JP2015153657A - 車両用灯具およびその駆動装置、その制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】さまざまな異常状態を確実に検出可能な駆動装置を提供する。【解決手段】電流源３０は、光源１０に駆動電流ＩＤＲＶを供給する。バイパス回路４０は、対応する発光素子１２と並列に設けられる。異常検出回路６０は、対応するバイパス回路４０の両端間の電圧Ｖｓにもとづいて異常を検出可能に構成される。コントローラ５０は、（i）通常の点灯制御期間において、Ｎ個のバイパス回路４０を、Ｎ個の発光素子１２それぞれの目標輝度に応じたデューティ比でスイッチングするとともに、（ii）異常判定期間の間、所定のスイッチング周期を有する制御パターンにしたがって、Ｎ個のバイパス回路をスイッチングする。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車などに用いられる車両用灯具に関する。

車両用灯具は、一般にロービームとハイビームとを切りかえることが可能である。ロービームは、近方を所定の照度で照明するものであって、対向車や先行車にグレアを与えないよう配光規定が定められており、主に市街地を走行する場合に用いられる。一方、ハイビームは、前方の広範囲および遠方を比較的高い照度で照明するものであり、主に対向車や先行車が少ない道路を高速走行する場合に用いられる。したがって、ハイビームはロービームと比較してより運転者による視認性に優れているが、車両前方に存在する車両の運転者や歩行者にグレアを与えてしまうという問題がある。

近年、車両の周囲の状態にもとづいて、ハイビームの配向パターンを動的、適応的に制御するＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）技術が提案されている。ＡＤＢ技術は、車両の前方の先行車両、対向車両や歩行者の有無を検出し、車両あるいは歩行者に対応する領域を減光するなどして、車両あるいは歩行者に与えるグレアを低減するものである。

ＡＤＢ機能を有する車両用灯具について説明する。図１は、比較技術に係るＡＤＢ機能を有する車両用灯具のブロック図である。なおこの比較技術を公知技術として認定してはならない。

車両用灯具１ｒは、光源１０および駆動装置２０ｒを備える。ＡＤＢにおいては、ハイビーム照射領域は、複数Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）のサブ領域に分割される。光源１０は、Ｎ個のサブ領域に対応づけられる複数の発光素子１２＿１〜１２＿Ｎを含む。各発光素子１２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザダイオード）などの半導体デバイスであり、それぞれが対応するサブ領域を照射するよう配置される。駆動装置２０ｒは、複数の発光素子１２＿１〜１２＿Ｎそれぞれのオン（点灯）、オフ（消灯）を制御することで、ハイビームの配向を変化させる。あるいは駆動装置２０ｒは、高い周波数で発光素子１２をＰＷＭ（パルス幅変調）制御することで、実効的な輝度を調節する。

駆動装置２０ｒは、電流源３０、複数のバイパス回路４０＿１〜４０＿Ｎ、コントローラ５０を備える。電流源３０は、バッテリ２からスイッチ４を介してバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴ（入力電圧Ｖ_ＩＮともいう）を受け、光源１０に流れる駆動電流Ｉ_ＤＲＶを、ある目標量に安定化する。

複数のバイパス回路４０＿１〜４０＿Ｎは、複数の発光素子１２＿１〜１２＿Ｎに対応づけられる。バイパス回路４０はオン、オフが切りかえ可能に構成される。ｉ番目のバイパス回路４０＿ｉがオン状態となると、駆動電流Ｉ_ＤＲＶが、発光素子１２＿ｉではなくバイパス回路４０＿ｉに流れ、発光素子１２＿ｉが消灯し、バイパス回路４０＿ｉがオフ状態となると、駆動電流Ｉ_ＤＲＶが発光素子１２＿ｉに流れて点灯する。

車両用灯具１ｒを制御する上流のプロセッサ（たとえば電子制御ユニットＥＣＵ）６は、車両前方の状態にもとづいて、ハイビームにより照射すべきサブ領域を判定し、駆動装置２０ｒのコントローラ５０に指示する。コントローラ５０は、プロセッサ６からの制御指令にもとづいてバイパス回路４０＿１〜４０＿Ｎの状態を制御する。具体的には、照射すべきサブ領域に対応する発光素子１２を選択し、選択された発光素子１２と並列なバイパス回路４０をオフ状態とし、残りの発光素子１２と並列なバイパス回路４０をオン状態とする。

光源１０と駆動装置２０ｒの間は、配線を介して接続される。この配線が切断（オープン故障）すると発光素子１２が点灯できなくなり、あるいは発光素子１２を積極的に消灯状態に制御することができなくなる。そこで駆動装置２０ｒには、配線のショート故障やオープン故障などの異常を検出する手段が実装される。

ある発光素子１２＿ｉに駆動電流Ｉ_ＤＲＶが流れ、正常に点灯しているとき、発光素子１２＿ｉの電圧降下（順方向電圧）は、所定の電圧範囲（正常電圧範囲という）に含まれ、オープン故障あるいはショート故障が生ずると、電圧降下は正常電圧範囲から逸脱する。したがって発光素子１２それぞれの両端間の検出電圧Ｖｓ（つまり発光素子１２の順方向電圧Ｖｆ）を監視することにより、異常を検出することが可能である。たとえば、所定の駆動電流Ｉ_ＤＲＶが流れるときの発光素子１２の順方向電圧Ｖｆの典型値が４Ｖであるとき、正常電圧範囲の下限Ｖ_ＴＨＬは１．５Ｖ、上限Ｖ_ＴＨＨは５．５Ｖに設定される。

特開２００８−２０５３５７号公報

本発明者らは、図１の車両用灯具１ｒについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。

１番目および２番目の発光素子１２＿１、１２＿２に着目する。発光素子１２＿１と１２＿２を接続するノードを第１ノードＮＤ１と称し、バイパス回路４０＿１と４０＿２を接続するノードを第２ノードＮＤ２と称することとし、（i）第１ノードＮＤ１と発光素子１２＿１を接続する第１配線Ｌ１＿１が切断する故障モードと、（ii）第１ノードＮＤ１と第２ノードＮＤ２を接続する第２配線Ｌ２＿１が切断する故障モードと、について検討する。

第１配線Ｌ１＿１が切断する故障モードでは、駆動電流Ｉ_ＤＲＶが発光素子１２と並列なバイパス回路４０＿１に流れることとなり、出力端子ＯＵＴ１−ＯＵＴ２間の電圧Ｖｓ１が、上述の電圧範囲の上限値５．５Ｖより高くなる。したがってこの故障モードは、端子ＯＵＴ１−ＯＵＴ２間の検出電圧Ｖｓ１にもとづいて検出することができる。

第２配線Ｌ２＿１が切断する故障モードでは、駆動電流Ｉ_ＤＲＶは、発光素子１２＿１、１２＿２に流れる。したがって、出力端子ＯＵＴ１とＯＵＴ３の間の２つの検出電圧の合計Ｖｓ１＋Ｖｓ２は、Ｖｆ×２＝８Ｖとなる。
Ｖｓ１＋Ｖｓ２＝Ｖｆ×２

ここで、Ｖｓ１とＶｓ２は、バイパス回路４０＿１と４０＿２それぞれのインピーダンスＺｏ１、Ｚｏ２に応じて以下のように定まることとなる。
Ｖｓ１＝Ｚｏ１／（Ｚｏ１＋Ｚｏ２）×Ｖｆ×２
Ｖｓ２＝Ｚｏ２／（Ｚｏ１＋Ｚｏ２）×Ｖｆ×２
したがって、Ｚｏ１≒Ｚｏ２の状態では、Ｖｓ１≒Ｖｓ２≒Ｖｆとなり、検出電圧Ｖｓ１、Ｖｓ２は、いずれも正常電圧範囲に留まることとなり、異常を検出することができない状況が生じうる。

なおこの問題は、ＡＤＢ制御を行う場合のみでなく、図１の車両用灯具１ｒを輝度制御に利用した場合などにも同様に発生する。

本発明はこうした状況に鑑み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、さまざまな異常状態を確実に検出可能な駆動装置の提供にある。

本発明のある態様は、直列接続された複数の発光素子を含む光源とともに使用され、車両用灯具を構成する駆動装置に関する。駆動装置は、光源に駆動電流を供給する電流源と、複数の発光素子のうちＮ個（Ｎは２以上の整数）の発光素子に対応づけられ、それぞれが対応する発光素子と並列に設けられたＮ個のバイパス回路と、Ｎ個の発光素子に対応づけられ、それぞれが対応するバイパス回路の両端間の電圧にもとづいて異常を検出可能に構成されたＮ個の異常検出回路と、（i）通常の点灯制御期間において、Ｎ個のバイパス回路をスイッチングするとともに、（ii）異常判定期間の間、Ｎ個のバイパス回路を所定のスイッチング周期を有する制御パターンにしたがってスイッチングするコントローラと、を備える。任意の隣接する２個の発光素子に着目したとき、スイッチング周期ごとに２個の発光素子それぞれから、対応するバイパス回路側を望んだインピーダンスが異なるアンバランス期間が存在するように駆動装置は構成される。

ｉ番目の発光素子と（ｉ＋１）番目の発光素子を接続する第１ノードと、ｉ番目のバイパス回路と（ｉ＋１）番目のバイパス回路を接続する第２ノードと、の間を接続するラインがオープン故障となったときに、アンバランス期間においては、ｉ番目の発光素子からみたインピーダンスと、（ｉ＋１）番目の発光素子からみたインピーダンスが異なるため、ｉ番目のバイパス回路および（ｉ＋１）番目のバイパス回路の少なくとも一方の両端間の電圧が、所定の電圧範囲から外れることとなり、確実に異常を検出することができる。

コントローラは、通常の点灯制御期間において少なくともひとつの異常検出回路により異常が検出されたときに、異常判定期間に移行してもよい。
この場合、通常の点灯制御期間において異常を仮判定し、異常判定期間において異常を本判定することができる。

制御パターンは、スイッチング周期ごとに、隣接する２個のバイパス回路の一方がオフ、他方がオンするアンバランス期間が存在するように定められてもよい。
これによりアンバランス期間において、隣接する２個の発光素子それぞれから、対応するバイパス回路側を望んだインピーダンスを異ならしめることができる。

制御パターンは、隣接する２個のバイパス回路のオン、オフのデューティ比が異なるように定められてもよい。
これにより、隣接する２個のバイパス回路のスイッチングの位相にかかわらず、隣接する２個のバイパス回路の一方がオン、他方がオフとなる期間を必ず設定できる。

制御パターンは、隣接する２個のバイパス回路のオン、オフのデューティ比が同一であり、位相が異なるように定められてもよい。

ある態様の駆動装置は、コントローラとＮ個のバイパス回路の間に挿入され、隣接する２個のバイパス回路に対する制御信号に、異なる遅延を与えるよう構成された遅延回路をさらに備えてもよい。
これにより、隣接する２個のバイパス回路のスイッチングの位相および／またはオン時間を異ならしめることができる。

ある態様の駆動装置は、隣接する２個の発光素子それぞれから、対応するバイパス回路側を望んだインピーダンスを定常的に異ならしめるアンバランス回路をさらに備えてもよい。
これにより、Ｎ個のバイパス回路の制御パターンによらずに、常時、隣接する２個の発光素子それぞれから、対応するバイパス回路側を望んだインピーダンスを異ならしめることができる。

本発明の別の態様は、車両用灯具に関する。車両用灯具は、直列に接続された複数の発光素子を含む光源と、光源を駆動する上述のいずれかの態様の駆動装置と、を備える。

本発明のある態様によれば、異常を確実に検出できる。

比較技術に係るＡＤＢ機能を有する車両用灯具のブロック図である。 第１の実施の形態に係る車両用灯具のブロック図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、制御パターンを示す波形図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は、制御パターンを示す波形図である。 バイパス回路および異常検出回路の回路図である。 点灯制御期間Ｔａおよび異常判定期間Ｔｂの動作波形図である。 第２の実施の形態に係る駆動装置の回路図である。 第３の実施の形態に係る駆動装置のブロック図である。 図２の車両用灯具を備えるランプユニット（ランプアッシー）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２は、第１の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および駆動装置２０を備える。光源１０は、直列接続された複数の発光素子１２＿１〜１２＿Ｎを含む。駆動装置２０は光源１０とともに使用され、車両用灯具１を構成する。発光素子１２はたとえばＬＥＤ（発光ダイオード）である。

駆動装置２０は、電流源３０、複数のバイパス回路４０＿１〜４０＿Ｎ、コントローラ５０、複数の異常検出回路６０＿１〜６０＿Ｎを備える。

電流源３０は、光源１０に対して、目標輝度に応じた駆動電流Ｉ_ＤＲＶを供給する。たとえば電流源３０は、昇圧型あるいは降圧型のコンバータおよびその制御回路を含む。制御回路は、駆動電流Ｉ_ＤＲＶを検出し、検出された駆動電流Ｉ_ＤＲＶが目標量に近づくように、コンバータのスイッチング状態をフィードバック制御してもよい。コンバータの形式および電流制御の方式は特に限定されず、公知技術を用いればよい。

複数のバイパス回路４０＿１〜４０＿Ｎは、複数の発光素子１２のうちＮ個（Ｎは２以上の整数）の発光素子１２に対応づけられる。本実施の形態では、すべての発光素子１２に対して、バイパス回路４０が設けられる場合を説明する。バイパス回路４０＿ｉは、対応する発光素子１２＿ｉと並列に設けられる。バイパス回路４０＿ｉは、オン状態とオフ状態が切りかえ可能であり、オン状態において発光素子１２＿ｉと並列なバイパス経路を形成するよう構成される。

異常検出回路６０＿１〜６０＿Ｎは、Ｎ個の発光素子に対応づけられる。ｉ番目の異常検出回路６０＿ｉは、対応するバイパス回路４０＿ｉ（すなわち対応する発光素子１２＿ｉ）の両端間の電圧Ｖｓｉにもとづいて異常を検出可能に構成される。

コントローラ５０は、（i）通常の点灯制御期間Ｔａにおいて、Ｎ個のバイパス回路４０＿１〜４０＿Ｎを、Ｎ個の発光素子１２＿１〜１２＿Ｎそれぞれの点灯・消灯の指示にもとづいてスイッチングする。コントローラ５０は、発光素子１２＿ｉの目標輝度に応じて、バイパス回路４０＿ｉをＰＷＭ制御してもよい。

またコントローラ５０は、（ii）異常判定期間Ｔｂの間、所定のスイッチング周期Ｔ_ＳＷを有する制御パターンにしたがって、Ｎ個のバイパス回路４０＿１〜４０＿Ｎをスイッチングする。

異常検出回路６０＿ｉは、対応するバイパス回路４０＿ｉの両端間の検出電圧Ｖｓｉにもとづいて、異常の有無を判定可能よう構成される。具体的には、検出電圧Ｖｓｉを所定の上側しきい値電圧Ｖ_ＴＨＨ、下側しきい値電圧Ｖ_ＴＨＬと比較することにより、異常の有無を判定する。

たとえばコントローラ５０は、通常の点灯制御期間Ｔａにおいて、いずれかの異常検出回路６０により異常が検出されると、異常状態と仮判定して異常判定期間Ｔｂに遷移し、異常判定期間Ｔｂにおいて、異常状態か否かを本判定する。たとえば異常判定期間Ｔｂにおいて、所定時間、異常が継続して検出されたときに異常状態を本判定してもよい。これによりノイズの影響による誤検出を防止でき、あるいは、保護を必要としない短時間の異常状態をマスクできる。

異常判定期間Ｔｂにおけるｉ番目のバイパス回路４０＿ｉのオン時間をＴ_ＯＮｉ、オフ時間をＴ_ＯＦＦｉとする。制御パターンは、
Ｔ_ＯＮｉ＞Ｔ_ＯＦＦｉ
を満たすように定めることが望ましい。たとえばオンデューティＴ_ＯＮｉ／（Ｔ_ＯＮｉ＋Ｔ_ＯＦＦｉ）は、８０％以上、より好ましくは９０％以上としてもよい。

ｉ番目の発光素子１２＿ｉから、駆動装置２０の内部を望んだインピーダンス、すなわち発光素子１２＿ｉから、対応するバイパス回路４０＿ｉ側を望んだインピーダンスをＺｏｉとする。このとき本実施の形態に係る駆動装置２０は、各スイッチング周期Ｔ_ＳＷにおいて、任意の隣接する２個の発光素子１２＿ｉ、１２＿（ｉ＋１）それぞれから望んだインピーダンスＺｏｉ、Ｚｏ（ｉ＋１）が異なるアンバランス期間Ｔ_ＵＢが存在するように構成される。

本実施の形態では、スイッチング周期Ｔ_ＳＷごとに、隣接する２個のバイパス回路４０＿ｉ、４０＿（ｉ＋１）の一方がオフ、他方がオンする期間が存在するように制御パターンを定めることにより、アンバランス期間Ｔ_ＵＢを確保する。バイパス回路４０＿ｉがオンのときＺｏｉはゼロに近づき、オフのときＺｏｉは相対的に大きな値となることが理解される。

以下、制御パターンのいくつかの例を説明する。

図３（ａ）、（ｂ）は、制御パターンを示す波形図である。以下、Ｎ＝４とし、バイパス回路４０＿１〜４０＿４それぞれのオン、オフを指示する制御信号Ｓ１＿１〜Ｓ１＿４を示す。

図３（ａ）、（ｂ）の制御パターンは、任意の隣接する２個のバイパス回路のオン、オフのデューティ比が異なるように定められる。
図３（ａ）では、すべてのバイパス回路４０＿１〜４０＿４のオン・オフのデューティ比が異なるように制御パターンが定められる。

図３（ｂ）では、奇数番目のバイパス回路４０のデューティ比と、偶数番目のバイパス回路４０のデューティ比が異なるように、制御パターンが定められる。

図４（ａ）〜（ｃ）は、制御パターンを示す波形図である。図４（ａ）〜（ｃ）では、制御パターンは、隣接する２個のバイパス回路４０＿ｉ、４０＿（ｉ＋１）のデューティ比が同一であり、位相が異なるように定められる。図４（ａ）では、２個のバイパス回路４０＿ｉ、４０＿（ｉ＋１）の位相がＴ_ＳＷ／２シフトしている。図４（ｂ）では、オフ期間Ｔ_ＯＦＦが隣り合うようにシフトしている。図４（ｃ）では、４個のバイパス回路４０＿１〜４０＿４の位相が、Ｔ_ＳＷ／４ずつシフトしている。

コントローラ５０をマイクロコントローラやＣＰＵで構成する場合、図３や図４に示す制御パターンは、マイクロコントローラに内蔵されるタイマーを利用してソフトウェア的に実現することができる。

続いて、バイパス回路４０および異常検出回路６０の構成例を説明する。
図５は、バイパス回路４０および異常検出回路６０の回路図である。図５には、ｉ番目の発光素子１２＿ｉに対応する構成のみが示される。

バイパス回路４０＿ｉは、バイパストランジスタＭ１、ゲート抵抗Ｒ１、ツェナーダイオードＺＤ１、ダイオードＤ１を含む。バイパストランジスタＭ１は、対応する発光素子１２と並列に設けられる。コントローラ５０からの制御信号Ｓ１＿ｉは、ゲート抵抗Ｒ１を介してバイパストランジスタＭ１のゲートに入力される。ダイオードＤ１およびツェナーダイオードＺＤ１は、バイパストランジスタＭ１のゲートソース間に直列に設けられる。

異常検出回路６０は、ショート検出回路６２、オープン検出回路６４、出力回路６６を含む。ショート検出回路６２は、発光素子１２＿ｉの両端間の電圧Ｖｓｉにもとづいて、発光素子１２＿ｉの短絡故障を検出する。第１トランジスタＱ１のベースには、抵抗Ｒ２を介して制御信号Ｓ１＿ｉが入力される。また第１トランジスタＱ１のベースには、検出電圧Ｖｓｉを抵抗Ｒ３、Ｒ４により分圧した電圧Ｖｓｉ’が入力される。第１トランジスタＱ１のコレクタは抵抗Ｒ５によってプルアップされ、第２トランジスタＱ２のベースに入力される。第１トランジスタＱ１は、制御信号Ｓ１＿ｉがローレベルであり、かつ検出電圧Ｖｓｉが所定の下側しきい値電圧Ｖ_ＴＨＬより小さいとき、つまり発光素子１２＿ｉの短絡故障が疑われるときにオフとなり、このとき第２トランジスタＱ２はオンとなる。

オープン検出回路６４は、抵抗Ｒ６、第３トランジスタＱ３を含む。第３トランジスタＱ３のベースには、抵抗Ｒ６を介して、ツェナーダイオードＺＤ１とダイオードＤ１の接続ノードの電圧Ｖｙが入力される。ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧をＶｚ、ダイオードＤ１の順方向電圧をＶｆ、トランジスタＭ１のゲートソース間電圧をＶｇｓとする。発光素子１２＿ｉがオープン故障すると、ツェナーダイオードＺＤ１が導通し、検出電圧Ｖｓがある電圧レベル（≒Ｖｚ＋Ｖｆ＋Ｖｇｓ）にクランプされる。この状態で第３トランジスタＱ３がオンするように、ＶｚおよびＶｆが設計される。

ショート検出回路６２のトランジスタＱ２とオープン検出回路６４のトランジスタＱ３のコレクタは共通に接続され、２つの検出結果の論理和（ＯＲ）Ｓ１０が、出力回路６６に入力される。出力回路６６の入力は、オープン故障あるいはショート故障が発生するとローレベルとなり、故障が発生しないとき、ハイレベルとなる。出力回路６６は、前段の２個の検出回路６２、６４のＯＲ出力Ｓ１０を論理反転し、レベルシフトして出力する。出力回路６６は、第４トランジスタＱ４、抵抗Ｒ７〜Ｒ１０およびキャパシタＣ１０を含む。第４トランジスタＱ４および抵抗Ｒ９は、信号Ｓ１０を反転するインバータである。抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１は、ローパスフィルタを構成する。出力回路６６によって、オープン故障あるいはショート故障が発生する異常状態においてハイレベル（電源電圧Ｖ_ＣＣ）、正常状態においてローレベル（接地電圧Ｖ_ＧＮＤ）となる異常検出信号Ｓ２＿ｉが生成される。

なお、バイパス回路４０および異常検出回路６０の構成は図５のそれらには限定されない。

以上が駆動装置２０の構成である。続いてその動作を説明する。
図６は、点灯制御期間Ｔａおよび異常判定期間Ｔｂの動作波形図である。図６には、発光素子１２＿１、１２＿２に対応する波形のみが示される。
点灯制御期間Ｔａでは、プロセッサ６からの制御指令にもとづいて、発光素子１２＿１、１２＿２のオン、オフが制御される。たとえば発光素子１２＿１は点灯、消灯を繰り返しており、発光素子１２＿２はオフしている。

時刻ｔ１に、いずれかの異常検出回路６０により異常が検出されると、異常判定期間Ｔｂに移行する。異常判定期間Ｔｂでは、プロセッサ６は、所定の制御パターンにしたがって、バイパス回路４０＿１〜４０＿Ｎを制御する。制御パターンについては、図３あるいは図４を参照して説明したとおりである。

発光素子１２＿１からバイパス回路４０＿１側を望んだインピーダンスＺｏ１と、発光素子１２＿２からバイパス回路４０＿２側を望んだインピーダンスＺｏ２に着目する。スイッチング周期Ｔ_ＳＷ内において、制御信号Ｓ１＿１、Ｓ２＿２が両方ハイレベルの区間、両方ローレベルの区間は、インピーダンスＺｏ１とＺｏ２は等しい。これに対して、制御信号Ｓ１＿１がローレベル、Ｓ２＿２がハイレベルの区間は、Ｚｏ１＞Ｚｏ２となる第１アンバランス期間Ｔ_ＵＢ１であり、制御信号Ｓ１＿１がハイレベル、Ｓ２＿２がローレベルの区間は、Ｚｏ１＜Ｚｏ２となるアンバランス期間Ｔ_ＵＢ２である。

上述のように、検出電圧Ｖｓ１、Ｖｓ２は以下の式で与えられる。
Ｖｓ１＝Ｚｏ１／（Ｚｏ１＋Ｚｏ２）×Ｖｆ×２
Ｖｓ２＝Ｚｏ２／（Ｚｏ１＋Ｚｏ２）×Ｖｆ×２
したがって、Ｚｏ１＞Ｚｏ２が成り立つ第１アンバランスＴ_ＵＢ１では、Ｖｓ１＞Ｖｓ２となる。したがって異常検出回路６０＿１において、Ｖｓ１＞Ｖ_ＴＨＨとなって異常状態を検出することができる。

また、Ｚｏ１＜Ｚｏ２が成り立つ第２アンバランスＴ_ＵＢ２では、Ｖｓ１＜Ｖｓ２となる。したがって異常検出回路６０＿２において、Ｖｓ２＞Ｖ_ＴＨＨとなって異常状態を検出することができる。

以上が駆動装置２０の動作である。以下、駆動装置２０により奏される効果についてまとめる。

（効果１） 駆動装置２０では、異常判定期間Ｔｂにおいて、任意の隣接する２個の発光素子１２＿ｉ、１２＿（ｉ＋１）に着目したとき、スイッチング周期Ｔ_ＳＷごとに、２個の発光素子それぞれから、対応するバイパス回路４０＿ｉ、４０＿（ｉ＋１）側を望んだインピーダンスＺｏ１、Ｚｏ２が異なるアンバランス期間が存在するようにした。

これにより、第２配線Ｌ２＿ｉがオープン故障となった場合において、アンバランス期間の間、２段分の発光素子１２＿ｉ、１２＿（ｉ＋１）の電圧降下Ｖｆ×２が、検出電圧ＶｓｉおよびＶｓ（ｉ＋１）の一方に偏って分圧される。これにより、検出電圧Ｖｓｉ、Ｖｓ（ｉ＋１）の少なくとも一方は、正常電圧範囲から逸脱することとなり、異常状態を検出することが可能となる。

当然のことながら、第１配線Ｌ１＿ｉがオープン故障となった場合にも、Ｖｓｉ＞Ｖ_ＴＨＨとなるため、異常検出回路６０＿ｉによって異常検出することが可能である。

（効果２） また、アンバランス期間Ｔ_ＵＢを、隣接するバイパス回路４０＿ｉ、４０＿（ｉ＋１）のオン、オフの組み合わせによって実現することとした。つまり、制御信号Ｓ１＿１〜Ｓ１＿Ｎのパターンを工夫することでソフトウェア的にアンバランス期間Ｔ_ＵＢを導入できるため、ハードウェア的な増大はほとんどないことも大きな利点である。

（効果３） 加えて異常判定期間Ｔｂにおいて、各バイパス回路４０＿ｉのオンデューティＴ_ＯＮ／（Ｔ_ＯＮ／Ｔ_ＯＦＦ）が大きくなるように、具体的には８０％を超えるように、制御パターンＳ１＿１〜Ｓ１＿Ｎを定めている。このことによる効果は、以下の技術との対比によって明確となる。

異常検出回路６０＿ｉにより異常を検出するためには、対応するバイパス回路４０＿ｉがオフ状態でなければならない。そこで異常判定期間Ｔｂにおいて、バイパス回路４０＿１〜４０＿Ｎをオフ固定する場合を考える。この場合、発光素子１２＿ｉにオープン故障が生じたときに、オフ状態のバイパス回路４０＿ｉ、つまりインピーダンスが非常に大きなバイパス回路４０＿ｉに、駆動電流Ｉ_ＤＲＶが流れることとなる。図５の構成を採用した場合、発光素子１２＿ｉのオープン故障時に、バイパス回路４０＿ｉの両端間の電圧Ｖｓｉは、電圧レベル（Ｖｚ＋Ｖｆ＋Ｖｇｓ）にクランプされる。このときバイパス回路４０＿ｉには、Ｐ＝（Ｖｚ＋Ｖｆ＋Ｖｇｓ）×Ｉ_ＤＲＶもの大きな電力損失が発生することとなる。

対して異常判定期間Ｔｂのおける制御信号Ｓ１＿１〜Ｓ１＿Ｎそれぞれのオンデューティを大きく設定することで、バイパス回路４０の電力損失を大幅に低減することができる。これにより、駆動装置２０の信頼性を高めることができ、またバイパス回路４０を構成するトランジスタとして、定格容量が小さな安価な素子を選択することができる。

（効果４）
また図６に示すように、通常の点灯制御期間Ｔａにおいて、少なくともひとつの異常検出回路６０により異常が検出されたときに、異常判定期間Ｔｂに移行することとした。これにより、点灯制御期間Ｔａにより、異常状態を仮判定し、異常が疑われるときには、異常判定期間Ｔｂに遷移して本判定を行うことで、高精度な、あるいはロバストな異常検出が可能となる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、バイパス回路４０＿１〜４０＿Ｎに対する制御信号Ｓ１＿１〜Ｓ１＿Ｎを、コントローラ５０によって制御することで、アンバランス期間を設定する場合を説明した。第２の実施の形態では、ハードウェア的な構成により、アンバランス期間が設定される。

図７は、第２の実施の形態に係る駆動装置２０ａの回路図である。図７において電流源３０や異常検出回路６０は省略される。

駆動装置２０ａは、コントローラ５０とＮ個のバイパス回路４０＿１〜４０＿Ｎの間に挿入された遅延回路７０をさらに備える。遅延回路７０は、隣接する任意の２個のバイパス回路４０＿ｉ、４０＿（ｉ＋１）に対する制御信号Ｓ１＿ｉ、Ｓ１＿（ｉ＋１）に、異なる遅延τｉ、τ（ｉ＋１）を与えるよう構成される。

遅延回路７０は、制御信号Ｓ１のポジティブエッジとネガティブエッジの両方に作用してもよい。この場合、図４（ａ）〜（ｃ）の制御パターンを実現できる。
奇数番目に等しく第１の遅延量を設定し、偶数番目に等しく第２の遅延量を設定してもよい。この場合、図４（ａ）あるいは（ｂ）の制御パターンを実現できる。
また第１の遅延量と第２の遅延量の一方をゼロとしてもよい。この場合、遅延回路７０の構成を簡略化できる。

すべての遅延量を異なる値に設定してもよい。この場合、図４（ｃ）の制御パターンを実現できる。

また遅延回路７０は、制御信号Ｓ１のポジティブエッジとネガティブエッジの一方のみ作用してもよい。たとえば制御信号のポジティブエッジのみに異なる遅延を与えることで、図３（ａ）、（ｂ）の制御パターンが実現できる。

遅延回路７０の構成は特に限定されないが、たとえばＲＣフィルタで構成してもよいし、アナログのタイマー回路を用いてもよいし、ワンショット回路を用いてもよい。

第２の実施の形態によれば、コントローラ５０により同一の（あるいは異なる）制御信号Ｓ１＿１〜Ｓ１＿Ｎを生成しつつ、遅延回路７０によってアンバランス期間を設定できる。

（第３の実施の形態）
第１、第２の実施の形態では、バイパス回路４０＿ｉ、４０＿（ｉ＋１）のオン、オフの組み合わせで、過渡的なアンバランス期間を実現したが、本発明はそれには限定されない。第３の実施の形態では、定常的なインピーダンスのアンバランスが導入される。

図８は、第３の実施の形態に係る駆動装置２０ｂのブロック図である。駆動装置２０ｂは、アンバランス回路８０を備える。アンバランス回路８０は、隣接する２個の発光素子１２＿ｉ、１２＿（ｉ＋１）それぞれから、対応するバイパス回路４０＿ｉ、４０＿（ｉ＋１）側を望んだインピーダンスＺｏｉ、Ｚｏ（ｉ＋１）を定常的に異ならしめる。

たとえばアンバランス回路８０は、Ｎ個のバイパス回路４０＿１〜４０＿Ｎそれぞれと並列に設けられたインピーダンス回路８２＿１〜８２＿Ｎを備える。隣接する任意の２個のインピーダンス回路８２＿ｉ、８２＿（ｉ＋１）のインピーダンスＺａｉ、Ｚａ（ｉ＿１）は異なっている。

インピーダンスＺｏｉは、インピーダンス回路８２＿ｉのインピーダンスＺａｉ、バイパス回路４０＿ｉのインピーダンスＺｂｉ、異常検出回路６０＿ｉのインピーダンスＺｃｉの合成インピーダンスとなる。Ｚｂｉ＝Ｚｂ（ｉ＋１）、Ｚｃｉ＝Ｚｃ（ｉ＋１）の場合であっても、Ｚａｉ≠Ｚａ（ｉ＿１）であるから、Ｚｏｉ≠Ｚｏ（ｉ＋１）となる。

インピーダンス回路８２の具体的な構成は特に限定されない。たとえば図８に示すように抵抗値が異なる抵抗素子を用いてもよいし、ダイオード、ツェナーダイオード、トランジスタなどを用いてもよい。また、あるインピーダンス回路８２＿ｉのインピーダンスＺａｉを無限大としてもよい。この場合、そのインピーダンス回路８２＿ｉは省略される。

第３の実施の形態によれば、コントローラ５０によって同じ制御信号Ｓ１＿１〜Ｓ１＿Ｎを生成した場合であっても、定常的なインピーダンスのアンバランスを導入できる。

最後に、車両用灯具１の用途を説明する。図９は、図２の車両用灯具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。複数の発光素子１２は、それぞれが異なる領域を照射するように、たとえば横方向に一列に配置される。そして、車両の走行状態において、車両側のコントローラ、たとえばＥＣＵ（電子制御ユニット）により、照射すべき領域が適応的に選択される。車両用灯具１には、照射すべき領域を指示するデータが入力され、車両用灯具１は、指示された領域に対応する光源１０（発光素子１２）を点灯させる。

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。

（変形例１）
点灯制御期間Ｔａにおいて異常が検出されたときに、異常判定期間Ｔｂに移行することの加えて、あるいはそれに代えて、駆動装置２０の電源投入や、電源オフなどの所定のイベントを契機として、異常判定期間Ｔｂに遷移してもよい。

（変形例２）
第３の実施の形態において、アンバランス回路８０を、異常検出回路６０＿１〜６０＿Ｎと一体に構成してもよい。たとえば異常検出回路６０が図５の構成を有する場合、隣接する異常検出回路６０＿ｉと６０＿（ｉ＋１）において、抵抗Ｒ３、Ｒ４の抵抗値を異なる値としてもよい。言い換えれば、異常検出回路６０＿１〜６０＿Ｎそれぞれの両端間のインピーダンスに関して、隣接する２つが異なる値となるように設計してもよい。

（変形例３）
実施の形態では、異常検出回路６０がオープン故障、ショート故障の両方を検出可能な場合を説明したが、オープン故障のみを検出する構成においても、本発明は有効である。

（変形例４）
光源１０としては、ＬＥＤの他に、ＬＤ（レーザダイオード）や有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）などの半導体光源を用いてもよい。

（変形例５）
図９のランプユニット５００では、ハイビームユニット５０４に図３の車両用灯具１を使用する場合を説明したが、それに代えて、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。

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、２…電池、４…スイッチ、６…プロセッサ、１０…光源、１２…発光素子、２０…駆動装置、３０…電流源、４０…バイパス回路、５０…コントローラ、６０…異常検出回路、６２…ショート検出回路、６４…オープン検出回路、６６…出力回路、７０…遅延回路、８０…アンバランス回路、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 (6)

1. 直列接続された複数の発光素子を含む光源とともに使用され、車両用灯具を構成する駆動装置であって、
   前記光源に駆動電流を供給する電流源と、
   前記複数の発光素子のうちＮ個（Ｎは２以上の整数）の発光素子に対応づけられ、それぞれが対応する発光素子と並列に設けられたＮ個のバイパス回路と、
   前記Ｎ個の発光素子に対応づけられ、それぞれが対応するバイパス回路の両端間の電圧にもとづいて異常を検出可能に構成されたＮ個の異常検出回路と、
   （i）通常の点灯制御期間において、前記Ｎ個のバイパス回路をスイッチングするとともに、（ii）異常判定期間の間、前記Ｎ個のバイパス回路を、所定のスイッチング周期を有する制御パターンにしたがってスイッチングするコントローラと、
   を備え、
   任意の隣接する２個の発光素子に着目したとき、スイッチング周期ごとに、２個の発光素子それぞれから、対応するバイパス回路側を望んだインピーダンスが異なるアンバランス期間が存在するように構成されることを特徴とする駆動装置。
2. 前記コントローラは、前記通常の点灯制御期間において、少なくともひとつの異常検出回路により異常が検出されたときに、前記異常判定期間に移行することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記制御パターンは、前記スイッチング周期ごとに、隣接する２個のバイパス回路の一方がオフ、他方がオンするアンバランス期間が存在するように定められることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
4. 前記コントローラと前記Ｎ個のバイパス回路の間に挿入され、隣接する２個のバイパス回路に対する制御信号に、異なる遅延を与えるよう構成された遅延回路をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の駆動装置。
5. 前記Ｎ個のバイパス回路と並列に設けられ、隣接する２個の発光素子それぞれから、対応するバイパス回路側を望んだインピーダンスを異ならしめるアンバランス回路をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の駆動装置。
6. 車両用灯具の制御方法であって、
   前記車両用灯具は、
   直列接続された複数の発光素子を含む光源と、
   前記光源に駆動電流を供給する電流源と、
   前記複数の発光素子のうちＮ個（Ｎは２以上の整数）の発光素子に対応づけられ、それぞれが対応する発光素子と並列に設けられたＮ個のバイパス回路と、
   を備え、
   前記制御方法は、
   （i）通常の点灯制御期間において、前記Ｎ個のバイパス回路を、前記Ｎ個の発光素子それぞれの目標輝度に応じたデューティ比でスイッチングするステップと、
   （ii）異常判定期間の間、前記Ｎ個のバイパス回路を、所定のスイッチング周期を有する制御パターンにしたがってスイッチングするステップと、
   を備え、
   前記制御パターンは、前記スイッチング周期ごとに、隣接する任意の２個のバイパス回路の一方がオン、他方がオフするアンバランス期間が存在するように定められることを特徴とする制御方法。

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