(57)【要約】【課題】  電磁ノイズを抑制しながらも、放電灯への電気的ストレスを抑制した放電灯点灯装置、該放電灯装置を備えた前照灯装置、並びに、該前照灯装置を備えた車両を提供する。【解決手段】  直流電力を出力するＤＣ−ＤＣコンバータ部２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２の出力の極性を所定の反転時間おきに反転させた矩形波交流電力を放電灯Ｌａに供給するインバータ部３と、直流電源部を制御する制御部４とを備える。制御部４は、電磁ノイズが発生しているか否かを判定するとともに、電磁ノイズの発生が判定された後の所定期間にのみ、インバータ部３の出力の極性の反転時に一時的にＤＣ−ＤＣコンバータ部２の出力電力を増加させるノイズ抑制動作を行う。ノイズ抑制動作によって電磁ノイズを抑制しながらも、ノイズ抑制動作を常に行う場合に比べ、回路部品や放電灯Ｌａにかかる電気的なストレスが低減される。【選択図】図１
2010080242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を出力する直流電源部と、
直流電源部が出力した直流電力の極性を所定の反転時間おきに反転させた矩形波交流電力を放電灯に供給するインバータ部と、
インバータ部に接続された放電灯において電磁ノイズが発生しているか否かを判定するとともに直流電源部の出力電力を制御する制御部とを備え、
制御部は、電磁ノイズの発生が判定された後に電磁ノイズの発生が判定されない期間の長さが所定の遅れ時間に達するまでの期間には、少なくともインバータ部の出力の反転直前には電磁ノイズの発生が判定されていないときよりも直流電源部の出力電力を上昇させるノイズ抑制動作を行い、電磁ノイズの発生が判定されない期間が前記遅れ時間以上継続した後に次に電磁ノイズの発生が判定されるまではノイズ抑制動作を行わないことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
制御部は、インバータ部の出力電力を検出し、検出された出力電力の力率の所定時間における平均値である平均力率を演算するとともに、平均力率と所定の判定力率とを比較し、平均力率が判定力率未満となったときに電磁ノイズの発生を判定することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
制御部は、インバータ部の出力電流を検出し、検出された出力電流の絶対値の所定時間における平均値である平均電流を演算するとともに、平均電流と所定の判定電流とを比較し、平均電流が判定電流未満となったときに電磁ノイズの発生を判定することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
制御部は、インバータ部の出力の反転毎に、インバータ部の出力の反転後であってインバータ部の出力電流が最大値に達する前にインバータ部の出力電流が略一定となる低電流区間の長さを検出するとともに、検出された低電流区間の長さを所定の判定時間と比較し、該低電流区間の長さが判定時間以上となったときに電磁ノイズの発生を判定することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
制御部は、インバータ部の出力の反転毎に、インバータ部の出力の反転直後にインバータ部の出力電圧が最大値に達する前に発生する電圧ピーク値を検出するとともに、検出された電圧ピーク値を所定の判定電圧と比較し、該電圧ピーク値が判定電圧以上となったときに電磁ノイズの発生を判定することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
制御部は、インバータ部の出力電流のうち電磁ノイズに対応する所定の周波数帯の成分の実効値を所定の判定高周波電流と比較し、前記実効値が判定高周波電流以上となったときに電磁ノイズの発生を判定することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
ノイズ抑制動作は、インバータ部が直流電力の極性の反転を開始する直前の反転前期間と、インバータ部が直流電力の極性の反転を終了した直後の反転後期間とに、それぞれ、反転後期間の終了時点から反転前期間の開始時点にかけての、直流電源部の出力電力が一定とされる定電力期間よりも、直流電源部の出力電力を上昇させるものであって、
反転前期間と反転後期間とはそれぞれ反転時間の半分以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
ノイズ抑制動作は、インバータ部の出力の反転直前において直流電源部の出力電流を一時的に上昇させるものであって、
制御部は、ノイズ抑制動作における直流電源部の出力電流の上昇幅を、インバータ部の出力の極性が互いに異なる半周期毎に異ならせ、且つ、直流電源部の出力電流の時間積分値は前記半周期間で共通とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置と、放電灯点灯装置によって点灯される放電灯とを備えることを特徴とする前照灯装置。
【請求項１０】
請求項９記載の前照灯装置を備えることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯装置、前照灯装置、及び車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、メタルハライドランプなどの高輝度放電灯を点灯させる放電灯点灯装置として、音響的共鳴現象を避けるために矩形波点灯方式を採用した放電灯点灯装置が提供され、スポットライトやプロジェクタの光源や車両の前照灯などの点灯に用いられている。
【０００３】
この種の放電灯点灯装置は、直流電力を出力する直流電源部と、直流電源部が出力した直流電力の極性を所定の反転時間おきに反転させた矩形波交流電力を放電灯に供給するインバータ部とを備える。
【０００４】
上記のような放電灯点灯装置では、インバータ部の出力の極性の反転（以下、単に「反転」と呼ぶ。）時に、インバータ部から放電灯への出力電流の瞬時的な低下に伴って放電灯の電極の温度低下が発生して反転後の放電灯における放電が不安定となり、これが放電灯のちらつき（フリッカ）や立ち消えや電磁ノイズの原因となっていた。そこで、上記のようなフリッカや立ち消えや電磁ノイズを抑制するために、反転の直前や直後に、一時的にインバータ部の出力電力（以下、単に「出力電力」と呼ぶ。）を上昇させるという技術が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００５】
図１０に、この種の放電灯点灯装置１の一例を示す。この放電灯点灯装置１は、直流電源Ｅから入力された直流電力の電圧値を変換する直流電源部としてのＤＣ−ＤＣコンバータ部２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２が出力した直流電力を交番して放電灯Ｌａへ出力するインバータ部３と、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２とインバータ部３とをそれぞれ制御する制御部４とを備える。また、インバータ部３と放電灯Ｌａとの間には、放電灯Ｌａの始動用の高電圧を生成するイグナイタ部５が設けられている。
【０００６】
詳しく説明すると、直流電源Ｅの低電圧側の出力端はグランドに接続されていて、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２は、一次巻線Ｐ１の一端が直流電源Ｅの高電圧側の出力端に接続されるとともに一次巻線Ｐ１の他端がスイッチング素子Ｑ１を介してグランドに接続されたトランスＴ１と、一端がグランドに接続された出力コンデンサＣ１と、アノードが出力コンデンサＣ１の他端に接続されるとともにカソードがトランスＴ１の二次巻線Ｓ１を介してグランドに接続されたダイオードＤ１とを備え、出力コンデンサＣ１の両端を出力端とする、周知のフライバック・コンバータである。制御部４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２のスイッチング素子Ｑ１をオンオフ駆動するＰＷＭ信号である制御信号を出力することによってＤＣ−ＤＣコンバータ部２の出力電力を制御する。
【０００７】
また、インバータ部３は、２個ずつのスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５の直列回路が２個、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２の出力端間に互いに並列に接続されてなり、各直列回路のスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５同士の接続点を出力端とする、フルブリッジ型のインバータ回路である。インバータ部３は、互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５が交互に且つ互いに対角に位置するスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５が同時にオンオフ駆動されることで、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２が出力した直流電力を矩形波交流電力に変換して出力する。
【０００８】
イグナイタ部５は、インバータ部３の出力端間に接続されたコンデンサＣｓと、一次巻線Ｐ２及び二次巻線Ｓ２のそれぞれ一端がインバータ部３の一方の出力端に接続されたトランスＴ２とを備える。このトランスＴ２の一次巻線Ｐ２の他端はスパークギャップＳＧ１を介してインバータ部３の他方の出力端に接続され、二次巻線Ｓ２の他端は放電灯Ｌａを介してインバータ部３の他方の出力端に接続される。
【０００９】
制御部４は、インバータ部３を制御する反転判断部４１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２の出力電力（すなわちインバータ部３から放電灯Ｌａへの出力電力。以下、単に「出力電力」と呼ぶ。）の目標値である電力目標値が格納された電力目標記憶部４２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２の出力電圧を検出するとともに検出された出力電圧（以下、「電圧検出値」と呼ぶ。）と電力目標記憶部４２に格納された電力目標値とを用いてＤＣ−ＤＣコンバータ部２の出力電流の目標値である電流目標値を演算する電流目標演算部４３と、通常は電流目標演算部４３から入力された電流目標値をそのまま出力する一方、インバータ部３が出力の極性を反転させる前後の所定期間には該電流目標値を上昇させた上で出力する電流目標上昇部４４と、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２の出力電流を検出するとともに検出された出力電流（以下、「電流検出値」と呼ぶ。）と電流目標値上昇部４４が出力した電流目標値との差をなくすようにＤＣ−ＤＣコンバータ部２を制御する制御信号を生成する制御信号生成部４５とを備える。上記のような制御部４は周知技術によって実現可能であるので、詳細な説明は省略する。
【００１０】
具体的には、インバータ部３は、各スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５をそれぞれオンオフ駆動する駆動部（図示せず）を有する。図１１に示すように、制御部４の反転判断部４１はインバータ部３に対して矩形波状の反転信号を入力するものであって、インバータ部３の駆動部は、反転信号が出力されていない期間（つまり反転判断部４１の出力がＬレベルである期間）には、互いに対角に位置する２個のスイッチング素子（以下、「第１スイッチング素子」と呼ぶ。）Ｑ２，Ｑ５の組と、やはり互いに対角に位置する残り２個のスイッチング素子（以下、「第２スイッチング素子」と呼ぶ。）Ｑ３，Ｑ４の組との一方をオン制御し他方をオフ制御する。また、駆動部は、反転信号が出力されている期間（つまり反転判断部４１の出力がＨレベルである期間）には全てのスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５をオフ制御するとともに、反転信号の出力が終了されたとき（つまり、次に反転判断部４１の出力がＬレベルとなったとき）には各スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５のオンオフ状態を反転信号が入力される前の状態に対して反転させる。つまり、反転信号が制御部４からインバータ部３に入力される度にインバータ部３の出力が反転するのであって、反転信号の周波数の半分が、インバータ部３の出力の周波数となる。
【００１１】
また、反転判断部４１は例えば電流検出値に基いて放電灯Ｌａの点灯状態を判定しており、放電灯Ｌａが消灯していると判定されている期間には反転信号をＬレベルに維持する。すなわち、電源が投入されてから、放電灯Ｌａが点灯するまでは、第１スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５がオンされ第２スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４がオフされた状態に維持される。すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２の出力電圧の上昇に伴ってインバータ部３からの出力電圧の振幅が徐々に増大することで、スパークギャップＳＧ１の両端電圧が徐々に上昇する。やがて、スパークギャップＳＧ１において絶縁破壊（ブレークダウン）が発生すると、トランスＴ２の一次巻線Ｐ２に流れる電流の急激な増加に伴ってトランスＴ２の二次巻線Ｓ２に誘導起電力が発生し、この誘導起電力による電圧とインバータ部３の出力電圧とが重畳された例えば数１０ｋＶの高電圧により、放電灯Ｌａではアーク放電が開始される（すなわち、放電灯Ｌａが始動されて点灯する）。その後、放電灯Ｌａの点灯を判定した反転判断部４１によって反転信号の出力が開始されることにより、インバータ回路２による矩形波交流電力の出力が開始される。
【００１２】
上記の放電灯点灯装置１の動作を、図１２を用いて説明する。まず、電源が投入されて動作が開始される（Ｓ１）と、制御部４の各部において、動作に用いられる各種の変数が初期化され（Ｓ２）、その後、反転判断部４１が反転信号を出力しないことにより、インバータ部３では始動動作が開始される（Ｓ３）。すなわち、インバータ部３において対角に位置する２個のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ５のみがオンされ、イグナイタ部５によって放電灯Ｌａが始動される。その後、反転判断部４１によって放電灯Ｌａの点灯・未点灯が判断され（Ｓ４）、放電灯Ｌａが未点灯と判断されればステップＳ３の始動動作が継続される。一方、ステップＳ４において、放電灯Ｌａが点灯したと判断されれば、次のステップＳ５への移行により、インバータ部３が矩形波交流電力を放電灯Ｌａに出力する動作が開始される。ステップＳ５では、電流目標演算部４３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２の出力電圧を検出することで電圧検出値を取得する。電流目標演算部４３は、新しいものから３回分までの電圧検出値を記憶するとともに随時更新しており、新たに取得された電圧検出値と合わせて４回分までの電圧検出値を平均することで電圧平均値を得てこれを制御に用いる。このように複数回分の電圧検出値の平均値である電圧平均値を制御に用いることで、ノイズの影響が抑制される。また、制御部４は、ステップＳ４において放電灯Ｌａの点灯が判断されてからの経過時間（以下、単に「経過時間」と呼ぶ。）を計時する計時部（図示せず）を有しており、電流目標演算部４３は、計時部によって計時された経過時間に応じた電力目標値を電力目標記憶部４２から読み出す。ここで、電力目標記憶部４２には、例えば経過時間が所定の始動時間以上であれば電力目標値が一定の定常電力に維持され、経過時間が始動時間に達する以前には電力目標値が定常電力よりも高くされ、少なくとも経過時間が始動時間に達する直前には電力目標値が定常電力まで徐々に低くされるという、経過時間毎の電力目標値が例えばデータテーブルの形で記憶されている。すなわち、経過時間が上記の始動時間に達した後は、電力目標値を一定の定常電力に維持する定常動作が行われ、定常動作が開始されるまでの期間（以下、「出力上昇期間」と呼ぶ。）には、電力目標値を上記の定常電力よりも上昇させる出力上昇動作が行われる。なお、上記のような経過時間に対する電力目標値の変化は、インバータ部３の出力の周期に対して十分に遅くされるので、少なくともインバータ部３の出力の１周期の間には電力目標値は略一定であるとみなすことができる。上記の出力上昇動作により、放電灯Ｌａの温度が速やかに上昇するから、出力上昇動作を行わない場合に比べて放電灯Ｌａの光出力をより短時間で安定させることができる。定常電力は例えばインバータ部３への接続が想定される放電灯Ｌａの定格電力とされる。そして、電流目標演算部４３は、経過時間に応じて電力目標記憶部４２から読み出された電力目標値を、電圧平均値で除することで、電流目標値を得、この電流目標値を電流目標上昇部４４に出力する。
【００１３】
また、反転判断部４１は、計時部が計時する経過時間に基いて、インバータ部３へ反転信号を出力すべきタイミングを判断するとともに、反転信号の出力を開始する直前の所定の反転前期間ＴＩ２の開始時から、反転信号の出力を終了した後の所定の反転後期間ＴＩ１の終了時にかけて、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２の出力電力を一時的に上昇させるための出力上昇信号を電力目標上昇部４４に入力する（すなわち、出力上昇信号をオンする）。電流目標上昇部４４は、電流目標演算部４３から電流目標値を入力されると、出力上昇信号がオンか否かを判定し（Ｓ６）、出力上昇信号がオンであれば電流目標演算部４３から入力された電流目標値に所定の上昇量を加算（Ｓ７）して得られた新たな電流目標値を制御信号生成部４５に出力する一方、出力上昇信号がオフであれば電流目標演算部４３から入力された電流目標値をそのまま制御信号生成部４５に出力する。これにより、反転後期間ＴＩ１と反転前期間ＴＩ２とにそれぞれインバータ部２の出力電力を一時的に上昇させるノイズ抑制動作が行われる。上記の上昇量は、放電灯Ｌａの定格電流値の０．１倍〜１倍程度とする。例えば、定格電流値が０．４Ａであれば上昇量は０．０４Ａ〜０．４Ａとし、定格電流値が０．８Ａであれば上昇量は０．０８Ａ〜０．８Ａとする。
【００１４】
制御信号生成部４５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２の出力電流を検出することで電流検出値を取得し、また、新しいものから３回分までの電流検出値を記憶するとともに随時更新しており、新たに取得された電流検出値と合わせて４回分までの電流検出値を平均することで電流平均値を得てこれを制御に用いる。すなわち、電流平均値を電流目標値とするような制御信号を生成してＤＣ−ＤＣコンバータ部２に入力する（Ｓ８）。具体的には例えば制御信号生成部４５は電流平均値と電流目標値との差に応じた電圧値の出力を生成する誤差アンプを有し、この誤差アンプの出力の電圧値に応じたオンデューティのＰＷＭ信号である制御信号を生成する。上記のように複数回分の電流検出値の平均値である電流平均値を制御に用いることで、ノイズの影響が抑制される。
【００１５】
ステップＳ９〜ステップ１３はそれぞれ反転判断部４１の動作である。ステップＳ９では、反転判断部４１は、反転信号を出力すべきタイミング、すなわち所定の反転時間毎のタイミングであるか否かを経過時間に基いて判断し、反転信号を出力すべきタイミングであればステップＳ１０において反転信号をインバータ部３へ出力する。インバータ部３の出力の周波数は数１００Ｈｚ〜数ｋＨｚとされる。つまり、反転時間は数百μｓ〜数ｍｓである。また、ステップＳ１１では、反転後期間ＴＩ１でも反転前期間ＴＩ２でも反転信号の出力中でもない期間（以下、「定電力期間」と呼ぶ。）中であるか否かを経過時間に基いて判断し、定電力期間中であれば出力上昇信号をオフし（Ｓ１２）、定電力期間中でなければ出力上昇信号をオンする（Ｓ１３）。
【００１６】
上記のようなステップＳ５〜ステップＳ１３の動作は、電源がオフされるまで継続される。さらに、異常検出及び保護動作や、周囲温度に応じたＤＣ−ＤＣコンバータ部２の出力電力の変更といった、周知技術を適宜組み合わせてもよい。
【００１７】
ここで、反転後期間ＴＩ１と、反転前期間ＴＩ２とは、それぞれ反転時間の半分（すなわちインバータ部３の出力の周波数の４分の１）よりも短くされている。つまり、反転時間が４００μｓより長い場合、例えば反転後期間ＴＩ１を５０μｓとして反転前期間ＴＩ２を２００μｓとすることができる。反転後期間ＴＩ１と反転前期間ＴＩ２との長さは上記に限られず、反転後期間ＴＩ１と反転前期間ＴＩ２との長さの合計が反転時間の２％〜３０％程度であれば弊害なく効果が得られると、本発明者は考えている。
【００１８】
上記構成によれば、反転前期間ＴＩ２に出力電力を上昇させることにより放電灯Ｌａの各電極において反転時の温度低下が抑制され、反転後期間ＴＩ２に出力電力を上昇させることにより放電灯Ｌａの各電極において上記の温度低下後の温度の復帰が促進されることにより、放電灯Ｌａにおける放電が安定し、フリッカや立ち消えや電磁ノイズが抑制される。また、反転後期間ＴＩ１と、反転前期間ＴＩ２とは、それぞれ反転時間の半分よりも短くしていることにより、反転後期間ＴＩ１や反転前期間ＴＩ２を反転時間の半分以上とする場合に比べ、放電灯Ｌａにかかる電気的なストレスが抑制されるから、放電灯Ｌａの寿命が短くなりにくい。
【特許文献１】特表１０−５０１９１９号公報
【特許文献２】特開２００２−１１０３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、発生する電磁ノイズの程度は、放電灯Ｌａの種類や放電灯Ｌａの累積点灯時間によって変化する。累積点灯時間と電磁ノイズのレベルとの関係を図１３に示す。図１３において、横軸は累積点灯時間であり、縦軸は放電灯Ｌａに起因すると思われる約４００ｋＨｚの電磁ノイズのレベルであって１０ｍ法による電波暗室で測定されたものである。また、図１３の曲線Ｌａ１〜Ｌａ３はそれぞれ種類が異なる放電灯（ランプ）Ｌａでの結果を示し、用いられている上記３種類の各放電灯Ｌａはそれぞれ車載用のメタルハライドランプである。図１３を見てもわかるように、累積点灯時間の増加に伴って上記の電磁ノイズは減少し、また、累積点灯時間が同じであっても電磁ノイズのレベルは放電灯の種類（例えば電極の先端部の形状など）毎に異なる。
【００２０】
さらに、上記の電磁ノイズのレベルは、放電灯Ｌａにおけるアークと電極との接触部位の形状によっても変化する。
【００２１】
そして、上記のように電磁ノイズのレベルは一定でなく、電磁ノイズを低減させる動作が特に必要でない場合もあるにもかかわらず、上記のように反転後期間ＴＩ１や反転前期間ＴＩ２で出力電力を上昇させるノイズ抑制動作を常に行うと、放電灯にかかる電気的ストレスが高くなることにより、放電灯の寿命が短くなってしまう。
【００２２】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、電磁ノイズを抑制しながらも、放電灯への電気的ストレスを抑制した放電灯点灯装置、該放電灯装置を備えた前照灯装置、並びに、該前照灯装置を備えた車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
請求項１の発明は、直流電力を出力する直流電源部と、直流電源部が出力した直流電力の極性を所定の反転時間おきに反転させた矩形波交流電力を放電灯に供給するインバータ部と、インバータ部に接続された放電灯において電磁ノイズが発生しているか否かを判定するとともに直流電源部の出力電力を制御する制御部とを備え、制御部は、電磁ノイズの発生が判定された後に電磁ノイズの発生が判定されない期間の長さが所定の遅れ時間に達するまでの期間には、少なくともインバータ部の出力の反転直前には電磁ノイズの発生が判定されていないときよりも直流電源部の出力電力を上昇させるノイズ抑制動作を行い、電磁ノイズの発生が判定されない期間が前記遅れ時間以上継続した後に次に電磁ノイズの発生が判定されるまではノイズ抑制動作を行わないことを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、ノイズ抑制動作によって電磁ノイズが抑制されるとともに、電磁ノイズの発生が判定されない期間が前記遅れ時間以上継続した後に次に電磁ノイズの発生が判定されるまではノイズ抑制動作が行われないことにより、ノイズ抑制動作が常に行われる場合に比べて放電灯への電気的ストレスが抑制される。
【００２５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、制御部は、インバータ部の出力電力を検出し、検出された出力電力の力率の所定時間における平均値である平均力率を演算するとともに、平均力率と所定の判定力率とを比較し、平均力率が判定力率未満となったときに電磁ノイズの発生を判定することを特徴とする。
【００２６】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、制御部は、インバータ部の出力電流を検出し、検出された出力電流の絶対値の所定時間における平均値である平均電流を演算するとともに、平均電流と所定の判定電流とを比較し、平均電流が判定電流未満となったときに電磁ノイズの発生を判定することを特徴とする。
【００２７】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、制御部は、インバータ部の出力の反転毎に、インバータ部の出力の反転後であってインバータ部の出力電流が最大値に達する前にインバータ部の出力電流が略一定となる低電流区間の長さを検出するとともに、検出された低電流区間の長さを所定の判定時間と比較し、該低電流区間の長さが判定時間以上となったときに電磁ノイズの発生を判定することを特徴とする。
【００２８】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、制御部は、インバータ部の出力の反転毎に、インバータ部の出力の反転直後にインバータ部の出力電圧が最大値に達する前に発生する電圧ピーク値を検出するとともに、検出された電圧ピーク値を所定の判定電圧と比較し、該電圧ピーク値が判定電圧以上となったときに電磁ノイズの発生を判定することを特徴とする。
【００２９】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、制御部は、インバータ部の出力電流のうち電磁ノイズに対応する所定の周波数帯の成分の実効値を所定の判定高周波電流と比較し、前記実効値が判定高周波電流以上となったときに電磁ノイズの発生を判定することを特徴とする。
【００３０】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかの発明において、ノイズ抑制動作は、インバータ部が直流電力の極性の反転を開始する直前の反転前期間と、インバータ部が直流電力の極性の反転を終了した直後の反転後期間とに、それぞれ、反転後期間の終了時点から反転前期間の開始時点にかけての、直流電源部の出力電力が一定とされる定電力期間よりも、直流電源部の出力電力を上昇させるものであって、反転前期間と反転後期間とはそれぞれ反転時間の半分以下であることを特徴とする。
【００３１】
請求項８の発明は、請求項１〜６のいずれかの発明において、ノイズ抑制動作は、インバータ部の出力の反転直前において直流電源部の出力電流を一時的に上昇させるものであって、制御部は、ノイズ抑制動作における直流電源部の出力電流の上昇幅を、インバータ部の出力の極性が互いに異なる半周期毎に異ならせ、且つ、直流電源部の出力電流の時間積分値は前記半周期間で共通とすることを特徴とする。
【００３２】
この発明によれば、直流電源部の出力電流の時間積分値が、インバータ部の出力の極性が互いに異なる半周期毎に共通とされることにより、インバータ部の出力に直流成分が発生することを避けることができる。
【００３３】
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置と、放電灯点灯装置によって点灯される放電灯とを備えることを特徴とする。
【００３４】
請求項１０の発明は、請求項９記載の前照灯装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
請求項１の発明によれば、少なくともインバータ部の出力の反転直前には電磁ノイズの発生が判定されていないときよりも直流電源部の出力電力を上昇させるノイズ抑制動作によって電磁ノイズが抑制されるとともに、電磁ノイズの発生が判定されない期間が前記遅れ時間以上継続した後に次に電磁ノイズの発生が判定されるまではノイズ抑制動作が行われないことにより、ノイズ抑制動作が常に行われる場合に比べて放電灯への電気的ストレスが抑制される。
【００３６】
請求項８の発明によれば、直流電源部の出力電流の時間積分値が、インバータ部の出力の極性が互いに異なる半周期毎に共通とされることにより、インバータ部の出力に直流成分が発生することを避けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３８】
本実施形態の基本構成は従来例と共通であるので、共通する部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３９】
本実施形態の制御部４は、図１に示すように、インバータ部３の出力電力（以下、「ランプ電力」と呼ぶ。）に基いて電磁ノイズの有無（厳密には、電磁ノイズの強さが許容される上限に達しているか否か）を判定するノイズ判定部４６を備える。
【００４０】
ノイズ判定部４６が電磁ノイズの有無を判定する方法としては、例えば、ランプ電力の力率（以下、「ランプ力率」と呼ぶ。）を検出するとともに所定の判定力率（例えば０．９７）と比較して、ランプ力率が判定力率未満である期間には電磁ノイズの発生を判定し、ランプ力率が判定力率以上である期間には電磁ノイズの発生を判定しない（言い換えれば、電磁ノイズが発生していないと判定する）という方法が考えられる。
【００４１】
ところで、図２に示すように、インバータ部３の出力電圧（以下、「ランプ電圧」と呼ぶ。）のゼロクロス点の直後であって後述する低電流区間の終了時には、ピーク値ＶｐｄがＤＣ−ＤＣ変換部２の出力電圧よりも低いピークが発生する。そして、このピーク値Ｖｐｄは、電磁ノイズが強いほど高くなる。そこで、電磁ノイズの発生を判定する別の方法として、上記のようなランプ電圧のゼロクロス点の直後のピーク値Ｖｐｄを所定の判定電圧（例えばランプ電圧の実効値平均の２％）と比較し、上記のピーク値Ｖｐｄが判定電圧以上である期間には電磁ノイズの発生を判定し、上記のピーク値Ｖｐｄが判定電圧未満である期間には電磁ノイズの発生を判定しないという方法が考えられる。
【００４２】
また、図３に示すように、インバータ部３の出力電流（以下、「ランプ電流」と呼ぶ。）のゼロクロス点の直後には、放電灯Ｌａにおいてカソードとなった電極の温度が十分に上昇するまでのわずかな時間だけ、ランプ電流の絶対値の上昇が停止して最大値よりも低い略一定値に維持される低電流区間が発生する。そして、この低電流区間の長さ（以下、「低電流時間」と呼ぶ。）Ｔｄが長いほど、低電流区間の終了時に発生する電磁ノイズが強くなる。そこで、電磁ノイズの発生を判定する更に別の方法として、上記の低電流時間Ｔｄを所定の判定時間（例えば反転時間の３％）と比較し、低電流時間Ｔｄが判定時間以上である期間には電磁ノイズの発生を判定し、低電流時間Ｔｄが判定時間未満である期間には電磁ノイズの発生を判定しないという方法が考えられる。なお、低電流時間Ｔｄは、例えば、ランプ電流のゼロクロスが検出されてから、ランプ電流の絶対値が、ランプ電流の絶対値の１周期での平均値よりも低い所定の低電流閾値に達するまでの時間として得ることができる。
【００４３】
また、電磁ノイズが強くなると、低電流時間Ｔｄの延長に伴ってランプ電流の絶対値の平均値（以下、「ランプ電流平均値」と呼ぶ。）も低下するので、ランプ電流平均値に基いて電磁ノイズの有無を判定してもよい。すなわち、ノイズ判定部４６は、ランプ電流平均値を所定の判定電流（例えば電流目標値の０．９７倍）と比較し、ランプ電流平均値が判定電流未満である期間には電磁ノイズの発生を判定し、ランプ電流平均値が判定電流以上である期間には電磁ノイズの発生を判定しないという方法が考えられる。
【００４４】
さらに、ノイズ判定部４６が電磁ノイズの有無を判定する更に別の方法としては、ランプ電流の高調波成分（例えば、周波数が３０ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下の成分）の実効値を所定の判定高周波電流（例えば−２０ｄＢｍ）と比較し、上記の高調波成分の実効値が判定高周波電流以上である期間には電磁ノイズの発生を判定し、上記の高調波成分の実効値が判定高周波電流未満である期間には電磁ノイズの発生を判定しないという方法が考えられる。
【００４５】
上記の判定力率、判定電圧、判定時間、判定電流、判定高周波電流といった各種の閾値の具体的な数値は、満たすべき規格等に応じて適宜定めればよい。
【００４６】
そして、電流目標上昇部４４は、従来例で説明した反転後期間ＴＩ１や反転前期間ＴＩ２での電流目標値の上昇（以下、「ノイズ抑制動作」と呼ぶ。）を、ノイズ判定部４６において電磁ノイズの発生が判定されてから、ノイズ判定部４６において電磁ノイズの発生が判定されない期間が所定の遅れ時間（例えば３０分）継続するまでの期間（以下、「ノイズ抑制期間」と呼ぶ。）にのみ行い、通常、すなわち、電源投入後にノイズ判定部４６において電磁ノイズの発生が判定されるまでの期間と、ノイズ判定部４６において電磁ノイズの発生が判定されない期間が上記の遅れ時間継続した後に電磁ノイズの発生が判定されるまでの期間とには、ノイズ抑制動作を行わない。つまり、ノイズ抑制期間以外には、インバータ部３の出力の波形は図４に示すような矩形波となる。
【００４７】
上記構成によれば、ノイズ抑制期間にはノイズ抑制動作によって電磁ノイズを抑制しながらも、ノイズ抑制期間以外にはノイズ抑制動作が行われないことにより、常にノイズ抑制動作が行われる場合に比べて回路部品や放電灯Ｌａにかかる電気的ストレスを低減することができる。
【００４８】
なお、図５（ａ）や図１１に示すように反転後期間ＴＩ１や反転前期間ＴＩ２でのインバータ部３の出力電流の上昇部分の形状を矩形状とする代わりに、図５（ｂ）（ｄ）や図６に示すように反転前期間ＴＩ２の開始時から終了時にかけて定電力期間中の出力電流から直線状に出力電流を上昇（つまり上昇量を０から直線状に上昇）させたり、図５（ｃ）（ｄ）や図６に示すように反転後期間ＴＩ１の開始時から終了時にかけて定電力期間中の出力電流まで曲線状に出力電流を減少（つまり上昇量を最大値から０まで曲線状に減少）させてもよい。上記構成を採用すれば、反転前期間ＴＩ２の開始時に出力電流（上昇量）を急激に変化させる場合に比べ、回路部品や放電灯Ｌａにかかる電気的なストレスを低減することができる。
【００４９】
さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２を、図７に示すような周知のバックコンバータ（降圧チョッパ回路）に変更してもよい。図７の例では、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２に電力を供給する直流電源Ｅとして、交流電源ＡＣから供給された交流電力を直流電力に変換するＡＣ−ＤＣコンバータが用いられている。このＡＣ−ＤＣコンバータは、フィルタ回路と整流平滑回路とブーストコンバータとが組み合わされた周知の回路であるので、詳細な説明は省略する。
【００５０】
または、インバータ部３のスイッチング素子をＤＣ−ＤＣコンバータ部２のスイッチング素子に兼用する回路構成としてもよい。このような回路構成は周知技術で実現可能であるので、図示並びに詳細な説明は省略する。
【００５１】
また、実施形態では、電流目標値を上昇させることによって反転後期間ＴＩ１や反転前期間ＴＩ２での出力電力を上昇させたが、電力目標値を上昇させる構成としてもよいし、例えば電力目標値を電流検出値で除して得られた電圧目標値に電圧検出値を近づけるように制御する構成とする場合には電圧目標値を上昇させる構成としてもよい。
【００５２】
ところで、各電極にそれぞれ電気的に接続されるとともにインバータ部３に電気的に接続される口金を有する放電灯Ｌａにおいて、口金との距離が電極間で異なっている場合、口金を介した熱伝導により、口金に近い一方の電極の温度が、口金から離れた他方の電極の温度よりも低くなりやすい。そして、電極の温度が低いと、電磁ノイズが強くなりやすい。そこで、図８に示すように、口金に近い一方の電極がアノードとなり口金から離れた他方の電極がカソードとなる半周期（図８での上側。以下、「第１半周期」と呼ぶ。）における上昇時のランプ電流Ｉｐ２ａを、口金に近い一方の電極がカソードとなり口金から離れた他方の電極がアノードとなる半周期（図８での下側。以下、「第２半周期」と呼ぶ。）における上昇時のランプ電流Ｉｐ２ｂよりも高くしてもよい。図８の例でのノイズ抑制動作は、反転前期間にのみ電流目標値を上昇させるものとなっている。ここで、インバータ部３の出力に直流成分が発生すると、放電灯Ｌａの内部でメタルハライドの分布に偏りが生じることなどにより、放電灯Ｌａの寿命が短くなってしまうことが考えられる。そこで、図８の例では、電流目標値を上昇させない期間での電流目標値（ランプ電流Ｉｐ１）を周期を通じて一定としつつ、第１半周期における電流目標値の上昇の継続時間（以下、「上昇時間」と呼ぶ。）ＴＩ２ａを、第２半周期における上昇時間ＴＩ２ｂよりも短くすることで、第１半周期と第２半周期とでランプ電流の時間積分の絶対値を一致させ、ランプ電流に直流成分が発生することを避けている。つまり、上昇時ランプ電流Ｉｐ２ａ，Ｉｐ２ｂと上昇時間ＴＩ２ａ，ＴＩ２ｂとの積Ｉｐ２ａ×ＴＩ２ａ，Ｉｐ２ｂ×ＴＩ２ｂを、第１半周期と第２半周期との間で互いに等しくしている。上記のようにアノードであるときに上昇時のランプ電流Ｉｐ２ａを大きくされた上記一方の電極では他方の電極よりも外部への熱の流出が抑えられ、結果として上記のような電極間の温度の差を抑制することができると、本発明者は考えている。
【００５３】
また、制御部４が、ノイズ抑制期間中の反転後期間ＴＩ１や反転前期間ＴＩ２で出力電力を上昇させる代わりに、ノイズ抑制期間の全体にわたって電流目標値（図４におけるランプ電流Ｉｐ１）を上昇させるようにしてもよい。この場合、インバータ部３の出力の波形は、ノイズ抑制期間中であっても矩形波のままとなり振幅のみが変化する。
【００５４】
上述した各種の放電灯点灯装置１は、車載用の前照灯として用いられる放電灯Ｌａとともに前照灯装置を構成し、図９に示すように車両としての自動車ＣＲに搭載して用いることができる。この場合、直流電源Ｅとしては自動車ＣＲに搭載されたバッテリーが用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】同上のインバータ部の出力電圧のゼロクロス近傍での波形の例を示す説明図である。
【図３】同上のインバータ部の出力電流のゼロクロス近傍での波形の例を示す説明図である。
【図４】同上におけるノイズ抑制期間以外でのインバータ部の出力電流の波形を示す説明図である。
【図５】（ａ）は同上におけるランプ電流の波形を示す説明図であり、（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ同上の変更例であってそれぞれ異なる変更例におけるランプ電流の波形を示す説明図である。
【図６】図５の（ｄ）の例におけるランプ電流の実際の波形の例を示す説明図である。
【図７】同上の別の形態を示す回路ブロック図である。
【図８】同上の更に別の形態におけるインバータ部の出力電流の波形の例を示す説明図である。
【図９】同上の使用形態の一例を示す説明図である。
【図１０】従来例を示す回路ブロック図である。
【図１１】同上の動作を示す説明図である。
【図１２】同上の動作を示す流れ図である。
【図１３】３種類の放電灯（ランプ）についてそれぞれ累積点灯時間と発生させる電磁ノイズのレベルとの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  放電灯点灯装置
２  ＤＣ−ＤＣコンバータ部（請求項における直流電源部）
３  インバータ部
４  制御部
ＣＲ  自動車（請求項における車両）
Ｌａ  放電灯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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