(57)【要約】【課題】ＬＥＤランプの劣化防止と夜間における充分な光量を確保する。【解決手段】車載用のＬＥＤ照明装置１であって、ＬＥＤランプ１０と、該ＬＥＤランプへ車載の電源から電流を供給する回路５と、ＬＥＤランプ１０の環境温度に反比例するようにＬＥＤランプ１０へ供給される電流を制御する、電流制御手段７と、を備える。ここに、電流供給回路においてＬＥＤチップ１１はエミッタ接地型トランジスタ１５のコレクタに接続され、電流制御手段はＰＴＣサーミスタ２１を含み、該ＰＴＣサーミスタ２１はトランジスタ１５のベースへ接続されて、該ＰＴＣサーミスタ２１の温度が高くなるとベースへ供給される電流を小さくし、ＰＴＣサーミスタ２１はＬＥＤチップ１１がＯＦＦのときの該ＬＥＤチップ１１の環境温度と同じ温度となる環境に設置される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載用のＬＥＤ照明装置であって、
ＬＥＤランプと、
該ＬＥＤランプへ車載の電源から電流を供給する回路と、
前記ＬＥＤランプの環境温度に反比例するように前記ＬＥＤランプへ供給される電流を制御する電流制御手段と、
を備える、ことを特徴とする車載用のＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記電流供給回路において前記ＬＥＤランプはエミッタ接地型トランジスタのコレクタに接続され、
前記電流制御手段はＰＴＣサーミスタを含み、該ＰＴＣサーミスタは前記トランジスタのベースへ接続されて、該ＰＴＣサーミスタの温度が高くなると前記ＬＥＤランプへ供給される電流を小さくする、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記電流制御手段はＰＴＣサーミスタを含み、該ＰＴＣサーミスタは前記電源と前記ＬＥＤランプとの間に直列に接続されて、該ＰＴＣサーミスタの温度が高くなると前記ベースへ供給される電流を小さくする、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記ＰＴＣサーミスタは車両の天井において、前記ＬＥＤランプ及び他の素子からの熱影響を受けない位置に配置される、ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤランプの環境温度の如何にかかわらず、前記ＬＥＤ照明装置がオンのとき、該ＬＥＤランプへは常に電流が印加される、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
前記ＰＴＣサーミスタは前記ＬＥＤランプの近傍に配置される、ことを特徴とする請求項２又は３に記載のＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車載用のＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ルームランプ、マップランプ、読書灯などの車載用の照明装置として一般的に電球型（バルブ型）のランプが用いられてきた。
最近の傾向として、省電力、小型軽量化、高寿命等の見地から、ＬＥＤランプが車内の光源として注目されている。
本件発明に関連する技術を開示する文献として特許文献１及び特許文献２を参照されたい。
【特許文献１】特開平９−３２５７１９号公報
【特許文献２】特開２００７−８７７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明者らは、ＬＥＤランプを車載用の照明装置の光源として利用すべく鋭意検討を重ねてきた結果、下記の課題を見出した。
まず、現状のＬＥＤランプでは、一つ当たりにおいて、バルブ品と同程度の光度を出すことが困難である。その原因の一つとして、ＬＥＤランプの環境温度が高くなるとＬＥＤチップの劣化が進み、その寿命が短くなることにある。
ＬＥＤランプ自らの発熱や当該ＬＥＤランプへ電流を供給する回路の回路部品（抵抗器等）の発熱はもとよりとして、ＬＥＤランプを車両に搭載したときには、車両使用環境による温度上昇も考慮しなければならない。つまり、ＬＥＤランプを車載用の照明装置として用いるには、日中炎天下で車両を使用したときのボディー温度（８０〜１００℃）においてもＬＥＤランプに支障を来たしてはならない。
【０００４】
かかる高温環境下での使用を配慮し、ＬＥＤランプへ供給する電流を定格電流より小さくしてＬＥＤランプの発熱を抑制し、もってＬＥＤランプの寿命を維持することが考えられる。しかしながら、供給電流の小さいＬＥＤランプからは充分な光量が得られない。
ＬＥＤランプの配設数を多くすれば光量増加を図れるが、部品点数が増加して製造コストアップの原因になるので現実的ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねてきた結果、日中炎天下においては車内も充分明るいので車載用の照明装置の光量を低減しても使用者に何ら不便をかけるものではなく、他方、夜間においては当該照明装置に充分な光量が要求されることに気が付いた。
ここに、日中炎天下においてはＬＥＤランプの使用環境温度は高く、夜間においてはその温度は低い。
そこで、ＬＥＤランプの使用環境温度に基づきＬＥＤランプへ供給する温度を制御することにより、炎天下ではＬＥＤランプの光量（即ち発熱量）を低下させＬＥＤランプが不要に劣化することを防止し、他方、夜間ではＬＥＤランプの光量を増加して照明装置として本来の機能を発揮できるようにした。
即ち、この発明の第１の局面は次のように規定される。
車載用のＬＥＤ照明装置であって、
ＬＥＤランプと、
該ＬＥＤランプへ車載の電源から電流を供給する回路と、
前記ＬＥＤランプの環境温度に反比例するように前記ＬＥＤランプへ供給される電流を制御する電流制御手段と、
を備える、ことを特徴とする車載用のＬＥＤ照明装置。
【０００６】
このように規定される第１の局面の車載用のＬＥＤ照明装置によれば、ＬＥＤランプへ供給される電流がＬＥＤランプの環境温度に反比例しているので、ＬＥＤランプの環境温度が高い日中炎天下ではＬＥＤランプへ供給される電流は低下し、ＬＥＤランプの過熱を防止する。他方、ＬＥＤランプの環境温度が低い夜間ではＬＥＤランプへ供給される電流が増大し、ＬＥＤランプを充分な光量で発光させられる。
ここに、電流制御手段においてＬＥＤランプの環境温度に反比例するとは、温度が高いときに供給電流を小さくし、温度が低くなると供給電流を比較的大きくするという意味であり、必ずしも一次乃至複数次の方程式で記載されるものばかりではない。また、ＬＥＤランプの過熱が課題となるのはその環境温度が高いときであるため、少なくともＬＥＤランプの環境温度が４０〜８０℃以上において、電流制御手段は上記の機能を奏すればよい。
【０００７】
この発明の第２の局面は次のように規定される。即ち、
第１の局面で規定される車載用のＬＥＤ照明装置において、前記電流供給回路において前記ＬＥＤランプはエミッタ接地型トランジスタのコレクタに接続され、
前記電流制御手段はＰＴＣサーミスタを含み、該ＰＴＣサーミスタは前記トランジスタのベースへ接続されて、該ＰＴＣサーミスタの温度が高くなると前記ベースへ供給される電流を小さくする。
このように規定される第２の局面のＬＥＤ照明装置によれば、ＬＥＤランプは電流帰還バイアス回路に組込まれて、車載用の電源電圧が変動してもＬＥＤランプへ供給される電流が安定する。そして、ＰＴＣサーミスタをトランジスタのベースと電源との間に接続して、ＰＴＣサーミスタの温度が高くなると前記ベースへ供給される電流を小さくし、ＰＴＣサーミスタの温度が低くなると前記ベースへ供給される電流が大きくなるように制御する。これにより、ＬＥＤランプの劣化防止と夜間における充分な光量を確保することができる。
【０００８】
また、この発明の第３の局面で規定されるように、ＰＴＣサーミスタを前記電源とＬＥＤランプとの間に直列に接続して、ＰＴＣサーミスタの温度が高くなるとベースへ供給される電流を小さくし、ＰＴＣサーミスタの温度が高くなるとベースへ供給される電流を小さくしてもよい。
かかる回路構成は簡素であるため、製造コストを低減することができる。
【０００９】
上記において、ＰＴＣサーミスタはＬＥＤランプがＯＦＦのときのＬＥＤランプの環境温度と同じとなる環境に設置することが好ましい。
ＬＥＤランプの近傍に設置すれば、ＬＥＤランプの環境温度をＰＴＣサーミスタで直接検知可能であるが、ＬＥＤランプがオンとなるとその環境温度が上昇するので、その温度上昇がＰＴＣサーミスタへ影響し、好ましくない。
例えば、この発明の第４の局面で規定するように、多くのＬＥＤランプが配置される車両の天井において、当該ＬＥＤランプや他の回路部品（抵抗器等）から熱影響を受けない部位にＰＴＣサーミスタを設置することが好ましい。
ＰＴＣサーミスタをＬＥＤランプ近傍に配置した場合は、電流制御する温度設定値をＬＥＤの発熱影響分高めに設定すればよい。即ち、ＬＥＤランプ及び／又はその回路部品の発熱による熱影響を考慮して、当該熱影響による昇温分を考慮したより高い温度域でＰＴＣサーミスタが動作するものとする。
なお、ＬＥＤランプへの電流を制御する過電流保護回路の動作温度はＬＥＤランプ自体の許容温度上限に近い温度（８０〜１００℃以上）に設定することになる。
このように、ＬＥＤランプの近傍の環境温度でＰＴＣサーミスタを動作させると、ＬＥＤランプの過熱防止となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施例について図例を参照しながら説明をする。
図１は実施例の照明装置１の構成を示すブロック図である。
実施例の照明装置１は車両用電源３からＬＥＤランプ１０へ安定した電流を供給する電流供給回路５とＬＥＤランプ１０の環境温度に反比例するようにＬＥＤランプ１０へ供給される電流を制御する電流制御手段７とを備える。
【００１１】
ＬＥＤランプ１０の発光色は任意に選択することができるが、この実施例では白色光を放出するため、短波長光若しくは青色系光を出力する半導体発光素子と該発光素子から出力された光を波長変換する蛍光体層とを組み合わせてなるＬＥＤチップ（光源部）を採用した。上記の半導体発光素子としてはIII族窒化物系化合物半導体発光素子が好適に用いられる。
発光素子のタイプも任意に選択することが可能であるが、この実施例では高い定格電流を確保するため、青色系光を出力するＳＭＤタイプを用いた。
蛍光体層は、半導体発光素子から出力される光の波長に応じて適宜選択することができる。この実施例では青色系光に対応してＣｅドープのＹＡＧ系蛍光体を採用した。
１つのＬＥＤランプ１０に装着されるＬＥＤチップの数も任意に選択できる。複数のＬＥＤチップを装着した場合、各ＬＥＤチップの発光色を異なるものとしかつその発光態様を制御することにより、ＬＥＤランプ１０から放出される発光色を制御可能となる。
このようなＬＥＤチップは基板にマウントされ、基板はさらに筐体部に固定されてこの筐体部が車両の内装部へ取付けられる。筐体部にはＬＥＤチップに接続されたリードが表出しており、このリードが電流供給回路５へ接続される。
ＬＥＤランプは車両室内（トランク、ボックスも含む）の任意の部位に配置することができる。
【００１２】
電流制御手段７はＬＥＤランプ１０と同一の温度環境に設置され、電流供給回路５に作用して、ＬＥＤランプ１０の環境温度に応じて当該ＬＥＤランプ１０に供給する電流を制御する。
後述するようにこの実施例ではＰＴＣサーミスタを電流供給回路に組込んで、ＬＥＤチップ１０の環境温度に応じて回路抵抗を変えることにより、ＬＥＤランプ１０へ供給する電流を制御している。勿論、電流制御手段７として温度センサを用い、当該温度センサの検出結果に応じて電流供給回路に組込んだ可変抵抗器をＩＣ制御することもできる。
【００１３】
電流制御手段７（上記の説明ではＰＴＣサーミスタや温度センサ）は、ＬＥＤランプ１０がＯＦＦのときの該ＬＥＤランプ１０と同一の温度環境に設置される。即ち、ＬＥＤランプ１０がＯＮとなるとＬＥＤチップ１０が発熱するのでその影響が電流制御手段７に及ばないようにする。より好ましくは抵抗等の他の回路部品の熱影響も及ばないようにする。ＬＥＤランプ１０の熱が電流制御手段７に影響すると、例えば夜間において、ＬＥＤランプ１０の点灯当初は大きな電流（定格電流）がＬＥＤランプ１０へ供給されたとしても、その環境温度が上昇するに従って電流制御手段７はＬＥＤランプ１０へ供給される電流を低減し、ＬＥＤランプ１０の光量が減少することとなるので好ましくない。
かかる見地から、電流制御手段７はＬＥＤランプ１０から離れた位置に設置することが好ましが、そうすると配線等が長くなり、製造コストの上昇の原因となりかねない。
【００１４】
電流供給回路５は、車両用電源３から安定した電流をＬＥＤランプ１０へ供給するとともに、ＬＥＤランプ１０へ過剰電流が印加されることを防止するための保護手段を備えている。
この電流供給回路５と車両用電源３との間には、図示しないスイッチ回路を設けることができ、このスイッチ回路は、例えば、ドアの開閉に応じてオンオフ制御される。
【００１５】
図２には、実施例の照明装置１の具体的な回路図を示す。
図２において、符号１１はＬＥＤチップであり、このＬＥＤチップ１１はツェナーダイオード１３で保護されている。電源ＶinよりＬＥＤ電流ＩLEDがこのＬＥＤチップ１１へ供給される。ＬＥＤチップ１１はエミッタ接地型トランジスタ１５のコレクタに接続される。トランジスタ１５のエミッタは第１の抵抗１７を介して車体等へ接続され、グランドがとられている。
トランジスタ１５のベースと電源Ｖinとの間には、第２の抵抗１９とＰＴＣサーミスタ２１が直列に接続されている。符号２３は回路保護のためのツェナーダイオードである。なお、第２の抵抗１９とＰＴＣサーミスタ２１とを並列に接続してもよい。
ここに、ＰＴＣサーミスタは図３に示す温度―抵抗特性を有する。即ち、約４０〜８０℃以上の温度領域で温度にほぼ比例して（若しくは二次関数的に）抵抗が増大する。
図２の回路において、ＬＥＤ電流ＩLEDはおよそ次式で表記される。
ＩLED  ＝  （ＶZ0 −  ＶBE）／Ｒ1  （R1は第１の抵抗１７の抵抗値）    …  （式１）
ＰＴＣサーミスタ２１が昇温してその抵抗が上がれば、ＶZDは低下する。その結果、式１の右辺の分子の値が小さくなり（ＶBE、Ｒ１：一定）、ＬＥＤ電流ＩLEDの値も小さくなる。
換言すれば、ＰＴＣサーミスタ２１が昇温してその抵抗が上がれば、ツェナーダイオード２３に流れるツェナー電流が小さくなる為、ＶZDは小さくなる。ＶZDが小さくなると、抵抗１７の両端電圧Ｒ1が小さくなり、結果としてＩLEDが抑制される。
ＬＥＤ電流ＩLEDとＰＴＣサーミスタ温度との関係例を図４に示す。図４より、約４０℃以上の温度において、ＰＴＣサーミスタの温度とＬＥＤ電流ＩLEDとが反比例の関係にあることがわかる。
【００１６】
このように構成された照明装置によれば、ＰＴＣサーミスタ２１の温度が高くなると（これは即ちＬＥＤチップ１１の環境温度が高くなったことを意味する）、トランジスタ１５の作用によりＬＥＤチップ１１へ供給される電流ＩLEDが小さくなる。他方、ＰＴＣサーミスタ２１の温度が低くなると（これは即ちＬＥＤチップ１１の環境温度が低くなったことを意味する）、ＶZDが高くなって、ＩLEDの値も大きくなる。よって、４０℃以下の中高音、常温域では定格電流がＬＥＤチップ１１へ供給され、ＬＥＤチップ１１は大光量発光可能となる。
この実施例では、約６０℃付近より高温領域で抵抗―温度特性に変化が生じるＰＴＣサーミスタ２１を採用した。
かかる高温領域での駆動がＬＥＤチップの耐久性に強く影響を及ぼしていると考えられるので、電流制御手段としてのＰＴＣサーミスタ２１に要求される特性はかかる温度領域において奏されればよい。
【００１７】
図５に他の実施例の照明装置３０の回路構成を示す。
図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施例では、電源ＶinとＬＥＤチップ１１との間に直列にＰＴＣサーミスタ２１が接続されている。
かかる回路においてＬＥＤチップ１１へ供給される電流ＩLEDは次式で表記される。
ＩLED ＝  （Ｖin − ＶF1）／（Ｒ１ ＋ ＲPTC）      …    （式２）
ここにＲ１は第１の抵抗１７の抵抗値、ＲPTCはＰＴＣサーミスタ２１の抵抗値
式２より明らかなように、ＰＴＣサーミスタ２１の温度が高くなると（これは即ちＬＥＤチップ１１の環境温度が高くなったことを意味する）、ＰＴＣサーミスタ２１の抵抗値ＲPTCが大きくなるので、式２の右辺の分母が増大し、もってＬＥＤチップ１１へ供給される電流ＩLEDは小さくなる。他方、ＰＴＣサーミスタ２１の温度が低くなると（これは即ちＬＥＤチップ１１の環境温度が低くなったことを意味する）、ＰＴＣサーミスタ２１の抵抗値ＲPTCが小さくなるので、式２の右辺の分母が減少し、もってＬＥＤチップ１１へ供給される電流ＩLEDは大きくなる。よって、多量の電流、好ましくは定格電流がＬＥＤチップ１１へ供給され、ＬＥＤチップ１１は大光量発光可能となる。
【００１８】
このように構成された各実施例の車載用の照明装置によれば、車体がヒートアップしない夜間においてＬＥＤランプへ定格電流を印加してＬＥＤランプに充分な光量を確保するとともに、車体の温度、即ちＬＥＤランプの環境温度がＬＥＤランプの寿命に影響を及ぼしかねない高温になると、ＬＥＤランプへ供給する電流量を低減してＬＥＤランプの加熱を防止する。このとき、ＬＥＤランプの光量は減少するが、かかる高温状態は日中炎天下であるので、ＬＥＤランプの光量を減少しても使用者に不便はない。また、高温状態でもＬＥＤは低い電流で点灯状態となるため使用者がＬＥＤ不灯を疑うこともない。
ここで光センサを用いてＬＥＤランプへ供給する電流量を制御することもできるが、ＰＴＣサーミスタに比べて光センサは高価である。即ち、実施例によれば安価の照明装置の提供が可能となる。
【００１９】
図６に他の実施例の照明装置４０を示す。図６において、図２の例と同一の要素には同一の符号を付してその説明を部分的に省略する。
図６の照明装置４０は、オペアンプを用いた低電流回路にＰＴＣサーミスタ２１を組込んだものである。この回路においてＬＥＤチップ１１へ供給される電流ＩLEDは次のように規定される。
ＩLED  ＝  ＶZO / Ｒ1    （式３）
ここにＲ１は第１の抵抗１７の抵抗値である
ＰＴＣサーミスタ２１の環境温度が高くなれば、ＰＴＣサーミスタの抵抗が大きくなるので、ＶZOの値が小さくなる。その結果、ＬＥＤチップ１１へ供給される電流ＩLEDも小さくなる。ここに、ＰＴＣサーミスタ２１の環境温度と電流ＩLEDとの関係は図４に近似されたものとなるが、オペレーションアンプに感度に応じてその傾きが変化する。
【００２０】
図７は他の実施例の照明装置５０を示す。図７において、図５と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図７に示す回路は、図５に示す回路においてＰＴＣサーミスタ２１をサーモスイッチ部５１で置換したものである。このサーモスイッチ部５１は、並列の抵抗５２、５３の一方にサーモスイッチ５５を直列接続した構成である。サーモスイッチ５５は所定の温度（例えば８０度）まではオフ状態であり、所定の温度を越えるとオンとなる。また、所定温度以下においても常に点灯可能状態である。
このように構成された照明装置５０によれば、電流制御手段としてのサーモスイッチ部５１の環境温度が所定の温度を超えるとサーモスイッチ５５がオンとなり、サーモスイッチ部５１の抵抗が上昇する。これにより、ＬＥＤチップ１１へ供給される電流が抑制され、ＬＥＤチップ１１が過熱することを防止する。
即ち、この実施例の照明装置５０は次のように規定される。
車載用のＬＥＤ照明装置であって、
ＬＥＤランプと、
該ＬＥＤランプへ車載の電源から電流を供給する回路と、
前記ＬＥＤランプの環境温度が所定温度を超えると、前記ＬＥＤランプへ供給される電流を制御する電流制御手段と、
を備える、ことを特徴とする車載用のＬＥＤ照明装置。
【００２１】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１はこの発明の実施例の照明装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は同じく回路図である。
【図３】図３はＰＴＣサーミスタの特性曲線である。
【図４】図４はＰＴＣサーミスタの温度とＬＥＤチップへ供給される電流との関係を示す特性曲線である。
【図５】他の実施例の照明装置を示す回路図である。
【図６】他の実施例の照明装置を示す回路図である。
【図７】他の実施例の照明装置を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２３】
１、３０、４０、５０  照明装置
５  電流供給回路
７  電流制御手段
１０  ＬＥＤランプ
１１  ＬＥＤチップ
３、１０３  ＬＥＤチップ
１０  傘
１１  ベース部材
１５  反射面
２０、１２０  反射ブロック
２２，１２２  支柱
【図１】
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【図２】
2009083590.tif 000004
【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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