CN115210110A - 点亮电路及车辆用灯具 - Google Patents

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CN115210110A CN202180010164.0A CN202180010164A CN115210110A CN 115210110 A CN115210110 A CN 115210110A CN 202180010164 A CN202180010164 A CN 202180010164A CN 115210110 A CN115210110 A CN 115210110A
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伊东徹
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Abstract

车辆用灯具包括：热敏元件，其电状态根据半导体光源的温度(T)而变化；以及恒流驱动器，其生成与温度(T)相应的驱动电流(ILED)。从基准温度(T0)到第1温度(T1)(T1＞T0)的第1温度范围(T0～T1)中的驱动电流(ILED)的温度微分的最大值小于从第1温度(T1)到第2温度(T2)(T2＞T1)的第2温度范围(T1～T2)中的驱动电流(ILED)的温度微分的最大值。

Description

点亮电路及车辆用灯具
技术领域
本公开涉及一种被用于汽车等的灯具。
背景技术
作为被用于车辆用灯具的光源，以往多使用电灯泡，但近年来，广泛地采用了LED(发光二极管)等半导体光源。LED的亮度能够根据流过其的驱动电流来控制。因此，以往，进行了恒流控制，其通过恒流串联调节器或恒流输出的降压开关转换器，使驱动电流稳定化于与目标亮度相应的目标量。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1:日本再公表2016-158423号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
在车辆用灯具中，规定了与光束有关的法规。例如关于汽车信号灯用转换式LED光源的LR5，按照UN(联合国)规则，要求稳定时的光束为102～138lm，点亮30分钟后的光束相对于点亮1分钟后的光束的比例(光束维持率)为80％以上。
半导体光源的光量(光束)具有温度依赖性。图1是表示LED的温度与光束的关系的一例的图。温度越高，向半导体光源供给相同的驱动电流时的亮度就越会降低。
图2是表示对半导体光源进行恒流控制的车辆用灯具的动作的图。时刻t0为点亮开始时刻，流过半导体光源的驱动电流ILED被稳定化于预定的电流量。由于电流持续流过半导体光源，因而半导体光源的温度T会上升下去，并在发热与散热平衡的点处稳定化。半导体光源在点亮刚开始后的温度较低的状态下，会明亮地点亮，但随着时间经过、温度上升，光量会降低。
在UN标准下，要求在时刻t1以后的稳定期间中，光束维持率为80％以上。当时刻t1的设备温度为55℃，并将稳定期间的稳定的温度设为80℃时，光源光束在使用图1的半导体光源的情况下，会成为大致80％和60％。因此，此时的光束维持率会成为60/80×100＝(％)＝75％，难以满足标准。
本公开鉴于上述问题而完成，其一个方案的例示性目的之一在于改善车辆用灯具的光束的稳定性。
[用于解决技术课题的技术方案]
本公开的一个方案涉及一种点亮电路。点亮电路包括：热敏元件，其电状态根据半导体光源的温度T来变化；以及恒流驱动器，其生成与温度T相应的驱动电流。从基准温度T0到第1温度T1(T1＞T0)的第1温度范围T0～T1中的驱动电流的温度微分的最大值小于从第1温度T1到第2温度T2(T2＞T1)的第2温度范围中的驱动电流的温度微分的最大值。
本公开的另一方案为一种车辆用灯具。该车辆用灯具包括：半导体光源；以及点亮电路，其向半导体光源供给驱动电流。点亮刚开始后的开始期间的驱动电流的变化量小于开始期间之后的稳定期间的驱动电流的増加量。
另外，将以上构成要素的任意组合、本公开的构成要素或表达方式在方法、装置、系统等之间相互转换后的结果，作为本公开的方案也是有效的。
发明效果
根据本公开的一个方案，能够改善车辆用灯具的光束的稳定性。
附图说明
图1是表示LED的温度与光束的关系的一例的图。
图2是表示对半导体光源进行恒流控制的车辆用灯具的动作的图。
图3是具备实施方式的点亮电路的车辆用灯具的框图。
图4是表示恒流驱动器所生成的驱动电流ILED的温度特性的一例的图。
图5是表示对比技术中的驱动电流ILED的温度特性的图。
图6是对比技术的车辆用灯具的动作波形图。
图7是实施方式的车辆用灯具的动作波形图。
图8是实施例的车辆用灯具的框图。
图9是表示图8的恒流驱动器中的驱动电流ILED的温度特性的图。
图10的(a)～(d)是表示作为车辆用灯具的一例的LED插座的图。
图11的(a)、图11的(b)是表示变形例1、2的驱动电流ILED的温度特性的图。
图12是变形例3的恒流驱动器的电路图。
具体实施方式
(实施方式的概要)
以下，对本公开的一些例示性的实施方式的概要进行说明。该概要作为后述的详细说明的前置，以基本理解实施方式为目的，将一个或多个实施方式中的一些概念简化说明，并不对发明或公开的广度进行限定。此外，该概要并非可考虑到的全部实施方式的总括性的概要，并不对实施方式的不可欠缺的构成要素进行限定。方便起见，“一个实施方式”有时会用于指代本说明书中公开的一个实施方式(实施例及变形例)或多个实施方式(实施例及变形例)。
本说明书所公开的一个实施方式涉及一种点亮电路。点亮电路包括：热敏元件，其电状态根据半导体光源的温度T来变化；以及恒流驱动器，其生成与温度T相应的驱动电流。从基准温度T0到第1温度T1(T1＞T0)的第1温度范围T0～T1中的驱动电流的温度微分的最大值小于从第1温度T1到第2温度T2(T2＞T1)的第2温度范围中的驱动电流的温度微分的最大值。
在一个实施方式中，半导体光源的温度在点亮刚开始后的开始期间(数十秒～数分)内，从基准温度上升到第1温度，并在其以后的稳定期间中，从第1温度上升到第2温度。通过抑制开始期间中的驱动电流的修正量，并使稳定期间的起点的光束变小，从而能够改善稳定期间的光束的稳定性。
在一个实施方式中，也可以是，第1温度T1也可以基于稳定期间的开始时刻的温度来确定。第2温度T2也可以基于稳定期间的稳定的温度来确定。例如，稳定期间的起点也可以为从点亮开始起1分钟后。第2温度也可以基于从点亮开始起30分钟后的温度来确定。
在一个实施方式中，也可以是，第1温度范围中的驱动电流的温度微分与第2温度范围中的驱动电流的温度微分两者为正。
在一个实施方式中，也可以是，在第1温度范围中，驱动电流的温度微分取负，在第2温度范围中，驱动电流的温度微分为正。
在一个实施方式中，也可以是，在比第3温度T3(T3＞T2)更高的第3范围中，驱动电流减少。由此，能够实现温度降额。
在一个实施方式中，也可以是，恒流驱动器包含：电流源，其具有电流设定端子，并生成驱动电流，该驱动电流与被连接于电流设定端子的电路的阻抗成反比例；第1电阻及第2电阻，其被串联地设置在电流设定端子与接地间；以及NTC(负温度系数)热敏电阻，其被与第2电阻并联地设置。
一个实施方式的车辆用灯具包括：半导体光源；以及上述点亮电路，其向半导体光源供给驱动电流。从半导体光源的点亮开始起到经过1分钟后的期间的驱动电流的变化量小于从半导体光源的点亮开始1分钟后起到经过30分钟后的期间的驱动电流的増加量。
(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。针对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及其组合并不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”，除了构件A与构件B物理地直接连接的情况外，还包含构件A与构件B介由不会对它们的电连接状态造成实质的影响，或不会损害由它们的结合起到的功能或效果的、其他构件间接地连接的情况。
同样，所谓“构件C被设置在构件A与构件B之间的状态”，除了构件A与构件C，或构件B与构件C直接连接的情况外，还包括介由不会对它们的连接状态造成实质的影响，或不会损害由他们的结合起到的功能或效果的、其他构件间接地连接的情况。
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来表示各自的电压值、电流值或电阻值、电容值。
图3是具备实施方式的点亮电路400的车辆用灯具300的框图。车辆用灯具300包括半导体光源302及点亮电路400。半导体光源302包含一个或被串联及/或并联地连接的多个发光元件304。发光元件304例如优选为LED，但不限于此。车辆用灯具300例如为停车灯或尾灯，半导体光源302也可以为红色LED。车辆用灯具300的一个方案为半导体光源302与点亮电路400被收容于1个封装的LED插座，具有可在未图示的灯体上拆装的形状。
点亮电路400主要包括热敏元件402及恒流驱动器410。热敏元件402用于对半导体光源302的温度T进行检测，其电状态会根据半导体光源302的温度T来变化。所谓热敏元件的电状态，是指热敏元件的阻抗、其电压降、流过其的电流、以及其一端的电压等。热敏元件622能够直接或间接地监视半导体光源302的温度，例如，既可以将热敏元件622直接安装于半导体光源302，也可以将其相邻或接近地安装在与其相同的基板上，或者还可以是，将其安装于安装有半导体光源302的散热器。
恒流驱动器410生成与由热敏元件402检测到的温度T相应的驱动电流ILED。在图3中，示出了恒流驱动器410输出(排出)驱动电流ILED的形式，但不限于此，也可以是，恒流驱动器410吸收驱动电流ILED。
图4是表示恒流驱动器410所生成的驱动电流ILED的温度特性的一例的图。确定基准温度T0、第1温度T1(T1＞T0)、以及第2温度T2(T2＞T1)，并将基准温度T0～第1温度T1(T1＞T0)称为第1温度范围T0～T1，将第1温度T1～第2温度T2称为第2温度范围。
基准温度T0为点亮开始时的温度，典型地，为室温(25～30度)。第1温度T1为稳定期间的起点的温度。第2温度T2为从点亮开始起经过了足够的时间时的稳定期间的稳定的温度。
第1温度范围T0～T1中的驱动电流ILED的温度微分dILED/dT的最大值小于第2温度范围T1～T2中的驱动电流ILED的温度微分的最大值dILED/dT。
进而，比第2温度T2更高的第3温度T3被确定。当超过第3温度T3时，驱动电流ILED会减少。这就是所谓的温度降额。第3温度T3被定为90℃以上，例如为105℃。
以上是车辆用灯具300的构成。通过与对比技术的对比，该车辆用灯具300的特征及优点变得明确。因此，在对车辆用灯具300的动作进行说明前，针对对比技术进行说明。
(对比技术)
图5是表示对比技术中的驱动电流ILED的温度特性的图。驱动电流ILED会根据温度的上升而以一定的斜率増加下去。T1、T2与图4的第1温度T1、第2温度T2对应。即，在对比技术中，可以说第1温度范围T0～T1中的驱动电流ILED的温度微分dILED/dT，即斜率与第2温度范围T1～T2中的驱动电流ILED的温度微分，即斜率实质上相等。为了进行对比，以点划线来表示图4的温度特性。
换言之，在实施方式中，与对比技术相比，第1温度范围T0～T1中的驱动电流ILED的校正率变小，第2温度范围T1～T2中的驱动电流ILED的校正率变大。
图6是对比技术的车辆用灯具的动作波形图。为了进行对比，以点划线来表示现有技术的波形。将半导体光源的温度T设为与图2同样地转变。在对比技术中，驱动电流ILED会随着时间的经过所伴随的温度上升而増大。结果，时刻t0以后的光束的衰减与对比技术相比变得缓慢。
(实施方式)
接着，对实施方式的车辆用灯具300的动作进行说明。图7是实施方式的车辆用灯具300的动作波形图。将对比技术的波形一并表示为点划线。
将半导体光源的温度T设为与图6同样地转变。在实施方式中，相当于第1温度范围T0～T1的开始期间中的驱动电流ILED的校正率(増加量)与对比技术(点划线)相比变小。因此，在实施方式中，与对比技术相比，开始期间中的光束的减少率较大。
相当于第2温度范围T1～T2的稳定期间中的驱动电流ILED的校正率(校正量)比对比技术更大，最终，会降低到与对比技术相同的光束。
即，点亮电路400被构成为：点亮刚开始后的开始期间的驱动电流ILED的变化量小于稳定期间的驱动电流ILED的増加量。
以下，将实施方式中的光束维持率与对比技术中的光束维持率进行比较。从点亮开始起，时间充分经过后的时刻t2时的光束与实施方式和对比技术都相等，将其记为S2。将稳定期间的起点t1时的实施方式的光束记为S1，将对比技术的光束记为S1’。实施方式的光束维持率α为
S2/S1×100(％)，
对比技术的光束维持率α’为
S2/S1’×100(％)。
因为S1＜S1’成立，所以α＞α’。即，根据实施方式，能够得到比对比技术更高的光束维持率。
以上是车辆用灯具300的动作。根据该车辆用灯具300，能够确保半导体光源302的可靠性，并改善光量的稳定性。尤其是，红色LED的亮度的温度依赖性与其他元件相比较为显著。因此，能够通过将本发明适用于停车灯或尾灯来提高商品价值。
本公开可理解为图3的框图或电路图，或者涉及由上述说明导出的各种装置、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，而是为了有助于理解发明的实质及动作，并使它们明确化，对更具体的构成例及实施例进行说明。
(实施例)
图8是实施例的车辆用灯具300A的框图。恒流驱动器410A包括电流源420A及基准电压生成电路430。点亮电路400A的主要部分被集成化于一个半导体芯片。
基准电压生成电路430在正常范围内实质上是恒定的，在比第3温度T3更高的高温范围内，会生成与温度T一同降低的基准电压VREF。
在点亮电路400A，设置有电流设定端子(电流设定引脚)RSET。在电流设定端子RSET，可连接外设的电路部件。电流源420A生成驱动电流ILED，该驱动电流ILED与基准电压VREF成比例，与被连接于电流设定端子的温度检测电路444的阻抗(电阻值)RSET成反比例。
ILED∝VREF/RSET
例如，也可以是，温度检测电路444包含：第1电阻R21及第2电阻R22，其被串联地设置在电流设定端子RSET与接地间；以及作为NTC(负温度系数)热敏电阻的第2热敏电阻402b，其被与第2电阻R22并联地设置。
放大器442、第2晶体管Q2及温度检测电路444构成V/I转换电路，其输出电流IREF为
IREF＝VREF/RSET。
I/V转换电路450将基准电流IREF转换为调光电压VDIM。
基准电压生成电路430包含分压电路432及钳位电路434。分压电路432对电源电压Vcc进行分压，产生基准电压VREF。钳位电路434将基准电压VREF钳位为与温度T相应的上限电压以下。忽略钳位电路434时的基准电压VREF0用以下的式子来表示。
VREF0＝VCC×R51/(R51+R52)
钳位电路434包含第1晶体管Q1、第1电阻R1、以及第1热敏电阻402a。第1晶体管Q1为PNP型双极型晶体管，被设置在分压电路432的输出节点与接地之间。第1电阻R1及热敏元件402为第2温度检测部，生成在高温范围内根据半导体光源302的温度而显著地变化的第1检测信号Va，并根据温度来使第1晶体管Q1的控制端子(基极)偏置。作为第1晶体管Q1，也可以使用P沟道MOSFET。或者也可以是，不设置第1晶体管Q1，而是设置二极管，该二极管在阳极接受基准电压VREF，在阴极接受第1检测信号Va。
第1热敏电阻402a主要决定高温范围中的驱动电流ILED的斜率。第1热敏电阻402a的电阻值Ra具有负的温度系数(NTC：Negative Temperature Coefficient)。在将第1电阻R1与第1热敏电阻402a的连接节点的电压设为Va时，基准电压VREF以Va+Vf为上限被钳位。
在温度T为正常范围(T＜T3)时，Va+Vf＞VREF0成立，因此VREF＝VREF0，成为不取决于温度的固定值。
当温度T超过第3温度T3，进入到高温范围时，Va+Vf＜VREF0，钳位会成为有效，VREF＝Va+Vf。即，温度越是上升，Va就越会降低，因此基准电压VREF也会降低。
I/V转换电路450包含第3电阻R3。第3电阻R3被设置在基准电流IREF的路径上。调光电压VDIM与第3电阻R3的电压降对应。
VDIM＝VBAT－R3×IREF
电流源420A为源型，包含电阻R4、晶体管M4及放大器412，并生成与调光电压VDIM成比例的驱动电流ILED。
ILED＝IREF×R3/R4
图9是表示图8的恒流驱动器410A中的驱动电流ILED的温度特性的图。该温度特性设计为T0＝25℃，T1＝50℃，T2＝80℃，且与25～50℃的温度范围中的斜率相比，50～80℃的温度范围中的斜率更大。
根据实施例，能够兼顾半导体光源的光束的稳定性与可信性。
图10的(a)～图10的(d)是表示作为车辆用灯具300的一例的LED插座700的图。图10的(a)是LED插座700的外观的立体图。图10的(b)表示LED插座700的主视图，图10的(c)表示LED插座700的俯视图，图10的(c)表示LED插座700的仰视图。
壳体702具有可在未图示的灯体拆装的形状。在中央部，安装有构成半导体光源302的多个发光元件304，它们由透明的罩704覆盖。在基板710，安装有点亮电路600的部件。多个发光元件304为红色的LED芯片，并被作为停车灯或后雾灯利用。
在停车灯与尾灯兼用的LED插座中，在多个发光元件304的中央，安装有尾灯用的发光元件，在基板710上，安装有尾灯用的点亮电路。
3根引脚721、722、723露出到壳体702的底面侧。第1输入电压VIN1介由开关而被供给到引脚723，接地电压被供给到引脚721。引脚722中，在尾灯点亮时，成为“高”的第2输入电压VIN2被供给。引脚721～723贯穿壳体702的内部，它们的一端与基板710的布线图案连接。
基于实施方式，使用具体的语句对本发明进行了说明，但实施方式仅表示本发明的原理、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，允许进行许多变形例或配置的变更。
(变形例1)
驱动电流ILED的温度特性不被限定于图4的例子。图11的(a)是表示变形例1的驱动电流ILED的温度特性的图。在变形例1中，在第1温度范围T0～T1中，驱动电流ILED是平坦的，其斜率变得非常小。
(变形例2)
图11的(b)是表示变形例2的驱动电流ILED的温度特性的图。在变形例2中，在第1温度范围T0～T1中，驱动电流ILED会伴随温度増加而减少，因此微分值可取负。在该情况下，能够进一步降低温度达到T1的稳定期间的开始时刻中的光束，并能够改善稳定期间的光束维持率。
(变形例3)
图12是变形例3的恒流驱动器410B的电路图。钳位电路434B不包含图8的第1晶体管Q1，而是包含电流吸入(宿)型的缓冲器436，该缓冲器436包含放大器OA1及二极管D1。缓冲器436对分压电路432的输出节点的电压VREF进行钳位，使其不超过Va。在图8的构成中，钳位电平会受到双极型晶体管Q1的基极-发射极间电压Vf的波动的影响，而在图12中，钳位电平不会受到二极管D1的正向电压Vf的影响，因此是高精度的。
(变形例4)
恒流驱动器410的构成，不被限定于在实施例中说明的那些，能够采用公知的其他电路构成。例如，也可以是，以恒流输出的开关转换器来构成恒流驱动器410。开关转换器既可以为降压型，也可以为升压型，还可以为升降压型，其形式可以根据半导体光源302所包含的二极管的个数来选择。
(变形例5)
在实施方式中，使用了具有负的温度系数的NTC热敏电阻作为热敏元件，但不限于此，也可以使用PTC热敏电阻(正温度系数热敏电阻)。或者，也可以是，将二极管温度传感器用作热敏元件，该二极管温度传感器利用了如下情况：使恒流流过PN结(即，二极管)时的两端间电压具有温度依赖性。
(变形例6)
此外，在实施例中，通过模拟电路，对驱动电流的温度特性进行了设计，但不限于此。例如也可以是，将热敏元件的输出转换为数字值，并通过数字控制来形成驱动电流ILED的温度特性。
(变形例7)
在实施方式中，通过基于调光电压VDIM的模拟调光(线性调光)来使驱动电流ILED变化，但不限于此，也可以使用PWM调光。在该情况下，也可以是，生成具有与调光电压VDIM相应的占空比的调光脉冲，并基于调光脉冲，通过对被稳定化为固定量的恒流进行开关来生成驱动电流ILED。
(变形例8)
也可以是，对模拟调光与PWM调光进行组合。例如也可以是，以模拟调光来进行高温范围的温度降额，以PWM调光来进行正常范围的亮度的稳定化。或者，也可以将它们反过来。
(变形例9)
温度上升所伴随的光束的降低在红色的LED上特别显著，而在其他颜色的LED或LD(激光二极管)中，有的也具有同样的特性。因此，本公开在具备各种半导体光源的车辆用灯具中是有用的。
[工业可利用性]
本公开能够利用于汽车等的灯具。
[附图标记说明]
300…车辆用灯具、302…半导体光源、400…点亮电路、402…热敏元件、402a…第1热敏电阻、402b…第2热敏电阻、410…恒流驱动器、420…电流源、430…基准电压生成电路、432…分压电路、434…钳位电路、Q1…第1晶体管、R1…第1电阻、444…温度检测电路、Q2…第2晶体管、R2…第2电阻、442…放大器、450…I/V转换电路、
VDIM…调光电压。

Claims (8)

1.一种点亮电路，其特征在于，包括：
热敏元件，其电状态根据半导体光源的温度T而变化，以及
恒流驱动器，其生成与上述温度T相应的驱动电流；
从基准温度T0到第1温度T1的第1温度范围T0～T1中的上述驱动电流的温度微分的最大值小于从上述第1温度T1到第2温度T2的第2温度范围T1～T2中的上述驱动电流的温度微分的最大值，其中，T1＞T0，T2＞T1。
2.如权利要求1所述的点亮电路，其特征在于，
上述第1温度T1被基于稳定期间的开始时刻的温度来确定；
上述第2温度T2被基于稳定期间的稳定的温度来确定。
3.如权利要求1或2所述的点亮电路，其特征在于，
上述第1温度范围T0～T1中的上述驱动电流的温度微分与上述第2温度范围T1～T2中的上述驱动电流的温度微分两者为正。
4.如权利要求1或2所述的点亮电路，其特征在于，
在上述第1温度范围T0～T1中，上述驱动电流的温度微分取负，在上述第2温度范围T1～T2中，上述驱动电流的温度微分为正。
5.如权利要求1～4的任意一项所述的点亮电路，其特征在于，
在比第3温度T3更高的第3范围中，上述驱动电流会减少，其中T3＞T2。
6.如权利要求1～3的任意一项所述的点亮电路，其特征在于，
上述恒流驱动器包含：
电流源，其具有电流设定端子，并生成上述驱动电流，该上述驱动电流与被连接于上述电流设定端子的电路的阻抗成反比例，
第1电阻及第2电阻，其被串联地设置在上述电流设定端子与接地间，以及
NTC(负温度系数)热敏电阻，其被与上述第2电阻并联地设置。
7.一种车辆用灯具，其特征在于，包括：
半导体光源，以及
如权利要求1～5的任意一项所述的点亮电路，其对上述半导体光源进行驱动。
8.一种车辆用灯具，其特征在于，包括：
半导体光源，以及
点亮电路，其向上述半导体光源供给驱动电流；
点亮刚开始后的开始期间的驱动电流的变化量小于开始期间之后的稳定期间的驱动电流的増加量。
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