(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水銀フリーの放電管に電力を供給して点灯制御を行う放電管点灯装置であって、
前記放電管の経過時間に対する電極間電圧特性の点灯直後における負性抵抗領域において比較的大きな電力を供給する第１の電力供給パターンと、前記負性抵抗領域通過後の、前記電極間電圧に対する出力電力特性に応じた電力を供給する第２の電力供給パターンとを有し、前記負性抵抗領域の通過を契機に前記第１と第２の電力供給パターンを切り替えて電力を供給し、前記放電管の点灯制御を行う制御手段
を備えたことを特徴とする放電管の点灯制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記放電管における電極間電圧の変化量を算出し、前記変化量が負と判定されたときに前記放電管に対し前記第１の電力供給パターンに基づいて出力電力を供給し、前記放電管の点灯制御を行うことを特徴とする請求項１記載の放電管の点灯制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記放電管における電極間電圧の変化量を算出し、前記変化量が負から正に変化したと判定されたときに、前記放電管に対する出力電力の供給を、前記第１の電力供給パターンから第２の電力供給パターンに切り替え、前記放電管の点灯制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の放電管の点灯制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記放電管に対する出力電力の供給に関して前記第１の電力供給パターンから第２の電力供給パターンに切り替えるとき、経過時間に従って順次減衰制御を行うことを特徴とする請求項３記載の放電管の点灯装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記減衰させるための出力電力供給量を経過時間に従い順次変更することを特徴とする請求項４記載の放電管の点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電管点灯装置、特に、車載用ヘッドライトに用いて好適な水銀フリーの高輝度放電管の点灯制御を行う放電管点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用ヘッドライトとして、明るく、長寿命、かつ、低電力の高輝度放電管（以下、ＨＩＤ（High Intensity Discharge）バルブという）が広く普及している。また、近年、破棄環境に対する配慮から、従来のＨＩＤバルブ（以下、従来バルブという）に封入されている水銀を使用しないタイプのＨＩＤバルブ（以下、水銀フリーバルブという）の開発が行われており、車載用ヘッドライトとしても実用化が開始されている。
【０００３】
上記した従来バルブには、キセノンガス、水銀、ナトリウム、スカンジウム等のメタルハライドが封入されており、その発光シーケンスは以下に説明するとおりである。
すなわち、点灯時のバルブ濃度が低いときは、気体であるキセノンガスだけが発光し、点灯電力の供給による温度上昇に従い、常温に近い低い沸点を持つ水銀が蒸発して発光量が増加する。そして、引き続き供給される点灯電力によって更にバルブの温度が上昇し、水銀より高い沸点を持つメタルハライド（ナトリウム、スタンジウム）が蒸発し、発光量が更に上昇して定格発光量に至る。
【０００４】
なお、上記したキセノンガスの発光効率は低く、ナトリウム、スカンジウムの発光効率は高い。これに対し、水銀の発光効率は、キセノンガスと、ナトリウムやスカンジウムとの間にあるため、水銀を封入することにより、メタルハライドの急激な蒸発（発光）量を緩和することができる。
上記した発光シーケンスに従い、封入されるそれぞれのメタルハライドをＨＩＤバルブの温度上昇とともに順次蒸発させることは、ＨＩＤバルブの発光量を滑らかにし、かつ、急激に増加させる意味で好都合であった。
【０００５】
しかしながら、水銀フリーバルブは、点灯後メタルハライドが蒸発するまでの数秒間は、発光効率の低いキセノンガスが発光するだけであり、従って、充分な発光量を得ることができない。
水銀フリーバルブにおいて、充分な発光量を迅速に得るためには、点灯直後の供給電力を増大し、発光効率の低いキセノンガスによる発光を増加させると同時にメタルハライドの蒸発を促進させる必要がある。但し、点灯直後の大きな供給電力は、メタルハライドが蒸発して発光を開始したときには過剰な電力となるため、メタルハライドの蒸発に合わせて供給電力を減衰させて発光量を一定に保ちながら定格電力に到達させ、急激に増加するメタルハライドの発光量変化に対応する応答性の良い電力供給制御が必要である。
【０００６】
このことから、水銀フリーバルブを用いた場合、急激に変化する発光量を適切に制御するための技術が従来から多数提案されている。
例えば、水銀フリーバルブの点灯直後の電圧と、その後に続く電圧の変化量によってメタルハライドが蒸発するタイミングを捕らえ、供給電力を制御することで発光量を滑らかにする技術（例えば、特許文献１参照）、メタルハライドが蒸発・発光することによって発光量が急激に増加することを発光量効率増加検知手段により検知し、発光量効率増加検知手段による検知によって供給電力を減衰させ、安定した滑らかな発光量を得る技術（例えば、特許文献２参照）、水銀フリーバルブの途中に介在する部品による電圧降下を補正し、正確なバルブの電圧を検出して、点灯直後に供給する大きな電力、すなわち大電流の通電時にも適切な電力を供給して良好な電力制御を行う技術（特許文献３参照）等が知られている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３３８９３０号公報（段落「００１１」〜段落「００１８」、図３）
【特許文献２】特開２００４−１１９１６４号公報（段落「０００７」〜段落「００１１」、図１）
【特許文献３】特開２００５−１００９４８号公報（段落「００２４」〜段落「００３３」、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の放電管（水銀フリーバルブ）点灯装置は、上記した特許文献１〜３に開示されているように、発光量が少なく暗いキセノンガスだけが発光する時点から、メタルハライドが蒸発して明るい発光を開始するタイミングを検出して電力を減衰させるまでは、ＨＩＤバルブに最大電力を供給している。
また、一瞬消灯後、再点灯するときにはＨＩＤバルブに十分な余熱が残っており、この場合、メタルハライドが蒸発したまま残っている可能性があるため、既に蒸発しているメタルハライドの蒸発量に見合った電力を供給している。
【０００９】
上記した電力供給パターンを持つ背景技術によれば、メタルハライドの蒸発の有無によって電力供給パターンの制御を行っているが、それぞれの電力供給パターンにおいて制御因子として必要とするものが異なる。
例えば、前者の、メタルハライドが蒸発する前の状態からの点灯においては、メタルハライドの蒸発による急激な発光量変化のタイミングを検出するために、点灯直後のキセノンガスによる発光における電極間電圧を基準値として確保する必要がある。また、後者の、メタルハライドが既に蒸発している状態からの点灯においては、余熱によるＨＩＤバルブの温度に応じたメタルハライドの蒸発量に見合った電力を供給するためにＨＩＤバルブの消灯時間を測定する必要がある。
【００１０】
しかしながら、ＨＩＤバルブの温度を消灯時間によって推測することは、例えば、ＨＩＤバルブが装着されるヘッドライトの構造により保温や放熱状態が異なり、また、車両走行中、風による影響、気温やエンジン発熱量に基づく周囲温度によっても変化するため、消灯時間と余熱によるＨＩＤバルブの温度の間に完全な相関関係があるとはいえず、代表値を用いる大まかな制御しかできないのが現状であった。
ＨＩＤバルブの温度、更には、メタルハライドの蒸発具合を正確に把握するためにはＨＩＤバルブの電極間電圧を測定することが好ましい。
【００１１】
そのため、充分な発光量を迅速に発光するための電力制御に必要なパラメータは、点灯直後のバルブの電極間電圧に集約される。
但し、点灯直後における水銀フリーバルブは、水銀フリーバルブの点灯を開始するために高電圧を供給することにより生じる絶縁破壊の状態から、電流が少ないグロー放電を経由し、電流が増加して電極およびキセノンガスを過熱するアーク放電に至る過程を辿る。これら各過程においては、絶縁破壊による約２５ＫＶの電圧、安定したアーク放電による数十Ｖレベルの電圧、また、両者の間にグロー放電による電圧があり、それら状態によって水銀フリーバルブの電極間電圧が変化するため各状態が明確になる。
【００１２】
従来バルブは、含有する水銀量により、少ない供給電力でも短時間で安定したアーク放電に移行するため、安定した電極間電圧となるアーク放電に至るタイミングを簡単に検出することができ、従って、従来バルブの電極間電圧を測定してバルブの状態を推測することは容易であった。
これに対し、水銀フリーバルブは、大電流（従来バルブの定格電流０．４Ａに対し、水銀フリーバルブは０．８Ａ）通電用に電極径を太くし、また、点灯直後の発光量を確保するためにキセノンガスを多く封入し、かつ、水銀が受け持っていた発光量を補うためにメタルハライドを多く封入することでバルブの熱容量を増加させている。従って、安定なアーク放電に至るまでの時間が従来バルブに比べて長く、この期間における電力が不足すれば更にその時間が伸張する。
【００１３】
なお、メタルハライドが蒸発する直前の状態からの点灯においては、点灯してから固定時間経過後に水銀フリーバルブの電極間電圧を測定した場合、水銀フリーバルブの個体差によっては、アーク放電に移行する前のグロー放電、および電極が充分に過熱される前の不完全なアーク放電における水銀フリーバルブ電極間電圧を測定する可能性がある。
その場合、キセノンガスによる電圧降下の他に、不充分な放電による不安定な放電電圧を含み、点灯直後の正確なバルブ電極間電圧ではないため、この電圧値を基準にした場合、メタルハライドの蒸発による電圧（発光量）変化のタイミングを誤検出し、その結果、発光量の過多、あるいは不足する事態が生じる。
【００１４】
また、メタルハライドが既に蒸発している状態からの点灯においても、安定なアーク放電に至るまでの時間がメタルハライドの蒸発状態によって変化するため、点灯直後の水銀フリーバルブ電極間電圧を測定するタイミングが適切でなければ、正確な水銀フリーバルブの状態を把握できず、従って不適切な出力電力を供給する可能性がある。
例えば、上記したタイミングが早すぎれば、グロー放電時における高い水銀フリーバルブの電極間電圧を測定するため、水銀フリーバルブの温度が高いと推測し、供給電力を減少させるため、発光量が不足気味になる。逆にタイミングが遅すぎれば、水銀フリーバルブの余熱が高く、既にメタルハライドが多く蒸発して供給電力を減少させるにあたり、メタルハライドの蒸発量に見合う以上の電力を供給するため、発光量が過多気味になる。
【００１５】
上記したように、水銀フリーバルブを使用する環境に影響されることなく、迅速に水銀フリーバルブの状態を把握するための水銀フリーバルブ電極間電圧の測定を行うには、安定なアーク放電に至るタイミングを正確に測定する必要がある。
【００１６】
本発明は上記のような課題を解消するためになされたものであり、安定なアーク放電に至るタイミングを正確に測定し、かつ、安定なアーク放電に至るまでの時間を短縮することのできる、放電管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】
【００１７】
本発明に係る放電管点灯装置は、放電管の経過時間に対する電極間電圧特性の点灯直後における負性抵抗領域において比較的大きな電力を供給する第１の電力供給パターンと、前記負性抵抗領域通過後の、前記電極間電圧に対する出力電力特性に応じた電力を供給する第２の電力供給パターンとを有し、前記負性抵抗領域の通過を契機に前記第１と第２の電力供給パターンを切り替えて電力を供給し、前記放電管の点灯制御を行う制御手段、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、点灯直後の負性抵抗領域の通過を境に大きな電力を供給する第１の電力供給パターンから出力電力特性に応じた電力を供給する第２の電力供給パターンに切替えることにより、使用環境に影響されることなく、正確、且つ、迅速に放電管の点灯制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の実施の形態１において使用される放電管の経過時間に対するバルブ電圧特性を示す図である。また、図２は、この発明の実施の形態１において使用される放電管のバルブ電極間電圧に対する出力電力特性を示す図である。
図１、図２ともに、放電管として、（ａ）に従来バルブの特性を、（ｂ）に水銀フリーバルブの特性を対比して示している。また、図１、図２ともに、太矢印はコールドスタートとホットスタートにおけるバルブ電極間電圧、出力電力（電流）の遷移を示している。
以下、図１、２の特性図を参照しながら、本発明に至った経緯、ならびに本発明の実施形態１の概略動作説明を行う。
【００２０】
本発明の実施の形態１によれば、水銀フリーバルブの経過時間に対する電極間電圧特性の点灯直後における負性抵抗領域（絶縁破壊の状態から最も低いバルブ電極間電圧に至るまでの間）において比較的大きな電力を供給する第１の電力供給パターンと、負性抵抗領域通過後の最も低いバルブ電極間電圧から定常点灯に至るまでバルブ電極間電圧に対する出力電力特性に応じた電力を供給する第２の電力供給パターンとを有し、上記負性抵抗領域の通過を契機に電力供給パターンを切り替えて出力電力特性を選択し、出力電力を制御することになっている。
【００２１】
具体的に、図１（ａ）、図２（ａ）に示されるように、従来バルブによれば、電極が冷え切った状態で点灯を開始するコールドスタート時、点灯直後の絶縁破壊の状態から最も低いバルブ電極間電圧に至る安定なアーク放電に到達するまでの間（負性抵抗領域）に要する電力は少なく、また、アーク放電に至るまでの時間が０．５秒から１秒と比較的短い。従って、１種類のバルブ電極間電圧に対する出力電力特性を用いた点灯制御が可能である。また、短い消灯時間を挟んで再点灯を行うホットスタートにおいても同様、１種類のバルブ電極間電圧に対する出力電力特性を用いて点灯制御が可能である。
ホットスタートにおいては、短い消灯の後は余熱によりメタルハライドが蒸気として残っていることと、電極の温度が低下しにくく電極にも余熱が残ることから従来バルブの内部状態を温存しやすく、このため、通常点灯用のバルブ電極間電圧に対する出力電力特性を使用して電力を供給すれば、短時間で最も低い電圧になる安定なアーク放電に到達させることができる。従って、短時間でバルブの温度状態を把握することができ、このため、適切な出力電力を決定でき、点灯制御を行うことができた。
【００２２】
一方、水銀フリーバルブにおいて、従来バルブ同様、１種類のバルブ電極間電圧に対する出力電力特性を用いて点灯制御を行なった場合、水銀フリーバルブは従来バルブに比較して熱容量が大きく、熱電子を放出できる温度まで過熱するためには比較的大きな電力を必要とするため、点灯直後のバルブ電極間電圧が最も低い電圧になる安定なアーク放電に至るまでの時間が伸張する（１〜２秒）。結果的に、充分な発光量を得るまでの時間が遅くなる。
最も低いバルブ電極間電圧になる安定なアーク放電状態に至る時間は、供給電力によって異なり、大電力ならば短く、小電力では伸張する。このことから、より短時間で水銀フリーバルブの温度状態を把握するために、バルブ電極間電圧に対する出力電力が低い従来バルブの出力電力特性とは別に、バルブ電極を早期に加熱する大電力供給用のバルブ電極間電圧に対する出力電力特性を用意し、２種類のバルブ電極電圧に対する出力電力特性によって出力電力を制御することが好ましい。
【００２３】
換言すれば、水銀フリーバルブの点灯直後に、まず大電力を供給して早々に最も低い電圧（Ｖｍｉｎ）になるアーク放電に到達させ、そのタイミングでバルブの状態（コールドスタート／ホットスタート）を検出し、そのときのバルブの状態に適した出力電力を供給して、定常点灯まで適切な電力制御を行うことが好ましい。
図１（ｂ）、図２（ｂ）に、水銀フリーバルブのコールドスタートと、ホットスタートにおけるバルブ電極間電圧と出力電力の遷移を太矢印で示したように、短い消灯の後（ホットスタート）でも、まずは大電力を供給して残っているメタルハライドの蒸気と電極の温度を安定（最も低い電圧Ｖｍｉｎ'になる安定なアーク放電）にしてバルブの状態を把握すれば、従来バルブと同様、適切な電力を決定でき、出力電力制御を行うことができる。このことにより、迅速な発光量の増加が可能になり、ヘッドライトとして好ましい発光特性を得ることができる。
【００２４】
本発明の実施の形態１では、絶縁破壊の状態から定常点灯に至るまでのバルブ電極間電圧において、電圧の変化量が負になるときは大電力用のバルブ電極間電圧に対する出力電力の特性を使用して出力電力の制御を行う。
具体的に、図２（ｂ）に、電圧変化が負になるポイント、および太矢印によって７０Ｗの高電力出力から定常点灯用の３５Ｗ出力に切り替える様子が示されている。すなわち、点灯直後の絶縁破壊状態、グロー放電状態、そしてバルブ電極間電圧が最も低い値Ｖｍｉｎとなるアーク放電に至る過程（負性抵抗領域）ではバルブ電極間電圧が下降し、この負性抵抗領域通過後の定常点灯に至る過程では、バルブに封入されたガスの状態が変化して電圧が上昇する。従って、バルブ電極間電圧が下降している間は、未だ安定なアーク放電に到達していないため、７０Ｗを供給して電極を加熱し、早期に安定なアーク放電状態に到達させることができる。このことにより、迅速な発光量の増加が可能になり、ヘッドライトとして好ましい発光特性を得ることができる。
【００２５】
また、本発明の実施の形態１では、絶縁破壊の状態から定常点灯に至るまでのバルブ電極間電圧において、電圧の変化量が負から正に変化するタイミングで、大電力出力用のバルブ電極間電圧に対する出力電力特性（第１の電力供給パターン）から、通常点灯用のバルブ極間電圧に対する出力電力特性（第２の電力供給パターン）に切り替え、出力電力の制御を行う。
具体的に、図２（ｂ）に示されるように、本発明の実施の形態１に係る放電管点灯装置は、コールドスタートおよびホットスタートの両方において、バルブ電極間電圧の変化量が負から正に変化したタイミングを検出し、バルブ電極間電圧が最も低い電圧値となる安定なアーク放電状態に至ったときと判定する。そして、このタイミングにおけるバルブの電極間電圧から電極の温度を推測し、ホットスタートと判定された場合に、７０Ｗから通常点灯用の３５Ｗに出力電力特性を切り替える。このことにより、早期に安定なアーク放電状態に到達させ、迅速な発光量の増加が可能になり、ヘッドライトとして好ましい発光特性を得ることができる。
【００２６】
また、本発明の実施の形態１では、絶縁破壊の状態から定常点灯に至るまでのバルブ電極間電圧において、電圧の変化量が負から正に変化するタイミングで、大電力出力用のバルブ電極間電圧に対する出力電力特性（第１の電力供給パターン）から、通常点灯用のバルブ極間電圧に対する出力電力特性（第２の電力供給パターン）に切り替える際に、出力電力を経過時間に従って減衰させて滑らかに出力電力を切り替える制御を行う。
具体的に、図２（ｂ）に示されるように、安定なアーク放電状態に達したとき、７０Ｗの出力電力から、そのときのバルブに適した小電力の出力電力に切り替えるときに段階的に滑らかに出力電力を低下させ、最終的に定格電力３５Ｗまで減衰する。このことにより、発光量の変化を滑らかにし、ちらつきを生じさせないようにしている。
【００２７】
以下、図３以降を用いて本発明の実施の形態１における放電管点灯装置の構成ならびに動作について詳細に説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に係る放電管点灯装置の内部構成を示すハードウェアブロック図である。
【００２８】
図３において、車両のバッテリ等直流電源１は直流昇圧回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）２の入力端に接続されており、この直流昇圧回路２で昇圧された直流はＤＣ−ＡＣインバータ３に接続されている。このＤＣ−ＡＣインバータ３の出力端には、水銀フリーバルブ５の起動時に起動用の高電圧パルスを印加する起動回路４が接続されており、直流昇圧回路２、ＤＣ−ＡＣインバータ３とともに水銀フリーバルブ５の点灯回路を構成している。
【００２９】
直流昇圧回路２とＤＣ−ＡＣインバータ３との接続路には、電流を検出する電流検出回路６が設けられており、ここでは、電流検出素子により直流昇圧回路２の出力電流を検出し、制御回路８の制御中枢となるマイクロコンピュータ（マイコン）８１に供給する。また、直流昇圧回路２とＤＣ−ＡＣインバータ３との接続路間には、電圧を検出する電圧検出回路７が設けられており、ここでは、電圧検出素子により直流昇圧回路２の出力電圧を検出して制御回路８の制御中枢となるマイコン８１に供給する。
制御回路８は、例えば、専用の制御ＩＣチップで構成され、このチップ上に、ＣＭＯＳ型トランジスタで構成された点灯制御回路８２、ＥＥＰＲＯＭ８３、そして制御中枢となるＲＯＭ／ＲＡＭ内蔵のマイコン８１等が実装されている。
【００３０】
上記した構成において、制御回路８の制御中枢となるマイコン８１は、内蔵ＲＯＭにあらかじめ記録された制御プログラムに従い、電圧検出回路７により検出された水銀フリーバルブの電極間電圧（以下、単にバルブ電圧という）を基に、バルブ電流の設定値を点灯制御回路８２に出力し、点灯制御回路８２は、その設定値と電流検出回路６により検出されたバルブ電流の検出値に基づき点灯回路に対する出力電力を制御する。
マイコン８１はまた、内蔵ＲＯＭに記録された制御プログラムに従い、内蔵ＲＡＭ、あるいはＥＥＰＲＯＭ８３に作業領域を割り当て、水銀フリーバルブ５の経過時間に対する電極間電圧特性の点灯直後における負性抵抗領域において比較的大きな電力を供給する電力供給パターンＡと、負性抵抗領域通過後の、電極間電圧に対する出力電力特性に応じた電力を供給する電力供給パターンＢとを、負性抵抗領域の通過を契機に切り替えて点灯制御回路８２に供給し、水銀フリーバルブ５の点灯制御を行う制御手段として機能する。詳細は後述する。
【００３１】
図４は、図３に示す制御回路８のうち、本発明の制御手段を実現するマイコン８１の内部構成を機能展開して示したブロック図である。
マイコン８１の内部構成を機能的に大別すれば、電圧変化量検出部８１１と、出力電力供給パターン選択出力部８１２と、出力電力供給量制御部８１３と、点灯制御部８１４とから成る。なお、図４中、Ａ、Ｂとして示すブロックは、水銀フリーバルブ５の経過時間に対する電極間電圧特性の点灯直後における負性抵抗領域において比較的大きな電力を供給する第１の電力供給パターン、負性抵抗領域通過後の電極間電圧に対する出力電力特性に応じた電力を供給する第２の電力供給パターンのそれぞれを示す。
【００３２】
電圧変化量検出部８１１は、電圧検出回路７により都度測定される水銀フリーバルブ５における電極間電圧の変化量（ΔＶ／ｄｔ）を算出して出力電力供給パターン選択出力部８１２に出力する機能を持つ。
また、出力電力供給パターン選択出力部８１２は、水銀フリーバルブ５の経過時間に対する電極間電圧特性の点灯直後における負性抵抗領域において比較的大きな電力を供給する第１の電力供給パターンＡと、負性抵抗領域通過後のバルブ電極間電圧に対する出力電力特性に応じて電力を供給する第２の電力供給パターンＢとを有し、電圧変化量検出部８１１により算出される電極間電圧の変化量（ΔＶ／ｄｔ）が「負」と判定されたときに点灯制御部８１４に対し、第１の電力供給パターンＡに基づく出力電力を供給する機能を持つ。出力電力供給パターン選択出力部８１２はまた、電極間電圧の変化量（ΔＶ／ｄｔ）が「負」から「正」に変化したと判定されたときに、電力供給パターンをＡから第２電力供給パターンのＢに切り替え、その電力供給パターンに基づく電力を出力電力量制御部８１３へ出力する機能を持つ。
【００３３】
出力電力供給量制御部８１３は、点灯制御部８１４に対する出力電力の供給に関し、出力電力供給パターン選択出力部８１２が第１の電力供給パターンＡから第２の電力供給パターンＢに切り替えるとき、経過時間に従って順次減衰制御を行う機能を持つ。このとき、出力電力供給量制御部８１３は、減衰させるための出力電力供給量を経過時間に従い順次変更してもよい。詳細は後述する。
なお、点灯制御部８１４は、出力電力供給パターン選択出力部８１２、あるいは出力電力供給量制御部８１３を介して出力される電力供給パターンに基づき、点灯制御回路８２を介して水銀フリーバルブ５の点灯制御に必要な電力を供給する機能を持つ。
【００３４】
図５は、本発明の実施の形態１に係る放電管点灯制御装置（マイコン８１）の動作を説明するために引用したフローチャートである。
以下、図５に示すフローチャートを参照しながら本発明の実施の形態１に係る放電管点灯装置の動作について詳細に説明する。
【００３５】
マイコン８１は、内蔵ＲＯＭに記録された制御プログラムに従い、まず、電源投入を検知した後（ステップＳＴ５０１）、点灯回路（図３の起動回路４）に対し、例えば車両に装着された水銀フリーバルブ５を点灯するための起動用の高電圧パルス「点火（ＩＧＮパルス）」を印加する制御を行う（ステップＳＴ５０２）。
以降、マイコン８１は、電圧検出回路７により測定される水銀フリーバルブ５のバルブ電極間電圧を常時読み込み（ステップＳＴ５０３）、以下に説明する出力電力の制御を行う。
【００３６】
具体的に、電圧変化量検出部８１１は、電圧検出回路７により都度測定され読み込まれる水銀フリーバルブ５のバルブ電極間電圧の現在値と直前の値からその変化量（ΔＶ／ｄｔ）を算出して出力電力供給パターン選択出力部８１２に出力する（ステップＳＴ５０４）。
出力電力供給パターン選択出力部８１２は、電圧変化量検出部８１１により算出されるバルブ電極間電圧の変化量（ΔＶ／ｄｔ）を常に監視しており（ステップＳＴ５０５）、ここで、バルブ電圧が下降する「負」と判定された場合（ステップＳＴ５０５“下降”）、点灯制御部８１４に対し、第１の電力供給パターンＡに基づく“７０Ｗ”の電力値を現在値として変数Ｐｎに設定し（ステップＳＴ５０６）、点灯制御部８１４に出力する（ステップＳＴ５０７）。
【００３７】
一方、出力電力供給パターン選択出力部８１２は、ステップＳＴ５０５のハルブ電極間電圧の監視処理において、電極間電圧の変化量（ΔＶ／ｄｔ）が「負」から「正」に変化したことを検出したときに（ステップＳＴ５０５“上昇”）、電力供給パターンを、定常点灯用のバルブ電極間電圧に対する出力電力特性（第２の電力供給パターンＢ）に切り替るために、その特性に従う“３５Ｗ”の目標電力値を変数Ｐｍに設定し、出力電力量制御部８１３へ出力する（ステップＳＴ５０８）。
【００３８】
このことにより、出力電力量制御部８１３は、先に電力減衰の目標となる変数Ｐｍに設定された電力値と、変数Ｐｎに設定されている現在供給されている電力値とを比較し（ステップＳＴ５０９）、ここで、現在値が目標値より高いＰｎ＞Ｐｍと判定される限りは、変数Ｐｎを、順次段階的に減衰を行うために設定される減衰量Ｘだけ減算した値に更新し（ステップＳＴ５１０）、得られるＰｎに従う電力を点灯制御部８１４へ供給する（ステップＳＴ５０７）。
一方、出力電力量制御部８１３は、順次更新される変数Ｐｎに設定される現在値が変数Ｐｍに設定された目標値（３５Ｗ）と等しくなったときに、変数Ｐｍに設定された現在値に基づく電力（３５Ｗ）を点灯制御部８１４へ供給する（ステップＳＴ５１０）。
【００３９】
点灯制御部８１４は、出力電力供給パターン選択出力部８１２、あるいは出力電力供給量制御部８１３を介して出力される電力供給パターンＰｍ、Ｐｎ−Ｘに基づき、点灯制御回路８２を介して水銀フリーバルブ５の点灯制御に必要な電力を供給する。
なお、出力電力量制御部８１３が減衰量として設定する変数Ｘは可変であり、例えば、経過時間に応じて直前の電力量を１／２ずつ減算してその値を生成する等の対応が考えられる。このことにより、水銀フリーバルブ５の発光量の変化を滑らかにし、ちらつきを生じさせないように制御することができる。
【００４０】
以上説明のように本発明は、迅速、正確に水銀フリーバルブ５の状態を把握するために、安定なアーク放電に至るタイミングを正確に測定し、かつ、安定なアーク放電に至るまでの時間を短縮するために、従来バルブでは一種類であったバルブ電極間電圧に対する出力電力との相関関係の他に、アーク放電安定用の相関関係を使用するものである。
本発明によれば、絶縁破壊の状態から定常点灯に至るまでのバルブ電極間電圧において、電圧の変化量が負から正に変化するタイミングで（負性抵抗領域の通過）、大電力出力用のバルブ電極間電圧に対する出力電力特性（第１の電力供給パターン）から、通常点灯用のバルブ極間電圧に対する出力電力特性（第２の電力供給パターン）に切り替え、出力電力の制御を行うものであり、このことにより、消灯時間測定によるバルブの温度や状態を推測する従来の放電管点灯装置の出力電力制御の不安定さ、あるいは装着される個々のヘッドライトの構造や温度変化によるばらつきを回避でき、使用環境に影響されることがない、正確で迅速な出力電力制御による放電管の点灯制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態１において使用される放電管の経過時間に対するハルブ電圧特性を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１において使用される放電管のバルブ電極間電圧に対する出力電力特性を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る放電管点灯装置の内部構成を示すハードウェアブロック図である。
【図４】図３に示す制御回路のうち、本発明の制御手段を実現するマイコンの内部構成を機能展開して示したブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る放電管点灯装置（マイコン）の動作を説明するために引用したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１  直流電源、２  直流昇圧回路、３  ＤＣ−ＡＣインバータ、４  起動回路、５  水銀フリーバルブ、６  電流検出回路、７  電圧検出回路、８  制御回路（制御手段）、８１  マイコン、８２  点灯制御回路、８３  ＥＥＰＲＯＭ、８１１  電圧変化量検出部、
８１２  出力電力供給パターン選択出力部、８１３  出力電力供給量制御部、８１４  点灯制御部。
【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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