亮灯控制装置、照明装置的制作方法

本公开涉及亮灯控制装置、照明装置。


背景技术：

已知有如下的亮灯控制方法：针对分别包含1个以上的发光元件的多个发光元件组(发光元件群)，以该各组的发光时期不重叠的方式进行分时驱动(例如参照专利文献1)。这种亮灯控制方法也被称为时间共享控制。在使用基于上述的分时驱动的亮灯控制方法的情况下，例如，将由dc-dc转换器生成的电压以分时方式提供给各组的发光元件，检测此时流过的电流，将其反馈给dc-dc转换器，由此，将提供给各组的发光元件的电压控制成适当的大小。此时，存在电流的检测精度降低的情况，与此相伴，存在反馈控制的精度降低的情况。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-332624号公报


技术实现要素：

本公开的具体方式的目的之一在于，提高进行基于分时驱动的亮灯控制时的反馈控制的精度。
1.本公开的一个方式的亮灯控制装置(a)以分时方式对多个发光元件组供给电力，其中，所述亮灯控制装置包括：(b)电力供给部，其与所述多个发光元件组连接，供给脉冲波形的电力；(c)多个开关元件，它们分别连接在所述多个发光元件组中的各个发光元件组与所述电力供给部之间；(d)电流检测电路，其连接到从所述电力供给部到达所述多个发光元件组的电流路径，检测在该电流路径中流过的电流；(e)模拟数字转换器，其与所述电流检测电路连接，将由该电流检测电路检测出的所述电流转换为数字信号；以及(f)控制器，其与所述多个开关元件连接，根据所述电流的上升及下降的各时期和从所述模拟数字转换器得到的所述数字信号，对所述多个开关元件各自的开闭进行控制，(g)所述控制器使用与第1期间内的所述电流对应的所述数字信号求出该第1期间内的所述电流的值，使用该第1期间的电流的值求出从所述上升到所述下降为止的期间内的所述电流的平均值，根据该电流的平均值使所述多个开关元件各自的打开状态的时间增减，其中所述第1期间至少包含从所述电流的上升的时期到达到峰值为止的期间。
2.本公开的一个方式的照明装置包含：上述[1]的亮灯控制装置；以及多个发光元件组，它们与所述亮灯控制装置连接，以分时方式被供给电力。另外，在本公开中，“连接(被连接)”可以包含对象物a和对象物b经由布线等直接连接的情况、以及在对象物a与对象物b之间介有其他对象物c并经由布线等间接连接的情况中的任意情况。根据上述结构，能够提高进行基于分时驱动的亮灯控制时的反馈控制的精度。
附图说明
图1是示出一个实施方式的亮灯控制装置和由该亮灯控制装置控制的发光元件组的结构的图。图2的(a)～图2的(f)是用于说明亮灯控制装置的基本动作的时序图。图3的(a)、图3的(b)分别是示出dc-dc转换器的输出电压与在发光元件组中流过的电流的关系的波形图。图4的(a)是用于说明电流检测方法的波形图，图4的(b)是用于说明反馈控制的方法的波形图。标号说明1：亮灯控制装置；2：电源；3a；3b：发光元件组；4：参考电源；10：dc-dc转换器；11：电流检测电路；12：控制器；13：亮灯时间检测电路；14a；14b：开关元件；15：电阻元件；21：峰值电流检测部；22：i/v转换部；23：模拟数字转换器；24：比较器。
具体实施方式
图1是示出一个实施方式的亮灯控制装置和由该亮灯控制装置控制的发光元件组的结构的图。图示的亮灯控制装置1从电源2接受电力供给，生成驱动电压，以分时方式将该驱动电压(电力)供给到发光元件组3a、3b。本实施方式的亮灯控制装置1对构成车辆所具有的各种灯具的各发光元件组3a、3b进行控制。电源2例如是车辆所具有的电池。亮灯控制装置1、发光元件组3a和发光元件组3b构成作为照明装置的一例的车辆用灯具。发光元件组3a例如用于照射近光(错车灯)，发光元件组3b例如用于照射远光(行驶灯)。亮灯控制装置1构成为包含dc-dc转换器10、电流检测电路11、控制器12、亮灯时间检测电路13和2个开关元件14a、14b。另外，亮灯时间检测电路对应于“波形检测电路”。dc-dc转换器10与电源2连接，对从该电源2得到的直流电压进行升压或降压，由此生成适合于驱动发光元件组3a或发光元件组3b的电压值的输出电压(驱动电压)。电流检测电路11与dc-dc转换器10连接，生成该dc-dc转换器10的动作所需要的信号，构成为包含电阻元件20、峰值电流检测部21、i/v转换部(转换部)22。该电流检测电路11构成为例如包含集成电路。电阻元件20连接到连接dc-dc转换器10和各发光元件组3a、3b之间的布线(即电流路径上)。峰值电流检测部21与电阻元件20的两端连接，检测流过该电阻元件20的最大的电流(峰值电流)。详细地讲，电流检测部21与dc-dc转换器10连接，生成根据在电阻元件20中流过的峰值电流的大小而变化的电压信号，将该电压信号供给到dc-dc转换器10。dc-dc转换器10使用该电压信号作为反馈信号，调整输出电压以使峰值电流保持大致恒定。i/v转换部22经由峰值电流检测部21而取得流过电阻元件20的电流，将该电流(i)转换为电压(v)的信号。控制器12对开关元件14a、14b的开闭动作进行控制。该控制器12例如是使用具有cpu(central processing unit：中央处理单元)、rom(read only memory：只读存储器)、ram(random access memory：随机存取存储器)等的计算机系统，通过在该计算机系统中执行规定的动作程序来实现的。本实施方式的控制器12内置有模拟数字转换器(adc)23。
模拟数字转换器(adc)23与i/v转换部22连接，将从i/v转换部22输入的电压转换为数字信号。另外，在本实施方式中，模拟数字转换器23内置于控制器12中，但也可以不内置而采用分体的方式。亮灯时间检测电路13是用于检测发光元件组3a或发光元件组3b的亮灯时间的电路，与i/v转换部22连接，并且与控制器12连接。该亮灯时间检测电路13具有比较器24。比较器(comparator)24的一个输入端与i/v转换部22连接，另一个输入端与供给参考电压vrf的参考电源4连接，输出端与控制器12连接。该比较器24根据从i/v转换部22输出的电压与参考电压vrf的大小关系，使来自输出端的输出电压成为大小相对地不同的2个电压中的任意一个电压。通过适当地设定参考电压vrf，使得仅在电阻元件20中流过电流的期间，来自输出端的电压成为第1值(例如高电平)，在基本上未流过电流的期间，来自输出端的电压成为第2值(例如低电平)。即，包含比较器24的本实施方式的亮灯时间检测电路13具有作为波形检测电路的作用，所述波形检测电路检测电流的上升和下降的各时期。因此，控制器12能够根据比较器24的输出端的电压的大小来判断发光元件组3a或发光元件组3b的亮灯时间。开关元件14a的第1输入输出端经由电阻元件20而与dc-dc转换器10连接，第2输入输出端与发光元件组3a连接，控制端与控制器12连接。根据从控制器12提供给控制端的控制信号对该开关元件14a的接通/断开进行控制。这里所说的“接通”是指成为在第1输入端与第2输入端之间容易流过电流的状态(打开状态)，“断开”是指成为在第1输入端与第2输入端之间基本上未流过电流的状态(关闭状态)。开关元件14b的第1输入输出端经由电阻元件20而与dc-dc转换器10连接，第2输入输出端与发光元件组3b连接，控制端与控制器12连接。根据从控制器12提供给控制端的控制信号对该开关元件14b的接通/断开进行控制。这里所说的“接通”、“断开”的意思与上述相同。在本实施方式中，在图中，作为开关元件14a、14b的一例，示出了场效应型晶体管，但是不限于此。各开关元件14a、14b例如也可以是双极晶体管。在本实施方式中，由控制器12以分时方式对这些开关元件14a、14b的接通/断开进行控制，由此控制成发光元件组3a和发光元件组3b彼此不会同时亮灯，而是以分时方式亮灯。发光元件组3a包含串联连接的5个发光元件(led)，一端与dc-dc转换器10连接，另一端与基准电位端(所谓的gnd)连接。发光元件组3b包含串联连接的8个发光元件(led)，一端与dc-dc转换器10连接，另一端与基准电位端(所谓的gnd)连接。在本实施方式中，发光元件组3a及发光元件组3b与dc-dc转换器10并联连接。此外，发光元件组3a和发光元件组3b的发光元件的数量彼此不同，因此，各自整体的负荷(电阻值)的大小不同。图2的(a)～图2的(f)是用于说明亮灯控制装置的基本动作的时序图。详细地讲，图2的(a)是示出开关元件14a的接通/断开的状态的波形图，图2的(b)是示出开关元件14b的接通/断开的状态的波形图，图2的(c)是示出基于dc-dc转换器10的pwm控制的接通/断开的状态的波形图，图2的(d)是在发光元件组3a中流过的电流的波形，图2的(e)是在发光元件组3b中流过的电流的波形，图2的(f)是dc-dc转换器10的输出电压的波形。另外，在图2的(a)和图2的(b)中，波形为相对高电平的情况表示各开关元件14a、14b的“接通”，波形为相对低电平的情况表示各开关元件14a、14b的“断开”。此外，在图2的(c)中，波形为相对高电
平的情况表示从dc-dc转换器10输出电压的状态，波形为相对低电平的情况表示未从dc-dc转换器10输出电压的状态。如图2的(c)所示，对dc-dc转换器10进行pwm(pulse width modulation：脉宽调制)控制，以规定的占空比反复进行接通/断开，生成脉冲波形的电压。在dc-dc转换器10的占空比为接通时，当开关元件14a成为接通状态时(图2的(a))，经过延迟时间td1(例如10μs)后，dc-dc转换器10的输出电压上升，成为与发光元件组3a的负荷对应的固定值(图2的(f))。此时，dc-dc转换器10的输出电压逐渐增加，直至花费某种程度的时间而达到固定值为止，因此，在发光元件组3a中流过的电流也与其对应地逐渐增加，之后保持为固定值推移(图2的(d))。然后，在开关元件14a成为断开状态时(图2的(a))，在发光元件组3a中流过的电流基本上成为0(图2的(d))。另外，设置延迟时间td1是为了在dc-dc转换器10的输出开始之前使发光元件组3a成为导通状态，防止dc-dc转换器10的异常升压。在开关元件14a成为断开状态后经过一定时间，开关元件14b成为接通状态时(图2的(b))，经过dc-dc转换器10的pwm信号成为接通为止的之间的延迟时间td2(例如10μs)，dc-dc转换器10的输出电压上升，然后输出电压成为与发光元件组3b的负荷对应的固定值(图2的(f))。这样，在本实施方式中，在使开关元件14b成为接通状态后，使dc-dc转换器10的输出电压上升。另外，与上述的延迟时间td1的情况同样，设置延迟时间td2是为了防止dc-dc转换器10的异常升压。在本实施方式中，与发光元件组3a相比，发光元件组3b的负荷大，因此输出电压也大。因此，输出电压达到固定值为止所需要的时间也变长。在发光元件组3b中流过的电流对应于dc-dc转换器10的输出电压的逐渐增加而逐渐增加后，保持为固定值进行推移(图2的(e))。然后，在开关元件14b成为断开状态时(图2的(b))，在发光元件组3b中流过的电流基本上成为0(图2的(e))。如果将开关元件14a成为接通状态后成为断开状态、然后开关元件14b成为接通状态后成为断开状态、经过一定时间后接着开关元件14a成为接通状态为止的期间定义为1个周期，则该1个周期的长度t例如能够成为5000μs(相当于200hz)左右。在本实施方式中，在1个周期内，设定成开关元件14a的接通期间与开关元件14b的接通期间相比相对较长。关于在发光元件组3a中流过的电流，将峰值电流值和占空比的目标值设定成使其在1个周期t中的平均值例如成为1.3a。同样，关于在发光元件组3b中流过的电流，将峰值电流值和占空比的目标值设定成使其在1个周期t中的平均值例如成为0.05a。能够通过上述的开关元件14a、14b的接通期间和断开期间来设定这些占空比。这里，本实施方式的dc-dc转换器10将输出电压控制成使峰值电流大致固定。因此，为了使分别在发光元件组3a、3b中流过的电流的平均值增减，使电流流过的时间增减即可。在本实施方式中，控制器12对开关元件14a、14b的接通期间和断开期间的长度进行可变设定，由此使电流分别在发光元件组3a、3b中流过的时间增减。图3的(a)、图3的(b)分别是示出dc-dc转换器的输出电压与在发光元件组中流过的电流的关系的波形图。在各图中，上段示出输出电压，下段示出电流。本实施方式的dc-dc转换器10进行根据输出电压的大小而自动地切换升压模式、升降压模式、降压模式这3个控制模式的控制。因此，在来自电源2的输入电压与dc-dc转换器10的输出电压的关系达到控制模式的切换电压时，输出电压的上升时间产生延迟。
在未产生控制模式的切换的情况下，如图3的(a)的上段所示，输出电压以一次函数(直线)的方式上升后，保持为固定值进行推移，与此相伴，如图3的(a)的下段所示，电流也示出同样的推移。该情况下，通过检测电流流过的时间(亮灯时间)t，能够高精度地控制dc-dc转换器10的输出电压。另一方面，在产生控制模式的切换的情况下，如图3的(b)的上段所示，输出电压不以一次函数的方式增加，而是在中途夹着由于控制模式的切换而使得输出电压不上升的期间，输出电压以阶梯方式增加。因此，如图3的(b)的下段所示，电流也不是立即达到峰值电流(ipk)，而是在其间夹着电流相对较低的期间。该情况下，仅检测电流流过的时间(亮灯时间)t，很难高精度地控制dc-dc转换器10的输出电压。这是因为，与不存在控制模式的切换的情况相比，在发光元件组3a(或3b)中流过的电流的平均值降低。因此，在本实施方式中，根据由亮灯时间检测电路13检测出的电流的上升和下降，由控制器12控制使各开关元件14a、14b接通的时间，由此进行使电流接近适当值的控制。下面，对该内容进行详细说明。图4的(a)是用于说明电流检测方法的波形图。另外，实际上通过i/v转换部22将在电阻元件20中流过的电流转换为电压，借助该电压来检测电流的大小，因此，在图4的(a)中示出该电压波形。控制器12根据从亮灯时间检测电路13输出的电压信号的电压电平(高/低)，检测电流的上升时期(开始期)。此外，控制器12通过模拟数字转换器23将以一定的采样周期δt从i/v转换部22输出的电压信号转换为数字信号后进行读取。图中，为了容易理解，利用黑色圆点例示采样点。控制器12在至少包含从电流的上升时期至达到峰值电流(ipk)为止的期间的第1期间(在本实施方式中还包含在达到峰值电流ipk后经过一定时间为止的期间)，根据由模拟数字转换器23得到的数字信号而取得电流的值。此外，控制器12在至少包含从电流达到峰值电流(ipk)后起到下降时期(结束期)为止的期间的第2期间，根据亮灯时间检测电路13的输出电压而检测电流流过的时间。具体而言，控制器12根据从亮灯时间检测电路13输出的电压信号的电压电平(高/低)，检测电流的下降时期。从第2期间的开始期到电流的下降时期为止的时间成为第2期间的时间。另外，控制器12适当地设定第1期间与第2期间的边界。在与电流的上升对应的第1期间，使用由模拟数字转换器23转换获得的数字信号，能够可靠地检测波形变化。另一方面，在根据模拟数字转换器23的数字信号检测出将第1期间和第2期间合并起来的整个期间的波形变化的情况下，存在采样频率无法追随电流的急剧下降，无法可靠地检测电流的下降的时期(第2期间的结束期)的可能性。因此，关于第2期间的结束期，使用由模拟电路构成的亮灯时间检测电路13进行检测，将其比较器24的输出端的电压作为逻辑信号(数字信号)进行处理，并从控制器12的数字信号用的输入端口取入，由此能够更加可靠地检测结束期。控制器12根据采样周期对第1期间内的各采样点处的电流的大小进行积分，并且对第2期间内的峰值电流的大小和其流过的时间进行累计，将它们相加并取平均，由此求出第1期间、第2期间整体的平均的电流的大小(电流平均值)。然后，控制器12将该电流平均值与预先设定的基准值进行比较，根据其差值，如图4的(b)所示，使在发光元件组3a(或3b)中流过电流的时间(导通时间)增减。具体而言，如图所示，通过使导通时间的结束期前后移动，使导通时间的长度增减。例如，在电流平均值小于基准值的情况下，根据该差值延长导
通时间。此外，在电流平均值大于基准值的情况下，根据该差值缩短导通时间。具体而言，控制器12对各开关元件14a、14b接通的期间的长度进行控制，由此使导通时间增减。由此，能够实现与电流平均值对应的可靠的反馈控制。如上所述，根据本实施方式，能够提高对多个发光元件组进行基于分时驱动的亮灯控制时的反馈控制的精度。另外，本公开不限于上述实施方式的内容，能够在本公开的主旨的范围内进行各种变形来实施。例如，在上述实施方式中，例示对2个发光元件组进行分时驱动的情况，但是，发光元件组的数量也可以是3个或3个以上。此外，发光元件组中分别包含的发光元件的数量也是例示，不限于上述实施方式的数量。在本公开中，发光元件组中分别包含的发光元件的数量为至少1个以上即可。此外，发光元件组的用途不限于车辆用灯具，可适用于各种照明装置。此外，在上述实施方式中，通过使对各发光元件组的电流的供给时间(导通时间)增减来实现反馈控制，但是，也可以通过使峰值电流增减来实现反馈控制。该情况下，根据电流平均值，从控制器12将控制信号供给到dc-dc转换器10，使输出电压增减，由此使峰值电流增减即可。进一步地，也可以组合使用这种基于峰值电流的控制和基于导通时间的控制。此外，向各发光元件组供给的电流的峰值电流值和/或平均电流值可以相同，也可以不同。此外，在上述实施方式中，使用作为模拟电路的亮灯时间检测电路来检测电流的下降时期，但是，在模拟数字转换器的采样周期非常短的情况下，也可以根据从模拟数字转换器得到的数字信号来检测下降时期。此外，上述实施方式的dc-dc转换器具有3个控制模式，但只要具有至少2个控制模式即可。此外，在上述实施方式中，作为供给脉冲波形的电力的电力供给部的一例，使用dc-dc转换器，但电力供给部不限于此。