JP7172143B2

JP7172143B2 - 車両用灯具

Info

Publication number: JP7172143B2
Application number: JP2018104573A
Authority: JP
Inventors: 智石井
Original assignee: Ichikoh Industries Ltd
Current assignee: Ichikoh Industries Ltd
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2022-11-16
Anticipated expiration: 2038-05-31
Also published as: JP2019209708A

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来、単一の点灯モードにおいて、駆動回路側にある１つの温度検出素子の検出結果により駆動回路の自己発熱を検出し、光源側の出力を抑制する制御が行われている。これにより、駆動回路は、自己発熱からの保護と負荷側となる光源側の保護との両方の保護を実現している。しかし、このような制御である場合、複数の点灯モードが実装されていても、駆動回路は、駆動回路側にある１つの温度検出素子の検出結果に応じて同一の閾値温度に基づき光源側の出力を抑制する制御を行うため、実際には車両用灯具の使用可能環境下であっても、光源側の出力を抑制する制御が行われ、減光されることで性能が低下している。

そこで、温度検出素子が１つであっても、電力変換回路を複数設けることで、車両用灯具の使用可能環境下であっても、減光されずに性能を維持させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９－１５４７４８号公報

しかし、特許文献１に記載のような従来技術は、点灯モードごとに電力変換回路が必要となるため、部品点数が増加する。よって、特許文献１に記載のような従来技術では、複数の点灯モードが実装されていても、性能を維持させつつ、部品コストを低下させることができない。

本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、複数の点灯モードが実装されていても、性能を維持させつつ、部品コストを低下させることができるようにするものである。

本開示の一側面である車両用灯具は、第１の光源部と、前記第１の光源部と直列に接続されている第２の光源部と、前記第１の光源部及び前記第２の光源部を複数の点灯モードに応じて駆動させる駆動回路と、を備え、前記駆動回路は、前記第１の光源部及び前記第２の光源部に出力電力を供給する電力変換回路と、当該駆動回路に実装され、周囲温度を検出する温度検出素子と、前記温度検出素子により検出される前記周囲温度に基づき、前記電力変換回路の消費電力を抑制する抑制制御を開始する点灯制御回路と、を備え、前記点灯制御回路は、前記周囲温度と複数の点灯モードのうち現在の点灯モードに対応する正のオフセット値とを加算した値が設定狙い値に到達した場合、前記抑制制御を開始すると共に、前記設定狙い値は、複数の点灯モードそれぞれに応じた異なる設定とされ、複数の点灯モードの各設定狙い値は、複数の点灯モードのうち前記周囲温度が同一温度のときの消費電力が大きいものとなるほど、高い温度に設定されている。

また、本開示の一側面である車両用灯具においては、前記抑制制御は、前記周囲温度に応じて前記消費電力を抑制させる制御関数に従うものであり、前記制御関数は、前記周囲温度と前記消費電力との一次関数の関係となっており、且つ前記消費電力が大きくなるにつれ、前記周囲温度が低くなる関係となっている、ことが好ましい。

本開示の一側面によれば、複数の点灯モードが実装されていても、性能を維持させつつ、部品コストを低下させることができる。

本開示を適用した実施形態に係る車両用灯具の構造例を示す図である。本開示を適用した実施形態に係る光源アッシー５を上面から見た図である。本開示を適用した実施形態に係る光源部５ｃ及び光源部５ｄの制御目標特性を示す図である。本開示を適用した実施形態に係る複数の点灯モードを実現する駆動回路４の機能構成の一例を示すブロック図である。本開示を適用した実施形態に係る点灯モードごとに対応する駆動回路４の入力と出力と設定狙い値とオフセット値との対応関係が特定されている制御テーブル４ｂ１を示す図である。本開示を適用した実施形態に係る周囲温度と駆動回路４の消費電力との関係を示す図である。本開示を適用した実施形態に係る点灯モードごとの光源部５ｃ及び光源部５ｄの制御目標特性を示す図である。従来の単一の点灯モードを実現する駆動回路４０の機能構成の一例を示すブロック図である。従来の単一の点灯モードを担う光源部５ｃの制御目標特性を示す図である。従来の複数の点灯モードを実現する駆動回路４００の機能構成の一例を示すブロック図である。従来の複数の点灯モードを担う光源部５ｃ及び光源部５ｄの制御目標特性を示す図である。従来の複数の点灯モードを担う周囲温度と駆動回路４００の消費電力との関係を示す図である。従来の複数の点灯モードを実現する駆動回路４０００の機能構成の他の一例を示すブロック図である。

以下、本開示を適用した車両用灯具の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではない。

（概略構成）
図１は、本開示を適用した実施形態に係る車両用灯具の構造例を示す図である。車両用灯具は、例えば前照灯（ヘッドランプ）であって、ヘッドランプユニットが車両の前部の左右両端部に搭載されている。車両用灯具は、灯具ハウジング１、灯具レンズ２、駆動回路４、光源アッシー５、光学部６及び放熱器７を備えている。灯具ハウジング１の縁に沿って灯具レンズ２がはめ込まれ、浸水防止シール３により、灯具ハウジング１と灯具レンズ２との隙間が埋められている。灯具ハウジング１の内部には駆動回路４、光源アッシー５、光学部６及び放熱器７が設けられている。駆動回路４は、詳細については図４を用いて後述するが、灯具ハウジング１内の下部に設けられ、光源アッシー５に電力を供給する。駆動回路４の上方には放熱器７が設けられている。放熱器７の上面側には光源アッシー５が設けられ、放熱器７により光源アッシー５が放熱される。光源アッシー５の上部を覆うように光学部６が取り付けられ、光源アッシー５から放出される光が光学部６に伝達される。

図２は、本開示を適用した実施形態に係る光源アッシー５を上面から見た図である。光源アッシー５は、基板５ｂ上に光源部５ｃ及び光源部５ｄが設けられ、不図示の金具により放熱器７に取り付けられる。光源部５ｃ及び光源部５ｄは、それぞれ複数の発光素子５１からなり、複数の発光素子５１は直列に接続されている。複数の発光素子５１のそれぞれは、例えば、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）から構成されている。なお、図示は省略するが、光源部５ｃ及び光源部５ｄから出力された光は、光学部６の内部で反射され、光学部６の光軸に沿って出力される。また、光源部５ｃ及び光源部５ｄのうち、一方が本発明における第１の光源部に相当し、他方が本発明における第２の光源部に相当する。

図３は、本開示を適用した実施形態に係る光源部５ｃ及び光源部５ｄの制御目標特性を示す図である。モード（Ａ）は、例えば、点灯モードがロービームモードである。モード（Ｂ）は、例えば、点灯モードがハイビームモードである。何れの点灯モードにおいても、制御開始温度Ｔａ１から光源部５ｃ及び光源部５ｄの駆動電力の抑制が開始される。つまり、制御開始温度Ｔａ１は光源部５ｃ及び光源部５ｄの駆動電力の抑制を開始させるときの温度が設定される。なお、光源部５ｃ及び光源部５ｄの駆動電力と、駆動回路４の消費電力とは相関関係がある。よって、光源部５ｃ及び光源部５ｄの駆動電力の抑制を、駆動回路４の消費電力を抑制することにより実現させることができる。

（回路構成）
図４は、本開示を適用した実施形態に係る複数の点灯モードを実現する駆動回路４の機能構成の一例を示すブロック図である。駆動回路４は、電力変換回路４ａ、点灯制御回路４ｂ、温度検出素子４ｃ及び出力切替素子４ｄを備え、光源部５ｃ及び光源部５ｄを駆動させる。電力変換回路４ａは、光源部５ｃ及び光源部５ｄに出力電力を供給する。電力変換回路４ａは、ＤＣ－ＤＣコンバータであり、例えば、スイッチングレギュレーターから構成される。出力切替素子４ｄは、光源部５ｄと並列に設けられ、オン状態のときには駆動回路４から入力される入力電流を光源部５ｄを迂回して光源部５ｃに流し、オフ状態のときには駆動回路４から入力される入力電流を光源部５ｄに流すバイパス回路である。出力切替素子４ｄは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ又はトランジスタのような半導体スイッチング素子から構成され、点灯制御回路４ｂからの出力切替信号に応じて、オン状態及びオフ状態の何れか一方に制御される。なお、半導体スイッチング素子は、ＳｉＣ（ＳｉｌｉｃｏｎＣａｒｂｉｄｅ）から構成されるパワー半導体であってもよい。

温度検出素子４ｃは、駆動回路４に実装され、駆動回路４の周囲温度を検出するものであり、例えば、サーミスタから構成される。点灯制御回路４ｂは、温度検出素子４ｃにより検出される周囲温度に基づき、制御テーブル４ｂ１を参照し、電力変換回路４ａの消費電力を抑制する抑制制御を開始する。抑制制御は、周囲温度に応じて、電力変換回路４ａの消費電力を抑制させる制御関数に従うものであって、周囲温度が設定狙い値に到達したときから開始されるものである。設定狙い値は、複数の点灯モードのそれぞれに応じた異なる値が設定されるものである。点灯制御回路４ｂは、周囲温度に正のオフセット値を加えた値が設定狙い値に到達した場合、抑制制御を開始する。設定狙い値については図５～図７を用いて後述する。制御関数は、温度検出素子４ｃにより検出される周囲温度と電力変換回路４ａの消費電力との一次関数の関係となっており、且つ電力変換回路４ａの消費電力が大きくなるにつれ、周囲温度が低くなる関係となっている。つまり、周囲温度が高ければ、電力変換回路４ａの消費電力はより抑制される制御となる。なお、点灯モードがロービームモードであれば、入力（Ａ）に応じて、出力切替素子４ｄがオン状態となり、出力（Ａ）である光源部５ｃが点灯状態となる。また、点灯モードがハイビームモードであれば、入力（Ａ）及び入力（Ｂ）に応じて、出力切替素子４ｄがオフ状態となり、出力（Ａ）である光源部５ｃと、出力（Ｂ）である光源部５ｄとが点灯状態となる。

図５は、本開示を適用した実施形態に係る点灯モードごとに対応する駆動回路４の入力と出力と設定狙い値とオフセット値との対応関係が特定されている制御テーブル４ｂ１を示す図である。入力（Ａ）がオンすなわち点灯入力信号（Ａ）がオン状態であり、且つ入力（Ｂ）がオフすなわち点灯入力信号（Ｂ）がオフ状態である場合、出力（Ａ）のみがオン状態すなわち光源部５ｃのみが点灯状態に制御されるのが、点灯モードがモード（Ａ）の場合である。点灯モードがモード（Ａ）の場合、ロービームモードが該当し、設定狙い値が例えば１００℃に設定され、α１のオフセット値が設定される。一方、入力（Ａ）がオンすなわち点灯入力信号（Ａ）がオン状態であり、且つ入力（Ｂ）がオンすなわち点灯入力信号（Ｂ）がオン状態である場合、出力（Ａ）及び出力（Ｂ）の両方がオン状態すなわち光源部５ｃ及び光源部５ｄの両方が点灯状態に制御されるのが、点灯モードがモード（Ｂ）の場合である。点灯モードがモード（Ｂ）の場合、ハイビームモードが該当し、設定狙い値が例えば１２０℃に設定され、α２のオフセット値が設定される。

図６は、本開示を適用した実施形態に係る周囲温度と駆動回路４の消費電力との関係を示す図である。図６に示すように、点灯モードがロービームモードであれば、設定狙い値は１００℃となる。一方、点灯モードがハイビームモードであれば、設定狙い値は１２０℃となる。このように、点灯モードに応じて設定狙い値を変えることで、周囲温度と、駆動回路４の消費電力とにおける駆動回路４の放熱性能が同一になる。設定狙い値は、複数の点灯モードのうち、周囲温度が同一温度のときの消費電力が大きいものであるにつれ、高い温度に設定される。具体的には、設定狙い値は、複数の点灯モードのうち、ロービームモードである場合よりもハイビームモードである場合の方がより高い温度に設定される。すなわち、点灯モードがロービームモードである場合、制御開始温度Ｔａ１にα１のオフセット値を加えたものが、ロービームモード用の設定狙い値となり、点灯モードがハイビームモードである場合、制御開始温度Ｔａ１にα２（＞α１）のオフセット値を加えたものが、ハイビームモード用の設定狙い値となる。なお、駆動回路４の消費電力を抑制させるには、光源部５ｃ及び光源部５ｄの駆動電力を抑制させる。光源部５ｃ及び光源部５ｄの駆動電力を抑制させるには、電力変換回路４ａの消費電力を抑制させる。また、電力変換回路４ａは、駆動回路４の回路構成の中で最も電力を消費する部位である。よって、駆動回路４の消費電力を抑制させるには、電力変換回路４ａの消費電力を抑制させる。

（回路動作）
図７は、本開示を適用した実施形態に係る点灯モードごとの光源部５ｃ及び光源部５ｄの制御目標特性を示す図である。点灯モードがロービームモードである場合、制御テーブル４ｂ１から１００℃の設定狙い値とα１のオフセット値とを読み込む。駆動回路４の駆動により光源部５ｃが駆動され、電力変換回路４ａの駆動に伴い周囲温度が上昇し始める。温度検出素子４ｃにより検出される周囲温度が制御開始温度Ｔａ１に到達した場合、制御開始温度Ｔａ１にα１のオフセット値を加えたものが設定狙い値となるので、点灯制御回路４ｂは電力変換回路４ａの消費電力の抑制を開始する。一方、点灯モードがハイビームモードである場合、制御テーブル４ｂ１から１２０℃の設定狙い値とα２のオフセット値とを読み込む。駆動回路４の駆動により光源部５ｃに加えて光源部５ｄが駆動され、電力変換回路４ａの駆動に伴い周囲温度が上昇し始める。温度検出素子４ｃにより検出される周囲温度が制御開始温度Ｔａ１に到達した場合、制御開始温度Ｔａ１にα２のオフセット値のを加えたものが設定狙い値となるので、点灯制御回路４ｂは電力変換回路４ａの消費電力の抑制を開始する。

（作用効果）
次に、従来例と比較しながら本実施形態の作用効果について説明する。図８は、従来の単一の点灯モードを実現する駆動回路４０の機能構成の一例を示すブロック図である。図９は、従来の単一の点灯モードを担う光源部５ｃの制御目標特性を示す図である。図８及び図９に示すように、従来においては、１つの温度検出素子４０ｃの検知結果に基づき、電力変換回路４０ａの消費電力が点灯制御回路４０ｂにより抑制される。このような前提において、複数の点灯モードにつき、従来例を検討する。図１０は、従来の複数の点灯モードを実現する駆動回路４００の機能構成の一例を示すブロック図である。図１１は、従来の複数の点灯モードを担う光源部５ｃ及び光源部５ｄの制御目標特性を示す図である。図１２は、従来の複数の点灯モードを担う周囲温度と駆動回路４００の消費電力との関係を示す図である。

点灯モードに関係なく、制御テーブル４００ｂ１に設定されている温度検出素子４００ｃの設定狙い値は同一である。しかし、点灯モードがモード（Ａ）の場合には、出力切替素子４００ｄにより光源部５ｃが点灯され、点灯モードがモード（Ｂ）の場合には、出力切替素子４００ｄにより光源部５ｃに加えて光源部５ｄが点灯されるため、モード（Ａ）の場合とモード（Ｂ）の場合とでは、光源部５ｃ及び光源部５ｄを駆動させる駆動電力すなわち駆動回路４００の出力電力が異なる。よって、モード（Ａ）の場合とモード（Ｂ）の場合とでは、駆動回路４００の消費電力も異なるため、電力変換回路４００ａの自己発熱も光源部５ｃ及び光源部５ｄを駆動させる駆動電力に応じて相対的に変化する。点灯モードごとの光源部５ｃ及び光源部５ｄの駆動電力の差により、制御開始温度Ｔａ１と制御開始温度Ｔａ２とが異なるため、モード（Ａ）の場合に制御開始温度Ｔａ１に到達するときの温度検出素子４００ｃにより検出される周囲温度と、モード（Ｂ）の場合に制御開始温度Ｔａ２に到達するときの温度検出素子４００ｃにより検出される周囲温度とが異なる温度となる。この結果、モード（Ａ）の場合の光源部５ｃ及び光源部５ｄの駆動電力の抑制率と、モード（Ｂ）の場合の光源部５ｃ及び光源部５ｄの駆動電力の抑制率との相違点が、モード（Ａ）の場合の制御開始温度Ｔａ１と、モード（Ｂ）の場合の制御開始温度Ｔａ２との差異となる。具体的には、駆動電力が光源部５ｃ分だけから光源部５ｃ分に光源部５ｄ分が加算された結果、駆動回路４００の消費電力の抑制制御の制御開始温度Ｔａ２が制御開始温度Ｔａ１よりも低温側に変化する。これにより、点灯制御回路４００ｂによる電力変換回路４００ａの消費電力の抑制制御が、駆動回路４００又は光源部５ｃ及び光源部５ｄの自己発熱の保護の領域から外れるため、実際の車両用灯具の使用可能環境下であっても、性能低下につながっている。

図１３は、従来の複数の点灯モードを実現する駆動回路４０００の機能構成の他の一例を示すブロック図である。図１３に示すように、点灯モードがモード（Ａ）に対応する回路構成として、電力変換回路４０００ａ１が設けられ、点灯モードがモード（Ｂ）に対応する回路構成として、電力変換回路４０００ａ２が設けられ、温度検出素子４０００ｃの検出結果に基づき、制御テーブル４０００ｂ１を参照し、点灯制御回路４０００ｂにより電力変換回路４０００ａ１又は電力変換回路４０００ａ２の出力電力が抑制される。このように、電力変換回路４０００ａ１及び電力変換回路４０００ａ２が設けられているため、部品点数が増えている。

そこで、本実施形態においては、温度検出素子４ｃにより検出される周囲温度にオフセット値を加えた値が設定狙い値に到達した場合、抑制制御が開始される。抑制制御は、周囲温度に応じて電力変換回路４ａの消費電力を抑制させる制御関数に従うものであって、温度検出素子４ｃにより検出される周囲温度が設定狙い値に到達したときから開始されるものである。設定狙い値は、複数の点灯モードのそれぞれに応じて異なる値が設定されるものである。よって、抑制制御により、複数の点灯モードのそれぞれに応じて電力変換回路４ａを設ける必要がないため、部品点数を抑制することができる。また、温度検出素子４ｃにより検出される周囲温度に正のオフセット値を加えるので、低い温度から抑制制御が開始されない。したがって、複数の点灯モードが実装されていても、性能を維持させつつ、部品コストを低下させることができる。

また、本実施形態においては、設定狙い値は、温度検出素子４ｃにより検出される周囲温度が同一温度のときの電力変換回路４ａの消費電力が大きいものであるにつれ、高い温度に設定される。よって、温度検出素子４ｃにより検出される周囲温度が低い温度のときに抑制制御が開始されるのを防ぐことができるため、光源としての性能が低下する状態を回避することができる。

また、本実施形態においては、制御関数は、温度検出素子４ｃにより検出される周囲温度と電力変換回路４ａの消費電力との一次関数の関係となっており、且つ電力変換回路４ａの消費電力が大きくなるにつれ、温度検出素子４ｃにより検出される周囲温度が低くなる関係となっている。よって、複数の点灯モードを有する車両用灯具であっても、単純な制御により単一の電力変換回路４ａが抑制制御されるので、複数の点灯モードを前提とした回路構成であっても、駆動回路４の低消費電力化を図ることができる。

以上、本開示を適用した車両用灯具を実施形態に基づいて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

例えば、点灯モードがロービームモード及びハイビームモードである一例について説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、点灯モードは、デイタイムランニングモード、ターンランプモード及びクリアランスランプモードであってもよい。

また、例えば、出力切替素子４ｄが半導体スイッチング素子から構成される一例について説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、出力切替素子４ｄは電磁リレーから構成されてもよい。

１灯具ハウジング、２灯具レンズ、３浸水防止シール
４，４０，４００，４０００駆動回路
４ａ，４０ａ，４００ａ電力変換回路
４０００ａ１，４０００ａ２電力変換回路
４ｂ，４０ｂ，４００ｂ，４０００ｂ点灯制御回路
４ｂ１，４００ｂ１，４０００ｂ１制御テーブル
４ｃ，４０ｃ，４００ｃ，４０００ｃ温度検出素子
４ｄ，４００ｄ出力切替素子
５光源アッシー、５ｂ基板、５ｃ光源部、５ｄ光源部、５１発光素子
６光学部、７放熱器
Ｔａ１，Ｔａ２制御開始温度

Claims

第１の光源部と、
前記第１の光源部と直列に接続されている第２の光源部と、
前記第１の光源部及び前記第２の光源部を複数の点灯モードに応じて駆動させる駆動回路と、
を備え、
前記駆動回路は、
前記第１の光源部及び前記第２の光源部に出力電力を供給する電力変換回路と、
当該駆動回路に実装され、周囲温度を検出する温度検出素子と、
前記温度検出素子により検出される前記周囲温度に基づき、前記電力変換回路の消費電力を抑制する抑制制御を開始する点灯制御回路と、
を備え、
前記点灯制御回路は、
前記周囲温度と複数の点灯モードのうち現在の点灯モードに対応する正のオフセット値とを加算した値が設定狙い値に到達した場合、前記抑制制御を開始すると共に、
前記設定狙い値は、複数の点灯モードそれぞれに応じた異なる設定とされ、
複数の点灯モードの各設定狙い値は、複数の点灯モードのうち前記周囲温度が同一温度のときの消費電力が大きいものとなるほど、高い温度に設定されている
車両用灯具。
前記抑制制御は、
前記周囲温度に応じて前記消費電力を抑制させる制御関数に従うものであり、
前記制御関数は、
前記周囲温度と前記消費電力との一次関数の関係となっており、且つ前記消費電力が大
きくなるにつれ、前記周囲温度が低くなる関係となっている、
請求項１に記載の車両用灯具。