JP6837777B2 - 点灯回路および車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などに用いられる灯具に関する。

従来、車両用灯具、特に前照灯の光源としては、ハロゲンランプやＨＩＤ（High Intensity Discharge）ランプが主流であったが、近年それらに代えて、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザ）などの半導体光源を用いた車両用灯具の開発が進められている。

車両用灯具には、個別に点消灯が制御される複数の光源が搭載される。たとえば、車両用灯具には、ロービーム用の光源と、ハイビーム用の光源が搭載される場合がある。図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明者らが検討した複数の光源を備える車両用灯具の回路図である。各図において、第１光源３０２はロービームに対応し、第２光源３０４はハイビームに対応している。

図１（ａ）の車両用灯具３００Ｒの点灯回路４００Ｒは、第１光源３０２、第２光源３０４それぞれに対応する第１駆動回路４１０、第２駆動回路４１２を備える。各駆動回路４１０，４１２は、（i）定電流出力のコンバータ、もしくは（ii）定電圧出力のコンバータと定電流回路の組み合わせで構成される。

第１駆動回路４１０は、ＬＯ端子に電源電圧Ｖ_ＩＮが供給されると、第１光源３０２に駆動電流（ランプ電流）Ｉ_{ＬＡＭＰ１}を供給する。第２駆動回路４１２は、ＬＯ端子に電源電圧Ｖ_ＩＮが供給され、かつＨＩ端子にハイレベルが入力されると、第２光源３０４に駆動電流Ｉ_{ＬＡＭＰ２}を供給する。

図１（ａ）の車両用灯具３００Ｒによれば、第１光源３０２、第２光源３０４として定格電流の異なる光源を用いることが可能であるが、光源ごとに駆動回路が必要となるため、コストが高くなり、またサイズが大きくなる。

図１（ｂ）の車両用灯具３００Ｓにおいて、点灯回路４００Ｓは、２個の光源３０２，３０４に共通の駆動回路４１４と、複数の定電流回路４２０，４２２を備える。駆動回路４１４は、定電圧出力のコンバータである。定電流回路４２０は第１光源３０２と直列に設けられ、駆動電流Ｉ_{ＬＡＭＰ１}を安定化する。また定電流回路４２２は第２光源３０４と直列に設けられ、ＨＩ端子にハイレベルが入力されるとオンとなり、駆動電流Ｉ_{ＬＡＭＰ２}を安定化する。

図１（ｂ）の車両用灯具３００Ｓによれば、駆動回路がひとつで足りるため、コストを削減し、またサイズを小さくできる。しかしながら、第１光源３０２の順方向電圧Ｖ_Ｆ１と第２光源３０４の順方向電圧Ｖ_Ｆ２の差が大きい場合には、定電流回路４２０，４２２の一方における消費電力（損失）が大きくなる。

図１（ｃ）の車両用灯具３００Ｔでは、２個の光源３０２，３０４の定格電流が等しく、それらは直列に接続されている。共通の駆動回路４１４は、光源３０２，３０４の直列接続回路に、共通の駆動電流Ｉ_ＬＡＭＰを供給する。バイパススイッチ４３０は第２光源３０４と並列に設けられており、スイッチドライバ４３２は、ＨＩ端子がハイレベルのとき、バイパススイッチ４３０をオフする。このとき第２光源３０４には、駆動電流Ｉ_ＬＡＭＰが供給され、点灯状態となる。スイッチドライバ４３２は、ＨＩ端子がローレベルのとき、バイパススイッチ４３０をオンする。このとき駆動電流Ｉ_ＬＡＭＰは、バイパススイッチ４３０に流れ、第２光源３０４は消灯する。

図１（ｃ）の車両用灯具３００Ｔは、駆動回路がひとつで足りるため、コストを削減し、またサイズを小さくできる。また図１（ｂ）のように定電流回路における電力損失の問題が生じない。しかしながら、第１光源３０２と第２光源３０４として、定格電流が近い部品を選定しなければならないため、設計上の大きな制約となる。

なお、ここではハイビームとロービームの組み合わせを説明したが、同様の問題は他の光源の組み合わせにおいても生じうる。

特開２００６−１０３４０４号公報

本発明はかかる状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、複数の光源を点灯可能な点灯回路の提供にある。

本発明のある態様は、直列に接続される第１光源および第２光源を駆動する点灯回路に関する。点灯回路は、第２光源と並列に設けられるバイパススイッチと、第１光源および第２光源の一方と並列に接続される定電流回路と、第１光源および第２光源を含む直列接続回路に駆動電流を供給する駆動回路と、を備える。

駆動回路が生成する駆動電流をＩ_ＯＵＴ、定電流回路が生成する電流をＩ_Ｃとする。バイパススイッチがオフの状態において、定電流回路と並列な第１光源および第２光源の一方には、Ｉ_ＯＵＴ−Ｉ_Ｃが流れ、それらの他方にはＩ_ＯＵＴが流れる。したがって第１光源と第２光源に、定格電流の異なる部品を選定することが可能となるため、設計の自由度を高めることができる。加えて駆動回路はひとつでよいため、低コストかつ小型化が実現できる。

定電流回路は、第２光源およびバイパススイッチと並列に設けられてもよい。この場合、第１光源に定格電流が相対的に大きい部品を、第２光源に定格電流が相対的に小さい部品を採用できる。

定電流回路は、第１光源と並列に設けられてもよい。この場合、第１光源に定格電流が相対的に小さい部品を、第２光源に定格電流が相対的に大きい部品を採用できる。

点灯回路は、定電流回路の電流のオン、オフ、あるいは電流量が切りかえ可能に構成されてもよい。この場合、第１光源の光量を切りかえることができる。

定電流回路の電流の遮断・導通は、バイパススイッチと連動して制御されてもよい。これにより、第２光源の点消灯と連動して、第１光源の光量を切りかえることができる。

点灯回路は、第１光源と並列な経路を形成するように、定電流回路と直列に接続される電流制御スイッチをさらに備えてもよい。これにより、第１光源の光量の切替が実現できる。あるいは、定電流回路をオン、オフを直接制御可能に構成してもよい。

本発明の別の態様は車両用灯具に関する。車両用灯具は、直列に接続される第１光源および第２光源と、第１光源および第２光源を駆動する上述のいずれかの点灯回路と、を備えてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、複数の光源を点灯できる。

図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明者らが検討した複数の光源を備える車両用灯具の回路図である。 第１実施例に係る点灯回路を備える車両用灯具のブロック図である。 図２の車両用灯具の動作波形図である。 第２実施例に係る点灯回路を備える車両用灯具のブロック図である。 第３実施例に係る点灯回路を備える車両用灯具のブロック図である。 第４実施例に係る点灯回路を備える車両用灯具のブロック図である。 第５実施例に係る点灯回路を備える車両用灯具のブロック図である。 第６実施例に係る点灯回路を備える車両用灯具のブロック図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、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。

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。

また本明細書において、電圧信号、電流信号などの電気信号、あるいは抵抗、キャパシタなどの回路素子に付された符号は、必要に応じてそれぞれの電圧値、電流値、あるいは抵抗値、容量値を表すものとする。

図２は、第１実施例に係る点灯回路４００を備える車両用灯具３００のブロック図である。車両用灯具３００は、第１光源３０２、第２光源３０４および点灯回路４００を備える。第１光源３０２および第２光源３０４はそれぞれ、ひとつ、あるいは直列に接続された複数のＬＥＤを含む。第１光源３０２と第２光源３０４は直列に接続されており、点灯回路４００は、直列に接続される第１光源３０２および第２光源３０４を駆動する。

それに限定されないが、本実施の形態において第１光源３０２はロービーム用の光源であり、第２光源３０４はハイビーム用の光源である。点灯回路４００は、ＬＯ端子に電源電圧Ｖ_ＩＮ（たとえば図示しないバッテリの電圧Ｖ_ＢＡＴ）が供給されると、第１光源３０２を点灯させる。また点灯回路４００は、ＨＩ端子にハイレベルが入力されると、第２光源３０４を点灯させ、ＨＩ端子にローレベルが入力されると、第２光源３０４を消灯する。ＬＯ端子への電源電圧Ｖ_ＩＮの供給とは別に、第１光源３０２の点消灯を指示する制御信号が入力されてもよい。

点灯回路４００は、駆動回路４１４、バイパススイッチ４３０、スイッチドライバ４３２、定電流回路４４０を備える。バイパススイッチ４３０は、第２光源３０４と並列に設けられる。

定電流回路４４０は、第１光源３０２および第２光源３０４の一方（図２において第２光源３０４）と並列に接続される。駆動回路４１４は、第１光源３０２および第２光源３０４を含む直列接続回路に、駆動電流Ｉ_ＯＵＴを供給する。駆動回路４１４は、定電流コンバータで構成することができる。定電流回路４４０は定電流Ｉ_Ｃを生成する。スイッチドライバ４３２は、ＨＩ端子がハイレベルのときバイパススイッチ４３０をオフし、ローレベルのときバイパススイッチ４３０をオンする。

以上が車両用灯具３００の構成である。続いてその動作を説明する。図３は、図２の車両用灯具３００の動作波形図である。時刻ｔ_０より前において、ＬＯ端子には電源電圧Ｖ_ＩＮは供給されておらず、第１光源３０２、第２光源３０４は共に消灯している。図３のＳＷは、バイパススイッチ４３０のオンオフを示している。

時刻ｔ_０に、ＬＯ端子に電源電圧Ｖ_ＩＮが供給されると、駆動回路４１４が起動し、その出力電流（駆動電流）Ｉ_ＯＵＴが目標値Ｉ_{ＯＵＴ（ＲＥＦ）}に向かって増加する。駆動電流Ｉ_ＯＵＴは、数百ｍｓのオーダーで、時間とともに緩やかに増加させることが好ましい。時刻ｔ_１に駆動電流Ｉ_ＯＵＴが目標値Ｉ_{ＯＵＴ（ＲＥＦ）}に到達する。

このとき、ＨＩ端子にはローレベルが入力されており、バイパススイッチ４３０はオン状態となっている。バイパススイッチ４３０がオンのとき、駆動回路４１４が生成する駆動電流Ｉ_ＯＵＴは、第１光源３０２、バイパススイッチ４３０を含む経路に流れる。したがって第１光源３０２は、目標電流Ｉ_{ＯＵＴ（ＲＥＦ）}に応じた輝度で発光し、第２光源３０４は消灯状態となる。

時刻ｔ_２に、ＨＩ端子がハイレベルに変化すると、バイパススイッチ４３０がオフとなる。そうすると、定電流回路４４０が動作可能となり定電流Ｉ_Ｃを生成する。ただし、Ｉ_Ｃ＜Ｉ_{ＯＵＴ（ＲＥＦ）}である。すなわち第１光源３０２に流れる電流Ｉ_ＯＵＴは、第２光源３０４と定電流回路４４０に分流し、したがって第２光源３０４は、電流Ｉ_{ＬＡＭＰ２}＝Ｉ_ＯＵＴ−Ｉ_Ｃに応じた輝度で発光する。

時刻ｔ_３にＨＩ端子がローレベルに変化すると、バイパススイッチ４３０が再びオン、第２光源３０４の電流Ｉ_{ＬＡＭＰ２}がゼロとなり、第２光源３０４が消灯する。

以上が車両用灯具３００の動作である。この車両用灯具３００によれば、第１光源３０２と第２光源３０４それぞれに、定格電流の異なる部品を選定することができ、設計の自由度を高めることができる。加えて駆動回路４１４はひとつでよいため、低コストかつ小型化が実現できる。

図４は、第２実施例に係る点灯回路４００ａを備える車両用灯具３００ａのブロック図である。図４と図２の相違点を説明すると、図４では第１光源３０２が低電位側、第２光源３０４が高電位側に設けられており、したがってバイパススイッチ４３０、定電流回路４４０が高電位側に設けられている。図４の点灯回路４００ａについても、図２の点灯回路４００と同様の効果を得ることができる。

図５は、第３実施例に係る点灯回路４００ｂを備える車両用灯具３００ｂのブロック図である。図５の点灯回路４００ｂでは、定電流回路４４０が第１光源３０２と並列に接続されており、そのほかは図２の点灯回路４００と同様である。

バイパススイッチ４３０がオンの状態では、第１光源３０２には、駆動電流Ｉ_{ＬＡＭＰ１}＝Ｉ_ＯＵＴ−Ｉ_Ｃが流れ、第２光源３０４の電流Ｉ_{ＬＡＭＰ２}はゼロである。バイパススイッチ４３０がオフすると、第２光源３０４には、駆動電流Ｉ_{ＬＡＭＰ２}＝Ｉ_ＯＵＴが流れる。点灯回路４００ｂによれば、第２光源３０４に定格電流の大きい部品を、第１光源３０２に定格電流の小さい部品を選ぶことができる。

図６は、第４実施例に係る点灯回路４００ｃを備える車両用灯具３００ｃのブロック図である。図６と図５の相違点を説明すると、図６では第１光源３０２が低電位側、第２光源３０４が高電位側に設けられており、したがってバイパススイッチ４３０が高電位側、定電流回路４４０が低電位側に設けられている。図６の点灯回路４００ｃについても、図５の点灯回路４００ｂと同様の効果を得ることができる。

図７は、第５実施例に係る点灯回路４００ｄを備える車両用灯具３００ｄのブロック図である。点灯回路４００ｄは、図６の点灯回路４００ｃの定電流回路４４０が生成する電流Ｉ_Ｃのオン（導通）、オフ（遮断）を切りかえ可能としたものである。たとえば定電流回路４４０と直列に電流制御スイッチ４４２が挿入され、電流制御スイッチ４４２がオフのとき、定電流回路４４０が生成する電流Ｉ_Ｃがオフとなる。

これにより、電流制御スイッチ４４２がオフのとき、第１光源３０２の電流Ｉ_{ＬＡＭＰ１}は駆動回路４１４の出力電流Ｉ_ＯＵＴと等しくなり、電流制御スイッチ４４２がオンのとき、電流Ｉ_{ＬＡＭＰ１}は、Ｉ_ＯＵＴ−Ｉ_Ｃとなり、第１光源３０２の光量を変化させることができる。

電流制御スイッチの制御にはいくつかのバリエーションが考えられる。

たとえば電流制御スイッチ４４２を、バイパススイッチ４３０と相補的に制御してもよい。すなわちＨＩ端子がハイレベルのとき、電流制御スイッチ４４２をオン、ローレベルのとき電流制御スイッチ４４２をオフしてもよい。この場合、ハイビームの点灯時におけるロービームの輝度を、ハイビーム消灯時のそれよりも低くできる。この制御は、ハイビームとロービームの両方が点灯するときに、光源の発熱量を抑制できるという利点がある。

反対に電流制御スイッチ４４２を、バイパススイッチ４３０と同じ論理で制御してもよい。すなわちＨＩ端子がハイレベルのとき、電流制御スイッチ４４２をオフ、ローレベルのとき電流制御スイッチ４４２をオンしてもよい。この場合、ハイビームの点灯時におけるロービームの輝度を、ハイビーム消灯時のそれよりも高くできる。

ＨＩ端子とは別に、電流制御スイッチ４４２を制御するためのピン（端子）をさらに追加し、バイパススイッチ４３０と独立して、電流制御スイッチ４４２を制御可能としてもよい。

図８は、第６実施例に係る点灯回路４００ｅを備える車両用灯具３００ｅのブロック図である。点灯回路４００ｅは、図７の第１光源３０２と第２光源３０４を入れ換えたものである。点灯回路４００ｅによれば、図７の点灯回路４００ｄと同様の効果を得ることができる。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

光源３０２，３０４はＬＥＤに限らず、ＬＤや有機ＥＬ（Electro Luminescence）であってもよい。また駆動回路４１４は、スイッチングコンバータに限定されず、リニアレギュレータやその他の回路で構成してもよい。

実施の形態では、ハイビームとロービームの組み合わせを説明したがその限りではなく、（i）メインロービームと追加ロービームの組み合わせ、（ii）クリアランスランプとフォグランプの組み合わせ、（iii）ターンランプとＤＲＬ（Daytime Running Lamps）の組み合わせなどにも適用可能である。

定電流回路４４０を可変電流源で構成してもよい。

実施の形態では、２個の光源３０２，３０４が直列に接続されたが、３個以上の光源を直列に接続してもよい。

３００…車両用灯具、３０２…第１光源、３０４…第２光源、４００…点灯回路、４１４…駆動回路、４３０…バイパススイッチ、４３２…スイッチドライバ、４４０…定電流回路、４４２…電流制御スイッチ。

Claims (8)

1. 直列に接続される第１光源および第２光源を駆動対象とし、前記第１光源を所定の輝度で点灯するとともに、前記第２光源の点消灯を外部からの制御信号に応じて切りかえる点灯回路であって、
   前記第２光源と並列に設けられ、前記制御信号に応じてオン、オフが制御されるバイパススイッチと、
   前記第１光源および前記第２光源を含む直列接続回路に、所定の電流量に安定化された駆動電流を供給する駆動回路と、
   前記第１光源および前記第２光源の一方と並列に接続され、前記駆動電流よりも少ない定電流を生成する定電流回路と、
   を備えることを特徴とする点灯回路。
2. 前記定電流回路は、前記第２光源および前記バイパススイッチと並列に設けられることを特徴とする請求項１に記載の点灯回路。
3. 前記定電流回路は、前記第１光源と並列に設けられることを特徴とする請求項１に記載の点灯回路。
4. 前記定電流回路の電流のオン、オフが切りかえ可能に構成されることを特徴とする請求項３に記載の点灯回路。
5. 前記定電流回路の電流のオン、オフが、前記バイパススイッチと連動して切りかえ可能であることを特徴とする請求項４に記載の点灯回路。
6. 前記定電流回路の電流のオン、オフは、前記バイパススイッチのオン、オフと相補的に制御されることを特徴とする請求項５に記載の点灯回路。
7. 前記第１光源と並列な経路を形成するように、前記定電流回路と直列に接続される電流制御スイッチをさらに備えることを特徴とする請求項４または５に記載の点灯回路。
8. 直列に接続される第１光源および第２光源と、
   前記第１光源および前記第２光源を駆動する請求項１から６のいずれかに記載の点灯回路と、
   を備えることを特徴とする車両用灯具。

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