JP2006252872A - 放電灯点灯装置およびそれを備える照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】 出力端の何れが地絡し、しかも或る程度のインピーダンスを有していたとしても、確実に地絡を検出できるようにする。
【解決手段】 所望直流電圧Ｖｏｕｔを作成するＤＣ−ＤＣ変換回路１１と、その出力電圧をスイッチングして交番電圧を作成して放電灯Ｌａに与えるインバータ回路１２とを備えて構成される放電灯点灯装置１０において、前記ＤＣ−ＤＣ変換回路１１およびインバータ回路１２は、ＤＣ−ＤＣ変換回路１１側で接地し、それらの間の接地側の電源ライン１８に電流検出回路Ｂを挿入しておく。一方、制御回路１４の地絡判定回路２１は、出力端Ａ１，Ａ２の何れが地絡しても、地絡電流が前記電流検出回路Ｂに流れないことで、放電灯Ｌａが消灯した無負荷状態であるか、地絡状態のどちらかと判断し、さらに出力電圧Ｖｏｕｔが検出されないことで地絡していると判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放電灯を安定点灯させるための放電灯点灯装置およびそれを備える照明器具に関し、特に電力変換回路の出力制御において、出力端が地絡状態にある場合の保護制御に関する。

バッテリや交流電流を整流・平滑化して得られる直流電力を、電力変換回路において放電灯が必要とする形態に変換し、放電灯を安定に点灯させるようにした放電灯点灯装置が従来から用いられている。特許文献１では、図６に示すように、ＤＣ−ＤＣ変換回路１からの直流電力をインバータ回路２にて交番させた交流電力をランプに供給するにあたって、ランプ電流をＤＣ−ＤＣ変換回路１の出力端の一端とインバータ回路２の入力端の一端との間に挿入された電流検出抵抗ｒで検出するようにし、その検出結果を誤差アンプ３において指令値Ｖｋと比較し、比較結果に応じてＰＷＭ回路４がＤＣ−ＤＣ変換回路１を構成するスイッチング素子ｑ１へのＰＷＭ信号を調整することで、ランプ電流の制御が行われている。

そして、前記電流検出抵抗ｒの一端が接続されるインバータ回路２の入力端の一端は回路の接地線とし、電流検出抵抗ｒの他端に生じた電圧信号を電流検出信号として誤差アンプ３に入力している。これによって、図６に示すように、インバータ回路２の出力端が地絡したとしても、ＤＣ−ＤＣ変換回路１の出力端の平滑コンデンサＣからインバータ回路２のトランジスタｑ３を介して流れる地絡電流が前記電流検出抵抗ｒを介して平滑コンデンサｃに戻る回路を形成することで、前記地絡電流も電流検出抵抗ｒで検出するようにし、地絡電流を抑えることができるように構成されている。

また、特許文献２では、電流検出抵抗を図６と同様の構成で接続し、放電灯点灯装置が始動後、所定時間が経過しても過電流が流れていると、地絡による過電流が流れているものと判断し、放電灯点灯装置を停止させ、保護している。

さらに、特許文献３では、放電灯点灯装置が動作開始直後、放電灯が未点灯状態にあるときに生じる該放電灯点灯装置の出力電圧ないし出力電流が想定範囲を逸脱した場合は、出力端が地絡しているものとみなし、停止することで該放電灯点灯装置を保護するものである。具体的には、未点灯状態では負荷電流が流れないために出力電圧は定常点灯状態よりも高い所定の無負荷２次電圧まで上昇するが、その無負荷２次電圧に上昇すると想定される期間内に、負荷電流が所定値以上流れる場合や、出力電圧が所定電圧に上昇しない場合などでは、地絡しているものと判断している。
特開平７−２９８６１３号公報 特開平９−５０８９３号公報 特開平８−２５０２８９号公報

上記特許文献１および２の例では、地絡してもその電流がランプ電流検出回路において検出され、地絡の状態が接地線や筐体等への短絡などの通常の低インピーダンス地絡であれば、過電流が流れ、地絡が発生したと判断できるが、地絡が発生していても出力配線の炭化などで或る程度のインピーダンスを有している場合、過電流にはならず、保護することができないという問題がある。また、流れている電流が、負荷に流れている電流か地絡電流かが判別できず、さらに過電流が流れていても、地絡電流であるのか、短絡電流であるのかの区別がつきにくく、地絡はすばやく停止保護したいが、たとえばランプの灯き始めの冷えている状態では、ガス圧が低く、端子電圧も低いので、短絡と判定される場合も想定されるので、短絡では保護停止までの時間は地絡より長くしたいなどの保護動作の区別ができないという問題もある。

また、特許文献３の例では、動作開始直後のランプ消灯状態における出力電圧や出力電流の挙動が通常状態から逸脱していれば地絡していると判断するので、動作開始直後のランプ消灯状態における無負荷電圧出力極性が所定の極性に固定されている場合、出力の一端の地絡は検出できても、他端の地絡は検出できないという問題がある。

本発明の目的は、高インピーダンス地絡も含めて、出力端のいずれの地絡も確実に検出することができるとともに、地絡か短絡かの判定も正確に行うことができる放電灯点灯装置およびそれを備える照明器具を提供することである。

本発明の放電灯点灯装置は、所望直流電圧を作成する電力変換回路と、その出力電圧をスイッチングして交番電圧を作成して放電灯に与えるインバータ回路とを備えて構成される放電灯点灯装置において、前記電力変換回路およびインバータ回路は、前記電力変換回路側で接地され、それらの電力変換回路とインバータ回路との間の接地側の電源ラインに挿入される電流検出回路と、前記電力変換回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、前記電流検出回路の検出結果が予め定める第１の値以下であり、かつ、前記電圧検出回路の検出結果が予め定める第２の値以下である場合、出力端が地絡状態であると判定する地絡判定回路とを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、直流電源からの直流電圧や交流電源からの交流電圧から所望直流電圧を作成するＤＣ−ＤＣ変換回路やＡＣ−ＤＣ変換回路に、その作成された直流電圧をスイッチングして交番電圧を作成して放電灯に与えるインバータ回路とを備えて構成される放電灯点灯装置において、出力フィードバック制御用に前記放電灯のランプ電流とランプ電圧とを等価的に検出するために設けられ、前記電力変換回路の出力端の電圧と電流とをそれぞれ検出する電流検出回路および電圧検出回路を用いて、地絡判定回路が以下のようにして地絡判定を行う。

すなわち、前記電力変換回路およびインバータ回路の内、前記電力変換回路側で接地するようにし、それらの電力変換回路とインバータ回路との間の接地側の電源ラインに前記電流検出回路を挿入する。したがって、該放電灯点灯装置の２つの出力端の何れが地絡しても、地絡電流が前記電流検出回路に流れず、前記地絡判定回路は、前記電流検出回路の検出結果が予め定める第１の値、たとえば放電灯の点灯が維持できなくなる電流以下となったことから、地絡の可能性があると判断する。そして、或る程度（たとえば数１００Ω程度）のインピーダンスを有した地絡であったとしても、始動時の無負荷電圧までは上昇しないので、前記電圧検出回路の検出結果が予め定める第２の値、たとえば放電灯の点灯電圧の上限よりも高く、放電灯が消灯している前記無負荷状態での出力電圧よりも低い値以下となったことから、正式に地絡状態であると判定する。

このように構成することで、放電灯点灯装置の出力端の何れが地絡し、しかも或る程度のインピーダンスを有していたとしても、地絡による電力不足で放電灯が消灯する条件であれば、確実に地絡を検出することができる。

また、本発明の放電灯点灯装置は、前記地絡判定回路による地絡の判定結果が予め定める時間継続すると、前記電力変換回路の動作を停止させるタイマ回路をさらに備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、地絡状態になると直ちに動作を停止するのではなく、タイマ回路によって予め定める時間だけその地絡状態が継続した時点で正式に地絡であると判定し、電力変換回路の動作を停止させる。

したがって、放電灯の灯き始めの端子電圧が低い状態だけで短絡と判定しないので、誤判定を防止することもできる。

さらにまた、本発明の放電灯点灯装置は、前記電力変換回路の出力電圧が前記所望直流電圧となるようにフィードバック制御する出力フィードバック制御回路から前記電力変換回路のスイッチングを制御するＰＷＭ信号発生回路に与えられるＰＷＭデューティ調整信号のレベルを、前記電流検出回路の検出結果が予め定める第１の値以下であるときには予め定めるレベルに固定するデューティ固定回路をさらに備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、出力フィードバック制御回路からＰＷＭ信号発生回路に与えられるＰＷＭデューティ調整信号のレベルを調整することで、該ＰＷＭ信号発生回路から前記電力変換回路のスイッチング素子に与えられるＰＷＭ信号のデューティを制御し、前記電力変換回路の出力電圧が前記所望直流電圧となるようにフィードバック制御を行う構成において、デューティ固定回路を設け、前記電流検出回路の検出結果が予め定める第１の値以下で地絡の可能性があるときには、前記ＰＷＭデューティ調整信号のレベルを予め定めるレベルに固定する。

したがって、前記ＰＷＭデューティ調整信号のレベルを無負荷電圧上昇時におけるＰＷＭデューティ調整信号のレベルに設定することで、地絡の場合に出力電流が検出されなくなって、その検出されなくなった出力電流に対して、出力フィードバック制御回路がさらに出力を増加させようとしても、そのような不具合を防止することができる。

また、本発明の放電灯点灯装置では、前記地絡判定回路は、前記電流検出回路の検出結果が予め定める第１の値以下であるときには、前記インバータ回路に交番停止信号を与え、極性反転動作を停止させることを特徴とする。

上記の構成によれば、地絡が検出されると、インバータ回路の極性を、その地絡電流が流れる極性に固定するので、確実な地絡判定を行うことができる。

さらにまた、本発明の照明器具は、前記の放電灯点灯装置と、その放電灯点灯装置を収容する筐体と、前記放電灯点灯装置に接続するためのソケットとを備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、放電灯点灯装置の出力端の何れが地絡し、しかも或る程度のインピーダンスを有していたとしても、地絡による電力不足で放電灯が消灯する条件であれば、確実に地絡を検出することができる照明器具を実現することができる。

本発明の放電灯点灯装置およびそれを備える照明器具は、以上のように、所望直流電圧を作成する電力変換回路と、その出力電圧をスイッチングして交番電圧を作成して放電灯に与えるインバータ回路とを備えて構成される放電灯点灯装置において、前記電力変換回路およびインバータ回路の内、前記電力変換回路側で接地するようにし、前記電力変換回路の出力端の電圧と電流とをそれぞれ検出する電流検出回路および電圧検出回路を用いて、地絡判定回路が、前記電流検出回路の検出結果が予め定める第１の値以下となったことから地絡の可能性があると判断し、前記電圧検出回路の検出結果が予め定める第２の値以下となったことから、正式に地絡状態であると判定する。

それゆえ、放電灯点灯装置の出力端の何れが地絡し、しかも或る程度のインピーダンスを有していたとしても、地絡による電力不足で放電灯が消灯する条件であれば、確実に地絡を検出することができる。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の第１の形態に係る放電灯点灯装置１０の電気的構成を示すブロック図である。この放電灯点灯装置１０は、大略的に、直流電源Ｅからの入力電圧Ｖｉｎを、ＤＣ−ＤＣ変換回路１１によって所望の電圧Ｖｏｕｔまで電力変換の後、得られた直流電力をインバータ回路１２において交番電圧に変換し、さらに放電灯Ｌａとしては高輝度放電灯を想定しているため、始動時に高電圧を印加して放電開始させるための始動回路１３を介して、負荷である放電灯Ｌａに電力供給を行っている。そして、放電灯Ｌａのランプ電流とランプ電圧とを、ＤＣ−ＤＣ変換回路１１の出力端の電圧Ｖｏｕｔと電流Ｉｏｕｔとから等価的に検出し、制御回路１４の出力フィードバック制御回路１５は、前記検出値から、ＰＷＭ信号発生回路１６を介してＤＣ−ＤＣ変換回路１１のスイッチング条件を調整し、出力制御することで、放電灯Ｌａの安定点灯を実現している。

前記ＤＣ−ＤＣ変換回路１１は、直流電源Ｅの両端子間にトランスＴの１次巻線Ｎ１およびスイッチング素子Ｑ０の直列回路を接続し、前記ＰＷＭ信号発生回路１６からのＰＷＭ信号でスイッチング素子Ｑ０をオン／オフすることで前記トランスＴの２次巻線Ｎ２に誘起された電圧をダイオードＤおよび平滑コンデンサＣによって整流・平滑化し、電源ライン１７，１８間に所望の直流電圧Ｖｏｕｔを出力する昇圧コンバータである。

前記インバータ回路１２は、前記電源ライン１７，１８間にスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２およびＱ３，Ｑ４の直列回路を接続し、それらのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２；Ｑ３，Ｑ４の接続点を前記始動回路３への出力端とし、前記制御回路１４の低周波駆動信号発生回路１９で発生された駆動信号に応答して、駆動回路２０が対を成すスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４とＱ２，Ｑ３とを相反制御することで、前記電圧Ｖｏｕｔの交番電圧を作成して出力する。

前記ＰＷＭ信号発生回路１６は、前記出力フィードバック制御回路１５から出力される直流電圧のＰＷＭデューティ調整信号で、内部で発生した三角波をレベル弁別し、前記電圧Ｖｏｕｔを所望の値に調整することができるデューティのＰＷＭ信号を作成する、いわゆるスイッチモード型のＰＷＭ信号発生回路や、所定周期でオンし、ＰＷＭデューティ調整信号に基づいたスイッチング素子電流に達したらオフする、いわゆるカレントモード型のＰＷＭ信号発生回路などから成る。これらＤＣ−ＤＣ変換回路１１、インバータ回路１２およびＰＷＭ信号発生回路１６は、汎用の構成で説明しているので、他の構成が用いられてもよい。

注目すべきは、この放電灯点灯装置１０では、前記制御回路１４には、地絡判定回路２１、タイマ回路２２、フリップフロップ２３およびＡＮＤゲート２４が設けられていることである。

前記地絡判定回路２１は、２つの比較器２５，２６と、ＮＯＲゲート２７とを備えて構成される。前記ＤＣ−ＤＣ変換回路１１の出力電圧Ｖｏｕｔは比較器２５の非反転入力端に入力されており、その反転入力端には予め定める基準電圧Ｖ_ＥＦが入力されている。また、前記ＤＣ−ＤＣ変換回路１１の出力電流Ｉｏｕｔは、電流検出回路Ｂによって電圧値に変換されて比較器２６の非反転入力端に入力されており、その反転入力端には予め定める電流レベルに対応した基準電圧Ｉ_ＺＣが入力されている。それらの比較器２５，２６からの出力は、ＮＡＮＤゲート２７を介してタイマ回路２２に入力される。

前記タイマ回路２２は、発振器２８と、ＡＮＤゲート２９と、カウンタ３０とを備えて構成される。前記ＮＡＮＤゲート２７からの出力はＡＮＤゲート２９の一方の入力に与えられており、他方の入力にはローアクティブのシステムリセット信号が入力されており、その出力はカウンタ３０のリセット入力端に入力される。カウンタ３０のクロック入力端には前記発振器２８からの出力が与えられており、したがってカウンタ３０は、ＡＮＤゲート２９からリセット信号が入力されなくなるとカウント動作を開始し、所定のカウント値となると前記フリップフロップ２３にリセット出力を与える。

前記フリップフロップ２３は、ＲＳフリップフロップから成り、セット入力端には前記システムリセット信号が入力される。フリップフロップ２３からの出力および前記システムリセット信号はＡＮＤゲート２４に与えられ、前記ＰＷＭ信号発生回路１６からスイッチング素子Ｑ０へのＰＷＭ信号の通過／阻止を制御する。

上述のように構成される放電灯点灯装置１０において、前記電流検出回路Ｂを、放電灯Ｌａと略同レベルの電圧、電流を供給するＤＣ−ＤＣ変換回路１１の出力端で、接地側の電源ライン１８に接続し、その電流検出回路Ｂよりも直流電源Ｅ側を接地することで、該放電灯点灯装置１０の出力端Ａ１，Ａ２の何れが地絡しても、図１で示すように、地絡電流が前記電流検出回路Ｂに流れないような閉回路を形成することができる。

このような回路構成で、該放電灯点灯装置１０の出力端から放電灯Ｌａまでの線路が地絡すると、放電灯Ｌａに供給される電力が減少し、放電が維持できなくなり、立消えしてしまう。すると、ＤＣ−ＤＣ変換回路１１の出力電流は、地絡点より地絡電流として接地側を通り、ＤＣ−ＤＣ変換回路１１に戻る経路のみで流れ、上述のように電流検出回路Ｂに流れる電流Ｉｏｕｔは略ゼロとなる。したがって、電流検出回路Ｂに電流が流れなくなった場合、放電灯Ｌａが消灯した無負荷状態であるか、地絡状態のどちらかと判断することができ、比較器２６において、電流検出回路Ｂの出力を予め定める第１の値である判定の基準電圧Ｉ_ＺＣと比較することで、その判定が可能となる。前記基準電圧Ｉ_ＺＣは、放電灯Ｌａが直流点灯でも点灯維持可能なランプ電流より低い値に設定されることが好ましい。

さらに、無負荷状態では、放電灯Ｌａの点灯を容易にするために、始動回路１３は、インバータ回路１２の出力電圧を点灯電圧より高い所定の無負荷電圧まで上昇させるが、或る程度（たとえば数１００Ω程度）のインピーダンスを有した地絡であったとしても、所定の無負荷電圧まで上昇しないので、無負荷状態と地絡状態とを区別することが可能となる。そこで、電圧検出回路であるライン１７ａで取込んだＤＣ−ＤＣ変換回路１１のハイレベル側の電源ライン１７の出力電圧Ｖｏｕｔを、比較器２５において、放電灯Ｌａの点灯電圧の上限よりも高く、放電灯Ｌａが消灯している前記無負荷状態での出力電圧よりも低い予め定める第２の値である判定の基準電圧Ｖ_ＥＦと比較することで、前記無負荷状態と地絡状態との何れであるかの判定が可能となる。

したがって、比較器２５，２６からの出力をＮＯＲゲート２７で判定することで、出力電流Ｉｏｕｔが検出されず、かつ出力電圧Ｖｏｕｔも検出されないときは地絡していると判定することができる。一方、出力電圧Ｖｏｕｔの上昇には、放電灯Ｌａが点灯していない無負荷であっても時間がかかるので、正常状態における無負荷電圧の上昇時間を考慮し、その正常状態で無負荷電圧が少なくとも前記基準電圧Ｖ_ＥＦに達していると想定される判定期間が経過しても地絡判定されている場合は、地絡状態であると最終決定することができる。こうして、放電灯Ｌａの灯き始めでの端子電圧が低い状態だけで短絡と判定しないので、正確に地絡判定を行うことができる。

そこで、前記ＮＯＲゲート２７の出力をＡＮＤゲート２９の一方の入力に与え、前記地絡判定されるとその出力がローレベルとなることで、ＡＮＤゲート２９の出力もローレベルとなり、カウンタ３０のリセットが解除されてカウント動作が開始される。そのカウント値が前記判定期間に達するまで前記地絡判定が継続されると、カウンタ３０はフリップフロップ２３をリセットし、これによってＡＮＤゲート２４によってＰＷＭ信号の出力が阻止され、ＤＣ−ＤＣ変換回路１１が停止されて地絡保護動作が行われる。

このように構成することで、放電灯点灯装置１０の出力端の何れが地絡し、しかも或る程度のインピーダンスを有していたとしても、地絡による電力不足で放電灯Ｌａが消灯する条件であれば、確実に地絡を検出して、ＰＷＭ信号をブロックして保護動作を行うことで、過大な地絡電流を抑制することができ、該放電灯点灯装置１０の破損を未然に防止することができる。

さらにまた、地絡が発生したら直ちに保護動作を行うのではなく、タイマ回路２２によって、ランプＬａの灯き始めであるか否かを判定しているので、前記ランプＬａの灯き始めの冷えている状態での誤判定を防止することもできる。

なお、電力変換回路としては、ＤＣ−ＤＣ変換回路１１に限らず、所望直流電圧Ｖｏｕｔを作成するＡＣ−ＤＣ変換回路でもよく、前記電流検出回路Ｂが、そのＡＣ−ＤＣ変換回路とインバータ回路１２との間の接地側の電源ライン１８に挿入され、ＡＣ−ＤＣ変換回路内で接地され、地絡電流が前記電流検出回路Ｂに流れないような閉回路を形成するような構成であればよい。

図２は、上述のように構成される放電灯点灯装置１０を備える照明器具１０１の構成を示す断面図である。この照明装置１０１は、自動車、オートバイ、列車等の車両に用いられる前照灯であり、車両の車体に固定される灯体ハウジング１０２（筐体）の内部に、ランプソケット１０３と反射板１０４と放電灯Ｌａとを収納したものであり、灯体ハウジング１０２の前面に設けた開口部には、灯体レンズ１０５が装着される。灯体ハウジング１０２の後部には、放電灯Ｌａを交換するための開口部１０６が設けられており、開口部１０６には着脱可能なキャップ１０７が取付けられている。

前記灯体ハウジング１０２の下部外側には、上述の放電灯点灯装置１０がケースに収納されて取付けられ、該放電灯点灯装置１０には、バッテリを直流電源として電源供給を行うための電源線ＣＢＬ１が接続されている。さらに、放電灯点灯装置１０と、ランプソケット１０３とはハーネスＣＢＬ２により接続されている。そして、ランプソケット１０３に放電灯Ｌａを取付けることで、放電灯点灯装置１０からの電力を放電灯Ｌａへ供給し、放電灯Ｌａを点灯させるようになっている。そして、照明装置１０１は、たとえば図３に示す車両１０９の車体における前部の左右両側にそれぞれ配設されるようになっている。

［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の第２の形態に係る放電灯点灯装置４０の電気的構成を示すブロック図である。この放電灯点灯装置４０では、地絡の判定からタイマ回路２２によるＤＣ−ＤＣ変換回路１１ａの動作停止までの遅延の手法は上述の放電灯点灯装置１０と同様であり、同一の構成には同一の参照符号を、類似する構成には同一の参照符号に添字ａを付して示す。注目すべきは、この放電灯点灯装置４０では、ＤＣ−ＤＣ変換回路１１ａにおける整流用のダイオードＤａが前記放電灯点灯装置１０のダイオードＤとは逆極性に配置されており、またインバータ回路１２ａのスイッチング素子Ｑ１ａ〜Ｑ４ａは、前記インバータ回路１２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４がＮ型であったのに対し、Ｐ型であり、ＤＣ−ＤＣ変換回路１１ａが負電源となっていることである。この負電源は車載用途で好適に用いられ、前記放電灯Ｌａはヘッドランプの高輝度放電灯である。

その負電源に対応するために、前記出力電圧Ｖｏｕｔは、負側の電源ライン１７から抵抗Ｒを介して制御回路１４ａに入力され、アンプ４５で極性が反転された後、前記出力フィードバック制御回路１５に入力されるとともに、比較器２５の非反転入力端に入力される。この図４では、前記電流検出回路Ｂとして、具体的に電流−電圧変換抵抗を示しており、その端子電圧も同様に、アンプ４６で極性が反転された後、前記出力フィードバック制御回路１５に入力されるとともに、比較器２６の非反転入力端に入力される。なお、前記基準電圧Ｉ_ＺＣ，Ｖ_ＥＦを同じ絶対値の負電圧とし、比較器２５，２６の入力の論理を逆にすることで、前記アンプ４５，２２が省略されてもよい。

また、この放電灯点灯装置４０では、ＰＷＭ信号発生回路１６ａは、より具体例を示しており、カレントモード型で、２つの比較器３１，３２と、ＯＲゲート３３と、ＲＳフリップフロップから成るフリップフロップ３４と、オフ時間上限タイマ３５とを備えて構成される。前記トランスＴの１次電流Ｉ１および２次電流Ｉ２の検出結果に対応した電圧は、比較器３１の反転入力端および比較器３２の非反転入力端にそれぞれ入力されており、比較器３１の非反転入力端には前記出力フィードバック制御回路１５からのＰＷＭデューティ調整信号が入力されており、比較器３２の反転入力端には予め定める基準電圧Ｖｒｉｚが入力されている。

したがって、主回路のＤＣ−ＤＣ変換回路１１ａのスイッチング素子Ｑ０がオンのとき、スイッチング電流Ｉ１を検出して該信号がＰＷＭデューティ調整信号に対応した値に達すると、比較器３１はフリップフロップ３４をリセットし、該フリップフロップ３４から前記ＡＮＤゲート２４を介してスイッチング素子Ｑ０をオフする。一方、前記スイッチング素子Ｑ０のオンは、該スイッチング素子Ｑ０がオフした後、トランスＴに蓄えられたエネルギの負荷側への吐出の完了を、前記２次電流Ｉ２に対応した電圧が前記基準電圧Ｖｒｉｚ以下となったことを比較器３２が判定して前記フリップフロップ３４をセットすることで行われる、いわゆる電流境界モードで駆動される。ただし、スイッチング周波数の過度の低下を防止するために、オフ時間が長いと、オフ時間上限タイマ３５によってフリップフロップ３４を強制的にセットするようになっている。

さらにまた、この放電灯点灯装置４０では、前記出力フィードバック制御回路１５によってフィードバック制御を行っており、地絡の場合も出力電流Ｉｏｕｔが小さくなると出力を増加させようとするので、前記出力フィードバック制御回路１５と比較器３１の非反転入力端との間にスイッチ４１を設け、前記比較器２６で前記基準電圧Ｉ_ＺＣに対応した電流以上の電流が流れたことが検知されると、前記出力フィードバック制御回路１５を切離し、ＰＷＭ信号発生回路１６ａに予め定める固定デューティに対応した電圧Ｖ_ＮＬを与える。前記アンプ４６、比較器２６およびスイッチ４１は、デューティ固定回路を構成する。

通常、無負荷の場合においても、出力電流Ｉｏｕｔによるフィードバックができないので、前記電圧Ｖ_ＮＬは無負荷電圧上昇時におけるＰＷＭデューティ調整信号のレベルに設定される。この放電灯点灯装置４０では、上述のようにＰＷＭ信号発生回路１６ａはカレントモード型であり、前記電圧Ｖ_ＮＬは、無負荷動作時におけるスイッチング素子Ｑ０のオフタイミング電流値となるが、入力電圧Ｖｉｎなどによって調整してもよい。また、ＰＷＭ信号発生回路がスイッチモード型の場合、前記電圧Ｖ_ＮＬは、無負荷動作時における所定のデューティや周期に対応したものであってもよい。

これによって、上述のように地絡の場合に出力電流Ｉｏｕｔが検出されないように閉回路を形成しても、その検出されなくなった出力電流Ｉｏｕｔに対して、出力フィードバック制御回路１５がさらに出力を増加させようとしても、その出力電流Ｉｏｕｔの低下を検知した比較器２６の出力でスイッチ４１が切換わることで、ＰＷＭデューティ調整信号のレベルは前記予め定める固定デューティに対応した電圧Ｖ_ＮＬに固定され、これによってスイッチング素子Ｑ０のオン時間、したがって該スイッチング素子Ｑ０に流れる電流Ｉ１が抑制され、そのような不具合を防止することができる。

また、この放電灯点灯装置４０では、前記比較器２６で出力電流Ｉｏｕｔが基準電圧Ｉ_ＺＣに対応した値以下となったことが検出されると、その状態が解除されるまで、該比較器２６の出力が低周波駆動信号発生回路１９ａに交番停止信号として与えられ、これによってインバータ回路１２ａの極性反転動作が停止される。したがって、地絡が検出されると、インバータ回路１２ａの極性を、その地絡電流が流れる極性に固定し、確実な地絡判定を行うことができる。

［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の第３の形態に係る放電灯点灯装置における制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。上述の図１および図４の放電灯点灯装置１０，４０では、制御回路１４，１４ａはハードウェアによって保護制御動作を実現しているが、本実施の形態は、制御回路にマイクロコンピュータ等を用いた場合の動作を説明している。各検出信号は、アナログ／デジタル変換器でデジタル信号に変換されてその制御回路に入力される。通常、マイコンなどによる制御は一連の処理ルーチンをループ化して繰返す処理を行っており、本処理をその制御ソフトウェアのループ内に組込むことで、本実施の形態を実現することができる。

先ず、ステップＳ１では出力電流Ｉｏｕｔが基準電圧Ｉ_ＺＣに対応した電流以下であるか否かが判断され、そうであるときには放電灯Ｌａが消灯して無負荷状態になったか、地絡したと判断し、ステップＳ２でＰＷＭデューティ調整信号を所定レベルに切換え、ステップＳ３でインバータ回路１２の反転動作を停止する。

その後、ステップＳ４で出力電圧Ｖｏｕｔが基準電圧Ｖ_ＥＦ以上であるかを判断し、基準電圧Ｖ_ＥＦ未満であれば、ステップＳ５で無負荷電圧の立上り時間を考慮したタイマを動作させ、ステップＳ６でタイマ値が予め定める値Ｔ_ＮＬＲを超えていなければ、ステップＳ７で動作を継続させるが、超えれば動作禁止状態に移行し、電源開放などによるシステムリセットが発生するまで動作禁止状態を維持する。

また、前記ステップＳ１において、出力電流Ｉｏｕｔが基準電圧Ｉ_ＺＣに対応した電流を超えていれば、ステップＳ１１でＰＷＭデューティ調整信号をフードバック制御レベルに切換え、ステップＳ１２でインバータ回路１２の極性反転動作は許可とし、ステップＳ１３で無負荷判定タイマのクリアと停止処理を行う。さらにまた、前記ステップＳ１からＳ４で、出力電流Ｉｏｕｔが基準電圧Ｉ_ＺＣに対応した電流以下で、かつ出力電圧Ｖｏｕｔが基準電圧Ｖ_ＥＦ以上であれば無負荷状態と判断し、無負荷処理動作に委ねる。

以上の処理フローにて、前述の放電灯点灯装置１０，４０と同様の地絡判定動作と保護動作とが可能となるが、処理フローはこの図５のものに限るものではなく、同様の概念を実現するものであれば何でもよい。また、本発明は明示した回路に限定するものではなく、その概念を実現する方式であれば他の構成が採用されてもよい。さらに、マイコン等による数値演算機能によって同様の制御を実現したものであってもよい。

本発明の実施の第１の形態に係る放電灯点灯装置の電気的構成を示すブロック図である。 図１で示す放電灯点灯装置を備える照明器具の構成を示す断面図である。 図１で示す照明器具の車両への取付け例を示す斜視図である。 本発明の実施の第２の形態に係る放電灯点灯装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第３の形態に係る放電灯点灯装置における制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。 典型的な従来技術の放電灯点灯装置の電気的構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０，４０ 放電灯点灯装置
１１，１１ａ ＤＣ−ＤＣ変換回路
１２，１２ａ インバータ回路
１３ 始動回路
１４，１４ａ 制御回路
１５ 出力フィードバック制御回路
１６，１６ａ ＰＷＭ信号発生回路
１７，１８ 電源ライン
１９，１９ａ 低周波駆動信号発生回路
２０ 駆動回路
２１ 地絡判定回路
２２ タイマ回路
２３ フリップフロップ
２４，２９ ＡＮＤゲート
２５，２６ 比較器
２７ ＮＯＲゲート
２８ 発振器
３０ カウンタ
３１，３２ 比較器
３３ ＯＲゲート
３４ フリップフロップ
３５ オフ時間上限タイマ
４１ スイッチ
４５，４６ アンプ
１０１ 照明装置
１０２ 灯体ハウジング
１０３ ランプソケット
１０４ 反射板
１０５ 灯体レンズ
１０９ 車両
Ｃ 平滑コンデンサ
Ｄ，Ｄａ ダイオード
Ｅ 直流電源
Ｌａ 放電灯
Ｑ０；Ｑ１〜Ｑ４ スイッチング素子
Ｔ トランス

Claims (5)

1. 所望直流電圧を作成する電力変換回路と、その出力電圧をスイッチングして交番電圧を作成して放電灯に与えるインバータ回路とを備えて構成される放電灯点灯装置において、
   前記電力変換回路およびインバータ回路は、前記電力変換回路側で接地され、それらの電力変換回路とインバータ回路との間の接地側の電源ラインに挿入される電流検出回路と、
   前記電力変換回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、
   前記電流検出回路の検出結果が予め定める第１の値以下であり、かつ、前記電圧検出回路の検出結果が予め定める第２の値以下である場合、出力端が地絡状態であると判定する地絡判定回路とを含むことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記地絡判定回路による地絡の判定結果が予め定める時間継続すると、前記電力変換回路の動作を停止させるタイマ回路をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 前記電力変換回路の出力電圧が前記所望直流電圧となるようにフィードバック制御する出力フィードバック制御回路から前記電力変換回路のスイッチングを制御するＰＷＭ信号発生回路に与えられるＰＷＭデューティ調整信号のレベルを、前記電流検出回路の検出結果が予め定める第１の値以下であるときには予め定めるレベルに固定するデューティ固定回路をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の放電灯点灯装置。
4. 前記地絡判定回路は、前記電流検出回路の検出結果が予め定める第１の値以下であるときには、前記インバータ回路に交番停止信号を与え、極性反転動作を停止させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
5. 前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置と、その放電灯点灯装置を収容する筐体と、前記放電灯点灯装置に接続するためのソケットとを備えることを特徴とする照明器具。

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