JP4234488B2 - 車両用灯具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用灯具に関する。特に本発明は、車両に用いられる車両用灯具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体発光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）。半導体発光素子の車両用灯具への適用例としては、後続車の追突事故防止対策として設けられるハイマウントストップランプ、テールランプ、ストップランプ等がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２３１０１４号公報（第３−６頁、第１−１３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
車両用灯具は、直射日光の当たる屋外等の、温度条件が厳しい場所で用いられる場合がある。そのため、車両用灯具の温度上昇に応じて、灯具内の半導体発光素子に与える電流を、適切に制御する必要がある。
【０００５】
そこで本発明は、上記の課題を解決することの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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態は、車両に用いられる車両用灯具であって、半導体発光素子と、車両用灯具に用いる光を半導体発光素子に発生させる供給電流よりも小さな検知用電流を、半導体発光素子に与える電流出力部と、検知用電流を流した場合に半導体発光素子に生じる順方向電圧に基づき、供給電流の大きさを設定し、設定した大きさの供給電流を、電流出力部に、半導体発光素子へ供給させる電流設定部とを備える。
【０００７】
上記した車両用灯具の電流出力部は、車両用灯具が点灯する場合、間欠的に、供給電流の出力を停止して、検知用電流を出力し、電流出力部が検知用電流を半導体発光素子に与える毎に、上記した車両用灯具の電流設定部は、供給電流の大きさを再度設定し、設定した大きさの供給電流の出力を開始する。
【０００８】
上記した車両用灯具の電流設定部は、順方向電圧の減少に応じて、供給電流を減少させる。
【０００９】
上記した車両用灯具の電流設定部は、順方向電圧の減少に応じて、供給電流を増大させる。
【００１０】
上記した車両用灯具は、車両用灯具が点灯する場合にそれぞれ光を発生する複数の半導体発光素子を備え、車両用灯具が点灯する場合に最も温度が上昇する半導体発光素子に生じる順方向電圧に基づき、電流設定部は、供給電流の大きさを設定する。
【００１１】
上記した車両用灯具は、直列に接続された複数の半導体発光素子を備え、上記した車両用灯具の電流設定部は、複数の半導体発光素子のそれぞれに生じる順方向電圧の和に基づき、供給電流の大きさを設定する。
【００１２】
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又発明となりうる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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、又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。
【００１４】
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、電源部１２とともに示す。車両用灯具１０は、例えば、自動車等の車両に用いられ、複数の光源列３００ａ〜ｃ、電流出力部１４、及び電流設定部１６を備える。本実施形態の車両用灯具１０は、光源列３００が有する光源の温度変化に応じて、適切な電流を光源に供給することにより、光源の過熱を防止する。電源部１２は、バッテリに基づく直流電力を車両用灯具１０へ供給する。
【００１５】
光源列３００ａ〜ｃのそれぞれは、車両用灯具１０が点灯する場合に光を発光する複数の半導体発光素子３２を有する。ここで、本実施例において、半導体発光素子３２は、発光ダイオードである。複数の半導体発光素子３２は、直列に順方向接続される。電流方向における光源列３００の上流端は、電源部１２の正電圧側と接続され、下流端は電流出力部１４と接続される。なお、他の例において、光源列３００は、一の半導体発光素子３２を備えてもよい。
【００１６】
電流出力部１４は、スイッチ制御部５００、検知電流供給部４１０、及び複数の光源列３００ａ〜ｃに対応した複数の点灯電流供給部４２０ａ〜ｃを備える。スイッチ制御部５００は、一定周期の基準周期信号、及び基準周期信号に同期し、デューティー比が基準周期信号と異なる点灯比制御信号を、電流設定部１６から受け取る。そして、スイッチ制御部５００は、基準周期信号に同期して、点灯比制御信号のデューティー比に応じたデューティー比を有する供給電流制御信号を、それぞれの点灯電流供給部４２０へ出力する。本実施例において、基準周期信号のデューティー比は、例えば９９％である。
【００１７】
それぞれの点灯電流供給部４２０は、ＮＰＮトランジスタ４２２及び抵抗４２４をそれぞれ有する。それぞれのＮＰＮトランジスタ４２２のコレクタ端子は、対応する光源列３００の電流方向における下流端に接続され、エミッタ端子は、抵抗４２４を介してそれぞれ接地される。ＮＰＮトランジスタ４２２は、スイッチ制御部５００からベース端子に供給電流制御信号を受け取ることにより、オン又はオフする。ＮＰＮトランジスタ４２２は、オンとなった場合、抵抗４２４で制限された電流を対応する光源列３００に流す。これにより、ＮＰＮトランジスタ４２２は、光源列３００に、車両用灯具１０に用いる光を発生させる。また、ＮＰＮトランジスタ４２２は、供給電流制御信号のデューティー比に応じて、オン又はオフすることにより、それぞれの光源列３００に流れる供給電流を制御する。そのため、ＮＰＮトランジスタ４２２は、例えば、供給電流制御信号のデューティー比の増加に応じて、それぞれの光源列３００に流れる供給電流を増大させる。
【００１８】
検知電流供給部４１０は、ＮＰＮトランジスタ４１２及び抵抗４１４を有する。ＮＰＮトランジスタ４１２のコレクタ端子は、電流方向における光源列３００ａの下流端に接続され、エミッタ端子は抵抗４１４を介して接地される。また、ＮＰＮトランジスタ４１２は、電流設定部１６からベース端子に受け取る点灯比制御信号に応じて、オン又はオフする。ＮＰＮトランジスタ４１２は、オンとなった場合、光源列３００ａに抵抗４１４により制限された電流である検知用電流を流す。
【００１９】
電流設定部１６は、基準信号発生部６００、ＰＷＭ閾値出力部１００、及びＰＷＭ変換部２００を備える。基準信号発生部６００は、立上り期間と立下り期間との長さが異なる一定周期の鋸波、及び鋸波の立上り期間にＬの電圧、立下り期間にＨの電圧となる基準周期信号を生成する。基準信号発生部６００は、鋸波をＰＷＭ変換部２００へ、基準周期信号をＰＷＭ閾値出力部１００及びスイッチ制御部５００へ供給する。
【００２０】
ＰＷＭ閾値出力部１００は、基準周期信号に同期して、一の半導体発光素子３２の順方向電圧を測定し、それに応じた電圧を、ＰＷＭ閾値としてＰＷＭ変換部２００へ出力する。ＰＷＭ閾値出力部１００は、光源列３００ａが有する複数の半導体発光素子３２の中の、一の半導体発光素子３２の順方向電圧を測定する。
【００２１】
本実施例において、測定した順方向電圧に対して正の相関で、ＰＷＭ閾値出力部１００は、ＰＷＭ閾値を変化させる。例えば、ＰＷＭ閾値出力部１００は、測定した順方向電圧が降下した場合、ＰＷＭ閾値を降下させる。ここで、発光ダイオードは、温度が上昇すると、発生する順方向電圧を降下させる。そのため、ＰＷＭ閾値出力部１００は、測定する半導体発光素子３２の温度上昇に伴って、ＰＷＭ閾値を降下させる。
【００２２】
ＰＷＭ変換部２００は、ＰＷＭ閾値出力部１００から受け取ったＰＷＭ閾値の電圧と、基準信号発生部６００から受け取った鋸波の電圧とを比較し、点灯比制御信号を生成し、検知電流供給部４１０及びスイッチ制御部５００へ与える。ＰＷＭ閾値出力部１００がＰＷＭ閾値を変化させた場合、ＰＷＭ変換部２００は、ＰＷＭ閾値の変化に応じて、出力する点灯比制御信号のデューティー比を変化させる。本実施例において、ＰＷＭ閾値出力部１００がＰＷＭ閾値を上昇させた場合、ＰＷＭ変換部２００は、出力する点灯比制御信号のデューティー比を増加させる。それにより、スイッチ制御部５００は、点灯比制御信号のデューティー比の増加に伴い、供給電流制御信号のデューティー比を増加させる。従って、供給電流制御信号のデューティー比の増加に伴って、ＮＰＮトランジスタ４２２は、対応する光源列３００に流す供給電流を増大させる。
【００２３】
なお、ＮＰＮトランジスタ４１２がベース端子に受け取る点灯比制御信号によって、オンしている期間、スイッチ制御部５００は、それぞれのＮＰＮトランジスタ４２２ａ〜ｃをオフさせることにより、それぞれの光源列３００ａ〜ｃを消灯させ、光源列３００ａに検知用電流を流す。
【００２４】
また、抵抗４１４は、それぞれの抵抗４２４ａ〜ｃのよりも大きな電気抵抗を有する。この場合、ＮＰＮトランジスタ４１２は、オンすることにより、光源列３００ａを点灯させる供給電流よりも小さい検知用電流を流す。抵抗４１４の電気抵抗が、それぞれの抵抗４２４ａ〜ｃの電気抵抗に対して、例えば、１００倍程度とされることにより、ＮＰＮトランジスタ４１２は、ＮＰＮトランジスタ４２２ａが光源列３００ａに流す電流の１００分の１程度の電流を流す。
【００２５】
また、ＮＰＮトランジスタ４１２がオンであり、かつそれぞれのＮＰＮトランジスタ４２２ａ〜ｃがオフの場合に、ＰＷＭ閾値出力部１００は、半導体発光素子３２の順方向電圧を測定する。発光ダイオードは、一定の電流で発光する場合、発光ダイオードの温度が上昇すると、発生する順方向電圧を降下させる。この特性は、個々の発光ダイオードによってばらつきがある。しかし、発光ダイオードに流れる電流を減少させると、個々の発光ダイオードの温度に対する順方向電圧のバラツキが小さくなる。そのため、ＰＷＭ閾値出力部１００が一の半導体発光素子３２の順方向電圧を測定する場合、電流出力部１４は、供給電流よりも小さい検知用電流を光源列３００ａに流すことにより、測定した順方向電圧から、半導体発光素子３２の温度を精度よく測定することができる。
【００２６】
なお、本実施例において、ＰＷＭ閾値出力部１００は、一の半導体発光素子３２の順方向電圧を測定したが、例えば、図１に点線で示したように、直列に接続された複数の半導体発光素子３２のそれぞれに生じる順方向電圧の和に基づき、温度を測定してもよい。これにより、ＰＷＭ閾値出力部１００は、それぞれの半導体発光素子３２の温度に対する順方向電圧の特性を平均化することができ、より精度よく順方向電圧から温度を測定することができる。
【００２７】
なお、それぞれのトランジスタ４２２ａ〜ｃが、オン及びオフする１周期におけるオンする割合である、デューティー比が変化すると、対応する光源列３００ａ〜ｃに流れる平均電流である供給電流が変化する。そのため、スイッチ制御部５００から入力される供給電流制御信号のデューティー比に応じて、それぞれの光源列３００ａ〜ｃに流れる供給電流が変化する。それぞれのトランジスタ４２２ａ〜ｃは、デューティー比が増加する供給電流制御信号を受け取ることにより、対応する光源列３００ａ〜ｃに流れる供給電流を増大させる。
【００２８】
また、ＰＷＭ閾値出力部１００は、車両用灯具１０が点灯する場合に最も温度が上昇する半導体発光素子３２に生じる順方向電圧に基づき、ＰＷＭ閾値を出力するが好ましい。ここで、車両用灯具１０において、点灯時に最も温度が高くなる位置は、放熱板の形状及び位置、半導体発光素子３２の配列等の車両用灯具１０の内部構造によって決まる。そのため、例えば、同じ形状の試作機を作成し、その試作機が点灯している場合に、それぞれの半導体発光素子３２の温度を測定する。そして、その測定結果から、測定対象の半導体発光素子３２の位置が決められる。
【００２９】
図２は、車両用灯具１０の動作の一例を示すフローチャートである。車両用灯具１０は、電源部１２から電力を受け取ることによって、本フローチャートに示す動作を開始する。まず、点灯電流供給部４２０は、例えば、基準周期信号及び点灯比制御信号に応じて、供給電流制御信号を変化させることにより、対応する光源列３００に流れる電流を停止する（Ｓ１００）。スイッチ制御部５００は、点灯比制御信号を立ち下げることにより、ＮＰＮトランジスタ４２２をオフさせる。しかしこの場合、ＮＰＮトランジスタ４１２はオンしており、検知電流供給部４１０は、光源列３００ａに検知用電流を流す。
【００３０】
次に、ＰＷＭ閾値出力部１００は、検知用電流を流している一の半導体発光素子３２の順方向電圧を測定し、測定された順方向電圧に基づくＰＷＭ閾値を、ＰＷＭ変換部２００へ出力する（Ｓ１０２）。そして、ＰＷＭ変換部２００は、ＰＷＭ閾値出力部１００から受け取ったＰＷＭ閾値と、基準信号発生部６００から受け取った鋸波の電圧とを比較することにより、生成した点灯比制御信号を、スイッチ制御部５００へ出力する（Ｓ１０４）。ステップ１０４において、ＰＷＭ変換部２００は、ＰＷＭ閾値出力部１００が出力したＰＷＭ閾値によって、出力する点灯比制御信号のデューティー比を変化させる。これにより、次に点灯電流供給部４２０がオンになる場合のデューティー比が、再設定される。
【００３１】
そして、点灯電流供給部４２０は、例えば、基準周期信号及び点灯比制御信号に応じて、供給電流制御信号を変化させることにより、対応する光源列３００の電流を再び流す（Ｓ１０６）。そして、点灯電流供給部４２０は、例えば、基準周期信号及び点灯比制御信号に応じて、供給電流制御信号を変化させることにより、対応する光源列３００に流れる電流を停止する（Ｓ１００）。電源部１２が、車両用灯具１０への電力供給を停止することにより、車両用灯具１０は、本フローチャートに示す動作を終了する。このように、車両用灯具１０は、電流出力部１４が検知用電流を半導体発光素子３２に与える毎に、供給電流の大きさを再度設定し、設定した大きさの供給電流の出力を開始する。そのため、半導体発光素子３２の温度変化に応じて、継続的に半導体発光素子３２に流れる供給電流を制御することができる。
【００３２】
本実施例において、半導体発光素子３２の温度が上昇すると、ＰＷＭ閾値出力部１００は、降下する半導体発光素子３２の順方向電圧を受け取り、出力するＰＷＭ閾値を降下させる。ＰＷＭ変換部２００は、降下するＰＷＭ閾値を受け取ることにより、スイッチ制御部５００へ出力する点灯比制御信号のデューティー比を減少させる。スイッチ制御部５００は、減少する点灯比制御信号のデューティー比に基づいて、それぞれの光源列３００ａ〜ｃに流れる平均電流を降下させる。これにより、車両用灯具１０は、半導体発光素子３２の温度上昇に伴って、半導体発光素子３２に流す供給電流を減少させる。従って、車両用灯具１０は、継続して点灯した場合に、半導体発光素子３２が発熱することによる車両用灯具１０の加熱を防止することができる。更に、走行中の冷風効果と組み合わせることにより、より冷却効果を上げることができる。
【００３３】
ここで、温度が上昇すると、半導体発光素子３２の発光量が低下する。そのため、他の例において、ＰＷＭ閾値出力部１００は、半導体発光素子３２の順方向電圧が降下した場合、ＰＷＭ閾値を上昇させてもよい。これにより、半導体発光素子３２の温度上昇に伴って、電流出力部１４は、半導体発光素子３２に流れる平均電流を増大させる。従って、車両用灯具１０は、温度上昇に伴う半導体発光素子３２の光量の減少を抑えることができる。
【００３４】
図３は、電流設定部１６及びスイッチ制御部５００の詳細な構成の一例を示す。ＰＷＭ閾値出力部１００は、減算回路１１０、比較部１２０、ラッチ部１４０、及び電圧変換部１５０を備える。減算回路１１０は、オペアンプ１１２及び複数の抵抗を有する。オペアンプ１１２は、抵抗を介して負帰還されており、正入力端子は抵抗を介して接地されている。そのため、オペアンプ１１２は、正入力端子及び負入力端子のそれぞれに抵抗を介して受け取る電圧の差分を出力する。本例において、オペアンプ１１２の正入力端子及び負入力端子は、光源列３００ａ（図１参照）における一の半導体発光素子３２（図１参照）のアノード及びカソードに接続されている。そのため、オペアンプ１１２は、当該アノード及びカソードの電位差である順方向電圧と等しい電圧を出力する。これにより、減算回路１１０は、半導体発光素子３２の順方向電圧に等しい電圧を、比較部１２０に与える。
【００３５】
比較部１２０は、抵抗１２２、１２４、及びオペアンプ１２６を備える。オペアンプ１２６は、減算回路１１０の出力電圧を、負入力端子に受け取り、電源電圧から抵抗１２２及び抵抗１２４で分圧された基準電圧を、正入力端子に受け取る。これにより、比較部１２０は、半導体発光素子３２の順方向電圧が、基準電圧よりも高い場合にＬの電圧を、低い場合にＨの電圧を、ラッチ部１４０へ出力する。
【００３６】
ラッチ部１４０は、トランスペアレントラッチ１４２を備える。トランスペアレントラッチ１４２は、Ｇ端子に基準信号発生部６００から基準周期信号を受け取り、Ｄ端子に比較部１２０の出力電圧を受け取る。トランスペアレントラッチ１４２は、Ｇ端子にＨの電圧を受け取る期間に、Ｄ入力端子に入力された信号電圧を、Ｑ端子から電圧変換部１５０へ出力する。Ｇ端子に受け取る基準周期信号の立下りエッジに応じて、トランスペアレントラッチ１４２は、直前にＤ入力端子に入力された信号電圧を保持し、Ｇ端子に基準周期信号のＬの電圧を受け取る期間に、保持した信号電圧を、Ｑ端子から電圧変換部１５０へ出力する。
【００３７】
電圧変換部１５０は、ＮＰＮトランジスタ１５８及び複数の抵抗を備える。電圧変換部１５０は、ラッチ部１４０から入力された電圧を、抵抗を介してＮＰＮトランジスタ１５８のベース端子に受け取り、抵抗１５２と１５４との間のノードに発生する電圧を、ＰＷＭ閾値として出力する。ラッチ部１４０からＨの電圧を受け取った場合、ＮＰＮトランジスタ１５８はオンし、電圧変換部１５０が出力するＰＷＭ閾値は、電源電圧から抵抗１５２と抵抗１５４とで分圧された電圧となる。また、ラッチ部１４０からＬの電圧を受け取った場合、ＮＰＮトランジスタ１５８はオフし、電圧変換部１５０が出力するＰＷＭ閾値は、電源電圧から抵抗１５２と、抵抗１５４及び抵抗１５６とで分圧された電圧となる。従って、電圧変換部１５０は、入力された電圧に応じて、出力するＰＷＭ閾値を切替え、ＰＷＭ変換部２００へ出力する。
【００３８】
このように、ＰＷＭ閾値出力部１００は、基準信号発生部６００が生成する基準周期信号に同期して、測定されるべき半導体発光素子３２の順方向電圧に応じてＰＷＭ閾値を切替える。また、本実施例において、ＰＷＭ閾値出力部１００は、オペアンプ１２６が受け取る基準電圧を閾値として、ＰＷＭ閾値を切替えている。半導体発光素子３２の順方向電圧が上昇した場合、ＰＷＭ閾値出力部１００は、ＰＷＭ閾値を上昇させる。
【００３９】
基準信号発生部６００は、鋸波発生回路６３０、基準信号出力回路６２０、及びカレントミラー回路６１０を備える。鋸波発生回路６３０は、オペアンプ６３４、コンデンサ６３２、ＰＮＰトランジスタ６３６、及び複数の抵抗を有する。オペアンプ６３４の正入力端子は、電源電圧を２つの抵抗で分圧した電圧を受け取る。また、オペアンプ６３４の正入力端子は、抵抗を介して出力が正帰還される。コンデンサ６３２の一端は接地され、他端は抵抗を介して電源に接続される。また、他端は、オペアンプ６３４の負入力端子に接続される。コンデンサ６３２が抵抗を介して充電され、オペアンプ６３４の正入力端子に入力された電圧よりも充電された電圧が大きくなると、オペアンプ６３４がＬの電圧を出力し、ＰＮＰトランジスタ６３６をオンする。この場合、ＰＮＰトランジスタ６３６は、コンデンサ６３２に充電された電圧を、抵抗を介して接地電位にシンクする。コンデンサ６３２に充電された電圧が降下し、オペアンプ６３４の正入力端子に入力された電圧よりも充電された電圧が小さくなると、オペアンプ６３４がＨの電圧を出力し、ＰＮＰトランジスタ６３６がオフする。このように、コンデンサ６３２が充放電することにより、コンデンサ６３２の両端に鋸波を発生させる。
【００４０】
基準信号出力回路６２０は、ＰＮＰトランジスタ６２２、コンデンサ、及び複数の抵抗を備える。ＰＮＰトランジスタ６２２のエミッタ端子は電源に接続され、コレクタ端子は、複数の抵抗を介して接地される。ＰＮＰトランジスタ６２２のベース端子は、並列に接続された抵抗及びコンデンサを介して、オペアンプ６３４の出力電圧を受け取る。抵抗６２４の一端はＰＮＰトランジスタ６２２のコレクタ端子に接続され、他端は、抵抗６２６を介して接地される。
【００４１】
ＰＮＰトランジスタ６２２は、オペアンプ６３４からＬの電圧を受け取った場合、エミッタ・コレクタ間に電流を流し、コレクタ端子の電圧を上昇させる。ＰＮＰトランジスタ６２２は、オペアンプ６３４からＨの電圧を受け取った場合、流した電流を遮断する。これにより、基準信号出力回路６２０は、鋸波発生回路６３０が生成した鋸波に同期して、鋸波の立上りの期間にＬの電圧、立下りの期間にＨの電圧となる、基準周期信号を発生する。
【００４２】
なお、基準信号出力回路６２０は、抵抗６２４の下流端の電位をスイッチ制御部５００へ出力し、抵抗６２４の上流端の電位をラッチ部１４０へ出力する。カレントミラー回路６１０は、所定の電流をオペアンプ６３４の出力に与え、オペアンプ６３４の出力が変化した場合に、速やかにＰＮＰトランジスタ６２２のベース電圧を変化させる。
【００４３】
ＰＷＭ変換部２００は、オペアンプ２０２、オペアンプ２０４、及び抵抗を備える。オペアンプ２０４は、出力が負帰還されたボルテージフォロアである。オペアンプ２０２は、ＰＷＭ閾値出力部１００が出力したＰＷＭ閾値を正入力端子に受け取り、基準信号発生部６００が出力した鋸波を負入力端子に受け取る。そして、ＰＷＭ閾値の電圧よりも高い鋸波の電圧を受け取った場合、オペアンプ２０２は、オペアンプ２０４を介して、検知電流供給部４１０及びスイッチ制御部５００へＨの電圧を出力する。また、ＰＷＭ閾値の電圧よりも低い鋸波の電圧を受け取った場合、オペアンプ２０２は、オペアンプ２０４を介して、検知電流供給部４１０及びスイッチ制御部５００へＬの電圧を出力する。これにより、ＰＷＭ変換部２００は、受け取ったＰＷＭ閾値に応じて、出力する点灯比制御信号のデューティー比を変化させる。
【００４４】
スイッチ制御部５００は、ＮＰＮトランジスタ５０２及び抵抗５０４を有する。ＮＰＮトランジスタ５０２は、抵抗５０４を介して、コレクタ端子に点灯比制御信号のＨの電圧を受け取った場合、基準周期信号に応じて、オン又はオフし、基準周期信号を反転させた信号を、供給電流制御信号として、点灯電流供給部４２０へ出力する。また、抵抗５０４は、抵抗５０４を介して、コレクタ端子に点灯比制御信号のＬの電圧を受け取った場合、Ｌの電圧を、供給電流制御信号として、点灯電流供給部４２０へ出力する。
【００４５】
図４は、図３を用いて説明したＰＷＭ閾値出力部１００の動作の一例を示すタイミングチャートである。図４が示す場合において、ＰＷＭ閾値出力部１００は、鋸波の最大電圧よりも電圧が高いＰＷＭ閾値を出力する。鋸波の最大電圧よりも電圧が高いＰＷＭ閾値を受け取った場合、ＰＷＭ変換部２００は、デューティー比が１００％の点灯比制御信号を出力する。本実施例において、スイッチ制御部５００は、デューティー比が１００％の点灯比制御信号を受け取るので、基準周期信号を反転させた信号を、供給電流制御信号として、点灯電流供給部４２０へ出力する。
【００４６】
なお、基準信号発生部６００が生成する鋸波の立上り期間と立下り期間との比は、例えば、立上り期間が１００に対して、立下り期間が１となるように設定される。また、基準信号発生部６００が生成する鋸波の発振周波数は、１００Ｈｚ程度に設定される。これにより、半導体発光素子３２の順方向電圧を測定する場合に人間の目にちらつきを感じさせることなく、光源列３００に流す電流の停止と再開を繰り返すことができる。
【００４７】
また、本実施例において、スイッチ制御部５００は、基準周期信号に応じて、それぞれのＮＰＮトランジスタ４２２をオフさせ、それぞれの光源列３００を消灯させて、光源列３００ａに検知用電流を流している。他の例において、車両用灯具１０は、順方向電圧が測定される一の半導体発光素子３２を有する光源列３００ａのみ、基準信号に応じて、供給電流と検知用電流を交互に流し、その他の光源列３００は点灯させたままとしてもよい。この場合も、供給電流よりも小さな検知用電流を流して、半導体発光素子３２の順方向電圧を測定するので、車両用灯具１０は、半導体発光素子３２の順方向電圧から精度よく温度を測定することができる。
【００４８】
図５は、図３を用いて説明したＰＷＭ閾値出力部１００の動作の他の例を示すタイミングチャートである。図５が示す場合において、ＰＷＭ閾値出力部１００は、ＰＷＭ閾値として、基準信号発生部６００が出力する鋸波の電圧振幅に対して、５０％の電圧を出力する。ＰＷＭ変換部２００は、ＰＷＭ閾値の電圧よりも高い鋸波の電圧を受け取る期間に、Ｌの電圧を出力し、ＰＷＭ閾値の電圧よりも低い鋸波の電圧を受け取る期間に、Ｈの電圧を出力する。これにより、ＰＷＭ変換部２００は、５０％のデューティー比の点灯比制御信号を出力する。
【００４９】
スイッチ制御部５００は、点灯比制御信号の立下りエッジを受け取る場合に、供給電流制御信号を立ち下げる。また、基準周期信号の立下りエッジを受け取る場合、スイッチ制御部５００は、供給電流制御信号を立ち上げる。
【００５０】
図６は、ＰＷＭ閾値出力部１００の構成の他の例を示す。本実施例の比較部１２０は、複数のオペアンプ１２８、１３０、及び複数の抵抗を備える。比較部１２０は、減算回路１１０から半導体発光素子３２の順方向電圧を示す電圧を受け取り、その電圧と、複数の抵抗で分圧された電圧とを比較する。減算回路１１０から受け取る電圧が、Ａ点の電圧よりも高い場合、オペアンプ１２８はＬの電圧を、低い場合Ｈの電圧を、ラッチ部１４０へ出力する。減算回路１１０から受け取る電圧がＢ点の基準電圧よりも高い場合、オペアンプ１３０はＬの電圧を、低い場合Ｈの電圧を、ラッチ部１４０へ出力する。
【００５１】
ラッチ部１４０は、複数のトランスペアレントラッチ１４４及び１４６を備える。トランスペアレントラッチ１４４及び１４６は、基準信号発生部６００から受け取る基準周期信号に応じて、オペアンプ１２８及びオペアンプ１３０からそれぞれ受け取った電圧を、それぞれのＱ端子から電圧変換部１５０へ出力する。
【００５２】
電圧変換部１５０は、複数のＮＰＮトランジスタ１６０、１６２、及び複数の抵抗を備える。電圧変換部１５０は、トランスペアレントラッチ１４４及び１４６から入力された電圧を、抵抗を介してＮＰＮトランジスタ１６０及び１６２のベース端子にそれぞれ受け取る。そして、電圧変換部１５０は、抵抗１６４と１１６６との間のノードの電位を、ＰＷＭ閾値として出力する。ＮＰＮトランジスタ１６０がトランスペアレントラッチ１４６からＨの電圧を受け取った場合、ＮＰＮトランジスタ１６０はオンし、抵抗１６４及び抵抗１６６に流れる電流を接地電位にシンクする。これにより、電圧変換部１５０が出力するＰＷＭ閾値は、電源電圧から抵抗１６４及び１６６で分圧された電圧となる。
【００５３】
また、ＮＰＮトランジスタ１６０がトランスペアレントラッチ１４６からＬの電圧を受け取り、ＮＰＮトランジスタ１６２がトランスペアレントラッチ１４４からＨの電圧を受け取った場合、ＮＰＮトランジスタ１６０はオフし、ＮＰＮトランジスタ１６２はオンする。これにより、ＮＰＮトランジスタ１６２は、抵抗１６４、抵抗１６６、及び抵抗１６８に流れる電流を接地電位にシンクする。従って、電圧変換部１５０が出力するＰＷＭ閾値は、電源電圧から抵抗１６４と、抵抗１６６及び１６８とで分圧された電圧となる。
【００５４】
また、ＮＰＮトランジスタ１６０及びＮＰＮトランジスタ１６２がトランスペアレントラッチ１４６の及びトランスペアレントラッチ１４４からＬの電圧をそれぞれ受け取った場合、ＮＰＮトランジスタ１６０及びＮＰＮトランジスタ１６２はともにオフし、電圧変換部１５０が出力するＰＷＭ閾値は、電源電圧から抵抗１６４と、抵抗１６６、１６８、及び１７０とで分圧された電圧となる。
【００５５】
このように、本実施例のＰＷＭ閾値出力部１００は、半導体発光素子３２の順方向電圧、すなわち半導体発光素子３２の温度に応じて、ＰＷＭ変換部２００へ出力するＰＷＭ閾値を３段階に切替える。また、順方向電圧に応じてＰＷＭ閾値を切替える段数を増やすことにより、半導体発光素子３２の温度に応じて、よりきめ細く半導体発光素子３２の供給電流を制御してもよい。
【００５６】
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、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又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。
【００５７】
上記説明から明らかなように、本発明のによれば、車両用灯具１０は、半導体発光素子３２の温度変化に応じて、適切な電流を半導体発光素子３２に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る車両用灯具１０の構成の一例である。
【図２】 本発明の一実施形態に係る車両用灯具１０の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】 電流設定部１６及びスイッチ制御部５００の詳細な構成の一例を示す図である。
【図４】 図３を用いて説明したＰＷＭ閾値出力部１００の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】 図３を用いて説明したＰＷＭ閾値出力部１００の動作の他の例を示すタイミングチャートである。
【図６】 ＰＷＭ閾値出力部１００の構成の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０・・・車両用灯具、１２・・・電源部、１４・・・電流出力部、１６・・・電流設定部、１００・・・ＰＷＭ閾値出力部、１１０・・・減算回路、１１２・・・オペアンプ、１２０・・・比較部、１２２、１２４・・・抵抗、１２６、１２８、１３０・・・オペアンプ、１４０・・・ラッチ部、１４２、１４４、１４６・・・トランスペアレントラッチ、１５０・・・電圧変換部、２００・・・ＰＷＭ変換部、３００・・・光源列、３２・・・半導体発光素子、４１０・・・検知電流供給部、４１２・・・ＮＰＮトランジスタ、４１４・・・抵抗、４２０・・・点灯電流供給部、４２２・・・ＮＰＮトランジスタ、４２４・・・抵抗、５００・・・スイッチ制御部、５０２・・・ＮＰＮトランジスタ、５０４・・・抵抗、６００・・・基準信号発生部
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用灯具に関する。特に本発明は、車両に用いられる車両用灯具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体発光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）。半導体発光素子の車両用灯具への適用例としては、後続車の追突事故防止対策として設けられるハイマウントストップランプ、テールランプ、ストップランプ等がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２３１０１４号公報（第３−６頁、第１−１３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
車両用灯具は、直射日光の当たる屋外等の、温度条件が厳しい場所で用いられる場合がある。そのため、車両用灯具の温度上昇に応じて、灯具内の半導体発光素子に与える電流を、適切に制御する必要がある。
【０００５】
そこで本発明は、上記の課題を解決することの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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態は、車両に用いられる車両用灯具であって、半導体発光素子と、車両用灯具に用いる光を半導体発光素子に発生させる供給電流よりも小さな検知用電流を、半導体発光素子に与える電流出力部と、検知用電流を流した場合に半導体発光素子に生じる順方向電圧に基づき、供給電流の大きさを設定し、設定した大きさの供給電流を、電流出力部に、半導体発光素子へ供給させる電流設定部とを備える。
【０００７】
上記した車両用灯具の電流出力部は、車両用灯具が点灯する場合、間欠的に、供給電流の出力を停止して、検知用電流を出力し、電流出力部が検知用電流を半導体発光素子に与える毎に、上記した車両用灯具の電流設定部は、供給電流の大きさを再度設定し、設定した大きさの供給電流の出力を開始する。
【０００８】
上記した車両用灯具の電流設定部は、順方向電圧の減少に応じて、供給電流を減少させる。
【０００９】
上記した車両用灯具の電流設定部は、順方向電圧の減少に応じて、供給電流を増大させる。
【００１０】
上記した車両用灯具は、車両用灯具が点灯する場合にそれぞれ光を発生する複数の半導体発光素子を備え、車両用灯具が点灯する場合に最も温度が上昇する半導体発光素子に生じる順方向電圧に基づき、電流設定部は、供給電流の大きさを設定する。
【００１１】
上記した車両用灯具は、直列に接続された複数の半導体発光素子を備え、上記した車両用灯具の電流設定部は、複数の半導体発光素子のそれぞれに生じる順方向電圧の和に基づき、供給電流の大きさを設定する。
【００１２】
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又発明となりうる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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、又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。
【００１４】
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、電源部１２とともに示す。車両用灯具１０は、例えば、自動車等の車両に用いられ、複数の光源列３００ａ〜ｃ、電流出力部１４、及び電流設定部１６を備える。本実施形態の車両用灯具１０は、光源列３００が有する光源の温度変化に応じて、適切な電流を光源に供給することにより、光源の過熱を防止する。電源部１２は、バッテリに基づく直流電力を車両用灯具１０へ供給する。
【００１５】
光源列３００ａ〜ｃのそれぞれは、車両用灯具１０が点灯する場合に光を発光する複数の半導体発光素子３２を有する。ここで、本実施例において、半導体発光素子３２は、発光ダイオードである。複数の半導体発光素子３２は、直列に順方向接続される。電流方向における光源列３００の上流端は、電源部１２の正電圧側と接続され、下流端は電流出力部１４と接続される。なお、他の例において、光源列３００は、一の半導体発光素子３２を備えてもよい。
【００１６】
電流出力部１４は、スイッチ制御部５００、検知電流供給部４１０、及び複数の光源列３００ａ〜ｃに対応した複数の点灯電流供給部４２０ａ〜ｃを備える。スイッチ制御部５００は、一定周期の基準周期信号、及び基準周期信号に同期し、デューティー比が基準周期信号と異なる点灯比制御信号を、電流設定部１６から受け取る。そして、スイッチ制御部５００は、基準周期信号に同期して、点灯比制御信号のデューティー比に応じたデューティー比を有する供給電流制御信号を、それぞれの点灯電流供給部４２０へ出力する。本実施例において、基準周期信号のデューティー比は、例えば９９％である。
【００１７】
それぞれの点灯電流供給部４２０は、ＮＰＮトランジスタ４２２及び抵抗４２４をそれぞれ有する。それぞれのＮＰＮトランジスタ４２２のコレクタ端子は、対応する光源列３００の電流方向における下流端に接続され、エミッタ端子は、抵抗４２４を介してそれぞれ接地される。ＮＰＮトランジスタ４２２は、スイッチ制御部５００からベース端子に供給電流制御信号を受け取ることにより、オン又はオフする。ＮＰＮトランジスタ４２２は、オンとなった場合、抵抗４２４で制限された電流を対応する光源列３００に流す。これにより、ＮＰＮトランジスタ４２２は、光源列３００に、車両用灯具１０に用いる光を発生させる。また、ＮＰＮトランジスタ４２２は、供給電流制御信号のデューティー比に応じて、オン又はオフすることにより、それぞれの光源列３００に流れる供給電流を制御する。そのため、ＮＰＮトランジスタ４２２は、例えば、供給電流制御信号のデューティー比の増加に応じて、それぞれの光源列３００に流れる供給電流を増大させる。
【００１８】
検知電流供給部４１０は、ＮＰＮトランジスタ４１２及び抵抗４１４を有する。ＮＰＮトランジスタ４１２のコレクタ端子は、電流方向における光源列３００ａの下流端に接続され、エミッタ端子は抵抗４１４を介して接地される。また、ＮＰＮトランジスタ４１２は、電流設定部１６からベース端子に受け取る点灯比制御信号に応じて、オン又はオフする。ＮＰＮトランジスタ４１２は、オンとなった場合、光源列３００ａに抵抗４１４により制限された電流である検知用電流を流す。
【００１９】
電流設定部１６は、基準信号発生部６００、ＰＷＭ閾値出力部１００、及びＰＷＭ変換部２００を備える。基準信号発生部６００は、立上り期間と立下り期間との長さが異なる一定周期の鋸波、及び鋸波の立上り期間にＬの電圧、立下り期間にＨの電圧となる基準周期信号を生成する。基準信号発生部６００は、鋸波をＰＷＭ変換部２００へ、基準周期信号をＰＷＭ閾値出力部１００及びスイッチ制御部５００へ供給する。
【００２０】
ＰＷＭ閾値出力部１００は、基準周期信号に同期して、一の半導体発光素子３２の順方向電圧を測定し、それに応じた電圧を、ＰＷＭ閾値としてＰＷＭ変換部２００へ出力する。ＰＷＭ閾値出力部１００は、光源列３００ａが有する複数の半導体発光素子３２の中の、一の半導体発光素子３２の順方向電圧を測定する。
【００２１】
本実施例において、測定した順方向電圧に対して正の相関で、ＰＷＭ閾値出力部１００は、ＰＷＭ閾値を変化させる。例えば、ＰＷＭ閾値出力部１００は、測定した順方向電圧が降下した場合、ＰＷＭ閾値を降下させる。ここで、発光ダイオードは、温度が上昇すると、発生する順方向電圧を降下させる。そのため、ＰＷＭ閾値出力部１００は、測定する半導体発光素子３２の温度上昇に伴って、ＰＷＭ閾値を降下させる。
【００２２】
ＰＷＭ変換部２００は、ＰＷＭ閾値出力部１００から受け取ったＰＷＭ閾値の電圧と、基準信号発生部６００から受け取った鋸波の電圧とを比較し、点灯比制御信号を生成し、検知電流供給部４１０及びスイッチ制御部５００へ与える。ＰＷＭ閾値出力部１００がＰＷＭ閾値を変化させた場合、ＰＷＭ変換部２００は、ＰＷＭ閾値の変化に応じて、出力する点灯比制御信号のデューティー比を変化させる。本実施例において、ＰＷＭ閾値出力部１００がＰＷＭ閾値を上昇させた場合、ＰＷＭ変換部２００は、出力する点灯比制御信号のデューティー比を増加させる。それにより、スイッチ制御部５００は、点灯比制御信号のデューティー比の増加に伴い、供給電流制御信号のデューティー比を増加させる。従って、供給電流制御信号のデューティー比の増加に伴って、ＮＰＮトランジスタ４２２は、対応する光源列３００に流す供給電流を増大させる。
【００２３】
なお、ＮＰＮトランジスタ４１２がベース端子に受け取る点灯比制御信号によって、オンしている期間、スイッチ制御部５００は、それぞれのＮＰＮトランジスタ４２２ａ〜ｃをオフさせることにより、それぞれの光源列３００ａ〜ｃを消灯させ、光源列３００ａに検知用電流を流す。
【００２４】
また、抵抗４１４は、それぞれの抵抗４２４ａ〜ｃのよりも大きな電気抵抗を有する。この場合、ＮＰＮトランジスタ４１２は、オンすることにより、光源列３００ａを点灯させる供給電流よりも小さい検知用電流を流す。抵抗４１４の電気抵抗が、それぞれの抵抗４２４ａ〜ｃの電気抵抗に対して、例えば、１００倍程度とされることにより、ＮＰＮトランジスタ４１２は、ＮＰＮトランジスタ４２２ａが光源列３００ａに流す電流の１００分の１程度の電流を流す。
【００２５】
また、ＮＰＮトランジスタ４１２がオンであり、かつそれぞれのＮＰＮトランジスタ４２２ａ〜ｃがオフの場合に、ＰＷＭ閾値出力部１００は、半導体発光素子３２の順方向電圧を測定する。発光ダイオードは、一定の電流で発光する場合、発光ダイオードの温度が上昇すると、発生する順方向電圧を降下させる。この特性は、個々の発光ダイオードによってばらつきがある。しかし、発光ダイオードに流れる電流を減少させると、個々の発光ダイオードの温度に対する順方向電圧のバラツキが小さくなる。そのため、ＰＷＭ閾値出力部１００が一の半導体発光素子３２の順方向電圧を測定する場合、電流出力部１４は、供給電流よりも小さい検知用電流を光源列３００ａに流すことにより、測定した順方向電圧から、半導体発光素子３２の温度を精度よく測定することができる。
【００２６】
なお、本実施例において、ＰＷＭ閾値出力部１００は、一の半導体発光素子３２の順方向電圧を測定したが、例えば、図１に点線で示したように、直列に接続された複数の半導体発光素子３２のそれぞれに生じる順方向電圧の和に基づき、温度を測定してもよい。これにより、ＰＷＭ閾値出力部１００は、それぞれの半導体発光素子３２の温度に対する順方向電圧の特性を平均化することができ、より精度よく順方向電圧から温度を測定することができる。
【００２７】
なお、それぞれのトランジスタ４２２ａ〜ｃが、オン及びオフする１周期におけるオンする割合である、デューティー比が変化すると、対応する光源列３００ａ〜ｃに流れる平均電流である供給電流が変化する。そのため、スイッチ制御部５００から入力される供給電流制御信号のデューティー比に応じて、それぞれの光源列３００ａ〜ｃに流れる供給電流が変化する。それぞれのトランジスタ４２２ａ〜ｃは、デューティー比が増加する供給電流制御信号を受け取ることにより、対応する光源列３００ａ〜ｃに流れる供給電流を増大させる。
【００２８】
また、ＰＷＭ閾値出力部１００は、車両用灯具１０が点灯する場合に最も温度が上昇する半導体発光素子３２に生じる順方向電圧に基づき、ＰＷＭ閾値を出力するが好ましい。ここで、車両用灯具１０において、点灯時に最も温度が高くなる位置は、放熱板の形状及び位置、半導体発光素子３２の配列等の車両用灯具１０の内部構造によって決まる。そのため、例えば、同じ形状の試作機を作成し、その試作機が点灯している場合に、それぞれの半導体発光素子３２の温度を測定する。そして、その測定結果から、測定対象の半導体発光素子３２の位置が決められる。
【００２９】
図２は、車両用灯具１０の動作の一例を示すフローチャートである。車両用灯具１０は、電源部１２から電力を受け取ることによって、本フローチャートに示す動作を開始する。まず、点灯電流供給部４２０は、例えば、基準周期信号及び点灯比制御信号に応じて、供給電流制御信号を変化させることにより、対応する光源列３００に流れる電流を停止する（Ｓ１００）。スイッチ制御部５００は、点灯比制御信号を立ち下げることにより、ＮＰＮトランジスタ４２２をオフさせる。しかしこの場合、ＮＰＮトランジスタ４１２はオンしており、検知電流供給部４１０は、光源列３００ａに検知用電流を流す。
【００３０】
次に、ＰＷＭ閾値出力部１００は、検知用電流を流している一の半導体発光素子３２の順方向電圧を測定し、測定された順方向電圧に基づくＰＷＭ閾値を、ＰＷＭ変換部２００へ出力する（Ｓ１０２）。そして、ＰＷＭ変換部２００は、ＰＷＭ閾値出力部１００から受け取ったＰＷＭ閾値と、基準信号発生部６００から受け取った鋸波の電圧とを比較することにより、生成した点灯比制御信号を、スイッチ制御部５００へ出力する（Ｓ１０４）。ステップ１０４において、ＰＷＭ変換部２００は、ＰＷＭ閾値出力部１００が出力したＰＷＭ閾値によって、出力する点灯比制御信号のデューティー比を変化させる。これにより、次に点灯電流供給部４２０がオンになる場合のデューティー比が、再設定される。
【００３１】
そして、点灯電流供給部４２０は、例えば、基準周期信号及び点灯比制御信号に応じて、供給電流制御信号を変化させることにより、対応する光源列３００の電流を再び流す（Ｓ１０６）。そして、点灯電流供給部４２０は、例えば、基準周期信号及び点灯比制御信号に応じて、供給電流制御信号を変化させることにより、対応する光源列３００に流れる電流を停止する（Ｓ１００）。電源部１２が、車両用灯具１０への電力供給を停止することにより、車両用灯具１０は、本フローチャートに示す動作を終了する。このように、車両用灯具１０は、電流出力部１４が検知用電流を半導体発光素子３２に与える毎に、供給電流の大きさを再度設定し、設定した大きさの供給電流の出力を開始する。そのため、半導体発光素子３２の温度変化に応じて、継続的に半導体発光素子３２に流れる供給電流を制御することができる。
【００３２】
本実施例において、半導体発光素子３２の温度が上昇すると、ＰＷＭ閾値出力部１００は、降下する半導体発光素子３２の順方向電圧を受け取り、出力するＰＷＭ閾値を降下させる。ＰＷＭ変換部２００は、降下するＰＷＭ閾値を受け取ることにより、スイッチ制御部５００へ出力する点灯比制御信号のデューティー比を減少させる。スイッチ制御部５００は、減少する点灯比制御信号のデューティー比に基づいて、それぞれの光源列３００ａ〜ｃに流れる平均電流を降下させる。これにより、車両用灯具１０は、半導体発光素子３２の温度上昇に伴って、半導体発光素子３２に流す供給電流を減少させる。従って、車両用灯具１０は、継続して点灯した場合に、半導体発光素子３２が発熱することによる車両用灯具１０の加熱を防止することができる。更に、走行中の冷風効果と組み合わせることにより、より冷却効果を上げることができる。
【００３３】
ここで、温度が上昇すると、半導体発光素子３２の発光量が低下する。そのため、他の例において、ＰＷＭ閾値出力部１００は、半導体発光素子３２の順方向電圧が降下した場合、ＰＷＭ閾値を上昇させてもよい。これにより、半導体発光素子３２の温度上昇に伴って、電流出力部１４は、半導体発光素子３２に流れる平均電流を増大させる。従って、車両用灯具１０は、温度上昇に伴う半導体発光素子３２の光量の減少を抑えることができる。
【００３４】
図３は、電流設定部１６及びスイッチ制御部５００の詳細な構成の一例を示す。ＰＷＭ閾値出力部１００は、減算回路１１０、比較部１２０、ラッチ部１４０、及び電圧変換部１５０を備える。減算回路１１０は、オペアンプ１１２及び複数の抵抗を有する。オペアンプ１１２は、抵抗を介して負帰還されており、正入力端子は抵抗を介して接地されている。そのため、オペアンプ１１２は、正入力端子及び負入力端子のそれぞれに抵抗を介して受け取る電圧の差分を出力する。本例において、オペアンプ１１２の正入力端子及び負入力端子は、光源列３００ａ（図１参照）における一の半導体発光素子３２（図１参照）のアノード及びカソードに接続されている。そのため、オペアンプ１１２は、当該アノード及びカソードの電位差である順方向電圧と等しい電圧を出力する。これにより、減算回路１１０は、半導体発光素子３２の順方向電圧に等しい電圧を、比較部１２０に与える。
【００３５】
比較部１２０は、抵抗１２２、１２４、及びオペアンプ１２６を備える。オペアンプ１２６は、減算回路１１０の出力電圧を、負入力端子に受け取り、電源電圧から抵抗１２２及び抵抗１２４で分圧された基準電圧を、正入力端子に受け取る。これにより、比較部１２０は、半導体発光素子３２の順方向電圧が、基準電圧よりも高い場合にＬの電圧を、低い場合にＨの電圧を、ラッチ部１４０へ出力する。
【００３６】
ラッチ部１４０は、トランスペアレントラッチ１４２を備える。トランスペアレントラッチ１４２は、Ｇ端子に基準信号発生部６００から基準周期信号を受け取り、Ｄ端子に比較部１２０の出力電圧を受け取る。トランスペアレントラッチ１４２は、Ｇ端子にＨの電圧を受け取る期間に、Ｄ入力端子に入力された信号電圧を、Ｑ端子から電圧変換部１５０へ出力する。Ｇ端子に受け取る基準周期信号の立下りエッジに応じて、トランスペアレントラッチ１４２は、直前にＤ入力端子に入力された信号電圧を保持し、Ｇ端子に基準周期信号のＬの電圧を受け取る期間に、保持した信号電圧を、Ｑ端子から電圧変換部１５０へ出力する。
【００３７】
電圧変換部１５０は、ＮＰＮトランジスタ１５８及び複数の抵抗を備える。電圧変換部１５０は、ラッチ部１４０から入力された電圧を、抵抗を介してＮＰＮトランジスタ１５８のベース端子に受け取り、抵抗１５２と１５４との間のノードに発生する電圧を、ＰＷＭ閾値として出力する。ラッチ部１４０からＨの電圧を受け取った場合、ＮＰＮトランジスタ１５８はオンし、電圧変換部１５０が出力するＰＷＭ閾値は、電源電圧から抵抗１５２と抵抗１５４とで分圧された電圧となる。また、ラッチ部１４０からＬの電圧を受け取った場合、ＮＰＮトランジスタ１５８はオフし、電圧変換部１５０が出力するＰＷＭ閾値は、電源電圧から抵抗１５２と、抵抗１５４及び抵抗１５６とで分圧された電圧となる。従って、電圧変換部１５０は、入力された電圧に応じて、出力するＰＷＭ閾値を切替え、ＰＷＭ変換部２００へ出力する。
【００３８】
このように、ＰＷＭ閾値出力部１００は、基準信号発生部６００が生成する基準周期信号に同期して、測定されるべき半導体発光素子３２の順方向電圧に応じてＰＷＭ閾値を切替える。また、本実施例において、ＰＷＭ閾値出力部１００は、オペアンプ１２６が受け取る基準電圧を閾値として、ＰＷＭ閾値を切替えている。半導体発光素子３２の順方向電圧が上昇した場合、ＰＷＭ閾値出力部１００は、ＰＷＭ閾値を上昇させる。
【００３９】
基準信号発生部６００は、鋸波発生回路６３０、基準信号出力回路６２０、及びカレントミラー回路６１０を備える。鋸波発生回路６３０は、オペアンプ６３４、コンデンサ６３２、ＰＮＰトランジスタ６３６、及び複数の抵抗を有する。オペアンプ６３４の正入力端子は、電源電圧を２つの抵抗で分圧した電圧を受け取る。また、オペアンプ６３４の正入力端子は、抵抗を介して出力が正帰還される。コンデンサ６３２の一端は接地され、他端は抵抗を介して電源に接続される。また、他端は、オペアンプ６３４の負入力端子に接続される。コンデンサ６３２が抵抗を介して充電され、オペアンプ６３４の正入力端子に入力された電圧よりも充電された電圧が大きくなると、オペアンプ６３４がＬの電圧を出力し、ＰＮＰトランジスタ６３６をオンする。この場合、ＰＮＰトランジスタ６３６は、コンデンサ６３２に充電された電圧を、抵抗を介して接地電位にシンクする。コンデンサ６３２に充電された電圧が降下し、オペアンプ６３４の正入力端子に入力された電圧よりも充電された電圧が小さくなると、オペアンプ６３４がＨの電圧を出力し、ＰＮＰトランジスタ６３６がオフする。このように、コンデンサ６３２が充放電することにより、コンデンサ６３２の両端に鋸波を発生させる。
【００４０】
基準信号出力回路６２０は、ＰＮＰトランジスタ６２２、コンデンサ、及び複数の抵抗を備える。ＰＮＰトランジスタ６２２のエミッタ端子は電源に接続され、コレクタ端子は、複数の抵抗を介して接地される。ＰＮＰトランジスタ６２２のベース端子は、並列に接続された抵抗及びコンデンサを介して、オペアンプ６３４の出力電圧を受け取る。抵抗６２４の一端はＰＮＰトランジスタ６２２のコレクタ端子に接続され、他端は、抵抗６２６を介して接地される。
【００４１】
ＰＮＰトランジスタ６２２は、オペアンプ６３４からＬの電圧を受け取った場合、エミッタ・コレクタ間に電流を流し、コレクタ端子の電圧を上昇させる。ＰＮＰトランジスタ６２２は、オペアンプ６３４からＨの電圧を受け取った場合、流した電流を遮断する。これにより、基準信号出力回路６２０は、鋸波発生回路６３０が生成した鋸波に同期して、鋸波の立上りの期間にＬの電圧、立下りの期間にＨの電圧となる、基準周期信号を発生する。
【００４２】
なお、基準信号出力回路６２０は、抵抗６２４の下流端の電位をスイッチ制御部５００へ出力し、抵抗６２４の上流端の電位をラッチ部１４０へ出力する。カレントミラー回路６１０は、所定の電流をオペアンプ６３４の出力に与え、オペアンプ６３４の出力が変化した場合に、速やかにＰＮＰトランジスタ６２２のベース電圧を変化させる。
【００４３】
ＰＷＭ変換部２００は、オペアンプ２０２、オペアンプ２０４、及び抵抗を備える。オペアンプ２０４は、出力が負帰還されたボルテージフォロアである。オペアンプ２０２は、ＰＷＭ閾値出力部１００が出力したＰＷＭ閾値を正入力端子に受け取り、基準信号発生部６００が出力した鋸波を負入力端子に受け取る。そして、ＰＷＭ閾値の電圧よりも高い鋸波の電圧を受け取った場合、オペアンプ２０２は、オペアンプ２０４を介して、検知電流供給部４１０及びスイッチ制御部５００へＨの電圧を出力する。また、ＰＷＭ閾値の電圧よりも低い鋸波の電圧を受け取った場合、オペアンプ２０２は、オペアンプ２０４を介して、検知電流供給部４１０及びスイッチ制御部５００へＬの電圧を出力する。これにより、ＰＷＭ変換部２００は、受け取ったＰＷＭ閾値に応じて、出力する点灯比制御信号のデューティー比を変化させる。
【００４４】
スイッチ制御部５００は、ＮＰＮトランジスタ５０２及び抵抗５０４を有する。ＮＰＮトランジスタ５０２は、抵抗５０４を介して、コレクタ端子に点灯比制御信号のＨの電圧を受け取った場合、基準周期信号に応じて、オン又はオフし、基準周期信号を反転させた信号を、供給電流制御信号として、点灯電流供給部４２０へ出力する。また、抵抗５０４は、抵抗５０４を介して、コレクタ端子に点灯比制御信号のＬの電圧を受け取った場合、Ｌの電圧を、供給電流制御信号として、点灯電流供給部４２０へ出力する。
【００４５】
図４は、図３を用いて説明したＰＷＭ閾値出力部１００の動作の一例を示すタイミングチャートである。図４が示す場合において、ＰＷＭ閾値出力部１００は、鋸波の最大電圧よりも電圧が高いＰＷＭ閾値を出力する。鋸波の最大電圧よりも電圧が高いＰＷＭ閾値を受け取った場合、ＰＷＭ変換部２００は、デューティー比が１００％の点灯比制御信号を出力する。本実施例において、スイッチ制御部５００は、デューティー比が１００％の点灯比制御信号を受け取るので、基準周期信号を反転させた信号を、供給電流制御信号として、点灯電流供給部４２０へ出力する。
【００４６】
なお、基準信号発生部６００が生成する鋸波の立上り期間と立下り期間との比は、例えば、立上り期間が１００に対して、立下り期間が１となるように設定される。また、基準信号発生部６００が生成する鋸波の発振周波数は、１００Ｈｚ程度に設定される。これにより、半導体発光素子３２の順方向電圧を測定する場合に人間の目にちらつきを感じさせることなく、光源列３００に流す電流の停止と再開を繰り返すことができる。
【００４７】
また、本実施例において、スイッチ制御部５００は、基準周期信号に応じて、それぞれのＮＰＮトランジスタ４２２をオフさせ、それぞれの光源列３００を消灯させて、光源列３００ａに検知用電流を流している。他の例において、車両用灯具１０は、順方向電圧が測定される一の半導体発光素子３２を有する光源列３００ａのみ、基準信号に応じて、供給電流と検知用電流を交互に流し、その他の光源列３００は点灯させたままとしてもよい。この場合も、供給電流よりも小さな検知用電流を流して、半導体発光素子３２の順方向電圧を測定するので、車両用灯具１０は、半導体発光素子３２の順方向電圧から精度よく温度を測定することができる。
【００４８】
図５は、図３を用いて説明したＰＷＭ閾値出力部１００の動作の他の例を示すタイミングチャートである。図５が示す場合において、ＰＷＭ閾値出力部１００は、ＰＷＭ閾値として、基準信号発生部６００が出力する鋸波の電圧振幅に対して、５０％の電圧を出力する。ＰＷＭ変換部２００は、ＰＷＭ閾値の電圧よりも高い鋸波の電圧を受け取る期間に、Ｌの電圧を出力し、ＰＷＭ閾値の電圧よりも低い鋸波の電圧を受け取る期間に、Ｈの電圧を出力する。これにより、ＰＷＭ変換部２００は、５０％のデューティー比の点灯比制御信号を出力する。
【００４９】
スイッチ制御部５００は、点灯比制御信号の立下りエッジを受け取る場合に、供給電流制御信号を立ち下げる。また、基準周期信号の立下りエッジを受け取る場合、スイッチ制御部５００は、供給電流制御信号を立ち上げる。
【００５０】
図６は、ＰＷＭ閾値出力部１００の構成の他の例を示す。本実施例の比較部１２０は、複数のオペアンプ１２８、１３０、及び複数の抵抗を備える。比較部１２０は、減算回路１１０から半導体発光素子３２の順方向電圧を示す電圧を受け取り、その電圧と、複数の抵抗で分圧された電圧とを比較する。減算回路１１０から受け取る電圧が、Ａ点の電圧よりも高い場合、オペアンプ１２８はＬの電圧を、低い場合Ｈの電圧を、ラッチ部１４０へ出力する。減算回路１１０から受け取る電圧がＢ点の基準電圧よりも高い場合、オペアンプ１３０はＬの電圧を、低い場合Ｈの電圧を、ラッチ部１４０へ出力する。
【００５１】
ラッチ部１４０は、複数のトランスペアレントラッチ１４４及び１４６を備える。トランスペアレントラッチ１４４及び１４６は、基準信号発生部６００から受け取る基準周期信号に応じて、オペアンプ１２８及びオペアンプ１３０からそれぞれ受け取った電圧を、それぞれのＱ端子から電圧変換部１５０へ出力する。
【００５２】
電圧変換部１５０は、複数のＮＰＮトランジスタ１６０、１６２、及び複数の抵抗を備える。電圧変換部１５０は、トランスペアレントラッチ１４４及び１４６から入力された電圧を、抵抗を介してＮＰＮトランジスタ１６０及び１６２のベース端子にそれぞれ受け取る。そして、電圧変換部１５０は、抵抗１６４と１１６６との間のノードの電位を、ＰＷＭ閾値として出力する。ＮＰＮトランジスタ１６０がトランスペアレントラッチ１４６からＨの電圧を受け取った場合、ＮＰＮトランジスタ１６０はオンし、抵抗１６４及び抵抗１６６に流れる電流を接地電位にシンクする。これにより、電圧変換部１５０が出力するＰＷＭ閾値は、電源電圧から抵抗１６４及び１６６で分圧された電圧となる。
【００５３】
また、ＮＰＮトランジスタ１６０がトランスペアレントラッチ１４６からＬの電圧を受け取り、ＮＰＮトランジスタ１６２がトランスペアレントラッチ１４４からＨの電圧を受け取った場合、ＮＰＮトランジスタ１６０はオフし、ＮＰＮトランジスタ１６２はオンする。これにより、ＮＰＮトランジスタ１６２は、抵抗１６４、抵抗１６６、及び抵抗１６８に流れる電流を接地電位にシンクする。従って、電圧変換部１５０が出力するＰＷＭ閾値は、電源電圧から抵抗１６４と、抵抗１６６及び１６８とで分圧された電圧となる。
【００５４】
また、ＮＰＮトランジスタ１６０及びＮＰＮトランジスタ１６２がトランスペアレントラッチ１４６の及びトランスペアレントラッチ１４４からＬの電圧をそれぞれ受け取った場合、ＮＰＮトランジスタ１６０及びＮＰＮトランジスタ１６２はともにオフし、電圧変換部１５０が出力するＰＷＭ閾値は、電源電圧から抵抗１６４と、抵抗１６６、１６８、及び１７０とで分圧された電圧となる。
【００５５】
このように、本実施例のＰＷＭ閾値出力部１００は、半導体発光素子３２の順方向電圧、すなわち半導体発光素子３２の温度に応じて、ＰＷＭ変換部２００へ出力するＰＷＭ閾値を３段階に切替える。また、順方向電圧に応じてＰＷＭ閾値を切替える段数を増やすことにより、半導体発光素子３２の温度に応じて、よりきめ細く半導体発光素子３２の供給電流を制御してもよい。
【００５６】
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、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又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。
【００５７】
上記説明から明らかなように、本発明のによれば、車両用灯具１０は、半導体発光素子３２の温度変化に応じて、適切な電流を半導体発光素子３２に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る車両用灯具１０の構成の一例である。
【図２】 本発明の一実施形態に係る車両用灯具１０の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】 電流設定部１６及びスイッチ制御部５００の詳細な構成の一例を示す図である。
【図４】 図３を用いて説明したＰＷＭ閾値出力部１００の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】 図３を用いて説明したＰＷＭ閾値出力部１００の動作の他の例を示すタイミングチャートである。
【図６】 ＰＷＭ閾値出力部１００の構成の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０・・・車両用灯具、１２・・・電源部、１４・・・電流出力部、１６・・・電流設定部、１００・・・ＰＷＭ閾値出力部、１１０・・・減算回路、１１２・・・オペアンプ、１２０・・・比較部、１２２、１２４・・・抵抗、１２６、１２８、１３０・・・オペアンプ、１４０・・・ラッチ部、１４２、１４４、１４６・・・トランスペアレントラッチ、１５０・・・電圧変換部、２００・・・ＰＷＭ変換部、３００・・・光源列、３２・・・半導体発光素子、４１０・・・検知電流供給部、４１２・・・ＮＰＮトランジスタ、４１４・・・抵抗、４２０・・・点灯電流供給部、４２２・・・ＮＰＮトランジスタ、４２４・・・抵抗、５００・・・スイッチ制御部、５０２・・・ＮＰＮトランジスタ、５０４・・・抵抗、６００・・・基準信号発生部
Claims (5)
- 車両に用いられる車両用灯具であって、
半導体発光素子と、
前記車両用灯具に用いる光を前記半導体発光素子に発生させる供給電流よりも小さな検知用電流を、前記半導体発光素子に与える電流出力部と、
前記検知用電流を流した場合に前記半導体発光素子に生じる順方向電圧に基づき、前記供給電流の大きさを設定し、設定した大きさの前記供給電流を、前記電流出力部に、前記半導体発光素子へ供給させる電流設定部と、
直列に接続された複数の前記半導体発光素子と
を備え、
前記電流設定部は、前記複数の半導体発光素子のそれぞれに生じる前記順方向電圧の和に基づき、前記供給電流の大きさを設定する車両用灯具。 - 前記車両用灯具が点灯する場合、前記電流出力部は、間欠的に、前記供給電流の出力を停止して、前記検知用電流を出力し、
前記電流出力部が前記検知用電流を前記半導体発光素子に与える毎に、前記電流設定部は、前記供給電流の大きさを再度設定し、設定した大きさの前記供給電流の出力を開始する請求項１に記載の車両用灯具。 - 前記順方向電圧の減少に応じて、前記電流設定部は、前記供給電流を減少させる請求項１に記載の車両用灯具。
- 前記順方向電圧の減少に応じて、前記電流設定部は、前記供給電流を増大させる請求項１に記載の車両用灯具。
- 前記車両用灯具が点灯する場合にそれぞれ光を発生する複数の前記半導体発光素子を備え、
前記車両用灯具が点灯する場合に最も温度が上昇する前記半導体発光素子に生じる前記順方向電圧に基づき、前記電流設定部は、前記供給電流の大きさを設定する請求項１に記載の車両用灯具。
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