JP2779558B2 - 車輌用放電灯の点灯回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流入力電圧を昇圧す
る昇圧回路を備えた車輌用放電灯の点灯回路において、
直流入力電圧に急激な変動が生じた場合でもランプの点
灯状態を維持することができるようにした新規な車輌用
放電灯の点灯回路を提供しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】近時、自動車用光源として小型のメタル
ハライドランプが注目されており、その点灯回路には直
流電源を用い、直流入力電圧を昇圧後に交流化してラン
プに印加するようにしたものが知られている。

【０００３】このような点灯回路に必要な機能の一つと
しては、電源電圧の変動に対して回路状態を安定化させ
ランプの点灯を維持することが挙げられる。

【０００４】図６は、点灯回路ａの一例を示すものであ
り、バッテリー電圧が点灯スイッチｂを介してＤＣ（直
流）昇圧回路ｃに送られて直流昇圧がなされる。その
後、インバータ回路ｄにおいて交流化された電圧は、イ
グナイタ回路ｅを介してメタルハライドランプｆに供給
される。

【０００５】ＤＣ昇圧回路ｃの出力電圧は分圧抵抗ｇ、
ｇ´を用いて検出され、またその出力電流は電流検出用
抵抗ｈにより検出され、これらの検出信号はＰＷＭ（パ
ルス幅変調）制御部ｉに送出される。このＰＷＭ制御部
ｉの出力パルスはＤＣ昇圧回路ｃにフィードバックさ
れ、該出力パルスのデューティーサイクルを可変するこ
とによってＤＣ昇圧回路ｃの出力電圧が制御されるよう
になっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の点灯
回路にあっては、直流電源電圧の変動に対してランプの
点灯を維持することが困難な場合が生じるという問題が
ある。

【０００７】図７は電源電圧（これを「Ｂ」と記す。）
の変動に対するランプ電流（これを「ｉＬ」と記す。）
の変化を概略的に示したものである。

【０００８】図７（ａ）は電源電圧Ｂに急激な低下ΔＢ
が生じたときにランプ電流波形がｊに示すようになり電
流値ｉＬが小さくなるが、Δｔの遅延時間の経過後に電
圧変動に対する制御が効き始めメタルハライドランプｆ
の点灯状態が維持されるときの様子を示している。

【０００９】図７（ｂ）は電源電圧の変動に対する制御
が手遅れになるため、ランプ電流波形ｋに示すようにな
りメタルハライドランプｆが立ち消えてしまう様子を示
している。

【００１０】電圧変動によってメタルハライドランプｆ
の点灯が維持されるか否かはランプの製造条件に依存す
るが、ランプ電圧以外の条件を同じとするとランプ電圧
が高い程立ち消えの発生確率が高くなるという傾向が認
められる。

【００１１】ランプの性能に関する製造上のバラツキに
対処するには、電源電圧の変動時の制御応答を速くする
必要があり、このための方法としては応答を遅らせてい
るコンデンサの静電容量を小さくすることが考えられ
る。

【００１２】しかし、この方法ではＰＷＭ制御上の位相
余裕を充分に確保することができないため、ＤＣ昇圧回
路ｃ及びＰＷＭ制御部ｉのフィードバックループにおい
て発振を引き起こしてしまうという不都合が生じる。

【００１３】また、制御応答が速くなると、ランプの再
点灯時にＰＷＭ制御部ｉが素速く応答してＤＣ昇圧回路
ｃにフィードバックがかかるためその出力電圧が下がり
すぎてランプの点灯状態を維持できなくなり、立ち消え
が生じてしまうという不都合がある。

【００１４】以上の事項をまとめるとＰＷＭ制御の応答
が遅いとバッテリー電圧Ｂの急変動に制御が追従するこ
とができなくなるためランプの立ち消えが発生し易くな
り、かといって単に制御の応答を速くすると発振の問題
やランプの再点灯時に立ち消えが発生するという不都合
が惹き起こされる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記し
た課題を解決するために、直流電源からの直流入力電圧
を昇圧する昇圧回路の出力電圧や出力電流を検出する出
力電圧検出部、出力電流検出部と、昇圧回路に入力され
る直流入力電圧の変動量を検出すると共に該変動量に応
じた信号を制御回路に送出することによって制御応答の
速度を可変制御するための応答制御手段を設け、該応答
制御手段の出力信号を制御回路の制御応答速度を速める
ための信号として、前記出力電流検出部の出力信号に加
算してこれを所定の基準値と比較し、さらにその比較結
果を示す信号と前記出力電圧検出部の出力信号とを加算
することによって得られる制御信号に基づいて制御回路
が昇圧回路の出力電圧を制御するようにしたものであ
る。

【００１６】

【作用】本発明によれば、直流入力電圧の急変時におい
てのみ制御応答が速くなり、これによってランプの点灯
状態の維持を図ることができ、しかも、直流入力電圧の
変動が小さいときに制御応答が速められることはないの
で、ランプの再点灯時における立ち消えや発振を惹き起
こすといった不都合を伴なうことがない。

【００１７】

【実施例】以下に、本発明車輌用放電灯の点灯回路の詳
細を図示した実施例に従って説明する。

【００１８】図１に本発明に係る点灯回路１の要部を示
す。

【００１９】図中２はバッテリーであり、直流電圧入力
端子３、３´間に接続されている。

【００２０】４、４´は直流電源ラインであり、その一
方のプラスライン４上には点灯スイッチ５が設けられて
いる。

【００２１】６ａはプラスライン４上に設けられたリレ
ー接点であり、電源遮断用リレー回路６が図示しない異
常検出回路からの信号を受けたときにリレー接点６ａを
開き、後段の回路へのバッテリー電圧の供給を断つよう
に設けられている。

【００２２】７はＤＣ昇圧回路であり、そのプラス側入
力端子がリレー接点６ａの出力側端子に接続され、他方
の入力端子（グランド側）が直流電圧入力端子３´に接
続されている。このＤＣ昇圧回路７は、バッテリー電圧
の昇圧のための回路であり、後述する制御回路によって
その昇圧制御が行なわれるようになっている。

【００２３】８はインバータ回路であり、上記ＤＣ昇圧
回路７の後段に設けられており、ＤＣ昇圧回路７からの
直流電圧を正弦波交流電圧に変換するための回路であ
る。例えば、プッシュプル型の自励式インバータ回路が
用いられる。

【００２４】９はランプの起動制御に係るイグナイタ回
路であり、上記インバータ回路８の後段に配置され、そ
の交流出力端子１０、１０´間に定格電力３５Ｗのメタ
ルハライドランプ１１が接続される。

【００２５】１２はＤＣ昇圧回路７の出力電圧を制御す
るためのＰＷＭ制御回路であり、ＤＣ昇圧回路７の出力
端子間に設けられた分圧抵抗１３、１３´によって検出
されるＤＣ昇圧回路７の出力電圧（これを「Ｖ_O」と記
す。）に対応した電圧検出信号が入力される。また、Ｄ
Ｃ昇圧回路７とインバータ回路８とを結ぶグランドライ
ン上に設けられた電流検出用抵抗１４によって、ＤＣ昇
圧回路７の出力電流（これを「Ｉ_O」と記す。）に対応
した電流検出信号が電圧変換された形でアンプ１５を介
してＰＷＭ制御回路１２に入力されるようになってい
る。

【００２６】そして、ＰＷＭ制御回路１２はこれらの検
出信号に応じてデューティーサイクルが可変される制御
信号（これを「Ｐ_S」と記す。）を発生させ、これをゲ
ート駆動回路１６を介してＤＣ昇圧回路７にフィードバ
ックして、その出力電圧の制御を行なう。

【００２７】また、ＰＷＭ制御回路１２には、タイマー
回路１７を介してＤＣ昇圧回路７の出力電圧Ｖ_Oが入力
され、ランプの消灯時間に応じて低電力制御への移行時
点が規定されるようになっている。

【００２８】１８は応答制御回路であり、バッテリー電
圧の変化を検出し、ＰＷＭ制御回路１２に制御信号を送
出して制御の応答を速めるために設けられている。

【００２９】尚、バッテリー電圧の検出点はリレー接点
６ａの後段とされており、応答制御回路１８は該検出点
におけるバッテリー電圧の変動を検出するようになって
いる。

【００３０】図２は、点灯回路１におけるランプへの給
電系と点灯制御系の要部を示すものである。

【００３１】ＤＣ昇圧回路７はチョッパー式のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータとして構成されており、プラスライン４上
に設けられたインダクタ１９と、その後段においてプラ
スライン４とグランドライン４´との間に設けられ、か
つ、ＰＷＭ制御回路１２からゲート駆動回路１６を介し
て送られてくる制御パルスＰ_Sによってスイッチング動
作されるＮチャンネルのＦＥＴ２０と、プラスライン４
上においてそのアノードがＦＥＴ２０のドレインに接続
された整流用ダイオード２１と、該ダイオード２１のカ
ソードとグランドライン４´との間に設けられた平滑コ
ンデンサ２２とから構成されている。

【００３２】そして、ＤＣ昇圧回路７は制御パルスＰ_S
によってＦＥＴ２０がオン状態となったときにインダク
タ１９がエネルギーを蓄え、ＦＥＴ２０がオフ状態にな
ったときに蓄えられたエネルギーを放出し、これに相当
する電圧を入力電圧に重畳させて直流昇圧を行なうよう
になっている。

【００３３】点灯制御系を構成するＰＷＭ制御回路１２
は、ＤＣ昇圧回路７の出力電圧Ｖ_Oを分圧抵抗１３、１
３´を介して検出する出力電圧検出部２３、ＤＣ昇圧回
路７の出力電流Ｉ_Oを電流検出用抵抗１４による電圧変
換後に検出する出力電流検出部２４、そして、出力電圧
検出部２３や出力電流検出部２４からの信号を受けてゲ
ート駆動回路１６への制御パルスＰ_Sのデューティーサ
イクルを制御するＰＷＭ制御部２５とから構成されてい
る。

【００３４】出力電圧検出部２３は、ＤＣ昇圧回路７の
出力電圧Ｖ_Oを検出してこれを所定の基準電圧と比較
し、エラー出力をＰＷＭ制御部２５に送出する。

【００３５】２６はエラーアンプであり、抵抗２７によ
り負帰還のかけられた演算増幅器２８が用いられてお
り、その非反転入力端子にはＤＣ昇圧回路７の出力電圧
Ｖ_Oが抵抗１３、１３´による分圧後に入力される。

【００３６】演算増幅器２８の反転入力端子には分圧抵
抗２９、２９´によって規定される所定の基準電圧（こ
れを「Ｖ₁」とする。）が加えられている。尚、分圧抵
抗２９の一端には図示しない基準電圧発生部による所定
電圧（これを「Ｖ_ref」と記す。）が加えられている
が、このＶ_refはバッテリー電圧の変動に影響されない
一定した値とされている。

【００３７】３０は演算増幅器２８の帰還抵抗２７に対
して並列に設けられたコンデンサである。

【００３８】出力電流検出部２４は、ＤＣ昇圧回路７の
出力電流Ｉ_Oを電流検出用抵抗１４による電圧変換後に
検出し、これを所定の基準値と比較して差電圧をエラー
出力として取り出すと共に、バッテリー電圧の急変時に
応答制御回路１８からの検出信号を受けてＰＷＭ制御の
応答を速めるために設けられている。

【００３９】アンプ１５には抵抗３１により負帰還がか
けられた演算増幅器３２が用いられており、その非反転
入力端子には電流検出用抵抗１４に直列接続されたコン
デンサ３３の端子電圧が抵抗３４を介して入力されるよ
うになっている。また、演算増幅器３２の反転入力端子
は抵抗３５を介して接地されている。

【００４０】３６はエラーアンプであり、抵抗３７によ
り負帰還のかかった演算増幅器３８が用いられ、その非
反転入力端子には抵抗３９を介してアンプ１５の出力が
入力されると共に、応答制御回路１８の出力電圧が加え
られるようになっている。

【００４１】そして、その反転入力端子には電圧Ｖ_ref
を抵抗４０、４０´で分圧することで得られる基準電圧
（これを「Ｖ₂」とする。）が電圧バッファ４１を介し
て加えられている。尚、帰還抵抗３７に並列にコンデン
サ４２が設けられている。

【００４２】応答制御回路１８においては、リレー接点
１６ａ後の電源電圧がダイオード４３を介してコンデン
サ４４に加わり、その端子電圧を抵抗４５、４６により
分圧した電圧がカップリングコンデンサ４７、４８を介
して演算増幅器３８の非反転入力端子に加えられるよう
になっている。

【００４３】つまり、バッテリー電圧の変動分がエラー
アンプ３６に送出される。

【００４４】タイマー回路１７は、前回のランプの消灯
時点から再点灯の開始時点迄に要した時間に応じて、定
電力制御への移行のタイミングを規定するために設けら
れた回路である。

【００４５】タイマー回路１７は、時定数回路４９と、
これによってスイッチング制御されるＮＰＮトランジス
タ５０とからなり、該トランジスタ５０のコレクタはＤ
Ｃ昇圧回路７のプラス側出力端子に接続され、そのエミ
ッタは抵抗５１を介して演算増幅器３８の非反転入力端
子に接続されている。

【００４６】ＰＷＭ制御部２５は、そのコンパレータ５
２において演算増幅器２８と３８との和出力をオシレー
タ５３からの三角波と比較し、入力電圧に応じたデュー
ティーサイクルの制御パルスＰ_Sを発生させるものであ
る。

【００４７】即ち、コンパレータ５２のマイナス入力端
子は演算増幅器２８及び３８の出力端子に接続されてお
り、そのプラス入力端子はオシレータ５３の出力端子に
接続されている。

【００４８】コンパレータ５２の出力信号はバッファ５
４を介してゲート駆動回路１６に送出される。

【００４９】しかして、上記した点灯回路１にあって
は、バッテリー電圧の変動が少ないときには、応答制御
回路１８の出力電圧が小さいので、出力電圧検出部２３
又は出力電流検出部２４の検出信号に基づいてＰＷＭ制
御が行なわれ、制御パルスＰ_Sのデューティーサイクル
の可変制御によりＤＣ昇圧回路７の出力電圧が制御され
る。

【００５０】その際、前回の点灯時からどれくらいの時
間が経っているかによってメタルハライドランプ１１の
物理的な状態（管温度や再始動電圧時）が異なるため、
タイマー回路１７はランプ状態を間接的に監視し、ラン
プの点灯を開始してから定電力制御に移行する迄の時間
を規定している。

【００５１】例えば、ランプが冷えた状態から点灯を開
始する場合には、最初のうちは主として出力電圧検出部
２３の出力に基づいてＰＷＭ制御がなされ、ＤＣ昇圧回
路７の出力電圧が制御されるが、その後は出力電流検出
部２４による制御が主流となる。そして、タイマー回路
１７のトランジスタ５０がオン状態となると、ＤＣ昇圧
回路７の出力電圧Ｖ_Oや出力電流Ｉ_Oに関する検出信号の
加算出力が一定となるように制御され、Ｖ_O・Ｉ_O＝一定
という定電力曲線を直線近似の形で実現した定電力制御
へと最終的に移行する。

【００５２】また、ランプを消灯して間もなく再点灯を
行なう時には、点灯スイッチ５の投入時点から出力電流
検出部２４の支配下におけるＰＷＭ制御を経て時定数回
路４９によって規定される時間の経過後に定電力制御に
移行する。

【００５３】次に、バッテリー電圧の急変動が生じた場
合には、応答制御回路１８がバッテリー電圧の変動分を
検出して、この検出電圧を出力電流検出部２４のエラー
アンプ３８に送出する。この検出電圧と基準電圧Ｖ₂と
の差がゼロとなるように強制的にＰＷＭ制御がなされ、
その結果として制御の応答速度が速められる。

【００５４】これによって、電圧変動に伴なうランプの
立ち消えが発生しにくくなる。

【００５５】図３はバッテリー電圧Ｂに急激な低下ΔＢ
が生じたときの状況を示すもので、応答制御回路１８の
出力電圧Ｖ（１８：ＯＵＴ）、演算増幅器３８の非反転
入力端子の入力電圧Ｖ（３８：＋ＩＮ）及び出力電圧Ｖ
（３８：ＯＵＴ）、そして、ＤＣ昇圧回路７の出力電圧
Ｖ_Oの時間的な変化を概略的に示している。

【００５６】図中、実線で示す波形が本発明に係る波形
を示し、破線で示す波形は応答制御回路１８を設けない
場合、つまり、バッテリー電圧の変動を何ら考慮するこ
となくＰＷＭ制御を行なった場合の波形を示している。

【００５７】本発明に係るＶ（３８：＋ＩＮ）、Ｖ（３
８：ＯＵＴ）の波形においてバッテリー電圧の変動の影
響が如実に認められ、立ち上がりの傾斜が大きく、この
エラー電圧の補正を通して応答性の改善が図られる。

【００５８】また、図４は、バッテリー電圧Ｂが急上昇
した場合の状況を示しており、記号の意味や線の区別に
ついては図３において説明した通りである。

【００５９】この場合、演算増幅器３８の入出力電圧の
立ち上がりが速く、また、ＤＣ昇圧回路７の出力電圧Ｖ
_Oのオーバーシュートが抑制されている様子を図から読
み取ることができる。

【００６０】図５は、バッテリー電圧Ｂの上昇や下降に
伴なうランプ電流の変化を示すもので、図中「ｉＬ」は
応答制御回路１８を設けない場合のランプ電流を示し、
「ＩＬ」は、本発明に係るランプ電流を示している。
尚、両者の比較に際して同一のランプを用いていること
は勿論である。

【００６１】図示するように応答制御回路１８を設けな
いと、バッテリー電圧の低下時にはランプ電流ｉＬの振
幅レベルは矢印ｍに示すように小さくなり、矢印Ｍに示
すランプ電流ＩＬの振幅レベルに比してかなり小さく、
電圧変動時にランプの点灯を維持することが困難な様相
を呈している。

【００６２】しかして、点灯回路１にあっては、バッテ
リー電圧の変動を応答制御回路１８が検出して、変動量
に応じてＰＷＭ制御についての応答速度の制御が行なわ
れるため、バッテリー電圧の急変に伴なうランプの立ち
消えの発生を抑制し、しかも一律にＰＷＭ制御の応答性
を速めることによって生じる不都合、つまり、ＤＣ昇圧
回路７、ＰＷＭ制御回路１２、ゲート駆動回路１６から
構成されるフィードバック制御上での発振の問題や、ラ
ンプの再点灯時における立ち消えの発生を防ぐことがで
きる。

【００６３】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明によれば、直流入力電圧の変動に応じて点灯
制御の応答性についての適正化を図ることができるの
で、直流入力電圧の急変に伴なうランプの立ち消えの発
生頻度を低減することはもとより、単なる回路定数の選
定による応答性の改善策だけでは対処することが困難な
問題（つまり、発振やランプの再点灯時における立ち消
えの発生）を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る点灯回路の概要を示すブロック図
である。

【図２】本発明に係る点灯回路の要部を示す回路図であ
る。

【図３】バッテリー電圧の低下時の制御について説明す
るための概略的な波形図である。

【図４】バッテリー電圧の上昇時の制御について説明す
るための概略的な波形図である。

【図５】バッテリー電圧とランプ電流との関係を示す概
略的な波形図である。

【図６】従来の点灯回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図７】問題点を説明するための波形図であり、（ａ）
はバッテリー電圧の変動時にランプの点灯状態が維持さ
れる場合のランプ電流波形を示す図、（ｂ）はバッテリ
ー電圧の変動時にランプの立ち消えが生じる場合のラン
プ電流波形を示す図である。

【符号の説明】

１ 車輌用放電灯の点灯回路 ２ 直流電源 ７ 昇圧回路 １１ 放電灯 １２ 制御回路１３、１３′出力電圧検出部 １４、１５ 出力電流検出部 １８ 応答制御手段

フロントページの続き (72)発明者 菅沢 正敏 静岡県清水市北脇500番地 株式会社小 糸製作所 静岡工場内 (56)参考文献 特開 昭62−259391（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−207294（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−207293（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−153430（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−54278（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−177298（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−11595（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−171596（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−163887（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−121187（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−146899（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−130198（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−118594（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05B 41/16 - 41/29 B60Q 1/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源からの直流入力電圧を昇圧する
   昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧を検出する出力電圧検出部と、 該昇圧回路の出力電流を検出する出力電流検出部と、 出力電圧検出部及び出力電流検出部からの信号に基づい
   て 昇圧回路の出力電圧を可変することにより放電灯の点
   灯制御を行なう制御回路を備えた車輌用放電灯の点灯回
   路において、前記昇圧回路に入力される直流入力電圧の変動量 を検出
   すると共に、該変動量に応じた信号を制御回路に送出す
   ることによって制御応答の速度を可変制御するための応
   答制御手段を設け、 該応答制御手段の出力信号を制御回路の制御応答速度を
   速めるための信号として、前記出力電流検出部の出力信
   号に加算してこれを所定の基準値と比較し、さらにその
   比較結果を示す信号と前記出力電圧検出部の出力信号と
   を加算することによって得られる制御信号に基づいて制
   御回路が昇圧回路の出力電圧を制御する ことを特徴とす
   る車輌用放電灯の点灯回路。