JP4601558B2

JP4601558B2 - 車両用発光装置

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Publication number: JP4601558B2
Application number: JP2006027053A
Authority: JP
Inventors: 仁志武田; 昌康伊藤
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2026-02-03
Also published as: JP2007203946A

Description

本発明は、フィラメントを有するフィラメント光源を駆動するための車両用発光装置に関する。

フィラメント光源としては、白熱バルブやハロゲンバルブ（ハロゲンランプ）が知られている。これらフィラメント光源は、通電時に突入電流が流れると、寿命が低下するので、通電開始時に、白熱バルブに対して電圧の印加・非印加を交互に繰り返して、突入電流を低減するようにしたものや、スイッチング電源を発熱電球用定電流定電圧電源として構成し、この電源で定電流動作と定電圧動作を同時に行って、白熱電球の点灯時の突入電流を抑制するようにしたものが提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。

一方、ハロゲンバルブにバッテリ電圧を印加すると、図１５に示すように、バッテリ電圧の増加に応じて光束が増加する電圧−光束特性Ａを示す。このため、バッテリ電圧を直接ハロゲンバルブに印加すると、バッテリ電圧が上昇した場合、光束が増大すると同時にハロゲンバルブに大きな電圧が印加され、特に、定格電圧よりも高い電圧がハロゲンバルブに印加されたときには、ハロゲンバルブの寿命低下や故障が懸念される。逆に、バッテリ電圧が定格電圧よりも低下したときには、定格以下の光束となり、自動車用光源としての安全性の確保が困難になる。また、バッテリ電圧が急変すると、それに応じて光束も変動し、運転者に幻惑を与える虞がある。そこで、バッテリ電圧を昇降圧可能な安定化電源として、スイッチングレギュレータを用い、このスイッチングレギュレータを介してハロゲンバルブに電圧を印加し、図１５の特性Ｂで示すように、ハロゲンバルブに常に一定の電圧を印加する構成が考えられる。

特開２００４−１６５０１２号公報（第６頁から第８頁、図２、図３）特開平８−２４１１３３号公報（第３頁から第５頁、図１、図４）

しかし、スイッチングレギュレータを用いても、ハロゲンバルブに常に一定の電圧を供給するには、大電力を出力可能なものが必要となり、コストアップとなる。すなわち、バッテリをハロゲンバルブに直接接続すると、バッテリとハロゲンバルブ間のワイヤーハーネスのインピーダンスにもよるが、図１６に示すように、点灯開始時に、３０Ａ以上のピーク電流が流れ、そのときの電力は４００Ｗ以上になることがある。また、点灯開始から５０ｍｓ後においても、１０Ａ以上の電流が流れており、そのときの電力は１５０Ｗ近くになる。これだけの大電力をハロゲンバルブに投入しても、ハロゲンバルブの光束の立ち上がりは、図１７に示すように、点灯開始から２００ｍｓ後で約５０％であり、３００ｍｓ後でやっと９０％以上になる。一方、光束が９０％以上となる定常状態における電力は６０Ｗ程度である。このように、ハロゲンバルブは、定常状態では６０Ｗ程度の電力を消費するだけで済むが、点灯開始時には数百Ｗ以上の電力を必要とするため、ハロゲンバルブを駆動するスイッチングレギュレータとしては、瞬間的には数百Ｗ以上の電力を出力可能なものが必要となり、スイッチングレギュレータの大型化とコストアップが余儀なくされる。

また、定電流回路を用いてハロゲンバルブを点灯した場合、点灯開始から約０．８秒間は全く発光せず、１．５秒後に光束が定格に到達することがあり、定電流回路としてのみ機能し、出力能力のないスイッチングレギュレータでは、商品性や安全性を満たすことができなくなる。

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、電源投入時に直流電源の能力を活用してフィラメント光源に直流電力を供給することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に係る車両用発光装置は、フィラメントを有する光源と、直流電源からの入力電力を安定化し、安定化された直流電力を前記フィラメント光源に供給する電力供給制御手段と、前記直流電源の投入時に前記直流電源からの入力電力を前記電力供給制御手段をバイパスさせて前記フィラメント光源に供給するバイパス手段とを備え、前記バイパス手段は、前記フィラメント光源が安定点灯した以降は動作を停止させてなる構成とした。

（作用）フィラメント光源に直流電力を供給するに際して、直流電源の投入時に直流電源からの入力電力を電力供給制御手段が起動したときから、フィラメント光源が安定点灯するまではバイパス手段を介してフィラメント光源に供給し、それ以降バイパス手段の動作を停止させて、電力供給制御手段によって安定化された直流電力をフィラメント光源に供給するようにしたため、直流電源の機能と電力供給制御手段の機能を有効に活用して、フィラメント光源に直流電力を供給することができる。すなわち、バイパス手段を用いて直流電源からの入力電力をフィラメント光源に供給する時間が電力供給制御手段の立ち上がり期間に比べて長すぎると、電源電圧（バッテリ電圧）の変動の影響を受け、電源電圧の変化に応じてフィラメント光源の印加電圧や光束が変化し、電力供給制御手段を設けた意味がなくなる。従って、電力供給制御手段が起動したときから、フィラメント光源が安定点灯するまでは、少なくとも直流電源からの入力電力をバイパス手段を介してフィラメント光源に供給し、それ以降バイパス手段の動作を停止させることで、電力供給制御手段の電力容量および出力能力を小さくしても、フィラメント光源の光束の立ち上がりを速くすることができ、装置の小型化及びコスト低減に寄与することが可能になる。

請求項２に係る車両用発光装置においては、請求項１に記載の車両用発光装置において、前記電力供給制御手段は、前記バイパス手段が動作している期間のうち少なくとも初期の期間中は前記フィラメント光源に対して直流電力を供給するための動作を停止してなる構成とした。

（作用）電力供給制御手段が、バイパス手段が動作している期間のうち少なくとも初期の期間中はフィラメント光源に対して直流電力を供給するための動作を停止することで、電力供給制御手段の立ち上がりに伴う影響をフィラメント光源に与えるのを防止できる。

請求項３に係る車両用発光装置においては、請求項１または２に記載の車両用発光装置において、前記バイパス手段は、前記直流電源からの入力電圧を規定の電圧にクランプして出力する電圧クランプ回路を備えた構成とした。

（作用）バイパス手段を電圧クランプ回路で構成すると、直流電源の出力電圧が定格電圧よりも高くなっても、電圧クランプ回路によって規定の電圧にクランプされ、フィラメント光源には規定の電圧が印加されるので、過電圧あるいは過電流からフィラメント光源を保護することができる。

請求項４に係る車両用発光装置においては、請求項１または２に記載の車両用発光装置において、前記バイパス手段は、前記フィラメント光源の消灯時間を計測する時間計測手段を備え、前記フィラメント光源の消灯時間が短いほど前記バイパス動作時間を短くする構成とした。

（作用）フィラメント光源の消灯時間を計測し、フィラメント光源の消灯時間が短いほどバイパス手段によるバイパス動作時間を短くするようにしたため、電源スイッチが開放した後、再び投入されるまでの消灯時間が短い程、バイパス手段によるバイパス動作時間を短くすることができる。

以上の説明から明らかなように、請求項１に係る車両用発光装置によれば、フィラメント光源の光束の立ち上がりを速くすることができるとともに、装置の小型化及びコスト低減に寄与することができ、また、直流電源の機能と電力供給制御手段の機能を有効に活用して、フィラメント光源に直流電力を供給することができる。

請求項２によれば、電力供給制御手段の立ち上がりに伴う影響をフィラメント光源に与えるのを防止できる。

請求項３によれば、過電圧あるいは過電流からフィラメント光源を保護することができる。

請求項４によれば、電源スイッチが開放した後、再び投入されるまでの消灯時間が短い程、バイパス手段によるバイパス動作時間を短くすることができる。

次に、本発明の実施の形態を実施例に従って説明する。図１は、本発明の第１実施例を示す車両用発光装置の回路構成図、図２は、スイッチングレギュレータの回路構成図、図３は、制御回路の回路構成図、図４は、制御回路の動作を説明するための波形図、図５は、制御用電源の回路構成図、図６は、バイパス手段の第１実施例を示す回路構成図、図７は、本発明の第２実施例を示す車両用発光装置の要部回路構成図、図８は、バイパス手段の第２実施例を示す回路構成図、図９は、バッテリを用いて、短い消灯時間でハロゲンバルブを再点灯させたときの光束・電流・電圧の波形図、図１０は、定電流回路を用いて、短い消灯時間でハロゲンバルブを再点灯させたときの光束・電流・電圧の波形図、図１１は、バイパス手段の第３実施例を示す回路構成図、図１２は、バイパス手段の第４実施例を示す回路構成図、図１３は、バイパス手段の第５実施例を示す回路構成図、図１４は、バイパス手段の第６実施例を示す電圧クランプ回路の回路構成図である。

これらの図において、車両用灯具を構成する車両用発光装置１０は、図１に示すように、点灯制御装置として、スイッチングレギュレータ１２、制御用電源１４、制御回路１６、バイパス回路１８、抵抗Ｒ１、Ｒ２を備えて構成されており、スイッチングレギュレータ１２には、フィラメントを有するフィラメント光源としてのハロゲンバルブ（ハロゲンランプ）２０が接続されている。

ハロゲンバルブ２０としては、互いに直列に接続された複数個のものを用いたり、互いに直列に接続された複数個のものを光源ブロックとして、複数個の光源ブロックを並列接続したものを用いたりすることもできる。また、ハロゲンバルブ２０は、ヘッドランプ、ストップ＆テールランプ、フォグランプ、ターンシグナルランプなどの各種車両用灯具の光源として構成することができる。

スイッチングレギュレータ１２は、図２に示すように、トランスＴ１、コンデンサＣ１、ＮＭＯＳトランジスタ２２、ダイオードＤ１、コンデンサＣ２を備えて構成されている。トランスＴ１の一次側にはコンデンサＣ１が並列に接続されていると共に、ＮＭＯＳトランジスタ２２が直列に接続されている。コンデンサＣ１の一端側は電源入力端子２４、電源スイッチ２６を介して車載バッテリ（直流電源）２８のプラス端子に接続され、他端側は電源入力端子３０を介して車載バッテリ２８のマイナス端子に接続されていると共に、接地されている。ＮＭＯＳトランジスタ２２はドレインがトランスＴ１の一次側に接続され、ソースが接地され、ゲートが制御回路１６に接続されている。トランスＴ１の二次側にはダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２が並列に接続されており、ダイオードＤ１とコンデンサＣ２との接続点は、出力端子３２を介してハロゲンバルブ２０の一端側に接続されるようになっている。トランスＴ１の二次側の一端側は、コンデンサＣ２の一端側と共に接地され、出力端子３４を介してハロゲンバルブ２０の他端側に接続されるようになっている。出力端子３２と接地間には抵抗Ｒ１、Ｒ２が挿入されており、抵抗Ｒ１、Ｒ２は、出力端子３２と接地間の電圧を分圧し、分圧によって得られた電圧を、電圧検出端子３６を介して制御回路１６にフィードバックするようになっている。

ＮＭＯＳトランジスタ２２は、制御回路１６から出力されるオンオフ信号（スイッチング信号）に応答してオンオフ動作するスイッチング素子として構成されている。ＮＭＯＳトランジスタ２２がオン動作したときには、車載バッテリ２８からの入力電圧が電磁エネルギーとしてトランスＴ１に蓄積され、ＮＭＯＳトランジスタ２２のオフ動作時に、トランスＴ１に蓄積された電磁エネルギーが発光エネルギーとしてトランスＴ１の二次側からダイオードＤ１を介してハロゲンバルブ２０に放出されるようになっている。

この場合、スイッチングレギュレータ１２と制御回路１６は、車載バッテリ２８からの入力電力を安定化し、安定化された直流電力をハロゲンバルブ２０に供給する電力供給制御手段として構成されており、制御回路１６は、安定化されて直流電力をスイッチングレギュレータ１２からハロゲンバルブ２０に供給するために、電圧検出端子３６の電圧と規定の電圧とを比較し、この比較結果に応じてスイッチングレギュレータ１２の出力電流を制御するように構成されている。

具体的には、スイッチングレギュレータ１２を制御するための制御回路１６は、図３に示すように、コンパレータ３８、エラーアンプ４０、ノコギリ波発生器４２、基準電圧４４、抵抗Ｒ３、Ｒ５、コンデンサＣ３を備えて構成されている。コンパレータ３８の出力端子４６はＮＭＯＳトランジスタ２２のゲートに直接或いは電流増幅用のプリアンプ（図示せず）を介して接続されており、抵抗Ｒ３の一端に接続された入力端子４８は電圧検出端子３６に接続されている。入力端子４８には電圧検出端子３６からフィードバックされる電圧が印加されるようになっており、抵抗Ｒ３を介してエラーアンプ４０の負入力端子に印加するようになっている。エラーアンプ４０は、負入力端子に印加された電圧と基準電圧４４との差に応じた電圧を閾値Ｖｔｈとして、コンパレータ３８の正入力端子に出力するようになっている。コンパレータ３８は、ノコギリ波発生器４２から負入力端子にノコギリ波Ｖｓを取り込み、このノコギリ波Ｖｓと閾値Ｖｔｈとを比較し、この比較結果に応じたオンオフ信号をＮＭＯＳトランジスタ２２のゲートに出力するようになっている。

例えば、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、閾値Ｖｔｈのレベルがノコギリ波Ｖｓのほぼ中間にあるときにはオンデューティがほぼ５０％のオンオフ信号を出力するようになっている。一方、スイッチングレギュレータ１２の出力電圧が減少したことに伴って、電圧検出端子３６からフィードバックされる電圧のレベルが基準電圧４４よりも低くなったときには、エラーアンプ４０の出力による閾値Ｖｔｈのレベルが高くなり、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、コンパレータ３８からは、オンデューティが５０％よりも高いオンデューティのオンオフ信号が出力される。この結果、スイッチングレギュレータ１２の出力電圧は増加することになる。

逆に、スイッチングレギュレータ１２の出力電圧が増加することに伴って、電圧検出端子３６からフィードバックされる電圧のレベルが基準電圧４４よりも高くなり、エラーアンプ４０の出力による閾値Ｖｔｈのレベルが低下したときには、図４（ｅ）、（ｆ）に示すように、コンパレータ３８からは、オンデューティが５０％よりも低いオンオフ信号が出力される。この結果、スイッチングレギュレータ１２の出力電圧は減少する。なお、ノコギリ波発生器４２の代わりに、三角波（三角波信号）を発生する三角波発生器を用いることもできる。

また、制御回路１６には、制御用電源１４から電力が供給されるようになっており、制御用電源１４は、図５に示すように、シリーズレギュレータとして、ＮＰＮトランジスタ５０、抵抗Ｒ６、ツェナーダイオードＺＤ１、コンデンサＣ４を備えて構成されている。ＮＰＮトランジスタ５０は、コレクタが電源入力端子２４を介して電源スイッチ２６に接続され、エミッタが出力端子５２を介して制御回路１６に接続されている。ＮＰＮトランジスタ５０は、電源入力端子２４から電源電圧が印加されたときに、ツェナーダイオードＺＤ１の両端に生じるツェナー電圧に応じた電圧をエミッタから出力端子５２を介して、制御回路１６に出力するようになっている。

一方、バイパス回路１８は、図６に示すように、ＰＭＯＳトランジスタ５４、ＮＰＮトランジスタ５６、ツェナーダイオードＺＤ２、抵抗Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０を備えて構成されている。尚、Ｄ２は寄生ダイオードである。ＰＭＯＳトランジスタ５４は、バイパス動作を実行するスイッチ素子として、ソースが入力端子５８を介して電源入力端子２４に接続され、ドレインが出力端子６０を介して出力端子３２に接続され、ゲートが抵抗Ｒ８を介してＮＰＮトランジスタ５６のコレクタに接続されており、ソース・ゲート間に耐圧（１０Ｖ程度）を確保するためのツェナーダイオードＺＤ２が並列接続されている。ＮＰＮトランジスタ５６は、エミッタが接地され、ベースが抵抗Ｒ１０、制御端子６２を介して、制御回路１６に接続されている。

バイパス回路１８は、直流電源の投入または開放を制御する電源スイッチ２６が投入され、スイッチングレギュレータ１２、制御用電源１４、制御回路１６に電力が供給されたときに、制御端子６２の電圧レベルがハイレベル（ＮＰＮトランジスタ５６の閾値よりも高いレベル）とされ、ＮＰＮトランジスタ５６がオンになるとともに、ＰＭＯＳトランジスタ５４がオンになり、ＰＭＯＳトランジスタ５４のバイパス動作の開始に伴って、車載バッテリ２８からの入力電力（直流電力）をスイッチングレギュレータ１２をバイパスさせて、ハロゲンバルブ２０に直接供給するバイパス手段として構成されている。すなわち、バイパス回路１８は、電源スイッチ２６の投入に伴って、スイッチングレギュレータ１２が起動し、その出力電流（出力電力）が安定化領域に移行するときに、車載バッテリ２８からの入力電力（直流電力）をスイッチングレギュレータ１２をバイパスさせて、ハロゲンバルブ２０に直接供給するようになっている。

本実施例によれば、ハロゲンバルブ２０に直流電力を供給するに際して、電源スイッチ２６の投入時に車載バッテリ２８からの入力電力をスイッチングレギュレータ１２をバイパスさせて、バイパス回路１８からハロゲンバルブ２０に直接供給し、その後、スイッチングレギュレータ１２によって安定化された直流電力をハロゲンバルブ２０に供給するようにしたため、電源投入時に、車載バッテリ２８の能力を活用してハロゲンバルブ２０に直流電力を供給することができ、スイッチングレギュレータ１２の電力容量および出力能力を小さくしても、ハロゲンバルブ２０の光束の立ち上がりを速くすることができ、装置の小型化及びコスト低減に寄与することが可能になる。

車載バッテリ２８からの入力電力をスイッチングレギュレータ１２をバイパスさせるに際しては、図７に示すように、バイパス回路１８の入力端子５８をトランスＴ１の一次側巻線とＮＭＯＳトランジスタ２２のドレインとの接続点に接続する構成を採用することもできる。この場合、バイパス回路１８がバイパス動作したときの電流の経路は、電源入力端子２４→トランスＴ１の一次側巻線→バイパス回路１８→ハロゲンバルブ２０となる。

次に、バイパス手段の第２実施例を図８に従って説明する。本実施例は、バイパス手段として、バイパス回路１８の他に、バイパス回路１８のバイパス動作時間を規定するための要素として、充放電回路１９を付加したものであり、他の構成は、第１実施例のものと同様である。

具体的には、バイパス回路１８がバイパス動作するバイパス動作時間を規定するための充放電回路１９は、ＮＰＮトランジスタ５６とＰＭＯＳトランジスタ５４のオフ動作を規定するための要素として、ＮＰＮトランジスタ６４、ツェナーダイオードＺＤ３、コンデンサＣ５、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５が設けられている。ＮＰＮトランジスタ６４は、エミッタが接地され、コレクタが制御端子６２に接続されているとともに、抵抗Ｒ１１を介してＶｒｅｆに接続され、ベースが抵抗Ｒ１２に接続されているとともに、ツェナーダイオードＺＤ３、抵抗Ｒ１３を介してコンデンサＣ５の一端側に接続されている。

ＮＰＮトランジスタ６４は、電源スイッチ２６の投入に伴ってＶｒｅｆが生成されて、ＮＰＮトランジスタ５６とＰＭＯＳトランジスタ５４がオン（導通状態）になって、バイパス回路１８によるバイパス動作が開始されたときには、オフ状態にある。この後、ＮＰＮトランジスタ６４は、コンデンサＣ５に電荷が蓄積されていく充電過程で、コンデンサＣ５の両端電圧が、バイパス動作停止用の規定電圧＝（ＮＰＮトランジスタ６４のＶ_ＢＥ）＋（ツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧）を超えたときに、オンになる。ＮＰＮトランジスタ６４がオンになると、制御端子６２がＮＰＮトランジスタ６４を介して接地され、ＮＰＮトランジスタ５６がオフになるとともに、ＰＭＯＳトランジスタ５４がオフ（非道通状態）になり、バイパス回路１８によるバイパス動作が停止されることになる。ＮＰＮトランジスタ６４がオンになるタイミングは、抵抗Ｒ１４とコンデンサＣ５から定まる時定数（充電時定数）と前記規定電圧によって決定され、これらが決定されると、バイパス回路１８がバイパス動作するバイパス動作時間が規定されることになる。このバイパス動作時間としては、スイッチングレギュレータ１２が起動したときから、ハロゲンバルブ２０が安定点灯するまでの時間であって、例えば、２００ｍｓ〜５００ｍｓに設定することができる。

本実施例によれば、スイッチングレギュレータ１２が起動したときから、ハロゲンバルブ２０が安定点灯するまでは、車載バッテリ２８からの入力電力をバイパス回路１８を介してハロゲンバルブ２０に供給し、ハロゲンバルブ２０が安定点灯した以降はバイパス回路１８の動作を停止するようにしたため、車載バッテリ２８の機能とスイッチングレギュレータ１２の機能を有効に活用して、ハロゲンバルブ２０に直流電力を供給することができ、スイッチングレギュレータ１２の電力容量および出力能力を小さくしても、ハロゲンバルブ２０の光束の立ち上がりを速くすることができ、装置の小型化及びコスト低減に寄与することが可能になる。

すなわち、バイパス回路１８を用いて車載バッテリ２８からの入力電力をハロゲンバルブ２０に供給する時間がスイッチングレギュレータ１２の立ち上がり期間に比べて長すぎると、電源電圧（バッテリ電圧）の変動の影響を受け、電源電圧の変化に応じてハロゲンバルブ２０の印加電圧や光束が変化し、スイッチングレギュレータ１２を設けた意味がなくなる。従って、スイッチングレギュレータ１２が起動したときから、ハロゲンバルブ２０が安定点灯するまでは、少なくとも車載バッテリ２８からの入力電力をバイパス回路１８を介してハロゲンバルブ２０に供給し、それ以降は、バイパス回路１８の動作を停止することで、スイッチングレギュレータ１２の電力容量および出力能力を小さくしても、ハロゲンバルブ２０の光束の立ち上がりを速くすることができることになる。

本実施例においては、コンデンサＣ５への充電を基準電圧Ｖｒｅｆから行っているが、基準電圧Ｖｒｅｆの代わりに、電源入力端子２４に印加される入力電圧を用いることができる。この場合、電源入力端子２４に印加される入力電圧の高さ（レベル）によってスイッチングレギュレータ１２の立ち上がり期間を調整することができる。すなわち、電源入力端子２４に印加される入力電圧が高くなれば、コンデンサＣ５への充電が速くなり、バイパス回路１８によるバイパス動作時間が短くなる。逆に、電源入力端子２４に印加される入力電圧が低くなれば、コンデンサＣ５への充電が遅くなり、長い期間バイパス回路１８からの入力電圧をハロゲンバルブ２０に印加することができ、光束の立ち上がりをより一層促進させることができる。

また、抵抗Ｒ１４とコンデンサＣ５は、ＮＰＮトランジスタ５６とＰＭＯＳトランジスタ５４のオフ動作を規定するための時定数であって、コンデンサＣ５の充電時における充電時定数として用いられているが、抵抗Ｒ１４とコンデンサＣ５は、抵抗Ｒ１５とともに、コンデンサＣ５の放電時（電源スイッチ２６の開放時）における放電時定数として用いられている。この放電時定数をハロゲンバルブ２０の消灯時間、すなわち、電源スイッチ２６の開放時間を考慮して設定すると、例えば、短い消灯時間（電源スイッチ２６が開放した後、再び投入されるまでの時間）であれば、消灯時間が長いときよりもコンデンサＣ５の放電も少なく、再点灯時に直ぐにコンデンサＣ５の電圧が上昇し、バイパス回路１８によるバイパス動作を即座に停止させることができる。つまり、コンデンサＣ５の充電時定数と放電時定数を規定する要素をコンデンサＣ５の充放電時間を計測する手段として用いるとともに、ハロゲンバルブ２０の消灯時間を計測する時間計測手段として用い、時間計測手段の計測結果に従ってＮＰＮトランジスタ５６とＰＭＯＳトランジスタ５４をオフ動作させることで、電源スイッチ２６が開放した後、再び投入されるまでの消灯時間が短い程、バイパス回路１８によるバイパス動作時間とスイッチングレギュレータ１２の立ち上がり期間を短くすることができ、速やかに定電流制御することができる。

なお、ハロゲンバルブ２０の消灯時間を計測する時間計測手段としては、抵抗、コンデンサを含む時定数回路の他に、電源スイッチ２６の開放に応答して計時を開始し、電源スイッチ２６が再び投入されるまでの時間を計測する計測手段をマイコンなどを用いて構成することができる。

図９に、車載バッテリ２８の出力電圧を直接ハロゲンバルブ２０に印加し、短い消灯時間でハロゲンバルブ２０を再点灯させたときの光束Ｌ１、電流Ｉ１および電圧Ｖ１の波形を示す。図１０には、定電流回路を用いて、短い消灯時間でハロゲンバルブ２０を再点灯させたときの光束Ｌ２、電流Ｉ２および電圧Ｖ２の波形を示す。

図９と図１０から、定電流回路を用いてハロゲンバルブ２０を点灯しても、光束Ｌ２の立ち上がりは、ハロゲンバルブ２０を車載バッテリ２８で直接点灯させた場合の光束Ｌ１の立ち上がり特性に近づくので、短い消灯時間であれば、定電流回路として機能するスイッチングレギュレータ１２を用いても、バイパスさせる期間を短くしても良いといえる。

次に、バイパス手段の第３実施例を図１１に従って説明する。本実施例は、第２実施例のバイパス手段に、バイパス回路１８によるバイパス動作期間中は、スイッチングレギュレータ１２の動作を停止するための要素を充放電回路１９に付加したものであり、他の構成は、第２実施例のものと同様である。

具体的には、制御回路１６の電圧検出端子３６と充放電回路１９の出力側に接続された制御端子６２との間にダイオードＤ３が挿入されており、ダイオードＤ３のカソードが抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点および電圧検出端子３６に接続され、アノードが制御端子６２とＮＰＮトランジスタ６４のコレクタに接続されている。

電源スイッチ２６の投入に伴って基準電圧Ｖｒｅｆが生成されて、ＮＰＮトランジスタ５６とＰＭＯＳトランジスタ５４がオンになって、バイパス回路１８によるバイパス動作が開始されると、基準電圧Ｖｒｅｆが抵抗Ｒ１１、ダイオードＤ３を介して電圧検出端子３６に印加され、ダイオードＤ３が導通状態となる。このとき、電圧検出端子３６に印加される電圧は、例えば、制御回路１６の基準電圧４４の２倍以上に設定されているので、この電圧が、電圧検出端子３６から制御回路１６の入力端子４８にフィードバックされると、エラーアンプ４０の出力による閾値Ｖｔｈのレベルがノコギリ波Ｖｓのレベルよりも低下し、コンパレータ３８からは、オンデューティが０％のオンオフ信号、すなわちオフ信号が出力され、ＮＭＯＳトランジスタ２２がオフとなって、スイッチングレギュレータ１２の動作が即座に停止される。すなわち、スイッチングレギュレータ１２は、バイパス回路１８のバイパス動作の開始とともに、スイッチング動作が停止されることになる。

一方、バイパス回路１８によるバイパス動作が開始された後、スイッチングレギュレータ１２の立ち上がり期間が経過してハロゲンバルブ２０が安定点灯すると、コンデンサＣ５の充電電圧の上昇に伴ってＮＰＮトランジスタ６４がオンになるとともに、ＮＰＮトランジスタ５６とＰＭＯＳトランジスタ５４がオフになって、バイパス回路１８によるバイパス動作が停止され、ダイオードＤ３が非道通状態となる。このとき、電圧検出端子３６には、ハロゲンバルブ２０の両端電圧を抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧した電圧（バイパス動作開始時における電圧よりも低い電圧）が生じ、この電圧に従って、スイッチングレギュレータ１２のスイッチング動作が開始される。

本実施例によれば、スイッチングレギュレータ１２の起動時に、バイパス回路１８がバイパス動作する間は、スイッチングレギュレータ１２のスイッチング動作を停止するようにしたので、スイッチングレギュレータ１２の立ち上がりに伴う影響をハロゲンバルブ２０に与えるのを防止することができる。

次に、バイパス手段の第４実施例を図１２に従って説明する。本実施例は、第３実施例の充放電回路１９に、バイパス回路１８によるバイパス動作期間（バイパス回路１８が動作している期間）のうち少なくとも最初の期間は、スイッチングレギュレータ１２のスイッチング動作を停止し、バイパス動作期間が経過する前に、スイッチングレギュレータ１２のスイッチング動作を開始するための要素を付加したものであり、他の構成は、第３実施例のものと同様である。

具体的には、充放電回路１９には、バイパス回路１８がバイパス動作する時間を規定するための要素（ＮＰＮトランジスタ６４、ツェナーダイオードＺＤ３、コンデンサＣ５、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５）の他に、バイパス回路１８がバイパス動作する期間が経過する前に、スイッチングレギュレータ１２のスイッチング動作を開始するための要素として、ＮＰＮトランジスタ６６、ダイオードＤ３、ツェナーダイオードＺＤ４、抵抗Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８が設けられている。ＮＰＮトランジスタ６６は、エミッタが接地され、コレクタがダイオードＤ３を介して電圧検出端子３６に接続されているとともに、抵抗Ｒ１６を介して基準電圧Ｖｒｅｆに接続され、ベースが抵抗Ｒ１７に接続されているとともに、ツェナーダイオードＺＤ４、抵抗Ｒ１８を介してコンデンサＣ５の一端側に接続されている。

ＮＰＮトランジスタ６６は、電源スイッチ２６の投入に伴って基準電圧Ｖｒｅｆが生成されて、ＮＰＮトランジスタ５６とＰＭＯＳトランジスタ５４がオンになって、バイパス回路１８によるバイパス動作が開始されたときには、ＮＰＮトランジスタ６４と同様にオフ状態にある。このとき、基準電圧Ｖｒｅｆが抵抗Ｒ１６、ダイオードＤ３を介して電圧検出端子３６に印加され、ダイオードＤ３が導通状態となる。この結果、電圧検出端子３６には、制御回路１６の基準電圧４４の２倍以上の電圧が印加され、制御回路１６のＮＭＯＳトランジスタ２２がオフとなって、スイッチングレギュレータ１２のスイッチング動作が停止される。この後、コンデンサＣ５に電荷が蓄積されていく充電過程で、コンデンサＣ５の両端電圧が、スイッチング動作開始用の規定電圧＝（ＮＰＮトランジスタ６６のＶ_ＢＥ）＋（ツェナーダイオードＺＤ４のツェナー電圧）を超えたときに、ＮＰＮトランジスタ６６がオンになる。この場合、ツェナーダイオードＺＤ４のツェナー電圧＜ツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧に設定されているので、ＮＰＮトランジスタ６４がオンになる前（バイパス回路１８によるバイパス動作期間が経過する前）に、ＮＰＮトランジスタ６６がオンになる。ＮＰＮトランジスタ６６がオンになると、ダイオードＤ３が非道通状態となって、電圧検出端子３６には、ハロゲンバルブ２０の両端電圧を抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧した電圧が生じ、この電圧に従って、スイッチングレギュレータ１２のスイッチング動作が開始される。この後、コンデンサＣ５の両端電圧が、バイパス動作停止用の規定電圧＝（ＮＰＮトランジスタ６４のＶ_ＢＥ）＋（ツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧）を超えると、ＮＰＮトランジスタ６４がオンになる。ＮＰＮトランジスタ６４がオンになると、制御端子６２がＮＰＮトランジスタ６４を介して接地され、ＮＰＮトランジスタ５６がオフになるとともに、ＰＭＯＳトランジスタ５４がオフになり、バイパス回路１８によるバイパス動作が停止される。

本実施例によれば、バイパス回路１８がバイパス動作するバイパス動作期間のうち少なくとも最初の期間は、スイッチングレギュレータ１２のスイッチング動作を停止し、バイパス回路１８がバイパス動作するバイパス動作期間が経過する前に、スイッチングレギュレータ１２のスイッチング動作を開始するようにしたので、スイッチングレギュレータ１２の立ち上がりに伴う影響をハロゲンバルブ２０に与えるのを防止することができるとともに、バイパス回路１８によるバイパス動作が終了したときに、スイッチングレギュレータ１２の出力電圧が瞬時低下したり、ハロゲンバルブ２０の光量が低下したりするのを防止することができる。

また、前記各実施例において、バイパス回路１８を用いるに際しては、図１３に示すように、ＰＭＯＳトランジスタ５４のドレインと出力端子６０との間にダイオードＤ４を挿入し、ダイオードＤ４のアノードをＰＭＯＳトランジスタ５４のドレインに接続し、カソードを出力端子６０に接続する構成を採用することができる。

すなわち、ＰＭＯＳトランジスタ５４のソース・ドレイン間に寄生ダイオードＤ２があるので、そのままでは、出力端子６０から寄生ダイオードＤ２を介して入力端子５８に逆方向電流が流れる虞があるが、逆流防止手段としてのダイオードＤ４をＰＭＯＳトランジスタ５４のドレインと出力端子６０との間に挿入することで、バイパス回路１８に逆方向電流が流れるのをダイオードＤ４によって阻止することができる。

なお、ダイオードＤ４の代わりに、電圧ドロップの低いスイッチ素子、例えば、ＭＯＳトランジスタ等を用い、このスイッチ素子を必要なタイミングのみ導通させるようにすることもできる。

次に、バイパス手段の他の実施例を図１４に従って説明する。本実施例は、バイパス手段として、バイパス回路１８の代わりに、電圧クランプ回路２１を用いたものである。

電圧クランプ回路２１は、ＮＰＮトランジスタ６８、７０、７２、ツェナーダイオードＺＤ５、抵抗Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４を備えて構成されている。ＮＰＮトランジスタ６８は、コレクタが入力端子５８を介して電源入力端子２４に接続され、エミッタが出力端子６０を介して出力端子３２に接続され、ベースがＮＰＮトランジスタ７０のコレクタとツェナーダイオードＺＤ５のカソードに接続されている。ＮＰＮトランジスタ７０は、エミッタが接地され、ベースが抵抗Ｒ２１、Ｒ２２を介して、制御回路１６の基準電圧ＶｒｅｆあるいはＶｃｃに接続されているとともに、抵抗Ｒ２１を介してＮＰＮトランジスタ７２のコレクタに接続されている。ＮＰＮトランジスタ７２は位相反転用のトランジスタとして、エミッタが接地され、ベースが抵抗Ｒ２４を介して制御端子６２に接続されている。

電圧クランプ回路２１は、電源スイッチ２６が投入され、スイッチングレギュレータ１２、制御用電源１４、制御回路１６に電力が供給されたときに、制御端子６２の電圧レベルがハイレベル（ＮＰＮトランジスタ７２の閾値よりも高いレベル）になると、ＮＰＮトランジスタ７２がオンになるとともに、ＮＰＮトランジスタ７０がオフになる。このとき、入力端子５８に入力されたバッテリ電圧が（ＮＰＮトランジスタ６８のＶ_ＢＥ）を超えると、ＮＰＮトランジスタ６８がオンになり、車載バッテリ２８からの入力電力（直流電力）がスイッチングレギュレータ１２をバイパスして、電圧クランプ回路１９からハロゲンバルブ２０に直接供給される。この場合、ハロゲンバルブ２０には、電圧クランプ回路２１によってクランプされた電圧＝（ツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧）−（ＮＰＮトランジスタ６８のＶ_ＢＥ）が印加される。

本実施例によれば、ハロゲンバルブ２０に直流電力を供給するに際して、電源スイッチ２６の投入時に車載バッテリ２８からの入力電力をスイッチングレギュレータ１２をバイパスさせて、電圧クランプ回路２１からハロゲンバルブ２０に直接供給するようにしたため、電源投入時に、車載バッテリ２８の能力を活用してハロゲンバルブ２０に直流電力を供給することができ、スイッチングレギュレータ１２の電力容量および出力能力を小さくしても、ハロゲンバルブ２０の光束の立ち上がりを速くすることができ、装置の小型化及びコスト低減に寄与することが可能になる。

さらに、本実施例によれば、電圧クランプ回路２１がバイパス動作を実行しているときには、ハロゲンバルブ２０にクランプされた電圧を印加するようにしているため、電圧クランプ回路２１によるバイパス動作期間中に、スイッチングレギュレータ１２の回路素子が耐圧オーバーによって故障したり、ハロゲンバルブ２０に大電流が流れたりするのを防止することができる。

また、本実施例において、電圧クランプ回路２１のバイパス動作期間を規定するために、図８、図１１、図１２の実施例で用いた充放電回路１９を電圧クランプ回路２１に接続することで、図８、図１１、図１２のものと同様の効果を奏することができる。

本発明の第１実施例を示す車両用発光装置の回路構成図である。スイッチングレギュレータの回路構成図である。制御回路の回路構成図である。制御回路の動作を説明するための波形図である。制御用電源の回路構成図である。バイパス手段の第１実施例を示す回路構成図である。本発明の第２実施例を示す車両用発光装置の要部回路構成図である。バイパス手段の第２実施例を示す回路構成図である。バッテリを用いて、短い消灯時間でハロゲンバルブを再点灯させたときの光束・電流・電圧の波形図である。定電流回路を用いて、短い消灯時間でハロゲンバルブを再点灯させたときの光束・電流・電圧の波形図である。バイパス手段の第３実施例を示す回路構成図である。バイパス手段の第４実施例を示す回路構成図である。バイパス手段の第５実施例を示す回路構成図である。バイパス手段の第６実施例を示す電圧クランプ回路の回路構成図である。バッテリ電圧をハロゲンバルブに印加したときの電圧−光束特性を示す特性図である。バッテリでハロゲンバルブを点灯させたときの電圧・電流・光束の波形図である。バッテリでハロゲンバルブを点灯させたときの電圧・電流・光束の波形図である。

符号の説明

１０車両用発光装置
１２スイッチングレギュレータ
１４制御用電源
１６制御回路
１８バイパス回路
１９充放電回路
２０ハロゲンバルブ
２１電圧クランプ回路
２２ＮＭＯＳトランジスタ
５４ＰＭＯＳトランジスタ

Claims

フィラメントを有する光源と、直流電源からの入力電力を安定化し、安定化された直流電力を前記フィラメント光源に供給する電力供給制御手段と、前記直流電源の投入時に前記直流電源からの入力電力を前記電力供給制御手段をバイパスさせて前記フィラメント光源に供給するバイパス手段とを備え、前記バイパス手段は、前記フィラメント光源が安定点灯した以降は動作を停止させてなる車両用発光装置。
請求項１に記載の車両用発光装置において、前記電力供給制御手段は、前記バイパス手段が動作している期間のうち少なくとも初期の期間中は前記フィラメント光源に対して直流電力を供給するための動作を停止してなることを特徴とする車両用発光装置。
請求項１または２に記載の車両用発光装置において、前記バイパス手段は、前記直流電源からの入力電圧を規定の電圧にクランプして出力する電圧クランプ回路を備えてなることを特徴とする車両用発光装置。
請求項１または２に記載の車両用発光装置において、前記バイパス手段は、前記フィラメント光源の消灯時間を計測する時間計測手段を備え、前記フィラメント光源の消灯時間が短いほど前記バイパス動作時間を短くすることを特徴とする車両用発光装置。