JP5079580B2 - 点灯制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、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点灯制御装置に係り、特に断線検出機能を備え、小型化された点灯制御装置に関する。

従来、例えば車両用灯具では、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体発光素子を光源として採用したものも開発されている。そして、この車両用灯具等では、該ＬＥＤの点灯を制御する点灯制御装置が一般に使用されている。

点灯システムは、一般的には、フラッシャリレーと点灯制御装置としてのドライバモジュール、ＬＥＤユニットを有しており、ＬＥＤ等の光源の断線の検出はフラッシュシャレー側で行われるようになっている。即ち、このフラッシャリレーは、ドライバモジュールと断線検出線を介して接続されており、該断線検出端子の電圧に基づいて、正常点灯がなされているか、断線が発生しているかを判断する。

ここで、この種の技術として、特許文献１には、光源の断線を検出してランプボディの外部に通知する断線検出部を備え、並列に接続された複数の光源の少なくとも一つが断線した場合に、該断線検出部が断線を検出する車両用灯具が開示されている。

一方、従来技術に係る点灯制御回路では、図３に示されるように、ドライバモジュール１０１では、電源端子にトランジスタＴｒ１１のエミッタが接続され、該トランジスタＴｒ１１のコレクタが出力抵抗Ｒ１１を介して断線検出端子に接続されている。そして、この断線検出端子が、フラッシャリレー１００側の断線検出端子を介して該フラッシャリレー内部の入力抵抗Ｒ１２の一端に接続されている。

そして、今日では、正常点灯時にバッテリ電圧が８Ｖ以上でフラッシャリレー１０１に正常判定をさせることが要求されている。

特開２００４−１２２９１３号公報

しかしながら、先に示した図３の構成において、上記要求を満たすためには、フラッシャリレー１００の入力抵抗Ｒ１２のインピーダンスが低い場合に、ドライバモジュール１０１側の出力抵抗Ｒ１１のインピーダンスをかなり小さくする必要がある。

例えば、入力抵抗Ｒ１２の入力インピーダンスを１．２ｋΩ、正常点灯判定電圧のしきい値を７Ｖ以上とすると、出力抵抗Ｒ１１の出力インピーダンスは、
１．２ｋΩ／（１．２ｋΩ＋Ｒ１１））・８Ｖ＞７Ｖ
となり、Ｒ１１＜１７０Ωとなる。

つまり、例えば電源電圧が８Ｖのとき、正常点灯時にフラッシャリレー１００側の断線検出端子に７Ｖ以上の電圧を出力するためには、ドライバモジュール１０１側の出力抵抗Ｒ１１の出力インピーダンスを１７０Ω以下にしなければならない。

この出力抵抗Ｒ１１の出力インピーダンスを１７０Ωに設定して、正常動作時に、図３に示したように断検信号線が地絡したとすると、電源電圧が１６Ｖのとき（即ち、最悪条件）、出力抵抗Ｒ１１には１００ｍＡの電流が流れてしまう。このため、該出力抵抗Ｒ１１としては定格２Ｗクラスの抵抗を採用する必要が生じ、回路自体の大型化を招いてしまうことになる。

そこで、本発明は、断線信号線の地絡時に点滅制御ユニット等に流れる電流を制限することで安全性を向上させ、更に点灯制御ユニットの出力抵抗を小型化し、ひいては装置自体の小型化、低コスト化を図ることを課題とする。

本発明の一つの観点による点灯制御装置は、半導体発光素子の断線を検出する断線検出手段を有する点灯制御ユニットを備える点灯制御装置である。この断線検出手段は、一本の信号線によって半導体発光素子を点滅させる点滅制御ユニットに接続され、断線の状態に対応した電位を該点滅制御ユニットに出力する断線信号出力手段を有している。断線信号出力手段は、一本の信号線が地絡した場合に、断線信号出力手段に流れる電流を定電流にクランプさせるクランプ部を有している。

従って、クランプ部により断線信号出力手段に流れる電流が定電流にクランプされる。

なお、この点灯制御装置において、断線信号出力手段は、スイッチ部と負荷部とツェナダイオードとを有するようしてもよい。スイッチ部とは、トランジスタであり、ツェナダイオードは該トランジスタのベース−エミッタ間に接続されるようにしてもよい。断線信号出力手段は、スイッチ部と負荷部と差動増幅器とを有するようにしてもよい。

請求項１の発明によれば、断線信号線の地絡時に点滅制御ユニット等に流れる電流を制限することで安全性を向上させ、更に点灯制御ユニットの出力抵抗を小型化し、ひいては装置自体の小型化、低コスト化を図ることができる。

請求項２の発明によれば、ツェナダイオードがクランプ部として機能し、点滅制御ユニット等に流れる電流が定電流とされ、安全性が向上される。

請求項３の発明によれば、エミッタフォロアにより、点滅制御ユニット等に流れる電流が定電流とされ、安全性が向上される。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に実施の形態と称する）について詳細に説明する。

図１には本発明の一実施の形態に係る点灯制御装置を採用した点灯システムの構成を示し説明する。この図１に示されるように、点灯システムは、点滅制御ユニットとしてのフラッシャリレー１と、点灯制御装置としてのドライバモジュール２、ＬＥＤユニット３で構成されている。尚、ここでは、半導体発光素子としてＬＥＤを採用した例を示しているが、これに限定されない。

フラッシャリレー１は、電源端子１ａを備え、該電源端子１ａはスイッチ１ｂを介して出力側の電源端子１ｃに接続されている。更に、断線検出端子１ｄを備え、該断線検出端子１ｄは入力抵抗Ｒinを介してグランド端子１ｅに接続されている。

ドライバモジュール２は、点灯回路２ａ、断線検出手段としての断線検出回路２ｂ、断線信号出力手段としての断線信号インタフェース２ｃを備えている。フラッシャリレー１の電源端子１ｃはドライバモジュール２側の電源端子２ｄに接続されている。点灯回路２ａの一端は、この電源端子２ｄから延出された電源ラインに接続されており、他端はグランド端子２ｆ〜２ｇ間に延出されたグランドラインに接続されている。また、点灯回路２ａの出力端子は断線検出回路２ｂにも接続されており、この断線検出回路２ｂの一端は電源端子２ｅに接続され、他端はグランド端子２ｆ〜２ｇ間に延出されたグランドラインに接続されている。なお、これら構成のうち、断線検出回路２ｂと断線信号インタフェース２ｃとで点灯制御ユニットを構成している。

断線検出回路２ｂの断線出力端子は断線信号インタフェース２ｃに接続されている。即ち、この断線出力端子は、抵抗Ｒ４を介してスイッチング素子Ｔｒ１のベースに接続されている。この例では、スイッチング素子Ｔｒ１としてＮＰＮ型トランジスタが採用されている。スイッチング素子Ｔｒ１のエミッタはグランドラインに接続され、コレクタは抵抗Ｒ２を介してスイッチング素子Ｔｒ２のベースに接続されている。この例では、スイッチング素子Ｔｒ２としてＰＮＰ型トランジスタが採用されている。抵抗Ｒ４とスイッチング素子Ｔｒ１のベースとの接続端は抵抗Ｒ５を介してグランドラインに接続されている。スイッチング素子Ｔｒ２のエミッタは出力抵抗Ｒ１を介して電源ラインに接続され、コレクタは断線検出端子２ｈに接続されている。

スイッチング素子Ｔｒ２のベース−エミッタ間にはクランプ部２ｉとしてのツェナダイオードＺＤ１が設けられている。より詳細には、電源ラインにはツェナダイオードＺＤ１のカソードが接続され、抵抗Ｒ２とスイッチング素子Ｔｒ２のベースとの接続端にはツェナダイオードＺＤ１のアノードが接続されている。このツェナダイオードＺＤ１は、電流−電圧特性にて、順方向特性は通常の整流用ダイオードと略同じであるが、逆バイアス状態ではブレークダウンが起きると電圧が電流に依存せずに一定となることから、定電圧源として機能する。抵抗Ｒ１とスイッチング素子Ｔｒ２の接続端とツェナダイオードＺＤ１のアノードは抵抗Ｒ３を介して接続されている。

一方、ＬＥＤユニット３は、複数の半導体発光素子としてのＬＥＤ３ａが直列に接続された構成となっており、このＬＥＤ群の一端は電源端子３ｂを介してドライバモジュール２側の電源端子２ｅに接続され、他端はグランド端子３ｃを介してドライバモジュール２側のグランド端子２ｆと接続されている。

このような構成において、点灯制御装置では、ＬＥＤユニット３はフラッシャリレー１とドライバモジュール２とを介して不図示の電源（バッテリ等）と接続されており、ＬＥＤの断線の判断は、フラッシャリレー１側で行う。詳細には、フラッシャリレー１は、断線検出端子１ｄの電位が所定の閾値（この例では７Ｖ）以上である場合に正常、所定の閾値（この例では２Ｖ）以下である場合に断線と判断する。

即ち、正常点灯時は、ドライバモジュール２の断線検出回路の断線出力信号がハイレベル（Ｈｉ）となり、スイッチング素子Ｔｒ１がオン、スイッチングＴｒ２がオンして、断線検出端子１ｄには＋Ｂ電圧をドライバモジュール２の出力抵抗Ｒ１とフラッシャリレー１の入力抵抗Ｒinにより分圧された電圧が発生する。

この電圧が７Ｖ以上であればフラッシャリレー１は正常点灯と判断する。一方、断線時は、ドライバモジュール２の断線検出回路２ｂの断線出力信号がローレベル（Ｌｏ）となり、スイッチング素子Ｔｒ１がオフ、スイッチングＴｒ２がオフして、断線検出端子１ｄの電位は０Ｖとなる。フラッシャリレー１は断線と判断する。

この実施の形態に係る点灯制御装置では、特にスイッチング素子Ｔｒ２のエミッタ側に出力抵抗Ｒ１を接続し、スイッチング素子Ｔｒ２のベース−エミッタ間にツェナダイオードＺＤ１を接続することで、出力抵抗Ｒ１に流れる電流を所定の電流値にクランプしている。したがって、断検信号線が地絡したとしても、出力抵抗Ｒ１に過電流が流れなくなるため、出力抵抗Ｒ１の定格は従来回路よりも低くなり小型化する。

例えば、ツェナダイオードＺＤ１の電圧ＶZD1を２．７Ｖ、スイッチング素子Ｔｒ２のベース−エミッタ間電圧Ｖbe1を０．６Ｖとすると、クランプする電流は、
（ＶZD1−Ｖbe1）／Ｒ１＝（２．７Ｖ−０．６Ｖ）／１７０Ω＝１２ｍＡ
となる。

従って、電源電圧＋Ｂと出力抵抗Ｒ１を流れる電流との関係は図２に示されるようになる。同図からも明らかなように、断検信号線が正常であるときはスイッチング素子Ｔｒ２が完全にオンしている状態なので、電源電圧＋Ｂが８Ｖであるときに断線検出端子１ｄに７Ｖを出力することが可能となる。断線信号線が地絡したときには＋Ｂ電圧が約２．５Ｖ程度くらいからクランプされ、抵抗Ｒ１を流れる電流地が１２ｍＡで一定となる。

以上説明したように、本発明の一実施の形態によれば、正常点灯時、電源電圧が８Ｖで断検端子に７Ｖ以上を出力できる設定にした上で、断検信号線の地絡時に流れる電流を制限し、ドライバモジュールの出力抵抗を小型化することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなくその趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能であることは勿論である。

たとえば、上記実施の形態では、クランプ部２ｉにツェナダイオードＺＤ１を採用した例を示したが、これに限定されず、差動増幅器等を採用してもよい。また、スイッチング素子Ｔｒ２としては、ＦＥＴを採用してもよく、その場合、クランプ部２ｉはソースフォロアーを実現する。

本発明の一実施の形態の点灯制御装置を採用した点灯システムの構成図。 断線検出信号の地絡時と正常時における電圧−電流特性を示す図。 従来技術に係る点灯制御装置の一部構成図。

符号の説明

１…フラッシャリレー、２…ドライバモジュール、２ａ…点灯回路、２ｂ…断線検出回路、２ｃ…断線信号インタフェース、２ｉ…クランプ部、３…ＬＥＤユニット、３ａ…ＬＥＤ、４…断線検出信号線、Ｒ１…出力抵抗、Ｒin…入力抵抗、ＺＤ１…ツェナダイオード

Claims (3)

1. 半導体発光素子の断線を検出する断線検出手段を有する点灯制御ユニットを備える点灯制御装置であって、
   前記断線検出手段は、
   一本の信号線によって半導体発光素子を点滅させる点滅制御ユニットに接続され、断線の状態に対応した電位を該点滅制御ユニットに出力する断線信号出力手段を有しており、
   前記断線信号出力手段は、
   前記一本の信号線が地絡した場合に、該断線信号出力手段に流れる電流を定電流にクランプさせるクランプ部を有している
   ことを特徴とする点灯制御装置。
2. 前記断線信号出力手段は、スイッチ部と負荷部とツェナダイオードとを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の点灯制御装置。
3. 前記スイッチ部とは、トランジスタであり、前記ツェナダイオードは該トランジスタのベース−エミッタ間に接続されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の点灯制御装置。

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