JP2599112Y2 - 車輌用放電灯の点灯回路におけるリミッター回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、放電灯の管電圧に追従
してリミッターレベルを可変することによって入力電圧
範囲の拡大及び効率の向上を図ることができる新規な車
輌用放電灯の点灯回路におけるリミッター回路を提供し
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方式としては、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、直流仕様のメタルハライドランプに供給するよ
うにした直流点灯方式、あるいは、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
正弦波又は矩形波状の交流電圧に変換した後交流仕様の
メタルハライドランプに印加するようにした交流点灯方
式が知られている。

【０００３】ところで、点灯回路に供給する直流入力電
圧の上限値は、ランプ電圧の下限値に制限される。

【０００４】つまり、直流入力電圧がランプ電圧を越え
ると昇圧制御によってランプに過大な電流が流れてしま
いランプを破壊してしまうことになるからである。

【０００５】メタルハライドランプは、これを冷えた状
態から点灯させる時のランプ電圧が最も低く、ランプの
温度上昇に伴ってランプ電圧が上昇することが知られて
おり、３５Ｗ定格の自動車用小型メタルハライドランプ
を例にすると、ランプの定常状態におけるランプ電圧
が、８５Ｖ程度であっても、ランプを冷えた状態から点
灯させる場合のランプ電圧は２０〜３０Ｖ程度であり、
直流入力電圧をランプ電圧の下限値未満に規制する必要
が生じる。

【０００６】つまり、この例において直流電源に１２Ｖ
のバッテリーを用いる場合には問題ないが、２４Ｖのバ
ッテリーを使用するとランプ電圧の下限値を越えてしま
うことになる。

【０００７】そこで、このような不都合を解消するため
には、昇圧制御だけでなく降圧制御を行うことができる
昇降圧回路を直流昇圧回路の替わりに用いる方法や、直
流昇圧回路の前段に定電圧回路あるいは電圧リミッター
回路を設けることによって、図４に示すように直流入力
電圧に対するリミッター出力電圧ＶＬＩＭがランプ電圧
の変動範囲ΔＶの下限未満の値となるように制限する方
法を挙げることができる。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、昇降圧
回路を用いる方法は、出力電流のダイナミックレンジが
低下し変換効率が低いという問題がある。

【０００９】また、図４に示した特性のリミッター回路
を設ける方法にあっては、その回路が直列レギュレータ
ー式の場合には応答性や安定性を重視する反面、効率の
低下が大きいという問題があり、また、スイッチングレ
ギュレーター式の場合には高効率ではあるが、部品点数
が多くなりコストの上昇を招くといった問題がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本考案車輌用放
電灯の点灯回路におけるリミッター回路は上記した課題
を解決するために、直流入力電圧を昇圧するための直流
昇圧回路の前段に設けられる車輌用放電灯の点灯回路に
おけるリミッター回路であって、電圧検出手段により放
電灯のランプ電圧又は直流昇圧回路の出力電圧を検出す
るとともに、該検出信号に応じて直流入力電圧に対する
リミッターレベルが放電灯のランプ電圧未満となるよう
にランプ電圧に追従したリミッターレベルの可変制御を
行うリミッターレベル可変手段とを設けたものである。

【００１１】

【作用】本考案車輌用放電灯の点灯回路におけるリミッ
ター回路によれば、ランプ電圧又はその相当信号に関す
る検出信号に応じて、常にランプ電圧を越えないように
リミッターレベルを可変制御することができるので、直
流入力電圧がランプ電圧を越えてしまうといった不都合
を解消することができる。

【００１２】また、ランプ電圧に対応して入力電圧の許
容範囲を広くとることができ、直列レギュレータの欠点
である効率の低下を最小限に抑えることができ、しかも
そのための構成としてリミット値を固定しない直列レギ
ュレータの形を採ることができるので、回路構成の著し
い複雑化を伴うこともない。

【００１３】

【実施例】以下に、本考案車輌用放電灯の点灯回路にお
けるリミッター回路１を図示した実施例に従って詳細に
説明する。

【００１４】図１は本考案に係るリミッター回路１とそ
の後段の直流昇圧回路２についての構成例を示すもので
ある。

【００１５】図中３はバッテリーであり、直流電圧入力
端子４、４′間に接続される。

【００１６】リミッター回路１は、直流昇圧回路２の出
力電圧を常時監視して、「ランプ電圧＞リミット値」の
関係が常に成立するようにバッテリー３からの供給電圧
（以下、「ＶＩＮ」と記す。）に対して制限を加えるよ
うに構成されている。

【００１７】５、５′は直流電源ラインであり、その一
方のプラスライン５上にはＮチャンネルＦＥＴ６が設け
られている。

【００１８】つまり、ＦＥＴ６のドレインが直流電圧入
力端子４に接続され、そのソースが後段の直流昇圧回路
２の入力端子に接続されている。

【００１９】そして、ＦＥＴ６のゲートは抵抗７を介し
て直流昇圧回路２のプラス側出力端子に接続されてい
る。

【００２０】８はＦＥＴ６の保護用にゲート−ソース間
に設けられたツェナーダイオードであり、そのカソード
がＦＥＴ６のゲートに接続され、アノードがＦＥＴ６の
ソースに接続されている。

【００２１】ＦＥＴ６のドレイン−ゲート間には抵抗
９、ダイオード１０からなる直列回路が設けられてお
り、これらは電源投入時にＦＥＴ６をターンオンさせる
ものである。

【００２２】つまり、電源投入直後は直流昇圧回路２の
出力電圧が０Ｖであるため、抵抗９及びダイオード１０
を経由してＶＩＮをＦＥＴ６のゲートに供給してＦＥＴ
６をターンオンさせる必要がある。

【００２３】１１はツェナーダイオードであり、上記抵
抗９及びダイオード１０だけでは直流入力電圧ＶＩＮの
上昇によってリミッターレベル（つまり、リミッター回
路１の出力電圧であり、「ＶＬＩＭ」と記す。）が無制
限に上昇し、リミッターとしての機能が失われるのを防
ぐために設けられており、そのカソードが抵抗９とダイ
オード１０との間に接続され、アノードがグランドライ
ン５′に接続されている。

【００２４】１２はリミッターレベルＶＬＩＭの最大値
が直流昇圧回路２の耐電圧を越えないように制限するた
めのツェナーダイオードであり、そのカソードがＦＥＴ
６のゲートに接続され、アノードがグランドライン５′
に接続されている。

【００２５】直流昇圧回路２は、チョッパー式の構成と
され、そのインダクタ１３がプラスライン５上に設けら
れるとともに、ＮチャンネルＦＥＴ１４のドレインがイ
ンダクタ１３の後端側端子に接続され、ＦＥＴ１４のソ
ースが抵抗を介してグランドラインに接続されている。

【００２６】尚、ＦＥＴ１４のゲートには図示しない制
御回路からの信号が供給され、スイッチイング制御がな
される。

【００２７】そして、ダイオード１５のアノードがＦＥ
Ｔ１４のドレインに接続され、そのカソードがコンデン
サ１６を介してグランドライン５′に接続されており、
コンデンサ１６の端子電圧が出力電圧（以下、「ＶＯ」
と記す。）として、直接に又は直流−交流変換回路を介
して放電灯に供給されるとともに、リミッター回路１の
ＦＥＴ６のゲートに抵抗７を介して送られるようになっ
ている。

【００２８】しかして、上記したリミッター回路１にあ
っては、直流昇圧回路２の出力電圧ＶＯが抵抗７を介し
てＦＥＴ６のゲートに印加されるので、ＦＥＴ６がター
ンオンするスレショルド電圧を「ＶＧｔｈ」とすると、
ＦＥＴ６のオン状態ではリミッターレベルがＶＬＩＭ＝
ＶＯ−ＶＧｔｈとなり（ＶＧｔｈはＶＯに対する電圧降
下分であるから）、出力電圧ＶＯの変動に対して、ＶＬ
ＩＭは常にＶＯよりＶＧｔｈだけ低い値となる。

【００２９】つまり、リミッターレベルＶＬＩＭはＶＯ
より低い電圧値でこれに追従して変化することになるた
め、ランプ電圧を越える直流入力電圧ＶＩＮがそのまま
ランプに供給されるようなことはない。

【００３０】図２は、横軸に時間ｔ（ランプの点灯開始
時を起点とする。）をとり縦軸に電圧Ｖをとって、ラン
プを冷えた状態から点灯させる場合のリミッターレベル
ＶＬＩＭとランプ電圧ＶＬの変化を示したものである。

【００３１】図示するように、点灯開始からある期間ｔ
１においてはランプ電圧ＶＬが低く、その後次第にラン
プ電圧ＶＬが上昇して定常状態に達し電圧値が飽和する
ことになるが、リミッターレベルＶＬＩＭは同図に破線
の曲線で示すようにランプ電圧を下回るレベルでこれに
追従して変化する。

【００３２】尚、図２に一点鎖線で示す直線ｇは、リミ
ッターレベルがランプ電圧の変化に無関係に一定化され
た従来のリミッター回路を用いた場合を示しており、リ
ミッターレベルの設定を誤ると、期間ｔ２に示すように
リミッターレベルがランプ電圧を越えてしまうような状
況が生じ得ることになる。

【００３３】図３は上記したリミッター回路１を矩形波
交流点灯方式の点灯回路に適用した例１７を示すもので
ある。

【００３４】バッテリー３は直流電圧入力端子１８、１
８′間に接続されており、直流電源ライン１９、１９′
の一方のプラスライン１９上には点灯スイッチ２０が設
けられている。

【００３５】リミッター回路１は、上記したように直流
昇圧回路２の前段に設けられ、直流入力電圧がランプ電
圧を越えないように直流昇圧回路２の出力電圧を検出し
てこれに応じたリミッターレベルを可変制御を行う。

【００３６】直流昇圧回路２はバッテリー電圧の昇圧の
ために設けられており、後述する制御回路によってその
昇圧制御が行なわれるようになっている。

【００３７】２１は直流−交流変換回路であり、上記直
流昇圧回路２の後段に設けられ、直流昇圧回路２から送
られてくる直流電圧を矩形波状交流電圧に変換するため
の回路である。この直流−交流変換回路２１には、例え
ば、ブリッジ型駆動回路が用いられる。

【００３８】２２はイグナイタ回路であり、上記直流−
交流変換回路２１の後段に配置され、その交流出力端子
２３、２３′間には定格電力３５Ｗのメタルハライドラ
ンプ２４が接続されるようになっている。

【００３９】尚、直流−交流変換回路２１の出力はイグ
ナイタ回路２２のインダクタを介してメタルハライドラ
ンプ２４に供給される。

【００４０】２５は直流昇圧回路２の出力電圧を制御す
るための制御回路であり、直流昇圧回路２の出力端子間
に設けられた電圧検出部２６によって検出される直流昇
圧回路２の出力電圧に係る検出信号が入力される。

【００４１】また、直流昇圧回路２と直流−交流変換回
路２１とを結ぶグランドライン上に設けられた電流検出
部２７によって得られる直流昇圧回路２の出力電流に係
る電流検出信号が制御回路２５に入力されるようになっ
ている。

【００４２】そして、制御回路２５はこれらの検出信号
に応じた制御信号を発生させて直流昇圧回路２に送出
し、その出力電圧を制御することでメタルハライドラン
プ２４の起動時の状態に合せた電力制御を行い、ランプ
の始動時間や再始動時間の短縮化を図るとともに定常時
における安定した点灯制御を行うことができるように構
成されている。

【００４３】制御回路２５は、Ｖ（電圧）−Ｉ（電流）
制御部２８とＰＷＭ（パルス幅変調）制御部２９を有
し、Ｖ−Ｉ制御部２８はランプ電圧及びランプ電流との
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２４の点灯制御を行うように構成されており、直流昇
圧回路２の出力電圧に関する検出信号が電圧検出部２６
から送られて来ると、検出信号に応じた電流指令値を演
算により求めて、これをＰＷＭ制御部２９に送出するよ
うになっている。

【００４４】また、Ｖ−Ｉ制御部２８は点灯初期におけ
るランプ電流が必要以上に過大な値にならないように制
限するための信号をＰＷＭ制御部２９に送出する。

【００４５】そして、ＰＷＭ制御部２９はＶ−Ｉ制御部
２８からの指令信号に応じてパルス幅が可変される信号
を生成し、これを直流昇圧回路２のＦＥＴ１４への制御
信号として送出するようになっている。

【００４６】尚、図示は省略するが、リミッター回路１
は直流点灯方式の点灯回路に適用することも可能であ
り、その場合には図３において直流昇圧回路２の出力が
そのままメタルハライドランプ２４に供給される構成と
なる。

【００４７】

【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、ランプ電圧又はその相当信号に関
する検出信号に応じて、常にランプ電圧を越えないよう
にリミッターレベルを制御することによってランプを保
護するとともに、ランプ状態に応じて入力電圧範囲を拡
大を図ることができ、直列レギュレータにつきものの効
率の低下を抑えることができる。

【００４８】また、基本的な構成としてはリミット値を
固定しない直列レギュレータの形を採ることができるの
で、昇降圧回路やスイッチングレギュレータ式のリミッ
ター回路を用いる場合に比べて構成が簡単となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るリミッター回路の構成を示す回路
図である。

【図２】ランプ電圧とリミッターレベルとの関係を示す
グラフ図である。

【図３】本考案を矩形波交流点灯方式の回路に適用した
例を示すブロック図である。

【図４】従来のリミッター回路の特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 車輌用放電灯の点灯回路におけるリミッター回路 ２ 直流昇圧回路 ６ リミッターレベル可変手段 ７ 電圧検出手段

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流入力電圧を昇圧するための直流昇圧
   回路の前段に設けられる車輌用放電灯の点灯回路におけ
   るリミッター回路であって、放電灯のランプ電圧又は直
   流昇圧回路の出力電圧を検出する電圧検出手段と、該電
   圧検出手段による検出信号に応じて直流入力電圧に対す
   るリミッターレベルが放電灯のランプ電圧未満となるよ
   うにランプ電圧に追従したリミッターレベルの可変制御
   を行うリミッターレベル可変手段とを設けたことを特徴
   とする車輌用放電灯の点灯回路におけるリミッター回
   路。