光源的控制装置和使用该控制装置的车灯的制作方法

本发明涉及用于控制包括多个发光芯片(例如串联连接的发光二极管(led))的光源的通断(on-off)动作的控制装置，并且涉及使用该控制装置的车灯。

背景技术：

在车灯中，包括这样的功能的前照灯已经众所周知，即根据诸如包含前照灯的对象(subject)车辆周围的其他车辆、行人等情况来控制可变的配光(lightdistribution)图案，以及当对象车辆转弯时在转弯方向上投射光。作为实现这些功能的示例性技术，前照灯通常设置有多个发光芯片(例如发光二极管(led))。通过单独地接通/关断发光芯片中的每一个，前照灯可以选择性地在与发光芯片中的每一个对应的发光区域中的相应的一个发光区域上发光。

可以单独地控制多个发光芯片的通断动作中的每一个的led照明装置例如在专利文献1(日本专利申请公开no.2009-134,933)中公开。图7a是包括多个led的用于传统前照灯的led照明装置的框图，其在专利文献1中公开。图7b和图7c也分别是专利文献1中公开的描绘具有矩阵排列的led的led模块的顶视图和侧视图。

传统的led照明装置80公开了：恒流源82；与恒流源82串联连接的多个ledd1、d2、d3和dn；多个开关器件q1、q2、q3和qn，所述多个开关器件q1、q2、q3和qn中的每一个都具有栅极、源极和漏极，并且开关器件q1、q2、q3和qn的源极和漏极中的每一个分别与ledd1、d2、d3和dn中的相应的一个并联连接；led控制器81，其连接到开关器件q1、q2、q3和qn的栅极中的每一个，以能够接通/关断ledd1、d2、d3和dn中的相应的一个。

因此，通过在从ledd1、d2、d3和dn发光的同时使用脉冲宽度调制(pwm)驱动来调节ledd1、d2、d3和dn的通断比率中的每一个，传统的led照明装置80可以使ledd1、d2、d3和dn的光强中的每一个均匀化。在这种情况下，通过使用ledd1、d2、d3和dn作为具有矩阵排列dm的led模块84，从ledd1、d2、d3和dn发出的光可以变成表面发射的，其中ledd1、d2、d3和dn中的每一个都安装在基板85上。专利文献1还公开了传统的前照灯可以使用在矩阵排列dm中成形的led模块84作为包括led照明装置80的前照灯的光源来提供诸如远光、近光、日光行车灯(drl)、用于在对象车辆的转向角方向上发光的自适应前照灯系统(afs)等的配光图案。

然而，由于使用许多led，包括led模块84的传统前照灯可能需要多个串联电路以在矩阵排列dm中成形。另外，传统led照明装置80可能需要与许多led相同数量的许多开关器件。因此，传统的前照灯应该具有复杂的结构。

此外，当led中的每一个在上述结构中发光时，led的最大正向电压中的每一个可能约为4伏。因此，当多个led串联连接时，驱动led电压可以与led的数量成比例地更高。然而，在用于提供驱动led电压的电路等中对供电能力存在限制，并且因此，通常可串联连接的发光芯片的上限数量可以约为12。

为了连接更多的发光芯片，因为必须使用具有更高击穿电压的电路等，所以部件的成本中的每一个可能会大大增加。另一方面，例如，当可串联连接的发光芯片的上限数量为12个芯片以避免使用这种昂贵的部件时，如果发光芯片的数量超出该上限即使一个，则可能有必要进一步增加用于在ledd1与dn之间提供驱动电压的电路等。因此，由于照明配置也变大，传统的led照明装置80可能造成诸如部件成本上升以及妨碍节约其空间的缺点。

此外，当led装置80在ledd1至dn中包括许多具有低光强度的led时，因为led装置80可能倾向于向led施加大电流，所以传统的led装置80也可能造成超出驱动电压供应能力的缺陷。

现有技术文献

以下列出了上面引用的专利文献，并且与其英文摘要一起在此并入。

1.专利文献1：日本专利申请公开no.2009-134,933

技术实现要素：

本发明要解决的问题

本发明的具体实施方式可以包括能够增加可以串联连接的发光芯片的数量而不增加部件成本等的技术。在技术上进一步地，具体实施方式可以包括控制装置，其中，串联连接的发光芯片的串联驱动电压可以变得低于在工作中接通所有发光芯片时的串联驱动电压，从而不必如传统照明装置中所描述的那样，进一步增加用于在ledd1与dn之间提供驱动电压的电路等。

解决问题的手段

根据本发明的一个方面，用于控制具有数量为n的串联连接的多个发光芯片的光源的通断动作的控制装置可以包括：在工作中向串联电路施加驱动电流的电流供应单元，以及控制电路，该控制电路被配置成当电流供应单元将驱动电流同时施加到数量为n-1或更少的发光芯片时，控制处于关断动作状态的发光芯片中的至少一个。

在上述示例性控制装置中，控制电路可以被配置为当电流供应单元将驱动电流同时施加到数量为n-1或更少的发光芯片时，通过每当脉冲宽度调制(pwm)驱动的发光芯片的发光周期内的专属时间(exclusivetime)中的相应的一个专属时间中选择性地切断发光芯片中的每一个，控制处于关断动作状态的发光芯片中的至少一个。

根据上述示例性控制装置，控制电路可以关闭数量为n的串联连接的发光芯片中的至少一个。因此，本发明可以提供具有驱动电压裕度的可靠控制装置，其中，串联连接的发光芯片的串联驱动电压可以变得低于在工作中接通所有发光芯片时的串联驱动电压。另外，电流供应单元可以通过每当在pwm驱动的发光芯片的发光周期中的专属时间中的相应的一个专属时间中选择性地切断发光芯片中的每一个，将驱动电流同时施加到数量为n-1或更少的发光芯片。

因此，由于如以下实施方式中所描述的发光芯片的串联驱动电压可以减小，所以控制装置可以不如传统照明装置中所描述的那样增加用于在ledd1与dn之间提供驱动电压的电路等。因此，本发明可以提供可靠的控制装置，使得能够增加串联连接的发光芯片的数量而不增加部件成本等。

根据本发明的另一方面，使用该控制装置的车灯可以包括与上述传统前照灯一样地接收来自对象车辆的转向角的控制装置。因此，本发明可以提供使用具有简单结构的控制装置的车灯，其可以为包含该车灯的对象车辆的驾驶员提供优选的配光图案。

附图说明

通过以下参照附图的描述，本发明的这些和其他特性和特征将变得清楚，其中：

图1a是由本发明的车灯(在前照灯的情况下)提供的示例性配光实施方式的说明性前视图，并且图1b是示出从用作本发明的光源的发光芯片中的每一个发出的配光图案的说明性顶视图；

图2a至2c是用于说明前照灯的示例性配光图案的说明性顶视图，其由图1b的发光芯片形成；

图3是示出图2a至图2c中所示的配光图案的示例性变化的时序图；

图4是示出本发明中的车灯的示例性实施方式的电路图；

图5是用于说明图4中所示的车灯的示例性实施方式的示例性变型的局部电路图；

图6是用于说明图1b中所示的发光芯片的示例性驱动方法的时序图；以及

图7a是包括串联连接的多个led的传统led照明装置的框图，图7b和7c是描绘具有矩阵排列的led的led模块的顶视图和侧视图，其用作传统前照灯的光源。

具体实施方式

现在将参照图1至图6详细描述本发明，其中相同、相似或相应的元件使用相同的附图标记。图1a是由本发明的前照灯提供的示例性配光实施方式的说明性前视图，并且图1b是示出从用作本发明的光源的发光芯片中的每一个发出的配光图案的说明性顶视图。当车灯1用作前照灯时，本发明的车灯可以参照水平线h和垂直线v在近光区域l1和远光区域h1上提供配光图案。

在配光图案31至37中的每一个中，从发光芯片44发出的配光图案34可以在相对于道路的水平方向的中间部分(垂直线v附近)形成。从与发光芯片44相邻设置的发光芯片43和发光芯片45发出的配光图案33和配光图案35中的每一个可以形成为相对于配光34向相反方向倾斜，该配光34位于配光图案31至配光图案37的中心方向上。从与发光芯片43相邻设置的发光芯片42发出的配光图案32可以形成为在朝向配光图案33的相反方向上进一步倾斜，并且从与发光芯片42相邻设置的发光芯片41发出的配光图案31可以形成为在朝向配光图案32的相反方向上进一步倾斜。

类似地，从与发光芯片45相邻设置的发光芯片46发出的配光图案36可以形成为在朝向配光图案35的相反方向上进一步倾斜，并且从与发光芯片46相邻设置的发光芯片47发出的配光图案37也可以形成为在朝向配光图案36的相反方向上进一步倾斜。如图1b所示，配光图案31至配光图案37中的相邻配光图案中的每一个可以相对于彼此部分重叠。

构造为使用设置有上述七个发光芯片41至47的光源的车灯可以包括：七个发光芯片41至47，其在水平方向上排列并且被布置成使得其发光方向变为向下方向；灯单元，其包括具有七个抛物面的反射器，该反射器位于发光芯片41至47的发光方向的相反方向上；壳体，其具有包含反射器的开口；以及附接到壳体的开口的透明盖。当沿着弯路转弯时，车灯可以作为转向灯操作，并且当不转弯时，车灯可以在对象车辆的向前方向上形成配光图案。

图2a至2c是用于说明由发光芯片41至47形成的示例性配光图案的说明性顶视图。包含设置有发光芯片41至47的作为(如图4中所示的)光源1的前照灯的对象车辆100可以在其向前方向上选择性地形成配光图案31至37中的每一个。图2a至图2c分别示出了当在左弯路、直路和右弯路上驾驶车辆100时的示例性配光图案。在这些情况下，通过使发光芯片43至45中的每一个发光，可以由配光图案33至35形成远光(如图1a所示)。另外，可以根据位于对象车辆100的向前方向上的另一车辆的位置关断发光芯片41至47中的一部分。

当在左弯路上驾驶对象车辆100时，除了配光图案33至35之外，通过连续地接通发光芯片42和41中的每一个，本发明的控制电路50(图4中所示)可以沿左弯路在两个阶段中提供配光图案32至31中的每一个。当在直路上驾驶对象车辆100时，仅发光芯片43、44和45中的每一个接通，并且因此控制电路50可以仅形成配光图案33至35中的每一个，作为在对象车辆100的中间向前方向上的连续配光图案。

当在右弯路上驾驶对象车辆100时，除了配光图案33至35之外，通过连续地接通发光芯片46和47中的每一个，控制电路50可以沿右弯路在两个阶段中提供配光图案36至37中的每一个。因此，因为所有的发光芯片41至47都不会瞬间发光，所以本发明可以提供光源的控制装置，其中，串联连接的发光芯片的驱动电压变得低于当所有发光芯片都发光时的驱动电压。

在这种情况下，因为发光芯片41和47中的每一个都成对，所以当发光芯片41和47中的一个接通时，发光芯片41和47中的另一个不能接通。发光芯片42和46中的每一个也可以成对，并且因此在所述两个阶段中发光芯片42和46二者不能接通。然而，因为在由于道路宽而在直路上形成配光图案32至36的一个阶段中，仅发光芯片41和47中的每一个是成对的，所以当发光芯片41和47中的一个接通时，发光芯片41和47中的另一个不能接通。

图3是示出图2a至图2c中所示的配光图案的变化的示例性时序图。当对象车辆100从直路转向左弯路时，除了配光图案33至35之外，通过串联地关断发光芯片41和42中的每一个，控制电路50沿左弯路在两个阶段中可以接通形成配光图案32的发光芯片42，并且之后可以接通形成配光图案31的发光芯片41。当对象车辆100返回直路时，仅发光芯片43、44和45中的每一个接通。

因此，控制电路50可以仅形成配光图案33至35中的每一个，作为在对象车辆100的中间向前方向上的连续配光图案。当对象车辆100朝着右弯路驾驶时，除了配光图案33至35之外，通过连续地接通发光芯片46和47中的每一个，控制电路50可以沿右弯路在两个阶段中提供配光图案36至37中的每一个。因此，因为控制电路50在发光芯片41至47的发射峰值处仅接通五个发光芯片，所以即使当光源1包括如上所描述的七个发光芯片时，如果控制电路50能够将驱动电流仅施加到五个发光芯片，则控制电路50可以持续。

图4是示出了本发明的车灯的示例性实施方式的电路图。车灯可以包括光源1和控制装置2，光源1包括串联连接的七个发光芯片41、42、43、44、45、46和47以及电阻器48，控制装置2包括控制电路50和用于向发光芯片41至47中的每一个施加驱动电流的电流供应单元40，并且电流供应单元40监视施加在电阻器48之间的参考电压。

此外，控制电路50还可以包括多个开关器件51、52、53、54、55、56和57，其中的每一个具有源极(s)、漏极(d)和栅极(g)，开关器件51至57的漏极(d)和源极(s)中的相应两个与发光芯片41至47中的每一个并联连接，并且开关器件51至57的栅极(g)中的相应的一个栅极(g)连接控制电路50以选择性地接通/关断开关器件51至57中的相应一个。车灯还可以从对象车辆100接收转向角信号。

因此，控制装置2可以选择性地接通发光芯片41至47中的每一个，同时将发光芯片41至47的驱动电压保持在比接通所有发光芯片41至47时的驱动电压更低的电压。当车灯用作前照灯时，由于控制装置2可以接收从对象车辆输出的转向角信号，因此车灯可以提供如图1a、图1b和图2a至2c所示的各种配光图案。

在这些情况下，发光芯片41至47的正向电压vf中的每一个可以变得大于在工作中开关器件51至57的d与s之间的相应导通(on)电压。因此，当控制电路50例如向开关器件51的g输出导通信号时，由于开关器件51接通，所以位于光源1的发光方向的最左侧部分的发光芯片41可以关断。相反，当控制电路50例如向开关器件57的g输出关断信号时，由于开关器件57关断，所以位于光源22的发光方向的最右侧部分的发光芯片47可以接通。

此外，如图5所示，当控制装置2可以将配光图案33至35固定为连续的固定配光图案时，由于控制电路50不需要接通/关断发光芯片43至45中的每一个，因此可以从控制装置2中移除开关器件53至55。由此，控制装置可以以简单的结构形成。

图6是用于说明图1b中所示的发光芯片的示例性驱动方法的时序图。控制电路50可以控制开关器件51至57中的每一个，使得在发光间隔中关断发光芯片41至47中的至少一个，以使发光芯片在工作中保持比接通所有发光芯片41至47时的驱动电压更低的驱动电压。具体地，在本发明的示例性实施方式的驱动方法中，可以以将发光周期除以发光芯片41至47的数量n(或更多)的时间来设置发光间隔。

如图6中所示，发光周期可以除以7(数量n＝7)，并且发光周期可以包括七个发光间隔。控制电路50可以控制发光芯片41至47中的每一个，使得在发光周期的七个间隔中总是唯一地关断发光芯片41至47中的任一个。也就是说，关断发光芯片41至47中的每一个的关断时间即使是一瞬间也不会重叠。

更具体地，发光芯片41至47中的每一个可以由控制电路50控制，使得发光芯片47在第一间隔中关断，发光芯片46在第二间隔中关断，发光芯片45在第三间隔中关断，发光芯片44在第四间隔中关断，发光芯片43在第五间隔中关断，发光芯片42在第六间隔中关断，并且发光芯片41在第七间隔中关断。

当在除了被设置为关断的间隔之外的其他间隔接通发光芯片41至47中的每一个时，控制电路50可以控制与发光元件41至47中的每一个并联连接的开关器件51至57中的相应的一个，使其关断；并且当在除了被设置为关断的间隔之外的其他间隔内关断发光芯片41至47中的每一个时，还可以控制开关器件51至57中的相应的一个，使其接通。

在这种情况下，优选地将发光周期设置为例如5毫秒(ms)或更短。将在下面详细说明原因。通常，已知的是，人们认识到当发光芯片以5ms或更短的周期闪烁时，人在连续照明状态下眨眼而不会感知到。例如，当发光芯片的数量为n时，如果发光芯片的亮度与电流成比例，则发光芯片可以通过将电流设置为n/(n-1)倍、通过将照明时间与熄灭时间的比率设置为(n-1)/n倍、以及通过将闪烁周期设置为2ms或更短来保持其亮度，并且似乎发光芯片的数量n是全部同时点亮。此时，因为注入电流的发光芯片的数量是(n-1)，所以器件驱动器50可以减小所需的最大电压。

当使用led作为发光芯片时，例如当led的数量是7时，施加到led的电流可以是7/6倍。因此，通过基于如图6所示的时序图重复通断动作，上述驱动方法可以使控制电路50能够同时驱动六个led而保持七个led的亮度。

当施加到发光芯片的电流是7/6倍时，每个发光芯片的正向电压的增量δvf可以表示如下：

avf＝(nkt/q)×ln(7/6)

在这种情况下，n是二极管因子，k是玻尔兹曼常数，t是绝对温度，q是基本电荷。当n为3且t为30开尔文(约27摄氏度)时，δvf可以变为12毫伏。当发光芯片的正向电压为3伏时，增量δvf仅为0.4％，并且对电流供应单元40所需的最大电压的影响可以非常小。

当要控制的发光芯片的数量较大时，这种控制可能变得特别有效。当一百个发光芯片由一个驱动电路独立控制时，并且当施加到一个发光芯片的驱动电压为10倍且发光芯片中的每一个作为1/10接通时，根据上述公式，驱动电压的增量δvf可以变为(δvf＝)179mv。当发光芯片的正向电压为3伏时，驱动电压的增量δvf可以仅为正向电压的约6％。

因此，即使发光芯片的数量是100，因为每个发光芯片给出的平均电流约为1/10，所以电流供应单元40可以独立地驱动一百个发光芯片中的每一个，而不增加使用控制电路50的驱动电路的数量。也就是说，本发明可以通过增加施加到发光芯片的电流的峰值以及降低通断次数的比率来防止驱动电路数量的增加。

根据上述驱动方法，控制电路50可以关断数量为n的串联连接的发光芯片中的至少一个发光芯片。因此，本发明可以提供光源1的控制装置2，其中，串联连接的发光芯片的串联驱动电压可以变得低于在工作中控制电路50接通所有发光芯片时的驱动电压。另外，通过每当在pwm驱动的发光芯片的发光周期中的专属时间中的相应的一个专属时间选择性地切断发光芯片中的每一个，电流供应单元40可以同时将驱动电流施加到数量为n-1或更少的发光芯片。

在这种情况下，因为发光芯片的串联驱动电压可以降低，所以控制电路20可以不增加(如传统照明装置中所描述的)用于提供ledd1与dn之间的驱动电压的电路等。因此，本发明可以提供光源的控制装置，使得能够增加串联连接的发光芯片的数量而不增加部件成本等。

因此，本发明可以提供使用控制装置2的车灯，该车灯可以提供优选的配光图案，以根据路况以简单的结构操作各种车辆安全性，并且该车灯可以用作前照灯。与发光芯片的并联电路相比，本发明可以提供包括以简单结构串联连接的多个发光芯片的光源的控制装置。

在不脱离本公开主题的精神和范围的情况下，可以对以上公开的实施方式进行各种修改。例如，描述了使用fet作为开关器件中的每一个的情况。然而，开关器件中的每一个不限于fet，也可以使用晶体管等作为开关器件中的每一个。另外，发光芯片的数量不限于七个，并且数量可以适当地变化。此外，在不同的应用之间，部件之间的特定布置可以变化，并且取决于包括控制电路的车灯的特定应用，上述特征中的若干特征可以在各种实施方式之间互换使用。

虽然已经描述了目前被认为是本发明的示例性实施方式的内容，但是应该理解，可以对其进行各种修改，并且所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真实精神和范围内的这些修改。上面描述的所有传统技术参考文献均通过引用整体并入本文。

本申请要求2017年9月21日提交的日本专利申请no.2017-181225的优先权，该专利申请通过引用并入本文。