JP2599111Y2 - 車輌用放電灯の点灯回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、所定のランプ電圧範囲
内で定電力曲線を直線近似した部分を含む負荷線に従っ
てランプ電圧やランプ電流の検出信号に応じた放電灯の
点灯制御を行うようにした車輌用放電灯の点灯回路にお
いて、点灯制御の安定化を図ることができるようにした
新規な車輌用放電灯の点灯回路を提供しようとするもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近時、白熱電球に代わる光源として小型
のメタルハライドランプが注目されており、車輌用メタ
ルハライドランプの点灯回路の構成としては、例えば、
電源に直流電源を用い、直流入力電圧を昇圧回路によっ
て昇圧した後、直流−交流変換回路によって正弦波状又
は矩形波状の交流電圧に変換した後メタルハライドラン
プに印加するようにしたものが知られている。

【０００３】そして、ランプの状態に合った制御を行う
ことによってランプ光束を速やかに立ち上がらせて定常
状態に移行させるとともに、定常状態での安定した電力
制御を行うために制御回路が設けられ、その出力信号を
直流昇圧回路に送出して昇圧制御を行うようになってい
る。

【０００４】定常状態での点灯制御に関しては、ある決
められたランプ電圧の範囲内において定電力制御を行わ
せるために定電力曲線に対して直線近似を行ってこれを
負荷線とする方法が知られており、負荷線とランプのＶ
（電圧）−Ｉ（電流）特性曲線との交点が点灯の動作点
とされる。

【０００５】図５は横軸に電圧Ｖをとり、縦軸に電流Ｉ
をとって定電力曲線ａとこれを直線近似した負荷線ｂ
（破線で示す。）との関係を示すものである。

【０００６】図中ΔＶは定常状態におけるランプ電圧の
範囲を示しており、この範囲ΔＶ内での定電力曲線ａに
係る傾斜の変化が割りと小さいためにこれに近い傾斜を
有する直線を負荷線とすることができる。

【０００７】図６は横軸に電圧Ｖをとり、縦軸に電流Ｉ
をとって負荷線ｂとランプの特性曲線ｃとを示すもので
ある。

【０００８】図示するようにランプの特性曲線ｃは略Ｌ
字状をなしており、負荷線ｂとの交点Ａ、Ｂのうち、定
常状態における動作点はランプ電圧範囲ΔＶ内にあるＡ
点とされる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に負荷線ｂと特性曲線ｃとの交点としてはＡ点の他に、
電圧の高いＢ点が存在しており、このＢ点が一時的な動
作点となるような状況（例えば、放電灯が安定した点灯
状態に移行するまでの過渡状態や放電灯が寿命末期を迎
えた場合等。）が生じた場合にランプの明るさが低下し
たり、チラツキが生じてしまうといった問題がある。

【００１０】つまり、ランプの特性曲線ｃ上に沿ってＢ
点から電流が大きくなる方向に僅かに変位させたところ
では、負荷線ｂが特性曲線ｃの上側（負荷線ｂの電流を
電圧Ｖの関数として「Ｉｂ（Ｖ）」と表し、特性曲線ｃ
の電流を電圧Ｖの関数として「Ｉｃ（Ｖ）」と表すと、
Ｉｂ（Ｖ）＞Ｉｃ（Ｖ））となり、電流をさらに増加さ
せようとする作用が働き、逆に特性曲線ｃ上に沿ってＢ
点から電流が小さくなる方向に僅かに変位させたところ
では、負荷線ｂが特性曲線ｃの下側（つまり、Ｉｂ
（Ｖ）＜Ｉｃ（Ｖ））となり、電流をさらに減少させよ
うとする作用が働くことになる。

【００１１】このようにＢ点はＡ点のように定常状態に
おける正規の安定動作点ではないが、ある短い時間内で
は動作点となり得る。

【００１２】従って、この場合には定電力曲線ａを大分
下回った電力で点灯することになるためランプの明るさ
が暗くなってしまったり、動作点がＡ点とＢ点とを行き
来することによってチラツキが生じることになる。

【００１３】図７は放電灯の点灯状態が未だ不安定であ
る場合において放電灯にある交流電圧を供給したときの
様子を概念的に示すランプ電圧の波形図であり、点ＶＡ
は、Ａ点を動作点とするときのピーク電位を示し、点Ｖ
Ｂは、Ｂ点を動作点とするときのピーク電位を示してい
る。

【００１４】図示するように、｜ＶＢ｜＞｜ＶＡ｜であ
るため、振幅に変動が生じることになる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】そこで、本考案は上記し
た課題を解決するために、放電灯のランプ電圧に関する
検出信号を得るためのランプ電圧検出手段と、放電灯の
ランプ電流に関する検出信号を得るためのランプ電流検
出手段と、所定のランプ電圧範囲内で定電力曲線を直線
近似した直線部を含む負荷線に従って上記検出信号に応
じた放電灯の点灯制御を行う制御手段とを備えた車輌用
放電灯の点灯回路において、放電灯の電圧−電流特性曲
線と点灯制御に係る負荷線とが一点のみで交わるように
負荷線に関する電流の下限を規制する下限規制手段を設
けたものである。

【００１６】

【作用】本考案によれば、負荷線の直線部をある範囲ま
で保持するとともに下限規制制御手段によって負荷線と
ランプの特性曲線との交点が一点のみとなるように負荷
線に関する電流の下限が規制されるため、点灯制御上の
動作点が複数存在し得ることに起因する明るさの低下や
チラツキの問題を解消することができる。

【００１７】

【実施例】以下に、本考案車輌用放電灯の点灯回路を図
示した実施例に従って詳細に説明する。

【００１８】尚、図示した実施例は本考案を矩形波点灯
方式の点灯回路に適用した例を示すものである。

【００１９】図１は点灯回路１の全体的な構成を示す回
路ブロック図である。

【００２０】直流電源であるバッテリー２は直流電圧入
力端子３、３′間に接続されており、点灯スイッチ４が
直流昇圧回路５のプラス側入力端子と直流電圧入力端子
３とを結ぶプラスライン６上に設けられている。尚、
６′は直流昇圧回路５の他方の入力端子と直流電圧入力
端子３′とを結ぶグランドラインである。

【００２１】７は直流−交流変換回路であり、直流昇圧
回路５の直流出力電圧を矩形波交流電圧に変換して出力
するために設けられている。

【００２２】８はイグナイタ回路であり、メタルハライ
ドランプ１０の起動時にトリガーパルスを発生させ、こ
れを直流−交流変換回路７の交流出力に重畳してその交
流出力端子９、９′に接続されたメタルハライドランプ
１０に印加するようになっている。

【００２３】１１は直流昇圧回路５の出力電圧を制御す
るための制御回路であり、ランプの電圧−電流制御に係
るＶ−Ｉ制御部１２とＰＷＭ（パルス幅変調）制御部１
３とからなる。

【００２４】Ｖ−Ｉ制御部１２は、ランプ電圧とランプ
電流との関係を規定する制御曲線に基づいてメタルハラ
イドランプ１０の点灯制御を行うように構成されてお
り、定常状態においてはある定電力曲線を直線近似した
負荷線を採用するとともに、ランプの特性曲線と負荷線
とが１点以外の交点をもたないように点灯制御を行うよ
うになっている。

【００２５】ランプ電圧や電流の検出はこれらを直接検
出することが可能であるが、本実施例ではこれらの相当
信号を利用することによって間接的に検出信号を得てい
る。

【００２６】つまり、Ｖ−Ｉ制御部１２には、直流昇圧
回路５の出力端子間に設けられた分圧抵抗１４、１４′
によって検出される直流昇圧回路５の出力電圧（これを
「ＶＯ」と記す。）に対応した電圧検出信号が入力され
る。

【００２７】また、Ｖ−Ｉ制御部１２には、直流昇圧回
路５と直流−交流変換回路７とを結ぶグランドライン上
に設けられた電流検出用抵抗１５によって、直流昇圧回
路５の出力電流（これを「ＩＯ」と記す。）に対応した
電流検出信号が電圧変換された形で入力される。

【００２８】そして、Ｖ−Ｉ制御部１２が出力する指令
信号はＰＷＭ制御部１３に送出され、ＰＷＭ制御部１３
によって生成される制御信号（つまり、ＰＷＭ波であ
り、これを「ＰＳ」と記す。）が直流昇圧回路５にフィ
ードバックされるようになっている。

【００２９】図２は点灯回路１の要部の回路構成を詳細
に示すものである。

【００３０】図示するように、直流昇圧回路５はチョッ
パー式の直流−直流コンバータの構成とされており、プ
ラスライン１６上に設けられたインダクタ１７と、その
後段においてプラスライン１６とグランドライン１６′
との間に設けられ、かつ、ＰＷＭ制御部１３から送られ
てくる制御信号ＰＳによってスイッチング動作されるＮ
チャンネルＦＥＴ１８と、プラスライン１６上において
そのアノードがＦＥＴ１８のドレインに接続されたダイ
オード１９と、該ダイオード１９のカソードとグランド
ライン１６′との間に設けられた平滑コンデンサ２０と
から構成されている。

【００３１】つまり、直流昇圧回路５はＰＷＭ制御部１
３からの制御信号ＰＳによってＦＥＴ１８がオン状態と
なったときにインダクタ１７がエネルギーを蓄え、ＦＥ
Ｔ１８がオフ状態になったときに蓄えられたエネルギー
を放出し、これに相当する電圧を入力電圧に重畳して直
流昇圧を行なうようになっている。

【００３２】図２はＶ−Ｉ制御部１２の要部を簡略化し
て示しており、直流昇圧回路５の出力電圧ＶＯに関する
検出信号はバッファ２１に送られ、また出力電流に関す
る検出信号はアンプ２２に送られるようになっており、
これらの加算結果がエラーアンプ２３に送出される。

【００３３】バッファ２１、アンプ２２、エラーアンプ
２３は全て演算増幅器を用いて構成され、バッファ２１
とアンプ２２の出力端子が抵抗２４、２５、２６を介し
て接続されるとともに、抵抗２５と２６との間の電位が
エラーアンプ２３の反転入力端子に入力されるようにな
っており、エラーアンプ２３の非反転入力端子には基準
電圧（電圧源Ｅで示す）が供給されている。

【００３４】２７はランプ電流の下限を規定するために
設けられる下限設定部であり、演算増幅器２８とダイオ
ード２９を用いた理想ツェナーダイオード回路の構成と
されている。

【００３５】即ち、演算増幅器２８の非反転入力端子に
は所定電圧（＋Ｖｃｃ）を抵抗３０、３０′によって分
圧した電圧が供給され、出力段に設けられたダイオード
２９のカソードが演算増幅器２８の出力端子に接続され
ており、該ダイオード２９のアノードが抵抗３１を介し
て演算増幅器２８の反転入力端子に接続されるとともに
抵抗２４と２５との間に接続されている。

【００３６】ＰＷＭ制御部１３はエラーアンプ２３の出
力を受けて、これを鋸歯状波と比較し、その結果を制御
信号として直流昇圧回路５のＦＥＴ１８のゲートに送出
するように構成され、エラーアンプ２３の出力が小さい
程制御信号ＰＳのデューティーサイクルが大きくなるよ
うに制御を行う。

【００３７】図３はＰＷＭ制御部１３の構成例を示すも
のであり、エラーアンプ３２の一方の入力端子３２ａに
上記エラーアンプ２３の出力が供給され、エラーアンプ
３２の他方の入力端子には基準電圧発生部３３から所定
電圧が供給される。

【００３８】尚、この基準電圧発生部３３はＩＣ内部で
必要な電源電圧を作り出すとともに、外部回路に必要な
電圧を作り出してこれを基準電圧端子３４から利用する
ことができるようになっている。

【００３９】エラーアンプ３２の出力端子は補償用端子
３５（図示は省略するがＶ−Ｉ制御部１２からのランプ
電流に関する制御信号が入力される。）に接続されると
ともに、ダイオードや抵抗、ツェナーダイオードを経て
電流検出コンパレータ３６のネガティブエッジ入力端子
に接続されている。

【００４０】尚、電流検出コンパレータ３６の他方の入
力端子３６ａには直流昇圧回路５のＦＥＴ１８に流れる
電流の検出信号が入力されるようになっており、その出
力はラッチ用のＲＳフリップフロップ３７を介してＯＲ
ゲート３８に送られる。

【００４１】ＲＳフリップフロップ３７のＲ端子には電
流検出コンパーレータ３５の出力が入力され、Ｓ端子に
はオシレータ３９の出力信号が入力されるようになって
いる。

【００４２】尚、オシレータ３９の出力はＯＲゲート３
８に送出されるとともに、出力端子から外部に取り出す
ことができるようになっている。

【００４３】ＯＲゲート３８の出力はコンプリメンタリ
接続のトランジスタ４０、４１を介して出力端子４０ａ
から取り出される。

【００４４】図４は横軸にランプ電圧をとり、縦軸にラ
ンプ電流をとって点灯回路１に関する負荷線（あるいは
制御線）とランプの特性曲線との関係を示したものであ
る。

【００４５】図中、実線で示す負荷線４２は定電力曲線
を直線近似することによって得られる傾斜直線部４３
と、点Ｃ（Ｖｃ、Ｉｃ）を境にして電流が一定となる下
限直線部４４とからなっており、この負荷線４２とラン
プの特性曲線４５とが電圧の高い範囲、つまりＶ＞Ｖｃ
において交わらないようにＩｃの値が設定されており、
この範囲ではＩ＝Ｉｃの下限直線部４４が特性曲線４５
の上側に位置することになる。

【００４６】傾斜直線部４３は図５での説明と同様に、
ある定電力曲線に対して電圧範囲ΔＶにおいて直線近似
を施すことによって得られるものであり、この制御は図
２におけるバッファ２１、アンプ２２、エラーアンプ２
３を通してなされ、Ｖ＜Ｖｃの場合においてランプ電圧
や電流に関する検出信号を所定の比率で加算した結果が
一定となるように、つまり、ａを定数とした式ａ・Ｖ＋
Ｉ＝一定が成立するように制御が行われる。

【００４７】また、下限直線部４４は、ランプ電圧範囲
ΔＶにおけるランプ電流値に基づき実用上のマージンを
加味して設定され（例えば、３５Ｗ定格のランプにおい
てランプ電圧がＶｃを越えた所ではランプ電流がほぼ
０．１Ａとなるため、Ｉｃの設定値としては０．１５Ａ
程度にすれば良い。）、この制御は図２の下限設定部２
７によって行われる。

【００４８】下限設定部２７は、ランプ電圧及びランプ
電流の検出信号に関する重み付き加算結果に対する上限
を規定し、ランプ電圧がＶｃより大きい場合にランプ電
圧の検出レベルがＶｃに相当するレベルを越えないよう
することによって信号ＰＳのデューティーサイクルの下
限を規定し、結果としてＩ＝Ｉｃの制御を実現する。

【００４９】こうして負荷線４２とランプの特性曲線４
５との交点は一点Ａだけとなるため、点Ｂが一時的な動
作点となることに起因する明るさの低下やチラツキの問
題が解消される。

【００５０】尚、本実施例では制御及び回路構成の複雑
化を避けるために一定電流値の下限直線部４４を設ける
ようにしたが、負荷線４２とランプの特性曲線４５とが
１点で交われば良く、例えば、上記下限直線部４４の代
わりにこれを図４に２点鎖線で示すように曲線状（つま
り、負荷線上の任意の点における接線の傾きが傾斜直線
部４３の傾きより小さい曲線）にしても構わない。

【００５１】

【考案の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本考案によれば、負荷線の直線部をある範囲まで保
持するとともに下限規制手段によって負荷線とランプの
特性曲線とが２点で交わらないように負荷線に関する電
流の下限が規制されるため、点灯制御上の動作点が複数
存在し得ることに起因する明るさの低下やチラツキの問
題を解消することができる。

【００５２】尚、本考案は矩形波点灯方式に限らず正弦
波点灯方式等、各種の点灯回路に適用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案車輌用放電灯の点灯回路の構成例を示す
回路ブロック図である。

【図２】本考案の要部を示す回路図である。

【図３】ＰＷＭ制御部の構成例を示す回路ブロック図で
ある。

【図４】本考案の制御特性を示すグラフ図である。

【図５】定電力曲線に関する直線近似について示すグラ
フ図である。

【図６】ランプの特性曲線と負荷線とを示すグラフ図で
ある。

【図７】従来の問題点を説明するための波形図である。

【符号の説明】

１ 車輌用放電灯の点灯回路 １０ 放電灯 １１ 制御手段 １４、１４′ ランプ電圧検出手段 １５ ランプ電流検出手段 ２７ 下限規制手段 ４２ 負荷線 ４３ 直線部 ４５ 特性曲線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−141988（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−292796（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−294398（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05B 41/14 - 41/29

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電灯のランプ電圧に関する検出信号を
   得るためのランプ電圧検出手段と、放電灯のランプ電流
   に関する検出信号を得るためのランプ電流検出手段と、
   所定のランプ電圧範囲内で定電力曲線を直線近似した直
   線部を含む負荷線に従って上記検出信号に応じた放電灯
   の点灯制御を行う制御手段とを備えた車輌用放電灯の点
   灯回路において、放電灯の電圧−電流特性曲線と点灯制
   御に係る上記負荷線とが一点のみで交わるように負荷線
   に関する電流の下限を規制する下限規制手段を設けたこ
   とを特徴とする車輌用放電灯の点灯回路。