JP6169041B2 - Power supply device, cooling device, and semiconductor light source lighting device - Google Patents
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Description
この発明は、定電流電源から所望の電力を生成して負荷へ供給する電源装置、および当電源装置を内蔵した冷却装置、さらには定電流電源と当電源装置を備えた半導体光源点灯装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply device that generates desired power from a constant current power supply and supplies it to a load, a cooling device incorporating the power supply device, and a semiconductor light source lighting device including the constant current power supply and the power supply device It is.
近年のLED(半導体光源、発光ダイオード等)は、発光量が増す一方で消費電力が低下し、かつ寿命が長いことから、メンテナンスが簡単で省エネルギ、つまりは二酸化炭素の発生量が少ないという長所をもつ。そのため、車載用灯具(例えば、前照灯および制動灯)の光源として、従来の白熱電球に代替してLEDが用いられている。 Recent LEDs (semiconductor light sources, light-emitting diodes, etc.) have the advantages of easy maintenance and energy saving, that is, low carbon dioxide generation, because the amount of emitted light is increased while the power consumption is reduced and the lifetime is long. It has. Therefore, LEDs are used in place of conventional incandescent bulbs as light sources for in-vehicle lamps (for example, headlamps and brake lights).
LEDを光源とした車載用灯具には、LEDの温度を低減する冷却装置が備えられている場合がある。冷却装置は、モータと回転可能なファンとを備え、ファンの回転運動によって生じる風をLEDもしくはLEDと熱的に結合しているヒートシンクへ送ることで、LEDの自己発熱による温度上昇を抑制し、LEDの長寿命が損なわれないようにしている。 In-vehicle lamps that use LEDs as light sources may be provided with a cooling device that reduces the temperature of the LEDs. The cooling device includes a motor and a rotatable fan, and sends a wind generated by the rotational movement of the fan to the LED or a heat sink that is thermally coupled to the LED, thereby suppressing a temperature rise due to self-heating of the LED. The long life of the LED is not impaired.
従来、LEDの点灯回路とLEDとを電気的に接続する配線、および冷却装置の駆動回路と冷却装置とを電気的に接続する配線は、各々別個に設けられていたが、例えば特許文献1の車載用灯具においてはLEDと冷却装置とを直列に接続することで配線を共通化している。 Conventionally, the wiring for electrically connecting the LED lighting circuit and the LED and the wiring for electrically connecting the driving circuit of the cooling device and the cooling device have been provided separately. In an in-vehicle lamp, wiring is shared by connecting an LED and a cooling device in series.
上記特許文献1の構成では、LEDの定格電流と冷却装置の定格電流を合わせる必要があり、点灯するLEDの定格電流に合わせて複数の冷却装置を用意しなくてはならない。そこで、冷却装置と並列にスイッチを設け、PWM(Pulse Width Modulation)制御を行うことにより平均電流を定格電流以下にしているが、その場合には冷却装置とスイッチとを並列に接続するための専用配線が必要となるという課題があった。また、直列接続された複数のLEDの中でGND電位に近いLEDに冷却装置を接続しなければならいため、冷却に最適な位置に冷却装置を配置した場合にはスムーズな配線ができず配線長が長くなるという課題もあった。
換言すれば、冷却装置は、LEDの定格電流と合わせる必要がなく、また、接続位置が限定されない構成であることが望ましい。
In the configuration of
In other words, it is desirable that the cooling device does not need to be matched with the rated current of the LED and that the connection position is not limited.
上記の課題は、定電流電源にLEDと冷却装置とを接続する場合に限ったものではなく、たとえば、LEDと白熱電球のように、定格電流が異なる2個の負荷を接続する場合にも存在する。 The above-mentioned problem is not limited to the case where the LED and the cooling device are connected to the constant current power source, but also exists when two loads having different rated currents are connected, for example, an LED and an incandescent bulb. To do.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、定格電流が異なる負荷に適した電力を定電流電源から生成して供給する電源装置、および当電源装置を内蔵した冷却装置、さらには定電流電源と当電源装置を備えた半導体光源点灯装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and includes a power supply device that generates and supplies power suitable for loads with different rated currents from a constant current power supply, and a cooling device incorporating the power supply device It is another object of the present invention to provide a semiconductor light source lighting device including a constant current power source and the power source device.
この発明に係る電源装置は、第1の電流を出力する定電流電源の出力間に第1の負荷と直列に接続され、定電流電源から第1の負荷に通電された第1の電流を当第1の電流とは異なる第2の電流あるいは所望の電圧に変換し、当電源装置の出力側に接続される第2の負荷へ供給するものである。 The power supply device according to the present invention is connected in series with the first load between the outputs of the constant current power supply that outputs the first current, and applies the first current supplied to the first load from the constant current power supply. This is converted into a second current different from the first current or a desired voltage, and supplied to a second load connected to the output side of the power supply apparatus.
この発明に係る冷却装置は、半導体光源点灯用に第1の電流を出力する定電流電源の出力間に、半導体光源と直列に接続されるものであって、半導体光源を冷却するファンを動作するモータと、第1の電流を当第1の電流とは異なる第2の電流あるいは所望の電圧に変換し、モータを駆動する制御回路とを備えるものである。 A cooling device according to the present invention is connected in series with a semiconductor light source between outputs of a constant current power source that outputs a first current for lighting the semiconductor light source, and operates a fan that cools the semiconductor light source. A motor and a control circuit that converts the first current into a second current or a desired voltage different from the first current and drives the motor are provided.
この発明に係る半導体光源点灯装置は、灯具に具備した半導体光源を点灯するものであって、電源から半導体光源点灯用の第1の電流を生成して出力する定電流電源部と、定電流電源部の出力間に半導体光源と直列に接続される冷却部とを備え、冷却部は、半導体光源を冷却するファンを動作するモータと、第1の電流を当第1の電流とは異なる第2の電流あるいは所望の電圧に変換し、モータを駆動する制御回路とを備えるものである。 A semiconductor light source lighting device according to the present invention lights a semiconductor light source provided in a lamp, generates a first current for lighting a semiconductor light source from a power source, and outputs the first current, and a constant current power source A cooling unit connected in series with the semiconductor light source between the outputs of the units, the cooling unit operating a fan for cooling the semiconductor light source, and a second current different from the first current. And a control circuit that converts the current into a desired voltage or a desired voltage and drives the motor.
この発明によれば、電源装置が、第1の負荷に通電された第1の電流を第2の電流あるいは所望の電圧に変換して第2の負荷へ供給するようにしたので、第1の負荷と第2の負荷の定格電流あるいは電圧が異なっていても第2の負荷に適した電力を供給することができる。 According to the present invention, the power supply device converts the first current supplied to the first load into the second current or a desired voltage and supplies it to the second load. Even if the rated current or voltage of the load and the second load are different, it is possible to supply electric power suitable for the second load.
この発明によれば、冷却装置が備える電源装置が、通電された第1の電流を変換した電力を冷却ファンへ供給するようにしたので、冷却ファンを動作することができる。 According to this aspect of the invention, the power supply device provided in the cooling device supplies the cooling fan with the electric power obtained by converting the energized first current, so that the cooling fan can be operated.
この発明によれば、半導体光源点灯装置が備える電源装置が、半導体光源に通電する電流を変換した電力で冷却ファンを動作させるので、冷却しながら半導体光源を点灯することができる。 According to the present invention, the power supply device included in the semiconductor light source lighting device operates the cooling fan with the electric power converted from the current supplied to the semiconductor light source, so that the semiconductor light source can be turned on while cooling.
実施の形態1.
図1に示すように、実施の形態1に係る冷却装置15を適用した車載用灯具の構成例を示す回路図である。この車載用灯具において、LED点灯装置12(定電流電源)の出力側にLEDモジュール13,14(第1の負荷)と電力制御回路16(電源装置)とが直列に接続され、電力制御回路16の出力側に冷却ファン17(第2の負荷)が接続されている。LEDモジュール13,14は、前照灯および制動灯等の各種の車載用灯具の光源として使用される。
As shown in FIG. 1, it is a circuit diagram which shows the structural example of the vehicle-mounted lamp to which the
LED点灯装置12は、車載バッテリである車載電源1の電流を、LEDモジュール13,14の点灯用の電流(第1の電流)に変換して出力し、LEDモジュール13,14を点灯する。電力制御回路16は、LEDモジュール13,14に通電された点灯電流を第2の電流あるいは所望の電圧に変換して出力し、冷却ファン17を動作させる。なお、LEDモジュール13,14および冷却装置15は、直列にさえ接続されていればよく、接続順序に制約はない。
The
スイッチ2が投入されると、制御電源部9から制御部10に電力が供給され、制御部10はスイッチ2が投入されたことを認識する。制御部10は、DC/DC用FET操作出力によって第1のDC/DCコンバータ部3のFET(電界効果トランジスタ)5を高速にオン/オフ制御して入力電圧を昇圧もしくは降圧し、LEDモジュール13,14を点灯させるとともに、LEDモジュール13,14の点灯電流と同じ電流を冷却装置15に供給して冷却ファン17を動作させる。
When the
反転増幅器11は電流検出抵抗8の電圧を反転増幅して制御部10へ入力する(図1の出力電流入力)。制御部10は、反転増幅器11から入力された電圧を検出してLEDモジュール13,14の点灯電流を認識する。また、制御部10は、A点の電圧を検出して(図1の出力電圧入力)、LEDモジュール13,14に印加する電圧を認識する。制御部10は、FET5の駆動周期に対するオン時間の割合、即ちオンデューティ比、または駆動周波数を変化させることで、認識したLEDモジュール13,14の点灯電流を目標値にフィードバック制御して、LEDモジュール13,14を目標の明るさで点灯する。認識したLEDモジュール13,14の点灯電流が目標値に対して不足する場合、制御部10はオンデューティ比を上げるか、もしくは駆動周波数を低下させる(両方同時もあり得る)。反対に、認識したLEDモジュール13,14の点灯電流が目標値に対して大きい場合、制御部10はオンデューティ比を下げるか、もしくは駆動周波数を上昇させる(両方同時もあり得る)。
The inverting
制御部10は、高速演算機能を有するマイクロコンピュータを用いたディジタル制御、オペアンプ等で構成される誤差増幅回路を用いたアナログ制御、あるいは汎用のマイクロコンピュータと誤差増幅回路とを組み合わせたディジタル−アナログ制御等で構成される。
The
制御部10がFET5をオンすることによりトランス4にエネルギを蓄え、FET5をオフすることによりトランス4に蓄えられたエネルギを整流ダイオード6を介して負荷側(平滑コンデンサ7、電流検出抵抗8、LEDモジュール13,14、および冷却装置15)へ放出する。平滑コンデンサ7は、LEDモジュール13,14の点灯電流の脈動を抑制し、平滑化する役目を果たす。
When the
冷却装置15に内蔵された電力制御回路16は、LED点灯装置12からLEDモジュール13,14に供給された点灯電流を受けて、冷却ファン17を駆動する最適な電力を供給する。冷却ファン17はファンとモータとを備え、電力制御回路16から供給される電力によってモータがファンを回転駆動し、LEDモジュール13,14を冷却する。これにより、LEDモジュール13,14の自己発熱による温度上昇を防ぎ、寿命が短縮することを抑制する。
The
以上より、実施の形態1によれば、冷却装置15は、定電流電源であるLED点灯装置12の出力間にLEDモジュール13,14と直列に接続され、モータにより動作してLEDモジュール13,14を冷却する冷却ファン17と、LED点灯装置12からLEDモジュール13,14に通電された第1の電流を当第1の電流とは異なる第2の電流あるいは所望の電圧に変換して冷却ファン17へ供給する電力制御回路16とを備える構成にした。そのため、LEDモジュール13,14の仕様が変わって点灯電流が冷却ファン17の定格電流と異なることがあっても、1種類の冷却装置15で対応できる。また、電力制御回路16を冷却装置15に内蔵することで、LEDモジュール13,14と冷却装置15とを直列に接続でき、冷却装置専用の配線を省略できる。さらに、LEDモジュール13,14の任意の位置に冷却装置15を接続できる。
As described above, according to the first embodiment, the
なお、冷却装置15に内蔵した電力制御回路16を、独立した電源装置として構成することも可能である。
また、当電源装置は、車載用灯具の冷却装置以外の用途に適用可能である。たとえば、第2の負荷として白熱電球を接続すれば、LED点灯装置によってLEDと白熱電球とを同時に点灯することができる。
また、上記構成においては半導体光源としてLED(発光ダイオード)を使用する構成を示したが、点灯する光源はLD(レーザダイオード)等のLED以外の半導体光源であっても構わない。
The
Moreover, this power supply device is applicable to uses other than the cooling device of a vehicle-mounted lamp. For example, if an incandescent bulb is connected as the second load, the LED and the incandescent bulb can be turned on simultaneously by the LED lighting device.
Moreover, although the structure which uses LED (light emitting diode) as a semiconductor light source was shown in the said structure, the light source to light may be semiconductor light sources other than LED, such as LD (laser diode).
実施の形態2.
図2は、実施の形態2に係る冷却装置15を適用した車載用灯具の構成例を示す回路図である。なお、図2において、図1と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態2に係る冷却装置15は、第2のDC/DCコンバータ18(電源装置)を内蔵している。この第2のDC/DCコンバータ18は、LEDモジュール13,14の点灯電流から冷却ファン17に最適な電力を生成する。LEDモジュール13,14および冷却装置15は、直列にさえ接続されていればよく、接続順序に制約はない。
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration example of an in-vehicle lamp to which the
The
以上より、実施の形態2によれば、冷却装置15は、LED点灯装置12からLEDモジュール13,14に通電された第1の電流を、当第1の電流とは異なる第2の電流あるいは所望の電圧に変換して冷却ファン17へ供給する第2のDC/DCコンバータ18を備える構成にした。そのため、上記実施の形態1と同様、LEDモジュール13,14の仕様が変わって点灯電流が冷却ファン17の定格電流と異なることがあっても、1種類の冷却装置15で対応できる。また、第2のDC/DCコンバータ18を冷却装置15に内蔵することで、LEDモジュール13,14と冷却装置15とを直列に接続でき、冷却装置専用の配線を省略できる。さらに、LEDモジュール13,14の任意の位置に冷却装置15を接続できる。
As described above, according to the second embodiment, the
実施の形態3.
図3は、実施の形態3に係る冷却装置15を適用した車載用灯具の構成例を示す回路図である。なお、図3において、図1および図2と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態3では、第2のDC/DCコンバータ18にステップアップコンバータを使用する。これは、LEDモジュール13,14の点灯電流が冷却ファン17の定格電流と等しい、もしくは大きい場合に採用される構成である。ステップアップ式の第2のDC/DCコンバータ18は、コンデンサ19に印加された電圧を、冷却ファン17に流れる電流が定格電流となる冷却ファン17の駆動電圧まで昇圧することで、冷却ファン17を定格電流(第2の電流)および定格電圧で駆動する。なお、LEDモジュール13,14および冷却装置15は、直列にさえ接続されていればよく、接続順序に制約はない。
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example of an in-vehicle lamp to which the
In the third embodiment, a step-up converter is used for the second DC /
図4は、実施の形態3に係る冷却装置15の電流および電圧を模式的に表したグラフである。図4(a)はFET21のオン/オフ状態、図4(b)はコイル20の電流I20、図4(c)はFET21の電流I21、図4(d)は整流ダイオード22の電流I22、図4(e)は冷却ファン17の駆動電流I17、図4(f)はコンデンサ23の電圧V23とコンデンサ19の電圧V19を示す。なお、比較用に適宜、LEDモジュール13,14の定格電流Ir13,14と冷却ファン17の定格電流Ir17を示す。
FIG. 4 is a graph schematically showing the current and voltage of the
図4(e)に示す通り、実施の形態3の車載用灯具は、LEDモジュール13,14の点灯電流≧冷却ファン17の駆動電流I17(LEDモジュール13,14の定格電流Ir13,14≧冷却ファン17の定格電流Ir17)である。そこへステップアップ式の第2のDC/DCコンバータ18を用いることで、図4(f)に示す通り、コンデンサ23の電圧V23≧コンデンサ19の電圧V19とし、冷却ファン17を定格電流および定格電圧で駆動する。
As shown in FIG. 4 (e), the in-vehicle lamp of the third embodiment has the lighting current of the
制御部24は、冷却ファン17に印加される電圧(図3のB点の電圧)を検出して、FET21の駆動周期に対するオン時間の割合、即ちオンデューティ比、または駆動周波数を変化させることで、冷却ファン17の印加電圧を目標値にフィードバック制御する。
The
制御部24は、制御部10と同様にディジタル制御、アナログ制御、あるいはディジタル−アナログ制御等で構成される。制御部24は、冷却ファン17の印加電圧が目標値に対して不足する場合は、オンデューティ比を下げるか、もしくは駆動周波数を上昇させる(両方同時もあり得る)。反対に、冷却ファン17の印加電圧が目標値に対して大きい場合は、オンデューティ比を上げるか、もしくは駆動周波数を下降させる(両方同時もあり得る)。
ちなみに、電流源を電源とする当電源装置の第2のDC/DCコンバータ18の制御においては、出力電力を増加するときは、スイッチング素子(FET21,25)のオンデューティを縮小、または、駆動周波数の上昇をおこない、出力電力を減少するときは、オンデューティを拡大、または、駆動周波数の降下をおこなう。つまり、電流源を電源とするコンバータが出力を増減するときにおこなうオンデューティの拡大・縮小、または、駆動周波数の上昇・降下の変化方向は、電圧源を電源とするコンバータ(たとえば上記第1のDC/DCコンバータ3)がおこなう変化方向に対して逆転している。
The
By the way, in the control of the second DC /
制御部24がFET21をオンすることにより、コイル20にエネルギを蓄えつつ整流ダイオード22を経由して負荷側(コンデンサ23および冷却ファン17)へ電流を供給し、FET21をオフすることにより、コイル20に蓄えられたエネルギを整流ダイオード22を介して負荷側へ放出する。コンデンサ23は、冷却ファン17の印加電圧の脈動を抑制し、平滑化する役目を果たす。また、コンデンサ19は、LEDモジュール13,14の点灯電流の脈動を抑制し、平滑化する役目を果たす。
When the
以上より、実施の形態3によれば、第2のDC/DCコンバータ18にステップアップコンバータを使用する構成にしたので、LEDモジュール13,14の点灯電流が冷却ファン17の定格電流と等しい、もしくは大きい場合に、1種類の冷却装置15で対応できる。また、上記実施の形態1と同様、第2のDC/DCコンバータ18を冷却装置15に内蔵することで、LEDモジュール13,14と冷却装置15とを直列に接続でき、冷却装置専用の配線を省略できる。さらに、LEDモジュール13,14の任意の位置に冷却装置15を接続できる。
As described above, according to the third embodiment, since the step-up converter is used for the second DC /
実施の形態4.
図5は、実施の形態4に係る冷却装置15を適用した車載用灯具の構成例を示す回路図である。なお、図5において、図1〜図4と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態4では、第2のDC/DCコンバータ18にステップダウンコンバータを使用する。これは、LEDモジュール13,14の点灯電流が冷却ファン17の定格電流と等しい、もしくは小さい場合に採用される構成である。ステップダウン式の第2のDC/DCコンバータ18は、コンデンサ19に印加された電圧を、冷却ファン17に流れる電流が定格電流となる冷却ファン17の駆動電圧まで降圧することで、冷却ファン17を定格電流および定格電圧で駆動する。なお、LEDモジュール13,14と冷却装置15は、直列にさえ接続されていればよく、接続順序に制約はない。
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration example of an in-vehicle lamp to which the
In the fourth embodiment, a step-down converter is used for the second DC /
図6は、実施の形態4に係る冷却装置15の電流および電圧を模式的に表したグラフである。図6(a)はFET25のオン/オフ状態、図6(b)はコイル27の電流I27、図6(c)はFET25の電流I25、図6(d)はダイオード26の電流I26、図6(e)は冷却ファン17の駆動電流I17、図6(f)はコンデンサ19の電圧V19とコンデンサ23の電圧V23を示す。なお、比較用に適宜、LEDモジュール13,14の定格電流Ir13,14と冷却ファン17の定格電流Ir17を示す。
FIG. 6 is a graph schematically showing the current and voltage of the
図6(e)に示す通り、実施の形態4の車載用灯具は、冷却ファン17の駆動電流I17≧LEDモジュール13,14の点灯電流(冷却ファン17の定格電流Ir17≧LEDモジュール13,14の定格電流Ir13,14)である。そこへステップダウン式の第2のDC/DCコンバータ18を用いることで、図6(f)に示す通り、コンデンサ19の電圧V19≧コンデンサ23の電圧V23にし、冷却ファン17を定格電流および定格電圧で駆動する。
As shown in FIG. 6 (e), the in-vehicle lamp of the fourth embodiment has a driving current I 17 of the cooling fan 17 ≧ the lighting current of the
ステップダウン式の第2のDC/DCコンバータ18では、制御部24がFET25をオンすることにより、コイル27にエネルギを蓄えつつ負荷側(コンデンサ23および冷却ファン17)へ電流を供給し、FET25をオフすることにより、コイル27に蓄えられたエネルギを整流ダイオード26を介して負荷側へ放出する。コンデンサ23は、冷却ファン17の印加電圧の脈動を抑制し、平滑化する役目を果たす。また、コンデンサ19は、LEDモジュール13,14の点灯電流の脈動を抑制し、平滑化する役目を果たす。
In the step-down type second DC /
以上より、実施の形態4によれば、第2のDC/DCコンバータ18にステップダウンコンバータを使用する構成にしたので、LEDモジュール13,14の点灯電流が冷却ファン17の定格電流と等しい、もしくは小さい場合に、1種類の冷却装置15で対応できる。また、上記実施の形態1と同様、第2のDC/DCコンバータ18を冷却装置15に内蔵することで、LEDモジュール13,14と冷却装置15とを直列に接続でき、冷却装置専用の配線を省略できる。さらに、LEDモジュール13,14の任意の位置に冷却装置15を接続できる。
As described above, according to the fourth embodiment, since the step-down converter is used for the second DC /
なお、実施の形態4において、第2のDC/DCコンバータ18のコイル27を新たに設けずに、冷却ファン17が有しているモータのコイル(不図示)で兼用することもできる。
In the fourth embodiment, a coil (not shown) of the motor included in the cooling
実施の形態5.
図7は、実施の形態5に係る冷却装置15を適用した車載用灯具の構成例を示す回路図である。なお、図7において、図1〜図6と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態5では、第2のDC/DCコンバータ18にステップアップコンバータとステップダウンコンバータを兼用するコンバータを使用する。これは、LEDモジュール13,14の点灯電流と冷却ファン17の定格電流との大小関係にかかわらず、冷却ファン17を定格電流および定格電圧で駆動できる構成である。なお、LEDモジュール13,14および冷却装置15は、直列にさえ接続されていればよく、接続順序に制約はない。
Embodiment 5. FIG.
FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a configuration example of an in-vehicle lamp to which the
In the fifth embodiment, a converter that uses both a step-up converter and a step-down converter is used as the second DC /
図8および図9は、実施の形態5に係る冷却装置15の電流および電圧を模式的に示したグラフである。図8(a)と図9(a)はFET21,25のオン/オフ状態、図8(b)はコイル28の電流I28、図8(c)はFET21の電流I21、図8(d)は整流ダイオード22の電流I22、図8(e)と図9(e)は冷却ファン17の駆動電流I17、図8(f)と図9(f)はコンデンサ23の電圧V23とコンデンサ19の電圧V19を示す。図9(b)はコイル28の電流I28、図9(c)はFET25の電流I25、図9(d)はダイオード26の電流I26を示す。なお、比較用に適宜、LEDモジュール13,14の定格電流Ir13,14と冷却ファン17の定格電流Ir17を示す。
8 and 9 are graphs schematically showing the current and voltage of the
制御部24は、冷却ファン17に印加される電圧を検出して、FET21もしくはFET25の駆動周期に対するオン時間の割合、即ちオンデューティ比、または駆動周波数を変化させることで、冷却ファン17の印加電圧を目標値にフィードバック制御する。
The
制御部24は、LEDモジュール13,14の点灯電流が冷却ファン17の定格電流より大きい場合、図8に示すように、FET25を常時オン状態とし、FET21をスイッチングする。反対に、LEDモジュール13,14の点灯電流が冷却ファン17の定格電流より小さい場合、図9に示すように、制御部24はFET21を常時オフ状態とし、FET25をスイッチングする。また、LEDモジュール13,14の点灯電流が冷却ファン17の定格電流と等しい場合は、制御部24はFET25を常時オン状態とし、FET21を常時オフ状態とする。
When the lighting current of the
以上より、実施の形態5によれば、第2のDC/DCコンバータ18にステップアップコンバータとステップダウンコンバータを兼用するコンバータを使用する構成にしたので、LEDモジュール13,14の点灯電流と冷却ファン17の定格電流との大小関係にかかわらず、1種類の冷却装置15で対応できる。また、上記実施の形態1と同様、第2のDC/DCコンバータ18を冷却装置15に内蔵することで、LEDモジュール13,14と冷却装置15とを直列に接続でき、冷却装置専用の配線を省略できる。さらに、LEDモジュール13,14の任意の位置に冷却装置15を接続できる。
As described above, according to the fifth embodiment, since the second DC /
実施の形態6.
図10は、実施の形態6に係る冷却装置15を適用した車載用灯具の構成例を示す回路図である。なお、図10において、図1〜図9と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態6では、冷却装置15の内部に電流検出抵抗30を設けて、冷却ファン17を定格電流で駆動する。なお、この例では、上記実施の形態5と同様にステップアップコンバータとステップダウンコンバータの兼用式の第2のDC/DCコンバータ18を使用する。また、LEDモジュール13,14および冷却装置15は、直列にさえ接続されていればよく、接続順序に制約はない。
FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a configuration example of an in-vehicle lamp to which the
In the sixth embodiment, a
制御部29は、電流検出抵抗30の電圧、即ち冷却ファン17の駆動電流を検出して、FET21もしくはFET25の駆動周期に対するオン時間の割合、即ちオンデューティ比、または駆動周波数を変化させることで、冷却ファン17の駆動電流を目標値にフィードバック制御する。冷却ファン17のモータ抵抗が既知の値であるため、冷却ファン17を定電流制御で駆動しても定電力動作になる。
The
制御部29は、制御部10および制御部24と同様にディジタル制御、アナログ制御、あるいはディジタル−アナログ制御等で構成される。
実施の形態6の冷却装置15の電流および電圧は、図9のグラフと同様である。
The
The current and voltage of the
なお、制御部29が、電流検出抵抗30を用いて冷却ファン17の駆動電流を検出すると共に、冷却ファン17に印加される電圧(図10のB点の電圧)を検出し、検出した駆動電流と印加電流に基づいて定電力制御した場合には、冷却ファン17のモータ抵抗のばらつきおよび変動の影響を排除してより安定した冷却ファン17の駆動が実現可能である。
The
以上より、実施の形態6によれば、冷却装置15の内部に電流検出抵抗を備えて冷却ファン17を定電流制御で駆動する構成にした場合でも、LEDモジュール13,14の点灯電流と冷却ファン17の定格電流との大小関係にかかわらず使用できるため、LEDモジュール13,14の仕様が変わっても1種類の冷却装置15で対応できる。また、上記実施の形態1と同様、第2のDC/DCコンバータ18を冷却装置15に内蔵することで、LEDモジュール13,14と冷却装置15とを直列に接続でき、冷却装置専用の配線を省略できる。さらに、LEDモジュール13,14の任意の位置に冷却装置15を接続できる。
As described above, according to the sixth embodiment, even when the
実施の形態7.
図11は、実施の形態7に係る冷却装置15を適用した車載用灯具の構成例を示す回路図である。なお、図11において、図1〜図10と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態7では、LEDモジュール13に温度センサ31が設置されている。冷却装置15の電力制御回路16は、温度検出部32と制御部33とを備える。温度検出部32は、温度センサ31が計測する温度を検出する。制御部33は、LEDモジュール13,14が熱破壊しないよう、温度検出部32が検出した温度が予め設定した閾値以上の場合に冷却ファン17を動作させる。温度検出部32が検出した温度が上記予め設定した閾値未満の場合、制御部33は冷却ファン17の動作を停止する。
なお、上記予め設定した閾値は、たとえば、85℃である。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a configuration example of an in-vehicle lamp to which the
In the seventh embodiment, the
The preset threshold value is 85 ° C., for example.
以上より、実施の形態7によれば、冷却装置15は、LEDモジュール13,14の温度を検出する温度検出部32と、温度検出部32が検出した温度が予め設定した閾値以上の場合に冷却ファン17を動作させる制御部33とを備える構成にした。そのため、冷却の必要がない低い温度領域では冷却ファン17を停止して、冷却ファンの寿命を延ばし、消費電力を抑制することができる。
As described above, according to the seventh embodiment, the
実施の形態8.
図12は、実施の形態8に係る冷却装置15を適用した車載用灯具の構成例を示す回路図である。なお、図12において、図1〜図11と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態8では、冷却ファン17のモータがブラシレスモータである場合の例を説明する。ブラシレスモータは、図12に示すように、3相のコイル17aと、回転子の位相を検出する3個のセンサ17bとを備えている。3相のコイル17aは、6個のトランジスタ46〜51を介してコンデンサ41に接続されている。ダイオード52〜54は、還流用のダイオードである。
FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a configuration example of an in-vehicle lamp to which the
In the eighth embodiment, an example in which the motor of the cooling
図13は、実施の形態8の冷却装置15が備えるブラシレスモータの駆動シーケンスを模式的に表したグラフである。図13(a)は制御部42からNAND回路43〜45それぞれへのPWM操作出力、図13(b)は制御部42からNAND回路43へのオン/オフ操作出力、図13(c)は制御部42からNAND回路44へのオン/オフ操作出力、図13(d)は制御部42からNAND回路45へのオン/オフ操作出力、図13(e)はトランジスタ46のオン/オフ状態、図13(f)はトランジスタ47のオン/オフ状態、図13(g)はトランジスタ48のオン/オフ状態、図13(h)はトランジスタ49のオン/オフ状態、図13(i)はトランジスタ50のオン/オフ状態、図13(j)はトランジスタ51のオン/オフ状態を示す。各グラフの横軸は回転子の位相である。
FIG. 13 is a graph schematically showing a driving sequence of the brushless motor included in the
図13(a)〜図13(g)に示すように、トランジスタ46〜48は、NAND回路43〜45によるPWM操作出力とオン/オフ操作出力との否定論理積演算結果に従ってスイッチングする。制御部42は、3個のセンサ17bの信号に応じたPWM操作出力およびオン/オフ操作出力を行い、トランジスタ46〜51を順次切り替えることで、3相のコイル17aに流れる電流の向きを変え、磁束の方向を変化させて回転子を回転させる。その際、制御部42は、電流検出抵抗30の電圧、即ち冷却ファン17の駆動電流を検出して、PWM操作出力のオンデューティ比を変化させてトランジスタ46〜48のスイッチングを制御することで、冷却ファン17の駆動電流を目標値にフィードバック制御する。
As shown in FIGS. 13A to 13G, the transistors 46 to 48 are switched in accordance with a negative logical product operation result of the PWM operation output and the on / off operation output by the
以上より、実施の形態8によれば、冷却装置15は、ブラシレスモータへ供給する電流を検出する電流検出抵抗30と、電流検出抵抗30を用いて検出した電流に基づき第1の電流を第2の電流に変換してブラシレスモータへ供給する定電流制御、およびブラシレスモータの駆動制御の両方を行う制御部42とを備える構成にした。そのため、1つの制御部42を、冷却ファン17のブラシレスモータ駆動用と定電流制御用とで兼用することができ、冷却装置15の小型化および低コスト化が可能となる。
As described above, according to the eighth embodiment, the
なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of each embodiment, any component of each embodiment can be modified, or any component of each embodiment can be omitted.
1 車載電源(車載バッテリ)、2 スイッチ、3 第1のDC/DCコンバータ部、4 トランス、5 FET、6 整流ダイオード、7 平滑コンデンサ、8 電流検出抵抗、9 制御電源部、10 制御部、11 反転増幅器、12 LED点灯装置(定電流電源)、13,14 LEDモジュール(第1の負荷)、15 冷却装置(第2の負荷)、16 電力制御回路(電源装置)、17 冷却ファン、17a コイル、17b センサ、18 第2のDC/DCコンバータ(電源装置)、19 コンデンサ、20 コイル、21 FET、22 整流ダイオード、23 コンデンサ、24 制御部、25 FET、26 整流ダイオード、27 コイル、28 コイル、29 制御部、30 電流検出抵抗、31 温度センサ、32 温度検出部、33 制御部、41 コンデンサ、42 制御部、43〜45 NAND回路、46〜51 トランジスタ、52〜54 ダイオード。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記定電流電源から前記第1の負荷に通電された第1の電流を当第1の電流とは異なる第2の電流あるいは所望の電圧に変換し、前記電源装置の出力側に接続される第2の負荷へ供給することを特徴とする電源装置。 A power supply device connected in series with a first load between outputs of a constant current power source that outputs a first current,
A first current supplied from the constant current power source to the first load is converted into a second current or a desired voltage different from the first current, and is connected to the output side of the power supply device. A power supply device that supplies power to two loads.
前記モータを駆動する制御部を備えることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1, wherein the second load is a motor that operates a cooling fan,
A power supply apparatus comprising a control unit for driving the motor.
前記ブラシレスモータを駆動する制御部を備えることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1, wherein the second load is a brushless motor that operates a cooling fan,
A power supply apparatus comprising a control unit for driving the brushless motor.
前記制御部は、前記温度検出部が検出した温度が予め設定した閾値以上の場合に前記冷却ファンを動作させることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 7 or 8, further comprising a temperature detection unit that detects a temperature of the first load,
The said control part operates the said cooling fan when the temperature detected by the said temperature detection part is more than the preset threshold value, The power supply device characterized by the above-mentioned.
前記半導体光源を冷却するファンを動作するモータと、
前記第1の電流を当第1の電流とは異なる第2の電流あるいは所望の電圧に変換し、前記モータを駆動する制御回路とを備えることを特徴とする冷却装置。 A cooling device connected in series with the semiconductor light source between outputs of a constant current power source that outputs a first current for lighting the semiconductor light source,
A motor for operating a fan for cooling the semiconductor light source;
A cooling device comprising: a control circuit that converts the first current into a second current different from the first current or a desired voltage and drives the motor.
電源から前記半導体光源点灯用の第1の電流を生成して出力する定電流電源部と、
前記定電流電源部の出力間に前記半導体光源と直列に接続される冷却部とを備え、
前記冷却部は、前記半導体光源を冷却するファンを動作するモータと、
前記第1の電流を当第1の電流とは異なる第2の電流あるいは所望の電圧に変換し、前記モータを駆動する制御回路とを有することを特徴とする半導体光源点灯装置。 A semiconductor light source lighting device for lighting a semiconductor light source provided in a lamp,
A constant current power supply unit that generates and outputs a first current for lighting the semiconductor light source from a power supply;
A cooling unit connected in series with the semiconductor light source between the outputs of the constant current power supply unit,
The cooling unit includes a motor that operates a fan that cools the semiconductor light source;
A semiconductor light source lighting device comprising: a control circuit that converts the first current into a second current different from the first current or a desired voltage and drives the motor.
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