JP3823014B2 - 放電灯点灯回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２系統以上の電源供給が受けられるように各給電経路上にそれぞれ設けられたスイッチ手段を同期してオン状態にしたときに放電灯及び制御回路への電源供給が行われるように構成した放電灯点灯回路において、回路誤動作を防止して確実な安全対策を講じるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放電灯（メタルハライドランプ等）の点灯回路として、直流電源回路、直流−交流変換回路、起動回路（所謂スタータ回路）を備えた構成が知られている。
【０００３】
例えば、直流電源から過電流保護素子（ヒューズ等）及び点灯スイッチを介して点灯回路に電源供給が行われるとともに、放電灯への電力供給の制御のために制御回路が設けられており、該制御回路に供給される電源電圧については、点灯回路への直流入力電圧と同じ電圧をそのまま用いるか、あるいは当該直流電圧から定電圧電源回路により生成されるようになっている。
【０００４】
ところで、放電灯の点灯異常時や点灯回路への入力電圧が異常な値を示した場合には、点灯回路の動作を停止させることで、高電圧による人体への危害を防いだり、あるいは過剰な電力出力に起因する発煙、発火等の悪害を未然に防止することができる。
【０００５】
しかしながら、点灯回路と同じ電源入力を受けて制御回路が動作するように構成された回路にあっては、過電流保護素子によって直流電源からの電源供給が断たれてしまった場合に、制御回路への電源供給も止まってしまうため、充分な安全対策（例えば、代用光源の点灯や異常発生の報知等。）を講じることができない。
【０００６】
そこで、２系統以上の電源供給が受けられるように各給電経路上にそれぞれスイッチ手段を設け、各スイッチ手段を同期してオン状態にした場合に放電灯及び制御回路への電源供給が行われるように構成することが考えられる。つまり、この場合には、点灯回路への給電経路に問題が発生して当該回路への給電が断たれたとしても、制御回路への給電経路に支障がない限り制御回路の動作が保証されるので、例えば、放電灯又は点灯回路に異常が発生したことを制御回路により検出して別の光源を放電灯の代用光源として点灯させたり、異常の発生を報知する等の安全対策を講じることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、それぞれの給電経路上に設けられた各スイッチ手段を完全に同期させてオン／オフさせることが困難である（つまり、スイッチ手段そのもの寸法誤差や製造のバラツキ等に起因するオン・タイミングのずれやスイッチ素子の感応速度等による動作遅延により、同じ仕様の素子でも複数個の場合に正確なタイミングで同時に各素子がオンすることは有り得ない）ため、回路の誤動作を誘発する虞が生じるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、２系統以上の電源供給が受けられるように各給電経路上にそれぞれ設けられた各スイッチ手段を、ほぼ同期してオン状態にしたときに放電灯及び制御回路への電源供給が行われるように構成された点灯回路において、各スイッチ手段の開閉タイミングのずれに起因する誤動作の発生を防止することで充分な安全対策を講じることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した課題を解決するために、直流電源に基づく２系統以上の電源供給が受けられるように各給電経路上にそれぞれ設けられたスイッチ手段を備え、第１のスイッチ手段を用いて車輌用の放電灯が点灯し、第２のスイッチ手段を用いて該放電灯とは異なる車輌用光源が点灯するように構成し、車輌用の放電灯又は該放電灯の点灯回路に異常が発生したことを検出して該放電灯への電力供給を停止させ、若しくは点灯回路の動作を停止させるか又は放電灯の代用光源を点灯させ、若しくは異常の発生を報知する制御回路と、制御回路で利用される直流電圧を生成する電源電圧生成回路を設けた放電灯点灯回路であって、第１のスイッチ手段又は第２のスイッチ手段がオン状態とされた場合に電源電圧生成回路への電源供給が行われるとともに、第１及び第２のスイッチ手段がほぼ同期してオン状態とされた場合に、点灯回路が動作を開始した時点から予め決められた規定時間が経過するまでの間は、制御回路による放電灯への電力供給停止若しくは点灯回路の動作停止又は代用光源の点灯若しくは異常発生の報知が禁止されるようにしたものである。
【００１０】
よって、本発明によれば、点灯回路の動作開始から規定時間が経過するまでの期間中は、放電灯への電力供給停止若しくは点灯回路の動作停止又は代用光源の点灯若しくは異常発生の報知が禁止されるので、スイッチ手段の開閉タイミングのずれに起因する制御回路の誤動作を防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る放電灯点灯回路１の基本構成を示すものであり、下記に示す構成要素を具備する（括弧内の数字は符号を示す。）。
【００１２】
・直流電源（２）
・過電流保護手段（３）
・直流電源部（４）
・直流−交流変換部（５）
・起動回路（６）
・制御回路（７）。
【００１３】
本回路において、直流電源部４は、直流電源２から過電流保護手段３及びスイッチ手段ＳＷ１を介して電源供給を受ける構成とされる。つまり、スイッチ手段ＳＷ１がオン状態になったときに、直流電源２から過電流保護手段３（例えば、ヒューズ等の過電流保護素子やブレーカー等の遮断器。）を介した供給電圧が入力電圧として直流電源部４に供給されるようになっており、直流電源部４は、制御回路７からの信号に応じて入力電圧を所望の直流電圧に変換して出力する。例えば、スイッチングレギュレータの構成を有するＤＣ−ＤＣコンバータ（フライバック型、チョッパー型等。）が使用される。
【００１４】
直流−交流変換部５は、直流電源部４の出力電圧を交流電圧に変換した後に放電灯に印加するために設けられており、例えば、複数対の半導体スイッチング素子を使用したブリッジ型の回路構成としたもの、あるいはコンバータトランスを使用したＤＣ−ＡＣコンバータ等が挙げられるが、本発明に関する限りその構成はどのようなものでも構わないし、また、放電灯８に供給される交流電圧波形についても正弦波、矩形波等の如何を問わない。
【００１５】
尚、放電灯８に高圧パルスを印加して起動するために起動回路６が設けられており、当該パルスは、放電灯への電源投入時点から所定のタイミングをもって発生されて直流−交流変換部５の出力電圧に重畳されて放電灯８に印加される。
【００１６】
制御回路７（図１の構成では、当該回路への電源供給がスイッチ手段ＳＷ２を介して行われるが、そのことについては後で詳述する。）は、下記に示す何れか又は両方の機能を備えている。
【００１７】
（Ａ）放電灯にかかる電圧又は放電灯に流れる電流、あるいはこれらの相当信号を検出して放電灯への供給電力を制御したり、あるいは、放電灯の点灯状態について異常が発生したか否かを判断する機能
（Ｂ）直流電源部への入力電圧を検出して、当該入力電圧について異常が発生したか否かを判断する機能。
【００１８】
つまり、（Ａ）については、先ず、放電灯８に対する電力供給が正常に行われるように保証するために必要とされ、例えば、直流電源部４を構成するＤＣ−ＤＣコンバータの制御にＰＷＭ（パルス幅変調）方式を採用した場合において、放電灯８の電圧や電流の検出信号に応じてデューティーサイクルの変化する制御信号を生成してこれをＤＣ−ＤＣコンバータ（内のスイッチング素子）に供給することによりその出力制御を行う。
【００１９】
また、放電灯８の点灯状態についての異常、例えば、放電灯８に流れる電流が異常に少なくなって点灯し得ない状態に陥ったことを検出したり、あるいは直流電源部４の過電流や直流−交流変換部５の動作停止等を検出することも制御回路７の役目である。つまり、制御回路７の守備範囲には異常検出あるいは異常状態の判断処理も含まれる。
【００２０】
尚、放電灯８の電圧や電流の検出については、直流電源部４の出力段に電圧検出部（分圧抵抗等。）９や電流検出部（電圧変換用のシャント抵抗等）１０を配置することにより検出信号を得ることができる。
【００２１】
（Ｂ）については、直流電源部４への入力電圧についての異常、例えば、当該入力電圧の大きさが許容範囲よりも低下したり、逆に過大になったこと等を判断する機能であり、放電灯及び点灯回路を電源電圧の変動に起因する弊害から保護するために必要とされる。
【００２２】
ところで、点灯回路に流れる電流が過大になって、過電流保護手段３が働いたときには、直流電源部４及びそれ以降の回路、そして放電灯８への電源供給が行われなくなってしまう。例えば、過電流保護手段３としてヒューズを使用している場合に直流入力電流が大きくなって当該ヒューズが溶断してしまうような状況（例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータの故障等。）では、直流電源入力が無くなるので点灯回路が動作しなくなる。
【００２３】
しかしながら、車輌用灯具への適用にあたっては、車輌走行の安全性を考えた場合に、上記の状態、つまり、放電灯８を点灯できない状態をそのまま放置することは好ましい選択ではなく、放電灯８の点灯に何等かの異常が生じたことを運転者に報知したり、代用光源（あるいは補助光源）を点灯させるといった措置を講じることが望ましい。
【００２４】
そのためには、過電流保護手段３が働いたときでも、制御回路７への電源供給を確保する必要があり、例えば、下記に示す形態が挙げられる。
【００２５】
（Ｉ）過電流保護手段３よりも直流電源側の位置から取得される電圧若しくは当該電圧から生成される電圧を電源電圧として制御回路に供給する形態
（ＩＩ）直流電源２とは別系統の電圧若しくは当該電圧から生成される電圧を電源電圧として制御回路に供給する形態。
【００２６】
先ず、形態（Ｉ）については、直流電源２から第１の過電流保護手段３を介した供給電圧が点灯回路を構成する直流電源部４に供給されるようにするとともに、当該直流電源２から第２の過電流保護手段を介した供給電圧又は当該電圧から生成される電圧が制御回路７に電源電圧として供給される構成が挙げられる。
【００２７】
図２はそのような構成例１１について、その要部を示したものである。
【００２８】
図示するように、直流電源２から第１の過電流保護手段３及びスイッチ素子ＳＷ１を介して点灯回路の直流電源部４に電源電圧が供給されるように構成されるとともに、直流電源２から分岐点「Ａ」（直流電源２と第１の過電流保護手段３との接続点）で分かれた後、第２の過電流保護手段１２及びスイッチ素子ＳＷ２を介して電源電圧生成回路１３に電源供給が行われる構成となっている。
【００２９】
尚、第２の過電流保護手段１２及びスイッチ素子ＳＷ２を経た電源電圧を制御回路７にそのまま供給する形態もあるが、本例では、電源電圧生成回路１３によって生成される電圧（これを「Ｖｃｃ」と記す。）を制御回路７に供給する構成となっている。また、直流電源２から直流電源部４への給電経路上に配置された第１のスイッチ素子ＳＷ１と、制御回路７への給電経路上に配置された第２のスイッチ素子ＳＷ２とは、互いに同期して開閉されるようになっていて、放電灯８を点灯させるときにこれらのスイッチ素子がともに閉じられる。
【００３０】
電源電圧生成回路１３の構成としては、例えば、下記に示す例が挙げられるが、電圧生成のための構成及び方法の如何は問わない。
【００３１】
・三端子レギュレータを用いた構成
・シリーズレギュレータを用いた構成
・スイッチングレギュレータを用いた構成。
【００３２】
図２に示す回路構成では、第１の過電流保護素子３が溶断して点灯回路の直流電源部４に電源供給が行えない状況になったとしても、第２の過電流保護素子１２が切れない限り制御回路７への電源供給が行われて当該回路の動作が保証されることが分かる。
【００３３】
形態（ＩＩ）については、点灯回路に対する直流電源２とは別系統の電圧若しくは当該電圧から生成される電圧を制御回路７に供給することによって、過電流保護手段３が働いたときでも制御回路７への電源供給を確保しようとするものである。
【００３４】
図３はそのような構成例１１Ａの要部を示したものである。
【００３５】
図示するように、点灯回路については、直流電源２から過電流保護手段３及びスイッチ素子ＳＷ１を介して直流電源部４に電源電圧が供給されるように構成されるが、制御回路７への給電経路については点灯回路への給電経路とは別系統とされる。
【００３６】
つまり、別系統の電源電圧（例えば、自動車の場合にはイグニッション用電圧等が用いられ、以下、これを「ＢＢ」と記す。）がスイッチ素子ＳＷ２を介して電源電圧生成回路１３に供給される構成となっている。
【００３７】
尚、第１のスイッチ素子ＳＷ１と第２のスイッチ素子ＳＷ２とが互いに同期して開閉（あるいはオン／オフ）されるようになっている。
【００３８】
しかして、本回路において、過電流保護手段３が働いて点灯回路の直流電源部４に電源供給が行えない状況になったとしても、電源電圧ＢＢが制御回路７に供給される限り、当該制御回路７の動作が保証されることが分かる。
【００３９】
この他には、例えば、図４や図５に示す構成例が挙げられる。
【００４０】
図４では、直流電源２からＡ点で分岐した一方の電源電圧が第１の過電流保護手段３と電源入力用スイッチ「ＰＳ」を介して直流電源部４や電源電圧生成回路１３に供給され、また、直流電源２からＡ点で分岐した他方の電源電圧が第２の過電流保護手段１２とライトスイッチ（点灯スイッチ）「ＬＳ」を介して制御回路７に供給されるように構成されている。
【００４１】
そして、電源入力用スイッチＰＳをオンにしたときに一方の放電灯が点灯し、ライトスイッチＬＳをオンにしたときに他方の放電灯が点灯する。例えば、車輌用灯具の場合、走行ビーム（所謂ハイビーム）とすれ違いビーム（所謂ロービーム）にそれぞれ放電灯を使用したシステムにおいて、ライトスイッチＬＳで走行ビームが点灯されるようにしたり、あるいは車輌前部に設けられる左右のヘッドランプにそれぞれ放電灯を使用したシステムにおいて、各スイッチＰＳ、ＬＳを同期させてそのオン／オフ状態を規定する形態等が挙げられる。尚、２つの放電灯についてこれらを共通の回路で点灯させるには、例えば、直流電源部４の各出力端子から各別に出力される正極性及び負極性の電圧を直流−交流変換部５に送出する。そして、これらの電圧を切り換えるために、直流−交流変換部内には複数のスイッチング素子を用いたブリッジ型回路を設けて、各スイッチング素子を駆動回路によって交番動作させ、これによって生成される交流電圧を各放電灯に供給すれば良い。また、各放電灯については起動回路を各別に設けて、スイッチＰＳを投入した時に一方の放電灯が起動され、スイッチＬＳを投入した時に他方の放電灯が起動されるように構成すれば良いが、本発明に関する限り、その回路構成の如何は問わない。
【００４２】
本回路では、第１の過電流保護手段３が働いて点灯回路の直流電源部４に電源供給が行えない状況になったとしても、第２の過電流保護手段１２からライトスイッチＬＳを介して制御回路７に電源供給が行われる限り制御回路７の動作が保証されることが分かる。
【００４３】
図５では、直流電源２からＡ点で分岐した一方の電源電圧が第１の過電流保護手段３と電源入力用スイッチ「ＰＳ１」を介して直流電源部４に供給されるとともに、これがダイオード１４を介して電源電圧生成回路１３に供給される。また、直流電源２からＡ点で分岐した他方の電源電圧が第２の過電流保護手段１２と電源入力用スイッチ「ＰＳ２」を介して直流電源部４に供給されるとともに、これがダイオード１５を介して電源電圧生成回路１３に供給される。つまり、この例では、２つのダイオードが和接続とされてＯＲ（和）回路が構成されていて、当該回路を介した電源電圧が電源電圧生成回路１３に供給される。尚、制御回路７には電源電圧生成回路１３の出力する所定電圧Ｖｃｃが供給される。また、本回路の車輌用灯具への適用については、例えば、走行ビームとすれ違いビームにそれぞれ放電灯を使用したシステム、あるいは車輌前部に設けられる左右のヘッドランプにそれぞれ放電灯を使用したシステムへの適用において、各放電灯の点灯回路を別個に付設すれば良い。
【００４４】
本回路では、第１、第２の過電流保護手段がともに働いて電源供給が受けられない状況に陥らない限り、直流電源部４はもとより、電源電圧生成回路１３延いては制御回路７に電源供給が行われるので制御回路７の動作が保証される。
【００４５】
尚、これまでの説明では、給電経路を２系統として説明したが、利便性を考慮して３系統以上の構成にするといった、各種の実施形態を採用しても良いことは勿論である。
【００４６】
また、上記に説明した各回路において、直流電源２から直流電源部４への給電経路上に設けられた過電流保護手段３が働いて放電灯８への電力供給が遮断された場合に、車輌走行の安全性を保証するために制御回路７が行うべき対処事項として好ましいものを列挙すると下記のようになる。
【００４７】
（ｉ）制御回路から代用光源の点灯回路に制御信号を送出して別の光源を放電灯の代用として点灯させること
（ｉｉ）制御回路から表示手段に信号を送出して放電灯の点灯について異常が生じたことを運転者に報知すること
（ｉｉｉ）（ｉ）と（ｉｉ）の併用。
【００４８】
先ず、（ｉ）については、放電灯を点灯し得なくなった場合に、別の光源を放電灯の代用光源として直ちに点灯させることによって、十分な照明光を確保することができる。
【００４９】
尚、放電灯に対する代用光源として必要な数の光源を各放電灯に対して付設することは、走行安全性の観点からは好ましいが、コストや装置の配置スペースの点では問題が残るため、例えば、ヘッドランプ用光源（走行ビーム用光源又はすれ違いビーム用光源）に放電灯を使用し、補助前照灯（フォグランプやクリアランスランプ、コーナーリングランプ等。）の光源を代用光源として使用する形態、あるいは、ヘッドランプ用光源を構成する走行ビーム用光源及びすれ違いビーム用光源のうち、それらの一方の光源に放電灯を使用した場合に、他方の光源を代用光源として使用する形態等が挙げられる。
【００５０】
また、（ｉｉ）については、放電灯が点灯し得なくなったことを表示手段（インジケータ等）によって運転者に知らせることで、注意を促すことができる。つまり、放電灯を点灯できなくなった場合には、異常発生を車輌の運転者に報知することにより、放電灯の交換や点灯回路の修理等を促すように配慮すべきである。
【００５１】
図６は放電灯が点灯し得なくなったときに代用光源を点灯させるための回路構成例１６を示したものである。
【００５２】
制御回路７によって放電灯８の点灯不能状態が検出された場合には、その出力信号によってＮＰＮトランジスタ１７がオン状態となる。該トランジスタのコレクタには代用光源点灯用のリレー１８のコイル１８ｂと発光素子１９（例えば、発光ダイオードや電球等。）が接続されており、これらは互いに並列に接続されて電源端子２０から所定電圧（直流電源部４への供給電圧とは別系統の電圧であり、例えば、図２における電源電圧生成回路１３の入力電圧等。）が供給されているので、トランジスタ１７のオンによってリレー１８が作動してその接点１８ａが閉じることで代用光源２１が点灯し、これと同時に発光素子１９が光る。当該発光素子１９は運転者にランプの異常を知らせるインジケータを構成しているので、運転者はこれに気づいたとき、異常発生により代用光源２１が点灯されたことを直ちに認識することができる。
【００５３】
尚、放電灯の点灯不能状態の検出方法については、放電灯にかかる電圧値や電流値を監視してこれらが許容範囲内に収まっているか否かを検出したり、回路の動作停止の検出や、直流入力電圧が許容範囲にあるか否かを閾値と比較して検出することにより判断する方法等、各種の方法がこれまでに知られていること及び本発明において検出方法の如何は問わないので、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
また、図６に示す構成では、１つのトランジスタによってリレーコイル及び発光素子の駆動を行うようにしたが、それぞれに別個の駆動用トランジスタを付設しても良いし、また、発光素子を点滅させるための回路や、警報音の発生回路等を組み合わせるといった各種の実施形態が可能である。
【００５５】
上記（ｉｉｉ）に示す（ｉ）と（ｉｉ）の併用については、放電灯が点灯しなくなったときに直ちに代用光源を点灯させると、運転者が異常の発生に気付きにくくなる虞があり、修理、交換等の処置を結果的に怠ってしまうと、例えば、下記に示す不都合が懸念される。
【００５６】
・代用光源が点灯しなくなったときには、代替の照明手段が全く無くなってしまうので、夜間において運転者に暗闇での走行を強いる結果となり危険である。
【００５７】
・異常に気付かないままの状態が長期間に亘って持続されると、無駄な電力消費に起因する電源への負荷増大や、感電等の危険性が問題となる。
【００５８】
そこで、（ｉｉ）による運転者への報知は、（ｉ）を採用する場合においてその有効性を増す。
【００５９】
ところで、２系統以上の給電経路上に各別にスイッチ手段を配置するとともに、これらのスイッチ手段を完全に同期してオン／オフさせることが困難であることについては既述の通りであり、その原因については、スイッチ自身の製造誤差に起因するオン・タイミングのずれや、スイッチ手段（例えば、リレー）の感応速度による動作遅延や、チャタリング現象等が挙げられる。
【００６０】
スイッチ手段がオンになるタイミングのずれによって惹き起こされる不都合として、例えば、点灯回路の動作が正常であるにもかかわらず、誤検出によって異常発生が判断されてしまうという弊害がある。
【００６１】
例えば、図２や図３に示す回路構成において、第１のスイッチ素子ＳＷ１よりも第２のスイッチ素子ＳＷ２が一瞬速くオンした場合を想定する。ＳＷ２のオンによって制御回路７が動作を開始し、例えば、直流−交流変換部５を駆動して放電灯８に電力を供給しようとするが、制御回路７は同時に、放電灯の電圧や電流からその状態を監視して異常発生の有無を検出し始める。例えば、異常判断用の計時回路（タイマー等）が設けられている場合には、異常状態が予め規定された時間以上に亘って継続した場合に異常状態が確かに起きていることを制御回路７が判断する。
【００６２】
ところで、この異常検出の際に、ＳＷ１がオンしていないと、直流電源部４への給電がなされないので放電灯を点灯できず、電流が流れない。この状態を、制御回路７が異常と判断した場合に、異常発生に対処するために、点灯回路の動作を停止したり、上記のように代用光源を点灯させてしまうことになる。つまり、単なるスイッチ手段の遅延だけが原因で異常と判断され、放電灯を点灯し得なくなったり、代用光源が点灯する虞が生じる。
【００６３】
また、図４に示す回路構成において、スイッチＰＳよりもスイッチＬＳが先にオンになった場合を想定すると、例えば、スイッチＬＳの入力を受ける回路が、図７に示すように低インピーダンスである場合には、入力段の静電気保護用ダイオードＤから電源端子Ｔに電圧が回り込んで制御回路７が動作し始める可能性があり、制御回路７が実際に動作を開始したとすると、スイッチＰＳのオン・タイミングのずれによって上記と同様の問題が生じることになる。尚、スイッチＬＳの入力を高インピーダンスで受けるためには抵抗を介挿すれば良いが、Ｖｃｃに係る消費電流値と、介挿した抵抗の抵抗値との関係に依存して上記した症状の発生が決まるので、誤検出の可能性は残される。
【００６４】
図５に示す構成では、スイッチＰＳ１、ＰＳ２のいずれか一方が先にオンになった場合を想定すると、電圧ＶｃｃはＯＲ接続のダイオード１４又は１５を介した電圧から生成されるので、先にオンになったスイッチのタイミングと同期して立ち上がることになる。従って、遅れてオンとなったスイッチからの電源入力については上記と同様の問題が生じる。尚、ダイオードのＯＲ接続を採らない場合であって、２系統の電源入力を受けてＶｃｃを生成する場合であっても、スイッチの同期ずれに起因して誤検出の発生が問題になることに何等変わりはない。
【００６５】
以上に共通して言えることは、電圧Ｖｃｃが立ち上がらないうちにスイッチＰＳやＬＳを介して電源入力を受けることは好ましくないということであり、非常に不安定な状態を招く虞がある。そこで、２系統以上の電源入力を受ける場合にはＶｃｃが先ず立ち上がるように設計すべきであるが、そうすると他のスイッチ投入の遅れによって制御回路７が誤って異常発生と勘違いを起こしてしまう可能性がでてくる。
【００６６】
そこで、以上に説明した不都合を防止するために、本発明では、スイッチ手段をオン状態にして点灯回路が動作を開始した時点から予め決められた規定時間が経過するまでの間は、制御回路７による下記の事項のいずれか又は両方を禁止することにより誤検出の発生を防止するものである。
【００６７】
（イ）放電灯への電力供給停止又は点灯回路の動作停止
（ロ）代用光源の点灯又は異常発生の報知。
【００６８】
尚、（イ）は放電灯や回路を異常状態から守るために必要な保護動作であり、（ロ）は放電灯が何等かの原因で点灯し得ない状態に陥った際の、事後処理のための補助動作である。
【００６９】
また、放電灯又は点灯回路について異常発生の検出にあたっては、当該異常発生が検出された時点からの経過時間を計測する計時回路を設け、予め決められた時間（判定時間であり、その長さが閾値を示す。）が経過するまでの間は異常の判断を下すことがないようにして、判断結果の確実性を保証することが望ましい。つまり、計時回路は、異常状態が一過性あるいは一時的なものではなく、予め決められた時間以上に亘って継続していることに基づいて異常発生の有無を判断するために必要とされ、当該計時回路による計時時間が一定時間より短い間は、制御回路が異常と判断しないようになっている。
【００７０】
図８は、異常検出及び判断回路２２の基本的構成を示したものであり、下記の構成要素を具備する（括弧内の数字は符号を示す。）。
【００７１】
・異常検出回路（２３）
・計時回路（２４）
・判定出力回路（２５）。
【００７２】
異常検出については、例えば、放電灯の外れ（点灯回路の出力オープン状態）や、電極のショート等の他、点灯回路の入力電圧についての異常（過電圧や電圧低下）等、各種の要因が挙げられるが、いずれにしても検出のもとになる源信号あるいは１次信号（以下、これを「Ｓｂ」と記す。）を必要とし、当該信号Ｓｂは異常検出回路２３に送られる。
【００７３】
異常検出回路２３では、信号Ｓｂに基づいて何等かの異常が起きた蓋然性が高いことを示す検出信号（あるいは状態信号）を出力して後段の計時回路２４に送出する。つまり、この時点で直ちに異常発生と判断したのでは早計に過ぎるので、計時回路２４によってこの状態が一定時間以上に亘って継続したかどうかを判断する。
【００７４】
計時回路２４はタイマーやカウンタ等を用いて構成され、異常検出回路２３からの出力信号を受けて計時動作を開始し、異常状態が一定時間続いている場合に異常が発生した旨の判断結果を示す信号を、判定出力回路２５に送る。
【００７５】
これによって、判定出力回路２５から保護回路（フェイルセーフ回路等を含む。）や補助機能回路（例えば、前記した代用光源の点灯回路や報知用の回路等を含む。）に対して異常発生の有無及びこれに応じた指示内容を示す制御信号が送出される。尚、保護回路については、例えば、直流電源部への給電経路にリレー接点を配置して、異常発生時に直流電源から直流電源部への電源供給を遮断する構成や、直流−交流変換部内のブリッジ型回路の駆動を停止させる構成等、これまでに知られている各種の形態が挙げられること及び本発明に関してその構成や方法の如何を問わないことから、その説明を省略する。また、補助機能回路についても同様の理由により説明を省略する。
【００７６】
図９は異常検出回路２３の構成例を示したものである。
【００７７】
異常検出にあたっては、各種の検出項目毎に検出回路を設けられるのが通常であるため、その全てを説明するには手間がかかり過ぎるので、ここでは、（出力）オープン状態に係る異常検出を代表例として説明する。
【００７８】
図示するように、異常検出回路２３において、放電灯８の電流検出信号「ＳＩ」がコンパレータ２６の正入力端子に供給され、該コンパレータ２６の負入力端子には基準電圧「Ｅｉ」（図には定電圧源の記号で示す。）が供給されている。つまり、オープン状態では放電灯８に電流が流れないので、電流検出信号ＳＩ（検出電流を電圧変換した信号）のレベルが基準電圧Ｅｉよりも小さく、よって、コンパレータ２６はＬ（ロー）レベル信号を出力する。
【００７９】
この例のように、その他の異常検出についても検出信号のレベルを、予め規定された閾値と比較することで行われるが、電圧や電流に関する繰り返しの変化を検出する際には複数のコンパレータを組み合わせて検出回路を構成する等の工夫が必要になる。
【００８０】
図１０は計時回路２４の構成例を示したものである。
【００８１】
計時回路２４には、アナログタイマーとして時定数回路（ＣＲ回路）等を用いた構成も使用できるが、本例では、カウンタ２７を使った例を示す。
【００８２】
カウンタ２７において、そのリセット端子（ＲＳＴ）には異常検出回路２３からの信号（これを、「Ｓ２３」と記す。）が供給され、また、クロック信号入力端子（ＣＬＫ）には図示しないクロック信号発生回路からのクロック信号「ＣＫ」が供給される。
【００８３】
カウンタ２７のｎ段目の出力端子「Ｑｎ」から異常判断結果を示す信号が出力されるが、これは信号Ｓ２３がＬレベルであって、所定回数のクロック信号がカウントされたときに得られる。つまり、信号Ｓ２３がＬレベルのときに異常状態を示すことを想定しているので、この状態が一定時間以上に亘って長く続くとカウンタ２７の出力端子ＱｎからＨ（ハイ）レベル信号が出力される。
【００８４】
図１１は判定出力回路２５の構成例を示したものであり、本例では複数の計時回路（図示はしないが、図１０に示す回路を各種の異常検出信号毎にそれぞれ設けたと考えれば良い。）から得られる判断結果をＯＲ（論理和）回路で１つに束ねてラッチ回路に供給する構成が用いられている。
【００８５】
各信号「Ｓ２４＿ｉ」（ｉ＝１、２、…）は、各種の異常判断用に設けられた計時回路による判定結果を示す信号であり、これらは多入力１出力のＯＲゲート２８に入力され、当該ゲートの出力信号はＮＯＴ（論理否定）ゲート２９を介してＤフリップフロップ３０のプリセット端子（Ｌアクティブ入力であるので、図には「ＰＲ」の上のバー記号「￣」を付して示す。）に供給される。尚、Ｄフリップフロップ３０のＤ入力端子やクロック信号入力端子（ＣＬＫ）はＬレベルとされ、Ｌアクティブのリセット端子（図には「Ｒ」の上のバー記号「￣」を付して示す。）はＨレベルとされている。
【００８６】
従って、信号Ｓ２４＿ｉ（ｉ＝１、２、…）のうちの、いずれかの信号がＨレベルになると、ＯＲゲート２８の出力がＨレベルとなり、これがＮＯＴゲート２９で反転されてＤフリップフロップ３０のプリセット端子に送られる結果、Ｄフリップフロップ３０のＱ出力端子にはＨレベル信号が得られる。尚、このＨレベル信号は維持されるので、上記信号Ｓ２４＿ｉがその後に正常状態（つまり、Ｈレベル）を示すようになったとしてもＱ出力端子は依然Ｈレベルのままである。そして、この信号出力は、例えば、直流電源部４や直流−交流変換部５の動作を止めるための保護回路（図示せず。）に送出されたり、あるいは、図６に示したトランジスタ１７に送出されて代用光源を点灯させるのに用いられる。
【００８７】
次に、上記した計時回路による計時時間が予め決められた規定時間より短い間、上記事項（イ）、（ロ）を禁止するための構成について説明する。
【００８８】
図１２はそのための構成例２５Ａ（判定出力回路）を示したものである。
【００８９】
図から分かるように、図１１に示す構成との違いは下記に示す通りである。
【００９０】
・遅延時間生成回路３１が設けられていること
・多入力ＯＲゲート２８とＮＯＴゲート２９との間に２入力ＡＮＤ（論理積）ゲート３２が配置されており、当該ゲートの一方の入力端子にはＯＲゲート２８の出力信号が供給され、他方の入力端子には遅延時間生成回路３１の出力信号が供給されること。
【００９１】
図１３や図１４は、遅延時間生成回路３１の構成例を示したものである。
【００９２】
図１３に示す構成例３１Ａでは、電源電圧Ｖｃｃによって抵抗３３を通してコンデンサ３４が充電され、その端子電圧がコンパレータ３５の正入力端子に送られる。この入力電圧は、負入力端子に供給された基準電圧「Ｅｒ」と比較され、正入力電圧のレベルがＥｒに比して小さい間はコンパレータ３５がＬレベル信号を出力し、正入力電圧のレベルがＥｒより大きくなるとコンパレータ３５がＨレベル信号を出力する。
【００９３】
図１４に示す構成例３１Ｂではカウンタ３６を用いており、そのクロック信号入力端子（ＣＬＫ）には２入力ＯＲゲート３７を介して所定のクロック信号「ｃｋ」が供給される。カウンタのリセット端子「ＲＳＴ」はＬレベルとされ、また、その出力端子「Ｑｎ」から得られる出力信号は２入力ＯＲゲート３７の残りの入力端子に送られる。従って、カウンタ３６は、Ｖｃｃが立ち上がってから所定数のクロック信号をカウントすると、出力端子ＱｎがＨレベルとなり、これがＯＲゲート２８に送られるので、以後クロック信号ｃｋを受け付けなくなる。
【００９４】
しかして、上記した各回路において、電圧Ｖｃｃが立ち上がってから一定の遅延時間が経過するまでの間は、遅延時間生成回路３１の出力信号（これを「Ｓ３１」と記す。）がＬレベルであって、これが図１２のＡＮＤゲート３２に送られるため、当該ゲートからＮＯＴゲート２９を経た信号がＨレベルとなり、Ｄフリップフロップ３０のＱ出力はＬレベルとなる。その後、遅延時間生成回路３１の出力信号「Ｓ３１」がＨレベル信号になり、かつ、この時にＯＲゲート２８の出力信号がＨレベルである場合には、ＡＮＤゲート３２からＮＯＴゲート２９を経た信号がＬレベルとなってＤフリップフロップ３０がプリセットされるので、そのＱ出力はＨレベルとなる。
【００９５】
尚、実際の回路においては、Ｖｃｃが立ち上がったときにフリップフロップやカウンタ、時定数回路等を初期状態に規定するための初期設定用信号（パルスオンクリア信号や、パワーオンリセット信号等）が発生されるが、そのための回路構成や機能自体は周知であるため、その説明は省略する。
【００９６】
図１５はスイッチ手段をオン状態とした後の異常検出動作について説明するための図であり、各記号の意味は以下に示す通りである。
【００９７】
・矢印「ｔｓ」＝スイッチ手段をほぼ同期してオン状態にした時点
・期間「Ｔ２４」＝計時回路２４の動作期間
・期間「Ｔ３１」＝遅延時間生成回路３１の動作期間（つまり、当該回路がＬレベルを出力している期間であり、上記事項（イ）や（ロ）に対する禁止期間に相当する。尚、この期間長については、スイッチ手段の種類や型式は勿論、応答速度やチャタリングに起因する時間差等を見込んだ上で仕様に応じてあるいは実験結果を参照して決定すべきである。）。
【００９８】
図の上段に示するように、期間Ｔ２４と期間Ｔ３１の起点はともに矢印ｔｓに示す時点であり、期間Ｔ２４、Ｔ３１の長さについては、Ｔ３１の方が短い時間に設定されている。そして、期間Ｔ２４のうち期間Ｔ３１の間は上記事項（イ）や（ロ）が禁止されるので、実際に異常判断に要する所要時間は、期間Ｔ２４からＴ３１を差し引いた残り期間「Ｔｒ」である。
【００９９】
そこで、異常判断のための時間が期間Ｔ３１によって侵食されないようにするには、同図の下段に示すように、期間Ｔ３１が経過してから計時回路２４の動作が開始されて、期間Ｔ２４が全うされるようにすれば良い。
【０１００】
即ち、異常発生の判断を行う計時回路２４の計時動作が、遅延時間生成回路３１による規定時間だけ遅れて開始されるように構成する。
【０１０１】
図１６はそのための回路構成例２４Ａ（計時回路）を示したものである。
【０１０２】
異常検出回路２３による検出信号「Ｓ２３」（Ｌレベル時に異常状態を意味する。）は、２入力ＯＲゲート３８の一方の入力端子に供給され、当該ゲートの他方の入力端子には、遅延時間生成回路３１の出力信号「Ｓ３１」がＮＯＴゲート３９を介して供給される。
【０１０３】
ＯＲゲート３８の出力信号は計時回路を構成するカウンタ２７のリセット端子（ＲＳＴ）に送られ、該カウンタのクロック信号入力端子（ＣＬＫ）には、遅延時間生成回路３１の出力信号Ｓ３１とクロック信号ＣＫとの論理積信号が２入力ＡＮＤゲート４０により求められた後で供給される。尚、カウンタ２７の出力端子「Ｑｎ」から得られる信号が判定出力回路２５に送出される。
【０１０４】
本回路２４Ａにおいて、期間Ｔ３１が経過するまでの間は、信号Ｓ３１がＬレベルであり、その否定信号がＯＲゲート３８に送出される結果としてカウンタ２７がリセットされる。尚、この場合、ＡＮＤゲート４０の出力信号はＬレベルである。
【０１０５】
そして、期間Ｔ３１が経過して信号Ｓ３１がＨレベルになると信号Ｓ２３がＯＲゲート３８を介してそのままカウンタ２７のリセット端子（ＲＳＴ）に供給され、また、クロック信号ＣＫがＡＮＤゲート４０を介してカウンタ２７のクロック入力信号端子（ＣＬＫ）に供給されるようになる。つまり、この状態では図１０に示す構成と全く同じであるので、検出信号Ｓ２３がＬレベルの場合に、クロック信号がカウントされる。
【０１０６】
この他、信号Ｓ２３を、期間Ｔ３１の間、強制的にＨレベルにする方法、あるいは、当該期間Ｔ３１の間は、カウンタ２７へのクロック信号の入力を禁止する方法等による、各種の実施形態が挙げられるが、要は期間Ｔ３１による期間Ｔ２４の侵食を防止するために、期間Ｔ３１に引き続いて期間Ｔ２４が経過するように時間設定を行えば良い。
【０１０７】
ところで、上記した事項（イ）、（ロ）に対する禁止期間（Ｔ３１）については、各種の異常状態の検出及び判断において適用されることを説明してきたが、これを徒らに適用するのではなく、点灯回路又は制御回路への入力電圧に異常が発生したことを制御回路によって検出する場合等に制限することが好ましい理由について以下に詳述する。
【０１０８】
例えば、回路におけるショート故障等により大電流が流れた場合には、回路素子の異常発熱や発煙、発火の危険が生じたり、高電圧による人体への危害が問題になるため、この状況が長時間に亘って持続する事態を回避すべきである。今、ショート異常に係る判断期間Ｔ２４の長さを、仮に１００ミリ秒に設定している場合、期間Ｔ３１の長さが５００ミリ秒であるとすると、図１５の下段に示す方法では６００ミリ秒の期間が経過しないと点灯回路の動作停止が行われないので、この間ショート状態が持続されてしまう。
【０１０９】
そこで、期間Ｔ３１の付加によって、異常判断結果が出るまでの時間が長くなってしまうことに起因する弊害を防止するには、異常判断について期間Ｔ３１を設けないのが良い（あるいは期間Ｔ３１の長さをゼロに設定する。）。
【０１１０】
但し、スイッチ手段のオン・タイミングの遅れが生じている期間中は、点灯回路への入力電圧がゼロボルトであるので、これをそのままにしたのでは、前記したように誤検出が問題になるから、入力電圧の異常低下については期間Ｔ３１を積極的に設定すべきである。
【０１１１】
そのための回路構成については、既に説明した回路において若干の置換を行えば済むことが明らかである。例えば、図９に示す信号ＳＩを直流電源部４への入力電圧の検出信号とし、基準電圧Ｅｉをその閾値（入力電圧の下限値に対応する。）とみなし、コンパレータ２６の出力信号を図１０や図１６の計時回路を介して（入力電圧に関する異常判断結果を示す信号として）、図１２のＯＲゲート２８に送出すれば良い。
【０１１２】
このように、入力電圧に関する異常検出については、規定時間の期間Ｔ３１が経過するまでの間、制御回路７による放電灯８への電力供給停止若しくは点灯回路の動作停止を禁止したり、又は代用光源の点灯若しくは異常発生の報知を禁止することが本来の趣旨に適っている。
【０１１３】
そのためには、例えば、各種の異常検出回路（点灯回路への入力電圧の異常検出を除く。）に対して、図１６に示す構成を用いるとともに、ＡＮＤゲート４０やＮＯＴゲート３９には、点灯回路への入力電圧に関する異常検出信号（異常検出回路の出力信号）又は異常判定信号（計時回路を経た判断結果を示す信号）を供給すれば良い。つまり、当該信号がＬレベルのとき（入力電圧の異常時）には、各種の異常検出回路（点灯回路への入力電圧の異常検出を除く。）が働かなくなり、また、当該信号がＨレベルのとき（入力電圧の正常時）にはそれぞれの異常発生の有無についての判断が行われるようになる。
【０１１４】
尚、期間Ｔ３１や期間Ｔ２４の間に入力電圧が立ち上がって正常範囲になったときには、もはや入力電圧に関して異常は認められなくなるので、入力電圧検出に関して上記事項（イ）や（ロ）は行われない。
【０１１５】
また、点灯回路への入力電圧以外の異常検出・異常判断に関して、上記（イ）について、期間Ｔ３１を設定することは、既述のような異常状態の持続を引き起こす危険性を伴い、好ましくないので、回路構成としては、図１１に示す構成とし、また、上記事項（ロ）については、その心配がないので、期間Ｔ３１を設定できる回路、つまり、図１２や図１６に示す構成を用いれば良い。よって、この場合には、用途毎にそれぞれ異なる２つの回路、即ち、放電灯への電力供給停止や点灯回路の動作停止のための異常判断回路（遅延時間生成回路による禁止期間の設定がない回路）と、代用光源の点灯あるいはその報知のための異常判断回路（遅延時間生成回路による禁止期間を設定した回路）が設けられる。
【０１１６】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１に係る発明によれば、点灯回路の動作開始から規定時間が経過するまでの期間中は、放電灯への電力供給停止若しくは点灯回路の動作停止又は代用光源の点灯若しくは異常発生の報知が禁止されるので、前記第１及び第２のスイッチ手段の開閉（あるいはオン／オフ）タイミングのずれに起因する制御回路の誤動作を防止できる。従って、車輌用灯具への適用において、例えば、点灯回路の動作が正常であるのに制御回路が異常の判断を下してしまうといった不都合（走行安全性への悪影響）がなくなる。
【０１１７】
請求項２に係る発明によれば、計時回路の計時動作が、点灯回路の動作開始時点から規定時間だけ遅れて開始されるようにすることで、異常判断において慎重を期すべく設定された判定時間が、当該規定時間によって侵食されることがない。
【０１１８】
請求項３に係る発明によれば、第１の過電流保護手段が働いて点灯回路への電源供給が遮断されたとしても、直流電源から第２の過電流保護手段を介した供給電圧又は別系統の供給電圧を受けられる限り、制御回路の動作が保証される。
【０１１９】
請求項４や請求項５に係る発明によれば、上記規定期間における保護動作や補助動作の禁止を、点灯回路への入力電圧の異常検出にのみ限定することで、それ以外の異常検出及び判断に関して結果が出るまでの時間が長くなってしまうことに起因する弊害を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放電灯点灯回路の基本構成を示すブロック図である。
【図２】直流電源から２つに分岐した一方の電圧に基づく電源電圧を制御回路に供給する構成についてその要部を示す図である。
【図３】別系統の電源から制御回路に電源電圧を供給する構成についてその要部を示す図である。
【図４】点灯回路や制御回路への電源供給について別の構成例を示す図である。
【図５】点灯回路や制御回路への電源供給についさらに別の構成例を示す図である。
【図６】代用光源の点灯及び発光素子による報知のための構成例を示す図である。
【図７】スイッチから制御回路への電源入力についての説明図である。
【図８】異常検出及び判断回路の基本的構成を示すブロック図である。
【図９】異常検出回路の構成例を示す図である。
【図１０】計時回路の構成例を示す図である。
【図１１】判定出力回路の構成例を示す図である。
【図１２】本発明に係る判定出力回路の構成について一例を示す図である。
【図１３】遅延時間生成回路の一例を示す図である。
【図１４】遅延時間生成回路の別例を示す図である。
【図１５】異常検出及び判断時の動作説明図である。
【図１６】計時回路の別例を示す図である。
【符号の説明】
１…放電灯点灯回路、２…直流電源、３…第１の過電流保護手段、７…制御回路、８…放電灯、１２…第２の過電流保護手段、２１…代用光源、２４、２４Ａ…計時回路、ＳＷ１、ＳＷ２、ＰＳ、ＬＳ、ＰＳ１、ＰＳ２…スイッチ手段

Claims (5)

1. 直流電源に基づく２系統以上の電源供給が受けられるように各給電経路上にそれぞれ設けられたスイッチ手段を備え、第１のスイッチ手段を用いて車輌用の放電灯が点灯し、第２のスイッチ手段を用いて該放電灯とは異なる車輌用光源が点灯するように構成し、
   上記車輌用の放電灯又は該放電灯の点灯回路に異常が発生したことを検出して該放電灯への電力供給を停止させ、若しくは点灯回路の動作を停止させるか又は放電灯の代用光源を点灯させ、若しくは異常の発生を報知する制御回路と、該制御回路で利用される直流電圧を生成する電源電圧生成回路を設けた放電灯点灯回路であって、
   上記第１のスイッチ手段又は上記第２のスイッチ手段がオン状態とされた場合に上記電源電圧生成回路への電源供給が行われるとともに、
   上記第１及び第２のスイッチ手段がほぼ同期してオン状態とされた場合に、点灯回路が動作を開始した時点から予め決められた規定時間が経過するまでの間は、上記制御回路による放電灯への電力供給停止若しくは点灯回路の動作停止又は代用光源の点灯若しくは異常発生の報知が禁止されるようにした
   ことを特徴とする放電灯点灯回路。
2. 請求項１に記載の放電灯点灯回路において、
   異常状態が予め決められた時間に亘って継続していることから異常発生の有無を判断するために計時回路を設けるとともに、その計時動作が、点灯回路の動作開始時点から規定時間だけ遅れて開始されるようにした
   ことを特徴とする放電灯点灯回路。
3. 請求項１又は請求項２に記載の放電灯点灯回路において、
   直流電源から第１の過電流保護手段を介した供給電圧が直流電源部に供給されるとともに、当該直流電源から第２の過電流保護手段を介した供給電圧若しくは別系統の供給電圧又は当該電圧から上記電源電圧生成回路により生成される直流電圧が上記制御回路に供給される
   ことを特徴とする放電灯点灯回路。
4. 請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の放電灯点灯回路において、
   上記制御回路によって点灯回路への入力電圧に異常が発生したことが検出された場合にのみ、上記規定時間が経過するまでの間、制御回路による放電灯への電力供給停止若しくは点灯回路の動作停止又は代用光源の点灯若しくは異常発生の報知が禁止される
   ことを特徴とする放電灯点灯回路。
5. 請求項４に記載の放電灯点灯回路において、
   上記制御回路によって点灯回路への入力電圧に異常が発生したことが検出された場合に、上記規定時間が経過するまでの間は、当該入力電圧の異常以外の原因に基づいた制御回路による放電灯への電力供給停止若しくは点灯回路の動作停止については禁止されず、制御回路による代用光源の点灯若しくは異常発生の報知だけが禁止される
   ことを特徴とする放電灯点灯回路。

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