JP6131510B2

JP6131510B2 - 点灯装置及びそれを用いた前照灯装置、並びに車両

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Publication number: JP6131510B2
Application number: JP2013187583A
Authority: JP
Inventors: 菅沼　和俊; 和俊菅沼; 寿文田中; 貴宏福井
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2017-05-24
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Description

本発明は、発光ダイオード等の発光素子から成る光源を点灯させる点灯装置及びそれを用いた前照灯装置、並びに車両に関する。

従来では、視認性向上（明るさ向上）のため、ハロゲンランプからＨＩＤ（High Intensity Discharged）ランプへと前照灯を変更する車両が増加していた。近年では、ＬＥＤ（発光ダイオード）の発光効率の向上を受けて、ＬＥＤの前照灯を搭載した車両の量産が始まっている。特許文献１には、ＬＥＤを前照灯とする車両用灯具が開示されている。

特許文献１に記載の車両用灯具は、それぞれ複数のＬＥＤから構成される第１の光源部及び第２の光源部と、各ＬＥＤに光源駆動電流を供給する電流駆動手段（ＤＣ／ＤＣコンバータ）とを備える。また、この車両用灯具は、第２の光源部を構成する各ＬＥＤと並列に接続されて、オン動作により各ＬＥＤに光源駆動電流が供給されるようにしたスイッチング部（バイパス手段）を備える。更に、この車両用灯具は、スイッチング部のオン／オフ動作を制御するバイパス制御信号を送出する制御手段を備える。

この車両用灯具は、制御手段と車両バッテリの間に接続されてロービームランプ（第１の光源部）を点灯させる場合に導通するロービーム用リレーを備える。また、この車両用灯具は、ハイビームランプ（第１の光源部及び第２の光源部）を点灯させる場合にスイッチング部をオフ動作させるためのバイパス指示信号を制御手段に送出するハイビーム用リレーを備える。

特開２０１０−１４３４４７号公報

ここで、上記従来例のような車両用灯具では、車両バッテリを電源として用いているが、車両バッテリの電源電圧は、車両バッテリの寿命による劣化や消費電流の増大によって変動する。また、上記従来例のような車両用灯具では、ロービームランプ及びハイビームランプを十分な照度で点灯できるように、電源電圧の大小を各ビームランプの点灯・非点灯の条件とするのが一般的である。このため、上記従来例のような車両用灯具では、車両バッテリの電源電圧が変動すると、ロービームランプとハイビームランプとの切替、すなわち負荷の点灯状態の切替を正常に行うことができない虞があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、電源電圧が変動しても負荷の点灯状態の切替を正常に行うことのできる点灯装置及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、直流電源から入力される第１電源電圧を変換し、複数の発光素子を直列に接続して成る負荷に出力する電力変換部と、前記負荷の一部の前記発光素子を短絡するバイパス部と、前記電力変換部を制御し且つ前記バイパス部を短絡状態と開放状態とに切り替え制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第１電源電圧が開始電圧を上回ると前記電力変換部の動作を開始させ、前記第１電源電圧が前記開始電圧よりも低い維持電圧を下回ると前記電力変換部の動作を停止させる第１制御と、前記直流電源から前記第１電源電圧とは異なる経路で入力される第２電源電圧が前記開始電圧よりも低い第１閾値電圧を上回ると、前記バイパス部を開放状態に切り替え、前記第２電源電圧が前記第１閾値電圧よりも低い第２閾値電圧を下回るまでは前記バイパス部の開放状態を維持し、前記第２電源電圧が前記第２閾値電圧を下回ると前記バイパス部を短絡状態に切り替える第２制御とを実行することを特徴とする。

この点灯装置において、前記維持電圧を前記第２閾値電圧よりも高く設定することが好ましい。

この点灯装置において、前記制御部は、前記第１制御を実行するマイクロコンピュータと、前記第２制御を実行する切替回路とで構成され、前記切替回路は、前記第２電源電圧を検出する検出回路と、前記第１閾値電圧と前記第２閾値電圧とでヒステリシス特性をもたせたシュミットトリガ回路とで構成されることが好ましい。

この点灯装置において、前記制御部は、前記負荷の一部の前記発光素子の負荷電圧を測定し、前記負荷電圧が所定の条件を満たすと異常と判定して前記バイパス部を短絡状態に切り替えることが好ましい。

この点灯装置において、前記制御部は、前記第２電源電圧が前記第２閾値電圧よりも低下している状態が一定時間継続すると、前記バイパス部を短絡状態に切り替えることが好ましい。

本発明の前照灯装置は、上記何れかの前記点灯装置と、前記点灯装置と、前記負荷と、前記負荷を収納するハウジングとを備えることを特徴とする。

本発明の車両は、前記前照灯装置を搭載することを特徴とする。

本発明は、バイパス部を短絡状態と開放状態とに切り替える条件であって、第２電源電圧と比較される第１閾値電圧及び第２閾値電圧にヒステリシス特性をもたせている。また、本発明は、電力変換部の動作を開始する条件であって第１電源電圧と比較される開始電圧を第１閾値電圧よりも低く設定している。したがって、本発明は、電源電圧が変動しても負荷の点灯状態の切替を正常に行うことができる。

本発明の実施形態１に係る点灯装置を示す図で、（ａ）は回路概略図で、（ｂ）は第２スイッチング素子のオン／オフの切り替えを示す図である。同上の点灯装置におけるマイコンの点灯制御のフロー図である。（ａ）は同上の点灯装置の動作を示すタイムチャート図で、（ｂ）は従来の点灯装置の動作を示すタイムチャート図である。本発明の実施形態２に係る点灯装置を示す回路概略図である。同上の点灯装置の動作を示すタイムチャート図である。本発明の実施形態３に係る点灯装置を示す回路概略図である。同上の点灯装置におけるマイコンの点灯制御のフロー図である。同上の点灯装置の動作を示すタイムチャート図である。本発明の実施形態４に係る点灯装置を示す回路概略図である。同上の点灯装置におけるマイコンの点灯制御のフロー図である。同上の点灯装置の動作を示すタイムチャート図である。本発明に係る実施形態の前照灯装置を示す概略図である。本発明に係る実施形態の車両を示す概略図である。

（実施形態１）
本発明に係る実施形態１の点灯装置１は、電力変換部３と、第２スイッチング素子Ｑ２（バイパス部）と、マイコン４（制御部）とを備える。電力変換部３は、バッテリ（直流電源）から入力される第１電源電圧を変換し、複数のＬＥＤ２０（発光素子）を直列に接続して成る負荷２に出力する。第２スイッチング素子Ｑ２は、負荷２の一部のＬＥＤ２０（第２光源部２２）を短絡する。マイコン４は、電力変換部３を制御し且つ第２スイッチング素子Ｑ２のオン／オフ（短絡状態又は開放状態）を切り替え制御する。

マイコン４は、第１電源電圧が開始電圧を上回ると電力変換部３の動作を開始させ、第１電源電圧が開始電圧よりも低い維持電圧を下回ると電力変換部３の動作を停止させる第１制御を実行する。また、マイコン４は、第２電源電圧が第１閾値電圧を上回ると、第２スイッチング素子をオフに切り替え、第２電源電圧が第２閾値電圧を下回るまでは第２スイッチング素子Ｑ２のオフ状態を維持する第２制御を実行する。また、マイコン４は、第２制御において、第２電源電圧が第２閾値電圧を下回ると第２スイッチング素子Ｑ２をオンに切り替える。ここで、第２電源電圧は、バッテリから第１電源電圧とは異なる経路で入力されるものである。また、第１閾値電圧は開始電圧よりも低く、第２閾値電圧は第１閾値電圧よりも低い。

以下、本発明の実施形態１に係る点灯装置１について具体的に図面を用いて説明する。本実施形態の点灯装置１は、図１（ａ）に示すように、複数（ここでは、８個）のＬＥＤ（発光素子）２０を直列に接続して成る負荷２に対し、直流電圧を印加することで負荷２を点灯させるものである。以下の説明では、負荷２のうち高電位側の４個のＬＥＤ２０を「第１光源部２１」、低電位側の４個のＬＥＤ２０を「第２光源部２２」と呼ぶものとする。

本実施形態の点灯装置１は、自動車の車両に搭載されることを想定しており、負荷２を構成するＬＥＤ２０のうち、第１光源部２１は、すれ違い用前照灯（ロービーム）として用いられる。また、第１光源部２１及び第２光源部２２は、走行用前照灯（ハイビーム）として用いられる。

点灯装置１は、フライバック式のＤＣ／ＤＣコンバータから成る電力変換部３を備える。電力変換部３は、直流電源であるバッテリ（図示せず）に接続され、バッテリから印加される直流の電源電圧を、負荷２を点灯可能な直流電圧に昇圧又は降圧して出力する。なお、電力変換部３は、フライバック式以外の方式のＤＣ／ＤＣコンバータで構成してもよい。また、交流電源（図示せず）からの交流電圧を直流電圧に変換して出力するＡＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）をバッテリの代わりに電力変換部３に接続する構成であってもよい。

電力変換部３には、ロービームスイッチ２０１（図１３参照）のオン／オフと連動してバッテリから第１電源電圧が供給される。すなわち、ロービームスイッチ２０１がオンに切り替わると、バッテリから電力変換部３に第１電源電圧が供給される。また、ロービームスイッチ２０１がオフに切り替わると、バッテリから電力変換部３への第１電源電圧の供給が停止する。

第２光源部２２には、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴから成る第２スイッチング素子Ｑ２（バイパス部）を並列に接続している。第２スイッチング素子Ｑ２は、後述する切替部４４からの切替信号を受けてオン／オフを切り替える。第２スイッチング素子Ｑ２がオン（すなわち、バイパス部が短絡状態）の場合は、第２光源部２２が短絡されて第１光源部２１のみ（ロービーム）が点灯する。第２スイッチング素子Ｑ２がオフ（すなわち、バイパス部が開放状態）の場合は、第１光源部２１及び第２光源部２２の両方（ハイビーム）が点灯する。

電力変換部３は、トランスＴ１と、トランスＴ１の１次巻線に直列に接続された第１スイッチング素子Ｑ１と、トランスＴ１の２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とを備える。トランスＴ１の１次巻線及び第１スイッチング素子Ｑ１の直列回路には、バッテリが接続される。したがって、第１スイッチング素子Ｑ１のオン／オフを切り替えることで、トランスＴ１の２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。

以下、電力変換部３の動作について説明する。第１スイッチング素子Ｑ１がオンに切り替わると、トランスＴ１の１次巻線に電流が流れてエネルギが蓄積される。これに伴って、第１スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間電圧が立ち上がる。ここで、電力変換部３は、トランスＴ１の１次巻線を流れる１次電流を測定する１次電流測定部３０を備えている。１次電流測定部３０は、第１スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間電圧に比例した電圧を比較器１０に出力する。

比較器１０は、１次電流測定部３０の出力値と、後述するマイコン４の比較演算部４３の出力する制御値とを比較する。比較器１０の出力は、ＲＳフリップフロップ回路１１のリセット（Ｒ）に入力される。そして、１次電流測定部３０の出力値が比較演算部４３の出力する制御値を上回ると、ＲＳフリップフロップ回路１１のリセットに「１」が入力される。そして、ＲＳフリップフロップ回路１１の出力が「０」となり、第１スイッチング素子Ｑ１がオフに切り替わる。

第１スイッチング素子Ｑ１がオフに切り替わると、トランスＴ１の１次巻線に蓄積されたエネルギが２次側へと吐き出される。その後、エネルギの吐き出しが終了すると、第１スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間電圧が立ち下がる。このドレイン−ソース間電圧の立ち下がりは、微分回路１２で検出する。そして、微分回路１２の出力によりＲＳフリップフロップ回路１１のセット（Ｓ）に「１」が入力される。すると、ＲＳフリップフロップ回路１１の出力が「１」となり、第１スイッチング素子Ｑ１が再びオンに切り替わる。このように、電力変換部３は、電流臨界モード（Boundary Current Mode）で制御される。

点灯装置１は、通常時には、負荷２に流れる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、その制御にはマイコン４（制御部）を用いている。なお、「マイコン」は、「マイクロコンピュータ」の略語である。また、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１３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１４とを備える。電圧測定回路１３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する。電流測定回路１４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。

マイコン４は、電圧測定回路１３で得られた出力電圧を平均化する第１平均化部４０と、電流測定回路１４で得られた出力電流を平均化する第２平均化部４１との両方の機能を有する。マイコン４は、予め記憶されている電流指令値を電流指令部４２にて呼び出す。そして、電流指令部４２は、第１電源測定回路１５で測定した電源電圧や、第１温度測定部５で測定した負荷２の周囲温度、第２温度測定部６で測定したマイコン４の周囲温度に基づく値となるように、電流指令値を補正する。

ここで、第１電源測定回路１５は、バッテリに接続されてバッテリの直流電圧を測定するものである。また、第１温度測定部５は、例えばサーミスタ等の感温素子から成り、負荷２の近傍に設置することで負荷２の周囲温度を測定するものである。また、第２温度測定部６は、例えばサーミスタ等の感温素子から成り、電力変換部３の近傍に設置することで電力変換部３の周囲温度を測定するものである。

その後、マイコン４は、補正した電流指令値と出力電流の平均値とを比較演算部４３にて比較する。そして、マイコン４は、両者を一致させるように電力変換部３を制御すべく、制御値を比較器１０に出力する。これにより、電力変換部３は、出力電流が一定の電流指令値となるように定電流制御される。

なお、図示していないが、マイコン４は、第１電源測定回路１５で得られた電源電圧を平均化する機能、第１温度測定部５で得られた温度を平均化する機能、第２温度測定部６で得られた温度を平均化する機能を有する。また、マイコン４は、電源生成部１７から動作電圧を供給されることで動作する。電源生成部１７は、バッテリに接続され、バッテリの供給する直流電圧からマイコン４の動作電圧を生成する。

マイコン４は、切替信号により第２スイッチング素子Ｑ２のオン／オフを切り替え、第１光源部２１のみを点灯させる状態と、両方の光源部２１，２２を点灯させる状態とを切り替える切替部４４の機能を有する。切替部４４は、第２電源測定回路１６で測定した第２電源電圧に基づいて切替信号を出力する。ここで、第２電源測定回路１６は、バッテリに接続され、ハイビームスイッチ２０２（図１３参照）のオン／オフに連動してバッテリから供給される第２電源電圧を測定するものである。

したがって、ハイビームスイッチ２０２がオンに切り替わると、切替信号により第２スイッチング素子Ｑ２がオフに切り替わり、ハイビームとして両方の光源部２１，２２が点灯する。また、ハイビームスイッチ２０２がオフに切り替わると、切替信号により第２スイッチング素子Ｑ２がオンに切り替わり、ロービームとして第１光源部２１のみが点灯する。

なお、電力変換部３に入力する「第１電源電圧」と、第２電源測定回路１６に入力する「第２電源電圧」とは、経路が異なるだけで何れも同じバッテリから供給されるものである。したがって、「第１電源電圧」と「第２電源電圧」とは、何れもバッテリの電源電圧を示す。

ここで、負荷２を前照灯として用いる場合には、車載のバッテリを直流電源として用いる。そして、従来の点灯装置では、ハイビームスイッチをオンに切り替えたときに、バッテリの電源電圧が１２Ｖの基準電圧を上回っている場合、ハイビームを点灯させる制御を行っていた。これは、通常、エンジンのかかっている状態でのバッテリの電源電圧が１４Ｖ程度のためである。

また、発明が解決しようとする課題でも述べたように、バッテリの電源電圧は、バッテリの寿命による劣化や消費電流の増大によって変動する。そこで、従来の点灯装置では、ロービームスイッチをオンに切り替えたときに、バッテリの電源電圧が９Ｖの開始電圧を上回っているときにＤＣ／ＤＣコンバータ（電力変換部）の動作を開始する制御を行っていた。更に、従来の点灯装置では、バッテリの電源電圧が６Ｖの維持電圧を下回ると、電力変換部の動作を停止する制御を行っていた。

ここで、ロービームスイッチ及びハイビームスイッチの両方をオンにした状態でバッテリの電源電圧が変動した場合における、電力変換部の動作状態及びハイビームの点灯状態を図３（ｂ）に示す。同図に示すように、バッテリの電源電圧が９〜１２Ｖである場合、ハイビームスイッチがオンであるにも関わらず、ハイビームが点灯せずにロービームのみが点灯してしまうという問題がある。また、バッテリの電源電圧が基準電圧（１２Ｖ）辺りで変動した場合、ロービームとハイビームとが連続して切り替わるという問題がある。すなわち、従来の点灯装置では、バッテリの電源電圧が変動すると、ロービームランプとハイビームランプとの切替、すなわち負荷の点灯状態の切替を正常に行うことができない虞があった。

そこで、本実施形態の点灯装置１では、マイコン４は、第１電源電圧が開始電圧を上回ると電力変換部３の動作を開始させ、第１電源電圧が維持電圧を下回ると電力変換部３の動作を停止させる第１制御を実行する。更に、マイコン４は、第２電源電圧が第１閾値電圧を上回ると第２スイッチング素子Ｑ２をオフに切り替え、第２電源電圧が第２閾値電圧を下回るまでは第２スイッチング素子Ｑ２のオフ状態を維持する第２制御を実行する。

以下、マイコン４の点灯制御のフローについて図２を用いて説明する。先ず、マイコン４は、電源が投入されてＲＥＳＥＴ入力が解除されると（Ｆ０１）、使用する変数・フラグ等の初期化処理を実行する（Ｆ０２）。次に、マイコン４は、ロービームスイッチ２０１がオンであるか否かを判断する（Ｆ０３）。マイコン４は、ロービームスイッチ２０１がオンであると判断すると、Ａ／Ｄ変換により第１電源電圧を読み込み、内部のＲＯＭ（図示せず）から読み出した開始電圧を上回っているか否かを判定する（Ｆ０４）。そして、マイコン４は、第１電源電圧が開始電圧を上回っていると判定すると、電力変換部３の動作を開始させ、負荷２を点灯させる制御（Ｆ０５以降）へ移行する。

マイコン４は、負荷２を点灯させる場合、Ａ／Ｄ変換により電源電圧を読み込み（Ｆ０５）、過去に読み込んだ測定値と合わせて電源電圧の平均化を実行する（Ｆ０６）。一例として、マイコン４は、測定値を最新の測定値から３値分記憶しておき（読込時に更新）、次の最新の測定値を読み込んだときに最新の測定値と上記３値とを足し合わせ、４で除算することで平均化を実行する。

次に、マイコン４は、Ａ／Ｄ変換により電力変換部３の出力電圧を読み込み（Ｆ０７）、過去に読み込んだ測定値と合わせて出力電圧の平均化を実行する（Ｆ０８）。それから、マイコン４は、Ａ／Ｄ変換によりドライバ温度を読み込み（Ｆ０９）、過去に読み込んだ測定値と合わせてドライバ温度の平均化を実行する（Ｆ１０）。また、マイコン４は、Ａ／Ｄ変換によりＬＥＤ温度を読み込み（Ｆ１１）、過去に読み込んだ測定値と合わせてＬＥＤ温度の平均化を実行する（Ｆ１２）。

そして、マイコン４は、ＲＯＭに記憶されている電流指令値を読み出し、電源電圧の平均値、ドライバ温度の平均値、ＬＥＤ温度の平均値に基づく値となるように、電流指令値を補正する（Ｆ１３）。更に、マイコン４は、Ａ／Ｄ変換により電力変換部３の出力電流を読み込み（Ｆ１４）、過去に読み込んだ測定値と合わせて出力電流の平均化を実行する（Ｆ１５）。そして、マイコン４は、補正した電流指令値と出力電流の平均値とを比較し（Ｆ１６）、比較結果に基づいて制御値を変更する（Ｆ１７）。

また、マイコン４は、Ａ／Ｄ変換により読み込んだ第１電源電圧が、ＲＯＭから読み出した維持電圧を下回っているか否かを判定する（Ｆ１８）。そして、マイコン４は、第１電源電圧が維持電圧を下回っていると判定すると、電力変換部３の動作を停止させる。一方、マイコン４は、第１電源電圧が維持電圧を下回っていないと判定すると、ハイビームの制御（Ｆ１９以降）へと移行する。

ここで、次に、マイコン４は、Ａ／Ｄ変換により第２電源電圧を読み込む（Ｆ１９）。そして、マイコン４は、図１（ｂ）に示すように、第２電源電圧がＲＯＭから読み出した第１閾値電圧を上回っていれば、第２スイッチング素子Ｑ２をオフに切り替える切替信号を出力する（Ｆ２０）。また、マイコン４は、図１（ｂ）に示すように、第２スイッチング素子Ｑ２がオフの状態で、第２電源電圧がＲＯＭから読み出した第２閾値電圧を下回っていれば、第２スイッチング素子Ｑ２をオンに切り替える切替信号を出力する（Ｆ２０）。その後、マイコン４は、負荷２の異常や、電源の異常を判断するといったその他の制御を実行する（Ｆ２１）。

以上述べたマイコン４の点灯制御のフローでは、Ｆ０４，Ｆ１８のフローが「第１制御」に、Ｆ１９，Ｆ２０のフローが「第２制御」に相当する。

ここで、ロービームスイッチ２０１及びハイビームスイッチ２０２の両方をオンにした状態でバッテリの電源電圧が変動した場合における、電力変換部３の動作状態及びハイビームの点灯状態を図３（ａ）に示す。なお、本実施形態の点灯装置１では、マイコン４は、開始電圧を９Ｖ、維持電圧を６Ｖ、第１閾値電圧を７．５Ｖ、第２閾値電圧を４ＶとしてＲＯＭに記憶している。

同図に示すように、開始電圧（９Ｖ）よりも第１閾値電圧（７．５Ｖ）が低いので、ハイビームスイッチ２０２をオンに切り替えるときには電力変換部３が既に動作している。このため、本実施形態の点灯装置１では、従来の点灯装置とは異なり、ハイビームスイッチ２０２がオンであるにも関わらずハイビームが点灯しないという状態を回避することができる。また、第２閾値電圧（４Ｖ）が第１閾値電圧（７．５Ｖ）よりも低いので、バッテリの電源電圧が第１閾値電圧の辺りで変動する場合でも、ハイビームの点灯状態を維持することができる。

上述のように、本実施形態の点灯装置１では、第２スイッチング素子Ｑ２（バイパス部）のオン／オフ（短絡状態又は開放状態）を切り替える条件であって、第２電源電圧と比較される第１閾値電圧及び第２閾値電圧にヒステリシス特性をもたせている。また、本実施形態の点灯装置１では、電力変換部３の動作を開始する条件であって第１電源電圧と比較される開始電圧を第１閾値電圧よりも低く設定している。したがって、本実施形態の点灯装置１では、バッテリの電源電圧が変動しても、ロービームとハイビームとの切替、すなわち負荷２の点灯状態の切替を正常に行うことができる。

なお、車載のバッテリの電源電圧は、通常、周辺機器の影響によりピーク電圧が２〜３Ｖ程度で変動することが知られている。そこで、本実施形態の点灯装置１のように、マイコン４は、第１閾値電圧（７．５Ｖ）と第２閾値電圧（４Ｖ）との電圧差が２〜３Ｖを超えるように各閾値電圧を設定するのが望ましい。

また、本実施形態の点灯装置１のように、マイコン４は、維持電圧（６Ｖ）を第２閾値電圧（４Ｖ）よりも高く設定するのが望ましい。このように設定することで、図３（ａ）に示すように、バッテリの電源電圧が維持電圧を下回って電力変換部３が動作を停止するまでの間、ハイビームの点灯状態を維持することができる。

（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２に係る点灯装置１について図面を用いて説明する。なお、本実施形態の点灯装置１の基本的な構成は実施形態１の点灯装置１と同じであるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態の点灯装置１は、図４に示すように、第１制御を実行するマイコン４と、第２制御を実行する切替回路７とで制御部を構成している。

切替回路７は、第２電源電圧を検出する検出回路７０と、第１閾値電圧と第２閾値電圧とでヒステリシス特性をもたせたシュミットトリガ回路７１とで構成される。検出回路７０は、抵抗Ｒ４，Ｒ５の直列回路を有し、当該直列回路により第２電源電圧を分圧して検出する。抵抗Ｒ５には、分圧した電圧を安定化するためのコンデンサＣ２と、第２電源電圧に重畳するサージを吸収するツェナーダイオードＺＤ１とを並列に接続している。

シュミットトリガ回路７１は、抵抗Ｒ６〜Ｒ８と、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴである２つのスイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２とで構成される。スイッチ要素ＳＷ２のゲートには、抵抗Ｒ６，Ｒ７及びスイッチ要素ＳＷ１で分圧された電圧が入力される。また、スイッチ要素ＳＷ２のドレインには、抵抗Ｒ８を介して電源生成部１７から一定電圧が供給される。また、スイッチ要素ＳＷ１のゲートには、シュミットトリガ回路７１の出力電圧（電源生成部１７の一定電圧を、抵抗Ｒ８とスイッチ要素ＳＷ２で分圧した電圧）が入力される。

以下、切替回路７の動作について図５を用いて説明する。なお、本実施形態の点灯装置１では、スイッチ要素ＳＷ２のゲート閾値電圧を１．０Ｖ、抵抗Ｒ４〜Ｒ８の抵抗値をそれぞれ１５ｋΩ、５．１ｋΩ、５．１ｋΩ、１０ｋΩとする。

時刻ｔ１以前では、スイッチ要素ＳＷ２がオフであるため、スイッチ要素ＳＷ１のゲートには、抵抗Ｒ８を介して電源生成部１７から一定電圧が入力される。このため、スイッチ要素ＳＷ１はオンとなり、スイッチ要素ＳＷ２のゲートには、第２電源電圧を抵抗Ｒ４〜Ｒ７で分圧した電圧が入力される。

時刻ｔ１において、第２電源電圧が７．４２Ｖ（第１閾値電圧）を上回ると、スイッチ要素ＳＷ２がオンに切り替わり、シュミットトリガ回路７１の出力は接地電位（ＧＮＤレベル）となる。このため、第２スイッチング素子Ｑ２がオフに切り替わり、また、スイッチ要素ＳＷ１がオフに切り替わる。したがって、時刻ｔ１以降では、スイッチ要素ＳＷ２のゲートには、第２電源電圧を抵抗Ｒ４，Ｒ５で分圧した電圧が入力される。

その後、時刻ｔ２において、第２電源電圧が３．９４Ｖ（第２閾値電圧）を下回ると、スイッチ要素ＳＷ２がオフに切り替わり、シュミットトリガ回路７１の出力は電源生成部１７から供給される一定電圧となる。このため、第２スイッチング素子Ｑ２がオンに切り替わり、また、スイッチ要素ＳＷ１がオンに切り替わる。

すなわち、本実施形態の点灯装置１は、実施形態１の点灯装置１における第２制御をマイコン４の代わりに切替回路７に実行させたものであり、実施形態１と同様の効果を奏することができる。

（実施形態３）
以下、本発明の実施形態３に係る点灯装置１について図面を用いて説明する。なお、本実施形態の点灯装置１の基本的な構成は実施形態２の点灯装置１と同じであるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態の点灯装置１は、制御部が、第２光源部２２（負荷２の一部のＬＥＤ２０）の負荷電圧を測定し、負荷電圧が所定の条件を満たすと異常と判定して第２スイッチング素子Ｑ２（バイパス部）をオフする（短絡状態に切り替える）ことに特徴がある。

本実施形態の点灯装置１では、図６に示すように、マイコン４が、第２光源部２２に印加される負荷電圧を平均化する第３平均化部４５の機能と、負荷電圧に基づいて第２光源部２２に異常があるか否かを判定する異常判定部４６の機能とを有する。また、マイコン４の出力端子は、切替回路７のスイッチ要素ＳＷ２のソースに接続しており、ソース電位をマイコン４により制御するようになっている。

以下、マイコン４の点灯制御のフローについて図７を用いて説明する。なお、実施形態１でのマイコン４の点灯制御のフローと共通するフローについては、同じフロー番号を付して説明を省略する。また、本実施形態の点灯装置１では、切替回路７が第２制御を実行するので、マイコン４は、Ｆ１９，Ｆ２０のフローは実行しない。

図７に示すように、マイコン４は、Ｆ１８のフローの後、Ａ／Ｄ変換により第２光源部２２の負荷電圧を読み込む（Ｆ２２）。このとき、マイコン４は、過去に読み込んだ測定値と合わせて負荷電圧の平均化を実行する。次に、マイコン４は、読み込んだ負荷電圧とＲＯＭから読み出した電圧判定値とを比較し、第２光源部２２に異常があるか否かを判定する（Ｆ２３）。例えば、負荷電圧が電圧判定値よりも低い状態を一定時間継続した場合、又は負荷電圧が電圧判定値よりも高い状態を一定時間継続した場合を「異常」の条件とする。

マイコン４は、第２光源部２２に異常があると判定すると、切替回路７のスイッチ要素ＳＷ２のソースにハイレベルの異常信号を出力する。なお、第２光源部２２に異常のない通常時には、スイッチ要素ＳＷ２のソースはローレベルである。異常信号により、スイッチ要素ＳＷ２のソース電圧及びドレイン電圧は、電源生成部１７から供給される一定電圧に相当する電圧まで上昇する。これにより、第２スイッチング素子Ｑ２を強制的にオンに切り替えることができる。

図８に示すように、時刻ｔ３（ｔ１＜ｔ３＜ｔ２）において、マイコン４が異常有りと判定した場合、時刻ｔ３以降では、ハイビームスイッチ２０２がオンであってもロービームを点灯させる。例えば、ハイビームを点灯している状態で第２光源部２２の何れかのＬＥＤ２０がオープン故障した場合、各光源部２１，２２に電流が流れなくなるため、負荷２を点灯させることができなくなり、運転者の視認性を全く確保できなくなるという問題がある。本実施形態の点灯装置１では、第２光源部２２の何れかのＬＥＤ２０に異常が発生したと判定すると、第２スイッチング素子Ｑ２（バイパス部）を強制的にオン（短絡）させてロービームを点灯させるので、運転者の視認性をある程度確保することができる。

なお、本実施形態の点灯装置１では、低電位側の第２光源部２２を第２スイッチング素子Ｑ２で短絡する構成となっているが、高電位側の第１光源部２１を第２スイッチング素子Ｑ２で短絡する構成であってもよい。この構成では、第１光源部２１の負荷電圧をマイコン４で測定すればよい。

また、本実施形態の点灯装置１では、マイコン４で第１制御を実現し、切替回路７で第２制御を実現しているが、他の構成であってもよい。例えば、実施形態１の点灯装置１と同様に、第１制御及び第２制御の両方の制御をマイコン４のみで実現する構成でもよい。

（実施形態４）
以下、本発明の実施形態４に係る点灯装置１について図面を用いて説明する。なお、本実施形態の点灯装置１の基本的な構成は実施形態３の点灯装置１と同じであるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態の点灯装置１は、マイコン４（制御部）が、第２電源電圧が第２閾値電圧よりも低下している状態が一定時間継続すると、第２スイッチング素子Ｑ２（バイパス部）をオンする（短絡状態に切り替える）ことを特徴とする。

本実施形態の点灯装置１では、図９に示すように、マイコン４が、切替回路７の出力電圧に基づいて第２スイッチング素子Ｑ２のオン／オフを切り替えるか否か判定する切替判定部４７の機能を有する。

以下、マイコン４の点灯制御のフローについて図１０を用いて説明する。なお、実施形態３でのマイコン４の点灯制御のフローと共通するフローについては、同じフロー番号を付して説明を省略する。また、本実施形態の点灯装置１では、切替回路７及びマイコン４の両方で第２制御を実行するので、マイコン４は、Ｆ１９，Ｆ２０のフローは実行しない。

図１０に示すように、マイコン４は、Ｆ１８のフローの後、Ａ／Ｄ変換により切替回路７の出力電圧を読み込む（Ｆ２５）。次に、マイコン４は、読み込んだ出力電圧がハイレベルからローレベルに切り替わる（第２電源電圧が第１閾値電圧を上回る）場合は、第２スイッチング素子Ｑ２をオフに切り替える切替信号を出力する（Ｆ２６）。また、マイコン４は、読み込んだ出力電圧がローレベルからハイレベルに切り替わる（第２電源電圧が第２閾値電圧を下回る）場合は、出力電圧がハイレベルの状態が一定時間継続するか否かを判定する。そして、マイコン４は、一定時間継続したと判定すると、第２スイッチング素子Ｑ２をオンに切り替える切替信号を出力する（Ｆ２６）。一方、マイコン４は、一定時間継続しなかったと判定すると、切替信号を出力しない。

例えば、ハイビームを点灯している状態において、周辺機器の電力消費が急激に上昇すると、バッテリの電源電圧（第２電源電圧）が急激に低下する場合があるが、このようなバッテリの電源電圧の低下は、数百ｍｓ程度の一時的なものである。このため、バッテリの電源電圧が一時的に低下したときにハイビームからロービームに切り替わると、異常が発生した運転者が感じる虞があり、好ましくない。そこで、本実施形態の点灯装置１では、図１１に示すように、時刻ｔ４（ｔ１＜ｔ４＜ｔ２）において、第２電源電圧が第２閾値電圧を一時的に下回る場合、マイコン４は、ロービームに切り替えずにハイビームの点灯状態を維持する。このため、本実施形態の点灯装置１では、バッテリの電源電圧が一時的に低下しても、ハイビームからロービームへと切り替わらないので、異常が発生したと運転者が感じることがない。

なお、本実施形態の点灯装置１では、マイコン４で第１制御を実現し、マイコン４及び切替回路７の両方で第２制御を実現しているが、他の構成であってもよい。例えば、実施形態１の点灯装置１と同様に、第１制御及び第２制御の両方の制御をマイコン４のみで実現する構成でもよい。

以下、本発明の実施形態に係る前照灯装置１００について図面を用いて説明する。本実施形態の前照灯装置１００は、図１２に示すように、上記何れかの実施形態の点灯装置１と、第１光源部２１及び第２光源部２２から成る負荷２と、負荷２を収納するハウジング１０１とを備える。第１光源部２１及び第２光源部２２は、それぞれ灯体１１０に取り付けられる。第１光源部２１が取り付けられる各灯体１１０には、レンズ１１１と、反射板１１２を設けている。また、第２光源部２２が取り付けられる各灯体１１０には、レンズ１１１を設けている。

以下、本発明の実施形態に係る車両２００について図面を用いて説明する。本実施形態の車両２００は、図１３に示すように、１対の前照灯装置１００を搭載している。各前照灯装置１００の点灯装置１は、車内の運転席に設けられたロービームスイッチ２０１と、ハイビームスイッチ２０２と接続されている。したがって、ロービームスイッチ２０１をオンに切り替えれば、ロービーム（各前照灯装置１００の第１光源部２１）が点灯する。更に、ハイビームスイッチ２０２をオンに切り替えれば、ハイビーム（各前照灯装置１００の第１光源部２１及び第２光源部２２）が点灯する。

１点灯装置
２負荷
２０発光ダイオード（発光素子）
３電力変換部
４マイコン（制御部）
Ｑ２第２スイッチング素子（バイパス部）

Claims

直流電源から入力される第１電源電圧を変換し、複数の発光素子を直列に接続して成る負荷に出力する電力変換部と、前記負荷の一部の前記発光素子を短絡するバイパス部と、前記電力変換部を制御し且つ前記バイパス部を短絡状態と開放状態とに切り替え制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記第１電源電圧が開始電圧を上回ると前記電力変換部の動作を開始させ、前記第１電源電圧が前記開始電圧よりも低い維持電圧を下回ると前記電力変換部の動作を停止させる第１制御と、
前記直流電源から前記第１電源電圧とは異なる経路で入力される第２電源電圧が前記開始電圧よりも低い第１閾値電圧を上回ると、前記バイパス部を開放状態に切り替え、前記第２電源電圧が前記第１閾値電圧よりも低い第２閾値電圧を下回るまでは前記バイパス部の開放状態を維持し、前記第２電源電圧が前記第２閾値電圧を下回ると前記バイパス部を短絡状態に切り替える第２制御とを実行することを特徴とする点灯装置。
前記維持電圧を前記第２閾値電圧よりも高く設定することを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
前記制御部は、前記第１制御を実行するマイクロコンピュータと、前記第２制御を実行する切替回路とで構成され、
前記切替回路は、前記第２電源電圧を検出する検出回路と、前記第１閾値電圧と前記第２閾値電圧とでヒステリシス特性をもたせたシュミットトリガ回路とで構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の点灯装置。
前記制御部は、前記負荷の一部の前記発光素子の負荷電圧を測定し、前記負荷電圧が所定の条件を満たすと異常と判定して前記バイパス部を短絡状態に切り替えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の点灯装置。
前記制御部は、前記第２電源電圧が前記第２閾値電圧よりも低下している状態が一定時間継続すると、前記バイパス部を短絡状態に切り替えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の点灯装置。
請求項１乃至５の何れか１項に記載の前記点灯装置と、前記負荷と、前記負荷を収納するハウジングとを備えることを特徴とする前照灯装置。
請求項６記載の前記前照灯装置を搭載することを特徴とする車両。