(57)【要約】      （修正有）【課題】発光素子を保護するために減光する場合においても色度のずれが生じにくく、かつ安定した発光を維持することが可能な技術を提供する。【解決手段】発光装置においてスイッチングレギュレータへ供給するためのパルス信号を生成するパルス生成装置であって、三角波信号を生成する三角波生成部１６ａと、三角波生成部１６ａから三角波の電気信号を受けて、周辺温度に応じてパルス幅の増減するパルス信号を生成するパルス信号生成部１６ｂを含む。パルス信号生成部１６ｂは、直列接続された抵抗素子４０と温感素子２４を有し、抵抗素子４０側の一端を高電位端に接続され、温感素子２４側の一端を基準電位端に接続された分圧回路部と、分圧回路部の抵抗素子４０と温感素子２４の間の分圧点と接続される第１入力端、三角波生成部１６ａと接続される第２入力端、及びパルス信号を出力する出力端を有するコンパレータ２３を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチングレギュレータにより発光素子に電力を供給する発光装置において当該スイッチングレギュレータへ供給するためのパルス信号を生成するパルス生成装置であって、
三角波信号を生成する三角波生成部と、
前記三角波生成部から前記三角波信号を受けて、周辺温度に応じてパルス幅の増減するパルス信号を生成するパルス信号生成部、
を含み、
前記パルス信号生成部は、
直列接続された抵抗素子と温感素子を有しており、当該抵抗素子側の一端を高電位端に接続され、当該温感素子側の一端を基準電位端に接続された分圧回路部と、
前記分圧回路部の前記抵抗素子と前記温感素子の間の分圧点と接続される第１入力端、前記三角波生成部と接続される第２入力端、及びパルス信号を出力する出力端を有するコンパレータ、
を含む、パルス生成装置。
【請求項２】
前記感温素子が負の温度係数を有するサーミスタであり、前記コンパレータの前記第１入力端が非反転入力端であって前記第２入力端が反転入力端である、
請求項１に記載のパルス生成装置。
【請求項３】
前記感温素子が正の温度係数を有するサーミスタであり、前記コンパレータの前記第１入力端が反転入力端であって前記第２入力端が非反転入力端である、
請求項１に記載のパルス生成装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のパルス生成装置と、
前記パルス生成装置からパルス信号の供給を受けるスイッチングレギュレータと、
前記スイッチングレギュレータにより電力の供給を受ける発光素子と、
を備える、発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を有する発光装置を定電流でパルス調光する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの発光素子を備えて構成された発光装置が知られており、例えば車両用灯具（例えば前照灯）として用いられている。そして、このような発光装置の点灯制御技術に関する先行例として、例えば特開２００４−２７６７３８号公報（特許文献１）には、スイッチングレギュレータ方式によるＬＥＤ点灯用定電流回路が開示されている。このＬＥＤ点灯用定電流回路では、電流検出抵抗に流れるＬＥＤ電流を電圧に変換して、負帰還のかかったオペアンプにフィードバックし、ＰＷＭコントローラを経由してトランジスタのオン／オフ比を可変し、温度要因等でＬＥＤの順方向電圧が変動しても一定の直流電流を流すようにトランスの直流出力電圧を調整する。電流設定部はオペアンプの基準電圧であり、この電圧を変化させると電流検出抵抗を変えることなくＬＥＤ電流を可変できる。
【０００３】
ここで、上記のような発光装置を温度変化の大きい環境下に置かれる用途（例えば車両用灯具）に適用する場合には、高温環境下においてもＬＥＤをジャンクション温度以下にして保護するために、温度上昇に伴って電流を低減するという制御を行うことが多い。例えば、上記した先行例では、電流設定部に温度センサーによる電気信号を入力し、高温時にはオペアンプの基準電圧を下げてＬＥＤ電流をアナログ的に低減することによりＬＥＤの保護を図っている。
【０００４】
しかしながら、上記のようにＬＥＤ電流をアナログ的に低減させる場合には、電流のピーク値が下がってしまうことからＬＥＤの色度が変化してしまうという不都合がある。また、電流の大きさがＬＥＤの定格よりも低くなってしまうと、ＬＥＤの特性によっては発光再結合しない領域で導通する可能性があり、発光が不安定になるという不都合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７６７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明に係る具体的態様は、発光素子を保護するために減光する場合においても色度のずれが生じにくく、かつ安定した発光を維持することが可能な技術を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る一態様のパルス生成装置は、（ａ）スイッチングレギュレータにより発光素子に電力を供給する発光装置において当該スイッチングレギュレータへ供給するためのパルス信号を生成するパルス生成装置であって、（ｂ）三角波信号を生成する三角波生成部と、（ｃ）三角波生成部から三角波信号を受けて、周辺温度に応じてパルス幅の増減するパルス信号を生成するパルス信号生成部を含み、（ｄ）パルス信号生成部は、直列接続された抵抗素子と温感素子を有しており、当該抵抗素子側の一端を高電位端に接続され、当該温感素子側の一端を基準電位端に接続された分圧回路部と、分圧回路部の抵抗素子と温感素子の間の分圧点と接続される第１入力端、三角波生成部と接続される第２入力端、及びパルス信号を出力する出力端を有するコンパレータを含む、パルス生成装置である。
【０００８】
上記のパルス生成装置によれば、周辺温度の変化に応じたパルス幅を有するパルス信号を生成することができるので、このパルス信号を発光装置に供給してデジタル的な調光を行うことにより、ＬＥＤへ供給される電流のピーク値が変わることがなく、ＬＥＤの色度のズレを防ぐことができる。また、ＬＥＤへ供給される電流のピーク値が一定であるため、安定した発光性能を確保することができる。
【０００９】
上記のパルス生成装置においては、例えば、感温素子が負の温度係数を有するサーミスタであり、コンパレータの第１入力端が非反転入力端であって第２入力端が反転入力端であってもよい。
【００１０】
また、上記のパルス生成装置においては、例えば、感温素子が正の温度係数を有するサーミスタであり、コンパレータの第１入力端が反転入力端であって第２入力端が非反転入力端であってもよい。
【００１１】
本発明に係る一態様の発光装置は、上記した何れかのパルス生成装置と、このパルス生成装置からパルス信号の供給を受けるスイッチングレギュレータと、このスイッチングレギュレータにより電力の供給を受ける発光素子を備える、発光装置である。
【００１２】
上記の発光装置によれば、周辺温度の変化に応じたパルス幅を有するパルス信号を用いたデジタル的な調光が行われるので、発光素子へ供給される電流のピーク値が変わることがなく、発光素子の色度のズレを防ぐことができる。また、発光素子へ供給される電流のピーク値が一定であるため、安定した発光性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、一実施形態の発光装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、パルス生成回路の詳細な構成例を示す回路図である。
【図３】図３は、パルス生成回路により生成されるパルス信号の一例を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、本明細書における「接続」の意味には、所期の技術的効果を得るために必要な動作を阻害しない形で回路素子等の回路要素間に他の回路要素が介在している場合も含むものとする。
【００１５】
図１は、一実施形態の発光装置の構成を示す図である。図１に示す発光装置は、直列接続された複数（本例では３つ）のＬＥＤ（発光素子）１１、１２、１２と、昇降圧コンバータ１４と、パルス生成回路（パルス生成装置）１５を含んで構成されている。なお、本実施形態のＬＥＤ１１、１２、１３は青色ＬＥＤと黄色蛍光体を有する白色ＬＥＤであり、青色ＬＥＤから出射した青色光により黄色蛍光体を励起して黄色光を得て、青色ＬＥＤからの青色光と黄色蛍光体からの黄色光の混色によって疑似白色を照射するものである。
【００１６】
昇降圧コンバータ１４は、電源の高電位端＋Ｖと基準電位端ＧＮＤに接続されており、電源から電力供給を受け、ＬＥＤ１１〜１３に対して電力を供給する。この昇降圧コンバータ１４は、スイッチング方式のＤＣ−ＤＣ昇降圧コンバータ（スイッチングレギュレータ）であり、パルス生成回路１５からＰＷＭ端子に入力されるパルス信号に応じてＰＷＭ制御された電圧を出力する。
【００１７】
パルス生成回路１５は、電源の高電位端＋Ｖと基準電位端ＧＮＤに接続されており、電源から電力供給を受け、昇降圧コンバータ１４へ供給するためのパルス信号を生成する。
【００１８】
図２は、パルス生成回路の詳細な構成例を示す回路図である。図２に示すパルス生成回路１５は、三角波生成部１６ａと、パルス信号生成部１６ｂを含んで構成される。
【００１９】
三角波生成部１６ａは、パルス信号を生成するためにサーミスタ２４の電位変化と比較するための基準となる三角波信号を生成するための回路である。コンパレータ２１は、その反転入力端が直列接続された抵抗素子３１、３２の分圧点（両抵抗素子の接続点）に接続され、非反転入力端が抵抗素子３３を介して自身の出力端と接続されている。すなわち、コンパレータ２１等を含んで正帰還ヒステリシス回路が構成されている。また、コンパレータ２１は、その非反転入力端が抵抗素子３４を介してオペアンプ２２の出力端と接続されている。
【００２０】
オペアンプ２２は、その反転入力端が抵抗素子３５を介してコンパレータ２１の出力端と接続され、非反転入力端が直列接続された抵抗素子３６、３７の分圧点（両抵抗素子の接続点）に接続されている。また、オペアンプ２２は、その反転入力端が容量素子３８を介して自身の出力端と接続されている。すなわち、オペアンプ２２等を含んで積分回路が構成されている。
【００２１】
上記の三角波生成部１６ａにおいては、コンパレータ２１等による正帰還ヒステリシス回路は入力電圧に応じてプラス電位またはマイナス電位のいずれかに振り切れる矩形波を出力する。その矩形波がオペアンプ２２等による積分回路に入力されることにより、オペアンプ２２の出力端からは三角波信号が出力される。そして、この三角波信号がコンパレータ２１の非反転入力端に帰還することにより発振が継続される。
【００２２】
パルス信号生成部１６ｂは、三角波生成部１６ａから三角波信号を受けて、周辺温度に応じてパルス幅の増減するパルス信号を生成する。このパルス信号生成部１６ｂは、直列接続された抵抗素子４０と温感素子２４を有する分圧回路部と、コンパレータ２３を有する。ここで、本例の感温素子２４は、温度上昇に伴って抵抗値が減少する、すなわち負の温度係数を有するサーミスタ（ＮＴＣサーミスタ）である。
【００２３】
分圧回路部は、抵抗素子４０側の一端を高電位端に接続され、温感素子２４側の一端を基準電位端に接続されている。コンパレータ２３は、その非反転入力端が分圧回路部の抵抗素子４０と温感素子２４の間の分圧点（両者の接続点）と接続され、反転入力端が抵抗素子３９を介して三角波生成部１６ａと接続されており、出力端からパルス信号を出力する。また、コンパレータ２３は、その非反転入力端が抵抗素子４１を介して自身の出力端と接続されている。
【００２４】
このパルス生成部１６ａでは、感温素子２４の温度特性による分圧点のアナログ的な電位変化と三角波生成部１６ａから出力される三角波信号の電位変化をコンパレータ２３で比較することで、三角波信号の電位よりも感温素子２４の一端電位が高い期間に高電位となり、低い期間に低電位となるパルス信号が生成される。
【００２５】
図３は、パルス生成回路により生成されるパルス信号の一例を示す波形図である。図３において、右下がりの直線的な波形は感温素子２４の一端電位を示し、パルス波形はパルス生成部１６ｂから出力されるパルス信号を示している。この図３では、横軸が右側へシフトするほど高温環境であることを想定している。そのため、ＮＴＣサーミスタである感温素子２４の抵抗値は温度上昇により低下し、これに伴って感温素子２４の一端電位が低下している。このため、パルス生成部１６ｂのコンパレータ２３の出力であるパルス信号は、横軸が右側へシフトするほどローレベル（０Ｖ）の期間が徐々に拡がっている。このようなパルス信号を上記した昇降圧コンバータ１４のＰＷＭ端子に入力することにより、パルス信号がローレベルの期間は各ＬＥＤ１１〜１３を消灯させ、パルス信号がハイレベルの期間は各ＬＥＤ１１〜１３を点灯させるという制御、すなわちデジタル的な調光を実現することができる。
【００２６】
以上のような本実施形態によれば、周辺温度の変化に応じたパルス幅を有するパルス信号を用いたデジタル的な調光が行われるので、ＬＥＤへ供給される電流のピーク値が変わることがなく、ＬＥＤの色度のズレを防ぐことができる。また、ＬＥＤへ供給される電流のピーク値が一定であるため、安定した発光性能を確保することができる。特に、青色ＬＥＤと黄色蛍光体により疑似白色を照射できる白色ＬＥＤでは、この白色ＬＥＤへ供給される電流のピーク値による色度ズレが大きいので、より有効である。
【００２７】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態では負の温度係数を有するサーミスタを感温素子として用いていたが、正の温度係数を有するサーミスタを感温素子として用いてもよい。この場合には、感温素子の一端電位がコンパレータ２３の反転入力端に入力され、三角波生成部１６ａの出力電圧がコンパレータ２３の非反転入力端に入力されるように各回路要素を接続すればよい。さらに、感温素子はサーミスタにのみ限定されず、温度に対して抵抗値等が変動する素子であればよい。また、各ＬＥＤは上記した白色ＬＥＤにのみ限定されない。
【符号の説明】
【００２８】
１１、１２、１３：発光素子
１４：昇降圧コンバータ
１５：パルス生成回路（パルス生成装置）
１６ａ：三角波生成部
１６ｂ：パルス生成部
２１、２３：コンパレータ
２２：オペアンプ
２４：感温素子
３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３９、４０、４１：抵抗素子
３８：容量素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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