JP2010114085A - ランプシステム用制御回路及びランプシステム - Google Patents

Abstract

【課題】１台の電流調整器により駆動される発光ダイオード（ＬＥＤ）のストリングのセグメントを選択的に点灯又は消灯させる。
【解決手段】ランプシステムにおける制御回路である。ランプシステムは、互いに直列接続された第１及び第２発光ダイオード（ＬＥＤ）１０２Ａ、１０２Ｎを有する。制御回路は、第１ＬＥＤ１０２Ａに接続され、調整された駆動電流を第１及び第２ＬＥＤ１０２Ａ、１０２Ｎに供給してＬＥＤを点灯させるための電流源１０４を含む。制御回路は、第１ＬＥＤ１０２Ａと並列に接続され、スイッチング素子１０６がアクティブの場合に駆動電流を第１ＬＥＤ１０２Ａから迂回させて第２ＬＥＤ１０２Ｎに供給するスイッチング素子１０６を備える。制御回路は、第１ＬＥＤ１０２Ａを選択的に消灯させるために、スイッチング素子１０６を選択的にアクティブにさせるコントローラ１０８を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、ランプシステムにおいて互いに直列に電気的に接続されたランプを選択的に電源停止(de-energizing)させる制御回路に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）は、電気エネルギー（例えば、電流、電圧）が装置に印加される際に光を生成する半導体装置である。ＬＥＤ光の出力は、ＬＥＤ電流に比例し、それゆえに、ＬＥＤを駆動するために電流源(current source)が用いられる。長寿命、高効率且つ薄型なため、発光ダイオードの進歩が、車両類(vehicles)への利用をより魅力的なものにしてきている。例えば、ＬＥＤは、自動車のヘッドランプシステムに用いることができる。ヘッドランプシステムがロービーム操作モードで操作される場合には、ＬＥＤの第１セット（例えば、ストリング）が点灯し、ヘッドランプシステムがハイビーム操作モードで操作される場合には、ＬＥＤの第２セット（例えば、ストリング）が点灯し、ヘッドランプシステムがデイタイム走行光操作モードで操作される場合には、ＬＥＤの第３セット（例えば、ストリング）が点灯される。

ＬＥＤの第１、第２及び第３セットは、並列接続されたＬＥＤの２以上のストリングとして配置することができる。ＬＥＤのストリングは、特定モードにおけるヘッドランプシステムを操作するために選択的に点灯される。ＬＥＤ順電圧のユニット間の変化が大きいため、ストリング間での電流の共有を押し進めるために、並列ＬＥＤストリングは、各ストリングに直列接続される電流制御器又は他の電流調整器を必要とする。抵抗は、電流制御器として一般的に用いられ、直列パストランジスタは、低電力ＬＥＤストリングスにおける線形レギュレータとして用いられる。しかしながら、ＬＥＤストリングに流れる電流が増えると、抵抗や直列パストランジスタの電力浪費量が増加する。このため、抵抗は、自動車のヘッドランプシステムのような高電力使用に用いられるＬＥＤ用途の電流調整器としては有効ではない。これらの高電力使用においては、電流を調整するために、各ＬＥＤストリングが、スイッチング・パワー・コンバーターのような低損失回路を必要としている。これらのスイッチング電流調整器は、抵抗や直列パストランジスタよりも非常に値段が高く、それゆえに、複数の並列ストリングのそれぞれにスイッチングレギュレータを実装することは、ヘッドランプシステムの価格を高騰させることになる。

本発明の実施の形態は、１台の電流調整器により駆動される発光ダイオード（ＬＥＤ）のストリングのセグメントを独立的に制御する。特に、本発明の実施の形態は、ＬＥＤストリングのセグメントを選択的に点灯又は消灯させるものである。本発明の実施の形態においては、ＬＥＤストリングのセグメントが、ＬＥＤの出力の強度を変えるために、ＬＥＤストリングのセグメントを択一的に照射又は消灯させるものである。また、本発明の実施の形態は、１以上のセグメントの故障発生を監視し、セグメントの故障発生が検出された場合にはそのセグメントを迂回させるものである。

他の目的及び特徴は、以下で部分的に明らかとなり、また部分的に指摘される。

図１は、本発明の実施の形態に係るランプシステムのブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態に係るランプシステムのブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態に係るヘッドランプシステムを説明する回路図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る電圧検知部材を有するランプシステムを示す回路図である。

図面全体にわたって対応参照文字は対応部分を表す。

本発明の実施形態は、一般には、直列接続した複数のランプを有するランプシステムに用いられる制御回路に関する。一実施形態において、制御回路は、ランプ群に接続され、ランプに調整された駆動電流をランプに供給する１の電流源（例えば、スイッチングパワーコンバーター）を含む。制御回路は、ランプ又はランプの隣接するセットに接続され、スイッチング素子が作動（activate）する際に、ランプのセットから駆動電流を迂回させるスイッチング素子を備える。制御回路は、ランプのセットを操作するために、スイッチング素子を選択的に作動させるためのコントローラを含む。よって、本発明の一側面は、単一の電流調整器によって駆動されるランプにより、ランプを選択的に点灯させることを可能にするものである。本発明の他の態様は、単一の電流調整器によって駆動されるランプのセットにより、ランプセットに故障が生じた場合に、迂回（bypass）させることを可能にするものである。

図１に、本発明の実施の形態に係るランプシステム１００を模式的に表す。ランプシステム１００は、発光ダイオード（ＬＥＤ）１０２のストリングを含む。ここに用いられるように、ＬＥＤのストリングとは、カソードからアノードへ順次に接続されており、それにより、単一経路で電流が順々に流れる複数のＬＥＤ１０２を意味する。図示されたＬＥＤストリングは、第１ＬＥＤ１０２Ａ及び第２ＬＥＤ１０２Ｎを含む。第１ＬＥＤ１０２Ａ及び第２ＬＥＤ１０２Ｎのそれぞれは、１以上の直列接続されたＬＥＤ１０２のセットを表している。一実施形態においては、ＬＥＤ１０２は、高電力ＬＥＤ（例えば、約１Ｗ以上）である。

電流源（例えば、電流調整器）１０４は、第１ＬＥＤ１０２Ａに接続されており、第１及び第２ＬＥＤ１０２Ａ、１０２Ｎを照射するために、第１及び第２ＬＥＤ１０２Ａ、１０２Ｎに調整された駆動電流を供給する。例えば、高電流に適用される場合は、電流源１０４は、少なくとも３５０ミリアンペアの電流を供給するように構成される。一実施形態においては、電流源１０４は、電源に接続されるように構成された電力変換装置を含む。電力変換装置は、ＬＥＤストリングに定電流を供給するために、電源とともに使用される特定のトポロジを有する。トポロジは、バック、ブースト、またはバックとブースとのコンビネーションであってもよく、電源及びＬＥＤ１０２の電気的特性（例えば、順電圧）に基づいて選択される。例えば、ブーストバックトポロジを有するＬＥＤドライバは、ＬＥＤストリングを駆動するのに用いられ、ＬＥＤの順電圧は、電源の利用可能な電圧とオーバーラップし得る。電流源１０４は、駆動電流がＬＥＤ１０２に供給される前にその駆動電流をフィルタリングするフィルタリングコンデンサのようなフィルタリング素子（例えば、図３のＣ４、図４のＣ１４、Ｃ５４）を含んでいてもよい。

スイッチング素子（例えばスイッチ）１０６は、第１ＬＥＤ１０２Ａに（例えば並列に）接続されている。スイッチ１０６は、アクティブ（作動）状態と非アクティブ（非作動）状態がある。アクティブ状態においては、スイッチ１０６が閉じられ（例えばオンされ）、電流源１０４からの電流パスを、第１ＬＥＤ１０２Ａをバイパス（迂回）する第２ＬＥＤ１０２Ｎの陽極（アノード）へ供給する。そのため、スイッチ１０６がアクティブ状態で操作している場合は、電流源１０４から供給される電圧が、第１ＬＥＤ１０２Ａを迂回し、第１ＬＥＤ１０２Ａは照射されず（例えば、電源停止又は消される）、それにより、ＬＥＤ１０２Ｎ及び他のＬＥＤ、例えばＬＥＤ１０２Ｎと直列に接続されたＬＥＤ１０２Ｃが照射される。非アクティブ状態においては、スイッチ１０６が開かれる（たとえばオフされる）。その結果、スイッチ１０６が、非アクティブ状態で操作している場合には、第１ＬＥＤ１０２Ａを点灯させるために、電流源１０４から供給される電流が第１ＬＥＤ１０２Ａへ流れ、電流印加される。スイッチ１０６は、本発明の範囲から逸脱しないように択一的に構成することができる。

一実施形態では、第２ＬＥＤ１０２Ｎの電流印加は、スイッチ１０６の状態とは独立している。スイッチ１０６がアクティブ状態で操作されている場合は、電流が、電流源１０４からスイッチ１０６を経由して第２ＬＥＤ１０２Ｎへ供給される。スイッチ１０６が非アクティブ状態で操作している場合は、電流が、電流源１０４から第１ＬＥＤ１０２Ａを経由して第２ＬＥＤ１０２Ｎへ供給される。他の実施形態では、１のＬＥＤの電流印加が、他のＬＥＤと対応するスイッチの状態の関数になる。

コントローラ１０８（例えば、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックデバイス、プロセッサ、マイクロプロセッサ、コンピュータ装置など）は、スイッチ１０６に接続されており、第１ＬＥＤ１０２Ａを選択的に電流印加させるために、スイッチ１０６の状態を制御する。また、コントローラ１０８は、ランプシステム１００の他の部品に接続されるか、及び／または、応答性を有し、それらの部品を制御するようにしてもよい。図示された実施形態では、コントローラ１０８は、ＬＥＤ１０２に供給される特定の電流を統御するための電力変換装置に接続される。例えば、コントローラ１０８は、入力電圧値、入力イネーブルラインの状態、測定温度などに基づいて特定電流を選択してもよい。コントローラは、電力変換装置をディセーブル（無効）にしてもよい。例えば、コントローラは、１又はそれ以上の故障状態（ショート又は過電圧状態等）に基づいて、電力変換装置をディセーブル（無効）にしてもよい。或いはまた、コントローラ１０８が、スイッチ１０６の制御のみに専念してもよい。

図示された制御回路は、コントローラ１０８とスイッチ１０６との間に接続されたスイッチドライバ１１０を含む。スイッチドライバ１１０は、スイッチ１０６の操作の選択状態を表す制御信号をコントローラ１０８から受け取る。スイッチドライバ１１０は、制御信号を調整し、それにより、スイッチ１０６を選択された操作状態で操作させ、調整された制御信号をスイッチ１０６に供給させる。同時に、スイッチドライバ１１０、スイッチ１０６及び第１ＬＥＤ１０２Ａは、第１発光ユニット１２０を形成する。図示するランプシステム１００は、１つの発光ユニット１２０しか示していないが、１またはそれ以上の追加的な発光ユニットが、第１発光ユニット１２０及び第２ＬＥＤ１０２Ｎとの間に互いに直列に接続されていてもよい。

図２に示すように、他の実施形態では、制御回路は、第２ＬＥＤに対して選択的に電流印加するように追加的に構成される。図示されたランプシステム２００は、図２に示すランプシステムに関連して上記に説明したように、単一の電流源２０４、コントローラ２０８、第１ＬＥＤ２０２Ａ及び第２ＬＥＤ２０２Ｂを含む。上述したように、制御回路は、第１ＬＥＤ２０２Ａの両端に接続された第１スイッチ２０６Ａと、コントローラ２０８及び第１スイッチ２０６Ａの間に接続された第１スイッチドライバ２１０Ａを含む。同時に、第１ＬＥＤ２０２Ａ、第１スイッチ２０６Ａ及び第１スイッチドライバ２１０Ａは、第１発光ユニット２２０Ａを形成する。更に、制御回路は、第２ＬＥＤ２０２Ｂの両端に接続された第２スイッチ２０６Ｂと、コントローラ２０８及び第２スイッチ２０６Ｂの間に接続された第２スイッチドライバ２１０Ｂを含む。同時に、第２ＬＥＤ２０２Ｂ、第２ＬＥＤスイッチ２０６Ｂ及び第２スイッチドライバ２１０Ｂは、第２発光ユニット２２０Ｂを形成する。

第１発光ユニット２２０Ａは、電流源２０４に接続されており、電流源２０４からの電流を受け取る。第２発光ユニット２２０Ｂは、第１発光ユニット２２０Ａに直列に接続され、第１発光ユニット２２０Ａを介して電流源２０４から電流を受け取る。特に、第１及び第２スイッチ２０６のそれぞれは、アクティブ状態と非アクティブ状態を有する。第１スイッチ２０６Ａがアクティブ状態の場合は、第１スイッチ２０６Ａが閉じられ（例えばオンされる）電流源２０４からの電流パスを、第１ＬＥＤ２０２Ａをバイパス（迂回）して第２発光ユニット２２０Ｂへ供給する。そのため、第１スイッチ２０６Ａがアクティブ状態で操作している場合は、電流源２０４から供給される電圧は、第１ＬＥＤ２０２Ａから迂回され、第１ＬＥＤ２０２Ａは点灯されず（例えば、電源停止又は消される）、電流が、第１スイッチ２０６Ａを介して第２発光ユニット２２０Ｂへ送られる。第１スイッチ２０６Ａが非アクティブ状態の場合は、第１スイッチ２０６Ａが開かれる（たとえばオフされる）。その結果、第１スイッチ２０６Ａが非アクティブ状態で操作している場合には、第１ＬＥＤ２０２Ａを点灯させるために、電流源２０４から供給される電流が第１ＬＥＤ２０２Ａへ流れ、電流印加される。電流印加された第１ＬＥＤ２０２Ａは、電流を第２発光ユニット２２０Ｂへ導き、そして、第２発光ユニット２２０Ｂがその電流を、第１ＬＥＤ２０２Ａを介して受け取る。

第２スイッチ２０６Ｂがアクティブ状態の場合、第２スイッチ２０６Ｂが閉じられ（例えばオンされる）、第１発光ユニット２２０Ａからの電流パスを、第２ＬＥＤ２０２Ｂをバイパス（迂回）し、グランドへ供給する。そのため、第２スイッチ２０６Ｂがアクティブ状態で操作している場合は、第１発光ユニット２２０Ａを介して電流源２０４から供給される電圧が、第２ＬＥＤ２０２Ｂから迂回され、それにより、第２ＬＥＤ２０２Ｂは点灯しなくなる（例えば、電源停止又は消される）。第２スイッチ２０６Ｂが非アクティブ状態の場合は、第２スイッチ２０６Ｂが開かれる（たとえばオフされる）。その結果、第２スイッチ２０６Ｂが非アクティブ状態で操作している場合には、第１ＬＥＤ２０２Ａを照射するために、第１発光ユニット２２０Ａを介して電流源２０４から供給される電流が、第２ＬＥＤ２０２Ｂへ流れ、電流印加される。図示するランプシステム２００は、２つの発光ユニット２２０Ａ、２２０Ｂしか示していないが、１またはそれ以上の追加的な発光ユニットが、第２発光ユニット２２０Ｂ及びグランドとの間に配置され、それにより、各発光ユニット２２０が互いに直列に接続されていてもよい。

各発光ユニット２２０は、各スイッチ２０６を独立的に操作できるように、別々の制御ラインを介してコントローラ２０８に接続されている。その結果、図示する実施形態では、コントローラ２０８は、第１スイッチ２０６Ａの操作の選択状況を示す第１制御信号を第１発光ユニット２２０Ａに送る第１出力（例えば制御ライン）を含んでいる。第１スイッチドライバ２１０Ａは、第１制御信号を受け取り、第１制御信号を調整し、それにより、第１スイッチ２０６Ａを操作の選択した状態で操作できるようにし、調節された第１制御信号を第１スイッチ２０６Ａへ供給する。同様に、コントローラ２０８は、第２制御信号を第２発光ユニット２２０Ｂへ送り、第２スイッチ２０６Ｂの操作の選択された状況を示す第２出力を含む。第２スイッチドライバ２１０Ｂは、第２制御信号を受け取り、第２制御信号を調節し、それにより、第２スイッチ２０６Ｂが操作の選択した状態で操作できるようにし、調節された第２制御信号を第２スイッチ２０６Ｂに供給する。

図３に示すように、一実施形態においては、ランプシステム３００は、自動車のような車両用のヘッドランプシステム３００である。ランプシステム３００は、電流調整器３０４、コントローラ３０８、上述したランプシステム１００、２００と関連して説明した対応部品と同様のＬＥＤ３０２のストリングを含む。ＬＥＤ３０２のストリングは、直列接続された４セットに分割されている。ＬＥＤの第１セット３０２Ａ（以下“第１ＬＥＤ”という）は、ダイオードＤ１１、Ｄ１２を含み、ＬＥＤの第２セット３０２Ｂ（以下“第２ＬＥＤ”という）は、ダイオードＤ１３、Ｄ１４を含み、ＬＥＤの第３セット３０２Ｃ（以下“第３ＬＥＤ”という）は、ダイオードＤ１５、Ｄ１６、Ｄ１７を含み、ＬＥＤの第４セット３０２Ｄ（以下“第４ＬＥＤ”という）は、ダイオードＤ１８、Ｄ１９、Ｄ２０、Ｄ２１を含む。ランプシステム３００は、第１ＬＥＤ３０２Ａと、第１ＬＥＤ３０２Ａの両端に接続された対応する第１スイッチＱ１と、コントローラ３０８及び第１スイッチＱ１の間に接続された対応する第１スイッチドライバ３３０Ａ、３３２Ａを含む。同様に、ランプシステムは、第２ＬＥＤ３０２Ｂ、第２スイッチＱ２及び第２スイッチドライバ３３０Ｂ、３３２Ｂを有する第２発光ユニットと、第３ＬＥＤ３０２Ｃ、第３スイッチＱ３及び第３スイッチドライバ３３０Ｃ、３３２Ｃを有する第３発光ユニットを含む。

第１、第２、第３発光ユニット及び第４発光ユニット３０２Ｎは、電圧変換装置とグランドの間に順に直列に接続されており、電圧調整器３０４からの電流を受け取る。ランプシステム１００、２００に関連して述べたように、各スイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３は、対応するＬＥＤ３０２から駆動電流を迂回させるための択一的な電流パスを供給するアクティブ状態とそのような択一的な電流パスを供給しない非アクティブ状態を有する。そのため、特定のスイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３がアクティブ状態で操作される場合、駆動電流が対応するＬＥＤ３０２へ供給され、対応するＬＥＤ３０２が点灯する。また、特定のスイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３が非アクティブ状態で作動するとき、駆動電流は対応するＬＥＤ３０２から迂回され（バイパスされる）、対応するＬＥＤ３０２が点灯しない。各スイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３は、コントローラ３０８が各スイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３の操作状態を独立的に制御できるように、対応するスイッチドライバ３３０、３３２を介して独立に接続されている。

図示する実施形態においては、第１スイッチＱ１が、例えばｐ形の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（“ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ”）のようなトランジスタである。例えば、第１スイッチＱ１は、フェアチャイルドセミコンダクターコーポレーション（Fairchild Semiconductor Corporation）により入手可能なFQD17P06、 60ボルト、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴとすることができる。第１スイッチＱ１は、ソース端子Ｓ、ゲート端子Ｇ及びドレイン端子Ｄを有する。第１ＬＥＤ３０２Ａは、ソース端子Ｓ及びドレイン端子Ｄの間に接続されている。

第１スイッチドライバ３３０Ａ、３３２Ａは、コントローラ３０８と第１スイッチＱ１との間に接続され、コントローラ３０８からの制御信号（“第１制御信号”）を受け取り、第１スイッチＱ１を操作の選択された状態で操作するための第１制御信号を調整する。例えば、第１制御信号は、スイッチＱ１をアクティブ状態にするための高値（例えば５Ｖ）及びスイッチＱ１を非アクティブ状態にするための低値（例えば０ボルト）が用いられる。図示する実施形態においては、第１スイッチドライバ３３０Ａ、３３２Ａは、ゲート駆動回路３３０Ａ及びレベルシフト回路３３２Ａを含む。

ゲート駆動回路３３０Ａは、電圧（例えば、ゲート電圧、Ｖ_G）をゲート端子Ｇに印加して第１スイッチＱ１をオン（例えば、スイッチＱ１をアクティブにする）またはオフ（例えば、スイッチＱ１を非アクティブにする）するために、第１スイッチＱ１のソース端子とドレイン端子の間に接続されている。特に、ゲート駆動回路３３０Ａは、ダイオードＤ１（例えば、９．１Ｖツェナーダイオード）、抵抗Ｒ１（例えば、１０ｋΩ抵抗）及びコンデンサＣ１（例えば、１００ｎＦコンデンサ）を含んでおり、それぞれが第１スイッチＱ１のソース端子とドレイン端子の間で互いに並列に接続されている。

レベルシフト回路３３２Ａは、ゲート駆動回路３３０Ａとコントローラ３０８との間に接続され、コントローラ３０８からの制御信号（“第１制御信号”）を受け取り、その制御信号の電圧レベルをシフトして、第１制御信号によって指示されるように、第１スイッチＱ１のオン・オフを切り替えるのに十分なほどゲート電圧Ｖ_Gが十分高い値となるようにする。特に、レベルシフト回路３３２Ａは、コレクタ接合Ｃ、ベース接合Ｂ及びエミッタ接合Ｅを有するバイポーラ接合トランジスタ等（例えば、ナショナルセミコンダクタ（National Semiconductor）社から入手可能な汎用の増幅器2N5551 NPN）のスイッチＱ１１を含む。トランジスタＱ１１のコレクタ接合Ｃは、ゲート駆動回路３３０Ａに接続されている。レベルシフト回路３３２Ａは、電圧分圧器、抵抗Ｒ１１（例えば１０ｋΩ抵抗）及び抵抗Ｒ１２（例えば２．７ｋΩ抵抗）を含み、トランジスタＱ１１のベース接合Ｂに接続されている。抵抗Ｒ１３（例えば４７０Ω抵抗）は、トランジスタＱ１１のエミッタ接合Ｅとグランドとの間に接続されている。

操作時、第１制御信号が低値である場合、トランジスタＱ１１がオフで、抵抗Ｒ１により、第１スイッチＱ１のゲート端子Ｇを第１スイッチＱ１のソース端子まで吊り上げ（プルアップ）させ、スイッチＱ１のソース及びドレイン端子間に高いインピーダンスをかけさせる。ソース・ドレインの高いインピーダンスにより、駆動電流が流れ、第１ＬＥＤ３０２Ａを点灯させる。あるいは、第１制御信号が高値である場合、トランジスタＱ１１がオン（例えば導通）され、これが第１スイッチＱ１のゲート端子Ｇをプルダウンさせて、スイッチＱ１のソース・ドレイン端子間に低いインピーダンスをに流す。ソース・ドレインの低いインピーダンスが駆動電流の択一的電流パスを供給する結果、駆動電流が第１ＬＥＤ３０２Ａから迂回され、第１ＬＥＤ３０２Ａが点灯しなくなる。

図示する実施形態においては、第２及び第３発光ユニットは、上述した第１発光ユニットと関連した対応する構成要素を含んでいる。対応する構成要素は、図３及び対応する参照番号に示されている。

ランプシステム１００、２００及び３００を参照すると、一実施形態においては、コントローラが、対応するＬＥＤを減光するために、特定のスイッチを制御する。より特別には、コントローラはＬＥＤを択一的に点灯させたり消灯させたりするために、スイッチをアクティブ及び非アクティブ状態に発振（oscillate）させる。減光効果は、特定の周波数帯域（例えば２５０Ｈｚ）におけるＬＥＤ（例えば強度が様々なＬＥＤ）を択一的に点灯させたり消灯させたりすることによって生成される。ＬＥＤの見掛け状の明るさは、ＬＥＤが消灯される時間の長さ（「消灯時間」）とＬＥＤが点灯される時間の長さ（「点灯期間」）との関係の関数である。

ＬＥＤを減光して特定の見掛け状の強度（以下において“特定強度”という）とするために、コントローラは、特定強度に従うパルス幅変調された制御信号を生成する。パルス幅変調信号は、パルス持続時間（例えば、パルス幅）及び単波形の期間との比率を表す負荷サイクルを有する。一実施形態においては、制御信号のパルス持続時間は、点灯時間を表し、ＬＥＤの強度を増加させる（明るくする）ためにパルス持続時間を増加させ、ＬＥＤの強度を減少させる（暗くする）ためにパルス持続時間を減少させる。したがって、制御信号の負荷サイクルは、ＬＥＤの強度を増加（明るくする）ために増加され、ＬＥＤの強度を減少させる（暗くする）ために減少される。また別の実施態様においては、パルス持続時間が消灯期間を表し、ＬＥＤの強度を小さくする（暗くする）ためにパルス持続時間が増加され、ＬＥＤの強度を増加させる（明るくする）ために減少される。したがって、制御信号の負荷サイクルは、ＬＥＤの強度を減少（暗くする）ために減少され、ＬＥＤの強度を増加させる（明るくする）ために増加される。

一実施形態においては、コントローラは、ユーザインターフェースを接続するための入力（図示せず）を追加的又は択一的に含んでいてもよい。ユーザインタフェースは、ユーザに、１又はそれ以上のＬＥＤが点灯するかどうかを決定させる。コントローラは、ユーザによるユーザ選択を、ユーザインターフェースから入力を介して受け取り、制御信号をユーザインターフェースから受け取った入力の関数として生成する。他の実施態様においては、コントローラは、検出装置に接続された入力を追加的又は択一的に含んでいてもよい。検知装置は、パラメータを検知する。コントローラは、検知したパラメータを示す検知装置からの入力信号を受け付け、検知したパラメータに基づく制御信号を生成する。

図４は、電圧検知回路４４０を有するランプシステム４００の別の実施形態を表している。ランプシステム４００は、電力変換装置（図示せず）を有する電流調整器とフィルタリングコンデンサＣ１４、Ｃ５４を含む。ランプシステム４００は、第１ＬＥＤ４０２Ａ、第１スイッチ Ｑ２１及び第１スイッチドライバ４３０、４３２を有する第１発光ユニットを含む。第２ＬＥＤ４０２Ｎは、第１発光ユニットに直列接続され、コントローラ４０８が第１発光ユニットに接続され、第１ＬＥＤ４０２Ａを選択的にアクティブにする。これらの要素は、ランプシステム１００、２００、３００に関連して説明され、同様に定義された要素に対応しており、図４に、対応する参照番号で表されている。

電圧検知回路４４０は、第１及び第２ＬＥＤ４０２Ａ、４０２Ｎの間に接続され、コントローラ４０８に接続されている。電圧検知回路４４０は、Ｒ９２（例えば１００ｋΩ抵抗）、Ｄ２５（ツェルナーダイオード）、Ｒ８７（例えば１００ｋΩ抵抗）及びＣ４７（１ｎF抵抗）を含む。電圧検出回路４４０は、第１ＬＥＤ４０２Ａの電位を検出し、検出した電位に基づいて第１ＬＥＤ４０２Ａにおいて故障（障害など）が発生しているか否かを示す信号を生成するように構成されている。コントローラ４０８は、電圧検出回路４４０により生成される信号を受け取り、検出した電圧が故障の発生を示す場合に、第１スイッチＱ２１をアクティブにする。例えば、電圧検出回路４４０は、第１ＬＥＤ４０２Ａにオープン回路故障が検出されたことを示すために、低い値（例えば０．８Ｖより低い値）の信号を生成する。同様に、電圧検出回路４４０は、第１のＬＥＤ４０２Ａで故障が検出されないことを示すために、高値（例えば、０．８Ｖ以上）の信号を生成し得る。従って、コントローラ４０８は、電圧検出回路４４０からの信号が、あらかじめ定められた閾値（たとえば、低値）よりも低い場合に、第１スイッチＱ２１をアクティブにするように構成してもよい。検出電圧を用いた故障検出及び修正措置の他の状況は、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて行われ得る。

図示する実施の形態においては、電圧検出回路４４０が第１ＬＥＤ４０２Ａからの電圧信号を受け取る。電圧信号は、抵抗Ｒ９２、Ｒ８７及びダイオードＤ２５の関数として低減され、コンデンサＣ４７を解してフィルタされる。低減されフィルタされた電圧信号は、コントローラ４０８に供給される。コントローラ４０８は、電圧検出回路４４０からの信号があらかじめ定められた閾値（例えば０．８Ｖ）より小さい（もしくはそれ以上である）場合に、減少されフィルタされた電圧信号を受け取り、第１スイッチＱ２１をアクティブにする。

一実施形態においては、ランプシステム１００、２００、３００、及び／または４００は車両用のヘッドランプシステムである。特定のヘッドランプシステムは、複数の操作モードを有する。例えば、ヘッドランプシステムは、２以上の操作モード、すなわち、ロービームモード、ハイビームモード、デイタイム走行光モード、を有していてもよい。ＬＥＤのセット（例えば、第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤ等）は、ヘッドランプシステムの操作モードの関数として、選択的に点灯される。例えば、コントローラは、ロービームモードにおけるヘッドランプシステムを操作するために、第１ＬＥＤの第１スイッチをアクティブにするように構成され、デイタイム走行光モードにおけるヘッドランプシステムを操作するために、第２ＬＥＤを点灯させる第２スイッチをアクティブにするように構成される。コントローラは、更にハイビームモードにおけるヘッドランプシステムを操作するために、第１及び第２ＬＥＤを点灯させる第１スイッチ及び第２スイッチの双方をアクティブしてもよい。ヘッドランプシステムは、追加又は択一的な操作モードを有していても良く、ＬＥＤセットの対応する組み合わせは、本発明の範囲を逸脱しない限りである。

詳細に説明したように、添付の特許請求の範囲に定義された範囲を逸脱しない限りにおいて、変形やバリエーションが実施され得ることは明らかである。

本発明の好ましい実施形態の要素を導入するにあたり、「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、「前記（ｔｈｅ）」、「前記（ｓａｉｄ）」は、これらが１又はそれ以上の要素を含むことを意図するものである。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」等は包括的であることを意図しており、記載された要素以外の追加要素も存在し得ることを意味している。

上記を考慮して、本発明の複数の目的が達成され、他の有利な効果も達成されることが分かるだろう。

本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、構成、製品（生成物）及び方法に関して様々な変更が可能であり、上記の説明に包含され、添付した図面に示されるすべての事項は例示であって、本発明の要旨を限定するものではない。

１００、２００、３００、４００ ランプシステム
１０２Ａ、１０２Ｎ、２０２Ａ、２０２Ｂ、３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃ、３０２Ｎ、４０２Ａ、４０２Ｎ ＬＥＤ
１０４、２０４、３０４ 電流源（電流調整器）
１０６、２０６Ａ、２０６Ｂ、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３ スイッチ
１１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃ、３３２Ａ、３３２Ｂ、３３２Ｃ、４３０、４３２ スイッチドライバ
１２０、２２０Ａ、２２０Ｂ 発光ユニット
１０８、２０８、３０８、４０８ コントローラ
４４０ 電圧検知回路

Claims (20)

1. 互いに直列接続された第１及び第２発光ダイオード (ＬＥＤ)を有するランプシステムに用いられる制御回路であって、
   第１ＬＥＤに接続され、ＬＥＤを点灯するために、第１及び第２ＬＥＤに、調整された駆動電流を供給する電流源と、
   前記第１ＬＥＤと並列に接続されるスイッチング素子であって、前記スイッチング素子がアクティブの場合に、前記駆動電流を前記第１ＬＥＤから迂回させ、前記駆動電流を第２ＬＥＤに供給するスイッチング素子と、
   前記第１ＬＥＤを選択的に消灯させるために、前記スイッチング素子を選択的にアクティブにするコントローラと
   を備えることを特徴とする制御回路。
2. 前記スイッチング素子が第１スイッチング素子であり、前記制御回路は更に前記第２ＬＥＤと並列接続され前記スイッチング素子がアクティブの場合に前記駆動電流を第２ＬＥＤから迂回させる第２スイッチング素子を備え、
   前記コントローラが、前記第１及び第２ＬＥＤを選択的に消灯させるために、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を、互いに独立に選択的にアクティブにするように構成される請求項１に記載の制御回路。
3. 前記第１及び第２ＬＥＤが、少なくとも約３５０ミリアンペア値の電流を伝導させるように構成されている請求項１に記載の制御回路。
4. 前記第１及び第２ＬＥＤの間に配置され、前記第１ＬＥＤに故障が生じているか否かを示す前記第１ＬＥＤの両端の電位を検知する電圧検知回路を更に含み、前記コントローラは、前記電圧検知回路及び前記スイッチング素子に接続されており、検知電圧が前記第１ＬＥＤに故障が生じていることを表す場合に、前記スイッチング素子をアクティブにし、第２ＬＥＤの点灯を持続させる請求項１に記載の制御回路。
5. 前記第１ＬＥＤが、直列接続された複数のＬＥＤであり、前記第２ＬＥＤが、直列接続された複数のＬＥＤである請求項１に記載の制御回路。
6. 前記コントローラが、第１ＬＥＤの強度を変化させるために、スイッチング素子を、周波数及び負荷サイクルにより選択的にアクティブにする請求項１に記載の制御回路。
7. 調整された駆動電流を供給する電流源と、
   前記電流源に接続され、前記電流源から前記駆動電流を受け取る第１発光ユニットであって、前記第１発光ユニットが、前記駆動電流に応答して点灯する１以上の直接接続された発光ダイオード（ＬＥＤ）の第１セット及びＬＥＤの前記第１セットと並列接続された第１スイッチング素子を備え、前記第１スイッチング素子がアクティブ状態と非アクティブ状態を有し、前記スイッチング素子が、前記スイッチング素子がアクティブ状態の場合にＬＥＤの前記第１セットから前記駆動電流を迂回させ、
   前記第１発光ユニットと直列に接続され、駆動電流を前記第１発光ユニットを受け取る第２発光ユニットであって、前記第２発光ユニットが、前記駆動電流に応答して点灯する１以上の直接接続された発光ダイオード（ＬＥＤ）の第２セット、ＬＥＤの前記第２セットと並列接続された第２スイッチング素子であって、前記第２スイッチング素子がアクティブ状態と非アクティブ状態を有し、前記スイッチング素子が、前記スイッチング素子がアクティブ状態の場合にＬＥＤの前記第２セットから前記駆動電流を迂回させる第２スイッチング素子、及び、ＬＥＤの前記第１及び第２セットを選択的に点灯させるために第１及び第２スイッチング素子の状態を制御するコントローラを備える
   ことを特徴とするランプシステム。
8. 前記ランプシステムが、ロービーム操作モード及びハイビーム操作モードを有する車両のヘッドランプシステムであり、前記コントローラが、前記ヘッドランプシステムが前記ロービーム操作モードで操作する場合に、前記第１スイッチング素子を前記アクティブ状態で操作し、前記第２スイッチング素子を前記非アクティブ状態で操作するように構成され、前記コントローラが、前記ヘッドランプシステムが前記ハイビーム操作モードで操作する場合に、前記第１スイッチング素子を前記非アクティブ状態で操作し、前記第２スイッチング素子を前記アクティブ状態で操作するように構成される請求項７に記載のランプシステム。
9. 前記コントローラに接続され、点灯させるＬＥＤのセットを示すユーザからの入力を受け取るユーザインターフェースを更に有し、前記コントローラが、ユーザにより選択されたＬＥＤのセットを点灯させるために、第１及び第２のスイッチング素子の状態を制御する請求項７に記載のランプシステム。
10. 前記コントローラは、更に、ＬＥＤの前記第１及び第２セットの強度を変えるために、前記第１及び第２スイッチング素子をアクティブ及び非アクティブ状態の間で発振させる請求項７に記載のランプシステム。
11. 前記第１及び第２発光ユニットと直列接続され、前記駆動電流を前記第２発光ユニットを介して受け取る第３発光ユニットを更に備え、
    前記第３発光ユニットが、
    前記駆動電流に応答して点灯する１以上の直接接続されたＬＥＤの第３セットと、
    ＬＥＤの前記第３セットと並列接続された第３スイッチング素子であって、前記第３スイッチング素子がアクティブ状態と非アクティブ状態を有し、前記スイッチング素子がアクティブ状態の場合にＬＥＤの前記第３セットから駆動電流を迂回させ、
    前記コントローラが、ＬＥＤの前記第３セットを選択的に点灯させるために、更に第３スイッチング素子の状態を更に制御する請求項７に記載のランプシステム。
12. 前記第１スイッチング素子が、ソース端子、ゲート端子及びドレイン端子を有するｐ型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタであり、ＬＥＤの前記第１セットが前記ソース端子及び前記ドレイン端子との間に接続され、前記コントローラがゲート端子に接続され、前記第１スイッチング素子の状態を制御するための制御信号を前記第１スイッチング素子に供給する請求項７に記載のランプシステム。
13. 前記第１発光ユニットは、前記コントローラと前記第１スイッチング素子の前記ゲート端子との間に接続された第１スイッチドライバを更に含み、前記第１スイッチング素子の状態を制御するために、前記制御信号を前記ゲート端子で調整する請求項１２に記載のランプシステム。
14. 前記第２スイッチング素子が、ソース端子、ゲート端子及びドレイン端子を有するｐ型金属酸化半導体電界効果トランジスタであり、ＬＥＤの前記第２セットが前記ソース端子及び前記ドレイン端子との間に接続され、前記コントローラがゲート端子に接続され、前記第２スイッチング素子の状態を制御するための制御信号を前記第２スイッチング素子に供給する請求項７に記載のランプシステム。
15. 前記第２発光ユニットは、前記コントローラと前記第２スイッチング素子の前記ゲート端子との間に接続された第２スイッチドライバを更に含み、前記第２スイッチング素子の状態を制御するために、前記制御信号を前記ゲート端子で調整する請求項１４に記載のランプシステム。
16. 前記第１及び第２発光ユニットに直列接続され、駆動電流を前記第２発光ユニットから受け取る１以上のＬＥＤの第３セットを更に備えることを特徴とする請求項７に記載のランプシステム。
17. 調整された駆動電流を供給する電流源と、
    １以上の直列接続されたＬＥＤの第１セットであって、ＬＥＤの前記第１セットが前記電流源に接続されており、前記電流源からの駆動電流に反応して点灯するＬＥＤの第１セットと、
    ＬＥＤの前記第１セットと並列接続されたスイッチング素子であって、前記スイッチング素子がアクティブ状態及び非アクティブ状態を有し、前記スイッチング素子が前記アクティブ状態の場合に、ＬＥＤの前記第１セットから前記駆動電流を迂回させ、
    １以上の直列接続されたＬＥＤの第２セットであって、ＬＥＤの前記第２セットがＬＥＤの前記第１セット及び前記スイッチング素子に接続されており、前記第２セットは、前記スイッチング素子が非アクティブ状態の場合に、駆動電流をＬＥＤの前記第１セットを介して受け取り、前記スイッチング素子がアクティブ状態の場合に前記駆動電流を前記スイッチング素子を介して受け取り、ＬＥＤの前記第２セットが、前記駆動電流に反応して点灯し、
    ＬＥＤの前記第１及び第２セットの間に接続され、ＬＥＤの前記第１セットに故障が生じているか否かを示すＬＥＤの前記第１セットの両端の電位を検知する電圧検知回路と、
    前記電圧検知回路及び前記第１スイッチング素子に接続され、検知電圧がＬＥＤの前記第１セットに故障が生じていることを示す場合に、前記第１スイッチング素子をアクティブにするコントローラ
    とを備えることを特徴とするランプシステム。
18. 前記スイッチング素子が第１スイッチング素子であり、前記ランプシステムは更に、ＬＥＤの前記第２セットと並列接続された第２スイッチング素子を備え、前記第２スイッチング素子がアクティブ状態及び非アクティブ状態を有し、前記第２スイッチング素子は、前記スイッチング素子が前記アクティブ状態の場合にＬＥＤの前記第２セットから前記駆動電流を迂回させ、前記コントローラは前記第２スイッチング素子を選択的にアクティブにするように構成される請求項１７に記載のランプシステム。
19. 前記ランプシステムは、ロービーム操作モード及びハイビーム操作モードを有する車両用のヘッドランプシステムであり、前記コントローラは、前記ヘッドランプシステムがロービーム操作モードで操作する場合に第１スイッチング素子をアクティブにするように更に構成され、前記コントローラは、前記ヘッドランプシステムが前記ハイビーム操作モードで操作する場合に前記第２スイッチング素子をアクティブにするように更に構成されている請求項１７に記載のランプシステム。
20. 前記コントローラは、ＬＥＤの前記第１セットの強度を変化させるために、前記スイッチング素子を周波数及び負荷サイクルにより選択的にアクティブにするように更に構成されている請求項１７に記載のランプシステム。

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