JP7149787B2 - 車両用灯具およびその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用灯具およびその制御方法に関し、特にロービームユニットとハイビームユニットを備える車両用灯具およびその制御方法に関する。
車両用灯具の光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いるものが普及してきている。ＬＥＤを前照灯の光源として用いることで、従来のハロゲンランプやＨＩＤ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）ランプよりも消費電力を低減することができる。また、発光部にＬＥＤを用いた前照灯として、カットオフラインよりも下方に対して光を照射するロービームユニットと、カットオフラインよりも上方に対して光を照射するハイビームユニットを備えるものも提案されている（例えば特許文献１等を参照）。
このような前照灯では、対向車両とすれ違う機会が多い状況ではロービームユニットのみを点灯し、カットオフラインより上方には光を照射せず、対向車両の運転者への幻惑を抑制している（ローモード）。また、対向車両とすれ違う機会が少ない状況ではロービームユニットとハイビームユニットを同時に点灯し、より遠方に光を照射して広範囲を良好に視認可能としている（ハイモード）。
特開２０１０－１４３４４７号公報
一般に実際の車両走行では、車両の走行環境に応じてローモードとハイモードを切り替えるため、市街地等の人口密集地ではローモードでの走行時間の比率が高くなり、高速道路や山間部の走行ではハイモードでの走行時間の比率が高くなる傾向がある。また、上述したように、ＬＥＤを発光部として用いることで前照灯の消費電力を低減できるが、より一層の消費電力低減を図るとともに、走行時におけるハイモードでの遠方視認性をより向上させたいという需要が存在する。
しかし、特許文献１に記載された前照灯では、ロービームユニットとハイビームユニットを直列に接続し、共通の光源駆動電流ＩＬで点灯している。したがって、発光部に流れる光源駆動電流ＩＬは、ローモードとハイモードで同じであり、光量を増加させるためには光源駆動電流ＩＬを増大させる必要がある。このような共通の光源駆動電流ＩＬでも、ハイビームユニットに用いられるＬＥＤの個数を増やせば、ハイモードでの光量を増大させることは可能であるが、駆動電圧と順方向電圧Ｖｆとの関係からＬＥＤの個数には制約があり、需要に応じて最適な光量を実現することは困難だった。
また、ハイモードの光量を増やすために光源駆動電流ＩＬを増やすと、ロービームユニットの光量も増加するが、市街地等でロービームユニットの照射範囲で光量が不足しているとも限らず、視認性と消費電力のバランスにおいて改善の余地があった。
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、ハイモードでの光量を増加させつつ、トータルでの消費電力を抑制することが可能な車両用灯具およびその制御方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の車両用灯具、第１発光部を有しカットオフラインよりも下方に対してのみ光を照射するロービームユニットと、第２発光部を有し前記カットオフラインよりも上方に対しても光を照射するハイビームユニットと、前記ロービームユニットと前記ハイビームユニットの点灯を制御する点灯制御部とを備え、前記点灯制御部は、前記ロービームユニットを点灯し前記ハイビームユニットを消灯するローモードと、前記ロービームユニットおよび前記ハイビームユニットを点灯するハイモードを切り替え制御し、前記点灯制御部は、ＰＷＭ制御の第１パルス電流によって前記第１発光部を点灯制御し、前記第１パルス電流のデューティ比は、前記ハイモードと前記ローモードとで等しく、前記ハイモードにおいて前記ロービームユニットが照射する第１光量は、前記ローモードにおいて前記ロービームユニットが照射する第２光量よりも大きいことを特徴とする。
これにより、ロービームユニットでの第１光量を増加させてハイモードにおける光量を増大させるとともに、ロービームユニットでの第２光量を減少させてローモードにおける消費電力を抑制することが可能となる。
また本発明の一態様では、前記ハイモードにおいて前記第１発光部に供給される電流は、前記ローモードにおいて前記第１発光部に供給される電流よりも大きい。
また本発明の一態様では、前記第１発光部と前記第２発光部が直列に接続され、前記ハイモードにおいて前記第１発光部と前記第２発光部に流れる電流値が等しい。
また本発明の車両用灯具の制御方法は、第１発光部を有しカットオフラインよりも下方に対してのみ光を照射するロービームユニットと、第２発光部を有し前記カットオフラインよりも上方に対しても光を照射するハイビームユニットとを備える車両用灯具の制御方法であって、ローモードでは、前記ロービームユニットを点灯し前記ハイビームユニットを消灯し、ハイモードでは、前記ロービームユニットおよび前記ハイビームユニットを点灯し、ＰＷＭ制御の第１パルス電流によって前記第１発光部を点灯制御し、前記第１パルス電流のデューティ比は、前記ハイモードと前記ローモードとで等しく、前記ハイモードにおいて前記ロービームユニットが照射する第１光量は、前記ローモードにおいて前記ロービームユニットが照射する第２光量よりも大きいことを特徴とする。
本発明では、ハイモードでの光量を増加させつつ、トータルでの消費電力を抑制することが可能な車両用灯具およびその制御方法を提供することができる。
第１実施形態における車両用灯具１００の一例を示す模式上面図である。 ハイビームユニット３０とロービームユニット４０の配光パターンを示す模式図である。 第１実施形態における車両用灯具１００の駆動回路の一例を示す回路図である。 本発明の実施例を示す表である。
（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。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、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。
図１は、本実施形態における車両用灯具１００の一例を示す模式上面図である。図中左が車両用灯具１００の前方であり、図中右が後方である。図１に示すように車両用灯具１００は、車両前方側に開口部を有するランプボディ１１と、ランプボディ１１の開口部を覆うように取り付けられたアウターレンズ１２とを備える。アウターレンズ１２は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成されている。ランプボディ１１とアウターレンズ１２とにより形成される灯室内には、エイミングスクリュ１３とエイミングピボット１４で中間ブラケット２１が保持され、中間ブラケット２１にはハイビームユニット３０と、ロービームユニット４０と、標識灯ユニット５０がそれぞれユニットエイミングスクリュ２２で保持されている。
中間ブラケット２１は、主表面が車両用灯具１００の前方向を向くように配置された板状部材であり、板状部辺縁の所定位置に玉受部と螺孔を有している。エイミングスクリュ１３は、ランプボディ１１の背面側から貫通して灯室内に挿入され、中間ブラケット２１の一端に形成された螺孔に螺合されている。エイミングピボット１４は、ランプボディの背面に一端が固定され、他端の玉部が玉受部に回動自在に係合されている。
ユニットエイミングスクリュ２２は、中間ブラケット２１の後方から中間ブラケット２１を貫通して挿入され、ハイビームユニット３０と、ロービームユニット４０と、標識灯ユニット５０に螺合されるボルトに類似した部材である。
ハイビームユニット３０、ロービームユニット４０および標識灯ユニット５０は、発光部としてのＬＥＤと、リフレクタやレンズ等の光学要素を含んでおり、供給された電流と制御信号に応じてアウターレンズ１２から前方に所定の光量と配光パターンで光を照射する。標識灯ユニット５０は、車両外に対して何らかの情報または信号を表示するためのランプユニットであり、例えばポジショニングランプやデイタイムランニングランプ、サイドターンランプ等が挙げられる。
図２は、ハイビームユニット３０とロービームユニット４０の配光パターンを示す模式図である。図２では、ロービームユニット４０の配光パターンＬＬを実線で囲み、ハイビームユニット３０の配光パターンＬＨを破線で囲んでいる。図に示したように、ロービームユニット４０はカットオフラインＬｃよりも下方に対してのみ光を照射し、ハイビームユニット３０は、カットオフラインＬｃよりも上方に対しても光を照射する。
図３は、本実施形態における車両用灯具１００の駆動回路の一例を示す回路図である。図３に示すように車両用灯具１００は、第１発光部３１と、第２発光部４１と、第３発光部５１と、点灯制御部６０を備えている。第１発光部３１、第２発光部４１おおよび第３発光部５１は、各々ハイビームユニット３０、ロービームユニット４０および標識灯ユニット５０に含まれるものであり、複数のＬＥＤが直列接続されて構成されている。
また、第１発光部３１のアノードは、点灯制御部６０のＬＥＤ＋端子に接続されている。第１発光部３１のカソードと第２発光部４１のアノードは、点灯制御部６０のＨｉ－端子に接続されている。第２発光部４１のカソードは点灯制御部６０のＬｏ－端子に接続されている。第３発光部５１のアノードは点灯制御回路６０のＤＲＬ＋端子に接続され、カソードは点灯制御部６０のＤＲＬ－端子に接続されている。これにより、第１発光部３１と第２発光部４１が直列接続されており、第３発光部５１が第１発光部３１と第２発光部４１に並列接続されている。
図３では、第１発光部３１を３個のＬＥＤで構成し、第２発光部４１を３個のＬＥＤで構成し、第３発光部５１を５個のＬＥＤで構成した例を示しているが、それぞれの発光部を構成するＬＥＤの個数は限定されない。また、第１発光部３１、第２発光部４１、第３発光部５１に含まれるＬＥＤの種類は同じであってもよく、異なっていてもよい。
図３に示すように、点灯制御部６０は、演算部６１と、昇圧回路部６２と、第１定電流回路部６３ａと、第２定電流回路部６３ｂと、第１バイパス回路部６４と、第２バイパス回路部６５と、第１スイッチ回路部６６と、第３バイパス回路部６７と、第２スイッチ回路部６８と、ＡＤ監視部６９を備えている。
演算部６１は、予め記録されたプログラムに従って昇圧回路部６２、第１定電流回路部６３ａ、第２定電流回路部６３ｂ、第１バイパス回路部６４、第２バイパス回路部６５、第１スイッチ回路部６６、第３バイパス回路部６７、第２スイッチ回路部６８等の各部を制御する情報処理手段である。演算部６１は電源から供給された電力で駆動され、配線等を介して接続された各部に対して制御信号を送出して各部の動作を制御する。
昇圧回路部６２は、外部の電源と、演算部６１と、第１定電流回路部６３ａと、第２定電流回路部６３ｂが接続されており、演算部６１から供給された制御信号に従って、電源から供給された電圧を昇圧して第１定電流回路部６３ａおよび第２定電流回路部６３ｂに出力する。一例としては、車載用の１２Ｖ電源から供給された電圧を、４５Ｖに昇圧して第１定電流回路部６３ａおよび第２定電流回路部６３ｂに出力する。
第１定電流回路部６３ａは、演算部６１と、昇圧回路部６２と、第１バイパス回路部６４と、ＬＥＤ＋端子が接続されており、昇圧回路部６２から供給された電圧から定電流のベース電流を供給する回路である。本実施形態の第１定電流回路部６３ａでは、演算部６１から供給された制御信号により定められた電流値をＬＥＤ＋端子に対して出力し、演算部６１からの制御信号に応じて電流値を変更することができる。
第２定電流回路部６３ｂは、演算部６１と、昇圧回路部６２と、ＤＲＬ＋端子が接続されており、昇圧回路部６２から供給された電圧から定電流のベース電流を供給する回路である。本実施形態の第２定電流回路部６３ｂでは、演算部６１から供給された制御信号により定められた電流値をＤＲＬ＋端子に対して出力し、演算部６１からの制御信号に応じて電流値を変更することができる。
第１バイパス回路部６４は、一端がＬＥＤ＋端子に接続され、他端がＨｉ－端子に接続された回路であり、演算部６１からの制御信号に従って開閉が制御される。第２バイパス回路部６５は、一端がＨｉ－端子に接続され、他端がＬｏ－端子に接続された回路であり、演算部６１からの制御信号に従って開閉が制御される。第３バイパス回路部６７は、一端が端子を介して第３発光部５１のアノード側に接続され、他端が端子を介して第３発光部５１のカソード側に接続された回路であり、演算部６１からの制御信号に従って開閉が制御される。
第１スイッチ回路部６６は、一端がＬｏ－端子に接続され、他端が接地電位に接続されたスイッチであり、演算部６１からの制御信号に従って開閉が制御される。第３スイッチ回路部６８は、一端がＤＲＬ－端子に接続され、他端が接地電位に接続されたスイッチであり、演算部６１からの制御信号に従って開閉が制御される。
ＡＤ監視部６９は、昇圧回路部６２の出力電位と、第１定電流回路部６３ａの出力電位、第１バイパス回路部６４と第２バイパス回路部６５の間の電位を監視し、演算部６１に情報を伝達する回路である。図中では配線を省略しているが、ＡＤ監視部６９は、第２定電流回路部６３ｂの出力電位も監視する。演算部６１は、ＡＤ監視部６９から各部の電位を受け取り、フィードバック制御を行って昇圧回路部６２、第１定電流回路部６３ａ、第２定電流回路部６３ｂ、第１バイパス回路部６４、第２バイパス回路部６５、第１スイッチ回路部６６、第３バイパス回路部６７、第２スイッチ回路部６８等の各部を制御する。
次に、図３に示した駆動回路の動作について説明する。前照灯を消灯する場合には、ハイビームユニット３０とロービームユニット４０のどちらも消灯であり、演算部６１は第１スイッチ回路部６６を「開」に制御する。前照灯を点灯し、ハイモードまたはローモードの場合には、演算部６１は第１スイッチ回路部６６を「閉」に制御する。
標識灯ユニット５０を消灯する場合には、演算部６１は第２スイッチ回路部６８を「開」に制御する。標識灯ユニット５０を点灯する場合には、演算部６１は第２スイッチ回路部６８を「閉」に制御し、第２定電流回路部６３ｂに対して電流値Ｉｄの出力を指示し、第３バイパス回路部６７に対してＰＷＭ号を送出して、パルス状に開閉を制御する。これにより標識灯ユニット５０は、ベース電流ＩｄでＰＷＭ制御により光量制御され、ハイビームユニット３０およびロービームユニット４０とは独立して制御されて発光する。
前照灯がローモードの場合には、演算部６１は第１定電流回路部６３ａに対して電流値Ｉｌの出力を指示し、第１バイパス回路部６４に対して「閉」信号を送出し、第２バイパス回路部６５に対してＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を送出して、パルス状に開閉を制御する。
このとき、ＬＥＤ＋端子とＨｉ－端子の間は第１バイパス回路部６４が閉状態で導通しているため、第１発光部３１には電流が流れない。また、Ｈｉ－端子とＬｏ－端子の間は、第２バイパス回路部６５がＰＷＭ制御されているため、第２バイパス回路部６５が「開」の期間は第２発光部４１に電流値Ｉｌが流れる。第２バイパス回路部６５が「閉」の期間は第２バイパス回路部６５が導通しているため、第２発光部４１には電流が流れない。したがってローモードでは、ハイビームユニット３０の第１発光部３１は消灯され、ロービームユニット４０の第２発光部４１はＰＷＭ制御により点灯される。
前照灯がハイモードの場合には、演算部６１は第１定電流回路部６３ａに対して電流値Ｉｈの出力を指示し、第１バイパス回路部６４と第２バイパス回路部６５に対して同じＰＷＭ信号を送出して、パルス状に開閉を制御する。このとき、第１定電流回路部６３ａが供給する電流値Ｉｈは、ローモード時に供給する電流値Ｉｌよりも大きく設定しておく。したがって、第２発光部４１が発光する光量は、ハイモード時の第１光量のほうがローモード時の第２光量よりも大きくなる。
第１バイパス回路部６４と第２バイパス回路部６５が「開」の期間は、ＬＥＤ＋端子とＬｏ－端子の間で電流がバイパスされないため、第１発光部３１と第２発光部４１に電流値Ｉｈが流れる。第１バイパス回路部６４と第２バイパス回路部６５が「閉」の期間は、ＬＥＤ＋端子とＬｏ－端子の間で電流がバイパスされ、第１発光部３１と第２発光部４１に電流は流れない。したがってハイモードでは、ハイビームユニット３０の第１発光部３１とロービームユニット４０の第２発光部４１はともにＰＷＭ制御により点灯される。第１発光部３１と第２発光部４１は直列に接続されているため、両者に流れる電流は電流値Ｉｈで等しい。
また、演算部６１による第１バイパス回路部６４と第２バイパス回路部６５のＰＷＭ制御は、ローモードとハイモードにおいてデューティ比が等しいことが好ましい。デューティ比が等しいと、ローモードとハイモードでの実効電流の差は、第１定電流回路部６３ａからのベース電流の差のみで決まるため、光量の制御方法が容易になる。また、ＰＷＭ制御のデューティ比は、８０％以上とすることが好ましく、より好ましくは９０％以上である。デューティ比をこの範囲で制御することで、フリッカを抑制することができる。
上述したように本実施形態の車両用灯具では、点灯制御部６０は、ローモードではロービームユニット４０を点灯しハイビームユニット３０を消灯し、ハイモードではロービームユニット４０とハイビームユニット３０を点灯する。また、ハイモードにおいてロービームユニット４０の第２発光部４１で発光する第１光量は、ローモードにおいて第２発光部４１が発光する第２光量よりも大きくなる。
上述したように、市街地等の人口密集地などでは、対向車両や歩行者の数が多いためローモードでの使用比率が高くなるため、ローモードでの消費電力低減によりトータルでの電力消費も抑制することができる。また、高速道路や山間部の走行ではハイモードでの使用比率が高くなるため、ロービームユニット４０からのカットオフラインより下方に照射する光量を増加させ、ハイビームユニット３０の光量も増加させることで、車両周辺領域の視認性と遠方視認性を向上させることができる。
（実施例）
図４は、本発明の実施例を示す表である。実施例１は、第１発光部３１としてＬＥＤを６個直列接続し、第２発光部４１としてＬＥＤを３個直列接続したものを用いた。実施例２は、第１発光部３１と第２発光部４１ともに、ＬＥＤを６個直列接続したものを用いた。また、実施例１，２とも、第１定電流回路部６３ａからの出力電流は、ローモードでＩｌ＝７００ｍＡであり、ハイモードでＩｈ＝９００ｍＡに設定した。ＰＷＭ信号のデューティ比は、実施例１，２のローモードとハイモードで、すべて９０％に設定した。
実施例１では、ロービームユニット４０が照射する光はローモードで２５０ルーメン（ｌｍ）であり、ハイモードで３００ルーメン（ｌｍ）であった。ハイモードでハイビームユニット３０が照射する光は３００ルーメン（ｌｍ）であった。
実施例２では、ロービームユニット４０が照射する光はローモードで２５０ルーメン（ｌｍ）であり、ハイモードで３００ルーメン（ｌｍ）であった。ハイモードでハイビームユニット３０が照射する光は６００ルーメン（ｌｍ）であった。
図４に示したように、ローモードとハイモードで第１定電流回路部６３ａが供給するベース電流をＩｌからＩｈに上昇させることで、ロービームユニット４０が照射する光の光量が増加している。これにより、ハイモード時にはカットオフラインより下方に照射する光量を増加させて視認性を向上させることと、ローモード時に消費電力を低減することを両立できていることがわかる。また、ハイモード時にベース電流をＩｈに増加させない場合には、ハイビームユニット３０から照射される光量は図４に示したものより低下することは明らかであり、ハイモード時におけるハイビームユニット３０からの光量も増加させて、遠方領域の視認性を向上させることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。第１実施形態では、ハイモードとローモードでのＰＷＭ制御のデューティ比は等しくするとしたが、ローモードよりもハイモードでデューティ比を高く設定することで、ロービームユニット４０が照射する光量をローモード時よりもハイモード時で大きくするとしてもよい。
また図３では、１つの第１定電流回路部６３ａに第１発光部３１と第２発光部４１を直列接続した例を示したが、第１定電流回路部６３ａを２つ備えて各々に第１発光部３１と第２発光部４１を別個に接続し、個別にＰＷＭ制御するとしてもよい。また、第１発光部３１と第２発光部４１を演算部６１はＰＷＭ制御する例を示したが、パルス電流ではなく連続電流でＤＣ駆動するとしてもよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
１００…車両用灯具
３０…ハイビームユニット
４０…ロービームユニット
５０…標識灯ユニット
６０…点灯制御部
１１…ランプボディ
１２…アウターレンズ
１３…エイミングスクリュ
１４…エイミングピボット
２１…中間ブラケット
２２…ユニットエイミングスクリュ
３１…第１発光部
４１…第２発光部
５１…第３発光部
６１…演算部
６２…昇圧回路部
６３…定電流回路部
６４…第１バイパス回路部
６５…第２バイパス回路部
６６…第１スイッチ回路部
６７…第３バイパス回路部
６８…第２スイッチ回路部
６９…ＡＤ監視部

Claims (4)

  1. 第１発光部を有しカットオフラインよりも下方に対してのみ光を照射するロービームユニットと、
    第２発光部を有し前記カットオフラインよりも上方に対しても光を照射するハイビームユニットと、
    前記ロービームユニットと前記ハイビームユニットの点灯を制御する点灯制御部とを備え、
    前記点灯制御部は、前記ロービームユニットを点灯し前記ハイビームユニットを消灯するローモードと、前記ロービームユニットおよび前記ハイビームユニットを点灯するハイモードを切り替え制御し、
    前記点灯制御部は、ＰＷＭ制御の第１パルス電流によって前記第１発光部を点灯制御し、前記第１パルス電流のデューティ比は、前記ハイモードと前記ローモードとで等しく、
    前記ハイモードにおいて前記ロービームユニットが照射する第１光量は、前記ローモードにおいて前記ロービームユニットが照射する第２光量よりも大きいことを特徴とする車両用灯具。
  2. 請求項１に記載の車両用灯具であって、
    前記ハイモードにおいて前記第１発光部に供給される電流は、前記ローモードにおいて前記第１発光部に供給される電流よりも大きいことを特徴とする車両用灯具。
  3. 請求項１または２に記載の車両用灯具であって、
    前記第１発光部と前記第２発光部が直列に接続され、
    前記ハイモードにおいて前記第１発光部と前記第２発光部に流れる電流値が等しいことを特徴とする車両用灯具。
  4. 第１発光部を有しカットオフラインよりも下方に対してのみ光を照射するロービームユニットと、第２発光部を有し前記カットオフラインよりも上方に対しても光を照射するハイビームユニットとを備える車両用灯具の制御方法であって、
    ローモードでは、前記ロービームユニットを点灯し前記ハイビームユニットを消灯し、
    ハイモードでは、前記ロービームユニットおよび前記ハイビームユニットを点灯し、
    ＰＷＭ制御の第１パルス電流によって前記第１発光部を点灯制御し、前記第１パルス電流のデューティ比は、前記ハイモードと前記ローモードとで等しく、
    前記ハイモードにおいて前記ロービームユニットが照射する第１光量は、前記ローモードにおいて前記ロービームユニットが照射する第２光量よりも大きいことを特徴とする車両用灯具の制御方法。
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