(57)【要約】  負荷駆動装置１００は、電源２０２からの入力電圧を受け、プロセッサの制御下で負荷２００に電力を供給する。プロセッサ２０４は、負荷２００の停止を指示するときにネゲートされる第１信号Ｓｉｇ１および第２信号Ｓｉｇ２を、第１ピンＰ１、第２ピンＰ２から連動して出力する。出力回路１１０は、負荷２００に電力を供給する。保護スイッチＭ２は、電源２０２から負荷２００に至り、電源２０２に戻る駆動経路上に設けられる。制御回路１３０は、第１信号Ｓｉｇ１がアサートされるとき、出力回路１１０を動作状態とし、第１信号Ｓｉｇ１がネゲートされるときに、出力回路１１０を停止状態とする。また制御回路１３０は、第２信号Ｓｉｇ２がアサートされるとき、保護スイッチＭ２をオンし、第２信号Ｓｉｇ２がネゲートされるときに、保護スイッチＭ２をオフする。
2017217318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からの入力電圧を受け、プロセッサの制御下で負荷に電力を供給する負荷駆動装置であって、
前記プロセッサは、前記負荷の停止を指示するときにネゲートされる第１信号および第２信号を、第１ピン、第２ピンから連動して出力するものであり、
前記負荷駆動装置は、
前記負荷に電力を供給する出力回路と、
前記電源から前記負荷に至り、前記電源に戻る駆動経路上に設けられた保護スイッチと、
前記第１信号がアサートされるとき、前記出力回路を動作状態とし、前記第１信号がネゲートされるときに、前記出力回路を停止状態とし、前記第２信号がアサートされるとき、前記保護スイッチをオンし、前記第２信号がネゲートされるときに、前記保護スイッチをオフする制御回路と、
を備えることを特徴とする負荷駆動装置。
【請求項２】
前記出力回路は、前記負荷の電気的状態を調節するためのトランジスタを含み、
前記制御回路は、前記第１信号がアサートされるとき、前記負荷の前記電気的状態が目標値に近づくように前記トランジスタを制御し、前記第１信号がネゲートされるときに、前記トランジスタをオフすることを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動装置。
【請求項３】
前記出力回路は、スイッチングコンバータであり、
前記トランジスタは、スイッチングトランジスタであることを特徴とする請求項２に記載の負荷駆動装置。
【請求項４】
前記負荷は、励起光を出射する発光素子と、前記励起光により励起されて蛍光を発する蛍光体と、を含み、前記励起光と前記蛍光のスペクトルを含む白色の出力光を生成する光源であり、
前記プロセッサは、前記光源の漏光異常が検出されたときに、前記第１信号および前記第２信号をネゲートすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の負荷駆動装置。
【請求項５】
前記第１信号および前記第２信号の少なくとも一方は、アサート状態においてパルス信号となり、ネゲート状態においてＤＣ信号となることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の負荷駆動装置。
【請求項６】
光源と、
前記光源を駆動する請求項１から５のいずれかに記載の負荷駆動装置と、
前記負荷駆動装置を制御するプロセッサと、
を備えることを特徴とする車両用灯具。
【請求項７】
車両用灯具に使用される点灯回路であって、
光源の発光素子に駆動電流を供給する駆動回路と、
前記光源の異常を検出する異常検出器と、
を備え、
点灯開始時に前記駆動電流を第１の傾きで増加させる第１モードと、点灯開始時に前記駆動電流を前記第１の傾きより小さい第２の傾きで増加させる第２モードと、が切りかえ可能であることを特徴とする点灯回路。
【請求項８】
前記第２モードにおける前記駆動電流の目標値は、前記第１モードにおける前記駆動電流の目標値と実質的に等しいことを特徴とする請求項７に記載の点灯回路。
【請求項９】
車両用灯具に使用される点灯回路であって、
光源の発光素子に駆動電流を供給する駆動回路と、
前記光源の異常を検出する異常検出器と、
を備え、
点灯開始時に前記駆動電流を第１起動時間で所定値まで増加させる第１モードと、点灯開始時に前記駆動電流を前記第１起動時間より長い第２起動時間で前記所定値まで増加させる第２モードと、が切りかえ可能であることを特徴とする点灯回路。
【請求項１０】
前記発光素子はレーザダイオードを含み、前記所定値は、前記レーザダイオードの発振しきい値より高く規定されることを特徴とする請求項９に記載の点灯回路。
【請求項１１】
前記光源は、
前記発光素子であるレーザダイオードと、
前記レーザダイオードからの励起光により励起されて蛍光を発する蛍光体と、
を含み、励起光と蛍光のスペクトルを含む白色の出力光を生成し、
前記異常検出器は、前記励起光が漏光する異常を検出することを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の点灯回路。
【請求項１２】
前記車両用灯具を試験する際に、前記第２モードが選択されることを特徴とする請求項７から１１のいずれかに記載の点灯回路。
【請求項１３】
車両の速度が所定のしきい値より低いときに、前記第２モードが選択されることを特徴とする請求項７から１１のいずれかに記載の点灯回路。
【請求項１４】
発光素子を含む光源と、
前記発光素子に駆動電流を供給する請求項７から１３のいずれかに記載の点灯回路と、
を備えることを特徴とする車両用灯具。
【請求項１５】
発光素子を含む光源と、
前記発光素子に駆動電流を供給する点灯回路と、
を備え、
前記点灯回路は、
光源の発光素子を点灯させる駆動回路と、
前記光源の異常を検出する異常検出器と、
を備え、
点灯開始時に前記光源の光量を第１の傾きで増加させる第１モードと、点灯開始時に前記光量を前記第１の傾きより小さい第２の傾きで増加させる第２モードと、が切りかえ可能であることを特徴とする車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用灯具、特に前照灯の光源としては、ハロゲンランプやＨＩＤ（High Intensity Discharge）ランプが主流であったが、近年それらに代えて、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザダイオード）などの半導体光源を用いた車両用灯具の開発が進められている。【０００３】
図１は、車両用灯具３００ｒのブロック図である。車両用灯具３００ｒは、光源３０２、点灯回路４００ｒ、灯具ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３２０ｒを備える。光源３０２は、ＬＥＤやＬＤを含む。車両用灯具３００ｒには、バッテリ６００からの電圧ＶＢＡＴが供給される。また車両用灯具３００ｒは、車両ＥＣＵ６０２とバス６０４を介して接続されており、光源３０２の点消灯（オン・オフ）を指示する信号や、車速情報や、カメラやレーダーから得られる周囲の情報が入力されている。【０００４】
灯具ＥＣＵ３２０ｒは、バッテリ６００から点灯回路４００ｒへの電源ライン上に設けられたスイッチ３２２を備える。またＣＰＵ（Central Processing Unit）３２４は、車両ＥＣＵ６０２から制御信号や各種情報を受信し、車両用灯具３００ｒを統括的に制御する。ＣＰＵ３２４は、スイッチ３２２を制御する。また灯具ＥＣＵ３２０ｒは、点灯条件を満たしているかを判定し、満たしている場合、点灯回路４００ｒに対する信号Ｓｉｇ３を、点灯を指示する状態（たとえばハイレベル）とする。点灯条件を満たさないとき、点灯回路４００ｒは、信号Ｓｉｇ３を、消灯を指示する状態（たとえばローレベル）とする。【０００５】
点灯回路４００ｒは、スイッチングコンバータ４１０および制御回路４３０を含む。スイッチングコンバータ４１０は、たとえば降圧コンバータ（Buck converter）であり、バッテリ電圧ＶＢＡＴを降圧し、光源３０２に供給する。制御回路４３０は、光源３０２の電気的状態、たとえば光源３０２に流れる電流（ランプ電流）ＩＬＡＭＰを示すフィードバック信号ＳＦＢを受け、フィードバック信号ＳＦＢが目標値に近づくように、スイッチングコンバータ４１０を制御する。制御回路４３０は、信号Ｓｉｇ３がローレベルとなると、スイッチングコンバータ４１０のスイッチングトランジスタＭ１をオフに固定し、ランプ電流ＩＬＡＭＰを遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２４１１４２号公報
【特許文献２】国際公開第１０／０７０７２０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
１．  第１課題
本発明者は、図１の車両用灯具３００ｒについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。ＣＰＵ３２４において、点灯条件が非成立と判定されると、信号Ｓｉｇ３がローレベルとなり、消灯が指示される。ところが、図１の車両用灯具３００ｒでは、以下のような状況において、光源３０２を消灯することができないという問題が生ずる。
（１）信号ラインに問題が生じ、消灯指示が無効となる場合
具体的には、信号Ｓｉｇ３を伝送する信号線や端子、ハーネスに異常が生じ、ハイレベルに相当する電位に固定される場合が該当し、たとえば天絡（電源ライン等へのショート）故障が例示される。
（２）制御回路４３０のハードウェアに異常が生じた場合
具体的には、信号Ｓｉｇ３が消灯を指示しても、スイッチングコンバータ４１０のスイッチングトランジスタＭ１をオフできない場合が該当する。
（３）スイッチングコンバータ４１０のスイッチングトランジスタＭ１に異常が生じた場合
具体的には、スイッチングトランジスタＭ１がショートモードで故障した場合が該当する。【０００８】
たとえば光源３０２がハイビームである場合、消灯が指示されるにもかかわらず、点灯が持続すると、対向車や先行車、歩行者を幻惑することとなる。【０００９】
また近年、高輝度な光源３０２として、レーザダイオードと蛍光体を組み合わせたものが注目されている。レーザダイオードが生成する青色の励起光が蛍光体に照射され、蛍光体から発される黄色の蛍光と、蛍光体によって散乱された青色の励起光が混色され、白色光が得られる。ところが、蛍光体に経年劣化や割れ、外れなどの異常（以下、光源の異常という）が起きると、励起光が蛍光体によって散乱されることなく車両前方に照射されることとなる。これを防止するために光源の異常を検出する手段を設け、異常が検出されたときには、光源３０２を消灯させる保護機能を実装することが好ましい。さらに安全性を高めるために、光源が正常であり、かつ車速が所定値以上のときにのみ、光源３０２を点灯させることが望ましい。このように２重の安全策を講じたとしても、上述の（１）〜（３）の問題によって、光源３０２が消灯できない場合、青色のレーザ光が車両前方に照射されることとなる。【００１０】
ここでは車両用灯具３００ｒを例として問題を説明したが、同様の問題は車両以外の灯具においても生じうる。さらに言えば灯具に限定されず、さまざまな負荷に電力を供給する負荷駆動装置においても生じうる。【００１１】
２．  第２課題
視認性の向上のため、ＬＥＤに代えて、レーザダイオード（半導体レーザとも称する）と蛍光体とを備えた車両用灯具が開示されている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術では、レーザダイオードから出射された励起光である紫外光が蛍光体に照射される。蛍光体は、紫外光を受けて白色光を生成する。蛍光体により生成された白色光は灯具前方に照射され、これにより所定の配光パターンが形成される。特許文献１に記載の技術では励起光は車両前方に照射されない。【００１２】
図６は、本発明者が検討した車両用灯具の光源の断面図である。この光源１０は、主としてレーザダイオード１２、蛍光体１４、光学系１６、ハウジング１８を備える。光源１０は、レーザダイオード１２および蛍光体１４を備える点で特許文献１の技術と共通する。【００１３】
図６のレーザダイオード１２は、紫外光に代えて青色の励起光２０を発生する。励起光２０は、光学系１６により蛍光体１４に集光される。光学系１６は、レンズ、反射鏡、光ファイバ、あるいはそれらの組み合わせで構成される。青色の励起光２０を受けた蛍光体１４は、励起光２０より長い波長領域（緑〜赤）にスペクトル分布を有する蛍光２２を発生する。蛍光体１４に照射された励起光２０は、蛍光体１４により散乱され、コヒーレンスが失われた状態で、蛍光体１４を通過する。蛍光体１４は、たとえばハウジング１８に設けられた開口部に嵌合して支持される。【００１４】
図７は、光源１０の出力光２４のスペクトルを示す図である。光源１０の出力光２４は、蛍光体１４を通過した青色の励起光２０ａと、蛍光体１４が発する緑〜赤の蛍光２２を含んでおり、白色光のスペクトル分布を有する。【００１５】
つまり、特許文献１の光源では、紫外光である励起光は車両の前方を照射する出射光の一部としては使用されないのに対して、図６の光源１０では、青色の励起光が前照灯の出射光の一部として利用される。【００１６】
本発明者は、図６の光源１０について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。図６の光源１０では、蛍光体１４が割れたり、蛍光体１４がハウジング１８から外れるなどの異常が発生すると、レーザダイオード１２が発生する励起光２０が、蛍光体１４によって散乱されることなく強いコヒーレンスを有した状態で直接的に出射され、望ましくない。【００１７】
そこで、安全性を高めるために、以下の対策が採用しうる。
（対策１）光源１０の出力光を監視し、励起光２０が蛍光体１４を通過せずに漏光する異常（漏光異常という）が発生すると、出力を低下させる
（対策２）車速が所定値より低いときには、高輝度光源を発光させない
対策２を採ることにより、漏光異常が発生したときに、対策１が遅れたり、対策１が機能しなかった場合の安全性を高めることができる。【００１８】
車両や灯具のメンテナンス時において車両は停止しており、したがって車速はゼロである。本発明者らは、対策２が施された灯具を、停車中（あるいは車両への取り付け前）に点灯させるために、走行中のモード（通常モードという）とは別に、メンテナンス用のモード（テストモードという）を用意し、車速の制限を無効化して停車中でも点灯可能とすることを検討した。【００１９】
作業場あるいは生産ラインでは、周囲には作業者がいる状況が想定される。このような状況において、テストモードで高輝度光源を発光させた場合に、万が一、漏光異常が発生していると、周囲の作業者を幻惑することとなる。この問題を解決するために、テストモードにおける発光強度を、通常モードの発光強度よりも小さくすることが考えられる。しかしながら、たとえば光軸調整（エイミング）を目的としてテストモードを使用する際に、光量が小さいと昼間の明るい状態での作業が困難となる。また光量が小さいテストモードでは、高輝度光源が定格光量で正常点灯するかを試験できない。【００２０】
また高輝度光源としてレーザダイオードを使用する場合には、以下の問題が発生する。テストモードにおいて、レーザダイオードを、発振しきい値より小さい駆動電流で点灯させるとする。レーザダイオードの発振しきい値のバラツキは非常に大きいため、しきい値のバラツキを考慮して、テストモードにおける駆動電流の電流量を規定すると、しきい値が大きい方向にばらついたときに、テストモードの光量が著しく小さくなってしまう。【００２１】
本発明のある態様は第１課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、異常状態において負荷を確実に停止可能な負荷駆動装置の提供にある。【００２２】
本発明の別の態様は第２課題に鑑みてされたものであり、その例示的な目的のひとつは、安全性を確保しつつ、メンテナンスが可能な車両用灯具の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
１．  本発明のある態様は、電源からの入力電圧を受け、プロセッサの制御下で負荷に電力を供給する負荷駆動装置に関する。プロセッサは、負荷の停止を指示するときにネゲートされる第１信号および第２信号を、第１ピン、第２ピンから連動して出力する。負荷駆動装置は、負荷に電力を供給する出力回路と、電源から負荷に至り、電源に戻る駆動経路上に設けられた保護スイッチと、第１信号がアサートされるとき、出力回路を動作状態とし、第１信号がネゲートされるときに、出力回路を停止状態とし、第２信号がアサートされるとき、保護スイッチをオンし、第２信号がネゲートされるときに、保護スイッチをオフする制御回路と、を備える。【００２４】
負荷を停止するために、第１信号、第２信号をネゲートしたときに、仮に一方の信号のネゲートが無効化され、あるいはハードウェアが故障したとしても、残りの一方の信号のネゲートによって、負荷を停止できる。【００２５】
出力回路は、負荷の電気的状態を調節するためのトランジスタを含んでもよい。制御回路は、第１信号がアサートされるとき、負荷の電気的状態が目標値に近づくようにトランジスタを制御し、第１信号がネゲートされるときに、トランジスタをオフしてもよい。【００２６】
出力回路は、スイッチングコンバータであり、トランジスタは、スイッチングトランジスタであってもよい。スイッチングトランジスタを停止することにより負荷への電力供給を停止できる。【００２７】
負荷は、励起光を出射する発光素子と、励起光により励起されて蛍光を発する蛍光体と、を含み、励起光と蛍光のスペクトルを含む白色の出力光を生成する光源であってもよい。プロセッサは、光源の漏光異常が検出されたときに、第１信号および第２信号をネゲートしてもよい。【００２８】
第１信号および第２信号の少なくとも一方は、アサート状態においてパルス信号となり、ネゲート状態においてＤＣ信号となってもよい。これにより、アサート状態の信号が伝送する信号ラインが固定電位にショートした場合に、ネゲート状態と判定されるため、負荷を停止できる。【００２９】
本発明の別の態様は、車両用灯具に関する。車両用灯具は、光源と、光源を駆動する負荷駆動装置と、負荷駆動装置を制御するプロセッサと、を備えてもよい。【００３０】
２．  本発明のある態様は、車両用灯具に使用される点灯回路に関する。点灯回路は、光源の発光素子に駆動電流を供給する駆動回路と、光源の異常を検出する異常検出器と、を備える。点灯回路は、点灯開始時に駆動電流を第１の傾きで増加させる第１モードと、点灯開始時に駆動電流を第１の傾きより小さい第２の傾きで増加させる第２モードと、が切りかえ可能である。
異常検出器は、検出遅延を有しており、また異常検出後に、保護が有効となるまでにも動作遅延が生ずる。第２モードを選択すれば、異常が発生しているときに、遅延時間および動作遅延の間の駆動電流の増加量を小さくできるため、駆動電流が低い状態で保護をかけることができる。【００３１】
第２モードにおける駆動電流の目標値は、第１モードにおける駆動電流の目標値と実質的に等しくてもよい。これにより、第２モードにおいて異常が検出されない場合、光源を第１モードと同じ輝度で発光させることができ、灯具の機能試験が可能となる。【００３２】
本発明の別の態様もまた、車両用灯具に使用される点灯回路に関する。点灯回路は、光源の発光素子に駆動電流を供給する駆動回路と、光源の異常を検出する異常検出器と、を備える。点灯回路は、点灯開始時に駆動電流を第１起動時間で所定値まで増加させる第１モードと、点灯開始時に駆動電流を第１起動時間より長い第２起動時間で所定値まで増加させる第２モードと、が切りかえ可能である。
第２モードを選択すれば、異常が発生しているときに、遅延時間および動作遅延の間の駆動電流の増加量を小さくできるため、駆動電流が低い状態で保護をかけることができる。【００３３】
光源は、発光素子であるレーザダイオードと、レーザダイオードからの励起光により励起されて蛍光を発する蛍光体と、を含み、励起光と蛍光のスペクトルを含む白色の出力光を生成してもよい。異常検出器は、励起光が漏光する異常を検出してもよい。【００３４】
車両用灯具を試験する際に、第２モードが選択されてもよい。車両の速度が所定のしきい値より低いときに、第２モードが選択されてもよい。【００３５】
本発明の別の態様は、車両用灯具に関する。車両用灯具は、発光素子を含む光源と、発光素子に駆動電流を供給する上述のいずれかの点灯回路と、を備えてもよい。【００３６】
本発明の別の態様も、車両用灯具に関する。車両用灯具は、発光素子を含む光源と、発光素子に駆動電流を供給する点灯回路と、を備える。点灯回路は、光源の発光素子に駆動電流を供給する駆動回路と、光源の異常を検出する異常検出器と、を備える。駆動回路は、光源の光量を第１の傾きで増加させる第１モードと、光量を前記第１の傾きより小さい第２の傾きで増加させる第２モードと、が切りかえ可能である。
第２モードを選択すれば、異常が発生しているときに、遅延時間および動作遅延の間の光量の増加量を小さくできるため、光量が小さい状態で保護をかけることができる。【００３７】
本発明の別の態様も、車両用灯具に関する。車両用灯具は、発光素子を含む光源と、発光素子に駆動電流を供給する点灯回路と、を備える。点灯回路は、光源の発光素子に駆動電流を供給する駆動回路と、光源の異常を検出する異常検出器と、を備える。駆動回路は、光源の光量を所定値まで第１起動時間で増加させる第１モードと、光量を所定値まで前記第１起動時間より長い第２起動時間で増加させる第２モードと、が切りかえ可能である。
第２モードを選択すれば、異常が発生しているときに、遅延時間および動作遅延の間の光量の増加量を小さくできるため、光量が小さい状態で保護をかけることができる。【００３８】
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。
【発明の効果】
【００３９】
本発明のある態様によれば、異常状態において負荷を確実に停止できる。また本発明の別の態様によれば、安全性を確保しつつ、メンテナンスが可能な車両用灯具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】車両用灯具のブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係る負荷駆動装置のブロック図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、図２の負荷駆動装置の動作波形図である。
【図４】比較技術に係る負荷駆動装置のブロック図である。
【図５】第１の実施の形態に係る車両用灯具を示すブロック図である。
【図６】図５の光源の一例であるレーザランプの断面図である。
【図７】レーザランプの出力光のスペクトルを示す図である。
【図８】第２の実施の形態に係る車両用灯具のブロック図である。
【図９】第１モードと第２モードの駆動電流ＩＬＡＭＰの一例を示す波形図である。
【図１０】図１０（ａ）は、メンテナンス時に、車両用灯具を第１モードで動作させたときの波形図であり、図１０（ｂ）は、メンテナンス時に、車両用灯具を第２モードで動作させたときの波形図である。
【図１１】駆動回路の構成例を示す回路図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｄ）は、起動時の駆動電流ＩＬＡＭＰの変形例の波形図である。
【図１３】徐変点灯回路の構成例を示す回路図である。
【図１４】起動時の第２モードの駆動電流ＩＬＡＭＰの変形例の波形図である。
【図１５】図１４の駆動電流ＩＬＡＭＰに対応するアナログ調光電圧ＶＡＤＩＭを生成可能な徐変点灯回路の回路図である。
【図１６】スイッチングコンバータおよびコンバータコントローラの構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
（第１の実施の形態）
図２は、第１の実施の形態に係る負荷駆動装置１００のブロック図である。負荷駆動装置１００は、バッテリなどの電源２０２から入力電圧ＶＢＡＴを受け、負荷２００に電力を供給する。負荷２００は、それに限定されないが、（i）ＬＥＤやＬＤ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）などの半導体発光素子を含む光源、（ii）Ｘ線や紫外線を発生する光源、（iii）電子ビームの発生源、（iv）ロータリモータやリニアモータ、ボイスコイルモータ、アクチュエータ、（v）スピーカやヘッドホンなどが例示される。あるいは負荷２００は、電池やキャパシタなどの蓄電素子であり、負荷駆動装置１００は充電回路であってもよい。
【００４６】
負荷駆動装置１００は、ＣＰＵ２０４の制御下で動作する。ＣＰＵ２０４は少なくとも、負荷２００の動作状態／停止状態を指示する。ＣＰＵ２０４は、負荷２００の停止を指示するときにネゲートされ、負荷２００を始動するときにアサートされる第１信号Ｓｉｇ１および第２信号Ｓｉｇ２を、第１ピンＰ１、第２ピンＰ２から連動して出力する。
【００４７】
負荷駆動装置１００は、出力回路１１０、保護スイッチＭ２、制御回路１３０を備える。出力回路１１０は、負荷２００に電力を供給する。
【００４８】
保護スイッチＭ２は、電源２０２から負荷２００に至り、電源２０２に戻る駆動経路上に設けられる。保護スイッチＭ２は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やバイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴなどが利用可能である。
【００４９】
制御回路１３０は、第１信号Ｓｉｇ１がアサートされるとき、出力回路１１０を動作状態とし、第１信号Ｓｉｇ１がネゲートされるときに、出力回路１１０を停止状態とする。また制御回路１３０は、第２信号Ｓｉｇ２がアサートされるとき、保護スイッチＭ２をオンし、第２信号Ｓｉｇ２がネゲートされるときに、保護スイッチＭ２をオフする。
【００５０】
制御回路１３０とＣＰＵ２０４との間は、第１信号Ｓｉｇ１が伝送する第１ライン２１０と、第２信号Ｓｉｇ２が伝送する第２ライン２１２によって接続されている。第１ライン２１０および第２ライン２１２は、プリント基板上の配線であってもよいし、ケーブルであってもよいし、それらの組み合わせであってもよい。
【００５１】
たとえば出力回路１１０は、負荷２００の電気的状態を調節するためのトランジスタＭ１を含む。負荷２００の電気的状態は、負荷２００に供給される電圧、電流、あるいは電力などである。出力回路１１０は、スイッチングコンバータ（スイッチモード電源）、リニア電源、スイッチングアンプ、リニアアンプ、インバータ、チョッパ回路などである。出力回路１１０がスイッチングコンバータやスイッチングアンプ、チョッパ回路などのスイッチング回路の場合、トランジスタＭ１は、スイッチングトランジスタに相当する。出力回路１１０がリニア電源やリニアアンプの場合、トランジスタＭ１はゲートソース間電圧（ベースエミッタ間電圧もしくはベース電流）に応じてオン抵抗が調節される出力トランジスタに相当する。
【００５２】
制御回路１３０は、第１信号Ｓｉｇ１がアサートされるとき、負荷２００の電気的状態が目標値に近づくように出力回路１１０のトランジスタＭ１を制御し、第１信号Ｓｉｇ１がネゲートされるときに、トランジスタＭ１をオフする。トランジスタＭ１がオフすると、出力回路１１０が停止状態となる。
【００５３】
制御回路１３０は、トランジスタＭ１の制御信号ＳＣＮＴ１を生成する第１回路１３２と、保護スイッチＭ２の制御信号ＳＣＮＴ２を生成する第２回路１３４と、を含む。第１回路１３２と第２回路１３４は、別のハードウェアで構成される。トランジスタＭ１がＰチャンネル（ＰＮＰ型）トランジスタの場合、制御信号ＳＣＮＴ１のローレベルがオン、ハイレベルがオフに対応する。トランジスタＭ１がＮチャンネル（ＮＰＮ型）の場合、制御信号ＳＣＮＴ１のローレベルがオフに、ハイレベルがオンに対応する。制御回路１３０はディスクリート回路とＩＣ（Integrated Circuit）の組み合わせであってもよいし、ＩＣであってもよいし、ディスクリート回路であってもよい。
【００５４】
第１信号Ｓｉｇ１と第２信号Ｓｉｇ２の信号設計について説明する。第１信号Ｓｉｇ１と第２信号Ｓｉｇ２の少なくとも一方は、アサート状態においてパルス信号となり、ネゲート状態においてＤＣ信号となってもよい。本実施の形態では、第１信号Ｓｉｇ１がそのように設計される。第１回路１３２の入力段は、第１信号Ｓｉｇ１がパルス信号か否かを判定してもよいし、第１信号Ｓｉｇ１のデューティ比が所定の範囲に含まれているかを判定してもよい。
【００５５】
本実施の形態では、第２信号Ｓｉｇ２は、いわゆるローアクティブ、すなわちアサート状態がローレベル、ネゲート状態がハイレベル（ハイインピーダンス）に割り当てられる。したがって第２回路１３４の入力段は、第２信号Ｓｉｇ２のハイ・ローを判定するバッファ回路で構成することができる。
【００５６】
以上が負荷駆動装置１００の構成である。続いてその動作を説明する。図３（ａ）、（ｂ）は、図２の負荷駆動装置１００の動作波形図である。図３（ａ）は正常時の消灯動作を示す。時刻ｔ０より前、第１信号Ｓｉｇ１、第２信号Ｓｉｇ２がともにアサート状態である。このとき、第１回路１３２は、負荷２００の電気的状態が目標値に近づくように、トランジスタＭ１を制御する。負荷２００の電気的状態が負荷電流ＩＬＯＡＤであり、トランジスタＭ１はスイッチングトランジスタである場合、負荷電流ＩＬＯＡＤがその目標値ＩＲＥＦに安定化されるように、トランジスタＭ１のゲート信号ＳＣＮＴ１のデューティ比が調節される。また保護スイッチＭ２はオン状態である。
【００５７】
時刻ｔ０に、負荷２００を停止すべき条件が成立すると、ＣＰＵ２０４は、第１信号Ｓｉｇ１、第２信号Ｓｉｇ２をともにネゲート状態に切りかえる。これに応答して、第１回路１３２は、トランジスタＭ１の制御信号ＳＣＮＴ１がオフレベル（ハイレベル）に固定し、出力回路１１０を停止状態とする。これにより、負荷電流ＩＬＯＡＤがゼロとなる。それと併せて、第２回路１３４は制御信号ＳＣＮＴ２をオフレベル（ローレベル）に固定し、保護スイッチＭ２がオフに固定される。これにより、負荷電流ＩＬＯＡＤの経路が遮断され、負荷電流ＩＬＯＡＤはゼロとなる。
【００５８】
図３（ｂ）は、異常時の消灯動作を示す。ここでは、第２信号Ｓｉｇ２を伝送する第２ライン２１２が接地ラインにショート（地絡）する異常を想定する。
【００５９】
時刻ｔ０より前の動作は、図３（ａ）と同様である。第２ライン２１２において地絡が発生しているが、ＣＰＵ２０４が生成する第２信号Ｓｉｇ２もローレベルであるため、地絡の影響は現れていない。
【００６０】
時刻ｔ０に、ＣＰＵ２０４は、第１信号Ｓｉｇ１、第２信号Ｓｉｇ２をネゲートする。第１信号Ｓｉｇ１はＤＣ信号、すなわちネゲート状態となる。第２信号Ｓｉｇ２は、一点鎖線で示すようにネゲートに対応するハイレベルに遷移すべきであるが、第２ライン２１２の地絡によって、実線で示すようにアサート状態に相当するローレベルを維持する。つまり第２信号Ｓｉｇ２のネゲートが無効化される。
【００６１】
この場合、第２回路１３４は、保護スイッチＭ２のオンを維持することとなるが、第１信号Ｓｉｇ１のアサートは有効であるため、第１回路１３２は出力回路１１０を停止状態とすることができる。出力回路１１０が停止状態であれば、保護スイッチＭ２がオンであっても、負荷２００への電力を遮断して負荷２００を停止できる。
【００６２】
第２ライン２１２は正常であるが、第１ライン２１０やＣＰＵ２０４の異常によって、第１信号Ｓｉｇ１によるネゲートが無効化された場合には、出力回路１１０は動作し続けるが、保護スイッチＭ２がオフとなるため、負荷２００を停止できる。
【００６３】
以上が負荷駆動装置１００の動作である。負荷駆動装置１００によれば、ＣＰＵ２０４から、負荷駆動装置１００の動作、停止を指示する２系統の信号を生成し、独立した２本の信号ライン２１０，２１２を介して伝送することにより、負荷２００を停止すべき状態において、負荷２００が動作し続けるのを防止できる。
【００６４】
図２の負荷駆動装置１００の利点は、図４の負荷駆動装置１００ｒとの対比によってさらに明確となる。図４は、比較技術に係る負荷駆動装置１００ｒのブロック図である。なお図４の負荷駆動装置１００ｒを公知技術と認定してはならない。ＣＰＵ２０４ｒは、単一のピンから、負荷駆動装置１００ｒの動作、停止を指示する第３信号Ｓｉｇ３を出力する。第３信号Ｓｉｇ３は、信号ライン２１４を介して負荷駆動装置１００ｒに入力される。第３信号Ｓｉｇ３は、負荷駆動装置１００ｒの内部で分岐し、第１回路１３２、第２回路１３４に入力される。
【００６５】
この負荷駆動装置１００ｒは、信号ライン２１４やＣＰＵ２０４に異常が発生し、第３信号Ｓｉｇ３のネゲートが無効化されると、第１回路１３２は出力回路１１０を停止できず、第２回路１３４は保護スイッチＭ２をオフできず、負荷２００に電力が供給され続けてしまう。
【００６６】
図２の負荷駆動装置１００によれば、図４の負荷駆動装置１００ｒにおいて生ずる問題を解決できる。
【００６７】
本発明は、図２のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、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、発明の本質や回路動作の理解を助け、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。
【００６８】
図５は、第１の実施の形態に係る車両用灯具３００を示すブロック図である。車両用灯具３００は、図１の車両用灯具３００ｒに、図２の負荷駆動装置１００のアーキテクチャを採用したものと把握できる。
【００６９】
すなわち、図５の点灯回路４００、光源３０２はそれぞれ、図２の負荷駆動装置１００、負荷２００に対応する。また図５のスイッチングコンバータ４１０、制御回路４３０はそれぞれ、図２の出力回路１１０、制御回路１３０に対応する。図５のＣＰＵ３２４は、図２のＣＰＵ２０４に対応する。
【００７０】
図６は、図５の光源３０２の一例であるレーザランプ１０の断面図である。このレーザランプ１０は、主としてレーザダイオード１２、蛍光体１４、光学系１６、ハウジング１８を備える。レーザダイオード１２は、青色の励起光２０を発生する。励起光２０は、光学系１６により蛍光体１４に集光される。光学系１６は、レンズ、反射鏡、光ファイバ、あるいはそれらの組み合わせで構成される。青色の励起光２０を受けた蛍光体１４は、励起光２０より長い波長領域（緑〜赤）にスペクトル分布を有する蛍光２２を発生する。蛍光体１４に照射された励起光２０は、蛍光体１４により散乱され、コヒーレンスが失われた状態で、蛍光体１４を通過する。蛍光体１４は、たとえばハウジング１８に設けられた開口部に嵌合して支持される。
【００７１】
図７は、レーザランプ１０の出力光２４のスペクトルを示す図である。レーザランプ１０の出力光２４は、蛍光体１４を通過した青色の励起光２０ａと、蛍光体１４が発する緑〜赤の蛍光２２を含んでおり、白色光のスペクトル分布を有する。
【００７２】
図５に戻る。スイッチングコンバータ４１０は、定電流コンバータであり、光源３０２にランプ電流ＩＬＡＭＰを供給する。スイッチングコンバータ４１０は、トランジスタＭ１、ダイオードＤ１、インダクタＬ１を含む。スイッチングコンバータ４１０の前段には、入力平滑キャパシタＣ１、ツェナーダイオードＺＤ１を設けてもよい。スイッチングコンバータ４１０と灯具ＥＣＵ３２０の間には、バッテリ６００の逆接防止用のトランジスタＭ３を挿入してもよい。
【００７３】
スイッチングコンバータ４１０の出力段には、ランプ電流ＩＬＡＭＰを平滑化するフィルタ４１２を設けてもよい。制御回路４３０には、ランプ電流ＩＬＡＭＰ（あるいはインダクタＬ１に流れるコイル電流ＩＬ）の検出値を示す電流検出信号ＶＣＳが入力される。制御回路４３０は、ランプ電流ＩＬＡＭＰが、目標電流ＩＲＥＦに近づくようにトランジスタＭ１のスイッチングのデューティ比、周波数、オン時間、オフ時間の少なくともひとつをフィードバック制御する。
【００７４】
制御回路４３０は、第１ドライバ４３２、ＰＷＭコントローラ４３４、第２ドライバ４３６、第１受信回路４３８、第２受信回路４４０、遅延回路４４２を含む。第１ドライバ４３２、ＰＷＭコントローラ４３４、第１受信回路４３８は、図２の第１回路１３２に対応する。また第２ドライバ４３６、第２受信回路４４０、遅延回路４４２は、図２の第２回路１３４に対応する。
【００７５】
第１受信回路４３８は、第１信号Ｓｉｇ１を受信し、そのアサート、ネゲートを示すハイ・ロー二値の第１判定信号Ｓｉｇ１１を生成する。ＰＷＭコントローラ４３４は、電流検出信号ＶＣＳが目標値に近づくように、パルス信号ＳＰＷＭを生成する。ＰＷＭコントローラ４３４の構成、変調方式は限定されず、公知の技術を用いることができる。たとえばＰＷＭコントローラ４３４は、コンパレータを利用したBang-Bang制御（ヒステリシスウィンドウ方式、アッパー検出オフ時間固定方式、ボトム検出オン時間固定方式）のコントローラであってもよいし、エラーアンプを用いたコントローラであってもよい。
【００７６】
第１ドライバ４３２は、パルス信号ＳＰＷＭにもとづいてトランジスタＭ１を駆動する。第１ドライバ４３２はイネーブル端子ＥＮを備えてもよい。第１ドライバ４３２は、イネーブル端子ＥＮがハイレベルにプルアップされるとイネーブル状態となり、イネーブル端子ＥＮがプルダウンされるとディセーブル状態となり、制御信号ＳＣＮＴ１をハイレベルに固定し、トランジスタＭ１をオフに固定する。
【００７７】
ＰＷＭコントローラ４３４は、第１判定信号Ｓｉｇ１１がアサートを示すとき、電流検出信号ＶＣＳに応じたパルス信号ＳＰＷＭを生成する。またＰＷＭコントローラ４３４は、第１判定信号Ｓｉｇ１１がネゲートを示すとき、パルス信号ＳＰＷＭを、トランジスタＭ１のオフに対応するレベルに固定する。
【００７８】
ＰＷＭコントローラ４３４は、オープンドレインあるいはオープンコレクタ形式の出力４３５を有しており、第１判定信号Ｓｉｇ１１がアサートを示すとき、出力４３５をオープン、第１判定信号Ｓｉｇ１１がネゲートを示すとき、出力４３５をローレベルとする。これにより、第１判定信号Ｓｉｇ１１に応じて第１ドライバ４３２のＥＮ端子が制御される。
【００７９】
第２受信回路４４０は、第２信号Ｓｉｇ２を受信し、そのアサート、ネゲートを示すハイ・ロー二値の第２判定信号Ｓｉｇ１２を生成する。第２ドライバ４３６は、第２判定信号Ｓｉｇ１２がアサートを示すとき保護スイッチＭ２をオンし、第２判定信号Ｓｉｇ１２がネゲートを示すとき保護スイッチＭ２をオフする。
【００８０】
また制御回路４３０は、第２判定信号Ｓｉｇ１２がアサートを示すときにＥＮ端子をハイインピーダンスとし、第２判定信号Ｓｉｇ１２がネゲートを示すときにＥＮ端子をプルダウンしてもよい。
【００８１】
好ましくは制御回路４３０は遅延回路４４２を備える。遅延回路４４２は、第２判定信号Ｓｉｇ１２のネゲートからアサートに変化するエッジを遅延させて、遅延後の信号にもとづいてＥＮ端子の状態を変化させる。これにより、保護スイッチＭ２がオンしてから、遅延時間の経過後に、第１ドライバ４３２がイネーブル化される。つまり、保護スイッチＭ２がオンして、ランプ電流ＩＬＡＭＰの電流経路が確保された後に、スイッチングコンバータ４１０を動作状態とすることができる。
【００８２】
点灯回路４００にはさらにファン駆動用レギュレータ４６０が搭載される。ファン駆動用レギュレータ４６０は、スイッチングコンバータ４１０と共通の入力電圧を受け、冷却ファン３０６を駆動する。
【００８３】
点灯回路４００および光源３０２は、ハイビームであり、それとは別に、車両用灯具３００はロービーム３０４を備える。ロービーム３０４もまた、灯具ＥＣＵ３２０からの電源電圧ＶＢＡＴを受けて動作する。
【００８４】
ＣＰＵ３２４は、光源３０２の漏光異常が検出されたときに、第１信号Ｓｉｇ１および第２信号Ｓｉｇ２をネゲートする。またＣＰＵ３２４は、車速が所定値より低くなると第１信号Ｓｉｇ１および第２信号Ｓｉｇ２をネゲートする。
【００８５】
以上が車両用灯具３００の構成である。この車両用灯具３００によれば、第１信号Ｓｉｇ１、第２信号Ｓｉｇ２の一方のネゲートが無効化されたとしても、光源３０２を消灯することができる。
【００８６】
光源３０２の消灯は、スイッチングコンバータ４１０の停止と保護スイッチＭ２のオフによって実現される。したがって、スイッチ３２２を、ハイビーム（光源３０２）のオン、オフと連動させる必要がなく、ロービームのオン、オフに応じて制御すればよい。したがって灯具ＥＣＵ３２０を、ロービーム３０４とハイビームとで共有でき、言い換えればハイビームの点灯回路４００の電源とロービーム３０４の電源を同期させることができる。
【００８７】
さらに、ファン駆動用レギュレータ４６０には、光源３０２の点消灯にかかわらず、ロービーム３０４がオンの間、電源電圧が供給される。したがってロービーム３０４のオンの間、冷却ファン３０６の回転を維持できる。冷却ファン３０６の回転と停止を過度に繰り返すと、冷却ファン３０６の寿命を縮める要因となる。そこで冷却ファン３０６の回転を、光源３０２の点消灯と連動させるのでなく、ロービーム３０４の点消灯と連動させることにより、冷却ファン３０６の寿命を延ばすことができる。
【００８８】
以上、本発明の一形態について、第１の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。
【００８９】
（用途および負荷について）
第１の実施の形態では、光源を負荷とする灯具について説明をしたが、負荷の種類、負荷駆動装置１００の回路形式は限定されない。たとえば負荷２００は、車両のスライドドアやパワーウィンドウの動力源であるモータであってもよい。スライドドアやパワーウィンドウは、人や物を挟むと直ちに停止する安全機能が備える。ここでスライドドアやパワーウィンドウのモータの制御機構に、図２の負荷駆動装置１００のアーキテクチャを採用することで、安全性を高めることができる。
【００９０】
そのほか、負荷駆動装置１００のアーキテクチャは、車載用途に限定されず、広く産業機器、民生機器、小型デバイス、家電製品等に採用することができる。
【００９１】
（第２の実施の形態）
図８は、第２の実施の形態に係る車両用灯具１１００のブロック図である。車両用灯具１１００は、光源１１０２、点灯回路１２００、灯具ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１２０、異常検出器１１４０を備える。光源１１０２は、ＬＥＤやＬＤ、有機ＥＬなどの半導体光源を含む。光源１１０２は、それに限定されないが、たとえば異常が生じた場合に周囲の人間を幻惑する可能性がある高輝度光源である。一例として光源１１０２は、図６の光源１０であってもよい。
【００９２】
車両用灯具１１００には、バッテリ１４００からの電圧ＶＢＡＴが供給される。また車両用灯具１１００は、車両ＥＣＵ１４０２とバス１４０４を介して接続されており、車両ＥＣＵ１４０２から、灯具の点消灯（オン・オフ）を指示する信号、車速情報、カメラやレーダーから得られる周囲の情報、後述するモードを指定するデータなどを受ける。
【００９３】
灯具ＥＣＵ１１２０は、スイッチ１１２２およびＣＰＵ（Central Processing Unit）１１２４を備える。スイッチ１１２２は、バッテリ１４００から点灯回路１２００への電源ライン上に設けられる。ＣＰＵ１１２４は、車両ＥＣＵ１４０２から制御信号や各種情報を受信し、車両用灯具１１００を統括的に制御する。
【００９４】
ＣＰＵ１１２４は、スイッチ１１２２を制御する。またＣＰＵ１１２４は、点灯条件を満たしているかを判定し、満たしているとき、点灯回路１２００に対する点灯制御信号Ｓｉｇ１を、点灯を指示する状態（たとえばハイレベル）とする。点灯条件を満たさないとき、点灯回路１２００は、点灯制御信号Ｓｉｇ１を消灯を指示する状態（たとえばローレベル）とする。
【００９５】
点灯回路１２００は、ＣＰＵ１１２４から点灯指示を受けると、光源１１０２に駆動電流（ランプ電流）ＩＬＡＭＰを供給する。
【００９６】
異常検出器１１４０は、光源１１０２の異常の有無を監視し、異常を検出すると、異常検出信号Ｓｉｇ３をアサートする。車両用灯具１１００は、異常検出信号Ｓｉｇ３がアサートされると、車両用灯具１１００からの出射光２５を遮断し、あるいは単位立体角当たりのエネルギー密度を低下させる。たとえば点灯回路１２００は、異常検出信号Ｓｉｇ３のアサートに応答して直ちに駆動電流ＩＬＡＭＰをゼロ、あるいはしきい値電流以下とし、光源１１０２を消灯してもよい。また異常検出信号Ｓｉｇ３のアサートに応答して、車両用灯具１１００は駆動電流ＩＬＡＭＰの低減に代えて、あるいはそれに加えて、光源１１０２の出射光を遮蔽しあるいは拡散する光学素子を、光源１１０２の出力光２４の光路上に挿入してもよい。
【００９７】
異常検出器１１４０については、特開２０１６−０５８３７０号公報に記載の技術を用いてもよい。たとえば異常検出器１１４０は、光源１１０２の出力光２４の一部を受ける少なくともひとつの光検出素子１１４２と接続され、光検出素子１１４２の出力にもとづいて、光源１１０２の異常を検出してもよい。たとえば励起光に感度を有する第１の光検出素子と、蛍光に感度を有する第２の光検出素子を用いて、光源１１０２の出力光２４を検知し、励起光と蛍光の比率が正常か否かを判定してもよい。
【００９８】
車両用灯具１１００は、光源１１０２の出力光を反射するリフレクタ１１０４を備えてもよい。リフレクタ１１０４には、開口（あるいはスリット）１１０６が設けられ、光検出素子１１４２はリフレクタ１１０４の背面に設けられる。光検出素子１１４２は、開口１１０６を通過した光を受けるように配置してもよい。
【００９９】
開口１１０６は、漏光が生じたときに、非散乱の励起光がリフレクタ１１０４において集中する箇所に設けることが望ましい。これにより光源１１０２の異常時に、非散乱の励起光が車両前方に反射されないようにすることができる。つまり開口１１０６は、異常検出のために出力光の一部を抽出する機能と、異常時において非散乱の励起光を除去する機能を兼ねている。
【０１００】
本実施の形態において点灯回路１２００は、第１モードと第２モードが切りかえ可能に構成される。点灯回路１２００は、第１モードにおいて、点灯開始時に駆動電流ＩＬＡＭＰを第１の傾きで増加させ、第２モードにおいて、点灯開始時に駆動電流ＩＬＡＭＰを第１の傾きより小さい第２の傾きで増加させる。
【０１０１】
第１の傾きは、通常の使用において最適とされる傾きであり、たとえば５００ｍｓ〜２ｓで、駆動電流ＩＬＡＭＰが定格値となるように定められる。一方、第２の傾きは、第１の傾きの１／２０〜１／２程度に規定される。
【０１０２】
すなわち第２の実施の形態に係る車両用灯具１１００は、光源１１０２の光量を第１の傾きで増加させる第１モードと、光量を第１の傾きより小さい第２の傾きで増加させる第２モードと、が切りかえ可能となっている。
【０１０３】
図９は、第１モードと第２モードの駆動電流ＩＬＡＭＰの一例を示す波形図である。実線のＭＯＤＥ１は、第１モードの波形を、一点鎖線のＭＯＤＥ２は、第２モードの波形を表す。第２モードにおける駆動電流ＩＬＡＭＰの目標値は、第１モードにおける駆動電流ＩＬＡＭＰの目標値（定格電流）ＩＲＥＦと実質的に等しくてよい。
【０１０４】
別の観点から言えば、点灯回路１２００は、駆動電流ＩＬＡＭＰを第１起動時間Ｔ１で所定値まで増加させる第１モードと、駆動電流ＩＬＡＭＰを第１起動時間Ｔ１より長い第２起動時間Ｔ２で所定値まで増加させる第２モードと、が切りかえ可能である。図９では、所定しきい値は目標値ＩＲＥＦ（定格電流）であるが、その限りでない。
【０１０５】
図８に戻る。ＣＰＵ１１２４は、点灯制御信号Ｓｉｇ１に加えて、第１、第２モードを指示するモード制御信号Ｓｉｇ２を生成し、点灯回路１２００に供給する。点灯制御信号Ｓｉｇ１とモード制御信号Ｓｉｇ２は、別々の信号線を伝送してもよい。あるいは点灯制御信号Ｓｉｇ１とモード制御信号Ｓｉｇ２を１本の信号線に重畳して伝送してもよい。たとえば、一つの信号線の電気状態を３状態で切りかえ可能とし、第１状態を消灯状態に、第２状態を第１モードでの点灯状態に、第３状態を第２モードでの点灯状態に割り当ててもよい。たとえば、信号線にＤＣ信号が発生する状態を第１状態、信号線にデューティ比がしきい値より大きい（あるいは小さい）パルス信号が発生した状態を第２状態、信号線にデューティ比がしきい値より小さい（あるいは大きい）パルス信号が発生した状態を第３状態としてもよい。あるいは、信号線にＤＣ信号が発生する状態を第１状態、信号線に周波数がしきい値より大きい（あるいは小さい）信号が発生した状態を第２状態、信号線に周波数がしきい値より小さい（あるいは大きい）信号が発生した状態を第３状態としてもよい。
【０１０６】
点灯回路１２００は、駆動回路１２１０およびモードコントローラ１２２０を含む。モードコントローラ１２２０は、点灯制御信号Ｓｉｇ１およびモード制御信号Ｓｉｇ２を受け、点消灯の指示およびモードを判定し、判定されたモードで、駆動回路１２１０を動作させる。
【０１０７】
駆動回路１２１０は、たとえば降圧コンバータ（Buck converter）あるいは昇圧コンバータなどのスイッチングコンバータを含み、モードコントローラ１２２０からの制御信号Ｓｉｇ４にもとづいて光源１１０２を駆動する。
【０１０８】
以上が車両用灯具１１００の構成である。続いてその動作を説明する。図１０（ａ）は、メンテナンス時に、車両用灯具１１００を第１モードで動作させたときの波形図であり、図１０（ｂ）は、メンテナンス時に、車両用灯具１１００を第２モードで動作させたときの波形図である。光源１１０２に漏光異常が発生しているものとする。
【０１０９】
本願発明の課題のひとつを明確とするため、図１０（ａ）を参照し、第１モードでの起動を説明する。時刻ｔ０に第１モードでの起動が指示されると、駆動電流ＩＬＡＭＰが第１の傾きで上昇していく。そして時刻ｔ１に駆動電流ＩＬＡＭＰがしきい値ＩＴＨを超えると、光源１１０２の光出力が増大し、光源１１０２の光出力が、異常検出器１１４０による異常判定が可能な程度に増加する。時刻ｔ１から、異常検出器１１４０による判定時間τの経過後の時刻ｔ２に、異常検出信号Ｓｉｇ３がアサートされると駆動電流ＩＬＡＭＰがゼロとなる。
【０１１０】
駆動電流ＩＬＡＭＰの傾きが大きいと、異常検出器１１４０の判定時間τの駆動電流ＩＬＡＭＰの増加量ΔＩが大きくなる。その結果、駆動電流ＩＬＡＭＰの遮断直前の光源１１０２の光出力、ひいては漏光する励起光の出力が非常に大きくなる。
【０１１１】
続いて、図１０（ｂ）を参照し、第２モードでの起動を説明する。時刻ｔ０に第２モードでの起動が指示されると、駆動電流ＩＬＡＭＰが第２の傾きで上昇していく。そして時刻ｔ１に駆動電流ＩＬＡＭＰがしきい値ＩＴＨを超えると、光源１１０２の光出力が増大し、光源１１０２の光出力が、異常検出器１１４０による異常判定が可能な程度に増加する。時刻ｔ１から、異常検出器１１４０による判定時間τの経過後の時刻ｔ２に、異常検出信号Ｓｉｇ３がアサートされると駆動電流ＩＬＡＭＰがゼロとなる。
【０１１２】
第２モードでは、駆動電流ＩＬＡＭＰの傾きが大きいため、異常検出器１１４０の判定時間τの駆動電流ＩＬＡＭＰの増加量ΔＩが小さくなる。その結果、駆動電流ＩＬＡＭＰの遮断直前の光源１１０２の光出力、ひいては漏光する励起光の出力を低減でき、安全性を高めることができる。
【０１１３】
もし異常検出器１１４０によって異常が検出されなければ、駆動電流ＩＬＡＭＰは、定格値ＩＲＥＦまで増加し、光源１１０２は通常の走行時と同じ輝度で発光する。これにより、車両用灯具１１００の機能試験や、光軸の調整などが可能となる。
【０１１４】
本発明は、図８のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、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、発明の本質や回路動作の理解を助け、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。
【０１１５】
図１１は、駆動回路１２１０の構成例を示す回路図である。駆動回路１２１０は、主としてスイッチングコンバータ１２１２、平滑回路１２１４、コンバータコントローラ１２１６、徐変点灯回路１２１８を備える。
【０１１６】
スイッチングコンバータ１２１２は、降圧コンバータであり、バッテリからの入力電圧を降圧する。平滑回路１２１４は、スイッチングコンバータ１２１２の出力電流ＩＯＵＴのリップル成分を除去し、平滑化されたランプ電流ＩＬＡＭＰを生成する。平滑回路１２１４は省略してもよい。
【０１１７】
コンバータコントローラ１２１６は、ランプ電流ＩＬＡＭＰ（あるいはインダクタＬ１に流れるコイル電流ＩＬ）の検出信号ＶＣＳが、アナログ調光信号ＶＡＤＩＭに近づくように、スイッチングコンバータ１２１２のスイッチングトランジスタＭ１をスイッチング制御する。たとえばコンバータコントローラ１２１６は、電流検出回路１２３０、パルス変調器１２３２、ゲートドライバ１２３４を含む。電流検出回路１２３０は、ランプ電流ＩＬＡＭＰを検出する。たとえば電流検出回路１２３０は、ランプ電流ＩＬＡＭＰの経路上に設けられた電流センス抵抗ＲＣＳの電圧降下を増幅するアンプであってもよい。
【０１１８】
パルス変調器１２３２は、電流検出信号ＶＣＳが、その目標値を規定するアナログ調光信号ＶＡＤＩＭに近づくように、パルス信号Ｓｉｇ５を生成する。パルス変調器１２３２の構成、方式は限定されず、エラーアンプを用いた制御であってもよいし、Bang-Bang制御であってもよい。Bang-Bang制御は、ヒステリシスウィンドウ方式、ボトム検出オン時間固定方式、アッパー検出オフ時間固定方式のいずれであってもよい。
【０１１９】
徐変点灯回路１２１８は、アナログ調光信号ＶＡＤＩＭを生成する。徐変点灯回路１２１８は、モードコントローラ１２２０からの制御信号Ｓｉｇ４を受ける。制御信号Ｓｉｇ４は、モード指定と点灯開始の２つの指令を含んでいる。徐変点灯回路１２１８は、第１モードでの点灯が指示されると、アナログ調光信号ＶＡＤＩＭを、ゼロから目標値ＶＲＥＦに向かって、第１の傾きで増加させる。徐変点灯回路１２１８は、第２モードでの点灯が指示されると、アナログ調光信号ＶＡＤＩＭを、ゼロから目標値ＶＲＥＦに向かって、第２の傾きで増加させる。
【０１２０】
徐変点灯回路１２１８は、その限りでないが、時定数回路１２４０と、電圧クランプ回路１２４２を含む。時定数回路１２４０は、キャパシタＣ１１と、キャパシタＣ１１を充電する充電回路１２４４を含む。充電回路１２４４は、制御信号Ｓｉｇ４が指定するモードに応じた定電流Ｉｃを生成する可変電流源であってもよい。可変電流源は、第１モードにおいて相対的に大きな第１電流を生成し、第２モードにおいて相対的に小さな第２電流を生成する。キャパシタＣ１１には、充電回路１２４４から供給される電荷量に応じた電圧ＶＡＤＩＭが発生する。電圧クランプ回路１２４２は、キャパシタＣ１１の電圧ＶＡＤＩＭを、所定の基準電圧ＶＲＥＦを超えないようにクランプする。基準電圧ＶＲＥＦは、駆動電流の定格値（目標値）を規定する。この徐変点灯回路１２１８によれば、図９に示す駆動電流ＩＬＡＭＰと相関を有するアナログ調光信号ＶＡＤＩＭを生成できる。
【０１２１】
駆動電流ＩＬＡＭＰは直線に限らず任意の波形であってよく、第１モードの駆動電流ＩＬＡＭＰの波形をｆ（ｔ）、第２モードの駆動電流ＩＬＡＭＰの波形をｇ（ｔ）と書くとき、起動開始後、少なくとも所定の電流範囲ＩＬ＜ＩＬＡＭＰ＜ＩＨにおいて、
ｆ’（ｔ）＞ｇ’（ｔ）      …（１）
が成り立っていればよい。
【０１２２】
図１２（ａ）〜（ｄ）は、起動時の駆動電流ＩＬＡＭＰの変形例の波形図である。図１２（ａ）では、第１モード、第２モードともに、駆動電流ＩＬＡＭＰは上に凸の関数となっている。このような波形は、図１１の充電回路１２４４を可変抵抗で構成することで生成可能である。
【０１２３】
図１２（ｂ）は、第１モードを直線、第２モードを上に凸の曲線としたものである。それとは反対に、第１モードを非直線、第２モードを直線としてもよい。図１２（ｃ）は、第１モード、第２モードを、下に凸の曲線としたものである。
【０１２４】
図１２（ｄ）に示すように、第２モードを、階段状（ステップ状）に変化させてもよい。この場合の傾きｇ’（ｔ）は、頂点を通る線の傾きとして把握すればよい。図１２（ｄ）あるいはその他の波形は、デジタル信号処理回路とＤ／Ａコンバータの組み合わせで生成してもよい。
【０１２５】
図１３は、徐変点灯回路１２１８の構成例を示す回路図である。制御信号Ｓｉｇ４ａは、点消灯を指示する信号であり、点灯のときローレベル、消灯のときハイレベルとなる。制御信号Ｓｉｇ４ｂは、第１モードのときにローレベル、第２モードのときにハイレベルとなる。
【０１２６】
徐変点灯回路１２１８は、時定数回路１２４０、電圧クランプ回路１２４２に加えて、放電スイッチ１２４６を含む。放電スイッチ１２４６は、消灯時にオンとなり、キャパシタＣ１１の電荷を放電し、アナログ調光電圧ＶＡＤＩＭを０Ｖに固定する。
【０１２７】
時定数回路１２４０の充電回路１２４４は、抵抗Ｒ１１、カレントミラー回路１２５０、電流補正回路１２５２を含む。カレントミラー回路１２５０は、抵抗Ｒ１１に流れる電流ＩＡを折り返し、キャパシタＣ１１に供給する。スイッチＳＷ１１は、制御信号Ｓｉｇ４ａが消灯を指示するときに、カレントミラー回路１２５０をオフする。
【０１２８】
電流補正回路１２５２は、オン、オフが切りかえ可能であり、オン状態において、キャパシタＣ１１の電圧ＶＡＤＩＭに比例した電流ＩＢを、カレントミラー回路１２５０の入力に供給する。
ＩＢ＝ＶＡＤＩＭ／Ｒ１２
キャパシタＣ１１の充電電流は、ＩＡ＋ＩＢに比例する。
【０１２９】
スイッチＳＷ１２は、電流補正回路１２５２のオン、オフを切りかえるために設けられる。制御信号Ｓｉｇ４ｂが第１モードを指示するときにスイッチＳＷ１２はオフとなり、このとき電流補正回路１２５２はオン状態となって電流ＩＢを生成する。制御信号Ｓｉｇ４ｂが第２モードを指示するときにスイッチＳＷ１２はオンとなり、このとき電流補正回路１２５２はオフ状態となって電流ＩＢはゼロとなる。
【０１３０】
図１３の徐変点灯回路１２１８によれば、第１モードと第２モードで時定数（傾き）が異なるアナログ調光電圧ＶＡＤＩＭを生成できる。具体的には、図１２（ｃ）の駆動電流ＩＬＡＭＰを実現できる。
【０１３１】
図１４は、起動時の第２モードの駆動電流ＩＬＡＭＰの変形例の波形図である。第２モードをメンテナンスや試験に使用する場合、作業時間を短縮するために、異常検出器１１４０による判定終了後に、なるべく短時間で、駆動電流ＩＬＡＭＰが目標値ＩＲＥＦに到達することが望ましい。そこで駆動電流ＩＬＡＭＰが異常検出器１１４０による判定が確実に完了する電流ＩＨを超えた後、傾きを増加させてもよいし、あるいは一気に目標値ＩＲＥＦまで上昇させてもよい。
【０１３２】
図１５は、図１４の駆動電流ＩＬＡＭＰに対応するアナログ調光電圧ＶＡＤＩＭを生成可能な徐変点灯回路１２１８ａの回路図である。徐変点灯回路１２１８ａは、図１３の徐変点灯回路１２１８に加えて、コンパレータ１２５４を備える。また抵抗Ｒ１１は二値の可変抵抗である。コンパレータ１２５４は、アナログ調光電圧ＶＡＤＩＭを図１４の電流ＩＨを規定するしきい値電圧ＶＨと比較する。抵抗Ｒ１１は、ＶＡＤＩＭ＜ＶＨのとき大きい第１値をとり、ＶＡＤＩＭ＞ＶＨのとき小さい第２値をとる。これによりＶＡＤＩＭ＞ＶＨとなると、抵抗Ｒ１１に流れる電流ＩＡが増大し、ひいてはキャパシタＣ１１への充電電流ＩＣが増加し、充電速度が速められ、アナログ調光電圧ＶＡＤＩＭの傾きが増加する。
【０１３３】
図１５において、抵抗Ｒ１１を固定抵抗とし、抵抗Ｒ１１の抵抗値を切りかえる代わりに、第２モードにおいてＶＡＤＩＭ＞ＶＨとなると、電流補正回路１２５２を強制的にオンしてもよい。具体的には第２モードにおいてＶＡＤＩＭ＞ＶＨとなると、スイッチＳＷ１２がオフするように回路を修正すればよい。
【０１３４】
図１３において、抵抗Ｒ１１を二値の可変抵抗で構成し、第１モードにおいて抵抗Ｒ１１の抵抗値を小さい第１値とし、第２モードにおける抵抗値を大きい第２値としてもよい。
【０１３５】
図１６は、スイッチングコンバータ１２１２およびコンバータコントローラ１２１６の構成例を示す回路図である。コンバータコントローラ１２１６は、ウィンドウコンパレータ方式のBang-Bang制御のコントローラである。
【０１３６】
電流検出回路１２３０は、スイッチングトランジスタＭ１のスイッチングに応じたリップルが重畳された電流検出信号ＶＣＳを生成する。コンパレータ１２６０は、電流検出信号ＶＣＳが上側しきい値ＶＴＨＨに達すると、パルス信号Ｓｉｇ５をオフレベル（ローレベル）に遷移させ、電流検出信号ＶＣＳが下側しきい値ＶＴＨＬに達すると、パルス信号Ｓｉｇ５をオンレベル（ハイレベル）に遷移させる。
【０１３７】
コンバータコントローラ１２１６は、パルス信号Ｓｉｇ５の周波数（スイッチング周波数）が、所定の目標値に近づくように、上側しきい値ＶＴＨＨと下側しきい値ＶＴＨＬの電位差をフィードバックにより調節する。
【０１３８】
周波数検出回路１２６２は、パルス信号Ｓｉｇ５の周波数を示す周波数検出信号ＶＦＲＥＱを生成する。周波数検出回路１２６２の構成は特に限定されないが、ハイパスフィルタ１２６４、充放電回路１２６６、ピークホールド回路１２６８を含んでもよい。ハイパスフィルタ１２６４は、微分回路であり、パルス信号Ｓｉｇ５のポジエッジを検出する。充放電回路１２６６は、キャパシタＣ１２を充電することによりスロープ信号ＶＳＬＯＰＥを生成し、パルス信号Ｓｉｇ５のポジエッジ（周期）ごとに放電し、スロープ信号ＶＳＬＯＰＥをリセットする。こうして得られるスロープ信号ＶＳＬＯＰＥはのこぎり波形となり、そのピークレベルは、パルス信号Ｓｉｇ５の周期が長いほど、つまり周波数が低いほど高くなる。ピークホールド回路１２６８は、スロープ信号ＶＳＬＯＰＥのピーク値をホールドし、周波数検出信号ＶＦＲＥＱを生成する。
【０１３９】
エラーアンプ１２７０は、周波数検出信号ＶＦＲＥＱと目標周波数を示す基準信号ＶＦＲＥＱ（ＲＥＦ）の誤差を増幅し、誤差信号ＶＥＲＲを生成する。誤差信号ＶＥＲＲは、フィルタ１２７２によって平滑化される。
【０１４０】
電圧源１２７４は、誤差信号ＶＥＲＲに応じて、２つの電圧ＶＡとＶＢの平均電位を維持しつつ、それらの電位差ΔＶ（＝ＶＡ−ＶＢ）を変化させる。
【０１４１】
電圧源１２７４において、ＶＢ＝ＶＥＲＲが成り立つ。抵抗Ｒ２２に流れる電流は、ＶＥＲＲ／Ｒ２２であるから、ＶＡ＝ＶＡＤＩＭ−Ｒ２１×ＶＥＲＲ／Ｒ２２となる。Ｒ２１＝Ｒ２２とすれば、ＶＡ＝ＶＡＤＩＭ−ＶＥＲＲとなる。
【０１４２】
セレクタ１２７６は、パルス信号Ｓｉｇ５がオンレベルのとき、上側電圧ＶＡを選択し、オフレベルのとき、下側電圧ＶＢを選択する。セレクタ１２７６の出力信号は、コンパレータ１２６０の一方の入力に重畳される。
【０１４３】
コンバータコントローラ１２１６によれば、Bang-Bang制御の利点、すなわち、高速応答性を享受できる。通常のBang-Bang制御では、スイッチング周波数が変動するという問題があるが、図１６の構成によれば、スイッチング周波数を安定させることが可能である。
【０１４４】
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。
【符号の説明】
【０１４５】
１００…負荷駆動装置、１１０…出力回路、Ｍ１…トランジスタ、Ｍ２…保護スイッチ、１３０…制御回路、１３２…第１回路、１３４…第２回路、２００…負荷、２０２…電源、２０４…ＣＰＵ、２１０…第１ライン、２１２…第２ライン、Ｓｉｇ１…第１信号、Ｓｉｇ２…第２信号、３００…車両用灯具、３０２…光源、３０４…ロービーム、３０６…冷却ファン、３２０…灯具ＥＣＵ、３２２…スイッチ、３２４…ＣＰＵ、４００…点灯回路、４１０…スイッチングコンバータ、４３０…制御回路、４３２…第１ドライバ、４３４…ＰＷＭコントローラ、４３６…第２ドライバ、４３８…第１受信回路、４４０…第２受信回路、４４２…遅延回路、４６０…ファン駆動用レギュレータ、６００…バッテリ、６０２…車両ＥＣＵ、１１００…車両用灯具、１１０２…光源、１１２０…灯具ＥＣＵ、１１２２…スイッチ、１１２４…ＣＰＵ、１１４０…異常検出器、１２００…点灯回路、１２１０…駆動回路、１２１２…スイッチングコンバータ、１２１４…平滑回路、１２１６…コンバータコントローラ、１２１８…徐変点灯回路、１２２０…モードコントローラ、１２３０…電流検出回路、１２３２…パルス変調器、１２３４…ゲートドライバ、１２４０…時定数回路、１２４２…電圧クランプ回路、Ｃ１１…キャパシタ、１２４４…充電回路、１２４６…放電スイッチ、１２５０…カレントミラー回路、１２５２…電流補正回路、１２００…バッテリ、１２０２…車両ＥＣＵ、Ｓｉｇ１…点灯制御信号、Ｓｉｇ２…モード制御信号、Ｓｉｇ３…異常検出信号、Ｓｉｇ４…制御信号、Ｓｉｇ５…パルス信号。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明は電子回路に利用できる。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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