説明

ボタン照明点灯回路の制御方法及びボタン照明点灯回路

【課題】 ボタンを均一に照明することができ、負荷に過大な電圧や電流が流れるのを防止したボタン照明点灯回路の制御方法及びボタン照明点灯回路を提供する。
【解決手段】 負荷である照明手段19〜24と定電流設定値とを切り替える直前に一旦昇圧回路を停止させることにより過大な電圧が負荷に加わらないので過大な電流が流れない。また、発光ダイオード19〜24を照明に用いた場合に面を均一の明るさに調整できる。この結果、どの場所においても一定の照度のため、場所による視認性の違いが排除できる。これは別々の負荷に独立した一定の電流値を流すことが可能であり発光ダイオード19〜24が密集する密集領域では電流値を少なくし発光ダイオード19〜24が少ない分散領域では電流値を多くできるためである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ボタン照明点灯回路の制御方法及びボタン照明点灯回路に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のボタン照明点灯回路は、負荷を並列に接続してそれぞれに挿入する抵抗値を変えることで負荷毎の電流値を調節することができた。
しかし、この従来技術には次のような問題点があった。
第1の問題点は、負荷の両端電圧が並列に接続しているもの全てが同じ電圧であるため、負荷ごとに挿入している抵抗による損失が発生し、無駄な消費電流が発生していた。
この状態を図6を用いて説明する。
【0003】
図6はボタン照明点灯回路の従来例を示す概念図である。
電池1のプラス端子がチョークコイル2の一端(図では左端)に接続され、チョークコイル2の他端(この場合、右端)はMOS型電界効果トランジスタ(金属酸化膜電界効果トランジスタ、以下「トランジスタ」という)3のドレインとダイオード5のアノード端子とに接続されている。電池1のマイナス端子は接地されている。トランジスタ3のソースは接地されている。ダイオード5のカソード端子は、負荷となるコンデンサ15及び発光ダイオード19,23のアノードに接続されている。発光ダイオード19には発光ダイオード20、21、22が直列に接続され、発光ダイオード23には発光ダイオード24が直列に接続されている。発光ダイオード24のカソードは一端が接地された抵抗器36の他端に接続されている。発光ダイオード22のカソード端子は、一端が接地された抵抗器27の他端と抵抗器16の一端(図では下端)に接続されている。抵抗器16の他端(この場合、上端)は電圧比較器7の非反転入力端子に接続され、電圧比較器7の反転入力端子は、マイナス端子が接地された基準電源13のプラス端子に接続されている。
【0004】
トランジスタ3のゲート端子は緩衝器4の出力に接続され緩衝器4の入力はPWM波形生成器6の出力に接続されている。PWM波形生成器6は電圧比較器7と発振器8とが接続されている。
電流37は一定の電流が流れている。負荷にかかっている電圧は電圧41と電圧42とを加えたものである。電圧41は発光ダイオード19、20、21、22の順方向電圧の和であり、電圧42は抵抗27と電流37との積である。一方で並列に接続されている発光ダイオード23、24と抵抗36との負荷には電流38を流しているが、発光ダイオードの数が2つであるため、電圧40は電圧41の約半分であると考えられる。この場合、抵抗36に加わっている電圧39は次の数式(1)で表される。
電圧39=(電圧41+電圧42)−電圧40 …(1)
電圧40=電圧41÷2 …(2)
として数式(2)を数式(1)に代入すれば、数式(3)となる。
電圧39=電圧41÷2+電圧42 …(3)
つまり、抵抗36には発光ダイオード2個直列分の電圧が抵抗27と比べ余計に加わることになり損失が発生する。
【0005】
そこで、一つのスイッチングレギュレータにより複数の光源ブロックを適切に点灯させることにより消費電力を押さえることができる点灯回路(例えば、特許文献1参照)や、バックライト等の複数のLEDをパルス駆動する際のスイッチングノイズの低減や明るさの変動防止を図った発光素子駆動制御装置(例えば、特許文献2参照)が提案されている。
【特許文献1】特開2004−134146号公報
【特許文献2】特開2001−308384号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述した特許文献1記載の技術では負荷に過大な電圧や電流が流れ、負荷の寿命が短くなり、特許文献2記載の技術では消費電力の低減が不十分であるという問題がある。
そこで、本発明の目的は、ボタンを均一に照明することができ、負荷に過大な電圧や電流が流れるのを防止したボタン照明点灯回路の制御方法及びボタン照明点灯回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため、本発明の請求項1記載の発明は、電子機器のボタンの周囲に配置され、各ボタンを照明する複数の照明手段の明るさを制御するボタン照明点灯回路の制御方法において、制御手段により前記ボタンが密集する密集領域の照明手段と前記ボタンが分散する分散領域の照明手段とを所定の間隔で交互に点灯させる直前に前記照明手段への電圧を一旦停止した後印加し、前記密集領域の照明手段の定電流設定値を前記分散領域の照明手段の定電流設定値より少なくすることで全ボタンの見かけ上の明るさが均一になるように制御することを特徴とする。
【0008】
請求項2記載の発明は、チョークコイルを用いたチョッパ方式の昇圧回路からのエネルギを、電子機器のボタンの周囲に配置され、各ボタンを照明する複数の照明手段に印加する際に、基準電源に基づいて前記照明手段の明るさを制御するボタン照明点灯回路の制御方法において、制御手段により前記ボタンが密集する密集領域の照明手段と前記ボタンが分散する分散領域の照明手段とを所定の間隔で交互に点灯させる直前に前記昇圧回路を一旦停止させた後作動させ、前記密集領域の照明手段の定電流設定値を前記分散領域の照明手段の定電流設定値より少なくすることで全ボタンの見かけ上の明るさが均一になるように制御することを特徴とする。
【0009】
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記制御手段は、前記密集領域の照明手段に流れる定電流設定値と前記分散領域の照明手段に流れる定電流設定値とを、基準電源を切り替えて全ボタンの見かけ上の明るさが均一になるように制御することを特徴とする。
【0010】
請求項4記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記制御手段は、前記密集領域の照明手段に流れる電流を検出する密集側電流検出抵抗と前記分散領域の照明手段に流れる電流を検出する分散側電流検出抵抗とを切り替えて、全ボタンの見かけ上の明るさが均一になるように制御することを特徴とする。
【0011】
請求項5記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記制御手段は、前記密集領域の照明手段に流れる電流と前記分散領域の照明手段に流れる電流とを、D/A変換器の出力電圧によって基準電源の設定値を切り替えて全ボタンの見かけ上の明るさが均一になるように制御することを特徴とする。
【0012】
請求項6記載の発明は、電子機器のボタンの周囲に配置され各ボタンを照明する複数の照明手段と、チョークコイルを用いたチョッパ方式により各照明手段を点灯させるためのエネルギを発生する昇圧回路と、基準電源に基づいて前記昇圧回路のON/OFF間隔を変えて前記照明手段の明るさを制御する制御手段とを有するボタン照明点灯回路において、前記制御手段は、前記密集領域の照明手段に流れる定電流設定値と前記分散領域の照明手段に流れる定電流設定値とを切り替える直前に前記昇圧回路を一旦停止させた後作動するように切り替える設定値側切替手段と、前記密集領域の照明手段の定電流設定値を前記分散領域の照明手段の定電流設定値より少なくすることで全ボタンの見かけ上の明るさが均一になるように前記昇圧回路のON/OFF間隔を前記設定値側切替手段の切り替えと同時に切り替える間隔切替手段とを備えたことを特徴とする。
【0013】
請求項7記載の発明は、電子機器のボタンの周囲に配置され各ボタンを照明する複数の照明手段と、チョークコイルを用いたチョッパ方式により各照明手段を点灯させるためのエネルギを発生する昇圧回路と、基準電源に基づいて前記昇圧回路のON/OFF間隔を変えて前記照明手段の明るさを制御する制御手段とを有するボタン照明点灯回路において、前記制御手段は、前記密集領域の照明手段に流れる電流を検出する密集側電流検出手段と、前記分散領域の照明手段に流れる電流を検出する分散側電流検出手段と、前記密集側電流検出手段の検出結果と前記分散側電流検出手段の検出結果とを切り替える結果切替手段と、前記密集領域の照明手段の定電流設定値を前記分散領域の照明手段の定電流設定値より少なくすることで全ボタンの見かけ上の明るさが均一になるように前記昇圧回路のON/OFF間隔を前記設定値側切替手段の切り替え直前に前記昇圧回路を一旦停止させた後作動させるように切り替える間隔切替手段とを備えたことを特徴とする。
【0014】
請求項8記載の発明は、電子機器のボタンの周囲に配置され各ボタンを照明する複数の照明手段と、チョークコイルを用いたチョッパ方式により各照明手段を点灯させるためのエネルギを発生する昇圧回路と、基準電源に基づいて前記昇圧回路のON/OFF間隔を変えて前記照明手段の明るさを制御する制御手段とを有するボタン照明点灯回路において、前記制御手段は、前記密集領域の照明手段に流れる定電流設定値と前記分散領域の照明手段に流れる定電流設定値とを切り替える直前に前記昇圧回路を一旦停止させた後作動させる設定値側切替手段と、前記設定値側切替手段の各設定値をディジタル信号に変換するD/A変換器と、前記密集領域の照明手段の定電流設定値を前記分散領域の照明手段の定電流設定値より少なくすることで全ボタンの見かけ上の明るさが均一になるように前記昇圧回路のON/OFF間隔を前記設定値側切替手段の切り替えと同時に切り替える間隔切替手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
負荷である照明手段と定電流設定値とを切り替える直前に一旦昇圧回路を停止させることにより過大な電圧が負荷に加わらないので過大な電流が流れない。また、発光ダイオードを照明に用いた場合に面を均一の明るさに調整できる。この結果、どの場所においても一定の照度のため、場所による視認性の違いが排除できる。これは別々の負荷に独立した一定の電流値を流すことが可能であり発光ダイオードが密集する密集領域では電流値を少なくし発光ダイオードが少ない分散領域では電流値を多くできるためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
本発明は、電子機器のボタンを一斉に照明する際に、チョークコイルを用いたチョッパ方式の昇圧回路と組み合わせた定電流回路とを用いてそれぞれの発光素子に流れる平均電流を変えることによりボタン毎の明るさを変えることができる構成を提供するものである。
図1は本発明のボタン照明点灯回路の制御方法を適用したボタン照明点灯回路の一実施の形態を示す概念図である。
図1に示すボタン照明点灯回路は、抵抗27の両端の電圧を監視することで定電流制御を行うチョッパ方式の昇圧回路において、定電流が流れる負荷(それぞれ直列に接続された発光ダイオード19、20、21、22、発光ダイオード23、24及びコンデンサ15)、を切り替えるトランジスタ25及びトランジスタ26及び抵抗17、抵抗18、スイッチ11、ゲートバイアス電源10で構成された負荷切替回路と、定電流制御の定電流値を変えるための基準電源13及び基準電源14及びスイッチ12とで構成された定電流値切替回路を有し、前述の2つの切替回路が発振器9の波形により同期して切り替えることが可能となっている。ただし、切り替え回路を切り替える際に一旦昇圧回路を停止した後作動させるようになっている。
発振器9の出力波形によりスイッチ11及びスイッチ12が同期して切り替わりトランジスタ25がONした場合に基準電源13で決まる定電流28が直列に接続された発光ダイオード19、20、21、22に流れ、トランジスタ26がONした場合に基準電源14で決まる定電流29が直列に接続された発光ダイオード23、24に流れる。
このようにして直列に接続された発光ダイオード19、20、21、22及び、発光ダイオード23、24は発振器9の発振波形に従ってそれぞれに設定された定電流値で交互に点灯を繰り返す。このとき発光ダイオードの点滅が人間の目では分からないように発振器9の発振周波数を十分高い周波数(例えば、50Hz)としている。
このようにしてそれぞれ直列に接続された発光ダイオード19、20、21、22及び発光ダイオード23、24に流れる平均電流を個々に設定することが可能となる。
【0017】
(構成)
図1を参照すると、本発明のボタン照明点灯回路の制御方法を適用したボタン照明点灯回路の一実施の形態が示されている。
同図において、マイナス端子が接地された電池1のプラス端子がチョークコイル2の一端(図では左端)に接続されている。チョークコイル2の他端(この場合、右端)はトランジスタ3のドレインDとダイオード5のアノード端子Aとに接続されている。トランジスタ3のソースSは接地され電池1のマイナス端子と接続されている。ダイオード5のカソード端子Kは負荷となるコンデンサ15及び直列に接続された発光ダイオード19、20、21、22及び23、24のそれぞれ発光ダイオード19、23のアノード端子Aに接続されている。発光ダイオード22のカソード端子はトランジスタ25のドレイン端子Dに接続され、発光ダイオード24のカソード端子はトランジスタ26のドレイン端子Dに接続されている。トランジスタ3のゲート端子Gは緩衝器4の出力に接続され緩衝器4の入力はPWM波形生成器6の出力に接続されている。
【0018】
PWM波形生成器6の入力には電圧比較器7の出力、発振器8の出力、エッジ検出器50の出力及びエクスクルーシブオアゲート51の一方の入力(図では下側)が接続されている。エッジ検出器50の入力とエクスクルーシブオアゲート51の他方の入力(この場合、上側)は発振器9の出力に接続されている。
電圧比較器7のプラス端子(非反転入力端子)には抵抗16を介して一端(図では上端)が接地された抵抗27の他端(この場合、他端)に接続されている。また、電圧比較器7のマイナス端子(反転入力端子)にはスイッチ12によって選択が可能な基準電源13もしくは基準電源14が接続されるようになっている。トランジスタ25及びトランジスタ26のソースには一端が接地された抵抗27の他端が接続されている。ゲートバイアス電源10にはスイッチ11によって選択が可能なトランジスタ25のゲートもしくはトランジスタ26のゲートが接続されるようになっている。トランジスタ25のゲートには一端が接地された抵抗17の他端が接続され、同様にトランジスタ26のゲートには一端が接地された抵抗18の他端が接続されている。スイッチ11及びスイッチ12は双極双投(DPDT:double poles double throws)型のスイッチであり、エクスクルーシブオアゲート51の出力がHになったときに同時に切り替わるようになっている。
【0019】
ここで、電池1、チョークコイル2、及びトランジスタ3で昇圧回路が構成されている。緩衝器4、PWM波形生成器6、電圧比較器7、発振器8、発振器9、ゲートバイアス電源10、スイッチ11、スイッチ12、基準電源13、基準電源14、抵抗16、抵抗17、抵抗18、トランジスタ25、トランジスタ26、及び抵抗27で制御手段が構成されている。発光ダイオード19〜24は照明手段が構成されている。緩衝器4、PWM波形生成器6、電圧比較器7、発振器8、発振器9、スイッチ12、基準電源13、基準電源14、エッジ検出器50、及びエクスクルーシブオアゲート51で設定値側切替手段が構成されている。ゲートバイアス電源10、スイッチ11、抵抗17、抵抗18、トランジスタ25、トランジスタ26、及び抵抗27で間隔切替手段が構成されている。
【0020】
これらの手段はそれぞれ概略つぎのように動作する。
電池1は回路に電源を供給する。チョークコイル2はエネルギを蓄積また、これを放出することが可能で、電池1の電圧に直列に起電力を生じさせることが可能である。トランジスタ3はPWM波形生成器6から緩衝器4を通してゲートに供給される波形に従い、ゲート電圧がトランジスタ3の閾値電圧を超えていればONし、閾値以下であればOFFするように動作する。緩衝器4は出力側の影響を入力に与えないように動作する。PWM波形生成器6は発振器8の発振周波数を基準として電圧比較器7の出力により出力波形のH/L比率を変化させる。発振器8は一定の周波数を出力する。電圧比較器7は2つの入力端子をもちそれぞれの入力の電圧を比較することで出力論理をHまたは、Lに変化させる。スイッチ11及びスイッチ12は2つの接続先を切り替えることができ、発振器9の出力波形に同期してスイッチ11及びスイッチ12とも同時に切り替わる。
【0021】
発振器9は一定の周波数を出力する。基準電源13及び基準電源14は高精度な電圧を出力する。ダイオード5はチョークコイル2で発生した電圧により充電されたコンデンサ15の電荷を逆流させないように働く。コンデンサ15はチョークコイル2で発生したエネルギを蓄えておくことができる。発光ダイオード19、20、21、22、23、24、25はそれぞれ電流が流れることで光を発することができる。トランジスタ25及び、トランジスタ26はゲート−ソース間に閾値電圧以上が加わった場合にONし、閾値電圧以下の場合にはOFFする。抵抗27は発光ダイオードに流れた電流に比例した電圧を抵抗の両端に発生させる。抵抗16は抵抗27に発生した電圧を電圧比較器7に供給させる。
抵抗17及び抵抗18はスイッチ11によってゲートバイアス電源10が加わっていない場合にトランジスタ25及びトランジスタ26のゲート電圧が不定にならないようにゲートバイアス電圧を接地電位に固定する。ゲートバイアス電源10はトランジスタ25及びトランジスタ26がONできるよう十分な電圧を出力する。
エッジ検出器50は、発振器9からの入力波形のH→LやL→Hへの立ち上がり、立ち下がり変化点であるエッジを検出し、このエッジを検出するたびに短いパルス状の波形を出力する。このエッジ検出器50は、一般的に知られている、立ち上がりエッジを検出してHパルスを出力する立ち上がりワンショットマルチバイブレータと、立ち下がりエッジを検出してHパルスを出力する立ち下がりワンショットマルチバイブレータと、立ち上がりワンショットマルチバイブレータの出力の和を取るアンドゲート(いずれも図示省略)とで構成されている。
【0022】
エクスクローシブオアゲート51は2つの入力がそれぞれ異なった論理の場合にHを出力し、同じ論理の場合にLを出力する。発振器9とエッジ検出器50との出力を入力することでスイッチ11、12を切り替える制御信号を出力することができる。
エッジ検出器50は、発振器9の出力信号の波形の立ち上がり及び立ち下がりのエッジを検出してパルスを出力する。このパルスはPWM波形生成器6に入力される。PWM波形生成器6はエッジ検出器50からのHパルスが入力されている期間、発振を停止し、トランジスタ3がOFFするように動作する。この発振停止期間は、タイミング101からタイミング104、タイミング102からタイミング105の期間となる。PWM波形生成器6はこの間発振が停止しているので、昇圧動作が行われない。このため、電流28、29に示すように電流が徐々に減少する。エッジ検出器50からPWM波形生成器6に入力される波形がLになった場合、PWM波形生成器6は発振動作が行える状態に復帰し、電流28、29は設定してある電流値まで増加する。また、エクスクルーシブオアゲート51は発振器9の出力信号とエッジ検出器50の出力信号との排他的論理和をとり、スイッチ11、12に切替制御信号を与える。この結果、エッジ検出器50のパルス波形信号だけ発振器9の信号波形に遅れが生じたタイミングでスイッチ11とスイッチ12とが切り替わる。
【0023】
(動作の説明)
次に、図1を参照して本実施の形態の全体の動作について詳細に説明する。
図1において、直列に接続された発光ダイオード19、20、21、22及び発光ダイオード23、24を点灯させるため、電池1から供給された電源電圧より高い出力電圧を得るように電池1とチョークコイル2を直列に接続し、チョークコイル2と電池1で閉回路を断続的に構成できるようにトランジスタ3を接続する。
電源電圧を高い電圧に昇圧するため、トランジスタ3をONし電池1とチョークコイル2で閉回路を構成することでチョークコイル2に電流を流しチョークコイル2にエネルギを蓄える。チョークコイル2はコイルの基本的な性質で流れている電流を維持しようとする力が働くためトランジスタ3をOFFすることでトランジスタ3がOFFとなる直前の電流をダイオード5を通じてコンデンサ15、発光ダイオード19、20、21、22または発光ダイオード23、24に向かって流すように働く。このときチョークコイル2に蓄えられたエネルギを用いて、前述の電流を流すため、電流を流すために必要な起電力がチョークコイル2に生じ、これにより昇圧が行われることになる。
トランジスタ3は発振器(OSCilator)8の発振周波数を基本としたPWM(Pulse Width Modulation)波形生成器6の出力波形によってON/OFFを制御される。ON時間が長ければチョークコイル2に蓄えられるエネルギは大きくなり、逆にON時間が短ければチョークコイル2に蓄えられるエネルギは小さくなる。
【0024】
抵抗16を通じて取得した抵抗27の両端電圧とスイッチ12によって選択された基準電源13または、基準電源14を電圧比較器7で比較し、この比較結果をPWM波形生成器6に伝えトランジスタ3をON/OFFさせる制御波形のH/L比率を可変させることでチョークコイル2に蓄えられるエネルギを調節し、発光ダイオード19、20、21、22及び、発光ダイオード23、24に流れる電流を一定に保つように働く。
スイッチ11とスイッチ12とは発振器9によって制御され、スイッチ11とスイッチ12が同期してスイッチが切り替わるように構成されている。スイッチ11はトランジスタ25またはトランジスタ26をONさせるためのゲートバイアス電源10の接続切替を行っている。トランジスタ25または、トランジスタ26はスイッチ11によってゲートバイアス電源10の電圧がそれぞれのトランジスタのゲートに加わった場合にONするように構成されトランジスタ25がONした場合発光ダイオード19、20、21、22に電流が流れ発光し、またトランジスタ26がONした場合発光ダイオード23、24に電流が流れ発光する。
【0025】
ここで、特に前述した特許文献1記載の従来技術に対して次の点で改良されている。
定電流が流れる負荷と定電流設定値とを同時に切り替えることで、切り替えた瞬間に切り替える直前まで制御されていた電圧が切替後の負荷に加わることになる。例えば、LEDが直列に10個接続されていた負荷からLEDが2個直列に接続されている負荷に切り替わった場合、直列10個分に定電流を流すためにかかっていた電圧がLED直列2個に加わる。この結果、設定値より大きな電流がLED直列2個の負荷に流れ、電流が大きいため、電流値を下げるように昇圧回路にフィードバックがかかる。フィードバックがかかって設定した電流値になるまでは時間が必要であり、この間、設定値より大きな電流がLEDに流れ、この電流がLEDの定格を超えた場合LEDの損傷につながるおそれがある。
【0026】
そこで、本発明ではこの問題を解決するため、エッジ検出器50及びエクスクルーシブオアゲート51を用いて負荷と定電流設定値とを切り替える直前に一旦昇圧回路を停止させることにより、過大な電圧が負荷を切り替えた瞬間に加わらないようにする。
このように構成することで、負荷に過大な電圧や電流が流れないようにすることができる。この結果、負荷に損傷を与えないで済み、負荷の寿命を伸ばすことが可能となる。
【0027】
スイッチ11とスイッチ12とが同時に切り替わる様子を図2を参照して詳細に説明する。
図2は図1に示した概念図の各部材における信号を示す。横軸はいずれも時間軸であり、波形W9は発振器9の出力を示し、波形W50はエッジ検出器50の出力を示している。波形W13はスイッチ12が基準電源13を選択したときをONとする波形を示している。波形W14はスイッチ12が基準電源14を選択したときをONとする波形を示し、波形W25はトランジスタ25がONしている状態をONとする波形を示している。波形W26はトランジスタ26がONしている状態をONとする波形を示している。波形W28は図1の電流値28を示し、波形W29は図1の電流値29を示している。
波形W9に記載された信号は発振器9の出力波形である。
波形W50に記載された信号はエッジ検出器50の出力波形であり、電子機器のボタンが密集する密集領域の照明手段とボタンが分散する分散領域の照明手段とを所定の間隔で交互に点灯させる直前に照明手段への電圧を一旦停止した後印加する期間に相当する時間(例えば、タイミング101〜タイミング104、タイミング102〜タイミング105)だけHになるようになっている。
波形W13に記載された信号は電圧比較器7のマイナス入力端子(反転入力端子)に接続されたスイッチ12が基準電源13を選択した場合をONとしたときの出力波形である。
波形W14に記載された信号は電圧比較器7のマイナス入力端子(反転入力端子)に接続されたスイッチ12が基準電源14を選択した場合をONとしたときの出力波形である。
波形W25に記載された信号はスイッチ11によりゲートバイアス電源10の電圧がトランジスタ25のゲートに加わったことによりトランジスタ25がONしている状態をONとしたときの出力波形である。
波形W26に記載された信号はスイッチ11によりゲートバイアス電源10の電圧がトランジスタ26のゲートに加わったことによりトランジスタ26がONしている状態をONとしたときの出力波形である。
波形W28に記載された信号は図1に示した電流28の電流値を示し、矢印方向にいくほど電流が大きいことを示している。
波形W29に記載された信号は図1に示した電流29の電流値を示し、矢印方向にいくほど電流が大きいことを示している。また、電流28及び電流29の波形中の横に引かれている2点破線はそれぞれの平均電流値を表している。
【0028】
波形W9の信号が101でLからHに切り替わったときに波形W13、波形W14、波形W25、波形W26、波形W28、波形W29の信号は同時に変化し、電圧比較器には基準電源13からの信号が印加され、トランジスタ25がONする。トランジスタ25がONしたことで電流28が流れ始め、抵抗27には電流28に応じた電圧が発生する。この電圧は抵抗16を通して電圧比較器7に戻され基準電源13と比較を行う。比較の結果、抵抗27の両端電圧が低い場合には電流28が設定値より不足していると判断されPWM波形生成器6のON/OFF比率(デューティー比)を高めるように動作する。また、抵抗27に発生した電圧が高い場合には電流28が設定値を上回ったと判断されPWM波形生成器6のON比率を下げるように動作する。これを繰り返し抵抗27の両端電圧が一定になるように動作するため電流28は設定した一定の電流値を保つことができる。このときトランジスタ26はOFFのため電流29は流れていない。
【0029】
次に波形W9の信号が101でHからLに切り替わったときに波形W13、波形W14、波形W25、波形W26、波形W28、波形W29の信号は同時に変化し電圧比較器には基準電源14からの電圧が印加され、トランジスタ26がONする。トランジスタ26がONしたことで電流29が流れ始め、抵抗27には電流29に応じた電圧が発生する。この電圧は抵抗16を通して電圧比較器7に戻され基準電源14と比較を行う。比較の結果、抵抗27の両端電圧が低い場合には電流29が設定値より不足していると判断されPWM波形生成器6のON比率を高めるように動作する。また、抵抗27に発生した電圧が高い場合には電流29が設定値を上回ったと判断されPWM波形生成器6のON比率を下げるように動作する。これを繰り返し抵抗27の両端電圧が一定になるように動作するため電流29は設定した一定の電流値を保つことができる。このときトランジスタ25はOFFのため電流28は流れていない。次に9の波形が103でHに切り替わったときに101で切り替わったときと同様に動作する。以下、これを繰り返している。
以上において、一定の電流28及び電流29はそれぞれ基準電源13及び基準電源14と抵抗27の両端電圧の比較で決まるためそれぞれ独立した電流値を設定することが可能である。
このようにして一定の電流28および電流29を別々の負荷に交互に流すことが可能となる。
【0030】
(効果の説明)
第1の効果は、発光ダイオードを照明に用いた場合に面を均一の明るさに調整できることにある。この結果、どの場所においても一定の照度のため、場所による視認性の違いが排除できる。
その理由は別々の負荷に独立した一定の電流値を流すことが可能であり発光ダイオードが密集する部分では電流値を少なくし発光ダイオードが少ない部分では電流値を多くできるためである。図3を用いて説明する。発光ダイオード19、20、21、22、23、24は図3に示すような配置となっている。斜線で示されるキー(ボタン)202は発光ダイオード19、21、23、24に囲まれた形になっている。これに対してキー(ボタン)201は発光ダイオード19による照明が主である。発光ダイオードの明るさが全て同一の場合キー201は暗く、キー202は明るいという状態が発生する。これを改善するため、斜線で示される発光ダイオード23、24の電流値を調節し暗めに設定することで、できるだけキー毎に明るさの差が生まれないようにし見かけ上の明るさが均一になるようにすることを可能としている。
【0031】
第2の効果は、昇圧回路を共用できることにある。この結果、部品点数を削減することができ、実装面積を減らすことができる。
その理由は、負荷の切り替えと定電流値の切り替えとを同時に行える回路を構成し交互に負荷に電流を流すことができるためである。
第3の効果は、無駄な消費電流を削減することにある。この結果、電池の使用可能な時間を延長することができる。
その理由は、それぞれの負荷に流す電流を変化させるためにそれぞれの負荷に見合った昇圧電圧に変える回路構成となっているからである。
【0032】
(他の実施の形態)
次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図4は本発明のボタン照明点灯回路の制御方法を適用したボタン照明点灯回路の他の実施の形態を示す概念図である。
図4を参照すると、本実施の形態は図1で示された実施の形態における構成に抵抗30が追加され、電圧比較器7へ戻す電圧をスイッチ31で抵抗27または抵抗30から選択できるようになっている。また、電圧比較器7の基準電源は基準電源13のみの固定となっている点で異なっている。
また、図4において、電圧比較器7、基準電源13、抵抗16、及び抵抗30で密集側電流検出手段が構成され、電圧比較器7、基準電源13、抵抗16、及び抵抗27で分散側電流検出手段が構成されている。スイッチ31は結果切替手段を構成している。緩衝器4、PWM波形生成器6、発振器9、基準電源10、スイッチ11、抵抗17、抵抗18、トランジスタ25、トランジスタ26、エッジ検出器50、及びエクスクルーシブオアゲート51で間隔切替手段が構成されている。
【0033】
図1ではスイッチ11とスイッチ12とが同時に切り替わることでそれぞれの負荷に流れる電流値を切り替えていたが、本実施の形態ではスイッチ11とスイッチ31とが同時に切り替わることでそれぞれの負荷に流れる電流値を切り替えることができる。負荷に流れる電流値は、抵抗27または抵抗30の両端電圧を電圧比較器7に戻すことで決まる。スイッチ11はゲートバイアス電圧10がトランジスタ25のゲートに加わるように接続された場合、トランジスタ25はONし、トランジスタ26はOFFする。同時にスイッチ31は抵抗27の両端電圧が抵抗16を通して電圧比較器7に戻すように切り替わる。この状態でPWM波形生成器6は図1に示した実施の形態における動作を行い、電流28が一定になる。また、スイッチ11はゲートバイアス電圧10がトランジスタ26のゲートに加わるように接続された場合、トランジスタ26はONし、トランジスタ25はOFFする。同時にスイッチ31は抵抗30の両端電圧を抵抗16を通して電圧比較器7に戻すように切り替わる。この状態でPWM波形生成器は図1に示した実施の形態における動作と同様の動作を行い、電流29が一定になる。この動作を発振器9の波形によって繰り返し図1で示された実施の形態と同等の効果が得られる。
【0034】
図5は本発明のボタン照明点灯回路の制御方法を適用したボタン照明点灯回路の他の実施の形態を示す概念図である。
また、図5を参照すると、本実施の形態は図1で示された実施の形態における構成の基準電源13、14の代わりにディジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換器(Digital-Analog Converter)32とディジタル信号となる設定値電源34、35とこれらの設定値電源34、35の設定値を選択するスイッチ33になっている点で異なる。
図5において、緩衝器4、PWM波形生成器6、電圧比較器7、発振器8、D/A変換器32、スイッチ33、設定値電源34、及び設定値電源35で設定値側切替手段が構成されている。発振器9、基準電源10、スイッチ11、抵抗17、抵抗18、トランジスタ25、トランジスタ26、抵抗27、エッジ検出器50、及びエクスクルーシブオアゲート51で間隔切替手段が構成されている。
【0035】
図1ではスイッチ11とスイッチ12が同期して同時に切り替わることでそれぞれの負荷に流れる電流値を切り替えていたが、本実施の形態ではスイッチ11とスイッチ33とが同時に切り替わることでそれぞれの負荷に流れる電流値を切り替えることができるようになっている。負荷に流れる電流値は、D/A32の出力電圧を変えることで決まる。D/A32の出力電圧はスイッチ33の切り替えによって設定値電源34または設定値電源35によって決まる。スイッチ11はゲートバイアス電圧10がトランジスタ25のゲートに加わるように接続された場合、トランジスタ25はONし、トランジスタ26はOFFする。同時にスイッチ33は設定値電源34に接続されるためD/A32は設定値電源34に従った出力電圧を電圧比較器7に入力する。この状態でPWM波形生成器6は図1に示した実施の形態における動作と同様の動作を行い、電流28が一定になる。また、スイッチ11はゲートバイアス電圧10がトランジスタ26のゲートに加わるように接続された場合トランジスタ26はONし、トランジスタ25はOFFする。同時にスイッチ33は設定値35に接続されるためD/A32は設定値35に従った出力電圧を電圧比較器7に入力する。この状態でPWM波形生成器6は図1に示した実施の形態における動作を行い、電流28が一定になる。この動作を発振器9の出力信号の波形に従って繰り返し、図1に示した実施の形態と同等の効果が得られる。
【0036】
本発明の負荷の数は本実施の形態では2つだが、スイッチ11、12、31、33を多接続にすることで個別に電流値を設定できる負荷の数を増やすことも可能である。また、スイッチは論理ゲートを用いて構成したり、差動増幅器を用いて構成したりすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明のボタン照明点灯回路の制御方法を適用したボタン照明点灯回路の一実施の形態を示す概念図である。
【図2】図1に示した概念図の各部材における信号を示す図である。
【図3】電子機器のボタンと発光ダイオードの配置関係を示す図である。
【図4】本発明のボタン照明点灯回路の制御方法を適用したボタン照明点灯回路の他の実施の形態を示す概念図である。
【図5】本発明のボタン照明点灯回路の制御方法を適用したボタン照明点灯回路の他の実施の形態を示す概念図である。
【図6】ボタン照明点灯回路の従来例を示す概念図である。
【符号の説明】
【0038】
1 電池
2 チョークコイル
3、25、26 MOS型電界効果トランジスタ(トランジスタ)
4 緩衝器
5 ダイオード
6 PWM
7 電圧比較器
8、9 発振器
10 ゲートバイアス電源
11、12 切替スイッチ
13、14 基準電源
15 コンデンサ
16、17、18、27 抵抗
19、20、21、22、23、24 発光ダイオード(照明手段)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子機器のボタンの周囲に配置され、各ボタンを照明する複数の照明手段の明るさを制御するボタン照明点灯回路の制御方法において、
制御手段により前記ボタンが密集する密集領域の照明手段と前記ボタンが分散する分散領域の照明手段とを所定の間隔で交互に点灯させる直前に前記照明手段への電圧を一旦停止した後印加し、前記密集領域の照明手段の定電流設定値を前記分散領域の照明手段の定電流設定値より少なくすることで全ボタンの見かけ上の明るさが均一になるように制御することを特徴とするボタン照明点灯回路の制御方法。
【請求項2】
チョークコイルを用いたチョッパ方式の昇圧回路からのエネルギーを、電子機器のボタンの周囲に配置され、各ボタンを照明する複数の照明手段に印加する際に、基準電源に基づいて前記照明手段の明るさを制御するボタン照明点灯回路の制御方法において、
制御手段により前記ボタンが密集する密集領域の照明手段と前記ボタンが分散する分散領域の照明手段とを所定の間隔で交互に点灯させる直前に前記昇圧回路を一旦停止させた後作動させ、前記密集領域の照明手段の定電流設定値を前記分散領域の照明手段の定電流設定値より少なくすることで全ボタンの見かけ上の明るさが均一になるように制御することを特徴とするボタン照明点灯回路の制御方法。
【請求項3】
前記制御手段は、前記密集領域の照明手段に流れる定電流設定値と前記分散領域の照明手段に流れる定電流設定値とを、基準電源を切り替えて全ボタンの見かけ上の明るさが均一になるように制御することを特徴とする請求項2記載のボタン照明点灯回路の制御方法。
【請求項4】
前記制御手段は、前記密集領域の照明手段に流れる電流を検出する密集側電流検出抵抗と前記分散領域の照明手段に流れる電流を検出する分散側電流検出抵抗とを切り替えて、全ボタンの見かけ上の明るさが均一になるように制御することを特徴とする請求項2記載のボタン照明点灯回路の制御方法。
【請求項5】
前記制御手段は、前記密集領域の照明手段に流れる電流と前記分散領域の照明手段に流れる電流とを、D/A変換器の出力電圧によって基準電源の設定値を切り替えて全ボタンの見かけ上の明るさが均一になるように制御することを特徴とする請求項2記載のボタン照明点灯回路の制御方法。
【請求項6】
電子機器のボタンの周囲に配置され各ボタンを照明する複数の照明手段と、
チョークコイルを用いたチョッパ方式により各照明手段を点灯させるためのエネルギーを発生する昇圧回路と、
基準電源に基づいて前記昇圧回路のON/OFF間隔を変えて前記照明手段の明るさを制御する制御手段とを有するボタン照明点灯回路において、
前記制御手段は、
前記密集領域の照明手段に流れる定電流設定値と前記分散領域の照明手段に流れる定電流設定値とを切り替える直前に前記昇圧回路を一旦停止させた後作動するように切り替える設定値側切替手段と、
前記密集領域の照明手段の定電流設定値を前記分散領域の照明手段の定電流設定値より少なくすることで全ボタンの見かけ上の明るさが均一になるように前記昇圧回路のON/OFF間隔を前記設定値側切替手段の切り替えと同時に切り替える間隔切替手段とを備えたことを特徴とするボタン照明点灯回路。
【請求項7】
電子機器のボタンの周囲に配置され各ボタンを照明する複数の照明手段と、
チョークコイルを用いたチョッパ方式により各照明手段を点灯させるためのエネルギーを発生する昇圧回路と、
基準電源に基づいて前記昇圧回路のON/OFF間隔を変えて前記照明手段の明るさを制御する制御手段とを有するボタン照明点灯回路において、
前記制御手段は、
前記密集領域の照明手段に流れる電流を検出する密集側電流検出手段と、
前記分散領域の照明手段に流れる電流を検出する分散側電流検出手段と、
前記密集側電流検出手段の検出結果と前記分散側電流検出手段の検出結果とを切り替える結果切替手段と、
前記密集領域の照明手段の定電流設定値を前記分散領域の照明手段の定電流設定値より少なくすることで全ボタンの見かけ上の明るさが均一になるように前記昇圧回路のON/OFF間隔を前記設定値側切替手段の切り替え直前に前記昇圧回路を一旦停止させた後作動させるように切り替える間隔切替手段とを備えたことを特徴とするボタン照明点灯回路。
【請求項8】
電子機器のボタンの周囲に配置され各ボタンを照明する複数の照明手段と、
チョークコイルを用いたチョッパ方式により各照明手段を点灯させるためのエネルギーを発生する昇圧回路と、
基準電源に基づいて前記昇圧回路のON/OFF間隔を変えて前記照明手段の明るさを制御する制御手段とを有するボタン照明点灯回路において、
前記制御手段は、
前記密集領域の照明手段に流れる定電流設定値と前記分散領域の照明手段に流れる定電流設定値とを切り替える直前に前記昇圧回路を一旦停止させた後作動させる設定値側切替手段と、
前記設定値側切替手段の各設定値をディジタル信号に変換するD/A変換器と、
前記密集領域の照明手段の定電流設定値を前記分散領域の照明手段の定電流設定値より少なくすることで全ボタンの見かけ上の明るさが均一になるように前記昇圧回路のON/OFF間隔を前記設定値側切替手段の切り替えと同時に切り替える間隔切替手段とを備えたことを特徴とするボタン照明点灯回路。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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