DE102019219322A1 - Beleuchtungsschaltung und Fahrzeugleuchte - Google Patents

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Tomoyuki Ichikawa
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Koito Manufacturing Co Ltd
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Abstract

Eine Ansteuerungsschaltung (610) empfängt eine Eingangsspannung (V) und soll einen auf einen Sollbetrag IREF stabilisierten Betriebsstrom ILED an die Halbleiter-Lichtquelle (502) liefern. Eine Mehrzahl von Bypass-Schaltern (SW1 bis SWm) ist jeweils parallel zu einem entsprechenden Teil der Mehrzahl lichtemittierender Elemente (504_1 bis 504_m) geschaltet. Die Bypass-Steuereinheit (650) erzeugt phasenverschobene Steuerpulssignale (Sgl bis Sgm) und steuert die Bypass-Schalter (SW1 bis SWm) in Zuordnung zu den Steuerpulssignalen (Sgl bis Sgm). Die Bypass-Steuereinheit (650) ändert das Tastverhältnis jedes Steuerpulssignals (Sgl bis Sgm) in Zuordnung zu einer Soll-Leuchtdichte eines entsprechenden Teils und korrigiert das Tastverhältnis jedes Steuerpulssignals (Sgl bis Sgm) auf Grundlage der Eingangsspannung (V).

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung beschreibt eine Leuchte, die für ein Automobil oder dergleichen verwendet werden soll.
  • Als eine für eine Fahrzeugleuchte zu verwendende Lichtquelle ist eine Glühbirne verwendet worden. In den letzten Jahren hat jedoch eine Haltleiter-Lichtquelle, so wie eine LED (Light Emitting Diode), weite Verwendung gefunden.
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Leuchtensystem 1R der verwandten Technik. Das Leuchtensystem 1R enthält eine Batterie 2, einen Schalter 4, eine fahrzeugseitige ECU 6 und eine Fahrzeugleuchte 10R.
  • Die Fahrzeugleuchte 10R wird mit einer Gleichspannung (Eingangsspannung VIN ) von der Batterie 2 via den Schalter 4 versorgt, wodurch sie eine Lichtquelle 20 durch Verwendung der Eingangsspannung VIN als eine Energieversorgung einschaltet. Außerdem wird die Fahrzeugleuchte 10R mit einem Steuersignal von der fahrzeugseitigen ECU 6 angesteuert, so dass sie eine Leuchtdichte oder ein Lichtverteilungsmuster der Lichtquelle 20 entsprechend dem Steuersignal steuern kann.
  • Die Fahrzeugleuchte 10R enthält die Lichtquelle 20 und eine Beleuchtungsschaltung 100R. Die Lichtquelle 20 enthält eine Mehrzahl in Reihe geschalteter lichtemittierender Elemente (z.B. LEDs) 22_1 bis 22_n (n=3 in 3).
  • Die Beleuchtungsschaltung 100 enthält einen Konstantstromtreiber 110 und eine PWM-Dimmer-Schaltung 120. Ein Ausgang des Konstantstromtreibers 110 ist mit der Lichtquelle 20 verbunden, so dass er einen auf einen Sollbetrag stabilisierten Betriebsstrom IOUT an die Lichtquelle 20 liefert, um die Lichtquelle 20 zu veranlassen, Licht zu emittieren.
  • Da die Mehrzahl lichtemittierender Elemente 22_1 bis 22_3 durch den gemeinsamen Betriebsstrom IOUT angesteuert bzw. getrieben wird, ist es nicht möglich, die Leuchtdichte durch ein sogenanntes Analog-Dimmen-Verfahren unabhängig zu steuern. Die PWM-Dimmer-Schaltung 120 ist bereitgestellt, um die Leuchtdichten und das Leuchten/Lichter-Aus der Mehrzahl lichtemittierender Elemente 22_1 bis 22_3 unabhängig zu steuern. Die PWM-Dimmer-Schaltung 120 enthält eine Mehrzahl von Bypass-Schaltern SW1 bis SW3 und eine Bypass-Steuereinheit 122.
  • Wenn der i-te Bypass-Schalter SWi ausgeschaltet ist, fließt der Betriebsstrom IOUT zu dem zu diesem parallelgeschalteten lichtemittierenden Element 22_i, so dass das lichtemittierende Element 22_i Licht emittiert. Wenn der i-te Bypass-Schalter SWi eingeschaltet ist, ist das lichtemittierende Element 22_i ausgeschaltet, da der Betriebsstrom IOUT zu dem Bypass-Schalter SWi umgeleitet wird. Die Bypass-Steuereinheit 122 kann die effektive Leuchtdichte (zeitlicher Mittelwert der Leuchtdichte) des lichtemittierenden Elements 22_i durch Ein- und Ausschalten des Bypass-Schalters SWi mit hoher Geschwindigkeit (z.B. 60 Hz oder höher) einstellen, was mit bloßem Auge nicht zu erkennen ist, um ein Tastverhältnis bzw. Tastgrad einzustellen. Dies wird als PWM-Dimmen bezeichnet.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfinder haben die folgenden Probleme als ein Ergebnis einer Untersuchung der in 1 gezeigten Beleuchtungsschaltung 100R erkannt.
  • Wenn eine Durchlassspannung als Vf0 bezeichnet wird, während der auf den Sollbetrag IREF stabilisierte Betriebsstrom ILED zu dem lichtemittierenden Element 22 fließt, ist eine Zwischenanschlussspannung (als „Niedrigste-Beleuchtung-Spannung“ bezeichnet) VMIN der Lichtquelle 20 Vf0×n. In einem Fall von n=3, VMIN≒11V in einer weißen LED, und VMIN≒9V in einer roten LED. Wenn die Ausgangsspannung VOUT des LED-Treibers 110 unter die Niedrigste-Beleuchtung-Spannung VMIN fällt, kann mit anderen Worten der Betriebsstrom ILED nicht den Sollbetrag IREF beibehalten, so dass die Leuchtdichten der Mehrzahl lichtemittierender Elemente 22 alle reduziert werden, und die lichtemittierenden Elemente ausgeschaltet werden.
  • In einem Fall einer Lampe, die zur Kosteneinsparung erforderlich ist, wird der LED-Treiber 110 durch einen Konstantstrom-Reihenregler oder einen Tiefsetzsteller bzw. Step-Down-Schaltregler des Konstantstromausgabe ausgestaltet. In diesem Fall wird die Ausgangsspannung VOUT des LED-Treibers 110 niedriger als die Eingangsspannung VIN . Während die Eingangsspannung VIN im voll geladenen Zustand der Batterie 13V beträgt, kann sie in vielen Fällen mit fortschreitender Entladung auf 10V oder niedriger gesenkt werden. Deshalb, wenn die Batteriespannung gesenkt wird (als „Niedrigspannungszustand“ bezeichnet), fällt die Ausgangsspannung VOUT unter die Niedrigste-Beleuchtung-Spannung VMIN , so dass die Leuchtdichten der Mehrzahl lichtemittierender Elemente 22 gesenkt werden.
  • Um einem vollständigen Lichter-Aus der Lichtquelle 20 in dem Niedrigspannungszustand vorzubeugen, überwacht die Bypass-Steuereinheit 122 die Eingangsspannung VIN . Wenn die Eingangsspannung VIN niedriger als ein Schwellenwert VTH wird, bestimmt die Bypass-Steuereinheit 122 den Niedrigspannungszustand und schaltet einen spezifischen Bypass-Schalter (z.B. ein Bypass-Schalter auf der niedrigsten Potentialseite) SWn fest ein. In diesem Zustand ist die Niedrigste-Beleuchtung-Spannung VMIN Vf0×(n-1), und ein Zustand von VIN>VMIN wird behalten. Das heißt, dass im Austausch für das Lichter-Aus des lichtemittierenden Elements 22 n das Leuchten der anderen lichtemittierenden Elemente 22 1 bis 22 (n-1) beibehalten werden kann.
  • Wenn die obige Steuerung durchgeführt wird, wird dasselbe lichtemittierende Element 22 n immer in dem Niedrigspannungszustand ausgeschaltet. Dies ist ein Grund für eine Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit, wenn die Mehrzahl lichtemittierender Elemente 22 1 bis 22_n in die Lage versetzt wird, Lichter mit derselben Leuchtdichte bzw. Luminanz zu emittieren. Wenn es beabsichtigt wird, ein Lichtverteilungsmuster zu bilden, indem die Leuchtdichten der lichtemittierenden Elemente 22_1 bis 22_n absichtlich unterschiedlich gemacht werden, wird das erwünschte Lichtverteilungsmuster nicht erhalten.
  • Die vorliegende Offenbarung ist angesichts der obigen Situationen erstellt worden, und es ist eine ihrer beispielhaften Aufgaben eines Aspekts davon, eine Beleuchtungsschaltung bereitzustellen, mittels welcher es möglich ist, ein erwünschtes Lichtverteilungsmuster zu erhalten oder eine Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit selbst in einem Niedrigspannungszustand zu unterdrücken.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Beleuchtungsschaltung für eine Halbleiter-Lichtquelle, die eine Mehrzahl in Reihe geschalteter lichtemittierender Elemente umfasst. Die Beleuchtungsschaltung umfasst eine Ansteuerungsschaltung, die ausgestaltet ist zum Empfangen einer Eingangsspannung und zum Liefern eines Betriebsstroms an die Halbleiter-Lichtquelle, eine Mehrzahl von (m; m≥2) Bypass-Schaltern, die jeweils parallel zu einem entsprechenden Teil der Mehrzahl lichtemittierender Elemente geschaltet sind, und eine Bypass-Steuereinheit, die ausgestaltet ist zum Erzeugen phasenverschobener m-phasiger (bzw. m-Phase) Steuerpulssignale, zum Ändern eines Tastverhältnisses bzw. Tastgrades (Engl.: duty ratio) eines jeweiligen bzw. jeden Steuerpulssignals in Zuordnung bzw. Entsprechung zu einer Soll-Leuchtdichte eines entsprechenden Teils, und zum Steuern der m Bypass-Schalter in Zuordnung zu den m-phasigen Steuerpulssignalen.
  • Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Beleuchtungsschaltung für eine Halbleiter-Lichtquelle, die eine Mehrzahl in Reihe geschalteter lichtemittierender Elemente umfasst. Die Beleuchtungsschaltung umfasst eine Ansteuerungsschaltung, die ausgestaltet ist zum Empfangen einer Eingangsspannung und zum Liefern eines Betriebsstroms an die Halbleiter-Lichtquelle, eine Mehrzahl von (m; m≥2) Bypass-Schaltern, die jeweils parallel zu einem entsprechenden Teil der Mehrzahl lichtemittierender Elemente geschaltet sind, und eine Bypass-Steuereinheit, die ausgestaltet ist zum Erzeugen phasenverschobener m-phasiger Steuerpulssignale, zum Ändern eines Tastverhältnisses eines jeweiligen bzw. jeden Steuerpulssignals in Zuordnung zu einer Soll-Leuchtdichte eines entsprechenden Teils, und zum Steuern der m Bypass-Schalter in Zuordnung zu den m-phasigen Steuerpulssignalen. Das Tastverhältnis jedes Steuerpulssignals hat einen von einem Wert, der mit einer Soll-Leuchtdichte des zugeordneten Teils verknüpft ist, und einem Wert, der mit der Eingangsspannung verknüpft ist.
  • Unterdessen ist es als Aspekte der vorliegenden Offenbarung auch wirksam, die oben beschriebenen Bestandteilelemente zu kombinieren, und die Bestandteilelemente und Ausdrücke der vorliegenden Offenbarung zwischen einem Verfahren, einer Vorrichtung, einem System und dergleichen auszutauschen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, ein erwünschtes Lichtverteilungsmuster zu erhalten oder eine Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit selbst in einem Niedrigspannungszustand zu unterdrücken.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm einer Fahrzeugleuchte gemäß der verwandten Technik.
    • 2 ist ein Blockdiagramm einer Fahrzeugleuchte mit einer Beleuchtungsschaltung gemäß einer Ausführungsform.
    • 3 ist ein Wellenformdiagramm zum Veranschaulichen von PWM-Dimmen, wenn eine Eingangsspannung VIN hoch ist.
    • 4 bildet eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung VIN in der Beleuchtungsschaltung und einem Tastverhältnis eines Steuerpulssignals Sg ab.
    • 5A bis 5D sind Betriebswellenformdiagramme der Beleuchtungsschaltung.
    • 6A bis 6C veranschaulichen eine Korrektur des Tastverhältnisses auf Grundlage des PWM-Dimmens und der Eingangsspannung VIN .
    • 7 zeigt Wellenformdiagramme eines Steuerpulssignals Sg# mit dem Tastverhältnis auf Grundlage des PWM-Dimmens und der Eingangsspannung VIN .
    • 8 bildet eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung VIN und einer Menge eines Lichts einer Halbleiter-Lichtquelle ab.
    • 9 bildet ein anderes Beispiel der Beziehung zwischen der Eingangsspannung VIN in der Beleuchtungsschaltung und dem Tastverhältnis des Steuerpulssignals Sg ab.
    • 10 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausgestaltungsbeispiel einer Bypass-Steuereinheit abbildet.
    • 11 ist ein Betriebswellenformdiagramm der in 10 gezeigten Bypass-Steuereinheit.
    • 12 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausgestaltungsbeispiel einer Ansteuerungsschaltung abbildet.
    • 13A und 13B bilden eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung VIN in der Beleuchtungsschaltung gemäß einem modifizierten Beispiel 1 und dem Tastverhältnis des Steuerpulssignals Sg ab.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • (Umriss der Ausführungsform)
  • Eine hierin offenbarte Ausführungsform betrifft eine Beleuchtungsschaltung bzw. Lichtschaltung für eine Halbleiter-Lichtquelle, die eine Mehrzahl in Reihe geschalteter lichtemittierender Elemente umfasst. Die Beleuchtungsschaltung umfasst eine Ansteuerungsschaltung, die ausgestaltet ist zum Empfangen einer Eingangsspannung und zum Liefern eines Betriebsstroms an die Halbleiter-Lichtquelle, eine Mehrzahl von (m; m≥2) Bypass-Schaltern, die jeweils parallel zu einem entsprechenden Teil der Mehrzahl lichtemittierender Elemente geschaltet sind, und eine Bypass-Steuereinheit, die ausgestaltet ist zum Erzeugen phasenverschobener m-phasiger Steuerpulssignale, zum Ändern eines Tastverhältnisses eines jeweiligen bzw. jeden Steuerpulssignals in Zuordnung zu einer Soll-Leuchtdichte eines entsprechenden Teils, und zum Steuern der m Bypass-Schalter in Zuordnung zu den m-phasigen Steuerpulssignalen.
  • Dadurch ist es möglich, die Leuchtdichten der m Teile mittels PWM-Dimmen unabhängig zu steuern. Außerdem tritt eine Situation auf, in der die Anzahl der gleichzeitig einzuschaltenden lichtemittierenden Elemente durch die Phasenverschiebung der Steuerpulssignale verglichen mit einem Fall reduziert wird, in dem die Steuerpulssignale dieselbe Phase aufweisen. Das heißt, dass es möglich ist, einen Spannungsbereich zu erweitern, in dem die Mehrzahl der lichtemittierenden Elemente normalerweise eingeschaltet sein/werden kann, ohne ein Lichtverteilungsmuster zu beeinträchtigen.
  • Die Bypass-Steuereinheit kann konfiguriert sein zum Korrigieren des Tastverhältnisses jedes Steuerpulssignals in Zuordnung zu der Eingangsspannung. Dadurch ist es möglich, bei Senkung der Eingangsspannung die auszuschaltenden Teile nacheinander zu schalten. Dadurch ist es möglich, bei Senkung der Eingangsspannung zu verhindern, dass eines der m Teile fest ausgeschaltet wird, während das PWM-Dimmen beibehalten wird.
  • Das Tastverhältnis jedes Steuerpulssignals kann eines sein, durch welches eine Einschaltzeit bzw. Ein-Zeit (Engl.: on-time) des entsprechenden Bypass-Schalters verlängert werden soll, von einem Wert, der in Zuordnung zu der Eingangsspannung zu bestimmen ist, und einem Wert, der in Zuordnung zu der Soll-Leuchtdichte zu bestimmen ist. Dadurch ist es möglich, die Steuerung zu vereinfachen.
  • Der Wert des Tastverhältnisses, der/das in Zuordnung zu der Eingangsspannung zu bestimmen ist, kann sich in Zuordnung zu der Eingangsspannung kontinuierlich ändern. Dadurch ist es möglich, mit abnehmender Eingangsspannung eine Lichtmenge der Halbleiter-Lichtquelle kontinuierlich zu senken und eine Charakteristik eines natürlichen Dimmens einer Energieversorgungsspannung, wie z.B. einer Halogenlampe, zu reproduzieren. Falls das Tastverhältnis diskontinuierlich geändert wird, kann ein Flackern bzw. Zittern (Engl.: chattering), dass die Leuchtdichte der Halbleiter-Lichtquelle sich diskontinuierlich ändert, zu der Zeit auftreten, wenn die Eingangsspannung in der Nähe eines Schwellenwertes variiert wird. Es ist jedoch möglich, das Flackern zu unterdrücken, indem das Tastverhältnis kontinuierlich geändert wird.
  • Die Bypass-Steuereinheit kann konfiguriert sein zum Erzeugen von m-phasigen Dreieckwellensignalen, m ersten Teilpegeln bzw. Schnittpegeln (Engl.: slice levels), die Soll-Leuchtdichten der m Teile entsprechen, und eines zweiten Teilpegels, der auf der Grundlage der Eingangsspannung zu bestimmen ist, und zum Erzeugen eines i-ten Steuerpulssignals auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses von einem eines i-ten ersten Teilpegels und des zweiten Teilpegels und einem i-ten Dreieckwellensignal.
  • Die Ansteuerungsschaltung kann einen Spannungsruntersetzwandler und eine Wandlersteuereinrichtung einer Welligkeitssteuerweise enthalten, die ausgestaltet ist zum Steuern des Spannungsruntersetzwandlers auf eine Rückkopplungsweise, so dass der Betriebsstrom sich einem Sollbetrag nähern soll. Durch Übernahme der Welligkeitssteuerweise mit hoher Fähigkeit zum Folgen einer Lastvariation ist es möglich, einen Anstieg des Betriebsstroms zu einem Zeitpunkt zu unterdrücken, bei dem der Bypass-Schalter, der eingeschaltet werden soll, geschaltet wird.
  • Die Ansteuerungsschaltung kann ferner ein Stromglättungsfilter enthalten, das mit einem Ausgang des Spannungsruntersetzwandlers verbunden ist. Durch das Stromglättungsfilter ist es möglich, eine durch die Lastvariation verursachte Variation des Betriebsstrom zu unterdrücken.
  • (Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird die vorliegende Offenbarung auf der Grundlage einer vorzuziehenden Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden. Dieselben oder gleichwertige Bestandteilelemente, Elemente und Verarbeitungen, die in den jeweiligen Zeichnungen dargestellt sind, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und die überlappenden Beschreibungen entfallen wie zweckgemäß. Außerdem ist die Ausführungsform beispielhaft, ohne Beschränkung der Erfindung, und alle in der Ausführungsform und deren Kombinationen beschriebene Merkmale können nicht als unbedingt wesentlich für die Erfindung angesehen werden.
  • In der Beschreibung enthält der Zustand, der durch die Formulierung „das Element A ist mit dem Element B verbunden“ repräsentiert ist, einen Zustand, in dem das Element A indirekt mit dem Element B via ein anderes Element verbunden ist, das den Zustand einer elektrischen Verbindung dazwischen nicht wesentlich beeinträchtigt, oder das die Funktionen und Wirkungen der Verbindung dazwischen nicht beschädigt, zusätzlich zu einem Zustand, in dem die Elemente A und B materiell und direkt miteinander verbunden sind.
  • Ähnlich enthält der Zustand, der durch die Formulierung „das Element C ist zwischen dem Element A und dem Element B bereitgestellt“ repräsentiert ist, einen Zustand, in dem das Element A und das Element C oder das Element B indirekt via ein anderes Element verbunden sind, das den Zustand einer elektrischen Verbindung dazwischen nicht wesentlich beeinträchtigt, oder das die Funktionen und Wirkungen der Verbindung dazwischen nicht beschädigt, zusätzlich zu einem Zustand, in dem das Element A und das Element C oder das Element B und das Element C direkt miteinander verbunden sind.
  • In der vorliegenden Beschreibung repräsentieren die Bezugszeichen, die elektrische Signale, so wie ein Spannungssignal, ein Stromsignal und dergleichen, und Schaltungselemente, so wie ein Widerstand, ein Kondensator und dergleichen, repräsentieren, auch den entsprechenden Spannungswert, Stromwert, Widerstandswert und Kapazitätswert, wie erforderlich.
  • 2 ist ein Blockdiagramm einer Fahrzeugleuchte 500 mit einer Beleuchtungsschaltung 600 gemäß einer Ausführungsform. An die Fahrzeugleuchte 500 wird eine Gleichspannung (Eingangsspannung) VIN von einer Batterie 2 via einen Schalter 4 geliefert.
  • Die Fahrzeugleuchte 500 enthält eine Halbleiter-Lichtquelle 502 und die Beleuchtungsschaltung 600. Die Halbleiter-Lichtquelle 502 enthält eine Mehrzahl von (n; n≥2) lichtemittierenden Elementen 504_1, 504_2, ... 504_n, die in Reihe geschaltet sind. 2 bildet einen Fall von n=3 ab. Das lichtemittierende Element 504 ist bevorzugt, ohne Beschränkung darauf, eine LED. Es kann beispielsweise auch eine LD (Laserdiode), eine organisches EL-Element und dergleichen übernommen werden. Die Fahrzeugleuchte 500 ist beispielsweise ein ein Lichtverteilungsmuster variierender Scheinwerfer (ADB: Adaptive Driving Beam) und ist ausgestaltet zum Bilden einer Lichtverteilung entsprechend einem Steuerbefehl CNT von einer fahrzeugseitigen ECU 6. Von der Mehrzahl jeweiliger Lichtemittierender Elemente 504 emittierte Lichter werden durch ein (nicht gezeigtes) optisches System vor das Fahrzeug gestrahlt, und ein Beleuchtungsmuster wird durch eine Kombination derselben gebildet.
  • Die Beleuchtungsschaltung 600 enthält eine Ansteuerungsschaltung 610, eine Mehrzahl von Bypass-Schaltern SW1 bis SW3 und eine Bypass-Steuereinheit 650.
  • Die Ansteuerungsschaltung 610 ist ausgestaltet zum Empfangen einer Eingangsspannung VIN und zum Liefern eines auf einen Sollbetrag IREF stabilisierten Betriebsstrom ILED an die Halbleiter-Lichtquelle 502. Wenn die Ansteuerungsschaltung 610 durch einen Anhebungswandler (Engl.: boost converter) ausgestaltet ist, steigen die Kosten. Deshalb kann die Ansteuerungsschaltung 610 durch eines der Folgenden ausgestaltet sein: (i) einen Konstantstrom-Linearregler, (ii) einen Spannungsruntersetz-Schaltwandler einer Konstantstromausgabe, (iii) eine Kombination eines Spannungsruntersetz-Schaltwandlers einer Konstantstromausgabe und einer Konstantstromschaltung. Aus dem Gesichtspunkt von Kosten und Leistungsaufnahme wird bevorzugt ein Spannungsruntersetz-Schaltwandler einer Konstantstromausgabe verwendet.
  • Eine Mehrzahl von Bypass-Schaltern SW1 bis SWm ist jeweils zu einem entsprechenden Teil der Mehrzahl lichtemittierender Elemente 504_1 bis 504_n parallel geschaltet. In der Ausführungsform ist die Anzahl n der lichtemittierenden Elemente 504 dieselbe wie die Anzahl m der Bypass-Schalter SW, und ein einem Bypass-Schalter SW# (#= 1, 2, ...) zugeordnetes bzw. entsprechendes Teil ist ein Lichtemittierendes Element 504 #. Wenn der Bypass-Schalter SWi (i= 1, 2, 3) eingeschaltet wird, wird der Betriebsstrom ILED an die Seite des Bypass-Schalters SWi eingegeben, und das zugeordnete lichtemittierende Element 504_i wird ausgeschaltet.
  • Die Bypass-Steuereinheit 650 ist ausgestaltet zum unabhängigen Steuern der Leuchtdichten der Mehrzahl lichtemittierender Elemente 504_1 bis 504_3 auf eine PWM-Dimm-(PWM-Lichtemissionsreduzierung) Weise, um eine einem Steuersignal CNT entsprechende Lichtverteilung zu erhalten. Insbesondere ist die Bypass-Steuereinheit 650 ausgestaltet zum Akquirieren eines Dimmverhältnisses (Lichtemissionsreduzierung-Verhältnis) jedes der Mehrzahl Lichtemittierender Elemente 504_1 bis 504_3, in Zuordnung bzw. Entsprechung zu dem Steuersignal CNT. Die Bypass-Steuereinheit 650 ist ausgestaltet zum Erzeugen von m-phasigen Steuerpulssignalen Sg1 bis Sg3 mit Tastverhältnissen d1 bis d3, die den Dimmverhältnissen entsprechen, und die zueinander verschobene Phasen aufweisen. In einem beispielhaften Fall von m=3 können die Phasen der m-phasigen Steuerpulssignale Sg1 bis Sg3 um (360/m)° (120° in dem Fall von m=3) verschoben sein.
  • In der Ausführungsform, wenn das Steuerpulssignal Sg# high bzw. hoch ist, ist der entsprechende Bypass-Schalter SW# eingeschaltet, und das entsprechende lichtemittierende Element 504_# ist ausgeschaltet. Je größer das Tastverhältnis des Steuerpulssignals Sg# ist, desto kleiner ist die effektive Leuchtdichte des entsprechenden lichtemittierenden Elements 504. Frequenzen der Steuerpulssignale Sg1 bis Sg3 sind dieselben, sind höher als 60 Hz vorgeschrieben, und sind bevorzugt 100 bis 200 Hz. Dadurch kann das Blinken des lichtemittierenden Elements 504 nicht mit dem menschlichen Auge erkannt werden.
  • Die Bypass-Steuereinheit 650 ist ausgestaltet zum Überwachen der Eingangsspannung VIN und zum Korrigieren der Tastverhältnisse d1 bis d3 der Mehrzahl von Steuerpulssignalen Sg1 bis Sg3 auf Grundlage der Eingangsspannung VIN . Die Korrektur ist nicht erforderlich in einem Zustand, in dem die Eingangsspannung VIN ausreichend hoch ist.
  • Das Tastverhältnis d#' jedes Steuerpulssignals Sg# nach der Korrektur kann eines sein (d.h. der größere Wert), durch welches eine Einschaltzeit des zugeordneten Bypass-Schalters zu verlängern ist, von einem Wert dVIN , der in Zuordnung zu der Eingangsspannung VIN zu bestimmen ist, und einem Wert d#, der in Zuordnung zu der Soll-Leuchtdichte zu bestimmen ist. Der Wert dVIN , der in Zuordnung zu der Eingangsspannung VIN zu bestimmen ist, hat eine negative Korrelation mit der Eingangsspannung VIN , so dass, wenn die Eingangsspannung VIN gesenkt wird, der Wert dVIN zunimmt. Dadurch sind eine Vereinfachung des PWM-Dimmens und eine Lichter-Aus-Verhinderung in einem Unterspannungszustand möglich.
  • Die Ausgestaltung der Fahrzeugleuchte 500 ist wie oben beschrieben. Nachfolgend werden deren Operationen beschrieben.
  • Zuerst wird das PWM-Dimmen beschrieben. Zum einfachen Verständnis wird ein Fall beschrieben, in dem die Eingangsspannung VIN ausreichend hoch ist, und das Tastverhältnis nicht korrigiert wird. 3 ist ein Wellenformdiagramm zum Veranschaulichen des PWM-Dimmens, das durchgeführt wird, wenn die Eingangsspannung VIN hoch ist. In 3 sind unterschiedlichen Lichtverteilungsmustern entsprechende Wellenformen gezeigt. Für einen Zeitraum von t0 bis t1 wird ein erstes Lichtverteilungsmuster gebildet, sind die Tastverhältnisse d1=d2=d3=0%, und sind sämtliche der Bypass-Schalter SW1 bis SW3 fest ausgeschaltet, so dass sämtliche der lichtemittierenden Elemente 504_1 bis 504_3 Licht mit der maximalen Leuchtdichte emittieren.
  • Für einen Zeitraum von t1 bis t2 wird ein zweites Lichtverteilungsmuster gebildet, und die dreiphasigen bzw. Dreiphase- Steuerpulssignale Sg1 bis Sg3 haben das Tastverhältnis 50%, so dass die Leuchtdichten der Mehrzahl lichtemittierender Elemente 504 1 bis 504 3 auf 50% des maximalen Leuchtdichte reduziert sind.
  • Für einen Zeitraum von t2 bis t3 wird ein drittes Lichtverteilungsmuster gebildet, und die Tastverhältnisse sind d1=100% und d2=d3=50%. Deshalb ist das lichtemittierende Element 504_1 ausgeschaltet, und die lichtemittierenden Elemente 504 2 und 504 3 sind mit 50% der maximalen Leuchtdichte eingeschaltet. Die grundlegenden Funktionen des PWM-Dimmens sind wie oben beschrieben.
  • Vorzüge der obigen Steuerung werden beschrieben. Die Vorzüge der Steuerung werden mittels Vergleich mit einer Vergleichstechnologie deutlicher. In der Vergleichstechnologie haben die drei Steuerpulssignale Sg1 bis Sg3 dieselbe Phase. Zur Einfachheit wird ein Fall von d1=d2=d3=50% betrachtet. Für eine erste Hälfte einer PWM-Periode sind die Steuerpulssignale Sg1 bis Sg3 alle high bzw. hoch, so dass sämtliche der Bypass-Schalter SW1 bis SW3 eingeschaltet werden, und sämtliche der lichtemittierenden Elemente 504_1 bis 504_3 ausgeschaltet sind. Für eine zweite Hälfte der PWM-Periode sind die Steuerpulssignale Sg1 bis Sg3 alle low bzw. niedrig, so dass sämtliche der Bypass-Schalter SW1 bis SW3 ausgeschaltet werden, und sämtliche der lichtemittierenden Elemente 504 1 bis 504_3 zur selben Zeit eingeschaltet sind. Das heißt, dass in der Vergleichstechnologie, um die Steuerpulssignale Sg1 bis Sg3 zur selben Zeit einzuschalten, die Ausgangsspannung VOUT der Ansteuerungsschaltung 610 höher als Vf0×3 sein sollte. In einer Situation von VOUT < Vf0×3 werden mit anderen Worten die Leuchtdichten der lichtemittierenden Elemente 504 1 bis 504 3 abgesenkt und können somit nicht normal eingeschaltet werden. Da eine Beziehung VIN > VOUT erfüllt ist, können, wenn die Batteriespannung abgesenkt wird, und VIN niedriger als Vf0×3 wird (VIN < Vf0×3), die lichtemittierenden Elemente nicht normal eingeschaltet werden. In diesem Fall ist es erforderlich, die Anzahl zur selben Zeit einzuschaltender lichtemittierender Elemente auf zwei zu reduzieren, indem das erwünschte Lichtverteilungsmuster aufgegeben wird.
  • Unter Betrachtung der Vergleichstechnologie werden die Vorzüge der Ausführungsform beschrieben. Mit Bezugnahme auf einen Zeitraum von t1 bis t2 von 3 sind in dem Fall von d1=d2=d3=50% sämtliche der Bypass-Schalter SW1 bis SW3 nicht zur selben Zeit ausgeschaltet, mit anderen Worten: sämtliche der lichtemittierenden Elemente 504_1 bis 504_3 sind nicht zur selben Zeit eingeschaltet. Deshalb reicht es aus, dass die Ausgangsspannung VOUT (d.h. VIN ) der Ansteuerungsschaltung 610 höher als Vf0×2 ist. Im Vergleich mit der Vergleichstechnologie ist es deshalb möglich, einen Spannungsbereich, in dem eine Mehrzahl lichtemittierender Elemente 504 1 bis 504 3 normal eingeschaltet werden kann, zu erweitern, ohne ein erwünschtes Lichtverteilungsmuster aufzugeben.
  • Hier ist der Fall von d1=d2=d3=50% beschrieben, aber die Kombination der Tastverhältnisse zum Realisieren der Vorzüge ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise wird in einem Fall von d1=d2=d3>33,3% der Spannungsbereich, in dem das normale Leuchten möglich ist, auf VIN > Vf0×2 erweitert. In einem Fall von d1=d2=d3>66, 6% wird der Spannungsbereich, in dem das normale Leuchten möglich ist, auf VIN > Vf0 erweitert.
  • Die Fahrzeugleuchte 500 der Ausführungsform hat ferner die folgenden Merkmale.
  • Nachfolgend wird die Korrektur des Tastverhältnisses auf Grundlage der Eingangsspannung VIN beschrieben. 4 bildet eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung VIN in der Beleuchtungsschaltung 600 und dem Tastverhältnis dVIN des Steuerpulssignals Sg ab, das darauf basiert. In der Ausführungsform wird die Anzahl k der zur selben Zeit eingeschalteten bzw. einzuschaltenden Bypass-Schalter zu 0, 1 und 2 geändert, in Zuordnung zu der Absenkung der Eingangsspannung VIN , so dass die Anzahl zur selben Zeit einzuschaltender lichtemittierender Elemente 504 zu 3, 2 und 1 geändert wird, in Zuordnung zu der Eingangsspannung VIN .
  • Das Tastverhältnis des Steuerpulssignals Sg nimmt von 0% auf (kMAX×100/m)% zu, wenn die Eingangsspannung VIN abgesenkt wird. kMAX ist maximale Anzahl der zur selben Zeit eingeschalteten bzw. einzuschaltenden Bypass-Schalter, mit anderen Worten die maximale Anzahl der zur selben Zeit einzuschaltenden lichtemittierenden Elemente 504. Wenn m=3 und kMAX=2, ändert sich das Tastverhältnis in dem Bereich von 0% bis 66%.
  • 5A bis 5D sind Wellenformdiagramme der Beleuchtungsschaltung 600. In 5 ist zum einfachen Verständnis das Lichtverteilungsmuster auf den Fall von d1=d2=d3=0% fixiert (der Zeitraum von t0 bis t1 in 3). 5A bis 5D bilden vier Zustände ab, in denen die Eingangsspannung VIN unterschiedlich ist. Die jeweiligen Zustände entsprechen Betriebspunkten (i) bis (iv) in 4.
  • Wenn die Eingangsspannung VIN gesenkt wird, ist es möglich, die Anzahl einzuschaltender lichtemittierender Elemente 504 schrittweise zu reduzieren. Da die lichtemittierenden Elemente 504, die ausgeschaltet werden, nacheinander mit der Periode des Steuerpulssignals Sg geschaltet werden, ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der immer dasselbe lichtemittierende Element 504 ausgeschaltet ist/wird, und die Ungleichmäßigkeit der Leuchtdichteverteilung der Halbleiter-Lichtquelle 502 aufzulösen. In einem Fall, in dem die Fahrzeugleuchte 500 ein Scheinwerfer ist, ist es möglich, die Ungleichmäßigkeit des Lichtverteilungsmuster zu reduzieren.
  • Nachfolgend werden Operationen beschrieben, die durchgeführt werden, wenn das auf dem Steuersignal CNT basierende Tastverhältnis d# (#= 1, 2, 3) nicht Null ist. In diesem Fall kann das Tastverhältnis jedes Steuerpulssignals Sg# durch sowohl das Steuersignal CNT als auch die Eingangsspannung VIN beeinflusst werden.
  • 6A bis 6C veranschaulichen die Korrektur des Tastverhältnisses auf Grundlage des PWM-Dimmens und der Eingangsspannung VIN . d# gibt einen auf dem Steuersignal CNT basierenden Wert an, dVIN gibt einen auf der Eingangsspannung basierenden Wert an, und d#' gibt einen Wert nach einer Korrektur an. In 6A bis 6C ist der Wert d# des Tastverhältnisses, der/das auf dem Steuersignal CNT basiert, unterschiedlich. Unterdessen ist der Wert des Tastverhältnisses ein Ein(schalt)-Tastverhältnis des Bypass-Schalters, und die Leuchtdichte des lichtemittierenden Elements 504 # wird kleiner, wenn das Tastverhältnis d#' größer wird.
  • Wie in 6A bis 6C gezeigt, ist das Tastverhältnis d#' jedes Steuerpulssignals Sg# nach der Korrektur eines (d.h. der größere Wert), durch welches eine Einschaltzeit des zugeordneten Bypass-Schalters# zu verlängern ist, von dem Wert dVIN , der in Zuordnung zu der Eingangsspannung VIN zu bestimmen ist, und dem Wert d#, der in Zuordnung zu der Soll-Leuchtdichte zu bestimmen ist. Das Tastverhältnis des Steuerpulssignals Sg# wird durch dieses Verfahren bestimmt, so dass eine Lichtemissionsreduzierung-Verarbeitung auf Grundlage des PWM-Dimmens und der Eingangsspannung synchronisiert werden kann und mit einer einfachen Verarbeitung ohne Widerspruch implementiert werden kann.
  • 7 zeigt Wellenformdiagramme eines Steuerpulssignals Sg# mit dem Tastverhältnis auf Grundlage des PWM-Dimmens und der Eingangsspannung VIN . In 7 ist das Steuerpulssignal Sg# jeweils gezeigt, wenn d# 0%, 25% bzw. 50% ist.
  • Die zusätzlichen Vorzüge der Fahrzeugleuchte 500 werden beschrieben. 8 bildet eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung VIN und einer Menge einer Lichtemission der Halbleiter-Lichtquelle 502 ab. In 8 ist außerdem zum Vergleich eine Charakteristik einer Menge einer Lichtemission einer Halogenlampe der verwandten Technik bezüglich einer Energieversorgungsspannung gezeigt. Die gezeigten Charakteristika der Halogenlampe und der Ausführungsform geben Relativwerte der jeweiligen Mengen der Lichtemission an, wenn die Energieversorgungsspannung sich ändert, auf der Grundlage der Menge der Lichtemission von 100%, wenn die Energieversorgungsspannung VIN 13,5V ist. Wie aus dem Vergleich der zwei Charakteristika ersichtlich ist, wenn das Tastverhältnis schrittweise in Zuordnung bzw. Entsprechung zu der Eingangsspannung VIN geändert wird, wird die Menge der Lichtemission kontinuierlich reduziert, wenn die Eingangsspannung VIN gesenkt wird, wie in 8 gezeigt. Dadurch ist es möglich, die Charakteristik der Halogenlampe zu reproduzieren, dass die Menge der Lichtemission reduziert wird, wenn die Energieversorgungsspannung gesenkt wird.
  • In einem Fall, in dem das Tastverhältnis diskontinuierlich bezüglich der Eingangsspannung VIN geändert wird, kann ein Flackern (Engl.: chattering), dass sich die Leuchtdichte der Halbleiter-Lichtquelle 502 diskontinuierlich ändert, auftreten, wenn die Eingangsspannung VIN in der Nähe eines Diskontinuitätspunktes variiert wird. Gemäß dieser Ausführungsform ist es jedoch möglich, das Flackern zu unterdrücken.
  • 9 bildet ein anderes Beispiel der Beziehung zwischen der Eingangsspannung VIN in der Beleuchtungsschaltung 600 und dem Tastverhältnis des Steuerpulssignals Sg ab. In diesem Beispiel ist kMAX=1, und die Anzahl k der Bypass-Schalter, die zur selben Zeit eingeschaltet sein sollen, wird von 0 zu 1 in Zuordnung bzw. Entsprechung zu dem Absenken der Eingangsspannung VIN geändert, so dass die Anzahl lichtemittierender Elemente 504, die zur selben Zeit eingeschaltet sein sollen, von drei auf zwei geändert wird, in Zuordnung zu der Eingangsspannung VIN . Das Tastverhältnis des Steuerpulssignals Sg nimmt von 0% auf 33% (=kMAX×100/m) zu, wenn die Eingangsspannung VIN gesenkt wird.
  • Die vorliegende Offenbarung kann auf vielfältige Vorrichtungen und Verfahren angewendet werden, die aus dem Blockschaltbild oder Schaltungsdiagramm von 2 erkannt oder aus der obigen Beschreibung erdacht werden können, und ist nicht auf die spezifische Ausgestaltung beschränkt. Im hier Folgenden werden spezifischere Ausgestaltungsbeispiele oder Ausführungsformen beschrieben, um den Sinn und Zweck der Erfindung leicht zu verstehen und zu verdeutlichen, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
  • 10 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausgestaltungsbeispiel der Bypass-Steuereinheit abbildet. Eine Mehrzahl von (m) Leuchtenwellengeneratoren 652_1 bis 652 m ist ausgestaltet zum Erzeugen von Leuchtenwellen Vramp1 bis Vramp3, deren Phasendifferenz 360°/m ist.
  • Ein Nicht-Inversion-Verstärker 654 ist ausgestaltet zum Verstärken der Eingangsspannung VIN . Eine Klemmschaltung 656 ist ausgestaltet, eine Ausgangsspannung des Nicht-Inversion-Verstärkers 654 zu klemmen, damit sie nicht unter eine vorbestimmte untere Grenzspannung Vcl fällt. Die untere Grenzspannung Vcl wird so bestimmt, dass das Tastverhältnis 66,6% sein soll. Ein Potential Vdvin eines Ausgangsknotens des Nicht-Inversion-Verstärkers 654 schreibt den Wert dVIN auf Grundlage der Eingangsspannung VIN vor.
  • An eine Selektorschaltung 657_# (#= 1, 2, 3) werden eine Dimmspannung Vdim#, die den Wert d# des Tastverhältnisses entsprechend der Soll-Leuchtdicht angibt, und die Spannung Vdvin eingegeben. Es sollte beachtet werden, dass umso höher Vdim# und Vdvin sind, desto kleiner d# und dVIN sind. Die Selektorschaltung 657_# ist ausgestaltet zum Auswählen einer (hier der unteren) der zwei Spannungen Vdim# und Vdvin, die die Teilpegel bzw. Schnittpegel (Engl.: slice levels) vorschreibt/vorschreiben, in Übereinstimmung mit einer Größenbeziehung davon, und zum Setzen derselben auf eine Tastverhältnis-Befehlspannung Vcnt#. Dafür kann die Selektorschaltung 657_# durch eine Minimumwertschaltung ausgestaltet sein. Ein Spannungskomparator 658_# (#= 1, 2, 3) ist ausgestaltet zum Setzen der Tastverhältnis-Befehlspannung Vcnt# auf den Teilpegel, zum Vergleichen der entsprechenden Leuchtenwelle Vramp#, und zum Ausgeben eines Rechteckimpulses (PWM-Signal) Spwm#. Phasen der Pulse sind jeweils um 360°/m verschoben.
  • Ein Treiber 659_# ist ausgestaltet zum Ausgeben des Steuerpulssignals Sg#, das dem PWM-Signal Spwm# entspricht, das von dem entsprechenden Spannungskomparator 658_# ausgegeben werden soll.
  • 11 ist ein Betriebswellenformdiagramm der in 10 gezeigten Bypass-Steuereinheit 650. In dem Lichtverteilungsmuster sind die lichtemittierenden Elemente 504_1 und 504_3 nicht gedimmt, und nur das lichtemittierende Element 504_2 ist stark gedimmt. Als ein Ergebnis wird eine Beziehung von Vdim1>Vdvin, Vdim2<Vdvin und Vdim3>Vdvin erfüllt. Gemäß der Bypass-Steuereinheit 650 von 10 ist es möglich, die Mehrzahl von Steuerpulssignalen Sg1 bis Sg3 zu erzeugen, deren Tastverhältnisse der Leuchtdichte und der Eingangsspannung VIN entsprechen, und deren Phasen verschoben sind.
  • Unterdessen kann in 10 der Nicht-Inversion-Verstärker 654 mit einem Inversion-Verstärker ersetzt werden. Die Klemmschaltung 656 kann ausgestaltet sein zum Begrenzen einer Ausgangsspannung des Inversion-Verstärkers, damit diese nicht einen vorbestimmten oberen Grenzpegel überschreitet. Außerdem ist es möglich, dieselbe Operation zu implementieren, indem ein Inversion-Eingang und ein Nicht-Inversion-Eingang des Spannungskomparators 658 vertauscht werden, oder der Treiber 659 als ein Inversionstyp ausgestaltet wird.
  • 12 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausgestaltungsbeispiel der Ansteuerungsschaltung 610 abbildet. Die Ansteuerungsschaltung 610 enthält einen Spannungsruntersetzwandler (Buck-Wandler) 612, eine Wandlersteuereinrichtung 614 und ein Stromglättungsfilter 616. Die Wandlersteuereinrichtung 614 ist ausgestaltet zum Steuern eines Schaltzustands der Wandlersteuereinrichtung 614 mittels Rückkopplung, so dass der Betriebsstrom ILED sich dem Sollbetrag IREF nähern soll.
  • In den in 5A und 5B gezeigten Betriebsmodi werden ein Zustand, in dem sämtliche der Bypass-Schalter ausgeschaltet sind, und ein Zustand, in dem nur ein Bypass-Schalter eingeschaltet ist, alternativ gebildet. Wenn sämtliche der Bypass-Schalter ausgeschaltet sind, ist die Spannung (d.h. die Ausgangsspannung des Spannungsruntersetzwandlers 612) der Zwischenanschlussspannung der Halbleiter-Lichtquelle 502 3×Vf0, und wenn nur ein Bypass-Schalter eingeschaltet ist, ist die Spannung der Zwischenanschlussspannung der Halbleiter-Lichtquelle 502 2×Vf0 und wird diskontinuierlich variiert. Eine derartige diskontinuierliche und steile Lastvariation kann einen Überstromzustand des Betriebsstroms ILED verursachen. Um der steilen Lastvariation zu folgen, wird bevorzugt eine Wandlersteuereinrichtung 614 einer Welligkeitssteuerweise (Engl.: ripple control manner) mit exzellenter Hochgeschwindigkeitsreaktionsfähigkeit eingesetzt. Als die Welligkeitssteuerweise sind eine Hysteresesteuerung (Bang-Bang-Steuerung), eine Bodenerfassung-Einschaltzeit-Fixsteuerung (Engl.: bottom detection on-time fixed control), eine Spitzenerfassung-Ausschaltzeit-Fixsteuerung (Engl.: peak detection off-time fixed control) und dergleichen beispielhaft angeführt.
  • Wenn eine Rückkopplungsschaltung, die einen Fehlerverstärker, nicht die Welligkeitssteuerweise, verwendet, für die Wandlersteuereinrichtung 614 eingesetzt wird, oder selbst wenn die Welligkeitssteuerweise eingesetzt wird, kann, da ein Überstrom in dem Betriebsstrom ILED verursacht werden kann, das Stromglättungsfilter 616 mit einem Ausgang des Spannungsruntersetzwandlers 612 verbunden sein. Das Stromglättungsfilter 616 kann eine Welligkeit des Betriebsstroms ILED entfernen, die mit der Welligkeitssteuerweise verknüpft ist, und kann einen Überstrom des Betriebsstroms ILED unterdrücken, der mit der steilen Lastvariation verknüpft ist.
  • Die vorliegende Offenbarung ist auf der Grundlage der Ausführungsform beschrieben worden. Der Fachmann kann verstehen, dass die Ausführungsform nur beispielhaft ist, dass vielfältige modifizierte Ausführungsformen bezüglich der jeweiligen Bestandteilelemente und Verarbeitungsprozesse erstellt werden können, und dass die modifizierten Ausführungsformen auch innerhalb des Bereichs der vorliegenden Offenbarung fallen. Hier werden unten die modifizierten Ausführungsformen beschrieben.
  • (Modifizierte Ausführungsform 1)
  • In der Ausführungsform wird das Tastverhältnis des Steuerpulses Sg kontinuierlich in Zuordnung bzw. Entsprechung zu der Eingangsspannung VIN geändert. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. 13A und 13B bilden eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung VIN in der Beleuchtungsschaltung 600 gemäß einer modifizierten Ausführungsform 1 und dem Tastverhältnis dVIN des Steuerpulssignals ab. 13A bildet einen Fall ab, in dem m=3 und kMAX=1, und 13B bildet einen Fall ab, in dem m=3 und kMAX=2. Auch in der modifizierten Ausführungsform 1 ist es möglich, zu vermeiden, dass das spezifische lichtemittierende Element 504 fest ausgeschaltet ist, und die Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit der Halbleiter-Lichtquelle 502 zu unterdrücken, in dem Zustand, in dem die Eingangsspannung VIN gesenkt wird.
  • Unterdessen kann die Funktion der Bypass-Steuereinheit 650 in der modifizierten Ausführungsform 1 wie folgt aufgefasst werden. Und zwar bestimmt die Bypass-Steuereinheit 650 die Anzahl k der Bypass-Schalter SW1 bis SW3, die zur selben Zeit eingeschaltet sein sollen, in Zuordnung zu der Eingangsspannung VIN . Dann schaltet die Bypass-Steuereinheit 650 k Bypass-Schalter in den/dem Ein(schalt)-Zustand mit einer vorbestimmten Periode (ungefähr 100 bis 200 Hz).
  • (Modifizierte Ausführungsform 2)
  • In 4 und 9 ändert sich das Tastverhältnis dVIN mit dem konstanten Gradienten bezüglich der Eingangsspannung VIN . Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann das Tastverhältnis dVIN einen flachen Teil, der nicht von der Eingangsspannung VIN abhängt, zwischen den Tastverhältnissen von 0% und 33% , oder zwischen den Tastverhältnissen von 33% und 66% haben. Alternativ kann das Tastverhältnis dVIN gemäß einer Kombination einer Mehrzahl von linearen Funktionen, einer quadratischen Funktion oder der anderen Kurve, nicht der Geraden (lineare Funktion) mit einem konstanten Gradienten, geändert werden.
  • (Modifizierte Ausführungsform 3)
  • In der Ausführungsform werden die Phasendifferenzen der m-phasigen Steuerpulssignale alle auf 360°/m gesetzt. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist es nicht notwendigerweise erforderlich, dass die Phasendifferenzen dieselben sind.
  • (Modifizierte Ausführungsform 4)
  • In der Ausführungsform ist der Fall beschrieben worden, dass die Fahrzeugleuchte 500 ein Scheinwerfer ist. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die vorliegende Offenbarung auch auf Tagfahrlicht-Leuchten bzw. DRL (Daytime Running Lamps) und eine gelbe LED für ein Blinkersignal angewendet werden.
  • Alternativ kann die Fahrzeugleuchte 500 eine Bremslichtleuchte oder ein Heckleuchte sein, oder kann außerdem ein LED-Sockel sein, in dem die Halbleiter-Lichtquelle 502 und die Beleuchtungsschaltung 600 in einem Gehäuse aufgenommen sind. In diesem Fall ist es möglich, zu verhindern, dass das ästhetische Erscheinungsbild durch eine gleichmäßige Leuchtdichteverteilung der Halbleiter-Lichtquelle 502 in dem Niedrigspannungszustand verschlechtert wird.
  • Obwohl die vorliegende Offenbarung mit Verwendung spezifischer Ausdrücke mit Verweis auf die Ausführungsformen beschrieben worden ist, zeigt die Ausführungsform nur einen Aspekt des Prinzips und der Anwendung der vorliegenden Offenbarung. Die Ausführungsform kann mannigfaltig modifiziert werden und kann hinsichtlich der Anordnung geändert werden, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, der in den Ansprüchen definiert ist.

Claims (9)

  1. Beleuchtungsschaltung für eine Halbleiter-Lichtquelle mit einer Mehrzahl in Reihe geschalteter lichtemittierender Elemente, wobei die Beleuchtungsschaltung umfasst: eine Ansteuerungsschaltung, die ausgestaltet ist zum Empfangen einer Eingangsspannung und zum Liefern eines Betriebsstroms an die Halbleiter-Lichtquelle; eine Mehrzahl von (m; m≥2) Bypass-Schaltern, die jeweils parallel zu einem entsprechenden Teil der Mehrzahl lichtemittierender Elemente geschaltet sind, und eine Bypass-Steuereinheit, die ausgestaltet ist zum Erzeugen phasenverschobener m-phasiger Steuerpulssignale, zum Ändern eines Tastverhältnisses jedes Steuerpulssignals in Zuordnung zu einer Soll-Leuchtdichte eines entsprechenden Teils, und zum Steuern der m Bypass-Schalter in Zuordnung zu den m-phasigen Steuerpulssignalen.
  2. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Bypass-Steuereinheit ausgestaltet ist zum Korrigieren des Tastverhältnisses jedes Steuerpulssignals in Zuordnung zu der Eingangsspannung.
  3. Beleuchtungsschaltung für eine Halbleiter-Lichtquelle mit einer Mehrzahl in Reihe geschalteter lichtemittierender Elemente, wobei die Beleuchtungsschaltung umfasst: eine Ansteuerungsschaltung, die ausgestaltet ist zum Empfangen einer Eingangsspannung und zum Liefern eines Betriebsstroms an die Halbleiter-Lichtquelle; eine Mehrzahl von (m; m≥2) Bypass-Schaltern, die jeweils parallel zu einem entsprechenden Teil der Mehrzahl lichtemittierender Elemente geschaltet sind, und eine Bypass-Steuereinheit, die ausgestaltet ist zum Erzeugen phasenverschobener m-phasiger Steuerpulssignale, zum Ändern eines Tastverhältnisses jedes Steuerpulssignals in Zuordnung zu einer Soll-Leuchtdichte eines entsprechenden Teils, und zum Steuern der m Bypass-Schalter in Zuordnung zu den m-phasigen Steuerpulssignalen, wobei das Tastverhältnis jedes Steuerpulssignals einen von einem Wert, der mit einer Soll-Leuchtdichte des zugeordneten Teils verknüpft ist, und einem Wert, der mit der Eingangsspannung verknüpft ist, hat.
  4. Beleuchtungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Tastverhältnis jedes Steuerpulssignals eines ist, durch welches eine Einschaltzeit des zugeordneten Bypass-Schalters zu verlängern ist, von einem Wert, der in Zuordnung zu der Eingangsspannung zu bestimmen ist, und einem Wert, der in Zuordnung zu der Soll-Leuchtdichte zu bestimmen ist.
  5. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Wert des Tastverhältnisses, der in Zuordnung zu der Eingangsspannung zu bestimmen ist, sich kontinuierlich in Zuordnung zu der Eingangsspannung ändert.
  6. Beleuchtungsschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Bypass-Steuereinheit ausgestaltet ist zum Erzeugen von m-phasigen Dreieckwellensignale, m ersten Teilpegeln, die Soll-Leuchtdichten der m Teile entsprechen, und eines zweiten Teilpegels, der auf der Grundlage der Eingangsspannung zu bestimmen ist, und zum Erzeugen eines i-ten Steuerpulssignals auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses von einem eines i-ten ersten Teilpegels und des zweiten Teilpegels und einem i-ten Dreieckwellensignal.
  7. Beleuchtungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ansteuerungsschaltung umfasst: einen Spannungsruntersetzwandler, und eine Wandlersteuereinrichtung einer Welligkeitssteuerweise, die ausgestaltet ist zum Steuern des Spannungsruntersetzwandlers auf eine Rückkopplungsweise, so dass der Betriebsstrom sich einem Sollbetrag nähern soll.
  8. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 7, wobei die Ansteuerungsschaltung ferner ein Stromglättungsfilter umfasst, das mit einem Ausgang des Spannungsruntersetzwandlers verbunden ist.
  9. Fahrzeugleuchte, umfassend: eine Halbleiter-Lichtquelle mit einer Mehrzahl lichtemittierender Elemente, und die Beleuchtungsschaltung zum Ansteuern der Halbleiter-Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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