JPH03257794A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、高輝度放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に
関し、高輝度放電灯の出力光を受光し電気信号に変換し
て出力する光電変換部を含み、光電変換部から与えられ
る信号に基づいて高輝度放電灯を制御することにより、
高輝度放電灯の内部状態とは実質的に無関係に、理想的
な立ち上がり特性で、高輝度放電灯を点灯できるように
したものである。

〈従来の技術〉 第４図は高輝度放電灯を用いた放電灯点灯装置の構成を
示す図で、１は電源、２は高輝度放電灯、３は駆動制御
回路、４】は電圧検出回路、４２は電流検出回路、Ｓは
スイッチである。

高輝度放電灯２は、石英ガラス等で構成された管２１内
に稀ガス、水銀及びハライド化金属２２等が入っており
、管２１内で距離を隔てて電極２３．２４を対向させた
構造になっている。

駆動制御回路３は、電源１から与えられる直流入力を高
レベルの直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ、そ
の出力をスイッチングして高電圧パルスを作る高圧発生
回路及び制御回路等を内蔵し、高輝度放電灯２の電極２
３−２４間に例えば１０〜１５Ｋｖ程度の高電圧パルス
を印加する。

駆動制御回路３は、電圧検出回路４】及び電流検出口路
４２から人力される検出信号に基づいて、放電灯２の点
灯状態を制御する。

電極２３．２４に高電圧パルスが印加されると、アーク
放電が生じ、管２１中のガスを通して放電が発生する。

この放電によって発生した熱によってハライド化金属２
２が気化され、最大量の光が放射される。点灯後は比較
的低いパルスが継続して印加される。

高輝度放電灯２は、従来より自動車の前照灯として多用
されているハロゲン、ランプと異なって、ガス中で放電
させることによって光を発生するものであり、ハロゲン
・ランプの１／３程度の消費電力でありながら、その３
〜４倍の光束を得ることがで籾、自動車用前照灯として
籾わめて利用価値の高いものである。自動車前照灯は自
動車デザインに大きな影響を与えるものであり、その形
状を小型化で幹る高輝度放電灯は、自動車デザインにき
わめて大きなインパクトを与え得る。

高輝度放電灯を自動車前照灯として使用するに当り、自
動車の走行安全性確保のために、即時点灯性、寿命特性
及び点灯安定性に関して、例えばＳＡＥ規格として知ら
れている厳しい規格が課されている。第５図はコールド
スタート時に上記規格によって要求される光出力時間特
性を示す図で、横軸に時間（秒）をとり、縦軸に相対光
束（％）をとっである。相対光束は定常時光束出力を１
００％としたときのパーセント表示として示されている
。斜線領域Ａ、Ｂは非許容領域であり、非許容領域Ａ、
Ｂの間にある領域Ｃが許容領域である。高輝度放電灯２
は、曲線Ｉｌ、で示される如く、許容領域Ｃ内に入るよ
うな点灯特性となるように制御しなければならない。第
５図の特性は次のように理解される。

まず、即時点灯性を確保するため、スイッチＳがオンに
なって高輝度放電灯２に高電圧パルスが印加されたた後
、約０．５秒以内に２５％の相対光束が得られ、２秒以
内に約８０％の相対光束を生じなければならない。

しかも、立ち上がり時には、寿命特性を満たす必要から
、１５０％未満の相対光束に抑えなければならない。

更に、点灯安定性を確保するために、定常時の相対光束
は±１０％の誤差内に収まっていなければならない。

第５図で示される規格を満たす手段として、従来は、電
圧検出回路４１や電流検出回路４２を設けて電圧、電流
を検出し、検出された信号に基づいて高輝度放電灯２に
流れる電流または印加される電圧を制御していた。しか
し、かかる手段によりては、第５図に示す規格を満たす
ことが極めて困難であった０次にその理由を説明する。

（Ａ）高輝度放電灯２で構成される前照灯は、例えばパ
ッシング操作等により、点滅させて使用されることがし
ばしばである。このような場合も、基本的には第５図で
示される規格を満たさなければならない。ところが、再
点灯は管２１が加熱された状態で行なわれるのが普通で
あり、コールドスタートの場合と異なった点灯特性とな
る。このため、第５図に示す規格内で高輝度放電灯２を
再点灯させることは、きわめて困難である。

（Ｂ）再点灯時の管温度は、高輝度放電灯２の滅灯時期
及び滅灯時間等によって個々に異なり、その温度検出、
管理は実質的に不可能である。管２１内のガス化状態は
管温度によって著しく異なり、電流、電圧は管２０１内
のガス化状態によって大きな影響を受ける。電流、電圧
を検出して高輝度放電灯２を制御する従来技術は、捕え
ようのない管内状態に対応する電流、電圧を検出して高
輝度放電灯２を制御しようとするものであり、第５図の
規格を満たすことが極めて困難である。

（Ｃ）コールドスタート時には、第５図に示すように、
スイッチ４がオンとなった後、０．５秒で２５％、２秒
で約８０％の相対光束となるような立ち上り特性を満た
さなければならない。ところが、もし、これを満たそう
として、起動電流を増大させると、立ち上り特性が曲線
Ｉ１２のようになってしまい、相対光束が１５０％を越
えてしまう恐れがある。相対光束が１５０％の制限を越
えないように制御すると、立ち上がり特性が曲線ｉ１３
のように、非許容領域Ａ内に人ってしまう危険性がある
。

そこで、本発明の課題は、上述する従来の問題点を解決
し、高輝度放電灯の内部状態とは実質的に無関係に、理
想的な立ち上がり特性で、高輝度放電灯を点灯し得る放
電灯点灯装置を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉 上述する課題解決のため、本発明は、管内のガス放電に
よって光を発する高輝度放電灯と、その駆動制御回路と
、光電変換部とを含む放電灯点灯装置であって、 前記光電変換部は、前記高輝度放電灯の出力光を受光し
電気信号に変換して出力する回路であり、 前記駆動制御回路は、前記光電変換部から与えられる信
号に基づいて前記高輝度放電灯を制御すること を特徴とする。

〈作用〉 光電変換部は、高輝度放電灯の出力光を受光し電気信号
に変換して出力する。駆動制御回路は、光電変換部から
与えられる信号に基づいて高輝度放電灯を制御する。従
って、高輝度放電灯の内部状態から独立して、それとは
実質的に無関係に、高輝度放電灯自体の生じる光束をと
らえて制御できる。このため、コールドスタート時のみ
ならず、再点灯時にも、高輝度放電灯の内部状態とは実
質的に無関係に、理想的な立ち上がり特性で、高輝度放
電灯を点灯できる。

〈実施例〉 第１図は本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示す図で
ある。図において、第３図と同一の参照符号は同一性あ
る構成部分を示している。５は光電変換部である。

光電変換部５は高輝度放電灯２の出力光を受光し電気信
号に変換して出力する。光電変換部５は、出力光を受光
する光学系と、受光された光信号を電気信号に変換する
フォトトランジスタ等の光電変換素子とを組合せた構成
、または、光学系と光電変換素子とを一体化した構成の
何れでもよい。前者の場合には、高輝度放電灯と光電変
換素子との間に光ファイバやレンズ等の光学系が介在す
る構成となり、後者の場合には高輝度放電灯２の出力光
を光電変換素子によって直接的に受光するような構成と
なる。

駆動制御回路３は光電変換部５から与えられる信号に基
づいて高輝度放電灯２を制御する。駆動制御回路２によ
る高輝度放電灯２の制御は、高輝度放電灯２の出力光束
にある目標値を設定してお籾、出力光束がこの目標値と
なるように、高輝度放電灯２に流れる電流または電圧を
制御するようなものである。この場合の目標値は、一般
には、定常点灯時の出力光束である。

このように、高輝度放電灯２の内部状態から独立して、
それとは実質的に無関係に、高輝度放電灯２自体の光出
力をとらえて制御できるため、コールドスタート時のみ
ならず、再点灯時にも、高輝度放電灯２の内部状態とは
実質的に無関係に、理想的な立ち上がり特性Ｊ２１　（
第５図参照）で、高輝度放電灯２を点灯できる。

第２図は具体的な回路構成を示している。駆動制御回路
３において、３０１はＤＣ−ＤＣコンバータ、３０２は
制御回路、３０３は演算増幅器、３０４及び３０５はス
イッチング素子、３０６はドライブトランス、３０７は
コンデンサ、３０８はインダクタ、３０９はコンデンサ
、３１０〜３１３はダイオード、３１４は抵抗、３１５
は基準電源である。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１は直流電源１から与えられ
る直流電圧を、より高圧の直流電圧に変換して出力する
。直流電源１は自動車等ではＤＣ１２ＶまたはＤＣ２４
Ｖの低電圧である。そこで、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０
１は、放電灯点灯に必要な直流電圧にレベル変換して出
力する。

制御回路３０２はスイッチング素子３０４．３０５を制
御する。この実施例では、演算増幅器３０３から与えら
れる電圧信号Ｅｏに応じて、スイッチング素子３０４，
３０５に与えるべきスイッチング周波数数を可変制御す
る電圧−周波数変換器として説明する。

演算増幅器３０３は、基準電源３１５から与えられる基
準の電圧信号Ｅ１と光電変換部５から与えられる電圧信
号Ｅ２とに応じた電圧信号Ｅ０を出力する。

スイッチング素子３０４．３０５は電界効果トランジス
タまたはバイポーラトランジスタ等によって構成されて
いる。これらのスイッチング素子３０４．３０５は制御
回路３０２から与えられる信号によってスイッチング動
作をする。スイッチング素子３０４はドライブトランス
３０６を通して制御回路３０２から与えられる制御信号
の周波数でスイッチング動作をし、ＤＣ−ＤＣコンバー
タ３０１から与えられる直流電圧をスイッチングする。

スイッチング素子３０５は、スイッチング素子３０４の
オフ期間にオンとなるように、制御回路３０２によって
制御される。

インダクタ３０８及びコンデンサ３０９は共振回路を構
成している。スイッチング素子３０４．３０５がこの共
振回路の共振周波数ｆ。でスイッチング動作をすると、
インダクタ３０８及びコンデンサ３０９による共振回路
に高い共振電圧が現われる。この共振電圧か高輝度放電
灯２に印加され、高輝度放電灯２がトリガされる。

光電変換部５は、光電変換素子５１、バイアス用の電源
５２、抵抗５３及びコンデンサ５４等を備える。光電変
換素子５１はフォトトランジスタによって構成されてい
て、高輝度放電灯２に対し、その出力光を受光するよう
に、光学的に結合されている。

スイッチＳを閉じて電源１を投入した直後は、高輝度放
電灯２は発光しておらず、光電変換素子５１は実質的に
オープン状態にある。このとき、制御回路３０２は、ス
イッチング周波数がインダクタ３０８及びコンデンサ３
０９による共振回路の共振周波数ｆ。どなるように、ス
イッチング素子３０４．３０５を駆動する。これにより
、高輝度放電灯２の電極２３．２４に共振高電圧パルス
が印加され、電極２３−２４間にアーク放電が生じる。

立ち上がり時のアーク放電の期間中、高輝度放電灯２か
ら出力される光束は低レベルであるから、光電変換部５
から演算増幅器３０３に人力される電圧信号Ｅ２のレベ
ル変化は極めて小さく、演算増幅器３０３から出力され
る電圧信号Ｅ。は低レベルである。このため、立ち上が
り時には、スイッチング素子３０４．３０５は低周波数
で駆動され、高輝度放電灯２に対して大電流が供給され
、アーク放電によって発生した熱によって、高輝度放電
灯２内のハライド化金属が短時間の間に急速に気化され
、短時間で高輝度の点灯状態に入る。

点灯状態では、高輝度放電灯２から大量の光が放射され
る。高輝度放電灯２から放射された光束は光電変換素子
５１によって受光され、コレクタＣの電位が低下する。

このため、演算増幅器３０３の（−）端子に人力される
電圧信号Ｅ２のレベルが低下するので、演算増幅器３０
３から出力される電圧信号Ｅｏが高くなる方向に移行す
る。この結果、制御回路３０２はスイッチング素子３０
４．３０５のスイッチング周波数を、立ち上がり時より
も高周波の方向に制御する。これにより、高輝度放電灯
２に印加される電流パルスのピーク値が低下し、最終的
には一定の安定した電圧パルスが与えられる。

定常状態では、高輝度放電灯２の光束の変化に対応して
、演算増幅器３０３に供給される電圧信号Ｅ２及び出力
電圧信号Ｅ。が追従して変化し、定の光束となるように
制御する。

第３図は具体的な配置を示す図である。６は反射器、７
は車体である。光電変換素子５１は反射器６の内側であ
フて、高輝度放電灯２からの光を受光てきる位置に取付
ける。光電変換素子５１以外の光電変換部及び駆動制御
回路３は反射器６の外部に配置するのがよい。別の配置
例としては、光ファイバによって高輝度放電灯２の出力
光を受光し、反射器６の外部等の適当な位置に設けられ
た光電変換素子及び光電変換部に導く構成も有効である
。

高輝度放電灯２は、反射器６の焦点に配置されており、
高輝度放電灯２から出た光は実質的に平行光線となるよ
うに反射され、放射される。平行光である外光は、反射
器６で反射されて高輝度放電灯２のある位置に集光され
る。従って、光変換素子５１を図示の位置に配置するこ
とにより、外光の影響を排除できる。

〈発明の効果〉 以上述べたように、本発明に係る放電灯点灯装置は、高
輝度放電灯の出力光を受光し電気信号に変換して出力す
る光電変換部を含み、光電変換部から与えられる信号に
基づいて高輝度放電灯を制御するので、コールドスター
ト時のみならず、再点灯時にも、高輝度放電灯の内部状
態とは実質的に無関係に、理想的な立ち上がり特性で、
高輝度放電灯を点灯し得る放電灯点灯装置を提供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示す図、
第２図は同じくその具体的な回路構成を示す図、第３図
は同じくその具体的な配置例を示す図、第４図は従来の
放電灯点灯装置の構成を示す図、第５図はコールドスタ
ートに関し規格によって要求される相対光束時間特性を
示す図である。 ２・・・高輝度放電灯　３・・・駆動制御回路５・・・
光電変換部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）管内のガス放電によって光を発する高輝度放電灯
   と、その駆動制御回路と、光電変換部とを含む放電灯点
   灯装置であって、 前記光電変換部は、前記高輝度放電灯の出力光を受光し
   電気信号に変換して出力する回路であり、 前記駆動制御回路は、前記光電変換部から与えられる信
   号に基づいて前記高輝度放電灯を制御すること を特徴とする放電灯点灯装置。