JP6459884B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光体への電力の供給を制御する照明装置に関する。

ＬＥＤなどの発光体に電力を供給するバッテリの出力電圧に意図しない変動が生じると、発光体の輝度に変動が生じてしまう。特許文献１には、バッテリと発光体の間に定電圧回路を設けて発光体に印加される電圧を一定に保持するようにされた照明装置が開示されている。

この照明装置における制御手段は発光体に流れる電流をＰＷＭ制御している。そして、バッテリの電圧が所定の設定値を下回るとＰＷＭ制御にかかるデューティ比を大きくして発光体に流れる電流をバッテリ電圧の低下前と略同一に維持する。これにより、発光体は発光輝度を略一定に保つことができ、発光のちらつきを抑制することが可能となる。

特開２００７−２００６８４号公報

しかしながら、特許文献１のように定電圧回路を備える照明装置にあっては、定電圧回路への入力電圧と定電圧回路からの出力電圧との差が生じると、定電圧回路において電力消費が発生して発熱する。このため、定電圧回路に放熱のための機構を設けなければならない場合がある。放熱のための機構は照明装置の小型化の妨げになる虞がある。

特許文献１においては、ＰＷＭ制御によって発光体への電流を制御することができるため定電圧回路の出力電圧を比較的大きく設定でき、定電圧回路における入力電圧と出力電圧の差を抑制できる旨の記載がある。

しかしながら、特許文献１に開示された回路構成においては、バッテリの電圧の変動に応じて定電圧回路の入力電圧と出力電圧との差が生じるため、定電圧回路における発熱量はバッテリ電圧に依存する。このため、定電圧回路に対する放熱機構を排除することはできない。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、発熱を抑制しつつ発光のちらつきを抑制することが可能な照明装置を提供することを目的とする。

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明は、発光体（１０）と、発光体に流れる電流を、第１デューティ比（Ｄ１）を以ってオンオフして電流値をＰＷＭ制御するスイッチング回路（２０）と、バッテリ（２００）と発光体との間に介在して所定の大きさの電圧を出力する定電圧回路（３０）と、定電圧回路の入力電圧（Ｖ１）あるいは出力電圧（Ｖ２）を、第２デューティ比（Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４）を以ってＰＷＭ制御する調整回路（４０，７０）と、バッテリの出力電圧（Ｖｂ）を検出する検出回路（５０）と、検出回路により検出されたバッテリの出力電圧に基づいてスイッチング回路および調整回路にＰＷＭ信号を出力して制御する制御部（６０）と、を備え、制御部は、第１デューティ比と第２デューティ比とが互いに反比例するように制御することを特徴としている。

これによれば、調整回路はＰＷＭ制御に係る第２デューティ比を以って制御されているので、第２デューティ比が０％〜１００％の範囲内において、定電圧回路における入力電圧と出力電圧との電圧差を略一定の値に維持するように調整することができる。よって、バッテリの電圧によらず、定電圧回路における発熱量を略一定にすることができ、ひいてはほぼ発熱がない状態を維持することができる。

また、スイッチング回路はＰＷＭ制御に係る第１デューティ比を以って制御されており、第１デューティ比は第２デューティ比との間で反比例の関係にあるので、定電圧回路の入出力電圧の調整の結果第２デューティ比が変更されても、発光体に流れる電流を略一定に調整することができる。すなわち、発光体のちらつきを抑制することができる。

第１実施形態にかかる照明装置の概略構成を示す回路図である。 照明装置の動作を示すフロー図である。 バッテリ電圧Ｖｂに対するデューティ比の変化を示す図である。 ＰＷＭ信号の周波数と発光体に流れる電流の関係を示す図である。 第２実施形態にかかる照明装置の概略構成を示す回路図である。 変形例２にかかる照明装置の概略構成を示す回路図である。 第３実施形態にかかる照明装置の概略構成を示す回路図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。

（第１実施形態）
最初に、図１を参照して、本実施形態に係る照明装置の概略構成について説明する。

本実施形態における照明装置は、例えば車両における表示装置としてのメータやヘッドアップディスプレイの光源として採用される。

図１に示すように、本実施形態における照明装置１００は、発光体１０と、スイッチング回路２０と、定電圧回路３０と、調整回路４０と、検出回路５０と、制御部６０と、を備えている。照明装置１００はバッテリ２００に接続され、バッテリ電圧Ｖｂが入力されている。

発光体１０は例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。発光体１０は一般に複数の発光ダイオード素子が並列に接続されて光源を成すが、図１においては一つの発光体１０として一括して図示している。発光体１０とバッテリ２００との間には、バッテリ電圧Ｖｂに対して発光体１０に流れる電流Ｉを所定の値に規定するためのシリーズ抵抗器１１が挿入されている。シリーズ抵抗器１１の抵抗値は、仕様として要求されるバッテリ２００の電圧範囲内において、発光体１０に流れる電流が要求を満たすように設定される。

スイッチング回路２０は例えばＭＯＳＦＥＴである。ＭＯＳＦＥＴがオンされた状態であれば発光体１０に電流が流れる。一方、ＭＯＳＦＥＴがオフされた状態であれば発光体１０に流れる電流が遮断される。ＭＯＳＦＥＴのゲートにＰＷＭ信号が入力されて所定の周期でオンとオフが繰り返されると、発光体１０を流れる平均の電流は任意に設定できる。すなわち、スイッチング回路２０は発光体１０に流れる電流をＰＷＭ制御している。ＰＷＭ信号のデューティ比が適切に設定されることによって、発光体１０には要求される仕様に則した電流が流れる。以降、スイッチング回路２０に入力されるＰＷＭ信号におけるデューティ比を第１デューティ比と称する。

本実施形態における定電圧回路３０は一般的に知られたレギュレータであり、例えば図１に示すように、ＰＮＰトランジスタ３１、ＮＰＮトランジスタ３２、ツェナーダイオード３３および抵抗器３４を有している。バッテリ２００と発光体１０との間に介在している。具体的には、ＰＮＰトランジスタ３１がバッテリ２００と発光体１０との間に挿入され、エミッタ−ベース間に抵抗器３４が接続され、コレクタ−ベース間にＮＰＮトランジスタ３２が接続されている。そして、ＮＰＮトランジスタ３２のベースにはツェナーダイオード３３が接続されている。ツェナーダイオード３３はグランドからＮＰＮトランジスタのベースに向かって順方向となるように接続されている。なお、図１に示すように、定電圧回路３０に入力される電圧をＶ１とし、定電圧回路３０から出力される電圧をＶ２とする。

ツェナーダイオード３３の降伏電圧とＮＰＮトランジスタ３２のエミッタ−ベース間電圧は一定であるから、入力電圧Ｖ１がＶ２以上であれば定電圧回路３０の出力電圧Ｖ２は一定の値を維持する。本実施形態における定電圧回路３０は、ＰＮＰトランジスタ３１を出力段のトランジスタとして用いている。ＮＰＮトランジスタ３２をバッテリ２００と発光体１０の間に挿入して出力段のトランジスタとして用いても定電圧を出力する回路としての機能を奏するが、ＰＮＰトランジスタ３１は一般にＮＰＮトランジスタ３２に較べてコレクタ−エミッタ間電圧が小さい。このため、定電圧回路３０における消費電力を低減するでき、低飽和レギュレータとしての効果を奏する。なお、図１に示す定電圧回路３０の回路構成は一例であって、入力電圧Ｖ１に対して一定の出力電圧Ｖ２を出力する回路であればその構成を問わない。

調整回路４０は定電圧回路３０に入力する入力電圧Ｖ１を調整する回路である。調整回路４０はバッテリ２００と定電圧回路３０との間に介在している。本実施形態における調整回路４０は、ＰＮＰトランジスタ４１、ＮＰＮトランジスタ４２および抵抗器４３，４４を有している。具体的には、ＮＰＮトランジスタ４１はバッテリ２００と定電圧回路３０との間に挿入され、エミッタ−ベース間に抵抗器４３が接続されている。そして、ＮＰＮトランジスタ４１のベースとグランドの間に抵抗器４４とＮＰＮトランジスタ４２が直列に接続されている。

調整回路４０におけるＮＰＮトランジスタ４２はベースに電圧が印加されていなければオフの状態である。ＮＰＮトランジスタ４２がオフされた状態では、ＰＮＰトランジスタ４１のエミッタ−ベース間は抵抗器４３の抵抗値により定められる所定の電位差になる。抵抗器４３の抵抗値はＮＰＮトランジスタ４２がオフの状態においてＰＮＰトランジスタ４１がオフ状態になるように設定されている。

一方、ＮＰＮトランジスタ４２がオンされた状態では、ＰＮＰトランジスタ４１のベースには抵抗器４３と抵抗器４４によりバッテリ電圧Ｖｂが抵抗分圧された電圧が印加される。このときベースに印加される電圧はＮＰＮトランジスタ４２がオフされた状態よりも小さくなるためＰＮＰトランジスタ４１がオン状態になる。なお、本実施形態における調整回路４０は、ＰＮＰトランジスタ４１を出力段のトランジスタとして用いている。ＮＰＮトランジスタ４２をバッテリ２００と定電圧回路３０の間に挿入して出力段のトランジスタとして用いても定電圧回路３０に電圧Ｖ１を入力するための回路としての機能を奏するが、定電圧回路４０と同様にＰＮＰトランジスタ４１を出力段のトランジスタとして用いることにより消費電力を抑制できる。

調整回路４０におけるＮＰＮトランジスタ４２のベースにはＰＷＭ信号が入力されている。ＰＷＭ信号によりＮＰＮトランジスタ４２が所定の周期でオンとオフが繰り返すと、そのデューティ比に応じて定電圧回路３０に入力される平均の電圧を任意に設定できる。すなわち、調整回路４０は定電圧回路３０に入力される電圧Ｖ１をＰＷＭ制御により生成している。ＰＷＭ信号のデューティ比が適切に設定されることによって、定電圧回路３０には要求される電圧Ｖ１が印加される。以降、調整回路４０に入力されるＰＷＭ信号におけるデューティ比を第２デューティ比と称する。

検出回路５０はバッテリ２００のバッテリ電圧Ｖｂを検出するための回路である。本実施形態における検出回路５０は一般的に知られた抵抗分圧式の回路である。具体的には、２つの抵抗器５１，５２がバッテリ２００に直列接続され、その中点電位と抵抗器５１，５２の抵抗値に基づいてバッテリ電圧Ｖｂを検出する。２つの抵抗器５１，５２の中点が後述の制御部６０に接続されている。

制御部６０は、スイッチング回路２０および調整回路４０に接続され、それぞれの回路にＰＷＭ信号を出力している。制御部６０は検出回路５０によって検出されたバッテリ２００のバッテリ電圧Ｖｂに基づいてＰＷＭ制御にかかるデューティ比を決定している。すなわち、制御部６０は第１デューティ比および第２デューティ比を決定して、それぞれスイッチング回路２０、調整回路４０に出力している。

次に、制御部６０の動作および作用効果を具体的に説明する。

バッテリ電圧Ｖｂの電圧の許容範囲を、例えば１０Ｖ以上１６Ｖ以下とし、定電圧回路３０の出力電圧Ｖ２を１０Ｖとする。そして、定電圧回路３０から出力電圧Ｖ２として１０Ｖが出力された際の発光体１０に流れる瞬時電流を３２ｍＡとし、発光体１０に流れる電流として２０ｍＡが要求される状況を想定する。例えば発光体１０の電圧降下が略４Ｖであると仮定すると、シリーズ抵抗器１１における電圧降下は略６Ｖとなる。瞬時電流は３２ｍＡが要求されているので、シリーズ抵抗器１１の抵抗値は略２００Ωである。

なお、以下の例では、調整回路４０、定電圧回路３０の出力段トランジスタにおける電圧降下、およびスイッチング回路２０のＭＯＳＦＥＴにおけるオン電圧がバッテリ電圧Ｖｂに対して十分小さいことを考慮して、これらを無視して概算している。

例えば、検出回路５０がバッテリ電圧Ｖｂを１０Ｖと検出した場合を想定する（Ｖｂ＝１０Ｖ）。定電圧回路３０の入力電圧Ｖ１を出力電圧Ｖ２（＝１０Ｖ）に等しくするために、制御部６０は、第２デューティ比Ｄ２を１００％に設定する。一方、第１デューティ比Ｄ１は３２ｍＡ（＝瞬時電流）×Ｄ１×Ｄ２＝２０ｍＡ（＝発光体１０に流れる平均電流）を満たす必要があるため、Ｄ１＝６２．５％である。すなわち、制御部６０は第１デューティ比Ｄ１を６２．５％に設定する。

ところで、定電圧回路３０における消費電力Ｗは、Ｗ＝（Ｖ１−Ｖ２）×Ｉである。ここで電流Ｉは発光体１０に流れる平均電流値である。Ｖ１はバッテリ電圧Ｖｂと第２デューティ比で決まり、Ｖ１＝Ｖｂ×Ｄ２である。本実施形態におけるＶ２はツェナーダイオード３３の降伏電圧とＮＰＮトランジスタ３２のベース−エミッタ間電圧により決まり、Ｖ２＝１０Ｖ（一定）である。

Ｖｂ＝１０Ｖのこの例では、定電圧回路３０の消費電力Ｗは、Ｗ＝（１０Ｖ×１００％−１０Ｖ）×２０ｍＡ＝０ｍＷである。すなわち、定電圧回路３０における消費電力を実質ゼロにする、あるいは最低限に抑制することができ、定電圧回路３０での発熱を抑制することができる。

別の例として、Ｖｂ＝１３Ｖを想定する。制御部６０は検出されたバッテリ電圧Ｖｂに基づいて第１デューティ比Ｄ１および第２デューティ比Ｄ２を決定する。具体的には、定電圧回路３０の入力電圧Ｖ１を出力電圧Ｖ２（＝１０Ｖ）に等しくするために、制御部６０は、第２デューティ比Ｄ２を７６．９％に設定する。一方、第１デューティ比Ｄ１は、前例と同様に、３２ｍＡ×Ｄ１×Ｄ２＝２０ｍＡを満たす必要があるため、Ｄ１＝８１．２５％である。すなわち、制御部６０は第１デューティ比Ｄ１を８１．２５％に設定する。

Ｖｂ＝１３Ｖのこの例では、定電圧回路３０の消費電力Ｗは、Ｗ＝（１３Ｖ×７６．９％−１０Ｖ）×２０ｍＡ＝０ｍＷである。すなわち、定電圧回路３０における消費電力を実質ゼロにする、あるいは最低限に抑制することができ、定電圧回路３０での発熱を抑制することができる。

さらに別の例として、Ｖｂ＝１６Ｖを想定する。定電圧回路３０の入力電圧Ｖ１を出力電圧Ｖ２（＝１０Ｖ）に等しくするために、制御部６０は、第２デューティ比Ｄ２を６２．５％に設定する。一方、第１デューティ比Ｄ１は、前例と同様に、３２ｍＡ×Ｄ１×Ｄ２＝２０ｍＡを満たす必要があるため、Ｄ１＝１００％である。すなわち、制御部６０は第１デューティ比Ｄ１を１００％に設定する。

Ｖｂ＝１６Ｖのこの例では、定電圧回路３０の消費電力Ｗは、Ｗ＝（１６Ｖ×６２．５％−１０Ｖ）×２０ｍＡ＝０ｍＷである。すなわち、定電圧回路３０における消費電力を実質ゼロにする、あるいは最低限に抑制することができ、定電圧回路３０での発熱を抑制することができる。

このように、バッテリ電圧Ｖｂが許容範囲１０Ｖ以上１６Ｖ以下で変動する場合、第１デューティ比Ｄ１および第２デューティ比Ｄ２は、その積Ｄ１×Ｄ２が、シリーズ抵抗器１１の抵抗値により規定される瞬時電流と要求される平均電流により決まる一定値（本実施形態では２０ｍＡ／３２ｍＡ＝０．６２５）になるように定められる。上記したように、Ｄ１およびＤ２は、Ｄ１×Ｄ２＝０．６２５を満たしつつ、それぞれ６２．５％以上１００％以下の範囲で変動する。これにより、定電圧回路３０における入力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２の差分を一定値に固定でき、入力電圧Ｖ１が変動することによる定電圧回路３０における発熱量の増加を抑制できる。とくに、本実施形態にあってはＶ１≒Ｖ２を満たすようにＤ１とＤ２が制御されるため、定電圧回路３０における発熱量を実質ゼロにする、あるいは最低限に抑制することができる。

そして、発光体１０に流れる平均電流は一定値を維持するから、発光体１０のちらつきを抑制することができる。

図２および図３を参照して、照明装置１００の具体的な動作フローについて説明する。

なお、図２において、バッテリ電圧Ｖｂの許容範囲のうち、最大値をＶｍａｘと記載し、最小値をＶｍｉｎと記載する。スイッチング回路２０に入力されるＰＷＭ信号のデューティ比、すなわち第１デューティ比をＤ１、調整回路４０に入力されるＰＷＭ信号のデューティ比、すなわち第２デューティ比をＤ２と記載する。

図２に示すように、まずステップＳ１が実行される。ステップＳ１は、制御部６０がバッテリ電圧Ｖｂを検出するステップである。検出回路５０はバッテリ電圧Ｖｂを検出して制御部６０に出力している。制御部６０は検出回路５０から入力されたバッテリ電圧Ｖｂに基づいてステップＳ２以降のステップを実行する。ここでは、上記例示に倣って、Ｖｂ＝１３Ｖのように検出されたと仮定する。

次いで、ステップＳ２が実行される。ステップＳ２は、制御部６０がバッテリ電圧Ｖｂと許容電圧の最小値Ｖｍｉｎとを比較するステップである。バッテリ電圧Ｖｂが許容範囲内であればＮＯ判定となり、Ｖｂ＜ＶｍｉｎであればＹＥＳ判定である。バッテリ電圧Ｖｂの許容電圧の最小値Ｖｍｉｎ＝１０Ｖ、最大値Ｖｍａｘ＝１６Ｖとすると、この例ではＶｂ＜Ｖｍｉｎを満たさないからＮＯ判定となる。

ステップＳ２がＮＯ判定であればステップＳ３に進む。ステップＳ３は、制御部６０がバッテリ電圧Ｖｂと許容電圧の最大値Ｖｍａｘとを比較するステップである。バッテリ電圧Ｖｂが許容範囲内であればＮＯ判定となり、Ｖｂ＞ＶｍａｘであればＹＥＳ判定である。この例ではＶｂ＞Ｖｍａｘを満たさないからＮＯ判定となる。

ステップＳ３がＮＯ判定であればステップＳ４に進む。ステップＳ４は、制御部６０が第２デューティ比Ｄ２を算出するステップである。例に示したように、第２デューティ比Ｄ２は、定電圧回路３０における入力電圧Ｖ１が所定の値になるように決定される。好ましくは入力電圧Ｖ１が出力電圧Ｖ２と略同一なるように決定される。ここで、入力電圧Ｖ１が出力電圧Ｖ２と略同一であるとは、Ｖ１−Ｖ２が、定電圧回路３０が最低限動作可能な電位差になることを指しているのであって、厳密にＶ１＝Ｖ２を指すものではない。図１に例示したような回路構成を有する定電圧回路３０では、定電圧回路３０として動作するためにＰＮＰトランジスタのエミッタ−コレクタ間の電位差として略０．３Ｖが必要であるため、Ｖ１−Ｖ２≒０．３Ｖとなるように第２デューティ比Ｄ２が決定される。

なお、出力電圧Ｖ２はシステムごとに固有の定数として定められているので、検出回路５０によって検出されるバッテリ電圧Ｖｂに対応した第２デューティ比Ｄ２を予め定めたテーブルを用意し、バッテリ電圧Ｖｂに応じて第２デューティ比Ｄ２を選択するようにしてもよい。Ｖ２＝１０Ｖであると仮定すると、Ｖｂ＝１３ＶであるからＤ２＝Ｖ２／Ｖｂ≒０．７６９となる。すなわち、第２デューティ比は７６．９％となる。

次いで、ステップＳ５が実行される。ステップＳ５は、制御部６０が第１デューティ比Ｄ１を算出するステップである。第２デューティ比Ｄ２が変動するとそれに伴って発光体１０に流れる電流が変動する。第１デューティ比Ｄ１は定電圧回路３０から供給される電流を発光体１０に適した電流値に調整するために決定される。このため、第１デューティ比Ｄ１は第２デューティ比Ｄ２の増加に伴って減少し、また、第２デューティ比Ｄ２の減少に伴って増加する。すなわち、第１デューティ比Ｄ１と第２デューティ比Ｄ２は互いに反比例の関係になる。この例では、Ｄ２＝０．７６９（７６．９％）であり、３２ｍＡ（＝瞬時電流）×Ｄ１×Ｄ２＝２０ｍＡ（＝発光体１０に流れる平均電流）を満たす必要があるため、Ｄ１＝０．８１２５（８１．２５％）である。

次いで、ステップＳ６が実行される。ステップＳ６は、ステップＳ４およびステップＳ５、あるいは後述するステップＳ７，Ｓ８により算出された第１デューティ比Ｄ１、第２デューティ比Ｄ２に基づいて、制御部６０がスイッチング回路２０および調整回路４０にＰＷＭ信号を出力するステップである。これにより、調整回路４０は入力電圧であるバッテリ電圧Ｖｂから電圧Ｖ１を生成する。また、スイッチング回路２０は発光体１０に要求される電流を生成する。

ステップＳ６の実行により一連の動作フローは終了する。ステップＳ６の実行後、再びステップＳ１に戻り、制御部６０はスイッチング回路２０および調整回路４０のＰＷＭ制御を続行する。

さて、制御部６０の動作フローをＶｂ＝１３Ｖを例に説明したが、例えばＶｂ＝９Ｖであった場合にはステップＳ２においてＹＥＳ判定となる。この場合、図２に示すように、ステップＳ７に進む。ステップＳ７は、制御部６０が第１デューティ比Ｄ１を最小値に設定し、第２デューティ比Ｄ２を最大値に設定するステップである。ここで示すデューティ比の最小値および最大値とは、バッテリ電圧Ｖｂが許容範囲内で変動する場合に、バッテリ電圧Ｖｂに基づいて設定されるデューティ比の変動範囲内のうちの最小値および最大値を指す。本実施形態で説明する例では、６２．５％≦Ｄ１≦１００％、６２．５％≦Ｄ２≦１００％である。したがって、ステップＳ７において制御部６０は、Ｄ１＝６２．５％、Ｄ２＝１００％に設定する。その後はステップＳ６に進み、調整回路４０が入力電圧であるバッテリ電圧Ｖｂから電圧Ｖ１を生成する。また、スイッチング回路２０が発光体１０に要求される電流を生成する。

また、例えばＶｂ＝１７Ｖであった場合には、ステップＳ２においてＮＯ判定となるものの、ステップＳ３においてＹＥＳ判定となる。この場合、図２に示すように、ステップＳ８に進む。ステップＳ８は、制御部６０が第１デューティ比Ｄ１を最大値に設定し、第２デューティ比Ｄ２を最小値に設定するステップである。本実施形態で説明する例では、ステップＳ８において制御部６０は、Ｄ１＝１００％、Ｄ２＝６２．５％に設定する。その後はステップＳ６に進み、調整回路４０が入力電圧であるバッテリ電圧Ｖｂから電圧Ｖ１を生成する。また、スイッチング回路２０が発光体１０に要求される電流を生成する。

このように、制御部６０の動作により設定される第１デューティ比Ｄ１および第２デューティ比Ｄ２は、バッテリ電圧Ｖｂに基づいて決定される。第１デューティ比Ｄ１および第２デューティ比Ｄ２のバッテリ電圧依存性を図３に示す。図３に示すように、照明装置１００に印加されるバッテリ電圧Ｖｂの許容範囲内において第１デューティ比Ｄ１と第２デューティ比Ｄ２は互いに反比例し、許容範囲外においては一定の値をとる。

なお、第２デューティ比Ｄ２は、定電圧回路３０の出力電圧Ｖ２に依って変わり得るので、最大値が１００％であるとは限らない。例えば、定電圧回路３０の出力電圧Ｖ２が１０Ｖに設定され、バッテリ電圧Ｖｂの許容範囲の下限Ｖｍｉｎが１２Ｖに設定されていると仮定する。この場合、バッテリ電圧Ｖｂが下限に等しい１２Ｖのとき、第２デューティ比Ｄ２は１０／１２≒０．８３３３（８３．３３％）であり、これが第２デューティ比Ｄ２の最大値である。第１デューティ比Ｄ１は、３２ｍＡ（＝瞬時電流）×Ｄ１×Ｄ２＝２０ｍＡ（＝発光体１０に流れる平均電流）を満たす必要があるため、Ｄ１≒０．７５（７５％）であり、これが第１デューティ比Ｄ１の最小値である。

また、制御部６０は、第１デューティ比Ｄ１が設定されるＰＷＭ信号（ＰＷＭ１）の周波数Ｆ１と、第２デューティ比Ｄ２が設定されるＰＷＭ信号（ＰＷＭ２）の周波数Ｆ２とが互いに異なるように設定することが好ましい。Ｆ１＝Ｆ２の場合、例えば図４の上段に示すように、発光体１０を流れる電流はデューティ比の小さいＰＷＭ２に同期してしまい、第１デューティ比Ｄ１が発光体１０を流れる平均電流に寄与しなくなる虞がある。これに対して、Ｆ１≠Ｆ２とすれば、図４の下段に示すように、発光体１０を流れる電流がデューティ比の小さいＰＷＭ２に完全に同期することを防止できる。したがって、（発光体１０に流れる平均電流）＝（瞬時電流）×Ｄ１×Ｄ２とすることができる。

（変形例１）
上記した第１実施形態で説明した定電圧回路３０の回路構成は一例であり、一般的に知られたレギュレータを採用することができる。ただし、低飽和レギュレータ（ＬＤＯ）を採用することにより、定電圧回路３０における入力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２との差を小さくすることができ、定電圧回路３０における消費電力を抑制することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態における調整回路４０は、バッテリ２００と定電圧回路３０との間に介在して入力電圧Ｖ１を調整するように動作する。これに対して本実施形態における調整回路７０は、出力電圧Ｖ２を調整するように動作する。調整回路７０を除く構成は第１実施形態と同様である。

図５に示すように、調整回路７０は、ＮＰＮトランジスタ７１を有している。ＮＰＮトランジスタ７１のベースは制御部６０に接続され、ＰＷＭ信号が入力されている。ＮＰＮトランジスタ７１のエミッタがグランド電位とされ、コレクタが定電圧回路３０におけるツェナーダイオード３３とＮＰＮトランジスタ３２の間に結線されている。

ＮＰＮトランジスタ７１にＰＷＭ信号が入力される過程で、ＮＰＮトランジスタ７１がオフの状態では、定電圧回路３０の出力電圧Ｖ２は第１実施形態と同様である。一方、ＮＰＮトランジスタ７１がオンの状態では、定電圧回路３０におけるツェナーダイオード３３とＮＰＮトランジスタ３２の接続がカットされて出力電圧Ｖ２が一時的に低下する。

つまり、ＮＰＮトランジスタ７１のベースに入力するＰＷＭ信号のデューティ比を調整することにより、定電圧回路３０の出力電圧Ｖ２、ならびに定電圧回路３０を流れる電流の電流量を調整することができる。なお、本実施形態では、第１実施形態とは逆に、ＰＷＭ信号のオフデューティ比が大きいほど出力電圧Ｖ２を大きくできる。また、ＰＷＭ信号のオフデューティ比が大きいほど定電圧回路３０を流れる電流の電流量は大きくなる。このオフデューティ比を第３デューティ比Ｄ３と称する。そして、特許請求の範囲に記載の第２デューティ比は、本実施形態における第３デューティ比Ｄ３を含む。

本実施形態において、制御部６０は、定電圧回路３０の出力電圧Ｖ２を、検出されたバッテリ電圧Ｖｂ（≒Ｖ１）とほぼ同一になるように第３デューティ比Ｄ３を調整する。そして、３２ｍＡ（＝瞬時電流）×Ｄ１×Ｄ３＝２０ｍＡ（＝発光体１０に流れる平均電流）を満たすように第１デューティ比Ｄ１を決定する。

これにより、定電圧回路３０における入力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２の差分を一定値に固定でき、入力電圧Ｖ１が変動することによる定電圧回路３０における発熱量の増加を抑制できる。とくに、本実施形態にあってはＶ１≒Ｖ２を満たすようにＤ１とＤ３が制御されるため、定電圧回路３０における発熱量を実質ゼロにする、あるいは最低限に抑制することができる。そして、発光体１０に流れる平均電流は一定値を維持するから、発光体１０のちらつきを抑制することができる。

（変形例２）
なお、定電圧回路３０および調整回路７０の具体的な回路構成は第２実施形態で説明した回路構成に限定されるものではない。例えば図６に示すように、定電圧回路３０にイネーブル端子を有する低飽和レギュレータを採用してもよい。制御部６０は、イネーブル信号としてＰＷＭ信号を出力する。これにより、制御部６０は定電圧回路３０の有効／無効を制御することができ、ひいては定電圧回路３０の出力電圧Ｖ２、ならびに定電圧回路３０を流れる電流の電流量を調整することができる。このときのＰＷＭ信号におけるデューティ比を第４デューティ比Ｄ４と称する。第４デューティ比Ｄ４は第１実施形態と同様オンデューティである。

本実施形態において、制御部６０は、定電圧回路３０の出力電圧Ｖ２を、検出されたバッテリ電圧Ｖｂ（≒Ｖ１）とほぼ同一になるように第４デューティ比Ｄ４を調整する。そして、３２ｍＡ（＝瞬時電流）×Ｄ１×Ｄ４＝２０ｍＡ（＝発光体１０に流れる平均電流）を満たすように第１デューティ比Ｄ１を決定する。

（第３実施形態）
上記した各実施形態および変形例の記載した態様に加えて、本実施形態における照明装置１００は、図７に示すように、温度検出部８０と光検出部９０とを備えている。

温度検出部８０は、照明装置１００の温度を検出している。具体的には、例えばスイッチング回路２０、定電圧回路３０、あるいは調整回路４０，７０の温度を検出している。

ところで、一般に、スイッチング回路２０、定電圧回路３０あるいは調整回路４０，７０で発生した熱を放熱するため照明装置１００には図示しない放熱機構が設けられている。スイッチング回路２０、定電圧回路３０あるいは調整回路４０，７０の温度が比較的低い場合には、当該放熱機構の放熱能力で十分に放熱が可能である。このため、第１実施形態や第２実施形態にて説明したデューティ比の調整によって定電圧回路３０における発熱量を実質ゼロにする、あるいは最低限に抑制するという動作フローを必ずしも実行する必要はない。

これに対して、スイッチング回路２０、定電圧回路３０あるいは調整回路４０，７０の温度が比較的高い場合には、これら回路からの発熱が放熱機構の放熱能力を超過する虞がある。よって、本実施形態における制御部６０は、温度検出部８０が検出した温度が所定の閾値以上であることを条件に、第１デューティ比Ｄ１と第２デューティ比Ｄ２とが互いに反比例するように制御する。すなわち、温度検出部８０が検出した温度が所定の閾値以上であることを条件に、図２に示す動作フローを実行する。

これにより、放熱機構による放熱能力が十分である場合には、制御部６０は、第１デューティ比Ｄ１と第２デューティ比Ｄ２とが互いに反比例するような内部処理を実行する必要はないから、制御部６０の処理負荷を軽減することができる。

一方、放熱能力が不十分な温度領域では、第１デューティ比Ｄ１と第２デューティ比Ｄ２とが互いに反比例するような内部処理を実行することにより、定電圧回路３０の発熱量を低減するとともに、発光体１０のちらつきを抑制することができる。

また、本実施形態における照明装置１００は、光検出部９０を備えている。光検出部９０は例えば照度センサであり、車内あるいは車外の照度を検出している。そして、制御部６０は、第１デューティ比Ｄ１に調光比αなるパラメータを乗算してＰＷＭ信号を出力している。調光比αは、例えば昼間時の所定の基準照度のときα＝１に設定され、照度が小さくなる従って調光比αも小さくなるように設定されている。例えば、周辺環境の照度が基準照度より小さく、調光比αが０．５に設定された場合、３２ｍＡ（＝瞬時電流）×Ｄ１×Ｄ２×α＝１０ｍＡ（＝発光体１０に流れる平均電流）となる。すなわち、周辺環境が暗いときに、発光体１０の輝度を抑制することができる。これにより、車両を運転する運転者が、インストルメントパネル等の表示に過剰な眩しさを感じることを抑制できる。

なお、光検出部９０は照度センサに限定されるものではない。例えば、制御部６０は、車両の運転者がライトをオンしたことを以って周辺環境が暗いと判断し、調光比αを１より小さい値に設定するようにしてもよい。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

上記した各実施形態において、スイッチング回路２０は、ＭＯＳＦＥＴにより構成されている例を示したが、これは一例であって、発光体１０に流れる電流をＰＷＭ制御可能な構成であれば、具体的な構成を限定しない。

同様に、定電圧回路３０、調整回路４０，７０、検出回路５０についても上記した各実施形態で説明した具体的な回路構成に限定されるものではない。

また、上記した各実施形態においては、照明装置１００が、例えば車両における表示装置としてのメータやヘッドアップディスプレイの光源として採用される例について説明したが、この例に限定されるものではない。例えば、航空機の操縦席や船舶の操舵席の表示に適用することができるし、その他家電等にも採用することができる。

１０…発光体，２０…スイッチング回路，３０…定電圧回路，４０…調整回路，５０…検出回路，６０…制御部

Claims (5)

1. 発光体（１０）と、
   前記発光体に流れる電流を、第１デューティ比（Ｄ１）を以ってオンオフして電流値をＰＷＭ制御するスイッチング回路（２０）と、
   バッテリ（２００）と前記発光体との間に介在して所定の大きさの電圧を出力する定電圧回路（３０）と、
   前記定電圧回路の入力電圧（Ｖ１）あるいは出力電圧（Ｖ２）を、第２デューティ比（Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４）を以ってＰＷＭ制御する調整回路（４０，７０）と、
   前記バッテリの出力電圧（Ｖｂ）を検出する検出回路（５０）と、
   前記検出回路により検出された前記バッテリの出力電圧に基づいて前記スイッチング回路および前記調整回路にＰＷＭ信号を出力して制御する制御部（６０）と、を備え、
   前記制御部は、前記第１デューティ比と前記第２デューティ比とが互いに反比例するように制御する照明装置。
2. 前記制御部は、前記定電圧回路の入力電圧と出力電圧とが同一になるように、前記第１デューティ比および前記第２デューティ比を設定する請求項１に記載の照明装置。
3. 前記制御部は、前記スイッチング回路におけるＰＷＭ制御に係る周波数と、前記調整回路におけるＰＷＭ制御に係る周波数とが互いに異なるように制御する請求項１または請求項２に記載の照明装置。
4. さらに、前記スイッチング回路あるいは前記定電圧回路あるいは前記調整回路の温度を検出する温度検出部（８０）を備え、
   前記制御部は、前記温度検出部の検出した温度が所定の閾値以上であることを条件に、前記第１デューティ比と前記第２デューティ比とが互いに反比例するように制御する請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. さらに、周辺環境の明るさを検出する光検出部（９０）を備え、
   前記制御部は、周辺環境が暗くなるほど前記発光体の輝度が小さくなるように、前記第１デューティ比を小さくする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。

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