JP2004051014A - Led headlamp device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードを光源として用いた車両用LEDヘッドランプを制御する車両用LEDヘッドランプ装置に関するものである。
【0002】
なお、本明細書中においては、LEDチップそのもの、あるいはLEDチップを搭載したパッケージ樹脂またはレンズ系等の光学装置を含むそれら全体を「発光ダイオード」または「LED」と呼ぶこととする。
【0003】
【従来の技術】
発光素子の高輝度化に伴って、自動車のストップランプ等にLEDを光源とした車両用LEDランプが用いられることが多くなってきた。LEDは、スペクトルがシャープで視認性が良い。また、応答速度が速いため、後続車への信号伝達速度が速く、高速走行中、静止距離の短縮に顕著な効果が認められている。さらに、LEDはそれ自体単色光源であるので、白熱電球のように必要色以外の光をフィルターカットする必要もなく、単色光源として高効率であり、省エネルギー化にもつながる。
【0004】
かかる車両用LEDヘッドランプ装置の一例を図4に示す。図4は、従来の車両用LEDヘッドランプ装置の一例を示す回路図である。図4に示されるように、この車両用LEDヘッドランプ装置50は、制御ユニット51と発光ダイオードユニット52から構成されており、発光ダイオードユニット52の8個の発光ダイオード54は互いに並列に接続されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、各発光ダイオード54ごとに電流制限回路(抵抗またはトランジスタ)55が必要であり、発光ダイオード54の数が多くなると電流制限回路55の数も増加して、それ自体の発熱量が無視できなくなる。また、制御ユニット51と発光ダイオードユニット52を接続する配線の数が電源線+並列数と多くなるので、配線の手間がかかりコスト高となる。また、各発光ダイオード54の順方向電圧にばらつきがあると、流れる電流がばらつき、ひいては発光ダイオード54の明るさのばらつきとなってしまう。さらには、電流制限回路55が抵抗である場合、電源電圧が変動すると発光ダイオード54に流れる電流も変化し、明るさが変動する、といった問題点があった。
【0006】
そこで、本発明は、回路の発熱を最小限とし、配線の数を減らし、発光ダイオードの明るさを均一とし、明るさの変動も防ぐことができる車両用LEDヘッドランプ装置の提供を課題とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明にかかる車両用LEDヘッドランプ装置は、光源に発光ダイオードを用いて、該発光ダイオードを複数個直列に接続し、電源電圧から昇圧した電圧を印加して点灯させるものである。
【0008】
通常、自動車のバッテリの電圧は約12Vであって、発光ダイオードの順方向電圧は約2Vである。したがって、LEDを直列に並べて点灯させる場合には、6個が限界であった。そこで、LEDを従来の並列から直列に並べ替えるとともに、バッテリと直列に並べたLEDの間に昇圧回路を設けて電圧を上げ、LEDの個数の増加に対応できるようにした。これによって、電源とLEDユニット間の配線が2本となり、作業性の向上とコスト低減が図れる。また、LEDを直列に並べていることから全LEDに同じ大きさの電流が流れるので、LED間の明るさのばらつきが抑えられ、また電源電圧が変動しても昇圧回路によってLEDに加わる電圧が一定となるように制御されるので明るさの変動も生じることがない。
【0009】
このようにして、複数の発光ダイオードを接続してヘッドランプとして充分な光量が得られるとともに配線の数を減らし、発光ダイオードの明るさを均一とし、明るさの変動も防ぐことができる車両用LEDヘッドランプ装置となる。
【0010】
請求項2の発明にかかる車両用LEDヘッドランプ装置は、請求項1の構成において、前記直列に接続した発光ダイオードを定電流駆動し、かつ可変電圧を印加するものである。
【0011】
この車両用LEDヘッドランプ装置においては、LEDを直列に並べて電源電圧を昇圧して印加するのに加えて、定電流回路を加える等して定電流駆動する。そして、この定電流がLEDの順方向電流に一致するように可変電圧を印加する。これによって、定電流回路等に印加される電圧が少なくなり、この部分における発熱量が小さくなる。発熱が生ずるのは殆どこの部分のみであるため、装置全体としての発熱量も小さくなって効率が向上する。
【0012】
このようにして、回路の発熱を最小限とし、配線の数を減らし、発光ダイオードの明るさを均一とし、明るさの変動も防ぐことができる車両用LEDヘッドランプ装置となる。
【0013】
請求項3の発明にかかる車両用LEDヘッドランプ装置は、請求項2の構成において、前記電源電圧から昇圧する電圧の回路は、定電流回路と該定電流回路の電圧検出回路を有し、前記電源電圧から昇圧した電圧は、前記電圧検出回路によって検出される電圧が前記複数個の発光ダイオードを発光させるに足る可能な限り低い電圧として前記可変電圧を前記複数個の発光ダイオードに印加するものである。
【0014】
この車両用LEDヘッドランプ装置においてはLEDを定電流駆動するための定電流回路と、この定電流回路にかかる電圧を検出する電圧検出回路を有している。そして、電圧検出回路によって検出される電圧が、前記複数個の発光ダイオードを発光させるに足る可能な限り低くなるように可変電圧の大きさを変えて電圧を印加するものである。これによって、定電流回路における発熱量が小さくなって、発熱が生ずるのは殆どこの部分のみであるため、装置全体としての発熱量も小さくなって効率が向上する。
【0015】
このようにして、より確実に回路の発熱を最小限とし、配線の数を減らし、発光ダイオードの明るさを均一とし、明るさの変動も防ぐことができる車両用LEDヘッドランプ装置となる。
【0016】
請求項4にかかる車両用LEDヘッドランプ装置においては直列に接続した発光ダイオードに電流代替回路を形成したものである。
【0017】
この車両用LEDヘッドランプ装置においては、直列接続されたLEDのどれか一つが断線して消灯しても代替回路を通して電流を流すことにより、残りの他のLEDは継続して点灯する。
【0018】
このようにして、発光ダイオードの明るさを均一とし、明るさの変動を防ぐと共に、断線時の一斉消灯を回避することができる車両用LEDヘッドランプ装置となる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施の形態について図1及び図2を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態にかかる車両用LEDヘッドランプ装置の回路の概略を示す回路図である。図2は本発明の実施の形態にかかる車両用LEDヘッドランプ装置のより詳細な回路を示す回路図である。
【0020】
図1に示されるように、本実施の形態の車両用LEDヘッドランプ装置1は、制御ユニット2と発光ダイオードユニット10とから構成されている。このLEDユニット10においては8個のLED9が全て直列に接続されて、その各々のLEDに断線時のための代替回路を有してLEDヘッドランプを構成している。電源3即ち車両のバッテリの電圧は約12Vなので、約2V×8=約16Vを必要とするLEDユニット10には電圧不足である。そこで、制御ユニット2内に昇圧回路4を設けて、約16Vに昇圧した電圧を8個のLED9に印加している。LEDユニット10の先端は定電流回路8に接続されてアースされている。この定電流回路8の近傍には定電流回路8にかかっている電圧を検出する電圧検出回路7が接続されており、電源3から取り込まれた基準電圧5と比較され、アンプ6で増幅されて昇圧制御信号として昇圧回路4に入力される。この昇圧制御信号は、電圧検出回路7で検出された電圧が可能な限り低くなるように昇圧電圧を制御するように出力される。
【0021】
これによって、定電流回路8自身が発生する発熱量を可能な限り低く抑えることができ、回路の効率を上げることができる。また、8個のLED9を全て直列に接続したことによって、全LEDに同じ電流が流れるので明るさのばらつきが抑えられる。また、LED9に加わる電圧(昇圧電圧)も制御されるので、電源電圧が変動してもLED9の明るさの変動が生じない。さらに、制御ユニット2とLEDユニット10の間の配線が2本で済み、作業性が向上し、コストの低減を図ることができる。
【0022】
次に、より詳細な回路の動作について、図2を参照して説明する。昇圧してLED9に印加する昇圧電圧V2を作るための昇圧回路4は、本実施の形態においてはコイルLとトランジスタTrを用いたチョッパ方式によっている。さらに、整流用ダイオードD、平滑用コンデンサCも用いられている。ここで、トランジスタTrは高速でON,OFFを繰り返しており、昇圧電圧V2はトランジスタTrのONとOFFの割合デューティー比を制御することによって変えることができる。デューティー比=トランジスタTrのON時間/(ON時間+OFF時間)であり、デューティー比を大きくすると昇圧電圧V2は上昇し、小さくすると下降する。8個のLED9を流れた電流Iは、抵抗R1へと流れる。この抵抗R1が図1の定電流回路8に相当する。
【0023】
抵抗R1の電圧V1をオペアンプQ1で検出し電圧V3に増幅して、昇圧コントロールICへ入力する。抵抗R2,R3,R4は、オペアンプQ1の増幅率を決めるものである。したがって、オペアンプQ1,抵抗R2,R3,R4が図1の電圧検出回路7を構成している。昇圧コントロールICの中では、入力されたV3と内部の基準電圧5を比較し、両者が絶えず等しくなるように昇圧回路4のトランジスタTrのデューティー比を制御する仕組みとなっている。昇圧コントロールIC内の発振器12はトランジスタTrのON,OFFを繰り返す周期を決めるもので、PWMアンプ13はデューティー比の決定とトランジスタTrを駆動する役割を果たすものである。
【0024】
例えば、バッテリ3の電圧が何らかの原因で低下した場合、まず電圧V2が低下し、同時にLED9に流れる電流Iが少なくなって、抵抗R1の電圧V1も低下する。すると電圧V3も低下するので、昇圧コントロールIC内の基準電圧5と差が生じる。昇圧コントロールIC内ではこの差をなくすために、トランジスタTrのデューティー比を増やす方向に制御が働き、結局電圧V2が上昇して変化する前の値で安定する。
【0025】
この回路では、電圧V1の値を一定にするように制御されるので、LED9に流れる電流Iは、I=V1/R1となり、一定である。つまり、抵抗R1によって定電流回路が形成されていることになる。
【0026】
電圧V1の値を必要以上に大きくしなければ、抵抗R1に発生する熱も抑えられ、無駄な発熱も少なくなる。例えば、従来の回路のようにLEDを8個全て並列に接続し、それぞれの電流制限用に抵抗を使用した場合、抵抗に発生する熱の源となる電力を求めると、電源電圧を12V、LEDの順方向電圧Vfを2V、LEDに流れる電流を0.02Aとして、各抵抗に加わる電圧は12V−2V=10Vとなるから、全抵抗の電力は、
10V×0.02A×8(個)=1.6W
となる。一方、図2の回路において抵抗R1にかかる電力は、電圧V1を1Vとなるように制御し、LEDに流れる電流を同じく0.02Aとすると、
1V×0.02A=0.02W
となって、従来の回路に比べて極めて少なくなる。
【0027】
また、LED9の特性のばらつきで順方向電圧Vfが変わっても、電圧V1は一定でばらつきの分を昇圧電圧V2の変化で吸収する。このことは、LED9の順方向電圧Vfが小さい方にばらついても、抵抗R1の発熱が大きくならないことを意味している。
【0028】
さらに、全体の効率を比較してみると、前者のLEDを8個並列に接続した場合、LEDで消費される電力は、
2V×0.02A×8(個)=0.32W
電源からの入力電力は、制御回路分は少量なので無視すると、
12V×0.02A×8(並列)=1.92W
したがって、効率は、
0.32/1.92×100=16.7(%)
となる。一方、図2の回路においては、LED9で消費される電力は、
2V×0.02A×8(個)=0.32W
抵抗R1で消費される電力は、
1V×0.02A=0.02W
昇圧回路4の効率を70%とすると、電源からの入力電圧は、同じく制御回路分を無視して、
(0.32W+0.02W)/0.7=0.48W
したがって、効率は、
0.32/0.48×100=66.7(%)
となり、従来の回路に比べてはるかに効率が高くなることが分かる。
【0029】
このように、本実施の形態の車両用LEDヘッドランプ装置においては、無駄な発熱が生ずるのを防ぐことができ、LEDの順方向電圧Vfがばらついても昇圧電圧V2の変化で吸収して定電流回路の発熱量が増加するのを防止でき、さらに従来の並列回路に比べてはるかに効率が高くなる。
【0030】
本実施の形態においては、電源電圧を昇圧する方法としてチョッパ方式を用いたが、昇圧の仕方には様々な方式があり、チャージポンプ方式、トランス方式を始めとしてどのような方式を用いても良い。
【0031】
車両用LEDヘッドランプ装置のその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、本実施の形態に限定されるものではない。
【0032】
次に、本発明の第二の実施の形態について図3を参照して説明する。図3は本発明の第二の実施の形態にかかる車両用LEDヘッドランプ装置における各LED9の回路を示す概略図である。
【0033】
図3に示されるように、本実施の形態の車両用LEDヘッドランプ装置1の各LED9は、LED9の両端電圧を分圧する抵抗R5、R6がLED9と並列に置かれている。さらに抵抗R5、R6とLED9と平行に、電流代替回路用のトランジスタTr2と、トランジスタTr2駆動用シャントレギュレータQ2が図のように接続されている。ここで、R5=27kΩ、R6=68kΩ、Q2の基準電圧=2.5Vである。
【0034】
発光ダイオード9が正常に点灯している時、電流は▲1▼の経路でLED9に流れている。LEDの順方向電圧Vfは2.0V、R5にかかる電圧は
V5=2.0×68/(27+68)=1.43V
となっている。このときQ2はVfを基準電圧の2.5Vにしようと作用し、V4を上昇させV4はVfの値とほぼ等しくなる。よって▲3▼の経路のようにTr2はONするためのベース電流が流れないので、Tr2はOFFのままとなり代替路の▲2▼の経路で電流は流れない。
【0035】
一方、発光ダイオード9が断線した時、電流は▲1▼の経路では流れなくなり、電流は▲4▼の経路を流れようとする。R5とR6は抵抗値が大きいのでVfの値が急に大きくなり電源電圧値近くまで上昇しようとする。同時にV5も上昇する。このときQ2はV5を基準電圧の2.5Vに抑えようと作用しV4を低くさせる。するとTr2のベース電流が▲3▼の経路で流れ、Tr2はONとなる。よってTr2により電流の代替路が形成される。
【0036】
このように発光ダイオード9の断線により▲1▼の経路が絶たれても、瞬時に▲2▼の経路にて電流が流れ続け、他の発光ダイオードが継続して点灯する。その後VfはQ2により3.5Vあたりで安定する。
【0037】
この実施例では、断線検出と電流の代替路形成にシャントレギュレータとトランジスタを使ったが、これの他にもサイリスタを使った回路や、トランジスタを組み合わせた回路が考えられ同様の効果が得られる。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明にかかる車両用LEDヘッドランプ装置は、光源に発光ダイオードを用いて、該発光ダイオードを複数個直列に接続し、電源電圧から昇圧した電圧を印加して点灯させるものである。
【0039】
通常、自動車のバッテリの電圧は約12Vであって、発光ダイオードの順方向電圧は約2Vである。したがって、LEDを直列に並べて点灯させる場合には、6個が限界であった。そこで、LEDを従来の並列から直列に並べ替えるとともに、バッテリと直列に並べたLEDの間に昇圧回路を設けて電圧を上げ、LEDの個数の増加に対応できるようにした。これによって、電源とLEDユニット間の配線が2本となり、作業性の向上とコスト低減が図れる。また、LEDを直列に並べていることから全LEDに同じ大きさの電流が流れるので、LED間の明るさのばらつきが抑えられ、また電源電圧が変動しても昇圧回路によってLEDに加わる電圧も制御されるので明るさの変動も生じることがない。
【0040】
このようにして、複数の発光ダイオードを接続してヘッドランプとして充分な光量が得られるとともに、配線の数を減らし、発光ダイオードの明るさを均一とし、明るさの変動も防ぐことができる車両用LEDヘッドランプ装置となる。
【0041】
請求項2の発明にかかる車両用LEDヘッドランプ装置は、請求項1の構成において、前記直列に接続した発光ダイオードを定電流駆動し、かつ可変電圧を印加するものである。
【0042】
この車両用LEDヘッドランプ装置においては、LEDを直列に並べて電源電圧を昇圧して印加するのに加えて、定電流回路を加える等して定電流駆動する。そして、この定電流がLEDの順方向電流に一致するように可変電圧を印加する。これによって、請求項1に記載の効果に加えて、定電流回路等に印加される電圧が少なくなり、この部分における発熱量が小さくなる。発熱が生ずるのは殆どこの部分のみであるため、装置全体としての発熱量も小さくなって効率が向上する。
【0043】
このようにして、回路の発熱を最小限とし、配線の数を減らし、発光ダイオードの明るさを均一とし、明るさの変動も防ぐことができる車両用LEDヘッドランプ装置となる。
【0044】
請求項3の発明にかかる車両用LEDヘッドランプ装置は、請求項2の構成において、前記電源電圧から昇圧する電圧の回路は、定電流回路と該定電流回路の電圧検出回路を有し、前記電源電圧から昇圧した電圧は、前記電圧検出回路によって検出される電圧が前記複数個の発光ダイオードを発光させるに足る可能な限り低い電圧として前記可変電圧を前記複数個の発光ダイオードに印加するものである。
【0045】
請求項2に記載の効果に加えて、この車両用LEDヘッドランプ装置においてはLEDを定電流駆動するための定電流回路と、この定電流回路にかかる電圧を検出する電圧検出回路を有している。そして、電圧検出回路によって検出される電圧が、前記複数個の発光ダイオードを発光させるに足る可能な限り低くなるように可変電圧の大きさを変えて電圧を印加するものである。これによって、定電流回路における発熱量が小さくなって、発熱が生ずるのは殆どこの部分のみであるため、装置全体としての発熱量も小さくなって効率が向上する。
【0046】
このようにして、より確実に回路の発熱を最小限とし、配線の数を減らし、発光ダイオードの明るさを均一とし、明るさの変動も防ぐことができる車両用LEDヘッドランプ装置となる。
【0047】
請求項4にかかる車両用LEDヘッドランプ装置は、請求項1ないし3の構成において、直列に接続した発光ダイオードに電流代替回路を形成したものである。
【0048】
請求項1ないし3に記載の効果に加えて、この車両用LEDヘッドランプ装置においては直列接続されたLEDのどれか一つが断線して消灯しても代替回路を通して電流を流すことにより、残りの他のLEDは継続して点灯する。
【0049】
このようにして、発光ダイオードの明るさを均一とし、明るさの変動を防ぐと共に、断線時の一斉消灯を回避することができる車両用LEDヘッドランプ装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の実施の形態にかかる車両用LEDヘッドランプ装置の回路の概略を示す回路図である。
【図2】図2は本発明の実施の形態にかかる車両用LEDヘッドランプ装置のより詳細な回路を示す回路図である。
【図3】図3はLED断線時における代替路を示す回路図である。
【図4】図4は、従来の車両用LEDヘッドランプ装置の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 車両用LEDヘッドランプ装置
9 発光ダイオード(LED)
20 電流代替回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle LED headlamp device for controlling a vehicle LED headlamp using a light emitting diode as a light source.
[0002]
In the present specification, the LED chip itself, or the entirety thereof including an optical device such as a package resin or a lens system on which the LED chip is mounted is referred to as a “light emitting diode” or “LED”.
[0003]
[Prior art]
With the increase in brightness of light emitting elements, vehicle LED lamps using LEDs as light sources have been increasingly used as stop lamps of automobiles and the like. The LED has a sharp spectrum and good visibility. In addition, since the response speed is high, the signal transmission speed to the following vehicle is high, and a remarkable effect in reducing the stationary distance during high-speed running has been recognized. Furthermore, since the LED itself is a monochromatic light source, there is no need to filter light other than the required color as in an incandescent light bulb, so that the monochromatic light source is highly efficient and leads to energy saving.
[0004]
FIG. 4 shows an example of such a vehicle LED headlamp device. FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a conventional vehicle LED headlamp device. As shown in FIG. 4, the vehicle
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, a current limiting circuit (resistor or transistor) 55 is required for each
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicle LED headlamp device capable of minimizing heat generation of a circuit, reducing the number of wirings, making the brightness of a light emitting diode uniform, and preventing a change in brightness. Things.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an LED headlamp device for a vehicle, wherein a plurality of light emitting diodes are connected in series using a light emitting diode as a light source, and a voltage boosted from a power supply voltage is applied to light the light emitting diode.
[0008]
Typically, the voltage of a vehicle battery is about 12V and the forward voltage of a light emitting diode is about 2V. Therefore, when arranging LEDs in series and lighting them, the limit is six. In view of this, the LEDs are rearranged in series from the conventional parallel, and a booster circuit is provided between the LEDs arranged in series with the battery to increase the voltage so that the number of LEDs can be increased. As a result, the number of wires between the power supply and the LED unit becomes two, and workability can be improved and cost can be reduced. Also, since the LEDs are arranged in series, a current of the same magnitude flows through all the LEDs, so that variations in brightness between the LEDs are suppressed, and even when the power supply voltage fluctuates, the voltage applied to the LEDs by the booster circuit is constant. Since the brightness is controlled so that the brightness does not fluctuate.
[0009]
In this manner, a plurality of light emitting diodes are connected to provide a sufficient amount of light as a headlamp, the number of wirings is reduced, the brightness of the light emitting diodes is made uniform, and the fluctuation of the brightness can be prevented. It becomes a headlamp device.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the vehicle LED headlamp apparatus according to the first aspect, the light emitting diodes connected in series are driven at a constant current and a variable voltage is applied.
[0011]
In this vehicle LED headlamp apparatus, in addition to arranging LEDs in series and applying a boosted power supply voltage, a constant current drive is performed by adding a constant current circuit or the like. Then, a variable voltage is applied so that the constant current matches the forward current of the LED. As a result, the voltage applied to the constant current circuit or the like decreases, and the amount of heat generated in this portion decreases. Since heat is generated almost only in this portion, the amount of heat generated in the entire apparatus is reduced and the efficiency is improved.
[0012]
In this way, a vehicle LED headlamp device capable of minimizing the heat generation of the circuit, reducing the number of wirings, making the brightness of the light emitting diodes uniform, and preventing the brightness from fluctuating.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the vehicle LED headlamp device according to the second aspect, the circuit for increasing the voltage from the power supply voltage includes a constant current circuit and a voltage detection circuit of the constant current circuit. The voltage boosted from the power supply voltage is such that the variable voltage is applied to the plurality of light emitting diodes as the voltage detected by the voltage detection circuit is as low as possible enough to cause the plurality of light emitting diodes to emit light. is there.
[0014]
This LED headlamp device for a vehicle has a constant current circuit for driving the LED at a constant current, and a voltage detection circuit for detecting a voltage applied to the constant current circuit. Then, the voltage is applied by changing the magnitude of the variable voltage so that the voltage detected by the voltage detection circuit is as low as possible to cause the plurality of light emitting diodes to emit light. As a result, the amount of heat generated in the constant current circuit is reduced, and heat is generated almost only in this portion. Therefore, the amount of heat generated in the entire apparatus is also reduced, and the efficiency is improved.
[0015]
In this way, the vehicle LED headlamp device can more reliably minimize the heat generation of the circuit, reduce the number of wirings, make the brightness of the light emitting diodes uniform, and prevent the brightness from fluctuating.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an LED headlamp device for a vehicle, wherein a light emitting diode connected in series is provided with a current alternative circuit.
[0017]
In this vehicle LED headlamp device, even if one of the LEDs connected in series is disconnected and turned off, the current flows through the alternative circuit, and the other LEDs continue to light.
[0018]
In this way, the LED headlamp device for a vehicle can make the brightness of the light emitting diode uniform, prevent the brightness from fluctuating, and avoid simultaneous turning off at the time of disconnection.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing a circuit of a vehicle LED headlamp device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing a more detailed circuit of the LED headlamp device for a vehicle according to the embodiment of the present invention.
[0020]
As shown in FIG. 1, a vehicle
[0021]
Thus, the amount of heat generated by the constant current circuit 8 itself can be suppressed as low as possible, and the efficiency of the circuit can be increased. In addition, since all the eight
[0022]
Next, a more detailed operation of the circuit will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the booster circuit 4 for generating a boosted voltage V2 to be boosted and applied to the
[0023]
The voltage V1 of the resistor R1 is detected by the operational amplifier Q1, amplified to a voltage V3, and input to the boost control IC. The resistors R2, R3, and R4 determine the amplification factor of the operational amplifier Q1. Therefore, the operational amplifier Q1 and the resistors R2, R3, and R4 constitute the voltage detection circuit 7 in FIG. In the step-up control IC, the input V3 is compared with the
[0024]
For example, when the voltage of the
[0025]
In this circuit, since the value of the voltage V1 is controlled to be constant, the current I flowing through the
[0026]
Unless the value of the voltage V1 is made unnecessarily large, the heat generated in the resistor R1 is suppressed, and unnecessary heat generation is reduced. For example, when all eight LEDs are connected in parallel as in a conventional circuit, and resistors are used for limiting the current of each of the LEDs, when the power as a source of heat generated in the resistors is obtained, the power supply voltage is 12 V Assuming that the forward voltage Vf is 2 V and the current flowing through the LED is 0.02 A, the voltage applied to each resistor is 12 V−2 V = 10 V.
10V x 0.02A x 8 (pieces) = 1.6W
It becomes. On the other hand, in the circuit of FIG. 2, the power applied to the resistor R1 is controlled such that the voltage V1 is 1 V and the current flowing through the LED is also 0.02 A.
1V × 0.02A = 0.02W
Therefore, the number is extremely reduced as compared with the conventional circuit.
[0027]
Further, even if the forward voltage Vf changes due to variations in the characteristics of the
[0028]
Furthermore, comparing the overall efficiency, when the former eight LEDs are connected in parallel, the power consumed by the LEDs is:
2V x 0.02A x 8 (pieces) = 0.32W
If the input power from the power supply is ignored because the control circuit is small,
12V x 0.02A x 8 (parallel) = 1.92W
Therefore, the efficiency is
0.32 / 1.92 × 100 = 16.7 (%)
It becomes. On the other hand, in the circuit of FIG.
2V x 0.02A x 8 (pieces) = 0.32W
The power consumed by the resistor R1 is
1V × 0.02A = 0.02W
Assuming that the efficiency of the booster circuit 4 is 70%, the input voltage from the power supply also ignores the control circuit,
(0.32W + 0.02W) /0.7=0.48W
Therefore, the efficiency is
0.32 / 0.48 × 100 = 66.7 (%)
It can be seen that the efficiency is much higher than that of the conventional circuit.
[0029]
As described above, in the vehicle LED headlamp apparatus according to the present embodiment, it is possible to prevent unnecessary heat generation, and even if the forward voltage Vf of the LED varies, it is absorbed by the change in the boosted voltage V2 and is fixed. The heat generation of the current circuit can be prevented from increasing, and the efficiency is much higher than that of the conventional parallel circuit.
[0030]
In the present embodiment, the chopper method is used as a method of boosting the power supply voltage, but there are various methods of boosting, and any method such as a charge pump method and a transformer method may be used. .
[0031]
The configuration, shape, quantity, material, size, connection relationship, and the like of other portions of the vehicle LED headlamp device are not limited to the present embodiment.
[0032]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing a circuit of each
[0033]
As shown in FIG. 3, in each
[0034]
When the
It has become. At this time, Q2 acts to set Vf to the reference voltage of 2.5 V, and raises V4 so that V4 becomes substantially equal to the value of Vf. Accordingly, the base current for turning on Tr2 does not flow as in the path of (3), and Tr2 remains OFF, and no current flows in the path of (2) of the alternative path.
[0035]
On the other hand, when the
[0036]
Thus, even if the path of (1) is cut off due to the disconnection of the
[0037]
In this embodiment, the shunt regulator and the transistor are used for disconnection detection and the formation of an alternative path for current. However, a circuit using a thyristor or a circuit combining transistors may be used, and similar effects can be obtained.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, the LED headlamp device for a vehicle according to the first aspect of the present invention uses a light emitting diode as a light source, connects a plurality of the light emitting diodes in series, and applies a voltage boosted from a power supply voltage. It is to light up.
[0039]
Typically, the voltage of a vehicle battery is about 12V and the forward voltage of a light emitting diode is about 2V. Therefore, when arranging LEDs in series and lighting them, the limit is six. In view of this, the LEDs are rearranged in series from the conventional parallel, and a booster circuit is provided between the LEDs arranged in series with the battery to increase the voltage so that the number of LEDs can be increased. As a result, the number of wires between the power supply and the LED unit becomes two, and workability can be improved and cost can be reduced. In addition, since LEDs are arranged in series, the same amount of current flows through all LEDs, which reduces variations in brightness between LEDs and controls the voltage applied to LEDs by a booster circuit even if the power supply voltage fluctuates. Therefore, the brightness does not fluctuate.
[0040]
In this way, a sufficient amount of light can be obtained as a headlamp by connecting a plurality of light emitting diodes, the number of wirings can be reduced, the brightness of the light emitting diodes can be made uniform, and fluctuations in brightness can be prevented. It becomes an LED headlamp device.
[0041]
According to a second aspect of the present invention, in the vehicle LED headlamp apparatus according to the first aspect, the light emitting diodes connected in series are driven at a constant current and a variable voltage is applied.
[0042]
In this vehicle LED headlamp apparatus, in addition to arranging LEDs in series and applying a boosted power supply voltage, a constant current drive is performed by adding a constant current circuit or the like. Then, a variable voltage is applied so that the constant current matches the forward current of the LED. As a result, in addition to the effect of the first aspect, the voltage applied to the constant current circuit and the like is reduced, and the amount of heat generated in this portion is reduced. Since heat is generated almost only in this portion, the amount of heat generated in the entire apparatus is reduced and the efficiency is improved.
[0043]
In this way, a vehicle LED headlamp device capable of minimizing the heat generation of the circuit, reducing the number of wirings, making the brightness of the light emitting diodes uniform, and preventing the brightness from fluctuating.
[0044]
According to a third aspect of the present invention, in the vehicle LED headlamp device according to the second aspect, the circuit for increasing the voltage from the power supply voltage includes a constant current circuit and a voltage detection circuit of the constant current circuit. The voltage boosted from the power supply voltage is such that the variable voltage is applied to the plurality of light emitting diodes as the voltage detected by the voltage detection circuit is as low as possible enough to cause the plurality of light emitting diodes to emit light. is there.
[0045]
In addition to the effects described in claim 2, the vehicle LED headlamp device includes a constant current circuit for driving the LED with a constant current, and a voltage detection circuit for detecting a voltage applied to the constant current circuit. I have. Then, the voltage is applied by changing the magnitude of the variable voltage so that the voltage detected by the voltage detection circuit is as low as possible to cause the plurality of light emitting diodes to emit light. As a result, the amount of heat generated in the constant current circuit is reduced, and heat is generated almost only in this portion. Therefore, the amount of heat generated in the entire apparatus is also reduced, and the efficiency is improved.
[0046]
In this way, the vehicle LED headlamp device can more reliably minimize the heat generation of the circuit, reduce the number of wirings, make the brightness of the light emitting diodes uniform, and prevent the brightness from fluctuating.
[0047]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an LED headlamp device for a vehicle according to the first to third aspects, wherein a current replacement circuit is formed in the light emitting diodes connected in series.
[0048]
In addition to the effects described in
[0049]
In this way, the LED headlamp device for a vehicle can make the brightness of the light emitting diode uniform, prevent the brightness from fluctuating, and avoid simultaneous turning off at the time of disconnection.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing a circuit of a vehicle LED headlamp device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a more detailed circuit of the LED headlamp device for a vehicle according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram showing an alternative route when an LED is disconnected.
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a conventional vehicle LED headlamp device.
[Explanation of symbols]
1 LED headlamp device for
20 Current replacement circuit
Claims (4)
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