は、色Ａと色Ｂで使用されるを拡散形式をそれぞれ拡散形式Ａと拡散形式Ｂとして、拡散形式Ａから拡散形式Ｂに向かっての段階的変化として実行できる。図４で表した拡散形式Ａ’が段階的変化途中の拡散形式となり、拡散形式Ａ’の時点での表示色は色Ａと色Ｂのそれぞれが合成されるため、色１と色２の中間色となる。視覚的効果を目的とした表示色の段階的変化は観測できるほどゆっくり行うことを前提とするため、拡散周期ｂと照度調整周期ｃに対して十分に長くなり拡散方式による制御に影響を及ぼすことはない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数色の単体ＬＥＤで構成されるフルカラーＬＥＤの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤの輝度を変更する駆動方式はＰＷＭ（＝振幅変調）方式がある。
【０００３】
複数の単色ＬＥＤで構成されるフルカラーＬＥＤにおいてもＰＷＭ方式により各ＬＥＤの輝度を調整して、合成色としてＬＥＤ全体の色を決定している。
【０００４】
ＰＷＭ方式による輝度調整方法は一定の短い周期において点灯する時間と消灯する時間の割合を調整することにより行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７７５８２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複数色の単体ＬＥＤで構成されたフルカラーＬＥＤから表示される色を、微細な輝度バランスの中間色などを含めて希望する色にするために必要な制御を容易に行えるようにする。またフルカラーＬＥＤ全体としての表示色を維持したままでの照度調整や視覚的に認識できる表示色の段階的推移に対しても同様に容易な制御で行えるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
フルカラーを構成する複数色のＬＥＤ駆動に拡散方式を導入する。本願では、拡散方式とはＰＷＭのように点灯と消灯の２値を使い短い周期で同じ形式を繰り返して制御するＬＥＤ駆動制御において、その周期内で点灯する時期を時間軸方向に分散する方式を呼ぶ。また拡散方式でＬＥＤ駆動するときに繰り返される周期を拡散周期、拡散方式を制御するために用意された２値による配列を拡散形式と呼ぶ。
【０００８】
拡散周期に対してある程度長い照度調整周期を設定し、その周期単位で点灯制限することにより、フルカラーＬＥＤを構成するそれぞれ単体ＬＥＤの輝度バランスを維持したままフルカラーＬＥＤ全体としての照度調整を行う。
【０００９】
現在表示している色から別な色への段階的変更に対しては、現在使用されている拡散形式から新しい色に対応する拡散形式に向かって段階的に推移させることで、中間色を経由させながら表示色を変更する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、フルカラーＬＥＤを使用した照明機器で、制御の難しかった微細な輝度バランスでの中間色表示や表示色を保持したままの照度調整、また段階的な色変更など照明機器として必要な制御が低価格の構成でも簡単に実施できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の全体構成を示す構成図
【図２】輝度の異なる拡散形式の説明図
【図３】照度調整する周期を示した説明図
【図４】段階的な色変更において拡散形式推移の説明図
【図５】ＰＷＭ方式と拡散方式との違いを示す説明図
【図６】ＬＥＤ駆動時間とＬＥＤ輝度との相関図
【符号の説明】
【００１２】
１．．．拡散方式制御Ｒ、２．．．拡散方式制御Ｇ、３．．．拡散方式制御Ｂ、４．．．照度調整制御、５．．．赤ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｒ）、６．．．緑ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｇ）、７．．．青ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｂ）、８．．．マイクロチップ
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１で全体構造を示す。フルカラーＬＥＤを構成する各単色ＬＥＤを含み、そのＬＥＤを駆動する回路を赤ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｒ）、緑ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｇ）、青ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｂ）とし、マイクロチップからの制御信号と接続する。また本願では、マイクロチップとはプログラム構造を定義でき、そのプログラム制御により外部に対しての制御信号を処理できるものを呼ぶ。
【００１４】
マイクロチップには拡散方式制御Ｒ、拡散方式制御Ｇ、拡散方式制御Ｂおよび照度調整制御を行うプログラムを格納する。
【００１５】
マイクロチップより出力される制御信号によりＬＥＤ−Ｒ、ＬＥＤ−Ｇ、ＬＥＤ−Ｂの各ＬＥＤ駆動回路は、それぞれのＬＥＤを点灯（ＯＮ）と消灯（ＯＦＦ）の２値による制御ができるようにする。
【００１６】
マイクロチップ内のプログラム構造によりＬＥＤ−Ｒ、ＬＥＤ−Ｇ、ＬＥＤ−Ｂを対象として個別に拡散方式制御を行う。各拡散方式制御は内部に個別の拡散形式を保持し、この保持された個別の拡散形式により接続されたＬＥＤ駆動回路の輝度を決定する。この制御を図１の拡散方式制御Ｒ、拡散方式制御Ｇ、拡散方式制御Ｂとして示す。
【００１７】
フルカラーＬＥＤで希望する色を表示するときは、まず光の合成としてＬＥＤ−Ｒ、ＬＥＤ−Ｇ、ＬＥＤ−Ｂの各ＬＥＤ輝度を決定し、それぞれの適正な輝度になるように調整する拡散形式を３つ用意する。
【００１８】
図５はＰＷＭ方式と拡散方式とを比較したものである。拡散周期ｂの期間では両者とも点灯と消灯の割合は５０％で同じであるが、拡散方式はＰＷＭ方式を使用する場合より大きなＬＥＤ輝度が保たれる。この原理によりＰＷＭ方式では対数的となるＬＥＤ駆動時間とＬＥＤ輝度との関係を、拡散方式では直線的な関係に近づけることができる。このようにＰＷＭ方式と拡散方式で異なる相関関係を図６で示す。
【００１９】
ＬＥＤの輝度調整を対数的から直線的な関係に近づけることにより、中間色を表示するために必要な最小制御周期ａをＰＷＭ方式に比較して長く設定でき、マイクロチップのプログラム制御構造による処理が可能となる。
【００２０】
図２では代表例として３つの輝度の異なる拡散形式を示す。拡散形式での輝度調整は拡散周期ｂ内での合計点灯時間と最小制御単位ａで組み合わされる点灯間隔を調整することにより行う。例としてあげた３つの拡散形式は次のような輝度関係になる。拡散形式１＞拡散形式２＞拡散形式３。
【００２１】
拡散形式を決定する輝度調整方法の最初の段階としては、目的とする輝度から割り出されたＬＥＤの合計点灯時間を拡散周期ｂ内で間隔がなるべく等間隔になるように配置することからはじめる。その後さらに細かい輝度調整が必要な場合は、点灯間隔を等間隔から少しずつ偏らすことによりに調整することができる。
【００２２】
人間の目の残像効果により、構成されるそれぞれのＬＥＤが点灯する時期を拡散周期内で意識的にずらすことにより、合成色として表示されるフルカラーＬＥＤの彩度を上げることができる。
【００２３】
マイクロチップのプログラム構造により制御信号の出力を行う時は用意した３つの拡散形式それぞれの先頭からから順番に最小制御時間ａ単位で論理値を取り出し、その論理値を元に点灯と消灯を決定する。
【００２４】
最小制御周期ａをなるべく短くし、拡散形式を構成する論理値の数を多くすることにより輝度調整の幅が広がり、その結果フルカラーＬＥＤとして表示可能な色数も増えることになる。
【００２５】
拡散形式の最後の論理まで到達したあとは先頭に戻り繰り返し制御を行う。この繰り返す周期を拡散周期ｂとして図２に示す。
【００２６】
最終的にマイクロチップから制御信号を出力する前にフルカラーＬＥＤ全体の照度調整を行う。図３で示すように照度調整制御には拡散周期ｂより長く設定された照度調整周期ｃを設定し、その周期内で拡散方式により決定された論理値が点灯と消灯のどちらであっても、フルカラーＬＥＤ全体の照度を落とす目的で消灯にする割合を決定する。また照度調整周期ｃはフルカラーＬＥＤ全体として点滅していると感じない程度に短くする必要がある。この制御を図１の照度調整制御として示す。
【００２７】
最終的に決定された点灯と消灯の論理値より導かれた制御信号をマイクロチップから出力し、ＬＥＤ−Ｒ、ＬＥＤ−Ｇ、ＬＥＤ−Ｂの駆動回路によりフルカラーＬＥＤを点灯させる。
【００２８】
ある時点でフルカラーＬＥＤに表示されている色Ａから別な色Ｂへ視覚的効果を目的とした段階的変化を行いたい場合は、色Ａと色Ｂで使用されるを拡散形式をそれぞれ拡散形式Ａと拡散形式Ｂとして、拡散形式Ａから拡散形式Ｂに向かっての段階的変化として実行できる。図４で表した拡散形式Ａ’が段階的変化途中の拡散形式となり、拡散形式Ａ’の時点での表示色は色Ａと色Ｂのそれぞれが合成されるため、色１と色２の中間色となる。視覚的効果を目的とした表示色の段階的変化は観測できるほどゆっくり行うことを前提とするため、拡散周期ｂと照度調整周期ｃに対して十分に長くなり拡散方式による制御に影響を及ぼすことはない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色で構成するフルカラーＬＥＤの駆動制御において、単体ＬＥＤを駆動する一定周期での点灯制御を、それぞれの単体ＬＥＤごとに用意した時間軸で分散された２値による制御配列により決定し、合成色として目的とした色を表示するフルカラーＬＥＤ表示装置。
【請求項２】
目的とする色を出力するための制御周期に比較してより長い周期での点灯制御により、色を維持したままＬＥＤ全体としての照度変化を行うことを特徴とした請求項１に記載したフルカラーＬＥＤ表示装置。
【請求項３】
現在の表示色から別な色に変更するときに、最初に出力している制御形式から変更する色を出力するための制御形式までの間を段階的に推移させることにより、色を視覚的に認識できる速度で階的に変化させることを特徴とした請求項１に記載したフルカラーＬＥＤ表示装置。
【請求項１】
複数色で構成するフルカラーＬＥＤの駆動制御において、単体ＬＥＤを駆動する一定周期での点灯制御を、それぞれの単体ＬＥＤごとに用意した時間軸で分散された２値による制御配列により決定し、合成色として目的とした色を表示するフルカラーＬＥＤ表示装置。
【請求項２】
目的とする色を出力するための制御周期に比較してより長い周期での点灯制御により、色を維持したままＬＥＤ全体としての照度変化を行うことを特徴とした請求項１に記載したフルカラーＬＥＤ表示装置。
【請求項３】
現在の表示色から別な色に変更するときに、最初に出力している制御形式から変更する色を出力するための制御形式までの間を段階的に推移させることにより、色を視覚的に認識できる速度で階的に変化させることを特徴とした請求項１に記載したフルカラーＬＥＤ表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１６５５２６（Ｐ２０１１−１６５５２６Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８２８１（Ｐ２０１０−２８２８１）
【出願日】平成２２年２月１１日（２０１０．２．１１）
【特許番号】特許第４７４０３７７号（Ｐ４７４０３７７）
【特許公報発行日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（７１００００７７８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１１日（２０１０．２．１１）
【特許番号】特許第４７４０３７７号（Ｐ４７４０３７７）
【特許公報発行日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（７１００００７７８）
【Ｆターム（参考）】
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