JP6278298B2 - 点灯装置及びそれを用いた前照灯装置、並びに車両 - Google Patents

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の前照灯を点灯する点灯装置が開示されている。

特許文献１に記載の点灯装置は、コンバータと、電圧検出部と、電流検出部と、制御部と、温度検出部とを備える。コンバータは、ＤＣ電源からの直流電圧を受けて負荷（ＬＥＤ）を点灯させることの出来る電圧に変換する。電圧検出部は、コンバータの出力電圧又はそれに相当する値を検出する。電流検出部は、コンバータの出力電流又はそれに相当する値を検出する。制御部は、電圧検出部及び／又は電流検出部の検出値により、コンバータを制御する。温度検出部は、点灯装置の温度又はそれに対応する値を検出する。

制御部は、温度検出部で検出した温度が所定温度よりも高くなると、経過時間に応じて出力電流を低減する。これにより、この点灯装置では、高温時の回路損失の増加を抑制し、装置の故障防止を実現している。

特開２０１１−１１３６４３号公報

しかしながら、上記従来例のように負荷に供給する出力電流を低減すると、負荷の光束が低下して十分な照度を得ることができない虞がある。例えば、負荷が前照灯である場合、すれ違い用前照灯（所謂、ロービーム）の点灯時は、走行用前照灯（所謂、ハイビーム）の点灯時と比較して負荷の光束が低く、且つ配光領域も規格によって厳しく制限される。このため、ロービームの点灯時に出力電流を低減する制御を行った場合、ロービームの照度を十分に得られず、運転者の視認性が低下する虞がある。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、負荷に供給する出力電流を低減しても負荷から十分な照度を得る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、電源からの直流電力を変換して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の短絡又は開放を切り替え制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記電源の電源電圧が基準電圧以下となる場合、又は前記電力変換部の温度が第１基準温度以上となる場合、又は前記負荷の温度が第２基準温度以上となる場合の少なくとも何れかの場合に、前記電力変換部の出力電流を低減し、前記バイパス部の短絡時における前記出力電流の低減量を、前記バイパス部の開放時における前記出力電流の低減量よりも小さくすることを特徴とする。

この点灯装置において、前記制御部は、前記バイパス部の短絡時における前記基準電圧を、前記バイパス部の開放時における前記基準電圧よりも低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、前記バイパス部の短絡時における前記第１基準温度を、前記バイパス部の開放時における前記第１基準温度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、前記バイパス部の短絡時における前記第２基準温度を、前記バイパス部の開放時における前記第２基準温度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、前記バイパス部の短絡時における前記出力電流の低減量を零と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、前記出力電圧が高いほど前記出力電流の低減量を大きく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、前記電力変換部の出力電力が基準電力以上となるように前記出力電流の低減量を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、前記バイパス部の短絡又は開放を切り替える際の前記出力電流の変化率の絶対値を、前記電源を投入する際の前記出力電流の変化率の絶対値よりも小さくすることが好ましい。

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、負荷の一部の発光素子を短絡した時の出力電流の低減量が小さいことから、負荷に供給する出力電流を低減しても負荷から十分な照度を得ることができる。

本発明の実施形態１に係る点灯装置を示す回路概略図である。 同上の点灯装置における点灯制御のフロー図である。 同上の点灯装置における出力電流を低減する制御の説明図で、（ａ）は電源電圧と出力電流との相関図で、（ｂ）はドライバ温度と出力電流との相関図で、（ｃ）ＬＥＤ温度と出力電流の相関図である。 同上の点灯装置における出力電流を低減する他の制御の説明図で、（ａ）は電源電圧と出力電流との相関図で、（ｂ）はドライバ温度と出力電流との相関図で、（ｃ）ＬＥＤ温度と出力電流の相関図である。 同上の点灯装置における出力電流を低減する更に他の制御の説明図で、（ａ）は電源電圧と出力電流との相関図で、（ｂ）はドライバ温度と出力電流との相関図で、（ｃ）ＬＥＤ温度と出力電流の相関図である。 本発明の実施形態２に係る点灯装置を示す図で、（ａ）は電源電圧と出力電流との相関図で、（ｂ）は出力電流と出力電圧との相関図である。 本発明に係る実施形態３の点灯装置を示す図で、（ａ）は電源電圧の波形図で、（ｂ）は出力電流の波形図である。 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）
本発明の実施形態１に係る点灯装置は、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（電源）からの直流電力を変換して複数の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（短絡又は開放）を切り替え制御する。

マイコン４は、バッテリの電源電圧が基準電圧以下となる場合、又は電力変換部３の温度が第１基準温度以上となる場合、又は負荷２の温度が第２基準温度以上となる場合の少なくとも何れかの場合に、電力変換部３の出力電流を低減する。

そして、マイコン４は、第２スイッチング素子Ｑ２のオン時における出力電流の低減量を、第２スイッチング素子Ｑ２のオフ時における出力電流の低減量よりも小さくする。

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９参照）のオン／オフと連動してバッテリから直流電圧が供給される。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に直流電圧が供給される。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への直流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）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）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。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。

なお、電流指令値の補正には、必ずしも第１電源測定回路１５、第１温度測定部５、第２温度測定部６の全てを用いる必要はない。すなわち、第１電源測定回路１５、第１温度測定部５、第２温度測定部６は、以下に説明するマイコン４（制御部）の制御に応じて、何れか１つ以上が設けられていればよい。

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、以下の説明では、負荷２の周囲温度を「ＬＥＤ温度」、電力変換部３の周囲温度を「ドライバ温度」と呼ぶものとする。また、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ＬＥＤ温度を平均化する機能、第２温度測定部６で得られたドライバ温度を平均化する機能を有する。

また、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からのスイッチ信号を受けて切替信号を出力する。第２電源測定回路１６は、ハイビームスイッチ２０２（図９参照）のオン／オフに連動してバッテリから供給される電源電圧に基づいて、切替部４４に対してスイッチ信号を出力する。

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、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。

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し（Ｆ０３）、オンであると判断すると、負荷２を点灯させるループ（Ｆ０４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（Ｆ０４）、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（Ｆ０５）。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（Ｆ０６）、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（Ｆ０７）。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（Ｆ０８）、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（Ｆ０９）。また、マイコン４は、Ａ／Ｄ変換によりＬＥＤ温度を読み込み（Ｆ１０）、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（Ｆ１１）。

そして、マイコン４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、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（Ｆ１２）。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（Ｆ１３）、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（Ｆ１４）。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（Ｆ１５）、比較結果に基づいて制御値を変更する（Ｆ１６）。

次に、マイコン４は、Ａ／Ｄ変換により第２電源測定回路１６で測定した電源電圧を読み込み（Ｆ１７）、ハイビームスイッチ２０２のオン／オフと連動する当該電源電圧に基づいて切替信号を出力する（Ｆ１８）。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（Ｆ１９）。

ここで、従来の点灯装置では、ロービームの点灯時とハイビームの点灯時との何れの場合でも、バッテリの電源電圧が基準電圧（ここでは、１０Ｖ）以下になると、一定の割合で出力電流を低減するように制御していた。このため、負荷２の光束が低下して十分な照度を得ることができない虞がある。特に、負荷２が前照灯である場合、ロービームの点灯時には、電源電圧の低下によってＬＥＤ２０の光束が大幅に低下するため、運転者の視認性が低下する虞があった。

そこで、本実施形態の点灯装置１では、マイコン４は、ロービームの点灯時（バイパス部の短絡時）における出力電流の低減量が、ハイビームの点灯時（バイパス部の開放時）における出力電流の低減量よりも小さくなるように電力変換部３を制御する。これにより、本実施形態の点灯装置１では、上記の問題点を解消することができる。なお、「バイパス部の短絡時」とは、「第２スイッチング素子Ｑ２のオン時」であり、「バイパス部の開放時」とは、「第２スイッチング素子Ｑ２のオフ時」である。

以下、具体例を交えて説明する。図３（ａ）に示すように、ハイビームの点灯時においては、マイコン４は、電源電圧が１０Ｖのときに出力電流が１００％、電源電圧が低下して６Ｖになったときに出力電流が４０％となるように電力変換部３を制御する。一方、ロービームの点灯時においては、マイコン４は、電源電圧が１０Ｖのときに出力電流が１００％、電源電圧が低下して６Ｖになったときに出力電流が５０％となるように電力変換部３を制御する。

すなわち、マイコン４は、ロービームの点灯時における出力電流の低減量が、ハイビームの点灯時における出力電流の低減量よりも小さくなるように電力変換部３を制御する。このため、本実施形態の点灯装置１では、ロービームの点灯時（負荷２の一部のＬＥＤ２０を短絡した時）の出力電流の低減量が小さいことから、負荷２に供給する出力電流を低減しても負荷２から十分な照度を得ることができる。特に、負荷２が前照灯である場合、ロービームの点灯時のＬＥＤ２０の光束を十分に確保することができるため、運転者の視認性の低下を抑制することができる。

なお、ロービームの点灯時は、ハイビームの点灯時と比較して出力電力が低いため、回路損失が小さい。このため、出力電流の低減量を小さくしても、ドライバ温度の上昇による回路の故障は発生しない。

また、図３（ｂ）に示すように、ドライバ温度が第１基準温度（ここででは、１３５℃）以上になると、出力電流の低減を開始するようにマイコン４が電力変換部３を制御してもよい。この場合、ドライバ温度の上昇に対して、ロービームの点灯時における出力電流の低減量が、ハイビームの点灯時における出力電流の低減量よりも小さくなるように、マイコン４が電力変換部３を制御するのが望ましい。この場合でも、上記と同様の効果を奏することができる。

更に、図３（ｃ）に示すように、ＬＥＤ温度が第２基準温度（ここででは、９０℃）以上になると、出力電流の低減を開始するようにマイコン４が電力変換部３を制御してもよい。この場合、ＬＥＤ温度の上昇に対して、ロービームの点灯時における出力電流の低減量が、ハイビームの点灯時における出力電流の低減量よりも小さくなるように、マイコン４が電力変換部３を制御するのが望ましい。この場合でも、上記と同様の効果を奏することができる。

ここで、第１光源部２１と第２光源部２２とは互いに近傍に設置され、それぞれの放熱板（図示せず）が一体の構成、又はそれぞれの放熱板の一部が接続される構成をとる場合がある。また、各光源部２１，２２が設置されるハウジング１０１（図８参照）内の雰囲気温度の上昇を考慮すると、ハイビームの点灯時よりもロービームの点灯時の方が温度は上昇し難い。したがって、上述のようにＬＥＤ温度の上昇に対してロービームの点灯時における出力電流の低減量を抑えたとしても、ＬＥＤ２０の温度の上昇は十分に抑えることができ、ＬＥＤ２０の熱による劣化を抑制することができる。

なお、ＬＥＤ温度の検出については、ロービームの点灯時及びハイビームの点灯時の何れの場合でも点灯する第１光源部２１の近傍に第１温度測定部５を設けるのが好ましい。但し、第２光源部２２の近傍にも第１温度測定部５を設けてもよい。この場合は、例えば、ロービームの点灯時には、第１光源部２１側に設けた第１温度測定部５を用い、ハイビームの点灯時には、高い温度を検出した側の第１温度測定部５を用いるようにすれば、ＬＥＤ２０の熱による劣化をより確実に抑制することができる。

なお、基準電圧、第１基準温度、第２基準温度、出力電流の低減量は、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示した値に限定されるものではない。更に、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示す例では、出力電流が線形に変化しているが、非線形に変化してもよいし、段階的に変化してもよい。

マイコン４による電力変換部３の制御としては、例えば、ロービームの点灯時における基準電圧を、ハイビームの点灯時における基準電圧よりも低く設定する制御であってもよい。例えば、図４（ａ）に示すように、ハイビームの点灯時では基準電圧が１０Ｖであるのに対して、ロービームの点灯時では基準電圧を８Ｖに設定する。この構成では、図３（ａ）に示す構成と比較して、ロービームの点灯時に電源電圧が低下した場合の出力電流が高く維持されるため、運転者の視認性の低下をより抑制することができる。

また、ロービームの点灯時における第１基準温度を、ハイビームの点灯時における第１基準温度よりも高く設定するように、マイコン４が電力変換部３を制御してもよい。例えば、図４（ｂ）に示すように、ハイビームの点灯時では第１基準温度が１３５℃であるのに対して、ロービームの点灯時では第１基準温度を１４５℃に設定する。この構成では、図３（ｂ）に示す構成と比較して、ロービームの点灯時にドライバ温度が上昇した場合の出力電流が高く維持されるため、運転者の視認性の低下をより抑制することができる。

更に、ロービームの点灯時における第２基準温度を、ハイビームの点灯時における第２基準温度よりも高く設定するように、マイコン４が電力変換部３を制御してもよい。例えば、図４（ｃ）に示すように、ハイビームの点灯時では第２基準温度が９０℃であるのに対して、ロービームの点灯時では第２基準温度を１３０℃に設定する。この構成では、図３（ｃ）に示す構成と比較して、ロービームの点灯時にＬＥＤ温度が上昇した場合の出力電流値が高く維持されるため、運転者の視認性の低下をより抑制することができる。

マイコン４による電力変換部３の制御としては、例えば、ロービームの点灯時における出力電流の低減量を零とする制御であってもよい。例えば、図５（ａ）に示すように、ハイビームの点灯時では電源電圧値が基準電圧（１０Ｖ）以下になると出力電流の低減を開始するのに対して、ロービームの点灯時では出力電流を低減しない。この構成では、図３（ａ），図４（ａ）に示す構成と比較して、ロービームの点灯時における運転者の視認性の低下をより抑制することができる。

但し、ロービームの点灯時に出力電流を低減しないため、出力電流を低減する構成と比較して回路損失が大きくなり、ドライバ温度の上昇による回路の故障が懸念される。そこで、回路の故障をより確実に防止するために、ロービームの点灯時に電力変換部３の回路損失が最も小さくなるように設計することが望ましい。

ここで、電力変換部３の第１スイッチング素子Ｑ１のオン時間が短くなると、トランスＴ１の１次巻線を流れる１次電流のピーク値が大きくなる。そして、第１スイッチング素子Ｑ１のオン時間が長くなると、トランスＴ１の２次巻線を流れる２次電流のピーク値が大きくなる。１次電流又は２次電流の少なくとも何れかのピーク値が高くなると、電力変換部３の回路損失が大きくなる。このため、電力変換部３のトランスＴ１の巻数比（２次巻線の巻数／１次巻線の巻数）を、「ロービーム点灯時における電力変換部３の出力電圧／電源電圧」とする。これにより、ロービーム点灯時の第１スイッチング素子Ｑ１のデューティ比が５０％付近に設定されるので、１次電流及び２次電流の何れのピーク値も小さくすることができ、最も回路損失が小さくなる。

また、ロービームの点灯時においては、ドライバ温度が上昇しても出力電流を低減しないようにマイコン４が電力変換部３を制御してもよい。例えば、図５（ｂ）に示すように、ハイビームの点灯時ではドライバ温度が第１基準温度（１３５℃）以上になると出力電流の低減を開始するのに対して、ロービームの点灯時では出力電流を低減しない。この構成では、図３（ｂ），図４（ｂ）に示す構成と比較して、ロービームの点灯時における運転者の視認性の低下をより抑制することができる。

更に、ロービームの点灯時においては、ＬＥＤ温度が上昇しても出力電流を低減しないようにマイコン４が電力変換部３を制御してもよい。例えば、図５（ｃ）に示すように、ハイビームの点灯時ではＬＥＤ温度が第２基準温度（９０℃）以上になると出力電流の低減を開始するのに対して、ロービームの点灯時では出力電流を低減しない。この構成では、図３（ｃ），図４（ｃ）に示す構成と比較して、ロービームの点灯時における運転者の視認性の低下をより抑制することができる。

（実施形態２）
以下、本発明に係る実施形態２の点灯装置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。

第１光源部２１及び第２光源部２２の少なくとも一部のＬＥＤ２０が故障により短絡した場合、電力変換部３の出力電圧が低くなる。この場合に出力電流を低減すると、ＬＥＤ２０の光束が大幅に低くなるため、運転者の視認性が極端に低下する虞がある。

そこで、本実施形態の点灯装置１は、出力電圧が高いほど出力電流の低減量が大きくなるようにマイコン４が電力変換部３を制御するものである。例えば、図６（ａ）に示すように、出力電圧が「Ｖ１」の場合の、ハイビームの点灯時における出力電流の下限値を「Ｉ１」とする。そして、出力電圧が「Ｖ１」よりも高い「Ｖ２」となれば、マイコン４は、ハイビームの点灯時における出力電流の下限値が「Ｉ１」よりも小さい「Ｉ２」となるように電力変換部３を制御する。同様に、出力電圧が「Ｖ２」よりも高い「Ｖ３」となれば、マイコン４は、ハイビームの点灯時における出力電流の下限値が「Ｉ２」よりも小さい「Ｉ３」となるように電力変換部３を制御する。

上述のように、本実施形態の点灯装置１は、一部のＬＥＤ２０が故障により短絡して出力電圧が低くなった場合に、出力電流の低減量を抑えることができる。したがって、本実施形態の点灯装置１では、ＬＥＤ２０の光束が必要以上に低減されることがないので、運転に支障のない程度の最低限のＬＥＤ２０の光束を確保し、運転者の視認性を確保することができる。なお、この場合、ＬＥＤ２０が正常な（少なくとも一部が短絡していない）場合に比べて出力電力が低いため、出力電流の低減量を減らしてもドライバ温度の上昇による回路の故障には至らない。

ここで、図６（ａ）に示す例では、マイコン４は、電源電圧の低下に対して出力電流を低減する制御を行っているが、他の制御にも適用可能である。例えば、実施形態１でも述べたように、ドライバ温度の上昇に対して出力電流を低減する制御や、ＬＥＤ温度の上昇に対して出力電流を低減する制御にも、本実施形態の点灯装置１での制御を採用することができる。

なお、マイコン４は、図６（ｂ）に示すように、電力変換部３の出力電力（＝出力電流×出力電圧）が基準電力以上（同図の斜線の範囲）となるように出力電流の低減量を設定してもよい。勿論、図６（ｂ）に示した基準電力は一例であり、他の値に設定しても構わない。この制御は、今までに述べてきた出力電流を低減する各制御と併せて採用することができる。例えば、図３（ａ）に示すような電源電圧の低下に対して出力電流を低減する制御と併せて採用する場合を考える。この場合は、電源電圧に基づく出力電流の電流指令値と、出力電力に基づく出力電流の電流指令値との何れか大きい方を選択して、マイコン４が電力変換部３を制御すればよい。

（実施形態３）
以下、本発明に係る実施形態３の点灯装置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、ハイビームスイッチ２０２を切り替える際の出力電流の変化率Ｓ２が、ロービームスイッチ２０１をオンに切り替える（電源を投入する）際の出力電流の変化率Ｓ１よりも小さくなるように、マイコン４が電力変換部３を制御する。なお、「ハイビームスイッチ２０２を切り替える」とは、「第２スイッチング素子Ｑ２のオン／オフを切り替える」ことであり、更には、「バイパス部の短絡又は開放を切り替える」ことである。

以下、具体例について図７（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図７（ａ），（ｂ）は、時刻ｔ１にてロービームスイッチ２０１及びハイビームスイッチ２０２をオンに切り替え、時刻ｔ２にて電源電圧が下がり、時刻ｔ４にてハイビームスイッチ２０２をオフに切り替えた場合の出力電流の変化を示す。

時刻ｔ１で各ビームスイッチ２０１，２０２がオンに切り替わると、出力電流が変化率Ｓ１で増加するようにマイコン４が電力変換部３を制御する。その後、時刻ｔ２で電源電圧が低下すると、電源電圧に基づく電流指令値まで出力電流が変化率Ｓ２（｜Ｓ２｜＜｜Ｓ１｜）で低減するように、マイコン４が電力変換部３を制御する。出力電流は、時刻ｔ３で電流指令値に達する。次に、時刻ｔ４でハイビームスイッチがオフに切り替わると、ロービームの点灯時の方がハイビームの点灯時よりも出力電流の低減量が抑えられているので、出力電流が増加する。このとき、電源電圧に基づく電流指令値まで出力電流が変化率Ｓ３（｜Ｓ３｜＜｜Ｓ２｜）で増加するように、マイコン４が電力変換部３を制御する。出力電流は、時刻ｔ５で電流指令値に達する。

ここで、各ビームスイッチ２０１，２０２をオンに切り替える（電源を投入する）際は、運転者の視認性を早急に確保する必要があるため、速やかにＬＥＤ２０の光束を立ち上げる必要がある。したがって、出力電流の変化率Ｓ１の絶対値は、他の出力電流の変化率Ｓ２，Ｓ３の絶対値よりも大きく設定している。例えば、各ビームスイッチ２０１，２０２をオンに切り替えてから約５０ｍｓの間に、出力電流を電流指令値（図７（ａ），（ｂ）の例では１．２Ａ）まで急速に立ち上げる。

また、電源電圧が低下した際は、電力変換部３の回路損失が大きくならないように、出力電流を緩やかに低減する必要がある。したがって、出力電流の変化率Ｓ２の絶対値は、各ビームスイッチ２０１，２０２をオンに切り替える際の出力電流の変化率Ｓ１の絶対値よりも小さく設定している。

また、ハイビームスイッチ２０２をオフに切り替える際には、ＬＥＤ２０の光束の変化により運転者が違和感（ちらつき、幻惑など）を覚えないように、極力緩やかに出力電流を変化させる必要がある。したがって、出力電流の変化率Ｓ３の絶対値は、他の出力電流の変化率Ｓ１，Ｓ２の絶対値よりも小さく設定している。例えば、０．１Ａ／秒以下の変化率で出力電流を変化すれば、運転者は違和感を覚え難い。

上述のように、本実施形態の点灯装置１では、電源の投入時にはＬＥＤ２０の光束を速やかに立ち上げ、ロービームとハイビームとの切替時には運転者が違和感を覚えないようにＬＥＤ２０の光束を変化させることができる。

なお、図７（ａ），（ｂ）に示す例では、出力電流の変化率Ｓ１〜Ｓ３の関係を｜Ｓ１｜＞｜Ｓ２｜＞｜Ｓ３｜としているが、変化率Ｓ２の絶対値と変化率Ｓ３の絶対値とは同じであってもよい。

上記各実施形態の点灯装置１は、電力変換部３の出力電流を変化させることで負荷２を調光しているが、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により負荷２を調光する点灯装置においても同様の効果を奏することができる。このような点灯装置では、出力電流の低減量を変化させるのではなく、電力変換部３の第１スイッチング素子Ｑ１のデューティ比を変化させればよい。

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８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９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 光源
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 (10)

1. 電源からの直流電力を変換して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の短絡又は開放を切り替え制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記電源の電源電圧が基準電圧以下となる場合、又は前記電力変換部の温度が第１基準温度以上となる場合、又は前記負荷の温度が第２基準温度以上となる場合の少なくとも何れかの場合に、前記電力変換部の出力電流を低減し、
   前記バイパス部の短絡時における前記出力電流の低減量を、前記バイパス部の開放時における前記出力電流の低減量よりも小さくすることを特徴とする点灯装置。
2. 前記制御部は、前記バイパス部の短絡時における前記基準電圧を、前記バイパス部の開放時における前記基準電圧よりも低く設定することを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
3. 前記制御部は、前記バイパス部の短絡時における前記第１基準温度を、前記バイパス部の開放時における前記第１基準温度よりも高く設定することを特徴とする請求項１又は２記載の点灯装置。
4. 前記制御部は、前記バイパス部の短絡時における前記第２基準温度を、前記バイパス部の開放時における前記第２基準温度よりも高く設定す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。
5. 前記制御部は、前記バイパス部の短絡時における前記出力電流の低減量を零とす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。
6. 前記制御部は、前記電力変換部の出力電圧が高いほど前記出力電流の低減量を大きくすることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の点灯装置。
7. 前記制御部は、前記電力変換部の出力電力が基準電力以上となるように前記出力電流の低減量を設定することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の点灯装置。
8. 前記制御部は、前記バイパス部の短絡又は開放を切り替える際の前記出力電流の変化率の絶対値を、前記電源を投入する際の前記出力電流の変化率の絶対値よりも小さくすることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の点灯装置。
9. 請求項１乃至８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。
10. 請求項９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。

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