JP2004265714A

JP2004265714A - 高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置および照明装置

Info

Publication number: JP2004265714A
Application number: JP2003054317A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kihara; 洋木原; Akio Ishizuka; 明朗石塚; Takashi Terai; 孝寺井
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】始動時から始動後へ移行する間に放電が不安定になるのを防止した高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置およびこれを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置は、直流電源ＤＣと、直流電源ＤＣの出力端に直流入力端が接続したインバータＤＣ／ＡＣと、インバータＤＣ／ＡＣの交流出力端に接続した高圧金属蒸気放電ランプＨＰＬと、高圧金属蒸気放電ランプＨＰＬを始動させるイグナイタＩＧと、インバータＤＣ／ＡＣを高圧金属蒸気放電ランプＨＰＬの始動時には低周波で動作させ、かつ、始動直後から点灯周波数を連続的に高くしていき、安定点灯時には所定の点灯周波数にする制御手段ＣＣとを具備している。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置およびこれを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高圧金属蒸気放電ランプを室温以下の低温始動をする際に、電極温度が低いので、放電を安定させるために、インバータを直流運転したり、安定点灯時より低周波で運転したりして、極性反転の時間を遅らせ、始動後に安定点灯時の点灯周波数に戻すように構成された高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置は既知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２８８２０２０号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような従来の高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置においては、放電を安定させるためには効果的であるが、直流または低周波交流の運転状態から安定点灯時の点灯周波数に切り換える際に、アークが動いて放電が不安定になりやすく、その結果明るさのちらつきの原因になりやすいという問題がある。
【０００４】
本発明は、始動時から始動後へ移行する間に放電が不安定になるのを防止した高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置およびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置は、高圧金属蒸気放電ランプを付勢するインバータの動作を制御する制御手段が、インバータを高圧金属蒸気放電ランプの始動時には低周波で動作させ、かつ、始動直後から点灯周波数を連続的に高くしていき、安定点灯時には所定の点灯周波数にするように構成されていることによって特徴付けられている。
【０００６】
＜制御手段について＞制御手段は、少なくとも上記のようにインバータの動作を制御する手段である。すなわち、制御手段により制御されてインバータは、高圧金属蒸気放電ランプの始動時には低周波交流を出力する。このときの「低周波」とは、安定点灯時の周波数に比較して低いことを意味し、一般的には１００Ｈｚ未満、好ましくは１以上、かつ、１００Ｈｚ未満、より好適には５〜２５Ｈｚの範囲である。すなわち、高圧金属蒸気放電ランプの室温以下の低温状態での始動時において、周波数が１００Ｈｚ以下であれば、電極における放電の起点がほぼ安定するし、始動時の電極物質のスパッタリングによる電極の偏減りが実際上問題にならなくなる。しかし、２５Ｈｚ以下であれば、より一層放電が安定しやすくなる。また、始動時の周波数は、放電の安定の観点からすれば、１Ｈｚ未満であっても問題ないが、実際上制御手段の回路設計の難度が増すとともに電極のスパッタリングによる片減りに対する不安がある。このため、始動時の周波数の下限は、１Ｈｚ以上であるのが好ましい。さらに、周波数が５Ｈｚ以上であれば、回路設計も容易になる。したがって、５〜２５Ｈｚの範囲が好適である。
【０００７】
他方、安定点灯時の周波数は、一般的には１００〜１０００Ｈｚ、好適には３００〜５００Ｈｚの範囲である。周波数が１０００Ｈｚを超えると、一般的には音響的共鳴現象が発生しやすくなるので、注意しなければならない。しかし、５００Ｈｚ以下であれば、実際上音響的共鳴現象の問題はなくなる。また、周波数が１００Ｈｚ未満になると、交流電圧の極性の切り換えによる放電電流の反転に伴って高圧金属蒸気放電ランプの明るさの変化がちらつきとして人の眼に感じられやすくなるので、好ましくない。しかし、周波数が３００Ｈｚ以上であれば、全く問題がない。
【０００８】
本発明において、始動時の上述した相対的な低周波から安定点灯時の上述した相対的な高周波に至るまでの周波数の変化は、連続して行われなければならない。しかし、その連続の態様については、直線的に変化する態様および曲線的に変化する態様のいずれであってもよい。
【０００９】
次に、インバータの動作周波数を連続的に変化させるための制御手段の構成について説明する。本発明において、インバータの動作周波数を連続的に変化させるための制御手段の具体的な構成は、既知の手段を用いて当業者が容易に構成することができるので、特段限定されない。例えば、インバータを他励式に構成するとともに、インバータのスイッチング素子を駆動するドライブ回路に対して制御信号を供給する低周波発振回路、例えば矩形波発生回路を制御手段内に配設する。そして、低周波発振回路の発振周波数を連続的に変化させるように構成する。発振周波数を連続的に変化させるには、例えばＣＲ発振回路の抵抗Ｒの部分を電子ボリュームで構成し、電子ボリュームの制御端子に連続的に変化する制御信号を入力するようにすればよい。制御手段にマイクロコンピュータを用いる場合、時間に対する信号出力を任意の変化率で連続的に変化する制御信号を容易に発生することができる。
【００１０】
また、制御手段は、以上説明したインバータの動作周波数の制御を行うのに加えて、所望により以下の制御を行うように構成することが許容される。
１．（始動１周期後のランプ電流増加制御について）始動１周期後にインバータの出力電流すなわち高圧金属蒸気放電ランプのランプ電流を数ｍ秒または約１０Ｈｚ程度の間だけ若干増加するように制御手段を構成する。これにより、電極のスパッタリングによる電極の消耗および放電容器の管壁の黒化を抑制するとともに、アークの立ち消えを防止するのに効果的である。
２．（光量の立上りを早くする制御について）高圧金属蒸気放電ランプをその光量の立上りが早くなるように点灯させる場合、始動時すなわち点灯開始時に定格ランプ電力より大きな電力すなわち最大電力を投入し、その後光量の立上りに伴って順次低減していき、やがて定格ランプ電力に到達させて始動後約１分間程度の間までに安定点灯状態に移行する。この場合、点灯開始から安定点灯までの経過を時間で区分すれば、最大電力を投入する第１の時間帯およびランプ電力を順次低減する第２の時間帯に大別することができる。なお、以下に定義する水銀フリーランプの場合、第１の時間帯と第２の時間帯の間に金属ハロゲン化物が急激に蒸発する時間帯が介在する。すなわち、「水銀フリーランプ」とは、メタルハライドランプにおいて、発光金属のハロゲン化物に加えて主としてランプ電圧を形成するために、従来は水銀を封入しているランプ（以下、便宜上「水銀入りランプ」という。）であったが、近時、主として車両用前照灯として開発されたもので、水銀に代えて比較的蒸気圧が高い例えば亜鉛Ｚｎなどの金属ハロゲン化物を封入した高圧金属蒸気放電ランプをいう。
【００１１】
（第１の時間帯における制御について）第１の時間帯は、始動時の制御が行われる。始動時の制御は、文字どおり高圧金属蒸気放電ランプの始動時すなわち点灯開始時に行う制御であって、許容最低照度までの光量の立上りを早くするのが主な目的である。このために、最大電力を投入する。水銀フリーランプにおいて、最大電力は、定格ランプ電力の約２倍の電力に設定するのが一般的である。これに対して、水銀フリーランプにおいては、最大電力を定格ランプ電力の２倍より大きくて３倍未満の範囲で適当な値のランプ電力を設定するのが好ましい。すなわち、定格ランプ電力が３５Ｗの場合、７６〜１１０Ｗ程度の範囲で高圧金属蒸気放電ランプを点灯させるのがよい。始動時は、主として希ガスであるキセノンによる放電が生起していて、そのガス圧がほぼ一定ないし徐々に上昇する程度であるから、定電流点灯の場合、投入されるランプ電力はほぼ一定となる。また、始動時の制御により高圧金属蒸気放電ランプは、希ガスの放電によって定格点灯時における光出力の約５０％程度の光出力を生じる。なお、始動時の制御すなわち最大電力を投入する制御が行なわれる時間は、一般的には１〜５秒程度、好適には２〜４秒程度である。実際には、水銀入りランプと水銀フリーランプとで異なる。前者の場合、始動時の最大電力投入時間は、１〜２秒程度であるが、後者の場合は、２〜５秒程度である。
【００１２】
（第２の時間帯における制御について）第２の時間帯における制御は、定格ランプ電力へ落ち着かせるためにランプ電力を順次低減する制御である。この時間帯は、始動後１分間程度の間である。
【００１３】
（金属ハロゲン化物が急激に蒸発するときの制御について）水銀フリーランプにおいては、上述した第１の時間帯と第２の時間帯の間に金属ハロゲン化物が急激に蒸発するときが存在する。このときには以下説明する制御を行うのが好ましい。すなわち、金属ハロゲン化物が急激に蒸発するときの制御は、ランプ電力を絞り込んで金属ハロゲン化物が急激に蒸発したときに光出力が安定時のそれに比較して著しく大きくなくて、しかも、急激に増大することのないようにするのが重要である。しかし、ランプ電力の絞込みのタイミングが早すぎて、金属ハロゲン化物が急激に蒸発する前に大きく絞り込むと、光出力が安定時のそれより大幅に低下してしまうので、絞込みのタイミングまたは絞込みの程度を適切に行なう必要がある。なお、金属ハロゲン化物が急激に蒸発したときに「光出力が安定時のそれに比較して著しく大きくない」とは、安定時の光出力の２倍、好適には１．５倍を超えない範囲をいう。
【００１４】
＜本発明におけるその他の構成要素について＞本発明におけるその他の構成要素は、直流電源、インバータ、高圧金属蒸気放電ランプおよびイグナイタである。以下、これらの構成要素の態様について説明する。
【００１５】
（直流電源について）直流電源は、後述するインバータに対して交流に変換されるべき直流電力を所要値の電圧で、かつ、安定に供給するための手段である。直流電源は、商用交流電源などの交流電源から得た整流化直流電源、バッテリー電源などその構成態様を選ばない。また、所要値の電圧で、かつ、安定した直流電力を得るために、必要に応じて安定化直流電源を付加することができる。例えば、チョッパ機能を有するスイッチングレギュレータなどをバッテリー電源や整流化直流電源などに付加した構成の直流電源を用いるのが実際的である。なお、チョッパ機能としては、昇圧チョッパまたは降圧チョッパなどを用いることができる。
【００１６】
（インバータについて）インバータは、直流を交流に変換するＤＣ−ＡＣ間変換手段であり、その動作は前述したように制御手段により制御される。そして、後述する高圧金属蒸気放電ランプに対して交流電力を供給する。高圧金属蒸気放電ランプに印加する交流電圧の波形は、矩形波であると音響的共鳴現象を抑制するのに好適であることは既知であるが、矩形波を発生するにはフルブリッジ形インバータを用いるのがよい。しかし、本発明において、用いるインバータは、所望によりフルブリッジ形インバータだけでなく、ハーフブリッジ形インバータ、一石形インバータなどであってもよい。
【００１７】
また、負特性を有する高圧金属蒸気放電ランプを安定に点灯するには限流インピーダンス手段が必要であるが、限流インピーダンス手段は、インバータの出力側および入力側のいずれに挿入されていてもよい。例えば、直流電源電圧値を所望に制御したり、アクティブフィルタ作用をさせたりするために、スイッチングレギュレータを用いる場合、構成要素の一部であるインダクタがスイッチングにより限流作用をも担当するので、見かけ上の限流インピーダンス手段を省略することができる。したがって、このような構成の場合、限流インピーダンス手段は、インバータの入力側に挿入されていることになる。
【００１８】
（高圧金属蒸気放電ランプについて）高圧金属蒸気放電ランプは、その放電媒体の中の金属蒸気の高圧放電により発光する高圧放電ランプである。そして、放電媒体に水銀を含むいわゆる水銀入りランプと、水銀に代えて第２のハロゲン化物を含むいわゆる水銀フリーランプとがあり、本発明に用いる高圧金属蒸気放電ランプは、そのいずれであってもよい。以下、水銀フリーランプにおける放電媒体についてさらに詳細に説明する
水銀フリーランプにおける放電媒体は、希ガスならびに第１および第２の金属ハロゲン化物であり、本質的に水銀が封入されていない。「本質的に水銀が封入されていない」とは、水銀を全く封入していないだけでなく、気密容器の内容積１ｃｃ当たり２ｍｇ未満、好ましくは１ｍｇ以下の水銀が存在していることを許容するという意味である。しかし、水銀を全く封入しないことは環境上望ましいことである。従来のように水銀蒸気によって放電ランプの電気特性を維持する場合、電極間距離が比較的小さくて小形の高圧金属蒸気放電ランプにおいては、気密容器の内容積１ｃｃ当たり２０〜４０ｍｇ、さらに場合によっては５０ｍｇ以上封入していたことからすれば、水銀量が実質的に少ないといえる。
【００１９】
希ガスは、好適にはキセノンである。希ガスを封入している理由は、始動ガスとして作用するとともに、点灯直後の光量の立上りを早め、さらに安定点灯中のバッファガスとして作用させるためである。このために、希ガスは、高い圧力、例えば一般的には５〜２０気圧、好適には８〜１６気圧で封入されている。この範囲であれば、点灯直後４秒までの光量の立上りを早めて自動車用前照灯装置に必要なその前面の代表点での光度８０００ｃｄを容易に得ることができる。
【００２０】
車両用前照灯に用いるのに好適な白色発光のための第１の金属ハロゲン化物としては、例えばナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃおよび希土類金属、例えばジスプロシウムＤｙなどからなるグリープの中から選択された少なくとも１種、好適には２種を含む発光金属のハロゲン化物を用いることができる。また、ナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃおよびインジウムＩのハロゲン化物を発光金属のハロゲン化物として封入することもできる。
【００２１】
第２の金属ハロゲン化物は、ランプ電圧形成ようの放電媒体である。この金属ハロゲン化物は、蒸気圧が相対的に高くて、かつ、可視域における発光が相対的に少ない金属のハロゲン化物からなる。第２の金属ハロゲン化物に用いる金属としては、例えばマグネシウムＭｇ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、亜鉛Ｚｎ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、アルミニウムＡｌ、アンチモンＳｂ、ベリリウムＢｅ、レニウムＲｅ、ガリウムＧａ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒおよびハフニウムＨｆからなるグループの中から選択された１種または複数種の金属を用いることができる。
【００２２】
以上説明したように、水銀フリーランプは、その放電媒体として従来の水銀に代えて第２の金属ハロゲン化物を封入しているため、定格ランプ電力の２倍より大きいランプ電力で点灯を開始すると、暫くして第１および第２の金属ハロゲン化物が急激に蒸発する。そして、その際に格別の制御を行わない場合、光出力が著しく大きくて、しかも急激に増大するという特性を有している。
【００２３】
（高圧金属蒸気放電ランプのその他の構成について）
本発明において点灯する高圧金属蒸気放電ランプにおいて必須要件ではないが、所望により以下の構成を加味することにより、特に車両用前照灯装置の場合に効果的である。
１．（気密容器について）気密容器は、その内部に放電空間が形成されるとともに、放電空間を包囲する部分の肉厚が比較的大きくて、耐火性で、かつ、透光性の材料たとえば石英ガラス、透光性セラミックスなどからなる。放電空間は、好ましくはほぼ円柱状をなし、軸方向の中央部の肉厚がその両側の肉厚より大きい。
２．（電極について）電極は、気密容器の両端内部にその一対が対向して封装され、好ましくは電極間距離が５ｍｍ以下、好適には４．２±０．６ｍｍになるように設定される。また、始動時に直流点灯を行なうことが許容されるが、一対の電極は、アノードとして作用するときに、定格ランプ電力の約２倍以上のランプ電力が供給された際であっても、例えば電極の先端に軸部より径大の球状部分を形成することにより、これに耐えるように構成することができる。
３．（定格ランプ電力について）定格ランプ電力は、一般的には２５０Ｗ以下、好ましくは１００Ｗ以下、最適には６０Ｗ以下である。また、自動車用前照灯装置に用いる高圧金属蒸気放電ランプの場合においては、一般的には８０Ｗ以下、好ましくは６０Ｗ以下、最適には約３５Ｗ程度である。
４．（外管について）外管は、内部に放電空間を備えた気密容器を外側から包囲するように配設される透光性容器状手段であり、気密容器から外部へ放射される紫外線を遮断したり、気密容器を保護したりする。外管の内部は、外気に連通していてもよいし、気密になっていてもよい。
【００２４】
＜本発明の作用について＞本発明においては、制御手段が前述の構成を備えているので、以下に示す作用とそれに伴う効果を奏する。
高圧金属蒸気放電ランプの始動時には、インバータから相対的に低周波の交流電圧が出力されて高圧金属蒸気放電ランプに印加される。そのため、印加電圧の極性反転までの時間が長くなるので、放電の起点が安定する。その結果、明るさのちらつきが生じにくくなる。また、電極物質のスパッタリングが少なくなって電極の消耗や電極物質のスパッタリングに起因する放電容器の黒化の発生が抑制される。さらに、始動時に電極に印加される電圧が交流であるから、始動のたびに陰極として作用する電極が一対の電極の双方に分散される。その結果、電極の偏減りがなくなる。
高圧金属蒸気放電ランプの始動時から安定点灯に至るまで高圧金属蒸気放電ランプに印加される交流電圧の周波数が連続的に変化して安定点灯時の点灯周波数に移行する。そのため、始動から安定点灯に至るまで回路的な切り換えを行う必要がない。したがって、回路的な切り換えを行う際に発生しやすいアークの瞬間的な揺れが生じなくなる。その結果、明るさのちらつきが低減する。
【００２５】
請求項２の発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された請求項１記載の高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置と；を具備していることを特徴としている。
【００２６】
本発明において、「照明装置」とは、高圧放電ランプの発光を利用するあらゆる装置を含む広い概念であり、したがって液晶プロジェクタ、オーバーヘッドプロジェクタなどの光投射装置、自動車用ヘッドライト、照明器具、表示装置および光ファイバー照明装置などであることを許容する。もちろん、照明器具は屋内用および屋外用のいずれであってもよい。
【００２７】
そうして、本発明においては、請求項１の発明におけるのと同様な作用、効果を奏する照明装置を得ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２９】
図１ないし図４は、本発明の高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置における一実施の形態としての自動車前照灯用高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置を示し、図１は回路ブロック図、図２は回路図、図３は高圧金属蒸気放電ランプの主要部を示す正面図、図４は各部の電圧、電流波形図である。各図において、ＤＣは直流電源、Ｃは平滑コンデンサ、ＤＣ／ＤＣはスイッチングレギュレータ、ＤＣ／ＡＣはインバータ、ＩＧはイグナイタ、ＨＰＬは高圧金属蒸気放電ランプ、ＣＣは制御手段である。
【００３０】
直流電源ＤＣは、自動車の１２Ｖバッテリーからなる。
【００３１】
平滑コンデンサＣは、直流電源ＤＣに並列接続して入力電圧に変動があっても平滑化された直流電圧をスイッチングレギュレータＤＣ／ＤＣに供給する。
【００３２】
スイッチングレギュレータＤＣ／ＤＣは、昇圧チョッパを主体として構成されていて、平滑化された直流電圧を入力して、高圧金属蒸気放電ランプＨＰＬの点灯に必要な電圧まで昇圧した直流電圧を出力する。また、後述する制御手段ＣＣと協働して直流出力電圧の安定化作用を行う。
【００３３】
インバータＤＣ／ＡＣは、フルブリッジ形インバータからなり、スイッチングレギュレータＤＣ／ＤＣから出力される直流電圧を交流に変換する。このインバータＤＣ／ＡＣは、図２に示すように、４個のＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４をブリッジ接続してなり、その直流入力端がスイッチングレギュレータＤＣ／ＡＣの直流出力端に接続している。また、４個のＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４に対してゲートドライブ回路ＧＤＣが配設されている。そして、ゲートドライブ回路ＧＤＣは、一方の対角関係にある一対のＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ３に対して直接ゲートドライブ信号を供給するが、他方の対角関係にある一対のＭＯＳＦＥＴＱ２、Ｑ４に対してはＮＯＴ回路ＬＣを介してゲートドライブ信号を供給する。したがって、ＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ３とＭＯＳＦＥＴＱ２、Ｑ４は、互いに位相が１８０°ずれたゲートドライブ信号によって交互にスイッチングを行う。なお、ゲートドライブ回路ＧＤＣは、後述する制御手段ＣＣから送出される矩形波の制御信号に同期してゲートドライブ信号を発生する。また、ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４のドレイン−ソース間にダイオードＤが逆並列接続しているが、これはＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４の寄生容量である。
【００３４】
イグナイタＩＧは、インバータＤＣ／ＡＣの交流出力を電源として作動するとともに、後述する制御手段ＣＣから送出される起動信号に基づいて作動を開始して、高電圧パルス電圧を発生して、高圧金属蒸気放電ランプＨＰＬの一対の電極３、３間に印加する。
【００３５】
高圧金属蒸気放電ランプＨＰＬは、図３に示す構造を備えている。すなわち、高金属蒸気放電ランプＨＰＬは、気密容器１、放電媒体、封着金属箔２、一対の電極３、３および外部導入線４を備えて構成されている。
【００３６】
気密容器１は、包囲部１ａ、および一対の封止部１ｂ、１ｂにより構成されている。包囲部１ａは、中空の紡錘形状に成形されてなり、内部に軸方向に細長い円柱状の放電空間１ｃが形成されている。一対の封止部１ｂ、１ｂは、包囲部１ａの両端に一体に形成されている。
【００３７】
封着金属箔２は、リボン状のモリブデン箔からなり、減圧封止法により気密容器１の一対の封止部１ｂ、１ｂの内部に気密に埋設されている。
【００３８】
一対の電極３、３は、軸部３ａが直棒状をなし、かつ、アークの起点となる先端３ｂが軸部３ａの直径の１／２以下の半径の半球状の曲面を電極軸部の先端の全体に形成している。そして、基端部３ｃが気密容器１の一対の封止部１ｂ、１ｂに埋設して支持され、先端部側が気密容器１の包囲部１ａの両端から放電空間１ｃ内に突出することにより、電極間距離５ｍｍ以下になるように対向している。また、一対の電極３、３は、それぞれ基端が封着金属箔２の一端に接続している。
【００３９】
外部導入線４は、先端が封着金属箔２の他端に溶接されて、気密容器１の封止部１ｂから外部へ導出されている。
【００４０】
気密容器１ａ内には、放電媒体として発光金属およびランプ電圧形成用の金属のハロゲン化物およびキセノンが封入されている。
【００４１】
＜高圧金属蒸気放電ランプの仕様例＞
気密容器１：石英ガラス製で、外径７ｍｍ、内径２．７ｍｍ、包囲部の長さ７．０ｍｍ
電極３：タングステン製で、軸部の直径０．３５ｍｍ、アークの起点となる先端の曲面の半径０．１７５ｍｍ、電極間距離４．２ｍｍ、突出長１．４ｍｍ
放電媒体
金属ハロゲン化物：ＳｃＩ_３−ＮａＩ−ＺｎＩ_２−ＩｎＢｒ＝０．４ｍｇ
キセノン：２５℃で１３気圧
電気特性：ランプ電力３５Ｗ、ランプ電圧４２Ｖ（いずれも安定時）
制御手段ＣＣは、ランプ電圧検出手段ＬＶＤ、ランプ電流検出手段ＬＣＤ、実ランプ電力演算部ＬＷＣおよびその他制御部ＯＣＣを備え、スイッチングレギュレータＤＣ／ＤＣ、インバータＤＣ／ＡＣおよびイグナイタＩＧを関連的に制御する。
【００４２】
ランプ電圧検出手段ＬＶＤは、スイッチングレギュレータＤＣ／ＤＣの直流出力端間に接続された可変抵抗器ＶＲからなり、可変抵抗器ＶＲの出力端に高圧放電ランプＨＰＬのランプ電圧に比例した分電圧が得られる。ランプ電流検出手段ＬＣＤは、スイッチングレギュレータＤＣ／ＤＣの直流出力およびインバータＤＣ／ＡＣの直流入力端の間に直列に挿入された抵抗器Ｒ１からなり、抵抗器Ｒ１の電圧降下がランプ電流に比例する。
【００４３】
実ランプ電力演算部ＬＷＣは、ランプ電圧検出手段ＬＶＤおよびランプ電流検出手段ＬＣＤのそれぞれの検出出力に基づいて実ランプ電力を演算する。その他制御部ＯＣＣは、予め目標ランプ電力を点灯時間に対するテーブルデータとしてメモリ部分に記憶しており、点灯時間の経過に伴って目標ランプ電力を順次読み出して、実ランプ電力と比較演算し、差分に応じてスイッチングレギュレータＤＣ／ＤＣの出力を増減させることにより、目標ランプ電力に沿ったランプ電力を高圧金属蒸気放電ランプＨＰＬに投入する。なお、実ランプ電力演算部ＬＷＣおよびその他制御部ＯＣＣは、マイクロコンピュータを主体として一体的に構成されている。
【００４４】
また、その他制御部ＯＣＣは、直流電源ＤＣの投入によりインバータＤＣ／ＡＣが起動した後において、イグナイタＩＧを作動開始させる。そうして、イグナイタＩＧから高電圧パルスが発生すると、高電圧パルスは、高圧金属蒸気放電ランプＨＰＬの一対の電極３、３間に印加される。その結果、高圧金属蒸気放電ランプＨＰＬは、始動すなわち点灯を開始する。
【００４５】
さらに、その他制御部ＯＣＣは、矩形波発振器を内蔵しているとともに、矩形波発振器の発振周波数に対する制御プログラムを内蔵している。そして、インバータＤＣ／ＡＣのゲートドライブ回路ＧＤＣに対して始動時には低周波の矩形波からなる制御信号を送出し、その後制御信号の周波数を連続的に増大させて、やがて安定点灯に到達した際には所定の点灯周波数まで増大した制御信号を送出するように構成されている。
【００４６】
さらにまた、その他制御部ＯＣＣは、図４（ａ）に示すように、スイッチングレギュレータＤＣ／ＤＣを制御して、始動の１周期後からランプ電流が順次減流するように構成することができる。あるいは、図４（ｂ）に示すように、スイッチングレギュレータＤＣ／ＤＣを制御して、始動の１周期後から数ｍ秒の間、ランプ電流を若干増加させ、その後減流させるように構成することもできる。なお、Ｖ_ＧＤは、ゲートドライブ信号であり、上段の波形は一対のＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ３に対して供給するゲートドライブ信号、下段の波形は一対のＭＯＳＦＥＴＱ２、Ｑ４に対して供給するゲートドライブ信号である。
【００４７】
図５および図６は、本発明の照明装置における一実施の形態としての自動車用前照灯装置を示し、図５は背面側斜視図、図６は高圧金属蒸気放電ランプを示す正面図である。各図において、１１は車両用前照灯装置本体、１２は高圧金属蒸気放電ランプ、１３Ａ、１３Ｂは高圧放電ランプ点灯装置である。
【００４８】
車両用前照灯本体１１は、前面透過パネル１１ａ、リフレクタ１１ｂ、１１ｃ、ランプソケット１１ｄおよび取付部１１ｅなどから構成されている。前面レンズ１１ａは、自動車の外面と合わせた形状をなし、所要の光学的手段たとえばプリズムを備えている。リフレクタ１１ｂ、１１ｃは、各高圧金属蒸気放電ランプ１２ごとに配設されていて、それぞれに要求される配光特性を得るように構成されている。ランプソケット１１ｄは、高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置の出力端に接続し、高圧金属蒸気放電ランプ１２の口金１２ｄに接続する。取付部１１ｅは、車両用前照灯装置本体１１を自動車などの車両の所定の位置に取り付けるための手段である。
【００４９】
高圧金属蒸気放電ランプ１２は、発光管１２ａ、外管１２ｂ、リード線１２ｃおよび口金１２ｄなどから構成されている。発光管１２ａは、図３に示す構造を備え、一方の端部で口金１２ｄに指示されている。外管１２ｂは、発光管１２ａの外側を包囲している。リード線１２ｃは、発光管１２ａの他方の端部から導出され、発光管１２ａに沿って口金に接続している。なお、１２ｃ１は、絶縁チューブである。口金１２ｄは、車両用前照灯装置本体１１のリフレクタ１１ｂ、１１ｃに、その背面から装着されるとともに、口金１２ｄの背面からランプソケット１１ｄを接続する。そうして、２灯の高圧金属蒸気放電ランプ１２が車両用前照灯装置本体１１に装着されて、４灯式の車両用前照灯装置が構成される。各高圧金属蒸気放電ランプ１２の発光部は、前照灯装置本体１１のリフレクタ１１ｂ、１１ｃの焦点にほぼ位置する。
【００５０】
高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置１３Ａ、１３Ｂは、その高圧金属蒸気放電ランプを除いた残余の部分からなり、それぞれ図１に示す構成を備えていて、金属製容器１３ａ内に収納されているとともに、高圧金属蒸気放電ランプ１２を付勢して点灯させる。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、インバータを高圧金属蒸気放電ランプの始動時には低周波で動作させ、かつ、始動直後から点灯周波数を連続的に高くしていき、安定点灯時には所定の点灯周波数にする制御手段を具備していることにより、始動時から始動後へ移行する間に放電が不安定になるのを防止した高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【００５２】
請求項２の発明によれば、車両用前照灯装置本体と、車両用前照灯装置本体に配設された請求項１記載の高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置とを具備していることにより、請求項１の効果を有する車両用前照灯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置における一実施の形態としての自動車前照灯用高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置を示す回路ブロック図
【図２】同じく回路図
【図３】同じく高圧金属蒸気放電ランプの主要部を示す正面図
【図４】同じく各部の電圧、電流波形図
【図５】本発明の照明装置における一実施の形態としての自動車用前照灯装置を示す背面側斜視図
【図６】同じく高圧金属蒸気放電ランプを示す正面図
【符号の説明】
ＤＣ…直流電源、ＤＣ／ＤＣ…スイッチングレギュレータ、ＣＣ…制御手段、ＤＣ／ＡＣ…インバータ、ＩＧ…イグナイタ、ＨＰＬ…高圧金属蒸気放電ランプ、ＶＬＤ…ランプ電圧検出手段、ＩＬＤ…ランプ電流検出手段、ＧＤＣ…ゲートドライブ回路

Claims

直流電源と；
直流電源の出力端に直流入力端が接続したインバータと；
インバータの交流出力端に接続した高圧金属蒸気放電ランプと；
高圧金属蒸気放電ランプを始動させるイグナイタと；
インバータを高圧金属蒸気放電ランプの始動時には低周波で動作させ、かつ、始動直後から点灯周波数を連続的に高くしていき、安定点灯時には所定の点灯周波数にする制御手段と；
を具備していることを特徴とする高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置。
照明装置本体と；
照明装置本体に配設された請求項１記載の高圧金属蒸気放電ランプ点灯装置と；
を具備していることを特徴とする照明装置。