JP2001520800A

JP2001520800A - 自動車のヘッドライト用放電ランプの電源装置

Info

Publication number: JP2001520800A
Application number: JP54114199A
Authority: JP
Inventors: エルツベルジュール，エリック; ニコレー，ジャン・マルク
Original assignee: Valeo Vision SA
Current assignee: Valeo Vision SA
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2001-10-30
Also published as: DE19980413T1; WO1999041956A1; US6191540B1; FR2775155A1; FR2775155B1

Abstract

(57)【要約】本発明は、出力端にコンデンサ（Ｃ_O）が接続されたDC/DCコンバータ（１１）と、前記コンデンサ（Ｃ_O）の電圧に基づく電力が供給されるDC/ACコンバータ（１２）と、放電ランプ（１３）と直接接続され、かつ、DC/ACコンバータ（１２）の出力が供給されて、高電圧ブレークダウンパルスを発生する高電圧パルス発生モジュール（１４）とを備える自動車のヘッドライト用放電ランプ（１３）の電源装置であって、さらに、放電ランプ（１３）及び高電圧パルス発生モジュール（１４）と直列接続され、前記放電ランプ（１３）の端子において、DC/DCコンバータ（１１）の出力端にあるコンデンサ（Ｃ_O）の電圧に重畳される高電圧ブレークダウンパルス後の減少電圧を発生して、放電ランプ（１３）の電極を加熱する電極加熱モジュール（１５）を備えていることを特徴とする電源装置である。

Description

【発明の詳細な説明】自動車のヘッドライト用放電ランプの電源装置本発明は、自動車のヘッドライト用放電ランプの電源装置に関する。最近、周波数が200Hz〜1kHzの交流電流を用いて、自動車のヘッドライト用放電ランプに電力を供給することが提案されている。交流電流で動作させると、直流電流で動作させた時に比べて、放電ランプの耐用寿命がかなり延びる。図１及び図２に示すように、この種の電源装置（当業者には、「安定回路」と呼ばれている）は、自動車のバッテリ電圧（12ボルト（Ｖ））が供給されるDC/D Cコンバータ（１）と、ヘッドライトの放電ランプ（３）とDC/DCコンバータ（１）の出力端にあるコンデンサ（Ｃ_O）との間にあるDC/ACコンバータ（２）とを備えている。放電ランプ（３）に放電させるための高電圧パルスを発生する高電圧パルス発生モジュール（４）は、放電ランプ（３）及びDC/ACコンバータ（２）の出力端と直列接続されている。 DC/ACコンバータ（２）は、Ｈ型ブリッジとされ、電子制御部品（図示せず）により制御される４つのスイッチ（５）を備えている。例えば、放電ランプと直列な抵抗及びコンデンサにより、放電を行うモジュールを構成することができる。この種のモジュールは、ドイツ国実用新案9111890 号に記載されている。図３は、放電段階において、時間の変化に対する放電ランプ（３）の供給電圧の変化を示すグラフである。まず、放電ランプ（３）の端子電圧が、ブレークダウン値（12ｋＶ〜25ｋＶ程度であり、この値は、放電ランプにより変化する）に上昇する。この放電パルス発生後に、放電ランプ（３）のアーク電圧は、数μ秒の間、400Ｖから120Ｖ以下（場合によっては30Ｖ）まで低下する。放電期間が終了すると、電圧上昇期間となり、その次には公称交流電流動作期間（放電ランプにより印加される最大電圧は、65Ｖ〜115Ｖである）となる。アーク電圧が低下する放電期間において、電源装置は、放電ランプ（１３）により放電される電圧の電流を保持するために、放電ランプ（１３）に十分な電力を供給しなければならない。電力が供給されない場合には、アーク電圧がなくなり、放電ランプ（３）に再び放電させなければならない。現在、主として２つの方式が用いられている。図１に示す方式では、電力は、コンデンサ（Ｃ_O）及びDC/DCコンバータ（１）により放電ランプ（３）に直接供給されている。しかし、この方式では、DC/DCコンバータ（１）、コンデンサ（Ｃ_O）、及びＨ型ブリッジの耐電圧を500Ｖ以上とする必要があるので、全体の寸法が大となる問題がある。図２に示す方式では、DC/ACコンバータ（２）と、コンデンサ（Ｃ_O）が接続されたDC/DCコンバータ（１）との間にある回路は、抵抗（Ｒ₂）及びダイオード（Ｄ₁）の分流をなす抵抗（Ｒ₁）を備える短絡回路と直列接続され、DC/DCコンバータ（１）の出力電圧よりも高い電圧に充電される第２のコンデンサ（Ｃ₁）を備えている。このコンデンサ（Ｃ₁）は、放電ランプ（３）の電圧が低下する放電期間中に、放電ランプ（３）に電力を供給するものである。しかし、この方式では、大きな部品を追加しなくてはならない。また、Ｈ型ブリッジの耐電圧を、500Ｖ以上としなければならない。従って、本発明の目的は、上述した回路における欠点を持たず、特に、放電ランプよりも入力側にあるコンバータの耐電圧を、500Ｖではなく、200Ｖ以下とすることができる、放電ランプの電源装置を提供することにある。このため、本発明は、出力端にコンデンサが接続されたDC/DCコンバータと、前記コンデンサの電圧に基づく電力が供給されるDC/ACコンバータと、放電ランプと直列接続され、DC/ACコンバータの出力が供給される高電圧パルス発生モジュールとを備え、さらに、放電ランプ及び高電圧パルス発生モジュールと直列接続され、前記放電ランプの端子において、DC/DCコンバータの出力端にあるコンデンサの電圧に重畳される、電圧ブレークダウンパルス後の減少する電圧（以下、減少電圧とする）を発生して、放電ランプの電極を加熱する電極加熱モジュールを備えていることを特徴とする電源装置を提供するものである。上述した装置において、以下の付加的な特徴を、単独で、または技術的に可能な組み合わせとして備えていることが好ましい。・電極加熱モジュールは、放電ランプのアーク電圧が所定の閾値以下の時に、それ自体を短絡する手段を備えている。・前記電極加熱モジュールは、コンデンサと、前記コンデンサを充電する手段を備えている。・コンデンサは、高電圧パルスを発生する高電圧パルス発生モジュールと直列接続されている。・コンデンサは、高電圧パルスを発生する高電圧パルス発生モジュールと、直列接続されている二次巻線を有する変圧器の一次巻線と並列接続されている。・電源装置は、電極加熱モジュールのコンデンサを短絡するスイッチを備えている。・電源装置は、電極加熱モジュールのコンデンサを制御して、このモジュールの一次巻線に放電させるスイッチを備えている。・DC/ACコンバータは、コンデンサの半ブリッジとスイッチの半ブリッジとを備えるＨ型ブリッジである。・電極加熱モジュールは、高電圧パルスを発生する高電圧パルス発生モジュールに組み込まれている。また、本発明は、リフレクタと、前記リフレクタの後部に設けられた少なくとも１つの放電ランプと、前記放電ランプの電源装置とを備え、前記電源装置は、上述した種類の電源装置であることを特徴とする、自動車のヘッドライトにも関するものである。本発明の他の特徴、及び利点は、以下の記載から明らかになると思う。この記載は、単に例示的なものであり、本発明を限定するものではない。、以下、図面を参照して記載する。図１及び図２は、放電ランプを含む、従来技術における２種類の電源装置の回路図である。図３は、自動車に用いられる従来の放電ランプが動作している時の、時間の変化に対する供給電圧の変化を示したグラフである。図４は、図１及び図２に類似する、本発明による電源装置の実施例の回路図である。図５は、図４に示す電極加熱モジュールの詳細な回路図を含む、電源装置の回路図である。図６は、図４に示す電極加熱モジュールの他の詳細な回路図である。図７は、他の実施例の回路図である。図４に示す回路図の電源装置は、バッテリー電圧が供給されるDC/DCコンバータ（１１）と、DC/DCコンバータ（１１）の出力端に接続されたコンデンサ（Ｃ_O ）と、入力端がDC/DCコンバータ（１１）の出力端に接続されたDC/ACコンバータ（１２）と、電力が供給される放電ランプ（１３）と直列接続された、高電圧パルスを発生する高電圧パルス発生モジュール（１４）とを備えている。例えば、DC/DCコンバータ（１１）は、一次巻線が、放電ランプ（１３）に対する電力供給を制御するスイッチにより制御されるようになっている変圧器を備えている。DC/ACコンバータ（１２）は、４つのスイッチ（Ｔ₁）〜（Ｔ₄）からなるＨ型ブリッジ（図４参照）を備えている。スイッチ（Ｔ₁）及び（Ｔ₄）は接地され、スイッチ（Ｔ₃）及び（Ｔ₂）は、それぞれスイッチ（Ｔ₁）及び（Ｔ₄）に接続されている。また、電源装置は、放電ランプ（１３）及び高電圧パルス発生モジュール（１４）と直列であり、コンデンサ（Ｃ_O）からの電圧に重畳され、放電ランプ（１３）から見ると、ブレークダウンパルス発生後の放電期間の減少電圧を発生する、電極加熱モジュール（１５）を備えている。より詳しく言うと、放電期間においては、スイッチ（Ｔ₁）及び（Ｔ₂）は閉じ、放電ランプ（１３）の電圧は、コンデンサ（Ｃ_O）の電圧と電極加熱モジュール（１５）が発生する電圧との和に等しい電圧になる。電極加熱モジュール（１５）が発生した電圧は、放電ランプ（１３）の電圧とともに減少するが、コンデンサ（Ｃ_O）の電圧は、充電されたままである。電極加熱モジュール（１５）は、アーク電圧が特定の閾値、例えば120Ｖ以下になった時に、それ自体を短絡させる手段を備えていることが好ましい。例えば、電極加熱モジュール（１５）は、外部制御ユニット（１６）により制御されるスイッチを備えているのが好ましい。この外部制御ユニット（１６）は、計測手段（図示せず）から放電ランプ（１３）の電圧の情報を受け取り、上述した閾値に対応する電圧値に基づいて、前記スイッチを開閉するようになっている。または、電極加熱モジュール（１５）自体を、放電ランプ（１３）のアーク電圧が、上述した閾値以下になった時に、短絡するようにしてもよい。上述した種類の回路において、DC/DCコンバータ（１１）及びDC/ACコンバータ（１２）の耐電圧を、500Ｖではなく、200Ｖ程度とすることができる。図５は、電極加熱モジュール（１５）の詳細な例を示す回路図、図６は、電極加熱モジュール（１５）の他の例を示す回路図である。図５に示す電極加熱モジュール（１５）は、コンデンサ（Ｃ₁）と直列接続され、かつ短絡スイッチ（Ｔ_ACE）と並列接続された抵抗Ｒを備えている。放電ランプ（１３）の放電が始まると、スイッチ（Ｔ₁）及び（Ｔ₂）は閉じ、短絡スイッチ（Ｔ_ACE）は開く。 DC/DCコンバータ（１１）の出力端におけるコンデンサ（Ｃ_O）は、100Ｖ〜150 Ｖの電圧で充電され、外部充電装置（１７）は、コンデンサ（Ｃ₁）を200Ｖ以上の電圧に充電する。外部充電装置（１７）は、例えば、DC/DCコンバータ（１１）の変圧器の二次巻線を備えている。また、一次巻線をバッテリー電圧に接続した小型の変圧器を備えていてもよい。高電圧のブレークダウンパルス発生後、アーク電圧が発生し、放電ランプ（１３）の電圧は、300Ｖから350Ｖ、またはそれ以上（Ｖ_lamp＝Ｖ_C1＋Ｖ_C0）となり、コンデンサ（Ｃ₁）は放電し、DC/DCコンバータ（１１）は、コンデンサ（Ｃ_O ）を充電電圧し続ける。電圧Ｖ_C1が0Ｖに近くなる（アーク電圧が所定の閾値以下）と、外部制御ユニット（１６）は、短絡スイッチ（Ｔ_ACE）を閉じ、電極加熱モジュール（１５）は短絡する。短絡スイッチ（Ｔ_ACE）は、MOSFET、またはバイポーラトランジスタであってもよい。また、サイリスタとしてもよい。図６に示す実施例においては、電極加熱モジュール（１５）は、放電ランプ（１３）と直列である二次巻線を有する変圧器（Ｔ）と、前記変圧器（Ｔ）の一次巻線に放電するコンデンサ（Ｃ₁）とを備えている。スイッチ（Ｔ_d）は、前記コンデンサ（Ｃ₁）の放電を制御するものである。変圧器（Ｔ）の二次巻線のインピーダンスは、Ｈ型ブリッジのインピーダンスと比べて低いことが好ましい。上述した以外の実施例とすることも可能である。特に、４つのスイッチからなるＨ型ブリッジを、コンデンサの半ブリッジとスイッチの半ブリッジとを組み合わせたＨ型回路で代替することもできる。また、電極加熱モジュール（１５）を、図７に示すように、高電圧パルスを発生する高電圧パルス発生モジュール（１４）内に組み込むこともできる。図７の高電圧パルス発生モジュール（１４）は、二次巻線が放電ランプ（１３）（端Ｓ２）及びDC/ACコンバータ（１２）のＨ型ブリッジ（端Ｓ１）に接続された変圧器（２０）を備えている。高電圧コンデンサ（Ｃ_HT）は、変圧器（２０）の一次巻線と直列である放電ギャップ（２１）を含む回路と並列接続されている。高電圧コンデンサ（Ｃ_HT）は、抵抗（Ｒ_HT）を介して、バッテリー電圧に充電される。高電圧コンデンサ（Ｃ_HT）、抵抗（Ｒ_HT）及び変圧器（２０）は、高電圧パルス発生モジュール（１４）における通常の部品である。上記部品に加えて、高電圧パルス発生モジュール（１４）は、変圧器（２０）、抵抗（Ｒ’₂）、及びスイッチ（Ｋ₁）からなる短絡回路と並列接続されたコンデンサ（Ｃ₁）を備えている。コンデンサ（Ｃ₁）は、抵抗（Ｒ’₁）を介してバッテリー端子に接続されている。高電圧コンデンサ（Ｃ_HT）が高電圧ブレークダウンパルスを発生した後に、スイッチ（Ｋ₁）は閉じ、コンデンサ（Ｃ₁）は、変圧器（２０）に放電し、DC/DC コンバータ（１１）の出力端の電圧に重畳される減少電圧を発生する。

Claims

【特許請求の範囲】１．出力端にコンデンサ（Ｃ_O）が接続されたDC/DCコンバータ（１１）と、前記コンデンサ（Ｃ_O）の電圧に基づく電力が供給されるDC/ACコンバータ（１２）と、放電ランプ（１３）に直列接続され、かつ、DC/ACコンバータ（１２）の出力が供給されて、高電圧ブレークダウンパルスを発生する高電圧パルス発生モジュール（１４）とを備える自動車のヘッドライト用放電ランプの電源装置であって、さらに、放電ランプ（１３）及び高電圧パルス発生モジュール（１４）と直列接続され、前記放電ランプ（１３）の端子において、DC/DCコンバータ（１１）の出力端にあるコンデンサ（Ｃ_O）の電圧に重畳される高電圧ブレークダウンパルス後の減少電圧を発生して、放電ランプ（１３）の電極を加熱する電極加熱モジュール（１５）を備えていることを特徴とする電源装置。２．電極加熱モジュール（１５）は、放電ランプ（１３）のアーク電圧が所定の閾値以下になると、それ自体を短絡させる手段（短絡スイッチ（Ｔ_ACE）及びスイッチ（Ｔ_d））を備えていることを特徴とする請求項１記載の電源装置。３．前記電極加熱モジュール（１５）は、コンデンサ（Ｃ₁）と、前記コンデンサ（Ｃ₁）を充電する手段（外部充電装置（１７））とを備えていることを特徴とする請求項１または２記載の電源装置。４．コンデンサ（Ｃ₁）は、高電圧パルスを発生する高電圧パルス発生モジュール（１４）と直列接続されていることを特徴とする請求項３記載の電源装置。５．コンデンサ（Ｃ₁）は、高電圧パルスを発生する高電圧パルス発生モジュール（１４）に直列接続された二次巻線を有する変圧器（Ｔ）の一次巻線と並列接続されていることを特徴とする請求項３記載の電源装置。６．電極加熱モジュール（１５）のコンデンサ（Ｃ₁）を短絡させる短絡スイッチ（Ｔ_ACE）を備えていることを特徴とする、請求項４と組み合わせた請求項２記載の電源装置。７．電極加熱モジュール（１５）のコンデンサ（Ｃ₁）を制御して、前記電極加熱モジュール（１５）の変圧器の一次巻線に放電させるスイッチ（Ｔ_d）を備えていることを特徴とする、請求項５と組み合わせた請求項２記載の電源装置。８．DC/ACコンバータ（１２）は、コンデンサの半ブリッジとスイッチの半ブリッジとを備えるＨ型ブリッジであることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の電源装置。９．電極加熱モジュール（１５）は、高電圧パルスを発生する高電圧パルス発生モジュール（１４）に組み込まれていることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の電源装置。１０．リフレクタと、前記リフレクタの後部に設けられた少なくとも１つの放電ランプと、前記放電ランプに対する電源装置とを備える自動車のヘッドライトであって、前記電源装置は、前記請求項のいずれかに記載の電源装置であることを特徴とする自動車のヘッドライト。