JP2013037900A - 放電灯点灯装置および、これを用いた前照灯，車両 - Google Patents

Abstract

【課題】高温時および低電源電圧時において熱ストレスを低減すると共に、放電灯の点灯維持性能を確保することができる放電灯点灯装置および、これを用いた前照灯，車両を提供する。
【解決手段】放電灯Ｌａに電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ部２，インバータ部３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部，インバータ部３を制御する制御部５と、周囲温度Ｔａを検出する温度検出部７と、電源電圧Ｖｉｎを検出する電源電圧検出部６とを備え、制御部５は、放電灯Ｌａが始動した後の期間ＴＡ，ＴＢにおいて、放電灯Ｌａに供給する電力を最大電力から安定電力に向かって低減させ、期間ＴＣにおいて、放電灯Ｌａに安定電力を供給し、周囲温度Ｔａの増加度合いおよび、電源電圧Ｖｉｎの低減度合いに応じて安定電力を低減させ、安定電力に下限値を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電灯点灯装置および、これを用いた前照灯，車両に関するものである。

メタルハライドランプなどの高輝度放電灯は、その輝度の高さから車載用途にも用いられている。車載用途では、特に視認性の早期確保を実現するため、始動時に光束を急速に立ち上げる必要があり、放電灯の点灯直後に定格電力より過大な電力を放電灯に供給することで光束の立ち上がりを早めている放電灯点灯装置がある（例えば、特許文献１，２参照）。

図１１に、放電灯点灯装置１の回路構成図を示す。放電灯点灯装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２とインバータ部３とイグナイタ部４と制御部５とを主構成としており、直流電源Ｅ１を入力電源として放電灯Ｌａに電力を供給することで放電灯Ｌａを点灯させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ部２は、直流電源Ｅ１から印加される電源電圧Ｖｉｎを昇降圧し、放電灯Ｌａを点灯するのに必要な直流電圧Ｖ１を生成する。インバータ部３は、直流電圧Ｖ１を低周波の矩形波からなる交流電圧Ｖ２に変換する。イグナイタ部４は、放電灯Ｌａを始動させる数１０ｋＶの高電圧を発生させる。制御部５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２の出力電圧（直流電圧Ｖ１）および出力電流（電流Ｉ１）を検出し、この検出結果から算出された出力電力が目標値となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ部２を制御する。

以下に、放電灯点灯装置１の具体的な構成について説明する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ部２は、コンデンサＣ１，Ｃ２と、スイッチング素子Ｑ１と、トランスＴｒ１と、ダイオードＤ１と、スイッチング素子Ｑ１とでフライバック型のＤＣ／ＤＣコンバータ回路を構成している。

直流電源Ｅ１の出力端間にスイッチＳ１を介してコンデンサＣ１が接続されており、スイッチＳ１がオンすると、コンデンサＣ１の両端間に直流電源Ｅ１から出力される直流の電源電圧Ｖｉｎが印加される。コンデンサＣ１の両端間には、トランスＴｒ１の一次巻線ｎ１１とｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１とが直列接続されている。また、トランスＴｒ１の二次巻線ｎ１２の両端間にダイオードＤ１とコンデンサＣ２とが直列接続されている。そして、スイッチング制御部２１がスイッチング素子Ｑ１をオンすると、トランスＴｒ１の一次巻線ｎ１１に電流が流れ、トランスＴｒ１にエネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子Ｑ１をオフすると、トランスＴｒ１に蓄積されたエネルギーによって、二次巻線ｎ１２→コンデンサＣ２→ダイオードＤ１の経路で電流が流れコンデンサＣ２が充電される。そして、スイッチング素子Ｑ１がオン・オフを繰り返すことで、コンデンサＣ２の両端間に直流電圧Ｖ１が生成される。

インバータ部３は、４つのｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５でフルブリッジインバータ回路を構成している。ＤＣ／ＤＣコンバータ部２の出力端間にスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４からなる直列回路と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ５からなる直列回路が並列接続されており、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５が高圧側に接続され、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３が低圧側に接続されている。そして、インバータ部３は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４の接続点と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ５の接続点とが出力端を構成している。

イグナイタ部４は、コンデンサＣｓと、トランスＴｒ２と、スパークギャップＳＧ１とで構成されている。コンデンサＣｓは、インバータ部３の出力端間に接続されている。このコンデンサＣｓと並列に、トランスＴｒ２の一次巻線ｎ２１とスパークギャップＳＧ１とからなる直列回路および、トランスＴｒ２の二次巻線ｎ２２と放電灯Ｌａとからなる直列回路が接続されている。

制御部５は、電力目標記憶部５１と、安定電力制限部５２と、電流目標演算部５３と、誤差アンプ５４とで構成されている。電力目標記憶部５１は、放電灯Ｌａに供給する出力電力目標値を記憶しており、この出力電力目標値を安定電力制限部５２が取得する。そして安定電力制限部５２は、取得した出力電力目標値を補正して電流目標演算部５３に出力する。電流目標演算部５３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２が出力する直流電圧Ｖ１を検出しており、補正後の出力電力目標値と直流電圧Ｖ１とから目標電流を算出し、誤差アンプ５４に出力する。また、誤差アンプ５４には、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２が出力する電流Ｉ１の検出結果が入力されており、目標電流と電流Ｉ１との差が生じなくなるように出力制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ部２に出力する。なお、抵抗Ｒ１を電流検出部として構成しており、電流Ｉ１の検出結果を誤差アンプ５４に出力している。

次に、放電灯点灯装置１の動作について説明する。

スイッチＳ１がオンすると、直流電源Ｅ１からＤＣ／ＤＣコンバータ部２に電源電圧Ｖｉｎが印加される。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２は、スイッチング素子Ｑ１をオン・オフすることで直流電圧Ｖ１を生成する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２は、制御部５から出力される出力制御信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１のオン時間や駆動周波数を変動することで、直流電圧Ｖ１を変動させる。

インバータ部３は、放電灯Ｌａの始動前は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５をオン状態に維持し、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をオフ状態に維持する。放電灯Ｌａの始動前は、放電灯Ｌａが開放状態であるため、コンデンサＣ２の両端間に生成される直流電圧Ｖ１が上昇すると、コンデンサＣｓの両端電圧も上昇する。そして、直流電圧Ｖ１が上昇して所定電圧以上になると、スパークギャップＳＧ１がブレークダウンし、トランスＴｒ２の一次巻線ｎ２１に瞬時に電圧が印加される。それによって、トランスＴｒ２の二次巻線ｎ２２には、一次巻線ｎ２１に印加される電圧の巻数比倍の高電圧（数１０ｋＶ程度）が印加される。この高電圧により放電灯Ｌａがブレークダウンする。その瞬間にＤＣ／ＤＣコンバータ部２からスイッチング素子Ｑ２，Ｑ５を介して電流が流れ、放電灯Ｌａがアーク放電に移行して放電灯Ｌａが始動する。

放電灯Ｌａの始動後は、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５を所定時間間隔で交番させることで交流電圧Ｖ２を生成し、放電灯Ｌａに供給する。また、制御部５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２の出力電力が出力電力目標値と一致するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２のフィードバック制御を行う。それによって、放電灯Ｌａの安定点灯を実現している。

また、放電灯点灯装置１は、放電灯Ｌａの光束の立ち上がり性能を確保しつつ、光束のオーバーシュートやアンダーシュートを防ぐため、放電灯Ｌａの温度上昇に応じて出力電力目標値を変動させている。電力目標記憶部５１は、図１２に示す目標電力カーブＫ１を記憶している。この目標電力カーブＫ１は、放電灯Ｌａの始動後の時間に対する出力電力目標値を示している。目標電力カーブＫ１は、放電灯Ｌａが始動した時間をｔ０とした場合、時間ｔ０から時間ｔ１までの期間ＴＡの間は、放電灯Ｌａの定格電力Ｗｓ０（３５Ｗ）の倍以上の電力（最大電力）を出力電力目標値としている。以降、期間ＴＡにおける出力電力目標値を最大電力目標値と称し、ここでは最大電力目標値に放電灯Ｌａの許容最大電力値Ｗｐ０（７０〜９０Ｗ程度）が設定されている。放電灯Ｌａの始動直後は、放電灯Ｌａに大きな電力を供給することによって、放電灯Ｌａの光束を急速に立ち上がらせる。なお、この期間ＴＡは４秒間程度が望ましい。

そして、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間ＴＢの間は、放電灯Ｌａの光束がオーバーシュートやアンダーシュートを起さないように、出力電力目標値を最大電力目標値Ｗｐ０から滑らかに低減して安定電力目標値に漸近させる。ここでは、安定電力目標値に放電灯Ｌａの定格電力Ｗｓ０が設定されている。なお、この期間ＴＢは約４０〜５０秒程度が望ましい。そして、時間ｔ２以降の期間ＴＣは、出力電力目標値を安定電力目標値Ｗｓ０に維持することで、放電灯Ｌａを安定点灯させる。以降、期間ＴＣにおいて放電灯Ｌａに供給する電力を安定電力と称す。

なお、上述した制御は、放電灯Ｌａが冷えた状態から始動（以降、初始動と称す）させる場合のみ行う。放電灯Ｌａを短期間消灯した直後における放電灯Ｌａの温度が高い状態で、初始動（コールドスタート）時の制御を行うと、期間ＴＡ，ＴＢにおいて放電灯Ｌａが過剰発光する。そこで、点灯していた放電灯Ｌａを短期間消灯した直後の始動（以降、再始動と称す）を行う場合は、以下の制御を行う。

図１３に示すように、放電灯Ｌａの消灯時間に応じて、目標電力カーブＫ１における期間ＴＡ，ＴＢ中の時間ｔａ，ｔｂから出力電力目標値の変動をスタートする。それによって、再始動後に放電灯Ｌａに供給される電力が抑えられ、再始動時の過剰発光を抑制している。

すなわち、図１３に示すように、再点灯前の消灯期間が比較的長い場合、目標電力カーブＫ１の時間ｔａにおける出力電力目標値Ｗａから開始し、再点灯前の消灯期間が比較的短い場合、目標電力カーブＫ１の時間ｔｂ（＞ｔａ）における出力電力目標値Ｗｂ（＜Ｗａ）から開始する。それによって、再点灯前の消灯期間が短い、つまり、放電灯Ｌａの温度が高いほど、放電灯Ｌａの始動直後において放電灯Ｌａに供給される電力（最大電力）が抑制される。

なお、再始動時は、例えばコンデンサの充放電回路で構成されるタイマ回路を用いて、再始動時のコンデンサの両端電圧（充電電荷量）に応じて放電灯Ｌａに供給する電力を決定する。

また、放電灯点灯装置１を車載用途等の高温環境下で使用し、放電灯点灯装置１の周囲温度が高い場合や電源電圧Ｖｉｎが低下した場合は、回路損失および構成部品の熱ストレス増加による回路破壊を起すおそれがある。これを防止するために、電源電圧Ｖｉｎおよび周囲温度Ｔａを検出し、この検出結果に基づいて最大電力目標値を低減させる制御を行う（例えば、特許文献３，４参照）。

図１１に示す放電灯点灯装置１は、電源電圧検出部６と温度検出部７とを備えている。電源電圧検出部６は、直流電源Ｅ１からＤＣ／ＤＣコンバータ部２に印加される電源電圧Ｖｉｎを検出し、安定電力制限部５２に出力している。また、温度検出部７は、放電灯点灯装置１の周囲温度Ｔａを検出し、安定電力制限部５２に出力している。なお、温度検出部７は、放電灯点灯装置１の温度を検出するように構成してもよい。

そして、安定電力制限部５２は、電源電圧検出部６と温度検出部７との検出結果とに基づいて最大電力目標値を許容最大電力値Ｗｐ０から低減させる。

例えば、図１４に示すように、周囲温度ＴａがＴａ０（常温）の場合における目標電力カーブをＫ１とし、周囲温度ＴａがＴａ０からＴａ１に上昇した場合における目標電力カーブをＫ１ａとする。安定電力制限部５２は、周囲温度ＴａがＴａ０からＴａ１に上昇した場合、最大電力目標値をＷｐ０よりも低いＷｐｃに補正し、時間ｔｃまでＷｐｃを維持する。そして、時間ｔｃ以降は、目標電力カーブＫ１に沿って出力電力目標値を変動させる。また、周囲温度ＴａがＴａ２（＞Ｔａ１）に上昇した場合における目標電力カーブをＫ１ｂとする。この場合、安定電力制限部５２は、最大電力目標値をＷｐ０よりも低いＷｐｄ（＜Ｗｐｃ）に補正し、時間ｔｄまでＷｐｄを維持する。そして、時間ｔｄ以降は、目標電力カーブＫ１に沿って出力電力目標値を変動させる。

また、上記では最大電力目標値のみ低減するように制御しているが、電源電圧検出部６および温度検出部７の各検出結果に基づいて、全ての期間（ＴＡ〜ＴＣ）にわたって出力電力目標値を低減するように構成してもよい。それによって、放電灯点灯装置１の構成部品の熱ストレスを低減することができる。

特許第２９４６３８４号 特開２０００−２３５８９９号公報 特開２００２−２１６９８９号公報 特開２００１−４３９９１号公報

放電灯点灯装置１に求められる重要な機能の一つとして、放電灯Ｌａの点灯維持性能がある。しかし、上述したように、周囲温度Ｔａの増加度合いおよび電源電圧Ｖｉｎの低減度合いに応じて、出力電力目標値を低減した場合、放電灯Ｌａに供給される電力が、放電灯Ｌａの点灯維持に必要な電力を下回るおそれがある。それによって、放電灯Ｌａの立ち消えやちらつきが発生してしまう。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、高温時および低電源電圧時において熱ストレスを低減すると共に、放電灯の点灯維持性能を確保することができる放電灯点灯装置および、これを用いた前照灯，車両を提供することにある。

本発明の放電灯点灯装置は、直流電源を入力として放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置において、放電灯に電力を供給する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路と、周囲温度または自装置の温度を検出する温度検出部と、前記直流電源の電圧を検出する電源電圧検出部とを備え、前記制御回路は、前記放電灯が始動した後の第１の期間において、前記放電灯に供給する電力を第１の電力から当該第１の電力より低い第２の電力に向かって、前記放電灯の温度の上昇に応じて低減させ、前記第１の期間に連続する第２の期間において、前記放電灯に前記第２の電力を供給し、前記温度検出部の検出値の増加度合いおよび、前記電源電圧検出部の検出値の低減度合いに応じて前記第２の電力を低減させ、前記第２の電力に下限値を設けることを特徴とする。

この放電灯点灯装置において、前記第２の電力の低減量を上限値にすることで前記第２の電力は前記下限値となり、前記制御回路は、前記第２の電力の低減量を、前記温度検出部の検出値を変数とする関数で求められる第１の低減量と、前記電源電圧検出部の検出値を変数とする関数で求められる第２の低減量との和で決定しており、前記第１の低減量の最大値と前記第２の低減量の最大値との和は、前記第２の電力の低減量の上限値よりも大きいことが好ましい。

この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が第１の温度以上である場合、前記下限値を低減させることが好ましい。

この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が前記第１の温度以上である時間が、第１の時間以上である場合、前記下限値を低減させることが好ましい。

この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が第２の温度以上である場合、前記駆動回路から前記放電灯への電力供給を停止することが好ましい。

この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が前記第２の温度以上である時間が、第２の時間以上である場合、前記駆動回路から前記放電灯への電力供給を停止することが好ましい。

この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が前記第２の温度以上となり、前記駆動回路から前記放電灯への電力供給を停止した後、前記温度検出部の検出値が、前記第２の温度より低い第３の温度以下に達した場合、前記駆動回路から前記放電灯への電力供給を再開することが好ましい。

この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が、前記第３の温度以下である時間が、第３の時間以上である場合、前記駆動回路から前記放電灯への電力供給を再開することが好ましい。

この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が第１の温度以上である場合、前記下限値を低減させ、
前記第３の温度は、前記第１の温度以上であることが好ましい。

この放電灯点灯装置において、前記下限値は、少なくとも寿命期間内の前記放電灯が点灯維持可能な電力値以上であることが好ましい。

本発明の前照灯は、直流電源を入力として放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置において、放電灯に電力を供給する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路と、周囲温度または自装置の温度を検出する温度検出部と、前記直流電源の電圧を検出する電源電圧検出部とを備え、前記制御回路は、前記放電灯が始動した後の第１の期間において、前記放電灯に供給する電力を第１の電力から当該第１の電力より低い第２の電力に向かって、前記放電灯の温度の上昇に応じて低減させ、前記第１の期間に連続する第２の期間において、前記放電灯に前記第２の電力を供給し、前記温度検出部の検出値の増加度合いおよび、前記電源電圧検出部の検出値の低減度合いに応じて前記第２の電力を低減させ、前記第２の電力に下限値を設ける放電灯点灯装置と、前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯とを備えることを特徴とする。

本願発明の車両は、直流電源を入力として放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置において、放電灯に電力を供給する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路と、周囲温度または自装置の温度を検出する温度検出部と、前記直流電源の電圧を検出する電源電圧検出部とを備え、前記制御回路は、前記放電灯が始動した後の第１の期間において、前記放電灯に供給する電力を第１の電力から当該第１の電力より低い第２の電力に向かって、前記放電灯の温度の上昇に応じて低減させ、前記第１の期間に連続する第２の期間において、前記放電灯に前記第２の電力を供給し、前記温度検出部の検出値の増加度合いおよび、前記電源電圧検出部の検出値の低減度合いに応じて前記第２の電力を低減させ、前記第２の電力に下限値を設ける放電灯点灯装置と、前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯とを備える前照灯と、前記前照灯が取り付けられる車体とを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明では、高温時および低電源電圧時において熱ストレスを低減すると共に、放電灯の点灯維持性能を確保することができるという効果がある。

本発明の放電灯点灯装置の回路構成図である。 第１の低減量を示すグラフである。 第２の低減量を示すグラフである。 時間に対する出力電力目標値の変動を示すグラフである。 （ａ）時間に対する電源電圧を示すグラフである。（ｂ）時間に対する放電灯点圧を示すグラフである。（ｃ）時間に対する放電灯電流を示すグラフである。 下限値の変動を示すグラフである。 下限値の変動を示すグラフである。 下限値の変動を示すグラフである。 下限値の変動を示すグラフである。 前照灯および車両の概略構成図である。 従来の放電灯点灯装置の回路構成図である。 時間に対する出力電力目標値の変動を示すグラフである。 時間に対する出力電力目標値の変動を示すグラフである。 時間に対する出力電力目標値の変動を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本実施形態の放電灯点灯装置１の回路構成図を図１に示す。なお、図１１に示した従来の放電灯点灯１と同様の構成には、同一符号を付して説明は省略する。

本実施形態の放電灯点灯装置１の制御部５は、電力目標記憶部５１と安定電力制限部５２と電流目標演算部５３と誤差アンプ５４と安定電力下限制限部５５とで構成されている。安定電力下限制限部５５は、電力制限部５２と電流目標演算部５３との間に介挿されており、期間ＴＣにおける出力電力目標値（安定電力目標値）の低減量に上限を設定することで、安定電力目標値に下限値を設けている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２とインバータ部３とイグナイタ部４とが本願発明の駆動回路に相当し、制御部５が本願発明の制御回路に相当する。また、期間ＴＡおよび期間ＴＢが本願発明の第１の期間に相当し、放電灯Ｌａを始動点灯させた直後の電力（最大電力）が本願発明の第１の電力に相当する。また、期間ＴＣが本願発明の第２の期間に相当し、安定電力が本願発明の第２の電力に相当する。

本実施形態では、安定電力目標値に対して下限値を設定することで安定電力に下限値を設定することを特徴としており、これについて以下説明する。

安定電力制限部５２は、図２に示すように、温度検出部７の検出値（周囲温度Ｔａ）を変数とする関数を用いて周囲温度Ｔａによる安定電力目標値の低減量（以降、第１の低減量Ｗｔと称す）を決定する。周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ１以下である場合、第１低減量Ｗｔは０となる。また、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ１を上回るにつれて第１の低減量Ｗｔが増加し、温度Ｔｔｈ２に達すると第１の低減量ＷｔはＷｔ１（＝６Ｗ）となる。また、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ２を上回ると第１の低減量ＷｔはＷｔ１で一定となる。

また、電力制限部５２は、図３に示すように、電源電圧検出部６の検出値（電源電圧Ｖｉｎ）を変数とする関数を用いて電源電圧Ｖｉｎによる安定電力目標値の低減量（以降、第２の低減量Ｗｖと称す）を決定する。電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ１以上である場合、第２の低減量Ｗｖは０となる。また、電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ１を下回るにつれて第２の低減量Ｗｖが増加し、電圧Ｖｔｈ２に達すると第２の低減量ＷｖはＷｖ１（＝６Ｗ）となる。また、電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ２を下回ると第２の低減量ＷｖはＷｖ１で一定となる。

そして、電力目標記憶部５１から取得した安定電力目標値が放電灯Ｌａの定格電力であるＷｓ０である場合、安定電力制限部５２は、下記式（１）に示すように、Ｗｓ０から第１，第２の低減量を差し引くことで補正した安定電力目標値Ｗｌａ１を生成する。

Ｗｌａ１＝Ｗｓ０−Ｗｔ−Ｗｖ （１）
そして、安定電力制限部５２は、安定電力目標値Ｗｌａ１を安定電力下限制限部５５に出力する。

安定電力下限制限部５５は、この安定電力目標値Ｗｌａ１と、予め設定された安定電力目標値の下限値Ｗｌａ２とを比較する。この下限値Ｗｌａ２は、放電灯Ｌａの寿命末期においても点灯維持可能な電力値以上に設定されている。そして、安定電力下限制限部５５は、安定電力目標値Ｗｌａ１が下限値Ｗｌａ２よりも大きい場合、安定電力目標値Ｗｌａ１を電流目標演算部５３に出力する。以降は、従来と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電力（安定電力）が安定電力目標値Ｗｌａ１と一致するようにフィードバック制御を行う。

しかし、例えば安定電力目標値Ｗｓ０が３５Ｗ、下限値Ｗｌａ２が２６Ｗであるとする。そして、周囲温度ＴａがＴｔｈ２かつ、電源電圧Ｖ１がＶｔｈ２である場合、安定電力目標値Ｗｌａ１は２３Ｗ（＝Ｗｓ０−Ｗｔ１−Ｗｖ１＝３５−６−６）となり、安定電力目標値Ｗｌａ１が下限値Ｗｌａ２よりも小さくなる。

この場合、安定電力下限制限部５５は、下限値Ｗｌａ２を電流目標演算部５３に出力する。以降は、従来と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電力（安定電力）が下限値Ｗｌａ２と一致するようにフィードバック制御を行う。

このように、本実施形態では、安定電力目標値に下限値を設けることで、電源電圧Ｖ１の低減時および、周囲温度Ｔａの上昇時において、安定電力が大幅に低減するのを抑制する。下限値Ｗｌａ２は、放電灯Ｌａの点灯維持可能な電力値以上に設定されているので、放電灯Ｌａの安定時の点灯維持性能を確保することができる。

なお、放電灯Ｌａの点灯維持可能な電力値は、放電灯Ｌａを構成する封止材料や電極形状あるいは、経年劣化度合いなどのバラツキで変化するため、一意に限定することは難しいが、一般的に２０〜２６Ｗに設定される。なお、放電灯Ｌａの種類は、無水銀高輝度放電灯や有水銀放電灯であっても、上記効果を得ることができる。また、放電灯Ｌａは、気密容器の１ｃｃ当たり２ｍｇ未満（１ｍｇ未満だと、なお望ましい）の水銀を含んでいてもよい。

また、本実施形態では、図４に示すように全ての期間ＴＡ〜ＴＣにおいて、電源電圧検出部６の検出値（電源電圧Ｖｉｎ）の低減度合いおよび、温度検出部７の検出値（周囲温度Ｔａ）の増加度合いに応じて、出力電力目標値を低減させている。なお、図４において、Ｋ１は電力目標記憶部５１に記憶されている目標電力カーブであり、Ｋ２は安定電力制限部５２による補正後の目標電力カーブである。周囲温度Ｔａの上昇，電源電圧Ｖｉｎの低下によって、安定電力制限部５２は目標電力カーブＫ１から出力電力目標値を低減した目標電力カーブＫ２を生成する。そして、目標電力カーブＫ２に沿った電力が放電灯Ｌａに供給されるようにフィードバック制御を行う。なお、目標電力カーブＫ２における最大電力目標値はＷｐ１（＜Ｗｐ０）に設定され、安定電力目標値はＷｓ１（＜Ｗｓ０）に設定されている。

上記制御によって、放電灯点灯装置１の取付け環境や装置自身の自己発熱の影響により放電灯点灯装置１の温度が上昇した場合に、放電灯点灯装置１が熱暴走状態に至り装置自身が破壊されてしまうことを防止することができる。また、放電灯点灯装置１の温度が高いほど装置自身の熱損失が大きくなるため、放電灯点灯装置１の周囲温度Ｔａが上昇するのに加えて、電力損失による放電灯点灯装置１の自己発熱も増加する。しかし、周囲温度Ｔａの増加度合いに応じて放電灯Ｌａに供給する電力を低減させるので、自己発熱の要因となる電力損失を低減することができ、装置温度の増加を抑制することができる。その結果、周囲温度Ｔａが高い場合や電源電圧Ｖｉｎが低い場合であっても、熱ストレスを低減し、放電灯点灯装置１が熱暴走しない温度で装置温度が安定する。

また、放電灯点灯装置１の重要な機能として、電源電圧Ｖ１の変動に対して常に安定した定電力供給を行う必要性がある。しかし、バッテリー電圧（電源電圧Ｖｉｎ）が異常に低下した場合、放電灯Ｌａに定電力を供給しようとすると、電源電流Ｉｉｎが増加して発熱等による電力損失が増大してしまう。特に、高温の環境下で電源電圧Ｖｉｎの低下状態が続くと、回路素子の発熱によって、劣化や破壊を引き起こすおそれがある。

しかし、本実施形態では、電源電圧Ｖｉｎの減少度合いに応じて放電灯Ｌａに供給する電力を低減させるので、期間ＴＣにおいて定格電力Ｗｓ０より低い電力を放電灯Ｌａに供給する。それによって、電源電圧Ｖｉｎの低下時において、電源電流Ｉｉｎの増大に伴う発熱量の増加を抑制し、電力損失の低減を図ることができる。

また、上述した放電灯点灯装置１を定格電力３５Ｗの放電灯Ｌａ（高輝度放電灯）を用いて車載用の前照灯を構成する場合、周囲温度Ｔａは８５〜１０５℃まで上昇する。そこで、放電灯Ｌａの安定点灯および構成部品の熱ストレス等を考慮して、安定電力目標値は２６Ｗ〜３５Ｗの範囲に設定される。なお、本実施形態では、安定電力目標値の下限値Ｗｌａ２を２６Ｗに設定しているが、これに限定するものではない。

また、車載用の前照灯に用いられる放電灯Ｌａ（高輝度放電灯）を点灯する際、始動直後に速やかに放電灯を安定させるために、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、電極温度を短期間で上昇させる電極過熱期間ＴＥを設ける。図５（ｂ）に示すように直流電源Ｅ１が投入されると放電灯Ｌａに供給される電圧（放電灯電圧）が上昇し、時間ｔ０においてスパークギャップＳＧ１がブレークダウンすることで放電灯Ｌａが始動する（無負荷期間ＴＤ）。そして、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、電極加熱期間ＴＥは、所定の電力（放電灯電圧，放電灯電流）を放電灯Ｌａに供給することで、放電灯Ｌａの電極を加熱する。この電極加熱期間ＴＥの長さは、放電灯Ｌａの状態に応じて可変するが数十ｍｓ〜数百ｍｓに設定される。また、この電極加熱期間ＴＥに電力を変動させると放電灯Ｌａの立ち消えが発生しやすいため、図４における期間ＴＡは２００ｍｓ以上確保するのが望ましい。そして、光束立ち上げ期間ＴＦにおいて、放電灯Ｌａに供給する交流電圧を上昇することで光束を立ち上げ、安定点灯期間ＴＧ（期間ＴＣ）において、放電灯Ｌａに所定の交流電力を供給する。

また、放電灯Ｌａが始動した後、最大電力Ｗｐの投入を維持することで、速やかに光束を立ち上げつつ放電をより安定させることで、期間ＴＢにおいて電力を低下させる際のちらつきを防止することが可能である。一方で、最大電力Ｗｐの維持時間（期間ＴＡ）を長くするほど、構成部品の熱ストレスが増加する傾向にあるため、期間ＴＡは５秒以下にするのが望ましい。

（実施形態２）
本実施形態の放電灯点灯装置１は、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ２（第１の温度）以上である場合、下限値Ｗｌａ２を低減させることを特徴とする。

図６の破線に示すように、実施形態１の放電灯点灯装置１では、周囲温度Ｔａが変動しても下限値Ｗｌａ２は２６Ｗで一定であった。しかし、本実施形態の放電灯点灯装置１では、図６の実線に示すように、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ２を上回ると、安定電力下限制限部５５は下限値Ｗｌａ２を低減させる。

周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ２を上回ると、構成部品の発熱量が高くなり、比較的回路損失が高くなる。そこで、本実施形態では、下限値Ｗｌａ２を低減させることで、回路部品の熱ストレスを抑制し、熱破壊を防止することができる。

また、本実施形態では、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ２を上回るにつれて、下限値Ｗｌａ２を徐々に低減させている。それによって、放電灯Ｌａの点灯を極力維持することができる。なお、下限値Ｗｌａ２の低減によって放電灯Ｌａに供給される安定電力が放電灯Ｌａを点灯維持するのに必要な電力を下回り、放電灯Ｌａが自然消灯して回路動作を停止するように構成してもよい。

なお、本実施形態では、回路損失が高くなる電源電圧Ｖｉｎが低い場合に限るものではない。

また、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ２以上である時間が、所定の時間ｔｓ１（第１の時間）以上である場合に、下限値Ｗｌａ２を低減するように構成してもよい。例えば、時間ｔｓ１を１０秒に設定し、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ２を上回る時間が１０秒以上である場合に、下限値Ｗｌａ２を低減させる。それによって、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ２を上回っても、放電灯Ｌａの点灯を極力維持することが可能となる。なお、本実施形態では時間ｔｓ１＝１０秒と設定しているが、１０秒に限定するものではない。

なお、上記制御は、電源電圧Ｖｉｎに関わらず行われ、例えば電力損失が大きくなる電源電圧Ｖｉｎが低い場合に限定するものではない。

（実施形態３）
本実施形態の放電灯点灯装置１は、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ２よりも高い温度Ｔｔｈ３（第２の温度）以上である場合、放電灯Ｌａへの電力供給を停止することを特徴とする。

図７の破線に示すように、実施形態２の放電灯点灯装置１では、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ２を上回るにつれて下限値Ｗｌａ２を低減させることで、放電灯Ｌａの点灯を極力維持していた。しかし、周囲温度Ｔａが異常温度である温度Ｔｔｈ３を上回る場合でも、放電灯Ｌａが自然消灯しなければ回路動作を継続していた。なお、異常温度とは、放電灯点灯装置１の動作温度の範囲外や部品の定格温度を大きく上回る温度を示しており、本実施形態では温度Ｔｔｈ３＝１６０℃と設定している。

本実施形態では、図７の実線に示すように、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ３を上回ると、制御部５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２およびインバータ部３の回路動作を停止する。それによって、回路部品の熱ストレスによる熱破壊を防止することが可能となる。なお、本実施形態では、異常温度である温度Ｔｔｈ３＝１６０℃と設定しているが、これに限定するものではなく、一般的に１４０〜１６０℃に設定される。

また、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ３以上である時間が、所定の時間ｔｓ２（第２の時間）以上である場合に、回路動作を停止し、放電灯Ｌａへの電力供給を停止するように構成してもよい。例えば、時間ｔｓ２を１０秒に設定し、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ３を上回る時間が１０秒以上である場合に、回路動作を停止して放電灯Ｌａへの電力供給を停止する。それによって、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ３を上回っても、放電灯Ｌａの点灯を極力維持することが可能となる。なお、本実施形態では時間ｔｓ２＝１０秒と設定しているが、１０秒に限定するものではない。

なお、上記制御は、電源電圧Ｖｉｎに関わらず行われ、例えば電力損失が大きくなる電源電圧Ｖｉｎが低い場合に限定するものではない。

（実施形態４）
本実施形態の放電灯点灯装置１は、周囲温度Ｔａが異常温度である温度Ｔｔｈ３以上となり、放電灯Ｌａへの電力供給を停止した後、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ３より低い温度Ｔｔｈ４（第３の温度）以下に達した場合、放電灯Ｌａへの電力供給を再開することを特徴とする。

実施形態３の放電灯点灯装置１では、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ３を上回り放電灯Ｌａへの電力供給が停止した後、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ３以下となっても放電灯Ｌａへの電力供給が停止したままであり、放電灯Ｌａが点灯しない。

しかし、本実施形態の放電灯点灯装置１は、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ３以上となって放電灯Ｌａへの電力供給が停止した後、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ３より低い温度Ｔｔｈ４以下に達した場合に、放電灯Ｌａへの電力供給を再開し、放電灯Ｌａを点灯させる。それによって、周囲温度Ｔａが異常温度である温度Ｔｔｈ３以下である場合に、放電灯Ｌａの点灯を極力維持することが可能となる。

また、本実施形態では、図８に示すように、温度Ｔｔｈ４が温度Ｔｔｈ３よりも低くなるように設定している。もしＴｔｈ４＝Ｔｔｈ３となるように設定した場合、放電灯Ｌａが点灯と消灯とを繰り返すことにより、回路の自己温度上昇が増減を繰り返し、回路動作としては、回路停止と動作復帰とを繰り返すことになる。この放電灯点灯装置１を車両の前照灯に用いた場合、放電灯Ｌａのチラツキやパッシングとして認識されるおそれがあり、これを防止するために、温度Ｔｔｈ４が温度Ｔｔｈ３よりも小さくなるように設定している。また、温度Ｔｔｈ４は一意に決まった温度であり、一般的に１１０〜１３０℃で設定されるが、これに限定するものではない。

また、本実施形態では図８に示すように、温度Ｔｔｈ４は温度Ｔｔｈ２よりも低くなるように設定されているが、図９に示すように、温度Ｔｔｈ４は温度Ｔｔｈ２よりも高くなるように設定してもよい。それによって、下限値Ｗｌａ２をより低くすることにより、回路部品の熱ストレスの熱破壊を防止することが可能となる。

また、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ４以下である時間が、所定の時間ｔｓ３（第３の時間）以上である場合に、放電灯Ｌａへの電力供給を再開するように構成してもよい。例えば、時間ｔｓ３を１０秒に設定し、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ４以下である時間が１０秒以上である場合に、放電灯Ｌａへの電力供給を再開する。それによって、周囲温度Ｔａが確実に温度Ｔｔｈ４を下回った場合に放電灯Ｌａの電力供給を再開するので、回路部品の熱ストレスを抑制し、熱破壊を防止することが可能となる。なお、本実施形態では時間ｔｓ３＝１０秒に設定しているが、１０秒に限定するものではない。

なお、上記制御は、電源電圧Ｖｉｎに関わらず行われ、例えば電力損失が大きくなる電源電圧Ｖｉｎが低い場合に限定するものではない。

（実施形態５）
本実施形態の車両の概略外観図を図１０に示す。

近年、自動車内の居住空間の極力確保や、燃費の改善のための軽量化により、エンジンルームは小スペース化の傾向にある。したがって、エンジンルーム内の温度がより高温になるのに加えて、放電灯点灯装置１は発熱量の大きいエンジンのより近傍に設定されることとなり、小型でより高温環境下でも放電灯Ｌａを安定点灯可能な放電灯点灯装置１が求められている。

図１０は、実施形態１〜４のうちいずれかの放電灯点灯装置１と、この放電灯点灯装置１によって点灯される放電灯Ｌａとで構成される前照灯１１および、この前照灯１１を備える車両１２の概略外観図である。Ｌｏｗビームスイッチ電源１３から左右両側に設けられた放電灯点灯装置１に電源が供給されると、放電灯点灯装置１から放電灯Ｌａに電力が供給され、放電灯Ｌａが点灯する。

前照灯１１および車両１２は、実施形態１〜４のうちいずれかの放電灯点灯装置１を用いている。それによって、電源電圧Ｖ１の低減時や周囲温度Ｔａの高温時においても、熱ストレスを低減すると共に、放電灯Ｌａの点灯維持性能を確保することができるので、安全性が向上する。

１ 放電灯点灯装置
２ ＤＣ／ＤＣコンバータ部
３ インバータ部
４ イグナイタ部
５ 制御部
６ 電源電圧検出部
７ 温度検出部
５１ 電力目標記憶部
５２ 安定電力制限部
５３ 電流目標演算部
５４ 誤差アンプ
５５ 安定電力下限制限部
Ｅ１ 直流電源
Ｌａ 放電灯

Claims (12)

1. 直流電源を入力として放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置において、
   放電灯に電力を供給する駆動回路と、
   前記駆動回路を制御する制御回路と、
   周囲温度または自装置の温度を検出する温度検出部と、
   前記直流電源の電圧を検出する電源電圧検出部とを備え、
   前記制御回路は、
   前記放電灯が始動した後の第１の期間において、前記放電灯に供給する電力を第１の電力から当該第１の電力より低い第２の電力に向かって、前記放電灯の温度の上昇に応じて低減させ、
   前記第１の期間に連続する第２の期間において、前記放電灯に前記第２の電力を供給し、前記温度検出部の検出値の増加度合いおよび、前記電源電圧検出部の検出値の低減度合いに応じて前記第２の電力を低減させ、前記第２の電力に下限値を設けることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記第２の電力の低減量を上限値にすることで前記第２の電力は前記下限値となり、
   前記制御回路は、前記第２の電力の低減量を、前記温度検出部の検出値を変数とする関数で求められる第１の低減量と、前記電源電圧検出部の検出値を変数とする関数で求められる第２の低減量との和で決定しており、前記第１の低減量の最大値と前記第２の低減量の最大値との和は、前記第２の電力の低減量の上限値よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が第１の温度以上である場合、前記下限値を低減させ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. 前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が前記第１の温度以上である時間が、第１の時間以上である場合、前記下限値を低減させることを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
5. 前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が第２の温度以上である場合、前記駆動回路から前記放電灯への電力供給を停止することを特徴とする特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
6. 前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が前記第２の温度以上である時間が、第２の時間以上である場合、前記駆動回路から前記放電灯への電力供給を停止することを特徴とする請求項５記載の放電灯点灯装置。
7. 前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が前記第２の温度以上となり、前記駆動回路から前記放電灯への電力供給を停止した後、
   前記温度検出部の検出値が、前記第２の温度より低い第３の温度以下に達した場合、前記駆動回路から前記放電灯への電力供給を再開することを特徴とする請求項５または６記載の放電灯点灯装置。
8. 前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が、前記第３の温度以下である時間が、第３の時間以上である場合、前記駆動回路から前記放電灯への電力供給を再開することを特徴とする請求項７記載の放電灯点灯装置。
9. 前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が第１の温度以上である場合、前記下限値を低減させ、
   前記第３の温度は、前記第１の温度以上であることを特徴とする請求項７または８記載の放電灯点灯装置。
10. 前記下限値は、少なくとも寿命期間内の前記放電灯が点灯維持可能な電力値以上であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置と、
    前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯とを備えることを特徴とする前照灯。
12. 請求項１１記載の前照灯と、
    前記前照灯が取り付けられる車体とを備えることを特徴とする車両。

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