JP2018165089A - 車載用光源点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車載用光源点灯装置を小型化する。
【解決手段】直列に接続されたハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌに対して電力を供給する昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５のコンバータ用スイッチング素子Ｑ２は、チャージポンプ回路６を構成するスイッチング素子を兼用する。ＬＥＤ点灯用出力制御部７は、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２をスイッチングさせることにより、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５およびチャージポンプ回路６の動作を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両灯具が備える直列接続の複数の半導体光源を点灯させる車載用光源点灯装置に関するものである。

昨今、走行灯およびすれ違い灯等の車載用前照灯をはじめとする各種灯具に用いられる光源として、従来のタングステンフィラメントの電球およびアーク放電による放電灯に代替して、発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、レーザダイオード（ＬＤ；Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）、および有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ；Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体光源が普及してきた。半導体光源は、長寿命であり、少ない電力で必要な明るさを確保でき、一定の電流を供給する簡単な制御によって安定した明るさを発することができるため、車両灯具の光源として好適である。

半導体光源は上記のように扱いやすいため、単純に点灯および消灯する灯具だけでなく、複数の半導体光源のそれぞれを任意に点灯および消灯する灯具も提案されている。
例えば、特許文献１に係る発光装置は、直列に接続した複数のＬＥＤに対して各々並列接続された複数のスイッチ素子を順次累積的にオフさせていくことにより、ＬＥＤの点灯数を連続的に順次増加させていくシーケンシャル点灯を行う。

特開２０１６−１７５５８２号公報

半導体光源は小さいため、車両灯具内において自由なレイアウトが可能である。しかしながら、半導体光源の点灯装置が大きいと、この点灯装置が車両灯具内のスペースを占有するために半導体光源のレイアウト性が低下してしまう。そこで、点灯装置を小型化する必要がある。例えば、上記特許文献１に係る発明は、ＬＥＤの駆動電流を生成する発光素子駆動装置と、スイッチ素子を駆動するスイッチ駆動装置とが独立して構成されているので、部品点数が多く装置も大型であった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、車載用光源点灯装置を小型化することを目的とする。

この発明に係る車載用光源点灯装置は、車両灯具が備える直列接続の複数の半導体光源に対して電力を供給するスイッチング式のＤＣ／ＤＣコンバータと、複数の半導体光源の少なくとも１つに並列に接続され、当該半導体光源の端子間を短絡させて当該半導体光源を消灯させる光源用スイッチング素子と、光源用スイッチング素子を駆動する電力を供給するチャージポンプ回路と、光源用スイッチング素子をチャージポンプ回路の過電圧から保護する保護回路とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータを構成するスイッチング素子は、チャージポンプ回路を構成するスイッチング素子を兼用するものである。

この発明によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータを構成するスイッチング素子がチャージポンプ回路を構成するスイッチング素子を兼用するようにしたので、チャージポンプ回路を構成する部品を削減でき、車載用光源点灯装置を小型化することができる。

この発明の実施の形態１に係る車載用光源点灯装置の構成を示す図であり、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを備える例である。 この発明の実施の形態１に係る車載用光源点灯装置における保護回路の構成例を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る車載用光源点灯装置の構成を示す図であり、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを備える例である。 この発明の実施の形態３に係る車載用光源点灯装置の構成を示す図であり、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを備える例である。 この発明の実施の形態４に係る車載用光源点灯装置の構成を示す図であり、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを備える例である。 この発明の実施の形態５に係る車載用光源点灯装置の構成を示す図であり、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを備える例である。 この発明の実施の形態６に係る車載用光源点灯装置を連続的に順次点灯する方向指示灯の点灯用途に用いる例を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車載用光源点灯装置３の構成を示す図であり、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５を備える例である。前照灯１は、電源２、車載用光源点灯装置３、ならびに、半導体光源としてハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌを備える。前照灯１は、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌが点灯することにより走行灯として機能し、ロービーム用ＬＥＤ４Ｌが点灯しハイビーム用ＬＥＤ４Ｈが消灯することによりすれ違い灯として機能する。車載用光源点灯装置３は、例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ）で構成され、車両に搭載された電源２から電力供給を受けてハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌを点灯させる。

前照灯１の光源は、直列に接続された複数のＬＥＤである。前照灯１の光源はＬＥＤに限定されるものではなく、半導体光源であればよい。図示例では、４つのＬＥＤが直列に接続され、高電圧側の２つがハイビーム用ＬＥＤ４Ｈを構成し、低電圧側の２つがロービーム用ＬＥＤ４Ｌとして用いられる。また、ハイビーム用ＬＥＤ４ＨにはＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１が並列に接続される。ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１は、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈの端子間の短絡と開放を切り替えることによってハイビーム用ＬＥＤ４Ｈの消灯と点灯を切り替える。図示例では、ＬＥＤスイッチング素子Ｑ１としてＮチャネルＦＥＴ（電界効果トランジスタ）が使用される。このＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１は、「光源用スイッチング素子」である。

昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、電源２の電圧を昇圧して、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌの点灯に必要なＬＥＤ点灯用出力電圧を生成する。この昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、磁気エネルギを蓄積するコイルＬ１、整流用のダイオードＤ３、平滑用のコンデンサＣ３、およびコンバータ用スイッチング素子Ｑ２により構成される。図示例では、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２としてＮチャネルＦＥＴが使用される。電源２の高電圧側に、コイルＬ１とダイオードＤ３が直列に接続される。コイルＬ１とダイオードＤ３との接続点に、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２のドレイン端子が接続される。ダイオードＤ３と電源２の低電圧側との間にコンデンサＣ３が接続される。ＬＥＤ点灯用出力制御部７が、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２のゲート端子にオン・オフ信号を印加してコンバータ用スイッチング素子Ｑ２をスイッチングさせることにより、電源電圧を昇圧してＬＥＤ点灯用出力電圧を出力する。ＬＥＤ点灯用出力制御部７は、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２を駆動するオン・オフ信号を出力するドライバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。

ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１にＮチャネルＦＥＴを使用して、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈの端子間を短絡する場合、ＬＥＤ点灯用出力電圧より高いＦＥＴ駆動用出力電圧をＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に印加する必要がある。このＦＥＴ駆動用出力電圧は、チャージポンプ回路６が生成する。

チャージポンプ回路６は、電源２の電圧を昇圧して、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１を駆動するための、ＬＥＤ点灯用出力電圧より高いＦＥＴ駆動用出力電圧を生成する。このチャージポンプ回路６は、コンデンサＣ１，Ｃ２、ダイオードＤ１，Ｄ２、およびコンバータ用スイッチング素子Ｑ２により構成される。昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５のコンバータ用スイッチング素子Ｑ２は、チャージポンプ回路６のスイッチング素子を兼用する。電源２の高電圧側に、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１が直列に接続され、コンデンサＣ１はコンバータ用スイッチング素子Ｑ２のドレイン端子に接続される。また、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１との接続点に、ダイオードＤ２とコンデンサＣ２が直列に接続される。

チャージポンプ回路６の出力側には、プルアップ用の抵抗Ｒ１とトランジスタＴｒ１が直列に接続される。抵抗Ｒ１とトランジスタＴｒ１との接続点に、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１のゲート端子が接続される。点灯ＬＥＤ制御部８がトランジスタＴｒ１をオンすると、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧が基準電位（ＧＮＤ）になり、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１がオフする。ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１がオフすると、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈの端子間が開放されてハイビーム用ＬＥＤ４Ｈが点灯する。一方、点灯ＬＥＤ制御部８がトランジスタＴｒ１をオフすると、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１のゲート端子にチャージポンプ回路６からのＦＥＴ駆動用出力電圧が印加され、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１がオンする。ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１がオンすると、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈの端子間が短絡されてハイビーム用ＬＥＤ４Ｈが消灯する。点灯ＬＥＤ制御部８は、トランジスタＴｒ１を駆動する信号を出力するドライバＩＣである。

図２は、この発明の実施の形態１に係る車載用光源点灯装置３における保護回路９の構成例を示す図である。上述したように、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１のゲート端子には、ＬＥＤ点灯用出力電圧より高いＦＥＴ駆動用出力電圧が印加される。そのため、ＦＥＴ駆動用出力電圧の信号ラインには、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１を過電圧から保護するための保護回路９が設けられる。この保護回路９は、例えば、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に直列に接続される抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＤ４により構成される。

次に、前照灯１の動作を説明する。
前照灯１を消灯することを示す信号がＬＥＤ点灯用出力制御部７に入力された場合、ＬＥＤ点灯用出力制御部７はコンバータ用スイッチング素子Ｑ２をオフさせる。これにより、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５は動作せず、ＬＥＤ点灯用出力電圧は出力されず、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌは消灯する。

走行灯を点灯することを示す信号がＬＥＤ点灯用出力制御部７および点灯ＬＥＤ制御部８に入力された場合、ＬＥＤ点灯用出力制御部７は、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２をオン・オフ動作させる。
昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５において、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２のオン時に電源２からの電流によりコイルＬ１に磁気エネルギが蓄積され、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２のオフ時にコイルＬ１が電流を維持しようと磁気エネルギを放出する。これにより、電源２の電圧より高いＬＥＤ点灯用出力電圧が得られる。
一方、チャージポンプ回路６において、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２のオン時に電源２から電流が流れダイオードＤ１を経由してコンデンサＣ１に電荷が蓄積され、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２のオフ時にコンデンサＣ１の電荷がダイオードＤ２を経由してコンデンサＣ２へ流れる。コンデンサＣ２に電荷を蓄えることにより、ＬＥＤ点灯用出力電圧より高いＦＥＴ駆動用出力電圧が得られる。
点灯ＬＥＤ制御部８は、トランジスタＴｒ１をオンさせることによりＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１をオフさせ、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈの端子間を開放状態にする。よって、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌは、ＬＥＤ点灯用出力電圧が印加され所望の電流が通電されて点灯する。

すれ違い灯を点灯することを示す信号がＬＥＤ点灯用出力制御部７および点灯ＬＥＤ制御部８に入力された場合、ＬＥＤ点灯用出力制御部７は、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２をオン・オフ動作させる。これにより、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５およびチャージポンプ回路６は、走行灯点灯時と同様に動作する。
一方、点灯ＬＥＤ制御部８は、トランジスタＴｒ１をオフさせることによりＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１をオンさせ、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈの端子間を短絡状態にする。よって、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈは、ＬＥＤ点灯用出力電圧が印加されず、消灯する。ロービーム用ＬＥＤ４Ｌは、ＬＥＤ点灯用出力電圧が印加され所望の電流が通電されて点灯する。

以上のように、実施の形態１に係る車載用光源点灯装置３は、直列に接続されたハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌに対して電力を供給するスイッチング式の昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５と、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈに並列に接続され、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈの端子間を短絡させてハイビーム用ＬＥＤ４Ｈを消灯させるＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１と、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１が駆動するのに必要な電圧を供給するチャージポンプ回路６と、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１をチャージポンプ回路６の過電圧から保護する保護回路９とを備える。昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５を構成するコンバータ用スイッチング素子Ｑ２は、チャージポンプ回路６を構成するスイッチング素子を兼用する。

従来は昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５とチャージポンプ回路６とが独立した構成であるため、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５のコンバータ用スイッチング素子Ｑ２およびＬＥＤ点灯用出力制御部７、ならびに、チャージポンプ回路６のスイッチング素子およびそのスイッチング素子を駆動する制御部が必要になる。そのため、部品点数が多く、車載用光源点灯装置３が大型化する。
これに対し、実施の形態１では、チャージポンプ回路６専用のスイッチング素子およびそのスイッチング素子を駆動する制御部が不要になるため、部品点数が減り、車載用光源点灯装置３を小型化できる。また、部品点数が減るので、車載用光源点灯装置３を低コスト化できる。さらに、チャージポンプ回路６からＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１に高電圧が印加されないように、保護回路９を設けることで、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１に過度なストレスが加わることを防ぐことができ、信頼性の高い車載用光源点灯装置３を実現できる。

また、実施の形態１における複数の半導体光源は、前照灯１のハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌである。これにより、簡素な構成で廉価な前照灯用の車載用光源点灯装置３を実現できる。

なお、図示例では、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１にＮチャネルＦＥＴを使用したが、ＰチャネルＦＥＴを使用してもよい。ＮチャネルＦＥＴは、ＰチャネルＦＥＴより製造しやすいため、同等の性能ならばＰチャネルＦＥＴよりＮチャネルＦＥＴのほうが安価である。そのため、ＮチャネルＦＥＴは、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈの端子間を短絡するＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１として使用するのに好都合である。

また、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１にＮＰＮトランジスタを使用する場合も、当ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１のベールに電流を通電するために、ＬＥＤ点灯用出力電圧より高い駆動用出力電圧を生成するチャージポンプ回路６のような電源を用意する必要がある。

実施の形態２．
実施の形態１では、車載用光源点灯装置３が昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５を備える構成を説明した。実施の形態２では、車載用光源点灯装置３が降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを備える構成を説明する。

図３は、この発明の実施の形態２に係る車載用光源点灯装置３の構成を示す図であり、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａを備える例である。図３において、図１および図２と同一または相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。

降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａは、電源２の電圧を降圧して、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌの点灯に必要なＬＥＤ点灯用出力電圧を生成する。この降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａは、磁気エネルギを蓄積するコイルＬ１、転流用のダイオードＤ５、平滑用のコンデンサＣ３、およびコンバータ用スイッチング素子Ｑ３により構成される。電源２の高電圧側に、コンバータ用スイッチング素子Ｑ３とコイルＬ１が直列に接続される。コイルＬ１の一端側と電源２の低電圧側との間にダイオードＤ５が接続される。また、コイルＬ１の他端側と電源２の低電圧側との間にコンデンサＣ３が接続される。ＬＥＤ点灯用出力制御部７がコンバータ用スイッチング素子Ｑ３のゲート端子にオン・オフ信号を印加してコンバータ用スイッチング素子Ｑ２をオン・オフ動作させることにより、電源電圧を降圧してＬＥＤ点灯用出力電圧を出力する。

チャージポンプ回路６は、ＬＥＤ点灯用出力電圧を昇圧して、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１を駆動するための、ＬＥＤ点灯用出力電圧より高いＦＥＴ駆動用出力電圧を生成する。このチャージポンプ回路６は、コンデンサＣ１，Ｃ２、ダイオードＤ１，Ｄ２、およびコンバータ用スイッチング素子Ｑ３により構成される。降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａのコンバータ用スイッチング素子Ｑ３は、チャージポンプ回路６のスイッチング素子を兼用する。直列に接続されたダイオードＤ１とコンデンサＣ１が、コイルＬ１と並列に配置される。また、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１との接続点に、ダイオードＤ２とコンデンサＣ２が直列に接続される。

次に、前照灯１の動作を説明する。
前照灯１を消灯することを示す信号がＬＥＤ点灯用出力制御部７に入力された場合、ＬＥＤ点灯用出力制御部７はコンバータ用スイッチング素子Ｑ３をオフさせる。これにより、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａは動作せず、ＬＥＤ点灯用出力電圧は出力されず、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌは消灯する。

走行灯を点灯することを示す信号がＬＥＤ点灯用出力制御部７および点灯ＬＥＤ制御部８に入力された場合、ＬＥＤ点灯用出力制御部７は、コンバータ用スイッチング素子Ｑ３をオン・オフ動作させる。
降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａにおいて、コンバータ用スイッチング素子Ｑ３のオン時に電源２からの電流によりコイルＬ１に磁気エネルギが蓄積され、コンバータ用スイッチング素子Ｑ３のオフ時にコイルＬ１の磁気エネルギがハイビーム用ＬＥＤ４Ｈ、ロービーム用ＬＥＤ４ＬおよびダイオードＤ５へ流れる。これにより、電源２の電圧より低いＬＥＤ点灯用出力電圧が得られる。
一方、チャージポンプ回路６において、コンバータ用スイッチング素子Ｑ３のオフ時にコイルＬ１の電流がダイオードＤ１を経由して流れているときに、ＬＥＤ点灯用出力からコンデンサＣ１に電荷が蓄積され、コンバータ用スイッチング素子Ｑ３のオン時にコンデンサＣ１の電荷がダイオードＤ２を経由してコンデンサＣ２に蓄積される。コンデンサＣ２に蓄積された電荷により、ＬＥＤ点灯用出力電圧より高いＦＥＴ駆動用出力電圧が得られる。
点灯ＬＥＤ制御部８、トランジスタＴｒ１、およびＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１は、実施の形態１と同様に動作する。これにより、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌが点灯する。

すれ違い灯を点灯することを示す信号がＬＥＤ点灯用出力制御部７および点灯ＬＥＤ制御部８に入力された場合、ＬＥＤ点灯用出力制御部７は、コンバータ用スイッチング素子Ｑ３をオン・オフ動作させる。これにより、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａおよびチャージポンプ回路６は、走行灯点灯時と同様に動作する。
点灯ＬＥＤ制御部８、トランジスタＴｒ１、およびＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１は、実施の形態１と同様に動作する。これにより、ロービーム用ＬＥＤ４Ｌのみが点灯する。

以上のように、実施の形態２に係る車載用光源点灯装置３は、直列に接続されたハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌに対して電力を供給するスイッチング式の降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａと、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈに並列に接続され、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈの端子間を短絡させてハイビーム用ＬＥＤ４Ｈを消灯させるＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１と、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１を駆動する電力を供給するチャージポンプ回路６と、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１をチャージポンプ回路６の過電圧から保護する保護回路９とを備える。降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａを構成するコンバータ用スイッチング素子Ｑ３は、チャージポンプ回路６を構成するスイッチング素子を兼用する。この構成により、車載用光源点灯装置３が降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａを備える場合も実施の形態１と同様に、車載用光源点灯装置３を小型化および低コスト化できるとともに、信頼性の高い車載用光源点灯装置３を実現できる。

実施の形態３．
実施の形態１，２では、車載用光源点灯装置３が昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５または降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａのいずれか一方を備える構成を説明した。実施の形態３では、車載用光源点灯装置３が昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを備える構成を説明する。

図４は、この発明の実施の形態３に係る車載用光源点灯装置３の構成を示す図であり、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂを備える例である。図４において、図１〜図３と同一または相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。

昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂは、点灯するＬＥＤの数に応じて、電源２の電圧を昇圧または降圧したＬＥＤ点灯用出力電圧を生成する。ここでは説明を簡単にするために、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌの点灯に必要なＬＥＤ点灯用出力電圧が電源２の電圧より高く、ロービーム用ＬＥＤ４Ｌのみの点灯に必要なＬＥＤ点灯用出力電圧が電源２の電圧より低いものと仮定する。

この昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂにおいて、コイルＬ１、ダイオードＤ３、コンデンサＣ３およびコンバータ用スイッチング素子Ｑ２は昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを構成し、コイルＬ１、コンデンサＣ３、ダイオードＤ５およびコンバータ用スイッチング素子Ｑ３は降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを構成する。ＬＥＤ点灯用出力制御部７は、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２およびコンバータ用スイッチング素子Ｑ３を駆動する。

走行灯を点灯することを示す信号がＬＥＤ点灯用出力制御部７に入力された場合、ＬＥＤ点灯用出力制御部７は、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂに昇圧動作を実行させ、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌの点灯に必要なＬＥＤ点灯用出力電圧を生成させる。この場合、ＬＥＤ点灯用出力制御部７は、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２およびコンバータ用スイッチング素子Ｑ３のオン・オフ幅を制御しながら同時にオン・オフするようにスイッチングさせる。これにより、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂは、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能し、電源２の電圧を昇圧してＬＥＤ点灯用出力電圧を生成する。

すれ違い灯を点灯することを示す信号がＬＥＤ点灯用出力制御部７に入力された場合、ＬＥＤ点灯用出力制御部７は、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２およびコンバータ用スイッチング素子Ｑ３のオン・オフ幅を制御しながら同時にオン・オフして、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂに降圧動作を実行させる。これにより、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂは、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能し、電源２の電圧を降圧してＬＥＤ点灯用出力電圧を生成する。

上述したように、コンバータ用スイッチング素子Ｑ３は、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂが昇圧動作する場合も降圧動作する場合もオン・オフ動作する。そのため、このコンバータ用スイッチング素子Ｑ３は、チャージポンプ回路６のスイッチング素子として兼用される。

以上のように、実施の形態３に係る車載用光源点灯装置３は、直列に接続されたハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌに対して電力を供給するスイッチング式の昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂと、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈに並列に接続され、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈの端子間を短絡させてハイビーム用ＬＥＤ４Ｈを消灯させるＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１と、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１を駆動する電力を供給するチャージポンプ回路６と、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１をチャージポンプ回路６の過電圧から保護する保護回路９とを備える。昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂを構成するコンバータ用スイッチング素子Ｑ３は、チャージポンプ回路６を構成するスイッチング素子を兼用する。この構成により、車載用光源点灯装置３が昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂを備える場合も実施の形態１と同様に、車載用光源点灯装置３を小型化および低コスト化できるとともに、信頼性の高い車載用光源点灯装置３を実現できる。

実施の形態４．
実施の形態４では、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの別の例を説明する。
図５は、この発明の実施の形態４に係る車載用光源点灯装置３の構成を示す図であり、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｃを備える例である。図５において、図１〜図４と同一または相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。

昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｃは、実施の形態３の昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂと同様に、点灯するＬＥＤの数に応じて、電源２の電圧を昇圧または降圧したＬＥＤ点灯用出力電圧を生成する。ここでは説明を簡単にするために、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌの点灯に必要なＬＥＤ点灯用出力電圧が電源２の電圧より高く、ロービーム用ＬＥＤ４Ｌのみの点灯に必要なＬＥＤ点灯用出力電圧が電源２の電圧より低いものと仮定する。

走行灯を点灯することを示す信号がＬＥＤ点灯用出力制御部７に入力された場合、ＬＥＤ点灯用出力制御部７は、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｃに昇圧動作を実行させ、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌの点灯に必要なＬＥＤ点灯用出力電圧を生成させる。この場合、ＬＥＤ点灯用出力制御部７は、コンバータ用スイッチング素子Ｑ３をオンさせた状態でコンバータ用スイッチング素子Ｑ２をオン・オフ動作させる。これにより、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｃは、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能し、電源２の電圧を昇圧してＬＥＤ点灯用出力電圧を生成する。

すれ違い灯を点灯することを示す信号がＬＥＤ点灯用出力制御部７に入力された場合、ＬＥＤ点灯用出力制御部７は、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｃに降圧動作を実行させ、ロービーム用ＬＥＤ４Ｌの点灯に必要なＬＥＤ点灯用出力電圧を生成させる。この場合、ＬＥＤ点灯用出力制御部７は、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２をオフさせた状態でコンバータ用スイッチング素子Ｑ３をオン・オフ動作させる。これにより、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｃは、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能し、電源２の電圧を降圧してＬＥＤ点灯用出力電圧を生成する。

一方のコンバータ用スイッチング素子Ｑ２は、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｃの昇圧動作中にオン・オフ動作し、他方のコンバータ用スイッチング素子Ｑ３は、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｃの降圧動作中にオン・オフ動作しているので、それぞれのタイミングにおいてチャージポンプ回路６のスイッチング素子として兼用される。

上記のように、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａは昇圧動作と降圧動作するスイッチング素子が異なるため、チャージポンプ回路６は、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｃの昇圧動作中にコンバータ用スイッチング素子Ｑ２によりチャージポンプとして機能するコンデンサＣ１Ｌ，Ｃ２およびダイオードＤ１Ｌ，Ｄ２Ｌと、降圧動作中にコンバータ用スイッチング素子Ｑ３によりチャージポンプとして機能するコンデンサＣ１Ｈ，Ｃ２およびダイオードＤ１Ｈ，Ｄ２Ｈとを備える。コンデンサＣ１Ｌ，Ｃ２およびダイオードＤ１Ｌ，Ｄ２Ｌは、図１におけるコンデンサＣ１，Ｃ２およびダイオードＤ１，Ｄ２に相当する。コンデンサＣ１Ｈ，Ｃ２およびダイオードＤ１Ｈ，Ｄ２Ｈは、図３におけるコンデンサＣ１，Ｃ２およびダイオードＤ１，Ｄ２に相当する。

以上のように、実施の形態４に係る車載用光源点灯装置３は、直列に接続されたハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌに対して電力を供給するスイッチング式の昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｃと、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈに並列に接続され、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈの端子間を短絡させてハイビーム用ＬＥＤ４Ｈを消灯させるＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１と、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１を駆動する電力を供給するチャージポンプ回路６と、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１をチャージポンプ回路６の過電圧から保護する保護回路９とを備える。昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｃを構成するコンバータ用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３は、チャージポンプ回路６を構成するスイッチング素子を兼用する。この構成により、車載用光源点灯装置３が昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｃを備える場合も実施の形態１と同様に、車載用光源点灯装置３を小型化および低コスト化できるとともに、信頼性の高い車載用光源点灯装置３を実現できる。

実施の形態５．
実施の形態５では、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの別の例を説明する。
図６は、この発明の実施の形態５に係る車載用光源点灯装置３の構成を示す図であり、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｄを備える例である。図６において、図１〜図５と同一または相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。

昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｄは、実施の形態３の昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂと同様に、点灯するＬＥＤの数に応じて、電源２の電圧を昇圧または降圧したＬＥＤ点灯用出力電圧を生成する。

昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｄは、コイルＬ１、ダイオードＤ３、コンデンサＣ３、およびコンバータ用スイッチング素子Ｑ２により構成される。コンバータ用スイッチング素子Ｑ２のオン時、電源２からの電流によりコイルＬ１に磁気エネルギが蓄積され、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２のオフ時、コイルＬ１の磁気エネルギが電流となってダイオードＤ３を経由してハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌを流れる。

なお、ＬＥＤ点灯用出力制御部７は、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２をスイッチングさせる周期におけるオン期間の割合、つまりオンデューティ比を昇圧時に大きくし、降圧時に小さくする。すなわち、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２は、点灯するＬＥＤの数量によってオンデューティ比を制御する構成であり、常時オン・オフ動作しているため、チャージポンプ回路６のスイッチング素子として兼用できる。

以上のように、実施の形態５に係る車載用光源点灯装置３は、直列に接続されたハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌに対して電力を供給するスイッチング式の昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｄと、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈに並列に接続され、ハイビーム用ＬＥＤ４Ｈの端子間を短絡させてハイビーム用ＬＥＤ４Ｈを消灯させるＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１と、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１を駆動する電力を供給するチャージポンプ回路６と、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１をチャージポンプ回路６の過電圧から保護する保護回路９とを備える。昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｄを構成するコンバータ用スイッチング素子Ｑ２は、チャージポンプ回路６を構成するスイッチング素子を兼用する。この構成により、車載用光源点灯装置３が昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｄを備える場合も実施の形態１と同様に、車載用光源点灯装置３を小型化および低コスト化できるとともに、信頼性の高い車載用光源点灯装置３を実現できる。
なお、上記においては、ハイビームおよびロービームから構成される前照灯に対応した車載用光源点灯装置３を説明したが、点灯する光源は、ハイビーム用およびロービーム用に限らず、さらにＬＥＤの数量が多く、点灯・消灯制御が複雑なＡＤＢ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｂｅａｍ：配光可変式前照灯）の光源に対応することもできる。

実施の形態６．
実施の形態１〜５では、前照灯１のハイビーム用ＬＥＤ４Ｈおよびロービーム用ＬＥＤ４Ｌを点灯させる車載用光源点灯装置３を説明した。実施の形態６では、連続的に順次点灯する方向指示灯（以下、シーケンシャルウインカと記載する）を点灯させる車載用光源点灯装置３を説明する。

図７は、この発明の実施の形態６に係る車載用光源点灯装置３をシーケンシャルウインカの点灯用途に用いる例を示す図である。図７では、車載用光源点灯装置３のうち、ＤＣ／ＤＣコンバータおよびチャージポンプ回路６の出力側の構成を示す。ＤＣ／ＤＣコンバータは、実施の形態１〜５のうちのいずれに示すものであってもよい。以下では、実施の形態１の図１に示された昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５およびチャージポンプ回路６を援用する。

図７では、車両のフロント右側に搭載される右折用シーケンシャルウインカを例に用いて車載用光源点灯装置３を説明する。ウインカ（方向指示灯）用ＬＥＤ４−１〜４−３は、右折用シーケンシャルウインカの光源であり、車両中央側から右端側に向かってウインカ用ＬＥＤ４−１，４−２，４−３の順に配置される。ウインカ用ＬＥＤ４−２にはＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１−１が並列に接続され、ウインカ用ＬＥＤ４−３にはＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１−２が並列に接続される。ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１−１は、ウインカ用ＬＥＤ４−２の端子間の短絡と開放を切り替える。ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１−２は、ウインカ用ＬＥＤ４−３の端子間の短絡と開放を切り替える。

チャージポンプ回路６の出力側には、プルアップ用の抵抗Ｒ１−１とトランジスタＴｒ１−１が直列に接続される。抵抗Ｒ１−１とトランジスタＴｒ１−１との接続点に、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１−１のゲート端子が接続される。また、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１−１には保護回路９−１が設けられている。
プルアップ用の抵抗Ｒ１−２とトランジスタＴｒ１−２が直列に接続され、抵抗Ｒ１−１およびトランジスタＴｒ１−１と並列に配置される。抵抗Ｒ１−２とトランジスタＴｒ１−２との接続点に、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１−２のゲート端子が接続される。また、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１−２には保護回路９−２が設けられている。

右折用シーケンシャルウインカを点灯することを指示する信号がＬＥＤ点灯用出力制御部７および点灯ＬＥＤ制御部８に入力された場合、ＬＥＤ点灯用出力制御部７は、コンバータ用スイッチング素子Ｑ２をオン・オフ動作することにより、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５にＬＥＤ点灯用出力電圧を生成させ、チャージポンプ回路６にＦＥＴ駆動用出力電圧を生成させる。

点灯ＬＥＤ制御部８は、まず、トランジスタＴｒ１−１，Ｔｒ１−２をオフさせることによりＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１−１，Ｑ１−２をオンさせ、ウインカ用ＬＥＤ４−２，４−３の端子間を短絡状態にする。よって、最初にウインカ用ＬＥＤ４−１のみが点灯する。続いて点灯ＬＥＤ制御部８は、トランジスタＴｒ１−２をオフさせたままトランジスタＴｒ１−１をオンさせることにより、ＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１−１をオフさせ、ウインカ用ＬＥＤ４−２の端子間を開放状態にする。よって、ウインカ用ＬＥＤ４−１に続きウインカ用ＬＥＤ４−２も点灯する。最後に点灯ＬＥＤ制御部８は、トランジスタＴｒ１−２をオンさせることによりＬＥＤ用スイッチング素子Ｑ１−２をオフさせ、ウインカ用ＬＥＤ４−３の端子間を開放状態にする。よって、ウインカ用ＬＥＤ４−１，４−２に続きウインカ用ＬＥＤ４−３も点灯する。以上により、右折用シーケンシャルウインカは、車両の右折時、ウインカ用ＬＥＤ４−１，４−２，４−３がこの順で順次累積的に点灯していく。

以上のように、実施の形態６における複数の半導体光源は、方向指示灯のウインカ用ＬＥＤ４−１〜４−３である。これにより、簡素な構成で廉価な方向指示灯用の車載用光源点灯装置３を実現できる。この方向指示灯は、連続的に順次点灯する方向指示灯であってもよい。
なお、上記においては、図７のように順次点灯する３群のＬＥＤによる方向指示灯の構成例を示したが、点灯するタイミングおよび形態は当構成に限定されるものではなく、他の複雑な点灯パターンであってもよい。また、点灯するＬＥＤの数量も当構成に限定されるものではなく、もっと多くてもよい。

なお、実施の形態１〜６では、前照灯と方向指示灯を点灯させる車載用光源点灯装置３を示したが、対象とする車両灯具はこれらに限定されるものではなく、車幅灯、制動灯および尾灯等でもよい。
また、上記半導体光源は、ＬＥＤに限らず、ＬＤまたはＯＬＥＤであってもよい。

なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 前照灯、２ 電源、３ 車載用光源点灯装置、４Ｈ ハイビーム用ＬＥＤ、４Ｌ ロービーム用ＬＥＤ、４−１，４−２，４−３ ウインカ用ＬＥＤ、５ 昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、５ａ 降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、５ｂ，５ｃ，５ｄ 昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、６ チャージポンプ回路、７ ＬＥＤ点灯用出力制御部、８ 点灯ＬＥＤ制御部、９ 保護回路、Ｃ１，Ｃ１Ｈ，Ｃ１Ｌ，Ｃ２，Ｃ３ コンデンサ、Ｄ１，Ｄ１Ｈ，Ｄ１Ｌ，Ｄ２，Ｄ２Ｈ，Ｄ２Ｌ，Ｄ３ ダイオード、Ｄ４ ツェナーダイオード、Ｑ１，Ｑ１−１，Ｑ１−２ ＬＥＤ用スイッチング素子、Ｑ２，Ｑ３ コンバータ用スイッチング素子、Ｌ１ コイル、Ｒ１，Ｒ１−１，Ｒ１−２，Ｒ２ 抵抗、Ｔｒ１，Ｔｒ１−１，Ｔｒ１−２ トランジスタ。

Claims (7)

1. 車両灯具が備える直列接続の複数の半導体光源を点灯する車載用光源点灯装置であって、
   前記複数の半導体光源に対して電力を供給するスイッチング式のＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記複数の半導体光源の少なくとも１つに並列に接続され、当該半導体光源の端子間を短絡させて当該半導体光源を消灯させる光源用スイッチング素子と、
   前記光源用スイッチング素子を駆動する電力を供給するチャージポンプ回路と、
   前記光源用スイッチング素子を前記チャージポンプ回路の過電圧から保護する保護回路とを備え、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータを構成するスイッチング素子は、前記チャージポンプ回路を構成するスイッチング素子を兼用することを特徴とする車載用光源点灯装置。
2. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１記載の車載用光源点灯装置。
3. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１記載の車載用光源点灯装置。
4. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１記載の車載用光源点灯装置。
5. 前記複数の半導体光源は、前照灯用であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の車載用光源点灯装置。
6. 前記複数の半導体光源は、方向指示灯用であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の車載用光源点灯装置。
7. 前記複数の半導体光源は、発光ダイオード、レーザダイオード、または有機発光ダイオードであることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の車載用光源点灯装置。

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