CN1960588B - 车辆用灯具的点灯控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆用灯具的点灯控制装置，其能够抑制过渡时半导体光源中流过的电流，抑制稳定时的电力损耗。在从开关调节器(12)向LED(16)供给电流的过程中，利用运算放大器比较分流电阻器(R1)的两端产生的电压与阈值电压，在处于过渡状态时使NMOS晶体管(46)处于断开状态，由电阻器(R5)消耗流过LED(16)的电流，以抑制过电流，另一方面，在从过渡状态转变为稳定状态，电流检测端子(30)的电压超过阈值电压(Vth)时，运算放大器(50)的输出变为高电平，NMOS晶体管(46)进行接通动作，形成绕过电阻器R5的旁通电路，LED(16)的电流经由旁通电路流通，能够抑制稳定时的电力损耗。

Description

车辆用灯具的点灯控制装置

技术领域

本发明涉及一种车辆用灯具的点灯控制装置，特别涉及一种对由半导体发光元件构成的半导体光源的点灯动作进行控制的车辆用灯具的点灯控制装置。

背景技术

现今，作为车辆用灯具，已知有将LED(Light Emitting Diode)等半导体发光元件用于光源，在这种车辆用灯具中，安装有用于控制LED的点灯的点灯控制电路。

作为点灯控制电路，例如，提出了这样的方法，即，为了驱动由多个LED串联而成的光源，对车辆的蓄电池电压进行升压，将升压后的电压施加于LED(参照专利文献1)。

在这种点灯控制电路中，采用向LED施加大于或等于LED的正向电压(电压降)的电压，向LED供给规定电流的结构，在电源电压恒定时，能够保持向LED供给规定电流。

但是，在过渡时，例如，在接通电源开关时的启动时等，点灯控制电路在进行用于使向LED供给的电流接近设定值的控制时，如果发生控制延迟，则向LED供给的电流将超过设定值而成为过冲量，LED中会流过过电流。此外，在负载骤变时，例如，在LED处于点灯状态时，在产生连接点灯控制电路与LED的导线从接触器脱离，随后再次与接触器连接的所谓间歇电震现象时，伴随着负载变为开路，检测电流变为0，所以为了将检测电流维持在设定值，点灯控制电路将执行尽可能地增大输出电压的控制动作。在点灯控制电路的输出电压变为最大值时，如果将作为负载的LED与点灯控制电路连接，则LED中会流过过电流。如果LED中有过电流流过，则会发生接合线断开，或者伴随电流集中而芯片老化，成为LED的故障。

专利文献1：特开2004-51014号公报

发明内容

为防止在过渡时LED中流过过电流，考虑采用在连接点灯控制电路和LED的电路中插入电阻元件，利用电阻元件消耗在过渡时流过的电流，防止LED中流过过电流的方法。但是，这种方法中，由于在稳定时电阻元件也会消耗电流，因此电力损耗增大。

本发明就是鉴于所述现有技术的问题而提出的，其目的在于抑制过渡时在半导体光源中流过的电流，抑制稳定时电力的损耗。为实现所述目的，技术方案1涉及的车辆用灯具的点灯控制装置，其具备：电流供给控制单元，其从电源接受电力的供给，控制对半导体光源的电流供给；电流检测单元，其检测所述半导体光源的电流；电阻元件，其消耗伴随着通电的电流；开关单元，其与所述电阻元件并联连接，并在断开动作时，形成在连接所述电流供给控制单元和所述半导体光源的供给电流通路中包含所述电阻元件的通电电路，在接通动作时，形成在所述供给电流通路中绕过所述电阻元件的旁通电路；以及开关控制单元，其判断所述电流检测单元的检测电流是否为表示过渡状态的电流，在得到肯定的判断结果时，使所述开关单元进行断开动作，在得到否定的判断结果时，使所述开关单元进行接通动作，其中，所述开关控制单元，在所述电流检测单元的检测电流是表示电流开始流动前或者伴随过电流的过渡状态时，使所述开关单元进行断开动作，在所述电流检测单元的检测电流是表示稳定状态的电流时，使所述开关单元进行接通动作。

(作用)由于在伴随电源的接通，从电流供给控制单元向半导体光源供给电流的过程中，判断向半导体光源供给的电流是否是表示过渡状态的电流，在得到肯定的判断结果时、即半导体光源中流过的电流是表示过渡状态的电流时，开关单元进行断开动作，在连接电流供给控制单元与半导体光源的供给电流通路中形成包含电阻元件的通电电路，由电阻元件消耗电流，所以在过渡时，能够抑制在半导体 光源中流过过电流。另一方面，由于在连接电流供给控制单元与半导体光源的供给电流通路中形成包含电阻元件的通电电路时，判断半导体光源的电流不是表示过渡状态的电流时，从过渡状态转变为稳定状态，开关单元进行接通动作，在连接电流供给控制单元与半导体光源的供给电流通路中形成绕过电阻元件的旁通电路，电阻元件不消耗电流，能够从电流供给控制单元向半导体光源供给电流，能够抑制稳定时的电力的损耗。

此外，通过在半导体光源的电流开始流动前或者伴随过电流的过渡状态时，使开关单元进行断开动作，能够抑制过渡时在半导体光源中流过过电流，通过在半导体光源的电流为表示稳定状态的电流时，使开关单元进行接通动作，不会由电阻元件产生电流消耗，半导体光源中流过规定的电流，能够抑制稳定时的电力损耗。

技术方案2涉及的车辆用灯具的点灯控制装置的构成方式为，在技术方案1中记载的车辆用灯具的点灯控制装置中，所述开关控制单元，在判断所述电流检测单元的检测电流是表示稳定状态的电流时，在随后经过设定时间的时候，使所述开关单元进行接通动作。

(作用)通过在半导体光源中流过表示稳定状态的电流，随后经过设定时间时，使开关单元进行接通动作，即使半导体光源中流过的电流急剧增加，或者过渡状态的时间具有某个宽度，或者发生通电、不通电交互连续发生的间歇电震现象，也由于旁通电路的形成延迟设定时间，能够可靠地抑制半导体光源中流过过电流。

技术方案3所涉及的车辆用灯具的点灯控制装置的构成方式为，在技术方案1或2中记载的车辆用灯具的点灯控制装置中，所述开关控制单元，在判断所述电流检测单元的检测电流是表示过渡状态的电流时，响应该判断而立即使所述开关单元进行断开动作。

(作用)通过在半导体光源的电流是表示过渡状态的电流时，使立即开关单元进行断开动作，即使发生通电、不通电交互连续产生的间歇电震现象，也立即在连接电流供给控制单元与半导体光源的供给电流通路中形成包含电阻元件的通电电路，能够可靠地抑制过电流 的产生。

技术方案4所涉及的车辆用灯具的点灯控制装置的构成方式为，在技术方案1、2、3中任意一项记载的车辆用灯具的点灯控制装置中，所述电阻元件的常数的设定方式为，将在所述电流供给控制单元输出无负载时的最大电力时，所述半导体光源的电流成为小于或等于最大额定电流的电阻值设定为下限值，将在所述电流供给控制单元输出无负载时的最小电力时，所述半导体光源的电流成为规定的电流时的电阻值设定为上限值。

(作用)在设定电阻元件的常数时，如果电阻元件的电阻值过大，则流过半导体光源的电流过小，无法使半导体光源中流过规定的电流，开关单元不会进行接通动作。在开关单元不进行接通动作时，电阻元件中流过常时电流，会产生电力损耗。相反，如果电阻元件的电阻值过小，则不能降低半导体光源中流过的电流，可能导致半导体光源中流过过电流。在这里，作为电阻元件的常数，设定为将在电流供给控制单元输出无负载时的最大电力时，半导体光源的电流小于或等于最大额定电流时的电阻值设定为下限值，将在电流供给控制单元输出无负载时的最小电力时，半导体光源的电流成为规定的电流时的电阻值设定为上限值，由此，能够抑制在过渡时半导体光源中流过过电流，能够使在稳定时半导体光源中流过规定的电流。

发明的效果

通过以上说明可以看出，根据技术方案1所涉及的车辆用灯具的点灯控制装置，在过渡时，能够抑制半导体光源中流过过电流，同时能够抑制在稳定时的电力损耗。

根据技术方案2，能够可靠地抑制半导体光源中流过过电流。

根据技术方案3，能够可靠地抑制过电流的产生。

根据技术方案4，在过渡时能够抑制半导体光源中流过过电流，在稳定时能够使半导体光源中流过规定的电流。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施例的车辆用灯具的点灯控制装置的电路结构图。

图2是控制电路的电路结构图。

图3是用于说明控制电路的动作的波形图。

图4是表示接触器与LED的连接关系的电路图。

图5是用于说明电阻元件的常数设定方法的图。

图6是表示本发明的第2实施例的车辆用灯具的点灯控制装置的电路结构图。

具体实施方式

下面，基于实施例对本发明的具体实施方式进行说明。图1是表示本发明的第1实施例的车辆用灯具的点灯控制装置的电路结构图，图2是控制电路的电路结构图，图3是用于说明控制电路的动作的波形图，图4是表示接触器与LED的连接关系的电路图，图5是用于说明电阻元件的常数设定方法的图，图6是表示本发明的第2实施例的车辆用灯具的点灯控制装置的电路结构图。

在这些图中，车辆用灯具的点灯控制装置10，如图1所示，作为车辆用灯具(发光装置)的一个要素，具有恒流控制型开关调节器12和保护电路14而构成，开关调节器12上，作为负载，连接有多个LED16。各个LED16作为由半导体发光元件构成的半导体光源，相互串联连接，经由保护电路14与开关调节器12的输出侧并联连接。

作为LED16，可以单独使用，或者也可以将多个LED16彼此串联连接作为光源模块，将多个光源模块并联连接来使用。此外，LED16可以作为头灯、刹车灯&尾灯、雾灯以及转向灯等各种车辆用灯具的光源。

开关调节器12具备变压器T1、电容器C1、NMOS晶体管18、控制电路20、二极管D1、电容器C2、分流电阻R1，以能够向各个LED16施加大于或等于各LED16的正向电压(电压降)的电压的 方式构成。在变压器T1的一次侧并联连接电容器C1，同时串联连接NMOS晶体管18。电容器C1的一端侧经由电源开关21、电源输入端子22，与车载蓄电池24的正极端子连接，另一端经由电源输入端子26，与车载蓄电池24的负极连接，同时接地。NMOS晶体管18的漏极与变压器T1的一次侧连接，源极接地，栅极与控制电路20连接。在变压器T1的二次侧，经由二极管D1并联连接电容器C2，二极管D1与电容器C2的连接点经由输出端子28，与上游侧的LED16的阳极侧连接。变压器T1的二次侧的一端侧与电容器C2的一端侧同时接地，并经由分流电阻R1，与电流检测端子30连接。电流检测端子30经由保护电路14，与输出端子32连接，输出端子32与下游侧的LED16的阴极侧连接。分流电阻R1构成检测LED16中流过的电流的电流检测单元，将在分流电阻R1的两端产生的电压，作为与LED16中的电流对应的电压反馈至控制电路20。

NMOS晶体管18构成响应从控制电路20输出的接通、断开信号(开关信号)而进行开关动作的开关元件。在NMOS晶体管18进行接通动作时，来自车载蓄电池(直流电源)24的输入电压以电磁能的形式积蓄于变压器T1中，在NMOS晶体管18进行断开动作时，积蓄于变压器T1中的电磁能以光能的形式，从变压器T1的二次侧经由二极管D1在LED16中放出。

即，开关调节器12构成为，从车载蓄电池24接受电力的供给，控制向LED16的电流供给的电流控制单元。该情况下，开关调节器12的控制方式为，将电流检测端子30的电压与规定的电压进行比较，根据该比较结果对输出电流进行控制。

具体来讲，用于控制开关调节器12的输出电流的控制电路20，例如，如图2所示，具有比较器34、误差信号放大器36、锯齿波发生器38、基准电压40、电阻器R2、R3、R4以及电容器C3而构成，比较器34的输出端子42直接或经由电流放大用的前置放大器(未图示)，与NMOS晶体管18的栅极连接，与电阻R2的一端连接的输入端子44与电流检测端子30连接。在输入端子44上，施加由电流检测端子30反馈的电压，电阻器R2、R3对向输入端子44施加的电 压进行分压，将由分压得到的电压施加于误差信号放大器36的负输入端子。误差信号放大器36将对应于施加于负输入端子的电压与基准电压40的差值的电压作为阈值Vth，向比较器34的正输入端子输入。比较器34从锯齿波发生器38向负输入端子读入锯齿波Vs，将该锯齿波Vs与阈值Vth进行比较，根据该比较结果将开关信号输出至NMOS晶体管18的栅极。

例如，如图3(a)、(b)所示，在阈值Vth的电平处于锯齿波Vs的电平的大致中间时，输出占空比约为50％的开关信号。另一方面，在伴随着开关调节器12的输出电流减少，从电流检测端子30反馈的电压的电平低于基准电压40时，由误差信号放大器36得到的阈值Vth的电平升高，如图3(c)、(d)所示，从比较器34输出占空比高于50％的占空比的开关信号。其结果，开关调节器12的输出电流增大。

相反，在伴随开关调节器12的输出电流增大，从电流检测端子30反馈的电压的电平高于基准电压40，由误差信号放大器36得到的阈值Vth的电平降低时，如图3(e)、(f)所示，从比较器34输出占空比低于50％的占空比的开关信号。其结果，开关调节器12的输出电流减小。此外，也可以取代锯齿波发生器38，使用产生三角波(三角波信号)的三角波发生器。

另一方面，保护电路14具有电阻器R5作为消耗伴随通电的电流的电阻元件，具有NMOS晶体管46、PNP晶体管48、电阻器R6、R7、电容器C4作为开关单元，具有运算放大器50作为控制开关单元的开关动作的开关控制单元，该保护电路1 4被插入电流检测端子30和输出端子32之间。

电阻器R5插入连接电流检测端子30和输出端子32的供给电流通路52中，在电阻R5的两端，分别连接NMOS晶体管46的漏极和源极。运算放大器50的正输入端子与电流检测端子30连接，负输入端子与阈值电压Vth连接，比较电流检测端子30的电压和阈值电压Vth，判断LED16中流过的电流是否是表示过渡状态的电流，输出对应于判断结果的电压。在这里，所谓的过渡状态，是指电流开始流 过之前或者流过过电流的状态。

例如，运算放大器50在电流检测端子30的电压低于阈值电压Vth时，判断LED16的电流为表示过渡状态的电流，输出低电平的电压作为肯定的判断结果，在电流检测端子30的电压超过阈值电压Vth时，判断LED16的电流为表示稳定状态的规定的电流，输出高电平的电压作为否定的判断结果。如果从运算放大器50输出高电平的电压，则该电压经由电阻器R7、R6，施加于电容器C4的两端，按照由电阻器R7、R6、电容器C4确定的时间常数，电容器C4两端的电压增加，如果电容器C4两端的电压超过NMOS晶体管46的阈值，则NMOS晶体管46进行接通动作。即，NMOS晶体管46在从运算放大器50输出高电平的电压开始经过设定时间后，进行接通动作。

在NMOS晶体管46处于断开状态时，在供给电流通路52中形成包含电阻器R5的通电电路，但如果NMOS晶体管46进行接通动作，则在连接电流检测端子30和输出端子32的供给电流通路52中，形成绕过电阻器R5的旁通电路。

即，在LED16的电流处于过渡状态时，经由包含电阻器R5的通电电路而流过电流，该电流被电阻器R5消耗。另一方面，如果LED16的电流从过渡状态转变为稳定状态，则电阻器R5中电流不流过，由NMOS晶体管46形成绕过电阻器R5的旁通电路，经由NMOS晶体管46流过规定的电流。

如果在LED16中流过规定的电流时，输出端子28或者输出端子32与LED16连接的导线如图4所示，发生从接触器29、31脱离后，再次与接触器29、31连接的间歇电震现象，产生LED16中没有电流流过的期间，则运算放大器50的输出由高电平转变为低电平，PNP晶体管48成为接通状态，电容器C4中积蓄的电荷瞬间进行放电，NMOS晶体管46立即进行断开动作。这时，控制电路20伴随LED16中不流过电流，进行用于使开关调节器12的输出电流增加的控制，所以开关调节器12的输出电压急剧上升。在该过程中，如果开关调节器12上连接有LED16，则会向LED16施加高电压。但是， 由于NMOS晶体管46处于断开状态，所以LED16的电流经由电阻器R5流过，因而即使发生间歇电震现象，也能够防止在LED16中流过过电流。

此外，电阻器R5的常数的设定方式为，将在开关调节器12输出无负载的最大电力时，LED16的电流小于或等于最大额定电流的电阻值设定为下限值，将在开关调节器12输出无负载时的最小电力时，LED16的电流成为规定的电流时的电阻值设定为上限值。

即，如果电阻器R5的电阻值过大，则LED16中流过的电流过度降低，LED16中不能流过规定的电流，同时NMOS晶体管46不会进行接通动作。如果NMOS晶体管46不进行接通动作，则总是经由电阻器R5流过电流，会产生电力损耗。

另一方面，如果电阻器R5的电阻值过小，则LED16的电流不会降低，LED16中会流过过电流。因此，在本实施例中，将电阻器R5的电阻值设定为这样的值，即，在过渡时抑制LED16中流过过电流，在稳定时使LED16中流过规定的电流。

具体来讲，电阻器R5的常数(电阻值)的设定方式为，考虑如果电阻器R1等电阻元件的温度特性和基准电压40的温度特性中产生波动，则无负载时的开关调节器12的输出电压中会产生波动，同时考虑LED16的正向电压Vf中会产生随温度特性和个体差异等的波动，如图5所示，使得在无负载时开关调节器12的输出电压的最大值Vmax与LED16的正向电压Vf的最小值Vfmin的电压差Va下，LED16中流过小于或等于最大额定电流的电流，在无负载时的开关调节器12的输出电压的最小值Vmin与LED16的正向电压Vf的最大值Vfmax的电压差Vb下，LED16中流过大于或等于规定电流的电流。

在上述结构中，在电源开关21接通而启动开关调节器12，从开关调节器12向LED16供给电流的过程中，在电源刚接通之后的过渡时，由于电流检测端子30的电压低于阈值电压Vth，所以NMOS晶体管46维持断开状态，LED16的电流经由电阻器R5流过。因此，即使在电源接通时开关调节器12的输出电压急剧升高，也能够防止 LED16中流过过电流，能够事先防止LED16发生故障。

电源接通后，如果从过渡状态转变为稳定状态，电流检测端子30的电压高于阈值电压Vth，则NMOS晶体管46进行接通动作，形成绕过电阻器R5的旁通电路，LED16中流过规定的电流。这时，由于LED16的电流经由NMOS晶体管46流过，所以能够抑制稳定时产生电力损耗。

在LED16中流过规定的电流的过程中产生伴随负载突变的间歇电震现象时，运算放大器50的输出从高电平转变为低电平，NMOS晶体管46立即进行断开动作。因此，随后开关调节器12的输出电压成为高电压时，即使在开关调节器12上连接有LED16，也经由电阻器R5流过电流，因此能够抑制LED16中流过过电流。

根据本实施例，在过渡时，形成在供给电流通路52中包含电阻器R5的通电电路，由电阻器R5消耗电流，能够抑制LED16中流过过电流，另一方面，在稳定时，在供给电流通路52中由NMOS晶体管46形成绕过电阻器R5的旁通电路，由电阻器R5不消耗电流，因此能够抑制电力损耗。

下面，根据图6对本发明的第2实施例进行说明。本实施例中取代保护电路14，设置了保护电路54，其它的结构与图1相同。此外，在第1实施例中使电流开始流动前或者伴有过电流的状态为过渡状态，但在本实施例中，仅将产生过电流判断为过渡状态。

保护电路54具有电阻器R5作为消耗伴随通电的电流的电阻元件，具有NMOS晶体管46、电阻器R6作为开关单元，具有运算放大器50作为控制开关单元的开关动作的开关控制单元，该保护电路54被插入电流检测端子30和输出端子32之间。

电阻器R5被插入连接电流检测端子30和输出端子32的供给电流通路52中，在电阻器R5的两端，分别连接NMOS晶体管46的漏极和源极。运算放大器50的负输入端子与电流检测端子30连接，正输入端子与阈值电压Vth连接，比较电流检测端子30的电压与阈值电压Vth，判断LED16中流过的电流是否是表示超出规定范围的过 渡状态的电流，输出对应于判断结果的电压。

例如，运算放大器50在电流检测端子30的电压低于阈值电压Vth时，判断LED16的电流不是表示过渡状态的过电流、即是小于或等于过电流的电流，输出高电平的电压作为否定的判断结果，在电流检测端子30的电压超过阈值电压Vth时，判断LED16的电流是表示过渡状态的过电流，输出低电平的电压作为肯定的判断结果。

如果从运算放大器50输出高电平的电压，则NMOS晶体管46进行接通动作。如果NMOS晶体管46进行接通动作，则在连接电流检测端子30与输出端子32的供给电流通路52中，形成绕过电阻器R5的旁通电路。

在NMOS晶体管46进行接通动作时，在供给电流通路52中形成绕过电阻器R5的旁通电路，但如果伴随LED16的电流增加而流过过电流，则从运算放大器50输出低电平的电压，NMOS晶体管46进行断开动作，在供给电流通路52中形成包含电阻器R5的通电电路。

即，如果LED16的电流成为过电流，则经由包含电阻器R5的通电电路流过电流，由于该电流被电阻器R5消耗，所以能够保护LED16不受过电流影响。

根据本实施例，在LED16中流过过电流时，由于在供给电流通路52中形成包含电阻器R5的通电电路，所以能够保护LED16不受过电流影响。

Claims (5)

1.一种车辆用灯具的点灯控制装置，其具备：

电流供给控制单元，其从电源接受电力的供给，控制对半导体光源的电流供给；

电流检测单元，其检测所述半导体光源的电流；

电阻元件，其消耗伴随着通电的电流；

开关单元，其与所述电阻元件并联连接，并在断开动作时，形成在连接所述电流供给控制单元和所述半导体光源的供给电流通路中包含所述电阻元件的通电电路，在接通动作时，形成在所述供给电流通路中绕过所述电阻元件的旁通电路；以及

开关控制单元，其判断所述电流检测单元的检测电流是否为表示过渡状态的电流，在得到肯定的判断结果时，使所述开关单元进行断开动作，在得到否定的判断结果时，使所述开关单元进行接通动作，

其中，所述开关控制单元，在所述电流检测单元的检测电流是表示电流开始流动前或者伴随过电流的过渡状态时，使所述开关单元进行断开动作，在所述电流检测单元的检测电流是表示稳定状态的电流时，使所述开关单元进行接通动作。

2.如权利要求1所述的车辆用灯具的点灯控制装置，其特征在于，

所述开关控制单元，在判断所述电流检测单元的检测电流是表示稳定状态的电流时，在随后经过设定时间的时候，使所述开关单元进行接通动作。

3.如权利要求1或2所述的车辆用灯具的点灯控制装置，其特征在于，

所述开关控制单元，在判断所述电流检测单元的检测电流是表示过渡状态的电流时，响应该判断而立即使所述开关单元进行断开动作。

4.如权利要求1或2所述的车辆用灯具的点灯控制装置，其特征在于，

所述电阻元件的常数的设定方式为，将在所述电流供给控制单元输出无负载时的最大电力时，所述半导体光源的电流成为小于或等于最大额定电流的电阻值设定为下限值，将在所述电流供给控制单元输出无负载时的最小电力时，所述半导体光源的电流成为规定的电流时的电阻值设定为上限值。

5.如权利要求3所述的车辆用灯具的点灯控制装置，其特征在于，

所述电阻元件的常数的设定方式为，将在所述电流供给控制单元输出无负载时的最大电力时，所述半导体光源的电流成为小于或等于最大额定电流的电阻值设定为下限值，将在所述电流供给控制单元输出无负载时的最小电力时，所述半导体光源的电流成为规定的电流时的电阻值设定为上限值。

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