(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】
(24)【登録日】2022-11-21
(45)【発行日】2022-11-30
(54)【発明の名称】車両用灯具
(51)【国際特許分類】
H05B 45/52 20200101AFI20221122BHJP
H05B 47/21 20200101ALI20221122BHJP
H05B 45/397 20200101ALI20221122BHJP
【FI】
H05B45/52
H05B47/21
H05B45/397
(21)【出願番号】P 2018235159
(22)【出願日】2018-12-17
【審査請求日】2021-10-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000000136
【氏名又は名称】市光工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100145908
【氏名又は名称】中村 信雄
(74)【代理人】
【識別番号】100136711
【氏名又は名称】益頭 正一
(72)【発明者】
【氏名】三浦 和人
【審査官】坂口 達紀
(56)【参考文献】
【文献】特開2008-130989(JP,A)
【文献】特開2008-130377(JP,A)
【文献】特開2012-142118(JP,A)
【文献】特開2004-039290(JP,A)
【文献】特開2011-243669(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H05B 39/00-39/10
45/00-45/58
47/00-47/29
B60Q 1/00-1/56
H01L 33/00-33/46
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
直流電源に接続される車両用灯具であって、
第1光源と、
第2光源と、
前記第2光源と並列に接続された擬似負荷と、
前記第1光源に第1電流を供給する定電流電源と、
前記第1光源と前記第2光源とを並列に接続したものであって、且つ前記直流電源が前記第2光源及び前記擬似負荷の何れか一方に供給する第2電流の大きさを前記第1電流の大きさと同一にするカレントミラー回路と、
前記定電流電源と、前記直流電源との間に接続され、前記第1光源及び前記第2光源の点灯を制御するPWM制御回路と、
を備え、
前記PWM制御回路は、
前記第2光源の点灯周期に応じて、前記擬似負荷のオン時間を制御
し、
前記擬似負荷は、
擬似用スイッチング素子と、
前記擬似用スイッチング素子と直列に接続された擬似用抵抗と、を備える
車両用灯具。
【請求項2】
前記第1光源に並列に接続され、前記第1電流を迂回させるバイパス回路、
をさらに備え、
前記バイパス回路は、
第1スイッチング素子と、
前記第1スイッチング素子と直列に接続された抵抗負荷と、
を備え、
前記カレントミラー回路は、
コレクタが前記抵抗負荷と直列に接続され、エミッタがシャーシグランドに接続された第2スイッチング素子と、
コレクタが前記擬似負荷と直列に接続され、エミッタがシャーシグランドに接続された第3スイッチング素子と、
を備え、
前記第2スイッチング素子のコレクタとベースとが接続され、且つ前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子のそれぞれのベース同士が接続されたものであり、
前記PWM制御回路は、
前記第2光源に前記第2電流を供給する場合、前記第1スイッチング素子をオン状態に制御する、
請求項1に記載の車両用灯具。
【請求項3】
前記定電流電源は、
前記第1光源及び前記第2光源の何れかの点灯に応じた電流の大きさに前記第1電流の大きさを制御する、
請求項1又は2に記載の車両用灯具。
【請求項4】
前記第2光源は、
複数並列に設けられている、
請求項1~3の何れか一項に記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両用灯具に関する。
【背景技術】
【0002】
車両用灯具のうち半導体型光源を光源とするものは、従来から提案されている(例えば、特許文献1~3参照)。特許文献1~3に記載のような従来の半導体型光源は、基板に実装された複数のLEDチップが樹脂等の封止部材で覆われたものとして利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2004-039290号公報
【文献】特開2006-261160号公報
【文献】特開2017-069161号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、特許文献1に記載のような従来技術では、カレントミラー回路は定電圧電源を供給する電源装置が必要であり、抵抗駆動であるためカレントミラー回路の基準電流を大きくするには回路全体の消費電力も増加し、消費電力の増加に伴う発熱も増加する。また、特許文献2に記載のような従来技術では、光源同士が直列接続されているため、一部の光源をオンオフ制御することにより生じる過電流が他の一部の光源に流れることで回路素子に負担をかけて回路素子の短寿命又は破損に至る虞がある。また、特許文献3に記載のような従来技術では、光源の温度変化に対応できず、光源を個別に点滅制御又は調光制御することもできない。
【0005】
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、消費電力を抑制しつつ、高寿命化を図り、点滅又は調光制御を容易にすることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一側面である車両用灯具は、直流電源に接続される車両用灯具であって、第1光源と、第2光源と、前記第2光源と並列に接続された擬似負荷と、前記第1光源に第1電流を供給する定電流電源と、前記第1光源と前記第2光源とを並列に接続したものであって、且つ前記直流電源が前記第2光源及び前記擬似負荷の何れか一方に供給する第2電流の大きさを前記第1電流の大きさと同一にするカレントミラー回路と、前記定電流電源と、前記直流電源との間に接続され、前記第1光源及び前記第2光源の点灯を制御するPWM制御回路と、を備え、前記PWM制御回路は、前記第2光源の点灯周期に応じて、前記擬似負荷のオン時間を制御し、前記擬似負荷は、擬似用スイッチング素子と、前記擬似用スイッチング素子と直列に接続された擬似用抵抗と、を備える、ものである。
【0007】
また、本開示の一側面である車両用灯具においては、前記第1光源に並列に接続され、前記第1電流を迂回させるバイパス回路、をさらに備え、前記バイパス回路は、第1スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子と直列に接続された抵抗負荷と、を備え、前記カレントミラー回路は、コレクタが前記抵抗負荷と直列に接続され、エミッタがシャーシグランドに接続された第2スイッチング素子と、コレクタが前記擬似負荷と直列に接続され、エミッタがシャーシグランドに接続された第3スイッチング素子と、を備え、前記第2スイッチング素子のコレクタとベースとが接続され、且つ前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子のそれぞれのベース同士が接続されたものであり、前記PWM制御回路は、前記第2光源に前記第2電流を供給する場合、前記第1スイッチング素子をオン状態に制御する、ことが好ましい。
【0008】
また、本開示の一側面である車両用灯具においては、前記定電流電源は、前記第1光源及び前記第2光源の何れかの点灯に応じた電流の大きさに前記第1電流の大きさを制御する、ことが好ましい。
【0009】
また、本開示の一側面である車両用灯具においては、前記第2光源は、複数並列に設けられている、ことが好ましい。
【発明の効果】
【0010】
本開示の一側面によれば、消費電力を抑制しつつ、高寿命化を図り、点滅又は調光制御を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】本開示を適用した実施形態に係る車両用灯具の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本開示を適用した車両用灯具の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではない。
【0013】
図1は、本開示を適用した実施形態に係る車両用灯具の回路構成図である。車両用灯具は、第1光源1、第2光源21~23、擬似負荷31~33、定電流電源5、カレントミラー回路7及びPWM制御回路8等を備え、直流電源61,62と接続されることにより直流電源61,62から直流電力が供給され、第1光源1又は第2光源21~23が点灯可能である。なお、第2光源21~23の何れか1つを特定しない場合、第2光源2と称する。また、擬似負荷31~33の何れか1つを特定しない場合、擬似負荷3と称する。ただし、第2光源2及び擬似負荷3は、第2光源21及び第2光源21と並列に接続された擬似負荷31、第2光源22及び第2光源22と並列に接続された擬似負荷32並びに第2光源23及び第2光源23と並列に接続された擬似負荷33の何れか1つの組み合わせを意味するものとする。車両用灯具は、例えば、リアコンビネーションランプ等の機能を有するものである。
【0014】
定電流電源5は、直流電源62から直流電力が供給され、第1光源1に第1電流I1を供給するものである。第1光源1は、半導体発光素子D11が複数直列に接続され、複数の半導体発光素子D11のそれぞれにはコンデンサC11が並列に接続されている。半導体発光素子D11は、例えば、LED又はOEL(有機EL)を用いたOLED(有機発光ダイオード)等の自発光半導体光源である。なお、定電流電源5は、PWM制御機能又は電流可変機能を有している場合、第1電流I1の大きさを制御することができる。
【0015】
第1光源1にはバイパス回路9が並列に接続されている。バイパス回路9は、第1スイッチング素子Q1と、第1スイッチング素子Q1と直列に接続された抵抗負荷R1とを備え、第1光源1から第1電流I1を迂回させるものである。第1スイッチング素子Q1は、例えば、PチャネルのMOSFETから構成され、ソースが定電流電源5に接続され、ドレインが抵抗負荷R1に接続され、ゲートとドレインとの間にはコンデンサC1が接続されている。第1スイッチング素子Q1は、PWM制御回路8により制御される。PWM制御回路8により第1スイッチング素子Q1がオン状態に制御された場合、第1電流I1はバイパス回路9を経由するので第1光源1は消灯する。PWM制御回路8により第1スイッチング素子Q1がオフ状態に制御された場合、第1電流I1はバイパス回路9を経由しないので第1光源1は点灯する。
【0016】
一方、第2光源21~23のそれぞれは、一方が直流電源61のプラス端子に接続され、他方がカレントミラー回路7に接続されたものである。直流電源61は、第2光源21~23及び擬似負荷31~33の何れか一方に第2電流I2を供給するものであり、ダイオードD5が並列に設けられている。第2光源21は、半導体発光素子D21が複数直列に接続され、複数の半導体発光素子D21のそれぞれにはコンデンサC21が並列に接続されている。半導体発光素子D21は、例えば、半導体発光素子D11と同様に構成されている。第2光源22,23は、第2光源21と同様の回路構成である。つまり、第2光源22は、半導体発光素子D22と、半導体発光素子D22と並列に接続されたコンデンサC22とを備えている。また、第2光源23は、半導体発光素子D23と、半導体発光素子D23と並列に接続されたコンデンサC23とを備えている。
【0017】
直流電源61,62は、二次電池又はDCDCコンバータ等のような直流電流を供給可能な回路構成であり、車両用灯具の外側に設けられている。また、直流電源61は、車両用灯具に電力を供給するか否かを制御可能なスイッチS1が設けられている。スイッチS1がオン状態となれば、直流電源61は、車両用灯具に対してオン状態となり、第2光源21~23のそれぞれに第2電流I2を供給することができる。直流電源62も直流電源61と同様に機能するスイッチS2が設けられている。なお、スイッチS1,S2は、例えばソリッドステートリレーのような無接点の電子リレーから構成され、PWM制御回路8により制御されるものである。
【0018】
擬似負荷31~33のそれぞれは、第2光源21~23のそれぞれと並列に接続されたものである。擬似負荷31は、擬似用スイッチング素子Q31と、擬似用スイッチング素子Q31と直列に接続された擬似用抵抗R31と、擬似用コンデンサC31とを備え、第2光源21から第2電流I2を迂回させるものである。擬似用スイッチング素子Q31は、例えば、PチャネルのMOSFETから構成され、ソースが直流電源61のプラス端子に接続され、ドレインが擬似用抵抗R31に接続され、ゲートとドレインとの間には擬似用コンデンサC31が接続されている。擬似用スイッチング素子Q31は、PWM制御回路8により制御される。PWM制御回路8により擬似用スイッチング素子Q31がオン状態に制御された場合、第2電流I2は擬似負荷31を経由するので第2光源2は消灯する。PWM制御回路8により擬似用スイッチング素子Q31がオフ状態に制御された場合、第2電流I2は擬似負荷31を経由しないので第2光源2は点灯する。擬似負荷32,33は、擬似負荷31と同様の回路構成である。つまり、擬似負荷32は、擬似用スイッチング素子Q32と、擬似用抵抗R32と、擬似用コンデンサC32とを備え、擬似用スイッチング素子Q32がPWM制御回路8により制御される。また、擬似負荷33は、擬似用スイッチング素子Q33と、擬似用抵抗R33と、擬似用コンデンサC33とを備え、擬似用スイッチング素子Q33がPWM制御回路8により制御される。
【0019】
なお、擬似用抵抗R31~R33の何れか1つを特定しない場合、擬似用抵抗R3と称する。また、擬似用コンデンサC31~C33の何れか1つを特定しない場合、擬似用コンデンサC3と称する。また、擬似用スイッチング素子Q31~Q33の何れか1つを特定しない場合、擬似用スイッチング素子Q3と称する。また、コンデンサC21~C23の何れか1つを特定しない場合、コンデンサC2と称する。また、半導体発光素子D21~D23の何れか1つを特定しない場合、半導体発光素子D2と称する。ただし、擬似用抵抗R3、擬似用コンデンサC3及び擬似用スイッチング素子Q3は、擬似用抵抗R31、擬似用コンデンサC31及び擬似用スイッチング素子Q31の組み合わせ、擬似用抵抗R32、擬似用コンデンサC32及び擬似用スイッチング素子Q32の組み合わせ並びに擬似用抵抗R33、擬似用コンデンサC33及び擬似用スイッチング素子Q33の組み合わせの何れか1つの組み合わせを意味するものである。同様に、コンデンサC2及び半導体発光素子D2は、コンデンサC21及び半導体発光素子D21、コンデンサC22及び半導体発光素子D22並びにコンデンサC23及び半導体発光素子D23の何れか1つの組み合わせを意味するものである。
【0020】
カレントミラー回路7は、第1光源1と第2光源2とを並列に接続したものであって、且つ直流電源61が第2光源2及び擬似負荷3の何れか一方に供給する第2電流I2の大きさを第1電流I1の大きさと同一にするものである。具体的には、カレントミラー回路7は、第2スイッチング素子Q2及び第3スイッチング素子Q51~Q53を備えている。なお、第3スイッチング素子Q51~Q53の何れか1つを特定しない場合、第3スイッチング素子Q5と称する。第2スイッチング素子Q2は、NPNトランジスタから構成され、コレクタが抵抗負荷R1と直列に接続され、エミッタがシャーシグランドGNDに接続されている。第3スイッチング素子Q5は、NPNトランジスタから構成され、コレクタが擬似負荷3と直列に接続され、エミッタがシャーシグランドGNDに接続されている。
【0021】
カレントミラー回路7は、第2スイッチング素子Q2のコレクタとベースとが接続されるものであるが、
図1に示すように、第2スイッチング素子Q2のコレクタとベースとの間に、NPNトランジスタから構成される特性調整用スイッチング素子Q4を設けることにより特性調整用スイッチング素子Q4の利得により第2スイッチング素子Q2と第3スイッチング素子Q5との特性上の差異を埋め合わせることができる。具体的には、特性調整用スイッチング素子Q4は、ベースが抵抗負荷R1、半導体発光素子D11のカソードカソード端子及びコンデンサC11に接続され、コレクタが抵抗R2に接続され、エミッタが第2スイッチング素子Q2及び第3スイッチング素子Q5のベースに接続されている。なお、抵抗R2は、一方が特性調整用スイッチング素子Q4のコレクタに接続され、他方が直流電源61のプラス端子に接続されている。また、カレントミラー回路7は、第2スイッチング素子Q2及び第3スイッチング素子Q5のそれぞれのベース同士が接続されたものであり、少なくとも、第2スイッチング素子Q2及び第3スイッチング素子Q5のそれぞれの温度特性は同一範囲にあるものが好ましい。なお、第3スイッチング素子Q51~Q53のそれぞれは、ベース同士が接続され、エミッタが共にシャーシグランドGNDに接続されている。このような回路構成により、カレントミラー回路7は、第2スイッチング素子Q2及び第3スイッチング素子Q5がオン状態になれば、第2電流I2の大きさを第1電流I1の大きさと同一にする。なお、
図1においては、第2光源21~23のそれぞれが複数並列に設けられている。
【0022】
PWM制御回路8は、定電流電源5と、直流電源61との間に接続され、点灯信号に基づき、第1光源1及び第2光源2の点灯を制御するものである。PWM制御回路8の点灯信号の入力側の一部にはダイオードD6が設けられている。点灯信号は矩形波等の各種信号により実現されるものである。具体的には、PWM制御回路8は、第2光源2の点灯周期に応じて、擬似負荷3のオン時間を制御するものである。つまり、PWM制御回路8が、第2光源2の点灯周期に応じて、擬似用スイッチング素子Q3のオンオフデューティー比を制御する。よって、第2光源2の点滅制御又は調光制御が可能となる。したがって、第2光源2の明るさは、第2光源2に流す第2電流I2の大きさである電流値と、第2電流I2を流す時間との割合により決定される。ただし、擬似負荷3の印加電圧<第2光源2の最大消灯電圧となるように、擬似負荷3の擬似用抵抗R3の定数を設定する。また、擬似用スイッチング素子Q3のオン/オフ速度及び擬似負荷3全体の電圧変動を抑制することでノイズ発生を低減可能である。
【0023】
また、PWM制御回路8は、第2光源2に第2電流I2を供給する場合、第1スイッチング素子Q1をオン状態に制御するものである。つまり、第1スイッチング素子Q1がオン状態であれば、第1光源1には第1電流I1は流れずに、第1電流I1は抵抗負荷R1及び抵抗負荷R1にベースが接続された特性調整用スイッチング素子Q4に流れる。よって、第1電流I1がカレントミラー回路7の第2スイッチング素子Q2及び擬似用スイッチング素子Q3をオン状態にさせる大きさであれば、直流電源61がオン状態となることで、第2光源21~23のそれぞれに第2電流I2を第1電流I1と同じ大きさで流すことができる。つまり、第1光源1を点灯させずに第2光源2を点灯させることができる。
【0024】
なお、第1光源1だけを点灯する場合、定電流電源5を動作させ、直流電源61から第2光源2には第2電流I2の供給を停止させればよい。具体的には、PWM制御回路8は、第1スイッチング素子Q1をオフ状態に制御することで、定電流電源5から供給される第1電流I1をバイパス回路9ではなく第1光源1に流す。よって、第1光源1に第1電流I1が流れることにより第1光源1は点灯し、さらに、第1電流I1は、特性調整用スイッチング素子Q4を介して、第2スイッチング素子Q2及び第3スイッチング素子Q5のベースに流れる。このような回路接続状態で、直流電源61がオン状態となれば、カレントミラー回路7により、第2光源21~23には第2電流I2が第1電流I1と同じ大きさで流れる。つまり、第1光源1の点灯中に第2光源2を点灯させるには、直流電源61をオン状態に制御すればよい。
【0025】
上記の説明から、定電流電源5は、カスタム品で作る必要がなくなる。よって、第2光源2の最大電流に応じて標準品の定電流電源5を流用すればよい。また、第2光源21~23のそれぞれは、PWM制御により個別に調光を行うことができる。また、第1光源1を使用しないときには定電流電源5から供給される第1電流I1の出力先を第1光源1からバイパス回路9に切り替えることで、第1光源1の消費電力を発生させないので、全体としての消費電力を抑制させることができる。また、定電流電源5がPWM制御機能等のように第1電流I1の大きさを制御できる回路構成であれば、第1光源1及び第2光源2のそれぞれに適した電流の大きさに第1電流I1の大きさを制御できるので、全体としての消費電力を抑制し、さらには第2光源2の用途を広げることができる。例えば、車両等灯具をリアコンビネーションランプ等の機能だけでなく、より光量の要求されるヘッドランプの機能にも拡張させることができる。
【0026】
以上の説明から、本実施形態において、カレントミラー回路7は、第2電流I2の大きさが定電流電源5から供給される第1電流I1の大きさと同一にされる。また、カレントミラー回路7を介して、第1光源1と第2光源2とが並列に接続され、第2光源2の点灯周期に応じて、第2光源2と並列に接続された擬似負荷3のオン時間が制御される。よって、第1電流I1が定電流電源5から供給されるため、定電圧電源が不要であり、抵抗駆動ではないため回路全体の消費電力の抑制と、消費電力に伴う発熱の抑制とを実現できる。また、第1光源1と第2光源2とは並列に接続されているため、一方がオンオフ制御されて過電流が発生したとしても、他方に負担をかけて短寿命又は破損に至る虞はない。また、第2光源2と並列に接続された擬似負荷3のオン時間により第2光源2を点灯周期に応じて点灯させることができる。よって、第2光源2の温度変化に対応でき、第2光源2の点滅制御又は調光制御をすることもできる。したがって、消費電力を抑制しつつ、高寿命化を図り、点滅又は調光制御を容易にすることができる。
【0027】
また、本実施形態において、第2光源2に第2電流I2が供給される場合、第1スイッチング素子Q1がオン状態に制御される。第1スイッチング素子Q1がオン状態に制御されれば、バイパス回路9に第1電流I1が流れるため、第1光源1を消灯させると共に、カレントミラー回路7の第2スイッチング素子Q2及び第3スイッチング素子Q5をオン状態に制御することができる。したがって、第2光源2に第2電流I2を流すことができるので、第1光源1を点灯させずに第2光源2を点灯させることができる。
【0028】
また、本実施形態において、第1光源1及び第2光源2の何れかの点灯に応じた電流の大きさに第1電流I1の大きさが制御される。よって、第1電流I1の大きさは、第1光源1を点灯させるときには第1光源1に適したものとなり、第2光源2を点灯させるときには第2光源2に適したものとなるため、第1電流I1が不要なほど大きなものとはならない。したがって、回路全体の消費電力を抑制でき、その消費電力に伴う発熱も抑制することができる。
【0029】
また、本実施形態において、第2光源2が複数並列に設けられている。第2光源2には擬似負荷3が並列に接続され、擬似負荷3はカレントミラー回路7に接続されているので、第2光源21~23のそれぞれには同一の第2電流I2を流すことができる。したがって、第2光源21~23を順次点灯させていくようなシーケンシャルターンを実現することができる。また、第2光源2同士は並列に接続されているため、一方がオンオフ制御されて過電流が発生したとしても、他方に負担をかけて短寿命又は破損に至る虞はない。
【0030】
以上、本開示を適用した車両用灯具を実施形態に基づいて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。
【0031】
また、例えば、カレントミラー回路7は1段構成とした一例について説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、第2スイッチング素子Q2及び第3スイッチング素子Q5を多段構成にしてもよい。
【0032】
また、例えば、カレントミラー回路7と並列に第2光源2が3つ接続されている回路構成の一例について説明したが、第2光源2は4つ以上がカレントミラー回路7に並列に接続されている回路構成であってもよい。
【符号の説明】
【0033】
1 第1光源
2,21,22,23 第2光源
3,31,32,33 擬似負荷
5 定電流電源
61,62 直流電源
7 カレントミラー回路
8 PWM制御回路
9 バイパス回路
I1 第1電流
I2 第2電流
D11,D2,D21,D22,D23 半導体発光素子
D5,D6 ダイオード
C1,C11,C2,C21,C22,C23 コンデンサ
C3,C31,C32,C33 擬似用コンデンサ
R1 抵抗負荷
R2 抵抗
R3,R31,R32,R33 擬似用抵抗
Q1 第1スイッチング素子
Q2 第2スイッチング素子
Q3,Q31,Q32,Q33 擬似用スイッチング素子
Q4 特性調整用スイッチング素子
Q5,Q51,Q52,Q53 第3スイッチング素子
GND シャーシグランド
S1,S2 スイッチ