CN111372355A

CN111372355A - 灯具模块

Info

Publication number: CN111372355A
Application number: CN201911239810.1A
Authority: CN
Inventors: 市川知幸; 冢本广德
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-12-10
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2020-07-03
Anticipated expiration: 2039-12-06
Also published as: JP2020095949A; CN111372355B; JP7365866B2

Abstract

本发明涉及一种灯具模块，所述灯具模块包括：驱动电路(110)；第一光源(120)；第二光源(130)；和切换电路(140)，所述切换电路构造成接收用于指示在第一功能与第二功能之间进行切换的切换信号，并且控制第一开关(SW1)和第二开关(SW2)，使得在指示第一功能时第一开关(SW1)处于接通状态且第二开关(SW2)处于断开状态，在指示第二功能时第一开关(SW1)处于断开状态且第二开关(SW2)处于接通状态，并且当在第一功能与第二功能之间进行切换时第一开关(SW1)和第二开关(SW2)两者都处于接通状态。

Description

灯具模块

技术领域

本发明涉及一种用于车辆等的灯具模块。

背景技术

车辆用灯具(例如，前照灯)具有多种功能，例如远光功能、近光功能、用作示廓灯(位置灯)的功能以及用作日间行车灯(DRL)的功能。

图1是示出了包括根据相关技术的车辆用灯具10R的灯具系统1R的框图。图1示出了与近光功能和远光功能相关联的框。车辆用灯具10R经由开关4从电池2接收直流电压(输入电压V_IN)，并使用输入电压V_IN作为电源来点亮近光光源12L和远光光源12H。光源12H和12L中的每一个都包括串联(或并联)设置的多个发光元件(例如，LED)。

车辆用灯具10R包括近光点亮电路14L和远光点亮电路14H。用于在远光功能与近光功能之间切换的H/L切换信号输入到车辆用灯具10R。当供应输入电压V_IN时，点亮电路14L将驱动电流I_LED1供应给光源12L并且点亮光源12L。

点亮电路14H按照H/L切换信号而在使能(工作，接通)状态和禁止(非工作，断开)状态之间切换，并在点亮电路14H处于使能状态时将驱动电流I_LED2供应给光源12H以点亮光源12H。

发明内容

在该相关技术的车辆用灯具10R中，远光功能和近光功能形成为独立的电路，因此，该相关技术的车辆用灯具10R的成本和尺寸很大。

本发明提供了一种可以在多种功能之间切换的灯具模块。

本发明的一方面涉及一种构造成在第一功能与第二功能之间切换的灯具模块。该灯具模块包括：具有恒流输出的驱动电路；第一光源，该第一光源包括与驱动电路的输出端串联连接的第一开关和M个发光元件，M等于或大于1；第二光源，该第二光源包括串联连接的第二开关和N个发光元件，该第二光源与包括M个发光元件的一部分或全部和第一开关的串联电路并联设置，N等于或大于1；和切换电路，该切换电路构造成接收用于指示在第一功能与第二功能之间进行切换的切换信号，并且将第一开关和第二开关控制为使得在指示第一功能时第一开关处于接通状态且第二开关处于断开状态，在指示第二功能时第一开关处于断开状态且第二开关处于接通状态，并且当在第一功能与第二功能之间进行切换时第一开关和第二开关两者都处于接通状态。

本发明的另一方面涉及一种构造成在第一功能与第二功能之间切换的灯具模块。该灯具模块包括：第一光源，该第一光源包括M个发光元件，M等于或大于1；第二光源，该第二光源包括N个发光元件，N等于或大于1；为第一光源和第二光源两者设置的具有恒流输出的驱动电路；和切换电路，该切换电路构造成接收用于指示在第一功能与第二功能之间进行切换的切换信号，并且切换驱动电路的输出电流的路径，以使得在指示第一功能时驱动电路的输出电流在第一光源中流动，在指示第二功能时驱动电路的输出电流在第二光源中流动，并且当在第一功能与第二功能之间进行切换时驱动电路的输出电流在第一光源和第二光源两者中流动。

上述要素的组合或基于本发明的要素而获得的或通过改变本发明的表达而获得的方法、装置、系统等是本发明的有效方面。

根据本发明的各方面，可以提供一种具有多种功能的灯具模块。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：

图1是示出包括根据相关技术的车辆用灯具的灯具系统的框图；

图2是示出包括根据第一实施例的灯具模块的灯具系统的框图；

图3是示出图2所示的灯具模块的动作波形的图；

图4A是示出图2所示的灯具模块的构型的一个示例的电路图，图4B是示出边沿延迟电路的构型的一个示例的电路图；

图5是灯具模块的分解透视图；

图6A和6B是示出驱动电路的构型的一个示例的电路图；

图7是示出根据第二实施例的灯具模块的框图；

图8是示出根据第三实施例的灯具模块的框图；

图9是示出根据修改示例1的灯具模块的电路图；

图10是示出根据修改示例2的灯具模块的电路图。

具体实施方式

本说明书中公开的实施例涉及一种构造成在第一功能与第二功能之间切换的灯具模块。该灯具模块包括：具有恒流输出的驱动电路；第一光源，该第一光源包括与驱动电路的输出端串联连接的M个发光元件和第一开关，M等于或大于1；第二光源，该第二光源包括串联连接的N个发光元件和第二开关，该第二光源与包括M个发光元件的一部分或全部和第一开关的串联电路并联设置，N等于或大于1；和切换电路，该切换电路构造成接收用于指示在第一功能与第二功能之间进行切换的切换信号，并且控制第一开关和第二开关，使得在指示第一功能时第一开关处于接通状态且第二开关处于断开状态，在指示第二功能时第一开关处于断开状态且第二开关处于接通状态，并且当在第一功能与第二功能之间进行切换时第一开关和第二开关两者都处于接通状态。

由于驱动电路设置用于第一光源和第二光源两者，所以可以减小尺寸和成本。此外，可以防止当在第一功能与第二功能之间进行切换时第一光源和第二光源两者都熄灭。

第一功能可以是近光功能，而第二功能可以是远光功能。M可以等于或大于2。串联电路可以包括M个发光元件的一部分和第一开关。利用这种构型，即使当照射远光时，M个发光元件的其余部分也可以保持点亮，因此可以以比选择近光功能时低的亮度照射近光。

M个发光元件和N个发光元件可以通过共用的散热器冷却。驱动电路、第一光源、第二光源和切换电路可以安装在共用的基板上。

切换信号可以是具有高值和低值的二进制信号；切换电路可以构造成基于切换信号来生成供应给第一开关的第一控制信号和供应给第二开关的第二控制信号；并且切换电路可以构造成延迟第一控制信号和第二控制信号中的每一者的对应于关断的边沿。

第一功能可以是用作日间行车灯的功能，第二功能可以是用作示廓灯的功能。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。附图中相同或相当的元件、构件和处理将由相同的附图标记和符号表示，并且将适当地省略其描述。实施例是示例，并且不限制本发明。并非实施例中描述的所有特征对于本发明来说都是必不可少的，并且并非其全部组合对本发明来说都是必不可少的。

在本说明书中，“构件A连接到构件B的状态”除了构件A和构件B物理上直接彼此连接的情况之外，还包括构件A和构件B经由实质上不影响其间的电连接或不削弱通过电连接实现的功能或效果的另一构件间接连接的情况。

类似地，“构件C设置在构件A与构件B之间的状态”除了构件A和构件C或者构件B和构件C彼此直接连接的情况之外，还包括构件A和构件C或者构件B和构件C经由实质上不影响其间的电连接或不削弱通过电连接实现的功能或效果的另一构件间接连接的情况。

在本说明书中，分配给诸如电压信号和电流信号的电信号或者诸如电阻器和电容器的电路元件的附图标记和符号在必要时表示电压值和电流值或者电阻值和电容值。

图2是示出包括根据第一实施例的灯具模块100A的灯具系统1的框图。灯具系统1包括电池2、开关4、车辆侧电子控制单元(ECU)6和车辆用灯具10。

灯具模块100A具有车辆用灯具10的多个功能中的第一功能和第二功能，并且可以在第一功能与第二功能之间切换。在该实施例中，车辆用灯具10是前照灯，第一功能是近光功能，第二功能是远光功能。

灯具模块100A包括被构造为一个单元的驱动电路110、第一光源120、第二光源130和切换电路140，并且灯具模块100A的成品被组装到车辆用灯具10中。

驱动电路110包括具有恒定电流输出的驱动器。驱动电路110的构型没有特别限制，并且驱动电路110可以是具有恒流输出的线性调节器，可以是具有恒流输出的开关转换器(DC-DC转换器)，或者可以是具有恒流输出的开关转换器和恒流电路的组合。

第一光源120对应于第一功能(即，近光功能)，并且包括串联连接到驱动电路110的输出端的M(M≥1)个发光元件122_1至122_M和第一开关SW1。在图2所示的示例中，M＝3。可以适当地使用发光二极管(LED)作为发光元件，但是可以使用其它半导体发光元件，例如激光二极管(LD)或有机电致发光(EL)元件。

第二光源130对应于第二功能(即，远光功能)，并且包括串联连接的N(N≥1)个发光元件132_1至132_N和第二开关SW2。在图2所示的示例中，N＝2。第二光源130设置成与第一光源120中的包括作为M个发光元件122_1至122_3的一部分的发光元件122_2和122_3以及第一开关SW1的串联电路124并联。

切换电路140接收用于指示在第一功能(近光功能)与第二功能(远光功能)之间进行切换的H/L切换信号，并生成指示(即，指定)第一开关SW1和第二开关SW2的接通或断开的控制信号CNT1和CNT2。例如，可以从车辆侧ECU 6供应H/L切换信号。切换电路140控制第一开关SW1和第二开关SW2，使得在指示近光功能时(例如，当H/L切换信号低时)第一开关SW1处于接通状态且第二开关SW2处于断开状态。切换电路140控制第一开关SW1和第二开关SW2，使得在指示远光功能时(例如，当H/L切换信号高时)第一开关SW1处于断开状态且第二开关SW2处于接通状态。切换电路140控制第一开关SW1和第二开关SW2，使得当在近光功能和远光功能之间进行切换时，第一开关SW1和第二开关SW2两者都处于接通状态一定时间。

上面已经描述了灯具模块100A的基本构型。下面将描述灯具模块100A的操作。图3是示出图2所示的灯具模块100A的动作波形的图。在时刻t₀之前的时期(即，近光时期)中，H/L切换信号低，第一开关SW1处于接通状态，并且第二开关SW2处于断开状态。因此，驱动电路110的输出电流I_OUT在第一光源120的发光元件122_1至122_3中流动，照射(即，点亮)近光，远光的亮度为零。

当H/L切换信号在时刻t₀变为高时，切换电路140接通第二开关SW2。切换电路140不立即断开第一开关SW1，在从时刻t₀到时刻t₁的过渡时期τ₁中保持第一开关SW1的接通状态。在过渡时期τ₁中，第一开关SW1和第二开关SW2两者都处于接通状态。因此，驱动电路110的输出电流I_OUT被分流并流入第一光源120和第二光源130中，第一光源120和第二光源130两者都被点亮。过渡时期τ₁的长度可被设置为例如50ms至500ms的范围内的值。

在时刻t₁，第一开关SW1断开。因此，在时刻t₁及之后的时期中，第二光源130被点亮。因此，在时刻t₁及之后的时期是远光时期。在远光时期中，由于驱动电路110的输出电流I_OUT流经作为第一光源120的一部分的发光元件122_1，所以第一光源120的亮度不为零，第一光源120可以以比近光时期中的亮度低的亮度(在本例中为近光时期中的亮度的三分之一(1/3))被点亮。

当H/L切换信号在时刻t₂变为低时，切换电路140接通第一开关SW1。切换电路140不立即断开第二开关SW2，在从时刻t₂到时刻t₃的过渡时期τ2中保持第二开关SW2的接通状态。在过渡时期τ₂中，第一开关SW1和第二开关SW2两者都处于接通状态。因此，驱动电路110的输出电流I_OUT被分流并流入第一光源120和第二光源130中，第一光源120和第二光源130两者都被照亮。过渡时期τ₂的长度可以被设置为例如50ms至500ms的范围内的值。过渡时期τ₂的长度可以等于或不同于过渡时期τ₁的长度。

在时刻t₃，第二开关SW2断开。因此，在时刻t₃及之后的时期是近光时期。在该时期中，第一光源120以高亮度被点亮，而第二光源130未被点亮。

上面已经描述了灯具模块100A的动作。下面将描述灯具模块100A的有利效果。利用灯具模块100A，可以将具有远光功能和近光功能的灯具作为一个模块提供。因此，与具有远光功能的单元和具有近光功能的单元彼此分开设置的情况相比，可以简化组装车辆用灯具10的操作。

由于两个光源120和130由单个驱动电路110驱动，因此可以减少部件数量和成本，并减小灯具模块100A的尺寸。

在分别具有近光功能和远光功能的光源120和130设置在单个模块中的情况下，由于热制约而难以在整个远光时期保持近光点亮。然而，在第一光源120和第二光源130中的每一者被排他地点亮的情况下，由于在远光功能与近光功能之间切换时的控制延迟，第一光源120和第二光源130两者可能都未被点亮，因此安全性可能会降低。根据本实施例，通过在近光时期和远光时期之间以及在远光时期与近光时期之间插入第一光源120和第二光源130被同时点亮的过渡时期τ₁和τ₂，可以防止第一光源120和第二光源130同时熄灭，从而能够提高安全性。

通过使驱动电流I_OUT在作为第一光源120的一部分的发光元件122_1中恒定地流动而与远光时期或近光时期无关，在远光时期能以低亮度点亮用于近光的光源。因此，可以满足热制约，并且可以防止近光用配光区域的照度为零。因此，可以进一步提高安全性。

接下来，将描述示出灯具模块100A的具体构型的一个示例的电路图。图4A是示出图2所示的灯具模块100A的构型的一个示例的电路图。第一开关SW1和第二开关SW2是N沟MOS晶体管，并且第一开关SW1和第二开关SW2的接通和断开由施加到其栅极的控制信号CNT1和CNT2控制。

切换电路140包括多个逆变器142至144以及边沿延迟电路146和148。经过逆变器142和143的H/L切换信号被输入到边沿延迟电路146。边沿延迟电路146接收逆变器143的输出H/L，并将输出H/L反相以生成控制信号CNT1。边沿延迟电路148接收经过逆变器144的H/L切换信号(反相逻辑)，并将该信号反相以生成控制信号CNT2。边沿延迟电路146和148延迟输出的控制信号CNT1和CNT2的对应于断开的边沿(当开关是N沟MOS晶体管或NPN型双极晶体管时为下降沿)。当开关是P沟MOS晶体管或PNP型双极晶体管时，上升沿可能会延迟。逆变器的级数可以被设计为使得控制信号CNT1和CNT2关于H/L切换信号具有适当的逻辑电平。

图4B示出了边沿延迟电路146(148)的构型的一个示例。边沿延迟电路146包括电阻器R11至R13、PNP型双极晶体管Q11和电容器C11。电容器C11连接到作为第一开关SW1的NMOS晶体管的栅极。电阻器R11与电容器C11并联连接。晶体管Q11的集电极连接到电容器C11，并且H/L切换信号经由电阻器R12输入到晶体管Q11的基极。电阻器R13设置在晶体管Q11的基极和发射极之间。当边沿延迟电路146的输入IN变为低时，电容器C11被晶体管Q11的集电极电流充电，并且控制信号CNT1迅速上升。当边沿延迟电路146的输入IN变为高时，晶体管Q11的集电极电流被中断。此时，电容器C11的电荷经由电阻器R11缓慢放电，因此控制信号CNT1缓慢下降。即，控制信号CNT1仅下降沿被选择性地延迟。

本领域的技术人员将理解，图4A和图4B所示的切换电路140的构型仅为示例，本发明不限于此。

接下来，将描述灯具模块100A的结构。图5是灯具模块100A的分解透视图。灯具模块100A的构成部件安装在公共基板160上。具体地，除了多个发光元件122和多个发光元件132之外，第一开关SW1、第二开关SW2以及切换电路140和驱动电路110的构成部件也被安装在基板160上。反射器182接收从发光元件122发出的光，并利用其反射光形成用于近光的光分布图案。类似地，反射器184接收从发光元件132发出的光，并利用其反射光形成用于远光的配光图案。散热板(散热器)170与基板160的与基板160的安装面(即，发光元件122和发光元件132安装在其上的表面)相反的一面(反面)接触。散热板170消散第一光源120和第二光源130的热量。

在图5的改型中，可以设置多个散热板170，并且可以使散热板170与公共基板160接触并固定在公共基板160的与基板160的安装面相反的面(反面)上的适当位置。所述位置对应于发光元件122和132。

图6A和图6B是示出驱动电路110的构型的示例的电路图。图6A中的驱动电路110包括降压转换器112和用于降压转换器112的控制器114。降压转换器112包括开关晶体管M1、整流器元件D1、电感器L1、电容器C1和感测电阻器Rs。感测电阻器Rs设置在驱动电流I_OUT的路径上。控制器114控制开关晶体管M1，使得感测电阻器Rs的降低的电压Vs(Vs＝I_OUT×Rs)变得接近预定目标电压V_REF。因此，输出电流I_OUT被稳定为接近I_REF＝V_REF/Rs。

可以采用使用了晶体管的同步整流器类型的整流器元件作为整流器元件D1。当串联连接的发光元件122的数量M大时，可以使用升压转换器。

如图6B所示，驱动电路110可以包括线性调节器。

图7是示出根据第二实施例的灯具模块100B的框图。下面将描述与第一实施例的不同之处。在图7中，第一光源120包括两个(M＝2)发光元件122_1和122_2。第二光源130与包括全部M个发光元件122_1至122_2和第一开关SW1的串联电路124并联连接。因此，在图7中，在第二功能被选择的时期中，第一光源120可以完全熄灭。

在图7所示的灯具模块100B中，类似于第一实施例，第一功能可以是近光功能，第二功能可以是远光功能。或者，第一功能可以是用作日间行车灯的功能，第二功能可以是用作示廓灯的功能。

图8是示出根据第三实施例的灯具模块100C的框图。第三实施例与第一实施例的不同之处在于发光元件122的数量M和发光元件132的数量N。在图8中，M＝2且N＝1。

上面已经描述了本发明的实施例。实施例是示例，本领域技术人员应理解，可以对元件或处理的组合进行各种修改，这些修改属于本发明的范围。下面将描述这样的修改。

图9是示出根据修改例1的灯具模块100D的电路图。驱动电路110包括电流吸收型(流入型，current sink type)的恒流驱动器(线性调节器)。灯具模块100D是通过使图2所示的灯具模块100A上下反转而获得的。第一开关SW1和第二开关SW2是P沟MOS晶体管，并且在控制信号CNT1和CNT2低时处于接通状态。因此，关于切换电路140，控制信号CNT1和CNT2的与断开对应的边沿是上升沿，因此，切换电路140可以延迟控制信号CNT1和CNT2的上升沿。

图10是示出根据修改例2的灯具模块100E的电路图。在灯具模块100E中，驱动电路110包括升压转换器116和控制器118。升压转换器116包括电感器L2、开关晶体管M2、整流器元件D2、电容器C2和感测电阻器Rs。控制器118控制开关晶体管M2，使得感测电阻器Rs的降低的电压变得接近目标电压，从而使输出电流I_OUT稳定。作为负载的第一光源120和第二光源130设置成使得其阴极指向驱动电路110的输入端子，并且其阳极指向驱动电路110的输出端子。

在实施例中，H/L切换信号是具有高值和低值的二进制信号，但H/L切换信号不限于此，可以具有另一种信号格式。在这种情况下，切换电路140可以构造成基于H/L切换信号来确定当前指示的功能，然后生成适当的控制信号CNT1和CNT2。

开关SW1和SW2的布置不限于实施例中描述的布置，并且可以结合切换电路140的控制来布置开关，以在(i)驱动电路110的输出电流I_OUT流入第一光源120的状态、(ii)驱动电路110的输出电流I_OUT流入第二光源130的状态以及(iii)驱动电路110的输出电流I_OUT被分流并流入第一光源120和第二光源130的状态之间切换。因此，开关的数量不限于两个，可以使用三个或更多个开关。

从该观点出发，根据本发明的一个方面的灯具模块可以如下。灯具模块(100)构造成在第一功能与第二功能之间切换。第一光源(120)包括M个发光元件，第二光源(130)包括N个发光元件。M等于或大于1，N等于或大于1。驱动电路(110)设置用于第一光源(120)和第二光源(130)两者，并且具有恒流输出。切换电路(140)构造成接收用于指示在第一功能与第二功能之间进行切换的切换信号，并且切换驱动电路(110)的输出电流的路径以使得：(i)在指示第一功能时，驱动电路(110)的输出电流在第一光源(120)中流动；(ii)在指示第二功能时，驱动电路(110)的输出电流在第二光源(130)中流动；并且(iii)当在第一功能与第二功能之间进行切换时，驱动电路(110)的输出电流在第一光源(120)和第二光源(130)两者中流动。在这方面，用于切换电流路径的一个或多个开关可以与一些发光元件并联设置。

尽管以上已经具体描述了本发明的实施例，但是这些实施例仅表示本发明的原理和应用。因此，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对实施例做出各种修改，并且可以改变实施例中的布置。

Claims

1.一种构造成在第一功能与第二功能之间切换的灯具模块，所述灯具模块的特征在于包括：

具有恒定电流输出的驱动电路(110)；

第一光源(120)，所述第一光源包括第一开关(SW1)和M个发光元件，所述第一开关(SW1)和所述M个发光元件与所述驱动电路(110)的输出端串联连接，M等于或大于1；

第二光源(130)，所述第二光源包括串联连接的第二开关(SW2)和N个发光元件，所述第二光源(130)与包括所述M个发光元件的一部分或全部和所述第一开关(SW1)的串联电路并联设置，N等于或大于1；和

切换电路(140)，所述切换电路构造成接收用于指示在所述第一功能与所述第二功能之间进行切换的切换信号，并且控制所述第一开关(SW1)和所述第二开关(SW2)，使得在指示所述第一功能时所述第一开关(SW1)处于接通状态且所述第二开关(SW2)处于断开状态，在指示所述第二功能时所述第一开关(SW1)处于断开状态且所述第二开关(SW2)处于接通状态，并且当在所述第一功能与所述第二功能之间进行切换时所述第一开关(SW1)和所述第二开关(SW2)两者都处于接通状态。

2.根据权利要求1所述的灯具模块，其特征在于：

所述第一功能是近光功能，所述第二功能是远光功能；

M等于或大于2；并且

所述串联电路包括所述M个发光元件的一部分和所述第一开关(SW1)。

3.根据权利要求1所述的灯具模块，其特征在于，所述驱动电路(110)、所述第一光源(120)、所述第二光源(130)和所述切换电路(140)安装在共用的基板上。

4.根据权利要求1所述的灯具模块，其特征在于，所述M个发光元件和所述N个发光元件通过共用的散热器冷却。

5.根据权利要求1所述的灯具模块，其特征在于：

所述切换信号是具有高值和低值的二进制信号；

所述切换电路(140)构造成基于所述切换信号而生成供应给所述第一开关(SW1)的第一控制信号和供应给所述第二开关(SW2)的第二控制信号；并且

所述切换电路(140)构造成延迟所述第一控制信号和所述第二控制信号中的每一者的对应于断开的边沿。

6.根据权利要求1和3至5中任一项所述的灯具模块，其特征在于：

所述第一功能是用作日间行车灯的功能；并且

所述第二功能是用作示廓灯的功能。

7.一种构造成在第一功能与第二功能之间切换的灯具模块，所述灯具模块的特征在于包括：

第一光源(120)，所述第一光源包括M个发光元件，M等于或大于1；

第二光源(130)，所述第二光源包括N个发光元件，N等于或大于1；

具有恒定电流输出的驱动电路(110)，所述驱动电路设置用于所述第一光源(120)和所述第二光源(130)两者；和

切换电路(140)，所述切换电路构造成接收用于指示在所述第一功能与所述第二功能之间进行切换的切换信号，并且切换所述驱动电路(110)的输出电流的路径，使得在指示所述第一功能时所述驱动电路(110)的输出电流在所述第一光源(120)中流动，在指示所述第二功能时所述驱动电路(110)的输出电流在所述第二光源(130)中流动，并且当在所述第一功能与所述第二功能之间进行切换时所述驱动电路(110)的输出电流在所述第一光源(120)和所述第二光源(130)两者中流动。