JP5244447B2

JP5244447B2 - 点灯制御装置

Info

Publication number: JP5244447B2
Application number: JP2008117190A
Authority: JP
Inventors: 浩太郎松井; 孝悦北河; 隆生杉山
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2028-04-28
Also published as: US20090267520A1; JP2009266723A

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半導体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。

この点灯制御装置では、半導体光源に例えば断線等の異常が発生した場合に、各半導体光源に直列に接続されたシリーズレギュレータで該断線を検知している。

この種の技術として、例えば特許文献１では、互いに並列接続された複数の半導体光源に対して規定電流を流す過程で、半導体光源等に異常が発生したときに、半導体光源を保護する技術が開示されている。より詳細には、この特許文献１では、スイッチングレギュレータが半導体光源に対する出力電圧を監視し、出力電圧の異常低下を検出したときにその動作を安全側に制御する点灯制御回路が開示されている。

特開２００６−１０３４７７号公報

しかしながら、従来技術に係る点灯制御装置では、直流電圧によるＤＣ（直流）点灯とＰＷＭ（Pulse Wide Modulation:パルス幅変調）点灯の両方の機能を持たせた場合に、断線発生から断線信号出力、及び出力停止までの時間が統一されていないことから、精度良く断線を検出することができない。

そこで、本発明は、ＤＣ点灯時とＰＷＭ点灯時で、断線発生から断線検出制御信号出力、及び出力停止までの時間を統一することで、精度良く断線を検出す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、ＤＣ電圧が供給される電源端子を有し、半導体発光素子をＤＣ点灯またはＰＷＭ点灯するための点灯電流を、前記電源端子から前記半導体発光素子に供給する電流駆動部と、前記半導体発光素子の断線を検出する断線検出部とを備える。前記電流駆動部は、ＤＣ点灯とＰＷＭ点灯のいずれかの状態を示す第１信号を受けて、電圧が一定レベルのＤＣ状態、又は電圧がハイレベルとローレベルを繰り返すパルス状態のいずれかの第２信号を生成する信号生成回路と、前記電源端子及び前記半導体発光素子及び前記断線検出部と直列に接続され、上記ＤＣ状態の上記第２信号に基づくＤＣ点灯のための前記点灯電流、又は上記パルス状態の上記第２信号に基づくＰＷＭ点灯のための前記点灯電流を、前記半導体発光素子に供給し、さらに前記断線検出部からの断線検出制御信号を受けて前記半導体発光素子への前記点灯電流の供給を停止するスイッチング素子とを有する。前記断線検出部は、ＰＷＭ点灯の１周期よりも長い規定時間断線していることを検出し、該検出に応じて前記スイッチング素子に前記断線検出制御信号を出力する検出時間設定部と、規定条件に基づいて前記断線検出制御信号をリセットするリセット部とを有する。

本発明によれば、ＤＣ点灯時とＰＷＭ点灯時で、断線発生から断線検出制御信号出力、及び出力停止までの時間を統一することで、精度良く断線を検出することができ、ひいては安全性の向上を図ることができる

本発明によれば、ＰＷＭ点灯のオフ時と断線時とを区別することができる。

本発明によれば、ＤＣ点灯時とＰＷＭ点灯時で、断線発生から断線信号出力、
及び出力停止までの時間を統一することができる。

本発明によれば、規定時間を簡易な構成で規定することができる。

本発明によれば、規定条件を簡易な構成で規定することができる。

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。この実施の形態に係る点灯制御装置は、ＤＣ点灯時とＰＷＭ点灯時で、断線（フェール）発生から断線検出制御信号出力および出力停止（フェールラッチ）までの時間を統一することを特徴の一つとしている。

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。これは、車両用灯具などに採用し得るものである。

この図１に示されるように、点灯システムは、点灯制御装置１、ＤＣ／ＤＣコンバータやバッテリ等の電力供給源２、車両側ＥＣＵ（electronic control unit）３、複数のＬＥＤ４ａからなるＬＥＤユニット４で構成されている。車両用ＥＣＵとしては、エンジン制御等の各種ＥＣＵを統括する統括系のＥＣＵを想定している。

電力供給源２は、点灯制御装置１の電源端子１ａに接続されている。車両側ＥＣＵ３は点灯制御装置１のＰＷＭＯＮ／ＯＦＦ信号入力端子１ｂ及び断線検出端子１ｄに接続されている。そして、ＬＥＤユニット４は、点灯制御装置１の端子１ｅ，１ｆに接続されている。点灯制御装置１は、以上のほか、グランド端子１ｃを備えている。

このような構成において、ＤＣ点灯時は、車両側ＥＣＵ３から供給されるＰＷＭＯＦＦ信号によりＰＷＭ信号がハイレベル（Ｈｉ）を維持し、点灯制御装置１は、ＬＥＤユニット４のＬＥＤ４ａをＤＣ点灯する。一方、ＰＷＭ点灯時は、車両側ＥＣＵ３から供給されるＰＷＭＯＮ信号によりＰＷＭ信号が一定周期でローレベル（Ｌｏ）／ハイレベル（Ｈｉ）に切り替わり、点灯制御装置１は、ＬＥＤユニット４のＬＥＤ４ａをＰＷＭ点灯する。ＤＣ点灯、ＰＷＭ点灯に関わらず、ＬＥＤ４ａに断線が発生した場合には、点灯制御装置１は、断線検出から所定時間経過後に、出力を停止させ、それと同時に断線検出端子１ｄより車両側ＥＣＵ３に断線検出信号を出力する。その詳細は、後述する。

次に図２には本発明の一実施の形態に係る点灯制御装置の構成を更に具現化して示し説明する。これは、例えば車両用灯具等に採用し得るものである。

この図２に示されるように、点灯制御装置１は、主に断線検出回路１１、リセット回路１２、断線検出信号インタフェース（断線検出アウテージインタフェース）１３、ラッチ回路１４、電流駆動部１５、定電圧Ｖcc生成回路１６、ＰＷＭ信号生成回路１７を備えている。そして、ＬＥＤユニット４は、複数のＬＥＤ４ａ群が並列に接続された構成となっている。

ＰＷＭ信号入力端子１ｂは、ＰＷＭ信号生成回路１７に接続されており、該ＰＷＭ信号生成回路１７の出力は抵抗Ｒ１を介してＮＰＮトランジスタＴｒ４のベースに接続されている。このＮＰＮ型トランジスタＴｒ４のエミッタは接地されており、コレクタは抵抗Ｒ４を介してｐチャネルＭＯＳＦＥＴ（field effect transistor）Ｔｒ５のゲートに接続されている。更に、抵抗Ｒ４とｐチャネルＭＯＳＦＥＴＴｒ５のゲートとの接続端は抵抗Ｒ３を介して該ｐチャネルＭＯＳＦＥＴＴｒ５のソース側に接続されている。

このｐチャネルＭＯＳＦＥＴＴｒ５は電源端子１ａから延出された電源ラインに接続されており、高い電圧が付与されることから高耐性のＦＥＴが採用されている。尚、この電源ラインには、別の定電圧Ｖcc生成回路１６も接続されている。

端子１ｆは断線検出回路１１に接続されており、その断線検出端子１１ａは、ＮＰＮトランジスタＴｒ１のベースに接続されている。このＮＰＮトランジスタＴｒ１のエミッタは接地され、コレクタは抵抗Ｒ７，Ｒ８を介して定電圧Ｖccに接続されている。この抵抗Ｒ７，Ｒ８の接続端はＮＰＮトランジスタＴｒ２のベースに接続されている。ＮＰＮトランジスタＴｒ２のエミッタは接地されており、コレクタは抵抗Ｒ５を介してＰＮＰトランジスタＴｒ３のベースに接続されている。このＰＮＰトランジスタＴｒ３のコレクタは抵抗Ｒ６、コンデンサＣ１を介して接地されている。この抵抗Ｒ６とコンデンサＣ１の接続端は、ＮＰＮトランジスタＴｒ２のベースに接続されている。

即ち、検出時間設定部としてのラッチ回路１４は、抵抗Ｒ５、抵抗Ｒ６、コンデンサＣ１、ＮＰＮトランジスタＴｒ２、ＰＮＰトランジスタＴｒ３で構成されている。

ラッチ回路１４のＮＰＮトランジスタＴｒ２のコレクタと抵抗Ｒ５の接続端は断線検出信号インタフェース１３側に接続されている。より詳細には、電流駆動部１５のＮＰＮトランジスタＴｒ４のベースがダイオードＤ１のアノードに接続され、該ダイオードＤ１のカソードがダイオードＤ２のカソード側に接続されているが、このダイオードＤ１，Ｄ２の接続端に接続されている。ダイオードＤ２のアノードは、アウテージインタフェース回路１３ａに接続されている。これらダイオードＤ２のアノードとアウテージインタフェース回路１３ａの接続端は、抵抗Ｒ２を介して電源に接続されている。

即ち、断線検出信号インタフェース１３は、ダイオードＤ２と抵抗Ｒ２、アウテージインタフェース回路１３ａで構成されている。

ラッチ回路１４のＰＮＰトランジスタＴｒ３のエミッタは電流駆動部１５のｐチャネルＭＯＳＦＥＴＴｒ５のソース側に接続されている。即ち、断線検出から規定時間が経過した後、ラッチ回路１４のＮＰＮトランジスタＴｒ２がオンし、ＰＮＰトランジスタＴｒ３がオンすると、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴＴｒ５がオフすることで電力供給が停止されるように構成されているのである。この規定時間は、後述するが、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ１の時定数及びＮＰＮトランジスタＴｒ２のオン電圧により定まる。

また、ラッチ回路１４のＰＮＰトランジスタＴｒ３のエミッタは、リセット部１２の抵抗Ｒ１０を介してＮＰＮトランジスタＴｒ７のコレクタにも接続されている。このＰＮＰトランジスタＴｒ３のエミッタと、抵抗Ｒ１０の接続端は、ツェナダイオードＺＤ１のカソードに接続され、該ツェナダイオードＺＤ１のアノードは抵抗Ｒ９を介してＮＰＮトランジスタＴｒ７のベースに接続されている。抵抗Ｒ９とＮＰＮトランジスタＴｒ７のベースとの接続端はコンデンサＣ２を介して接地されている。そして、ＮＰＮトランジスタＴｒ７のコレクタと抵抗Ｒ１０の接続端はＮＰＮトランジスタＴｒ６のベースに接続されている。このＮＰＮトランジスタＴｒ６のエミッタは接地されており、コレクタは抵抗Ｒ８とＮＰＮトランジスタＴｒ１のコレクタの接続端に接続されている。

即ち、リセット回路１２は、抵抗Ｒ９，Ｒ１０、コンデンサＣ２、ツェナダイオードＺＤ１、ＮＰＮトランジスタＴｒ６，Ｔｒ７で構成されている。

このような構成において、ＤＣ点灯時は、車両側ＥＣＵ３よりＰＷＭ信号入力端子１ｂを介してＰＷＭＯＦＦ信号が入力され、ＰＷＭ信号生成回路１７がＰＷＭ信号のＨｉレベルを維持する。これにより、ＮＰＮトランジスタＴｒ４がオンし、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴＴｒ５がオンし、電力供給源２から電源端子１ａを介して供給されるＤＣ電圧がＬＥＤユニット４側に供給され、ＤＣ電流によりＬＥＤユニット４がＤＣ点灯する。

ＰＷＭ点灯時は、車両側ＥＣＵ３よりＰＷＭ信号入力端子１ｂを介してＰＷＭＯＮ信号が入力され、ＰＷＭ信号生成回路１７がＰＷＭ信号を一定周期でＨｉ／Ｌｏレベルに切り替える。これにより、ＮＰＮトランジスタＴｒ４、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴＴｒ５が該一定周期でオン／オフし、電力供給源２から電源端子１ａを介して供給されるＤＣ電圧のＬＥＤユニット４側への供給を制御し、ＬＥＤユニット４がＰＷＭ点灯する。

ＬＥＤ４ａの断線により、電流が流れなくなった場合には、断線検出回路１１が断線を検出し、断線検出端子１１ａよりＬｏレベルの信号をＮＰＮトランジスタＴｒ１のベースに供給する。これによりＮＰＮトランジスタＴｒ１がオフし、電源電圧Ｖｃｃが抵抗Ｒ７を介してラッチ回路１４側に付与され、コンデンサＣ１に電荷が蓄積される。そして、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ１の時定数により定まる所定時間が経過して充電が完了すると、ＮＰＮトランジスタＴｒ２がオンする。これ以降、リセットされるまでは、このＮＰＮトランジスタＴｒ２はオン状態を維持することになる。

こうして、ＮＰＮトランジスタＴｒ２がオンすると、ＰＮＰトランジスタＴｒ３がオンし、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴＴｒ５がオフし、ＬＥＤユニット４への電力の供給が停止される。また、このＬＥＤユニット４への電力の供給停止と同時に、断線検出信号インタフェース１３がＬｏレベルの断線検出信号を出力する。

電力供給源２からのＤＣ電圧投入の直後は、リセット回路１２の抵抗Ｒ９とコンデンサＣ２の時定数により定まる規定時間分だけ、ＮＰＮトランジスタＴｒ７をオフし、ＮＰＮトランジスタＴｒ６をオンし、これによりコンデンサＣ１の蓄積電荷を抜き、ラッチ回路１４をリセットする（パワーオンリセット）。また、ＤＣ電圧がある所定値以下になると、ＮＰＮトランジスタＴｒ７をオフし、ＮＰＮトランジスタＴｒ６をオンし、ラッチ回路１４をリセット状態にする（ＤＣ電圧低下時リセット）。

以下、図３のタイミングチャートを参照して、ＤＣ点灯時の処理を詳述する。

期間Ｉ：スタートアップ
電力供給源２よりＤＣ電圧が投入され、それに若干遅れてＰＷＭ信号生成回路１７の出力するＰＷＭ信号がＨｉレベルとなる。これにより、電流駆動部１５のＮＰＮトランジスタＴｒ４がオン、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴＴｒ５がオンし、ＬＥＤユニット４にＤＣ電流が流れる。この場合には、断線検出回路１１は正常判定し、断線検出端子１１ａから出力される信号はＨｉレベルとなる。ＤＣ電圧が立ち上がってから、ＰＷＭ信号が立ち上がるまでの期間はＬＥＤユニット４のＬＥＤ４ａには電流が流れていないため、断線検出回路１１は断線と判断するが、この期間はリセット部１２のＮＰＮトランジスタＴｒ６がオンしており、コンデンサＣ１の電荷が抜かれるので、ラッチ回路１４はリセット状態となる。

期間ＩＩ：正常点灯
ＰＷＭ信号生成回路１７の出力するＰＷＭ信号はＨｉレベルで固定され、電流駆動部１５のＮＰＮトランジスタＴｒ４、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴＴｒ５は常時オン状態となる。これにより、ＬＥＤユニット４にはＤＣ電流が流れ、ＤＣ点灯する。この場合、断線検出回路１１はＬＥＤユニット４に正常に電流が流れ続けているため、正常であると判定して、断線検出端子１１ａから出力される信号はＨｉレベルを維持し、ＮＰＮトランジスタＴｒ１はオンされたままなので、ラッチ回路１４はリセット状態を維持する。従って、断線検出信号インタフェース１３のアウテージインタフェース回路１３ａが出力する断線検出信号はＨｉレベル（正常）のままである。

期間ＩＩＩ：断線（フェール）
ＬＥＤユニット４のＬＥＤ４ａが断線し、ＬＥＤ４ａにＤＣ電流が流れなくなると、断線検出回路１１は断線と判断して、断線検出端子１１ａから出力される信号がＬｏレベルとなる。これにより、ＮＰＮトランジスタＴｒ１がオフされ、電源電圧Ｖｃｃが抵抗Ｒ７を介してラッチ回路１４に付与され、コンデンサＣ１が充電を開始する。そして、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ１の時定数とＮＰＮトランジスタＴｒ２のオン電圧により定まる所定時間だけ充電がなされる。つまり、ラッチ回路のリセット状態が解除される。この間、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴＴｒ５はオン状態を維持し、断線検出信号はＨｉレベルのままである。

期間ＩＶ：出力停止
定電圧Ｖccによる充電により、コンデンサＣ１の電圧が上昇していき、ＮＰＮトランジスタＴｒ２のオン電圧以上となったとき、該ＮＰＮトランジスタＴｒ２がオンし、ＰＮＰトランジスタＴｒ３がオンとなり、ラッチが成立する。このラッチ成立と同時に電流駆動部１５のｐチャネルＭＯＳＦＥＴＴｒ５をオフして出力を停止し、断線検出信号インタフェース１３のアウテージインタフェース回路１３ａが出力する断線検出信号をＬｏレベル（異常）として、断線情報を外部（車両側ＥＣＵ３）に出力する。

次に、図４のタイミングチャートを参照して、ＰＷＭ点灯時の処理を詳述する。
ここでは、先に説明した図３と異なり特徴的な期間ＩＩのみを説明する。

期間ＩＩ：正常点灯時
ＰＷＭ点灯時は、車両側ＥＣＵ３よりＰＷＭ信号入力端子１ｂを介してＰＷＭＯＮ信号が入力され、ＰＷＭ信号生成回路１７がＰＷＭ信号を一定周期でＨｉ／Ｌｏレベルに切り替える。これにより、ＮＰＮトランジスタＴｒ４、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴＴｒ５が該一定周期でオン／オフし、電力供給源２から電源端子１ａを介して供給されるＤＣ電圧のＬＥＤユニット４側への供給を制御し、ＰＷＭ点灯する。

また、断線検出回路１１はＬＥＤ４ａに電流が流れている期間は正常と判定して、断線検出端子１１ａから出力される信号をＨｉレベルとし、ＬＥＤ４ａに電流が流れていない期間は断線と判定して、断線検出端子１１ａから出力される信号をＬｏレベルとする。このとき、ＰＷＭ信号がＬｏレベル、つまりＬＥＤ４ａに電流が流れていない期間にラッチ回路１４のリセットが解除され、電源電圧Ｖccから抵抗Ｒ７を介してコンデンサＣ１への充電を開始する。

その後、ＰＷＭ信号がＨｉレベルになった時に、断線検出端子１１ａから出力される信号はＨｉレベルとなり、ＮＰＮトランジスタＴｒ１がオンしてコンデンサＣ１を急速放電し、これによりラッチ回路１４をリセットする。この場合、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ１の時定数はＰＷＭ信号の周期に対して十分に長く設定する。これにより、正常点灯時、ＰＷＭ信号がＬｏレベルの期間にコンデンサＣ１の電圧がＮＰＮトランジスタＴｒ２のオン電圧を上回ることが無くなるので、ラッチ回路１４は動作せず、断線検出信号はＨｉレベルを維持する。

以上説明したように、本発明の一実施の形態に係る点灯制御装置によれば、ＬＥＤユニットのＤＣ点灯時とＰＷＭ調光時の断線信号出力およびフェールラッチ時間を統一することが可能となり、ひいては高精度で断線を検出することが可能となる。

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。

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。図１の点灯制御装置の構成を更に具現化して示した構成図。ＤＣ点灯時の動作を説明するタイミングチャート。ＰＷＭ点灯時の動作を説明するタイミングチャート。

１…点灯制御装置、２…電力供給源、３…車両側ＥＣＵ、４…ＬＥＤユニット、４ａ…ＬＥＤ、１１…断線検出回路、１２…リセット回路、１３…断線検出信号インタフェース、１３ａ…アウテージインタフェース回路、１４…ラッチ回路、１５…出力制御部、１６…定電圧Ｖcc生成回路、１７…ＰＷＭ信号生成回路

Claims

ＤＣ電圧が供給される電源端子を有し、半導体発光素子をＤＣ点灯またはＰＷＭ点灯するための点灯電流を、前記電源端子から前記半導体発光素子に供給する電流駆動部と、
前記半導体発光素子の断線を検出する断線検出部と、
を備え、
前記電流駆動部は、
ＤＣ点灯とＰＷＭ点灯のいずれかの状態を示す第１信号を受けて、電圧が一定レベルのＤＣ状態、又は電圧がハイレベルとローレベルを繰り返すパルス状態のいずれかの第２信号を生成する信号生成回路と、
前記電源端子及び前記半導体発光素子及び前記断線検出部と直列に接続され、上記ＤＣ状態の上記第２信号に基づくＤＣ点灯のための前記点灯電流、又は上記パルス状態の上記第２信号に基づくＰＷＭ点灯のための前記点灯電流を、前記半導体発光素子に供給し、さらに前記断線検出部からの断線検出制御信号を受けて前記半導体発光素子への前記点灯電流の供給を停止するスイッチング素子と、
を有し、
前記断線検出部は、
ＰＷＭ点灯の１周期よりも長い規定時間断線していることを検出し、該検出に応じて前記スイッチング素子に前記断線検出制御信号を出力する検出時間設定部と、
規定条件に基づいて前記断線検出制御信号をリセットするリセット部と、
を有することを特徴とする点灯制御装置。
前記パルス状態は、一定周期でハイレベルとローレベルを繰り返す請求項１に記載の点灯制御装置。
前記検出時間設定部では、第１抵抗と第１コンデンサによる第１時定数に基づいて充電される前記第１コンデンサの充電電圧を第２スイッチング素子の入力端子に接続し、前記第２スイッチング素子を前記充電電圧によりオンする構成とすることで、前記規定時間を設定する請求項１又は請求項２に記載の点灯制御装置。
前記リセット部は、第２抵抗と第２コンデンサによる第２時定数により定まる規定条件に基づいて前記断線検出制御信号をリセットする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の点灯制御装置。
前記半導体発光素子をさらに備え、
前記第１信号は、車両用ＥＣＵから供給される請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の点灯制御装置。