(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、
直流電源を昇圧して負荷への供給電力を制御する直流昇圧回路と、
直流昇圧回路から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
インバータ回路から出力される交流電圧を供給される放電灯と、
放電灯の起動時に高圧パルスを印加する起動回路と、
放電灯の無負荷状態／点灯状態を判別するために直流昇圧回路の出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
出力電圧検出部により検出された信号と点灯判別しきい値を比較して点灯判別信号を出力する点灯判別回路と、
直流昇圧回路に入力される電源電圧を検出する入力電圧検出部と、
直流昇圧回路を制御・駆動する制御部と、
点灯判別回路から出力される点灯判別信号に応じた可変しきい値と入力電圧検出部の検出信号を比較して異常に高い電源電圧の入力時には点灯時であっても無負荷時であっても制御部の動作を停止させる電圧比較部とを備え、
無負荷時の直流昇圧回路の動作可能な電源電圧よりも点灯時の直流昇圧回路の動作可能な電源電圧を高く設定したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
直流電源と、
直流電源を昇圧して負荷への供給電力を制御する直流昇圧回路と、
直流昇圧回路から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
インバータ回路から出力される交流電圧を供給される放電灯と、
放電灯の起動時に高圧パルスを印加する起動回路と、
放電灯の無負荷状態／点灯状態を判別するために直流昇圧回路の出力電流を検出する出力電流検出部と、
出力電流検出部により検出された信号と点灯判別しきい値を比較して点灯判別信号を出力する点灯判別回路と、
直流昇圧回路に入力される電源電圧を検出する入力電圧検出部と、
直流昇圧回路を制御・駆動する制御部と、
点灯判別回路から出力される点灯判別信号に応じた可変しきい値と入力電圧検出部の検出信号を比較して異常に高い電源電圧の入力時には点灯時であっても無負荷時であっても制御部の動作を停止させる電圧比較部とを備え、
無負荷時の直流昇圧回路の動作可能な電源電圧よりも点灯時の直流昇圧回路の動作可能な電源電圧を高く設定したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、電源電圧の定格電圧を１００％としたときに、無負荷時の動作可能上限電圧を１１０〜１２０％、点灯時の動作可能上限電圧を１３０〜１５０％に設定した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】
本発明は車載用の放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５に従来の車載用放電灯点灯装置の構成例を示す。図中、Ｅは直流電源、１は直流電源を昇圧して負荷である放電灯への供給電力を制御する直流昇圧回路（以下、ＤＣ／ＤＣコンバータと呼ぶ）、２は直流電圧を交流へ変換するインバータ回路、３は負荷である放電灯の起動時に高圧パルスを印加する起動回路（イグナイタ）、Ｌａは負荷としての放電灯である。
【０００３】
従来の車載用放電灯点灯装置では、負荷である放電灯Ｌａの起動時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、３００Ｖ〜４００Ｖ程度の無負荷２次電圧まで出力電圧を昇圧し、負荷へその無負荷２次電圧を印加する。そのとき、イグナイタ３は、２０ｋＶ程度の高圧パルスを放電灯Ｌａに印加することにより、放電灯Ｌａの電極間で放電を開始させ、始動させる。
【０００４】
車載用の放電灯点灯装置に求められる機能として、放電灯の点灯維持電圧はバッテリーのレギュレータ故障時などを考慮し、また、車の走行中における立ち消え状態を最小限にするために、電源電圧がある程度上昇しても点灯状態を維持するほうが良い。そのため、従来の制御方式では、点灯可能電圧の上限値（Ｖ３）を、電源監視部による点灯維持電圧（Ｖ４）と同じ高い電圧（図６の２０Ｖ程度）に設定していた。
【０００５】
すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の入力電圧Ｖｉｎは電源監視部４により検出され、抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧されて、コンパレータＣＭＰにより基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。コンパレータＣＭＰの出力は抵抗Ｒ４によりプルアップされており、コンパレータＣＭＰの出力によりリセット回路５を動作させて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を制御するためのＰＷＭ回路６の動作を停止させるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来例では、電源監視部４による点灯維持電圧（Ｖ４）を始動開始電圧（Ｖ３）とほぼ同じに設定しているため、高い電源電圧時に、起動時の無負荷状態となるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を構成する回路の半導体素子などに比較的大きな電圧ストレスが印加される。そのため、耐圧の高い素子が必要になり、素子の大型化、コストアップにつながっていた。また、電源監視部のみで、始動開始電圧（Ｖ３）と点灯維持電圧（Ｖ４）とにヒステリシスをつけて点灯可能電圧の上限を下げてもバッテリ電圧（電源電圧）がスローアップする場合には、有効なヒステリシスの範囲が狭くなる欠点があった。
【０００７】
本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高い電源電圧入力時に無負荷状態になることはなく、半導体素子に印加される電圧ストレスを低減できる車載用の放電灯点灯装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の放電灯点灯装置にあっては、上記の課題を解決するために、図１及び図２に示すように、直流電源Ｅと、直流電源Ｅを昇圧して負荷への供給電力を制御する直流昇圧回路１と、直流昇圧回路１から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路２と、インバータ回路２から出力される交流電圧を供給される放電灯Ｌａと、放電灯Ｌａの起動時に高圧パルスを印加する起動回路３と、放電灯Ｌａの無負荷状態／点灯状態を判別するために直流昇圧回路１の出力電圧を検出する出力電圧検出部７と、出力電圧検出部７により検出された信号と点灯判別しきい値を比較して点灯判別信号を出力する点灯判別回路８と、直流昇圧回路１に入力される電源電圧を検出する入力電圧検出部４と、直流昇圧回路１を制御・駆動する制御部６と、点灯判別回路８から出力される点灯判別信号に応じた可変しきい値と入力電圧検出部４の検出信号を比較して異常に高い電源電圧の入力時には点灯時であっても無負荷時であっても制御部６の動作を停止させる電圧比較部（コンパレータＣＭＰ）とを備え、図２に示すように、無負荷時の直流昇圧回路１の動作可能な電源電圧（Ｖ３）よりも点灯時の直流昇圧回路１の動作可能な電源電圧（Ｖ４）を高く設定したことを特徴とするものである。
【０００９】
このように、本発明によれば、起動時の無負荷状態では、点灯可能電圧上限（Ｖ３）を点灯維持電圧上限（Ｖ４）より低くし、起動後、放電が安定して２次電圧が低下したら点灯維持電圧上限（Ｖ４）まで動作可能にするように電源監視回路のしきい値を切り替える。また、放電灯Ｌａが消灯したら、高い電源電圧時に起動して過度な電圧ストレスを発生させないように、起動可能な電源電圧のしきい値を点灯可能電圧上限（Ｖ３）に切り替える。
【００１０】
上記の構成を採ることにより、高い電源電圧入力時に、無負荷状態になることはなく、従って、直流昇圧回路１の半導体素子に印加される電圧ストレスを低減でき、使用する半導体素子の小型化、低コスト化が実現できる。従って、装置の小型化、低コスト化に大きく寄与するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１に実施例１の回路構成を示す。図中、Ｅは直流電源、１は直流電源Ｅを昇圧して負荷である放電灯への供給電力を制御する直流昇圧回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）、２は直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路、３は負荷である放電灯の起動時に高圧パルスを印加する起動回路（イグナイタ）、Ｌａは負荷としての放電灯である。
【００１２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、スイッチング素子ＱとトランスＴ、ダイオードＤ及びコンデンサＣを含み、スイッチング素子Ｑを高周波でオン・オフすることにより、トランスＴの１次側に直流電源Ｅを断続的に接続し、トランスＴの２次側に昇圧された高周波電圧を得て、これをダイオードＤにより整流して、コンデンサＣに昇圧された直流電圧を得るものである。インバータ回路２は例えばフルブリッジ回路で構成され、入力直流電圧を低周波の矩形波交流電圧に変換して出力するものである。
【００１３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１の入力電圧Ｖｉｎは電源電圧監視部４により入力電圧Ｖｉｎとして検出されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧はランプ電圧検出部７によりランプ電圧ＶＬａとして検出されている。ランプ電圧検出部７により検出されたランプ電圧ＶＬａに基づいて、点灯判別回路８により放電灯Ｌａの無負荷状態／点灯状態を判別している。入力電圧Ｖｉｎは、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３により分圧されて、コンパレータＣＭＰにより基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。分圧用の抵抗Ｒ３にはスイッチ素子Ｓが並列接続されており、点灯判別回路８の点灯判別信号によりスイッチ素子Ｓのオン／オフが制御される。これにより、コンパレータＣＭＰは可変しきい値の電圧比較器となる。コンパレータＣＭＰの出力は抵抗Ｒ４によりプルアップされており、コンパレータＣＭＰの出力によりリセット回路５を動作させて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１のＰＷＭ回路６の動作を停止させるようになっている。ＰＷＭ回路６はＤＣ／ＤＣコンバータ１のスイッチング素子Ｑのオン・オフ動作を制御しており、ＰＷＭ回路６の動作が停止すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作も停止する。
【００１４】
図２は本実施例の動作説明図である。同図に示すように、無負荷時（消灯時）には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作可能な電源電圧ＶｉｎをＶ３（ＤＣ１２Ｖ系の場合、例えば、１６Ｖ程度）とし、点灯時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作可能な電源電圧ＶｉｎをＶ４（ＤＣ１２Ｖ系の場合、例えば、２０Ｖ程度）とすることにより、高い電源電圧入力時に、無負荷状態になることはなく、従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の半導体素子に印加される電圧ストレスを低減でき、使用する半導体素子の小型化、低コスト化が実現できる。したがって、点灯装置の小型化、低コスト化に大きく寄与するものである。
【００１５】
さらに付け加えれば、点灯装置の定格入力電圧を１００％とした場合、無負荷時の動作可能上限電圧Ｖ３を１１０〜１２０％程度、点灯時の動作可能上限電圧Ｖ４を１３０〜１５０％程度に設定することが望ましい。
【００１６】
（実施例２）
図３に実施例２の回路構成を示す。図中、Ｅは直流電源、１は直流電源Ｅを昇圧して負荷である放電灯への供給電力を制御する直流昇圧回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）、２は直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路、３は負荷である放電灯の起動時に高圧パルスを印加する起動回路（イグナイタ）、Ｌａは負荷としての放電灯である。
【００１７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、スイッチング素子ＱとトランスＴ、ダイオードＤ及びコンデンサＣを含み、スイッチング素子Ｑを高周波でオン・オフすることにより、トランスＴの１次側に直流電源Ｅを断続的に接続し、トランスＴの２次側に昇圧された高周波電圧を得て、これをダイオードＤにより整流して、コンデンサＣに昇圧された直流電圧を得るものである。インバータ回路２は例えばフルブリッジ回路で構成され、入力直流電圧を低周波の矩形波交流電圧に変換して出力するものである。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１の入力電圧は電源電圧監視部４により入力電圧Ｖｉｎとして検出されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電流（インバータ回路の入力電流）はランプ電流検出部９によりランプ電流ＩＬａとして検出されている。ランプ電流検出部９により検出されたランプ電流ＩＬａに基づいて、点灯判別回路８により放電灯Ｌａの無負荷状態／点灯状態を判別している。入力電圧Ｖｉｎは、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３により分圧されて、コンパレータＣＭＰにより基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。分圧用の抵抗Ｒ３にはＭＯＳＦＥＴよりなるスイッチ素子Ｓが並列接続されており、点灯判別回路８の点灯判別信号によりスイッチ素子Ｓのオン／オフが制御される。これにより、コンパレータＣＭＰは可変しきい値の電圧比較器となる。コンパレータＣＭＰの出力は抵抗Ｒ４によりプルアップされており、コンパレータＣＭＰの出力によりリセット回路５を動作させて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１のＰＷＭ回路６の動作を停止させるようになっている。ＰＷＭ回路６はＤＣ／ＤＣコンバータ１のスイッチング素子Ｑのオン・オフ動作を制御しており、ＰＷＭ回路６の動作が停止すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作も停止する。
【００１９】
図２は本実施例の動作説明図である。同図に示すように、無負荷時（消灯時）には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作可能な電源電圧ＶｉｎをＶ３（ＤＣ１２Ｖ系の場合、例えば、１６Ｖ程度）とし、点灯時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作可能な電源電圧ＶｉｎをＶ４（ＤＣ１２Ｖ系の場合、例えば、２０Ｖ程度）とすることにより、高い電源電圧入力時に、無負荷状態になることはなく、従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の半導体素子に印加される電圧ストレスを低減でき、使用する半導体素子の小型化、低コスト化が実現できる。したがって、点灯装置の小型化、低コスト化に大きく寄与するものである。
【００２０】
さらに付け加えれば、点灯装置の定格入力電圧を１００％とした場合、無負荷時の動作可能上限電圧Ｖ３を１１０〜１２０％程度、点灯時の動作可能上限電圧Ｖ４を１３０〜１５０％程度に設定することが望ましい。
【００２１】
（実施例３）
図４に実施例３の回路構成を示す。図中、Ｅは直流電源、１は直流電源Ｅを昇圧して負荷である放電灯への供給電力を制御する直流昇圧回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）、２は直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路、３は負荷である放電灯の起動時に高圧パルスを印加する起動回路（イグナイタ）、Ｌａは負荷としての放電灯である。
【００２２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、スイッチング素子ＱとトランスＴ、ダイオードＤ１，Ｄ２、インダクタＬ１及びコンデンサＣを含み、スイッチング素子Ｑを高周波でオン・オフすることにより、トランスＴの１次側に直流電源Ｅを断続的に接続し、トランスＴの２次側に昇圧された高周波電圧を得て、これをダイオードＤ１により整流して、コンデンサＣに昇圧された直流電圧を得るものである。ダイオードＤ１のオフ時には、インダクタＬ１の蓄積エネルギが回生用のダイオードＤ２を介してコンデンサＣに充電される。
【００２３】
インバータ回路２はスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４で構成されたフルブリッジ回路よりなる。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４はインバータ駆動回路１０により制御・駆動されており、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオン、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオフの状態と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオフ、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオンの状態とが交番することにより、入力直流電圧を低周波の矩形波交流電圧に変換して出力するものである。
【００２４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１の入力電圧は電源電圧監視部４により入力電圧Ｖｉｎとして検出されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電流（インバータ回路２の入力電流）はランプ電流検出部９によりランプ電流ＩＬａとして検出されている。ランプ電流検出部９により検出されたランプ電流ＩＬａに基づいて、点灯判別回路８により放電灯Ｌａの無負荷状態／点灯状態を判別している。入力電圧Ｖｉｎは、抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧されて、コンパレータＣＭＰにより可変基準電圧Ｖｋと比較される。可変基準電圧Ｖｋは、点灯判別回路８の点灯判別信号により放電灯Ｌａの無負荷状態と点灯状態とで異なる電圧に切り替えられる。これにより、コンパレータＣＭＰは可変しきい値の電圧比較器となる。コンパレータＣＭＰの出力は抵抗Ｒ４によりプルアップされており、コンパレータＣＭＰの出力によりリセット回路５を動作させて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１のＰＷＭ回路６の動作を停止させるようになっている。ＰＷＭ回路６はＤＣ／ＤＣコンバータ１のスイッチング素子Ｑのオン・オフ動作を制御しており、ＰＷＭ回路６の動作が停止すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作も停止する。さらに、本実施例では、リセット回路５の出力により、インバータ駆動回路１０の動作も停止させており、これにより、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４も動作を停止する。
【００２５】
図２は本実施例の動作説明図である。同図に示すように、無負荷時（消灯時）には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作可能な電源電圧ＶｉｎをＶ３（ＤＣ１２Ｖ系の場合、例えば、１６Ｖ程度）とし、点灯時には、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作可能な電源電圧ＶｉｎをＶ４（ＤＣ１２Ｖ系の場合、例えば、２０Ｖ程度）とすることにより、高い電源電圧入力時に、無負荷状態になることはなく、従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の半導体素子に印加される電圧ストレスを低減でき、使用する半導体素子の小型化、低コスト化が実現できる。したがって、点灯装置の小型化、低コスト化に大きく寄与するものである。
【００２６】
さらに付け加えれば、点灯装置の定格入力電圧を１００％とした場合、無負荷時の動作可能上限電圧Ｖ３を１１０〜１２０％程度、点灯時の動作可能上限電圧Ｖ４を１３０〜１５０％程度に設定することが望ましい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の放電灯点灯装置では、起動時の無負荷状態では点灯可能電圧上限を低く設定し、起動後に放電が安定して直流昇圧回路の２次電圧が低下したら高い電源電圧まで動作可能とするように電源監視用のしきい値を切り替えているので、バッテリーのレギュレータが故障して走行中に電源電圧が上昇した場合でも、点灯状態を維持することができ、車載用の照明装置としての安全性を高めることができるという効果がある。また、放電灯が消灯したら、起動可能な電源電圧のしきい値を下げることにより、高い電源電圧時に起動して過度な電圧ストレスを発生させることはなく、従って、素子に印加される電圧ストレスを低減でき、使用する素子の小型化、低コスト化が実現でき、装置の小型化、低コスト化に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の回路図である。
【図２】本発明の実施例１〜３の動作説明図である。
【図３】本発明の実施例２の回路図である。
【図４】本発明の実施例３の回路図である。
【図５】従来例の回路図である。
【図６】従来例の動作説明図である。
【符号の説明】
１    ＤＣ−ＤＣコンバータ（直流昇圧回路）
２    インバータ
３    イグナイタ
４    入力電圧検出回路
５    リセット回路
６    ＰＷＭ回路
７    出力電圧検出回路
８    点灯判別回路
【図１】
0003817948.tif 000002
【図２】
0003817948.tif 000003
【図３】
0003817948.tif 000004
【図４】
0003817948.tif 000005
【図５】
0003817948.tif 000006
【図６】
0003817948.tif 000007