JP2014220091A - 車両用灯具駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザに対して光源のオープン故障を分かり易く提示する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、第１光源１１と、第１光源１１と並列に接続される第２光源１２と、第１及び第２光源１１，１２に流れる電流を変化させる第１及び第２スイッチング素子２１，２２と、第１及び第２光源１１，１２の光束量を調整するＰＷＭ制御部４０と、第１及び第２光源１１，１２のいずれか一方がオープン故障となった場合にハイレベルの電気信号を出力し、第１及び第２光源１１，１２の双方にオープン故障がない場合にロウレベルの電気信号を出力するオープン故障判別回路５０と、オープン故障判別回路５０からハイレベルの電気信号が入力された場合に、第１及び第２スイッチング素子２１，２２の双方についてゲートに入力される信号を固定してオフ状態とする同時消灯回路６０とを備える。【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。このような車両用灯具駆動回路では、例えばパルス幅変調信号によりスイッチング素子を駆動して光源の光束量を調整する調光制御を行うものも提案されている（特許文献１参照）。

特開２００７−１９９８５９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、調光制御を行うため、光源がオープン故障しているのか、パルス幅変調信号によるオフ状態であるのかを判断できないという問題があった。

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、ユーザに対して光源のオープン故障を分かり易く提示する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第１光源と、半導体発光素子を１又は複数直列接続してなり、前記第１光源と並列に接続される第２光源と、制御端子に入力される信号によりオンオフして前記第１及び第２光源に流れる電流を変化させる第１及び第２スイッチング素子と、前記第１及び第２スイッチング素子を駆動して前記第１及び第２光源の光束量を調整するＰＷＭ制御部と、前記第１及び第２光源のいずれか一方がオープン故障となった場合に第１信号を出力し、前記第１及び第２光源の双方にオープン故障がない場合に第２信号を出力するオープン故障判別回路と、前記オープン故障判別回路から前記第１信号が入力された場合に、前記第１及び第２スイッチング素子の双方について制御端子に入力される信号を固定してオフ状態とする同時消灯回路と、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、第１及び第２光源のいずれか一方がオープン故障となった場合にオープン故障判別回路から第１信号が出力され、同時消灯回路は第１及び第２スイッチング素子の双方について制御端子に入力される信号を固定してオフ状態とする。このため、オープン故障時には第１及び第２光源は共に消灯する。一方、ＰＷＭ制御部によってスイッチング素子がオフ状態となる場合、オープン故障判別回路からは第２信号が出力されることから、第１及び第２光源は共に消灯することがない。従って、ユーザに対して光源のオープン故障を分かり易く提示することができる。

本発明に係る車両用灯具駆動回路によれば、ユーザに対して光源のオープン故障を分かり易く提示することができる。

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。 本実施形態に係る車両用灯具駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。

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、光源１１，１２と、スイッチング素子２１，２２と、電流制限抵抗Ｒ１，Ｒ２と、抵抗Ｒ３と、ツェナーダイオードＺＤと、オペアンプ３１，３２と、ＰＷＭ制御部４０と、オープン故障判別回路５０と、同時消灯回路６０とを備えている。

第１光源１１は、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。第２光源１２も第１光源と同様に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。また、第１光源１１と第２光源１２とは互いに並列接続され、バッテリー電圧が供給されるようになっている。

第１スイッチング素子２１は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴであって、ゲート（制御端子）に入力される信号によりオンオフして第１光源１１に流れる電流を変化させるものである。第２スイッチング素子２２も、第１スイッチング素子２１と同様に、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴであって、ゲート（制御端子）に入力される信号によりオンオフして第２光源１２に流れる電流を変化させるものである。

このような第１及び第２スイッチング素子２１，２２のドレインには、第１及び第２光源１１，１２が接続され、ソースには電流制限抵抗Ｒ１，Ｒ２が接続されている。電流制限抵抗Ｒ１，Ｒ２は、第１及び第２光源１１，１２に流れる電流量を制限するものであり、一端が第１及び第２スイッチング素子２１，２２のソースに接続され、他端がグランド接続されている。

抵抗Ｒ３は、第１及び第２光源１１，１２と並列に設けられている。また、抵抗Ｒ３にはツェナーダイオードＺＤが直列接続されている。ツェナーダイオードＺＤのアノードはグランド接続されており、カソードは抵抗Ｒ３に接続されている。

さらに、第１及び第２スイッチング素子２１，２２のゲートには、第１及び第２オペアンプ３１，３２が接続されている。第１及び第２オペアンプ３１，３２の非反転入力端子には、抵抗Ｒ３とツェナーダイオードＺＤとの接続点Ａ，Ｂがつながっている。このため、第１及び第２オペアンプ３１，３２の非反転入力端子には、ツェナーダイオードＺＤによって規定される基準電圧が入力されることとなる。

また、第１及び第２オペアンプ３１，３２の反転入力端子には、第１及び第２スイッチング素子２１，２２のソースと電流制限抵抗Ｒ１，Ｒ２との接続点Ｃ，Ｄがつながっている。第１及び第２スイッチング素子２１，２２は、この第１及び第２オペアンプ３１，３２の両端子の電圧が同じとなるように駆動されることで、第１及び第２光源に流れる電流を一定とする。

さらに、上記接続点ＢはＰＷＭ制御部４０に接続されている。ＰＷＭ制御部４０は、車両のＥＣＵ等から送信されるパルス幅変調信号を入力し、これに応じて接続点Ｂをグランドにショートさせるものである。詳細にＰＷＭ制御部４０は、バイアス抵抗Ｒ４，Ｒ５と、ＮＰＮ型トランジスタＴＲ１によって構成されている。バイアス抵抗Ｒ４は、一端がパルス幅変調信号の入力側となっており、他端がバイアス抵抗Ｒ５の一端に接続されている。バイアス抵抗Ｒ５の他端はグランド接続されている。また、バイアス抵抗Ｒ４，Ｒ５の接続点はＮＰＮ型トランジスタＴＲ１のベースに接続されている。ＮＰＮ型トランジスタＴＲ１のコレクタは接続点Ｂにつながっており、エミッタはグランド接続されている。

このようなＰＷＭ制御部４０を有するため、ＰＷＭ制御部４０にパルス幅変調信号が入力すると、パルス幅変調信号のオン時において接続点Ｂはグランドにショートすることとなり、第１及び第２スイッチング素子２１，２２はオフして第１及び第２光源１１，１２を減光させることとなる。一方、パルス幅変調信号のオフ時において接続点Ｂはグランドにショートすることなく、第１及び第２スイッチング素子２１，２２はオンすることとなる。これにより、ＰＷＭ制御部４０は、第１及び第２光源１１，１２の光束量を調整することとなる。

オープン故障判別回路５０は、第１及び第２光源１１，１２のいずれか一方がオープン故障となったか否かを判別する回路であり、いずれか一方がオープン故障となった場合にハイレベルの電気信号（第１信号）を出力し、双方にオープン故障がない場合にロウレベルの電気信号（第２信号）を出力するものである。このオープン故障判別回路５０は、遅延回路５１，５２、コンパレータ５３，５４、フリップフロップ５５，５６、及びナンドゲート５７を備えている。

第１遅延回路５１は、接続点Ｃの電圧を入力し遅延させて出力するものである。この第１遅延回路５１は、抵抗Ｒ６とコンデンサＣ１とを有し、抵抗Ｒ６の一端が接続点Ｃにつながっており、他端が第１コンパレータ５３に接続されている。また、抵抗Ｒ６と第１コンパレータ５３との接続点にはコンデンサＣ１の一方の電極が接続され、コンデンサＣ１の他方の電極はグランド接続されている。

同様に、第２遅延回路５２は、接続点Ｄの電圧を入力し遅延させて出力するものである。この第２遅延回路５２は、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ２とを有し、抵抗Ｒ７の一端が接続点Ｄにつながっており、他端が第２コンパレータ５４に接続されている。また、抵抗Ｒ７と第２コンパレータ５４との接続点にはコンデンサＣ２の一方の電極が接続され、コンデンサＣ２の他方の電極はグランド接続されている。

このような構成であるため、遅延回路５１，５２は、コンデンサＣ１，Ｃ２の時定数に応じて遅延を発生させることとなる。

第１コンパレータ５３は、第１遅延回路５１からの電圧と、予め定められた電圧とを比較し、第１遅延回路５１からの電圧が高い場合にハイレベルの信号を出力し、第１遅延回路５１からの電圧が低い場合にロウレベルの信号を出力するものである。また、第１コンパレータ５３の出力は第１フリップフロップ５５のクロックに入力されている。

同様に第２コンパレータ５４は、第２遅延回路５２からの電圧と、予め定められた電圧とを比較し、第２遅延回路５２からの電圧が高い場合にハイレベルの信号を出力し、第２遅延回路５２からの電圧が低い場合にロウレベルの信号を出力するものである。また、第２コンパレータ５４の出力は第２フリップフロップ５６のクロックに入力されている。

また、第１フリップフロップ５５のＤ端子は接続点Ｄにつながっている。同様に、第２フリップフロップ５６のＤ端子は接続点Ｃにつながっている。よって、第１フリップフロップ５５は、第２光源１２のオープン故障時にロウレベルの電気信号を出力し、そうでない場合にハイレベルの電気信号を出力することとなる。また、第２フリップフロップ５６は、第１光源１１のオープン故障時にロウレベルの電気信号を出力し、そうでない場合にハイレベルの電気信号を出力することとなる。なお、この動作の詳細については後述する。

ナンドゲート５７は、第１及び第２光源１１，１２のいずれか一方がオープン故障となった場合にハイレベルの電気信号を出力し、双方にオープン故障がない場合にロウレベルの電気信号を出力するものである。すなわち、第１及び第２光源１１，１２のいずれか一方がオープン故障した場合、第１及び第２フリップフロップ５５，５６の一方からロウレベルの電気信号が出力される。このため、ナンドゲート５７は、第１及び第２光源１１，１２のいずれか一方のオープン故障時にハイレベルの電気信号を出力することとなる。

同時消灯回路６０は、オープン故障判別回路５０からハイレベルの電気信号（第１信号）が入力された場合に、第１及び第２スイッチング素子２１，２２の双方のゲートに入力される信号を固定してオフ状態とするものである。この同時消灯回路６０は、バイアス抵抗Ｒ８，Ｒ９と、ＮＰＮ型トランジスタＴＲ２によって構成されている。バイアス抵抗Ｒ８は、一端がナンドゲート５７の出力に接続されており、他端がバイアス抵抗Ｒ９の一端に接続されている。バイアス抵抗Ｒ９の他端はグランド接続されている。また、バイアス抵抗Ｒ８，Ｒ９の接続点はＮＰＮ型トランジスタＴＲ２のベースに接続されている。ＮＰＮ型トランジスタＴＲ２のコレクタは接続点Ａにつながっており、エミッタはグランド接続されている。

このような同時消灯回路６０を有するため、ナンドゲート５７からハイレベルの電気信号が出力されると、接続点Ａはグランドにショートすることとなり、第１及び第２スイッチング素子２１，２２はオフして第１及び第２光源１１，１２を消灯させることとなる。これにより、ユーザに対して第１及び第２光源１１，１２の少なくとも一方がオープン故障をしていることを分かり易く提示することができる。

図２は、本実施形態に係る車両用灯具駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。まず、ＰＷＭ制御部４０にパルス幅変調信号が入力され、第１及び第２スイッチング素子２１，２２がオンオフされる。そして、時刻ｔ１において接続点Ｃ，Ｄの電圧がハイレベルとなる。これにより、第１及び第２遅延回路５１，５２のコンデンサＣ１，Ｃ２が充電されていく。なお、この時点においてコンデンサＣ１，Ｃ２の充電電圧は、第１及び第２コンパレータ５３，５４の予め定められた電圧未満であるため、第１及び第２コンパレータ５３，５４から出力される電気信号はロウレベルとなる。

次いで、時刻ｔ２においてコンデンサＣ１，Ｃ２の充電電圧が第１及び第２コンパレータ５３，５４の予め定められた電圧以上となる。これにより、第１及び第２コンパレータ５３，５４から出力される電気信号はハイレベルとなる。

このとき、第１及び第２フリップフロップ５５，５６のクロックに、ハイレベルの電気信号が入力されることとなる。また、時刻ｔ２において接続点Ｃ，Ｄの電圧はハイレベルであるため、第１及び第２フリップフロップ５５，５６のＤ端子にはハイレベルの電気信号が入力される。故に、第１及び第２フリップフロップ５５，５６のＱ端子からは、ハイレベルの電気信号が出力される。そして、ナンドゲート５７からはロウレベルの電気信号が出力されることとなり、同時消灯回路６０は接続点Ａをショートさせないこととなる。

その後、時刻ｔ３において接続点Ｃ，Ｄの電圧がロウレベルとなり、第１及び第２遅延回路５１，５２のコンデンサＣ１，Ｃ２が放電を開始する。そして、時刻ｔ４においてコンデンサＣ１，Ｃ２の充電電圧が第１及び第２コンパレータ５３，５４の予め定められた電圧未満となり、第１及び第２フリップフロップ５５，５６のクロックに、ロウレベルの電気信号が入力される。なお、この時点において第１及び第２フリップフロップ５５，５６のＱ端子からの出力がハイレベルを維持することはいうまでもない。

その後、時刻ｔ５〜ｔ８において、時刻ｔ１〜ｔ４と同じ動作が繰り返されることとなる。そして、時刻ｔ９において第１光源１１がオープン故障したとする。

これにより、時刻ｔ１０において接続点Ｃの電圧がハイレベルとならず、接続点Ｄのみの電圧がハイレベルとなる。故に、第１遅延回路５１のコンデンサＣ１は充電されることがなく、第２遅延回路５２のコンデンサＣ２のみが充電されることとなる。

そして、時刻ｔ１１において第２遅延回路５２のコンデンサＣ２の充電電圧が第２コンパレータ５４の予め定められた電圧以上となると、第２フリップフロップ５６のクロックに、ハイレベルの電気信号が入力される。一方、第１遅延回路５１のコンデンサＣ１は充電されないことから、第１フリップフロップ５５のクロックに、ロウレベルの電気信号が入力される。

また、時刻ｔ１１において接続点Ｃの電圧はロウレベルとなっている。このため、第２フリップフロップ５６のＤ端子にはロウレベルの電気信号が入力され、Ｑ端子からはロウレベルの電気信号が出力される。

なお、第１光源１１がオープン故障しているため、第１フリップフロップ５５のクロックにはハイレベルの電気信号が入力されず、第１フリップフロップ５５のＱ端子からは、ハイレベルの電気信号が出力され続けることとなる。

従って、ナンドゲート５７からはハイレベルの電気信号が出力されることとなり、同時消灯回路６０は接続点Ａをショートさせる。すなわち、接続点Ａがグランドレベルとなることから、以後第１及び第２光源１１，１２は点灯することなく、消灯状態が維持されることとなる。

なお、時刻ｔ１２以降については上記状態を維持するのみであるため、説明を省略する。

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、第１及び第２光源１１，１２のいずれか一方がオープン故障となった場合にオープン故障判別回路５０からハイレベルの電気信号が出力され、同時消灯回路６０は第１及び第２スイッチング素子２１，２２の双方についてゲートに入力される信号を固定してオフ状態とする。このため、オープン故障時には第１及び第２光源１１，１２は共に消灯する。一方、ＰＷＭ制御部４０によってスイッチング素子２１，２２がオフ状態となる場合、オープン故障判別回路５０からはロウレベルの電気信号が出力されることから、第１及び第２光源１１，１２は共に消灯することがない。従って、ユーザに対して光源のオープン故障を分かり易く提示することができる。

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、光源１１，１２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。

１，２…車両用灯具駆動回路
１１…第１光源
１２…第２光源
２１，２２…スイッチング素子
４０…ＰＷＭ制御部
５０…オープン故障判別回路
６０…同時消灯回路

Claims (1)

1. 半導体発光素子を１又は複数直列接続してなる第１光源と、
   半導体発光素子を１又は複数直列接続してなり、前記第１光源と並列に接続される第２光源と、
   制御端子に入力される信号によりオンオフして前記第１及び第２光源に流れる電流を変化させる第１及び第２スイッチング素子と、
   前記第１及び第２スイッチング素子を駆動して前記第１及び第２光源の光束量を調整するＰＷＭ制御部と、
   前記第１及び第２光源のいずれか一方がオープン故障となった場合に第１信号を出力し、前記第１及び第２光源の双方にオープン故障がない場合に第２信号を出力するオープン故障判別回路と、
   前記オープン故障判別回路から前記第１信号が入力された場合に、前記第１及び第２スイッチング素子の双方について制御端子に入力される信号を固定してオフ状態とする同時消灯回路と、
   を備えることを特徴とする車両用灯具駆動回路。

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