JP2018008656A - 灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】漏光異常に対し適切に対処可能な車両用灯具を提供する。
【解決手段】光源１０は、レーザダイオード１２を含む。点灯回路は、正常状態において、レーザダイオード１２に安定化されたランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰを供給する。異常検出器４０は、光源１０の出力光２４の一部を検出し、出力光２４の異常を検出すると、異常検出信号Ｓ１をアサートする。保護装置５０は、異常検出信号Ｓ１のアサートに応答して、光源１０の出力光２４に作用し、車両用灯具１から出射する光２５の密度を低下させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車などに用いられる灯具に関する。

従来、車両用灯具、特に前照灯の光源としては、ハロゲンランプやＨＩＤ（High Intensity Discharge）ランプが主流であったが、近年それらに代えて、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの半導体光源を用いた車両用灯具の開発が進められている。

さらなる視認性の向上のため、ＬＥＤに代えて、レーザダイオード（半導体レーザとも称する）と蛍光体とを備えた車両用灯具が開示されている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術では、レーザダイオードから出射された励起光である紫外光が蛍光体に照射される。蛍光体は、紫外光を受けて白色光を生成する。蛍光体により生成された白色光は灯具前方に照射され、これにより所定の配光パターンが形成される。特許文献１に記載の技術では励起光は車両前方に照射されない。

図１は、本発明者が検討した車両用灯具の光源の断面図である。この光源１０は、主としてレーザダイオード１２、蛍光体１４、光学系１６、ハウジング１８を備える。光源１０は、レーザダイオード１２および蛍光体１４を備える点で特許文献１の技術と共通する。

図１のレーザダイオード１２は、紫外光に代えて、青色の励起光２０を発生する。励起光２０は、光学系１６により蛍光体１４に集光される。光学系１６は、レンズ、反射鏡、光ファイバ、あるいはそれらの組み合わせで構成される。青色の励起光２０を受けた蛍光体１４は、励起光２０より長い波長領域（緑〜赤）にスペクトル分布を有する蛍光２２を発生する。蛍光体１４に照射された励起光２０は、蛍光体１４により散乱され、コヒーレンスが失われた状態で、蛍光体１４を通過する。蛍光体１４は、たとえばハウジング１８に設けられた開口部に嵌合して支持される。

図２は、光源１０の出力光２４のスペクトルを示す図である。光源１０の出力光２４は、蛍光体１４を通過した青色の励起光２０ａと、蛍光体１４が発する緑〜赤の蛍光２２を含んでおり、白色光のスペクトル分布を有する。

つまり、特許文献１の光源では、紫外光である励起光は車両の前方を照射する出射光の一部としては使用されないのに対して、図１の光源１０では、青色の励起光が、前照灯の出射光の一部として利用される。

本発明者は、図１の光源１０について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。図１の光源１０では、蛍光体１４が割れたり、蛍光体１４がハウジング１８から外れるなどの異常が発生すると、レーザダイオード１２が発生する励起光２０が、蛍光体１４によって散乱されることなく強いコヒーレンスを有した状態で直接的に出射され、望ましくない。

特開２００４−２４１１４２号公報 国際公開第１０／０７０７２０号パンフレット

本発明者はこの問題を解決するために、以下の比較技術について検討した。この比較技術では、励起光２０の漏光を、光センサなどによって検出する。そして漏光を検出すると、光源１０へのランプ電流の供給を停止し、発光を停止する。なおこの比較技術を公知技術と認定してはならない。

このままではノイズなどの影響によって漏光が誤検出された場合に、光源１０の発光が停止して好ましくない。この問題は、漏光状態が所定時間（判定時間）持続して検出された場合に、ランプ電流の供給を停止し、発光停止する修正を加えることで解決できる。しかしながらこの修正により、本当に漏光が生じている状況においても、判定時間の間、励起光２０が出射されることとなる。

光源１０からの白色光を、リフレクタによって反射し、車両前方に照射する場合がある。このような灯具では、漏光が生じたときに、非散乱の励起光２０がリフレクタの一部に集中する。そこでリフレクタのその一部に開口を設けると、漏光が車両前方に反射されないようにすることができる。しかしながらこの開口は、正常時においてロスとなり、輝度が低下する。

本発明はかかる状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、漏光異常に対し適切に対処可能な灯具の提供にある。

本発明のある態様は、灯具に関する。灯具は、発光素子を含む光源と、発光素子に安定化されたランプ電流を供給する点灯回路と、光源の出力光の異常を検出すると、異常検出信号をアサートする異常検出器と、異常検出信号のアサートに応答して、光源の出力光に作用し、灯具から出射する光の密度を低下せしめる保護装置と、を備える。

この態様によると、異常が生じたときに、光源の出射光がそのまま車両前方に照射されるのを防止できる。

光源は、励起光を出射するレーザダイオードである発光素子に加えて、励起光により励起されて蛍光を発する蛍光体を含み、励起光と蛍光のスペクトルを含む白色の出力光を生成するよう構成され、異常検出器は、光源の漏光異常を検出してもよい。

保護装置は、異常検出信号のアサートに応答して、保護部材を出力光の光路上に挿入してもよい。

保護部材は、光源の出力光を拡散させてもよい。保護部材は、拡散レンズであってもよいし、拡散板であってもよい。保護部材は、車両がカーブを走行する際に、灯具の出力光を拡散させる機能を兼ねていてもよい。

保護部材は、光源の出力光を減衰させてもよい。保護部材は、光源の出力光の一部を吸収または反射してもよい。

保護部材は、偏光や屈折率を電気的に制御可能な電気光学効果を有してもよい。保護部材は、透光性圧電セラミックス(ＰＬＺＴ)や液晶デバイスを含んでもよい。

保護装置は、保護部材を変位させるソレノイドアクチュエータを含んでもよい。ソレノイドアクチュエータは、ソレノイドと、ソレノイドをチョッパ駆動する駆動回路と、を含んでもよい。駆動回路は、パルス状のソレノイド駆動信号を生成する信号発生器と、ソレノイド駆動信号に応じてスイッチングするトランジスタと、を含んでもよい。

駆動回路は、トランジスタのスイッチング中に、パルス信号が発生すべきスイッチングノードを監視し、当該スイッチングノードの信号とソレノイド駆動信号とにもとづいて、異常を検出する異常判定回路をさらに含んでもよい。
駆動回路とソレノイドの間の配線、端子、ハーネス等に異常が生じ、ソレノイドに直流電圧が印加されると、ソレノイドに流れる電流が増大し、過電流による発熱等の要因となるが、異常判定回路によってこのような異常を検出することで、信頼性を高めることができる。

異常判定回路は、スイッチングノードの信号とソレノイド駆動信号の論理値の一致、不一致を判定する一致回路を含み、一致回路の出力にもとづいて異常の有無を判定してもよい。

駆動回路は、トランジスタのスイッチング中に、パルス信号が発生すべきスイッチングノードを監視し、当該スイッチングノードにパルス信号が発生していないときに異常と判定する異常判定回路をさらに含んでもよい。異常判定回路によって、異常を検出できるため、信頼性を高めることができる。

それに加えて、または代えて、異常判定回路は、スイッチングノードに、所定の周期より長い周期のパルス信号が発生しているときに、異常と判定してもよい。
信号発生器に異常が生じ、ソレノイド駆動信号の周期が長くなると、ソレノイドが正常状態よりも高いデューティ比で駆動されて発熱等の要因となるが、異常判定回路によってこのような異常を検出することで、信頼性を高めることができる。

駆動回路は、トランジスタのスイッチング中に、パルス信号が発生すべきスイッチングノードを監視し、当該スイッチングノードに発生するパルス信号のデューティサイクル（デューティ比）がしきい値より高いときに異常と判定する異常判定回路をさらに含んでもよい。

しきい値は、電源電圧およびソレノイドの温度の少なくとも一方に応じて変化してもよい。

異常判定回路は、スイッチングノードの電圧を平滑化し、デューティサイクルに比例したデューティサイクル検出電圧を生成する平滑回路と、しきい値電圧を生成する電圧源と、デューティサイクル検出電圧をしきい値電圧と比較するコンパレータと、を含んでもよい。

電圧源は、電源電圧に応じてしきい値電圧を低下させてもよい。電圧源は、温度に応じてしきい値電圧を低下させてもよい。

電圧源は、抵抗分圧回路と、抵抗分圧回路の下側の抵抗と並列に接続される可変電流源と、を含んでもよい。

駆動回路は、異常判定回路が異常を検出すると、ソレノイドに流れる電流を遮断するスイッチをさらに含んでもよい。これによりソレノイドやトランジスタを保護できる。

本発明のある態様によれば、光源の異常に対し適切に対処できる。

本発明者が検討した車両用灯具の光源の断面図である。 光源の出力光のスペクトルを示す図である。 実施の形態に係る車両用灯具のブロック図である。 図３の車両用灯具の動作波形図である。 第１構成例に係るソレノイドアクチュエータの回路図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、図５のソレノイドアクチュエータの動作波形図である。 第２構成例に係るソレノイドアクチュエータの回路図である。 図８（ａ）、（ｂ）は、図７の異常判定回路の動作波形図である。 第３構成例に係るソレノイドアクチュエータの回路図である。 図９のデューティサイクル比較器の構成例を示す回路図である。 図９のデューティサイクル比較器の変形例を示す回路図である。 図１１のデューティサイクル比較器の具体的な構成例を示す回路図である。 図１１のデューティサイクル比較器の別の変形例を示す回路図である。 実施の形態に係る車両用灯具を備えるランプユニットの斜視図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

また本明細書において、電圧信号、電流信号などの電気信号、あるいは抵抗、キャパシタなどの回路素子に付された符号は、必要に応じてそれぞれの電圧値、電流値、あるいは抵抗値、容量値を表すものとする。

図３は、実施の形態に係る車両用灯具１のブロック図である。車両用灯具１は、光源１０、点灯回路３０、異常検出器４０、保護装置５０を備える。

光源１０は、図１に示したように、励起光２０を出射する発光素子であるレーザダイオード１２と、励起光２０により励起されて蛍光を発する蛍光体１４と、を含み、励起光２０と蛍光のスペクトルを含む白色の出力光２４を生成する。

点灯回路３０は、光源１０のレーザダイオード１２に、安定化された駆動電流（ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰ）を供給する。点灯回路３０は、スイッチングコンバータ３２およびコンバータコントローラ３４を含む。スイッチングコンバータ３２はたとえば降圧コンバータであり、図示しないバッテリなどの電源からの電圧Ｖ_ＢＡＴを降圧し、光源１０に供給する。コンバータコントローラ３４は、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰが所定の目標値に近づくように、スイッチングコンバータ３２を制御する。コンバータコントローラ３４は、エラーアンプを含むＰＷＭあるいはＰＦＭコントローラであってもよいし、Bang-Bang制御のコントローラであってもよい。

異常検出器４０は、光源１０の出力光２４の一部を検出し、出力光２４の異常を検出すると、異常検出信号Ｓ１をアサート（たとえばハイレベル）する。本実施の形態において、異常検出器４０は、蛍光体１４の異常に起因する漏光異常を判定する。蛍光体１４の異常は、たとえば蛍光体１４の割れ、外れ、経年劣化などが例示されるが、その限りでない。異常検出器４０は、出力光２４に含まれる励起光２０の光量と蛍光２２の光量の割合にもとづいて、漏光異常を検出してもよい。具体的には蛍光に対する励起光の比率が、所定値より高くなった場合に、漏光異常と判定することができる。

異常検出器４０については、特開２０１６−０５８３７０号公報に記載の技術を用いてもよい。たとえば異常検出器４０は、第１フォトセンサ４２＿１、第２フォトセンサ４２＿２、判定部４４を含む。第１フォトセンサ４２＿１は、励起光２０の波長に感度を有し、蛍光２２の波長に対して実質的に不感である。第１フォトセンサ４２＿１は、出力光２４の一部を受け、蛍光体１４を通過した励起光２０の強度に応じた第１電流Ｉ_ＳＣ１を生成する。一方、第２フォトセンサ４２＿２は、蛍光２２の波長に感度を有し、励起光２０の波長に対して実質的に不感である。第２フォトセンサ４２＿２は、出力光２４の一部を受け、蛍光体１４が発する蛍光２２の強度に応じた第２電流Ｉ_ＳＣ２を生成する。

判定部４４は、第１電流Ｉ_ＳＣ１と第２電流Ｉ_ＳＣ２の相対的な関係（たとえば比）にもとづいて、漏光異常の有無を判定する。光源１０が正常であるとき、第１電流Ｉ_ＳＣ１と第２電流Ｉ_ＳＣ２の比は、ある正常範囲に含まれるが、漏光異常が発生すると、第１電流Ｉ_ＳＣ１が相対的に大きくなるため、比が正常範囲から逸脱する。

判定部４４の構成や、処理は特に限定されないが、たとえば以下の処理を行ってもよい。第１電流Ｉ_ＳＣ１を、第１利得α_１で第１検出電圧Ｖ_１に変換し、第２電流Ｉ_ＳＣ２を、第２利得α_２で第２検出電圧Ｖ_２に変換する。そして第１検出電圧Ｖ_１と第２検出電圧Ｖ_２を比較し、Ｖ_１＜Ｖ_２のとき正常、Ｖ_１＞Ｖ_２のとき異常と判定してもよい。

車両用灯具１は、光源１０の出力光２４を反射するリフレクタ２６を備えてもよい。リフレクタ２６には、開口（あるいはスリット）２８が設けられ、異常検出器４０の光検出素子４２はリフレクタ２６の背面に設けられる。光検出素子４２は、開口２８を通過した光にもとづいて、光源１０の異常の有無を判定する。

開口２８は、漏光が生じたときに、非散乱の励起光２０がリフレクタ２６において集中する箇所に設けることが望ましい。これにより光源１０の異常時に、非散乱の励起光２０が車両前方に反射されないようにすることができる。つまり開口２８は、異常検出のために出力光２４の一部を抽出する機能と、異常時において非散乱の励起光２０を除去する機能を兼ねている。

なお車両用灯具１は、リフレクタ２６に代えて、あるいはそれに加えて、その他の光学系を備えてもよい。

保護装置５０は、異常検出信号Ｓ１のアサートに応答して、光源１０の出力光２４に作用し、車両用灯具１から出射する光（出射光）２５の密度を低下させる。出射光２５の密度は、単位立体角当たりのエネルギーと把握でき、あるいは照射領域における単位面積当たりのエネルギー（照射強度）と把握できる。

たとえば保護装置５０は、保護部材５２およびアクチュエータ５４を備える。保護部材５２はアクチュエータ５４に取り付けられており、その位置あるいは姿勢が制御可能となっている。保護装置５０のアクチュエータ５４は、異常検出信号Ｓ１のアサートに応答して、保護部材５２を変位させ、光源１０の出力光２４の光路上に機械的に挿入する。たとえば保護部材５２は、光源１０の出力光２４を拡散してもよい。保護部材５２は、拡散板あるいは拡散レンズであってもよい。

図３に実線で示される出射光２５は、正常時の光路を、一点鎖線で示される出射光２５’は、異常時の光路を示す。

また点灯回路３０は、異常検出信号Ｓ１のアサートが所定の判定時間τ持続すると、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰを低下させる。低下後のランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰはゼロであってもよいし、車両前方の人間を幻惑しない程度の電流量であってもよい。これにより、異常状態のまま、光源１０が強く発光し続けるのを防止できる。

以上が車両用灯具１の基本構成である。続いてその動作を説明する。図４は、図３の車両用灯具１の動作波形図である。時刻ｔ０より前において点灯回路３０は正常であり、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰは、通常の目標値Ｉ_{ＬＡＭＰ（ＲＥＦ）}に安定化されている。

時刻ｔ０に、光源１０にレーザの漏光異常が発生する。そうすると、光源１０の出力光２４に含まれるレーザ光と蛍光のバランスが崩れる。異常検出器４０は、レーザ光と蛍光の比率にもとづいて、光源１０の異常を検出し、異常検出信号Ｓ１をアサートする。

異常検出信号Ｓ１がアサートされると、保護装置５０は直ちに保護部材５２を出力光２４の光路上に挿入する。これにより、車両用灯具１からの出射光２５が拡散され、出射光２５の密度が低下する。

また異常検出信号Ｓ１のアサートが判定時間τ、持続すると、時刻ｔ１にランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰが低下し、出射光２５の密度はさらに低下する。

以上が車両用灯具１の動作である。この車両用灯具１によれば、光源１０の異常時に、保護装置５０によって照射方向の規定立体角あたりのエネルギー密度を低下できるため、安全性を高めることができる。

また異常発生直後の安全性は保護装置５０によって担保されるため、コンバータコントローラ３４がランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰを低下させるまでの判定時間τを必要以上に短くする必要がなくなる。これにより、ノイズによって異常検出信号Ｓ１が誤ってアサートされた場合に、ランプ電流Ｉ_ＬＡＭＰが減少し、輝度が低下するのを防止できる。

また異常発生直後の安全性が保護装置５０によって担保されるため、リフレクタ２６に設ける開口２８を小さくすることができる。これにより、正常動作時におけるロスを低減できる。

続いて、保護装置５０の具体的な構成例を説明する。保護装置５０は、異常検出信号Ｓ１のアサートに応答して、なるべく短時間で出射光２５の密度を低下させることが好ましく、したがってアクチュエータ５４には高速動作が要求される。また保護部材５２をレンズや拡散版とすると、保護部材５２の重量は大きくなるため、アクチュエータ５４には大きな出力が要求される。このような要求を満たすために、アクチュエータ５４として、ソレノイドアクチュエータを用いることができる。

図５は、第１構成例に係るソレノイドアクチュエータ６０の回路図である。ソレノイドアクチュエータ６０は、ソレノイド６２、駆動回路６４を備える。駆動回路６４は、信号発生器６６、ゲートドライバ６８、トランジスタＭ１１を備える。信号発生器６６は異常検出信号Ｓ１のアサートに応答して、パルス状のソレノイド駆動信号Ｓ２を生成する。ゲートドライバ６８は、ソレノイド駆動信号Ｓ２に応じてトランジスタＭ１１を駆動する。またソレノイド６２と並列に、整流ダイオードＤ１１が設けられる。

駆動回路６４自体や、ソレノイド６２と駆動回路６４を接続する配線やハーネス、端子等に異常が生ずると、ソレノイド６２に流れる駆動電流をチョッピング制御できなくなる。こうした異常によって、ソレノイド６２に直流電圧が定常的に印加されると、ソレノイド６２に流れる電流が増大し、過電流による発熱等の要因となる。このような異常を検出するために、駆動回路６４は、異常判定回路７０をさらに備える。異常は、ソレノイド６２とトランジスタＭ１１を結ぶラインの天絡（電源ショート）、トランジスタＭ１１の短絡故障、ゲートドライバ６８の故障などが例示される。

駆動回路６４が正常であれば、トランジスタＭ１１は、ソレノイド駆動信号Ｓ２に応じてスイッチングし、スイッチングノードＮ１には、ソレノイド駆動信号Ｓ２と同期したパルス信号が発生する。一方、駆動回路６４や配線等に異常が生ずると、スイッチングノードＮ１の電位が一定、あるいは不定となり、ソレノイド駆動信号Ｓ２との相関が失われる。そこで異常判定回路７０は、トランジスタＭ１１のスイッチング中に、パルス信号が発生すべきスイッチングノードＮ１を監視し、スイッチングノードＮ１の信号Ｖ_Ｎ１とソレノイド駆動信号Ｓ２とにもとづいて異常を検出する。

たとえば異常判定回路７０は、スイッチングノードＮ１の信号Ｖ_Ｎ１とソレノイド駆動信号Ｓ２の論理値の一致、不一致を判定する一致回路７２を含み、一致回路７２の出力（一致信号）Ｓ３にもとづいて異常の有無を判定してもよい。異常判定回路７０は、ソレノイド駆動信号Ｓ２に代えて、トランジスタＭ１１のゲート信号Ｖ_Ｇを監視してもよい。

一致回路７２は、ＸＯＲ（排他的論理和）ゲートであってもよいし、ＸＮＯＲ（否定排他的論理和）ゲートであってもよい。ソレノイドアクチュエータ６０が正常であるとき、一致信号Ｓ３は、一致を示す論理値（たとえば１）をとり、ソレノイドアクチュエータ６０に異常が生ずると、一致信号Ｓ３は不一致を示す論理レベル（たとえば０）となり、あるいは１と０を繰り返すパルス信号となる。ラッチ７４は、一致信号Ｓ３が不一致を示す論理値に遷移すると、ラッチする。

このように異常判定回路７０によれば、ソレノイドアクチュエータ６０の異常を検出できる。たとえば車両用灯具１は、異常判定回路７０によって異常が検出されると、それを車両側のＥＣＵ（Electronic Control Unit）に通知してもよい。

また駆動回路６４は、異常判定回路７０によって異常が検出されると、ソレノイド６２への通電を停止することが好ましく、具体的にはトランジスタＭ１１をオフに固定する。また駆動回路６４は、ソレノイド６２に流れる電流が通過する経路に設けられるスイッチＭ１２をさらに備えてもよい。異常判定回路７０は、異常を検出すると、スイッチＭ１２をオフし、ソレノイド６２に流れる電流を遮断する。これにより、トランジスタＭ１１がショート故障した場合や、ノードＮ１が天絡した場合にも、電流経路を遮断でき、信頼性を高めることができる。

スイッチＭ１２を、ダイオードＤ１１との並列経路上に、ソレノイド６２と直列に挿入してもよい。

図６（ａ）、（ｂ）は、図５のソレノイドアクチュエータ６０の動作波形図である。図６（ａ）はソレノイドアクチュエータ６０が正常のときの動作を示す。トランジスタＭ１１は、ソレノイド駆動信号Ｓ２に応じてスイッチングするため、ノードＮ１の電圧Ｖ_Ｎ１は、ソレノイド駆動信号Ｓ２と同期したパルス信号となり、一致信号Ｓ３は、一致を示す一定値となる。

図６（ｂ）はソレノイドアクチュエータ６０が異常のときの動作を示す。たとえばノードＮ１が天絡した場合、その電圧Ｖ_Ｎ１は、電源電圧Ｖ_ＤＤ（ハイレベル）となる。このとき一致信号Ｓ３は、一致と不一致を交互に繰り返すパルス信号となる。

このように図３の異常判定回路７０によれば、ソレノイド駆動信号Ｓ２とスイッチングノードＮ１の電圧Ｖ_Ｎ１にもとづいて、異常を検出できる。

なお変形例として、異常判定回路７０が、トランジスタＭ１１のゲート信号Ｖ_Ｇと、スイッチングノードＮ１の電圧Ｖ_Ｎ１を比較してもよい。この場合、ソレノイドアクチュエータ６０が正常である場合に、ゲート信号Ｖ_Ｇと電圧Ｖ_Ｎ１は反転論理となる。したがって、ソレノイドアクチュエータ６０が正常であるとき、一致信号Ｓ３は、不一致を示す一定値となり、ソレノイドアクチュエータ６０が異常であるとき、一致信号Ｓ３は、不一致と一致を交互に示すパルス信号となる。

なお、ソレノイド駆動信号Ｓ２（あるいはゲート信号Ｖ_Ｇ）とスイッチングノードＮ１の電圧Ｖ_Ｎ１は、遅延によって遷移のタイミングがずれる場合もあり、そうすると、一致信号Ｓ３にヒゲ（狭パルス、スパイク信号ともいう）が重畳される。したがってラッチ７４は、短パルスには応答しないように構成することが好ましい。

図７は、第２構成例に係るソレノイドアクチュエータ６０ａの回路図である。異常判定回路７０ａは、図３の異常判定回路７０の一致回路７２に代えて、パルス検出器７６を備える。パルス検出器７６は、スイッチングノードＮ１を監視し、スイッチングノードＮ１にパルス信号が発生しているか否かを判定する。たとえばパルス検出器７６は、信号Ｖ_Ｎ１のポジエッジ（あるいはネガエッジ）が繰り返し連続的に発生しているかを監視する。

パルス検出器７６は、それに限定されないが、再トリガ可能なワンショットマルチバイブレータ回路（単安定回路）で構成できる。パルス検出器７６はスイッチングノードの信号Ｖ_Ｎ１のポジエッジから所定時間Ｔｂの間、第１レベルとなり、その後、第２レベルに戻る信号Ｓ４を生成する。所定時間Ｔｂは、ソレノイド駆動信号Ｓ２の周期Ｔａより長く規定され、またソレノイド６２の発熱が問題となる時間Ｔｃより短く規定することが望ましい。
Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ

図８（ａ）は、図７の異常判定回路７０ａの動作波形図である。時刻ｔ０より前は正常状態を示す。正常状態では、スイッチングノードＮ１の電圧Ｖ_Ｎ１は、周期Ｔａでスイッチングする。パルス検出器７６であるワンショットマルチバイブレータ回路の出力Ｓ４は、正常状態において電圧Ｖ_Ｎ１によって繰り返しトリガされて、不安定状態を示すレベル（ハイレベル）を維持する。

時刻ｔ０に異常が発生すると、電圧Ｖ_Ｎ１は一定電圧となる。そうすると、パルス検出器７６がトリガされなくなり、電圧Ｖ_Ｎ１の最後のポジエッジから時間Ｔｂの経過後に安定状態を示すレベル（ローレベル）に遷移し、その後、ローレベルを維持する。

このように、図７の異常判定回路７０ａによれば、スイッチングノードＮ１の電圧Ｖ_Ｎ１にもとづいて、異常を検出できる。

図７の異常判定回路７０ａは、スイッチングノードＮ１に、所定の周期Ｔｂより長い周期Ｔｄのパルス信号Ｖ_Ｎ１が発生したときに、異常と判定することができる。これにより信号発生器６６が生成するソレノイド駆動信号Ｓ２の周期あるいはデューティ比に異常がある場合を検出できる。図８（ｂ）は、ソレノイド駆動信号Ｓ２の検出を説明する図である。時刻ｔ０より前においてソレノイド駆動信号Ｓ２は正常であり、時刻ｔ０において周期が長くなる。そうすると、ワンショットマルチバイブレータ回路の出力Ｓ４は、ソレノイド駆動信号Ｓ２と同じ周期で周期的にローレベルとなるため異常状態を検出できる。

図９は、第３構成例に係るソレノイドアクチュエータ６０ｂの回路図である。ソレノイドアクチュエータの故障モードによっては、パルス信号Ｖ_Ｎ１のデューティサイクルが通常の設定値より大きくなる状況が生じうる。そこで異常判定回路７０ｂは、図７のパルス検出器７６に代えて、デューティサイクル比較器７８を備える。デューティサイクル比較器７８はスイッチングノードＮ１に発生するパルス信号Ｖ_Ｎ１のデューティサイクルがしきい値より高いときに、ソレノイドアクチュエータ６０ｂが異常であると判定する。

図１０は、図９のデューティサイクル比較器７８の構成例を示す回路図である。デューティサイクル比較器７８ｃは、コンパレータ８０、平滑回路８２、電圧源８４を含む。平滑回路８２は、スイッチングノードＮ１の電圧Ｖ_Ｎ１を平滑化する。電圧Ｖ_Ｎ１のデューティサイクルをｄ_ＳＷ、振幅をＶ_ＤＤとするとき、平滑回路８２の出力電圧は、
Ｖｘ＝Ｖ_ＤＤ×ｄ_ＳＷ
となり、デューティサイクルｄ_ＳＷに比例する。

電圧源８４は、しきい値電圧Ｖ_ＴＨを生成する。たとえば電圧源８４は、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を含み、電源電圧Ｖ_ＤＤを抵抗分圧して、しきい値電圧Ｖ_ＴＨを生成してもよい。分圧比をｄ_ＴＨとするとき、しきい値電圧Ｖ_ＴＨは、
Ｖ_ＴＨ＝Ｖ_ＤＤ×ｄ_ＴＨ
となる。

コンパレータ８０は、電圧Ｖｘをしきい値電圧Ｖ_ＴＨと比較し、比較結果を示す比較信号Ｓ５を出力する。たとえば比較信号Ｓ５は、Ｖｘ＞Ｖ_ＴＨのとき、言い換えればｄ_ＳＷ＞ｄ_ＴＨのときにハイレベルとなる。すなわち、デューティサイクル比較器７８ａによれば、電圧Ｖ_Ｎ１のデューティサイクルがしきい値を超えたことを検出できる。

図１１は、図９のデューティサイクル比較器７８の変形例を示す回路図である。平滑回路８２ｄは、電圧Ｖ_Ｎ１のデューティサイクルｄ_ＳＷに比例し、電源電圧Ｖ_ＤＤに依存しないデューティサイクル検出電圧Ｖｙを生成する。
Ｖｙ＝Ｖ_ＲＥＧ×ｄ_ＳＷ

たとえば平滑回路８２ｄは、定電圧Ｖ_ＲＥＧを電源とするバッファ（あるいはインバータ）９０と、ローパスフィルタ９２の組み合わせで構成してもよい。

電圧源８４ｄは、可変のしきい値電圧Ｖ_ＴＨを生成する。たとえばしきい値電圧Ｖ_ＴＨは、電源電圧Ｖ_ＤＤに応じて低下することが望ましい。ソレノイド６２が直流抵抗（寄生抵抗）Ｒ_ＤＣを有するとき、その消費電力Ｐは式（６）で表され、デューティサイクルｄ_ＳＷが高いほど増大する。
Ｐ＝Ｖ_ＤＤ ^２／Ｒ_ＤＣ×ｄ_ＳＷ

したがって、デューティサイクルｄ_ＳＷのしきい値ｄ_ＴＨを、電源電圧Ｖ_ＤＤの２乗に反比例するように低下させると、ソレノイド６２の消費電力Ｐが、しきい値Ｐ_ＴＨを超えないように、ソレノイドアクチュエータ６０ｄを動作させることができる。つまり、電源電圧Ｖ_ＤＤが低い状況では、しきい値ｄ_ＴＨを高くすることで、ソレノイドアクチュエータ６０の動作を可能な限り継続することができる。

なおしきい値ｄ_ＳＷは、完全に電源電圧Ｖ_ＤＤの２乗に反比例する必要は無く、それに近似して変化させてもよいし、電源電圧Ｖ_ＤＤに反比例させてもよい。あるいはしきい値ｄ_ＴＨは、電源電圧Ｖ_ＤＤもしくはその２乗Ｖ_ＤＤ ^２に対して、線形に減少してもよい。

たとえば電圧源８４ｄは、分圧回路９４と可変電流源９６を含む。分圧回路９４は、定電圧Ｖ_ＲＥＧを分圧する。可変電流源９６は、電源電圧Ｖ_ＤＤに応じて増大する補正電流Ｉ_ＡＤＪを生成する。
Ｖ_ＴＨ＝Ｖ_ＲＥＧ−Ｒ２１×Ｉ_Ｒ２１ …（１）
Ｉ_Ｒ２１＝Ｉ_Ｒ２２＋Ｉ_ＡＤＪ＝（Ｖ_ＴＨ／Ｒ２２＋Ｉ_ＡＤＪ） …（２）
式（２）を式（１）に代入すると式（３）を得る。
Ｖ_ＴＨ＝Ｖ_ＲＥＧ−Ｒ２１×（Ｖ_ＴＨ／Ｒ２２＋Ｉ_ＡＤＪ） …（３）
これをＶ_ＴＨについて解くと、式（４）を得る。
Ｖ_ＴＨ＝Ｒ２２／（Ｒ２１＋Ｒ２２）×（Ｖ_ＲＥＧ−Ｒ_２１×Ｉ_ＡＤＪ） …（４）
Ｒ２２／（Ｒ２１＋Ｒ２２）×Ｖ_ＲＥＧを、Ｉ_ＡＤＪ＝０のときのしきい値Ｖ_ＴＨ０と書くと、式（５）が得られる。
Ｖ_ＴＨ＝Ｖ_ＴＨ０−Ｒ２１×Ｒ２２／（Ｒ２１＋Ｒ２２）×Ｉ_ＡＤＪ …（５）
つまりＩ_ＡＤＪが増加するほど、しきい値Ｖ_ＴＨを低下させることができる。上述のように、補正電流Ｉ_ＡＤＪを、電源電圧Ｖ_ＤＤの関数とすることにより、電源電圧Ｖ_ＤＤが高いほど、しきい値電圧Ｖ_ＴＨ、ひいてはしきい値ｄ_ＴＨを低下させることができる。

なお図１１では、可変電流源９６が分圧回路９４の下側の抵抗Ｒ２２と並列に接続されるが、上側の抵抗Ｒ２１と並列に接続し、抵抗Ｒ２２に補正電流Ｉ_ＡＤＪをソースするように構成してもよい。また可変電流源９６を、電源電圧に応じて抵抗値が変化する可変抵抗としてもよい。

図１２は、図１１のデューティサイクル比較器７８ｄの具体的な構成例を示す回路図である。平滑回路８２ｄは、バッファ９０とローパスフィルタ９２を含む。ローパスフィルタ９２は、バッファ９０の出力段と一体に形成されている。

可変電流源９６は、電源電圧Ｖ_ＤＤの２乗近似電流源である。なお電圧源８４ｄの構成は特に限定されず、たとえばトランスリニア回路で構成してもよい。

図１３は、図１１のデューティサイクル比較器７８の別の変形例を示す回路図である。この変形例において、可変電流源９６ｅは温度上昇に応じて増加する補正電流Ｉ_ＡＤＪを生成する。可変電流源９６ｅは、温度と正の相関を有する温度検出信号Ｓ６を、補正電流Ｉ_ＡＤＪに変換するＶ／Ｉ変換回路と把握することもできる。図１３の構成では、しきい値ｄ_ＴＨを、温度検出信号Ｓ６の増加に対して、実質的に線形に低下させることができる。

図１３のデューティサイクル比較器７８ｅによれば、温度が低い状況では、しきい値ｄ_ＴＨを高くすることにより、ソレノイドアクチュエータ６０の動作を可能な限り継続することができる。

最後に、車両用灯具１の用途を説明する。図１４は、実施の形態に係る車両用灯具１を備えるランプユニット（ランプアッシー）５００の斜視図である。ランプユニット５００は、透明のカバー５０２、ハイビームユニット５０４、ロービームユニット５０６、筐体５０８を備える。上述の車両用灯具１は、たとえばハイビームユニット５０４に用いることができる。車両用灯具１は、ひとつ、あるいは複数の光源１０を備える。ハイビームユニット５０４に代えて、あるいはそれに加えて、ロービームユニット５０６に車両用灯具１を用いてもよい。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

保護部材５２は、光源１０の出力光を減衰させてもよい。保護部材５２は、光源１０の出力光２４の一部を吸収または反射してもよい。

図３では、保護装置５０が、アクチュエータ５４を含み、保護部材５２を移動させる構成を説明したが、それに限定されない。たとえば保護部材５２は、出力光２４の光路上に固定されてもよい。この場合、保護部材５２を、偏光や屈折率を電気的に制御可能な電気光学効果を有する材料と、その他の光学素子（他のレンズやミラー、偏光板など）の組み合わせで構成してもよい。こうした材料としては、透光性圧電セラミックス(ＰＬＺＴ)や液晶デバイスが例示されるがその限りではない。異常時において、保護部材５２の偏光や屈折率を変化させることで、車両用灯具１の出射光２５を拡散することができる。

保護部材５２は透過型デバイスには限定されず、反射型デバイスであってもよい。たとえば保護部材５２は、ＭＥＭＳミラーであってもよい。

判定部４４による異常判定方法は限定されない。たとえば判定部４４は、光検出素子４２＿１の出力にもとづいて、開口２８に入射する励起光の強度にもとづいて、光源１０の異常を検出してもよい。

本発明は、車両用灯具、特に前照灯に好適であるが、その用途は限定されない。たとえば車載用の灯具であって、路面描画用の光源にも本発明は利用可能である。さらに言えば、本発明は車両以外の移動手段にも利用可能であり、さらに言えば、移動手段以外の灯具にも利用可能である。

実施の形態では、図１の光源１０の異常を例としたが、それに限定されない。たとえば２色あるいは３色のレーザ光あるいはＬＥＤ光の混色によって白色光を発生する光源において、少なくともひとつの色のレーザ光（あるいはＬＥＤ光）が許容値を超えて大きくなるような異常にも本発明は有効である。また光源１０の出射光は白色には限定されず、単色光であってもよい。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１…車両用灯具、１０…光源、１２…レーザダイオード、２０…励起光、２２…蛍光、２４…出力光、２５…出射光、２６…リフレクタ、２８…開口、３０…点灯回路、３２…スイッチングコンバータ、３４…コンバータコントローラ、４０…異常検出器、４２…光検出素子、４４…判定部、５０…保護装置、５２…保護部材、５４…アクチュエータ、６０…ソレノイドアクチュエータ、６２…ソレノイド、Ｍ１１…トランジスタ、６４…駆動回路、６６…信号発生器、７０…異常判定回路、７２…一致回路、７４…ラッチ、７６…パルス検出器、７８…デューティサイクル比較器、８０…コンパレータ、８２…平滑回路、８４…電圧源、９０…バッファ、９２…ローパスフィルタ、９４…分圧回路、９６…可変電流源、Ｓ１…異常検出信号、Ｓ２…ソレノイド駆動信号、５００…ランプユニット、５０２…カバー、５０４…ハイビームユニット、５０６…ロービームユニット、５０８…筐体。

Claims (10)

1. 灯具であって、
   発光素子を含む光源と、
   正常状態において、前記発光素子に安定化されたランプ電流を供給する点灯回路と、
   前記光源の出力光の異常を検出すると、異常検出信号をアサートする異常検出器と、
   前記異常検出信号のアサートに応答して、前記光源の出力光に作用し、前記灯具から出射する光の密度を低下せしめる保護装置と、
   を備えることを特徴とする灯具。
2. 前記光源は、励起光を出射するレーザダイオードである前記発光素子に加えて、前記励起光により励起されて蛍光を発する蛍光体を含み、前記励起光と前記蛍光のスペクトルを含む白色の出力光を生成するよう構成され、
   前記異常検出器は、前記光源の漏光異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の灯具。
3. 前記保護装置は、前記異常検出信号のアサートに応答して、保護部材を前記出力光の光路上に挿入することを特徴とする請求項１または２に記載の灯具。
4. 前記保護部材は、前記光源の出力光を拡散させることを特徴とする請求項３に記載の灯具。
5. 前記保護装置は、前記保護部材を変位させるソレノイドアクチュエータを含み、
   前記ソレノイドアクチュエータは、
   ソレノイドと、
   前記ソレノイドをチョッパ駆動する駆動回路と、
   を含み、
   前記駆動回路は、
   前記ソレノイドアクチュエータのソレノイドをチョッピング駆動するためのソレノイド駆動信号を生成する信号発生器と、
   前記ソレノイド駆動信号に応じてスイッチングするトランジスタと、
   を含むことを特徴とする請求項３または４に記載の灯具。
6. 前記駆動回路は、前記トランジスタのスイッチング中に、パルス信号が発生すべきスイッチングノードを監視し、当該スイッチングノードの信号と前記ソレノイド駆動信号とにもとづいて、異常を検出する異常判定回路をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の灯具。
7. 前記異常判定回路は、前記スイッチングノードの信号と前記ソレノイド駆動信号の論理値の一致、不一致を判定する一致回路を含み、前記一致回路の出力にもとづいて異常を判定することを特徴とする請求項６に記載の灯具。
8. 前記駆動回路は、前記トランジスタのスイッチング中に、パルス信号が発生すべきスイッチングノードを監視し、
   （i）当該スイッチングノードにパルス信号が発生していないこと、
   （ii）所定の周期より長い周期のパルス信号が発生したこと、
   （iii）当該スイッチングノードに発生するパルス信号のデューティサイクルがしきい値より大きいこと、
   の少なくともひとつを異常判定の条件とする異常判定回路をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の灯具。
9. （iii）の前記しきい値は、電源電圧および前記ソレノイドの温度の少なくとも一方に応じて変化することを特徴とする請求項８に記載の灯具。
10. 前記駆動回路は、前記異常判定回路が異常を検出すると、前記ソレノイドに流れる電流を遮断するスイッチをさらに含むことを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の灯具。

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