JP2011165591A - 車両用灯具の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの搭載スペースや搭載重量の増大を回避し、かつエンジン始動時等における給電電圧レベルの低下による車両用灯具の消灯を回避する。
【解決手段】相互に直列接続された発光素子１，２及び、定電流回路Ｒ１を有する車両用灯具を制御するための装置であって、電源端子ＶＢと接地端子ＧＮＤとの間に接続されるツェナーダイオードＺＤ１２と、ベースがツェナーダイオードのアノードに接続され、コレクタが電源端子に接続され、エミッタが接地端子に接続される第１トランジスタＱ１と、ベースが第１トランジスタのコレクタ及び電源端子ＶＢに接続され、コレクタが電源端子に接続され、エミッタが接地端子に接続される第２トランジスタＱ２と、ベースが第２トランジスタのコレクタに接続され、コレクタが発光素子と定電流回路との接点に接続され、エミッタが電源端子と定電流回路との接点に接続される第３トランジスタＱ３と、を備える制御装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用灯具の点灯制御技術に関する。

交差点などでの停車時にエンジンを停止させるアイドルストップ式自動車が知られている。このようなアイドルストップ式自動車では、再発進時にはその都度スタータモータへ給電してエンジンを再始動する必要がある。しかし、スタータモータによるエンジン始動や再始動には大きな電力が必要となり、電力消費量が多くなる。特に、バッテリ容量が十分ではない場合、バッテリ温度が低い場合あるいはバッテリが劣化している場合などにおいて、このバッテリに接続された車載装置（電気負荷）への給電電圧レベルが低下し、車載装置の動作に支障を生じたり、ドライバーに違和感を与えたりする場合があった。この問題を改善するための従来例として、特開２００３−１６１２３９号公報（特許文献１）には、別のバッテリを用意しておくことで電圧低下を防ぐ技術が提案されている（特許文献１の図１等）。

しかしながら、自動車に搭載可能なバッテリの総容量は、バッテリ搭載に許容されるスペース、許容重量、製造コストの点で限界がある。このため、通常のバッテリに加えてエンジン始動時に照明負荷やオーディオ機器等に給電を行うための補助バッテリを増設することは車両側の負担が大きい。特にコスト面を考えると、通常のバッテリのみで対応可能な改善技術が望まれる。特に車両用灯具に着目すると、アイドルストップ時（エンジン始動時）の給電電圧レベルの低下により、車両用灯具が消灯してしまう可能性があり、これを改善可能な技術が望まれている。

特開２００３−１６１２３９号公報

本発明に係る具体的態様は、バッテリの搭載スペースや搭載重量の増大を回避し、かつエンジン始動時等における給電電圧レベルの低下による車両用灯具の消灯を回避し得る技術を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の車両用灯具の制御装置（制御回路）は、相互に接続された発光素子及び定電流回路を有する車両用灯具を制御するための装置であって、（ａ）電源端子と接地端子との間に接続されるツェナーダイオードと、（ｂ）ベース（制御端子）がツェナーダイオードのアノードに接続され、コレクタ（第１端子）が電源端子に接続され、エミッタ（第２端子）が接地端子に接続される第１トランジスタと、（ｃ）ベース（制御端子）が第１トランジスタのコレクタ及び電源端子に接続され、コレクタ（第１端子）が電源端子に接続され、エミッタ（第２端子）が接地端子に接続される第２トランジスタと、（ｄ）ベース（制御端子）が第２トランジスタのコレクタに接続され、コレクタ（第１端子）が発光素子と定電流回路との接点に接続され、エミッタ（第２端子）が電源端子と定電流回路との接点に接続される第３トランジスタと、を含む車両用灯具の制御装置である。

上記の制御装置においては、電源端子からの供給電圧が低下したときにはツェナーダイオードがオフ状態となり、第１トランジスタもオフ状態となる。すなわち供給電圧の低下が検出される。これに伴い、第２トランジスタおよび第３トランジスタがオン状態となり、定電流回路の両端が第３トランジスタを経由して短絡する。すなわち、電源端子の電圧低下時には電流制限用である定電流回路がバイパスされることによりその分の電圧降下が抑えられるので、発光素子の発光を維持できる。したがって、バッテリの搭載スペースや搭載重量の増大を回避し、かつエンジン始動時等における給電電圧レベルの低下による車両用灯具の消灯を回避することが可能となる。

本発明に係る他の態様の車両用灯具の制御装置（制御回路）は、相互に直列接続された発光素子及び定電流回路を有する車両用灯具を制御するための装置であって、（ａ）電源端子と接地端子との間に接続されるツェナーダイオードと、（ｂ）ベース（制御端子）がツェナーダイオードのアノードに接続され、コレクタ（第１端子）が電源端子に接続され、エミッタ（第２端子）が接地端子に接続される第１トランジスタと、（ｃ）ベース（制御端子）が第１トランジスタのコレクタ及び電源端子に接続され、コレクタ（第１端子）が発光素子と定電流回路との接点に接続され、エミッタ（第２端子）が接地端子と定電流回路との接点に接続される第２トランジスタと、を含む車両用灯具の制御装置である。

上記の制御装置においては、電源端子からの供給電圧が低下したときにはツェナーダイオードがオフ状態となり、第１トランジスタもオフ状態となる。すなわち供給電圧の低下が検出される。これに伴い、第２トランジスタがオン状態となり、定電流回路の両端が第２トランジスタを経由して短絡する。すなわち、電源端子の電圧低下時には電流制限用である定電流回路がバイパスされることによりその分の電圧降下が抑えられるので、発光素子の発光を維持できる。したがって、バッテリの搭載スペースや搭載重量の増大を回避し、かつエンジン始動時等における給電電圧レベルの低下による車両用灯具の消灯を回避することが可能となる。

第１実施形態の車両用灯具の制御装置の構成を示す回路図である。 第２実施形態の車両用灯具の制御装置の構成を示す回路図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の車両用灯具の制御装置の構成を示す回路図である。本例における車両用灯具は、直列接続された２つの発光素子１、２及び抵抗素子Ｒ１を有している。これらの発光素子１、２は、その一端（発光素子１側）が逆接ダイオードＤ１および抵抗素子Ｒ１を経由して電源端子ＶＢと接続され、他端（発光素子２側）が接地端子と接続されており、電源端子ＶＢから電圧が供給されると、各発光素子１、２に電流が流れ、当該各発光素子１、２が点灯する。各発光素子１、２は、例えば半導体光源（ＬＥＤ）であるが、これに限定されない。また、抵抗素子Ｒ１は電流制限用抵抗素子であり、その個数は図示の１つに限定されない。また、抵抗素子Ｒ１に代えて、半導体素子等による定電流回路を用いてもよい。

図１に示す車両用灯具の制御装置は、上記した車両用灯具の点灯状態を制御するための装置であり、主要な構成として、ツェナーダイオードＺＤ１２、第１トランジスタＱ１、第２トランジスタＱ２、第３トランジスタＱ３を備える。

ツェナーダイオードＺＤ１２は、電源端子ＶＢと接地端子ＧＮＤとの間に接続される。詳細には、ツェナーダイオードＺＤ１２は、カソード側が電源端子ＶＢと接続され、アノード側が接地端子ＧＮＤと接続されている。本例では、ツェナーダイオードＺＤ１２のアノードと接地端子ＧＮＤとの間には２つの抵抗素子Ｒ２、Ｒ３が接続されている。抵抗素子Ｒ２と抵抗素子Ｒ３とは直列接続されている。

第１トランジスタＱ１は、ＮＰＮ型のトランジスタである。第１トランジスタＱ１のベースは、抵抗素子Ｒ２を経由してツェナーダイオードＺＤ１２のアノードに接続され、かつ抵抗素子Ｒ３を経由して接地端子ＧＮＤに接続されている。また、第１トランジスタＱ１のコレクタは、抵抗素子Ｒ４を経由して電源端子ＶＢに接続され、かつ抵抗素子Ｒ４および抵抗素子Ｒ１を介して発光素子１に接続されている。また、第１トランジスタＱ１のエミッタは、発光素子２及び接地端子ＧＮＤに接続されている。

第２トランジスタＱ２は、ＮＰＮ型のトランジスタである。第２トランジスタＱ２のベースは、第１トランジスタＱ１のコレクタに接続され、かつ抵抗素子Ｒ４を経由して電源端子ＶＢに接続され、抵抗素子Ｒ８を経由して接地端子ＧＮＤに接続されている。第２トランジスタＱ２のコレクタは、２つの抵抗素子Ｒ５、Ｒ６を経由して電源端子ＶＢに接続されている。また、第２トランジスタＱ２のエミッタは、発光素子２及び接地端子ＧＮＤに接続されている。

第３トランジスタＱ３は、ＰＮＰ型のトランジスタである。第３トランジスタＱ３のベースは、抵抗素子Ｒ６を経由して第２トランジスタＱ２のコレクタに接続され、かつ抵抗素子Ｒ５を経由して電源端子ＶＢに接続されている。第３トランジスタのコレクタは、抵抗素子Ｒ７を経由して、発光素子１と抵抗素子Ｒ１との接点Ｎ１に接続されている。第３トランジスタのエミッタは、電源端子ＶＢと抵抗素子Ｒ１との接点Ｎ２に接続されている。

次に、本実施形態の車両用灯具の制御装置の動作について詳述する。

車両に搭載されたバッテリから定格電圧が供給されている場合には、電源端子ＶＢから必要な大きさの電圧が供給される。このとき、ツェナーダイオードＺＤ１２はオン状態となる。また、抵抗素子Ｒ２、Ｒ３によって分圧された電圧が第１トランジスタＱ１のベースに供給され、第１トランジスタＱ１がオン状態となる。それにより、第１トランジスタＱ１のエミッタ−コレクタ間が導通するため、第２トランジスタＱ２はオフ状態となり、第３トランジスタＱ３もオフ状態となる。各発光素子１、２には、逆接ダイオードＤ１および抵抗素子Ｒ１を経由して電源端子ＶＢから電圧が供給される。それにより、各発光素子１、２が発光する。つまり、各発光素子１、２に流れる電流は抵抗素子Ｒ１で制御されることになる。

一方、アイドルストップ時など、バッテリからの供給電圧が低下した場合には、電源端子ＶＢから供給される電圧も低下する。このとき、ツェナーダイオードＺＤ１２はオフ状態となり、第１トランジスタＱ１もオフ状態となる。すなわち、電源端子ＶＢの電圧の低下が検出される。このとき、抵抗素子Ｒ４を経由して第２トランジスタＱ２のベースに電圧が供給され、第２トランジスタＱ２がオン状態となる。また、これに伴って第３トランジスタＱ３もオン状態となる。それにより、接点Ｎ２と接点Ｎ１の間が第３トランジスタＱ３を経由して接続される。換言すれば、抵抗素子Ｒ１が短絡（ショート）したことになる。このとき、電源端子ＶＢの電圧は逆接ダイオードＤ１および第３トランジスタＱ３を経由して発光素子１、２に供給される。すなわち、電源端子ＶＢの電圧が低下した際には、電流制限用である抵抗素子Ｒ１がバイパスされることによりその分の電圧降下が抑えられるので、発光素子１、２の発光を維持できる。

なお、発光素子１、２に直接的に電圧を印加すると、発光素子１、２の順方向電圧−順方向電流の特性によって明るさを制御できないため、保護のために電流制限用の抵抗素子Ｒ７を設けている。この抵抗素子Ｒ７は、抵抗素子Ｒ１よりも相対的に低い抵抗値を有する。また、この抵抗素子Ｒ７に代えて定電流回路を設けてもよい。それにより、発光素子１、２の明るさを制御できる。

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態の車両用灯具の制御装置の構成を示す回路図である。本例においても、車両用灯具は、直列接続された２つの発光素子１、２及び抵抗素子Ｒ１′を有している。これらの発光素子１、２は、その一端（発光素子１側）が逆接ダイオードＤ１を経由して電源端子ＶＢと接続され、他端（発光素子２側）が抵抗素子Ｒ１′を経由して接地端子と接続されており、電源端子ＶＢから電圧が供給されると、各発光素子１、２に電流が流れ、当該各発光素子１、２が点灯する。各発光素子１、２は、例えば半導体光源（ＬＥＤ）であるが、これに限定されない。また、抵抗素子Ｒ１′は電流制限用抵抗素子であり、その個数は図示の１つに限定されない。また、抵抗素子Ｒ１′に代えて、半導体素子等による定電流回路を用いてもよい。

図２に示す車両用灯具の制御装置は、上記した車両用灯具の点灯状態を制御するための装置であり、主要な構成として、ツェナーダイオードＺＤ１２、第１トランジスタＱ１、第２トランジスタＱ２′を備える。

ツェナーダイオードＺＤ１２は、電源端子ＶＢと接地端子ＧＮＤとの間に接続される。詳細には、ツェナーダイオードＺＤ１２は、カソード側が電源端子ＶＢと接続され、アノード側が接地端子ＧＮＤと接続されている。本例においても、ツェナーダイオードＺＤ１２のアノードと接地端子ＧＮＤとの間には２つの抵抗素子Ｒ２、Ｒ３が接続されている。抵抗素子Ｒ２と抵抗素子Ｒ３とは直列接続されている。

第１トランジスタＱ１は、ＮＰＮ型のトランジスタである。第１トランジスタＱ１のベースは、抵抗素子Ｒ２を経由してツェナーダイオードＺＤ１２のアノードに接続され、かつ抵抗素子Ｒ３を経由して接地端子ＧＮＤに接続されている。また、第１トランジスタＱ１のコレクタは、抵抗素子Ｒ４を経由して電源端子ＶＢに接続され、かつ抵抗素子Ｒ４および発光素子１、２を介して抵抗素子Ｒ１′に接続されている。また、第１トランジスタＱ１のエミッタは、接地端子ＧＮＤに接続されていると共に、抵抗素子Ｒ１′を介して発光素子２に接続されている。

第２トランジスタＱ２′は、ＮＰＮ型のトランジスタである。第２トランジスタＱ２′のベースは、第１トランジスタＱ１のコレクタに接続され、かつ抵抗素子Ｒ４を経由して電源端子ＶＢに接続され、抵抗素子Ｒ８を経由して接地端子ＧＮＤに接続されている。第２トランジスタＱ２′のコレクタは、抵抗素子Ｒ７′を経由して、発光素子２と抵抗素子Ｒ１′との接点Ｎ３に接続されている。また、第２トランジスタＱ２′のエミッタは、抵抗素子Ｒ１′と接地端子ＧＮＤとの接点Ｎ４に接続されている。

次に、第２実施形態の車両用灯具の制御装置の動作について詳述する。

車両に搭載されたバッテリから定格電圧が供給されている場合には、電源端子ＶＢから必要な大きさの電圧が供給される。このとき、ツェナーダイオードＺＤ１２はオン状態となる。また、抵抗素子Ｒ２、Ｒ３によって分圧された電圧が第１トランジスタＱ１のベースに供給され、第１トランジスタＱ１がオン状態となる。それにより、第１トランジスタＱ１のエミッタ−コレクタ間が導通するため、第２トランジスタＱ２′はオフ状態となる。各発光素子１、２には、逆接ダイオードＤ１を経由して電源端子ＶＢから電圧が供給される。それにより、各発光素子１、２が発光する。各発光素子１、２に流れる電流は抵抗素子Ｒ１′で制御されることになる。

一方、アイドルストップ時など、バッテリからの供給電圧が低下した場合には、電源端子ＶＢから供給される電圧も低下する。このとき、ツェナーダイオードＺＤ１２はオフ状態となり、第１トランジスタＱ１もオフ状態となる。すなわち、電源端子ＶＢの電圧の低下が検出される。このとき、抵抗素子Ｒ４を経由して第２トランジスタＱ２′のベースに電圧が供給され、第２トランジスタＱ２′がオン状態となる。それにより、接点Ｎ３と接点Ｎ４の間が第２トランジスタＱ２′を経由して接続される。換言すれば、抵抗素子Ｒ１′が短絡（ショート）したことになる。このとき、電源端子ＶＢの電圧は逆接ダイオードＤ１を経由して発光素子１、２に供給される。すなわち、電源端子ＶＢの電圧が低下した際には、電流制限用である抵抗素子Ｒ１′がバイパスされることによりその分の電圧降下が抑えられるので、発光素子１、２の発光を維持できる。

なお、発光素子１、２に直接的に電圧を印加すると、発光素子１、２の順方向電圧−順方向電流の特性によって明るさを制御できないため、保護のために電流制限用の抵抗素子Ｒ７′を設けている。この抵抗素子Ｒ７′は、抵抗素子Ｒ１′よりも相対的に低い抵抗値を有する。また、この抵抗素子Ｒ７′に代えて定電流回路を設けてもよい。それにより、発光素子１、２の明るさを制御できる。

以上のように各実施形態の制御装置によれば、バッテリの搭載スペースや搭載重量の増大を回避し、かつエンジン始動時等における給電電圧レベルの低下による車両用灯具の消灯を回避することが可能となる。これにより、車両側では電圧低下への対策をする場合に比べて低コスト化することができる。また、比較的簡素な構成であるから制御装置の規模（回路サイズ）が増大することもない。

なお、本発明は上述した各実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記実施形態においては２つの発光素子を有する車両用灯具を例示していたが、３つ以上の発光素子を用いた車両用灯具であっても本発明を適用可能である。また、発光素子を並列に接続した部分があってもよい。また、上記実施形態においてはトランジスタの一例としてバイポーラ型トランジスタを挙げていたが、これらを電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）に置き換えることも可能である。

１，２…発光素子、Ｒ１，Ｒ１′，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７,Ｒ７′…抵抗素子、Ｑ１…第１トランジスタ、Ｑ２、Ｑ２′…第２トランジスタ、Ｑ３…第３トランジスタ、ＺＤ１２…ツェナーダイオード、Ｄ１…逆接ダイオード、ＶＢ…電源端子、ＧＮＤ…接地端子、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４…接点

Claims (4)

1. 相互に接続された発光素子及び定電流回路を有する車両用灯具を制御するための装置であって、
   電源端子と接地端子との間に接続されるツェナーダイオードと、
   ベースが前記ツェナーダイオードのアノードに接続され、コレクタが前記電源端子に接続され、エミッタが前記接地端子に接続される第１トランジスタと、
   ベースが前記第１トランジスタのコレクタ及び前記電源端子に接続され、コレクタが前記電源端子に接続され、エミッタが前記接地端子に接続される第２トランジスタと、
   ベースが前記第２トランジスタのコレクタに接続され、コレクタが前記発光素子と前記定電流回路との接点に接続され、エミッタが前記電源端子と前記定電流回路との接点に接続される第３トランジスタと、
   を含む車両用灯具の制御装置。
2. 前記定電流回路と前記第３トランジスタのコレクタとの間に接続される抵抗素子を更に含む、請求項１に記載の車両用灯具の制御装置。
3. 相互に接続された発光素子及び定電流回路を有する車両用灯具を制御するための装置であって、
   電源端子と接地端子との間に接続されるツェナーダイオードと、
   ベースが前記ツェナーダイオードのアノードに接続され、コレクタが前記電源端子に接続され、エミッタが前記接地端子に接続される第１トランジスタと、
   ベースが前記第１トランジスタのコレクタ及び前記電源端子に接続され、コレクタが前記発光素子と前記定電流回路との接点に接続され、エミッタが前記接地端子と前記定電流回路との接点に接続される第２トランジスタと、
   を含む車両用灯具の制御装置。
4. 前記定電流回路と前記第２トランジスタのコレクタとの間に接続される抵抗素子を更に含む請求項３に記載の車両用灯具の制御装置。

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