JP2008210607A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スイッチング信号を生成するための演算速度を高めることなく、半導体光源のちらつきを無くすこと。
【解決手段】 主スッチング信号と補助スイッチング信号を生成して出力するコントローラ１４と、主スイッチング信号に応答するＮＭＯＳトランジスタＱ１のスイッチ動作により、エネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーをトランスＴ１の二次側のいずれかに放出するＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、トランスＴ１の各二次側に接続された光源ブロック２２、２４、２６と、補助スイッチング信号に応答して、スイッチ動作する補助スイッチ素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４と、を備え、コントローラ１４は、１サイクルの間に生成される主スイッチング信号の少なくとも１つに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２によるエネルギーの伝播を禁止するダミー期間Ｔｄを付加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に係り、特に、半導体発光素子を光源に用いて構成された発光装置に関する。

従来、車両用灯具として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの半導体発光素子を光源に用いた発光装置が知られている。この種の車両用発光装置の点灯制御回路としては、例えば、スイッチング素子とトランスを備えたフライバック式多出力型スイッチングレギュレータを用いるとともに、トランスの二次側に、整流用ダイオードと平滑用コンデンサおよび補助スイッチング素子を備えた出力ブロックを複数の負荷（光源ブロック）に対応づけて複数個設け、直流電源からの入力電圧をスイッチング素子のオン動作時に電磁エネルギーとしてトランスに蓄積し、トランスに蓄積された電磁エネルギーをスイッチング素子のオフ動作時にトランスの二次側から各出力ブロックに順次放出し、放出された電磁エネルギーを発光エネルギーとして各出力ブロックから各負荷（光源ブロック）に供給するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。

この点灯制御回路においては、各負荷に順番に発光エネルギーを供給するときには、各負荷に応じてスイッチングレギュレータのスイッチング素子（主スイッチング素子）のオンオフ動作を制御するとともに、各出力ブロックの補助スイッチング素子を順番にオン動作させる制御を行うようになっている。さらに、この点灯制御回路では、マイクロコンピュータ（マイコン）を用いて、スイッチングレギュレータの主スイッチング素子をオンオフ動作するためのスイッチング信号や各出力ブロックの補助スイッチング素子をオンオフ動作するためのスイッチング信号の生成に関する演算処理を実行し、この演算処理によって得られたスイッチング信号を主スイッチング素子や各補助スイッチング素子に印加するようになっている。

この際、各負荷（光源ブロック）に印加される電圧や各負荷（光源ブロック）に流れる電流を検出し、検出信号に基づいてスイッチング信号のオンデューティを調整することで、スイッチングレギュレータの出力電圧や出力電流をフィードバック制御することができる。

特開２００６−１７２８０３号公報（第４頁〜第８頁、図１）

ところで、フライバック式多出力型スイッチングレギュレータを用いて、直流電源からのエネルギーを各負荷に伝播する場合、トランスに流れる電流をＩとし、トランスに印加される電圧をＶとし、トランスのインダクタンスをＬとすると、電流Ｉは、ｄＩ＝（Ｖ／Ｌ）×ｄｔとなって、時間に比例して上昇する。これに対して、主スイッチング素子のオン動作時にトランスに蓄積される電磁エネルギーは、（１／２）×Ｌ×Ｉ^２となり、時間に対して指数関数的に増加する。例えば、主スイッチング素子のオン時間が２倍になると、４倍の電磁エネルギーが蓄積される。この蓄積された電磁エネルギーは、複数の補助スイッチング素子のうちオンしている補助スイッチング素子を介して負荷（光源ブロック）に伝播される。

ここで、主スイッチング素子がオフ状態にある期間に、蓄積された電磁エネルギーを負荷に伝播する場合、複数の補助スイッチング素子のうちいずれかの補助スイッチング素子がオンになっていなければならない。すなわち、全ての補助スイッチング素子がオフになっていると、トランスに蓄積された電磁エネルギーを放出する個所が無くなり、トランスの二次巻線に極めて大きな電圧が発生し、トランスの絶縁破壊あるいは補助スイッチング素子の耐圧オーバーに伴う故障に繋がる。このため、主スイッチング素子がオンからオフに移行する前に、電磁エネルギーを伝播すべき光源ブロック用に対応した補助スイッチング素子を予めオンするようになっている。

なお、主スイッチング素子は、電磁エネルギーが負荷に放出されて、トランスの二次側電流が０Ａになったタイミングでオンさせているが、トランスの二次側電流が０Ａになる前のタイミング（電磁エネルギーの放出が完了していないタイミング）で主スイッチング素子をオンさせることもできる。

また、多出力型スイッチングレギュレータから各負荷（光源ブロック）へエネルギーを供給する場合、その平均電流と電力は、各負荷（光源ブロック）に順次伝播される１回のエネルギーと１サイクルの時間で決定され、各負荷（光源ブロック）には、他の負荷（光源ブロック）にエネルギーが伝播されている期間中、エネルギーが供給されることはない。しかも、多出力型スイッチングレギュレータでは、各負荷の容量が異なっていても、容量の最も大きい負荷に伝播すべきエネルギーを蓄積しなければならず、単一出力のスイッチングレギュレータよりも、１回当たりの蓄積エネルギーまたは伝播エネルギーは大きくなる。また、１サイクルの時間が長いと、１回当たりの蓄積又は伝播エネルギーが大きくなるので、トランスやその他の部品、特に、主スイッチング素子が大型化する。このため、できるだけサイクル時間を短くし、小刻みにエネルギーを伝播する方がシステムサイズ・コストの面から好ましい。

一方、マイコンは、各負荷（光源ブロック）に印加される電圧や各負荷（光源ブロック）に流れる電流を検出する検出器（センサ）とクローズドループを形成し、検出器からのフィードバック情報を基に目標電流および目標電力となるように、主スイッチング素子や各補助スイッチング素子をオン動作させるためのオン時間（オンデューティ）を演算によって決定する。この際、マイコンは、制御信号としてのＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号（スイッチング信号）を、演算結果によるデータ設定とマイコン内のタイマを用いたコンペアマッチによって生成する。設定するデータは、主スイッチング素子については、Ｈｉｇｈ信号によるオン時間と、Ｌｏｗ信号によるオフ時間あるいは順次伝播時間（周期）であり、これらのデータの設定とコンペアマッチが正常に行われないと、光源の発光が消灯したり、ちらついたりすることがある。

従って、マイコンにおいて、演算結果に従ってデータを設定するタイミングは、各負荷（光源ブロック）に対応した補助スイッチング素子のいずれかの補助スイッチング素子がオフになっている期間（いずれかの光源ブロックが消灯している期間）であって、コンペアマッチを行っていない期間に限られる。万一、データを設定する期間中にコンペアマッチを開始すると、制御信号として、ＨｉｇｈまたはＬｏｗに固定された信号が生成される。この信号によって補助スイッチング素子がオン動作またはオフ動作を行うと、多大なエネルギーあるいは極小のエネルギーの伝播が行われることになるので、コンペアマッチを行わない期間中にデータ設定を完了する必要がある。この場合、負荷（光源ブロック）の数が少なくなると、それだけデータを設定するための期間が短くなる。さらに、負荷（光源ブロック）の一部の点灯状態の変化（点消灯）や出力異常によるフェールセーフに伴って、一部の負荷（光源ブロック）へのエネルギー伝播を禁止する必要が生じたときには、データを設定するための期間がより短くなる。そのため、コンペアマッチを行わない期間中にデータ設定を完了するための工夫が必要となる。

この際、データを設定するための期間を短縮するために、演算速度の速い高速マイコンを用いることも考えられるが、データを設定するために、高速マイコンを用いたのでは、システムコストが高くなる。

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、スイッチング信号を生成するための演算速度を高めることなく、半導体光源のちらつきを無くすことにある。

前記課題を解決するために、請求項１に係る発光装置は、プログラムに従って主スッチング信号と補助スイッチング信号を生成して出力するスイッチング信号生成手段と、前記主スイッチング信号に応答する主スイッチ素子のスイッチ動作により、直流電源の出力をトランスの一次側にエネルギーとして蓄積し、蓄積したエネルギーを前記トランスの複数の二次側に供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記複数の二次側の各出力ループ中にそれぞれ挿入された光源ブロックと、前記各出力ループ中に挿入されて、前記補助スイッチング信号に応答して、前記出力ループをそれぞれ開閉する補助スイッチ素子と、を備え、前記スイッチング信号生成手段は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから前記光源ブロックにそれぞれ一回ずつエネルギーを配分するのに要する時間に対応した１サイクル毎に、前記主スイッチング信号を前記主スイッチ素子に順次出力するとともに、前記補助スイッチング信号を前記補助スイッチ素子のいずれかに順次出力し、前記主スイッチング信号を生成する過程では、前記１サイクルの間に生成される主スイッチング信号の少なくとも１つに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータによるエネルギーの伝播を禁止するダミー期間を付加してなる構成とした。

（作用）ＤＣ／ＤＣコンバータから光源ブロックにそれぞれ一回ずつエネルギーを配分するのに要する時間に対応した１サイクル毎に、主スイッチング信号と補助スイッチング信号を生成し、生成した主スイッチング信号を主スイッチ素子に順次出力するとともに、生成した補助スイッチング信号を複数の補助スイッチ素子のいずれかに順次出力するに際して、主スイッチング信号を生成する過程では、１サイクルの間に生成される主スイッチング信号の少なくとも１つに、ＤＣ／ＤＣコンバータによるエネルギーの伝播を禁止するダミー期間を付加するようにしたため、ダミー期間の分だけスイッチング信号の生成に時間的余裕が生じ、スイッチング信号を生成するための演算速度を高めることなくスイッチング信号を生成しても、光源ブロックの半導体光源にちらつきが生じるの防止できる。

請求項２に係る発光装置は、請求項１に記載の発光装置において、前記スイッチング信号生成手段は、前記主スイッチング信号を生成する過程では、前記１サイクルの間に生成される主スイッチング信号毎に、前記ダミー期間を付加してなる構成とした。

（作用）主スイッチング信号を生成する過程では、１サイクルの間に生成される主スイッチング信号毎に、ダミー期間を付加するようにしたため、ダミー期間を付加するためのプログラムを簡単にすることができるとともに、各光源ブロックにおける半導体光源の数が異なっていても、各光源の点消灯をプログラムに従って独立に且つ正確に制御することができる。

請求項３に係る発光装置は、請求項１または２に記載の発光装置において、前記スイッチング信号生成手段は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧を監視し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧の値に応じて前記主スイッチング信号の周期を可変に調整してなる構成とした。

（作用）ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧の値に応じて主スイッチング信号の周期を可変に、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧が高くなる程、主スイッチング信号の周期を短くすると、主スイッチ素子のオン時間が短くなるようにフィードバック制御されるので、１サイクルの時間も短くなり、ダミー期間Ｔｄを短くすることにより、一回当たりの蓄積エネルギーを小さくできる。逆に、バッテリ電圧の低下に伴ってＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧が低いときには、主スイッチ素子のオン時間が長くなるようにフィードバック制御されるので、主スイッチング信号の周期を長くすると、ダミー期間が長くなり、光源ブロックにちらつきが発生するのを防止できる。

請求項４に係る発光装置は、請求項１または２に記載の発光装置において、前記スイッチング信号生成手段は、点灯すべき光源ブロックの電力または点灯すべき光源ブロックの数に応じて前記主スイッチング信号の周期を可変に調整してなる構成とした。

（作用）点灯すべき光源ブロックの電力または点灯すべき光源ブロックの数に応じて、点灯すべき光源ブロックに対する主スイッチング信号の周期を可変に、例えば、点灯すべき光源ブロックの電力または点灯すべき光源ブロックの数が大きくなる程、点灯すべき光源ブロックに対する主スイッチング信号の周期を長くすることで、点灯すべき光源ブロックの電力または点灯すべき光源ブロックの数が大きくなっても、点灯すべき光源ブロックの半導体光源にちらつきが発生するのを防止できる。

以上の説明から明らかなように、請求項１に係る発光装置によれば、スイッチング信号を生成するための演算速度を高めることなく、光源ブロックの半導体光源にちらつきが生じるの防止できる。

請求項２に係る発光装置によれば、ダミー期間を付加するためのプログラムを簡単にすることができるとともに、各光源ブロックにおける半導体光源の数が異なっていても、各光源の点消灯をプログラムに従って独立に且つ正確に制御することができる。

請求項３に係る発光装置によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧の値に応じて主スイッチング信号の周期を短くすることで、一回当たりの蓄積エネルギーを小さくでき、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧の値に応じて主スイッチング信号の周期を長くすることで、光源ブロックの半導体光源にちらつきが発生するのを防止できる。

請求項４に係る発光装置によれば、点灯すべき光源ブロックの電力または点灯すべき光源ブロックの数が大きくなっても、点灯すべき光源ブロックの半導体光源にちらつきが発生するのを防止できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す発光装置のブロック構成図、図２（ａ）〜（ｄ）は、主スイッチング信号と補助スイッチング信号の波形図、図３（ａ）〜（ｅ）は、主スイッチ素子の動作とエネルギーの蓄積・伝播との関係を説明するための波形図、図４は、主スイッチング信号毎にダミー期間を設けるときの動作を説明するためのフローチャート、図５は、トランス一次電流の波形図であって、（ａ）は、バッテリ電圧が高いときの電流波形図、（ｂ）は、バッテリ電圧が低いときの電流波形図、（ｃ）は、負荷電力が小さいときの電流波形図、（ｄ）は、負荷電力が大きいときの電流波形図である。

図１において、発光装置１０は、車両灯具の一要素として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、コントローラ１４と、複数のスイッチ回路１６、１８、２０と、複数の光源ブロック２２、２４、２６を備えて構成されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、フライバック式多出力型スイッチングレギュレータとして、トランスＴ１、ＮＭＯＳトランジスタ（主スイッチ素子）Ｑ１、駆動段２８、コイルＬ１、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、シャント抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を備えて構成されている。

トランスＴ１は、一次巻線Ｌ１１と二次巻線Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３を備え、一次巻線Ｌ１１の一端側がコイルＬ１、入力端子３０、電源スイッチ３４を介して、車載バッテリ（直流電源）３６のプラス端子に接続され、他端側がＮＭＯＳトランジスタＱ１、入力端子３２を介して車載バッテリ３６のマイナス端子に接続されているとともに接地されている。コイルＬ１の両端にはそれぞれコンデンサＣ１、Ｃ２が接続さており、コイルＬ１は、コンデンサＣ１、Ｃ２とともにπ型ノイズフィルタを構成している。π型ノイズフィルタは、入力端子３０、３２にバッテリ３６からの直流電圧が電源スイッチ３４を介して印加されたときに、入力端子３０、３２間の直流電圧に重畳したノイズを除去し、ノイズの除去された直流電圧をトランスＴ１の一次巻線Ｌ１１とＮＭＯＳトランジスタＱ１に印加するようになっている。

ＮＭＯＳトランジスタＱ１は、ドレインがトランスＴ１の一次巻線Ｌ１１に接続され、ソースが接地され、ゲートが駆動段２８を介してコントローラ１４に接続されている。駆動段２８は、例えば、トーテムポール接続されたＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタで構成されている。駆動段２８が、コントローラ１４からの主スイッチング信号に応答してオンオフ動作すると、このオンオフ動作に応答して、ＮＭＯＳトランジスタＱ１がオンオフ動作（スイッチ動作）するようになっている。電源スイッチ３４がオンになっているときに、ＮＭＯＳトランジスタＱ１がオン動作すると、バッテリ３６からの直流電圧が電磁エネルギーとして一次巻線Ｌ１１に蓄積される。この後、ＮＭＯＳトランジスタＱ１がオン動作からオフ動作に移行すると、一次巻線Ｌ１１に蓄積された電磁エネルギーが、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３のうちいずれか、すなわち、スイッチ回路１６、１８、２０のうちオン状態にあるスイッチ回路に接続された二次巻線から放出されるようになっている。

二次巻線Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３は、その一端側がそれぞれダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、スイッチ回路１６、１８、２０、シャント抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を介して出力端子３８、４２、４６に接続されているとともに接地され、他端側がそれぞれ出力端子４０、４４、４８に接続されている。スイッチ回路１６、１８、２０とシャント抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３との接続点と出力端子４０、４４、４８間には、コンデンサＣ３、Ｃ４、Ｃ５が接続されている。出力端子３８、４０には光源ブロック２２が接続され、出力端子４２、４４には光源ブロック２４が接続され、出力端子４６、４８には光源ブロック２６が接続されている。

ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、それぞれスイッチ回路１６、１８、２０がオンになっていることを条件に、二次巻線Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３の出力電流を整流する整流素子として構成され、コンデンサＣ３、Ｃ４、Ｃ５は、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の出力電流をスイッチ回路１６、１８、２０を介して充電して、出力電流を平滑し、平滑された直流電流をシャント抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を介して光源ブロック２２、２４、２６に出力する平滑素子として構成されている。すなわち、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３とコンデンサＣ３、Ｃ４、Ｃ５は、トランスＴ１の二次側から放出される電磁エネルギーを発光エネルギーとして光源ブロック２２、２４、２６に伝播するエネルギー伝播手段として構成されている。

シャント抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、それぞれ光源ブロック２２、２４、２６に流れる電流（Ｉｆ）を電圧に変換し、変換した電圧をコントローラ１４の電流検出端子（図示せず）にフィードバックするようになっている。

光源ブロック２２は、互いに直列接続された発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３から構成され、光源ブロック２４は、互いに直列接続された発光ダイオードＬＥＤ４、ＬＥＤ５、ＬＥＤ６から構成され、光源ブロック２６は、互いに直列接続された発光ダイオードＬＥＤ７、ＬＥＤ８、ＬＥＤ９から構成されている。各光源ブロック２２、２４、２６に属する発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ９は、それぞれ半導体光源として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力ループ中に挿入されている。

なお、各光源ブロック２２、２４、２６を構成するに際しては、発光ダイオードＬＥＤとして、複数個のものに限らず、単一のものを用いることもできるとともに、光源ブロックを複数個並列接続したものを用いることもできる。また、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ９は、ヘッドランプ、ストップ＆テールランプ、フォグランプ、ターンシグナルランプなど各種車両用灯具の光源として構成することができる。

スイッチ回路１６、１８、２０は、補助スイッチ素子としてのＮＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ３、Ｑ４と、駆動段５０、５２、５４を備えて構成されている。ＮＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ３、Ｑ４は、それぞれダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３とシャント抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３との間に挿入され、ドレインがダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３に接続され、ソースがシャント抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に接続され、ゲートが駆動段５０、５２、５４を介してコントローラ１４に接続されている。駆動段５０、５２、５４は、例えば、トーテムポール接続されたＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタで構成されている。各駆動段５０、５２、５４が、コントローラ１４からのスイッチング信号に応答してオンオフ動作すると、このオンオフ動作に応答して、ＮＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ３、Ｑ４がオンオフ動作（スイッチ動作）するようになっている。

コントローラ１４は、マイコン（マイクロプロセッサ）として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を備えているとともに、周辺回路として入出力インタフェース、Ａ／Ｄ変換器などを備えて構成されており、処理プログラムに基づいて主スイッチ素子（ＮＭＯＳトランジスタＱ１）と補助スイッチ素子（ＮＭＯＳトランジスタＱ２〜Ｑ４）をオンオフ動作（スイッチ動作）させるためのスイッチング信号の生成に関する演算処理を実行し、この演算処理により得られたスイッチング信号を駆動段２８と駆動段５０〜５４に出力するスイッチング信号生成手段として構成されている。

例えば、コントローラ１４は、各シャント抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３から電流検出端子にフィードバックされた電圧が一定電圧になるように、すなわち、各光源ブロック２２、２４、２６に流れる電流（Ｉｆ）を一定にするためのスイッチング信号を生成して、ＮＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４のスイッチング動作を制御するようになっている。

この際、コントローラ１４は、例えば、各光源ブロック２２、２４、２６の点灯状態を維持するために、各光源ブロック２２、２４、２６にエネルギー（電力）を一回ずつ配分（供給）するのに要する時間を一エネルギー配分周期とし、この一エネルギー配分周期を１サイクルとしたときに、１サイクルの間に、各光源ブロック２２、２４、２６に対応したコンデンサＣ３、Ｃ４、Ｃ５へ順番に電力を充電させる（コンデンサＣ３、Ｃ４、Ｃ５にエネルギーを配分または補給する）ときには、ＮＭＯＳトランジスタＱ１に対して、１サイクル中に３回オンオフ動作をさせるための主スイッチング信号（パルス信号）を順次生成し、ＮＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ３、Ｑ４に対しては、１サイクル中に１回だけ順番にオンオフ動作させるための補助スイッチング信号を順次生成する。

例えば、コントローラ１４は、図２に示すように、主信号線ＭＳに出力する主スイッチング信号１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、…、と補助信号線ＡＳ１、ＡＳ２、ＡＳ３にそれぞれ出力する補助スイッチング信号２００、２０２、…、３００、３０２、…、４００、４０２、…を順次生成する過程で、主スイッチング信号として、最初の１サイクル中に、主スイッチング信号１００、１０２、１０４をそれぞれ順番に生成するとともに、補助スイッチング信号として、最初の１サイクル中に、ＮＭＯＳトランジスタ（補助スイッチ素子）Ｑ２に対する第１の補助スイッチング信号２００と、ＮＭＯＳトランジスタ（補助スイッチ素子）Ｑ３に対する第２の補助スイッチング信号３００と、ＮＭＯＳトランジスタ（補助スイッチ素子）Ｑ４に対する第３の補助スイッチング信号４００をそれぞれ順番に生成し、この信号生成処理を各サイクル毎に繰り返す。

さらに、コントローラ１４は、主スイッチング信号１００、１０２、１０４を含む主スイッチング信号と、第１の補助スイッチング信号２００、第２の補助スイッチング信号３００、第３の補助スイッチング信号４００を含む補助スイッチング信号を順次生成する過程で、主スイッチング信号として、１サイクルの間に生成される主スイッチング信号Ｍ１００、１０２、１０４のいずれか１つ、例えば、図２（ａ）に示すように、主スイッチング信号１０４には、ＮＭＯＳトランジスタ（主スイッチ素子）Ｑ１のオン時間（オン動作時間）を規定するオン期間（電磁エネルギーを蓄積する期間）Ｔｏｎとオフ時間（オフ動作時間）を規定するオフ期間（電磁エネルギーを放出または伝播する期間）Ｔｏｆｆの後に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２による電磁エネルギーの伝播を禁止するダミー期間Ｔｄを付加することとしている。図２（ａ）に、主スイッチング信号１０４に、ダミー期間Ｔｄを付加したときの波形を、図２（ｂ）に、補助スイッチ素子Ｑ２を制御するための第１の補助スイッチング信号（ＡＳ１）の波形を、図２（ｃ）に、補助スイッチ素子Ｑ３を制御するための第２の補助スイッチング信号（ＡＳ２）の波形を、図２（ｄ）に、補助スイッチ素子Ｑ４を制御するための第３の補助スイッチング信号（ＡＳ３）の波形を示す。なお、次の１サイクルでは、主スイッチング信号１０６、１０８、１１０のうち主スイッチング信号１１０にダミー期間Ｔｄが付加される（図示せず）。

最初の１サイクルで、主スイッチング信号１００、１０２、１０４のうち主スイッチング信号１０４にダミー期間Ｔｄが付加されると、結果として、第１〜第３の補助スッチング信号２００、３００、４００にも、ダミー期間Ｔｄが付加されることになる。１サイクルの間に、各光源ブロック２２、２４、２６に対応したコンデンサＣ３、Ｃ４、Ｃ５へ順番に電力を充電させるときに、１サイクル＝（オン期間Ｔｏｎ＋オフ期間Ｔｏｆｆ＋ダミー期間Ｔｄ）の合計とすると、各サイクルにおけるＮＭＯＳトランジスタ（主スイッチ素子）Ｑ１の最初のオン開始タイミングがダミー期間Ｔｄだけ遅れることになり、その分、コントローラ１４には、各スイッチング信号を生成するための演算時間に余裕が生じることになる。

このように、コントローラ１４は、オン期間Ｔｏｎをタイマによるコンペアマッチの期間に用い、オフ期間Ｔｏｆｆ＋ダミー期間Ｔｄをデータの設定期間に用いることができ、コントローラ１４のマイコンを低速マイコンで構成しても、このデータ設定期間（オフ期間Ｔｏｆｆ＋ダミー期間Ｔｄ）内に、全ての光源ブロック２２、２４、２６に関するデータ設定処理を確実に完了することができる。

このため、データ設定処理が完了する前に、タイマによるコンペアマッチが開始されて、光源ブロック２２、２４、２６にちらつきが発生するのを防止することができる。しかも、ダミー期間Ｔｄは、トランスＴ１に蓄積されたエネルギーが放出された後の期間として設けられているので、ダミー期間ＴｄにＮＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ３、Ｑ４がオンしなくても、トランスＴ１の二次巻線Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３から高電圧が発生することはなく、ダミー期間Ｔｄを設けることによって素子故障が発生することはない。

本実施例によれば、１サイクルの間に、主スイッチング信号として生成される主スイッチング信号１００、１０２、１０４のうち主スイッチング信号１０４に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２による電磁エネルギーの伝播を禁止するダミー期間Ｔｄを付加するようにしたため、コントローラ１４のマイコンを低速マイコンで構成しても、このデータ設定期間（オフ期間Ｔｏｆｆ＋ダミー期間Ｔｄ）内に、全ての光源ブロック２２、２４、２６に関するデータ設定処理を確実に完了することができ、光源ブロック２２、２４、２６の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ９にちらつきが発生するのを防止することができる。

すなわち、ダミー期間Ｔｄの分だけ主スイッチング信号の生成に時間的余裕が生じ、主スイッチング信号を生成するための演算速度を高めることなく主スイッチング信号を生成しても、光源ブロック２２、２４、２６の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ９にちらつきが生じるの防止できる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例は、ダミー期間Ｔｄを付加するに際して、主スイッチング信号と補助スイッチング信号を順次生成する過程では、１サイクルの間に生成される主スイッチング信号毎に、そのオフ期間Ｔｏｆｆの後に、ダミー期間Ｔｄを付加するようにしたものであり、他の構成は、前記実施例と同様である。

すなわち、コントローラ１４において、主スイッチング信号と補助スイッチング信号を順次生成する過程で、図３に示すように、１サイクルの間に、主スイッチング信号として生成される主スイッチング信号１００、１０２、１０４のオフ期間Ｔｏｆｆの後に、全てダミー期間Ｔｄを付加するようにしたものである。図３（ａ）に、主スイッチング信号１００、１０２、１０４のオフ期間Ｔｏｆｆの後に、全てダミー期間Ｔｄを付加したときの波形を、図３（ｂ）に、一次巻線Ｌ１１に蓄積されるエネルギーの波形を、図３（ｃ）に、光源ブロック２２に伝播されるエネルギーの波形を、図３（ｄ）に、光源ブロック２４に伝播されるエネルギーの波形を、図３（ｅ）に、光源ブロック２６に伝播されるエネルギーの波形を示す。なお、次の１サイクルでは、主スイッチング信号１０６、１０８、１１０のオフ期間Ｔｏｆｆの後に、全てダミー期間Ｔｄが付加される。

次に、主スイッチング信号１００、１０２、１０４毎にダミー期間Ｔｄを設けるときの動作を図４に従って説明する。コントローラ１４において、マイコンによるデータ設定処理（オン時間・周期の書き換え処理）が開始されたときには、まず、マイコンは、外部からの指令または各光源ブロック２２、２４、２６の電流等の情報（シャント抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３からフィードバックされる情報）を基に各光源ブロック２２、２４、２６の点灯状態に変化があるか否かを判定し（Ｓ１）、点灯状態に変化がないときには、マイコンに内蔵されたカウンタの値が「０」、「１」、「２」のいずれにあるかを判定する（Ｓ２）。

カウンタの値が「０」のときには、マイコンは、光源ブロック２２を点灯するためのエネルギーに対応づけて、ＮＭＯＳトランジスタＱ１をオン動作させるための主スイッチング信号１００のオン時間をダミー期間Ｔｄ内に設定し（Ｓ３）、カウンタの値が「２」よりも大きいか否かを判定する（Ｓ４）。この場合、カウンタの値が「０」であるので、マイコンは、カウンタの値に「１」を付加し、カウンタの値を「１」として（Ｓ５）、ステップＳ２の処理に戻る。

このとき、カウンタの値は「１」であるので、マイコンは、光源ブロック２４を点灯するためのエネルギーに対応づけて、ＮＭＯＳトランジスタＱ１をオン動作させるための主スイッチング信号１０２のオン時間をダミー期間Ｔｄ内に設定し（Ｓ６）、カウンタの値が「２」よりも大きいか否かを判定する（Ｓ４）。この場合、カウンタの値が「１」であるので、マイコンは、カウンタの値に「１」を付加し、カウンタの値を「２」として（Ｓ５）、ステップＳ２の処理に戻る。

このとき、カウンタの値は「２」であるので、マイコンは、光源ブロック２６を点灯させるためのエネルギーに対応づけて、ＮＭＯＳトランジスタＱ１をオン動作させるための主スイッチング信号１０４のオン時間をダミー期間Ｔｄ内に設定し（Ｓ７）、カウンタの値が「２」よりも大きいか否かを判定する（Ｓ４）。この場合、カウンタの値が「２」であるので、全ての光源ブロック２２、２４、２６に関する主スイッチング信号１００、１０２、１０４のオン時間を設定したとして、サブルーチンでの処理を終了し、メインルーチンの処理に移行する（Ｓ９）。

一方、ステップＳ１において、点灯状態に変化があったときには、マイコンは、外部からの指令等を基に主スイッチング信号１００、１０２、１０４の周期や主スイッチング信号１００、１０２、１０４のオフ期間Ｔｏｆｆの書き換えを行い（Ｓ８）、その後、メインルーチンの処理に移行する（Ｓ９）。なお、ステップＳ１においては、点灯状態の変化を判定する代わりに、入力電圧の変化を判定することもできる。

本実施例によれば、主スイッチング信号１００、１０２、１０４を生成する毎に、そのオフ期間Ｔｏｆｆの後にダミー期間Ｔｄを付加するようにしたため、コントローラ１４のマイコンを低速マイコンで構成しても、光源ブロック２２、２４、２６の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ９にちらつきが発生するのを防止することができるとともに、ダミー期間Ｔｄを付加するためのプログラムを簡単にすることができる。

前記各実施例において、ＮＭＯＳトランジスタＱ１がオン動作する時間である主スイッチング信号１００、１０２、１０４のオン時間と主スイッチング信号１００、１０２、１０４の周期に関するデータの設定をマイコンで行うに際して、主スイッチング１００、１０２、１０４のオン時間は、時々刻々と変化する可能性があるので、エネルギー伝播毎に設定することが好ましいが、主スイッチング信号１００、１０２、１０４の周期は、光源ブロックの点灯状態に変化があった場合にのみ設定するだけでも良い。主スイッチング信号１００、１０２、１０４の周期に関するデータの設定を毎回行わないときには、データの設定に要する時間を短縮できるので、ダミー期間Ｔｄを短くすることも可能である。

なお、ダミー期間Ｔｄは、エネルギーの蓄積や伝播に直接寄与する期間ではないので、長すぎると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２における電気的変換効率の低下を招くことになる。すなわち、ダミー期間Ｔｄが長すぎると、ダミー期間Ｔｄの長さに応じて、１サイクルの時間が長くなり、各光源ブロック２２、２４、２６を点灯させるのに必要となるエネルギーとして、１回当たりの蓄積または伝播エネルギーを大きくすることが余儀なくされる。このため、ダミー期間Ｔｄは極力短い方が好ましい。

ところで、１回当たりのエネルギーの蓄積または伝播に要する時間は、バッテリ３６の電圧や光源ブロック２２、２４、２６の負荷状態、あるいは光源ブロックの数によって変化する。

例えば、１回当たりのエネルギーの蓄積に要する時間をトランスＴ１の一次電流Ｉ１で表わすと、図５（ａ）に示すように、バッテリ３６の電圧が高いときには、一次電流Ｉ１が時間ｔ１だけ流れるが、バッテリ３６の電圧が低くなると、図５（ｂ）に示すように、一次電流Ｉ１が時間ｔ１よりも長く、時間ｔ２だけ流れる。

すなわち、バッテリ３６の電圧が高くなったときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電圧が高くなるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電圧が高くなる程、１回当たりのエネルギーの蓄積に要する時間を短くするように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２によってフィードバック制御される。このため、コントローラ１４において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電圧を取り込んでＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電圧の値を監視するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電圧を計測し、この計測値が高くなる程（ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電圧が高くなる程）、図４のステップＳ８において、主スイッチング信号１００、１０２、１０４の周期を短くするように設定すると、その分、１サイクル＝オン期間Ｔｏｎ＋オフ期間Ｔｏｆｆ＋ダミー期間Ｔｄの時間も短くなり、ダミー期間Ｔｄを短くすることにより、一回当たりの蓄積エネルギーを小さくできる。

逆に、バッテリ３６の電圧の低下に伴ってＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電圧が低いときには、オン時間が長くなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２によってフィードバック制御されるので、ダミー期間Ｔｄが短くなりすぎるのを防止するように、図４のステップＳ８において、主スイッチング信号１００、１０２、１０４の周期を長く設定すると、ダミー期間Ｔｄが長くなり、光源ブロック２２、２４、２６の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ９にちらつきが発生するのを防止できる。

また、図５（ｃ）に示すように、光源ブロック２２、２４、２６の負荷電力が小さいときには、一次電流Ｉ１が時間ｔ３だけ流れるとすると、光源ブロック２２、２４、２６の負荷電力が大きくなると、図５（ｄ）に示すように、一次電流Ｉ１が時間ｔ３よりも長い時間ｔ４流れるように、一次電流Ｉ１のピークを高くするようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２によってフィードバック制御される。

すなわち、外部信号等で、光源ブロック２２、２４、２６を明るく点灯させる指示をコントローラ１４が受けたときには、オン時間が長くなるに伴ってダミー期間Ｔｄが短くなるのを防止するために、図４のステップＳ８で、主スイッチング信号１００、１０２、１０４の周期を長くし、結果として一サイクル時間を長くすることで、ダミー期間Ｔｄを確保し、光源ブロック２２、２４、２６のちらつきの発生を防止する。

一方、点灯すべき光源ブロックの数に関しては、その数が多くなると、一つの光源ブロックに割り当てられるエネルギー伝播時間の割合が減ることから、光源ブロックの数が増加した分、エネルギー蓄積時間を長くとる必要が生じることになる。従って、光源ブロックの数の増加に応じて、オン時間が長くなるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２によってフィードバック制御される。そのために、ダミー期間Ｔｄが短くなるのを防止するために、外部信号等で、光源ブロックの増加指示をコントローラ１４が受けたときには（状態変化）、図４のステップＳ８で、主スイッチング信号１００、１０２、１０４の周期を長くし、結果として、一サイクル時間を長くすることで、ダミー期間Ｔｄを確保し、光源ブロック２２、２４、２６のちらつきの発生を防止する。

また、光源ブロック２２、２４、２６に対する電力の供給を制御するに際しては、サイクル毎に、各光源部ロック２２、２４、２６に対応したコンデンサＣ３、Ｃ４、Ｃ５へ順番に電力を充電させることに限定されるものではなく、各光源部ロック２２、２４、２６に対応したコンデンサＣ３、Ｃ４、Ｃ５に電力を充電する順番は、各サイクルについてプログラムによって任意に設定することができる。

また、コントローラ１４において、点灯すべき光源ブロックの電力（消費電力）または点灯すべき光源ブロックの数（光源ブロックを光源ブロック２２、２４、２６よりも増加または減少させたときの数）に応じて、点灯すべき光源ブロック（発光ダイオードＬＥＤ）に対する主スイッチング信号１００、１０２、１０４の周期（オン期間Ｔｏｎ＋オフ期間Ｔｏｆｆ）を可変に調整することもできる。

例えば、点灯すべき光源ブロックの電力または点灯すべき光源ブロックの数の増加に応じて、点灯すべき光源ブロック（発光ダイオードＬＥＤ）に対する主スイッチング信号１００、１０２、１０４の周期を長くすることで、点灯すべき光源ブロックの電力または点灯すべき光源ブロックの数の増加に対応することができ、点灯すべき光源ブロックの発光ダイオードＬＥＤにちらつきが発生するのを防止できる。この場合、点灯すべき光源ブロックの電力を計測したり、点灯すべき光源ブロックの数を計測したりすることなく、予めプログラムによって点灯すべき光源ブロック（発光ダイオードＬＥＤ）に対する主スイッチング信号１００、１０２、１０４の周期を長くすることができる。

また、コントローラ１４において、シャント抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に流れる電流を監視し、シャント抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の電流を基にダミー期間Ｔｄを検出し、この検出結果を主スイッチング信号生成時におけるダミー期間Ｔｄの付加タイミングにフィードバックさせることもできる。

本発明の一実施例を示す発光装置のブロック構成図である。 （ａ）〜（ｄ）は、主スイッチング信号と補助スイッチング信号の波形図である。 （ａ）〜（ｅ）は、主スイッチ素子の動作とエネルギーの蓄積・伝播との関係を説明するための波形図である。 主スイッチング信号毎にダミー期間を設けるときの動作を説明するためのフローチャートである。 トランス一次電流の波形図であって、（ａ）は、バッテリ電圧が高いときの電流波形図、（ｂ）は、バッテリ電圧が低いときの電流波形図、（ｃ）は、負荷電力が小さいときの電流波形図、（ｄ）は、負荷電力が大きいときの電流波形図である。

符号の説明

１０ 発光装置
１２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１４ コントローラ
１６、１８、２０ スイッチ回路
２２、２４、２６ 光源ブロック
２８、５０、５２、５４ 駆動段
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４ ＮＭＯＳトランジスタ
ＬＥＤ１〜ＬＥＤ９ 発光ダイオード

Claims (4)

1. プログラムに従って主スッチング信号と補助スイッチング信号を生成して出力するスイッチング信号生成手段と、前記主スイッチング信号に応答する主スイッチ素子のスイッチ動作により、直流電源の出力をトランスの一次側にエネルギーとして蓄積し、蓄積したエネルギーを前記トランスの複数の二次側に供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記複数の二次側の各出力ループ中にそれぞれ挿入された光源ブロックと、前記各出力ループ中に挿入されて、前記補助スイッチング信号に応答して、前記出力ループをそれぞれ開閉する補助スイッチ素子と、を備え、
   前記スイッチング信号生成手段は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから前記光源ブロックにそれぞれ一回ずつエネルギーを配分するのに要する時間に対応した１サイクル毎に、前記主スイッチング信号を前記主スイッチ素子に順次出力するとともに、前記補助スイッチング信号を前記補助スイッチ素子のいずれかに順次出力し、前記主スイッチング信号を生成する過程では、前記１サイクルの間に生成される主スイッチング信号の少なくとも１つに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータによるエネルギーの伝播を禁止するダミー期間を付加してなる発光装置。
2. 請求項１に記載の発光装置において、前記スイッチング信号生成手段は、前記主スイッチング信号を生成する過程では、前記１サイクルの間に生成される主スイッチング信号毎に、前記ダミー期間を付加してなることを特徴とする発光装置。
3. 請求項１または２に記載の発光装置において、前記スイッチング信号生成手段は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧を監視し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧の値に応じて前記主スイッチング信号の周期を可変に調整してなることを特徴とする発光装置。
4. 請求項１または２に記載の発光装置において、前記スイッチング信号生成手段は、点灯すべき光源ブロックの電力または点灯すべき光源ブロックの数に応じて、前記主スイッチング信号の周期を可変に調整してなることを特徴とする発光装置。

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