JP2013008615A - 半導体光源点灯回路 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体光源点灯回路を広範な順方向降下電圧に対応可能としつつ電気効率を改善する。
【解決手段】半導体光源点灯回路１００は、互いに異なる直流のバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔおよび接地電位を受け、接地電位との差が広がるようにバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔを変換して直流のブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ６と、ブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}が印加されるブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴを有し、ＬＥＤ側コネクタと係合された場合ブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴとＬＥＤ４のカソード側とが接続される３端子回路側コネクタと、ＬＥＤ電流が所望の値となるようＤＣ／ＤＣコンバータ６を制御すると共に、順方向降下電圧がバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔよりも低い場合はバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔをカソード側に印加されるべき電圧として選択し、バッテリ電圧Ｖ_ｂａｔが選択されない場合は接地電位を選択する制御回路１０２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体光源を駆動する半導体光源点灯回路に関する。

近年、前照灯などの車両用灯具に、従来のフィラメントを有するハロゲンランプに代えてより長寿命で低消費電力のＬＥＤが利用されている。ＬＥＤの発光の度合いすなわち明るさは流す電流の大きさに依存するので、ＬＥＤを光源として利用する場合にはＬＥＤに流れる電流を調節するための点灯回路が必要となる。

直列に接続された複数のＬＥＤを点灯させる場合、ＬＥＤの順方向降下電圧の総計とバッテリ電圧との大小関係によって点灯回路においてバッテリ電圧を昇圧するか降圧するかが分かれる。そのそれぞれの場合に対して専用の点灯回路を設計することとすると、点灯回路のバリエーションが増加し、製造コストが増大しうる。

そこで本出願人は特許文献１において広範な順方向降下電圧に対応できる昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを提案している。

特開２０１０−９８８３６号公報

しかしながら、ＬＥＤの順方向降下電圧の総計がバッテリ電圧よりも高い場合に昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用すると、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータを使用する場合と比較して降圧機能を有する分電気効率の面で不利である。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体光源を発光させるために必要な発光電圧の広い範囲に対応可能でありながら良好な電気効率を有する半導体光源点灯回路の提供にある。

本発明のある態様は、半導体光源点灯回路に関する。この半導体光源点灯回路は、互いに異なる直流の第１電圧および第２電圧を受け、第２電圧との差が広がるように第１電圧を変換して直流の第３電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、第３電圧が印加される端子を有し、駆動対象の半導体光源側の対応する第２コネクタと係合された場合端子と半導体光源の一端とが接続される第１コネクタと、ＤＣ／ＤＣコンバータと端子との間に流れる電流が所望の値となるようＤＣ／ＤＣコンバータを制御すると共に、半導体光源を発光させるために必要な発光電圧が第１電圧と第２電圧との差の絶対値よりも低い場合は第１電圧を半導体光源の他端に印加されるべき電圧として選択し、第１電圧が選択されない場合は第２電圧を半導体光源の他端に印加されるべき電圧として選択する制御回路と、を備える。

この態様によると、第１電圧と第２電圧との差の絶対値と発光電圧との大小関係によって半導体光源の他端に印加されるべき電圧が選択される。

本発明の別の態様もまた、半導体光源点灯回路である。この半導体光源点灯回路は、互いに異なる直流の第１電圧および第２電圧を受け、第２電圧との差が広がるように第１電圧を変換して直流の第３電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、第１電圧が印加される第１端子と第２電圧が印加される第２端子と第３電圧が印加される第３端子とを有し、駆動対象の半導体光源側の対応する第２コネクタと係合された場合第３端子と半導体光源の一端とが接続される第１コネクタと、ＤＣ／ＤＣコンバータと第３端子との間に流れる電流が所望の値となるようＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御回路と、を備える。第２コネクタは、半導体光源を発光させるために必要な既知の発光電圧が第１電圧と第２電圧との差の絶対値よりも低い場合は第１端子と半導体光源の他端とが接続されるよう、あるいは第１端子と半導体光源の他端とが接続されない場合は第２端子と半導体光源の他端とが接続されるよう、構成される。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、半導体光源を発光させるために必要な発光電圧の広い範囲に対応可能でありながら良好な電気効率を有する半導体光源点灯回路を提供できる。

第１の実施の形態に係る半導体光源点灯回路およびそれに接続される車載バッテリ、ＬＥＤの構成を示す回路図である。 順方向降下電圧がバッテリ電圧よりも低い場合および等しいか高い場合のそれぞれにおけるブースト電圧の時間変化を示すグラフである。 第２の実施の形態に係る半導体光源点灯回路の３端子回路側コネクタとＬＥＤ側コネクタとの関係を示す模式図である。 第２の実施の形態に係る半導体光源点灯回路およびそれに接続される車載バッテリ、ＬＥＤの構成を示す回路図である。 第３の実施の形態に係る半導体光源点灯回路およびそれに接続される車載バッテリ、第１ＬＥＤパッケージ、第２ＬＥＤパッケージ、車両ＥＣＵ（Engine Control Unit）の構成を示す回路図である。

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、信号には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面において説明上重要ではない部材の一部は省略して表示する。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る半導体光源点灯回路はヘッドライトなどの車両用灯具の光源であるＬＥＤを駆動する。半導体光源点灯回路はＬＥＤのアノードにＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を印加する。半導体光源点灯回路は、ＬＥＤを発光させるために必要な発光電圧すなわちＬＥＤの順方向降下電圧と車載バッテリのバッテリ電圧との大小関係によって、ＬＥＤのカソードに印加する電圧をバッテリ電圧と基準電位である接地電位との間で切り替える。これにより、順方向降下電圧がバッテリ電圧よりも低い場合でもＬＥＤを駆動でき、またそうでない場合にはＬＥＤの駆動における電気効率をより高めることができる。

図１は、第１の実施の形態に係る半導体光源点灯回路１００およびそれに接続される車載バッテリ２、ＬＥＤ４の構成を示す回路図である。半導体光源点灯回路１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６と、電流検出抵抗１８と、第２スイッチング素子２０と、第３スイッチング素子２２と、制御回路１０２と、バッテリ電圧入力端子ＢＡＴＩＮと、バッテリ電圧出力端子ＢＡＴＯＵＴと、接地電位入力端子ＧＮＤＩＮと、接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴと、ブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴと、を備える。バッテリ電圧入力端子ＢＡＴＩＮは車載バッテリ２の正極端子と接続され、バッテリ電圧入力端子ＢＡＴＩＮにはバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔが印加される。車載バッテリ２の負極端子および接地電位入力端子ＧＮＤＩＮは接地され、接地電位入力端子ＧＮＤＩＮには接地電位が印加される。

ＬＥＤ４は、車載用のＬＥＤを８つ直列に接続して構成される。ＬＥＤ４の順方向降下電圧Ｖ_Ｆは８つのＬＥＤの順方向降下電圧を足し合わせたものである。ＬＥＤ４に流れる電流をＬＥＤ電流と称す。半導体光源点灯回路１００およびＬＥＤ４は車両用灯具に搭載される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ６は、互いに異なる直流のバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔおよび接地電位を受け、接地電位との差が広がるようにバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔを変換して直流のブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}を生成する昇圧・非絶縁型のスイッチングレギュレータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ６は、第１キャパシタ８と、インダクタ１０と、第１スイッチング素子１２と、ダイオード１４と、第２キャパシタ１６と、を含む。

第１キャパシタ８の一端およびインダクタ１０の一端はバッテリ電圧入力端子ＢＡＴＩＮと接続される。第１キャパシタ８の他端は接地電位入力端子ＧＮＤＩＮと接続されることにより接地される。第１スイッチング素子１２は例えばＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）で構成される。インダクタ１０の他端はダイオード１４のアノードおよび第１スイッチング素子１２のドレインと接続される。第１スイッチング素子１２のソースは接地される。ダイオード１４のカソードは第２キャパシタ１６の一端と接続されると共に電流検出抵抗１８の一端と接続される。第２キャパシタ１６の他端は接地される。第１スイッチング素子１２のゲートは制御回路１０２からパルス幅変調されたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号Ｓ１を受ける。ＰＷＭ信号Ｓ１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６からＬＥＤ４に出力されるＬＥＤ電流を制御するための信号である。

電流検出抵抗１８の他端はブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴと接続される。以下、電流検出抵抗１８の抵抗値は小さく、ＬＥＤ電流が電流検出抵抗１８を流れることによる電圧降下は検出可能ではあるがブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}と比較して無視できる程度であるとする。したがって、ブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴにはブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}が印加される。

第２スイッチング素子２０、第３スイッチング素子２２はそれぞれＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴである。第２スイッチング素子２０、第３スイッチング素子２２のソースはそれぞれバッテリ電圧入力端子ＢＡＴＩＮ、接地電位入力端子ＧＮＤＩＮと接続される。第２スイッチング素子２０、第３スイッチング素子２２のドレインはそれぞれバッテリ電圧出力端子ＢＡＴＯＵＴ、接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴと接続される。第２スイッチング素子２０、第３スイッチング素子２２はそれぞれ、制御回路１０２からゲートに入力されるバッテリ出力制御信号Ｓ２、グランド出力制御信号Ｓ３によって制御される。

ブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴ、バッテリ電圧出力端子ＢＡＴＯＵＴ、接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴはひとつの３端子回路側コネクタを形成する。この３端子回路側コネクタとＬＥＤ４側の対応するＬＥＤ側コネクタとが係合された場合、ブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴとＬＥＤ４のアノード側とが接続され、バッテリ電圧出力端子ＢＡＴＯＵＴおよび接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴとＬＥＤ４のカソード側とが接続される。これにより、ＬＥＤ４のアノード側にはＤＣ／ＤＣコンバータ６から出力されるブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}が印加される。

制御回路１０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６とブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴとの間に流れる電流すなわちＬＥＤ電流が所望の値となるようＤＣ／ＤＣコンバータ６を制御する。また制御回路１０２は、ＬＥＤ４の順方向降下電圧Ｖ_Ｆがバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔよりも低い場合（以下、Ｖ_Ｆ＜Ｖ_ｂａｔの場合と称す）はバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔをＬＥＤ４のカソード側に印加されるべき電圧として選択し、バッテリ電圧Ｖ_ｂａｔが選択されない場合は接地電位をＬＥＤ４のカソード側に印加されるべき電圧として選択する。バッテリ電圧Ｖ_ｂａｔが選択されない場合は、ＬＥＤ４の順方向降下電圧Ｖ_Ｆがバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔと等しいかそれよりも高い場合（以下、Ｖ_Ｆ≧Ｖ_ｂａｔの場合と称す）であってもよい。
したがって、Ｖ_Ｆ＜Ｖ_ｂａｔの場合はＬＥＤ４のカソード側にバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔが印加され、Ｖ_Ｆ≧Ｖ_ｂａｔの場合はＬＥＤ４のカソード側に接地電位が印加される。

制御回路１０２は、駆動部１０４と、第１差動増幅部１０６と、遅延付与部１０８と、第２差動増幅部１１０と、エラーアンプ１１２と、コンパレータ１１４と、第１バッファ１１６と、第２バッファ１１８と、第３バッファ１２０と、基準電圧源１２２と、を含む。

第１差動増幅部１０６は、電流検出抵抗１８の一端の電圧と電流検出抵抗１８の他端の電圧との差を増幅し、電流検出抵抗１８における電圧降下すなわちＬＥＤ電流の大きさに応じた検出電圧Ｖｄを生成する。第１差動増幅部１０６は生成された検出電圧Ｖｄをエラーアンプ１１２の反転入力端子に印加する。
基準電圧源１２２は、ＬＥＤ電流の大きさの目標値に対応する基準電圧Ｖｒｅｆを生成し、エラーアンプ１１２の非反転入力端子に印加する。

エラーアンプ１１２は、検出電圧Ｖｄと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。すなわちエラーアンプ１１２は検出電圧Ｖｄが示すＬＥＤ電流の大きさと基準電圧Ｖｒｅｆが示す目標値とを比較する。エラーアンプ１１２は、ＬＥＤ電流の大きさと目標値との差に応じた誤差電圧Ｖｅを生成し、駆動部１０４に出力する。

駆動部１０４は、誤差電圧Ｖｅに基づいて第１スイッチング素子１２のオンオフのデューティ比を制御する。駆動部１０４はＰＷＭ信号Ｓ１を生成し、第３バッファ１２０を介して第１スイッチング素子１２のゲートに出力する。駆動部１０４は、ＬＥＤ電流の大きさが目標値に近づくように、誤差電圧Ｖｅに応じてＰＷＭ信号Ｓ１のデューティ比を設定する。

第２差動増幅部１１０は、ブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴに印加される電圧と接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴに印加される電圧との差をＬＥＤ電圧Ｖ_ＬＥＤとして生成する。ＬＥＤ電圧Ｖ_ＬＥＤはＬＥＤ４の両端電圧であり、ＬＥＤ４が通常の発光状態にある場合、ＬＥＤ電圧Ｖ_ＬＥＤはＬＥＤ４の順方向降下電圧Ｖ_Ｆと同等の値となる。第２差動増幅部１１０は生成されたＬＥＤ電圧Ｖ_ＬＥＤをコンパレータ１１４の非反転入力端子に印加する。

コンパレータ１１４の反転入力端子にはバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔが印加される。コンパレータ１１４は、バッテリ電圧Ｖ_ｂａｔがＬＥＤ電圧Ｖ_ＬＥＤよりも高い場合はネゲートされすなわちローレベルとなり、そうでない場合はアサートされるすなわちハイレベルとなる切替信号Ｓ４を生成する。

遅延付与部１０８は、半導体光源点灯回路１００に電源が投入されてから所定の遅延期間が経過するまでは、制御回路１０２にＬＥＤ４のカソード側に印加すべき電圧の選択動作を停止させる。遅延付与部１０８は、遅延期間において、バッテリ電圧Ｖ_ｂａｔがＬＥＤ４のカソード側に印加される状態を維持する。

遅延付与部１０８は、半導体光源点灯回路１００に電源が投入されてから遅延期間が経過するまではローレベルに固定され、その後は切替信号Ｓ４と同等となる遅延切替信号Ｓ５を生成する。遅延切替信号Ｓ５は切替信号Ｓ４を遅延期間中はローレベルでマスクすることで得られる信号に相当する。遅延付与部１０８は、生成された遅延切替信号Ｓ５を第１バッファ１１６、第２バッファ１１８を介して第３スイッチング素子２２、第２スイッチング素子２０のゲートにそれぞれ出力する。

以上の構成による半導体光源点灯回路１００の動作を説明する。
図２は、Ｖ_Ｆ＜Ｖ_ｂａｔの場合、Ｖ_Ｆ≧Ｖ_ｂａｔの場合のそれぞれにおけるブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}の時間変化を示すグラフである。図２の実線はＶ_Ｆ≧Ｖ_ｂａｔの場合のブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}の時間変化を示し、一点鎖線はＶ_Ｆ＜Ｖ_ｂａｔの場合のブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}の時間変化を示す。

時刻ｔ１においてバッテリ電圧入力端子ＢＡＴＩＮにバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔが印加されることにより半導体光源点灯回路１００に電源が投入される。時刻ｔ１を始点とする遅延期間ＤＰ中は遅延切替信号Ｓ５はローレベルに固定されるので、第２スイッチング素子２０は導通状態とされ第３スイッチング素子２２は非導通状態とされる。したがってＬＥＤ４のカソード側にはバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔが印加される。

時刻ｔ１において上昇を開始したブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}は、ＬＥＤ４が発光すると、バッテリ電圧Ｖ_ｂａｔにＬＥＤ４の順方向降下電圧Ｖ_Ｆを加えた値付近で安定化する。以下、Ｖ_Ｆ≧Ｖ_ｂａｔの場合の順方向降下電圧Ｖ_Ｆを第１順方向降下電圧Ｖ_Ｆ１、Ｖ_Ｆ＜Ｖ_ｂａｔの場合の順方向降下電圧Ｖ_Ｆを第２順方向降下電圧Ｖ_Ｆ２と称す。Ｖ_Ｆ≧Ｖ_ｂａｔの場合、ブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}の安定値はバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔに第１順方向降下電圧Ｖ_Ｆ１を加えた電圧である。Ｖ_Ｆ＜Ｖ_ｂａｔの場合、ブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}の安定値はバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔに第２順方向降下電圧Ｖ_Ｆ２を加えた電圧である。

Ｖ_Ｆ≧Ｖ_ｂａｔの場合、時刻ｔ１から遅延期間ＤＰが経過した後の時刻ｔ２において遅延切替信号Ｓ５はハイレベルとなり、第２スイッチング素子２０は非導通状態とされ第３スイッチング素子２２は導通状態とされる。したがって、ＬＥＤ４のカソード側には接地電位が印加される。するとブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}は第１順方向降下電圧Ｖ_Ｆ１付近まで降下して安定化する。
なお、ＬＥＤ４のカソード側に印加する電圧の切り替えに際してデッドタイムを設けてもよい。

Ｖ_Ｆ＜Ｖ_ｂａｔの場合、時刻ｔ２以降も遅延切替信号Ｓ５はローレベルを維持するので、ＬＥＤ４のカソード側にはバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔが印加されたままとなる。

本実施の形態に係る半導体光源点灯回路１００によると、Ｖ_Ｆ＜Ｖ_ｂａｔの場合、Ｖ_Ｆ≧Ｖ_ｂａｔの場合のいずれにおいても同じ半導体光源点灯回路１００、特に同じ昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ６を使用することができる。したがって、例えばＬＥＤの個数やスペック、バッテリ電圧の値によって異なる半導体光源点灯回路やＤＣ／ＤＣコンバータを使用しなくてよい分製造コストを削減できる。

また、本実施の形態に係る半導体光源点灯回路１００は、Ｖ_Ｆ＜Ｖ_ｂａｔの場合はＬＥＤ４のカソード側にバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔを印加することによって降圧によるＬＥＤ４の駆動を実現しつつ、Ｖ_Ｆ≧Ｖ_ｂａｔの場合はＬＥＤ４のカソード側に印加する電圧を接地電位に切り替える。したがって、そのような切り替え機能を有さずＬＥＤ４のカソード側にバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔが固定的に印加される場合と比較して、通常点灯時のブースト電圧をより低くすることができるので、半導体光源点灯回路１００の通常点灯時の電気効率をより高めることができる。その結果、発生する熱も少なくなり、より小型で低コストの素子を使用することが可能となる。

また、本実施の形態に係る半導体光源点灯回路１００では、ＬＥＤ４のカソード側に印加される電圧の切り替えは自動的に行われる。したがって、ＬＥＤの固体のばらつきや温度特性によりＬＥＤ４の順方向降下電圧Ｖ_Ｆが変動することがあっても適応的に最適な駆動状態を選択できる。バッテリ電圧Ｖ_ｂａｔの変動についても同様である。

また、本実施の形態に係る半導体光源点灯回路１００では、電源投入後に遅延期間が設けられ、この遅延期間中はＬＥＤ４のカソード側に印加すべき電圧の選択動作が停止される。したがって、ブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}が立ち上がって十分に安定化するまでは、ＬＥＤ４のカソード側に印加される電圧の切り替えが行われないようにすることができる。その結果、十分に安定したブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}に基づいて切り替えるべきかの比較判定が行われるので、そのような判定の信頼性を高めることができる。また、切り替える場合でも、遅延期間経過後のＤＣ／ＤＣコンバータ６の状態は十分に安定しているので、切り替えはよりスムーズに行われうる。

また、本実施の形態に係る半導体光源点灯回路１００では、遅延期間中はＬＥＤ４のカソード側にバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔが印加される。したがって、Ｖ_Ｆ＜Ｖ_ｂａｔの場合、遅延期間中にＬＥＤ４に順方向降下電圧Ｖ_Ｆを大きく超える電圧が加わることを防止できる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、ＬＥＤ４の順方向降下電圧Ｖ_Ｆとバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔとの大小関係に基づいて、制御回路１０２がＬＥＤ４のカソード側に印加される電圧を自動的に切り替える場合について説明した。第２の実施の形態に係る半導体光源点灯回路２００では、半導体光源点灯回路２００の３端子回路側コネクタ２５０に対応するＬＥＤ側コネクタを２端子とした上で、その２端子と回路側の３端子との対応関係を既知の順方向降下電圧Ｖ_Ｆとバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔとの大小関係に基づいて決定する。

図３は、第２の実施の形態に係る半導体光源点灯回路２００の３端子回路側コネクタ２５０とＬＥＤ側コネクタ２５２との関係を示す模式図である。３端子回路側コネクタ２５０は、ブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴと、バッテリ電圧出力端子ＢＡＴＯＵＴと、接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴと、を有する。ブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴにはＤＣ／ＤＣコンバータ６によって生成されるブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}が印加され、バッテリ電圧出力端子ＢＡＴＯＵＴにはバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔが印加され、接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴには接地電位が印加される。

ＬＥＤ側のモジュールは、３端子回路側コネクタ２５０に対応するＬＥＤ側コネクタ２５２と、ＬＥＤ側ケーブルハーネス２５４と、ＬＥＤと、を有する。ＬＥＤ側コネクタ２５２はアノード端子２５８およびカソード端子２６０を有し、そのそれぞれはＬＥＤ側ケーブルハーネス２５４を介してＬＥＤのアノード、カソードと接続される。

第２の実施の形態ではＬＥＤの順方向降下電圧Ｖ_Ｆは既知とする。
ＬＥＤ２６２の順方向降下電圧Ｖ_Ｆがバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔよりも低い場合、ＬＥＤ側コネクタ２５２は、ブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴとアノード端子２５８とが対応するよう、かつ、バッテリ電圧出力端子ＢＡＴＯＵＴとカソード端子２６０とが対応するよう、構成される。したがって、３端子回路側コネクタ２５０とＬＥＤ側コネクタ２５２とが係合された場合、ブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴとＬＥＤ２６２のアノードとが接続され、バッテリ電圧出力端子ＢＡＴＯＵＴとＬＥＤ２６２のカソードとが接続される。

ＬＥＤ２５６の順方向降下電圧Ｖ_Ｆがバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔと等しいかそれよりも高い場合、ＬＥＤ側コネクタ２５２は、ブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴとアノード端子２５８とが対応するよう、かつ、接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴとカソード端子２６０とが対応するよう、構成される。したがって、３端子回路側コネクタ２５０とＬＥＤ側コネクタ２５２とが係合された場合、ブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴとＬＥＤ２５６のアノードとが接続され、接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴとＬＥＤ２５６のカソードとが接続される。

３端子回路側コネクタ２５０は例えば、３つのターミナルピンと、ターミナルピンが保持される３つのスロットを有するハウジングと、を有するレセプタクルであってもよい。ＬＥＤ側コネクタ２５２は、２つのターミナルピンと、ターミナルピンが保持される３つのスロットを有するハウジングと、を有するプラグであってもよい。順方向降下電圧Ｖ_Ｆとバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔとの大小関係によって、プラグのハウジングの３つのスロットのうちどの２つのスロットにターミナルピンが保持されるかが決定される。

図４は、第２の実施の形態に係る半導体光源点灯回路２００およびそれに接続される車載バッテリ２、ＬＥＤ２７０の構成を示す回路図である。図４はＬＥＤ２７０の順方向降下電圧Ｖ_Ｆがバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔと等しいかそれよりも高い場合を示しており、ＬＥＤ２７０のカソード側は接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴと接続される。

半導体光源点灯回路２００は、第１の実施の形態に係る半導体光源点灯回路１００から自動切り替え機能を除いたものに相当する。半導体光源点灯回路２００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６と、電流検出抵抗１８と、制御回路２０２と、バッテリ電圧入力端子ＢＡＴＩＮと、バッテリ電圧出力端子ＢＡＴＯＵＴと、接地電位入力端子ＧＮＤＩＮと、接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴと、ブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴと、を備える。制御回路２０２は第１の実施の形態に係る制御回路１０２と同様の電流フィードバック機能を有する。

本実施の形態に係る半導体光源点灯回路２００によると、半導体光源点灯回路の共用化および電気効率に関して第１の実施の形態に係る半導体光源点灯回路１００と同様の作用効果が奏される。

（第３の実施の形態）
第２の実施の形態では、ＬＥＤ２５６の順方向降下電圧Ｖ_Ｆがバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔと等しいかそれよりも高い場合、接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴとＬＥＤ２５６のカソードとが接続される場合について説明した。第３の実施の形態に係る半導体光源点灯回路３００は、接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴとＬＥＤのカソードとが接続される場合に所定の短絡条件が満たされると、接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴに印加される電圧を接地電位からバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔに切り替え、断検信号Ｓ６を生成する。

短絡条件は例えば、ＬＥＤに短絡が発生した場合に電気的パラメータが取り得る値の範囲にその電気的パラメータの実測値が入ることであってもよく、ＬＥＤの順方向降下電圧Ｖ_Ｆの実測値が既知の値よりも低くなることであってもよく、さらにはＬＥＤの順方向降下電圧Ｖ_Ｆの実測値が、既知の値よりも低くバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔよりも高い所定の短絡しきい値よりも低くなることであってもよい。

図５は、第３の実施の形態に係る半導体光源点灯回路３００およびそれに接続される車載バッテリ２、第１ＬＥＤパッケージ３５０、第２ＬＥＤパッケージ３５２、車両ＥＣＵ３５８の構成を示す回路図である。図５は第１ＬＥＤパッケージ３５０および第２ＬＥＤパッケージ３５２を合わせた順方向降下電圧Ｖ_Ｆがバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔと等しいかそれよりも高い場合を示している。２つのＬＥＤが直列に接続されたパッケージである第１ＬＥＤパッケージ３５０のアノード側は、ブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴと接続される。第１ＬＥＤパッケージ３５０のカソード側は、４つのＬＥＤが直列に接続されたパッケージである第２ＬＥＤパッケージ３５２のアノード側と接続される。第２ＬＥＤパッケージ３５２のカソード側は接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴと接続される。

半導体光源点灯回路３００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６と、電流検出抵抗１８と、制御回路３０２と、切替ダイオード３５４と、第４スイッチング素子３５６と、バッテリ電圧入力端子ＢＡＴＩＮと、バッテリ電圧出力端子ＢＡＴＯＵＴと、接地電位入力端子ＧＮＤＩＮと、接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴと、ブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴと、を備える。

切替ダイオード３５４のアノードは接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴと接続され、カソードはバッテリ電圧出力端子ＢＡＴＯＵＴと接続される。
第４スイッチング素子３５６はＮチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、第４スイッチング素子３５６のドレインは切替ダイオード３５４のアノードおよび接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴと接続され、ソースは接地電位入力端子ＧＮＤＩＮと接続される。第４スイッチング素子３５６は制御回路３０２からゲートに入力される短絡切替信号Ｓ７によって制御される。

制御回路３０２は、第１の実施の形態に係る制御回路１０２と同様の電流フィードバック機能を有する。制御回路３０２は、第１ＬＥＤパッケージ３５０および第２ＬＥＤパッケージ３５２を合わせた順方向降下電圧Ｖ_Ｆを監視する。制御回路３０２は、順方向降下電圧Ｖ_Ｆの実測値が短絡しきい値よりも低くなると、接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴに印加されるべき電圧としてバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔを選択すると共に断検信号Ｓ６を生成する。特に制御回路３０２は、順方向降下電圧Ｖ_Ｆの実測値が短絡しきい値よりも低くなると、短絡切替信号Ｓ７をハイレベルからローレベルに遷移させ、第４スイッチング素子３５６を導通状態から非導通状態に切り替える。これにより、接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴには接地電位の代わりにバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔに切替ダイオード３５４の順方向降下電圧を加味した電圧が印加される。
制御回路３０２は生成された断検信号Ｓ６を外部の車両ＥＣＵ３５８に送信する。

本実施の形態に係る半導体光源点灯回路３００によると、半導体光源点灯回路の共用化および電気効率に関して第１の実施の形態に係る半導体光源点灯回路１００と同様の作用効果が奏される。

また、第１ＬＥＤパッケージ３５０、第２ＬＥＤパッケージ３５２のいずれかがパッケージショートした場合、それら全体の順方向降下電圧Ｖ_Ｆがバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔを下回る可能性がある。そこで本実施の形態に係る半導体光源点灯回路３００では、そのようなパッケージショートが検知された場合、接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴに印加される電圧が接地電位からバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔに切り替えられる。これにより、ＬＥＤの点灯を維持することができる。また、車両ＥＣＵ３５８は断検信号Ｓ６に応じて適切な処理を行うことができる。

以上、実施の形態に係る半導体光源点灯回路について説明した。これらの実施の形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。また、実施の形態同士の組み合わせも可能である。例えば、第３の実施の形態に係る半導体光源点灯回路３００の短絡検出・切替機能を第１の実施の形態に係る半導体光源点灯回路１００に導入してもよい。

第１の実施の形態では、ブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴ、バッテリ電圧出力端子ＢＡＴＯＵＴ、接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴはひとつの３端子回路側コネクタを形成する場合について説明したが、これに限られない。例えば、バッテリ電圧出力端子ＢＡＴＯＵＴおよび接地電位出力端子ＧＮＤＯＵＴの代わりに第２スイッチング素子２０のドレインおよび第３スイッチング素子２２のドレインの両方に半導体光源点灯回路の内部で接続された新たな端子を設け、その新たな端子とブースト電圧出力端子ＢＯＯＳＴとが２端子回路側コネクタを形成してもよい。

第１の実施の形態において、第２スイッチング素子２０をダイオードで置き換えてもよい。この場合、そのダイオードのアノードはバッテリ電圧出力端子ＢＡＴＯＵＴと接続され、カソードはバッテリ電圧入力端子ＢＡＴＩＮと接続される。本変形例によると、第１の実施の形態と比較して制御対象のスイッチがひとつ減るので制御をより簡易化できる。しかしながらダイオードの順方向降下電圧のため、電気効率は第１の実施の形態のほうが優れる。

第１から第３の実施の形態では、駆動対象のＬＥＤのカソード側に印加すべき電圧を選択するためのＬＥＤの順方向降下電圧のしきい値をバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔとする場合について説明したが、これに限られない。例えば、しきい値をバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔよりも高い電圧としてもよい。

第１から第３の実施の形態では、正のブースト電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}を生成してＬＥＤを駆動する場合について説明したが、これに限られず、第１、第２または第３の実施の形態の技術的思想は負のブースト電圧を生成してＬＥＤを駆動する場合にも適用できる。

２ 車載バッテリ、 ４ ＬＥＤ、 ６ ＤＣ／ＤＣコンバータ、 ２０ 第２スイッチング素子、 ２２ 第３スイッチング素子、 １００ 半導体光源点灯回路、 １０２ 制御回路、 ２００ 半導体光源点灯回路、 ２０２ 制御回路、 ３００ 半導体光源点灯回路、 ３０２ 制御回路。

Claims (5)

1. 互いに異なる直流の第１電圧および第２電圧を受け、前記第２電圧との差が広がるように前記第１電圧を変換して直流の第３電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記第３電圧が印加される端子を有し、駆動対象の半導体光源側の対応する第２コネクタと係合された場合前記端子と前記半導体光源の一端とが接続される第１コネクタと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記端子との間に流れる電流が所望の値となるよう前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御すると共に、前記半導体光源を発光させるために必要な発光電圧が前記第１電圧と前記第２電圧との差の絶対値よりも低い場合は前記第１電圧を前記半導体光源の他端に印加されるべき電圧として選択し、前記第１電圧が選択されない場合は前記第２電圧を前記半導体光源の他端に印加されるべき電圧として選択する制御回路と、を備えることを特徴とする半導体光源点灯回路。
2. 前記制御回路は、電源投入から所定の期間が経過するまでは選択動作を停止し、前記第１電圧または前記第２電圧のいずれか一方が前記半導体光源の他端に印加される状態を維持することを特徴とする請求項１に記載の半導体光源点灯回路。
3. 前記制御回路は、前記第１電圧が前記半導体光源の他端に印加される状態を前記所定の期間維持することを特徴とする請求項２に記載の半導体光源点灯回路。
4. 互いに異なる直流の第１電圧および第２電圧を受け、前記第２電圧との差が広がるように前記第１電圧を変換して直流の第３電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記第１電圧が印加される第１端子と前記第２電圧が印加される第２端子と前記第３電圧が印加される第３端子とを有し、駆動対象の半導体光源側の対応する第２コネクタと係合された場合前記第３端子と前記半導体光源の一端とが接続される第１コネクタと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第３端子との間に流れる電流が所望の値となるよう前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御回路と、を備え、
   前記第２コネクタは、前記半導体光源を発光させるために必要な既知の発光電圧が前記第１電圧と前記第２電圧との差の絶対値よりも低い場合は前記第１端子と前記半導体光源の他端とが接続されるよう、あるいは前記第１端子と前記半導体光源の他端とが接続されない場合は前記第２端子と前記半導体光源の他端とが接続されるよう、構成されることを特徴とする半導体光源点灯回路。
5. 前記第２端子と前記半導体光源の他端とが接続される場合、前記制御回路は、前記発光電圧の実測値が既知の値よりも低くなると、前記第２端子に印加されるべき電圧として前記第１電圧を選択すると共に検出信号を生成することを特徴とする請求項４に記載の半導体光源点灯回路。

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