特許 6545945 車両用灯具およびその点灯回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6545945

(24)【登録日】2019年6月28日

(45)【発行日】2019年7月17日

(54)【発明の名称】車両用灯具およびその点灯回路

(51)【国際特許分類】

   H05B 37/02 20060101AFI20190705BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20190705BHJP

   F21S 45/10 20180101ALI20190705BHJP

   B60Q 1/00 20060101ALI20190705BHJP

   F21W 102/00 20180101ALN20190705BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20190705BHJP

【ＦＩ】

   H05B37/02 K

   H01L33/00 J

   H05B37/02 J

   F21S45/10

   B60Q1/00 C

   F21W102:00

   F21Y115:10

【請求項の数】12

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2014-223585(P2014-223585)

(22)【出願日】2014年10月31日

(65)【公開番号】特開2016-91730(P2016-91730A)

(43)【公開日】2016年5月23日

【審査請求日】2017年9月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001133

【氏名又は名称】株式会社小糸製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(72)【発明者】

【氏名】片池 裕介

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 正人

【審査官】 松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１６１５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０４５５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３６５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２０３７０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−１５００１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３７／０２

Ｂ６０Ｑ １／００

Ｆ２１Ｓ ４５／１０

Ｈ０１Ｌ ３３／００

Ｆ２１Ｗ １０２／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源の点灯回路であって、
第１温度検出素子を含み、温度を示す第１温度情報を生成する温度検出回路と、
前記光源に電力を供給するスイッチングコンバータと、
調光端子を有し、前記光源に流れる電流が、前記調光端子に生ずる調光電圧に応じた目標値に近づくように、前記スイッチングコンバータを制御する駆動回路と、
前記光源の光量を指示する光量指令を上位コントローラから受ける第１ピンと、前記第１温度情報を受ける第２ピンを有し、前記光量指令および前記第１温度情報にもとづく調光信号を出力し、前記調光信号に応じて前記調光端子の前記調光電圧を変化させるマイクロコントローラと、
第２温度検出素子を含み、前記第２温度検出素子が示す温度が所定の第４しきい値より高いとき、前記調光電圧を低下させる高温シャットダウン回路と、
を備え、
前記調光信号は、目標となる光量に応じたデューティ比を有するようにパルス変調されており、
前記点灯回路は、前記調光信号を平滑化し、前記調光電圧を生成するフィルタ回路をさらに備え、
前記高温シャットダウン回路は、前記フィルタ回路の入力信号の振幅を変化させることにより前記調光電圧を変化させることを特徴とする点灯回路。

【請求項2】

光源の点灯回路であって、
第１温度検出素子を含み、温度を示す第１温度情報を生成する温度検出回路と、
前記光源に電力を供給するスイッチングコンバータと、
調光端子を有し、前記光源に流れる電流が、前記調光端子に生ずる調光電圧に応じた目標値に近づくように、前記スイッチングコンバータを制御する駆動回路と、
前記光源の光量を指示する光量指令を上位コントローラから受ける第１ピンと、前記第１温度情報を受ける第２ピンを有し、前記光量指令および前記第１温度情報にもとづく調光信号を出力し、前記調光信号に応じて前記調光端子の前記調光電圧を変化させるマイクロコントローラと、
第３温度検出素子を含み、前記第３温度検出素子が示す温度が高いほど、前記調光電圧を低下させるハード温度ディレーティング回路と、
を備え、
前記マイクロコントローラは、その動作状態において第１レベル、その非動作状態において第２レベルとなる選択信号を出力するよう構成され、
前記ハード温度ディレーティング回路は、前記選択信号を受け、前記選択信号が前記第１レベルのときオフ状態、前記選択信号が前記第２レベルのときオン状態となり、前記オン状態において、前記第３温度検出素子が示す温度が高いほど、前記調光電圧を低下させることを特徴とする点灯回路。

【請求項3】

光源の点灯回路であって、
第１温度検出素子を含み、温度を示す第１温度情報を生成する温度検出回路と、
前記光源に電力を供給するスイッチングコンバータと、
調光端子を有し、前記光源に流れる電流が、前記調光端子に生ずる調光電圧に応じた目標値に近づくように、前記スイッチングコンバータを制御する駆動回路と、
前記光源の光量を指示する光量指令を上位コントローラから受ける第１ピンと、前記第１温度情報を受ける第２ピンを有し、前記光量指令および前記第１温度情報にもとづく調光信号を出力し、前記調光信号に応じて前記調光端子の前記調光電圧を変化させるマイクロコントローラと、
を備え、
前記マイクロコントローラは、
（i）前記第１温度情報が示す温度が所定の第１しきい値より高く、前記第１しきい値より高く定められた所定の第２しきい値より低い範囲において、前記第１温度情報が示す温度に応じて前記調光信号が指示する光量を低下させ、
（ii）前記第１温度情報が示す温度が前記第２しきい値より高く定められた第３しきい値より高い範囲において、前記調光信号に前記第１温度情報を反映させず、
前記点灯回路は、
第２温度検出素子を含み、前記第２温度検出素子が示す温度が所定の第４しきい値より高いとき、前記光源に流れる電流がゼロとなるように前記調光電圧を低下させる高温シャットダウン回路をさらに備えることを特徴とする点灯回路。

【請求項4】

前記マイクロコントローラは、前記第１温度情報が示す温度が所定の第１しきい値より高く、前記第１しきい値より高く定められた所定の第２しきい値より低い範囲において、前記第２しきい値において光量がゼロとなるように前記調光信号が指示する光量を実質的に線形に低下させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の点灯回路。

【請求項5】

前記マイクロコントローラは、前記第１温度情報が示す温度が前記第２しきい値より高く定められた第３しきい値より高い範囲において、前記調光信号に前記第１温度情報を反映させないことを特徴とする請求項４に記載の点灯回路。

【請求項6】

前記マイクロコントローラは、
（i）前記第１温度情報が示す温度が所定の第１しきい値より高く、前記第１しきい値より高く定められた所定の第２しきい値より低い範囲において、前記第１温度情報が示す温度に応じて前記調光信号が指示する光量を低下させ、
（ii）前記第１温度情報が示す温度が前記第２しきい値より高く定められた第３しきい値より高い範囲において、前記調光信号に前記第１温度情報を反映させないことを特徴とする請求項１または２に記載の点灯回路。

【請求項7】

第２温度検出素子を含み、前記第２温度検出素子が示す温度が所定の第４しきい値より高いとき、前記調光電圧を低下させる高温シャットダウン回路をさらに備えることを特徴とする請求項１、２、４から６のいずれかに記載の点灯回路。

【請求項8】

前記調光信号は、目標となる光量に応じたデューティ比を有するようにパルス変調されており、
前記点灯回路は、前記調光信号を平滑化し、前記調光電圧を生成するフィルタ回路をさらに備え、
前記高温シャットダウン回路は、前記フィルタ回路の入力信号の振幅を変化させることにより前記調光電圧を変化させることを特徴とする請求項１、３、７のいずれかに記載の点灯回路。

【請求項9】

前記点灯回路は、前記フィルタ回路の前段に設けられ、前記調光信号の振幅をレベルシフトするレベルシフタをさらに備え、
前記レベルシフタは、分圧回路を含み、
前記高温シャットダウン回路は、前記分圧回路を構成する第１抵抗と並列に、直列接続される第１抵抗および第１スイッチを含み、前記第２温度検出素子が示す温度と前記第４しきい値の比較結果に応じて前記スイッチをオン、オフ制御することを特徴とする請求項１または８に記載の点灯回路。

【請求項10】

第３温度検出素子を含み、前記第３温度検出素子が示す温度が高いほど、前記調光電圧を低下させるハード温度ディレーティング回路をさらに備えることを特徴とする請求項１、３から９のいずれかに記載の点灯回路。

【請求項11】

前記マイクロコントローラは、その動作状態において第１レベル、その非動作状態において第２レベルとなる選択信号を出力するよう構成され、
前記ハード温度ディレーティング回路は、前記選択信号を受け、前記選択信号が前記第１レベルのときオフ状態、前記選択信号が前記第２レベルのときオン状態となり、前記オン状態において、前記第３温度検出素子が示す温度が高いほど、前記調光電圧を低下させることを特徴とする請求項２または１０に記載の点灯回路。

【請求項12】

半導体光源と、
請求項１から１１のいずれかに記載の点灯回路と、
を備えることを特徴とする車両用灯具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車などに用いられる車両用灯具に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ハイビームやロービーム、リアコンビネーションランプなどの車両用灯具の光源として、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザダイオード）をはじめとする半導体光源の採用が進められている。半導体光源は、そのエネルギー効率、メンテナンスの容易性、デザインの多様性などの観点から、従来のＨＩＤ（High Intensity Discharge）ランプやハロゲンランプ等の光源に対して利点を有する。

【0003】

半導体光源には、その信頼性を保つために許容しうる定格温度が定められおり、半導体光源の駆動する点灯回路は、半導体光源の温度が定格温度を超えないように、ジャンクション温度、デバイス温度あるいは周囲温度が上昇すると駆動電流を減少させて、つまり光量を低下させて、さらなる温度上昇を抑制する機能（温度ディレーティング機能）を具備する。特許文献１〜３には、関連技術が開示される。

【0004】

また環境温度が高くなると、光源の発熱により点灯回路内の電子部品の温度が定格温度を超えたり、光源の近傍の樹脂部品が軟化点に近づき、変形してしまう恐れがある。上述の温度ディレーティングは、こうした問題の抑制にも役に立つ。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−１１４２７９号公報

【特許文献2】特開２０１０−１４１１３７号公報

【特許文献3】特開２０１２−１６０２７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１〜３に記載の温度ディレーティング制御は、サーミスタをアナログ回路に組み込み、アナログ回路により、半導体光源に供給する電流の目標値を変化させるものであった。したがって温度と電流（光量）の関係（ディレーティング特性という）は、アナログ回路で実現しうる範囲に制約され、必ずしも、半導体光源や点灯回路を保護するために最適なディレーティング特性であったとはいえず、改善の余地があった。

【0007】

加えて、半導体光源の定格温度はデバイスごとに異なる。またヒートシンクや基板、筐体の形状が変更となると、同じ光量で点灯させたときの半導体光源の温度も異なる。したがって従来のアナログ回路による温度ディレーティング制御では、半導体光源のデバイスや周辺の構造が変更となると、ディレーティング回路を再設計する必要が生じ、膨大な時間とコストを要することとなる。

【0008】

従来のＨＩＤランプやハロゲンランプ等の光源に関しても、定格温度が規定され、ディレーティング機能が必要となる。

【0009】

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、光源に適した温度ディレーティング制御を実現可能な点灯回路の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明のある態様は、光源の点灯回路に関する。点灯回路は、第１温度検出素子を含み、温度を示す第１温度情報を生成する温度検出回路と、光源の光量を指示する光量指令を上位コントローラから受けるとともに、第１温度情報を受け、光量指令および第１温度情報にもとづく調光信号を出力するマイクロコントローラと、光源に電力を供給するスイッチングコンバータと、調光信号に応じた調光電圧を受け、光源に流れる電流が、調光電圧に応じた目標値に近づくように、スイッチングコンバータを制御する駆動回路と、を備える。

【0011】

この態様では、車両情報等にもとづいて灯具を統括的に制御する上位マイコンと、スイッチングコンバータの駆動回路の間に、マイクロコントローラが挿入される。市販されるマイクロコントローラが標準機能として具備するＡ／Ｄコンバータを利用し、第１温度検出素子からのアナログの第１温度情報をデジタル値に変換し、デジタル信号処理によって、調光信号を生成することにより、温度と調光信号の関係、つまり温度と光量の関係を任意の関数やテーブルにもとづいて設定することができる。これによりアナログ回路による温度ディレーティング制御のような制約を受けずに、ソフトウェアの変更のみで光源に適した温度ディレーティング制御が実現できる。

【0012】

マイクロコントローラは、第１温度情報が示す温度が所定の第１しきい値より高く、第１しきい値より高く定められた所定の第２しきい値より低い範囲において、第２しきい値において光量がゼロとなるように調光信号が指示する光量を実質的に線形に低下させてもよい。
この態様によれば、第１しきい値、第２しきい値および傾きの組み合わせを最適化することで、光源に適した温度ディレーティングが実現できる。

【0013】

マイクロコントローラは、第１温度情報が示す温度が第２しきい値より高く定められた第３しきい値より高い範囲において、調光信号に温度情報を反映させなくてもよい。
第３しきい値を、温度検出回路が正常動作するときに第１温度情報が取り得る範囲よりも高く定めることで、第１温度情報が示す温度が第３しきい値を超えた場合に、温度検出回路に異常が発生し、あるいは故障しているものと推定できる。したがって、この場合には第１温度情報にもとづく温度ディレーティング制御を停止することで、光源の点灯を維持できる。

【0014】

マイクロコントローラは、（i）第１温度情報が示す温度が所定の第１しきい値より高く、第１しきい値より高く定められた所定の第２しきい値より低い範囲において、第１温度情報が示す温度に応じて調光信号が指示する光量を低下させ、（ii）第１温度情報が示す温度が第２しきい値より高く定められた第３しきい値より高い範囲において、調光信号に第１温度情報を反映させなくてもよい。

【0015】

ある態様の点灯回路は、第２温度検出素子を含み、第２温度検出素子が示す温度が所定の第４しきい値より高いとき、調光電圧を低下させる高温シャットダウン回路をさらに備えてもよい。
これにより、マイクロコントローラによる温度ディレーティング制御と、高温シャットダウン回路による保護が２重で存在することとなるため、回路の信頼性を高めることができる。

【0016】

またマイクロコントローラの非動作状態において、駆動回路は、光源を調光信号に依存しない所定の光量で点灯させるように構成されてもよい。この場合に、マイクロコントローラによる温度ディレーティング制御が無効化されても、高温シャットダウン回路により、光源を保護することができる。

【0017】

第４しきい値は、ヒステリシスを有してもよい。これによりチャタリングを防止し、安定した制御が可能となる。

【0018】

調光信号は、目標となる光量に応じたデューティ比を有するようにパルス変調されてもよい。点灯回路は、調光信号を平滑化し、調光電圧を生成するフィルタ回路をさらに備えてもよい。高温シャットダウン回路は、フィルタ回路の入力信号の振幅を変化させることにより調光電圧を変化させてもよい。
マイクロコントローラによる温度ディレーティング制御は、調光信号のデューティ比を温度に応じて変化させることで実現される。そして高温シャットダウン回路により、フィルタ回路の入力信号（調光信号）の振幅を変化させることで、マイクロコントローラによる温度ディレーティング制御と、高温シャットダウン回路による保護を併存させることができ、信頼性を高めることができる。

【0019】

点灯回路は、フィルタ回路の前段に設けられ、調光信号の振幅をレベルシフトするレベルシフタをさらに備えてもよい。レベルシフタは、分圧回路を含んでもよい。高温シャットダウン回路は、分圧回路を構成する第１抵抗と並列に、直列接続される第２抵抗および第１スイッチを含み、第２温度検出素子が示す温度と第４しきい値の比較結果に応じてスイッチをオン、オフ制御してもよい。
この場合、分圧回路の分圧比は、第１スイッチのオン、オフに応じて変化する。したがって、温度と第４しきい値の比較結果に応じて、レベルシフタの出力パルスの振幅を変化させることができる。

【0020】

ある態様の点灯回路は、第３温度検出素子を含み、第３温度検出素子が示す温度が高いほど、調光電圧を低下させるハード温度ディレーティング回路をさらに備えてもよい。
このハード温度ディレーティング回路は、従来のアナログ回路による温度ディレーティングに相当するものであり、温度と光量の関係の自由度の観点において、マイクロコントローラによる温度ディレーティングには劣るが、補助的に用いることで、灯具の信頼性を高めることができる。

【0021】

マイクロコントローラは、その動作状態において第１レベル、その非動作状態において第２レベルとなる選択信号を出力するよう構成され、ハード温度ディレーティング回路は、選択信号を受け、選択信号が第１レベルのときオフ状態、選択信号が第２レベルのときオン状態となり、オン状態において、第３温度検出素子が示す温度が高いほど、調光電圧を低下させてもよい。
これによりマイクロコントローラが停止中は、ハード温度ディレーティング回路により回路を保護でき、マイクロコントローラが動作中は、ハード温度ディレーティング回路を無効化し、マイクロコントローラによる温度ディレーティングを採用して、最適な温度制御が実現できる。

【0022】

調光信号は、目標となる光量に応じたデューティ比を有するようにパルス変調されていてもよい。点灯回路は、調光信号を平滑化し、調光電圧を生成するフィルタ回路をさらに備えてもよい。ハード温度ディレーティング回路は、フィルタ回路の入力信号の振幅（電圧レベル）を変化させることにより調光電圧を変化させてもよい。
マイクロコントローラによる温度ディレーティング制御は、調光信号のデューティ比を温度に応じて変化させることで実現される。そしてハード温度ディレーティング回路により、フィルタ回路の入力振幅を変化させることで、マイクロコントローラによる温度ディレーティング制御と、ハード温度ディレーティング回路による保護を併存させることができ、信頼性を高めることができる。

【0023】

点灯回路は、フィルタ回路の前段に設けられ、調光信号の振幅をレベルシフトするレベルシフタをさらに備えてもよい。レベルシフタは、分圧回路を含んでもよい。第３温度検出素子であるサーミスタは、分圧回路を構成する第１抵抗と並列に設けられてもよい。
これにより、温度に応じてサーミスタの抵抗値が変化すると、分圧回路の分圧比が変化し、レベルシフタの出力パルスの振幅を変化させることができる。

【0024】

ハード温度ディレーティング回路は、第３温度検出素子であるサーミスタと直列接続される第２スイッチをさらに含んでもよい。
この場合、第２スイッチをオフすることで、ハード温度ディレーティング回路をオフ状態（無効化）とすることができる。

【0025】

駆動回路は、サーマルシャットダウン回路を含み、サーマルシャットダウン回路が検出する温度が所定の第６しきい値を超えると、スイッチングコンバータの制御を停止してもよい。
駆動回路による温度保護機能を併用することでさらに信頼性を高めることができる。

【0026】

第６しきい値は、ヒステリシスを有してもよい。これによりチャタリングを防止し、安定した制御が可能となる。

【0027】

マイクロコントローラは、それに供給される電源電圧を監視し、電源電圧が所定の第７しきい値より低くなると、調光信号が指示する光量を低下させてもよい。
スイッチングコンバータの入力電力が一定とすると、電源電圧の低下にともない、スイッチングコンバータの入力電流が増大する。入力電流は、スイッチングトランジスタ等に流れて損失となるため、回路の発熱量の増加の原因となる。したがって電源電圧が低いほど、光量を低下させることで、スイッチングコンバータの発熱と光源の発熱を低下させることができる。

【0028】

駆動回路は、スイッチングコンバータのスイッチングトランジスタに流れる電流を検出し、検出した電流が所定の第８しきい値より高くなると、光源に供給される電流が減少するようにスイッチングコンバータを制御してもよい。
駆動回路によりスイッチングコンバータの入力電流を監視することで、スイッチングコンバータの消費電力、ひいてはその温度を推定することができ、温度上昇を抑制するように、スイッチングコンバータを制御できる。

【0029】

調光信号は、目標となる光量に応じたデューティ比を有するようにパルス変調されており、点灯回路は、調光信号を平滑化し、調光電圧を生成するフィルタ回路をさらに備えてもよい。マイクロコントローラは、デューティ比と光量指令の関係を補正可能に構成されてもよい。
これにより、駆動回路との間に挿入されるハードウェアのばらつきをキャンセルすることができる。

【0030】

光源は、半導体光源であってもよい。点灯回路は、複数の半導体光源を駆動対象としてもよい。マイクロコントローラおよび第１温度検出素子は、複数の半導体光源に対して共通に設けられてもよい。スイッチングコンバータおよび駆動回路は、半導体光源ごとに設けられてもよい。マイクロコントローラは、複数の半導体光源それぞれの光量を指示する光量指令を上位コントローラから受け、複数の調光信号を出力するよう構成されてもよい。各駆動回路は、対応する調光信号に応じた調光電圧を受け、対応する半導体光源に流れる電流が、対応する調光電圧に応じた目標値に近づくように、対応するスイッチングコンバータを制御してもよい。

【0031】

本発明の別の態様は、車両用灯具に関する。車両用灯具は、半導体光源と、上述のいずれかの点灯回路と、を備える。

【0032】

本発明のさらに別の態様の車両用灯具は、ハイビーム用の第１半導体光源と、第１半導体光源を点灯させる第１駆動モジュールと、冷却ファンと、を備える。第１駆動モジュールは、上述のいずれかの点灯回路を含む。第１駆動モジュールの点灯回路のマイクロコントローラは、冷却ファンの回転数を監視し、回転数が所定のしきい値を下回る状態が所定時間継続すると、第１半導体光源に対する調光信号が指示する光量を低下させてもよい。
この態様によれば、冷却ファンの回転数にもとづいて冷却ファンの故障を検出でき、冷却ファンの故障時には光量を低下させることで温度上昇を抑制できる。

【0033】

車両用灯具は、追加ロービーム用の第２半導体光源と、第２半導体光源を点灯させる第２駆動モジュールと、をさらに備えてもよい。マイクロコントローラは、回転数が所定のしきい値を下回る状態が所定時間継続すると、冷却ファンの故障を示唆する故障診断信号をアサートしてもよい。第２駆動モジュールは、故障診断信号のアサートに応答して、第２半導体光源の光量を低下させつつも発光を維持してもよい。
冷却ファンの故障時に、追加ロービーム用の第２半導体光源の光量の発光を維持することで、視認性が低下するのを防止できる。

【0034】

マイクロコントローラと上位コントローラは、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）を介して接続されており、マイクロコントローラは、ＬＩＮを介して冷却ファンの故障を上位コントローラに通知してもよい。
これにより、上位コントローラは、冷却ファンの故障をユーザに通知したり、ログを残したり、といった処理が可能となる。

【発明の効果】

【0035】

本発明のある態様によれば、光源に適した温度ディレーティング制御を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】第１の実施の形態に係る車両用灯具のブロック図である。

【図2】図２（ａ）は、温度ディレーティング特性の一例を示す図であり、図２（ｂ）は、指令電流Ｉ_ＣＭＤと駆動電流Ｉ_ＬＥＤの関係を示す図である。

【図3】図３（ａ）は、高温シャットダウン回路による温度ディレーティングの一例を示す図であり、図３（ｂ）は、ハード温度ディレーティング回路によるハード温度ディレーティングの一例を示す図である。

【図4】第１の実施の形態に係る点灯回路の構成例を示す回路図である。

【図5】ソフト温度ディレーティング制御を示す波形図である。

【図6】高温シャットダウン動作を示す波形図である。

【図7】ハード温度ディレーティング動作を示す波形図である。

【図8】第２の実施の形態に係る点灯回路の回路図である。

【図9】調光信号が指示する電流量（光量）Ｉ_ＬＥＤと、電源電圧Ｖ_ＩＧの関係の一例を示す図である。

【図10】図１０（ａ）、（ｂ）は、駆動ＩＣによる電源電圧ディレーティングを説明する図である。

【図11】第２の実施の形態に係る点灯回路の構成例を示す回路図である。

【図12】第３の実施の形態に係る車両用灯具のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0038】

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

【0039】

また本明細書において、電圧信号、電流信号などの電気信号、あるいは抵抗、キャパシタなどの回路素子に付された符号は、必要に応じてそれぞれの電圧値、電流値、あるいは抵抗値、容量値を表すものとする。

【0040】

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る車両用灯具１のブロック図である。車両用灯具１は、半導体光源１０および点灯回路２０を備える。たとえば半導体光源１０は、ひとつの、あるいは直列に接続された複数の発光素子１２を含む。発光素子１２は、ＬＥＤやＬＤである。本実施の形態では、発光素子１２はＬＥＤであるものとする。点灯回路２０は、ＬＤＭ（LED Driving Module）とも称される。

【0041】

点灯回路２０のＨｉ端子には、バッテリ２の電圧Ｖ_ＢＡＴ（＋Ｂとも称する）がヘッドライトスイッチ３を介して供給される。本実施の形態において半導体光源１０はハイビーム用の光源であり、したがってヘッドライトスイッチ３を介して供給される電圧をＨｉ（ハイビーム用）電圧Ｖ_Ｈｉと称する。また点灯回路２０のＩＧ端子には、バッテリ２の電圧Ｖ_ＢＡＴがイグニッションスイッチ４を介して供給される。ＩＧ端子に供給される電圧を、ＩＧ（イグニッション）電圧Ｖ_ＩＧと称する。点灯回路２０のＧＮＤ端子は接地される。

【0042】

点灯回路２０のインタフェース（Ｉ／Ｆ）端子には、上位コントローラであるＥＣＵ（Electronic Control Unit）６からの制御指令（光量指令Ｓ１という）が入力され、点灯回路２０は光量指令Ｓ１にもとづいて半導体光源１０の光量を制御する。ＥＣＵ６とマイクロコントローラ６０は、たとえばＬＩＮ（Local Interconnect Network）規格に準拠したバスで接続される。

【0043】

続いて点灯回路２０の構成を説明する。
点灯回路２０は、電圧レギュレータ２２、スイッチングコンバータ３０、駆動ＩＣ４０、温度検出回路５０、マイクロコントローラ６０、高温シャットダウン回路７０、ハード温度ディレーティング回路８０を備える。

【0044】

電圧レギュレータ２２は、ＩＧ電圧Ｖ_ＩＧを受け、５Ｖ程度に安定化された定電圧Ｖ_ＲＥＧを生成する。温度検出回路５０は、第１温度検出素子５２を含み、温度を示す第１温度情報ＳＴ１を生成する。たとえば第１温度検出素子５２としては、温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタが好適に利用される。温度検出回路５０は、定電圧Ｖ_ＲＥＧが供給される定電圧ラインと接地ラインの間に直列に設けられたサーミスタ５２と抵抗５４を含む。なお定電圧Ｖ_ＲＥＧは、マイクロコントローラ６０に内蔵される電圧レギュレータにより生成された電圧であってもよい。温度検出回路５０は、サーミスタ５２と抵抗５４の接続点の電位を、温度に応じた電圧レベルを有する第１温度情報ＳＴ１として出力する。サーミスタ５２の抵抗値は、正温特を有してもよいし、負温特を有してもよい。たとえば負温特のサーミスタ５２を利用した場合、第１温度情報ＳＴ１の電圧レベルは、温度が上昇するほど大きくなる。なお第１温度検出素子５２は、半導体光源１０の直近に配置することが好ましい。

【0045】

マイクロコントローラ６０は、市販される汎用のものが利用できる。マイクロコントローラ６０の電源（ＶＤＤ）端子には、定電圧Ｖ_ＲＥＧが供給され、ＧＮＤピンは接地される。市販のマイクロコントローラ６０は、あるピン（ＴＨピンという）に入力される電圧を、デジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ（不図示）を内蔵する。ＴＨピンには、温度検出回路５０からの第１温度情報ＳＴ１の電圧が入力される。

【0046】

また、マイクロコントローラ６０は、外部のコントローラとの汎用的なインタフェース回路を内蔵している。マイクロコントローラ６０のひとつあるいは複数のピン（以下、ＣＴＲＬピンという）は、通信線（バス）を介してＥＣＵ６と接続され、相互にデータを送受信可能となっている。たとえばこのバスは、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）規格に準拠してもよい。マイクロコントローラ６０のＣＴＲＬピンには、ＥＣＵ６からの光量指令Ｓ１が入力される。

【0047】

マイクロコントローラ６０は、光量指令Ｓ１および第１温度情報ＳＴ１にもとづいて調光信号Ｓ２を生成し、調光（ＤＩＭ）ピンから出力する。調光信号Ｓ２の信号形式は特に限定されず、たとえば後述するような光量に応じたデューティ比を有するようパルス変調された信号であってもよいし、光量に応じた電圧レベルを有するアナログ電圧であってもよい。

【0048】

スイッチングコンバータ３０は、バッテリ電圧（Ｈｉ電圧Ｖ_Ｈｉ）を受け、半導体光源１０に電力を供給する。たとえばスイッチングコンバータ３０は、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータである。

【0049】

駆動ＩＣ（Integrated Circuit）４０は、スイッチングコンバータ３０を制御可能に構成された機能ＩＣである。駆動ＩＣ４０の内部の構成は特に限定されず、市販の、あるいはカスタム設計されたＩＣを利用することができる。駆動ＩＣ４０の電源（ＶＤＤ）ピンには、Ｈｉ電圧Ｖ_Ｈｉが供給され、そのＧＮＤピンは接地される。

【0050】

駆動ＩＣ４０の調光（ＤＩＭ）ピンには、マイクロコントローラ６０が生成する調光信号Ｓ２に応じた調光電圧Ｖ_ＤＩＭが入力される。なお図１では、マイクロコントローラ６０のＤＩＭピンと駆動ＩＣ４０のＤＩＭピンは単一の配線で直接接続されるように示されるが、本発明はそれには限定されず、それらの間には、マイクロコントローラ６０と駆動ＩＣ４０のインタフェースの役割を果たすアナログ回路が挿入されてもよい。

【0051】

駆動ＩＣ４０の電流検出（ＣＳ）ピンには、半導体光源１０に流れるＬＥＤ電流（駆動電流）Ｉ_ＬＥＤを示す電流検出信号Ｓ３が入力される。駆動ＩＣ４０は、電流検出信号Ｓ３にもとづき、半導体光源１０に流れる電流Ｉ_ＬＥＤが、ＤＩＭピンに入力される調光電圧Ｖ_ＤＩＭに応じた目標値Ｉ_ＲＥＦに近づくように、スイッチングコンバータ３０を制御する。本実施の形態では理解の容易化のため、目標値Ｉ_ＲＥＦは調光電圧Ｖ_ＤＩＭに比例するものとする。駆動ＩＣ４０のスイッチング出力（ＯＵＴ）ピンからはスイッチングパルスＳ４が出力され、このスイッチングパルスＳ４に応じてスイッチングコンバータ３０のスイッチングトランジスタ（不図示）がスイッチングする。たとえば調光電圧Ｖ_ＤＩＭが０Ｖのとき、駆動電流Ｉ_ＬＥＤの目標値Ｉ_ＲＥＦは０Ａであり、調光電圧Ｖ_ＤＩＭが増大するにしたがい、目標値Ｌ_ＲＥＦは増加する。

【0052】

以上の構成により、マイクロコントローラ６０が生成した調光信号Ｓ２に応じて、半導体光源１０に流れる電流Ｉ_ＬＥＤ、ひいては半導体光源１０の光量が制御される。

【0053】

すなわち、マイクロコントローラ６０によって、第１温度検出素子５２からのアナログの第１温度情報ＳＴ１をデジタル値に変換し、デジタル信号処理によって調光信号Ｓ２を生成することにより、温度と調光信号Ｓ２の関係、つまり温度と光量（電流）の関係を任意の関数やテーブルにもとづいて設定することができる。これによりアナログ回路による温度ディレーティング制御のような制約を受けずに、ソフトウェアの変更のみで半導体光源に適した温度ディレーティング制御（以下、ソフト温度ディレーティング制御ともいう）が実現できる。

【0054】

半導体光源１０の定格温度はデバイスの種類、ベンダーごとに異なる。またヒートシンクや基板、筐体の形状が変更となると、同じ光量で点灯させたときの半導体光源１０の温度も異なる。つまり従来のアナログ回路による温度ディレーティング制御では、半導体光源１０のデバイスや周辺の構造が変更となると、ディレーティング回路を再設計する必要が生じ、膨大な時間とコストを要することとなる。これに対して、実施の形態に係る点灯回路２０によれば、テーブルや関数をソフトウェア的に書き換えれば足りるため、点灯回路２０を多くの品種に関して共通のプラットフォームとすることができる。

【0055】

続いて、マイクロコントローラ６０による温度ディレーティング制御について詳細に説明する。図２（ａ）は、温度ディレーティング特性の一例を示す図である。

【0056】

マイクロコントローラ６０には、Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃである第１しきい値Ｔａ１〜第３しきい値Ｔａ３が定められる。マイクロコントローラ６０には、第１温度情報ＳＴ１が示す温度Ｔ１に応じたディレーティング電流（許容最大電流）Ｉ_ＤＲが定められる。ディレーティング電流Ｉ_ＤＲは、温度Ｔ１が第１しきい値Ｔａより低い範囲で最大値Ｉ_ＭＡＸ（たとえば０．８Ａ）をとり、第１しきい値Ｔａより高く第２しきい値Ｔ２より低い範囲において、最大値Ｉ_ＭＡＸから最小値Ｉ_ＭＩＮに向かって低下する。

【0057】

マイクロコントローラ６０は、光量指令Ｓ１が指示する電流量（指令電流Ｉ_ＣＭＤとする）とディレーティング電流Ｉ_ＤＲのうち小さい方にもとづいて、半導体光源１０に供給すべき駆動電流Ｉ_ＬＥＤの電流量を決定し、調光信号Ｓ２を生成する。図２（ｂ）は、指令電流Ｉ_ＣＭＤと駆動電流Ｉ_ＬＥＤの関係を示す図である。

【0058】

より具体的には、Ｔ１＜ＴａにおいてＩ_ＤＲ＝Ｉ_ＭＡＸ（＝０．８Ａ）であり、Ｔａ＜Ｔ１＜Ｔｂの範囲においてＩ_ＤＲはＩ_ＭＩＮ〜Ｉ_ＭＡＸの間で線形に減少し、Ｔｂ＜Ｔ１の範囲においてＩ_ＤＲ＝Ｉ_ＭＩＮとなる。図２（ａ）においてＩ_ＭＩＮ＝０Ａ、Ｔａ＝１００℃、Ｔｂ＝１３０℃である。当然のことながら、Ｉ_ＭＩＮ、Ｔａ，Ｔｂは、半導体光源１０の定格電流や放熱設計を考慮して定めればよい。

【0059】

これにより、第１しきい値Ｔａ、第２しきい値Ｔｂおよび傾きの組み合わせをソフトウェア的に変更することで、半導体光源１０に対して最適なソフト温度ディレーティングが実現できる。

【0060】

またマイクロコントローラ６０は、第１温度情報ＳＴ１が示す温度Ｔ１が第３しきい値Ｔｃより高い範囲において、調光信号Ｓ２に温度情報Ｔ１を反映させない、つまりソフト温度ディレーティングを停止する。これは、Ｔ１＞Ｔｃの範囲でＩ_ＤＲ＝Ｉ_ＭＡＸとすることで実現できる。

【0061】

第３しきい値Ｔｃは、温度検出回路５０が正常動作するときに第１温度情報ＳＴ１が取り得る範囲よりも高く定められる。図２（ａ）では、Ｔｃ＝１５０℃である。これにより第１温度情報ＳＴ１が示す温度Ｔ１が第３しきい値Ｔｃを超えた場合には、温度検出回路５０に異常が発生し、あるいは故障しているものと推定できる。したがって、この場合には第１温度情報ＳＴ１にもとづくソフト温度ディレーティング制御を停止し、光量指令Ｓ１のみにもとづいて調光信号Ｓ２を生成することで、半導体光源１０の点灯を維持できる。

【0062】

図１に戻る。点灯回路２０は高温シャットダウン回路７０を備えることを特徴のひとつとする。高温シャットダウン回路７０は、第２温度検出素子（不図示）を含み、第２温度検出素子が示す温度Ｔ２が所定の第４しきい値Ｔｄより高いとき、調光電圧Ｖ_ＤＩＭを低下させる。第２温度検出素子は、第１温度検出素子５２と同様にサーミスタが利用される。本実施の形態では、高温シャットダウン回路７０は、Ｔ２＞Ｔｄのときに、調光電圧Ｖ_ＤＩＭを低電位側にプルダウンし、電流Ｉ_ＬＥＤを減少させる。

【0063】

図３（ａ）は、高温シャットダウン回路７０による温度ディレーティングの一例を示す図である。第４しきい値Ｔｄはヒステリシスを有し、Ｔｄ_ＬとＴｄ_Ｈの２値で遷移する。これによりチャタリングが防止される。光量指令Ｓ１が指示する電流量がＩ_ＣＭＤ＝０．８Ａであるとする。高温シャットダウン回路７０は、Ｔ２＜Ｔｄの範囲において、調光電圧Ｖ_ＤＩＭは変化させず、したがってＩ_ＬＥＤ＝０．８Ａが維持される。高温シャットダウン回路７０は、Ｔｄ＜Ｔ２の範囲では、Ｉ_ＬＥＤ＝Ｉ_ＣＭＤ×αとなるように、調光電圧Ｖ_ＤＩＭの電圧レベルを低下させる。αは所定の係数であり、たとえばα＝０．２の場合、Ｉ_ＬＥＤ＝０．１６Ａまで低下する。変形例において、高温シャットダウン回路７０は、Ｔ２＞Ｔｄのときに、電流Ｉ_ＬＥＤがゼロとなるように、調光電圧Ｖ_ＤＩＭを０Ｖまで低下させてもよい。

【0064】

この構成によれば、マイクロコントローラ６０によるソフト温度ディレーティング制御と、高温シャットダウン回路７０による保護が２重で存在することとなるため、回路の信頼性を高めることができる。

【0065】

図１に戻る。マイクロコントローラ６０は、動作状態と非動作状態が切りかえ可能である。具体的には、イグニッションスイッチ４がオフしているときはマイクロコントローラ６０に電源が供給されないため非動作状態となる。マイクロコントローラ６０の非動作状態において、調光電圧Ｖ_ＤＩＭは非ゼロの所定レベルとなる。このとき駆動ＩＣ４０は、半導体光源１０を調光信号Ｓ２に依存しない所定の光量で点灯させることができる。

【0066】

マイクロコントローラ６０の動作、非動作状態が切りかえ可能なプラットフォームでは、マイクロコントローラ６０が停止すると、ソフト温度ディレーティング制御が無効化されるところ、高温シャットダウン回路７０を設けることで、マイクロコントローラ６０の非動作状態においても、高温シャットダウン回路７０により、半導体光源１０を保護することができる。

【0067】

また点灯回路２０は、ハード温度ディレーティング回路８０を備えることを特徴のひとつとする。ハード温度ディレーティング回路８０は、第３温度検出素子（不図示）を含み、第３温度検出素子が示す温度Ｔ３が高いほど、調光電圧Ｖ_ＤＩＭを低下させる（ハード温度ディレーティング制御という）。

【0068】

図３（ｂ）は、ハード温度ディレーティング回路８０によるハード温度ディレーティングの一例を示す図である。ハード温度ディレーティング制御を開始する温度（第５しきい値Ｔｅ）は、たとえば７５℃程度であってもよい。このハード温度ディレーティング回路８０は、基本的な考え方は従来のアナログ回路による温度ディレーティングにもとづくものであり、温度Ｔ３と光量（電流）の関係の自由度の観点において、マイクロコントローラ６０によるソフト温度ディレーティングには劣る。本実施の形態では、ハード温度ディレーティング回路８０を、補助的に用いることで、灯具の信頼性を高めることができる。

【0069】

上述のようにマイクロコントローラ６０は、動作、非動作が切りかえ可能である。マイクロコントローラ６０は、その動作状態において第１レベル（たとえばハイレベル）、その非動作状態において第２レベル（たとえばローレベル）となる選択信号Ｓ５を、選択（ＳＥＬ）ピンから出力する。ハード温度ディレーティング回路８０は、選択信号Ｓ５を受け、選択信号Ｓ５が第１レベルのときオフ状態、選択信号Ｓ５が第２レベルのときオン状態となり、オン状態において、第３温度検出素子が示す温度Ｔ３が高いほど、調光電圧Ｖ_ＤＩＭを低下させる。ハード温度ディレーティング回路８０はオフ状態において、調光電圧Ｖ_ＤＩＭに影響を及ぼさない。

【0070】

これによりマイクロコントローラ６０が停止中は、ハード温度ディレーティング回路８０により回路を保護でき、マイクロコントローラ６０が動作中は、ハード温度ディレーティング回路８０を無効化し、マイクロコントローラ６０によるソフト温度ディレーティングを採用して、最適な温度制御が実現できる。

【0071】

駆動ＩＣ４０は、サーマルシャットダウン回路４２を含む。サーマルシャットダウン回路４２が検出する温度Ｔ４が所定の第６しきい値Ｔｆを超えると、駆動ＩＣ４０は、スイッチングコンバータ３０の制御を停止する。これにより、駆動電流Ｉ_ＬＥＤはゼロとなり、温度上昇が抑制される。第６しきい値Ｔｆはヒステリシスを有してもよい。これによりチャタリングを防止し、安定した制御が可能となる。

【0072】

このように駆動ＩＣ４０による温度保護機能を、ソフト温度ディレーティング制御、高温シャットダウン制御、ハード温度ディレーティング制御と併用することで、一層信頼性を高めることができる。

【0073】

以上が第１の実施の形態に係る点灯回路２０の基本構成である。本発明は、図１のブロック図および上述の説明から把握される様々な回路に及ぶものであるが、以下ではその具体的な構成例を説明する。

【0074】

図４は、第１の実施の形態に係る点灯回路２０の構成例を示す回路図である。スイッチングコンバータ３０は、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ（ブーストコンバータ）であり、入力電圧Ｖ_Ｈｉを昇圧し、出力電圧Ｖ_ＯＵＴを生成する。スイッチングコンバータ３０は、スイッチングトランジスタＭ１、インダクタＬ１、整流ダイオードＤ１、入力キャパシタＣ１、出力キャパシタＣ２を含む。スイッチングコンバータ３０のトポロジーは一般的であるため説明は省略する。スイッチングコンバータ３０は、半導体光源１０のカソードに入力電圧Ｖ_Ｈｉを、半導体光源１０のアノードに出力電圧Ｖ_ＯＵＴを供給する。

【0075】

電流センス抵抗３４は、駆動電流Ｉ_ＬＥＤを検出するために、駆動電流Ｉ_ＬＥＤの経路上に挿入される。電流センス抵抗３４には、駆動電流Ｉ_ＬＥＤに比例する電圧降下Ｖ_ＣＳが発生する。駆動ＩＣ４０のＣＳ＋ピンとＣＳ−ピンは、電流センス抵抗３４の両端と接続され、電流検出信号Ｓ３が入力される。

【0076】

マイクロコントローラ６０は、Ａ／Ｄコンバータ６２、ソフトディレーティング回路６６、パルス変調器６８を備える。Ａ／Ｄコンバータ６２は、ＴＨピンに入力される第１温度情報ＳＴ１をデジタル値Ｓ６に変換する。ソフトディレーティング回路６６は、デジタル値Ｓ６が示す温度Ｔ１と光量指令Ｓ１にもとづいて、半導体光源１０の光量、つまり電流量を指示するデジタルの電流指令値（デューティ指令値）Ｓ７を生成する。

【0077】

調光信号Ｓ２は、目標となる光量（電流量）に応じたデューティ比を有するようにパルス変調されるパルス信号である。マイクロコントローラ６０のパルス変調器６８は、電流指令値Ｓ７をパルス変調（たとえばパルス幅変調）し、調光信号Ｓ２に変換する。図４において調光信号Ｓ２は負論理系の信号であり、ローレベル区間と周期の比であるオフデューティ比が駆動電流Ｉ_ＬＥＤの目標値を示す。調光信号Ｓ２の周波数は、数百Ｈｚ〜数ｋＨｚであり、一例として１ｋＨｚに設定される。

【0078】

ソフトディレーティング回路６６およびパルス変調器６８が、その他の回路と区別可能な回路ブロックではなく、マイクロコントローラ６０に内蔵されるさまざまなハードウェア資源とソフトウェアプログラムの組み合わせにより実現される機能ブロックであることが理解される。

【0079】

たとえばソフトディレーティング回路６６は、マイクロコントローラ６０に内蔵される演算処理ユニット（プロセッサ）と、ＲＯＭに格納されるソフトウェアプログラムの組み合わせで構成することができる。

【0080】

またパルス変調器６８はハードウェア的には、オシレータとカウンタの組み合わせで構成できる。あるいはパルス変調器６８は、のこぎり波あるいはランプ波形を有するデジタル周期信号を発生する構成と、デジタル周期信号を電流指令値Ｓ７と比較し、スライスするデジタル比較器の組み合わせで構成することもできる。

【0081】

かくしてマイクロコントローラ６０のＤＩＭピンからは、パルス変調された調光信号Ｓ２が出力される。

【0082】

駆動ＩＣ４０のＤＩＭピンと、マイクロコントローラ６０のＤＩＭピンの間には、調光信号Ｓ２をアナログの調光電圧Ｖ_ＤＩＭに変換するための平滑化回路９０が設けられる。平滑化回路９０は、レベルシフタ９２およびフィルタ回路９４を含む。レベルシフタ９２は、調光信号Ｓ２の振幅レベルを、駆動ＩＣ４０のＤＩＭピンの入力レンジに適合するようにレベルシフトするとともに、調光信号Ｓ２の論理レベルを必要に応じて反転する。上述のようにマイクロコントローラ６０が負論理系で調光信号Ｓ２を生成する場合、平滑化回路９０は調光信号Ｓ２を論理反転してフィルタ回路９４に入力する。

【0083】

平滑化回路９０に供給される電源電圧Ｖ_ＤＤは、駆動ＩＣ４０に内蔵される電圧レギュレータにより生成してもよい。電源電圧Ｖ_ＤＤは、図示しない電圧源により生成してもよいが、ＩＧ電圧Ｖ_ＩＧではなくＨｉ電圧Ｖ_Ｈｉを用いて生成することが好ましい。これにより、ＩＧ電圧Ｖ_ＩＧが供給されていない状態においても、高温シャットダウン回路７０やハード温度ディレーティング回路８０を機能させることができる。平滑化回路９０は、トランジスタＱ１１〜Ｑ１３、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４を含む。抵抗Ｒ１１、Ｒ１２は分圧回路９６を形成する。レベルシフタ９２を経た後の調光信号Ｓ２のハイレベル電圧は、Ｖ_ＤＤ×Ｒ１２／（Ｒ１１＋Ｒ１２）となり、ローレベル電圧は０Ｖとなる。なお、レベルシフタ９２の構成は特に限定されない。

【0084】

フィルタ回路９４は、レベルシフタ９２を経た調光信号Ｓ８を平滑化し、アナログの調光電圧Ｖ_ＤＩＭに変換する。調光電圧Ｖ_ＤＩＭは、調光信号Ｓ２のデューティ比をβ％とするとき、以下の式（１）で与えられる。
Ｖ_ＤＩＭ＝β／１００×Ｖ_ＤＤ×Ｒ１２／（Ｒ１１＋Ｒ１２） …（１）
フィルタ回路９４は、キャパシタＣ１１および抵抗Ｒ１５を含むＲＣフィルタであってもよい。当業者によれば、平滑化回路９０の構成にさまざまな変形例が存在しうることが理解されよう。

【0085】

ここで、電源電圧Ｖ_ＤＤや抵抗Ｒ１１、Ｒ１２がばらついたり、設計変更されると、デューティ比βと調光電圧Ｖ_ＤＩＭの関係が変化する。そこでマイクロコントローラ６０のパルス変調器６８は、調光信号Ｓ２のデューティ比と、光量指令Ｓ１の関係を補正可能であることが望ましい。これにより、ハードウェア（平滑化回路９０）のばらつきをキャンセルすることができ、調光信号Ｓ２のデューティ比βを０〜１００％の範囲で変化させたときに、駆動電流Ｉ_ＬＥＤを最小値０Ａ〜最大値の範囲で変化させることができる。

【0086】

続いて高温シャットダウン回路７０を参照する。第２温度検出素子７２であるサーミスタおよび抵抗７４は、電源電圧Ｖ_ＤＤと接地の間に直列に接続され、それらの接続点の電位Ｖ１２が、温度Ｔ２を示す第２温度情報ＳＴ２となる。抵抗Ｒ２１、Ｒ２２は、電源電圧Ｖ_ＤＤを分圧し、しきい値電圧Ｖ_ＴＨを生成する。このしきい値電圧Ｖ_ＴＨは、図３（ａ）で示した第４しきい値Ｔｄに対応する。電圧コンパレータ７６は、電圧Ｖ１２と電圧Ｖ_ＴＨを比較することにより、温度Ｔ２と第４しきい値Ｔｄを比較する。Ｔ２＞Ｔｄのとき、電圧コンパレータ７６の出力Ｓ９はハイレベル、Ｔ２＜Ｔｄのとき出力Ｓ９はローレベルとなる。

【0087】

図３（ａ）に示すように、第４しきい値Ｔｄにはヒステリシスが設定される。そのために、抵抗Ｒ２２と並列に、抵抗Ｒ３２とトランジスタＱ２１が直列接続される。出力Ｓ９がハイレベルのときトランジスタＱ２１がオンし、しきい値電圧Ｖ_ＴＨが低下し、第４しきい値はＴｄ_Ｌとなり、出力Ｓ９がローレベルのときトランジスタＱ２１がオフし、しきい値電圧Ｖ_ＴＨが上昇し、第４しきい値はＴｄ_Ｈとなる。なおヒステリシスを設定する方法はこれには限定されず、公知技術を用いればよい。

【0088】

高温シャットダウン回路７０は、フィルタ回路９４に入力されるパルス電圧Ｖｐ、言い換えればレベルシフタ９２の出力信号の振幅を変化させることにより調光電圧Ｖ_ＤＩＭを変化させる。このために、高温シャットダウン回路７０は、分圧回路９６を構成する抵抗Ｒ１２と並列に、直列接続される第１スイッチＭ２１および第１抵抗Ｒ２４を含む。

【0089】

Ｔ２＜Ｔｄのとき、電圧コンパレータ７６の出力はローレベルであり、第１スイッチ（トランジスタ）Ｍ２１はオフである。したがって第１抵抗Ｒ２４は、平滑化回路９０には影響を与えない。Ｔ２＞Ｔｄとなると、電圧コンパレータ７６の出力がハイレベルとなり、トランジスタＭ２１がオンする。したがって第１抵抗Ｒ２４は抵抗Ｒ１２と並列に接続される。抵抗Ｒ１２とＲ２４の並列接続のインピーダンスをＲ１２’とすれば、調光電圧Ｖ_ＤＩＭは、調光信号Ｓ２のデューティ比をβ％とするとき、β／１００×Ｖ_ＤＤ×Ｒ１２’／（Ｒ１１＋Ｒ１２’）となる。つまりレベルシフタ９２の出力段の分圧比が小さくなり、パルス電圧Ｖｐの振幅が低下する。これにより、調光電圧Ｖ_ＤＩＭが低下し、高温シャットダウン機能が実現できる。

【0090】

続いてハード温度ディレーティング回路８０を参照する。
ハード温度ディレーティング回路８０は、高温シャットダウン回路７０と同様に、フィルタ回路９４の入力電圧Ｖｐを変化させることにより調光電圧Ｖ_ＤＩＭを変化させる。このために、ハード温度ディレーティング回路８０は、抵抗Ｒ１２と並列に、直列接続される第３温度検出素子８２であるサーミスタおよび第２スイッチＭ３１を含む。

【0091】

スイッチ制御回路８４は、選択信号Ｓ５がハイレベルのとき、つまりマイクロコントローラ６０が動作中は、第２スイッチＭ３１をオフする。これによりサーミスタ８２は平滑化回路９０には影響を与えない。つまりハード温度ディレーティング機能は無効化される。

【0092】

スイッチ制御回路８４は、選択信号Ｓ５がローレベルのとき、つまりマイクロコントローラ６０が停止中（非動作状態）は、第２スイッチＭ３１をオンする。これによりサーミスタ８２が、トランジスタＲ１２と並列に接続される。これにより、サーミスタ８２の抵抗値、つまり温度に応じて、分圧回路９６の分圧比が変化し、温度が高くなるほど、フィルタ回路９４の入力電圧Ｖｐを低下させ、調光電圧Ｖ_ＤＩＭを低下させることができる。

【0093】

続いて図４の点灯回路２０の動作を説明する。はじめにマイクロコントローラ６０によるソフト温度ディレーティング制御を説明する。図５は、ソフト温度ディレーティング制御を示す波形図である。図５には、温度Ｔ１、電流指令値（デューティ指令値）Ｓ７、調光信号Ｓ２の反転信号、調光電圧Ｖ_ＤＩＭ、駆動電流Ｉ_ＬＥＤが示される。図５では、光量指令Ｓ１が指示する電流量Ｉ_ＣＭＤに相当するデューティ比は７５％である。温度Ｔ１が第１しきい値Ｔａより低いとき、調光信号Ｓ２のデューティ比は、光量指令Ｓ１に応じて定まる７５％である。温度Ｔ１が第１しきい値Ｔａを超えると、温度Ｔ１の増加にともなって調光信号Ｓ２のデューティ比が低下し、温度Ｔ１が第２しきい値Ｔｂに達すると、調光信号Ｓ２のデューティ比は０％となる。調光電圧Ｖ_ＤＩＭは、調光信号Ｓ２を平滑化した電圧であり、したがって調光信号Ｓ２のデューティ比に応じた電圧レベルを有する。駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、調光電圧Ｖ_ＤＩＭの低下に応じて減少していく。

【0094】

続いて高温シャットダウン回路７０による高温シャットダウン動作を説明する。図６は、高温シャットダウン動作を示す波形図である。図６には、温度Ｔ２、電圧コンパレータ７６の出力、調光信号Ｓ２の反転信号、フィルタ回路９４の入力電圧Ｖｐ、調光電圧Ｖ_ＤＩＭ、駆動電流Ｉ_ＬＥＤを示す。図６でも光量指令Ｓ１が指示する電流量Ｉ_ＣＭＤに相当するデューティ比は７５％である。温度Ｔ２が第４しきい値Ｔｄ_Ｈより低いとき、調光信号Ｓ２のデューティ比は、光量指令Ｓ１に応じて定まる７５％であり、駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、電流量Ｉ_ＣＭＤに維持される。温度Ｔ３が第４しきい値Ｔｄ_Ｈを超えると信号Ｓ９がハイレベルとなり、第１抵抗Ｒ２４と抵抗Ｒ１２が並列接続され、分圧回路９６の分圧比が低下する。これによりフィルタ回路９４の入力パルスＶｐの振幅が低下する。これにより調光電圧Ｖ_ＤＩＭおよび駆動電流Ｉ_ＬＥＤが減少する（シャットダウン状態）。

【0095】

駆動電流Ｉ_ＬＥＤが減少すると発熱量が減り、温度Ｔ３が低下に転ずる。そして、温度Ｔ３が第４しきい値Ｔｄ_Ｌを下回ると、電圧コンパレータ７６の出力Ｓ９がローレベルとなり、フィルタ回路９４の入力パルスＶｐの振幅がもとに戻り、調光電圧Ｖ_ＤＩＭおよび駆動電流Ｉ_ＬＥＤが増大し、シャットダウン状態から復帰する。

【0096】

続いてハード温度ディレーティング回路８０によるハード温度ディレーティングを説明する。図７は、ハード温度ディレーティング動作を示す波形図である。図７には、温度Ｔ３、調光信号Ｓ２、フィルタ回路９４の入力電圧Ｖｐおよび調光電圧Ｖ_ＤＩＭ、駆動電流Ｉ_ＬＥＤが示される。

【0097】

マイクロコントローラ６０が非動作中に、第２スイッチＭ３１がオンし、第３温度検出素子であるサーミスタ８２が分圧回路９６と接続され、ハード温度ディレーティング回路８０がオン状態となる。マイクロコントローラ６０の非動作状態においては、調光信号Ｓ２はパルスではなく一定レベル（ローレベル固定）となるため、フィルタ回路９４の入力電圧Ｖｐも非パルスの一定となる。具体的には、マイクロコントローラ６０の非動作状態では、調光信号Ｓ２がローレベル、トランジスタＱ２がオフ、トランジスタＱ１３がオン、トランジスタＱ１１がオンとなる。このときの調光電圧Ｖ_ＤＩＭは、以下の式（２）で与えられる。Ｒ１２’は、抵抗Ｒ１２とサーミスタ８２の並列合成抵抗である。
Ｖ_ＤＩＭ＝Ｖｐ≒Ｖ_ＤＤ×Ｒ１２’／（Ｒ１１＋Ｒ１２’） …（２）
これはマイクロコントローラ６０の動作状態において、調光信号Ｓ２のデューティ比が１００％であることと等価である。温度Ｔ３が上昇すると、合成抵抗Ｒ１２’のインピーダンスが低下し、調光電圧Ｖ_ＤＩＭが低下し、ひいては駆動電流Ｉ_ＬＥＤが減少する。これによりハード温度ディレーティングが実現できる。

【0098】

（第２の実施の形態）
図８は、第２の実施の形態に係る点灯回路２０の回路図である。第１の実施の形態では、温度に応じて電流Ｉ_ＬＥＤを変化させる温度ディレーティングを説明したが、第２の実施の形態では、電源電圧（ＩＧ電圧やＨｉ電圧）に応じて、電流Ｉ_ＬＥＤを変化させる電源電圧ディレーティングを説明する。当然のことながら電源電圧ディレーティングは単独で用いることも、温度ディレーティングと併用することができるが、図８には、電源電圧ディレーティングに関連する構成のみを示す。

【0099】

マイクロコントローラ６０は、それに供給される電源電圧、つまりＩＧ電圧Ｖ_ＩＧを監視し、電源電圧Ｖ_ＩＧが所定の第７しきい値Ｖａより低くなると、調光信号Ｓ２が指示する光量を低下させる。

【0100】

電圧検出回路１００は、抵抗１０２，１０４を含み、ＩＧ電圧Ｖ_ＩＧを分圧し、マイクロコントローラ６０のＡ／Ｄコンバータと接続されるひとつのピン（電圧センスＶＳ）に入力する。マイクロコントローラ６０に内蔵されるＡ／Ｄコンバータ（不図示）は、ＶＳピンの電圧をデジタル値に変換する。マイクロコントローラ６０は、ＩＧ電圧Ｖ_ＩＧに応じたデジタル値にもとづいて、電圧Ｖ_ＩＧが低下するほど、調光信号Ｓ２が指示する光量を低下させる。マイクロコントローラ６０による電源電圧ディレーティングをソフト電源電圧ディレーティングと称する。

【0101】

図９は、調光信号Ｓ２が指示する電流量（光量）Ｉ_ＬＥＤと、電源電圧Ｖ_ＩＧの関係の一例を示す図である。

【0102】

マイクロコントローラ６０は、ＶＳピンの電圧が示す電源電圧Ｖ_ＩＧが第７しきい値Ｖａより高い範囲において、光量指令Ｓ１が指示する電流量Ｉ_ＣＭＤ（たとえば０．８Ａ）をそのまま駆動ＩＣ４０に指示する。

【0103】

ＶＳピンの電圧が示す電源電圧Ｖ_ＩＧが第７しきい値電圧Ｖａより低くなると、マイクロコントローラ６０は、電源電圧Ｖ_ＩＧが低下するほど、調光信号Ｓ２が指示する電流量（光量）をＩ_ＣＭＤから低下させていく。なお電源電圧Ｖ_ＩＧがある程度低くなるとマイクロコントローラ６０が動作不能となる。この場合、上述したように調光電圧Ｖ_ＤＩＭが調光信号Ｓ２に依存しない所定電圧レベルとなり、駆動ＩＣ４０は、所定量の駆動電流Ｉ_ＬＥＤを半導体光源１０に供給する。

【0104】

スイッチングコンバータ３０の入力電力が一定とすると、電源電圧Ｖ_ＩＧ（Ｖ_Ｈｉ）の低下にともない、スイッチングコンバータ３０の入力電流Ｉ_Ｌ１が増大する。入力電流Ｉ_Ｌ１は、スイッチングトランジスタ（図４のＭ１）等に流れて損失となるため、回路の発熱量の増加の原因となる。したがって電源電圧Ｖ_ＩＧが低いほど、光量（駆動電流Ｉ_ＬＥＤ）を低下させることで、スイッチングコンバータ３０の入力電力、ひいては入力電流Ｉ_Ｌ１が減少し、スイッチングコンバータ３０の発熱と半導体光源１０の発熱を低下させることができる。

【0105】

またＩＧ電圧Ｖ_ＩＧが低い状態は、その上流のバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴが低下した状態であり、バッテリに異常が生じているか、あるいはその他の負荷が大きな電力を消費している状態と把握される。したがってＩＧ電圧Ｖ_ＩＧの低下にともない車両用灯具１の消費電力を低減することでシステムの信頼性を高めることができる。

【0106】

マイクロコントローラ６０による電源電圧ディレーティングは、第１の実施の形態で説明したソフト温度ディレーティングと同様に、電源電圧Ｖ_ＩＧと電流Ｉ_ＬＥＤの関係、すなわち、しきい値、カーブの形状、傾きなどのパラメータを、ソフトウェア的に任意に定義することができる。したがってこの点灯回路２０によれば、半導体光源１０やスイッチングコンバータ３０に使用する部品、デバイスの特性に応じて最適なディレーティング制御を簡易に実現できる。

【0107】

図８に戻る。駆動ＩＣ４０にも、電源電圧ディレーティング機能が備わっている。具体的には駆動ＩＣ４０には、スイッチングコンバータ３０の入力電流Ｉ_Ｌ１を示す電流検出信号Ｓ１０が入力される。駆動ＩＣ４０は、検出した電流Ｉ_Ｌ１が所定の第８しきい値Ｉｂより高くなると、半導体光源１０に供給される電流Ｉ_ＬＥＤが減少するようにスイッチングコンバータ３０を制御する。入力電流Ｉ_Ｍ１は、電流検出信号Ｓ３が示す駆動電流Ｉ_ＬＥＤとは異なることに留意されたい。

【0108】

図１０（ａ）、（ｂ）は、駆動ＩＣ４０による電源電圧ディレーティングを説明する図である。図１０（ａ）には電源電圧Ｖ_ＩＧと駆動電流Ｉ_ＬＥＤの関係が示される。図１０（ａ）に示すように、Ｖ_ＩＧに対するＩ_ＬＥＤの関係は、半導体光源１０を構成する発光素子１２の個数に応じて最適化することが望ましい。より具体的には、発光素子１２のチップ数（個数）が小さい場合には、ディレーティング制御の傾きを小さくし、発光素子１２のチップ数が増加するにしたがってディレーティング制御の傾きを大きくすることが好ましい。図１０（ｂ）の（i）〜（iii）は、チップ数が２、３、４の場合を示す。駆動電流Ｉ_ＬＥＤが同じ条件では、発光素子１２のチップ数が多い方が、半導体光源１０全体の発熱量は大きくなる。またチップ数が多いほど、チップの実装密度が高くなり、局所的にジャンクション温度が上昇しやすい傾向がある。そこでチップ数が多いほどディレーティングの傾きを大きくすることで、最適な電源電圧ディレーティングが実現できる。

【0109】

なお、駆動ＩＣ４０による電源電圧ディレーティングは、スイッチングコンバータ３０の回路定数などに依存するものであり、入力電流Ｉ_ＬＩＮを利用した間接的な電源電圧ディレーティングであるため、ディレーティング特性の自由度、精度の観点で、マイクロコントローラ６０によるソフト電源電圧ディレーティングには劣る。しかしながらソフト電源電圧ディレーティングはマイクロコントローラ６０の動作中のみ機能するのに対して、駆動ＩＣ４０による電源電圧ディレーティングは常時機能するため、補助的に用いることで点灯回路２０全体の信頼性を高めることができる。

【0110】

以上が第２の実施の形態に係る点灯回路２０の基本構成である。本発明は、図１０のブロック図および上述の説明から把握される様々な回路に及ぶものであるが、以下ではその具体的な構成例を説明する。

【0111】

図１１は、第２の実施の形態に係る点灯回路２０の構成例を示す回路図である。図４と同じ構成については説明を省略する。

【0112】

マイクロコントローラ６０による電源電圧ディレーティング制御に関連して、マイクロコントローラ６０は、Ａ／Ｄコンバータ６３、ソフトディレーティング回路６６、パルス変調器６８を備える。Ａ／Ｄコンバータ６３は、ＶＳピンの電圧をデジタル値Ｓ１１に変換する。ソフトディレーティング回路６６は、デジタル値Ｓ１１が示す電源電圧Ｖ_ＩＧと光量指令Ｓ１にもとづいて、半導体光源１０の光量、つまり電流量を指示するデジタルの電流指令値（デューティ指令値）Ｓ７を生成する。パルス変調器６８は、電流指令値Ｓ７をパルス幅変調し、ＤＩＭピンから調光信号Ｓ２を出力する。マイクロコントローラ６０による電源電圧ディレーティングは、ＩＧ電圧Ｖ_ＩＧではなく、Ｈｉ電圧Ｖ_Ｈｉにもとづいて直接行なってもよい。

【0113】

続いて駆動ＩＣ４０による電源電圧ディレーティング制御を説明する。電流センスアンプ４３は、駆動電流Ｉ_ＬＥＤを示す検出電圧Ｖ_ＣＳ１を接地基準の電圧に変換／増幅する。変調器４４は、検出電圧Ｖ_ＣＳ１が調光電圧Ｖ_ＤＩＭに近づくようにデューティ比が調節されるパルス信号Ｓ１１を生成する。ドライバ４５は、パルス信号Ｓ１１にもとづいてスイッチングコンバータ３０のスイッチングトランジスタＭ１をスイッチングする。

【0114】

スイッチングコンバータ３０は、入力電流Ｉ_Ｌ１の経路上、具体的にはスイッチングトランジスタＭ１のソースと接地ラインの間に設けられた電流センス抵抗Ｒ_ＣＳ２を備える。電流センス抵抗Ｒ_ＣＳ２には、スイッチングトランジスタＭ１のオン区間において入力電流Ｉ_Ｌ１（Ｉ_Ｍ１）が流れ、入力電流Ｉ_Ｌ１に比例した電圧降下Ｖ_ＣＳ２が生ずる。駆動ＩＣ４０には、電圧降下Ｖ_ＣＳ２が、電流検出信号Ｓ１０として入力される。コンパレータ４６は、上述の第８しきい値Ｉｂに対応する電圧Ｖｂと検出信号Ｖ_ＣＳ２を比較し、Ｖ_ＣＳ２＞Ｖｂとなると、パルスバイパルスでスイッチングトランジスタＭ１を強制オフする。

【0115】

図１０（ｂ）は、駆動ＩＣ４０による電源電圧ディレーティング制御を説明する波形図である。（i）は通常動作時の、（ii）は電源電圧Ｖ_ＩＧが低下したときの波形を示す。理解の容易のため、点灯回路２０の出力電力および変換効率が一定と仮定すると、入力電力も一定となる。いま点灯回路２０の入力電力が一定の仮定のもと、入力電圧Ｖ_Ｈｉ（つまりＶ_ＩＧ）が十分に高いときには、（i）に示すように入力電流Ｉ_Ｌ１の平均は小さく、入力電圧Ｖ_Ｈｉ（つまりＶ_ＩＧ）が低下すると、（ii）に示すように入力電流Ｉ_Ｌ１の平均は大きくなる。つまりスイッチングトランジスタＭ１のオン区間に流れる電流Ｉ_Ｍ１のピークも増大する。

【0116】

電源電圧Ｖ_ＩＧがさらに低下すると、入力電力を一定に保つために電流Ｉ_Ｍ１はさらに上昇しようとする。ところが、電流Ｉ_Ｍ１が第８しきい値Ｉｂに達すると、スイッチングトランジスタＭ１が強制オフとなりオン時間が不足し、電流Ｉ_Ｍ１、ひいては入力電流Ｉ_Ｌ１が頭打ちとなる。これにより、電源電圧Ｖ_ＩＧ（Ｖ_Ｈｉ）が上昇するほど、点灯回路２０の入力電力が低下するように制限がかかり、出力電力ひいては駆動電流Ｉ_ＬＥＤが減少する。以上の動作により図１０（ａ）に示す電源電圧ディレーティング制御が実現される。駆動ＩＣ４０による電源電圧ディレーティングは、過電流保護回路あるいは電流制限回路として把握される。

【0117】

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、第１あるいは第２の実施の形態に係る点灯回路を利用した車両用灯具１について説明する。図１２は、第３の実施の形態に係る車両用灯具１のブロック図である。

【0118】

この実施の形態において車両用灯具１は、ＥＣＵ６、ハイビーム用の複数の半導体光源１０＿１〜１０＿Ｎ（Ｎは２以上の整数）、ハイビーム用の第１の駆動モジュール２０Ａ、追加ロービーム用の半導体光源１０Ｂ、追加ロービーム用の第２の駆動モジュール２０Ｂ、冷却ファン８を備える。なお車両用灯具１は、ロービーム用の光源およびその点灯回路をさらに備えるが、ここでは省略する。

【0119】

駆動モジュール２０Ａは、第１、第２の実施の形態に係る点灯回路２０であってもよく、その基本構成は上述した通りである。駆動モジュール２０Ａは、複数の半導体光源１０＿１〜１０＿Ｎを駆動対象とする。マイクロコントローラ６０および第１温度検出素子５２は、複数の半導体光源１０＿１〜１０＿Ｎに対して共通に設けられる。スイッチングコンバータ３０および駆動回路４０は、半導体光源１０ごとに設けられる。マイクロコントローラ６０は、複数の半導体光源１０＿１〜１０＿Ｎそれぞれの光量を指示する光量指令Ｓ１＿１〜Ｓ１＿Ｎを上位コントローラであるＥＣＵ６から受け、複数の調光信号Ｓ２＿１〜Ｓ２＿Ｎを出力する。

【0120】

図１２の駆動モジュール２０Ａが、図４の点灯回路２０を含む場合、高温シャットダウン回路７０のうち出力Ｓ９を生成する回路ブロックは、複数の半導体光源１０に共通に設けられ、抵抗Ｒ２４、トランジスタＭ２１を半導体光源１０ごとに設けられてもよい。

【0121】

各駆動回路４０＿ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）は、対応する調光信号Ｓ２＿ｉに応じた調光電圧Ｖ_ＤＩＭを受け、対応する半導体光源１０＿ｉに流れる電流が、対応する調光電圧Ｖ_ＤＩＭｉに応じた目標値に近づくように、対応するスイッチングコンバータ３０＿ｉを制御する。

【0122】

冷却ファン８は、半導体光源１０＿１〜１０＿Ｎを冷却するために設けられる。冷却ファン８は具体的には半導体光源１０と熱的に結合されるヒートシンクに対向して配置され、ヒートシンクを空冷する。冷却ファン８は、回転数に応じた周波数を有するＦＧ（Frequency Generation）信号を出力する。マイクロコントローラ６０は、このＦＧ信号を受け、冷却ファン８の回転数をモニターする。

【0123】

マイクロコントローラ６０は、冷却ファン８の回転数を監視し、回転数が所定のしきい値を下回る状態が所定時間継続すると、第１半導体光源１０＿１〜１０＿Ｎに対する調光信号Ｓ２〜Ｓ２＿Ｎが指示する光量を低下させる。たとえば第１半導体光源１０の光量を０％まで落としてもよい。所定時間は、冷却ファン８の起動後、回転数が安定化するまでに要する時間より長く定められ、たとえば数十秒〜数分、より具体的には１２０秒程度であってもよい。またしきい値は、定常的な冷却ファン８の回転数より低く定められ、たとえば１０００〜２０００ｒｐｍ、より具体的には１５００ｒｐｍ程度（ＦＧ周波数で５０Ｈｚ以下）であってもよい。

【0124】

これにより、冷却ファン８の故障を検出、推定することができ、冷却能力が低下した場合に、半導体光源１０の発熱量を抑えることで、回路を保護することができる。

【0125】

またマイクロコントローラ６０は、回転数が所定のしきい値を下回る状態が所定時間継続すると、冷却ファン８の故障を示唆する故障診断信号Ｓ１２をアサート（たとえばハイレベル）する。追加ロービーム用の半導体光源１０Ｂを駆動する第２の駆動モジュール２０Ｂは、故障診断信号Ｓ１２のアサートに応答して、第２半導体光源１０Ｂの光量を低下させ、たとえば正常時の３０％の光量で点灯させる。

【0126】

冷却ファン８の故障時に、半導体光源１０の光量を低下させると、車両前方が暗くなる。そこで半導体光源１０Ｂの光量をゼロまで低下させずに発光を維持することで視認性が低下するのを防止できる。

【0127】

また上述のようにマイクロコントローラ６０とＥＣＵ６は、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）を介して接続され、マイクロコントローラ６０は、ＥＣＵ６に対してＬＩＮを介して冷却ファン８の故障を通知する。これによりＥＣＵ６、冷却ファン８の故障をユーザに通知したり、ログを残したり、といった処理が可能となる。

【0128】

車両には、左右２個の車両用灯具１が搭載される。ＥＣＵ６は、一方の車両用灯具１において冷却ファン８の故障が検出されると、他方の車両用灯具１のマイクロコントローラ６０に通知する。通知を受けたマイクロコントローラ６０は、ハイビーム用の半導体光源１０の光量は低下させず、追加ロービーム用の半導体光源１０Ｂの光量を、故障側と同様に３０％で点灯させる。

【0129】

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

【0130】

（第１変形例）
半導体光源１０としては、ＬＥＤの他に、ＬＤ（レーザダイオード）や有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）などの半導体光源を用いてもよい。

【0131】

（第２変形例）
実施の形態では、スイッチングコンバータ３０をブーストコンバータで構成したが本発明はそれに限定されない。たとえばスイッチングコンバータ３０は、降圧スイッチングコンバータ（Ｂｕｃｋコンバータ）とその前段に設けられたフライバック型あるいはフォワード型の昇降圧スイッチングコンバータを挿入してもよい。あるいはスイッチングコンバータ３０は、ＣｕｋコンバータやＺｅｔａコンバータであってもよい。

【0132】

（第３変形例）
ソフト温度ディレーティングの具体的なアルゴリズムは上述のそれには限定されない。たとえば図２（ａ）のディレーティング特性を、温度に依存する係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）として定義し、マイクロコントローラ６０は、Ｉ_ＣＭＤ×Ｋ＝Ｉ_ＬＥＤとして電流量を決定し、調光信号Ｓ２を生成してもよい。

【0133】

（第４変形例）
第１の実施の形態において、マイクロコントローラ６０の非動作時にハード温度ディレーティング回路８０を停止させることとしたが、ハード温度ディレーティング回路８０を常時動作させてもよい。この場合、温度Ｔ１に応じてフィルタ回路９４の入力信号（入力パルス）Ｖｐのデューティ比が変化し、温度Ｔ３に応じて、フィルタ回路９４の入力信号（入力パルス）Ｖｐの振幅が変化することとなり、ソフト温度ディレーティングとハード温度ディレーティングの両方が機能することとなる。

【0134】

（第５変形例）
実施の形態では、半導体光源を有する車両用灯具を説明したが、光源としてＨＩＤランプやハロゲンランプを備える車両用灯具においても、本発明は有効である。たとえば従来のＨＩＤランプを有する車両用灯具では、環境温度が高い場合に光源からの発熱で点灯回路内の電子部品が定格温度を超えるのを防止するために、温度ディレーティングや入力電圧ディレーティングを行なっており、このような車両用灯具にも本発明は適用可能である。この場合、スイッチングコンバータ３０の構成が、ＨＩＤの駆動に適した形式に変更されることはいうまでもない。

【0135】

本明細書には、特許請求の範囲に記載したもののほか、以下の技術的思想が開示される。
１．前記調光信号は、目標となる光量に応じたデューティ比を有するようにパルス幅変調される。前記点灯回路は、前記調光信号を平滑化し、前記調光電圧を生成するフィルタ回路をさらに備える。前記ハード温度ディレーティング回路は、前記フィルタ回路の入力信号の振幅または電圧レベルを変化させることにより前記調光電圧を変化させる。

【0136】

２．前記点灯回路は、前記フィルタ回路の前段に設けられ、前記調光信号の振幅をレベルシフトするレベルシフタをさらに備える。前記レベルシフタは、分圧回路を含む。前記第３温度検出素子であるサーミスタは、前記分圧回路を構成する第１抵抗と並列に設けられる。

【0137】

３． 前記ハード温度ディレーティング回路は、前記第３温度検出素子と直列接続される第２スイッチをさらに含む。

【0138】

４． 前記駆動回路は、サーマルシャットダウン回路を含み、前記サーマルシャットダウン回路が検出する温度が所定の第６しきい値を超えると、前記スイッチングコンバータの制御を停止する。
５． 第６しきい値は、ヒステリシスを有する。

【0139】

６． 前記マイクロコントローラは、それに供給される電源電圧を監視し、前記電源電圧が所定の第７しきい値より低くなると、前記調光信号が指示する光量を低下させる。

【0140】

７． 駆動回路は、前記スイッチングコンバータのスイッチングトランジスタに流れる電流を検出し、検出した電流が所定の第８しきい値より高くなると、前記光源に供給される電流が減少するように前記スイッチングコンバータを制御する。
８． 前記調光信号は、目標となる光量に応じたデューティ比を有するようにパルス幅変調される。前記点灯回路は、前記調光信号を平滑化し、前記調光電圧を生成するフィルタ回路をさらに備える。前記マイクロコントローラは、前記デューティ比と前記光量指令の関係を補正可能に構成される。

【0141】

９． 前記光源は、半導体光源である。点灯回路は、複数の半導体光源を駆動対象とする。前記マイクロコントローラおよび前記第１温度検出素子は、前記複数の半導体光源に対して共通に設けられる。前記スイッチングコンバータおよび前記駆動回路は、前記半導体光源ごとに設けられる。前記マイクロコントローラは、前記複数の半導体光源それぞれの光量を指示する光量指令を前記上位コントローラから受け、複数の前記調光信号を出力するよう構成される。各駆動回路は、対応する調光信号に応じた調光電圧を受け、対応する半導体光源に流れる電流が、前記対応する調光電圧に応じた目標値に近づくように、対応するスイッチングコンバータを制御する。

【0142】

１０． また、本明細書に開示される点灯回路は、以下のように把握できる。は、別の態様の半導体光源の点灯回路が開示される。点灯回路は、前記半導体光源の光量を指示する光量指令を上位コントローラから受け、前記光量指令に応じたデューティ比を有するパルス変調された調光信号を出力するマイクロコントローラと、前記調光信号の振幅をレベルシフトするレベルシフタと、前記レベルシフタの出力を平滑化し、調光電圧を生成するフィルタ回路と、前記半導体光源に電力を供給するスイッチングコンバータと、前記半導体光源に流れる電流が前記調光電圧に応じた目標値に近づくように、前記スイッチングコンバータを制御する駆動回路と、温度、前記点灯回路の所定経路の電流または前記点灯回路の所定ノードの電圧の少なくともひとつを検出し、検出値に応じて、前記レベルシフタの出力の振幅を変化させるディレーティング回路と、を備える。

【0143】

１１．本明細書に開示される車両用灯具は、以下のように把握できる。車両用灯具は、ハイビーム用の第１半導体光源と、前記第１半導体光源を点灯させる第１駆動モジュールと、冷却ファンと、を備える。前記第１駆動モジュールは、上述の点灯回路を含む。第１駆動モジュールの点灯回路の前記マイクロコントローラは、前記冷却ファンの回転数を監視し、前記回転数が所定のしきい値を下回る状態が所定時間継続すると、前記第１半導体光源に対する前記調光信号が指示する光量を低下させる。

【0144】

１２． 車両用灯具は、追加ロービーム用の第２半導体光源と、前記第２半導体光源を点灯させる第２駆動モジュールと、をさらに備える。前記マイクロコントローラは、前記回転数が所定のしきい値を下回る状態が所定時間継続すると、前記冷却ファンの故障を示唆する故障診断信号をアサートし、前記第２駆動モジュールは、前記故障診断信号のアサートに応答して、前記第２半導体光源の光量を低下させつつも発光を維持する。

【0145】

１３． 前記マイクロコントローラと前記上位コントローラは、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）を介して接続される。前記マイクロコントローラは、前記ＬＩＮを介して前記冷却ファンの故障を前記上位コントローラに通知する。

【0146】

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

【符号の説明】

【0147】

１…車両用灯具、２…バッテリ、３…ヘッドライトスイッチ、４…イグニッションスイッチ、６…ＥＣＵ、８…冷却ファン、１０…半導体光源、１２…発光素子、２０…点灯回路、３０…スイッチングコンバータ、３４…電流センス抵抗、４０…駆動ＩＣ、４２…サーマルシャットダウン回路、４３…電流センスアンプ、４４…変調器、４５…ドライバ、４６…コンパレータ、５０…温度検出回路、５２…第１温度検出素子、５４…抵抗、６０…マイクロコントローラ、６２，６３…Ａ／Ｄコンバータ、６６…ソフトディレーティング回路、６８…パルス変調器、７０…高温シャットダウン回路、７２…第２温度検出素子、７４…抵抗、７６…電圧コンパレータ、８０…ハード温度ディレーティング回路、８２…第３温度検出素子、９０…平滑化回路、９２…レベルシフタ、９４…フィルタ回路、９６…分圧回路、１００…電圧検出回路、Ｓ１…光量指令、Ｓ２…調光信号、Ｓ３…電流検出信号、Ｓ４…スイッチングパルス、ＳＴ１…第１温度情報、ＳＴ２…第２温度情報。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】