(57)【要約】【課題】より車両用灯具に取り付けやすい光源制御装置を提供する。【解決手段】光源制御装置１００は、車両用前照灯１０に取り付けられ、車両用前照灯１０のＬＥＤを制御する。光源制御装置１００は互いに重なるよう配置された第１回路基板１０２、第２回路基板１０４を備える。第１回路基板１０２、第２回路基板１０４のそれぞれは、ＬＥＤを制御する制御信号が伝達される共通の制御配線と接続されると共に、その制御信号に基づいてＬＥＤに電力を供給する。第１回路基板１０２、第２回路基板１０４のそれぞれはＬＥＤへの電力の供給を制御するマイクロコントローラを有する。そのマイクロコントローラは共通の制御配線から制御信号を受信する。【選択図】図１
2013100056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用灯具に取り付けられ、車両用灯具の半導体光源を制御する光源制御装置であって、互いに重なるよう配置された複数の回路基板を備え、各回路基板は、半導体光源を制御する制御信号が伝達される共通の制御配線と接続されると共に、その制御信号に基づいて車両用灯具の半導体光源に電力を供給することを特徴とする光源制御装置。
【請求項２】
各回路基板は車両用灯具の半導体光源への電力の供給を制御するマイクロコントローラを有し、そのマイクロコントローラは共通の制御配線から制御信号を受信する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】
本光源制御装置は車両用灯具の複数の半導体光源を制御し、各回路基板がそれぞれ複数の半導体光源の一部に電力を供給す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】
制御信号は、各回路基板がそれぞれ電力を供給する半導体光源がとるべき状態を指定するデータが時系列に並べられたシリアルデータを含むことを特徴とする請求項３に記載の光源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光源制御装置に関し、特に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明るさは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。一般に、点灯回路の各回路要素はＰＣＢ(printed circuit board)などの回路基板に実装され、そのような回路基板は車両用灯具の筐体の比較的平坦な場所に取り付けられる。
【０００３】
最近、流線型などの丸みを帯びた形状の車両が増えてきている。そのような車両形状の変化に合わせて、細長く曲線的で曲面部分の多い車両用灯具が増えてきている。例えば本出願人は特許文献１において横に細長い形状の車両用前照灯を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１１９４７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１９２８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基本的に、車両用灯具がより細長く曲面的になるほど、筐体の平坦な部分は少なくなる。一方で、車両用灯具に搭載するＬＥＤの数を増やし、各ＬＥＤを個別に制御することでよりきめ細やかな配光制御を行おうとするのが、現在の開発の１つの流れである（例えば、特許文献２参照）。この場合、ＬＥＤを増やすと増やしたＬＥＤの数だけ新たに制御回路が必要となる。したがって、回路基板の面積は増大する。しかしながら、車両用灯具の形状によってはそのような大きな回路基板を取り付けることが困難となる状況が生じうる。
【０００６】
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、より車両用灯具に取り付けやすい光源制御装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、車両用灯具に取り付けられ、車両用灯具の半導体光源を制御する光源制御装置であって、互いに重なるよう配置された複数の回路基板を備え、各回路基板は、半導体光源を制御する制御信号が伝達される共通の制御配線と接続されると共に、その制御信号に基づいて車両用灯具の半導体光源に電力を供給する。
【０００８】
この態様によると、複数の回路基板を使用して半導体光源に電力を供給できる。
【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、より車両用灯具に取り付けやすい光源制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る光源制御装置が取り付けられた車両用前照灯の水平断面図である。
【図２】図１の光源制御装置の斜視図である。
【図３】比較例に係る光源制御装置の斜視図である。
【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。
【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。
【００１４】
図１は、実施の形態に係る光源制御装置１００が取り付けられた車両用前照灯１０の水平断面図である。車両用前照灯１０の灯室は、ランプボディ１２と、ランプボディ１２の前端開口部に取り付けられた透光カバー１４と、で形成される。実施の形態に係る光源制御装置１００、ロービーム用灯具ユニット２０Ｌおよびハイビーム用灯具ユニット２０Ｈはその灯室内に収容される。ロービーム用灯具ユニット２０Ｌおよびハイビーム用灯具ユニット２０Ｈはそれぞれ、図示しない支持部材によってランプボディ１２に取り付けられている。エクステンション部材１６は各灯具ユニットの存在領域に開口部を有し、ランプボディ１２または透光カバー１４に固定される。
【００１５】
ロービーム用灯具ユニット２０Ｌは、周知の反射型の灯具であり、光源バルブ２１と、リフレクタ２３と、を有する。ロービーム用灯具ユニット２０Ｌは、光源バルブ２１から出射した光をリフレクタ２３に反射させる。リフレクタ２３から前方に向かう光の一部は図示しない遮光板でカットされ、所定のカットオフラインを有するロービーム用の配光パターンを形成する。光源バルブ２１の先端には、光源バルブ２１から前方に出射される光をカットするシェード２５が設けられている。なお、ロービーム用灯具ユニット２０Ｌの形状はこれに限定されず、プロジェクタ型の灯具ユニットであってもよい。
【００１６】
ハイビーム用灯具ユニット２０Ｈはプロジェクタ型の灯具ユニットであり、投影レンズ２２と、複数のＬＥＤがアレイ状に配列されたＬＥＤアレイ２６を備える光源ユニット２４と、投影レンズ２２および光源ユニット２４を保持するホルダ２８と、を有する。
【００１７】
投影レンズ２２は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズであって、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置されている。投影レンズ２２は、その後側焦点Ｆを含む後側焦点面上の像を、灯具前方に配置された鉛直仮想スクリーン上に反転像として投影するように構成されている。投影レンズ２２は、その周縁部がホルダ２８の前端環状溝部に保持されている。
【００１８】
光源ユニット２４は、ＬＥＤアレイ２６が投影レンズ２２の後側焦点Ｆよりも後方側に配置された状態で、ホルダ２８の後端側に固設されている。ホルダ２８は図示しない支持部材を介して、ランプボディ１２に取り付けられている。
【００１９】
光源ユニット２４は、ＬＥＤアレイ２６を搭載するための搭載プレート３０と、搭載プレート３０に固定された上方反射鏡３６および下方反射鏡３８と、ＬＥＤアレイ２６から発せられる熱を逃がすための放熱板３２と、を備える。ＬＥＤアレイ２６は、搭載プレート３０の前方側表面に、その発光面が光軸Ａｘ方向前方を向くようにして固定されている。ＬＥＤアレイ２６の中心は、光軸Ａｘ上に位置している。放熱板３２は、搭載プレート３０の後方側表面に固定されている。
【００２０】
光源制御装置１００は、ＬＥＤアレイ２６の各ＬＥＤの状態を個別に制御する。光源制御装置１００は、互いに重なるよう配置された第１回路基板１０２、第２回路基板１０４を備える。第１回路基板１０２は第１スペーサ１０６を介して第２回路基板１０４と対向する。第２回路基板１０４は第２スペーサ１０８を介して、灯室内に侵入したランプボディ１２の一部に取り付けられている。
光源制御装置１００は防水性を考慮して車両用前照灯１０の灯室内に設けられる。また、ＬＥＤアレイ２６や光源バルブ２１などの光源の後方には、光源を交換する機能（バックカバー）や、リフレクタ２３の後部を支持するためのピボットやエイミング用スクリューを固定する機能や、レベリングアクチュエータを固定する機能などを実現する部材を配置することが多い。したがって、光源制御装置１００をロービーム用灯具ユニット２０Ｌとハイビーム用灯具ユニット２０Ｈとの間に、光軸Ａｘと略平行となるように設けることにより、それらの部材と光源制御装置１００との干渉を避けることができる。
なお、光源制御装置１００は、灯室内におけるロービーム用灯具ユニット２０Ｌの下方位置に、光軸Ａｘと略平行となるように、すなわち水平面と略平行となるように配置してもよい。
【００２１】
図２は、図１の光源制御装置１００の斜視図である。図２では第１スペーサ１０６、第２スペーサ１０８の表示を省略する。第１回路基板１０２、第２回路基板１０４はいずれも共通の制御配線１１０と接続され、その制御配線１１０を介して、自動車の電気的な制御を総合的に行うためのマイクロコントローラであるエンジンコントロールユニット（不図示）と通信する。制御配線１１０を介した通信は、車載ＬＡＮ（Local Area Network）の通信プロトコルの一種であるＬＩＮ（Local Interconnect Network）にしたがって行われる。制御配線１１０を通してエンジンコントロールユニットから各回路基板へ、ＬＥＤアレイ２６の各ＬＥＤを制御する制御信号が伝達される。
【００２２】
第１回路基板１０２は、制御配線１１０を通して伝達される制御信号に基づいて、ＬＥＤアレイ２６に含まれる複数のＬＥＤのうちの一部に電力を供給する。第１回路基板１０２が電力を供給するＬＥＤを第１ＬＥＤと称す。第１回路基板１０２は第１ＬＥＤと第１供給配線１１２を介して接続される。
第２回路基板１０４は、制御配線１１０を通して伝達される制御信号に基づいて、ＬＥＤアレイ２６に含まれる複数のＬＥＤのうちの第１ＬＥＤ以外のＬＥＤ（第２ＬＥＤと称す）に電力を供給する。第２回路基板１０４は第２ＬＥＤと第２供給配線１１４を介して接続される。
【００２３】
制御信号は、各回路基板がそれぞれ電力を供給するＬＥＤがとるべき状態を指定するデータが時系列に並べられたシリアルデータを含む。シリアルデータは例えば、少なくともひとつの第１ＬＥＤの調光率を指定するデータと少なくともひとつの第２ＬＥＤの調光率を指定するデータとがこの順に時系列に並べられたデータである。
【００２４】
第１回路基板１０２、第２回路基板１０４はそれぞれ、第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤへの電力の供給を制御する第１マイクロコントローラ１１６、第２マイクロコントローラ１１８を有する。第１マイクロコントローラ１１６、第２マイクロコントローラ１１８はそれぞれ制御配線１１０から制御信号を受信し、制御信号に含まれるシリアルデータから第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤの調光率を指定するデータを読み出す。
【００２５】
第１回路基板１０２は、第１ＬＥＤの数と同じ数のスイッチングレギュレータ（不図示）を有する。各スイッチングレギュレータは車載バッテリ（不図示）から電力の供給を受け、対応する第１ＬＥＤに流すべき駆動電流を生成する。第１回路基板１０２は生成された駆動電流を第１供給配線１１２を介して第１ＬＥＤに供給する。各スイッチングレギュレータが駆動電流を生成する際、第１マイクロコントローラ１１６は読み出した第１ＬＥＤの調光率に応じてスイッチングレギュレータのスイッチング素子のデューティ比を調整する。第２回路基板１０４についても同様である。
【００２６】
第１回路基板１０２、第２回路基板１０４はそれぞれ第１基板側コネクタ１２０、第２基板側コネクタ１２２を有する。第１基板側コネクタ１２０には、制御配線１１０の第１配線側コネクタおよび第１供給配線１１２の配線側コネクタが結合される。第２基板側コネクタ１２２には、制御配線１１０の第２配線側コネクタおよび第２供給配線１１４の配線側コネクタが接続される。
【００２７】
本実施の形態に係る光源制御装置１００では、ＬＥＤアレイ２６に含まれる複数のＬＥＤに電力を供給するために必要な回路要素が実装される回路基板を第１回路基板１０２と第２回路基板１０４とに分割する。これにより、光源制御装置１００の嵩すなわち基板面に垂直な方向の大きさが増える代わりに、基板面積を低減できる。その結果、車両用前照灯１０がより流線的となっても、その灯室内に光源制御装置１００を容易に取り付けることができる。
【００２８】
回路基板を分割する場合、回路基板間の電気的接続が必要となり、一般には数多くの基板間配線を設けることとなる。この場合、配線の絶対数が増加しうる。さらに、接続するためのコネクタやコネクタを搭載するための回路基板上の領域(回路基板内の面積)が増加しうる。また、基板間の配線数すなわち基板間コネクタの極数によって回路基板のサイズは異なってくる。
【００２９】
図３は、比較例に係る光源制御装置２００の斜視図である。光源制御装置２００は第３回路基板２０２と第４回路基板２０４とを備える。第３回路基板２０２は基板側コネクタ２０６と第１基板間コネクタ（不図示）とを有する。基板側コネクタ２０６には、制御配線２１０の配線側コネクタおよび供給配線２１４の配線側コネクタが結合される。第４回路基板２０４は、基板間配線２１２を介して第１基板間コネクタと接続される第２基板間コネクタ２０８を有する。光源制御装置２００は供給配線２１４を介して複数のＬＥＤに電力を供給する。
【００３０】
光源制御装置２００では、マイクロコントローラおよびその周辺部は第３回路基板２０２に配置される。残りのコンバータ部は第３回路基板２０２の空き領域と第４回路基板２０４とに分けて配置される。基板間配線２１２は、第４回路基板２０４に配置されたコンバータ部に供給すべき電力を運ぶ配線と、接地電位を与えるための配線と、第４回路基板２０４に配置されたコンバータ部のそれぞれへの調光信号を伝達する配線と、コンバータ部のそれぞれが駆動するＬＥＤにおける短絡や開放を検出するための信号を伝達する配線と、を含む。したがって、基板間配線２１２の数は第４回路基板２０４に配置されるコンバータ部の数が増えるほど増大する。基板間配線２１２の数が増えると第１基板間コネクタや第２基板間コネクタ２０８が大きくなり、それらが回路基板上で占める面積も増大する。これは基板面積の増大を招きうる。
【００３１】
これに対して本実施の形態に係る光源制御装置１００では、各回路基板が制御配線１１０と接続される。各回路基板は制御配線１１０から受ける制御信号に基づいて対応するＬＥＤに流すべき駆動電流を生成する。各回路基板は対応するＬＥＤと供給配線で直接的に接続され、その供給配線を介して駆動電流を対応するＬＥＤに供給する。これにより、比較例と比べた場合、制御配線１１０の第２配線側コネクタ分だけコネクタ面積を増やす必要がある代わりに、基板間配線および基板間コネクタが不要となる。制御配線１１０はシリアル通信用の配線なので配線数は比較的少ない一方、基板間配線の数は駆動対象のＬＥＤの数が多くなるほど多くなる。したがって、制御配線１１０の第２配線側コネクタ追加によるコネクタ面積の増加分は、基板間コネクタ除去によるコネクタ面積の減少分より小さく、全体として基板面積を縮小できる。
【００３２】
また、一般に回路基板の面積のうちマイクロコントローラの搭載面積が占める割合は比較的大きい。そこで本実施の形態に係る光源制御装置１００ではマイクロコントローラを各回路基板に分散して配置している。したがって、多くのマイクロコントローラを１枚の回路基板にまとめて搭載する場合と比較して、基板面積を縮小できる。
【００３３】
また、各回路基板に搭載されたマイクロコントローラはその回路基板のスイッチングレギュレータを制御するが、他の回路基板のスイッチングレギュレータの制御には関与しない。したがって、ひとつのマイクロコントローラが制御すべきスイッチングレギュレータの数を低減でき、より廉価なマイクロコントローラを採用できる。
【００３４】
以上、実施の形態に係る光源制御装置１００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。
【００３５】
実施の形態では、光源制御装置１００は第１回路基板１０２および第２回路基板１０４の２枚の回路基板を備える場合について説明したが、これに限られず、３枚以上の任意の数の回路基板を備えてもよい。この場合、各回路基板は共通の制御配線と接続され、対応するＬＥＤに電力を供給してもよい。
【００３６】
実施の形態に係る光源制御装置１００の各回路基板が電力を供給するＬＥＤの数は、以下のように設定されてもよい。
（１）各回路基板が同数のＬＥＤに電力を供給してもよい。この場合、各回路基板のスイッチングレギュレータ／コンバータの数を同じにできるので、各回路基板を同様に構成できる。したがって、コスト的に有利となりうる。
（２）回路基板が車載バッテリからの電力供給配線のより上流に位置するほど多くのＬＥＤに電力を供給してもよい。この場合、電力供給配線におけるロスを低減できる。
（３）ＬＥＤアレイのＬＥＤを制御の態様により複数グループに分け、そのグループごとに回路基板を割り当ててもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０  車両用前照灯、  １００  光源制御装置、  １０２  第１回路基板、  １０４  第２回路基板、  １１０  制御配線。
【図１】
2013100056.tif 000003
【図２】
2013100056.tif 000004
【図３】
2013100056.tif 000005