ＬＥＤ点灯回路
【課題】過電流によるＬＥＤの破損を防止可能なＬＥＤ点灯回路を低コストに提供する。
【解決手段】制御回路１７は、ハイビーム（第１光源ブロック１４と第２光源ブロック１５の両方を点灯させた状態）からロービーム（第１光源ブロック１４だけを点灯させた状態）に切り替えるときに、まず、第２短絡回路１８を動作させて第２光源ブロック１５のＬＥＤ１６を短絡させ、第１所定時間t1経過後に、第２短絡回路１８に加えて第１短絡回路１９を動作させて第２光源ブロック１５のＬＥＤ１６を短絡させる。
【解決手段】制御回路１７は、ハイビーム（第１光源ブロック１４と第２光源ブロック１５の両方を点灯させた状態）からロービーム（第１光源ブロック１４だけを点灯させた状態）に切り替えるときに、まず、第２短絡回路１８を動作させて第２光源ブロック１５のＬＥＤ１６を短絡させ、第１所定時間t1経過後に、第２短絡回路１８に加えて第１短絡回路１９を動作させて第２光源ブロック１５のＬＥＤ１６を短絡させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ点灯回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の前照灯（ヘッドランプ ）は、走行用前照灯であるハイビームと、すれ違い用前照灯であるロービームとを切替可能にする必要がある。
そこで、ＬＥＤを用いた前照灯では、ロービーム時に点灯させるＬＥＤの個数をハイビーム時に比べて少なくするように制御するＬＥＤ点灯回路を備えたものがある。
また、従来より、点灯させるＬＥＤの個数を変えることによって明るさを変えるように制御するＬＥＤ点灯回路が知られている。
【０００３】
特許文献１には、少なくとも１個のＬＥＤから成る光源ブロックの複数を直列に電源に接続しておき、複数の光源ブロックの１部のものを短絡回路により短絡し、この短絡回路には積分回路が組み込まれており、この積分回路からの出力電圧に応じて、短絡が行われる光源ブロックに印加される電圧が既定値から暫減方向の傾斜を有して短絡状態に達するようにした点灯回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２６９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の積分回路は、短絡回路による短絡が行われない側（消灯されない側）の光源ブロックに印加される電圧を暫増的に上昇させることにより、短絡が行われない側の光源ブロックに過電圧による過電流（突入電流）が流れて破損するのを防止するために設けられている。
しかし、短絡回路による短絡を短時間に繰り返した場合には、積分回路が十分に機能せず、短絡が行われない側の光源ブロックに過電流が流れて破損するおそれがある。
そのため、特許文献１の技術を自動車の前照灯に適用すると、ロービームとハイビームを頻繁に切り替えた場合に、ＬＥＤが破損するおそれがある。
【０００６】
また、特許文献１には、複数の光源ブロックに流れる電流を一定値に制御する定電流制御部を設けることにより、短絡が行われない側の光源ブロックに過電流が流れるのを防止することが開示されている。
しかし、定電流制御部を設けたとしても、瞬間的な過電流については防止できないため、短絡回路による短絡を短時間に繰り返した場合にはＬＥＤが破損するおそれがある。
【０００７】
ところで、複数の光源ブロックを並列に電源に接続しておき、点灯させる光源ブロックを切り替える方法が考えられる。
しかし、光源ブロックを構成するＬＥＤのしきい値電圧のバラツキなどにより、個々の光源ブロックに流れる電流に差が生じると、個々の光源ブロックの明るさにもバラツキが生じて照明品位が低下することになる。
そこで、個々の光源ブロック毎に定電流回路を設け、個々の光源ブロックに流れる電流を同一にする方法が考えられるが、定電流回路は部品コストが高いため、ＬＥＤ点灯回路が高コストになってしまう。
【０００８】
本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、過電流によるＬＥＤの破損を防止可能なＬＥＤ点灯回路を低コストに提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。
【００１０】
＜第１の局面＞
第１の局面は、
直列接続された複数個のＬＥＤから成る第１光源ブロックと、
前記第１光源ブロックに直列接続された複数個のＬＥＤから成る第２光源ブロックと、
前記第１光源ブロックおよび第２光源ブロックに一定値の電流を流す定電流回路と、
前記第２光源ブロックに並列接続された第１短絡回路と、
前記第２光源ブロックに並列接続され、前記第１短絡回路よりも抵抗値が大きな第２短絡回路と、
前記第１短絡回路および第２短絡回路の動作を制御する制御回路と
を備えたＬＥＤ点灯回路であって、
前記制御回路は、前記第１光源ブロックと第２光源ブロックの両方を点灯させた状態から、前記第１光源ブロックだけを点灯させた状態に切り替えるときに、まず、前記第２短絡回路を動作させて前記第２光源ブロックの前記ＬＥＤを短絡させ、第１所定時間経過後に、前記第２短絡回路に加えて前記第１短絡回路を動作させて前記第２光源ブロックの前記ＬＥＤを短絡させるＬＥＤ点灯回路である。
【００１１】
各短絡回路が短絡動作するときには、定電流回路の出力電圧が低下するため、定電流回路の出力電流が瞬間的に過大になるピークが生じて過電流が流れる。
しかし、各短絡回路を第１の局面のように動作させれば、出力電圧が定電流回路で設定された最大電圧から所定電圧に低下し、それから第１所定時間経過後に、所定電圧から定電流回路で設定された最小電圧まで低下するという具合に、出力電圧が２段階で低下するため、出力電流に生じるピークが小さくなり過電流も小さくなる。
その結果、第１光源ブロックを構成するＬＥＤに大きな過電流が流れて破損するのを防止できる。
ここで、所定電圧および第１所定時間は、前記作用・効果が確実に得られるように、カット・アンド・トライにより実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
尚、所定電圧は第２短絡回路の内部抵抗を適宜設定することによって調整できる。
【００１２】
＜第２の局面＞
第２の局面は、第１の局面において、前記制御回路は、前記第１光源ブロックだけを点灯させた状態から、前記第１光源ブロックと第２光源ブロックの両方を点灯させた状態に切り替えるときに、まず、前記第１短絡回路による前記第２光源ブロックの短絡動作を停止させ、第２所定時間経過後に、前記第２短絡回路による前記第２光源ブロックの短絡動作を停止させるＬＥＤ点灯回路である。
【００１３】
各短絡回路が短絡動作を停止するときには、定電流回路の出力電圧が増大するため、定電流回路の出力電流が瞬間的に過小になるギャップが生じる。
しかし、各短絡回路を第２の局面のように動作させれば、出力電圧が定電流回路で設定された最小電圧から所定電圧に増大し、それから第２所定時間経過後に、所定電圧から定電流回路で設定された最大電圧まで増大するという具合に、出力電圧が２段階で増大するため、出力電流に生じるギャップが小さくなる。
その結果、第１光源ブロックを構成するＬＥＤが瞬間的に消灯してチラツキが起こるのを防止できる。
ここで、所定電圧および第２所定時間は、前記作用・効果が確実に得られるように、カット・アンド・トライにより実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
【００１４】
＜第３の局面＞
第３の局面は、第１または第２の局面において、前記第１短絡回路はＭＯＳトランジスタから成り、前記第２短絡回路は、直列接続されたＭＯＳトランジスタと抵抗から成るＬＥＤ点灯回路である。
ＭＯＳトランジスタは、他のスイッチング素子（例えば、バイポーラトランジスタなど）に比べて駆動電力が少なくて済むため、ＬＥＤ点灯回路の低消費電力化を図ることができる。
また、第２短絡回路は簡単な構成であるため部品コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を具体化した一実施形態のＬＥＤ点灯回路１０の回路図。
【図２】ＬＥＤ点灯回路１０の動作を説明するためのタイミングチャート。
【図３】ＬＥＤ点灯回路１０のＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖと出力電流Ｉとの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示すように、本発明を具体化した一実施形態のＬＥＤ点灯回路１０は、直流電源１１、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２、光源ブロック１３（第１光源ブロック１４、第２光源ブロック１５）、ＬＥＤ１６、制御回路１７、第２短絡回路１８（抵抗Ｒ、ＮＭＯＳトランジスタＱ１）、第１短絡回路１９（ＮＭＯＳトランジスタＱ２）から構成されており、自動車の前照灯に用いられる。
【００１７】
直流電源１１は自動車に搭載された車載バッテリであり、直流電源１１の定常時電圧は１３．５Ｖである。
ＤＣ−ＤＣコンバータ１２は、直流電源１１から電源が供給され、可変値の出力電圧Ｖ（＝１５〜４０Ｖ）および一定値の出力電流Ｉ（＝１Ａ）を生成して出力する定電流回路である。
光源ブロック１３は、直列接続された第１光源ブロック１４および第２光源ブロック１５から構成されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２に接続されて直流電源が供給されている。
各光源ブロック１４，１５はそれぞれ、直列接続された５個のＬＥＤ１６から構成されている。
すなわち、光源ブロック１３は直列接続された１０個のＬＥＤ１６から構成されており、光源ブロック１３にはＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖが印加されると共に出力電流Ｉが流される。
【００１８】
制御回路１７は、直流電源１１から電源が供給され、第２短絡回路１８を制御するための制御信号VG1と、第１短絡回路１９を制御するための制御信号VG2とを生成して出力する。
第２短絡回路１８は、直列接続された抵抗ＲおよびトランジスタＱ１から構成され、第２光源ブロック１５に並列接続されている。
第１短絡回路１８は、トランジスタＱ２から構成され、第２光源ブロック１５に並列接続されている。
トランジスタＱ１のゲートには制御信号VG1が印加され、トランジスタＱ２のゲートには制御信号VG2が印加されている。
【００１９】
図２（Ａ）は、ＬＥＤ点灯回路１０の動作を説明するためのタイミングチャートである。
ハイビーム（Ｈｉ）の定常状態では、制御信号VG1，VG2が共にローレベルであり、トランジスタＱ１，Ｑ２が共にオフ状態となるため、光源ブロック１３には出力電圧Ｖ＝４０Ｖが印加されて出力電流Ｉ＝１Ａが流れ、光源ブロック１４，１５の両方が点灯する。
【００２０】
ハイビーム（Ｈｉ）からロービーム（Ｌｏ）に切り替えると、制御信号VG1がローレベルからハイレベルに切り替わり、制御信号VG1の切り替わりから第１所定時間t1だけ遅れた後に、制御信号VG2がローレベルからハイレベルに切り替わる。
【００２１】
制御信号VG1がハイレベルで、制御信号VG2がローレベルになると、トランジスタＱ１がオン状態で、トランジスタＱ２がオフ状態になるため、第２光源ブロック１５の両端間が第２短絡回路１８によって短絡され、出力電圧Ｖは第２短絡回路１８の内部抵抗値によって規定される所定電圧Ｖａまで低下するが、光源ブロック１４，１５は両方共に点灯したままであり、ハイビームと同じである。
【００２２】
制御信号VG1，VG2が共にハイレベルになると、トランジスタＱ１，Ｑ２が共にオン状態になるため、第２光源ブロック１５の両端間が２つの短絡回路１８，１９によって短絡され、出力電圧Ｖは１５Ｖまで低下し、光源ブロック１４だけが点灯して光源ブロック１５は消灯し、ロービームになる。
【００２３】
ロービーム（Ｌｏ）からハイビーム（Ｈｉ）に切り替えると、制御信号VG2がハイレベルからローレベルに切り替わり、制御信号VG2の切り替わりから第２所定時間t2だけ遅れた後に、制御信号VG1がハイレベルからローレベルに切り替わる。
【００２４】
制御信号VG1がハイレベルで、制御信号VG2がローレベルになると、トランジスタＱ１がオン状態で、トランジスタＱ２がオフ状態になるため、第２光源ブロック１５の両端間が第２短絡回路１８によって短絡され、出力電圧Ｖは第２短絡回路１８の抵抗Ｒによって規定される所定電圧Ｖａまで増大し、光源ブロック１４，１５の両方が点灯してハイビームになる。
【００２５】
制御信号VG1，VG2がローレベルからハイレベルに切り替わり、トランジスタＱ１，Ｑ２がオフ状態からオン状態に切り替わるときには、出力電圧Ｖが低下するため、出力電流Ｉが瞬間的に過大になるピークが生じて過電流が流れる。
また、制御信号VG1，VG2がハイレベルからローレベルに切り替わり、トランジスタＱ１，Ｑ２がオン状態からオフ状態に切り替わるときには、出力電圧Ｖが増大するため、出力電流Ｉが瞬間的に過小になるギャップが生じる。
【００２６】
図３（Ａ）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖと出力電流Ｉとの関係を示すグラフである。
ハイビーム（Ｈｉ）からロービーム（Ｌｏ）に切り替えると、矢印αに示すように、出力電流Ｉが一定値＝１Ａから増大した後に一定値に戻り、その後に再び増大した後に一定値に戻るように変化し、この出力電流Ｉの変化が図２（Ａ）に示す瞬間的なピークに該当する。
ロービームからハイビームに切り替えると、矢印βに示すように、出力電流Ｉが一定値＝１Ａから低下した後に一定値に戻り、その後に再び低下した後に一定値に戻るように変化し、この出力電流Ｉの変化が図２（Ａ）に示す瞬間的なギャップに該当する。
【００２７】
［実施形態の作用・効果］
本実施形態のＬＥＤ点灯回路１０によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
【００２８】
［１］制御回路１７は、ハイビーム（第１光源ブロック１４と第２光源ブロック１５の両方を点灯させた状態）からロービーム（第１光源ブロック１４だけを点灯させた状態）に切り替えるときに、まず、第２短絡回路１８を動作させて第２光源ブロック１５のＬＥＤ１６を短絡させ、第１所定時間t1経過後に、第２短絡回路１８に加えて第１短絡回路１９を動作させて第２光源ブロック１５のＬＥＤ１６を短絡させる。
【００２９】
各短絡回路１８，１９が短絡動作するとき（制御信号VG1，VG2がローレベルからハイレベルに切り替わり、トランジスタＱ１，Ｑ２がオフ状態からオン状態に切り替わるとき）には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖが低下するため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電流Ｉが瞬間的に過大になるピークが生じて過電流が流れる。
【００３０】
図２（Ｂ）に示すように、短絡回路１８を動作させず、短絡回路１９だけを動作させた場合には、出力電圧Ｖが４０Ｖ（ＤＣ−ＤＣコンバータ１２で設定された最大電圧）から１５Ｖ（ＤＣ−ＤＣコンバータ１２で設定された最小電圧）に一気に低下するため、出力電流Ｉに大きなピークが生じて過電流も大きくなり、第１光源ブロック１４を構成するＬＥＤ１６に大きな過電流（突入電流）が流れて破損するおそれがある。
【００３１】
図３（Ｂ）は、図２（Ｂ）に対応する出力電圧Ｖと出力電流Ｉとの関係を示すグラフである。
ハイビームからロービームに切り替えると、矢印αに示すように、出力電流Ｉが一定値＝１Ａから増大した後に一定値に戻るように変化し、この出力電流Ｉの変化が図２（Ｂ）に示す瞬間的なピークに該当する。
【００３２】
それに対して、図２（Ａ）および図３（Ａ）に示すように、短絡回路１９に加えて短絡回路１８を動作させた場合には、出力電圧Ｖが４０Ｖから所定電圧Ｖａに低下し、それから第１所定時間t1経過後に、所定電圧Ｖａから１５Ｖまで低下するという具合に、出力電圧Ｖが２段階で低下するため、出力電流Ｉに生じるピークが小さくなり過電流も小さくなる。
その結果、本実施形態によれば、第１光源ブロック１４を構成するＬＥＤ１６に大きな過電流が流れて破損するのを防止できる。
【００３３】
ここで、所定電圧Ｖａおよび第１所定時間t1は、前記作用・効果が確実に得られるように、カット・アンド・トライにより実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
尚、所定電圧Ｖａは第２短絡回路１８の内部抵抗によって規定されるため、抵抗Ｒの抵抗値を適宜設定することによって調整できる。
【００３４】
［２］制御回路１７は、ロービーム（第１光源ブロック１４だけを点灯させた状態）からハイビーム（第１光源ブロック１４と第２光源ブロック１５の両方を点灯させた状態）に切り替えるときに、まず、第１短絡回路１９による第２光源ブロック１５の短絡動作を停止させ、第２所定時間t2経過後に、第２短絡回路１８による第２光源ブロック１５の短絡動作を停止させる。
【００３５】
各短絡回路１８，１９が短絡動作を停止するとき（制御信号VG1，VG2がハイレベルからローレベルに切り替わり、トランジスタＱ１，Ｑ２がオン状態からオフ状態に切り替わるとき）には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖが増大するため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電流Ｉが瞬間的に過小になるギャップが生じる。
【００３６】
図２（Ｂ）に示すように、短絡回路１８を動作させず、短絡回路１９だけを動作させた場合には、出力電圧Ｖが１５Ｖから４０Ｖに一気に増大するため、出力電流Ｉに大きなギャップが生じ、第１光源ブロック１４を構成するＬＥＤ１６が瞬間的に消灯してチラツキが起こるおそれがある。
図３（Ｂ）の矢印βに示すように、ロービームからハイビームに切り替えると、出力電流Ｉが一定値＝１Ａから低下した後に一定値に戻るように変化し、この出力電流Ｉの変化が図２（Ｂ）に示す瞬間的なギャップに該当する。
【００３７】
それに対して、図２（Ａ）および図３（Ａ）に示すように、短絡回路１９に加えて短絡回路１８を動作させた場合には、出力電圧Ｖが１５Ｖから所定電圧Ｖａに増大し、それから第２所定時間t2経過後に、所定電圧Ｖａから４０Ｖまで増大するという具合に、出力電圧Ｖが２段階で増大するため、出力電流Ｉに生じるギャップが小さくなる。
その結果、本実施形態によれば、第１光源ブロック１４を構成するＬＥＤ１６が瞬間的に消灯してチラツキが起こるのを防止できる。
ここで、所定電圧Ｖａおよび第２所定時間t2は、前記作用・効果が確実に得られるように、カット・アンド・トライにより実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
【００３８】
［３］所定電圧Ｖａおよび所定時間t1，t2を最適値に設定すれば、短絡回路１８，１９による短絡動作を短時間に繰り返した場合（すなわち、ロービームとハイビームを頻繁に切り替えた場合）でも、ＬＥＤ１６の破損を確実に防止できる。
【００３９】
［４］ＤＣ−ＤＣコンバータ（定電流回路）１２を１つ備えるだけであるため、２組の光源ブロックを並列に設けると共に個々の光源ブロック毎に定電流回路を設ける場合に比べて、ＬＥＤ点灯回路１０の低コスト化を図ることができる。
【００４０】
［５］短絡回路１８，１９を構成するＮＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２は、他のスイッチング素子（例えば、バイポーラトランジスタなど）に比べて駆動電力が少なくて済むため、ＬＥＤ点灯回路１０の低消費電力化を図ることができる。
また、短絡回路１８は、直列接続されたトランジスタＱ１と抵抗Ｒから成り、簡単な構成であるため部品コストを低減できる。
【００４１】
＜別の実施形態＞
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。
【００４２】
［Ａ］ＮＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２を、ＰＭＯＳトランジスタに置き換えてもよく、その他のスイッチング素子（バイポーラトランジスタ、静電誘導型トランジスタ、サイリスタなど）に置き換えてもよい。
【００４３】
［Ｂ］第１光源ブロック１４および第２光源ブロック１５を構成するＬＥＤ１６の個数は、５個に限らず適宜な個数にしてもよい。
また、第１光源ブロック１４を構成するＬＥＤ１６の個数と、第２光源ブロック１５を構成するＬＥＤ１６の個数とを異ならせてもよい。
【００４４】
［Ｃ］自動車の前照灯に用いられるＬＥＤ点灯回路に限らず、点灯させるＬＥＤの個数を変えることによって明るさを変えるように制御するＬＥＤ点灯回路であればどのようなものに適用してもよい。
【００４５】
本発明は、前記各局面および前記実施形態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本発明に含まれる。本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
【符号の説明】
【００４６】
１０…ＬＥＤ点灯回路
１１…直流電源
１２…ＤＣ−ＤＣコンバータ（定電流回路）
１３…光源ブロック
１４…第１光源ブロック
１５…第２光源ブロック
１６…ＬＥＤ
１７…制御回路
１８…第２短絡回路
１９…第１短絡回路
Ｒ…抵抗
Ｑ１…ＮＭＯＳトランジス
Ｑ２…ＮＭＯＳトランジスタ
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ点灯回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の前照灯（ヘッドランプ ）は、走行用前照灯であるハイビームと、すれ違い用前照灯であるロービームとを切替可能にする必要がある。
そこで、ＬＥＤを用いた前照灯では、ロービーム時に点灯させるＬＥＤの個数をハイビーム時に比べて少なくするように制御するＬＥＤ点灯回路を備えたものがある。
また、従来より、点灯させるＬＥＤの個数を変えることによって明るさを変えるように制御するＬＥＤ点灯回路が知られている。
【０００３】
特許文献１には、少なくとも１個のＬＥＤから成る光源ブロックの複数を直列に電源に接続しておき、複数の光源ブロックの１部のものを短絡回路により短絡し、この短絡回路には積分回路が組み込まれており、この積分回路からの出力電圧に応じて、短絡が行われる光源ブロックに印加される電圧が既定値から暫減方向の傾斜を有して短絡状態に達するようにした点灯回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２６９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の積分回路は、短絡回路による短絡が行われない側（消灯されない側）の光源ブロックに印加される電圧を暫増的に上昇させることにより、短絡が行われない側の光源ブロックに過電圧による過電流（突入電流）が流れて破損するのを防止するために設けられている。
しかし、短絡回路による短絡を短時間に繰り返した場合には、積分回路が十分に機能せず、短絡が行われない側の光源ブロックに過電流が流れて破損するおそれがある。
そのため、特許文献１の技術を自動車の前照灯に適用すると、ロービームとハイビームを頻繁に切り替えた場合に、ＬＥＤが破損するおそれがある。
【０００６】
また、特許文献１には、複数の光源ブロックに流れる電流を一定値に制御する定電流制御部を設けることにより、短絡が行われない側の光源ブロックに過電流が流れるのを防止することが開示されている。
しかし、定電流制御部を設けたとしても、瞬間的な過電流については防止できないため、短絡回路による短絡を短時間に繰り返した場合にはＬＥＤが破損するおそれがある。
【０００７】
ところで、複数の光源ブロックを並列に電源に接続しておき、点灯させる光源ブロックを切り替える方法が考えられる。
しかし、光源ブロックを構成するＬＥＤのしきい値電圧のバラツキなどにより、個々の光源ブロックに流れる電流に差が生じると、個々の光源ブロックの明るさにもバラツキが生じて照明品位が低下することになる。
そこで、個々の光源ブロック毎に定電流回路を設け、個々の光源ブロックに流れる電流を同一にする方法が考えられるが、定電流回路は部品コストが高いため、ＬＥＤ点灯回路が高コストになってしまう。
【０００８】
本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、過電流によるＬＥＤの破損を防止可能なＬＥＤ点灯回路を低コストに提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。
【００１０】
＜第１の局面＞
第１の局面は、
直列接続された複数個のＬＥＤから成る第１光源ブロックと、
前記第１光源ブロックに直列接続された複数個のＬＥＤから成る第２光源ブロックと、
前記第１光源ブロックおよび第２光源ブロックに一定値の電流を流す定電流回路と、
前記第２光源ブロックに並列接続された第１短絡回路と、
前記第２光源ブロックに並列接続され、前記第１短絡回路よりも抵抗値が大きな第２短絡回路と、
前記第１短絡回路および第２短絡回路の動作を制御する制御回路と
を備えたＬＥＤ点灯回路であって、
前記制御回路は、前記第１光源ブロックと第２光源ブロックの両方を点灯させた状態から、前記第１光源ブロックだけを点灯させた状態に切り替えるときに、まず、前記第２短絡回路を動作させて前記第２光源ブロックの前記ＬＥＤを短絡させ、第１所定時間経過後に、前記第２短絡回路に加えて前記第１短絡回路を動作させて前記第２光源ブロックの前記ＬＥＤを短絡させるＬＥＤ点灯回路である。
【００１１】
各短絡回路が短絡動作するときには、定電流回路の出力電圧が低下するため、定電流回路の出力電流が瞬間的に過大になるピークが生じて過電流が流れる。
しかし、各短絡回路を第１の局面のように動作させれば、出力電圧が定電流回路で設定された最大電圧から所定電圧に低下し、それから第１所定時間経過後に、所定電圧から定電流回路で設定された最小電圧まで低下するという具合に、出力電圧が２段階で低下するため、出力電流に生じるピークが小さくなり過電流も小さくなる。
その結果、第１光源ブロックを構成するＬＥＤに大きな過電流が流れて破損するのを防止できる。
ここで、所定電圧および第１所定時間は、前記作用・効果が確実に得られるように、カット・アンド・トライにより実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
尚、所定電圧は第２短絡回路の内部抵抗を適宜設定することによって調整できる。
【００１２】
＜第２の局面＞
第２の局面は、第１の局面において、前記制御回路は、前記第１光源ブロックだけを点灯させた状態から、前記第１光源ブロックと第２光源ブロックの両方を点灯させた状態に切り替えるときに、まず、前記第１短絡回路による前記第２光源ブロックの短絡動作を停止させ、第２所定時間経過後に、前記第２短絡回路による前記第２光源ブロックの短絡動作を停止させるＬＥＤ点灯回路である。
【００１３】
各短絡回路が短絡動作を停止するときには、定電流回路の出力電圧が増大するため、定電流回路の出力電流が瞬間的に過小になるギャップが生じる。
しかし、各短絡回路を第２の局面のように動作させれば、出力電圧が定電流回路で設定された最小電圧から所定電圧に増大し、それから第２所定時間経過後に、所定電圧から定電流回路で設定された最大電圧まで増大するという具合に、出力電圧が２段階で増大するため、出力電流に生じるギャップが小さくなる。
その結果、第１光源ブロックを構成するＬＥＤが瞬間的に消灯してチラツキが起こるのを防止できる。
ここで、所定電圧および第２所定時間は、前記作用・効果が確実に得られるように、カット・アンド・トライにより実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
【００１４】
＜第３の局面＞
第３の局面は、第１または第２の局面において、前記第１短絡回路はＭＯＳトランジスタから成り、前記第２短絡回路は、直列接続されたＭＯＳトランジスタと抵抗から成るＬＥＤ点灯回路である。
ＭＯＳトランジスタは、他のスイッチング素子（例えば、バイポーラトランジスタなど）に比べて駆動電力が少なくて済むため、ＬＥＤ点灯回路の低消費電力化を図ることができる。
また、第２短絡回路は簡単な構成であるため部品コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を具体化した一実施形態のＬＥＤ点灯回路１０の回路図。
【図２】ＬＥＤ点灯回路１０の動作を説明するためのタイミングチャート。
【図３】ＬＥＤ点灯回路１０のＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖと出力電流Ｉとの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示すように、本発明を具体化した一実施形態のＬＥＤ点灯回路１０は、直流電源１１、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２、光源ブロック１３（第１光源ブロック１４、第２光源ブロック１５）、ＬＥＤ１６、制御回路１７、第２短絡回路１８（抵抗Ｒ、ＮＭＯＳトランジスタＱ１）、第１短絡回路１９（ＮＭＯＳトランジスタＱ２）から構成されており、自動車の前照灯に用いられる。
【００１７】
直流電源１１は自動車に搭載された車載バッテリであり、直流電源１１の定常時電圧は１３．５Ｖである。
ＤＣ−ＤＣコンバータ１２は、直流電源１１から電源が供給され、可変値の出力電圧Ｖ（＝１５〜４０Ｖ）および一定値の出力電流Ｉ（＝１Ａ）を生成して出力する定電流回路である。
光源ブロック１３は、直列接続された第１光源ブロック１４および第２光源ブロック１５から構成されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２に接続されて直流電源が供給されている。
各光源ブロック１４，１５はそれぞれ、直列接続された５個のＬＥＤ１６から構成されている。
すなわち、光源ブロック１３は直列接続された１０個のＬＥＤ１６から構成されており、光源ブロック１３にはＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖが印加されると共に出力電流Ｉが流される。
【００１８】
制御回路１７は、直流電源１１から電源が供給され、第２短絡回路１８を制御するための制御信号VG1と、第１短絡回路１９を制御するための制御信号VG2とを生成して出力する。
第２短絡回路１８は、直列接続された抵抗ＲおよびトランジスタＱ１から構成され、第２光源ブロック１５に並列接続されている。
第１短絡回路１８は、トランジスタＱ２から構成され、第２光源ブロック１５に並列接続されている。
トランジスタＱ１のゲートには制御信号VG1が印加され、トランジスタＱ２のゲートには制御信号VG2が印加されている。
【００１９】
図２（Ａ）は、ＬＥＤ点灯回路１０の動作を説明するためのタイミングチャートである。
ハイビーム（Ｈｉ）の定常状態では、制御信号VG1，VG2が共にローレベルであり、トランジスタＱ１，Ｑ２が共にオフ状態となるため、光源ブロック１３には出力電圧Ｖ＝４０Ｖが印加されて出力電流Ｉ＝１Ａが流れ、光源ブロック１４，１５の両方が点灯する。
【００２０】
ハイビーム（Ｈｉ）からロービーム（Ｌｏ）に切り替えると、制御信号VG1がローレベルからハイレベルに切り替わり、制御信号VG1の切り替わりから第１所定時間t1だけ遅れた後に、制御信号VG2がローレベルからハイレベルに切り替わる。
【００２１】
制御信号VG1がハイレベルで、制御信号VG2がローレベルになると、トランジスタＱ１がオン状態で、トランジスタＱ２がオフ状態になるため、第２光源ブロック１５の両端間が第２短絡回路１８によって短絡され、出力電圧Ｖは第２短絡回路１８の内部抵抗値によって規定される所定電圧Ｖａまで低下するが、光源ブロック１４，１５は両方共に点灯したままであり、ハイビームと同じである。
【００２２】
制御信号VG1，VG2が共にハイレベルになると、トランジスタＱ１，Ｑ２が共にオン状態になるため、第２光源ブロック１５の両端間が２つの短絡回路１８，１９によって短絡され、出力電圧Ｖは１５Ｖまで低下し、光源ブロック１４だけが点灯して光源ブロック１５は消灯し、ロービームになる。
【００２３】
ロービーム（Ｌｏ）からハイビーム（Ｈｉ）に切り替えると、制御信号VG2がハイレベルからローレベルに切り替わり、制御信号VG2の切り替わりから第２所定時間t2だけ遅れた後に、制御信号VG1がハイレベルからローレベルに切り替わる。
【００２４】
制御信号VG1がハイレベルで、制御信号VG2がローレベルになると、トランジスタＱ１がオン状態で、トランジスタＱ２がオフ状態になるため、第２光源ブロック１５の両端間が第２短絡回路１８によって短絡され、出力電圧Ｖは第２短絡回路１８の抵抗Ｒによって規定される所定電圧Ｖａまで増大し、光源ブロック１４，１５の両方が点灯してハイビームになる。
【００２５】
制御信号VG1，VG2がローレベルからハイレベルに切り替わり、トランジスタＱ１，Ｑ２がオフ状態からオン状態に切り替わるときには、出力電圧Ｖが低下するため、出力電流Ｉが瞬間的に過大になるピークが生じて過電流が流れる。
また、制御信号VG1，VG2がハイレベルからローレベルに切り替わり、トランジスタＱ１，Ｑ２がオン状態からオフ状態に切り替わるときには、出力電圧Ｖが増大するため、出力電流Ｉが瞬間的に過小になるギャップが生じる。
【００２６】
図３（Ａ）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖと出力電流Ｉとの関係を示すグラフである。
ハイビーム（Ｈｉ）からロービーム（Ｌｏ）に切り替えると、矢印αに示すように、出力電流Ｉが一定値＝１Ａから増大した後に一定値に戻り、その後に再び増大した後に一定値に戻るように変化し、この出力電流Ｉの変化が図２（Ａ）に示す瞬間的なピークに該当する。
ロービームからハイビームに切り替えると、矢印βに示すように、出力電流Ｉが一定値＝１Ａから低下した後に一定値に戻り、その後に再び低下した後に一定値に戻るように変化し、この出力電流Ｉの変化が図２（Ａ）に示す瞬間的なギャップに該当する。
【００２７】
［実施形態の作用・効果］
本実施形態のＬＥＤ点灯回路１０によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
【００２８】
［１］制御回路１７は、ハイビーム（第１光源ブロック１４と第２光源ブロック１５の両方を点灯させた状態）からロービーム（第１光源ブロック１４だけを点灯させた状態）に切り替えるときに、まず、第２短絡回路１８を動作させて第２光源ブロック１５のＬＥＤ１６を短絡させ、第１所定時間t1経過後に、第２短絡回路１８に加えて第１短絡回路１９を動作させて第２光源ブロック１５のＬＥＤ１６を短絡させる。
【００２９】
各短絡回路１８，１９が短絡動作するとき（制御信号VG1，VG2がローレベルからハイレベルに切り替わり、トランジスタＱ１，Ｑ２がオフ状態からオン状態に切り替わるとき）には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖが低下するため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電流Ｉが瞬間的に過大になるピークが生じて過電流が流れる。
【００３０】
図２（Ｂ）に示すように、短絡回路１８を動作させず、短絡回路１９だけを動作させた場合には、出力電圧Ｖが４０Ｖ（ＤＣ−ＤＣコンバータ１２で設定された最大電圧）から１５Ｖ（ＤＣ−ＤＣコンバータ１２で設定された最小電圧）に一気に低下するため、出力電流Ｉに大きなピークが生じて過電流も大きくなり、第１光源ブロック１４を構成するＬＥＤ１６に大きな過電流（突入電流）が流れて破損するおそれがある。
【００３１】
図３（Ｂ）は、図２（Ｂ）に対応する出力電圧Ｖと出力電流Ｉとの関係を示すグラフである。
ハイビームからロービームに切り替えると、矢印αに示すように、出力電流Ｉが一定値＝１Ａから増大した後に一定値に戻るように変化し、この出力電流Ｉの変化が図２（Ｂ）に示す瞬間的なピークに該当する。
【００３２】
それに対して、図２（Ａ）および図３（Ａ）に示すように、短絡回路１９に加えて短絡回路１８を動作させた場合には、出力電圧Ｖが４０Ｖから所定電圧Ｖａに低下し、それから第１所定時間t1経過後に、所定電圧Ｖａから１５Ｖまで低下するという具合に、出力電圧Ｖが２段階で低下するため、出力電流Ｉに生じるピークが小さくなり過電流も小さくなる。
その結果、本実施形態によれば、第１光源ブロック１４を構成するＬＥＤ１６に大きな過電流が流れて破損するのを防止できる。
【００３３】
ここで、所定電圧Ｖａおよび第１所定時間t1は、前記作用・効果が確実に得られるように、カット・アンド・トライにより実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
尚、所定電圧Ｖａは第２短絡回路１８の内部抵抗によって規定されるため、抵抗Ｒの抵抗値を適宜設定することによって調整できる。
【００３４】
［２］制御回路１７は、ロービーム（第１光源ブロック１４だけを点灯させた状態）からハイビーム（第１光源ブロック１４と第２光源ブロック１５の両方を点灯させた状態）に切り替えるときに、まず、第１短絡回路１９による第２光源ブロック１５の短絡動作を停止させ、第２所定時間t2経過後に、第２短絡回路１８による第２光源ブロック１５の短絡動作を停止させる。
【００３５】
各短絡回路１８，１９が短絡動作を停止するとき（制御信号VG1，VG2がハイレベルからローレベルに切り替わり、トランジスタＱ１，Ｑ２がオン状態からオフ状態に切り替わるとき）には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖが増大するため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電流Ｉが瞬間的に過小になるギャップが生じる。
【００３６】
図２（Ｂ）に示すように、短絡回路１８を動作させず、短絡回路１９だけを動作させた場合には、出力電圧Ｖが１５Ｖから４０Ｖに一気に増大するため、出力電流Ｉに大きなギャップが生じ、第１光源ブロック１４を構成するＬＥＤ１６が瞬間的に消灯してチラツキが起こるおそれがある。
図３（Ｂ）の矢印βに示すように、ロービームからハイビームに切り替えると、出力電流Ｉが一定値＝１Ａから低下した後に一定値に戻るように変化し、この出力電流Ｉの変化が図２（Ｂ）に示す瞬間的なギャップに該当する。
【００３７】
それに対して、図２（Ａ）および図３（Ａ）に示すように、短絡回路１９に加えて短絡回路１８を動作させた場合には、出力電圧Ｖが１５Ｖから所定電圧Ｖａに増大し、それから第２所定時間t2経過後に、所定電圧Ｖａから４０Ｖまで増大するという具合に、出力電圧Ｖが２段階で増大するため、出力電流Ｉに生じるギャップが小さくなる。
その結果、本実施形態によれば、第１光源ブロック１４を構成するＬＥＤ１６が瞬間的に消灯してチラツキが起こるのを防止できる。
ここで、所定電圧Ｖａおよび第２所定時間t2は、前記作用・効果が確実に得られるように、カット・アンド・トライにより実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
【００３８】
［３］所定電圧Ｖａおよび所定時間t1，t2を最適値に設定すれば、短絡回路１８，１９による短絡動作を短時間に繰り返した場合（すなわち、ロービームとハイビームを頻繁に切り替えた場合）でも、ＬＥＤ１６の破損を確実に防止できる。
【００３９】
［４］ＤＣ−ＤＣコンバータ（定電流回路）１２を１つ備えるだけであるため、２組の光源ブロックを並列に設けると共に個々の光源ブロック毎に定電流回路を設ける場合に比べて、ＬＥＤ点灯回路１０の低コスト化を図ることができる。
【００４０】
［５］短絡回路１８，１９を構成するＮＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２は、他のスイッチング素子（例えば、バイポーラトランジスタなど）に比べて駆動電力が少なくて済むため、ＬＥＤ点灯回路１０の低消費電力化を図ることができる。
また、短絡回路１８は、直列接続されたトランジスタＱ１と抵抗Ｒから成り、簡単な構成であるため部品コストを低減できる。
【００４１】
＜別の実施形態＞
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。
【００４２】
［Ａ］ＮＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２を、ＰＭＯＳトランジスタに置き換えてもよく、その他のスイッチング素子（バイポーラトランジスタ、静電誘導型トランジスタ、サイリスタなど）に置き換えてもよい。
【００４３】
［Ｂ］第１光源ブロック１４および第２光源ブロック１５を構成するＬＥＤ１６の個数は、５個に限らず適宜な個数にしてもよい。
また、第１光源ブロック１４を構成するＬＥＤ１６の個数と、第２光源ブロック１５を構成するＬＥＤ１６の個数とを異ならせてもよい。
【００４４】
［Ｃ］自動車の前照灯に用いられるＬＥＤ点灯回路に限らず、点灯させるＬＥＤの個数を変えることによって明るさを変えるように制御するＬＥＤ点灯回路であればどのようなものに適用してもよい。
【００４５】
本発明は、前記各局面および前記実施形態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本発明に含まれる。本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
【符号の説明】
【００４６】
１０…ＬＥＤ点灯回路
１１…直流電源
１２…ＤＣ−ＤＣコンバータ（定電流回路）
１３…光源ブロック
１４…第１光源ブロック
１５…第２光源ブロック
１６…ＬＥＤ
１７…制御回路
１８…第２短絡回路
１９…第１短絡回路
Ｒ…抵抗
Ｑ１…ＮＭＯＳトランジス
Ｑ２…ＮＭＯＳトランジスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数個のＬＥＤから成る第１光源ブロックと、
前記第１光源ブロックに直列接続された複数個のＬＥＤから成る第２光源ブロックと、
前記第１光源ブロックおよび第２光源ブロックに一定値の電流を流す定電流回路と、
前記第２光源ブロックに並列接続された第１短絡回路と、
前記第２光源ブロックに並列接続され、前記第１短絡回路よりも抵抗値が大きな第２短絡回路と、
前記第１短絡回路および第２短絡回路の動作を制御する制御回路と
を備えたＬＥＤ点灯回路であって、
前記制御回路は、前記第１光源ブロックと第２光源ブロックの両方を点灯させた状態から、前記第１光源ブロックだけを点灯させた状態に切り替えるときに、まず、前記第２短絡回路を動作させて前記第２光源ブロックの前記ＬＥＤを短絡させ、第１所定時間経過後に、前記第２短絡回路に加えて前記第１短絡回路を動作させて前記第２光源ブロックの前記ＬＥＤを短絡させる、ＬＥＤ点灯回路。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤ点灯回路において、
前記制御回路は、前記第１光源ブロックだけを点灯させた状態から、前記第１光源ブロックと第２光源ブロックの両方を点灯させた状態に切り替えるときに、まず、前記第１短絡回路による前記第２光源ブロックの短絡動作を停止させ、第２所定時間経過後に、前記第２短絡回路による前記第２光源ブロックの短絡動作を停止させる、ＬＥＤ点灯回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ点灯回路において、
前記第１短絡回路はＭＯＳトランジスタから成り、
前記第２短絡回路は、直列接続されたＭＯＳトランジスタと抵抗から成る、ＬＥＤ点灯回路。
【請求項１】
直列接続された複数個のＬＥＤから成る第１光源ブロックと、
前記第１光源ブロックに直列接続された複数個のＬＥＤから成る第２光源ブロックと、
前記第１光源ブロックおよび第２光源ブロックに一定値の電流を流す定電流回路と、
前記第２光源ブロックに並列接続された第１短絡回路と、
前記第２光源ブロックに並列接続され、前記第１短絡回路よりも抵抗値が大きな第２短絡回路と、
前記第１短絡回路および第２短絡回路の動作を制御する制御回路と
を備えたＬＥＤ点灯回路であって、
前記制御回路は、前記第１光源ブロックと第２光源ブロックの両方を点灯させた状態から、前記第１光源ブロックだけを点灯させた状態に切り替えるときに、まず、前記第２短絡回路を動作させて前記第２光源ブロックの前記ＬＥＤを短絡させ、第１所定時間経過後に、前記第２短絡回路に加えて前記第１短絡回路を動作させて前記第２光源ブロックの前記ＬＥＤを短絡させる、ＬＥＤ点灯回路。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤ点灯回路において、
前記制御回路は、前記第１光源ブロックだけを点灯させた状態から、前記第１光源ブロックと第２光源ブロックの両方を点灯させた状態に切り替えるときに、まず、前記第１短絡回路による前記第２光源ブロックの短絡動作を停止させ、第２所定時間経過後に、前記第２短絡回路による前記第２光源ブロックの短絡動作を停止させる、ＬＥＤ点灯回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ点灯回路において、
前記第１短絡回路はＭＯＳトランジスタから成り、
前記第２短絡回路は、直列接続されたＭＯＳトランジスタと抵抗から成る、ＬＥＤ点灯回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−４７０４７（Ｐ２０１３−４７０４７Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８５９３４（Ｐ２０１１−１８５９３４）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【Ｆターム（参考）】
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