JP2008218457A

JP2008218457A - Ｌｅｄ車両用灯具の調光回路

Info

Publication number: JP2008218457A
Application number: JP2007049429A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Murata; 茂村田
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】直列接続された複数のＬＥＤを定電流駆動で点灯する方式でありながらＬＥＤを個別に調光することが可能で且つノイズによる周辺回路等への悪影響がほとんどなく、その上、定電流駆動の利点を生かした再現性の良好な（灯具間のばらつきの少ない）ＬＥＤ車両用灯具の調光回路を実現することにある。
【解決手段】バッテリー１に接続された昇圧回路２の出力を電流検出部３を介して負荷側に接続する。負荷側は直列に接続された複数のＬＥＤモジュールＬ１〜ＬｎからなるＬＥＤ灯具ユニット４と各ＬＥＤモジュールＬ１〜Ｌｎに並列に接続された分流回路Ｄ１〜Ｄｎで構成されている。ＬＥＤモジュールの調光時は昇圧回路２から供給される電流Ｉ１はＬＥＤモジュールに流れる電流Ｉ２と分流回路に流れる電流Ｉ３に分流され、非調光時は電流Ｉ１はＬＥＤモジュールのみに流れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ車両用灯具の調光回路に関するものであり、詳しくは、複数のＬＥＤを光源とする車両用灯具において、ＬＥＤを個別に調光することによって配光パターンを柔軟に制御するＬＥＤ車両用灯具の調光回路に関する。

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於いては、個々のＬＥＤ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。更に、ＬＥＤの保護回路の接続や一灯断線の対応の観点からも直列接続が有効である。

また、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。

そこで、上述の理由から、ＬＥＤを光源とする車両用灯具においては、複数のＬＥＤを直列に接続してなるＬＥＤユニットに関する駆動回路、および駆動方法が数多く提案されている。

例えば、図４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のみが点灯し、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

上記構成の車両用灯具の点灯制御回路は、ハイビームとロービームの切換えを、ＦＥＴスイッチ２０４を急激に短絡させてハイビームを形成する光源ブロック５８ｂに流れる電流を強制的に制御することにより行なう方式のものであり、切換え時のノイズにより周辺回路等に誤動作が誘発される可能性がある。

また、前照灯にＡＦＳ(Adaptive Front-lighting System)機能やＤＲＬ(Daytime Running Lamp)機能を持たせるためには、配光パターンを柔軟に制御できることが求められるが、ＬＥＤを光源とする前照灯においてこれを実現するためにはＬＥＤを個別に調光できることが必要となる。

ところで、ＬＥＤを個別に調光することによって任意の配光パターンを形成する方法は、ＬＥＤを並列に接続した場合に限って多くの提案がなされている。しかしながら、この方法は、任意の配光パターンの形成は可能であっても、上述のＬＥＤの直列接続で回避された問題が依然として残る。

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、直列接続された複数のＬＥＤを定電流駆動で点灯する方式でありながらＬＥＤを個別に調光することが可能で且つノイズによる周辺回路等への悪影響がほとんどなく、その上、定電流駆動の利点を生かした再現性の良好な（灯具間のばらつきの少ない）車両用灯具用調光回路を実現することにある。

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、１個のＬＥＤ、または直列に接続された複数個のＬＥＤからなるＬＥＤモジュールが複数個直列に接続されてなるＬＥＤ灯具ユニットの前記ＬＥＤモジュールのうち１個以上に該ＬＥＤモジュールに並列に分流回路が設けられ、前記ＬＥＤ灯具ユニットの両端が第１の定電流電源回路に接続されてなるＬＥＤ車両用灯具の調光回路であって、前記ＬＥＤモジュールの非調光時には前記第１の定電流電源回路から出力された電流が全て前記ＬＥＤモジュールを流れ、前記ＬＥＤモジュールの調光時には前記第１の定電流電源回路から出力された電流が前記ＬＥＤモジュールと該ＬＥＤモジュールに並列に接続された分流回路に分流さ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、前記分流回路は第２の定電流電源回路を備え、外部からの調光信号によって定電流制御された電流が流れ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の定電流電源回路には昇圧回路が備えられ、前記昇圧回路で昇圧された昇圧電圧によって前記第１の定電流電源回路が作動す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、直列に接続された複数のＬＥＤモジュールの１個以上に該ＬＥＤモジュールに並列に分流回路を設け、ＬＥＤモジュールの非調光時には電源回路から供給された電流が全てＬＥＤモジュールを流れ、ＬＥＤモジュールの調光時には電源回路から供給された電流がＬＥＤモジュールと該ＬＥＤモジュールに並列に接続された分流回路に分流されるようにした。

そのため、電源回路によって供給される電流は、ＬＥＤモジュールの調光時と非調光時のいずれにおいても同一であり、電流の流れるル−トが変わるのみである。よって、ノイズの発生はなく周辺回路等の誤動作対策の必要はない。

更に、昇圧回路によって供給される電流は定電流制御された電流であるため、ＬＥＤモジュールの調光によって複数個のＬＥＤモジュールで構成されるＬＥＤ灯具ユニットの両端の電圧が変わっても電源回路による印加電圧は自動的に最適な電圧に調整される。よって、再現性の良好な（灯具間のばらつきの少ない）車両用灯具が実現する。

以下、この発明の好適な実施例を図１〜図３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車両用灯具の調光回路のブロック図である。車両側のバッテリー１に昇圧回路２が接続され、バッテリー１から昇圧回路２に電力が供給される。

昇圧回路２は昇圧回路と共に各種保護回路および定電流電源回路等を備えており、その出力は電流検出部３を介して負荷側に接続されている。負荷側では直列に接続された複数のＬＥＤモジュールＬ１〜ＬｎによってＬＥＤ灯具ユニット４が構成され、各ＬＥＤモジュールＬ１〜Ｌｎには夫々並列に分流回路Ｄ１〜Ｄｎが設けられている。

バッテリー１の電圧は昇圧回路２で昇圧され、昇圧電圧が電流検出部３を介して負荷側に印加される。昇圧回路２による昇圧はトランスを用いる方法、あるいはトランスを用いないで正電圧／負電圧を利用する方法等が考えられるが、その方法は特に限定されるものではない。

電流検出部３は負荷側に流れる電流I1を検出し、電流I1に相当する信号を昇圧回路２の制御部にフィードバックする。昇圧回路２の定電流電源回路ではそのフィードバック信号により出力電圧（昇圧電圧）を調整して負荷側を定電流駆動する。

次に、ＬＥＤ灯具ユニット４について説明する。ＬＥＤ灯具ユニット４を構成する各ＬＥＤモジュールＬ１〜Ｌｎは夫々図２（ａ）に示すように１個のＬＥＤ（ＬＥＤ１）、または図２（ｂ）に示すように直列に接続された複数個のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ）からなっており、各ＬＥＤモジュールＬ１〜Ｌｎには夫々並列に分流回路Ｄ１〜Ｄｎが設けられている。

そして、昇圧回路２からの昇圧電圧が負荷側に印加されると、定電流制御された電流Ｉ１が電流検出部３を介して負荷側に供給される。このとき、ＬＥＤモジュールＬ１〜Ｌｎのいずれも調光しない場合は、分流回路Ｄ１〜Ｄｎのいずれも電気的にＯＦＦ状態とされ、昇圧回路２からの電流Ｉ１は全てＬＥＤモジュールＬ１〜Ｌｎに流れ、分流回路Ｄ１〜Ｄｎには流れない。

つまり、ＬＥＤモジュールに流れる電流をＩ２、分流回路Ｄ１〜Ｄｎに流れる電流をＩ３とすると、Ｉ１＝Ｉ２、Ｉ３＝０の関係が成り立つ。

また、ＬＥＤモジュールＬ１〜Ｌｎのうち少なくとも１つのＬＥＤモジュールを調光する場合は、調光するＬＥＤモジュールに並列に接続された分流回路が電気的にＯＮ状態とされ、昇圧回路２からの定電流制御された電流Ｉ１は調光されるＬＥＤモジュールに流れる電流Ｉ２と該ＬＥＤモジュールに並列に接続された分流回路に流れるあらかじめ設定された電流Ｉ３に分流される。

つまり、Ｉ１＝Ｉ２＋Ｉ３の関係が成り立つ。非調光時はＬＥＤモジュールのみに流れる電流Ｉ２を、調光時にＬＥＤモジュールに流れる電流Ｉ２と該ＬＥＤモジュールに並列に接続された分流回路に流れる電流Ｉ３に振り分けることによりＬＥＤモジュールに流れる電流Ｉ２を抑制し、よってＬＥＤモジュールを構成するＬＥＤの発光光量を低減して調光を行なうものである。

このように、本発明のＬＥＤ車両用灯具の調光回路は、直列に接続された複数のＬＥＤモジュールを適宜個別に調光することが可能である。また、仮に全てのＬＥＤモジュールを同時に調光しても昇圧回路から供給される電流は常に設定電流で一定に維持されるため、ノイズの発生はなく周辺回路等の誤動作対策の必要はない。

つまり、昇圧回路側からみると、負荷側に供給される電流に変動はなく、電流の流れるル−トが変わるのみである。但し、ＬＥＤモジュールを調光した場合、調光されるＬＥＤモジュールを構成するＬＥＤに流れる電流が変わるためＬＥＤの順方向電圧も変化する。そのため、ＬＥＤ灯具ユニットの両端の電圧も変化するが、負荷側は定電流駆動されているため昇圧回路によって印加電圧が自動的に調整される。

図３は本発明のＬＥＤ車両用灯具の調光回路を構成する分流回路の具体的な回路図の一例を示している。ＬＥＤモジュール５のアノード側端子５ａに、直列接続された抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の一方の端部が接続され、他方の端部がトランジスタＱ３のコレクタＣに接続され、ベースＢが外部からの調光信号を送信する調光信号送信ラインに接続されている。

また、ＬＥＤモジュール５のアノード側端子５ａは同時にＭＯＳＦＥＴＱ１のソースＳに接続され、ゲートＧは抵抗Ｒ３を介して抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点Ｐ１に接続され、ドレインＤがコンデンサＣ１、ＭＯＳＦＥＴＱ２のドレインＤ、および抵抗Ｒ６に接続されている。

コンデンサＣ１の他方の端部はＬＥＤモジュール５のカソード側端子５ｂに接続されると共に、ＭＯＳＦＥＴＱ２のソースＳも抵抗Ｒ４を介してＬＥＤモジュール５のカソード側端子５ｂに接続され、更に抵抗Ｒ６の他方の端部が並列接続されたコンデンサＣ２とダイオードＤ１の一方の接続点Ｐ２に接続され、他方の接続点Ｐ３もＬＥＤモジュール５のカソード側端子５ｂに接続されている。

そして、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）は抵抗Ｒ４とコンデンサＣ２とダイオードＤ１の接続点Ｐ２に接続されると共に、オペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）が抵抗Ｒ５を介してＭＯＳＦＥＴＱ２のソースＳと抵抗Ｒ４の接続点Ｐ４に接続され、オペアンプＯＰ１の出力がＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートＧに接続されている。

なお、オペアンプＯＰ１に耐圧保護用のツェナーダイオードＺＤ１が設けられているが、オペアンプＯＰ１に十分な耐圧が備わっていればツェナーダイオードＺＤ１は不要である。

上記構成の分流回路６において、調光信号がＯＦＦの場合は、トランジスタＱ３がＯＦＦとなり、ＭＯＳＦＥＴＱ１もＯＦＦとなる。すると、分流回路６に流れる電流Ｉ３が０となり、ＬＥＤモジュール５と分流回路６の接点５ａに供給された電流Ｉ１は全てＬＥＤモジュール５に流れる電流Ｉ２となる。従って、この状態ではＬＥＤモジュール５は調光されない。

一方、調光信号がＯＮになると、トランジスタＱ３がＮＯとなり、ＭＯＳＦＥＴＱ１もＯＮとなる。すると、供給された電流Ｉ１は分流回路６に流れる電流Ｉ３とＬＥＤモジュール５に流れる電流Ｉ２とに分流される。このとき、分流回路６では電流Ｉ３が流れることによってオペアンプＯＰ１に電源電圧が供給されると共に、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に抵抗Ｒ６とダイオードＤ１で分圧された電圧が入力される。この分圧電圧はオペアンプＯＰ１の基準電圧Ｖ_ｒｅｆとなる。

すると、オペアンプＯＰ１は抵抗Ｒ４に流れる電流Ｉ４によるの抵抗Ｒ４の電圧降下Ｖ_Ｒ４と基準電圧Ｖ_ｒｅｆとを比較し、これが等しくなるように働く。つまり、抵抗Ｒ４に流れる電流Ｉ４と基準電圧Ｖ_ｒｅｆとの関係は、Ｉ４＝Ｖ_ｒｅｆ／Ｒ４となり、この抵抗Ｒ４に流れる電流Ｉ４の定電流電源となる。

なお、抵抗Ｒ４の抵抗値に対して抵抗Ｒ６の抵抗値を十分大きくすることによって、分流回路６に流れる電流Ｉ３と抵抗Ｒ４に流れる電流Ｉ４はほとんど同一とみなすことができ、分流回路６に流れる電流Ｉ３は定電流電源からの定電流制御された電流Ｉ４としても問題はない。

従って、供給電流Ｉ１は分流回路６の定電流電源による定電流制御された電流Ｉ３とＬＥＤモジュールに流れる電流Ｉ２に分流され、分流回路６の定電流動作によるＬＥＤモジュール５の調光が行なわれる。

なお、この分流回路６では、オペアンプＯＰ１のＧＮＤがフローティング状態にあるため、ＬＥＤモジュール５のカソード側端子５ｂが基準電位となり、選択されたＬＥＤモジュール６に適宜接続することができる。

これにより、並列に接続するＬＥＤモジュール５の両端の電圧によらず、分流回路６をＬＥＤモジュール５に適宜並列に接続でき、且つ定電流駆動で分流できるため、ＬＥＤモジュール５を安定して調光することが可能となる。

以上説明したように、本発明のＬＥＤ車両用灯具の調光回路は、直列に接続されたＬＥＤモジュールに適宜並列に分流回路を接続することによってＬＥＤモジュールを個別に調光することが可能となる。よって、ＬＥＤモジュールの直列接続の利点を生かしながら、複数のＬＥＤモジュールで構成されたＬＥＤ灯具ユニットで形成される配光パターンを柔軟に制御できることができる。

また、バッテリー電圧を昇圧する昇圧回路によって供給される電流は、ＬＥＤモジュールの調光時と非調光時のいずれにおいても同一であり、電流の流れるル−トが変わるのみである。よって、ノイズの発生はなく周辺回路等の誤動作対策の必要はない。

更に、バッテリー電圧を昇圧する昇圧回路によって供給される電流は定電流制御された電流であるため、ＬＥＤモジュールの調光によってＬＥＤ灯具ユニットの両端の電圧が変わっても昇圧回路による印加電圧は自動的に最適な電圧に調整される。よって、再現性の良好な（灯具間のばらつきの少ない）車両用灯具が実現する。

なお、本発明のＬＥＤ車両用灯具の調光回路は、その構成から分かるように車両用灯具の調光に限られるものではなく、ＬＥＤを光源とし、且つそのＬＥＤを調光する必要のあるものであれば有効に活用でき、例えばＬＥＤを光源とする各種照明器具、各種表示装置等の調光回路として使用できる。

本発明のＬＥＤ車両用灯具の調光回路のブロック図である。本発明のＬＥＤ車両用灯具の調光回路に係わるＬＥＤモジュールの接続図である。本発明のＬＥＤ車両用灯具の調光回路に係わる分流回路の回路図である。従来例を示す回路図である。

符号の説明

１バッテリー
２昇圧回路
３電流検出部
４ＬＥＤ灯具ユニット
５ＬＥＤモジュール
５ａアノード側端子
５ｂカソード側端子
６分流回路

Claims

１個のＬＥＤ、または直列に接続された複数個のＬＥＤからなるＬＥＤモジュールが複数個直列に接続されてなるＬＥＤ灯具ユニットの前記ＬＥＤモジュールのうち１個以上に該ＬＥＤモジュールに並列に分流回路が設けられ、前記ＬＥＤ灯具ユニットの両端が第１の定電流電源回路に接続されてなるＬＥＤ車両用灯具の調光回路であって、前記ＬＥＤモジュールの非調光時には前記第１の定電流電源回路から出力された電流が全て前記ＬＥＤモジュールを流れ、前記ＬＥＤモジュールの調光時には前記第１の定電流電源回路から出力された電流が前記ＬＥＤモジュールと該ＬＥＤモジュールに並列に接続された分流回路に分流されることを特徴とするＬＥＤ車両用灯具の調光回路。
前記分流回路は第２の定電流電源回路を備え、外部からの調光信号によって定電流制御された電流が流れることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ車両用灯具の調光回路。
前記第１の定電流電源回路には昇圧回路が備えられ、前記昇圧回路で昇圧された昇圧電圧によって前記第１の定電流電源回路が作動す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車両用灯具の調光回路。