CN209897316U - 车辆用灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供能够检测异常的扫描式的车辆用灯具。扫描型光源(10)包括光源(110)，在灯具前方扫描光源(110)的出射光。点亮熄灭控制部(210)生成指示光源(110)的点亮熄灭的指示信号(S7)。检测电路(224)生成表示光源(110)实际上是点亮状态还是熄灭状态的检测信号(S8)。异常判定部(230)基于指示信号(S7)与检测信号(S8)的一致与不一致判定有无异常。

Description

车辆用灯具

技术领域

本实用新型涉及用于汽车等的车辆用灯具。

背景技术

车辆用灯具一般能够在近光灯和远光灯之间切换。近光灯以规定的发光强度照亮近处，被配光规定决定以使不对对向车辆及前方车辆造成眩光，主要用于行驶在城市街道的情况下。另一方面，远光灯以较高的发光强度照亮前方的较宽范围及远方，主要用于高速行驶在对向车辆及前方车辆少的道路的情况下。因此，虽然在驾驶者的可视性上远光灯优于近光灯，但导致产生对在车辆前方存在的车辆驾驶者及步行者造成眩光的问题。

近年，提案一种ADB(Adaptive Driving Beam，自适应远光系统)技术，即，基于车辆周围的状态，动态地、适应性地控制远光灯的配光图案。ADB技术检测车辆前方的前方车辆、对向车辆及步行者的有无，减光与车辆或步行者对应的区域等，从而降低对车辆或步行者造成的眩光。

作为实现ADB功能的方式，已知的有阵列式或扫描式。阵列式是将屏分割成多个区域，通过使照射各区域的光源点亮熄灭而形成期望的配光团案。阵列式存在可形成的配光图案的空间分辨率被光源的个数限制的问题。

另一方面，扫描式是将光入射到重复周期运动的反射件(叶片)，以与反射件的位置对应的角度反射来自光源的光并在车辆前方扫描反射光。通过根据反射件的位置改变光源的点亮熄灭，能够在车辆前方形成期望的配光图案。扫描式相比于阵列式，能够飞跃性地提高配光图案的空间分辨率。

专利文献1：国际公开WO/2016/104319号

在车辆用灯具中，谋求检测光源的故障、配线的断路或短路的功能(异常检测功能)。本实用新型的发明者们对扫描式的异常检测功能进行研究，其结果是认识到以下问题。

为了简单，所以长时间固定地生成某一配光图案。在阵列式中，多个光源各自的点亮/熄灭状态、或点亮状态下的亮度是恒定的。因此，能够长时间进行异常判定。

在扫描式中，在扫描频率为200Hz的情况下，一个周期为5ms。例如，在配光图案中含有20％熄灭区域的情况下，光源在4ms的期间点亮，在1ms的期间熄灭。也就是说，不得不在1ms这样的短时间期间检测异常。

实用新型内容

实用新型所要解决的技术问题

本实用新型是鉴于相关技术问题而作出的，其一实施方式的示例的目的之一在于，提供能够检测异常的扫描式的车辆用灯具。

用于解决技术问题的手段

本实用新型的一实施方式涉及车辆用灯具。车辆用灯具具备：扫描型光源，其包括半导体光源，在灯具前方扫描半导体光源的出射光；控制装置，其与扫描型光源的扫描同步并控制半导体光源的点亮熄灭。控制装置包括：点亮熄灭控制部，其生成指示半导体光源的点亮熄灭的指示信号；检测电路，其生成表示半导体光源实际上是点亮状态还是熄灭状态的检测信号；判定部，其基于指示信号表示的状态与检测信号表示的状态的一致与不一致判定有无异常。

需要说明的是，以上的构成要件的任意组合、或将本实用新型的构成要件及表述在方法、装置、系统等之间相互置换后所得的，也作为本实用新型的实施方式是有效的。

实用新型的效果

根据本实用新型的一实施方式，在扫描式的车辆用灯具中能够检测异常。

附图说明

图1是示意地表示实施方式的车辆用灯具的立体图。

图2是具备实施方式的车辆用灯具的灯具系统的框图。

图3的(a)～(c)是与车辆用灯具的异常检测有关的时间图。

图4是第一结构例的车辆用灯具的框图。

图5是表示检测电路以及旁通开关的结构例的电路图。

图6是表示异常判定部的结构例的电路图。

图7是图6的异常判定部的正常时的工作波形图。

图8是图6的异常判定部的负荷短路时的工作波形图。

附图符号说明

1 车辆用灯具

2 灯具系统

4 ECU

10 扫描型光源

100 反射件

110 光源

120 投影透镜

130 电机

200 控制装置

202 位置检测器

210 点亮熄灭控制部

220 点亮电路

222 恒流转换器

224 检测电路

250 微型计算机

SWB 旁通开关

262 MOS晶体管

264 接口电路

266 检测晶体管

300 照射区域

310 配光图案

S1 相机信息

S2 车辆信息

S3 配光图案信息

S4 位置检测信号

S7 指示信号

S8 检测信号

S10 临时判定信号

具体实施方式

以下，基于合适的实施方式参照附图对本实用新型进行说明。对各附图表示的相同的或等同的构成要件、部件、处理标注上相同的符号，适当省略重复的说明。另外，实施方式不是对实用新型的限定而是示例，实施方式所记载的所有的特征及其组合未必一定是实用新型本质的内容。

在本说明书中，“部件A为与部件B连接的状态”是指，除了部件A和部件B在物理上直接连接的情况之外，也包括对部件A和部件B的电连接状态不造成实质影响的、或不破坏因部件A和部件B的结合而发挥的功能或效果的、经由其他部件间接连接的情况。

同样地，“部件C为设在部件A与部件B之间的状态”是指，除了部件A与部件C或部件B与部件C直接连接的情况之外，也包括对它们的电连接状态不造成实质影响的、或不破坏因它们的结合而发挥的功能或效果的、经由其他部件间接连接的情况。

另外，在本说明书中，标注在电压信号、电流信号等电信号或者电阻、电容等电路元件上的符号根据需要表示各自的电压值、电流值或者电阻值、电容值。

图1是示意地表示实施方式的车辆用灯具1的立体图。图1的车辆用灯具1具有扫描式的ADB功能，在车辆前方形成多种配光图案。车辆用灯具1主要具备：扫描型光源10、投影透镜120以及控制装置200。

扫描型光源10包括光源110，在车辆前方扫描光源110的出射光。也可以设置多个光源110，但此处为了容易理解和简化说明，说明一个光源110的情况。光源110可以使用LED(发光二极管)或激光二极管等半导体光源。扫描型光源10除了光源110之外还具有反射件(也称为叶片)100。反射件100接收光源110的出射光L1，通过重复规定的周期运动在车辆前方水平方向(图中，H方向)上扫描其反射光L2。在本实施方式中，反射件100安装在未图示的电机的转子上，进行旋转运动。在某一时刻朝向反射件100的入射光L1以与反射件100的位置(转子的旋转角)对应的反射角反射，在车辆前方形成照射区域300。照射区域300分别在水平方向(H方向)、垂直方向(V方向)上具有规定的宽度。

通过反射件100旋转而反射角改变且照射区域300的位置(扫描位置)被水平扫描(H方向)。通过高速地，例如以50Hz以上重复该动作，则在车辆前方形成配光图案310。

为了得到期望的配光图案310，控制装置200与扫描型光源10的扫描同步，具体来说与反射件100的周期运动同步，同时控制光源110的点亮熄灭。由此形成发光强度不为零的范围(点亮区域R_ON)和发光强度为零的范围(熄灭区域R_OFF)。配光图案310是点亮区域R_ON和熄灭区域R_OFF的组合。需要说明的是，控制装置200可以改变在点亮区域R_ON光源110的光量。

接着，对车辆用灯具1的控制装置200的结构进行说明。图2是具备实施方式的车辆用灯具1的灯具系统2的框图。灯具系统2具备ECU4以及车辆用灯具1。ECU4可以搭载在车辆一侧，也可以内置于车辆用灯具1中。

扫描型光源10除了光源110及反射件100以外还具备电机130。反射件100安装在电机130等定位装置上，通过旋转电机130，朝向反射件100的出射光L1的入射角(以及反射角)发生变化，在车辆前方扫描反射光L2。ECU4接收相机信息S1及车辆信息S2。ECU4基于相机信息S1检测车辆前方的状况，具体来说，有无对向车辆、前方车辆，有无步行者等。另外，ECU4基于车辆信息S2检测当前的车速、转向角等。ECU4基于以上信息确定在车辆前方应该照射的配光图案，将指示配光图案的信息(配光图案信息)S3发送到车辆用灯具1。

控制装置200基于配光图案信息S3与反射件100的旋转同步的同时控制光源110的开与关。例如，控制装置200主要具备：点亮电路220、点亮熄灭控制部210、位置检测器202、异常判定部230。

位置检测器202设为用于检测反射件100的位置，换言之，当前光束的扫描位置。位置检测器202生成表示反射件100的规定基准处经过规定位置的时机的位置检测信号S4。例如基准处可以是两个反射件100的端部(分界点)，还可以是各叶片的中央，可以是任何地方。

也可以在使反射件100旋转的电机130上安装霍尔元件。该情况下，来自霍尔元件的霍尔信号成为与转子的位置，即叶片的位置相应的周期波形。位置检测器202可以检测霍尔信号的极性发生反转的时机，具体来说，可以由比较一对霍尔信号的霍尔比较器构成。

点亮熄灭控制部210与反射件100的运动同步并生成指示光源110开关的指示信号S7。指示信号S7是表示开与关的两个值，例如，高电平与开对应，低电平与关对应。

点亮电路220可以包括恒流驱动器，生成稳定在规定的电流电平的驱动电流I_LED。点亮电路220构成为能够根据指示信号S7而切换供应给光源110的驱动电流I_LED。

异常判定部230检测车辆用灯具1的异常。对成为检测对象的异常的种类不作特别限定，例如可以包括光源110的短路或开路、配线的短路或开路、点亮电路220本身的故障或异常中的至少一种。

例如，点亮电路220构成为能够生成表示光源110是点亮还是熄灭的检测信号S8。例如，在实际正点亮的状态下检测信号S8为高电平，在熄灭的状态下检测信号S8为低电平。对点亮熄灭的检测方法不作特别限定。

异常判定部230基于指示信号S7表示的状态(点亮或熄灭)与检测信号S8表示的状态(点亮或熄灭)的一致和不一致来判定有无异常。在本实施方式中，车辆用灯具1正常工作时，指示信号S7和检测信号S8的电平一致。相反地，如果产生异常，则指示信号S7与检测信号S8的电平不一致。在此，异常判定部230能够基于两个信号S7、S8的一致与不一致来判定有无异常。

图3(a)～(c)是与车辆用灯具1的异常检测有关时间图。在两个信号S7、S8的一致和不一致的状态(或者表示它们的临时判定信号)上标注符号S10。临时判定信号(临时判定状态)S10在一致时(即正常时)变为低电平，不一致时(即异常时)变为高电平。

图3(a)表示正常状态。在正常状态中，点亮信号S7和检测信号S8的逻辑电平一直一致。需要说明的是，虽然会详细后述，但从点亮信号S7改变、实际上光源110状态改变、直到检测信号S8的值稳定的过程中存在延迟，但在此忽略这样的延迟。

图3(b)表示接收到点亮指示时不点亮的异常状态。这样的异常模式可能因负荷(即光源110)的短路产生。

图3(c)表示接收到熄灭指示时不熄灭的异常状态。这样的异常模式可能因用于控制点亮熄灭的开关或电路的异常产生。

以上是车辆用灯具1的工作。根据该车辆用灯具1，在每个时时刻刻出现的点亮期间、熄灭期间，通过一直持续监视指示信号S7与检测信号S8的一致与不一致，能够高效且可靠地检测可能在光源110及点亮电路220发生的异常。

本实用新型是由图2的框图或电路图而掌握的或从上述说明而推导的包含多种多样的装置、方法，不限定于特定的结构。以下，并不是用于缩小本实用新型的范围，而是为了帮助理解实用新型的本质及工作并将其明确化，对更加具体的结构例及实施例进行说明。

图4是第1结构例的车辆用灯具1的框图。在图4只表示与异常判定有关的框，省略表示除此以外的电机130及位置检测器202。

在图4，光源110包括能够独立地控制点亮及熄灭的多个(此处为两个)的光源110_1和110_2。两个光源110_1和110_2串联连接。控制装置200能够与反射件的运动同步并独立地切换两个光源110_1和110_2的点亮和熄灭。

点亮电路220具备恒流转换器222、旁通开关SWB_1和SWB_2、检测电路224_1和224_2。恒流转换器222是，例如降压转换器(Buck转换器)或升降压转换器，通过反馈其输出电流I_OUT而在规定的电流量上稳定化。

旁通开关SWB_1和SWB_2与两个光源110_1和110_2并联设置。在旁通开关SWB_i(i＝1，2)为关的状态中，恒流转换器222的输出电流I_OUT被作为驱动电流I_LEDi供应给光源110_i，光源110_i点亮。

在旁通开关SWB_i(i＝1，2)为开的状态中，恒流转换器222的输出电流I_OUT迂回流至旁通开关SWB_i，因此，流向光源110_i的驱动电流I_LEDi被阻断，光源110_i熄灭。

检测电路224_i(i＝1，2)检测对应的光源110_i实际上是否点亮，生成检测信号S8_i。具体来说，检测电路224构成为能够将对应的光源110的两端间电压与规定阈值Vth进行比较。在光源110熄灭的状态中，两端间电压实际上为零；在点亮的状态中，为正向电压Vf。因此，只要规定阈值Vth满足0＜Vth＜Vf即可。

点亮熄灭控制部210生成分别针对光源110_1和110_2的指示信号S7_1和S7_2。点亮熄灭控制部210安装在微型计算机250上，因此，点亮熄灭控制部210的功能由软件程序设定。

异常判定部230具备：第1逻辑门232_1和232_2、第2逻辑门234、遮蔽电路236、保持电路238、正式判定处理部240。

第1逻辑门232_1和232_2与光源110_1和110_2对应。逻辑门232_i(i＝1，2)生成表示对应的检测信号S8_i和对应的指示信号S7_i的一致与不一致的临时判定信号S10_i。例如，逻辑门232可以使用XOR(异或逻辑)门，临时判定信号S10_i是在两个输入逻辑电平一致时变为低电平，不一致时变为高电平。以下，与临时判定信号S10的不一致对应的状态也称为激活(アサート)，与一致对应的状态也称为否认(ネゲート)。

第2逻辑门234逻辑运算两个临时判定信号S10_1和S10_2并汇总在一个系统中。就第2逻辑门234而言，当临时判定信号S10_1和S10_2至少一方被激活时，则将其输出S11激活，当临时判定信号S10_1和S10_2双方为否认时，其输出S11为否认。

遮蔽电路236除去汇总在一个系统中的临时判定信号S11的干扰。具体来说，遮蔽电路236遮蔽比遮蔽时间短的临时判定信号S11的激活。遮蔽时间考虑相对于指示信号S7的检测信号S8的延迟来决定即可，可以为几十ms～1ms左右。通过遮蔽电路236能够防止因延迟而造成的误感测。遮蔽电路236可以由低通滤波器及延迟电路构成，对其结构不作特别限定。

保持电路238将经过遮蔽电路236的临时判定信号S12的激活保持在比一个扫描周期(例如5ms)长的保持期间。在进行一个扫描周期期间一定包括点亮期间和熄灭期间这样的控制的情况下，通过设置保持电路238，能够防止在每个循环解除异常判定的情况。保持期间可以是例如几十ms。保持电路238可以滤波器电路及单触发电路构成，对其结构不作特别限定。

若临时判定信号S13的激活持续规定的判定时间，则正式判定处理部240正式判定为异常状态。判定时间规定得比保持时间长，例如可以是几百ms～几千ms。

图5是表示检测电路224及旁通开关SWB的结构例的电路图。旁通开关SWB包括MOS晶体管262和接口电路264。MOS晶体管262的源极与对应的光源110的阴极连接，漏极与对应的电源光源110的阳极连接。接口电路264是电平移位器，对指示信号S7进行适当地电平移位，生成MOS晶体管262的栅极信号。

检测电路224包括检测晶体管266及变换器268、270。检测晶体管为PNP型双极晶体管，在基极发射极之间施加光源110的两端间电压。若供应驱动电流I_LED给光源110而成为发光状态，则正向电压Vf被施加在基极发射极之间，检测晶体管266变成导通，集电极电流流通。变换器268接收流通在检测晶体管266的集电极电流，变换高电平和低电平两值的检测信号。变换器270反转变换器268的输出，生成检测信号S8。检测信号S8与检测晶体管266的导通与断开对应，点亮时的检测信号S8为高电平，熄灭时的检测信号S8为低电平。

图6是表示异常判定部230的结构例的电路图。临时判定信号S10是在异常状态下被激活的信号，图6中激活(不一致)为高电平，否认(一致)为低电平。第2逻辑门234是NOR门，多个临时判定信号S10的至少一个为激活(高电平)时，其输出为激活(低电平)。

遮蔽电路236是使用电容器的滤波器。电容器C11的一端接地。晶体管Tr11是当第2逻辑门234的输出S11为否认(即高电平，正常状态)时导通，将电容器C11充电。

晶体管Tr11是当第2逻辑门234的输出S11为激活(即低电平，异常状态)时断开。此时，电容器C11经由电阻R11、R12被放电，慢慢降低。通过电阻R11、R12及电容器C11规定上述的遮蔽时间。

电容器C11的电压D被电阻R11、R12分压，输入到晶体管Tr12的基极。

若正常状态下晶体管Tr11导通，则电容器C11的电压D上升，在晶体管Tr12中集电极电流流通，干扰遮蔽后的临时判定信号S12成为低电平。

相反地，若异常状态持续遮蔽时间，则电容器C11的电压D降低，晶体管Tr12的集电极电流被遮断，临时判定信号S12成为高电平。

保持电路238的初段的晶体管Tr21、电阻R21、R22形成变换器，临时判定信号S12反转。若在异常状态下临时判定信号S12变成高电平，则晶体管Tr22中集电极电流流通，电容器C21被充电，电容器C21的电压E瞬间上升。在正常状态下临时判定信号S12为低电平时，晶体管Tr22断开，电容器C21经由电阻R23、R24慢慢放电，电容器C21的电压E慢慢降低。通过电阻R23、R24及电容器C12规定上述保持时间。电容器C12的电压E被电阻R23、R24分压，输入到晶体管Tr23的基极。

图7是图6的异常判定部230正常时的动作波形图。在时刻t₀之前，指示信号S7为低电平，为熄灭期间。在熄灭期间，旁通开关SWB的MOS晶体管(图5的262)在栅极源极之间电压Vgs为高电平，MOS晶体管262导通，其漏极源极间电压Vds为接近零。

在时刻t₀，指示信号S7转变为高电平，转换为点亮期间。旁通开关SWB的MOS晶体管262的栅极源极之间电压Vgs降低，MOS晶体管262断开。由此，MOS晶体管262的漏极源极之间电压Vds增加，在时刻t₁，若超过光源110的阈值电压Vf，则在光源110驱动电流I_LED开始流通，光源110点亮。

在刚过时刻t₀的期间(t₀～t₁)检测信号B为表示熄灭的高电平，由此，无论电路是否正常，临时判定信号C成为暂时表示不一致的高电平(激活)。但是，临时的临时判定信号C的激活比遮蔽电路236规定的遮蔽时间还短。因此，电容器C11的电压D的降低宽度较小，晶体管Tr12维持导通。由于遮蔽电路236的输出S12维持低电平，电容器C21的电压E也持续维持0V，保持电路238的输出F维持表示正常的高电平。在时刻t₂，指示信号S7转变为低电平。之后的动作也一样。

图8是图6的异常判定部230的负荷短路时的动作波形图。时刻t₃之前为正常，其动作与图7一样。

在时刻t₃，光源110_1产生短路。如此，检测信号B变为低电平，临时判定信号C为表示不一致的高电平。若在时刻t₄临时判定信号C的高电平期间超过遮蔽时间，则临时判定信号S12为高电平(激活)。响应临时判定信号S12的激活，电容器C21的电压E上升，异常检测信号F成为低电平。之后，电容器C21的电压E随着时间慢慢下降。

若在时刻t₅指示信号A为低电平，则临时判定信号C返回到表示一致的低电平。在时刻t₆指示信号A成为高电平，在经过遮蔽时间后的时刻t₇临时判定信号S12被再次激活。响应于该激活，电容器C21再次充电，电压E返回到高电平。在电容器C21的电压E较高的状态中，异常检测信号F持续维持低电平。

在时刻t₈，恢复为正常状态。若最终电容器C21的电压E下降，晶体管Tr23断开，则异常检测信号F返回到高电平。

以上，基于实施方式对本实用新型进行说明。本领域技术人员应该理解的是，该实施方式只是一个示例，在它们的各构成要素或各处理工序的组合中可以有多种多样的变形例，而且这样的变形例也在本实用新型的范围内。以下，对这样的变形例进行说明。

(第1变形例)

可以由光电二极管构成检测电路224，直接监视光源110发光的有无。

(第2变形例)

在实施方式中，虽然说明了两个反射件100的情况，但不限定叶片的枚数，可以是一枚也可以是三枚以上。另外，在实施方式中，虽然说明了使反射件100旋转运动的情况，但使反射件100往复运动也可以。

(第3变形例)

作为光源110，除了LED之外，也可以使用LD(激光二极管)或有机EL(电致发光)等半导体光源。

(第4变形例)

在扫描型光源10的结构中也存在各种变形例。在实施方式中，虽然采用叶片型作为反射体，但不限定于此。例如，可以使用多面镜或电流镜(Galvano Mirror)，还可以使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微机电系统)扫描镜。

(第5变形例)

扫描型光源10不限定于反射型，可以利用促动器来改变光源110的朝向。

(第6变形例)

在实施方式中，将点亮状态分配成指示信号S7与检测信号S8的相同电平，将熄灭状态分配成指示信号S7与检测信号S8的另外的相同电平，但不限定于此。例如，可以将光源的点亮状态分配成指示信号S7与检测信号S8的不同电平，在该情况下，只要两个信号的比较结果不一致时判定为正常、一致时判定为异常即可。

基于实施方式使用具体的文字描述对本实用新型进行了说明，但实施方式仅仅是用于表示本实用新型的原理及应用，在实施方式中，在不脱离权利要求规定的本实用新型的主旨的范围内，允许有更多的变形例和进行更多配置的变更。

Claims (8)

1.一种车辆用灯具，其特征在于，具备：

扫描型光源，其包括半导体光源，在灯具前方扫描所述半导体光源的出射光；

控制装置，其与所述扫描型光源的扫描同步并控制所述半导体光源的点亮熄灭；

所述控制装置包括：

点亮熄灭控制部，其生成指示所述半导体光源的点亮熄灭的指示信号；

检测电路，其生成表示所述半导体光源实际上是点亮状态还是熄灭状态的检测信号；

判定部，其基于所述指示信号表示的状态与所述检测信号表示的状态的一致与不一致判定有无异常。

2.如权利要求1所述的车辆用灯具，其特征在于，

所述判定部包括在所述指示信号表示的状态与所述检测信号表示的状态不一致时生成被激活的临时判定信号的逻辑门。

3.如权利要求2所述的车辆用灯具，其特征在于，

所述判定部还包括遮蔽比遮蔽时间短的所述临时判定信号的激活的遮蔽电路。

4.如权利要求2或3所述的车辆用灯具，其特征在于，

所述判定部还包括在比一个扫描周期长的保持期间内保持所述临时判定信号的激活的保持电路。

5.如权利要求2或3所述的车辆用灯具，其特征在于，

若所述临时判定信号的激活持续规定的判定时间，则所述判定部正式判定为异常状态。

6.如权利要求5所述的车辆用灯具，其特征在于，

所述正式判定的功能与所述点亮熄灭控制部一起安装在微型计算机上。

7.如权利要求1～3任一项所述的车辆用灯具，其特征在于，

所述控制装置包括与所述半导体光源并联设置的旁通开关，

所述检测电路构成为能够将所述半导体光源的两端间电压与规定的阈值进行比较。

8.如权利要求7所述的车辆用灯具，其特征在于，

所述检测电路包括在基极发射极之间或源极漏极之间施加了所述半导体光源的两端间电压的检测晶体管，所述检测信号与所述检测晶体管的导通与断开对应。

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