JP4308453B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタルハライドなどの高輝度放電灯（ＨＩＤ）の放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省エネルギーや高輝度の観点から車両用前照灯や液晶プロジェクタ用光源として高輝度放電灯を点灯させる放電灯点灯装置の利用が増大している。
【０００３】
ところが高輝度放電灯は、ランプ温度が低い場合、始動から安定点灯までの光出力の立ち上がりが遅いことが欠点となっている。
【０００４】
そのため特開２０００−２３５８９９号公報等に示される放電灯点灯装置では、放電灯の始動時、過大なランプ電流を流すことで光出力の立ち上がりを早めている。
【０００５】
また、放電灯点灯装置の小型化の要求が強く、放電灯近傍の高温度下での使用の可能性もでてきている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光出力の立ち上がりを早めた上記従来の放電灯点灯装置では、始動時に過大なランプ電流を流すので、装置の周囲温度が上昇し易く、小型化を図ったり放電灯近傍に配置されたりすると、さらに周囲温度が上昇し易くなるといった問題があった。周囲温度がある程度高くなると、装置自体や装置の動作に悪影響を与えてしまうのである。
【０００７】
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、装置の周囲温度の上昇を抑えた放電灯点灯装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、直流電源と、前記直流電源の電源電圧を放電灯が必要とする電圧に変換する電力変換手段と、装置の内部であって装置を構成する電子部品の発熱に応じて温度変化する位置に設けられて周囲温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出結果に応じて前記電力変換手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、放電灯のランプ電流及びランプ電圧を各々検出する検出部と、電力変換手段の出力を所定の電力値とするための電力指令値を指令する電力指令手段と、電力指令値及び検出したランプ電圧の値に基づいて電流指令値を指令する電流指令手段と、電流指令値及び検出したランプ電流の値に基づいて電力変換手段への制御信号を出力する出力制御アンプと、電力指令値を受けて周囲温度に応じて制限した電力指令値を電流指令手段に与える電力制限手段と、電流指令値を受けて周囲温度に応じて制限した電流指令値を出力制御アンプに与える電流制御手段とから構成される放電灯点灯装置であって、電力制限手段は、周囲温度が予め設定された第１の設定温度以上であるときに、周囲温度に応じて電力指令値を制限し、電流制限手段は、周囲温度が予め設定された第２の設定温度以上であるときに、周囲温度に応じて電流指令値を制限し、第２の設定温度を第１の設定温度よりも高く設定したことを特徴とし、放電灯を始動させて光出力を立ち上げるときに装置の周囲温度が上昇しても、前記周囲温度が第１又は第２の設定温度以上となったときには前記周囲温度の上昇に応じて前記電力制限手段及び電流制限手段のそれぞれにランプ電力及びランプ電流のうち少なくとも何れか一方を制限させることによって、内部損失を低減して周囲温度の上昇を抑えることができ、その結果、装置を構成する各電子部品の温度ストレスを軽減して、装置自体の信頼性を高めることができるとともに、装置全体の小型化や、放電灯近傍への配設を容易とすることができ、また、放電灯が寿命末期などで劣化し過大なランプ電流が流れても、過電流により周囲温度が上昇し、この温度上昇に応じて電力制限手段及び電流制限手段にそれぞれランプ電力及びランプ電流を制限させることによって、放電灯及び装置自体を過電流から保護することができ、さらに、第２の設定温度を第１の設定温度よりも高くしたことによって、放電灯を始動させ光出力を立ち上げるときに、周囲温度が第１の設定温度以上であっても、第２の設定温度よりも低ければ、電力制限手段にランプ電力を制限させて周囲温度の上昇を抑えながらも、電流制限手段に周囲温度に応じたランプ電流の制限を行わせずに、放電灯に十分なランプ電流を流して早い光出力の立ち上がり特性を確保することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、電力制御手段及び電流制御手段は、周囲温度が第１及び第２の設定温度より高い所定温度以下の範囲でランプ電力及びランプ電流のそれぞれを制限するときには、制限されるランプ電力及びランプ電流の下限値を放電灯の定格値以上とすることを特徴とし、ランプ電力及びランプ電流のそれぞれに制限をかけたときにも、ランプ電力及びランプ電流の下限値を放電灯の定格値以上としたことによって、放電灯を点灯維持させることができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、制御手段は、周囲温度が第１及び第２の設定温度以上の所定温度より高くなったとき、電力変換手段からの出力を停止させることを特徴とし、電力変換手段からの出力を停止させることによって、周囲温度の上昇をさらに抑えて装置を保護することができる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかの発明において、温度検出手段は、サーミスタと抵抗とからなることを特徴とし、温度検出手段及び装置全体の小型化を容易とすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように、直流電源１と、直流電源１の電源電圧Ｖｉｎを高輝度放電灯からなる放電灯５が必要とする電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ部２及びインバータ部３からなる電力変換手段と、放電灯５を始動させるための高電圧パルスを放電灯５に印加するイグナイタ部４と、装置の周囲温度Ｔａを検出する温度検出部８と、温度検出部８の検出結果に応じて制御信号を出力しＤＣ／ＤＣコンバータ部２を制御する制御部１０とを備えている。
【００１３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ部２は、例えば前記制御信号に応じてオン／オフするスイッチング素子を備えており、前記スイッチング素子のオン／オフする周期又はオンデューティに応じて出力を可変する。
【００１４】
インバータ部３は、例えば２つのスイッチング素子の直列回路を２つ互いに並列接続して構成されるフルブリッジ形のインバータ回路であって、対角に位置する２つのスイッチング素子を１組として、２組のスイッチング素子を各組毎にオン／オフさせることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２からの出力を交互に極性反転して矩形波の交流電圧に変換し、放電灯５に供給する。
【００１５】
温度検出部８は、例えば図２に示すように、数ボルト程度の基準電圧Ｖｃｃが印加されることで動作する温度検出用ＩＣ８ａを備え、図３に示すように、周囲温度Ｔａを検出してこれに略比例した電圧ＶＴの温度信号を制御部１０に出力する。
【００１６】
制御部１０は、ランプ電流Ｉｌａを検出して電流検出信号を出力する電流検出部１１と、ランプ電圧Ｖｌａを検出して電圧検出信号を出力する電圧検出部１２と、ランプ電力が予め設定された電力指令値ＫＷとなるように指令する電力指令信号を出力する電力指令部１４と、前記電力指令信号及び温度信号に基づいて、電力指令値ＫＷを制限値ＫＷｍａｘ以下の電力制限指令値ＫＷ２として、この電力制限指令値ＫＷ２に応じた電力制限信号を出力する電力制限部１６と、前記電力制限信号及び電圧検出信号に基づいて、電力制限指令値ＫＷ２をランプ電圧Ｖｌａで除算して電流指令値ＫＩを演算し、この電流指令値ＫＩに応じた電流指令信号を出力する電流指令値演算部１３と、前記電流指令信号及び温度信号に基づいて、電力指令値ＫＩを制限値ＫＩｍａｘ以下の電流制限指令値ＫＩ２として、この電流制限指令値ＫＩ２に応じた電流制限信号を出力する電流制限部１７と、前記電流制限信号と電流検出信号との差を増幅することで制御信号を作成しＤＣ／ＤＣコンバータ部２に出力するアンプ１５とを備えている。
【００１７】
この制御部１０の動作について、図４〜図８を参照して説明する。
【００１８】
制御部１０の電力指令部１４が指令する電力指令値ＫＷは、放電灯５を初始動（コールドスタート）させるとき、図４（ａ）に示すように、放電灯５の点灯開始時（時間ｔ＝０）に最大となり、点灯開始からの時間ｔの経過とともに減少し、時間ｔ１（数十秒程度）経過時に放電灯５の定格電力Ｗ０となるように設定されている。つまり、電力指令部１４は、ランプ電力が点灯開始時を最大にして次第に減少し、時間ｔ１経過時に定格電力Ｗ０となるように指令する。なお、放電灯５を再始動させるときには、電力指令部１４はランプ温度に応じて点灯開始時の電力指令値ＫＷを小さくするように調整している。
【００１９】
次に、電力制限部１６は、上述の電力指令値ＫＷと制限値ＫＷｍａｘとを比較し、図４（ｂ）に示すように、何れか小さい方の値を電力制限指令値ＫＷ２としている。
【００２０】
ここで制限値ＫＷｍａｘは、放電灯５を初始動させるときには、定格電力Ｗ０の２倍程度であって、電力指令値ＫＷの最大値よりも小さく設定されている。例えば車載用の放電灯の定格電力Ｗ０が３５［Ｗ］で最大ランプ電力が約７５［Ｗ］であれば、制限値ＫＷｍａｘは約７０［Ｗ］、電力指令値ＫＷの最大値は約７０［Ｗ］より大きく約７５［Ｗ］以下の範囲に設定されており、電力制限指令値ＫＷ２は点灯開始から数秒の間、約７０［Ｗ］となる。
【００２１】
また電力制限部１６は、温度検出部８からの温度信号を基に、図５に示すように、周囲温度Ｔａが本実施形態で許容される最低周囲温度Ｔｍｉｎから第１の設定温度Ｔｗ１までの範囲にある場合には、制限値ＫＷｍａｘを周囲温度Ｔａに関わらず略一定に設定し、周囲温度Ｔａが第１の設定温度Ｔｗ１以上になると制限値ＫＷｍａｘを周囲温度Ｔａに応じて可変させる。即ち、周囲温度Ｔａが第１の設定温度Ｔｗ１から本実施形態で許容される最高周囲温度Ｔｍａｘまで上昇するにつれて、電力制限部１６は制限値ＫＷｍａｘを次第に減少させて、周囲温度Ｔａに対して負特性となるように設定している。また電力制限部１６は、周囲温度Ｔａが最高周囲温度Ｔｍａｘ以下の範囲で、制限値ＫＷｍａｘを放電灯５の定格電力Ｗ０以上にしている。さらに、第１の設定温度Ｔｗ１は、装置の使用環境や装置を構成する各電子部品（ＭＯＳＦＥＴ、トランス、コンデンサ、ダイオードなど）の特性に応じて、例えば８０℃から１２０℃付近に設定されている。
【００２２】
ところで上述の電力制限部１６は、温度検出部８で検出された周囲温度Ｔａを制限値ＫＷｍａｘに変換する変換回路と、制限値ＫＷｍａｘと電力指令値ＫＷを比較する比較回路とを備えているが、前記変換回路及び比較回路の構成及びその動作は従来周知であるから図示並びに詳細な説明は省略する。
【００２３】
次に、電流指令値演算部１３は、電力制限指令値ＫＷ２をランプ電圧Ｖｌａで除算して電流指令値ＫＩを演算する。その結果、例えば図６（ａ）に示すように、電流指令値ＫＩは、放電灯５の点灯開始時（時間ｔ＝０）に最大となり、点灯開始から時間ｔの経過とともに減少し、時間ｔ２（数十秒程度）経過時に放電灯５の定格電流Ｉ０となる。なお、放電灯５を再始動させるときには、電力指令部１４がランプ温度に応じて点灯開始時の電力指令値ＫＷを小さくするように調整しているので、これに応じて電流指令値ＫＩも小さくなる。また、電流指令値ＫＩは、放電灯の特性によって異なり、ランプ電圧Ｖｌａの大きい放電灯では電流指令値ＫＩは小さくなり、逆に、ランプ電圧Ｖｌａの小さい放電灯では電流指令値ＫＩは大きくなる。
【００２４】
電流指令値演算部１３は、上述のような電流指令値ＫＩに応じた電流指令信号を出力することで、電流指令値ＫＩで示される所定の値にランプ電流Ｉｌａが等しくなるように指令しているのである。
【００２５】
そして、電流制限部１７は、上述の電流指令値ＫＩと制限値ＫＩｍａｘとを比較し、図６（ｂ）に示すように、何れか小さい方の値を電流制限指令値ＫＩ２としている。
【００２６】
ここで制限値ＫＩｍａｘは、放電灯５を初始動させるときには、定格電流Ｉ０の６倍程度であって、電流指令値ＫＩの最大値よりも小さく設定されている。例えば車載用の放電灯の定格電力Ｗ０が３５［Ｗ］、定格電流Ｉ０が４１２［ｍＡ］、最大ランプ電流が約２．６［Ａ］であれば、制限値ＫＩｍａｘは約２．５［Ａ］、電流指令値ＫＩの最大値は約２．５［Ａ］よりも大きく約２．６［Ａ］以下の範囲に設定されており、電流制限指令値ＫＩ２は点灯開始から数秒の間、約２．５［Ａ］となる。
【００２７】
また電流制限部１７は、上述の電力制限部１６と同様、温度検出部８からの温度信号を基に、図７に示すように、周囲温度Ｔａが最低周囲温度Ｔｍｉｎから第２の設定温度Ｔｗ２までの範囲にある場合には、制限値ＫＩｍａｘを周囲温度Ｔａに関わらず略一定に設定し、周囲温度Ｔａが第２の設定温度Ｔｗ２以上になると制限値ＫＩｍａｘを周囲温度Ｔａに応じて可変させる。即ち、周囲温度Ｔａが第２の設定温度Ｔｗ２から最高周囲温度Ｔｍａｘに上昇するにつれて、電流制限部１７は制限値ＫＩｍａｘを次第に減少させて、周囲温度Ｔａに対して負特性となるように設定している。また電流制限部１７は、周囲温度Ｔａが最高周囲温度Ｔｍａｘ以下の範囲で、制限値ＫＩｍａｘを放電灯５の定格電流Ｉ０以上にしている。さらに、第２の設定温度Ｔｗ２は、装置の使用環境や装置を構成する各電子部品（ＭＯＳＦＥＴ、トランス、コンデンサ、ダイオードなど）の特性に応じて、例えば１００℃から１２０℃付近に設定されている。
【００２８】
ところで上述の電流制限部１７は、温度検出部８で検出された周囲温度Ｔａを制限値ＫＩｍａｘに変換する変換回路と、制限値ＫＩｍａｘと電流指令値ＫＩを比較する比較回路とを備えているが、電力制限部１７と同様、前記変換回路及び比較回路の構成及びその動作は従来周知であるから図示並びに詳細な説明は省略する。
【００２９】
次に、アンプ１５は、上述のように、電流制限部１７からの電流制限信号と電流検出部１１からの電流検出信号との差を増幅することで制御信号を作成し、この制御信号で電流制限指令値ＫＩ２で示される所定の値にランプ電流Ｉｌａが等しくなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ部２を制御する。
【００３０】
上述のように本実施形態では、制御部１０の電流検出部１１、電圧検出部１２、電流指令値演算部１３、アンプ１５と電力制限部１６とから電力制限手段を構成し、周囲温度Ｔａが第１の設定温度Ｔｗ１以上に上昇したときには、周囲温度Ｔａの上昇に応じて、前記電力制御手段が電力制限部１６で制限値ＫＷｍａｘを減少させることでランプ電力を制限するとともに、電流検出部１１、電圧検出部１２、電流指令値演算部１３、アンプ１５と電流制限部１７とから電流制限手段を構成し、周囲温度Ｔａが第２の設定温度Ｔｗ２以上に上昇したときには、周囲温度Ｔａの上昇に応じて、電流制限手段が電流制限部１７で制限値ＫＩｍａｘを減少させることでランプ電流Ｉｌａを制限しているのである。
【００３１】
これにより本実施形態では、放電灯５を始動させて光出力を立ち上げるときに周囲温度Ｔａが上昇しても、周囲温度Ｔａが第１又は第２の設定温度Ｔｗ１，Ｔｗ２以上となったときには周囲温度Ｔａの上昇に応じてランプ電力Ｗｌａ及びランプ電流Ｉｌａのうち少なくとも何れか一方を制限することで、装置を構成する各回路部での内部損失を低減して周囲温度Ｔａの上昇を抑えることができる。特に、ランプ電力を制限することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２からの発熱を抑え、ランプ電流Ｉｌａを制限することで、インバータ部３からの発熱を抑えることができるのである。
【００３２】
また、周囲温度Ｔａの上昇を抑えることができることにより、装置を構成する例えばスイッチング素子やトランスやコンデンサなどの各電子部品の温度ストレスを軽減し、装置自体の信頼性を高めることができる。さらに、装置全体の小型化を図ったり、放電灯５近傍に本実施形態を配設したりすることが容易となる。
【００３３】
またさらに、放電灯５が寿命末期などで劣化しランプ電圧Ｖｌａが低下して過大なランプ電流Ｉｌａが流れても、過電流により周囲温度Ｔａが上昇し、この上昇に応じて電力制限手段及び電流制限手段がランプ電力及びランプ電流Ｉｌａを制限することによって、放電灯５及び装置自体を過電流から保護することができる。
【００３４】
ところで本実施形態では、図８に示すように、第２の設定温度Ｔｗ２を第１の設定温度Ｔｗ１よりも高くしている。ここに、ランプ電流Ｉｌａは点灯初期（点灯開始から１秒程度までの間）の光出力の立ち上がりに大きな影響を与え、それ以降はランプ電力が支配的になる。これにより、放電灯５を始動させ光出力を立ち上げるときに、周囲温度Ｔａが第１の設定温度Ｔｗ１以上であっても、第２の設定温度Ｔｗ２よりも低ければ、周囲温度Ｔａに応じてランプ電力を制限して周囲温度Ｔａの上昇を抑えながも、周囲温度Ｔａに応じた制限をランプ電流Ｉｌａにかけることなく、放電灯５に十分なランプ電流Ｉｌａを流して光出力の早い立ち上がり特性を確保することができる。
【００３５】
また、周囲温度Ｔａが最高周囲温度Ｔｍａｘ以下の範囲で、電力制限手段は制限値ＫＷｍａｘを放電灯５の定格電力Ｗ０以上にし、これと同様に、電流制限手段は制限値ＫＩｍａｘを放電灯５の定格電流Ｉ０以上にしていることで、電力制限手段及び電流制限手段は、周囲温度Ｔａが最高周囲温度Ｔｍａｘ以下の範囲でランプ電力及びランプ電流Ｉｌａのそれぞれを制限するときには、制限されるランプ電力及びランプ電流Ｉｌａのそれぞれの下限値を、放電灯５の定格電力Ｗ０、定格電流Ｉ０以上としている。これによって、ランプ電力及びランプ電流Ｉｌａのそれぞれに制限をかけたときにも、放電灯５を点灯維持させることができるのである。
【００３６】
さらに、周囲温度Ｔａが最大周囲温度Ｔｍａｘよりも高くなったときには、電力制限部１６及び電流制限部１７に制限値ＫＷｍａｘ，ＫＩｍａｘのうち少なくとも何れか一方を、放電灯５の定格電力Ｗ０，定格電流Ｉ０よりも小さく設定させても良い。
【００３７】
これにより、周囲温度Ｔａが最大周囲温度Ｔｍａｘよりも高くなったときには、放電灯５や装置自体の異常とみなして、放電灯５を消灯させることができる。また、制限値ＫＷｍａｘ，ＫＩｍａｘのうち少なくとも何れか一方をゼロにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２の出力を停止させても良い。これにより、周囲温度の上昇をさらに抑えて本実施形態を保護することができる。
（実施形態２）
ところで実施形態１の温度検出部８は、温度検出用ＩＣ８ａを備えているために温度検出部８及び装置全体の小型化に限界があった。
【００３８】
そこで本実施形態では、温度検出部８を、図９に示すように、抵抗Ｒ１及びサーミスタＲＴの直列回路から構成している。
【００３９】
サーミスタＲＴは例えば負の温度係数を有しており、サーミスタＲＴの抵抗値は周囲温度Ｔａの上昇に応じて減少する。
【００４０】
このような温度検出部８は、抵抗Ｒ１及びサーミスタＲＴの直列回路に基準電圧Ｖｃｃが印加されると、前記直列回路で基準電圧Ｖｃｃを分圧し、図１０に示すように、周囲温度Ｔａの上昇に応じて減少するサーミスタＲＴの両端電圧ＶＴ１を温度信号として出力する。
【００４１】
このように本実施形態では、温度検出部８を抵抗Ｒ１とサーミスタＲＴとから構成したことによって、サーミスタＲＴに例えば所謂１００５サイズ（１．０［ｍｍ］×０．５［ｍｍ］）のチップ形状のものを用いれば、構成を簡単にし且つ周囲温度Ｔａの検出精度を高く保ちながらも、温度検出部８及び装置全体の小型化を容易にすることができる。
【００４２】
ところで本実施形態では、温度検出部８にサーミスタＲＴの両端電圧ＶＴ１を温度信号として出力させたが、図１１に示すように、抵抗Ｒ１とサーミスタＲＴとの接続関係を逆にして、抵抗Ｒ１の両端電圧ＶＴ２を温度信号として出力させても良く、このときには、図１２に示すように、電圧ＶＴ２は周囲温度Ｔａの上昇に応じて増加する。
（実施形態３）
本実施形態における基本構成は実施形態１又は２と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００４３】
本実施形態では、図１３に示すように、実施形態１又は２の電流指令値演算部１３、電力指令部１４、電力制限部１６、電流制限部１７の代わりに、これらの機能を有するマイコン１９を備えた点に特徴があって、電力制限手段及び電流制限手段を、それぞれマイコン１９、電流検出部１１、電圧検出部１２、アンプ１５で構成している。
【００４４】
このマイコン１９の動作について、図１４のフローチャートに基づいて説明する。
【００４５】
まずマイコン１９は、電源が供給されると、所定の初期設定を行い、温度検出部８から出力される温度信号から、温度検出部８で検出された周囲温度Ｔａを読み込み（Ｓ１）、時間的に変化する電力指令値ＫＷを設定する（Ｓ２）。
【００４６】
次に、マイコン１９は、読み込んだ周囲温度Ｔａを基に、予め記憶されている関数やテーブルを用いて、電力指令値ＫＷの制限値ＫＷｍａｘと、電流指令値ＫＩの制限値ＫＩｍａｘとを決定し（Ｓ３）、先にステップ２で設定された電力指令値ＫＷが制限値ＫＷｍａｘよりも大きいか否かを判別する（Ｓ４）。そして、電力指令値ＫＷが制限値ＫＷｍａｘよりも大きければ、マイコン１９は、電力指令値ＫＷを制限値ＫＷｍａｘに変更する（Ｓ５）。
【００４７】
その後、マイコン１９は、電圧検出部１２から出力される電圧検出信号を基に、電圧検出部１２で検出されたランプ電圧Ｖｌａを読み込み（Ｓ６）、電力指令値ＫＷ又は制限値ＫＷｍａｘをランプ電圧Ｖｌａで除算して電流指令値ＫＩを導出する（Ｓ７）。そして、ステップＳ７で導出された電流指令値ＫＩが、ステップＳ３で決定されている制限値ＫＩｍａｘよりも大きいか否かを判別する（Ｓ８）。
【００４８】
その結果、電流指令値ＫＩが制限値ＫＩｍａｘよりも大きければ、マイコン１９は、電流指令値ＫＩを制限値ＫＩｍａｘに変更し（Ｓ９）、電流指令値ＫＩ又は制限値ＫＩｍａｘに応じた電流制限信号をアンプ１５に出力する。
【００４９】
そして、マイコン１９は、上述のようなステップＳ１からの動作を繰り返すことで、実施形態１及び２と同様、周囲温度Ｔａが第１又は第２の設定温度Ｔｗ１，Ｔｗ２以上に上昇したときには、周囲温度Ｔａの上昇に応じて、ステップＳ３で制限値ＫＷｍａｘ，ＫＩｍａｘを減少させ、ステップＳ５及びステップＳ９で電力指令値ＫＷ及び電流指令値ＫＩをそれぞれ制限値ＫＷｍａｘ，ＫＩｍａｘ以下にすることで、ランプ電力及びランプ電流Ｉｌａを制限している。
【００５０】
このように本実施形態では、マイコン１９を備えたことによって、電流指令値演算部１３、電力指令値１４、電力制限部１６、電流制限部１７を省いて、実施形態１又は２よりも部品点数を少なくすることができる。また、マイコン１９にアンプ１５の機能を備えても良く、このときにはアンプ１９を省いて、部品点数をさらに少なくすることができる。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、直流電源と、前記直流電源の電源電圧を放電灯が必要とする電圧に変換する電力変換手段と、装置の内部であって装置を構成する電子部品の発熱に応じて温度変化する位置に設けられて周囲温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出結果に応じて前記電力変換手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、放電灯のランプ電流及びランプ電圧を各々検出する検出部と、電力変換手段の出力を所定の電力値とするための電力指令値を指令する電力指令手段と、電力指令値及び検出したランプ電圧の値に基づいて電流指令値を指令する電流指令手段と、電流指令値及び検出したランプ電流の値に基づいて電力変換手段への制御信号を出力する出力制御アンプと、電力指令値を受けて周囲温度に応じて制限した電力指令値を電流指令手段に与える電力制限手段と、電流指令値を受けて周囲温度に応じて制限した電流指令値を出力制御アンプに与える電流制御手段とから構成される放電灯点灯装置であって、電力制限手段は、周囲温度が予め設定された第１の設定温度以上であるときに、周囲温度に応じて電力指令値を制限し、電流制限手段は、周囲温度が予め設定された第２の設定温度以上であるときに、周囲温度に応じて電流指令値を制限し、第２の設定温度を第１の設定温度よりも高く設定したので、放電灯を始動させて光出力を立ち上げるときに装置の周囲温度が上昇しても、前記周囲温度が第１又は第２の設定温度以上となったときには前記周囲温度の上昇に応じて前記電力制限手段及び電流制限手段のそれぞれにランプ電力及びランプ電流のうち少なくとも何れか一方を制限させることによって、内部損失を低減して周囲温度の上昇を抑えることができ、その結果、装置を構成する各電子部品の温度ストレスを軽減して、装置自体の信頼性を高めることができるとともに、装置全体の小型化や、放電灯近傍への配設を容易とすることができ、また、放電灯が寿命末期などで劣化し過大なランプ電流が流れても、過電流により周囲温度が上昇し、この温度上昇に応じて電力制限手及び電流制限手段にそれぞれランプ電力及びランプ電流を制限させることによって、放電灯及び装置自体を過電流から保護することができ、さらに、第２の設定温度を第１の設定温度よりも高くしたことによって、放電灯を始動させ光出力を立ち上げるときに、周囲温度が第１の設定温度以上であっても、第２の設定温度よりも低ければ、電力制限手段にランプ電力を制限させて周囲温度の上昇を抑えながらも、電流制限手段に周囲温度に応じたランプ電流の制限を行わせずに、放電灯に十分なランプ電流を流して早い光出力の立ち上がり特性を確保することができるという効果がある。
【００５２】
請求項２の発明は、電力制御手段及び電流制御手段は、周囲温度が所定の温度以下の範囲で、ランプ電力及びランプ電流をそれぞれ放電灯の定格値以上に制限するので、ランプ電力及びランプ電流にそれぞれ制限をかけたときにも、放電灯を点灯維持させることができるという効果がある。
【００５３】
請求項３の発明は、制御手段は、周囲温度が所定の温度より高くなったとき、電力変換手段からの出力を停止させるので、周囲温度の上昇をさらに抑えて装置を保護することができるという効果がある。
【００５４】
請求項４の発明は、温度検出手段は、サーミスタと抵抗とからなるので、温度検出手段及び装置全体の小型化を容易と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】実施形態１を示す概略回路構成図である。
【図２】同上の温度検出部の概略構成図である。
【図３】同上の温度検出部の動作説明図である。
【図４】同上の制御部の動作を示す（ａ）は電力指令値の説明図、（ｂ）は電力制限値の説明図である。
【図５】同上の制御部の動作を示す、電力の制限値と周囲温度の関係説明図である。
【図６】同上の制御部の動作を示す（ａ）は電流指令値の説明図、（ｂ）は電流制限値の説明図である。
【図７】同上の制御部の動作を示す、電流の制限値と周囲温度の関係説明図である。
【図８】同上の制御部の動作を示す（ａ）は電力の制限値と周囲温度の関係説明図、（ｂ）は電流の制限値と周囲温度の関係説明図である。
【図９】実施形態２の温度検出部の概略回路構成図である。
【図１０】同上の動作説明図である。
【図１１】同上の他の温度検出部の概略回路構成図である。
【図１２】同上の動作説明図である。
【図１３】実施形態３を示す概略回路構成図である。
【図１４】同上のマイコンの動作説明用のフロー図である。
【符号の説明】
１ 直流電源
２ ＤＣ／ＤＣコンバータ部
３ インバータ部
５ 放電灯
８ 温度検出部
１０ 制御部
１１ 電流検出部
１２ 電圧検出部
１３ 電流指令値演算部
１４ 電力指令部
１５ アンプ
１６ 電力制限部
１７ 電流制限部
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタルハライドなどの高輝度放電灯（ＨＩＤ）の放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省エネルギーや高輝度の観点から車両用前照灯や液晶プロジェクタ用光源として高輝度放電灯を点灯させる放電灯点灯装置の利用が増大している。
【０００３】
ところが高輝度放電灯は、ランプ温度が低い場合、始動から安定点灯までの光出力の立ち上がりが遅いことが欠点となっている。
【０００４】
そのため特開２０００−２３５８９９号公報等に示される放電灯点灯装置では、放電灯の始動時、過大なランプ電流を流すことで光出力の立ち上がりを早めている。
【０００５】
また、放電灯点灯装置の小型化の要求が強く、放電灯近傍の高温度下での使用の可能性もでてきている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光出力の立ち上がりを早めた上記従来の放電灯点灯装置では、始動時に過大なランプ電流を流すので、装置の周囲温度が上昇し易く、小型化を図ったり放電灯近傍に配置されたりすると、さらに周囲温度が上昇し易くなるといった問題があった。周囲温度がある程度高くなると、装置自体や装置の動作に悪影響を与えてしまうのである。
【０００７】
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、装置の周囲温度の上昇を抑えた放電灯点灯装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、直流電源と、前記直流電源の電源電圧を放電灯が必要とする電圧に変換する電力変換手段と、装置の内部であって装置を構成する電子部品の発熱に応じて温度変化する位置に設けられて周囲温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出結果に応じて前記電力変換手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、放電灯のランプ電流及びランプ電圧を各々検出する検出部と、電力変換手段の出力を所定の電力値とするための電力指令値を指令する電力指令手段と、電力指令値及び検出したランプ電圧の値に基づいて電流指令値を指令する電流指令手段と、電流指令値及び検出したランプ電流の値に基づいて電力変換手段への制御信号を出力する出力制御アンプと、電力指令値を受けて周囲温度に応じて制限した電力指令値を電流指令手段に与える電力制限手段と、電流指令値を受けて周囲温度に応じて制限した電流指令値を出力制御アンプに与える電流制御手段とから構成される放電灯点灯装置であって、電力制限手段は、周囲温度が予め設定された第１の設定温度以上であるときに、周囲温度に応じて電力指令値を制限し、電流制限手段は、周囲温度が予め設定された第２の設定温度以上であるときに、周囲温度に応じて電流指令値を制限し、第２の設定温度を第１の設定温度よりも高く設定したことを特徴とし、放電灯を始動させて光出力を立ち上げるときに装置の周囲温度が上昇しても、前記周囲温度が第１又は第２の設定温度以上となったときには前記周囲温度の上昇に応じて前記電力制限手段及び電流制限手段のそれぞれにランプ電力及びランプ電流のうち少なくとも何れか一方を制限させることによって、内部損失を低減して周囲温度の上昇を抑えることができ、その結果、装置を構成する各電子部品の温度ストレスを軽減して、装置自体の信頼性を高めることができるとともに、装置全体の小型化や、放電灯近傍への配設を容易とすることができ、また、放電灯が寿命末期などで劣化し過大なランプ電流が流れても、過電流により周囲温度が上昇し、この温度上昇に応じて電力制限手段及び電流制限手段にそれぞれランプ電力及びランプ電流を制限させることによって、放電灯及び装置自体を過電流から保護することができ、さらに、第２の設定温度を第１の設定温度よりも高くしたことによって、放電灯を始動させ光出力を立ち上げるときに、周囲温度が第１の設定温度以上であっても、第２の設定温度よりも低ければ、電力制限手段にランプ電力を制限させて周囲温度の上昇を抑えながらも、電流制限手段に周囲温度に応じたランプ電流の制限を行わせずに、放電灯に十分なランプ電流を流して早い光出力の立ち上がり特性を確保することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、電力制御手段及び電流制御手段は、周囲温度が第１及び第２の設定温度より高い所定温度以下の範囲でランプ電力及びランプ電流のそれぞれを制限するときには、制限されるランプ電力及びランプ電流の下限値を放電灯の定格値以上とすることを特徴とし、ランプ電力及びランプ電流のそれぞれに制限をかけたときにも、ランプ電力及びランプ電流の下限値を放電灯の定格値以上としたことによって、放電灯を点灯維持させることができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、制御手段は、周囲温度が第１及び第２の設定温度以上の所定温度より高くなったとき、電力変換手段からの出力を停止させることを特徴とし、電力変換手段からの出力を停止させることによって、周囲温度の上昇をさらに抑えて装置を保護することができる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかの発明において、温度検出手段は、サーミスタと抵抗とからなることを特徴とし、温度検出手段及び装置全体の小型化を容易とすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように、直流電源１と、直流電源１の電源電圧Ｖｉｎを高輝度放電灯からなる放電灯５が必要とする電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ部２及びインバータ部３からなる電力変換手段と、放電灯５を始動させるための高電圧パルスを放電灯５に印加するイグナイタ部４と、装置の周囲温度Ｔａを検出する温度検出部８と、温度検出部８の検出結果に応じて制御信号を出力しＤＣ／ＤＣコンバータ部２を制御する制御部１０とを備えている。
【００１３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ部２は、例えば前記制御信号に応じてオン／オフするスイッチング素子を備えており、前記スイッチング素子のオン／オフする周期又はオンデューティに応じて出力を可変する。
【００１４】
インバータ部３は、例えば２つのスイッチング素子の直列回路を２つ互いに並列接続して構成されるフルブリッジ形のインバータ回路であって、対角に位置する２つのスイッチング素子を１組として、２組のスイッチング素子を各組毎にオン／オフさせることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２からの出力を交互に極性反転して矩形波の交流電圧に変換し、放電灯５に供給する。
【００１５】
温度検出部８は、例えば図２に示すように、数ボルト程度の基準電圧Ｖｃｃが印加されることで動作する温度検出用ＩＣ８ａを備え、図３に示すように、周囲温度Ｔａを検出してこれに略比例した電圧ＶＴの温度信号を制御部１０に出力する。
【００１６】
制御部１０は、ランプ電流Ｉｌａを検出して電流検出信号を出力する電流検出部１１と、ランプ電圧Ｖｌａを検出して電圧検出信号を出力する電圧検出部１２と、ランプ電力が予め設定された電力指令値ＫＷとなるように指令する電力指令信号を出力する電力指令部１４と、前記電力指令信号及び温度信号に基づいて、電力指令値ＫＷを制限値ＫＷｍａｘ以下の電力制限指令値ＫＷ２として、この電力制限指令値ＫＷ２に応じた電力制限信号を出力する電力制限部１６と、前記電力制限信号及び電圧検出信号に基づいて、電力制限指令値ＫＷ２をランプ電圧Ｖｌａで除算して電流指令値ＫＩを演算し、この電流指令値ＫＩに応じた電流指令信号を出力する電流指令値演算部１３と、前記電流指令信号及び温度信号に基づいて、電力指令値ＫＩを制限値ＫＩｍａｘ以下の電流制限指令値ＫＩ２として、この電流制限指令値ＫＩ２に応じた電流制限信号を出力する電流制限部１７と、前記電流制限信号と電流検出信号との差を増幅することで制御信号を作成しＤＣ／ＤＣコンバータ部２に出力するアンプ１５とを備えている。
【００１７】
この制御部１０の動作について、図４〜図８を参照して説明する。
【００１８】
制御部１０の電力指令部１４が指令する電力指令値ＫＷは、放電灯５を初始動（コールドスタート）させるとき、図４（ａ）に示すように、放電灯５の点灯開始時（時間ｔ＝０）に最大となり、点灯開始からの時間ｔの経過とともに減少し、時間ｔ１（数十秒程度）経過時に放電灯５の定格電力Ｗ０となるように設定されている。つまり、電力指令部１４は、ランプ電力が点灯開始時を最大にして次第に減少し、時間ｔ１経過時に定格電力Ｗ０となるように指令する。なお、放電灯５を再始動させるときには、電力指令部１４はランプ温度に応じて点灯開始時の電力指令値ＫＷを小さくするように調整している。
【００１９】
次に、電力制限部１６は、上述の電力指令値ＫＷと制限値ＫＷｍａｘとを比較し、図４（ｂ）に示すように、何れか小さい方の値を電力制限指令値ＫＷ２としている。
【００２０】
ここで制限値ＫＷｍａｘは、放電灯５を初始動させるときには、定格電力Ｗ０の２倍程度であって、電力指令値ＫＷの最大値よりも小さく設定されている。例えば車載用の放電灯の定格電力Ｗ０が３５［Ｗ］で最大ランプ電力が約７５［Ｗ］であれば、制限値ＫＷｍａｘは約７０［Ｗ］、電力指令値ＫＷの最大値は約７０［Ｗ］より大きく約７５［Ｗ］以下の範囲に設定されており、電力制限指令値ＫＷ２は点灯開始から数秒の間、約７０［Ｗ］となる。
【００２１】
また電力制限部１６は、温度検出部８からの温度信号を基に、図５に示すように、周囲温度Ｔａが本実施形態で許容される最低周囲温度Ｔｍｉｎから第１の設定温度Ｔｗ１までの範囲にある場合には、制限値ＫＷｍａｘを周囲温度Ｔａに関わらず略一定に設定し、周囲温度Ｔａが第１の設定温度Ｔｗ１以上になると制限値ＫＷｍａｘを周囲温度Ｔａに応じて可変させる。即ち、周囲温度Ｔａが第１の設定温度Ｔｗ１から本実施形態で許容される最高周囲温度Ｔｍａｘまで上昇するにつれて、電力制限部１６は制限値ＫＷｍａｘを次第に減少させて、周囲温度Ｔａに対して負特性となるように設定している。また電力制限部１６は、周囲温度Ｔａが最高周囲温度Ｔｍａｘ以下の範囲で、制限値ＫＷｍａｘを放電灯５の定格電力Ｗ０以上にしている。さらに、第１の設定温度Ｔｗ１は、装置の使用環境や装置を構成する各電子部品（ＭＯＳＦＥＴ、トランス、コンデンサ、ダイオードなど）の特性に応じて、例えば８０℃から１２０℃付近に設定されている。
【００２２】
ところで上述の電力制限部１６は、温度検出部８で検出された周囲温度Ｔａを制限値ＫＷｍａｘに変換する変換回路と、制限値ＫＷｍａｘと電力指令値ＫＷを比較する比較回路とを備えているが、前記変換回路及び比較回路の構成及びその動作は従来周知であるから図示並びに詳細な説明は省略する。
【００２３】
次に、電流指令値演算部１３は、電力制限指令値ＫＷ２をランプ電圧Ｖｌａで除算して電流指令値ＫＩを演算する。その結果、例えば図６（ａ）に示すように、電流指令値ＫＩは、放電灯５の点灯開始時（時間ｔ＝０）に最大となり、点灯開始から時間ｔの経過とともに減少し、時間ｔ２（数十秒程度）経過時に放電灯５の定格電流Ｉ０となる。なお、放電灯５を再始動させるときには、電力指令部１４がランプ温度に応じて点灯開始時の電力指令値ＫＷを小さくするように調整しているので、これに応じて電流指令値ＫＩも小さくなる。また、電流指令値ＫＩは、放電灯の特性によって異なり、ランプ電圧Ｖｌａの大きい放電灯では電流指令値ＫＩは小さくなり、逆に、ランプ電圧Ｖｌａの小さい放電灯では電流指令値ＫＩは大きくなる。
【００２４】
電流指令値演算部１３は、上述のような電流指令値ＫＩに応じた電流指令信号を出力することで、電流指令値ＫＩで示される所定の値にランプ電流Ｉｌａが等しくなるように指令しているのである。
【００２５】
そして、電流制限部１７は、上述の電流指令値ＫＩと制限値ＫＩｍａｘとを比較し、図６（ｂ）に示すように、何れか小さい方の値を電流制限指令値ＫＩ２としている。
【００２６】
ここで制限値ＫＩｍａｘは、放電灯５を初始動させるときには、定格電流Ｉ０の６倍程度であって、電流指令値ＫＩの最大値よりも小さく設定されている。例えば車載用の放電灯の定格電力Ｗ０が３５［Ｗ］、定格電流Ｉ０が４１２［ｍＡ］、最大ランプ電流が約２．６［Ａ］であれば、制限値ＫＩｍａｘは約２．５［Ａ］、電流指令値ＫＩの最大値は約２．５［Ａ］よりも大きく約２．６［Ａ］以下の範囲に設定されており、電流制限指令値ＫＩ２は点灯開始から数秒の間、約２．５［Ａ］となる。
【００２７】
また電流制限部１７は、上述の電力制限部１６と同様、温度検出部８からの温度信号を基に、図７に示すように、周囲温度Ｔａが最低周囲温度Ｔｍｉｎから第２の設定温度Ｔｗ２までの範囲にある場合には、制限値ＫＩｍａｘを周囲温度Ｔａに関わらず略一定に設定し、周囲温度Ｔａが第２の設定温度Ｔｗ２以上になると制限値ＫＩｍａｘを周囲温度Ｔａに応じて可変させる。即ち、周囲温度Ｔａが第２の設定温度Ｔｗ２から最高周囲温度Ｔｍａｘに上昇するにつれて、電流制限部１７は制限値ＫＩｍａｘを次第に減少させて、周囲温度Ｔａに対して負特性となるように設定している。また電流制限部１７は、周囲温度Ｔａが最高周囲温度Ｔｍａｘ以下の範囲で、制限値ＫＩｍａｘを放電灯５の定格電流Ｉ０以上にしている。さらに、第２の設定温度Ｔｗ２は、装置の使用環境や装置を構成する各電子部品（ＭＯＳＦＥＴ、トランス、コンデンサ、ダイオードなど）の特性に応じて、例えば１００℃から１２０℃付近に設定されている。
【００２８】
ところで上述の電流制限部１７は、温度検出部８で検出された周囲温度Ｔａを制限値ＫＩｍａｘに変換する変換回路と、制限値ＫＩｍａｘと電流指令値ＫＩを比較する比較回路とを備えているが、電力制限部１７と同様、前記変換回路及び比較回路の構成及びその動作は従来周知であるから図示並びに詳細な説明は省略する。
【００２９】
次に、アンプ１５は、上述のように、電流制限部１７からの電流制限信号と電流検出部１１からの電流検出信号との差を増幅することで制御信号を作成し、この制御信号で電流制限指令値ＫＩ２で示される所定の値にランプ電流Ｉｌａが等しくなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ部２を制御する。
【００３０】
上述のように本実施形態では、制御部１０の電流検出部１１、電圧検出部１２、電流指令値演算部１３、アンプ１５と電力制限部１６とから電力制限手段を構成し、周囲温度Ｔａが第１の設定温度Ｔｗ１以上に上昇したときには、周囲温度Ｔａの上昇に応じて、前記電力制御手段が電力制限部１６で制限値ＫＷｍａｘを減少させることでランプ電力を制限するとともに、電流検出部１１、電圧検出部１２、電流指令値演算部１３、アンプ１５と電流制限部１７とから電流制限手段を構成し、周囲温度Ｔａが第２の設定温度Ｔｗ２以上に上昇したときには、周囲温度Ｔａの上昇に応じて、電流制限手段が電流制限部１７で制限値ＫＩｍａｘを減少させることでランプ電流Ｉｌａを制限しているのである。
【００３１】
これにより本実施形態では、放電灯５を始動させて光出力を立ち上げるときに周囲温度Ｔａが上昇しても、周囲温度Ｔａが第１又は第２の設定温度Ｔｗ１，Ｔｗ２以上となったときには周囲温度Ｔａの上昇に応じてランプ電力Ｗｌａ及びランプ電流Ｉｌａのうち少なくとも何れか一方を制限することで、装置を構成する各回路部での内部損失を低減して周囲温度Ｔａの上昇を抑えることができる。特に、ランプ電力を制限することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２からの発熱を抑え、ランプ電流Ｉｌａを制限することで、インバータ部３からの発熱を抑えることができるのである。
【００３２】
また、周囲温度Ｔａの上昇を抑えることができることにより、装置を構成する例えばスイッチング素子やトランスやコンデンサなどの各電子部品の温度ストレスを軽減し、装置自体の信頼性を高めることができる。さらに、装置全体の小型化を図ったり、放電灯５近傍に本実施形態を配設したりすることが容易となる。
【００３３】
またさらに、放電灯５が寿命末期などで劣化しランプ電圧Ｖｌａが低下して過大なランプ電流Ｉｌａが流れても、過電流により周囲温度Ｔａが上昇し、この上昇に応じて電力制限手段及び電流制限手段がランプ電力及びランプ電流Ｉｌａを制限することによって、放電灯５及び装置自体を過電流から保護することができる。
【００３４】
ところで本実施形態では、図８に示すように、第２の設定温度Ｔｗ２を第１の設定温度Ｔｗ１よりも高くしている。ここに、ランプ電流Ｉｌａは点灯初期（点灯開始から１秒程度までの間）の光出力の立ち上がりに大きな影響を与え、それ以降はランプ電力が支配的になる。これにより、放電灯５を始動させ光出力を立ち上げるときに、周囲温度Ｔａが第１の設定温度Ｔｗ１以上であっても、第２の設定温度Ｔｗ２よりも低ければ、周囲温度Ｔａに応じてランプ電力を制限して周囲温度Ｔａの上昇を抑えながも、周囲温度Ｔａに応じた制限をランプ電流Ｉｌａにかけることなく、放電灯５に十分なランプ電流Ｉｌａを流して光出力の早い立ち上がり特性を確保することができる。
【００３５】
また、周囲温度Ｔａが最高周囲温度Ｔｍａｘ以下の範囲で、電力制限手段は制限値ＫＷｍａｘを放電灯５の定格電力Ｗ０以上にし、これと同様に、電流制限手段は制限値ＫＩｍａｘを放電灯５の定格電流Ｉ０以上にしていることで、電力制限手段及び電流制限手段は、周囲温度Ｔａが最高周囲温度Ｔｍａｘ以下の範囲でランプ電力及びランプ電流Ｉｌａのそれぞれを制限するときには、制限されるランプ電力及びランプ電流Ｉｌａのそれぞれの下限値を、放電灯５の定格電力Ｗ０、定格電流Ｉ０以上としている。これによって、ランプ電力及びランプ電流Ｉｌａのそれぞれに制限をかけたときにも、放電灯５を点灯維持させることができるのである。
【００３６】
さらに、周囲温度Ｔａが最大周囲温度Ｔｍａｘよりも高くなったときには、電力制限部１６及び電流制限部１７に制限値ＫＷｍａｘ，ＫＩｍａｘのうち少なくとも何れか一方を、放電灯５の定格電力Ｗ０，定格電流Ｉ０よりも小さく設定させても良い。
【００３７】
これにより、周囲温度Ｔａが最大周囲温度Ｔｍａｘよりも高くなったときには、放電灯５や装置自体の異常とみなして、放電灯５を消灯させることができる。また、制限値ＫＷｍａｘ，ＫＩｍａｘのうち少なくとも何れか一方をゼロにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２の出力を停止させても良い。これにより、周囲温度の上昇をさらに抑えて本実施形態を保護することができる。
（実施形態２）
ところで実施形態１の温度検出部８は、温度検出用ＩＣ８ａを備えているために温度検出部８及び装置全体の小型化に限界があった。
【００３８】
そこで本実施形態では、温度検出部８を、図９に示すように、抵抗Ｒ１及びサーミスタＲＴの直列回路から構成している。
【００３９】
サーミスタＲＴは例えば負の温度係数を有しており、サーミスタＲＴの抵抗値は周囲温度Ｔａの上昇に応じて減少する。
【００４０】
このような温度検出部８は、抵抗Ｒ１及びサーミスタＲＴの直列回路に基準電圧Ｖｃｃが印加されると、前記直列回路で基準電圧Ｖｃｃを分圧し、図１０に示すように、周囲温度Ｔａの上昇に応じて減少するサーミスタＲＴの両端電圧ＶＴ１を温度信号として出力する。
【００４１】
このように本実施形態では、温度検出部８を抵抗Ｒ１とサーミスタＲＴとから構成したことによって、サーミスタＲＴに例えば所謂１００５サイズ（１．０［ｍｍ］×０．５［ｍｍ］）のチップ形状のものを用いれば、構成を簡単にし且つ周囲温度Ｔａの検出精度を高く保ちながらも、温度検出部８及び装置全体の小型化を容易にすることができる。
【００４２】
ところで本実施形態では、温度検出部８にサーミスタＲＴの両端電圧ＶＴ１を温度信号として出力させたが、図１１に示すように、抵抗Ｒ１とサーミスタＲＴとの接続関係を逆にして、抵抗Ｒ１の両端電圧ＶＴ２を温度信号として出力させても良く、このときには、図１２に示すように、電圧ＶＴ２は周囲温度Ｔａの上昇に応じて増加する。
（実施形態３）
本実施形態における基本構成は実施形態１又は２と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００４３】
本実施形態では、図１３に示すように、実施形態１又は２の電流指令値演算部１３、電力指令部１４、電力制限部１６、電流制限部１７の代わりに、これらの機能を有するマイコン１９を備えた点に特徴があって、電力制限手段及び電流制限手段を、それぞれマイコン１９、電流検出部１１、電圧検出部１２、アンプ１５で構成している。
【００４４】
このマイコン１９の動作について、図１４のフローチャートに基づいて説明する。
【００４５】
まずマイコン１９は、電源が供給されると、所定の初期設定を行い、温度検出部８から出力される温度信号から、温度検出部８で検出された周囲温度Ｔａを読み込み（Ｓ１）、時間的に変化する電力指令値ＫＷを設定する（Ｓ２）。
【００４６】
次に、マイコン１９は、読み込んだ周囲温度Ｔａを基に、予め記憶されている関数やテーブルを用いて、電力指令値ＫＷの制限値ＫＷｍａｘと、電流指令値ＫＩの制限値ＫＩｍａｘとを決定し（Ｓ３）、先にステップ２で設定された電力指令値ＫＷが制限値ＫＷｍａｘよりも大きいか否かを判別する（Ｓ４）。そして、電力指令値ＫＷが制限値ＫＷｍａｘよりも大きければ、マイコン１９は、電力指令値ＫＷを制限値ＫＷｍａｘに変更する（Ｓ５）。
【００４７】
その後、マイコン１９は、電圧検出部１２から出力される電圧検出信号を基に、電圧検出部１２で検出されたランプ電圧Ｖｌａを読み込み（Ｓ６）、電力指令値ＫＷ又は制限値ＫＷｍａｘをランプ電圧Ｖｌａで除算して電流指令値ＫＩを導出する（Ｓ７）。そして、ステップＳ７で導出された電流指令値ＫＩが、ステップＳ３で決定されている制限値ＫＩｍａｘよりも大きいか否かを判別する（Ｓ８）。
【００４８】
その結果、電流指令値ＫＩが制限値ＫＩｍａｘよりも大きければ、マイコン１９は、電流指令値ＫＩを制限値ＫＩｍａｘに変更し（Ｓ９）、電流指令値ＫＩ又は制限値ＫＩｍａｘに応じた電流制限信号をアンプ１５に出力する。
【００４９】
そして、マイコン１９は、上述のようなステップＳ１からの動作を繰り返すことで、実施形態１及び２と同様、周囲温度Ｔａが第１又は第２の設定温度Ｔｗ１，Ｔｗ２以上に上昇したときには、周囲温度Ｔａの上昇に応じて、ステップＳ３で制限値ＫＷｍａｘ，ＫＩｍａｘを減少させ、ステップＳ５及びステップＳ９で電力指令値ＫＷ及び電流指令値ＫＩをそれぞれ制限値ＫＷｍａｘ，ＫＩｍａｘ以下にすることで、ランプ電力及びランプ電流Ｉｌａを制限している。
【００５０】
このように本実施形態では、マイコン１９を備えたことによって、電流指令値演算部１３、電力指令値１４、電力制限部１６、電流制限部１７を省いて、実施形態１又は２よりも部品点数を少なくすることができる。また、マイコン１９にアンプ１５の機能を備えても良く、このときにはアンプ１９を省いて、部品点数をさらに少なくすることができる。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、直流電源と、前記直流電源の電源電圧を放電灯が必要とする電圧に変換する電力変換手段と、装置の内部であって装置を構成する電子部品の発熱に応じて温度変化する位置に設けられて周囲温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出結果に応じて前記電力変換手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、放電灯のランプ電流及びランプ電圧を各々検出する検出部と、電力変換手段の出力を所定の電力値とするための電力指令値を指令する電力指令手段と、電力指令値及び検出したランプ電圧の値に基づいて電流指令値を指令する電流指令手段と、電流指令値及び検出したランプ電流の値に基づいて電力変換手段への制御信号を出力する出力制御アンプと、電力指令値を受けて周囲温度に応じて制限した電力指令値を電流指令手段に与える電力制限手段と、電流指令値を受けて周囲温度に応じて制限した電流指令値を出力制御アンプに与える電流制御手段とから構成される放電灯点灯装置であって、電力制限手段は、周囲温度が予め設定された第１の設定温度以上であるときに、周囲温度に応じて電力指令値を制限し、電流制限手段は、周囲温度が予め設定された第２の設定温度以上であるときに、周囲温度に応じて電流指令値を制限し、第２の設定温度を第１の設定温度よりも高く設定したので、放電灯を始動させて光出力を立ち上げるときに装置の周囲温度が上昇しても、前記周囲温度が第１又は第２の設定温度以上となったときには前記周囲温度の上昇に応じて前記電力制限手段及び電流制限手段のそれぞれにランプ電力及びランプ電流のうち少なくとも何れか一方を制限させることによって、内部損失を低減して周囲温度の上昇を抑えることができ、その結果、装置を構成する各電子部品の温度ストレスを軽減して、装置自体の信頼性を高めることができるとともに、装置全体の小型化や、放電灯近傍への配設を容易とすることができ、また、放電灯が寿命末期などで劣化し過大なランプ電流が流れても、過電流により周囲温度が上昇し、この温度上昇に応じて電力制限手及び電流制限手段にそれぞれランプ電力及びランプ電流を制限させることによって、放電灯及び装置自体を過電流から保護することができ、さらに、第２の設定温度を第１の設定温度よりも高くしたことによって、放電灯を始動させ光出力を立ち上げるときに、周囲温度が第１の設定温度以上であっても、第２の設定温度よりも低ければ、電力制限手段にランプ電力を制限させて周囲温度の上昇を抑えながらも、電流制限手段に周囲温度に応じたランプ電流の制限を行わせずに、放電灯に十分なランプ電流を流して早い光出力の立ち上がり特性を確保することができるという効果がある。
【００５２】
請求項２の発明は、電力制御手段及び電流制御手段は、周囲温度が所定の温度以下の範囲で、ランプ電力及びランプ電流をそれぞれ放電灯の定格値以上に制限するので、ランプ電力及びランプ電流にそれぞれ制限をかけたときにも、放電灯を点灯維持させることができるという効果がある。
【００５３】
請求項３の発明は、制御手段は、周囲温度が所定の温度より高くなったとき、電力変換手段からの出力を停止させるので、周囲温度の上昇をさらに抑えて装置を保護することができるという効果がある。
【００５４】
請求項４の発明は、温度検出手段は、サーミスタと抵抗とからなるので、温度検出手段及び装置全体の小型化を容易と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】実施形態１を示す概略回路構成図である。
【図２】同上の温度検出部の概略構成図である。
【図３】同上の温度検出部の動作説明図である。
【図４】同上の制御部の動作を示す（ａ）は電力指令値の説明図、（ｂ）は電力制限値の説明図である。
【図５】同上の制御部の動作を示す、電力の制限値と周囲温度の関係説明図である。
【図６】同上の制御部の動作を示す（ａ）は電流指令値の説明図、（ｂ）は電流制限値の説明図である。
【図７】同上の制御部の動作を示す、電流の制限値と周囲温度の関係説明図である。
【図８】同上の制御部の動作を示す（ａ）は電力の制限値と周囲温度の関係説明図、（ｂ）は電流の制限値と周囲温度の関係説明図である。
【図９】実施形態２の温度検出部の概略回路構成図である。
【図１０】同上の動作説明図である。
【図１１】同上の他の温度検出部の概略回路構成図である。
【図１２】同上の動作説明図である。
【図１３】実施形態３を示す概略回路構成図である。
【図１４】同上のマイコンの動作説明用のフロー図である。
【符号の説明】
１ 直流電源
２ ＤＣ／ＤＣコンバータ部
３ インバータ部
５ 放電灯
８ 温度検出部
１０ 制御部
１１ 電流検出部
１２ 電圧検出部
１３ 電流指令値演算部
１４ 電力指令部
１５ アンプ
１６ 電力制限部
１７ 電流制限部
Claims (4)
- 直流電源と、前記直流電源の電源電圧を放電灯が必要とする電圧に変換する電力変換手段と、装置の内部であって装置を構成する電子部品の発熱に応じて温度変化する位置に設けられて周囲温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出結果に応じて前記電力変換手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、放電灯のランプ電流及びランプ電圧を各々検出する検出部と、電力変換手段の出力を所定の電力値とするための電力指令値を指令する電力指令手段と、電力指令値及び検出したランプ電圧の値に基づいて電流指令値を指令する電流指令手段と、電流指令値及び検出したランプ電流の値に基づいて電力変換手段への制御信号を出力する出力制御アンプと、電力指令値を受けて周囲温度に応じて制限した電力指令値を電流指令手段に与える電力制限手段と、電流指令値を受けて周囲温度に応じて制限した電流指令値を出力制御アンプに与える電流制御手段とから構成される放電灯点灯装置であって、電力制御手段は、周囲温度が予め設定された第１の設定温度以上であるときに、周囲温度に応じて電力指令値を制限し、電流制限手段は、周囲温度が予め設定された第２の設定温度以上であるときに、周囲温度に応じて電流指令値を制限し、第２の設定温度を第１の設定温度よりも高く設定したことを特徴とする放電灯点灯装置。
- 電力制御手段及び電流制御手段は、周囲温度が第１及び第２の設定温度よりも高い所定温度以下の範囲でランプ電力及びランプ電流のそれぞれを制限するときには、制限されるランプ電力及びランプ電流の下限値を放電灯の定格値以上とすることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
- 制御手段は、周囲温度が第１及び第２の設定温度以上の所定温度よりも高くなったとき、電力変換手段からの出力を停止させることを特徴とする請求項１又は２記載の放電灯点灯装置。
- 温度検出手段は、サーミスタと抵抗とからなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の放電灯点灯装置。
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