JP5486388B2 - 点灯装置およびそれを用いた前照灯装置並びに車両 - Google Patents

Description

本発明は、負荷が必要とする出力電力を供給する点灯装置およびそれを用いた前照灯装置並びに車両に関するものである。

近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）や有機ＥＬ等の半導体光源の発光効率が向上しており、これらの半導体光源を用いた照明器具が実用化されている。自動車の分野でも、近年では半導体光源の発光効率向上を受け、半導体光源を前照灯やテール／ストップランプに用いた車両が市販されている。

半導体光源を点灯させる点灯装置は、一般的に、電源電圧や半導体光源の順方向電圧に依存せずに半導体光源の光束を一定とするため、半導体光源に流す電流を一定とする定電流制御にて半導体光源を点灯させる。

ところで、たとえば自動車におけるテールランプとストップランプのように、点灯させる負荷（半導体光源）を切り替える負荷切替機能（多負荷制御）を有した点灯装置が提案されている。この種の点灯装置の一例として、出力に複数の半導体光源が直列に接続され、一部の半導体光源を短絡して点灯させないようにして光出力を低減させる構成が知られている（たとえば特許文献１参照）。

図１８は、このような負荷切替機能を有する点灯装置１の一例を示す。この点灯装置１は、複数個（ここでは９個）のＬＥＤ２１，２２を直列に接続してなる負荷２に対し、直流電圧を印加することにより負荷２を点灯させる。さらに、点灯装置１は、一部（カソード側の３個）のＬＥＤ２２に並列接続されたバイパススイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）４を有している。点灯装置１は、バイパススイッチ４をオフとした状態で両ＬＥＤ２１，ＬＥＤ２２を点灯させ、バイパススイッチ４をオンすることによりＬＥＤ２２を短絡してＬＥＤ２１のみを点灯させることができる。

図１８に示す点灯装置１は、負荷２に流れる電流を出力電流として測定する電流測定回路７を有し、出力電流の平均値が予め設定されている電流指令値に維持されるように、電力変換部（ＤＣ−ＤＣコンバータ）３を駆動することにより定電流制御を実現する。

また、図１８に示す点灯装置１は、負荷２に印加される電圧を出力電圧として測定する電圧測定回路６や電流測定回路７の測定結果から、異常を検出し電力変換部３を停止させる異常検出部５６を備えている。異常検出部５６は、出力電圧が所定の正常範囲（たとえば１０〜４０Ｖ）から外れたときに、異常と判断して電力変換部３を停止させる。

上述した構成の点灯装置１における出力電圧および出力電流の変化の様子を図１９に示す。図１９〜２３においては、いずれも横軸を時間軸とし（ａ）に出力電圧、（ｂ）に出力電流を表す。

すなわち、点灯装置１は、ＬＥＤ２１を点灯させる必要が生じると、電力変換部３を駆動して出力電圧を上昇させ、この出力電圧がＬＥＤ２１の順方向電圧Ｖｆ１に達すると出力電流が流れ始める。ここで、点灯装置１は定電流制御を行っているため、出力電流は一定値（ここでは０．７Ａとする）になる。

この状態で、さらにＬＥＤ２２を点灯させる必要が生じた場合、点灯装置１は、定電流制御を行っているため出力電流が一定値に保たれるように、追加されたＬＥＤ２２の順方向電圧Ｖｆ２分だけ出力電圧を上昇させる。これにより、負荷２の定電流制御を実現でき、ＬＥＤ２１，２２を電源電圧によらず一定の光束で点灯させることを可能としながらも、負荷２の切り替えが可能となる。

特開２００４−３９２８８号公報（第００４５段落）

しかし、負荷２の切り替え直後の短時間に着目すると、図２０に示すように出力電圧はオーバーシュートし、出力電流は大きく低減する。これらの事象は、点灯装置１の出力制御が出力電流を検出した後に行うフィードバック制御であることによる時間遅れが原因であり、これらの事象の発生を防止することは困難である。

ＬＥＤ２１，２２の順方向電圧Ｖｆ（＝Ｖｆ１＋Ｖｆ２）にはばらつきがあるため、出力電圧のオーバーシュートが生じると、図２１のように出力電圧が正常範囲の上限値Ｖｍａｘに達し（時刻ｔ２）、異常検出部５６が電力変換部３を停止させてしまうことがある。すなわち、出力電圧は、順方向電圧Ｖｆが標準的な値の場合（図２１（ａ）の点線）オーバーシュート時に上限値Ｖｍａｘを超えないとしても、順方向電圧Ｖｆが大きければ（図２１（ａ）の実線）オーバーシュート時に上限値Ｖｍａｘを超えることがある。

一方、このような異常停止を防止するために出力電圧の上限Ｖｍａｘが順方向電圧Ｖｆの総和に比べ高めに設定されていると、負荷２のオープン故障（断線）時に、出力電圧の上昇が早いために図２２に示すように出力電圧が上限値Ｖｍａｘを超えることがある。このような出力電圧の異常な上昇は、点灯装置１の回路部品にストレスを与え、点灯装置１の故障につながる恐れがある。しかし、異常検出部５６は、瞬間的な出力電圧の上昇により電力変換部３を停止させるようにすると、ノイズ等により誤動作してしまう可能性があるため、判断に時間がかかり過剰な出力となってしまう。なお、耐圧の大きな部品を用いれば、点灯装置１の故障は防ぐことができるが、点灯装置１が大きくなり、点灯装置１のコストアップにもつながる。

ＬＥＤ２１，２２は順方向電圧Ｖｆのばらつきが大きいため、上述した異常停止と出力電圧の異常上昇とのいずれも生じないように、出力電圧の正常範囲の上限値Ｖｍａｘと順方向電圧Ｖｆとのバランスをとることは困難である。特に、直列に接続されるＬＥＤの数が多くなるほど、順方向電圧Ｖｆのばらつきは大きくなる。

また、ボンディング不良や接続コネクタ不良に振動等の要因が重なることにより、負荷２が一瞬（数ｍｓ）点灯装置１から外れ、その後再接続されることがある（以下、「負荷チャタリング」という）。この場合、負荷２が一瞬オープン状態となるため図２３に示すように出力電圧が上昇し、負荷２が再接続された際には上昇した出力電圧が負荷２に印加されるため過大な電流がＬＥＤ２１，２２に流れてＬＥＤ２１，２２が故障する恐れがある。このとき、出力電圧の上限値Ｖｍａｘと順方向電圧Ｖｆの総和との差が大きいほど、ＬＥＤ２１，２２に流れる電流が大きくなるので、上限値Ｖｍａｘは小さく設定されていることが望ましいが、電力変換部３の停止は回避すべきである。このことも、出力電圧の正常範囲の上限値Ｖｍａｘと順方向電圧Ｖｆとのバランスをとることが困難な要因となる。

さらにまた、図１８の構成から負荷切替部５５およびバイパススイッチ４が省略された、負荷切替機能がない点灯装置１においても、負荷２のオープン故障時や負荷チャタリングの発生時に、出力電圧の異常上昇が問題となる。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、負荷の状態の変化時に出力電圧の異常上昇を防止することができる点灯装置およびそれを用いた前照灯装置並びに車両を提供することを目的とする。

本発明の点灯装置は、直流電力を負荷が必要とする出力電力に変換する電力変換部と、前記電力変換部の出力電圧もしくは当該電圧に相当する値を測定する電圧測定部と、前記電力変換部の出力電流もしくは当該電流に相当する値を測定する電流測定部と、前記電力変換部を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記電力変換部の出力電圧と出力電流との少なくとも一方が単位時間当たりに所定幅以上変化した場合に前記負荷の状態が変化したと判断し、前記電流測定部の測定値を所定の電流指令値に維持する定電流制御から、前記電圧測定部の測定値を前記負荷の状態が変化する前または後の前記電圧測定部の測定値に応じて定まる電圧指令値に維持する定電圧制御に切り替えて前記電力変換部を制御することを特徴とする。

この点灯装置において、前記電圧指令値は、前記制御部が前記負荷の状態が変化したと判断する前の前記電圧測定部の測定値に所定の加算値を加算した値であることが望ましい。

この点灯装置において、前記電圧指令値は、前記制御部が前記負荷の状態が変化したと判断する前の前記電圧測定部の測定値であることがより望ましい。

この点灯装置において、前記電圧指令値は、前記制御部が前記負荷の状態が変化した判断した後の前記電圧測定部の測定値であることがより望ましい。

この点灯装置において、前記制御部は、前記定電圧制御での前記電力変換部の制御を所定時間に亘って行い、当該所定時間経過後に前記定電流制御に切り替えることがより望ましい。

この点灯装置において、前記制御部は、前記定電圧制御に切り替え後、前記電流測定部の測定値が上昇して所定の切替閾値に達すると前記定電流制御に切り替えることがより望ましい。

この点灯装置において、前記切替閾値は、前記電流指令値よりも小さく設定されていることがより望ましい。

この点灯装置において、前記制御部は、３００μｓの間に前記電圧測定部の測定値が１５Ｖ以上変化した場合に、前記負荷の状態が変化したと判断して前記定電流制御から前記定電圧制御に切り替えることがより望ましい。

この点灯装置において、前記制御部は、３００μｓの間に前記電流測定部の測定値が０．１２Ａ以上変化した場合に、前記負荷の状態が変化したと判断して前記定電流制御から前記定電圧制御に切り替えることがより望ましい。

この点灯装置において、前記制御部は、前記電力変換部を電流臨界モードにてスイッチングしており、前記電力変換部のスイッチング周波数の変化により、前記負荷の状態の変化を判断することがより望ましい。

この点灯装置において、前記制御部は、前記定電圧制御において前記電圧測定部の測定値が前記電圧指令値よりも大きい期間、前記電力変換部の動作を停止させることがより望ましい。

この点灯装置において、前記制御部は、前記定電流制御から前記定電圧制御に切り替える際に、前記電力変換部の出力端間に電力を消費する消費回路を挿入することがより望ましい。

この点灯装置において、前記制御部は、前記電力変換部を電流臨界モードでスイッチングし、前記定電流制御から前記定電圧制御に切り替える際に、前記電力変換部のスイッチングのオフ時間を長くすることがより望ましい。

この点灯装置において、前記制御部は、前記定電圧制御へ切り替え後に前記定電圧制御が所定の停止時間以上継続すると、前記電力変換部の動作を停止させる動作停止機能を有することがより望ましい。

この点灯装置において、前記負荷は直列に接続された複数の半導体光源からなり、前記制御部は、前記負荷の一部を構成する前記半導体光源を短絡するバイパス部と、前記バイパス部を接続する状態と接続しない状態とを切り替える負荷切替部とを有することがより望ましい。

この点灯装置において、前記電圧指令値は、前記制御部が前記負荷の状態が変化したと判断する前の前記電圧測定部の測定値に所定の加算値を加算した値であり、前記加算値は、前記バイパス部が短絡する前記半導体光源の順方向電圧以上であることがより望ましい。

本発明の前照灯装置は、上記いずれかの点灯装置を備えることを特徴とする。

この前照灯装置において、前記負荷は、すれ違い用前照灯と、走行用前照灯と、車幅灯と、デイタイムランニングライトと、ウィンカと、カーブ灯とのうち少なくとも２つの光源を構成していることが望ましい。

本発明の車両は、上記いずれかの点灯装置または上記いずれかの前照灯装置を搭載したことを特徴とする。

本発明は、負荷の状態の変化時に出力電圧の異常上昇を防止することができるという利点がある。

実施形態１の点灯装置の構成を示す概略回路図である。 同上のマイコンの動作を示すフローチャートである。 同上の動作を示す説明図である。 同上の動作を示す説明図である。 同上の点灯装置を用いた前照灯装置の概略図である。 同上の点灯装置を用いた車両の概略図である。 同上の点灯装置に用いるＡＣ−ＤＣ変換部の回路図である。 実施形態２の点灯装置の構成を示す概略回路図である。 同上の動作を示す説明図である。 同上の動作を示す説明図である。 同上の動作を示す説明図である。 同上の点灯装置の他の例を示す概略回路図である。 実施形態３の点灯装置のマイコンの動作を示すフローチャートである。 同上の動作を示す説明図である。 同上の動作を示す説明図である。 同上の点灯装置の構成を示す概略回路図である。 同上の動作を示す説明図である。 従来の点灯装置の構成を示す概略回路図である。 同上の動作を示す説明図である。 同上の動作を示す説明図である。 同上の動作を示す説明図である。 同上の動作を示す説明図である。 同上の動作を示す説明図である。

（実施形態１）
本実施形態の点灯装置は、背景技術の欄で説明した図１８に示す構成の点灯装置と基本構成が共通している。以下ではまず、図１８に示す点灯装置１と共通の構成および機能について説明する。

すなわち、本実施形態の点灯装置１は、図１に示すように複数個（ここでは９個）のＬＥＤ（発光ダイオード）２１，２２を直列に接続してなる負荷２に対し、直流電圧を印加することにより負荷２を点灯させる。本実施形態では、自動車の車両に搭載される点灯装置１を想定しており、負荷２を構成するＬＥＤ２１，２２のうち、アノード側の６個のＬＥＤ２１がすれ違い用前照灯（所謂ロービーム）として用いられ、カソード側の３個のＬＥＤ２２がカーブ灯として用いられる。ここでいうカーブ灯は、所謂コーナリングライトであって、前照灯の点灯中において車両がカーブを走行する際に点灯し、進行方向を照らすことにより視認性を向上させる補助灯を意味する。

この点灯装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータからなる電力変換部３を有し、バッテリＢ１に直結されることにより印加される直流電圧を、負荷２を点灯させることのできる直流電圧へ電力変換部３にて昇降圧する。点灯装置１は、前照灯スイッチ１２０（図６参照）のオンオフ状態に応じて、電力変換部３の出力電圧である直流電圧を負荷２に印加することにより負荷２を点灯させる。

さらに、点灯装置１は、ＬＥＤ２２に並列接続されたバイパススイッチ４を有している。点灯装置１は、通常時にはこのバイパススイッチ４をオンしＬＥＤ２１のみを点灯させ、バイパススイッチ４をオフすることにより両ＬＥＤ２１，ＬＥＤ２２を点灯させる。バイパススイッチ４はＭＯＳＦＥＴからなり、後述するマイコン５からの切替信号を受けてオンオフする。

この点灯装置１は、定常時には、負荷２に流す電流を一定に制御する定電流制御により負荷２を点灯させており、その制御に制御部を構成するマイコン５を用いている。点灯装置１は、負荷２に印加される電圧を出力電圧として測定する電圧測定回路６と、負荷２に流れる電流を出力電流として測定する電流測定回路７とを有している。電圧測定回路６は、電力変換部３の出力端間に直列に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧された電圧から出力電圧を測定し、電流測定回路７は、電力変換部３と負荷２との間に挿入された抵抗Ｒ３の両端電圧から出力電流を測定する。

制御部としてのマイコン５は、電圧測定回路６で得られた出力電圧と、電流測定回路７で得られた出力電流とをそれぞれ平均化する第１および第２の平均化部５１，５２の機能を有する。マイコン５は、予め記憶されている電流指令値を電流指令部５３にて呼び出し、第１の比較演算部５４にて電流指令値と出力電流の平均値とを比較し、両者を一致させるように電力変換部３を制御する。これにより、点灯装置１は出力電流を一定の電流指令値に維持する定電流制御が可能となる。

さらに、マイコン５は、切替信号によりバイパススイッチ４をオンオフさせ、ＬＥＤ２１のみを点灯させる状態と、両ＬＥＤ２１，２２を点灯させる状態とを切り替える負荷切替部５５としての機能を有する。本実施形態の点灯装置１は、ＬＥＤ２１やＬＥＤ２２を点灯させるタイミングの指示を、ＬＩＮトランシーバ５０（図１８参照）を用いたＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信により取得する。

これにより、負荷切替部５５は、定常時にはバイパススイッチ４をオンし、ＬＩＮ通信にてＬＥＤ２２を点灯させる指示を受けた際（車両がカーブを走行する際）に、バイパススイッチ４をオフしてＬＥＤ２２を点灯させる。ここではＬＩＮ通信を例示したが、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信や、角速度センサ等による車両状況の測定結果によりＬＥＤ２１，２２の点灯の要否を判断してもよい。なお、図１ではＬＩＮトランシーバ５０の図示を省略する。

さらに詳しく説明すると、電力変換部３はフライバック回路からなり、トランスＴ１と、トランスの一次巻線と直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１とを、トランスＴ１の二次巻線にダイオードＤ１を介して接続されたコンデンサＣ１とを有している。トランスＴ１の一次巻線とスイッチング素子Ｑ１との直列回路にはバッテリＢ１が接続される。これにより、スイッチング素子Ｑ１がオンオフされることにより、トランスＴ１の二次巻線からダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に電流が流れ、コンデンサＣ１の両端間に直流電圧が発生する。負荷２は、コンデンサＣ１の両端間に抵抗Ｒ３を介して接続される。

さらに、電力変換部３は、トランスＴ１の一次巻線を流れる一次側電流を測定する電流測定部３１を有している。比較器８は、比較演算部５４にて電流指令値と出力電流の平均値とを一致させるように決定される制御値と、電流測定部３１の出力値とを比較することにより、スイッチング素子Ｑ１をオンオフ駆動するための駆動信号を生成する。電流測定部３１は、スイッチング素子Ｑ１のドレイン電圧を用いて三角波（図１中に例示する三角波）を出力する。したがって、電流測定部３１の出力する三角波が制御値と一致したときに、比較器８はスイッチング素子Ｑ１をオフする。ここでは電流測定部３１についての詳しい説明は省略するが、たとえば所定の周波数で三角波を出力する等により実現できる。

なお、マイコン５の動作電源は電源生成部９にて生成され、電源生成部９はバッテリＢ１を動作電源として動作する。

また、点灯装置１は、電圧測定回路６や電流測定回路７の測定結果から負荷２の異常を検出し、電力変換部３の動作を停止させるとともに異常信号を出力する異常検出部５６としての機能をマイコン５に有している。異常検出部５６は、たとえば出力電圧が所定の正常範囲（ここでは１０〜４０Ｖとする）から外れたときに、異常と判断して電力変換部３を停止させ、異常信号を出力する。異常信号は、負荷異常を点灯装置１外部に知らせるための信号であって、たとえば車内の警告灯を点灯させるのに使用される。

さらに、点灯装置１はバッテリＢ１からの入力電力を測定する電源測定回路１０を有し、電源測定回路１０の測定値を第３の平均化部５７で平均化した値が異常検出部５６に入力されている。異常検出部５６は電源測定回路１０の測定結果から電源異常を検出する。

以下、本実施形態の点灯装置１の動作のうち、背景技術の欄で説明した図１８に示す構成の点灯装置と共通の動作について、マイコン５の制御フローを表す図２を参照して簡単に説明する。点灯装置１は、図２中Ｆ４〜Ｆ１２で負荷２の定電流制御を実現し、Ｆ１３〜Ｆ１７にて電源および負荷２の異常判断を行い、Ｆ１８にて負荷２の切り替えを行っている。なお、図２中、Ｆ２１〜Ｆ２７の動作については後述する。

すなわち、マイコン５は、電源投入されてＲＥＳＥＴ入力が解除されると（Ｆ１）、使用する変数・フラグ等の初期化を行う（Ｆ２）。それから、マイコン５は、ＬＩＮ通信の結果より負荷２を点灯させる必要があるかどうかを判断し（Ｆ３）、必要な場合には負荷２を点灯させるループ（Ｆ４以降）へ移行する。

マイコン５は、負荷２を点灯させる場合、ＡＤ変換により電源電圧を読込み（Ｆ４）、読込み値に過去値を合わせて、電源電圧の平均化を行う（Ｆ５）。一例として、マイコン５は、検出値を最新値から３値分記憶しておき（読込み時更新）、次の最新値を読込んだとき最新値を上記３値と足し合わし４で除算することにより平均化を行う。

次に、マイコン５は、ＡＤ変換により出力電圧を読込み（Ｆ６）、読込み値に過去値を合わせて平均化を行なう（Ｆ７）。それから、マイコン５は、内部のＲＯＭ（図示せず）に記憶されている電流指令値を読み出し（Ｆ８）、さらにＡＤ変換により出力電流を読込み（Ｆ９）、読込み値に過去値を合わせて平均化を行なう（Ｆ１０）。その後、マイコン５は、電流指令値と出力電流の平均値とを比較し（Ｆ１１）、比較結果により制御値を決定する（Ｆ１２）。

次に、マイコン５は、負荷２を点灯させる必要があるかどうかを判断し（Ｆ１３）、必要でない場合は、電力変換部３の動作を停止させるとともにデータをクリアし（Ｆ１５）、負荷２の点灯判断（Ｆ３）へ移行する。負荷２を点灯させる必要がある場合、マイコン５は、出力電圧が所定の正常範囲内に入っているかどうかにより、出力電圧が正常かどうかを判断する（Ｆ１４）。ここで、マイコン５は、負荷２の状態によらず、出力電圧が正常範囲内にあれば正常と判断する。

マイコン５は、出力電圧が異常と判断すると負荷異常信号を出力して（Ｆ１６）、電力変換部３の動作を停止させるとともにデータをクリアし、無限ループ処理を行う永久停止処理（Ｆ１７）を実行する。それから、マイコン５は、ＬＩＮ通信の結果より負荷２の切り替えを行うか否かを判断し、負荷切替信号を出力する（Ｆ１８）。

ここまでに説明した点灯装置１の構成および機能は、背景技術の欄で説明した図１８に示す構成の点灯装置と共通である。

ところで、本実施形態の点灯装置１は、上述した定電流制御を常時行うのではなく、負荷状態の急激な変化を検出した場合に、定電流制御を定電圧制御に切り替えるように構成されている。ここでは、点灯装置１は、出力電圧が５０Ｖ／ｍｓ以上の傾きで変化した場合に、負荷状態が急変したものと判断する。また、点灯装置１は、定電圧制御に切り替え後に、出力電流が所定の切替電流値（切替閾値）以上となった場合には、再度、定電流制御に切り替えるように構成されている。切替電流値は、定電流制御時の出力電流の目標値（電流指令値）より小さく（ここでは０．４Ａとする）設定されている。

本実施形態の点灯装置１は、このような定電流制御と定電圧制御との切り替えを可能とするため、図１８に示す構成の点灯装置とは以下の点で相違する。すなわち、本実施形態の点灯装置１は、図１８に示す構成に比べ、電圧指令部５８と第２の比較演算部５９と選択部６０との各機能がマイコン５に付加されている。マイコン５は、予め記憶されている電圧指令値を電圧指令部５８にて呼び出し、第２の比較演算部５９にて電圧指令値と出力電圧の平均値とを比較し両者を一致させるように制御値を決定する。

ここで、電圧指令値は、定電圧制御における出力電圧の目標値であって、負荷２の切り替えにより上昇する出力電圧の値よりも大きく設定されている。つまり、電圧指令値は、ＬＥＤ２１，２２の順方向電圧Ｖｆ（＝Ｖｆ１＋Ｖｆ２）の総和よりも大きく設定される。ＬＥＤ２１，２２の順方向電圧Ｖｆにばらつきがある場合には、そのばらつきを考慮したＬＥＤ２１，２２の順方向電圧Ｖｆの最大値よりも大きく電圧指令値が設定される。

本実施形態では、マイコン５が負荷状態が変化したと判断する直前の出力電圧を基準として、この出力電圧に所定の加算値として加算した値が電圧指令値として用いられることとする。加算値は、負荷２の切り替えにより追加されるＬＥＤ２２の順方向電圧Ｖｆ２以上の値とする。

選択部６０は、第１の比較演算部５４から出力される制御値と、第２の比較演算部５９から出力される制御値とのいずれかを選択し、比較器８に出力する。ここで、選択部６０は、出力電圧および出力電流から負荷状態の変化を判断することにより、どちらの制御値を選択するかを判断する。つまり、出力電圧が５０Ｖ／ｍｓ以上の傾きで変化した場合、選択部６０は第２の比較演算部５９からの制御値を選択し、出力電流が切替電流値（０．４Ａ）以上となった場合、選択部６０は第１の比較演算部５４からの制御値を選択する。

さらに、本実施形態の点灯装置１は、マイコン５の動作において図２中Ｆ２１〜Ｆ２７の動作が追加されている点が図１８の点灯装置と異なる。すなわち、マイコン５は、上記Ｆ１０の処理の後、電圧指令値が設定されているかどうかを判断し（Ｆ２１）、この判断結果により、上記Ｆ１１およびＦ１２の処理と、Ｆ２２およびＦ２３の処理とのどちらを実行するかを選択する。電圧指令値が設定されている場合には、マイコン５は、電圧指令値と出力電圧の平均値とを比較し（Ｆ２２）、比較結果に基づいて制御値を決定する（Ｆ２３）ことによって定電圧制御を行う。このように、マイコン５は電圧指令値が設定されているかどうかにより、定電圧制御と定電流制御を切り替える。

上記電圧指令値の設定は、図２においてＦ１４の処理とＦ１８の処理との間に挿入されたＦ２４〜Ｆ２７の処理にて行われる。つまり、マイコン５は、出力電圧が正常かと判断すると（Ｆ１４：Ｙ）、急激な変化（出力電圧が５０Ｖ／ｍｓ以上の傾きで変化）があったかどうかを判断し（Ｆ２４）、急激な変化があった場合には電圧指令値を設定する（Ｆ２５）。急激な変化がなければ（Ｆ２４：Ｙ）、マイコン５は、出力電流値が０．４Ａ以上かどうかを判断し（Ｆ２６）、０．４Ａ以上ならば電圧指令値の設定を解除する（Ｆ２７）。ここで、マイコン５は、電圧制御時には出力電圧の傾きは小さくなるためＦ２６の処理に移行する。

上述したようなマイコン５の動作により、本実施形態の点灯装置１は定電流制御と定電圧制御の切り替え制御を実現している。

次に、本実施形態の点灯装置１において、負荷切替部５５により負荷２を切り替えた際の出力電圧および出力電流の変化の様子を図３に示す。図３，４においては、横軸を時間軸とし（ａ）に出力電圧、（ｂ）に出力電流を表す。

時刻ｔ１において負荷切替部５５によりバイパススイッチ４がオフされＬＥＤ２２が挿入されると、出力電圧は上昇し出力電流は下降する。点灯装置１は、時刻ｔ２において出力電圧が５０Ｖ／ｍｓ以上の傾きで上昇した（ΔＶ／Δｔ≧５０）ことを検出し、定電流制御（図中「Ｍ１」の期間）から定電圧制御（図中「Ｍ２」の期間）へと切り替える。ここで、背景技術の欄で説明したような常時定電流制御を行う構成では、出力電流が低下するため、点灯装置１はさらに出力を上昇させるように動作し、結果的に出力電圧の上昇を加速する。これに対して、本実施形態の点灯装置１は定電圧制御に切り替えているので、出力電圧の上昇を防止することができる。

しかも、定電圧制御時の出力電圧の目標値である電圧指令値が、負荷切替により出力電圧を上昇させるＬＥＤ２２の順方向電圧Ｖｆ２よりも大きく設定されているので、一旦低下した出力電流は確実に上昇を始める。そのため、出力電流が切替電流値（０．４Ａ）に達し（時刻ｔ３）、点灯装置１は再度定電流制御（図中「Ｍ１」の期間）に切り替わる。仮に、点灯装置１が負荷２の順方向電圧Ｖｆ（＝Ｖｆ１＋Ｖｆ２）より大きな電圧指令値にて定電圧制御を続けると、ＬＥＤ２１，２２に大きな電流が流れてしまう。これに対し、本実施形態では、定電圧制御に切り替わっても、すぐに出力電流が切替電流値に達して定電流制御に切り替わるため、定電圧制御が行われる時間が最適化される。

また、切替電流値を定電流制御時の出力電流の目標値（電流指令値）より小さく設定しておくことにより、点灯装置１は、容易にオーバーシュートを抑えた定電圧制御から定電流制御への切り替えを実現することが可能となる。

以上説明した本実施形態の点灯装置１によれば、出力電圧の過度な上昇を防止することができ、たとえ負荷２の順方向電圧Ｖｆにばらつきがあっても、負荷２のオープン（断線）故障と誤認識して動作を停止してしまうことを防止可能となる。さらに、負荷２のオープン故障の発生時にも出力電圧の上昇を防止することが可能となるため、回路破壊を防止することができる。

また、負荷２のオープン故障時には出力電流値がゼロとなるため、点灯装置１は、定電流制御に切り替わることがなく定電圧制御を継続する。そこで、点灯装置１は、定電圧制御が所定の停止時間以上継続すると、電力変換部３の動作を停止させる動作停止機能を有していてもよい。これにより、点灯装置１は、図４に示すように負荷２のオープン故障が発生しても（時刻ｔ１）、定電圧制御が停止時間（時刻ｔ２〜ｔ４）継続すると、電力変換部３の動作が停止する。そのため、負荷２のオープン故障発生時には、誤動作の無い異常動作停止を実現することが可能となる。

さらにまた、負荷２が一瞬（数ｍｓ）点灯装置１から外れ、その後再接続される負荷チャタリングの発生時にも、点灯装置１は、出力電圧の上昇を防止することができる。そのため、再接続時に負荷２に過大な電流が流れることを回避でき、点灯装置１やＬＥＤ２１，２２に掛かる負担は軽減される。

ところで、本実施形態では負荷２の切替機能を有した高機能な点灯装置１を例示したが、負荷２の切替機能がない点灯装置１においても、定電流制御と定電圧制御とを切り替える機能は有用である。すなわち、図１の構成から負荷切替部５５およびバイパススイッチ４を省略した点灯装置１においても、負荷２のオープン故障時や負荷チャタリング発生時には、上述した点灯装置１と同等の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、負荷２を切り替えるためのバイパススイッチ４を１つのみとして説明したが、ＬＥＤ２１と並列にもバイパススイッチを設け、ＬＥＤ２１，２２をそれぞれ個別に点灯させるようにしても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。ＬＥＤそのものが並列に接続されていても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

さらにまた、点灯装置１は、出力電圧の変化率が５０Ｖ／ｍｓ以上となると、負荷２状態が急変したと判断し定電圧制御へ切り替えているが、これに限らず、単位時間当たりに出力電圧が所定幅以上変化したときに負荷２状態が急変したと判断すればよい。出力電圧の変化率による判断では、点灯装置１は、たとえば５０μｓ以内に出力電圧が２．５Ｖだけ変化しても定電圧制御に切り替えてしまう。出力電圧はノイズ等により２．５Ｖ程度なら変動する可能性がある。そこで、点灯装置１は、所定時間（たとえば３００μｓ）内に出力電圧が所定幅（たとえば１５Ｖ）以上変化したことをもって負荷２が急変したと判断し、定電圧制御へ切り替える構成であってもよい。これにより、ノイズに強い制御を実現することができる。

また、以上例示した点灯装置１が定電圧制御への切り替えのための負荷２の急変の判断条件は以下のようにして求められている。ここでは、トランスＴ１の巻数比が１：４で、一次側のインダクタンス値が数μＨ、電力変換部３の駆動周波数が数百ｋＨｚ、電源電圧が６〜２０Ｖで出力電圧が１０〜４０Ｖの範囲で駆動し、定格出力が数十Ｗの点灯装置１を想定する。

この点灯装置１において、電源電圧および出力電圧を変更させて負荷２を点灯し、急激に出力を開放させた場合、出力電圧の上昇傾きの最小値が５６Ｖ／ｍｓ（略一次関数的に上昇）した。数十Ｗ程度の出力の回路の負荷をオープンにすると、５０Ｖ／ｍｓ以上の傾きで出力電圧が上昇する。出力電圧が上昇すると、過大電流が流れるため出力電圧の上昇を抑える必要があり、ＬＥＤがちらつきなく点灯した際の出力電圧のリプルは１．３Ｖ程度であった。このことから、出力電圧の上昇を１．３Ｖより大きくする必要があり、ノイズを考慮して、１０倍以上の１５Ｖ以上の変化で動作停止させるのが好ましい。その際の時間は５６Ｖ／ｍｓの傾きより計算し、３００μｓで１５Ｖ以上の出力電圧の変化があった場合は出力低減をする制御とした。

本実施形態の点灯装置１は、グラウンドに対して正の電圧を負荷２に印加して負荷２を点灯させているが、負荷２のＬＥＤのアノードとカソードを逆転させ、負の電圧を負荷２に印加することでも同様に点灯させることが可能である。この場合、定電圧制御への切り替えのための負荷２の急変の判断条件も正負が逆転する。

図５は上記構成の点灯装置１を搭載した前照灯装置１００の構成を示している。前照灯装置１００は、ハウジング１０１内にすれ違い用前照灯となるＬＥＤ２１およびカーブ灯となるＬＥＤ２２を具備し、点灯装置１によってこれらのＬＥＤ２１，２２を点灯可能に構成される。ここでは、すれ違い用前照灯とカーブ灯を負荷２とするが、前照灯装置１００に搭載されている走行用前照灯（所謂ハイビーム）、車幅灯、フォグランプ、デイランプ（Ｄａｙｔｉｍｅ ＲｕｎｎｉｎｇＬｉｇｈｔ）、方向指示器（ウィンカ）等を負荷としてもよい。図６は、前照灯装置１００を搭載した車両１１０を例示する。

また、点灯装置１は、交流電源に接続して使用される構成であってもよい。この場合、点灯装置１は、図７に例示するように、交流電源１３０からの交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータ１４０を電力変換部３の前段に備える。図７に示すＡＣ−ＤＣコンバータは、ダイオードブリッジと昇圧チョッパ回路とを主構成としているが、これに限らず、ＡＣ−ＤＣコンバータはダイオードブリッジおよびコンデンサにより構成されていてもよい。

なお、本実施形態では、電力変換部３は、フライバック回路を用いて構成されているが、昇圧チョッパや降圧チョッパ、もしくはオートトランスやチュークコンバータといった昇降圧チョッパ等、他の回路構成を用いて構成されていてもよい。

また、点灯装置１にて点灯させる負荷２も上述したようなＬＥＤに限定されるものではなく、有機ＥＬ等の他の半導体光源、あるいはＨＩＤランプ（高輝度放電灯）等を負荷として用いてもよい。

ところで、本実施形態では、点灯装置１は負荷状態が急変したことを出力電圧の変化から検出しているが、これに代えて出力電流の変化から負荷状態の急変を検出するようにしてもよい。具体的には、点灯装置１は、出力電流が０．４Ａ／ｍｓ以上の傾きで低下した場合に、負荷状態が急変したと判断する。すなわち、負荷２の切り替え後には出力電流が下降するので、点灯装置１は、この出力電流が０．４Ａ／ｍｓ以上の傾きで低下した場合に、定電流制御から定電圧制御へと切り替わる。

点灯装置１は、特に負荷２がオープンとなった場合には出力電流の変化が急激であるため、出力電圧の変化から負荷状態の急変を判断するよりも、出力電流の変化から負荷状態の急変を判断する方が、より早く負荷状態の急変を検出可能となる。

さらに、点灯装置１は、所定時間（たとえば３００μｓ）以内に出力電流が所定幅（たとえば０．１２Ａ）以上変化することを検出して、負荷状態の急変を判断してもよい。つまり、出力電流の傾きに基づく判断では、たとえば５０μｓ以内に出力電流が５０ｍＡ変化しても定電圧制御に切り替えられる。出力電流はノイズ等により変動することが考えられ、５０ｍＡ程度なら急変する可能性がある。そこで、点灯装置１は、所定時間内に出力電流が所定幅以上変化することをもって負荷状態が急変したと判断し定電圧制御に切り替えることにより、ノイズに強い制御を実現することができる。

本実施形態では、定電圧制御に切り替えた後、再度定電流制御に戻すタイミングを決定する切替電流値が、定電流制御の目標値である電流指令値（０．７Ａ）よりも小さく設定されることにより、定電流制御への滑らかな切り替えを実現している。また、切替電流値は、一定値に限らず、たとえば電流指令値の所定の割合の値としたり、電流指令値から所定の電流値だけ減算した値としたりしても同様の効果を得ることができる。さらにまた、点灯装置１は、定電圧制御開始後の出力電流の変化を検出して、傾きが正となる（出力電流が上昇し始める）ことや所定の傾き以上となることをもって定電流制御に切り替える構成としても、同様の効果を得ることができる。

本実施形態では、負荷状態の変化を出力電圧や出力電流により検出しているが、負荷状態の変化は負荷２そのものあるいは電源の変化により発生する。すなわち、負荷２の切り替え、負荷２のオープン故障、負荷チャタリングの発生時には、出力電圧が上昇し、出力電流が下降する。この他にも、負荷２のショート（一部）時には、出力電圧が下降し、出力電流が上昇する。さらに、電源電圧の急上昇時には、出力電圧が僅かに上昇し（略変化なし）、出力電流が上昇し、電源電圧の急降下時には、出力電圧が僅かに下降し（略変化なし）、出力電流が下降する。

これら点灯装置１の負荷状態の変化は、出力電圧と出力電流の両方を用いて判断することにより、出力電圧と出力電流との一方から判断する場合に比べて、より正確な判断が可能となる。たとえば、電源変換等により定電圧制御に切り替えられてしまうことを防止できる。

さらに、本実施形態では、点灯装置１は、出力電圧や出力電流の平均値を用いて負荷状態の急変を判断しているが、瞬時値を用いて判断を行っても同様の効果を得ることができる。また、極めて短い時間間隔で出力電圧や出力電流を検出してそれぞれの値を記憶し、変化の傾向により負荷状態の急変の判断を行ってもよい。つまり、負荷状態の変化の傾きの検出は、検出周期や記億回数には影響されない。

また、点灯装置１は、負荷状態が急変したと判断した時点（直後）の出力電圧の値を、定電圧制御を行う際の電圧指令値としてもよい。この場合、負荷２の切り替えに伴う出力電圧の変化幅が、ＬＥＤ２２の順方向電圧Ｖｆ２よりも大きくなったときに負荷状態の急変が検出されるように、定電圧制御へ切り替えるための出力電圧あるいは出力電流の判断基準が設定されることが望ましい。

（実施形態２）
本実施形態の点灯装置１は、電力変換部３をＢＣＭ（電流臨界モード）制御する点が実施形態１の点灯装置１と相違する。

本実施形態の点灯装置１は、図８に示すように比較器８の出力とスイッチング素子Ｑ１との間に挿入されたＲＳフリップフロップからなるドライブ回路６１と、ドライブ回路６１にオン信号を出力する信号発生部６２とを備えている。ドライブ回路６１は、セット端子に信号発生部６２が接続され、リセット端子に比較器８が接続されている。信号発生部６２は、トランスＴ１の二次側電流がゼロになった（吐き出し完了）ときにオン信号を出力する。二次側電流がゼロになったことは、スイッチング素子Ｑ１のドレイン電圧が低下すること等を利用して電流測定部３１にて検出され、吐出信号として信号発生部６２に通知される。

したがって、ドライブ回路６１は、二次側電流がゼロになったときにスイッチング素子Ｑ１をオンし、電流測定部３１の出力が制御値に一致したときにスイッチング素子Ｑ１をオフする。ここで、フライバック回路はスイッチング素子Ｑ１のオン時に、トランスＴ１にエネルギを貯め、スイッチング素子Ｑ１のオフ時にそのエネルギを二次側へ吐き出すことで電力変換を行う回路である。そのため、上述のドライブ回路６１により、スイッチング素子Ｑ１のオフ時の二次側へのエネルギの吐き出しが完了すると同時に再度スイッチング素子Ｑ１をオンしてトランスＴ１へエネルギを蓄積開始する制御（ＢＣＭ制御）を実現可能となる。なお、スイッチング素子Ｑ１をオンするタイミングは、エネルギの吐き出しと完全に同時にすることは困難であるため、１００ｎｓ程度の遅れ時間は許容されている。つまり、電源電圧や出力電圧に応じてスイッチング周波数は変化する。

ところで、点灯装置１は、実施形態１では負荷状態の急変を出力電圧の変化を用いて検出していたが、本実施形態ではスイッチング素子Ｑ１の駆動周波数（スイッチング周波数）が連続的に上昇することを利用して、負荷状態の急変を判断する。駆動周波数の変化は、選択部６０が電流測定部３１から受ける吐出信号より定期的に検出する。

また、点灯装置１は、実施形態１では負荷状態の急変を検出した場合に電圧指令値を設定する処理のみを実施していたが、本実施形態ではそれに加えて駆動周波数の低減も実施する。具体的には、点灯装置１は、負荷状態の急変を検出するまではＢＣＭ制御を行うのに対し、負荷状態の急変を検出後は二次側電流がゼロになってからオン信号の出力までの間に待ち時間を設けて、ＤＣＭ（電流不連続モード）制御とする。つまり、点灯装置１は、トランスＴ１の二次側へのエネルギの吐き出しが完了したのち、再度スイッチング素子Ｑ１するまでに遅れ時間を設けてスイッチング制御を行い、スイッチング素子Ｑ１のオフ時間を長くする。

さらにまた、点灯装置１は、実施形態１では定電圧制御から定電流制御に戻すための判断に出力電流が所定値以上となることを用いていたのに対し、本実施形態では電圧指令値の設定から所定時間経過することをもって定電流制御に戻す。

次に、本実施形態の点灯装置１において、負荷切替部５５により負荷２を切り替えた際の出力電圧および出力電流、並びにスイッチング素子Ｑ１の駆動周波数の変化の様子を図９に示す。図９においては、横軸を時間軸とし（ａ）に出力電圧、（ｂ）に出力電流、（ｃ）に駆動周波数を表す。

時刻ｔ１において負荷切替部５５によりバイパススイッチ４がオフされＬＥＤ２２が挿入されると、出力電圧は上昇し出力電流は下降し、出力電圧上昇と同期して瞬時的に駆動周波数が高くなる。点灯装置１は、時刻ｔ２において定電流制御のフィードバックの時定数よりも早く検出が可能な駆動周波数が、連続的かつ急峻に高くなることを検出し、定電流制御から定電圧制御へと切り替える。たとえば、点灯装置１は、５０μｓ毎に駆動周波数を検出して４回連続で駆動周波数が高くなった場合には、負荷状態が急変したと判断して定電圧制御へ切り替える。

ここで、定電圧制御を行う電圧指令値は、駆動周波数が高くなり始める前（時刻ｔ１時点）での電圧値とする。定電圧制御への切り替えに合わせて、点灯装置１は、駆動周波数を制限する制御を行い、ＢＣＭ制御からＤＣＭ制御へと切り替える。

図１０には、ＢＣＭ制御からＤＣＭ制御に切り替えられた際における電力変換部３のトランスＴ１を流れる電流波形を示す。図中、実線がトランスＴ１の一次側を流れる電流、破線が二次側を流れる電流を表している。いずれの制御モードでも、スイッチング素子Ｑ１のオン時間は同じ（同じピーク電流値）で、オフ時間のみがＤＣＭ制御時に５００ｎｓ延長されている。

また、点灯装置１は、定電圧制御へ切り替え後、所定時間（ここでは１０ｍｓ）が経過した時点で（時刻ｔ３）、再度定電流制御へと切り替える。定電圧制御の間は出力電流が流れないが、人間の目に感知される前に再度定電流制御に変更されることにより、点灯装置１は出力電圧のオーバーシュートを抑えた定電圧制御から定電流制御への切り替えを実現することが可能となる。

以上説明した本実施形態の点灯装置１によれば、負荷２のオープンの故障時にも出力電圧の上昇を防止することが可能となるために、回路破壊を防止することができる。定電流制御切り替え時に出力電圧が上昇するが、点灯装置１は再度スイッチング素子Ｑ１の駆動周波数が高くなることを検出することにより、出力電圧の上昇を防止できる。

また、負荷チャタリングの発生時にも、点灯装置１は定電圧制御時の出力電圧を、負荷状態が急変する前の出力電圧値とすることで、負荷２の再接続時に過電流が流れることを防止できる。一般に負荷チャタリング時に負荷２は数ｍｓ(３ｍｓ以内）で再接続されるため、１０ｍｓ後に定電流制御に変更した際には負荷２は接続されている。そのため、点灯装置１は、負荷２の再接続時の出力電圧値を、負荷チャタリング発生前の電圧値とすることで、再接続時には即座に一定電流の定電流制御を実現可能である。

さらに、ＢＣＭ制御では、出力電圧が上昇すると二次側の吐き出しが早くなり駆動周波数が高くなるため、選択部６０は出力電圧の上昇を駆動周波数で擬似的に検出可能である。選択部６０は、出力電圧や出力電流をＡＤ変換にて検出する場合、ノイズカット用の平均化処理や、外部回路のフィルタにより負荷状態の急変の検出に遅れが発生することがある。これに対して、駆動周波数はスイッチング素子Ｑ１のスイッチングの周波数を直接検出可能であるため、本実施形態における選択部６０は、負荷状態の急変を遅れなく検出することが可能である。

また、負荷２のオープン故障時には、負荷２での電力消費が無いため容易に電力変換部３の出力電圧が上昇する。特にＢＣＭ制御下では、点灯装置１は出力電圧が上昇すると駆動周波数が高くなって、同一のオン時間でも出力が大きくなる。また、スイッチング素子Ｑ１のオン時間は電流測定部３１の出力値にて決まるため、フィルタ等の時間遅れから定電圧制御している場合も低減に時間がかかる。このため、点灯装置１は、定電圧制御を実施しても出力電圧がオーバーシュートする恐れがある。そこで、本実施形態の点灯装置１は定電圧制御時に駆動周波数を下げることで、出力の抑制制御を容易化して、出力電圧のオーバーシュートが起こらない定電圧制御を実現している。

さらにまた、点灯装置１は、負荷２を切り替えた（ＬＥＤ２２の挿入した）際に定電圧制御を行うものの、挿入されたＬＥＤ２２が故障で大きな抵抗値を有している等、負荷２の異常で出力電流が上昇しないことがある。これに対し、本実施形態の構成によれば、定電圧制御への切り替え後所定時間経過することにより定電流制御に切り替えるため、上記のような問題が発生することを防止できる。また、点灯装置１は、定電圧制御を行う時間を１０ｍｓ以下とすることでその間の光出力の変化が人に認識されることを回避できる。

なお、本実施形態では、点灯装置１が定電圧制御を行う時間は１０ｍｓ以下としたが、一般に５０Ｈｚ以上の周波数で点滅させると人の目にはちらつきは感じられない。また、負荷チャタリング時には負荷２は３ｍｓ程度で再接続されると考えられる。そのため、点灯装置１が定電圧制御を行う時間は１０ｍｓに限らず、３〜２０ｍｓの間で任意に設定可能である。

ところで、本実施形態では負荷２の切替機能を有した高機能な点灯装置１を例示したが、負荷２の切替機能がない点灯装置１においても、定電流制御と定電圧制御とを切り替える機能は有用である。すなわち、図８の構成から負荷切替部５５およびバイパススイッチ４を省略した点灯装置１においても、負荷２のオープン故障時や負荷チャタリング発生時には、上述した点灯装置１と同等の効果を得ることができる。この場合、点灯装置１は、実施形態１と同様に、定電圧制御から定電流制御に戻すための判断に出力電流が所定値（切替電流値）以上となることを用いることが望ましい。

負荷切替機能がない点灯装置１において負荷２が一瞬だけオープンとなる負荷チャタリングが発生した際の、出力電圧および出力電流並びに駆動周波数の変化の様子を図１１に示す。

時刻ｔ１において負荷チャタリングが発生して負荷２がオープン状態になると、出力電流がゼロになり出力電圧は上昇し始め、出力電圧上昇と同期して瞬時的に駆動周波数が高くなる。点灯装置１は、時刻ｔ２において駆動周波数が連続的に高くなったことを検出し、定電流制御から定電圧制御へと切り替え、駆動周波数を低減するためにＢＣＭ制御からＤＣＭ制御へと切り替える。

その後、出力電圧は定電圧制御により低下した後に一定電圧に制御され、時刻ｔ３にて負荷２が再接続される。負荷２の再接続時の出力電圧値は、負荷状態の急変前（定電流制御時）の電圧値となっているため、負荷２接続後即座に出力電流が流れ始めて時刻ｔ４には出力電流は切替電流値（０．４Ａ）を超える。これにより、点灯装置１は定電流制御に切り替わり、出力電流を一定電流に制御する。

以上説明したように、定電圧制御から定電流制御に戻すための判断に出力電流が切替電流値以上となることを用いることにより、負荷チャタリング発生時の定電圧制御を行う時間を短くすることが可能である。つまり、定電圧制御に切り替わった後で所定時間経過後定電流制御に切り替える構成では、負荷２を定電圧制御する時間があるために、出力電流が一定電流とならない時間が発生する可能性があるのに対し、上記構成では出力電流は一定に保たれる。

また、負荷２がオープン故障した際には、出力電流は上昇することなく定電圧制御が継続するため、出力電圧の過度な上昇を防止することができ、点灯回路１は保護される。負荷異常は、出力電流がゼロの状態が連続することを検出することで検出される。

なお、負荷切替機能を有した点灯装置１においては、定電流制御に戻すための判断に出力電流が切替電流値以上となることを用いた場合、負荷２が切り替えられて出力電圧が上昇しても出力電流が流れず定電流制御に切り替わらないことがある。そのため、負荷切替機能を有した点灯装置１においては、定電圧制御に切り替わった後で所定時間経過後定電流制御に切り替える構成の方が望ましい。

また、本実施形態の点灯装置１は、定電圧制御に切り替える際、駆動周波数を低くして負荷チャタリング発生時の出力電圧の急上昇を防止していたが、この構成に限るものではない。すなわち、点灯装置１は、たとえば図１２に示すように電力変換部３のトランスＴ１の二次側に消費回路となる抵抗Ｒ４とＭＯＳＦＥＴからなるスイッチ要素Ｑ２との直列回路を有し、駆動周波数を低くするのと同時にスイッチ要素Ｑ２をオンする構成でもよい。マイコン５は、スイッチ要素Ｑ２をオンオフ制御する消費回路接続部６５としての機能を有する。このように、点灯装置１は、出力端間に抵抗Ｒ４を接続することにより、電力変換回路３の出力の一部を抵抗Ｒ４で消費して、出力電圧の急上昇を防止することができる。なお、点灯装置１は消費回路を接続することにより、駆動周波数を変化させずに、出力電圧の上昇を防止してもよい。

また、点灯装置１内に消費回路としての抵抗Ｒ４を設けるのではなく、ＬＥＤ２１と並列にもバイパススイッチを設け、ＬＥＤ２１，２２をそれぞれ個別に点灯させる構成としてもよい。この構成では、一方のＬＥＤを点灯しているときに負荷チャタリングが発生した場合、他方のＬＥＤを点灯させることにより、出力電圧の急上昇を防止するという同様の効果を得ることができる。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本実施形態の点灯装置１は、図１３に示すように出力電圧が電圧指令値よりも大きい場合に（Ｆ３５）駆動信号を停止する処理（Ｆ３６）が付加されている点が実施形態２の点灯装置１と相違する。また、本実施形態の点灯装置１は、定電圧制御に切り替え後所定時間（１０ｍｓ）経過するか（Ｆ３３）、もしくは出力電流が切替電流値（０．４Ａ）に達するか（Ｆ３４）のいずれかの場合にも定電流制御に戻すように構成されている。なお、図１３中、駆動周波数を検出し（Ｆ３１）、駆動周波数が連続的に上昇したことをもって負荷状態の急変を検出する処理（Ｆ３２）については、実施形態２で説明した通りである。

本実施形態の点灯装置１において、負荷切替部５５により負荷２を切り替えた際の出力電圧および出力電流、並びにスイッチング素子Ｑ１の駆動周波数の変化の様子を図１４に示す。図１４においては、横軸を時間軸とし（ａ）に出力電圧、（ｂ）に出力電流、（ｃ）に駆動周波数を表す。

時刻ｔ１において負荷切替部５５によりバイパススイッチ４がオフされＬＥＤ２２が挿入されると、出力電圧は上昇し出力電流は下降し、出力電圧上昇と同期して瞬時的に駆動周波数が高くなる。点灯装置１は、時刻ｔ２において定電流制御のフィードバックの時定数よりも早く検出が可能な駆動周波数が連続的に高くなることを検出し、定電流制御から定電圧制御へと切り替える。

本実施形態では定電圧制御を行う電圧指令値を、駆動周波数が上がり始める直前（出力が安定していた時）の値としているため、出力電圧は電圧指令値より大きくなり（時刻ｔ２）、点灯装置１は駆動信号を停止させる。駆動信号の停止により出力電圧は速やかに低下していき、電圧指令値を下回ると（時刻ｔ３）、ドライブ回路６１は再度駆動信号の出力を開始し定電圧制御を行う。

また、本実施形態の点灯装置１において、負荷２が一瞬だけオープンとなる負荷チャタリングが発生した際の出力電圧および出力電流、並びにスイッチング素子Ｑ１の駆動周波数の変化の様子を図１５に示す。図１５においては、横軸を時間軸とし（ａ）に出力電圧、（ｂ）に出力電流、（ｃ）に駆動周波数を表す。

負荷チャタリングが発生して負荷２がオープン状態になると（時刻ｔ１）、出力電流がゼロとなり出力電圧が上昇し始め、出力電圧上昇と同期して瞬時的に駆動周波数が高くなる。点灯装置１は、時刻ｔ２において定電流制御のフィードバックの時定数よりも早く検出が可能な駆動周波数が連続的に高くなることを検出し、定電流制御から定電圧制御へと切り替える。その後、点灯装置１は駆動信号を停止させ、出力電圧が速やかに低下していき、電圧指令値を下回ると（時刻ｔ３）、ドライブ回路６１は再度駆動信号の出力を開始し定電圧制御を行う。

その後、負荷２が時刻ｔ４にて再接続されると、負荷２接続時の出力電圧値が定電流制御の際の出力電圧値となっているため、即座に出力電流が流れ始めて出力電流が切替電流値（０．４Ａ）を超える。このとき、点灯装置１は定電流制御に切り替わることで、オーバーシュートの無い制御切替を実現している。

以上説明した本実施形態の点灯装置１によれば、負荷チャタリング発生時の定電圧制御の継続時間を短くすることが可能であり、負荷切替と負荷チャタリングの両方に対して確実に対応することが可能となる。すなわち、実施形態２の点灯装置１では、負荷２を定電圧制御する時間があるために、出力電流が一定電流とならない時間が発生する可能性があるのに対し、上記構成では出力電流は一定に保たれる。

負荷チャタリングの発生時、出力電圧の大きさは負荷２の状況に応じて変化するため、出力電圧が負荷２の順方向電圧Ｖｆより大きな状態で負荷２が再接続されると過電流が流れることがある。これに対して、本実施形態の点灯装置１は、出力電圧が電圧指令値より大きい場合には駆動信号が停止するので、出力電圧は速やかに低下し、上述のような過電流が流れにくくなる。

ところで、点灯装置１は、本実施形態では負荷状態の急変を駆動周波数が高くなったことで検出していたが、この構成に限るものではなく、電圧測定回路６の測定値の変化を用いて負荷状態の急変を検出するようにしてもよい。この場合、点灯装置１は図１６に示すように、所定時間（ここでは２００μｓとする）前の電圧測定回路６の測定値の平均値に所定値（ここでは１０Ｖとする）加算した値を出力する遅延演算部６３を有する。さらに、点灯装置１は電圧測定回路６の測定値と遅延演算部６３の出力とを比較するコンパレータ６４を有する。コンパレータ６４は、電圧測定回路６の測定値が遅延演算部６３の出力を超えた場合に、マイコン５の選択部６０へ切替トリガを出力する。

図１６の構成の点灯装置１において、負荷２が一瞬だけオープンとなる負荷チャタリングが発生した際の出力電圧および出力電流の変化の様子を図１７に示す。図１７においては、横軸を時間軸とし（ａ）に出力電圧、（ｂ）に遅延演算部６３の出力、（ｃ）に出力電圧と遅延演算部６３の出力との差分、（ｄ）に切替トリガ、（ｅ）に出力電流を表す。

負荷チャタリングが発生して負荷２がオープン状態になると（時刻ｔ１）、出力電流がゼロとなり出力電圧が上昇し始める。ここで、遅延演算部６３は、出力電圧の２００μｓ前の値に１０Ｖ加算した値を出力するため、２００μｓ以内に１０Ｖ以上の出力電圧の変化があれば、２値の差分（出力電圧−遅延演算部６３の出力）が正となり、切替トリガは「Ｈ」となる（時刻ｔ２）。

選択部６０は、この切替トリガを検知して定電圧制御へと切り替える。定電圧制御を行う電圧指令値は、駆動周波数が上がり始める直前（出力が安定していた時）の値であるので、出力電圧は電圧指令値より大きくなり（時刻ｔ２）、点灯装置１は駆動信号を停止させる。その後、出力電圧は速やかに低下して、電圧指令値を下回ることにより、駆動信号が再開されて（時刻ｔ３）、点灯装置１は定電圧制御を行う。

その後、負荷２が時刻ｔ４にて再接続されると、負荷２接続時の出力電圧値が定電流制御の際の出力電圧値となっているため、即座に出力電流が流れ始めて出力電流が切替電流値（０．４Ａ）を超える。このとき、点灯装置１は定電流制御に切り替わることで、オーバーシュートの無い制御切替を実現している。

このように、電圧測定回路６の測定値の変化を用いて負荷状態の急変を検出することによって、負荷状態の急変をより早く検出可能となり、出力電圧の過剰な上昇を防止することが可能になる。すなわち、点灯装置１は、アナログ回路からの切替トリガをマイコン５に入力しているため、外部フィルタの時間遅れや、駆動周波数が連続的に上昇することを検出する場合に比べて、負荷状態の急変から定電圧制御開始までの時間を短くすることが可能となる。

なお、ここではマイコン５は切替トリガの確認をポーリングにて実施しているが、割込みを用いて定電圧制御に切り替えることにより、負荷状態の急変から定電圧制御への切り替えまでの時間を短くすることも可能である。また、ここでは遅延演算部６３における遅延時間を２００μｓ、加算する電圧値を１０Ｖとしたが、これらの値は一例に過ぎずこれらの値に限定されるものではない。

その他の構成および機能は実施形態２と同様である。

１ 点灯装置
２ 負荷
２１，２２ ＬＥＤ（半導体光源）
３ 電力変換部
４ バイパススイッチ（バイパス部）
５ マイコン（制御部）
６ 電圧測定回路
５５ 負荷切替部
１００ 前照灯装置
１１０ 車両
Ｒ４ 抵抗（消費回路）

Claims (19)

1. 直流電力を負荷が必要とする出力電力に変換する電力変換部と、前記電力変換部の出力電圧もしくは当該電圧に相当する値を測定する電圧測定部と、前記電力変換部の出力電流もしくは当該電流に相当する値を測定する電流測定部と、前記電力変換部を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記電力変換部の出力電圧と出力電流との少なくとも一方が単位時間当たりに所定幅以上変化した場合に前記負荷の状態が変化したと判断し、前記電流測定部の測定値を所定の電流指令値に維持する定電流制御から、前記電圧測定部の測定値を前記負荷の状態が変化する前または後の前記電圧測定部の測定値に応じて定まる電圧指令値に維持する定電圧制御に切り替えて前記電力変換部を制御することを特徴とする点灯装置。
2. 前記電圧指令値は、前記制御部が前記負荷の状態が変化したと判断する前の前記電圧測定部の測定値に所定の加算値を加算した値であることを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
3. 前記電圧指令値は、前記制御部が前記負荷の状態が変化したと判断する前の前記電圧測定部の測定値であることを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
4. 前記電圧指令値は、前記制御部が前記負荷の状態が変化した判断した後の前記電圧測定部の測定値であることを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
5. 前記制御部は、前記定電圧制御での前記電力変換部の制御を所定時間に亘って行い、当該所定時間経過後に前記定電流制御に切り替えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の点灯装置。
6. 前記制御部は、前記定電圧制御に切り替え後、前記電流測定部の測定値が上昇して所定の切替閾値に達すると前記定電流制御に切り替えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の点灯装置。
7. 前記切替閾値は、前記電流指令値よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項６記載の点灯装置。
8. 前記制御部は、３００μｓの間に前記電圧測定部の測定値が１５Ｖ以上変化した場合に、前記負荷の状態が変化したと判断して前記定電流制御から前記定電圧制御に切り替えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の点灯装置。
9. 前記制御部は、３００μｓの間に前記電流測定部の測定値が０．１２Ａ以上変化した場合に、前記負荷の状態が変化したと判断して前記定電流制御から前記定電圧制御に切り替えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の点灯装置。
10. 前記制御部は、前記電力変換部を電流臨界モードにてスイッチングしており、前記電力変換部のスイッチング周波数の変化により、前記負荷の状態の変化を判断することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の点灯装置。
11. 前記制御部は、前記定電圧制御において前記電圧測定部の測定値が前記電圧指令値よりも大きい期間、前記電力変換部の動作を停止させることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の点灯装置。
12. 前記制御部は、前記定電流制御から前記定電圧制御に切り替える際に、前記電力変換部の出力端間に電力を消費する消費回路を挿入することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の点灯装置。
13. 前記制御部は、前記電力変換部を電流臨界モードでスイッチングし、前記定電流制御から前記定電圧制御に切り替える際に、前記電力変換部のスイッチングのオフ時間を長くすることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の点灯装置。
14. 前記制御部は、前記定電圧制御へ切り替え後に前記定電圧制御が所定の停止時間以上継続すると、前記電力変換部の動作を停止させる動作停止機能を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の点灯装置。
15. 前記負荷は直列に接続された複数の半導体光源からなり、前記制御部は、前記負荷の一部を構成する前記半導体光源を短絡するバイパス部と、前記バイパス部を接続する状態と接続しない状態とを切り替える負荷切替部とを有することを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の点灯装置。
16. 前記電圧指令値は、前記制御部が前記負荷の状態が変化したと判断する前の前記電圧測定部の測定値に所定の加算値を加算した値であり、前記加算値は、前記バイパス部が短絡する前記半導体光源の順方向電圧以上であることを特徴とする請求項１５記載の点灯装置。
17. 請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の点灯装置を備えることを特徴とする前照灯装置。
18. 前記負荷は、すれ違い用前照灯と、走行用前照灯と、車幅灯と、デイタイムランニングライトと、ウィンカと、カーブ灯とのうち少なくとも２つの光源を構成していることを特徴とする請求項１７記載の前照灯装置。
19. 請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の点灯装置または請求項１７もしくは請求項１８に記載の前照灯装置を搭載したことを特徴とする車両。
    

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