(57)【要約】【課題】点灯開始直後の光量の変動を抑制する。【解決手段】点灯回路２０は、半導体光源１２を駆動する。スタート電圧生成部４０は、点灯開始時において、温度に依存した初期電圧ＶＩＮＩＴから、時間とともに緩やかに変化するスタート電圧ＶＩＮＩＴを生成する。駆動回路３０は、スタート電圧ＶＳＴＡＲＴに応じたランプ電流ＩＬＤを半導体光源１２に供給する。【選択図】図２
2016201341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体光源の点灯回路であって、
点灯開始時に、温度に依存した初期電圧から時間とともに緩やかに変化するスタート電圧を生成するスタート電圧生成部と、
前記スタート電圧に応じたランプ電流を前記半導体光源に供給する駆動回路と、
を備えることを特徴とする点灯回路。
【請求項２】
前記スタート電圧生成部は、
キャパシタと、
点灯開始時に前記キャパシタを、前記温度に依存した前記初期電圧で充電する初期化回路と、
基準電圧が与えられる基準電圧ラインと前記キャパシタとの間の設けられた充電抵抗と、
を含み、前記キャパシタの電圧が、前記スタート電圧であることを特徴とする請求項１に記載の点灯回路。
【請求項３】
前記初期化回路は、
温度センサを含み、前記温度センサが検出した温度に応じた温度検出電圧を生成する温度検出回路と、
前記温度検出電圧に応じた前記初期電圧を、前記キャパシタに印加する充電回路と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の点灯回路。
【請求項４】
前記温度検出回路は、
基準電圧ラインと接地の間に直列に設けられたサーミスタおよび固定抵抗と、
前記サーミスタと前記固定抵抗の接続点の電圧に演算処理を施して前記温度検出電圧を生成する演算回路と、
をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の点灯回路。
【請求項５】
前記駆動回路は、
前記半導体光源にランプ電流を供給する定電流コンバータと、
前記ランプ電流の検出値が、アナログ調光端子の電圧に応じた目標値と一致するように、前記定電流コンバータを制御するコンバータコントローラと、
を含み、
前記スタート電圧は、前記アナログ調光端子に入力され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点灯回路。
【請求項６】
温度が所定の低温しきい値より低い低温状態において、温度が低下するほど前記目標値が小さくなるように前記アナログ調光端子に作用する低温ディレーティング回路をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の点灯回路。
【請求項７】
温度が所定の高温しきい値より高い高温状態において、温度が上昇するほど前記目標値が小さくなるように、前記コンバータコントローラの前記アナログ調光端子に作用し、または前記コンバータコントローラのＰＷＭ調光端子に作用する高温ディレーティング回路をさらに備えることを特徴とする請求項５または６に記載の点灯回路。
【請求項８】
前記高温ディレーティング回路は、前記アナログ調光端子に作用し、
前記点灯回路は、前記アナログ調光端子の電圧を所定のしきい値電圧と比較し、比較結果にもとづいて前記駆動回路を強制オフする強制消灯回路をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の点灯回路。
【請求項９】
半導体光源と、
前記半導体光源を駆動する請求項１から８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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などに用いられる車両用灯具に関する。
【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）やレーザダイオード（半導体レーザともいう）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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３０８１９号公報
【特許文献２】特開２００６−２７８３６１号公報
【特許文献３】特開２００８−１９３０５４号公報
【特許文献４】特開２００６−２７８３６１号公報
【特許文献５】特開２０１３−２５１１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザダイオードやＬＥＤは発光量が負の温度特性を有している。これらの半導体光源に一定のランプ電流（駆動電流）を供給する定電流制御を行うと、半導体光源の温度変化にともなって光量が変化する。図１は、半導体光源の点灯直後の波形図である。時刻ｔ０に一定のランプ電流ＩＬＤの供給が開始される。時間が経過すると、半導体光源自体の発熱により、半導体光源の温度が上昇していき、それにともなって半導体光源の発光量は時間とともに低下していく。この光量変化は、光源の温度と、光源が放熱される熱時定数で定まるが、時定数は数十秒という長いオーダーであるため、光量変化は人間の目に知覚可能であり、商品性を低下させる。
【０００５】
また自動車用ヘッドランプに適用した場合、ランプ光量の上下限が規定されているため、起動直後の光量が多い状態を基準に設計を行うと、定常状態での光量を低めに設定する必要がある。また光量の公差を厳しく選定しなければならず、コストが高くなる。
【０００６】
本発明はかかる状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、点灯開始直後の光量の変動を抑制可能な点灯回路の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、半導体光源の点灯回路に関する。点灯回路は、点灯開始時に、温度に依存した初期電圧から、点灯後の温度上昇のカーブにもとづいて定められた波形にしたがい増大するスタート電圧を生成するスタート電圧生成部と、スタート電圧に応じたランプ電流を半導体光源に供給する駆動回路と、を備える。
【０００８】
この態様によると、スタート電圧を、温度上昇のカーブにもとづいて定められる時定数あるいは時間スケールで変化させることで、ランプ電流が時間とともに上昇する。そしてランプ電流の増大に起因する光量増加と、半導体光源の温度上昇に起因する光量低下とをキャンセルさせることで、点灯開始直後の光量の変動を抑制できる。また、スタート電圧の初期値を温度に応じて設定することで起動時の温度によらずに、実質的に一定の光量を得ることが可能となる。
【０００９】
スタート電圧生成部は、キャパシタと、点灯開始時にキャパシタを、温度に依存した初期電圧で充電する初期化回路と、基準電圧が与えられる基準電圧ラインとキャパシタとの間の設けられた充電抵抗と、を含み、キャパシタの電圧が、スタート電圧であってもよい。
この構成では、スタート電圧は、ＣＲの時定数にしたがって増加する波形を有し、温度上昇のカーブをよく模した波形を得ることができる。
【００１０】
初期化回路は、温度センサを含み、温度センサが検出した温度に応じた温度検出電圧を生成する温度検出回路と、温度検出電圧に応じた初期電圧を、キャパシタに印加する充電回路と、を含んでもよい。
【００１１】
充電回路は、電流ソース型のバッファ回路であってもよい。これにより、初期化回路による初期電圧設定後は、初期化回路をキャパシタから電気的に切り離すことができる。
【００１２】
温度検出回路は、基準電圧ラインと接地の間に直列に設けられたサーミスタおよび固定抵抗と、サーミスタと固定抵抗の接続点の電圧に演算処理を施して温度検出電圧を生成する演算回路と、を含んでもよい。演算処理は、減衰、反転増幅、非反転増幅、レベルシフトの任意の組み合わせであってもよい。
演算回路を設けることで、初期電圧と温度の関係を適切に設計できる。
【００１３】
駆動回路は、半導体光源にランプ電流を供給する定電流コンバータと、ランプ電流の検出値が、アナログ調光端子の電圧に応じた目標値と一致するように、定電流コンバータを制御するコンバータコントローラと、を含んでもよい。スタート電圧は、アナログ調光端子に入力されてもよい。
これにより、スタート電圧に応じてランプ電流を変化させることができる。
【００１４】
ある態様の点灯回路は、温度が所定の低温しきい値より低い低温状態において、温度が低下するほどランプ電流の目標値が小さくなるようにアナログ調光端子に作用する低温ディレーティング回路をさらに備えてもよい。
低温ディレーティング回路を設けることで、周囲温度が低い定常的な低温状態において、半導体レーザの発熱量が過剰となるのを防止でき、信頼性を高めることができる。
【００１５】
ある態様の点灯回路は、温度が所定の高温しきい値より高い高温状態において、温度が上昇するほどランプ電流の目標値が小さくなるように、コンバータコントローラのアナログ調光端子に作用し、またはコンバータコントローラのＰＷＭ調光端子に作用する高温ディレーティング回路をさらに備えてもよい。
【００１６】
高温ディレーティング回路は、アナログ調光端子に作用してもよい。点灯回路は、アナログ調光端子の電圧を所定のしきい値電圧と比較し、比較結果にもとづいて駆動回路を強制オフする強制消灯回路をさらに備えてもよい。
これにより、ＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage）の誤検出を防止できる。
【００１７】
本発明の別の態様は、車両用灯具に関する。車両用灯具は、半導体光源と、半導体光源を駆動する上述のいずれかの点灯回路と、を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のある態様によれば、点灯開始直後の光量の変動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】半導体光源の点灯直後の波形図である。
【図２】第１の実施の形態に係る車両用灯具の基本構成を示す回路図である。
【図３】車両用灯具の具体的な構成例を示す回路図である。
【図４】車両用灯具の点灯開始時の動作波形図である。
【図５】図５（ａ）は、高温時と低温時における車両用灯具の動作波形図であり、図５（ｂ）は、比較技術の動作波形図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、変形例に係るスタート電圧生成部の回路図である。
【図７】第２変形例に係る車両用灯具の回路図である。
【図８】第２の実施の形態に係る車両用灯具の回路図である。
【図９】温度ディレーティング特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
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。
【００２２】
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。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図２は、第１の実施の形態に係る車両用灯具１０の基本構成を示す回路図である。車両用灯具１０は、点灯回路２０および半導体光源１２を備える。半導体光源１２は、ＬＥＤあるいはレーザダイオードなどであり、負の温度特性を有する。本実施の形態では半導体光源１２はレーザダイオードとする。点灯回路２０は、半導体光源１２に目標輝度（光量）に応じたランプ電流ＩＬＤを供給し、半導体光源１２を発光させる。
【００２４】
点灯回路２０は、スタート電圧生成部４０および駆動回路３０を備える。スタート電圧生成部４０は、サーミスタなどの温度センサ４２を備え、半導体光源１２のデバイス温度（もしくは周囲温度）Ｔを測定する。スタート電圧生成部４０は、半導体光源１２の点灯開始の指示を受けると、温度センサ４２により得られた温度Ｔに依存した初期電圧ＶＩＮＩＴから、時間ともに増大するスタート電圧ＶＳＴＡＲＴを生成する。スタート電圧ＶＳＴＡＲＴは、点灯後の温度Ｔの上昇のカーブにもとづいて定められた波形を有する。温度Ｔは、数秒〜数十秒の時間スケール（時定数）で上昇するため、スタート電圧ＶＳＴＡＲＴも同程度の時間スケール（時定数）で上昇させる。
【００２５】
駆動回路３０は、点灯開始時において、スタート電圧ＶＳＴＡＲＴに応じたランプ電流ＩＬＤを半導体光源１２に供給する。本実施の形態では、スタート電圧ＶＳＴＡＲＴは、駆動回路３０のアナログ調光（ＡＤＩＭ）端子に供給される。駆動回路３０は、ＡＤＩＭ端子の電圧に実質的に比例したスタート電圧ＶＳＴＡＲＴを出力する。
【００２６】
図３は、車両用灯具１０の具体的な構成例を示す回路図である。スタート電圧生成部４０は、キャパシタＣ１、充電抵抗Ｒ１、初期化回路４４を備える。キャパシタＣ１の一端は接地されている。初期化回路４４は、点灯開始時にキャパシタＣ１を、温度Ｔに依存した初期電圧ＶＩＮＩＴで充電する。充電抵抗Ｒ１は、基準電圧ＶＲＥＦが与えられる基準電圧ライン４６とキャパシタＣ１との間の設けられる。キャパシタＣ１の両端間電圧が、スタート電圧ＶＳＴＡＲＴとなる。
【００２７】
初期化回路４４は、温度センサ４２であるサーミスタ４３を含む。温度検出回路５０は、サーミスタ４３の抵抗値に応じた温度検出電圧ＶＴＥＭＰを生成する。サーミスタ４３は、負温度係数（ＮＴＣ：Negative Temperature Coefficient）を有する抵抗値ＲＴＨを有しており、半導体光源１２に近接して設けられる。たとえば温度検出回路５０は、サーミスタ４３に加えて固定抵抗Ｒ２を含み、それらの接続ノードの電圧を出力する。
ＶＴＥＭＰ＝Ｒ２／（ＲＴＨ＋Ｒ２）×ＶＲＥＦ
温度電圧ＶＴＥＭＰは、温度が高いほど増大する正の温度特性を有する。
【００２８】
充電回路５２は、温度検出電圧ＶＴＥＭＰに応じた初期電圧ＶＩＮＩＴを、キャパシタＣ１に印加する。充電回路５２は、電流をソース（吐き出し）可能であるが、吸い込み（シンク）不可能な電流ソース型のバッファ回路で構成することができる。
【００２９】
駆動回路３０は、定電流コンバータ３２およびコンバータコントローラ３４を備える。定電流コンバータ３２は、一般的な降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータのトポロジーを有している。電流センス抵抗ＲＳは、ランプ電流ＩＬＤの経路上に挿入されている。
【００３０】
コンバータコントローラ３４は、電流センスアンプ３５、エラーアンプ３６、ＰＷＭコンパレータ３７、ドライバ３８を備える。電流センスアンプ３５は、電流センス抵抗ＲＳの両端間電圧（電圧降下）を増幅し、電流フィードバック信号ＶＩＳを生成する。エラーアンプ３６は、電流フィードバック信号ＶＩＳと、その目標値であるスタート電圧ＶＳＴＡＲＴの誤差を増幅し、誤差信号ＶＥＲＲを生成する。ＰＷＭコンパレータ３７はパルス変調器であり、所定の周波数を有するランプ信号（あるいはのこぎり波信号）と誤差信号ＶＥＲＲを比較し、比較結果に応じたパルス信号ＳＰＷＭを生成する。ドライバ３８は、パルス信号ＳＰＷＭにもとづいて定電流コンバータ３２のスイッチング素子Ｍ１をスイッチングする。
【００３１】
以上が車両用灯具１０の構成である。続いてその動作を説明する。
図４は、車両用灯具１０の点灯開始時の動作波形図である。図４には上から順に、スタート電圧ＶＳＴＡＲＴ、温度Ｔ、ランプ電流ＩＬＤ、光量が示される。ランプ電流ＩＬＤおよび光量の一点鎖線は、従来の車両用灯具１０で得られる波形を示す。
【００３２】
時刻ｔ０に点灯が指示されるとスタート電圧ＶＳＴＡＲＴは直ちに、温度センサ４２が検出する温度Ｔに応じた電圧レベルの初期電圧ＶＩＮＩＴまで増大する。そしてスタート電圧ＶＳＴＡＲＴは、充電抵抗Ｒ１とキャパシタＣ１の時定数にもとづいて、時間的に緩やかに増大する。一方、半導体光源１２の温度Ｔも、時間とともに緩やかに増大しており、スタート電圧ＶＳＴＡＲＴの波形と温度Ｔの波形は近似している。ランプ電流ＩＬＤは、スタート電圧ＶＳＴＡＲＴに応じて増大する。
【００３３】
以上が車両用灯具１０の動作である。
この車両用灯具１０によれば、ランプ電流ＩＬＤの増加に起因する光量増加と、半導体光源１２の温度上昇に起因する光量低下とがキャンセルすることで、点灯開始直後の光量の時間的な変動を抑制することができる。
【００３４】
続いて、初期電圧ＶＩＮＩＴに温度依存性を持たせることの利点を説明する。この利点は、比較技術との対比によって明確となる。比較技術では、スタート電圧ＶＳＴＡＲＴの初期値ＶＩＮＩＴは、温度Ｔに依存せずに固定値とされる。図５（ｂ）は、比較技術の動作波形図である。実線が高温時を、一点鎖線が低温時を示す。初期電圧ＶＩＮＩＴが温度に依存せずに一定であると、ある温度（図５（ｂ）では、一点鎖線の低温）においては、一定の光量を得ることができるが、別の温度（図５（ｂ）では実線の高温）においては、光量が相対的に小さくなる。つまり、点灯開示の温度によって、光量が異なってしまう。
【００３５】
これを踏まえて、実施の形態に係る車両用灯具１０を説明する。図５（ａ）は、高温時と低温時における車両用灯具１０の動作波形図である。高温時には、初期電圧ＶＩＮＩＴが高く、低温時には、初期電圧ＶＩＮＩＴは低くなる。これにより、点灯開始直後における光量を、温度に依存せずに揃えることができる。
【００３６】
続いて第１の実施の形態の変形例を説明する。
（第１変形例）
スタート電圧生成部４０の構成は、図３のそれには限定されない。図３のスタート電圧生成部４０では、温度検出電圧ＶＴＥＭＰを、初期電圧ＶＩＮＩＴとしてそのまま使用したが、温度検出電圧ＶＴＥＭＰの電圧レンジ、温度特性などによっては、温度検出電圧ＶＴＥＭＰを増幅、減衰、レベルシフトなどすることにより、初期電圧ＶＩＮＩＴを生成してもよい。
【００３７】
図６（ａ）、（ｂ）は、変形例に係るスタート電圧生成部４０の回路図である。図６（ａ）のスタート電圧生成部４０は、演算回路５４をさらに備える。温度検出回路５０の構成は、図３と同様である。演算回路５４は、オペアンプＯＡ１および抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の組み合わせで構成され、その入出力は以下の式で与えられる。
ＶＩＮＩＴ＝Ｒ１３（Ｒ１３＋Ｒ１２）ＶＴＥＭＰ／Ｒ１１（Ｒ１３＋Ｒ１４）−Ｒ１２／Ｒ１１・ＶＲＥＦ
Ｒ１１＝Ｒ１３，Ｒ１２＝Ｒ１４とすれば、初期電圧ＶＩＮＩＴは、以下の式で与えられる。
ＶＩＮＩＴ＝Ｒ１２／Ｒ１１×（ＶＴＥＭＰ−ＶＲＥＦ）
演算回路５４は、アナログ減算器と把握することができる。
【００３８】
図６（ｂ）のスタート電圧生成部４０では、温度検出回路５０の固定抵抗Ｒ３が高電位側に挿入される。サーミスタ４３は負の温度係数（ＮＴＣ）を有する。温度検出電圧ＶＴＥＭＰの極性は、図６（ａ）や図３のそれと反対である。そこで演算回路５４は、温度検出電圧ＶＴＥＭＰ’を反転増幅し、初期電圧ＶＩＮＩＴを生成する。
ＶＩＮＩＴ＝Ｒ１３（Ｒ１３＋Ｒ１２）ＶＲＥＦ／Ｒ１１（Ｒ１３＋Ｒ１４）−Ｒ１２／Ｒ１１・ＶＴＥＭＰ
Ｒ１１＝Ｒ１３，Ｒ１２＝Ｒ１４とすれば、初期電圧ＶＩＮＩＴは、以下の式で与えられる。
ＶＩＮＩＴ＝Ｒ１２／Ｒ１１×（ＶＲＥＦ−ＶＴＥＭＰ）
【００３９】
演算回路５４の回路形式は特に限定されず、所望のＶＴＥＭＰとＶＩＮＩＴの関係が得られるように、分圧回路、レベルシフタ、非反転アンプ、反転アンプ、加算器、減算器などの任意に組み合わせることで構成できる。
【００４０】
サーミスタ４３として、正の温度係数（ＰＴＣ）を有するポジスタを用いてもよい。この場合、演算回路５４の増幅の極性は、図６（ａ）、（ｂ）や図３のそれとは逆となる。
【００４１】
（第２変形例）
スタート電圧生成部４０によるランプ電流の制御は、徐変点灯制御や、その他のディレーティング制御と組み合わせて用いることができる。図７は、第２変形例に係る車両用灯具１０ｃの回路図である。
【００４２】
車両用灯具１０ｃは、図３の車両用灯具１０に加えて、徐変点灯コントローラ６０、電圧クランパ７０をさらに備える。徐変点灯コントローラ６０は、半導体光源１２の点灯時に、時間とともに緩やかに増加する徐変信号ＶＳＳを生成する。この徐変信号ＶＳＳの変化時間は、スタート電圧ＶＳＴＡＲＴの変化時間よりも短く、たとえば０．２〜５秒程度である。たとえば徐変点灯コントローラ６０は、キャパシタＣ２と、キャパシタＣ２を充電する電流源６２の組み合わせを基本として構成することができる。駆動回路３０は、そのアナログ調光（ＡＤＩＭ）端子の電圧に応じたランプ電流ＩＬＤを出力する。アナログ調光はＤＣ調光とも称される。徐変信号ＶＳＳは、ＡＤＩＭ端子に入力される。またスタート電圧ＶＳＴＡＲＴは、電圧クランパ７０に入力される。電圧クランパ７０は、ＡＤＩＭ端子の電圧を、スタート電圧ＶＳＴＡＲＴを超えないようにクランプする。また別の電圧クランパ７２には、温度や電源電圧に依存したディレーティング信号ＶＤＥＲＡＴＥが入力される。電圧クランパ７２は、ＡＤＩＭ端子の電圧を、ディレーティング信号ＶＤＥＲＡＴＥを超えないようにクランプする。
【００４３】
この構成によれば、徐変点灯、徐変消灯や、ディレーティング制御を、スタート電圧生成部４０による起動制御と併用することができる。当業者によれば、図６とは異なる別の回路構成によっても、それらの制御が併用しうることが理解される。
【００４４】
（第３変形例）
定電流コンバータ３２の構成は図３のそれには限定されない。定電流コンバータ３２は、同期整流型の降圧コンバータであってもよいし、昇圧コンバータ、昇降圧コンバータであってもよい。あるいはトランスを用いた絶縁型のコンバータであってもよく、その回路トポロジーは特に限定されない。
【００４５】
（第４変形例）
またコンバータコントローラ３４の構成、変調方式も、図３のそれには限定されない。たとえばパルス幅変調方式に代えて、ヒステリシス制御（Bang-Bang制御）のコントローラを用いてもよいし、パルス周波数変調方式などその他の制御を採用してもよい。
【００４６】
（第５変形例）
実施の形態では、スタート電圧ＶＳＴＡＲＴをＣＲ回路で生成したが本発明はそれに限定されない。たとえば充電抵抗Ｒ１に代えて、可変電流源を用いて、別の好ましい波形を有するスタート電圧ＶＳＴＡＲＴを生成してもよい。
【００４７】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、点灯開始後の過渡的な温度変動にともなう光量変動を抑制する技術を説明した。第２の実施の形態では、定常的な温度変動に対する温度ディレーティング制御を説明する。
【００４８】
定常状態において、半導体光源１２のランプ電流を、温度に依存しない目標量に安定化すると、温度によって以下の問題が生ずる。
・半導体レーザは、高温に弱いため、雰囲気温度が高いと、信頼性が損なわれる。
・半導体レーザの光出力は、温度に対して負の温度特性をもつため、低温では光量が増加しすぎて信頼性が損なわれる。
【００４９】
第２の実施の形態ではこれらの問題を解決可能な車両用灯具１０ｄを説明する。図８は、第２の実施の形態に係る車両用灯具１０ｄの回路図である。
【００５０】
車両用灯具１０ｄは、低温ディレーティング回路８０および高温ディレーティング回路９０を備える。温度検出回路５０は、低温ディレーティング回路８０、高温ディレーティング回路９０およびスタート電圧生成部４０で兼用される。温度検出回路５０は、温度検出電圧ＶＴＥＭＰを生成する。図８の温度検出回路５０の構成は、図６（ｂ）のスタート電圧生成部４０の温度検出回路５０と同様である。
【００５１】
低温ディレーティング回路８０は、低温状態においてＡＤＩＭ端子の調光電圧（減光電圧）に作用することにより、ランプ電流ＩＬＤを減少させる。低温ディレーティング回路８０は、演算回路８２、電圧クランパ８４を含む。演算回路８２は、温度検出電圧ＶＴＥＭＰを受け、低温ディレーティング信号ＶＬＴを生成する。電圧クランパ８４は、ＡＤＩＭ端子の電圧を、低温ディレーティング信号ＶＬＴの電圧レベルを超えないようにクランプする。この電圧クランパ８４は、図７の電圧クランパ７２に相当する。低温ディレーティング信号ＶＬＴは、ある低温しきい値ＴＬより低い温度範囲において、温度が低くなるほど、電圧レベルが低下する。
【００５２】
高温ディレーティング回路９０は、高温状態においてＡＤＩＭ端子の調光電圧に作用することにより、ランプ電流ＩＬＤを減少させる。高温ディレーティング回路９０は、演算回路９２、電圧クランパ９４を含む。演算回路９２は、温度検出電圧ＶＴＥＭＰを受け、高温ディレーティング信号ＶＨＴを生成する。高温ディレーティング信号ＶＨＴは、ある高温しきい値ＴＨより高い温度範囲において、温度が高くなるほど、電圧レベルが低下する。電圧クランパ９４は、ＡＤＩＭ端子の電圧を、高温ディレーティング信号ＶＨＴの電圧レベルを超えないようにクランプする。
【００５３】
演算回路８２，９２は、図６の演算回路５４と同様に構成することができる。低温ディレーティング信号ＶＬＴの温度依存性は、抵抗値Ｒ２１〜Ｒ２４にもとづいて定まる。高温ディレーティング信号ＶＨＴの温度依存性は、抵抗値Ｒ３１〜Ｒ３４にもとづいて定まる。もっとも演算回路８２，９２を、別の回路構成としてもよい。また電圧クランパ８４，９４の構成は、図８のそれには限定されず、別の回路を用いてもよい。
【００５４】
続いて点灯回路２０ｄの動作を説明する。図９は、温度ディレーティング特性を示す図である。ランプ電流ＩＬＤは、調光電圧ＶＤＩＭに応じた電流レベルを１として正規化されている。ＴＬ〜ＴＨの温度範囲では温度ディレーティングは発生しない。
【００５５】
ＴＨ＜ＴＨの範囲では、温度Ｔが高いほどランプ電流ＩＬＤは減少する。その結果、半導体光源１２の発熱が抑制され、半導体光源１２の温度が最大定格を超えるのを防止でき、信頼性を高めることができる。なお高温ディレーティングに関しては、発熱のケアであるため、アナログ調光（ＤＣ調光）ではなく、ＰＷＭ調光によって、通電する時間を短くすることで、消費電力を低減してもよい。
【００５６】
一方、Ｔ＜ＴＬの範囲では、温度Ｔが低いほどランプ電流ＩＬＤは減少する。低温ディレーティングによるランプ電流ＩＬＤの低下と、半導体光源１２の温度低下に起因する光量増加とがキャンセルする。これにより、低温状態で光量が増加しすぎて信頼性が損なわれるのを防止できる。
【００５７】
ここで低温ディレーティングは、レーザの出射光量が過剰となるのを防止するためのケアである。レーザダイオードは電流の変化に対する光出力の追従がきわめて速いため、低温ディレーティングとしてＰＷＭ調光を行うと、過剰な出射光と電流ゼロの繰り返しを行うことになるため、過剰な出射光量に対するケアとはならない。そこで低温ディレーティングに関しては、図８に示すようにＡＤＩＭ端子に作用する形式で行うことが望ましい。
【００５８】
続いて点灯回路２０ｄのさらに別の特徴を説明する。レーザダイオードは、ＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage：光学的損傷）という電気特性には表れないが、発光しなくなる故障モードがある。レーザダイオードを光源とする車両用灯具を考えると、この故障を検知して車両側に送信する必要があるため、フォトセンサなどでレーザ出射光をモニタして、通電中に規定の光量を下回ったらＣＯＤ異常と判定する回路構成を追加する必要がある。ここで高温ディレーティングにより、レーザダイオードのランプ電流がゼロ付近まで小さくなると、ＣＯＤを誤検出する慮がある。
【００５９】
この問題を解決するために強制消灯回路１００が設けられる。強制消灯回路１００は、ＡＤＩＭ端子の電圧ＶＡＤＩＭを、所定のしきい値電圧ＶＴＨと比較し、高温ディレーティングによって半導体光源１２の光量が著しく小さくなったことを検出する。そして半導体光源１２の光量が著しく小さくなると、リセット信号ＲＳＴをアサート（たとえばハイレベル）する。コンバータコントローラ３４は、リセット信号ＲＳＴがアサートされると、定電流コンバータ３２の動作を強制停止し、ランプ電流ＩＬＤをゼロとする。
【００６０】
このように、強制消灯回路１００を設けたことにより、高温ディレーティングによって半導体光源１２の光量が著しく減少する領域に入ると、半導体光源１２を強制的に消灯することで、ＣＯＤの誤検出を防止できる。なお、強制消灯回路１００により点灯状態と強制消灯状態がチャタリングするのを防止するために、しきい値電圧ＶＴＨはヒステリシス（ＶＴＨＨ，ＶＴＨＬ）を有することが望ましい。
【００６１】
最後に、第１、第２の実施の形態に関する変形例を説明する。
【００６２】
実施の形態では、駆動回路３０がＡＤＩＭ端子の電圧に比例したランプ電流ＩＬＤを生成する場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。駆動回路３０は、ＡＤＩＭ端子の電圧が低いほど、ランプ電流ＩＬＤを増加させてもよい。この場合、スタート電圧生成部４０のスタート電圧ＶＳＴＡＲＴや、低温ディレーティング回路８０、高温ディレーティング回路９０の出力の極性を、反転させればよい。
【００６３】
第１、第２の実施の形態で説明した、スタート電圧生成部４０、低温ディレーティング回路８０、高温ディレーティング回路９０および強制消灯回路１００は、いくつかを選択的に実装してもよい。たとえば図８の車両用灯具１０ｄからスタート電圧生成部４０を省略してもよい。あるいは図３の車両用灯具１０に低温ディレーティング回路８０を追加してもよい。
【００６４】
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】
【００６５】
１０…車両用灯具、１２…半導体光源、２０…点灯回路、３０…駆動回路、３２…定電流コンバータ、３４…コンバータコントローラ、３５…電流センスアンプ、３６…エラーアンプ、３７…ＰＷＭコンパレータ、３８…ドライバ、４０…スタート電圧生成部、４２…温度センサ、Ｃ１…キャパシタ、Ｒ１…充電抵抗、４３…サーミスタ、４４…初期化回路、４６…基準電圧ライン、５０…温度検出回路、５２…充電回路、５４…演算回路、６０…徐変点灯コントローラ、７０，７２…電圧クランパ、８０…低温ディレーティング回路、８２…演算回路、８４…電圧クランパ、９０…高温ディレーティング回路、９２…演算回路、９４…電圧クランパ、１００…強制消灯回路。
【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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