CN109548227B

CN109548227B - 点灯电路以及车辆用灯具

Info

Publication number: CN109548227B
Application number: CN201811113180.9A
Authority: CN
Inventors: 村上卓也; 吉田峻一郎
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2021-06-29
Anticipated expiration: 2038-09-21
Also published as: FR3071588B1; CN112969262A; US20190098710A1; US10327290B2; CN112969262B; CN109548227A; JP7023648B2; JP2019057468A; DE102018216098A1; FR3071588A1

Abstract

本发明提供能够降低故障、异常状态下的功能损失的点灯电路以及车辆用灯具。点灯电路(300)驱动包含被串联连接的多个发光单元(202)的光源(200)。变换器(310)对光源(200)提供驱动电流(I_DRV)。多个高侧开关(SW1)分别设置在对应的发光单元(202)的一端与变换器(310)的一输出之间。多个低侧开关(SW2)分别设置在对应的发光单元(202)的另一端与变换器的另一输出之间。

Description

点灯电路以及车辆用灯具

技术领域

本发明涉及用于汽车等的照明装置。

背景技术

车辆用灯具具有以远光灯或近光灯为首的多个灯具。近年来，正在普及作为这些灯具而采用LED(发光二极管)或LD(激光二极管)等半导体光源。图1是利用了半导体光源的车辆用灯具的电路图。

车辆用灯具1r具有光源10及其点灯电路20r。点灯电路20r具有电流源30、多个旁路开关40_1～40_N、控制器50。电流源30从电池2经由开关4而接受电池电压V_BAT(还称为输入电压V_IN)，并使流过光源10的驱动电流I_DRV稳定在某目标量。

多个旁路开关40_1～40_N与多个发光单元12_1～12_N关联，各旁路开关40可单独控制开、关。若第i个旁路开关40_i成为接通状态，则驱动电流I_DRV并不流过发光单元12_i而绕行流过旁路开关40_i，发光单元12_i熄灭。若旁路开关40_i成为断开状态，则驱动电流I_DRV流过发光单元12_i而点灯。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2014-017463号公报

发明内容

本发明的发明人们讨论了图1的车辆用灯具1r的结果，认识到以下的课题。

在光源10与点灯电路20r之间经由布线(线束)而被连接。若该布线处发生故障(例如，接地故障)，则部分或所有的发光单元不能点灯。作为一例，若OUT1引脚发生接地故障，则所有的发光单元12_1～12_N不能点灯，若OUT2引脚发生接地故障，则其下游侧的发光单元12_2～12_N不能点灯。

本发明鉴于这样的状况而完成，其某方式的例示性的目的之一在于，提供点灯电路，该点灯电路能够降低故障、异常状态下的功能损失。

本发明的某方式涉及用于驱动包含串联连接的多个发光单元的光源的点灯电路。点灯电路具有对光源提供驱动电流的变换器、多个高侧开关(High side switch)、以及多个低侧开关(Low side switch)。各高侧开关被设置在对应的发光单元的一端与变换器的一个输出之间。各低侧开关被设置在对应的发光单元的另一端与变换器的另一输出之间。

根据该方式，通过控制高侧开关、低侧开关的状态，能够控制多个发光单元的开、关。此外，在故障时，能够隔离故障处，能够维持剩余的发光单元的点灯。另外，在本说明书中，故障还包括暂时性的异常。

也可以是变换器的另一输出被接地，各低侧开关被设置在对应的发光单元的另一端与接地之间。

点灯电路还可以进一步具有在每相邻的发光单元之间设置的二极管。由此能够防止电流逆流。

点灯电路还可以进一步具有分别监视对应的发光单元的一端的电性状态的多个监视电路。由此能够检测故障。

各监视电路还可以监视对应的发光单元的一端的电压。由此能够检测接地故障或负载短路等短路故障、或开路故障(断路)。

本发明的其他方式涉及车辆用灯具。车辆用灯具可以具有光源以及用于驱动光源的上述的任意的点灯电路，所述光源包含被串联连接的多个发光单元。

另外，作为本发明的方式，在方法、装置、系统等之间相互置换以上的结构要素的任意的组合或本发明的结构要素或表述的方式也有效。

根据本发明的某方式，能够降低故障时的功能损失。

附图说明

图1是利用了半导体光源的车辆用灯具的电路图。

图2是实施方式涉及的具有点灯电路的照明装置的块图。

图3(a)、图3(b)是正常状态下的点灯电路的等效电路图。

图4(a)、图4(b)是故障状态下的点灯电路的等效电路图。

图5是故障状态下的点灯电路的等效电路图。

图6是第一变形例涉及的点灯电路的电路图。

标号说明

100 照明装置

200 光源

202 发光单元

210 线束

300 点灯电路

310 变换器

320 控制器

330 监视电路

SW1 高侧开关

SW2 低侧开关

2 电池

具体实施方式

以下，基于优选实施方式而参照附图说明本发明。对各附图中所示的相同或等同的结构要素、部件、处理赋予相同的标号，并适当省略重复的说明。此外，实施方式是例示，并不限定本发明，且在实施方式中记载的所有的特征或其组合不一定是本发明的本质性的。

在本说明书中，“部件A连接到部件B的状态”除了指部件A与部件B物理上直接连接的情况之外，还包括部件A与部件B其电连接状态不受实质上的影响、或者通过它们的结合而起到的功能或效果不受损、经由其他的部件间接连接的情况。

同样地，“部件C被设置在部件A与部件B之间的状态”除了部件A与部件C、或者部件B与部件C被直接连接的情况之外，还包括其电连接状态不受实质上的影响、或者通过它们的结合而起到的功能或效果不受损、经由其他的部件间接连接的情况。

此外，在本说明书中设为，就对电压信号、电流信号等电信号、或者电阻、电容等电路元件赋予的标号而言，根据需要而表示各自的电压值、电流值、或电阻值、电容值。

图2是实施方式所涉及的具有点灯电路300的照明装置100的块图。照明装置100具有光源200以及点灯电路300。光源200包含应串联连接的多个发光单元202_1～202_N。发光单元202的个数N虽然未被特别限定，但在本实施方式中，N＝4。发光单元202例示LED(发光二极管)或LD(激光二极管)、有机EL元件，但并不限于此。此外，各发光单元202也可以包含被串联和/或并联连接的多个发光元件。

光源200与点灯电路300经由线束(Harness)210而连接。点灯电路300经由点灯指示用的开关SWB而接受来自电池2的电源电压(电池电压)V_BAT，并驱动光源200。点灯电路300具有变换器(converter)310、多个高侧开关SW1_1～SW1_N、多个低侧开关SW2_1～SW2_N、控制器320、以及多个监视电路330_1～330_N。

变换器310对光源200提供驱动电流I_DRV。变换器310的形式未被特别限定，能够利用降压(Buck)变换器、升压(Boost)变换器、升降压变换器、Cuk变换器、正激式变换器、反激式变换器等公知的开关变换器。变换器310的形式可根据发光单元202的正向电压Vf和其个数N而决定。具体来说，在Vf×N<V_BAT时，变换器310能够采用降压型，在Vf×N>V_BAT时，变换器310能够采用升降压型、或者前级的升压型和后级的降压型的组合。

在本实施方式中，高侧开关SW1以及低侧开关SW2的个数与发光单元202的个数N同样为4个。

第i个(1≦i≦N)高侧开关SW1_i被设置在对应的发光单元202_i的一端(阳极)和变换器310的一输出(正极)之间。第i个低侧开关SW2_i被设置在对应的发光单元202_i的另一端(阴极)和变换器310的另一输出(负极)之间。在本实施方式中，变换器310的负极被接地，在变换器310的正极产生正电压V_OUT。从而，等效于低侧开关SW2_i被设置在对应的发光单元202_i的另一端(阴极)和接地之间。

多个二极管(整流元件)D1～D3被设置在相邻的发光单元202之间。

监视电路330_1～330_N监视对应的发光单元202的一端(在此为阳极)的电性状态，判定短路故障或断路故障。例如，监视电路330也可以包含电压比较器，通过将监视对象的电压与短路检测用的阈值、断路检测用的阈值进行比较，检测各故障。关于故障检测的具体的方法或用于故障检测的电路结构，只要利用与在图1所示的旁路方式中使用的监视电路同样的监视电路即可。

控制器320控制多个开关SW1、SW2。例如，控制器320可以是微型计算机或CPU。

以上为点灯电路300的基本结构。接着说明其动作。以下说明的开关的状态其主体为控制器320，通过与其他电路的协调动作而实现。

(正常状态)

在该点灯电路300中，能够使连续相邻的任意的发光单元202点灯，并将剩余发光单元熄灭。

例如，在想要将所有的发光单元20点灯的情况下，只要将最高电位侧的高侧开关SW_1接通，将最低电位侧的低侧开关SW2_4接通，并将剩余的开关断开即可。

一般来说，在想要将第i个发光单元202_i～第j个发光单元202_j(1≦i≦j≦N)点灯的情况下，只要将高侧开关SW1_i接通，将低侧开关SW2_j接通即可。

进而，以该状态为基础，还能够将发光单元202_i～202_j中的几个单独熄灭，或者对其进行调光。图3(a)、图3(b)是正常状态下的点灯电路300的等效电路图。图3(a)、图3(b)中，省略对动作没有贡献的开关。

图3(a)中，i＝1、j＝4，即，SW1_1以及SW2_4固定为接通。从而，所有的发光单元202_1～202_4为可点灯的状态。

高侧开关SW1_2还起到对于发光单元202_1的旁路开关的作用。高侧开关SW1_3起到对于发光单元202_1以及202_2的旁路开关的作用。高侧开关SW1_4起到对于发光单元202_1以及202_3的旁路开关的作用。一般来说，第k个高侧开关SW1_k起到对于发光单元202_1以及202_(k-1)的旁路开关的作用。

在图3(a)中，在想要临时熄灭发光单元202_1的情况下，只要将高侧开关SW1_2导通即可。此外，在想要将发光单元202_1进行调光的情况下，只要以基于目标亮度的占空比将高侧开关SW1_2进行转换即可。

在图3(b)中，i＝2、j＝3，即，SW1_2以及SW2_3固定为接通。从而，2个发光单元202_2～202_3为可点灯的状态。

在图3(b)中，在想要临时将发光单元202_2熄灭的情况下，只要将高侧开关SW1_3接通即可。此外，在想要将发光单元202_2进行调光的情况下，只要以基于目标亮度的占空比将高侧开关SW1_3进行转换即可。

图3(a)、图3(b)仅仅为一例，i、j可任意选择。

(故障状态)

图4(a)、图4(b)是故障状态下的点灯电路300的等效电路图。

图4(a)表示在图3(a)的状态下，在最高电位侧的发光单元202_1的阳极(称为故障节点N_SHORT)上发生了接地短路或负载短路等短路的状态。具体来说，故障节点可发生在点灯电路300的输出管脚P1、或与其连接的线束的布线等。

控制器320将比节点N_SHORT低电位侧的最相邻的高侧开关SW1_2接通，并将剩余的高侧开关SW1_1、SW1_3、SW1_4断开。

由此，能够将由变换器310生成的驱动电流I_DRV经由高侧开关SW1_2，绕过故障节点N_SHORT，继续提供给发光单元202_2～202_4。即，能够维持发光单元202_2～202_4的点灯状态，因此能够减少功能损失。

为了保护发光单元202不受过电压，有时对发光单元202反相并联连接起到钳位电路的作用的钳位二极管(齐纳二极管)204。在图4(a)中，仅对发光单元202_1示出钳位二极管204，其他发光二极管202的钳位二极管204被省略。该钳位二极管204在短路故障时成为从发光单元202的阴极向阳极的电流路径，但由于设置了二极管D1，能够防止流过高侧开关SW1_2的驱动电流I_DRV经由钳位二极管204流过故障节点N_SHORT。由此，能够维持发光单元202_2～202_4可点灯，进而能够防止钳位二极管204上流过过电流。

另外，即使在没有设置钳位二极管204的情况下，通过设置二极管D1～D3，能够避免多数的故障模式。例如，在高侧开关SW1_2接通时，在发光单元202_1的阴极接地短路的情况下，由于存在二极管D1，该阴极的接地短路不起影响，因此能够使发光单元202_2～202_4点灯。

在图4(b)中，在第2个发光单元202_2的阳极(通过故障节点N_SHORT来表示)中发生接地短路或负载短路等短路。

控制器320将比检测到故障的节点N_SHORT低电位侧的最相邻的高侧开关SW1_3接通。剩余的高侧开关SW1_1、SW1_2、SW1_4断开。

由此，能够使由变换器310生成的驱动电流I_DRV经由高侧开关SW1_3而绕过故障节点N_SHORT，从而持续提供给发光单元202_3～202_4。即，能够维持发光单元202_3～202_4的点灯状态，因此能够降低功能损失。

在发光单元202_3的阳极发生了故障的情况下，同样地，也可以将高侧开关SW1_4接通，将剩余的高侧开关SW1_1～SW1_3断开。由此，能够维持发光单元202_4的点灯。

在此，说明了对比故障处低电位侧的发光单元202进行救济的例，但并不限于此。在故障处发生在靠近低电位的发光单元202的情况下，也可以对比发生了故障的发光单元202高电位侧的发光单元202进行救济。图5是故障状态下的点灯电路300的等效电路图。在图5中，在第4个发光单元202_4的阳极产生断路故障。在该情况下，将比故障处高电位侧的最相邻的低侧开关SW2_3切换为接通，将剩余的低侧开关设为断开。

一般来说，在检测到故障的发光单元202_k包含在点灯对象中的情况下，即i≦k≦j时，改变i或j，以便从点灯对象排除发光单元202_k。在改变i的情况下，将与改变后的i对应的高侧开关SW1_i接通即可，在改变j的情况下，将与改变后的j对应的低侧开关SW2_j接通即可。

以上为点灯电路300的动作。根据该点灯电路300，通过控制高侧开关SW1、低侧开关SW2的状态，能够控制多个发光单元202的接通、断开。此外，在故障时，能够将故障处隔离，救济剩余的发光单元，能够维持点灯。

(用途)

上述的照明装置100能够设为车辆用灯具。在该情况下，可以将多个发光单元202之一设为近光灯，将另一个设为远光灯。进而，也可以将另一个设为DRL(日间行车灯)，将另一个设为DRL/示宽灯(Clearance lamp)。

若考虑上述故障时的救济，则可以将重要度相对高的灯分配给低电位侧，将重要度低的灯分配给高电位侧。例如，远光灯以及近光灯可以称为其重要度高于DRL、DRL/示宽灯。因此，例如设为N＝4，将多个发光单元202从高点位侧起依次按DRL、DRL/示宽灯、远光灯、近光灯的顺序分配。

基于实施方式，利用具体的语句说明了本发明，但实施方式仅是示出本发明的原理、应用，在实施方式中，在不脱离由权利要求书规定的本发明的思想的范围内，多数变形例或配置的变更是准许。

(第一变形例)

图6是第一变形例涉及的点灯电路300A的电路图。变换器310输出负电压，例如可采用Cuk变换器。在该情况下，变换器310的正极输出(+)接地，负极输出(-)发生负的输出电压-V_OUT。

(第二变形例)

在利用照明装置100作为车辆用灯具的情况下，也可以利用多个发光单元202作为配光可变型前照灯(ADB：自适应远光灯(Adaptive Driving Beam))。ADB是指根据车辆前方的状况(有无迎面而来的车、前车、行人)，动态地、自适应地控制配向模式的灯。

(第三变形例)

在实施方式中，说明也能够利用高侧开关作为比其高电位侧的发光单元的旁路开关，但也可以与高侧开关分开，为了控制PWM调光或单独点灯熄灭，与发光单元并列地设置旁路开关。

在利用照明装置100作为车辆用灯具的情况下，也可以利用多个发光单元202作为配光可变前照灯(ADB：自适应远光灯)。ADB是指根据车辆前方的状况(有无迎面而来的车、前车、行人)，动态地、自适应地控制配向模式的灯。

此时，图2的光源200成为用于远光灯的光源。车辆用灯具也可以具有将多个发光单元202各自的射出光照射到车辆前方的虚拟铅直屏幕上的不同的区域的光学系统。通过控制发光单元202的接通、断开，能够改变对应的区域的亮度，能够形成期望的配光模式。

Claims

1.一种点灯电路，用于驱动光源，所述光源含串联连接的多个发光单元，其特征在于，所述点灯电路具有：

变换器，对所述光源提供驱动电流；

多个高侧开关，分别设置于对应的发光单元的一端与所述变换器的一输出之间；

多个低侧开关，分别设置于对应的发光单元的另一端与所述变换器的另一输出之间；以及

个数与所述发光单元的个数相等的多个监视电路，分别监视对应的发光单元的一端的电性状态，

在由所述监视电路检测出故障的情况下，所述多个高侧开关和所述多个低侧开关被控制，以便从点灯对象排除被检测出故障的发光单元。

2.如权利要求1所述的点灯电路，其特征在于，

进一步具有被配置在每相邻的发光单元之间的二极管。

3.如权利要求1或权利要求2所述的点灯电路，其特征在于，

所述变换器的所述另一输出被接地，

各低侧开关被设置在对应的发光单元的另一端与地线之间。

4.一种车辆用灯具，其特征在于，具有：

光源，包含被串联连接的多个发光单元；以及

用于驱动所述光源的权利要求1或权利要求2所述的点灯电路。