JP2001043989A

JP2001043989A - 放電灯装置

Info

Publication number: JP2001043989A
Application number: JP11217889A
Authority: JP
Inventors: Noboru Yamamoto; 昇山本; Yuji Kajita; 祐司梶田; Satoshi Oda; 悟市小田; Yasushi Noyori; 靖史野寄
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

Abstract

(57)【要約】【課題】ランプの電気配線が何らかの原因で地絡した
ときに、放電灯装置に電源が印加されても確実に地絡が
検出でき、地絡状態の際に確実にフェイルセーフを作動
させられるようにする。【解決手段】バッテリ１の電圧がＤＣ−ＤＣコンバー
タ４に印加され、ＤＣ−ＤＣコンバータ４が作動開始し
た時点から所定時間経過後にＭＯＳトランジスタ６１ａ
〜６１ｄのオンオフ作動を開始し、所定時間経過前にお
いてはＭＯＳトランジスタ６１ａ〜６１ｄをオフ状態に
する。このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ４が作動開始
した時点から所定時間経過前においては、４つのＭＯＳ
トランジスタ６１ａ〜６１ｄをオフ状態にすることによ
って、地絡電流が間欠的に流れる発振状態になることは
なく、確実に地絡を検出することができる。これによ
り、確実にフェイルセーフを作動させることができ、ヒ
ューズ溶断などが発生しないようにできる。

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、特に車両用前照灯に用いて好適
なものである。

【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Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータで昇圧し、この昇圧した電圧の極性
をＨブリッジによる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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種のランプにおい
ては、通常、車両前方に設けられたヘッドランプ灯具内
の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、地絡電流として過
電流が流れ、ヒューズが溶断したり放電灯装置内の素子
が破壊するといった問題がある。特に、地絡状態でバッ
テリ電圧が低い場合に装置に電源を印加するとフェイル
セーフ回路が作動しないためにこの問題が発生する。

【０００４】図３にインバータ回路等の回路構成を示
し、この図を用いて上記問題を説明する。

【０００５】例えば、ランプ２が接続されるＭＯＳトラ
ンジスタ６１ｃと６１ｄの接続点が地絡した状態で放電
灯装置に電源が印加された場合について説明する。

【０００６】ＶＢ端子に電源が印加されると、駆動回路
６３の電源であるＶ２端子電圧がほぼＶＢ端子の電圧と
なる。また、Ｈブリッジ制御回路４００が作動し、端子
４００ａ、４００ｂより互いに反転した信号を出力す
る。そして、端子４００ｂからハイレベルの信号が出力
されると、駆動回路６３のＨｏ端子出力はハイレベルと
なりＭＯＳトランジスタ６１ｃをオンさせる。

【０００７】その結果、ＶＢ端子からトランス４１の１
次巻線４１ａと２次巻線４１ｂ、ダイオード４３、ＭＯ
Ｓトランジスタ６１ｃを介して、地絡電流が流れる。こ
の地絡電流の経路は低インピーダンスであるため、地絡
電流は数十アンペアの電流となる。この地絡電流が流れ
ると、バッテリからＶＢ端子までの配線ワイヤの電圧降
下により、ＶＢ端子の電圧が数ボルトまで低下し、その
結果、駆動回路６３の電源であるＶ２端子の電圧も低下
する。そして、駆動回路６３の電源となるＶ２端子の電
圧が所定電圧以下まで低下すると、Ｖ２端子の電圧が駆
動回路６３の作動電源電圧以下となるため、駆動回路６
３がシャットダウンする。すなわち、Ｈｏ端子出力、Ｌ
ｏ端子出力をローレベルに固定する。これにより、ＭＯ
Ｓトランジスタ６１ｃは遮断され、地絡電流も遮断され
る。このように地絡電流が遮断される場合、地絡電流の
持続時間が短いため、フェイルセーフ回路によって地絡
が検出できない。

【０００８】このため、ＭＯＳトランジスタ６１ｃがオ
フすると配線ワイヤによる電圧降下がなくなるため、再
びＶＢ端子の電圧が上昇し、これに伴ってＶ２端子の電
圧も上昇する。これにより、駆動回路６３が再び正常に
作動し、ＭＯＳトランジスタ６１ｃをオンさせ、地絡電
流が流れる。このため、上記動作を何度も繰り返す発振
状態となる。

【０００９】このような発振状態になると、上記と同様
に、地絡電流の継続時間が短く、フェイルセーフ回路が
地絡検出を行う前に地絡電流が遮断されるため、地絡を
検出することができなくなる。このため、発振状態が持
続し、ヒューズ溶断や放電灯装置内の素子を破壊するの
である。

【００１０】バッテリの電圧は通常１２Ｖ程度となって
いるが、バッテリの状態によっては電圧が８〜１３Ｖ程
度になることがあり、特にバッテリの電圧が低い場合に
上記発振状態に至る。

【００１１】本発明は、上記問題に鑑みたもので、ラン
プの電気配線が何らかの原因で地絡したときに、放電灯
装置に電源が印加されても確実に地絡が検出できるよう
にすることを目的とする。そして、地絡状態の際に確実
にフェイルセーフを作動させ、地絡によるヒューズ溶断
や素子破壊を防止することを目的とする。

【００１２】

【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に記載の発明では、請求項１乃至４に記載
の発明においては、直流電源（１）の電圧が前記ＤＣ−
ＤＣコンバータ（４）に印加され、ＤＣ−ＤＣコンバー
タが作動開始した時点から所定時間経過後に半導体スイ
ッチング素子（６１ａ〜６１ｄ）のオンオフ作動を開始
し、所定時間経過前においては半導体スイッチング素子
をオフ状態にすることを特徴としている。

【００１３】このように、ＤＣ−ＤＣコンバータが作動
開始した時点から所定時間経過前においては、４つの半
導体スイッチング素子をオフ状態にすることによって、
地絡電流が間欠的に流れる発振状態になることはなく、
確実に地絡を検出することができる。

【００１４】例えば、請求項２に示すように、ブリッジ
駆動回路の作動電圧として、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇
圧電圧が印加されるようにし、ＤＣ−ＤＣコンバータの
昇圧電圧が低下した時にコンデンサ（６７）の充電電圧
が印加されるようにすれば、コンデンサの充電電圧が低
下するまでの間に地絡を検出することが可能となる。

【００１５】なお、ブリッジ駆動回路は、Ｈブリッジ回
路（４００）からの制御信号に基づいて４つの半導体ス
イッチング素子のそれぞれのオンオフ作動を制御するよ
うになっており、Ｈブリッジ制御回路は、所定時間経過
前においては、ブリッジ駆動回路に、４つの半導体スイ
ッチング素子の全てをオフさせる制御信号を出力するよ
うになっている。

【００１６】また、このような地絡検出は、請求項４に
示すように、放電灯に印加されるランプ電圧（ＶＬ）と
放電灯に流れるランプ電流（ＩＬ）に基づいてフェイル
セーフ回路（６００）によって行われ、地絡が検出され
ると、Ｈブリッジオフ回路（４０１）にて、ブリッジ駆
動回路に対して、４つの半導体スイッチング素子の全て
をオフさせる制御信号を出力するようにすることができ
る。

【００１７】これにより、地絡の際に確実にフェールセ
ーフを作動させることができ、ヒューズ溶断や放電灯装
置内の素子の破壊等を防止することができる。

【００１８】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００１９】

【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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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
ＭＯＳトランジスタ６１ａ〜６１ｄからなる。ブリッジ
駆動回路６２、６３は、後述するＨブリッジ制御回路４
００からの制御信号によって、ＭＯＳトランジスタ６１
ａ、６１ｄ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。

【００２５】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。

【００２６】高電圧発生回路７は、Ｈブリッジ回路６１
の中点電位点とバッテリ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、７３、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。

【００２７】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。

【００２８】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と、ランプ２の両側の電気配線部
２０が地絡したときなどの異常状態を検出して対処処理
を行うフェイルセーフ回路６００から構成されている。

【００２９】上記構成において、放電灯装置の点灯動作
を説明する。

【００３０】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。

【００３１】また、Ｈブリッジ制御回路４００は、後述
するようにＨブリッジ回路６１におけるＭＯＳトランジ
スタ６１ａ〜６１ｄを所定時間だけ全てオフにしたの
ち、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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】次に、上記したブリッジ駆動回路６２、６
３について説明する。図３にその具体的な構成を示す。

【００３６】ブリッジ駆動回路６２、６３は、同一構成
のもので、ハイアンドロードライバー回路（Ｉｎｔｅｒ
ｎａｔｉｏｎａｌＲｅｃｔｉｆｉｅｒ社製、ＩＲ２１
０１）を使用している。そして、ブリッジ駆動回路６２
の高電圧側入力端子Ｈｉｎとブリッジ駆動回路６３の低
電圧側入力端子Ｌｉｎには、Ｈブリッジ制御回路４００
の端子４００ａからの信号が入力され、ブリッジ駆動回
路６２の低電圧側入力端子Ｌｉｎとブリッジ駆動回路６
３の高電圧側入力端子Ｈｉｎには、Ｈブリッジ制御回路
４００の端子４００ｂからの信号が入力される。Ｈブリ
ッジ制御回路４００の端子４００ａ、４００ｂからの信
号は、スイッチ３がオンされたのち所定時間が経過する
までは互いにローレベルとなるように設定されており、
その後は互いにハイレベルとローレベルとが反転するよ
うになっている。

【００３７】このような構成において、スイッチ３がオ
ンされたのち所定時間が経過するまでの間、Ｈブリッジ
回路４００の端子４００ａ、４００ｂからローレベル信
号が出力されると、ブリッジ駆動回路６２、６３からの
出力信号によってＭＯＳトランジスタ６１ａ〜６１ｄは
全てオフされる。

【００３８】その後は、Ｈブリッジ制御回路４００の端
子４００ａからのハイレベル信号が出力され、端子４０
０ｂからローレベル信号が出力されると、ブリッジ駆動
回路６２、６３からの出力信号によって、ＭＯＳトラン
ジスタ６１ａ、６１ｄがオン、ＭＯＳトランジスタ６１
ｂ、６１ｃがオフとなる。また、Ｈブリッジ制御回路４
００の端子４００ａからローレベル信号が出力され、端
子４００ｂからハイレベル信号が出力されると、ブリッ
ジ駆動回路６２、６３からの出力信号によって、ＭＯＳ
トランジスタ６１ｂ、６１ｃがオン、ＭＯＳトランジス
タ６１ａ、６１ｄがオフとなる。

【００３９】なお、ブリッジ駆動回路６２、６３には、
フライバックトランス４１の二次側から電圧が供給され
るようになっている。すなわち、フライバックトランス
２９の二次側には、抵抗６４ａとツェナーダイオード６
４ｂよりなる第１電源回路６４が設けられており、第１
電源回路６４にて発生された所定電圧Ｖ２（例えば１５
Ｖ）がブリッジ駆動回路６２、６３に供給されるように
なっている。また、トランス４１の二次側の電圧の他
に、ダイオード６５、抵抗６６、ノイズ除去用のコンデ
ンサ６７を介した一次側の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）に
よってもブリッジ駆動回路６２、６３に電圧供給できる
ようになっている。

【００４０】また、後述するフェイルセーフ回路６００
からの信号により、ブリッジ駆動回路６２、６３の入力
端子Ｈｉｎ、Ｌｉｎの全てにローレベル信号を印加し
て、Ｈブリッジ回路６１における４つのＭＯＳトランジ
スタ６１ａ〜６１ｄを全てオフ（以後、この状態をＨブ
リッジ回路６１のオフという）するＨブリッジオフ回路
４０１が設けられている。

【００４１】次に、上記したランプパワー制御回路３０
０について説明する。図４にその具体的な構成を示す。

【００４２】ランプパワー制御回路３００は、ランプ２
の点灯状態を示す信号であるランプ電圧ＶＬやランプ電
流ＩＬ等に応じた出力を発生する誤差増幅回路３０１を
備えており、この誤差増幅回路３０１の出力がＰＷＭ制
御回路１００に入力されるようになっている。ＰＷＭ制
御回路１００は、誤差増幅回路３０１の出力電圧が大き
くなるほど、ＭＯＳトランジスタ４２をオンオフさせる
デューティー比を大きくして、ランプ電力を増加させ
る。

【００４３】誤差増幅回路３０１の非反転入力端子に
は、基準電圧Ｖｒ１が入力され、反転入力端子には、ラ
ンプ電力を制御するためのパラメータとなる電圧Ｖ１が
入力されており、誤差増幅回路３０１は基準電圧Ｖｒ１
と電圧Ｖ１の差に応じた電圧を出力する。

【００４４】この電圧Ｖ１は、ランプ電流ＩＬと、一定
電流ｉ１と、第１電流設定回路３０２にて設定される電
流ｉ２と、第２電流設定回路３０３にて設定される電流
ｉ３とに基づいて決定される。なお、電流ｉ１と電流ｉ
２と電流ｉ３との和は、ランプ電流ＩＬより十分小さく
設定されている。

【００４５】ここで、第１電流設定回路３０２は、図に
示すようにランプ電圧ＶＬが高くなるほど電流ｉ２を大
きく設定し、第２電流設定回路３０３は、図に示すよう
に点灯スイッチ３のオン後の時間Ｔが長くなるほど電流
ｉ３を大きく設定する。

【００４６】そして、このランプパワー制御回路３００
は、点灯スイッチ３のオン後の時間Ｔ、ランプ電圧Ｖ
Ｌ、ランプ電流ＩＬなどに応じた電圧を出力してランプ
電力を制御し、点灯始動時にはランプ電力を大きな値
（例えば７５Ｗ）として電極温度を迅速に高め、電極温
度が徐々に高くなると、ランプ電力を徐々に低下させて
いき、ランプ２が安定状態になるとランプ電力を所定値
（例えば３５Ｗ）に制御する。

【００４７】次に、ＰＷＭ制御回路１００について説明
する。図５にその具体的な構成を示す。

【００４８】ＰＷＭ制御回路１００は、スレッショルド
レベルを設定するスレッショルドレベル設定回路１０１
と、鋸歯状波を形成する鋸歯状波形成回路１０２と、鋸
歯状波とスレッショルドレベルとを比較して、スレッシ
ョルドレベルに応じたデューティー比のゲート信号を出
力するコンパレータ１０３と、コンパレータ１０３から
の出力とフェイルセーフ回路６００からインバータ１０
４を介した出力とパワーオンリセット回路８０からイン
バータ１０６を介した出力を入力とするＡＮＤゲート１
０５から構成されている。

【００４９】スレッショルドレベル設定回路１０１は、
上述した誤差増幅回路３０１からの出力電圧（指令信
号）に応じ、その出力電圧が大きくなるほど低いスレッ
ショルドレベルを設定する。従って、ランプ電力を大き
くするために誤差増幅回路３０１からの出力電圧が大き
くなると、スレッショルドレベルが低くなって、デュー
ティー比が大きくなる。また、ランプ電力を小さくする
ために誤差増幅回路３０１の出力電圧が低くなると、ス
レッショルドレベルが高くなって、デューティー比が小
さくなる。

【００５０】また、フェイルセーフ回路６００からラン
プ２の地絡状態の検出を示すハイレベル信号が出力され
ると、インバータ１０４からローレベル信号が出力され
るため、ＡＮＤゲート１０５の出力がローレベルとな
り、ＭＯＳトランジスタ４２をオフする。従って、ラン
プ２が地絡状態の時には、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の作
動を停止する。

【００５１】また、パワーオンリセット回路８０から、
放電灯装置への電源印加を示すハイレベル信号が出力さ
れると、インバータ１０６からローレベル信号が出力さ
れるため、ＡＮＤゲート１０５の出力がローレベルとな
り、ＭＯＳトランジスタ４２をオフ状態にする。

【００５２】次に、フェイルセーフ回路６００について
説明する。図６にその具体的な構成を示す。

【００５３】フェイルセーフ回路６００は、ランプ電圧
検出回路６０１とランプ電流検出回路６０２と、ＡＮＤ
ゲート６０３と、フィルタ６０４と、単安定回路６０５
と、ＮＯＲゲート６０６と、フィルタ６０７と、ＯＲゲ
ート６０８と、タイマ回路６０９と、Ｄフリップフロッ
プ６１０から構成されている。

【００５４】ランプ電圧検出回路６０１は、サンプルホ
ールド回路２００からのランプ電圧ＶＬと所定電圧Ｖｒ
２（例えば２０Ｖ）とを比較するコンパレータ６０１ａ
を有し、ランプ電圧ＶＬが所定電圧Ｖｒ２以下の時にハ
イレベル信号（電圧低下信号）を出力する。

【００５５】ランプ電流検出回路６０２は、コンパレー
タ６０２ａと、コンデンサ６０２ｂと、抵抗６０２ｃか
ら構成されている。コンパレータ６０２ａは、ランプ電
流ＩＬに応じた電圧ＶＩＬと所定電圧Ｖｒ３とを比較
し、電圧ＶＩＬが所定電圧Ｖｒ３以下のとき、すなわち
ランプ電流ＩＬが所定電流（例えば０．２Ａ）以下のと
きに、ハイレベル信号（電流低下信号）を出力する。

【００５６】ここで、ランプ２が電力制御されていると
きには、ランプ電圧ＶＬは、例えば２０Ｖ〜４００Ｖの
範囲にあり、ランプ電流ＩＬは、例えば０．３５〜２．
６Ａの範囲にあるため、ランプ電圧検出回路６０１及び
ランプ電流検出回路６０２は共にローレベル信号を出力
する。

【００５７】しかし、ランプ２両端の電気配線部、すな
わちインバータ回路６とランプ２の間の電気配線部２０
が地絡していると、フライバックトランス４１の二次側
に過電流が流れ、ランプ電圧ＶＬは２０Ｖより低くな
る。また、二次巻線４１ｂ側からの過電流は電気配線部
２０からアースに落ち、ランプ電流ＩＬは０．２Ａ以下
になる。その結果、ランプ電圧検出回路６０１及びラン
プ電流検出回路６０２は共にハイレベル信号を出力し、
ＡＮＤゲート６０３の出力が地絡状態を示すハイレベル
信号となる。

【００５８】なお、ランプ２の両端が短絡した場合に
は、ランプ電圧ＶＬは所定電圧Ｖｒ２以下になるが、ラ
ンプ電流ＩＬは上記所定電流より大きくなる。また、ラ
ンプ２が断線した場合には、ランプ電流ＩＬは上記所定
電流より小さくなるが、ランプ電圧ＶＬは所定電圧Ｖｒ
２より大きくなる。従って、ランプ電圧ＶＬとランプ電
流ＩＬの両方をそれぞれ所定値と比較することにより、
電気配線部２０の地絡状態をランプ２の短絡あるいは断
線状態と区別することができる。

【００５９】次に、上述したような地絡状態になった後
の作動について説明する。この場合の図６中の各部の信
号波形を図７に示す。

【００６０】ＡＮＤゲート６０３の出力信号ａが地絡状
態を示すハイレベル信号になると、フィルタ６０４の出
力信号ｂもハイレベルになる。そして、単安定回路６０
５の出力信号ｃが一定時間（例えば１０ｍ秒）ハイレベ
ルになり、そのハイレベル信号がＨブリッジオフ回路４
０１と高電圧制御回路５００に出力される。

【００６１】Ｈブリッジオフ回路４０１は、単安定回路
６０５からのハイレベル信号によってＨブリッジ回路６
１をオフする。このことによって、電気配線部２０の地
絡による過電流が、ＭＯＳトランジスタ６１ａ、６１ｃ
によって遮断されることになる。

【００６２】また、高電圧制御回路５００は、単安定回
路６０５からのハイレベル信号によってサイリスタ７６
にゲート駆動信号を出力しないように動作する。図８に
高電圧制御回路５００の構成を示す。高電圧制御回路５
００は、Ｈブリッジ制御回路４００からの出力信号に基
づいてサイリスタ７６にゲート駆動信号を出力する信号
発生回路５０１を備えている。そして、単安定回路６０
５からハイレベル信号が出力されると、インバータ５０
２の出力がローレベルになり、ＡＮＤゲート５０３が閉
じるため、サイリスタ７６のオンが禁止される。すなわ
ち、ランプ２を点灯させるための高電圧発生が禁止され
る。

【００６３】そして、Ｈブリッジ回路６１のオフによっ
てランプ電圧ＶＬが上昇すると、ランプ電圧検出回路６
０１の出力信号がローレベルになるため、ＡＮＤゲート
６０３の出力信号ａがローレベルになる。

【００６４】この後、単安定回路６０５の出力信号ｃが
ローレベルになると、Ｈブリッジ制御回路４００がＭＯ
Ｓトランジスタ６１ａ〜６１ｄのオンオフ駆動を開始
し、ランプ２への電力供給を開始する。この時、電気配
線部２０の地絡状態が継続していると、ランプ電圧検出
回路６０１の出力信号が再びハイレベルになり、ＡＮＤ
ゲート６０３の出力信号ａも再びハイレベルになる。そ
の結果、単安定回路６０５から一定時間ハイレベル信号
が出力され、Ｈブリッジ回路６１がオフされると共にサ
イリスタ７６のオンが禁止される。

【００６５】以後、電気配線部２０の地絡状態が継続し
ている間、上記した作動を繰り返す。

【００６６】また、ランプ電流検出回路６０２からハイ
レベル信号が出力されることによって、ＮＯＲゲート６
０６の出力信号がローレベルになり、フィルタ６０７の
出力信号ｅもローレベルになる。そして、ＯＲゲート６
０８の出力信号がローレベルになるため、タイマ回路６
０９は、リセットが解除されて時間計数作動を開始す
る。この後、所定時間（例えば０．２秒）が経過し、タ
イマ回路６０９の出力信号ｆがハイレベルになると、そ
れをクロックとしてＤフリップフロップ６１０のＱ端子
出力信号ｇがハイレベルになる。

【００６７】このＤフリップフロップ６１０からのハイ
レベル信号によって、Ｈブリッジオフ回路４０１は、Ｈ
ブリッジ回路６１をオフし、ＰＷＭ制御回路１００は、
ＭＯＳトランジスタ４２をオフする。すなわち、ＰＷＭ
制御回路１００において、Ｄフリップフロップ６１０か
らハイレベル信号が出力されると、図５に示すインバー
タ１０４の出力がローレベルになり、ＡＮＤゲート１０
５の出力がローレベルになるため、ＭＯＳトランジスタ
４２をオフする。従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の作
動が停止する。

【００６８】このことにより、一次電流が過大になるこ
とを防止できる。すなわち、ＭＯＳトランジスタ４２を
オフにしなかった場合、例えば、電気配線部２０が地絡
し、その部分に所定の接触抵抗があると、その接触抵抗
によってフライバックトランス４１の二次側の電力が大
きく消費され、ランプパワー制御回路３００の作動によ
って、一次巻線４１ａに蓄えられるエネルギーを増加さ
せるようにＭＯＳトランジスタ４２をオンオフ制御す
る。このため、フライバックトランス４１の一次巻線４
１ａに過大な電流が流れるといった問題が生じるが、上
述したように、ＭＯＳトランジスタ４２をオフし、ＤＣ
−ＤＣコンバータ４の作動を停止することによって、フ
ライバックトランス４１の一次巻線４１ａに過大な電流
が流れないようにすることができる。

【００６９】以上述べたように、この実施形態において
は、ランプ電圧ＶＬが所定電圧以下でランプ電流ＩＬが
所定電流以下になったときに地絡状態であると判定し、
この判定により、一時的に（一定時間）Ｈブリッジ回路
６１をオフすると共に再点灯させるための高電圧発生を
行わないようにし、この後、一定時間が経過すると、再
度、Ｈブリッジ回路６１を作動させると共に再点灯作動
を行う。この作動において再び地絡状態を判定すると、
上記した作動を繰り返し、この繰り返し状態が所定時間
継続すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の作動を停止しこ
の状態を保持する。

【００７０】このようにランプ電圧ＶＬとランプ電流Ｉ
Ｌに基づいて地絡状態を判定したときに、Ｈブリッジ回
路６１の停止と作動開始を繰り返し、その繰り返しが所
定時間続いた時にフェイルセーフを行うようにしている
ので、１回の地絡状態の判定に基づいて直ちにフェイル
セーフを行うものに比べ、誤作動を防止することができ
る。

【００７１】ここで、上述したように、本実施形態にお
いては、Ｈブリッジ制御回路４００の端子４００ａ、４
００ｂからの信号が、スイッチ３がオンされてから所定
時間が経過するまでは、ローレベル信号が出力されるよ
うにしている。これにより、この間はＨブリッジ回路６
１におけるＭＯＳトランジスタ６１ａ〜６１ｄが全てオ
フとなるようにしている。

【００７２】このため、ランプ２が接続されるＭＯＳト
ランジスタ６１ｃとＭＯＳトランジスタ６１ｄとの接続
点が地絡した状態でスイッチ３がオンされると、以下の
ように作動する。この作動中における各部の出力波形を
図９（ａ）に示す。また、参考として、従来のようにス
イッチ３がオンされると同時にＨブリッジ制御回路４０
０ａ、４００ｂの端子からハイレベル信号とローレベル
信号が交互に出力される場合における各部の出力波形を
図９（ｂ）に示す。

【００７３】まず、本実施形態における放電灯装置で
は、スイッチ３をオンさせて電源電圧（ＶＢ）を印加し
た時点から、パワーオンリセット信号がタイミングｃま
での期間のパルスを発生する。このパワーオンリセット
信号により回路が初期化され、タイミングｃから回路の
作動が開始される。

【００７４】しかしながら、上述したようにＨブリッジ
回路６１のＭＯＳトランジスタ６１ａ〜６１ｄについて
は、スイッチ３がオンされてから所定時間が経過するま
で、つまり図９中のタイミングｄまでオフ状態にされ
る。このため、タイミングｃからＭＯＳトランジスタ６
１ａ〜６１ｄを除く各部の作動が開始される。なお、こ
の所定時間（タイミングｄ）は、パワーオンリセット信
号がパルスを発生するタイミングｃよりも長く設定され
ている。

【００７５】まず、タイミングｃからＤＣ−ＤＣコンバ
ータ４が作動し、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電圧は
時間経過とともに徐々に上昇する。このＤＣ−ＤＣコン
バータ４の出力電圧は抵抗６４ａを介してＶ２端子に印
加されているため、Ｖ２端子の電圧はＤＣ−ＤＣコンバ
ータ４の出力電圧の上昇に応じて上昇し、ツェナーダイ
オード６４ｂのツェナー電圧まで上昇する。

【００７６】そして、上記所定時間が経過し、タイミン
グｄになると、Ｈブリッジ制御回路４００は端子４００
ａ、４００ｂからハイレベル信号とローレベル信号を交
互に出力する。このとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出
力電圧は所定電圧（電圧ｇ）に達した状態になってい
る。このため、Ｖ２端子の電圧も上昇した状態となり、
コンデンサ６７も十分高い電圧で充電された状態とな
る。

【００７７】そして、端子４００ａからローレベル信号
が出力され、端子４００ｂからハイレベル信号が出力さ
れると、ＭＯＳトランジスタ６１ｃがオンするため、ト
ランス４１の１次巻線４１ａと２次巻線４１ｂ、及びダ
イオード４３、ＭＯＳトランジスタ６１ｃを介して地絡
電流が流れる。このため、ＶＢ電圧が低下し、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ４の出力電圧も低下するが、Ｖ２端子の電
圧は、上記したように十分高い電圧で充電されたコンデ
ンサ６７の放電に伴って、徐々に低下する。そして、Ｖ
２端子の電圧が駆動回路６３が作動できる限界の電圧ｂ
（つまり、この電圧ｂ未満になると駆動回路６３が作動
できなくなる）までコンデンサ６７が放電するには時間
がかかるため、この電圧ｂとなる以前のタイミングｅに
おいてフェールセーフ回路にて地絡を検出することがで
き、Ｈブリッジ回路６１のＭＯＳトランジスタ６１ａ〜
６１ｄをオフすることができる。

【００７８】これに対し、従来の場合には、スイッチ３
をオンさせて電源電圧（ＶＢ）を印加すると、パワーオ
ンリセット信号がタイミングｃまでの期間のパルスを発
生し、このパワーオンリセット信号により回路が初期化
され、タイミングｃからＨブリッジ回路６１を含む各種
回路の作動が開始される。

【００７９】このため、タイミングｃでＭＯＳトランジ
スタ６１ｃがオンし、地絡電流が流れる。その結果、配
線ワイヤの電圧降下によりＶＢ端子の電圧が低下し、Ｖ
２端子の電圧も低下する。

【００８０】そして、Ｖ２端子の電圧が駆動回路６３が
作動できる限界の電圧ｂまで低下し、駆動回路６３がシ
ャットダウンし、ＭＯＳトランジスタ６１ｃをオフす
る。これにより、地絡電流が遮断される。このとき、地
絡電流の持続時間が短いため、フェイルセーフ回路によ
って地絡が検出できない。このため、ＭＯＳトランジス
タ６１ｃがオフすると、再びＶ２端子の電圧が、駆動回
路６３が再び作動開始できる電圧ａまで上昇する。そし
て、Ｖ２端子の電圧が電圧ａまで上昇すると、駆動回路
６３が作動開始し、ＭＯＳトランジスタ６１ｃをオン
し、再び地絡電流が流れる。このため、上記動作を何度
も繰り返す発振状態となり、ヒューズ溶断や素子破壊を
生じさせてしまう。

【００８１】このように、本実施形態では、スイッチ３
がオンされてから所定時間が経過するまで（タイミング
ｄ）、ＭＯＳトランジスタ６１ａ〜６１ｄをオフさせる
ことにより、例えばＭＯＳトランジスタ６１ｃとＭＯＳ
トランジスタ６１ｄとの接続点において短絡したような
地絡が発生しても、フェイルセーフ回路によって地絡を
確実に検出することができ、上記発振状態による回路の
破壊を防止することができる。

【００８２】なお、フェイルセーフ回路６００において
は、上記した地絡時のフェイルセーフのみならず、他の
異常検出（例えば、図示しないランプ２のコネクタの外
れなどの検出）に対してもフェイルセーフを行うように
している。この場合、その異常検出信号（異常検出時に
ハイレベルとなる信号）は、ＮＯＲゲート６０６に入力
される。そして、タイマ回路６０９が所定時間計数する
間、異常検出信号が継続して発生すると、Ｄフリップフ
ロップ６１０からハイレベル信号が出力されるため、Ｈ
ブリッジ回路６１をオフすると共に、ＭＯＳトランジス
タ４２をオフする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における放電灯装置の回
路構成を示す図である。

【図２】図１に示す放電灯装置の制御系の詳細を示すブ
ロック図である。

【図３】図１のインバータ回路６を駆動するブリッジ駆
動回路６２、６３の詳細を示す図である。

【図４】図２中のランプパワー制御回路３００の構成の
詳細を示す図である。

【図５】図２中のＰＷＭ制御回路１００の構成の詳細を
示す図である。

【図６】図２中のフェイルセーフ回路６００の構成の詳
細を示す図である。

【図７】地絡状態におけるフェイルセーフ回路６００の
各部の信号波形を示す図である。

【図８】図２中の高電圧発生回路５００の構成の詳細を
示す図である。

【図９】地絡状態における各部の出力波形であって、
（ａ）は本実施形態の放電灯装置の出力波形を示す図で
あり、（ｂ）は従来の放電灯装置の出力波形を示す図で
ある。

【符号の説明】

１…バッテリ、２…ランプ、３…スイッチ、４…ＤＣ−
ＤＣコンバータ、６…インバータ回路、１０…制御回
路、８０…パワーオンリセット回路、１００…ＰＷＭ制
御回路、３００…ランプパワー制御回路、４００…Ｈブ
リッジ制御回路、６００…フェイルセーフ回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 41/18 ３６０Ｈ０５Ｂ 41/18 ３６０ 41/24 41/24 Ｋ (72)発明者梶田祐司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)発明者野寄靖史静岡県清水市北脇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 BA03 BA05 BB01 BB10 CA16 EA07 EB01 EB05 EB07 GA03 GB18 GC04 HB03 3K083 AA18 AA22 BA04 BA25 BA26 BA33 BC15 BC34 BC47 BD03 BD04 BD16 BD28 BE05 BE17 BE20 CA33 5H007 AA17 BB03 CA02 CB05 CC06 CC12 CC34 DB01 EA02 FA03 FA08 FA12 FA13 FA19 GA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源（１）の電圧をトランス（４
１）を用いて昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ（４）と、４つの半導体スイッチング素子（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ＤＣ−ＤＣコンバータによって昇圧された電圧
を電圧供給源として作動しており、前記４つの半導体ス
イッチング素子のオンオフ作動を制御するブリッジ駆動
回路（６２、６３）を含むインバータ回路（６）とを備
え、前記ＤＣ−ＤＣコンバータによって昇圧された電圧を前
記インバータ回路により交流電圧に変換し、放電灯
（２）に印加することにより該放電灯を交流点灯させて
なる放電灯装置において、直流電源の電圧が前記ＤＣ−ＤＣコンバータに印加さ
れ、該ＤＣ−ＤＣコンバータが作動開始した時点から所
定時間経過後に前記半導体スイッチング素子のオンオフ
作動を開始し、前記所定時間経過前においては前記半導
体スイッチング素子をオフ状態にすることを特徴とする
放電灯装置。
【請求項２】前記ＤＣ−ＤＣコンバータによって昇圧
された電圧を電圧供給源として充電されるコンデンサ
（６７）を備えており、前記ブリッジ駆動回路の作動電圧として、前記ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータの昇圧電圧が印加されるようになってお
り、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧電圧が低下した時
には前記コンデンサ（６７）の充電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に記載の放電
灯装置。
【請求項３】前記ブリッジ駆動回路を制御する制御信
号を出力するＨブリッジ制御回路（４００）を備え、前記ブリッジ駆動回路は、前記制御信号に基づいて前記
４つの半導体スイッチング素子のそれぞれのオンオフ作
動を制御するようになっており、前記Ｈブリッジ制御回路は、前記所定時間経過前におい
ては、前記ブリッジ駆動回路に、前記４つの半導体スイ
ッチング素子の全てをオフさせる制御信号を出力するよ
うになっ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】前記放電灯に印加されるランプ電圧（Ｖ
Ｌ）と該放電灯に流れるランプ電流（ＩＬ）に基づいて
地絡を検出するフェイルセーフ回路（６００）を備え、地絡が検出されると、前記ブリッジ駆動回路に対して、
前記４つの半導体スイッチング素子の全てをオフさせる
制御信号を出力するＨブリッジオフ回路（４０１）を備
えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１
つに記載の放電灯装置。