JP5085033B2

JP5085033B2 - 車両用発光装置

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Publication number: JP5085033B2
Application number: JP2005357491A
Authority: JP
Inventors: 高範難波; 昌康伊藤
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2025-12-12
Also published as: US7479743B2; JP2007165441A; US20070132407A1

Description

本発明は、車両用発光装置に係り、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発光装置に関する。

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回路が実装されている。

点灯制御回路としては、ＬＥＤの電流に基づいてＬＥＤに対する出力電圧を制御することができるスイッチングレギュレータを用いたものが知られている。スイッチングレギュレータは、負荷として複数個のＬＥＤが直列または並列に接続されても、各ＬＥＤに規定の電流を流す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ＬＥＤの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、スイッチングレギュレータの出力側の異常を検出したときに、スイッチングレギュレータの出力電圧を低下させるようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００４−１３４１４７号公報（第３頁〜第８頁、図１、図６、図７）

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、ＬＥＤブロックを複数個並列に接続し、各ＬＥＤブロックに、スイッチ素子とシャント抵抗および比較器を含むシリーズレギュレータを直列に接続し、各ＬＥＤブロックの電流が規定の電流となるようにスイッチングレギュレータの出力電圧を制御し、異常時にはスイッチングレギュレータの出力電圧を低下させるようにしているので、一部のＬＥＤが故障しても、健全なＬＥＤを保護することができる。しかし、ＬＥＤブロックを構成する個々のＬＥＤの異常検出を精度良く行うことについては充分に配慮されていない。

例えば、３個直列に接続されたＬＥＤブロックの各ＬＥＤのフォワード電圧Ｖｆの低下に伴う異常検出を行うに際して、各ＬＥＤのフォワード電圧Ｖｆを検出するにも、ＬＥＤのフォワード電圧Ｖｆには、「ＬＥＤの固体差」、「Ｖｆの温度特性」、「Ｖ−Ｉ特性」によるバラツキがあるので、これらのバラツキを考慮する必要がある。さらに、各ＬＥＤのフォワード電圧を検出するに際して、各ＬＥＤの両端電圧をそれぞれ分圧し、各分圧によって得られた電圧を、例えば、差動増幅回路でそれぞれ増幅する場合、３個のＬＥＤのフォワード電圧Ｖｆを約１０Ｖとすると、３個のＬＥＤの両端には、基準電位（グランド＝０Ｖ）を基準として、３０Ｖの電圧が印加されることになり、高電位側のＬＥＤの両端には、３０Ｖと２０Ｖの電圧が印加され、中間のＬＥＤの両端には、２０Ｖと１０Ｖの電圧が印加され、基準電位側のＬＥＤの両端には、１０Ｖと０Ｖの電圧が印加されることになる。

すなわち、高電位側のＬＥＤのフォワード電圧Ｖｆを検出するには、３０Ｖ中の１０Ｖを検出して差動増幅回路で増幅することになるのに対して、基準電位側のＬＥＤのフォワード電圧Ｖｆを検出するには、１０Ｖ中の１０Ｖを検出して差動増幅回路で増幅することになる。

ここで、各差動増幅回路において、バラツキ（誤差）要因として、抵抗の絶対精度および温度特性、オペアンプのオフセット電圧および温度特性、オペアンプの入力バイアス電流および温度特性があっても、各ＬＥＤのフォワード電圧Ｖｆの検出に伴う誤差としては、高電位側のＬＥＤのフォワード電圧Ｖｆの検出に伴う誤差が最も大きくなる。すなわち、３個のＬＥＤのフォワード電圧Ｖｆが全て同一の１０Ｖであると仮定した場合、１０Ｖ中の１０Ｖを検出するよりも、３０Ｖ中の１０Ｖを検出する方が、分圧による電圧のレベルが高いので、それだけ絶対値の誤差が差動増幅回路の差動値の誤差に影響を与えることになる。

特に、３個のＬＥＤのうち高電位側のＬＥＤにフォワード電圧Ｖｆが５Ｖのものを用い、他のＬＥＤにフォワード電圧Ｖｆが１０Ｖのものを用いると、高電位側のＬＥＤに対しては、２５Ｖの中の５Ｖを検出することになるので、検出精度は更に悪くなる。これらのことは、スイッチングレギュレータの出力が正（基準電位＝グランド０Ｖに対して正の電圧）であっても負（基準電位＝グランド０Ｖに対して負の電圧）であっても生じる。

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、互いに直列接続された複数個の半導体光源の異常を高精度に検出することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の車両用発光装置においては、互いに直列接続された複数の半導体光源と、前記各半導体光源に電源からの電力を供給するスイッチングレギュレータと、前記複数の半導体光源のうち、少なくとも前記電源の基準電位に最も近い位置に配置した第１光源のフォワード電圧及び前記基準電位から２番目に近い位置に配置した第２光源のフォワード電圧を検出するフォワード電圧検出手段と、前記フォワード電圧検出手段の検出値を基に前記各半導体光源の異常を検出する異常検出手段とを備え、前記フォワード電圧検出手段は、前記電源の基準電位を基準として前記第１光源の端子電圧を反転増幅して、前記第１光源のフォワード電圧に対応した電圧を出力する第１反転増幅手段を備えるとともに、前記第１反転増幅手段の出力電圧を演算対象の電圧として入力し、前記演算対象の電圧と前記第２光源の端子電圧との差分を反転増幅する第２反転増幅手段を備えてなる構成とした。

（作用）互いに直列接続された複数の半導体光源のうち、少なくとも基準電位に最も近い位置に配置した第１光源のフォワード電圧は、基準電位を基準として前記第１光源の端子電圧を反転増幅して検出し、前記基準電位から２番目に近い位置に配置した第２光源のフォワード電圧は、前記第１光源のフォワード電圧に対応した出力電圧と第２光源の端子電圧との差分を反転増幅して検出することで、これらのフォーワード電圧検出値に基づく各半導体光源の異常を高精度に検出することが可能になる。

請求項２に記載の車両用発光装置においては、請求項１に記載の車両用発光装置において、前記複数の半導体光源のうち、フォワード電圧の最も小さいものを第１光源としてなる構成とした。

（作用）互いに直列接続された半導体光源のうち、フォワード電圧の最も小さいものを第１光源として電源の基準電位に最も近い位置に配置したので、第１光源には、基準電位を基準として、他の半導体光源に印加される電圧よりも基準電位に近い電圧が印加されることになり、第１光源のフォワード電圧は、他の半導体光源よりも基準電位に近い電圧を基に検出されることになる。この結果、第１光源を他の半導体光源よりも基準電位から離れた位置に配置するときに比べて、より精度の高いフォワード電圧を検出することができ、異常の検出がより高精度になる。

請求項３に記載の車両用発光装置においては、請求項１または２に記載の車両用発光装置において、前記基準電位は０Ｖの接地電位としてなる構成とした。

（作用）基準電位を０Ｖの接地電位とすることによって、各半導体光源のフォワード電圧をより精度が高く検出可能となり、各半導体光源の異常の検出がより高精度になる。

請求項４に記載の車両用発光装置においては、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用発光装置において、３以上の整数をｎとしたとき前記フォワード電圧検出手段は、前記基準電位からｎ番目に近い位置に配置した第ｎ光源のフォワード電圧をさらに検出し、前記基準電位を基準として第（ｎ―１）光源の端子電圧を反転増幅した出力電圧と第ｎ光源の端子電圧との差分を反転増幅する差分増幅用反転増幅手段を備えてなる構成とした。

（作用）基準電位か３番目以降の各半導体光源のフォワード電圧に対応した電圧を出力するのに際して、反転増幅手段のみを用いるのではなく、隣接する基準電位側半導体光源の端子電圧を反転増幅した出力電圧と当該半導体光源の端子電圧殿差分を反転増幅する差分増幅用反転増幅手段を用いることで、基準電位から離れて配置される半導体光源の数が増加しても、反転増幅手段の数を少なくすることができ、回路構成の簡素化を図ることができる。

以上の説明から明らかなように、請求項１に係る車両用発光装置によれば、各半導体光源の異常、特に、第１光源と第２光源の異常を高精度に検出することができる。

請求項２に係る車両用発光装置によれば、各半導体光源の異常、特に、第１光源の異常を高精度に検出することができる。

請求項３に係る車両用発光装置によれば、各半導体光源の異常、特に、第１光源と第２光源の異常を高精度に検出することができる。

請求項４に係る車両用発光装置によれば、各半導体光源の異常を高精度に検出することができるとともに、回路構成の簡素化を図ることができる。

次に、本発明の実施の形態を実施例に従って説明する。図１は、本発明の一実施例を示す車両用発光装置の回路構成図、図２は、スイッチングレギュレータの回路構成図、図３は、制御回路の回路構成図、図４は、制御回路の動作を説明するための波形図、図５は、制御用電源の回路構成図、図６は、フォワード電圧検出回路と異常検出回路の第１実施例を示す回路構成図、図７は、フォワード電圧検出回路と異常検出回路の第２実施例を示す回路構成図、図８は、フォワード電圧検出回路と異常検出回路の第３実施例を示す回路構成図、図９は、フォワード電圧検出回路と異常検出回路の第４実施例を示す回路構成図である。

これらの図において、車両用灯具を構成する車両用発光装置１０は、図１に示すように、点灯制御装置として、スイッチングレギュレータ１２、制御用電源１４、フォワード電圧検出回路１６、異常検出回路１８を備えて構成されており、スイッチングレギュレータ１２には、負荷としてマルチチップＬＥＤ２０、２２、２４、２６、２８が接続されている。マルチチップＬＥＤ２０〜２８は、パッケージ内に４つのＬＥＤチップ２０ａ〜２０ｄ、２２ａ〜２２ｄ、２４ａ〜２４ｄ、２６ａ〜２６ｄ、２８ａ〜２８ｄが互いに直列になって収納され、半導体発光素子で構成された半導体光源として、スイッチングレギュレータ１２の出力側に互いに直列になって接続されている。

マルチチップＬＥＤ２０〜２８としては、互いに直列に接続された複数個のものを光源ブロックとして、各光源ブロックを並列接続したものを用いたり、単一のマルチチップＬＥＤを用いたりすることもできる。また、単一または複数のマルチチップＬＥＤの代わりに、単一または複数のシングルチップＬＥＤを用いることもできる。また、マルチチップＬＥＤ２０〜２８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などの各種車両用灯具の光源として構成することができる。

スイッチングレギュレータ１２は、図２に示すように、トランスＴ１、コンデンサＣ１、ＮＭＯＳトランジスタ３０、制御回路３２、ダイオードＤ１、コンデンサＣ２、シャント抵抗Ｒ１を備えて構成されている。トランスＴ１の一次側にはコンデンサＣ１が並列に接続されていると共に、ＮＭＯＳトランジスタ３０が直列に接続されている。コンデンサＣ１の一端側は電源スイッチ３４、電源入力端子３６を介して車載バッテリ（直流電源）３８のプラス端子に接続され、他端側は電源入力端子４０を介して車載バッテリ３８のマイナス端子に接続されていると共に、接地されている。ＮＭＯＳトランジスタ３０はドレインがトランスＴ１の一次側に接続され、ソースが接地され、ゲートが制御回路３２に接続されている。トランスＴ１の二次側にはダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２が並列に接続されており、ダイオードＤ１とコンデンサＣ２との接続点は、シャント抵抗Ｒ１、出力端子４４を介してマルチチップＬＥＤ２０のアノード側に接続されるようになっている。トランスＴ１の二次側の一端側は、コンデンサＣ２の一端側と共に、出力端子４２を介してマルチチップＬＥＤ２８のカソード側に接続されるようになっている。出力端子４２は、基準電位（接地電位：０Ｖ）に対して負の電圧（−Ｂ）を出力する端子として構成されている。ダイオードＤ１と抵抗Ｒ１との接続点には、電流検出端子４６を介して制御回路３２が接続されている。シャント抵抗Ｒ１は、マルチチップＬＥＤ２０〜２８に流れる電流を検出する電流検出手段として構成されており、シャント抵抗Ｒ１の両端に生じる電圧をマルチチップＬＥＤ２０〜２８の電流として、制御回路３２にフィードバックするようになっている。

ＮＭＯＳトランジスタ３０は、制御回路３２から出力されるオンオフ信号（スイッチング信号）に応答してオンオフ動作するスイッチング素子として構成されている。ＮＭＯＳトランジスタ３０がオン動作したときには、車載バッテリ３８からの入力電圧が電磁エネルギーとしてトランスＴ１に蓄積され、ＮＭＯＳトランジスタ３０のオフ動作時に、トランスＴ１に蓄積された電磁エネルギーが発光エネルギーとしてトランスＴ１の二次側からダイオードＤ１を介してマルチチップＬＥＤ２０〜２８に放出されるようになっている。

即ち、スイッチングレギュレータ１２は、車載バッテリ３８から電力の供給を受けてマルチチップＬＥＤ２０〜２８に対する電流の供給を制御する電流供給制御手段として構成されている。この場合、スイッチングレギュレータ１２は、電流検出端子４６の電圧と規定の電圧とを比較し、この比較結果に応じて出力電流を制御するように構成されている。

具体的には、スイッチングレギュレータ１２を制御するための制御回路３２は、図３に示すように、コンパレータ４８、エラーアンプ５０、ノコギリ波発生器５２、基準電圧５４、抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、コンデンサＣ２を備えて構成されており、コンパレータ４８の出力端子５６はＮＭＯＳトランジスタ３０のゲートに直接或いは電流増幅用のプリアンプ（図示せず）を介して接続されて、抵抗Ｒ２の一端に接続された入力端子５８は電流検出端子４６に接続されている。入力端子５８には電流検出端子４６からフィードバックされる電圧が印加されるようになっており、抵抗Ｒ２、Ｒ３は、入力端子５８に印加される電圧を分圧し、分圧によって得られた電圧をエラーアンプ５０の負入力端子に印加するようになっている。エラーアンプ５０は、負入力端子に印加された電圧と基準電圧５４との差に応じた電圧を閾値Ｖｔｈとして、コンパレータ４８の正入力端子に出力するようになっている。コンパレータ４８は、ノコギリ波発生器５２から負入力端子にノコギリ波Ｖｓを取り込み、このノコギリ波Ｖｓと閾値Ｖｔｈとを比較し、この比較結果に応じたオンオフ信号をＮＭＯＳトランジスタ３０のゲートに出力するようになっている。

例えば、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、閾値Ｖｔｈのレベルがノコギリ波Ｖｓのほぼ中間にあるときにはオンデューティがほぼ５０％のオンオフ信号を出力するようになっている。一方、スイッチングレギュレータ１２の出力電流が低下したことに伴って、電流検出端子４６からフィードバックされる電圧のレベルが基準電圧５４よりも低くなったときには、エラーアンプ５０の出力による閾値Ｖｔｈのレベルが高くなり、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、コンパレータ４８からは、オンデューティが５０％よりも高いオンデューティのオンオフ信号が出力される。この結果、スイッチングレギュレータ１２の出力電流は増加することになる。

逆に、スイッチングレギュレータ１２の出力電流が増加することに伴って、電流検出端子４６からフィードバックされる電圧のレベルが基準電圧５４よりも高くなり、エラーアンプ５０の出力による閾値Ｖｔｈのレベルが低下したときには、図４（ｅ）、（ｆ）に示すように、コンパレータ４８からは、オンデューティが５０％よりも低いオンオフ信号が出力される。この結果、スイッチングレギュレータ１２の出力電流は減少する。なお、ノコギリ波発生器５２の代わりに、三角波（三角波信号）を発生する三角波発生器を用いることもできる。

また、制御回路３２には、制御用電源１４から電力が供給されるようになっており、制御用電源１４は、図５に示すように、シリーズレギュレータとして、ＮＰＮトランジスタ６０、抵抗Ｒ５、ツェナーダイオードＺＤ１、コンデンサＣ３を備えて構成されており、ＮＰＮトランジスタ６０のコレクタが電源スイッチ３４を介して電源入力端子３６に接続され、エミッタが出力端子６２を介して制御回路３２に接続されている。ＮＰＮトランジスタ６０は、電源入力端子３６から電源電圧が印加されたときに、ツェナーダイオードＺＤ１の両端に生じるツェナー電圧に応じた電圧をエミッタから出力端子６２を介して、制御回路３２に出力するようになっている。

一方、フォワード電圧検出回路１６は、図６に示すように、フォワード電圧検出回路１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅを備えて構成されている。各フォワード電圧検出回路１６ａ〜１６ｅは、入力側が検出端子６４、６６、６８、７０、７２、出力端子４２を介してそれぞれマルチチップＬＥＤ２０〜２８の一端側に接続されて、各マルチチップＬＥＤ２０〜２８の両端に生じるフォワード電圧Ｖｆ（４個のＬＥＤチップの合計のフォワード電圧）を検出し、検出結果を異常検出回路１８に出力するフォワード電圧検出手段として構成されている。

フォワード電圧検出回路１６ａは、反転増幅器７４、コンデンサＣ１０、Ｃ１１、抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、ダイオードＤ１０を備え、反転増幅器７４の負入力端子が抵抗Ｒ１０を介して検出端子６４に接続され、基準電位に最も近い位置に配置されたマルチチップＬＥＤ２０の端子電圧Ｖａを反転増幅する基準電位側反転増幅手段として構成されている。マルチチップＬＥＤ２０〜２８のフォワード電圧をそれぞれＶｆ（４個のＬＥＤチップの合計のフォワード電圧）とすると、端子電圧Ｖａは基準電位（ＧＮＤ）＝０Ｖを基準にして、−Ｖｆとなる。ここで説明を簡単にするために、反転増幅器７４の増幅度を「１」とすると、反転増幅器７４の出力電圧Ｖ_Ａは＋Ｖｆとなる。

フォワード電圧検出回路１６ｂは、反転増幅器７６、コンデンサＣ１２、抵抗Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、ダイオードＤ１１を備え、反転増幅器７６の負入力端子が抵抗Ｒ１３を介して検出端子６６、６８に接続され、かつ、抵抗Ｒ１４を介して反転増幅器７４の出力側に接続されている。このフォワード電圧検出回路１６ｂは、反転増幅器７４の出力電圧Ｖ_Ａを演算対象の電圧として、抵抗Ｒ１４を介して入力するとともに、マルチチップＬＥＤ２２の端子電圧Ｖｂを入力し、両者の差分を反転増幅する差分増幅用反転増幅手段手段として構成されている。マルチチップＬＥＤ２０〜２８のフォワード電圧をそれぞれＶｆとすると、端子電圧Ｖｂは、基準電位＝０Ｖを基準として、−２Ｖｆとなり、反転増幅器７４、７６の増幅度を「１」とすると、反転増幅器７６の出力電圧Ｖ_Ｂは、−（−２Ｖｆ＋Ｖｆ）＝Ｖｆとなる。

フォワード電圧検出回路１６ｃは、反転増幅器７８、コンデンサＣ１３、Ｃ１４、抵抗Ｒ１７、Ｒ１８、Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１、ダイオードＤ１２を備え、反転増幅器７８の負入力端子が抵抗Ｒ１７を介して検出端子７０に接続され、かつ、抵抗Ｒ１８を介して反転増幅器７４の出力側に接続されているとともに、抵抗Ｒ１９を介して反転増幅器７６の出力側に接続されている。このフォワード電圧検出回路１６ｃは、反転増幅器７４の出力電圧Ｖ_Ａと反転増幅器７６の出力電圧Ｖ_Ｂを演算対象の電圧として、抵抗Ｒ１８、Ｒ１９を介して入力するとともに、マルチチップＬＥＤ２４の端子電圧Ｖｃを入力し、入力した各電圧の差分を反転増幅する差分増幅用反転増幅手段手段として構成されている。この場合、反転増幅器７８は、反転増幅すべき端子電圧として、自己が反転増幅すべき端子電圧Ｖｃよりも基準電位＝０Ｖとの差が小さい端子電圧Ｖａ、Ｖｂが入力される他の反転増幅器７４、７６の出力電圧Ｖ_Ａ、Ｖ_Ｂを演算対象の電圧として入力するようになっている。

ここで、マルチチップＬＥＤ２０〜２８のフォワード電圧をそれぞれＶｆとすると、端子電圧Ｖｃは、基準電位＝０Ｖを基準として、−３Ｖｆとなり、反転増幅器７４、７６、７８の増幅度を「１」とすると、反転増幅器７８の出力電圧Ｖｃは、−（−３Ｖｆ＋Ｖｆ＋Ｖｆ）＝Ｖｆとなる。

フォワード電圧検出回路１６ｄは、反転増幅器８０、８２、コンデンサＣ１５、抵抗Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４、Ｒ２５、Ｒ２６、Ｒ２７、Ｒ２８、ダイオードＤ１３、Ｄ１４を備え、反転増幅器８０の負入力端子が抵抗Ｒ２２を介して検出端子７０に接続され、反転増幅器８２の負入力端子が抵抗Ｒ２８を介して検出端子７２に接続されている。反転増幅器８０は、マルチチップＬＥＤ２４の端子電圧Ｖｃを反転増幅する反転増幅手段として構成され、反転増幅器８２は、反転増幅器８０の出力電圧Ｖｃ’とマルチチップＬＥＤ２６の端子電圧Ｖｄとの差分を反転増幅する差分増幅用反転増幅手段として構成されている。マルチチップＬＥＤ２０〜２８のフォワード電圧をそれぞれＶｆとすると、端子電圧Ｖｃは、基準電位＝０Ｖを基準として、−３Ｖｆに、端子電圧Ｖｄは、基準電位＝０Ｖを基準として、−４Ｖｆになる。反転増幅器８０、８２の増幅度を「１」とすると、反転増幅器８０の出力電圧Ｖｃ’は、＋３Ｖｆになり、反転増幅器８２の出力電圧Ｖ_Ｄは、−（−４Ｖｆ＋３Ｖｆ）＝＋Ｖｆとなる。

フォワード電圧検出回路１６ｅは、反転増幅器８４、コンデンサＣ１６、Ｃ１７、Ｃ１８、抵抗Ｒ２９、Ｒ３０、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３、ダイオードＤ１５を備え、反転増幅器８４の負入力端子が抵抗Ｒ２９を介して出力端子４２に接続され、かつ、抵抗Ｒ３０を介して反転増幅器８０の出力側に接続されているとともに、抵抗Ｒ３１を介して反転増幅器８２の出力側に接続されている。このフォワード電圧検出回路１６ｅは、反転増幅器８０の出力電圧Ｖｃ’＝＋３Ｖｆと反転増幅器８２の出力電圧Ｖ_Ｄ＝＋Ｖｆを演算対象の電圧として、抵抗Ｒ３０、Ｒ３１を介して入力するとともに、マルチチップＬＥＤ２８の端子電圧Ｖｅを入力し、入力した各電圧の差分を反転増幅する差分増幅用反転増幅手段手段として構成されている。マルチチップＬＥＤ２０〜２８のフォワード電圧をそれぞれＶｆとすると、端子電圧Ｖｃは、基準電位＝０Ｖを基準として、−３Ｖｆとなり、端子電圧Ｖｅは、基準電位＝０Ｖを基準として、−５Ｖｆとなる。反転増幅器８０、８２、８４の増幅度を「１」とすると、−（−５Ｖｆ＋３Ｖｆ＋Ｖｆ）＝＋Ｖｆとなり、出力電圧Ｖ_Ｅは、＋Ｖｆとなる。

このように、フォワード電圧検出回路１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅは、各マルチチップＬＥＤ２０〜２８のフォワード電圧Ｖｆ（４個のＬＥＤチップの合計のフォワード電圧）をそれぞれ検出し、各検出結果を出力電圧Ｖ_Ａ
〜Ｖ_Ｅ＝＋Ｖｆとして、異常検出回路１８に出力することができる。

ここで、マルチチップＬＥＤ２０〜２８のうち、フォワード電圧Ｖｆの小さいもの程、基準電位＝０Ｖに最も近い位置に配置したとすると、マルチチップＬＥＤ２０のフォワード電圧Ｖｆが最も小さくなり、マルチチップＬＥＤ２８のフォワード電圧Ｖｆが最も大きくなる。この場合、フォワード電圧検出回路１６ａは、端子電圧Ｖａ〜Ｖｅのうち基準電位（ＧＮＤ）＝０Ｖとの差が最も小さい端子電圧Ｖａを反転増幅器７４が反転増幅するので、マルチチップＬＥＤ２０のフォワード電圧Ｖｆが最も小さくても、マルチチップＬＥＤ２０のフォワード電圧Ｖｆを高精度に検出することができる。逆に、フォワード電圧検出回路１６ｅは、マルチチップＬＥＤ２８のフォワード電圧Ｖｆが最も大きいので、端子電圧Ｖａ〜Ｖｅのうち基準電位（ＧＮＤ）＝０Ｖとの差が最も大きい端子電圧Ｖｅを反転増幅器８４が反転増幅することで、マルチチップＬＥＤ２８のフォワード電圧Ｖｆを高精度に検出することができる。

異常検出回路１８は、サーミスタ８６、コンパレータ８８、９０、９２、９４、９６、抵抗Ｒ３４、Ｒ３５、コンデンサＣ１９、Ｃ２０を備えて構成されている。コンパレータ８８〜９６は、正入力端子が、反転増幅器７４、７６、７８、８２、８４の出力側に接続され、負入力端子が、抵抗Ｒ３５とサーミスタ８６との接続点（Ｖｒｅｆ）に接続され、出力端子が、互いにＯＲ接続されて外部接続端子９８に接続されている。外部接続端子９８は、ＬＥＤ１００、抵抗Ｒ６を介して車載バッテリ３８のプラス端子に接続されている。

コンパレータ８８、９０、９２、９４、９６は、反転増幅器７４、７６、７８、８２、８４の出力電圧Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｅ＝＋Ｖｆと基準電圧Ｖｒｅｆとをそれぞれ比較し、出力電圧Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｅのうちいずれかの出力電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを下回ったときに、ローレベルの異常検出信号を外部接続端子９８に出力する異常検出手段として構成されている。外部接続端子９８がローレベルになると、ＬＥＤ１００が点灯し、運転者に、マルチチップＬＥＤ２０〜２８のうちいずれかにフォワード電圧Ｖｆの低下に伴う異常が生じたことを知らせることができる。

本実施例によれば、マルチチップＬＥＤ２０〜２８のうち、フォワード電圧Ｖｆの小さいもの程、基準電位＝０Ｖに最も近い位置に配置するようにしたため、フォワード電圧Ｖｆの大きさの異なるものでマルチチップＬＥＤ２０〜２８が構成されていても、マルチチップＬＥＤ２０〜２８のフォワード電圧Ｖｆを高精度に検出することができ、マルチチップＬＥＤ２０〜２８のうちいずれかにフォワード電圧Ｖｆの低下に伴う異常が生じたことを確実に報知することができる。

また、本実施例においては、フォワード電圧検出回路１６ｂでは、反転増幅器７４の出力電圧Ｖ_Ａを反転増幅器７６の入力側に作用（フィードバック）させ、出力電圧Ｖ_Ａと端子電圧Ｖｂとの差分を求め、この差分を反転増幅器７６で反転増幅することで、フローティングしているフォワード電圧Ｖｆを求め、さらに、フォワード電圧検出回路１６ｃでは、反転増幅器７４、７６の出力電圧Ｖ_Ａ、Ｖ_Ｂを反転増幅器７８の入力側に作用（フィードバック）させ、出力電圧Ｖ_Ａ、Ｖ_Ｂと端子電圧Ｖｃとの差分を求め、この差分を反転増幅器７８で反転増幅することで、フローティングしているフォワード電圧Ｖｆを求めるという、いわゆる順送りに差分を取る構成を採用しているので、端子電圧Ｖｂ、Ｖｃが基準電位に対して大きくなっても、反転増幅器の数を増やすことなく、フローティングしているフォワード電圧Ｖｆを求めることができ、回路構成の簡素化を図ることができる。

一方、基準電位に対して端子電圧が大きくなるに応じて、差分を順次取る構成をそのまま採用すると、回路のバラツキ要因による誤差が積み重なって、検出精度が悪くなることを考慮し、フォワード電圧検出回路１６ｄでは、端子電圧Ｖｃを反転増幅器８０で反転増幅し、反転増幅器８０の出力電圧と端子電圧Ｖｄとの差分を求め、この差分を反転増幅器８２で反転増幅することとしている。

次に、本発明の第２実施例を図７に従って説明する。本実施例は、マルチチップＬＥＤ２０の代わりに、パッケージ内に２つのＬＥＤチップ２１ａ、２１ｂが互いに直列になって収納されたマルチチップＬＥＤ２１を用い、チップ数の最も少ないマルチチップＬＥＤ２１を基準電位＝０Ｖに最も近い位置に配置し、反転増幅器７４の増幅度を、例えば、１倍であったものを２倍にしたものであり、他の構成は、第１実施例と同様である。

ここで、マルチチップＬＥＤ２１のフォワード電圧を１／２Ｖｆ（２個のＬＥＤチップの合計のフォワード電圧）とすると、端子電圧Ｖａは基準電位（ＧＮＤ）＝０Ｖを基準にして、−１／２Ｖｆとなり、反転増幅器７４の増幅度を「２」とすると、反転増幅器７４の出力電圧Ｖ_Ａは＋Ｖｆとなる。この場合、端子電圧Ｖｂ〜Ｖｅは、第１実施例とは異なり、−１．５Ｖｆ、−２．５Ｖｆ、−３．５Ｖｆ、−４．５Ｖｆとなるが、各端子電圧を各フォワード電圧検出回路１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅで反転増幅することで、各フォワード電圧検出回路１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅから、各マルチチップＬＥＤ２２〜２８のフォワード電圧Ｖｆ（４個のＬＥＤチップの合計のフォワード電圧）に対応した出力電圧Ｖ_Ｂ〜Ｖ_Ｅ＝＋Ｖｆを異常検出回路１８に出力することができる。

本実施例では、フォワード電圧検出回路１６ａは、端子電圧Ｖａ〜Ｖｅのうち基準電位（ＧＮＤ）＝０Ｖとの差が最も小さい端子電圧Ｖａ＝−０．５Ｖｆを反転増幅器７４が反転増幅するので、マルチチップＬＥＤ２１のフォワード電圧が１／２Ｖｆと、マルチチップＬＥＤ２１〜２８の中で最も小さくても、マルチチップＬＥＤ２１のフォワード電圧Ｖｆを高精度に検出することができる。

また、本実施例において、マルチチップＬＥＤ２１の他に、マルチチップＬＥＤとして、パッケージ内に３つのＬＥＤチップが互いに直列になって収納されたマルチチップＬＥＤを用いるときには、このマルチチップＬＥＤはマルチチップＬＥＤ２１に隣接して配置されることになる。

本実施例によれば、マルチチップＬＥＤ２１〜２８のうち、チップ数の最も少ないマルチチップＬＥＤ２１を、基準電位＝０Ｖに最も近い位置に配置するようにしたため、フォワード電圧Ｖｆの大きさの異なるものでマルチチップＬＥＤ２１〜２８が構成されていても、マルチチップＬＥＤ２１〜２８のフォワード電圧Ｖｆを高精度に検出することができ、マルチチップＬＥＤ２１〜２８のうちいずれかにフォワード電圧Ｖｆの低下に伴う異常が生じたことを確実に報知することができる。

次に、本発明の第３実施例を図８に従って説明する。本実施例は、フォワード電圧検出回路１６の代わりに、フォワード電圧検出回路１７を用いたものであり、第１実施例とはフォワード電圧検出回路１７の構成が一部異なる他は、第１実施例と同様である。

フォワード電圧検出回路１７は、フォワード電圧検出回路１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅを備えて構成されている。各フォワード電圧検出回路１７ａ〜１７ｅは、入力側が検出端子６４、６６、６８、７０、７２、出力端子４２を介してそれぞれマルチチップＬＥＤ２０〜２８の一端側に接続されて、各マルチチップＬＥＤ２０〜２８の両端に生じるフォワード電圧Ｖｆ（４個のＬＥＤチップの合計のフォワード電圧）を検出し、検出結果を異常検出回路１８に出力するフォワード電圧検出手段として構成されている。

フォワード電圧検出回路１７ａは、フォワード電圧検出回路１６ａと同様に、反転増幅器７４、コンデンサＣ１０、Ｃ１１、抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、ダイオードＤ１０を備え、反転増幅器７４の負入力端子が抵抗Ｒ１０を介して検出端子６４に接続され、基準電位に最も近い位置に配置されたマルチチップＬＥＤ２０の端子電圧Ｖａを反転増幅する基準電位側反転増幅手段として構成されている。マルチチップＬＥＤ２０〜２８のフォワード電圧をそれぞれＶｆ（４個のＬＥＤチップの合計のフォワード電圧）とすると、端子電圧Ｖａは基準電位（ＧＮＤ）＝０Ｖを基準にして、−Ｖｆとなり、反転増幅器７４の増幅度を「１」とすると、反転増幅器７４の出力電圧Ｖ_Ａは＋Ｖｆとなる。

フォワード電圧検出回路１７ｂは、フォワード電圧検出回路１６ｂと同様に、反転増幅器７６、コンデンサＣ１２、抵抗Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、ダイオードＤ１１を備え、反転増幅器７６の負入力端子が抵抗Ｒ１３を介して検出端子６６、６８に接続され、かつ、抵抗Ｒ１４を介して反転増幅器７４の出力側に接続されている。このフォワード電圧検出回路１７ｂは、反転増幅器７４の出力電圧Ｖ_Ａを演算対象の電圧として、抵抗Ｒ１４を介して入力するとともに、マルチチップＬＥＤ２２の端子電圧Ｖｂを入力し、両者の差分を反転増幅する差分増幅用反転増幅手段として構成されている。マルチチップＬＥＤ２２〜２８のフォワード電圧をそれぞれＶｆとすると、端子電圧Ｖｂは、基準電位＝０Ｖを基準として、−２Ｖｆとなり、反転増幅器７４、７６の増幅度を「１」とすると、反転増幅器７６の出力電圧Ｖ_Ｂは、−（−２Ｖｆ＋Ｖｆ）＝Ｖｆとなる。

フォワード電圧検出回路１７ｃは、反転増幅器７７、７８、コンデンサＣ１３、Ｃ１４、抵抗Ｒ１７、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ３６、Ｒ３７、Ｒ３８、ダイオードＤ１２、Ｄ１６を備え、反転増幅器７７の負入力端子が抵抗Ｒ３６を介して検出端子６６、６８に接続され、反転増幅器７８の負入力端子が抵抗Ｒ１７を介して検出端子７０に接続されている。反転増幅器７７は、マルチチップＬＥＤ２２の端子電圧Ｖｂを反転増幅し、反転増幅された電圧を抵抗Ｒ３８を介して反転増幅器７８の入力側に作用させるようになっている。反転増幅器７８は、反転増幅器７７の出力電圧を演算対象の電圧として、抵抗Ｒ３８を介して入力するとともに、マルチチップＬＥＤ２４の端子電圧Ｖｃを入力し、入力した各電圧の差分を反転増幅する差分増幅用反転増幅手段として構成されている。

マルチチップＬＥＤ２２、２４のフォワード電圧をそれぞれＶｆとすると、端子電圧Ｖｂは、基準電位＝０Ｖを基準として、−２Ｖｆとなり、端子電圧Ｖｃは、基準電位＝０Ｖを基準として、−３Ｖｆとなる。反転増幅器７７、７８の増幅度を「１」とすると、反転増幅器７７の出力電圧Ｖｂ’は＋２Ｖｆとなり、反転増幅器７８の出力電圧Ｖｃは、−（−３Ｖｆ＋２Ｖｆ）＝Ｖｆとなる。

フォワード電圧検出回路１７ｄは、フォワード電圧検出回路１６ｄと同様に、反転増幅器８０、８２、コンデンサＣ１５、抵抗Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４、Ｒ２５、Ｒ２６、Ｒ２７、Ｒ２８、ダイオードＤ１３、Ｄ１４を備え、反転増幅器８０の負入力端子が抵抗Ｒ２２を介して検出端子７０に接続され、反転増幅器８２の負入力端子が抵抗Ｒ２８を介して検出端子７２に接続されている。反転増幅器８０は、マルチチップＬＥＤ２４の端子電圧Ｖｃを反転増幅する反転増幅手段として構成され、反転増幅器８２は、反転増幅器８０の出力電圧Ｖｃ’とマルチチップＬＥＤ２６の端子電圧Ｖｄとの差分を反転増幅する差分増幅用反転増幅手段として構成されている。マルチチップＬＥＤ２２〜２８のフォワード電圧をそれぞれＶｆとすると、端子電圧Ｖｃは、基準電位＝０Ｖを基準として、−３Ｖｆに、端子電圧Ｖｄは、基準電位＝０Ｖを基準として、−４Ｖｆになる。反転増幅器８０、８２の増幅度を「１」とすると、反転増幅器８０の出力電圧Ｖｃ’は、＋３Ｖｆとなる。反転増幅器８２の出力電圧Ｖ_Ｄは、−（−４Ｖｆ＋３Ｖｆ）＝＋Ｖｆとなる。

フォワード電圧検出回路１７ｅは、反転増幅器８３、８４、コンデンサＣ１６、Ｃ１７、Ｃ１８、抵抗Ｒ２９、Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ３９、Ｒ４０、Ｒ４１、Ｒ４２、ダイオードＤ１５、Ｄ１７を備え、反転増幅器８３の負入力端子が抵抗Ｒ３９を介して検出端子７２に接続され、反転増幅器８４の負入力端子が抵抗Ｒ２９を介して出力端子４２に接続されている。反転増幅器８３は、マルチチップＬＥＤ２６の端子電圧Ｖｄを反転増幅し、反転増幅された電圧Ｖｄ’を抵抗Ｒ４２を介して反転増幅器８４の入力側に作用させるようになっている。反転増幅器８４は、反転増幅器８３の出力電圧Ｖｄ’を演算対象の電圧として、抵抗Ｒ４２を介して入力するとともに、マルチチップＬＥＤ２８の端子電圧Ｖｅを入力し、入力した各電圧の差分を反転増幅する差分増幅用反転増幅手段手段として構成されている。マルチチップＬＥＤ２０〜２８のフォワード電圧をそれぞれＶｆとすると、端子電圧Ｖｄは、基準電位＝０Ｖを基準として、−４Ｖｆとなり、端子電圧Ｖｅは、基準電位＝０Ｖを基準として、−５Ｖｆとなる。反転増幅器８３、８４の増幅度を「１」とすると、反転増幅器８３の出力電圧Ｖｄ’は、＋４Ｖｆになる。そして、出力電圧Ｖ_Ｅは、−（−５Ｖｆ＋４Ｖｆ）＝＋Ｖｆになる。

このように、フォワード電圧検出回路１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅは、各マルチチップＬＥＤ２０〜２８のフォワード電圧Ｖｆ（４個のＬＥＤチップの合計のフォワード電圧）をそれぞれ検出し、各検出結果を出力電圧Ｖ_Ａ
〜Ｖ_Ｅ＝＋Ｖｆとして、異常検出回路１８に出力することができる。

ここで、マルチチップＬＥＤ２０〜２８のうち、フォワード電圧Ｖｆの小さいもの程、基準電位＝０Ｖに最も近い位置に配置すると、マルチチップＬＥＤ２０のフォワード電圧Ｖｆが最も小さくなり、マルチチップＬＥＤ２８のフォワード電圧Ｖｆが最も大きくなる。この場合、フォワード電圧検出回路１７ａは、端子電圧Ｖａ〜Ｖｅのうち基準電位（ＧＮＤ）＝０Ｖとの差が最も小さい端子電圧Ｖａを反転増幅器７４が反転増幅するので、マルチチップＬＥＤ２０のフォワード電圧Ｖｆが最も小さくても、マルチチップＬＥＤ２０のフォワード電圧Ｖｆを高精度に検出することができる。逆に、フォワード電圧検出回路１７ｅは、マルチチップＬＥＤ２８のフォワード電圧Ｖｆが最も大きいので、端子電圧Ｖａ〜Ｖｅのうち基準電位（ＧＮＤ）＝０Ｖとの差が最も大きい端子電圧Ｖｅを反転増幅器８３、８４が反転増幅することで、マルチチップＬＥＤ２８のフォワード電圧Ｖｆを高精度に検出することができる。

また、本実施例においては、フォワード電圧検出回路１７ｄに加え、フォワード電圧検出回路１７ｃ、１７ｅにおいてもそれぞれ２個の反転増幅器７７、７８、８０、８２、８３、８４を用いて端子電圧を反転増幅しているので、フォワード電圧Ｖｆを高精度に検出することができる。

次に、本発明の第４実施例を図９に従って説明する。本実施例は、フォワード電圧検出回路１６の代わりに、フォワード電圧検出回路１７を用いたものであり、第２実施例とはフォワード電圧検出回路１７の構成が一部異なる他は、第２実施例と同様である。すなわち、マルチチップＬＥＤ２０の代わりに、パッケージ内に２つのＬＥＤチップが互いに直列になって収納されたマルチチップＬＥＤ２１を用い、チップ数の最も少ないマルチチップＬＥＤ２１を基準電位＝０Ｖに最も近い位置に配置し、反転増幅器７４の増幅度を、例えば、１倍であったものを２倍にしたものである。

ここで、マルチチップＬＥＤ２１のフォワード電圧を１／２Ｖｆ（２個のＬＥＤチップの合計のフォワード電圧）とすると、端子電圧Ｖａは基準電位（ＧＮＤ）＝０Ｖを基準にして、−１／２Ｖｆとなり、反転増幅器７４の増幅度を「２」とし、他の反転増幅器の増幅度を「１」とすると、反転増幅器７４の出力電圧Ｖ_Ａは＋Ｖｆとなる。この場合、端子電圧Ｖｂ〜Ｖｅは、第１実施例とは異なり、−１．５Ｖｆ、−２．５Ｖｆ、−３．５Ｖｆ、−４．５Ｖｆとなるが、各端子電圧を各フォワード電圧検出回路１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅで反転増幅することで、各フォワード電圧検出回路１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅから、各マルチチップＬＥＤ２２〜２８のフォワード電圧Ｖｆ（４個のＬＥＤチップの合計のフォワード電圧）に対応した出力電圧Ｖ_Ｂ〜Ｖ_Ｅ＝＋Ｖｆを異常検出回路１８に出力することができる。

本実施例では、フォワード電圧検出回路１７ａは、端子電圧Ｖａ〜Ｖｅのうち基準電位（ＧＮＤ）＝０Ｖとの差が最も小さい端子電圧Ｖａ＝−０．５Ｖｆを反転増幅器７４が反転増幅するので、マルチチップＬＥＤ２１のフォワード電圧が１／２Ｖｆと、マルチチップＬＥＤ２１〜２８の中で最も小さくても、マルチチップＬＥＤ２１のフォワード電圧Ｖｆを高精度に検出することができる。

なお、前記各実施例において、異常検出回路１８としては、コンパレータ８８〜９６などを用いる代わりに、各フォワード電圧検出回路１６ａ〜１６ｅの出力電圧をデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号と基準値とを比較し、この比較結果を基に異常の有無を判定するマイクロコンピュータ（マイコン）を用いることもできる。

前記各実施例においては、スイッチングレギュレータ１２が負（基準電位＝グランド０Ｖに対して負）の電圧を出力するものについて述べたが、スイッチングレギュレータ１２が正（基準電位＝グランド０Ｖに対して正）の電圧を出力するものにも本発明を適用することができる。

本発明の一実施例を示す車両用発光装置の回路構成図である。スイッチングレギュレータの回路構成図である。制御回路の回路構成図である。制御回路の動作を説明するための波形図である。制御用電源の回路構成図である。フォワード電圧検出回路と異常検出回路の第１実施例を示す回路構成図である。フォワード電圧検出回路と異常検出回路の第２実施例を示す回路構成図である。フォワード電圧検出回路と異常検出回路の第３実施例を示す回路構成図である。フォワード電圧検出回路と異常検出回路の第４実施例を示す回路構成図である。

１０車両用発光装置
１２スイッチングレギュレータ
１４制御用電源
１６、１６ａ〜１６ｅフォワード電圧検出回路
１７、１７ａ〜１７ｅフォワード電圧検出回路
１８異常検出回路
２０、２１、２２、２４、２６、２８マルチチップＬＥＤ

Claims

互いに直列接続された複数の半導体光源と、前記各半導体光源に電源からの電力を供給するスイッチングレギュレータと、前記複数の半導体光源のうち、少なくとも前記電源の基準電位に最も近い位置に配置した第１光源のフォワード電圧及び前記基準電位から２番目に近い位置に配置した第２光源のフォワード電圧を検出するフォワード電圧検出手段と、前記フォワード電圧検出手段の検出値を基に前記各半導体光源の異常を検出する異常検出手段とを備え、前記フォワード電圧検出手段は、前記電源の基準電位を基準として前記第１光源の端子電圧を反転増幅して、前記第１光源のフォワード電圧に対応した電圧を出力する第１反転増幅手段を備えるとともに、前記第１反転増幅手段の出力電圧を演算対象の電圧として入力し、前記演算対象の電圧と前記第２光源の端子電圧との差分を反転増幅する第２反転増幅手段を備えることを特徴とする車両用発光装置。
請求項１に記載の車両用発光装置において、前記複数の半導体光源のうち、フォワード電圧の最も小さいものを第１光源としてなることを特徴とする車両用発光装置。
請求項１または２に記載の車両用発光装置において、前記基準電位は０Ｖの接地電位としてなることを特徴とする車両用発光装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用発光装置において、３以上の整数をｎとしたとき前記フォワード電圧検出手段は、前記基準電位からｎ番目に近い位置に配置した第ｎ光源のフォワード電圧をさらに検出し、前記基準電位を基準として第（ｎ―１）光源の端子電圧を反転増幅した出力電圧と第ｎ光源の端子電圧との差分を反転増幅する差分増幅用反転増幅手段を備えることを特徴とする車両用発光装置。