CN108650747B - 点灯电路及使用该点灯电路的车辆用灯具 - Google Patents

点灯电路及使用该点灯电路的车辆用灯具 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种点灯电路及使用该点灯电路的车辆用灯具，其对向光源供给的过电流进行抑制。OCP电路(30)插入至驱动电路(20)和光源(2)之间，对在光源(2)中流动的灯具电流(ILD)进行限制，以使得不超过过电流阈值(ITH)。晶体管(M31)、电感器(L31)、整流元件(D31)配置为T字型。电流传感器(32)生成与灯具电流(ILD)相应的电流检测信号(IS)。OCP控制器(34)基于电流检测信号(IS)和过电流阈值(ITH)，对晶体管(M31)的导通、截止进行控制。

Description

点灯电路及使用该点灯电路的车辆用灯具
本申请是基于2015年9月16日提出的中国国家申请号201510589747.X申请(点灯电路及使用该点灯电路的车辆用灯具)的分案申请，以下引用其内容。
技术领域
本发明涉及在汽车等中使用的车辆用灯具，特别地，涉及其过电流保护电路。
背景技术
当前，作为车辆用灯具，特别是前照灯的光源，卤素灯及HID(High IntensityDischarge)灯是主流，但近年来，取代它们而使用LED(发光二极管)等半导体光源的车辆用灯具的开发不断进展。
为了进一步提高可见性，公开了下述车辆用灯具，即，在该车辆用灯具中，取代LED而具有激光二极管(也称为半导体激光器)和荧光体(例如参照专利文献1)。在专利文献1记载的技术中，从激光二极管射出的激励光即紫外光照射在荧光体上。荧光体接受紫外光而生成白色光。由荧光体生成的白色光向灯具前方照射，由此形成规定的配光图案。
图1是本发明人研究的车辆用灯具1r的电路图。光源2包含激光二极管3。点灯电路10r具有升压转换器(升压DC/DC转换器)20r，该升压转换器20r接受来自电池的电源电压VBAT，对其进行升压。驱动电路20r包含电感器L21、开关晶体管M21、整流二极管D21、输出电容器C21。控制器22对开关晶体管M21的占空比进行反馈控制，以使得向激光二极管3流动的电流ILD与目标电流一致。
激光二极管3相对于过电流的耐受性较低，如果被供给过电流，则其可靠性有可能降低。在车辆用灯具中，例如在如下情况下可能产生过电流。
考虑到维护性，有时激光二极管3相对于点灯电路10r可更换地连接。具体来说，激光二极管3能够经由连接器与点灯电路10r连接。在这里，如果连接器的触点在接触/非接触状态之间往复(震颤)，则存在下述问题，即，在触点复位的瞬间，在驱动电路20r的输出电容器C21中蓄积的电荷向激光二极管3流入，产生过电流。
另外，驱动电路20r在不存在干扰的稳态状态下，以某恒定的占空比进行通断动作。在这里，在电源电压急剧地VBAT上升时，为了使向激光二极管3流动的驱动电流(灯具电流)ILD保持为恒定，需要使占空比立即下降，但由于反馈环路的延迟，以电源电压刚变动前的较大的占空比进行通断，过大的能量在电感器中蓄积，该能量有可能作为过电流向激光二极管3供给。
上述问题不限于升压转换器，也可能在降压变换器(降压DC/DC转换器)、Cuk转换器、Zeta转换器、反激式转换器或正向转换器等、使用具有包含电感器或变压器、以及输出电容器在内的拓扑的电源而对激光二极管3进行驱动的电路系统中产生。并且，在使用线性调节器对激光二极管3进行驱动的电路系统中，也可能产生同样的问题。另外，在作为光源2使用LED而非激光二极管3的情况下，过电流保护也是重要的。
专利文献1：日本特开2004－140885号公报
专利文献2：日本特开2008－205357号公报
专利文献3：日本特开2007－126041号公报
本发明人研究出了下述方案，即，在驱动电路20r和激光二极管3之间插入过电流保护(OCP：Over Current Protection)电路，对过电流进行抑制。图2(a)、(b)是本发明人研究的OCP电路的电路图。图2(a)、(b)的OCP电路在灯具电流ILD的路径上设置晶体管180，伴随灯具电流ILD的增大，使晶体管180的电阻值连续地增大。即，晶体管180作为可变电阻元件进行动作。
图2(a)的OCP电路30r包含错误放大器182、以及设置在灯具电流ILD的路径上的晶体管180及感应电阻R31。电压源184生成阈值电压VTH。错误放大器182对在感应电阻R31上产生的电压降VS和阈值电压VTH之间的误差进行放大，向晶体管180的栅极输出。在该OCP电路30r中，在VS＜VTH的状态下，错误放大器182的输出电压(晶体管180的栅极电压)VG下降至接地电压(0V)附近，因此晶体管180全导通。
在过电流状态下，如果灯具电流ILD增大，变为VS＞VTH，则错误放大器182的输出电压VG上升，晶体管180的栅极源极间电压接近于零，其电阻值增大，灯具电流ILD被抑制。
然而，通过用于使控制系统稳定化的相位补偿，向错误放大器182导入不能忽略的响应延迟。因此，在从正常点灯状态(VS＜VTH)向过电流状态(VS＞VTH)急剧地变化时，不能使晶体管180的栅极电压VG从导通电平(0V)瞬时地上升至截止电平为止，导致流过过电流。
在图2(b)的OCP电路30s中，向双极晶体管186的基极发射极间输入感应电阻R31的电压降VS。向晶体管180的栅极输入晶体管186和电阻188的连接点的电位VG。由于在正常点灯状态下，晶体管186截止，在电阻188中没有电流流动，因此晶体管180的栅极电压VG变低，晶体管180变为全导通。在过电流状态下，晶体管186变为导通，在电阻188中流过电流，晶体管180的栅极电压VG上升，晶体管180的电阻值增大，能够对过电流进行抑制。
然而，在车辆用灯具中，正常点灯状态的灯具电流ILD和激光二极管3的最大额定电流(即用于过电流保护的阈值)之间的差不大。因此，存在下述问题，即，正常点灯状态下的感应电阻R31的电压降VS变大，电力损耗较大。另外，由于双极晶体管186的基极发射极间电压具有温度依赖性，因此存在下述问题，即，过电流阈值随着温度而变动。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，其某一方式的例示性的目的之一在于提供一种点灯电路，该点灯电路能够对向光源供给的过电流进行抑制。
1.本发明的一种方式涉及光源的点灯电路。点灯电路具有：驱动电路，其向所述光源供给电力；以及过电流保护电路，其插入至驱动电路和光源之间，对在光源中流动的灯具电流进行限制，以使得不超过过电流阈值。过电流保护电路具有：配置为T字型的晶体管、电感器、整流元件；电流传感器，其生成与灯具电流相对应的电流检测信号；以及过电流保护控制器，其基于电流检测信号和过电流阈值，对晶体管的导通、截止进行控制。
在该过电流保护电路中，在灯具电流小于过电流阈值的正常点灯状态下，使晶体管导通，在灯具电流大于过电流阈值的过电流状态下，使晶体管截止，将从驱动电路向光源的电流路径进行断开。即，由于晶体管作为开关而非可变电阻元件使用，因此能够实现高速的过电流保护，另外还能够减小正常点灯状态下的电力损耗。另外，由于通过设置电感器，从而能够对灯具电流的变动进行抑制，因此在晶体管的截止产生了延迟的情况下，也能够对过电流进行抑制。并且，通过整流元件，能够对将晶体管截止时的反电动势进行钳制。
也可以是，如果电流检测信号超过与过电流阈值相应地确定的上侧阈值，则过电流保护控制器将晶体管截止，如果低于与过电流阈值相应地确定的下侧阈值，则过电流保护控制器将晶体管导通。
过电流保护控制器也可以包含：迟滞比较器，其在第1输入端子处接受电流检测信号，在第2输入端子处接受规定的阈值电压，生成表示比较结果的保护信号；以及驱动器，其与保护信号相应地对晶体管进行控制。
也可以是，如果电流检测信号超过与所述过电流阈值相应地确定的阈值电平，则过电流保护控制器将所述晶体管立即截止，如果电流检测信号低于阈值电平，则过电流保护控制器在经过规定的延迟时间后，将所述晶体管导通。
过电流保护控制器也可以包含：比较器，其在第1输入端子处接受所述电流检测信号，在第2输入端子处接受规定的阈值电压，如果电流检测信号超过阈值电压，则生成有效(assert)的保护信号；以及第1计时器电路，其使保护信号的、与从有效电平(assertlevel)向无效电平(negate level)的转换相对应的沿(edge)，延迟延迟时间。
也可以是晶体管及电感器在驱动电路的正极输出和光源的正极之间串联地设置，整流元件设置在晶体管和电感器的连接点与、将驱动电路的负极输出和光源的负极之间连结的电源线之间。
晶体管也可以是P沟道MOSFET。过电流保护控制器也可以还包含电压源，该电压源接受来自驱动电路的电压，生成将该电压以规定幅度向低电位侧移位而得到的电压，并向驱动器的下侧电源端子进行供给。
晶体管及电感器也可以在驱动电路的负极输出和所述光源的负极之间串联地设置。整流元件也可以设置在晶体管和电感器的连接点、与将驱动电路的正极输出和光源的正极之间连结的电源线之间。
过电流保护控制器也可以包含截止锁存电路，如果晶体管重复导通、截止的状态持续规定时间，则该截止锁存电路将晶体管恒定地截止。
如果在驱动电路是开关转换器的情况下，开关晶体管发生短路故障，或者在驱动电路是线性调节器的情况下，输出晶体管发生短路故障，或者驱动电路的反馈电路发生故障，则不能对向光源供给的驱动电流进行控制，过电流状态持续。根据该方式，在持续了长时间的过电流状态的情况下，推定为电路故障，将过电流保护电路的晶体管固定为截止，从而能够将光源熄灭，提高安全性。
截止锁存电路也可以对指示晶体管的导通、截止的信号进行监视。
截止锁存电路也可以包含：通断检测部，其在晶体管稳定地导通时生成作为第1状态的通断检测信号，在晶体管重复导通、截止时生成作为第2状态的通断检测信号；第2计时器电路，如果通断检测信号的第2状态持续所述规定时间，则该第2计时器电路使停止信号有效；以及强制截止电路，如果停止信号有效，则该强制截止电路将晶体管强制地截止。
点灯电路也可以还具有异常检测器，该异常检测器对光源进行光学监视，在使光源以比通常小的光量点灯的低亮度模式下，在光源的光量超过容许水平时，使异常检测信号有效。也可以如果异常检测信号有效，则晶体管截止。
2.本发明的其他方式也涉及点灯电路。点灯电路具有：驱动电路，其向所述光源供给电力；异常检测器，其对光源进行光学监视，在使光源以与比通常小的光量点灯的低亮度模式下，在光源的光量超过容许水平时，使异常检测信号有效；以及保护电路，如果异常检测信号有效，则该保护电路对从驱动电路向光源的电力供给进行限制。
根据该方式，在应该减少光量的条件或使用状况下，能够防止照射强烈的光。
例如低亮度模式也可以是以光轴调整或测试、维护为目的而使光源微弱地发光的测试模式。由此，能够提高维护时的作业者的安全性。
点灯电路也可以还具有发光检测器，该发光检测器对光源是否处于正常点灯进行光学检测，在所述低亮度模式下发光检测器示出正常点灯时，异常检测器使异常检测信号有效。
半导体光源中的激光二极管等具有故障模式(COD：Catastrophic OpticalDamage)，在该模式下，即使电气特性正常，也不发光。因此，在使用了激光二极管的车辆用灯具中，有时使用对激光二极管的发光进行光学检测的发光检测器。通过将该发光检测器的检测阈值确定为高于在低亮度模式下能够容许的水平，从而能够将发光检测器的输出还用于通过异常检测器进行的异常检测，能够抑制电路面积的增加。
本发明的其他方式涉及车辆用灯具。车辆用灯具也可以具有光源；以及对光源进行驱动的技术方案1至14中任一项所述的点灯电路。
光源也可以构成为，具有：激光二极管，其射出激励光；以及荧光体，其由激励光激励而发出荧光，该光源生成包含激励光和荧光的光谱在内的白色的输出光。
发明的效果
根据本发明的一种方式，能够保护电路不受急剧增大的过电流的影响。
附图说明
图1是本发明人研究的光源的点灯电路的电路图。
图2(a)、(b)是本发明人研究的OCP电路的电路图。
图3是第1实施方式所涉及的车辆用灯具的电路图。
图4是表示OCP电路的具体的结构例的电路图。
图5是表示图4的OCP电路的具体的结构例的电路图。
图6(a)是图1的点灯电路的动作波形图，图6(b)是图3～图5的点灯电路的动作波形图。
图7是第2实施方式所涉及的OCP电路的电路图。
图8是图7的点灯电路的连接器的触点恢复接合时的动作波形图。
图9是表示图7的OCP电路的具体的结构例的电路图。
图10是具有第3实施方式所涉及的OCP电路的点灯电路的电路图。
图11(a)、(b)是表示图10的OCP电路的结构例的电路图。
图12是具有第4实施方式所涉及的OCP电路的点灯电路的电路图。
图13(a)、(b)是截止锁存电路的框图。
图14是截止锁存电路的电路图。
图15(a)、(b)是对截止锁存电路的动作进行说明的图。
图16是第5实施方式所涉及的车辆用灯具的框图。
图17是表示第5实施方式的点灯电路的具体的结构例的电路图。
图18是具有实施方式所涉及的车辆用灯具的灯具单元的斜视图。
标号的说明
1…车辆用灯具，2…光源，3…激光二极管，4…电池，6…开关，8…ECU，10…点灯电路，20…驱动电路，22…控制器，30…OCP电路，32…电流传感器，34…OCP控制器，36…放大器，38…迟滞比较器，40…电平移位器，42…驱动器，44…电压源，60…OCP电路，62…电流传感器，64…OCP控制器，66…比较器，68…第1计时器电路，70…截止锁存电路，72…通断检测部，74…第2计时器电路，76…锁存电路，78…强制截止电路，80…低通滤波器，82…输出级，84…充电电路，86…放电电路，88…比较器，90…双稳态多谐振荡器，92…上电复位电路，94…信号线，100…异常检测器，102…发光检测器，110…保护电路，112…开关，114…逻辑门，116…过电流检测器，500…灯具单元，502…灯罩，504…远光单元，506…近光单元，508…框体。
具体实施方式
下面，基于优选的实施方式，参照附图对本发明进行说明。对于各图中示出的相同或等同的结构要素、部件、处理，标注相同的标号，适当省略重复的说明。另外，实施方式并不对发明进行限定，而是例示，实施方式中所记述的全部特征及其组合，不限于一定是发明的本质内容。
在本说明书中，所谓“部件A与部件B连接的状态”，除了部件A与部件B在物理上直接连接的情况以外，也包含部件A与部件B经由不会对它们的电连接状态造成实质影响的其他部件、或者不损害通过它们的结合而起作用的功能及效果的其他部件，而间接连接的情况。
同样地，所谓“在部件A和部件B之间设置有部件C的状态”，除了指部件A和部件C、或者部件B和部件C直接连接的情况以外，也包含经由不会对它们的电连接状态造成实质影响的其他部件、或者不损害通过它们的结合而起作用的功能及效果的其他部件，而间接连接的情况。
另外，在本说明书中，对电压信号、电流信号等电气信号、或者电阻、电容器等电路元件标注的标号，根据需要表示各自的电压值、电流值、或者电阻值、电容值。
另外，本领域技术人员能够理解为，能够进行双极晶体管、MOSFET、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)的置换、晶体管的P沟道(PNP型)和N沟道(NPN型)的替换、电源和接地的上下倒转。
(第1实施方式)
图3是第1实施方式所涉及的车辆用灯具1的电路图。车辆用灯具1具有光源2和对光源2进行驱动的点灯电路10。
光源2例如也可以构成为，具有：激光二极管3，其射出激励光；以及荧光体(未图示)，其由激励光激励而发出荧光，该光源2生成包含激励光和荧光的光谱在内的白色的输出光。或者，光源2可以包含白色LED，也可以是RGB的LED的组合。如果将开关6从断开设置为接通，则点灯电路10接受来自电池4的电压VBAT，对其进行升压而向光源2供给。
点灯电路10具有驱动电路20及OCP电路30。驱动电路20对向光源2供给的电力进行反馈控制。在本实施方式中，驱动电路20是电流控制型的升压转换器(Boost converter)，包含电感器L21、开关晶体管M21、整流二极管D21、输出电容器C21、控制器22。控制器22对向光源2供给的灯具电流ILD进行检测，以接近于与光源2的目标亮度相应地赋予的目标电流IREF的方式，生成对占空比进行调节的栅极脉冲，对开关晶体管M21进行驱动。在输出电容器C21中产生的输出电压VOUT经由OCP电路30向光源2供给。
OCP电路30插入驱动电路20和光源2之间，以在光源2中流动的电流ILD不超过过电流阈值ITH的方式进行限制。过电流阈值ITH确定为大于目标电流IREF的最大值、而且小于激光二极管3的最大额定电流。
OCP电路30具有晶体管M31、电感器L31、整流元件D31、电流传感器32、OCP控制器34。晶体管M31、电感器L31、整流元件D31配置为T字型。在本实施方式中，晶体管M31及电感器L31在将驱动电路20的正极输出OUTP和光源2的正极(阳极)之间连结的电源线LP的路径上串联地设置。整流元件D31设置在晶体管M31和电感器L31的连接点N1、与将驱动电路20的负极输出OUTN和光源2的负极(阴极)之间连结的电源线LN之间。整流元件D31优选为二极管，但是也可以取代二极管而使用FET，使该FET与晶体管M31相协同地进行通断。
电流传感器32生成与在光源2中流动的灯具电流ILD相应的电流检测信号IS。OCP控制器34基于电流检测信号IS和过电流阈值ITH，对晶体管M31的导通、截止进行控制。
更详细地说，对于OCP控制器34，如果电流检测信号IS超过与过电流阈值ITH相应地确定的上侧阈值ITHH，则将晶体管M31截止，如果电流检测信号IS低于与过电流阈值ITH相应地确定的下侧阈值ITHL，则将晶体管M31导通。
以上是车辆用灯具1的基本结构。
图4是表示OCP电路30的具体的结构例的电路图。电流传感器32包含：电流检测用的感应电阻R31，其设置在从前段的驱动电路20供给输出电压VOUT的电源线LP的路径上；以及放大器36，其对感应电阻R31的电压降VS进行放大。放大器36的输出是相对于灯具电流ILD线性地变化的电流检测信号IS。此外，在图4或图5中，也可以省略放大器36。另外，感应电阻R31也可以配置在电源线LN上而非电源线LP上。感应电阻R31也可以在正常点灯状态下对灯具电流ILD进行反馈控制时，作为用于对灯具电流ILD进行检测的电流检测用电阻使用。
OCP控制器34主要包含迟滞比较器38及电平移位器40。迟滞比较器38在第1输入端子(+)处接受电流检测信号IS，在第2输入端子(－)处接受规定的阈值电压VTH。电平移位器40对迟滞比较器38的输出信号(也称为保护信号)SOCP适当地进行电平移位，对晶体管M31的导通、截止进行控制。在迟滞比较器38中，设定与阈值电压VTH相应的上侧阈值ITHH和下侧阈值ITHL。对于迟滞比较器38，如果IS＞ITHH，则将其输出SOCP设置为高电平，如果IS＜ITHH，则将其输出SOCP设置为低电平。对于电平移位器40，在保护信号SOCP为高电平时将晶体管M31截止，在为低电平时将晶体管M31导通。
例如晶体管M31是P沟道MOSFET。对于电平移位器40，在保护信号SOCP为低电平时，将晶体管M31的栅极电压VG设置为低电平，将晶体管M31导通，在保护信号SOCP为高电平时，将晶体管M31的栅极电压VG设置为高电平，将晶体管M31截止。
在这里，在向晶体管M31的栅极施加低电平电压时，如果栅极源极间电压超过其耐压，则可靠性受损。因此，电平移位器40包含驱动器42及电压源44。电压源44接受来自驱动电路20的电压VOUT，生成使电压VOUT向下侧移位规定幅度而得到的电压VL，并向驱动器42的下侧电源端子供给。驱动器42的低电平输出为电压VL。
图5是表示图4的OCP电路30的具体的结构例的电路图。迟滞比较器38包含运算放大器OA41、电阻R41～R43。该迟滞比较器38经由晶体管Q41及电阻R44，向驱动器42输入。为了晶体管Q41的通断的高速化而插入电容器C41及电阻R45。
电压源44包含齐纳二极管ZD1、电容器C42、晶体管Q42、电阻R46。通过电压源44，生成VL＝VOUT－VZ+VF。VZ是齐纳电压，VF是晶体管Q42的基极发射极间电压。
驱动器42包含晶体管Q43～Q45、二极管D41、电阻R47。向驱动器42的下侧电源端子供给来自电压源44的电压VL。通过二极管D41的肖特基钳位(Schottky clamp)，能够将晶体管Q43的通断高速化。另外，通过由晶体管Q45及Q42实现的电流放大，使晶体管M31的通断高速化。
此外，电平移位器40、电流传感器32、迟滞比较器38各自的结构不限定于图5的实施例，本领域技术人员能够理解为，存在各种变形例，另外变形例也包含在本发明的范围内。
以上是OCP电路30以及使用该OCP电路30的点灯电路10及车辆用灯具1的结构。下面对其动作进行说明。
图6(b)是点灯电路10的动作波形图。为了使OCP电路30的效果明确，在图6(a)中，示出不具有OCP电路30的图1的点灯电路10r的动作波形。在图6(a)、(b)各图中，在上段示出从卸下点灯电路10和光源2之间的连接器算起的恢复时的波形，在下段示出电源电压VBAT从9V向16V急剧地变化时的波形。
参照图6(a)、(b)的上段。如图6(a)所示，在不设置OCP电路30的情况下，如果从连接器的非接触状态向接触状态恢复，则灯具电流ILD是最大为8A的过电流。对此，通过设置OCP电路30，从而如图6(b)所示，灯具电流ILD维持于上侧阈值ITHH和下侧阈值ITHL之间，能够对过电流进行抑制。
然后，参照图6(a)、(b)的下段。如图6(a)所示，在不设置OCP电路30的情况下，如果电源电压VBAT从9V向16V急剧地上升，则灯具电流ILD是最大为5A的过电流。对此，通过设置OCP电路30，从而如图6(b)所示，灯具电流ILD维持于上侧阈值ITHH和下侧阈值ITHL之间，能够对过电流进行抑制。
以上是点灯电路10的动作。
如上所述，根据点灯电路10，在灯具电流ILD小于过电流阈值ITH的正常点灯状态下，使晶体管M31导通，在灯具电流ILD大于过电流阈值ITH的过电流状态下，使晶体管M31截止，对从驱动电路20向光源2的电流路径进行断开。即，由于晶体管M31作为开关而非可变电阻元件使用，因此能够实现高速的过电流保护。另外，由于在正常点灯状态下，能够使晶体管M31全导通，因此电力损耗也较小。
另外，由于通过设置电感器L31，从而能够对灯具电流ILD的变动进行抑制，因此在晶体管M31的截止产生延迟的情况下，也能够对过电流进行抑制。并且，通过整流元件D31，能够对将晶体管M31截止时的反电动势进行钳制。
另外，将与灯具电流ILD相应的电流检测信号IS与具有迟滞的2个阈值ITHH、ITHH进行比较，与比较结果相应地使晶体管M31进行通断。由此，能够得到稳定的过电流保护。
在该点灯电路10中，由于通过将阈值ITH(ITHH、ITHH)设定得比目标电流IREF较高，从而在正常点灯状态下OCP电路30不动作，因此能够保证以通过驱动电路20进行的电流控制的反馈环路优先。
(第2实施方式)
图7是第2实施方式所涉及的OCP电路的电路图。OCP电路60具有晶体管M61、电感器L61、整流元件D61、电流传感器62、OCP控制器64。晶体管M61、电感器L51、整流元件D61与第1实施方式同样地配置为T字型。在第2实施方式中，晶体管M61及电感器L61在电源线LN的路径上串联地设置。也可以取代整流元件D61而使用与晶体管M61相协同地对导通、截止进行控制的晶体管。
电流传感器62对灯具电流ILD进行检测，生成与灯具电流ILD相应的电流检测信号IS。OCP控制器64基于电流检测信号IS和过电流阈值ITH，对晶体管M61的导通、截止进行控制。
更详细地说，在本实施方式中，对于OCP控制器64，如果电流检测信号IS超过过电流阈值ITH，则将晶体管M61立即截止，如果电流检测信号IS低于过电流阈值ITH，则在经过一定延迟时间τ后，将晶体管M61导通。
OCP控制器64包含比较器66、第1计时器电路68。比较器66将电流检测信号IS与过电流阈值ITH进行比较，如果IS＞ITH，则生成有效(例如高电平)的保护信号SOCP。
第1计时器电路68在保护信号SOCP从无效电平向有效电平转换时，不发生延迟而立即使晶体管M61截止。相反地，第1计时器电路68在保护信号SOCP从有效电平向无效电平转换时，在经过延迟时间τ的延迟后，使晶体管M61导通。能够将第1计时器电路68把握为下述延迟电路，即，相对于保护信号SOCP的上升沿和下降沿中的一方有效，相对于另一方无效。
图8是图7的点灯电路10的连接器的触点恢复接合时的动作波形图。在时刻t0，触点恢复接合。由此，在驱动电路20的输出电容器C1中蓄积的电荷向光源2流入，灯具电流ILD急剧地增大。
如果灯具电流ILD超过阈值电平ITH，则保护信号SOCP有效(在这里是高电平)，将晶体管M61立即截止。如果晶体管M61截止，则灯具电流ILD经由电感器L61和二极管D61转变为减小，很快变为小于阈值电平ITH，保护信号SOCP被无效。保护信号SOCP的与从有效向无效的转换相对应的边沿(下降沿)通过第1计时器电路68发生延迟，在经过延迟时间τ后，晶体管M61再次导通。如果晶体管M61导通，则灯具电流ILD转变为增大。OCP电路60重复该动作，从而能够将灯具电流ILD限制为低于过电流阈值ITH。
在这里，对于延迟时间τ期间的灯具电流ILD的减小的斜率，与电感器L61和激光二极管3的电压VLD相应地，由VLD/L61得出。因此，延迟时间τ内的灯具电流ILD的减小量为τ×VLD/L61。因此，通过以满足ILOW＝ITH－τ×VLD/L61＞IREF的方式确定延迟时间τ，从而在正常点灯状态下，过电流保护进行动作，能够防止晶体管M61进行通断。
如上所述，根据第2实施方式，通过OCP转换器64，使晶体管M61的导通延迟，从而能够将灯具电流ILD限制于阈值ITH和ILOW之间。
图9是表示图7的OCP电路60的具体的结构例的电路图。电流传感器62包含设置在灯具电流ILD的路径上的电流检测用的电阻R62，以电阻R62的电压降作为电流检测信号IS。也可以与第1实施方式同样地，追加对电阻R62的电压降进行放大的放大器。电阻R62设置在将前段的驱动电路20的负极输出OUTN和光源2的负极端子(阳极)连结的电源线LN上。此外，电阻R62也可以与第1实施方式同样地，设置在电源线LP上。
电阻R63～R67、运算放大器OA61构成迟滞比较器，与图7的比较器66相对应。此外，需要注意的是，该迟滞以防止震颤为目的，与第1实施方式中的迟滞的含义不同。
第1计时器电路68包含电阻R68、晶体管M62、电容器C61。电容器C61也可以使用晶体管M61的栅极电容。如果保护信号SOCP有效(高电平)，则晶体管M62变为导通，电容器C61立即放电，晶体管M61的栅极源极间电压变为零，晶体管M61截止，施加过电流保护。
如果保护信号SOCP被无效(低电平)，则晶体管M62变为截止。电容器C61经由电阻R68以某个时间常数进行放电，在经过与时间常数相应的延迟时间τ后，晶体管M61的栅极源极间电压超过FET的阈值电压，晶体管M61导通，过电流保护解除。
二极管D62出于下述目的而设置，即，在点灯电路10和光源2之间的连接线、特别是连接器变为断线状态时，对电感器L61的反电动势进行钳制。
第2实施方式与第1实施方式相比具有以下的优点。
第2实施方式与第1实施方式近似，如果灯具电流ILD超过某个阈值ITH，则将晶体管M61截止，之后如果灯具电流ILD下降至比阈值ITH低的电平ILOW，则将晶体管M61导通。它们的不同点在于，在第1实施方式中，利用迟滞比较器的下侧阈值ITHL对下侧电平ILOW进行设定，与此相对，在第2实施方式中，利用延迟时间τ对下侧电平ILOW进行设定。
在图4的OCP电路30中，由于在晶体管M31截止的状态下，需要通过迟滞比较器38，将灯具电流ILD与下侧阈值ITHL进行比较，因此感应电阻R31不能设置在与晶体管M31相比的接地端子(OUTN)侧。因此，为了通过迟滞比较器38进行以接地电压为基准的电压比较，需要通过放大器36将电压降VS变换为以接地电压为基准的电流检测信号IS。然而，通常由于高速的放大器36高价，因此有时图4的OCP电路30成本变高。
对此，在第2实施方式中，由于根据第1计时器电路68决定晶体管M61的导通定时，因此在晶体管M61截止的期间，不需要对灯具电流ILD进行检测。即，能够将用于对灯具电流ILD进行检测的电阻R62如图9所示地配置于接地端子(OUTN)侧。由此，能够不使用图4的放大器36而生成以接地电压为基准的电流检测信号IS，能够降低成本。
(第3实施方式)
图10是具有第3实施方式所涉及的OCP电路的点灯电路10的电路图。在第3实施方式中，OCP电路50也插入至驱动电路20和激光二极管3之间。
OCP电路50包含电流传感器52、比较器54、计时器电路56、旁路晶体管M51、限流电阻R51。
电流传感器52对灯具电流ILD进行检测，生成与灯具电流ILD相应的电流检测信号IS。比较器54将电流检测信号IS与过电流阈值ITH进行比较，如果IS＞ITH，则生成有效(例如高电平)的保护信号SOCP。比较器54优选为迟滞比较器。
限流电阻R51设置在灯具电流ILD的路径上。旁路晶体管M51与限流电阻R51并联地设置。旁路晶体管M51在保护信号SOCP无效的期间变为导通，如果保护信号SOCP有效，则变为截止。
计时器电路56插入旁路晶体管M51和比较器54之间。计时器电路56在保护信号SOCP从无效电平转换为有效电平时，不进行延迟而立即使旁路晶体管M51截止。相反地，计时器电路56在保护信号SOCP从有效电平转换为无效电平时，在延迟规定时间后，使旁路晶体管M51导通。能够将计时器电路56把握为下述延迟电路，即，相对于保护信号SOCP的上升沿和下降沿中的一方有效，相对于另一方无效。
根据第3实施方式所涉及的OCP电路，如果检测到ILD＞ITH的过电流状态，则晶体管M51立即截止，能够对过电流进行抑制。相反地，如果恢复至ILD＜ITH的正常点灯状态，则在经过延迟时间后，旁路晶体管M51变为导通，绕过限流电阻R51，能够以较低的损耗对光源2进行驱动。
如果点灯电路10和光源2的连接器变为非接触(开放)，则驱动电路20的输出电压VOUT变为预先设定的电压VOCV。如果将正常点灯时的驱动电路20的输出电压VOUT设为VL，则在连接器的触点恢复接合时流过光源2的最大电流IMAX为(VOCV－VL)/R51。因此，通过以使该最大电流IMAX不超过激光二极管3的最大额定电流(容许电流)的方式，决定电阻R51的电阻值，从而能够适当地对激光二极管3进行保护。
图11(a)、(b)是表示图10的OCP电路的结构例的电路图。
对图11(a)的OCP电路50进行说明。电流传感器52包含设置在灯具电流ILD的路径上的电流检测用的电阻R52，将电阻R52的电压降作为电流检测信号IS。也可以与第1实施方式同样地，追加对电阻R52的电压降进行放大的放大器。电阻R52设置在将前段的驱动电路20的负极输出OUTN和光源2的负极端子(阴极)连结的电源线LN上。此外，电阻R52也可以与第1实施方式同样地，设置在电源线LP上。
运算放大器OA 51、电阻R53～R56、晶体管M52形成时滞比较器，与图10的比较器54相对应。在图11(a)中，保护信号SOCP的有效电平为低电平。
计时器电路56包含电阻R57、晶体管Q51、电容器C51。如果保护信号SOCP有效(低电平)，则晶体管Q51变为导通，电容器C51立即放电，旁路晶体管M51的栅极源极间电压变为零，旁路晶体管M51截止，施加过电流保护。
如果保护信号SOCP无效(高电平)，则晶体管Q51变为截止。电容器C51经由电阻R57以某个时间常数进行充电，在经过与时间常数相应的延迟时间后，旁路晶体管M51的栅极源极间电压超过FET的阈值电压，旁路晶体管M51导通，过电流保护解除。
根据图11(a)的OCP电路，能够以小型、较少的部件个数、低成本，进行可靠的限流。
对于图11(a)的OCP电路50，如果检测到过电流，则立即将旁路晶体管M51截止，但是难以将延迟设置为零。由于该延迟，在旁路晶体管M51截止前，如果灯具电流ILD超过激光二极管3的最大额定电流(容许电流)，则存在问题。
因此，图11(b)的OCP电路50还具有与电阻R51串联地设置的电感器L51。由此，灯具电流ILD的急剧的变化受到抑制。另外，二极管D51与电感器L51并联地设置。通过该二极管D51，能够吸收(钳制)在电感器L51上产生的反电动势。
(第4实施方式)
图12是具有第4实施方式所涉及的OCP电路的点灯电路的电路图。对图12的点灯电路10a和图7的点灯电路10的不同点进行说明。OCP电路60a的OCP控制器64a在比较器66、第1计时器电路68的基础上还具有截止锁存电路70。
如上所述，在OCP电路60中，在IS＜ITH的正常状态下，晶体管M61持续地导通，在IS超过ITH的过电流状态下，晶体管M61变为重复导通、截止的状态(通断状态)。
对于截止锁存电路70，如果晶体管M61重复导通、截止的通断状态持续规定时间τ2，则将晶体管M61的栅极信号固定为低电平，固定(截止锁存)为截止状态。例如也可以将规定时间τ2设置为几百ms～几秒，例如0.2秒。
截止锁存电路70通过对指示晶体管M61的导通、截止的信号(下面，也称为栅极控制信号)S10进行监视，从而判断晶体管M61是否固定为导通状态、晶体管M61是否正在进行通断。栅极控制信号S10可以是保护信号SOCP，也可以是晶体管M61的栅极信号即第1计时器电路68的输出信号，还可以是第1计时器电路68的内部的信号。
通过设置截止锁存电路70，能够得到以下的效果。
如上所述，在驱动电路20是开关转换器(特别是降压转换器)的情况下，如果开关晶体管发生短路故障，或者反馈电路发生故障，则不能对向激光二极管3供给的驱动电流ILD进行控制，持续过电流状态。设置截止锁存电路70，在持续了长时间的过电流状态的情况下，推定为电路故障，将OCP电路60的晶体管M61固定为截止，从而激光二极管3熄灭，能够提高安全性。
图13(a)是截止锁存电路70的框图。截止锁存电路70包含通断检测部72、第2计时器电路74、锁存电路76、强制截止电路78。
通断检测部72生成通断检测信号S11，该通断检测信号S11在晶体管M61稳定地导通时为第1状态(例如高电平)，在晶体管M61重复导通、截止的通断状态下为第2状态(例如低电平)。如上所述，通断检测部72对保护信号SOCP、晶体管M61的栅极信号、第1计时器电路68的内部的信号中的某一个进行监视即可。
如果通断检测信号S11为第2状态(低电平)的状态持续规定时间τ2，则第2计时器电路74使停止信号S12有效。如果停止信号S12有效，则锁存电路76将该状态锁存。如果停止信号S12的有效被锁存，则强制截止电路78将晶体管M61强制地固定为截止状态。例如，强制截止电路78也可以包含设置在晶体管M61的栅极和接地之间的开关。如果停止信号S12的有效被锁存，则锁存电路76也可以输出高电平的截止信号S13，在截止信号S13为高电平时将开关导通。
在图13(b)中，示出强制截止电路78的变形例。强制截止电路78也可以利用下述逻辑门构成，该逻辑门对指示晶体管M61的导通、截止的栅极信号SG、以及锁存电路76的输出S13进行逻辑运算，将其输出SG’向晶体管M61的栅极输出。例如在以停止信号S12的有效被锁存的期间，输出低电平的截止信号S13的方式构成锁存电路76的情况下，逻辑门也可以是负逻辑的OR门。
图14是截止锁存电路70的电路图。向截止锁存电路70的输入输出端子I/O输入栅极控制信号栅极信号SG(S10)。例如在图9的OCP电路60中设置截止锁存电路70的情况下，I/O端子与晶体管M62的漏极(晶体管M61的栅极)连接。
通断检测部72主要包含低通滤波器80、输出级82。低通滤波器80对与栅极控制信号S10的通断相伴的高频成分进行去除，并进行平滑化。低通滤波器80包含电容器C3、充电电路84、放电电路86。电容器C3的一端接地，另一端与作为充电电路的晶体管Tr5连接。放电电路86设置在电容器C3的另一端和接地之间。
输出级82是2级逆变器的串联结构，第1级的逆变器包含晶体管Tr6、电阻R4，第2级的逆变器包含晶体管Tr7、电阻R5、R6。
第2计时器电路74主要包含电容器C4、比较器88。电阻R7、R8、电容器C5对电源电压VCC进行分压，生成基准电压(阈值电压)VTH。通断检测部72的输出与电容器C4连接。二极管D2是电压钳位器。比较器88将电容器C4的电压VC4与基准电压VTH进行比较。比较器88的输出与包含电阻R9、电容器C6在内的低通滤波器连接。
锁存电路76由双稳态多谐振荡器(也称为触发器、锁存器)90构成。双稳态多谐振荡器90主要包含晶体管Tr9～Tr10、电阻R10～R11。由于双稳态多谐振荡器90的结构、动作是公知的，因此省略说明。双稳态多谐振荡器90的结构不特别地限定，但是也可以使用D触发器或D锁存器等。双稳态多谐振荡器90的输出向强制截止电路78输出。
锁存电路76还包含上电复位电路92。上电复位电路92在接通电源电压VCC时，将双稳态多谐振荡器90复位为初始状态。上电复位电路92例如包含电阻R12～R14、晶体管Tr11、Tr12。
强制截止电路78包含晶体管Tr13，该晶体管Tr13设置在对栅极控制信号S10进行传送的信号线94和接地之间。在锁存电路76的输出S13为高电平时晶体管Tr13导通，栅极控制信号S10固定为低电平，晶体管M61被强制截止。
下面对锁存电路70的动作进行说明。
图15(a)、(b)是对锁存电路70的动作进行说明的图。在图15(a)中示出过电流保护动作。
在时刻t0前为通常状态，驱动电流ILD保持为目标电流量IREF。此时，栅极控制信号S10稳定地为高电平，因此晶体管Tr5截止，晶体管Tr6截止，Tr7导通。由此，电容器C4的电荷经由晶体管Tr7进行放电，电压VC4维持为0V。
如果在时刻t0转换至过电流状态，则驱动电流ILD增大。在过电流状态下，晶体管M61的栅极控制信号S10进行振荡，晶体管M61进行通断。由此，驱动电流ILD维持为不超过阈值电流ITH。
如果栅极控制信号S10进行通断，则晶体管Tr5进行通断。由此，电容器C3的电压VC3上升，晶体管Tr6变为导通，Tr7变为截止。
如果晶体管Tr7截止，则电容器C4经由电阻R5进行充电，电容器电压VC4随时间增大。随后，在经过了规定时间τ2后的时刻t1，如果电容器电压VC4超过阈值电压VTH，则比较器88的输出变为高电平，晶体管Tr8导通。由此，双稳态多谐振荡器90锁存于晶体管Tr10截止、晶体管Tr9导通的状态，截止信号S13固定为高电平。由此，晶体管Tr13变为导通，栅极控制信号S10变为低电平，晶体管M61强制地截止。
下面，参照图15(b)，对接通电源时的上电复位动作进行说明。如果在时刻t0接通电源，则电源电压VCC开始上升。在时刻t0～t1的期间，电路的动作不稳定。
向晶体管Tr12的基极供给电源电压VCC通过电阻R13、R14进行分压后的电压。在时刻t1～t2的期间，晶体管Tr12的基极发射极间电压低于0.6V，因此晶体管Tr12截止。此时，经由电阻R12向晶体管Tr11的基极供给电源电压VCC，该基极电压S14维持在0.6V左右，晶体管Tr11导通。由此，截止信号S13复位为低电平。
在时刻t2以后，电源电压VCC变高，如果晶体管Tr12的基极电压超过0.6V，则晶体管Tr12导通，晶体管Tr11截止。由此，双稳态多谐振荡器90的复位解除。如上所述，通过接通电源时的上电复位，能够从解除了强制截止的状态起，开始激光二极管3的驱动。
(第5实施方式)
图16是第5实施方式所涉及的车辆用灯具1b的框图。驱动电路20也可以是恒定电流开关转换器。在本实施方式中，假设光源2包含激光二极管3及荧光体。驱动电路20能够选择几个模式，针对每个模式使激光二极管3以不同的光量发光。例如驱动电路20能够在第1模式和第2模式之间切换，在该第1模式下，使激光二极管3以通常的光量发光，在第2模式下，使激光二极管3以比通常低的光量发光。例如，第1模式能够是下述的行驶模式，即，在通常的行驶中，使光源2以足以对车辆前方进行照射的光量发光。另一方面，第2模式能够是下述的测试模式，即，以光轴调整、测试、维护为目的，使光源2微弱地发光。ECU(ElectronicControl Unit)8对驱动电路20供给对当前的模式进行指示的模式信号SMODE。ECU 8可以搭载在车辆侧，也可以搭载在车辆用灯具1侧。
在第2模式是应该以低亮度发光的测试模式的情况下，如果光源2以高亮度发光，则有可能导致给周围的作业者等造成眩目。或者，在第2模式是在行驶中应该以低亮度发光的模式的情况下，如果光源2以高亮度发光，则给相向车辆及行人造成眩目。即，可以说在第2模式下，光源2以高亮度发光的情况是异常状态。为了解决上述问题，在车辆用灯具1b中设置异常检测器100及保护电路110。
异常检测器100对光源2进行光学监视，在以比通常小的光量使光源2点灯的低亮度模式下，在光源2的光量超过容许水平时，使异常检测信号S20有效。
要求车辆用灯具1b具有下述功能，即，生成将光源2的未点灯向车辆侧ECU进行通知的诊断信号(diagnosis信号)。在这里，激光二极管3存在即使电气特性正常，也不发光的故障模式(COD：Catastrophic Optical Damage)。因此，为了对激光二极管3的故障进行检测，仅对电气特性进行监视是不充分的，有时设置对激光二极管3的发光进行光学检测的发光检测器102。发光检测器102包含光学二极管、光学晶体管、CMOS传感器、CCD(ChargeCoupled Device)等，对光学2是否正常地点灯进行判定。
发光检测器102在通常模式下，如果检测到光源2的未点灯，则使SCOD信号有效(例如高电平)，在正常点灯时使SCOD信号无效(低电平)。SCOD信号作为诊断信号向车辆侧发送。
在优选的方式中，还能够将发光检测器102用于第2模式下的异常状态的检测。即，通过将该发光检测器102的检测阈值确定为高于低亮度模式下容许的电平，在异常检测器100中参照发光检测器102的输出SCOD，从而能够将发光检测器102的输出SCOD用于通过异常检测器100进行的异常检测。具体地说，在第2模式下SCOD信号为无效时，异常检测器100判定为异常状态即可。由此，由于不需要第2模式用的发光检测器，因此能够对电路面积的增加进行抑制。
除了COD检测用的发光检测器102以外，也可以设置用于对第2模式下的异常进行检测的其他的发光检测器。在该情况下，能够分别对容许水平(阈值)进行设定。
如果异常检测信号S20有效，则保护电路110对从驱动电路20向光源2的电力供给进行限制。所谓电力供给的限制，除了停止供给电力以外，包含使电力供给降低的情况等。例如保护电路110也可以包含设置在驱动电流ILD的路径上的开关112，通过使该开关112断开，从而使向光源2的电力供给停止。
以上是第5实施方式所涉及的车辆用灯具1b的结构。下面对其动作进行说明。如果通过模式信号SMODE对第2模式进行指示，则驱动电路20将较小的驱动电流ILD向光源2供给。于是，光源2以与较小的驱动电流ILD相应的亮度发光。在光源2是激光二极管3和荧光体的组合的情况下，如果发生卸下荧光体等异常，则导致来自激光二极管3的激励光直接射出。
如果光源2正常，则由于在第2模式下，发光检测器102仅检测到比容许水平小的微弱的光，因此SCOD信号应该有效。但是，如果光源2异常，则由于发光检测器102检测到充分的光量，因此使SCOD信号无效。因此，如果模式信号SMODE表示第2模式、且SCOD信号被无效，则异常检测器100使异常检测信号S20有效。由此，保护电路110的开关112断开，激光二极管3的发光立即停止。
如上所述，根据图16的点灯电路10b，在荧光体发生异常的状态下，在以测试模式使激光二极管3点灯时，能够防止激励光直接泄漏、对周围的作业者等进行照射，能够提高安全性。
图17是表示第5实施方式所涉及的点灯电路10b的具体的结构例的电路图。异常检测器100能够由逻辑门的组合构成。在模式信号SMODE的高电平与第2模式相对应时，异常检测器100也可以包含逆变器120及AND门122。逆变器120将SCOD信号反转。在激光二极管3超过容许电平而发光时，逆变器120的输出有效(高电平)。AND门122取得模式信号SMODE和逆变器120的输出的逻辑积，作为异常检测信号S20进行输出。此外，能够对各信号的高电平·低电平的分配进行变更，在该情况下，能够理解为，对逆变器的追加、省略、或者AND门和OR门进行置换即可。
能够将图17的点灯电路10c把握为图16的点灯电路10b和图12的点灯电路10a的组合。保护电路110在图12的OCP电路60a的基础上，包含逻辑门114。晶体管M61与图16的开关112相对应。过电流检测器116与图16的电流传感器62及比较器66相对应。如果保护信号SOCP有效，或者异常检测信号S20有效，则逻辑门114向第1计时器电路68赋予开始触发。例如逻辑门114也可以是OR门。
此外，保护电路110的结构不限定于图17的结构。例如，保护电路110可以包含图2或图3～图5的OCP电路30，或者可以包含图7、图9的OCP电路60，也可以包含图10、图11的OCP电路50。或者，不必兼用过电流保护功能，也可以如图16所示，保护电路110仅简单地包含开关112。
最后，对车辆用灯具1的用途进行说明。图18是具有实施方式所涉及的车辆用灯具1的灯具单元(灯具装配)500的斜视图。灯具单元500具有透明的灯罩502、远光单元504、近光单元506、框体508。上述的车辆用灯具1例如能够用于远光单元504。车辆用灯具1具有一个或者多个光源2。也可以取代远光单元504，或者在其基础上，在车辆用灯具1中使用近光单元506。
以上，基于实施方式对本发明进行了说明。该实施方式是例示，本领域技术人员能够理解为，能够对它们的各结构要素及各处理工艺进行组合而得到各种变形例，另外上述变形例也属于本发明的范围。下面，对上述变形例进行说明。
(第1变形例)
在实施方式中，对驱动电路20是开关转换器的情况进行了说明，但是本发明不限定于此，可以是线性调节器，也可以是开关转换器和线性调节器的组合，它们也能够得到在各实施方式中说明的效果。
(第2变形例)
在第4实施方式中说明的截止锁存电路70也能够应用于图3、图5的OCP电路30中。在该情况下，在截止锁存电路70中，如果取代晶体管M61，将重复晶体管M31的导通、截止状态的状态持续规定时间τ2，则将晶体管M31固定地截止即可。或者，截止锁存电路70也可以与图10、图11(a)、(b)的OCP电路50进行组合。
基于实施方式，使用具体的语句对本发明进行了说明，但是实施方式不过是表示本发明的原理、应用，在实施方式中，在不脱离权利要求书所规定的本发明的思想的范围内，认为存在许多的变形例及配置的变更。

Claims (2)

1.一种点灯电路，该点灯电路是具有激光二极管和荧光体的光源的点灯电路，
该点灯电路的特征在于，具有：
驱动电路，其向所述光源供给电力，能够对第1模式和第2模式进行切换，该第1模式使所述光源以通常的光量点灯，该第2模式使所述光源以比通常低的光量点灯；
异常检测器，其对所述光源进行光学监视，在所述第2模式下，在所述光源的光量超过容许水平时，使异常检测信号有效；
保护电路，如果所述异常检测信号有效，则该保护电路对从所述驱动电路向所述光源的电力供给进行限制；以及
发光检测器，其对所述光源是否处于正常点灯进行光学检测，
在所述第2模式下所述发光检测器示出正常点灯时，所述异常检测器使所述异常检测信号有效。
2.一种车辆用灯具，其特征在于，具有：
光源；以及
权利要求1所述的点灯电路，其对所述光源进行驱动。
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