(57)【要約】【課題】フリッカーの改善を図るとともに、この改善策により生じるランプの短寿命化の改善を図る。【解決手段】電源１１から入力される直流電圧をコンバータ１２にて降圧させインバータ１５に供給する。インバータ１５では入力された直流電力を交流電力に変換し、ランプ始動回路で高圧電圧を発生させて高圧放電灯１７に供給して点灯させる。点灯時のランプ電圧をランプ電圧検出部１３で検出し、検出結果を制御部１８に供給する。制御部１８では、所定の電圧以上であると判断した場合は、ＰＷＭ制御部１９の出力からデューティの幅を広げた出力パルスｄを出力することで、コンバータ１２から出力する直流電圧を上昇させ、放電灯１７に供給する電力を上昇させている。ランプ電圧の上昇を検出し、上昇した場合に放電灯１７に供給する電力を上昇させることでフリッカーを軽減させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力直流電圧を昇圧または降圧し、所望の直流電圧に変換して出力するコンバータと、
前記直流電圧を交流電力に変換し、高圧放電灯に投入するインバータと、
始動時に前記放電灯に高電圧を投入する高圧パルス発生部と、
前記直流電圧に基づいて前記放電灯の点灯状態に制御を行う制御部と、を具備し、
前記制御部が前記放電灯を通常点灯状態に制御した状態にあって、前記コンバータからランプ電圧を検出し、前記通常点灯状態の所定期間のランプ電圧が該所定期間外の電圧より高いは判断したときは、前記放電灯を通常の電力より高い電力で点灯させることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
フリッカー検出手段によりフリッカーが検出された場合は、点灯初期の投入電力を低減させることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特に自動車前照灯に使用する高圧放電ランプを点灯させる放電灯点灯装置に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来の交流電流で高圧放電灯を点灯させる放電灯点灯装置は、任意の電圧により高圧放電灯に供給する電力を可変制御させるとともに、交流電流の電流値が矩形波の転流後から複数の階段波で所定電流値まで増加し、その後複数の階段波で転流前まで増加するような波形を、任意の電圧により複数の階段波の振幅を変化させ、高圧放電灯の電力が一定となるように交流電流の平均電流を制御することで、輝度をスムーズに変化できるとともに、フリッカー低減効果を得ている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００５−３２７６６１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１の技術は、ランプの寿命末期にランプ電極の消耗により電極間の距離が長くなることに伴いランプ電圧が上昇することで、ランプ電流が減少して放電が維持しにくい状態となり、フリッカー発生の原因となる。フリッカーが発生することで運転に必要な安定的な視界が確保できなくなる、という問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、フリッカーの改善を図ることのできる放電灯点灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決するために、この発明の放電灯点灯装置は、入力直流電圧を昇圧または降圧し、所望の直流電圧に変換して出力するコンバータと、前記直流電圧を交流電力に変換し、高圧放電灯に投入するインバータと、始動時に前記放電灯に高電圧を投入する高圧パルス発生部と、前記直流電圧に基づいて前記放電灯の点灯状態に制御を行う制御部と、を具備し、前記制御部が前記放電灯を通常点灯状態に制御した状態にあって、前記コンバータからランプ電圧を検出し、前記通常点灯状態の所定期間のランプ電圧が該所定期間外の電圧より高いは判断したときは、前記放電灯を通常の電力より高い電力で点灯させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、フリッカーを改善するとともに、この改善策により生じるランプの短寿命化を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この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詳細に説明する。
【０００８】
図１、図２は、この発明の放電灯点灯装置に関する第１の実施形態について説明するための、図１は回路構成図であり、図２は図１の点灯動作について説明するための説明図である。
【０００９】
図１において、１１は直流電源であり、この電源１１の直流電圧を昇圧させるコンバータ１２に供給する。コンバータ１２は、電源１１の正極から例えばＭＯＳ型ＦＥＴトランジスタによるスイッチ素子ＳＷを介して、チョークコイルＬの一端とアノードが接地されたダイオードＤのカソードにそれぞれ接続する。コイルＬの他端は、平滑用コンデンサＣ１を介して接地するとともに、ランプ電圧検出部１３を介して接地する。ランプ電圧検出部１３の接地側とコンデンサＣ１の接地側との間には、ランプ電流検出部１４を介在させる。
【００１０】
コンバータ１２の出力は、コンバータ１２から出力される直流電圧を交流電力に変換するインバータ１５を構成する、例えばＭＯＳ型ＦＥＴトランジスタによるスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４を組み合わせたフルブリッジのスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ４にそれぞれ接続する。スイッチ素子ＳＷ１はスイッチ素子ＳＷ３を介して接地し、スイッチ素子ＳＷ４はスイッチ素子ＳＷ２を介して接地する。スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３の接続点とスイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ２の接続点間には、振動波形形成および電流制限用のコンデンサＣ２を介挿接続する。スイッチ素子ＳＷ１とＳＷ２は同時にオンオフし、スイッチ素子ＳＷ３とＳＷ４は同時にオンオフするが、極性反転信号によりそれぞれ逆にオンオフ動作が行われる。
【００１１】
コンデンサＣ２の両端は、ランプ点灯時に高圧パルス電圧を発生させるランプ始動部１６に接続し、ランプ始動部１６の出力を、定格電圧が例えば３０Ｖの放電灯１７に供給する。
【００１２】
１８は制御部であり、制御部１８はスタート端子Ｓｔに供給されるスタート信号ａに基づき、ＰＷＭ制御部１９をオンオフする制御信号ｂ、ＰＷＭ制御部１９のデューティを制御するデューティ制御信号ｃをそれぞれ出力する。
【００１３】
ＰＷＭ制御部１９はコンバータ１２を、デューティ制御信号ｃに基づくデューティで駆動する出力パルスｄを出力する。制御部１８には、コンバータ１２のランプ電圧検出部１３の電圧検出信号ｅとランプ電流検出部１４の電流検出信号ｆをそれぞれ供給する。
【００１４】
さらに、制御部１８は、フルブリッジドライバ２０に制御信号を供給し、フルブリッジドライバ２０からインバータ１５のスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２とＳＷ３，ＳＷ４を交互にオンオフさせ、インバータ１５の出力から交流電圧を生成するための駆動パルス信号ｇを出力する。駆動パルス信号ｇは、出力パルスｄに基づき駆動されるコンバータ１２の出力が所望の値なった時間後に発生させるようにしてある。
【００１５】
次に、図２のタイミングチャートを参照し、図１の回路構成における放電灯の点灯動作について説明する。
【００１６】
先ず、放電灯１７を点灯させるためにスタート端子Ｓｔに、図２（ａ）に示すスタート信号ａが供給された制御部１８は、図２（ｂ）に示す制御信号ｂをＰＷＭ制御部１９に供給してオン制御させるとともに、ＰＷＭ制御部１９から出力される信号のデューティを制御するための、図２（ｃ）に示すデューティ制御信号ｃを供給する。スタート時のデューティ制御信号ｃは、予め制御部１８に記憶されたテーブル情報と放電灯１７の駆動情報に基づき生成を行う。
【００１７】
図２（ｄ）に示すように、ＰＷＭ制御部１９の出力からは、制御信号ｃに基づくデューティの出力パルスｄを生成し、この出力パルスｄをコンバータ１２のスイッチ素子ＳＷに供給する。
【００１８】
コンバータ１２では、出力パルスｄに基づきスイッチ素子ＳＷをオンオフさせて電源１１の直流電圧をスイッチングし、スイッチング出力を所定の直流電圧に変換して出力する。この直流電圧は、制御部１８から出力される図２（ｇ）に示す駆動パルス信号ｇでインバータ１５のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４をオンオフ制御する。例えば、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２は駆動パルス信号ｇがＨｉレベルのときにオン、Ｌｏレベルのときにオフさせ、スイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ４は駆動パルス信号ｇがＬｏレベルのときにオン、Ｈｉレベルのときにオフさせる。駆動パルス信号ｇの周波数は、コンバータ１２よりも低い値に選定される。
【００１９】
点灯の始動時および予熱時の駆動パルス信号ｇは、スタート信号ａが供給されてから、比較的高い例えば１７ｋＨｚ程度の周波数Ｈｆでスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４を駆動させ、例えば図２（ｈ）に示す４００〜４５０Ｖ程度の交流電圧ｈを出力する。場合によっては、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のみＨｉレベルとなって直流電圧を出力する。これ以降の通常点灯時の駆動パルス信号ｇは、比較的低い例えば３００〜５００Ｈｚ程度の周波数Ｌｆでスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４を駆動するようになっている。
【００２０】
スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２およびＳＷ３，ＳＷ４を高い周波数Ｈｆで交互にオンオフさせる期間のランプ始動部１６は、放電灯１７に図２（ｉ）に示す２５ｋＶ程度の高圧パルスのランプ電圧ＶＬを発生させる。放電灯１７は高圧パルスによるランプ電圧ＶＬで放電灯１７を構成する電極間の絶縁が破壊されて点灯が始動する。
【００２１】
ところで、図２（ｉ）で示すように、始動・予熱期間に高圧パルスのランプ電圧ＶＬにより放電灯１７が絶縁破壊されると、ランプ電圧ＶＬは低下し、放電灯１７を通常点灯期間の電圧で点灯させる。制御部１８はランプ電力を一定に制御しようとすることから、図２（ｆ）の期間ｆ１とｆ２の境でランプ電流を多く流そうとする。その後のランプ電流は、図２（ｆ）の期間ｆ２に示すようにランプ電圧の上昇にともない、徐々に低下し定格電流に落ち着く。
【００２２】
点灯直後のランプ電流の増加は、スイッチングロスの増大を引き起こし、回路効率を悪化させることなる。これは、点灯装置の負担となり、最悪の場合回路の破損をさせる可能性がある。
【００２３】
コンバータ１２では、出力パルスｄに基づきスイッチ素子ＳＷをオンオフさせて電源１１の直流電圧をスイッチングし、スイッチング出力を所定の直流電圧に変換して出力する。この直流電圧は、制御部１８から出力される図２（ｇ）に示す駆動パルス信号ｇでインバータ１５のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４をオンオフ制御する。例えば、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２は駆動パルス信号ｇがＨｉレベルのときにオン、Ｌｏレベルのときにオフさせ、スイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ４は駆動パルス信号ｇがＬｏレベルのときにオン、Ｈｉレベルのときにオフさせる。駆動パルス信号ｇの周波数は、コンバータ１２よりも低い値に選定される。
【００２４】
図３、図４を参照し、図１の構成によるフリッカー低減について説明する。図３は制御部の動作の一部について説明するためのフローチャート、図４は制御部の入出力信号の図２の一部の波形を拡大して説明するための説明図である。以下、図１および図２も参照しながら図３、図４について説明する。
【００２５】
図３のステップＳ１〜Ｓ６は、制御部１８にスタート信号ａが供給させ、放電灯１７を通常点灯させる図２の（ｉ）までの処理ルーチンを示している。
【００２６】
ところで。通常点灯時における制御部１８は、ランプ電圧検出部１３からランプ電圧の情報を得ている。フリッカー発生時は、１周期あたりのランプ電圧の変動率が大きくなる。ランプ電圧の変動率が大きくなった場合は、投入電力を通常点灯より高くなるよう予め制御部１８をプログラムしておく。変動率の検出は、例えば図２（ｉ）通常点灯時のランプ電圧ＶＬの１〜２０周期程度とする。
【００２７】
そこで、ランプ電圧の変動率が大きくなったことを検出すると（Ｓ７）、制御部１８はコンバータ１２のデューティを変動率に対応した出力パルスｄを発生させ（Ｓ８）、コンバータ１２の出力電圧を上昇させる。
【００２８】
図４に示すように、ランプ電圧が通常点灯より高いＶＬ１の場合は、通常点灯期間よりデューティの広い出力パルスｄ１を、ランプ電圧がＶＬ１よりは低く、通常点灯期間よりは高いＶＬ２の場合は、デューティが出力パルスｄ１より狭く、通常点灯よりは広い出力パルスｄ２を出力する。
【００２９】
そして、ランプ始動部１６では、出力パルスｄ１あるいはｄ２に基づいた通常点灯時よりは高い出力電圧のコンバータ１２の出力に基づき、ランプ始動部１６から放電灯１７に供給する電力を上昇させる（Ｓ９）。
【００３０】
このような制御を行うことで、フリッカーが発生した場合にランプ電力を高くさせることでランプ電流を増加させ、電極から放射される電子量を増やすことでフリッカーを低減させることができる。
【００３１】
フリッカー発生時に電力を高くすることは、通常点灯時の電力が高くなりランプの寿命化が短くなることが懸念されるが、点灯初期の投入電力を低減させることで短寿命化を極力抑えることができる。フリッカー改善として通常点灯時の投入電力は、約２５％以内が適当である。
【００３２】
この実施形態では、フリッカーが発生した場合、点灯電力を増やすことでフリッカーの改善が可能となる。また、投入電力を増やすことでランプの短寿命化となる傾向となるが点灯初期の投入電力を低減することで短寿命化を改善する。
【００３３】
図５は、この発明の放電灯点灯装置に関する他の実施形態について説明するための説明図である。
【００３４】
上記した実施形態での電力制御は、ランプ電圧の変動率に従ってランプ電力を制御する図５のＩの特性で行われている。この実施形態は、図５のIIに示すように変動率の大小に基づき電力上昇率を変更する方法にしている。
【００３５】
この場合は、変動率が小さい、換言すればフリッカーが小さい場合は、ランプ電力の上昇率を抑え、変動率が大きい場合は、ランプ電力の上昇率を増加するように制御したものである。
【００３６】
これにより、フリッカーが小さい場合は、ランプ電力の上昇を抑えたランプ電力上昇を行う制御になっていることから、必要以上の電力投入を抑制することができ、ランプ寿命を長くさせることに寄与する。
【００３７】
この発明の上記実施形態に限定されるものではなく、ＤＣ／ＡＣインバータ１５を構成するスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４はフルブリッジとしたが、スイッチ素子２個を使用するハーフブリッジでも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の放電灯点灯装置に関する一実施形態について説明するための回路構成図。
【図２】図１の動作について説明するための説明図。
【図３】図１のフリッカー低減について説明するためのフローチャート。
【図４】図１の一部の波形を拡大し、フリッカー低減について説明するための説明図。
【図５】この発明の放電灯点灯装置に関する他の実施形態について説明するための回路構成図。
【符号の説明】
【００３９】
１１  電源
１２  コンバータ
１３  ランプ電圧検出部
１４  ランプ電流検出部
１５  インバータ
１６  ランプ始動部
１７  放電灯
１８  制御部
１９  ＰＷＭ制御部
２０  フルブリッジドライバ
【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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