(57)【要約】【課題】  放電灯に供給する電力を変動させることなく、放電灯を安定して点灯させることのできる放電灯の点灯装置を提供する。【解決手段】  放電灯５に直列に接続されたコイルＬを有し、電源２と接地部ＧＮＤとの間において、放電灯５の一方の電極側から他方の電極側に通電する第１の通電経路と、他方の電極側から一方の電極側に通電する第２の通電経路とを切り換える極性切換えを、周期的に反復することによって、放電灯５を点灯させる点灯回路３１と、点灯回路３１によって、第１および第２の通電経路の一方から他方への切換えを開始したときから、少なくとも、第１および第２の通電経路の他方での通電が可能になるまで、コイルＬのインダクタンスＨによる電流を維持するために、インダクタンスＨによる電流の減衰速度を小さくするための第３の通電経路を構成する経路構成手段１１ａ、ＳＷと、を備えている。【選択図】図２
2014013677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源（２）と当該電源の電圧よりも低電圧の接地部（ＧＮＤ）との間に設けられ、前記電源から供給される電力によって放電灯（５）を点灯させるための放電灯の点灯装置（１）であって、
前記放電灯に直列に接続されたコイル（Ｌ）を有し、前記電源と前記接地部との間において、前記放電灯の一方の電極側から他方の電極側に通電する第１の通電経路と、前記他方の電極側から前記一方の電極側に通電する第２の通電経路とを切り換える極性切換えを、周期的に反復することによって、前記放電灯を点灯させる点灯回路（３１、３２）と、
当該点灯回路によって前記第１および第２の通電経路の一方から他方への切換えを開始したときから、少なくとも、前記第１および第２の通電経路の他方での通電が可能になるまで、前記コイルのインダクタンス（Ｈ）による電流を維持するために、当該インダクタンスによる電流の減衰速度を小さくするための第３の通電経路を構成する経路構成手段（１１ａ、１１ｂ、ＳＷ）と、
を備えていることを特徴とする放電灯の点灯装置。
【請求項２】
前記点灯回路（３１）は、
前記電源側に配置された第１および第３スイッチ素子（Ｑ１、Ｑ３）と、前記接地部側に配置され、前記第１および第３スイッチ素子にそれぞれ直列に接続された第２および第４スイッチ素子（Ｑ２、Ｑ４）と、を有するブリッジ回路（４）と、
前記第１および第４スイッチ素子と、前記第２および第３スイッチ素子との一方をオンするとともに他方をオフすることによって、前記第１および第２の通電経路をそれぞれ構成する極性切換えを、周期的に反復させる第１極性切換え制御回路（１１ａ）と、
を有し、
前記放電灯および前記コイルは、前記第１および第２スイッチ素子の間の第１中間端子（４ａ）と、前記第３および第４スイッチ素子の間の第２中間端子（４ｂ）との間に接続され、
前記第１〜第４スイッチ素子には、当該第１〜第４スイッチ素子の入力端子と出力端子の間において前記電源から逆方向に電圧が印加されるようにダイオード（Ｄ１〜Ｄ４）がそれぞれ接続され、
前記経路構成手段は、前記第１および第２中間端子の電圧をそれぞれ検出し、当該検出した前記第１および第２中間端子の電圧に応じて、前記第１〜第４スイッチ素子のオン／オフの組合わせを切り換えて前記第３の通電経路を構成することを特徴とする請求項１に記載の放電灯の点灯装置。
【請求項３】
前記経路構成手段は、前記極性切換えを開始したときに、当該極性切換えの開始前にオフされていた前記第１および第３スイッチ素子の一方をオンに制御するとともに、当該オンされた第１および第３スイッチ素子の一方に直列に接続された前記第２または第４スイッチ素子をオフに制御することによって、前記第３の通電経路を構成することを特徴とする請求項２に記載の放電灯の点灯装置。
【請求項４】
前記点灯回路は、前記経路構成手段によって前記第３の通電経路が構成された後、前記極性切換えの開始前にオンされていた前記第１および第３スイッチ素子の一方をオフに制御し、さらに、当該前記第１および第３スイッチ素子の一方をオフに制御したときから間隔（ＤＴ）を隔てて、当該オフに制御した第１および第３スイッチ素子の一方に直列に接続された第２または第４スイッチ素子をオンに制御することを特徴とする請求項３に記載の放電灯の点灯装置。
【請求項５】
前記点灯回路（３２）は、
前記電源側に配置された第１および第３スイッチ素子（Ｑ１、Ｑ３）と、前記接地部側に配置され、前記第１および第３スイッチ素子にそれぞれ直列に接続された第２および第４スイッチ素子（Ｑ２、Ｑ４）と、を有するブリッジ回路（４ｃ）と、
前記第１および第４スイッチ素子と、前記第２および第３スイッチ素子との一方をオンするとともに他方をオフすることによって、前記第１および第２の通電経路をそれぞれ構成する極性切換えを、周期的に反復させる第２極性切換え制御回路（１１ｂ）と、
を有し、
前記放電灯および前記コイルは、前記第１および第２スイッチ素子の間の第１中間端子（４ａ）と、前記第３および第４スイッチ素子の間の第２中間端子（４ｂ）との間に接続され、
前記第１および第２中間端子の間において、前記放電灯および前記コイルに並列に接続された還流スイッチ素子（ＳＷ）をさらに備え、
前記経路構成手段は、前記第１および第２中間端子の電圧をそれぞれ検出し、当該検出した前記第１および第２中間端子の電圧に応じ、前記第１〜第４スイッチ素子および前記還流スイッチ素子のオン／オフの組合わせを切り換えて前記第３の通電経路を構成することを特徴とする請求項１に記載の放電灯の点灯装置。
【請求項６】
前記経路構成手段は、前記極性切換えを開始したときに、当該極性切換えの開始前にオンされていた前記第１および第４スイッチ素子、または前記第２および第３スイッチ素子を、オフに制御するとともに、前記還流スイッチ素子をオフからオンに制御することによって、前記第３の通電経路を構成することを特徴とする請求項５に記載の放電灯の点灯装置。
【請求項７】
前記第１〜第４スイッチ素子および前記還流スイッチ素子は、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳトランジスタおよびＩＧＢＴのいずれかの半導体素子で構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の放電灯の点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源からの電流を交流に変換して供給することにより放電灯を点灯させる放電灯の点灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の放電灯の点灯装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この放電灯の点灯装置（以下、単に「点灯装置」という）は、直流電流を所要の電圧で出力するＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、計４つのトランジスタを有するブリッジ回路で構成されたＤＣ／ＡＣインバータ回路と、ＤＣ／ＡＣインバータ回路に接続された放電灯と、４つのトランジスタをそれぞれオン／オフするための制御回路などを備えている。制御回路は、４つのトランジスタのオン／オフの組合せを所定の周期で切り換えることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータからの直流電流を交流に変換して放電灯に通電させ、それにより放電灯の極性を所定の周期で切り換えることによって、放電灯を点灯させる。
【０００３】
また、極性切換え動作において放電灯に流れる電流が減少するのに対し、回路動作に遅れが生じて一時的な消灯（以下「立消え」という）が発生するおそれがある。これに対し、制御回路は、放電灯の極性を切り換える直前にＤＣ／ＤＣコンバータ回路を制御し、放電灯の累積点灯時間に応じた大きさのパルス状の電流を、放電灯への電流に重畳することによって、放電灯に通電する電流を増大させている。これにより、極性切換えの際、放電灯に流れる電流が０になるまでの時間を長くすることができ、電流が０になる前に回路動作が完了するので、電流が断絶して放電灯にちらつきが発生するのを回避している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】２００８−１８１８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した特許文献に係る点灯装置では、極性切換えの度に電流が重畳され、放電灯により大きなエネルギーが加えられるので、可能な限り抑制されているとはいえ、電極の消耗が促進されて放電灯の寿命に悪影響を及ぼす。また、極性切換えの度に放電灯に供給される電力が変動して安定しないため、放電灯の明るさが変動してちらつきが発生し、放電灯の視認性に悪影響を及ぼす。
【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、放電灯に供給する電力を変動させることなく、放電灯を安定して点灯させることのできる放電灯の点灯装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る放電灯の点灯装置は、電源（実施形態における（以下、本項において同じ）直流電源２）と当該電源の電圧よりも低電圧の接地部（グランドＧＮＤ）との間に設けられ、前記電源から供給される電力によって放電灯５を点灯させるための放電灯の点灯装置１であって、前記放電灯５に直列に接続されたコイルＬを有し、前記電源と前記接地部との間において、前記放電灯５の一方の電極側から他方の電極側に通電する第１の通電経路と、前記他方の電極側から前記一方の電極側に通電する第２の通電経路とを切り換える極性切換えを、周期的に反復することによって、前記放電灯５を点灯させるブリッジ回路４を有する点灯回路３１、３２と、前記第１および第２の通電経路の一方から他方への切換えを開始したときから、少なくとも、前記第１および第２の通電経路の他方での通電が可能になるまで、前記コイルＬのインダクタンスＨによる電流を維持するために、当該インダクタンスによる電流の減衰速度を小さくするための第３の通電経路を構成する経路構成手段（第１、第２極性切換え制御回路１１ａ、１１ｂ、還流スイッチ素子ＳＷ）と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
この放電灯の点灯装置によれば、電源から、放電灯およびこれに直列に接続されたコイルを介して、接地部に電流が通電される。その際、放電灯の一方の電極側から他方の電極側に通電する第１の通電経路での通電と、他方の電極側から一方の電極側に通電する第２の通電経路での通電とが、点灯回路によって周期的に切り換えられ、このような極性切換えにより放電灯に交流電流が通電されることによって、放電灯が点灯する。また、第１および第２の通電経路の一方から他方への切換えが開始されたときには、少なくとも他方の通電経路での通電が可能になるまで、放電灯に流れる電流を維持するための第３の通電経路が経路構成手段によって構成される。この第３の通電経路にコイルのインダクタンスによる電流が通電されることによって、少なくとも、電源と接地部の間における第１および第２の通電経路の他方での通電が開始されるまで、コイルのインダクタンスによる電流が、放電灯に通電される。
【０００９】
以上の構成によれば、放電灯の極性切換えの際、例えば電流の通電経路およびその周辺の素子や回路の特性などに起因して、通電経路が第１および第２の通電経路の一方から他方に切り換えられるように制御したときから、他方での通電が実際に可能になるまで遅延が生じても、コイルのインダクタンスによる電流を維持するための第３の通電経路を確保することによって、放電灯に通電される電流が途絶するのを回避することができる。それにより、極性切換えの開始から終了まで、電流が途切れることなく放電灯に通電されるので、立消えを生じさせることなく、放電灯の極性を円滑に切り換えることができ、放電灯の安定した点灯状態を維持することができる。また、極性切換えの際、通電経路の切換えによって放電灯に通電される電流が上記のように維持され、放電灯に供給される電力を変動させる必要がないので、放電灯の経年劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る放電灯の点灯装置を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る点灯装置の点灯回路を示す概略回路図である。
【図３】第１実施形態の点灯回路の一部を構成する第１レベルシフト回路およびブリッジ回路などを示す概略回路図である。
【図４】第１実施形態に係る点灯装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】第１実施形態において、第２から第１の通電経路へ切り換えるときの電流の通電経路の変化を、時系列に沿って順に示す図（Ａ）〜（Ｅ）である。
【図６】第２実施形態に係る点灯装置の点灯回路を示す概略回路図である。
【図７】第２実施形態に係る点灯装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】第２実施形態において、第２から第１の通電経路へ切り換えるときの電流の通電経路の変化を、時系列に沿って順に示す図（Ａ）〜（Ｄ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の第１実施形態に係る放電灯の点灯装置について、図面を参照しながら説明する。点灯装置１は、例えば車両（図示せず）に搭載されており、図１に示すように、直流電源２、直流昇圧部３、ブリッジ回路４、放電灯５、および制御回路１０などを備えている。
【００１２】
直流電源２は、直流電流を出力するバッテリであり、この直流電源２から出力された電流は、直流昇圧部３に入力される。直流昇圧部３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ（図示せず）などを有しており、制御回路１０によって制御され、直流電源２の電圧を所要の電圧に昇圧して出力する。また、ブリッジ回路４は、同じく制御回路１０によって制御され、直流昇圧部３から入力された直流電流を交流電流に変換して放電灯５に出力する。
【００１３】
放電灯５は、メタルハライドランプなどの高輝度放電ランプであり、封入された金属原子の高圧蒸気中において、２つの電極（図示せず）の間に生じるアーク放電によって発光する。この放電灯５は、例えば車両の前照灯として設けられており、ブリッジ回路４に後述するように接続されている。
【００１４】
図２は、放電灯５を点灯させるための点灯回路３１を示しており、この点灯回路３１は、ブリッジ回路４、レベルシフト回路２０および第１極性切換え制御回路１１ａ（経路構成手段）などで構成されている。同図に示すように、ブリッジ回路４は、第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４を有するＨブリッジ回路として構成されている。第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、いずれもＮチャンネル型のＭＯＳＦＥＴで構成されており、第１および第３スイッチ素子Ｑ１、Ｑ３は、直流電源２側に配置され、第２および第４スイッチ素子Ｑ２、Ｑ４は、直流電源２から出力される電圧よりも低電圧のグランドＧＮＤ側に配置されている。
【００１５】
第１および第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２は直列に接続されており、具体的には、第１スイッチ素子Ｑ１のソースおよび第２スイッチ素子Ｑ２のドレインが互いに接続されている。また、第３および第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４は、第１および第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２に並列に設けられており、第１および第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２と同様に直列に接続され、第３スイッチ素子Ｑ３のソースおよび第４スイッチ素子Ｑ４のドレインが互いに接続されている。
【００１６】
また、第１および第３スイッチ素子Ｑ１、Ｑ３のドレインは直流昇圧部３に接続され、第２および第４スイッチ素子Ｑ２、Ｑ４のソースは、シャント抵抗ＲＳを介して、グランドＧＮＤに接地されている。なお、ＭＯＳＦＥＴに代えて、各スイッチ素子を例えばバイポーラトランジスタやＩＧＢＴなどの他の半導体素子で構成してもよい。
【００１７】
また、第１および第３スイッチ素子Ｑ１、Ｑ３の入力側の端子と出力側の端子との間には、第１および第３還流ダイオードＤ１、Ｄ３（ダイオード）がそれぞれ接続されている。具体的には、各スイッチ素子のドレインにカソードが接続され、ソースにアノードが接続されており、両還流ダイオードＤ１、Ｄ３には、直流電源２から逆方向に電圧が印加される。同様に、第２および第４スイッチ素子Ｑ２、Ｑ４の入力端子および出力端子の間にも、直流電源２から逆方向に電圧が印加されるように、第２および第４還流ダイオードＤ２、Ｄ４（ダイオード）がそれぞれ接続されている。
【００１８】
上述した放電灯５は、第１および第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の間の第１中間端子４ａと、第３および第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４の間の第２中間端子４ｂの間に設けられており、放電灯５の２つの電極のうち、一方の電極側が第１中間端子４ａに、他方の電極側が第２中間端子４ｂにそれぞれ接続されている。また、ブリッジ回路４には、第１中間端子４ａ側において、放電灯５に直列に接続されたコイルＬが設けられており、このコイルＬは所定のインダクタンスＨを有している。
【００１９】
また、直流昇圧部３から出力され、ブリッジ回路４を介して放電灯５に印加される電圧（以下「ランプ電圧」という）ＶＬは、電圧検出回路６によって検出され、この電圧検出回路６は、ランプ電圧ＶＬを表す電圧信号を制御回路１０に出力する。また、上述したシャント抵抗ＲＳは、放電灯５に通電された電流（以下「ランプ電流」という）ＩＬを検出するための素子であり、シャント抵抗ＲＳのブリッジ回路４側の端子は、電流検出回路７に接続されている。電流検出回路７は、シャント抵抗ＲＳの電圧ＶＳに基づいて、ランプ電流ＩＬを検出し、ランプ電流ＩＬの大きさを表す電流信号を制御回路１０に出力する。
【００２０】
また、ブリッジ回路４の第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、いずれもＮチャンネル型のＭＯＳＦＥＴで構成されているので、ブリッジ回路４に、レベルシフト回路２０が接続されている。このレベルシフト回路２０は、第１および第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２側の第１レベルシフト回路８と、第３および第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４側の第２レベルシフト回路９を有している。
【００２１】
第１レベルシフト回路８は、第１スイッチ素子Ｑ１のゲートおよび第１中間端子４ａに接続されており、第１中間端子４ａの電圧を検出し、この電圧に応じ、制御回路１０による制御によって、第１スイッチ素子Ｑ１をオン／オフするためのものである。第２スイッチ素子Ｑ２をオンする場合、そのゲートに印加する電圧は、グランドＧＮＤの電圧を基準とする。これに対し、第１スイッチ素子Ｑ１をオンする場合、第１中間端子４ａの電圧を基準とするので、第１レベルシフト回路８は、第１スイッチ素子Ｑ１をオンするために必要な電圧レベルの信号を、第１中間端子４ａの電圧に応じて第１スイッチ素子Ｑ１のゲートに出力するための回路として設けられている。同様に、第２レベルシフト回路９は、第３スイッチ素子Ｑ３のゲートおよび第２中間端子４ａに接続され、第３スイッチ素子Ｑ３をオンするために必要な電圧レベルの信号を、第２中間端子４ｂの電圧に応じて出力するために設けられている。
【００２２】
制御回路１０は、車両の運転者などによって点灯スイッチ（図示せず）がオンされたときに、放電灯５を点灯させ、また、一定の明るさで点灯した状態に維持するために、直流昇圧部３およびブリッジ回路４などを制御するものであり、ブリッジ回路４の各スイッチ素子のオン／オフのタイミングを個別に制御可能な第１極性切換え制御回路１１ａ、および電力制御回路１２などを有している。
【００２３】
第１極性切換え制御回路１１ａは、前述したブリッジ回路４の第２および第４スイッチ素子Ｑ２、Ｑ４のゲートと、上述した第１および第２レベルシフト回路８、９とに接続されている。第１極性切換え制御回路１１ａは、第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４をそれぞれオン／オフするために、第１および第２レベルシフト回路８、９をそれぞれ制御する信号と、第２および第４スイッチ素子Ｑ２、Ｑ４をそれぞれオン／オフするための制御信号とを、後述する所定のタイミングで出力する。
【００２４】
第１極性切換え制御回路１１ａからの制御によって、第１および第４スイッチ素子Ｑ１、Ｑ４をオンする一方、第２および第３スイッチ素子Ｑ２、Ｑ３をオフしたときには、電流が、直流昇圧部３から、第１スイッチ素子Ｑ１、第１中間端子４ａ、コイルＬ、放電灯５、第２中間端子４ｂ、第４スイッチ素子Ｑ４、シャント抵抗ＲＳを順に経由して、グランドＧＮＤに通電される（以下、この通電経路を「第１の通電経路」という）。一方、第２および第３スイッチ素子Ｑ２、Ｑ３をオンする一方、第１および第４スイッチ素子Ｑ１、Ｑ４をオフしたときには、電流が、直流昇圧部３から、第３スイッチ素子Ｑ３、第２中間端子４ｂ、放電灯５、コイルＬ、第１中間端子４ａ、第２スイッチ素子Ｑ２、シャント抵抗ＲＳを順に経由して、グラントＧＮＤに通電される（以下、この通電経路を「第２の通電経路」という）。第１極性切換え制御回路１１ａは、電流の通電経路を第１の通電経路と第２の通電経路の間で周期的に切り換えることによって、交流電流を放電灯５に通電させて放電灯５を点灯させる。
【００２５】
放電灯５の点灯が安定した状態(電極を暖めるために点灯開始直後に大きな電力を印加するウォームアップ動作中を除く)において、電力制御回路１５は、電圧検出回路６および電流検出回路７からそれぞれ出力された電圧信号および電流信号に応じて、直流昇圧部３を制御する。具体的には、放電灯５の明るさが一定に維持されるように、電圧信号および電流信号に応じて、所要の一定の電力が出力されるように直流昇圧部３を制御する。また、例えば、点灯スイッチがオンされているときに放電灯５が消灯したことが検出されたときには、電力制御回路１５は、放電灯５を再点灯（電極間の絶縁を破壊）させるため、より大きな電圧を放電灯５に供給するように直流昇圧部３を制御する。
【００２６】
図３に示すように、直流昇圧部３から出力されたランプ電圧ＶＬは、ダイオードＤａを介してブリッジ回路４に入力される。また、ダイオードＤａのカソードとグランドＧＮＤの間には平滑コンデンサＣ１が設けられている。また、上述した第１レベルシフト回路８は、集積回路で構成された電圧制御回路８ａを有しており、この電圧制御回路８ａを駆動するために、ランプ電圧ＶＬが第１抵抗Ｒ１を介して電圧制御回路８ａに入力される。また、第１レベルシフト回路８は、例えばＮチャンネル型のＭＯＳＦＥＴで構成された第５スイッチ素子Ｑ５を有しており、そのソースはグランドＧＮＤに接続され、ドレインは第２抵抗Ｒ２を介して電圧制御回路８ａに接続されている。
【００２７】
また、ブリッジ回路４の第１中間端子４ａは、第２コンデンサおよび第３抵抗Ｒ３を介して第５スイッチ素子Ｑ５のドレインに、また、第３コンデンサＣ３を介して電圧制御回路８ａに、それぞれ接続されており、電圧制御回路８ａは、第１中間端子４ａの電圧を検出する。また、第５スイッチ素子Ｑ５のゲートには、第４抵抗Ｒ４を介して第１極性切換え制御回路１１ａが接続されており、電圧制御回路８ａは、第５スイッチ素子Ｑ５がオフされたときに、第１中間端子４ａの電圧に応じて、ブリッジ回路４の第１スイッチ素子Ｑ１をオンするための制御信号を生成し、そのゲートに出力する。
【００２８】
図４は、上述した点灯装置１において、放電灯５の極性切換えを実行する際の動作の一例を示すタイミングチャートである。同図に示すように、第１および第４スイッチ素子Ｑ１、Ｑ４がオフされる一方、第２および第３スイッチ素子Ｑ３がオンされているときには、ランプ電圧ＶＬに応じた一定の大きさの第１の電流値ＩＬ１のランプ電流ＩＬが、図５（Ａ）に太線矢印で示すように第２の通電経路に通電されている。この状態から、例えばタイミングｔ１において、極性切換えを開始するときには、第１極性切換え制御回路１１ａは、まず、第１スイッチ素子Ｑ１をオンに制御するために、第５スイッチ素子Ｑ５をオンからオフに制御するとともに、第２スイッチ素子Ｑ２をオフに制御する。このとき、第２スイッチ素子Ｑ２は直ちにオフされる一方、第１スイッチ素子Ｑ１が実際にオフされるまで、遅延が生じる。
【００２９】
この遅延は以下の理由により生じる。第２スイッチ素子Ｑ２がオフされたことにより、第１中間端子４ａの電圧は、ランプ電圧ＶＬまで上昇し、第１レベルシフト回路８は、このランプ電圧ＶＬを基準とした電圧レベルの制御信号を生成して、第１スイッチ素子Ｑ１のゲートに出力する。しかし、第１レベルシフト回路８を構成する各種素子や配線には寄生容量が存在するため、この寄生容量のチャージに要する期間（以下「遅延期間」という）Ｔｄだけ、第１中間端子４ａの電圧の検出に遅延が生じる。その結果、タイミングｔ１から、寄生容量に応じた遅延期間Ｔｄだけ経過したタイミングｔ２において、第１スイッチ素子Ｑ１が実際にオンされる。
【００３０】
例えば、この遅延期間Ｔｄにおいて、第１の通電経路が構成されるように第３および第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４を切換え制御した場合、コイルＬのインダクタンスＨによる電流が、図５（Ｄ）に示すように、第４還流ダイオードＤ４→放電灯５→コイルＬ→第１還流ダイオードＤ１の経路で通電される。このときのランプ電流ＩＬの電流値の低下度合いを表す傾きｄｉ／ｄｔは、タイミングｔ１におけるランプ電流ＩＬおよびコイルＬのインダクタンスＨなどに基づき、次式（１）によって求められる。
ｄｉ／ｄｔ  ＝  −（ＩＬ  ×  ＲＬ  ＋  ＶＬ）  ／  Ｈ  ・・・  （１）
ＩＬ  ：  ランプ電流
ＲＬ  ：  放電灯の抵抗
ＶＬ  ：  ランプ電圧
Ｈ  ：  コイルのインダクタンス
これに対し、本実施形態では、第３および第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４のオン／オフのタイミングをより遅らせる。それにより、電流の通電経路は、タイミングｔ１で第２スイッチ素子Ｑ２がオフされたことによって、第２の通電経路から次のように変化する。すなわち、タイミングｔ１で第２の通電経路が遮断されると、コイルＬのインダクタンスＨによる電流が、図５（Ｂ）に示すように、コイルＬから、第１中間端子４ａ、第１還流ダイオードＤ１、第３スイッチ素子Ｑ３、放電灯５を経由して還流する、インダクタンスＨによる電流を維持するための還流経路が、第３の通電経路として構成される。
【００３１】
この還流経路に通電されるインダクタンスＨによる電流の大きさは、第１の電流値ＩＬ１から緩やかに低下する。このときの電流値の傾きｄｉ／ｄｔは、タイミングｔ１におけるランプ電流ＩＬおよびコイルＬのインダクタンスＨなどに基づき、次式（２）によって求められる。
ｄｉ／ｄｔ  ＝  −ＩＬ  ×  ＲＬ  ／  Ｈ              ・・・  （２）
ＩＬ  ：  ランプ電流
ＲＬ  ：  放電灯の抵抗
Ｈ  ：  コイルのインダクタンス
この還流経路に通電される電流値の傾きｄｉ／ｄｔは、上述したように還流経路を構成しない場合、すなわち上記の式（１）によって求められる傾きｄｉ／ｄｔに対しておよそ１／２に抑制される。
【００３２】
そして、タイミングｔ１から遅延期間Ｔｄが経過したタイミングｔ２において、第１スイッチ素子Ｑ１が実際にオンに切り換えられると、図５（Ｃ）に示すように、第１還流ダイオードＤ１に代えて第１スイッチ素子Ｑ１を経由する還流経路を第３の通電経路として、インダクタンスＨによる電流が通電される。この状態においても、インダクタンスＨによる電流は、タイミングｔ１〜ｔ２と同様に、式（２）によって求められる傾きｄｉ／ｄｔで減衰する。
【００３３】
ランプ電流ＩＬが第２の電流値ＩＬ２まで減衰したタイミングｔ３において、第３スイッチ素子Ｑ３がオフされると、第４スイッチ素子Ｑ４がまだオンされない状態であっても、第４還流ダイオードＤ４を介して、直流昇圧部３とグランドＧＮＤとが導通される。この状態では、直流昇圧部３からランプ電圧ＶＬが印加されるものの、コイルＬのインダクタンスＨによる電圧がまだ消失していないため、図５（Ｄ）に示すように、グランドＧＮＤ側から直流電源２側に向かって、第４還流ダイオードＤ４を経由して電流が通電され、放電灯５にはタイミングｔ３までと同じ方向で通電される。このときのランプ電流ＩＬの電流値の傾きｄｉ／ｄｔは、上述した式（１）によって求められ、電流の通電方向と逆方向にランプ電圧ＶＬが印加されていることにより、傾きｄｉ／ｄｔは、上述したタイミングｔ１〜ｔ３よりも大きくなり、ランプ電流ＩＬは、タイミングｔ１〜ｔ３のときよりも急速に減衰する。
【００３４】
そして、タイミングｔ３からデッドタイムＤＴだけ間隔を隔てたタイミングｔ４において、第４スイッチ素子Ｑ４がオンされると、第４スイッチ素子Ｑ４を介して、直流昇圧部３とグランドＧＮＤとが導通され、第２の通電経路でのランプ電流ＩＬの通電が可能になる。タイミングｔ３において、第３スイッチ素子Ｑ３のオフと同時に第４スイッチ素子Ｑ４をオンすると、両スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４がいずれもオンされた状態が瞬時的に発生するおそれがあり、その場合、両スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４を介してブリッジ回路４の入力と出力がショートしてしまうので、そのような事態が生じるのを回避するために、両スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４がいずれもオフに制御されるデッドタイムＤＴを設けている。
【００３５】
そして、タイミングｔ５において、インダクタンスＨによる電流が消失して電流値が０になるとともに、直流昇圧部３からのランプ電圧ＶＬによって、タイミングｔ５までの通電方向とは逆方向に、すなわち図５（Ｅ）に示すように第１の通電経路に、ランプ電流ＩＬの通電が開始される。このランプ電流ＩＬは、ランプ電圧ＶＬに応じて増大し、タイミングｔ６において、第１の電流値ＩＬ１と同じ大きさの第３の電流値ＩＬ３に達して安定する。これにより放電灯５の極性切換えが終了し、タイミングｔ６から次の極性切換えが開始されるまで、一定の第３の電流値ＩＬ３のランプ電流ＩＬが、第１の通電経路に通電される。
【００３６】
次の極性切換えでは、ランプ電流ＩＬの通電経路が、第２の通電経路から第１の通電経路に切り換えられる。その際、上述した第１から第２の通電経路への切換えのときと同様に、第３スイッチ素子Ｑ３がオンされるタイミングが、遅延期間Ｔｄだけ遅延するので、まず、直流電源２側の第１および第３スイッチ素子Ｑ１、Ｑ３や第３還流ダイオードＤ３などで、インダクタンスＨによる電流を維持するための還流経路を第３の通電経路として構成してインダクタンスＨによる電流の減衰速度を低下させ、その後、第２の通電経路を構成する。また、この後も、第２から第１の通電経路への切換えと、第１から第２の通電経路への切換えを、周期的に交互に反復することによって、交流電流が放電灯５に通電され、放電灯５が一定の明るさで点灯した状態に維持される。
【００３７】
以上のように、第１実施形態に係る点灯装置１によれば、放電灯５の極性切換えの際、第１および第２の通電経路の一方から他方へ切り換える前に、コイルＬのインダクタンスＨによる電流が、これを維持するための第３の通電経路として構成された還流経路に通電される。この還流経路は、インダクタンスＨによる電流の傾きｄｉ／ｄｔがより小さく、電流の減衰速度が緩やかになるように、すなわちインダクタンスＨによる電流が放電灯５に通電される期間が延長されるように、構成されるので、第１および第２レベルシフト回路８、９の素子や配線の寄生容量などに起因して、極性切換え後の通電経路での通電が可能になるまで遅延が生じても、放電灯５に通電される電流が途絶するのを回避することができる。それにより、極性切換えの開始から終了まで、電流が途切れることなく放電灯５に通電されるので、立消えを生じさせることなく、放電灯５の極性を円滑に切り換えることができ、放電灯５の安定した点灯状態を維持することができる。また、極性切換えの際、還流経路を構成することにより、放電灯５に通電される電流が維持され、放電灯５に供給する電力を変動させる必要がないので、放電灯５の経年劣化を抑制することができる。
【００３８】
また、ブリッジ回路４は、第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４などにより、一般的なＨブリッジ回路として構成されており、各スイッチ素子のオン／オフを前述したように制御することにより、コイルＬのインダクタンスＨによる電流の減衰速度を低下させるための第３の通電経路を、製造コストを増大させることなく、容易に構成することができる。
【００３９】
また、還流経路を、第２および第４スイッチ素子Ｑ２、Ｑ４側に構成した場合、その還流経路から第１または第２の通電経路に移行させるときに、第１または第２中間端子４ａ、４ｂの電圧が変動し、第１または第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２が意図せずオフに切り換えられて放電灯５に立消えが発生するおそれがあるのに対し、本実施形態では、直流電源２側に配置した第１および第３スイッチ素子Ｑ１、Ｑ３を経由する還流経路を、インダクタンスＨによる電流を維持するための通電経路として構成する。したがって、本実施形態では、還流経路から第１または第２の通電経路に移行する際、各スイッチ素子のオン／オフが遅延なく切り換えられるので、立消えを発生させることなく、通電経路を円滑に切り換えることができる。
【００４０】
また、第２から第１の通電経路に切り換えるときには、インダクタンスＨによる電流を還流経路に通電させた後、第３スイッチ素子Ｑ３をオフし、さらにデッドタイムＤＴが経過したときに、第４スイッチ素子Ｑ４をオンする。これにより、ブリッジ回路４の入力と出力の間でショートが生じるのを回避でき、各回路を損傷させることなく、放電灯５の極性を円滑に切り換えることができる。第１から第２の通電経路に切り換えるときにも、第１および第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオン／オフの制御にデッドタイムＤＴを設けることによって、同様の効果を得ることができる。
【００４１】
また、第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４として、ＭＯＳトランジスタだけでなく、放電灯５の特性やブリッジ回路４に要求される性能などに応じて、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴなどの任意の半導体素子を用いることができる。
【００４２】
次いで、第２実施形態に係る点灯装置について、図面を参照しながら説明する。第２実施形態の点灯装置は、第１実施形態と比較して、点灯回路の構成が主に異なっている。以下、第１実施形態の点灯装置１と同じ構成には同じ符号を用いて、第１実施形態との差異を中心に説明する。図６は、本実施形態による点灯装置の点灯回路３２を示しており、この点灯回路３２は、ブリッジ回路４ｃと、第１実施形態と同様の第１および第２レベルシフト回路８、９と、第２極性切換え制御回路１１ｂ（経路構成手段）を有している。
【００４３】
ブリッジ回路４ｃでは、第１実施形態と異なり、第１〜第４還流ダイオードＤ１〜Ｄ４が省略されており、また、第１および第２中間端子４ａ、４ｂの間において、還流スイッチ素子ＳＷ（経路構成手段）が、コイルＬおよび放電灯５に並列に接続されている。この還流スイッチ素子ＳＷは、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳトランジスタまたはＩＧＢＴなどの半導体素子によって構成されている。また、還流スイッチ素子ＳＷは、第２極性切換え制御回路１１ｂからの制御信号によって、オン／オフされる。また、第２極性切換え制御回路１１ｂは、デッドタイムＤＴを設けるためのスイッチ素子を除き、第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のオン／オフを同時に制御する。他の構成は、前述した第１実施形態と同様である。
【００４４】
図７は、本実施形態において、極性切換えを実行する際の点灯装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。同図に示すように、第２および第３スイッチ素子Ｑ２、Ｑ３がオンされる一方、第１、第４および還流スイッチ素子Ｑ１、Ｑ４、ＳＷがオフされているときには、図８（Ａ）に示すように、第１の電流値ＩＬ１のランプ電流ＩＬが、第２の通電経路に安定して通電されている。この状態から、極性切換えを開始するときには、例えばタイミングｔ１１において、まず、第１および還流スイッチ素子Ｑ１、ＳＷをオンに制御するとともに、第２および第３スイッチ素子Ｑ２、Ｑ３をオフに制御する。このとき、第１スイッチ素子Ｑ１には、前述したように、実際にオンされるまで遅延期間Ｔｄだけ遅延が発生する一方、他のスイッチ素子は、いずれも制御どおりに直ちにオン／オフが切り換えられる。
【００４５】
これにより、第２の通電経路が遮断される一方、コイルＬのインダクタンスＨによる電流が放電灯５に通電される。具体的には、図８（Ｂ）に示すように、コイルＬ、還流スイッチ素子ＳＷおよび放電灯５を経由する還流経路が、インダクタンスＨによる電流を維持するための第３の通電経路として構成され、この第３の通電経路に、インダクタンスＨによる電流が通電される。この電流の大きさは、前述した式（２）によって求められる傾きｄｉ／ｄｔによって表される減衰速度で、緩やかに減衰する。また、タイミングｔ１１からデッドタイムＤＴが経過したタイミングｔ１２において、第４スイッチ素子Ｑ４がオンされる。
【００４６】
次いで、タイミングｔ１１から遅延期間Ｔｄが経過したタイミングｔ１３において、遅延していた第１スイッチ素子Ｑ１がオンに切り換わる。また、それとほぼ同時に、第５スイッチ素子Ｑ５をオフする。このときには、インダクタンスＨによる電圧がまだ消失していないので、図８（Ｃ）に示すように、第１の通電経路をグランドＧＮＤ側から直流電源２側に向かって電流が流れる。また、この状態では、ランプ電圧ＶＬが直流昇圧回路３から印加されるので、電流の減衰速度を表す傾きｄｉ／ｄｔは、前述した式（１）によって求められ、ランプ電流ＩＬは、タイミングｔ１〜ｔ２のときよりも急速に減衰する。
【００４７】
そして、タイミングｔ１４でインダクタンスＨによる電流が消失して電流値が０になるとともに、直流昇圧部３からのランプ電圧ＶＬによって、第１の通電経路にランプ電流ＩＬの通電が開始される。このランプ電流ＩＬは、タイミングｔ１５において第３の電流値ＩＬ３に達して安定する。これにより極性切換えが終了し、タイミングｔ１５から次の極性切換えが開始されるまで、一定の第３の電流値ＩＬ３のランプ電流ＩＬが、第１の通電経路に通電される。
【００４８】
次回の極性切換えでランプ電流ＩＬの通電経路が第１から第２の通電経路に切り換えられる際、上述した第２から第１の通電経路への切換えと同様に、まず、還流スイッチ素子ＳＷをオンすることによってインダクタンスＨによる電流を維持するための還流経路を第３の通電経路として構成してインダクタンスＨによる電流を緩やかに低下させ、その後、第２の通電経路を構成する。また、この後も、第１実施形態と同様に、極性切換えを周期的に交互に反復することによって、交流電流が放電灯５に通電され、放電灯５が一定の明るさで点灯した状態に維持される。
【００４９】
以上のように、第２実施形態に係る点灯装置によれば、極性切換えを開始したときに、放電灯５およびコイルＬに並列に設けた還流スイッチ素子ＳＷをオンすることにより、第３の通電経路として構成した還流経路にインダクタンスＨによる電流を通電させる。これにより、第１または第３スイッチ素子Ｑ１、Ｑ３がオンされるタイミングが遅延しても、前述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
なお、上述した実施形態では、点灯装置１を、車両に搭載された前照灯の点灯装置として説明したが、これに限定されることなく、室内照明や産業用など、他の種々の用途に用いられる放電灯の点灯装置に適用することもできる。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１    点灯装置
２    直流電源（電源）
４ａ  第１中間端子
４ｂ  第２中間端子
５    放電灯
１１ａ  第１極性切換え制御回路（経路構成手段）
１１ｂ  第２極性切換え制御回路（経路構成手段）
３１、３２    点灯回路
Ｌ    コイル
ＧＮＤ    グランド（接地部）
ＳＷ    還流スイッチ素子（経路構成手段）
【図１】
2014013677.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014013677.tif 000007
【図６】
2014013677.tif 000008
【図７】
2014013677.tif 000009
【図８】
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