CN101466184B

CN101466184B - 车辆用灯具的点灯控制装置

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Publication number: CN101466184B
Application number: CN2008101780062A
Authority: CN
Inventors: 北河孝悦; 伊藤昌康; 野寄靖史
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2028-12-08
Also published as: JP2009146813A; KR20090065442A; DE602008005830D1; KR101059182B1; CN101466184A; JP5042798B2; US20090153059A1; EP2073605A1; EP2073605B1; US7964988B2

Abstract

本发明的点灯控制装置(1)，通过仅停止驱动异常状态的LED提高安全性。其包括电流驱动手段(30—1至30—N)及控制手段(50)。电流驱动手段包含分别与LED(40—1至40—N)串联连接、检测LED驱动电流的分路阻抗R_SH，分别与各LED的正极侧连接的PMOS晶体管(33)，分别对检测到的驱动电流值和基准值比较、发送比较输出的比较放大器(31)，执行各PMOS晶体管的导通/截止动作。控制手段(50)包含分别检测各比较放大器的输出侧电压、发送第一检测结果的齐纳二极管(ZD1)，分别检测各LED的正极侧电压、发送第二检测结果的齐纳二极管(ZD2)。控制装置(50)分别相应于第一检测结果及第二检测结果控制各比较放大器(31)的比较输出。

Description

车辆用灯具的点灯控制装置

技术领域

本发明涉及一种车辆用灯具的点灯控制装置，更具体地说，涉及一种控制以半导体发光元件构成的半导体光源的点灯的车辆用灯具的点灯控制装置。

背景技术

以往，作为车辆用灯具，使用发光二极管(Light Emitting Diode，以下简记为“LED”)等的半导体发光元件作为半导体光源，为人们所公知，在这种车辆用灯具中，安装用于控制LED点灯的点灯控制装置。

上述点灯控制装置通过连接单个开关调节器和多个串联调节器构成(例如，参照专利文献1)。

单个开关调节器包含变压器、电容器、二极管、N沟道金属氧化物半导体(Negative Channel Metal Oxide Semiconductor，以下简记为“NMOS”)晶体管构成。单个开关调节器起着作为用于向多个LED提供驱动电流的电流供给手段的功能。

多个串联调节器分别包含NMOS晶体管、分路(shunt)阻抗、及比较放大器构成，通过恒流控制执行LED的点灯熄灯及调光。

在此，分路阻抗检测从单个开关调节器提供至LED的驱动电流(LED驱动电流)，作为在前述分路阻抗两端产生的电压(在下文称为“检测电压”)。检测电压施加至比较放大器的反转输入端子(负输入端子)。

比较放大器比较施加至负输入端子的检测电压和施加至非反转输入端子(正输入端子)的基准电压，将与该比较结果相应的电压(比较输出)施加至NMOS晶体管的栅极，控制该NMOS晶体管的导通/截止动作。

施加至NMOS晶体管的比较输出反馈回控制电路。该控制电路接收所反馈的比较输出，判断是否停止前述单个开关调节器的动作，当比较输出超过预先确定的阈值场合，控制构成该开关调节器的NMOS晶体管，以便停止前述单个开关调节器的动作。

在LED的输出为开路(open)的情况下(第一异常状态)，由于向前述比较放大器的负输入端子施加比正输入端子的基准电压小的电压，因此，从比较放大器输出的比较输出成为比以前大的值。其结果，由监视比较放大器和NMOS晶体管之间的连接节点电压的控制电路检测第一异常状态。

在LED的正极—负极间短路的情况下(第二异常状态)，由于正极侧的电压变低，因此，开关调节器的输出侧的电压变低。由监视开关调节器的输出侧的电压的控制电路检测第二异常状态。

在LED的正极侧接地的情况下(第三异常状态)，与上述第二异常状态相同，由于正极侧电压变低，因此，开关调节器的输出侧的电压变低。由监视开关调节器的输出侧的电压的控制电路来检测第三异常状态。

在LED的负极侧接地的情况下(第四异常状态)，通过设在开关调节器的输出侧的电流检测器，监视LED的个数和向该各个LED提供的电流的一致性，在不一致的情况下，作出发生第四异常状态的判断。例如，在发生负极接地的LED只有一个的情况下，向全部LED提供的LED驱动电流的电流值比在正常状态时向全部LED提供的LED驱动电流的电流值大。在检测出各个LED驱动电流的合计值比正常情况下各个LED驱动电流的合计值大的状态的情况下，控制电路识别为前述各个LED中某个为前述第四异常状态。

[专利文献1]特开2006-103477号公报

在上述现有技术中，在诸如LED的开路、LED的正极—负极间短路、LED的正极接地、及LED的负极接地等的LED的输出发生异常状态的情况下，能够检测出发生异常状态。

但是，不能确定上述异常状态是上述四种异常状态中哪种。

而且，由于即使在多个LED之中只有1个发生异常状态的情况下，前述控制电路对开关调节器进行控制，使全部LED的驱动停止，因此，连处于正常状态下的LED也熄灯。例如，在4个LED分别用作近光灯、远光灯、最外端标识灯、前转向灯的情况下，即使在仅仅最外端标识灯发生输出异常的情况下，其它近光灯、远光灯、前转向灯全部停止其驱动。因此，例如，在夜间等连最需要的近光灯也在仅仅最外端标识灯检测出异常的同时，停止驱动，不能实现提高安全性。

发明内容

因此，本发明要解决的技术课题是，通过仅仅停止成为异常状态的LED的驱动，实现提高安全性。

按照本发明第一实施技术方案的车辆用灯具的点灯控制装置包括：

开关调节器，向第1至第N(N为大于或等于1的整数)的半导体光源提供驱动电流；

第1至第N的电流驱动手段，包含：

第1至第N的电流检测部，分别与所述各个半导体光源串联连接，检测所述驱动电流；

第1至第N的开关部，分别与所述各个半导体光源的正极侧连接；以及

第1至第N的比较部，分别对由所述各个电流检测部检测到的所述驱动电流的值和预先确定的阈值进行比较，发送与所得到的比较结果相应的比较输出；

所述第1至第N的电流驱动手段分别相应于所述比较输出，执行所述各个开关部的动作；

控制手段，包含：

第1至第N的第一电压降检测部，分别检测所述各个比较部的输出侧的电压，发送第1至第N的第一检测结果；以及

第1至第N的第二电压降检测部，分别检测所述各个半导体光源的正极侧的电压，发送第1至第N的第二检测结果；

其中，所述控制手段分别相应于所述第1至第N的第一检测结果及所述第1至第N的第二检测结果控制所述第1至第N的电流驱动手段。

因此，由于检测所述驱动电流的第1至第N的电流检测部与所述各个半导体光源串联连接，因此，能够检测出在各个半导体光源的正极接地等的情况中发生的半导体光源的异常输出(异常状态)。由于所述各个半导体光源的正极侧的输出分别输入至所述各个第二电压降检测部，与所述各个电流检测部分别连接的所述各个比较部的输出分别输入至所述各个第一电压降检测部，因此，能够确定发生所述异常状态的半导体光源具体是何种异常，并且能够确定所述各个LED之中的哪个LED发生异常状态。由于所述控制手段接收所述各个第一电压降检测部及所述各个第二电压降检测部的输出，控制所述比较部的输出，因此，能够仅仅使发生异常状态的LED的驱动停止。

下面说明本发明的效果。

本发明的车辆用灯具的点灯控制装置包括：

第1至第N的电流驱动手段，包含：

控制手段，包含：

因此，当在多个半导体光源的输出中发生异常状态的情况下，能够确定所述各个半导体光源具体是何种异常，并且能够确定所述各个半导体光源之中的哪个半导体光源发生异常状态，在确定发生所述异常状态的半导体光源之后，能够控制该所确定的半导体光源的驱动，能够实现提高安全性。

按照本发明的第二技术方案，由于所述第1至第N的电流检测部分别与所述第1至第N的半导体光源的负极侧串联连接，因此，能够判断多个半导体光源的输出异常的状况是半导体光源的开路所造成的异常或者半导体光源的正极—负极间的短路所造成的异常中的哪种，而且能够确定各个半导体光源中的哪个发生所述异常状态。

按照本发明的第三技术方案，由于所述第1至第N的电流检测部所检测的驱动电流分别输入至所述第1至第N的比较部的反转输入，所述控制手段当所述各个半导体光源发生输出异常时接收所述第一检测结果及第二检测结果，控制所述比较部的比较输出，使对应的所述开关部执行截止动作，因此，在确定发生所述异常状态的半导体光源之后，能够停止该所确定的半导体光源的驱动。

按照本发明的第四方案，由于所述第1至第N的电流检测部分别与所述第1至第N的半导体光源的正极侧串联连接，因此，能够判断多个半导体光源的输出异常的状况是半导体光源的开路所造成的异常、半导体光源的正极—负极间的短路所造成的异常、正极短路所造成的异常、或者负极短路所造成的异常中的哪种，而且能够确定各个半导体光源中的哪个发生所述异常状态。

附图说明

图1表示本发明第一实施例涉及的车辆用灯具的点灯控制装置的结构；

图2表示本发明第二实施例涉及的车辆用灯具的点灯控制装置的结构。

附图标号说明

1、100 点灯控制装置

10 开关调节器

11、12、32N MOS晶体管

13 车载电池

15、16 电源输入端子

18 开关调节器控制电路

19、20 输出端子

25、65 控制电路

30—1至30—N、60—1至60—N 电流驱动部

31 比较放大器

33 PMOS晶体管

34、35 NPN晶体管

36 PNP晶体管

40—1至40—N LED

45 通信信号输入端子

50、70 控制部

62 差动放大器

具体实施方式

下面，关于本发明第一实施例涉及的车辆用灯具的点灯控制装置进行说明。图1表示本发明第一实施例涉及的车辆用灯具的点灯控制装置的结构。

车辆用灯具的点灯控制装置1包括：单个开关调节器10；作为半导体光源的LED40—1至40—N；电流驱动部30—1至30—N；作为控制手段的控制部50。

开关调节器10作为回扫(flyback)型开关调节器，向LED40—1至40—N提供LED驱动电流。

开关调节器10包括：电容器C1、C2；变压器T；寄生二极管D1；NMOS晶体管11、12；及开关调节器控制电路18。电容器C1的两端侧分别连接电源输入端子15、16，电容器C2的两端侧分别连接输出端子19、20。电源输入端子15连接至车载电池13的正端子，电源输入端子16连接至车载电池13的负端子。输出端子19与各个LED40—1至40—N的正极侧连接。输出端子20与各个LED40—1至40—N的负极侧连接。

在开关调节器10中，根据从开关调节器控制电路18输出的切换信号，例如几十kHz至几百kHz的频率的切换信号，执行NMOS晶体管11的导通/截止动作。为了使输入至电源输入端子15、16间的直流电压成为各个LED40—1至40—N的发光能量，将前述直流电压转换为交流电压。交流电压由变压器T的二次侧整流。

二极管作为对电流进行整流的元件，电容器作为执行所整流的电流的平滑化的元件，为人们所公知。在本第一实施例中，作为整流元件，由于开关调节器的输出电流大，因此，在元件损耗小这一点上，与二极管相比，更希望MOS晶体管，因此，将NMOS晶体管12用作整流元件，执行同步整流控制。由于NMOS晶体管与P沟道金属氧化物半导体(Positive Channel Metal Oxide Semiconductor，以下简记为“PMOS”)晶体管相比导通阻抗小，因此，如果以GND(接地)基准使之驱动，则电流损耗及电路规模能够变小。

输入的直流电压由变压器T的一次侧转换为交流电压。将设在二次侧的NMOS晶体管12和寄生二极管D1作为整流元件，对交流电压整流，所整流的电流由电容器C2平滑化。如此，平滑化的直流电流提供至各个LED40—1至40—N。

电流驱动部30—1至30—N分别包括比较放大器31、起着作为开关部功能的NMOS晶体管32及PMOS晶体管33构成，向LED40—1至40—N提供LED驱动电流。此外，也可以取代NMOS晶体管32而设置NPN双极晶体管。

LED40—1至40—N的负极侧连接起着作为电流检测部的分路阻抗R_SH。分路阻抗R_SH的一端连接至比较放大器31的负输入端子。比较放大器31的正输入端子经由阻抗R8连接至电源输出端子20。比较放大器31的比较输出端子与NMOS晶体管32的栅极和作为构成后述控制部50的第一电压降检测部的齐纳(Zener)二极管ZD1连接。NMOS晶体管32经由阻抗R2连接至PMOS晶体管33。

LED40—1至40—N的正极侧与PMOS晶体管33和作为构成后述控制部50的第二电压降检测部的齐纳二极管ZD2连接。

控制部50包括控制电路25和针对各个电流驱动部30—1至30—N分别设置的异常状态检测部构成。

异常状态检测部包括齐纳二极管ZD1及NPN晶体管34、和齐纳二极管ZD2及NPN晶体管35。NPN晶体管34和35的集电极与控制电路25连接。

下面，关于本第一实施例涉及的点灯控制装置的动作进行说明。

正常时，齐纳二极管ZD1中无电流流过，齐纳二极管ZD2中有电流流过。因此，NPN晶体管34成为截止动作状态，高电平信号经由上拉(pull-up)阻抗R19输出至控制电路25。

例如，在仅仅LED40—1开路(open)作为第一异常状态，其它的LED40—2至40—N正常的情况下，由于电流不流入LED40—1的负极侧，因此，分路阻抗R_SH中无电流检测出。

由分路阻抗R_SH检测出的驱动电流作为检测电压施加至比较放大器31的负输入端子。向比较放大器31的正输入端子施加预先确定的基准电压(阈值)。比较放大器31比较检测电压和基准电压，发送与检测电压相对于基准电压的变动相应的比较输出。

因此，比较放大器31的比较输出变大，电流流过齐纳二极管ZD1，NPN晶体管34成为导通动作状态，低电平信号输出到控制电路25。控制电路25接收前述低电平信号，向通信信号输入端子45发送警告信号(通知LED40—1为开路状态的信号)。

然后，例如，在LED40—1的正极—负极间短路作为第二异常状态的情况下，由于正极侧电压变低，因此，齐纳二极管ZD2中无电流流过，NPN晶体管35进行截止动作，高电平信号经由上拉阻抗R19输出至控制电路25。控制电路25接收该高电平信号，向通信信号输入端子45发送警告信号(通知LED40—1的正极—负极间为短路状态的信号)。

然后，例如，在LED40—1的正极侧接地作为第三异常状态的情况下，与上述第二异常状态同样，正极侧电压变低。但是，接地电流不流入LED40—1的负极侧。

由于正极侧电压变低，因此，电流流过齐纳二极管ZD2，NPN晶体管35进行导通动作，向控制电路25发送导通信号。由于接地电流不流入LED40—1的负极侧，因此，在分路阻抗R_SH中无电流检测出。因此，比较放大器31的比较输出变大，电流流过齐纳二极管ZD1，NPN晶体管34进行导通动作，向控制电路25发送导通信号。

即，上述第三异常状态由齐纳二极管ZD1、ZD2二者检测出。

前述导通信号经由控制电路25发送至开关调节器控制电路18。开关调节器控制电路18向NMOS晶体管11发送截止信号，使NMOS晶体管11进行截止动作。在此，所谓截止信号为是指不工作(off duty)比例高的信号。具体地说，通过向NMOS晶体管11的栅极输入截止信号，使开关调节器10的输出停止。因开关调节器10的输出停止，全部的LED40—1至40—N的驱动停止。

最后，例如，在例如LED40—1的负极侧接地作为第四异常状态的情况下，负极侧的电压变化，分路阻抗R_SH检测出其微小的变化，比较放大器31的比较输出变大，电流流过齐纳二极管ZD1，NPN晶体管34进行导通动作，将导通信号发送至控制电路25。控制电路25接收前述导通信号，向通信信号输入端子45发送警告信号(通知LED40—1的负极侧为接地状态的信号)。

如上文所记载，按照本第一实施例，能够判断多个LED40—1至40—N的输出异常的状况是开路造成的异常或者负极侧接地造成的异常、正极—负极间的短路造成的异常、正极侧接地中的某种。

而且，能够确定各个LED40—1至40—N的某个发生前述异常状态。

在上述第一、第二、第四异常状态中，例如，也可以如在后述的第二实施例中那样，设置使集电极与比较放大器31的正输入端子连接的PNP晶体管，从控制电路25经由信号线(在图1中未示出)将信号发送至该PNP晶体管的栅极，使PMOS晶体管33进入截止动作状态。在此情况下，由于仅仅发生异常的LED的供电停止，而能够向其它LED继续供电，因此能够防止全部LED熄灯。

下面，关于本发明第二实施例涉及的车辆用灯具的点灯控制装置进行说明。图2表示本发明第二实施例涉及的车辆用灯具的点灯控制装置的结构。

与上述第一实施例相比较，本第二实施例有如下几点不同：包含分路阻抗的电流检测部配置在各个LED的正极侧；来自控制部的控制信号的输出目的地为电流驱动部；来自前述控制部的控制信号经由开关晶体管输入至比较放大器31的正输入端子。因此，在以下的第二实施例的说明中，关于与上述第一实施例相同的方面进行简单说明。

车辆用灯具的点灯控制装置100包括：单个开关调节器10；LED40—1至40—N；电流驱动部60—1至60—N；控制部70。

电流驱动部60—1至60—N分别包括比较放大器31、NMOS晶体管32、PMOS晶体管33，向LED40—1至40—N提供LED驱动电流。

各个LED40—1至40—N的正极侧连接分路阻抗R_SH。差动放大器62与分路阻抗R_SH并联连接。这是因为，由于各个LED40—1至40—N的正极侧不接地，因此，如果不设定预定的基准电压，则不能检测出分路阻抗R_SH的两端的电压降(drop)。

分路阻抗R_SH的检测电压经由差动放大器62连接至比较放大器31的负输入端子。比较放大器31的正输入端子经由阻抗R7连接至PNP晶体管36的集电极。PNP晶体管36的基极经由阻抗R18连接至控制电路65的导通/截止信号输出端子。

控制部70针对各个电流驱动部60—1至60—N分别具有异常状态检测部。此异常状态检测部与上述第一实施例中的结构相同。

下面，关于本第二实施例的点灯控制装置的动作进行说明。

例如，在仅仅LED40—1开路(open)作为第一异常状态而其它的LED40—2至40—N正常的情况下，电流不流入LED40—1的负极侧。因此，比较放大器31的比较输出变大，电流流过齐纳二极管ZD1，NPN晶体管34进行导通动作，向控制电路65发送导通信号。控制电路65接收前述导通信号，向通信信号输入端子45发送警告信号(通知LED40—1为开路状态的信号)。

然后，例如，在LED40—1的正极—负极间短路作为第二异常状态的情况下，由于正极侧电压变低，因此电流流过齐纳二极管ZD2，NPN晶体管35进行导通动作，向控制电路65发送导通信号。控制电路65接收前述导通信号，向通信信号输入端子45发送警告信号(通知LED40—1的正极—负极间为短路状态的信号)。

然后，关于例如LED40—1的正极侧接地作为第三异常状态的情况进行说明。

在上述第一实施例中，在LED40—1的正极侧接地的情况下，从控制电路25输出的导通信号发送至开关调节器控制电路18，开关调节器控制电路18控制NMOS晶体管11使开关调节器10的输出停止。

在本第二实施例中，在LED40—1的正极侧接地的情况下，在控制部70进行控制使得仅仅停止LED40—1的驱动这一点上与上述第一实施例不同。

在LED40—1的正极侧接地的情况下，由于正极侧电压变低，因此，电流流过齐纳二极管ZD2，NPN晶体管35进行导通动作，向控制电路65发送导通信号。虽然在LED40—1的正极侧，分路阻抗R_SH也在执行电流检测，然而，由于控制电路65控制比较放大器31使得比较输出变小，因此，电流不流过齐纳二极管ZD1，不由齐纳二极管ZD1进行检测。因此，仅仅由齐纳二极管ZD2检测上述第三异常状态。

控制电路65接收前述导通信号，发送高电平信号。来自控制电路65的高电平信号经由信号线L3输入至PNP晶体管36的基极。由于PNP晶体管36接收高电平信号进行截止动作，因此，电压不施加至比较放大器31的正输入端子。另一方面，一定的电压从差动放大器62施加至比较放大器31的负输入端子。因此，进行控制以便截止NMOS晶体管的控制信号(工作(on duty)比例小的信号)从比较放大器31发送至NMOS晶体管32的栅极。NMOS晶体管32接收该控制信号成为截止动作状态，PMOS晶体管33也成为截止动作状态。因此，停止向LED40—1提供驱动电流。另一方面，其它正常动作的LED 40—2至40—N继续照常驱动。

因此，按照本第二实施例，能够仅仅停止检测出异常的LED的驱动。

最后，例如，在LED 40—1的负极侧接地作为第四异常状态的情况下，LED 40—1的负极侧的电压不发生变化。这是因为，LED 40—1的负极侧接地，LED 40—1的负极侧的节点为GND电位。电流继续流入正极侧，电压不发生变化。因此，通过在LED 40—1至40—N的正极侧设置分路阻抗R_SH的结构，能够使负极接地的状态无效化，因此，不需要通过负极接地进行控制。

如上文所记载，按照本第二实施例，能够判断多个LED 40—1至40—N的输出异常的状况是开路造成的异常、正极—负极间的短路而造成的异常、正极侧接地或负极侧接地而造成的异常中的哪种。

而且，能够确定在各个LED 40—1至40—N中的哪个发生前述异常状态，能够停止前述所确定的LED的驱动。即，在上述异常状态中，信号从控制电路25经由信号线L3发送至PNP晶体管36的栅极，使得PMOS晶体管33为截止动作状态，能够仅仅停止发生异常的LED的供电，而向其它LED继续供电，因此，能够停止所确定的LED的驱动，能够防止全部LED熄灯。

上述各个实施例不过是适合于实施本发明的具体化的一个示例，而非据此对本发明的技术上的范围进行限定性的解释。即，在不脱离本发明的精神或主旨的情况下，本发明能够以各种各样的其它形式实施。

Claims

1.一种车辆用灯具的点灯控制装置，包括：

开关调节器，向第1至第N的半导体光源提供驱动电流，其中，N为大于或等于1的整数；

第1至第N的电流驱动装置，包含：

第1至第N的比较部，分别对由所述各个电流检测部检测到的所述驱动电流的值和预先确定的阈值进行比较，发送与所得到的比较结果相应的比较输出，

所述第1至第N的电流驱动装置分别相应于所述比较输出，执行所述各个开关部的动作；

控制装置，包含：

第1至第N的第二电压降检测部，分别检测所述各个半导体光源的正极侧的电压，发送第1至第N的第二检测结果，

其中，所述控制装置分别相应于所述第1至第N的第一检测结果及所述第1至第N的第二检测结果控制所述第1至第N的电流驱动装置，仅仅使发生异常状态的半导体光源的驱动停止。

2.按照权利要求1所述的车辆用灯具的点灯控制装置，其特征在于：

所述第1至第N的电流检测部分别与所述第1至第N的半导体光源的负极侧串联连接。

3.按照权利要求1所述的车辆用灯具的点灯控制装置，其特征在于：

所述第1至第N电流检测部所检测到的驱动电流分别输入至所述第1至第N的比较部的反转输入；

所述控制装置当所述各个半导体光源发生输出异常时接收所述第一检测结果及第二检测结果，控制所述比较部的比较输出，使得对应的所述开关部执行截止动作。

4.按照权利要求3所述的车辆用灯具的点灯控制装置，其特征在于：

所述第1至第N的电流检测部分别与所述第1至第N的半导体光源的正极侧串联连接。