(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】2022-12-12
(45)【発行日】2022-12-20
(54)【発明の名称】点灯回路および車両用灯具
(51)【国際特許分類】
H05B 45/58 20200101AFI20221213BHJP
H05B 45/10 20200101ALI20221213BHJP
H05B 45/325 20200101ALI20221213BHJP
H05B 45/3725 20200101ALI20221213BHJP
H05B 45/345 20200101ALI20221213BHJP
B60Q 11/00 20060101ALI20221213BHJP
B60Q 1/00 20060101ALI20221213BHJP
【FI】
H05B45/58
H05B45/10
H05B45/325
H05B45/3725
H05B45/345
B60Q11/00 610A
B60Q1/00 C
(21)【出願番号】P 2020509836
(86)(22)【出願日】2019-03-11
(86)【国際出願番号】 JP2019009782
(87)【国際公開番号】W WO2019188217
(87)【国際公開日】2019-10-03
【審査請求日】2021-12-15
(31)【優先権主張番号】P 2018061346
(32)【優先日】2018-03-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】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
【氏名又は名称】森下 賢樹
(74)【代理人】
【識別番号】100109047
【氏名又は名称】村田 雄祐
(74)【代理人】
【識別番号】100109081
【氏名又は名称】三木 友由
(72)【発明者】
【氏名】太田 真司
【審査官】安食 泰秀
(56)【参考文献】
【文献】特開2013-219963(JP,A)
【文献】特開2012-134549(JP,A)
【文献】特開2018-037237(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H05B 45/58
H05B 45/10
H05B 45/325
H05B 45/3725
H05B 45/345
B60Q 11/00
B60Q 1/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体発光デバイスを含む光源の点灯回路であって、
前記光源に流れる駆動電流をオン、オフすることにより前記光源の点灯、消灯を制御する駆動回路と、
前記光源の両端間電圧をしきい値と比較し、
前記光源の両端間電圧が所定のしきい値より低いときに消灯状態、前記光源の両端間電圧が前記しきい値より高いときに点灯状態と判定する判定回路と、
前記光源と並列に設けられた第1抵抗と、
を備えることを特徴とする点灯回路。
【請求項2】
前記判定回路は、前記光源の両端間電圧を分圧する第2抵抗および第3抵抗を含み、分圧後の電圧にもとづいて前記光源の点消灯を判定し、
前記第1抵抗の抵抗値は、前記第2抵抗と前記第3抵抗の抵抗値の合計よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の点灯回路。
【請求項3】
前記第1抵抗は、第2抵抗要素と第3抵抗要素の直列接続であり、
前記判定回路は、前記第2抵抗要素と前記第3抵抗要素の接続ノードの電圧にもとづいて前記光源の点消灯を判定することを特徴とする請求項1に記載の点灯回路。
【請求項4】
前記第1抵抗の抵抗値は、前記光源の消灯状態において前記光源に日光が入射したときに、前記光源の両端間電圧が前記しきい値の1/2倍より低くなるように定められ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】
光源と、
前記光源を駆動する請求項1から4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灯具に関する。
【背景技術】
【0002】
図1は、車両用灯具のブロック図である。車両用灯具100Rは、光源102と、点灯回路200Rを備える。光源102は、LED(発光ダイオード)やLD(レーザダイオード)、有機ELなどの半導体発光素子である。点灯回路200Rは、光源102に駆動電流I
LEDを供給し、光源102を所望の輝度で発光させる。
【0003】
点灯回路200Rは、駆動回路210および制御回路220を備える。駆動回路210は、光源102に駆動電流ILEDを供給する。制御回路220は、光源102の点消灯を指示する制御信号S1を生成する。たとえば制御信号S1のハイは光源102の点灯に、制御信号S1のローは光源102の消灯に対応する。
【0004】
駆動回路210は、制御信号S1に応じて、駆動電流ILEDの供給(オン)、遮断(オフ)を切り替える。
【0005】
制御回路220は、光源102が正常に点灯しているか否かを判定する異常検出機能を備える。この異常検出には、光源102のI-V(電流電圧特性)が利用される。具体的には、光源102の点灯状態において、光源102に駆動電流ILEDが流れると、その両端間には、物性値として決まる電圧降下(順方向電圧)VFが発生する。駆動電流ILEDがゼロになると、光源102の両端間の電圧はゼロとなる。したがって、順方向電圧VFより低いしきい値VTHを規定し、光源102の両端間電圧をしきい値VTHと比較することにより、光源102の点消灯状態を判定できる。制御回路220は、自らが指示した点消灯状態(制御信号S1)と、判定した点消灯状態と比較し、それらが不一致の場合には、異常状態と判定できる。具体的には、光源102の点灯を指示しているにもかかわらず、光源102の両端間電圧VLEDがしきい値VTHより低いときには、異常状態と判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明者は、
図1の車両用灯具100Rについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。光源102の消灯状態において、光源102に強い光が入射すると、光源102がフォトダイオードのように振る舞い、光電効果によって起電力が発生する。この起電力がしきい値電圧V
THを超えると、実際には消灯状態であるにもかかわらず、制御回路220は、点灯状態と誤判定し、ひいては異常状態と誤判定されてしまう。
【0008】
なお、このような問題は、光源102と並列なバイパススイッチを備え、バイパススイッチのオン、オフに応じて光源102の点消灯を制御するバイパス方式の点灯回路では生じない。なぜならバイパス方式では、光源102を消灯させるときにバイパススイッチがオンとなり、バイパススイッチにより光源102の両端間がショートされるため、光源に強い光が入射したとしても、バイパススイッチによって両端間電圧がクランプされるからである。
【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、光源の点消灯の誤判定を抑制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、光源に流れる駆動電流をオン、オフすることにより光源の点灯、消灯を制御する駆動回路と、光源の両端間電圧をしきい値と比較し、比較結果に応じて光源の点消灯を判定する判定回路と、光源と並列に設けられた第1抵抗と、を備える。
【0011】
本発明の別の態様は、車両用灯具に関する。車両用灯具は、光源と、光源を駆動する上述のいずれかの点灯回路と、を備えてもよい。
【0012】
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】
【0013】
本発明のある態様によれば、光源の点消灯状態の誤判定を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図2】実施の形態に係る点灯回路を備える車両用灯具のブロック図である。
【
図3】フォトダイオードのI-V特性を示す図である。
【
図4】
図4(a)~(c)は、判定回路の構成例を示す回路図である。
【
図5】
図5(a)、(b)は、駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
(実施の形態の概要)
本明細書に開示される一実施の形態は、光源の点灯回路に関する。点灯回路は、光源に流れる駆動電流をオン、オフすることにより光源の点灯、消灯を制御する駆動回路と、光源の両端間電圧をしきい値と比較し、比較結果に応じて光源の点消灯を判定する判定回路と、光源と並列に設けられた第1抵抗と、を備える。
【0016】
これによると、光源の消灯状態において、日光などの強い光が入射した際に、光電効果によって光源に逆向きに流れる電流を第1抵抗に逃がすことができる。これにより、光源の消灯状態では光源の両端間電圧をしきい値より低く維持でき、点消灯の誤判定、ひいては異常の誤検出を防止できる。
【0017】
判定回路は、光源の両端間電圧を分圧する第2抵抗および第3抵抗を含み、分圧後の電圧にもとづいて光源の点消灯を判定してもよい。第1抵抗の抵抗値は、第2抵抗と第3抵抗の抵抗値の合計よりも低くてもよい。
【0018】
第1抵抗は、第2抵抗要素と第3抵抗要素の直列接続であってもよい。判定回路は、第2抵抗要素と第3抵抗要素の接続ノードの電圧にもとづいて光源の点消灯を判定してもよい。第2抵抗要素と第3抵抗要素からなる分圧回路の抵抗値を十分に低く設定することにより、分圧回路を第1抵抗として機能させることができる。
【0019】
第1抵抗の抵抗値は、光源の消灯状態において光源に日光が入射したときに、光源の両端間電圧がしきい値の1/2倍より低く、より好ましくは1/5倍より低くなるように定められてもよい。
【0020】
(実施の形態)
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
図2は、実施の形態に係る点灯回路200を備える車両用灯具100のブロック図である。車両用灯具100は、光源102と、光源102の点消灯および輝度を制御する点灯回路200と、を備える。光源102は典型的にはLEDであるが、LDや有機ELなどのその他の半導体発光デバイスであってもよい。
【0026】
点灯回路200は、駆動回路210および制御回路220を備える。駆動回路210は、制御回路220から供給される制御信号S1に応じて光源102に流れる駆動電流ILEDをオン、オフすることにより光源102の点灯、消灯を制御する。また駆動回路210は、駆動電流ILEDをアナログ的に変化することにより、光源102の輝度を制御可能であってもよい。制御信号S1にもとづく光源102のオン、オフの切替は、長い時間スケールで発生してもよいし、PWM調光のように短い周期で発生してもよい。
【0027】
制御回路220は、コントローラ222および判定回路224を含む。コントローラ222は、駆動回路210に対して制御信号S1を供給する。判定回路224は、光源102の両端間電圧VLEDをしきい値VTHと比較し、比較結果に応じて光源102の点消灯を判定する。具体的には判定回路224は、VLED>VTHのとき点灯、VLED<VTHのとき消灯と判定する。
【0028】
第1抵抗R1は、光源102と並列に設けられる。第1抵抗R1の抵抗値は、光源102の消灯状態において、光源102に強い光が入射したときに光源102の両端間電圧VLED’がしきい値VTHより低くなるように定められる。たとえば光源102の点灯状態における両端間電圧VLEDがVF=3V、しきい値VTHはVF/2=1.5Vであるとする。光源102に強い光が入射したときに光源102の両端間電圧VLED’は、1.5Vより低くなるように、第1抵抗R1の抵抗値が定められる。
【0029】
ここでは、強い光が入射した光源102の特性が、フォトダイオードと同じであるとする。
図3は、フォトダイオードのI-V特性を示す図である。入射強度がゼロの状態では、フォトダイオードのI-V特性は実線に示すようにLEDのそれと同様である。フォトダイオードに光が入射すると、I-V特性が負側にシフトし、シフト量は光量に依存する。光入射時にフォトダイオードの両端間が開放されているとき、その両端間には、開放電圧V
OCが生ずる。光入射時にフォトダイオードの両端間が低インピーダンスで短絡されているとき、フォトダイオードは電流源として振る舞い、逆方向に電流I
SCが流れる。電流I
SCは入射光量に実質的に比例する。
【0030】
図2に戻る。光源102に光が入射したときの電流I
SCが、抵抗R1に流れることにより電位差V
LED’が発生する。
V
LED’=I
SC×R1
【0031】
車両用灯具100の使用において想定される最大入射光量が入射したときの電流をISC(MAX)とする。このとき、第1抵抗R1の抵抗値は、以下の関係を満たすように規定すればよい。
VLED’=R1×ISC(MAX)<VTH
これを変形すると、
R1<VTH/ISC(MAX)
を得る。なお、素子ばらつきや光量のばらつきなどを考慮すると、VLED’は、しきい値VTHの1/2より低いことが好ましく、より好ましくは1/5より低く、さらに好ましくは1/10倍程度としてもよい。一例としてVTH=1.5Vに対して、VLED’=0.2V程度としてもよい。ISC(MAX)=200μAとすると、R1=1kΩとなる。
【0032】
以上が車両用灯具100の構成である。続いてその動作を説明する。
【0033】
(点灯指示、正常状態、光入射なし)
駆動電流ILEDは、光源102に供給され、VLED=VF>VTHとなる。判定回路224は、光源102を点灯状態と正しく判定できる。なおVF=3Vとすると、1kΩの第1抵抗R1には3mAの電流が流れる。ILED=600mAとすると、0.5%が第1抵抗R1に流れ、消費される。
【0034】
(消灯指示、正常状態、光入射なし)
駆動回路210は駆動電流ILEDをゼロとする。このとき光源102の両端間電圧VLEDはゼロとなり、VLED<VTHとなる。判定回路224は、光源102を消灯状態と正しく判定できる。
【0035】
(点灯指示、異常状態、光入射なし)
光源102の両端間のショートが生ずると、光源102の両端間電圧VLEDは実質的にゼロとなり、VLED<VTHとなる。したがって判定回路224は、光源102を消灯状態と正しく判定できる。なお、点灯指示であるにも関わらず、消灯状態と判定されているため、判定回路224は、異常状態を正しく検出できる。
【0036】
(消灯指示、正常状態、光入射あり)
光入射によって光源102に逆方向の電流ISCが流れる。逆方向の電流ISCは、第1抵抗R1に流れ込み、光源102の両端間電圧VLED’はISC×R1となる。このときの電圧VLED’はしきい値VTHより低いことが保証されるから、判定回路224は、消灯状態と正しく判定できる。
【0037】
以上が車両用灯具100の動作である。車両用灯具100によれば、点消灯の誤判定、ひいては異常の誤検出を防止できる。
【0038】
本発明は、
図2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、方法に及ぶものであり、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や実施例を説明する。
【0039】
図4(a)~(c)は、判定回路224の構成例を示す回路図である。駆動回路210は電流源として示す。判定回路224は、光源102の両端間電圧V
LEDを分圧する第2抵抗R2および第3抵抗R3を含み、分圧後の電圧V
DETにもとづいて光源102の点消灯を判定する。V
DET=R3/(R2+R3)×V
LEDが成り立つ。電圧コンパレータ226は、検出電圧V
DETを、分圧比R3/(R2+R3)でスケーリングしたしきい値V
TH’(=R3/(R2+R3)×V
TH)と比較し、V
DET<V
TH’のとき光源102を消灯状態と判定する。
【0040】
図4(b)は、
図4(a)の電圧コンパレータ226を、A/Dコンバータ228とデジタルコンパレータ230に置換したものである。A/Dコンバータ228は、分圧後の電圧V
DETをデジタル値に変換する。デジタルコンパレータ230は、A/Dコンバータ228の出力であるデジタル値D
DETを、しきい値V
TH’に相当するデジタル値D
TH’と比較する。
【0041】
図4(a)、(b)において、第2抵抗R2、第3抵抗R3は無駄な消費電力を生じさせないように、第1抵抗R1より十分に高く定められる。言い換えれば第1抵抗R1の抵抗値は、第2抵抗R2と第3抵抗R3の抵抗値の合計よりも低い。典型的にはR2+R3は、数十kΩから数百kΩのオーダーである。
【0042】
図4(c)では、分圧用の抵抗R2,R3が、第1抵抗R1と兼用される。具体的には、第1抵抗R1は、R2に対応する第2抵抗要素R12と第3抵抗要素R13の直列接続である。判定回路224は、第2抵抗要素R12と第3抵抗要素R13の接続ノードの電圧V
DETにもとづいて光源102の点消灯を判定する。判定回路224は、
図4(a)のように電圧コンパレータを含んでもよいし、
図4(b)のようにA/Dコンバータとデジタルコンパレータを含んでもよい。
図4(c)では、(R12+R13)<V
TH/I
SC(MAX)を満たすように抵抗値が設計される。
【0043】
図5(a)、(b)は、駆動回路210の構成例を示すブロック図である。
図5(a)の駆動回路210Aは、スイッチングコンバータを含む。コントローラ222Aは、点灯指示の状態において、光源102に流れる電流I
LEDが目標値I
REFに近づくように、駆動回路210Aを定電流制御する。
【0044】
図5(b)の駆動回路210Bは、スイッチングコンバータ212および定電流源214を含む。定電流源214は、点灯指示の状態において、光源102に流れる電流量を、目標量I
REFに安定化する。コントローラ222は点灯指示の状態において、光源102と定電流源214の両端間に駆動電圧V
OUTを発生する。コントローラ222Bは、駆動電圧V
OUTが所定の目標値に近づくように、あるいは定電流源214の両端間電圧が所定の目標値に近づくように、あるいは定電流源214の両端間電圧が所定の下限電圧を下回らないように、スイッチングコンバータ212をフィードバック制御する。なお、
図5(b)では定電流源214が光源102のカソード側であるが、定電流源214をアノード側に設けてもよい。
【0045】
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。
【産業上の利用可能性】
【0046】
本発明は、自動車などに用いられる灯具に関する。
【符号の説明】
【0047】
100 車両用灯具
102 光源
200 点灯回路
210 駆動回路
212 スイッチングコンバータ
214 定電流源
220 制御回路
222 コントローラ
224 判定回路
226 電圧コンパレータ
228 A/Dコンバータ
230 デジタルコンパレータ
R1 第1抵抗
R2 第2抵抗
R3 第3抵抗
R12 第2抵抗要素
R13 第3抵抗要素