JP2001006894A

JP2001006894A - 自動車用高圧放電灯装置

Info

Publication number: JP2001006894A
Application number: JP11174129A
Authority: JP
Inventors: Noboru Yamamoto; 昇山本; Hiroaki Okuchi; 弘章奥地; Satoshi Oda; 悟市小田
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd; Denso Corp
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd; Denso Corp
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2001-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ランプの立ち消え防止性能及びランプ電流の
リップル電流を犠牲にすることなく、部品点数を削減で
き、製品の小型化、低コスト化を図る。【解決手段】トランス４１によって高圧変換された電
圧を整流ダイオード４３と、平滑用コンデンサ４４で直
流高電圧に変換する。この直流高電圧をＨブリッジ回路
６１を介してランプ２に印加するとともにＨブリッジ回
路６１を介して始動回路７におけるコンデンサ７５を充
電するよう構成する。そして、始動回路７の高電圧発生
用トランス７１の２次巻線７１ｂのインダクタンスＬ２
を２．５ｍＨ以上にし、平滑用コンデンサ４４の容量Ｃ
１を０．５μＦ以下とし、さらに、Ｌ２×Ｃ１を１×１
０^-1×ｆ^-1.68以上となるように、Ｌ２、Ｃ１、および
ＭＯＳトランジスタ４２のスイッチング周波数ｆを選定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用の前照灯
に用いられる高圧放電灯を点灯させる自動車用高圧放電
灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高圧放電灯（以下、ランプとい
う）を点灯させる高圧放電灯装置が自動車用前照灯に適
用されている。この高圧放電灯装置の回路構成を図９に
示す。

【０００３】ランプ３０６の点灯は、車載バッテリ３０
０の電圧に基づいて行われる。バッテリ３００の電圧
は、１次側巻線３０２ａ及び始動回路３０１側に設けら
れた２次側巻線３０２ｂによって高圧変換され、この高
圧化された電圧によってコンデンサ３０３が充電され
る。そして、コンデンサ３０３の充電電圧が設定電圧
（例えば、１ｋＶ）以上になると放電ギャップ３０４が
放電を行い、この放電によってコンデンサ３０３の充電
電圧が高電圧発生用トランス３０５の巻線３０５ａ、３
０５ｂでさらに高圧化され、ランプ３０６に高電圧（例
えば、２０ｋＶ）が印加される。これにより、ランプ３
０６の両端子間で絶縁破壊が起こり、ランプ３０６が点
灯する。

【０００４】さらに、上記始動回路３０１とは別個に直
流電源回路３０７に用いるために設けられた２次側巻線
３０２ｃを介して、１次側のバッテリ３００から２次側
へ所定の電力供給が行われて、ランプ３０６の点灯が維
持される。この時、ランプ３０６を交流点灯させるため
に、４個のＭＯＳトランジスタ３０９ａ〜３０９ｄより
なるＨブリッジ回路３０９を有するインバータ回路３１
０にて、放電電流の向きを交互に反転させるようにして
いる。また、１次側巻線３０２ａを流れる１次電流は、
半導体スイッチング素子であるＭＯＳトランジスタ３１
１にて制御される。このＭＯＳトランジスタ３１１のオ
ンオフは、ＰＷＭ制御回路３１２により制御される。Ｐ
ＷＭ制御回路３１２は、ランプ３０６に印加されるラン
プ電圧ＶＬ及びランプ３０６に流れるランプ電流ＩＬに
基づいてデューティー制御を行うと共に、２次側への電
力供給をランプ３０６の状況（例えば電極温度）に応じ
て制御している。

【０００５】また、インダクタ３３０とコンデンサ３４
０により、点灯直後のランプ電極温度が低い時に発生し
易いランプ３０６の立ち消え防止を行うと共に、コンデ
ンサ３２０とインダクタ３３０とコンデンサ３４０と高
電圧発生用トランス３０５の２次巻線３０５ｂによって
スイッチング素子３１１のスイッチング周波数に応じて
生じるランプ電流のリップル電流を低減している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トラン
ス３０２は始動回路３０１及び直流電源回路３０７のた
めに２つの出力巻線３０２ｂ、３０２ｃを用いているた
め、大型化し、コスト高となっているという問題があ
る。

【０００７】さらに、ランプ３０６の立ち消え防止及び
ランプ電流のリップル電流低減のためにコンデンサ３２
０、３４０とインダクタ３３０を備えており、部品点数
が多く、製品の大型化、コスト高となっているという問
題がある。

【０００８】本発明は、上記問題を解決することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の自動車用高圧放電灯装置において
は、直流電圧源の電圧をスイッチング素子のスイッチン
グを用いて昇圧し、その昇圧電圧を平滑用コンデンサで
平滑して出力する直流電源回路と、この直流電源回路の
出力電圧を用いてランプを交流点灯させるＨブリッジ回
路と、このＨブリッジ回路の出力電圧により充電される
コンデンサと、このコンデンサに１次巻線が接続されＨ
ブリッジ回路とランプとの間に２次巻線が設けられた高
電圧発生用トランスとを有し、ランプの点灯始動時にコ
ンデンサの充電電圧を高電圧発生用トランスで昇圧して
ランプに高電圧を印加する始動回路と、を備え、ランプ
は、自動車用の３５Ｗバルブであって、高電圧発生用ト
ランスの２次巻線のインダクタンスをＬ２、平滑用コン
デンサの容量をＣ１、スイッチング素子のスイッチング
周波数をｆ（ヘルツ）としたとき、Ｌ２（直流重畳１．５Ａでの値）≧２．５ｍＨ（２．５
×１０^-3ヘンリー）、容量Ｃ１≦０．５μＦ（０．５×１０^-6ファラド）、Ｌ２（直流重畳０．４Ａでの値）×Ｃ１≧１×１０^-1×
ｆ^-1.68 の関係を満たしていることを特徴としている。

【００１０】このような構成とし、高電圧発生用トラン
スの２次巻線のインダクタンスＬ２、平滑用コンデンサ
の容量Ｃ１、スイッチング素子のスイッチングｆを上記
のような関係を満たすものとすることにより、従来回路
で示すトランス３０７の巻線３０２ｂを廃止でき、ラン
プの立ち消え防止性能及びランプ電流のリップル電流を
犠牲にすることなく、従来回路で示すインダクタ３３
０、コンデンサ３４０を廃止することができる。従っ
て、部品点数を削減でき、製品の小型化、低コスト化を
図ることができる。

【００１１】上記のように構成した場合、請求項２に記
載の発明のように、始動回路におけるコンデンサの充電
電圧を３５０Ｖ〜４００Ｖとして、１７ｋＶ以上の高電
圧を発生させ、点灯開始時にランプに十分な高電圧を印
加することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。

【００１３】図１に、本発明の一実施形態にかかる自動
車用高圧放電灯装置の全体の回路構成を示す。

【００１４】１は直流電源としての車載バッテリ、２は
自動車用前照灯として用いられるランプ、３はランプ２
の点灯スイッチである。なお、この実施形態では、ラン
プ２として、自動車用の３５Ｗバルブ（例えば、フィリ
ップス社製のＤ２Ｓ、Ｄ２Ｒバルブ等）を用いている。
また、この放電灯装置は、直流電源回路としてのＤＣ−
ＤＣコンバータ４、点灯補助回路５、インバータ回路
６、始動回路７等の回路機能部を有している。

【００１５】ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、バッテリ１側
に配された１次巻線４１ａとランプ２側に配された２次
巻線４１ｂを有するフライバックトランス４１と、１次
巻線４１ａに接続されたスイッチング素子としてのＭＯ
Ｓトランジスタ４２と、２次巻線４１ｂに接続された整
流用のダイオード４３及び出力平滑用のコンデンサ４４
から構成され、バッテリ電圧ＶＢを昇圧した昇圧電圧を
出力する。すなわち、ＭＯＳトランジスタ４２がオンす
ると、１次巻線４１ａに１次電流が流れて１次巻線４１
ａにエネルギーが蓄えられ、ＭＯＳトランジスタ４２が
オフすると、１次巻線４１ａのエネルギーが２次巻線４
１ｂを介して放出される。そして、このような動作を繰
り返すことにより、ダイオード４３と平滑用コンデンサ
４４の接続点から高電圧を出力する。

【００１６】点灯補助回路５は、コンデンサ５１と抵抗
５２から構成され、点灯スイッチ３がオンした後にラン
プ２への印加電圧と同じ電圧にコンデンサ５１が充電さ
れ、ランプ２の電極間での絶縁破壊によりランプ両端間
の電圧が低下すると、コンデンサ５１に充電された電荷
をランプ２を介して放電させることにより速やかにアー
ク放電に移行させる。

【００１７】インバータ回路６は、ランプ２を交流（矩
形波）点灯させるもので、Ｈブリッジ回路６１とブリッ
ジ駆動回路６２、６３から構成されている。Ｈブリッジ
回路６１は、Ｈブリッジ状に配置された半導体スイッチ
ング素子をなすＭＯＳトランジスタ６１ａ〜６１ｄから
なる。ブリッジ駆動回路６２、６３は、制御回路１０か
らの制御信号によって、ＭＯＳトランジスタ６１ａ、６
１ｄとＭＯＳトランジスタ６１ｂ、６１ｃを交互にオン
オフ駆動する。この結果、ランプ２の放電電流の向きが
交互に切り替わり、ランプ２の印加電圧（放電電圧）の
極性が反転してランプ２が交流点灯する。

【００１８】なお、コンデンサ６１ｅ、６１ｆは、点灯
始動時の高電圧パルスによりランプ２の絶縁破壊時に生
じるサージ電圧からＨブリッジ回路６１を保護する保護
用のコンデンサである。

【００１９】始動回路７は、Ｈブリッジ回路６１の中点
電位とバッテリ１の負極端子との間に設置され、１次巻
線７１ａと２次巻線７１ｂを有する高電圧発生用トラン
ス７１、ダイオード７２、７３、抵抗７４、コンデンサ
７５、及び一方向性半導体素子であるサイリスタ７６か
ら構成されている。なお、高電圧発生用トランス７１の
１次巻線７１ａはコンデンサ７５に接続され、２次巻線
７１ｂはＨブリッジ回路６１とランプ２との間に設けら
れている。

【００２０】そして、この始動回路７は、ランプ２の点
灯始動時にランプ２に高電圧パルスを印加してランプ２
を点灯させる。すなわち、点灯スイッチ３がオンする
と、ＭＯＳトランジスタ６１ａ、６１ｄとＭＯＳトラン
ジスタ６１ｂ、６１ｃが交互にオンオフ駆動され、ＭＯ
Ｓトランジスタ６１ｂ、６１ｃがオンの時にコンデンサ
７５が充電され、ＭＯＳトランジスタ６１ｂ、６１ｃが
オフの時にサイリスタ７６がオンするよう制御回路１０
にてサイリスタ７６のゲート信号が制御される。サイリ
スタ７６にゲート信号が印加されると、コンデンサ７５
が高電圧発生用トランス７１の１次巻線７１ａを介して
放電し、高電圧発生用トランス７１の２次巻線７１ｂに
高電圧パルスが発生する。この高電圧パルスがランプ２
に印加され、ランプ２の電極間で絶縁破壊し、ランプ２
を点灯始動させる。

【００２１】上記したＭＯＳトランジスタ４２、ブリッ
ジ回路６２、６３、サイリスタ７６は、制御回路１０に
よって制御される。この制御回路１０には、ＤＣ−ＤＣ
コンバータ４とインバータ回路６の間のランプ電圧（す
なわちインバータ回路６に印加される電圧）ＶＬ及びイ
ンバータ回路６からバッテリ１の負極側に流れる電流Ｉ
Ｌなどが入力されている。なお、電流ＩＬは電流検出抵
抗８により電圧として検出される。

【００２２】図２に、制御回路１０のブロック構成を示
す。制御回路１０は、ＭＯＳトランジスタ４２をＰＷＭ
信号によってオンオフさせるＰＷＭ制御回路１００と、
ランプ電圧ＶＬをサンプルホールドするサンプルホール
ド回路２００と、サンプルホールドされたランプ電圧Ｖ
Ｌとランプ電流ＩＬに基づいてランプ電力を所望値に制
御するランプパワー制御回路３００と、Ｈブリッジ６１
を制御するＨブリッジ制御回路４００と、サイリスタ７
６をオンさせてランプ２に高電圧パルスを印加する高電
圧発生制御回路５００から構成されている。

【００２３】上記構成において、放電灯装置の点灯動作
を説明する。

【００２４】点灯スイッチ３がオンすると、図１に示す
各部に電源が供給される。そして、ＰＷＭ制御回路１０
０はＭＯＳトランジスタ４２をＰＷＭ制御する。その結
果、フライバックトランス４１の作動によって、バッテ
リ電圧ＶＢを昇圧した電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ４か
ら出力される。また、Ｈブリッジ制御回路４００は、Ｈ
ブリッジ回路６１におけるＭＯＳトランジスタ６１ａ〜
６１ｄを対角線の関係で交互にオンオフさせる。このこ
とにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ４から出力された電圧
が、Ｈブリッジ回路６１を介して始動回路７のコンデン
サ７５に供給され、コンデンサ７５が充電される。

【００２５】この後、高電圧発生制御回路５００は、Ｈ
ブリッジ制御回路４００から出力されるＭＯＳトランジ
スタ６１ａ〜６１ｄの切換タイミングを知らせる信号に
基づいて、サイリスタ７６にゲート信号を出力し、サイ
リスタ７６をオンさせる。そして、サイリスタ７６がオ
ンすると、コンデンサ７５が放電し、トランス７１を通
じて、ランプ２に高電圧パルスが印加される。その結
果、ランプ２が電極間で絶縁破壊し、点灯始動する。

【００２６】この後、Ｈブリッジ回路６１によりランプ
２への放電電圧の極性（放電電流の向き）を交互に切り
替えることで、ランプ２が交流点灯される。また、ラン
プパワー制御回路３００は、ランプ電流ＩＬとランプ電
圧ＶＬ（サンプルホールド回路２００によってサンプル
ホールドされたもの）とに基づいて、ランプ電力が所望
値となるように制御し、ランプ２を安定点灯させる。

【００２７】なお、サンプルホールド回路２００は、Ｈ
ブリッジ回路６１の切換タイミングに同期しその切換時
に発生する過渡電圧をマスクし、過渡電圧発生時以外の
ランプ電圧ＶＬをサンプリングしてホールドする。

【００２８】上記した構成によれば、図９の従来回路で
示すトランス３０７の巻線３０２ｂ、インダクタ３３
０、コンデンサ３４０を廃止することができる。但し、
自動車用高圧放電灯装置として機能させるためには、ラ
ンプ２の点灯始動時の高電圧パルスの発生、ランプ２の
立ち消え防止性能、およびランプ電流のリップル電流を
良好にする必要がある。以下、この点について順に説明
する。［ランプ２の点灯始動時の高電圧パルスの発生に
ついて］高電圧パルスは、コンデンサ７５に充電された
状態でサイリスタ７６がオンした時に高電圧発生用トラ
ンス７１の１次巻線７１ａを介してコンデンサ７５が放
電し、このとき２次巻線７１ｂに高電圧パルスが発生す
る。このときの高電圧は、（ａ）コンデンサ７５の充電電圧（ｂ）コンデンサ７５の容量（ｃ）高電圧発生用トランス７１の巻線７１ａ、７１ｂ
の巻数比（ｄ）高電圧発生用トランス７１の磁気回路（巻線７１
ａ、７１ｂのインダクタンス）によって決まる。

【００２９】ここで、コンデンサ７５の充電電圧は、ラ
ンプ点灯前にランプ２に印加する電圧である。この電圧
は、ランプ２の電極間で絶縁破壊した時にアーク放電に
移行するために必要な電圧で、自動車用の３５Ｗバルブ
では、３５０Ｖ以上の電圧が必要である。この電圧を高
くすると、平滑用コンデンサ４４、Ｈブリッジ回路６１
を構成する素子等の関係する素子の耐電圧を高いものに
する必要があり、大きさコスト的に不利となる。よっ
て、コンデンサ７５の充電電圧は３５０Ｖ〜４００Ｖ
で、好ましくは４００Ｖである。

【００３０】次に、コンデンサ７５の容量について説明
する。

【００３１】ランプ２の電極間で絶縁破壊した時に平滑
用コンデンサ４４から放電電流がＨブリッジ回路６１を
介してランプ２に電流が流れ、アーク放電に移行し点灯
する。この作動において、平滑用コンデンサ４４の放電
電流がランプ２に流れ込むためには、電極間での絶縁破
壊時に高電圧発生用トランス７１から所定値以上の放電
エネルギーをランプ２に与える必要がある。このエネル
ギーＥ₁は、数式１に示すように、コンデンサ７５の容
量Ｃ₇₅、コンデンサ７５の充電電圧Ｖ、および高電圧発
生用トランス７１の変換効率ηで決まり、充電電圧４０
０Ｖの場合のコンデンサ７５の容量は０．４７μＦ程度
が必要である。

【００３２】

【数１】

【００３３】次に、高電圧発生用トランス７１の巻線７
１ａ、７１ｂの巻数比、高電圧発生用トランス７１の磁
気回路（巻線７１ａ、７１ｂのインダクタンス）につい
て説明する。

【００３４】ランプ２を絶縁破壊するために必要な電圧
は、自動車用の３５Ｗバルブでは、実験にて求めた結
果、高電圧パルスのｄｖ／ｄｔ（単位時間当たりの電圧
変化）が５０Ｖ／ｎＳでは波高値として１７ｋＶ以上必
要である。コンデンサ７５の充電電圧を４００Ｖとし
て、高電圧発生用トランス７１の２次巻線７１ｂの両端
に１７ｋＶ以上の電圧を発生させるための巻線７１ａ、
７１ｂの巻数比及び磁気回路（巻線７１ａ、７１ｂのイ
ンダクタンス）を実験にて求めた。巻数比は、開磁路、
閉磁路の２つの磁気回路にて実験し、ともにほぼ同じ結
果で巻数比８０程度が最適である。

【００３５】但し、高電圧パルスの波高値は、高電圧発
生用トランス７１の実装形態により影響を受ける。つま
り、高電圧発生用トランス７１を金属ケース内に収納す
ると、高電圧発生用トランスの漏洩磁束が金属ケースを
鎖交し、うず電流として消費されるため、高電圧パルス
の波高値が低下する。従って、漏洩磁束を少なくし性能
低下を防止するためには、閉磁路構成とするのが好まし
い。

【００３６】次に、２次側巻線７１ｂのインダクタンス
と高電圧パルスの発生電圧の関係について、高電圧発生
用トランス７１を閉磁路構成とし、巻線７１ａ、７１ｂ
の巻数比を８０に固定し、２次巻線７１ｂのインダクタ
ンスＬ２を変えた場合の実験結果を図３に示す。この結
果から、高電圧発生用トランス７１の２次巻線７１ｂの
両端に１７ｋＶ以上の電圧を発生させるためには、２次
巻線７１ｂのインダクタンスＬ２を２．５ｍＨ以上とす
る必要がある。つまり、２次巻線７１ｂのインダクタン
スＬ２を２．５ｍＨ以上にすれば、巻線７１ａ、７１ｂ
の結合を良好にし、結合係数を１に近いところにするこ
とができるため、コンデンサ７５の充電電圧３５０Ｖ〜
４００Ｖに対して１７ｋＶ以上の高電圧を発生させるこ
とができる。なお、この実験においては、２次巻線７１
ｂのインダクタンスＬ２を直流重畳１．５Ａのときの値
としている。これは、後述するランプ立ち消え防止のた
めに直流重畳１．５ＡにおけるインダクタンスＬ２が必
要となるためである。

【００３７】このように、直流重畳が１．５Ａのときの［ランプ２の立ち消え防止性能について］平滑用コンデ
ンサ４４の容量および高電圧発生用トランス７１の２次
巻線７１ｂのインダクタンスとでランプ２への印加電圧
の極性切換時に過渡電圧を発生し、この過渡電圧をラン
プ２に印加することによりランプ２の立ち消えを防止し
ている。

【００３８】まず、この過渡電圧発生の作動について説
明する。

【００３９】ランプ２の点灯状態でランプ２に流れるラ
ンプ電流ｉ（図１参照）とＨブリッジ回路６１への印加
電圧である端子Ｇ（図１参照）の電圧波形を図４に示
す。ランプ電流ｉの向きが切り替わる（極性切換）たび
に過渡電圧Ｖｐが発生する。

【００４０】図５に、極性切り替わり時の端子Ｇの電圧
とランプ電流ｉの拡大波形、およびＭＯＳトランジスタ
６１ａ〜６１ｄのオンオフ状態を示す。ＭＯＳトランジ
スタ６１ａ、６１ｄがオフ、ＭＯＳトランジスタ６１
ｂ、６１ｃがオンして点灯している状態では、ランプ電
流ｉ１が流れている。この状態から極性切換作動に入る
と、まずＭＯＳトランジスタ６１ｂ、６１ｃがオフし、
その後、時間Ｔが経過した後にＭＯＳトランジスタ６１
ａ、６１ｄがオンする。この時間Ｔはデットタイムであ
り、ＭＯＳトランジスタ６１ａ〜６１ｄの全てがオフす
る数μ秒の時間である。このデッドタイムＴは、ＭＯＳ
トランジスタ６１ａ、６１ｂあるいはＭＯＳトランジス
タ６１ｃ、６１ｄが同時に導通することを確実にさける
ために設定されている。

【００４１】ここで、ＭＯＳトランジスタ６１ｂ、６１
ｃがオフする直前ではランプ電流ｉ１は２次巻線７１ｂ
に流れている電流であり、２次巻線７１ｂにはランプ電
流ｉ１により、数式２で表されるエネルギーＥ₂が蓄積
されている。

【００４２】

【数２】

【００４３】ＭＯＳトランジスタ６１ｂ、６１ｃがオフ
すると、２次巻線７１ｂに蓄積されたエネルギーは、図
６中のＨで示す経路で電流が流れ、エネルギーを放出す
る。つまり、ランプ２、ＭＯＳトランジスタ６１ａの寄
生ダイオード、コンデンサ５１、抵抗８、ＭＯＳトラン
ジスタ６１ｄの寄生ダイオードを介して放出される。こ
の時、平滑用コンデンサ４４は充電される。次に、ＭＯ
Ｓトランジスタ６１ａ、６１ｄがオンするが、この状態
でも同じ経路で放出を続け、２次巻線７１ｂに蓄積され
たエネルギーを完全に放出するまで続く。

【００４４】エネルギーを完全に放出した時点（ランプ
電流が０になった時点）で、平滑用コンデンサ４４の充
電電圧は最大値Ｖｐとなる。この瞬間にランプ２の電極
間に電圧Ｖｐが印加される。電圧Ｖｐがランプ２の再点
弧電圧よりも高ければ、ランプ２は再点弧し、逆方向の
電流が流れ、安定電流値に達する。ここで、電圧Ｖｐが
ランプ２の再点弧電圧よりも低い場合は、ランプ２は再
点弧できずにランプ２は消えてしまう、つまりランプ２
の立ち消えとなる。この立ち消えはランプ２の電極が冷
えている状態が発生し易い。このため、点灯開始時に電
極温度が低いと、ランプ２の再点弧電圧は高くなる。

【００４５】自動車用の３５Ｗバルブでは、点灯開始時
にランプ電流ｉ１は１．５Ａ〜２．５Ａ程度、ランプ電
圧Ｖ１は３０〜５０Ｖ程度になるように、ランプ２の電
力が制御される。この状態での再点弧電圧に対し、上記
した電圧Ｖｐが必ず高くなるようにすれば、ランプ２の
立ち消えを防止することができる。ランプ２の立ち消え
を防止するために必要な電圧Ｖｐを実験により求めた結
果、電圧Ｖｐが１２０Ｖ以上であれば、ランプ２の立ち
消えを防止できることが分かった。

【００４６】ここで、上記した電圧Ｖｐは、高電圧発生
用トランス７１の２次巻線７１ｂのインダクタンスＬ２
と、平滑用コンデンサ４４の容量Ｃ１と、ランプ電流ｉ
１と、ランプ電圧Ｖ１により、数式３で表される。

【００４７】

【数３】

【００４８】この数式３から、Ｖｐ＝１２０Ｖ、Ｌ２＝
２．５ｍＨ、ｉ１＝１．５Ａ、Ｖ１＝３０Ｖとして、Ｃ
１を求めると、Ｃ１＝０．４２μＦとなる。また、Ｖｐ
＝１２０Ｖ、Ｌ２＝２．５ｍＨ、ｉ１＝１．５Ａ、Ｖ１
＝５０ＶとしてＣ１を求めると、Ｃ１＝０．４７μＦ≒
０．５μＦとなる。

【００４９】従って、電圧Ｖｐを１２０Ｖ以上とするた
めには、平滑用コンデンサ４４の容量Ｃ１を０．５μＦ
以下にすることが必要である。［ランプ電流のリップル電流について］上記した高電圧
発生用トランス７１の２次巻線７１ｂのインダクタンス
Ｌ２と、平滑用コンデンサ４４の容量Ｃ１は、ランプ電
流のリップル電流値にも関係する。

【００５０】このランプ電流のリップル電流は、インダ
クタンスＬ２、容量Ｃ１と点灯中のランプ２のインピー
ダンスと、ＤＣ−ＤＣコンバータ４におけるＭＯＳトラ
ンジスタ４２のスイッチング周波数ｆ（ヘルツ）で決ま
る。図７にランプ２の電流波形ｉを示す。ｉ_P-Pはリッ
プル電流値、ｔはＭＯＳトランジスタ４２のスイッチン
グの周期（１／ｆ）を示している。

【００５１】自動車用の３５Ｗバルブでは、安定点灯時
での許容リップル電流として、１０ｍＡ以下が推奨され
ている。従って、ランプ２のリップル電流ｉ_P-Pを１０
ｍＡ以下にする必要があり、ｉ_P-P＝１０ｍＡとなるＣ
１×Ｌ２とｆの関係を実験により求めた。その結果を図
８に示す。この実験結果から、ｉ_P-P＝１０ｍＡ以下と
するためには、Ｌ２×Ｃ１≧１×１０^-1×ｆ^-1.68を満
たす、すなわち図８中の斜線領域の関係にする必要があ
る。但し、ランプ２の安定点灯時のランプ電流は０．４
Ａ前後であるので、高電圧発生用トランス７１の２次巻
線７１ｂのインダクタンスＬ２を直流重畳０．４Ａのと
きの値としている。

【００５２】上記した実施形態についてまとめると、高
電圧発生用トランス７１は、（１）ランプ２の電極間で
絶縁破壊させるための高電圧パルスを発生する、（２）
ランプ２の点灯後の極性切換時に、ランプ２に過渡電圧
Ｖｐを印加し立ち消えを防止する、（３）点灯中のＤＣ
−ＤＣコンバータ４におけるＭＯＳトランジスタ４２の
スイッチング周波数ｆに応じて生じるランプ電流のリッ
プル電流を低減する、という機能を有している。

【００５３】また、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の平滑用コ
ンデンサ４４は、（４）ランプ２の点灯後の極性切換時
に、ランプ２に過渡電圧を印加し立ち消えを防止する、
（５）点灯中のＭＯＳトランジスタ４２のスイッチング
周波数ｆに応じて生じるランプ電流のリップル電流を低
減する、という機能を有している。

【００５４】そして、高電圧パルスの発生電圧を所望の
値にするためには、高電圧発生用トランス７１の２次巻
線７１ｂのインダクタンスＬ２（直流重畳１．５Ａのと
きの値）を２．５ｍＨ以上とする必要がある。この場
合、高電圧発生用トランス７１の巻線７１ａ、７１ｂの
結合が良好になり、コンデンサ７５の充電電圧３５０Ｖ
〜４００Ｖに対して１７ｋＶ以上の高電圧を発生させる
ことができる。

【００５５】また、ランプ２の点灯後の極性切換時にラ
ンプ２の立ち消えを防止するためには、高電圧発生用ト
ランス７１と平滑用コンデンサ４４の両方が関係してお
り、高電圧発生用トランス７１の２次巻線７１ｂのイン
ダクタンスＬ２（直流重畳１．５Ａのときの値）を２．
５ｍＨ以上とし、かつ平滑用コンデンサ４４の容量Ｃ１
を０．５μＦ以下とする必要がある。

【００５６】また、ランプ電流のリップル電流を低減す
るには、高電圧発生用トランス７１と平滑用コンデンサ
４４とＭＯＳトランジスタ４２のスイッチング周波数ｆ
が関係しており、Ｌ２×Ｃ１≧１×１０^ー1×ｆ^-1.68を
満たすことにより、リップル電流ｉ_P-Pを１０ｍＡ以下
にすることができる。

【００５７】なお、上記した２次巻線７１ｂのインダク
タンスＬ２を、直流重畳１．５Ａのときの値と、直流重
畳０．４Ａのときの値としているが、これは２次巻線７
１ｂに流れる電流に応じてインダクタンスが変わるた
め、それぞれの電流に換算したときの値で示している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる自動車用高圧放電
灯装置の全体の回路構成を示す図である。

【図２】図１中の制御回路１０の構成を示すブロック図
である。

【図３】２次側巻線７１ｂのインダクタンスと発生電圧
の関係を示す図である。

【図４】ランプ２の点灯状態において、ランプ電流ｉと
図１中の端子Ｇの電圧の電圧波形を示す図である。

【図５】極性切り替わり時の、端子Ｇの電圧とランプ電
流ｉの拡大波形、およびＭＯＳトランジスタ６１ａ〜６
１ｄのオンオフ状態を示す図である。

【図６】ＭＯＳトランジスタ６１ｂ、６１ｃがオフした
ときの電流経路を説明するための図である。

【図７】ランプ定点灯時のランプ電流の波形を示す図で
ある。

【図８】ランプ安定点灯時でのリップル電流ｉ_P-Pを１
０ｍＡ以下にするための、Ｌ２×Ｃ１とｆの関係を示す
図である。

【図９】従来の自動車用高圧放電灯装置の回路構成を示
す図である。

【符号の説明】

１…車載バッテリ、２…ランプ、３…点灯スイッチ、４
…ＤＣ−ＤＣコンバータ、４１…フライバックトラン
ス、４２…ＭＯＳトランジスタ、４４…平滑用コンデン
サ、５…点灯補助回路、６…インバータ回路、６１…Ｈ
ブリッジ回路、７…始動回路、７１…高電圧発生用トラ
ンス７１、７１ａ…１次巻線、７１ｂ…２次巻線、７５
…コンデンサ。

フロントページの続き (72)発明者奥地弘章愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者小田悟市静岡県清水市北脇500番地株式会社小糸製作所静岡工場内Ｆターム(参考） 3K072 AA11 BA05 BB01 BB10 DD08 EB05 EB07 GA03 GB18 GC04 HA10 HB03 3K083 AA85 AA92 BA04 BA25 BA26 BA33 BC15 BC34 BC47 BD03 BD04 BD16 BD22 CA32 EA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電圧源の電圧をスイッチング素子の
スイッチングを用いて昇圧し、その昇圧電圧を平滑用コ
ンデンサで平滑して出力する直流電源回路と、この直流電源回路の出力電圧を用いて高圧放電灯を交流
点灯させるＨブリッジ回路と、このＨブリッジ回路の出力電圧により充電されるコンデ
ンサと、このコンデンサに１次巻線が接続され前記Ｈブ
リッジ回路と前記高圧放電灯との間に２次巻線が設けら
れた高電圧発生用トランスとを有し、前記高圧放電灯の
点灯始動時に前記コンデンサの充電電圧を前記高電圧発
生用トランスで昇圧して前記高圧放電灯に高電圧を印加
する始動回路と、を備え、前記高圧放電灯は、自動車用の３５Ｗバルブであって、前記高電圧発生用トランスの２次巻線のインダクタンス
をＬ２、前記平滑用コンデンサの容量をＣ１、前記スイ
ッチング素子のスイッチング周波数をｆ（ヘルツ）とし
たとき、Ｌ２（直流重畳１．５Ａでの値）≧２．５×１０^-3（ヘ
ンリー）、容量Ｃ１≦０．５×１０^-6（ファラド）、Ｌ２（直流重畳０．４Ａでの値）×Ｃ１≧１×１０^-1×
ｆ^-1.68 の関係を満たしていることを特徴とする自動車用高圧放
電灯装置。
【請求項２】前記コンデンサの充電電圧を３５０Ｖ〜
４００Ｖとし、前記高電圧発生用トランスによって前記
放電灯に１７ｋＶ以上の高電圧が印加されるようになっ
ていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用高圧
放電灯装置。