(57)【要約】    【課題】  直流電源を遮断した際に、容量性素子の電荷を放電させて、点灯回路をリセット状態に戻し、高圧放電ランプを即座に再点灯させることが可能な高圧放電ランプ点灯装置およびこれを用いた自動車前照灯を提供する。    【解決手段】  高圧放電ランプ点灯装置は、高圧放電ランプＨＰＬと；入力端に容量性素子Ｃ１が等価的に接続するとともに入力端が直流電源ＤＣに接続するスイッチングレギュレータDC/DCを含む点灯回路ＯＣと；高電圧パルス発生回路ＩＧと；点灯検出手段ＬＤ、高電圧パルスの印加を所定時間継続しても高圧放電ランプが始動しないときに高電圧パルス印加を停止し保持する高電圧パルス停止手段ＰＳ、ならびにスイッチングレギュレータの動作を停止する際に所定時間スイッチングレギュレータの動作を継続させて容量性素子の電荷を放電させた後に停止させるスイッチングレギュレータ停止制御手段ＳＳを含む制御回路ＣＣと；を具備している。【選択図】    図１
2005209580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧放電ランプと；
入力端に容量性素子が等価的に接続するとともに入力端を直流電源に接続するスイッチングレギュレータを含み高圧放電ランプを点灯する点灯回路と；
始動時に高電圧パルスを発生して高圧放電ランプに印加する高電圧パルス発生回路と；
高圧放電ランプの始動および点灯を検出する点灯検出手段、高圧放電ランプへの高電圧パルスの印加を所定時間継続しても高圧放電ランプが始動しないときに高電圧パルスの高圧放電ランプへの印加を停止するとともにその停止を保持する高電圧パルス停止手段、ならびにスイッチングレギュレータの動作を停止する際に所定時間スイッチングレギュレータの動作を継続させて容量性素子の電荷を放電させた後に停止させるスイッチングレギュレータ停止制御手段を含む制御回路と；
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
自動車前照灯装置本体と；
自動車前照灯装置本体に配設された請求項１記載の高圧放電ランプ点灯装置と；
を具備していることを特徴とする自動車前照灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプを点灯する高圧放電ランプ点灯装置およびこれを用いた自動車前照灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車前照灯の光源としては、ハロゲン電球や高圧放電ランプが多用されている。ハロゲン電球は、定格ランプ電力が５５〜６０Ｗであり、光束立ち上がりが早くて、点灯装置が安価になるという利点があるが、消費電力が大きいという問題がある。
【０００３】
これに対して、高圧放電ランプは、定格消費電力が３５Ｗであり、消費電力が小さい割には光束が大きく、しかも長寿命であるという利点がある一方、光束立ち上がりが遅いという特徴がある。このため、素早い光束立ち上がりを必要とする自動車前照灯用には大きな障害になる。そこで、高圧放電ランプの始動直後に定格電力より大きなランプ電力を投入するように構成することで上記の欠点を補うことが可能になった。その結果、上述の利点が大きくて魅力的であることから、ランプおよび点灯装置のいずれも高価であるにもかかわらず、自動車の安全走行の確保に対する要求や省エネルギーに対する要求などが強いために、高圧放電ランプは、自動車前照灯の光源として普及が急速に拡大している。
【０００４】
一方、自動車前照灯用の高圧放電ランプには、放電媒体に水銀を含むメタルハライドランプ（以下、便宜上「水銀入りランプ」という。）と、水銀を含まないメタルハライドランプ（以下、便宜上「水銀フリーランプ」という。）とが知られている。前者は、発光金属のハロゲン化物に加えて緩衝物質として水銀を封入することによって所要のランプ電力を得るように構成されている。この水銀入りランプを自動車前照灯用として点灯するには、始動直後に定格電力の２倍程度の大きなランプ電力を約１秒間継続して投入し、その後安定時のランプ電力へ向けて順次投入電力を減少させていくように制御する。
【０００５】
これに対して、後者は、水銀に代えて蒸気圧が高くて、しかも可視域の発光が比較的少ない金属、例えばＺｎまたは／およびＩｎなどをハロゲン化物の形で緩衝物質または／および発光物質として封入している。この水銀フリーランプを自動車前照灯用として点灯するには、始動直後に定格電力の２〜２．５倍程度の大きなランプ電力を約４秒間程度継続して投入し、その後安定時のランプ電力へ向けて順次投入電力を減少させていくように制御する。
【０００６】
また、自動車前照灯用の高圧放電ランプは、それが水銀入りランプおよび水銀フリーランプのいずれであるにしても、瞬時再始動が要求される。そのために、高圧放電ランプ点灯装置は、イグナイタと称される高電圧パルス発生回路を備えていて、始動時に高電圧パルスを一対の電極間に印加して、瞬時に始動が行われるように構成されている。
【０００７】
さらに、自動車前照灯用の高圧放電ランプを点灯する点灯装置は、始動直後から所定時間上述したようにきめ細かい制御を行う必要があるため、マイコンなどの演算装置を備えて電子化されている（例えば、特許文献１参照）。この種の電子化された点灯装置は、バッテリーなどの直流電源によって駆動される関係で、投入電力を調整したり、高電圧パルス発生回路に電源を供給したりするために、チョッパ回路などのスイッチングレギュレータを用いて直流電圧レベルを可変にするように構成されている。また、高圧放電ランプの点灯中に何らかの理由で高圧放電ランプが消灯した場合、数百Ｖの無負荷電圧と、高電圧パルス発生回路が作動して高電圧パルスとが発生するので、安全と点灯装置などの絶縁破壊を防止するために、上記スイッチングレギュレータの動作を停止するように構成している。そして、いったん停止されると、直流電源が再投入されるか、始動信号が再入力されるまでその状態が保持される。
【０００８】
また、上記スイッチングレギュレータの入力端には、直流電源側へ高周波雑音が漏れるのを防止したり、直流電源側から到来するサージを吸収したりするために、一般に電解コンデンサなどの容量性素子を等価的に接続している。したがって、スイッチングレギュレータの入力電圧が遮断された場合、上記容量性素子の作用によりスイッチングレギュレータの入力電圧は、一定時間をかけて低下していく。そして、入力電圧が所定電圧以下になったときに高圧放電ランプへの電力供給が不可能になり、高圧放電ランプが消灯するか、あるいは電源電圧の低下を検出して高圧放電ランプへの電力供給を停止する機能を装備している。
【０００９】
一方、従来の上述した自動車前照灯用の高圧放電ランプを点灯する点灯装置は、安定点灯時の２倍ないしそれ以上のランプ電力を投入する作動を、周囲の明るさの如何にかかわらず高圧放電ランプが冷却した状態からの始動時には、常時行うように構成されている。
【００１０】
他方、自動車前照灯用の高圧放電ランプ点灯装置の場合、高圧放電ランプを除いた点灯回路および制御回路を主体とする回路部分を実装した配線基板を金属製のケースに収納し、さらにケース内のほぼ全体にわたって絶縁性の充填材を充填している。また、充填材としては、シリコーン、ポリウレタンおよびエポキシなどの硬質の合成樹脂が用いられている。
【特許文献１】特開２００３−１５１７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、自動車前照灯用の高圧放電ランプを点灯する点灯装置が上述した構成であると、高圧放電ランプが何らかの理由によって立ち消えを起こした際に、即座にスイッチングレギュレータを停止させた場合、その立ち消えの理由の如何にかかわらず、消灯状態を保持することになるために、使用者の利便性を損なう場合が生じる。
【００１２】
例えば、自動車前照灯においては、高圧放電ランプに固有の振動が自動車から与えられたときに、放電が立ち消える現象が発生することがある。このような場合、左右２灯の高圧放電ランプが同時に立ち消える可能性もあり、夜間走行中に目前が突然暗闇になる恐れが少なからず存在する。要するに、即座に消灯を保持するように機能することは、甚だ危険な状況を招くことがある。
【００１３】
また、出力電力または出力電流を負帰還制御する構成の高圧放電ランプ点灯装置においては、電源電圧が急激に低下した場合、負帰還の位相遅れによりスイッチングレギュレータの出力が低下する場合がある。この場合、出力電力の低下により高圧放電ランプが立ち消えを起こすことがある。このときに、消灯状態を保持すると、使用者の利便性を損なうばかりか、上述の危険な状態にもなり得る。
【００１４】
高圧放電ランプ点灯装置の電源が遮断したときに、入力端に接続した容量性素子の電荷が放電する過程で高圧放電ランプが立ち消えを起こしてスイッチングレギュレータが即座に停止すると、点灯回路としての消費電流が極端に減少してしまうために、容量性素子の電荷が放電するのに非常に時間がかかる状態を引き起こす。例えば、自動車前照灯においては、パッシングのように短時間消灯時にも即座に反応して点灯する必要があることから、１度目の点灯は問題がなくとも、上記の影響を受けて２度目の点灯ができない場合が生じる。すなわち、電源の遮断時とはいえ、電源電圧が適正な範囲にあるときに高圧放電ランプが立ち消えを起こしたのであるから、危険電圧の発生を抑制するために点灯回路は動作停止を保持する必要がある。しかし、電源の再投入が行われたのであるから、確実にリセットされて、再度始動動作に入る必要があるにもかかわらず、容量性素子の電荷が十分に放電されないために、点灯回路は電源の再投入が行われたことを認識できない状態となる。したがって、容量性素子の余分な電荷を確実に放電させることが短時間消灯後の再始動には不可欠な動作となる。
【００１５】
次に、図１１を参照して従来の高圧放電ランプ点灯装置における高圧放電ランプが消灯した場合の問題点を説明する。図１１は、従来技術における高圧放電ランプが消灯した場合の電源電圧の変化をランプ電流およびスイッチングレギュレータの動作信号の変化とともに示す波形図であり、時間ｔ１で電源スイッチをオフにすると、スイッチングレギュレータの入力端に等価的に接続している容量性素子の端子電圧ＶＩＮが低下していき、時間ｔ２でランプ電流ＩＬが０になって高圧放電ランプが消灯すると、時間ｔ３でスイッチングレギュレータの動作指令信号ＶＳＧが０になり、スイッチングレギュレータは動作を停止する。ところが、容量性素子の端子電圧ＶＩＮは、電荷が放電されないで残留するため、維持され続けることを示している。
【００１６】
一方、高圧放電ランプが冷却した状態から始動する際に、自動車前照灯用の高圧放電ランプを点灯する点灯装置が常時安定点灯時の２倍ないしそれ以上のランプ電力を高圧放電ランプに投入するように作動することにより、高圧放電ランプおよびその点灯回路に高い負荷がかかることになるので、高圧放電ランプおよびその点灯回路の寿命に影響を与える。そのため、高圧放電ランプおよび点灯回路の耐久性を高める必要があり、その結果、高圧放電ランプおよび点灯回路が高価なものとなる。この点について本発明者が検討した結果、周囲がある程度明るいときには、暗黒状態であるときのように光束立ち上がりを極端に早める必要のないことが判明した。
【００１７】
他方、従来の自動車前照灯用の高圧放電ランプ点灯装置は、ケース内に配設される充填材が硬質のものであり、温度差の激しい自動車に搭載される関係で、充填材の温度差に伴う膨張、収縮の繰り返しによって回路部品の故障が発生する可能性がある。このため、使用する回路部品が限定されてしまい、その結果、コストアップを伴うという問題がある。また、湿度などに耐えるために充填材をケース内部のほぼ全体に充填することで、コストアップを招くとともに、充填材によって回路部品に作用するストレスが増加して部品故障の発生確率が増大する。さらに、部品故障が発生しにくい面実装形の回路部品を採用すると、配線基板の面積が大きくなり、これに伴ってケース、したがって高圧放電ランプ点灯装置も大型化してしまう。
【００１８】
本発明は、直流電源を遮断した際に、容量性素子の電荷を放電させて、点灯回路をリセット状態に戻し、高圧放電ランプを即座に再点灯させることが可能な高圧放電ランプ点灯装置およびこれを用いた自動車前照灯を提供することを目的とする。
【００１９】
また、本発明は、始動直後に行う定格電力より大きなランプ電力の投入の程度を周囲の明るさに応じて制御することによって、高圧放電ランプおよび点灯回路に対する負荷を軽減してこれらの長寿命化を図った高圧放電ランプ点灯装置およびこれを用いた自動車前照灯を提供することを他の目的とする。
【００２０】
さらに、本発明は、点灯回路および制御回路を主体とする回路部品のケース内への収納構造を改良することによって、コストダウンおよび故障発生確率の低減を図った高圧放電ランプ点灯装置およびこれを用いた自動車前照灯を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
請求項１の発明の高圧放電ランプ点灯装置は、高圧放電ランプと；入力端に容量性素子が等価的に接続するとともに入力端を直流電源に接続するスイッチングレギュレータを含み高圧放電ランプを点灯する点灯回路と；始動時に高電圧パルスを発生して高圧放電ランプに印加する高電圧パルス発生回路と；高圧放電ランプの始動および点灯を検出する点灯検出手段、高圧放電ランプへの高電圧パルスの印加を所定時間継続しても高圧放電ランプが始動しないときに高電圧パルスの高圧放電ランプへの印加を停止するとともにその停止を保持する高電圧パルス停止手段、ならびにスイッチングレギュレータの動作を停止する際に所定時間スイッチングレギュレータの動作を継続させて容量性素子の電荷を放電させた後に停止させるスイッチングレギュレータ停止制御手段を含む制御回路と；を具備していることを特徴としている。
【００２２】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００２３】
＜高圧放電ランプについて＞    本発明により点灯される高圧放電ランプは、基本的にどのような構成であってもよい。しかしながら、自動車前照灯用の高圧放電ランプとしては、日本電球工業会規格  ＪＥＬ−２１５−１９９８に規定されている光束および白色光を放射するものが用いられる。以下、自動車前照灯用として好適な高圧放電ランプの構成を、その主要な構成要素である放電媒体、気密容器、一対の電極および定格ランプ電力について説明する。
【００２４】
（放電媒体について）    放電媒体は、発光金属のハロゲン化物、希ガスおよび緩衝物質からなり、後述する気密容器の内部に封入される。発光金属としては、ナトリウム（Ｎａ）およびスカンジウム（Ｓｃ）を主体とするのが好ましく、さらに所望によりジスプロシウム（Ｄｙ）などの希土類金属を添加することができる。これら発光金属をハロゲン化物として封入することにより、上記規格を満足する白色光を高効率で発光することができる。希ガスとしては、緩衝物質の如何にかかわらず一般的にはキセノン（Ｘｅ）を２気圧以上、好適には後述するように緩衝物質として水銀を封入する水銀入りランプの場合は２〜５気圧、後述する第２のハロゲン化物を封入する水銀フリーランプの場合は６〜１８気圧、好適には８〜１２気圧の圧力で封入するのがよい。上記の範囲であれば、点灯直後４秒までの光束立ち上がりを早めて自動車前照灯に必要なその前面の代表点での光度８０００ｃｄを容易に得ることができる。なお、キセノンは、始動時には始動ガスとして作用し、また点灯直後には発光物質として作用し、さらに点灯中水銀または第２のハロゲン化物を構成する金属の蒸気と一緒に緩衝ガスとしても作用する。
【００２５】
緩衝物質としては、水銀を封入してもよいし、蒸気圧が高くて、しかも可視光の発光が少ない金属、例えば亜鉛（Ｚｎ）などのハロゲン化物を封入することができる。なお、本明細書においては、後者の場合に緩衝物質としてのハロゲン化物を第２のハロゲン化物、また発光金属のハロゲン化物を第１のハロゲン化物、とそれぞれ称する。なお、第２のハロゲン化物を構成する金属としては、亜鉛（Ｚｎ）の他に、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、レニウム（Ｒｅ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびハフニウム（Ｈｆ）からなるグループの中から選択された１種または複数種の金属のハロゲン化物を用いることができる。
【００２６】
そうして、本発明において用いる高圧放電ランプは、以上説明したように、従来の水銀に代えて金属ハロゲン化物を封入しているため、定格ランプ電力の２倍より大きいランプ電力で点灯を開始すると、暫くして金属ハロゲン化物が急激に蒸発する。そして、その際に格別の制御を行わない場合、光出力が著しく大きくて、しかも急激に増大するという特性を有している。
【００２７】
（気密容器について）    気密容器は、その内部に放電空間が形成されるとともに、放電空間を包囲する部分の肉厚が比較的大きくて、耐火性で、かつ、透光性の材料たとえば石英ガラス、透光性セラミックスなどからなる。放電空間は、好ましくはほぼ円柱状をなし、軸方向の中央部の肉厚がその両側の肉厚より大きい。
【００２８】
（一対の電極について）    一対の電極は、気密容器の両端内部に対向して封装され、電極間距離が６ｍｍ以下、好ましくは４．２５ｍｍになるように設定される。
【００２９】
（定格ランプ電力について）    定格ランプ電力は、一般的には６０Ｗ以下、最適には３５Ｗ程度である。
【００３０】
＜点灯回路について＞    点灯回路は、高圧放電ランプを点灯する手段であり、点灯状態を維持するのに必要な電気エネルギーを高圧放電ランプに対して所要に制御しながら供給する。また、点灯回路は、少なくともスイッチングレギュレータを含んでいるものとする。そして、スイッチングレギュレータの入力端には、容量性素子が等価的に接続している。
【００３１】
さらに、点灯回路は、高圧放電ランプを交流点灯および直流点灯のいずれで点灯するように構成してもよい。交流点灯の場合は、スイッチングレギュレータの直流出力をさらに交流に変換するための直流−交流変換器、例えばフルブリッジ形インバータなどのインバータを配設することができる。なお、高圧放電ランプに印加する交流電圧は、その波形を矩形波にすることができる。また、直流点灯の場合は、スイッチングレギュレータの直流出力を直接的に高圧放電ランプに供給するように構成することができる。さらに、所望により例えばフルブリッジ形インバータのブリッジ接続された４つのスイッチング素子のうち対向する一対をオンさせ、残余の一対をオフさせることなどにより、直流−交流変換器始動時から所要時間の間は直流点灯で、その後フルブリッジ形インバータをインバータ動作に切り換えることによって交流点灯に切り換えることもできる。
【００３２】
ところで、点灯回路にスイッチングレギュレータを用いることによって、その直流出力を可変にすることが容易になるので、高圧放電ランプに印加する電圧を所望に制御する場合に寄与させることができる。なお、点灯の態様が交流および直流点灯のいずれであったとしても、点灯回路は、電子式に構成されていれば、その制御の容易性、正確性および応答性の点で優れているので、好ましいことである。さらに、高圧放電ランプの安定点灯中には、定電力制御を行うように構成することが好ましい。
【００３３】
次に、スイッチングレギュレータの入力端に等価的に接続される容量性素子について説明する。このような容量性素子を配設することによって以下の作用を行わせることができる。すなわち、（１）直流電源電圧を平滑化する、（２）直流電源側から到来する電流サージを吸収する、または（３）スイッチングレギュレータ側から直流電源側へスイッチングに伴って発生する高周波雑音が漏れないように吸収する、などの作用を行う。また、容量性素子は、好適には電解コンデンサにより構成することができる。なお、スイッチングレギュレータの「入力端に容量性素子が等価的に接続する」とは、容量性素子が入力端に直接接続している態様だけでなく、容量性素子は、スイッチングレギュレータの入力端に接続していないが、入力端に直接接続しているのとほぼ同様な回路動作が得られるような接続の態様が許容されるという意味である。例えば、容量性素子が雑音防止回路を介して入力端に接続している態様がこれに含まれる。
【００３４】
さらに、点灯回路は、制御回路によるスイッチングレギュレータなどの制御に応じて高圧放電ランプに供給するランプ電力を変化できるとともに、ランプ電流を限流して高圧放電ランプを安定に点灯するように構成されている。高圧放電ランプの限流手段は、それぞれ高圧放電ランプに印加される電圧の態様に応じて適切なインピーダンスを有していなければならない。しかし、本発明においては、スイッチングレギュレータを用いているので、その構成要素の一部であるインダクタがスイッチングにより限流作用をも担当するので、見かけ上の限流素子を省略することができる。
【００３５】
また、交流点灯の際の周波数は、高圧放電ランプが音響的共鳴現象を生じないように配慮する必要がある。高圧放電ランプが自動車前照灯装置に用いるような比較的小さなサイズの放電容器を備える場合においては、約２ｋＨｚ以下の周波数であれば、実際上問題を生じるようなことはない。
【００３６】
さらに、点灯回路は、その無負荷出力電圧を２００〜６００Ｖ程度に設定することができる。
【００３７】
＜高電圧パルス発生回路について＞    高電圧パルス発生回路は、始動時に高電圧パルスを発生して高圧放電ランプに印加することができれば、どのような回路構成であってもよい。したがって、既知の回路構成であることを許容する。
【００３８】
＜制御回路について＞    制御回路は、少なくとも（１）高圧放電ランプの始動および点灯を検出する点灯検出手段、（２）高圧放電ランプへの高電圧パルスの印加の所定時間経過しても高圧放電ランプが始動しないときに高電圧パルスの高圧放電ランプへの印加を停止するとともにその停止を保持する高電圧パルス停止手段、ならびに（３）点灯検出手段により高圧放電ランプの消灯が検出された場合に消灯後所定時間の間スイッチングレギュレータの動作を継続させた後に停止させるスイッチングレギュレータ停止制御手段を含んで構成されている。以下、上記の手段について説明する。
【００３９】
（点灯検出手段について）    点灯検出手段は、高圧放電ランプの始動および点灯を検出することができればどのような構成であってもよい。例えば、高圧放電ランプのランプ電圧またはこれに比例的な電圧を検出する回路手段と、ランプ電流またはこれに比例的な電流を検出する回路手段と、これら回路手段による検出出力に基づいて高圧放電ランプの始動および点灯を判定する判定手段とにより、点灯検出手段を構成することができる。なお、ランプ電圧に比例的な電圧を検出する回路手段として、スイッチングレギュレータの出力電圧を検出する出力電圧検出回路を用いることができる。また、ランプ電流に比例的な電流を検出する回路手段として、スイッチングレギュレータの出力電流を検出する出力電流検出回路を用いることができる。さらに、上記判定手段として、マイコンなどの演算手段を用いることができる。
【００４０】
（高電圧パルス停止手段について）    高電圧パルス停止手段は、高圧放電ランプへの高電圧パルスの印加を開始後、所定時間経過しても高圧放電ランプが始動しないときに高電圧パルスの高圧放電ランプへの印加を停止するとともに、その停止を保持することができればどのような構成でもよい。例えば、高圧放電ランプへの高電圧パルスの印加からの経過時間を計測するタイマと、経過時間が所定時間内にあるときに点灯検出手段から得られる始動検出信号が到来したかを判定する演算手段と、経過時間が所定時間内にあるときに点灯検出手段から得られる始動検出信号が到来しないことを演算手段が判定したときに高電圧パルス発生回路の動作を停止させる高電圧パルス発生動作停止手段と、その高電圧パルス発生動作停止を保持する停止保持手段と、で高電圧パルス停止手段を構成することができる。高電圧パルス発生動作停止手段は、例えば高電圧パルス発生回路の電源をスイッチングレギュレータの出力から得る構成の場合に、当該スイッチングレギュレータの動作を停止させることによって高電圧パルス発生回路の入力が遮断されるので、高電圧パルス発生動作が停止するような構成とすることができる。また、高電圧パルス発生動作停止手段は、回路高電圧パルス発生回路の電源回路にスイッチを挿入することによっても構成でき、当該スイッチをオフ状態にすれば高電圧パルスの高圧放電ランプに対する印加を停止することができる。したがって、上記スイッチをオフ状態に維持すれば、上記印加停止状態を保持することができる。上記タイマおよび演算手段として、単一のマイコンなどの共通部品を用いることができる。この場合、前記点灯検出手段のマイコンも共通化することができる。
【００４１】
（スイッチングレギュレータ停止制御手段について）    スイッチングレギュレータ停止制御手段は、スイッチングレギュレータの動作を停止する際に、スイッチングレギュレータの動作を所定時間継続させてから停止させるように作用する制御手段であり、例えば遅延回路により構成することができる。この動作継続の間にスイッチングレギュレータの入力端に等価的に接続している容量性素子の電荷が放電してスイッチングレギュレータによって消費される。したがって、上記の所定時間は、容量性素子の電荷が所要の程度まで放電するのに必要な程度であればよい。例えば、数〜数１０ｍ秒間の範囲内に設定することができる。
【００４２】
スイッチングレギュレータの動作を停止する場合は、例えば（１）点灯検出手段により高圧放電ランプの消灯が検出された場合、（２）直流電源電圧が適正範囲以下に低下した場合、（３）直流電源電圧が適正範囲内にあるものの、その下限近傍あるときなどの場合において、高圧放電ランプがアークの立ち消えを生じた場合、など所望する場合に直流電源を遮断してスイッチングレギュレータの動作を停止させることができる。したがって、上記の複数の場合のいずれか所望の一または複数に該当する際に、スイッチングレギュレータを停止させるように高圧放電ランプ点灯装置を構成することができる。
【００４３】
上記（１）の場合、高電圧パルスの停止と連動してスイッチングレギュレータの停止を指令するように構成することができる。また、（２）の場合、直流電源の電圧は、これを監視することによって把握することができる。そして、直流電源電圧を監視するために、電源電圧監視手段を配設することができる。さらに、（３）の場合、点灯検出手段が高圧放電ランプの消灯を検出したときに、これと連動して直流電源を遮断するように構成することができる。
【００４４】
（制御回路のその他の制御手段について）    制御回路において、所望により上述した構成に、以下に示すその他の制御手段を適宜付加することができる。例えば、水銀フリーランプを自動車前照灯用として点灯する場合に好適な制御のための構成として、点灯回路に対するランプ電力制御に関して制御回路を、（１）始動時の制御、（２）金属ハロゲン化物が急激に蒸発するときの制御、（３）定格ランプ電力へ落ち着かせ手安定点灯を行なうための制御、をそれぞれ行なうように構成することができる。また、（４）ランプ電力を制御する方法および（５）高温始動のための構成を付加することができる。以下、これらの制御の構成について説明する。
（１）（始動時の制御について）    始動時の制御は、文字どおり高圧放電ランプの始動時すなわち点灯開始時に行う制御であって、特に自動車前照灯用としては光束立ち上がりを早くすることが重要である。このために、定格ランプ電力の２倍より大きくて３倍未満、好適には２．５倍以下の範囲で適当な値のランプ電力を高圧放電ランプに投入するのが好ましい。すなわち、定格ランプ電力が３５Ｗの場合、７５〜１１０Ｗ程度、好適には８８Ｗ以下の範囲で高圧放電ランプを点灯させるのがよい。始動時は、主としてキセノンによる放電が生起していて、そのガス圧がほぼ一定ないし徐々に上昇する程度であるから、定電流点灯の場合、投入されるランプ電力はほぼ一定となる。また、始動時の制御により高圧放電ランプは、キセノンの放電によって定格点灯時における光出力の約５０％程度の光出力を生じる。なお、始動時の制御が行なわれる時間は、一般的には１〜５秒程度、好適には２〜４秒程度である。
（２）（金属ハロゲン化物が急激に蒸発するときの制御につい）    金属ハロゲン化物が急激に蒸発するときの制御は、ランプ電力を絞り込んで金属ハロゲン化物が急激に蒸発したときに光出力が安定時のそれに比較して著しく大きくなくて、しかも、急激に増大することのないようにするのが重要である。しかし、ランプ電力の絞込みのタイミングが早すぎて、金属ハロゲン化物が急激に蒸発する前に大きく絞り込むと、光出力が安定時のそれより大幅に低下してしまうので、絞込みのタイミングまたは絞込みの程度を適切に行う必要がある。なお、金属ハロゲン化物が急激に蒸発したときに「光出力が安定時のそれに比較して著しく大きくない」とは、安定時の光出力の１．５倍を超えない範囲をいう。
【００４５】
すなわち、絞込みのタイミングを適切に行うことにより良好な制御を行おうとする場合には、金属ハロゲン化物が急激に蒸発したときを検出して、その検出の際に速やかに投入するランプ電力を絞り込むようにすればよい。そうすれば、高圧放電ランプ個々で特性にばらつきがあったとしても、その影響が反映することなく、所望の光出力になるように制御することができる。また、この制御の場合には、ランプ電力を所要の程度まで十分に絞り込むことが可能になる。
【００４６】
これに対して、絞込みの程度を適切に行うことにより良好な制御を行おうとする場合には、高圧放電ランプ個々の特性のばらつきを考慮して、金属ハロゲン化物が急激に蒸発するタイミングを含むように予め適当で、なるべく狭い範囲の時間幅を設定しておき、かつ、その時間幅中において、慎重に考慮された適当な値の減衰率をもって始動時に投入するランプ電力を減衰させていけばよい。この期間中に適用されるランプ電力の減衰率としては、後述する（３）における減衰率より小さい中間的な値が適用される。なお、上記時間幅は、一般的に０．４〜４秒程度（始動後１．４〜１０秒程度）、好適には１〜２秒程度（始動後３〜６秒程度）である。そうすれば、金属ハロゲン化物が急激に蒸発するタイミングのわずかに前でランプ電力が絞り込まれても、所要の範囲を超えて極端に光出力が増減することがなく、すなわち許容範囲内に収めることができるようになる。また、光出力の「許容範囲」とは、安定時のそれの５０〜２００％の範囲をいう。
（３）（定格ランプ電力へ落ち着かせるための制御について）    定格ランプ電力へ落ち着かせるための制御は、始動後１分間程度の間に安定点灯、換言すれば安定光出力状態へ移行させるための制御である。この期間の制御は、（２）の金属ハロゲン化物が急激に蒸発するときの制御の態様に応じて変えることができる。
【００４７】
すなわち、金属ハロゲン化物が急激に蒸発したときを検出して、その検出の際に速やかに投入するランプ電力を絞り込む場合には、その絞込みの際の減衰率に連続的な減衰率によって定格ランプ電力まで減衰させていくことができる。これに対して、絞込みのタイミングを適切に行うことをもって金属ハロゲン化物が急激に蒸発する際の制御を行うには、（２）における減衰率より大きな減衰率から出発して順次減衰率を小さくしていくのがよい。なお、「始動後１分間程度の間」とは、始動後４０〜７０秒の間をいうものとする。また、上記（２）および（３）の制御において、投入するランプ電力の減衰は、連続的および段階的のいずれであってもよい。
（４）（ランプ電力を制御する方法について）    ランプ電力は、帰還形定電力制御方式において、基準電力を変更することにより制御することができる。なお、本発明の高圧放電ランプの場合、金属ハロゲン化物の蒸気圧によってランプ電圧が決定されるので、目標電力を実際のランプ電圧で除算することにより、定ランプ電力制御を行うことができる。
（５）（高温始動について）    本発明は、高圧放電ランプの高温始動の際には、どのような構成であってもよいが、好ましくは以下の構成を採用するのがよい。なお、「高温始動」とは、室温程度より高い温度、たとえば高圧放電ランプの安定時の温度に近い温度下での始動を意味し、したがっていわゆるホットリスタートはこれに該当する。
【００４８】
すなわち、高温始動時には定格ランプ電力に近いランプ電力を供給する。なお、「定格ランプ電力に近い」とは、定格ランプ電力から最大電力未満の範囲とする。また、低温始動時および高温始動時の判別は、高圧放電ランプの温度、消灯してからの経過時間であるところの消灯時間または点灯時に流れるランプ電流の大きさなどに応じて行うことができる。さらに、高圧放電ランプに供給するランプ電力の制御は、例えば高圧放電ランプに印加する電圧を変化することにより、容易にこれを行うことができる。また、要すれば、高圧放電ランプの消灯時間に応じて連続的に供給ランプ電力を制御するように構成することができる。さらに、高温始動時に高圧放電ランプに対してどの程度のランプ電力を供給するかは、予め実験またはシミュレーションなどにより決定することができる。そして、低温および高温の程度とランプ電力時間との関係を予めテーブルデータとしてメモリに記憶しておき、演算に基づいて必要なデータをメモリから読み出して、点灯手段を自動的に制御するように構成することができる。
【００４９】
＜本発明の作用について＞    本発明においては、高圧放電ランプ点灯装置への電源を投入すると、スイッチングレギュレータが作動して高圧放電ランプの一対の電極間に無負荷電圧が印加されるとともに、高電圧パルス発生回路から高電圧パルスが発生して電極間に印加されるので、高圧放電ランプが始動して点灯する。このとき、点灯検出手段は、高圧放電ランプの始動および点灯を検出する。しかしながら、何らかの原因で高圧放電ランプが始動、点灯しない場合には、高電圧パルス停止手段が例えばスイッチングレギュレータの動作が停止することなどをもって高圧放電ランプへの高電圧パルスの印加を停止させるとともに、その停止を保持させる。このようにして、高圧放電ランプが始動、点灯しない場合には、高圧放電ランプへの高電圧パルスの印加が停止された状態を維持するので、安全を図ることができる。
【００５０】
次に、例えば（１）点灯検出手段により高圧放電ランプの消灯が検出された場合、（２）直流電源電圧が適正範囲以下に低下した場合、または（３）直流電源電圧が適正範囲内にあるものの、その下限近傍あるときに高圧放電ランプがアークの立ち消えを生じた場合などの際に、直流電源を遮断してスイッチングレギュレータの動作を停止させることができるが、その際にはスイッチングレギュレータがその動作を所定時間継続した後に停止する。スイッチングレギュレータのこの停止前の所定時間の動作によって、スイッチングレギュレータの入力端に等価的に接続している容量性素子の電荷は、スイッチングレギュレータを経由して消費されるので、所定時間の終了後には所要の程度まで放電している。その結果、高圧放電ランプ点灯装置はリセット状態に戻ることができる。このため、本発明の高圧放電ランプ点灯装置によれば、その直流電源が即座に再投入されたとしても、それを速やかに感知して高圧放電ランプを始動、点灯させることができる。
【００５１】
また、本発明によれば、以上の動作から理解できるように、上記の回路動作によって容量性素子の電荷が放電されるため、不要化した電荷を引き抜くための抵抗素子を含む放電回路を付加する必要がないので、回路効率の低下を防止して、小形、低コストで、しかも、信頼性の高い高圧放電ランプ点灯装置を得ることができる。
【００５２】
＜本発明のその他の構成について＞    本発明の必須構成要件ではないが、以下の構成を付加することにより、自動車前照灯用の高圧放電ランプ点灯装置として性能が向上したり、機能が追加されたりする。
（１）（周囲の明るさに応じた制御について）    「周囲の明るさに応じた制御」とは、始動直後に行う定格電力より大きなランプ電力の投入の程度を周囲の明るさに応じて制御することをいう。このような制御を行うための高圧放電ランプ点灯装置は、次のように構成される。
【００５３】
すなわち、高圧放電ランプ点灯装置は、高圧放電ランプと、高圧放電ランプを付勢する点灯回路と、高圧放電ランプに対して、周囲の暗いときには定格ランプ電力の２倍以上の第１のランプ電力を供給して始動し、周囲の明るいときには第１のランプ電力より小さい第２のランプ電力を供給して、始動するように点灯手段を制御する制御回路とを具備している。
【００５４】
周囲の明るさを検知するためには、明るさ検知手段または時計（タイマ）を配設するのがよい。明るさ検知手段は、周囲の実際の明るさを直接検知する。これに対して、時計（タイマ）は、時間の経過をもって明るさの変化を間接的に検知する。明るさ検知手段は、明るさを複数段階で検知したり、連続的に検知したりする場合に適している。そして、ランプ電力の投入の程度を明るさの検出値に応じて複数段階または連続的に変化させることができる。しかし、所望により２段階に制御するように構成することもできる。一方、時計（タイマ）は、明るさを２段階に検出し、検出値に応じてランプ電力の投入の程度を２段階に変化させる場合に適している。
【００５５】
そうして、上述した周囲の明るさに応じた上述の制御を採用することにより、高圧放電ランプの始動時に常時大きなランプ電力の投入を行う必要がなくなるので、高圧放電ランプおよびその点灯装置の長寿命化を実現することができる。
（２）（点灯回路および制御回路の実装構造について）    点灯回路および制御回路の実装構造は、以下のように構成される。
【００５６】
すなわち、高圧放電ランプ点灯装置は、高圧放電ランプと；高圧放電ランプを付勢する点灯回路と；点灯回路を制御する制御回路と；を具備し、点灯回路および制御回路は、配線基板と、配線基板に実装された回路部品と、配線基板に実装された入力用コネクタおよび出力用コネクタと、配線基板、回路部品ならびに入力用コネクタおよび出力用コネクタを収納するケースと、ケース内に充填されて配線基板の全体が埋設され、かつ、入力用コネクタおよび出力用コネクタの配線基板側の基端部のみが埋設される深さに充填された合成樹脂製の充填材とを具備している。
【００５７】
配線基板は、単一でもよいし、複数であってもよい。しかし、単一の配線基板を用いることにより、構造を簡単化することができる。回路部品は、高電圧パルス発生回路を含んでいてもよい。回路部品にリード部品を用いる場合、部品とリードとの間にスペーサを介在させることにより、リード部品の後述するような硬度２５以下の柔軟な充填材に起因する故障発生を回避することができる。ケースは、金属製であるのが好ましいが、所望により硬質の合成樹脂製とすることができる。充填材は、配線基板の全体が埋設されるが、その充填深さは、入力用コネクタおよび出力用コネクタの配線基板側の基端部のみが埋設され、したがって入力用コネクタおよび出力用コネクタにおける配線基板側の基端部以外の部分は、充填材から外部へ露出している。また、充填材は、柔軟性を備えている合成樹脂からなるのものが好適である。この場合、充填材は、硬度が２５以下、好ましくは５以上であるのがよく、例えばシリコーン樹脂やウレタン樹脂などであって、硬度が２５以下のものを用いることができる。また、シリコーン樹脂は、ゲル状のものが好適である。
【００５８】
そうして、上述した点灯回路および制御回路の実装構造を採用することにより、温度変化の激しい環境で使用しても回路部品へのストレスが低減するので、回路部品の故障が減少し、信頼性が向上するとともに、充填材の使用量が少なくなり、また故障しにくい構造の回路部品を使用しなくてもよくなるので、コストダウンを図った高圧放電ランプ点灯装置を得ることができる。
【００５９】
請求項２の発明の自動車前照灯装置は、自動車前照灯装置本体と；自動車前照灯装置本体に配設された請求項１記載の高圧放電ランプ点灯装置と；を具備していることを特徴としている。
【００６０】
「自動車前照灯装置本体」とは、自動車前照灯装置から高圧放電ランプ点灯装置を除いた残余の部分をいう。高圧放電ランプ点灯装置のうち、高圧放電ランプは、自動車前照灯装置本体内に装着されるが、点灯回路および制御回路を主体とする回路部分は、自動車前照灯装置本体の背面側に付設してもよいし、また自動車前照灯装置本体から離間した位置に配設されていてもよい。
【００６１】
そうして、本発明によれば、請求項１の高圧放電ランプ点灯装置を備えていることにより、点灯中何らかの原因で消灯したときにスイッチングレギュレータが所定時間継続動作を行った後に動作停止することで入力端に接続した容量性素子の電荷が放電するので、電源の再投入により瞬時に再始動が可能な自動車前照灯装置が得られる。
【発明の効果】
【００６２】
請求項１の発明によれば、スイッチングレギュレータの動作を所定時間継続させた後に停止させることで容量性素子の電荷が放電して、点灯回路をリセット状態に戻すことができるので、消灯後に即座に直流電源を投入しても、高圧放電ランプを再点灯させることが可能になるとともに、容量性素子に残留する電荷を引き抜くための抵抗素子を含む放電回路を付加する必要がないので、効率低下を防止して、小形、低コストで、しかも、信頼性の高い高圧放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【００６３】
請求項２の発明によれば、請求項１の効果を有する自動車前照灯装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【００６５】
図１ないし図４は、本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第１の形態を示し、図１はブロック回路図、図２は高圧放電ランプの正面図、図３は点灯回路および制御回路などの回路部分の実装状態を示す概念的断面図、図４は各部の電圧、電流波形を示すグラフである。本形態は、自動車前照灯装置に用いる高圧放電ランプ点灯装置である。図１において、ＤＣは直流電源、ＳＷ１は電源スイッチ、Ｃ１は容量性素子としての電解コンデンサ、ＯＣは点灯回路、ＣＣは制御回路、ＩＧは高電圧発生回路、ＨＰＬは高圧放電ランプである。以下、構成要素ごとに説明する。
【００６６】
直流電源ＤＣは、直流電圧１２Ｖのバッテリーからなる。
【００６７】
電源スイッチＳＷ１は、直流電源ＤＣと後述する点灯手段ＯＣとの間に直列接続されていて、高圧放電ランプＨＤＬの点滅を司る。
【００６８】
電解コンデンサＣ１は、電源スイッチＳＷを介して直流電源ＤＣと並列に接続している。
【００６９】
＜点灯回路ＯＣ＞    点灯回路ＯＣは、スイッチングレギュレータDC/DCおよびインバータDC/ACから構成されている。
【００７０】
（スイッチングレギュレータDC/DC）    スイッチングレギュレータDC/DCは、出力トランスＴ、スイッチング手段Ｑ１、ゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣＳ、ダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ２を主体として構成されている。出力トランスＴの１次巻線ｗｐおよびスイッチング手段Ｑ１は、電解コンデンサＣ１の両端間に直列接続している。スイッチング手段Ｑ１は、ＭＯＳＦＥＴからなる。なお、スイッチング手段Ｑ１と直列に挿入されている抵抗器Ｒ１は、スイッチング電流検出用である。ゲートドライブ信号発生回路ＧＤＧＳは、ゲートドライブ信号を発生して、スイッチング手段Ｑ１のゲート・ソース間に印加する。そして、外部から制御入力する制御信号に応じてゲートドライブ信号をＰＷＭ制御することができる。
【００７１】
出力トランスＴの２次巻線ｗｓの両端にダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ２が直列接続している。また、出力トランスＴには３次巻線ｗｔが２次巻線ｗｓの延長巻線として配設されていて、２次巻線ｗｓとともに後述するように構成されることによって高電圧パルス発生回路ＩＧの電源を供給する。
【００７２】
そうして、昇圧され、制御され、かつ、平滑化されたスイッチングレギュレータDC/DCの直流出力電圧が平滑コンデンサＣ２の両端間に得られる。
【００７３】
（インバータDC/AC）    インバータDC/ACは、フルブリッジ形インバータからなり、４つのスイッチング手段Ｑ２〜Ｑ５、ゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１〜ＧＤＣ４、矩形波発振回路ＯＳＣ、切換手段ＳＷ２、反転回路Ｎおよび非反転回路Ｙからなる。４つのスイッチング手段Ｑ２〜Ｑ５は、それぞれＭＯＳＦＥＴからなり、ブリッジ回路を構成するように接続されている。そして、ブリッジ回路の入力端は、スイッチングレギュレータDC/DCの直流出力端間に接続している。ゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１〜ＧＤＣ４は、反転回路Ｎまたは非反転回路Ｙを経由した後記矩形波発振回路ＯＳＣの出力信号または直流電位に同期してゲートドライブ信号を形成して、それぞれ対応するスイッチング手段Ｑ２〜Ｑ５のゲート・ソース間にゲートドライブ信号を供給し、それらをオンさせる。矩形波発振回路ＯＳＣは、周波数１００Ｈｚ〜２ｋＨｚの矩形波の出力信号を発振する。切換手段ＳＷ２は、矩形波発振回路ＯＳＣの出力信号と直流電位とを選択的にゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１およびＧＤＣ３に対して反転回路Ｎを介して接続し、またゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ２およびＧＤＣ４に対して非反転回路Ｙを介して接続している。
【００７４】
そうして、矩形波発振回路ＯＳＣの出力が切換手段ＳＷ２および反転回路Ｎまたは非反転回路Ｙを介してゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１〜ＧＤＣ４に印加されることにより、４つのスイッチング手段のうちＱ２およびＱ５とＱ３およびＱ４とが交互にスイッチングしてインバータ動作を行う。その結果、上記ブリッジ回路の出力端から交流出力電圧が得られる。また、直流電位が切換手段ＳＷ２および反転回路Ｎまたは非反転回路Ｙを介してゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１〜ＧＤＣ４に印加されることにより、４つのスイッチング手段のうちＱ２およびＱ５がオンし、Ｑ３およびＱ４がオフするので、ブリッジ回路の出力端から直流出力電圧が得られる。要約すれば、点灯回路ＯＣは、直流出力および交流出力のいずれか一方が選択されることにより、後述する高圧放電ランプＨＰＬを直流点灯または交流点灯することができる。
【００７５】
＜高電圧パルス発生回路ＩＧ＞    高電圧パルス発生回路ＩＧは、点灯回路ＯＣと高圧放電ランプＨＰＬとの間に介在して高圧放電ランプＨＰＬに対してその始動時に高電圧パルスを印加する。また、高電圧パルス発生回路ＩＧは、スイッチングレギュレータDC/DCから電源を供給されるように構成されている。すなわち、スイッチングレギュレータDC/DCの出力トランスＴの３次巻線ｗｔの高圧側端子と２次巻線ｗｓの低圧側端子との間にダイオードＤ２、抵抗器Ｒ６およびコンデンサＣ３の直列回路を接続し、コンデンサＣ３の両端間に得られる直流電圧により作動するように構成されている。そして、図示を省略している高電圧パルスを出力するパルストランスの２次巻線が高圧放電ランプＨＰＬおよびスイッチングレギュレータDC/DCの間に直列に挿入されている。
【００７６】
＜制御回路ＣＣ＞    制御回路ＣＣは、点灯検出手段ＬＤ、高電圧パルス停止手段ＰＳ、スイッチングレギュレータ停止制御手段ＳＳ、ならびにその他の制御手段としてランプ電圧検出手段ＬＶＤ、ランプ電流検出手段ＬＣＤ、点灯時間タイマＯＴ、消灯時間タイマＬＯＴ、目標ランプ電力設定回路ＴＬＰ、実ランプ電力検出手段ＲＬＰＤおよびランプ電力調整手段ＬＰＲを含んで構成されている。以下、これらの制御手段について説明する。
【００７７】
（点灯検出手段ＬＤ）    点灯検出手段部ＬＤは、後述するランプ電圧検出手段ＬＶＤの検出出力に応動する。すなわち、高圧放電ランプＨＰＬは、放電開始すると、その電極間に現れる電圧がそれ以前に現れる無負荷電圧より明らかに低いランプ電圧になる。そこで、点灯検出手段ＬＤは、ランプ電圧検出手段部ＬＶＤの検出出力を監視していて、たとえば検出出力が急減したことをもって高圧放電ランプＨＰＬが始動し、点灯したことを検出することができる。
【００７８】
（高電圧パルス停止手段ＰＳ）    高電圧パルス停止手段ＰＳは、高電圧パルス発生回路ＩＧの電源回路に直列に接続されたスイッチＳＷ２ならびにタイマおよび演算手段ＴＣからなる。そして、スイッチＳＷ２がオフすることによって高電圧パルス停止手段ＰＳが動作を停止するので、高圧放電ランプＨＰＬに対する高電圧パルスの印加が停止される。また、タイマおよび演算手段ＴＣは、点灯検出手段ＬＤからの消灯検出信号に基づいて計時を開始し、所定時間経過時までに点灯検出手段ＬＤから点灯検出信号が到来しないときにスイッチＳＷ２をオフさせるとともに、その状態を保持させる。
【００７９】
（スイッチングレギュレータ停止制御手段ＳＳ）    スイッチングレギュレータ停止制御手段ＳＳは、遅延回路からなり、高電圧パルス停止手段ＰＳのタイマおよび演算手段ＴＣが点灯検出手段ＬＤからの消灯検出信号に基づいて計時を開始し、所定時間経過時までに点灯検出手段ＬＤから点灯検出信号が到来しないと判断したときに作動して、スイッチングレギュレータDC/DCを、その動作を所定時間継続させた後に停止させる。なお、スイッチングレギュレータ停止制御手段ＳＳは、電圧低下検出回路ＶＤＤを付設している。電圧低下検出回路ＶＤＤは、直流電源ＤＣの電圧を監視して、直流電源電圧が所定値より低下した場合にもスイッチングレギュレータ停止制御手段ＳＳを作動させて、スイッチングレギュレータDC/DCを所定時間継続させた後に停止させる。
【００８０】
（ランプ電圧検出手段ＬＶＤについて）    ランプ電圧検出手段ＬＶＤは、スイッチングレギュレータDC/DCの直流出力電圧が得られる平滑コンデンサＣ２の両端間に接続された一対の抵抗器Ｒ２、Ｒ３の直列回路からなり、抵抗器Ｒ３の両端に高圧放電ランプＨＰＬのランプ電圧に比例した分電圧が得られる。
【００８１】
（ランプ電流検出手段ＬＣＤについて）    ランプ電流検出手段ＬＣＤは、スイッチングレギュレータDC/DCの直流出力およびインバータDC/ACの直流入力端の間に直列に挿入された抵抗器Ｒ４からなり、抵抗器Ｒ４の電圧降下がランプ電流に比例する。
【００８２】
（点灯時間タイマＯＴについて）    点灯時間タイマＯＴは、点灯検出手段ＬＤの出力を得てタイマ動作を開始して、高圧放電ランプＨＰＬの点灯時間を計時する。そして、タイマ出力を後述する目標ランプ電力設定回路ＴＬＰおよび切り換え手段ＳＷ２に送出する。
【００８３】
（消灯時間タイマＬＯＴについて）    消灯時間タイマＬＯＴは、点灯検出手段ＬＤの出力が消滅したときにタイマ動作を開始して、高圧放電ランプＨＰＬの消灯時間を計時する。そして、そのタイマ出力を点灯時間タイマＯＴに送出して、点灯時間タイマＯＴの初期値を消灯時間に応じて変更する。
【００８４】
（目標ランプ電力設定回路ＴＬＰについて）    目標ランプ電力設定回路ＴＬＰは、目標ランプ電力メモリＬＰＭ、除算回路ＤＶＣおよび積分回路ＩＣＣからなる。目標ランプ電力メモリＬＰＭは、点灯時間に対する高圧放電ランプＨＰＬに投入すべき目標ランプ電力を記憶している。そして、後述するランプ電力調整手段ＬＰＲに点灯時間に応じた目標ランプ電力の値を送出する。なお、目標ランプ電力は、第１ないし第３の時間帯に分けて設定されている。すなわち、０．０〜３．４秒が第１の時間帯で、そのときの第１の目標ランプ電力が８５Ｗ、減衰率０．００（Ｗ／秒）である。同様に３．４〜５．０秒が第２の時間帯で、そのときの第２の目標ランプ電力が８５Ｗから減衰率３．１３（Ｗ／秒）で一定の減衰を開始して８０Ｗまで、さらに５．０〜４８秒が第３の時間帯で、そのときの第３の目標ランプ電力が最初８０Ｗから減衰率９（Ｗ／秒）で減衰を開始し、その後順次減衰率が減少して４８秒で３５Ｗ、減衰率０．００すなわち安定点灯になるように設定されている。
【００８５】
除算回路ＤＶＣは、目標ランプ電力メモリＬＰＭから送出された目標ランプ電力をランプ電圧検出部ＬＶＤから得られるランプ電圧で除算して、相当する目標ランプ電流に変換する。積分回路ＩＣＣは、抵抗器Ｒ５およびコンデンサＣ３からなり、安定した目標ランプ電流を得る。
【００８６】
（実ランプ電力検出手段ＲＬＰＤについて）    実ランプ電力検出手段ＲＬＰＤは、ランプ電流検出手段ＬＣＤにより構成されている。すなわち、実ランプ電力に相当する実ランプ電流を検出する。
【００８７】
（ランプ電力調整手段部ＬＰＲについて）    ランプ電力調整部ＬＰＲは、第１の差動増幅回路ＤＦＡ１および第２の作動増幅回路ＤＦＡ２からなる。第１の差動増幅回路ＤＦＡ１は、演算増幅器からなり、その反転入力端に目標ランプ電流したがって目標ランプ電力を入力し、非反転入力端に実ランプ電流したがって実ランプ電力を入力する。そして、その出力端に目標ランプ電流（目標ランプ電力）と実ランプ電流（実ランプ電力）との差分が出力される。出力端は、スイッチングレギュレータDC/DCのゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣＳの制御入力端に接続している。第２の作動増幅回路ＤＦＡ２は、第１の差動増幅回路ＤＦＡ１に並列的に接続していて、その反転入力端に基準電圧源Ｅが接続し、非反転入力端にランプ電圧検出部ＬＶＤの出力端が接続している。そして、無負荷電圧の負帰還制御回路として作用して、高圧放電ランプＨＰＬの始動前の出力電圧を一定に維持する。
【００８８】
＜高圧放電ランプＨＰＬについて＞    高圧放電ランプＨＰＬは、図２に示す構造を備えている。すなわち、高圧放電ランプＨＰＬは、発光管ＩＴ、絶縁チューブＴ、外管ＯＴおよび口金Ｂからなる。
【００８９】
発光管ＩＴは、気密容器１、一対の電極１ｂ、１ｂ、封着金属箔２、一対の外部リード線３Ａ、３Ｂおよび放電媒体からなる。気密容器１は、包囲部１ａおよび一対の封止部１ａ１を備えている。包囲部１ａは、中空の紡錘形状に成形されてなり、その両端に一対の細長い封止部１ａ１を一体に備えているとともに、内部に細長いほぼ円柱状の放電空間１ｃが形成されている。放電空間１ｃの内容積は、０．０５ｃｃ以下である。
【００９０】
電極１ｂは、ドープドタングステン線からなり、軸方向の先端部、中間部および基端部にわたり軸部の直径が同じで、かつ、先端部および中間部の一部が放電空間１ｃ内に露出している。また、電極１ｂの基端部が封止部１ａ１に埋設された後述する封着金属箔２に溶接されるとともに、中間部が封止部１ａ１に緩く支持されることによって気密容器１の所定の位置に配設されている。なお、図において、左方の封止部１ａ１を形成した後、封止管１ａ２が切断されないで封止部１ａ１の下部から一体に延長していて、口金Ｂ内へ延在している。
【００９１】
封着金属箔２は、モリブデン箔からなり、気密容器１の封止部１ａ１内に気密に埋設されている。
【００９２】
放電媒体は、第１および第２のハロゲン化物およびガスからなり、水銀を本質的に含んでいない。第１のハロゲン化物は、ナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも一種の金属を含んでいる。第２のハロゲン化物は、相対的に蒸気圧が大きくて、かつ、第１のハロゲン化物に比較して可視領域に発光しにくい金属の少なくとも一種を含むハロゲン化物を含んでいる。ガスは、希ガスからなる。
【００９３】
一対の外部リード線３Ａ、３Ｂは、その先端が気密容器１の両端の封止部１ａ１内において封着金属箔２の他端に溶接され、基端側が外部へ導出されている。図において放電容器ＩＴから右方へ導出された外部リード線３Ａは、中間部が後述する外管ＯＴに沿って折り返されて後述する口金Ｂ内に導入されて口金Ｂの外周面に配設されたリング状をなす一方の口金端子ｔ１に接続している。放電容器ＩＴから左方へ導出された外部リード線３Ｂは、管軸に沿って延在して口金Ｂ内に導出されて図示されていない中央に配設されたピン状をなす他方の口金端子に接続している。
【００９４】
外管ＯＴは、紫外線カット性能を備えており、内部に放電容器ＩＴを収納していて、両端の縮径部４（図では右方の一端のみが示されている。）が放電容器ＩＴの封止部１ａ１にガラス溶着している。しかし、外管ＯＴの内部は気密ではなく、外気に連通している。
【００９５】
絶縁チューブＴは、セラミックスのチューブからなり、外部リード線３Ａを被覆している。
【００９６】
口金Ｂは、自動車前照灯用として規格化されているもので、放電容器ＩＴおよび外管ＯＴを中心軸に沿って植立して支持していて、自動車前照灯の背面に着脱可能に装着される。また、装着時に電源側のランプソケットＬＳと接続し得るように絶縁物製の円柱状口金本体Ｂ１の外周面に配設されたリング状をなす低圧側の口金端子ｔ２と、筒状部状口金本体Ｂ１の下端に形成された一端開放の凹部Ｂ１１内の中央において管軸方向に突出して配設されたピン状をなす高圧側の口金端子（図示しない。）とを備えて構成されている。
【００９７】
次に、図３を参照して本形態における回路動作を説明する。図において、ＶＤＣは直流電源電圧、ＩＬはランプ電流、ＶＢはバラスト電圧、ＶＩＮＶはインバータ出力電圧、およびＶＳＧは動作指令信号電圧、をそれぞれ示す。
【００９８】
すなわち、期間Ｔ１において、直流電源電圧ＶＤＣが大きく低下して高圧放電ランプＨＰＬが点灯を維持できなくなる場合、まだ点灯している状態においては消費電流が大きいため、直流電源電圧ＶＤＣの低下が顕著になる。そして、ついに高圧放電ランプＨＰＬのアークが立ち消えて消灯する。なお、高圧放電ランプＨＰＬが消灯する際には、ランプ電流ＩＬが減少するとともに、放電が不安定になってバラスト電圧ＶＢはその影響で変化する。
【００９９】
消灯すると、期間Ｔ２において、無負荷になったため、直流電源電圧ＶＤＣ低下が緩やかになりながらもスイッチングレギュレータDC/DCが動作を継続するので、低下していく。なお、バラスト電圧ＶＢは、消灯の瞬間に極性が反転する。また、インバータDC/ACの出力電圧ＶＩＮＶは、無負荷になったため、急激に上昇する。この期間中に容量性素子である電解コンデンサＣ１の電荷はスイッチングレギュレータDC/DCを経由して放電し、消費されるので、直流電源電圧ＶＤＣは、所要の程度まで低下する。
【０１００】
期間Ｔ３になると、動作指令信号電圧がなくなるので、スイッチングレギュレータDC/DCが所定時間の動作を終了してリセット状態になる。
【０１０１】
次に、図４を参照して高圧放電ランプ点灯装置の回路部分の実装構造について説明する。図において、５は配線基板、６は入力用コネクタ、７は出力用コネクタ、８はケース、９は充填材である。配線基板５は、回路部品、入力用コネクタ６および出力用コネクタ７を所定の位置に実装していて、ケース８内に収納されている。なお、回路部品は図示を省略している。
【０１０２】
ケース８は、金属材料性である。ケース８の内部には充填材９が充填されている。充填材９は、配線基板５の全体がその内部に埋設されるが、入力用コネクタ６および出力用コネクタ７の基端部のみが埋設されるようにケース８の内部の底部近傍にのみ充填されている。また、充填材９は、その硬度が２５以下のゲル状のシリコーン樹脂によって構成されている。
【０１０３】
以下、図５ないし図９を参照して本発明を実施するためのその他の形態について説明する。なお、各図において、図１および先行する形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【０１０４】
図５は、本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第２の形態を示すブロック回路である。本形態は、周囲の明るさを検出してその検出値の基づいて始動直後に行う定格電力より大き名ランプ電力の投入の程度を制御するように構成している。
【０１０５】
すなわち、図において、制御回路ＣＣは、主制御部ＭＣ、タイマＴＭ１および明るさ検知手段ＢＤを備えている。主制御部ＭＣおよびタイマＴＭ１は、第１の形態における制御回路ＣＣと同様の構成である。そして、タイマＴＭ１は、主制御部ＭＣと別に配設されていて、始動後の時間の経過を計時する。主制御部ＭＣは、始動直後にタイマＴＭ１の出力に応じて投入電力を変化させる。
【０１０６】
明るさ検知手段ＢＤは、周囲の明るさを検知して主制御部ＭＣに、その検知出力を制御入力する。主制御部ＭＣは、明るさ検知手段ＢＤの検知出力に基づいて高圧放電ランプＨＰＬに投入する電力を加減する。
【０１０７】
図６は、本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第３の形態を示すブロック回路である。本形態は、第２の形態におけるタイマＴＭ１の機能がマイコンなどの演算手段を備えた主制御部ＭＣ´に内蔵されている点で図５に示す第２の形態と異なる。
【０１０８】
図７は、本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第４の形態を示すブロック回路である。本形態は、明るさ検知手段ＢＤがタイマＴＭ２に代替されている点で図５に示す第２の形態と異なる。すなわち、本形態においては、タイマＴＭ２により明るさが間接的に検知されるように構成されている。
【０１０９】
図８は、本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第５の形態を示すブロック回路である。本形態は、タイマＴＭ１の機能がマイコンなどの演算手段を備えた主制御部ＭＣ´に内蔵されている点で図７に示す第４の形態と異なる。
【０１１０】
図９は、本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第６の形態を示すブロック回路である。本形態は、タイマＴＭ２の機能が主制御部ＭＣ´´に内蔵されている点で図８に示す第５の形態と異なる。
【０１１１】
図１０は、本発明の自動車前照灯装置を実施するための一形態を示す模式図である。自動車前照灯は、照明装置本体としての自動車前照灯本体２１および高圧放電ランプ点灯装置２２からなる。
【０１１２】
自動車前照灯本体２１は、前照灯ケース２１ａ、前面透過パネル２１ｂ、リフレクタ２１ｃなどから構成されている。前照灯ケース２１ａは、その前面開口部に前面透過パネル２１ｂを装着し、内部にリフレクタ２１ｃを配設している。前面レンズ２１ｂは、自動車の外面と合わせた形状をなし、所要の光学的手段、例えばプリズムを備えている。リフレクタ２１ｃは、高圧放電ランプＨＰＤＬを包容するように配設されていて、要求される配光特性を上記光学的手段と協働して得るように構成されている。
【０１１３】
高圧放電ランプ点灯装置２２は、高圧放電ランプ２２ａ、ランプソケット付高電圧パルス発生回路２２ｂおよび点灯回路２２ｃなどからなる。高圧放電ランプ２２ａは、図４に示すものと同様である。ランプソケット付高電圧パルス発生回路２２ｂは、リフレクタ２１ｃの後背部に配設されて、そのランプソケットの部分に高圧放電ランプ２２ａを装着し、内部に図２および図３、図５または図７に示す高電圧パルストランスを備えた香典パルス発生回路を収納している。点灯回路２２ｃは、金属ケースに収納されて、前照灯ケース２１ａの背面に配設されている。なお、点灯回路２２ｃの内部構成は、図１または図６におけるのと同じである。点灯回路２２ｃから導出されたケーブル２３は、自動車用バッテリー、前照灯操作スイッチ、警報装置および表示装置などに接続している。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第１の形態を示すブロック回路図
【図２】同じく高圧放電ランプの正面図
【図３】同じく点灯回路および制御回路などの回路部分の実装状態を示す概念的断面図
【図４】同じく各部の電圧、電流波形を示すグラフ
【図５】本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第２の形態を示すブロック回路
【図６】本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第３の形態を示すブロック回路
【図７】本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第４の形態を示すブロック回路
【図８】本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第５の形態を示すブロック回路
【図９】本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第６の形態を示すブロック回路
【図１０】本発明の自動車前照灯装置を実施するための一形態を示す模式図
【図１１】従来技術における高圧放電ランプが消灯した場合の電源電圧の変化をランプ電流およびスイッチングレギュレータの動作信号の変化とともに示す波形図
【符号の説明】
【０１１５】
Ｃ１…電解コンデンサ、ＣＣ…制御回路、DC/AC…インバータ、DC/DC…スイッチングレギュレータ、ＨＰＬ…高圧放電ランプ、ＩＧ…イグナイタ、ＬＤ…点灯検出手段、ＯＣ…点灯回路、ＰＳ…高電圧パルス停止手段、ＳＳ…スイッチングレギュレータ停止制御手段、ＳＷ１…電源スイッチ、Ｔ…出力トランス
【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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