JP2014150010A - 車両用灯具駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】電流ディレーティングを適切に行うことが可能な車両用灯具駆動回路を提供する。
【解決手段】車両用灯具駆動回路１は、半導体発光素子を複数直列接続してなる負荷１００と、負荷１０に供給している出力電圧及び出力電流を検出する出力電圧電流検出部１２と、負荷１０に供給する電力の指示値を設定する電力設定部１６と、電力設定部１６により設定された電力の指示値を、出力電圧電流検出部１２により検出された出力電圧で除算して電流の指示値を算出する除算器１８と、予め負荷１０を点灯させるために設定された電流設定値と除算器１８により算出された電流の指示値との小さい方の値に応じてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御部２４と、ＰＷＭ制御部２４により生成されたＰＷＭ信号に応じて、電源からの電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２６とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用灯具駆動回路に関する。

従来、ＬＥＤを光源とする車両用灯具を駆動するための車両用灯具駆動回路が提案されている（特許文献１参照）。このような車両用灯具駆動回路では、例えばＬＥＤに規定の一定電流を供給すべく、電源電力をＤＣ／ＤＣコンバータにて変換することが行われている（特許文献１参照）。

特開２０１２−１３３９５４号公報

しかし、特許文献１に記載の車両用灯具駆動回路は、ＬＥＤに供給する電流の値を低減させる電流ディレーティングを行う場合に問題があるものであった。

例えば、特許文献１に記載の車両用灯具駆動回路において、使用温度範囲の全範囲を考慮して一定電流を流そうとする場合、高温時での電力変換によるＤＣ／ＤＣコンバータの発熱を考慮する必要があり、駆動回路に選定される各部品は容量が大きくなり高価なものとなってしまう。また、特許文献１に記載の車両用灯具駆動回路において、入力電圧の全変動範囲を考慮してＬＥＤに一定電流を流そうとする場合、入力電圧の低下時には電力を保証するためＤＣ／ＤＣコンバータに大きな電流を流す必要がある。そのため、大きな入力電流に対応するための部品を回路に選定する必要があり、駆動回路に選定される各部品は容量が大きくなり高価なものとなってしまう。

そこで、高温時や入力電圧低下時において出力電流を低減させる方法が考えられるが、この方法の場合、出力電圧（出力電力）によらず電流を低減させることとなり、不必要な場合にも電流を低減してしまう。例えばＬＥＤの順方向降下電圧Ｖｆが小さくもともとＬＥＤを発光させるための電力量が小さい場合には、そもそも電流を低減させる必要性がないが、このような場合であっても電流を低減させることとなり、不必要な場合にも電流を低減してしまう。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、電流ディレーティングを適切に行うことが可能な車両用灯具駆動回路を提供することにある。

本発明に係る車両用灯具駆動回路は、半導体発光素子を１又は複数直列接続してなる負荷と、負荷に供給している出力電圧及び出力電流を検出する検出手段と、負荷に供給する電力の指示値を設定する電力指示値設定手段と、電力指示値設定手段により設定された電力の指示値を、検出手段により検出された出力電圧で除算して電流の指示値を算出する除算手段と、予め負荷を点灯させるために設定された電流設定値と除算手段により算出された電流の指示値との小さい方の値に応じてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御手段と、ＰＷＭ制御手段により生成されたＰＷＭ信号に応じて、電源からの電力を変換する電力変換手段と、を備えることを特徴とする。

この車両用灯具駆動回路によれば、予め負荷を点灯させるために設定された電流設定値と、算出された電流の指示値との小さい方の値に応じてＰＷＭ信号を生成し、電源からの電力を変換する。このため、例えば半導体発光素子の順方向降下電圧が低く、そもそも電流ディレーティングを行う必要が無い場合には、検出手段により検出される出力電力が小さくなっており、負荷を点灯させるために設定された電流設定値が、算出された電流の指示値よりも小さくなる。よって、そもそも電流ディレーティングを行う必要が無い場合には、予め負荷を点灯させるために設定された電流設定値による駆動が行われる。一方、例えば半導体発光素子への出力電力が大きく電流ディレーティングを行う必要がある場合には、検出手段により検出される出力電力が大きくなっており、算出された電流の指示値の方が小さくなる。このため、半導体発光素子への出力電力が大きく電流ディレーティングを行う必要がある場合には、算出された電流の指示値による駆動が行われる。よって、電流ディレーティングを適切に行うことができる。

また、上記車両用灯具駆動回路において、負荷又は各手段の周辺温度を検出する温度検出手段をさらに備え、電力指示値設定手段は、温度検出手段により検出される温度が高くなるに応じて、電力の指令値を小さく設定することが好ましい。

この車両用灯具駆動回路によれば、検出される温度が高くなるに応じて電力の指令値を小さく設定するため、電流の指示値は高温となるほど小さくなり、算出された電流の指示値による駆動を行い易くすることができ、電流ディレーティングを適切に行うことができる。

また、上記車両用灯具駆動回路において、電力変換手段に入力される電圧を検出する入力電圧検出手段をさらに備え、電力指示値設定手段は、入力電圧検出手段により検出される入力電圧が低くなるに応じて、電力の指令値を小さく設定することが好ましい。

この車両用灯具駆動回路によれば、電力変換手段に入力される入力電圧が低くなるに応じて電力の指令値を小さく設定するため、入力電圧が低く入力電流が大きくなるような状況において、算出された電流の指示値による駆動を行い易くすることができ、電流ディレーティングを適切に行うことができる。

本発明に係る車両用灯具駆動回路によれば、電流ディレーティングを適切に行うことが可能な車両用灯具駆動回路を提供することができる。

本実施形態に係る車両用灯具駆動回路の概略構成図である。 検出温度と電力の指示値との相関を示す図である。 第２実施形態に係る車両用灯具駆動回路の概略構成図である。 入力電圧と電力の指示値との相関を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る車両用灯具駆動回路の概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る車両用灯具駆動回路１は、負荷１０と、出力電圧電流検出部（検出手段）１２と、温度検出部（温度検出手段）１４と、電力設定部（電力指示値設定手段）１６と、除算器（除算手段）１８と、電流設定部２０と、エラーアンプ２２と、ＰＷＭ制御部（ＰＷＭ制御手段）２４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６とを備えている。

負荷１０は、車両用灯具の光源となるものであって、ＬＥＤからなる半導体発光素子を複数個直列接続してなるものである。より詳細に、負荷１０は、ＬＥＤと並列にツェナーダイオードを設けており、サージ電圧によりＬＥＤが破壊されないようにツェナーダイオードにより保護をしている。また、負荷１０は、ＬＥＤチップを封入し基板に接続しやすくしたＬＥＤパッケージとなっている。

出力電圧電流検出部１２は、負荷１０に供給している出力電圧及び出力電流を検出するものである。また、出力電圧電流検出部１２は、検出した出力電圧を除算器１８に出力し、検出した出力電流をエラーアンプ２０の反転入力端子に出力する。

温度検出部１４は、負荷１０又は上記各部１２，１６〜２６の周辺温度、すなわち車両用灯具の灯室内の温度を検出するものである。この温度検出部１４は、検出した温度の情報を電力設定部１６に出力する。なお、温度検出部１４は、車両用灯具の灯室内の温度を検出できれば、設置箇所に制限はない。

電力設定部１６は、負荷１０に供給する電力の指示値を設定するものである。この電力設定部１６は、温度検出部１４により検出される温度が高くなるに応じて、電力の指令値を小さく設定する。また、電力設定部１６は、設定した電力の指示値の情報を除算器１８に出力する。

図２は、検出温度と電力の指示値との相関を示す図である。図２に示すように、電力設定部１６は、温度検出部１４により検出される温度が所定温度ｔ１以下である場合、電力の指示値をＷ１と設定する。また、電力設定部１６は、温度検出部１４により検出される温度が所定温度ｔ１を超えると、温度に応じて電力の指示値を比例的に減少させて設定する。

再度、図１を参照する。除算器１８は、電力設定部１６により設定された電力の指示値を、出力電圧電流検出部１２により検出された出力電圧で除算して電流の指示値を算出するものである。また、除算器１８は、算出した電流の指示値の情報をエラーアンプ２２の非反転入力端子に出力する。電流設定部２０は、予め負荷１０を点灯させるために設定された設定電流値を有する電流をエラーアンプ２２のもう１つの非反転入力端子に出力するものである。

エラーアンプ２２は、２つの非反転入力端子に入力された小さい方の電流値と、反転入力端子に入力された出力電流の値との差を増幅してＰＷＭ制御部２４に出力するものである。すなわち、エラーアンプ２２は、電流設定部２０により設定された設定電流値と、除算器１８により算出された電流の指示値との小さい方の電流値を選択し、選択した電流値と出力電圧電流検出部１２により検出された出力電流の値との差を増幅してＰＷＭ制御部２４に出力するものである。

ＰＷＭ制御部２４は、エラーアンプ２２により出力された信号に基づいて、ＰＷＭ信号を生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御するものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、ＰＷＭ制御部２４からのＰＷＭ信号に基づいて、電源Ｐからの電力を変換するものである。負荷１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６により変換された電力により駆動（発光）することとなる。

次に、本実施形態に係る車両用灯具駆動回路１の動作について説明する。まず、電源Ｐからの電力がＤＣ／ＤＣコンバータ２６により変換され、負荷１０が発光する。この際、出力電圧電流検出部１２は、負荷１０に供給される出力電圧と出力電流とを検出する。

そして、出力電圧電流検出部１２は、出力電流の情報をエラーアンプ２２の反転入力端子に出力し、出力電圧の情報を除算器１８に出力する。一方、温度検出部１４は、車両用灯具の灯室内の温度を検出し、その情報を電力設定部１６に出力する。電力設定部１６は、図２に示したように、電力の指示値を設定する。このとき、電力設定部１６は、温度検出部１４により検出される温度が高くなるほど、電力の指示値を小さく設定することとなる。そして、電力設定部１６は、設定した電力の指示値の情報を除算器１８に出力する。

除算器１８は、電力設定部１６により設定された電力の指示値を、出力電圧電流検出部１２により検出された出力電圧で除算し、電流の指示値を算出する。そして、除算器１８は、電流の指示値をエラーアンプ２２の非反転入力端子に出力する。

また、電流設定部２０は予め定められる設定電流値の情報をエラーアンプ２２のもう１つの非反転入力端子に出力する。エラーアンプ２２は、除算器１８からの電流の指示値と、電流設定部２０からの設定電流値とのうち小さい方と、出力電圧電流検出部１２により検出された出力電流の値との差を増幅してＰＷＭ制御部２４に出力する。そして、ＰＷＭ制御部２４は、エラーアンプ２２により出力された信号に基づいて、ＰＷＭ信号を生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御する。

ここで、本実施形態では温度検出部１４により検出された温度が高くなるほど、電力の指示値を小さくしている。より詳細に温度検出部１４により検出される温度が所定温度ｔ１を超えると、電力の指示値をＷ１から比例的に小さくする。このため、温度が高い場合には、除算器１８にて算出される電流の指示値も小さくなり、電流の指示値は、電流設定部２０からの設定電流値よりも小さくなる。

故に、エラーアンプ２２は、電流の指示値と、出力電圧電流検出部１２により検出された出力電流の値との差を増幅してＰＷＭ制御部２４に出力することとなる。ＰＷＭ制御部２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御して電流ディレーティングを行うこととなる。よって、高温時における発熱を抑えることができる。

さらに、本実施形態ではエラーアンプ２２において、除算器１８からの電流の指示値と、電流設定部２０からの設定電流値とのうち小さい方と、出力電圧電流検出部１２により検出された出力電流の値との差を増幅してＰＷＭ制御部２４に出力する。このため、例えば半導体発光素子の順方向降下電圧Ｖｆが低く、そもそも電流ディレーティングを行う必要が無い場合には、出力電圧電流検出部１２により検出される出力電力が小さくなっており、負荷１０を点灯させるために設定された電流設定値が、除算器１８により算出された電流の指示値よりも小さくなる。よって、そもそも電流ディレーティングを行う必要が無い場合には、予め負荷１０を点灯させるために設定された電流設定値による駆動が行われ、電流ディレーティングが行われないこととなる。

このようにして、本実施形態に係る車両用灯具駆動回路１によれば、予め負荷１０を点灯させるために設定された電流設定値と、算出された電流の指示値との小さい方の値に応じてＰＷＭ信号を生成し、電源からの電力を変換する。このため、例えば半導体発光素子の順方向降下電圧Ｖｆが低く、そもそも電流ディレーティングを行う必要が無い場合には、出力電圧電流検出部１２により検出される出力電力が小さくなっており、負荷１０を点灯させるために設定された電流設定値が、算出された電流の指示値よりも小さくなる。よって、そもそも電流ディレーティングを行う必要が無い場合には、予め負荷１０を点灯させるために設定された電流設定値による駆動が行われる。一方、例えば半導体発光素子への出力電力が大きく電流ディレーティングを行う必要がある場合には、出力電圧電流検出部１２により検出される出力電力が大きくなっており、算出された電流の指示値の方が小さくなる。このため、半導体発光素子への出力電力が大きく電流ディレーティングを行う必要がある場合には、算出された電流の指示値による駆動が行われる。よって、電流ディレーティングを適切に行うことができる。

また、検出される温度が高くなるに応じて電力の指令値を小さく設定するため、電流の指示値は高温となるほど小さくなり、算出された電流の指示値による駆動を行い易くすることができ、電流ディレーティングを適切に行うことができる。

次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る車両用灯具駆動回路は、第１実施形態のものと同様であるが、一部構成及び動作が異なっている。以下、第１実施形態との相違点のみを説明する。

図３は、第２実施形態に係る車両用灯具駆動回路の概略構成図である。図３に示すように、第２実施形態に係る車両用灯具駆動回路２は、第１実施形態に示した温度検出部１４を備えず、代わりに入力電圧検出部（入力電圧検出手段）２８を備えている。

入力電圧検出部２８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６に入力される電圧を検出するものである。また、入力電圧検出部２８は、検出した入力電圧の情報を電力設定部１６に出力する。

また、第２実施形態において電力設定部１６は、入力電圧検出部２８により検出される入力電圧が低くなるに応じて、電力の指令値を小さく設定する。図４は、入力電圧と電力の指示値との相関を示す図である。図４に示すように、電力設定部１６は、入力電圧検出部２８により検出される電圧が所定電圧Ｖ１以上である場合、電力の指示値をＷ２と設定する。また、電力設定部１６は、入力電圧検出部２８により検出される電圧が所定電圧Ｖ１未満であると、検出した電圧に応じて電力の指示値を比例的に増加させて設定する。

次に、第２実施形態に係る車両用灯具駆動回路２の動作について説明する。まず、電源Ｐからの電力がＤＣ／ＤＣコンバータ２６により変換され、負荷１０が発光する。この際、出力電圧電流検出部１２は、負荷１０に供給される出力電圧と出力電流とを検出する。

そして、出力電圧電流検出部１２は、出力電流の情報をエラーアンプ２２の反転入力端子に出力し、出力電圧の情報を除算器１８に出力する。一方、入力電圧検出部２８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６に入力される電圧を検出し、その情報を電力設定部１６に出力する。電力設定部１６は、図４に示したように、電力の指示値を設定する。このとき、電力設定部１６は、入力電圧検出部２８により検出される入力電圧が低くなるに応じて、電力の指令値を小さく設定する。そして、電力設定部１６は、設定した電力の指示値の情報を除算器１８に出力する。

除算器１８は、電力設定部１６により設定された電力の指示値を、出力電圧電流検出部１２により検出された出力電圧で除算し、電流の指示値を算出する。そして、除算器１８は、電流の指示値をエラーアンプ２２の非反転入力端子に出力する。

また、電流設定部２０は予め定められる設定電流値の情報をエラーアンプ２２のもう１つの非反転入力端子に出力する。エラーアンプ２２は、除算器１８からの電流の指示値と、電流設定部２０からの設定電流値とのうち小さい方と、出力電圧電流検出部１２により検出された出力電流の値との差を増幅してＰＷＭ制御部２４に出力する。そして、ＰＷＭ制御部２４は、エラーアンプ２２により出力された信号に基づいて、ＰＷＭ信号を生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御する。

ここで、本実施形態では入力電圧検出部２８により検出される入力電圧が低くなるに応じて、電力の指令値を小さくしている。より詳細に入力電圧検出部２８により検出される入力電圧が所定電圧Ｖ１未満の領域では、電力の指示値をＷ１まで比例的に増加させる。このため、入力電圧が低い場合には、除算器１８にて算出される電流の指示値も小さくなり、電流の指示値は、電流設定部２０からの設定電流値よりも小さくなる。

故に、エラーアンプ２２は、電流の指示値と、出力電圧電流検出部１２により検出された出力電流の値との差を増幅してＰＷＭ制御部２４に出力することとなる。ＰＷＭ制御部２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御して電流ディレーティングを行うこととなる。よって、入力電圧低下時における発熱を抑えることができる。

さらに、本実施形態ではエラーアンプ２２において、除算器１８からの電流の指示値と、電流設定部２０からの設定電流値とのうち小さい方と、出力電圧電流検出部１２により検出された出力電流の値との差を増幅してＰＷＭ制御部２４に出力する。このため、例えば半導体発光素子の順方向降下電圧Ｖｆが低く、そもそも電流ディレーティングを行う必要が無い場合には、出力電圧電流検出部１２により検出される出力電力が小さくなっており、負荷１０を点灯させるために設定された電流設定値が、除算器１８により算出された電流の指示値よりも小さくなる。よって、そもそも電流ディレーティングを行う必要が無い場合には、予め負荷１０を点灯させるために設定された電流設定値による駆動が行われ、電流ディレーティングが行われないこととなる。

このようにして、第２実施形態に係る車両用灯具駆動回路２によれば、第１実施形態と同様に、電流ディレーティングを適切に行うことができる。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６に入力される入力電圧が低くなるに応じて電力の指令値を小さく設定するため、入力電圧が低く入力電流が大きくなるような状況において、算出された電流の指示値による駆動を行い易くすることができ、電流ディレーティングを適切に行うことができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、各実施形態を組み合わせてもよい。

例えば本実施形態において、負荷１０は、半導体発光素子を複数個直列接続してなるものに限らず、１つの半導体発光素子のみであってもよい。また、半導体発光素子とツェナーダイオードとは並列接続されていなくともよい。

また、電力設定部１６は、温度及び入力電圧に応じて、電力の指示値を比例的に増加及び減少させているが、特にこれに限られるものではなく、反比例的に増加及び減少させてもよいし、他の増加及び減少をさせてもよい。さらに、電力設定部１６は、温度及び入力電圧に限らず、他の要因に応じて電力の指示値を設定するようになっていてもよい。

１，２…車両用灯具駆動回路
１０…負荷
１２…出力電圧電流検出部（検出手段）
１４…温度検出部
１６…電力設定部（電力指示値設定手段）
１８…除算器（除算手段）
２０…電流設定部
２２…エラーアンプ
２４…ＰＷＭ制御部（ＰＷＭ制御手段）
２６…ＤＣ／ＤＣコンバータ
２８…入力電圧検出部（入力電圧検出手段）

Claims (3)

1. 半導体発光素子を１又は複数直列接続してなる負荷と、
   前記負荷に供給している出力電圧及び出力電流を検出する検出手段と、
   前記負荷に供給する電力の指示値を設定する電力指示値設定手段と、
   前記電力指示値設定手段により設定された電力の指示値を、前記検出手段により検出された出力電圧で除算して電流の指示値を算出する除算手段と、
   予め前記負荷を点灯させるために設定された電流設定値と前記除算手段により算出された電流の指示値との小さい方の値に応じてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御手段と、
   前記ＰＷＭ制御手段により生成されたＰＷＭ信号に応じて、電源からの電力を変換する電力変換手段と、
   を備えることを特徴とする車両用灯具駆動回路。
2. 前記負荷又は前記各手段の周辺温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
   前記電力指示値設定手段は、前記温度検出手段により検出される温度が高くなるに応じて、前記電力の指令値を小さく設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具駆動回路。
3. 前記電力変換手段に入力される電圧を検出する入力電圧検出手段をさらに備え、
   前記電力指示値設定手段は、前記入力電圧検出手段により検出される入力電圧が低くなるに応じて、前記電力の指令値を小さく設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具駆動回路。

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