JP3348449B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両のバッテリを用い
て放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関するものであ
り、自動車の前照灯点灯装置として利用されるものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車用の前照灯としては、ハロ
ゲンランプが広く使用されてきたが、近年、この前照灯
として放電灯を用いて、少ないワット数で大幅に光束を
高めた点灯装置の研究開発が盛んに行われている。この
放電灯は、メタルハライドランプが使用され、発光効率
が高く、コンパクトであり、車両用前照灯の設計自由度
を向上させ、夜間走行環境を明るくし、非常に安全であ
るという利点がある。このメタルハライドランプを点灯
させるために、車両のバッテリから電源供給を受けて、
放電灯の電力制御を行う点灯装置が必要である。ところ
が、バッテリは電圧が変動しやすいという問題がある。
例えば、DC12V系のバッテリでは、通常は12.8
V程度であるが、一般的な電圧変動範囲は10〜16V
の範囲である。
【0003】従来のハロゲンランプでは、電圧が変動し
ても光束は低下するものの消えることはなかったが、放
電灯は点灯装置の入力電圧としてのバッテリの電圧が大
幅に低下すると、点灯維持できなくなり、放電灯が立ち
消えを起こすことがある。エンジンを起動させて、バッ
テリが安定した状態で放電灯を点灯させた場合には、上
記のような問題は生じないが、放電灯を点灯させた状態
でエンジンを起動させると、このエンジンの起動に必要
な電力供給のために大電流が流れて、バッテリの電圧は
DC12Vが一時的に6V程度まで低下して、点灯装置
から放電灯に供給される電圧が下がり、再点弧電圧が上
昇して、放電灯が立ち消えすることになる。
【0004】図はバッテリを用いた一般的な放電灯点
灯装置のブロック図である。図中、1はバッテリ、2は
矩形波点灯回路、3は放電灯、4は制御部、8は点灯装
置である。図はバッテリ1の電圧V1 の時間的変化を
示している。時刻t0 でエンジンを起動すると、例え
ば、12.8Vの電源電圧が一時的に6V程度まで低下
して、エンジンが作動すると、バッテリ1の電圧V1
上昇して、元の電圧付近まで戻る。このように一時的に
大幅な電圧低下が生じると、放電灯3に供給される電圧
が低下して、放電が不安定となり、立ち消えに至ること
がある。放電灯3のランプ電圧は、放電の向き、すなわ
ち、電流の方向が変わる極性反転の直後に上昇しやす
く、この電圧によって放電灯3が立ち消えすることが多
い。これを再点弧電圧という。この再点弧電圧による立
ち消えの現象を起こりにくくするために、直流点灯に切
り換える方法が考えられるが、片方の電極を早く消耗さ
せるという問題があり、また、放電状態が変わり、配光
が変化するなどの問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、バッテリを用いて矩形波点灯回路により放電灯を点
灯させる放電灯点灯装置において、バッテリの電圧が一
時的に低下した場合に、直流点灯に切り換えることなく
再点弧電圧の発生を少なくし、片方の電極を早く消耗さ
せる等の直流点灯の問題を回避しながら放電灯の立ち消
えを起こりにくくすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の放電灯点灯装置
にあっては、上記の課題を解決するために、図1に示す
ように、バッテリ1と、バッテリ1を電源として矩形波
電力を発生させる矩形波点灯回路2と、前記矩形波電力
により点灯される放電灯3とからなり、前記矩形波点灯
回路2の制御部4は、バッテリ1の電圧V1 を検出して
電圧低下を判別する電圧判別回路5と、電圧判別回路5
の出力を受けて矩形波点灯回路2の極性反転周期を切り
換える極性反転周期切換回路6と、極性反転周期切換回
路6の出力を受けて矩形波点灯回路2のスイッチング素
子を制御する主制御部7とを備え、前記極性反転周期切
換回路6はバッテリ1の電圧低下時には通常時に比べて
矩形波点灯回路2の極性反転周期を長くするように切り
換えることを特徴とするものである。
【0007】
【作用】本発明の作用を図1の構成に基づいて説明す
る。本発明では、電圧判別回路5によりバッテリ1の電
圧を検出し、電圧低下を判別すると、極性反転周期切換
回路6により極性反転周期を立ち消えが起こりにくい
い周期に切り換える。主制御部7は、極性反転周期切換
回路6により選択された極性反転周期で矩形波点灯回路
2の制御信号を生成し、通常時は短い周期の矩形波で放
電灯3を点灯させ、バッテリ1の電圧低下時には立ち消
えが起こりにくい長い周期の矩形波で放電灯3を点灯さ
せるものである。
【0008】極性反転周期の切り換えの具体例を図2
示す。図中、I3 は放電灯3に流れるランプ電流の波形
であり、t1 極性反転周期を立ち消えしにくい長い周
に切り換えた時点、t2 極性反転周期を元に戻した
時点である。図2の制御方式では、t1 までの期間とt
2 以降の期間では、矩形波点灯の周期T1 が短く、t1
〜t2 の期間では、矩形波点灯の周期T2 が長く設定さ
れている。つまり、この例では、バッテリ1の電圧V1
が低下したときに、矩形波点灯の周期をT1 からT2
と長くして、極性反転の回数を少なくすることにより、
再点弧電圧の発生を極力減らすようにしたものである。
通常、矩形波点灯の周波数は数百Hz程度であるが、バ
ッテリ1の電圧V1 が低下したときには、矩形波点灯の
周波数を数十Hzもしくは数Hzに低下させるものであ
る。
【0009】
【実施例】図は本発明の一実施例の回路図である。以
下、その回路構成について説明する。バッテリ1には、
コンデンサCsが並列接続されている。コンデンサCs
の両端には、インダクタL0 とトランジスタQ0 の直列
回路が接続されている。トランジスタQ0 の両端には、
逆流阻止用のダイオードD0 を介して平滑用のコンデン
サC0 が接続されている。トランジスタQ0 がオンする
ことにより、バッテリ1からインダクタL0 に電流が流
れてエネルギーが蓄積され、トランジスタQ0 がオフす
ることにより、インダクタL0 に誘導起電圧が発生し、
これがバッテリ1の電圧V1 に重畳されて、ダイオード
0 を介してコンデンサC0 に充電される。したがっ
て、コンデンサC0 には、バッテリ1の電圧V1 を昇圧
した直流電圧が充電される。以上のコンデンサCs,C
0 とインダクタL0 、トランジスタQ0 及びダイオード
0 により昇圧チョッパー回路9が構成されている。
【0010】次に、昇圧チョッパー回路9の直流出力端
には、矩形波インバータ回路10の入力端が接続されて
いる。このインバータ回路10の入力端には、トランジ
スタQ1 ,Q3 の直列回路とトランジスタQ2 ,Q4
直列回路が並列接続されている。各トランジスタQ1
2 ,Q3 ,Q4 の両端には、それぞれダイオード
1 ,D2 ,D3 ,D4 が逆並列接続されている。トラ
ンジスタQ1 ,Q3 の接続点とトランジスタQ2 ,Q4
の接続点の間には、インダクタL1 とコンデンサC1
直列回路が接続されており、コンデンサC1 の両端に
は、放電灯3が接続されている。矩形波インバータ回路
10の各トランジスタQ1 ,Q2 ,Q3 ,Q4と昇圧チ
ョッパー回路9のトランジスタQ0 は、制御部4により
制御されている。
【0011】以下、制御部4の構成について説明する。
この制御部4は、昇圧チョッパー回路9を制御するため
のPWM制御部11と矩形波インバータ回路10を制御
するためのPWM制御部12を備えている。PWM制御
部12の出力は、アンド回路A1 ,A2 の一方の入力に
接続されている。アンド回路A1 ,A2 の他方の入力に
は、フリップフロップ14の出力端子Qと反転出力端子
Q’がそれぞれ接続されている。フリップフロップ14
の出力端子Qと反転出力端子Q’はトランジスタQ3
4 の制御電極にそれぞれ接続されている。また、トラ
ンジスタQ1 ,Q2 の制御電極には、アンド回路A1
2 の出力端子がそれぞれ接続されている。フリップフ
ロップ14は、発振回路13からの発振出力により所定
の周期でトリガされており、トリガされるたびに出力が
反転する。発振回路13は、例えば、汎用のタイマーI
C(μPC1555等)で構成された無安定マルチバイ
ブレータよりなり、コンデンサC2 が抵抗R2 を介して
充電されて、その充電電圧が一定電圧に達すると、コン
デンサC2 を放電させることにより、発振動作を行うも
のである。コンデンサC2 には、バッテリ1の直流電圧
1 から極性反転周期切換回路6のトランジスタQ6
抵抗R1 及び抵抗R2 を介して電流が流れる。極性反転
周期切換回路6のトランジスタQ6 は、電圧判別回路5
のトランジスタQ5 により制御されている。電圧判別回
路5は、バッテリ1の電圧V1 からツェナダイオードZ
1 のツェナ電圧Vzを差し引いた電圧(V1 −Vz)
を抵抗R4 ,R5 により分圧し、抵抗R4 ,R5 の接続
点に得られる電圧によりトランジスタQ5 のベース電流
を供給しているものである。トランジスタQ5 のコレク
タ電流は、トランジスタQ6 のベース電流となっている
ので、バッテリ1の電圧V1 が低下して、トランジスタ
5 がオフすると、トランジスタQ6 もオフとなり、コ
ンデンサC2 の充電電流は減少する。これにより、発振
回路13の発振周期が長くなり、矩形波インバータ回路
10の極性反転周期が長くなる。
【0012】図は本実施例の動作説明のためのタイム
チャートであり、トランジスタQ1〜Q5 の駆動信号を
示している。トランジスタQ1 ,Q2 は高周波でオン・
オフし、トランジスタQ3 ,Q4 は低周波でオン・オフ
する。トランジスタQ1 ,Q2 のオン・オフによる高周
波成分は、限流用のインダクタL1 と高周波バイパス用
のコンデンサC1 よりなるローパスフィルタにより除去
されるので、放電灯3には、トランジスタQ3 ,Q4
オン・オフにより極性が反転する低周波の矩形波電圧が
供給されるものである。図中、時刻t1 までの期間及び
時刻t2 以降の期間では、バッテリ1の電圧V1 が高
く、トランジスタQ5 がオンであり、トランジスタQ6
もオンしている。したがって、コンデンサC2 はバッテ
リ1の直流電圧V1 によりトランジスタQ6 、抵抗R2
を介して流れる電流により充電され、その充電速度はト
ランジスタQ6 がオフのときよりも速くなる。したがっ
て、発振回路13の発振周期は短く設定され、トランジ
スタQ3 ,Q4 のオン・オフが反転する周期T1 は短く
なる。換言すれば、矩形波インバータ回路10の極性反
転周期は短くなる。次に、時刻t1 〜t2 の期間では、
バッテリ1の電圧V1が低下して、トランジスタQ5
オフとなっている。このため、トランジスタQ6 もオフ
となり、コンデンサC2 を充電する電流は、抵抗R1
びR2 により制限される。したがって、コンデンサC2
の充電速度はトランジスタQ6 がオンのときよりも遅く
なり、発振回路13の発振周期が長く設定され、トラン
ジスタQ3 ,Q4 のオン・オフが反転する周期T2 は長
くなる。つまり、矩形波インバータ回路10の極性反転
周期は長くなる。結局、バッテリ1の直流電圧V1 が低
い期間では、放電灯3に印加される矩形波の周期が長く
。これにより、バッテリ1の電圧V1 が一時的に低
下した場合でも、放電灯3の立ち消えが起こりにくくな
る。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、バッテリを電源とする
矩形波点灯回路を用いた放電灯点灯装置において、バッ
テリの電圧低下時に矩形波点灯の周期を長くして、極性
反転の回数を少なくするようにしたので、直流点灯に切
り換えることなく再点弧電圧の発生を極力少なくし、片
方の電極を早く消耗させる等の直流点灯の問題を回避し
ながら放電灯の立ち消えを起こりにくくすることができ
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本構成を示すブロック回路図であ
る。
【図2】本発明による矩形波点灯の周期切換の動作を示
す波形図である。
【図3】本発明の実施例の回路図である。
【図4】本発明の実施例の動作波形図である。
【図5】従来の放電灯点灯装置のブロック回路図であ
る。
【図6】従来例におけるバッテリの電圧変化を示す波形
図である。
【符号の説明】
1 バッテリ 2 矩形波点灯回路 3 放電灯 4 制御部 5 電圧判別回路 6 極性反転周期切換回路 7 主制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/24 H02M 7/48 H05B 41/16 310 B60Q 1/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリと、バッテリを電源として矩
    形波電力を発生させる矩形波点灯回路と、前記矩形波電
    力により点灯される放電灯とからなり、前記矩形波点灯
    回路の制御部は、バッテリの電圧を検出して電圧低下を
    判別する電圧判別回路と、電圧判別回路の出力を受けて
    矩形波点灯回路の極性反転周期を切り換える極性反転周
    切換回路と、極性反転周期切換回路の出力を受けて矩
    形波点灯回路のスイッチング素子を制御する主制御部と
    を備え、前記極性反転周期切換回路はバッテリの電圧低
    下時には通常時に比べて矩形波点灯回路の極性反転周期
    を長くするように切り換えることを特徴とする放電灯点
    灯装置。
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