(57)【要約】【課題】駆動電流の安定性を高めた点灯回路を提供する。【解決手段】エラーアンプ２１２は、スイッチングコンバータ１０２のコイル電流ＩＬ、入力電流、出力電流ＩＬのいずれかの直流成分に応じた第１電流検出信号ＶＣＳ１と半導体光源１０への駆動電流ＩＬＡＭＰを指示するアナログ信号ＶＡＤＩＭとの誤差を増幅し、誤差信号ＶＥＲＲを生成する。コンパレータ２１４は、コイル電流ＩＬ、入力電流、出力電流ＩＯＵＴのいずれかに応じた第２電流検出信号ＶＣＳ２を、誤差信号ＶＥＲＲに応じて定まるしきい値信号ＶＴＨと比較する。スイッチングトランジスタＭ１は、第２電流検出信号ＶＣＳ２がしきい値信号ＶＴＨと一致してから所定時間の間、第１状態となり、次に第２電流検出信号ＶＣＳ２がしきい値信号ＶＴＨと一致するまでの間、第２状態となる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体光源に電力を供給するスイッチングコンバータと、
前記スイッチングコンバータを制御するコンバータコントローラと、
を備え、
前記コンバータコントローラは、
前記スイッチングコンバータのコイル電流、入力電流、出力電流のいずれかの直流成分に応じた第１電流検出信号と前記半導体光源への駆動電流を指示するアナログ信号との誤差を増幅し、誤差信号を生成するエラーアンプと、
前記コイル電流、前記入力電流、前記出力電流のいずれかに応じた第２電流検出信号を、前記誤差信号に応じて定まるしきい値信号と比較するコンパレータと、
前記コンパレータの出力信号にもとづき、前記第２電流検出信号が前記しきい値信号と一致してから所定時間の間、第１レベルをとり、次に前記第２電流検出信号が前記しきい値信号と一致するまでの間、第２レベルをとる制御パルスを生成するパルス発生器と、
前記制御パルスに応じて前記スイッチングコンバータのスイッチングトランジスタを駆動するドライバと、
を備えることを特徴とする点灯回路。
【請求項２】
前記しきい値信号は、前記第２電流検出信号のピークを規定し、
前記所定時間は、前記スイッチングトランジスタのオフ時間を規定す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】
前記しきい値信号は、前記第２電流検出信号のボトムを規定し、
前記所定時間は、前記スイッチングトランジスタのオン時間を規定することを特徴とする請求項１に記載の点灯回路。
【請求項４】
前記コンバータコントローラは、
前記スイッチングコンバータの前記コイル電流または前記出力電流に応じた前記第２電流検出信号を生成する電流検出回路と、
前記第２電流検出信号を平滑化し、前記第１電流検出信号を生成するローパスフィルタと、
をさらに備え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点灯回路。
【請求項５】
前記スイッチングコンバータの前記出力電流を平滑化して前記駆動電流を生成する出力フィルタをさらに備え、
前記第１電流検出信号は、前記駆動電流に応じてい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点灯回路。
【請求項６】
前記コンパレータ、前記パルス発生器および前記ドライバは、ひとつのパッケージに収容されており、
前記パッケージは、前記しきい値信号を調節するための設定ピンを有し、
前記誤差信号が前記設定ピンに入力されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の点灯回路。
【請求項７】
半導体光源と、
前記半導体光源を点灯させる請求項１から６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、半導体光源の点灯回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用灯具は、一般にロービームとハイビームとを切りかえることが可能である。ロービームは、近方を所定の照度で照明するものであって、対向車や先行車にグレアを与えないよう配光規定が定められており、主に市街地を走行する場合に用いられる。一方、ハイビームは、前方の広範囲および遠方を比較的高い照度で照明するものであり、主に対向車や先行車が少ない道路を高速走行する場合に用いられる。したがって、ハイビームはロービームと比較してより運転者による視認性に優れているが、車両前方に存在する車両の運転者や歩行者にグレアを与えてしまうという問題がある。
【０００３】
近年、車両の周囲の状態にもとづいて、ハイビームの配光パターンを動的、適応的に制御するＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）技術が提案されている。ＡＤＢ技術は、車両の前方の先行車、対向車や歩行者の有無を検出し、車両あるいは歩行者に対応する領域を減光あるいは消灯するなどして、車両あるいは歩行者に与えるグレアを低減するものである。
【０００４】
車両灯具の光源の点灯には、スイッチングコンバータが利用される場合が多いが、ＡＤＢ制御では、光源の点消灯や光量を高速に変化させる必要がある。そこで本発明者は、高速応答性に優れるBang-Bang制御（リップル制御ともいう）を採用することを検討した。図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明者らが検討したBang-Bang制御の点灯回路２０ｒ〜２０ｔのブロック図である。なおこの比較技術を公知技術として認定してはならない。
【０００５】
スイッチングトランジスタＭ１、ダイオードＤ１、インダクタＬ１は、降圧コンバータ（Ｂｕｃｋコンバータ）を構成する。半導体光源１０はＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（レーザダイオード）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子などであり、点灯回路２０が供給する駆動電流（ランプ電流）ＩＬＡＭＰに応じた輝度で発光する。
【０００６】
点灯回路２０ｒ〜２０ｔは、必要な輝度が得られるようにランプ電流ＩＬＡＭＰを制御する。電流センス抵抗（以下、単にセンス抵抗ともいう）ＲＣＳは、インダクタＬ１に流れるコイル電流ＩＬの経路上に設けられる。センス抵抗ＲＣＳには、コイル電流ＩＬに比例する電圧降下が発生する。電流センスアンプ２２は、センス抵抗ＲＣＳの電圧降下を増幅し、コイル電流ＩＬひいてはランプ電流ＩＬＡＭＰを示す電流検出信号ＶＣＳを生成する。この電流検出信号ＶＣＳには、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している。
【０００７】
図１（ａ）の点灯回路２０ｒは、ヒステリシスウィンドウ方式の制御回路を含む。ヒステリシスコンパレータ２４は、電流検出信号ＶＣＳを、コイル電流ＩＬのピークを規定する上側しきい値ＶＴＨＨおよびコイル電流ＩＬのボトムを規定する下側しきい値ＶＴＨＬと比較し、比較結果を示す制御パルスＳＣＮＴを生成する。ドライバ２６は、制御パルスＳＣＮＴに応じてスイッチングトランジスタＭ１を駆動する。
【０００８】
図１（ｂ）の点灯回路２０ｓは、アッパー検出・オフ時間設定方式（固定方式ともいう）の制御回路を含む。コンパレータ２８は、電流検出信号ＶＣＳを、コイル電流ＩＬのピークを規定する上側しきい値ＶＴＨＨと比較し、電流検出信号ＶＣＳが上側しきい値ＶＴＨＨに達すると、アッパー検出信号ＳＵをアサート（たとえばハイレベル）する。単安定回路３０は、アッパー検出信号ＳＵにもとづいて制御パルスＳＣＮＴを発生する。単安定回路３０は、アッパー検出信号ＳＵがアサートされると、制御パルスＳＣＮＴをオフレベルに遷移させる。制御パルスＳＣＮＴは、所定のオフ時間ＴＯＦＦの間、オフレベルをとった後に、オンレベルに遷移する。
【０００９】
図１（ｃ）の点灯回路２０ｔは、ボトム検出・オン時間設定方式の制御回路を含む。コンパレータ３２は、電流検出信号ＶＣＳを、コイル電流ＩＬのボトムを規定する下側しきい値ＶＴＨＬと比較し、電流検出信号ＶＣＳが下側しきい値ＶＴＨＬまで低下すると、ボトム検出信号ＳＢをアサート（たとえばハイレベル）する。単安定回路３０は、ボトム検出信号ＳＢがアサートされると、制御パルスＳＣＮＴをオンレベルに遷移させる。制御パルスＳＣＮＴは、所定のオン時間ＴＯＮの間、オンレベルをとった後に、オフレベルに遷移する。
【００１０】
図２（ａ）〜（ｃ）は、図１（ａ）〜（ｃ）の点灯回路の動作波形図である。図２（ａ）に示すように、ヒステリシスウィンドウ方式では、コイル電流ＩＬは２つの電流（アッパー電流とボトム電流）ＩＴＨＨとＩＴＨＬの間に安定化される。アッパー検出・オフ時間設定方式では、図２（ｂ）に示すようにコイル電流ＩＬのピーク値が安定化され、ボトム検出・オン時間設定方式では、図２（ｃ）に示すようにコイル電流ＩＬのボトム値が安定化される。
【００１１】
スイッチングトランジスタＭ１のオン期間におけるコイル電流ＩＬの上りスロープの傾きは、
ｄＩＬ／ｄｔ＝（ＶＩＮ−ＶＯＮ−ＶＯＵＴ）／Ｌ      …（１）
で与えられる。ＶＯＮはスイッチングトランジスタＭ１の両端間電圧、ＬはインダクタＬ１のインダクタンスである。またスイッチングトランジスタＭ１のオフ期間におけるコイル電流ＩＬの下りスロープの傾きは、
ｄＩＬ／ｄｔ＝−（ＶＦ＋ＶＯＵＴ）／Ｌ      …（２）
で与えられる。ＶＦはダイオードＤ１の順方向電圧である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１４−２１６６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図１（ａ）の点灯回路２０ｒでは、コイル電流ＩＬは、２つのしきい値ＶＴＨＨ，ＶＴＨＬで規定されるアッパー電流ＩＴＨＨ、ボトム電流ＩＴＨＬの間に安定化されることから、ランプ電流ＩＬＡＭＰの安定性の観点からは有利である。しかしながら出力電圧ＶＯＵＴの変動、あるいはインダクタンスＬのばらつきに応じて、コイル電流ＩＬの傾きが変化するため、スイッチングトランジスタＭ１のスイッチング周波数が変動しやすい。スイッチング周波数の変動幅が大きいと、ノイズ対策が難しくなる。
【００１４】
図１（ｂ）、（ｃ）の点灯回路２０ｓ，２０ｔでは、オフ時間ＴＯＦＦ、オン時間ＴＯＮの一方が固定されているため、出力電圧ＶＯＵＴの変動あるいはインダクタンスＬのばらつきに対して、図１（ａ）の点灯回路２０ｒよりもスイッチング周波数が安定である。したがってノイズ対策の観点において有利である。ところが、図１（ｂ）、（ｃ）の点灯回路２０ｓ，２０ｔでは、出力電圧ＶＯＵＴの変動、あるいはインダクタンスＬのばらつきに応じて、コイル電流ＩＬ（ランプ電流ＩＬ）の平均値ＩＬ（ＡＶＥ）がばらつき、半導体光源１０の輝度が変動するという問題が生ずる。
【００１５】
図３は、アッパー検出・オフ時間設定方式におけるコイル電流ＩＬの出力電圧ＶＯＵＴ依存性を説明する図である。時刻ｔ０に出力電圧ＶＯＵＴが低下したとする。
【００１６】
コイル電流ＩＬの平均値ＩＬ（ＡＶＥ）は、以下の式（３）で表される。
ＩＬ（ＡＶＥ）＝ＩＴＨＨ−ΔＩ／２      …（３）
ＩＴＨＨはアッパー電流である。ΔＩはコイル電流ＩＬの変動幅であり、式（４）で表される。
ΔＩ＝ＴＯＦＦ×（ＶＦ＋ＶＯＵＴ）／Ｌ      …（４）
【００１７】
出力電圧ＶＯＵＴが低くなると、式（２）の下りスロープの傾きが緩くなるため、オフ時間ＴＯＦＦにおけるコイル電流ＩＬの減少量ΔＩが小さくなる。その結果、一点鎖線で示すコイル電流ＩＬ（ランプ電流ＩＬＡＭＰ）の平均値ＩＬ（ＡＶＥ）は、出力電圧ＶＯＵＴが低下すると上昇する。つまり半導体光源１０の輝度が、出力電圧ＶＯＵＴの変動の影響を受けやすい。
【００１８】
図４（ａ）、（ｂ）は、アッパー検出・オフ時間設定方式におけるコイル電流ＩＬの、インダクタンスＬの依存性を説明する図である。図４（ａ）は、インダクタンスＬが大きい場合、図４（ｂ）は、インダクタンスＬが小さい場合を示す。
【００１９】
コイル電流ＩＬの傾きは、インダクタンスＬに反比例する。オフ時間ＴＯＦＦは一定であるため、コイル電流ＩＬの変化幅ΔＩは、インダクタンスＬに反比例する。つまりインダクタンスＬがばらつくと、コイル電流ＩＬの平均値ＩＬ（ＡＶＥ）がばらつくこととなる。
【００２０】
ボトム検出・オン時間設定方式においても同様に、半導体光源１０の輝度が、出力電圧ＶＯＵＴの変動やインダクタンスＬのばらつきの影響を受けやすい。
【００２１】
本発明はこれらの課題に鑑み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、コイル電流ひいては駆動電流の安定性を高めた点灯回路の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明のある態様は、点灯回路に関する。点灯回路は、半導体光源に電力を供給するスイッチングコンバータと、スイッチングコンバータを制御するコンバータコントローラと、を備える。コンバータコントローラは、スイッチングコンバータのコイル電流、入力電流、出力電流のいずれかの直流成分に応じた第１電流検出信号と半導体光源への駆動電流を指示するアナログ信号との誤差を増幅し、誤差信号を生成するエラーアンプと、コイル電流、入力電流、出力電流のいずれかに応じた第２電流検出信号を、誤差信号に応じて定まるしきい値信号と比較するコンパレータと、コンパレータの出力信号にもとづき、第２電流検出信号がしきい値信号と一致してから所定時間の間、第１レベルをとり、次に第２電流検出信号がしきい値信号と一致するまでの間、第２レベルをとる制御パルスを生成するパルス発生器と、制御パルスに応じてスイッチングコンバータのスイッチングトランジスタを駆動するドライバと、を備える。
【００２３】
この態様によると、ヒステリシス制御の高速応答性と、エラーアンプのフィードバック制御による高精度な電流制御性とを両立できる。これにより駆動電流の安定性を高めることができる。
【００２４】
しきい値信号は、第２電流検出信号のピークを規定し、所定時間は、スイッチングトランジスタのオフ時間を規定してもよい。
【００２５】
しきい値信号は、第２電流検出信号のボトムを規定し、所定時間は、スイッチングトランジスタのオン時間を規定してもよい。
【００２６】
コンバータコントローラは、スイッチングコンバータのコイル電流または出力電流に応じた第２電流検出信号を生成する電流検出回路と、第２電流検出信号を平滑化し、第１電流検出信号を生成するローパスフィルタと、をさらに備えてもよい。
この場合、電流経路上に挿入されるセンス抵抗が１個でよいため、損失を低減できる。
【００２７】
点灯回路は、スイッチングコンバータの出力電流を平滑化して駆動電流を生成する出力フィルタをさらに備えてもよい。第１電流検出信号は、駆動電流に応じていてもよい。
これにより半導体光源への供給電流の検出精度を高めることができる。
【００２８】
コンパレータ、パルス発生器およびドライバは、ひとつのパッケージに収容されており、パッケージは、しきい値信号を調節するための設定ピンを有してもよい。誤差信号が設定ピンに入力されてもよい。
【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、半導体光源と、半導体光源を点灯させる上述のいずれかの点灯回路と、を備えてもよい。
【００３０】
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】
【００３１】
本発明のある態様によれば、ランプ電流の制御性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明者らが検討したBang-Bang制御の点灯回路のブロック図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、図１（ａ）〜（ｃ）の点灯回路の動作波形図である。
【図３】アッパー検出・オフ時間設定方式におけるコイル電流ＩＬの出力電圧ＶＯＵＴ依存性を説明する図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、アッパー検出・オフ時間設定方式におけるコイル電流ＩＬの、インダクタンスＬの依存性を説明する図である。
【図５】第１の実施の形態に係る車両用灯具のブロック図である。
【図６】出力電圧ＶＯＵＴが変動したときの図５の点灯回路の動作波形図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、インダクタンスＬがばらついたときの、図５の点灯回路によるコイル電流ＩＬの補正を説明する図である。
【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３の実施の形態に係る車両用灯具のブロック図である。
【図１０】第４の実施の形態に係る車両用灯具のブロック図である。
【図１１】図９の点灯回路の具体的な構成例を示す回路図である。
【図１２】前照灯の回路図である。
【図１３】車両用灯具を備えるランプユニットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
（第１の実施の形態）
図５は、第１の実施の形態に係る車両用灯具１ａのブロック図である。車両用灯具１ａは、バッテリ２、スイッチ４、半導体光源１０および点灯回路１００ａを備える。
【００３８】
半導体光源１０は、ＬＥＤやＬＤ、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）などが例示されるが、特に限定されない。点灯回路１００ａは、スイッチングコンバータ１０２およびコンバータコントローラ２００ａを備える。スイッチングコンバータ１０２は降圧コンバータであり、コンバータコントローラ２００ａは、スイッチングコンバータ１０２から半導体光源１０に供給されるランプ電流ＩＬＡＭＰを、所定の目標電流ＩＲＥＦに安定化する。スイッチングコンバータ１０２は入力キャパシタＣ１を含んでもよい。
【００３９】
コンバータコントローラ２００ａは、パルス変調器２１０、ドライバ２０２、電流検出回路２０４を備える。電流検出回路２０４は、スイッチングコンバータ１０２のコイル電流ＩＬに応じた電流検出信号（第２電流検出信号という）ＶＣＳ２を生成する。降圧コンバータにおいて、コイル電流ＩＬは出力電流ＩＯＵＴと等価である。第２電流検出信号ＶＣＳ２には、スイッチングトランジスタＭ１のスイッチングと同期したリップル成分が重畳される。
【００４０】
たとえば電流検出回路２０４は、半導体光源１０のカソード側に挿入されるセンス抵抗ＲＣＳと、センス抵抗ＲＣＳの電圧降下を増幅して第２電流検出信号ＶＣＳを生成するセンスアンプ２０６を含んでもよい。なお電流検出回路２０４の構成は特に限定されない。
【００４１】
パルス変調器２１０は、第２電流検出信号ＶＣＳ２にもとづいて、制御パルスＳＣＮＴを生成する。本実施の形態においてパルス変調器２１０は、Bang-Bang制御（リップル制御）方式のコントローラである。パルス変調器２１０は、主としてエラーアンプ２１２、コンパレータ２１４、パルス発生器２１６を備える。
【００４２】
エラーアンプ２１２は、コイル電流ＩＬ（出力電流ＩＯＵＴ）の直流成分、言い換えれば半導体光源１０へのランプ電流ＩＬＡＭＰの直流成分に応じた第１電流検出信号ＶＣＳ１と、ランプ電流ＩＬＡＭＰ（ひいては輝度）を指示するアナログ信号（以下、アナログ調光信号という）ＶＡＤＩＭとの誤差を増幅し、誤差信号ＶＥＲＲを生成する。アナログ調光信号ＶＡＤＩＭは基準電圧ＶＲＥＦを分圧することにより生成してもよいし、外部からコンバータコントローラ２００ａに入力してもよい。
【００４３】
第１電流検出信号ＶＣＳ１は、コイル電流ＩＬからリップル成分を除去した電流成分を表す。より具体的にはローパスフィルタ２１８は、エラーアンプ２１２の前段に設けられ、第２電流検出信号ＶＣＳ２を平滑化することにより、第１電流検出信号ＶＣＳ１を生成する。たとえばローパスフィルタ２１８は、抵抗Ｒ１１およびキャパシタＣ１１を含むＲＣフィルタで構成することができる。エラーアンプ２１２は、ローパスフィルタ２１８の出力である第１電流検出信号ＶＣＳ１とアナログ調光信号ＶADIMとの誤差を増幅する。
【００４４】
コンパレータ２１４は、コイル電流ＩＬ（出力電流ＩＯＵＴ）に応じた第２電流検出信号ＶＣＳ２を、誤差信号ＶＥＲＲに応じて定まるしきい値信号ＶＴＨと比較する。しきい値信号ＶＴＨは、誤差信号ＶＥＲＲそのものであってもよいし、誤差信号ＶＥＲＲを分圧した信号、あるいは誤差信号ＶＥＲＲをレベルシフトした信号であってもよい。
【００４５】
パルス発生器２１６は、コンパレータ２１４の出力信号ＳＣＭＰにもとづき、制御パルスＳＣＮＴを生成する。制御パルスＳＣＮＴは、第２電流検出信号ＶＣＳ２がしきい値信号ＶＴＨと一致してから所定時間τの間、第１レベルをとり、次に第２電流検出信号ＶＣＳ２がしきい値信号ＶＴＨと一致するまでの間、第２レベルをとる。
【００４６】
パルス変調器２１０は、アッパー検出・オフ時間設定モードであってもよい。この場合、しきい値信号ＶＴＨは、第２電流検出信号ＶＣＳ２のピークを規定し、所定時間τは、スイッチングトランジスタＭ１のオフ時間ＴＯＦＦを規定する。
【００４７】
あるいはパルス変調器２１０は、ボトム検出オン時間設定モードであってもよい。この場合、しきい値信号ＶＴＨは、第２電流検出信号ＶＣＳ２のボトムを規定し、所定時間τは、スイッチングトランジスタＭ１のオン時間ＴＯＮを規定する。
【００４８】
以下の説明では、パルス変調器２１０はアッパー検出オフ時間設定モードとする。
【００４９】
パルス発生器２１６は、単安定回路（単安定マルチバイブレータ、ワンショットマルチバイブレータともいう）で構成してもよいし、アナログあるいはデジタルの、タイマー回路あるいはカウンタ回路で構成してもよい。
【００５０】
パルス発生器２１６は、制御パルスＳＣＮＴに応じてスイッチングトランジスタＭ１を駆動する。本実施の形態において、制御パルスＳＣＮＴのハイレベルがスイッチングトランジスタＭ１のオンに、ローレベルがスイッチングトランジスタＭ１のオフに対応する。スイッチングトランジスタＭ１はＰチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、ドライバ２０２は、制御パルスＳＣＮＴがハイレベルのとき、スイッチングトランジスタＭ１のゲートにローレベル電圧（たとえば接地電圧）を印加し、制御パルスＳＣＮＴがローレベルのとき、スイッチングトランジスタＭ１のゲートにハイレベル電圧（たとえば入力電圧ＶＩＮ）を印加する。なおスイッチングトランジスタＭ１はＮチャンネルＭＯＳＦＥＴでもよい。
【００５１】
以上が車両用灯具１ａの構成である。続いてその動作を説明する。
【００５２】
図６は、出力電圧ＶＯＵＴが変動したときの図５の点灯回路１００ａの動作波形図である。時刻ｔ０より前において、出力電圧ＶＯＵＴはとある電圧レベルに安定化されている。この状態で、コイル電流ＩＬ（ランプ電流ＩＬＡＭＰ）の直流成分（平均値）ＩＬ（ＡＶＥ）を表す第１電流検出信号ＶＣＳ１がアナログ調光信号ＶＡＤＩＭと一致するようにフィードバックによりしきい値信号ＶＴＨが調節される。コイル電流ＩＬの平均値ＩＬ（ＡＶＥ）は、アナログ調光信号ＶＡＤＩＭに応じた目標電流ＩＲＥＦに安定化される。
【００５３】
時刻ｔ０に、出力電圧ＶＯＵＴが低下する。出力電圧ＶＯＵＴが低下すると、コイル電流ＩＬ（第２電流検出信号ＶＣＳ２）の下りスロープの傾きが緩くなる。オフ時間ＴＯＦＦは一定であるから、オフ時間ＴＯＦＦにわたるコイル電流ＩＬの減少幅ΔＩは、時刻ｔ０より後で小さくなり、時刻ｔ０の直後に、コイル電流ＩＬの平均値ＩＬ（ＡＶＥ）が目標電流ＩＲＥＦよりも大きくなる。
【００５４】
コイル電流ＩＬの平均値ＩＬ（ＡＶＥ）が増大すると、第１電流検出信号ＶＣＳ１が大きくなり、アナログ調光信号ＶＡＤＩＭとの誤差ΔＶが大きくなる。そうすると、エラーアンプ２１２によってしきい値信号ＶＴＨが低下する方向にフィードバックがかかる。しきい値信号ＶＴＨすなわちアッパー電流ＩＴＨＨの低下にともなって、コイル電流ＩＬの平均値ＩＬ（ＡＶＥ）が低下していく。しきい値信号ＶＴＨは、第１電流検出信号ＶＣＳ１とアナログ調光信号ＶＡＤＩＭの誤差がゼロに近づくように調節され、やがてコイル電流ＩＬの平均値ＩＬ（ＡＶＥ）が目標電流ＩＲＥＦに安定化される。
【００５５】
このように図５の点灯回路１００ａによれば、出力電圧ＶＯＵＴの変動に応じてしきい値信号ＶＴＨを変化させることにより、コイル電流ＩＬの平均値ＩＬ（ＡＶＥ）、言い換えれば半導体光源１０の輝度を安定化することができる。
【００５６】
図７（ａ）、（ｂ）は、インダクタンスＬがばらついたときの、図５の点灯回路１００ａによるコイル電流ＩＬの補正を説明する図である。図７（ａ）は、インダクタンスＬが大きい場合、図７（ｂ）は、インダクタンスＬが小さい場合を示す。
【００５７】
インダクタンスＬが大きいと、図７（ａ）に示すようにコイル電流ＩＬの変化幅ΔＩは小さくなり、インダクタンスＬが小さいと、図７（ｂ）に示すようにコイル電流ＩＬの変化幅ΔＩは大きくなる。エラーアンプ２１２は、第２電流検出信号ＶＣＳ２がアナログ調光信号ＶＡＤＩＭに近づくように、言い換えればコイル電流ＩＬの平均値ＩＬ（ＡＶＥ）が目標値ＩＲＥＦに近づくように、しきい値信号ＶＴＨをフィードバック制御する。これによりインダクタンスＬのばらつきに起因するコイル電流ＩＬ（ひいてはランプ電流ＩＬＡＭＰ）のばらつきを補正できる。
【００５８】
図５の点灯回路１００ａは、電流を検出するためのセンス抵抗ＲＣＳが１個でよいため、後述の第３の実施の形態よりも電力損失の観点で有利である。
【００５９】
（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１ｂのブロック図である。車両用灯具１ｂの点灯回路１００ｂについて説明する。点灯回路１００ｂは、図５の点灯回路１００ａに加えて、出力フィルタ１０４をさらに備える。出力フィルタ１０４は、スイッチングコンバータ１０２の出力電流ＩＯＵＴ、すなわちコイル電流ＩＬを平滑化し、ランプ電流ＩＬＡＭＰを半導体光源１０に供給する。センス抵抗ＲＣＳは、出力フィルタ１０４よりもスイッチングコンバータ１０２側、かつ低電位側（半導体光源１０のカソード側）に挿入される。センス抵抗ＲＣＳは、出力フィルタ１０４よりもスイッチングコンバータ１０２側であって、かつ高電位側（半導体光源１０のアノード側）に挿入してもよい。
【００６０】
第２の実施の形態によれば、ランプ電流ＩＬＡＭＰのリップルを除去できるため、半導体光源１０の輝度のちらつきを低減できる。また第１の実施の形態と同様に、出力電圧ＶＯＵＴの変動や、インダクタンスＬのばらつきの影響を低減できる。
【００６１】
（第３の実施の形態）
図９は、第３の実施の形態に係る車両用灯具１ｃのブロック図である。車両用灯具１ｃの点灯回路１００ｃについて説明する。
【００６２】
点灯回路１００ｃは、２個のセンス抵抗ＲＣＳ１，ＲＣＳ２を備える。第２センス抵抗ＲＣＳ２は、リップル成分を含む電流を検出するために設けられ、したがって出力フィルタ１０４よりもスイッチングコンバータ１０２側に挿入されている。電流検出回路２０４は、第２センス抵抗ＲＣＳ２の電圧降下にもとづいて、第２電流検出信号ＶＣＳ２を生成する。
【００６３】
第１センス抵抗ＲＣＳ１は、リップル成分を含まない、コイル電流ＩＬ（出力電流ＩＯＵＴ）の直流成分を検出するために設けられる。第１センス抵抗ＲＣＳ１は、出力フィルタ１０４よりも半導体光源１０側に挿入されている。第１センス抵抗ＲＣＳ１には、出力フィルタ１０４によって平滑化されるランプ電流ＩＬＡＭＰに比例する電圧降下が発生する。第１電流検出信号ＶＣＳ１は、第１センス抵抗ＲＣＳ１の電圧降下に応じている。
【００６４】
第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
さらに、図８では、第１電流検出信号ＶＣＳ１が電流検出回路２０４の検出誤差の影響を受けるところ、図９では電流検出回路２０４を利用せずに第１電流検出信号ＶＣＳ１が生成されるため、電流検出回路２０４の検出誤差の影響を受けずにランプ電流ＩＬＡＭＰを正確に検出できる。またフィルタ２１８が不要であるため、コストを下げ、また回路面積を小さくできる。
【００６６】
なお、第２の実施の形態において、第２センス抵抗ＲＣＳ２を図５のＲＣＳと同様に接地側に挿入してもよい。また第１センス抵抗ＲＣＳ１を半導体光源１０のアノード側に挿入し、第１センス抵抗ＲＣＳ１の電圧降下を接地基準に変換する電流検出アンプを追加してもよい。
【００６７】
（第４の実施の形態）
図１０は、第４の実施の形態に係る車両用灯具１ｄのブロック図である。車両用灯具１ｄの点灯回路１００ｄについて説明する。
【００６８】
降圧コンバータでは、コイル電流ＩＬのピークは、スイッチングコンバータ１０２の入力電流ＩＩＮのピークと一致する。そこで点灯回路１００ｄでは、入力電流ＩＩＮにもとづいて、コイル電流ＩＬのアッパー電流ＩＴＨＨが検出される。具体的には第２センス抵抗ＲＣＳ２は、入力電流ＩＩＮの経路上にスイッチングトランジスタＭ１と直列に挿入されており、第２電流検出信号ＶＣＳ２は入力電流ＩＩＮに応じている。
【００６９】
第４の実施の形態によれば、第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
図１１は、図９の点灯回路１００ｃの具体的な構成例を示す回路図である。点灯回路１００ｃは、市販のＬＥＤドライバＩＣを利用して構成することができる。ここでは、ＬＥＤドライバＩＣとして米国TEXAS INSTRUMENTS社のLM3409等を例に説明する。
【００７１】
ドライバＩＣ３００は、図５のドライバ２０２、電流検出回路２０４、コンパレータ２１４、パルス発生器２１６に加えて、レベルシフタ３１０が集積化されたものと把握できる。
【００７２】
センス抵抗ＲＣＳは、入力電流ＩＩＮの経路上に、より具体的には、スイッチングコンバータ１０２の入力とスイッチングトランジスタＭ１の間に挿入されている。ドライバＩＣ３００のＣＳＰ端子とＣＳＮ端子は、センス抵抗ＲＣＳ２と接続され、それらの電位差は、入力電流ＩＩＮに応じた第２電流検出信号ＶＣＳ２となる。降圧コンバータでは、スイッチングトランジスタＭ１のオン期間における入力電流ＩＩＮは、コイル電流ＩＬと一致する。レベルシフタ３１０は、ＣＳＰ端子の電位ＶＣＳＰを、しきい値信号ＶＴＨに相当する電圧幅、低電位側にレベルシフトする。コンパレータ２１４は、レベルシフトされたＶＣＳＰ−ＶＴＨを、ＣＳＮ端子の電位ＶＣＳＮと比較する。コンパレータ２１４の出力信号ＳＣＭＰは、ＶＣＳＰ−ＶＴＨ＞ＶＣＳＮとなると、言い換えればＶＣＳ２＝ＶＣＳＰ−ＶＣＳＮ＞ＶＴＨとなると、アサート（たとえばハイレベル）される。
【００７３】
レベルシフタ３１０は抵抗Ｒ２１，Ｒ２２およびＶ／Ｉ変換回路３１２を含む。Ｖ／Ｉ変換回路３１２は、ＩＡＤＪ端子に入力される電圧ＶＩＡＤＪに比例した電流ＩＡＤＪを生成する。抵抗Ｒ２１には、しきい値信号ＶＴＨに相当する電圧降下ＩＡＤＪ×Ｒ２１が発生し、その低電位側の一端には、ＶＣＳＰ−ＩＡＤＪ×Ｒ２１が発生する。抵抗Ｒ２２の電圧降下は実質的にゼロである。
【００７４】
つまりドライバＩＣ３００のＩＡＤＪ端子は、しきい値信号ＶＴＨを設定するための設定ピンである。ＩＡＤＪ端子には、エラーアンプ２１２が生成する誤差信号ＶＥＲＲが入力される。これによりしきい値信号ＶＴＨは、第１電流検出信号ＶＣＳ１がアナログ調光信号ＶＡＤＩＭと一致するように調節される。
【００７５】
パルス発生器２１６は、ロジック回路３２０およびオフタイマー回路３２２を含む。ロジック回路３２０は、コンパレータ２１４の出力がアサートされると、制御パルスＳＣＮＴをオフレベルに遷移させ、オフタイマー回路３２２にスタートトリガを与える。オフタイマー回路３２２はスタートトリガに応答して動作開始し、オフ時間ＴＯＦＦの経過後に、オン信号をアサートする。その限りではないが、たとえばオフタイマー回路３２２は、ＣＯＦＦ端子と接地間に外付けのキャパシタＣｔｍと並列に設けられたスイッチと、ＣＯＦＦ端子の電圧ＶＣＯＦＦを所定の電圧ＶＯＦＦと比較するコンパレータと、を含む。またＣＯＦＦ端子には、抵抗Ｒｔｍを介して充電電圧ＶＣが印加される。オフタイマー回路３２２のスイッチは、ＶＣＯＦＦ＞ＶＯＦＦとなるとターンオンし、キャパシタＣｔｍを放電する。オフ時間は、キャパシタＣｔｍの容量値、充電電圧ＶＣ、抵抗値Ｒｔｍ応じて設定可能となっている。
【００７６】
ロジック回路３２０は、オン信号のアサートに応答して制御パルスＳＣＮＴをオンレベルに遷移させる。ドライバ２０２の出力は、ＰＧＡＴＥ端子を介してスイッチングトランジスタＭ１のゲートと接続される。
【００７７】
第１、第２、第４の実施の形態についても、図１１のドライバＩＣ３００を利用して構成してもよい。またドライバＩＣ３００の構成は、図１１のそれに限定されるものではなく、さまざまな市販のＩＣを用いることができる。
【００７８】
（用途）
図１２は、前照灯４００の回路図である。前照灯４００は、ハイビームあるいはロービームである。前照灯４００は、半導体光源１０、上述の点灯回路１００、複数のバイパススイッチ１４、昇圧コンバータ４０２、スイッチコントローラ４０４を備える。昇圧コンバータ４０２は、バッテリ電圧ＶＢＡＴを昇圧し、所定レベルに安定化された直流電圧ＶＤＣを生成する。直流電圧ＶＤＣは、点灯回路１００の入力電圧ＶＩＮに相当する。点灯回路１００は、半導体光源１０に、半導体光源１０の目標輝度に応じたランプ電流ＩＬＡＭＰを供給する。
【００７９】
半導体光源１０は、直列に接続される複数の発光素子１２を含む。発光素子１２は、ＬＥＤ、ＬＤ、有機ＥＬ素子などである。バイパススイッチ１４は、発光素子１２と並列に設けられている。あるバイパススイッチ１４がオンすると、それと並列な発光素子１２がバイパスされ、消灯状態となる。スイッチコントローラ４０４は、複数のバイパススイッチ１４のオン、オフを個別に制御する。
【００８０】
たとえば複数の発光素子１２が実質的に同一の領域を照射するように前照灯４００を構成してもよい。この場合、オン状態（あるいはオフ状態）であるバイパススイッチ１４の個数に応じて、照射領域の光量を変化させることができる。
【００８１】
あるいは複数の発光素子１２が、異なる複数の領域を照射するように前照灯４００を構成してもよい。この場合、複数のバイパススイッチ１４それぞれのオン、オフに応じて、配光パターンを制御することができる。
【００８２】
半導体光源１０が、Ｎ個の発光素子１２を含み、各発光素子１２の点灯状態における電圧降下（順方向電圧）をＶＦとする。このとき昇圧コンバータ４０２の出力電圧ＶＤＣの目標値ＶＤＣ（ＲＥＦ）は、ＶＤＣ（ＲＥＦ）＞Ｎ×ＶＦを満たすように規定すればよい。
【００８３】
上述のように、複数Ｎ個の発光素子１２それぞれの点消灯は、個別に切りかえられる。Ｎ個の発光素子１２のうち、Ｍ個の発光素子１２が点灯状態であるとき、半導体光源１０の両端間の電圧は、Ｍ×ＶＦとなる。すなわちバイパススイッチ１４のオン、オフを切りかえると、点灯回路１００の出力電圧ＶＯＵＴは変動することとなる。
【００８４】
このような前照灯４００に、上述の点灯回路１００を用いることにより、出力電圧ＶＯＵＴが変動したとしても、ランプ電流ＩＬＡＭＰの変動を抑制することができる。
【００８５】
なお、前照灯４００は２系統（あるいは３系統以上）の半導体光源１０を備えてもよい。この場合、昇圧コンバータ４０２の出力に、２個（あるいは３個以上）の点灯回路１００を接続し、１個の点灯回路１００によって１個の半導体光源１０を駆動するようにすればよい。
【００８６】
図１３は、車両用灯具１を備えるランプユニット（ランプアッシー）５００の斜視図である。ランプユニット５００は、透明のカバー５０２、ハイビームユニット５０４、ロービームユニット５０６、筐体５０８を備える。上述の点灯回路１００は、たとえばハイビームユニット５０４に用いることができる。ハイビームユニット５０４に代えて、あるいはそれに加えて、ロービームユニット５０６に点灯回路１００を用いてもよい。
【００８７】
以上、本発明について、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。
【００８８】
（第１変形例）
実施の形態では、スイッチングコンバータ１０２を降圧コンバータとしたが、昇圧コンバータであってもよい。また実施の形態では、アッパー検出・オフ時間設定方式について説明したが、ボトム検出・オン時間設定方式にも本発明は適用可能である。
【００８９】
（第２変形例）
降圧コンバータでは、コイル電流ＩＬ（出力電流ＩＯＵＴ）にもとづいて、アッパー電流ＩＴＨＨ、ボトム電流ＩＴＨＬの両方を検出できる。また入力電流ＩＩＮにもとづいて、アッパー電流ＩＴＨＨを検出できる。したがって、降圧コンバータとアッパー検出・オフ時間設定方式を組み合わせる場合、第２電流検出信号ＶＣＳ２は、コイル電流ＩＬ、出力電流ＩＯＵＴ、入力電流ＩＩＮのいずれかに応じていればよい。降圧コンバータとボトム検出・オン時間設定方式を組み合わせる場合、第２電流検出信号ＶＣＳ２は、コイル電流ＩＬ、出力電流ＩＯＵＴのいずれか応じていればよい。
【００９０】
（第３変形例）
昇圧コンバータでは、コイル電流ＩＬ（入力電流ＩＩＮ）にもとづいて、アッパー電流ＩＴＨＨ、ボトム電流ＩＴＨＬの両方を検出できる。また出力電流ＩＯＵＴにもとづいて、ボトム電流ＩＴＨＬを検出できる。したがって、昇圧コンバータとアッパー検出・オフ時間設定方式を組み合わせる場合、第２電流検出信号ＶＣＳ２は、コイル電流ＩＬ、入力電流ＩＩＮのいずれかに応じていればよい。昇圧コンバータとボトム検出・オン時間設定方式を組み合わせる場合、第２電流検出信号ＶＣＳ２は、コイル電流ＩＬ、入力電流ＩＩＮ、出力電流ＩＯＵＴのいずれか応じていればよい。
【００９１】
（第４変形例）
図１１において、エラーアンプ２１２をドライバＩＣ３００に集積化してもよい。
【００９２】
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、応用の一側面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】
【００９３】
１…車両用灯具、２…バッテリ、４…スイッチ、１０…半導体光源、１２…発光素子、１４…バイパススイッチ、１００…点灯回路、１０２…スイッチングコンバータ、１０４…出力フィルタ、２００…コンバータコントローラ、２０２…ドライバ、２０４…電流検出回路、２１０…パルス変調器、２１２…エラーアンプ、２１４…コンパレータ、２１６…パルス発生器、２１８…フィルタ、３００…ドライバＩＣ、３１０…レベルシフタ、３２０…ロジック回路、３２２…オフタイマー回路、４００…前照灯、４０２…昇圧コンバータ、４０４…スイッチコントローラ、Ｍ１…スイッチングトランジスタ、Ｄ１…ダイオード、Ｌ１…インダクタ、Ｃ１…入力キャパシタ。
【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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