JP7185129B2 - 車両用照明装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電球、ＬＥＤのいずれも点灯させ得る車両用照明装置に関する。
特許文献１は、車両の周囲外光の照度と周囲外光のうちの赤外線成分を検出し、照明の出力輝度を調整する照明装置を開示している。特許文献２は、所定条件下でＰＷＭ制御に切り替えて照明に電力を供給する照明回路制御装置を開示している。
電球を点灯する瞬間、突入電流により電圧が変動し、明るさが変化する（ちらつく）ことがある。また、複数の電球に共通の電源ハーネスを用いた場合、一方の電球の点灯により、他方の電球への供給電力が下がり、ちらつくことがある。
特許文献１、特許文献２は、構成が複雑で製造コストが高いという課題がある。
ここで、ちらつきを抑えるためには、ランプ毎に電源ハーネスを準備して相互の影響を回避することも考え得るが、ランプが増えるとハーネスも増え、コストが高くなる。昇圧コンバータを付加することも考え得るが、コンバータは発振回路、コンデンサ、コイル等が必要でコストが高い。また、リニアレギュレータを追加して電圧を安定させることも考え得るが、リニアレギュレータは熱が出てエネルギー効率が低い。
ここで、ちらつきを抑えるためには、ランプ毎に電源ハーネスを準備して相互の影響を回避することも考え得るが、ランプが増えるとハーネスも増え、コストが高くなる。昇圧コンバータを付加することも考え得るが、コンバータは発振回路、コンデンサ、コイル等が必要でコストが高い。また、リニアレギュレータを追加して電圧を安定させることも考え得るが、リニアレギュレータは熱が出てエネルギー効率が低い。
更に、現在、車両は生産国において、また、仕様によって、ランプに電球が用いられたり、ＬＥＤが用いられたりすることがあり、電球、ＬＥＤのいずれにも対応可能であることが望ましい。
本発明の目的は、ＬＥＤ、電球のいずれも点灯させ、電球の明るさをちらつかせない車両用照明装置を提供することである。
本発明に係る車両用照明装置は電球、ＬＥＤのいずれも点灯させ得る。そして、電球への供給電圧を安定させるＰＷＭ制御回路と、当該車両用照明装置に接続されているのが電球かＬＥＤかを判断し、ＬＥＤが接続されている場合には、前記ＰＷＭ制御回路を介さずにバッテリからの電力を前記ＬＥＤに供給し、電球が接続されている場合には、前記ＰＷＭ制御回路を介してバッテリからの電力を前記電球に供給するＬＥＤ／電球判定回路と、を備え、前記ＬＥＤ／電球判定回路は、負荷電流が相対的に小さいときにＬＥＤが接続されていると判定し、負荷電流が相対的に大きいときに電球が接続されていると判定し、複数の車両用照明装置が、共通の電力線によりバッテリに接続されていることを特徴とする。
本発明の車両用照明装置は、電球が接続されている場合には、ＬＥＤ／電球判定回路が、供給電圧を安定させるＰＷＭ制御回路を介してバッテリからの電力を電球に供給するため、電球のちらつきを抑えることができる。ＬＥＤが接続されている場合には、ＬＥＤ／電球判定回路が、ＰＷＭ制御回路を介さずに電力をＬＥＤに供給するため、ＰＷＭ制御回路による効率の低下を回避することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る車両用照明装置の構成を示す説明図である。
バッテリＢａｔｔからの電力が共通の電源ハーネス１２を介して２台の車両用照明装置１０Ａ、１０Ｂに供給されている。車両用照明装置１０Ａには電球１４Ａが接続されている。車両用照明装置１０Ｂには電球１４Ｂが接続されている。
バッテリＢａｔｔからの電力が共通の電源ハーネス１２を介して２台の車両用照明装置１０Ａ、１０Ｂに供給されている。車両用照明装置１０Ａには電球１４Ａが接続されている。車両用照明装置１０Ｂには電球１４Ｂが接続されている。
図２は、実施形態の車両用照明装置１０Ａ、１０ＢによるＰＷＭ制御の波形図である。
車両用照明装置１０Ａ、１０Ｂは、出力をＰＷＭ駆動し、バッテリからの電圧が高いときオン－ｄｕｔｙを小さくし、電圧が低いときオン－ｄｕｔｙを大きくし、電圧を平均値が一定になるように調整することで、それぞれ、電球１４Ａ、電球１４Ｂの明るさが一定になるようにする。即ち、電球を点灯する瞬間、突入電流による電圧変動を抑制し、明るさが変化することを防ぐ。また、複数の電球１４Ａ、１４Ｂに共通の電源ハーネス１２が用いられ、例えば一方の電球１４Ａの点灯により、電源ハーネス１２の抵抗分による電圧降下によって、他方の電球１４Ｂ側への供給電力が下がる。車両用照明装置１０ＢによるＰＷＭ制御で、電圧を平均値が一定になるように調整することで、電球１４Ｂの明るさが一定になるようにする。実施形態では、２個の車両用照明装置１０Ａ、１０Ｂに共通の電源ハーネス１２を用いるため、ハーネスの数を削減し、コストを低下させることができる。また、ハーネスを太くすることで、抵抗損失を低減することができる。この例では、２個の車両用照明装置１０Ａ、１０Ｂで、共通の電源ハーネス１２を用いたが、３個以上の車両用照明装置で、共通の電源ハーネスを用いることも勿論可能である。
車両用照明装置１０Ａ、１０Ｂは、出力をＰＷＭ駆動し、バッテリからの電圧が高いときオン－ｄｕｔｙを小さくし、電圧が低いときオン－ｄｕｔｙを大きくし、電圧を平均値が一定になるように調整することで、それぞれ、電球１４Ａ、電球１４Ｂの明るさが一定になるようにする。即ち、電球を点灯する瞬間、突入電流による電圧変動を抑制し、明るさが変化することを防ぐ。また、複数の電球１４Ａ、１４Ｂに共通の電源ハーネス１２が用いられ、例えば一方の電球１４Ａの点灯により、電源ハーネス１２の抵抗分による電圧降下によって、他方の電球１４Ｂ側への供給電力が下がる。車両用照明装置１０ＢによるＰＷＭ制御で、電圧を平均値が一定になるように調整することで、電球１４Ｂの明るさが一定になるようにする。実施形態では、２個の車両用照明装置１０Ａ、１０Ｂに共通の電源ハーネス１２を用いるため、ハーネスの数を削減し、コストを低下させることができる。また、ハーネスを太くすることで、抵抗損失を低減することができる。この例では、２個の車両用照明装置１０Ａ、１０Ｂで、共通の電源ハーネス１２を用いたが、３個以上の車両用照明装置で、共通の電源ハーネスを用いることも勿論可能である。
図３は、実施形態の車両用照明装置の回路図である。
車両用照明装置１０は、輝度安定用のＰＷＭ制御回路２０と、ＭＯＳＦＥＴと、ＬＥＤ／電球の判定用電流リミッタ３０とを備える。ＰＷＭ制御回路２０は、第１トランジスタＱ１とオペアンプＵ１とを備える。判定用電流リミッタ３０は、第２トランジスタＱ２と第３トランジスタＱ３とを備える。
車両用照明装置１０は、輝度安定用のＰＷＭ制御回路２０と、ＭＯＳＦＥＴと、ＬＥＤ／電球の判定用電流リミッタ３０とを備える。ＰＷＭ制御回路２０は、第１トランジスタＱ１とオペアンプＵ１とを備える。判定用電流リミッタ３０は、第２トランジスタＱ２と第３トランジスタＱ３とを備える。
ＰＷＭ制御回路２０の第１トランジスタＱ１のエミッタはアース側に接続され、コレクタは抵抗Ｒ１１を介してＭＯＳＦＥＴのゲート側に接続されている。ベースは、抵抗Ｒ１０を介して、オペアンプＵ１の出力に接続されている。オペアンプＵ１の正電源はバッテリＶ４に接続され、負電源はアースに接続されている。オペアンプＵ１の非反転入力は、抵抗Ｒ８を介して５．４Ｖの基準電圧Ｖ３に接続されると共に、抵抗Ｒ４を介してアースに接続されている。オペアンプＵ１の反転入力には、抵抗Ｒ７、抵抗Ｒ９を介して判定用電流リミッタ３０の第３トランジスタＱ３のコレクタに接続され、第２トランジスタＱ２のベースに接続されている。更に、オペアンプＵ１の反転入力には抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ２、ダイオードＤ１を介して、ＭＯＳＦＥＴのソース、負荷（ＬＥＤ／電球）Ｒ１に接続されている。抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ２との間には、アースに落とされ、時定数を形成する抵抗Ｒ６とコンデンサＣ１の並列回路が接続されている。抵抗Ｒ９と抵抗Ｒ７の間には、車両用照明装置による電球／ＬＥＤのオン、オフを制御する制御入力Ｃｏｎｔに接続される。制御入力Ｃｏｎｔがローレベルにされることで、電球／ＬＥＤがオンになる。
判定用電流リミッタ３０の第３トランジスタＱ３のエミッタは、定電圧電源回路Ｖ１に接続されている。定電圧電源回路Ｖ１は、バッテリＶ４の電圧よりもわずかに低い１１．８Ｖの定電圧を発生させている。第３トランジスタＱ３のベースは、抵抗Ｒ１３を介して定電圧電源回路Ｖ１に接続されると共に、第２トランジスタＱ２のエミッタに接続されている。第２トランジスタＱ２のベースは、上述したように第３トランジスタＱ３のコレクタに接続されている。第２トランジスタＱ２のコレクタは、負荷Ｒ１側に接続されている。
ＭＯＳＦＥＴのドレーンはバッテリＶ４に接続されている。上述したように、ＭＯＳＦＥＴのゲートは、ＰＷＭ制御回路２０の第１トランジスタＱ１のコレクタに抵抗Ｒ１１を介して接続されると共に、バッテリＶ４からの電圧が抵抗Ｒ１２を介してバイアスされる。ＭＯＳＦＥＴのソースは、負荷Ｒ１側に接続されている。
次ぎに、車両用照明装置１０の回路動作について、先ず、負荷としてＬＥＤが接続された場合から説明する。
車両用照明装置１０にＬＥＤが接続された場合、負荷（ＬＥＤ）Ｒ１に流れる電流が相対的に小さいため、判定用電流リミッタ３０の第３トランジスタＱ３がオフとなり、第２トランジスタＱ２がオンとなり、定電圧電源回路Ｖ１の電圧が、抵抗Ｒ１３、第２トランジスタＱ２を介して負荷（ＬＥＤ）Ｒ１に加えられる。即ち、判定用電流リミッタ３０が負荷がＬＥＤであると判定した際には、ＰＷＭ制御回路２０を介することなく、定電圧電源回路Ｖ１の電圧が負荷（ＬＥＤ）Ｒ１に加えられる。このため、ＰＷＭ制御回路２０、及び、ＭＯＳＦＥＴでの電力消費が回避される。
車両用照明装置１０にＬＥＤが接続された場合、負荷（ＬＥＤ）Ｒ１に流れる電流が相対的に小さいため、判定用電流リミッタ３０の第３トランジスタＱ３がオフとなり、第２トランジスタＱ２がオンとなり、定電圧電源回路Ｖ１の電圧が、抵抗Ｒ１３、第２トランジスタＱ２を介して負荷（ＬＥＤ）Ｒ１に加えられる。即ち、判定用電流リミッタ３０が負荷がＬＥＤであると判定した際には、ＰＷＭ制御回路２０を介することなく、定電圧電源回路Ｖ１の電圧が負荷（ＬＥＤ）Ｒ１に加えられる。このため、ＰＷＭ制御回路２０、及び、ＭＯＳＦＥＴでの電力消費が回避される。
車両用照明装置１０に電球が接続された場合、負荷（電球）Ｒ１に流れる電流が相対的に大きいため、判定用電流リミッタ３０の第３トランジスタＱ３がオンとなり、第２トランジスタＱ２がオフとなり、ＰＷＭ制御回路２０によりＰＷＭ制御されたＭＯＳＦＥＴからのバッテリＶ４の電圧が負荷（電球）Ｒ１に加えられる。オペアンプＵ１の反転入力に加えられた負荷（電球）Ｒ１側に印加されている電圧と、非反転入力に加えられた基準電圧Ｖ３との比較で、オペアンプＵ１の出力が切り替わり、第１トランジスタＱ１を介してＭＯＳＦＥＴをオン、オフする。即ち、負荷（ＬＥＤ）Ｒ１に印加されている電圧が高いときオン－ｄｕｔｙを小さくし、電圧が低いときオン－ｄｕｔｙを大きくし、電圧を平均値が一定になるように調整することで、負荷（電球）Ｒ１の明るさを一定に保つ。
実施形態の車両用照明装置１０は、電球が接続されている場合には、判定用電流リミッタ３０が、供給電圧を安定させるＰＷＭ制御回路２０を介してバッテリＶ４からの電力を電球に供給するため、電球のちらつきを抑えることができる。ＬＥＤが接続されている場合には、判定用電流リミッタ３０が、ＰＷＭ制御回路２０、ＭＯＳＦＥＴを介さずに電力をＬＥＤに供給するため、ＰＷＭ制御回路、ＭＯＳＦＥＴによる効率の低下を回避することができる。
判定用電流リミッタ３０は、定電圧電源回路Ｖ１を介してバッテリからの電力が供給されるため、バッテリの電圧変動があっても動作が安定している。判定用電流リミッタ３０は、消費電流の相対的に小さなＬＥＤが接続されている場合には、定電圧電源回路Ｖ１からの電圧をＬＥＤに供給するため、ＬＥＤの明るさを一定に保つことができる。判定用電流リミッタ３０は、消費電流の相対的に大きな電球が接続されている場合には、ＰＷＭ制御回路２０を介してバッテリＶ４からの電力を電球に供給する。これにより明るさを一定に保つことができる。
実施形態の車両用照明装置１０はメータ照明を点灯させる。これにより、メータ照明のちらつきを防ぎ、運転者の疲労を軽減することができる。また、実施形態車両用照明装置は車幅灯を点灯させる。これにより、車幅灯のちらつきを防ぐことができる。また、実施形態の車両用照明装置はブレーキランプを点灯させる。これにより、ブレーキランプのちらつきを防ぐことができる。
実施形態の車両用照明装置はＰＷＭ制御を用いて電球への供給電圧を安定化させる。このため、発振回路、コンデンサ、コイル等の必要な昇圧コンバータを用いるよりも廉価に構成することができる。更に、リニアレギュレータを用いるのと比較し、熱が出にくいのでエネルギー効率が高い。
なお、実施形態の車両用照明装置１０は前照灯には用いられないことが望ましい。前照灯は消費電流が大きいため、ＰＷＭ制御では効率を高めることが難しいからである。また、実施形態の車両用照明装置１０はウインカーランプ等の点滅するランプには用いる優位性が低い。
１０、１０Ａ、１０Ｂ 車両用照明装置
１２ 電源ハーネス
１４Ａ、１４Ｂ 電球
２０ ＰＷＭ制御回路
３０ 判定用電流リミッタ（ＬＥＤ／電球判定回路）
１２ 電源ハーネス
１４Ａ、１４Ｂ 電球
２０ ＰＷＭ制御回路
３０ 判定用電流リミッタ（ＬＥＤ／電球判定回路）
Claims (4)
- 電球、ＬＥＤのいずれも点灯させ得る車両用照明装置であって、
電球への供給電圧を安定させるＰＷＭ制御回路と、
当該車両用照明装置に接続されているのが電球かＬＥＤかを判断し、ＬＥＤが接続されている場合には、前記ＰＷＭ制御回路を介さずにバッテリからの電力を前記ＬＥＤに供給し、電球が接続されている場合には、前記ＰＷＭ制御回路を介してバッテリからの電力を前記電球に供給するＬＥＤ／電球判定回路と、を備え、
前記ＬＥＤ／電球判定回路は、負荷電流が相対的に小さいときにＬＥＤが接続されていると判定し、負荷電流が相対的に大きいときに電球が接続されていると判定し、
複数の車両用照明装置が、共通の電力線によりバッテリに接続されている。 - 請求項１の車両用照明装置であって、
前記ＬＥＤ／電球判定回路は、定電圧電源回路を介してバッテリからの電力が供給され、
前記ＬＥＤ／電球判定回路は、ＬＥＤが接続されている場合には、前記定電圧電源回路からの電圧を前記ＬＥＤに供給し、
前記ＬＥＤ／電球判定回路は、電球が接続されている場合には、前記ＰＷＭ制御回路を介してバッテリからの電力を前記電球に供給する。 - 請求項１又は請求項２の車両用照明装置であって、
前記車両用照明装置は車幅灯を点灯させる。 - 請求項１又は請求項２の車両用照明装置であって、
前記車両用照明装置はブレーキランプを点灯させる。
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