(57)【要約】【課題】周囲温度の変化で生じる部品の温度依存性で放電灯の電力変化の低減を図る。【解決手段】直流電源１１の直流電圧を第１のコンバータ１３で昇圧する出力直流電圧を第２のコンバータ１４で昇圧し、始動時に所定時間だけ高圧パルスを生成するイグナイタ１５を用いて放電灯１６を始動させる。放電灯の始動後は第１のコンバータの出力直流電圧を交流に変換して放電灯１６の点灯に必要な電力をインバータ１７で生成する。コンバータ１３の出力直流電圧からランプ電圧および電流を検出し、この結果を制御回路２０に供給してコンバータ１３の出力電力を制御する。ランプ電圧検出は、ランプ電圧と基準電圧Ｖｒとを比較し、ランプ電流検出は、ランプ電流から生成の電圧と基準電圧Ｖｒとの比較し、ランプ電流から生成した電圧と比較する基準電圧は、基準電圧Ｖｒを抵抗Ｒ４，Ｒ８で分割して得られるものである。抵抗Ｒ４には感温抵抗素子ＲＴを並列接続した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源電圧を所望の直流電圧に変換する第１のコンバータと、
前記第１のコンバータが出力する直流電圧を加算した直流電圧に変換する第２のコンバータと、
始動時に所定時間だけ、前記第２のコンバータの出力電圧に基づき、高圧パルスを生成して高圧放電灯を始動させるイグナイタと、
前記放電灯の始動後に、前記第１のコンバータが出力する直流電圧を交流に変換して放電灯の点灯に必要な電力を供給するインバータと、
前記第１のコンバータから出力される直流電圧に基づき、ランプ電圧およびランプ電流を検出し、検出した結果に基づいて前記第１のコンバータから出力される電力を制御する制御回路と、を具備し、
前記制御回路に供給するランプ電圧検出は、前記ランプ電圧と基準電圧に基づいた比較したもので、前記制御回路に供給するランプ電流検出は、前記ランプ電流から生成した電圧と基準電圧との比較したものであり、
前記ランプ電流から生成した電圧と比較する基準電圧は、基準電圧に抵抗分割して得られたもので、該分割した何れか一方の抵抗に感温抵抗素子を並列接続したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記ランプ電圧と比較する基準電圧は、基準電圧と基準電位点間に接続された抵抗により生成されたもので、該抵抗に感温抵抗素子を並列接続したことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車載用ヘッドランプとして使用する高圧放電灯や液晶プロジェクターおよび液晶テレビ等の光源として使用する高圧放電灯の放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高圧放電灯の放電灯点灯装置は、感温抵抗素子素子を高圧放電灯の近傍に配し、低温のときに電力供給量を多くするようインバータの共振特性を制御することで、始動時の光束立ち上がり特性を補正することが行われている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開平６−１３２０８７号公報（第３頁［００１０］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１の技術は、高圧放電灯の経時変化によりインピーダンス特性の変化に伴いインバータの共振特性が変化したり、電源電圧の変動により点灯装置の負荷特性が変化したりし、複合的にインピーダンス特性が加わってしまい、高圧放電灯の電力が数ワットずれる、という問題がある。
【０００４】
この発明の目的は、周囲温度の変化による部品の温度依存性を、出力電力の変化を補正することで温度の影響による放電灯の電力変化を低減できる放電灯点灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決するために、この発明の放電灯点灯装置は、直流電源電圧を所望の直流電圧に変換する第１のコンバータと、前記第１のコンバータが出力する直流電圧を加算した直流電圧に変換する第２のコンバータと、始動時に所定時間だけ、前記第２のコンバータの出力電圧に基づき、高圧パルスを生成して高圧放電灯を始動させるイグナイタと、前記放電灯の始動後に、前記第１のコンバータが出力する直流電圧を交流に変換して放電灯の点灯に必要な電力を供給するインバータと、前記第１のコンバータから出力される直流電圧に基づき、ランプ電圧およびランプ電流を検出し、検出した結果に基づいて前記第１のコンバータから出力される電力を制御する制御回路と、を具備し、前記制御回路に供給するランプ電圧検出は、前記ランプ電圧と基準電圧に基づいた比較したもので、前記制御回路に供給するランプ電流検出は、前記ランプ電流から生成した電圧と基準電圧との比較したものであり、前記ランプ電流から生成した電圧と比較する基準電圧は、基準電圧に抵抗分割して得られたもので、該分割した何れか一方の抵抗に感温抵抗素子を並列接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、周囲温度による部品の温度依存性で変化するランプ電力の変化を補正することで、温度の影響による放電灯の電力変化を低減させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。  
図１、図２は、この発明の放電灯点灯装置に関する一実施形態について説明するための、図１は回路構成図、図２は図１の一部構成のより詳しい回路図である。
【０００８】
図１において、１１は例えば１２Ｖの定電圧の直流電源であり、この電源１１の直流電圧を、スイッチ１２を介して第１のコンバータ１３に供給する。また、第１のコンパレータ１３の出力電圧を加算した第２のコンバータ１４の電圧は、ここで例えば１ｋＶに昇圧された直流電圧Ｖｄ１を生成し、イグナイタ１５に供給する。イグナイタ１５では供給された１ｋＶの直流電圧に基づき、例えば２５ｋＶの高圧パルス電圧を発生させて放電灯１６に供給し、放電灯１６を放電破壊してグロー放電させる。
【０００９】
第１のコンバータ１３では、入力された１２Ｖの電源１１の直流電圧を、例えば３８０Ｖの高い直流電圧Ｖｄ２を生成し、インバータ１７に供給する。インバータ１７から出力される例えば３８０Ｖの交流電圧Ｖａ１は、イグナイタ１５を構成するトランス巻線を介して放電灯１６に供給し、放電灯１６をグロー放電からアーク放電に移行させ、アーク放電の通常点灯を維持する交流電力を放電灯１６に供給する。アーク放電移行は、第２のコンバータ１４からイグナイタ１５に供給する直流電圧Ｖｄ１が低下する。
【００１０】
図２は、図１の第１のコンバータ１３の構成例をより詳しく示した回路図であり、第１のコンバータ１３は、トランスＴＲ、ＭＯＳ型のスイッチング素子Ｑ、整流用ダイオードＤ、平滑用コンデンサＣから構成する。
【００１１】
図２において、制御回路２０からスイッチング素子Ｑをオン・オフさせる制御信号を供給すると、スイッチング素子Ｑのオン・オフ制御に基づきトランスＴＲの１次コイルＬ１に流れる電流を制御し、２次コイルＬ２と第２のコンバータ１４側にある３次コイル側で巻線比に応じた昇圧が実現する。昇圧された２次コイルＬ２の交流電圧は、ダイオードＤ、コンデンサＣを介して直流電圧Ｖｄ２（３８０Ｖ）を生成する。この直流電圧Ｖｄ２は、制御回路２０から供給される制御信号のオン・オフデューティ比に比例した値に制御させることができる。
【００１２】
再び図１において、直流電圧Ｖｄ２が生成される第１のコンバータ１３の出力は、直列接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して基準電位点に接続する。抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点から検出されるランプ電圧ＶＬは、抵抗Ｒ３を介して演算増幅器ＯＰ１の非反転入力（＋）に供給する。
【００１３】
定電圧回路１８は、出力から定電圧化された例えば１２Ｖの直流電圧Ｖｄ３と５Ｖの直流の基準電圧Ｖｒをそれぞれ生成する。この直流電圧Ｖｄ３は、インバータ１７から例えばフルブリッジ構成のスイッチング回路を交互に切り換えて直流を交流電力に変換するための切換信号を供給する駆動回路１９とこの駆動回路１９に駆動信号を供給する制御回路２０の電源としてそれぞれ供給する。基準電圧Ｖｒは、演算増幅器ＯＰ１，ＯＰ２のそれぞれの基準電圧として、演算増幅器ＯＰ１の反転入力（−）には直接、演算増幅器ＯＰ２の反転入力（−）には並列接続された抵抗Ｒ４と感温抵抗素子ＲＴ１を介してそれぞれ供給される。
【００１４】
さらに、直列接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２が接続された基準電位点とインバータ１７の基準電位点との間には、ランプ電流ＩＬを検出するための抵抗Ｒ５を接続する。抵抗Ｒ５で検出されたランプ電流は、抵抗Ｒ６を介して演算増幅器ＯＰ２の非反転入力（＋）に供給する。
【００１５】
演算増幅器ＯＰ１は、基準電圧Ｖｒと基準電位点間に接続された抵抗Ｒ７で得られる基準電位と検出したランプ電圧ＶＬとの差動増幅をランプ電圧情報として制御回路２０に出力する。
【００１６】
演算増幅器ＯＰ２は、基準電圧Ｖｒと基準電位点間に接続された抵抗Ｒ８で得られる基準電位と検出したランプ電流ＩＬと抵抗Ｒ６で得られる電圧との差動増幅をランプ電流情報として制御回路２０に出力する。
【００１７】
制御回路２０は、ランプ電圧ＶＬおよびランプ電流ＩＬに基づき得られるオン・オフのデューティ比でコンバータ１３を構成するスイッチング素子Ｑを制御し、出力される直流電圧Ｖｄ１を制御している。これにより、放電灯１５のランプ電力が一定となるようにしている。
【００１８】
駆動回路１９では、駆動交流電圧Ｖａ２を生成してインバータ１７に供給し、インバータ１７では第１のコンバータ１３から供給される直流電圧Ｖｄ１を交流電圧Ｖａ１に変換して出力し、放電灯１５を通常点灯させる。
【００１９】
ここで、図３、図４を参照し、基準電位Ｖｒと基準電位点間に接続された感温抵抗素子ＲＴ１が、周囲温度の変化により変化した場合でもランプ電力が一定になるような制御をすることについて説明する。
【００２０】
図３に示すように、定電圧回路１８で生成される基準電位Ｖｒと基準電位点との間には、並列接続された感温抵抗素子ＲＴ１と抵抗Ｒ４に抵抗Ｒ８が直列に接続されている。感温抵抗素子ＲＴと抵抗Ｒ４の合成抵抗ＲＸは、（Ｒ４・ＲＴ１）／（Ｒ４＋ＲＴ１）である。合成抵抗ＲＸと抵抗Ｒ８の接続点の出力電圧Ｖｏは、(ＲＸ／（ＲＸ＋Ｒ８）)・Ｖｒである。この出力電圧Ｖｏは、演算増幅器ＯＰ２の反転入力（−）に供給する。演算増幅器ＯＰ２では、非反転入力（＋）に供給される抵抗Ｒ６にランプ電流ＩＬを流して得られる電圧との差動増幅を行い、その出力をランプ電流ＩＬの検出情報として制御回路２０に供給する。
【００２１】
感温抵抗素子ＲＴ１は、周囲温度に対し抵抗値が図４に示すような温度特性を有する素子である。すなわち、２５℃での感温抵抗素子ＲＴ１が持つ抵抗値を０％とした場合、この抵抗値は温度上昇に伴って上昇するように変化し、温度下降に伴って抵抗値が下降するように変化する温度特性を有している。
【００２２】
ここで、周囲温度が上昇すると、感温抵抗素子ＲＴ１と抵抗Ｒ４の合成抵抗ＲＸは、（Ｒ４・ＲＴ１）／（Ｒ４＋ＲＴ１）の関係から大きくなる。この合成抵抗ＲＸと抵抗Ｒ８を基準電位Ｖｒを抵抗分割した出力電圧Ｖｏは上昇し、演算増幅器ＯＰ２の出力電圧を減少させる動作となる。
【００２３】
ランプ電流ＩＬが増加すると、演算増幅器ＯＰ２はランプ電力を一定に保持するため制御回路２０から第１のコンバータ１３のスイッチ素子Ｑを制御するオンデューティを狭める動作を行う。感温抵抗素子ＲＴ１の温度特性から、周囲温度が上昇すると基準電圧Ｖｒを抵抗分割した出力電圧Ｖｏは、図５に示したように電圧が増加して演算増幅器ＯＰ２の出力電圧を減少させる動作になる。制御回路２０から出力されるオンデューティ信号は狭くなり、第１のコンバータ１３の直流電圧Ｖｄ２は減少させる動作となり、放電灯１６に供給するランプ電力を一定に保つ制御を行う。
【００２４】
なお、上記では周囲温度が上昇した場合について説明したが、周囲温度が低下した場合は逆の制御が行われる。すなわち、周囲温度が低い場合にはランプ電力を低下させ、高い場合にはランプ電力を増加させる制御を実現することができる。
【００２５】
この実施形態では、周囲温度による部品の温度依存性で変化するランプ電力の変化を補正する制御を行うことで、周囲温度の影響による放電灯のランプ電力変化を低減させることが可能となる。このことは、電源を投入してから時間経過による部品周囲温度の変化による放電灯の電力変化を低減できるということでもある。
【００２６】
図６、図７は、この発明の放電灯点灯装置に関する一実施形態の変形例について説明するための、図６は図３に相当する説明図、図７は図５に相当する説明図である。すなわち、この実施形態は、抵抗Ｒ４に感温抵抗素子ＲＴ１を並列接続した状態から、抵抗Ｒ８に感温抵抗素子ＲＴ２を並列接続したものである。なお、温感抵抗素子ＲＴ１とＲＴ２の温度特性は例えば同様のものを使用する。
【００２７】
この実施形態は、感温抵抗素子ＲＴ２と抵抗Ｒ８の合成抵抗ＲＸは、（Ｒ８・ＲＴ２）／（Ｒ８＋ＲＴ２）である。合成抵抗ＲＸと抵抗Ｒ４の接続点の出力電圧Ｖｏは、(ＲＸ／（ＲＸ＋Ｒ４）)・Ｖｒである。
【００２８】
従って、周囲温度が上昇すると基準電圧Ｖｒを抵抗分割した出力電圧Ｖｏは減少して演算増幅器ＯＰ２の出力電圧を増加させる動作になる。ランプ電力は、図７に示すように低下することになる。この場合も、周囲温度による部品の温度依存性で変化するランプ電力の変化を補正することが可能となる。
【００２９】
図８は、この発明の放電灯点灯装置に関する他の実施形態について説明するための回路構成図である。なお、上記した実施形態と同一構成部分には同一の符号を付してここでは異なる部分について説明する。
【００３０】
この実施形態は、抵抗Ｒ４に感温抵抗素子ＲＴ１を並列接続し、抵抗Ｒ７にも感温抵抗素子ＲＴ３を並列接続した部分が図１の構成と異なる。つまり、ランプ電流およびランプ電圧を検出する演算増幅器ＯＰ１，ＯＰ２の反転入力（−）に感温抵抗素子をそれぞれ接続したものである。感温抵抗素子ＲＴ３は感温抵抗素子ＲＴ１と同じ温度特性を有するもので構わない。
【００３１】
ここで、周囲温度が上昇した場合を考える。周囲温度上昇の場合は、電圧検出用の抵抗Ｒ１，Ｒ２および電流検出用の抵抗Ｒ５の温度特性により抵抗値が増加して制御回路２０に入力される電圧はそれぞれ増加する。
【００３２】
電流検出用抵抗Ｒ５に温度特性に対応する温感抵抗素子ＲＴの作用については、上記実施形態で説明したとおりである。
【００３３】
抵抗Ｒ１，Ｒ２で検出されたランプ電圧は、演算増幅器ＯＰ１の非反転入力（＋）に供給し、他方の反転入力（−）の基準電圧と差動増幅して演算増幅器ＯＰ１の出力電圧の制御を行う。
【００３４】
温度が高い場合は抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値が高くなり、演算増幅器ＯＰ１に供給する電圧が高くなり、演算増幅器ＯＰ１の動作は出力電圧を減少させる動作をする。制御回路２０は、第１のコンバータ１３のスイッチング素子Ｑを制御する信号のオンデューティを狭める信号を出力し、第１のコンバータ１３はランプ電力を減少させる直流電圧Ｖｄ２を出力する。
【００３５】
温度が低い場合は、逆に入力する電圧が低くなり演算増幅器ＯＰ１の動作は出力電圧を増加する動作をするが、感温抵抗素子ＲＴ３を接続したことにより温度による抵抗値の温度変化が補償でき、第１のコンバータ１３のスイッチ素子Ｑに対するオンデューティを、温度に応じて変化させる。
【００３６】
このように、温度により出力電力が温度により変化するため、電流および電圧検出結果と比較する側の反転入力（−）に接続された抵抗と並列にそれぞれ感温抵抗素子ＲＴ１，ＲＴ３を接続することで、点灯装置の温度特性によりマッチングした特性にして温度による電力特性を定電力化する。
【００３７】
この実施形態では、温度が低い時はオンデューティが狭くなり、温度が高い時はオンデューティが広くなり温度の影響をキャンセルする動作をする。この組み合わせにより制御回路、電圧検出用抵抗Ｒ１，Ｒ２、電流検出用抵抗Ｒ５の温度特性の補償を行うことで出力電力の定電力化を図ることが可能となる。
【００３８】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、図８で説明したこの発明の他の実施形態において、温感抵抗素子ＲＴ１を図６で示したように抵抗Ｒ８と並列に温感抵抗素子ＲＴ２とすることにより、電圧検出側の温度特性は右肩上がりに、電流検出側では左肩下がりとなる構成することにより、電圧検出側の抵抗の温度特性と電流検出側の抵抗の温度特性が相殺する格好となり、より温度特性に対する影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の放電灯点灯装置に関する一実施形態について説明するための回路構成図。
【図２】図１の第１のコンバータの具体的な回路例について説明するための説明図。
【図３】図１の要部について説明するための説明図。
【図４】図１に用いられる感温抵抗素子の温度特性例について説明するための説明図。
【図５】図１の効果について説明するための説明図。
【図６】この発明の放電灯点灯装置に関する一実施形態の変形例について説明するための図３に相当する説明図。
【図７】図５に相当する説明図。
【図８】この発明の放電灯点灯装置に関する他の実施形態について説明するための回路構成図。
【符号の説明】
【００４０】
１１  直流電源
１３  第１のコンバータ
１４  第２のコンバータ
１５  イグナイタ
１６  放電灯
１７  インバータ
１８  定電圧回路
１９  駆動回路
２０  制御回路
Ｑ  スイッチング素子
ＲＴ１〜ＲＴ３  感温抵抗素子
Ｒ１〜Ｒ８  抵抗
ＯＰ１，ＯＰ２  演算増幅器
【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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