JP5335643B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両に用いられるターンシグナルランプ等の灯具に関する。

二輪、四輪等の車両に用いられるターンシグナルランプの従来の回路構成例を図７に示す。図７において、ダイオード５０１、ツェナーダイオード５０２、容量素子５０３からなる入力保護回路は、電源逆接続保護、過渡電圧等の保護、電源や車両における電装品等から発生するノイズ及び車両試験等において、負荷であるＬＥＤ５０４を保護するためのものである。電源が投入されるとＬＥＤ５０４に電圧が印加され、ＬＥＤ５０４が点灯する。抵抗素子５０５はＬＥＤ５０４へ流れる電流を制限する。このとき、ＬＥＤ５０４が何らかの原因で断線し消灯した場合に、車両の運転者等が直ちにそれを把握することは難しかった。直列接続した組が複数並列に接続されてなるＬＥＤを光源とするターンシグナルランプにおいては、例えば１つのＬＥＤに断線が生じて消灯した場合には、ランプ全体として所定の光量が得られなくなるので、それを見越して予めＬＥＤの数を数個多くしておく必要があり、コストアップを招く。このような課題に対する先行技術は、例えば特許文献１〜３に開示されている。しかし、これらの特許文献に開示される先行技術は、回路構成が複雑で部品点数が多いためにランプの大型化、コスト高を招くと考えられる。

特開２００４−９８２５号公報 特開２００４−９８２６号公報 特開２００８−１６８７０６号公報

本発明に係る具体的態様は、車両用灯具における発光素子の断線を簡素な構成により安定的に検出することが可能な技術を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の断線検出装置は、発光素子を用いた車両用灯具における当該発光素子の断線を検出するための装置であって、（ａ）互いに直列接続され、かつ発光素子に対して並列に接続される第１及び第２の抵抗素子と、（ｂ）第１の抵抗素子と第２の抵抗素子との交点にベースが接続され、第２の抵抗素子及び接地端子にエミッタが接続されるＮＰＮ型トランジスタと、（ｃ）互いに直列接続され、かつ一端が車両側からの信号入力端子に接続され、他端がＮＰＮ型トランジスタのコレクタと接続される第３及び第４の抵抗素子と、（ｄ）第３の抵抗素子と第４の抵抗素子との交点にベースが接続され、信号入力端子にエミッタが接続されるＰＮＰ型トランジスタと、（ｅ）ＰＮＰ型トランジスタのコレクタにアノードが接続されるダイオードと、（ｆ）一端がダイオードのカソードと接続され、他端が接地端子と接続される第５の抵抗素子と、（ｇ）一端がダイオードのカソードと接続され、他端が接地端子と接続される容量素子と、を含み、（ｈ）ダイオードのアノードとＰＮＰ型トランジスタのコレクタとの交点に生じる電圧を発光素子の断線の有無を示す検出信号として車両側へ出力する、ことを特徴とする車両用灯具の断線検出装置である。

好ましくは、車両側から発光素子に対して供給される駆動電圧は所定の周期を有する矩形波電圧であり、検出信号は断線の有無を判別する基準値が定められており、容量素子は、第５の抵抗素子を介して放電する際における一端の電位が基準値に達するまでに要する時間が矩形波電圧の周期の半値よりも大きくなるように、静電容量が定められている。

本発明に係る一態様の車両用灯具は、上記した断線検出装置と、この断線検出装置に接続された発光素子と、を備える車両用灯具である。

一実施形態の車両用灯具の構成を示すブロック図である。 図１に示した車両用灯具の具体的な回路構成の一例を示す図である。 容量素子の放電カーブを示す図である。 ＴＵＲＮ信号と断線の検出信号のタイムチャートを示す図である。 複数組の発光素子を備える車両用灯具の回路構成例を示す図である。 複数組の発光素子を備える車両用灯具の他の回路構成例を示す図である。 従来のターンシグナルランプの回路構成例を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の車両用灯具の構成を示すブロック図である。本実施形態の車両用灯具は、入力保護回路１０、電流制限用の抵抗素子１１、互いに直列接続された２つの発光素子（ＬＥＤ）１２、１３、断線検出回路（断線検出装置）１４を含んで構成されている。この車両用灯具においては、抵抗素子１１と発光素子１２、１３とが直列接続されており、抵抗素子１１の一端が入力保護回路１０を介して車両側の信号入力端子（TURN）に接続され、発光素子１３の一端がＧＮＤ側に接続されている。なお、発光素子の数は図示の２個に限定されず、１個でもよいし３個以上の複数個であってもよい。

発光素子１２のアノードと抵抗素子１１の交点の電圧をＶ１とすると、発光素子１２と発光素子１３がともに正常に点灯している場合には、電圧Ｖ１の大きさは各発光素子１２、１３の順方向電圧(Ｖｆ)の加算値となる。この電圧Ｖ１を断線検出回路１４に取り込むことで断線の有無が検出される。断線検出回路１４は、電圧Ｖ１に基づき、発光素子１２、１３が正常である場合にはそれを示す検出信号を車両側へ出力する。また、発光素子１２、１３に断線が発生した場合は、断線検出回路１４は、断線が生じたことを示す検出信号を車両側へ出力する。車両側においては、その検出信号を受けて、車両に実装されたワーニングランプやインジケータ等の報知手段（図示省略)により、車両用灯具に異常が発生していることが報知される。

図２は、図１に示した車両用灯具の具体的な回路構成の一例を示す図である。入力保護回路１０は、ＴＵＲＮ信号の信号入力端子と抵抗素子１１との間に直列接続されたダイオード２０と、それぞれがＴＵＲＮ信号の信号入力端子と接地端子（ＧＮＤ）との間に接続されたツェナーダイオード２１および容量素子２２と、を含んで構成されている。この入力保護回路は、電源逆接続保護、過渡電圧等の保護、電源や車両における電装品等から発生するノイズなどから発光素子１２、１３を保護するためのものである。断線検出回路１４は、検出回路（検出部）１５と保持回路（保持部）１６を含んで構成されている。

検出回路１５は、直列接続された２つの抵抗素子２３、２４と、トランジスタ（ＮＰＮ型トランジスタ）２５とを含んで構成されている。抵抗素子２３、２４は、抵抗素子２３の一端が発光素子１２の一端と接続されており、抵抗素子２４の一端が発光素子１３と接続されている。すなわち、抵抗素子２３、２４は発光素子１２、１３と並列に接続されている。トランジスタ２５は、そのベースが抵抗素子２３と抵抗素子２４の交点に接続され、コレクタが保持回路１６の抵抗素子２６、２７を介してダイオード２０に接続され、エミッタが接地端子に接続されている。

保持回路１６は、直列接続された２つの抵抗素子２６、２７、トランジスタ（ＰＮＰ型トランジスタ）２８、ダイオード２９、抵抗素子３０および容量素子３１を含んで構成されている。抵抗素子２６、２７は、抵抗素子２６の一端がトランジスタ２８のエミッタと接続され、抵抗素子２７の一端がトランジスタ２５のコレクタと接続されている。トランジスタ２８は、そのベースが抵抗素子２６と抵抗素子２７の交点に接続され、エミッタがダイオード２０のカソードに接続され、コレクタがダイオード２９のアノードと接続されている。ダイオード２９は、アノードがトランジスタ２８のコレクタと接続され、カソードが抵抗素子３０と容量素子３１の並列回路の一端に接続されている。抵抗素子３０と容量素子３１の並列回路の他端は接地端子に接続されている。この保持回路１６において、トランジスタ２８のコレクタとダイオード２９のアノードとの交点の電圧が断線の有無を示す検出信号として車両側へ出力される。

次に、図２に示した車両用灯具における断線検出回路の動作について説明する。
ＴＵＲＮ信号が入力保護回路１０および抵抗素子１１を介して発光素子１２、１３へ供給される。ＴＵＲＮ信号は、車両用灯具の駆動電圧として車両側から供給されるものであり、車両メーカーによっても多少の差異があるが、おおむね８５±１０回／分の周期の矩形波電圧である（後述する図４も参照）。このとき、検出回路１５においては、抵抗素子２３と抵抗素子２４の間に電圧Ｖ１が与えられ、各抵抗素子の抵抗値に応じて分圧された電圧がトランジスタ２５のベースに印加される。すなわち、抵抗素子２３と抵抗素子２４はトランジスタ２５が動作する電圧を決める役割を担っている。発光素子１２および発光素子１３が点灯している期間には、各発光素子のＶｆの加算値に相当する電圧がトランジスタ２５のベースに入力される。このときにトランジスタ２５がオフ状態となるように、抵抗素子２３、２４の各抵抗値が設定されている。また、発光素子１２、１３が消灯する期間には、上記したＴＵＲＮ信号がほぼ０Ｖであるため検出回路１５は動作しない。トランジスタ２５がオフ状態であるから、保持回路１６内のトランジスタ２８もオフ状態となるので、断線検出回路１４から出力される検出信号はローレベル（ＧＮＤレベル）となる。

一方、発光素子１２もしくは発光素子１３が断線して不灯となった場合には、電圧Ｖ１は、ダイオード２０、抵抗素子１１を介した電圧となる。すなわち、電圧Ｖ１は、ほぼＴＵＲＮ信号の電圧レベルまで上昇する。検出回路１５の各抵抗素子２３、２４の抵抗値を適宜設定しておくことにより、トランジスタ２５がオン状態となる。トランジスタ２５がオン状態となると、保持回路１６のトランジスタ２８もオン状態となる。それにより、ダイオード２９を介して容量素子３１がチャージされる。ＴＵＲＮ信号の波高値が高い間は容量素子３１がチャージされ、ＴＵＲＮ信号の波高値が低い間は容量素子３１が放電する。このとき、容量素子３１からダイオード２９に対しては逆方向となるためダイオード２９には電流は流れず、抵抗素子３０を介して接地端子へ電流が流れる。すなわち、容量素子３１がディスチャージされる。このときの時定数は、容量素子３１の静電容量Ｃと抵抗素子３０の抵抗値Ｒの積で定まる。

図３は、容量素子３１の放電カーブを示す図である。図３において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。発光素子１２もしくは発光素子１３が断線して不灯となった場合に、容量素子３１は、ＴＵＲＮ信号の電圧からダイオード２０のＶｆ、トランジスタ２８のオン電圧、ダイオード２９のＶｆのそれぞれを差し引いた値まで充電する。図３では、抵抗素子３０の抵抗値が２２ｋΩである場合において、容量素子３１の静電容量が４７μＦの場合と１００μＦの場合の２パターンでの放電特性が示されている。車両側における断線の判断レベルは、車両で使用する電源動作範囲（例えば９Ｖ〜１６Ｖ）以下で、かつ発光素子のＶｆ値（例えば３Ｖ）以上で設定するのが望ましい。一例として車両側での断線の判断レベルを＋６Ｖ（ボルト）と仮定した場合、容量素子３１の静電容量が４７μＦの場合には断線の判断レベルに放電するまでの時間（図中ｔ１と示す）が約１秒間となる。また、容量素子３１の静電容量が１００μＦの場合には断線の判断レベルに放電するまでの時間（図中ｔ２と示す）が約２秒間となる。すなわち、容量素子３１は、抵抗素子３０を介して放電する際における一端の電位が上述した所定の判断レベル（基準値）に達するまでに要する時間が、ＴＵＲＮ信号の周期Ｔの半値（Ｔ／２）よりも大きくなるように、その静電容量が設定されている。一般的なＴＵＲＮ信号のオフ期間（波高値が低い状態の期間）、すなわち周期Ｔの半値は長くとも０．５秒間程度であるため、経時変化、環境変化等の条件を考慮しても、検出信号として十分に満足できるものであることが分かる。

図４は、ＴＵＲＮ信号と断線の検出信号のタイムチャートを示す図である。図４において、横軸は時間、縦軸は電圧を示している。図４（ａ）にはＴＵＲＮ信号が示され、図４（ｂ）には断線の検出信号が示されている。ＴＵＲＮ信号のオフ期間に入ると容量素子３１が抵抗素子３０を介して放電を開始するため、断線の検出信号は図示のように電圧値が低下する。このとき、上述したように容量素子３１の放電が完全に終らないうちに次のＴＵＲＮ信号のオン期間が到来するように容量素子３１と抵抗素子３０の時定数を定めているので、断線の検出信号が車両側で断線と判断するレベルを常に下回らないようにすることができる。これにより、車両側ではＴＵＲＮ信号のオン期間、オフ期間に左右されずに安定して、断線を示す検出信号を連続的に得ることができる。

以上のように、本実施形態によればＬＥＤ等の発光素子を用いた車両用灯具における発光素子の断線を簡素な構成により安定的に検出することが可能となる。

なお、上記した実施形態においては１組の発光素子を備えた車両用灯具の断線を検出する場合について説明していたが、複数組の発光素子を備えた車両用灯具についても同様にして断線を検出することができる。以下、複数組の発光素子を備える車両用灯具に係る実施形態について説明する。

図５は、複数組の発光素子を備える車両用灯具の回路構成例を示す図である。図５に示す車両用灯具は３組の発光素子を備えている。詳細には、抵抗素子１１ａと発光素子１２ａ、１３ａの組に対して１つの検出回路１５ａが接続され、抵抗素子１１ｂと発光素子１２ｂ、１３ｂの組に対して１つの検出回路１５ｂが接続され、抵抗素子１１ｃと発光素子１２ｃ、１３ｃの組に対して１つの検出回路１５ｃが接続されている。各検出回路１５ａ〜１５ｃの構成は上記した実施形態における検出回路１５と同一であり、ここでは詳細な説明を省略する。各検出回路１５ａ〜１５ｃのトランジスタ２５ａ〜２５ｃのコレクタは相互に接続され、かつ保持回路１６の抵抗素子２７を介してトランジスタ２８のベースに接続されている。

図５に示す車両用灯具において、例えば、発光素子１２ａまたは１３ａに断線が生じた場合には、それに対応する検出回路１５ａのトランジスタ２５ａがオン状態となり、保持回路１６のトランジスタ２８もオン状態となり、容量素子３１への充電が開始する。それにより、断線を示す検出信号が安定的に車両へ供給される。同様に、発光素子１２ｂまたは１３に断線が生じた場合には、それに対応する検出回路１５ｂのトランジスタ２５ｂがオン状態となり、保持回路１６のトランジスタ２８もオン状態となり、容量素子３１への充電が開始する。それにより、断線を示す検出信号が安定的に車両へ供給される。同様に、発光素子１２ｃまたは１３ｃに断線が生じた場合には、それに対応する検出回路１５ｃのトランジスタ２５ｃがオン状態となり、保持回路１６のトランジスタ２８もオン状態となり、容量素子３１への充電が開始する。それにより、断線を示す検出信号が安定的に車両へ供給される。このように、複数組の発光素子を備える場合においては、各組ごとに検出回路を対応付け、かつ保持回路については共通化することができるので、構成の一層の簡素化が図られる。なお、３組の発光素子を備えた車両用灯具の例で説明してきたが３組より多くの複数組であってもよい。

図６は、複数組の発光素子を備える車両用灯具の他の回路構成例を示す図である。図６に示す実施形態は、発光素子の部分と断線検出回路の部分とが別体として構成されることを想定したものである。この例に示す車両用灯具は４組の発光素子を備えている。詳細には、入力保護回路５０ａ、抵抗素子５１ａ、発光素子５２ａ、５３ａで一組のランプユニット６０ａが構成されている。同様に、入力保護回路５０ｂ、抵抗素子５１ｂ、発光素子５２ｂ、５３ｂで一組のランプユニット６０ｂが構成され、入力保護回路５０ｃ、抵抗素子５１ｃ、発光素子５２ｃ、５３ｃで一組のランプユニット６０ｃが構成され、入力保護回路５０ｄ、抵抗素子５１ｄ、発光素子５２ａ、５３ｄで一組のランプユニット６０ｄが構成されている。例えば、これらのランプユニット６０ａ〜６０ｄは、車両の前側左右または後側左右のいずれかに設置されるターンシグナルランプである。

断線検出回路６１は、上記のランプユニット６０ａ〜６０ｄとは別体として構成されている。別体となっていることにより、例えば、既にランプユニット６０ａ等が備わっている車両に対していわゆる後付けの形で断線検出回路６１を装着することも可能となる。この断線検出回路６１は、４つの検出回路５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄと、２つの保持回路５６ａ、５６ｂと、２つのトランジスタ５７ａ、５７ｂと、を含んで構成されている。

検出回路５５ａは、ランプユニット６０ａに対応付けられたものであり、その詳細構成は上記した実施形態における検出回路１５と同様である。具体的には、検出回路５５ａの２つの抵抗素子は、一方の抵抗素子の一端がランプユニット６０ａの発光素子５２ａの一端と接続されており、他方の抵抗素子の一端がランプユニット６０ａの発光素子５３ａと接続されている。トランジスタは、そのベースが２つの抵抗素子の交点に接続され、コレクタが保持回路５６ａに接続され、エミッタが接地端子に接続されている。

検出回路５５ｂは、ランプユニット６０ｂに対応付けられたものであり、その詳細構成は上記した検出回路１５と同様である。また、検出回路５５ｂとランプユニット６０ｂとの接続状態については、検出回路５５ａとランプユニット６０ａとの接続状態と同様である。他の検出回路５５ｃ、検出回路５５ｄについても同様であるため、ここでは説明を省略する。

保持回路５６ａは、２つの検出回路５５ａ、５５ｂに対して共通に設けられている。各検出回路５５ａ、５５ｂのトランジスタのコレクタは相互に接続され、かつ保持回路５６ａに接続されている。同様に、保持回路５６ｂは、２つの検出回路５５ｃ、５５ｄに対して共通に設けられている。各検出回路５５ｃ、５５ｄのトランジスタのコレクタは相互に接続され、かつ保持回路５６ｂに接続されている。

トランジスタ５７ａは、保持回路５６ａ内の容量素子と並列接続された２つの抵抗素子の交点にベースが接続されている。また、トランジスタ５７ａは、エミッタが接地端子に接続されており、コレクタが検出信号の出力端子（ＯＵＴ）に接続されている。同様に、トランジスタ５７ｂは、保持回路５６ｂ内の容量素子と並列接続された２つの抵抗素子の交点にベースが接続されている。また、トランジスタ５７ｂは、エミッタが接地端子に接続されており、コレクタが検出信号の出力端子（ＯＵＴ）に接続されている。すなわち、各トランジスタ５７ａ、５７ｂのコレクタは共通に接続されている。

図６に示す車両用灯具において、例えばランプユニット６０ａにおいて発光素子に断線が生じた場合には、それに対応する検出回路５５ａのトランジスタがオン状態となり、保持回路のトランジスタ５６ａもオン状態となり、容量素子への充電が開始する。それにより、断線を示す検出信号がトランジスタ５７ａおよび出力端子（ＯＵＴ）を介して車両側へ供給される。他のランプユニット６０ｂ〜６０ｄにおいて発光素子に断線が生じた場合も同様である。このように、複数組の発光素子を備える場合においては、各組ごとに検出回路を対応付け、かつ保持回路については共通化することができるので、構成の簡素化が図られる。また、断線検出回路６１を各ランプユニット６０ａ等とは別体に構成しているので、いわゆる後付けにも対応できる利点があり、また、ランプユニット近くに配置できない場合にはハーネス等で引き回し、有効な場所に設置することが可能である。

なお、本発明は上述した各実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態は車両用灯具の一例としてのターンシグナルランプに係るものであったが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。ターンシグナルランプ以外であっても、短い時間内に点灯と消灯を繰り返すものであれば本発明を適用可能である。

１０…入力保護回路、 １１、２３、２４、２６、２７、３０…抵抗素子、 １２、１３…発光素子、 １４…断線検出回路、 １５…検出回路（検出部）、 １６…保持回路（保持部）、２０、２９…ダイオード、２１…ツェナーダイオード、 ２２、３１…容量素子、 ２５、２８…トランジスタ

Claims (3)

1. 発光素子を用いた車両用灯具における当該発光素子の断線を検出するための装置であって、
   互いに直列接続され、かつ前記発光素子に対して並列に接続される第１及び第２の抵抗素子と、
   前記第１の抵抗素子と前記第２の抵抗素子との交点にベースが接続され、前記第２の抵抗素子及び接地端子にエミッタが接続されるＮＰＮ型トランジスタと、
   互いに直列接続され、かつ一端が車両側からの信号入力端子に接続され、他端が前記ＮＰＮ型トランジスタのコレクタと接続される第３及び第４の抵抗素子と、
   前記第３の抵抗素子と前記第４の抵抗素子との交点にベースが接続され、前記信号入力端子にエミッタが接続されるＰＮＰ型トランジスタと、
   前記ＰＮＰ型トランジスタのコレクタにアノードが接続されるダイオードと、
   一端が前記ダイオードのカソードと接続され、他端が前記接地端子と接続される第５の抵抗素子と、
   一端が前記ダイオードのカソードと接続され、他端が前記接地端子と接続される容量素子と、
   を含み、
   前記ダイオードのアノードと前記ＰＮＰ型トランジスタのコレクタとの交点に生じる電圧を前記発光素子の断線の有無を示す検出信号として前記車両側へ出力する、
   車両用灯具の断線検出装置。
2. 前記車両側から前記発光素子に対して供給される駆動電圧は所定の周期を有する矩形波電圧であり、
   前記検出信号は前記断線の有無を判別する基準値が定められており、
   前記容量素子は、前記第５の抵抗素子を介して放電する際における前記一端の電位が前記基準値に達するまでに要する時間が前記矩形波電圧の周期の半値よりも大きくなるように、静電容量が定められている、
   請求項１に記載の断線検出装置。
3. 請求項１又は２に記載の断線検出装置と、当該断線検出装置に接続された発光素子と、
   を備える車両用灯具。

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