(57)【要約】【課題】発光素子のチラつきを防止することができる車両用灯具を提供する。【解決手段】車両用灯具は、直列接続された複数の発光素子３１と、複数の発光素子３１に入力電流Ｉ＿ｉｎを供給する電源部１１と、複数の発光素子３１の少なくとも一部の発光素子３１に並列に接続され、入力電流Ｉ＿ｉｎのバイパス経路を形成するバイパス回路２１と、電源部１１により印加される入力電圧Ｖ＿ｉｎに応じて、バイパス回路２１により形成されるバイパス経路を制御するチラつき防止回路２５と、を含む。チラつき防止回路２５は、入力電圧Ｖ＿ｉｎが過渡状態から安定状態に遷移した場合、バイパス経路をオン状態からオフ状態に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の発光素子と、
前記複数の発光素子に入力電流を供給する電源部と、
前記複数の発光素子の少なくとも一部の発光素子に並列に接続され、前記入力電流のバイパス経路を形成するバイパス回路と、
前記電源部により印加される入力電圧に応じて、前記バイパス回路により形成される前記バイパス経路を制御するチラつき防止回路と、
を備え、
前記チラつき防止回路は、
前記入力電圧が過渡状態から安定状態に遷移した場合、前記バイパス経路をオン状態からオフ状態に制御する、
車両用灯具。
【請求項２】
前記複数の発光素子のうち前記バイパス回路と並列に接続されている発光素子がオープン状態であるか否かを検出するオープン検出回路と、
前記オープン検出回路により前記オープン状態であると検出された場合、前記バイパス経路をオフ状態に制御するバイパス停止回路と、
をさらに備える、
請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記チラつき防止回路は、
前記入力電圧が過渡状態から安定状態に遷移した場合、前記オープン検出回路の検出結果を前記オープン状態に設定する、
請求項２に記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を光源とするランプユニットが車両用灯具に採用されている（例えば特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２１３６６３号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１０３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１，２に記載のような従来技術は、入力電圧が通常時よりも低い状態で変動を繰り返す場合、発光素子がオン状態とオフ状態とを交互に繰り返す。よって、発光素子がチラついてしまう恐れがある。
【０００５】
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、発光素子のチラつきを防止することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一側面である車両用灯具は、直列接続された複数の発光素子と、前記複数の発光素子に入力電流を供給する電源部と、前記複数の発光素子の少なくとも一部の発光素子に並列に接続され、前記入力電流のバイパス経路を形成するバイパス回路と、前記電源部により印加される入力電圧に応じて、前記バイパス回路により形成される前記バイパス経路を制御するチラつき防止回路と、を備え、前記チラつき防止回路は、前記入力電圧が過渡状態から安定状態に遷移した場合、前記バイパス経路をオン状態からオフ状態に制御する。
【０００７】
また、本開示の一側面である車両用灯具においては、前記複数の発光素子のうち前記バイパス回路と並列に接続されている発光素子がオープン状態であるか否かを検出するオープン検出回路と、前記オープン検出回路により前記オープン状態であると検出された場合、前記バイパス経路をオフ状態に制御するバイパス停止回路と、をさらに備える、ことが好ましい。
【０００８】
また、本開示の一側面である車両用灯具においては、前記チラつき防止回路は、前記入力電圧が過渡状態から安定状態に遷移した場合、前記オープン検出回路の検出結果を前記オープン状態に設定する、ことが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一側面によれば、発光素子のチラつきを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示を適用した実施形態に係る車両用灯具のブロック図である。
【図２】本開示を適用した実施形態に係る車両用灯具の回路図である。
【図３】本開示を適用した実施形態に係る電圧波形のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
（概略構成）
図１は、本開示を適用した実施形態に係る車両用灯具のブロック図である。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、バイパス回路２１、バイパス停止回路２２、オープン検出回路２３、電流制御回路２４、チラつき防止回路２５、及び発光素子３１Ａ〜３１Ｃを備える。なお、図１においては、ダイオードＤ１、電源部１１、点灯スイッチ２、車載バッテリー１、制御部３、及びＥＣＵ４も併せて示している。また、発光素子３１Ａ〜３１Ｃについては、特に個々を区別する必要がない場合、発光素子３１と称する。発光素子３１は、例えば、ＬＥＤ又はＯＥＬ（有機ＥＬ）を用いたＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）等の自発光半導体光源である。
【００１３】
車両用灯具では、発光素子３１として、ＬＥＤが直列接続されている。車両用灯具は、点灯スイッチ２がオン状態に操作された場合、車載バッテリー１から供給される直流電圧を用いて電源部１１が発光素子３１に入力電流Ｉ＿ｉｎを流し、発光素子３１を発光させる。電源部１１は、例えば不図示のスイッチングレギュレータとして、ＤＣ−ＤＣコンバータにより構成されている。電源部１１は、制御部３から供給されるオン／オフ制御信号により、コンバータ動作時にスイッチングレギュレータのスイッチング制御が行われる。なお、制御部３はＥＣＵ４からの制御指令により動作する。電源部１１の入力側は端子１１ａ，１１ｂを介して車載バッテリー１の正極と負極（グランド）に接続されている。電源部１１の出力側は端子１１ｃ，１１ｄを介して光源を構成する発光素子３１Ａ〜３１Ｃと接続されている。つまり、電源部１１は、端子１１ａ，１１ｂ間の直流電圧を昇圧又は降圧して発光素子３１Ａ〜３１Ｃの発光駆動のための入力電圧Ｖ＿ｉｎを生成し、端子１１ｃ，１１ｄに出力する。よって、電源部１１が複数の発光素子３１に入力電流Ｉ＿ｉｎを供給する。
【００１４】
バイパス回路２１は、複数の発光素子３１の少なくとも一部の発光素子３１に並列に接続され、入力電流Ｉ＿ｉｎのバイパス経路を形成する。図１の一例においては、バイパス回路２１は、複数の発光素子３１のうち発光素子３１Ａに並列に接続されている。つまり、バイパス回路２１は、発光素子３１Ｂ，３１Ｃに直列に接続されている。チラつき防止回路２５は、電源部１１により発光素子３１Ａ〜３１Ｃに印加される入力電圧Ｖ＿ｉｎに応じて、バイパス回路２１により形成されるバイパス経路を制御する。詳細については後述するが、チラつき防止回路２５は、入力電圧Ｖ＿ｉｎが過渡状態から安定状態に遷移した場合、バイパス経路をオン状態からオフ状態に制御する。
【００１５】
オープン検出回路２３は、複数の発光素子３１のうちバイパス回路２１と並列に接続されている発光素子３１Ａがオープン状態であるか否かを検出する。発光素子３１は、ショート（短絡）状態又はオープン（断線）状態となるとき、異常状態である。よって、オープン検出回路２３は、発光素子３１Ａがオープン状態であるか否かを検出することで、発光素子３１Ａの故障検出を行う。バイパス停止回路２２は、オープン検出回路２３により発光素子３１Ａがオープン状態であると検出された場合、バイパス経路をオフ状態に制御する。電流制御回路２４は、直流電流を限流制御するものである。
【００１６】
ところで、車両用灯具を点灯させる場合、車両側で入力電流Ｉ＿ｉｎをモニターし、入力電流Ｉ＿ｉｎが予め設定された閾値電流以下と判定された場合、ドライバーに故障を報知する。図１に示すように、発光素子３１を３個直列に接続した状態で、不図示の駆動回路が定電流駆動で電源部１１を制御する場合、入力電流Ｉ＿ｉｎは、入力電圧Ｖ＿ｉｎが低いときには発光素子３１の順方向電圧Ｖｆに大きく依存する。周囲温度が通常温度であれば車両用灯具に使用される発光素子３１の順方向電圧Ｖｆは約３．０Ｖである。しかし、周囲温度が低温であれば発光素子３１の順方向電圧Ｖｆは約３．３Ｖである。よって、発光素子３１が３個直列に接続されている場合、入力電圧Ｖ＿ｉｎが故障検出の動作電圧範囲内である１０Ｖ以上になっても、入力電流Ｉ＿ｉｎはほとんど流れない。したがって、故障検出が誤作動する。
【００１７】
そこで、入力電圧Ｖ＿ｉｎが低いときには、１個以上の発光素子３１をバイパスさせる回路構成により、直列接続されている発光素子３１を２個以下とする。このような接続構成により、発光素子３１のトータルの順方向電圧Ｖｆを下げることができるので、故障検出の最低動作電圧であっても、入力電流Ｉ＿ｉｎが予め設定された閾値電流を超えることができる。よって、故障検出が誤作動する状況を回避することができる。
【００１８】
なお、バイパスさせる回路構成でなければ、複数の発光素子３１の何れかがオープン故障したときには、直列接続された発光素子３１がオープンしているため入力電流Ｉ＿ｉｎが流れることがない。よって、入力電流Ｉ＿ｉｎが予め設定された閾値電流以下と判定され、故障検出される。しかし、バイパスさせる回路構成であれば、複数の発光素子３１の何れかがオープン故障したときには、入力電圧Ｖ＿ｉｎがバイパス切替電圧になるまではバイパスさせる回路構成に入力電流Ｉ＿ｉｎが流れる。この結果、入力電圧Ｖ＿ｉｎが故障検出の動作電圧範囲内であっても入力電流Ｉ＿ｉｎが予め設定された閾値電流以下にならないため、入力電流Ｉ＿ｉｎが予め設定された閾値電流以下と判定されることがない。したがって、故障検出が作動しない恐れがある。そこで、バイパスさせる回路構成と並列に接続されている発光素子３１がオープン故障したときには、バイパスさせる回路構成をキャンセルさせる。このような制御により、発光素子３１がオープン故障時であっても入力電流Ｉ＿ｉｎが予め設定された閾値電流を確実に下回る。具体的には、チラつき防止回路２５は、入力電圧Ｖ＿ｉｎが過渡状態から安定状態に遷移した場合、オープン検出回路２３の検出結果をオープン状態に設定する。
【００１９】
（回路構成）
図２は、本開示を適用した実施形態に係る車両用灯具の回路図である。電源部１１から供給される電流は、アノード側が端子１１ｃに接続されているダイオードＤ１により一方向に制御され、端子１１ｃと端子１１ｄとの間に並列に接続されているコンデンサＣ１，Ｃ２により高調波等のノイズ成分が除去される。発光素子３１Ａ〜３１Ｃに流れる入力電流Ｉ＿ｉｎは、発光素子３１Ａ〜３１Ｃと並列に接続されたコンデンサＣ３によりノイズ成分が除去される。また、端子１１ｃと端子１１ｄとの間には、過渡電圧抑制ダイオードＴＶＳ１が並列に接続され、車両用灯具の各種素子が保護されている。チラつき防止回路２５は、コンデンサＣ４、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２、及びスイッチング素子Ｑ１６，Ｑ１７を備える。スイッチング素子Ｑ１６，Ｑ１７は、ＮＰＮ型のトランジスタである。コンデンサＣ４の一方が端子１１ｃ側に接続され、コンデンサＣ４の他方が抵抗Ｒ１２と直列に接続されている。コンデンサＣ４と抵抗Ｒ１２とで構成される直列回路は、スイッチング素子Ｑ１６のベース側に接続されている。抵抗Ｒ１１は、一方が端子１１ｃ側に接続され、他方がスイッチング素子Ｑ１６のコレクタ側に接続されている。抵抗Ｒ１１とスイッチング素子Ｑ１６のコレクタ側との接続点は、スイッチング素子Ｑ１７のベース側に接続されている。なお、スイッチング素子Ｑ１６，Ｑ１７のエミッタ側はグランドに接続されている。
【００２０】
バイパス回路２１は、スイッチング素子Ｑ４を備える。スイッチング素子Ｑ４は、ＰＮＰ型のトランジスタである。スイッチング素子Ｑ４は、コレクタ側が発光素子３１Ａのカソード側と発光素子３１Ｂのアノード側との間の接続点に接続され、エミッタ側が端子１１ｃ側に接続されている。つまり、スイッチング素子Ｑ４を含む経路であり、且つ発光素子３１Ａと並列に接続されている経路が、バイパス経路となる。
【００２１】
オープン検出回路２３は、スイッチング素子Ｑ５及び抵抗Ｒ８，Ｒ１０を備える。スイッチング素子Ｑ５は、ＮＰＮ型のトランジスタである。スイッチング素子Ｑ５は、コレクタ側がスイッチング素子Ｑ６のベース側と抵抗Ｒ９の一方との接続点に接続され、エミッタ側がグランドに接続され、ベース側が抵抗Ｒ８の一方と抵抗Ｒ１０の一方との接続点に接続されている。スイッチング素子Ｑ５は、ベース側がさらにスイッチング素子Ｑ１７のコレクタ側にも接続されている。抵抗Ｒ８の他方は発光素子３１Ａのカソード側と発光素子３１Ｂのアノード側との間に接続されている。なお、抵抗Ｒ１０の他方はグランドに接続されている。
【００２２】
バイパス停止回路２２は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６、抵抗Ｒ６，Ｒ７，Ｒ９、及びツェナーダイオードＺＤ１を備える。スイッチング素子Ｑ３は、ＰＮＰ型のトランジスタである。スイッチング素子Ｑ６は、ＮＰＮ型のトランジスタである。スイッチング素子Ｑ３は、コレクタ側がスイッチング素子Ｑ４のベース側と抵抗Ｒ７の一方との接続点に接続され、エミッタ側が端子１１ｃ側に接続され、ベース側が抵抗Ｒ６の一方と接続されている。抵抗Ｒ６の他方は、ツェナーダイオードＺＤ１のカソード側とスイッチング素子Ｑ６のコレクタ側との接続点に接続されている。ツェナーダイオードＺＤ１は、ツェナー電圧Ｖｚが、発光素子３１Ａの順方向電圧Ｖｆよりも大きいものが使用される。スイッチング素子Ｑ６は、ベース側がスイッチング素子Ｑ５のコレクタ側と抵抗Ｒ９の一方との接続点に接続されている。抵抗Ｒ９の他方は端子１１ｃ側に接続されている。なお、ツェナーダイオードＺＤ１のアノード側、スイッチング素子Ｑ６のエミッタ側、及び抵抗Ｒ７の他方はグランドに接続されている。
【００２３】
電流制御回路２４は、抵抗Ｒ１〜Ｒ５及びスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を備える。スイッチング素子Ｑ１は、ＮＰＮ型のトランジスタである。スイッチング素子Ｑ２は、ＮチャネルのＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。スイッチング素子Ｑ１は、コレクタ側が抵抗Ｒ１の一方に接続され、エミッタ側がグランドに接続され、ベース側がスイッチング素子Ｑ２のソース側に接続されている。抵抗Ｒ１の他方は端子１１ｃ側に接続されている。スイッチング素子Ｑ２は、ゲート側がスイッチング素子Ｑ１のコレクタ側に接続され、ドレイン側が発光素子３１Ｃのカソード側に接続され、ソース側がスイッチング素子Ｑ１のベース側及び抵抗Ｒ３〜Ｒ５の一方に接続されている。抵抗Ｒ３〜Ｒ５は並列に接続され、一方がスイッチング素子Ｑ２のソース側に接続され、他方がグランドに接続されている。抵抗Ｒ２は、一方がスイッチング素子Ｑ２のゲート側に接続され、他方がグランドに接続されている。
【００２４】
（回路動作）
図３は、本開示を適用した実施形態に係る電圧波形のタイミングチャートである。入力電圧Ｖ＿ｉｎが過渡状態であって、上昇過程のとき、チラつき防止回路２５のコンデンサＣ４に電流が流れることによりスイッチング素子Ｑ１６がオープン状態となり、スイッチング素子Ｑ１７がクローズ状態となる。入力電圧Ｖ＿ｉｎが過渡状態であって、上昇過程である間、チラつき防止回路２５は、オープン検出回路２３の検出結果に影響を与えない。よって、通常通り、発光素子３１Ａは、バイパス切替電圧になるまでは、スイッチング素子Ｑ４によりバイパスされる。
【００２５】
なお、発光素子３１Ａがオープン状態であれば、スイッチング素子Ｑ５はクローズ状態となる。スイッチング素子Ｑ５がクローズ状態であれば、スイッチング素子Ｑ６はオープン状態となる。スイッチング素子Ｑ６がオープン状態であれば、スイッチング素子Ｑ３はクローズ状態となる。スイッチング素子Ｑ３がクローズ状態であれば、スイッチング素子Ｑ４はオープン状態となり、バイパス経路はオフ状態となる。一方、発光素子３１Ａがクローズ状態であれば、スイッチング素子Ｑ５はオープン状態となる。スイッチング素子Ｑ５がオープン状態であれば、スイッチング素子Ｑ６はクローズ状態となる。スイッチング素子Ｑ６がクローズ状態であれば、スイッチング素子Ｑ３はオープン状態となる。スイッチング素子Ｑ３がオープン状態であれば、スイッチング素子Ｑ４はクローズ状態となり、バイパス経路はオン状態となる。
【００２６】
入力電圧Ｖ＿ｉｎがバイパス切替電圧に到達した場合、発光素子３１Ａも点灯するため、点灯される発光素子３１は、２灯から３灯に切り替わる。その後、入力電圧Ｖ＿ｉｎは一旦定格電圧まで上昇する。定格電圧は例えば１３．５Ｖである。入力電圧Ｖ＿ｉｎが定格電圧まで上昇した場合、コンデンサＣ４に電流は流れなくなる。よって、スイッチング素子Ｑ１６がクローズ状態となるため、スイッチング素子Ｑ１７はオープン状態となる。スイッチング素子Ｑ１７がオープン状態であれば、スイッチング素子Ｑ５はクローズ状態となるため、上記で説明したように、常に発光素子３１Ａがオープン状態であることと同様になる。よって、バイパス停止回路２２によりバイパス経路がオフ状態となり、発光素子３１Ａに切り替えられることもない。換言すれば、一旦入力電圧Ｖ＿ｉｎが安定すると、バイパス回路２１により形成されるバイパス経路はオフ状態となる。よって、車載バッテリー１、点灯スイッチ２、制御部３、若しくはＥＣＵ４又はこれらを接続するワイヤーハーネスが何らかの条件により入力電圧Ｖ＿ｉｎがバイパス切替電圧まで低下したとしても、発光素子３１Ａはバイパスされず、チラつきの原因となる動作を防止することができる。
【００２７】
以上の説明から、本実施形態において、入力電圧Ｖ＿ｉｎが過渡状態から安定状態に遷移した場合、バイパス経路がオン状態からオフ状態に制御される。よって、入力電圧Ｖ＿ｉｎが何らかの条件でバイパス切替電圧まで低下したとしても、発光素子３１に流れる入力電流Ｉ＿ｉｎはバイパスされない。したがって、発光素子３１のチラつきを防止することができる。
【００２８】
また、本実施形態において、バイパス回路２１と並列に接続されている発光素子３１がオープン状態であると検出された場合、バイパス経路がオフ状態に制御される。よって、発光素子３１がオープン故障した場合、バイパス回路２１が停止する。したがって、発光素子３１のオープン故障時には入力電流Ｉ＿ｉｎが故障閾値を確実に下回るため、故障検出を確実に作動させることができる。
【００２９】
また、本実施形態において、入力電圧Ｖ＿ｉｎが過渡状態から安定状態に遷移した場合、オープン検出回路２３の検出結果がオープン状態に設定される。よって、一旦入力電圧Ｖ＿ｉｎが安定し、バイパス経路がオフ状態となった後で、入力電圧Ｖ＿ｉｎが何らかの条件でバイパス切替電圧まで低下したとしても、オープン検出回路２３の検出結果がオープン状態に設定されているため、バイパス経路がオフ状態に制御される。したがって、発光素子３１のチラつきを特に顕著に防止することができる。
【００３０】
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。
【００３１】
例えば、オープン検出回路２３はトランジスタをバイパススイッチとして機能させる回路構成の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、オープン検出回路２３はＭＯＳ−ＦＥＴをバイパススイッチとして機能させる回路構成であってもよい。
【００３２】
また、例えば、車両用灯具が前照灯として組み込まれてい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、車両用灯具が尾灯として組み込まれるものであってもよい。
【００３３】
また、例えば、発光素子３１が、ＬＥＤからな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、発光素子３１が半導体レーザーからなるものであってもよい。この場合、ヘッドランプユニットは、擬似白色を形成するために、例えば、青色レーザーダイオードと、黄色蛍光体と、が設けられ、青色光と、黄色光とを凸レンズで集光し、集光させた光を凹レンズで拡散して出射させればよい。
【００３４】
また、例えば、３個の発光素子３１が直列に接続され、３個の発光素子３１のうち発光素子３１Ａにバイパス回路２１が並列に接続されてい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、４個以上の複数の発光素子３１が直列に接続され、４個以上の複数の発光素子３１のうち２個の発光素子３１にバイパス回路２１が並列に接続されていてもよい。つまり、バイパス回路２１は、複数の発光素子３１の少なくとも一部の発光素子３１に並列に接続されていればよい。
【符号の説明】
【００３５】
１    車載バッテリー
２    点灯スイッチ
３    制御部
４    ＥＣＵ
１１  電源部
１１ａ〜１１ｄ  端子
２１  バイパス回路
２２  バイパス停止回路
２３  オープン検出回路
２４  電流制御回路
２５  チラつき防止回路
３１，３１Ａ〜３１Ｃ  発光素子
Ｉ＿ｉｎ  入力電流
Ｖ＿ｉｎ  入力電圧
Ｖｆ      順方向電圧
Ｖｚ      ツェナー電圧
Ｄ１  ダイオード
ＴＶＳ１  過渡電圧抑制ダイオード
ＺＤ１  ツェナーダイオード
Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ１６，Ｑ１７  スイッチング素子
Ｃ１〜Ｃ４  コンデンサ
Ｒ１〜Ｒ１２  抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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