JP7180124B2

JP7180124B2 - 車両用灯具

Info

Publication number: JP7180124B2
Application number: JP2018104462A
Authority: JP
Inventors: 智博岡本
Original assignee: Ichikoh Industries Ltd
Current assignee: Ichikoh Industries Ltd
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2022-11-30
Anticipated expiration: 2038-05-31
Also published as: JP2019209705A

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来、照射範囲のうち、自車両の周辺の車両及び歩行者のように眩惑を与えるべきでない対象物の存在領域のみ遮蔽する配光可変型前照灯が既に実用化されている。このような配光可変型前照灯は、配光パターンを縦横各方向に分割し、眩惑を与えるべきでない対象物の存在領域を常に算出して遮蔽する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５８１９１５３号公報

しかし、特許文献１に記載のような従来技術は、配光可変型前照灯の照射範囲の照度分布をスイブル移動の前後で変化させることにより運転者の前方視認性を確保するだけであり、走行時の配光パターンの違和感を低減することができない状況である。

本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、走行時の配光パターンの違和感を低減することができるようにするものである。

本開示の一側面である車両用灯具は、直列に接続された複数の半導体光源と、前記半導体光源に入力電流を供給する電源回路と、前記半導体光源の光量制御量に基づき、前記電源回路により供給される前記入力電流を前記半導体光源ごとに制御する制御部と、を備え、前記光量制御量は、車両が曲路から直線路へ走行する場合に、前記半導体光源のうち、最外側が該最外側に隣接する内側よりも、出射光束の増加比率が同一値及び小さな値の何れか一方となるように、曲路走行時と直線路走行時との途中経路の移動時用のものが設定されている。

また、本開示の一側面である車両用灯具においては、直列に接続された複数の半導体光源と、前記半導体光源に入力電流を供給する電源回路と、前記半導体光源の光量制御量に基づき、前記電源回路により供給される前記入力電流を前記半導体光源ごとに制御する制御部と、を備え、前記光量制御量は、前記半導体光源のうち、最外側が該最外側に隣接する内側よりも、出射光束の増加比率が同一値及び小さな値の何れか一方に設定され、前記半導体光源ごとに並列に接続され、内部インピーダンスが可変な半導体スイッチング素子をさらに備え、前記制御部は、前記光量制御量に基づき、前記半導体スイッチング素子の前記内部インピーダンスを調整する。

本開示の一側面によれば、走行時の配光パターンの違和感を低減することができる。

本開示を適用した実施形態に係る車両用灯具の回路構成例を示す図である。本開示を適用した実施形態に係る半導体光源３ごとの出射光束の増加比率の一例を示す図である。本開示を適用した実施形態に係る曲路から直線路を走行時における半導体光源３ごとの出射光束の一例を示す図である。従来における半導体光源３ごとの出射光束の増加比率の一例を示す図である。従来における曲路から直線路を走行時における半導体光源３ごとの出射光束の一例を示す図である。

以下、本開示を適用した車両用灯具の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではない。

図１は、本開示を適用した実施形態に係る車両用灯具の回路構成例を示す図である。車両用灯具は、例えば前照灯（ヘッドランプ）であって、ヘッドランプユニットが車両の前部の左右両端部に搭載されている。車両用灯具は、電源回路１、半導体光源（１）３＿１～半導体光源（ｎ）３＿ｎ、光学部材５、制御部７、操舵角センサー８、記憶部９、抵抗Ｒ（１）～抵抗Ｒ（ｎ）及び半導体スイッチング素子Ｑ（１）～半導体スイッチング素子Ｑ（ｎ）を備えている。電源回路１は、ＤＣ－ＤＣコンバータであり、例えば、スイッチングレギュレーターから構成される。電源回路１は、不図示のバッテリから供給される高電圧を低電圧に変換し、半導体光源（１）３＿１～半導体光源（ｎ）３＿ｎに供給する。半導体光源（１）３＿１～半導体光源（ｎ）３＿ｎのそれぞれは、直列に接続され、電源回路１から供給される入力電流が流れる。不図示のシャント抵抗等のような電流検出器により半導体光源（１）３＿１～半導体光源（ｎ）３＿ｎに供給される入力電流が検出され、制御部７に電流検出器の検出結果が入力されることにより、制御部７は、ＰＷＭ駆動のオンオフデューティー比により電源回路１から半導体光源（１）３＿１～半導体光源（ｎ）３＿ｎに供給される入力電流を目標値に制御する。

半導体光源（１）３＿１～半導体光源（ｎ）３＿ｎのそれぞれには、半導体スイッチング素子Ｑ（１）～半導体スイッチング素子Ｑ（ｎ）のそれぞれが並列に設けられている。なお、半導体光源（１）３＿１～半導体光源（ｎ）３＿ｎのそれぞれを特に限定しない場合、半導体光源３と称し、半導体スイッチング素子Ｑ（１）～半導体スイッチング素子Ｑ（ｎ）のそれぞれを特に限定しない場合、半導体スイッチング素子Ｑと称する。ただし、半導体光源３及び半導体スイッチング素子Ｑについて言及するときには、半導体光源３と半導体スイッチング素子Ｑとが並列に接続されているものを指すものとする。半導体スイッチング素子Ｑは、例えば、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴから構成されている。半導体光源３は、例えば、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）から構成されている。半導体スイッチング素子Ｑは、ドレイン側が半導体光源３のアノード側に接続され、ソース側が半導体光源３のカソード側に接続され、ゲート側が制御部７に接続されている。

なお、半導体スイッチング素子Ｑ（１）のゲート－ソース間には抵抗Ｒ（１）が並列に接続されている。抵抗Ｒ（１）は、半導体スイッチング素子Ｑ（１）がオフ状態のとき、半導体スイッチング素子Ｑ（１）のゲート－ソース間の内部インピーダンスをリセットするものである。半導体スイッチング素子Ｑ（２）～半導体スイッチング素子Ｑ（ｎ）についても同様な接続構成であり、抵抗Ｒ（２）～抵抗Ｒ（ｎ）がそれぞれ同様に接続されている。ところで、以降の説明において、抵抗Ｒ（１）～抵抗Ｒ（ｎ）のそれぞれを特に限定しない場合、抵抗Ｒと称する。ただし、半導体光源３、半導体スイッチング素子Ｑ及び抵抗Ｒについて言及するときには、半導体光源３、半導体スイッチング素子Ｑ及び抵抗Ｒのそれぞれは、半導体光源３に並列に接続されている半導体スイッチング素子Ｑのゲート－ソース間に並列に接続されている抵抗Ｒを指すものとする。また、半導体光源３から出射される出射光は、光学部材５を介して車両の前方に照射されることにより配光パターンが形成される。具体的には、光学部材５は、反射鏡又はレンズ等から構成され、半導体光源３から出射される出射光の方向を変えることにより、ハイビーム又はロービームのような配光パターンを形成する。配光パターンは、半導体光源３のそれぞれの出射光束の集合により構成されるものである。

制御部７は、半導体スイッチング素子Ｑのゲート電圧を制御することにより、ドレイン－ソース間の内部インピーダンスを変化させ、半導体光源３に流れる入力電流を変化させることで、半導体光源３の出射光束を調整する。制御部７は、操舵角センサー８から出力される操舵角データに基づき、半導体光源（１）３＿１～半導体光源（ｎ）３＿ｎのそれぞれの出射光束を個別に調整する際、記憶部９に記憶されている半導体光源３ごとの出射光束の増加比率を参照する。図２は、本開示を適用した実施形態に係る半導体光源３ごとの出射光束の増加比率の一例を示す図である。半導体光源３は、全てが常に設計値の最大能力で発光されるわけではない。主に運転者が注視したい方向に合致する配光パターンを形成する半導体光源３は明るく、その方向から遠ざかるに従い、明るさを落とす。これにより、車両用灯具として法規要件を満たす出射光を出射させつつ、電源回路１及び半導体光源３の消費電力及び発熱を抑制する。図２の一例は、運転者が車両を曲路から直線路に車両の進行方向を変えるときの半導体光源（１）３＿１～半導体光源（８）３＿８のそれぞれの出射光束の増加比率である。図２に示すように、半導体光源（１）３＿１及び半導体光源（２）３＿２のそれぞれの出射光束の増加比率は同一に設定されている。よって、運転者にとっては、出射光束の絶対値の高い半導体光源（２）３＿２の方が半導体光源（１）３＿１よりも明るく見える。つまり、半導体光源３の出射光束の増加比率は、車両の中心に向かって内側に隣接する半導体光源３の出射光束の増加比率以下に設定されている。

図３は、本開示を適用した実施形態に係る曲路から直線路を走行時における半導体光源３ごとの出射光束の一例を示す図である。図３（Ａ）は、車両が直線路走行時の半導体光源（１）３＿１～半導体光源（８）３＿８のそれぞれの出射光束を示す。図３（Ｂ）は、車両が曲路から直線路の途中経路の移動中における半導体光源（１）３＿１～半導体光源（８）３＿８のそれぞれの出射光束を示す。図３（Ｃ）は、車両が右折で曲路走行時の半導体光源（１）３＿１～半導体光源（８）３＿８のそれぞれの出射光束を示す。つまり、車両が曲路から直線路を走行するときの半導体光源（１）３＿１～半導体光源（８）３＿８のそれぞれの出射光束は、図３（Ｃ）、図３（Ｂ）及び図３（Ａ）の順に変化する。なお、半導体光源（１）３＿１と対向する位置は車両左側に対応し、半導体光源（４）３＿４及び半導体光源（５）３＿５と対向する位置は車両正面に対応し、半導体光源（８）３＿８と対向する位置は車両右側に対応することを想定する。なお、図３（Ｂ）においては、半導体光源（１）３＿１は、半導体光源（２）３＿２～半導体光源（８）３＿８よりも先に増光を開始させる。また、半導体光源３のそれぞれは、水平方向に沿って、互いに隣接して配置されている。

次に従来例と比較しながら車両用灯具の作用効果について説明する。図４は、従来における半導体光源３ごとの出射光束の増加比率の一例を示す図である。図５は、従来における曲路から直線路を走行時における半導体光源３ごとの出射光束の一例を示す図である。図４及び図５の一例では、車両の進行方向が曲路から直線路に切り替わる際、出射光束の絶対値は、常に半導体光源（２）３＿２の方が半導体光源（１）３＿１よりも高いが、出射光束の増加比率は、半導体光源（１）３＿１の方が半導体光源（２）３＿２よりも大きい。よって、半導体光源（１）３＿１の方が先に明るくなるように運転者は認識する。

ここで、右左折時等のように急な曲路から直線路に切り替わる際の挙動について具体的に検討する。曲路においては車両の進行方向側の車両外側に近い配光パターンであるにつれ明るく、電力抑制のため、車両の中央から車両の進行方向と反対側の配光パターンであるにつれ暗く、又は完全に消灯する。このような状態から車両は急に直線路へ戻るため、車両正面方向を最も明るく照射するように各半導体光源３の光量の変化が一斉に生じる。この際、車両の曲がる方向と反対側の配光パターンは全て増光となるが、本来は車両中央に近い方の配光パターンがより早く明るくなり、最外側の配光パターンは最後に明るくなるのが自然である。

しかし、人間の視特性は光量の絶対値よりも光量の増加比率に強く影響される傾向がある。例えば、最外側の配光パターンがほぼ０の光量から増光する場合、最外側の配光パターンは、最外側の配光パターンの内側の配光パターンの光量の絶対値よりも低いにもかかわらず光量の増加比率が大きいため、最外側の配光パターンの光量が先に増光しているように運転者は誤認識する。よって、運転者にとっては、光の変化をスムーズに認識できない現象が生じる。

そこで、本実施形態においては、このような現象を抑制するために、半導体光源３の出射光束の増加比率を考慮する。具体的には、最外側の半導体光源３の出射光束の増加比率は、車両の中心に向かって内側に隣接する半導体光源３の出射光束の増加比率以下に設定されている。つまり、半導体光源３の光量制御量は、半導体光源３のうち、最外側が該最外側に隣接する内側よりも、出射光束の増加比率が同一値及び小さい値の何れか一方に設定されている。制御部７は、半導体光源３の光量制御量に基づき、電源回路１により供給される入力電流を半導体光源３ごとに制御する。これにより、車両の走行時、人間の視特性を考慮して各半導体光源３の光量を増加させることができるため、走行時の配光パターンの違和感を低減することができる。

また、半導体光源３の出射光束の増加比率は、電源回路１の制御ロジックに依存しないため、既存の電源回路１にも設計変更無しで本実施形態の制御を実装することができる。具体的には、半導体光源３の光量制御量に基づき、半導体スイッチング素子Ｑの内部インピーダンスを調整することにより、電源回路１の制御を変更することなく、人間の視特性に追従した光量制御を実現できる。よって、低コストで配光パターンのスムーズな明るさ調整をすることができる。

以上、本開示を適用した車両用灯具を実施形態に基づいて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

例えば、半導体光源３がＬＥＤから構成される一例について説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、レーザーダイオードであってもよい。また、例えば、光ファイバを多数束ねることにより構成される複数の発光面からなるものであってもよい。

また、例えば、半導体光源３に並列に接続される半導体スイッチング素子Ｑにより半導体光源３の出射光を調整する一例について説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、可変抵抗器のようにインピーダンスを調整できるものであればよい。

１電源回路、３，３＿１～３＿ｎ半導体光源、５光学部材
７制御部、８操舵角センサー、９記憶部
Ｒ，Ｒ（１）～Ｒ（ｎ）抵抗、Ｑ，Ｑ（１）～Ｑ（ｎ）半導体スイッチング素子

Claims

直列に接続された複数の半導体光源と、
前記半導体光源に入力電流を供給する電源回路と、
前記半導体光源の光量制御量に基づき、前記電源回路により供給される前記入力電流を前記半導体光源ごとに制御する制御部と、
を備え、
前記光量制御量は、車両が曲路から直線路へ走行する場合に、前記半導体光源のうち、最外側が該最外側に隣接する内側よりも、出射光束の増加比率が同一値及び小さな値の何れか一方となるように、曲路走行時と直線路走行時との途中経路の移動時用のものが設定されている
車両用灯具。
前記光量制御量は、曲路用のものから直線路用のものに直接変化させると、前記半導体光源のうち、最外側の出射光束の増加比率が該最外側に隣接する内側よりも大となる場合に、前記途中経路の移動時用のものが設定されている
請求項１に記載の車両用灯具。
直列に接続された複数の半導体光源と、
前記半導体光源に入力電流を供給する電源回路と、
前記半導体光源の光量制御量に基づき、前記電源回路により供給される前記入力電流を前記半導体光源ごとに制御する制御部と、
を備え、
前記光量制御量は、
前記半導体光源のうち、最外側が該最外側に隣接する内側よりも、出射光束の増加比率が同一値及び小さな値の何れか一方に設定され、
前記半導体光源ごとに並列に接続され、内部インピーダンスが可変な半導体スイッチング素子をさらに備え、
前記制御部は、
前記光量制御量に基づき、前記半導体スイッチング素子の前記内部インピーダンスを調整する、
車両用灯具。