JP6302706B2 - 車両用灯具およびその駆動装置 - Google Patents
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駆動装置20の負荷電力が急峻に切りかわった場合に、光源10に流れる電流がオーバーシュート、アンダーシュートするのを防止するため、あるいはラジオノイズを抑制するために、バイパス回路40のターンオン、ターンオフを緩やかに行う場合がある(ソフトスイッチともいう)。図5(a)は、異常状態においてバイパス回路40をソフトスイッチさせたときの、異常検出回路60rの動作波形図である。バイパス回路40をソフトスイッチさせると、異常状態(ここではオープン故障)が生じたときに、バイパス回路40のターンオン期間(ライズタイムTr)およびターンオフ期間(フォールタイムTf)において、検出電圧Vsiが、正常電圧範囲に含まれることとなる。その結果、ライズタイムTrとフォールタイムTfにおいて、比較回路61rの出力S3がローレベルとなり、フィルタ回路80rの出力はローレベルにリセットされる。これにより、異常状態であっても異常検出信号S2がハイレベル領域Hに入らず、異常状態と判定することができない。
図3において、配線L2が断線する故障モードについて検討する。
バイパス回路40_iがオフ、40_(i+1)がオンの状態において、配線L2が断線していると、バイパス回路40_(i+1)のオンにかかわらず、発光素子12_(i+1)に流れる電流をバイパスすることはできず、発光素子12_i、12_(i+1)に駆動電流IDRVが流れる。したがって、発光素子12_i、12_(i+1)の両端間の電圧は2×Vfとなる。そしてバイパス回路40_(i+1)がオンのとき、Vsi≒2×Vf、Vs(i+1)≒0となる。
Vsi=2×Vf×Zi/{Zi+Z(i+1)}
Vs(i+1)=2×Vf×Z(i+1)/{Zi+Z(i+1)}
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
図6は、第1の実施の形態に係る車両用灯具1のブロック図である。車両用灯具1は、光源10および駆動装置20を備える。光源10は、直列接続された複数の発光素子12_1〜12_Nを含む。駆動装置20は光源10とともに使用され、車両用灯具1を構成する。発光素子12はたとえばLED(発光ダイオード)である。
この構成では、VTH1≒Vz+Vfとなる。Vzはツェナー電圧、Vfはダイオードの順方向電圧である。そして、Vs>VTH1となると、充電回路64が導通し、キャパシタC1が、検出電圧Vsに応じた電圧Vs−(Vz+Vf)で充電される。
このオープン検出回路62のオープン故障用のしきい値VTHHは以下の式で与えられ、比較結果がトランジスタQ1のオン、オフ状態と対応づけられる。
VTHH=Vbe+Vz+Vf
第1バイポーラトランジスタQ1のコレクタ電圧を信号S4とする。
この異常検出回路60によれば、ソフトスイッチを行った場合でもオープン故障を確実に検出することができる。また、隣接する発光素子12を異なるデューティ比で調光し、それらの点灯区間(バイパススイッチのオフ期間)がオーバーラップした場合であっても、アノード配線、カソード配線の断線故障を確実に検出できる。
第1の実施の形態では、オープン故障検出のみを検出する異常検出回路60について説明した。第2の実施の形態では、オープン故障に加えてショート故障も検出可能な異常検出回路60を説明する。
この異常検出回路60は、検出電圧Vsを上側しきい値VTHHより低く設定されたショート故障用のしきい値(下側しきい値電圧)VTHLと比較することにより、ショート故障を検出する。異常検出回路60_iは、ショート故障またはオープン故障が生じた異常状態と判定すると、異常検出信号S2_iをアサート(たとえはハイレベル)する。異常検出回路60は、オープン検出回路62に加えてショート検出回路70を備える。
VTHL×R3/(R2×R3)=Vbe
Vbeはバイポーラトランジスタのベースエミッタ間のしきい値電圧であり、たとえば0.7V付近の所定値を有する。
Vs>VTHHとなり第1バイポーラトランジスタQ1がオンすると、第2バイポーラトランジスタQ2のベースがプルダウンされ、第2バイポーラトランジスタQ2がオフとなる。つまり、第2バイポーラトランジスタQ2は、VTHL<Vs<VTHHの正常状態においてオン、Vs<VTHLまたは、Vs>VTHHの異常状態においてオフとなる。
バイパス回路40は、発光素子12と並列に設けられたバイパストランジスタM1と、第2ダイオードD2を含む。第2ダイオードD2のカソードはバイパストランジスタM1の制御端子(ゲート)と接続され、第2ダイオードD2のアノードは、ツェナーダイオードZD1のアノードと接続される。
図13は、第1変形例に係る異常検出回路60の回路図である。この変形例において第1バイポーラトランジスタQ1は、MOSFETに置換されている。そして第1バイポーラトランジスタQ1のベースエミッタを利用した放電経路に代えて、キャパシタC1と並列に接続された抵抗R6が放電経路66を形成する。時定数は、抵抗R6の抵抗値に応じて調節される。
図14は、第2変形例に係る異常検出回路60の回路図である。この変形例では、オープン検出回路62の第1バイポーラトランジスタQ1のコレクタが、ショート検出回路70の第3バイポーラトランジスタQ3のコレクタと接続される。第3バイポーラトランジスタQ3のベースには、第2バイポーラトランジスタQ2のコレクタが接続される。異常検出信号S2は、検出電圧Vsが正常電圧範囲に含まれるときハイインピーダンスとなり、正常電圧範囲から逸脱するとローレベルとなる。
充電回路64の構成は上述のそれには限定されず、当業者によれば、同等の機能を有するさまざまな変形例が存在しうることが理解される。図15(a)、(b)は、充電回路64の変形例の回路図である。図15(a)の充電回路64は、ツェナーダイオードZD1に代えて、あるいはそれに加えて、スタックされた複数のダイオードD3を含む。この構成では、ダイオードD3の段数に応じてしきい値VTH1を調節できる。図15(b)の充電回路64は、スイッチSW1と比較手段65を含む。比較手段65は、検出電圧Vsをしきい値VTH1と比較し、Vs>VTH1のときスイッチSW1を導通させる。
光源10としては、LEDの他に、LD(レーザダイオード)や有機EL(エレクトロルミネッセンス)などの半導体光源を用いてもよい。
図12のランプユニット500では、ハイビームユニット504に図3の車両用灯具1を使用する場合を説明したが、それに代えて、あるいはそれに加えて、ロービームユニット506に車両用灯具1を用いてもよい。
Claims (7)
- 直列接続された複数の発光素子を含む光源とともに使用され、車両用灯具を構成する駆動装置であって、
前記光源に駆動電流を供給する電流源と、
前記複数の発光素子のうちN個(Nは自然数)の発光素子に対応づけられ、それぞれが対応する発光素子と並列に設けられ、所定の周期でスイッチングすることにより、対応する発光素子を調光可能に構成されたN個のバイパス回路と、
前記N個の発光素子に対応づけられ、それぞれが対応するバイパス回路の両端間の検出電圧にもとづいて異常を検出可能に構成されたN個の異常検出回路と、
を備え、
前記異常検出回路は、対応する前記検出電圧がオープン故障のしきい値を超えたか否かを判定するオープン検出回路を含み、
前記オープン検出回路は、
キャパシタと、
対応する前記検出電圧が前記オープン故障のしきい値に応じた第1しきい値を超えたときに、前記検出電圧に応じた電圧によって前記キャパシタを充電する充電回路と、
を含み、前記キャパシタの電荷の放電経路の時定数が、前記所定の周期よりも長く構成されることを特徴とする駆動装置。 - 前記キャパシタの第1電極は、対応するバイパス回路の第1端と共通に接続され、
前記充電回路は、前記キャパシタの第2電極と対応するバイパス回路の第2端の間に設けられており、前記キャパシタから流れ出る第1方向には導通せず、かつ対応する検出電圧が前記第1しきい値を超えたときに、前記キャパシタに流れ込む第2方向に導通するよう構成されることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。 - 前記充電回路は、前記キャパシタの第2電極と対応するバイパス回路の第2端の間に直列に設けられたツェナーダイオードおよび第1ダイオードを含むことを特徴とする請求項2に記載の駆動装置。
- 前記異常検出回路は、前記キャパシタの電圧を所定の第2しきい値と比較し、比較結果に応じて出力状態が遷移する出力段をさらに含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の駆動装置。
- 前記出力段は、
バイポーラトランジスタと、
前記バイポーラトランジスタのベースと前記キャパシタの第2電極の間に設けられた第1抵抗と、
を含み、
前記第1抵抗および前記バイポーラトランジスタのベースエミッタが、前記放電経路を形成し、前記バイポーラトランジスタのオン、オフが、前記比較結果に対応づけられることを特徴とする請求項4に記載の駆動装置。 - 前記充電回路において、前記ツェナーダイオードが前記バイパス回路の前記第2端に近い側に配置されており、
前記バイパス回路は、
対応する発光素子と並列に設けられたバイパストランジスタと、
前記バイパストランジスタの制御端子と接続されたカソードと、前記ツェナーダイオードのアノードと接続されたアノードと、を有する第2ダイオードと、
を含むことを特徴とする請求項3に記載の駆動装置。 - 直列に接続された複数の発光素子を含む光源と、
前記光源を駆動する請求項1から6のいずれかに記載の駆動装置と、
を備えることを特徴とする車両用灯具。
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