特許 6820909 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】6820909

(24)【登録日】2021年1月7日

(45)【発行日】2021年1月27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 45/325 20200101AFI20210114BHJP

   B60Q 1/14 20060101ALI20210114BHJP

   B60Q 1/04 20060101ALI20210114BHJP

【ＦＩ】

   H05B45/325

   B60Q1/14 Z

   B60Q1/04 E

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2018-503083(P2018-503083)

(86)(22)【出願日】2017年2月23日

(86)【国際出願番号】JP2017006743

(87)【国際公開番号】WO2017150322

(87)【国際公開日】20170908

【審査請求日】2019年11月18日

(31)【優先権主張番号】特願2016-41377(P2016-41377)

(32)【優先日】2016年3月3日

(33)【優先権主張国】JP

(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】市川 知幸

(72)【発明者】

【氏名】菊池 賢

【審査官】 安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００７０７２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−２５８００３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ４５／３２５

Ｂ６０Ｑ １／０４

Ｂ６０Ｑ １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、
前記スイッチングコンバータを制御するコンバータコントローラと、
を備え、
前記コンバータコントローラは、
前記スイッチングコンバータから前記半導体光源に供給されるランプ電流に応じた電流検出信号を、アナログ調光信号に応じて定まる上側しきい値信号および下側しきい値信号と比較し、比較結果に応じた制御パルスを生成するヒステリシスコンパレータと、
前記制御パルスに応じて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を駆動するドライバと、
ＰＷＭ（パルス幅変調）調光信号のエッジをなまらせてパルス状の徐変信号を生成し、前記徐変信号に応じた波形を有する前記アナログ調光信号を生成するＰＷＭ調光回路と、
を備えることを特徴とする点灯回路。

【請求項2】

前記ＰＷＭ調光回路は、前記ＰＷＭ調光信号を受け、前記徐変信号を生成するローパスフィルタを含むことを特徴とする請求項１に記載の点灯回路。

【請求項3】

前記ヒステリシスコンパレータは、
前記電流検出信号をしきい値電圧と比較し、前記制御パルスを生成するコンパレータと、
前記アナログ調光信号が発生するラインと接地の間に順に直列に設けられる第１抵抗、トランジスタおよび第２抵抗と、
前記第１抵抗と前記トランジスタの接続点に生ずる第１電圧と、前記トランジスタと前記第２抵抗の接続点に生ずる第２電圧とを受け、前記制御パルスに応じた一方を出力するセレクタと、
含み、前記しきい値電圧は、前記セレクタの出力電圧に応じている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4】

前記制御パルスの周波数を示す周波数検出信号を生成する周波数検出回路と、
前記周波数検出信号が基準値に近づくように、前記上側しきい値信号および前記下側しきい値信号の電位差を変化させるしきい値電圧調節回路と、
をさらに備え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】

前記スイッチングトランジスタのスイッチング周波数より低い周波数の変調信号を生成し、前記変調信号に応じて前記上側しきい値信号および前記下側しきい値信号の差分を変調する変調器をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の点灯回路。

【請求項6】

半導体光源と、
前記半導体光源を点灯させる請求項１から５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】

車両用灯具は、一般にロービームとハイビームとを切りかえることが可能である。ロービームは、近方を所定の照度で照明するものであって、対向車や先行車にグレアを与えないよう配光規定が定められており、主に市街地を走行する場合に用いられる。一方、ハイビームは、前方の広範囲および遠方を比較的高い照度で照明するものであり、主に対向車や先行車が少ない道路を高速走行する場合に用いられる。したがって、ハイビームはロービームと比較してより運転者による視認性に優れているが、車両前方に存在する車両の運転者や歩行者にグレアを与えてしまうという問題がある。

【0003】

近年、車両の周囲の状態にもとづいて、ハイビームの配光パターンを動的、適応的に制御するＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）技術が提案されている。ＡＤＢ技術は、車両の前方の先行車、対向車や歩行者の有無を検出し、車両あるいは歩行者に対応する領域を減光あるいは消灯するなどして、車両あるいは歩行者に与えるグレアを低減するものである。

【0004】

車両灯具の光源の点灯には、スイッチングコンバータが利用される場合が多いが、ＡＤＢ制御では、光源の点消灯や光量を高速に変化させる必要がある。そこで本発明者は、高速応答性に優れるヒステリシス制御（Bang-Bang制御）を採用することを検討した。図１は、本発明者らが検討したヒステリシス制御の車両用灯具のブロック図である。なおこの比較技術を公知技術として認定してはならない。

【0005】

車両用灯具１ｒは、半導体光源１０および点灯回路２０ｒを備える。半導体光源１０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）あるいはＬＤ（レーザダイオード）などの半導体デバイスを含む。点灯回路２０ｒは、スイッチングコンバータ３０ｒおよびコンバータコントローラ３２ｒを含む。

【0006】

スイッチングコンバータ３０ｒは、バッテリ２からスイッチ４を介してバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴ（入力電圧Ｖ_ＩＮともいう）を受け、半導体光源１０にランプ電流（駆動電流）Ｉ_ＬＡＭＰを供給する。たとえばスイッチングコンバータ３０ｒは、降圧コンバータ（Ｂｕｃｋコンバータ）であり、入力キャパシタＣ１、スイッチングトランジスタＭ１、ダイオードＤ１、インダクタＬ１を含む。

【0007】

コンバータコントローラ３２ｒは、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰを検出し、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰが半導体光源１０の目標光量に対応する目標電流Ｉ_ＲＥＦと一致するように、スイッチングトランジスタＭ１のスイッチングのデューティ比を調節する。コンバータコントローラ３２ｒはヒステリシス制御方式のコントローラであり、電流検出回路３４、ヒステリシスコンパレータ３６、ドライバ３８を備える。スイッチングコンバータ３０ｒにおいて、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰの経路上には、電流検出抵抗（以下、センス抵抗という）Ｒ_ＣＳが挿入される。センス抵抗Ｒ_ＣＳには、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰに比例した電圧降下が発生する。電流検出回路３４は、センス抵抗Ｒ_ＣＳの電圧降下にもとづいて現在のランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰを示す電流検出信号Ｖ_ＣＳを生成する。

【0008】

ヒステリシスコンパレータ３６は、電流検出信号Ｖ_ＣＳを基準電圧Ｖ_ＲＥＦに応じて定まる２つのしきい値信号Ｖ_ＴＨＬ，Ｖ_ＴＨＨと比較し、比較結果に応じた制御パルスＳ_ＣＮＴを生成する。具体的には制御パルスＳ_ＣＮＴは、電流検出信号Ｖ_ＣＳが、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰのピーク値Ｉ_ＰＥＡＫに相当する上側しきい値信号Ｖ_ＴＨＨに達すると第１レベルに遷移し、電流検出信号Ｖ_ＣＳがランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰのボトム値Ｉ_{ＢＯＴＴＯＭ}に相当する下側しきい値信号Ｖ_ＴＨＬに達すると第２レベルに遷移する。ドライバ３８は、制御パルスＳ_ＣＮＴにもとづいてスイッチングトランジスタＭ１を駆動する。

【0009】

ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰは、ピーク値Ｉ_ＰＥＡＫとボトム値Ｉ_{ＢＯＴＴＯＭ}の間を往復することとなり、したがって半導体光源１０は、ピーク値Ｉ_ＰＥＡＫとボトム値Ｉ_{ＢＯＴＴＯＭ}（２つのしきい値信号Ｖ_ＴＨＨ，Ｖ_ＴＨＬ）の平均値Ｉ_ＲＥＦに応じた輝度で発光する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０１４−２１６６００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明者らは、上述のヒステリシス制御の点灯回路において、ＰＷＭ調光（ＰＷＭ減光）を行うことを検討した。すなわち、制御パルスＳ_ＣＮＴの周波数よりも低い周波数のＰＷＭ調光パルスＳ_ＰＷＭを生成し、ＰＷＭ調光パルスＳ_ＰＷＭが第１レベル（たとえばハイレベル）の点灯期間において、スイッチングトランジスタＭ１をスイッチングし、第２レベル（たとえばローレベル）の消灯期間において、スイッチングトランジスタＭ１をオフする。ＰＷＭ調光パルスＳ_ＰＷＭのデューティ比を変化させることにより、半導体光源１０の実効的な輝度を変化させることができる。

【0012】

図２は、図１の車両用灯具１ｒにおけるＰＷＭ調光を説明する図である。なお本明細書において参照する波形図やタイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化され、あるいは誇張もしくは強調されている。

【0013】

ＰＷＭ調光パルスＳ_ＰＷＭがハイレベルに遷移し、点灯期間となると、スイッチングトランジスタＭ１がターンオンする。そして、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰが、（Ｖ_ＩＮ−Ｖ_ＯＵＴ）／Ｌの傾きで増加していき、上限Ｉ_ＰＥＡＫに達すると、スイッチングトランジスタＭ１がターンオフする。その後、点灯期間の間、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰは、ピーク値Ｉ_ＰＥＡＫとボトム値Ｉ_{ＢＯＴＴＯＭ}の間を往復する。

【0014】

やがてＰＷＭ調光パルスＳ_ＰＷＭがローレベルに遷移し、消灯期間となると、スイッチングトランジスタＭ１がターンオフする。そうすると、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰが、（Ｖ_ＯＵＴ／Ｌ）の傾きで低下していき、ゼロとなる。

【0015】

ヒステリシス制御では、点灯期間と消灯期間の切りかえに際して、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰが非常に高速に変化する。これはヒステリシス制御の利点のひとつと言える。ところが、インダクタＬ１のインダクタンスの値や、入出力電圧Ｖ_ＩＮ，Ｖ_ＯＵＴの組み合わせによっては、点灯期間と消灯期間の切りかえ時のランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰの急峻な変化が、電磁ノイズの原因となり得る。

【0016】

本発明はこれらの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、電磁ノイズを抑制可能な車両用灯具およびその点灯回路の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明のある態様は、車両用灯具に使用される点灯回路に関する。点灯回路は、車両用灯具に設けられた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、スイッチングコンバータを制御するコンバータコントローラと、を備える。コンバータコントローラは、スイッチングコンバータから半導体光源に供給される駆動電流に応じた電流検出信号を、基準信号に応じて定まる上側しきい値信号および下側しきい値信号と比較し、比較結果に応じた制御パルスを生成するヒステリシスコンパレータと、制御パルスに応じてスイッチングコンバータのスイッチングトランジスタを駆動するドライバと、ＰＷＭ（パルス幅変調）調光信号をなまらせて徐変信号を生成し、徐変信号にもとづいて基準信号を変化させるＰＷＭ調光回路と、を備える。

【0018】

この態様によると、ランプ電流の包絡線を、緩やかに変化させることにより、ＰＷＭ調光にともなう電磁ノイズを抑制できる。

【0019】

ＰＷＭ調光回路は、ＰＷＭ調光信号を受け、徐変信号を生成するローパスフィルタ（積分回路）を含んでもよい。これにより、ローパスフィルタのカットオフ周波数（時定数）に応じて、電磁ノイズの量と、ＰＷＭ調光のリニアリティを調節できる。

【0020】

ヒステリシスコンパレータは、電流検出信号をしきい値電圧と比較し、制御パルスを生成するコンパレータと、アナログ調光信号が発生するラインと接地の間に順に直列に設けられる第１抵抗、トランジスタおよび第２抵抗と、第１抵抗とトランジスタの接続点に生ずる第１電圧と、トランジスタと第２抵抗の接続点に生ずる第２電圧とを受け、制御パルスに応じた一方を出力するセレクタと、含んでもよい。しきい値電圧は、セレクタの出力電圧に応じていてもよい。

【0021】

ある態様の点灯回路は、制御パルスの周波数を示す周波数検出信号を生成する周波数検出回路と、周波数検出信号が基準値に近づくように、上側しきい値信号および下側しきい値信号の電位差を変化させるしきい値電圧調節回路と、をさらに備えてもよい。
この態様によると、入力電圧や出力電圧、インダクタンスの変動にかかわらず、スイッチング周波数を基準値に応じた周波数に安定化することができる。

【0022】

ある態様の点灯回路は、スイッチングトランジスタのスイッチング周波数より低い周波数の変調信号を生成し、変調信号に応じて上側しきい値信号および下側しきい値信号の差分を変調する変調器をさらに備えてもよい。
この態様によると、スイッチング周波数のスペクトルを拡散させることができ、これにより、ビートノイズなどの発生を抑制できる。

【0023】

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、半導体光源を点灯させる上述のいずれかの点灯回路と、を備える。

【0024】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0025】

本発明のある態様によれば、電磁ノイズを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明者らが検討したヒステリシス制御の車両用灯具のブロック図である。

【図2】図１の車両用灯具におけるＰＷＭ調光を説明する図である。

【図3】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4】図３の点灯回路の動作波形図である。

【図5】図３の点灯回路の一部の構成例を示す回路図である。

【図6】第２の実施の形態に係る車両用灯具のブロック図である。

【図7】図６の点灯回路の構成例を示す回路図である。

【図8】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。

【図9】変調器の構成例を示す回路図である。

【図10】第４の実施の形態に係る車両用灯具のブロック図である。

【図11】ＡＤＢ機能を有するアレイ方式の車両用灯具のブロック図である。

【図12】ＡＤＢ機能を有するブレードスキャン方式の車両用灯具を模式的に示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

（第１の実施の形態）
図３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。半導体光源１０は、ＬＥＤやＬＤ、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）などが例示されるが、特に限定されない。点灯回路２０は、スイッチングコンバータ３０およびコンバータコントローラ３２を備える。図１と同様にスイッチングコンバータ３０は降圧コンバータであり、コンバータコントローラ３２は、スイッチングコンバータ３０から半導体光源１０に供給されるランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰを、所定の目標電流Ｉ_ＲＥＦに安定化する。

【0031】

コンバータコントローラ３２は、電流検出回路３４、ヒステリシスコンパレータ３６、ドライバ３８およびＰＷＭ調光回路９０を備える。電流検出回路３４は、スイッチングコンバータ３０から半導体光源１０に供給されるランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰに応じた電流検出信号Ｖ_ＣＳを生成する。図１と同様に、センス抵抗Ｒ_ＣＳをランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰの経路上に挿入し、電流検出回路３４によりセンス抵抗Ｒ_ＣＳの電圧降下を増幅して電流検出信号Ｖ_ＣＳを生成してもよい。

【0032】

ヒステリシスコンパレータ３６は、電流検出信号Ｖ_ＣＳを、上側しきい値信号Ｖ_ＴＨＨおよび下側しきい値信号Ｖ_ＴＨＬと比較し、比較結果に応じた制御パルスＳ_ＣＮＴを生成する。上側しきい値信号Ｖ_ＴＨＨおよび下側しきい値信号Ｖ_ＴＨＬは、アナログ調光信号Ｖ_ＡＤＩＭに応じて規定される。

【0033】

ドライバ３８は、制御パルスＳ_ＣＮＴ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Ｍ１を駆動する。本実施の形態において、制御パルスＳ_ＣＮＴのハイレベルがスイッチングトランジスタＭ１のオンに、ローレベルがスイッチングトランジスタＭ１のオフに対応する。

【0034】

点灯回路２０には、ＰＷＭ調光信号Ｓ_ＰＷＭが入力される。ＰＷＭ調光信号Ｓ_ＰＷＭは、数十Ｈｚ〜数百Ｈｚ程度の周波数を有し、そのデューティ比は、半導体光源１０の目標輝度に応じて変化する。

【0035】

ＰＷＭ調光回路９０は、ＰＷＭ調光信号Ｓ_ＰＷＭをなまらせて徐変信号Ｓ_ＳＯＦＴを生成し、徐変信号Ｓ_ＳＯＦＴにもとづいてアナログ調光信号Ｖ_ＡＤＩＭを変化させる。

【0036】

以上が車両用灯具１の構成である。続いてその動作を説明する。図４は、図３の点灯回路２０の動作波形図である。アナログ調光信号Ｖ_ＡＤＩＭは、ＰＷＭ調光信号Ｓ_ＰＷＭをなまらせた徐変信号に応じた波形を有する。ＰＷＭ調光信号Ｓ_ＰＷＭがローレベルからハイレベルに遷移し、点灯期間に移行すると、ヒステリシスコンパレータ３６における上側しきい値信号Ｖ_ＴＨＨおよび下側しきい値信号Ｖ_ＴＨＬは、アナログ調光信号Ｖ_ＡＤＩＭに応じて緩やかに増加する。したがって電流検出信号Ｖ_ＣＳ、ひいてはランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰの包絡線は、アナログ調光信号Ｖ_ＡＤＩＭに応じて緩やかに増加していく。

【0037】

反対にＰＷＭ調光信号Ｓ_ＰＷＭがハイレベルからローレベルに遷移し、消灯期間に移行すると、ヒステリシスコンパレータ３６における上側しきい値信号Ｖ_ＴＨＨおよび下側しきい値信号Ｖ_ＴＨＬは、アナログ調光信号Ｖ_ＡＤＩＭに応じて緩やかに低下する。したがって電流検出信号Ｖ_ＣＳ、ひいてはランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰの包絡線は、アナログ調光信号Ｖ_ＡＤＩＭに応じて緩やかに減少していく。

【0038】

以上が点灯回路２０の動作である。図４には比較のために、図１におけるランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰ’の波形が一点鎖線で示される。一点鎖線では、ＰＷＭ調光信号Ｓ_ＰＷＭがハイレベルに遷移すると、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰは直ちに目標電流Ｉ_ＲＥＦ付近まで増加し、このときの急峻な電流変化が電磁ノイズの要因となる。これに対して図３の点灯回路２０によれば、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰは、Ｉ_ＬＡＭＰ’と傾きこそ同じであるが、１回のスイッチングごとの変化量が小さくなるため、電磁ノイズを抑制できる。

【0039】

本発明は、図３のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例を説明する。

【0040】

図５は、図３の点灯回路２０の一部の構成例を示す回路図である。ＰＷＭ調光回路９０は、ローパスフィルタ９２およびバッファ９４を含む。ローパスフィルタ９２はたとえば１次ＲＣフィルタであり、抵抗Ｒ５１およびキャパシタＣ５１を含む。ローパスフィルタ９２の出力信号が、上述する徐変信号に相当する。バッファ９４は、徐変信号を受け、それをアナログ調光信号Ｖ_ＡＤＩＭとして出力する。バッファ９４に代えて、非反転アンプを用いてもよい。

【0041】

アナログ調光信号Ｖ_ＡＤＩＭを緩やかにしすぎると、電磁ノイズは減少するが、ＰＷＭ調光信号Ｓ_ＰＷＭのデューティ比が小さい領域において、デューティ比対光強度のリニアリティが悪化する。反対にアナログ調光信号Ｖ_ＡＤＩＭを急峻にしすぎると、デューティ比対光強度のリニアリティは改善するが電磁ノイズが増加する。図５のＰＷＭ調光回路９０によれば、ローパスフィルタ９２のカットオフ周波数にもとづいて、電磁ノイズの低減効果とＰＷＭ調光のリニアリティのバランスを設定できる。

【0042】

ヒステリシスコンパレータ３６は、コンパレータＣＯＭＰ１、第１抵抗Ｒ２１、第２抵抗Ｒ２２、第１トランジスタＭ２１、セレクタ３７、抵抗Ｒ６１〜Ｒ６３を含む。コンパレータＣＯＭＰ１は、電流検出信号Ｖ_ＣＳをしきい値電圧Ｖ_ＴＨと比較し、制御パルスＳ_ＣＮＴを生成する。第１抵抗Ｒ２１、第１トランジスタＭ２１、第２抵抗Ｒ２２は、アナログ調光信号Ｖ_ＡＤＩＭが発生するライン９６と接地の間に順に直列に設けられる。

【0043】

第１トランジスタＭ２１のゲートは適切にバイアスされる。たとえば第１トランジスタＭ２１のバイアスのためにオペアンプＯＡ１が設けられる。オペアンプＯＡ１の出力は、第１トランジスタＭ２１のゲートと接続され、非反転入力端子には、トランジスタＭ２１と第２抵抗Ｒ２２の接続点と接続され、反転入力端子にはとある電圧Ｖ_Ｘが入力される。この構成では、第１トランジスタＭ２１に、電圧Ｖ_Ｘに比例した電流Ｉ_Ｘ＝Ｖ_Ｘ／Ｒ２２が流れるようにバイアスされる。このとき、２つの電圧Ｖ_Ｈ，Ｖ_Ｌは以下の式で表される。
Ｖ_Ｈ＝Ｖ_ＡＤＩＭ−Ｉｘ×Ｒ２１ …（１ａ）
Ｖ_Ｌ＝Ｉｘ×Ｒ２２ …（１ｂ）
Ｒ２１＝Ｒ２２＝Ｒとすれば、
Ｖ_Ｈ＝Ｖ_ＡＤＩＭ−Ｉｘ×Ｒ …（２ａ）
Ｖ_Ｌ＝Ｉｘ×Ｒ …（２ｂ）
となる。またそれらの平均電圧は、式（３）で与えられる。
（Ｖ_Ｈ＋Ｖ_Ｌ）／２＝Ｖ_ＡＤＩＭ／２ …（３）
つまり、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰの平均値（Ｉ_ＲＥＦ）をアナログ調光電圧Ｖ_ＡＤＩＭにもとづいて制御することができる。

【0044】

セレクタ３７は、第１抵抗Ｒ２１と第１トランジスタＭ２１の接続点に生ずる第１電圧Ｖ_Ｈと、第１トランジスタＭ２１と第２抵抗Ｒ２２の接続点に生ずる第２電圧Ｖ_Ｌとを受け、制御パルスＳ_ＣＮＴに応じた一方を出力する。

【0045】

コンパレータＣＯＭＰ１に与えられるしきい値電圧Ｖ_ＴＨは、セレクタ３７の出力電圧Ｖ_Ｙに応じている。たとえば抵抗Ｒ６１〜Ｒ６３によって、電圧Ｖ_Ｙおよびアナログ調光信号Ｖ_ＡＤＩＭを加算平均して、しきい値電圧Ｖ_ＴＨを生成してもよい。あるいは電圧Ｖ_Ｙをそのまましきい値電圧Ｖ_ＴＨとしてもよい。

【0046】

（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態に係る車両用灯具１ａのブロック図である。図６のコンバータコントローラ３２ａは、図３のコンバータコントローラ３２に加えて、周波数検出回路４０およびしきい値電圧調節回路４２をさらに備える。

【0047】

周波数検出回路４０は、制御パルスＳ_ＣＮＴの周波数、つまりスイッチングトランジスタＭ１のスイッチング周波数を示す周波数検出信号Ｖ_ＦＲＥＱを生成する。しきい値電圧調節回路４２は、周波数検出信号Ｖ_ＦＲＥＱが基準値Ｖ_ＲＥＦに近づくように、上側しきい値信号Ｖ_ＴＨＨおよび下側しきい値信号Ｖ_ＴＨＬの電位差（ヒステリシス幅）ΔＶ（＝Ｖ_ＴＨＨ−Ｖ_ＴＨＬ）を変化させる。

【0048】

第２の実施の形態によれば、入力電圧Ｖ_ＩＮや出力電圧Ｖ_ＯＵＴ、インダクタンスＬ１の変動にかかわらず、スイッチング周波数を基準値Ｖ_ＲＥＦに応じた周波数に安定化することができる。

【0049】

続いて第２の実施の形態の具体的な構成例を説明する。図７は、図６の点灯回路２０ａの構成例を示す回路図である。図７には、周波数検出回路４０、しきい値電圧調節回路４２およびヒステリシスコンパレータ３６の一部が示されている。

【0050】

周波数検出回路４０は、Ｆ／Ｖ変換回路と把握することができる。周波数検出回路４０は、ハイパスフィルタ５２、第１キャパシタＣ１１、第２トランジスタＭ１２、充電回路５４、ピークホールド回路５６を含む。ハイパスフィルタ５２は、制御パルスＳ_ＣＮＴもしくはスイッチングトランジスタＭ１のゲートパルスを受ける。ハイパスフィルタ５２は微分回路と把握することもできる。第１キャパシタＣ１１の一端は接地される。充電回路５４は、第１キャパシタＣ１１を充電する。充電回路５４は、電流源あるいは抵抗で構成される。第２トランジスタＭ１２は第１キャパシタＣ１１と並列に接続され、ハイパスフィルタ５２の出力信号が、ゲートソース間しきい値電圧を超えると第１キャパシタＣ１１を放電する。

【0051】

第１キャパシタＣ１１には、ランプ波形を有する第１周期信号Ｓ１１が発生する。周波数検出回路４０は、第１周期信号Ｓ１１の振幅に応じた周波数検出信号Ｖ_ＦＲＥＱを出力する。具体的にはピークホールド回路５６は、第１周期信号Ｓ１１を受け、そのピーク値を示す周波数検出信号Ｖ_ＦＲＥＱを出力する。なお周波数検出回路４０の構成は特に限定されない。

【0052】

上述したように図５のヒステリシスコンパレータ３６において、２つの電圧Ｖ_Ｈ，Ｖ_Ｌは式（２ａ）、（２ｂ）で与えられる。したがってそれらの電位差は、式（４）で与えられる。
Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌ＝Ｖ_ＡＤＩＭ−２×Ｉｘ×Ｒ＝Ｖ_ＡＤＩＭ−２×Ｖ_Ｘ …（４）
したがって、電圧Ｖ_Ｘを変化させることにより、電位差Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌを変化が変化し、ひいてはヒステリシス幅ΔＶを変化させることができる。

【0053】

そこでしきい値電圧調節回路４２は、周波数検出信号Ｖ_ＦＲＥＱが基準値Ｖ_ＲＥＦに近づくように、電圧Ｖ_Ｘを変化させる。たとえばしきい値電圧調節回路４２は、周波数検出信号Ｖ_ＦＲＥＱと基準値Ｖ_ＲＥＦの誤差にもとづいて電圧Ｖ_Ｘを生成してもよい。しきい値電圧調節回路４２は、周波数検出信号Ｖ_ＦＲＥＱを基準値Ｖ_ＲＥＦと比較する電圧コンパレータと、電圧コンパレータの出力パルスを平滑化するローパスフィルタと、を含んでもよい。あるいはしきい値電圧調節回路４２は、周波数検出信号Ｖ_ＦＲＥＱと基準値Ｖ_ＲＥＦの誤差を増幅するエラーアンプを含んでもよい。

【0054】

図７の回路動作を説明する。スイッチングトランジスタＭ１のスイッチング周波数が目標周波数より高い状態では、Ｖ_ＦＲＥＱ＜Ｖ_ＲＥＦとなり、電圧Ｖ_Ｘが低下する。これにより、上側電圧Ｖ_Ｈと下側電圧Ｖ_Ｌの電位差つまりしきい値電圧Ｖ_ＴＨＨ、Ｖ_ＴＨＬの電位差ΔＶが大きくなり、スイッチング周波数が低くなる方向、つまり目標周波数に近づく方向にフィードバックがかかる。

【0055】

反対に、スイッチングトランジスタＭ１のスイッチング周波数が目標周波数より低い状態では、Ｖ_ＦＲＥＱ＞Ｖ_ＲＥＦとなり、電圧Ｖ_Ｘが上昇する。これにより、上側電圧Ｖ_Ｈと下側電圧Ｖ_Ｌの電位差が小さくなり、スイッチング周波数が高くなる方向、つまり目標周波数に近づく方向にフィードバックがかかる。このようにして点灯回路２０によれば、スイッチング周波数を目標周波数に安定化することができる。

【0056】

周波数のフィードバック制御は、入力電圧Ｖ_ＩＮの変動に限らず、出力電圧Ｖ_ＯＵＴの変動、インダクタＬ１のインダクタンスのばらつき、温度変動など、スイッチング周波数を変動させるあらゆる変動、ばらつきに対して有効である。そしてスイッチング周波数の予期せぬ変動を抑制できるため、スイッチングノイズ対策にかかるコストを削減することが可能である。

【0057】

また、上側しきい値信号Ｖ_ＴＨＨと下側しきい値信号Ｖ_ＴＨＬの平均レベルは、アナログ調光信号Ｖ_ＡＤＩＭのみに依存しており、ヒステリシス幅Ｖｘには依存しない。したがってヒステリシス幅ΔＶを変化させつつも、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰの平均値を一定に維持することができ、半導体光源１０のちらつきを防止できる。

【0058】

（第３の実施の形態）
図８は、第３の実施の形態に係る車両用灯具１ｂのブロック図である。図６のコンバータコントローラ３２ｂは、図６のコンバータコントローラ３２ａに加えて、変調器６０をさらに備える。変調器６０は、スイッチングトランジスタＭ１のスイッチング周波数より低い周波数の変調信号Ｖ_ＭＯＤを生成し、変調信号Ｖ_ＭＯＤに応じて上側しきい値信号Ｖ_ＴＨＨおよび下側しきい値信号Ｖ_ＴＨＬの差分（ヒステリシス幅）を変調する。たとえば変調器６０は、しきい値電圧調節回路４２に入力される基準値Ｖ_ＲＥＦに変調信号Ｖ_ＭＯＤを重畳してもよい。

【0059】

図９は、変調器６０の構成例を示す回路図である。変調器６０は、スイッチング周波数よりも十分に周波数が低い変調信号Ｖ_ＭＯＤを生成する発振器６２を含み、変調信号Ｖ_ＭＯＤに応じて、基準値Ｖ_ＲＥＦを変化させる。発振器６２は、抵抗Ｒ９１〜Ｒ９４、キャパシタＣ９１、オペアンプＯＡ９１を含む。キャパシタＣ９１には、抵抗Ｒ９１，Ｒ９２により定まる電圧レベルを基準とした三角波の変調信号Ｖ_ＭＯＤが発生する。

【0060】

なお変調信号Ｖ_ＭＯＤの波形は特に限定されず、のこぎり波、ランプ波、正弦波、台形波のいずれかであってもよく、別の観点から言えば、スロープを有する周期信号であればよい。抵抗Ｒ９５〜Ｒ９７によって、変調信号Ｖ_ＭＯＤと電源電圧Ｖ_ＣＣが、加算平均（重み付け加算）され、変調信号Ｖ_ＭＯＤが重畳された基準値Ｖ_ＲＥＦが生成される。

【0061】

第３の実施の形態によれば、スイッチング周波数の目標周波数を、変調信号Ｖ_ＭＯＤに応じてゆっくりと変化させながら、実際のスイッチング周波数を目標周波数に近づけるようにフィードバック制御することにより、入力電圧Ｖ_ＩＮや出力電圧Ｖ_ＯＵＴの変動、インダクタンスのばらつき、温度変動等の影響を排除しつつも、スイッチング周波数のスペクトルを拡散させることができる。これにより、ビートノイズなどの発生を抑制できる。

【0062】

なお第３の実施の形態において、変調器６０に要求される機能は、変調信号Ｖ_ＭＯＤに応じて上側しきい値信号Ｖ_ＴＨＨおよび下側しきい値信号Ｖ_ＴＨＬの差分ΔＶを変調することである。したがって変調器６０は、基準値Ｖ_ＲＥＦに代えて周波数検出信号Ｖ_ＦＲＥＱに対して、変調信号Ｖ_ＭＯＤを重畳してもよい。

【0063】

（第４の実施の形態）
図１０は、第４の実施の形態に係る車両用灯具１ｃのブロック図である。図１０のコンバータコントローラ３２ｃは、図３のコンバータコントローラ３２に加えて変調器７０を備える。変調器７０は、スイッチングトランジスタＭ１のスイッチング周波数よりも低い周波数の変調信号Ｖ_ＭＯＤを生成し、変調信号Ｖ_ＭＯＤに応じてヒステリシス幅ΔＶを変調する。変調器７０は、図９の変調器６０と同様に構成してもよい。

【0064】

ヒステリシスコンパレータ３６を、図５の構成とする場合、トランジスタＭ２１のバイアス状態つまり電流Ｉｘを、変調信号Ｖ_ＭＯＤにもとづいて変調すればよい。上述のように電圧Ｖ_ＨとＶ_Ｌの電位差すなわちヒステリシス幅ΔＶは、式（４）で与えられる。したがって、電圧Ｖｘに変調信号Ｖ_ＭＯＤを重畳することにより、ヒステリシス幅ΔＶを変調し、スペクトルを拡散することができる。

【0065】

（変形例）
続いて、いくつかの実施の形態において適用可能な変形例を説明する。

【0066】

（第１変形例）
いくつかの実施の形態では、ＰＷＭ調光回路９０、周波数検出回路４０、しきい値電圧調節回路４２、変調器７０、等をアナログ回路で構成したが、それらの一部あるいは全部をデジタル回路で構成してもよい。さらには、コンバータコントローラ３２全体をデジタル回路をベースに構成してもよい。この場合、電流検出回路３４の出力信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータを追加し、ヒステリシスコンパレータ３６をデジタルコンパレータとすればよい。

【0067】

（第２変形例）
スイッチングコンバータ３０は昇圧コンバータ、昇降圧コンバータであってもよいし、トランスを用いたコンバータであってもよいし、Ｃｕｋコンバータなどその他のコンバータであってもよい。

【0068】

（用途）
図１１は、ＡＤＢ機能を有するアレイ方式の車両用灯具１のブロック図である。ＡＤＢにおいては、ハイビーム照射領域は、複数Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）のサブ領域に分割される。半導体光源１０は、Ｎ個のサブ領域に対応づけられる複数の発光素子１２＿１〜１２＿Ｎを含む。各発光素子１２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザダイオード）などの半導体デバイスであり、それぞれが対応するサブ領域を照射するよう配置される。点灯回路２０は、複数の発光素子１２＿１〜１２＿Ｎそれぞれのオン（点灯）、オフ（消灯）を制御することで、ハイビームの配光を変化させる。あるいは点灯回路２０は、高い周波数で発光素子１２をＰＷＭ（パルス幅変調）制御することで、実効的な輝度を調節する。

【0069】

点灯回路２０は、スイッチングコンバータ３０および図示しないコンバータコントローラ３２に加えて、複数のバイパス回路８０＿１〜８０＿Ｎ、コントローラ８２を備える。複数のバイパス回路８０＿１〜８０＿Ｎは、複数の発光素子１２＿１〜１２＿Ｎに対応づけられる。バイパス回路８０はオン、オフが切りかえ可能に構成される。ｉ番目のバイパス回路８０＿ｉがオン状態となると、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰが、発光素子１２＿ｉではなくバイパス回路８０＿ｉに流れ、発光素子１２＿ｉが消灯し、バイパス回路８０＿ｉがオフ状態となると、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰが発光素子１２＿ｉに流れて点灯する。

【0070】

車両用灯具１を制御する上流のプロセッサ（たとえば電子制御ユニットＥＣＵ）６は、車両前方の状態にもとづいて、ハイビームにより照射すべきサブ領域を判定し、点灯回路２０のコントローラ８２に指示する。コントローラ８２は、プロセッサ６からの制御指令にもとづいてバイパス回路８０＿１〜８０＿Ｎの状態を制御する。具体的には、照射すべきサブ領域に対応する発光素子１２を選択し、選択された発光素子１２と並列なバイパス回路８０をオフ状態とし、残りの発光素子１２と並列なバイパス回路８０をオン状態とする。

【0071】

図１２は、ＡＤＢ機能を有するブレードスキャン方式の車両用灯具１を模式的に示す斜視図である。車両用灯具１は主として、走査型光源１１、投影レンズ１２０および点灯回路２０を備える。

【0072】

走査型光源１１は、ブレード（反射鏡）１００および光源１０を備える。光源１０は複数個設けてもよいが、ここでは理解の容易化、説明の簡素化のため、１個の光源１０の場合を説明する。

【0073】

光源１０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）あるいはレーザダイオードを利用した半導体光源である。ブレード１００は光源１０の出射光Ｌ１を受け、所定の周期運動を繰り返すことによりその反射光Ｌ２を車両前方で横方向（図中、Ｙ方向）に走査する。本実施の形態では、ブレード１００は、図示しないモータに取り付けられており、回転運動を行なう。ある時刻においてブレード１００の出射光Ｌ１は、ブレード１００の位置（ロータの回転角）に応じた反射角で反射し、照射領域３００が形成される。

【0074】

ブレード１００が回転することで、反射角が変化し、照射領域３００がＹ方向に走査される。この動作を高速に、たとえば５０Ｈｚ以上で繰り返すことで車両前方には、配光パターン３１０が形成される。点灯回路２０は、所望の配光パターンが得られるように、ブレード１００の周期運動と同期しながら、光源１０の光量（輝度）を制御する。照射領域３００が照射される範囲（領域）を点灯領域Ｒ_ＯＮ、照射領域３００が照射されない範囲（領域）を消灯領域Ｒ_ＯＦＦと称する。配光パターン３１０は、点灯領域Ｒ_ＯＮと消灯領域Ｒ_ＯＦＦの組み合わせである。

【0075】

図１２の車両用灯具１において、前方車両に対するアンチグレアのために、前方車両の存在箇所を消灯領域Ｒ_ＯＦＦとする配光パターン３１０を形成する場合を考える。この場合、半導体光源１０の点消灯は、ブレード１００の周期運動と同期して切りかえられ、したがってこの動作もＰＷＭ調光の一種と捉えることができる。

【0076】

走査型光源１１の構成は図１２のそれに限定されない。たとえばブレード１００に代えて、ポリゴンミラーやガルバノミラーを用いてもよいし、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スキャンミラーを用いてもよい。また、モータに代えてアクチュエータを設け、ブレード１００の向きを変化させてもよい。

【0077】

あるいはブレード１００を固定し、あるいは省略して、半導体光源１０の光軸をアクチュエータによって移動させてもよい。あるいはブレード１００に代えて、電気光学素子を利用してもよい。たとえば電気光学素子は屈折率が電圧あるいは電流、温度等によって制御可能なレンズであってもよい。周期的にレンズの屈折率を変化させることにより、光を走査させてもよい。

【0078】

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】

【0079】

１…車両用灯具、２…バッテリ、４…スイッチ、６…プロセッサ、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、３２…コンバータコントローラ、３４…電流検出回路、３６…ヒステリシスコンパレータ、ＣＯＭＰ１…コンパレータ、３７…セレクタ、３８…ドライバ、Ｍ１…スイッチングトランジスタ、Ｄ１…ダイオード、Ｌ１…インダクタ、Ｃ１…入力キャパシタ、ＯＡ１…オペアンプ、Ｒ２１…第１抵抗、Ｒ２２…第２抵抗、Ｍ２１…第１トランジスタ、４０…周波数検出回路、４２…しきい値電圧調節回路、６０…変調器、６２…発振器、７０…変調器、９０…ＰＷＭ調光回路。

【産業上の利用可能性】

【0080】

本発明は照明等に利用できる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】