(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯の点灯制御を行う放電灯点灯制御回路において、放電灯の動作状態に対応した周期的に得られる実測値と制御指令値とに基づいて制御基準電圧を生成する制御基準電圧生成手段と、レベルが経時方向に増加する第１波形部と経時方向に減少する第２波形部とを有する周期性信号を生成する周期性信号生成手段と、前記第１、第２波形部の一方の波形部の期間中、前記制御基準電圧と前記周期性信号とのレベルを比較して得られた２値信号を、放電灯への供給電力を出力するチョッパをデューティ制御する出力制御信号として生成し、出力する出力制御信号生成手段と、前記放電灯の動作状態を電気信号のレベルとして検出する検出手段と、検出された電気信号のレベルの変化を抑制する方向に第１、第２波形部の他方の波形部を経時方向に伸縮させる制御手段と、前記制御基準電圧の上限値及び下限値を設定する設定手段とを備え、前記制御基準電圧が設定された上限値及び下限値に達した場合に前記制御手段を動作させることを特徴とする放電灯点灯制御回路。
【請求項２】
前記出力制御信号生成手段は、前記制御基準電圧と前記周期性信号とのレベルを比較するレベル比較部と、前記レベル比較部から出力される２値信号を前記第１、第２波形部の一方の波形部の期間だけ出力して前記出力制御信号を生成する出力制御信号生成部とからなることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯制御回路。
【請求項３】
前記周期性信号は三角波であり、前記他方の波形部は三角波の経時方向にレベルが減少する第２波形部であることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯制御回路。
【請求項４】
前記検出手段は、放電灯電流のレベルを検出することを特徴とする請求項１又は２記載の放電灯点灯制御回路。
【請求項５】
前記検出手段は、放電灯電圧のレベルを検出することを特徴とする請求項１又は２記載の放電灯点灯制御回路。
【請求項６】
放電灯の点灯から消灯までの時間及び消灯から点灯までの時間を計測する計時手段を備え、点灯時点での計測値に基づいて前記制御手段を動作させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯点灯制御回路。
【請求項７】
放電灯の温度を検出する温度検出手段を備え、検出された温度に応じて前記制御手段を動作させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯制御回路。
【請求項８】
放電灯の点灯制御を行う放電灯点灯制御回路において、放電灯点灯制御回路が、放電灯の動作状態に対応した周期的に得られる実測値と制御指令値とに基づいて制御基準電圧を生成する制御基準電圧生成ステップと、レベルが経時方向に増加する第１波形部と経時方向に減少する第２波形部とを有する周期性信号を生成する周期性信号生成ステップと、前記第１、第２波形部の一方の波形部の期間中、前記制御基準電圧と前記周期性信号とのレベルを比較して得られた２値信号を、放電灯への供給電力を出力するチョッパをデューティ制御する出力制御信号として生成し、出力する出力制御信号生成ステップと、前記放電灯の動作状態を電気信号のレベルとして検出する検出ステップと、検出された電気信号のレベルの変化を抑制する方向に第１、第２波形部の他方の波形部を経時方向に伸縮させる制御ステップと、前記制御基準電圧の上限値及び下限値を設定する設定ステップとを備え、前記制御基準電圧が設定された上限値及び下限値に達した場合に前記制御ステップにおける動作が行われることを特徴とする放電灯点灯制御方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の放電灯点灯制御回路とチョッパとを備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯の点灯制御を行う放電灯点灯制御回路、方法及び放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用前照灯などに使用される放電灯点灯用電源等のＤＣ電源から昇圧して高電圧を発生させる放電灯点灯装置として図９に示すようなものがある。
【０００３】
図９は従来の放電灯点灯装置の全体構成を示す図であり、図１０は、従来の放電灯点灯制御回路による制御基準電圧Ｖと三角波Ｓとから生成されるＰＷＭ出力信号Ｐを示す図である。
【０００４】
図９に示す放電灯点灯装置１１０は、電源回路部１２０及び放電灯点灯制御回路部１３０で構成される。電源回路部１２０は、例えば降圧チョッパ回路であり、直流電源１２１、負荷１２２、放電灯点灯制御回路部１３０から出力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）出力信号Ｐによって高速、高頻度でオン、オフを繰り返すスイッチング動作を行うスイッチング素子Ｑ、電流を平滑するためのチョークコイルＬ、ダイオードＤ及びコンデンサＣで構成される。負荷１２２は、放電灯１２２１及び放電灯電圧、放電灯電流を検出する検出部（図示省略）等で構成される。
【０００５】
負荷１２２にはスイッチング素子Ｑがオンしているオン時間ｔｏｎ（図１０）だけ電源電圧が加わり、負荷電流は起動時には次第に増加する。負荷電流はチョークコイルＬに蓄えられたエネルギーが放出されることによりダイオードＤを通して流れ、次第に減少する。スイッチング素子Ｑがオフしているオフ時間ｔｏｆｆ（図１０）では負荷に加わる電圧は０である。チョークコイルＬに蓄えられたエネルギーを全て放出すると負荷電流は０となる。
【０００６】
放電灯点灯制御回路部１３０は、主に誤差アンプ１３１、三角波発振部１３２、レベル比較部１３３等で構成される。誤差アンプ１３１は、負荷１２２の検出部で検出された放電灯電圧、放電灯電流の実測値と制御の目的値である制御指令値とを比較し、その誤差を増幅して制御基準電圧Ｖとしてレベル比較部１３３に出力するものである。
【０００７】
三角波発振部１３２は、コンデンサ（図示省略）の充放電によって周期性信号である三角波Ｓを発生させるものである。レベル比較部１３３は、三角波発振部１３２からの三角波Ｓと、誤差アンプ１３１からの制御基準電圧Ｖとをレベル比較することによって、図１０に示すようなＰＷＭ出力信号Ｐを生成し、電源回路部１２０のスイッチング素子Ｑに出力し、デューティ制御する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
放電灯１２２１の負荷特性は一般に動作状態によって異なり、その特性に応じた制御が要求される。すなわち、放電灯起動時の動作状態においては早期に立ち上げるため急峻な電流、電圧の変化に対応し得る制御が要求され、起動して充分時間が経った定常時の動作状態においては安定した動作のための電流、電圧の制御が要求される。
【０００９】
このような負荷特性の要求に対して上記従来の放電灯点灯制御回路部１３０において、誤差アンプ１３１は各動作状態に対して対応し得るように中間的な応答特性に設定されており、動作状態によっては対処が難しく立ち上がり特性が遅れたり、安定性に欠けるという不具合が生じる可能性があった。また、上記放電灯点灯制御回路部１３０をマイコン（マイクロコンピュータ）で構成した場合、アナログ回路に比べて応答速度が遅くなるという問題を有している。
【００１０】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、周期性信号を放電灯の動作状態に応じて経時方向に伸縮させてＰＷＭ出力を変化させることで、高い応答速度を得るようにすることにより負荷の動作状態にかかわらず常に適切な点灯制御を実現する放電灯点灯制御回路、方法及び放電灯点灯装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、放電灯の点灯制御を行う放電灯点灯制御回路において、放電灯の動作状態に対応した周期的に得られる実測値と制御指令値とに基づいて制御基準電圧を生成する制御基準電圧生成手段と、レベルが経時方向に増加する第１波形部と経時方向に減少する第２波形部とを有する周期性信号を生成する周期性信号生成手段と、前記第１、第２波形部の一方の波形部の期間中、前記制御基準電圧と前記周期性信号とのレベルを比較して得られた２値信号を、放電灯への供給電力を出力するチョッパをデューティ制御する出力制御信号として生成し、出力する出力制御信号生成手段と、前記放電灯の動作状態を電気信号のレベルとして検出する検出手段と、検出された電気信号のレベルの変化を抑制する方向に第１、第２波形部の他方の波形部を経時方向に伸縮させる制御手段と、前記制御基準電圧の上限値及び下限値を設定する設定手段とを備え、前記制御基準電圧が設定された上限値及び下限値に達した場合に前記制御手段を動作させることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、放電灯の動作状態に対応した周期的に得られる実測値と制御指令値とに基づいて制御基準電圧が生成される。一方、レベルが経時方向に増加する第１波形部と経時方向に減少する第２波形部とを有する周期性信号が生成されており、この第１、第２波形部の一方の波形部の期間中、制御基準電圧と周期性信号とのレベルが比較されて２値信号が得られる。この２値信号が放電灯への供給電力を出力するチョッパをデューティ制御する出力制御信号として生成され、出力される。そして、放電灯の動作状態が電気信号のレベルとして検出され、検出された電気信号のレベルの変化を抑制する方向に第１、第２波形部の他方の波形部が経時方向に伸縮される。すなわち、放電灯の動作状態を示す電気信号のレベルの変化に応じて、周期性信号のレベルが第１、第２波形部の一方の波形部が経時方向に伸縮することによって、出力制御信号のデューティが変化することになって、応答性が向上するので、放電灯の点灯制御が常に適切となる。
【００１３】
また、制御基準電圧に上限値及び下限値の制限を設け、制御基準電圧のレベルが上限値に達した場合にチョッパのオンデューティを下げるように制御手段を動作させ、制御基準電圧のレベルが下限値に達した場合にチョッパのオンデューティを上げるように制御手段を動作させることで、デューティ制御には制限をつけることなくオン時間の最小値、最大値を設定することが可能となり、放電灯の点灯制御が常に適切となる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記出力制御信号生成手段は、前記制御基準電圧と前記周期性信号とのレベルを比較するレベル比較部と、前記レベル比較部から出力される２値信号を前記第１、第２波形部の一方の波形部の期間だけ出力して前記出力制御信号を生成する出力制御信号生成部とからなることを特徴とする。この構成によれば、レベル比較部によって制御基準電圧と周期性信号とのレベルが比較され、このレベル比較部から出力される２値信号が第１、第２波形部の一方の波形部の期間だけ出力されることで、出力制御信号が生成される。このため、第１、第２波形部の他方の波形部が経時方向に伸縮された場合にオン時間とオフ時間とのデューティ比を変化させることが可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記周期性信号は三角波であり、前記他方の波形部は三角波の経時方向にレベルが減少する第２波形部であることを特徴とする。この構成によれば、周期性信号である三角波の経時方向にレベルが減少する第２波形部を経時方向に伸縮させることによって検出された電気信号のレベルの変化が抑制されるため、常に適切な放電灯の点灯制御が可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記検出手段は、放電灯電流のレベルを検出することを特徴とする。この構成によれば、放電灯電流の変化量に応じた制御手段の制御が可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記検出手段は、放電灯電圧のレベルを検出することを特徴とする。この構成によれば、放電灯電圧の変化量に応じた制御手段の制御が可能となる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、放電灯の点灯から消灯までの時間及び消灯から点灯までの時間を計測する計時手段を備え、点灯時点での計測値に基づいて前記制御手段を動作させることを特徴とする。この構成によれば、計時手段によって放電灯の点灯から消灯までの時間及び消灯から点灯までの時間が計測され、放電灯の点灯時点での計測値に基づいて制御手段を動作させる。つまり、放電灯は点灯直後は不安定な状態であり、充分時間が経過すると安定状態となるため、放電灯の点灯から消灯までの時間及び消灯から点灯までの時間を計測することによって、点灯時の動作状態に応じて制御手段を動作させることが可能となり、放電灯の点灯制御が常に適切となる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、放電灯の温度を検出する温度検出手段を備え、検出された温度に応じて前記制御手段を動作させることを特徴とする。この構成によれば、放電灯の温度を検出し、検出された温度に応じて周期性信号を経時方向に伸縮させる。つまり、放電灯は点灯からの時間の経過とともに温度が上昇し、消灯からの時間の経過とともに温度が下降するため、温度を検出することによって動作状態を判断することが可能であり、動作状態に応じた放電灯の点灯制御ができる。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、放電灯の点灯制御を行う放電灯点灯制御回路において、放電灯点灯制御回路が、放電灯の動作状態に対応した周期的に得られる実測値と制御指令値とに基づいて制御基準電圧を生成する制御基準電圧生成ステップと、レベルが経時方向に増加する第１波形部と経時方向に減少する第２波形部とを有する周期性信号を生成する周期性信号生成ステップと、前記第１、第２波形部の一方の波形部の期間中、前記制御基準電圧と前記周期性信号とのレベルを比較して得られた２値信号を、放電灯への供給電力を出力するチョッパをデューティ制御する出力制御信号として生成し、出力する出力制御信号生成ステップと、前記放電灯の動作状態を電気信号のレベルとして検出する検出ステップと、検出された電気信号のレベルの変化を抑制する方向に第１、第２波形部の他方の波形部を経時方向に伸縮させる制御ステップと、前記制御基準電圧の上限値及び下限値を設定する設定ステップとを備え、前記制御基準電圧が設定された上限値及び下限値に達した場合に前記制御ステップにおける動作が行われることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、放電灯の動作状態に対応した周期的に得られる実測値と制御指令値とに基づいて制御基準電圧が生成される。一方、レベルが経時方向に増加する第１波形部と経時方向に減少する第２波形部とを有する周期性信号が生成されており、この第１、第２波形部の一方の波形部の期間中、制御基準電圧と周期性信号とのレベルが比較されて２値信号が得られる。この２値信号が放電灯への供給電力を出力するチョッパをデューティ制御する出力制御信号として生成され、出力される。そして、放電灯の動作状態が電気信号のレベルとして検出され、検出された電気信号のレベルの変化を抑制する方向に第１、第２波形部の他方の波形部が経時方向に伸縮される。すなわち、放電灯の動作状態を示す電気信号のレベルの変化に応じて、周期性信号のレベルが第１、第２波形部の一方の波形部が経時方向に伸縮することによって、出力制御信号のデューティが変化することになって、応答性が向上するので、放電灯の点灯制御が常に適切となる。
【００２２】
また、制御基準電圧に上限値及び下限値の制限を設け、制御基準電圧のレベルが上限値に達した場合にチョッパのオンデューティを下げ、制御基準電圧のレベルが下限値に達した場合にチョッパのオンデューティを上げることで、デューティ制御には制限をつけることなくオン時間の最小値、最大値を設定することが可能となり、放電灯の点灯制御が常に適切となる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の放電灯点灯制御回路とチョッパとを備えることを特徴とする放電灯点灯装置である。この構成によれば、請求項１〜７のいずれかに記載の放電灯点灯制御回路によってチョッパへの出力制御が可能となるため、常に適切な放電灯の点灯制御が可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る放電灯点灯制御回路を含む放電灯点灯装置の全体構成図である。第１の実施形態の放電灯点灯装置１ａは基本的には図９の従来例のものと回路構成が同じであるので、以下の説明は異なる部分を中心に行う。
【００２５】
第１の実施形態の放電灯点灯装置１ａは、電源回路部２及び放電灯点灯制御回路部３で構成される。
【００２６】
電源回路部２は、降圧チョッパ回路と負荷２２とを有し、降圧チョッパ回路は、直流電源２１、放電灯点灯制御回路部３から出力される出力制御信号であるＰＷＭ出力信号Ｐによってオン、オフの制御を行うスイッチング素子Ｑ、ダイオードＤ、チョークコイルＬ、コンデンサＣで構成される。負荷２２は、放電灯２２１及び放電灯電圧、放電灯電流を検出する検出部２２２などで構成される。
【００２７】
放電灯点灯制御回路部３は、制御基準電圧Ｖを出力する演算部４と、図２（ａ）に示すようにレベルが経時方向に増加する第１波形部Ｓａと経時方向に減少する第２波形部Ｓｂとを有する周期性信号である三角波Ｓを発生させる三角波発振部３２と、制御基準電圧Ｖと三角波Ｓとをレベル比較するレベル比較部３３と、ＰＷＭ出力信号Ｐを生成するＰＷＭ出力信号生成部３４とを備える。
【００２８】
演算部４は、機能的に電流変化量検出部４１、制御基準電圧生成部４２及び三角波制御部４３を備える。なお、この演算部４はマイクロコンピュータなどで構成され、必要に応じてＲＡＭ等の処理データを一時記憶する記憶部乃至はＲＯＭ等の各機能部を動作させる制御プログラムを記憶する記憶部を備える。
【００２９】
電流変化量検出部４１は、検出部２２２によって検出された放電灯２２１の電流値の時間に対する変化量を検出する。
【００３０】
制御基準電圧生成部４２は、レベル比較部３３に出力すべき制御基準電圧Ｖを生成し、レベル比較部３３に出力する。具体的に制御基準電圧Ｖは、検出部２２２によって周期的に検出される放電灯電圧の実測値から目標値を減算した値を積分することによって得られる値である。
【００３１】
三角波制御部４３は、電流変化量検出部４１によって検出された電流値の変化量が増加した場合に、対応するように三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを経時方向に伸長させ、変化量が減少した場合に、対応するように三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを経時方向に短縮するように三角波発振部３２を制御する。
【００３２】
三角波発振部３２は、コンデンサ（図示省略）の充放電制御等によって周期性の三角波Ｓを発生させるものであり、三角波Ｓのレベルが経時方向に増加する第１波形部Ｓａの期間を示す信号を出力する第１波形部期間出力部３２１を含む。すなわち、第１波形部期間出力部３２１は第１波形部Ｓａの出力期間、ハイレベル信号をＰＷＭ出力信号生成部３４に出力する。
【００３３】
レベル比較部３３は、制御基準電圧生成部４２から出力された制御基準電圧Ｖと、三角波発振部３２から出力された周期性信号である三角波Ｓとをレベル比較し、三角波Ｓの方が高レベルの期間、２値信号としてのハイレベル信号を出力する（図２（ａ）の破線で示す信号Ｐ’参照）。
【００３４】
ＰＷＭ出力信号生成部３４は、例えばＡＮＤ回路で構成され、レベル比較部３３から出力された出力信号Ｐ’と第１波形部期間出力部３２１から出力されたハイレベル信号との論理積をとることで、放電灯２２１への供給電力を出力する降圧チョッパ回路をデューティ制御するためのＰＷＭ出力信号Ｐとして生成し、出力する。これにより、図２（ａ）の実線部分に示すようなＰＷＭ出力信号Ｐが得られることとなる。
【００３５】
なお、第１の実施の形態において、制御基準電圧生成部４２が制御基準電圧生成手段に相当し、三角波発振部３２が周期性信号生成手段に相当し、レベル比較部３３及びＰＷＭ出力信号生成部３４が出力制御信号生成手段に相当し、検出部２２２及び電流変化量検出部４１が検出手段に相当し、三角波制御部４３が制御手段に相当する。
【００３６】
次に第１の実施の形態における放電灯点灯制御回路の動作について説明する。まず、制御基準電圧生成部４２は周期的に得る放電灯２２１に印加される電圧の実測値から目標値である制御指令値を減算した値を積分し、その値が０となるような制御基準電圧Ｖをレベル比較部３３に出力する。三角波制御部４３は電流変化量検出部４１によって検出された電流値の変化量が増加した場合に、図２（ａ）に示す三角波Ｓの波形部を、図２（ｂ）に示すように三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを勾配を変化させることによって経時方向に伸長するように三角波発振部３２を制御する。なお、三角波制御部４３は電流変化量検出部４１によって検出された電流値の変化量が減少した場合には三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを経時方向に短縮するように三角波発振部３２を制御する。三角波発振部３２は、三角波制御部４３によって制御された三角波信号をレベル比較部３３に出力する。
【００３７】
また、第１波形部期間出力部３２１は、三角波Ｓの第１波形部Ｓａの出力期間、ハイレベルを示す出力信号をＰＷＭ出力信号生成部３４に出力する。レベル比較部３３は、制御基準電圧Ｖと三角波Ｓとをレベル比較し、三角波Ｓのレベルが高い期間、ハイレベルの出力信号をＰＷＭ出力信号生成部３４に出力する。ＰＷＭ出力信号生成部３４は、レベル比較部３３からの出力信号Ｐ’と第１波形部期間出力部３２１からの出力信号との論理積を求めることによって、図２（ａ）、（ｂ）の実線で示すＰＷＭ出力信号Ｐをスイッチング素子Ｑに出力する。このＰＷＭ出力信号Ｐによってスイッチング素子Ｑのオン、オフ制御が行われ、放電灯２２１の点灯制御が行われる。三角波Ｓが制御基準電圧Ｖより大きい場合に降圧チョッパ回路をオンするようにＰＷＭ出力信号Ｐを制御する。
【００３８】
このように、電流値の変化量が増加した場合に三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを経時方向に伸長することで制御基準電圧Ｖは一定でオン時間ｔｏｎが一定の状態でもオフ時間ｔｏｆｆが長くなるので、ＰＷＭ出力のオンデューティが小さくなり、放電灯２２１の電流平均値を下げるように制御され、急激な電流の変化に対応することができる。また、電流値の変化量が減少した場合に三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを経時方向に短縮することで制御基準電圧Ｖは一定でオン時間ｔｏｎが一定の状態でもオフ時間ｔｏｆｆが短くなるので、ＰＷＭ出力のオンデューティが大きくなり、放電灯２２１の電流平均値を上げるように制御され、急激な電流の変化に対応することができる。
【００３９】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る放電灯点灯制御回路を含む放電灯点灯装置の全体構成図である。第２の実施形態の放電灯点灯装置１ｂは基本的には図１の第１の実施形態のものと回路構成が同じであるので、以下の説明は異なる部分を中心に行う。
【００４０】
演算部４は、機能的に第１の実施形態の構成に加えて電圧変化量検出部４４を備える。なお、第２の実施の形態において、電圧変化量検出部４４が検出手段に相当する。
【００４１】
電圧変化量検出部４４は、検出部２２２によって検出された放電灯２２１の電圧値の時間に対する変化量を検出する。
【００４２】
三角波制御部４３は、電圧変化量検出部４４によって検出された電圧値の変化量が減少した場合に対応するように三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを経時方向に伸長し、変化量が増加した場合に対応するように三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを経時方向に短縮するように三角波発振部３２を制御する。つまり、検出された電気信号のレベルの変化を抑制する方向に三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを経時方向に伸縮させる。
【００４３】
次に第２の実施の形態における放電灯点灯制御回路の動作について説明する。まず、制御基準電圧生成部４２は周期的に得る放電灯２２１に印加される電圧の実測値から目標値である制御指令値を減算した値を積分し、その値が０となるような制御基準電圧Ｖをレベル比較部３３に出力する。三角波制御部４３は電圧変化量検出部４４によって検出された電圧値の変化量が減少した場合に、図２（ａ）に示す三角波Ｓの波形を図２（ｂ）に示すように三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを経時方向に伸長するように三角波発振部３２を制御する。なお、三角波制御部４３は電圧変化量検出部４４によって検出された電圧値の変化量が増加した場合には三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを経時方向に短縮するように三角波発振部３２を制御する。三角波発振部３２は、三角波制御部４３によって制御された三角波信号をレベル比較部３３に出力する。
【００４４】
また、第１波形部期間出力部３２１は、三角波Ｓの第１波形部Ｓａの出力期間、ハイレベルを示す出力信号をＰＷＭ出力信号生成部３４に出力する。レベル比較部３３は、制御基準電圧Ｖと三角波Ｓとをレベル比較し、三角波Ｓのレベルが高い期間、ハイレベルの出力信号をＰＷＭ出力信号生成部３４に出力する。ＰＷＭ出力信号生成部３４は、レベル比較部３３からの出力信号と第１波形部期間出力部３２１からの出力信号との論理積を求めることによって、図２（ａ）、（ｂ）の実線で示すＰＷＭ出力信号Ｐをスイッチング素子Ｑに出力する。このＰＷＭ出力信号Ｐによってスイッチング素子Ｑのオン、オフ制御が行われ、放電灯２２１の点灯制御が行われる。三角波Ｓが制御基準電圧Ｖより大きい場合に降圧チョッパ回路をオンするようにＰＷＭ出力信号Ｐを制御する。
【００４５】
このように、電圧値の変化量が減少した場合に三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを経時方向に伸長することで制御基準電圧Ｖは一定でオン時間ｔｏｎが一定の状態でもオフ時間ｔｏｆｆが長くなるので、ＰＷＭ出力のオンデューティが小さくなり、放電灯２２１の電圧平均値を上げるように制御され、急激な電圧の変化に対応することができる。また、電圧値の変化量が増加した場合に三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを経時方向に短縮することで制御基準電圧Ｖは一定でオン時間ｔｏｎが一定の状態でもオフ時間ｔｏｆｆが短くなるので、ＰＷＭ出力のオンデューティが大きくなり、放電灯２２１の電圧平均値を下げるように制御され、急激な電圧の変化に対応することができる。
【００４６】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る放電灯点灯制御回路を含む放電灯点灯装置の全体構成図である。第３の実施形態の放電灯点灯装置１ｃは基本的には図１の第１の実施形態のものと回路構成が同じであるので、以下の説明は異なる部分を中心に行う。
【００４７】
演算部４は、機能的に第１の実施形態の構成に加えて上限、下限値設定部４５を備える。なお、第３の実施の形態において、上限、下限値設定部４５が設定手段に相当する。
【００４８】
上限、下限値設定部４５は、制御基準電圧出力に上限値及び下限値の制限を設け、上限値は三角波Ｓの最大値より低く、下限値は三角波Ｓの最小値より高く予め設定する。
【００４９】
図５は、制御基準電圧出力Ｖの上限値及び下限値を説明するための図である。ここで制御基準電圧Ｖが上限値Ｖａと下限値Ｖｂとの間にある場合は、三角波制御部４３は三角波Ｓの出力波形が一定になるように三角波発振部３２を制御して制御基準電圧出力Ｖの大小によってのみＰＷＭ出力Ｐはデューティ制御される（図５（ａ））。
【００５０】
負荷状態によってオンデューティが低い状態が必要な場合、三角波制御部４３は、制御基準電圧Ｖが上限値Ｖａに達した時点で三角波発振部３２に対して三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを経時方向に伸長するように制御することで、三角波Ｓを三角波Ｓ１となる出力波形にし、ＰＷＭ出力信号Ｐのオン時間ｔｏｎを短くしてオフ時間ｔｏｆｆを長くするようにする。この制御によってオンデューティを下げることが可能となる（図５（ｂ））。
【００５１】
負荷状態によってオンデューティが高い状態が必要な場合、三角波制御部４３は、制御基準電圧Ｖが下限値Ｖｂに達した時点で三角波発振部３２に対して三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを経時方向に短縮するように制御することで、三角波Ｓを三角波Ｓ２となる出力波形にし、ＰＷＭ出力信号Ｐのオン時間ｔｏｎを長くしてオフ時間ｔｏｆｆを短くするようにする。この制御によってオンデューティを上げることが可能となる（図５（ｃ））。
【００５２】
このように、制御基準電圧Ｖに上限値Ｖａ及び下限値Ｖｂの制限を設け、制御基準電圧Ｖのレベルが上限値Ｖａに達した場合にチョッパのオンデューティを下げるように三角波制御部４３を動作させ、制御基準電圧Ｖのレベルが下限値Ｖｂに達した場合にチョッパのオンデューティを上げるように三角波制御部４３を動作させることで、デューティ制御には制限をつけることなくオン時間ｔｏｎの最小値、最大値を設定することができ、安定した放電灯２２１の点灯制御を行うことができる。
【００５３】
なお、第３の実施形態では、第１の実施形態の構成に加えて上限、下限値設定部４５を備えるものとしたが、本発明は特にこれに限定されず、第２の実施形態の構成に加えて上限、下限値設定部４５を備えてもよい。
【００５４】
図６は、本発明の第４の実施形態に係る放電灯点灯制御回路を含む放電灯点灯装置の全体構成図である。第４の実施形態の放電灯点灯装置１ｄは基本的には図１の第１の実施形態のものと回路構成が同じであるので、以下の説明は異なる部分を中心に行う。
【００５５】
第４の実施形態では、第１の実施形態に加えて放電灯点灯制御回路部３はタイマ５を備える。なお、第４の実施の形態において、タイマ５が計時手段に相当する。
【００５６】
タイマ５は放電灯２２１の点灯から消灯までの時間及び消灯から点灯までの時間を計測するものであり、放電灯２２１が充分長い時間消灯状態にあるとき、タイマ５の値は０になっており、その状態から放電灯２２１が点灯するとタイマ５の値はカウントアップする。点灯状態が充分長い時間続くとタイマ５は予め設定した値でカウントアップを止めるようになっている。次に点灯状態から放電灯２２１が消灯するとタイマ５の値はカウントダウンし、タイマ５の値が０になるまでカウントダウンする。ここで、放電灯２２１が点灯してタイマ５の値が予め設定した値になる前に消灯した場合は、その時点でのタイマ５のカウント値からカウントダウンが開始する。同様に放電灯２２１が消灯してタイマ５の値が０に達する前に再び点灯した場合もその時点でのタイマ５のカウント値からカウントアップする。
【００５７】
点灯直後の放電灯２２１は負荷が低負荷状態であり、過電流防止のために電力を抑える制御が行われる。そのため、ＰＷＭ出力信号Ｐのオンデューティは低い状態が必要となる。そこで、タイマ５のカウント値が小さい値の場合はオフ時間ｔｏｆｆを長くするようにする。つまり、三角波制御部４３は三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを経時方向に伸長するように三角波発振部３２を制御する。
【００５８】
このように、タイマ５の値が小さい場合は、放電灯２２１が点灯して間もない、不安定な状態であるため、三角波Ｓの第１波形部Ｓａまたは第２波形部Ｓｂを経時方向に伸長することによってオフ時間ｔｏｆｆを長くし、安定した放電灯２２１の点灯制御を行う。また、タイマ５の値が大きい場合は、放電灯２２１が点灯して充分時間が経過して安定している状態であるため、三角波Ｓの第１波形部Ｓａまたは第２波形部Ｓｂを経時方向に短縮することによってオフ時間ｔｏｆｆを短くし、安定した放電灯２２１の点灯制御を行う。
【００５９】
なお、第４の実施形態では、第１の実施形態の構成に加えてタイマ５を備えるとしたが、本発明は特にこれに限定されず、第２の実施形態の構成に加えてタイマ５を備えてもよい。
【００６０】
図７は、本発明の第５の実施形態に係る放電灯点灯制御回路を含む放電灯点灯装置の全体構成図である。第５の実施形態の放電灯点灯装置１ｅは基本的には図１の第１の実施形態のものと回路構成が同じであるので、以下の説明は異なる部分を中心に行う。
【００６１】
第５の実施形態では、第１の実施形態の構成に加えて電源回路部２は温度検出部２３を備える。なお、第５の実施の形態において、温度検出部２３が温度検出手段に相当する。
【００６２】
放電灯２２１は点灯すると自己発熱によって時間の経過とともに温度が上昇し、消灯すると自然冷却され時間の経過とともに温度が下降する。そのため、第４の実施形態におけるタイマ５と同様な検出が温度検出部２３を設けることによって可能となる。温度検出部２３による検出温度が低い場合にはオフ時間ｔｏｆｆを長くするようにする。つまり、三角波制御部４３は三角波Ｓの第２波形部Ｓｂを経時方向に伸長するように三角波発振部３２を制御する。なお、検出温度の高低の判断は予め設定されている温度で行われる。
【００６３】
このように、放電灯２２１の温度が低い場合は、放電灯２２１が点灯して間もない、不安定な状態であるため、三角波Ｓの第１波形部Ｓａまたは第２波形部Ｓｂを経時方向に伸長することによってオフ時間ｔｏｆｆを長くし、安定した放電灯２２１の点灯制御を行う。また、放電灯２２１の温度が高い場合は、放電灯２２１が点灯して充分時間が経過して安定している状態であるため、三角波Ｓの第１波形部Ｓａまたは第２波形部Ｓｂを経時方向に短縮することによってオフ時間ｔｏｆｆを短くし、安定した放電灯２２１の点灯制御を行う。
【００６４】
なお、第５の実施形態では、第１の実施形態の構成に加えて温度検出部２３を備えるとしたが、本発明は特にこれに限定されず、第２の実施形態の構成に加えて温度検出部２３を備えてもよい。
【００６５】
図８は、本発明の第６の実施形態に係る放電灯点灯制御回路を含む放電灯点灯装置の全体構成図である。第６の実施形態の放電灯点灯装置１ｆは基本的には図１の第１の実施形態のものと回路構成が同じであるので、以下の説明は本実施の形態の特徴とする点についてのみ行う。
【００６６】
第６の実施形態では、第１の実施形態に加えて電源回路部２は瞬時値検出部２４を備え、放電灯点灯制御回路部３は瞬時値比較部３５を備える。なお、第６の実施の形態において、瞬時値検出部２４が瞬時値検出手段に相当し、瞬時値比較部３５が瞬時値比較手段に相当する。
【００６７】
瞬時値検出部２４は、放電灯電流の瞬時値を検出する。瞬時値比較部３５は、予め設定した電流瞬時値の上限値と瞬時値検出部２４によって検出された放電灯電流の瞬時値とを比較する。ＰＷＭ出力信号生成部３４は、瞬時値比較部３５からの出力値と、レベル比較部３３と第１波形部期間出力部３２１とからの出力値との論理積をとることによってＰＷＭ出力信号Ｐとする。
【００６８】
通常、三角波Ｓの波形部を経時方向に伸縮させることによってＰＷＭ出力信号Ｐのパルス幅が大きくなったリ、小さくなったりするため余分な電流が流れることとなる。そのため、三角波Ｓの第１波形部Ｓａ及び第２波形部Ｓｂのうちの一方が経時方向に伸縮されることで、放電灯２２１に余分な電流が流れることを防止し、所定の電流上限値以下の電流で放電灯２２１を点灯制御することが可能となる。
【００６９】
なお、第６の実施形態では、第１の実施形態の構成に加えて瞬時値検出部２４及び瞬時値比較部３５を備えるとしたが、本発明は特にこれに限定されず、第２〜５の実施形態の構成に加えて瞬時値検出部２４及び瞬時値比較部３５を備えてもよい。
【００７０】
なお、本実施の形態では、三角波Ｓの第１波形部Ｓａの出力期間、ハイレベルを示す出力信号と、制御基準電圧Ｖと三角波Ｓとをレベル比較して三角波Ｓのレベルが高い期間、ハイレベルを示す出力信号との論理積を求めることによって、ＰＷＭ出力信号Ｐとしたが、本発明は特にこれに限定されず、三角波Ｓの第２波形部Ｓｂの出力期間、ハイレベルを示す出力信号と、制御基準電圧Ｖと三角波Ｓとをレベル比較して三角波Ｓのレベルが高い期間、ハイレベルを示す出力信号との論理積を求めることによって、ＰＷＭ出力信号Ｐとしてもよい。この場合、三角波制御部４３は、三角波Ｓの第１波形部Ｓａを経時方向に伸縮させることで、チョッパのデューティ制御を行う。
【００７１】
なお、本実施の形態では、周期性信号を三角波Ｓとして説明したが、本発明は特にこれに限定されず、他の周期性信号でもよい。
【００７２】
なお、本実施の形態では、電源回路部２を降圧チョッパ回路として説明したが、本発明は特にこれに限定されず、昇圧チョッパ回路、昇降圧チョッパ回路としてもよい。
【００７３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、放電灯の動作状態を示す電気信号のレベルの変化に応じて、周期性信号のレベルが第１、第２波形部の一方の波形部が経時方向に伸縮することによって、出力制御信号のデューティが変化することになって、応答性が向上するので、放電灯の点灯制御が常に適切となる。
【００７４】
また、制御基準電圧に上限値及び下限値の制限を設け、制御基準電圧のレベルが上限値に達した場合にチョッパのオンデューティを下げるように制御手段を動作させ、制御基準電圧のレベルが下限値に達した場合にチョッパのオンデューティを上げるように制御手段を動作させることで、デューティ制御には制限をつけることなくオン時間の最小値、最大値を設定することができ、放電灯の点灯制御が常に適切となる。
【００７５】
請求項２に記載の発明によれば、第１、第２波形部の他方の波形部が経時方向に伸縮された場合にオン時間とオフ時間とのデューティ比を変化させることができる。
【００７６】
請求項３に記載の発明によれば、周期性信号である三角波の経時方向にレベルが減少する第２波形部を経時方向に伸縮させることによって検出された電気信号のレベルの変化が抑制されるため、放電灯の点灯制御が常に適切となる。
【００７７】
請求項４に記載の発明によれば、放電灯電流の変化量に応じた制御手段の制御ができる。
【００７８】
請求項５に記載の発明によれば、放電灯電圧の変化量に応じた制御手段の制御ができる。
【００７９】
請求項６に記載の発明によれば、放電灯の点灯から消灯までの時間及び消灯から点灯までの時間を計測することによって、点灯時の動作状態に応じて制御手段を動作させることができ、放電灯の点灯制御が常に適切となる。
【００８０】
請求項７に記載の発明によれば、温度を検出することによって動作状態を判断することが可能となり、動作状態に応じた放電灯の点灯制御ができる。
【００８１】
請求項８に記載の発明によれば、放電灯の動作状態を示す電気信号のレベルの変化に応じて、周期性信号のレベルが第１、第２波形部の一方の波形部が経時方向に伸縮することによって、出力制御信号のデューティが変化することになって、応答性が向上するので、放電灯の点灯制御が常に適切となる。
【００８２】
また、制御基準電圧に上限値及び下限値の制限を設け、制御基準電圧のレベルが上限値に達した場合にチョッパのオンデューティを下げ、制御基準電圧のレベルが下限値に達した場合にチョッパのオンデューティを上げることで、デューティ制御には制限をつけることなくオン時間の最小値、最大値を設定することができ、放電灯の点灯制御が常に適切となる。
【００８３】
請求項９に記載の発明によれば、放電灯点灯制御回路によってチョッパへの出力制御ができ、常に適切な放電灯の点灯制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係る放電灯点灯制御回路を含む放電灯点灯装置の全体構成図である。
【図２】  制御基準電圧値と三角波出力値とから得られるＰＷＭ出力信号の波形を示す図である。
【図３】  本発明の第２の実施形態に係る放電灯点灯制御回路を含む放電灯点灯装置の全体構成図である。
【図４】  本発明の第３の実施形態に係る放電灯点灯制御回路を含む放電灯点灯装置の全体構成図である。
【図５】  制御基準電圧の上限及び下限を説明するための図である。
【図６】  本発明の第４の実施形態に係る放電灯点灯制御回路を含む放電灯点灯装置の全体構成図である。
【図７】  本発明の第５の実施形態に係る放電灯点灯制御回路を含む放電灯点灯装置の全体構成図である。
【図８】  本発明の第６の実施形態に係る放電灯点灯制御回路を含む放電灯点灯装置の全体構成図である。
【図９】  従来の放電灯点灯装置の全体構成を示す図である。
【図１０】  従来の放電灯点灯制御回路による制御基準電圧と三角波とから生成されるＰＷＭ出力信号を示す図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｇ  放電灯点灯装置
２  電源回路部
３  放電灯点灯制御回路部
４  演算部
５  タイマ
２３  温度検出部
２４  瞬時値検出部
３２  三角波発振部
３３  レベル比較部
３４  ＰＷＭ出力信号生成部
３５  瞬時値比較部
４１  電流変化量検出部
４２  制御基準電圧生成部
４３  三角波制御部
４４  電圧変化量検出部
４５  上限、下限値設定部
２２１  放電灯
２２２  検出部
３２１  第１波形部期間出力部
【図１】
0004438264.tif 000002
【図２】
0004438264.tif 000003
【図３】
0004438264.tif 000004
【図４】
0004438264.tif 000005
【図５】
0004438264.tif 000006
【図６】
0004438264.tif 000007
【図７】
0004438264.tif 000008
【図８】
0004438264.tif 000009
【図９】
0004438264.tif 000010
【図１０】
0004438264.tif 000011