ホーム > 特許ランキング > テスラ，インコーポレイテッド
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-25
(54)【発明の名称】ＬＥＤヘッドライトアセンブリおよび制御
(51)【国際特許分類】
H05B 45/48 20200101AFI20230718BHJP
H05B 47/155 20200101ALI20230718BHJP
H05B 47/16 20200101ALI20230718BHJP
【ＦＩ】
H05B45/48
H05B47/155
H05B47/16
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022579937
(86)(22)【出願日】2021-06-23
(85)【翻訳文提出日】2023-02-20
(86)【国際出願番号】 US2021038658
(87)【国際公開番号】W WO2021262835
(87)【国際公開日】2021-12-30
(31)【優先権主張番号】63/043,467
(32)【優先日】2020-06-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】510192916
【氏名又は名称】テスラ，インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000659
【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ハーベイ，ロス
【テーマコード（参考）】
3K273
【Ｆターム（参考）】
3K273AA02
3K273BA23
3K273BA24
3K273CA02
3K273CA12
3K273FA03
3K273FA08
3K273FA14
3K273FA22
3K273FA26
3K273FA31
3K273FA40
3K273GA28
3K273GA29
3K273PA07
3K273QA20
3K273QA21
3K273TA03
3K273TA09
3K273TA15
3K273TA32
3K273TA33
3K273TA37
3K273TA39
3K273TA49
3K273UA02
(57)【要約】
本開示は、屈曲照明などの高度な機能を可能にしながら、より少ない部品、電気、および電力を必要とするＬＥＤヘッドライトトポロジおよびマトリックスを作成、使用、および制御するための方法およびシステムを含む。開示された方法およびシステムは、ＬＥＤおよび他のヘッドライトトポロジのための制御システムを含む、より小型の電気システムの使用を可能にすることができる。開示された方法およびシステムはまた、他の方法の中でもとりわけ画素ペアリングおよび時間多重化を利用して、電気的な流れを管理して、所与の時間に回路上で必要とされる電力を最小限に抑え、したがって、ＬＥＤヘッドライトトポロジを作成するために必要な材料の量、ならびにＬＥＤヘッドライトトポロジを作成、使用、および制御するための関連する方法およびシステムを削減することができる。
【選択図】図１Ｂ
【選択図】図１Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両内の発光ダイオード（ＬＥＤ）を制御するためのシステムであって、第１のＬＥＤドライバ回路への電流、電圧、または電力を制御するように構成された電子制御ユニット（ＥＣＵ）と、
前記第１のＬＥＤドライバ回路に電気的に接続された１つまたは複数のＬＥＤと、
前記ＥＣＵに接続され、１つまたは複数の第１のＬＥＤ機能を形成するために、前記１つまたは複数の第１のＬＥＤを電気的にバイパスするように構成された第１の分流器と、を含むシステム。
【請求項2】
前記第１のＬＥＤドライバ回路に電気的に接続された１つまたは複数の第２のＬＥＤと、前記ＥＣＵに接続され、１つまたは複数の第２のＬＥＤ機能を形成するために、前記１つまたは複数の第２のＬＥＤを電気的にバイパスするように構成された第２の分流器と、をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記第１の分流器が、時分割多重化、角度領域多重化、またはボルト－秒分析を使用して制御され、前記１つまたは複数の第１のＬＥＤをバイパスする、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記第２の分流器が、時分割多重化、角度領域多重化、またはボルト－秒分析を使用して制御され、前記１つまたは複数の第２のＬＥＤをバイパスする、請求項２に記載のシステム。
【請求項5】
前記ＥＣＵが、前記１つまたは複数の第１のＬＥＤおよび前記１つまたは複数の第２のＬＥＤの第１の分流器に供給される総電力が所定のしきい値に達するのを防止するように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項6】
前記１つまたは複数の第１のＬＥＤが、独立して照明され得る複数のＬＥＤを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項7】
前記ＥＣＵが、前記ヘッドライトアセンブリ内のＬＥＤの組を照明するための様々なプロファイルを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項8】
プロファイルが、ハイビーム、ロービームスポット、ロービームワイド、デイタイムランニングライト、およびターンライトプロファイルからなる群から選択されるプロファイルを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
車両内の発光ダイオード（ＬＥＤ）マトリックスを制御する方法であって、前記車両内の１組のＬＥＤを起動するための信号を受信するステップと、
１組のＬＥＤに電力を供給するために第１のＬＥＤドライバ回路を起動するステップと、
前記１組のＬＥＤ内の１つまたは複数のＬＥＤに接続された第１の分流器を制御して、前記１組のＬＥＤ内の１つまたは複数のＬＥＤを電気的にバイパスするステップと、を含む、方法。
【請求項10】
前記第１のＬＥＤドライバ回路によって消費される前記電力を監視するステップと、前記電力消費が所定のしきい値を上回る場合に前記１つまたは複数のＬＥＤをバイパスするステップとをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記第１のＬＥＤドライバ回路を起動するステップが、ＬＥＤ照明プロファイルを読み取って、前記第１の分流器でどのＬＥＤをバイパスするべきかを決定するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項12】
前記プロファイルが、ハイビーム、ロービームスポット、ロービームワイド、デイタイムランニングライト、またはターンからなる前記群から選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項13】
前記第１の分流器を制御するステップが、前記第１の分流器の時分割多重化、角度領域多重化、またはボルト－秒分析を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項14】
車両ヘッドライトアセンブリ内の発光ダイオード（ＬＥＤ）マトリックスを制御する方法であって、ＬＥＤドライバによって給電される前記ＬＥＤマトリックスの第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤを識別するステップと、
前記第１のＬＥＤと前記第２のＬＥＤをペアリングするステップであって、ＬＥＤの前記ペアリングの総強度が前記ＬＥＤドライバによって給電される任意の個々の画素の最大強度を下回るステップと、
前記ＬＥＤドライバが出力するボルト－秒数のしきい値を決定するステップと、
前記しきい値を下回る前記ＬＥＤドライバから前記ボルト－秒数を出力するステップと、を含む方法。
【請求項15】
前記ＬＥＤドライバに関連付ける１組のＬＥＤ機能を決定するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記１組のＬＥＤ機能を前記ＬＥＤドライバに関連付けるステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記１組のＬＥＤ機能が、次のＬＥＤ光プロファイル、すなわちハイビーム、ロービームスポット、ロービームワイド、デイタイムランニングライト、またはターン信号プロファイルのうちの１つを含むＬＥＤ光プロファイルに関連付けられ得る、請求項１５に記載の方法。
【請求項18】
前記ボルト－秒を出力するステップが、時分割多重化、角度領域多重化、またはボルト－秒分析の任意の組み合わせを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願の相互参照］
本出願は、その全内容が参照により本明細書に援用される、２０２０年６月２４日に出願された「ＬＥＤ ＨＥＡＤＬＩＧＨＴ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬ」と題する米国仮特許出願第６３／０４３４６７号に対する優先権を主張する。
本出願は、その全内容が参照により本明細書に援用される、２０２０年６月２４日に出願された「ＬＥＤ ＨＥＡＤＬＩＧＨＴ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬ」と題する米国仮特許出願第６３／０４３４６７号に対する優先権を主張する。
【0002】
本開示は、車両ヘッドライトの設計に関し、より具体的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）ヘッドライトのトポロジおよびマトリックス管理に関する。
【背景技術】
【0003】
一部の車両は、発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成されたヘッドライト設計を使用する。自動車用ヘッドライトにおけるＬＥＤ機能は、様々なヘッドライト設定に関連する様々なＬＥＤ起動パターンおよび輝度レベルを含むことができる。例えば、ＬＥＤ機能は、ロービームスポット、ロービームワイド、ハイビーム、ターン、およびデイタイムランニングランプ（ＤＲＬ）を含むことができるが、これらに限定されない。ＬＥＤ機能のロービームスポットは、車両から比較的近い距離を照明するように設計することができるが、主に１つのスポットまたは車両の直前の領域に焦点が合わせられる。ＬＥＤ機能のロービームワイドは、車両から比較的近い距離を照明するように設計することができるが、車両の側面にライトを投射するようにライトから円錐状に射出するように分散させることができる。したがって、ヘッドライトは、ロービームワイドにおいて、ロービームスポットと比較してより広いパターンで光を分散させる。ＬＥＤ機能のハイビームは、車両から比較的遠い距離を照明するように設計することができ、運転者が暗闇でより遠くを見ることを可能にする。ＬＥＤ機能のターンは、運転者が方向転換しようとしていることを対向車に合図するために使用することができる。デイタイムランニングランプは、運転者が近くの領域を照明するためにライトが必要でない場合でも、他の車両および車外の人々に対する車の視認性を高めるために使用することができる。
【0004】
他のＬＥＤ機能は、ライトビームがターンおよびコーナの周りに照明を提供することを目的とする場合、屈曲照明などの高度な機能を含むことができる。例えば、ＬＥＤ機能は、ＬＥＤから光を出力して、車両がターンしている角度に光を向けるように設計されてもよい。
【0005】
図１Ａに示すように、いくつかの現在の自動車用ヘッドライト設計は、複数のＬＥＤを使用し、各ＬＥＤは、接続されたＬＥＤを起動および停止するために使用される個々のドライバ回路に接続される。図１Ａに示す実装形態では、各ドライバ回路は個々のＬＥＤに接続され、個々のＬＥＤはアースに接続されている。ドライバ回路を起動すると、単一のＬＥＤが起動する。このようにして接続されたいくつかのＬＥＤは、車両内の運転者が夜間に長距離を見ることを可能にするハイビームフロントヘッドライトを提供するために車両内で使用することができる。あるいは、ヘッドランプ内のいくつかのＬＥＤがロービームの一部として使用されてもよい。自動車照明アセンブリ内の他のＬＥＤは、デイタイムランニングライトとして使用することができる。
【0006】
いくつかの発光ダイオード（ＬＥＤ）ベースのヘッドライト設計では、個々のＬＥＤ機能が並列に配置され、別個のＬＥＤドライバによって独立して駆動されるが、これは各ＬＥＤストリングに対して単一のＬＥＤドライバが必要であることを意味する。この並列設計は、各ＬＥＤストリングがＬＥＤドライバを駆動するのに十分な電力を必要とする可能性があるため、費用効果が低く、システム効率の低下につながる可能性がある。例えば、より多くの電力が光よりも熱に変換され得、電気エネルギーを光に変換する効率が低下する。
【発明の概要】
【0007】
一実施形態は、車両内の発光ダイオード（ＬＥＤ）を制御するためのシステムである。この実施形態は、第１のＬＥＤドライバ回路への電流、電圧、または電力を制御するように構成された電子制御ユニット（ＥＣＵ）と、第１のＬＥＤドライバ回路に電気的に接続された１つまたは複数のＬＥＤと、ＥＣＵに接続され、１つまたは複数の第１のＬＥＤを電気的にバイパスして、１つまたは複数の第１のＬＥＤ機能を形成するように構成された第１の分流器と、を含む。システムは、第１のＬＥＤドライバ回路に電気的に接続された１つまたは複数の第２のＬＥＤを含むことができる。システムは、ＥＣＵに接続され、１つまたは複数の第２のＬＥＤを電気的にバイパスして１つまたは複数の第２のＬＥＤ機能を形成するように構成された第２の分流器を含むことができる。第１の分流器は、時分割多重化、角度領域多重化、またはボルト－秒分析を使用して制御され得、１つまたは複数の第１のＬＥＤをバイパスすることができる。第２の分流器は、時分割多重化、角度領域多重化、またはボルト－秒分析を使用して制御され得、１つまたは複数の第２のＬＥＤをバイパスすることができる。ＥＣＵは、１つまたは複数の第１のＬＥＤおよび１つまたは複数の第２のＬＥＤの第１の分流器に供給される総電力が所定のしきい値に達するのを防止するように構成することができる。１つまたは複数の第１のＬＥＤは、独立して照明され得る複数のＬＥＤを含むことができる。ＥＣＵは、ヘッドライトアセンブリ内のＬＥＤの組を照明するための様々なプロファイルを含むことができる。プロファイルは、ハイビーム、ロービームスポット、ロービームワイド、デイタイムランニングライト、およびターンライトからなる群から選択されるプロファイルを含むことができる。
【0008】
本開示は、車両内の発光ダイオード（ＬＥＤ）マトリックスを制御する方法を含み、方法は、車両内の１組のＬＥＤを起動するための信号を受信するステップと、１組のＬＥＤに電力を供給するために第１のＬＥＤドライバ回路を起動するステップと、１組のＬＥＤ内の１つまたは複数のＬＥＤに接続された第１の分流器を制御して、１組のＬＥＤ内の１つまたは複数のＬＥＤを電気的にバイパスするステップと、を含む。方法は、第１のＬＥＤドライバ回路によって消費される電力を監視するステップと、電力消費が所定のしきい値を上回る場合に１つまたは複数のＬＥＤをバイパスするステップとをさらに含むことができる。第１のＬＥＤドライバ回路を起動するステップは、ＬＥＤ照明プロファイルを読み取って、第１の分流器でどのＬＥＤをバイパスするべきかを決定するステップを含むことができる。プロファイルは、ハイビーム、ロービームスポット、ロービームワイド、デイタイムランニングライト、またはターンからなる群から選択され得る。第１の分流器を制御するステップは、第１の分流器の時分割多重化、角度領域多重化、またはボルト－秒分析を含むことができる。
【0009】
本開示は、車両ヘッドライトアセンブリ内の発光ダイオード（ＬＥＤ）マトリックスを制御する方法を含み、方法は、ＬＥＤドライバによって給電されるＬＥＤマトリックスの第１の画素および第２の画素を識別するステップと、第１の画素と第２の画素をペアリングするステップであって、ペアリングの総強度がＬＥＤドライバによって給電される任意の個々の画素の最大強度を下回るようにペアリングが最適化されるステップと、ＬＥＤドライバが出力するボルト－秒数のしきい値を決定するステップと、ＬＥＤドライバに関連付ける１組のＬＥＤ機能を決定するステップと、車両ヘッドライトアセンブリの１組のＬＥＤ機能を最適化するステップと、１組のＬＥＤ機能をＬＥＤドライバと関連付けるステップと、を含む。１組のＬＥＤ機能は、次のＬＥＤ光プロファイル、すなわちハイビーム、ロービームスポット、ロービームワイド、デイタイムランニングライト、またはターンのうちの１つを含むＬＥＤ光プロファイルに関連付けることができる。車両ヘッドライトアセンブリの１組のＬＥＤ機能を最適化することは、時分割多重化、角度領域多重化、またはボルト－秒分析の任意の組み合わせを使用して最適化することを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
次に、以下の図面を参照して、様々な本発明の特徴の実施形態を説明する。図面を通して、参照番号は、参照される要素間の対応を示すために再使用され得る。図面は、本明細書に記載の例示的な実施形態を例示するために提供されており、開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【図1A】各ＬＥＤ機能に対応する並列ドライバＬＥＤを有する従来技術の例示的な回路図を示す。
【0011】
【図1B】本発明の一実施形態による、各ＬＥＤストリングがＬＥＤドライバ、１つまたは複数のＬＥＤ機能、および１つまたは複数の分流器を含む、ＬＥＤストリングを有する例示的な回路図を示す。
【0012】
【0013】
【図2A】直列－分流トポロジを通る変化する電流の流れの一例を示す。
【0014】
【図2B】直列－分流トポロジを通る変化する電流の流れの別の例を示す。
【0015】
【図3A】例示的なＬＥＤマトリックス配置を示す図である。
【0016】
【図3B】バンクにグループ化された例示的なＬＥＤマトリックス配置を示す図である。
【0017】
【図4A】３つのインターリーブされたＬＥＤバンクの経時的な例示的な電圧測定値を示す。
【0018】
【図4B】ＬＥＤチャネルの経時的な例示的な電圧測定値を示す。
【0019】
【図5】角度領域において画素ペアリングがどのように最適化され得るかを示すグラフを示す。
【0020】
【図6】ＬＥＤドライバの利用率を最大化するために使用されるボルト－秒分析を示すグラフを示す。
【0021】
【図7A】画素ペアリングを最適化する際の例示的な一連のステップを示す例示的なフローチャートを示す。
【0022】
【図7B】画素ペアリングを最適化する際の例示的な一連のステップを示す例示的なフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【0023】
システム、装置、および方法の様々な態様は、添付の図面を参照して以下により十分に説明される。しかしながら、本開示の教示は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本開示を通して提示される任意の特定の構造または機能に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの態様は、本開示が徹底的かつ完全であり、本開示の範囲を当業者に完全に伝えるように提供される。本明細書の教示に基づいて、当業者は、本開示の範囲が、本発明の任意の他の態様から独立して実施されるか、または本発明の任意の他の態様と組み合わせられるかにかかわらず、本明細書に開示される新規なシステム、装置、および方法の任意の態様を網羅することを意図していることを理解するはずである。例えば、本明細書に記載の任意の数の態様を使用して、装置を実装することができ、または方法を実施することができる。さらに、本発明の範囲は、本明細書に記載の本発明の様々な態様に加えて、または本明細書に記載の本発明の様々な態様以外の他の構造、機能、あるいは構造および機能を使用して実施されるそのような装置または方法を網羅することを意図している。本明細書に開示された任意の態様は、請求項の１つまたは複数の要素によって具体化され得ることを理解されたい。
【0024】
特定の態様が本明細書に記載されているが、これらの態様の多くの変形および置換が本開示の範囲内に含まれる。好ましい態様のいくつかの利益および利点が言及されているが、本開示の範囲は、特定の利益、使用、または目的に限定されることを意図するものではない。むしろ、本開示の態様は、異なる無線技術、システム構成、ネットワーク、および伝送プロトコルに広く適用可能であることが意図されており、それらのうちのいくつかは、図面および好ましい態様の以下の説明において例として示されている。詳細な説明および図面は、本開示を限定するのではなく単に例示するものであり、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される。
【0025】
本開示は、屈曲照明などの高度な機能を可能にしながら、従来のシステムと比較してより少ない部品、電気、および電力を必要とするＬＥＤヘッドライトトポロジおよびマトリックスを作成、使用、および制御するための方法およびシステムを含む。開示された方法およびシステムは、ＬＥＤおよび他のヘッドライトトポロジのより容易な製造、ならびにＬＥＤおよび他のヘッドライトトポロジのより容易な修理を可能にすることができる。開示された方法およびシステムの実施形態は、ＬＥＤおよび他のヘッドライトトポロジのための制御システムを含む、より小型で低電力の電気システムの使用を可能にすることができる。他の実施形態は、他の方法の中でもとりわけ画素ペアリングおよび時間多重化を利用して、各ＬＥＤへの電気的な流れを管理して、所与の時間に回路上で必要とされる電力を最小限に抑え、したがって、ＬＥＤヘッドライトトポロジを作成するために必要な材料の量、ならびにＬＥＤヘッドライトトポロジを作成、使用、および制御するための関連する方法およびシステムを削減することができる。
【0026】
本システムのいくつかの実装形態では、複数のＬＥＤのグループが同じＬＥＤドライバに直列に接続され、単一のＬＥＤストリングとして駆動される。この設計は、複数のＬＥＤライトおよび機能を単一のＬＥＤドライバに割り当てることを可能にする。いくつかの実装形態では、本システムは、分流器を使用して個々のＬＥＤまたはＬＥＤのグループの輝度を調整することによって、同じＬＥＤストリング内の他のＬＥＤの輝度に影響を与えることなく個々のＬＥＤ機能を制御する。例えばＬＥＤドライバの数を減らすことによる部品数の削減によって、システムコストを削減し、プリント回路基板（ＰＣＢ）のサイズを縮小し、他の電気部品のためのスペースを増やすことができる。これにより、より小さなＬＥＤヘッドライト設計を様々なヘッドライト構成および設計に適合させることができ、回路の複雑さも低減することができる。複雑さの低減は、本システムを利用するヘッドライトの製造、修理、および交換の改善につながる可能性がある。本実施形態はまた、特定のヘッドランプを用いて筐体またはヒートシンクのサイズを小さくすることができる。
【0027】
一般に、ＬＥＤドライバの数が少ないシステムはまた、機能するのに必要なエネルギーおよび／または電力の量を減らすことができ、したがって、電気自動車などで電力がバッテリから消費される場合、電力消費を減らし、バッテリ寿命を延ばすことができる。したがって、本開示の直列－分流ＬＥＤトポロジは、改善された電気効率、サイズおよび重量の削減、ならびにコスト削減をもたらすことができる。直列－分流トポロジは、任意の高出力ＬＥＤ照明システムにおいて電気効率を改善し、コストを削減するために利用することができるが、本開示は自動車ヘッドライトにおけるその使用に焦点を合わせている。
【0028】
図１Ｂに示すように、５つのＬＥＤをサポートする直列－分流トポロジは、２つのドライバ回路、ＬＥＤドライバ１およびＬＥＤドライバ２のみを必要とする。図１Ｂに示す直列－分流トポロジは、各ＬＥＤの個別制御のためのＬＥＤ分流器を含む。分流器が各ＬＥＤ機能に配置され、その結果、各分流器に接続された制御システムを使用して分流器を起動することによって個々のＬＥＤ機能を独立して制御することができる。図示されるように、ＶinはＬＥＤドライバ１に接続し、ＬＥＤドライバ１はＬＥＤストリング１に電力を供給する。ＬＥＤドライバ１は、第１のＬＥＤ（ＬＥＤ機能１）および第２のＬＥＤ（ＬＥＤ機能２）に電力を供給する。ＬＥＤ機能１はまた、第１のＬＥＤ調光分流器に接続され、第１のＬＥＤ調光分流器は、ＬＥＤを通過する電力を分流し、ＬＥＤ機能１を制御可能に暗くまたは明るくするように作用することができる。図１Ｂに示すように、ＬＥＤストリング１はまた、ＬＥＤストリング１上の第２のＬＥＤ調光分流器に接続されたＬＥＤ機能２を含む。各分流器を起動することにより、制御システムは、ＬＥＤストリング１内の第１のＬＥＤまたは第２のＬＥＤの輝度を制御することができ、ＬＥＤストリング１に電力およびＬＥＤ起動を提供するために単一のドライバのみが必要である。
【0029】
図１Ｂにも示すように、ＬＥＤドライバ２は、Ｖinに接続され、１組の３つのＬＥＤ（ＬＥＤ機能１、２、および３）を駆動するように構成される。３つのＬＥＤの各々は、同じ直列内の他のＬＥＤ機能に影響を及ぼすことなく各ＬＥＤを暗くまたは明るくするために使用することができる個々の分流器回路に接続される。
【0030】
各分流器を動作させるために、制御システムは、分流器をオフにする（切断する）ことができ、それにより、電流がその機能のＬＥＤを通って流れることを可能にし、それによってＬＥＤを照明する。ＬＥＤ機能の分流器がオンになると、その機能のＬＥＤの周りで電流が分流される可能性があるので、電力がＬＥＤをバイパスしているためにＬＥＤがオンにならない場合がある。あるいは、分流器を使用して、ＬＥＤを完全にオフにするのではなく、暗くすることができる。
【0031】
ＬＥＤを暗くするために、各分流器は、顕著なフリッカを回避するのに十分高いが、スイッチング損失がわずかであり得るほど十分に低い周波数で変調することができる。例えば、分流器は、約２００Ｈｚの周波数で機能するように変調することができる。あるいは、分流器は、設計上の制約に応じて、約１００、１２０、１３０、１４４Ｈｚの周波数、または２００Ｈｚを超える周波数で機能するように変調することができる。ＬＥＤの各ストリングに電力を供給するＬＥＤドライバは、直列を通る一定の電流を維持することができ、したがって、任意の所与のＬＥＤ機能を通る電流は、その関連する分流器によって制御され得る。したがって、分流器は、各ＬＥＤ機能の相対輝度に対する完全な制御を維持しながら、同じＬＥＤドライバから複数のＬＥＤ機能を駆動することができる。分流器は、ＰＣＢ空間をほとんど使用しないように構成することができ、ＬＥＤドライバおよび昇圧コンバータなどの他の電気部品と比較して複雑さが比較的低くなり得るため、有用であり得る。
【0032】
図１Ｃは、図１Ｂに示す例示的な直列－分流トポロジを参照して、図１ＢのＬＥＤ機能１、２、３、４、および５の例示的な電圧レベルと、２つのＬＥＤストリング上で見ることができる対応する電圧レベルとを示すタイミング図である。ＬＥＤ機能１および２は直列であり、ＬＥＤストリング１を構成し、ＬＥＤ機能３、４、および５は直列であり、ＬＥＤストリング２を構成する。図１Ｃはまた、任意のＬＥＤストリングまたはＬＥＤ機能の過電圧状態を回避するために、異なるＬＥＤ機能をどのように多重化できるかを示している。例えば、ＬＥＤ機能３は、デイタイムランニングランプであり得、ＬＥＤ機能５は、ロービームワイドライトであり得る。デイタイムランニングライトは昼間に点灯し、ロービームワイドライトは暗闇で点灯するため、これらのライトが同時に使用されることはない。このように、図１Ｃに示す例示的な時間多重化は、ＬＥＤ機能３がデイタイムランニングランプとして機能でき、ロービームワイドライトとしてのＬＥＤ機能５がオフであるときにのみオンにされて起動され、逆もまた同様である方法を示す。
【0033】
別の例では、ＬＥＤ機能１およびＬＥＤ機能２は、それぞれ第２のデイタイムランニングランプおよび第３のデイタイムランニングランプとして機能することができる。このように、図１Ｃに示す例示的な時間多重化は、第２のデイタイムランニングランプとしてのＬＥＤ機能１が、第３のデイタイムランニングランプとしてのＬＥＤ機能２がオフであるときにのみオンであり、逆もまた同様である方法を示す。これらの例は、ＬＥＤドライバチャネルの時間多重化および／またはインターリーブが、ＬＥＤストリング全体の順方向電圧を増加させることなく、どのように追加のＬＥＤ機能を可能にするかを示している。
【0034】
図２Ａおよび図２Ｂは、分流器によって誘導される直列－分流トポロジを通る変化する電流の流れの例を示す。電流の流れを変えることにより、特定の状況で使用され得るＬＥＤ機能の様々な組み合わせを可能にすることができる。例えば、図２Ａに示すハイビームＬＥＤの分流器起動は、夜間に運転するためのハイビームＬＥＤ機能の起動を回避して、対向車に対するリスクを低減することができる。別の例では、図２Ｂは、日中の運転のために、デイタイムランニングライト（ＤＲＬ）のみを含むことができる起動されたＬＥＤ機能の組み合わせを示す。図２Ｂに示すように、ＬＥＤドライバ１は、ロービームスポットＬＥＤ、ロービームワイドＬＥＤ、およびハイビームＬＥＤをバイパスし、起動されるＤＲＬ １ ＬＥＤ機能のみを接続するように分流される。同様に、ＬＥＤドライバ２は、図２Ｂに示すように３つのＤＲＬシステムすべてが起動されるようにＤＲＬ ２およびＤＲＬ ３に接続する。図２Ａおよび図２Ｂはまた、ダイオードおよび分流器を使用して、いずれかのＬＥＤドライバから方向指示器に電力を供給することができる方法を示している。
【0035】
図２Ａおよび図２Ｂにおける描写は、ＬＥＤドライバ１およびＬＥＤドライバ２によって起動されるすべてのＬＥＤ機能を反映することができるが、すべてのＬＥＤ機能が同じ瞬間に起動される必要はない。図２Ａおよび図２Ｂは、一度に１つまたは複数のＬＥＤ機能を起動させることができるＬＥＤドライバの例示的なモードと、関連するＬＥＤ機能の各々への交番信号および／または多重化信号とを示す。
【0036】
本明細書に記載の直列－分流トポロジは、複数のＬＥＤ機能間で単一のＬＥＤドライバを共有するために時間多重化を使用することができる。ＬＥＤ機能を時間的にインターリーブおよび多重化するための異なるＬＥＤ機能の個々の制御を分流器が可能にするので、時間多重化を使用することができる。ヒステリシスＬＥＤドライバは、ＬＥＤドライバへの入力電圧とＬＥＤドライバからの出力電圧との間に大きな差があると、電気効率が悪いという問題を被り得る。複数のＬＥＤ機能を積み重ねてそれらを多重化することにより、直列－分流トポロジは入出力電圧差を低減し、ＬＥＤドライバの電気効率を高めることができる。
【0037】
入出力電圧差の減少は、同じＬＥＤドライバによって駆動されるＬＥＤ機能の時間多重化に起因する可能性がある。例えば、図２ＡのＬＥＤドライバ１は、最大ＬＥＤドライバ電圧が同時にロービームワイドおよびＤＲＬ １の両方を含まないため、ＤＲＬ １およびロービームワイドを駆動することができる。ＬＥＤドライバは、時間多重化を使用して、ＤＲＬ１およびロービームワイドＬＥＤ機能を異なる時間に駆動する。同様に、図２ＢのＤＲＬ ２およびＤＲＬ ３は同時にオンになることは決してなく、したがって、ＬＥＤドライバ２は、ＤＲＬ ２およびＤＲＬ ３の両方を駆動することができるが、これは、両方が同時に最大ＬＥＤドライバ電圧に寄与することは決してないからである。この電気効率の向上および／または電力消費の低減により、直列－分流トポロジで使用される昇圧コンバータは、他のトポロジにおける昇圧コンバータより物理的に小さくすることができる。直列－分流トポロジは、任意の市販のＬＥＤドライバを使用して実装できることを理解されたい。
【0038】
いくつかの実装形態では、ＬＥＤマトリックス制御システムは、非効率であり、また上流の構成要素に影響を及ぼす大きな電力／電流サージを被る可能性がある大型で高価なＥＣＵをもたらす。いくつかの実装形態では、ＬＥＤマトリックス制御方法は、一般に、ある１つのＬＥＤバンク内のすべての画素の開始時間をそろえる。本明細書で使用される場合、「画素」 は、個々のＬＥＤであってもよい。画素は、複数の個々のＬＥＤを含むＬＥＤバンクの一部であってもよく、画素の各々は、ＬＥＤバンク内に特定の光パターンを提供するために個別に給電されてもよい。ある１つのＬＥＤバンク内のすべての画素の開始時間をそろえることにより、すべての画素が同時にオンになり、必要に応じて同時にオフになり、所望の輝度を達成する。これにより、上流の構成要素から短時間で最大の電力／電流が消費される。サージに対応するために、上流構成要素（例えば、ワイヤ、ハイサイドドライバなど）は、電力消費に対応するサイズにする必要があり、ＬＥＤマトリックスモジュールは、バンクごとに専用のＬＥＤドライバを用いてＬＥＤのバンクに分割される必要がある。さらに、より高い入出力電圧差からより多くの電気的非効率が存在する。これは、各ＬＥＤドライバがＬＥＤの小さな部分を制御することにつながる。この設計では、ＬＥＤドライバを非効率的に利用し、マトリックスを駆動するために複数のＬＥＤドライバを必要とする。本制御方法は、より少ない構成要素数、より高いシステム電気、構成要素、およびスペース効率、ならびにより低いシステムコストを可能にすることができる。本システムおよび方法は、複数のバンクを組み合わせてチャネルを形成することができる。バンクごとに１つのＬＥＤドライバを使用する代わりに、本方法はチャネルごとに１つのＬＥＤドライバを使用することができ、それによって必要なＬＥＤドライバの数を減らすことができる。本システムおよび方法は、ＬＥＤドライバをより効率的に利用するために画素をグループ化することによってＬＥＤシステム効率をさらに高めることができる。これらのＬＥＤのこの制御はまた、個々の画素の活性化期間をインターリーブすることによってサージ電流の発生を制限することができる。システムの実施形態は、上述の直列－分流ＬＥＤトポロジを含むがこれに限定されない任意のＬＥＤマトリックスを制御するために使用されてもよい。
【0039】
図３Ａおよび図３Ｂは、例示的なＬＥＤマトリックス配置を示す。図３Ａは、２８×４マトリックスの個々の画素を示し、各画素は、設定された輝度で照明ユニット内で動作することができる。所与の画素の輝度は、現在起動されているＬＥＤ機能（例えば、ハイビーム、ロービームスポット、またはデイタイムランニングライト）によって決定されてもよい。別のＬＥＤ機能は、屈曲照明であってもよく、これは、車両が角を曲がる準備をしているか、角を曲がる過程にあるか、角を曲がるのを完了するか、または道路の屈曲に合わせて調整するときにヘッドライトの方向性を変えることができる機能である。従来技術の実装形態では、光ビームが屈曲部に向かって傾斜するようにモータがヘッドライトハードウェアを回転させる屈曲照明が機械的に達成された。本実施形態では、屈曲照明は、光ビームを屈曲部に向かって集束させるように画素輝度を調整することによって電子的に達成される。いくつかの実装形態では、屈曲部に面する画素は輝度が増加し得るが、屈曲部から外方に面する画素は暗くなり得る。いくつかの実装形態では、屈曲照明は、個々の画素の輝度に基づいて個々の画素によって放射される光による干渉パターンの作成によって達成することができる。
【0040】
図３Ｂは、図３Ａの個々の画素がどのようにバンクにグループ化され得るかの可能な構成を示す。図３Ｂに示すように、ＬＥＤは、ＬＥＤライトの９つのバンクにグループ化することができ、各バンクは個別に制御可能である。いくつかの実施形態では、図３Ａは各画素の利用率を説明し、図３Ｂはバンクの利用率を説明する。これらの９つのバンクは、さらにチャネルにグループ化されてもよい。チャネルを形成するために、より多くの電力を消費するバンクは、使用されている電力量が、１つのチャネルを形成するようにグループ化された複数のバンクに電力を駆動する関連するＬＥＤドライバの最大値を決して超えることがないように、より少ない電力を消費するバンクとペアにすることができる。いくつかの実装形態では、利用率が低い１つまたは複数のバンクは、バンクに必要な電力がＬＥＤドライバが供給できる最大電力を超えないように、利用率が高い１つまたは複数のバンクとペアにされる。各バンク内の画素を個別にインターリーブして、発生する大きな電力／電流サージを平滑化することもできる。本制御方法では、１つのＬＥＤドライバで各チャネルを駆動することができる。したがって、本制御方法は、画素の輝度の非常に動的な制御を必要とする屈曲照明のような高度な機能を依然として実装しながら、ＬＥＤドライバの利用率を最大化することができる。
【0041】
いくつかの実装形態では、より低い利用率を有する１つまたは複数のバンクは、任意の特定のＬＥＤ機能を実行するときにバンクに必要な電力がＬＥＤドライバが供給できる最大電力を超えないように、より高い利用率を有する１つまたは複数のバンクとペアにされる。利用率は、平均電力消費、輝度、またはしきい値量の電流が通常消費される時間の割合で測定することができる。各バンク内の画素を個別にインターリーブして、任意の特定のＬＥＤ機能中に発生する大きな電力／電流サージを平滑化することもできる。
【0042】
図４Ａおよび図４Ｂは、画素活性化時間がインターリーブされるＬＥＤマトリックス内の電圧レベルを示す。図４Ａは、ＬＥＤバンクが１つのチャネルを形成するように構成されている単一のＬＥＤドライバによって制御することができる３つのインターリーブされたＬＥＤバンクの経時的な例示的な電圧測定値を示す。インターリーブでは、ＬＥＤバンクを同時に起動させる必要はない。代わりに、各ＬＥＤバンクは必要なときにのみ起動させることができるので、電力サージを時間内に分散させることができ、それによって大きなサージを回避することができる。インターリーブされたＬＥＤマトリックスは、同時に起動された場合でも、ドライバがサポートできるよりも多くの電力を消費しないバンクを一緒にグループ化することによって、ＬＥＤバンク起動の重複をサポートすることができる。
【0043】
図４Ｂは、ＬＥＤチャネルの経時的な例示的な電圧測定値を示す。チャネルは、少なくとも２つのＬＥＤバンクを一緒にグループ化することによって形成することができる。各チャネルは、専用のＬＥＤドライバによって制御することができる。インターリーブでは、ＬＥＤ機能の変化の間にＬＥＤドライバを比較的長期間（０電圧で）アイドル状態にする他の方法とは対照的に、ＬＥＤドライバをより長い時間使用することができる。図に示すように、インターリーブは、ピークチャネル電圧を最小にすることができ、システムがドライバの最大サポート電圧を超えることを防止することができる。
【0044】
図５は、屈曲照明のために角度領域において画素ペアリングがどのように最適化され得るかを示すグラフである。上述したように、電子屈曲照明は、個々の画素の動的な調光および明るくすることを必要とする場合がある。図５は、画素Ａ、画素Ｂ、およびそれらの強度の合計の曲げ角度および強度を示す。画素強度は、曲げ角度に依存し得、曲げ角度が変化するにつれて変化し得る。いくつかの実装形態では、屈曲照明は、ビームが車両の左側から発せられているか右側から発せられているかに応じて、－１０度から５度、または－５度から１０度の曲げ角度のビームパターンを含むことができる。この例では、－１０度は、まっすぐに輝く光に対して－１０度とすることができ、左または右に－１０度とすることができる。いくつかの実装形態では、これらの曲げ角度は、（例えば、０度、０．１度、０．２度、０．３度、０．４度などの曲げ角度を許容する）０．１度の分解能で変化するように構成することができる。最適化された画素ペアリングは、画素ペアが決して１００％の合成強度を超えないことを保証しながら、ＬＥＤ機能中の各画素の強度の調整を可能にすることができる。強度は、画素に供給される電圧、電流、および／または電力、または画素から発せられる光の輝度を指すことができる。また、画素の強度は、画素に電力を供給するためにパルス幅変調を実施するときの画素のオン時間に関連付けることができる。例えば、画素の各ペアには、任意の所与の時間に単一の画素に供給することができる最大電圧、電流および／または電力を超える電圧、電流および／または電力を供給することができない。いくつかの実装形態では、画素の各ペアは、単一の画素によって発せられ得る最大光を超える光を発することができない。すべての角度について１００％の強度を有する画素ペアは、一方の画素の任意のオフ時間が他方のオン時間によって埋められるので、２つの画素が完全に一致することを意味することができる。
【0045】
図５に示すように、画素は、必ずしもすべての角度に対して１００％の強度まで合計する必要はないが、理想的な合計は、１００％を超えることなく可能な限り１００％に近くなければならない。すべての画素ペアを１００％の強度に最適化しようとすることにより、入出力電圧差を最小化して、電気効率および本明細書に開示される他の要因を増加させることができる。例えば、一部の画素は負の角度で最大強度を有することができ、他の画素は正の角度で最大強度を有することができる。反対の角度で最大強度を有するこれらの画素は、一方が暗い場合に他方が明るいように一緒にペアにされてもよい。ペアになった画素は、互いに隣接していなくてもよいし、横方向に隣接していなくてもよい。あるいは、画素ペアの強度は、合計が２００％に近くなるように最適化することができ、ここで２００％は、ＬＥＤドライバが電力を供給するように設計されている２つの画素の最大強度を表す。
【0046】
画素ペアリングは、角度領域および時間領域において最適化することができる。例えば、角度領域最適化は、光の曲げ角度にわたる利用率に基づいて画素をペアリングする。別の例では、時間領域最適化は、時間多重化中の利用率に基づいて画素をペアリングする。画素ペアリングは、角度領域と時間領域の両方にわたって同時に最適化することができる。画素ペアリングはまた、ボルト－秒領域（本明細書に記載）において最適化することができる。
【0047】
図６は、ＬＥＤドライバの利用率を最大化するために使用されるボルト－秒分析を示すグラフである。複数のＬＥＤ機能を多重化する場合、（Ｔｅｔｒｏｍｉｎｏ分析としても知られている）ボルト－秒分析を使用してＬＥＤドライバチャネルを最適化することができる。ボルト－秒分析によって、図６の矩形部分によって表されるボルト－秒単位の面積に関してＬＥＤドライバの最大能力を見ることができる。ボルト－秒分析を使用して、ＬＥＤドライバ（またはＬＥＤドライバのコントローラ）は、入力電圧および入力電圧のＰＷＭを調べることによって、駆動するＬＥＤ機能を決定することができる。例えば、図６にキャプチャされたボルト－秒分析のグラフを有する例示的なＬＥＤドライバシステムは、入力電圧が３０～５０Ｖであり、入力電圧のＰＷＭが０～９０％である場合にハイビームＬＥＤ機能を駆動する。図６にキャプチャされた同じ例示的なＬＥＤドライバシステムは、入力電圧が１０Ｖ～３０Ｖであり、入力電圧のＰＷＭが１０％～１００％である場合にロービームワイドＬＥＤ機能を駆動する。ボルト－秒分析を使用することは、単一のＬＥＤドライバによって駆動される複数のＬＥＤ機能のための制御方式のより単純な設計をもたらすことができる。ＬＥＤドライバは、そのボルト－秒容量が完全に占有されるまで、可能な限り多くの異なる機能をサポートすることができる。ＬＥＤドライバ出力電圧を増加させると、利用可能な総ボルト－秒面積を増加させることができる。ＬＥＤドライバ電流を増加させると、各機能に必要なボルト－秒面積を減少させることができ、それによってＬＥＤドライバごとにより多くの機能を可能にする。したがって、ドライバの電圧および電流を調整することによって、ＬＥＤドライバの利用率（例えば、ＬＥＤ機能によって占有される、ＬＥＤドライバのボルト－秒面積）を最大化することができる。
【0048】
図７Ａおよび図７Ｂは、画素ペアリングを最適化する際の例示的な一連のステップを示す例示的なフローチャートを示す。このフローチャートは、屈曲照明などの高度な機能のために、画素が可能な限り効率的にペアにされることを保証するのに役立つ。この方法はまた、ＬＥＤドライバによって給電されるチャネル内の画素の各可能なペアに数値を割り当てることを可能にし、数値は、画素がどの程度良好にペアになっているかを表す。
【0049】
図７Ａは、角度領域最適化として説明することができる例示的な一連のステップを表す。角度領域最適化は、（例えば、屈曲照明などの高度な機能のために、）チャネル内の各画素の利用率を説明し、その利用率を使用して画素ペアリングを決定する。
【0050】
図７Ｂは、時間領域最適化として説明することができる例示的な一連のステップを表す。時間領域最適化は、画素、バンク、および／またはチャネル、ならびにそれらのそれぞれのピーク電圧またはピーク電流の期間にわたる利用率を説明する。時間領域最適化は、多重化技術またはインターリーブ技術を使用して、目標とする照明またはビームパターンおよび輝度のために必要な電圧および／または電流をＬＥＤに提供しながら、（画素、バンク、またはチャネルのピーク電圧もしくはピーク電流のいずれにせよ）電気システムにおいてピーク電圧またはピーク電流を超えないことを保証することができる。
【0051】
前述の開示は、開示された正確な形態または特定の使用分野に本開示を限定することを意図していない。したがって、本明細書に明示的に記載されているか暗示されているかにかかわらず、本開示に対する様々な代替の実装および／または修正が本開示に照らして可能であると考えられる。このように本開示の実装形態を説明してきたが、当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく形態および詳細に変更を行うことができることを認識するであろう。したがって、本開示は特許請求の範囲によってのみ限定される。
【0052】
前述の明細書では、特定の実装形態を参照して本開示を説明した。しかしながら、当業者が理解するように、本明細書に開示された様々な実装形態は、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、様々な他の方法で修正または実装することができる。したがって、この説明は例示と見なされるべきであり、開示されたモータアセンブリの様々な実装形態を作成および使用する方法を当業者に教示する目的のためのものである。本明細書に示され説明される開示の形態は、代表的な実装形態として解釈されるべきであることを理解されたい。本明細書に代表的に示され説明された要素、材料、プロセス、またはステップを、同等の要素、材料、プロセス、またはステップで置き換えてもよい。さらに、本開示の特定の特徴は、本開示のこの説明の利益を得た後にすべて当業者に明らかになるように、他の特徴の使用とは無関係に利用することができる。本開示を説明および特許請求するために使用される「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「組み込む（ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ）」、「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」、「有する（ｈａｖｅ）」、「である（ｉｓ）」などの表現は、非排他的な方法で解釈されること、すなわち、明示的に説明されていない項目、構成要素または要素も存在することを可能にすることを意図している。単数形への言及は、複数形にも関連すると解釈されるべきである。
【0053】
さらに、本明細書に開示された様々な実装形態は、例示的かつ説明的な意味で解釈されるべきであり、決して本開示を限定するものとして解釈されるべきではない。すべての結合についての言及（例えば、取り付け、固定、結合、接続など）は、読者の本開示の理解を助けるためにのみ使用され、特に本明細書に開示されるシステムおよび／または方法の位置、向き、または使用に関して限定を生じさせるものではない。したがって、結合についての言及がある場合、それは広く解釈されるべきである。さらに、そのような接合についての言及は、２つの要素が互いに直接接続されていることを必ずしも意味しない。
【0054】
さらに、限定するものではないが、「第１」、「第２」、「第３」、「一次」、「二次」、「主」などのすべての数値用語、または任意の他の順序および／または数値の用語もまた、本開示の様々な要素、実装形態、変形例および／または修正例に関する読者の理解を助けるために、識別子としてのみ解釈されるべきであり、特に、任意の要素、実装形態、変形例および／または修正例の、別の要素、実装形態、変形例および／または修正例に対する、順序または優先に関するいかなる限定も生じない。
【0055】
特定の用途に応じて有用であるように、図面／図に示された要素のうちの１つまたは複数はまた、より分離または統合された方法で実装されてもよく、または特定の場合には動作不能として除去またはレンダリングされてもよいことも理解されよう。さらに、図面／図中の任意の信号ハッチは、特に明記しない限り、例示としてのみ考慮されるべきであり、限定するものではない。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【国際調査報告】