(57)【要約】      （修正有）【課題】調光制御に伴うノイズの低減を図る。【解決手段】バッテリ電圧に基づき半導体発光素子を駆動するための直流による駆動電流を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ２と、駆動電流のレベルと基準レベルとの比較結果に基づき駆動電流のレベルが基準レベルと一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータが備える第１のスイッチング素子ＳＷｃのスイッチング動作を制御する制御回路５とを備える。そして、制御回路が、ＰＷＭ信号Ｓpwmに基づいて基準レベルを第１のレベルと第２のレベルとに切り換える基準レベル切換部５Ａを備える。駆動電流をオン／オフするスイッチをＰＷＭ駆動して調光を行う従来とは異なり、調光時に駆動電流がゼロレベルとなる期間を生じさせないようにでき、ノイズの低減が図られる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ電圧に基づき半導体発光素子を駆動するための直流による駆動電流を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記駆動電流のレベルと基準レベルとの比較結果に基づき前記駆動電流のレベルが前記基準レベルと一致するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータが備える第１のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路が、
ＰＷＭ信号に基づいて前記基準レベルを第１のレベルと第２のレベルとに切り換える基準レベル切換部を備える
駆動回路。
【請求項２】
前記基準レベル切換部は、
前記基準レベルをゼロレベルよりも大きい前記第１のレベルと前記第２のレベルとに切り換える
請求項１に記載の駆動回路。
【請求項３】
前記基準レベル切換部は、
定電圧源と接地点との間に挿入された第１の抵抗素子と、
前記第１の抵抗素子に対して直列の関係に接続された第２の抵抗素子と、
前記第２の抵抗素子と前記接地点との間において前記第２の抵抗素子に対して直列の関係に接続され、前記ＰＷＭ信号に応じてオン／オフする第２のスイッチング素子とを備える
請求項１又は請求項２に記載の駆動回路。
【請求項４】
前記請求項１乃至請求項３の何れかに記載の駆動回路と前記半導体発光素子とを備える
車輌用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの直流電流により駆動される半導体発光素子についての駆動回路と、これら半導体発光素子と駆動回路とを備えた車輌用灯具とに関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】特許第５０８９１９３号公報
【背景技術】
【０００３】
車輌用灯具として、例えば発光ダイオードなどの半導体発光素子と、バッテリ電圧に基づき半導体発光素子を定電流駆動するＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた構成が知られている。このような車輌用灯具として、例えば電気自動車などで用いられる車輌用灯具では、消費電力を削減して走行可能距離を延ばすため、車輌の走行環境に応じて半導体発光素子を調光（減光）するということが行われている（例えば上記特許文献１を参照）。
【０００４】
従来において、上記のような調光制御は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を用いて半導体発光素子の駆動電流の平均レベルを制御することで行われている。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータから半導体発光素子に供給される駆動電流をオン／オフするスイッチを設け、このスイッチをＰＷＭ駆動するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようにスイッチをＰＷＭ駆動する従来手法では、減光時において半導体発光素子の駆動電流レベルが１００％と０％との間で変動するため、ノイズが比較的大きいという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題点を克服し、調光制御に伴うノイズの低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１に、本発明に係る駆動回路は、バッテリ電圧に基づき半導体発光素子を駆動するための直流による駆動電流を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記駆動電流のレベルと基準レベルとの比較結果に基づき前記駆動電流のレベルが前記基準レベルと一致するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータが備える第１のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路とを備え、前記制御回路が、ＰＷＭ信号に基づいて前記基準レベルを第１のレベルと第２のレベルとに切り換える基準レベル切換部を備えるものである。
【０００８】
上記構成によれば、ＰＷＭ信号によって駆動電流についての定電流制御系の目標値（基準レベル）が切り換えられる。すなわち、このような定電流制御系の目標値の切り換えによって駆動電流の平均レベルが調整される。
【０００９】
第２に、上記した本発明に係る駆動回路においては、前記基準レベル切換部は、前記基準レベルをゼロレベルよりも大きい前記第１のレベルと前記第２のレベルとに切り換えることが望ましい。
ＰＷＭ信号に基づき切り換えられる２つの基準レベルが共にゼロレベル以外であるので、駆動電流がゼロレベルとなる期間が生じない。
【００１０】
第３に、上記した本発明に係る駆動回路においては、前記基準レベル切換部は、定電圧源と接地点との間に挿入された第１の抵抗素子と、前記第１の抵抗素子に対して直列の関係に接続された第２の抵抗素子と、前記第２の抵抗素子と前記接地点との間において前記第２の抵抗素子に対して直列の関係に接続され、前記ＰＷＭ信号に応じてオン／オフする第２のスイッチング素子とを備えることが望ましい。
ＰＷＭ信号によって第２のスイッチング素子がオン／オフされることに応じて、第１の抵抗素子と第２の抵抗素子との接続点からの出力電圧のレベルが変化する。この出力電圧の変化を利用して、基準レベルが切り換えられる。
【００１１】
また、本発明に係る車輌用灯具は、上記した本発明に係る駆動回路と半導体発光素子とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＰＷＭ信号を用いて駆動電流の平均レベルの調整により半導体発光素子の調光制御を行う場合において、スイッチを用いる従来のように駆動電流がゼロレベルとなる期間を生じさせないようにできる。
従って、調光制御に伴うノイズの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の車輌用灯具の回路構成についての説明図である。
【図２】従来の車輌用灯具におけるＰＷＭ信号と駆動電流との関係を表す波形図である。
【図３】実施の形態の車輌用灯具の回路構成についての説明図である。
【図４】実施の形態の車輌用灯具が備える制御回路の内部構成についての説明図である。
【図５】実施の形態の車輌用灯具におけるＰＷＭ信号と駆動電流との関係を表す波形図である。
【図６】制御回路が備える基準レベル切換部の変形例についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態についての説明に先立ち、比較例として、従来の車輌用灯具１’について説明する。
図１は、車輌用灯具１’の回路構成ついての説明図である。
車輌用灯具１’は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２、検出部３、スイッチＳＷａ、複数の発光ダイオードＬを有する発光部４、制御回路５’、正極入力端子Ｔｐ及びグランド端子Ｔｇを備える。
バッテリＢＴの正極端子と正極入力端子Ｔｐとの間にはスイッチＳＷｂが挿入され、当該スイッチＳＷｂのオン／オフにより車輌用灯具１’の点灯／消灯が制御される。図のように車輌用灯具１’のグランド端子Ｔｇは接地点を介してバッテリＢＴの負極端子に接続されている。
【００１５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、インダクタＬｃ、スイッチＳＷｃ、ダイオードＤｃ及び平滑コンデンサＣｏを備えており、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータとして構成されている。図のようにインダクタＬｃの一端は正極入力端子Ｔｐに接続され、インダクタＬｃの他端はダイオードＤｃのアノードに接続され、これらインダクタＬｃとダイオードＤｃとの直列接続回路はバッテリＢＴに対して直列の関係となるように接続されている。
スイッチＳＷｃは、インダクタＬｃとダイオードＤｃとの接続点と接地ラインとの間に挿入され、従ってバッテリＢＴに対して並列の関係となるように接続されている。このスイッチＳＷｃは、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などのスイッチング素子で構成される。
また、平滑コンデンサＣｏは正極端子がダイオードＤｃのカソードと接続され、負極端子が接地ラインに接続されており、スイッチＳＷｃに対して並列となるように接続されている。
【００１６】
検出部３はダイオードＤｃのカソードと平滑コンデンサＣｏの正極端子との接続点にその一端が接続された検出用抵抗Ｒｄを備えて構成される。この検出用抵抗Ｒｄは、その他端がスイッチＳＷａと接続されており、スイッチＳＷａがオンとされたときは当該スイッチＳＷａを介して発光部４と接続された状態となる。検出用抵抗Ｒｄは、発光部４に対して印加されるＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧のレベルを検出する。検出用抵抗Ｒｄによる電圧検出結果は制御回路５’に対して入力される。
【００１７】
発光部４は、複数の発光ダイオードＬが直列接続されて構成される。本例の場合、発光ダイオードＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６の６つが直列接続されている。発光ダイオードＬ１のアノードはスイッチＳＷａと接続され、発光ダイオードＬ６のカソードがＤＣ／ＤＣコンバータ２における平滑コンデンサＣｏの負極端子と接地ラインとの接続点に対して接続されている。従って、スイッチＳＷａがオンの状態では、発光部４としての発光ダイオードＬ１〜Ｌ６の直列接続回路に、平滑コンデンサＣｏの両端電圧としてのＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧が印加される。
この出力電圧の印加に応じて発光部４を構成する発光ダイオードＬ１〜Ｌ６がオンされることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２から発光部４に対して駆動電流ＩLEDが流れる。
【００１８】
制御回路５’は、前述した検出用抵抗Ｒｄによる電圧検出結果に基づいて駆動電流ＩLEDのレベルを検出した結果に基づき、駆動電流ＩLEDのレベルが所定の基準レベルと一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２におけるスイッチＳＷｃのオン／オフデューティを制御して、駆動電流ＩLEDについての定電流制御を行う。
【００１９】
ここで、従来の車輌用灯具１’では、上記のような構成において、スイッチＳＷａをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動することにより発光部４の調光制御を実現している。具体的には、スイッチＳＷａをＰＷＭ信号としての制御信号Ｓpwmによってオン／オフ制御するものである。このような構成により、制御信号Ｓpwmのオン／オフデューティの設定で発光部４を構成する発光ダイオードＬの駆動電流ＩLEDの平均レベルを調整できる。すなわち、制御信号Ｓpwmのオン／オフデューティの調整により、発光ダイオードＬの発光量を所望の発光量に調整できる。
【００２０】
図２は、従来の車輌用灯具１’における制御信号Ｓpwmと駆動電流ＩLEDとの関係を表す波形図である。
図２では、制御信号Ｓpwmのオンデューティを１００％未満として、発光ダイオードＬの発光量を１００％（定格電流を流したときの発光量）未満に減光させたときの波形の例を示している。具体的にこの例では、制御信号Ｓpwmのオンデューティを８０％としたときに駆動電流ＩLEDの平均レベルが８０％となっている。
【００２１】
ここで、図２を参照して分かるように、従来のスイッチＳＷａを用いた調光制御では、制御信号Ｓpwmのオンデューティを１００％未満とした減光時において、駆動電流ＩLEDが０％（ゼロレベル）と１００％（定格電流レベル）とに切り換えられる。このため、従来の車輌用灯具１’では、調光制御に伴うノイズが比較的大きくなるという問題があった。
【００２２】
そこで、本実施の形態では、このような調光制御に伴うノイズの低減を図るべく、車輌用灯具１として図３に示すような構成を提案する。なお、図３において、既に図１において説明済みとなった部分と同様となる部分については同一符号を付して説明を省略する。
図３に示すように、本実施の形態の車輌用灯具１は、スイッチＳＷａが省略された点、及び調光信号入力端子Ｔ１が設けられた点、及び制御回路５’に代えて制御回路５が設けられた点が車輌用灯具１’と異なる。
なお、図３において、図中に符号「１Ａ」として囲った部分、すなわち車輌用灯具１における発光部４を除きＤＣ／ＤＣコンバータ２、検出部３、制御回路５を含む部分が、本発明の駆動回路に対応した部分となる。
【００２３】
調光信号入力端子Ｔ１には、例えばマイクロコンピュータで構成された外部の制御部（不図示）より制御信号Ｓpwmが供給される。調光信号入力端子Ｔ１に供給された制御信号Ｓpwmは、制御回路５に入力される。
制御回路５は、制御回路５’と同様に、検出用抵抗Ｒｄによる電圧検出結果に基づく駆動電流ＩLEDのレベル検出と、当該レベル検出の結果に基づく駆動電流ＩLEDの定電流制御とを行う。また、特に本実施の形態の制御回路５は、調光信号入力端子Ｔ１を介して入力された制御信号Ｓpwmに基づき、上記の定電流制御で用いる基準レベルの切り換えを行う。
【００２４】
図４は、制御回路５の内部構成についての説明図である。
なお、図４では制御回路５の内部構成と共にＤＣ／ＤＣコンバータ２と検出部３とを併せて示している。
図４に示すように、制御回路５は、電流検出回路６、エラーアンプ７、コンパレータ８、鋸歯状波生成回路９、及び基準レベル切換部５Ａを備えて構成される。
電流検出回路６、エラーアンプ７、コンパレータ８、及び鋸歯状波生成回路９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２及び検出部３（検出用抵抗Ｒｄ）と共に駆動電流ＩLEDについての定電流制御系を構成する。
電流検出回路６は、検出用抵抗Ｒｄによる電圧検出結果（検出用抵抗Ｒｄの両端電圧）に基づき駆動電流ＩLEDのレベルを検出する。
【００２５】
エラーアンプ７は、電流検出回路７により検出された駆動電流ＩLEDのレベルと、基準レベル変換部５Ａ内に設けられた後述する可変電圧源Ｖｖの電圧レベル（基準レベル）との差分に応じた信号をコンバータ８に出力する。
コンバータ８は、鋸歯状波生成回路９より入力される鋸歯状波信号を閾値としてエラーアンプ７からの差分信号をスライスする。これにより、コンパレータ８の出力信号として、基準レベルと駆動信号ＩLEDのレベルとの差分に応じたオン／オフデューティを有する信号が生成される。そして、このコンパレータ８による出力信号が、図のようにＤＣ／ＤＣコンバータ２のスイッチＳＷｃの制御信号として供給される。
上記のようなコンパレータ８の出力信号がスイッチＳＷｃの制御信号として供給されることで、スイッチＳＷｃのオン／オフデューティが基準レベルと駆動電流ＩLEDとの差分に応じて制御される。これにより、駆動電流ＩLEDのレベルを基準レベルに一致させる定電流制御が実現される。
【００２６】
基準レベル切換部５Ａは、制御信号Ｓpwmに基づき可変電圧源Ｖｖの電圧レベルを切り換える。
図示するように基準レベル切換部５Ａは、定電圧源Ｖinとグランド（接地点）との間に挿入された第１の抵抗Ｒ１と、第１の抵抗Ｒ１に対して直列に接続された第２の抵抗Ｒ２と、第２の抵抗Ｒ２とグランドとの間において第２の抵抗Ｒ２に対して直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１を備える。
【００２７】
第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２との接続点は、可変電圧源Ｖｖに対して接続されている。可変電圧源Ｖｖは、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２との接続点からの出力電圧レベルに応じたレベルの電圧を発生する。すなわち、上記接続点からの出力電圧は、可変電圧源Ｖｖの出力電圧指示信号として機能する。
【００２８】
スイッチング素子Ｑ１は、ＮＰＮトランジスタとされ、図のようにコレクタが第２の抵抗Ｒ２に接続され、エミッタが接地されている。また、スイッチング素子Ｑ１のベースは、インバータ１０を介して図４に示した調光信号入力端子Ｔ１に対して接続され、制御信号Ｓpwmの反転信号が供給される。
【００２９】
ここで、定電圧源Ｖinの電位を「電位Ｖ１」、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２との接続点からの出力電圧の電位を「電位Ｖ２」とする。
上記のように構成された基準レベル切換部５Ａによると、制御信号Ｓpwmがオン（Ｈｉｇｈ）のときは、スイッチング素子Ｑ１がオフとされることで、電位Ｖ２は、定電圧源Ｖinに基づいて生じる第１の抵抗Ｒ１の両端電圧と同電位となる。すなわち電位Ｖ２＝電位Ｖ１となる。
一方、制御信号Ｓpwmがオフ（Ｌｏｗ）のときは、スイッチング素子Ｑ１がオンとされることで、電位Ｖ２は、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２との分圧比と電位Ｖ１とで定まる電位となる。具体的には、
Ｖ２＝Ｖ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）
となる。
【００３０】
このように、基準レベル切換部５Ａによれば、制御信号Ｓpwmのオン／オフに応じて可変電圧源Ｖｖからエラーアンプ８への出力電圧レベル、すなわち定電流制御系における基準レベル（制御目標値）を切り換えることができる。換言すれば、制御信号Ｓpwmのオン／オフに応じ、定電流制御系における基準レベルを第１のレベルと第２のレベルとに切り換えることができる。
【００３１】
本例では、基準レベル＝大に応じては、発光ダイオードＬが１００％の発光量で点灯し、基準レベル＝小に応じては発光ダイオードＬが６０％の発光量で点灯するように駆動回路１Ａが構成されている。具体的には、例えば第１の抵抗Ｒ１＝４ｋΩ、第２の抵抗Ｒ２＝６ｋΩに設定されているこで、このような１００％と６０％との間での切り換えを実現している。
【００３２】
なお、制御信号Ｓpwmのオンデューティは、前述の制御部によって調整される。具体的には、例えば車輌の走行環境（例えば外界の明るさ等）に応じて調整されるものである。このような制御信号Ｓpwmに基づき調光を行う本実施の形態の車輌用灯具１によれば、車輌の走行環境に応じた調光が実現される。
【００３３】
図５は、車輌用灯具１における制御信号Ｓpwmと駆動電流ＩLEDとの関係を表す波形図である。
この図５では、制御信号Ｓpwmのオンデューティを１００％未満として、発光ダイオードＬの発光量を１００％未満に減光させたときの波形の例を示している。
この図の例では、制御信号Ｓpwmのオンデューティを５０％としたときに、駆動電流ＩLEDの平均レベルが先の図２の場合と同じ８０％となることが示されている。
また図５によれば、制御信号Ｓpwmがオンの期間で駆動電流ＩLEDのレベルが１００％であるのに対し、制御信号Ｓpwmがオフの期間では駆動電流ＩLEDのレベルが６０％であることが示されている。
【００３４】
以上で説明したように、本実施の形態では、制御信号Ｓpwmに基づいて、駆動電流ＩLEDの定電流制御系における基準レベル（制御目標値）を第１のレベルと第２のレベルとに切り換えるようにしている。すなわち、このような定電流制御系の目標値の切り換えによって駆動電流の平均レベルが調整されるものである。
これにより、スイッチＳＷａのオン／オフによって駆動電流ＩLEDの平均レベルを調整していた従来とは異なり、制御信号Ｓpwmによる調光時に駆動電流ＩLEDがゼロレベルとなる期間が生じないようにできる。従って、調光制御に伴うノイズの低減を図ることができる。
【００３５】
また、本実施の形態では、基準レベル切換部５Ａが、基準レベルをゼロレベルよりも大きい第１のレベルと第２のレベルとに切り換えるようにしている。
これによれば、制御信号Ｓpwmに基づき切り換えられる２つの基準レベルが共にゼロレベル以外とされるため、駆動電流ＩLEDがゼロレベルとなる期間が生じない。従って、ノイズの低減が図られる。
【００３６】
さらに、本実施の形態では、基準レベル切換部５Ａが、定電圧源Ｖinと接地点との間に挿入された第１の抵抗Ｒ１と、第１の抵抗Ｒ１に対して直列の関係に接続された第２の抵抗Ｒ２と、第２の抵抗Ｒ２と接地点との間において第２の抵抗Ｒ２に対して直列の関係に接続され、制御信号Ｓpwmに応じてオン／オフするスイッチング素子Ｑ１とを備えて構成されている。
これにより、制御信号Ｓpwmに応じて基準レベルを切り換えるための構成を、少なくとも２つの抵抗素子と１つのスイッチング素子という簡易な構成により実現できる。
【００３７】
なお、本発明は上記により説明した具体例に限定されるべきものではない。
図６は、基準レベル切換部の変形例についての説明図である。
図示するように、この場合の制御回路５内には、基準レベル切換部５Ａに代えて、変形例としての基準レベル切換部５Ｂが設けられる。基準レベル切換部５Ａとの違いは、スイッチング素子Ｑ１に対して並列に第３の抵抗Ｒ３が接続された点である。
【００３８】
この基準レベル切換部５Ｂにおいて、制御信号Ｓpwmがオンであることに応じてスイッチング素子Ｑ１がオフとなる期間では、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２の接続点から可変電圧源Ｖｖへの出力電圧の電位Ｖ２は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３との分圧比と電位Ｖ１とで定まる電位となる。すなわち、Ｖ２＝Ｖ１・（Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）である。一方、制御信号Ｓpwmがオフとなってスイッチング素子Ｑ１がオンされたときは、電位Ｖ２は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との分圧比と電位Ｖ１とで定まる電位となる。すなわち、Ｖ２＝Ｖ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）である。
【００３９】
このような変形例としての基準レベル切換部５Ｂによっても、制御信号Ｓpwmのオン／オフに応じて基準レベルを切り換えることができる。この変形例によっても、制御信号Ｓpwmに応じた基準レベルの切り換えを少なくとも抵抗素子とスイッチング素子とによる簡易な構成で実現できる。
【００４０】
また、これまでの説明では、半導体発光素子として発光ダイオードＬを用いる場合を例示したが、本発明における半導体発光素子としては直流電流により駆動される発光素子であれば発光ダイオードＬに限定されるものではない。また、半導体発光素子を６つ直列接続する構成を例示したが、発光部を構成する半導体発光素子の数は６つに限定されない。
また、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータではなく降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ、或いは昇圧／降圧の切り替えが可能なＤＣ／ＤＣコンバータを用いることもできる。
【符号の説明】
【００４１】
１…車輌用灯具、１Ａ…駆動回路、２…ＤＣ／ＤＣコンバータ、４…発光部、５…制御回路、５Ａ,５Ｂ…基準レベル切換部、Ｌ１〜Ｌ６・・・発光ダイオード
【図１】
2014157785.tif 000003
【図２】
2014157785.tif 000004
【図３】
2014157785.tif 000005
【図４】
2014157785.tif 000006
【図５】
2014157785.tif 000007
【図６】
2014157785.tif 000008