JP2006248509A - 車両用灯具システム - Google Patents

Abstract

【課題】 １本の信号線でランプと判定回路とを接続し、異常となった発光素子の数やランプ内における異常素子を判定することが可能な車両用灯具システムを提供する。
【解決手段】 複数の発光素子２１を並列接続した発光部２０と、各発光素子の断線を検出する断線検出回路２２とを備えるランプＴＬと、断線検出回路に１本の信号線ＳＬで接続され、発光素子の異常を判定するための判定回路５とを備える。断線検出回路２２は断線を検出した発光素子に対応する電位を信号線ＳＬに出力し、判定回路５は当該信号線ＳＬの電位に基づいて異常な発光素子を判定する。断線が生じた発光素子の個数やランプ内での配設位置によって信号線に出力される電位が変化されるので、判定回路５は異常な発光素子の個数やランプ内での配設位置を判定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は複数の発光素子を光源とするランプに関し、特に発光素子の発光を制御するためのコントロールユニットを備える車両用灯具システムに関するものである。

近年の車両用のランプでは、電球よりも低消費電力で寿命の長い発光ダイオード等の発光素子を光源とするものが実用化されている。このようなランプでは発光素子の発光量は電球に比較して小さいため複数個の発光素子で光源を構成しており、例えば図８に示すように、ランプＬＰでは所定数の発光ダイオード２１を直列接続した複数の発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を構成し、複数の発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を電源端子ＴＶと接地端子ＴＧに対して並列接続して発光する構成がとられている。このように多数個の発光ダイオードを光源とするランプでは一部の発光ダイオードが断線等の異常により発光しない場合でも他の発光素子の発光によりランプに要求されている配光規格を満足することは可能であるが、異常となる発光ダイオードの数が増えたときには当該配光規格を満足しなくなる。発光ダイオードの異常、特に発光ダイオードの断線を検出するための断線検出回路を備える必要がある。

発光ダイオードの断線を検出する技術として、図１２に示す技術では、複数の発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のそれぞれの断線を検出するための断線検出回路２２Ａを設けており、この断線検出回路２２Ａにおいては断線を検出したときに生じる電位変化を利用している。すなわち、断線検出回路２２Ａは各発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のそれぞれの段線を検出する断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を備えており、各断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３では、発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に直列に接続した負荷抵抗ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３の両端電圧をベース抵抗ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ３を入力とてオン・オフ動作するトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３を設け、このトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のコレクタ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３により生じるコレクタ電圧を信号線ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３を介してそれぞれコントロルユニットＣＮＴの判定回路５Ａに出力している。この例では３つの発光ダイオード列Ｌに対して３つの断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を設けているので、各断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３のそれぞれを信号線ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３を介して判定回路５Ａに接続している。判定回路５Ａでは、発光ダイオード列に断線が生じてトランジスタがオフしたときのコレクタ電圧を信号線ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３を通して認識し、この認識したコレクタ電圧を判定基準電圧と比較することで発光ダイオード列の断線、すなわち異常を判定している。

この技術では、判定回路５Ａでは電圧変化が生じた信号線を認識することで、当該信号線に接続されている断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３における異常、すなわち発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の断線を判定することができる。また、異常となった断線検出部に対応する発光ダイオード列を認識することで、ランプ内において異常が生じている発光ダイオード列の個数やランプ内における発光ダイオード列の配設位置を認識でき、ランプが所定の配光規格を満足しているか否かを的確に判定することが可能である。しかしながら、この技術では複数の発光ダイオード列及び断線検出部に対して信号線を１対１で対応させなければならないため、発光ダイオード列の数だけ信号線の本数が必要になり、判定回路とランプとを接続する配線数が増えてしまうという問題がある。特に、自動車の左右の各ランプをそれぞれ判定回路に接続した場合には、配線数が２倍の本数だけ必要になり、ランプと判定回路とを接続するワイヤ数が増えて重量やコストが増大し、コネクタが大型他、高重量化するという問題が生じる。

これに対し、特許文献１では、発光ダイオード列の断線を検出するための断線検出回路の構成として、複数の発光ダイオード列にそれぞれ設けた断線検出部を１本の信号線に共通接続してコントロールユニットの判定回路に接続を行なう構成を採用している。特許文献１では、この信号線の電位の変化を判定回路で認識することで発光ダイオード列における異常を判定することができ、そのためランプとコントロールユニットを接続する信号線は１本でよく、小型化、軽量化、低コスト化を図る上で有効なものとなっている。
特開２００４−１２２９１３号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、複数の発光ダイオード列にそれぞれ設けた複数の断線検出部を１本の信号線に共通接続しているため、異常が生じた発光ダイオード列を識別することができないという問題がある。すなわち、特許文献１の技術では、信号線の電位の変化からいずれかの発光ダイオード列に異常が生じたことを判定することはできるが、１つの発光ダイオード列に異常が生じた場合でも複数の発光ダイオード列に異常が生じた場合でも、信号線の電位の変化は一定であり、これらの異常を識別することはできない。また、複数の発光ダイオード列のいずれに異常が生じた場合でも信号線の電位の変化は同じであるため、ランプ内のいずれの箇所に配設されている発光ダイオード列に異常が生じたものかを判定することもできない。そのため、異常を判定したときにランプが配光規格を満たして正常に機能する範囲での異常なのかあるいは配光規格を満たさない状態での異常なのかを判定することができず、ランプに設けた断線検出回路を有効に利用することができないという問題がある。

本発明の目的は、ランプと判定回路とを１本の信号線で接続し、異常となった発光素子の数を判定することが可能な車両用灯具を提供するものである。特に、１つ或いは２つの発光素子に異常が生じたことを高精度に判定することを可能にする。また、本発明は異常となった発光素子のランプ内における配設位置を判定することが可能な車両用灯具システムを提供するものである。

本発明は、複数の発光素子を並列接続した発光部と、各発光素子の断線を検出する断線検出回路とを備えるランプと、断線検出回路に１本の信号線で接続され、発光素子の異常を判定するための判定回路とを備えており、断線検出回路は断線を検出した発光素子に対応する電位を信号線に出力し、判定回路は当該信号線の電位に基づいて異常な発光素子を判定する構成であることを特徴とする。本発明において、断線検出回路は複数の発光素子のそれぞれの断線を検出する複数の断線検出部を備え、各断線検出部での断線検出に応じて異なる電位を出力する構成とする。

また、断線検出回路は、信号線と第１電位との間に接続された基準抵抗と、各断線検出部が断線を検出しないときに信号線と第２電位との間に接続する検出抵抗とを備える。あるいは、断線検出回路は、信号線と第１電位との間に接続された基準抵抗と、各断線検出部が断線を検出したときに信号線と第２電位との間に接続する検出抵抗とを備える。この場合、基準抵抗の抵抗値を検出抵抗の抵抗値よりも低抵抗にすることが好ましい。また、後者の場合には、断線検出回路は信号線と第２電位との間に接続され、信号線が断線したとき又は発光部の供給電源が停止されたときに電流が流れないように構成された信号線断線検出用の検出抵抗を備えることが好ましい。

本発明によれば、断線が生じた発光素子の個数やランプ内での配設位置によって信号線に出力される電位が変化される。判定回路は信号線の電位に基づいて異常な発光素子の個数やランプ内での配設位置を判定することができる。そのため、ランプと判定回路を１本の信号線で接続するだけで判定回路での判定に基づいて発光素子に異常が生じているランプが所要の配光規格を満たしているか否かを判定することが可能になり、ランプと判定回路とを接続するワイヤ構造の小型化、軽量化が実現できるとともに、車両用灯具として構成した断線検出回路や判定回路の有効利用が可能になる。また、本発明によれば、発光素子が１つ或いは２つ程度異常になった場合の電位と正常時の電位との電位差を大きくでき、判定回路における判定マージンを稼ぎ、正確な判定が可能になる。さらに、信号線が断線する等して異常となった場合も判定することができる。

次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明を自動車の灯具に適用した実施例であり、例えば自動車のテールランプＴＬに適用した例である。浅皿容器状をしたランプボディ１内に発光素子として多数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）２１を配列搭載した回路基板２が内装される。また、前記ランプボディ１の前面開口にレンズ３が取着され、前記回路基板２を封止している。前記回路基板２はプリント配線基板で構成されており、回路基板２の表面に前記発光ダイオード２１が所要の配列で実装され、それぞれはプリント配線を対して発光回路が構成され、給電されたときに発光される発光部２０を構成している。発光ダイオード２１としては、ディスクリート型発光ダイオードあるいはチップ型発光ダイオードのいずれでもよい。また、回路基板２とレンズ３との間に発光ダイオード２１から出射した光を集光、発散させるためのリフレクタを配設してもよい。前記回路基板２には前記発光部２０を構成している発光ダイオード２１の異常、ここでは発光ダイオード２１及びこれらを電気接続する配線の断線を検出するための断線検出回路２２が構成されている。

図２に示すように、前記テールランプＴＬはコントロールユニットＣＮＴに接続され、このコントロールユニットＣＮＴにより発光が制御される。ここでは前記コントロールユニットＣＮＴは前記テールランプＴＬと別体に車体側に設けているが、テールランプＴＬと一体に設けてもよい。図２は前記テールランプＴＬとコントロールユニットＣＮＴの等価回路図であり、前記テールランプＴＬでは、前記回路基板２に構成された発光部２０は、所定数の発光ダイオードが直列に接続されて発光ダイオード列が構成されるとともに、複数の発光ダイオード列が電源端子ＴＶと接地端子ＴＧとの間に並列接続されている。ここでは説明を簡略化するために、それぞれ３つの発光ダイオード２１が直列接続されて第１ないし第３の発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２．Ｌ３が構成され、さらにこれら第１ないし第３の３つの発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は電源に対して並列接続されている。これらの発光ダイオードは、電源端子ＴＶに所要の電圧が供給されたときに全てが発光するようになっている。

一方、断線検出回路２２は前記第１ないし第３の発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のそれぞれに第１ないし第３の断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が接続されている。各断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は、それぞれの発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と直列に接続した負荷抵抗ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３と、これら負荷抵抗ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３の両端に発生する電圧によりオン・オフ動作するトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３とを備えている。各トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のベースはベース抵抗ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ３を介して前記負荷抵抗ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３に接続され、各トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のコレクタにはコレクタ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が接続されている。その上で、複数の断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の各コレクタ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は信号端子ＴＳに接続された共通線ＣＬにそれぞれ接続されている。

また、前記テールランプＴＬの回路基板２の電源端子ＴＶと接地端子ＴＧは１対の電源配線ＶＬ，ＧＬで前記コントロールユニットＣＮＴに接続され、前記信号端子ＴＳは信号線ＳＬでコントロールユニットＣＮＴに接続される。コントロールユニットＣＮＴは電源回路４と判定回路５を備えており、電源回路４は車載バッテリＢＡＴを電源として発光ダイオードを駆動して発光させるための発光電圧ＶＡと、前記判定回路５の動作電圧Ｖｃｃを生成する。前記発光電圧ＶＡは前記電源配線ＶＬにより前記電源端子ＴＶに供給され、この発光電圧ＶＡにより前記発光ダイオード２１が発光される。

前記判定回路５は入力端子ＩＮに入力される電圧に基づいて発光部２０の異常、すなわち発光ダイオード２１の異常を判定する機能を有しており、当該入力端子ＩＮには前記テールランプＴＬの信号端子ＴＳに接続された信号線ＳＬが接続される。また、この信号線ＳＬには前記動作電圧Ｖｃｃとの間に基準抵抗Ｒｂが接続され、当該信号線ＳＬを動作電圧Ｖｃｃにプルアップしている。この基準抵抗Ｒｂは前記断線検出回路２２を構成する要素の一部であるが、ここでは基準抵抗ＲｂをテールランプＴＬに接続されているコントロールユニットＣＮＴ側に配設している。

以上の構成によれば、コントロールユニットＣＮＴの電源回路４で生成された発光電圧ＶＡが電源配線ＶＬ，ＧＬを介してテールランプＴＬ内の回路基板２に供給されると、発光ダイオード２１が正常であればそれらの全てが発光し、発光部２０が所定の発光量で発光し、テールランプＴＬが点灯状態となる。ここで、各発光ダイオード列Ｌ１〜Ｌ３において各列の全ての発光ダイオードが発光すると、当該発光ダイオード列に所定の電流が流れるため、各断線検出部Ｄ１〜Ｄ３の負荷抵抗ＲＬ１〜ＲＬ３の両端電圧がトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のベースに入力され、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３はオン状態となる。そのため、コレクタ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が共通線ＣＬに接続され、信号線ＳＬを通して動作電圧Ｖｃｃによるコレクタ電流が流れ、これにより判定回路５の入力端子ＩＮには動作電圧Ｖｃｃを基準抵抗Ｒｂとコレクタ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とで分圧した電圧Ｖｄが入力される。すなわち、コレクタ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は各発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の断線を検出しないとき、すなわち正常時には共通線ＣＬ、すなわち信号線ＳＬと接地端子ＴＧとの間に接続されて信号線ＳＬを接地電位側にプルダウンし、これにより正常であることを検出するための検出抵抗として機能する。

ここで、図３（ａ）に示すように、第１断線検出部Ｄ１のコレクタ抵抗Ｒ１の抵抗値をｒ１、第２断線検出部Ｄ２のコレクタ抵抗Ｒ２の抵抗値をｒ２、第３断線検出部Ｄ３のコレクタ抵抗Ｒ３の抵抗値をｒ３とし、基準抵抗Ｒｂの抵抗値をｒｂとする。３つのコレクタ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が並列に接続されているので、各断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の各コレクタ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に電流が流れるとすると、判定回路５に入力される分圧電圧Ｖｄは、
Ｖｄ＝〔ｒｘ／（ｒｘ＋ｒｂ）〕・Ｖｃｃ…（ａ）
となる。ここで、
ｒｘ＝１／（１／ｒ１＋１／ｒ２＋１／ｒ３）…（ｂ）
である。

基準抵抗Ｒｂの抵抗値ｒｂと、第１ないし第３のコレクタ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値ｒ１，ｒ２，ｒ３が全てｒｂに等しいとすると、各発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が正常を場合には、
ｒｘ＝ｒｂ／３
となり、
Ｖｄ＝（１／４）・Ｖｃｃ
となる。

ここで、いずれかの発光ダイオード列に含まれる発光ダイオードに異常が生じて発光しない状態になると、当該発光ダイオードを含む発光ダイオード列には電流が流れず断線状態となる。例えば、いずれか１つの発光ダイオード列が異常になると、異常となった断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の負荷抵抗ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３には電流が流れなくなり、当該断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３はオフ状態となる。そのため、当該トランジスタのコレクタ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は信号線ＳＬと接地端子ＴＧとの間に接続されない状態となる。したがって、（ｂ）式のｒｘはｒｘ＝ｒｂ／２となり、（ａ）式のＶｄから、
Ｖｄ１＝（１／３）・Ｖｃｃ
となる。２つの発光ダイオード列が異常になると、ｒｘ＝ｒｂとなり、
Ｖｄ２＝（１／２）・Ｖｃｃ
となる。３つの発光ダイオード列が全て異常になると、ｒｘ＝０となり、
Ｖｄ３＝Ｖｃｃ
となる。

以上から３つの発光ダイオード列の異常に伴う分圧電圧Ｖｄは図３（ｂ）に示すようになる。このように、異常となる発光ダイオード列の数により判定回路５に入力される分圧電圧Ｖｄが相違するため、判定回路５ではこの分圧電圧Ｖｄを認識することで異常となった発光ダイオード列の個数を判定することができる。したがって、例えば１つの発光ダイオード列が異常となった場合でもテールランプＴＬにおける配光規格を満足でき、２つの発光ダイオード列が異常となったときにテールランプの配光規格を満たすことが難しいと設定しておいた場合には、判定回路５では参照電圧Ｖref をＶｄ１とＶｄ２の間に設定しておくことで、分圧電圧Ｖｄを参照電圧Ｖref で参照すればテールランプＴＬの異常を判定することが可能になる。

ここで、実施例１では、各断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３のコレクタ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の各抵抗値ｒ１，ｒ２，ｒ３と基準抵抗Ｒｂの抵抗値ｒｂを等しくしているため、２つの発光ダイオード列が異常になったときの分圧電圧Ｖｄ２と、１つの発光ダイオード列が異常になったときの分圧電圧Ｖｄ１との電圧差が0.17・Ｖｃｃより小さい電圧差であった。そのため、１列断線と２列断線を判定する際の参照電圧Ｖref のマージンが小さくなり、判定精度を高める必要がある。そこで、図４（ａ）に示すように、ｒ１＝ｒ２＝ｒ３＝ｒａとしたとき、基準抵抗Ｒｂの抵抗値ｒｂを、各コレクタ抵抗の抵抗値ｒａの１／２からｒａの範囲の抵抗値にする。すなわち、
１／２・ｒａ＜ｒｂ＜ｒａ …（ｃ）
とする。このようにすることで、Ｖｄ１とＶｄ２の電圧差を図３の特性に比較して大きくでき、参照電圧Ｖref を設定する際の電圧範囲を拡大でき、判定精度を緩和する上で有利になる。

なお、前記（ｃ）式は、詳細については省略するが、次のようにして求める。すなわち、１列断線時の分圧電圧Ｖｄ１は、
Ｖｄ１＝Ｖｃｃ・〔ｒａ／（ｒａ＋ｒｂ）〕
２列断線時の分圧電圧Ｖｄ２は、
Ｖｄ２＝Ｖｃｃ・〔1/2 ・ｒａ／（1/2 ・ｒａ＋ｒｂ）〕
でそれぞれ表されるので、これら両式から電圧差Ｖｄ２−Ｖｄ１を演算し、その演算式においてｒａを定数、ｒｂを変数としてＶｄ２−Ｖｄ１の値が大きくなるようなｒａとｒｂの関係を求めたものである。

因みに、図４（ｂ）では、（ｃ）式を満たす一例として、ｒｂ＝３／４・ｒａとした例を示しており、正常時の電圧Ｖｄ０は、
Ｖｄ０＝0.3 ・Ｖｃｃ
となり、１つの発光ダイオード列が異常（断線）になった場合の電圧Ｖｄ１は、
Ｖｄ１＝＝0.4 ・Ｖｃｃ
となり、２つの発光ダイオード列が異常になった場合の電圧Ｖｄ２は、
Ｖｄ２＝0.571 ・Ｖｃｃ
となる。これから、１列断線と２列断線の各分圧電圧Ｖｄ１，ｖｄ２は同図に示す通りとなり、Ｖｄ１とｖｄ２の電圧差を0.17・Ｖｃｃより大きな電圧差にでき、図３（ｂ）の特性の電圧差よりも拡大していることが判る。

同様に、３つの発光ダイオード列の全てが正常のときの分圧電圧Ｖｄ０と、１つの発光ダイオード列が異常であったとき（１列断線）の分圧電圧Ｖｄ１の電位差を大きくして判定基準電圧Ｖｒｅｆのマージンを大きくするには、前述と同様の演算により、
１／５・ｒａ＜ｒｂ＜ｒａ
とすればよい。

一方、３つの発光ダイオード列の全てが異常になったときの分圧電圧Ｖｄ３（＝Ｖｃｃ）と、１つの発光ダイオード列のみが正常であったとき（２列断線）の分圧電圧Ｖｄ２の電位差を小さくするようにしてもよい。この場合にはｒｂ＜ｒａとする。例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すように、ｒｂ＝１／２・ｒａとした場合には、正常時の電圧Ｖｄ０は、
Ｖｄ０＝0.4 ・Ｖｃｃ
となり、１つの発光ダイオード列が異常（断線）になった場合の電圧Ｖｄ１は、
Ｖｄ１＝＝0.5 ・Ｖｃｃ
となり、２つの発光ダイオード列が異常になった場合の電圧Ｖｄ２は、
Ｖｄ２＝0.666 ・Ｖｃｃ
となる。これから、分圧電圧Ｖｄ２を高電圧側に設定することができ、その分だけ１列断線、２列断線を判定する際の分圧電圧Ｖｄ３，Ｖｄ２，Ｖｄ１の電圧差を大きくしてマージンを拡大する。これにより、所定数の発光ダイオード列の断線を判定するための参照電圧Ｖref を設定する際の電圧範囲を拡大でき、当該判定基準電圧ＶｒｅｆによるテールランプＴＬの配光規格を判定する際の判定精度を緩和する上で有利になる。

ここで、複数の発光ダイオードについてそれぞれ１つずつ断線検出部を配設することで各発光ダイオードの断線を判定することも可能である。特に、並列接続される発光ダイオードの個数や列数が多い場合には、図５に示したように基準抵抗Ｒｂの抵抗値を検出抵抗（コレクタ抵抗）の抵抗値よりも低抵抗にすることによる判定マージンの拡大効果は極めて有効なものになる。

また本発明においては、第１ないし第３の断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の各コレクタ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の値をそれぞれ相違させてもよい。例えば、図６（ａ）に示すように、ｒｄ＝ｒ１＜ｒ２（＝２・ｒ１）＜ｒ３（＝４・ｒ１）とする。ここで、第１発光ダイオード列Ｌ１に異常が生じたときの分圧電圧はＶｄを求めるｒｘはｒｘ＝１／（１／ｒ２＋１／ｒ３）となり、第２発光ダイオード列Ｌ２に異常が生じたときのｒｘはｒｘ＝１／（１／ｒ１＋１／ｒ３）となり、第３発光ダイオード列Ｌ３に異常が生じたときのｒｘはｒｘ＝１／（１／ｒ１＋１／ｒ２）となる。また、第１発光ダイオード列Ｌ１と第２発光ダイオード列Ｌ２に同時に異常が生じたときのｒｘはｒｘ＝１／ｒ３となり、第１発光ダイオード列Ｌ１と第３発光ダイオード列Ｌ３に同時に異常が生じたときのｒｘはｒｘ＝１／ｒ２となり、第２発光ダイオード列Ｌ２と第３発光ダイオード列Ｌ３に同時に異常が生じたときのｒｘはｒｘ＝１／ｒ１となり、いずれの場合もこれらのｒｘに基づいて分圧電圧Ｖｄが求められる。

したがって、第１発光ダイオード列Ｌ１、第２発光ダイオード列２、第３発光ダイオード列Ｌ３にそれぞれ異常が生じたとき、並びにこれらの発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が同時に２つあるいは３つ全部に異常が生じたときの分圧電圧Ｖｄは図６（ｂ）のようになる。なお、ここでは具体的な数値については同図に示すのみとし説明は省略する。判定回路５はこの分圧電圧Ｖｄを判定することで、第１ないし第３発光ダイオード列Ｌ１〜Ｌ３のそれぞれの異常を的確に判定することが可能になる。この場合でも、基準抵抗Ｒｂの抵抗値ｒｂをコレクタ抵抗（検出抵抗）Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値ｒ１，ｒ２，ｒ３よりも小さくしておくことで、判定回路５における異常判定に際しての判定マージンを大きくすることができることは言うまでもない。特に、断線した発光ダイオードの位置によって配光規格の判定、異常処理の方法が異なるが、このような場合に対処する上で有利になる。

また、実施例１では、基準抵抗ＲｂをコントロールユニットＣＮＴ側に設けているので、テールランプＴＬとコントロールユニットＣＮＴとを接続している信号線ＳＬが断線した場合、あるいは基準抵抗Ｒｂが短絡して天絡したような場合には、分圧電圧ＶｄはＶｃｃとなるため、全ての発光ダイオード列が異常となった場合と同様にテールランプＴＬを異常と判定する。反対に、信号線ＳＬが接地に短絡して地絡した場合には分圧電圧Ｖｄは接地電位、すなわち０Ｖとなるため、この場合にもテールランプＴＬを異常と判定する。これらの判定は、信号線ＳＬに異常が生じてテールランプの異常、正常を正確に判定することができない場合にテールランプＴＬを異常と判定することで信号線における異常をテールランプＴＬの異常と含めて判定することを可能とするためである。

実施例１では信号線ＳＬの分圧電圧Ｖｄに基づいてコントロールユニットＣＮＴの判定回路５で異常を判定しているが、図７に示すように、判定回路５をマイクロコンピュータで構成し、入力端子ＩＮ側にＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換回路６を介挿し、分圧電圧Ｖｄをデジタル値として判定回路５に入力し、判定回路５ではこの入力されたデジタル値に基づいて異常を判定するように構成してもよい。また、テールランプＴＬに設けた各断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を構成しているトランジスタはＭＯＳ型トランジスタで構成してもよいことは勿論である。

この種のランプでは、３列以上の発光ダイオード列が同時に異常となることは少なく、実際には１列あるいは２列程度の小数の発光ダイオード列が異常となる場合が多い。実施例１の説明では、発光ダイオード列が３列の場合について説明したが、実施例１でも発光ダイオード列が多数列になると、２列程度の発光ダイオード列の異常を判定する際に、分圧電圧Ｖｄのマージンの問題が生じる場合がある。例えば、図３に示した実施例１において、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値ｒ１＝ｒ２＝ｒ３を抵抗Ｒｂの抵抗値ｒｂと等しくした条件の下で仮に発光ダイオード列を９列にしたときの分圧電圧Ｖｄの電圧特性は図１１（ａ）のようになる。これから判るように、発光ダイオード列が多くなると、発光ダイオード列が２列異常となったときの分圧電圧Ｖｄ２と正常時の分圧電圧Ｖｄ０の電圧差は0.04・Ｖｃｃと極めて小さい電圧差であり、この電圧差を判定して異常を判定する際のマージンを稼ぐことが困難となり、精度の高い判定を行うことが難しくなる。そこで、実施例２ではこの正常時の分圧電圧Ｖｄ０と、１列若しくは２列異常時の分圧電圧、ここでは２列異常時の分圧電圧Ｖｄ２との電圧差を拡大し、異常の判定に際してのマージンを拡大することを実現している。

図８は実施例２の回路構成図であり、実施例１の図１と等価な部分には同一符号を付してある。実施例２は実施例１と同様にランプを３個の発光ダイオードを直列接続した３列の発光ダイオード列で構成した例を示している。図８において、各発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３にはそれぞれ断線検出部２２を構成している断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が接続されており、各断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３はそれぞれ２つのＮＰＮトランジスタで構成される。例えば、断線検出部Ｄ１について説明すると、第１と第２のトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２を備えており、発光ダイオード列Ｌ１と直列に接続した負荷抵抗ＲＬ１と、これら負荷抵抗ＲＬ１の両端に発生する電圧がベース抵抗ＲＢ１１を介して第１トランジスタのベースに入力されるように接続される。前記第１トランジスタＴｒ１のコレクタはコレクタ抵抗ＲＣ１を介して電源電圧ＶＡに接続されるとともに、ベース抵抗ＲＢ１２を介して第２トランジスタＴｒ１２のベースに接続される。第２トランジスタＴｒ１２のコレクタは検出抵抗としてのコレクタ抵抗Ｒ１を介して信号端子ＴＳに接続された共通線ＣＬに接続されている。

この断線検出部Ｄ１では、発光ダイオード列Ｌ１が断線すると負荷抵抗ＲＬ１の両端の電圧が低下して第１トランジスタＴｒ１１がオフとなる。そのため、コレクタ抵抗ＲＣ１を介して第２トランジスタＴｒ１２のベースに電位が供給されて当該第２トランジスタＴｒ１２はオンとなる。これにより、共通線ＣＬにコレクタ抵抗Ｒ１が接続され、信号線ＳＬを通して動作電圧Ｖｃｃによるコレクタ電流が流れ、これにより判定回路５の入力端子ＩＮには動作電圧Ｖｃｃを基準抵抗Ｒｂとコレクタ抵抗Ｒ１とで分圧した電圧Ｖｄが入力される。すなわち、コレクタ抵抗Ｒ１は実施例１と同様に発光ダイオード列Ｌ１の異常を検出するための検出抵抗として機能する。

断線検出部Ｄ２，Ｄ３についても同様であり、それぞれ第１と第２のトランジスタ、すなわちＴｒ２１とＴｒ２２、Ｔｒ３１とＴｒ３２を主体に構成され、各発光ダイオード列Ｌ２，Ｌ３に接続された負荷抵抗ＲＬ２，ＲＬ３の両端電圧で第１トランジスタＴｒ２１，Ｔｒ３１がオンするが、発光ダイオード列Ｌ２，Ｌ３が断線すると各第１トランジスタＴｒ２１，Ｔｒ３１がオフする。このオフにより第２トランジスタＴｒ２２，Ｔｒ３２のベースにコレクタ抵抗ＲＣ２，ＲＣ３を通して電位が供給されて各第２トランジスタＴｒ２２，Ｔｒ３２がオンし、検出抵抗としてのコレクタ抵抗Ｒ２，Ｒ３が共通線ＣＬに接続され、基準抵抗Ｒｂとで動作電圧Ｖｃｃを分圧するようになっている。

また、実施例２では信号線ＳＬの断線を検出するための信号線断線検出部ＤＳが設けられている。信号線断線検出部ＤＳは１つのＮＰＮトランジスタＴｒ４で構成されており、そのベースは電源端子ＴＶと接地端子ＴＧとの間に接続されたベース抵抗ＲＢ４１，ＲＢ４２の接続点に接続されている。また、トランジスタＴｒ４のコレクタは信号線の断線を検出するための検出抵抗として機能するコレクタ抵抗Ｒ４を介して前記共通線ＣＬに接続されている。

また、前記コントロールユニットＣＬＴの構成も実施例１とほぼ同様であり、電源回路４と判定回路５を備えており、電源回路４は車載バッテリＢＡＴを電源として発光ダイオードを駆動して発光させるための発光電圧ＶＡと、前記判定回路５の動作電圧Ｖｃｃを生成する。この構成に加えて、実施例２のコントロールユニットＣＬＴは前記電源回路のＶＡ端子に電界効果トランジスタからなるスイッチングトランジスタＦＥＴを介挿しており、このスイッチングトランジスタＦＥＴをオン・オフ動作する電源制御回路７を備えている。この電源制御回路７は判定回路５によって制御可能であり、判定回路５は電源制御回路７を介してスイッチングトランジスタＦＥＴをオン・オフ動作させると同時にそのオン・オフ状態を認識することができるように構成されている。そして、スイッチングトランジスタＦＥＴを通した発光電圧ＶＡは電源配線ＶＬによりテールランプＴＬの電源端子ＴＶに供給される。また、動作電圧Ｖｃｃは共通線ＣＬに接続された信号端子ＴＳに接続されることは実施例１と同じである。

実施例２の構成によれば、電源制御回路７がスイッチングトランジスタＦＥＴをオンすることにより電源回路４の発光電圧ＶＡが電源配線ＶＬを介して電源端子ＴＶに供給され、テールランプＴＬの発光部２０、すなわち各発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が発光する。また、信号線ＳＬが正常であれば、判定回路５は共通線ＣＬの電圧を信号端子ＴＳ及び信号線ＳＬを介して検出する。発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が正常に発光しているときには、各断線検出部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の第１トランジスタＴｒ１１，Ｔｒ２１，Ｔｒ３１はオンするため、第２トランジスタＴｒ１２，Ｔｒ２２，Ｔｒ３２はオフとなり、検出抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に電流は流れない。一方、信号線断線検出部ＤＳはトランジスタＴｒ４がオンされるため、検出抵抗Ｒ４に電流が流れる。この結果、正常時には図９（ａ）に等価回路を示すように、共通線ＣＬには基準抵抗Ｒｂと検出抵抗Ｒ４が接続され、判定回路５で検出する共通線ＣＬの電位は、
Ｖｄ０＝〔ｒ４／（ｒｂ＋ｒ４）〕・Ｖｃｃ
となる。

発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のいずれか１つ、例えば発光ダイオード列Ｌ１が断線すると、当該断線検出部Ｄ１の第１トランジスタＴｒ１１がオフされるため、第２トランジスタＴｒ１２がオンとなり、検出抵抗Ｒ１に電流が流れる。この結果、図９（ｂ）に等価回路を示すように、共通線ＣＬには基準抵抗Ｒｂと検出抵抗Ｒ１，Ｒ４が接続され、判定回路５で検出する共通線ＣＬの電位は、
Ｖｄ１＝〔ｒｙ／（ｒｂ＋ｒｙ）〕・Ｖｃｃ …（ｄ）
ここで、
ｒｙ＝１／（１／ｒ１＋１／ｒ４） …（ｅ）
である。発光ダイオード列Ｌ２，Ｌ３のいずれかが断線した場合も同様であり、（ｅ）式のｒ１をｒ２又はｒ３に置き替えればよい。

また、発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のうち、２つが同時に断線したとき、例えば発光ダイオード列Ｌ１とＬ２が断線したときには、等価回路は図９（ｃ）のようになり、この場合には（ｅ）式のｒｙを、
ｒｙ＝１／（１／ｒ１＋１／ｒ２＋１／ｒ４） …（ｅ’）
とすればよい。なお、発光ダイオード列Ｌ３が発光ダイオード列Ｌ１又はＬ２と同時に断線したときにも同様な方法で求められる。さらに、発光ダイオード列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が同時に断線したときにも同様な方法で求められる。

ここで、実施例２では、検出抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、検出抵抗Ｒ４、及び基準抵抗Ｒｂの各抵抗値ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４，ｒｂをそれぞれ等しくしても、すなわちｒｂ＝ｒ１＝ｒ２＝ｒ３＝ｒ４とした場合でも十分な効果が得られるが、基準抵抗Ｒｂの抵抗値ｒｂを検出抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の各抵抗値よりも十分に小さい低抵抗にすることでその効果をより大きくすることができる。例えば、ここでは、図１０（ａ）に示すように、３／２・ｒｂ＝ｒ１＝ｒ２＝ｒ３＝ｒ４とした場合に判定回路５で判定する分圧電圧Ｖｄを計算すると図１０（ｂ）に示す電圧特性になる。これから、正常時の電圧Ｖｄ０は、
Ｖｄ０＝（３／５）・Ｖｃｃ＝0.6 ・Ｖｃｃ
となり、１つの発光ダイオード列が異常（断線）になった場合の電圧Ｖｄ１は、
Ｖｄ１＝（３／７）・Ｖｃｃ＝0.429 ・Ｖｃｃ
となる。２つの発光ダイオード列が異常になった場合の電圧Ｖｄ２は、
Ｖｄ２＝（１／３）・Ｖｃｃ＝0.333 ・Ｖｃｃ
となる。３つの発光ダイオード列が全て異常になった場合の電圧Ｖｄ３は、
Ｖｄ３＝（１／４）・Ｖｃｃ＝0.273 ・Ｖｃｃ
となる。

そのため、実施例２においては、検出抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、検出抵抗Ｒ４、及び基準抵抗Ｒｂの各抵抗値ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４，ｒｂをそれぞれ等しくし、ｒｂ＝ｒ１＝ｒ２＝ｒ３＝ｒ４とした場合に、発光ダイオード列の数を増やし、例えば図１１（ａ）に示したと同様に発光ダイオード列を９列で構成した場合の分圧電圧Ｖｄの電圧特性を示すと図１１（ｂ）のようになる。すなわち、正常時の電圧Ｖｄ０は、
Ｖｄ０＝（１／２）・Ｖｃｃ＝0.5 ・Ｖｃｃ
となり、１つの発光ダイオード列が異常（断線）になった場合の電圧Ｖｄ１は、
Ｖｄ１＝（１／３）・Ｖｃｃ＝0.333 ・Ｖｃｃ
となる。２つの発光ダイオード列が異常になった場合の電圧Ｖｄ２は、
Ｖｄ２＝（１／４）・Ｖｃｃ＝0.25・Ｖｃｃ
となる。３つの発光ダイオード列が全て異常になった場合の電圧Ｖｄ３は、
Ｖｄ３＝（１／５）・Ｖｃｃ＝0.2 ・Ｖｃｃ
となる。この場合において発光ダイオード列が２列異常になったときの分圧電圧Ｖｄ２と正常時の分圧電圧Ｖｄ０との電圧差ΔＶｄは0.25・Ｖｃｃとなり、図１１（ａ）に示した実施例１の電圧差0.04・Ｖｃｃよりも大きくなる。したがって、判定回路５での参照電圧Ｖref に基づく発光ダイオード列の２列異常の判定に際してのマージンを稼ぐことができ、高精度の判定が可能になる。

また、基準抵抗Ｒｂの抵抗値ｒｂを検出抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の各抵抗値よりも十分に小さい低抵抗値とし、例えば図１０に示したように、基準抵抗Ｒｂと検出抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の各抵抗値を３／２・ｒｂ＝ｒ１＝ｒ２＝ｒ３＝ｒ４とした場合に、発光ダイオード列を９列で構成した場合の分圧電圧Ｖｄの電圧特性を示すと図１１（ｃ）のようになる。この電圧特性は図１０（ｂ）に示した特性と同じであり、発光ダイオード列が２列異常になったときの分圧電圧Ｖｄ２と正常時の分圧電圧Ｖｄ０との電圧差ΔＶｄは0.266 ・Ｖｃｃとなり、図１１（ａ）に示した実施例１の電圧差0.04・Ｖｃｃよりも大きいことは勿論、図１１（ｂ）に示したときの電圧差ΔＶｄ＝0.25・Ｖｃｃよりも大きくなる。したがって、判定回路５での参照電圧Ｖref に基づく発光ダイオード列の２列異常の判定に際してのマージンをさらに稼ぐことができ、高精度の判定が可能になる。

なお、実施例２でも実施例１と同様にｒｂ＝ｒ１＝ｒ２＝ｒ３＝ｒ４の場合でも効果が得られるが、説明したように基準抵抗の抵抗値を検出抵抗の抵抗値よりも低抵抗の３／２・ｒｂ＝ｒ１＝ｒ２＝ｒ３＝ｒ４としているように、ｒｂ≪ｒ１＝ｒ２＝ｒ３＝ｒ４の関係、若しくはｒｂ≪ｒ４＜ｒ１＝ｒ２＝ｒ３の関係を有すれば同様に電圧Ｖｄ０とＶｄ１又はＶｄ２の電圧差を大きくし、１列又は２列異常時における判定マージンを稼ぐことができる。また、実施例２においても、実施例１で例示したような、１列異常のときの分圧電圧Ｖｄ１と、２列異常のときの分圧電圧Ｖｄ２との電圧差Ｖｄ１−Ｖｄ２を大きくすることも可能であり、この電圧差Ｖｄ１−Ｖｄ２における判定マージンを稼ぐことが可能である。

また、実施例２では信号線ＳＬが断線したときには、信号線断線検出部ＤＳのトランジスタＴｒ４がオフされるため共通線ＣＬに接続されている検出抵抗Ｒ４に電流は流れず、Ｖｄ＝Ｖｃｃとなり、判定回路５は信号線ＳＬを断線として判定する。なお、電源制御部７によりスイッチングトランジスタＦＥＴがオフされてテールランプＴＬに電源電圧ＶＡが供給されない場合にも信号線断線検出部ＤＳのトランジスタＴｒ４はオフし、Ｖｄ＝Ｖｃｃとなるが、判定回路５ではスイッチングトランジスタＦＥＴがオフであることを認識することで信号線ＳＬを断線として判定しまうようなことはない。また、信号線がＶｃｃに短絡したいわゆる天絡の場合にもＶｄ＝Ｖｃｃとなるが、この場合にはスイッチングトランジスタＦＥＴがオンしていることを判定回路５において認識することにより、信号線ＳＬの断線と区別することは可能である。信号線ＳＬが地絡した場合にはＶｄ＝０になる。

実施例１，２では、ランプをそれぞれ３個の発光ダイオードを直列接続した３列の発光ダイオード列で構成しているが、前述のように任意の数の発光ダイオード列で構成されるランプについても同様に適用できることは言うまでもない。また、本発明は実施例のテールランプに限られるものではなく、複数個の発光素子を光源としているランプであれば、ストップランプ、ターンシグナルランプ、さらにはヘッドランプ等のランプにも適用できる。また、本発明における発光素子は半導体発光素子に限られるものではなく、電流を通流して発光する素子であれば同様に適用することが可能である。

本発明を適用したテールランプの一部を破断した斜視図である。 実施例１の回路構成図である。 断線検出回路の等価回路図と検出作用を説明する電圧特性図である。 断線検出回路の変形例の等価回路図と電圧特性図である。 断線検出回路の他の変形例の等価回路図と電圧特性図である。 断線検出回路の更に他の変形例の等価回路図と電圧特性図である。 実施例１の変形例の回路構成図である。 実施例２の回路構成図である。 断線検出回路の検出作用を説明する等価回路図である。 断線検出回路の電圧特性図である。 発光ダイオード列を９列とした場合の断線検出回路の電圧特性図である。 従来の断線検出回路の回路構成図である。

符号の説明

１ ランプボディ
２ 回路基板
３ レンズ
４ 電源回路
５ 判定回路
６ Ａ／Ｄ変換回路
７ 電源制御回路
２０ 発光部
２１ 発光ダイオード
２２ 断線検出回路
ＴＬ テールランプ
ＣＮＴ コントロールユニット
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 発光ダイオード列
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 断線検出部
ＤＳ 信号線断線検出部
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ コレクタ抵抗（検出抵抗）
Ｒｂ 基準抵抗
ＳＬ 信号線
ＦＥＴ スイッチングトランジスタ

Claims (6)

1. 複数の発光素子を並列接続した発光部と、前記各発光素子の断線を検出する断線検出回路とを備えるランプと、前記断線検出回路に１本の信号線で接続され、発光素子の異常を判定するための判定回路とを備え、前記断線検出回路は断線を検出した発光素子に対応する電位を前記信号線に出力し、前記判定回路は当該信号線の電位に基づいて異常な発光素子を判定する構成であることを特徴とする車両用灯具システム。
2. 前記断線検出回路は複数の発光素子のそれぞれの断線を検出する複数の断線検出部を備え、各断線検出部での断線検出に応じて異なる電位を出力することを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具システム。
3. 前記断線検出回路は、前記信号線と第１電位との間に接続された基準抵抗と、前記各断線検出部が断線を検出しないときに前記信号線と第２電位との間に接続する検出抵抗とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具システム。
4. 前記断線検出回路は、前記信号線と第１電位との間に接続された基準抵抗と、前記各断線検出部が断線を検出したときに前記信号線と第２電位との間に接続する検出抵抗とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具システム。
5. 前記基準抵抗の抵抗値を前記検出抵抗の抵抗値よりも低抵抗にしたことを特徴とする請求項３又は４に記載の車両用灯具システム。
6. 前記断線検出回路は、前記信号線と前記第２電位との間に接続され、信号線が断線したとき又は前記発光部への供給電源が停止したときに電流が流れないように構成された信号線断線検出用の検出抵抗を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の車両用灯具システム。
   
   

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