(57)【要約】【課題】定格電流の異なる複数の半導体光源を好適に駆動できる光源制御装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ点灯回路１０は、直列に接続された複数のＬＥＤ４０−１〜４０−Ｎに駆動電流Ｉｏｕｔを供給する電力供給部１００と、第１ＬＥＤ４０−１と並列に接続された第１バイパススイッチ１１０−１と、第１バイパススイッチ１１０−１がオフのとき平均化キャパシタ１６２を充電し、第１バイパススイッチ１１０−１がオフからオンに切り替わると平均化キャパシタ１６２から第１ＬＥＤ４０−１に放電するよう構成された平均化部１６０と、第１バイパススイッチ１１０−１を周期的にオンオフさせるバイパス駆動部１１２と、を備える。【選択図】図１
2014232621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の半導体光源に駆動電流を供給する供給部と、
前記複数の半導体光源のうちの一部と並列に接続されたバイパススイッチと、
前記バイパススイッチがオフのときキャパシタを充電し、前記バイパススイッチがオフからオンに切り替わると前記キャパシタから前記複数の半導体光源のうちの前記一部に放電するよう構成された平均化部と、
前記バイパススイッチを周期的にオンオフさせるバイパス駆動部と、を備えることを特徴とする光源制御装置。
【請求項２】
前記複数の半導体光源のうちの前記一部の定格電流は、他の半導体光源の定格電流よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光源制御装置。
【請求項３】
前記供給部は、スイッチング素子のオンオフを使用して駆動電流を生成し、
前記バイパス駆動部は、少なくとも２つの異なる周期の組み合わせにより前記バイパススイッチのオンオフを制御し、
前記少なくとも２つの異なる周期のそれぞれは前記スイッチング素子のオンオフの周期とは異なることを特徴とする請求項１または２に記載の光源制御装置。
【請求項４】
前記供給部は、
直流の入力電圧を受け、出力電流を生成する変換部と、
前記変換部によって生成される出力電流を平滑化して前記複数の半導体光源に駆動電流として供給するフィルタ部と、を含み、
前記変換部は、前記スイッチング素子を含むと共に前記スイッチング素子がオンのとき出力電流が上昇するよう構成され、
本光源制御装置は、出力電流が所定の第１しきい値を上回ると前記スイッチング素子をオフし、駆動電流が前記第１しきい値よりも小さい第２しきい値を下回ると前記スイッチング素子をオンする制御部をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の光源制御装置。
【請求項５】
前記複数の半導体光源のうちの前記一部は、前記複数の半導体光源により形成される直列回路の端部に対応する半導体光源を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体光源を制御する光源制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、前照灯などの車両用灯具に、従来のフィラメントを有するハロゲンランプに代えてより長寿命で低消費電力のＬＥＤが利用されている。ＬＥＤの発光の度合いすなわち輝度はＬＥＤに流す電流の大きさに依存するので、ＬＥＤを光源として利用する場合にはＬＥＤに流れる電流を調節するための点灯回路が必要となる。そのような点灯回路は通常エラーアンプを有し、ＬＥＤに流れる電流が一定となるようにフィードバック制御する。
【０００３】
近年、光源としてＬＥＤのアレイを採用し、各ＬＥＤを個別に点消灯する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の点灯装置では、各ＬＥＤに並列にスイッチ素子が設けられ、そのスイッチ素子のオンオフによりＬＥＤの個別点灯・消灯が実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３４９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、ひとつの点灯回路でＬＥＤの個別点灯・消灯が可能となるものの、対応するスイッチ素子がオフとなっているＬＥＤには実質的に同じ大きさの電流が流れる。この場合、ＬＥＤ保護の観点から、電流の目標値を、駆動対象の複数のＬＥＤにおける定格電流の最小値よりも小さくする必要がある。しかしながら、それでは定格電流の大きなＬＥＤを採用する意味が薄れるので、結局駆動対象の複数のＬＥＤの定格電流を実質的に等しくすることとなる。
【０００６】
要求される最大の輝度が異なる複数の機能を実現する場合に、それら複数の機能に対応するＬＥＤとして定格電流が実質的に等しいＬＥＤを採用すると、要求される最大の輝度が比較的低い機能については必要以上に高価なＬＥＤを使用することとなり、コストの面で不利になりうる。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、定格電流の異なる複数の半導体光源を好適に駆動できる光源制御装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、光源制御装置に関する。この光源制御装置は、直列に接続された複数の半導体光源に駆動電流を供給する供給部と、複数の半導体光源のうちの一部と並列に接続されたバイパススイッチと、バイパススイッチがオフのときキャパシタを充電し、バイパススイッチがオフからオンに切り替わるとキャパシタから複数の半導体光源のうちの一部に放電するよう構成された平均化部と、バイパススイッチを周期的にオンオフさせるバイパス駆動部と、を備える。
【０００９】
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装置、方法、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。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、定格電流の異なる複数の半導体光源を好適に駆動できる光源制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路の構成を示す回路図である。
【図２】第１スイッチング素子がオンのときの電流の流れを示す模式図である。
【図３】第１スイッチング素子がオフのときの電流の流れを示す模式図である。
【図４】図１のＬＥＤ点灯回路の動作状態を模式的に示す波形図である。
【図５】第１ＬＥＤについてＰＷＭ減光を行う場合の動作状態を模式的に示す波形図である。
【図６】第１変形例に係るＬＥＤ点灯回路の電力供給部の構成を示す回路図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、変形例に係るＬＥＤ点灯回路における平均化部の配置を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、信号には、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、各図面において説明上重要ではない部材の一部は省略して表示する。また、電圧、電流あるいは抵抗などに付された符号は、必要に応じてそれぞれの電圧値、電流値あるいは抵抗値を表すものとして用いることがある。
【００１３】
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、電気的な接続状態に影響を及ぼさない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と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、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００１４】
本実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路は、直列に接続された複数のＬＥＤに駆動電流を供給する。これら複数のＬＥＤは、定格電流の大きなＬＥＤおよび小さなＬＥＤを含む。ＬＥＤ点灯回路は、各ＬＥＤと並列に接続されたバイパススイッチと、定格電流の小さいＬＥＤに対応して設けられた平均化部と、を備える。平均化部は、定格電流の小さいＬＥＤに流れる電流の、バイパススイッチのオンオフによる変化を平均化するよう作用する。その結果、定格電流の小さいＬＥＤに流れる電流のピーク値は、平均化部が設けられていないＬＥＤに流れる電流のピーク値よりも小さくなる。したがって、駆動電流の目標値を、小さい方の定格電流よりも大きくすることができ、定格電流の小さいＬＥＤの過電流を抑制しつつ、定格電流の大きいＬＥＤの性能を十分に引き出すことができる。言い換えると、定格電流の異なる直列に接続された複数のＬＥＤをひとつの点灯回路で駆動する際に、駆動電流の目標値を大きい方の駆動電流に合わせることができる。
【００１５】
図１は、実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路１０の構成を示す回路図である。ＬＥＤ点灯回路１０は、電子制御ユニット（Electronic Control Unit）２０および直列に接続された複数（Ｎ個）の車載用のＬＥＤ４０−１〜４０−Ｎと接続される。Ｎは２以上の自然数である。ＬＥＤ点灯回路１０およびＮ個のＬＥＤ４０−１〜４０−Ｎは前照灯などの車両用灯具に搭載される。ＬＥＤ点灯回路１０は、半導体光源であるＮ個のＬＥＤ４０−１〜４０−Ｎを制御する光源制御装置である。
【００１６】
Ｎ個のＬＥＤ４０−１〜４０−Ｎは２つのＬＥＤ群で構成されている。第１ＬＥＤ４０−１はターンランプまたはクリアランスランプまたはＤＲＬ（Daytime Running Lamps）に対応する小定格電流群４２を構成する。第２ＬＥＤ４０−２〜第ＮＬＥＤ４０−Ｎはロービーム照射機能に対応する大定格電流群４４を構成する。大定格電流群４４は同等の特性を有する複数の（Ｎ−１個の）ＬＥＤ４０−２〜４０−Ｎにより構成され、その定格電流（以下、第１定格電流と称す）は小定格電流群４２を構成する第１ＬＥＤ４０−１の定格電流（以下、第２定格電流と称す）よりも大きい。
【００１７】
電子制御ユニット２０は、自動車などの車両の電気的な制御を総合的に行うためのマイクロコンピュータである。電子制御ユニット２０はスイッチＳＷを介して車載バッテリ３０と接続され、スイッチＳＷがオンされると車載バッテリ３０からバッテリ電圧Ｖｂａｔを受ける。電子制御ユニット２０は、ＬＥＤ点灯回路１０に入力電圧Ｖｉｎとして直流のバッテリ電圧Ｖｂａｔを供給する。電子制御ユニット２０は、ＬＥＤ点灯回路１０に入力電圧Ｖｉｎよりも低い固定電圧すなわち接地電位ＶＧＮＤ（＝０Ｖ）を供給する。
【００１８】
ＬＥＤ点灯回路１０は、入力電圧Ｖｉｎを昇圧または降圧して負極性の出力電圧（＝−Ｖｏｕｔ（Ｖｏｕｔは正の値））を生成し、Ｎ個のＬＥＤ４０−１〜４０−Ｎに印加する。ＬＥＤ点灯回路１０はＮ個のＬＥＤ４０−１〜４０−Ｎに駆動電流Ｉｏｕｔを供給し、それらを点灯させる。ＬＥＤ点灯回路１０は、入力電圧Ｖｉｎを受けて駆動電流Ｉｏｕｔを生成する電力供給部１００と、電力供給部１００を制御する制御部１０８と、バイパス駆動部１１２と、Ｎ個のバイパススイッチ１１０−１〜１１０−Ｎと、平均化部１６０と、を備える。
【００１９】
ＬＥＤ点灯回路１０はＮ個のＬＥＤ４０−１〜４０−Ｎの点灯・消灯を個別に制御できるよう構成されている。Ｎ個のバイパススイッチ１１０−１〜１１０−Ｎのそれぞれは対応するＬＥＤと並列に接続され、例えばｎ型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）で構成される。バイパス駆動部１１２は、各バイパススイッチ１１０−１〜１１０−Ｎの制御端子に制御信号Ｓｃ１〜ＳｃＮを供給する。バイパス駆動部１１２は、所望の輝度や配光パターンが得られるよう、各制御信号のレベルを個別に制御する。具体的には、バイパス駆動部１１２は、第１ＬＥＤ４０−１を点灯させる場合は第１制御信号Ｓｃ１をローレベルとし、第１ＬＥＤ４０−１を消灯させる場合は第１制御信号Ｓｃ１をハイレベルとする。第２制御信号Ｓｃ２〜第Ｎ制御信号ＳｃＮについても同様である。
【００２０】
バイパス駆動部１１２は、第１ＬＥＤ４０−１の輝度を落とす場合、第１制御信号Ｓｃ１を数百Ｈｚから数ｋＨｚの減光周波数ｆ１で周期的にすなわち矩形波状に変化させることにより、第１バイパススイッチ１１０−１を周期的にオンオフさせる。このような第１制御信号Ｓｃ１のパルス変調により、第１ＬＥＤ４０−１は減光周波数ｆ１で点滅し、人間の目が感じる明るさが低減される。第１制御信号Ｓｃ１のデューティ比は、所望の発光の度合いが得られるように設定される。バイパス駆動部１１２は、第２ＬＥＤ４０−２〜第ＮＬＥＤ４０−Ｎのそれぞれについても同様にＰＷＭ（Pulse Width Modulation）減光機能を有する。
【００２１】
電力供給部１００は、Ｎ個のＬＥＤ４０−１〜４０−Ｎに駆動電流Ｉｏｕｔを供給する。電力供給部１００は、一次側回路１０２と、二次側回路１０４と、入力キャパシタ１０５と、伝達キャパシタ１０６と、出力フィルタ部１３０と、を含む。入力キャパシタ１０５の一端には入力電圧Ｖｉｎが印加され、他端は接地される。入力キャパシタ１０５は第１インダクタ１１４の近傍に設けられており、第１スイッチング素子１１６のスイッチング動作に対する電圧平滑化の機能を果たす。
【００２２】
一次側回路１０２、伝達キャパシタ１０６および二次側回路１０４は、直流の入力電圧Ｖｉｎを受け、二次出力電流Ｉｍを生成する。
伝達キャパシタ１０６は、一次側回路１０２と二次側回路１０４との間に設けられる。
一次側回路１０２は、第１スイッチング素子１１６と第１インダクタ１１４とを有し、第１スイッチング素子１１６がオンのとき第１インダクタ１１４がエネルギを蓄えるよう構成される。第１スイッチング素子１１６は例えば、ｎ型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタであってもよい。第１インダクタ１１４の一端は入力キャパシタ１０５の一端と接続され、第１インダクタ１１４の一端には入力電圧Ｖｉｎが印加される。第１インダクタ１１４の他端は第１スイッチング素子１１６のドレインと接続される。第１スイッチング素子１１６のソースは接地される。第１インダクタ１１４の他端と第１スイッチング素子１１６のドレインとの第１接続ノードＮ１は、伝達キャパシタ１０６の一端と接続される。
【００２３】
第１スイッチング素子１１６のゲートには、制御部１０８から変換駆動信号Ｓ１が入力される。変換駆動信号Ｓ１は、二次側回路１０４が出力する二次出力電流Ｉｍの大きさに基づく電流ヒステリシス制御によりパルス変調された矩形波状の信号である。第１スイッチング素子１１６は変換駆動信号Ｓ１により定まるオンデューティでオンオフする。
【００２４】
二次側回路１０４は、第１ダイオード１１８と第２インダクタ１２０と電流検出抵抗１２２とを有し、第２インダクタ１２０が二次出力電流Ｉｍの変化の速さを制限するよう構成される。第２インダクタ１２０の一端は第１ダイオード１１８のアノードと接続される。第１ダイオード１１８のカソードは電流検出抵抗１２２の一端と接続される。第２インダクタ１２０の一端と第１ダイオード１１８のアノードとの第２接続ノードＮ２は、伝達キャパシタ１０６の他端と接続される。第１ダイオード１１８のカソードと電流検出抵抗１２２の一端との第３接続ノードＮ３は接地される。第２インダクタ１２０の他端は、出力フィルタ部１３０を介して、Ｎ個のＬＥＤ４０−１〜４０−Ｎのカソード側と接続される。
【００２５】
電流検出抵抗１２２は、二次出力電流Ｉｍの経路上に配置される。本実施の形態では、電流検出抵抗１２２の他端は出力フィルタ部１３０を介してＮ個のＬＥＤ４０−１〜４０−Ｎのアノード側と接続される。電流検出抵抗１２２で生じる電圧降下は二次出力電流検出電圧Ｖｇとして制御部１０８に提供される。電流検出抵抗１２２に二次出力電流Ｉｍが流れるので、二次出力電流検出電圧Ｖｇは二次出力電流Ｉｍの大きさに応じた電圧となる。
【００２６】
出力フィルタ部１３０は、二次出力電流Ｉｍを平滑化することにより駆動電流Ｉｏｕｔを生成し、Ｎ個のＬＥＤ４０−１〜４０−Ｎに供給する。出力フィルタ部１３０は、フィルタキャパシタ１３１と、フィルタインダクタ１３３と、を含む。フィルタキャパシタ１３１の一端は電流検出抵抗１２２の他端と接続され、他端はフィルタインダクタ１３３の一端と接続される。フィルタキャパシタ１３１の他端とフィルタインダクタ１３３の一端との第４接続ノードＮ４は第２インダクタ１２０の他端と接続される。フィルタインダクタ１３３の他端は、Ｎ個のＬＥＤ４０−１〜４０−Ｎのカソード側と接続される。フィルタインダクタ１３３の他端の電圧が出力電圧（＝−Ｖｏｕｔ）である。
【００２７】
電力供給部１００は入力電圧Ｖｉｎの極性を反転して出力する反転型のコンバータであり、出力電圧は負極性（−Ｖｏｕｔ）となる。また、電力供給部１００は、第１スイッチング素子１１６がオンのとき二次出力電流Ｉｍが上昇するよう構成される。
【００２８】
図２は、第１スイッチング素子１１６がオンのときの電流の流れを示す模式図である。図３は、第１スイッチング素子１１６がオフのときの電流の流れを示す模式図である。ＬＥＤ点灯回路１０が安定動作しているとき、伝達キャパシタ１０６はＶｉｎ＋Ｖｏｕｔの電圧が充電された状態になる。第１スイッチング素子１１６がオンのときは、第１インダクタ１１４にエネルギが蓄えられると共に、第１ダイオード１１８のアノード電圧は−（Ｖｉｎ＋Ｖｏｕｔ）となり、第２インダクタ１２０を流れる電流すなわち二次出力電流Ｉｍは上昇し、伝達キャパシタ１０６は放電される。第１スイッチング素子１１６がオフのときは、第１インダクタ１１４が蓄えたエネルギで伝達キャパシタ１０６を充電すると共に、第１ダイオード１１８が導通してアノード電圧は０Ｖとなり、二次出力電流Ｉｍは低下する。
【００２９】
図１に戻り、制御部１０８は、二次出力電流Ｉｍの大きさが所定の第１しきい値Ｉｔｈ１を上回ると第１スイッチング素子１１６をオフし、二次出力電流Ｉｍの大きさが第１しきい値Ｉｔｈ１よりも小さい第２しきい値Ｉｔｈ２を下回ると第１スイッチング素子１１６をオンする。
【００３０】
制御部１０８は二次出力電流Ｉｍを検出する。制御部１０８は二次出力電流検出電圧Ｖｇを取得することで二次出力電流Ｉｍを検出する。制御部１０８は、電流目標値に、所定のヒステリシス幅ΔＩの半分を加減算することによって、（電流目標値＋ΔＩ／２）を第１しきい値Ｉｔｈ１として設定し、（電流目標値−ΔＩ／２）を第２しきい値Ｉｔｈ２として設定する。すなわち、制御部１０８は、検出された二次出力電流Ｉｍの大きさが（電流目標値＋ΔＩ／２）を上回るとローレベルとなり、検出された二次出力電流Ｉｍの大きさが（電流目標値−ΔＩ／２）を下回るとハイレベルとなる変換駆動信号Ｓ１を生成する。制御部１０８は、変換駆動信号Ｓ１を第１スイッチング素子１１６のゲートに出力する。
【００３１】
平均化部１６０は、小定格電流群４２に含まれる第１ＬＥＤ４０−１に対応する第１バイパススイッチ１１０−１がオフのとき平均化キャパシタ１６２を充電し、第１バイパススイッチ１１０−１がオフからオンに切り替わると平均化キャパシタ１６２から第１ＬＥＤ４０−１に放電するよう構成される。平均化部１６０は、平均化キャパシタ１６２と、平均化ダイオード１６４と、を含む。平均化ダイオード１６４のカソードは第１バイパススイッチ１１０−１のソースと接続され、アノードは平均化キャパシタ１６２の一端と接続される。平均化ダイオード１６４のアノードと平均化キャパシタ１６２の一端との第５接続ノードＮ５は、第１ＬＥＤ４０−１のカソードと接続される。平均化キャパシタ１６２の他端は第１バイパススイッチ１１０−１のドレインおよび第１ＬＥＤ４０−１のアノードと接続される。
【００３２】
第２ＬＥＤ４０−２〜第ＮＬＥＤ４０−ＮのいずれかについてＰＷＭ減光を行う場合、対応する制御信号は、ハイレベルが維持されるハイ状態とそれに続くローレベルが維持されるロー状態とからなる一周期が、減光周波数ｆ１で繰り返される信号となる。第１ＬＥＤ４０−１については、バイパス駆動部１１２は、ＰＷＭ減光の要否にかかわらずに第１バイパススイッチ１１０−１を減光周波数ｆ１よりも高い平均化周波数ｆ２（例えば、数十ｋＨｚ）でオンオフさせる。特に第１ＬＥＤ４０−１についてＰＷＭ減光を行う場合、バイパス駆動部１１２は、２つの異なる周期（１／ｆ１、１／ｆ２）の組み合わせにより第１バイパススイッチ１１０−１のオンオフを制御する。すなわち、第１制御信号Ｓｃ１は、平均化周波数ｆ２でレベルが遷移する平均化状態とそれに続くハイレベルが維持されるハイ状態とからなる一周期が、減光周波数ｆ１で繰り返される信号となる。
【００３３】
バイパス駆動部１１２はＯＲゲート１６６を有する。ＯＲゲート１６６の一方の入力端子には、ＰＷＭ減光を行う場合は減光周波数ｆ１で矩形波状にレベルが変化し、ＰＷＭ減光を行わない場合はローレベルを維持する減光信号Ｓ２が入力される。ＯＲゲート１６６の他方の入力端子には、ＰＷＭ減光の要否にかかわらずに平均化周波数ｆ２で矩形波状にレベルが変化する平均化信号Ｓ３が入力される。ＯＲゲート１６６は、減光信号Ｓ２と平均化信号Ｓ３との論理和を第１制御信号Ｓｃ１として第１バイパススイッチ１１０−１のゲートに出力する。
【００３４】
なお、第１スイッチング素子１１６のオンオフの周波数をスイッチング周波数ｆ３（例えば、数百ｋＨｚ）と称すとき、各周波数には以下の関係が成立する。
減光周波数ｆ１  ＜  平均化周波数ｆ２  ＜  スイッチング周波数ｆ３
【００３５】
以上の構成によるＬＥＤ点灯回路１０の動作を説明する。
図４は、ＬＥＤ点灯回路１０の動作状態を模式的に示す波形図である。図４は、上から順に、駆動電流Ｉｏｕｔの大きさ、二次出力電流Ｉｍの大きさ、変換駆動信号Ｓ１、を示す。
【００３６】
変換駆動信号Ｓ１がハイレベルのとき第１スイッチング素子１１６はオン状態であり、二次出力電流Ｉｍは上昇する（図２も参照）。二次出力電流Ｉｍが上昇して第１しきい値Ｉｔｈ１に達すると、変換駆動信号Ｓ１はローレベルに遷移し、第１スイッチング素子１１６はオフ状態となる。第１スイッチング素子１１６のオフ状態では、二次出力電流Ｉｍは減少する（図３も参照）。二次出力電流Ｉｍが減少して第２しきい値Ｉｔｈ２に達すると、変換駆動信号Ｓ１は再びハイレベルに遷移する。第１しきい値Ｉｔｈ１と第２しきい値Ｉｔｈ２との平均値ＩＡＶＥは電流目標値に設定される。二次出力電流Ｉｍが上昇と下降とを繰り返す間、駆動電流Ｉｏｕｔは、出力フィルタ部１３０の作用により略一定の値を維持する。すなわち、駆動電流Ｉｏｕｔは実質的にＤＣ電流となる。
【００３７】
図５は、第１ＬＥＤ４０−１についてＰＷＭ減光を行う場合の動作状態を模式的に示す波形図である。図５は、上から順に、平均化信号Ｓ３、減光信号Ｓ２、第１制御信号Ｓｃ１、駆動電流Ｉｏｕｔおよび第１ＬＥＤ４０−１を流れる電流Ｉ１、を示す。
【００３８】
第１制御信号Ｓｃ１は減光信号Ｓ２と平均化信号Ｓ３との論理和となっている。出力フィルタ部１３０の作用により駆動電流Ｉｏｕｔは目標値Ｉｂ付近で略一定となっている。第１ＬＥＤ４０−１を流れる電流Ｉ１は、第１制御信号Ｓｃ１がハイレベル（すなわち第１バイパススイッチ１１０−１がオン）のとき平均化キャパシタ１６２が第１ＬＥＤ４０−１に放電している間は低下し、平均化キャパシタ１６２が放電を完了すると実質的にゼロになる。第１ＬＥＤ４０−１を流れる電流Ｉ１は、第１制御信号Ｓｃ１がローレベル（すなわち第１バイパススイッチ１１０−１がオフ）のとき、平均化キャパシタ１６２の充電に伴い上昇する。本実施の形態では、平均化キャパシタ１６２が飽和しないようにすなわち満充電とならないように、平均化周波数ｆ２、平均化信号Ｓ３のデューティ比および平均化キャパシタ１６２の容量が選択されている。
【００３９】
第１制御信号Ｓｃ１が平均化周波数ｆ２でハイ・ローを繰り返す期間においては、第１ＬＥＤ４０−１を流れる電流Ｉ１は目標値Ｉｂよりも小さな平均電流Ｉａの周りで振動する。この振動のピーク値Ｉｇは目標値Ｉｂよりも小さい。
【００４０】
本実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路１０によると、平均化部１６０および第１バイパススイッチ１１０−１のオンオフの作用により、第１ＬＥＤ４０−１を流れる電流Ｉ１は電力供給部１００が供給する駆動電流Ｉｏｕｔよりも小さくなる。したがって、駆動電流Ｉｏｕｔの目標値を第１ＬＥＤ４０−１の第２定格電流に合わせる必要がなくなる。その結果、駆動電流Ｉｏｕｔの目標値を例えばロービーム用の大定格電流群４４の定格電流に合わせることで大定格電流群４４の各ＬＥＤの性能を十分に引き出しつつ、ターン／クリアランス用の第１ＬＥＤ４０−１としてより小さな定格電流のＬＥＤを採用することでコストを低減することができる。
【００４１】
また、本実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路１０では、平均化周波数ｆ２は減光周波数ｆ１よりも一桁程度高いので、ＰＷＭ調光機能と平均化機能とをそれぞれ実質的に独立に動作させることができる。さらに、スイッチング周波数ｆ３は平均化周波数ｆ２よりも一桁程度高いので、第１バイパススイッチ１１０−１のオンオフが電力供給部１００の制御に与える影響を低減することができる。特に、第１バイパススイッチ１１０−１のオンオフに起因する電力供給部１００の制御の発振を抑制し、電力供給部１００をより安定に動作させることができる。
【００４２】
また、本実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路１０では、減光周波数ｆ１と平均化周波数ｆ２とを組み合わせた信号である第１制御信号Ｓｃ１は、ＯＲゲート１６６によって減光信号Ｓ２と平均化信号Ｓ３との論理和をとることにより生成される。第１バイパススイッチ１１０−１は、このような第１制御信号Ｓｃ１に基づき２種類の調光制御を実現する。したがって、ＰＷＭ調光機能および平均化機能のそれぞれに個別にスイッチ素子を設ける場合と比較してスイッチ素子の数を低減し、回路をシンプル化してコストを低減できる。
【００４３】
以上、実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路１０の構成と動作について説明した。この実施の形態は例示であり、その各構成要素や各処理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。
【００４４】
実施の形態では、電力供給部１００は入力電圧Ｖｉｎの極性を反転して出力する反転型のコンバータである場合について説明したが、これに限られない。例えば、電力供給部は非反転型のコンバータであってもよい。
【００４５】
図６は、第１変形例に係るＬＥＤ点灯回路の電力供給部３００の構成を示す回路図である。電力供給部３００は、一次側回路３０２と、二次側回路３０４と、入力キャパシタ１０５に対応する入力キャパシタ３０５と、伝達キャパシタ３０６と、出力フィルタ部１３０に対応する出力フィルタ部３３０と、を含む。伝達キャパシタ３０６は、一次側回路３０２と二次側回路３０４との間に設けられる。
【００４６】
一次側回路３０２は、第２スイッチング素子３１６と第３インダクタ３１４とを有し、第２スイッチング素子３１６がオンのとき第３インダクタ３１４がエネルギを蓄えるよう構成される。第２スイッチング素子３１６は例えば、ｐ型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタであってもよい。第２スイッチング素子３１６のソースは入力キャパシタ３０５の一端と接続され、第２スイッチング素子３１６のソースには入力電圧Ｖｉｎが印加される。第２スイッチング素子３１６のドレインは第３インダクタ３１４の一端と接続される。第３インダクタ３１４の他端は接地される。第２スイッチング素子３１６のドレインと第３インダクタ３１４の一端との第１２接続ノードＮ１２は、伝達キャパシタ３０６の一端と接続される。第２スイッチング素子３１６は、第１スイッチング素子１１６と同様に、電流ヒステリシス制御に基づきオンオフされる。
【００４７】
二次側回路３０４は、第３ダイオード３１８と第４インダクタ３２０と電流検出抵抗３２２とを有し、第４インダクタ３２０が二次出力電流Ｉｍの変化の速さを制限するよう構成される。電流検出抵抗３２２は電流検出抵抗１２２に対応する。第４インダクタ３２０の一端は第３ダイオード３１８のカソードと接続される。第３ダイオード３１８のアノードは接地される。第４インダクタ３２０の一端と第３ダイオード３１８のカソードとの第１３接続ノードＮ１３は、伝達キャパシタ３０６の他端と接続される。
【００４８】
電力供給部３００は入力電圧Ｖｉｎの極性を反転せずに昇降圧して出力する非反転型のコンバータである。電力供給部３００は、第２スイッチング素子３１６がオンのとき二次出力電流Ｉｍが上昇するよう構成される。
【００４９】
変形例に係るＬＥＤ点灯回路によると、実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路１０によって奏される作用効果と同様な作用効果が奏される。また、変形例に係るＬＥＤ点灯回路は入力電圧の極性を反転させたくないアプリケーションに好適である。
【００５０】
実施の形態では、ＬＥＤ点灯回路は半導体光源であるＮ個のＬＥＤ４０−１〜４０−Ｎを制御する光源制御装置である場合について説明したが、これに限られず、制御対象の半導体光源は例えば半導体レーザや有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子であってもよい。
【００５１】
実施の形態では、Ｎ個のＬＥＤ４０−１〜４０−Ｎにより形成される直列回路の一端となる第１ＬＥＤ４０−１に対して平均化部１６０を設ける場合について説明したが、これに限られず、直列回路に含まれる任意のＬＥＤに対して平均化部を設けてもよい。
図７（ａ）〜（ｃ）は、変形例に係るＬＥＤ点灯回路における平均化部の配置を説明するための模式図である。図７（ａ）は第２変形例に係るＬＥＤ点灯回路４００を示す。３つのＬＥＤ４４０−１〜４４０−３は直列に接続され、直列回路を形成する。実施の形態の平均化部１６０に対応する平均化部４６０は、この直列回路の一端（電位が最も高い端部）となる第１ＬＥＤ４４０−１に対応して設けられる。
【００５２】
各ＬＥＤ４４０−１〜４４０−３とＬＥＤ点灯回路４００とは４つのワイヤハーネス４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄにより接続されている。第２ワイヤハーネス４１２ｂは、第１ＬＥＤ４４０−１のカソードおよび第２ＬＥＤ４４０−２のアノードの両方をＬＥＤ点灯回路４００に接続する共通化されたハーネスである。第３ワイヤハーネス４１２ｃも同様に共通化されたハーネスである。第１ワイヤハーネス４１２ａは、第１ＬＥＤ４４０−１のアノードとＬＥＤ点灯回路４００とを接続する非共通化ハーネスである。第４ワイヤハーネス４１２ｄも同様に非共通化ハーネスである。図７（ａ）の例では、平均化部４６０を追加することによるハーネスやコネクタの増加は生じない。平均化部４６０のダイオードは非共通化ハーネスである第１ワイヤハーネス４１２ａに対応して設けられているからである。
【００５３】
図７（ｂ）は第３変形例に係るＬＥＤ点灯回路５００を示す。実施の形態の平均化部１６０に対応する平均化部５６０は、３つのＬＥＤ５４０−１〜５４０−３からなる直列回路の中間（電位が中間となる位置）となる第２ＬＥＤ５４０−２に対応して設けられる。この場合、平均化部５６０のダイオードに起因して、第１ＬＥＤ５４０−１のカソードとＬＥＤ点灯回路５００とを接続するハーネスと第２ＬＥＤ５４０−２のアノードとＬＥＤ点灯回路５００とを接続するハーネスとは共通化されない。したがって、平均化部５６０を追加することによりハーネスを一本、コネクタを一箇所それぞれ追加する必要がある。
【００５４】
図７（ｃ）は第４変形例に係るＬＥＤ点灯回路６００を示す。３つのＬＥＤ６４０−１〜６４０−３は直列に接続され、直列回路を形成する。実施の形態の平均化部１６０に対応する平均化部６６０は、この直列回路の一端（電位が最も低い端部）となる第３ＬＥＤ６４０−３に対応して設けられる。図７（ａ）に示される第２変形例の場合と同様に、図７（ｃ）の例では、平均化部６６０を追加することによるハーネスやコネクタの増加は生じない。平均化部６６０のダイオードは非共通化ハーネスであるワイヤハーネス６１２ｄに対応して設けられているからである。
【００５５】
第２変形例または第４変形例によると、第３変形例と比較して、ハーネスやコネクタの数を低減することができ、コストを低減できる。
【符号の説明】
【００５６】
１０  ＬＥＤ点灯回路、  ２０  電子制御ユニット、  ３０  車載バッテリ、  １００  電力供給部、  １０８  制御部、  １１２  バイパス駆動部、  １６０  平均化部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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