JP2012169177A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品にかかるストレスを低減させた放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】放電灯点灯装置は、入力された電源電圧Ｖｉｎを所望の電圧値の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧を所望の電圧値の交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータ４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３及びＤＣ／ＡＣコンバータ４の出力を制御する電力制御部５とを備える。電力制御部５は、点灯開始時に放電灯１１への供給電力が所定の最大電力より低下し始めた時点から、予め設定された第１の設定時間が経過すると、ＤＣ／ＡＣコンバータ４の交流出力の極性が切り替わるタイミング毎に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力を所定の定常値よりも高い電力値に設定するための第２の電力指令信号を出力する電力指令回路５８を具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電灯点灯装置に関するものである。

近年、省エネルギーや高輝度の観点から、車輌用前照灯や液晶プロジェクタに高輝度放電灯が用いられるようになってきた。高輝度放電灯は、交流矩形波で点灯させるのが一般的であるが、交流矩形波の極性が反転するタイミング、つまりゼロクロス点では、ランプ内での電流の瞬断や再点弧、放電安定性の低下などが起こりやすく、不要輻射ノイズの原因になっていた。さらに、低電力にて点灯制御している場合には、電流のゼロクロス点で電流が途絶え、ランプが立ち消えしてしまう可能性があった。

そこで、ランプの立ち消えを防止するために、交流矩形波の極性が切り替わる直前で重畳電圧を付加し、電流のゼロクロス時の立ち上がりを早くしたものも提供されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−１３３０９２号公報（段落［００１３］−段落［００１６］、及び、第１，２図）

ところで、上述のような高輝度放電灯の場合、点灯開始からの数秒間は定格ランプ電力の２倍程度のランプ電力が必要な光束立ち上がり期間である。そして、この光束立ち上がり期間において交流矩形波の極性が切り替わる直前に重畳電圧を付加し、電流の立ち上がりを早くした場合には、部品に過大なストレスがかかる可能性があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、部品にかかるストレスを低減させた放電灯点灯装置を提供することにある。

本発明の放電灯点灯装置は、スイッチング素子を有し、入力された電源電圧を所望の電圧値の直流電圧に変換する第１の電力変換部と、第１の電力変換部の出力電圧を所望の電圧値の交流電圧に変換する第２の電力変換部と、第１の電力変換部及び第２の電力変換部の出力を制御する電力制御部とを備え、電力制御部は、第１の電力変換部の出力を所定の定常値に設定するための第１の電力指令信号を出力する第１の電力指令制御手段と、点灯開始時に放電灯への供給電力が所定の最大電力より低下し始めた時点から、予め設定された第１の設定時間が経過すると、第２の電力変換部の交流出力の極性が切り替わるタイミング毎に、第１の電力変換部の出力を定常値よりも高い所定の電力値に設定するための第２の電力指令信号を出力する第２の電力指令制御手段とを具備していることを特徴とする。

この放電灯点灯装置において、装置温度又は周囲温度を検出する温度検出部を備え、第１の設定時間は、温度検出部による検出温度が所定の設定温度より低い場合に比べて、温度検出部による検出温度が設定温度以上である場合のほうが長く設定されているのが好ましい。

また、この放電灯点灯装置において、電力制御部は、第１の電力変換部の出力電圧を検出する第１の電圧検出部と、第１の電力変換部の出力電流を検出する電流検出部とを具備し、第１の電力指令制御手段は、第１の電圧検出部の検出結果及び電流検出部の検出結果に基づいて第１の電力指令信号に含まれる電力指令値を設定するのも好ましい。

さらに、この放電灯点灯装置において、装置温度又は周囲温度を検出する温度検出部と、電源電圧を検出する第２の電圧検出部とを備え、第１の電力指令制御手段は、少なくとも温度検出部の検出結果又は第２の電圧検出部の検出結果の何れか一方に基づいて第１の電力指令信号に含まれる電力指令値を設定するのも好ましい。

また、この放電灯点灯装置において、装置温度又は周囲温度を検出する温度検出部を備え、記第２の電力指令制御手段は、温度検出部の検出結果に基づいて第２の電力指令信号に含まれる電力指令値を設定するのも好ましい。

さらに、この放電灯点灯装置において、装置温度又は周囲温度を検出する温度検出部を備え、温度検出部がサーミスタを用いて構成されているのも好ましい。

また、この放電灯点灯装置において、電源電圧を検出する第２の電圧検出部を備え、第２の電力指令制御手段は、第２の電圧検出部による検出電圧が所定の基準電圧以下である場合、点灯開始から放電灯への供給電力が最大電力より低下し始めた時点から、第１の設定時間よりも長い第２の設定時間が経過すると、第２の電力変換部の交流出力の極性が切り替わるタイミング毎に、第２の電力指令信号を出力するのも好ましい。

さらに、この放電灯点灯装置において、電源電圧を検出する第２の電圧検出部を備え、第２の電力指令制御手段は、第２の電圧検出部の検出結果に基づいて第２の電力指令信号に含まれる電力指令値を設定するのも好ましい。

部品にかかるストレスを低減させた放電灯点灯装置を提供することができるという効果がある。

実施形態１の放電灯点灯装置の回路図である。 同上の動作を説明するためのグラフである。 同上の動作を説明するための別のグラフである。 同上の動作を説明するためのさらに別のグラフである。 同上の動作を説明するためのタイムチャートである。 同上の動作を説明するための別のタイムチャートである。 同上の動作を説明するためのまたさらに別のグラフである。 同上の動作を説明するためのさらに別のタイムチャートである。 同上に用いられる温度検出部の他の例を示すブロック図である。 （ａ），（ｂ）は実施形態２の放電灯点灯装置の動作を説明するためのグラフである。 実施形態３の放電灯点灯装置に用いられる電圧検出部を構成するコンデンサの動作特性を示すグラフである。 同上に用いられる電圧検出部を構成するコンデンサの動作特性を示し、（ａ）は時定数が大きいときのグラフ、（ｂ）は時定数が小さいときのグラフである。 同上の動作を説明するためのタイムチャートである。 （ａ），（ｂ）は実施形態４の放電灯点灯装置の動作を説明するためのグラフである。

以下に、放電灯点灯装置の実施形態を図面に基づいて説明する。放電灯点灯装置は、例えばメタルハライドなどの高輝度放電灯（ＨＩＤ）を点灯させるために用いられる。

（実施形態１）
図１は実施形態１の放電灯点灯装置の回路図である。この放電灯点灯装置は、直流電源１から入力される電源電圧Ｖｉｎを所望の電圧値の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ（第１の電力変換部）３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧を所望の電圧値の交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータ（第２の電力変換部）４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３及びＤＣ／ＡＣコンバータ４の出力を制御する電力制御部５とを備える。また、この放電灯点灯装置は、入力フィルタ回路２と、イグナイタ回路６と、始動補助回路７と、出力フィルタ回路１０と、例えば装置温度や周囲温度を検出する温度検出部８と、直流電源１の電源電圧Ｖｉｎを検出する電圧検出部（第２の電圧検出部）９とを備える。

入力フィルタ回路２は、インダクタＬ１とコンデンサＣ１とで構成され、インダクタＬ１は、当該インダクタＬ１に流れる最大電流でも飽和することがなく、十分な直流重畳特性を有している。また、インダクタＬ１は、コンデンサＣ１と組み合わせて用いることで、直流電源１からのリプル成分や後述のスイッチング素子Ｑ１で発生するスイッチングノイズなどを減衰させる機能を有している。入力フィルタ回路２の出力端間には、高容量のアルミ電解コンデンサＣ２が接続されており、このアルミ電解コンデンサＣ２は、例えば直流電源１からの電源供給が瞬間的に遮断された場合に、放電灯１１への電源供給が一定期間途絶えないようにするためのバックアップ電源として機能する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、電源電圧Ｖｉｎを昇圧、降圧又は昇降圧させるトランスＴｒ１と、例えばＭＯＳＦＥＴからなりトランスＴｒ１の一次側に直列に接続されるスイッチング素子Ｑ１と、ダイオードＤ１とを主な構成要素とする所謂フライバック方式のコンバータ回路である。このＤＣ／ＤＣコンバータ３では、スイッチング素子Ｑ１がオンになると、トランスＴｒ１の一次側のインダクタ成分に電流が流れることでエネルギーが蓄積される。その後、スイッチング素子Ｑ１がオフになると、トランスＴｒ１の磁束結合により二次側のインダクタ成分に上記エネルギーが伝達され、ダイオードＤ１がオンになってトランスＴｒ１の二次側に電流が流れる。ここにおいて、図１中のＮｐはトランスＴｒ１の一次側の巻数を示し、ＮｓはトランスＴｒ１の二次側の巻数を示している。

ＤＣ／ＡＣコンバータ４は、例えばＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタからなる４つのスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５により構成されたフルブリッジ回路であり、後述する電力制御部５の駆動制御回路５７から出力される駆動信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２によりスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５をオン・オフすることで交流矩形波を出力する。

イグナイタ回路６は、コンデンサＣ４や放電ギャップｇ１、パルストランスＴｒ２などで構成され、放電灯１１の電極間に数ｋＶのパルス電圧をかけて上記電極間を絶縁破壊することで放電灯１１を起動させる。

始動補助回路７は、電力制御部５がフィードバック処理できない放電灯１１の起動直後から１００μｓｅｃ程度の期間において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３から所定の電流を出力させる機能を有する。

温度検出部８は、基準電圧Ｖｃｃが印加されることで動作する温度検出用ＩＣ１を備えており、周囲温度Ｔａを検出するとともに、検出した周囲温度Ｔａに対応させた電圧信号ＶＴ１を電力制御部５に出力する。

電力制御部５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧を検出する電圧検出部（第１の電圧検出部）５３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電流を検出する電流検出部５４とを備える。また、電力制御部５は、予め設定された電力指令値Ｐ１を含む電力指令信号を出力する電力指令回路５１と、電力指令回路５１からの電力指令信号、電圧検出部９からの検出電圧に対応させた電圧信号及び温度検出部８からの電圧信号ＶＴ１に基づいて、放電灯１１への供給電力が、予め設定された制限値Ｐ２１（図３参照）又は電力指令回路５１からの電力指令値Ｐ１の何れか小さい方以下となるように制限する電力制限値Ｐ２を含む電力制限信号を出力する電力制限回路５２とを備える。

さらに、電力制御部５は、電力制限回路５２からの電力制限信号及び電圧検出部５３からの検出電圧に対応させた電圧信号に基づいて電流指令信号を出力する電流指令演算回路５５と、電流検出部５４により検出された電流値と電流指令演算回路５５からの電流指令信号とを比較して電力指令信号（第１の電力指令信号）を出力するオペアンプ５６とを備える。また、電力制御部５は、ＤＣ／ＡＣコンバータ４のスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５をオン・オフさせる駆動信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２を出力する駆動制御回路５７と、ＤＣ／ＡＣコンバータ４の交流出力の極性が切り替わるタイミング毎に、オペアンプ５６からの電力指令値（定常値）よりも高い所定の電力値に設定するための電力指令信号（第２の電力指令信号）を出力する電力指令回路（第２の電力指令制御手段）５８とを備える。ここに、本実施形態では、電力指令回路５１と、電力制限回路５２と、電流指令演算回路５５と、オペアンプ５６とで第１の電力指令制御手段が構成されている。

ここで、図２は電力指令回路５１からの電力指令値Ｐ１の変化を示すグラフである。このグラフによれば、電力指令回路５１は、点灯開始時である時刻ｔ０から時刻ｔ１の間は電力指令値Ｐ１として最大値Ｐ１１を出力し、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は電力指令値Ｐ１を最大値Ｐ１１から定格値Ｐ１０まで徐々に低下させ、時刻ｔ２以降は電力指令値Ｐ１として定格値Ｐ１０を出力する。なお、放電灯１１を再始動させる際には、電力指令回路５１は放電灯１１のランプ温度に応じて電力指令値Ｐ１を調整する。

次に、図３は電力制限回路５２からの電力制限値Ｐ２の変化を示すグラフである。電力制限回路５２では、起動開始時に電力指令回路５１から入力される電力指令信号に含まれる電力指令値Ｐ１１と、予め設定された制限値Ｐ２１とを比較し、何れか小さい方を電力制限値Ｐ２として出力する。例えば、図３に示す例では電力指令値Ｐ１１＞制限値Ｐ２１であるため、電力制限回路５２からは制限値Ｐ２１が電力制限値Ｐ２として出力される。

図４は、周囲温度Ｔａの変化に伴う制限値Ｐ２１の変化を示すグラフである。例えば、周囲温度Ｔａが−４０℃〜＋１５０℃の範囲では、最低温度Ｔ０（＝−４０℃）から所定の設定温度Ｔ１までは制限値Ｐ２１＝Ｐ２１１に設定され、周囲温度Ｔａが設定温度Ｔ１以上になると制限値Ｐ２１を直線的に減少させていく。そして、周囲温度Ｔａが最高温度Ｔ２（＝＋１５０℃）になると制限値Ｐ２１＝Ｐ２１０（Ｐ２１０＜Ｐ２１１）に設定される。ここにおいて、上記の設定温度Ｔ１は、放電灯点灯装置を構成する各電子部品（例えば、ＭＯＳＦＥＴやダイオード、トランス、抵抗など）の特性から、例えば７０℃〜１２０℃の範囲で設定される。

次に、図５はＤＣ／ＡＣコンバータ４の動作を説明するためのタイムチャートである。電力制御部５の駆動制御回路５７から出力される駆動信号Ｓｉｇ１がオンの状態では、ＤＣ／ＡＣコンバータ４のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ５がオンになるため、図１中の電流Ｉ２が矢印の向きに流れる。また、駆動信号Ｓｉｇ２がオンの状態では、ＤＣ／ＡＣコンバータ４のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４がオンになるため、電流Ｉ２と逆向きの電流Ｉ３が流れる。つまり、ＤＣ／ＡＣコンバータ４からの出力電流Ｉｏｕｔは、図５に示すように時間Ｔｓ毎に反転した矩形波となる。なお、駆動信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２が同時にオンになった場合にはＤＣ／ＡＣコンバータ４が破損する虞があるため、図５に示すように駆動信号Ｓｉｇ１のオン期間と駆動信号Ｓｉｇ２のオン期間の間にデッドタイムｔｄが設けられている。

ところで、上記のオペアンプ５６から出力される電力指令信号（第１の電力指令信号）のみでＤＣ／ＤＣコンバータ３を制御した場合には、直流電源１からの供給電力が低下した際に電流のゼロクロス点で電流が途絶え、放電灯１１が立ち消えしてしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、放電灯１１の立ち消えを防止するために、電力指令回路（第２の電力指令制御手段）５８により電圧を重畳させる方法を採用している。以下、図６及び図７に基づいて具体的に説明する。

点灯開始時である時刻ｔ０から時刻ｔ１の間は電力指令回路５１からの電力指令値Ｐ１が最大（Ｐ１１）となり、時刻ｔ１以降は電力指令値Ｐ１を徐々に低下させ、時刻ｔ２のときに定常値Ｐ１０となる。時刻ｔ１から予め設定された第１の設定時間が経過する時刻ｔ３以降では、定常値Ｐ１０よりも高い電力指令値Ｐ３が、ＤＣ／ＡＣコンバータ４の交流出力の極性が切り替わるタイミング毎に、電力指令回路５８から出力される。なお、本実施形態では、図７に示すように、電力指令値Ｐ３を時間の経過とともに徐々に上昇させており、時刻ｔ５のときに最大値Ｐ３１となる。その結果、放電灯１１に印加される電圧Ｖ１及び電流Ｉ１は、図６に示すように時間の経過とともに徐々に大きくなり、時刻ｔ５以降では、電圧Ｖ１（＝Ｖ１１）、電流Ｉ１（＝Ｉ１１）ともに最大値となって電流Ｉ１が流れやすくなることから、ランプ電流の休止区間が発生しにくく、極性反転時における放電灯１１の立ち消えを防止することができる。

ここにおいて、図７に示すように、電力指令値Ｐ３を時間の経過とともに増加させた場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３にかかる負荷を低く抑えることができ、その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の部品にかかる過渡的なストレスを低減することができる。なお、上記の効果は定常値Ｐ１０が大きい場合に顕著になる。

次に、図８は、温度検出部８により検出される周囲温度Ｔａに応じた電力指令回路５８の動作を説明するためのフローチャートである。上記周囲温度Ｔａが所定の設定温度Ｔ１よりも低い場合には、点灯開始時に放電灯１１への供給電力が最大電力Ｐ１１より低下し始めた時刻ｔ１から、予め設定された第１の設定時間が経過する時刻ｔ３のときに、電力指令回路５８から電力指令値Ｐ３が出力され始める。一方、上記周囲温度Ｔａが上記設定温度Ｔ１以上である場合には、時刻ｔ１から予め設定された第１の設定時間が経過する時刻ｔ４（ｔ４＞ｔ３）のときに、電力指令回路５８から電力指令値Ｐ３が出力され始める。そして、上記周囲温度Ｔａが上記設定温度Ｔ１よりも低い場合には時刻ｔ５のときに電圧Ｖ１（＝Ｖ１１）、電流Ｉ１（＝Ｉ１１）が最大となるのに対して、上記周囲温度Ｔａが上記設定温度Ｔ１以上である場合には時刻ｔ６（ｔ６＞ｔ５）のときに電圧Ｖ１（＝Ｖ１１）、電流Ｉ１（＝Ｉ１１）が最大となる。その結果、周囲温度Ｔａが高い場合であってもＤＣ／ＤＣコンバータ３の部品の温度上昇を低く抑えることができ、上記部品にかかるストレスを低減することができる。

而して、本実施形態によれば、放電灯１１に所定の最大電力Ｐ１１が供給される光束立ち上がり期間の経過後、供給電力が所定の電力値まで低下してから、電力指令回路５８より電力指令値Ｐ３を含む電力指令信号（第２の電力指令信号）を出力するので、従来例のように光束立ち上がり期間から重畳電圧を付加する場合に比べて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の部品にかかるストレスを低減することができる。また、温度検出部８により検出される周囲温度Ｔａが所定の設定温度Ｔ１以上である場合には、上記周囲温度Ｔａが上記設定温度Ｔ１より低い場合に比べて第１の設定時間が長く、放電灯１１への供給電力がさらに低下した時点から第２の電力指令信号を出力するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の部品の温度上昇を低く抑えることができ、その結果、上記周囲温度Ｔａが高い場合でも上記部品にかかるストレスを低減することができる。さらに、本実施形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧と出力電流に追従させた電力制御や、温度検出部８の検出結果、電圧検出部９の検出結果に追従させた電力制御を行うことができる。

ここにおいて、上記の実施形態では温度検出用ＩＣ１を用いて温度検出部８を構成しているが、図９に示すようにサーミスタＲＴを用いて温度検出部８を構成してもよい。この温度検出部８は、基準電圧Ｖｃｃとグランドとの間にサーミスタＲＴと抵抗Ｒ１の直列回路が接続され、サーミスタＲＴと抵抗Ｒ１の接続点からは検出温度に応じた電圧信号ＶＴ２が出力される。このようにサーミスタＲＴを用いて温度検出部８を構成することで、温度検出用ＩＣ１を用いた場合に比べて小型化することができ、放電灯点灯装置全体の小型化が図れるという利点がある。

また、本実施形態では、第１の電力変換部としてフライバック方式のＤＣ／ＤＣコンバータ３を例に説明したが、電源電圧Ｖｉｎから所望の直流電圧を生成できるものであればよく、フォワード方式のＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。さらに、第１の電力変換部は、トランスを用いた上記のＤＣ／ＤＣコンバータに限定されるものではなく、例えば従来周知のチョッパ回路などであってもよい。

（実施形態２）
放電灯点灯装置の実施形態２を図１０に基づいて説明する。本実施形態では、温度検出部８により検出される周囲温度Ｔａが所定の設定温度Ｔ１よりも大きい場合に、上記周囲温度Ｔａが上記設定温度Ｔ１以下である場合に比べて、電力指令回路５８からの電力指令値Ｐ３を低くする点で実施形態１と異なっている。なお、回路構成については実施形態１と同様であるから、必要がある場合には図１を参照する。

本実施形態の放電灯点灯装置は、図１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３と、ＤＣ／ＡＣコンバータ４と、電力制御部５と、入力フィルタ回路２と、イグナイタ回路６と、始動補助回路７と、出力フィルタ回路１０と、温度検出部８と、電圧検出部９とを備える。なお、各回路の詳細な説明については実施形態１で説明したので、ここでは省略する。

次に、電力指令回路５８の動作を図１０（ａ）に基づいて説明する。図１０（ａ）中の破線は、温度検出部８により検出された周囲温度Ｔａが所定の設定温度Ｔ１のときの電力指令値Ｐ３の変化を示している。点灯開始時に放電灯１１への供給電力が最大電力Ｐ１１よりも低下し始めた時刻ｔ１から、予め設定された第１の設定時間が経過する時刻ｔ４のときに、電力指令回路５８から電力指令値Ｐ３が出力され始め、時刻ｔ６のときに最大値Ｐ３＝Ｐ３１となる。一方、図１０（ａ）中の実線は、上記周囲温度Ｔａが上記設定温度Ｔ１よりも高いＴ３（Ｔ３＞Ｔ１）のときの電力指令値Ｐ３の変化を示している。この場合、同様に時刻ｔ４のときに電力指令回路５８から電力指令値Ｐ３が出力され始めるが、時刻ｔ６のときには上記の最大値Ｐ３１よりも小さい電力値Ｐ３２が電力指令値Ｐ３として出力される。すなわち、本実施形態では、電力指令値Ｐ３の初期値を温度に関わらず一定とし、温度が高くなるにつれて傾きを小さくすることで電力指令値Ｐ３の最大値を低く設定している。

而して、本実施形態によれば、周囲温度Ｔａが所定の設定温度Ｔ１よりも高い場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に対する電力指令値Ｐ３を低く設定することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の部品の温度上昇を低く抑えることができ、周囲温度Ｔａが高い場合でも上記部品にかかるストレスを低減することができる。

なお、図１０（ａ）に示す例では電力指令回路５８からの電力指令値Ｐ３の初期値を温度に関わらず一定とし、温度が高くなるにつれて傾きを小さくしているが、図１０（ｂ）に示すように温度に関わらず傾きを一定とし、温度が高くなるにつれて初期値を小さくしてもよく、同様にＤＣ／ＤＣコンバータ３の部品にかかるストレスを低減することができる。

（実施形態３）
放電灯点灯装置の実施形態３を図１１〜図１３に基づいて説明する。本実施形態では、電圧検出部９の検出結果、つまり直流電源１の電源電圧Ｖｉｎの大きさに応じて電力指令回路５８からの電力指令値Ｐ３の出力タイミングを異ならせている点で実施形態１と異なっている。なお、回路構成については実施形態１と同様であるから、必要がある場合には図１を参照する。

本実施形態の放電灯点灯装置は、図１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３と、ＤＣ／ＡＣコンバータ４と、電力制御部５と、入力フィルタ回路２と、イグナイタ回路６と、始動補助回路７と、出力フィルタ回路１０と、温度検出部８と、電圧検出部９とを備える。なお、各回路の詳細な説明については実施形態１で説明したので、ここでは省略する。

ここで、本実施形態の電圧検出部９は、例えば抵抗（図示せず）を用いて電源電圧Ｖｉｎを分圧し、抵抗とリプル除去用のコンデンサＣ５とで構成される時定数回路により上記電源電圧Ｖｉｎを検出する。この時定数回路の時定数τは、コンデンサＣ５の充電量が最大値の６３％に到達するまでの時間であり、抵抗とコンデンサＣ５の積を変更することで時定数τをコントロールすることができる。ここに、コンデンサＣ５の端子電圧Ｖｃは、Ｖｃ＝ｅ^{−（ｔ／ＣＲ）}（Ｃはコンデンサ容量、Ｒは抵抗値）で表され、時定数τ＝Ｃ・Ｒで表される。そして、図１１に示す例では、コンデンサＣ５の端子電圧がＶｃに到達するまでに時間ｔａかかることが分かる。

次に、図１２（ａ）（ｂ）は、抵抗による分圧比を一定とし、コンデンサＣ５の容量を変化させた場合のコンデンサＣ５の端子電圧の変化を示すグラフである。まず、図１２（ａ）はコンデンサＣ５の容量を大きくすることで時定数τを大きくした場合のグラフであり、この場合、リプル成分はＶｒ１と小さいが、コンデンサＣ５の端子電圧がＶｃに到達するまでの時間ｔｂ（ｔｂ＞ｔａ）は長く、応答性はよくない。一方、図１２（ｂ）はコンデンサＣ５の容量を小さくすることで時定数τを小さくした場合のグラフであり、この場合、コンデンサＣ５の端子電圧がＶｃに到達するまでの時間ｔｃ（ｔｃ＜ｔａ）は短いが、リプル成分はＶｒ２と大きく、そのため電力制御部５が誤作動する虞がある。したがって、抵抗及びコンデンサＣ５の定数は、上記リプル成分及び応答性に応じて最適な値に設定する必要がある。

図１３は、電圧検出部９の検出結果、つまり直流電源１の電源電圧Ｖｉｎの大きさに応じた電力指令回路５８の動作を説明するためのフローチャートである。上記電源電圧Ｖｉｎが所定の基準電圧Ｖ２より大きい場合には、点灯開始時に放電灯１１への供給電力が最大電力Ｐ１１より低下し始めた時刻ｔ１から、予め設定された第１の設定時間が経過する時刻ｔ３のときに、電力指令回路５８から電力指令値Ｐ３が出力され始める。一方、上記電源電圧Ｖｉｎが上記基準電圧Ｖ２以下である場合には、時刻ｔ１から予め設定された第２の設定時間が経過する時刻ｔ４（ｔ４＞ｔ３）のときに、電力指令回路５８から電力指令値Ｐ３が出力され始める。すなわち、本実施形態では、上記第２の設定時間を上記第１の設定時間よりも長く設定しており、電源電圧Ｖｉｎが基準電圧Ｖ２以下である場合には放電灯１１への供給電力Ｐ１がさらに低下した時点から電力指令値Ｐ３を出力することになるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の部品にかかるストレスを低減することができる。

（実施形態４）
放電灯点灯装置の実施形態４を図１４に基づいて説明する。本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に入力される電源電圧Ｖｉｎの大きさに応じて、電力指令回路５８からの電力指令値Ｐ３を変化させている点で実施形態１と異なっている。なお、回路構成については実施形態１と同様であるから、必要がある場合には図１を参照する。

本実施形態の放電灯点灯装置は、図１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３と、ＤＣ／ＡＣコンバータ４と、電力制御部５と、入力フィルタ回路２と、イグナイタ回路６と、始動補助回路７と、出力フィルタ回路１０と、温度検出部８と、電圧検出部９とを備える。なお、各回路の詳細な説明については実施形態１で説明したので、ここでは省略する。

次に、電力指令回路５８の動作を図１４（ａ）に基づいて説明する。図１４（ａ）中の破線は、電圧検出部９により検出された電源電圧Ｖｉｎが所定の基準電圧Ｖ０のときの電力指令値Ｐ３の変化を示している。点灯開始時に放電灯１１への供給電力が最大電力Ｐ１１よりも低下し始めた時刻ｔ１から、予め設定された第１の設定時間が経過する時刻ｔ４のときに、電力指令回路５８から電力指令値Ｐ３が出力され始め、時刻ｔ６のときに最大値Ｐ３＝Ｐ３１となる。一方、図１４（ａ）中の実線は、上記電源電圧Ｖｉｎが上記基準電圧Ｖ０よりも低い電圧Ｖ３（Ｖ３＞Ｖ０）のときの電力指令値Ｐ３の変化を示している。この場合、同様に時刻ｔ４のときに電力指令回路５８から電力指令値Ｐ３が出力され始めるが、時刻ｔ６のときには上記の最大値Ｐ３１よりも小さい電力値Ｐ３３が電力指令値Ｐ３として出力される。すなわち、本実施形態では、電力指令値Ｐ３の初期値を電源電圧Ｖｉｎの大きさに関わらず一定とし、電源電圧Ｖｉｎが低くなるにつれて傾きを小さくすることで電力指令値Ｐ３の最大値を低く設定している。

而して、本実施形態によれば、電源電圧Ｖｉｎが所定の基準電圧Ｖ０よりも低い場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に対する電力指令値Ｐ３を低く設定することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の部品の温度上昇を低く抑えることができ、電源電圧Ｖｉｎが低い場合でも上記部品にかかるストレスを低減することができる。

なお、図１４（ａ）に示す例では電力指令回路５８からの電力指令値Ｐ３の初期値を電源電圧Ｖｉｎの大きさに関わらず一定とし、電源電圧Ｖｉｎが低くなるにつれて傾きを小さくしているが、図１４（ｂ）に示すように電源電圧Ｖｉｎの大きさに関わらず傾きを一定とし、電源電圧Ｖｉｎが低くなるにつれて初期値を小さくしてもよく、同様にＤＣ／ＤＣコンバータ３の部品にかかるストレスを低減することができる。

３ ＤＣ／ＤＣコンバータ（第１の電力変換部）
４ ＤＣ／ＡＣコンバータ（第２の電力変換部）
５ 電力制御部
１１ 放電灯
５８ 電力指令回路（第２の電力指令制御手段）
Ｖｉｎ 電源電圧

Claims (8)

1. スイッチング素子を有し、入力された電源電圧を所望の電圧値の直流電圧に変換する第１の電力変換部と、
   前記第１の電力変換部の出力電圧を所望の電圧値の交流電圧に変換する第２の電力変換部と、
   前記第１の電力変換部及び前記第２の電力変換部の出力を制御する電力制御部とを備え、
   前記電力制御部は、前記第１の電力変換部の出力を所定の定常値に設定するための第１の電力指令信号を出力する第１の電力指令制御手段と、
   点灯開始時に放電灯への供給電力が所定の最大電力より低下し始めた時点から、予め設定された第１の設定時間が経過すると、前記第２の電力変換部の交流出力の極性が切り替わるタイミング毎に、前記第１の電力変換部の出力を前記定常値よりも高い所定の電力値に設定するための第２の電力指令信号を出力する第２の電力指令制御手段とを具備していることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 装置温度又は周囲温度を検出する温度検出部を備え、
   前記第１の設定時間は、前記温度検出部による検出温度が所定の設定温度より低い場合に比べて、前記温度検出部による検出温度が前記設定温度以上である場合のほうが長く設定されていることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 前記電力制御部は、前記第１の電力変換部の出力電圧を検出する第１の電圧検出部と、前記第１の電力変換部の出力電流を検出する電流検出部とを具備し、
   前記第１の電力指令制御手段は、前記第１の電圧検出部の検出結果及び前記電流検出部の検出結果に基づいて前記第１の電力指令信号に含まれる電力指令値を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の放電灯点灯装置。
4. 装置温度又は周囲温度を検出する温度検出部と、前記電源電圧を検出する第２の電圧検出部とを備え、
   前記第１の電力指令制御手段は、少なくとも前記温度検出部の検出結果又は前記第２の電圧検出部の検出結果の何れか一方に基づいて前記第１の電力指令信号に含まれる電力指令値を設定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の放電灯点灯装置。
5. 装置温度又は周囲温度を検出する温度検出部を備え、
   前記第２の電力指令制御手段は、前記温度検出部の検出結果に基づいて前記第２の電力指令信号に含まれる電力指令値を設定することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の放電灯点灯装置。
6. 装置温度又は周囲温度を検出する温度検出部を備え、
   前記温度検出部がサーミスタを用いて構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の放電灯点灯装置。
7. 前記電源電圧を検出する第２の電圧検出部を備え、
   前記第２の電力指令制御手段は、前記第２の電圧検出部による検出電圧が所定の基準電圧以下である場合、点灯開始から放電灯への供給電力が前記最大電力より低下し始めた時点から、前記第１の設定時間よりも長い第２の設定時間が経過すると、前記第２の電力変換部の交流出力の極性が切り替わるタイミング毎に、前記第２の電力指令信号を出力することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の放電灯点灯装置。
8. 前記電源電圧を検出する第２の電圧検出部を備え、
   前記第２の電力指令制御手段は、前記第２の電圧検出部の検出結果に基づいて前記第２の電力指令信号に含まれる電力指令値を設定することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の放電灯点灯装置。

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