JP6594590B2 - 車載用照明装置 - Google Patents

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Description

この発明は、前照灯、制動灯または方向指示灯等の車載用照明装置に関するものである。
昨今、走行灯およびすれ違い灯等の車載用前照灯をはじめとする各種灯具に用いられる光源として、従来のタングステンフィラメントの電球およびアーク放電による放電灯に代替して、発光ダイオード(LED;Light Emitting Diode)、レーザダイオード(LD;Laser Diode)、および有機発光ダイオード(OLED;Organic Light Emitting Diode)等の半導体発光素子が普及してきた。半導体発光素子は、長寿命であり、少ない電力で必要な明るさを確保でき、一定の電流を供給する簡単な制御によって安定した明るさを発することができる。また、複数の半導体発光素子を面状に配置することで、大きな面積の光源を形成することができる。このように、半導体発光素子は、車両用灯火の光源として好適である。
なお、車載用の前照灯、制動灯および方向指示灯等の安全にかかわる灯火においては、当灯火の機能、すなわち明るさおよび配光等の当灯火による視認性が十分ではないときに、このことを運転者に通知する必要がある。
複数のLEDを直列に接続して使用する前照灯、制動灯および方向指示灯等においては、LEDを含む電源経路に断線が発生しているとすべてのLEDが消灯する。そのため、運転者が断線を認識することは容易である。一方、複数のLEDのうちの一部のLEDが短絡によって消灯している場合、灯火としては発光しているように見えることがあり、運転者は明るさおよび配光等の異常を認識できない場合がある。
また、1個のLEDが点灯しているときの降下電圧は、直列に接続されたLEDの数が多くなるほど、全LEDが正常に点灯しているときの出力電圧に対して小さな割合になる。そのため、複数のLEDのうちの一部のLEDが短絡しても正常時の出力電圧に対する異常時の出力電圧の比率が小さく、LED点灯装置は出力電圧の低下に基づいてLEDの短絡を判断することが困難である。その上、個々のLEDの電圧降下にはばらつきがあり、このばらつきは温度によってさらに変動するため、直列に接続したLEDの数が多い光源においては、自ずと個々のばらつきと変動が積算され、1個のLEDの電圧降下より大きくなることもあり得る。この場合は、出力電圧の低下に基づいてLEDの短絡を判断することはさらに困難である。
特許文献1には、直列に接続された複数のLEDの一部に発生した短絡故障を検出するショート検出回路が記載されている。具体的には、ショート検出回路は、直列に接続された複数のLEDのうちの一つの接続点と、当接続点の電圧と同等の電圧を生成する一対の抵抗の接続点との電位を、閾値と比較してLEDの短絡故障を検出する。
特開2012−160436号公報
特許文献1では、ショート検出回路を構成するIC(Integrated Circuit)がLED側ではなく電源側に配置される。その理由として、高温度になるLEDの近傍に配置できるほど耐熱温度の高いICは高価であること、高温度になるLEDが実装された基板は熱伝導率を高めたことにより面積当たりの単価が高価であり、複雑な回路構成のICが実装された基板はサイズが大きくなり高価になること、ICを動作させる電源用の配線を追加する必要があること等がある。
ショート検出回路が電源側に配置される場合、LED側の接続点と電源側のショート検出回路とをつなぐ電位差検出用の配線が必要になる。この配線に外来ノイズが進入するとショート検出回路が誤検出するという課題があった。
また、上記のように直列に接続されたLEDの数が多くなれば、出力電圧の低下に基づいてLEDの短絡を判断することが困難であるという課題もあった。
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、直列に接続された複数の発光素子の一部に発生した短絡故障の誤検出を防止することを目的とする。
この発明に係る車載用照明装置は、直列に接続された複数の発光素子を有する光源部と、複数の発光素子を点灯する電源部とを備えた車載用照明装置であって、電源部に対する光源部の負荷状態を切り替える状態切替部を備え、光源部は、直列に接続された複数の発光素子が第1発光素子群と第2発光素子群に分割され、第1発光素子群および第2発光素子群の高電位側と低電位側に接続し、両者の接続点の電圧と同等の電圧を生成する、直列に接続された一対の比較用抵抗と、第1発光素子群と第2発光素子群との接続点および一対の比較用抵抗の接続点のいずれか一方にベースが接続され他方にエミッタが接続されたトランジスタとを備え、第1発光素子群、第2発光素子群および一対の比較用抵抗によってブリッジ回路を構成し、第1発光素子群および第2発光素子群に含まれる1個以上の発光素子が短絡するとトランジスタが動作し、状態切替部は、トランジスタが動作したときに電源部に対する光源部の負荷状態を切り替えるものである。
この発明によれば、ブリッジ回路の第1発光素子群と第2発光素子群との接続点および一対の比較用抵抗の接続点に接続されたトランジスタが、第1発光素子群および第2発光素子群に含まれる1個以上の発光素子が短絡すると動作するようにしたので、従来必要であった電位差検出用の配線が不要になり、直列に接続された複数の発光素子の一部に発生した短絡故障の誤検出を防止することができる。
また、直列に接続された発光素子を分割して発光素子群にすることで、検出対象の発光素子の直列接続数を少なくすることができ、発光素子のばらつき電圧と変動電圧による影響を回避して確実な短絡検出ができる。
実施の形態1に係る車載用照明装置の構成の一例を示す回路図である。 実施の形態1に係る車載用照明装置の構成の別の例を示す回路図である。 実施の形態1におけるブリッジ回路の構成の一例を示す回路図であり、npnタイプのトランジスタを用いる例である。 実施の形態1におけるブリッジ回路の構成の別の例を示す回路図であり、pnpタイプのトランジスタを用いる例である。 実施の形態1におけるブリッジ回路と等価なホイーストンブリッジ回路を示す図である。 図3のブリッジ回路におけるLED102短絡時の動作を説明する図である。 図3のブリッジ回路におけるLED103短絡時の動作を説明する図である。 図3のブリッジ回路におけるトランジスタ301の検出電圧を調整する例を示す図である。 図9A〜図9Hは、実施の形態1におけるブリッジ回路の構成例を示す図である。 実施の形態2における状態切替部の構成の一例を示す回路図である。 実施の形態2における状態切替部の構成の別の例を示す回路図である。 実施の形態2における状態切替部の構成の別の例を示す回路図である。 実施の形態2における状態切替部の構成の別の例を示す回路図である。 実施の形態3における複数のブリッジ回路の構成例を示す図である。 実施の形態3における複数のブリッジ回路と等価なホイーストンブリッジ回路を示す図である。 実施の形態3における複数のブリッジ回路の構成例を示す図である。 実施の形態3における複数のブリッジ回路の構成例を示す図である。 実施の形態4における複数のブリッジ回路の構成例を示す図である。 実施の形態4におけるブリッジ回路の構成例を示す図である。 実施の形態4における複数のブリッジ回路の構成例を示す図である。
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る車載用照明装置1の構成の一例を示す回路図である。実施の形態1に係る車載用照明装置1は、車載バッテリ等の電源2から供給される電力で、光源部20を点灯する。この車載用照明装置1は、直列に接続された複数の発光素子を有する光源部20と、光源部20を点灯する電源部10とを備える。ここでは、半導体発光素子としてLEDを例示する。
光源部20は、電源部10の光源側電源端子14,15間に直列に接続された複数のLEDと、光源側電源端子14,15間に接続された状態切替部30とを有する。複数のLEDは、短絡検出用のブリッジ回路21〜26に分割される。ブリッジ回路21〜26内の1個以上のLEDに短絡故障が発生した場合、状態切替部30が光源部20の状態を切り替えることにより運転者および電源部10に短絡故障を知らせる。例えば、状態切替部30は、光源部20の正常時に光源側電源端子14,15間を開放し、光源部20の短絡故障時に光源側電源端子14,15間を短絡する、または電源部10から光源部20を断絶する。
電源部10は、点灯制御部11、検出用抵抗12、および電圧電流制御部13を備える。点灯制御部11は、光源側電源端子14,15間の電圧を検出する。光源部20の故障時に状態切替部30が光源側電源端子14,15間を短絡することで検出電圧が下がるため、点灯制御部11は光源部20の短絡故障を認識可能である。点灯制御部11は、光源部20の短絡故障を認識すると車両側に通知する。また、状態切替部30が光源側電源端子14,15間を短絡することで光源部20が消灯するため、運転者は光源部20の短絡故障を認識可能である。
また、点灯制御部11は、電源2の低電位側と光源側電源端子15との間に接続された検出用抵抗12の両端電圧を検出して光源部20に流れる電流値に変換する。点灯制御部11は、変換した電流値を用いて電圧電流制御部13の動作を制御する。
点灯制御部11は、例えば、マイクロコンピュータまたは制御用IC等によって構成される。
電圧電流制御部13は、点灯制御部11の制御に従い、LED点灯用の電圧および電流を生成して出力するDC/DCコンバータである。
図2は、実施の形態1に係る車載用照明装置1の構成の別の例を示す回路図である。図2の構成例では、光源側電源端子15と電源部10の信号端子16とを接続する短絡報知用信号線34に、状態切替部30が設けられている。点灯制御部11は、短絡報知用信号線34の通電有無を検出することで光源部20の短絡故障を認識する。
次に、ブリッジ回路21〜26の構成例を説明する。以下では、ブリッジ回路21〜26を代表してブリッジ回路22を示す。
図3は、実施の形態1におけるブリッジ回路22の構成の一例を示す回路図であり、npnタイプのトランジスタ301,302を用いる例である。図3のように、ブリッジ回路22は、LED102,103と、比較用抵抗201,202とで構成される。LED102は「第1発光素子群」であり、LED103は「第2発光素子群」である。直列に接続された一対の比較用抵抗201,202は、直列に接続された複数のLED101〜104のうちの一対のLED102,103の接続点の電圧VLEDと同等の電圧Vrefを生成する。当構成においては比較用抵抗201の抵抗値と比較用抵抗202の抵抗値の比は1:1である。また、ブリッジ回路22は、LED102,103の短絡故障を検出するためのトランジスタ301,302を有する。トランジスタ301のベースはベース抵抗203を介してLED102,103の接続点に接続され、トランジスタ301のエミッタは比較用抵抗201,202の接続点に接続される。トランジスタ302のベースはベース抵抗204を介して比較用抵抗201,202の接続点に接続され、トランジスタ302のエミッタはLED102,103の接続点に接続される。状態切替部30はpnpタイプのトランジスタ303であり、トランジスタ303のエミッタは光源側電源端子14に接続され、トランジスタ303のコレクタは光源側電源端子15に接続され、トランジスタ303のベースはベース抵抗205を介してトランジスタ301,302のコレクタに接続される。
図4は、実施の形態1におけるブリッジ回路22の構成の別の例を示す回路図であり、pnpタイプのトランジスタ311,312を用いる例である。図4のように、ブリッジ回路22は、pnpタイプのトランジスタ311,312を有する構成でもよい。トランジスタ311のベースはベース抵抗203を介してLED102,103の接続点に接続され、トランジスタ311のエミッタは比較用抵抗201,202の接続点に接続される。トランジスタ312のベースはベース抵抗204を介して比較用抵抗201,202の接続点に接続され、トランジスタ312のエミッタはLED102,103の接続点に接続される。また、状態切替部30はnpnタイプのトランジスタ313であり、トランジスタ313のエミッタは光源側電源端子15に接続され、トランジスタ313のコレクタは光源側電源端子14に接続され、トランジスタ313のベースはベース抵抗205を介してトランジスタ311,312のコレクタに接続される。
ブリッジ回路22は、いわゆるホイーストンブリッジである。
図5は、実施の形態1におけるブリッジ回路22と等価なホイーストンブリッジ回路を示す図である。不図示のトランジスタ301,302またはトランジスタ311,312は、LED102,103の接続点と比較用抵抗201,202の接続点の端子間電圧を比較する。図5では、第1発光素子群として1個のLED102が例示され、第2発光素子群として1個のLED103が例示されている。
次に、ブリッジ回路22における短絡故障の検出方法を説明する。
図6は、図3のブリッジ回路22におけるLED102短絡時の動作を説明する図である。図7は、図3のブリッジ回路22におけるLED103短絡時の動作を説明する図である。なお、説明を簡単にするため、図6ではトランジスタ302等を省略し、図7ではトランジスタ301等を省略している。
図6において、ブリッジ回路22の高電位側の電圧を「V」とし、低電位側の電圧を「V0」とする。トランジスタ301は式(1)の条件を満たす場合に動作する。式(1)においてVBEはトランジスタ301のベースエミッタ間電圧である。トランジスタ301は、ベースエミッタ間電圧VBEが「約0.7V」になるまでの不感帯を有する。
正常時、LED102,103の接続点の電圧VLEDは「約(V+V0)/2」であり、比較用抵抗201,202の接続点の電圧Vrefも「(V+V0)/2」である。両接続点の電圧VLED,Vrefの差が0.7V以下のため、ベース電流Ib1,Ib2が流れず、トランジスタ301,303は動作しない。LED102が短絡すると電圧VLEDが「V+V0」になるため、ベース電流Ib1,Ib2が流れて、トランジスタ301,303が動作する。

VLED>(Vref+VBE) (1)
図7において、トランジスタ302は式(2)の条件を満たす場合に動作する。式(2)においてVBEはトランジスタ302のベースエミッタ間電圧である。トランジスタ302は、ベースエミッタ間電圧VBE「約0.7V」になるまでの不感帯を有する。
正常時、LED102,103の接続点の電圧VLEDと、比較用抵抗201,202の接続点の電圧Vrefは、「(V+V0)/2」である。そのため、ベース電流Ib1,Ib2が流れず、トランジスタ302,303は動作しない。LED103が短絡すると電圧VLEDが「V0」になるため、ベース電流Ib1,Ib2が流れて、トランジスタ302,303が動作する。

VLED<(Vref−VBE) (2)
トランジスタ301,302の各コレクタは互いに接続されている。そのため、LED102,103のどちらが短絡故障しても短絡報知用信号線35が通電する。
図1に示された車載用照明装置1の場合、LED102またはLED103の短絡時に状態切替部30のトランジスタ303が動作し、光源側電源端子14,15間を短絡する。図2に示された車載用照明装置1の場合、LED102またはLED103の短絡時に図6の短絡報知用信号線35を流れるベース電流Ib2、つまりトランジスタ301のコレクタ電流が、図6に図示されない信号端子16に通電される。
トランジスタ301が動作するときのベースエミッタ間電圧VBEを「0.7V」とした場合、LED102が点灯しているときの降下電圧Vfが「1.4V」以上であれば、LED102が短絡したときにトランジスタ301が動作し短絡故障を検出可能である。同様に、トランジスタ302が動作するときのベースエミッタ間電圧VBEを「0.7V」とした場合、LED103が点灯しているときの降下電圧Vfが「1.4V」以上であれば、LED103が短絡したときにトランジスタ302が動作し短絡故障を検出可能である。すなわち、LEDが点灯しているときの降下電圧Vfは、トランジスタが動作するときのベースエミッタ間電圧VBEの2倍以上である。
半導体発光素子がLED(発光ダイオード)である場合、赤色、黄色および緑色のLEDが点灯しているときの降下電圧Vfは概ね「2V」であり、青色のLEDが点灯しているときの降下電圧Vfは概ね「3V」である。なお、青色のLEDは、蛍光体を使って青色を黄色に変換する白色のLEDを含む。上述した色のLEDの降下電圧Vfは「1.4V」以上であるため、トランジスタ301,302による短絡故障の検出が可能である。
また、半導体発光素子がLD(レーザダイオード)である場合も、降下電圧Vfは「5V」程度と高いため、トランジスタ301,302による短絡故障の検出が可能である。
ちなみに、トランジスタ301,302と同様の動作をするFET(Field Effect Transistor)は、動作するときのゲートソース間電圧VGSが「3V」ほどになる。そのため、ブリッジ回路22のトランジスタ301,302をFETに置き換えた場合、点灯しているときの降下電圧Vfが「6V」以上になる発光素子であれば短絡故障の検出が可能である。
上式(1)および上式(2)において、短絡が検出される検出電圧、つまり見かけ上のベースエミッタ間電圧VBEは、調整可能である。
ここで、図8に、トランジスタ301の検出電圧を調整する例を示す。トランジスタ301のベースとエミッタとの間にVBE調整用抵抗208が接続されることにより、検出電圧、つまり見かけ上のベースエミッタ間電圧VBEが調整される。
同様に、トランジスタ302のベースとエミッタとの間に抵抗が接続されることにより、検出電圧、つまり見かけ上のベースエミッタ間電圧VBEが調整される。
なお、ブリッジ回路22の第1発光素子群を構成するLED数と第2発光素子群を構成するLED数の比は1:1である必要はなく、第1発光素子群を構成するLED数と第2発光素子群を構成するLED数の比は任意でよい。
以下、図9A〜図9Hに、ブリッジ回路22の構成例を示す。
図9Aは、第1発光素子群110に1個のLEDが含まれ、第2発光素子群120に1個のLEDが含まれている例である。図9Bは、第1発光素子群110に2個のLEDが含まれ、第2発光素子群120に2個のLEDが含まれている例である。図9Cは、第1発光素子群110に3個のLEDが含まれ、第2発光素子群120に3個のLEDが含まれている例である。図9Dは、第1発光素子群110に4個のLEDが含まれ、第2発光素子群120に4個のLEDが含まれている例である。図9A〜図9Dの構成例はいずれも第1発光素子群110のLED数と第2発光素子群120のLED数との比が1:1である。これらの構成例では、対応する比較用抵抗201,202の抵抗値の比も1:1である。また、LED1個あたりの降下電圧Vfが「3V」である場合、第1発光素子群110を構成するLEDのうちの1個が短絡したときの端子間電圧(VLED−Vref)は「1.5V」であり、第2発光素子群120を構成するLEDのうちの1個が短絡したときの端子間電圧(Vref−VLED)も「1.5V」である。
なお、LEDの降下電圧Vfは概ね10%のばらつきがあり、このばらつきは温度によってさらに10%ほど変動する。したがって、直列に接続されるLEDの数が多くなれば、自ずと個々のばらつきと変動が積算され、端子間電圧のばらつきも大きくなり、トランジスタ301,302による短絡故障の検出確度が低下する。そのため、直列接続されるLEDの数が少ないほど検出確度は高まる。
ただし、図9Dの構成例のように多数のLEDが直列接続されている場合であっても、これらのLEDが1つの灯具内に配置されていればこれらのLEDの温度は略均一であるため、降下電圧Vfの温度による変動はなく、この変動による検出確度の低下はない。
図9A〜図9Dの構成例では、第1発光素子群110と第2発光素子群120のLED数が同数であるが、異なる数であってもよい。
図9Eは、第1発光素子群110に2個のLEDが含まれ、第2発光素子群120に1個のLEDが含まれている例である。図9Eの構成例では、第1発光素子群110のLED数と第2発光素子群120のLED数の比が2:1であるため、対応する比較用抵抗201,202の抵抗値の比も2:1である。また、LED1個あたりの降下電圧Vfが「3V」である場合、第1発光素子群110を構成するLEDのうちの1個が短絡したときの端子間電圧は「1.0V」であり、第2発光素子群120を構成するLED1個が短絡したときの端子間電圧は「2.0V」である。
図9Fは、第1発光素子群110に3個のLEDが含まれ、第2発光素子群120に2個のLEDが含まれている例である。図9Fの構成例では、第1発光素子群110のLED数と第2発光素子群120のLED数の比が3:2であるため、対応する比較用抵抗201,202の抵抗値の比も3:2である。また、LED1個あたりの降下電圧Vfが「3V」である場合、第1発光素子群110を構成するLEDのうちの1個が短絡したときの端子間電圧は「1.2V」であり、第2発光素子群120を構成するLEDのうちの1個が短絡したときの端子間電圧は「1.8V」である。
図9Gは、第1発光素子群110に4個のLEDが含まれ、第2発光素子群120に3個のLEDが含まれている例である。図9Gの構成例では、第1発光素子群110のLED数と第2発光素子群120のLED数の比が4:3であるため、対応する比較用抵抗201,202の抵抗値の比も4:3である。また、LED1個あたりの降下電圧Vfが「3V」である場合、第1発光素子群110を構成するLEDのうちの1個が短絡したときの端子間電圧は「1.3V」であり、第2発光素子群120を構成するLEDのうちの1個が短絡したときの端子間電圧は「1.7V」である。
図9Hは、第1発光素子群110に5個のLEDが含まれ、第2発光素子群120に4個のLEDが含まれている例である。図9Hの構成例では、第1発光素子群110のLED数と第2発光素子群120のLED数の比が5:4であるため、対応する比較用抵抗201,202の抵抗値の比も5:4である。また、LED1個あたりの降下電圧Vfが「3V」である場合、第1発光素子群110を構成するLEDのうちの1個が短絡したときの端子間電圧は「1.3V」であり、第2発光素子群120を構成するLEDのうちの1個が短絡したときの端子間電圧は「1.7V」である。
このように、第1発光素子群に含まれるLED数と第2発光素子群に含まれるLED数とが近いほど、端子間電圧のばらつきは小さくなり、トランジスタ301,302による短絡故障の検出確度は高まる。
以上のように、実施の形態1に係る車載用照明装置1は、直列に接続された複数のLEDを有する光源部20と、複数のLEDを点灯する電源部10とを備える。光源部20は、複数のLEDのうちの直列に接続された第1発光素子群110および第2発光素子群120の接続点の電圧VLEDと同等の電圧Vrefを生成する、直列に接続された一対の比較用抵抗201,202と、第1発光素子群110、第2発光素子群120および比較用抵抗201,202で構成されたブリッジ回路21と、ブリッジ回路21の第1発光素子群110と第2発光素子群120との接続点および一対の比較用抵抗201,202の接続点のいずれか一方にベースが抵抗を介し接続され他方にエミッタが接続され、第1発光素子群110および第2発光素子群120に含まれる1個以上のLEDが短絡すると動作するトランジスタ301,302とを有する。
LEDの短絡故障を検出するトランジスタ301,302は、従来のショート検出回路に用いられるICに比べて使用できる温度が高いため、高温度になる光源部20に配置できる。光源部20にブリッジ回路21およびトランジスタ301,302があるので、LEDの短絡故障を光源部20側で検出できる。そのため、従来必要であったLED側の接続点と電源側のショート検出回路とをつなぐ電位差検出用の配線が不要になり、配線から外来ノイズが進入することがない。また、トランジスタ301,302は、電流によって動作し、入力インピーダンスが従来のショート検出回路に用いられるICより低い。そのため、トランジスタ301,302は、外来ノイズに反応し難い。したがって、車載用照明装置1は、直列に接続された複数のLEDの一部に発生した短絡故障の誤検出を防止することができる。
また、トランジスタ301,302は、従来のショート検出回路に用いられるショート検出用ICに比べてサイズが小さいため、光源部20の基板サイズを小さくすることが可能であり、簡素かつ安価な車載用照明装置1を実現できる。
また、実施の形態1において、第1発光素子群110および第2発光素子群120に含まれる1個のLEDが点灯しているときの降下電圧Vfは、トランジスタ301,302が動作するときのベースエミッタ間電圧VBEの2倍以上である。トランジスタ301,302のベースエミッタ間電圧VBEが「0.7V」である場合、降下電圧Vfがベースエミッタ間電圧VBEの2倍以上ある一般的なLEDの短絡故障を検出できる。
また、実施の形態1に係る車載用照明装置1は、トランジスタ301,302が動作した場合に電源部10に対する光源部20の負荷状態を切り替える状態切替部30を備える。状態切替部30が光源側電源端子14,15間を短絡または断絶することで、光源部20が消灯し、運転者に視覚的に車載用照明装置1の異常を知らせることができる。また、状態切替部30が光源側電源端子14,15間を短絡または断絶することで、電源部10に電圧の出力異常を認識させることができ、電源部10から車両側へ光源部20の異常を知らせることができる。
ちなみに、図3においてLED102,103の両方が短絡した場合、ブリッジ回路22は短絡故障を検出することはできない。しかし、電源部10の点灯制御部11は光源側電源端子14,15間の電圧変化に基づいて光源部20に異常事態が発生していることを確実に認識できる。また、点灯制御部11が異常を認識して光源部20に供給する電源を止める場合、光源部20が消灯するため、運転者も異常事態を容易に認識できる。
例えば、電源部10の点灯制御部11は、電源部10の出力電圧が2/3に低下した場合、つまり光源部20を構成する全LEDのうちの1/3が短絡した場合に、光源部20に異常事態が発生していると認識する。これにより、点灯制御部11は、光源部20が点灯しているときのLEDの降下電圧Vfのばらつき、および降下電圧Vfの温度による変動等の特性を考慮しながらも、余裕をもって異常事態を認識できる。
実施の形態2.
実施の形態1の状態切替部30は、光源部20の負荷状態を切り替えるトランジスタ303等のスイッチで構成された。トランジスタ303が光源側電源端子14,15間の開放と短絡を切り替える構成では、電源部10から出力される電圧がアナログ的に変化するため、電源部10の点灯制御部11は短絡故障を認識しにくい。そこで、実施の形態2では、電源部10から出力される電圧がディジタル的に変化するように状態切替部30を構成し、電源部10の点灯制御部11が短絡故障を認識しやすくする。
図10は、実施の形態2における状態切替部30の構成の一例を示す回路図である。図10および後述する図11〜図13において、図1〜図9と同一または相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。
図10に示される状態切替部30は、サイリスタで構成される。なお、サイリスタは、図10に示されるようにnpnタイプのトランジスタとpnpタイプのトランジスタとが組み合わされた構成のものであってもよいし、1つの素子であってもよい。LED102またはLED103が短絡故障してトランジスタ301またはトランジスタ302が動作している間、サイリスタは、光源側電源端子14,15間を短絡し、自己保持動作によりこの短絡状態を維持する。
図11は、実施の形態2における状態切替部30の構成の別の例を示す回路図である。図11に示される状態切替部30は、ロジック部36と、FET等のスイッチング素子37と、ダイオード38と、コンデンサ39とで構成される。ロジック部36は、トランジスタ311またはトランジスタ312が動作すると、光源側電源端子14,15間に設けられたスイッチング素子37を制御して光源側電源端子14,15間を短絡するか、短絡と開放を繰り返す。光源側電源端子14,15間にはダイオード38とコンデンサ39が直列に接続される。ロジック部36は、ディジタル信号を扱うロジック回路であり、逆流防止用のダイオード38を介して充電されたコンデンサ39の電荷を電源にして作動する。
図12は、実施の形態2における状態切替部30の構成の別の例を示す回路図である。図12に示される状態切替部30は、ロジック部40と、FET等のスイッチング素子41とで構成される。ロジック部40は、トランジスタ301またはトランジスタ302が動作すると、ブリッジ回路22と光源側電源端子15の間に設けられたスイッチング素子41を制御してLED102,103を電源部10から断絶するか、断絶と接続を繰り返す。ロジック部40は、電源部10の出力を電源にして作動する。
図13は、実施の形態2における状態切替部30の構成の別の例を示す回路図である。図13に示される状態切替部30は、トランジスタ303と、FET等のスイッチング素子42と、電流制限用抵抗43と、状態保持用抵抗44と、FETゲート電圧安定用抵抗45とを備え、図10に示されたサイリスタのように自己保持動作する。トランジスタ303は、光源側電源端子14,15間を接続する電流バイパス線上に設けられたスイッチング素子42を制御して、光源側電源端子14,15間を短絡し、この短絡状態を維持する。また、図13の構成例では、状態切替部30の電流バイパス線に、通電電流を適切に抑制する電流制限用抵抗43が設けられる。
以上のように、実施の形態2に係る車載用照明装置1は、図10〜図13に示される構成の状態切替部30を備える。状態切替部30が光源部20の両端を短絡する、または光源部20を電源部10から断絶することで、光源部20が消灯し、運転者に視覚的に車載用照明装置1の異常を知らせることができる。あるいは、状態切替部30が光源側電源端子14,15間の短絡状態または断続状態と定常状態とを繰り返すことで、光源部20が点滅し、運転者に視覚的に車載用照明装置1の異常を知らせることができる。
また、状態切替部30が光源側電源端子14,15間を短絡または断絶することで、電源部10に電圧の出力異常を認識させることができ、電源部10から車両側へ光源部20の異常を知らせることができる。この際、状態切替部30がサイリスタまたはロジック部等により構成されることで電源部10から出力される電圧がディジタル的に変化するので、電源部10の点灯制御部11が短絡故障を認識しやすくなる。
実施の形態3.
実施の形態3では、光源部20が複数のブリッジ回路を備える構成を示す。
図14は、実施の形態3における複数のブリッジ回路21〜23の構成例を示す図である。図15は、実施の形態3における複数のブリッジ回路21〜23と等価なホイーストンブリッジ回路を示す図である。図14および図15ならびに後述する図16および図17において、図1〜図13と同一または相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態1で説明したように、LEDの降下電圧Vfにはばらつきがあるため、直列に接続されるLEDの数が少ないほど短絡故障の検出確度が高い。そこで、図14および図15に示されるように、直列に接続された複数のLEDを分解してブリッジ回路を複数にすることで、各ブリッジ回路を構成するLEDの数が少なくなる。
図14のように、ブリッジ回路21の第2発光素子群であるLED102は、別のブリッジ回路22の第1発光素子群に兼用される。ブリッジ回路22の第2発光素子群であるLED103は、別のブリッジ回路23の第1発光素子群に兼用される。
具体的には、ブリッジ回路22は、直列に接続されたLED102,103と、直列に接続された比較用抵抗201,202とで構成される。また、ブリッジ回路21は、LED101の短絡故障を検出するためのトランジスタ321と、ベース抵抗213とを備える。LED102の短絡故障は、ブリッジ回路22のトランジスタ301によって検出される。
ブリッジ回路23は、直列に接続されたLED103,104と、直列に接続された比較用抵抗231,232とで構成される。また、ブリッジ回路23は、LED104の短絡故障を検出するためのトランジスタ332と、ベース抵抗234とを備える。LED103の短絡故障は、ブリッジ回路22のトランジスタ302によって検出される。
なお、ブリッジ回路22のLED102,103の両方が短絡故障した場合、図15に示すとおりブリッジ回路を配置することによってブリッジ回路21,23にて、これらの短絡故障が検出される。
また、ブリッジ回路21〜23が有するトランジスタ301,302,321,332の各コレクタは短絡報知用信号線35に接続されている。
図16は、実施の形態3における複数のブリッジ回路21,22の構成例を示す図である。図16に示されるように、LED131,132は、ブリッジ回路21の第1発光素子群を構成する。LED133,134は、ブリッジ回路21の第2発光素子群を構成する。また、LED133,134は、ブリッジ回路22の第1発光素子群に兼用される。LED135は、ブリッジ回路22の第2発光素子群を構成する。
ブリッジ回路22のように、第1発光素子群を構成するLED数と、第2発光素子群を構成するLED数とが異なってもよい。
ちなみに、LED131とLED132は、例えば、1個のパッケージに複数のLEDチップが組み入れられたLEDモジュールである。同様に、LED133,134もLEDモジュールである。
図17は、実施の形態3における複数のブリッジ回路21〜28の構成例を示す図である。ブリッジ回路21は、直列に接続されたLED101,102と、直列に接続された比較用抵抗211,212とで構成される。また、ブリッジ回路21は、LED101の短絡故障を検出するためのトランジスタ321を備える。LED102の短絡故障は、ブリッジ回路22のトランジスタ301によって検出される。
ブリッジ回路22は、直列に接続されたLED102,103と、直列に接続された比較用抵抗201,202とで構成される。また、ブリッジ回路22は、LED102の短絡故障を検出するためのトランジスタ301を備える。
ブリッジ回路23は、直列に接続されたLED103,104と、直列に接続された比較用抵抗231,232とで構成される。また、ブリッジ回路23は、LED103の短絡故障を検出するためのトランジスタ331を備える。LED104の短絡故障は、ブリッジ回路24のトランジスタ341によって検出される。
ブリッジ回路24は、直列に接続されたLED104,105と、直列に接続された比較用抵抗241,242とで構成される。また、ブリッジ回路24は、LED104の短絡故障を検出するためのトランジスタ341と、LED105の短絡故障を検出するためのトランジスタ342とを備える。
ブリッジ回路25は、直列に接続されたLED105,106と、直列に接続された比較用抵抗251,252とで構成される。また、ブリッジ回路25は、LED106の短絡故障を検出するためのトランジスタ352を備える。
ブリッジ回路26は、直列に接続されたLED106,107と、直列に接続された比較用抵抗261,262とで構成される。また、ブリッジ回路26は、LED107の短絡故障を検出するためのトランジスタ362を備える。
ブリッジ回路27は、直列に接続されたLED107,108と、直列に接続された比較用抵抗271,272とで構成される。また、ブリッジ回路27は、LED108の短絡故障を検出するためのトランジスタ372を備える。
ブリッジ回路28は、直列に接続されたLED108,109と、直列に接続された比較用抵抗281,282とで構成される。また、ブリッジ回路28は、LED109の短絡故障を検出するためのトランジスタ382を備える。
また、トランジスタ301,321,331,341,342,352,362,372,382の各コレクタは短絡報知用信号線35に接続されている。
以上のように、実施の形態3の光源部20は、複数のブリッジ回路21〜28を備える。この構成により、1つのブリッジ回路を構成するLEDの数が少なくなるため、短絡故障の検出確度が高まる。
また、実施の形態3の光源部20は、複数のブリッジ回路21〜28のそれぞれが有する複数のトランジスタ301,321,331,341,342,352,362,372,382のコレクタが互いに接続されている。これにより、光源部20から電源部10への短絡報知用信号線35を1本にまとめることができる。また、電源部10と光源部20とをつなぐ光源側電源端子14,15と配線を1系統にすることができ、構成を簡素化できる。
実施の形態4.
実施の形態4では、複数のLEDが分割され実装された複数の基板のそれぞれに、ブリッジ回路と状態切替部が設けられた構成を示す。
図18は、実施の形態4における複数のブリッジ回路21,23を有する構成例を示す図である。図18ならびに後述する図19および図20において、図1〜図17と同一または相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。
図18のように、光源部20を構成する複数のLED101〜104のうちのLED101,102は第1基板51に実装され、LED103,104は第2基板52に実装される。第1基板51は状態切替部31とブリッジ回路21を備え、ブリッジ回路21は直列に接続されたLED101,102と、直列に接続された比較用抵抗211,212と、LED101,102の短絡故障を検出するためのトランジスタ321,322とで構成される。第2基板52は状態切替部32とブリッジ回路23を備え、ブリッジ回路23は直列に接続されたLED103,104と、直列に接続された比較用抵抗231,232と、LED103,104の短絡故障を検出するためのトランジスタ331,332とで構成される。第1基板51のLED102と第2基板52のLED103との間は渡り線61によって接続される。このように、図18の構成例は、第1基板51および第2基板52のそれぞれの中で、LEDと比較用抵抗と状態切替部が完結する構成である。
図19は、実施の形態4におけるブリッジ回路21を有する構成例を示す図である。第1基板51に実装されたLED131,132はLEDモジュールであり、第2基板52に実装されたLED133,134もLEDモジュールである。図19の構成例では、ブリッジ回路21を構成する第1発光素子群のLED131,132と、対応する比較用抵抗211と、LED131,132の短絡故障を検出するトランジスタ321と、トランジスタ321の動作に応じて負荷状態を切り替える状態切替部31とが第1基板51側に配置される。また、第2発光素子群のLED133,134と、対応する比較用抵抗212と、LED133,134の短絡故障を検出するトランジスタ322と、トランジスタ322の動作に応じて負荷状態を切り替える状態切替部32とが第2基板52側に配置されている。第1基板51のLED132と第2基板52のLED133との間は渡り線61によって接続される。第1基板51の比較用抵抗211と第2基板52の比較用抵抗212との間は渡り線62によって接続される。このように、図19の構成例は、一対の比較用抵抗211,212が第1基板51と第2基板52とにまたがる構成であり、第1発光素子群と第2発光素子群が第1基板51と第2基板52に分割され配置された構成である。
図20は、実施の形態4における複数のブリッジ回路21,22を有する構成例を示す図である。ブリッジ回路21の第2発光素子群であるLEDモジュールのLED133,134は、ブリッジ回路22の第1発光素子群に兼用される。また、ブリッジ回路21の比較用抵抗211は第1基板51に配置され、ブリッジ回路21の比較用抵抗212とブリッジ回路22の比較用抵抗201は第2基板52に配置され、ブリッジ回路22の比較用抵抗202は第3基板53に配置される。LED132とLED133との間は渡り線61によって接続され、LED134とLED135との間は渡り線63によって接続される。比較用抵抗211と比較用抵抗212との間は渡り線62によって接続され、比較用抵抗201と比較用抵抗202との間は渡り線64によって接続される。このように、図20の構成例は、一対の比較用抵抗が2つの基板にまたがる構成であり、第1発光素子群と第2発光素子群が2つの基板に分割され配置された構成である。
以上のように、実施の形態4の光源部20は、複数のLEDが分割され実装された複数の基板を備える。複数の基板のそれぞれはブリッジ回路の少なくとも一部を有し、少なくとも一部の基板は状態切替部を有する。これにより、光源部20の複数のLEDが車両灯具内の複数個所に配置される場合にこれらのLEDの短絡故障を検出できる。
なお、実施の形態1〜4に係る車載用照明装置1は、例えば前照灯、制動灯、または方向指示灯用として用いられる。前照灯は、運転者が自車両から見る夜間の視野を確保する手段である。制動灯および方向指示灯は、自車両の周囲の車両および歩行者等へむけて自車両を運転する運転者の意志を伝える手段である。そのため、運転者が車両を運転するときの安全を確保するために、前照灯、制動灯および方向指示灯に発生した異常は速やかに運転者に通知され、修理等の対処が早急になされる必要がある。実施の形態1〜4に係る車載用照明装置1は、光源部20を構成する複数のLEDのうちの1個以上のLEDの短絡故障を検出できるため、光源部20に異常が発生したことを速やかに検出できる。
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。
この発明に係る車載用照明装置は、直列に接続された複数の発光素子の短絡故障を検出するようにしたので、前照灯、制動灯および方向指示灯などに用いるのに適している。
1 車載用照明装置、2 電源、10 電源部、11 点灯制御部、12 検出用抵抗、13 電圧電流制御部、14,15 光源側電源端子、16 信号端子、20 光源部、21〜28 ブリッジ回路、30〜33 状態切替部、35 短絡報知用信号線、36,40 ロジック部、37,41,42 スイッチング素子、38 ダイオード、39 コンデンサ、43 電流制限用抵抗、44 状態保持用抵抗、45 FETゲート電圧安定用抵抗、208 VBE調整用抵抗、51 第1基板、52 第2基板、53 第3基板、61〜64 渡り線、101〜109,131〜136 LED、110 第1発光素子群、120 第2発光素子群、201,202,211,212,231,232,241,242,251,252,261,262,271,272,281,282 比較用抵抗、203〜205,213,215,216,234,235 ベース抵抗、301,302,311,312,321,322,331,332,341,342,351,362,372,382 トランジスタ。

Claims (13)

  1. 直列に接続された複数の発光素子を有する光源部と、
    前記複数の発光素子を点灯する電源部とを備えた車載用照明装置であって、
    前記電源部に対する前記光源部の負荷状態を切り替える状態切替部を備え、
    前記光源部は、
    前記直列に接続された複数の発光素子が第1発光素子群と第2発光素子群に分割され、
    前記第1発光素子群および前記第2発光素子群の高電位側と低電位側に接続し、両者の接続点の電圧と同等の電圧を生成する、直列に接続された一対の比較用抵抗と、
    前記第1発光素子群と前記第2発光素子群との接続点および前記一対の比較用抵抗の接続点のいずれか一方にベースが接続され他方にエミッタが接続されたトランジスタとを備え、
    前記第1発光素子群、前記第2発光素子群および前記一対の比較用抵抗によってブリッジ回路を構成し、
    前記第1発光素子群および前記第2発光素子群に含まれる1個以上の発光素子が短絡すると前記トランジスタが動作し、
    前記状態切替部は、
    前記トランジスタが動作したときに前記電源部に対する前記光源部の負荷状態を切り替えることを特徴とする車載用照明装置。
  2. 直列に接続された複数の発光素子を有する光源部と、
    前記複数の発光素子を点灯する電源部とを備えた車載用照明装置であって、
    前記光源部と前記電源部とを接続する短絡報知用信号線と、
    前記短絡報知用信号線に設けられて前記短絡報知用信号線の通電状態を切り替える状態切替部とを備え、
    前記光源部は、
    前記直列に接続された複数の発光素子が第1発光素子群と第2発光素子群に分割され、
    前記第1発光素子群および前記第2発光素子群の高電位側と低電位側に接続し、両者の接続点の電圧と同等の電圧を生成する、直列に接続された一対の比較用抵抗と、
    前記第1発光素子群と前記第2発光素子群との接続点および前記一対の比較用抵抗の接続点のいずれか一方にベースが接続され他方にエミッタが接続されたトランジスタとを備え、
    前記第1発光素子群、前記第2発光素子群および前記一対の比較用抵抗によってブリッジ回路を構成し、
    前記第1発光素子群および前記第2発光素子群に含まれる1個以上の発光素子が短絡すると前記トランジスタが動作し、
    前記状態切替部は、
    前記トランジスタが動作したときに前記短絡報知用信号線の通電状態を切り替えることを特徴とする車載用照明装置。
  3. 前記直列に接続された複数の発光素子が3つ以上の発光素子群に分割され、前記ブリッジ回路が複数構成されることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車載用照明装置。
  4. 複数の前記ブリッジ回路のうちの1つのブリッジ回路を構成する前記第1発光素子群または前記第2発光素子群が、別の前記ブリッジ回路を構成する前記第1発光素子群または前記第2発光素子群に兼用されることを特徴とする請求項記載の車載用照明装置。
  5. 前記第1発光素子群および前記第2発光素子群に含まれる1個の発光素子が点灯しているときに降下する電圧は、前記トランジスタが動作するときのベースとエミッタ間の電圧の2倍以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車載用照明装置。
  6. 複数の前記ブリッジ回路のそれぞれが有する複数の前記トランジスタのコレクタが互いに接続されていることを特徴とする請求項記載の車載用照明装置。
  7. 前記状態切替部は、前記トランジスタが動作したときに、前記電源部に接続されている前記光源部の両端を短絡状態にすることを特徴とする請求項1記載の車載用照明装置。
  8. 前記状態切替部は、前記トランジスタが動作したときに、前記光源部を前記電源部から断絶することを特徴とする請求項1記載の車載用照明装置。
  9. 前記状態切替部は、前記トランジスタが動作したときに、前記電源部に接続されている前記光源部の両端を短絡した状態と定常状態とを繰り返すことを特徴とする請求項1記載の車載用照明装置。
  10. 前記状態切替部は、前記トランジスタが動作したときに、前記光源部を前記電源部から断絶した状態と定常状態とを繰り返すことを特徴とする請求項1記載の車載用照明装置。
  11. 前記光源部は、前記複数の発光素子が分割され実装された複数の基板によって構成され、
    前記複数の基板のそれぞれに実装された発光素子は、前記ブリッジ回路の少なくとも一部になることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車載用照明装置。
  12. 前記複数の発光素子が分割され実装された前記複数の基板の少なくとも一部は、前記状態切替部を備えることを特徴とする請求項11記載の車載用照明装置。
  13. 前記光源部は、前照灯、制動灯、または方向指示灯用の光源であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車載用照明装置。
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