JP4170924B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来、発光ダイオード素子を利用した車両用灯具が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、車両用灯具においては、複数の発光ダイオード素子を利用する場合がある。
特開２００２−２３１０１３号公報

車両用灯具においては、例えば安全上の観点から、一方の発光ダイオード素子が故障した場合であっても、可能な限り、他方の発光ダイオード素子を点灯させることが望まれる場合がある。一方、発光ダイオード素子の故障モードによっては、すべての発光ダイオード素子を消灯させる方が、より安全な場合がある。そのため、車両用灯具においては、故障モードに応じた点灯制御が望まれている。

そこで本発明は、上記の課題を解決することができる車両用灯具を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、車両に用いられる車両用灯具であって、並列に接続された複数の光源部と、複数の光源部に電力を供給するトランスとを備え、トランスは、１次コイルと、複数の光源部に対応して設けられ、対応する光源部にそれぞれ電力を供給する複数の２次コイルとを有する。

また、それぞれの光源部は、一端が接地され、かつ一端と他端との間に半導体発光素子を有し、車両用灯具は、複数の光源部の他端の電圧を検知する電圧検知部と、トランスに出力させる電流を制御する出力制御部であって、電圧検知部が検知する電圧に基づき、いずれかの光源部における他端の電圧が予め設定された値より小さくなった場合に、トランスの出力を停止させる出力制御部とを更に備えてもよい。

また、それぞれの光源部に対応して設けられ、対応する光源部において接地されている一端側に、当該光源部とそれぞれ直列に接続された複数の直列抵抗を更に備え、出力制御部は、それぞれの直列抵抗の両端に生じる電圧が、複数の直列抵抗に対して共通に定められた設定電圧と等しくなるように、トランスの出力電圧を制御してもよい。

また、電圧検知部は、複数の光源部の他端の電圧として、それぞれの他端の電圧の平均値を検知してもよい。また、電圧検知部は、複数の光源部の他端の電圧として、それぞれの他端の電圧のうち、最も小さな電圧を検知してもよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図1は、本発明の一実施形態に係る車両用灯具１０の構成の一例を、基準電圧電源５０とともに示す。基準電圧電源５０は、例えば車載のバッテリであり、車両用灯具１０に所定の直流電圧を供給する。本例の車両用灯具１０は、複数の光源部１０４ａ、ｂを適切に点灯させることを目的とする。車両用灯具１０は、複数の光源部１０４ａ、ｂ、コンデンサ３１０、スイッチング素子３１２、トランス３０６、複数のダイオード２１０ａ、ｂ、複数のコンデンサ３１８ａ、ｂ、複数の直列抵抗３２０ａ、ｂ、複数の抵抗５０６ａ、ｂ、５０８、電圧検知部５１０、及び出力制御部２０６を備える。

複数の光源部１０４ａ、ｂは、並列に接続されている。また、それぞれの光源部１０４は、一端である端部５０２が接地され、かつ端部５０２と、他端である端部５０４との間に、1以上の発光ダイオード素子１２を有する。発光ダイオード素子１２は、半導体発光素子の一例であり、トランス３０６から供給される電力に応じて、光を発生する。尚、光源部１０４ａ、ｂは、それぞれ異なる数の発光ダイオード素子１２を有してよい。また、光源部１０４ａ、ｂは、並列に接続された複数の光源列を有してもよい。光源列とは、例えば、直列に接続された1以上の発光ダイオード素子１２の列である。

コンデンサ３１０は、トランス３０６が基準電圧電源５０から受け取る電圧を平滑化する。スイッチング素子３１２は、トランス３０６の１次コイル４０２と直列に接続されており、出力制御部２０６の制御に応じてオン及びオフとなることにより、１次コイル４０２に流れる電流を、断続的に変化させる。これにより、スイッチング素子３１２は、トランス３０６とともに、スイッチングレギュレータを構成する。

トランス３０６は、１次コイル４０２、及び複数の２次コイル４０４ａ、ｂを有する。１次コイル４０２は、スイッチング素子３１２がオンになった場合に、基準電圧電源５０から受け取る電流を流す。複数の２次コイル４０４ａ、ｂは、複数の光源部１０４ａ、ｂに対応して設けられており、１次コイル４０２に流れる電流に応じた電力を、対応する光源部１０４に、ダイオード２１０を介して供給する。これにより、トランス３０６は、複数の光源部１０４ａ、ｂに電力を供給する。尚、複数の２次コイル４０４ａ、ｂは、それぞれ異なる巻数を有してよい。この場合、それぞれの２次コイル４０４ａ、ｂは、巻数に応じた異なる電圧を、それぞれ出力する。

尚、本例において、光源部１０４において接地されている端部５０２は、光源部１０４の上流端である。そのため、本例において、２次コイル４０４は、負極性の電圧を、対応する光源部１０４に供給する。他の例においては、例えば光源部１０４の下流端が接地されてもよい。この場合、２次コイル４０４は、正極性の電圧を、光源部１０４に与える。

ここで、他の例においては、例えば一つの２次コイル４０４の出力電圧を、複数の光源部１０４に与えることも考えられる。しかし、この場合、それぞれの光源部１０４を順次選択して２次コイル４０４と接続する必要が生じる。また、それぞれの光源部１０４を適切に点灯させるためには、同時に複数の光源部１０４を選択しないように制御する必要が生じ、点灯制御が複雑化する場合がある。一方、本例によれば、このような複雑な制御を行うことなく、複数の光源部１０４の点灯を、適切に制御することができる。また、これにより、車両用灯具１０を、低いコストで提供することができる。

複数のダイオード２１０ａ、ｂ、複数のコンデンサ３１８ａ、ｂ、及び複数の直列抵抗３２０ａ、ｂは、複数の光源部１０４ａ、ｂに対応して設けられる。ダイオード２１０は、整流用のダイオードであり、対応する２次コイル４０４と光源部１０４との間に、順方向接続される。コンデンサ３１８は、対応する光源部１０４に流れる電流を平滑化する。また、直列抵抗３２０は、対応する光源部１０４において接地されている端部５０２側に、その光源部１０４とそれぞれ直列に接続されており、対応する光源部１０４に流れる電流に応じた電圧を、両端に生じる。

複数の抵抗５０６ａ、ｂは、複数の光源部１０４ａ、ｂに対応して設けられており、対応する光源部１０４における端部５０４と、抵抗５０８とを接続する。抵抗５０８は、一端が複数の抵抗５０６ａ、ｂと接続され、他端が電圧検知部５１０と接続されることにより、複数の抵抗５０６ａ、ｂと、電圧検知部５１０とを接続する。

これにより、複数の抵抗５０６ａ、ｂ、及び抵抗５０８は、複数の光源部１０４ａ、ｂにおける端部５０４の電圧の平均値を、電圧検知部５１０に供給する。尚、端部５０４の電圧とは、例えば、端部５０４の電位の絶対値である。また、抵抗５０６は、比較的小さなインピーダンスを有するのが好ましい。抵抗５０６の抵抗値は、例えば２００〜１ｋΩ程度であってよい。この場合、複数の抵抗５０６ａ、ｂ、及び抵抗５０８は、端部５０４の電圧の平均値を、高い精度で、電圧検知部５１０に供給できる。

電圧検知部５１０は、複数の光源部１０４の端部５０４の電圧を検知して、スイッチ制御部３０２に通知する。本例において、電圧検知部５１０は、それぞれの光源部１０４における端部５０４と、抵抗５０８及び抵抗５０６ａ、ｂを介して接続されており、複数の光源部１０４の端部５０４の電圧として、それぞれの端部５０４の電圧の平均値を検知する。

他の例において、電圧検知部５１０は、複数の光源部１０４の端部５０４の電圧として、それぞれの端部５０４の電圧のうち、最も小さな電圧を検知してもよい。ここで、端部５０４の電圧とは、例えば、端部５０４の電位の絶対値である。この場合、車両用灯具１０は、複数の抵抗５０６ａ、ｂに代えて、例えば複数のダイオードを備える。そして、例えば、2次コイル４０４が正極性の電圧を出力している場合、これらのダイオードは、複数の光源部１０４に対応して設けられ、対応する光源部１０４とカソードとが接続されるようにして、抵抗５０８から光源部１０４に向かう方向に順方向接続される。

出力制御部２０６は、電流検知部３０４及びスイッチ制御部３０２を有する。電流検知部３０４は、それぞれの直列抵抗３２０の両端に生じる電圧を検知することにより、その直列抵抗３２０に対応する光源部１０４に流れる電流を検知する。

スイッチ制御部３０２は、電流検知部３０４が検知する電流に応じて、例えば公知のＰＷＭ制御又はＰＦＭ制御等により、スイッチング素子３１２がオン及びオフとなる時間を制御する。これにより、スイッチ制御部３０２は、電流検知部３０４により検知される電流値が一定になるように、スイッチング素子３１２を制御する。また、これにより、出力制御部２０６は、トランス３０６に出力させる電流を制御する。

本例において、スイッチ制御部３０２は、電圧検知部５１０が検知する電圧に更に基づき、スイッチング素子３１２を制御する。例えば、いずれかの光源部１０４における端部５０４の電圧が予め設定された値より小さくなった場合、スイッチ制御部３０２は、スイッチング素子３１２をオフに保つ。これにより、出力制御部２０６は、トランス３０６の出力を停止させる。

ここで、端部５０４は、光源部１０４において、絶対値が大きな電位を受け取る端子である。そのため、端部５０４が地絡した場合には、大きな地絡電流が流れることとなり、発光ダイオード素子１２やその他の回路の熱破壊、発煙、又は発火等の危険が生じうる。しかし、本例によれば、いずれかの光源部１０４における端部５０４の電圧が低下した場合、出力制御部２０６は、トランス３０６の出力を停止させることにより、車両用灯具１０全体を停止させる。そのため、本例によれば、地絡に対して適切にフェールセーフ動作する車両用灯具１０を提供することができる。これにより、安全性の高い車両用灯具１０を提供することができる。

尚、他の例においては、例えば直列抵抗３２０の両端の電圧に基づき、端部５０４の地絡を検知することも考えられる。この場合、例えば直列抵抗３２０の両端の電圧がほぼ０に低下した場合に、車両用灯具１０を停止させることとなる。しかし、直列抵抗３２０の両端の電圧は、端部５０４の地絡に限らず、例えば対応する光源部１０４がオープン状態になった場合にも、ほぼ０に低下する。そのため、この場合には、いずれかの光源部１０４がオープン状態になった場合にも、車両用灯具１０の全体を停止させることとなる。尚、光源部１０４のオープン状態とは、例えば断線等により、光源部１０４の端部５０２と端部５０４との間がハイインピーダンスになる状態である。

しかし、光源部１０４がオープン状態になった場合には、地絡電流の問題は生じないため、熱破壊、発煙、又は発火等の危険が生じない場合がある。この場合、車両用灯具１０においては、例えば安全上の観点から、オープン状態になっていない他の光源部１０４を停止させず、点灯させる方が好ましい場合がある。

ここで、本例において、端部５０４の電圧は、例えば対応する光源部１０４がオープン状態になった場合には低下しない。そのため、本例においては、いずれかの光源部１０４がオープン状態になったとしても、トランス３０６は、その他の光源部１０４に、電力を供給し続ける。これにより、正常な光源部１０４の点灯を維持することができる。本例によれば、端部５０４の地絡と、光源部１０４のオープン状態とを適切に区別することができる。また、これにより、故障モードに応じた適切な点灯制御を行うことができる。

また、本例においては、複数の光源部１０４ａ、ｂにおける端部５０４ａ、ｂは、複数の抵抗５０６ａ、ｂを介して接続されている。この場合、いずれかの光源部１０４がオープン状態になったとしても、その光源部１０４に対応する２次コイル４０４は、無負荷状態とはならない。そのため、本例によれば、オープン状態になった光源部１０４に対応する２次コイル４０４の出力が、過度に上昇するのを防ぐことができる。そのため、本例によれば、車両用灯具１０のフェールセーフ制御を、適切に行うことができる。

図２は、電流検知部３０４の構成の一例を、複数の直列抵抗３２０ａ、ｂとともに示す。本例において、電流検知部３０４は、複数の光源部１０４ａ、ｂに対応して設けられた、複数の断線検出部６０２ａ、ｂ、及び複数の抵抗６０４ａ、ｂを有する。

断線検出部６０２は、ＰＮＰトランジスタ６０６、ＮＰＮトランジスタ６０８、及び複数の抵抗を含む。ＰＮＰトランジスタ６０６のベース端子は、抵抗を介してエミッタ端子と接続され、エミッタ端子は、対応する直列抵抗３２０における、光源部１０４から遠い端部と接続される。また、コレクタ端子は、対応する抵抗６０４と接続される。ＮＰＮトランジスタ６０８のベース端子は、抵抗を介して、対応する直列抵抗３２０における、光源部１０４から遠い端部と接続され、コレクタ端子は、抵抗を介して、ＰＮＰトランジスタ６０６のベース端子と接続される。また、ＮＰＮトランジスタ６０８のエミッタ端子は接地される。抵抗６０４は、対応する断線検出部６０２におけるＰＮＰトランジスタ６０６のコレクタ端子と、スイッチ制御部３０２とを接続する。

そのため、対応する光源部１０４がオープン状態になっていない場合、直列抵抗３２０における、光源部１０４から遠い端部の電位は、光源部１０４に流れる電流値と、直列抵抗３２０の抵抗値との積となる。この場合、ＮＰＮトランジスタ６０８及びＰＮＰトランジスタ６０６はオンになり、抵抗６０４は、直列抵抗３２０の両端に生じる電圧を、断線検出部６０２から受け取る。

また、対応する光源部１０４が断線等によりオープン状態になっている場合、直列抵抗３２０には電流が流れないため、直列抵抗３２０における、光源部１０４から遠い端部の電位は接地電位となる。この場合、ＮＰＮトランジスタ６０８及びＰＮＰトランジスタ６０６はオフになり、抵抗６０４は、ハイインピーダンスを、断線検出部６０２から受け取る。

これにより、いずれの光源部１０４ａ、ｂもオープン状態になっていない場合、電流検知部３０４は、検知した電流値として、直列抵抗３２０ａ、ｂの両端に生じる電圧の平均値を、スイッチ制御部３０２に供給する。また、いずれかの光源部１０４ａ、ｂがオープン状態になった場合、電流検知部３０４は、検知した電流値として、オープン状態になっていない光源部１０４に対応する直列抵抗３２０の両端に生じる電圧を、スイッチ制御部３０２に供給する。スイッチ制御部３０２は、電流検知部３０４から受け取る電圧が一定になるように、スイッチング素子３１２（図１参照）を制御する。

ここで、本例において、それぞれの直列抵抗３２０は、対応する光源部１０４に流れる電流比と逆比となる抵抗値をそれぞれ有する。そのため、本例において、それぞれの直列抵抗３２０は、対応する光源部１０４に流れる電流に応じて、ほぼ等しい電圧を生じる。そのため、本例によれば、直列抵抗３２０の両端に生じる電圧の平均値を、複数の直列抵抗３２０に対して共通に定められた設定電圧と等しくなるように制御することにより、複数の光源部１０４ａ、ｂに流れる電流を、適切に制御できる。出力制御部２０６（図１参照）は、それぞれの直列抵抗３２０の両端に生じる電圧が、設定電圧と等しくなるように、トランス３０６（図１参照）の出力電圧を制御してよい。本例によれば、いずれかの光源部１０４がオープン状態になった場合も、その他の光源部１０４の点灯を、適切に維持することができる。また、これにより、故障に対する冗長性が高い車両用灯具１０を提供することができる。

尚、車両用灯具１０（図１参照）が３以上の光源部１０４を有しており、いずれかの光源部１０４がオープン状態になった場合、電流検知部３０４は、オープン状態になっていない光源部１０４に対応する直列抵抗３２０の両端に生じる電圧の平均値を、スイッチ制御部３０２に供給してよい。また、他の例において、電流検知部３０４は、それぞれの直列抵抗３２０の両端に生じる電圧の和を、スイッチ制御部３０２に供給してもよい。

ここで、更なる他の例においては、複数の光源部１０４を、それぞれに与える電圧を制御することにより点灯させることも考えられる。しかし、この場合、発光ダイオード素子１２（図１参照）の順方向電圧のばらつきにより、制御が複雑化する場合がある。しかし、本例によれば、それぞれの光源部１０４に流れる電流を制御することにより、複数の光源部１０４を、適切に点灯させることができる。

また、本例において、直列抵抗３２０と光源部１０４との間のノードは、接地されている。この場合、直列抵抗３２０に生じる電圧が、光源部１０４の端部５０４（図1参照）に影響するのを防ぐことができる。そのため、本例によれば、端部５０４の地絡を、直列抵抗３２０に流れる電流によらず、適切に検出することができる。また、これにより、安全性の高い車両用灯具１０を提供することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明の一実施形態に係る車両用灯具１０の構成の一例を示す図である。 電流検知部３０４の構成の一例を示す図である。

符号の説明

１０・・・車両用灯具、１２・・・発光ダイオード素子（半導体発光素子）、５０・・・基準電圧電源、１０４・・・光源部、２０６・・・出力制御部、２１０・・・ダイオード、３０２・・・スイッチ制御部、３０４・・・電流検知部、３０６・・・トランス、３１０・・・コンデンサ、３１２・・・スイッチング素子、３１８・・・コンデンサ、３２０・・・直列抵抗、４０２・・・１次コイル、４０４・・・２次コイル、５０２・・・端部、５０４・・・端部、５０６・・・抵抗、５０８・・・抵抗、５１０・・・電圧検知部、６０２・・・断線検出部、６０４・・・抵抗、６０６・・・ＰＮＰトランジスタ、６０８・・・ＮＰＮトランジスタ

Claims (4)

1. 車両に用いられる車両用灯具であって、
   一端が接地され、かつ前記一端と他端との間にそれぞれ半導体発光素子を有する複数の光源部と、
   前記複数の光源部に電力を供給するトランスと
   前記複数の光源部の前記他端の電圧を検知する電圧検知部と、
   前記トランスに出力させる電流を制御する出力制御部であって、前記電圧検知部が検知する電圧に基づき、いずれかの前記光源部における前記他端の電圧が予め設定された値より小さくなった場合に、前記トランスの出力を停止させる出力制御部と
   を備え、
   前記トランスは、
   １次コイルと、
   前記複数の光源部に対応して設けられ、負極性の電圧を、対応する前記光源部にそれぞれ供給する複数の２次コイルと
   を有する車両用灯具。
2. それぞれの前記光源部に対応して設けられ、対応する前記光源部において接地されている前記一端側に、当該光源部とそれぞれ直列に接続された複数の直列抵抗を更に備え、
   前記出力制御部は、それぞれの前記直列抵抗の両端に生じる電圧が、前記複数の直列抵抗に対して共通に定められた設定電圧と等しくなるように、前記トランスの出力電圧を制御する請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記電圧検知部は、前記複数の光源部の前記他端の電圧として、それぞれの前記他端の電圧の平均値を検知する請求項１または２に記載の車両用灯具。
4. 前記電圧検知部は、前記複数の光源部の前記他端の電圧として、それぞれの前記他端の電圧のうち、最も小さな電圧を検知する請求項１または２に記載の車両用灯具。

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