JP2011162008A - ヘッドランプ用ｌｅｄ点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドランプの光源としてのＬＥＤの故障を、点灯操作の前に運転者に報知するＬＥＤ点灯装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ６の点灯あるいは消灯を行なう第１の信号と、エンジンの運転状態あるいは停止状態に同期する車両の第２の信号とを入力し、第１の信号がＬＥＤ６の消灯を指示する信号で、かつ、第２の信号がエンジンの運転状態を指示する信号であるときに、ＬＥＤ６を故障検出用に点灯制御するＬＥＤ点灯制御回路７と、ＬＥＤ６の故障を検出する動作を実行する故障検出部１５とを備え、この故障検出部１５で検出された故障を故障報知装置５に報知する機能を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、ヘッドランプの光源となるＬＥＤの故障を検出して、車両に備えた車載機器としての故障報知装置に故障情報を出力する機能を有するヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置に関するものである。

ヘッドランプ用の光源としては従来のハロゲン電球に代替して、長寿命でメンテナンスの不要なＬＥＤ（発光ダイオード）が普及してきた。このようにＬＥＤを光源として用いるヘッドランプにおいては、このＬＥＤに発生する故障を運転者に報知する機能が付加されており、故障をいち早く発見できて便利である。

しかしながら、ＬＥＤの故障はＬＥＤを点灯させなければ発見できないため、ヘッドランプを点灯しない昼間には、ＬＥＤの故障を発見することはできず、夜間の走行にあたり、ヘッドランプが必要なタイミングにおいて、ヘッドランプを点灯動作させたときに初めてＬＥＤの故障が顕在化する。

したがって、ＬＥＤの故障を予め知らない運転者が夜間必要に駆られて点灯操作をしても、ヘッドランプが点灯しない事態に遭遇することになり、危険な状況を誘発する可能性があることは、故障報知機能がない従来のハロゲン電球を光源とするヘッドランプに比べて何ら改善されていない。

特許文献１は、直列に接続した複数のマルチチップＬＥＤを点灯する車両用発光装置に関するもので、それぞれのマルチチップＬＥＤに印加される電圧を検出してマルチチップＬＥＤの異常を検出するアイデアであり、この異常情報出力用の出力を備えている。

特許文献２は、直列に接続した複数のＬＥＤを点灯する発光ダイオード回路の故障検知装置に関するもので、個々のＬＥＤに対して並列に接続した短絡用のスイッチを設け、このスイッチを順次ＯＮすることによって短絡故障しているＬＥＤを検出するアイデアであり、この故障検知情報出力用の異常信号出力を備えている。

特許文献３は、直列に接続した複数のＬＥＤを点灯する発光ダイオード駆動装置に関するもので、ＬＥＤに印加される電圧が急変することを検出してＬＥＤの故障を検出するアイデアであり、この故障を表示する表示部を備えている。

特開２００７−１６５４４１号公報 特開２００８−２５１２７６号公報 特開２００９−１１１０３５号公報

しかしながら、上述した特許文献１、特許文献２および特許文献３に開示されたものは、いずれもＬＥＤ点灯用の給電線が１系統しかなく、ＬＥＤを正規に点灯すること以外に使用する電源あるいは信号の入力はない。したがって、各特許文献に開示されたものも、夜間ＬＥＤをヘッドランプとして点灯するまでは、ＬＥＤの故障を検出する機能がなく、運転者が必要に駆られて点灯操作をしたときに、ＬＥＤの故障でヘッドランプが点灯しない事態を初めて認識することになるという課題があった。

この発明に係るヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置は、ヘッドランプの光源としてのＬＥＤの故障を、ヘッドランプが必要となる夜間の点灯操作の前、つまり、昼間時に検出して運転者に報知し、危険な事態に遭遇することを回避することを目的とする。

この発明に係るヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置は、ＬＥＤの点灯あるいは消灯を行なう車両の第１の信号と、エンジンの運転状態あるいは停止状態に同期する車両の第２の信号とを入力し、第１の信号がＬＥＤの消灯を指示する信号で、かつ、第２の信号がエンジンの運転状態を指示する信号であるときＬＥＤを故障検出用に点灯制御するＬＥＤ点灯制御回路と、ＬＥＤの電気的特性によって該ＬＥＤの故障検出を実行する故障検出部を備え、この故障検出部で検出された故障を故障報知装置に報知する機能を備えたものである。

この発明によれば、ヘッドランプを点灯しない昼間の走行時にＬＥＤの故障を検出できるため、運転者が夜間ヘッドランプの点灯操作を行なう前、すなわち昼間の走行時にＬＥＤの故障を検出することができる。その結果、夜間の必要時にヘッドランプが点灯しないことを初めて認識することを回避し、あわてることなく対応ができて安全な運転ができる。また、一般的には昼間にしか作業をおこなわない修理業者に対し、昼間のうちに修理を依頼することができるため、速やかな修理を実施することができる。

この発明の実施の形態１に係るヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置の回路構成図である。 この発明の実施の形態２に係るヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置の回路構成図である。 この発明の実施の形態３に係るヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置の回路構成図である。 故障検出時にＬＥＤに流すパルス状電流波形図である。 ＬＥＤに印加する電圧と該ＬＥＤを流れる電流との関係を示す電気的特性図である。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置は、図１に示すように、電源１、第１の供給部としてのＬＴＳＷ（ライティングスイッチ）２、第２の供給部としてのＩＧＳＷ（イグニッションスイッチ）３、エンジン用機器４、車載機器しての故障報知装置５、ＬＥＤ６、ＬＥＤ点灯制御回路７により構成されている。

ＬＴＳＷ２は電源１に接続され、ＬＥＤ６の点灯あるいは消灯を行なう車両の第１の信号をＬＥＤ点灯制御回路７に供給する。ＩＧＳＷ３は電源１に接続され、エンジンの運転状態あるいは停止状態に同期する車両の第２の信号をＬＥＤ点灯制御回路７に供給する。エンジン用機器４はＩＧＳＷ３からエンジンの運転状態あるいは停止状態に同期する車両の第２の信号が供給されてエンジンを起動する。故障報知装置５は後述するＬＥＤ点灯制御回路７からＬＥＤ６の故障検出信号を受けて故障を表示する。ＬＥＤ６は車両のヘッドランプの光源を構成する個数を直列接続して、ＬＥＤ点灯制御回路７の出力側に接続されている。

ＬＥＤ点灯制御回路７はＬＴＳＷ２を介して供給される車両の第１の信号電圧またはＩＧＳＷ３を介して供給される車両の第２の信号電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ１１と、その車両の第１の信号または車両の第２の信号の給電状態を検出して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の昇圧条件を制御する制御部１２と、ＬＥＤ６の両端電圧を検出するように、ＬＥＤ６と並列接続した電圧検出部１３と、ＬＥＤ６の通電電流を検出するように、ＬＥＤ６と直列に接続された電流検出部１４と、電圧検出部１３および電流検出部１４で検出した電圧および電流によりＬＥＤ６の故障を検出する故障検出部１５を備えている。なお、電圧検出部１３および電流検出部１４は抵抗体で構成されている。

以下、動作について説明する。ＬＴＳＷ２がＯＦＦで第１の信号が入力されないときにおいても、ＩＧＳＷ３のＯＮで電源１の電圧が第２の信号として供給されると、この第２の信号電圧をＬＥＤ点灯制御回路７のＤＣ／ＤＣコンバータ１１で昇圧してＬＥＤ６に供給して該ＬＥＤを点灯させる。このとき、ＬＥＤ６が正常に点灯して所定の電圧と電流に基づく電気的特性が検出されると、この電気的特性に基づいて故障検出部１５はＬＥＤ６が正常点灯であるか否かを検出する。一方、直列に接続されたＬＥＤ６の一部が短絡等の故障を起こしていると、故障検出部１５に入力される電気的特性が所定値とならないため、故障していることが検出され、故障検出部１５から故障信号が故障報知装置５に供給されて故障していることが報知される。

上記の故障検出時、制御部１２は第２の信号のみが供給されたことに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の昇圧条件を制御し、ＬＥＤ６を定常点灯時より低い発光量にて点灯させる。そのときのＬＥＤ６の電気的特性を測定し、予め用意したＬＥＤ６の電気的特性と比較することにより、ＬＥＤの故障を検出する。

このように低発光量〔低輝度・低光度・低光束〕でＬＥＤを点灯させる場合、そのＬＥＤ６を周囲に自車の存在を知らしめるために充分な明るさで点灯させれば、ＤＲＬ（Ｄａｙ Ｔｉｍｅ Ｒｕｎｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ）、あるいは、ＤＲＬ相当の光源として使用することができるとともに、このＬＥＤ６の点灯時に該ＬＥＤの故障を検出できる。

また、ＬＥＤ６の発光量を低下させ、周囲の明るい昼間において、点灯していることが判別（視認）し難い明るさ（暗さ）でＬＥＤ６を点灯すれば、対向車の運転者や周囲の歩行者にＬＥＤ６の点灯を気付かせないで、ＬＥＤ６の故障を検出することができる。
なお、故障検出部１５が測定するＬＥＤの電気的特性は、通電電流や順方向（フォワード）電圧等である。

ＬＥＤ６の発光量を定常点灯より低くする第１の方法として、ＬＥＤ６に対する通電電流をパルス状にして、通電を停止する期間を設けることによって行ない、このパルス状電流の通電によるＬＥＤ６の点灯動作中に該ＬＥＤの故障を検出する。

このパルス状電流の通電を行なうにあたり、図４のＤ（昼間点灯時に相当）領域の通電パルスの幅を広くして、充分に視認できる明るさでＬＥＤ６を発光させればＤＲＬの光源として点灯できる。また、通電パルスの幅を狭くして、視認が困難な明るさでＬＥＤ６を点灯すれば他者に気付かれない点灯にできる。この結果、ＬＥＤ６をＤＲＬ用の光源として点灯、あるいは、他者に気付かれない暗さで点灯させてＬＥＤ６の故障検出ができる。

このように実施の形態１によれば、ヘッドランプを点灯しない昼間の走行時にＬＥＤ６の故障を検出できるため、運転者はヘッドランプの点灯操作を行なう前、すなわち昼間からＬＥＤ６の故障を知ることができ、スイッチを操作してもヘッドランプが点灯しないことに対して、あわてることなく対応ができ、安全な運転ができる。また、一般的には昼間にしか作業をおこなわない修理業者に対し、昼間のうちに修理を依頼することができるため、速やかな修理を実施することができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置は、図２に示すように、図１に示す実施の形態１の構成に周囲の明るさを検出する明るさ検出装置８を付加したもので、明るさ検出装置８の出力する信号、あるいは、暗いときに操作する図示しないスイッチ（ディマースイッチ）の信号を使用し、この信号に応動して点灯（故障検出動作を実施）と消灯（同停止）を行なう。つまり、ＬＥＤ６の発光量が定常点灯時より低い発光量でありながら、視認しやすい明るさを発光させて行なう故障検出動作を周囲が暗いとき（薄暮時）に実施する。この場合、車両側に用意した１個の明るさ検出装置８あるいはスイッチ（ディマースイッチ）の発する情報を共用する方法と、左右それぞれのヘッドランプに明るさ検出装置８を設ける構成でもよい。

なお、左右のヘッドランプ個々に明るさ検出装置８を設ける場合は、左右のヘッドランプが異なる明るさ（タイミング）で故障検出用の点灯と消灯を行なうことを回避するために、両者が備える通信回線を使用し、両者の動作タイミングを統一する構成が好ましい。

この実施の形態２によれば、明るい昼間と真暗の夜間の間で（薄暮時に）ＬＥＤ６を点灯しているときに故障検出動作を行なうことができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置は、図３に示すように、ＬＥＤ６は受光時に電圧を発生（発電）する太陽電池やフォトダイオードに近い特性があるため、ＬＥＤ６が発生する電圧を明るさ入力インタフェースである増幅器１６によって増幅した電圧値を制御部１２が予め備える所定値と比較し、その比較結果により、周囲の明るさを検出することができる。

つまり、周囲の明るさを検出するための受光素子として、ＬＥＤ６を使用し、明るさに対応する値として、点灯していないときにＬＥＤ６が発生する電圧値を用い、ＬＥＤ６の発生電圧を所定値と比較し、その比較結果で制御部１２を制御することによって、周囲の明るさを検知し、暗くなればＤＲＬ相当の明るさ、あるいは定常点灯に近い明るさでＬＥＤ６を点灯し、明るくなれば消灯する機能を、新たな受光素子を設けることなく実現できる。

この実施の形態３においては、ＬＥＤ６を明るさ検出装置として使用し、ＬＥＤ６が消灯しているときに、ＬＥＤ６の発生する電圧を測定して、この測定電圧が所定の電圧より低いとき（暗いとき）に視認しやすい明るさでＬＥＤ６を点灯して、ＬＥＤ６の故障検出動作を行ない、この測定電圧が所定の電圧より高いとき（明るいとき）にＬＥＤ６を消灯し、昼間の故障検出動作は停止する（上記実施の形態２と同等な薄暮時に点灯する方式）。

なお、左右のヘッドランプのＬＥＤ６は受光特性が異なる可能性があり、左右のヘッドランプが異なる明るさ（タイミング）で故障検出用の点灯と消灯を行なうことを回避するために、両者が備える通信回線を使用し、両者の動作タイミングを統一してもかまわない。

図４はＬＥＤに流すパルス状電流波形を示すもので、ＬＥＤが消灯しているときに明るさ検出の例を示すもので、昼間時（図４のＤ領域）のたとえばＤＲＬ点灯においては、パルス状の電流が途絶えて消灯している期間に周囲の明るさの検出をおこない、夜間の定常点灯時（図４のＮ（夜間点灯時に相当）領域）においては、たとえば１０ｍｓごとに１０μｓの短時間の消灯期間を設けて、この短時間の消灯が気付かない視覚的な連続点灯を行ないながら、消灯している１０μｓの短時間に周囲の明るさの検出を行なう。

また、比較用の所定電圧はヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置に備えた記憶素子に記憶させることも可能で、さらには、ライティングスイッチやディマースイッチが操作されるときの周囲の明るさを学習して、運転者の好みに合わせた明るさ（電圧）に設定することも可能である。

実施の形態３によれば、実施の形態２における明るさ検出装置８としての受光センサの代わりにＬＥＤ６を使用することにより、新たな受光センサを設ける必要がなく、簡素な構成で自動的に点灯と消灯ができるヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置を構成できる。

なお、制御部１２によってＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御し、パルス電流を通電し、ＬＥＤ６の発光量が定常点灯時より低く、視認し難い明るさで発光させて行なう故障検出動作を、明るさ検出装置８の検出信号に基づいて、周囲が明るいときに実施することもできる（昼間時に点灯する方式）。さらに、昼間時には視認し難い明るさであっても 周囲が暗ければＬＥＤ６の点灯が視認されやすいので、周囲が暗いときにはＬＥＤ６の故障を検出する動作を中止し、点灯していることを他者に気付かれないで故障を検出することもできる（明るい昼間時は点灯し薄暮時には消灯する方式で、上記薄暮時に点灯する方式に対して点灯タイミングを逆転することもできる）。

上記のように、周囲の明るさを検出する明るさ検出装置８として、ＬＥＤ６を使用し、明るさに対応する値として、ＬＥＤ６が消灯しているときに該ＬＥＤの発生する電圧を測定して、測定電圧が所定の電圧より低いとき（暗いとき）と、測定電圧が所定の電圧より高いとき（明るいとき）を検出して、ＬＥＤ６の故障検出動作を行なうように構成すると、新たな受光センサを設ける必要がなく、簡素な構成で自動的にＬＥＤ６の点灯と消灯ができ、故障を検出できる。

なお、故障検出用の視認され難い明るさを発光するＬＥＤ通電電流パルスは、通電時間を１００μｓ以下とし、通電パルスの繰り返し周期を１秒以上にする。つまり、通電パルス幅を１００μｓ以下、Ｄｕｔｙを１／１００００以下にすれば、ＬＥＤ６の点灯が視認されにくいため、点灯していることを他者に気付かれないで故障を検出できる。

また、ＬＥＤ６の発光量を定常点灯より低くする第２の方法として、通電電流を低く少なくすることによって行ない、この低い電流による点灯動作中にＬＥＤ６の故障を検出することにより、簡単な構成でＬＥＤ６の故障を検出できる。

このとき、ＬＥＤ６の通電電流を定常点灯電流の１/１０００以下にすることにより、点灯していることを他者に気付かれないで故障を検出できる。

図５はＬＥＤ６に印加する電圧と該ＬＥＤ６に流れる電流との関係の電気的特性例を示すもので点と添付の数字は実測電圧値を示す、ＬＥＤ６を定常（定格）電流によって点灯するときの電気的特性（図中 定常点灯電流域）と、微弱電流によって点灯するときの電気的特性（図中 微弱点灯電流域）は異なるため、微弱電流によって故障を検出するときには予め用意した微弱電流対応の電気的特性を使用して、ＬＥＤ６の故障を検出することにより、故障の誤検出を防ぐことができる。

また、温度によって電圧−電流特性が同図中の例のようにＡ（１２５℃），Ｂ（７５℃），Ｃ（２５℃）のように変化するため、予め用意した温度補正データを用いて、電圧−電流特性を補正して、ＬＥＤの故障を検出することにより、故障の誤検出を防ぐことができる。
なお、当然のことであるが、ＬＴＳＷ２を閉じて、第１の信号電圧をＬＥＤ点灯制御回路７のＤＣ／ＤＣコンバータ１１に供給すれば、ＩＧＳＷ３がＯＦＦで第２の信号電圧が供給されていなくても、ＬＥＤ６を定常に点灯させ定常点灯電流域において該ＬＥＤの故障を検出することができる。

１ 電源、２ ＬＴＳＷ、３ ＩＧＳＷ、４ エンジン用機器、５ 故障報知装置、６ ＬＥＤ、７ ＬＥＤ点灯制御回路、８ 明るさ検出装置、１１ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１２ 制御部、１３ 電圧検出部、１４ 電流検出部、１５ 故障検出部、１６ 明るさ入力インタフェース用増幅器。

Claims (12)

1. ＬＥＤの故障を検出し該ＬＥＤの故障情報を車載機器に対して出力する機能を有し、前記ＬＥＤの点灯あるいは消灯を行なう第１の信号と、エンジンの運転状態あるいは停止状態に同期する車両の第２の信号とを入力し、ＬＥＤの点灯をおこなうヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置であって、
   前記第１の信号が前記ＬＥＤの消灯を指示する信号で、かつ、前記第２の信号がエンジンの運転状態を指示する信号であるとき前記ＬＥＤを故障検出用に点灯制御するＬＥＤ点灯制御回路と、
   前記ＬＥＤの電気的特性によって該ＬＥＤの故障検出を実行する故障検出部と
   を備えたヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置。
2. ＬＥＤの故障検出は、前記ＬＥＤを定常点灯より低い発光量にて点灯し、そのときの前記ＬＥＤの電気的特性を測定して予め用意した前記ＬＥＤの電気的特性と比較することにより行なうことを特徴とする請求項１記載のヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置。
3. ＬＥＤの通電電流をパルス状にして通電を停止する期間を設けることによって該ＬＥＤの発光量を定常点灯より低くし、パルス状電流の通電による前記ＬＥＤの点灯動作中に、前記ＬＥＤの故障を検出することを特徴とする請求項２記載のヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置。
4. ＬＥＤの発光量が定常点灯時より低い発光量でありながら、視認しやすい明るさを発光させて行なう故障検出動作を、周囲が暗いときに実施することを特徴とする請求項３記載のヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置。
5. 点灯していないときにＬＥＤが発生する電圧を明るさに対応する値として用いることを特徴とする請求項４記載のヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置。
6. ＬＥＤの発光量が定常点灯時より低く、視認し難い明るさを発光して行なう故障検出動作を、周囲が明るいときに実施することを特徴とする請求項３記載のヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置。
7. 点灯していないときにＬＥＤが発生する電圧を明るさに対応する値として用いることを特徴とする請求項６記載のヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置。
8. 故障検出用の視認され難い明るさを発光するＬＥＤ通電電流パルスは、通電時間を１００μｓ以下とし、通電パルスの繰り返し周期を１秒以上にすることを特徴とする請求項３記載のヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置。
9. ＬＥＤの発光量を定常点灯より低くすることを、通電電流を低くすることによって行ない、この低い電流による点灯動作中に前記ＬＥＤの故障検出を行なうことを特徴とする請求項２記載のヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置。
10. 故障検出用の視認され難い明るさを発光するＬＥＤ通電電流は、定常点灯電流の１/１０００以下にすることを特徴とする請求項９記載のヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置。
11. 予め用意される正常と異常を判別する基準となるＬＥＤの電気的特性は、低電流点灯時の電気的特性であることを特徴とする請求項２記載のヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置。
12. 予め用意される正常と異常を判別する基準となるＬＥＤの電気的特性は、温度を加味した電気的特性であることを特徴とする請求項２記載のヘッドランプ用ＬＥＤ点灯装置。

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