(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を発生する直流電源回路と、直流電源回路の直流電圧を交流電圧に変換して高圧放電灯に供給するインバータ回路と、インバータ回路の発振周波数を制御する第１の制御回路と、高圧放電灯に流れるランプ電流の大きさを制御する第２の制御回路と、高圧放電灯の消灯から再始動までの時間を計時することによって初始動時か再始動時かを検知するための計時手段とを備え、高圧放電灯の始動時でランプ電流が流れ始めた直後の一定時間、第１の制御回路はインバータ回路の発振周波数を比較的低い周波数に設定して高圧放電灯を低周波点灯させ、一定時間が経過すると発振周波数を高くするとともに、第２の制御回路は、計時手段の計時結果をもとに、再始動時における低周波点灯時のランプ電流を初始動時における低周波点灯時のランプ電流よりも小さくし、且つ、第１及び第２の制御回路は、計時手段の計時結果をもとに、初始動時と再始動時とで低周波点灯時のランプ電流を低周波点灯時の発振周波数の２倍の値で除した値が等しくなるように制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
第２の制御回路は、計時手段の計時した時間が長いほど、再始動時における低周波点灯時のランプ電流を大きくすることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
再始動時から上記一定時間が経過するまでの間、第１及び第２の制御回路は、計時手段の計時した時間に応じてインバータ回路の発振周波数とランプ電流とを制御することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
計時手段は、コンデンサと該コンデンサを充放電する定電流回路とからなり、コンデンサの両端電圧より高圧放電灯の消灯から再始動までの時間を計時することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
計時手段は、高圧放電灯の表面温度を計測する温度センサからなり、温度センサが検出した高圧放電灯の表面温度より高圧放電灯の消灯から再始動までの時間を計時することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
計時手段は、クロック信号をカウントすることによって高圧放電灯の消灯から再始動までの時間を計測するマイクロコンピュータからなることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
高圧放電灯の始動時から上記一定時間が経過するまでの低周波点灯時に、第２の制御回路が、初始動時の場合はランプ電流を２．０Ａ以上且つ２．６Ａ以下に制御し、再始動時の場合はランプ電流を０．３Ａ以上且つ１．０Ａ以下に制御する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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の放電灯点灯装置としては、直流電圧を発生する直流電源回路と、直流電源回路の直流電圧を交流電圧に変換して放電灯に供給するインバータ回路と、インバータ回路の発振周波数を制御する第１の制御回路とを備え、放電灯の始動時においてランプ電流が流れ始めた直後の一定時間、第１の制御回路が、インバータ回路の発振周波数を比較的低い周波数ｆＬに設定して、放電灯を低周波で点灯させた後、第１の制御回路がインバータ回路の発振周波数を周波数ｆＬよりも高い周波数ｆＨ（ｆＬ＜ｆＨ）に変化させることによって、放電灯を安定且つスムーズに点灯させるものがあった（例えば、特開平６−１１９９８４号参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の放電灯点灯装置では、第１の制御回路がインバータ回路の発振周波数を周波数ｆＬに設定し、放電灯を低周波点灯させる際のランプ電流の大きさによっては、放電灯の始動時に閃光が発生するという問題があった。また、放電灯を低周波点灯させる際のランプ電流の大きさとインバータ回路の発振周波数とによっては、低周波点灯時に放電灯に供給されるエネルギが過少又は過大になり、ランプ寿命が短くなるという問題もあった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、始動時に閃光が発生するのを防止し、且つ、ランプ寿命が短くなるのを防止した放電灯点灯装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、直流電圧を発生する直流電源回路と、直流電源回路の直流電圧を交流電圧に変換して高圧放電灯に供給するインバータ回路と、インバータ回路の発振周波数を制御する第１の制御回路と、高圧放電灯に流れるランプ電流の大きさを制御する第２の制御回路と、高圧放電灯の消灯から再始動までの時間を計時することによって初始動時か再始動時かを検知するための計時手段とを備え、高圧放電灯の始動時でランプ電流が流れ始めた直後の一定時間、第１の制御回路はインバータ回路の発振周波数を比較的低い周波数に設定して高圧放電灯を低周波点灯させ、一定時間が経過すると発振周波数を高くするとともに、第２の制御回路は、計時手段の計時結果をもとに、再始動時における低周波点灯時のランプ電流を初始動時における低周波点灯時のランプ電流よりも小さくし、且つ、第１及び第２の制御回路は、計時手段の計時結果をもとに、初始動時と再始動時とで低周波点灯時のランプ電流を低周波点灯時の発振周波数の２倍の値で除した値が等しくなるように制御しており、再始動時における低周波点灯時のランプ電流を初始動時に比べて小さくしているので、再始動時に高圧放電灯に過大なランプ電流が流れて閃光が発生するのを防止することができる。しかも、第１及び第２の制御回路は、初始動時と再始動時とで低周波点灯時のランプ電流を低周波点灯時の発振周波数の２倍の値で除した値が等しくなるように制御しているので、低周波点灯時に高圧放電灯に供給されるエネルギを一定に保つことができ、高圧放電灯に供給されるエネルギが不足したり、過大なエネルギが高圧放電灯に供給されることがなく、高圧放電灯の寿命に与える影響を低減することができる。
【０００６】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、第２の制御回路は、計時手段の計時した時間が長いほど、再始動時における低周波点灯時のランプ電流を大きくしており、消灯から再始動までの時間が長いほど高圧放電灯は始動しにくくなるが、消灯から再始動までの時間が長いほどランプ電流を大きくすることによって、高圧放電灯を始動しやすくすることができる。
【０００７】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、再始動時から上記一定時間が経過するまでの間、第１及び第２の制御回路は、計時手段の計時した時間に応じてインバータ回路の発振周波数とランプ電流とを制御しているので、請求項１の発明と同様、再始動時に高圧放電灯に過大なランプ電流が流れて閃光が発生するのを防止することができ、且つ、低周波点灯時に高圧放電灯に供給するエネルギを一定に維持して、高圧放電灯の寿命に与える影響を低減することができる。
【０００８】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、計時手段は、コンデンサと該コンデンサを充放電する定電流回路とからなり、コンデンサの両端電圧より高圧放電灯の消灯から再始動までの時間を計時しており、請求項５の発明では、計時手段は、高圧放電灯の表面温度を計測する温度センサからなり、温度センサが検出した高圧放電灯の表面温度より高圧放電灯の消灯から再始動までの時間を計時しているので、簡単な構成で消灯から再始動までの時間を計時することができる。
【０００９】
請求項６の発明では、請求項１の発明において、計時手段は、クロック信号をカウントすることによって高圧放電灯の消灯から再始動までの時間を計測するマイクロコンピュータからなっているので、消灯から再始動までの時間を正確に計時することができる。
請求項７の発明では、請求項１の発明において、高圧放電灯の始動時から上記一定時間が経過するまでの低周波点灯時に、第２の制御回路が、初始動時の場合はランプ電流を２．０Ａ以上且つ２．６Ａ以下に制御し、再始動時の場合はランプ電流を０．３Ａ以上且つ１．０Ａ以下に制御しており、ランプ電流を望ましい値に制御することにより、高圧放電灯の始動時に閃光が発生するのを防止でき、且つ、高圧放電灯の寿命に与える影響を低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（実施形態１）
本実施形態の放電灯点灯装置の回路図を図１に、動作を説明する波形図を図２に示す。尚、この放電灯点灯装置は、例えば車両用のヘッドライトの点灯装置に用いられる。
【００１１】
本回路は、例えばバッテリからなる電源部１と、電源部１の出力を所望の直流電圧及び直流電流に変換する直流電源回路２と、直流電源回路２の直流電圧を矩形波の交流電圧に変換して例えばメタルハライドランプなどの高圧放電灯からなる放電灯５に供給するインバータ回路３と、放電灯５に高電圧を印加して放電灯５を始動させるイグナイタ回路４と、インバータ回路３の発振周波数を制御する第１の制御回路たるインバータ駆動回路６と、直流電源回路２の出力電圧及び出力電流を制御することによって放電灯５に流れるランプ電流ＩLaを制御する第２の制御回路たる電力制御回路７と、放電灯５の消灯から再始動までの時間を計時する計時手段たる消灯時間計測回路８とから構成される。イグナイタ回路４は放電灯５に高電圧を印加して放電灯５を始動させ、放電灯５は、始動後インバータ回路３から供給される矩形波の交流電圧によって点灯状態を維持する。尚、電源部１としては交流電源を用いても良く、直流電源回路２としては電源部１の出力を所望の出力電圧及び出力電流に変換するものであれば、１石式フライバックコンバータや２石式ハーフブリッジ回路などどのような回路を用いても良い。
【００１２】
消灯時間計測回路８は、電源部１の出力端子間に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の直列回路と、抵抗Ｒ３に並列接続されたコンデンサＣとから構成され、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の直列回路からなる定電流回路によりコンデンサＣが充放電される。放電灯５の点灯時には、電源部１から抵抗Ｒ１，Ｒ２を介してコンデンサＣに一定の充電電流が流れ、コンデンサＣが充電される。一方、放電灯５の消灯時には電源部１からエネルギが供給されないので、コンデンサＣから抵抗Ｒ３を介して一定の放電電流が流れ、コンデンサＣの両端電圧が時間の経過とともに除々に低下する。而して、コンデンサＣの両端電圧を計測することによって、簡単な回路構成で消灯から再始動までの時間を計測することができる。
【００１３】
電力制御回路７は、消灯時間計測回路８によって計測された消灯から再始動までの時間に応じて、直流電源回路２の出力電圧及び出力電流を制御する。また、電力制御回路７は、電源部１の出力や放電灯５の点灯状態に応じて直流電源回路２の出力を制御する機能を有しており、入力電源の変動や放電灯５の点灯状態の変化に応じて直流電源回路２の出力を変化させることにより、放電灯５を安定的に点灯させることができる。また、電力制御回路７は、インバータ回路３が所定の発振周波数で動作するようにインバータ駆動回路６に制御信号を出力し、インバータ駆動回路６は電力制御回路７から入力された制御信号に応じてインバータ回路３を所定の発振周波数で動作させる。
【００１４】
次に本回路の動作を図２を参照して説明する。時刻ｔ０においてイグナイタ回路４が放電灯５に高電圧を印加して放電灯５を始動させ、放電灯５にランプ電流が流れ始めた直後の一定時間Ａ、インバータ駆動回路６は電力制御回路７の制御信号に応じてインバータ回路３を比較的低い周波数ｆＬで動作させ、放電灯５を低周波点灯させる。そして、始動時から一定時間Ａが経過すると、インバータ駆動回路６がインバータ回路３を周波数ｆＬよりも高い周波数ｆＨで動作させる（ｆＬ＜ｆＨ）。
【００１５】
ここで、低周波点灯時におけるランプ電流の半周期の時間をｔ１（ｔ２）、この時の電流値をｉ０とすると、消灯時間計測回路８によって計測された消灯から再始動までの時間に応じて、インバータ駆動回路６が低周波点灯時のインバータ回路３の発振周波数、すなわちランプ電流の半周期の時間ｔ１を制御し、電力制御回路７がランプ電流ｉ０を制御する。放電灯５の初始動時には放電灯５が始動しにくいため、再始動時に比べてランプ電流ｉ０を大きくする。一方、初始動時に比べて始動しやすい再始動時にはランプ電流ｉ０を小さくして、放電灯５から閃光が発生するのを抑制している。ここに、初始動とは、放電灯５の始動特性に影響を与えない程度まで放電灯５が周囲温度に十分なじんだ状態をいう。
【００１６】
ところで、低周波点灯時におけるランプ電流の半周期の時間ｔ１が同じであれば、初始動時と再始動時とで低周波点灯時のランプ電流ｉ０を変化させることによって、低周波点灯時に放電灯５に供給されるエネルギが変動して、放電灯５のランプ寿命に影響を与える。そこで、低周波点灯時に放電灯５に供給されるエネルギを一定に保つために、再始動時は初始動時に比べて低周波点灯時におけるランプ電流の半周期の時間ｔ１を大きくしている。
【００１７】
ここに、初始動時と再始動時とで低周波点灯時に放電灯５に供給するエネルギを略等しくするためには、低周波点灯時におけるランプ電流ｉ０と半周期の時間ｔ１との積（ｉ０×ｔ１）を略一定にすれば良い。低周波点灯時におけるインバータ回路３の発振周波数をｆとすると、半周期の時間ｔ１は〔１／（２×ｆ）〕と表されるから、初始動時と再始動時とで、低周波点灯時におけるランプ電流ｉ０を低周波点灯時におけるインバータ回路３の発振周波数ｆの２倍の値で除した値〔ｉ０／（２×ｆ）〕が略等しくなるように、インバータ駆動回路６及び電力制御回路７がインバータ回路３の発振周波数ｆと放電灯５のランプ電流ｉ０とをそれぞれ制御する。
【００１８】
上述のように、電力制御回路７は、再始動時における低周波点灯時のランプ電流ｉ０を初始動時に比べて小さくし、且つ、インバータ駆動回路６及び電力制御回路７は、初始動時と再始動時とで低周波点灯時におけるランプ電流ｉ０を低周波点灯時におけるインバータ回路３の発振周波数ｆの２倍の値で除した値〔ｉ０／（２×ｆ）〕が略等しくなるように、発振周波数ｆ及びランプ電流ｉ０を制御しているので、放電灯５に供給するエネルギを一定に維持して、ランプ寿命に与える影響を低減するとともに、閃光の発生を抑制して、放電灯５を安定に始動させることができる。
【００１９】
尚、本実施形態では、電力制御回路７は、消灯時間計測回路８のコンデンサＣの両端電圧から計測した放電灯５の消灯から再始動までの時間に応じて１対１で放電灯５のランプ電流及びインバータ回路３の発振周波数を制御しているが、放電灯５のランプ寿命に影響を与えることなく、閃光の発生を抑制することができれば、コンデンサＣの両端電圧を含む複数のパラメータから、放電灯５のランプ電流及びインバータ回路３の発振周波数を決定しても良い。
【００２０】
（実施形態２）
本実施形態の放電灯点灯装置の回路図を図３に示す。尚、基本的な回路構成及び動作は実施形態１と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
実施形態１では、コンデンサＣの両端電圧を計測することによって放電灯５の消灯から再始動までの時間を計時しているが、本実施形態では、放電灯５の管壁温度（表面温度）を検出するための温度センサ９を設け、温度センサ９によって検出された管壁温度より放電灯５の消灯から再始動までの時間を計時しており、簡単な構成で消灯から再始動までの時間を計時することができる。而して、電力制御回路７は、温度センサ９の出力より放電灯５の消灯から再始動までの時間を計算し、消灯から再始動までの時間に応じて、再始動時から一定時間が経過するまでの間、インバータ駆動回路６及び電力制御回路７がそれぞれインバータ回路３の発振周波数と放電灯５のランプ電流とを制御する。
【００２１】
本実施形態においても、実施形態１と同様に、電力制御回路７が、再始動時における低周波点灯時のランプ電流ｉ０を初始動時に比べて小さくし、且つ、インバータ駆動回路６及び電力制御回路７が、初始動時と再始動時とで、低周波点灯時におけるランプ電流ｉ０を低周波点灯時におけるインバータ回路３の発振周波数ｆの２倍の値で除した値〔ｉ０／（２×ｆ）〕が略等しくなるように発振周波数ｆ及びランプ電流ｉ０を制御しているので、放電灯５に供給するエネルギを一定に維持して、ランプ寿命に与える影響を低減するとともに、閃光の発生を抑制して、放電灯５を安定に始動させることができる。
【００２２】
（実施形態３）
本実施形態の放電灯点灯装置の回路図を図４に示す。尚、基本的な回路構成及び動作は実施形態１と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
実施形態１では、コンデンサＣの両端電圧を計測することによって放電灯５の消灯から再始動までの時間を計測しているが、本実施形態では、クロック信号をカウントすることによって放電灯５の消灯から再始動までの時間を計時するマイクロコンピュータ（以下、マイコンと略す）１０を設けており、放電灯５の消灯から再始動までの時間を正確に計時することができる。またマイコン１０は、放電灯５の消灯から再始動までの時間に応じて、始動時にランプ電流が流れはじめてから一定時間Ａが経過するまでの間、インバータ回路３の発振周波数や放電灯５のランプ電流を制御するための制御信号をインバータ駆動回路６及び電力制御回路７にそれぞれ出力する。ここで、電力制御回路７はマイコン１０から入力された制御信号に応じて直流電源回路２の出力を制御している。すなわち、電力制御回路７は、放電灯５の消灯から再始動までの時間に応じて、直流電源回路２の出力電圧及び出力電流を制御している。また、電力制御回路７は、電源部１の出力や放電灯５の点灯状態に応じて、直流電源回路２の出力を制御する機能も備えており、入力電源の電源変動や放電灯５の点灯状態の変化に応じて直流電源回路２の出力を変化させることにより、放電灯５を安定的に点灯させることができる。一方、インバータ駆動回路６はマイコン１０から入力された制御信号に応じてインバータ回路３を駆動する。
【００２３】
本実施形態においても、実施形態１と同様に、電力制御回路７が、再始動時における低周波点灯時のランプ電流ｉ０を初始動時に比べて小さくし、且つ、インバータ駆動回路６及び電力制御回路７が、初始動時と再始動時とで低周波点灯時におけるランプ電流ｉ０を低周波点灯時におけるインバータ回路３の発振周波数ｆの２倍の値で除した値〔ｉ０／（２×ｆ）〕が略等しくなるように、発振周波数ｆ及びランプ電流ｉ０を制御しているので、放電灯５に供給するエネルギを一定に維持して、ランプ寿命に与える影響を低減するとともに、閃光の発生を抑制して、放電灯５を安定に始動させることができる。
【００２４】
ところで上述の各実施形態において、放電灯５の始動時でランプ電流が流れ始めた直後の一定時間Ａ、放電灯５を低周波点灯する際に放電灯５に流れるランプ電流は、実験の結果から、初始動時の場合は略２．０Ａ以上且つ略２．６Ａ以下とし、再始動時の場合は略０．３Ａ以上且つ略１．０Ａ以下とするのが望ましく、ランプ寿命に影響を与えること無く、閃光の発生を抑制して、放電灯５を安定に始動させることができる。なお、この時のインバータ回路３の発振周波数は、初始動時と再始動時とで、低周波点灯時におけるランプ電流ｉ０を低周波点灯時におけるインバータ回路３の発振周波数ｆの２倍の値で除した値〔ｉ０／（２×ｆ）〕が略等しくなるような値に設定すれば良い。
【００２５】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、直流電圧を発生する直流電源回路と、直流電源回路の直流電圧を交流電圧に変換して高圧放電灯に供給するインバータ回路と、インバータ回路の発振周波数を制御する第１の制御回路と、高圧放電灯に流れるランプ電流の大きさを制御する第２の制御回路と、高圧放電灯の消灯から再始動までの時間を計時することによって初始動時か再始動時かを検知するための計時手段とを備え、高圧放電灯の始動時でランプ電流が流れ始めた直後の一定時間、第１の制御回路はインバータ回路の発振周波数を比較的低い周波数に設定して高圧放電灯を低周波点灯させ、一定時間が経過すると発振周波数を高くするとともに、第２の制御回路は、計時手段の計時結果をもとに、再始動時における低周波点灯時のランプ電流を初始動時における低周波点灯時のランプ電流よりも小さくし、且つ、第１及び第２の制御回路は、計時手段の計時結果をもとに、初始動時と再始動時とで低周波点灯時のランプ電流を低周波点灯時の発振周波数の２倍の値で除した値が等しくなるように制御しており、再始動時における低周波点灯時のランプ電流を初始動時に比べて小さくしているので、再始動時に高圧放電灯に過大なランプ電流が流れて閃光が発生するのを防止できるという効果がある。しかも、第１及び第２の制御回路は、初始動時と再始動時とで低周波点灯時のランプ電流を低周波点灯時の発振周波数の２倍の値で除した値が等しくなるように制御しているので、低周波点灯時に高圧放電灯に供給されるエネルギを一定に保つことができ、高圧放電灯に供給されるエネルギが不足したり、過大なエネルギが高圧放電灯に供給されることがなく、高圧放電灯の寿命に与える影響を低減できるという効果がある。
【００２６】
請求項２の発明は、第２の制御回路は、計時手段の計時した時間が長いほど、再始動時における低周波点灯時のランプ電流を大きくしており、消灯から再始動までの時間が長いほど高圧放電灯は始動しにくくなるが、消灯から再始動までの時間が長いほどランプ電流を大きくすることによって、高圧放電灯を始動しやすくすることができるという効果がある。
【００２７】
請求項３の発明は、再始動時から上記一定時間が経過するまでの間、第１及び第２の制御回路は、計時手段の計時した時間に応じてインバータ回路の発振周波数とランプ電流とを制御しているので、請求項１の発明と同様、再始動時に高圧放電灯に過大なランプ電流が流れて閃光が発生するのを防止することができ、且つ、低周波点灯時に高圧放電灯に供給するエネルギを一定に維持して、高圧放電灯の寿命に与える影響を低減できるという効果がある。
【００２８】
請求項４の発明は、計時手段は、コンデンサと該コンデンサを充放電する定電流回路とからなり、コンデンサの両端電圧より高圧放電灯の消灯から再始動までの時間を計時しており、請求項５の発明は、計時手段は、高圧放電灯の表面温度を計測する温度センサからなり、温度センサが検出した高圧放電灯の表面温度より高圧放電灯の消灯から再始動までの時間を計時しているので、簡単な構成で消灯から再始動までの時間を計時することができるという効果がある。
【００２９】
請求項６の発明は、計時手段は、クロック信号をカウントすることによって高圧放電灯の消灯から再始動までの時間を計測するマイクロコンピュータからなっているので、消灯から再始動までの時間を正確に計時することができるという効果がある。
請求項７の発明は、高圧放電灯の始動時から上記一定時間が経過するまでの低周波点灯時に、第２の制御回路が、初始動時の場合はランプ電流を２．０Ａ以上且つ２．６Ａ以下に制御し、再始動時の場合はランプ電流を０．３Ａ以上且つ１．０Ａ以下に制御しており、ランプ電流を望ましい値に制御することにより、高圧放電灯の始動時に閃光が発生するのを防止でき、且つ、高圧放電灯の寿命に与える影響を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の放電灯点灯装置を示す回路図である。
【図２】同上の動作を説明する波形図である。
【図３】実施形態２の放電灯点灯装置を示す回路図である。
【図４】実施形態３の放電灯点灯装置を示す回路図である。
【符号の説明】
２  直流電源回路
３  インバータ回路
５  放電灯
６  インバータ駆動回路
７  電力制御回路
【図１】
0003736109.tif 000002
【図２】
0003736109.tif 000003
【図３】
0003736109.tif 000004
【図４】
0003736109.tif 000005