JP2000036396A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直流昇圧回路と直流−交流インバータを有し
た放電灯点灯装置において、点灯回路の出力短絡時に回
路停止するまでの時間を早くし、出力低インピーダンス
の異常時にも早く回路停止させることができるようにす
る。 【解決手段】 直流電源１の電圧を直流昇圧回路２にて
昇圧し、直流−交流インバータ３により交流に変換して
放電ランプ５に点灯電流を供給する。また、点灯開始後
に保護回路部６の電圧検出回路１４で直流昇圧回路２の
出力電圧を検出し、比較回路１５にてその検出値を設定
値と比較して出力短絡の判定を行い、異常と判定した場
合はタイマ回路１３ａによる所定時間ｔ１後に直流昇圧
回路２の動作を停止させる。同時に、電流検出回路１１
で検出した直流昇圧回路２の出力電流を比較回路１２で
設定値と比較して出力低インピーダンス時の異常状態を
判定し、異常であればタイマ回路１３ｂによる所定時間
ｔ２（ｔ１＜ｔ２）後に直流昇圧回路２を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に車両用に適し
た放電灯点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は主に自動車のヘッドランプ用で瞬
時点灯及び再点灯可能な従来の放電灯点灯装置の回路構
成を示すブロック図である。

【０００３】図５において、１はバッテリ等の直流電
源、２は直流電源１から入力された直流電圧を昇圧する
ＤＣ−ＤＣコンバータから成る直流昇圧回路、３は昇圧
された直流を交流に変換する直流−交流インバータ、４
は放電ランプ５の起動時に放電開始用の高電圧パルスを
出力する起動回路、７は出力短絡保護機能を有した保護
回路部で、電流検出用抵抗Ｒ１により直流昇圧回路２の
出力電流を検出する電流検出回路１１、その検出値を出
力短絡判定用の設定値と比較する比較回路１２及びタイ
マ回路１３から構成されている。

【０００４】上記のように構成された点灯装置において
は、直流昇圧回路２内の制御部により放電ランプ５の始
動時から安定時までのランプ電流がランプ電圧に応じて
制御され、始動時には定格電流の数倍の始動電流を流す
ことによって瞬時点灯を可能にしている。

【０００５】また、始動直後のランプ電圧が低い状態で
は出力電流が最大になるように制御するので、出力端が
何らかの原因で短絡あるいは低インピーダンス状態とな
った場合はランプ電圧は正常に動作せず、常時定格以上
の出力電流が流れることになり、回路素子の発熱による
破損が発生する恐れがある。このため、出力短絡あるい
は低インピーダンス状態での定格以上の出力電流をある
一定時間後には停止させる保護回路部７を備えている。

【０００６】この保護回路部７は、直流昇圧回路２の出
力電流を検出して設定値と比較し、所定の電流値を越え
た場合は上述の直流昇圧回路２内の制御部へ停止信号を
出力し、回路動作を停止させるものである。

【０００７】図６は上記出力電流の検出領域とランプ電
流の関係を示す図である。図示のように、出力短絡時の
電流より検出電流の比較レベルを低く設定してあり、ま
た短絡検出領域（１）から低インピーダンス検出領域
（２）へ時間ｔ１からｔ２（ランプ電流Ｉ１→Ｉ２）の
間に設定変更可能になっている。

【０００８】放電ランプ５においては、始動時のランプ
温度が低い状態ではランプ電圧が高く、始動電流を多く
流してから定格電流まで減少していくので、停止させる
電流の設定値に応じて始動から定格までランプ電流が下
がるのにかかる一定時間は検出されないように、タイマ
回路１３により停止信号がキャンセルされる。つまり、
始動後所定時間は短絡出力がキャンセルされる。このタ
イマ回路１３は、点灯開始と同時に作動するものであ
る。

【０００９】また、図６に示すランプ始動時電流の変化
から分かるように、上述の設定電流値を高くすれば停止
までの時間が短くなり、逆に設定電流値を低くすると停
止までの時間が長くなる。

【００１０】図６でランプ始動時電流が立ち上がり時に
飽和しているが、これは始動後ランプ温度が上昇するま
ではランプ電圧が低く、このランプ電圧が低い領域でラ
ンプ電流が高い値で一定になっているもので、放電ラン
プ５の最大定格においてウォームアップ動作時の最大ラ
ンプ電流と最大ランプ電力が限定されているためであ
り、このランプ電圧の低い領域の期間はＰＷＭ制御によ
り制御されている。

【００１１】また、実際の短絡電流については回路保護
（ランプ保護を含む）の目的で最大ランプ電流値付近で
制御され、放電ランプ５のウォームアップ始動時の制御
においても最大ランプ電力の設定にもよるが瞬時点灯を
行うタイプのものであれば殆ど最大ランプ電流値付近ま
でランプ電流が流され、短絡電流制御により制限される
動作となる。よって、両者の差は接近しており、回路の
ばらつきを考慮すると容易に判別するのは困難である。
なお、可変抵抗により微調整を行う方法はあるが、回路
構成が複雑になり、量産向きではない。

【００１２】図７は保護回路部７の動作を示す図であ
り、（ａ）はランプ電流、（ｂ）はタイマ出力（キャン
セル信号）、（ｃ）は停止信号をそれぞれ示している。
同図の（ａ）では、ランプ電流の飽和レベルと比較レベ
ルの関係が図６と逆になっている。これは、図６では出
力完全短絡時の電流とランプ始動電流の判別のために両
者の間に比較レベルが存在するが、図７では出力低イン
ピーダンスによる短絡電流の判別を行うためであり、こ
の場合ランプ始動電流と定格ランプ電流の間に比較値を
持ってくる必要がある。また、判別するタイミングとし
ては、ランプ電流が始動電流から定格電流まで低下する
のに十分な時間が経過してからであり、この間はタイマ
によりカウントして停止をキャンセルする。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の放電灯点灯装置にあっては、始動時のラン
プ電流制御により出力短絡時も電流制限されることにな
るので、ランプ始動時と出力短絡時とでは出力電流値の
差が殆どなく、出力短絡の検出タイミングとしては図６
に示すｔ１以降でランプ電流が低下してからになり、出
力停止まで時間がかかってしまう。

【００１４】また、出力完全短絡ではなく低インピーダ
ンスが残存する中途半端な状態を検出する場合には、タ
イマによるキャンセル時間を長く設定しなければなら
ず、異常検出による停止時間が図６に示すｔ２以降とな
って更に長くなってしまう。

【００１５】また、上記の中途半端な状態を検出する
際、低インピーダンスを検出可能な設定にて出力短絡し
た場合は、比較的大きな電流が図６に示す０からｔ２ま
での期間電流検出用抵抗に流れて発熱が生じるので、電
流検出用抵抗を大型なものにする必要がある。

【００１６】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、出力短絡時に回路停止するまでの時間
が早く、出力低インピーダンスの異常時にも早く回路停
止させることができ、安全性が向上し、また電流検出用
抵抗の小型化が可能な放電灯点灯装置を提供することを
目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る放電灯点灯
装置は、次のように構成したものである。

【００１８】（１）直流入力電圧を昇圧する直流昇圧回
路と、昇圧された直流を交流に変換して放電灯に点灯電
力を供給する直流−交流インバータを有した放電灯点灯
装置において、放電灯の点灯動作開始後に前記直流昇圧
回路の出力電圧の検出値と出力短絡判定用の設定値とを
比較して出力短絡状態と判定した場合に所定時間経過後
に直流昇圧回路の動作を停止させる保護回路部を備え
た。

【００１９】（２）上記（１）の構成において、保護回
路部は、放電灯の点灯動作開始後に直流昇圧回路の出力
電流の検出値と出力低インピーダンスによる異常電流判
定用の設定値とを比較して異常電流状態と判定した場合
に、出力短絡状態のときに直流昇圧回路の動作を停止さ
せる所定時間よりも長い時間経過後に直流昇圧回路の動
作を停止させるようにした。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例の回路構成
を示すブロック図であり、図５と同一符号は同一構成要
素を示している。

【００２１】図１において、１は直流電源、２は直流電
源１からの直流入力電圧を昇圧する直流昇圧回路、３は
昇圧された直流を交流に変換して放電ランプ５に点灯電
力を供給する直流−交流インバータ、４は放電ランプ５
に起動用の高電圧パルスを出力する起動回路、６は出力
短絡保護機能を有した保護回路部で、短絡検出部と低イ
ンピーダンス検出部に分かれており、両検出部の出力は
オア（ＯＲ）ゲートＱ１を介して直流昇圧回路２の制御
部へ停止信号として出力される。

【００２２】上記保護回路部６の短絡検出部は、直流昇
圧回路２の出力電圧を検出する電圧検出回路１４と、そ
の検出値（出力値）を出力短絡判定用のあるレベルの設
定値と比較して異常状態（出力短絡状態）と判定した場
合に停止信号を出力する比較回路１５と、その比較回路
１５の停止信号を所定時間キャンセルするタイマ回路
（１）１３ａから構成され、放電ランプ５の点灯動作開
始後に異常状態を検出すると所定時間ｔ１経過後に直流
昇圧回路２の動作を停止させる。

【００２３】また低インピーダンス検出部は、直流昇圧
回路２の出力電流を電流検出用抵抗Ｒ１によって検出す
る電流検出回路１１と、その検出値（出力値）を出力低
インピーダンスによる異常電流判定用のあるレベルの設
定値と比較して異常状態（異常電流出力状態）と判定し
た場合に停止信号を出力する比較回路１２と、その比較
回路１２の停止信号を所定時間キャンセルするタイマ回
路（２）１３ｂから構成され、放電ランプ５の点灯動作
開始後に異常状態を検出すると上述の所定時間ｔ１より
も長い所定時間ｔ２経過後に直流昇圧回路２の動作を停
止させる。

【００２４】図２は本実施例の検出領域とランプ電流の
関係を示す図であり、図６と同様ランプ電流と短絡検出
領域及び低インピーダンス検出領域が示されている。図
示のように、本実施例では出力短絡の検出領域が大きく
（早く）、出力短絡時から回路動作停止までの時間を大
幅に短縮することができ、また低インピーダンス時の回
路保護についても検出部を別に設けているので、始動時
から定常点灯時までの広範囲にわたって異常電流から保
護することができる。

【００２５】次に動作について説明すると、本実施例で
は出力短絡についてはランプ始動電流と短絡電流とでは
あまり差がでない電流検出によるものから電圧検出のも
のに代えている。すなわち、ランプ電圧は起動直後には
約３０Ｖ以上であるので直流昇圧回路２の出力電圧も２
０Ｖ程度は見込めるため、これを検出することにより短
時間での判別を可能としている。この場合に必要な時間
は、始動時の直流昇圧回路２の出力電圧の立ち上がり時
間と放電ランプ５が起動用の高電圧パルスを受けて安定
した始動時放電に移行するまでの短い時間であるので、
図２に示すｔ１以降において回路停止が可能となる。

【００２６】また、出力低インピーダンスについては電
流検出によっており、あるレベルの設定値と、短絡検出
部のタイマ１３ａより長い設定時間のタイマ１３ｂを用
いることにより、図２に示すｔ２以降において回路停止
が可能となる。

【００２７】更に本実施例では、上記の短絡検出と低イ
ンピーダンス検出における停止信号出力のオア条件をと
ることにより、図２に示すように放電ランプ５の始動直
後から定常点灯するまでの広範囲にわたって異常電流の
出力状態から回路保護を行うことができる。

【００２８】図３は本実施例の保護回路部６の動作を示
す図であり、（ａ）は直流昇圧回路の出力電圧、（ｂ）
はランプ電流、（ｃ）はタイマ（１）の出力、（ｄ）は
タイマ（２）の出力を示している。同図に示すように、
所定時間ｔ１以降で出力短絡の判別が可能となり、これ
より後の所定時間ｔ２以降で出力低インピーダンスの判
別が可能となる。また、これら所定時間ｔ１，ｔ２以降
でそれぞれ出力短絡と出力低インピーダンスによる回路
停止が可能となる。

【００２９】ここで、上記の所定時間ｔ２は、放電ラン
プ５の始動後にランプ温度が上昇してランプ電圧が立ち
上がり、それに従ってランプ電流が低下していき、出力
短絡判定の比較レベル以下となり得るのに十分な長さの
期間以降の時間であるので、図３の（ｂ）に示すように
ランプ電流が比較値と交差した以降に時間ｔ２が存在
し、それ以前の判定出力は前述のようにキャンセルされ
るようになっている。

【００３０】また、上述の出力短絡では点灯回路の放電
ランプ５への出力端は０Ｖであるが、直流−交流インバ
ータ３のＨブリッジＦＥＴ及び起動回路４の高圧パルス
トランスのインピーダンスが数Ωあるので、例えば２．
６Ａ通電では直流昇圧回路２の出力電圧は１０〜２０Ｖ
発生する。

【００３１】また放電ランプ５が正常に接続されている
時は始動時のランプ電圧は２０〜３０Ｖであるが直流昇
圧回路２の出力電圧は３０〜５０Ｖ発生するので短絡状
態を判別できる。

【００３２】尚、出力電圧にはＨブリッジの休止期間及
び高圧パルストランスのインダクタンスにより発生する
振動波形が上記直流電圧に重畳するがフィルターを用い
て除去することにより出力短絡の判別が十分可能であ
る。

【００３３】この出力短絡を判定する所定時間ｔ１のタ
イミングについては、基本的には電源オンから直流昇圧
回路２の出力が安定した以降であれば判定可能である
が、放電ランプ５への起動用の高電圧パルスを発生する
のに若干時間がかかるので、放電ランプ５が十分に点灯
開始可能な時間である０．５〜１．０秒程度経過した時
点で判定している。これは、起動用の高電圧パルスの発
生による誤動作を避けるためと、高電圧パルス発生後の
点灯開始後に発生した出力短絡に対応するためである。

【００３４】図４は直流昇圧回路２の出力を詳細に示し
たものである。Ｖ１は放電ランプ５の始動時の出力電圧
（３０Ｖ〜５０Ｖ）、Ｖ２は出力短絡時の出力電圧（１
０Ｖ〜２０Ｖ）、Ｖ３は放電ランプ５に印加する初期オ
ープン状態での出力電圧（３００Ｖ〜４００Ｖ程度必
要）をそれぞれ示している。同図に示すように、出力は
電源オンからＶ３まで立ち上がり、これ以降であれば判
定可能である。そして、起動用の高電圧パルスが発生し
て点灯を開始すると、出力はＶ３からＶ１まで低下し、
本実施例ではこのランプ点灯以降に判定を行っている。
その後は、出力は安定時のランプ電圧である定格の８５
Ｖへ移行する。

【００３５】このように、本実施例では出力短絡時とラ
ンプ始動時の電流異常を判定するのに直流昇圧回路２の
出力電圧を検出して判定しているので、ランプ電流が低
下する前に異常状態を判別でき、出力短絡による回路停
止までの時間を大幅に短縮することができ、安全性を向
上させることができる。また短絡時における判定停止時
間を短くすることができるので、電流検出用抵抗Ｒ１に
流れる最大電流の印加時間を短縮でき、電流検出用抵抗
Ｒ１のストレスを軽減できるとともに、電流検出用抵抗
Ｒ１を小型化することができる。

【００３６】更に、直流昇圧回路２の出力電流を検出し
て出力低インピーダンス時の回路停止保護を同時に行う
ことにより、放電ランプ５の始動時から安定点灯時まで
の広範囲にわたって出力電流異常に対する回路保護を確
実に行うことができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ランプ
始動電流が低下する前に出力短絡を判定でき、出力短絡
時に回路停止するまでの時間が早くなり、出力低インピ
ーダンスの異常時にも早く回路停止させることができ、
回路保護を確実に行うことができ、安全性が向上し、ま
た電流検出用抵抗の小型化を図ることができる。

【００３８】また、放電灯の始動時から安定点灯時まで
の広範囲にわたって出力電流異常に対する回路保護を確
実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例の回路構成を示すブロック図

【図２】 実施例の検出領域とランプ電流の関係を示す
説明図

【図３】 実施例の保護回路部の動作を示す説明図

【図４】 直流昇圧回路の出力を示す説明図

【図５】 従来例の回路構成を示すブロック図

【図６】 従来例の検出領域とランプ電流の関係を示す
説明図

【図７】 従来例の保護回路部の動作を示す説明図

【符号の説明】

１ 直流電源 ２ 直流昇圧回路 ３ 直流−交流インバータ ４ 起動回路 ５ 放電ランプ ６ 保護回路部 １１ 電流検出回路 １２ 比較回路 １３ａ タイマ回路 １３ｂ タイマ回路 １４ 電圧検出回路 １５ 比較回路 Ｒ１ 電流検出用抵抗 Ｑ１ オアゲート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K072 AA11 BA03 BA05 BB10 DD06 EA07 EB01 EB05 EB06 GB01 3K082 AA16 AA32 AA77 BA05 BA24 BC23 BC29 BD03 BD04 BD23 BD36 BE04 BE13 CA32

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流入力電圧を昇圧する直流昇圧回路
   と、昇圧された直流を交流に変換して放電灯に点灯電力
   を供給する直流−交流インバータを有した放電灯点灯装
   置において、放電灯の点灯動作開始後に前記直流昇圧回
   路の出力電圧の検出値と出力短絡判定用の設定値とを比
   較して出力短絡状態と判定した場合に所定時間経過後に
   直流昇圧回路の動作を停止させる保護回路部を備えたこ
   とを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 保護回路部は、放電灯の点灯動作開始後
   に直流昇圧回路の出力電流の検出値と出力低インピーダ
   ンスによる異常電流判定用の設定値とを比較して異常電
   流状態と判定した場合に、出力短絡状態のときに直流昇
   圧回路の動作を停止させる所定時間よりも長い時間経過
   後に直流昇圧回路の動作を停止させることを特徴とする
   請求項１記載の放電灯点灯装置。