JP6151523B2 - 駆動回路、車輌用灯具 - Google Patents
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Description
半導体発光素子についての調光制御は駆動電流値を制御することでも可能であるが、駆動電流値の変化に伴い発光色が変化してしまうことを防止するため、調光制御はPWM(Pulse Width Modulation)駆動で行うことが望ましい。具体的な構成として、調光対象とする半導体発光素子に対してスイッチを並列接続し、当該スイッチをPWM駆動する構成が知られている(例えば上記特許文献1を参照)。半導体発光素子に並列接続したスイッチがオンの期間には、当該スイッチを介して駆動電流がバイパスされて調光対象の半導体発光素子が非発光となる。一方、スイッチがオフの期間には駆動電流がバイパスされず調光対象の半導体発光素子が発光する。従って、上記スイッチを駆動するPWM信号のオン/オフのデューティの設定により対象の半導体発光素子を所望の明るさに制御できる。
1つは、スイッチがオンのタイミングでDC/DCコンバータの出力電圧(=半導体発光素子の両端電圧)が急激に低下することにより、DC/DCコンバータが有する平滑コンデンサから過電流(オーバーシュート)が発生するという点である。
もう1つは、スイッチがオフのタイミングで駆動回路の出力端における半導体発光素子の点灯開始電圧が急激に上昇することによってDC/DCコンバータの応答遅れが生じ、駆動電流のアンダーシュートが発生するという点である。
前者の過電流は、これが半導体発光素子に流されることで半導体発光素子の寿命の低下を招く虞がある。また、後者のアンダーシュートの問題は、前者のオーバーシュートの問題による影響と合わせて、半導体発光素子に流れる電流を不安定にする要素となる。このため、従来手法では、スイッチを駆動するPWM信号の周波数を十分に高くすることができず、PWM調光に伴うちらつきが視覚的に知覚されてしまう虞があった。
そして、前記定電流源がオンされたときに、前記定電流源が並列接続された前記半導体発光素子である第一半導体発光素子にアイドル電流を流すことで、前記第一半導体発光素子の両端電圧値を、前記定電流源がオフとされ前記発光部に前記直流電圧が印加されているときの前記第一半導体発光素子の両端電圧値よりも小さく且つ該両端電圧値に対し所定の比率以上となる値に設定するものである。
従って、スイッチがオンのときに調光対象の半導体発光素子に駆動電流が全く流れない従来と比較して、PWM調光に伴うDC/DCコンバータの負荷の変動が小さくなり、従来生じていたオーバーシュートやアンダーシュートの抑制を図ることができる。
また、請求項2に記載した発明にあっては、前記所定の比率が80%とされている。
また、請求項3に記載した発明にあっては、前記定電流源の電流値が、前記DC/DCコンバータから前記発光部に与えられる駆動電流値の100%未満且つ90%以上とされる。従って、適正な調光制御とオーバーシュート、アンダーシュートの発生の防止との両立がより確実に図られるようにできる。
また、請求項4に記載した発明にあっては、前記定電流源に並列接続される前記半導体発光素子の数が複数とされる。従って、負荷変動の抑制効果を大きくでき、半導体発光素子の寿命の確保とちらつきの防止をより確実に図ることができる。
また、請求項5に記載した発明は、複数の半導体発光素子が直列接続された発光部と、本発明の駆動回路とを備えた車輌用灯具である。従って、半導体発光素子の寿命の確保とちらつきの防止を図ることのできる車輌用灯具を提供できる。
図1は、車輌用灯具1’の回路構成ついての説明図である。
車輌用灯具1’は、DC/DCコンバータ2、電流検出部3、複数の発光ダイオードLを有する発光部4、制御回路5、スイッチSWa、正極入力端子Tp、グランド端子Tg、調光信号入力端子T1、及び切換信号入力端子T2を備える。
バッテリBTの正極端子と正極入力端子Tpとの間にはスイッチSWbが挿入され、当該スイッチSWbのオン/オフにより車輌用灯具1’の点灯/消灯が制御される。図のように車輌用灯具1’のグランド端子Tgは接地点を介してバッテリBTの負極側に接続されている。
スイッチSWcは、インダクタLcとダイオードDcとの接続点と接地ラインとの間に挿入され、従ってバッテリBTに対して並列の関係となるように接続されている。このスイッチSWcは、例えばMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などのスイッチング素子で構成される。
また、平滑コンデンサCoは正極端子がダイオードDcのカソードと接続され、負極端子が接地ラインに接続されており、スイッチSWcに対して並列となるように接続されている。
また、制御回路5は、切換信号入力端子T2より入力されるCLL(CLearlance Lamp)/DRL(Daytime Running Lamps)切換信号Sc/dに基づきスイッチSWaを制御して、当該スイッチSWaが並列接続された一部の発光ダイオードL(本例の場合は発光ダイオードL1,L2)についての調光制御を行う。具体的に、制御回路5は、CLL/DRL切換信号Sc/dに基づき、スイッチSWaに与えるPWM(Pulse Width Modulation)信号としての制御信号Spwmのオン/オフデューティを変化させる。例えば、CLL/DRL切換信号Sc/dによりDRLとしての点灯状態が指示された場合は、制御信号Spwmのオンデューティを最小(オン:オフ=0:1)とし、CLLとしての点灯状態が指示された場合は制御信号Spwmのオン/オフデューティを所定値(オン:オフ=m:n、但し0<m<1、0<n<1)とする。
なお、図中の左側に示す波形図と右側に示す波形図との違いは、左側よりも右側の方で制御信号Spwmの周波数が高く設定されている点である。
なお、従来では、上記の過電流の抑制のため特許文献1に記載される「電流制限回路14」が提案されているが、部品コストやPWM調光に伴うちらつきに対して改善の余地があった。
図3に示すように、本実施の形態の車輌用灯具1には、スイッチSWaに代えて定電流源6が設けられる。この場合の制御回路5は、制御信号Spwmによって当該定電流源6をオン/オフ制御する。定電流源6は、制御信号Spwmによりオンとされたことに応じて、所定の電流値によるバイパス電流IBPをバイパスラインに流す。制御信号Spwmにより定電流源6がオフとされた期間には、先のスイッチSWaがオフとされた期間と同様に、バイパスラインにはバイパス電流IBPは流れず、駆動電流ILEDの全てが発光ダイオードL1〜L6に流れる。
また、このように従来のスイッチSWaに代えて定電流源6を設けた構成を採った上で、本実施の形態の車輌用灯具1では、定電流源6が生成するバイパス電流IBPの電流値が、駆動電流ILEDの電流値よりも小さくなるように設定されている。
なお、図3において、図中に符号「1A」として囲った部分、すなわち車輌用灯具1における発光部4を除きDC/DCコンバータ2、電流検出部3、制御回路5及び定電流源6を含む部分が、本発明の駆動回路に相当する部分となる。
なお、図4において、電流Iの100%は、駆動電流ILEDの供給により発光ダイオードLが最大光量で発光しているときの電流値(つまり定電流制御における駆動電流ILEDの最大電流値と同義)を意味し、電圧Vの100%は電流Iが100%のときの発光ダイオードLの両端電圧を意味している。
発光ダイオードLは電気的にダイオードと同様の特性を持つことから、僅かでも電流が流れれば比較的大きな電圧を発生する。この図4の例では、アイドル電流を駆動電流ILEDの5%だけ流したときに電圧Vが80%となることが示されている。従って、この場合の定電流源6のオン/オフに伴う電圧変動は図中の矢印「Von-off」で表すように80%〜100%となる。一方、定電流源6ではなくスイッチSWaが設けられてアイドル電流が全く流れない従来の場合、当該スイッチSWaのオン/オフに伴う電圧変動は矢印「Von-off'」で表すように0%〜100%である。
この比較より、電圧VLEDの変動を抑制するために調光対象の発光ダイオードL1,L2に流すアイドル電流の電流値はごく僅かで良いことが分かる。
例えば定電流源6の電流値は、駆動電流ILEDの電流値に対して100%未満且つ90%以上とすることが望ましい。これにより、適正な調光制御とオーバーシュート、アンダーシュートの発生の防止との両立がより確実に図られるようにできる。
この図5を参照すると、本実施の形態の場合は図2との比較で制御信号Spwmのオン/オフに伴う電圧VLEDの変動が小さくなっており、従ってPWM調光による負荷電動が抑制されていることが分かる。そしてこれに伴い、電流ILED1、電流ILED2も安定していることが確認できる。また、図中右側の波形図によれば、制御信号Spwmの周波数を高くしても電流ILED1、電流ILED2の安定性が損なわれていないことが確認できる。
従来のスイッチSWaを設ける構成において、スイッチSWaに並列接続される発光ダイオードLの数が1つとされる場合には、PWM調光に伴う負荷変動はもともと小さい。この点を考慮すれば、定電流源6に並列接続される発光ダイオードLの数は複数とされる場合の方が、負荷変動の抑制効果は大きくなることが分かる。
例えば、半導体発光素子として発光ダイオードを用いる場合を例示したが、本発明における半導体発光素子としては直流電流により駆動される発光素子であれば発光ダイオードに限定されるものではない。
また、半導体発光素子を6つ直列接続する構成を例示したが、発光部を構成する発光ダイオードの数は6つに限定されない。また、定電流源に並列接続される半導体発光素子の数は2つに限定されず、1つ又は3以上とすることもできる。さらに、定電流源を用いたPWM調光を1箇所でのみで行う構成を例示したが、定電流源を2以上設けて、それらが別々の半導体発光素子を個別に調光するような構成を採ることもできる。
Claims (5)
- バッテリ電圧に基づき、複数の半導体発光素子が直列接続された発光部に直流電圧を印加するDC/DCコンバータと、
前記複数の半導体発光素子のうち少なくとも1つの半導体発光素子に対して並列接続された定電流源と、
前記定電流源をPWM信号によりオン/オフ制御する制御部と
を備えると共に、
前記定電流源の電流値が、前記DC/DCコンバータから前記発光部に与えられる駆動電流値よりも小さく設定され、
前記定電流源がオンされたときに、前記定電流源が並列接続された前記半導体発光素子である第一半導体発光素子にアイドル電流を流すことで、前記第一半導体発光素子の両端電圧値を、前記定電流源がオフとされ前記発光部に前記直流電圧が印加されているときの前記第一半導体発光素子の両端電圧値よりも小さく且つ該両端電圧値に対し所定の比率以上となる値に設定する
駆動回路。 - 前記所定の比率が80%である
請求項1に記載の駆動回路。 - 前記定電流源の電流値が、前記DC/DCコンバータから前記発光部に与えられる駆動電流値の100%未満且つ90%以上とされる
請求項1又は請求項2に記載の駆動回路。 - 前記定電流源に並列接続される前記半導体発光素子の数が複数とされる
請求項1乃至請求項3の何れかに記載の駆動回路。 - 前記請求項1乃至請求項4の何れかに記載の駆動回路と前記発光部とを備える
車輌用灯具。
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