WO2020184576A1

WO2020184576A1 - 車両用灯具および点灯回路

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Publication number: WO2020184576A1
Application number: PCT/JP2020/010361
Authority: WO
Inventors: 知幸市川; 鈴木　哲也; 篤小澤; 徹伊東
Original assignee: 株式会社小糸製作所
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2020-09-17
Also published as: JPWO2020184576A1; JP7393414B2; US20210410248A1

Abstract

本発明の半導体光源（２１０）および定電流回路（２２０）は、入力端子（ＩＮ）と接地端子（ＧＮＤ）の間に直列に設けられる。ロードダンプ回路（２３０）は、入力端子（ＩＮ）の入力電圧（ＶＩＮ）が所定のしきい値電圧（ＶＴＨ）を超えると、定電流回路（２２０）に流れる電流（ＩＬＥＤ）を遮断し、あるいは減少させる。

Description

車両用灯具および点灯回路

　本発明は、自動車などに用いられる灯具に関する。

　車両用灯具に用いられる光源として、従来は電球が多く用いられてきたが、近年では、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの半導体光源が広く採用されるようになっている。特に、従来の汎用的な電球タイプのように、断線時などの故障時に正常品との交換を可能とした半導体光源を、ＬＥＤソケットと称する。

　図１は、ＬＥＤソケットの回路図である。ＬＥＤソケット１００Ｒの入力端子ＩＮには、点灯時にオンとなるスイッチ４を介して、バッテリ２からの電圧Ｖ_ＢＡＴ（入力電圧Ｖ_ＩＮ）が供給され、接地端子ＧＮＤは接地される。ＬＥＤソケット１００Ｒは、光源１１０と、定電流回路１２０Ｒを含む。

　光源１１０は、直列に接続される複数（３個）のＬＥＤ１１２を含む。定電流回路１２０Ｒは、光源１１０に流れる電流Ｉ_ＬＥＤを所定量に安定化し、一定の輝度で発光させる。ＬＥＤソケット１００Ｒは安価であることが求められるため、定電流回路１２０Ｒは、スイッチング電源ではなく、簡素なリニア電流源が用いられる。

　定電流回路１２０Ｒは、トランジスタＱ１，Ｑ２、抵抗Ｒ１，Ｒ２を含む。トランジスタＱ１，Ｑ２のベースエミッタ間電圧をＶ_ＢＥとする。抵抗Ｒ１の両端間電圧は、トランジスタＱ２のベースエミッタ間電圧と等しくなる。このとき、光源１１０、トランジスタＱ１および抵抗Ｒ１を含むメイン経路に流れる電流Ｉ_ＬＥＤは、以下の式（１）で表される。
　Ｉ_ＬＥＤ＝Ｖ_ＢＥ／Ｒ１　　　…（１）
　Ｖ_ＢＥおよびＲ１は定数とみなせるから、光源１１０に流れる電流Ｉ_ＬＥＤは一定となる。

特開２００４－１２２９１２号公報特開２０１６－１９７７１１号公報

　本発明者らは図１のＬＥＤソケット１００Ｒについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。

　光源１１０の電圧降下は３×Ｖｆとなる。ＶｆはＬＥＤ１１２の順方向電圧である。トランジスタＱ１の電圧降下Ｖ_Ｑ１（コレクタエミッタ間電圧）は、式（２）で表される。
　Ｖ_Ｑ１＝Ｖ_ＩＮ－３Ｖｆ－Ｖ_ＢＥ　　　…（２）

　トランジスタＱ１の消費電力Ｐは、式（３）で表される。これは１００％の損失であって発熱の原因となる。
　Ｐ＝Ｖ_Ｑ１×Ｉ_ＬＥＤ
　　＝（Ｖ_ＩＮ－３Ｖｆ－Ｖ_ＢＥ）×Ｉ_ＬＥＤ　　…（３）
　式（３）のうち、Ｖｆ，Ｖ_ＢＥ，Ｉ_ＬＥＤは定数であるが、入力電圧Ｖ_ＩＮはバッテリ電圧の変動に起因して変動する。つまり図１のＬＥＤソケット１００Ｒでは、入力電圧Ｖ_ＩＮが高くなるにしたがい、トランジスタＱ１の消費電力、言い換えれば発熱量が大きくなる。トランジスタＱ１の消費電力が許容損失を超えると、トランジスタＱ１の信頼性が損なわれる。したがって従来では、（i）トランジスタＱ１として許容損失が大きな、したがってチップサイズが大きく高価な部品を選定したり、（ii）高性能なヒートシンクを取り付けるなどの放熱対策により許容損失を増大させるという対策が必要であり、回路の大型化およびコストアップの原因となっていた。

　本発明はかかる課題に鑑み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、灯具の小型化および／または低コスト化にある。

　本発明のある態様は、車両用灯具に関する。車両用灯具は、入力端子および接地端子と、入力端子と接地端子の間に直列に設けられる半導体光源および定電流回路と、入力端子の入力電圧が所定のしきい値電圧を超えると、定電流回路に流れる電流を遮断し、あるいは減少させるロードダンプ回路と、を備える。

　この態様によると、入力端子の電圧が上昇して、定電流回路の両端間電圧が大きくなったときに、電流を遮断あるいは減少させることにより、定電流回路を構成するトランジスタの発熱を抑制できる。これにより、許容損失が小さい部品を選定することができ、あるいは放熱対策を簡素化でき、小型化、低コスト化を実現できる。

　定電流回路は、直列に設けられる第１トランジスタおよび制限抵抗と、制限抵抗の電圧降下が所定電圧に近づくように第１トランジスタの制御端子の電圧を調節するバイアス回路と、を含んでもよい。

　第１トランジスタの許容熱損失をＰ_ＤＩＳ、定電流回路が生成する電流をＩ_ＬＥＤ、半導体光源の順方向電圧をＶ_ＬＥＤ、制限抵抗の抵抗値をＲｓとする。このとき、ロードダンプ回路のしきい値電圧Ｖ_ＴＨは、
　Ｖ_ＴＨ≦Ｖ_ＬＥＤ＋Ｐ_ＤＩＳ／Ｉ_ＬＥＤ＋Ｒｓ×Ｉ_ＬＥＤ
となるように定めてもよい。

　ロードダンプ回路は、第１トランジスタの制御端子と接地の間に設けられる第２トランジスタと、入力電圧がしきい値電圧を超えると、第２トランジスタをオンする制御回路と、を含んでもよい。

　制御回路は、一端が入力端子と接続される第１ツェナーダイオードと、第１ツェナーダイオードの他端と第２トランジスタの制御端子の間に設けられる第１抵抗と、第２トランジスタの制御端子と接地端子の間に設けられる第２抵抗と、を含んでもよい。

　バイアス回路は、エミッタが接地され、ベースが第１トランジスタと制限抵抗の接続ノードと接続され、コレクタが第１トランジスタの制御端子と接続されるバイアストランジスタと、入力端子と第１トランジスタの制御端子の間に設けられるバイアス抵抗と、を含んでもよい。

　バイアス回路は、第１トランジスタと制限抵抗の接続ノードの電圧と、基準電圧と、を受け、出力が第１トランジスタの制御端子と接続されるエラーアンプを含んでもよい。

　ロードダンプ回路は、定電流回路と直列に設けられた第３トランジスタと、入力電圧がしきい値電圧を超えると、第３トランジスタをオフし、またはオンの程度を弱める制御回路と、を含んでもよい。

　車両用灯具は、入力端子および接地端子の間に設けられる第２ツェナーダイオードをさらに備えてもよい。

　車両用灯具は、ＬＥＤソケットであってもよい。

　本発明の別の態様は、点灯回路に関する。点灯回路は、入力端子および接地端子と、入力端子と接地端子の間に、駆動対象の半導体光源と直列に設けられる定電流回路と、入力端子の入力電圧が所定のしきい値電圧を超えると、定電流回路に流れる電流を遮断し、あるいは減少させるロードダンプ回路と、を備える。

　定電流回路は、直列に設けられる第１トランジスタおよび制限抵抗と、制限抵抗の電圧降下が所定電圧に近づくように第１トランジスタの制御端子の電圧を調節するバイアス回路と、を含んでもよい。ロードダンプ回路は、第１トランジスタの制御端子と接地の間に設けられる第２トランジスタと、入力電圧がしきい値電圧を超えると、第２トランジスタをオンする制御回路と、を含んでもよい。

　ロードダンプ回路は、定電流回路と直列に設けられる第３トランジスタと、入力電圧がしきい値電圧を超えると、第３トランジスタをオフし、またはオンの程度を弱める制御回路と、を備えてもよい。

　本発明の別の態様は、直列に接続される複数の発光素子を駆動する点灯回路に関する。点灯回路は、入力端子と接地端子の間に、複数の発光素子と直列に設けられる第１定電流回路と、入力端子と接地端子の間に、複数の発光素子の一部と直列に設けられる第２定電流回路と、（i）入力端子の入力電圧が第１しきい値より低いとき、第１定電流回路をオフ、第２定電流回路をオンし、（ii）入力電圧が第１しきい値より高く、第２しきい値より低いとき、第１定電流回路をイネーブル、第２定電流回路をディセーブルし、（iii）入力電圧が第２しきい値より高いとき、第１定電流回路をディセーブルし、または生成する電流を減少させ、第２定電流回路をディセーブルする制御回路と、を備える。

　点灯回路は、入力端子と接地端子の間に、複数の発光素子および第１定電流回路と直列に設けられる第１入力トランジスタと、入力端子と接地端子の間に、複数の発光素子の一部および第２定電流回路と直列に設けられる第２入力トランジスタと、をさらに備えてもよい。第１入力トランジスタのオン、オフに応じて、第１定電流回路のイネーブル、ディセーブルが制御され、第２入力トランジスタのオン、オフに応じて、第２定電流回路のイネーブル、ディセーブルが制御されてもよい。

　第１定電流回路および第２定電流回路はそれぞれ、イネーブル端子を備え、イネーブル端子の状態に応じてイネーブル、ディセーブルが制御されてもよい。

　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、車両用灯具を小型化でき、および／または低コスト化できる。

ＬＥＤソケットの回路図である。実施の形態１に係る車両用灯具の回路図である。図２の車両用灯具の動作を説明する図である。実施例１．１に係る車両用灯具の回路図である。図４の車両用灯具の動作を説明する図である。実施例１．２に係る車両用灯具の回路図である。実施の形態２に係る車両用灯具の回路図である。実施例２．１に係る車両用灯具の回路図である。実施例２．２に係る車両用灯具の回路図である。実施例２．３に係る車両用灯具の回路図である。図１０の車両用灯具の動作を説明する図である。図１０の車両用灯具の具体的な回路図である。

　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、実施の形態１に係る車両用灯具２００の回路図である。車両用灯具２００には、スイッチ４を介してバッテリ２からの直流電圧（入力電圧）Ｖ_ＩＮが供給される。

　車両用灯具２００は、半導体光源２１０、定電流回路２２０、ロードダンプ回路２３０を備える。車両用灯具２００のうち、半導体光源２１０を除く部分（定電流回路２２０およびロードダンプ回路２３０）を点灯回路とも称する。半導体光源２１０は、直列に接続される複数ｎ個（ｎ≧２）の発光素子２１２を含む。図２にはｎ＝３の場合が示される。発光素子２１２はたとえばＬＥＤが好適であるが、その限りでなく、ＬＤ（レーザダイオード）や有機ＥＬ素子などを採用してもよい。

　車両用灯具２００の好適な一態様は、半導体光源２１０、定電流回路２２０およびロードダンプ回路２３０が１パッケージに収容されたＬＥＤソケットであり、図示しないランプボディに着脱可能な形状を有する。ＬＥＤソケットは、長寿命化はもちろんのこと、消耗品であるが故に低コスト化が強く求められる。

　半導体光源２１０および定電流回路２２０は、入力端子ＩＮと接地端子ＧＮＤの間に直列に設けられる。定電流回路２２０は、半導体光源２１０に流れる電流Ｉ_ＬＥＤを所定の目標量Ｉ_ＲＥＦに安定化し、一定の輝度で発光させる。

　ロードダンプ回路２３０は、入力端子ＩＮの入力電圧Ｖ_ＩＮが所定のしきい値電圧Ｖ_ＴＨを超えると、定電流回路２２０に流れる電流Ｉ_ＬＥＤを遮断し、あるいは目標量Ｉ_ＲＥＦよりも減少させる。

　以上が車両用灯具２００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２００の動作を説明する図である。Ｖ_ＬＥＤは半導体光源２１０の電圧降下であり、Ｖ_ＣＳは定電流回路２２０の両端間電圧（電圧降下）である。

　入力電圧Ｖ_ＩＮがしきい値電圧Ｖ_ＴＨより低いとき、半導体光源２１０には、所定の目標量Ｉ_ＲＥＦに安定化された駆動電流Ｉ_ＬＥＤが流れる。このとき、半導体光源２１０の電圧降下Ｖ_ＬＥＤは３×Ｖｆであり、定電流回路２２０の電圧降下Ｖ_ＣＳはＶ_ＩＮ－Ｖ_ＬＥＤ＝Ｖ_ＩＮ－３×Ｖｆとなる。

　入力電圧Ｖ_ＩＮが上昇するにしたがい、定電流回路２２０の電圧降下Ｖ_ＣＳは増大していく。したがって、定電流回路２２０の消費電力Ｖ_ＣＳ×Ｉ_ＬＥＤも増大していく。

　入力電圧Ｖ_ＩＮがしきい値Ｖ_ＴＨを超えると、ロードダンプ回路２３０によって駆動電流Ｉ_ＬＥＤが遮断される。これにより半導体光源２１０の電圧降下Ｖ_ＬＥＤはゼロとなり、定電流回路２２０の両端間電圧Ｖ_ＣＳは、入力電圧Ｖ_ＩＮまで増大する。このときの定電流回路２２０の消費電力はＶ_ＣＳ×Ｉ_ＬＥＤ＝Ｖ_ＩＮ×０＝０Ｗとなり、定電流回路２２０の発熱が抑制される。

　以上が車両用灯具２００の動作である。この車両用灯具２００によれば、定電流回路２２０の両端間電圧Ｖ_ＣＳが大きくなったときに、駆動電流Ｉ_ＬＥＤを遮断あるいは減少させることにより、定電流回路２２０を構成するトランジスタの発熱を抑制できる。これにより、許容損失が小さい部品を選定することができ、あるいは放熱対策を簡素化でき、小型化、低コスト化を実現できる。

　本発明は、図２のブロック図や断面図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、方法に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や実施例を説明する。

（実施例１．１）
　図４は、実施例１．１に係る車両用灯具２００Ａの回路図である。定電流回路２２０は、直列に接続されるシリーズトランジスタ（第１トランジスタ）Ｑｓｒおよび制限抵抗Ｒｓを含む。本実施例においてシリーズトランジスタＱｓｒはＮＰＮ型バイポーラトランジスタである。バイアス回路２２２Ａは、制限抵抗Ｒｓの電圧降下Ｖｓが所定電圧に近づくようにシリーズトランジスタＱｓｒの制御端子（ベース）の電圧を調節する。

　バイアス回路２２２Ａは、バイアストランジスタＱｂおよびバイアス抵抗Ｒｂを含む。バイアス抵抗Ｒｂは、入力端子ＩＮとシリーズトランジスタＱｓｒのベースの間に設けられる。バイアストランジスタＱｂはＮＰＮ型バイポーラトランジスタであり、エミッタが接地され、ベースがシリーズトランジスタＱｓｒと抵抗Ｒｓの接続ノードＮ１と接続され、コレクタがシリーズトランジスタＱｓｒのベースと接続される。

　このバイアス回路２２２Ａによれば、ノードＮ１の電位は、バイアストランジスタＱｂのベースエミッタ間電圧Ｖｂｅに近づくように帰還がかかり、駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、目標量Ｉ_ＲＥＦ＝Ｖｂｅ／Ｒｓに安定化される。

　ロードダンプ回路２３０は、シャントトランジスタ（第２トランジスタ）Ｑｓｎおよび制御回路２３２を含む。シャントトランジスタＱｓｎは、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであり、シリーズトランジスタＱｓｒの制御端子（ベース）と接地の間に設けられる。制御回路２３２は、入力電圧Ｖ_ＩＮがしきい値電圧Ｖ_ＴＨを超えると、シャントトランジスタＱｓｎをオン（導通）する。シャントトランジスタＱｓｎがオンすると、シリーズトランジスタＱｓｒのベース電圧が低下し、シリーズトランジスタＱｓｒがオフとなる。これにより、駆動電流Ｉ_ＬＥＤが遮断する。

　制御回路２３２は、第１ツェナーダイオードＺＤ１、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２を含む。第１ツェナーダイオードＺＤ１の一端（カソード）は、入力端子ＩＮと接続される。第１抵抗Ｒ１は、第１ツェナーダイオードＺＤ１の他端（アノード）とシャントトランジスタＱｓｎの制御端子（ベース）の間に設けられる。第２抵抗Ｒ２は、シャントトランジスタＱｓｎの制御端子（ベース）と接地端子ＧＮＤの間に設けられる。

　第１ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧をＶ_ＺＤ１とする。シャントトランジスタＱｓｎのベースのノードＮ２の電圧をＶ_Ｎ２とする。Ｖ_Ｎ２＝（Ｖ_ＩＮ－Ｖ_ＺＤ１）×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）である。シャントトランジスタＱｓｎがオンする条件は、Ｖ_Ｎ２＞Ｖｂｅであるから、
　Ｖ_ＩＮ＞Ｖｂｅ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２＋Ｖ_ＺＤ１
のとき、シャントトランジスタＱｓｎがオンする。つまり、上式の右辺がロードダンプ回路２３０のしきい値電圧Ｖ_ＴＨとなる。
　Ｖ_ＴＨ＝Ｖｂｅ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２＋Ｖ_ＺＤ１

　車両用灯具２００Ａはさらに、入力端子ＩＮと接地端子ＧＮＤの間に設けられた第２ツェナーダイオードＺＤ２を備える。

　以上が車両用灯具２００Ａの構成である。続いてその動作を説明する。図５は、図４の車両用灯具２００Ａの動作を説明する図である。Ｖ_ＬＥＤは半導体光源２１０の電圧降下であり、ＶｃｅはシリーズトランジスタＱｓｒの両端間電圧（コレクタエミッタ間電圧）であり、Ｒｓ×Ｉ_ＬＥＤは制限抵抗Ｒｓの電圧降下である。

　入力電圧Ｖ_ＩＮがしきい値電圧Ｖ_ＴＨより低いとき、半導体光源２１０には、所定の目標量Ｉ_ＲＥＦに安定化された駆動電流Ｉ_ＬＥＤが流れる。このとき、半導体光源２１０の電圧降下Ｖ_ＬＥＤは３×Ｖｆであり、シリーズトランジスタＱｓｒのコレクタエミッタ間電圧Ｖｃｅは、Ｖ_ＩＮ－Ｖ_ＬＥＤ－Ｒｓ×Ｉ_ＬＥＤである。

　入力電圧Ｖ_ＩＮが上昇するにしたがい、シリーズトランジスタＱｓｒのコレクタエミッタ間電圧Ｖｃｅは増大していく。したがって、シリーズトランジスタＱｓｒの消費電力Ｖｃｅ×Ｉ_ＬＥＤも増大していく。

　入力電圧Ｖ_ＩＮがしきい値Ｖ_ＴＨを超えると、ロードダンプ回路２３０によって駆動電流Ｉ_ＬＥＤが遮断される。これにより半導体光源２１０の電圧降下Ｖ_ＬＥＤおよび制限抵抗Ｒｓの電圧降下はゼロとなり、シリーズトランジスタＱｓｒの両端間電圧Ｖｃｅは入力電圧Ｖ_ＩＮまで増大する。このときのシリーズトランジスタＱｓｒの消費電力はＶｃｅ×Ｉ_ＬＥＤ＝Ｖ_ＩＮ×０＝０Ｗとなり、発熱が抑制される。

　入力電圧Ｖ_ＩＮがさらに増大すると、第２ツェナーダイオードＺＤ２によってクランプされる。これにより、シリーズトランジスタＱｓｒのコレクタエミッタ間電圧Ｖｃｅが、その耐圧を超えるのを防止できる。

　以上が車両用灯具２００Ａの動作である。この車両用灯具２００Ａによれば、定電流回路２２０の両端間電圧Ｖ_ＣＳ（＝Ｖｃｅ＋Ｒｓ×Ｉ_ＬＥＤ）が大きくなったときに、シリーズトランジスタＱｓｒの消費電力（Ｖｃｅ×Ｉ_ＬＥＤ）がその許容損失を超える前に、駆動電流Ｉ_ＬＥＤを遮断あるいは減少させることにより、シリーズトランジスタＱｓｒの発熱を抑制できる。これにより、許容損失が小さい部品を選定することができ、あるいは放熱対策を簡素化でき、小型化、低コスト化を実現できる。

　シリーズトランジスタＱｓｒの許容損失をＰ_ＤＩＳとするとき、しきい値電圧Ｖ_ＴＨは以下の範囲で定めればよい。
　Ｖ_ＴＨ≦Ｖ_ＬＥＤ＋Ｐ_ＤＩＳ／Ｉ_ＬＥＤ＋Ｒｓ×Ｉ_ＬＥＤ

　図６は、実施例１．２に係る車両用灯具２００Ｂの回路図である。図６と図４を対比すると、定電流回路２２０の構成が異なっている。具体的は、図６のバイアス回路２２２はエラーアンプＥＡ１を含む。エラーアンプＥＡ１は、シリーズトランジスタＱｓｒと制限抵抗Ｒｓの接続ノードＮ１の電圧（Ｒｓ×Ｉ_ＬＥＤ）と、基準電圧Ｖ_ＲＥＦと、を受け、出力がシリーズトランジスタＱｓｒの制御端子（ベース）と接続される。この構成では、駆動電流Ｉ_ＬＥＤの目標値Ｉ_ＲＥＦは、以下の式で与えられる。
　Ｉ_ＲＥＦ＝Ｖ_ＲＥＦ／Ｒｓ

（実施の形態２）
　図７は、実施の形態２に係る車両用灯具２００Ｃの回路図である。ロードダンプ回路２３０Ｃは、入力トランジスタ（第３トランジスタ）Ｍ３と、制御回路２３２を備える。入力トランジスタＭ３は、定電流回路２２０と直列に設けられる。制御回路２３２は、入力電圧Ｖ_ＩＮがしきい値電圧Ｖ_ＴＨを超えると、第３トランジスタＭ３をオフし、またはオンの程度を弱める。

　この構成によっても、実施の形態１と同様の効果が得られる。

　図８は、実施例２．１に係る車両用灯具２００Ｄの回路図である。点灯回路２４０Ｄは、第１定電流回路２２０＿１、第２定電流回路２２０＿２、切替回路２５０、逆接防止用のダイオードＤ２０を備える。

　半導体光源２１０は直列に接続された複数のＬＥＤ２１２Ａ～２１２Ｃを含む。この例ではＬＥＤは三個であるが、２個でもよいし、３個より多くてもよい。第１定電流回路２２０＿１は、半導体光源２１０全体（すなわち３個のＬＥＤ２１２Ａ～２１２Ｃ全部）に駆動電流Ｉｄ１を供給する。第２定電流回路２２０＿２は、半導体光源２１０の一部（この例では、２個のＬＥＤ２１２Ｂ～２１２Ｃ）に駆動電流Ｉｄ２を供給する。駆動電流Ｉｄ２が流れる半導体光源２１０の個数は、１個でもよいし、３個以上でもよい。

　切替回路２５０は、第１入力トランジスタＳＷ１、第２入力トランジスタＳＷ２、制御回路２５２を含む。制御回路２５２は、入力電圧Ｖ_ＩＮが、３個のＬＥＤ２１２Ａ～２１２Ｃを駆動できる程度に高い状態（Ｖ_ＩＮ＞Ｖ_ＴＨ１）では、第１入力トランジスタＳＷ１をオン、第２入力トランジスタＳＷ２をオフとなる。第１しきい値Ｖ_ＴＨ１は、Ｖ_ＴＨ１＞３×Ｖｆ＋Ｖｆとなるように定められる。Ｖ_ＩＮ＞Ｖ_ＴＨ１のとき、第１定電流回路２２０＿１がイネーブル（オン）となり、３個のＬＥＤ２１２Ａ～２１２Ｃに駆動電流Ｉｄ１が供給される。

　制御回路２５２は、入力電圧Ｖ_ＩＮが低下し、第１しきい値Ｖ_ＴＨ１を下回ると、第１入力トランジスタＳＷ１をオフ、第２入力トランジスタＳＷ２をオンする。これにより、第２定電流回路２２０＿２がイネーブルとなり、２個のＬＥＤ２１２Ｂ、２１２Ｃに駆動電流Ｉｄ２が供給される。

　図８の構成において、入力電圧Ｖ_ＩＮが高い状態において、第１入力トランジスタＳＷ１をオンし続けると、入力電圧Ｖ_ＩＮが高くなりすぎた場合に、点灯回路２４０Ｄの消費電力は、（Ｖ_ＩＮ－Ｖ_Ｆ１）×Ｉｄ１となり、点灯回路２４０Ｄの発熱が大きくなる。この実施例では、第１入力トランジスタＳＷ１は、図７の入力トランジスタＭ３の機能を兼ねている。つまり制御回路２５２は、入力電圧Ｖ_ＩＮが、ロードダンプのしきい値（第２しきい値Ｖ_ＴＨ２、Ｖ_ＴＨ２＞Ｖ_ＴＨ１）を超えると、第１入力トランジスタＳＷ１をオフし、あるいはオンの程度を弱める。

　制御回路２５２は、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２，トランジスタＱ２０～Ｑ２３、抵抗Ｒ２１～Ｒ２６を含む。

　制御回路２５２のうち、回路素子ＺＤ１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｑ２０，Ｒ２１によって、Ｖ_ＩＮとＶ_ＴＨ１が比較される。Ｖ_ＩＮ＜Ｖ_ＴＨ１のとき、ツェナーダイオードＺＤ１は導通せず、トランジスタＱ２０のベース電圧はローであり、トランジスタＱ２０はオフであり、第１入力トランジスタＳＷ１のゲートは、抵抗Ｒ２１により入力電圧にプルアップされ、第１入力トランジスタＳＷ１がオフとなる。このとき、トランジスタＱ２１はオンとなり、第２入力トランジスタＳＷ２のゲートがプルダウンされ、第２入力トランジスタＳＷ２がオンとなる。

　Ｖ_ＩＮ＞Ｖ_ＴＨ１のとき、ツェナーダイオードＺＤ１が導通し、トランジスタＱ２０のベースに電流が流れ、トランジスタＱ２０がオンとなり、第１入力トランジスタＳＷ１のゲートがプルダウンされる。これにより第１入力トランジスタＳＷ１がオンとなる。このとき、トランジスタＱ２１はオフとなり、第２入力トランジスタＳＷ２のゲートが抵抗Ｒ２４によりプルアップされ、第２入力トランジスタＳＷ２がオフとなる。

　回路素子ＺＤ２、Ｒ２５，Ｒ２５，Ｑ２２によって、Ｖ_ＩＮとＶ_ＴＨ２が比較される。Ｖ_ＩＮ＜Ｖ_ＴＨ２のとき、ツェナーダイオードＺＤ２は導通せず、トランジスタＱ２２はオフであり、このときの動作は、上述した通りである。

　Ｖ_ＩＮ＞Ｖ_ＴＨ２となると、ツェナーダイオードＺＤ２が導通し、トランジスタＱ２２がオンとなる。そうすると、トランジスタＱ２０のベース電流が減少し、第１入力トランジスタＳＷ１のゲート電圧が上昇し、そのオンの程度が弱まり、最終的にオフとなる。

　Ｖ_ＩＮ＞Ｖ_ＴＨ２のときに、トランジスタＱ２１がオンとなって、第２入力トランジスタＳＷ２がオンとなるのを防止する必要がある。そのため、トランジスタＱ２３、Ｒ２７が設けられる。Ｖ_ＩＮ＞Ｖ_ＴＨ２のときには、トランジスタＱ２３はオンとなり、トランジスタＱ２１のオフを維持できる。

　図９は、実施例２．２に係る車両用灯具２００Ｅの回路図である。第１定電流回路２２０＿１、第２定電流回路２２０＿２はイネーブル端子ＥＮを備え、切替回路２５０は、入力電圧Ｖ_ＩＮをしきい値電圧Ｖ_ＴＨ１，Ｖ_ＴＨ２と比較し、比較結果にもとづいて、第１定電流回路２２０＿１、第２定電流回路２２０＿２のイネーブル端子ＥＮの状態を制御する。

　図１０は、実施例２．３に係る車両用灯具２００Ｆの回路図である。切替回路２５０Ｆは、ヒステリシスコンパレータ２５４、インバータ２５６、抵抗分圧回路Ｒ３１，Ｒ３２を含む。抵抗分圧回路Ｒ３１，Ｒ３２は、入力電圧Ｖ_ＩＮを分圧する。ヒステリシスコンパレータ２５４は、分圧後の入力電圧Ｖ_ＩＮをしきい値電圧Ｖ_ＲＥＦと比較する。インバータ２５６は、ヒステリシスコンパレータ２５４の出力を反転する。２つの定電流回路２２０＿１，２２０＿２は、ヒステリシスコンパレータ２５４の出力とインバータ２５６の出力に応じて相補的に動作する。

　図１１は、図１０の車両用灯具２００Ｆの動作を説明する図である。入力電圧Ｖ_ＩＮの変動幅が、ヒステリシス幅Ｖ_ｈｙｓより小さければ、ＬＥＤの光量が急激に変わらないため、ランプのちらつきを抑制できる。

　図１２は、図１０の車両用灯具の具体的な回路図である。定電流回路２２０＿１，２２０＿２は同様に構成され、シリーズトランジスタＱｓｒ、制限抵抗Ｒｓ、ゲート抵抗Ｒｇ，エラーアンプＥＡ、トランジスタＱ４１，Ｑ４２、抵抗Ｒ４１～Ｒ４４を含む。この定電流回路２２０のＥＮピンは、アクティブローである。シリーズトランジスタＱｓｒ、制限抵抗Ｒｓ、エラーアンプＥＡは、図６の定電流回路２２０を天地反転した構成である。

　定電流回路２２０のイネーブル、ディセーブルの制御のために、トランジスタＱ４１，Ｑ４２，抵抗Ｒ４１～Ｒ４４が追加されている。イネーブルピンにハイが入力されると、トランジスタＱ４１がオン、トランジスタＱ４２がオンとなり、トランジスタＱｓｒがオフし、定電流回路２２０がディセーブルとなる。

　以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

（変形例１）
　ロードダンプ回路２３０の制御回路２３２を、電圧コンパレータで構成してもよい。

（変形例２）
　実施の形態では、シリーズトランジスタＱｓｒのベースと接地の間に、シャントトランジスタＱｓｎを設けたがその限りでない。シャントトランジスタＱｓｎに代えて、シリーズトランジスタＱｓｒと直列に、トランジスタ（スイッチ）を挿入し、入力電圧Ｖ_ＩＮがしきい値電圧Ｖ_ＴＨを超えたときに、このトランジスタをオフしてもよい。

（変形例３）
　実施の形態では、トランジスタがバイポーラトランジスタの場合を説明したが、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）に置換してもよい。この場合、ベース、コレクタ、エミッタを、ゲート、ドレイン、ソースと読み替えればよい。またＮＰＮ型（Ｎチャンネル）をＰＮＰ型（Ｐチャンネル）に置換してもよい。

（変形例４）
　実施の形態では、半導体光源２１０を高電位側に設け、定電流回路２２０を電流シンク型で構成したがその限りでなく、それらを入れ替えて天地反転し、定電流回路２２０を電流ソース型で構成してもよい。

　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。

　本発明は、自動車などに用いられる灯具に関する。

　２　バッテリ
　４　スイッチ
　２００　車両用灯具
　ＩＮ　入力端子
　ＧＮＤ　接地端子
　２１０　半導体光源
　２１２　ＬＥＤ
　２２０　定電流回路
　Ｑｓｒ　シリーズトランジスタ
　Ｒｓ　制限抵抗
　２２２　バイアス回路
　Ｑｂ　バイアストランジスタ
　Ｒｂ　バイアス抵抗
　２３０　ロードダンプ回路
　Ｑｓｎ　シャントトランジスタ
　２３２　制御回路
　ＺＤ１　第１ツェナーダイオード
　Ｒ１　第１抵抗
　Ｒ２　第２抵抗
　ＺＤ２　第２ツェナーダイオード
　ＥＡ１　エラーアンプ

Claims

　入力端子および接地端子と、
　前記入力端子と前記接地端子の間に直列に設けられる半導体光源および定電流回路と、
　前記入力端子の入力電圧が所定のしきい値電圧を超えると、前記定電流回路に流れる電流を遮断し、あるいは減少させるロードダンプ回路と、
　を備えることを特徴とする車両用灯具。
　前記定電流回路は、
　直列に設けられる第１トランジスタおよび制限抵抗と、
　前記制限抵抗の電圧降下が所定電圧に近づくように前記第１トランジスタの制御端子の電圧を調節するバイアス回路と、
　を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
　前記ロードダンプ回路は、
　前記第１トランジスタの前記制御端子と接地の間に設けられる第２トランジスタと、
　前記入力電圧が前記しきい値電圧を超えると、前記第２トランジスタをオンする制御回路と、
　を含むことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
　前記制御回路は、
　一端が前記入力端子と接続される第１ツェナーダイオードと、
　前記第１ツェナーダイオードの他端と前記第２トランジスタの制御端子の間に設けられる第１抵抗と、
　前記第２トランジスタの前記制御端子と前記接地端子の間に設けられる第２抵抗と、
　を含むことを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具。
　前記バイアス回路は、
　エミッタが接地され、ベースが前記第１トランジスタと前記制限抵抗の接続ノードと接続され、コレクタが前記第１トランジスタの前記制御端子と接続されるバイアストランジスタと、
　前記入力端子と前記第１トランジスタの前記制御端子の間に設けられるバイアス抵抗と、
　を含むことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
　前記バイアス回路は、前記第１トランジスタと前記制限抵抗の接続ノードの電圧と、基準電圧と、を受け、出力が前記第１トランジスタの制御端子と接続されるエラーアンプを含むことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
　前記ロードダンプ回路は、
　前記定電流回路と直列に設けられた第３トランジスタと、
　前記入力電圧が前記しきい値電圧を超えると、前記第３トランジスタをオフし、またはオンの程度を弱める制御回路と、
　を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
　前記入力端子と前記接地端子の間に設けられる第２ツェナーダイオードをさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の車両用灯具。
　ＬＥＤソケットであることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の車両用灯具。
　入力端子および接地端子と、
　前記入力端子と前記接地端子の間に、駆動対象の半導体光源と直列に設けられる定電流回路と、
　前記入力端子の入力電圧が所定のしきい値電圧を超えると、前記定電流回路に流れる電流を遮断し、あるいは減少させるロードダンプ回路と、
　を備えることを特徴とする点灯回路。
　前記定電流回路は、
　直列に設けられる第１トランジスタおよび制限抵抗と、
　前記制限抵抗の電圧降下が所定電圧に近づくように前記第１トランジスタの制御端子の電圧を調節するバイアス回路と、
　を含み、
　前記ロードダンプ回路は、
　前記第１トランジスタの前記制御端子と接地の間に設けられる第２トランジスタと、
　前記入力電圧が前記しきい値電圧を超えると、前記第２トランジスタをオンする制御回路と、
　を含むことを特徴とする請求項１０に記載の点灯回路。
　前記ロードダンプ回路は、
　前記定電流回路と直列に設けられる第３トランジスタと、
　前記入力電圧が前記しきい値電圧を超えると、前記第３トランジスタをオフし、またはオンの程度を弱める制御回路と、
　を備えることを特徴とする請求項１０に記載の点灯回路。
　直列に接続される複数の発光素子を駆動する点灯回路であって、
　入力端子と接地端子の間に、前記複数の発光素子と直列に設けられる第１定電流回路と、
　前記入力端子と前記接地端子の間に、前記複数の発光素子の一部と直列に設けられる第２定電流回路と、
　（i）前記入力端子の入力電圧が第１しきい値より低いとき、前記第１定電流回路をイネーブル、前記第２定電流回路をディセーブルし、（ii）前記入力電圧が第１しきい値より高く、第２しきい値より低いとき、前記第１定電流回路をイネーブル、前記第２定電流回路をディセーブルし、（iii）前記入力電圧が前記第２しきい値より高いとき、前記第１定電流回路をディセーブルし、または生成する電流を減少させ、前記第２定電流回路をディセーブルする制御回路と、
　を備えることを特徴とする点灯回路。
　前記入力端子と接地端子の間に、前記複数の発光素子および前記第１定電流回路と直列に設けられる第１入力トランジスタと、
　前記入力端子と前記接地端子の間に、前記複数の発光素子の前記一部および前記第２定電流回路と直列に設けられる第２入力トランジスタと、
　をさらに備え、前記第１入力トランジスタのオン、オフに応じて、前記第１定電流回路のイネーブル、ディセーブルが制御され、前記第２入力トランジスタのオン、オフに応じて、前記第２定電流回路のイネーブル、ディセーブルが制御されることを特徴とする請求項１３に記載の点灯回路。
　前記第１定電流回路および前記第２定電流回路はそれぞれ、イネーブル端子を備え、前記イネーブル端子の状態に応じてイネーブル、ディセーブルが制御されることを特徴とする請求項１３に記載の点灯回路。
　前記制御回路は、前記入力電圧をしきい値電圧と比較するヒステリシスコンパレータを含み、前記第１定電流回路および前記第２定電流回路のイネーブル、ディセーブルは、前記ヒステリシスコンパレータの出力に応じて制御されることを特徴とする請求項１３から１５のいずれかに記載の点灯回路。
　請求項１１から１６のいずれかに記載の点灯回路を備えることを特徴とする車両用灯具。