专利名称：点亮装置及使用该装置的前照灯点亮装置、前照灯和车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及使LED、放电灯这样的光源点亮的点亮装置处于负载异常时的控制。
背景技术：
近年来，随着LED的发光效率提高，使用了 LED的照明器具被大量生产。尤其，在车载用前照灯领域中，以往为了提高目视确认性(提高高度)，从卤素灯变更为HID灯的车辆有所増加，然而受到LED的发光效率提高的影响，已开始量产搭载有LED前照灯的车辆。图23示出了现有的车载用LED点亮装置的结构。利用DC/DC转换器1将与低光束开关(LOW beam switch)连动地被供给的来自电源El的直流电压升降到能够使负载点亮的电压。通过将DC/DC转换器1的输出电压即DC电压施加到半导体光源5上，从而使半导体光源5点亮。该点亮装置通过恒流控制使半导体光源5点亮，在该控制中使用控制部 10。通过电阻Rl R3来检测半导体光源5的负载电压和负载电流，经由电压检测电路3 及电流检测电路4输入到控制部10。控制部10通过平均化处理部11、12对负载电压和负载电流进行平均化处理。从控制器16调取电流指令值数据，通过比较运算部15对平均化电流值Ia和电流指令值进行比较，以使平均化电流值Ia和电流指令值成为相同的值的方式运算并输出一次侧电流指令值Ic。利用比较器CP对该一次侧电流指令值Ic和一次侧电流检测值Id进行比较，从而驱动DC/DC转换器1的开关元件Ql。通过作为驱动电路的触发器FF的输出对DC/DC转换器1的开关元件Ql进行接通 /断开驱动。若通过高频的接通信号HF使触发器FF被置位(SET)，则开关元件Ql变为接通，经由变压器Tl的一次绕组流过渐增的电流，在变压器Tl中蓄积能量。在开关元件Ql为 FET的情况下，其接通电阻大致为欧姆电阻，因此利用由运算放大器等构成的一次侧电流检测电路2将漏极电压放大，从而能够检测一次侧电流检测值Id。若该一次侧电流检测值Id 达到一次侧电流指令值Ic，则比较器CP的输出反转，将触发器FF复位(RESET)，从而开关元件Ql断开。若开关元件Ql断开，则在二次绕组中产生由变压器Tl的蓄积能量引起的反电动势，经由ニ极管Dl对电容器Cl进行充电。通过以上的电路结构，对DC/DC转换器1的开关元件Ql的接通时间进行PWM控制， 从而实现恒流控制。除了上述恒流控制之タト，在控制器16中，根据电源检测电路7、电压检测电路3、电流检测电路4的检测结果来检测电源异常或负载异常，进行DC/DC转换器1的动作停止及异常信号的输出控制。此外，供向控制部10的电源由控制电源生成部6生成，供向控制电源生成部6的电源通过低光束开关电源El得到。平均化处理部13只对电源电压的读入值进行平均处理。图M示出了进行半导体光源5的恒流控制和异常判断的控制部10的控制流程。 在#04 #12中实现半导体光源5的恒流控制，在#13 #17中进行电源及负载的异常判断。在图中的各步骤的说明如下所示。在#01中，电源接通，复位(RESET)被解除。复位输入在图ぬ中省略图示。
在#02中，控制部10将所使用的变量·标志等初始化。在#03中，控制部10基于来自电源检测电路7的输入，判断低光束开关是否处于接通。是否处于接通的判断例如采用如后述说明那样的手法等，该手法为在由电源检测电路7进行A/D转换而检测到并被进行了平均化的电源电压为“9[V]く电源电压<16[V]，，的情况下，判断为处于接通。在未接通的情况下，不转移到#04之后的使半导体光源5点亮的循环。在#04中，读入由电源检测电路7通过A/D转换而检测到的电源电压。在#05中，平均化处理部13对来自电源检测电路7的检测值加上已存储的过去的检测值，进行电源电压的平均化。若列举平均化的ー个例子则有已存储有从最新值起的3 个检测值(读入时更新)，在读入了下一最新值时，将该下一最新值与过去的3个值相加后除以4。在#06中，读入由电压检测电路3通过A/D转换而检测到的负载电压。在#07中，平均化处理部11对检测到的负载电压加上已存储的过去的负载电压， 进行在#05中说明的平均化，从而取得平均化电压值Va。在#08中，比较运算部15从控制器内的ROM读出输出电流指令值。在#09中，将由电压检测电路4通过A/D转换而检测到的输出电流输入到平均化处理部12。在#10中，平均化处理部12将检测到的输出电流和已存储的过去的电カ电流值相加，进行在#5中说明的平均化，从而取得平均化电流值la。在#11中，比较运算部15对输出电流的电流指令值和平均化电流值Ia进行比较运算。在#12中，比较运算部15根据比较结果来变更一次侧电流指令值Ic。在#13中，控制器16对于经由平均化处理部13输入的电源电压，根据该电源电压是否落入规定电压范围内(正常电源下限 正常电源上限)，来判断该电源电压是否正常。 在此，将6[V] 20[V]的范围内记载为正常范围。若判断为异常，则经由动作停止处理 (#15)，转移到控制部复位后的低光束开关是否处于接通的判断(#03)。在#14中，控制器16对于经由平均化处理部11输入的负载电压，根据该负载电压是否落入规定电压范围内(正常输出电压下限 正常输出电压上限)，来判断该负载电压是否正常。在此，将10[V] 40[V]的范围内记载为正常范围。若判断为正常，则转移到#04; 若判断为异常，则输出负载异常信号，进行永久停止处理(#17)。在#15中，控制器16进行动作停止处理(使DC/DC转换器停止，清除控制部内的数据)。在#16中，控制器16输出用于将负载异常通知给外部的负载异常信号。具体地讲， 由控制部10输出高电平/低电平(HIGH/LOW)信号，或使用通信功能等向外部通知异常。在#17中，控制器16对DC/DC转换器进行动作停止处理的无限循环，从而进行永久停止处理。通过本控制，在作为负载的LED出现断路/短路故障的情况下，能够通过输出电压成为正常输出电压上限以上或正常输出电压下限以下而检测到异常，使动作停止。在专利文献1中公开了不使动作停止、而是在输出电压超过了正常输出电压上限的情况下降低输出电流值的技木。此外，在专利文献2中公开了为了提高在控制中使用了微型计算机的情况下的异常检测速度，使用外部中断处理来降低输出的技木。专利文献1 日本特开2006-114279号公报专利文献2 日本特开2006-172819号公报图25示出了发生了输出断路异常时的输出电压和输出电流的波形。现有例的控制是在输出电压超过了规定电压的情况下进行动作停止，即使在连接了因正向电压Vf的偏差而导致负载电压不同的半导体光源的情况下，也能够在输出电压上升到负载电压正常范围的上限、即正常输出电压上限时停止动作。但是，在输出断路异常是因输出连接器、LED 芯片的焊接的不良触点而引起的情况下，有时会发生负载仅瞬间断路然后马上连接的状态 (下面记载为负载振荡)。图沈示出了发生了负载振荡时的输出电压和输出电流的波形。在连接有正向电压Vf较大的半导体光源的情况下，在发生负载振荡的期间，输出电压上升到正常输出电压上限而停止动作，当再次连接了负载吋，再次开始动作(也可以维持停止)。但是，在连接有正向电压Vf较小的半导体光源的情况下，在发生负载振荡的期间，输出电压不会达到正常输出电压上限，当再次连接了负载时，远比通常的正向电压Vf大的电压被施加于半导体光源的两端，在流过了过大的输出电流之后，输出电流稳定。该过大电流对半导体光源及点亮装置施加较大的负载，所以比较严重的情况下会导致半导体光源、点亮装置的损坏。此外，除了负载振荡以外，当负载(整体或一部分)处于短路状态或电源电压瞬间上升吋，也会导致输出电流急剧上升，半导体光源、点亮装置被损坏。如上述专利文献2(日本特开2006-172819号公报)所述，即使使用微型计算机的中断等加快响应，也由于输出电压及输出电流不上升或下降到正常输出电压上限或正常输出电流上限，所以不能实现动作停止，半导体光源、点亮装置会损坏。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做出的，提供ー种能够不依赖于负载电压地尽快检测到并输出电源或负载或连接状态的异常的点亮装置、具备该点亮装置的前照灯点亮装置、前照灯及车辆。根据本发明的ー实施方式，提供一种点亮装置(图2的A02、A03)，包括DC/DC转换器1，接受DC电源，将所述DC电源转换为负载5所需的规定的输出；电压检测部(电阻 Rl、R2及电压检测电路3)，检测所述输出的电压或与所述输出的电压相当的值；电流检测部(电阻R3及电流检测电路4)，检测所述输出的电流或与所述输出的电流相当的值；以及控制部(控制部10)，通过所述电压检测部和/或电流检测部的检测值来控制DC/DC转换器 1，其中，当检测到在第一规定时间内所述输出的变化达到规定幅度以上的负载状态的急剧变化吋，所述控制部使输出降低。当检测到在规定时间内输出的变化达到规定幅度以上这样的负载状态的急剧变化时降低输出，所以能够不依赖于负载电压的状态地尽快检测到并输出电源或负载或连接状态的异常而降低输出，能够实现不会给光源、点亮装置造成负担的安全的点亮装置。优选所述负载5为半导体光源，可以是所述控制部控制所述DC/DC转换器1，使得输出电流成为第一规定电流值(參见图3的恒流控制(0. 7A))。
在上述点亮装置中，也可以是，所述输出的变化达到规定幅度以上的负载状态的急剧变化是指每100[μ s]的输出电压的变化为5[V]以上的变化(图2的A02)。此外，也可以是，所述输出的变化达到规定幅度以上的负载状态的急剧变化是指每300 [μ s]的输出电流的变化为0. 12 [Α]以上的变化(參见图15的At、Δ I)。也可以是，在比第一规定电流值大的第二规定电流值以上的电流持续了第二规定时间的情况下，所述控制部进行使所述DC/DC转换器停止的控制(图17的G02、#17)，所述输出的变化达到规定幅度以上的负载状态的急剧变化是指流过比第二规定电流值大的第三规定电流值(參见图17的G03、G04、图18)。此外，也可以是，所述控制部以电流临界模式控制所述DC/DC转换器，所述输出降低是指，ー边维持所述DC/DC转换器的开关元件的接通时间ー边向电流不连续模式切換 (參见图12的E02、图13)。在上述点亮装置中，也可以是，所述输出降低是指使所述DC/DC转换器停止(參见图 6 的 B01、#15)。此外，也可以是，所述输出降低是指使所述DC/DC转换器间歇性地动作(參见图17 的 G03、G04、G05、图 18)。此外，也可以是，所述输出降低是指将成为第一规定电流值的控制变更为使输出电压成为规定电压值的控制(參见图9的A02、D04、D01 D03、图10的t2 t3)。在上述点亮装置中，优选的是，所述规定电压值是指所述输出的变化发生前的电压值。在上述点亮装置中，也可以是，在输出降低后，在第三规定时间后输出电流成为规定的判定阈值以上的情况下，所述控制部使输出的降低停止(參见图7的COl C04、图8的 t2 t4)。在此，也可以是，所述规定的判定阈值被设定为小于刚要检测到负载电压的急剧上升和/或负载电流的急剧下降时的电流值(參见图 的COl C04、图8的t2 t4)。优选的是，第三规定时间为20[ms]以下(參见图8的t2 t4)。根据本发明的其他实施方式，提供一种具备上述点亮装置，用于使车辆的前照灯点亮的前照灯点亮装置。根据本发明的其他实施方式，提供ー种前照灯，搭载有上述点亮装置或上述前照灯点亮装置。根据本发明的其他实施方式，提供一种搭载有上述点亮装置或上述前照灯点亮装置或上述前照灯的车辆。
通过參照下面的
对优选实施方式进行说明，本发明的目的及特征将变得
更清楚。图1是本发明的实施方式的点亮装置的电路图。图2是示出了本发明的实施方式1的动作的流程图。图3是本发明的实施方式1的负载异常时的动作波形图。图4是本发明的实施方式1的动作说明图。
7
图5是本发明的实施方式1的一个变形例的电路图。图6是示出了本发明的实施方式2的动作的流程图。图7是示出了本发明的实施方式3的动作的流程图。图8是本发明的实施方式3的负载异常时的动作波形图。图9是示出了本发明的实施方式4的动作的流程图。图10是本发明的实施方式4的负载异常时的动作波形图。图11是本发明的实施方式5的电路图。图12是示出了本发明的实施方式5的动作的流程图。图13是本发明的实施方式5的动作波形图。图14是示出了本发明的实施方式6的动作的流程图。图15是本发明的实施方式6的电源异常时的动作波形图。图16是本发明的实施方式6的负载一部分短路时的动作波形图。图17是示出了本发明的实施方式7的动作的流程图。图18是本发明的实施方式7的负载短路时的动作波形图。图19是示出了本发明的实施方式8的前照灯和车辆的概要结构图。图20是在本发明的实施方式9的照明器具中使用的AC/DC转换电路的电路图。图21是示出了本发明的实施方式9的照明器具的一个例子的概要结构图。图22是示出了本发明的实施方式9的照明器具的其他一个例子的概要结构图。图23是现有例的电路图。图M是示出了现有例的动作的流程图。图25是现有例的负载开放时的动作波形图。图沈是现有例的点亮装置的负载异常时的动作波形图。
具体实施例方式下面，參照构成本说明书的一部分的附图来详细地说明本发明的实施方式。在整个附图中，对相同的或类似的部分赋予相同的附图标记并省略说明。(实施方式1)如图1所示，本实施方式的点亮装置的结构，除了控制部10的结构及动作内容之外与现有例(图23)相同。此外，在控制流程中，对与现有例(图24)相同的部分赋予同一符号，从而省略在本实施方式中的说明。图2示出了本发明的实施方式1的控制部的控制流程。与现有例的不同之处在干， 在现有例中，在#08中读出输出电流指令值，控制DC/DC转换器1以使平均电流Ia收敛为输出电流指令值，而在本实施方式追加了如下的控制流程检测负载电压的斜率，在负载电压的斜率达到例如50[V/ms]以上的情况下使该输出电流指令值降低。下面详细示出了为了实现本控制而进行了变更的流程。此外，将现有例在#08中读出在控制器内的ROM中存储的输出电流指令值修改为 在本实施方式的AOl中，通过输出电流指令值运算部14从ROM读出输出电流指令值之后， 从该输出电流指令值中减去在后述的A03中设定的电流指令值降低幅度而设定为输出电流指令值。
在A02中，控制器16预先存储过去的输出电压，计算输出电压的斜率，在输出电压的斜率为50[V/ms]以上的情况下，转移到对电流指令值降低幅度进行设定的处理A03。在A03中，控制器16对电流指令值降低幅度进行设定。图3示出了在实施了本实施方式的情况下发生了负载振荡时的输出电压和输出电流的波形。示出了由正向电压Vf的偏差引起的Vf较大时和Vf较小时各自的输出的形态。在时刻tl，发生负载振荡(负载断路)，输出电流变为0。由此检测到输出电压上升的情况、例如在At (100[μ8])后的时刻t2只改变了 Δν (5[V])的情况(Δν/At彡50[V/ms])。通过该检测，输出电流指令值例如从0. 7[Α] ( Δ 12)变更为0. 4[Α] ( Δ II)(参见图3)。一次侧电流指令值的变更由于是通过电流指令值与实际的电流值之间的比较来进行的，因此若输出电流指令值下降，则一次侧电流指令值的变化(上升)幅度也降低。由此，将输出电压的上升从虚线(现有例)抑制成变为实线(本实施方式)那样上升。由此，在时刻t3，在负载振荡解除而连接了半导体光源时，输出电压的上升得到抑制，所以能够抑制冲击电流，能够防止半导体光源、点亮装置的损坏。在本实施方式中，由于输出电流指令值降低，所以能够使负载振荡解除时的冲击电流(输出电流的过冲)进一步降低。降低后的输出电流若在之后继续进行调光点亮，则光束变弱了的调光状态持续，在用于前照灯的情况下，会给行驶安全性带来影响。因此，当然在规定时间后输出电流复原会比较好，并且，在复原之前一直持续负载断路状态(无负载振荡)的情况下，当然需要使用其他判定单元(判定负载电压是否超过正常输出电压上限40 [V]，输出电流值是否为正常输出电流下限0. 2[A]以下等)而使动作停止。在本实施方式中，At (100[μ S])的观测时间是为了使得不因瞬间的电压变化使输出降低以防止误动作而设定的。在本实施方式中根据输出电压的斜率来判断电流指令值的降低开始，然而也可以根据输出电流的斜率来进行判断。例如，只要判断输出电流的斜率是否为-50[A/ms]以下，就能够检测出该输出电流以100[yS]约为O的情况。此外，当然，将输出电压的斜率的判断结果和输出电流的斜率的判断结果都求出来，取这两个判断结果的“与”进行判断，也能够得到相同的效果，并且，通过取“与”能够防止不必要的输出降低开始。此外，如图4 (a)所示，能够使电流指令值的降低幅度恒定，通过如图4 (b)、(c)所示那样使得输出电压(或输出电流)的斜率越大就越大地设置电流指令值的降低幅度，从而能够就半导体光源和点亮装置损坏的防止效果和由输出降低引起的闪烁的防止效果取得平衡。另外，在本实施方式中，将负载设为半导体光源5进行了说明，然而图5所示的高亮度放电灯La也能够通过降低输出电力的指令值来得到同样的效果。这是因为，输出电压的偏差越大，越能够期待本发明的效果。未示出放电灯点亮装置的详细情况，追加了用于实现矩形波点亮的全桥逆变器31和用于产生使高亮度放电灯La启动的高压脉冲的点火器32。此外，为了进行恒电力控制，将从控制部10的灯电力指令值运算部18输出的灯电力指令值除以平均化电压值Va来计算灯电流目标值，通过该灯电流目标值与平均化电流值Ia之间的差值来运算输出电流指令值Ic，进行恒流控制以使平均化电流值Ia收敛为灯电流目标值，从而实现灯电力的恒电力控制。在本实施方式中示例的斜率的判定值(阈值)根据以下条件来设定。使用现有例(图23)的电路，在变压器Tl的绕组数比为1 :4、一次侧电感值为几[μΗ]、驱动频率为几百[kHz]、电源电压为6 [V] 20 [V]、以输出电压为10[V] 40[V]的范围进行驱动的情况下，变更电源及输出电压进行点亮而使输出急剧增加时的输出电压的上升斜率的最小值为56 [V/ms](大致线性函数地上升)。若输出电压上升，则会有过大电流流过，所以使输出电压的上升需要在几[V]以内，由于将LED以无闪烁的方式点亮时的输出电压的脉动(ripple)为1. 3 [V]左右，因此需要将输出电压的上升设为大于1. 3 [V]且小于10 [V]，作为一个例子，设为5 [V]。此时的判定时间根据56 [V/ms]的斜率进行计算，在以100 [ μ S]发生了 5[V]以上的斜率变化时进行降低输出的控制。变动电源、负载进行了试验，因此可以说该阈值是恰当的。输出电流的阈值需要如上述同样地以100[μ8]左右的时间进行判断，为了在100 [μ S]使额定电流的几百m[A]变为大致0[A]而对输出电流的斜率是否为_50 [A/ms]以下进行判断的阈值设定，可以说是恰当的。在本实施方式中，对LED赋予相对于地面为正的电压而进行点亮，然而也可以将负载的LED的阳极和阴极颠倒，向LED供给负电压，同样也能够点亮。在该情况下，当然输出电压、输出电流的斜率的符号与高/低的判断是相反的。(实施方式2)图6示出了在本发明的实施方式2中使用的控制部的控制流程。点亮装置的结构与实施方式1相同。此外，对与现有例(图24)及实施方式1 (图2)相同的控制流程赋予同一符号并省略重复说明。与现有例的不同之处在于，检测负载电压的斜率，在负载电压的斜率达到了 50[V/ms]以上的情况下，转移到使电路动作停止的处理(#15)。在使电路动作停止之后再次从#03开始动作，从而在出现负载振荡的情况下实现再点亮。在不是负载振荡而是负载真的出现了断路故障的情况下，在再点亮时负载电压也会上升而超过正常输出电压上限，所以在#14中检测到该情况而能够实现永久停止。通过使动作暂时停止后再进行动作，从而能够防止输出电流急增，能够更可靠地实现降低由负载振荡对半导体光源、点亮装置产生的负担的效果，且通过快速的再动作，还能够减少闪烁。为了实现本控制，追加BOl的处理，在负载电压的斜率为50[V/ms]以上的情况下，从#15的动作停止转移到再动作的流程(#03)。在本实施方式中，通过输出电压的斜率来进行输出降低开始的判断，然而通过输出电流的斜率(是否是-50 [A/ms]以下)来进行判断，或者通过对输出电压的斜率和输出电流的斜率取“与”来进行判断，也能够得到同样的效果，并且，通过取“与”进行判断能够防止不必要的输出降低开始，这一点与实施方式1相同。此外，通过输出电压或输出电流的斜率越大则使电流指令值的降低幅度越大，从而能够就半导体光源和点亮装置的防损坏效果和由输出降低引起闪烁的防止效果取得平衡(参见图4 (b)、(c))。另外，在本实施方式中，将负载设为半导体光源5进行了说明，然而图5所示的高亮度放电灯La也能够通过降低输出电力的指令值来得到相同的效果。
在本实施方式中，作为输出的降低方法，降低了输出电流指令值本身，然而当然在电流检测值上重叠偏置(offset)，也能够得到同样的效果。其他实施方式也一样。在本实施方式中，例示了在控制部内对所有的负载电压的斜率进行运算的方式，然而当然通过以下方式进行检测能够实现更高速的响应。例如，通过D/A转换将在100 [μ S]前读入的输出电压值输出(例如20 [μ S]周期)。在差值大于规定电压(5[V])的情况下，向用于将判定结果从低(LOW)切换为高(HIGH)的差值检测电路，输入经上述D/A转换后的过去值和电压检测电路3的当前值。将上述差值检测电路的输出向控制部的外部中断电路或计时器输出强制停止等的端口输入。通过由该中断引起的输出电流指令值的降低、由计时器输出停止引起的输出的强制停止来降低输出。使用这种控制部外部的电路进行高速化的方式也可以同样地应用于其他实施方式。(实施方式3)图7示出了在本发明的实施方式3中使用的控制部的控制流程。点亮装置的结构与实施方式1相同。此外，对与实施方式1相同的控制流程赋予同一符号并省略重复说明。与实施方式1的不同之处在于，在通过负载电压的斜率降低了电流指令值之后，对电流指令值降低后的时间进行计测，并计测经过规定时间(例如20[ms])后的输出电流值，如果输出电流值为输出降低解除规定电流值(例如为0. 2 [A])以上，则使输出电流指令值的降低停止，变更为降低前的输出电流指令值。为了实现本控制，在实施方式1的控制流程之后追加以下的流程。在COl中，对电流指令值降低后的时间进行计测。在C02中，对电流指令值降低后的经过时间是否达到20[ms]以上进行计测，在经过时间为20[ms]以上的情况下，转移到判断是否将输出电流指令值恢复到降低电流指令值之前的值的处理(C03)。在小于20[ms]的情况下，转移到通常的恒流控制(#04 )。在C03中，判断输出电流值是否为0.2 [A]以上。在输出电流值为0.2 [A]以上的情况下，判断为降低输出是因为负载振荡而不是因为负载的断路故障(因为在负载断路故障的情况下，输出电流值持续保持为0)，转移到将输出电流指令值的降低解除的流程(C04)。在小于0.2[A]的情况下，判断为负载的断路故障，转移到永久停止的循环(#16，#17)。在C04中，将电流指令值的降低解除。图8示出了在实施了本实施方式的情况下发生了负载振荡时的输出电压和输出电流的变化。示出了由正向电压Vf的偏差引起的Vf较大时和Vf较小时的各自的输出的形态。在时刻tl，发生负载振荡(负载的断路故障)，输出电流变为0。由此，输出电压上升，检测到在Δ t (例如100 [ μ s])后的时刻t2仅发生了 Δ V (例如5 [V])的变化(Δ V/ Δ t彡50 [V/ms])的情况。通过该检测，输出电流指令值从0.7 [A]变更为0.4[A]。由于一次侧电流指令值的变更是通过电流指令值与实际的电流值之间的比较来进行的，所以若输出电流指令值下降，则一次侧电流指令值的变化(上升)幅度也降低。由此，能够将输出电压的上升从虚线(现有例)抑制到实线(本实施方式)那样的上升。由此，在时刻t3，负载振荡消除，在连接有半导体光源时，输出电压的上升得到抑制，所以能够抑制冲击电流，能够防止半导体光源、点亮装置的损坏。在本实施方式中，由于输出电流指令值被降低，所以负载振荡消除时的冲击电流(输出电流的过冲)也能够进一步被降低。之后，从输出降低(输出电流指令值的降低时刻12 )经过了规定时间(20 [ms])之后(残光特性调查)(时刻t4)检测到输出电流值为0.2 [A]以上，将输出电流指令值恢复到降低前的0. 7 [A]，从而恢复到负载振荡发生前的状态。在输出电流指令值降低后，若持续该降低后的状态，则光束变弱了的调光状态也持续，为前照灯时，会给行驶安全性带来影响。在本实施方式中，为了不使人的眼睛感觉到处于调光状态，在经过了上述规定时间(20 [ms])时，恢复到输出降低前的状态，从而实现了闪烁的防止。此外，在负载异常的情况下，根据20[ms]后的判断结果使动作停止，从而能够实现迅速的动作停止。通常，由于负载振荡以几[ms]再连接，因此通过以本控制的时间或更短的时间(例如10 [ms])进行判断，能够区分判断出负载振荡和负载的断路故障。受到残光等的影响，通常若以50[Hz]以上的频率进行闪光则人的眼睛不会感觉到闪烁。虽然负载振荡以几[ms]再连接，然而即使在预料外较长的情况下，为了尽量不使动作停止，在本实施方式中，将不会感到闪烁的范围中最长的20[ms]用作电流指令值降低的规定时间。在本实施方式中，将电流指令值降低时间设为20[ms]来进行判断，在小于规定电流值(0.2[A])的情况下使动作停止，然而，当然在负载断路故障的情况下，如果负载电压在正常范围内(10[v] 40[V])，则点亮装置不会损坏，所以即使不使动作停止(将C03中为否的情况下的转移目的地设为#04)而连续动作，也能够得到同样的效果，通过花更长的时间进行判断，能够更准确地判断出负载断路。在本实施方式中，通过在经过规定时间后输出电流值是否为输出降低解除规定电流值以上，来对输出电流指令值降低的解除进行判断，然而由于在负载为断路故障的情况下不会出现输出电流上升，所以当然可以不等待规定时间就判断输出电流值是否在规定电流值以上，这样能够进一步缩短调光点亮状态，能够实现闪烁更少的点亮装置。(实施方式4)图9示出了本发明的实施方式4中使用的控制部的控制流程。点亮装置的结构与实施方式1相同。此外，对与现有例(图24)及实施方式1 (图2)相同的控制流程赋予同一符号并省略重复说明。与实施方式1的不同之处在于，在实施方式1中，在负载电压的斜率成为规定的斜率(50 [V/ms])以上的情况下降低输出电流指令值，相对于此，在本实施方式中，在负载电压的斜率为规定的斜率以上的情况下，切换为恒压控制，来代替恒流控制。为了实现本控制，将实施方式1的控制流程以如下述那样进行变更。在DOl中，在对电流指令值和检测电流值进行比较运算，进行一次侧电流指令值变更的处理(#11、#12)之前，判断是否设定有电压指令值。在设定有电压指令值的情况下，转移到进行恒压控制的流程D02、D03。在D02中，由于设定有输出电压指令值，所以对电压指令值和检测电压值进行比较，进行比较运算。在D03中，通过比较运算来变更一次侧电流指令值Ic。通过D02和D03实现恒压控制。在D04中，在负载电压的斜率为规定斜率以上的情况下，在实施方式1的情况下对输出电流指令值的降低幅度进行设定，然而在本实施方式中变更为对输出电压指令值进行
12设定。若在D04中设定了输出电压指令值，则根据DOl的判定而转移到D02、D03，进行恒压控制。在D05中，判断因负载振荡而下降了的输出电流是否为输出降低解除规定电流值(在本实施方式中为0.4[A])以上。在为输出降低解除规定电流值以上的情况下，转移到D06，解除在D04中设定的输出电压指令值。在D06中，将输出电压指令值解除。在解除了输出电压指令值的情况下，在DOl的判定中，转移到#11、#12，再开始恒流控制。图10示出了在实施了本实施方式的情况下发生了负载振荡时的输出电压和输出电流的变化。示出了由正向电压(Vf )的偏差引起的Vf较大时和Vf较小时的各自的输出的形态。在时刻tl发生负载振荡(负载断路)，输出电流变为0。由此，输出电压上升，检测到在八^00[口5])后的时刻12只改变了 ΔV (5[V]) ( Δν/At彡50[V/ms])。通过该检测，将输出电压指令值设定为检测到负载电压上升时的电压值。之后，控制部10通过恒压控制来驱动DC/DC转换器1，使得输出电压恒定。负载振荡解除，当输出电流值成为输出降低解除规定电流值(0. 4[A])时(时刻t3)，变更为恒流控制，恢复到负载振荡发生前的输出状态。通过本实施方式，能够防止输出电压在上负载断路期间上升，能够防止再次连接有负载时的过电流。此外，通过输出电流值变为规定电流而变回到恒流控制，从而能够缩短发生了负载振荡时的输出降低期间，能够实现光闪烁的降低。另外，在不是负载振荡而是负载发生断路故障的情况下，能够通过增加在将恒压控制维持了规定时间时停止动作而进行永久停止的处理来进行应对。此外，在本实施方式中，将进行恒压控制的电压值设为负载示出急剧变化后的电压值，但是也可以预先存储负载刚要示出急剧变化时的值，将该值设为恒压控制的电压值，由此能够进一步可靠地防止过电流(参见权利要求10)。此外，若将负载刚要示出急剧变化时的值设为恒压控制的电压值，则通过由负载的连接/非连接引起的输出电压波动的变化等会造成A/D转换稍微偏移，当连接了负载时，输出电压比负载的正向电压Vf小，输出电流不会达到规定电流(0.4[A])。在该情况下，通过将进行恒压控制的电压值设定为比负载刚要示出急剧变化时的值高出规定电压(2 3[V])的值，能够可靠地返回到恒流控制。在本实施方式中，使用负载电压的斜率来检测负载振荡，但是由于在发生了负载振荡时，输出电压的上升和输出电流的下降这两者均会发生，所以仅在负载电压的斜率为规定的斜率以上且负载电流的斜率为规定的斜率以下(在此，规定的斜率包括负值)的情况下，作为发生了负载振荡，设定输出电压指令值，从而能够更准确地检测到负载振荡的发生。(实施方式5)图11示出了本发明的实施方式5的点亮装置的结构。此外，图12示出了本实施方式的控制部10的控制流程。对与实施方式1相同的结构赋予同一符号并省略重复说明。通常，通过在开关元件接通时在线圈或变压器中蓄积能量、在开关元件断开时将能量释放来进行电力转换的开关电源(在本实施方式中例示了反激电路(flybackcircuit)，然而也可以是升压斩波器、降压斩波器、Cuke电路等任意开关电源)中，通过采用BCM控制(电流临界模式)能够提高电路效率，所谓BCM控制是指，在结束了将开关元件断开时的能量释放时再次将开关元件接通的控制。于是，在本实施方式中，设置二次侧电流释放信号Ie，向控制部10通知二次侧电流的释放，控制部10接受二次侧电流释放信号Ie，由接通信号发生部17输出接通信号(HF)0根据该接通信号(HF)和由一次侧电流检测值Id和一次侧电流指令值Ic确定的断开定时，通过驱动电路(RS触发器FF)生成DC/DC转换器1的开关信号。通过本结构来实现BCM控制。另外，一次侧电流检测电路2利用当开关元件Ql接通时漏极 源极间电压与漏极电流大致成正比的这一情况，通过运算放大器等来检测一次侧电流。此外，当开关元件Ql断开时，检测到在变压器Tl的一次侧绕组的反电动势消失时完成了二次侧电流的释放，输出二次侧电流释放信号Ie。本实施方式与实施方式1的控制流程不同之处在于，在实施方式1中进行对输出电流指令值的降低幅度进行设定(A03 降低输出)的判断时，判断负载电压的斜率是否为规定电压斜率(50[V/ms])以上，然而在本实施方式中，在负载电压的斜率为规定电压斜率以上且负载电流的斜率为规定电流斜率(-50[A/ms])以下的情况下，对输出电流指令值的降低幅度进行设定。通过以负载电压和负载电流的双方进行判断，从而更准确地检测到负载异常。此外，即使使电流指令值降低，也会由于外部电路使实际的输出降低发生延迟时间。于是，在本实施方式中，通常进行上述BCM控制，然而也可以与输出降低(输出电流指令值的降低)相对应地将BCM控制切换为DCM控制(电流不连续模式)。DCM控制是指，在将蓄积在线圈或变压器中的能量释放之后，隔着延迟时间将开关元件接通的控制。图13示出了此时的开关的形态。在检测到负载电压和负载电流的突变之前，与变压器的二次侧电流的零交叉同步地开始变压器的一次侧电流的通电。相对于此，在检测到负载状态突变后，在变压器的二次侧电流的零交叉后，例如经过了 500[ns]之后，开始变压器的一次侧电流的通电。由于反激电路的输出与开关频率成正比，所以通过附加变更为DCM控制的控制，从而能够实现比只降低输出电流指令值的情况更快速的输出的降低。尤其，在使用微型计算机进行负载的突变判断和输出的降低的情况下，微型计算机为了进行串行控制而无论如何都会产生延迟时间。若该延迟时间再加上由外部电路产生的延迟时间，会导致负载异常时的动作延迟，所以像本实施方式那样附加直接的输出降低，从而能够更可靠地防止过电流。在DCM控制中也能够实现恒流控制，所示即使变更为DCM控制，也能够得到与上述实施方式1相同的效果。在本实施方式中，作为输出的降低方法，降低了输出电流指令值，在切换为恒压控制的情况下，将BCM控制替换为DCM控制，也能够得到同样的效果。在本实施方式中，将设为DCM控制时的不连续时间设为500 [ns]，然而不限于该时间，也能够得到同样的效果。此外，根据输出变化的幅度，将该时间设为可变(变化幅度越大，不连续时间越长)，从而越是在变化幅度大的情况下，即必须要尽快降低输出的情况下，越能够增大输出降低的效果，能够实现更安全的点亮装置。 在本实施方式中，通过将BCM控制变为DCM控制，从而能够急剧地降低输出，然而除此之外，通过降低一次侧电流指令值Ic或在一次侧电流检测值Id上重叠偏置(offset)等的方式，也能够进行急剧的输出降低。(实施方式6)图14示出了在本发明的实施方式6中使用的控制部的控制流程。点亮装置的结构与实施方式1相同。对与实施方式3相同的控制流程赋予同一符号并省略重复说明。虽省略了图示，然而#04 #12的处理与图7相同。在实施方式3中，在负载电压的斜率为规定电压斜率(50[V/ms])以上的情况下，对输出电流指令值的降低幅度进行设定(A03)，然而在本实施方式中，除此之外，还追加了在负载电流的斜率为规定电流斜率以上(0.4[A/ms])的情况下(FOl)和负载电压的斜率小于规定电压斜率(-50[V/ms])的情况下(F02)也转移到降低输出电流指令值的处理(A03)的分支处理。图15示出了实施了本实施方式时电源电压急剧上升时的输出电压和输出电流的变化。在时刻tl，在恒流控制中电源电压急剧上升，与此相对应地，输出电流上升。在经过T At (300 [μ s])时间之后的时刻t2，检测到输出电流变化了 Δ I (例如、0. 12 [Α])以上(也就是说，检测到斜率变化了 0.4[A/ms])的情况下，降低输出(F01)。通过本控制，能够防止电源电压急剧上升时施加的过大电流而导致半导体光源和点亮装置损坏。在不降低输出的情况下，如虚线那样流过输出电流，然而通过本实施方式，能够成为如实线那样的输出电流波形。此外，在输出降低(输出电流指令值的降低)之后经过了规定时间(20[ms])后，判断是否将输出电流指令值恢复到降低前的状态，从而实现不会感到闪烁的半导体光源的点接着，图16示出了在实施了本实施方式的情况下、进行输出的LED —部分短路时的输出电压和输出电流的变化。通过进行输出的LED的一部短路，输出电压在时刻tl急剧下降。与此相对应地，输出电流上升而流动过大的电流。在经过了 At (100[ys])时间之后的时刻t2，检测到输出电压发生了比-Δ V (-5 [V])更多的变化(也就是说，检测到以负载电压斜率< -50[V/ms]发生了变化)的情况下，降低输出(F02)。通过本控制，能够防止在负载的一部分故障而发生了短路时流过过大的电流而将其余的半导体光源、点亮装置损坏。在不降低输出的情况下，如虚线那样流过输出电流，然而通过本实施方式，能够形成如实线那样的输出电流波形。此外，通过在输出降低(输出电流指令值的降低)之后经过了规定时间(20[ms])后，判断是否将输出电流指令值恢复到降低前的状态，从而能够实现不会感到闪烁的半导体光源的点亮(C01 C04)。根据本实施方式，能够防止由电源、负载的变动导致半导体光源、点亮装置损坏。在本实施方式中，通过输出电流的急上升(图15)、输出电压的急下降(图16)来检测电源电压的变化和LED的一部分短路，然而为了能够更准确地检测各自的状态，通过以下所述的2个条件的“与”来进行检测，能够提高检测精度。1)在负载断路、负载振荡的情况下，输出电压上升，输出电流下降。在该情况下，每100[μ s]的电压变化为5[V]，输出电流约为0(若以变化幅度来说为-0. 7[Α]额定电流2)在负载短路(一部分)的情况下，输出电压下降，输出电流上升。在该情况下，每100 [μ S]的电压变化为5 [V]，输出电流以50 [A/ms]左右的斜率上升。3)在电源电压急上升的情况下，输出电压上升(大致无变化)，输出电流上升。在该情况下，输出电压大致无变化，输出电流每300 [μ s]的电流变化为120 [mA]。可以根据上述1) 3)的异常种类，变更输出降低的方式和值。在本实施方式中也是，对于通常的恒流控制，进行BCM控制，在负载突变时，将BCM控制切换为DCM控制，从而能够得到更迅速的输出降低效果。在本实施方式中，设置规定的判定时间At以便不会对瞬间变化予以响应，使用平均值来检测经过了判定时间At之后的ΔΙ、AV，然而使用瞬间值来检测也能够得到同样的效果。此外，也可以在判定时间At的期间内更细分地检测并存储各自的值，通过变化的倾向(连续地上升等)判断负载的急剧变化。像这样，负载变化的斜率的检测不会受检测周期、存储次数影响。本实施方式所示出的斜率是根据以下的条件来设定的。使用现有例(图23)的电路，变压器的绕组数比为1 :4，一次侧的电感值为几[μΗ]，驱动频率为几百[kHz]，电源电压为6 [V] 20 [V]，以输出电压为10 [V] 40 [V]的范围进行驱动，变更电源电压及输出电压进行点亮，使电源电压急剧上升的情况下的输出电流的上升斜率的最小值为0. 45 [A/ms](最大为1. 5[A/ms])(大致以线性函数方式上升)。由于将LED以无闪烁的方式点亮时的输出电流的波动为70[mA]左右，所以在每300[μ s]发生120[mA]以上(0. 45[A/ms]的情况下为300[μ s]、135[mA]的变化)的电流变化的情况下进行降低输出的控制，以便不给瞬间波动的斜率带来影响而能够可靠地检测出基于电源变动的斜率(权利要求4)。由于改变电源和负载进行了试验，因此可以说本阈值是恰当的。(实施方式7)图17示出了在本发明的实施方式7中使用的控制部的控制流程。点亮装置的结构与实施方式1相同。此外，对与实施方式3、实施方式6相同的控制流程赋予同一符号并省略重复说明。虽然省略图示，#04 #12的处理与图7相同。在实施方式6中，在#14中判断为负载电压是否正常，在本实施方式中替换为G01、G02的判定。在GOl中，在负载电压的异常连续了 150[ms]的情况下，从负载异常信号输出(#16)转移到永久停止(#17)。此外，在G02中，在负载电流的异常(输出电流比0.2[A]高且比1.0 [A]低时为正常)连续了 150 [ms]的情况下，从负载异常信号输出(#16)转移到永久停止(#17)。此外，追加了判断输出电流值是否超过比负载的正常范围大的规定电流值(在本实施方式中为2. 0[A])的分支处理(G03)，在超过了规定电流的情况下，进行与#15同样的动作停止处理(G04)，在实施时间等待处理(G05)后，转移到使恒流控制开始的流程(#03)。图18示出了在实施了本实施方式的情况下负载突然短路时的输出电压和输出电流的变化。在发生负载短路，来不及降低输出而流过超过规定电流值(2. 0[A])的电流的情况下，立即使动作停止。然后，例如在30[ms]后开始动作，然而由于负载短路在持续，所以会再次超过规定电流值(2. 0[A])，反复进行动作停止。通过像这样间歇性地反复进行动作开始和动作停止，从而在电路结构方面，即使发生了来不及降低输出电流这样程度的输出电流的急剧变化时，也能够通过停止动作，实现了半导体光源及点亮装置的保护。此外，由于负载短路，所以输出电压不会上升，因此，进行负载电压的异常连续判断(G01)，从负载短路起经过150[ms]之后，转移到永久停止处理(#16、#17)，能够使电路安全地停止动作。通过本实施方式，在发生了来不及(很难)使输出降低的负载急剧变化时，也能够通过瞬间的动作停止来防止损坏，并且若瞬间地永久停止则也有可能是由噪声等的影响而导致的误动作，所以通过间歇性动作能够可靠地检测到负载的异常。由此，即使对于来不及降低输出的负载的突变，也能够保护半导体光源和点亮装置。在本实施方式中，在负载电流为1.0[A]以上的状态为150[ms]以上的情况下，从负载异常信号输出(#16)进行永久停止处理(#17)。其中，在150[ms]以内，在负载电流为额定电流值(0.7[A])的2倍以上的电流值2.0[A]以上的情况下(由于通常是以成为0.7[A]的方式进行恒流控制，所以在通常的负载变动中，不可能会出现这样的电流值)，根据动作停止处理(G04)和等待时间处理(G05)再动作，从而保护半导体光源和点亮装置。在本实施方式中，在负载电流为1.0[A]以上的状态持续150[ms]以上时停止动作，然而这与在负载电压为10[v]以下的状态持续150 [ms]以上时进行动作停止处理基本上相同，所以只要具有GOl或G02的流程中的任意一个就能够实现同样的控制。(实施方式8)图19示出了搭载有本发明的点亮装置的前照灯和搭载有该前照灯的车辆。5ajb是在车辆的前照灯(错位的光束)中使用的光源负载，20a、20b是点亮装置。低光束开关电源El由车载用电池和前照灯开关的串联电路构成，将前照灯开关设为接通时，点亮装置20a、20b被供给DC电源，光源负载fe、5b点亮。若负载有异常，则从点亮装置20a、20b输出异常报知信号。通过搭载本发明的点亮装置和前照灯，从而能够实现具有在上述各实施方式中叙述的效果的车辆。(实施方式9)图20示出了用于将点亮装置连接到AC电源上的AC/DC转换部25的一个例子。输入电容器C和过滤器线圈Tf、感应器Lf、电容器Cf构成用于去除开关噪声的低通滤波器。通过二极管电桥DB对AC电源Vs进行全波整流，将由电容器C2得到的脉动电压通过由感应器Li、开关元件Q2、二极管D2、平滑电容器C3构成的升压斩波器电路进行平滑化，得到DC电源。由此，能够实现能与AC电源连接的点亮装置。示出了使用上述AC/DC转换部25来实现的、与AC电源连接时的LED照明器具(图21)和HID照明器具(图22)。图21的LED模组50是将多个LED串联连接或并联连接而成的模组。器具主体27中内置有AC/DC转换部25、LED点亮装置20或HID点亮装置20，。通过使用本发明的点亮装置，能够实现光源及点亮装置不会损坏的、安全的照明器具。在本实施方式中，AC/DC转换部25采用了升压斩波器，然而也可以由二极管电桥和电容器构成。此外，记载了点亮装置的DC/DC转换器1使用反激电路的例子，然而当然也可以使用升压斩波器、降压斩波器或如自动变压器、Cuke电路这样的升降压斩波器等任何电路构成。以上说明了本发明的优选实施方式，然而本发明不限于这些的特定实施方式，可
17以在不超过权利要求的范围的情况下进行各种变更及修改，这些也属于本发明的范畴。
权利要求
1.一种点亮装置，其中，包括DC/DC转换器，接受DC电源，将所述DC电源转换为负载所需的规定输出； 电压检测部，检测所述输出的电压或与所述输出的电压相当的值； 电流检测部，检测所述输出的电流或与所述输出的电流相当的值；以及控制部，通过所述电压检测部和/或电流检测部的检测值来控制DC/DC转换器， 当检测到在第一规定时间内所述输出的变化达到规定幅度以上这样的负载状态的急剧变化吋，所述控制部使输出降低。
2.根据权利要求1所述的点亮装置，其中， 所述负载是半导体光源，所述控制部控制所述DC/DC转换器，使得输出电流成为第一规定电流值。
3.根据权利要求1或2所述的点亮装置，其中，所述输出的变化达到规定幅度以上这样的负载状态的急剧变化是指每100 μ s的输出电压的变化为5V以上的变化。
4.根据权利要求1或2所述的点亮装置，其中，所述输出的变化达到规定幅度以上这样的负载状态的急剧变化是指每300μ s的输出电流的变化为0. 12Α以上的变化。
5.根据权利要求2所述的点亮装置，其中，在比第一规定电流值大的第二规定电流值以上的电流持续了第二规定时间的情况下， 所述控制部进行使所述DC/DC转换器停止的控制，所述输出的变化达到规定幅度以上这样的负载状态的急剧变化是指流过比第二规定电流值大的第三规定电流值。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的点亮装置，其中， 所述控制部以电流临界模式控制所述DC/DC转换器，所述输出降低是指ー边维持所述DC/DC转换器的开关元件的接通时间ー边向电流不连续模式进行切換。
7.根据权利要求1 5中任一项所述的点亮装置，其中， 所述输出降低是指使所述DC/DC转换器停止。
8.根据权利要求1 5中任一项所述的点亮装置，其中， 所述输出降低是指使所述DC/DC转换器间歇性地动作。
9.根据权利要求2 5中任一项所述的点亮装置，其中，所述输出降低是指将用于使输出电流成为第一规定电流值的控制变更为用于使输出电压成为规定电压值的控制。
10.根据权利要求9所述的点亮装置，其中，所述规定电压值是指发生所述输出变化前的电压值。
11.根据权利要求1 10中任一项所述的点亮装置，其中，在输出降低后，在第三规定时间之后输出电流成为规定的判定阈值以上的情况下，所述控制部使输出降低停止。
12.根据权利要求11所述的点亮装置，其中，所述规定的判定阈值被设定成小于刚要检测到负载电压的急剧上升和/或负载电流的急剧下降时的电流值。
13.根据权利要求11或12所述的点亮装置，其中， 所述第三规定时间在20ms以下。
14.ー种前照灯点亮装置，用于使车辆的前照灯点亮，其中， 具备权利要求1 13中任一项所述的点亮装置。
15.ー种前照灯，其中，搭载有权利要求1 13中任一项所述的点亮装置或权利要求14所述的前照灯点亮装置。
16.ー种车辆，其中，搭载有权利要求1 13中任一项所述的点亮装置或权利要求14所述的前照灯点亮装置或权利要求15所述的前照灯。
全文摘要
点亮装置包括DC/DC转换器，接受DC电源，将所述DC电源转换为负载所需的规定输出；电压检测部，检测所述输出的电压或与所述输出的电压相当的值；电流检测部，检测所述输出的电流或与所述输出的电流相当的值；以及控制部，通过所述电压检测部和/或电流检测部的检测值来控制DC/DC转换器，当检测到在第一规定时间内所述输出的变化达到规定幅度以上这样的负载状态的急剧变化时，所述控制部使输出降低。
文档编号H01L33/00GK102598869SQ201080050005
公开日2012年7月18日 申请日期2010年11月1日 优先权日2009年11月6日
发明者田中寿文 申请人:松下电器产业株式会社