JPH0739263B2 - 車輌用高圧放電灯の点灯回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明車輌用高圧放電灯の点灯回路の詳細を以下の項目
に従って説明する。

A.産業上の利用分野 B.発明の概要 C.従来技術 a.一般的背景 b.従来例 D.発明が解決しようとする課題 E.課題を解決するための手段 F.実施例［第１図乃至第４図］ a.回路構成［第１図、第２図］ b.動作［第３図、第４図］ c.作用 G.発明の効果 （A.産業上の利用分野） 本発明は新規な車輌用高圧放電灯の点灯回路に関する。
詳しくは、車輌用高圧放電灯のランプ電圧に応じて直流
−交流変換回路の出力電圧の周波数を可変制御し、放電
灯の点灯初期にランプ定格電流を上回るランプ電流を流
すことによって放電灯の発光を促し、放電灯の光束を非
常に短時間で定格光束迄到達させるようにした新規な車
輌用高圧放電灯の点灯回路を提供しようとするものであ
り、とくに車輌用前照灯の光源として注目を浴びている
メタルハライドランプの実用化を大幅に促進させようと
するものである。

（B.発明の概要） 本発明車輌用高圧放電灯の点灯回路は、直流電源が接続
される入力端子からの直流電圧を交流電圧に変換した後
限流用のインダクタンス負荷を介して放電灯への電力供
給を行なうことができるように直流−交流変換回路を備
えた車輌用高圧放電灯の点灯回路において、放電灯のラ
ンプ電圧を検出する検出手段と、放電灯のランプ電流の
最大値を規定するリミッタ手段と、該検出手段からの信
号に応じて出力信号の周波数を可変して直流−交流変換
回路にフィードバックし、放電灯の点灯初期に上記リミ
ッタ手段によって規定される範囲内であってランプ定格
電流を越えるランプ電流を流した後放電灯のランプ電圧
の上昇に応じて直流−交流変換回路の出力する交流電圧
の周波数を上昇させてランプ電流を定常電流まで減少さ
せるように制御する周波数制御手段とを設けることによ
って、放電灯の光束を速やかに立ち上がらせ、始動時間
の短縮を図ることができるようにしたものである。

（C.従来技術） （a.一般的背景） 自動車においては、近時、夜間走行上の安全性や車体の
空力特性の向上、あるいは省電力化に対する要求が高ま
っており、従って、自動車用前照灯といえどもこの例外
ではなく、夜間走行上の安全に対しては視認性の向上が
要求され、また、空力特性の向上に対してはヘッドライ
トのスラント化や小型薄型化等が求められている。

そして、省電力化に関しては消費電力、光源効率、寿命
の点で従来のハロゲンランプを遥かに上回る特性を有す
るメタルハライドランプが注目されている。

即ち、メタルハライドランプはガラス球内に起動ガス
（アルゴン等）、水銀及び金属沃化物を充填して形成さ
れていて、放電電極に高電圧が印加されると起動ガスの
ガス放電後に水銀アーク放電が発生し、これによって発
生した熱によって金属沃化物が気化され、水銀アーク内
で解離される結果、金属原子の固有スペクトルをもった
高光束の放射がなされるものである。

（b.従来例） このようなメタルハライドランプを含む高圧放電灯の点
灯回路として、例えば、特開昭62−259391号公報に示さ
れるものが知られている。

そして、この公報に示された回路は直流電源によって高
圧放電灯を点灯させるために、直流電源と、該直流電源
に接続された昇圧用のアップコンバータと、アップコン
バータからの直流電圧を正弦波交流電圧に変換するため
にアップコンバータに接続された正弦波コンバータと、
起動回路等から構成されている。そして、放電灯の点灯
時に正弦波交流を供給することによって、矩形波交流電
圧の供給に起因する音響的共鳴による放電灯の動作不安
定を解消し、また、アップコンバータを可制御直流電圧
コンバータとすることによって、出力調整を可能にした
ものである。

（D.発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記したような回路によって、直流電源
による高圧放電灯の点灯が可能になったが、放電灯を最
初に点灯してから規定の明るさになる迄に要する時間
（始動時間）や、一旦消灯してからの再点灯したときに
規定の明るさになる迄に要する時間（再始動時間）がか
かりすぎるという問題がある。

特に、前回の消灯時点から長時間が経過した後に点灯を
行なうような場合（以下、「コールドスタート時」とい
う。）には、放電はガラス球が冷えた状態から開始され
るため、ガラス球内の金属沃化物が蒸気化される迄に時
間を要してしまうためである。

また、バッテリーと正弦波コンバータとの間に直流昇圧
用のアップコンバータを設けることは点灯装置の大型化
やコストの上昇等を招くことにもなってしまうという問
題がある。

（E.課題を解決するための手段） そこで、本発明車輌用高圧放電灯の点灯回路は上記した
課題を解決するために、直流電源が接続される入力端子
からの直流電圧を交流電圧に変換した後限流用のインダ
クタンス負荷を介して放電灯への電力供給を行なうこと
ができるように直流−交流変換回路を備えた車輌用高圧
放電灯の点灯回路において、放電灯のランプ電圧を検出
する検出手段と、放電灯のランプ電流の最大値を規定す
るリミッタ手段と、該検出手段からの信号に応じて出力
信号の周波数を可変して直流−交流変換回路にフィード
バックし、放電灯の点灯初期に上記リミッタ手段によっ
て規定される範囲内であってランプ定格電流を越えるラ
ンプ電流を流した後放電灯のランプ電圧の上昇に応じて
直流−交流変換回路の出力する交流電圧の周波数を上昇
させてランプ電流を定常電流まで減少させるように制御
する周波数制御手段とを設けたものである。

従って、本発明によれば、放電灯のランプ電圧に応じた
周波数を有する制御信号を直流−電圧変換回路にフィー
ドバックし、その出力電圧の周波数を可変してランプ電
流を制御し、放電灯の点灯初期にランプ定格電流を上回
るランプ電流を流して放電灯の発光を促進することによ
って、放電灯の光束を速やかに立ち上げて、始動時間の
短縮化を図ることができ、しかも、直流昇圧手段を不要
とし、回路構成の簡単化を図ることができる。

（F.実施例）［第１図乃至第４図］ 以下に、本発明車輌用高圧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。

（a.回路構成）［第１図、第２図］ １は自動車用メタルハライドランプの点灯回路である。

２はバッテリーであり、入力端子３、３′間に接続され
ている。

４はノイズフィルタ回路であり、その入力端子の一方は
点灯スイッチ５を介して入力端子３に接続され、他方の
入力端子は入力端子３′に接続されている。そして、ノ
イズフィルタ回路４の出力端子間には電解コンデンサ６
が介挿されている。

７は直流−交流変換のために設けられた他励式のインバ
ータ回路であり、上記ノイズフィルタ回路４の後段に配
置されており、例えば、図示するようなプッシュプル方
式のインバータ回路が用いられる。

即ち、インバータ回路７は、トランス８の一次巻線8aの
センタータップ９がノイズフィルタ回路４のプラス側出
力端子に接続されると共に、一次巻線8aの両端子10、1
0′間に２つのFET11、11′が設けられた構成とされてい
る。そして、このFET11、11′の各々のドレインがトラ
ンス８の一次巻線8aの端子10、10′に各別に接続され、
また、それらのソースがともにノイズフィルタ回路４の
グランド側出力端子に接続されており、後述するゲート
回路から信号を受けてこれらが相反的にスイッチング動
作されるようになっている。

尚、ダイオード12、12′がFET11、11′のドレイン−ソ
ース間に各々設けられており、またトランス８の二次巻
線8bの両端は各々交流出力端子13、13′に接続されてい
る。

14はトリガー用のトランスであり、巻線15、16の一方15
は可飽和インダクタンスを有するものとされ、その一端
が交流出力端子の一方13に接続されると共に、他端がラ
ンプ出力端子17、17′の一方17に接続されている。ま
た、他方の巻線16はイグナイタパルス発生回路18に接続
されており、イグナイタパルスの発生によってランプ出
力端子17、17′間に接続されたメタルハライドランプ19
のトリガーがかけられるようになっている。尚、交流出
力端子13′はランプ出力端子17′に接続されている。

20、20′はランプ出力端子17、17′間に設けられた分圧
抵抗であり、ランプ電圧の検出のためのものである。

21は整流平滑回路であり、上記分圧抵抗20、20′によっ
て検出された交流電圧を直流化するために設けられてい
る。

22はリミッタ回路であり、上記整流平滑回路21の後段に
配置され、後述するV/Fコンバータへの制御電圧の下限
を規定し、ランプ電圧が所定の値になる迄V/Fコンバー
タの出力周波数を一定とし、ランプ電流の最大値を決定
するために設けられている。

23はV/Fコンバータであり、リミッタ回路22の出力電圧
に応じた周波数の方形波パルスを発生するものである。

24はゲート回路であり、V/Fコンバータ23からの信号を
受けて、インバータ回路７のFET11、11′のゲートに所
定の制御パルスを送出して、各々のスイッチング動作を
制御するために設けられている。該ゲート回路24として
は、例えば、第２図（Ａ）に示すように、V/Fコンバー
タ23から送られてくる信号をインバータ（反転器）25に
よって反転させてＤ型フリップフロップ26のクロック入
力とし、該Ｄ型フリップフロップ26の端子をＤ端子に
接続してＴ型フリップフロップ化してＱ、端子から入
力信号に対する分周出力をとり出すことができるように
すると共に、Ｑ出力とインバータ25とのAND出力をFET11
のゲートに送出し、また、出力とインバータ25の出力
とのAND出力をFET11′のゲートに送出するようにAND回
路27、27′を設けた構成が用いられる。尚、第２図
（Ｂ）は上記した構成のゲート回路24の動作を示すタイ
ムチャート図であり、図中φはV/Fコンバータ23の出力
信号、Ｑ、は各々Ｄ型フリップフロップ26の出力、
O₁、O₂は各々AND回路27、27′の出力信号を示してお
り、また、図中の破線はV/Fコンバータ23の出力信号φ
の周波数が高い場合を表している。

図から解るように、出力信号O₁とO₂とはπ（rad）の位
相差を有しており、これらによってインバータ回路７に
おけるFET11、11′の相反的なスイッチング動作が行な
われる。

（b.動作）［第３図、第４図］ しかして、上記点灯回路１のコールドスタート時の動作
について説明する。尚、第３図は横軸に点灯スイッチ５
の投入点を起点とした時間をとり、縦軸にランプ電圧V_L
（Ｖ）、ランプ電流I_L（Ａ）、点灯周波数ｆ（Hz）、そ
して、ランプの光束Ｌ（lm）を併せて示すグラフ図であ
る。また、第４図はランプ電圧波形とランプ電流波形を
概略的に示している。

点灯回路１にあってはランプ電圧V_Lに対応した電圧が分
圧抵抗20、20′を介して検出され、整流後にリミッタ回
路22により電圧制限され、V/F変換された制御パルスが
ゲート回路24を介してインバータ回路７のFET11、11′
のゲートに送出される。よって、該FET11、11′が交互
にスイッチング動作し、トランス８の二次巻線8bの両端
には昇圧された方形波状電圧が出力され、これがトラン
ス14の巻線15を介してメタルハライドランプ19に印加さ
れる。

ランプの点灯初期には、グラフ曲線28に示すようにラン
プ電圧V_Lが低いため、V/Fコンバータ23の出力制御パル
スφ及び出力信号O₁,O₂の周波数はリミッタ回路22によ
って規定される電圧に対応した低い周波数となる。よっ
て、点灯周波数ｆが低いため（グラフ曲線29参照。）限
流素子としてのトランス14の巻線15のインピーダンス
（＝２π・ｆ・L:但し、Ｌは巻線15のインダクタンス）
が小さくなり、グラフ曲線30に示すようにランプ電流I_L
が定格電流の数倍の値になるよう制御され、光束Ｌが鋭
く立ち上がって行く（グラフ曲線31参照。）。

そして、その後時間経過に伴ってランプ電圧V_Lが上昇し
てくると、これが分圧抵抗20、20′を介して検出され、
V/Fコンバータ23の出力する制御パルスφの周波数がラ
ンプ電圧V_Lの上昇につれて徐々に上昇してくるため、ラ
ンプ電流I_Lが低下し、定常電流値に落ちつくことにな
る。

（c.作用） 上記したように、点灯回路１にあってはメタルハライド
ランプ19のランプ電圧V_Lを検出し、これに応じた周波数
の制御信号を作り出してインバータ回路７のFET11、1
1′のゲートにフィードバックし、コールドスタート時
における点灯初期にランプ定格電流の数倍に当るランプ
電流I_Lを流した後、ランプ電圧V_Lの上昇に応じて制御パ
ルスの周波数を上昇させて、ランプ電流I_Lが定常電流迄
減少するように制御しているので、ランプ光束Ｌを速や
かに立ち上げ、始動時間の短縮を図ることができる。

（G.発明の効果） 直流電源が接続される入力端子からの直流電圧を交流電
圧に変換した後限流用のインダクタンス負荷を介して放
電灯への電力供給を行なうことができるよに直流−交流
変換回路を備えた車輌用高圧放電灯の点灯回路におい
て、放電灯のランプ電圧を検出する検出手段と、放電灯
のランプ電流の最大値を規定するリミッタ手段と、該検
出手段からの信号に応じて出力信号の周波数を可変して
直流−交流変換回路にフィードバックし、放電灯の点灯
初期に上記リミッタ手段によって規定される範囲内であ
ってランプ定格電流を越えるランプ電流を流した後放電
灯のランプ電圧の上昇に応じて直流−交流変換回路の出
力する交流電圧の周波数を上昇させてランプ電流を定常
電流まで減少させるように制御する周波数制御手段とを
設けたことを特徴とする。

従って、本発明によれば、放電灯のランプ電圧に応じた
周波数を有する制御信号を直流−電圧変換回路にフィー
ドバックし、その出力電圧の周波数を可変してランプ電
流を制御し、放電灯の点灯時期にランプ定格電流を上回
るランプ電流を流して放電灯の発光を促進することによ
って、放電灯の光束を速やかに立ち上げて、始動時間の
短縮化を図ることができ、しかも、直流昇圧手段を主要
とし、回路構成を簡単化を図ることができる。

尚、本発明に係る直流−交流変換回路としては前記した
プッシュプル方式のインバータ回路の他、一石式やハー
フブリッジ式インバータ回路を用いる等、本発明の技術
的範囲を逸脱しない限りでの各種態様に実施が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明車輌用高圧放電灯の点灯回路
の実施の一例を示しており、第１図は全体の回路図、第
２図はゲート回路の一例を示しており、（Ａ）は回路
図、（Ｂ）はタイムチャート図、第３図はコールドスタ
ート時における動作を説明するためのグラフ図、第４図
はランプ電圧及び電流を概略的に示す波形図である。 符号の説明 １……車輌用高圧放電灯の点灯回路、 ２……直流電源、 ３、３′……入力端子、 ７……直流−交流変換回路、 15……インダクタンス負荷、 19……放電灯、 20、20′……検出手段、 21、23、24……周波数制御手段、22……リミッタ手段

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−72493（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−47996（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−166493（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−24595（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−26792（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−174568（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−285675（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−100994（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−134020（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−259391（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−72494（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−235396（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−171094（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−29877（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源が接続される入力端子からの直流
   電圧を交流電圧に変換した後限流用のインダクタンス負
   荷を介して放電灯への電力供給を行なうことができるよ
   うに直流−交流変換回路を備えた車輌用高圧放電灯の点
   灯回路において、 放電灯のランプ電圧を検出する検出手段と、 放電灯のランプ電流の最大値を規定するリミッタ手段
   と、 該検出手段からの信号に応じて出力信号の周波数を可変
   して直流−交流変換回路にフィードバックし、放電灯の
   点灯初期に上記リミッタ手段によって規定される範囲内
   であってランプ定格電流を越えるランプ電流を流した後
   放電灯のランプ電圧の上昇に応じて直流−交流変換回路
   の出力する交流電圧の周波数を上昇させてランプ電流を
   定常電流まで減少させるように制御する周波数制御手段
   とを設けた ことを特徴とす車輌用高圧放電灯の点灯回路。