JP2012153271A - 灯具点灯回路 - Google Patents

Abstract

【課題】たとえ負荷のグランド端子側に地絡が生じても該負荷の破損に至らしめることのない灯具点灯回路を提供する。
【解決手段】負荷へ定電流が供給されるように駆動回路をフィードバック制御する第２電流検出回路と、負荷の電源供給側に設けられ負荷への供給電流を検出する第１電流検出回路と、第１電流検出回路に組み込まれ第１電流検出回路で発生される電圧をもとに一定電流を発生させる定電流回路と、第１電流検出回路とグランド端子の間に設けられた電流調整回路と、負荷の電源供給側に設けられ、第１電流検出回路と電流調整回路との接続点における電圧が印加され、第１電流検出回路に流れる電流が増大した際にオン状態を妨げる方向にシフトする電流制限回路と、駆動回路の電源供給側の電圧を監視し、この電圧の増大を検知した際に駆動回路の動作を停止させる監視回路と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は灯具点灯回路に係り、たとえば、光源として発光ダイオードを用いた車両用灯具点灯回路に関する。

この種の車両用灯具点灯回路の基本的な構成はたとえば図３に示すようになっている。図３において、電源供給端子Ｖｉｎからの電源は駆動回路１に供給され、この駆動回路１によって、負荷４に電流を流すようになっている。負荷４は、直列に接続された複数の発光ダイオード４Ａからなり、光源として構成されている。負荷４にはグランド端子ＧＮＤとの間に抵抗（電流検出回路）Ｒ０が接続され、この抵抗Ｒ０と負荷４の接続点でのグランド端子ＧＮＤを基準とする電圧が駆動回路１のフィードバック端子（以下、ＦＢ端子と称する）に供給されるようになっている。駆動回路１は、前記電圧と予め設定された基準電圧の差を縮めるように制御し、これにより、駆動回路１は前記負荷４に定電流を供給できるようになっている。発光ダイオード４Ａはいわゆる電流駆動用発光素子であり前記定電流の値に応じた明るさで発光するようになる。

なお、車両用灯具点灯回路の他の構成としてたとえば下記特許文献１に示されたものも知られている。

特開2004-51014号公報

しかしながら、図３に示した車両用灯具点灯回路は、たとえば図中Ａ点で地絡が生じた場合、駆動回路１のＦＢ端子にグランド端子ＧＮＤと同電位の電圧が印加されることになり、駆動回路１からの出力電流の制御が効かなくなってしまう不都合を有する。この場合、駆動回路１からの出力は、上限電圧にまで達し、負荷４の発光ダイオード４Ａを破壊させてしまう程に電流が流れてしまうことになる。

このことから、駆動回路１の出力電圧をたとえばマイクロコンピュータ等の検知回路を用いて検知し、駆動回路１の動作を停止させる等の対策も考えられているが、駆動回路１の動作停止までの処理時間（数ｍｓｅｃ）の間で負荷４（発光ダイオード４Ａ）が破損してしまう可能性を有するものとなっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、グランド端子側に電流検出回路を設け、この電流検出回路の出力によって駆動回路を制御するものであって、たとえ負荷のグランド端子側に地絡が生じても該負荷の破損に至らしめることのない灯具点灯回路を提供することにある。

本発明は、電源供給側における駆動回路と負荷との間に電流制限回路を設けるようにし、負荷にグランド端子側に地絡が生じた場合に、該電流制限回路においてオン状態を妨げる方向にシフトさせるように構成したものである。これにより、負荷の破損を信頼性よく回避することができるとともに、駆動回路の電源供給側の出力電圧の変化を検知することによって該駆動回路の動作を停止させるようにしたものである。

本発明は、以下に示す構成によって把握できる。
（１）本発明の灯具点灯回路は、電源供給端子とグランド端子の間に接続された駆動回路と、この駆動回路によって駆動される電流駆動用発光素子からなる負荷とを備える灯具点灯回路であって、前記負荷とグランド端子の間に設けられ、前記負荷へ定電流が供給されるように前記駆動回路をフィードバック制御する第２電流検出回路と、前記負荷の電源供給側に設けられ前記負荷への供給電流を検出する第１電流検出回路と、前記第１電流検出回路に組み込まれ前記第１電流検出回路で発生される電圧をもとに一定電流を発生させる定電流回路と、前記第１電流検出回路とグランド端子の間に設けられた電流調整回路と、前記負荷の電源供給側に設けられ、前記第１電流検出回路と前記電流調整回路との接続点における電圧が印加され、前記第１電流検出回路に流れる電流が増大した際にオン状態を妨げる方向にシフトする電流制限回路と、前記駆動回路の電源供給側の電圧を監視し、この電圧の増大を検知した際に前記駆動回路の動作を停止させる監視回路と、を備えることを特徴とする。

（２）本発明の灯具点灯回路は、（１）の構成を前提とし、前記電流駆動用発光素子は、発光ダイオード、あるいは有機ＥＬ素子であることを特徴とする。
（３）本発明の灯具点灯回路は、（１）の構成を前提とし、前記定電流回路はトランジスタを備えて構成され、電源供給端子とグランド端子の間に逆方向に配置されたツェナーダイオードと第１抵抗の直列体が接続されているとともに、前記ツェナーダイオードに並列に第２抵抗が接続され、前記ツェナーダイオードと第１抵抗の接続点が前記トランジスタのベースに接続されていることを特徴とする。

（４）本発明の灯具点灯回路は、（１）の構成を前提とし、前記第１電流検出回路および前記電流調整回路は、それぞれ、カレントミラー回路によって構成されていることを特徴とする。
（５）本発明の灯具点灯回路は、（１）の構成を前提とし、前記電流制限回路は、電界効果トランジスタから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の灯具点灯回路。

本発明の灯具点灯回路によれば、グランド端子側に電流検出回路を設け、この電流検出回路によって駆動回路を制御するものであって、たとえ負荷のグランド端子側に地絡が生じても該負荷の破損を信頼性よく回避することができる。

本発明の灯具点灯回路の実施態様１を示す回路図である。 図１に示した回路図を機能的に示したブロック図である。 従来の車両用灯具点灯回路の基本的な構成を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
（実施態様１）

〈回路の構成〉
図１は、本発明の灯具点灯回路の実施態様１を示す回路図である。図１において、まず、図示しない電源に接続される電源供給端子Ｖｉｎ、グランド端子ＧＮＤがある。電源供給端子Ｖｉｎとグランド端子ＧＮＤの間には駆動回路１が接続されている。この駆動回路１は、後述する負荷４を駆動する電源回路であり、少なくとも、出力端子Ｖｏｕｔ、フィードバック端子ＦＢ（以下、ＦＢ端子と称する）、およびイネーブル端子ＥＮ（以下、ＥＮ端子と称する）を備えている。駆動回路１は、ＦＢ端子に後述の第２電流検出回路５からその検知電流に対応する電圧が供給されることにより、前記電圧と予め設定された基準電圧との差を縮めるように制御し、出力端子Ｖｏｕｔから定電流を供給するようになっている。また、駆動回路１は、ＥＮ端子に後述の監視回路８からの電圧信号が入力されることにより、動作が停止されるようになっている。

駆動回路１の出力端子Ｖｏｕｔとグランド端子ＧＮＤの間には、該出力端子Ｖｏｕｔ側から抵抗（以下、電流検出抵抗と称する）１０、電流制限回路６、負荷４、電流検出回路５が順次接続された直列体が接続されている。

電流制限回路６は、電界効果トランジスタ６Ａから構成され、ソースＳは電流検出抵抗１０に接続され、ドレインＤは負荷４に接続されている。電界効果トランジスタ６Ａは、ゲートＧに後述の第１電流検出回路２と電流調整回路３の接続点から供給される電圧が供給されるようになっており、通常時（図中Ａ点に地絡が生じていない場合）においてオン動作するようになっている。なお、電界効果トランジスタ６Ａには、ゲートＧとソースＳの間に耐圧保護用のツェナーダイオードＺＤ２が接続されている。

負荷４は、順方向に配置された複数の電流駆動用の発光ダイオード（電流駆動用発光素子）４Ａの直列体によって構成され、光源として機能するようになっている。各発光ダイオード４Ａは負荷４に流れる電流に応じた明るさで発光するようになっている。これら発光ダイオード４Ａは、それぞれチップの製造バラツキ等によって順方向電圧が異なっている場合があり、これにより、出力電圧のバラツキが生じる場合がある。

第２電流検出回路５は、抵抗５Ａから構成され、この抵抗５Ａと負荷４の接続点でのグランド端子ＧＮＤを基準とする電圧は駆動回路１のＦＢ端子に供給されるようになっている。駆動回路１のＦＢ端子には、抵抗５Ａに流れる電流（検出電流）に対応する電圧が印加され、駆動回路１は、前記電圧と予め設定された基準電圧との差を縮めるように制御され、出力端子Ｖｏｕｔから定電流を供給するようになっている。

そして、電流検出抵抗１０と駆動回路１の接続点とグランド端子ＧＮＤの間に、前記接続点側から抵抗Ｒ１、ＰＮＰトランジスタＱ１、ＮＰＮトランジスタＱ２、抵抗Ｒ２が順次接続された直列体が接続されている。ＰＮＰトランジスタＱ１は、エミッタが抵抗Ｒ１に接続され、コレクタがＮＰＮトランジスタＱ２に接続されている。また、電流検出抵抗１０と電流制限回路６の接続点とグランド端子ＧＮＤの間に、前記接続点側から抵抗Ｒ３、ＰＮＰトランジスタＱ３、抵抗Ｒ４、ＰＮＰトランジスタＱ４、ＮＰＮトランジスタＱ５、抵抗Ｒ５が順次接続された直列体が接続されている。ＰＮＰトランジスタＱ３は、エミッタが抵抗Ｒ３に接続され、コレクタが抵抗Ｒ４に接続され、ベースはコレクタに接続されているとともに、前記ＰＮＰトランジスタＱ１のベースに接続されている。ＰＮＰトランジスタＱ４は、エミッタが抵抗Ｒ４に接続され、コレクタはＮＰＮトランジスタＱ５に接続されている。これら抵抗Ｒ１、ＰＮＰトランジスタＱ１、抵抗Ｒ３、ＰＮＰトランジスタＱ３は、前記電流検出抵抗１０とともに、カレントミラー回路からなる第１電流検出回路２を構成し、電流検出抵抗１０に流れる電流を電圧として発生させるようになっている。

また、ＰＮＰトランジスタＱ４は、エミッタが抵抗Ｒ４に接続され、コレクタはＮＰＮトランジスタＱ５に接続されている。一方、駆動回路１の出力端子Ｖｏｕｔとグランド端子ＧＮＤ端子の間には、該出力端子Ｖｏｕｔ側から逆方向に配置されたツェナーダイオードＺＤ１、抵抗Ｒ６が順次接続された直列体が接続され、ツェナーダイオードＺＤ１と抵抗Ｒ６の接続点は、抵抗Ｒ１とＰＮＰトランジスタＱ１の接続点の間に抵抗Ｒ７が介在されているとともに、前記ＰＮＰトランジスタＱ４のベースに接続されている。これら抵抗Ｒ４、ＰＮＰトランジスタＱ４は定電流回路７を構成し、前記第１電流検出回路２に発生した電圧をもとに定電流を発生させるようになっている。この定電流回路７は、負荷４の電圧のバラツキ等に影響を受けずに第１電流検出回路２の電流検出抵抗１０に流れる電流に応じた定電流を発生できるようになっている。また、異常時（図中Ａ点に地絡が生じた際）において、ツェナーダイオードＺＤ１が導通し、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ７、抵抗Ｒ６で分圧された電圧がＰＮＰトランジスタＱ４のベースに印加され、異常時における上限設定電流を確定できるようになっている。

ＮＰＮトランジスタＱ５は、コレクタが前記ＰＮＰトランジスタＱ４に接続され、エミッタが抵抗Ｒ５に接続され、ベースはコレクタに接続されるとともに、前記ＮＰＮトランジスタＱ２のベースに接続されている。これらＮＰＮトランジスタＱ５、抵抗Ｒ５は、ＮＰＮトランジスタＱ２、抵抗Ｒ２とともに、カレントミラー回路からなる電流調整回路３を構成するようになっている。そして、ＰＮＰトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２の接続点は前記電界効果トランジスタ６ＡのゲートＧに接続されている。

さらに、電流検出抵抗１０と駆動回路１の接続点とグランド端子ＧＮＤの間に、該接続点側から抵抗Ｒ８、抵抗Ｒ９が順次接続された直列体が接続され、抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９の接続点における電圧は監視回路８に電圧信号として入力されるようになっている。監視回路８は、入力される電圧信号から正常、あるいは異常を判定するように構成され、異常である場合には、その旨の信号を駆動回路１のＥＮ端子に出力させ、該駆動回路１の動作を停止させるようになっている。
〈回路の動作〉
このように構成された灯具点灯回路は次のように動作するようになっている。
まず、通常時（図中Ａ点に地絡が生じていない場合）において、駆動回路１から、第１電流検出回路２、電界効果トランジスタ６Ａ、負荷４、第２電流検出回路５を通して電流Ｉｏが流れ、負荷４の各発光ダイオード４Ａは該電流の大きさに応じた明るさで発光するようになる。この場合、電界効果トランジスタ６Ａは、そのゲートＧに第１電流検出回路２と電流調整回路３の接続点での電圧が印加され、この電圧はソースＳの電圧との差が大きくなっているため、オン状態となっている。

そして、第２電流検出回路５の抵抗５Ａに前記電流Ｉｏが流れ、該抵抗５Ａと負荷４の接続点でのグランド端子ＧＮＤを基準にした電圧が駆動回路１のＦＢ端子に供給される。駆動回路１では、この電圧と予め設定された基準電圧との差を縮めるように出力端子Ｖｏｕｔからの電流を制御するようになっており、該出力端子Ｖｏｕｔからは定電流が供給されるようになる。これにより、各発光ダイオードは一定の明るさで発光するようになる。

また、駆動回路１の出力端子Ｖｏｕｔの電圧は、抵抗Ｒ８、抵抗Ｒ９によって分圧され、その分圧された電圧に相当する信号が監視回路７に入力される。通常時においては、駆動回路１の出力端子Ｖｏｕｔのグランド端子に対する電圧は一定であり、監視回路７は駆動回路１のＥＮ端子へ信号を出力することなく、駆動回路１の動作は維持されるようになる。

次に、図中Ａ点に地絡が生じた場合の異常時において、第２電流検出回路５の抵抗５Ａに電流が流れなくなり、駆動回路１のＦＢ端子にはグランド端子ＧＮＤと同電位の電圧が印加されることになる。このため、駆動回路１では、この電圧と予め設定された基準電圧との差を縮めるように出力端子Ｖｏｕｔからの電流を制御する結果、出力端子Ｖｏｕｔからの電流は増大するようになる。

一方、電界効果トランジスタ６ＡのゲートＧが接続されている第１電流検出回路２と電流調整回路３の接続点での電圧は増加し、電界効果トランジスタ６Ａは、そのオン状態を妨げる方向にシフトするようになる。すなわち、電界効果トランジスタ６Ａは、そのＶ_ＧＳが確保できなくなり、Ｖ_ＤＳ≫０Ｖとなるように変化するようになる。このため、駆動回路１の出力端子Ｖｏｕｔは上限電圧まで上昇し、電界効果トランジスタ６Ａは上限設定電流になるまでＶ_ＤＳを増加し続けるようになる。すなわち、電界トランジスタ６ＡのＶ_ＤＳは、駆動回路１の出力端子Ｖｏｕｔが上限電圧に達した際に、この上限電圧から上限設定電流時の負荷４の電圧を引いた値になり、この値の電圧で均衡が保たれるようになる。なお、この際、第１電流検出回路２に定電流回路７を組み込ませ、出力電流に応じた定電流信号にすることで、負荷４の電圧のバラツキに影響されることなく上限設定電流を定義できるようになる。

そして、監視回路８は、前記上限電圧を抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ９によって分圧された信号として取り込んでおり、該信号の電圧値の増大によって異常と判定する。そして、監視回路８は、駆動回路１のＥＮ端子に信号を供給することによって、駆動回路１の動作を停止させる。

図２は、図１に示した回路を機能的に示した図となっている。すなわち、駆動回路１があり、この駆動回路１の負荷４への電流は、負荷４とグランド端子ＧＮＤの間に設けられた第２電流検出回路５によって定電流となるように制御されるようになっている。そして、電源供給側における駆動回路１と負荷６との間に電流制限回路２を設けるようにし、この電流制限回路２は、駆動回路１の電源供給端子Ｖｉｎとグランド端子ＧＮＤの間に接続される第１電流検出回路２（定電流回路７が組み込まれている）と電流調整回路３の接続点における電圧が印加されることによって、通常時にはオン状態となっている。そして、電流制限回路６は、負荷５のグランド端子ＧＮＤ側（図中Ａ点）に地絡が生じた際に、第１電流検出回路２に流れる電流の増大にともなって、オン状態を妨げる方向にシフトさせるように構成されている。これにより、駆動回路１の電源供給側の出力電圧の変化を大きくさせることができ、この変化を監視回路７によって検知することによって駆動回路１の動作を停止するようになっている。なお、図２に示した第１電流検出回路２、定電流回路７、電流調整回路３、第２電流検出回路５、および電流制限回路６は、それぞれ、図１において点線枠で示すとともに、同一の符号を付して示している。

以上説明したことから明らかとなるように、本発明は、電源供給側における駆動回路１と負荷４との間に電流制限回路６を設けるようにし、負荷４のグランド端子側に地絡が生じた場合に、該電流制限回路６においてオン状態を妨げる方向にシフトさせるように構成したものである。これにより、負荷４の破損を信頼性よく回避することができるとともに、駆動回路１の電源供給側の出力電圧の変化を検知することによって該駆動回路１の動作を停止させることができる。

上述した実施態様では、発光ダイオードを備える車両用灯具点灯回路について説明したものである。しかし、これに限定されることはなく、光源としてたとえば有機ＥＬ素子（電流駆動用発光素子）等を備える灯具点灯回路等についても適用できることはもちろんである。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１……駆動回路、２……第１電流検出回路、３……電流調整回路、４……負荷、４Ａ……発光ダイオード、５……第２電流検出回路、６……電流制限回路、６Ａ……電界効果トランジスタ、７……定電流回路、８……監視回路、１０……抵抗（電流検出抵抗）、Ｖｉｎ……電源供給端子、ＧＮＤ……グランド端子、Ｒ０……抵抗（電流検出回路）、ＺＤ１、ＺＤ２……ツェナーダイオード、Ｒ１〜Ｒ９……抵抗、Ｑ１〜Ｑ５……トランジスタ。

Claims (5)

1. 電源供給端子とグランド端子の間に接続された駆動回路と、この駆動回路によって駆動される電流駆動用発光素子からなる負荷とを備える灯具点灯回路であって、
   前記負荷とグランド端子の間に設けられ、前記負荷へ定電流が供給されるように前記駆動回路をフィードバック制御する第２電流検出回路と、
   前記負荷の電源供給側に設けられ前記負荷への供給電流を検出する第１電流検出回路と、
   前記第１電流検出回路に組み込まれ前記第１電流検出回路で発生される電圧をもとに一定電流を発生させる定電流回路と、
   前記第１電流検出回路とグランド端子の間に設けられた電流調整回路と、
   前記負荷の電源供給側に設けられ、前記第１電流検出回路と前記電流調整回路との接続点における電圧が印加され、前記第１電流検出回路に流れる電流が増大した際にオン状態を妨げる方向にシフトする電流制限回路と、
   前記駆動回路の電源供給側の電圧を監視し、この電圧の増大を検知した際に前記駆動回路の動作を停止させる監視回路と、を備えることを特徴とする灯具点灯回路。
2. 前記電流駆動用発光素子は、発光ダイオード、あるいは有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１に記載の灯具点灯回路。
3. 前記定電流回路はトランジスタを備えて構成され、電源供給端子とグランド端子の間に逆方向に配置されたツェナーダイオードと第１抵抗の直列体が接続されているとともに、前記ツェナーダイオードに並列に第２抵抗が接続され、前記ツェナーダイオードと第１抵抗の接続点が前記トランジスタのベースに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の灯具点灯回路。
4. 前記第１電流検出回路および前記電流調整回路は、それぞれ、カレントミラー回路によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の灯具点灯回路。
5. 前記電流制限回路は、電界効果トランジスタから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の灯具点灯回路。

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