JP2008213623A - Ｌｅｄ車両用灯具の点灯制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ロービーム用光源とハイビーム用光源を備えたＬＥＤ車両用灯具において、いずれか一方の光源が断線不点灯になった場合、自動的に他方の光源の点灯が確保される点灯制御回路を実現する。
【解決手段】直列に接続された、ロービーム用光源ユニットを構成するＬＥＤユニットＬＬとハイビーム用光源ユニットを構成するＬＥＤユニットＬＨの夫々に、各ＬＥＤユニットＬＬ、ＬＨの点灯／消灯を切替えるスイッチ手段と各ＬＥＤユニットＬＬ、ＬＨの断線を検出する断線検出手段を設け、外部の切換えスイッチの切換え状態と両断線検出手段の検出結果によって各スイッチ手段を制御して夫々の各ＬＥＤユニットＬＬ、ＬＨの点灯／消灯を切替えるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＥＤ車両用灯具の点灯制御回路に関するものであり、詳しくは、ロービーム用光源とハイビーム用光源を備えたＬＥＤ車両用灯具において、いずれか一方の光源が断線不点灯になった場合、自動的に他方の光源の点灯が確保される、ＬＥＤ車両用灯具の点灯制御回路に関する。

複数のＬＥＤを光源とし、それらＬＥＤを同時点灯制御するような車両用灯具においては、ＬＥＤは個々の電流−電圧特性のばらつきを考慮して直列に接続される。直列接続は、ＬＥＤの保護回路の接続や一灯断線の対応の観点からも有効な接続方法である。

そして、直列接続された複数のＬＥＤからなるＬＥＤユニットは、同様に個々のＬＥＤの電流−電圧特性のばらつきに伴うＬＥＤユニット間の明るさのばらつきを抑制するために定電流駆動が行なわれる。

上記理由から、ＬＥＤを光源とする車両用灯具においては、灯具を構成する複数のＬＥＤを直列に接続してなるＬＥＤユニットの駆動回路、および駆動方法についての数多く提案がなされている。

例えば、図２の回路構成に示されるように、直列接続された複数のＬＥＤからなる光源ブロック５８ａ、あるいは、複数のＬＥＤが直列接続された光源ユニットが複数個並列接続されてなる光源ブロック５８ａでロービーム用ヘッドランプを構成し、同様に、直列接続された複数のＬＥＤからなる光源ブロック５８ｂ、あるいは複数のＬＥＤが直列接続された光源ユニットが複数個並列接続されてなる光源ブロック５８ｂでハイビーム用ヘッドランプを構成する。

光源ブロック５８ａと光源ブロック５８ｂは互いに直列に接続され、直列接続された光源ブロック５８ａ、５８ｂの夫々の両端がスイッチングレギュレータ１１４の出力側に接続されている。

ハイビーム用スイッチ２０２ａがＯＦＦ、ロービーム用スイッチ２０２ｂがＯＮとなると、トランジスタ２０６がＯＮとなると共にスイッチ２０４がＯＮとなり、光源ブロック５８ｂの両端が短絡されて光源ブロック５８ａのみが点灯する。また、ハイビーム用スイッチ２０２ａがＯＮ、ロービーム用スイッチ２０２ｂがＯＦＦとなると、トランジスタ２０６がＯＦＦとなると共にスイッチ２０４がＯＦＦとなり、光源ブロック５８ｂの両端が開放されて光源ブロック５８ａと光源ブロック５８ｂが共に点灯する。というものである（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１３６７１９号公報

上記構成のＬＥＤ車両用灯具の点灯制御回路は、ハイビーム用スイッチ２０２ａがＯＮのとき、同時に点灯している光源ブロック５８ａおよび光源ブロック５８ｂの少なくともいずれか一方に異常が発生して断線が生じた場合、正常な方の光源ブロックも電流経路が遮断されて電力供給が停止される。

例えば、ハイビーム用スイッチ２０２ａがＯＮのときに、ハイビーム用ヘッドランプを構成する光源ブロック５８ｂに断線が生じて不点灯になった場合、ロービーム用ヘッドランプを構成する光源ブロック５８ａも同時に不点灯となってしまう。

そのため、灯具は車両用灯具としての機能を果たさなくなり、運転者の安全確保に対して極めて好ましくない状態となる。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、ロービーム用光源とハイビーム用光源を備えたＬＥＤ車両用灯具において、いずれか一方の光源が断線不点灯になった場合、自動的に他方の光源の点灯が確保される点灯制御回路を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、第１のＬＥＤ光源と、第２のＬＥＤ光源が直列に接続されてなるＬＥＤ車両用灯具の点灯制御回路であって、前記第１のＬＥＤ光源には該第１のＬＥＤ光源の断線を検出する第１の断線検出手段が設けられると共に前記第１のＬＥＤ光源の両端を電気的にショート／オープンのいずれかの状態に切替える第１のスイッチ手段が接続され、前記第２のＬＥＤ光源には該第２のＬＥＤ光源の断線を検出する第２の断線検出手段が設けられると共に前記第２のＬＥＤ光源の両端を電気的にショート／オープンのいずれかの状態に切替える第２のスイッチ手段が接続されており、前記第１のＬＥＤ光源は、前記第１の断線検出手段の断線検出結果、前記第２の断線検出手段の断線検出結果、および外部の切換えスイッチの切換え状態、で制御される前記第１のスイッチ手段により点灯／消灯が切替えられ、前記第２のＬＥＤ光源は、前記第１の断線検出手段の断線検出結果、前記第２の断線検出手段の断線検出結果、および前記外部の切換えスイッチの切換え状態、で制御される前記第２のスイッチ手段により点灯／消灯が切替えられる、ことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記第１のスイッチ手段および前記第２のスイッチ手段は、いずれもＦＥＴまたはバイポーラトランジスタであることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２のいずれか１項において、前記第１の断線検出手段およびは前記第２の断線検出手段は、フォトカプラを構成するＬＥＤの点灯／不点灯によるものであることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記第１のＬＥＤ光源および前記第２のＬＥＤ光源はいずれも、１個のＬＥＤまたは直列に接続された複数個のＬＥＤからなることを特徴とするものである。

本発明のＬＥＤ車両用灯具の調光回路は、直列に接続された第１のＬＥＤ光源および第２のＬＥＤ光源の夫々に、各ＬＥＤ光源の点灯／消灯を切替えるスイッチ手段と各光源の断線を検出する断線検出手段を設け、外部の切換えスイッチの切換え状態と両断線検出手段の検出結果によって各スイッチ手段を制御して夫々のＬＥＤ光源の点灯／消灯を切替えるようにした。

その結果、第１の光源および第２の光源のいずれか一方の光源が断線不点灯になった場合、自動的に他方の光源の点灯が確保できるようになった。

以下、この発明の好適な実施例を図１を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施例は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施例に限られるものではない。

図１は本発明のＬＥＤ車両用灯具の点灯制御回路の構成図である。バッテリー１の（＋）端子にハイビーム・ロービーム切換ＳＷ２の共通接点２Ｃが接続され、ロービーム接点端子２Ｌおよびハイビーム接点端子２Ｈの夫々に逆接防止ダイオードＤ１および逆接防止ダイオードＤ２のアノードが接続され、各ダイオードＤ１、Ｄ２の夫々のカソード同士は接続されて定電流制御ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力に繋がっている。

定電流制御ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力は電流検出用の抵抗Ｒ１を介して、複数のＬＥＤ１〜ｎが直列に接続されてなるＬＥＤユニットＬＬのアノード側に接続され、そのカソード側が同様に複数のＬＥＤ１〜ｎが直列に接続されてなるＬＥＤユニットＬＨのアノード側に接続され、そのカソード側がバッテリー１の（−）側電位と同電位部（以降、ＧＮＤと呼称する）に接続されている。

この場合、ＬＥＤユニットＬＬはロービーム用光源ユニットを構成し、ＬＥＤユニットＬＨはハイビーム用光源ユニットを構成する。

ＬＥＤユニットＬＬには、直列に接続されたツェナーダイオードＺＤＬ、抵抗Ｒ２およびフォトカプラＰＣＬの発光素子（ＬＥＤ）が並列に接続されると共に、ＬＥＤユニットＬＬの両端にＭＯＳＦＥＴＱＬ２のソースＳとドレインＤが接続されている。

同様に、ＬＥＤユニットＬＨには、直列に接続されたツェナーダイオードＺＤＨ、抵抗Ｒ３およびフォトカプラＰＣＨの発光素子（ＬＥＤ）が並列に接続されると共に、ＬＥＤユニットＬＨの両端にＭＯＳＦＥＴＱＨ２のソースＳとドレインＤが接続されている。

各ダイオードＤ１、Ｄ２のカソード側接続点Ｐ１は抵抗Ｒ４を介してＭＯＳＦＥＴＱＨ２のゲートＧ、トランジスタＱＨ１のコレクタＣ、サイリスタＴＨＹＬＢのアノードＡおよびツェナーダイオードＺＤと抵抗Ｒの夫々の一方の端子に接続され、トランジスタＱＨ１のエミッタＥ、サイリスタＴＨＹＬＢのカソードＣ、およびツェナーダイオードＺＤと抵抗Ｒの夫々の他方の端子はＧＮＤに接続されている。

ハイビーム・ロービーム切換ＳＷ２のハイビーム接点端子２Ｈは逆接防止ダイオードＤ３および抵抗５を介してトランジスタＱＨ１のベースＢおよびサイリスタＴＨＹＨのアノードＡに接続され、サイリスタＴＨＹＨのカソードＣはＧＮＤに接続されている。

サイリスタＴＨＹＨのゲートＧはフォトカプラＰＣＨの受光素子（フォトトランジスタＰＴ）のエミッタＥ、および抵抗ＲとコンデンサＣの夫々の一方の端子に接続され、抵抗ＲとコンデンサＣの夫々の他方の端子はＧＮＤに接続され、フォトカプラＰＣＨの受光素子（フォトトランジスタＰＴ）のコレクタＣは抵抗Ｒ６を介して抵抗Ｒ１に接続されている。

フォトカプラＰＣＬの受光素子（フォトトランジスタＰＴ）はコレクタＣが抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ７を介してトランジスタＱＬ１のベースＢに接続され、エミッタＥはＧＮＤに接続されている。

トランジスタＱＬ１はエミッタＥが抵抗Ｒ１に接続され、ベースＢが抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８の接続点Ｐ２に接続され、コレクタＣがＲ９を介してサイリスタＴＨＹＬＢのゲートＧに接続されていると共に、抵抗Ｒ１０を介してサイリスタＴＨＹＬＡのゲートＧに接続されている。

サイリスタＴＨＹＬＢのゲートＧおよびサイリスタＴＨＹＬＡのゲートＧは共に、抵抗ＲとコンデンサＣの夫々の一方の端子に接続され、抵抗ＲとコンデンサＣの夫々の他方の端子はＧＮＤに接続されている。サイリスタＴＨＹＬＡのカソードＣはＧＮＤに接続されている。

ＭＯＳＦＥＴＱＬ２のゲートＧは抵抗Ｒ１１を介してサイリスタＴＨＹＬＡのアノードＡに接続されると共に、ツェナーダイオードＺＤと抵抗Ｒの夫々の一方の端子に接続され、ツェナーダイオードＺＤと抵抗Ｒの夫々の他方の端子はＭＯＳＦＥＴＱＬ２のソースＳに接続されている。

そこで、上記構成の点灯制御回路において、まず、ＬＥＤユニットＬＬおよびＬＥＤユニットＬＨのいずれにおいても断線がなく、正常な状態である場合の回路動作について説明する。

ハイビーム・ロービーム切換ＳＷ２の共通接点２Ｃをロービーム接点端子２Ｌに接続すると、バッテリー１の電圧が逆接防止ダイオードＤ１を通して定電流制御ＤＣ／ＤＣコンバータに入力されると共に、ＭＯＳＦＥＴＱＨ２のゲートＧに印加されてＭＯＳＦＥＴＱＨ２がＯＮとなる。すると、ＭＯＳＦＥＴＱＨ２のドレインＤ・ソースＳ間が導通し、ＬＥＤユニットＬＨの両端が電気的にショート（短絡）状態となる。

このとき、トランジスタＱＨ１は、逆接防止ダイオードＤ２によってベースＢへの電流供給が阻止されており、ＯＦＦ状態にある。

そこで、ＬＥＤユニットＬＬを構成するＬＥＤ１〜ｎの合計順方向電圧Ｖ_ＬＬとツェナーダイオードＺＤＬのツェナー電圧Ｖ_ＺＤＬの関係がＶ_ＬＬ＜Ｖ_ＺＤＬとなると、フォトカプラＰＣＬのＬＥＤには電流が供給されずフォトカプラＰＣＬのフォトトランジスタＰＴがＯＦＦとなり、それに伴ってトランジスタＱＬ１およびＭＯＳＦＥＴＱＬ２がＯＦＦとなる。

すると、ＭＯＳＦＥＴＱＬ２のドレインＤ・ソースＳ間が電気的にオープン（開放）状態となり、定電流制御ＤＣ／ＤＣコンバータの出力から供給された電流は、電流検出用の抵抗Ｒ１、ＬＥＤユニットＬＬおよびＭＯＳＦＥＴＱＨ２のドレインＤ・ソースＳ間の経路を経てＧＮＤに至る。

よって、ＬＥＤユニットＬＬが点灯、ＬＥＤユニットＬＨが不点灯状態となり、ロービーム用光源ユニットからのみ光が照射されることになる。

一方、ハイビーム・ロービーム切換ＳＷ２の共通接点２Ｃをハイビーム接点端子２Ｈに接続すると、バッテリー１の電圧が逆接防止ダイオードＤ２を通して定電流制御ＤＣ／ＤＣコンバータに入力されると共に、トランジスタＱＨ１のベースＢに電流が供給されてトランジスタＱＨ１がＯＮとなる。

すると、トランジスタＱＨ１のコレクタＣ・エミッタＥ間が導通し、ＭＯＳＦＥＴＱＨ２のゲートＧの電圧がＧＮＤレベル付近まで低下してＭＯＳＦＥＴＱＨ２がＯＦＦとなり、ＭＯＳＦＥＴＱＨ２のドレインＤ・ソースＳ間がオープン状態となる。

このとき、ＭＯＳＦＥＴＱＬ２のドレインＤ・ソースＳ間もオープン状態にあるため、上記同様にＬＥＤユニットＬＨを構成するＬＥＤ１〜ｎの合計順方向電圧Ｖ_ＬＨとツェナーダイオードＺＤＨのツェナー電圧Ｖ_ＺＤＨの関係がＶ_ＬＨ＜Ｖ_ＺＤＨとなると、フォトカプラＰＣＬのＬＥＤには電流が供給されず、定電流制御ＤＣ／ＤＣコンバータの出力から供給された電流は、電流検出用の抵抗Ｒ１、ＬＥＤユニットＬＬおよびＬＥＤユニットＬＨの経路を経てＧＮＤに至る。

よって、ＬＥＤユニットＬＬとＬＥＤユニットＬＨの両方が点灯状態となり、ロービーム用光源ユニットおよびハイビーム光源ユニットの両方から光が照射されることになる。

次に、ＬＥＤユニットが断線したときの回路保護方法および点灯維持方法について説明する。まず、ハイビーム・ロービーム切換ＳＷ２の共通接点２Ｃをロービーム接点端子２Ｌに接続した状態のとき、つまり、ロービーム用光源ユニットを構成するＬＥＤユニットＬＬが点灯状態でハイビーム用光源ユニットを構成するＬＥＤユニットＬＨが消灯状態のとき、唯一点灯しているＬＥＤユニットＬＬに断線が生じた場合、定電流制御ＤＣ／ＤＣコンバータ３は定電流制御された電流Ｉの供給を維持しようとして出力電圧Ｖ_Ｏを上昇させる。

出力電圧Ｖ_Ｏが上昇してツェナーダイオードＺＤＬのツェナー電圧Ｖ_ＺＤＬを越えるとツェナーダイオードＺＤＬが導通してフォトカプラＰＣＬのＬＥＤに電流が流れてＬＥＤが発光し、その光を受光したフォトカプラＰＣＬのフォトトランジスタＰＴがＯＮとなる。

すると、電流が抵抗Ｒ７、抵抗Ｒ８およびフォトトランジスタＰＴのコレクタＣ・エミッタＥ間の経路を経てＧＮＤに流れ、トランジスタＱＬ１のベースＢ電圧が下がってトランジスタＱＬ１がＯＮとなる。

トランジスタＱＬ１がＯＮすることによってサイリスタＴＨＹＬＡのゲートＧがトリガされて導通状態となり、ＭＯＳＦＥＴＱＬ２のゲートＧ電圧が下がってＭＯＳＦＥＴＱＬ２がＮＯとなり、ドレインＤ・ソースＳ間が導通して断線したＬＥＤユニットＬＬの両端をショート状態とし、回路を保護する。

それと同時に、トランジスタＱＬ１がＯＮすることによってサイリスタＴＨＹＬＢのゲートＧもトリガされて導通状態となり、ＭＯＳＦＥＴＱＨ２のゲートＧ電圧がＧＮＤレベル付近まで下がってＭＯＳＦＥＴＱＨ２がＯＦＦとなり、ＬＥＤユニットＬＨの両端に接続されたドレインＤ・ソースＳ間がオープンとなってＬＥＤユニットＬＨに電流が供給されてＬＥＤユニットＬＨが点灯する。

つまり、ロービーム用光源ユニットを構成するＬＥＤユニットＬＬのみ点灯していたときに、そのＬＥＤユニットＬＬに断線が生じた場合、断線したＬＥＤユニットＬＬの両端をショートさせて回路を保護すると共に、ＬＥＤユニットＬＬに変えてそれまで消灯していたハイビーム用光源ユニットを構成するＬＥＤユニットＬＨを点灯させるものである。これにより、車両走行時の安全を確保することが可能となる。

なお、ＬＥＤユニットＬＬが点灯状態でＬＥＤユニットＬＨが消灯状態にあるときに、消灯状態のＬＥＤユニットＬＨに断線が生じた場合は、すでにユニットＬＨの両端がＭＯＳＦＥＴＱＨ２によってショート状態にあるため問題はない。

一方、ハイビーム・ロービーム切換ＳＷ２の共通接点２Ｃをハイビーム接点端子２Ｈに接続した状態のとき、つまり、ロービーム用光源ユニットを構成するＬＥＤユニットＬＬとハイビーム用光源ユニットを構成するＬＥＤユニットＬＨが共に点灯状態のとき、ＬＥＤユニットＬＨに断線が生じた場合、定電流制御ＤＣ／ＤＣコンバータ３は定電流制御された電流Ｉの供給を維持しようとして出力電圧Ｖ_Ｏを上昇させる。

出力電圧Ｖ_Ｏが上昇してツェナーダイオードＺＤＨのツェナー電圧Ｖ_ＺＤＨを越えるとツェナーダイオードＺＤＨが導通してフォトカプラＰＣＨのＬＥＤに電流が流れてＬＥＤが発光し、その光を受光したフォトカプラＰＣＨのフォトトランジスタＰＴがＯＮとなる。

すると、フォトカプラＰＣＨのフォトトランジスタＰＴがＯＮすることによってサイリスタＴＨＹＬＨのゲートＧがトリガされて導通状態となり、トランジスタＱＨ１のベースＢ電圧がＧＮＤレベル付近まで下がってトランジスタＱＨ１がＯＦＦとなり、ＭＯＳＦＥＴＱＨ２のゲートＧにダイオードＤ２を介してバッテリー電圧Ｖ_Ｉが印加される。すると、ＭＯＳＦＥＴＱＨ２がＯＮとなり、ドレインＤ・ソースＳ間が導通し、断線したＬＥＤユニットＬＨの両端をショート状態とし、回路を保護する。

このとき、定電流制御ＤＣ／ＤＣコンバータ１から出力された電流ＩはＬＥＤユニットＬＬおよびＭＯＳＦＥＴＱＨ２のドレインＤ・ソースＳ間の経路を経てＧＮＤに至る。

つまり、ロービーム用光源ユニットを構成するＬＥＤユニットＬＬとハイビーム用光源ユニットを構成するＬＥＤユニットＬＨが共に点灯状態のとき、ＬＥＤユニットＬＨに断線が生じた場合、断線したＬＥＤユニットＬＨの両端をショートさせて回路を保護すると共に、ＬＥＤユニットＬＬの点灯を保持することができ、車両走行時の安全を確保することが可能となる。

なお、ＭＯＳＦＥＴＱＬ２およびＭＯＳＦＥＴＱＨ２が、断線したＬＥＤユニットＬＬおよびＬＥＤユニットＬＨの夫々の回路保護と電流流路の確保に働くと、フォトカプラＰＣＬおよびフォトカプラＰＣＨの作動が停止するが、その状態ではサイリスタＴＨＹＬＡ、サイリスタＴＨＹＬＢ、およびサイリスタＴＨＹＨのいずれもラッチされているので、ＭＯＳＦＥＴＱＬ２およびＭＯＳＦＥＴＱＨ２による回路保護と電流流路の確保はそのまま維持される。

なお、ＭＯＳＦＥＴＱＬ２およびＭＯＳＦＥＴＱＨ２は、夫々バイポーラトランジスタであってもよい。

また、ＭＯＳＦＥＴＱＬ２およびＭＯＳＦＥＴＱＨ２の夫々のゲートＧ・ソースＳ間に設けられたツェナーダイオードＺＤはＭＯＳＦＥＴのゲート保護用に一般的に用いられるものであり、本発明に関係するものではない。

図１は本発明のＬＥＤ車両用灯具の点灯制御回路の構成図である。 従来例の構成図である。

符号の説明

１ バッテリー
２ ハイビーム・ロービーム切換ＳＷ
３ 定電流制御ＤＣ／ＤＣコンバータ

Claims (4)

1. 第１のＬＥＤ光源と、第２のＬＥＤ光源が直列に接続されてなるＬＥＤ車両用灯具の点灯制御回路であって、前記第１のＬＥＤ光源には該第１のＬＥＤ光源の断線を検出する第１の断線検出手段が設けられると共に前記第１のＬＥＤ光源の両端を電気的にショート／オープンのいずれかの状態に切替える第１のスイッチ手段が接続され、前記第２のＬＥＤ光源には該第２のＬＥＤ光源の断線を検出する第２の断線検出手段が設けられると共に前記第２のＬＥＤ光源の両端を電気的にショート／オープンのいずれかの状態に切替える第２のスイッチ手段が接続されており、前記第１のＬＥＤ光源は、前記第１の断線検出手段の断線検出結果、前記第２の断線検出手段の断線検出結果、および外部の切換えスイッチの切換え状態、で制御される前記第１のスイッチ手段により点灯／消灯が切替えられ、前記第２のＬＥＤ光源は、前記第１の断線検出手段の断線検出結果、前記第２の断線検出手段の断線検出結果、および前記外部の切換えスイッチの切換え状態、で制御される前記第２のスイッチ手段により点灯／消灯が切替えられる、ことを特徴とする、ＬＥＤ車両用灯具の点灯制御回路。
2. 前記第１のスイッチ手段および前記第２のスイッチ手段は、いずれもＦＥＴまたはバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ車両用灯具の点灯制御回路。
3. 前記第１の断線検出手段およびは前記第２の断線検出手段は、フォトカプラを構成するＬＥＤの点灯／不点灯によるものであることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のＬＥＤ車両用灯具の点灯制御回路。
4. 前記第１のＬＥＤ光源および前記第２のＬＥＤ光源はいずれも、１個のＬＥＤまたは直列に接続された複数個のＬＥＤからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ車両用灯具の点灯制御回路。

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