JP6169041B2 - 電源装置、冷却装置および半導体光源点灯装置 - Google Patents

Description

この発明は、定電流電源から所望の電力を生成して負荷へ供給する電源装置、および当電源装置を内蔵した冷却装置、さらには定電流電源と当電源装置を備えた半導体光源点灯装置に関するものである。

近年のＬＥＤ（半導体光源、発光ダイオード等）は、発光量が増す一方で消費電力が低下し、かつ寿命が長いことから、メンテナンスが簡単で省エネルギ、つまりは二酸化炭素の発生量が少ないという長所をもつ。そのため、車載用灯具（例えば、前照灯および制動灯）の光源として、従来の白熱電球に代替してＬＥＤが用いられている。

ＬＥＤを光源とした車載用灯具には、ＬＥＤの温度を低減する冷却装置が備えられている場合がある。冷却装置は、モータと回転可能なファンとを備え、ファンの回転運動によって生じる風をＬＥＤもしくはＬＥＤと熱的に結合しているヒートシンクへ送ることで、ＬＥＤの自己発熱による温度上昇を抑制し、ＬＥＤの長寿命が損なわれないようにしている。

従来、ＬＥＤの点灯回路とＬＥＤとを電気的に接続する配線、および冷却装置の駆動回路と冷却装置とを電気的に接続する配線は、各々別個に設けられていたが、例えば特許文献１の車載用灯具においてはＬＥＤと冷却装置とを直列に接続することで配線を共通化している。

特開２００９−１２９５６４号公報

上記特許文献１の構成では、ＬＥＤの定格電流と冷却装置の定格電流を合わせる必要があり、点灯するＬＥＤの定格電流に合わせて複数の冷却装置を用意しなくてはならない。そこで、冷却装置と並列にスイッチを設け、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行うことにより平均電流を定格電流以下にしているが、その場合には冷却装置とスイッチとを並列に接続するための専用配線が必要となるという課題があった。また、直列接続された複数のＬＥＤの中でＧＮＤ電位に近いＬＥＤに冷却装置を接続しなければならいため、冷却に最適な位置に冷却装置を配置した場合にはスムーズな配線ができず配線長が長くなるという課題もあった。
換言すれば、冷却装置は、ＬＥＤの定格電流と合わせる必要がなく、また、接続位置が限定されない構成であることが望ましい。

上記の課題は、定電流電源にＬＥＤと冷却装置とを接続する場合に限ったものではなく、たとえば、ＬＥＤと白熱電球のように、定格電流が異なる２個の負荷を接続する場合にも存在する。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、定格電流が異なる負荷に適した電力を定電流電源から生成して供給する電源装置、および当電源装置を内蔵した冷却装置、さらには定電流電源と当電源装置を備えた半導体光源点灯装置を提供することを目的とする。

この発明に係る電源装置は、第１の電流を出力する定電流電源の出力間に第１の負荷と直列に接続され、定電流電源から第１の負荷に通電された第１の電流を当第１の電流とは異なる第２の電流あるいは所望の電圧に変換し、当電源装置の出力側に接続される第２の負荷へ供給するものである。

この発明に係る冷却装置は、半導体光源点灯用に第１の電流を出力する定電流電源の出力間に、半導体光源と直列に接続されるものであって、半導体光源を冷却するファンを動作するモータと、第１の電流を当第１の電流とは異なる第２の電流あるいは所望の電圧に変換し、モータを駆動する制御回路とを備えるものである。

この発明に係る半導体光源点灯装置は、灯具に具備した半導体光源を点灯するものであって、電源から半導体光源点灯用の第１の電流を生成して出力する定電流電源部と、定電流電源部の出力間に半導体光源と直列に接続される冷却部とを備え、冷却部は、半導体光源を冷却するファンを動作するモータと、第１の電流を当第１の電流とは異なる第２の電流あるいは所望の電圧に変換し、モータを駆動する制御回路とを備えるものである。

この発明によれば、電源装置が、第１の負荷に通電された第１の電流を第２の電流あるいは所望の電圧に変換して第２の負荷へ供給するようにしたので、第１の負荷と第２の負荷の定格電流あるいは電圧が異なっていても第２の負荷に適した電力を供給することができる。

この発明によれば、冷却装置が備える電源装置が、通電された第１の電流を変換した電力を冷却ファンへ供給するようにしたので、冷却ファンを動作することができる。

この発明によれば、半導体光源点灯装置が備える電源装置が、半導体光源に通電する電流を変換した電力で冷却ファンを動作させるので、冷却しながら半導体光源を点灯することができる。

この発明の実施の形態１に係る冷却装置を適用した車両用灯具の構成例を示す回路図である。 この発明の実施の形態２に係る冷却装置を適用した車両用灯具の構成例を示す回路図である。 この発明の実施の形態３に係る冷却装置を適用した車両用灯具の構成例を示す回路図である。 実施の形態３に係る冷却装置の電流および電圧を模式的に表したグラフである。 この発明の実施の形態４に係る冷却装置を適用した車両用灯具の構成例を示す回路図である。 実施の形態４に係る冷却装置の電流および電圧を模式的に表したグラフである。 この発明の実施の形態５に係る冷却装置を適用した車両用灯具の構成例を示す回路図である。 実施の形態５に係る冷却装置の電流および電圧を模式的に表したグラフであり、ＬＥＤモジュールの点灯電流が冷却ファンの定格電流より大きい場合を示す。 実施の形態５に係る冷却装置の電流および電圧を模式的に表したグラフであり、ＬＥＤモジュールの点灯電流が冷却ファンの定格電流より小さい場合を示す。 この発明の実施の形態６に係る冷却装置を適用した車両用灯具の構成例を示す回路図である。 この発明の実施の形態７に係る冷却装置を適用した車両用灯具の構成例を示す回路図である。 この発明の実施の形態８に係る冷却装置を適用した車両用灯具の構成例を示す回路図である。 実施の形態８に係る冷却装置の駆動シーケンスを模式的に表したグラフである。

実施の形態１．
図１に示すように、実施の形態１に係る冷却装置１５を適用した車載用灯具の構成例を示す回路図である。この車載用灯具において、ＬＥＤ点灯装置１２（定電流電源）の出力側にＬＥＤモジュール１３，１４（第１の負荷）と電力制御回路１６（電源装置）とが直列に接続され、電力制御回路１６の出力側に冷却ファン１７（第２の負荷）が接続されている。ＬＥＤモジュール１３，１４は、前照灯および制動灯等の各種の車載用灯具の光源として使用される。

ＬＥＤ点灯装置１２は、車載バッテリである車載電源１の電流を、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯用の電流（第１の電流）に変換して出力し、ＬＥＤモジュール１３，１４を点灯する。電力制御回路１６は、ＬＥＤモジュール１３，１４に通電された点灯電流を第２の電流あるいは所望の電圧に変換して出力し、冷却ファン１７を動作させる。なお、ＬＥＤモジュール１３，１４および冷却装置１５は、直列にさえ接続されていればよく、接続順序に制約はない。

スイッチ２が投入されると、制御電源部９から制御部１０に電力が供給され、制御部１０はスイッチ２が投入されたことを認識する。制御部１０は、ＤＣ／ＤＣ用ＦＥＴ操作出力によって第１のＤＣ／ＤＣコンバータ部３のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）５を高速にオン／オフ制御して入力電圧を昇圧もしくは降圧し、ＬＥＤモジュール１３，１４を点灯させるとともに、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流と同じ電流を冷却装置１５に供給して冷却ファン１７を動作させる。

反転増幅器１１は電流検出抵抗８の電圧を反転増幅して制御部１０へ入力する（図１の出力電流入力）。制御部１０は、反転増幅器１１から入力された電圧を検出してＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流を認識する。また、制御部１０は、Ａ点の電圧を検出して（図１の出力電圧入力）、ＬＥＤモジュール１３，１４に印加する電圧を認識する。制御部１０は、ＦＥＴ５の駆動周期に対するオン時間の割合、即ちオンデューティ比、または駆動周波数を変化させることで、認識したＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流を目標値にフィードバック制御して、ＬＥＤモジュール１３，１４を目標の明るさで点灯する。認識したＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流が目標値に対して不足する場合、制御部１０はオンデューティ比を上げるか、もしくは駆動周波数を低下させる（両方同時もあり得る）。反対に、認識したＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流が目標値に対して大きい場合、制御部１０はオンデューティ比を下げるか、もしくは駆動周波数を上昇させる（両方同時もあり得る）。

制御部１０は、高速演算機能を有するマイクロコンピュータを用いたディジタル制御、オペアンプ等で構成される誤差増幅回路を用いたアナログ制御、あるいは汎用のマイクロコンピュータと誤差増幅回路とを組み合わせたディジタル−アナログ制御等で構成される。

制御部１０がＦＥＴ５をオンすることによりトランス４にエネルギを蓄え、ＦＥＴ５をオフすることによりトランス４に蓄えられたエネルギを整流ダイオード６を介して負荷側（平滑コンデンサ７、電流検出抵抗８、ＬＥＤモジュール１３，１４、および冷却装置１５）へ放出する。平滑コンデンサ７は、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流の脈動を抑制し、平滑化する役目を果たす。

冷却装置１５に内蔵された電力制御回路１６は、ＬＥＤ点灯装置１２からＬＥＤモジュール１３，１４に供給された点灯電流を受けて、冷却ファン１７を駆動する最適な電力を供給する。冷却ファン１７はファンとモータとを備え、電力制御回路１６から供給される電力によってモータがファンを回転駆動し、ＬＥＤモジュール１３，１４を冷却する。これにより、ＬＥＤモジュール１３，１４の自己発熱による温度上昇を防ぎ、寿命が短縮することを抑制する。

以上より、実施の形態１によれば、冷却装置１５は、定電流電源であるＬＥＤ点灯装置１２の出力間にＬＥＤモジュール１３，１４と直列に接続され、モータにより動作してＬＥＤモジュール１３，１４を冷却する冷却ファン１７と、ＬＥＤ点灯装置１２からＬＥＤモジュール１３，１４に通電された第１の電流を当第１の電流とは異なる第２の電流あるいは所望の電圧に変換して冷却ファン１７へ供給する電力制御回路１６とを備える構成にした。そのため、ＬＥＤモジュール１３，１４の仕様が変わって点灯電流が冷却ファン１７の定格電流と異なることがあっても、１種類の冷却装置１５で対応できる。また、電力制御回路１６を冷却装置１５に内蔵することで、ＬＥＤモジュール１３，１４と冷却装置１５とを直列に接続でき、冷却装置専用の配線を省略できる。さらに、ＬＥＤモジュール１３，１４の任意の位置に冷却装置１５を接続できる。

なお、冷却装置１５に内蔵した電力制御回路１６を、独立した電源装置として構成することも可能である。
また、当電源装置は、車載用灯具の冷却装置以外の用途に適用可能である。たとえば、第２の負荷として白熱電球を接続すれば、ＬＥＤ点灯装置によってＬＥＤと白熱電球とを同時に点灯することができる。
また、上記構成においては半導体光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を使用する構成を示したが、点灯する光源はＬＤ（レーザダイオード）等のＬＥＤ以外の半導体光源であっても構わない。

実施の形態２．
図２は、実施の形態２に係る冷却装置１５を適用した車載用灯具の構成例を示す回路図である。なお、図２において、図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態２に係る冷却装置１５は、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８（電源装置）を内蔵している。この第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流から冷却ファン１７に最適な電力を生成する。ＬＥＤモジュール１３，１４および冷却装置１５は、直列にさえ接続されていればよく、接続順序に制約はない。

以上より、実施の形態２によれば、冷却装置１５は、ＬＥＤ点灯装置１２からＬＥＤモジュール１３，１４に通電された第１の電流を、当第１の電流とは異なる第２の電流あるいは所望の電圧に変換して冷却ファン１７へ供給する第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８を備える構成にした。そのため、上記実施の形態１と同様、ＬＥＤモジュール１３，１４の仕様が変わって点灯電流が冷却ファン１７の定格電流と異なることがあっても、１種類の冷却装置１５で対応できる。また、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８を冷却装置１５に内蔵することで、ＬＥＤモジュール１３，１４と冷却装置１５とを直列に接続でき、冷却装置専用の配線を省略できる。さらに、ＬＥＤモジュール１３，１４の任意の位置に冷却装置１５を接続できる。

実施の形態３．
図３は、実施の形態３に係る冷却装置１５を適用した車載用灯具の構成例を示す回路図である。なお、図３において、図１および図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態３では、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８にステップアップコンバータを使用する。これは、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流が冷却ファン１７の定格電流と等しい、もしくは大きい場合に採用される構成である。ステップアップ式の第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、コンデンサ１９に印加された電圧を、冷却ファン１７に流れる電流が定格電流となる冷却ファン１７の駆動電圧まで昇圧することで、冷却ファン１７を定格電流（第２の電流）および定格電圧で駆動する。なお、ＬＥＤモジュール１３，１４および冷却装置１５は、直列にさえ接続されていればよく、接続順序に制約はない。

図４は、実施の形態３に係る冷却装置１５の電流および電圧を模式的に表したグラフである。図４（ａ）はＦＥＴ２１のオン／オフ状態、図４（ｂ）はコイル２０の電流Ｉ_２０、図４（ｃ）はＦＥＴ２１の電流Ｉ_２１、図４（ｄ）は整流ダイオード２２の電流Ｉ_２２、図４（ｅ）は冷却ファン１７の駆動電流Ｉ_１７、図４（ｆ）はコンデンサ２３の電圧Ｖ_２３とコンデンサ１９の電圧Ｖ_１９を示す。なお、比較用に適宜、ＬＥＤモジュール１３，１４の定格電流Ｉｒ_{１３，１４}と冷却ファン１７の定格電流Ｉｒ_１７を示す。

図４（ｅ）に示す通り、実施の形態３の車載用灯具は、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流≧冷却ファン１７の駆動電流Ｉ_１７（ＬＥＤモジュール１３，１４の定格電流Ｉｒ_{１３，１４}≧冷却ファン１７の定格電流Ｉｒ_１７）である。そこへステップアップ式の第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８を用いることで、図４（ｆ）に示す通り、コンデンサ２３の電圧Ｖ_２３≧コンデンサ１９の電圧Ｖ_１９とし、冷却ファン１７を定格電流および定格電圧で駆動する。

制御部２４は、冷却ファン１７に印加される電圧（図３のＢ点の電圧）を検出して、ＦＥＴ２１の駆動周期に対するオン時間の割合、即ちオンデューティ比、または駆動周波数を変化させることで、冷却ファン１７の印加電圧を目標値にフィードバック制御する。

制御部２４は、制御部１０と同様にディジタル制御、アナログ制御、あるいはディジタル−アナログ制御等で構成される。制御部２４は、冷却ファン１７の印加電圧が目標値に対して不足する場合は、オンデューティ比を下げるか、もしくは駆動周波数を上昇させる（両方同時もあり得る）。反対に、冷却ファン１７の印加電圧が目標値に対して大きい場合は、オンデューティ比を上げるか、もしくは駆動周波数を下降させる（両方同時もあり得る）。
ちなみに、電流源を電源とする当電源装置の第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８の制御においては、出力電力を増加するときは、スイッチング素子（ＦＥＴ２１，２５）のオンデューティを縮小、または、駆動周波数の上昇をおこない、出力電力を減少するときは、オンデューティを拡大、または、駆動周波数の降下をおこなう。つまり、電流源を電源とするコンバータが出力を増減するときにおこなうオンデューティの拡大・縮小、または、駆動周波数の上昇・降下の変化方向は、電圧源を電源とするコンバータ（たとえば上記第１のＤＣ／ＤＣコンバータ３）がおこなう変化方向に対して逆転している。

制御部２４がＦＥＴ２１をオンすることにより、コイル２０にエネルギを蓄えつつ整流ダイオード２２を経由して負荷側（コンデンサ２３および冷却ファン１７）へ電流を供給し、ＦＥＴ２１をオフすることにより、コイル２０に蓄えられたエネルギを整流ダイオード２２を介して負荷側へ放出する。コンデンサ２３は、冷却ファン１７の印加電圧の脈動を抑制し、平滑化する役目を果たす。また、コンデンサ１９は、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流の脈動を抑制し、平滑化する役目を果たす。

以上より、実施の形態３によれば、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８にステップアップコンバータを使用する構成にしたので、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流が冷却ファン１７の定格電流と等しい、もしくは大きい場合に、１種類の冷却装置１５で対応できる。また、上記実施の形態１と同様、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８を冷却装置１５に内蔵することで、ＬＥＤモジュール１３，１４と冷却装置１５とを直列に接続でき、冷却装置専用の配線を省略できる。さらに、ＬＥＤモジュール１３，１４の任意の位置に冷却装置１５を接続できる。

実施の形態４．
図５は、実施の形態４に係る冷却装置１５を適用した車載用灯具の構成例を示す回路図である。なお、図５において、図１〜図４と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態４では、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８にステップダウンコンバータを使用する。これは、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流が冷却ファン１７の定格電流と等しい、もしくは小さい場合に採用される構成である。ステップダウン式の第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、コンデンサ１９に印加された電圧を、冷却ファン１７に流れる電流が定格電流となる冷却ファン１７の駆動電圧まで降圧することで、冷却ファン１７を定格電流および定格電圧で駆動する。なお、ＬＥＤモジュール１３，１４と冷却装置１５は、直列にさえ接続されていればよく、接続順序に制約はない。

図６は、実施の形態４に係る冷却装置１５の電流および電圧を模式的に表したグラフである。図６（ａ）はＦＥＴ２５のオン／オフ状態、図６（ｂ）はコイル２７の電流Ｉ_２７、図６（ｃ）はＦＥＴ２５の電流Ｉ_２５、図６（ｄ）はダイオード２６の電流Ｉ_２６、図６（ｅ）は冷却ファン１７の駆動電流Ｉ_１７、図６（ｆ）はコンデンサ１９の電圧Ｖ_１９とコンデンサ２３の電圧Ｖ_２３を示す。なお、比較用に適宜、ＬＥＤモジュール１３，１４の定格電流Ｉｒ_{１３，１４}と冷却ファン１７の定格電流Ｉｒ_１７を示す。

図６（ｅ）に示す通り、実施の形態４の車載用灯具は、冷却ファン１７の駆動電流Ｉ_１７≧ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流（冷却ファン１７の定格電流Ｉｒ_１７≧ＬＥＤモジュール１３，１４の定格電流Ｉｒ_{１３，１４}）である。そこへステップダウン式の第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８を用いることで、図６（ｆ）に示す通り、コンデンサ１９の電圧Ｖ_１９≧コンデンサ２３の電圧Ｖ_２３にし、冷却ファン１７を定格電流および定格電圧で駆動する。

ステップダウン式の第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８では、制御部２４がＦＥＴ２５をオンすることにより、コイル２７にエネルギを蓄えつつ負荷側（コンデンサ２３および冷却ファン１７）へ電流を供給し、ＦＥＴ２５をオフすることにより、コイル２７に蓄えられたエネルギを整流ダイオード２６を介して負荷側へ放出する。コンデンサ２３は、冷却ファン１７の印加電圧の脈動を抑制し、平滑化する役目を果たす。また、コンデンサ１９は、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流の脈動を抑制し、平滑化する役目を果たす。

以上より、実施の形態４によれば、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８にステップダウンコンバータを使用する構成にしたので、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流が冷却ファン１７の定格電流と等しい、もしくは小さい場合に、１種類の冷却装置１５で対応できる。また、上記実施の形態１と同様、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８を冷却装置１５に内蔵することで、ＬＥＤモジュール１３，１４と冷却装置１５とを直列に接続でき、冷却装置専用の配線を省略できる。さらに、ＬＥＤモジュール１３，１４の任意の位置に冷却装置１５を接続できる。

なお、実施の形態４において、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８のコイル２７を新たに設けずに、冷却ファン１７が有しているモータのコイル（不図示）で兼用することもできる。

実施の形態５．
図７は、実施の形態５に係る冷却装置１５を適用した車載用灯具の構成例を示す回路図である。なお、図７において、図１〜図６と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態５では、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８にステップアップコンバータとステップダウンコンバータを兼用するコンバータを使用する。これは、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流と冷却ファン１７の定格電流との大小関係にかかわらず、冷却ファン１７を定格電流および定格電圧で駆動できる構成である。なお、ＬＥＤモジュール１３，１４および冷却装置１５は、直列にさえ接続されていればよく、接続順序に制約はない。

図８および図９は、実施の形態５に係る冷却装置１５の電流および電圧を模式的に示したグラフである。図８（ａ）と図９（ａ）はＦＥＴ２１，２５のオン／オフ状態、図８（ｂ）はコイル２８の電流Ｉ_２８、図８（ｃ）はＦＥＴ２１の電流Ｉ_２１、図８（ｄ）は整流ダイオード２２の電流Ｉ_２２、図８（ｅ）と図９（ｅ）は冷却ファン１７の駆動電流Ｉ_１７、図８（ｆ）と図９（ｆ）はコンデンサ２３の電圧Ｖ_２３とコンデンサ１９の電圧Ｖ_１９を示す。図９（ｂ）はコイル２８の電流Ｉ_２８、図９（ｃ）はＦＥＴ２５の電流Ｉ_２５、図９（ｄ）はダイオード２６の電流Ｉ_２６を示す。なお、比較用に適宜、ＬＥＤモジュール１３，１４の定格電流Ｉｒ_{１３，１４}と冷却ファン１７の定格電流Ｉｒ_１７を示す。

制御部２４は、冷却ファン１７に印加される電圧を検出して、ＦＥＴ２１もしくはＦＥＴ２５の駆動周期に対するオン時間の割合、即ちオンデューティ比、または駆動周波数を変化させることで、冷却ファン１７の印加電圧を目標値にフィードバック制御する。

制御部２４は、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流が冷却ファン１７の定格電流より大きい場合、図８に示すように、ＦＥＴ２５を常時オン状態とし、ＦＥＴ２１をスイッチングする。反対に、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流が冷却ファン１７の定格電流より小さい場合、図９に示すように、制御部２４はＦＥＴ２１を常時オフ状態とし、ＦＥＴ２５をスイッチングする。また、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流が冷却ファン１７の定格電流と等しい場合は、制御部２４はＦＥＴ２５を常時オン状態とし、ＦＥＴ２１を常時オフ状態とする。

以上より、実施の形態５によれば、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８にステップアップコンバータとステップダウンコンバータを兼用するコンバータを使用する構成にしたので、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流と冷却ファン１７の定格電流との大小関係にかかわらず、１種類の冷却装置１５で対応できる。また、上記実施の形態１と同様、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８を冷却装置１５に内蔵することで、ＬＥＤモジュール１３，１４と冷却装置１５とを直列に接続でき、冷却装置専用の配線を省略できる。さらに、ＬＥＤモジュール１３，１４の任意の位置に冷却装置１５を接続できる。

実施の形態６．
図１０は、実施の形態６に係る冷却装置１５を適用した車載用灯具の構成例を示す回路図である。なお、図１０において、図１〜図９と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態６では、冷却装置１５の内部に電流検出抵抗３０を設けて、冷却ファン１７を定格電流で駆動する。なお、この例では、上記実施の形態５と同様にステップアップコンバータとステップダウンコンバータの兼用式の第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８を使用する。また、ＬＥＤモジュール１３，１４および冷却装置１５は、直列にさえ接続されていればよく、接続順序に制約はない。

制御部２９は、電流検出抵抗３０の電圧、即ち冷却ファン１７の駆動電流を検出して、ＦＥＴ２１もしくはＦＥＴ２５の駆動周期に対するオン時間の割合、即ちオンデューティ比、または駆動周波数を変化させることで、冷却ファン１７の駆動電流を目標値にフィードバック制御する。冷却ファン１７のモータ抵抗が既知の値であるため、冷却ファン１７を定電流制御で駆動しても定電力動作になる。

制御部２９は、制御部１０および制御部２４と同様にディジタル制御、アナログ制御、あるいはディジタル−アナログ制御等で構成される。
実施の形態６の冷却装置１５の電流および電圧は、図９のグラフと同様である。

なお、制御部２９が、電流検出抵抗３０を用いて冷却ファン１７の駆動電流を検出すると共に、冷却ファン１７に印加される電圧（図１０のＢ点の電圧）を検出し、検出した駆動電流と印加電流に基づいて定電力制御した場合には、冷却ファン１７のモータ抵抗のばらつきおよび変動の影響を排除してより安定した冷却ファン１７の駆動が実現可能である。

以上より、実施の形態６によれば、冷却装置１５の内部に電流検出抵抗を備えて冷却ファン１７を定電流制御で駆動する構成にした場合でも、ＬＥＤモジュール１３，１４の点灯電流と冷却ファン１７の定格電流との大小関係にかかわらず使用できるため、ＬＥＤモジュール１３，１４の仕様が変わっても１種類の冷却装置１５で対応できる。また、上記実施の形態１と同様、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８を冷却装置１５に内蔵することで、ＬＥＤモジュール１３，１４と冷却装置１５とを直列に接続でき、冷却装置専用の配線を省略できる。さらに、ＬＥＤモジュール１３，１４の任意の位置に冷却装置１５を接続できる。

実施の形態７．
図１１は、実施の形態７に係る冷却装置１５を適用した車載用灯具の構成例を示す回路図である。なお、図１１において、図１〜図１０と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態７では、ＬＥＤモジュール１３に温度センサ３１が設置されている。冷却装置１５の電力制御回路１６は、温度検出部３２と制御部３３とを備える。温度検出部３２は、温度センサ３１が計測する温度を検出する。制御部３３は、ＬＥＤモジュール１３，１４が熱破壊しないよう、温度検出部３２が検出した温度が予め設定した閾値以上の場合に冷却ファン１７を動作させる。温度検出部３２が検出した温度が上記予め設定した閾値未満の場合、制御部３３は冷却ファン１７の動作を停止する。
なお、上記予め設定した閾値は、たとえば、８５℃である。

以上より、実施の形態７によれば、冷却装置１５は、ＬＥＤモジュール１３，１４の温度を検出する温度検出部３２と、温度検出部３２が検出した温度が予め設定した閾値以上の場合に冷却ファン１７を動作させる制御部３３とを備える構成にした。そのため、冷却の必要がない低い温度領域では冷却ファン１７を停止して、冷却ファンの寿命を延ばし、消費電力を抑制することができる。

実施の形態８．
図１２は、実施の形態８に係る冷却装置１５を適用した車載用灯具の構成例を示す回路図である。なお、図１２において、図１〜図１１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態８では、冷却ファン１７のモータがブラシレスモータである場合の例を説明する。ブラシレスモータは、図１２に示すように、３相のコイル１７ａと、回転子の位相を検出する３個のセンサ１７ｂとを備えている。３相のコイル１７ａは、６個のトランジスタ４６〜５１を介してコンデンサ４１に接続されている。ダイオード５２〜５４は、還流用のダイオードである。

図１３は、実施の形態８の冷却装置１５が備えるブラシレスモータの駆動シーケンスを模式的に表したグラフである。図１３（ａ）は制御部４２からＮＡＮＤ回路４３〜４５それぞれへのＰＷＭ操作出力、図１３（ｂ）は制御部４２からＮＡＮＤ回路４３へのオン／オフ操作出力、図１３（ｃ）は制御部４２からＮＡＮＤ回路４４へのオン／オフ操作出力、図１３（ｄ）は制御部４２からＮＡＮＤ回路４５へのオン／オフ操作出力、図１３（ｅ）はトランジスタ４６のオン／オフ状態、図１３（ｆ）はトランジスタ４７のオン／オフ状態、図１３（ｇ）はトランジスタ４８のオン／オフ状態、図１３（ｈ）はトランジスタ４９のオン／オフ状態、図１３（ｉ）はトランジスタ５０のオン／オフ状態、図１３（ｊ）はトランジスタ５１のオン／オフ状態を示す。各グラフの横軸は回転子の位相である。

図１３（ａ）〜図１３（ｇ）に示すように、トランジスタ４６〜４８は、ＮＡＮＤ回路４３〜４５によるＰＷＭ操作出力とオン／オフ操作出力との否定論理積演算結果に従ってスイッチングする。制御部４２は、３個のセンサ１７ｂの信号に応じたＰＷＭ操作出力およびオン／オフ操作出力を行い、トランジスタ４６〜５１を順次切り替えることで、３相のコイル１７ａに流れる電流の向きを変え、磁束の方向を変化させて回転子を回転させる。その際、制御部４２は、電流検出抵抗３０の電圧、即ち冷却ファン１７の駆動電流を検出して、ＰＷＭ操作出力のオンデューティ比を変化させてトランジスタ４６〜４８のスイッチングを制御することで、冷却ファン１７の駆動電流を目標値にフィードバック制御する。

以上より、実施の形態８によれば、冷却装置１５は、ブラシレスモータへ供給する電流を検出する電流検出抵抗３０と、電流検出抵抗３０を用いて検出した電流に基づき第１の電流を第２の電流に変換してブラシレスモータへ供給する定電流制御、およびブラシレスモータの駆動制御の両方を行う制御部４２とを備える構成にした。そのため、１つの制御部４２を、冷却ファン１７のブラシレスモータ駆動用と定電流制御用とで兼用することができ、冷却装置１５の小型化および低コスト化が可能となる。

なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 車載電源（車載バッテリ）、２ スイッチ、３ 第１のＤＣ／ＤＣコンバータ部、４ トランス、５ ＦＥＴ、６ 整流ダイオード、７ 平滑コンデンサ、８ 電流検出抵抗、９ 制御電源部、１０ 制御部、１１ 反転増幅器、１２ ＬＥＤ点灯装置（定電流電源）、１３，１４ ＬＥＤモジュール（第１の負荷）、１５ 冷却装置（第２の負荷）、１６ 電力制御回路（電源装置）、１７ 冷却ファン、１７ａ コイル、１７ｂ センサ、１８ 第２のＤＣ／ＤＣコンバータ（電源装置）、１９ コンデンサ、２０ コイル、２１ ＦＥＴ、２２ 整流ダイオード、２３ コンデンサ、２４ 制御部、２５ ＦＥＴ、２６ 整流ダイオード、２７ コイル、２８ コイル、２９ 制御部、３０ 電流検出抵抗、３１ 温度センサ、３２ 温度検出部、３３ 制御部、４１ コンデンサ、４２ 制御部、４３〜４５ ＮＡＮＤ回路、４６〜５１ トランジスタ、５２〜５４ ダイオード。

Claims (13)

1. 第１の電流を出力する定電流電源の出力間に、第１の負荷と直列に接続される電源装置であって、
   前記定電流電源から前記第１の負荷に通電された第１の電流を当第１の電流とは異なる第２の電流あるいは所望の電圧に変換し、前記電源装置の出力側に接続される第２の負荷へ供給することを特徴とする電源装置。
2. 請求項１記載の電源装置は、前記第１の電流を前記第２の電流あるいは所望の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを備えることを特徴とする電源装置。
3. 請求項２記載の電源装置において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、ステップアップコンバータ、あるいは、ステップダウンコンバータ、あるいは、双方を兼ねるコンバータであることを特徴とする電源装置。
4. 請求項２または請求項３記載の電源装置は、前記第２の負荷へ供給する電圧を検出し、当検出電圧に基づいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを定電圧制御する制御部を備えることを特徴とする電源装置。
5. 請求項２または請求項３記載の電源装置は、前記第２の負荷へ供給する電流を検出し、当検出電流に基づいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを定電流制御する制御部を備えることを特徴とする電源装置。
6. 請求項１記載の電源装置において、前記第１の負荷は、半導体光源であることを特徴とする電源装置。
7. 請求項１記載の電源装置において、前記第２の負荷は、冷却ファンを動作するモータであり、
   前記モータを駆動する制御部を備えることを特徴とする電源装置。
8. 請求項１の電源装置において、前記第２の負荷は、冷却ファンを動作するブラシレスモータであり、
   前記ブラシレスモータを駆動する制御部を備えることを特徴とする電源装置。
9. 請求項７または請求項８記載の電源装置は、前記第１の負荷の温度を検出する温度検出部を備え、
   前記制御部は、前記温度検出部が検出した温度が予め設定した閾値以上の場合に前記冷却ファンを動作させることを特徴とする電源装置。
10. 請求項１記載の電源装置は、車載バッテリを電源とするＤＣ／ＤＣコンバータによって構成される前記定電流電源を備え、前記定電流電源が出力する電流を受ける車載装置であることを特徴とする電源装置。
11. 半導体光源点灯用に第１の電流を出力する定電流電源の出力間に、前記半導体光源と直列に接続される冷却装置であって、
    前記半導体光源を冷却するファンを動作するモータと、
    前記第１の電流を当第１の電流とは異なる第２の電流あるいは所望の電圧に変換し、前記モータを駆動する制御回路とを備えることを特徴とする冷却装置。
12. 灯具に具備した半導体光源を点灯する半導体光源点灯装置であって、
    電源から前記半導体光源点灯用の第１の電流を生成して出力する定電流電源部と、
    前記定電流電源部の出力間に前記半導体光源と直列に接続される冷却部とを備え、
    前記冷却部は、前記半導体光源を冷却するファンを動作するモータと、
    前記第１の電流を当第１の電流とは異なる第２の電流あるいは所望の電圧に変換し、前記モータを駆動する制御回路とを有することを特徴とする半導体光源点灯装置。
13. 請求項１２記載の半導体光源点灯装置は、前記電源として車載バッテリを使用する車載装置であって、車載された前記灯具が具備する前記半導体光源を点灯することを特徴とする半導体光源点灯装置。

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