JPH07122388A - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 始動時に大きなランプ電流を供給するように
構成した場合にも、定常時に安定した電力制御を行うこ
とができる放電ランプ点灯装置を提供する。 【構成】 ランプ電流を検出して電流検出信号を出力す
る電流検出手段２８と、この電流検出手段２８からの電
流検出信号をあらかじめ定めた互いに異なる複数の増幅
率で増幅する増幅手段２９と、増幅手段２９によって増
幅された電流検出信号に少なくとも応じて放電ランプ２
３に供給される電力を制御する制御手段２６とを備えて
いる。この制御手段２６は、始動時は増幅手段２９によ
り低い増幅率で増幅された電流検出信号を用い、定常時
は増幅手段２９により高い増幅率で増幅された電流検出
信号を用いるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧水銀ランプ、メタ
ルハライドランプ等の高輝度放電ランプの点灯装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のヘッドライト用光源等に用いら
れる高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度
放電ランプは、コールドスタート（放電ランプの温度が
低くガス蒸気圧が低い状態での始動）時においても光束
を素早く立ち上げることが要求される。このためには、
始動時に定格電力の数倍の電力を印加することが必要と
なる。例えば、特開平２−１３６３４３号公報、特開平
４−１６３８８７号公報、特開平５−６７４９６号公報
に記載されている点灯装置においては、放電ランプの定
格を大きく越えておりかつその消灯時間が長いほど大き
な値の始動電流を供給することにより、コールドスター
ト、ホットスタート（放電ランプの温度が高くガス蒸気
圧が高い状態での再始動）にかかわらず光束を速い速度
で立ち上げるように制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような点灯装置に
おいては、ランプ電流が非常に広い幅で制御されること
となる。例えば、図６に示すように、コールドスタート
時においては、始動電流が約３Ａ程度となり、定常時に
はこれが約０．４Ａ程度となる。このように電流の制御
幅が約３Ａ〜約０．４Ａと大きくなると、この電流を検
出する際の増幅器の増幅率をあまり大きくすることがで
きないので検出精度が非常に悪くなる。即ち、増幅器の
出力をＡ／Ｄコンバータで変換してマイクロコンピュー
タに取り込む場合、Ａ／Ｄコンバータの分解能に限りが
ある（例えば８ビットの場合には１／２５６）ことか
ら、電流変化幅を全てカバーしようとすると電流値の低
い定常電力制御時には検出精度、従って制御精度が極め
て悪くなる。

【０００４】このため、定常電力制御時において電源電
圧が変化したり、ランプの状態変化及び温度変化等が生
じた場合に、これを精度良く検知して制御することがで
きずフリッカを発生する等の問題が生じる。

【０００５】従って本発明は、始動時に大きなランプ電
流を供給するように構成した場合にも、定常時に安定し
た電力制御を行うことができる放電ランプ点灯装置を提
供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ランプ
電流を検出して電流検出信号を出力する電流検出手段
と、この電流検出手段からの電流検出信号をあらかじめ
定めた互いに異なる複数の増幅率で増幅する増幅手段
と、増幅手段によって増幅された電流検出信号に少なく
とも応じて放電ランプに供給される電力を制御する制御
手段とを備えており、この制御手段は、始動時は増幅手
段により低い増幅率で増幅された電流検出信号を用い、
定常時は増幅手段により高い増幅率で増幅された電流検
出信号を用いるように構成されている放電ランプ点灯装
置が提供される。

【０００７】

【作用】増幅手段は、あらかじめ定めた互いに異なる複
数の増幅率で増幅できるように構成されている。制御手
段は、始動時は低い方の増幅率で増幅された電流検出信
号を用いて放電ランプに供給される電力を制御し、定常
時は高い方の増幅率で増幅された電流検出信号を用いて
放電ランプに供給される電力を制御する。従って、始動
時に大きなランプ電流を供給するように構成した場合に
も定常時は電流検出精度を高めることができるから定常
時に精度の良い安定した電力制御を行うことができる。

【０００８】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。

【０００９】図２は本発明の一実施例としての放電ラン
プ点灯装置の構成を概略的に示すブロック図である。

【００１０】同図において、２０はバッテリ等の直流電
源、２１はこの直流電源２０に接続された昇圧型のＤＣ
−ＤＣコンバータからなるチョッパ回路（本発明の電力
調整手段に対応している）である。チョッパ回路２１
は、内蔵するＰＷＭ制御回路からの指示に応じて出力電
力（又は出力電流）が可変制御されるように構成されて
おり、その出力にはインバータ回路２２が接続されてい
る。インバータ回路２２は、内蔵する駆動回路の指示に
応じて交流出力（例えば約２５０ＨＺ）を発生するよう
に構成されており、その出力には高圧水銀ランプ、メタ
ルハライドランプ等の高輝度放電ランプ２３と高圧トリ
ガ発生用のトランス２４の２次巻線とが直列に接続され
ている。トランス２４の１次巻線は、高圧トリガ駆動回
路２５の出力に接続されている。

【００１１】チョッパ回路２１、インバータ回路２２及
び高圧トリガ駆動回路２５は、マイクロコンピュータか
ら主として構成される制御回路２６（本発明の制御手段
に対応している）に接続されており、この制御回路２６
からの指示に従って動作するように構成されている。チ
ョッパ回路２１の出力には、チョッパ回路２１の出力電
圧（ランプ電圧に対応している）を検出するための分割
抵抗２７（本発明の電圧検出手段に対応している）が並
列に接続されている。さらに、チョッパ回路２１とイン
バータ回路２２との間には、チョッパ回路２１の出力電
流（ランプ電流に対応している）を検出するための抵抗
２８（本発明の電流検出手段に対応している）が直列に
接続されている。

【００１２】抵抗２８の一端である電流検出点は増幅率
の互いに異なる２つの増幅器を有する増幅回路２９（本
発明の増幅手段に対応している）の入力端子に接続され
ている。分割抵抗２７の分割点である電圧検出点及び増
幅回路２９の２つの出力端子は、制御回路２６のＡ／Ｄ
変換入力端子にそれぞれ接続されている。

【００１３】図３は増幅回路２９の構成例を示す回路図
である。この増幅器は、オペアンプＯＰによって構成さ
れる低い増幅率Ｇの非反転増幅回路２９１とオペアンプ
ＯＰ_N によって構成される高い増幅率Ｇ_N の非反転増幅
回路２９２とこの非反転増幅回路２９２の出力側に接続
された電圧クランプ用のツェナーダイオードＣＲ１とか
ら主として構成されている。Ｎを放電ランプの特性等に
よって定められる定数であるとすると、これらの増幅率
間の関係は、Ｇ_N ＝Ｇ×Ｎで表される。なお、非反転増
幅回路２９１の増幅率Ｇがその入力抵抗をＲ₁ 、帰還抵
抗をＲ_f とするとＧ＝Ｒ_f ／Ｒ₁ で与えられ、非反転増
幅回路２９２の増幅率Ｇ_N がその入力抵抗をＲ_1N、帰還
抵抗をＲ_fNとするとＧ_N ＝Ｒ_fN／Ｒ_1Nで与えられること
は周知のとおりである。ツェナーダイオードＣＲ１は、
制御回路２６のＡ／Ｄ変換入力端子の最大定格値の関係
から増幅率の高い非反転増幅回路２９２の出力電圧Ｅ
_IONをクランプするために設けられている。

【００１４】直流電源２０には、図示されてないランプ
点灯スイッチを介して補助電源回路３０が接続されてい
る。この補助電源回路３０は、チョッパ回路２１のＰＷ
Ｍ制御回路、インバータ回路２２の駆動回路、高圧トリ
ガ駆動回路２５の駆動部、制御回路２６及び増幅回路２
９等に対してより安定した電源供給を行うための小型の
ＤＣ−ＤＣコンバータである。

【００１５】図４及び図１は制御回路２６におけるマイ
クロコンピュータの制御プログラムの一部を概略的に示
すフローチャートであり、以下これらの図を用いて本実
施例の動作を説明する。

【００１６】点灯スイッチをオンとすることにより、補
助電源回路３０が動作を開始し、各回路に電源供給がな
され、同時に制御回路２６には、点灯スイッチのオン／
オフ検出信号が印加されることからマイクロコンピュー
タは図４のフローチャートに従って次の動作を開始す
る。

【００１７】まず、チョッパ回路２１のＰＷＭ制御回路
及びインバータ回路２２の駆動回路へ制御信号Ｓ_CON 及
びＳ_INV がそれぞれ出力される。これにより、チョッパ
回路２１からは直流定電圧、例えばＤＣ３００Ｖの１次
電圧が出力され、インバータ回路２２はこれをＤＣ−Ａ
Ｃ変換して放電ランプ２３に印加する（ステップＳ４
１）。この状態において、放電ランプ２３にはタウンゼ
ント電流が流れる。

【００１８】次いで、マイクロコンピュータは高圧トリ
ガ駆動回路２５に対して指示Ｓ_TRGを出してトリガパル
スを出力させ（ステップＳ４２）、トランス２４の２次
側に例えば１５ＫＶの高圧トリガ電圧を発生させる。こ
れにより、放電ランプ２３内にブレークダウン（絶縁破
壊）が起きてグロー放電が生じ、これがアーク放電に遷
移して行くことによって点灯が行われる。

【００１９】マイクロコンピュータは、次に、アーク放
電が発生してランプ電流が流れ始めたかどうかを増幅回
路２９から得られる電流検出信号Ｅ_IOから判別し（ステ
ップＳ４３）、所定値以上のランプ電流を検出した場合
はランプが点灯したとして次のステップＳ４４へ進む。
所定値以上のランプ電流が検出されなかった場合は、ラ
ンプが点灯されなかったとしてステップＳ４２へ戻り、
再び高圧トリガ電圧を発生させる。

【００２０】ステップＳ４４では、始動時の電力制御が
行われる。この始動時電力制御は、ランプ始動時の初期
電力値を例えば消灯時間、消灯直前の最終ランプ電力等
に応じて設定し、ランプ電力をこの初期電力値から定格
電力値へ徐々に低減させるものである。次のステップＳ
４５では、定常電力制御が行われる。この定常電力制御
は、ランプ電力が定格電力に安定するように制御するも
のである。

【００２１】始動時電力制御においても定常電力制御に
おいても、以下に述べる電力制御がリアルタイムで行わ
れる。まず、電圧検出点及び増幅回路２９からその時の
ランプ電圧及びランプ電流をそれぞれ表す電圧検出信号
Ｅ_V 及び電流検出信号Ｅ_IO又はＥ_ION を取り込んでＡ／
Ｄ変換し、実際のランプ電力Ｐ_ACT をＰ_ACT ＝Ｐ＝Ｅ_V
×Ｅ_IO又はＰ_ACT ＝Ｐ_N ＝（Ｅ_V ×Ｅ_ION ）／Ｎから演
算する。次いで、この演算して得た実際の電力Ｐ_ACT が
制御すべき目標値Ｐ_TAGTより大きいか否かを判別し、Ｐ
_ACT ＞Ｐ_TAGTの場合にはチョッパ回路２１の出力電力
（又は出力電流）を減少させ、またＰ_ACT ＜Ｐ_TAGTの場
合には増加させてＰ_ACT がＰ_TAGTに近付くように電力制
御信号Ｓ_P をチョッパ回路２１のＰＷＭ制御回路へ出力
する。

【００２２】実際のランプ電力Ｐ_ACT を演算するのに、
増幅回路２９の低い増幅率Ｇの非反転増幅回路２９１か
ら入力される電流検出信号Ｅ_IOを用いるのか、又は増幅
回路２９の高い増幅率Ｇ_N の非反転増幅回路２９２から
入力される電流検出信号Ｅ_{IO N} を用いるのかは図１のプ
ログラムで決められる。

【００２３】始動直後は、電圧検出点からの電圧検出信
号Ｅ_V と低い増幅率Ｇで増幅された電流検出信号Ｅ_IOと
を読み込み（ステップＳ１１）、Ｐ＝Ｅ_V ×Ｅ_IOの演算
を行い（ステップＳ１２）、この演算値Ｐを用いて電力
制御等が行われる（ステップＳ１３）。以上のステップ
は、演算値Ｐが定格電力に近い値に設定されているしき
い値Ｐ_THよりも低くなるまで繰り返して行われる（ステ
ップＳ１４）。従って始動時は、低い増幅率で増幅され
た電流検出信号Ｅ_IOを用いて演算された演算値Ｐが実際
のランプ電力Ｐ_ACT として用いられる。

【００２４】ランプ電力が下降して定格電力に近付いて
しきい値Ｐ_THよりも低くなるとステップＳ１５へ進み、
電圧検出点からの電圧検出信号Ｅ_V と低い増幅率Ｇで増
幅された電流検出信号Ｅ_IOと高い増幅率Ｇ_N （＝Ｇ×
Ｎ）で増幅された電流検出信号Ｅ_ION とが読み込まれ、
次いでＰ＝Ｅ_V ×Ｅ_IOの演算及びＰ_N ＝（Ｅ_V ×
Ｅ_ION）／Ｎの演算が行われる（ステップＳ１６）。以
後は、実際のランプ電力Ｐ_ACTが演算値Ｐ_N であるとし
て電力制御等が行われる（ステップＳ１７）。ただし、
演算値Ｐから演算値Ｐ_N へ切り替える際に、ランプ電力
値Ｐ_ACT がステップ的に変化しないように、Ｐ≒Ｐ_N で
あることを確認している。

【００２５】このように、始動電力制御時は低い増幅率
Ｇで増幅された電流検出信号Ｅ_IOを用い、定常電力制御
時は高い増幅率Ｇ_N （＝Ｇ×Ｎ）で増幅された電流検出
信号Ｅ_ION を用いている。Ｅ_ION を用いた場合のＡ／Ｄ
変換の分解能はＥ_IOを用いた場合のＡ／Ｄ変換の分解能
の１／Ｎと高いため、定常電力制御時の精度が大幅に向
上し、電源電圧の変化、ランプの状態変化、温度変化に
対する追従性が高くなり、フリッカの発生を防止するこ
とができる。

【００２６】図５は本実施例におけるランプ電力及び電
流検出信号の時間変化特性を表している。

【００２７】同図に示すように、ランプ電流が大きい始
動時は低い増幅率で増幅した電流検出信号Ｅ_IOを用いる
ことにより分解能は低いが電流検出幅を大きく取るよう
に構成してコールドスタート時の大きな電流にも対処で
きるようにし、ランプ電流が比較的小さい定常時はＮ倍
の増幅率で増幅した電流検出信号Ｅ_ION を用いることに
より電流検出幅は小さくなるが分解能を高めるように構
成して電力制御の精度を向上させている。始動時である
か定常時であるかの判別は、本実施例では、電圧及び電
流を検出し演算して得たランプ電力Ｐがしきい値Ｐ_THよ
り小さくなったかどうかで行っている。この始動時、定
常時の判別は、ランプ電力の他に、ランプ電流、ランプ
電圧又は始動後の時間とそれぞれのしきい値とを比較し
て行ってもよい。

【００２８】前述の実施例においては放電ランプを最初
から交流点灯しているが、本発明はまず直流で点灯し次
いで交流点灯に移行する点灯装置に対してももちろん適
用可能である。また、制御回路をマイクロコンピュータ
で構成せずに、種々の回路素子を組み合わせてハードウ
ェア的に構成することも可能である。ランプ電力を制御
する方法も、前述の実施例の方法に限定されることなく
種々の公知技術を適用することができる。

【００２９】以上述べた実施例は全て本発明を例示的に
示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は
他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができ
る。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等
範囲によってのみ規定されるものである。

【００３０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、ランプ電流を検出して電流検出信号を出力する電流
検出手段と、この電流検出手段からの電流検出信号をあ
らかじめ定めた互いに異なる複数の増幅率で増幅する増
幅手段と、増幅手段によって増幅された電流検出信号に
少なくとも応じて放電ランプに供給される電力を制御す
る制御手段とを備えており、この制御手段は、始動時は
増幅手段により低い増幅率で増幅された電流検出信号を
用い、定常時は増幅手段により高い増幅率で増幅された
電流検出信号を用いるように構成されているので、始動
時に大きなランプ電流を供給するように構成した場合に
も、定常電力制御時の精度が大幅に向上し、電源電圧の
変化、ランプの状態変化、温度変化に対する追従性が高
くなり、フリッカの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２の実施例におけるマイクロコンピュータの
制御プログラムの一部を概略的に示すフローチャートで
ある。

【図２】本発明の点灯装置の一実施例の構成を概略的に
示すブロック図である。

【図３】図２の装置における増幅回路の構成例を示す回
路図である。

【図４】図１及び図２の実施例におけるマイクロコンピ
ュータの制御プログラムの一部を概略的に示すフローチ
ャートである。

【図５】図１及び図２の実施例におけるランプ電力及び
電流検出信号の時間変化特性図である。

【図６】ランプ電流の時間変化特性図である。

【符号の説明】

２０ 直流電源 ２１ チョッパ回路 ２２ インバータ回路 ２３ 放電ランプ ２４ 高圧トリガ発生用のトランス ２５ 高圧トリガ駆動回路 ２６ 制御回路 ２７、２８ 抵抗 ２９ 増幅回路 ３０ 補助電源回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ランプ電流を検出して電流検出信号を出
   力する電流検出手段と、該電流検出手段からの電流検出
   信号をあらかじめ定めた互いに異なる複数の増幅率で増
   幅する増幅手段と、該増幅手段によって増幅された電流
   検出信号に少なくとも応じて放電ランプに供給される電
   力を制御する制御手段とを備えており、該制御手段は、
   始動時は前記増幅手段により低い増幅率で増幅された電
   流検出信号を用い、定常時は前記増幅手段により高い増
   幅率で増幅された電流検出信号を用いるように構成され
   ていることを特徴とする放電ランプ点灯装置。