(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に開示される技術のように、ウォーニングキャンセラーの多くは、本来、フィラメント電球で消費される電流相当をダミー抵抗で消費させる。これにより、フィラメント電球を使用した場合と同様の電流を流すことによって故障検出回路による誤検出を防止可能にしているが、ダミー抵抗により無駄なエネルギーが熱として消費されてしまう。そのため、これらのウォーニングキャンセラーは、省エネルギーの観点からすると、あまり望ましい方式であるとは言えない。
【0006】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、省エネルギーに貢献しつつ故障の誤検出を防止し得るLEDランプユニットおよび車両用ランプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項1に記載されたLEDランプユニッ
トは、予め設定された所定の電流値よりもランプ電流が小さくなるとランプの故障情報を
出力する故障検出部を備えたランプ装置に対して、前記ランプの代わりに接続可能であり
消費電流が前記所定の電流値未満である発光ダイオードを有するLEDランプユニットで
あって、前記ランプ電流として、前記所定の電流値と前記発光ダイオードの消費電流との
差以上の
ダミー電流を消費するとともに入力電圧を昇圧して出力する昇圧部
を前記発光ダ
イオードと並列に備え、前記ランプ電流は、前記発光ダイオードの消費電流と、前記ダミ
ー電流との和になることを特徴とする。
【0008】
請求項1に記載のLEDランプユニットの発明では、ランプ電流として、所定の電流値と発光ダイオードの消費電流との差以上の電流を消費するとともに入力電圧を昇圧して出力する昇圧部を備える。これにより、ランプの故障情報を出力するために予め設定された所定の電流値未満の発光ダイオードを有するLEDランプユニットを、ランプの代わりにランプ装置に接続しても、ランプ電流が所定の電流値よりも小さくならない。また、所定の電流値と発光ダイオードの消費電流との差以上の電流を消費する昇圧部は、入力電圧を昇圧して出力する。これにより、発光ダイオードの消費電流に対して余分に流れる電流により消費されるエネルギーは、単に熱として消費されるのではなく、電圧が昇圧されて出力されるため、他の機器装置の駆動エネルギーとして消費され得る。
【0009】
また、特許請求の範囲の請求項2に記載されたLEDランプユニットは、請求項1に記載されたLEDランプユニットにおいて、前記昇圧部は、前記発光ダイオードの消費電流が正常点灯時の電流値よりも小さい場合または前記発光ダイオードの消費電流が正常点灯時の電流値よりも大きい場合には、前記昇圧を行わないことを特徴とする。
【0010】
請求項2に記載のLEDランプユニットの発明では、昇圧部は、発光ダイオードの消費電流が正常点灯時の電流値よりも小さい場合には昇圧を行わない。即ち、正常点灯時の電流値よりも小さい場合、つまり発光ダイオードが開放状態(オープンモード)で故障した場合には、昇圧部による入力電圧の昇圧が行われない。また、発光ダイオードの消費電流が正常点灯時の電流値よりも大きい場合、つまり発光ダイオードが短絡状態(ショートモード)で故障した場合にも、昇圧部による入力電圧の昇圧が行われない。これにより、発光ダイオードが故障した場合には、昇圧部による、所定の電流値と発光ダイオードの消費電流との差以上の電流は消費されないため、ランプ電流として所定の電流値未満の電流が流れる。したがって、発光ダイオードの故障時には、ランプ装置の故障検出部がランプの故障情報を出力する。
【0011】
さらに、特許請求の範囲の請求項3に記載された車両用ランプ装置は、車両の方向指示器または尾灯としてフィラメント電球を用いる装置仕様で構成されており、予め設定された所定の電流値よりもランプ電流が小さくなると前記フィラメント電球の故障情報を出力する故障検出部を備える車両用ランプ装置であって、請求項1または2に記載のLEDランプユニットを前記フィラメント電球に代えて使用することを特徴とする。
【0012】
請求項3に記載の車両用ランプ装置の発明では、請求項1または2に記載のLEDランプユニットを、車両の方向指示器または尾灯として機能するフィラメント電球に代えて使用する。これにより、予め設定された所定の電流値未満の発光ダイオードを有するLEDランプユニットを、フィラメント電球の代わりに車両用ランプ装置に接続しても、ランプ電流が所定の電流値よりも小さくならない。また、フィラメント電球の消費電流値と発光ダイオードの消費電流との差以上の電流を消費する昇圧部は、入力電圧を昇圧して出力する。これにより、発光ダイオードの消費電流に対して余分に流す電流によるエネルギーは、単に熱として消費されるのではなく、電圧が昇圧されて出力されるため、他の機器装置の駆動エネルギーとして消費され得る。
【発明の効果】
【0013】
LEDランプユニットの発明では、予め設定された所定の電流値未満の発光ダイオードを有するLEDランプユニットを、ランプの代わりにランプ装置に接続しても、ランプ電流が所定の電流値よりも小さくならない。また、発光ダイオードの消費電流に対して余分に流れる電流により消費されるエネルギーは、単に熱として消費されるのではなく、電圧が昇圧されて出力されるため、他の機器装置の駆動エネルギーとして消費され得る。したがって、省エネルギーに貢献しつつ故障の誤検出を防止することができる。
【0014】
また、車両用ランプ装置の発明では、予め設定された所定の電流値未満の発光ダイオードを有するLEDランプユニットを、フィラメント電球の代わりに車両用ランプ装置に接続しても、ランプ電流が所定の電流値よりも小さくならない。また、発光ダイオードの消費電流に対して余分に流れる電流により消費されるエネルギーは、単に熱として消費されるのではなく、電圧が昇圧されて出力されるため、他の機器装置の駆動エネルギーとして消費され得る。したがって、省エネルギーに貢献しつつ故障の誤検出を防止することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明のLEDランプユニットを車両の方向指示器または尾灯に適用した車両用ランプ装置10を、本発明の一実施形態として各図に基づいて説明する。車両用ランプ装置10は、本発明の車両用ランプ装置の一実施形態でもある。なお、車両の方向指示器(通称、ウインカー)は、ターンシグナルランプまたはターンランプと呼ばれるものであり、車両の前方、側方および後方に設けられる。方向指示器は、ハザードランプとして機能する場合もある。また、車両の尾灯は、車両の後方に設けられ、テールランプやブレーキランプと呼ばれるものである。
【0017】
まず、
図1を参照して車両用ランプ装置10の基本的な構成を説明する。
図1には、LEDランプユニット20aの構成例およびそれを用いた車両用ランプ装置10の構成例を示すブロック図が図示されている。
【0018】
図1に示すように、車両用ランプ装置10は、主に、点灯制御部11とこれに電気的に接続されるLEDランプユニット20aとにより構成されている。点灯制御部11は、点灯制御部11に接続されるターンシグナルランプやテールランプの点灯や消灯を制御する制御ユニットであり、図略の制御回路を備えている。
【0019】
点灯制御部11は、例えば、車幅方向両側、つまり左右に設けられたターンシグナルランプが接続されている場合には、運転者による右折または左折指示の操作情報の入力に従って、該当側のターンシグナルランプを所定周期で点滅させたり、ハザード操作情報の入力に従って、両側のターンシグナルランプを所定周期で点滅させたりする。また、例えば、点灯制御部11にテールランプが接続されている場合には、フロントライトの点灯とともにテールランプを点灯させる。点灯制御部11にブレーキランプが接続されている場合には、運転者等によるブレーキの操作情報の入力に従ってブレーキランプを点灯させる。
【0020】
このようなランプの点灯制御を行う点灯制御部11は、バッテリBatt(例えば、公称電圧24V)から供給される駆動電圧を受けて、フィラメント電球を点灯させ得る電力をターンシグナルランプ等に供給する。そのため、点灯制御部11では、フィラメント切れによる電球の故障、つまり球切れを検出し得る故障検出部13を備えている。
【0021】
故障検出部13は、例えば、正常時のフィラメント電球に流れるランプ電流よりも所定量だけ少ない閾値電流Ithが設定されて、これよりも少ない電流がランプに流れる場合に「球切れ」を検出し得るように構成されている。具体的には、故障検出部13は、例えば、ランプに流れるランプ電流ILをそれが流れる抵抗の両端電圧により検出し予め設定された電圧未満になると故障情報を出力し得るように構成される。
【0022】
即ち、閾値電流Ithが抵抗に流れた場合に発生する当該抵抗の両端電圧を基準に、それよりも発生電圧が低いときには故障の発生を検出して、例えば、インストルメンタルパネルに故障情報を警告ランプ等により表示する。なお、正常時のランプ電流は、点灯制御部11を提供する車両メーカ等により予め設定される。また故障検出部13は、点灯制御部11内に組み込まれており、車両のユーザが回路構成をカスタマイズできるようには構成されていない。
【0023】
本実施形態では、このように構成される点灯制御部11に対してLEDランプユニット20aを接続する。即ち、フィラメント電球に代えてLEDランプユニット20aを使用する。LEDランプユニット20aは、発光ダイオード23と昇圧部30により構成されており、入力端子Tiが点灯制御部11の出力側に接続され、アース端子GNDが基準電位(グランド、バッテリBattのマイナス端子)に接続されている。
【0024】
発光ダイオード23は、複数の発光ダイオード素子(以下「LED素子」という)と抵抗などの電流制限素子により構成されており、入力端子Tiとアース端子GNDとの間に接続されている。本実施形態では、例えば、5個のLED素子を電気的に直列に接続したLED列を、電気的に並列に3列接続して発光ダイオード23を構成している。発光ダイオード23に流れるLED電流Iaは、これらの複数のLED素子を流れる電流の総和である。なお、これらのLED素子は、その機械的な配置がターンシグナルランプやテールランプ等の具体的な形状に合わせて適宜設定されており、また発光色もこれらの具体的な用途に適合した色(例えば、オレンジ色や赤色)に適宜設定されている。
【0025】
昇圧部30は、例えば、チョッパ方式を採るDC/DCコンバータである。本実施形態では、バッテリBattの出力電圧24Vが入力電圧Viとして入力されるため、例えば、これを約30Vに昇圧した出力電圧Voを出力端子Toに出力する。出力端子Toには、例えば、負荷50が接続される。負荷50は、例えば、当該車両に搭載される他の機器装置等であり、任意であるため、
図1では破線により表している。なお、
図1においては、後で
図2を参照して説明する昇圧部30bと区別するため、括弧内に符号30aを付している。また、符号Gは、アース端子GNDに接続する昇圧部30のアース端子を示す。
【0026】
昇圧部30は、入力側のインダクタンスと出力側のコンデンサとの間に介在するスイッチングトランジスタのオンオフデューティを制御することによって出力電圧Voが任意値に設定され得るように構成されており、また前述した閾値電流IthとLED電流Iaとの差以上のダミー電流Ibが流れるように構成されている。例えば、昇圧部30の入力電流を検出して、この電流がダミー電流Ib以上になるようにオンオフデューティを制御可能に構成する。
【0027】
また、負荷50が消費する電力量から、昇圧部30の入力電流が少なくともダミー電流Ib以上になる場合には、例えば、負荷電流または負荷電圧を検出して、負荷電流または負荷電圧が所定値になるようにオンオフデューティを制御可能に構成する。この場合には負荷50に定電流または定電圧を供給することができる。なお、入力電圧Viのほぼ整数倍を出力電圧Voとして出力する場合には、昇圧部30の回路方式として、例えば、チャージポンプ方式を採用してもよい。
【0028】
このように構成されるLEDランプユニット20aには、ランプ電流ILとして、発光ダイオード23に通るLED電流Iaと、昇圧部30aを通るダミー電流Ibと、の和が流れる(IL=Ia+Ib)。ランプ電流ILは、点灯制御部11に本来接続されるフィラメント電球による消費電流に相当する。これにより、発光ダイオード23に流れるLED電流Iaが閾値電流Ith未満であっても、不足する電流分(=閾値電流Ith−LED電流Ia)をダミー電流Ib(=閾値電流Ith−LED電流Ia)として昇圧部30が流すため、フィラメント電球の代わりにLEDランプユニット20aを接続しても、点灯制御部11の故障検出部13が誤って故障を検出することがない。つまり、昇圧部30はウォーニングキャンセラーとして機能して、故障検出部13による誤検出を防止する。なお、ウォーニングキャンセラーは「ワーニングキャンセラー」とも呼ばれることもある。
【0029】
昇圧部30は、例えば、
図2に示すように構成してもよい。
図2(A)には、LEDランプユニット20の他の構成例としてLEDランプユニット20bの構成を示すブロック図が図示されており、また
図2(B)には、LEDランプユニット20bの昇圧部30bの構成例を示す回路図が図示されている。
図1に示すLEDランプユニット20aと実質的に同一に構成されるものには同一の符号を付している。
【0030】
図2(A)に示すように、他の構成例に係るLEDランプユニット20bは、発光ダイオード23に流れるLED電流Iaを抵抗25の両端電圧により検出し、LED電流Iaが発光ダイオード23の正常点灯時に流れる所定の電流値Igである場合に昇圧部30bによる昇圧動作を行い、LED電流Iaが所定の電流値Igから下回る場合には昇圧部30bによる昇圧動作を行わないように構成されている。所定の電流値Igは、実験またはコンピュータシミュレーションの結果に基づく発光ダイオード23の個別具体的な特性を考慮して予め定められる。
【0031】
図2(B)に示すように、昇圧部30bは、昇圧回路33、コンパレータ35および比較電圧源37により構成されている。昇圧回路33は、
図1を参照して説明した昇圧部30(30a)を構成する昇圧回路と同様に、例えば、チョッパ方式を採るDC/DCコンバータを構成している。この昇圧部30bには、昇圧動作の可否を制御するイネーブル端子が設けられており、本実施形態では、このイネーブル端子にHレベルの電圧が入力されると昇圧動作を行い、Lレベルの電圧が入力されると昇圧動作をやめるように昇圧部30bが構成されている。
【0032】
コンパレータ35は、非反転入力端子が抵抗25の発光ダイオード23側に接続され、反転入力端子が比較電圧源37に接続されている。またコンパレータ35の出力端子は、昇圧部30bのイネーブル端子に接続されている。比較電圧源37は、所定の基準電圧を発生するように構成されており、この基準電圧は、例えば、発光ダイオード23の正常時電流Igが抵抗25に流れた場合に抵抗25の両端に発生する電圧値より少し低い(例えば90%程度)電圧値に設定されている。
【0033】
コンパレータ35の入力インピーダンスは非常に高い。そのため、発光ダイオード23から非反転入力端子に流れ込む電流は無視することができ、ほぼLED電流Iaがそのまま抵抗25に流れる。これにより、抵抗25の両端電圧Vsが比較電圧源37の基準電圧よりも高くなると(LED電流Iaが所定の電流値Igよりも多くなると)、コンパレータ35の出力端子からはHレベルの電圧が出力される。これにより、イネーブル端子にHレベルの電圧が入力されて昇圧部30bによる昇圧動作が行われる。これに対して、抵抗25の両端電圧Vsが比較電圧源37の基準電圧よりも低くなると(LED電流Iaが所定の電流値Igよりも少なくなると)、コンパレータ35の出力端子からはLレベルの電圧が出力される。そのため、イネーブル端子にLレベルの電圧が入力されて昇圧部30bによる昇圧動作が中止される。
【0034】
このようにLEDランプユニット20bを構成することによって、発光ダイオード23の正常点灯時に流れる所定の電流値IgよりもLED電流Iaが多く流れている場合には、昇圧部30bによる昇圧動作が行われるのに対して、LED電流Iaが所定の電流値Igよりも少ない場合には、昇圧部30bによる昇圧動作が中止される。これにより、発光ダイオード23を構成するLED素子の一部が開放状態(オープンモード)で故障した場合には、昇圧部30bによる昇圧動作が行われない。そのため、発光ダイオード23のオープンモードによる故障時には、昇圧部30bによるダミー電流Ibが消費されないことから、ランプ電流ILが閾値電流Ith未満になることで、故障検出部13がランプの故障情報を出力して発光ダイオード23の故障を知らせることができる。
【0035】
また、
図2(B)に示す回路例に対して、コンパレータ35の非反転入力端子および反転入力端子を、それぞれ逆に接続する。即ち、非反転入力端子を比較電圧源37に接続し、反転入力端子を抵抗25の発光ダイオード23側に接続する。これにより、抵抗25の両端電圧Vsが、比較電圧源37の基準電圧よりも少し高い(例えば110%程度)電圧値より低くなると(LED電流Iaが所定の電流値Igよりも少なくなると)、コンパレータ35の出力端子からはHレベルの電圧が出力され、また抵抗25の両端電圧Vsが比較電圧源37の基準電圧よりも高くなると(LED電流Iaが所定の電流値Igよりも多くなると)、コンパレータ35の出力端子からはLレベルの電圧が出力される。
【0036】
このため、発光ダイオード23の正常点灯時に流れる所定の電流値IgよりもLED電流Iaが少なく流れている場合には、昇圧部30bによる昇圧動作が行われるのに対して、LED電流Iaが所定の電流値Igよりも多い場合には、昇圧部30bによる昇圧動作が中止される。したがって、発光ダイオード23を構成するLED素子の一部が短絡状態(ショートモード)で故障した場合には、昇圧部30bによる昇圧動作が行われない。そのため、発光ダイオード23のショートモードによる故障時においても、昇圧部30bによるダミー電流Ibが消費されないことから、ランプ電流ILが閾値電流Ith未満になることで、故障検出部13がランプの故障情報を出力して発光ダイオード23の故障を知らせることができる。
【0037】
なお、オープンモード故障時検出用のコンパレータと、ショートモード故障時検出用のコンパレータと、の両方を設けることによって、両方の故障モードに対応した故障検出部13による故障検出が可能になる。
【0038】
昇圧部30(30a,30b)により昇圧された出力電圧Voが供給される負荷50には、例えば、
図3に示すものが例示される。
図3には、LEDランプユニット20(20a,20b)の出力先の例を示す説明図が図示されており、
図3(A)は出力先を負荷50にした例、
図3(B)は出力先をバッテリBattにした例、である。
【0039】
負荷50として、当該車両に搭載される他の機器装置等に出力電圧Voを供給する場合には、
図3(A)に示すように、LEDランプユニット20(20a,20b)の出力端子Toに負荷50を接続する。この場合、昇圧部30(30a,30b)は、例えば、出力電圧Voが負荷50に適した電圧になるように入力電圧Viを昇圧する。これにより、昇圧部30(30a,30b)に流れるダミー電流Ibによるエネルギーは、他の機器装置等の駆動エネルギーとして消費される。
【0040】
一方、負荷50として、点灯制御部11に接続されるバッテリBattに出力電圧Voを供給する場合には、
図3(B)に示すように、ダイオード60を介してLEDランプユニット20(20a,20b)の出力端子ToにバッテリBattを接続する。ダイオード60は、バッテリBattからLEDランプユニット20(20a,20b)に向けて電流が流れることを防ぐ逆流防止用の整流素子である。この場合、昇圧部30(30a,30b)は、例えば、出力電圧VoがバッテリBattの充電電圧に適した電圧になるように入力電圧Viを昇圧する。これにより、昇圧部30(30a,30b)に流れるダミー電流Ibによるエネルギーは、バッテリBattの充電エネルギーとして消費される。なお、本例においては、ダイオード60を備えていなくてもよい。
【0041】
以上説明したように本実施形態に係るLEDランプユニット20(20a,20b)では、車両用ランプ装置10において、ランプ電流ILとして、閾値電流Ithと発光ダイオード23のLED電流Iaとの差以上のダミー電流Ibを消費するとともに入力電圧Viを昇圧して出力する昇圧部30を備える。これにより、フィラメント電球の故障情報を出力するために予め設定された閾値電流Ith未満の発光ダイオード23を有するLEDランプユニット20(20a,20b)を、フィラメント電球の代わりに車両用ランプ装置10に接続しても、ランプ電流ILが閾値電流Ithよりも小さくならない。また、閾値電流IthとLEDランプユニット20(20a,20b)のLED電流Iaとの差以上のダミー電流Ibを消費する昇圧部30は、入力電圧Viを昇圧して出力電圧Voを出力する。これにより、発光ダイオード23のLED電流Iaに対して余分に流れるダミー電流Ibにより消費されるエネルギーは、単に熱として消費されるのではなく、出力電圧Voに昇圧されて出力されるため、他の機器装置等の負荷50に駆動エネルギーとして消費され得る。負荷50として、例えば、ダイオード60を介してバッテリBattに戻してもよい。したがって、バッテリBattが充電されるため、回生エネルギーとして再利用することができるので、省エネルギーに貢献しつつ故障検出部13による故障の誤検出を防止することができる。
【0042】
なお、上述した本実施形態では、ランプ電流として、閾値電流Ith(所定の電流値)とLED電流Ia(発光ダイオードの消費電流)との差以上のダミー電流Ibを、昇圧部30に消費させるように構成を例示して説明したが、入力電圧Viよりも低い出力電圧Voを出力する降圧回路にダミー電流Ibを消費させるように構成してもよい。これにより、例えば、バッテリBattの公称電圧よりも低い12Vや5Vで駆動可能な車載機器に対して回生エネルギーを再利用することができる。
【0043】
また、上述した本実施形態では、発光ダイオード23は複数のLED素子から構成されるLEDモジュールを例示して説明したが、単体の発光ダイオード素子であってもよい。
【0044】
さらに、上述した本実施形態では、車両外部に設けられるターンシグナルランプやテールランプのフィラメント電球の代わり、LEDランプユニット20(20a,20b)を使用する場合を例示して説明したが、車室内に設けられるルームランプやインストルメンタルパネル用のランプ、あるいはエンジンコンパートメントやラゲッジスペースに設けられるランプ等のフィラメント電球の代わり、LEDランプユニット20(20a,20b)を使用してもよい。