JP2001043986A

JP2001043986A - 放電灯装置

Info

Publication number: JP2001043986A
Application number: JP21789199A
Authority: JP
Inventors: Noboru Yamamoto; 昇山本; Masamichi Ishikawa; 正道石川; Satoshi Oda; 悟市小田; Yukinobu Hiranaka; 行伸平中
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd; Denso Corp
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd; Denso Corp
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2001-02-16
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: JP3740899B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＩＧＢＴでＨブリッジを構成した場合に、ラ
ンプの電気配線部が地絡して過電流が流れても、ＩＧＢ
Ｔの駆動回路が破壊されないようにする。【解決手段】Ｈブリッジ回路６１の中点電位点Ｘ、Ｙ
とブリッジ駆動回路６２、６３のＶＳ端子とを、抵抗６
４４、６５４を介して接続する。さらに、抵抗６４４、
６５４とＶＳ端子との間において、ＶＳ端子とＣＯＭ端
子とをダイオード６４９、６５６を介して接続する。こ
れにより、ＶＳ端子が所定電位にクランプされるため、
地絡によって過電流が流れてもＩＧＢＴの駆動回路が破
壊されないようにすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧放電灯を点灯
する放電灯装置に関し、特に車両前照灯に用いて好適な
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、高圧放電灯（以下、ランプとい
う）を車両用前照灯に適用し、車載バッテリの電圧をト
ランスにて高電圧化したのち、この高電圧の極性をイン
バータ回路にて切り換えて、ランプを交流点灯させるよ
うにしたものが種々提案されている（特開平９−１８０
８８８号公報、特開平８−３２１３８９号公報など）。

【０００３】このインバータ回路には、スイッチング素
子（例えば、ＭＯＳトランジスタ）で構成したＨブリッ
ジ回路が用いられ、このＨブリッジ回路によって矩形波
を形成することによって交流点灯が行われるようにして
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置では、Ｈ
ブリッジ回路を構成するスイッチ素子としてＭＯＳトラ
ンジスタを使用している。このＨブリッジに使用するＭ
ＯＳトランジスタは、耐圧、電流容量、オン抵抗等から
選定され、車両用前照灯としての放電灯装置では耐圧５
００Ｖ以上、電流容量５〜１０Ａ、オン抵抗１Ω前後の
ものが使用されている。これは、装置の性能、信頼性を
確保でき且つ、低コストの素子であるという観点から選
定されている。つまり、耐圧や電流容量は高いほど好ま
しく、オン抵抗は小さいほど好ましいが、コストとのト
レードオフの関係にあるため、上記した選定がなされて
いる。

【０００５】車両用前照灯の放電灯装置においては、点
灯スイッチオンと同時に明るく前方を照らすことが必要
とされるため、点灯開始時には、定格３５Ｗのランプに
７５Ｗ程度の電力を印加し、光束の立ち上がりを早くす
るよう制御している。このように点灯開始時に７５Ｗの
電力を印加した場合、ランプには２．５Ａ程度の電流が
流れる。この時には上記仕様のＭＯＳトランジスタにも
２．５Ａの電流が流れることになる。

【０００６】ここで、ＭＯＳトランジスタのオン抵抗が
２５℃で１Ωであるとした場合には、ＭＯＳトランジス
タの消費電力は２５℃において６．２５Ｗとなり、１２
０℃において１１．２５Ｗ程度となる。なお、温度によ
ってＭＯＳトランジスタの消費電力が変動するのは、Ｍ
ＯＳトランジスタのオン抵抗が温度依存性を持っている
ためである。

【０００７】そして、ランプにはＨブリッジの対角線に
配置される２個の素子を介してランプ電流を流している
ため、ＭＯＳの消費電力合計は上述した消費電力の２倍
となり、２５℃で１２．５Ｗとなり、１２０℃で２２．
５Ｗとなる。

【０００８】従って、ランプに７５Ｗ印加するために
は、ランプへの供給電力に加えてＨブリッジの２つのＭ
ＯＳトランジスタへの供給電力が必要となるため、放電
灯装置として、２５℃で８７．５Ｗ、１２０℃で９７．
５Ｗの電力供給能力が少なくとも要求される。従来で
は、この要求に応じた電力を供給できるＤＣ−ＤＣコン
バータを使用していたため、ＤＣ−ＤＣコンバータを構
成する部品が大型となり、コスト高になっているという
問題がある。

【０００９】このＨブリッジを構成するスイッチ素子の
消費電力を減らす方法として、スイッチ素子にＩＧＢＴ
を使用する方法が考えられる。このようにＩＧＢＴを使
用した場合、Ｈブリッジの対角線に配置される２個のＩ
ＧＢＴ消費電力合計は、２５℃で６Ｗとなり、１２０℃
で６Ｗ以下となる。

【００１０】従って、ランプに７５Ｗ印加するために
は、放電灯装置として、２５℃で８１Ｗ、１２０℃でも
８１Ｗ程度の電力供給能力があればよいことになる。こ
のため、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する部品はＭＯＳ
トランジスタ使用時と比べて、小型化でき、低コスト化
が図れる。

【００１１】また、ＩＧＢＴとＭＯＳトランジスタとの
耐圧、電流容量が同一の状態で各チップサイズを比較す
ると、ＩＧＢＴの方がチップサイズが小さい。例えば、
ＩＧＢＴが９ｍｍ²である場合に、ＭＯＳトランジスタ
が１８ｍｍ²程度となり、約１／２倍の大きさとなる。
よって、Ｈブリッジを構成するスイッチ素子にＩＧＢＴ
を使用することにより、スイッチ素子を低コスト化する
こともできる。

【００１２】このような理由により、発明者らはＨブリ
ッジにＩＧＢＴ素子を使用したものを試作し、検討を行
った。この種のランプは、通常、車両前方部に設けられ
たリフレクタ内に取り付けられているが、ランプの電気
配線部が何らかの原因で地絡すると、つまり放電灯装置
とランプとを接続する電気配線が地絡すると、地絡電流
として過電流が放電灯装置内を流れ、Ｈブリッジを構成
するＩＧＢＴの駆動回路が破壊されるという問題が生じ
ることが判った。

【００１３】この問題について検討を進めたところ、Ｈ
ブリッジを構成するスイッチング素子としてＭＯＳトラ
ンジスタを使用していた場合には地絡電流が数十Ａであ
ったのに対し、ＩＧＢＴを使用した場合には地絡電流が
２００Ａ前後となることが原因となっていた。そして、
この地絡電流の違いは素子構造の違いに起因しており、
ＩＧＢＴがＭＯＳトランジスタに比べて大電流を流す能
力を持った素子であるが故に発生する問題であることが
判った。

【００１４】本発明は上記問題に鑑みたもので、Ｈブリ
ッジを構成するスイッチ素子にＩＧＢＴを使用した場合
において、ランプの電気配線部が何らかの原因で地絡
し、地絡電流として過電流が流れた場合においても、Ｈ
ブリッジを構成するＩＧＢＴの駆動回路が破壊されるこ
とのない放電灯装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【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に記載の発明においては、４つの駆動回路
部のうちの２つは負極側基準電位となる端子（ＶＳ端
子）にＨブリッジ回路の中点電位点（Ｘ、Ｙ）が接続さ
れ、他の２つは負極側基準電位となる端子（ＣＯＭ端
子）に接地電位点が接続されており、ブリッジ駆動回路
のうち、Ｈブリッジ回路の中点電位点と接続された負極
側基準電位となる端子が所定電位となるように、該負極
側電位となる端子にクランプ手段（６４６、６５６）が
接続されていることを特徴としている。

【００１６】このように、Ｈブリッジ回路の半導体スイ
ッチング素子としてＩＧＢＴを用いる場合に、ブリッジ
駆動回路のうち、Ｈブリッジ回路の中点電位に接続され
た負極側電位となる端子にクランプ手段を接続すること
で、該負極側電位となる端子が所定電位にクランプされ
るようにすることができる。これにより、ランプの配線
部が地絡した場合においても、Ｈブリッジ回路の中点電
位に接続された負極側電位となる端子が所定電圧になる
ようにできるため、地絡によってＩＧＢＴの駆動回路が
破壊されることを防止できる。

【００１７】例えば、請求項２に示すように、クランプ
手段としてダイオードを用いることができ、この場合、
ブリッジ駆動回路のうち、Ｈブリッジ回路の中点電位点
と接続された負極側基準電位となる端子と接地電位点と
がダイオードを介して接続されるようにする。

【００１８】また、請求項３に示すように、Ｈブリッジ
回路の中点電位点と該負極側基準電位となる端子とが抵
抗（６４４、６５４）を介して接続されるようにするこ
とで、地絡電流を制限することができる。

【００１９】請求項４のように、負極側基準電圧となる
端子がＨブリッジ回路の中点電位点（Ｘ、Ｙ）と接続さ
れた２つのブリッジ駆動回路において、Ｈブリッジ回路
の中点電位点と該負極側基準電位となる端子とが抵抗
（６４４、６５４）を介して接続されていると共に、該
抵抗及び該負極側基準電位となる端子の間と接地電位点
とがダイオード（６４６、６５６）を介して接続されて
いれば、請求項１乃至３に示す効果を得ることができ
る。

【００２０】なお、上記した括弧内の符号は、後述する
実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１に、本発明にかかる放電灯装
置を車両用前照灯に適用した実施形態の全体構成を示
す。

【００２２】放電灯装置は、直流電源である車載バッテ
リ１に接続されており、点灯スイッチ３がオンされる
と、自動車用前照灯として用いられるランプ（例えば、
メタルハライドランプ等）２に電力供給を行うように構
成されている。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、高電圧発生回路７等の回路機能部を有してい
る。

【００２３】ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、バッテリ１側
に配された一次巻線４１ａとランプ２側に配された二次
巻線４１ｂを有するフライバックトランス４１と、一次
巻線４１ａに接続されたＭＯＳトランジスタ４２と、二
次巻線４１ｂに接続された整流用のダイオード４３およ
び平滑用コンデンサ４４から構成され、バッテリ電圧Ｖ
Ｂ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、一次巻線４１ａに一次電
流が流れて一次巻線４１ａにエネルギーが蓄えられ、Ｍ
ＯＳトランジスタ４２がオフすると、一次巻線４１ａの
エネルギーが二次巻線４１ｂに供給される。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。

【００２４】なお、フライバックトランス４１は、図に
示すように一次巻線４１ａと二次巻線４１ｂとが電気的
に導通するように構成されている。

【００２５】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がオンした後にコン
デンサ５１が充電されることによって、ランプ２を電極
間での絶縁破壊から速やかにアーク放電に移行させる。

【００２６】インバータ回路６は、ランプ２を交流点灯
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スイッチング素子をなす
ＩＧＢＴ６１ａ〜６１ｄからなる。ブリッジ駆動回路６
２、６３は、後述するＨブリッジ制御回路４００からの
制御信号によって、ＩＧＢＴ６１ａ、６１ｄとＩＧＢＴ
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換わり、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。

【００２７】なお、コンデンサ６１ｅ、６１ｆは、点灯
始動時に発生する高圧パルスから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。

【００２８】高電圧発生回路７は、Ｈブリッジ回路６１
の中点電位点Ｘ、Ｙとバッテリ１の負極端子との間に設
置され、一次巻線７１ａと二次巻線７１ｂを有するトラ
ンス７１、ダイオード７２、抵抗７４、コンデンサ７
５、および一方向性半導体素子であるサイリスタ７６か
ら構成されており、ランプ２を点灯始動させる。すなわ
ち、点灯スイッチ３がオンすると、コンデンサ７５が充
電を開始し、この後、サイリスタ７６がオンすると、コ
ンデンサ７５が放電を開始し、トランス７１を通じて、
ランプ２に高電圧を印加する。その結果、ランプ２が、
電極間で絶縁破壊し点灯する。

【００２９】上記したＭＯＳトランジスタ４２、ブリッ
ジ駆動回路６２、６３、サイリスタ７６は、制御回路１
０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お
よびインバータ回路６からバッテリ１の負極側に流れる
ランプ電流ＩＬなどが入力されている。なお、ランプ電
流ＩＬは電流検出用抵抗８により電圧として検出され
る。

【００３０】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ブリッジ回路
６１を制御するＨブリッジ制御回路４００と、サイリス
タ７６をオンさせてランプ２に高電圧を発生させる高電
圧発生制御回路５００から構成されている。

【００３１】上記構成において、放電灯装置の点灯動作
を説明する。

【００３２】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ＩＧＢＴ６１ａ〜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から出力された高電圧が、Ｈブ
リッジ回路６１を介して高電圧パルス発生回路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。

【００３３】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ＩＧＢＴ６１ａ
〜６１ｄの切換えタイミングを知らせる信号に基づい
て、サイリスタ７６にゲート駆動信号を出力し、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。

【００３４】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
換えることで、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。

【００３５】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。

【００３６】次に、上記構成の放電灯装置の組付け構造
を図３に示す、この図に基づき該組付け構造について説
明する。

【００３７】放電灯装置は、上記回路構成が配置された
バスバーケース２０を、カバー部材２１及びベース２２
によって覆い、放電灯装置のケースを構成するカバー部
材２１及びベース２２をネジ２３によって固定すること
によって構成される。

【００３８】バスバーケース２０の表面には、上記回路
構成の各部を電気的に接続するターミナル２４がインサ
ート形成されている。

【００３９】上記回路構成において、Ｈブリッジ回路６
１、制御回路１０、ＭＯＳトランジスタ４２、ダイオー
ド４３、７２、抵抗８、５２、７４という半導体装置と
して形成可能な部分は、ハイブリッドＩＣ（以下、ＨＩ
Ｃという）１０１としてＩＣ化されて一体形成される。
そして、その他の部分（本回路構成では、トランス４
１、７１やコンデンサ４４、７５、及びサイリスタ７
６）がＨＩＣ１０１とは別体で構成される。

【００４０】このため、ＨＩＣ１０１とその他の部分と
をターミナル２４にて電気的に接続させることによって
上記回路構成が構成される。これにより、図１に示した
回路機能部が構成される。

【００４１】そして、ターミナル２４は、バスバーケー
ス２０に固定されたグロメット内に配設された出力線２
５、２６に接続されており、この出力線２５、２６を介
してランプ２に接続される。

【００４２】また、ターミナル２４はバッテリ１の正極
側と接続される端子（＋端子）２７ａと、負極側（すな
わちアース側）に接続される端子（−端子）２７ｂとを
有しており、端子２７ｂは放電灯装置のアースを取るア
ース接続部２７ｃに接続されている。そして、ターミナ
ル２４の端子２７ａ、２７ｂは、バスバーケース２０に
形成されたコネクタ部２８よりバスバーケース２０の外
部に引き出されており、このコネクタ部２８においてバ
ッテリ１に接続された配線と接続される。

【００４３】上記したネジ２３は、このアース接続部２
７ｃにおいてバスバーケース２０とベース２２とをネジ
締め固定し、アース接続部２７ｃとベース２２とをアー
ス接続している。

【００４４】このように、本実施形態における放電灯装
置では、同一のケース（カバー部材２１及びベース２
２）によって高電圧パルス発生回路７及びインバータ回
路６とを収容している。なお、カバー２１及びベース２
２は、これらに収納される回路機能部を放射ノイズから
保護すべく、金属で構成されている。

【００４５】図４にインバータ回路６の詳細を示し、イ
ンバータ回路６について説明する。

【００４６】インバータ回路６は、上述したように４つ
のＩＧＢＴ６１ａ〜６１ｄによって構成されたＨブリッ
ジ回路６１を備えている。また、インバータ回路６は、
ＩＧＢＴ６１ａ、６１ｂの制御信号を出力するブリッジ
駆動回路６２、ＩＧＢＴ６１ｃ、６１ｄの制御信号を出
力するブリッジ駆動回路６３、コンデンサ６４０、６４
２、６４５、６４８、６４９、６５２、６５５、６５
８、６５９、ダイオード６４１、６４６、６５１、６５
６、及び抵抗６４３、６４４、６４７、６５３、６５
４、６５７を備えている。なお、符号６５、６６は、図
示しない共通の電源に接続される電源端子である。

【００４７】ブリッジ駆動回路６２は、ハイアンドロー
ドライバー回路（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＲｅｃ
ｔｉｆｉｅｒ社製、ＩＲ２１０１）を使用している。こ
のブリッジ駆動回路６２は、共に入力端子を構成するＨ
ｉｎ端子とＬｉｎ端子、共に出力端子を構成するＨｏ端
子とＬｏ端子と、負極側基準電位とされるＶＳ端子とＣ
ＯＭ端子、及び所定電源が接続されるＶｃｃ端子とＶＢ
端子とを備えている。

【００４８】このブリッジ駆動回路６２は、２つの駆動
回路部を構成するハイサイド側回路６２１とローサイド
側回路６２２、及びこれらそれぞれからの信号を受けて
オンオフ制御されるＭＯＳトランジスタ６２３〜６２６
を有している。上記Ｈｉｎ端子及びＬｉｎ端子はローサ
イド側回路６２２に接続されるものであり、Ｈｉｎ端子
とＬｉｎ端子がそれぞれ、制御回路１０（図１参照）に
繋がる端子Ｃと端子Ｅにそれぞれ接続されている。これ
らの端子Ｃ、Ｅを介してＨブリッジ制御回路４００（図
２参照）からの制御信号が入力されると、ローサイド側
回路６２２は、この制御信号を波形整形し、その波形整
形した信号を直列接続されたＭＯＳトランジスタ６２
５、６２６の駆動信号として出力すると共にハイサイド
側回路６２１に伝達する。そして、ＭＯＳトランジスタ
６２５、６２６の接続点をＬｏ端子（出力端子）とし
て、この端子電位がＩＧＢＴ６１ｂのオンオフの制御信
号として出力されるようになっている。

【００４９】一方、ハイサイド側回路６２１は、ローサ
イド側回路６２２からの伝達信号を受けて直列接続され
たＭＯＳトランジスタ６２３、６２４の駆動信号を出力
する。そして、ＭＯＳトランジスタ６２３、６２４の接
続点をＨｏ端子（出力端子）として、この端子電位がＩ
ＧＢＴ６１ａのオンオフの制御信号として出力されるよ
うになっている。

【００５０】ブリッジ駆動回路６３の構成は、ブリッジ
回路６２と全く同じであるが、ローサイド側回路６３２
のＨｉｎ端子と端子Ｅ、Ｌｉｎ端子と端子Ｃとが接続さ
れるようになっており、これらの接続がブリッジ回路６
２とは逆となっている。このため、ローサイド側回路６
２２とハイサイド側回路６３１とが同様の信号を出力
し、ハイサイド側回路６２１とローサイド側回路６３２
とが同様の信号を出力するようになっている。

【００５１】ここに示した４つの駆動回路部（ハイサイ
ド側回路６２１、６３１及びローサイド側回路６２２、
６３２、及びＭＯＳトランジスタ６２３〜６２６、６３
３〜６３６）は、これらに含まれたロー側のＭＯＳトラ
ンジスタ６２４、６２６、６３４、６３６のソースが接
続された配線を負極側基準電位とし、各出力端子と各負
極側基準電位との電位差に基づいてＨブリッジ回路６１
の各ＩＧＢＴ６１ａ〜６１ｄを駆動するようになってい
る。本ブリッジ駆動回路６２、６３では、ＶＳ端子がハ
イサイド側回路６２１、６３１の負極側基準電位とさ
れ、ＣＯＭ端子がローサイド側回路６２２、６３２の負
極側基準電位とされる。

【００５２】なお、ＩＧＢＴ６１ｂがオン時に、ダイオ
ード６４１、コンデンサ６４２、抵抗６４４、ＩＧＢＴ
６１ｂ、抵抗８を介して、ブートストラップコンデンサ
６４２の充電電流が流れ、ブートストラップコンデンサ
６４２が充電されるようになっている。このコンデンサ
６４２に充電された電荷がハイサイド側回路６２１の電
源として使われる。

【００５３】また、インバータ回路６は、各ブリッジ駆
動回路６２、６３のＶＳ端子とＣＯＭ端子との間を接続
するクランプ手段としてのダイオード６４６、６５６を
備えている。ダイオード６４６、６５６は、ＶＳ端子側
にカソード端子を向けると共にＣＯＭ端子側にアノード
端子を向けた状態で、ＶＳ端子とＣＯＭ端子間に接続さ
れている。これにより、ＶＳ端子にかかる負電位が所定
電位になるようにクランプしている。

【００５４】また、インバータ回路６は、抵抗６４３、
６４７、６５３、６５７とコンデンサ６４５、６４８、
６５５、６５８を備えている。抵抗６４３、６４７、６
５３、６５７はそれぞれ、ブリッジ駆動回路６２、６３
のＨｏ端子及びＬｏ端子と各ＩＧＢＴ６１ａ〜６１ｄと
の間に配置されており、これらの抵抗を介してハイサイ
ド側回路６２１、６３１及びローサイド側回路６２２、
６３２の制御信号がＩＧＢＴ６１ａ〜６１ｄに出力され
るようになっている。

【００５５】また、各コンデンサ６４５、６４８、６５
５、６５８は、直列接続された各ＭＯＳトランジスタ６
２３〜６２６、６３３〜６３６のロー側のＭＯＳトラン
ジスタ６２４、６２６、６３４、６３６のソースとドレ
インとの間に接続されている。これらのコンデンサと抵
抗６４３、６４７、６５３、６５７によって積分回路が
構成されている。このような回路構成により、コンデン
サ６４５、６４８、６５５、６５８がサージ吸収用とし
ての保護コンデンサの役割を果たすようになっている。

【００５６】さらに、Ｈブリッジ回路６１の中点電位点
Ｘ、Ｙ（すなわちＩＧＢＴ６１ａとＩＧＢＴ６１ｂとの
接続点及びＩＧＢＴ６１ｃとＩＧＢＴ６１ｄとの接続
点）と各ブリッジ駆動回路６２、６３のＶＳ端子との間
が抵抗６４４、６５４を介して接続されている。そし
て、各ブリッジ駆動回路６２、６３のＶＳ端子とＣＯＭ
端子との間がコンデンサ６４９、６５９を介して接続さ
れている。これにより、抵抗６４４、６５４とコンデン
サ６４９、６５９にて積分回路が構成されている。この
ような回路構成により、コンデンサ６４９、６５９がサ
ージ吸収用としての保護コンデンサの役割を果たすよう
になっている。

【００５７】このように構成されたインバータ回路６
は、端子Ｃ、Ｅを介して送られるＨブリッジ制御回路４
００からの制御信号に基づいて、ハイサイド側回路６２
１、６３１及びローサイド側回路６２２、６３２にて制
御信号を出力させ、ＩＧＢＴ６１ａ〜６１ｄを対角線の
関係で交互にオンオフさせる。

【００５８】ここで、上記構成の放電灯装置が何らかの
理由によって地絡した場合について説明する。放電灯装
置は、例えばランプ２の取り替え時において、ランプ２
を放電灯装置のコネクタに接続したときに、ランプ２の
接続配線がコネクタに噛み込まれることによって地絡す
る。このような場合、ランプ２に接続される配線Ｌ１が
接地状態（短絡状態）となり、地絡した瞬間にそれまで
９０Ｖ程度に充電されていた平滑用コンデンサ４４の電
荷がＩＧＢＴ６１ａを介して短絡放電される。

【００５９】この時のコンデンサ４４の放電電流はピー
ク２００Ａ程度の減衰振動電流波形となる。これは、コ
ンデンサ４４の容量と放電経路の配線によるインダクタ
ンスとで共振するためである。この共振による減衰振動
電流によりＨブリッジの中点電位点Ｘ、Ｙの電位はアー
ス電位に対し、正負の数十Ｖの振動電圧が発生する。中
点電位点Ｘ、Ｙの電位が正の電位になった場合について
は何ら問題ない（正常な使用状態でかかる電圧を越える
ことはないため）が、負の電圧が問題となる。以下、こ
の問題について説明する。

【００６０】ＨブリッジにＩＧＢＴを使用した放電灯装
置を試作し、検討を行った。この試作による放電灯装置
では、図４に示すインバータ回路６において、抵抗６４
４、６５４をゼロΩとし、ダイオード６４６、６５６を
なくした。

【００６１】この試作のものでは、地絡を理由として中
点電位点Ｘの電位が負になると、駆動回路６２が破壊さ
れた。これは、中点電位点Ｘの電位が負になるとその負
電圧が駆動回路６２のＣＯＭ端子とＶＳ端子間に印加さ
れるため、ＩＣ内部のブレークダウンによって駆動回路
６２が破壊されたのである。

【００６２】また、この試作のものを改造して、抵抗６
４４、６５４がゼロΩの状態でダイオード６４６、６５
６を追加し、負電圧をクランプすることを行ってみた。
この場合においても、中点電位点Ｘの電圧は数十Ｖ発生
し、駆動回路６２が破壊された。これは、ダイオード６
４６に大電流が流れることによる順方向電圧降下が大き
く、結果として中点電位点Ｘが数十Ｖの負電圧となるた
めに駆動回路６２が破壊されたのである。

【００６３】これに対して、本実施形態では、抵抗６４
４をＨブリッジの中点電位点Ｘと駆動回路６２のＶＳ端
子間に挿入し、ＶＳ端子とＣＯＭ端子間にダイオード６
４６を接続していると共に、抵抗６５４をＨブリッジの
中点電位点Ｙと駆動回路６３のＶＳ端子間に挿入し、Ｖ
Ｓ端子とＣＯＭ端子間にダイオード６５６を接続してい
る。

【００６４】このような構成により、例えば中点電位点
Ｘが負電圧になった場合に、中点電位点Ｘに流れ込む電
流を抵抗６４４で制限することができる。従って、ダイ
オード６４６には抵抗６４４で制限された電流が流れる
だけとなり、ダイオード６４６の順方向電圧降下を十分
低い値にでき、ＶＳ端子とＣＯＭ端子間への印加電圧を
低い値にクランプできるため、駆動回路６２、６３が破
壊されることはない。また、Ｈブリッジの中点電位点Ｙ
とランプ２を接続する配線が地絡した場合おいても、上
述の中点電位点Ｘが負電圧となった場合と同様な作動と
なり、駆動回路６３が破壊することもない。このよう
に、地絡時にＨブリッジのＸ、Ｙ点が負電圧になっても
駆動回路６２が破壊することを防止することができる。

【００６５】なお、地絡した場合は、当然その時点でラ
ンプは消え、コンデンサ４４の放電に引き続き直流電源
１から、トランス４１、ダイオード４３を介した電流が
流れる。このような状態になったことを、ランプ電圧Ｖ
Ｌ、ランプ電流ＩＬから検出し、所定時間その状態が持
続したら図示しないフェイルセーフ回路が作動しＨブリ
ッジ回路（６１ａ〜６１ｄ）の全ての素子をオフするこ
とにより、地絡電流が流れ続けることがないようにして
いる。

【００６６】次に、このように構成されたインバータ回
路６において、ランプ２の点灯開始のための高電圧パル
ス時に発生するサージ電流による影響について説明す
る。

【００６７】点灯スイッチ３がオンすると、各部回路が
作動しコンデンサ７５が充電を開始する。この後サイリ
スタ７６がオンになると、コンデンサ７５がトランス７
１の１次側巻線７１ａを介して放電する。この時、２次
巻線７１ｂの両端に高電圧パルスが発生し、この高電圧
パルスがランプ２に印加される。これにより、ランプ２
の電極間で絶縁破壊（火花放電）し、ランプ２が点灯す
る。

【００６８】この点灯前において、高電圧パルス発生回
路とインバータ回路が近接した状態になっていることか
ら、高電圧部分とその他の電位部との間に分布容量がで
きており、さらにランプ２への電気配線Ｌ１とこの電気
配線Ｌ１を覆っているアースシールドとの間にも分布容
量ができた状態になっている。そして、これらの分布容
量に充電された電荷が、高電圧パルスによるランプ２の
絶縁破壊によってランプ２を介して放電される。

【００６９】この分布容量の放電電流はサージ電流とし
て、ランプ２と電気配線Ｌ２を介してＨブリッジ回路６
１に流入する。このサージ電流は数十ＭＨｚの減衰振動
波形で、ピーク電流値はランプ２の絶縁破壊電圧および
上記分布容量によって変わるが数十〜２００Ａ程度の電
流である。このサージ電流は回路機能部の何れかの箇所
を通りアースに抜ける経路で流れる。このときサージ電
流がアースに抜ける経路には何らかのインピーダンスが
存在しているため、そのインピーダンスによる電圧降下
によってサージ電流経路にサージ電圧が発生する。この
ように発生するサージ電流は高周波電流であるため、サ
ージ電流経路を特定することは難しく、実際には至る所
にサージ電流は分流して流れる。例えば、電気配線Ｌ２
→Ｈブリッジ回路６１の各ＩＧＢＴ６１ａ〜６１ｄ→ブ
リッジ駆動回路６２の順の経路で電流が流れる。

【００７０】なお、Ｈブリッジ回路にコンデンサ６１
ｅ、６１ｆを設けることによって、サージ電流の多くが
高電圧パルス発生回路７及び分布容量に戻るようにし、
サージ電圧の発生を抑制しているが、サージ電圧をすべ
て抑制することができない。すなわち、サージ電流がコ
ンデンサ６１ｅ、６１ｆを通じて戻るときに、コンデン
サ６１ｅ、６１ｆの両端にはサージ電流による充放電に
よりサージ電圧が発生する。例えば、ランプ２を点灯さ
せるために高電圧パルス発生時にランプ２に４００Ｖ程
度の電圧を印加することになり、このときにＨブリッジ
回路６１がＩＧＢＴ６１ａ、６１ｄがオン、ＩＧＢＴ６
１ｂ、６１ｃがオフに制御されることから、コンデンサ
６１ｅの両端に４００Ｖの電圧が印加された状態でサー
ジ電流が発生することになる。このため、コンデンサ６
１ｅの両端で発生するサージ電圧は、４００Ｖを基準に
プラスマイナスに振動する電圧となる。そして、このサ
ージ電圧がＨブリッジ中点電位点Ｘに印加され、ＩＧＢ
Ｔ６１ａ〜６１ｄを介して各ブリッジ駆動回路６２、６
３のＨｏ端子やＬｏ端子にサージ電流が流れ込んだり、
ＶＳ端子にサージ電流が流れ込んだりする。

【００７１】これに対して、本実施形態では、Ｈブリッ
ジ回路６１のＩＧＢＴ６１ａ〜６１ｂの各ゲート端子と
ＩＧＢＴ６１ａ〜６１ｄを駆動するブリッジ駆動回路６
２、６３の各出力端子とが抵抗６４３、６４７、６５
３、６５７を介して接続されているため、これらによっ
てＩＧＢＴ６１ａ〜６１ｄを介してブリッジ駆動回路６
２、６３のＨｏ端子及びＬｏ端子に流れ込むサージ電流
を押さえることができる。また、Ｈブリッジ回路６１の
中点電位点Ｘ、Ｙとブリッジ駆動回路６２、６３のＶＳ
端子との間が抵抗６４４、６５４を介して接続されてい
るため、これらによってブリッジ駆動回路６２、６３の
ＶＳ端子に流れ込むサージ電流を押さえることができ
る。

【００７２】さらに、本実施形態では、ブリッジ駆動回
路６２、６３の出力部を成すＭＯＳトランジスタ６２
４、６２６、６３４、６３６の各ドレインとソース間に
コンデンサ６４５、６４８、６５５、６５８を接続して
いる。これにより、ＩＧＢＴ６１ａ〜６１ｄのゲート端
子とＭＯＳトランジスタを駆動する駆動回路を接続する
配線にサージ電流が流れた場合に、抵抗６４３、６４
７、６５３、６５７とコンデンサ６４５、６４８、６５
５、６５８による積分回路がローパスフィルタとして働
き、高周波電流を吸収し、これら各コンデンサの両端に
発生するサージ電圧を押さえることができる。

【００７３】つまり、ＩＧＢＴ６１ａ〜６１ｄのドレイ
ンとソース間に発生するサージ電圧が素子の耐電圧（３
０Ｖ）以下に収まるように各抵抗６４３、６４７、６５
３、６５７の抵抗値及びコンデンサ６４５、６４８、６
５５、６５８の容量を設定している。この設定値は、上
記分布容量の大きさとランプ２の絶縁破壊時に発生する
電圧（ブレークダウン電圧）、及び回路機能部の配線パ
ターンや実装構造などによって決定される。実験によれ
ば、各抵抗６４３、６４７、６５３、６５７の抵抗値Ｒ
とコンデンサ６４５、６４８、６５５、６５８の容量Ｃ
について、時定数（Ｃ×Ｒ）を０．２マイクロ秒以上に
すればサージ電圧を素子の耐電圧以下に押さえることが
できた。

【００７４】また、同様に、各ブリッジ駆動回路６２、
６３のＶＳ端子とＣＯＭ端子との間にコンデンサ６４
９、６５９を接続している。これにより、Ｈブリッジ回
路６１の中点電位点Ｘ、Ｙと各ブリッジ駆動回路６２、
６３のＶＳ端子との間を結ぶ配線にサージ電流が流れた
場合に、抵抗６４４、６５４とコンデンサ６４９、６５
９による積分回路がローパスフィルタとして働き、高周
波電流を吸収し、これらコンデンサの両端に発生するサ
ージ電圧を減衰させることができる。

【００７５】つまり、ＶＳ端子及びＣＯＭ端子の間に発
生するサージ電圧が、これらの間の耐圧以下に収まるよ
うに各抵抗６４４、６５４の抵抗値及びコンデンサ６４
９、６５９の容量を設定している。この設定値も、上記
分布容量の大きさとランプ２の絶縁破壊時に発生する電
圧（ブレークダウン電圧）、及び回路機能部の配線パタ
ーンや実装構造などによって決定される。実験によれ
ば、各抵抗６４４、６５４の抵抗値Ｒとコンデンサ６４
９、６５９の容量Ｃについて、時定数（Ｃ×Ｒ）を０．
０１マイクロ秒以上にすればサージ電圧をＶＳ端子及び
ＣＯＭ端子の間の耐電圧以下に押さえることができた。

【００７６】さらに、本実施形態においては、抵抗６４
３、６４７、６５３、６５７とＨブリッジ回路６１のＩ
ＧＢＴ６１ａ〜６１ｄのゲートとエミッタ間の容量（Ｍ
ＯＳ容量）とによって積分回路からなるローパスフィル
タが構成される。このため、この積分回路においても上
記と同様に、サージ電圧がＩＧＢＴ６１ａ〜６１ｄの耐
電圧以下となるようにすればよい。実験によると、抵抗
６４３、６４７、６５３、６５７とＨブリッジ回路６１
のＩＧＢＴ６１ａ〜６１ｄのゲートとエミッタ間の容量
における時定数を０．２マイクロ秒以上にすればサージ
電圧を素子の耐電圧以下に押さえることができた。（他の実施形態）上記実施形態では、ブリッジ駆動回路
６２、６３にハイアンドロードライバー回路（Ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌＲｅｃｔｉｆｉｅｒ社製、ＩＲ２
１０１）を使用しているが、これに限定されるものでは
なく、Ｈブリッジの駆動回路であれば他のものでも適用
できる。例えば、ＭＯＳトランジスタ６２３〜６２６、
６３３〜６３６を２つ直列接続させたものではなく、そ
の一方を抵抗やコイルにしたものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す放電灯装置の全体構
成図である。

【図２】図１中の制御回路１０を示すブロック構成図で
ある。

【図３】図１に示す放電灯装置の組付け構造を示す図で
ある。

【図４】図１に示す放電灯装置のインバータ回路６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、４…ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ、６…インバータ回路、７…始動回路、６１…Ｈブ
リッジ回路、１００…ＰＷＭ制御回路、４００…Ｈブリ
ッジ制御回路、６４３、６４４、６４７、６５３、６５
４、６５７…抵抗、６４５、６４８、６４９、６５５、
６５８、６５９…コンデンサ、６４６、６５６…ダイオ
ード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石川正道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 (72)発明者平中行伸静岡県清水市北脇500番地株式会社小糸製作所静岡工場内Ｆターム(参考） 3K072 AA13 AC01 BA05 BB01 BB10 CA16 DD08 EA06 EB05 EB07 GA01 GB18 GC04 HA10 HB03 3K082 AA11 AA19 BA04 BA24 BA25 BA33 BC09 BC24 BC25 BC29 BD03 BD04 BD23 BD26 BD32 CA33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】４つのＩＧＢＴ（６１ａ〜６１ｄ）をＨ
ブリッジ状に配置してなるＨブリッジ回路（６１）、及
び、前記４つのＩＧＢＴを駆動するブリッジ駆動回路
（６２、６３）を含むインバータ回路（６）を有する放
電灯装置であって、前記ブリッジ駆動回路は、前記４つのＩＧＢＴのそれぞ
れを駆動する４つの駆動回路部を有し、これら４つの駆
動回路部の出力端子（Ｈｏ端子、Ｌｏ端子）が前記４つ
のＩＧＢＴの各ゲート端子に接続され、該出力端子と各
駆動回路部の負極側基準電位との電位差に基づいて前記
４つのＩＧＢＴのそれぞれを駆動するようになってお
り、前記４つの駆動回路部のうちの２つは負極側基準電位と
なる端子（ＶＳ端子）に前記Ｈブリッジ回路の中点電位
点（Ｘ、Ｙ）が接続され、他の２つは負極側基準電位と
なる端子（ＣＯＭ端子）に接地電位点が接続されてお
り、前記ブリッジ駆動回路のうち、前記Ｈブリッジ回路の中
点電位点と接続された負極側基準電位となる端子が所定
電位となるように、該負極側電位となる端子にクランプ
手段（６４６、６５６）が接続されていることを特徴と
する放電灯装置。
【請求項２】前記クランプ手段はダイオードであり、該ダイオードを介して、前記ブリッジ駆動回路のうち、
前記Ｈブリッジ回路の中点電位点と接続された負極側基
準電位となる端子と接地電位点とが接続されていること
を特徴とする請求項１に記載の放電灯装置。
【請求項３】前記負極側基準電圧となる端子が前記Ｈ
ブリッジ回路の中点電位点と接続された前記２つのブリ
ッジ駆動回路において、前記Ｈブリッジ回路の中点電位
点と該負極側基準電位となる端子とが抵抗（６４４、６
５４）を介して接続されていることを特徴とする請求項
１又は２に記載の放電灯装置。
【請求項４】４つのＩＧＢＴ（６１ａ〜６１ｄ）をＨ
ブリッジ状に配置してなるＨブリッジ回路（６１）、及
び、前記４つのＩＧＢＴを駆動するブリッジ駆動回路
（６２、６３）を含むインバータ回路（６）を有する放
電灯装置であって、前記ブリッジ駆動回路は、前記４つのＩＧＢＴのそれぞ
れを駆動する４つの駆動回路部を有し、これら４つの駆
動回路部の出力端子（Ｈｏ端子、Ｌｏ端子）が前記４つ
のＩＧＢＴの各ゲート端子に接続され、該出力端子と各
駆動回路部の負極側基準電位との電位差に基づいて前記
４つのＩＧＢＴのそれぞれを駆動するようになってお
り、前記４つの駆動回路部のうちの２つは負極側基準電位と
なる端子（ＶＳ端子）に前記Ｈブリッジ回路の中点電位
点（Ｘ、Ｙ）が接続され、他の２つは負極側基準電位と
なる端子（ＣＯＭ端子）に接地電位点が接続されてお
り、前記負極側基準電圧となる端子が前記Ｈブリッジ回路の
中点電位点と接続された前記２つのブリッジ駆動回路に
おいて、前記Ｈブリッジ回路の中点電位点と該負極側基
準電位となる端子とが抵抗（６４４、６５４）を介して
接続されていると共に、該抵抗及び該負極側基準電位と
なる端子の間と接地電位点とがダイオード（６４６、６
５６）を介して接続されていることを特徴とする放電灯
装置。