(57)【要約】【課題】点灯開始時の異常状態を正確に測定可能な高圧放電灯の点灯装置を提供すること。【解決手段】  本発明の点灯装置は、高圧放電灯に印加される電圧を計測する電圧計測手段により前記高圧放電灯の点灯開始から所定時間おいて測定された電圧から前記高圧放電灯の点灯開始時に測定された電圧を差し引いた電圧が、所定電圧より低い場合に前記高圧放電灯の点灯を停止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧放電灯に印加される電圧を計測する電圧計測手段により前記高圧放電灯の点灯開始から所定時間おいて測定された電圧から前記高圧放電灯の点灯開始時に測定された電圧を差し引いた電圧が、所定電圧より低い場合に前記高圧放電灯の点灯を停止することを特徴とする高圧放電灯の点灯装置。
【請求項２】
高圧放電灯に印加される電圧を計測する電圧計測手段と、
この電圧計測手段により、前記高圧放電灯の点灯開始後第１の所定時間に測定された点灯時電圧及び前記高圧放電灯の点灯開始から第２の所定時間おいて測定された所定時間後電圧を記憶する測定電圧記憶手段と、
この測定電圧記憶手段により記憶された前記所定時間後電圧から前記点灯開始時電圧を差し引く電圧差引手段と、
この電圧差引手段により得られた差引電圧と所定の判定電圧を比較する電圧比較手段と、
この電圧比較手段により前記差引電圧が前記判定電圧より小さいとき前記高圧放電灯の点灯を停止する点灯停止手段と、
を有することを特徴とする高圧放電灯の点灯装置。
【請求項３】
高圧放電灯に印加される電圧を検知する印加電圧検知手段と、
前記高圧放電灯の点灯を検知する点灯検知手段と、
この点灯検知手段により前記高圧放電灯の点灯が検知された時点及びその時点から所定の計測を行うタイマー回路と、
このタイマー回路の出力により、前記高圧放電灯後第１の所定時間経過後の時点における前記印加電圧検知手段により検知された点灯開始電圧及び第２の所定時間後電圧をサンプリングしホールドするサンプルホールド手段と、
このサンプリングホールド手段により検知された前記所定時間後電圧から点灯開始電圧を差し引く電圧差引手段と、
この電圧差引手段により得られた電圧と所定の判定電圧を比較する電圧比較手段と、
この電圧比較手段により前記差引電圧が前記判定電圧より小さいとき前記高圧放電灯の点灯を停止する点灯停止手段と、
を有することを特徴とする高圧放電灯の点灯装置。
【請求項４】
直流電源と、
この直流電源の電圧を入力とするＤＣ／ＤＣコンバータと、
このＤＣ／ＤＣコンバータの出力を入力とするフルブリッジ回路と、
このフルブリッジ回路出力を入力とし高圧放電灯を点灯する始動器と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を検知する電圧検知手段と、
前記高圧放電灯に印加される電圧を検知する印加電圧検知手段と、
前記高圧放電灯の点灯を検知する点灯検知手段と、
この点灯検知手段により前記高圧放電灯の点灯が検知された時点及びその時点から所定の計測を行うタイマー回路と、
このタイマー回路の出力により、前記高圧放電灯の点灯後第１の所定時間経過後の時点における前記印加電圧検知手段により検知された点灯開始電圧及び第２の所定時間後電圧をサンプリングしホールドするサンプルホールド手段と、
このサンプリングホールド手段により検知された前記所定時間後電圧から点灯開始電圧を差し引く電圧差引手段と、
この電圧差引手段により得られた電圧と所定の判定電圧を比較する電圧比較手段と、
この電圧比較手段により前記差引電圧が前記判定電圧より小さいとき前記高圧放電灯の点灯を停止する点灯停止手段と、
を有することを特徴とする高圧放電灯の点灯装置。
【請求項５】
前記第２の所定時間は、約６秒から２０秒の範囲内にあることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の実質的に水銀を含まない高圧放電灯の点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ヘッドランプ等に用いる高圧放電灯の点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両などに用いられるヘッドランプは、最初に点灯したとき異常があった場合そのまま点灯させると危険な場合が多い。例えば水銀フリーの高圧放電灯の通常状態における点灯開始後の管電力（Ｗ）と管電圧（Ｖ）との関係を図５に示す。即ち、管出力は図５で番号５１に示すように、点灯開始から数秒程度、例えば７５Ｗ程度の電圧を維持しその後、なだらかに低くなり、３５Ｗ程度の電圧に落ち着く。一方、管電圧は同図に番号５２で示すように点灯開始時に例えば２２Ｖあたりからなだらかに上昇し、４０秒を越えたあたりで４４Ｖ辺りに落ち着く。そこで、閾値を定めて点灯開始から所定時間後にその閾値に達するか否かにより、ランプ電圧が低すぎる異常状態を検知することが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ところが、図５の５１に示した通り、水銀フリーの高圧放電灯の管電圧の上昇は、点灯初期の１０秒程度においては極めて緩やかなものである。また、参考文献に記載の点灯装置では、所定時間経過後の管電圧が或る一定の電圧値以下である場合に異常を検出するものである。更には、高圧放電灯の点灯初期の電圧が、バラツキをもつ事を前提とするならば、バラツキを考慮した上での電圧と時間の設定が必要となる。即ち、管電圧の初期値について、ある認められた範囲が仮に２２Ｖから２５Ｖであるとすると、異常を検出するための検出値は少なくとも２５Ｖより大きな電圧であることが必要となることは自明であるが、且つ、点灯初期電圧が２２Ｖの高圧放電灯も正常と認めるとすれば、２２Ｖの管電圧が少なくとも２５Ｖよりも大きな電圧に上昇するまで異常を検出することはできない。従って、高圧放電灯の製造によるバラツキを無視出来ない以上、異常を検出するまでの時間を短くすることができず、無理に短時間で検知しようとすると、正常と異常とを誤って検知してしまう場合がある。
【特許文献１】特開平１１−２６１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述のような従来の高圧放電灯の点灯装置の問題点にかんがみてなされたもので、点灯開始時の異常状態を正確かつできるだけ短時間内に検出可能な高圧放電灯の点灯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１によれば、高圧放電灯に印加される電圧を計測する電圧計測手段により前記高圧放電灯の点灯開始から所定時間おいて測定された電圧から前記高圧放電灯の点灯開始時に測定された電圧を差し引いた電圧が、所定電圧より低い場合に前記高圧放電灯の点灯を停止することを特徴とする高圧放電灯の点灯装置を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、点灯開始時の異常状態を正確に測定可能な高圧放電灯の点灯装置が得られ、かつ点灯後の短い時間で異常を検出する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【０００８】
＜第１の実施形態＞
図１に本発明一実施形態の構成例を示す。この高圧放電灯の点灯装置は、直流電源Ｖ１、この直流電源Ｖ１に一端を接続された電源スイッチＳＷ１、この電源スイッチの他端に一端を接続された抵抗Ｒ１、電力制御回路１０を内蔵するＤＣ／ＤＣコンバータ１１、このＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力端子に接続され抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の直列抵抗体である出力電圧検出回路１２、フルブリッジ回路１３、高圧放電灯１４に接続された始動回路１５、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続点の出力を入力とする点灯検出回路１６、サンプルホールド回路１７、サンプルホールド回路１８、点灯検出回路１６の出力を入力とするタイマー回路１９、閾値電源Ｖｒｅｆ、サンプルホールド回路１７の出力から閾値電源の電圧を差し引く引算回路２０、この引算回路２０の出力電圧を上記サンプルホールド回路１８の出力電圧と比較する比較器２１と、タイマー回路１９の出力により上記比較器２１の出力と前記抵抗Ｒ１の他端の出力を切り換えて上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力する切替スイッチＳＷ２とから成る。
【０００９】
閾値電源Ｖｒｅｆの電圧は、正常な高圧放電灯であれば、期待できる電圧上昇分の最低値である。
【００１０】
図２を用いて図１に示した本発明の一実施形態の動作を説明する。電源スイッチＳＷ１が時刻Ｔ０でオンされると、図２（ａ）に示すように例えば１２Ｖの直流電圧Ｖ１がＤＣ／ＤＣコンバータ１１に印加される。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は４００Ｖの電圧を出力し、始動回路１５が時刻Ｔ１で図２（ｂ）に示す始動パルスを発生する。始動パルスが発生したことにより、同図（ｃ）に示されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電圧は約２５Ｖまで降下する。この電圧は抵抗Ｒ２とＲ３で分圧され、点灯検出回路１６及びサンプルホールド回路１７，１８に入力される。
【００１１】
上記電圧降下は電源投入から３０ｍｓ〜５０ｍｓ程度後の時点で生ずる。点灯検出回路１６は、例えばこの電圧の降下を高圧放電灯が点灯したと判断して、点灯検出回路１６は０（ｌｏｗ）から１（ｈｉｇｈ）出力となる。
【００１２】
一方、切替スイッチＳＷ２は、通常、抵抗Ｒ１の他端に接続されており、タイマー回路１９の出力が０のとき、図２（ｅ）に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の停止命令入力端子には停止命令信号が入っていない。
【００１３】
図２（ｂ）に示すＤＣ／ＤＣコンバータ１１出力の降下時点Ｔ１から１秒程度後の時刻Ｔ２に、タイマー回路１９から図２（ｆ）に示すサンプルパルスがサンプルホールド回路１８に供給され、サンプルホールド回路１８は図２（ｈ）に示すようにこのときのＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電圧Ｖｓｈ１を点灯開始電圧として保持する。一方、タイマー回路１９は図２（ｇ）に示すように、図２（ｆ）よりも１０秒程度後の時刻Ｔ３でサンプリングパルスをタイマー回路１９から出力し、サンプルホールド回路１７はその時刻Ｔ３におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電圧Ｖｓｈ２を所定後時間電圧として保持する（図２（ｉ））。
【００１４】
引算回路２０は、時刻Ｔ３において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電圧が、所定の閾値Ｖｒｅｆを越えているかを確認するための回路である。引算回路２０はサンプルホールド回路１７の出力電圧Ｖｓｈ２から閾値電圧Ｖｒｅｆを引算し、図２（ｊ）に示す電圧（Ｖｓｈ２−Ｖｒｅｆ）を比較器２１の＋端子に供給する。
【００１５】
比較器２１の−端子には、サンプルホールド回路１８において時刻Ｔ３でサンプリングされホールドされた出力電圧Ｖｓｈ１が供給されており、比較器２１は（Ｖｓｈ２−Ｖｒｅｆ）とＶｓｈ１を比較する。時刻Ｔ３から所定時間後の時刻Ｔ４で切替スイッチＳＷ２の制御信号（図２（ｅ））を１とする。これにより比較器２１の出力電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ１１の停止命令入力端子に供給される。この時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの時間は、比較器２１のチャタリングや応答時間を考慮した、誤動作しない範囲内でできるだけ短い時間であることが望ましい。
【００１６】
正常時、即ち引算回路２０の出力電圧（Ｖｓｈ２−Ｖｒｅｆ）がサンプルホールド回路１８の出力電圧Ｖｓｈ１より大きいと、比較器２１の出力電圧は図２（ｋ）に示されるようになり、停止命令入力端子に供給される信号は図２（ｍ）に示すように１の状態を保持する。
【００１７】
一方、異常時、即ち引算回路２０の出力電圧（Ｖｓｈ２−Ｖｒｅｆ）がサンプルホールド回路１８の出力電圧Ｖｓｈ１より小さいと、比較器２１の出力電圧は図２（ｌ）に示されるようになり、停止命令入力端子に供給される信号は図２（ｎ）に示すように時刻Ｔ４で０となって、高圧放電灯の停止が指示されることになる。
【００１８】
本発明のこの実施形態においては、比較器２１では、（Ｖｓｈ２−Ｖｓｈ１）−Ｖｒｅｆが正か負かによって高圧放電灯の正常異常が判断されており、閾値電源の電圧Ｖｒｅｆが、正常動作しているか否かを判断するための判定電圧になっている。
【００１９】
図２（ｐ）（ｑ）は、異常時のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧波形と、フルブリッジ回路１３の出力電圧波形を示す。
【００２０】
上記実施形態において、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの時間、すなわち点灯開始電圧を測定する時点と所定時間後電圧を測定する時点の間の所定時間は、１０秒に設定していた。この所定時間は、点灯開始後から正常ならば電圧が高くなるに十分な時間であればよく、実質的に水銀を含まない高圧放電灯では、通常６秒から２０秒程度であればよい。
【００２１】
以上述べたように、本発明のこの実施形態によれば、点灯開始から所定時間経過後の時刻Ｔ３のランプ電圧をまず閾値電圧Ｖｒｅｆと比較しその後、時刻Ｔ３のランプ電圧と時刻Ｔ２におけるランプ電圧を比較している。したがって、この実施形態では、高価なＩＣを用いずに点灯装置を製造することができる利点がある。
【００２２】
＜第２の実施形態＞
図３に本発明の第２の実施形態の構成例を示す。この高圧放電灯の点灯装置３０は、直流電源Ｖ３、スイッチＳ３、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、出力電圧検出回路３２、出力電流検出回路３３、ＤＣ／ＡＣコンバータ回路３４、高圧放電灯３６に接続された始動器３５、これらを制御する制御回路３７、消灯時間タイマ３８から構成される。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、コンデンサＣ３１，Ｃ３２、スイッチング素子Ｑ１、パワーＭＯＳ駆動回路４１、一次側トランスＴ１と二次側トランスＴ２により構成されるトランスＴ、ダイオードＤ３１、抵抗Ｒ３１とから成っている。直流電源Ｖ３の正側端子にスイッチＳ３の一端が接続され、他端はトランスＴの一次側トランスＴ１の一端に接続される。コンデンサＣ３１の一端は一次側トランスＴ１の上記一端に接続され、他端は直流電源Ｖ３の負側端子に接続されている。
【００２４】
トランスＴの一次側トランスＴ１の他端と二次側トランスＴ２の一端は接続され、他端はダイオードＤ３１のアノードに接続される。このダイオードＤ３１にカソードはコンデンサＣ３２の一端に接続され、他端は直流電源Ｖ３の負側端子に接続される。
【００２５】
例えばＭＯＳＦＥＴであるスイッチング素子Ｑ１のドレインには上記一次側トランスＴ１と二次側トランスＴ２の接続点が接続され、そのソースが抵抗Ｒ３１の一端に接続される。スイッチング素子Ｑ１のゲートはパワーＭＯＳ駆動回路４１の出力端子に接続される。抵抗Ｒ３１の他端は直流電源Ｖ３の負側に接続される。
【００２６】
パワーＭＯＳ駆動回路４１には、制御回路３７に含まれるパルス幅変調（ＰＷＭ）コンパレータの出力が供給され、スイッチＳ３とコンデンサＣ３１の接続点の電圧が制御回路３７に入力され電源電圧の監視がなされる。また、スイッチング素子Ｑ１のソースと抵抗Ｒ３１の接続点の電圧が制御回路３７に入力され、その効率が監視される。
【００２７】
出力電圧検出回路３２は、一端をダイオードＤ３１のカソード、他端を直流電源Ｖ３の負側に接続された３つの抵抗Ｒ３２，Ｒ３３，Ｒ３４の直列接続体である。各々抵抗Ｒ３２と抵抗Ｒ３３と抵抗Ｒ３４の接続点の電圧はランプ電圧入力、無負荷電圧入力として制御回路３７に入力される。
【００２８】
出力電流検出回路３３は抵抗Ｒ３５から成り、一端は直流電源Ｖ３の負側に接続されている。
【００２９】
ＤＣ／ＡＣコンバータ３４は、例えばＭＯＳＦＥＴから成るスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５と２つのハーフブリッジドライバー４３ａ，４３ｂから成る。スイッチング素子Ｑ２のソースとスイッチング素子Ｑ３のドレインが接続され、この点は始動器３５の一端に接続される。スイッチング素子Ｑ４のソースとスイッチング素子Ｑ５のドレインが接続され、この点は始動器３５の他端に接続される。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のドレインはダイオードＤ３１のカソードに接続され、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ５のソースは上記抵抗Ｒ３３の他端に接続される。
【００３０】
ハーフブリッジドライバー４３ａ，４３ｂには、制御回路３７から制御信号が送られフルブリッジ制御がされる。
【００３１】
消灯時間タイマ３８は、抵抗Ｒ３８とコンデンサＣ３８から成っており、その出力は制御回路３７に入力され、消灯時間の計測がなされる。例えば消灯してすぐまた点灯する場合などにおいて、消灯時刻からの時間を計測して、その後の点灯時の電力を抑制するためのものである。
【００３２】
次にこの実施形態について図４のフローチャートを用いて動作を説明する。ステップＳ４００でスイッチＳ３がオンとされ、直流電源Ｖ３の電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ３１に供給される。ステップＳ４０１で、高圧放電灯（ランプ）３６が始動動作を開始する。ステップＳ４０２でランプ３６が始動を開始したことが制御回路３７で検知されると、次のステップＳ４０３において、制御回路３７が内蔵する点灯時間タイマーで、点灯時間の計測を開始する。ランプ３６で始動開始が検知されないときにはその状態で始動開始を待つ。
【００３３】
点灯時間計測を行い、ステップＳ４０４で第１の所定時間（所定時間１）が経過したか検知する。所定時間１経過したことが検知されると、次のステップＳ４０５で、抵抗Ｒ３２と抵抗Ｒ３３の接続点電圧を測定することにより、ランプに印加されている電圧を計測する。そして次のステップＳ４０６では、制御回路３７はそのとき計測された電圧ＶＬ１を記憶する。
【００３４】
次にステップＳ４０７で点灯開始から第２の所定時間（所定時間２）を経過したか検知する。そして所定時間２を経過したときには、再びそのときのランプ電圧を計測する。このときにも抵抗Ｒ３２と抵抗Ｒ３３の接続点の電圧から測定される。次のステップＳ４０９ではそのとき測定された電圧をＶＬ２として、制御回路３７は、再びその電圧値を記憶する。次のステップＳ４１０で上記のようにして測定された電圧ＶＬ２から電圧ＶＬ１を差し引きその電圧が予め決められた判定電圧Ｖｓｈより大きいか否か、制御回路３７が有する比較器により判定される。
【００３５】
上記差し引き電圧が判定電圧Ｖｓｈより大きかった場合には、ステップＳ４１１で点灯を継続される。
【００３６】
一方、上記差し引き電圧が判定電圧Ｖｓｈより小さかった場合には、ステップＳ４１２でランプは何らかの異常があったものとして消灯される。
【００３７】
本発明のこの実施形態においても点灯開始時点からその後電圧計測を行う時点までの所定時間は、点灯開始後から正常ならば電圧が高くなるに十分な時間であればよく、水銀を実質的に含まない高圧放電灯では、通常６秒から２０秒程度であればよい。
【００３８】
本発明のこの実施形態によれば、各種の回路を内蔵したＩＣとその周りの簡単な回路により、高圧放電灯の正常、異常を正確に判定することができる利点がある。
【００３９】
上記実施形態におけるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５としては、ＭＯＳＦＥＴを用いた場合について述べたが。この種の素子に限られない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成例を示す図。
【図２】本発明の第１の実施形態の動作を説明するためのタイミングを示す図。
【図３】本発明の第２の実施形態の構成例を示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態の動作を説明するためのフローチャートを示す図。
【図５】高圧放電灯の点灯開始時の管電力と管電圧の状態を示す図。
【符号の説明】
【００４１】
１０・・・電力制御回路、
１１，３１・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、
１２・・・出力電圧検出回路、
１３・・・フルブリッジ回路、
１４，３６・・・高圧放電灯、
１５・・・始動回路、
１６・・・点灯検出回路、
１７，１８・・・サンプルホールド回路、
１９・・・タイマー回路、
２０・・・引算回路、
２１・・・比較器、
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３，Ｒ３４，Ｒ３５，Ｒ３８・・・抵抗、
ＳＷ１，ＳＷ２，Ｓ３・・・スイッチ、
Ｖ１，Ｖ３・・・直流電源、
Ｖｒｅｆ・・・閾値電源、
３０・・・点灯装置、
３２・・・出力電圧検出回路、
３３・・・出力電流検出回路、
３４・・・ＤＣ／ＡＣコンバータ、
３５・・・始動器、
３７・・・制御回路、
３８・・・消灯時間タイマ、
Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３８・・・コンデンサ、
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５・・・スイッチング素子、
４１・・・パワーＭＯＳ駆動回路、
Ｔ・・・トランス、
Ｄ３１・・・ダイオード。
【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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