JP2013203146A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用灯具において、オープン又はショートといった要因に拘わらず発光ダイオードの故障を検出することにより、故障検出における信頼性の向上を図る。
【解決手段】車両用灯具１において、光源部１０は、３つの発光ダイオードＬ１〜Ｌ３が直列接続されて構成される第１の光源ユニット１１と、これと同一構成の第２の光源ユニット１２とが並列接続されて構成されている。また、故障検出部３０は、第１の光源ユニット１１におけるカソード側の電位（出力電位）と、第２の光源ユニット１２のカソード側の電位（出力電位）とを相互に比較することにより、光源部１０の故障を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

近年、発光効率が高い発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として利用する車両用灯具が知られており、この車両用灯具において、光源部は、一つ以上の発光ダイオードを含む光源ユニットを少なくとも一つ備えて構成されている（例えば特許文献１参照）。例えば欧州の法規要件によれば、車両用灯具であるデイタイムランニングランプ（以下「ＤＲＬ」という）に関して、光源部が故障して所定の配光パターンを具備しなくなるようであれば、これを検出して灯具を消灯することが義務づけられている。

このように、車両用灯具では、法規上の要請、或いは、安全性の観点から、光源部、具体的には、その発光要素である発光ダイオードの故障を検出することが望まれている。係る故障を検出する手法としては、例えば、シャントレギュレータで基準電位を生成し、光源ユニットのカソード側の電位（出力電位）をフィードバックして、これをコンパレータにて基準電位と比較するといったことが行われている。この手法によれば、基準電位に対して出力電位が所定値以上低くなることにより、光源部の故障を検出することができる。

特開２００８−１９２６２５号公報

ところで、発光ダイオードの故障には、オープン（断線）とショート（短絡）とがある。従来の手法では、基準電位と光源ユニットの出力電位とをコンパレータで比較する構成であるため、オープンに起因する故障を検出することはできるものの、ショートに起因する故障を検出することが困難な構成となっていた。そのため、故障の要因によっては、光源部の故障を検出することができないという問題を抱えていた。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、オープン又はショートといった要因に拘わらず発光ダイオードの故障を検出することにより、故障検出における信頼性の向上を図ることである。

かかる課題を解決するために、本発明は、一つ以上の発光ダイオードを含む第１の光源ユニットと一つ以上の発光ダイオードを含む第２の光源ユニットとが並列接続された光源部と、第１の光源ユニットにおけるカソード側の電位と、第２の光源ユニットのカソード側の電位とを比較することにより、光源部の故障を検出する故障検出部と、を有する車両用灯具を提供する。

ここで、第１の発明において、故障検出部は、設計上の同電位となる検出点において第１の光源ユニットにおけるカソード側の電位と第２の光源ユニットのカソード側の電位とを比較し、所定の閾値以上の電位差が生じた場合に故障を検出することが好ましい。

また、第１の発明において、第１の光源ユニットにおける検出点と接続する第１の抵抗と、第２の光源ユニットにおける検出点と接続する第２の抵抗と、トランジスタからなり第２の抵抗を介して第２の光源ユニットにおける検出点にベースを接続する第１のスイッチング素子と、トランジスタからなり第１の抵抗を介して第１の光源ユニットにおける検出点にベースを接続する第２のスイッチング素子と、を有することが好ましい。

また、本発明は、第１のスイッチング素子のコレクタ又は第２のスイッチング素子のコレクタから出力される信号に応じて、第１の光源ユニット及び第２の光源ユニットへの給電を遮断する遮断部をさらに有することが好ましい。

本発明によれば、光源ユニットが２系統存在することで、各光源ユニットのカソード側の電位における電位差を比較して、これを監視することができる。そのため、当該電位差を通じて、光源ユニットの故障、すなわち、それに内包される発光ダイオードの故障を、オープンやショートといった故障の要因に拘わらず有効に検出することができる。これにより、故障検出における信頼性の向上を図ることができる。

車両用灯具の構成を模式的に示す説明図 車両用灯具の別の形態に係る構成を模式的に示す説明図

図１は、本実施形態にかかる車両用灯具１の構成を模式的に示す説明図である。例えば、車両用灯具１は、例えば自動車等の車両に用いられるＤＲＬであり、車両前方に所定の配光パターンを形成する。この車両用灯具１は、光源部１０と、電流供給部２０と、故障検出部３０とを主体に構成されており、車両に搭載されたバッテリ（図示せず）等の電源から電力が供給される。

光源部１０は、電源ライン４１とＧＮＤライン４２との間に接続されている。この光源部１０は、２つの光源ユニット１１，１２を備えており、これらの光源ユニット１１，１２は並列接続されている。各光源ユニット１１，１２は、互いに対応した構成を備えている。光源ユニット１１，１２は、一つ以上の発光ダイオードを含んでおり、本実施形態では、互いに直列接続した３つの発光ダイオード（ＬＥＤ）Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を含んでいる。

一方の光源ユニット１１（以下「第１の光源ユニット１１」という）は、アノード側が電源ライン４１に接続されており、カソード側が第１のスイッチング素子（以下「第１のメインスイッチング素子」という）Ｑ０１を介してＧＮＤライン４２に接続されている。また、他方の光源ユニット１２（以下「第２の光源ユニット１２」という）は、アノード側が電源ライン４１に接続されており、カソード側が第２のスイッチング素子（以下「第２のメインスイッチング素子」という）Ｑ０２を介してＧＮＤライン４２に接続されている。これらのメインスイッチング素子Ｑ０１，Ｑ０２としては、例えば電界効果トランジスタを用いることができる。

ここで、各メインスイッチング素子Ｑ０１，Ｑ０２は、電流供給部２０からのハイレベルのゲート信号に応じてオン（導通状態）となる。これにより、個々の光源ユニット１１，１２における発光ダイオードＬ１〜Ｌ３が消灯状態から点灯状態へと切り換わる。これに対して、各メインスイッチング素子Ｑ０１，Ｑ０２へのゲート信号がローレベルになると、メインスイッチング素子Ｑ０１，Ｑ０２はオフ（遮断状態）となる。これにより、個々の光源ユニット１１，１２における発光ダイオードＬ１〜Ｌ３が点灯状態から消灯状態へと切り換わる。

電流供給部２０は、電源ライン４１及びＧＮＤライン４２と接続されており、図示しない電源からの電力を各光源ユニット１１，１２へと供給する。また、電流供給部２０は、各メインスイッチング素子Ｑ０１，Ｑ０２のゲートにそれぞれ接続され、さらに、各メインスイッチング素子Ｑ０１，Ｑ０２のソースと抵抗との間の接続点にそれぞれ接続されている。この電流供給部２０は、図示しない車両側コントロールユニットから出力される、車両用灯具１の点灯・消灯を示す制御信号に応じて、ローレベル又はハイレベルのゲート信号を出力する。

故障検出部３０は、光源部１０、具体的には、個々の光源ユニット１１，１２における発光要素である発光ダイオードＬ１〜Ｌ３の故障を検出する。この故障検出部３０は、オープン（断線）に起因するものであっても、ショート（短絡）に起因するものであっても、発光ダイオードＬ１〜Ｌ３の故障を検出する。故障検出部３０は、一対の抵抗Ｒ１，Ｒ２と、一対のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２とで構成されている。この検出用スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２としては、例えばバイポーラトランジスタを用いることができる。

具体的には、抵抗Ｒ１は、第１の光源ユニット１１、具体的には、その最も下流側の発光ダイオードＬ３と、第１のメインスイッチング素子Ｑ０１との間の接続点Ｐ１１と接続されている。一方の検出用スイッチング素子（以下「第２の検出用スイッチング素子」という）Ｑ１２は、この抵抗Ｒ１を介して接続点Ｐ１１にベースを接続している。また、抵抗Ｒ２は、第２の光源ユニット１２、具体的には、その最も下流側の発光ダイオードＬ３と、第２のメインスイッチング素子Ｑ０２との間の接続点Ｐ１２と接続されている。他方の検出用スイッチング素子（以下「第１の検出用スイッチング素子」という）Ｑ１１は、この抵抗Ｒ２を介して接続点Ｐ１２にベースを接続している。

また、第１の検出用スイッチング素子Ｑ１１は、抵抗Ｒ１を介して接続点Ｐ１１をエミッタに接続し、後述するラッチ部３１の入力側にコレクタを接続している。一方、第２の検出用スイッチング素子Ｑ１２は、抵抗Ｒ２を介して接続点Ｐ１２をエミッタに接続し、ラッチ部３１の入力側にコレクタを接続している。

ラッチ部３１は、その出力側が、メインスイッチング素子Ｑ０１，Ｑ０２を強制的に遮断するためのスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２のベースに接続されている。この遮断用スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２としては、例えばバイポーラトランジスタを用いることができる。

一方の遮断用スイッチング素子（以下「第１の遮断用スイッチング素子」という）Ｑ２１は、電流供給部２０と第１のメインスイッチング素子Ｑ０１との接続点をコレクタに接続し、グランドをエミッタに接続している。これに対して、他方の遮断用スイッチング素子（以下「第２の遮断用スイッチング素子」という）Ｑ２２は、電流供給部２０と第２のメインスイッチング素子Ｑ０２との接続点をコレクタに接続し、グランドをエミッタに接続している。

入力側からの信号がローレベルの場合、ラッチ部３１は、各遮断用スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２にローレベルの信号を供給する。このローレベルの信号において、各遮断用スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２はオフを維持する。一方、入力側からの信号がハイレベルの場合、ラッチ部３１は、各遮断用スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２にハイレベルの信号を供給する。このハイレベルの信号に応じて、各遮断用スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２はオンとなる。

このような構成の車両用灯具１において、第１の光源ユニット１１と第２光源ユニット１２とは同一の構成を有する関係上、前述の接続点Ｐ１１，Ｐ１２は、当該回路における設計上の同電位となる。そのため、光源ユニット１１，１２に故障が生じていない状態でこれが点灯している場合には、両者の電位は対応する。この場合、検出用スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２のベースへの入力がそれぞれハイレベルとなるため、当該検出用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がそれぞれオフとなり、ラッチ部３１への入力がローレベルとなる。この場合、各遮断用スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２もオフであるため、メインスイッチング素子Ｑ０１，Ｑ０２はオンを維持する。

これに対して、一方の光源ユニット１１，１２に故障が生じた場合には、接続点Ｐ１１，Ｐ１２に電位差が生じる。例えば、第１の光源ユニット１１の一つの発光ダイオードＬ２がオープン故障した場合、接続点Ｐ１１はグランド相当の電位となり、接続点Ｐ１１と接続点Ｐ１２との間に電位差が生じる。また、第１の光源ユニット１１の一つの発光ダイオードＬ２がショート故障した場合、故障の発光ダイオードＬ２に関する順方向の電圧降下が無くなるため、接続点Ｐ１１の電位は正常時のそれと異なる値を示し、結果として、接続点Ｐ１１と接続点Ｐ１２との間に電位差が生じる。接続点Ｐ１１，Ｐ１２に電位差が生じた場合、一方の検出用スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２のベースへの入力がローレベルとなる。このため、当該一方の検出用スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２がオンとなり、ラッチ部３１への入力がハイレベルとなる。この場合、各遮断用スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２がオンとなるため、メインスイッチング素子Ｑ０１，Ｑ０２に対するゲート信号がローレベルとなり、メインスイッチング素子Ｑ０１，Ｑ０２はオフとなる。

すなわち、接続点Ｐ１１，Ｐ１２を故障検出部３０による電位の検出点として、個々の電位、すなわち、第１の光源ユニット１１におけるカソード側の電位と第２の光源ユニット１２のカソード側の電位を比較することにより、光源部１０の故障を検出することができる。この場合、接続点Ｐ１１，Ｐ１２の電位差を故障検出部３０が検出するレベルは、故障検出部３０をなす抵抗Ｒ１，Ｒ２及び検出用スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２を通じて検出閾値を設定することにより、自在に設定することができる。

このように本実施形態によれば、車両用灯具１において、光源部１０は、３つの発光ダイオードＬ１〜Ｌ３が直列接続されて構成される第１の光源ユニット１１と、これと同一構成の第２の光源ユニット１２とが並列接続されて構成されている。また、故障検出部３０は、第１の光源ユニット１１におけるカソード側の電位（出力電位）と、第２の光源ユニット１２のカソード側の電位（出力電位）とを相互に比較することにより、光源部１０の故障を検出する。

かかる構成によれば、光源ユニットが２系統存在することで、各光源ユニット１１，１２の出力電位における電位差を比較して、これを監視することができる。これにより、当該電位差を通じて、光源ユニット１１，１２の故障、すなわち、それに内包される発光ダイオードＬ１〜Ｌ３の故障を有効に検出することができる。また、従来の手法では、基準電位と光源ユニットの出力電位とをコンパレータで比較する構成であるため、発光ダイオードのオープン故障を検出することはできるものの、そのショート故障を検出することが困難であるという点があった。しかしながら、本実施形態によれば、個々の出力電位を比較するものであるため、オープンやショートといった故障の要因に拘わらず、発光ダイオードの故障を容易に検出することができる。これにより、検知可能な故障の幅を従来の手法と比較して拡張することができるので、故障検出における信頼性の向上を図ることができる。

また、本実施形態によれば、故障検出部３０は、設計上の同電位となる検出点において、第１の光源ユニット１１におけるカソード側の電位と、第２の光源ユニット１２のカソード側の電位とを比較し、所定の閾値以上の電位差が生じた場合に故障を検出する。個々の光源ユニット１１，１２に故障が生じていなければ比較する電位同士は対応することとなるため、閾値を通じて電位差を切りかけることにより、光源部１０の故障を有効に検出することができる。

また、本実施形態において、故障検出部３０は、一対の抵抗Ｒ１，Ｒ２と、一対の検出用スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２とを有している。かかる構成によれば、これらの組み合わせを通じて、前述の閾値を適切に設定することができる。これにより、光源部１０の故障を有効に検出することができる。

また、従来の手法では、基準電位を得るために、例えばシャントレギュレータを利用したり、また、この基準電位と各光源ユニットの出力電位と比較するためにコンパレータを利用したりする。かかる構成によれば、シャントレギュレータやコンパレータといった高価な電子部品を必要とするため、コストアップに繋がるという問題が生じる。また、これらの電子部品は供給するためのルートに限りがあるため、当該部品を正常に調達することが困難となった場合に、代替品を検討したり設計変更をせざるをえなくなったりするという不都合がある。

この点、本実施形態によれば、抵抗やトランジスタといった廉価で汎用的な部品にて故障の検出を行うことができるので、前述のような問題を有効に解決することができる。

また、本実施形態において、車両用灯具１は、第１の検出用スイッチング素子Ｑ１１のコレクタ又は第２の検出用スイッチング素子Ｔ１２のコレクタから入力される信号に応じて、第１の光源ユニット１１及び第２の光源ユニット１２への給電を遮断する遮断部をさらに有している。この遮断部は、ラッチ部３１と、遮断用スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２とで構成されている。

係る構成によれば、故障検知に対応して、第１の光源ユニット１１及び第２の光源ユニット１２を遮断することができる。そのため、光源部１０が所定の配光パターンを満たさなくなったというようなシーンに対応して、車両用灯具１を消灯させることができる。これにより、法規などに対応させた仕様を車両用灯具１に適用することができる。

なお、本実施形態において、光源部１０は、２つの光源ユニット１１，１２を備えるものであるが、一対の光源ユニットを対象として、そのカソード側の電位を相互に比較するものであれば、光源ユニットは３つ以上存在してもよい。例えば、図２は、光源部１０として、３つの光源ユニット１１〜１３を備える車両用灯具１を示している。同図に示す例では、図１に示す構成に加え、第３の光源ユニット１３と、第３のメインスイッチング素子Ｑ０３と、第３の遮断用スイッチング素子Ｑ２３とを備えている。係る構成に対応して、故障検出部３０は、第３の光源ユニット１３における出力電位を対象として電位差を比較するために、抵抗Ｒ３と、検出用スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４を備えている。

この場合、抵抗Ｒ３は、第３の光源ユニット１３、具体的には、その最も下流側の発光ダイオードＬ３と、第３のメインスイッチング素子Ｑ０３との間の接続点Ｐ１３と接続されている。第３の検出用スイッチング素子Ｑ１３は、この抵抗Ｒ３を介して接続点Ｐ１３にベースを接続している。また、第４の検出用スイッチング素子Ｑ１４は、抵抗Ｒ１を介して接続点Ｐ１１にベースを接続している。

かかる構成であっても、光源ユニットが３系統存在することで、各光源ユニット１１〜１３の出力電位における電位差を比較して、これを監視することができる。これにより、当該電位差を通じて、光源ユニット１１〜１３の故障、すなわち、それに内包される発光ダイオードＬ１〜Ｌ３の故障を有効に検出することができる。

以上、本発明の実施形態にかかる車両用灯具について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能であることはいうまでもない。また、ＤＲＬ以外にも、ターンランプ、コーナリングランプ等といった種々の車両用灯具に本発明を適用することができる。

１ 車両用灯具
１０ 光源部
１１ 光源ユニット
１２ 光源ユニット
２０ 電流供給部
３０ 故障検出部
３１ ラッチ部
４１ 電源ライン
４２ ＧＮＤライン
Ｌ１〜Ｌ３ 発光ダイオード
Ｑ０１〜Ｑ０３ メインスイッチング素子
Ｑ１１〜Ｑ１４ 検出用スイッチング素子
Ｑ２１，Ｑ２２ 遮断用スイッチング素子

Claims (4)

1. 一つ以上の発光ダイオードを含む第１の光源ユニットと、一つ以上の発光ダイオードを含む第２の光源ユニットとが並列接続された光源部と、
   前記第１の光源ユニットにおけるカソード側の電位と、前記第２の光源ユニットのカソード側の電位とを比較することにより、前記光源部の故障を検出する故障検出部と、
   を有することを特徴とする車両用灯具。
2. 前記故障検出部は、設計上の同電位となる検出点において前記第１の光源ユニットにおけるカソード側の電位と前記第２の光源ユニットのカソード側の電位とを比較し、所定の閾値以上の電位差が生じた場合に故障を検出することを特徴とする請求項１に記載された車両用灯具。
3. 前記故障検出部は、
   前記第１の光源ユニットにおける検出点と接続する第１の抵抗と、
   前記第２の光源ユニットにおける検出点と接続する第２の抵抗と、
   トランジスタからなり、前記第２の抵抗を介して前記第２の光源ユニットにおける検出点にベースを接続する第１のスイッチング素子と、
   トランジスタからなり、前記第１の抵抗を介して前記第１の光源ユニットにおける検出点にベースを接続する第２のスイッチング素子と、
   を有することを特徴とする請求項１又は２に記載された車両用灯具。
4. 前記第１のスイッチング素子のコレクタ又は前記第２のスイッチング素子のコレクタから出力される信号に応じて、前記第１の光源ユニット及び前記第２の光源ユニットへの給電を遮断する遮断部をさらに有することを特徴とする請求項３に記載された車両用灯具。

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