JP4775912B2

JP4775912B2 - 車両用灯具の点灯制御装置

Info

Publication number: JP4775912B2
Application number: JP2007178314A
Authority: JP
Inventors: 昌康伊藤; 高範難波
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2027-07-06
Also published as: US7919925B2; DE102008031793A1; US20090009088A1; JP2009012669A; DE102008031793B4

Description

本発明は、車両用灯具の点灯制御装置に係り、特に、半導体発光素子で構成された半導体光源の点灯を制御するように構成された車両用灯具の点灯制御装置に関する。

従来、車両用灯具として、ＬＥＤ(ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ)などの半導体発光素子を光源に用いたものが知られており、この種の車両用灯具には、ＬＥＤの点灯を制御するための点灯制御装置が実装されている。

点灯制御装置として、ＬＥＤに直列に接続されて、ＬＥＤに規定の電流が流れるように制御するシリーズレギュレータと、シリーズレギュレータの制御状態に応じてＬＥＤに印加する出力電圧を最大電圧に制御するスイッチングレギュレータを備えたものが知られている。スイッチングレギュレータは、スイッチングレギュレータに対して複数個のＬＥＤが直列または並列に接続されても、各ＬＥＤに規定の電流が流れるように、出力電圧を制御することができる。

しかし、スイッチングレギュレータの出力がショートしたり、あるいは地絡したりすると、スイッチングレギュレータの負荷が重くなって、過度の電力負担に伴って故障することがある。またスイッチングレギュレータの出力が断線などによってオープンになると、例えば、フライバック方式のスイッチングレギュレータでは、出力電圧が過度に上昇することがある。

そこで、複数の半導体光源（ＬＥＤ）のうち２以上の半導体光源（ＬＥＤ）に異常（ＬＥＤのカソード側の地絡に伴う異常）が生じたときには、各シリーズレギュレータによっては各半導体光源（ＬＥＤ）の電流を制御できないとして、スイッチングレギュレータの動作を停止し、各半導体光源（ＬＥＤ）を保護するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。

また、複数の半導体光源（ＬＥＤ）のうちいずれかの半導体光源（ＬＥＤ）の電流低下に伴う異常（ＬＥＤのカソード側の地絡に伴う比較増幅器の出力電圧の異常）が生じたときには、スイッチングレギュレータの出力電圧が正常であることを条件に、スイッチングレギュレータの動作を停止し、各半導体光源（ＬＥＤ）を保護するようにしたものが提案されている（特許文献２参照）。

特開２００６−１０３４７７号広報（第６頁から第７頁、図２）特開２００７−２２１０４号公報（第７頁から第１１頁、図１）

上記従来技術においては、スイッチングレギュレータの出力側に、異常が生じたとき、例えば、ＬＥＤのカソード側が地絡したときには、その異常を検出してＬＥＤを保護するように構成されているが、各半導体光源（ＬＥＤ）を個別に点消灯することについては配慮されていない。
例えば、車両用灯具の光源として、ハイビーム、ターンシグナル、コーナーリング、ＤＲＬ（ＤａｙｔｉｍｅＲｕｎｎｉｎｇＬｉｇｈｔ）の４種類の光源を必要とする場合、点灯制御装置としては、スイッチングレギュレータと、４個のシリーズレギュレータの他に、外部からの通信情報（各半導体光源を点消灯させる情報）に従って各シリーズレギュレータを個別に制御するための制御回路（例えば、マイコン）が必要となる。

しかも、外部からの通信情報に従って各シリーズレギュレータを個別に制御するための制御回路を設けたとしても、各ＬＥＤを個別に点消灯する場合、全てのＬＥＤは、常時点灯対象にはならず、１個のＬＥＤのみが点灯対象となることがある。１個のＬＥＤ（半導体光源）のみが点灯対象となった場合、２個以上のＬＥＤ（半導体光源）の異常を検出したときに、スイッチングレギュレータの動作を停止する構成では、地絡発生時にＬＥＤを保護することはできない。

また、従来技術では、各ＬＥＤ（半導体光源）は常に点灯対象となっていることを前提に、各ＬＥＤ（半導体光源）に接続されたシリーズレギュレータの個々の異常を検出する構成を採用しているので、各ＬＥＤを個別に点消灯する場合、点灯対象となっていないＬＥＤのカソード側が地絡していても、このＬＥＤに接続されているシリーズレギュレータは動作状態にないので、地絡を検出することはできない。

さらに、Ｖｆ（順方向電圧）のばらつきを考慮すると、各ＬＥＤに接続されたシリーズレギュレータの個々の異常を検出する構成では、各ＬＥＤ（半導体光源）を個別に点消灯する場合、カソード側が地絡したＬＥＤよりもＶｆの小さいＬＥＤが点灯対象となって、このＬＥＤによって電圧がクランプされているときには、カソード側が地絡したＬＥＤには電流が流れないので、地絡を検出することはできない。

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数の半導体光源の点消灯を個別に制御するときに、半導体光源のカソード側の地絡を精度良く検出することにある。

前記課題を解決するために、請求項１に係る車両用灯具の点灯制御装置においては、並列に接続される複数の半導体光源へ電流を供給するスイッチングレギュレータと、前記半導体光源に直列に接続されるシリーズレギュレータと、前記スイッチングレギュレータの出力電圧を制御するスイッチングレギュレータ制御手段と、前記シリーズレギュレータに接続され、外部からの通信情報に基づき、前記半導体光源の点消灯を制御するとともに該点消灯に基づいて前記スイッチングレギュレータから出力される規定電流値を算出する点消灯制御手段と、前記スイッチングレギュレータの出力と、前記シリーズレギュレータまたは前記半導体光源の直列回路との間に設けられ、前記スイッチングレギュレータが出力する電流を検出する電流検出手段と、を備え、前記点消灯制御手段は、前記電流検出手段から検出される検出電流値と前記規定電流値とを比較し、前記検出電流値が前記規定電流値より大きい場合に前記スイッチングレギュレータの動作を停止させる構成とした。

（作用）外部からの通信情報に基づき、各半導体光源の点消灯を個別に制御するときに、各半導体光源の点消灯に基づいて、スイッチングレギュレータから出力される規定電流値（点灯対象の半導体光源に供給される電流の総和）を算出するとともに、スイッチングレギュレータが出力する電流を検出し、検出電流値と規定電流値とを比較し、検出電流値が規定電流値より大きい場合には、シリーズレギュレータを介さずに電流が流れ、地絡が生じていると判定する。このため、点灯対象または非点灯対象の半導体光源によらず、いずれかの半導体光源のカソード側が地絡したことを精度良く検出することができる。この地絡を検出したときに、スイッチングレギュレータの動作を停止させることで、地絡事故から半導体光源を保護することができる。

請求項２に係る車両用灯具の点灯制御装置においては、請求項１に記載の車両用灯具の点灯制御装置において、前記スイッチングレギュレータは、複数の２次巻線を有するトランスを備え、前記複数の２次巻線の比は、前記２次巻線に接続される半導体光源の電圧降下の比に対応づけて設定されるとともに、前記複数の各２次巻線に前記電流検出手段、前記半導体光源、前記シリーズレギュレータが設けられる構成とした。

（作用）スイッチングレギュレータは、複数の２次巻線を有するトランスを備え、複数の２次巻線の比は、各２次巻線に接続される半導体光源の電圧降下の比に対応づけて設定されるとともに、各２次巻線にそれぞれ電流検出手段と半導体光源およびシリーズレギュレータが設けられているので、各２次巻線にそれぞれ電圧降下（Ｖｆ）の異なる半導体光源、例えば、ヘッドランプ、クリアランスランプ等が接続されても、各２次巻線に接続される半導体光源のいずれかのカソード側が地絡したときには、この地絡を個別に検出することができる。

請求項３に係る車両用灯具の点灯制御装置においては、請求項１に記載の車両用灯具の点灯制御装置において、前記スイッチングレギュレータの起動直後に、前記シリーズレギュレータを停止させる停止期間を設け、前記点消灯制御手段は、前記停止期間中は、前記規定電流値をゼロとして、前記電流検出手段から検出される検出電流値と前記ゼロの規定電流値とを比較し、前記検出電流値が前記ゼロの規定電流値より大きい場合に前記スイッチングレギュレータの動作を停止させる構成とした。

（作用）スイッチングレギュレータの起動直後に、シリーズレギュレータを停止させる停止期間を設けるとともに、停止期間中の規定電流値をゼロとし、停止期間中に、検出される検出電流値とゼロの規定電流値とを比較し、検出電流値がゼロの規定電流値より大きい場合には、シリーズレギュレータが非動作状態にあって、全ての半導体光源が非点灯対象にあるにもかかわらず、スイッチングレギュレータからいずれかの半導体光源に電流が流れ、地絡していると判定する。このため、地絡に伴う電流が微小電流であっても、いずれかの半導体光源のカソード側が地絡したことを精度良く検出することができる。この地絡を検出したときに、スイッチングレギュレータの動作を停止させることで、半導体光源を点灯させる前に、地絡事故から半導体光源を保護することができる。

以上の説明から明らかなように、請求項１に係る車両用灯具の点灯制御装置によれば、半導体光源のカソード側が地絡したことを精度良く検出することができるとともに、地絡事故から半導体光源を保護することができる。

請求項２によれば、電圧降下の異なる半導体光源の点消灯を別々に制御する場合でも、いずれかの半導体光源のカソード側が地絡したときには、その地絡を個別に検出することができる。

請求項３によれば、地絡に伴う電流が微小電流であっても、いずれかの半導体光源のカソード側が地絡したことを精度良く検出することができるとともに、半導体光源を点灯させる前に、地絡事故から半導体光源を保護することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施例を示す車両用灯具の点灯制御装置のブロック構成図、図２は、本発明の第２実施例を示す車両用灯具の点灯制御装置のブロック構成図、図３は、本発明の第３実施例における動作を説明するための図であって、（ａ）は、正常時の各部の動作状態を示すタイムチャート、（ｂ）は、地絡時の各部の動作状態を示すタイムチャートである。

図１において、車両用灯具（発光装置）の点灯制御装置１０は、４種類の光源であるＬＥＤ１２、１４、１６、１８を負荷とするスイッチングレギュレータ２０と、スイッチングレギュレータ２０からＬＥＤ１２、１４、１６、１８に供給される電流を検出する電流検出回路２２と、スイッチングレギュレータ２０の出力電圧を制御する制御回路２４と、外部からの通信情報に応答してＬＥＤ１２、１４、１６、１８を個別に点消灯するための制御信号を生成する点消灯制御回路２６と、各ＬＥＤ１２、１４、１６、１８にそれぞれ直列に接続されて、各ＬＥＤ１２、１４、１６、１８の電流を個別に調整するシリーズレギュレータ２８、３０、３２、３４を備えて構成されている。

各ＬＥＤ１２、１４、１６、１８は、半導体発光素子で構成された半導体光源として、互いに並列に接続されて、スイッチングレギュレータ２０の出力側に各シリーズレギュレータ２８、３０、３２、３４と直列になって接続されている。

各ＬＥＤ１２、１４、１６、１８としては、互いに直列に接続された複数個のＬＥＤまたは互いに並列に接続された複数個のＬＥＤを用いることもできる。また、各ＬＥＤ１２、１４、１６、１８は、ヘッドランプ、ストップ＆テールランプ、フォグランプ、ターンシグナルランプ、クリアランスランプ（スモールランプ）等の各種車両用灯具の光源として構成することができる。例えば、ＬＥＤ１２をハイビーム用のヘッドランプ、ＬＥＤ１４をターンシグナルランプ、ＬＥＤ１６をコーナーリングランプ、ＬＥＤ１８をＤＲＬとして用いることができる。

スイッチングレギュレータ２０は、コンデンサＣ１、Ｃ２、トランスＴ１、ダイオードＤ１、ＮＭＯＳトランジスタ３６を備えて構成されており、コンデンサＣ１の両端側が電源入力端子３８、４０に接続され、ダイオードＤ１とコンデンサＣ２との接続点が電流検出回路２２と制御回路２４にそれぞれ接続されている。電源入力端子３８は、点灯制御装置の起動用ＳＷ（図示せず）を介して車載バッテリ（直流電源）４２のプラス端子に接続され、電源入力端子４０は、接地されているとともに、車載バッテリ４２のマイナス端子に接続されている。

このスイッチングレギュレータ２０は、例えば、ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）で構成されて、演算器としての機能を有する制御回路２４から出力されるスイッチング信号、例えば、数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚの周波数によるスイッチング信号によってＮＭＯＳトランジスタ３６がオンオフ動作するようになっている。スイッチング信号によってＮＭＯＳトランジスタ３６がオンオフ動作すると、電源入力端子３８からトランスＴ１の１次巻線Ｌ１１、ＮＭＯＳトランジスタ３６、電源入力端子４０にオンオフ動作に伴う直流電流が流れるとともに、２次巻線Ｌ１２の両端に交流電圧が発生する。２次巻線Ｌ１２に発生する交流電圧は、ダイオードＤ１で整流されるとともに、コンデンサＣ２で平滑され、平滑された直流電圧が電流検出回路２２を介して各ＬＥＤ１２、１４、１６、１８に供給される。

また、スイッチングレギュレータ２０は、制御回路２４によって出力電圧Ｅｏが制御されるようになっている。この制御回路２４は、スイッチングレギュレータ制御手段として、スイッチングレギュレータ２０の出力電圧ＥｏをラインＬ１の電圧Ｅｏで監視するとともに、各シリーズレギュレータ１６の制御状態をラインＬ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５の電圧で監視し、各ラインＬ１〜Ｌ５の電圧を基に、各ＬＥＤ１２、１４、１６、１８と各シリーズレギュレータ２８、３０、３２、３４で構成される４系統の直列回路のうち最も電圧の高い直列回路の電圧に合わせるように、出力電圧Ｅｏを制御するようになっている。

さらに、スイッチングレギュレータ２０は、制御回路２４によってスイッチング動作が制御されるようになっている。例えば、点消灯制御回路２６から制御回路２４に停止信号１００が入力されたときには、制御回路２４によってＮＭＯＳトランジスタ３６のスイッチング動作が停止されるようになっている。ＮＭＯＳトランジスタ３６のスイッチング動作が停止したときには、スイッチングレギュレータ２０は、その動作を停止することになる。

電流検出回路２２は、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、オペアンプ４４を備え、スイッチングレギュレータ２０からＬＥＤ１２、１４、１６、１８に供給される電流（総電流）を検出する電流検出手段として構成されており、抵抗Ｒ１の一端側がラインＬ１に接続され、他端側が光源端子４６を介して各ＬＥＤ１２〜１８のアノードに接続されている。

この電流検出回路２２は、抵抗Ｒ１の電圧降下に伴う電圧を、オペアンプ４４で差動増幅するために、ラインＬ１の電圧Ｅｏが抵抗Ｒ２を介してオペアンプ４４のプラス入力端子に入力され、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３との接続点の電圧が抵抗Ｒ３を介してオペアンプ４４のマイナス入力端子に入力されている。オペアンプ４４は、プラス入力端子とマイナス入力端子間に印加された電圧を差動増幅し、差動増幅によって得られた電圧Ｖｏを点消灯制御回路２６に出力する。すなわち、電流検出回路２２は、スイッチングレギュレータ２０からＬＥＤ１２、１４、１６、１８に供給される電流（総電流）を電圧Ｖｏに変換して点消灯制御回路２６に出力するようになっている。

点消灯制御回路２６は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）インタフェース回路等を備えたマイコンで構成され、入力側が通信端子４８、ワイヤハーネス（図示せず）を介して車両電子制御ユニット（ＥＣＵ）に接続されている。

この点消灯制御回路２６は、車両電子制御ユニット（ＥＣＵ）から、外部の通信情報として、各ＬＥＤ１２〜１８を個別に点消灯するためのデジタル通信情報が入力されたときには、このデジタル通信情報を識別し、識別結果に従った制御信号１０２、１０４、１０６、１０８をそれぞれシリーズレギュレータ２８、３０、３２、３４に出力する点消灯制御手段として構成されている。

制御信号１０２、１０４、１０６、１０８は、例えば、点灯すべきＬＥＤに対応した制御信号は、ローレベルの信号として生成され、消灯すべきＬＥＤに対応した制御信号は、ハイレベルの信号として生成され、減光点灯すべきＬＥＤに対応した制御信号は、デューティ比が数１０％のオン／オフ信号として生成される。

また、点消灯制御回路２６は、デジタル通信情報を基に点灯すべきＬＥＤの数（点灯指示数）と、点灯すべきＬＥＤの電流（規定電流）を算出するとともに、点灯指示数×規定電流＝規定電流値（各ＬＥＤの規定電流が同一のときの規定電流の総和）あるいは、点灯すべきＬＥＤの電流（規定電流）の総和（各ＬＥＤの規定電流が異なるときの規定電流の総和）＝規定電流値を算出し、算出された規定電流値と、電流検出回路２２の出力による電圧Ｖｏを電流に換算した検出電流値とを比較し、比較結果から地絡の有無を判定する。

具体的には、点消灯制御回路２６は、検出電流値が、算出された規定電流値よりも小さいときには、地絡は生じていないと判定し、検出電流値が、算出された規定電流値よりも大きいときには、シリーズレギュレータ２８、３０、３２、３４を介さずに電流が流れていると、すなわち、ＬＥＤ１２〜１８のいずれかのＬＥＤのカソード側が地絡したと判定し、スイッチングレギュレータ２０の制御回路２４に停止信号１００を出力するようになっている。

一方、各シリーズレギュレータ２８、３０、３２、３４は、それぞれ同一の回路構成であって、ＰＮＰトランジスタ５０と、オペアンプ５２と、ＮＭＯＳトランジスタ５４と、シャント抵抗Ｒｓと、抵抗Ｒ６〜Ｒ９を備えて構成されており、ＮＭＯＳトランジスタ５４はスイッチ素子としてシャント抵抗Ｒｓとともに、光源端子５６、５８、６０、６２を介して、ＬＥＤ１２、１４、１６、１８にそれぞれ直列に接続されている。なお、スイッチ素子としては、ＮＭＯＳトランジスタ５４の代わりに、他のスイッチ素子、例えば、ＮＰＮトランジスタを用いることもできる。

シャント抵抗Ｒｓは、各ＬＥＤ１２、１４、１６、１８に流れる電流を電圧に変換して、オペアンプ５２のマイナス入力端子に入力する電流検出素子として構成されている。オペアンプ５２は、抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９との接続点に生じる電圧をプラス入力端子に取り込むとともに、シャント抵抗Ｒｓの両端電圧をマイナス入力端子に取り込み、両者の電圧を比較し、比較結果に応じたゲート電圧（制御信号）を生成し、このゲート電圧をＮＭＯＳトランジスタ５４のゲートに印加してＮＭＯＳトランジスタ５４のオンオフ動作を制御する。すなわち、各シリーズレギュレータ２８、２８、３０、３２は、オペアンプ５２の比較結果に応じてＮＭＯＳトランジスタ５４のオンの度合いを適正に制御することで、各ＬＥＤ１２、１４、１６、１８に規定の電流が流れるように、各ＬＥＤ１２、１４、１６、１８の電流を個別に制御するようになっている。

例えば、点消灯制御回路２６から制御信号１０２、１０４、１０６、１０８として、ローベルの信号が出力されたときには、ＰＮＰトランジスタ５０がオンになり、電圧ＶＤＤを抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９で分圧した電圧が基準電圧として、オペアンプ５２のプラス入力端子に入力される。このとき、オペアンプ５２は、シャント抵抗Ｒｓの両端電圧を基準電圧に一致させるための電圧（適正電圧）を出力する。これにより、ＮＭＯＳトランジスタ５４は、シャント抵抗Ｒｓの両端電圧と基準電圧とが一致する度合いでオンになり、各ＬＥＤ１２、１４、１６、１８に規定の電流が流れ、各ＬＥＤ１２、１４、１６、１８が点灯する。

一方、点消灯制御回路２６から制御信号１０２、１０４、１０６、１０８として、ハイレベルの信号が出力されたときには、ＰＮＰトランジスタ５０がオフになり、オペアンプ５２のプラス入力端子には、電圧が印加されなくなる。このため、オペアンプ５２からはローレベルの電圧が出力され、ＮＭＯＳトランジスタ５４がオフになって、各ＬＥＤ１２、１４、１６、１８が消灯する。

また、点消灯制御回路２６から制御信号１０２、１０４、１０６、１０８として、デューティ比が数１０％のオン／オフ信号が出力されると、オン／オフ信号に応答して、ＰＮＰトランジスタ５０がオン／オフ動作を繰り返す。これにより、オペアンプ５２からは、適正電圧（シャント抵抗Ｒｓの両端電圧を基準電圧に一致させるための電圧）とローレベルの電圧が交互に出力され、ＮＭＯＳトランジスタ５４がオン／オフ動作を繰り返す。このため、各ＬＥＤ１２、１４、１６、１８は、ＮＭＯＳトランジスタ５４のオン／オフ動作に応じて減光点灯する。

また、各シリーズレギュレータ２８、３０、３２、３４において、各ＬＥＤ１２、１４、１６、１８に規定電流を流す制御を行っている過程では、ＮＭＯＳトランジスタ５４のゲート電圧（適正電圧）はスレッシュ電圧、例えば、２Ｖ〜３Ｖ近傍になる。このときいずれか１つのＬＥＤに流れる電流が規定電流を下回れば、ＮＭＯＳトランジスタ５４のゲート電圧は高くなる。いずれか１つのＮＭＯＳトランジスタ５４のゲート電圧が高くなると（ラインＬ２〜Ｌ５のいずれかの電圧が高くなると）、制御回路２４はスイッチングレギュレータ２０の出力電圧を高くするように、ＮＭＯＳトランジスタ３６に対するオンオフ動作を制御する。

また、全てのＮＭＯＳトランジスタ５４のゲート電圧がスレッシュ電圧程度に低くなったときには、スイッチングレギュレータ２０の出力を低くするように、ＮＭＯＳトランジスタ３６のスイッチング動作が制御される。このため、スイッチングレギュレータ２０は、各ＬＥＤ１２、１４、１６、１８のうちＶｆ（順方向電圧）のばらつきが最も高い電圧近傍に出力電圧を制御することができる。

上記構成において、例えば、ＬＥＤ１２をハイビーム用のヘッドランプ、ＬＥＤ１４をターンシグナルランプ、ＬＥＤ１６をコーナーリングランプ、ＬＥＤ１８をＤＲＬとして用い、ハイビーム用のヘッドランプを点灯するためのデジタル通信情報が車両電子制御ユニット（ＥＣＵ）から点消灯制御回路２６に入力されると、点消灯制御回路２６からシリーズレギュレータ２８にローレベルの制御信号１０２が出力される。ローレベルの制御信号１０２に応答してＰＮＰトランジスタ５０がオンになると、オペアンプ５２から適正電圧が出力され、ＮＭＯＳトランジスタ５４がオンになってＬＥＤ１２が点灯する。なお、デジタル通信情報に従って制御信号１０２がハイレベルに反転したときには、ＬＥＤ１２は消灯する。

同様にして、ターンシグナルランプ、コーナーリングランプまたはＤＲＬをそれぞれ点灯するためのデジタル通信情報が車両電子制御ユニット（ＥＣＵ）から点消灯制御回路２６に入力されると、点消灯制御回路２６からシリーズレギュレータ３０、３２、３４にそれぞれローレベルの制御信号１０２が出力される。ローレベルの制御信号１０２に応答して、シリーズレギュレータ３０、３２、３４のＰＮＰトランジスタ５０がオンになると、オペアンプ５２から適正電圧が出力され、ＮＭＯＳトランジスタ５４がオンになってＬＥＤ１４、１６、１８が点灯する。

すなわち、点消灯制御回路２６において、車両電子制御ユニット（ＥＣＵ）からのデジタル通信情報を識別し、識別結果に従ってシリーズレギュレータ２８、３０、３２、３４に制御信号１０２、１０４、１０６、１０８を出力することで、ＬＥＤ１２、１４、１６、１８を個別に点消灯させることができる。

また、ＬＥＤ１２が点灯対象となっているときには、点消灯制御回路２６は、電流検出回路２２の検出による電圧Ｖｏから得られた検出電流値とＬＥＤ１２の規定電流値とを比較し、検出電流値≦規定電流値のときには、ＬＥＤ１２〜１８は正常状態にあると判定し、制御信号１０２を出力するための制御を継続する。

一方、検出電流値＞規定電流値のときには、点消灯制御回路２６は、シリーズレギュレータ２８〜３２を介さずに電流が流れていると、すなわちＬＥＤ１２〜１８のいずれかのカソード側又はアノード側が地絡したと判定し、停止信号１００を制御回路２４に出力する。制御回路２４は、停止信号１００に応答して、ＮＭＯＳトランジスタ３６のスイッチング動作を停止させる。この結果、スイッチングレギュレータ２０によるスイッチング動作が停止する。

また、ＬＥＤ１４、１６、１８のうちいずれかが一つまたはＬＥＤ１２、１４、１６、１８のうち複数個のものが点灯対象となったときには、点消灯制御回路２６は、電流検出回路２２の検出による電圧Ｖｏから得られた検出電流値と点灯対象となったＬＥＤ全体の規定電流値（点灯対象となったＬＥＤの規定電流値の総和）とを比較し、検出電流値≦規定電流値のときには、ＬＥＤ１２〜１８は正常状態にあると判定し、検出電流値＞規定電流値のときには、ＬＥＤ１２〜１８のいずれかのカソード側又はアノード側が地絡したと判定し、停止信号１００を制御回路２４に出力する。これにより、スイッチングレギュレータ２０によるスイッチング動作が停止される。

本実施例によれば、ＬＥＤ１２、１４、１６、１８を個別に点消灯することができるとともに、ＬＥＤ１２、１４、１６、１８のいずれかのカソード側が地絡したことを精度良く検出することができ、地絡事故からＬＥＤ１２、１４、１６、１８を保護することが可能になる。

なお、ＬＥＤ１２、１４、１６、１８のうちいずれかのカソード側が地絡していても、Ｖｆ（順方向電圧）のばらつきの関係で当該ＬＥＤに電流が流れていないときには（当該ＬＥＤよりもＶｆの小さいＬＥＤが点灯対象となって、このＬＥＤによって電圧がクランプされているとき）、地絡に伴う電流によって総電流が増加しないので、地絡を検出することはできない。しかし、当該ＬＥＤよりもＶｆの小さいＬＥＤが非点灯対象となって、当該ＬＥＤが点灯対象となったときには、当該地絡に伴う電流が流れるので、Ｖｆにばらつきがあっても当該ＬＥＤのカソード側が地絡したことを精度良く検出できる。

次に、本発明の第２実施例を図２に基づいて説明する。本実施例は、Ｖｆの異なるＬＥＤを２グループに分けて用いることを考慮し、各グループに属するＬＥＤに異なる電圧を印加するために、スイッチングレギュレータ２０の代わりに、スイッチングレギュレータ２１を用い、スイッチングレギュレータ２１から各グループのＬＥＤに供給される電流を検出するために、電流検出回路２２の他に、同一構成の電流検出回路２３を設けたものであり、他の構成は、第１実施例と同様である。なお、一方の第１グループに属するＬＥＤ１４、１６、１８には、例えば、ヘッドランプ等、電圧降下の大きいランプ用として、Ｖｆ＝１６Ｖのものを用い、他方の第２グループに属するＬＥＤ１２には、ヘッドランプ等のランプに用いるＬＥＤよりも電圧降下の小さいクリアランスランプ用として、Ｖｆ＝８Ｖのものを用いている。

スイッチングレギュレータ２１は、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、トランスＴ２、ダイオードＤ１、Ｄ２、ＮＭＯＳトランジスタ３６を備えて構成されており、コンデンサＣ１の両端側が電源入力端子３８、４０に接続されている。トランスＴ２は、１次巻線Ｌ２１、２次巻線Ｌ２２、Ｌ２３を備え、２次巻線Ｌ２２の両端にダイオードＤ１、コンデンサＣ２が接続され、２次巻線Ｌ２３の両端にダイオードＤ２とコンデンサＣ３が接続されている。ダイオードＤ１とコンデンサＣ２との接続点は電流検出回路２２と制御回路２４にそれぞれ接続され、ダイオードＤ２とコンデンサＣ３との接続点は電流検出回路２３に接続されている。

すなわち、トランスＴ２の２次巻線Ｌ２２には、電流検出回路２２と、ＬＥＤ１４、１６、１８と、シリーズレギュレータ３０、３２、３４が接続され、２次巻線Ｌ２３には、電流検出回路２３と、ＬＥＤ１２と、シリーズレギュレータ２８が接続されている。

トランスＴ２における２次巻線Ｌ２２と２次巻線Ｌ２３との比（巻線比）は、２次巻線Ｌ２２に接続されるＬＥＤ１４、１６、１８の電圧降下と２次巻線Ｌ２３に接続されるＬＥＤ１２の電圧降下との比に対応づけて設定されている。

スイッチングレギュレータ２１において、制御回路２４から出力されるスイッチング信号によってＮＭＯＳトランジスタ３６がオンオフ動作すると、電源入力端子３８からトランスＴ２の１次巻線Ｌ２１、ＮＭＯＳトランジスタ３６、電源入力端子４０にオンオフ動作に伴う直流電流が流れるととともに、２次巻線Ｌ２２、Ｌ２３の両端にそれぞれ異なる交流電圧が発生する。２次巻線Ｌ２２に発生する交流電圧は、ダイオードＤ１で整流されるとともに、コンデンサＣ２で平滑され、平滑された直流電圧が電流検出回路２２と光源端子４６を介してＬＥＤ１４、１６、１８に供給される。

一方、２次巻線Ｌ２３に発生する交流電圧は、ダイオードＤ２で整流されるとともに、コンデンサＣ３で平滑され、平滑された直流電圧が電流検出回路２３と光源端子４７を介してＬＥＤ１２に供給される。

ＬＥＤ１４、１６、１８に供給される電流（総電流）は、電流検出回路２２で検出され、検出電流は、電圧Ｖ１に変換されて点消灯制御回路２６に供給される。また、ＬＥＤ１２に供給される電流は、電流検出回路２３で検出され、検出電流は、電圧Ｖ２に変換されて点消灯制御回路２６に供給される。

点消灯制御回路２６は、電流検出回路２２の検出による電圧Ｖ１から得られた第１の検出電流値と、第１グループに属するＬＥＤ１４、１６、１８のうち点灯対象となったＬＥＤ全体の第１の規定電流値（点灯対象となったＬＥＤの規定電流値の総和）とを比較し、第１の検出電流値≦第１の規定電流値のときには、ＬＥＤ１４〜１８は正常状態にあると判定する。これにより、スイッチングレギュレータ２０の動作が継続され、ＬＥＤ１４〜１８のうち点灯対象のＬＥＤの点灯が継続される。一方、点消灯制御回路２６は、第１の検出電流値＞第１の規定電流値のときには、ＬＥＤ１４〜１８のいずれかのカソード側又はアノード側が地絡したと判定し、停止信号１００を制御回路２４に出力する。これにより、スイッチングレギュレータ２０によるスイッチング動作が停止される。

また、点消灯制御回路２６は、電流検出回路２３の検出による電圧Ｖ２から得られた第２の検出電流値と、第２グループに属するＬＥＤ１２が点灯対象となったときの第２の規定電流値とを比較し、第２の検出電流値≦第２の規定電流値のときには、ＬＥＤ１２は正常状態にあると判定する。これにより、スイッチングレギュレータ２０の動作が継続され、ＬＥＤ１２の点灯が継続される。一方、点消灯制御回路２６は、第２の検出電流値＞第２の規定電流値のときには、ＬＥＤ１２のカソード側又はアノード側が地絡したと判定し、停止信号１００を制御回路２４に出力する。これにより、スイッチングレギュレータ２０によるスイッチング動作が停止される。

このように、各グループのＬＥＤに供給される電流をそれぞれ電流検出回路２２、２３で検出し、点消灯制御回路２６において、電流検出回路２２の検出による第１の検出電流値と第１の規定電流値とを比較し、第１の検出電流値＞第１の規定電流値のときには、ＬＥＤ１４〜１８のいずれかのカソード側又はアノード側が地絡したことを検出することができる。また、点消灯制御回路２６において、電流検出回路２３の検出による第２の検出電流値と第２の規定電流値とを比較し、第２の検出電流値＞第２の規定電流値のときには、ＬＥＤ１２のカソード側又はアノード側が地絡したことを検出することができる。

例えば、第１グループに属するＬＥＤ１４、１６、１８のいずれかのカソード側又はアノード側が地絡している状況下で、第２グループに属するＬＥＤ１２のみが点灯対象となっているときに、第２の検出電流値≦第２の規定電流値であることが検出され、第１の検出電流値＞第１の規定電流値＝０Ａであることが検出されたときには、第１グループに０Ａ以上の電流が流れていることから、第１グループに属するＬＥＤ１４、１６、１８のいずれかのカソード側又はアノード側が地絡していると、判定することができる。

本実施例によれば、トランスＴ２の２次巻線Ｌ２２、Ｌ２３の比を、２次巻線Ｌ２２に接続されるＬＥＤ１４、１６、１８の電圧降下と２次巻線Ｌ２３に接続されるＬＥＤ１２の電圧降下の比に対応づけて設定し、トランスＴ２の２次巻線Ｌ２２に電流検出回路２２、ＬＥＤ１４、１６、１８、シリーズレギュレータ３０、３２、３４を接続し、２次巻線Ｌ２３に電流検出回路２３、ＬＥＤ１２、シリーズレギュレータ２８を接続したため、２次巻線Ｌ２２に接続されるＬＥＤ１４、１６、１８と２次巻線Ｌ２３に接続されるＬＥＤ１２をそれぞれ個別に点消灯することができる。

同様に、本実施例によれば、各２次巻線Ｌ２２、Ｌ２３にそれぞれ電圧降下（Ｖｆ）の異なるＬＥＤ１２〜１８、例えば、ヘッドランプ、クリアランスランプ等が接続されても、各２次巻線Ｌ２２、Ｌ２３に接続されるＬＥＤ１２〜１８のいずれかのカソード側又はアノード側が地絡したときには、この地絡を個別に精度良く検出することができ、地絡事故からＬＥＤ１２、１４、１６、１８を保護することが可能になる。

また、本実施例においては、点消灯制御回路２６において、電流検出回路２２の検出による第１の検出電流値と第１の規定電流値とを比較し、電流検出回路２３の検出による第２の検出電流値と第２の規定電流値とを比較するものについて述べたが、第１の検出電流値と第２の検出電流値の総和を示す第３の検出電流値と、第１の規定電流値と第２の規定電流値の総和を示す第３の規定電流値とを比較し、第３の検出電流値＞第３の規定電流値のときには、ＬＥＤ１２〜１８のいずれかのカソード側又はアノード側が地絡したと、判定することもできる。

次に、本発明の第３実施例を図３に基づいて説明する。本実施例は、第１実施例または第２実施例に適用することを考慮し、発光装置の起動直後からスイッチングレギュレータ（ＳＷＲＥＧ）２０または２１を動作させる一方、スイッチングレギュレータ２０または２１の起動直後一定期間、全てのＬＥＤ１２、１４、１６、１８を強制的に消灯させる停止期間を設定し、この停止期間中、電流検出回路２２または２３の検出電流値Ｉｄが０以上のときには、ＬＥＤ１２、１４、１６、１８のいずれかのカソード側が地絡していると判定するようにしたものである。

点消灯制御回路２６は、スイッチングレギュレータ２０または２３の起動直後一定期間（停止期間）、全てのＬＥＤ１２、１４、１６、１８を強制的に消灯させるために、各シリーズレギュレータ２８、３０、３２、３４にハイレベルの制御信号１０２、１０４、１０６、１０８を出力するとともに、この停止期間におけるＬＥＤ１２、１４、１６、１８の規定電流値をゼロに設定する。

さらに、点消灯制御回路２６は、停止期間中、電流検出回路２２または２３の検出電流値Ｉｄを監視し、検出電流値Ｉｄがゼロのときには、正常状態にあるとして、デジタル通信情報に従って、点灯対象となるＬＥＤに接続されたシリーズレギュレータにローレベルの制御信号を出力し、検出電流値Ｉｄがゼロよりも大きいときには、地絡が発生したとして、停止信号１００を制御回路２４に出力する。

具体的には、図３（ａ）に示すように、タイミングｔ１で、スイッチングレギュレータ（ＳＷＲＥＧ）２０または２１が起動（ＯＮ）されると、点消灯制御回路２６から各シリーズレギュレータ２８、３０、３２、３４にハイレベルの制御信号１０２、１０４、１０６、１０８が出力され、各シリーズレギュレータ２８、３０、３２、３４のＮＭＯＳトランジスタ５４がオフ状態に保持される。この後、スイッチングレギュレータ（ＳＷＲＥＧ）２０または２１の出力電圧Ｅｏは、タイミングｔ２までに、規定電圧Ｅｓまで昇圧される。この規定電圧Ｅｓは、ＬＥＤ１２〜１８のＶｆのばらつきの最大電圧以上に設定されている。

スイッチングレギュレータ（ＳＷＲＥＧ）２０または２１の出力電圧Ｅｏが規定電圧Ｅｓに達する過程または、規定電圧Ｅｓに達した後も、電流検出回路２２または２３の検出電流値Ｉｄが０以上になるか否かが点消灯制御回路２６において監視される。点消灯制御回路２６は、タイミングｔ１〜タイミングｔ４の停止期間中、電流検出回路２２また２３の検出電流値Ｉｄがゼロであることを条件に、ＬＥＤ１２〜１８は正常状態にあるとして、タイミングｔ４以降、点灯対象となるＬＥＤに接続されたシリーズレギュレータにローレベルの制御信号を出力し、点灯対象のＬＥＤを点灯（ＯＮ）させる。

一方、図３（ｂ）に示すように、スイッチングレギュレータ（ＳＷＲＥＧ）２０または２１の出力電圧Ｅｏが規定電圧Ｅｓに達する過程で、電流検出回路２２または２３の検出電流値Ｉｄが０よりも大きくなったときには、点消灯制御回路２６は、タイミングｔ２〜タイミングｔ３の期間、電流検出回路２２または２３の検出電流値Ｉｄが０よりも大きいことを条件に、ＬＥＤ１２〜１８のいずれかのカソード側又はアノード側が地絡しているとして、タイミングｔ３で、制御回路２４に停止信号１００を出力する。これにより、スイッチングレギュレータ２０または２１の動作が停止（ＯＦＦ）され、各ＬＥＤは消灯（ＯＦＦ）状態に維持される。

ここで、地絡電流が微小であって、例えば、地絡電流が０．０１Ａであっても、０Ａと０．０１Ａとを区別することは容易であるので、停止期間中、微小な地絡電流が流れても、この地絡を高精度に検出することができる。

すなわち、ＬＥＤのＶｆのばらつきや、ＬＥＤのＶＦ−Ｉｆ特性の関係から、カソード側が地絡したＬＥＤに微小電流、例えば、０・０１Ａが流れ、点灯対象のＬＥＤに規定電流、例えば、２．１Ａが流れる状況下にあるときに、停止期間を設けずに、スイッチングレギュレータ２０または２１と、シリーズレギュレータ２８、３０、３２、３４のうち点灯対象のＬＥＤに接続されたものを同時に起動した場合、規定電流と検出電流値とを比較するときには、規定電流＝２．１Ａと、検出電流値２．１１Ａとを比較することになる。２．１１Ａの中の０．０１Ａを検出するには、０．５％の精度で異常を検出することが要求され、異常検出が困難である。

これに対して、全てのＬＥＤが消灯状態にある停止期間（全てのＬＥＤに対する規定電流値がゼロに設定されている期間）中に、検出電流値Ｉｄが０．０１Ａであっても、０Ａと０．０１Ａとを区別すれば良いので、停止期間中、微小な地絡電流が流れても、この地絡を高精度に検出することができる。

本実施例によれば、スイッチングレギュレータ２０または２１の起動直後一定期間を、全てのシリーズレギュレータ２８、３０、３２、３４の動作を停止させる停止期間にするとともに、この停止期間におけるＬＥＤ１２、１４、１６、１８の規定電流値をゼロに設定し、この停止期間中、電流検出回路２２または２３の検出電流値Ｉｄがゼロよりも大きいときには、地絡が発生したとして、スイッチングレギュレータ２０または２１の動作を停止するようにしたため、ＬＥＤ１２〜１８を点灯させる前に、ＬＥＤ１２〜１８を地絡事故から保護することができる。

また、本実施例によれば、停止期間中、電流検出回路２２または２３の検出電流値Ｉｄがゼロよりも大きいことを条件に、地絡が発生したと判定しているため、地絡に伴う電流が微小電流であっても、ＬＥＤ１２〜１８のいずれかのカソード側又はアノード側が地絡したことを高精度に検出することができる。

また、第１乃至第３実施例においては、点消灯制御回路２６から制御回路２４に停止信号１００を出力する代わりに、地絡検出時に、点消灯制御回路２６からＮＭＯＳトランジスタ３６に停止信号１００を出力してＮＭＯＳトランジスタ３６をオフにすることで、点消灯制御回路２６により、スイッチングレギュレータ２０のスイッチング動作を直接停止させることもできる。

本発明の第１実施例を示す車両用灯具の点灯制御装置のブロック構成図である。本発明の第２実施例を示す車両用灯具の点灯制御装置のブロック構成図である。本発明の第３実施例における動作を説明するための図であって、（ａ）は、正常時の各部の動作状態を示すタイムチャート、（ｂ）は、地絡時の各部の動作状態を示すタイムチャートである。

符号の説明

１０車両用灯具の点灯制御装置
１２、１４、１６、１８ＬＥＤ
２０、２１スイッチングレギュレータ
２２、２３電流検出回路
２４制御回路
２６点消灯制御回路
２８、３０、３２、３４シリーズレギュレータ
３６ＮＭＯＳトランジスタ
４４オペアンプ
５０ＰＮＰトランジスタ
５２オペアンプ
５４ＮＭＯＳトランジスタ

Claims

並列に接続される複数の半導体光源へ電流を供給するスイッチングレギュレータと、
前記半導体光源に直列に接続されるシリーズレギュレータと、
前記スイッチングレギュレータの出力電圧を制御するスイッチングレギュレータ制御手段と、
前記シリーズレギュレータに接続され、外部からの通信情報に基づき、前記半導体光源の点消灯を制御するとともに該点消灯に基づいて前記スイッチングレギュレータから出力される規定電流値を算出する点消灯制御手段と、
前記スイッチングレギュレータの出力と、前記シリーズレギュレータまたは前記半導体光源の直列回路との間に設けられ、前記スイッチングレギュレータが出力する電流を検出する電流検出手段と、を備え、
前記点消灯制御手段は、前記電流検出手段から検出される検出電流値と前記規定電流値とを比較し、前記検出電流値が前記規定電流値より大きい場合に前記スイッチングレギュレータの動作を停止させる、
ことを特徴とする車両用灯具の点灯制御装置。
請求項１に記載の車両用灯具の点灯制御装置において、
前記スイッチングレギュレータは、複数の２次巻線を有するトランスを備え、
前記複数の２次巻線の比は、前記２次巻線に接続される半導体光源の電圧降下の比に対応づけて設定されるとともに、前記複数の各２次巻線に前記電流検出手段、前記半導体光源、前記シリーズレギュレータが設けられることを特徴とする車両用灯具の点灯制御装置。
請求項１に記載の車両用灯具の点灯制御装置において、
前記スイッチングレギュレータの起動直後に、前記シリーズレギュレータを停止させる停止期間を設け、
前記点消灯制御手段は、前記停止期間中は、前記規定電流値をゼロとして、前記電流検出手段から検出される検出電流値と前記ゼロの規定電流値とを比較し、前記検出電流値が前記ゼロの規定電流値より大きい場合に前記スイッチングレギュレータの動作を停止させる、
ことを特徴とする車両用灯具の点灯制御装置。