JP2006111265A - 車両照明装置と車両照明装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】広い輝度範囲に対してＬＥＤの輝度調整を非常に細かにできるようにする。
【解決手段】際光制御機器（１）は、少なくとも一つの発光ダイオード（３）と接続され、光制御機器では、パルス幅変調タイミングパルス信号（ＰＷＭ）が生成可能であり、少なくとも一つの発光ダイオード（３）に送ることが可能である。光制御機器と少なくとも一つの発光ダイオードの間に設けられた回路を用いて、制御信号（Ｓ）に従い、異なる抵抗（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）を介して、パルス幅変調タイミングパルス信号（ＰＷＭ）が少なくとも一つの発光ダイオード（３）に供給可能であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、少なくとも一つの発光ダイオードと光制御機器を有し、その際光制御機器は、少なくとも一つの発光ダイオードと接続され、この光制御器では、パルス幅変調タイミングパルス信号を生成可能であり、これらの信号を少なくとも一つの発光ダイオードに送ることが可能である車両照明装置に関する。更に、この発明は、少なくとも一つの発光ダイオードと光制御機器を有する車両照明装置の制御方法に関する。

車両の照明器において、光源として、発光ダイオードが益々使用されてきている。特に、自動車の車外照明の分野では、発光ダイオードの重要性が、いよいよ増してきている。これらの光源は、従来の白熱電球と比べて、より長い耐用年数とより大きな電力効率を持つという利点を有する。

発光ダイオードは、例えば、一つの領域又は複数の領域に配置される。この方法により、様々な光機能を実現することができる。その輝度に関して相違する光機能が有る、即ち、光機能は、各光機能において放出される光束が異なる。この方法により、各光機能において、異なる光束を放出することによって、同一の発光ダイオード又は同一の発光ダイオード領域が、二つ以上の光機能を実現することが可能である。

発光ダイオードは、従来パルス幅が変調可能であるタイミングパルス信号によって制御される。この場合、発光ダイオードの光束、即ち、輝度は、タイミングパルス信号のデューティサイクルによって変化する、即ち、動作フェーズと非動作フェーズの比率によって変化する。

特許文献１から、光源として、その輝度が調節可能である発光ダイオードを有する、自動車に関する照明装置が周知である。輝度の調節は、デューティサイクル（パルス休止率）を変化させることによって行われている。同様に、特許文献２から、発光ダイオードの輝度をパルス休止率によって制御する、自動車の照明手段の制御方法とその方法を実施するための装置が周知である。

従来のパルス幅変調タイミングパルス信号のデューティサイクルによる発光ダイオードの制御では、特に小さい輝度において、輝度変化の分解能が低すぎるということが欠点である。タイミングパルス信号のデューティサイクルは、通常少なくとも１％のステップ幅で１％から１００％まで変化させることが可能である。発光ダイオードが、単に二つの異なる光機能を異なった輝度で実現するのではなく、一つ以上の光機能の輝度をそれぞれ非常に細かい分解能で変化させる必要がある場合、このような発光ダイオードに関する周知の制御機器のステップ幅では十分ではない。
ドイツ特許明細書第１００２７４７８Ａ１号 ドイツ特許明細書第１９９４５５４６Ａ１号

以上により、この発明の課題は、広い輝度範囲に対して、少なくとも部分的な範囲において、発光ダイオードの輝度の非常に小さい変化を起こすことが可能である、初めに述べた種類の車両照明装置及び車両照明装置の制御方法を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を持つ車両照明装置又は請求項８の特徴を持つ方法によって解決される。有利な実施構成及び改善構成は、従属請求項の特徴から明らかとなる。

この発明による車両照明装置は、光制御機器と少なくとも一つの発光ダイオードの間に回路を配置して、この回路を用いて、制御信号に従い、異なる抵抗を介して、パルス幅変調タイミングパルス信号を少なくとも一つの発光ダイオードに供給可能であることによって特徴付けられる。この発明による照明装置の利点は、異なる抵抗値を選定することによって、発光ダイオードに関する任意の輝度特性曲線が実現可能であり、この特性曲線では、異なる輝度範囲に対して、異なる分解能が設定可能である。このことは、例えば、小さい輝度値では、非常に細かい分解能、即ち、特性曲線の小さい上り勾配が実現可能であり、より大きな輝度では、より粗い分解能を選定可能であり、その結果制御可能な輝度範囲全体を、従来の制御と比べて、変わりなく、比較的広いままとすることが可能であるとの利点を有する。

この発明による車両照明装置の有利な実施形態では、制御信号は、少なくとも一つの発光ダイオードの輝度範囲を規定する。

別の有利な実施形態では、この回路には、異なる抵抗が配備されて、これらの抵抗は、異なる輝度範囲に割り当てられている。更に、これらの抵抗には、それぞれリレー又はパワーエレクトロニクス素子を用いて、開閉することが可能であるスイッチが割り当てられている。この場合、これらのスイッチは、スイッチを閉じた場合、各スイッチに割り当てられた抵抗を介して、パルス変調タイミングパルス信号が、少なくとも一つの発光ダイオードに供給可能である形で配置されている。この場合、この発明による車両照明装置の有利な実施形態では、この抵抗回路によって実現される、少なくとも一つの発光ダイオードの輝度特性曲線全体は、（対数関数又は）指数関数に近似している。この実施形態は、輝度の変化を人間の目の知覚に、より良好に適合させることが可能であるとの利点を有する。人間の目の感度は、即ち、線形的ではなく、ほぼ対数的である。

この発明による車両照明装置の有利な実施形態では、この回路は、より小さいデューティサイクルのタイミングパルス信号が、より大きな抵抗を介して、少なくとも一つの発光ダイオードに供給され、より大きいデューティサイクルのタイミングパルス信号が、より小さい抵抗を介して、少なくとも一つの発光ダイオードに供給される形で構成される。こうすることによって、光制御機器において、パルス変調タイミングパルス信号のデューティサイクルが、その範囲全体に渡って、固定のステップ幅でしか変化させることができない場合でも、発光ダイオードの輝度特性曲線を、小さい輝度において、より平坦にして、その結果この範囲における分解能が、より大きい輝度の場合よりも細かくすることが実現される。それとともに、大きな輝度において、より粗い分解能を甘受している。そのため、この発明による車両照明装置では、有利には、パルス変調タイミングパルス信号のデューティサイクルを固定のステップ幅で線形的に変化させることが可能である光制御機器を使用することができる。従って、この発明による車両照明装置では、従来の光制御機器を使用することが可能となり、それによって、コストが節約される。即ち、必要なことは、この回路を光制御機器と発光ダイオードの間に配備するだけである。

ＰＷＭ制御機器の特性によって制限される段階数の実現可能なＰＷＭを複数の異なる抵抗の中のそれぞれ一つを介して通すことを可能とすることによって、接続される照明器の実現可能な全体的な輝度段階を大幅に増やすことができる。従って、本来の数の「ＰＷＭ段階」と抵抗の中のそれぞれ一つの選定とを組み合わせることによって、制御機器は、非常に多くの「調光段階」が提供可能となる。このことにより、一方では、全くの暗さから全くの明るさまでの非常に広い制御範囲が実現可能となり、他方では、これらの「段階」間における最低限の輝度の相違が、「調光」時に輝度の跳躍として煩わしく感じないほど十分に小さくなる。

この発明による車両照明装置の制御方法では、光制御機器が、パルス幅変調タイミングパルス信号を生成して、その信号を回路に送る。この回路は、制御信号を受けて、この制御信号に従い、異なる抵抗を介して、パルス幅変調タイミングパルス信号を少なくとも一つの発光ダイオードに供給する。この方法により、有利には、制御信号に従って、各輝度範囲に対して、輝度の分解能を任意に適合させることができ、その際更に、そのデューティサイクルを所定の決まったステップ幅でのみ変化させることが可能である、従来のパルス幅変調タイミングパルス信号を使用することができる。

この方法の有利な実施形態では、目標とする輝度が、光制御機器に送られ、光制御機器は、この目標とする輝度に従って、パルス幅変調タイミングパルス信号のデューティサイクルを生成する。更に、有利には、制御信号は、少なくとも一つの発光ダイオードの目標とする輝度が、どの輝度範囲に有るのかを示す。この場合、各輝度範囲は、回路に配備された抵抗に対応し、その際抵抗の大きさは相異なる。従って、パルス幅変調タイミングパルス信号のデューティサイクルを固定のステップ幅で線形的に変化させることが可能となり、その際このデューティサイクルは、目標とする輝度に従って調節される。制御信号は、どの抵抗パスを介して、発光ダイオードにタイミングパルス信号を供給するのかを規定し、その結果輝度特性曲線、即ち、特に固定的に規定されたステップ幅の間における輝度の変化を、抵抗を介して任意に調節することが可能となる。

この発明による方法の有利な実施構成では、より小さいデューティサイクルのタイミングパルス信号は、より大きな抵抗を介して、少なくとも一つの発光ダイオードに供給されるとともに、より大きなデューティサイクルのタイミングパルス信号は、より小さい抵抗を介して、少なくとも一つの発光ダイオードに供給される。これにより、低い輝度において、発光ダイオードのより平坦な輝度特性曲線が得られ、その結果この輝度範囲において、より細かい分解能が実現可能となる。

この発明による方法の有利な改善構成では、目標とする輝度は、自動車の周囲条件に依存する。こうすることによって、例えば、昼間と夜間で異なる輝度となるので、特に車両における後方に対する光信号の視認性を改善することができる。

この照明装置を、例えば、自動車の車内照明ユニット又は車外照明ユニットとすることができる。ヘッドライト、方向指示器、車両の後部のテールライトとブレーキライト、後退灯、昼間走行用ライト、フォグランプ、車両の側方点滅灯又は適応照明機能とすることができる。

ここで、図面と関連して、実施例にもとづき、この発明を説明する。

この照明装置は、一つの発光ダイオード３又は多数の発光ダイオードから成る領域を有する。発光ダイオード３は、周知の光制御機器１によって制御される。この光制御機器１は、車両用バス５を介して、目標とする輝度に関する値を受け取る。その値から、この光制御機器は、目標とする輝度の値に対応するデューティサイクルで、パルス幅変調タイミングパルス信号を生成する。この場合、光制御機器１は、図２に図示された照明機器の輝度特性曲線を考慮することができる。パルス幅変調タイミングパルス信号ＰＷＭは、回路２に送られる。更に、回路２には、制御信号Ｓが送られる。また、図示した実施例では、この制御信号Ｓは、光制御機器１から送られている。

回路２には、発光ダイオード３に対して、並列の異なる前置抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が配備されている。各前置抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３には、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３が割り当てられている。制御器４は、これらのスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３の中のそれぞれ一つを閉じることが可能である。抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、それぞれそのスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３を介して、一方において発光ダイオードと、他方において光制御機器１からのタイミングパルス信号に関する回路２の入力と接続される。従って、制御器４が、例えばスイッチＳ１を閉じた場合、タイミングパルス信号が、抵抗Ｒ１を介して、発光ダイオード３に供給される。この他、タイミングパルス信号は、スイッチＳ２が閉じられた場合、抵抗Ｒ２を介して、そしてＳ３が閉じられた場合、それに対応して、抵抗Ｒ３を介して、発光ダイオード３に供給される。

制御器４は、バス５に対するインタフェースを有するマイクロコントローラであり、そのインタフェースを介して、制御信号Ｓが供給される。更に、制御器４には、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３となる、リレー、又は、例えば電力半導体を有するパワーエレクトロニクス素子が配備されている。抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３には、それぞれ輝度範囲Ａ，Ｂ，Ｃ（図２を参照）が割り当てられている。制御信号Ｓが、目標とする輝度値である場合、制御器４は、目標とする輝度値が、どの輝度範囲Ａ，Ｂ，Ｃにあるのかを算出する。目標とする輝度値が、範囲Ａ内にある場合、制御器４は、スイッチＳ１を閉じ、目標とする輝度値が、輝度範囲Ｂ内にある場合、制御器４は、スイッチＳ２を閉じ、目標とする輝度値が、輝度範囲Ｃ内にある場合、制御器４は、スイッチＳ３を閉じる。この方法により、図２に図示した輝度特性曲線を実現することができる。

回路２において、単に三つの抵抗ではなく、より多くの数の抵抗を使用した場合、人間の目の対数的な感度を考慮した、指数関数の特性曲線に近似させることが可能である。図２に図示した特性曲線では、輝度範囲Ａにおいて、輝度範囲Ｂ又はＣにおいてよりも小さく、非常に多くのステップで、発光ダイオード３の輝度を変化させることが可能であることが特徴的である。周知の光制御器１によって生成される、パルス幅変調タイミングパルス信号ＰＷＭのデューティサイクルは、即ち、例えば１％の固定のステップ幅で単に線形的に変化させることができる。しかし、この発明による車両照明装置によって生成される輝度特性曲線の場合、一定の輝度変化に対して、輝度範囲Ａでは、輝度範囲Ｂ及びＣにおいてよりも非常に多くのステップを提供可能である。この他、より高い輝度では、単により粗い分解能を選定しているので、提供可能な全体の輝度範囲は、十分に広い。このような特性曲線は、特に自動車の後方に対する光信号に関して有利である。

この発明による車両照明装置の実施例の模式図 図１で図示した実施例による照明装置の発光ダイオードの輝度特性曲線

符号の説明

１ 光制御機器
２ 回路
３ 発光ダイオード
４ 制御器
５ 車両用バス
Ｓ 制御信号
ＰＷＭ パルス幅変調タイミングパルス信号
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 異なる値の抵抗
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ スイッチ

Claims (13)

1. 少なくとも一つの発光ダイオード（３）と光制御機器（１）を有する車両照明装置であって、その際光制御機器（１）は、少なくとも一つの発光ダイオード（３）と接続され、光制御機器（１）では、パルス幅変調タイミングパルス信号（ＰＷＭ）が生成可能であり、この信号は、少なくとも一つの発光ダイオード（３）に送ることが可能である車両照明装置において、
   光制御機器（１）と少なくとも一つの発光ダイオード（３）の間に、回路（２）を配置し、この回路を用いて、制御信号（Ｓ）に従い、異なる抵抗（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）を介して、パルス幅変調タイミングパルス信号（ＰＷＭ）が少なくとも一つの発光ダイオード（３）に供給可能であることを特徴とする車両照明装置。
2. 制御信号（Ｓ）が、少なくとも一つの発光ダイオード（３）の輝度範囲を規定することを特徴とする請求項１に記載の車両照明装置。
3. 制御器（２）には、異なる抵抗（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）が配置されていることと、
   抵抗（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）は、異なる輝度範囲（Ａ，Ｂ，Ｃ）に割り当てられていることと、
   抵抗（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）は、それぞれスイッチ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）に割り当てられており、これらのスイッチは、リレー又はパワーエレクトロニクス素子を用いて開閉可能であることと、
   スイッチ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）は、スイッチを閉じた場合、各スイッチに割り当てられた抵抗を介して、パルス幅変調タイミングパルス信号（ＰＷＭ）が少なくとも一つの発光ダイオード（３）に供給可能である形で配置されていることと、
   を特徴とする請求項２に記載の車両照明装置。
4. 当該の抵抗回路によって生成される、少なくとも一つの発光ダイオード（３）の輝度特性曲線が、指数関数に近似することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の車両照明装置。
5. 回路（２）は、より小さいデューティサイクルのタイミングパルス信号が、より大きな抵抗を介して、少なくとも一つの発光ダイオード（３）に供給されるとともに、より大きいデューティサイクルのタイミングパルス信号が、より小さい抵抗を介して、少なくとも一つの発光ダイオード（３）に供給される形で構成されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の車両照明装置。
6. 回路（２）は、車両用バス（５）と接続されており、このバスを介して、制御信号（Ｓ）を送ることが可能であることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の車両照明装置。
7. 光制御機器（１）は、パルス幅変調タイミングパルス信号（ＰＷＭ）のデューティサイクルを固定のステップ幅で線形的に変化させることが可能であることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の車両照明装置。
8. 少なくとも一つの発光ダイオード（３）と光制御機器（１）を有する車両照明装置の制御方法であって、光制御機器（１）は、パルス幅変調タイミングパルス信号（ＰＷＭ）を生成して、回路（２）に送り、回路（２）は、制御信号（Ｓ）を受けて、この制御信号（Ｓ）に従い、異なる抵抗（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）を介して、パルス幅変調タイミングパルス信号（ＰＷＭ）を少なくとも一つの発光ダイオード（３）に供給する方法。
9. 光制御機器（１）には、目標とする輝度が送られることと、
   光制御機器（１）は、この目標とする輝度に従い、パルス幅変調タイミングパルス信号（ＰＷＭ）のデューティサイクルと制御信号（Ｓ）を生成することを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 制御信号（Ｓ）は、少なくとも一つの発光ダイオード（３）の目標とする輝度が、どの輝度範囲（Ａ，Ｂ，Ｃ）にあるのかを示すことと、
    各輝度範囲（Ａ，Ｂ，Ｃ）は、回路（２）に配備された抵抗（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）に対応しており、その際抵抗（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）の大きさが相異なることと、
    を特徴とする請求項８又は９に記載の方法。
11. 光制御機器（１）は、パルス幅変調タイミングパルス信号（ＰＷＭ）のデューティサイクルを固定のステップ幅で線形的に変化させることを特徴とする請求項８から１０までのいずれか一つに記載の方法。
12. より小さいデューティサイクルのタイミングパルス信号は、より大きな抵抗を介して、少なくとも一つの発光ダイオード（３）に供給されるとともに、より大きいデューティサイクルのタイミングパルス信号は、より小さい抵抗を介して、少なくとも一つの発光ダイオード（３）に供給されることを特徴とする請求項８から１１までのいずれか一つに記載の方法。
13. 当該の目標とする輝度が、車両の周囲条件に依存することを特徴とする請求項８から１２までのいずれか一つに記載の方法。

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