JP7359689B2

JP7359689B2 - 光源制御装置

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Publication number: JP7359689B2
Application number: JP2019234755A
Authority: JP
Inventors: 雅之中西
Original assignee: U-SHINLTD.
Current assignee: U-SHINLTD.
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2023-10-11
Anticipated expiration: 2039-12-25
Also published as: DE102020134697A1; JP2021103661A; CN113038661B; CN113038661A

Description

本発明は、光源制御装置に関する。

車両用灯具では光源としてＬＥＤを用いたものが普及してきている。しかしながら、ＬＥＤの発熱によって、ＬＥＤ自体又はＬＥＤの周辺に実装された部品が劣化する可能性がある。そこで、先行技術文献にあるように、ＬＥＤの近傍の温度を検出する感温抵抗を設け、その検出された温度に基づいて、ＬＥＤへの供給電流を減少させ、ＬＥＤの発熱を抑える装置が提案されている。

特開２０１８－１３４９８１号公報

ところで、車室内を照明する車室内照明においても、車両灯具と同様に、光源としてＬＥＤを使用したものが普及してきており、室内をより明るくするためにＬＥＤの輝度を上げることが求められている。ＬＥＤの輝度を上げると、ＬＥＤの発熱量が増加するため、車両灯具と同様に、ＬＥＤ近傍の温度を検出するための感温抵抗を設ける必要がある。また、天井部前方に配置した車室内照明装置に制御部を設け、天井部前方から離間して配置された天井部中央の車室内照明装置を天井部前方の制御部によって制御する構成となっている。この場合、制御部と天井部中央の車室内照明装置のＬＥＤとが異なる基板に設けられる。さらに、天井部中央の車室内照明装置は、ＬＥＤ及び感温抵抗が実装される基板にモーメンタリスイッチが設けられ、その操作に応じてＬＥＤの点灯及び消灯を行う構成となっている。そのため、コネクタの接続数も増え、天井部前方の制御部が設けられる基板と天井部中央の車室内照明装置のＬＥＤが実装される基板とを接続するためのハーネスも更に必要となり、コスト増加が発生してしまう。

そこで、本発明は上記事実を考慮して、感温抵抗とモーメンタリスイッチを有する構成であっても、コスト低減できる光源制御装置を提供する。

本発明の第１実施態様に係る光源制御装置では、光源と、一端がプルアップ抵抗を介して電源に接続され、他端がグランドに接続され、操作されているときに一端と他端とを導通し、操作されていないときに一端と他端とを遮断するモーメンタリスイッチと、モーメンタリスイッチの一端に接続され、モーメンタリスイッチの操作状態に応じたスイッチ信号が入力される入力端子を有し、スイッチ信号からモーメンタリスイッチが操作されたことを検出すると、光源を点灯状態又は消灯状態へ切り替えるように光源への電力供給を制御する制御部と、を備えた、光源制御装置であって、一端がモーメンタリスイッチの一端に接続され、他端がグランドに接続され、温度に応じて抵抗値が変化する感温抵抗を備え、制御部の入力端子には、モーメンタリスイッチのスイッチ信号、もしくは、プルアップ抵抗と感温抵抗とにより電源が分圧された分圧信号が入力され、制御部は分圧信号に基づいて光源の輝度を制御する。

第１実施態様に係る光源制御装置は、光源と、モーメンタリスイッチと、制御部と、感温抵抗と、を備えている。制御部の入力端子では、モーメンタリスイッチの操作が検出され、モーメンタリスイッチが操作されていないときは、プルアップ抵抗と感温抵抗で電源を分圧した分圧信号が検出される。制御部は入力端子の検出結果に基づき、モーメンタリスイッチが操作されたときは光源の点灯及び消灯を制御し、更に分圧信号に基づき光源の輝度を制御する。したがって、この構成によれば、制御部の一つの入力端子でモーメンタリスイッチの操作及び光源近傍の温度の検出ができるため、光源制御装置のコスト低減ができる。

本発明の第２実施態様に係る光源制御装置では、光源と、一端がプルアップ抵抗を介して電源に接続され、他端がグランドに接続され、操作されているときに一端と他端とを導通し、操作されていないときに一端と他端とを遮断するモーメンタリスイッチと、モーメンタリスイッチの一端に接続され、モーメンタリスイッチの操作状態に応じたスイッチ信号が入力される入力端子を有し、スイッチ信号からモーメンタリスイッチが操作されたことを検出すると、光源を点灯状態又は消灯状態へ切り替えるように光源への電力供給を制御する制御部と、一端がモーメンタリスイッチの一端に接続され、他端がグランドに接続され、温度に応じて抵抗値が変化する感温抵抗と、を備え、互いに異なる位置に離間して配置される第１基板と、第２基板と、で構成される光源制御装置であって、第１基板には制御部が設けられ、第２基板には、光源と、モーメンタリスイッチと、感温抵抗と、が設けられ、制御部の入力端子には、モーメンタリスイッチのスイッチ信号、もしくは、プルアップ抵抗と感温抵抗とにより、電源が分圧された分圧信号が入力され、制御部は、分圧信号に基づいて光源の輝度を制御する。

第２実施態様に係る光源制御装置は、光源と、モーメンタリスイッチと、制御部と、感温抵抗と、第１基板と、第２基板と、を備えている。第１基板と第２基板はお互い離間して配置され、第１基板には制御部が設けられ、第２基板には光源と、モーメンタリスイッチと、感温抵抗と、が設けられている。制御部の入力端子では、モーメンタリスイッチの操作が検出され、モーメンタリスイッチが操作されていないときは、プルアップ抵抗と感温抵抗で電源を分圧した分圧信号が検出される。制御部は入力端子の検出結果に基づき、モーメンタリスイッチが操作されたときは光源の点灯及び消灯を制御し、更に分圧信号に基づき光源の輝度を制御する。したがって、この構成によれば、制御部の一つの入力端子でモーメンタリスイッチの操作及び光源近傍の温度の検出ができるため、ハーネスの数が削減でき、光源制御装置のコスト低減ができる。

第３実施態様に係る光源制御装置は、第１実施態様又は第２実施態様に係る光源制御装置であって、感温抵抗の他端とグランドとの間に設けられ、感温抵抗を電流が流れる状態と電流が流れない状態とに切り替えるスイッチング手段を備える。

第３実施態様に係る光源制御装置は、第１実施態様又は第２実施態様に係る光源制御装置であって、更にスイッチング手段を備える。感温抵抗に流れる電流を切り替えるスイッチング手段を設けることにより、感温抵抗による温度検出が不要なとき、感温抵抗に電流を流さないように、スイッチング手段を制御する。したがって、この構成によれば、消費電力の増加を防ぐことができる。

第４実施態様に係る光源制御装置は、第３実施態様に係る光源制御装置であって、光源への電力供給に連動してスイッチング手段に電力を供給する電力供給手段が設けられている。

第４実施態様に係る光源制御装置は第３実施態様に係る光源制御装置であって、光源への電力供給に連動した電力供給手段を更に備えている。電力供給手段からスイッチング手段に電力が供給され、スイッチング手段を制御する。光源への電力供給状態に連動してスイッチング手段に電力を供給する電力供給手段が設けられるため、光源が消灯状態で感温抵抗に温度検出のための電流を流す必要が無いときに、スイッチング手段が光源への電力供給状態に連動して、感温抵抗を電流が流れない状態に切り替える。したがって、この構成によれば、スイッチング手段を制御するための制御用端子を制御部に設ける必要がなく、コストを上げずに消費電力の増加を防ぐことができる。

本発明の実施形態によれば、感温抵抗とモーメンタリスイッチを有する構成であっても、コスト低減できる光源制御装置を提供することができる。

本発明の第１実施の形態に係る光源制御装置１の構成図である。本発明の第１実施の形態に係る光源制御装置１の回路構成図である。本発明の第１実施の形態に係る光源制御装置１のモーメンタリスイッチ操作と制御部への入力電圧との関係図である。本発明の第１実施の形態に係る光源制御装置１の温度と制御部への入力電圧との関係図である。本発明の第１実施の形態に係る光源制御装置１の温度とＰＷＭデューティー比との関係図である。

［第１実施の形態］
図１及び図２を用いて、本発明の第１実施の形態に係る光源制御装置１について、説明する。
（光源制御装置１の構成）
図１は、車両Ｖに搭載される本実施形態の光源制御装置１の構成図である。光源制御装置１が搭載される車両Ｖは、例えば、四輪等の自動車であり、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関を動力源とした自動車や、電動機を動力源とした電気自動車、内燃機関及び電動機を兼ね備えたハイブリッド自動車等を含む。

光源制御装置１は制御部基板１００と、ＬＥＤ基板２００と、で構成され、制御部基板１００とＬＥＤ基板２００とはハーネス１５０によって相互に接続されている。
制御部基板１００は車両Ｖの車室内の天井部前方に配設され、ＬＥＤ基板２００は車室内の天井部中央に配設されている。制御部基板１００には車室内照明を制御する制御部が組み込まれ、ＬＥＤ基板２００には、夜間などに車両室内を照明するためのＬＥＤと操作スイッチなどが組み込まれている。
なお、制御部基板１００にもＬＥＤ基板２００と同様に車室内を照明するための回路構成を設けてもよい。本実施形態では、説明が複雑となるため省略する。

［制御部基板１００の構成］
制御部基板１００は制御部１１０と、ＬＥＤ電源回路１０と、ＰＷＭ制御回路１１と、検出回路１２と、接続端子１０１～１０３と、で構成されている。

制御部１１０は、端子１０４～１０６を備えている。
ＬＥＤ電源回路１０は、トランジスタ１１１～１１２と、抵抗１１３～１１５で構成されている。

トランジスタ１１１のエミッタは抵抗１１３の一端と、ＬＥＤ点灯用の電源と、に接続されている。車両Ｖに搭載されたバッテリの正極に接続されているが、車両Ｖに搭載されたバッテリから電圧供給された安定化電源回路の出力に接続されてもよい。トランジスタ１１１のベースは抵抗１１３の他端と、トランジスタ１１２のコレクタと、に接続されている。トランジスタ１１１のコレクタは接続端子１０１に接続されている。トランジスタ１１２のエミッタはグランドに接続され、トランジスタ１１２のベースは、抵抗１１４の一端と、抵抗１１５の一端と、に接続されている。抵抗１１４の他端は端子１０４に接続され、抵抗１１５の他端はグランドに接続されている。

ＰＷＭ制御回路１１はトランジスタ１１６と、抵抗１１７と、抵抗１１８と、で構成される。トランジスタ１１６のコレクタは接続端子１０２に接続され、エミッタはグランドに接続され、ベースは抵抗１１７の一端と、抵抗１１８の一端と、に接続されている。抵抗１１７の他端は端子１０５に接続され、抵抗１１８の他端はグランドに接続されている。

検出回路１２は、プルアップ抵抗としての抵抗１１９で構成されている。抵抗１１９の一端は端子１０６と、接続端子１０３とに接続されている。抵抗１１９の他端は、図示していないが、車両Ｖのバッテリから電源供給された安定化電源回路の出力にプルアップ接続されている。例えば、本実施例では、その電圧は５Ｖであり、制御部１１０にも同様の電圧が供給されている。

［ＬＥＤ基板２００の構成］
ＬＥＤ基板２００は、光源としてのＬＥＤ２１１と、抵抗２１０と、モーメンタリスイッチ２１３と、感温抵抗２１４と、スイッチング回路２０と、接続端子２０１～２０３と、で構成されている。

接続端子２０１は抵抗２１０の一端に接続されている。また、接続端子２０１は電力供給手段としての電力供給ライン２１８を介して抵抗２１６の一端に接続されている。
ＬＥＤ２１１のアノードには抵抗２１０の他端が接続され、カソードには接続端子２０２が接続されている。
接続端子２０３はモーメンタリスイッチ２１３の一端と感温抵抗２１４の一端とに接続されている。モーメンタリスイッチ２１３の他端はグランドに接続され、感温抵抗２１４の他端はトランジスタ２１５のコレクタに接続されている。

スイッチング手段としてのスイッチング回路２０は、トランジスタ２１５と、抵抗２１６と、抵抗２１７と、で構成されている。
トランジスタ２１５のエミッタはグランドに接続され、ベースは抵抗２１６の他端と、抵抗２１７の一端と、に接続されている。抵抗２１７の他端はグランドに接続されている。

接続端子２０１～２０３はハーネス１５０を介して、制御部基板１００の接続端子１０１～１０３にそれぞれ接続されている。

（光源制御装置１の動作）
制御部１１０は、例えばマイコンで構成され、入出力端子を有する。制御部１１０が有する入力端子としての端子１０６は、アナログ入力端子であり、図示はしていないが、端子に入力された電圧はアナログデジタル変換され、入力された電圧値が制御部１１０に取り込まれる。端子１０６には、ＬＥＤ基板２００に実装されている、モーメンタリスイッチ２１３の操作状態に応じたスイッチ信号が入力される。

図３には、モーメンタリスイッチ２１３がオン状態及びオフ状態における、端子１０６に入力される電圧値を示している。モーメンタリスイッチ２１３が操作されたときは、スイッチはオン状態となり、端子１０６はグランドにショートされる。モーメンタリスイッチ２１３が操作されていないときは、スイッチはオフ状態であり、端子１０６には、５Ｖの電圧が入力される。また、後述するＬＥＤ電源回路１０がオン状態のときに、感温抵抗２１４と抵抗１１９により、５Ｖを分圧した電圧が入力される。そのため、図３では、モーメンタリスイッチ２１３がオフ状態のとき、端子１０６には、約５Ｖの電圧が入力される図となっているが、この電圧は温度により電圧レベルが変化する。

図４には、感温抵抗２１４の近傍の温度と端子１０６に入力される電圧値を示している。本実施例では、感温抵抗２１４はサーミスタを使用して回路構成されている。感温抵抗２１４は負の温度特性を持つサーミスタが使用され、温度が高くなると抵抗値が小さくなる特性を持っている。したがって、温度が高くなると、端子１０６の入力電圧値は小さくなる。制御部１１０は端子１０６に入力される電圧から、ＬＥＤ２１１近傍の温度を検出することができる。このとき、温度検出するには、後述するＬＥＤ電源回路１０がオン状態にされていることが必要である。

ＬＥＤ電源回路１０は制御部１１０の端子１０４の出力信号によってオンオフが制御される。制御部１１０はその端子１０６に入力される信号により、モーメンタリスイッチ２１３が操作されたことを検知すると、端子１０４からハイレベルの制御信号を出力し、ＬＥＤ電源回路をオン状態にする。ＬＥＤ電源回路１０がオン状態にされると、接続端子１０１とハーネス１５０とを介してＬＥＤ基板２００の接続端子２０１に電圧が供給される。接続端子２０１に供給された電圧は、電力供給ライン２１８を介してスイッチング回路２０に供給され、トランジスタ２１５がオン状態にされる。

ＰＷＭ制御回路１１は、制御部１１０の端子１０５のＰＷＭ制御信号出力によって、ＬＥＤ２１１に流す電流を制御する。ＬＥＤ２１１に流す電流は、上述したＬＥＤ２１１近傍の温度検出結果によりＰＷＭ制御信号のデューティー比を変更する。端子１０５のＰＷＭ制御信号でＰＷＭ制御回路１１がオンされると、抵抗２１０、ＬＥＤ２１１に電流が流れ、ＬＥＤが点灯する。

図５は本実施例における、ＬＥＤ２１１の近傍温度とＰＷＭ制御信号のデューティー比の関係が示されている。端子１０６に入力された電圧値から換算した温度が８５℃以下のときは、端子１０５のＰＷＭ制御信号出力は１００％デューティーで出力される。８５℃を超えたときは、５０％デューティーで出力され、９０℃を超えたときは、５％デューティーで出力される。温度が上昇する過程では、当該制御がされるが、温度が下がる過程では、ヒステリシスを持たせてデューティー比が変更される。８５℃より温度が下がったとき、デューティー比は５％から５０％に変更され、８０℃より下がったとき、デューティー比は５０％から１００％に変更される。制御部１１０はＬＥＤ２１１の近傍の温度を監視し、その温度にあわせ、ＰＷＭ制御回路１１のデューティー比を制御し、ＬＥＤ２１１の輝度（発熱量）を制御する。

（作用効果）
本実施の形態に係る光源制御装置１は、図２に示されるように、制御部基板１００と、ＬＥＤ基板２００と、ハーネス１５０とを含んで構成されている。
制御部基板１００は制御部１１０と、ＬＥＤ電源回路１０と、ＰＷＭ制御回路１１と、検出回路１２と、を含んで構成されている。
ＬＥＤ基板２００はＬＥＤ２１１と、モーメンタリスイッチ２１３と、感温抵抗２１４と、を含んで構成されている。

このように構成された光源制御装置１の制御部１１０では、モーメンタリスイッチ２１３が操作されたとき、ＬＥＤ２１１の点灯と消灯とを制御し、更に、温度検出結果によりＬＥＤ２１１の輝度をＰＷＭ制御回路１１で制御する。また、モーメンタリスイッチ２１３の操作検出と、感温抵抗２１４による温度検出と、を一つの端子１０６で検出が可能となるため、制御部の使用端子数が削減でき、コスト低減することができる。

また、ＬＥＤ２１１と、モーメンタリスイッチ２１３と、感温抵抗２１４と、が実装された第２基板としてのＬＥＤ基板２００と、第１基板としての制御部基板１００が離間された別の位置に配置された構成のときであっても、モーメンタリスイッチ２１３の操作検出と、感温抵抗２１４による温度検出と、を一つの端子１０６で検出が可能となるため、ハーネス１５０の数が削減でき、コスト低減することができる。さらに、ハーネスの接続数が削減できるため、ハーネス線材などが削減でき、光源制御装置１の重量削減も合わせて実現できる。

また、ＬＥＤ基板２００には、スイッチング回路２０が更に組み込まれている。感温抵抗２１４に流れる電流を切り替えるスイッチング回路２０を設けることにより、感温抵抗２１４による温度検出が不要なとき、感温抵抗２１４に電流を流さないように、スイッチング回路２０を制御する。したがって、この構成によれば、光源制御装置１の消費電力の低減が可能である。さらに、スイッチング回路２０の制御をＬＥＤ電源回路１０から電力供給ライン２１８を介して供給される電圧で制御することにより、制御部１１０に制御用端子を設ける必要がなくなり、コスト低減することができる。さらに、ハーネスの接続数が削減できるため、ハーネス線材などが削減でき、光源制御装置１の重量削減も合わせて実現できる。

［その他の実施の形態］
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲において、種々変形可能である。
上記本発明の、ＬＥＤ電源回路１０のオンオフ制御は、モーメンタリスイッチ２１３の操作に連動した例を記載したが、車両Ｖのアクセサリー電源のオンオフに連動して制御してもよい。

１…光源制御装置、１０…ＬＥＤ電源回路、１１…ＰＷＭ制御回路、１２…検出回路、１５０…ハーネス、１００…制御部基板、１０１，１０２，１０３，２０１，２０２，２０３…接続端子、１０４，１０５，１０６…端子、１１０…制御部、２０…スイッチング回路、２００…ＬＥＤ基板、２１１…ＬＥＤ、２１３…モーメンタリスイッチ、２１４…感温抵抗、２１８…電力供給ライン、Ｖ…車両

Claims

光源と、
一端がプルアップ抵抗を介して電源に接続され、他端がグランドに接続され、操作されているときに当該一端と当該他端とを導通し、操作されていないときに当該一端と当該他端とを遮断するモーメンタリスイッチと、
前記モーメンタリスイッチの前記一端に接続され、前記モーメンタリスイッチの操作状態に応じたスイッチ信号が入力される入力端子を有し、当該スイッチ信号から前記モーメンタリスイッチが操作されたことを検出すると、前記光源を点灯状態又は消灯状態へ切り替えるように前記光源への電力供給を制御する制御部と、
を備えた、光源制御装置であって、
一端が前記モーメンタリスイッチの前記一端に接続され、他端が前記グランドに接続され、温度に応じて抵抗値が変化する感温抵抗を備え、
前記制御部の前記入力端子には、前記モーメンタリスイッチの前記スイッチ信号、もしくは、前記プルアップ抵抗と前記感温抵抗とにより前記電源が分圧された分圧信号が入力され、
前記制御部は前記分圧信号に基づいて前記光源の輝度を制御することを特徴とする光源制御装置。
光源と、
一端がプルアップ抵抗を介して電源に接続され、他端がグランドに接続され、操作されているときに当該一端と当該他端とを導通し、操作されていないときに当該一端と当該他端とを遮断するモーメンタリスイッチと、
前記モーメンタリスイッチの前記一端に接続され、前記モーメンタリスイッチの操作状態に応じたスイッチ信号が入力される入力端子を有し、当該スイッチ信号から前記モーメンタリスイッチが操作されたことを検出すると、前記光源を点灯状態又は消灯状態へ切り替えるように前記光源への電力供給を制御する制御部と、
一端が前記モーメンタリスイッチの前記一端に接続され、他端が前記グランドに接続され、温度に応じて抵抗値が変化する感温抵抗と、を備え、
互いに異なる位置に離間して配置される第１基板と第２基板とで構成される光源制御装置であって、
前記第１基板には前記制御部が設けられ、
前記第２基板には、前記光源と、前記モーメンタリスイッチと、前記感温抵抗と、が設けられ、
前記制御部の前記入力端子には、前記モーメンタリスイッチの前記スイッチ信号、もしくは、前記プルアップ抵抗と前記感温抵抗とにより前記電源が分圧された分圧信号が入力され、
前記制御部は、前記分圧信号に基づいて前記光源の輝度を制御することを特徴とする光源制御装置。
前記感温抵抗の前記他端と前記グランドとの間に設けられ、前記感温抵抗を電流が流れる状態と電流が流れない状態とに切り替えるスイッチング手段を備えることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の光源制御装置。
前記光源への電力供給に連動して前記スイッチング手段に電力を供給する電力供給手段が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の光源制御装置。