CN111955055B - 车辆用灯具及其点亮电路 - Google Patents

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Abstract

点亮电路(200)点亮多个半导体光源(102)。多个电流源(210_1)～(210_N)分别与对应的半导体光源(102)串联连接。开关转换器(220)向多个半导体光源(102)和多个电流源(210)所形成的多个串联连接电路各自的两端间供给驱动电压(VOUT)。转换器控制器(230)根据多个电流源(210)中的任意一个的两端间电压(VLED)与和温度(Tj)具有正相关的基准电压的关系来控制开关转换器(220)的开关晶体管(M1)。

Description

车辆用灯具及其点亮电路
技术领域
本发明涉及点亮电路。
背景技术
车辆用灯具一般能够在近光与远光间进行切换。近光以预定的照度对本车附近进行照明，并以不给对向车或前车造成眩光的方式设定有配光规定，主要被用于在市区中行驶的情况。另一方面，远光以比较高的照度对前方大范围及远方进行照明，主要被用于在对向车或前车较少的道路上进行高速行驶的情况。因此，远光与近光相比，驾驶员的可视性更优，但会存在如下这样的问题：会给存在于车辆前方的车辆的驾驶员或行人造成眩光。
近年来，提出了一种ADB(Adaptive Driving Beam：自适应远光)，其基于车辆周围的状态来动态地、适应性地控制远光的配光图案。ADB技术对车辆前方有无前车、对向车或行人进行检测，并减少与车辆或行人对应的区域的光或使其熄灭等，从而减少给车辆或行人造成的眩光。
图1是具备ADB功能的灯具系统1001的框图。灯具系统1001包括电池1002、开关1004、开关转换器1006、多个发光单元1008_1～1008_N及多个电流源1010_1～1010 _N、转换器控制器1012、以及配光控制器1014。
多个发光单元1008_1～1008_N为LED(发光二极管)或LD(激光二极管)等半导体光源，被与车辆前方的虚拟铅垂屏幕上的多个不同区域对应。多个电流源1010＿1～ 1010＿N被与对应的多个发光单元1008＿1～1008＿N串联地设置。电流源1010＿i所生成的驱动电流ILEDi流过第i个(1≤i≤N)发光单元1008_i。
多个电流源1010_1～1010_N被构成为可独立地导通、截止(或电流量)。配光控制器1014控制多个电流源1010＿1～1010＿N的导通、截止(或电流量)，以得到所期望的配光图案。
恒压输出的开关转换器1006生成驱动电压VOUT，该驱动电压VOUT足够使多个发光单元1008＿1～1008＿N以期待的亮度来发光。接着，着眼于第i个信道。将某一驱动电流ILEDi流过时的发光单元1008＿i的电压降(正向电压)记为VFi。此外，关于电流源1010＿i，为了生成该驱动电流ILEDi，其两端间的电压应大于某一电压(以下，为称为饱和电压的VSATi)。这样，关于第i个信道，以下不等式应当成立。
VOUT＞VFi+VSATi…(1)
该关系需要在所有信道中成立。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1:日本特开2009-012669号公报
专利文献2:日本特开2015-138763号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
问题1.
为了使不等式(1)在任何状况下都成立，以输出电压VOUT为反馈的控制对象，如(2)式所示，考虑余量地将输出电压VOUT的目标值VOUT(REF)设定得较高，并可以施加反馈控制，使得开关转换器1006的输出电压VOUT与目标值VOUT(REF)一致。
VOUT(REF)＝VF(MERGIN)+VSAT(MERGIN)…(2)
VF(TYP)为附加了余量的VF的最大值(或典型值)。VSAT(MERGIN)为附加了余量的饱和电压VSAT。
当进行该控制时，饱和电压VSAT(MERGIN)与实际的饱和电压VSAT的差分会被施加于电流源1010，从而会产生不必要的功率损耗。此外，在实际的正向电压VF低于 VF(MERGIN)的情况下，它们的差分会被包含在电流源1010的电压降中，从而会产生不必要的功率损耗。
在车辆用灯具中，需要使非常大的电流流向发光单元，且与其它设备相比，难以采取散热对策，因此需要极力降低电流源中的发热量。
问题2.
灯具系统1001所形成的配光图案的空间分辨率由发光单元1008的个数N来规定。在个数N超过数百的高分辨率的灯具系统中，连接元件或电路之间的布线的根数的増加会成为问题。作为一例，在将发光单元配置为纵30、横30的矩阵状的情况下，配光控制器1014与多个发光单元1008之间会以N＝900根的信号线来连结，并不现实。
图22是表示灯具系统1001的另一构成例的图。多个电流源1010_1～1010_N被集成于一个半导体芯片(驱动IC)1020。在该驱动IC1020，搭载有接口/解码器电路1022，通过以时分方式传输针对N个电流源1010＿1～1010＿N的控制信号，能够减少驱动 IC1020与配光控制器1014之间的布线的根数。当使用高速的串行通信时，布线的根数为数根。
本发明人针对图22的灯具系统1001进行了研究，结果认识到以下问题。
在图1的灯具系统中，当连结配光控制器1014与某一电流源1010之间的布线发生异常时，与该布线对应的发光单元1008会变得无法控制。然而，现实中，N根布线都发生异常的概率较低，因此不至于立即变得无法行驶。
另一方面，在图22的灯具系统中，介由数根布线1030来控制所有发光单元1008，因此当例如即使1根布线1030发生异常时，发光单元1008也会陷入无法控制的境地。因此，可能会发生给对向车、前车造成眩惑或无法照射到必要场所的状况。
同样的问题在其它灯具上也可能会发生。图23是表示车辆用灯具的另一构成例的图。车辆用灯具2001包含灯具ECU2002、接口电路2010、本地控制器2020、配光可变设备2030、光源2040、以及点亮电路2050。
点亮电路2050使光源2040点亮。配光可变设备2030包含可独立控制的多个元件，并根据多个可控制元件的状态来形成配光图案。例如，配光可变设备2030为对光源2040 的出射光进行反射的DMD(Digital Mirror Device：数字微镜器件)，能够按每个像素来控制反射的导通及截止。
或者，在旁路方式的车辆用灯具2001中，光源2040包含被串联地连接的多个LED。配光可变设备2030包含被与多个LED并联连接的多个旁路开关。根据多个旁路开关的导通、截止，会形成配光图案。
在配光可变设备2030和本地控制器2020被搭载于与灯具ECU2002不同的基板2006的情况下，灯具ECU2002和本地控制器2020并非印刷基板上的布线，而是经由通信线 2004而被连接，在基板2006，设置有接收来自灯具ECU2002的控制信号S1的接口电路 2010。
本地控制器2020将接口电路2010所接收到的控制信号S1转换为单独控制信号S2，该单独控制信号S2指示配光可变设备2030所包含的多个可控制元件的状态。
在该情况下，当通信线2004、连接器或灯具ECU2002、再或上游的车辆ECU4与灯具ECU2002之间的通信线5发生异常时，配光可变设备2030会陷入无法控制的境地。这意味着会给对向车、前车造成眩惑，或是无法照射到必要的场所。
本发明的一个方案鉴于问题1而完成，其示例性的目的之一在于提供一种可降低消耗功率的点亮电路。本发明的一个方案鉴于问题2而完成，其示例性的目的之一在于提供一种提高了安全性的车辆用灯具。
[用于解决技术课题的技术方案]
1.本发明的一个方案的点亮电路涉及一种点亮多个半导体光源的点亮电路。点亮电路包括：多个电流源，其用于分别与多个半导体光源的对应的一个串联连接；开关转换器，其向多个半导体光源和多个电流源所形成的多个串联连接电路各自的两端间供给驱动电压；以及转换器控制器，其基于多个电流源中的任意一个的两端间电压与和温度具有正相关的基准电压的关系来控制开关转换器。
2.本发明的一个方案涉及一种向多个半导体光源供给驱动电流的驱动电路。驱动电路包括：多个电流源，其用于分别与多个半导体光源的对应的一个串联连接；接口电路，其被与处理器连接，接收指示多个半导体光源各自的导通、截止的控制信号，基于控制信号来生成多个单独控制信号，并设定多个电流源的导通、截止；以及保护电路，其监控处理器与接口电路之间的通信，当检测到异常时，将多个电流源强制设置为预定的状态。
本发明的另一方案涉及一种车辆用灯具。车辆用灯具包括：上位控制器；接口电路，其接收来自控制器的控制信号；配光可变设备；本地控制器，其基于接口电路所接收到的控制信号来控制配光可变设备；以及保护电路，其监控处理器和接口电路的通信，当检测到异常时，将预定的图案强制设置于配光可变设备。
另外，以上构成要素的任意组合、或将本发明的构成要素或表达方式在方法、装置、系统等之间相互置换后的结果，作为本发明的方案也是有效的。
[发明效果]
根据本发明的一个方案，能够降低消耗功率。此外，根据本发明的一个方案，能够确保在车辆用灯具内发生了异常的情况下的功能安全。
附图说明
图1是具备ADB功能的灯具系统的框图。
图2是包括实施方式1的车辆用灯具的灯具系统的框图。
图3是图2的车辆用灯具的动作波形图。
图4的(a)是实施方式1中的阴极电压VLED的波形图，图4的(b)是比较技术中的阴极电压VLED的波形图。
图5是表示多个电流源的构成例的电路图。
图6的(a)是表示MOS晶体管的I－V特性的图，图6的(b)是表示温度与过驱动电压的关系的图。
图7是实施例1－1的转换器控制器的电路图。
图8是表示生成下限电压VBOTTOM的电压发生电路的一例的电路图。
图9是表示生成下限电压VBOTTOM的电压发生电路的另一例的电路图。
图10是实施例1-2的转换器控制器的电路图。
图11是实施例1-3的转换器控制器的电路图。
图12是实施例1-4的转换器控制器的电路图。
图13是实施例1-5的转换器控制器的电路图。
图14是实施例1-6的转换器控制器的电路图。
图15是图14的转换器控制器的具体的电路图。
图16是导通信号发生电路的变形例的电路图。
图17的(a)～(c)是表示电流源的构成例的电路图。
图18是实施方式2的电流驱动器IC及其外围电路的电路图。
图19是电流驱动器IC的动作波形图。
图20是驱动一体化光源的平面图及剖视图。
图21是变形例1－3的车辆用灯具的电路图。
图22是表示灯具系统的另一构成例的图。
图23是表示车辆用灯具的另一构成例的图。
图24是包括实施方式3的车辆用灯具的灯具系统的框图。
图25是多个电流源的构成例的电路图。
图26是LED芯片的平面图。
图27是表示接口电路及保护电路的构成例的框图。
图28的(a)、图28的(b)是表示数据置换电路的构成例的电路图。
图29是驱动一体化光源的平面图及剖视图。
图30是变形例3.1的车辆用灯具的电路图。
图31是实施方式4的车辆用灯具的框图。
图32是变形例4.1的车辆用灯具的框图。
图33是变形例4.2的车辆用灯具的框图。
具体实施方式
(实施方式的概要)
1.本说明书所公开的一个实施方式涉及被构成为可点亮多个半导体光源的点亮电路。点亮电路包括：多个电流源，其应分别与多个半导体光源所对应的一个串联连接；开关转换器，其向多个半导体光源和多个电流源所形成的多个串联连接电路各自的两端间供给驱动电压；以及转换器控制器，其基于多个电流源中的任意一个的两端间电压与和温度具有正相关的基准电压的关系来控制开关转换器。
通过将基准电压规定为保证电流源会产生预定量的驱动电流的最低水平，从而能够降低电流源的功率损耗。在将基准电压设为了不取决于温度的定值的情况下，(i)当将基准电压设定得较高时，即使在高温状态下，也能够维持预定量的驱动电流，但低温状态中的损耗会变大，相反，(ii)当将基准电压时设定得较低时，低温状态中的损耗能够减少，但在高温状态下会无法维持预定量的驱动电流，半导体光源的亮度会降低。与此不同，能够通过使基准电压以与温度成正相关地变化，从而兼顾低温状态中的低消耗功率与高温状态中的驱动电流的维持。
也可以是，转换器控制器响应多个电流源中的任意一个的两端间电压降低到了基准电压的情况，使开关转换器的开关晶体管导通。
也可以是，电流源为电流镜电路。在该情况下，能够通过使基准电压具有构成电流镜电路的MOS晶体管的夹断电压(过驱动电压)或双极型晶体管的集电极饱和电压VCE(sat)的温度依存性，从而削减消耗功率。
也可以是，转换器控制器包含生成恒压的恒压源、以及生成与温度具有正相关的校正电流的校正电流源，基准电压为将和校正电流成比例的偏移电压与恒压相加而得到的电压。
也可以是，校正电流通过利用PN结的正向电压的温度依存性来生成。
也可以是，校正电流源包含：至少一个二极管和电阻，其被串联地连接；以及电流镜电路，其复制流入到二极管中的电流，并生成校正电流。
也可以是，多个半导体光源被集成于第1半导体芯片，多个电流源被集成于第2半导体芯片，第1半导体芯片与第2半导体芯片的表面被互相接合，并被模块化在一个封装中。
在一个实施方式中，点亮电路能够设置于车辆用灯具。
2.本说明书所公开的一个实施方式涉及向多个半导体光源供给驱动电流的驱动电路。驱动电路包括：多个电流源，其应分别与多个半导体光源的对应的一个串联连接；接口电路，其与处理器连接，接收指示多个半导体光源各自的导通、截止的控制信号，基于控制信号来生成多个单独控制信号，并设定多个电流源的导通、截止；以及保护电路，其对处理器与接口电路的通信进行监控，当检测到异常时，强制地将多个电流源分别设置为预定的状态。
根据该实施方式，能够在控制信号无法正常传输的情况下，通过将多个电流源设置为预定的状态，从而形成预定的配光图案，并能够确保在灯具内发生异常的情况下的功能安全。更具体而言，能够在确保本车的行驶所需的配光的基础上，抑制前车或对向车的炫惑，从而能够兼顾高分辨率与高安全性。
也可以是，预定的状态与近光的配光对应。
也可以是，保护电路包含：异常检测电路，其在检测到异常时，使异常检测信号置于有效；以及数据置换电路，其在异常检测信号为无效时，将多个单独控制信号直接输出，在异常检测信号为置于有效时，输出预定的值的组合。
也可以是，数据置换电路包含：逆变器，其使异常检测信号反相，生成反相异常检测信号；多个第1逻辑门，其与多个电流源中的应在异常状态下导通的多个电流源对应；以及多个第2逻辑门，其与多个电流源中的应在异常状态下截止的多个电流源对应。也可以是，各第1逻辑门接收与异常检测信号及反相异常检测信号中的一者对应的单独控制信号，并将其输出供给到对应的电流源，各第2逻辑门接收与异常检测信号及反相异常检测信号中的另一者对应的单独控制信号，并将其输出供给到对应的电流源。
也可以是，保护电路在控制信号中一定期间内不发生电平转换时，判定为异常。由此，能够以简单的电路来检测出通信的异常。
本说明书所公开的一个实施方式涉及车辆用灯具。车辆用灯具包括：上位控制器；接口电路，其接收来自上位控制器的控制信号；配光可变设备；本地控制器，其基于接口电路所接收的控制信号来控制配光可变设备；以及异常检测部，其对上位控制器与接口电路之间的通信进行监控，从而检测异常。车辆用灯具被构成为：当检测出异常时，会强制将预定的图案设置于配光可变设备。
根据该实施方式，能够在控制信号无法正常传输的情况下，形成与设置于配光可变设备的图案相应的所期望的配光图案。由此，能够在确保本车行驶所需的配光的基础上，抑制前车或对向车的眩惑，从而能够提高安全性。
也可以是，异常检测部还对本地控制器的输出进行监控，从而检测异常。由此，能够确保本地控制器发生了异常的情况或本地控制器与配光可变设备之间的通信发生了异常的情况下的功能安全。
(实施方式)
以下，参照附图，基于优选的实施方式来对本发明进行说明。对于各附图所示的相同或等同的构成要素、构件、以及处理，标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。此外，实施方式并不对发明进行限定，仅为例示，实施方式所记述的一切特征或其组合并非都是发明的实质性内容。
在本说明书中，所谓“构件A与构件B连接的状态”，除包含构件A与构件B物理性地直接连接的情况之外，还包含构件A与构件B经由其它构件间接地连接，并对其电连接状态没有实质的影响，或者不会损害通过其结合而起到的功能或效果的情况。
同样，所谓“构件C被设置于构件A与构件B之间的状态”，除包含构件A与构件C，或者构件B与构件C直接连接的情况之外，还包含经由其它构件间接地连接，并对其电连接状态没有实质的影响，或者不会损害通过其结合而起到的功能或效果的情况。
此外，在本说明书中，被标注于电压信号、电流信号等电信号或电阻、电容器等电路元件的附图标记根据需要而表示各自的电压值、电流值或电阻值、容量值。
＜实施方式1＞
图2是包括实施方式1的车辆用灯具100的灯具系统1的框图。灯具系统1包括电池2、车辆ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)4及车辆用灯具100。车辆用灯具100为具备ADB功能的配光可变前照灯，形成与来自车辆ECU4的控制信号相应的配光。
车辆用灯具100包括多个(N≥2)半导体光源102_1～102_N、灯具ECU110、以及点亮电路200。对于半导体光源102，优选使用LED，但也可以使用LD或有机EL等其它发光元件。各半导体光源102也可以包含被串联及/或并联连接的多个发光元件。另外，信道数N不被限定为复数，也可以是1。
灯具ECU110包括开关112及微机114。微机(处理器)114经由CAN(Controller AreaNetwork：控制器局域网)或LIN(Local Interconnect Network：局域互联网)等总线而与车辆ECU4连接，能够接收点亮/熄灭指示或其它信息。微机114响应来自车辆ECU4的点亮指示，使开关112导通。由此，来自电池2的电源电压(电池电压VBAT)被供给到点亮电路200。
此外，微机114接收来自车辆ECU4的指示配光图案的控制信号，控制点亮电路200。或者也可以是，微机114从车辆ECU4接收表示车辆前方的状况的信息，并基于该信息来自身生成配光图案。
点亮电路200向多个半导体光源102＿1～102＿N供给驱动电流ILED1～ILEDN，以得到所期望的配光图案。
点亮电路200包括多个电流源210_1～210_N、开关转换器220、以及转换器控制器230。电流源210＿i(i＝1，2，…N)是与对应的半导体光源102＿i串联连接，使流过半导体光源102_i的驱动电流ILEDi稳定化为预定的电流量的恒流驱动器。
多个电流源210＿1～210＿N被构成为能够根据配光控制器116所生成的PWM信号SPWM1～SPWMN来单独地控制导通、截止。在PWM信号SPWMi为导通电平(例如“高”) 时，驱动电流ILEDi流动，半导体光源102＿i点亮。在PWM信号SPWMi为截止电平(例如“低”)时，驱动电流ILEDi会成为零，半导体光源102＿i会熄灭。通过使PWM信号 SPWMi的占空比发生变化，半导体光源102＿i的有效亮度会发生变化(PWM调光)。
开关转换器220向半导体光源102与电流源210的串联连接电路的两端间供给驱动电压VOUT。开关转换器220为降压转换器(Buck转换器)，包含开关晶体管M1、整流二极管D1、电感器L1、以及输出电容器C1。
电流源210为了将驱动电流ILED维持在预定量，其两端间电压VCS应大于某一阈值(称为饱和电压VSAT)。转换器控制器230对温度Tj进行监控，并基于多个电流源210 中的任何一个的两端间电压VCS与和温度Tj具有正相关的基准电压(以下，称为下限电压VBOTTOM)的关系来控制开关转换器220。下限电压VBOTTOM被设定为与饱和电压VSAT实质上相同或比其略大。
转换器控制器230为纹波(ripple)控制方式，响应多个电流源210中的任意一个的两端间电压VCS降低到了下限电压VBOTTOM的情况，使开关转换器220的开关晶体管 M1导通。在图2中，电流源210的一端被接地，因此电流源210与和其对应的半导体光源102的连接节点的电压VLED会成为电流源210的两端间电压VCS。
此外，转换器控制器230在满足预定的截止条件时，会使控制脉冲S1转移到截止电平(高电平)，使开关晶体管M1截止。截止条件也可以是开关转换器220的输出电压VOUT 达到预定的上限电压VUPPER。
以上是车辆用灯具100的构成。接着，对其动作进行说明。
图3是图2的车辆用灯具100的动作波形图。在此，为了容易理解，设N＝3。此外，假设能够无视多个电流源210＿1～210＿N的元件偏差。此外，假设因半导体光源102的元件偏差，VF1＞VF2＞VF3成立。此外，为了容易理解，不进行PWM调光。
在开关晶体管M1的截止期间(图中的“低”)内，开关转换器220的输出电容器C1 通过驱动电流ILED1～ILED3的合计即负载电流IOUT放电，输出电压VOUT随时间降低。实际上，输出电容器C1根据流过电感器L1的线圈电流IL与负载电流的差分来充电或放电，因此输出电压VOUT的増减与开关晶体管M1的导通、截止在时间轴上未必一致。
电流源210的两端间电压，即电流源210与半导体光源102的连接节点的电压(阴极电压)VLED1～VLED3由下式表示。
VLED1＝VOUT－VF1
VLED2＝VOUT－VF2
VLED3＝VOUT－VF3
因此，VLED1～VLED3一边使与输出电压VOUT的电位差保持一定一边进行变动。因为第1信道的正向电压VF1最大，所以第1信道的阴极电压VLED1会变得最低。
在第1信道中，当阴极电压VLED1降低到下限电压VBOTTOM时，开关晶体管M1 会导通。
当开关晶体管M1变成导通时，流过电感器L1的线圈电流IL会増大，输出电压VOUT会转为上升。并且当输出电压VOUT达到上限电压VUPPER时，开关晶体管M1会变成截止。点亮电路200反复进行该动作。
以上是点亮电路200的动作。根据该点亮电路200，能够将电流源210的两端间电压维持在保证产生预定的驱动电流ILED的最低水平附近，从而能够降低消耗功率。
作为另一方法(比较技术)，考虑反馈控制，其用误差放大器来使阴极电压VLED1～VLEDN的最低电压接近预定的目标电压VREF。
图4的(a)是实施方式1中的阴极电压VLED的波形图，图4的(b)是比较技术中的阴极电压VLED的波形图。这里示出的阴极电压VLED为多个阴极电压中的最低电压 VMIN。
在比较技术中，根据被设置于反馈环路的相位补偿滤波器的响应特性，阴极电压VLED1～VLEDN的最低电压VMIN的平均会接近目标电压VREF。即，最低电压VMIN 的下限电平VMIN_BOTTOM低于目标电压VREF。此时的下限电平VMIN_BOTTOM 与目标电压VREF的差分会根据状况而变化，是不定的。为了电路的稳定动作，在图4的 (b)中，如实线所示，设想了较大的差分ΔV，从而需要将VREF规定得较高。可是，如以点划线示出的那样，当发生差分ΔV’较小的状况时，阴极电压VLED会高于下限电压VBOTTOM，在电流源中会消耗不必要的功率。根据实施方式1，如图4的(a)所示，能够使阴极电压VLED的下限电平接近下限电压VBOTTOM，因此与比较技术相比，也能够进一步降低消耗功率。
电流源210包含被与半导体光源102串联设置的晶体管，通过对该晶体管的控制端子 (栅极或基极)的电压、电流进行调节，从而将驱动电流ILED保持在一定量。图5是表示多个电流源210＿1～210＿N的构成例的电路图。电流源210＿#(#＝1，2，…，N) 由包含晶体管M31、M32的电流镜电路216构成。在输入侧的晶体管M31，连接有基准电流源218，将基准电流IREF放大反射系数(K)倍后得到的驱动电流ILED流过输出侧的晶体管M32。晶体管M33被设置为用于控制电流源210的导通、截止，且被设置在晶体管M31的栅极、漏极与接地之间。SPWM#信号为“高”时，晶体管M33导通，电流源210截止，驱动电流ILED成为零。相反，SPWM#信号为“低”时，晶体管M33截止，电流源210导通，会流过驱动电流ILED。
图6的(a)是表示MOS晶体管的I－V特性的图，图6的(b)是表示温度与过驱动电压的关系的图。流过MOS晶体管的漏极电流ID在漏极源极间电压VDS比过驱动电压 VOD(或称夹断电压，或简称为饱和电压VDS(ast))更高的区域中恒定。过驱动电压 VOD为栅极源极间电压VGS与阈值电压VGS(th)的差分。
VOD＝VGS－VGS(th)
因为阈值电压VGS(th)与温度具有负相关，所以过驱动电压VOD与图6的(b)所示温度具有正相关。在不使用MOS晶体管而是使用双极型晶体管的情况下，只要将过驱动电压VOD替换成集电极发射极间饱和电压VCE(sat)即可。
由图5的电流镜电路构成的电流源210的动作点的两端间电压VCS需要在比过驱动电压VOD更高的范围内确定。换言之，过驱动电压VOD会成为图5的电流源210的饱和电压VSAT。
在本实施方式1中，使得下限电压VBOTTOM以与温度Tj具有正相关的方式变化。由此，能够使下限电压VBOTTOM追随温度变动所伴随的饱和电压VSAT(即过驱动电压 VOD)的变化。
作为比较技术，对使下限电压VBOTTOM成为不取决于温度的定值进行研究。例如，半导体光源102的结温Tj的最大额定值为150℃。在半导体光源102与电流源210接近，或被安装于共通的散热片的情况下，半导体光源102的结温Tj的最大额定值也为150℃。在该情况下，(i)当将下限电压VBOTTOM设为Tj＝150℃下的过驱动电压V150时，即使在到150℃为止的高温状态下，也能够维持预定量的驱动电流。可是，实际动作时的电流源210的结温Tj低于150℃。因此，在将与实际动作时的结温对应的过驱动电压VOP 与150℃下的过驱动电压V150的差分记为ΔVLOSS时，在电流源210中，会产生ILED ×ΔVLOSS的额外的功率损耗，发热会变大。若将其放置不管，则被容许的额定环境温度会变低，车辆用灯具100的商品性会降低。若为了应对这个问题而追加较大的散热片或风扇等散热、冷却部件的话，则成本会上升。
相反，当例如以通常动作时的结温TOP为基准来确定下限电压VBOTTOM时，Tj＝TOP中的损耗能够降低，但即使在高温状态(Tj≈150℃)下，也无法维持预定量的驱动电流ILED，半导体光源102的亮度会降低する。
与该比较技术相比，根据本实施方式1，能够按照温度来设定最佳的下限电压VBOTTOM，因此能够减少低温状态的损耗，并抑制高温状态的亮度的降低。
本发明可作为图2的框图或电路图来理解，或是涉及根据上述说明导出的装置、电路、以及方法，并不被限定于特定的构成。以下，并非为了缩小本发明的范围，而是为了帮助理解发明的本质或电路动作并使它们明确化，对更具体的构成例或变形例进行说明。
(实施例1－1)
图7是实施例1－1的转换器控制器230F的电路图。导通信号发生电路240F包含多个比较器252_1～252_N和逻辑门254。比较器252_i将对应的阴极电压VLEDi与下限电压VBOTTOM进行比较，当VLEDi＜VBOTTOM时，生成被置于有效(例如“高”) 的比较信号。逻辑门254对多个比较器252_1～252_N的输出(比较信号)SCMP1～ SCMPN进行逻辑运算，当至少一个比较信号被置于有效时，将导通信号SON置于有效。在该例子中，逻辑门254为OR门。
截止信号发生电路260F生成截止信号SOFF，其规定使开关晶体管M1截止的定时。分压电路261对输出电压VOUT进行分压，将其缩放为适当的电压电平。比较器262将分压后的输出电压VOUT’与对上限电压VUPPER进行缩放后得到的阈值VUPPER’进行比较，当检测到VOUT＞VUPPER时，将截止信号SOFF置于有效(例如“高”)。
逻辑电路234例如为SR触发器，响应导通信号SON的置于有效，使其输出Q转移到导通电平(例如“高”)，并响应截止信号SOFF的置于有效而使其输出Q转移到截止电平(例如“低”)。另外，在导通信号SON与截止信号SOFF的置于有效同时发生时，为了将开关转换器置于更安全的状态(即开关晶体管M1的截止状态)，逻辑电路234优选设为复位优先的触发器。
驱动器232根据逻辑电路234的输出Q来驱动开关晶体管M1。如图2所示，在开关晶体管M1为P沟道MOSFET的情况下，驱动器232的输出即控制脉冲S1在输出Q为导通电平时，为低电压(VBAT－VG)，在输出Q为截止电平时为高电压(VBAT)。
图8是表示生成下限电压VBOTTOM的电压发生电路280的一例的电路图。电压发生电路280包含恒压源282、校正电流源284、以及电阻R51。恒压源282生成恒压VCONST。校正电流源284生成与结温Tj具有正相关的校正电流ICOMP。下限电压VBOTTOM为将与校正电流ICOMP成比例的偏置电压VOFS与恒压VCONST加和后得到的电压。例如，也可以是，通过将电阻R51的一端连接于恒压源282的输出，使校正电流ICOMP流入，从而使电阻R51产生电压降ICOMP×R51，从而将电阻R51的另一端的电压取出。
VBOTTOM＝VCONST+ICOMP×R51
也可以是，在该例中，将拉电流式的校正电流源284连接于电阻R51的高电位侧，而将灌电流式的校正电流源284连接于电阻R51的低电位侧。
校正电流源284的构成不被限定，但例如也可以是，利用PN结的正向电压Vf的温度依存性来生成校正电流ICOMP。在图8中，校正电流源284包含：多个二极管D51～ D53及电阻R52，其被串联地连接；以及电流镜电路286，其对流过多个二极管D51～D53 的电流It进行复制。当将二极管的正向电压记为Vf时，
It＝(VCC－VBE－3×Vf)/R51。
当近似为Vf≈VBE时，
It＝(VCC－4×VBE)/R51。
因为VBE与温度具有负相关，所以电流It与温度具有正相关。
图9是表示生成下限电压VBOTTOM的电压发生电路280的另一例的电路图。电压发生电路280包括电流源288、MOS晶体管M61、射极跟随器电路290、以及电阻网络 292。MOS晶体管M61被设置在电流源288所生成的电流IC的路径上。MOS晶体管M61 的栅极被偏置，使得MOS晶体管M61在线性区域内动作。例如在栅极，经由电阻R61 而施加有电源电压VCC。此时的漏极电压VD与导通电阻RON成比例。
VD＝RON×IC
MOS晶体管的导通电阻RON与温度具有正相关，因此漏极电压VD也会与温度具有正相关。漏极电压VD被输入到射极跟随器电路290中。射极跟随器电路290为PNP型和NPN型的两级构成，基极发射极间电压VBE被抵消，射极跟随器电路290的输出电压会变得与晶体管M61的漏极电压VD相等。
电阻网络292将具有正温度系数的漏极电压VD与恒压VCONST进行加权求和(平均)，生成下限电压VBOTTOM。结果，下限电压VBOTTOM具有正的温度系数。
(实施例1-2)
图10是实施例1－2的转换器控制器230G的电路图。导通信号发生电路240G包含最小值电路256、以及比较器258。最小值电路256输出与多个阴极电压VLED1～VLEDN 中最小的一个相应的电压VMIN。最小值电路256可以使用公知的技术。比较器258将电压VMIN与和下限电压VBOTTOM相应的阈值VBOTTOM’进行比较，当VMIN＜ VBOTTOM’时，将导通信号SON置于有效(例如为“高”)。下限电压VBOTTOM’与温度具有正相关。当VMIN与VLED1～VLEDN中最小的一个Va的关系被以函数VMIN ＝f(Va)来表示时，VBOTTOM’＝f(VBOTTOM)成立。
在实施例1－1中，在信道数较多的情况下，比较器群的电路面积较大，芯片尺寸会变得较大。与此不同，根据实施例1－2，因为1个比较器就够了，所以能够使电路面积变小。
(实施例1-3)
图11是实施例1－3的转换器控制器230H的电路图。在该实施例中，对上限电压VUPPER进行反馈控制，使得开关晶体管M1的开关频率恒定。
截止信号发生电路260H除了比较器262以外，还包括频率检测电路264及误差放大器266。频率检测电路264对逻辑电路234的输出Q或控制脉冲S1进行监控，生成表示开关频率的频率检测信号VFREQ。误差放大器266对频率检测信号VFREQ与规定开关频率的目标值的基准电压VFREQ(REF)的误差进行放大，生成与误差相应的上限电压 VUPPER。
根据实施例1－3，能够使开关频率稳定于目标值，因此噪声对策会变得容易。
(实施例1-4)
图12是实施例1－4的转换器控制器230I的电路图。也可以是，转换器控制器230I在使开关晶体管M1导通后，在经过导通时间TON后使开关晶体管M1变为截止。即，也可以是，将从开关晶体管M1的变为截止起经过导通时间TON作为截止条件。
截止信号发生电路260I包含计时器电路268。计时器电路268响应导通信号SON，开始预定的导通时间TON的测定，在经过导通时间TON后，使截止信号SOFF置于有效 (例如“高”)。计时器电路268例如既可以由单稳态多谐振荡器(单触发脉冲发生器)构成，也可以由数字计数器或模拟计时器构成。也可以是，为了检测开关晶体管M1转变的定时，不将导通信号SON，而是将逻辑电路234的输出Q或控制脉冲S1输入到计时器电路268。
(实施例1-5)
图13是实施例1－5的转换器控制器230J的电路图。转换器控制器230J与实施例1－4同样，在使开关晶体管M1导通后，在经过导通时间TON后使开关晶体管M1变为截止。OR门241相当于导通信号发生电路，生成导通信号SON。计时器电路268为单稳态多谐振荡器等，生成从使导通信号SON置于有效起预定的导通时间TON内为高电平的脉冲信号SP，并将其供给到驱动器232。另外，在起动时等，考虑VG1～VGN不超过OR 门241的阈值的状况，追加OR门231，并将导通信号SON与计时器电路268的输出SP 的逻辑和SP’供给到驱动器232。
(实施例1-6)
图14是实施例1－6的转换器控制器230K的电路图。截止信号发生电路260K对导通时间TON进行反馈控制，使得开关频率恒定。可变计时器电路270为单稳态多谐振荡器，其生成从使导通信号SON置于有效起在导通时间TON期间内为高电平的脉冲信号 SP，导通时间TON被构成为可根据控制电压VCTRL来变化。
例如，可变计时器电路270能够包含：电容器；电流源，其对电容器进行充电；以及比较器，其将电容器的电压与阈值进行比较。可变计时器电路270中，电流源所生成的电流量或阈值中的至少一者被构成为可根据控制电压VCTRL来变化。
频率检测电路272对逻辑电路234的输出Q或控制脉冲S1进行监控，生成表示开关频率的频率检测信号VFREQ。误差放大器274对频率检测信号VFREQ与规定开关频率的目标值的基准电压VFREQ(REF)的误差进行放大，生成与误差相应的控制电压VCTRL。
根据实施例1-6，能够使开关频率稳定于目标值，因此噪声对策会变得容易。
图15是图14的转换器控制器230K的具体的电路图。接着，对频率检测电路272的动作进行说明。电容器C11及电阻R11为高通滤波器，既能够视为对OR门231的输出(或控制脉冲S1)进行微分的微分电路，也能够视为对脉冲信号SP’的边沿进行检测的边沿检测电路。晶体管Tr11在高通滤波器的输出超过阈值时，即脉冲信号SP’的上升沿产生时导通，使电容器C12放电。在晶体管Tr11截止期间，电容器C12介由电阻R12而被充电。电容器C12的电压VC12会成为与脉冲信号SP’同步的斜波，倾斜部分的时间长度、以及波高值会根据脉冲信号SP’的周期来变化。
晶体管Tr12、Tr13、电阻R13、R14、以及电容器C13为峰值保持电路，对电容器 C12的电压VC12的峰值进行保持。峰值保持电路的输出VFREQ与脉冲信号SP’的周期，换言之与频率具有相关性。
比较器COMP1将频率检测信号VFREQ与表示目标频率的基准信号VFREQ(REF) 进行比较。电阻R15及电容器C14为低通滤波器，使比较器COMP1的输出平滑化，生成控制电压VCTRL。控制信号VCTRL经由缓冲器BUF1而被输出。
接着，针对可变计时器电路270进行说明。导通信号SON被逆变器273反相。当反相导通信号#SON低于阈值VTH1时，换言之，当导通信号SON为“高”时，比较器COMP2 的输出为“高”，触发器SRFF被设置，脉冲信号SP为“高”。
在脉冲信号SP为“高”的期间，晶体管M21截止。在晶体管M21截止期间，电流源271生成与控制电压VCTRL相应的可变电流IVAR，对电容器C12进行充电。当电容器C15的电压VC15到达阈值VTH2时，比较器COMP3的输出为“高”，触发器SRFF 被复位，脉冲信号SP转变为“低”。结果，晶体管M21导通，电容器C15的电压VC15 被初始化。
图16是导通信号发生电路240的变形例的电路图。如图7所示，当使用比较器252时，能够进行高精度的电压比较，另一方面，电路面积会变大或是成本会变高。因此，如图16所示，能够使用以晶体管简易地构成的电压比较部件。电压比较部件253包含：射极跟随器电路255，其包含PNP型双极型晶体管Tr21；以及比较电路257。前级的射极跟随器电路255的输出(VLED+VBE)由电阻R21、R22分压，并被输入到晶体管Tr22的基极。当监控对象的电压VLED降低时，晶体管Tr22的基极电压会降低，当小于双极型晶体管的导通电压时，晶体管Tr22的电流会被切断，电压比较部件253的输出会成为“高”。
在图16中，将多个电压比较部件253的输出输入到OR门254，但不限于此。也可以是，省略OR门254，将多个电压比较部件253的晶体管Tr22的集电极共通地连接，并在共通的集电极与电源线VCC之间设置共通的电阻。
图17的(a)～(c)是表示电流源210的构成例的电路图。图17的(a)的电流源 210包括串联晶体管M2、感测电阻RS及误差放大器212。串联晶体管M2及感测电阻RS 被串联地设置在驱动电流ILEDi的路径上。误差放大器212对串联晶体管M2的控制电极 (在该例中，为栅极)的电压VG进行调节，使得感测电阻RS的电压降VCS接近目标电压VADIM。在该实施例中，串联晶体管M2为N型(N信道)的MOS晶体管，向误差放大器212的一个输入(非反相输入端子)，输入基准电压VADIM，向另一个输入(反相输入端子)，输入串联晶体管M2与感测电阻RS的连接节点的电压VCS(感测电阻RS的电压降)。利用误差放大器212施加反馈，使得VCS接近VADIM，驱动电流ILED以ILED (REF)＝VADIM/RS为目标量而被稳定化。
电流源210还包含用于PWM调光的开关(调光开关)214。调光开关214由配光控制器116所生成的PWM信号SPWM来控制。当调光开关214截止时，驱动电流ILED流过电流源210。当调光开关214导通时，串联晶体管M2截止，驱动电流ILED被切断。通过以60Hz以上的PWM频率高速对调光开关214进行开关，调节其占空比，从而对半导体光源102进行PWM调光。
图17的(b)的电流源210将P沟道MOSFET用作串联晶体管。误差放大器212的输入的极性与图17的(a)相反。
在为图17的(a)或(b)的电流源210的情况下，下限电压VBOTTOM可以如下的方式规定。ΔV为适当的余量。
VBOTTOM＝RS×ILED+VSAT+ΔV
图17的(c)的电流源210与图5同样，包含电流镜电路216、以及基准电流源218。电流镜电路216将基准电流源218所生成的基准电流IREF放大以反射系数确定的预定系数倍，从而生成驱动电流ILED。在为图17的(c)的电流源210的情况下，下限电压 VBOTTOM可以如下的方式规定。
VBOTTOM＝VSAT+ΔV
VSAT为电流镜电路的饱和电压，ΔV为适当的余量。
＜实施方式2＞
接着，针对驱动一体化光源进行说明。多个电流源210能够集成于一个半导体芯片。以下，将其称为电流驱动器IC(Integrated Circuit：集成电路)。图18是实施方式2的电流驱动器IC300及其外围电路的电路图。电流驱动器IC300除了多个电流源310_1～310 ＿N之外，还包括接口电路320、以及调光脉冲发生器330。
多个电流源310_1～310_N分别被构成为可根据PWM信号SPWM1～SPWMN来独立地导通、截止。电流源310＿1～310＿N介由阴极引脚LED1～LEDN而与对应的半导体光源102＿1～102N串联连接。
接口电路320从外部的微机(处理器)114接收多个控制数据D1～DN。接口的种类并不被特别地限定，例如能够使用SPI(Serial Peripheral Interface：串行外设接口)或I2C接口。多个控制数据D1～DN指示多个电流源310＿1～310＿N的导通、截止的占空比，并被以第1时间间隔T1更新。例如，第1时间间隔T1为20ms～200ms左右，例如为100ms。
调光脉冲发生器330基于多个控制数据D1～DN来生成与多个电流源310_1～310_N对应的多个PWM信号SPWM1～SPWMN。在实施方式1(图2)中，多个PWM信号 SPWM1～SPWMN在微机114中被生成，而在实施方式2(图18)中，多个PWM信号 SPWM1～SPWMN的生成功能被内置于电流驱动器IC300。
第i个PWM信号SPWMi的占空比以比第1时间间隔T1更短的第2时间间隔T2从对应的控制数据Di的更新前的值向更新后的值渐变(称为渐变模式)。第2时间间隔T2 为1ms～10ms左右，例如为5ms。
调光脉冲发生器330除了渐变模式之外，还能够支持非渐变模式。在非渐变模式中，第i个PWM信号SPWMi的占空比能够从对应的控制数据Di的更新前的值瞬时变化到更新后的值。
优选非渐变模式与渐变模式能够基于来自微机114的设定来动态地改变。优选的是，能够按信道(按调光脉冲)来对非渐变模式和渐变模式单独进行指定，指定模式的设定数据也可以附随于控制数据Di。
也可以是，将导通信号发生电路240的一部分或全部集成于电流驱动器IC300。集成哪个部分可以根据导通信号发生电路240的电路构成来确定，还可以以转换器控制器230与电流驱动器IC300之间的布线的根数减少的方式来确定。如图18所示，在将导通信号发生电路240整个集成于电流驱动器IC300的情况下，转换器控制器230与电流驱动器 IC300之间的布线会成为传播导通信号SON的那一根。或者，在采用图10的导通信号发生电路240G的情况下，当将最小值电路256集成于电流驱动器IC300时，转换器控制器 230与电流驱动器IC300之间的布线会成为传播最小电压VMIN的那一根。
接着，对电流驱动器IC300的动作进行说明。图19是电流驱动器IC300的动作波形图。在此，PWM信号的占空比直线性地变化。例如，当设T1＝100ms，T2＝5ms时，可以使占空比20步地变化。在更新前的控制数据的值与更新后的控制数据的值的差分为X％时，PWM信号的占空比每隔T2变化ΔY＝(ΔX/20)％。
以上为电流驱动器IC300的动作。该电流驱动器IC300的优点将通过与比较技术的对比而变得明确。当在不将占空比的渐变功能安装于电流驱动器IC300的情况下，微机114应当更新每隔第2时间间隔T2指示占空比的控制数据D1～DN。在半导体光源102的信道数N超过数十～100的情况下，需要处理能力较高并因此而高价的微机114。此外，在微机114与电流驱动器IC300之间，需要高速的通信，因此会产生噪声问题。
与此不同，根据实施方式2的电流驱动器IC300，因为微机114应更新控制数据D1～DN的速度会降低，所以能够降低微机114所需的处理能力。此外，因为也能够降低微机114与电流驱动器IC300之间的通信速度，所以也能够解决噪声的问题。
第1时间间隔T1优选设为可变更。在占空比的变化较小的状况下，能够通过将第1时间间隔T1取得较长，从而减少数据通信量，从而能够抑制消耗功率及噪声。
在图19中，使占空比直线地变化，但也可以按照二次函数或指数函数等的曲线来变化。通过使用二次函数，从而能够进行不协调感更少的自然的调光。
如图18所示，也可以是，将多个半导体光源102＿1～102＿N集成于一个半导体芯片 (裸片)402。进而，也可以是，将半导体芯片402与电流驱动器IC300收容于一个封装，使其模块化。
图20是驱动一体化光源400的平面图及剖视图。在半导体芯片402的表面，矩阵状地形成有多个半导体光源102。在半导体芯片402的背面，设置有与多个半导体光源102 各自的阳极电极及阴极电极对应的背面电极A、K。在此，仅示出1个半导体光源102＿1 的连接关系。
半导体芯片402与电流驱动器IC300被机械地接合，并被电连接。在电流驱动器IC300 的表面，设置有表面电极410(图18的LED1～LEDN)、以及表面电极412，该表面电极410被与多个半导体光源102各自的阴极电极K连接，该表面电极412被与多个半导体光源102各自的阳极电极A连接。表面电极412被与凸点(或焊盘)414连接，该凸点(或焊盘)414被设置于电流驱动器IC300的背面的封装基板。也可以是，在半导体芯片402 与电流驱动器IC300之间，插入未图示的插入件。
驱动一体化光源400的封装的种类不被限定，能够采用BGA(Ball Grid Array：球栅阵列)或PGA(Pin Grid Array：针栅阵列)、LGA(Land Grid Array：基板栅格阵列)、 QFP(Quad Flat Package：四侧引脚扁平封装)等。
在半导体光源102与电流驱动器IC300为不同的模块的情况下，可以实施将散热构造安装于各模块等对策。另一方面，在图20那样的驱动一体化光源400中，需要对在光源102的发热上增加了电流源210的发热的光源进行散热。因此，可能需要非常大的散热构造。通过采用实施方式2的点亮电路200，从而能够抑制电流源210的发热量，因此能够使应安装于驱动一体化光源400的散热构造变小。
接着，针对与实施方式1、2相关联的变形例进行说明。
(变形例1－1)
也可以是，将以串联晶体管M2等任意晶体管以双极型晶体管构成。在该情况下，只要将栅极替换为基极，将源极替换为发射极，将漏极替换为集电极即可。
(变形例1-2)
在实施方式中，将开关晶体管M1设为了P沟道MOSFET，但也可以使用N沟道MOSFET。在该情况下，也可以追加自举电路。也可以是，不使用MOSFET，而是使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)或双极型晶体管。
(变形例1-3)
在实施方式中，将电流源210构成为灌电流式，并将其连接于半导体光源102的阴极，但不限于此。图21是变形例1－3的车辆用灯具100的电路图。在该变形例中，将半导体光源102的阴极共通地连接，并将拉电流式的电流源210连接于半导体光源102的阳极侧。电流源210可以设为将图5或图17的电流源高低反相后得到的构成。转换器控制器230 基于电流源210的两端间电压VCS与下限电压VBOTTOM的关系来控制开关转换器220。
＜实施方式3＞
图24是包括实施方式3的车辆用灯具100的灯具系统1的框图。灯具系统1包括电池2、车辆ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)4及车辆用灯具100。车辆用灯具100为具备ADB功能的配光可变前照灯，形成与来自车辆ECU4的控制信号相应的配光。
车辆用灯具100包括多个(N≥2)半导体光源102_1～102_N、灯具ECU110、点亮电路200、以及电流驱动器IC300。对于半导体光源102，优选使用LED，但也可以使用LD或有机EL等其它发光元件。也可以是，各半导体光源102包含被串联及/或并联地连接的多个发光元件。半导体光源102的个数N不被特别地限定，但至少为数十以上，更优选的是，为数百～数千，或者也可以是数万的数量级。多个半导体光源102＿1～102＿ N被集成于一个半导体芯片(LED芯片103)。
灯具ECU110包括开关112及微机114。微机(处理器)114经由CAN(Controller AreaNetwork：控制器局域网)或LIN(Local Interconnect Network：局域互联网)等总线而被与车辆ECU4连接，能够接收点亮/熄灭指示或其它信息。微机114响应来自车辆ECU4 的点亮指示，使开关112导通。由此，来自电池2的电源电压(电池电压VBAT)被供给到点亮电路200。
此外，微机114接收来自车辆ECU4的指示配光图案的控制信号，控制点亮电路200。或者也可以是，微机114从车辆ECU4接收表示车辆前方的状况的信息，并基于该信息来自身生成配光图案。
电流驱动器IC300向多个半导体光源102_1～102_N供给驱动电流ILED1～ILEDN。电流驱动器IC300被构成为能够按每个半导体光源102来独立地导通、截止驱动电流 ILED。
点亮电路200向LED芯片103及电流驱动器IC300供给驱动电压VOUT。点亮电路 200也可以包含开关转换器220和转换器控制器230。在该例子中，示出了降压转换器，但开关转换器220的拓扑并不被特别地限定。
电流驱动器IC300包括多个电流源310_1～310_N、接口电路320、保护电路340、以及反馈电路360。
电流源310_#(#＝1～N)被与多个半导体光源102_1～102_N的对应的一个102 ＿#串联连接。电流源310＿#能够根据控制输入Sp＿#来切换导通、截止，在导通状态下，生成驱动电流ILED#，在截止状态下，切断驱动电流ILED#。例如，在控制输入 Sp＿#为“高”时，电流源310＿#被设置为导通，在控制输入Sp＿#为“低”时，电流源310_#被设置为截止。
图25是多个电流源310的构成例的电路图。各电流源310包含电流镜电路312、基准电流源314、以及调光开关316。基准电流源314生成基准电流IREF。电流镜电路312 复制基准电流IREF，生成驱动电流ILED。调光开关316被设置在电流镜电路312的栅极源极间。当导通调光开关316时，电流镜电路312的动作会停止，驱动电流ILED会被切断。逆变器318使控制输入Sp反相，并将其输入到调光开关316的栅极。另外，也可以是，在以负逻辑系统构成的情况下，省略逆变器318，并在控制输入Sp为“低”时，使得半导体光源102点亮。
接着，回到图24。反馈电路360将与多个电流源310＿1～310＿N的两端间电压VLED1～VLEDN相应的反馈信号SFB输出到转换器控制器230。例如，反馈电路360被根据转换器控制器230的控制方式来设计。
转换器控制器230也可以进行纹波控制。在该情况下，也可以是，当两端间电压VLED1～VLEDN中最低的电压降低到预定电压(下限电压VMIN)时，反馈电路360使反馈信号SFB置于有效。也可以是，转换器控制器230响应反馈信号SFB的置于有效，使开关晶体管M1导通。
转换器控制器230也可以进行PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制。也可以是，反馈电路360对两端间电压VLED1～VLEDN中最低的电压与预定的基准电压VREF的误差进行放大，生成模拟的反馈信号SFB。也可以是，转换器控制器230生成具有与反馈信号SFB的电压电平相应的占空比的PWM信号，并驱动开关晶体管M1。
通过将反馈电路360内置于电流驱动器IC300，从而能够将反馈路径汇总为1根，并能够减少布线的数量。
接口电路320被与微机(处理器)114连接，接收指示多个半导体光源102＿1～102_N各自的导通、截止的控制信号S1。接口电路320具备将接收到的控制信号S1转换为多个单独控制信号S2_1～S2_N的解码器的功能。多个单独控制信号S2_1～S2_N规定多个电流源310_1～310_N各自的导通、截止。
保护电路340对微机114与接口电路320之间的通信进行监控。在正常状态下，基于控制信号S1的单独控制信号S2_1～S2_N直接被供给到电流源310_1～310_N。当保护电路340检测到异常时，会将多个电流源310＿1～310＿N分别强制设置为预定的状态。具体而言，会将被供给到电流源310＿1～310＿N的控制输入Sp＿1～Sp＿N与控制信号 S1(单独控制信号S2_1～S2_N)无关地置换为预先规定的值的集。
例如，预定的状态也可以与近光的配光对应。图26是LED芯片103的平面图。LED 芯片103为被配置为矩阵状的多个半导体光源102的阵列，半导体光源102与像素对应。将应在近光的配光中点亮的区域RGNON以粗线包围。在判定异常时，该区域RGNON所包含的多个半导体光源102会强制导通。应在近光的配光中熄灭的区域所包含的多个半导体光源102会在判定异常时强制截止。
图27是表示接口电路320及保护电路340的构成例的框图。例如也可以是，接口电路320包含带输出锁存器的移位寄存器322。在该情况下，接口电路320与配光控制器116 之间由SDATA线、SCK线、RCK线这3根线来连接。
带输出锁存器的移位寄存器322包含输入级的N比特的移位寄存器、以及输出级的N 比特的存储寄存器。串行数据SDATA被与SCK信号同步地取入到输入级的移位寄存器中。响应RCK信号的上升沿，移位寄存器的值被复制到存储寄存器中，值被更新。存储寄存器的值被作为单独控制信号S2_1～S2_N而取出。
保护电路340包含异常检测电路342及数据置换电路344。异常检测电路342对接口电路320的输入信号(在该例中，为SDATA、SCK、RCK)中的至少一个进行监控，检测通信的异常。例如，也可以是，接口电路320在监控对象信号一定时间不发生变化时判定为异常。当判定为异常时，异常检测信号S3被置于有效。
数据置换电路344在异常检测信号S3无效时，直接输出单独控制信号S2＿1～S2＿N。数据置换电路344在异常检测信号S3被置于有效时，将多个电流源310＿1～310＿N的对应的控制输入Sp＿1～Sp＿N分别置换为被规定的预定值。具体而言，针对应在异常时点亮的半导体光源102，设Sp＝H，针对应在异常时熄灭的半导体光源102，设Sp＝L。
图28的(a)、(b)是表示数据置换电路344的构成例的电路图。图28的(a)的数据置换电路344包含逆变器346、多个第1逻辑门348、以及多个第2逻辑门350。
逆变器346使异常检测信号S3反相，生成反相异常检测信号S3b。多个第1逻辑门348与多个电流源310中，应在异常状态下导通的多个电流源对应。各第1逻辑门348＿i 和异常检测信号S3及反相异常检测信号S3b中的一者(在该例中，为S3)接收对应的单独控制信号S2＿i，并将其输出供给到对应的电流源310＿i。在该例中，第1逻辑门348 为OR门。
多个第2逻辑门350与多个电流源310中的、应在异常状态下截止的多个电流源对应。各第2逻辑门350＿j和异常检测信号S3及反相异常检测信号S3b中的另一个(在该例中，为S3b)，接收对应的单独控制信号S2＿j，并将其输出供给到对应的电流源310＿j。在该例中，第2逻辑门350为AND门。
在图28的(b)中，示出了数据置换电路344的另一构成例。数据置换电路344包含与多个电流源310_1～310_N对应的多个选择器352_1～352_N。向各选择器352_# 输入对应的单独控制信号S2_#和预定值a#。针对应在异常状态下导通的电流源310_ i，预定值a#为1，针对应在异常状态下截止的电流源310＿j，预定值a#为0。选择器 352＿#在异常检测信号S3为无效(0)时，选择单独控制信号S2＿#，在异常检测信号 S3为置于有效(1)时，选择预定值a#。图28的(b)中，需要容纳预定值a1～a#的存储器，但会存在能够根据存储器的值来改变异常状态下的配光图案这样的优点。与此不同，图28的(a)中，无法改变异常状态中的配光图案，但存储器是必要的，存在能够使电路面积变小这样的优点。
图29是驱动一体化光源400的平面图及剖视图。在半导体芯片402(图24的LED芯片)的表面，矩阵状地形成有多个半导体光源102。在半导体芯片402的背面，设置有与多个半导体光源102各自的阳极电极及阴极电极对应的背面电极A、K。在此，仅示出1 个半导体光源102_1的连接关系。
半导体芯片402与电流驱动器IC300被机械地接合，并被电连接。在电流驱动器IC300 的表面，设置有表面电极410、以及表面电极412，该表面电极410被与多个半导体光源 102各自的阴极电极K连接，该表面电极412被与多个半导体光源102各自的阳极电极A连接。表面电极412被与凸点(或焊盘)414连接，该凸点(或焊盘)414被设置于电流驱动器IC300的背面的封装基板。也可以是，在半导体芯片402与电流驱动器IC300之间，插入未图示的插入件。
驱动一体化光源400的封装的种类不被限定，能够采用BGA(Ball Grid Array：球栅阵列)或PGA(Pin Grid Array：针栅阵列)、LGA(Land Grid Array：基板栅格阵列)、 QFP(Quad Flat Package：四侧引脚扁平封装)等。
最后，针对变形例进行说明。
(变形例3.1)
在实施方式3中，将电流源310构成为灌电流式，并将其连接于半导体光源102的阴极，但不限于此。图30是变形例3.1的车辆用灯具100的电路图。在该变形例中，将半导体光源102的阴极共通地连接，并将拉电流式的电流源310连接于半导体光源102的阳极侧。在该构成中，VOUT与VLED#的差分为电流源310＿#的两端间电压。因此，也可以是，纹波控制方式的反馈电路360在阳极电压VLED1～VLEDN中最高的电压达到阈值电压VTH(＝VOUT－VMIN)时，使反馈信号SFB置于有效。VMIN为电流源310能够动作的两端间电压的最小值。也可以是，转换器控制器230响应反馈信号SFB的置于有效，使开关晶体管M1导通。
(变形例3.2)
在实施方式3中，将开关晶体管M1设为了P沟道MOSFET，但也可以使用N沟道MOSFET。在该情况下，也可以追加自举电路。也可以是，不使用MOSFET，而是使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)或双极型晶体管。
(变形例3.3)
在实施方式3中，以正逻辑系统构成了逻辑电路，但不限于此，也可以是，将一部分或全部构成为负逻辑系统。
(变形例3.4)
电流源310的构成不被限定于使用电流镜电路，能够使用公知的各种构成。
＜实施方式4＞
图31是实施方式4的车辆用灯具500的框图。点亮电路570使光源560点亮。配光可变设备530包含可独立控制的多个元件，并根据多个可控制元件的状态来形成配光图案。例如，配光可变设备530为对光源560的出射光进行反射的DMD(Digital Mirror Device：数字微镜器件)或多个旁路开关。
灯具ECU510是基于从车辆ECU4经由通信线5而接收的控制信号或各种信息来控制配光图案的上位控制器。
本地控制器540与配光可变设备530被搭载于一个基板504。接口电路520介由通信线502而与灯具ECU510连接，接收指示配光图案的控制信号S1。本地控制器540基于接口电路520所接收到的控制信号S1来控制配光可变设备530。也可以是，本地控制器 540具有将来自灯具ECU510的控制信号S1转换为适合于配光可变设备530的控制信号 S4的解码器的功能。例如，也可以是，控制信号S4包含多个单独控制信号，该多个单独控制信号指示形成配光可变设备530的多个可控制元件各自的状态。
异常检测部550对灯具ECU510与接口电路520之间的通信进行监控，并基于监控结果来检测异常。车辆用灯具500被构成为：在被异常检测部550检测到异常时，强制将预定的图案设置于配光可变设备530。
异常检测部550在检测到异常时，使异常检测信号S5置于有效。例如，也可以是，异常检测部550在通信线502的控制信号S1在一定时间内不发生变化时判定为异常。本地控制器540响应异常检测信号S5的置于有效，将多个单独控制信号S2置换为预定的值的组合。
接口电路520、本地控制器540、以及异常检测部550既可以在一个微机中安装，也可以为多个硬件的组合。
实施方式3能够理解为实施方式4的一个方案，它们能够以如下方式对应。具体而言，图24的接口电路320被与图31的接口电路520及本地控制器540对应。此外，图24的多个电流源310＿1～310＿N(或它们所包含的多个调光开关316)被与图31的配光可变设备530对应。此外，图27的异常检测电路342被与图31的异常检测部550对应。图 27的数据置换电路344能够理解为图31的本地控制器540的一部分。
(变形例4.1)
图32是变形例4.1的车辆用灯具500A的框图。车辆用灯具500A除了图31的车辆用灯具500之外，还包括选择器552、以及固定配光指示部554。固定配光指示部554生成规定应在异常时使用的配光图案的控制信号S6。选择器552在异常检测信号S5无效时，选择本地控制器540所生成的控制信号S4，在异常检测信号S5为置于有效时，选择固定配光指示部554所生成的控制信号S6。
(变形例4.2)
图33是变形例4.2的车辆用灯具500B的框图。车辆用灯具500B除了图32的车辆用灯具500以外，还包括第2异常检测部556。第2异常检测部556对本地控制器540的输出S4进行监控，当检测到异常时，使异常检测信号S7置于有效。
本地控制器540响应异常检测信号S5的置于有效，将控制信号S4置换为应在异常状态下使用的信号。
另一方面，在异常检测信号S7被置于有效的情况下，本地控制器540并未正常动作，或是本地控制器540与配光可变设备530之间的通信线发生了异常，因此，无法将应在异常状态下使用的控制信号S4正确地提供给配光可变设备530。因此，在异常检测信号S7 被置于有效的情况下，能够通过使选择器552选择固定配光指示部554所生成的控制信号 S6，从而向配光可变设备530提供适当的控制信号。
虽然基于实施方式，使用具体的语句来说明了本发明，但是实施方式仅表示本发明的原理及应用，对于实施方式，在不脱离权利要求书所规定的本发明的思想的范围内，允许许多变形例或配置的变更。
[工业可利用性]
本发明涉及点亮电路。
[附图标记说明]
1…灯具系统、2…电池、4…车辆ECU、100…车辆用灯具、102…半导体光源、103…LED芯片、110…灯具ECU、112…开关、114…微机、116…配光控制器、200…点亮电路、 210…电流源、M2…串联晶体管、RS…感测电阻、212…误差放大器、214…调光开关、216…电流镜电路、218…基准电流源、220…开关转换器、M1…开关晶体管、230…转换器控制器、232…驱动器、234…逻辑电路、240…导通信号发生电路、252…比较器、254…逻辑门、256…最小值电路、258…比较器、260…截止信号发生电路、262…比较器、264…频率检测电路、266…误差放大器、268…计时器电路、270…可变计时器电路、272…频率检测电路、274…误差放大器、280…电压发生电路、282…恒压源、284…校正电流源、286…电流镜电路、288…电流源、290…射极跟随器电路、300…电流驱动器IC、310…电流源、 312…电流镜电路、314…基准电流源、316…调光开关、320…接口电路、322…输出锁存器付き移位寄存器、330…调光脉冲发生器、340…保护电路、342…异常检测电路、344…数据置换电路、346…逆变器、348…第1逻辑门、350…第2逻辑门、360…反馈电路、400…驱动一体化光源、402…半导体芯片、500…车辆用灯具、510…灯具ECU、520…接口电路、530…配光可变设备、540…本地控制器、550…异常检测部、560…光源、570…点亮电路、552…选择器、554…固定配光指示部、556…第2异常检测部。

Claims (8)

1.一种点亮多个半导体光源的点亮电路，其特征在于，包括：
多个电流源，其用于分别与上述多个半导体光源的对应的一个串联连接，
开关转换器，其向上述多个半导体光源与上述多个电流源所形成的多个串联连接电路各自的两端间供给驱动电压，以及
转换器控制器，其基于上述多个电流源中的任何一个的两端间电压与和温度具有正相关的基准电压的关系来控制上述开关转换器，
上述转换器控制器包含：
恒压源，其生成恒压，以及
校正电流源，其生成与温度具有正相关的校正电流；
上述基准电压为将与校正电流成比例的偏置电压和上述恒压相加后得到的电压。
2.如权利要求1所述的点亮电路，其特征在于，
上述转换器控制器响应上述多个电流源中的任何一个的两端间电压降低到上述基准电压的情况，而使上述开关转换器的开关晶体管导通。
3.如权利要求1或2所述的点亮电路，其特征在于，
上述电流源包含电流镜电路。
4.如权利要求1所述的点亮电路，其特征在于，
上述校正电流是被利用PN结的正向电压的温度依存性而生成的。
5.如权利要求1或4所述的点亮电路，其特征在于，
上述校正电流源包含：
至少一个二极管和电阻，其被串联连接，以及
电流镜电路，其复制流过上述二极管的电流，并生成上述校正电流。
6.一种点亮多个半导体光源的点亮电路，其特征在于，包括：
多个电流源，其用于分别与上述多个半导体光源的对应的一个串联连接，
开关转换器，其向上述多个半导体光源与上述多个电流源所形成的多个串联连接电路各自的两端间供给驱动电压，以及
转换器控制器，其基于上述多个电流源中的任何一个的两端间电压与和温度具有正相关的基准电压的关系来控制上述开关转换器，
上述转换器控制器包含：
MOS晶体管，其被设置在上述电流源的输出电流的路径上；
上述基准电压与上述MOS晶体管的漏极源极间电压对应。
7.如权利要求1或6所述的点亮电路，其特征在于，
上述多个半导体光源被集成于第1半导体芯片；
上述多个电流源被集成于第2半导体芯片；
上述第1半导体芯片与上述第2半导体芯片的表面被相互接合，并被模块化在一个封装中。
8.一种车辆用灯具，其特征在于，
包括如权利要求1～7的任何一项所述的点亮电路。
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