点灯装置及びそれを用いた前照灯点灯装置、前照灯、車輌
【課題】負荷電圧に依らず、電源や負荷や接続状態の異常をいち早く検出して出力を低減可能な点灯装置を提供する。
【解決手段】ＤＣ電源を負荷が必要とする所定の出力へ変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、その出力の検出値によりＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部とから構成される点灯装置において、前記制御部は、第１の所定時間に前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化を検出したとき、出力の低減を行う（Ａ０２，Ａ０３）。前記負荷は半導体光源であり、前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを、出力電流が第１の所定電流値となるように制御する場合において、１００［μｓ］当たりの出力電圧の変化が５［Ｖ］以上となる変化、もしくは、３００［μｓ］当たりの出力電流の変化が０．１２［Ａ］以上となる変化を検出したとき、出力を低減する。
【解決手段】ＤＣ電源を負荷が必要とする所定の出力へ変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、その出力の検出値によりＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部とから構成される点灯装置において、前記制御部は、第１の所定時間に前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化を検出したとき、出力の低減を行う（Ａ０２，Ａ０３）。前記負荷は半導体光源であり、前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを、出力電流が第１の所定電流値となるように制御する場合において、１００［μｓ］当たりの出力電圧の変化が５［Ｖ］以上となる変化、もしくは、３００［μｓ］当たりの出力電流の変化が０．１２［Ａ］以上となる変化を検出したとき、出力を低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤや放電灯のような光源を点灯させる点灯装置の負荷異常時の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤの発光効率が向上し、ＬＥＤを用いた照明器具が多数量産化されている。特に車載用前照灯の分野では、従来は視認性向上（明るさ向上）のため、ハロゲンランプからＨＩＤランプへ変更する車輌が増加していたが、ＬＥＤの発光効率向上を受け、ＬＥＤの前照灯を搭載した車輌の量産が始まっている。
【０００３】
図２２に従来の車載用ＬＥＤ点灯装置の構成を示す。ＬＯＷビームスイッチに連動して供給される電源Ｅ１からの直流電圧を、負荷を点灯させることの出来る電圧へＤＣ／ＤＣコンバータ１で昇降圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧であるＤＣ電圧を、半導体光源５に印加することで半導体光源５を点灯させる。本点灯装置は半導体光源５を定電流制御により点灯させており、その制御にマイコン１０を用いている。半導体光源５の負荷電圧と負荷電流を抵抗Ｒ１〜Ｒ３により検出し、電圧検出回路３及び電流検出回路４を介してマイコン１０に入力する。マイコン１０はそれらを平均化処理部１１，１２により平均化する。ＲＯＭ部分に有する電流指令値データを出力電流指令値演算部１４により呼び出す。さらに、比較演算部１５にて平均化電流値Ｉａと電流指令値とを比較し、同一の値となるように１次側電流指令値Ｉｃを演算／出力する。この１次側電流指令値Ｉｃと１次側電流検出値ＩｄをコンパレータＣＰで比較することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１のスイッチング素子Ｑ１を駆動する。
【０００４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１のスイッチング素子Ｑ１はドライブ回路としてのフリップフロップＦＦの出力によりオン／オフ駆動される。高周波のＯＮ信号ＨＦによりフリップフロップＦＦがセットされると、スイッチング素子Ｑ１がオンとなり、トランスＴ１の１次巻線を介して漸増する電流が流れて、トランスＴ１にエネルギーが蓄積される。スイッチング素子Ｑ１がＦＥＴである場合、そのオン抵抗は略オーミック抵抗となるので、オペアンプ等で構成される１次側電流検出回路２によりドレイン電圧を増幅することで、１次側電流検出値Ｉｄを検出できる。この１次側電流検出値Ｉｄが１次側電流指令値Ｉｃに達すると、コンパレータＣＰの出力が反転し、フリップフロップＦＦをリセットすることで、スイッチング素子Ｑ１がオフされる。スイッチング素子Ｑ１がオフされると、トランスＴ１の蓄積エネルギーによる逆起電力が２次巻線に発生し、ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に充電される。
【０００５】
以上の回路構成により、ＤＣ／ＤＣコンバータ１のスイッチング素子Ｑ１のオン時間をＰＷＭ制御することにより、定電流制御を実現している。
【０００６】
上記定電流制御に加えて、異常検出部１６では、電源検出回路７や電圧検出回路３や電流検出回路４の検出結果から、電源異常や負荷異常を検出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作停止および異常信号の出力制御を行っている。
【０００７】
なお、マイコン１０への電源は制御電源生成部６にて生成され、制御電源生成部６への電源は、ＬＯＷビームスイッチ電源Ｅ１より得ている。平均化処理部１３は電源電圧の読込み値を平均化処理する。
【０００８】
半導体光源５の定電流制御と異常判断を行うマイコン１０の制御フローを図２３に示す。＃０４〜＃１２で半導体光源５の定電流制御を実現し、＃１３〜＃１７にて電源及び負荷異常の判断を行っている。図中の各ステップの説明を以下に示す。
【０００９】
＃０１では、電源ＯＮし、ＲＥＳＥＴが解除される。ＲＥＳＥＴ入力は図２２では図示を省略している。
＃０２では、使用する変数・フラグ等の初期化を行う。
【００１０】
＃０３では、ＬＯＷビームスイッチがＯＮかどうかを判断する。ＯＮかどうかの判断は、例えば、９［Ｖ］＜電源電圧＜１６［Ｖ］となっている場合はＯＮと判断する等の手法を用いる。ＯＮでない場合は＃０４以降の半導体光源５を点灯させるループへ移行しない。
【００１１】
＃０４では、Ａ／Ｄ変換により電源電圧を読込む。
＃０５では、読込み値に過去値を合わせて、電源電圧の平均化を行う。平均化の一例を挙げると、検出値を最新値から３値記憶（読込み時更新）しておき、次の最新値を読込んだとき、過去の３値と足し合わせて４で割る。
【００１２】
＃０６では、Ａ／Ｄ変換により負荷電圧を読込む。
＃０７では、読込み値に過去値を合わせて、上述のような平均化を行うことにより、平均化電圧値Ｖａを取得する。
【００１３】
＃０８では、マイコン内のＲＯＭ上にある出力電流指令値を読み出す。
【００１４】
＃０９では、Ａ／Ｄ変換により出力電流を読込む。
＃１０では、読込み値に過去値を合わせて、上述のような平均化を行うことにより、平均化電流値Ｉａを取得する。
【００１５】
＃１１では、出力電流の電流指令値と平均化電流値Ｉａを比較演算する。
＃１２では、比較結果により１次側電流指令値Ｉｃを変更する。
【００１６】
＃１３では、電源電圧が正常かどうかを所定電圧範囲内（正常電源下限〜正常電源上限）に入っているかどうかで判断する。ここでは、６［Ｖ］〜２０［Ｖ］の範囲内を正常範囲として記載している。異常と判断すると、動作停止処理（＃１５）を経て、マイコンＲＥＳＥＴ後のＬＯＷビームスイッチＯＮ判断（＃０３）へ移行する。
【００１７】
＃１４では、負荷電圧が正常かどうかを所定電圧範囲内（正常出力電圧下限〜正常出力電圧上限）に入っているかどうかで判断する。ここでは、１０［Ｖ］〜４０［Ｖ］の範囲内を正常範囲として記載している。異常と判断すると負荷異常信号を出力（＃１６）して、永久停止処理（＃１７）を行う。
【００１８】
＃１５では、動作停止処理（ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させ、マイコン内のデータをクリアする）を行う。
【００１９】
＃１６では、負荷異常を外部に知らせるための負荷異常信号を出力する。具体的には、マイコン１０よりＨＩＧＨ／ＬＯＷの信号を出力するか、もしくは、通信機能等を用いて外部へ異常を知らせる。
【００２０】
＃１７では、動作停止処理を行い、無限ループ処理を行う。
本制御により、負荷であるＬＥＤがオープン／ショート故障となった場合は、出力電圧が正常出力電圧上限以上／正常出力電圧下限以下となることにより異常を検出し、動作停止させることが可能である。
【００２１】
特許文献１（特開２００６−１１４２７９号公報）には、動作停止させるのではなく、出力電圧が正常出力電圧上限を超えた場合には出力電流値を低減する技術が開示されている。また、特許文献２（特開２００６−１７２８１９号公報）には、制御にマイコンを用いた場合の異常検出速度を速めるため、外部割込み処理を用いて出力を低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００６−１１４２７９号公報
【特許文献２】特開２００６−１７２８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
図２４に出力オープン異常が発生した際の出力電圧と出力電流の波形を示す。従来例の制御は、出力電圧が所定電圧を超えた場合に動作停止を行うものであり、たとえ順方向電圧Ｖｆのばらつきにより負荷電圧の異なる半導体光源が接続されていた場合でも、負荷電圧正常範囲の上限である正常出力電圧上限まで出力電圧が上昇することで動作停止していた。しかし、出力オープン異常が出力コネクタやＬＥＤチップのボンディングのルーズコンタクトが原因で発生している場合、負荷が一瞬だけオープンとなってすぐに接続する状態（負荷チャタリングと以降記載）が発生することがある。
【００２４】
図２５に負荷チャタリングが発生した際の出力電圧と出力電流の波形を示す。順方向電圧Ｖｆが大きい半導体光源が接続されている場合は、負荷チャタリングが発生している間に出力電圧が正常出力電圧上限まで上昇して動作停止し、再度負荷が接続された際に再度動作開始している（そのまま停止していても良い）。しかし、順方向電圧Ｖｆが小さい半導体光源が接続されている場合は、負荷チャタリングが発生している間には、出力電圧が正常出力電圧上限に達することなく、再度負荷が接続された際には通常の順方向電圧Ｖｆより遥かに大きな電圧が半導体光源の両端にかかり、過大な出力電流が流れた後に出力電流が安定する。この過大電流は半導体光源および点灯装置に大きな負荷を与えるため、最悪の場合は半導体光源や点灯装置の破壊につながることがある。
【００２５】
また、負荷チャタリング以外にも、負荷（全体もしくは一部）が短絡状態となったり、瞬間的に電源電圧が上昇した際などにも出力電流が急激に上昇して半導体光源や点灯装置が壊れることがある。上述の特許文献２（特開２００６−１７２８１９号公報）にあるように、マイコンの割り込み等を用いて応答を早くしたとしても、正常出力電圧上限や正常出力電流上限まで上昇もしくは下降しないため動作停止に至らしめることは不可能であり、半導体光源や点灯装置が壊れることがある。
【００２６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、負荷電圧に依らず、電源や負荷や接続状態の異常をいち早く検出して出力を低減可能な点灯装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図２２に示すように、ＤＣ電源を受けて前記ＤＣ電源を負荷５が必要とする所定の出力へ変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１と、前記出力の電圧もしくはそれに相当する値を検出する電圧検出部（抵抗Ｒ１，Ｒ２及び電圧検出回路３）と、前記出力の電流もしくはそれに相当する値を検出する電流検出部（抵抗Ｒ３及び電流検出回路４）と、前記電圧検出部及び／又は電流検出部の検出値により、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を制御する制御部（マイコン１０）とから構成される点灯装置において、前記制御部は、第１の所定時間に前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化を検出したとき、出力の低減を行う（図１のＡ０２，Ａ０３）ことを特徴とするものである。
【００２８】
請求項２の発明は、請求項１記載の点灯装置において、前記負荷５は半導体光源であり、前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１を、出力電流が第１の所定電流値（図２の定電流制御（０．７Ａ）参照）となるように制御することを特徴とする。
【００２９】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の点灯装置において、前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化とは、１００［μｓ］当たりの出力電圧の変化が５［Ｖ］以上となる変化であることを特徴とする（図１のＡ０２）。
【００３０】
請求項４の発明は、請求項１または２記載の点灯装置において、前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化とは、３００［μｓ］当たりの出力電流の変化が０．１２［Ａ］以上となる変化であることを特徴とする（図１４のΔｔ，ΔＩ参照）。
【００３１】
請求項５の発明は、請求項２記載の点灯装置において、前記制御部は、第１の所定電流値より大きな第２の所定電流値以上の電流が第２の所定時間連続した場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止する制御を行い（図１６のＧ０２、＃１７）、前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化とは、第２の所定電流値より大きな第３の所定電流値が流れることである（図１６のＧ０３、Ｇ０４、図１７参照）ことを特徴とする。
【００３２】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の点灯装置において、前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを電流臨界モードにて制御し、前記出力の低減とは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子のＯＮ時間を維持しながら電流不連続モードへと切り替えることを特徴とする（図１１のＥ０２、図１２参照）。
【００３３】
請求項７の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の点灯装置において、前記出力の低減とは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させることであることを特徴とする（図５のＢ０１、＃１５参照）。
【００３４】
請求項８の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の点灯装置において、前記出力の低減とは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを間欠的に動作させることであることを特徴とする（図１６のＧ０３、Ｇ０４、Ｇ０５、図１７参照）。
【００３５】
請求項９の発明は、請求項２〜５のいずれかに記載の点灯装置において、前記出力の低減とは、第１の所定電流値となるような制御を出力電圧が所定電圧値となるような制御に変更することを特徴とする（図８のＡ０２、Ｄ０４、Ｄ０１〜Ｄ０３、図９のｔ２〜ｔ３参照）。
【００３６】
請求項１０の発明は、請求項９記載の点灯装置において、所定電圧値とは、前記出力の変化が発生する前の電圧値であることを特徴とする。
【００３７】
請求項１１の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の点灯装置において、前記制御部は、出力の低減後、第３の所定時間後に出力電流が所定の判定閾値以上の場合、出力の低減を停止することを特徴とする（図６のＣ０１〜Ｃ０４、図７のｔ２〜ｔ４参照）。
【００３８】
請求項１２の発明は、請求項１１に記載の点灯装置において、所定の判定閾値は、負荷電圧の急激な上昇及び／又は負荷電流の急激な降下を検出する直前の電流値より小さく設定されることを特徴とする（図６のＣ０１〜Ｃ０４、図７のｔ２〜ｔ４参照）。
【００３９】
請求項１３の発明は、請求項１１または１２のいずれかに記載の点灯装置において、第３の所定時間は２０［ｍｓ］以下であることを特徴とする（図７のｔ２〜ｔ４参照）。
【００４０】
請求項１４の発明は、請求項１〜１３のいずれかに記載の点灯装置を備え、車輌の前照灯を点灯させることを特徴とする前照灯点灯装置である。
【００４１】
請求項１５の発明は、請求項１〜１３のいずれかに記載の点灯装置もしくは請求項１４記載の前照灯点灯装置を搭載した前照灯である。
【００４２】
請求項１６の発明は、請求項１〜１３のいずれかに記載の点灯装置もしくは請求項１４記載の前照灯点灯装置もしくは請求項１５記載の前照灯を搭載した車輌である。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、所定時間に出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化を検出したとき、出力の低減を行うものであるから、負荷電圧の状態に依らず、電源や負荷や接続状態の異常をいち早く検出して出力を低減することができ、光源や点灯装置にストレスを与えない、安全な点灯装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態１の動作を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態１の負荷異常時の動作波形図である。
【図３】本発明の実施形態１の動作説明図である。
【図４】本発明の実施形態１の一変形例の回路図である。
【図５】本発明の実施形態２の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態３の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態３の負荷異常時の動作波形図である。
【図８】本発明の実施形態４の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態４の負荷異常時の動作波形図である。
【図１０】本発明の実施形態５の回路図である。
【図１１】本発明の実施形態５の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態５の動作波形図である。
【図１３】本発明の実施形態６の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態６の電源異常時の動作波形図である。
【図１５】本発明の実施形態６の負荷一部短絡時の動作波形図である。
【図１６】本発明の実施形態７の動作を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の実施形態７の負荷短絡時の動作波形図である。
【図１８】本発明の実施形態８の前照灯と車両を示す概略構成図である。
【図１９】本発明の実施形態９の照明器具に用いるＡＣ／ＤＣ変換回路の回路図である。
【図２０】本発明の実施形態９の照明器具の一例を示す概略構成図である。
【図２１】本発明の実施形態９の照明器具の他の一例を示す概略構成図である。
【図２２】従来例の回路図である。
【図２３】従来例の動作を示すフローチャートである。
【図２４】従来例の負荷開放時の動作波形図である。
【図２５】従来例の負荷異常時の動作波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１のマイコンの制御フローを示す。点灯装置の構成は従来例（図２２）と同じである。また、制御フローにおいて、従来例（図２３）と同じ部分は同一符号を付けることにより、本実施形態での説明を省略する。
【００４６】
従来例と異なる点は、従来例では＃０８にて出力電流指令値を読み出して、平均化電流Ｉａが出力電流指令値に収束するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を制御していたが、本実施形態では負荷電圧の傾きを検出し、負荷電圧の傾きが５０［Ｖ／ｍｓ］以上となった場合、その出力電流指令値を低減させる制御フローを追加した点である。本制御を実現するために変更したフローについて以下に詳細を示す。
【００４７】
Ａ０１では、従来例の＃０８の出力電流指令値演算において、マイコン内のＲＯＭに記憶していた出力電流指令値を読み出していたところを、本実施形態では、読み出した後に、その出力電流指令値より後述のＡ０３にて設定された電流指令値低減幅を減算して出力電流指令値として設定する。
【００４８】
Ａ０２では、過去の出力電圧を記憶しておき、出力電圧の傾きを計算し、出力電圧の傾きが５０［Ｖ／ｍｓ］以上の場合は、電流指令値低減幅を設定する処理Ａ０３へと遷移する。
Ａ０３では、電流指令値低減幅を設定する。
【００４９】
本実施形態を実施した場合において、負荷チャタリングが発生したときの出力電圧と出力電流の波形を図２に示す。順方向電圧ＶｆのばらつきによるＶｆ：大とＶｆ：小のそれぞれの出力の様子を示す。時刻ｔ１にて負荷チャタリング（負荷オープン）が発生し、出力電流が０となる。これにより出力電圧が上昇し、Δｔ（１００［μｓ］）後の時刻ｔ２にΔＶ（５［Ｖ］）だけ変化したことを検出する（ΔＶ／Δｔ≧５０［Ｖ／ｍｓ］）。
【００５０】
この検出により、出力電流指令値が０．７［Ａ］から０．４［Ａ］へと変更される。１次側電流指令値の変更は、電流指令値と実際の電流値との比較によりなされるため、出力電流指令値が下がると、１次側電流指令値の変化（上昇）幅も低減される。これにより、出力電圧の上昇を破線（従来例）から実線（本実施形態）のような上昇に抑えることが可能となる。これにより、時刻ｔ３にて負荷チャタリングが解消し、半導体光源が接続された際には、出力電圧の上昇が抑えられているために突入電流を抑えることが可能となり、半導体光源や点灯装置の破壊を防止することが可能となる。本実施形態では、出力電流指令値が低減されているために、負荷チャタリング解消時の突入電流（出力電流のオーバーシュート）もさらに低減可能である。
【００５１】
低減後出力電流は、その後、調光点灯を続けると、光束が下がった調光状態が続いてしまい、前照灯に利用した場合は走行安全性に影響を及ぼす。このため、所定時間で元に戻したほうが良いことは言うまでも無く、元に戻すまでに負荷オープン状態が続いている（負荷チャタリングでない）場合は、その他の判定手段（負荷電圧が正常出力電圧上限：４０［Ｖ］を超える、出力電流値が正常出力電流下限：０．２［Ａ］以下であるなど）を用いて動作停止させておく必要があることは言うまでもない。
【００５２】
本実施形態において、Δｔ（１００［μｓ］）の観測時間は、瞬間的な電圧変化では出力低減しないように誤動作防止のために設けている。
【００５３】
本実施形態では、出力電圧の傾きにて電流指令値の低減開始を判断したが、出力電流の傾きにて判断しても良い。例えば、出力電流の傾きが−５０［Ａ／ｍｓ］以下か否かを判断すれば、１００［μｓ］で略０となることを検出可能である。さらに、出力電圧の傾きの判断結果と、出力電流の傾きの判断結果を共に求めて、両方のＡＮＤをとることで判断しても同様の効果を得ることができ、かつＡＮＤをとることにより不要な出力低減開始を防止することができることは言うまでもない。
【００５４】
また、図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、電流指令値の低減幅を出力電圧（または出力電流）の傾きが大きいほど大きくすることで、半導体光源や点灯装置の破壊防止の効果と出力低減によるちらつきを防止する効果のバランスをとることが出来る。
【００５５】
なお、本実施形態では負荷を半導体光源５として記載したが、図４に示すような高輝度放電灯Ｌａであっても、出力電力の指令値を低減することで、同様の効果を得ることができる。出力電圧のばらつきが大きい程、本発明の効果が期待できるからである。
【００５６】
放電灯点灯装置の詳細は示さないが、矩形波点灯を実現するためのフルブリッジインバータ３１と高輝度放電灯Ｌａを始動させるための高圧パルスを発生させるためのイグナイタ３２を追加している。また、定電力制御を行うため、マイコン１０のランプ電力指令値演算部１８から出力されるランプ電力指令値を平均化電圧値Ｖａで除算することでランプ電流目標値を算出し、平均化電流値Ｉａとの差分により出力電流指令値Ｉｃを演算して、平均化電流値Ｉａがランプ電流目標値に収束するように定電流制御することで、ランプ電力の定電力制御を実現している。
【００５７】
本実施形態で例示した傾きの判定値（閾値）は、以下の条件から設定している。従来例（図２２）の回路を用いて、トランスＴ１の巻き数比が１：４で、１次側のインダクタンス値が数［μＨ］、駆動周波数が数１００［ｋＨｚ］、電源電圧：６［Ｖ］〜２０［Ｖ］で出力電圧が１０［Ｖ］〜４０［Ｖ］の範囲で駆動した場合において、電源及び出力電圧を変更して点灯させ、急激に出力を開放させた場合の出力電圧の上昇傾きの最小値が５６［Ｖ／ｍｓ］（略一次関数的に上昇）であった。出力電圧が上昇すると、過大電流が流れるため、出力電圧の上昇は数［Ｖ］以内にする必要があり、ＬＥＤをちらつきが無いように点灯させた際の出力電圧のリプルは１．３［Ｖ］程度であったことから、出力電圧の上昇を１．３［Ｖ］より大きく、１０［Ｖ］より小さくする必要があり、一例として５［Ｖ］とした。その際の判定時間は５６［Ｖ／ｍｓ］の傾きより計算して、１００［μｓ］で５［Ｖ］以上の傾き変化があった場合は出力低減をする制御とした。電源や負荷を変動させて試験したことで、本閾値は妥当であると言える。
【００５８】
出力電流の閾値は、上記と同様に１００［μｓ］程度の時間で判断する必要があり、１００［μｓ］で定格電流の数１００ｍ［Ａ］は略０［Ａ］となるために、出力電流の傾きが−５０［Ａ／ｍｓ］以下か否かを判断するという閾値の設定は、妥当なものであると言える。
【００５９】
本実施形態ではグラウンドに対して正の電圧をＬＥＤに与えることで点灯しているが、負荷のＬＥＤのアノードとカソードを逆転させ、負の電圧をＬＥＤに供給することでも同様に点灯することが可能である。この場合、出力電圧や出力電流の傾きの符号と高／低の判断が逆となることは言うまでもない。
【００６０】
（実施形態２）
図５に本発明の実施形態２に用いるマイコンの制御フローを示す。点灯装置の構成は従来例（図２２）と同じである。また、従来例（図２３）と同じ制御フローには同一符号を付けることにより、本実施形態での説明を省略する。
【００６１】
従来例と異なる点は、負荷電圧の傾きを検出して、負荷電圧の傾きが５０［Ｖ／ｍｓ］以上となった場合、回路動作を停止させるための処理（＃１５）へと遷移させている点である。回路動作を停止させた後、再度、＃０３から動作を開始することで負荷チャタリングの場合は再点灯を実現している。負荷チャタリングではなく、本当に負荷がオープン故障していた場合は再点灯の際にも負荷電圧が上昇して行き、正常出力電圧上限を超えるために、＃１４で検出されて永久停止を実現できる。一旦動作停止させて再動作させることにより出力電流の急増を防止し、負荷チャタリングによる半導体光源や点灯装置への負荷を低減する効果をより確実なものとすることができ、素早い再動作によりちらつきも低減することができる。
【００６２】
本制御を実現するために、Ｂ０１の処理を追加して、負荷電圧の傾きが５０［Ｖ／ｍｓ］以上の場合は＃１５の動作停止から再動作のフロー（＃０３）へ遷移させている。
【００６３】
本実施形態では、出力低減開始の判断を、出力電圧の傾きにて判断したが、出力電流の傾き（−５０［Ａ／ｍｓ］以下か否か）にて判断したり、両方のＡＮＤをとることで判断しても、同様の効果を得ることができ、かつＡＮＤをとることにより不要な出力低減開始を防止することができることは実施形態１と同様である。
【００６４】
また、電流指令値の低減幅を出力電圧や出力電流の傾きが大きいほど大きくすることで、半導体光源や点灯装置の破壊防止の効果と出力低減によるちらつきを防止する効果のバランスをとることが出来ることは言うまでもない（図３（ｂ），（ｃ）参照）。
【００６５】
なお、本実施形態では負荷を半導体光源５として記載したが、図４に示すような高輝度放電灯Ｌａであっても、出力電力の指令値を低減することで、同様の効果を得ることができる。
【００６６】
本実施形態では出力の低減方法として出力電流指令値そのものを低減させているが、電流検出値にオフセットを重畳しても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。他の実施形態でも同様である。
【００６７】
本実施形態では、負荷電圧の傾きをマイコン内にて全て演算する方式を例示したが、以下のような方式で検出することで、より高速な応答が出来ることは言うまでもない。例えば、１００［μｓ］前に読み込んだ出力電圧値をＤ／Ａ変換により出力する（例えば２０［μｓ］周期）。差分が所定電圧（５［Ｖ］）より大きい場合は、判定結果をＬＯＷからＨＩＧＨに切り替える差分検出回路に、上記Ｄ／Ａ変換された過去値と電圧検出回路３の現在値を入力する。上記差分検出回路の出力を、マイコンの外部割込み回路もしくはタイマ出力強制停止等のポートへ入力する。この割り込みによる出力電流指令値の低減や、タイマ出力停止による出力の強制停止により出力を低減する。このようなマイコン外部の回路を用いて高速化する方式は、他の実施形態でも同様に適用可能である。
【００６８】
（実施形態３）
図６に本発明の実施形態３に用いるマイコンの制御フローを示す。点灯装置の構成は従来例（図２２）と同じである。また、実施形態１と同じ制御フローには同一符号を付けることにより、本実施形態での説明を省略する。
【００６９】
実施形態１と異なる点は、負荷電圧の傾きにより電流指令値を低減した後、電流指令値低減後の時間を計測し、所定時間（２０［ｍｓ］）経過後の出力電流値を計測し、出力電流値が出力低減解除所定電流値（０．２［Ａ］）以上であれば、出力電流指令値の低減を停止して低減前の出力電流指令値に変更する点である。
【００７０】
本制御を実現するため、実施形態１の制御フローの後に以下のフローを追加している。
Ｃ０１では、電流指令値低減後の時間を計測する。
【００７１】
Ｃ０２では、電流指令値低減後の経過時間が２０［ｍｓ］以上かどうかを計測し、もし経過時間が２０［ｍｓ］以上の場合は出力電流指令値を電流指令値を低減する前の値に戻すかどうかを判断する処理（Ｃ０３）へと遷移させる。２０［ｍｓ］未満の場合は通常の定電流制御（＃０４〜）へ遷移させる。
【００７２】
Ｃ０３では、出力電流値が０．２［Ａ］以上かどうかを判断する。出力電流値が０．２［Ａ］以上の場合は、出力低減を行ったのは負荷のオープン故障ではなく負荷チャタリングであったと判断し（負荷のオープン故障の場合は出力電流値は０を維持し続けるため）、出力電流指令値の低減を解除するフロー（Ｃ０４）へと遷移させる。０．２［Ａ］未満の場合は、負荷のオープン故障と判断して永久停止のループ（＃１６，＃１７）へと遷移させる。
Ｃ０４では、電流指令値の低減を解除する。
【００７３】
本実施形態を実施した際に負荷チャタリングが発生した場合の出力電圧と出力電流の変化を図７に示す。順方向電圧ＶｆのばらつきによるＶｆ：大とＶｆ：小のそれぞれの出力の様子を示す。時刻ｔ１にて負荷チャタリング（負荷のオープン故障）が発生し、出力電流が０となる。これにより出力電圧が上昇し、Δｔ（１００［μｓ］）後の時刻ｔ２にΔＶ（５［Ｖ］）だけ変化したことを検出する（ΔＶ／Δｔ≧５０［Ｖ／ｍｓ］）。この検出により、出力電流指令値が０．７［Ａ］から０．４［Ａ］へと変更される。
【００７４】
１次側電流指令値の変更は、電流指令値と実際の電流値との比較によりなされるため、出力電流指令値が下がると、１次側電流指令値の変化（上昇）幅も低減される。これにより、出力電圧の上昇を、破線（従来例）から実線（本実施形態）のような上昇に抑えることが可能となる。これにより、時刻ｔ３にて負荷チャタリングが解消し、半導体光源が接続された際には、出力電圧の上昇が抑えられているために突入電流を抑えることが可能となり、半導体光源や点灯装置の破壊を防止することが可能となる。本実施形態では、出力電流指令値が低減されているために、負荷チャタリング解消時の突入電流（出力電流のオーバーシュート）もさらに低減可能である。
【００７５】
その後、出力低減（出力電流指令値の低減：時刻ｔ２）から所定時間（２０［ｍｓ］）が経過した後（残光特性調査）（時刻ｔ４）に出力電流値が０．２［Ａ］以上であることを検出して、出力電流指令値を、低減前の０．７［Ａ］にもどすことで、負荷チャタリング発生前の状態に戻している。
【００７６】
出力電流指令値の低減後、その状態を続けると光束が下がった調光状態が続いてしまい、前照灯の場合は走行安全性に影響を及ぼす。本実施形態では、人の目には調光状態となったことを感じさせないために、上記所定時間（２０［ｍｓ］）が経過した時点で出力低減前の状態に戻すことにより、ちらつきの防止を実現している。
【００７７】
また、負荷異常の場合には２０［ｍｓ］後の判断結果に応じて動作停止させることにより、速やかな動作停止も実現できる。一般に、負荷チャタリングは数［ｍｓ］で再接続するため本制御の時間もしくはより短い時間（例えば１０［ｍｓ］）で判断することで、負荷チャタリングと負荷のオープン故障を区別して判断することが出来る。
【００７８】
残光等の影響は考えられるが、一般に５０［Ｈｚ］以上の周波数で点滅させると人の目にはちらつきは感じられない。負荷チャタリングは数［ｍｓ］で再接続すると考えられるが、想定外に長い場合も極力動作停止をさせないために、本実施形態ではちらつきを感じさせない範囲で最も長い２０［ｍｓ］を電流指令値低減の所定時間として用いている。
【００７９】
本実施形態では、電流指令値低減時間を２０［ｍｓ］として判断し、所定電流値（０．２［Ａ］）未満の場合は動作停止させているが、負荷オープン故障の場合も負荷電圧が正常範囲内（１０［Ｖ］〜４０［Ｖ］）であれば点灯装置が破壊することも無いため、動作停止させずに（Ｃ０３のＮＯの場合の遷移先を＃０４とすることで）連続動作させても同様の効果を得ることができることは言うまでもなく、より時間をかけて判断することで、負荷オープンであることを、より正確に判断することが出来る。
【００８０】
本実施形態では、所定時間経過後より出力電流値が出力低減解除所定電流値以上か否かにより出力電流指令値低減の解除を判断したが、負荷がオープン故障の場合は出力電流が上昇することは無いため、所定時間を待たずに、出力電流値が所定電流値以上か否かをもって判断しても良いことは言うまでも無く、調光点灯状態をより短くすることで、よりちらつきの少ない点灯装置を実現することが出来る。
【００８１】
（実施形態４）
図８に本発明の実施形態４に用いるマイコンの制御フローを示す。点灯装置の構成は従来例（図２２）と同じである。また、実施形態１と同じ制御フローには同一符号を付けることにより、本実施形態での説明を省略する。
【００８２】
実施形態１と異なる点は、実施形態１では、負荷電圧の傾きが所定の傾き（５０［Ｖ／ｍｓ］）以上となった場合に出力電流指令値を低減していたのに対して、本実施形態では、負荷電圧の傾きが所定の傾き以上となった場合に定電流制御に代えて、定電圧制御に切り替えるものである。
【００８３】
本制御を実現するため、実施形態１の制御フローを以下のように変更している。
Ｄ０１では、電流指令値と検出電流値を比較演算して、１次側電流指令値変更を行う処理（＃１１、＃１２）の前に、電圧指令値が設定されているか否かを判断する。電圧指令値が設定されている場合は、定電圧制御を行うフローＤ０２，Ｄ０３へと遷移させる。
【００８４】
Ｄ０２では、出力電圧指令値が設定されているため、電圧指令値と検出電圧値を比較して比較演算を行う。
Ｄ０３では、比較演算により１次側電流指令値Ｉｃを変更する。Ｄ０２とＤ０３にて定電圧制御を実現している。
【００８５】
Ｄ０４では、負荷電圧の傾きが所定傾き以上であった場合に、実施形態１であれば出力電流指令値の低減幅を設定していたが、それを出力電圧指令値の設定に変更している。Ｄ０４で出力電圧指令値が設定されると、Ｄ０１の判定でＤ０２，Ｄ０３へと遷移し、定電圧制御となる。
【００８６】
Ｄ０５では、負荷チャタリングにより低下した出力電流が、出力低減解除所定電流値（本実施形態では０．４［Ａ］）以上かどうかを判断する。出力低減解除所定電流値以上となった場合には、Ｄ０６に遷移し、Ｄ０４で設定した出力電圧指令値を解除する。
【００８７】
Ｄ０６では、出力電圧指令値を解除する。出力電圧指令値を解除された場合は、Ｄ０１の判定にて、＃１１，＃１２へと遷移し、定電流制御を再開する。
【００８８】
本実施形態を実施した際に負荷チャタリングが発生した場合の出力電圧と出力電流の変化を図９に示す。順方向電圧（Ｖｆ）のばらつきによるＶｆ：大とＶｆ：小のそれぞれの出力の様子を示す。
【００８９】
時刻ｔ１にて負荷チャタリング（負荷オープン）が発生し、出力電流が０となる。これにより出力電圧が上昇し、Δｔ（１００［μｓ］）後の時刻ｔ２にΔＶ（５［Ｖ］）だけ変化したことを検出する（ΔＶ／Δｔ≧５０［Ｖ／ｍｓ］）。この検出により、負荷電圧の上昇を検出した時点の電圧値に出力電圧指令値が設定される。
【００９０】
その後、マイコン１０は出力電圧が一定となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１を定電圧制御により駆動する。負荷チャタリングが解消し、出力電流値が出力低減解除所定電流値（０．４［Ａ］）となったとき（時刻ｔ３）に定電流制御に変更し、負荷チャタリング発生前の出力状態に戻る。
【００９１】
本実施形態により、負荷オープンの間の出力電圧の上昇を防ぐことができ、負荷が再度接続された際の過電流を防止することができる。また、出力電流値が所定電流となることにより定電流制御へと戻すことで、負荷チャタリングが発生した際の出力低減期間を短くすることができ、光のちらつき低減を実現できる。
【００９２】
なお、負荷チャタリングではなく、負荷がオープン故障の場合は、定電圧制御を所定時間維持した場合には動作停止して永久停止させる処理を付加することで対応できることは言うまでもない。
【００９３】
また、本実施形態では定電圧制御を行う電圧値を、負荷が急激な変化を示した後の電圧値としたが、負荷が急激な変化を示す直前の値を記憶しておき、その値を定電圧制御の電圧値とすることで、さらに確実に過電流を防止することが出来ることは言うまでもない（請求項１０参照）。
【００９４】
また、負荷が急激な変化を示す直前の値を定電圧制御の電圧値とすると、負荷の接続／非接続による出力電圧リプルの変化等により微妙なＡ／Ｄ変換のずれが生じ、負荷が接続された際に、出力電圧が負荷の順方向電圧Ｖｆより小さくなり、出力電流が所定電流（０．４［Ａ］）まで流れないことが考えられる。その場合には、定電圧制御を行う電圧値を負荷が急激な変化を示す直前の値より所定電圧（２〜３［Ｖ］）だけ高い値に設定することで、より確実に定電流制御へ戻すことが可能となる。
【００９５】
本実施形態では、負荷電圧の傾きを用いて負荷チャタリングを検出しているが、負荷チャタリングが発生した際には出力電圧の上昇と出力電流の下降の両方が発生するため、負荷電圧の傾きが所定の傾き以上かつ負荷電流の傾きが所定の傾き以下（ここでの所定の傾きとはマイナスの値を有する）である場合にのみ、負荷チャタリングが発生したとして、出力電圧指令値を設定することにより、より正確に負荷チャタリングの発生を検出することが可能となる。
【００９６】
（実施形態５）
図１０に本発明の実施形態５の点灯装置の構成を示す。また、図１１に本実施形態のマイコン１０の制御フローを示す。実施形態１と同じ構成には同一符号を付けることにより本実施形態での説明を省略する。
【００９７】
一般に、スイッチング素子のＯＮ時にコイルもしくはトランスにエネルギーを蓄積して、スイッチング素子のＯＦＦ時にそれを吐き出すことにより電力変換を行うスイッチング電源（本実施形態ではフライバック回路にて例示しているが、昇圧チョッパや降圧チョッパやＣｕｋｅ回路等のどのようなスイッチング電源でも良い）では、スイッチング素子のＯＦＦ時のエネルギー吐き出し完了時に再度スイッチング素子をＯＮするＢＣＭ制御（電流臨界モード）を採用することにより、回路効率を向上することができる。
【００９８】
そこで、本実施形態では２次側電流吐き出し信号Ｉｅを設けてマイコン１０に２次側電流の吐き出しを通知し、マイコン１０は２次側電流吐き出し信号Ｉｅを受けてＯＮ信号発生部１７よりＯＮ信号（ＨＦ）を出力する。このＯＮ信号（ＨＦ）と、１次側電流検出値Ｉｄと１次側電流指令値Ｉｃにより定まるＯＦＦタイミングにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１のスイッチング信号をドライブ回路（ＲＳフリップフロップＦＦ）により生成する。本構成によりＢＣＭ制御を実現している。
【００９９】
なお、１次側電流検出回路２は、スイッチング素子Ｑ１がオンのとき、そのドレイン・ソース間電圧がドレイン電流と略比例することを利用して、オペアンプ等により１次側電流を検出している。また、スイッチング素子Ｑ１がオフのとき、トランスＴ１の１次側巻線の誘起電圧が消失したときに２次側電流の吐き出しが完了したことを検出して、２次側電流吐き出し信号Ｉｅを出力している。
【０１００】
本実施形態と実施形態１で制御フローにて異なる点は、実施形態１では出力電流指令値の低減幅を設定する（Ａ０３：出力を低減する）判断を行う際に、負荷電圧の傾きが所定電圧傾き（５０［Ｖ／ｍｓ］）以上であるかどうかで判断していたが、本実施形態では、所定電圧傾き以上であり、かつ負荷電流の傾きが所定電流傾き（−５０［Ａ／ｍｓ］）以下の場合に出力電流指令値の低減幅を設定している。負荷電圧と負荷電流の両方で判断することにより、より正確に負荷異常を検出している。
【０１０１】
また、出力電流指令値を低減しても、実際の出力低減には外部回路により遅れ時間が発生する。そこで、本実施形態では通常は上述のＢＣＭ制御を行うが、出力低減（出力電流指令値の低減）に合わせてＢＣＭ制御をＤＣＭ制御（電流不連続モード）に切り替えている。ＤＣＭ制御とは、コイルもしくはトランスに蓄積されたエネルギーを吐き出した後、遅れ時間を持ってスイッチング素子をＯＮする制御である。
【０１０２】
その際のスイッチングの変化の様子を図１２に示す。負荷電圧と負荷電流の急変を検出する前は、トランスの２次側電流のゼロクロスに同期して、トランスの１次側電流を通電開始している。これに対して、負荷状態急変の検出後はトランスの２次側電流のゼロクロス後、５００［ｎｓ］が経過した後にトランスの１次側電流を通電開始している。
【０１０３】
フライバック回路の出力はスイッチング周波数に比例するため、ＤＣＭ制御に変更する制御を加えることにより、出力電流指令値を低減するのみの場合よりも急激な出力の低減を実現できる。特に、マイコンを用いて負荷の急変判断や出力の低減を行う場合、マイコンがシリアル制御のためにどうしても遅れ時間が発生する。この遅れ時間と外部回路による遅れ時間が重なると、負荷異常時の動作が遅れてしまうため、本実施形態のように直接的な出力低減を付加することで、より確実な過電流防止を実現することができる。
【０１０４】
ＤＣＭ制御においても定電流制御の実現が可能であるので、ＤＣＭ制御に変更しても、上述の実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
本実施形態では、出力の低減方法として出力電流指令値を低減したが、定電圧制御に切り替える場合に、ＢＣＭ制御をＤＣＭ制御に切り替えても同様の効果を得ることができる。
【０１０６】
本実施形態ではＤＣＭ制御とするときの不連続時間を５００［ｎｓ］としたが、この時間に限らず同様の効果を得ることができることは言うまでもない。また、出力変化の幅に応じて、この時間を可変とする（変化幅が大きいほど、不連続時間を短くする）ことで、変化幅が大きい場合、つまり早く出力を低減しないといけない場合ほど、出力低減の効果を増大させることができ、より安全な点灯装置を実現することができる。
【０１０７】
本実施形態では、ＢＣＭ制御をＤＣＭ制御とすることで、急激な出力低減を行っているが、このほかにも１次側電流指令値Ｉｃを低減する、１次側電流検出値Ｉｄにオフセットを重畳する等の手段によっても急激な出力低減を行えることは言うまでもない。
【０１０８】
（実施形態６）
図１３に本発明の実施形態６に用いるマイコンの制御フローを示す。点灯装置の構成は従来例（図２２）と同じである。実施形態３と同じ制御フローには同一符号を付けることにより、本実施形態での説明を省略する。図示を省略しているが、＃０４〜＃１２の処理は、図６と同様である。
【０１０９】
実施形態３では負荷電圧の傾きが所定電圧傾き（５０［Ｖ／ｍｓ］）以上であった場合に、出力電流指令値の低減幅を設定（Ａ０３）していたが、本実施形態ではそのほか、負荷電流の傾きが所定電流傾き以上（０．３［Ａ／ｍｓ］）である場合（Ｆ０１）と負荷電圧の傾きが所定電圧傾き（−５０［Ｖ／ｍｓ］）未満である場合（Ｆ０２）にも出力電流指令値を低減する処理（Ａ０３）へと遷移させる分岐処理を追加している。
【０１１０】
本実施形態を実施した際に、電源電圧が急激に上昇した場合の出力電圧と出力電流の変化を図１４に示す。時刻ｔ１にて定電流制御中に電源電圧が急激に上昇し、それに応じて出力電流が上昇する。Δｔ（３００［μｓ］）の時間が経過した後の時刻ｔ２にて、出力電流がΔＩ以上変化したことを検出（傾きが０．１２［Ａ／ｍｓ］以上で変化したことを検出）した場合、出力を低減する（請求項４参照）。本制御により電源電圧が急激に上昇した際の過大な電流の印加による、半導体光源や点灯装置の破壊を防止することが可能となる。出力を低減しない場合は破線のような出力電流が流れるが、本実施形態により実線のような出力電流波形とすることができる。
【０１１１】
また、出力低減（出力電流指令値の低減）の後、所定時間（２０［ｍｓ］）が経過した後に、出力電流指令値を低減前の状態に戻すか否かの判断を行うことにより、ちらつきを感じさせることの無い半導体光源の点灯を実現することが可能となる。
【０１１２】
次に、本実施形態を実施した場合において、出力のＬＥＤが一部短絡した際の出力電圧と出力電流の変化を図１５に示す。出力のＬＥＤの一部短絡により、時刻ｔ１に出力電圧が急激に低下する。それに応じて出力電流が上昇して過大な電流が流れる。Δｔ（１００［μｓ］）の時間が経過した後の時刻ｔ２において、出力電圧が−ΔＶ（−５［Ｖ］）よりも多く変化したことを検出（つまり、負荷電圧傾き＜−５０［Ｖ／ｍｓ］で変化したことを検出）した場合、出力を低減する（Ｆ０２）。
【０１１３】
本制御により負荷の一部が故障して短絡した際に、過大な電流が流れて、残った半導体光源や点灯装置を破壊することを防止できる。出力を低減しない場合は破線のような出力電流が流れるが、本実施形態により実線のような出力電流波形とすることが出来る。
【０１１４】
また、出力低減（出力電流指令値の低減）の後、所定時間（２０［ｍｓ］）が経過した後に、出力電流指令値を低減前の状態に戻すか否かの判断を行うことにより、ちらつきを感じさせることの無い半導体光源の点灯を実現することが可能となる（Ｃ０１〜Ｃ０４）。
【０１１５】
本実施形態により、電源や負荷の変動による半導体光源や点灯装置の破壊を防止することが可能となる。
【０１１６】
本実施形態では、電源電圧の変化やＬＥＤの一部短絡を出力電流の急上昇（図１４）や出力電圧の急低下（図１５）にて検出しているが、それぞれの状態をより正確に検出する場合は、以下のような２条件のＡＮＤにより検出することで検出精度を向上させることが出来ることは言うまでもない。
【０１１７】
１）負荷オープン、負荷チャタリングでは、出力電圧が上昇し、出力電流が下降する。この場合、１００［μｓ］あたり電圧変化が５［Ｖ］、出力電流は略０（変化幅で言うと−０．７［Ａ］：定格電流値）となる。
【０１１８】
２）負荷ショート（一部）では、出力電圧が下降し、出力電流が上昇する。この場合、１００［μｓ］あたりの電圧変化が５［Ｖ］、出力電流は５０［Ａ／ｍｓ］程度の傾きで上昇する。
【０１１９】
３）電源電圧の急上昇では、出力電圧が上昇し（略変化なし）、出力電流が上昇する。この場合、出力電圧の変化は略なし、出力電流は３００［μｓ］あたりの電流変化が１２０［ｍＡ］となる。
【０１２０】
上記１）〜３）の異常の種類により、出力低減の手段や値を変更しても良いことは言うまでもない。
【０１２１】
本実施形態においても、通常の定電流制御をＢＣＭ制御を行い、負荷急変時にＢＣＭ制御をＤＣＭ制御に切り替える制御を行うことで、より素早く出力低減の効果を得ることができることは言うまでもない。
【０１２２】
本実施形態では、瞬間的な変化では応答しないように、所定の判定時間Δｔを設けており、判定時間Δｔが経過した後のΔＩやΔＶを平均値を用いて検出しているが、瞬時値を用いて検出しても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。また、判定時間Δｔの中でより細かく検出してそれぞれの値を記憶し、変化の傾向（連続で上昇している等）により負荷の急激な変化の判断を行っても良い。このように、負荷の変化の傾きの検出は、検出周期や記憶回数に影響されない。
【０１２３】
本実施形態で例示した傾きは、以下の条件から設定している。従来例（図２２）の回路を用いて、トランスの巻き数比が１：４で、一次側のインダクタンス値が数［μＨ］、駆動周波数が数１００［ｋＨｚ］、電源電圧：６［Ｖ］〜２０［Ｖ］で出力電圧が１０［Ｖ］〜４０［Ｖ］の範囲で駆動し、電源及び出力電圧を変更して点灯させ、急激に電源を上昇させた場合の出力電流の上昇傾きの最小値が０．４５［Ａ／ｍｓ］（最大は１．５［Ａ／ｍｓ］）であった（略一次関数的に上昇）。ＬＥＤをちらつきの無いように点灯させた際の出力電流のリプルが７０［ｍＡ］程度あったことから、瞬間的なリプルの傾きには影響されずに電源変動による傾きは確実に検出できるよう、３００［μｓ］あたりに１２０［ｍＡ］以上（０．４５［Ａ／ｍｓ］は３００［μｓ］で１３５［ｍＡ］の変化である）の電流変化があった場合には出力低減する制御とした（請求項４）。電源や負荷を変動させ試験したことで、本閾値は妥当であると言える。
【０１２４】
（実施形態７）
図１６に本発明の実施形態７に用いるマイコンの制御フローを示す。点灯装置の構成は従来例と同じである。また、実施形態３、実施形態６と同じ制御フローには同一符号を付けることにより、本実施形態での説明を省略する。図示を省略しているが、＃０４〜＃１２の処理は、図６と同様である。
【０１２５】
実施形態６では、＃１４にて負荷電圧が正常か否かを判断していたが、本実施形態では、Ｇ０１，Ｇ０２の判定に置き換えている。Ｇ０１では、負荷電圧の異常が１５０［ｍｓ］連続していた場合に、負荷異常信号出力（＃１６）から永久停止（＃１７）へ遷移させる。また、Ｇ０２では、負荷電流の異常（出力電流が０．２［Ａ］より高く１．０［Ａ］より低ければ正常）が１５０［ｍｓ］連続していた場合に、負荷異常信号出力（＃１６）から永久停止（＃１７）へ遷移させる。
【０１２６】
また、出力電流値が負荷の正常範囲よりも大きな所定電流値（本実施形態では２．０［Ａ］）を超えたかどうかを判断する分岐処理（Ｇ０３）を追加し、所定電流を超えた場合は＃１５と同様の動作停止処理（Ｇ０４）させて、時間待ち処理（Ｇ０５）実施後に、定電流制御を開始するフロー（＃０３）へと遷移させている。
【０１２７】
本実施形態を実施した場合に、負荷が急激に短絡した際の出力電圧と出力電流の変化を、図１７に示す。負荷の短絡が発生し、出力の低減が間に合わず所定電流値（２．０［Ａ］）を超えた電流が流れた場合、即座に動作停止させている。その後３０［ｍｓ］後に動作開始させるが、負荷の短絡が続いているために再度所定電流値（２．０［Ａ］）を超えてしまい、動作停止を繰り返す。このように動作開始と動作停止を間欠的に繰り返すことで、回路構成上、出力電流の低減が間に合わないほどの出力電流の急激な変化時にも、動作停止させることにより半導体光源及び点灯装置の保護を実現している。
【０１２８】
また、負荷短絡しているため出力電圧は上昇しないため、負荷電圧の異常連続判断（Ｇ０１）にかかり、負荷短絡より１５０［ｍｓ］経過後には永久停止処理（＃１６，＃１７）へと遷移させて回路を安全に動作停止させることが出来る。
【０１２９】
本実施形態により出力の低減が間に合わない（困難な）ほどの負荷の急激な変化が発生した際にも、瞬間的な動作停止で破壊を防止し、かつ瞬間的に永久停止させてしまうとノイズ等の影響による誤動作も考えられるため間欠的な動作で負荷の異常を確実に検出できる。これにより、出力の低減が間に合わないほどの負荷の急変にも半導体光源と点灯装置を保護することが可能となる。
【０１３０】
本実施形態では、負荷電流が１．０［Ａ］以上の状態が１５０［ｍｓ］以上となった場合、負荷異常信号出力（＃１６）から永久停止処理（＃１７）を行っている。その中で、１５０［ｍｓ］以内ではあるが、負荷電流が定格電流値（０．７［Ａ］）の２倍以上の電流値である２．０［Ａ］以上となった場合（通常は０．７［Ａ］となるように定電流制御しているため、通常の負荷変動ではこのような電流値となることは有り得ない）には、動作停止処理（Ｇ０４）と時間待ち処理（Ｇ０５）から再動作させることで、半導体光源と点灯装置を保護している。
【０１３１】
本実施形態では、負荷電流が１．０［Ａ］以上の状態が１５０［ｍｓ］以上で動作停止させているが、それは負荷電圧が１０［Ｖ］以下の状態が１５０［ｍｓ］以上で動作停止処理をさせていることと略同義であることから、Ｇ０１もしくはＧ０２のフローのどちらかがあれば同様の制御を実現可能であることは言うまでもない。
【０１３２】
（実施形態８）
図１８に本発明の点灯装置を搭載した前照灯とその前照灯を搭載した車両を示す。５ａ，５ｂは車輌の前照灯（すれ違いビーム）に用いる光源負荷であり、２０ａ，２０ｂはその点灯装置である。ＬＯＷビームスイッチ電源Ｅ１は、車載用のバッテリと前照灯スイッチの直列回路で構成されており、前照灯スイッチをＯＮすると、点灯装置２０ａ，２０ｂにＤＣ電源が供給されて光源負荷５ａ，５ｂが点灯する。負荷に異常があれば、点灯装置２０ａ，２０ｂから異常報知信号が出力される。本発明の点灯装置や前照灯を搭載することにより、上述の各実施形態で述べた効果を有する車両を実現することが可能となる。
【０１３３】
（実施形態９）
図１９に、点灯装置をＡＣ電源に接続するためのＡＣ／ＤＣ変換部２５の一例を示す。入力コンデンサＣと、フィルタコイルＴｆ、インダクタＬｆ、コンデンサＣｆはスイッチングノイズ除去用のローパスフィルタを構成している。ダイオードブリッジＤＢによりＡＣ電源Ｖｓを全波整流し、コンデンサＣ２に得られる脈流電圧をインダクタＬ１、スイッチング素子Ｑ２、ダイオードＤ２、平滑コンデンサＣ３よりなる昇圧チョッパ回路により平滑化してＤＣ電源を得ている。これにより、ＡＣ電源に接続可能な点灯装置を実現できる。
【０１３４】
上述のＡＣ／ＤＣ変換部２５を用いて実現した、ＡＣ電源に接続する場合のＬＥＤ照明器具（図２０）とＨＩＤ照明器具（図２１）を示す。図２０のＬＥＤモジュール５０は、複数のＬＥＤを直列接続または並列接続したモジュールである。器具本体２７はＡＣ／ＤＣ変換部２５とＬＥＤ点灯装置２０またはＨＩＤ点灯装置２０’を内蔵している。本発明の点灯装置を用いることにより、光源及び点灯装置が破壊することなく安全な照明器具を実現することが可能となる。
【０１３５】
本実施形態では、ＡＣ／ＤＣ変換部２５を昇圧チョッパとしたが、ダイオードブリッジとコンデンサにより構成してもよい。また、点灯装置のＤＣ／ＤＣコンバータ１をフライバック回路を用いて記載したが、昇圧チョッパや降圧チョッパもしくはオートトランスやＣｕｋｅ回路といった昇降圧チョッパ等、どのような回路構成を用いても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１３６】
１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３ 電圧検出回路
４ 電流検出回路
５ 半導体光源（ＬＥＤ）
１０ マイコン
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤや放電灯のような光源を点灯させる点灯装置の負荷異常時の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤの発光効率が向上し、ＬＥＤを用いた照明器具が多数量産化されている。特に車載用前照灯の分野では、従来は視認性向上（明るさ向上）のため、ハロゲンランプからＨＩＤランプへ変更する車輌が増加していたが、ＬＥＤの発光効率向上を受け、ＬＥＤの前照灯を搭載した車輌の量産が始まっている。
【０００３】
図２２に従来の車載用ＬＥＤ点灯装置の構成を示す。ＬＯＷビームスイッチに連動して供給される電源Ｅ１からの直流電圧を、負荷を点灯させることの出来る電圧へＤＣ／ＤＣコンバータ１で昇降圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧であるＤＣ電圧を、半導体光源５に印加することで半導体光源５を点灯させる。本点灯装置は半導体光源５を定電流制御により点灯させており、その制御にマイコン１０を用いている。半導体光源５の負荷電圧と負荷電流を抵抗Ｒ１〜Ｒ３により検出し、電圧検出回路３及び電流検出回路４を介してマイコン１０に入力する。マイコン１０はそれらを平均化処理部１１，１２により平均化する。ＲＯＭ部分に有する電流指令値データを出力電流指令値演算部１４により呼び出す。さらに、比較演算部１５にて平均化電流値Ｉａと電流指令値とを比較し、同一の値となるように１次側電流指令値Ｉｃを演算／出力する。この１次側電流指令値Ｉｃと１次側電流検出値ＩｄをコンパレータＣＰで比較することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１のスイッチング素子Ｑ１を駆動する。
【０００４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１のスイッチング素子Ｑ１はドライブ回路としてのフリップフロップＦＦの出力によりオン／オフ駆動される。高周波のＯＮ信号ＨＦによりフリップフロップＦＦがセットされると、スイッチング素子Ｑ１がオンとなり、トランスＴ１の１次巻線を介して漸増する電流が流れて、トランスＴ１にエネルギーが蓄積される。スイッチング素子Ｑ１がＦＥＴである場合、そのオン抵抗は略オーミック抵抗となるので、オペアンプ等で構成される１次側電流検出回路２によりドレイン電圧を増幅することで、１次側電流検出値Ｉｄを検出できる。この１次側電流検出値Ｉｄが１次側電流指令値Ｉｃに達すると、コンパレータＣＰの出力が反転し、フリップフロップＦＦをリセットすることで、スイッチング素子Ｑ１がオフされる。スイッチング素子Ｑ１がオフされると、トランスＴ１の蓄積エネルギーによる逆起電力が２次巻線に発生し、ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に充電される。
【０００５】
以上の回路構成により、ＤＣ／ＤＣコンバータ１のスイッチング素子Ｑ１のオン時間をＰＷＭ制御することにより、定電流制御を実現している。
【０００６】
上記定電流制御に加えて、異常検出部１６では、電源検出回路７や電圧検出回路３や電流検出回路４の検出結果から、電源異常や負荷異常を検出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作停止および異常信号の出力制御を行っている。
【０００７】
なお、マイコン１０への電源は制御電源生成部６にて生成され、制御電源生成部６への電源は、ＬＯＷビームスイッチ電源Ｅ１より得ている。平均化処理部１３は電源電圧の読込み値を平均化処理する。
【０００８】
半導体光源５の定電流制御と異常判断を行うマイコン１０の制御フローを図２３に示す。＃０４〜＃１２で半導体光源５の定電流制御を実現し、＃１３〜＃１７にて電源及び負荷異常の判断を行っている。図中の各ステップの説明を以下に示す。
【０００９】
＃０１では、電源ＯＮし、ＲＥＳＥＴが解除される。ＲＥＳＥＴ入力は図２２では図示を省略している。
＃０２では、使用する変数・フラグ等の初期化を行う。
【００１０】
＃０３では、ＬＯＷビームスイッチがＯＮかどうかを判断する。ＯＮかどうかの判断は、例えば、９［Ｖ］＜電源電圧＜１６［Ｖ］となっている場合はＯＮと判断する等の手法を用いる。ＯＮでない場合は＃０４以降の半導体光源５を点灯させるループへ移行しない。
【００１１】
＃０４では、Ａ／Ｄ変換により電源電圧を読込む。
＃０５では、読込み値に過去値を合わせて、電源電圧の平均化を行う。平均化の一例を挙げると、検出値を最新値から３値記憶（読込み時更新）しておき、次の最新値を読込んだとき、過去の３値と足し合わせて４で割る。
【００１２】
＃０６では、Ａ／Ｄ変換により負荷電圧を読込む。
＃０７では、読込み値に過去値を合わせて、上述のような平均化を行うことにより、平均化電圧値Ｖａを取得する。
【００１３】
＃０８では、マイコン内のＲＯＭ上にある出力電流指令値を読み出す。
【００１４】
＃０９では、Ａ／Ｄ変換により出力電流を読込む。
＃１０では、読込み値に過去値を合わせて、上述のような平均化を行うことにより、平均化電流値Ｉａを取得する。
【００１５】
＃１１では、出力電流の電流指令値と平均化電流値Ｉａを比較演算する。
＃１２では、比較結果により１次側電流指令値Ｉｃを変更する。
【００１６】
＃１３では、電源電圧が正常かどうかを所定電圧範囲内（正常電源下限〜正常電源上限）に入っているかどうかで判断する。ここでは、６［Ｖ］〜２０［Ｖ］の範囲内を正常範囲として記載している。異常と判断すると、動作停止処理（＃１５）を経て、マイコンＲＥＳＥＴ後のＬＯＷビームスイッチＯＮ判断（＃０３）へ移行する。
【００１７】
＃１４では、負荷電圧が正常かどうかを所定電圧範囲内（正常出力電圧下限〜正常出力電圧上限）に入っているかどうかで判断する。ここでは、１０［Ｖ］〜４０［Ｖ］の範囲内を正常範囲として記載している。異常と判断すると負荷異常信号を出力（＃１６）して、永久停止処理（＃１７）を行う。
【００１８】
＃１５では、動作停止処理（ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させ、マイコン内のデータをクリアする）を行う。
【００１９】
＃１６では、負荷異常を外部に知らせるための負荷異常信号を出力する。具体的には、マイコン１０よりＨＩＧＨ／ＬＯＷの信号を出力するか、もしくは、通信機能等を用いて外部へ異常を知らせる。
【００２０】
＃１７では、動作停止処理を行い、無限ループ処理を行う。
本制御により、負荷であるＬＥＤがオープン／ショート故障となった場合は、出力電圧が正常出力電圧上限以上／正常出力電圧下限以下となることにより異常を検出し、動作停止させることが可能である。
【００２１】
特許文献１（特開２００６−１１４２７９号公報）には、動作停止させるのではなく、出力電圧が正常出力電圧上限を超えた場合には出力電流値を低減する技術が開示されている。また、特許文献２（特開２００６−１７２８１９号公報）には、制御にマイコンを用いた場合の異常検出速度を速めるため、外部割込み処理を用いて出力を低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００６−１１４２７９号公報
【特許文献２】特開２００６−１７２８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
図２４に出力オープン異常が発生した際の出力電圧と出力電流の波形を示す。従来例の制御は、出力電圧が所定電圧を超えた場合に動作停止を行うものであり、たとえ順方向電圧Ｖｆのばらつきにより負荷電圧の異なる半導体光源が接続されていた場合でも、負荷電圧正常範囲の上限である正常出力電圧上限まで出力電圧が上昇することで動作停止していた。しかし、出力オープン異常が出力コネクタやＬＥＤチップのボンディングのルーズコンタクトが原因で発生している場合、負荷が一瞬だけオープンとなってすぐに接続する状態（負荷チャタリングと以降記載）が発生することがある。
【００２４】
図２５に負荷チャタリングが発生した際の出力電圧と出力電流の波形を示す。順方向電圧Ｖｆが大きい半導体光源が接続されている場合は、負荷チャタリングが発生している間に出力電圧が正常出力電圧上限まで上昇して動作停止し、再度負荷が接続された際に再度動作開始している（そのまま停止していても良い）。しかし、順方向電圧Ｖｆが小さい半導体光源が接続されている場合は、負荷チャタリングが発生している間には、出力電圧が正常出力電圧上限に達することなく、再度負荷が接続された際には通常の順方向電圧Ｖｆより遥かに大きな電圧が半導体光源の両端にかかり、過大な出力電流が流れた後に出力電流が安定する。この過大電流は半導体光源および点灯装置に大きな負荷を与えるため、最悪の場合は半導体光源や点灯装置の破壊につながることがある。
【００２５】
また、負荷チャタリング以外にも、負荷（全体もしくは一部）が短絡状態となったり、瞬間的に電源電圧が上昇した際などにも出力電流が急激に上昇して半導体光源や点灯装置が壊れることがある。上述の特許文献２（特開２００６−１７２８１９号公報）にあるように、マイコンの割り込み等を用いて応答を早くしたとしても、正常出力電圧上限や正常出力電流上限まで上昇もしくは下降しないため動作停止に至らしめることは不可能であり、半導体光源や点灯装置が壊れることがある。
【００２６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、負荷電圧に依らず、電源や負荷や接続状態の異常をいち早く検出して出力を低減可能な点灯装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図２２に示すように、ＤＣ電源を受けて前記ＤＣ電源を負荷５が必要とする所定の出力へ変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１と、前記出力の電圧もしくはそれに相当する値を検出する電圧検出部（抵抗Ｒ１，Ｒ２及び電圧検出回路３）と、前記出力の電流もしくはそれに相当する値を検出する電流検出部（抵抗Ｒ３及び電流検出回路４）と、前記電圧検出部及び／又は電流検出部の検出値により、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を制御する制御部（マイコン１０）とから構成される点灯装置において、前記制御部は、第１の所定時間に前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化を検出したとき、出力の低減を行う（図１のＡ０２，Ａ０３）ことを特徴とするものである。
【００２８】
請求項２の発明は、請求項１記載の点灯装置において、前記負荷５は半導体光源であり、前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１を、出力電流が第１の所定電流値（図２の定電流制御（０．７Ａ）参照）となるように制御することを特徴とする。
【００２９】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の点灯装置において、前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化とは、１００［μｓ］当たりの出力電圧の変化が５［Ｖ］以上となる変化であることを特徴とする（図１のＡ０２）。
【００３０】
請求項４の発明は、請求項１または２記載の点灯装置において、前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化とは、３００［μｓ］当たりの出力電流の変化が０．１２［Ａ］以上となる変化であることを特徴とする（図１４のΔｔ，ΔＩ参照）。
【００３１】
請求項５の発明は、請求項２記載の点灯装置において、前記制御部は、第１の所定電流値より大きな第２の所定電流値以上の電流が第２の所定時間連続した場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止する制御を行い（図１６のＧ０２、＃１７）、前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化とは、第２の所定電流値より大きな第３の所定電流値が流れることである（図１６のＧ０３、Ｇ０４、図１７参照）ことを特徴とする。
【００３２】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の点灯装置において、前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを電流臨界モードにて制御し、前記出力の低減とは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子のＯＮ時間を維持しながら電流不連続モードへと切り替えることを特徴とする（図１１のＥ０２、図１２参照）。
【００３３】
請求項７の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の点灯装置において、前記出力の低減とは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させることであることを特徴とする（図５のＢ０１、＃１５参照）。
【００３４】
請求項８の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の点灯装置において、前記出力の低減とは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを間欠的に動作させることであることを特徴とする（図１６のＧ０３、Ｇ０４、Ｇ０５、図１７参照）。
【００３５】
請求項９の発明は、請求項２〜５のいずれかに記載の点灯装置において、前記出力の低減とは、第１の所定電流値となるような制御を出力電圧が所定電圧値となるような制御に変更することを特徴とする（図８のＡ０２、Ｄ０４、Ｄ０１〜Ｄ０３、図９のｔ２〜ｔ３参照）。
【００３６】
請求項１０の発明は、請求項９記載の点灯装置において、所定電圧値とは、前記出力の変化が発生する前の電圧値であることを特徴とする。
【００３７】
請求項１１の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の点灯装置において、前記制御部は、出力の低減後、第３の所定時間後に出力電流が所定の判定閾値以上の場合、出力の低減を停止することを特徴とする（図６のＣ０１〜Ｃ０４、図７のｔ２〜ｔ４参照）。
【００３８】
請求項１２の発明は、請求項１１に記載の点灯装置において、所定の判定閾値は、負荷電圧の急激な上昇及び／又は負荷電流の急激な降下を検出する直前の電流値より小さく設定されることを特徴とする（図６のＣ０１〜Ｃ０４、図７のｔ２〜ｔ４参照）。
【００３９】
請求項１３の発明は、請求項１１または１２のいずれかに記載の点灯装置において、第３の所定時間は２０［ｍｓ］以下であることを特徴とする（図７のｔ２〜ｔ４参照）。
【００４０】
請求項１４の発明は、請求項１〜１３のいずれかに記載の点灯装置を備え、車輌の前照灯を点灯させることを特徴とする前照灯点灯装置である。
【００４１】
請求項１５の発明は、請求項１〜１３のいずれかに記載の点灯装置もしくは請求項１４記載の前照灯点灯装置を搭載した前照灯である。
【００４２】
請求項１６の発明は、請求項１〜１３のいずれかに記載の点灯装置もしくは請求項１４記載の前照灯点灯装置もしくは請求項１５記載の前照灯を搭載した車輌である。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、所定時間に出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化を検出したとき、出力の低減を行うものであるから、負荷電圧の状態に依らず、電源や負荷や接続状態の異常をいち早く検出して出力を低減することができ、光源や点灯装置にストレスを与えない、安全な点灯装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態１の動作を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態１の負荷異常時の動作波形図である。
【図３】本発明の実施形態１の動作説明図である。
【図４】本発明の実施形態１の一変形例の回路図である。
【図５】本発明の実施形態２の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態３の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態３の負荷異常時の動作波形図である。
【図８】本発明の実施形態４の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態４の負荷異常時の動作波形図である。
【図１０】本発明の実施形態５の回路図である。
【図１１】本発明の実施形態５の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態５の動作波形図である。
【図１３】本発明の実施形態６の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態６の電源異常時の動作波形図である。
【図１５】本発明の実施形態６の負荷一部短絡時の動作波形図である。
【図１６】本発明の実施形態７の動作を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の実施形態７の負荷短絡時の動作波形図である。
【図１８】本発明の実施形態８の前照灯と車両を示す概略構成図である。
【図１９】本発明の実施形態９の照明器具に用いるＡＣ／ＤＣ変換回路の回路図である。
【図２０】本発明の実施形態９の照明器具の一例を示す概略構成図である。
【図２１】本発明の実施形態９の照明器具の他の一例を示す概略構成図である。
【図２２】従来例の回路図である。
【図２３】従来例の動作を示すフローチャートである。
【図２４】従来例の負荷開放時の動作波形図である。
【図２５】従来例の負荷異常時の動作波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１のマイコンの制御フローを示す。点灯装置の構成は従来例（図２２）と同じである。また、制御フローにおいて、従来例（図２３）と同じ部分は同一符号を付けることにより、本実施形態での説明を省略する。
【００４６】
従来例と異なる点は、従来例では＃０８にて出力電流指令値を読み出して、平均化電流Ｉａが出力電流指令値に収束するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を制御していたが、本実施形態では負荷電圧の傾きを検出し、負荷電圧の傾きが５０［Ｖ／ｍｓ］以上となった場合、その出力電流指令値を低減させる制御フローを追加した点である。本制御を実現するために変更したフローについて以下に詳細を示す。
【００４７】
Ａ０１では、従来例の＃０８の出力電流指令値演算において、マイコン内のＲＯＭに記憶していた出力電流指令値を読み出していたところを、本実施形態では、読み出した後に、その出力電流指令値より後述のＡ０３にて設定された電流指令値低減幅を減算して出力電流指令値として設定する。
【００４８】
Ａ０２では、過去の出力電圧を記憶しておき、出力電圧の傾きを計算し、出力電圧の傾きが５０［Ｖ／ｍｓ］以上の場合は、電流指令値低減幅を設定する処理Ａ０３へと遷移する。
Ａ０３では、電流指令値低減幅を設定する。
【００４９】
本実施形態を実施した場合において、負荷チャタリングが発生したときの出力電圧と出力電流の波形を図２に示す。順方向電圧ＶｆのばらつきによるＶｆ：大とＶｆ：小のそれぞれの出力の様子を示す。時刻ｔ１にて負荷チャタリング（負荷オープン）が発生し、出力電流が０となる。これにより出力電圧が上昇し、Δｔ（１００［μｓ］）後の時刻ｔ２にΔＶ（５［Ｖ］）だけ変化したことを検出する（ΔＶ／Δｔ≧５０［Ｖ／ｍｓ］）。
【００５０】
この検出により、出力電流指令値が０．７［Ａ］から０．４［Ａ］へと変更される。１次側電流指令値の変更は、電流指令値と実際の電流値との比較によりなされるため、出力電流指令値が下がると、１次側電流指令値の変化（上昇）幅も低減される。これにより、出力電圧の上昇を破線（従来例）から実線（本実施形態）のような上昇に抑えることが可能となる。これにより、時刻ｔ３にて負荷チャタリングが解消し、半導体光源が接続された際には、出力電圧の上昇が抑えられているために突入電流を抑えることが可能となり、半導体光源や点灯装置の破壊を防止することが可能となる。本実施形態では、出力電流指令値が低減されているために、負荷チャタリング解消時の突入電流（出力電流のオーバーシュート）もさらに低減可能である。
【００５１】
低減後出力電流は、その後、調光点灯を続けると、光束が下がった調光状態が続いてしまい、前照灯に利用した場合は走行安全性に影響を及ぼす。このため、所定時間で元に戻したほうが良いことは言うまでも無く、元に戻すまでに負荷オープン状態が続いている（負荷チャタリングでない）場合は、その他の判定手段（負荷電圧が正常出力電圧上限：４０［Ｖ］を超える、出力電流値が正常出力電流下限：０．２［Ａ］以下であるなど）を用いて動作停止させておく必要があることは言うまでもない。
【００５２】
本実施形態において、Δｔ（１００［μｓ］）の観測時間は、瞬間的な電圧変化では出力低減しないように誤動作防止のために設けている。
【００５３】
本実施形態では、出力電圧の傾きにて電流指令値の低減開始を判断したが、出力電流の傾きにて判断しても良い。例えば、出力電流の傾きが−５０［Ａ／ｍｓ］以下か否かを判断すれば、１００［μｓ］で略０となることを検出可能である。さらに、出力電圧の傾きの判断結果と、出力電流の傾きの判断結果を共に求めて、両方のＡＮＤをとることで判断しても同様の効果を得ることができ、かつＡＮＤをとることにより不要な出力低減開始を防止することができることは言うまでもない。
【００５４】
また、図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、電流指令値の低減幅を出力電圧（または出力電流）の傾きが大きいほど大きくすることで、半導体光源や点灯装置の破壊防止の効果と出力低減によるちらつきを防止する効果のバランスをとることが出来る。
【００５５】
なお、本実施形態では負荷を半導体光源５として記載したが、図４に示すような高輝度放電灯Ｌａであっても、出力電力の指令値を低減することで、同様の効果を得ることができる。出力電圧のばらつきが大きい程、本発明の効果が期待できるからである。
【００５６】
放電灯点灯装置の詳細は示さないが、矩形波点灯を実現するためのフルブリッジインバータ３１と高輝度放電灯Ｌａを始動させるための高圧パルスを発生させるためのイグナイタ３２を追加している。また、定電力制御を行うため、マイコン１０のランプ電力指令値演算部１８から出力されるランプ電力指令値を平均化電圧値Ｖａで除算することでランプ電流目標値を算出し、平均化電流値Ｉａとの差分により出力電流指令値Ｉｃを演算して、平均化電流値Ｉａがランプ電流目標値に収束するように定電流制御することで、ランプ電力の定電力制御を実現している。
【００５７】
本実施形態で例示した傾きの判定値（閾値）は、以下の条件から設定している。従来例（図２２）の回路を用いて、トランスＴ１の巻き数比が１：４で、１次側のインダクタンス値が数［μＨ］、駆動周波数が数１００［ｋＨｚ］、電源電圧：６［Ｖ］〜２０［Ｖ］で出力電圧が１０［Ｖ］〜４０［Ｖ］の範囲で駆動した場合において、電源及び出力電圧を変更して点灯させ、急激に出力を開放させた場合の出力電圧の上昇傾きの最小値が５６［Ｖ／ｍｓ］（略一次関数的に上昇）であった。出力電圧が上昇すると、過大電流が流れるため、出力電圧の上昇は数［Ｖ］以内にする必要があり、ＬＥＤをちらつきが無いように点灯させた際の出力電圧のリプルは１．３［Ｖ］程度であったことから、出力電圧の上昇を１．３［Ｖ］より大きく、１０［Ｖ］より小さくする必要があり、一例として５［Ｖ］とした。その際の判定時間は５６［Ｖ／ｍｓ］の傾きより計算して、１００［μｓ］で５［Ｖ］以上の傾き変化があった場合は出力低減をする制御とした。電源や負荷を変動させて試験したことで、本閾値は妥当であると言える。
【００５８】
出力電流の閾値は、上記と同様に１００［μｓ］程度の時間で判断する必要があり、１００［μｓ］で定格電流の数１００ｍ［Ａ］は略０［Ａ］となるために、出力電流の傾きが−５０［Ａ／ｍｓ］以下か否かを判断するという閾値の設定は、妥当なものであると言える。
【００５９】
本実施形態ではグラウンドに対して正の電圧をＬＥＤに与えることで点灯しているが、負荷のＬＥＤのアノードとカソードを逆転させ、負の電圧をＬＥＤに供給することでも同様に点灯することが可能である。この場合、出力電圧や出力電流の傾きの符号と高／低の判断が逆となることは言うまでもない。
【００６０】
（実施形態２）
図５に本発明の実施形態２に用いるマイコンの制御フローを示す。点灯装置の構成は従来例（図２２）と同じである。また、従来例（図２３）と同じ制御フローには同一符号を付けることにより、本実施形態での説明を省略する。
【００６１】
従来例と異なる点は、負荷電圧の傾きを検出して、負荷電圧の傾きが５０［Ｖ／ｍｓ］以上となった場合、回路動作を停止させるための処理（＃１５）へと遷移させている点である。回路動作を停止させた後、再度、＃０３から動作を開始することで負荷チャタリングの場合は再点灯を実現している。負荷チャタリングではなく、本当に負荷がオープン故障していた場合は再点灯の際にも負荷電圧が上昇して行き、正常出力電圧上限を超えるために、＃１４で検出されて永久停止を実現できる。一旦動作停止させて再動作させることにより出力電流の急増を防止し、負荷チャタリングによる半導体光源や点灯装置への負荷を低減する効果をより確実なものとすることができ、素早い再動作によりちらつきも低減することができる。
【００６２】
本制御を実現するために、Ｂ０１の処理を追加して、負荷電圧の傾きが５０［Ｖ／ｍｓ］以上の場合は＃１５の動作停止から再動作のフロー（＃０３）へ遷移させている。
【００６３】
本実施形態では、出力低減開始の判断を、出力電圧の傾きにて判断したが、出力電流の傾き（−５０［Ａ／ｍｓ］以下か否か）にて判断したり、両方のＡＮＤをとることで判断しても、同様の効果を得ることができ、かつＡＮＤをとることにより不要な出力低減開始を防止することができることは実施形態１と同様である。
【００６４】
また、電流指令値の低減幅を出力電圧や出力電流の傾きが大きいほど大きくすることで、半導体光源や点灯装置の破壊防止の効果と出力低減によるちらつきを防止する効果のバランスをとることが出来ることは言うまでもない（図３（ｂ），（ｃ）参照）。
【００６５】
なお、本実施形態では負荷を半導体光源５として記載したが、図４に示すような高輝度放電灯Ｌａであっても、出力電力の指令値を低減することで、同様の効果を得ることができる。
【００６６】
本実施形態では出力の低減方法として出力電流指令値そのものを低減させているが、電流検出値にオフセットを重畳しても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。他の実施形態でも同様である。
【００６７】
本実施形態では、負荷電圧の傾きをマイコン内にて全て演算する方式を例示したが、以下のような方式で検出することで、より高速な応答が出来ることは言うまでもない。例えば、１００［μｓ］前に読み込んだ出力電圧値をＤ／Ａ変換により出力する（例えば２０［μｓ］周期）。差分が所定電圧（５［Ｖ］）より大きい場合は、判定結果をＬＯＷからＨＩＧＨに切り替える差分検出回路に、上記Ｄ／Ａ変換された過去値と電圧検出回路３の現在値を入力する。上記差分検出回路の出力を、マイコンの外部割込み回路もしくはタイマ出力強制停止等のポートへ入力する。この割り込みによる出力電流指令値の低減や、タイマ出力停止による出力の強制停止により出力を低減する。このようなマイコン外部の回路を用いて高速化する方式は、他の実施形態でも同様に適用可能である。
【００６８】
（実施形態３）
図６に本発明の実施形態３に用いるマイコンの制御フローを示す。点灯装置の構成は従来例（図２２）と同じである。また、実施形態１と同じ制御フローには同一符号を付けることにより、本実施形態での説明を省略する。
【００６９】
実施形態１と異なる点は、負荷電圧の傾きにより電流指令値を低減した後、電流指令値低減後の時間を計測し、所定時間（２０［ｍｓ］）経過後の出力電流値を計測し、出力電流値が出力低減解除所定電流値（０．２［Ａ］）以上であれば、出力電流指令値の低減を停止して低減前の出力電流指令値に変更する点である。
【００７０】
本制御を実現するため、実施形態１の制御フローの後に以下のフローを追加している。
Ｃ０１では、電流指令値低減後の時間を計測する。
【００７１】
Ｃ０２では、電流指令値低減後の経過時間が２０［ｍｓ］以上かどうかを計測し、もし経過時間が２０［ｍｓ］以上の場合は出力電流指令値を電流指令値を低減する前の値に戻すかどうかを判断する処理（Ｃ０３）へと遷移させる。２０［ｍｓ］未満の場合は通常の定電流制御（＃０４〜）へ遷移させる。
【００７２】
Ｃ０３では、出力電流値が０．２［Ａ］以上かどうかを判断する。出力電流値が０．２［Ａ］以上の場合は、出力低減を行ったのは負荷のオープン故障ではなく負荷チャタリングであったと判断し（負荷のオープン故障の場合は出力電流値は０を維持し続けるため）、出力電流指令値の低減を解除するフロー（Ｃ０４）へと遷移させる。０．２［Ａ］未満の場合は、負荷のオープン故障と判断して永久停止のループ（＃１６，＃１７）へと遷移させる。
Ｃ０４では、電流指令値の低減を解除する。
【００７３】
本実施形態を実施した際に負荷チャタリングが発生した場合の出力電圧と出力電流の変化を図７に示す。順方向電圧ＶｆのばらつきによるＶｆ：大とＶｆ：小のそれぞれの出力の様子を示す。時刻ｔ１にて負荷チャタリング（負荷のオープン故障）が発生し、出力電流が０となる。これにより出力電圧が上昇し、Δｔ（１００［μｓ］）後の時刻ｔ２にΔＶ（５［Ｖ］）だけ変化したことを検出する（ΔＶ／Δｔ≧５０［Ｖ／ｍｓ］）。この検出により、出力電流指令値が０．７［Ａ］から０．４［Ａ］へと変更される。
【００７４】
１次側電流指令値の変更は、電流指令値と実際の電流値との比較によりなされるため、出力電流指令値が下がると、１次側電流指令値の変化（上昇）幅も低減される。これにより、出力電圧の上昇を、破線（従来例）から実線（本実施形態）のような上昇に抑えることが可能となる。これにより、時刻ｔ３にて負荷チャタリングが解消し、半導体光源が接続された際には、出力電圧の上昇が抑えられているために突入電流を抑えることが可能となり、半導体光源や点灯装置の破壊を防止することが可能となる。本実施形態では、出力電流指令値が低減されているために、負荷チャタリング解消時の突入電流（出力電流のオーバーシュート）もさらに低減可能である。
【００７５】
その後、出力低減（出力電流指令値の低減：時刻ｔ２）から所定時間（２０［ｍｓ］）が経過した後（残光特性調査）（時刻ｔ４）に出力電流値が０．２［Ａ］以上であることを検出して、出力電流指令値を、低減前の０．７［Ａ］にもどすことで、負荷チャタリング発生前の状態に戻している。
【００７６】
出力電流指令値の低減後、その状態を続けると光束が下がった調光状態が続いてしまい、前照灯の場合は走行安全性に影響を及ぼす。本実施形態では、人の目には調光状態となったことを感じさせないために、上記所定時間（２０［ｍｓ］）が経過した時点で出力低減前の状態に戻すことにより、ちらつきの防止を実現している。
【００７７】
また、負荷異常の場合には２０［ｍｓ］後の判断結果に応じて動作停止させることにより、速やかな動作停止も実現できる。一般に、負荷チャタリングは数［ｍｓ］で再接続するため本制御の時間もしくはより短い時間（例えば１０［ｍｓ］）で判断することで、負荷チャタリングと負荷のオープン故障を区別して判断することが出来る。
【００７８】
残光等の影響は考えられるが、一般に５０［Ｈｚ］以上の周波数で点滅させると人の目にはちらつきは感じられない。負荷チャタリングは数［ｍｓ］で再接続すると考えられるが、想定外に長い場合も極力動作停止をさせないために、本実施形態ではちらつきを感じさせない範囲で最も長い２０［ｍｓ］を電流指令値低減の所定時間として用いている。
【００７９】
本実施形態では、電流指令値低減時間を２０［ｍｓ］として判断し、所定電流値（０．２［Ａ］）未満の場合は動作停止させているが、負荷オープン故障の場合も負荷電圧が正常範囲内（１０［Ｖ］〜４０［Ｖ］）であれば点灯装置が破壊することも無いため、動作停止させずに（Ｃ０３のＮＯの場合の遷移先を＃０４とすることで）連続動作させても同様の効果を得ることができることは言うまでもなく、より時間をかけて判断することで、負荷オープンであることを、より正確に判断することが出来る。
【００８０】
本実施形態では、所定時間経過後より出力電流値が出力低減解除所定電流値以上か否かにより出力電流指令値低減の解除を判断したが、負荷がオープン故障の場合は出力電流が上昇することは無いため、所定時間を待たずに、出力電流値が所定電流値以上か否かをもって判断しても良いことは言うまでも無く、調光点灯状態をより短くすることで、よりちらつきの少ない点灯装置を実現することが出来る。
【００８１】
（実施形態４）
図８に本発明の実施形態４に用いるマイコンの制御フローを示す。点灯装置の構成は従来例（図２２）と同じである。また、実施形態１と同じ制御フローには同一符号を付けることにより、本実施形態での説明を省略する。
【００８２】
実施形態１と異なる点は、実施形態１では、負荷電圧の傾きが所定の傾き（５０［Ｖ／ｍｓ］）以上となった場合に出力電流指令値を低減していたのに対して、本実施形態では、負荷電圧の傾きが所定の傾き以上となった場合に定電流制御に代えて、定電圧制御に切り替えるものである。
【００８３】
本制御を実現するため、実施形態１の制御フローを以下のように変更している。
Ｄ０１では、電流指令値と検出電流値を比較演算して、１次側電流指令値変更を行う処理（＃１１、＃１２）の前に、電圧指令値が設定されているか否かを判断する。電圧指令値が設定されている場合は、定電圧制御を行うフローＤ０２，Ｄ０３へと遷移させる。
【００８４】
Ｄ０２では、出力電圧指令値が設定されているため、電圧指令値と検出電圧値を比較して比較演算を行う。
Ｄ０３では、比較演算により１次側電流指令値Ｉｃを変更する。Ｄ０２とＤ０３にて定電圧制御を実現している。
【００８５】
Ｄ０４では、負荷電圧の傾きが所定傾き以上であった場合に、実施形態１であれば出力電流指令値の低減幅を設定していたが、それを出力電圧指令値の設定に変更している。Ｄ０４で出力電圧指令値が設定されると、Ｄ０１の判定でＤ０２，Ｄ０３へと遷移し、定電圧制御となる。
【００８６】
Ｄ０５では、負荷チャタリングにより低下した出力電流が、出力低減解除所定電流値（本実施形態では０．４［Ａ］）以上かどうかを判断する。出力低減解除所定電流値以上となった場合には、Ｄ０６に遷移し、Ｄ０４で設定した出力電圧指令値を解除する。
【００８７】
Ｄ０６では、出力電圧指令値を解除する。出力電圧指令値を解除された場合は、Ｄ０１の判定にて、＃１１，＃１２へと遷移し、定電流制御を再開する。
【００８８】
本実施形態を実施した際に負荷チャタリングが発生した場合の出力電圧と出力電流の変化を図９に示す。順方向電圧（Ｖｆ）のばらつきによるＶｆ：大とＶｆ：小のそれぞれの出力の様子を示す。
【００８９】
時刻ｔ１にて負荷チャタリング（負荷オープン）が発生し、出力電流が０となる。これにより出力電圧が上昇し、Δｔ（１００［μｓ］）後の時刻ｔ２にΔＶ（５［Ｖ］）だけ変化したことを検出する（ΔＶ／Δｔ≧５０［Ｖ／ｍｓ］）。この検出により、負荷電圧の上昇を検出した時点の電圧値に出力電圧指令値が設定される。
【００９０】
その後、マイコン１０は出力電圧が一定となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１を定電圧制御により駆動する。負荷チャタリングが解消し、出力電流値が出力低減解除所定電流値（０．４［Ａ］）となったとき（時刻ｔ３）に定電流制御に変更し、負荷チャタリング発生前の出力状態に戻る。
【００９１】
本実施形態により、負荷オープンの間の出力電圧の上昇を防ぐことができ、負荷が再度接続された際の過電流を防止することができる。また、出力電流値が所定電流となることにより定電流制御へと戻すことで、負荷チャタリングが発生した際の出力低減期間を短くすることができ、光のちらつき低減を実現できる。
【００９２】
なお、負荷チャタリングではなく、負荷がオープン故障の場合は、定電圧制御を所定時間維持した場合には動作停止して永久停止させる処理を付加することで対応できることは言うまでもない。
【００９３】
また、本実施形態では定電圧制御を行う電圧値を、負荷が急激な変化を示した後の電圧値としたが、負荷が急激な変化を示す直前の値を記憶しておき、その値を定電圧制御の電圧値とすることで、さらに確実に過電流を防止することが出来ることは言うまでもない（請求項１０参照）。
【００９４】
また、負荷が急激な変化を示す直前の値を定電圧制御の電圧値とすると、負荷の接続／非接続による出力電圧リプルの変化等により微妙なＡ／Ｄ変換のずれが生じ、負荷が接続された際に、出力電圧が負荷の順方向電圧Ｖｆより小さくなり、出力電流が所定電流（０．４［Ａ］）まで流れないことが考えられる。その場合には、定電圧制御を行う電圧値を負荷が急激な変化を示す直前の値より所定電圧（２〜３［Ｖ］）だけ高い値に設定することで、より確実に定電流制御へ戻すことが可能となる。
【００９５】
本実施形態では、負荷電圧の傾きを用いて負荷チャタリングを検出しているが、負荷チャタリングが発生した際には出力電圧の上昇と出力電流の下降の両方が発生するため、負荷電圧の傾きが所定の傾き以上かつ負荷電流の傾きが所定の傾き以下（ここでの所定の傾きとはマイナスの値を有する）である場合にのみ、負荷チャタリングが発生したとして、出力電圧指令値を設定することにより、より正確に負荷チャタリングの発生を検出することが可能となる。
【００９６】
（実施形態５）
図１０に本発明の実施形態５の点灯装置の構成を示す。また、図１１に本実施形態のマイコン１０の制御フローを示す。実施形態１と同じ構成には同一符号を付けることにより本実施形態での説明を省略する。
【００９７】
一般に、スイッチング素子のＯＮ時にコイルもしくはトランスにエネルギーを蓄積して、スイッチング素子のＯＦＦ時にそれを吐き出すことにより電力変換を行うスイッチング電源（本実施形態ではフライバック回路にて例示しているが、昇圧チョッパや降圧チョッパやＣｕｋｅ回路等のどのようなスイッチング電源でも良い）では、スイッチング素子のＯＦＦ時のエネルギー吐き出し完了時に再度スイッチング素子をＯＮするＢＣＭ制御（電流臨界モード）を採用することにより、回路効率を向上することができる。
【００９８】
そこで、本実施形態では２次側電流吐き出し信号Ｉｅを設けてマイコン１０に２次側電流の吐き出しを通知し、マイコン１０は２次側電流吐き出し信号Ｉｅを受けてＯＮ信号発生部１７よりＯＮ信号（ＨＦ）を出力する。このＯＮ信号（ＨＦ）と、１次側電流検出値Ｉｄと１次側電流指令値Ｉｃにより定まるＯＦＦタイミングにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１のスイッチング信号をドライブ回路（ＲＳフリップフロップＦＦ）により生成する。本構成によりＢＣＭ制御を実現している。
【００９９】
なお、１次側電流検出回路２は、スイッチング素子Ｑ１がオンのとき、そのドレイン・ソース間電圧がドレイン電流と略比例することを利用して、オペアンプ等により１次側電流を検出している。また、スイッチング素子Ｑ１がオフのとき、トランスＴ１の１次側巻線の誘起電圧が消失したときに２次側電流の吐き出しが完了したことを検出して、２次側電流吐き出し信号Ｉｅを出力している。
【０１００】
本実施形態と実施形態１で制御フローにて異なる点は、実施形態１では出力電流指令値の低減幅を設定する（Ａ０３：出力を低減する）判断を行う際に、負荷電圧の傾きが所定電圧傾き（５０［Ｖ／ｍｓ］）以上であるかどうかで判断していたが、本実施形態では、所定電圧傾き以上であり、かつ負荷電流の傾きが所定電流傾き（−５０［Ａ／ｍｓ］）以下の場合に出力電流指令値の低減幅を設定している。負荷電圧と負荷電流の両方で判断することにより、より正確に負荷異常を検出している。
【０１０１】
また、出力電流指令値を低減しても、実際の出力低減には外部回路により遅れ時間が発生する。そこで、本実施形態では通常は上述のＢＣＭ制御を行うが、出力低減（出力電流指令値の低減）に合わせてＢＣＭ制御をＤＣＭ制御（電流不連続モード）に切り替えている。ＤＣＭ制御とは、コイルもしくはトランスに蓄積されたエネルギーを吐き出した後、遅れ時間を持ってスイッチング素子をＯＮする制御である。
【０１０２】
その際のスイッチングの変化の様子を図１２に示す。負荷電圧と負荷電流の急変を検出する前は、トランスの２次側電流のゼロクロスに同期して、トランスの１次側電流を通電開始している。これに対して、負荷状態急変の検出後はトランスの２次側電流のゼロクロス後、５００［ｎｓ］が経過した後にトランスの１次側電流を通電開始している。
【０１０３】
フライバック回路の出力はスイッチング周波数に比例するため、ＤＣＭ制御に変更する制御を加えることにより、出力電流指令値を低減するのみの場合よりも急激な出力の低減を実現できる。特に、マイコンを用いて負荷の急変判断や出力の低減を行う場合、マイコンがシリアル制御のためにどうしても遅れ時間が発生する。この遅れ時間と外部回路による遅れ時間が重なると、負荷異常時の動作が遅れてしまうため、本実施形態のように直接的な出力低減を付加することで、より確実な過電流防止を実現することができる。
【０１０４】
ＤＣＭ制御においても定電流制御の実現が可能であるので、ＤＣＭ制御に変更しても、上述の実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
本実施形態では、出力の低減方法として出力電流指令値を低減したが、定電圧制御に切り替える場合に、ＢＣＭ制御をＤＣＭ制御に切り替えても同様の効果を得ることができる。
【０１０６】
本実施形態ではＤＣＭ制御とするときの不連続時間を５００［ｎｓ］としたが、この時間に限らず同様の効果を得ることができることは言うまでもない。また、出力変化の幅に応じて、この時間を可変とする（変化幅が大きいほど、不連続時間を短くする）ことで、変化幅が大きい場合、つまり早く出力を低減しないといけない場合ほど、出力低減の効果を増大させることができ、より安全な点灯装置を実現することができる。
【０１０７】
本実施形態では、ＢＣＭ制御をＤＣＭ制御とすることで、急激な出力低減を行っているが、このほかにも１次側電流指令値Ｉｃを低減する、１次側電流検出値Ｉｄにオフセットを重畳する等の手段によっても急激な出力低減を行えることは言うまでもない。
【０１０８】
（実施形態６）
図１３に本発明の実施形態６に用いるマイコンの制御フローを示す。点灯装置の構成は従来例（図２２）と同じである。実施形態３と同じ制御フローには同一符号を付けることにより、本実施形態での説明を省略する。図示を省略しているが、＃０４〜＃１２の処理は、図６と同様である。
【０１０９】
実施形態３では負荷電圧の傾きが所定電圧傾き（５０［Ｖ／ｍｓ］）以上であった場合に、出力電流指令値の低減幅を設定（Ａ０３）していたが、本実施形態ではそのほか、負荷電流の傾きが所定電流傾き以上（０．３［Ａ／ｍｓ］）である場合（Ｆ０１）と負荷電圧の傾きが所定電圧傾き（−５０［Ｖ／ｍｓ］）未満である場合（Ｆ０２）にも出力電流指令値を低減する処理（Ａ０３）へと遷移させる分岐処理を追加している。
【０１１０】
本実施形態を実施した際に、電源電圧が急激に上昇した場合の出力電圧と出力電流の変化を図１４に示す。時刻ｔ１にて定電流制御中に電源電圧が急激に上昇し、それに応じて出力電流が上昇する。Δｔ（３００［μｓ］）の時間が経過した後の時刻ｔ２にて、出力電流がΔＩ以上変化したことを検出（傾きが０．１２［Ａ／ｍｓ］以上で変化したことを検出）した場合、出力を低減する（請求項４参照）。本制御により電源電圧が急激に上昇した際の過大な電流の印加による、半導体光源や点灯装置の破壊を防止することが可能となる。出力を低減しない場合は破線のような出力電流が流れるが、本実施形態により実線のような出力電流波形とすることができる。
【０１１１】
また、出力低減（出力電流指令値の低減）の後、所定時間（２０［ｍｓ］）が経過した後に、出力電流指令値を低減前の状態に戻すか否かの判断を行うことにより、ちらつきを感じさせることの無い半導体光源の点灯を実現することが可能となる。
【０１１２】
次に、本実施形態を実施した場合において、出力のＬＥＤが一部短絡した際の出力電圧と出力電流の変化を図１５に示す。出力のＬＥＤの一部短絡により、時刻ｔ１に出力電圧が急激に低下する。それに応じて出力電流が上昇して過大な電流が流れる。Δｔ（１００［μｓ］）の時間が経過した後の時刻ｔ２において、出力電圧が−ΔＶ（−５［Ｖ］）よりも多く変化したことを検出（つまり、負荷電圧傾き＜−５０［Ｖ／ｍｓ］で変化したことを検出）した場合、出力を低減する（Ｆ０２）。
【０１１３】
本制御により負荷の一部が故障して短絡した際に、過大な電流が流れて、残った半導体光源や点灯装置を破壊することを防止できる。出力を低減しない場合は破線のような出力電流が流れるが、本実施形態により実線のような出力電流波形とすることが出来る。
【０１１４】
また、出力低減（出力電流指令値の低減）の後、所定時間（２０［ｍｓ］）が経過した後に、出力電流指令値を低減前の状態に戻すか否かの判断を行うことにより、ちらつきを感じさせることの無い半導体光源の点灯を実現することが可能となる（Ｃ０１〜Ｃ０４）。
【０１１５】
本実施形態により、電源や負荷の変動による半導体光源や点灯装置の破壊を防止することが可能となる。
【０１１６】
本実施形態では、電源電圧の変化やＬＥＤの一部短絡を出力電流の急上昇（図１４）や出力電圧の急低下（図１５）にて検出しているが、それぞれの状態をより正確に検出する場合は、以下のような２条件のＡＮＤにより検出することで検出精度を向上させることが出来ることは言うまでもない。
【０１１７】
１）負荷オープン、負荷チャタリングでは、出力電圧が上昇し、出力電流が下降する。この場合、１００［μｓ］あたり電圧変化が５［Ｖ］、出力電流は略０（変化幅で言うと−０．７［Ａ］：定格電流値）となる。
【０１１８】
２）負荷ショート（一部）では、出力電圧が下降し、出力電流が上昇する。この場合、１００［μｓ］あたりの電圧変化が５［Ｖ］、出力電流は５０［Ａ／ｍｓ］程度の傾きで上昇する。
【０１１９】
３）電源電圧の急上昇では、出力電圧が上昇し（略変化なし）、出力電流が上昇する。この場合、出力電圧の変化は略なし、出力電流は３００［μｓ］あたりの電流変化が１２０［ｍＡ］となる。
【０１２０】
上記１）〜３）の異常の種類により、出力低減の手段や値を変更しても良いことは言うまでもない。
【０１２１】
本実施形態においても、通常の定電流制御をＢＣＭ制御を行い、負荷急変時にＢＣＭ制御をＤＣＭ制御に切り替える制御を行うことで、より素早く出力低減の効果を得ることができることは言うまでもない。
【０１２２】
本実施形態では、瞬間的な変化では応答しないように、所定の判定時間Δｔを設けており、判定時間Δｔが経過した後のΔＩやΔＶを平均値を用いて検出しているが、瞬時値を用いて検出しても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。また、判定時間Δｔの中でより細かく検出してそれぞれの値を記憶し、変化の傾向（連続で上昇している等）により負荷の急激な変化の判断を行っても良い。このように、負荷の変化の傾きの検出は、検出周期や記憶回数に影響されない。
【０１２３】
本実施形態で例示した傾きは、以下の条件から設定している。従来例（図２２）の回路を用いて、トランスの巻き数比が１：４で、一次側のインダクタンス値が数［μＨ］、駆動周波数が数１００［ｋＨｚ］、電源電圧：６［Ｖ］〜２０［Ｖ］で出力電圧が１０［Ｖ］〜４０［Ｖ］の範囲で駆動し、電源及び出力電圧を変更して点灯させ、急激に電源を上昇させた場合の出力電流の上昇傾きの最小値が０．４５［Ａ／ｍｓ］（最大は１．５［Ａ／ｍｓ］）であった（略一次関数的に上昇）。ＬＥＤをちらつきの無いように点灯させた際の出力電流のリプルが７０［ｍＡ］程度あったことから、瞬間的なリプルの傾きには影響されずに電源変動による傾きは確実に検出できるよう、３００［μｓ］あたりに１２０［ｍＡ］以上（０．４５［Ａ／ｍｓ］は３００［μｓ］で１３５［ｍＡ］の変化である）の電流変化があった場合には出力低減する制御とした（請求項４）。電源や負荷を変動させ試験したことで、本閾値は妥当であると言える。
【０１２４】
（実施形態７）
図１６に本発明の実施形態７に用いるマイコンの制御フローを示す。点灯装置の構成は従来例と同じである。また、実施形態３、実施形態６と同じ制御フローには同一符号を付けることにより、本実施形態での説明を省略する。図示を省略しているが、＃０４〜＃１２の処理は、図６と同様である。
【０１２５】
実施形態６では、＃１４にて負荷電圧が正常か否かを判断していたが、本実施形態では、Ｇ０１，Ｇ０２の判定に置き換えている。Ｇ０１では、負荷電圧の異常が１５０［ｍｓ］連続していた場合に、負荷異常信号出力（＃１６）から永久停止（＃１７）へ遷移させる。また、Ｇ０２では、負荷電流の異常（出力電流が０．２［Ａ］より高く１．０［Ａ］より低ければ正常）が１５０［ｍｓ］連続していた場合に、負荷異常信号出力（＃１６）から永久停止（＃１７）へ遷移させる。
【０１２６】
また、出力電流値が負荷の正常範囲よりも大きな所定電流値（本実施形態では２．０［Ａ］）を超えたかどうかを判断する分岐処理（Ｇ０３）を追加し、所定電流を超えた場合は＃１５と同様の動作停止処理（Ｇ０４）させて、時間待ち処理（Ｇ０５）実施後に、定電流制御を開始するフロー（＃０３）へと遷移させている。
【０１２７】
本実施形態を実施した場合に、負荷が急激に短絡した際の出力電圧と出力電流の変化を、図１７に示す。負荷の短絡が発生し、出力の低減が間に合わず所定電流値（２．０［Ａ］）を超えた電流が流れた場合、即座に動作停止させている。その後３０［ｍｓ］後に動作開始させるが、負荷の短絡が続いているために再度所定電流値（２．０［Ａ］）を超えてしまい、動作停止を繰り返す。このように動作開始と動作停止を間欠的に繰り返すことで、回路構成上、出力電流の低減が間に合わないほどの出力電流の急激な変化時にも、動作停止させることにより半導体光源及び点灯装置の保護を実現している。
【０１２８】
また、負荷短絡しているため出力電圧は上昇しないため、負荷電圧の異常連続判断（Ｇ０１）にかかり、負荷短絡より１５０［ｍｓ］経過後には永久停止処理（＃１６，＃１７）へと遷移させて回路を安全に動作停止させることが出来る。
【０１２９】
本実施形態により出力の低減が間に合わない（困難な）ほどの負荷の急激な変化が発生した際にも、瞬間的な動作停止で破壊を防止し、かつ瞬間的に永久停止させてしまうとノイズ等の影響による誤動作も考えられるため間欠的な動作で負荷の異常を確実に検出できる。これにより、出力の低減が間に合わないほどの負荷の急変にも半導体光源と点灯装置を保護することが可能となる。
【０１３０】
本実施形態では、負荷電流が１．０［Ａ］以上の状態が１５０［ｍｓ］以上となった場合、負荷異常信号出力（＃１６）から永久停止処理（＃１７）を行っている。その中で、１５０［ｍｓ］以内ではあるが、負荷電流が定格電流値（０．７［Ａ］）の２倍以上の電流値である２．０［Ａ］以上となった場合（通常は０．７［Ａ］となるように定電流制御しているため、通常の負荷変動ではこのような電流値となることは有り得ない）には、動作停止処理（Ｇ０４）と時間待ち処理（Ｇ０５）から再動作させることで、半導体光源と点灯装置を保護している。
【０１３１】
本実施形態では、負荷電流が１．０［Ａ］以上の状態が１５０［ｍｓ］以上で動作停止させているが、それは負荷電圧が１０［Ｖ］以下の状態が１５０［ｍｓ］以上で動作停止処理をさせていることと略同義であることから、Ｇ０１もしくはＧ０２のフローのどちらかがあれば同様の制御を実現可能であることは言うまでもない。
【０１３２】
（実施形態８）
図１８に本発明の点灯装置を搭載した前照灯とその前照灯を搭載した車両を示す。５ａ，５ｂは車輌の前照灯（すれ違いビーム）に用いる光源負荷であり、２０ａ，２０ｂはその点灯装置である。ＬＯＷビームスイッチ電源Ｅ１は、車載用のバッテリと前照灯スイッチの直列回路で構成されており、前照灯スイッチをＯＮすると、点灯装置２０ａ，２０ｂにＤＣ電源が供給されて光源負荷５ａ，５ｂが点灯する。負荷に異常があれば、点灯装置２０ａ，２０ｂから異常報知信号が出力される。本発明の点灯装置や前照灯を搭載することにより、上述の各実施形態で述べた効果を有する車両を実現することが可能となる。
【０１３３】
（実施形態９）
図１９に、点灯装置をＡＣ電源に接続するためのＡＣ／ＤＣ変換部２５の一例を示す。入力コンデンサＣと、フィルタコイルＴｆ、インダクタＬｆ、コンデンサＣｆはスイッチングノイズ除去用のローパスフィルタを構成している。ダイオードブリッジＤＢによりＡＣ電源Ｖｓを全波整流し、コンデンサＣ２に得られる脈流電圧をインダクタＬ１、スイッチング素子Ｑ２、ダイオードＤ２、平滑コンデンサＣ３よりなる昇圧チョッパ回路により平滑化してＤＣ電源を得ている。これにより、ＡＣ電源に接続可能な点灯装置を実現できる。
【０１３４】
上述のＡＣ／ＤＣ変換部２５を用いて実現した、ＡＣ電源に接続する場合のＬＥＤ照明器具（図２０）とＨＩＤ照明器具（図２１）を示す。図２０のＬＥＤモジュール５０は、複数のＬＥＤを直列接続または並列接続したモジュールである。器具本体２７はＡＣ／ＤＣ変換部２５とＬＥＤ点灯装置２０またはＨＩＤ点灯装置２０’を内蔵している。本発明の点灯装置を用いることにより、光源及び点灯装置が破壊することなく安全な照明器具を実現することが可能となる。
【０１３５】
本実施形態では、ＡＣ／ＤＣ変換部２５を昇圧チョッパとしたが、ダイオードブリッジとコンデンサにより構成してもよい。また、点灯装置のＤＣ／ＤＣコンバータ１をフライバック回路を用いて記載したが、昇圧チョッパや降圧チョッパもしくはオートトランスやＣｕｋｅ回路といった昇降圧チョッパ等、どのような回路構成を用いても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１３６】
１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３ 電圧検出回路
４ 電流検出回路
５ 半導体光源（ＬＥＤ）
１０ マイコン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ電源を受けて前記ＤＣ電源を負荷が必要とする所定の出力へ変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記出力の電圧もしくはそれに相当する値を検出する電圧検出部と、
前記出力の電流もしくはそれに相当する値を検出する電流検出部と、
前記電圧検出部及び／又は電流検出部の検出値により、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部とから構成される点灯装置において、
前記制御部は、第１の所定時間に前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化を検出したとき、出力の低減を行うことを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記負荷は半導体光源であり、前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを、出力電流が第１の所定電流値となるように制御することを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】
前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化とは、１００［μｓ］当たりの出力電圧の変化が５［Ｖ］以上となる変化であることを特徴とする請求項１または２記載の点灯装置。
【請求項４】
前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化とは、３００［μｓ］当たりの出力電流の変化が０．１２［Ａ］以上となる変化であることを特徴とする請求項１または２記載の点灯装置。
【請求項５】
前記制御部は、第１の所定電流値より大きな第２の所定電流値以上の電流が第２の所定時間連続した場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止する制御を行い、前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化とは、第２の所定電流値より大きな第３の所定電流値が流れることであることを特徴とする請求項２記載の点灯装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを電流臨界モードにて制御し、前記出力の低減とは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子のＯＮ時間を維持しながら電流不連続モードへと切り替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の点灯装置。
【請求項７】
前記出力の低減とは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させることであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の点灯装置。
【請求項８】
前記出力の低減とは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを間欠的に動作させることであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の点灯装置。
【請求項９】
前記出力の低減とは、第１の所定電流値となるような制御を出力電圧が所定電圧値となるような制御に変更することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の点灯装置。
【請求項１０】
所定電圧値とは、前記出力の変化が発生する前の電圧値であることを特徴とする請求項９記載の点灯装置。
【請求項１１】
前記制御部は、出力の低減後、第３の所定時間後に出力電流が所定の判定閾値以上の場合、出力の低減を停止することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の点灯装置。
【請求項１２】
所定の判定閾値は、負荷電圧の急激な上昇及び／又は負荷電流の急激な降下を検出する直前の電流値より小さく設定されることを特徴とする請求項１１に記載の点灯装置。
【請求項１３】
第３の所定時間は２０［ｍｓ］以下であることを特徴とする請求項１１または１２のいずれかに記載の点灯装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の点灯装置を備え、車輌の前照灯を点灯させることを特徴とする前照灯点灯装置。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれかに記載の点灯装置もしくは請求項１４記載の前照灯点灯装置を搭載した前照灯。
【請求項１６】
請求項１〜１３のいずれかに記載の点灯装置もしくは請求項１４記載の前照灯点灯装置もしくは請求項１５記載の前照灯を搭載した車輌。
【請求項１】
ＤＣ電源を受けて前記ＤＣ電源を負荷が必要とする所定の出力へ変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記出力の電圧もしくはそれに相当する値を検出する電圧検出部と、
前記出力の電流もしくはそれに相当する値を検出する電流検出部と、
前記電圧検出部及び／又は電流検出部の検出値により、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部とから構成される点灯装置において、
前記制御部は、第１の所定時間に前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化を検出したとき、出力の低減を行うことを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記負荷は半導体光源であり、前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを、出力電流が第１の所定電流値となるように制御することを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】
前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化とは、１００［μｓ］当たりの出力電圧の変化が５［Ｖ］以上となる変化であることを特徴とする請求項１または２記載の点灯装置。
【請求項４】
前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化とは、３００［μｓ］当たりの出力電流の変化が０．１２［Ａ］以上となる変化であることを特徴とする請求項１または２記載の点灯装置。
【請求項５】
前記制御部は、第１の所定電流値より大きな第２の所定電流値以上の電流が第２の所定時間連続した場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止する制御を行い、前記出力の変化が所定幅以上となる負荷状態の急激な変化とは、第２の所定電流値より大きな第３の所定電流値が流れることであることを特徴とする請求項２記載の点灯装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを電流臨界モードにて制御し、前記出力の低減とは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子のＯＮ時間を維持しながら電流不連続モードへと切り替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の点灯装置。
【請求項７】
前記出力の低減とは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させることであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の点灯装置。
【請求項８】
前記出力の低減とは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを間欠的に動作させることであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の点灯装置。
【請求項９】
前記出力の低減とは、第１の所定電流値となるような制御を出力電圧が所定電圧値となるような制御に変更することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の点灯装置。
【請求項１０】
所定電圧値とは、前記出力の変化が発生する前の電圧値であることを特徴とする請求項９記載の点灯装置。
【請求項１１】
前記制御部は、出力の低減後、第３の所定時間後に出力電流が所定の判定閾値以上の場合、出力の低減を停止することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の点灯装置。
【請求項１２】
所定の判定閾値は、負荷電圧の急激な上昇及び／又は負荷電流の急激な降下を検出する直前の電流値より小さく設定されることを特徴とする請求項１１に記載の点灯装置。
【請求項１３】
第３の所定時間は２０［ｍｓ］以下であることを特徴とする請求項１１または１２のいずれかに記載の点灯装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の点灯装置を備え、車輌の前照灯を点灯させることを特徴とする前照灯点灯装置。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれかに記載の点灯装置もしくは請求項１４記載の前照灯点灯装置を搭載した前照灯。
【請求項１６】
請求項１〜１３のいずれかに記載の点灯装置もしくは請求項１４記載の前照灯点灯装置もしくは請求項１５記載の前照灯を搭載した車輌。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１１−１００６６６（Ｐ２０１１−１００６６６Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５５３７０（Ｐ２００９−２５５３７０）
【出願日】平成２１年１１月６日（２００９．１１．６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月６日（２００９．１１．６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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