JP4561097B2 - 放電灯点灯装置及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、メタルハライドランプなどの高圧放電灯を点灯する装置で、特に自動車前照灯などの瞬時点灯が必要とされる放電灯点灯装置、及びその点灯装置を用いた照明装置に関するものである。

図３０に従来例１（特開平９−７３９９１）の点灯装置を示す。従来例１は直流電源Ｅ、点灯スイッチＳ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１、低周波インバータ２、イグナイタ４、放電灯Ｌａおよび制御回路５からなる。制御回路５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧、出力電流を放電灯Ｌａのランプ電圧、ランプ電流として検出し、検出結果より電力を演算し、演算結果に基づいた出力指令値によってスイッチング素子Ｑ０を駆動させて、出力電力を設定値に制御するものである。

また、図３１に示すように、放電灯Ｌａの点灯始動時には、反転周波数設定部１０により、定常動作時の反転周波数ｆｔよりも低い周波数ｆｄ（長い反転周期）でインバータ２の出力極性を反転する期間（以下「電極加熱期間」という）を設けている。

放電灯Ｌａを点灯始動する際、放電灯点灯前の消灯期間が比較的長く、電極温度が低い場合には、電極加熱期間のランプ電流検出値が大きく、一方、放電灯点灯前の消灯期間が短い場合には、消灯期間が短いほど点灯始動開始時の電極温度が高いため、電極加熱期間のランプ電流検出値が小さい。

そこで、ランプ電流検出値の大きさによって電極加熱期間の反転周期を可変する制御を設けている。これにより、ランプ電流検出値が小さいほど電極加熱期間の反転周期を長くすることで、放電灯の電極が常に十分加熱された状態で放電灯を点灯始動することが可能となり、インバータ回路の極性反転時の立ち消えを防止し、放電灯を確実に安定点灯へ移行させるものである。なお、従来例１では反転周期の設定は、ランプ電流検出値（またはランプ電流積算値）の大きさによってのみ変更される。

次に、従来例２（特開２００２−２１６９８２）は、従来例１で示したランプ電流検出値またはランプ電流積算値によるものではなく、ランプ電圧検出値、ランプ電圧検出値の逆数、ランプ電流指令値、ランプ電流指令値の積算値によって、電極加熱期間の反転周期調整による放電灯の立ち消え防止制御が可能であることを示している。

さらに、放電灯点灯直後のランプ電流は変動が激しく、従来例１では、電流値を正確に検出できない場合が想定されるため、従来例２ではこの解決手段として、以下に示す制御を加えている。すなわち、放電灯点灯開始から所定期間において、設定された周波数またはオン・デューティでＤＣ−ＤＣコンバータの電力制御用スイッチング素子を駆動させるオープンループ制御期間を設けることで、安定した点灯始動動作を得られる。オープンループ制御期間中のランプ電圧、ランプ電流を、電極加熱期間開始時のランプ電圧、ランプ電流検出値の初期値とすることで、正確で安定した電極加熱期間の反転周期調整が可能となる。

なお、従来例２では電極加熱期間の設定値は、ランプ電圧検出値、ランプ電圧検出値の逆数、ランプ電流指令値、ランプ電流指令値の積算値の大きさによってのみ変更される。
特開平９−７３９９１号公報 特開２００２−２１６９８２号公報

上述の従来例では、放電灯の状態（ランプ電流検出値、ランプ電流積算値、ランプ電圧検出値、ランプ電圧検出値の逆数、ランプ電流指令値、ランプ電流指令値の積算値）のみによって、所定の電極加熱期間の反転周期が決定される。

ランプ電流検出値の場合を例にとって説明すると、図３１（ｃ）に示すように、放電灯点灯前の消灯期間が長く電極温度が低い場合には、電極加熱期間のランプ電流値Ｉａが大きく、電極加熱期間の反転周期ｔａを短く設定する。また、放電灯点灯前の消灯期間が短く電極温度が高い場合には、電極加熱期間のランプ電流値Ｉｂが小さく、電極加熱期間の反転周期ｔｂを長く設定する。

ここで、放電灯を確実に点灯させる方法として、ランプ電流をとにかく大きく、電極加熱期間の反転周期をとにかく長く設定する方法が考えられる。しかし、それでは放電灯及び点灯装置へのストレスが増大し、放電灯の寿命低下、点灯装置の大型化を招く。したがって、放電灯及び点灯装置へのストレスは最小限で、かつ放電灯の立ち消えを確実に防止する電極加熱期間の設定が必要となる。

実際の点灯装置では、直流電源Ｅからの入力電圧が低下した場合、もしくは点灯装置の周囲温度が上昇した場合、回路損失および構成部品のストレスの増加を抑えるため、放電灯の状態によらず、点灯始動時の放電灯に投入する電力量を意図的に低下する制御を設けることがある。

ここで、上記制御を含めた点灯装置に従来例を適用した場合を考える。電極加熱期間中の出力電流がＩａ（点灯前消灯期間：Ａ）の場合の電極加熱期間の反転周期をｔａ、電極加熱期間中の出力電流がＩｂ（点灯前消灯期間：Ｂ）の場合の電極加熱期間の反転周期をｔｂ、Ｉａ＞Ｉｂ、Ａ＞Ｂ、ｔａ＜ｔｂとする。

ここで、点灯前消灯時間がＡの状態で放電灯を点灯始動する際、直流電源Ｅからの入力電圧が低下し、上記理由により出力電力を意図的に低下させた結果、出力電流がＩａからＩｂに低下した場合を想定すると、従来例の制御では、電極加熱期間の反転周期はｔｂと決定される。しかしながら、あくまでｔｂは点灯前消灯期間がＢである放電灯の状態を想定して設定された値であり、放電灯の状態と制御との間にミスマッチが生ずる。

また、例えば点灯前消灯時間がＡで、出力電流をＩａからＩｂに低下させた場合、電極加熱期間の反転周期はさらに長く（ここでは少なくともｔｂ以上に）設定しないと、放電灯の立ち消えが発生することが分かっており、とりわけ出力電流が比較的低い領域では、この現象が顕著に現われる。これは放電灯の状態に応じて、電極加熱期間の反転周期を設定する従来例全てに同じことが言える。

以上の理由により、直流電源Ｅからの入力電圧もしくは点灯装置の周囲温度の変動等により、電極加熱期間の出力電力を低下させた場合を想定すると、従来例の制御では、出力の低下量によっては放電灯の立ち消えが発生するという課題があった。

また、放電灯の点灯始動時は、その電圧、電流特性が不安定であり、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が急変することが想定される。従って、（点灯前消灯時間の長さによる）放電灯の状態からのみ設定される電極加熱期間を放電灯に与えるだけでは、インバータの極性反転時の立ち消えが発生する恐れがあった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、放電灯の点灯始動時に、点灯装置の電源環境変化、動作環境変化、放電灯の電気的特性変化などによってランプ電流が急変（低下）した場合にも、放電灯の寿命を低下させることなくインバータの極性反転時の放電灯の立ち消えを防止し、確実に放電灯を安定点灯へ至らしめることを目的とする。

本発明によれば、上記の課題を解決するために、直流電源の電圧を所望の電圧に変換する電力変換部と、前記電力変換部の出力を極性反転し、負荷である放電灯へ交番する出力を供給するインバータ部と、前記放電灯の管電圧相当値を検出するランプ電圧検出部と、前記放電灯の管電流相当値を検出するランプ電流検出部と、前記各検出部からの検出結果に応じて前記放電灯へ供給する出力を制御する制御部から構成され、前記制御部は、前記放電灯の始動時における前記放電灯への出力の交番時間を定常点灯時における交番時間よりも長くする電極加熱期間を有し、前記電極加熱期間における交番時間を前記放電灯への供給電力若しくは電流の低下に応じて長く設定する電極加熱量設定手段を具備した放電灯点灯装置であって、前記電極加熱量設定手段は、前記放電灯が点灯維持できない程度まで前記放電灯への供給電力若しくは電流が低下した場合、前記放電灯への供給電流の時間に対する積算値に相当する電極加熱量を、前記放電灯の電極が十分加熱される程度にまで大きく設定することを特徴とするものである。

本発明によれば、放電灯の点灯始動時に、点灯装置の電源環境や動作環境、放電灯の電気的特性などの変化によってランプ電流が急変した場合にも、放電灯の寿命を低下させることなくインバータの極性反転時の放電灯の立ち消えを防止し、確実に放電灯を安定点灯へ至らしめることができる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の回路図である。Ｅは直流電源であり、例えば自動車用バッテリー（１４Ｖなど）で構成される。ただし、商用交流電源を整流平滑したようなものでも構わない。

１はＤＣ−ＤＣコンバータであり、請求項１の電力変換部に対応する。スイッチング素子Ｑ１はＦＥＴを例示してあるが、ＦＥＴ以外（ＩＧＢＴなど）でも構わない。スイッチング素子Ｑ１をオン・オフし、トランスＴｆを介して電力を変換する。回路方式として、フライバック型を例示したが、それ以外の方式でも構わない。トランスＴｆの出力をダイオードＤ０により整流し、コンデンサＣ０に平滑された直流電圧を得ている。なお、図示した回路では、出力の電位がグランドに対して負となる負電位出力タイプのものを例示したが、正電位出力タイプとしても構わない。

２は低周波インバータであり、請求項１のインバータ部に対応する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１から出力される直流電圧を低周波で交番し負荷側へ供給する。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路とスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路が並列接続されており、インバータ駆動部３により、たすき掛けの組合せで交互にオン・オフする。つまり、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオンでスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオフの期間と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオフでスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオンの期間とが低周波で交番するように動作する。インバータ駆動部３には交番のタイミングを知らせる信号が入力される。

Ｌａは放電灯であり、自動車前照灯用に用いられる高圧メタルハライドランプなどである。現在量産中の有水銀タイプのものに限らず、新たに開発中の自動車前照灯用の無水銀タイプの高圧メタルハライドランプなども含む。

４はイグナイタであり、放電灯Ｌａが始動点灯する前の期間（無負荷期間）において、低周波インバータ２からの出力を受けて放電灯Ｌａへ高電圧パルス（例えば２０ＫＶ０−ｐ以上）を発生し、印加する。この高電圧パルスの印加により放電灯Ｌａを絶縁破壊し始動点灯に至らしめる。ここでは、イグナイタ４の電源は低周波インバータ２の出力から得ているが、それ以外から電源供給を受けても構わない。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１のトランスＴｆに３次巻線を設けて、その出力を整流平滑してイグナイタ４の電源としても良い。

６はランプ電圧検出部であり、ランプ（放電灯）電圧に相当する値を検出する。図示した回路では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電圧よりランプ電圧相当値を検出している。ただし、その他の検出方法でも構わない。なお、本例では、ランプ電圧検出部６は負電位検出のため反転増幅回路などで構成している。

７はランプ電流検出部であり、ランプ（放電灯）電流に相当する値を検出する。図示した回路では、検出抵抗Ｒ１によりＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電流をランプ電流相当値として検出している。ただし、その他の検出方法でも構わない。なお、本例では、ランプ電流検出部７は負電位検出のため反転増幅回路などで構成している。

１０は始動時ランプ状態検出部であり、始動時（前）の放電灯の発光管温度に相当する値を出力する。例えば、抵抗とコンデンサの時定数回路にて構成される始動時ランプ状態模擬検出回路などである。ランプ始動後は第１の時定数でコンデンサ（図示せず）を充電し、ランプ消灯時は第２の時定数で前記コンデンサを放電する。ランプ始動時（前）における前記コンデンサの電圧を、始動時ランプ状態として出力する。放電灯が長い間消灯されたあとの所謂コールドスタート状態の場合は小さい値（ゼロ）を出力し、点灯状態から消灯された所謂ホットリスタート状態の場合はその消灯時間が短いほど大きい値を出力する。

１１は目標電力設定部であり、放電灯へ供給する目標電力を設定する。例えば自動車前照灯などのように放電灯始動後短時間で光を立上げる必要がある場合には、定格電力よりも大きな電力（例えば２倍以上）を始動後数秒間程度放電灯へ供給し、その後、徐々に定格電力（例えば３５Ｗ）へ漸近させるように目標電力を設定する。また、始動時ランプ状態検出部１０からの出力を受けて、ランプ状態に応じて、コールドスタート時は始動点灯開始時に大きな電力が供給され、ホットリスタート時は消灯時間が短いほど始動開始時の供給電力を定格電力に近づけるように目標電力が設定される。例えば、図２に示したように、始動点灯後の経過時間に応じて目標電力値が設定されるもので、ホットリスタート時には、（経過時間０からではなく）その途中の時点から目標電力値の設定を行う。

１２は目標電流演算部であり、目標電力設定部１１及びランプ電圧検出部６からの出力に基づいて、目標電流を演算し出力する。基本的には、目標電力設定部１１からの出力値を、ランプ電圧検出部６からの出力値で除した値を出力する。

１３は誤差演算部、９はＰＷＭ駆動部であり、目標電流演算部１２からの出力値と、ランプ電流検出部７からの出力値を誤差演算部１３で比較（誤差演算）し、その結果に応じて、ＰＷＭ駆動部９はＤＣ−ＤＣコンバータ１のスイッチング素子Ｑ０を駆動する。スイッチング素子Ｑ０のスイッチングのオン・デューティの調整がなされることによって、目標電流演算部１２の出力値に応じた出力が放電灯Ｌａへ供給される。ただし、出力の制御方法はＰＷＭ制御以外の方法でも構わない。

１４は交番信号発生部であり、インバータ駆動部３へ出力極性交番のタイミングを知らせる信号を出力する。
１５は電極加熱期間設定部であり、交番信号発生部１４の出力をカウントし、放電灯Ｌａの始動から所定回数（電極加熱期間設定部１５で予め定めた回数）出力極性が交番した時点で交番信号発生部１４への入力信号を、定常交番時間規定部１６に切替える。

１６は定常交番時間規定部であり、電極加熱期間後の出力交番時間を規定する。これにより放電灯矩形波点灯の点灯周波数が決まる。例えば、点灯周波数が４００Ｈｚ程度になるように定常交番時間が設定される。

１７はランプ電流積算部であり、ランプ電流検出部７の出力を（時間に対し）積算する。
１８は目標電流積算値設定部であり、放電灯始動後の電極加熱期間における交番タイミングを決めるためのランプ電流（この例では具体的にはランプ電流検出部７の出力）の交番までの電流積算値の目標値を設定し出力する。

１９は比較部であり、ランプ電流積算部１７と目標電流積算値設定部１８からの出力を比較し、ランプ電流積算部１７の出力が目標電流積算値設定部１８の出力値を越えたときに交番のタイミングを知らせる信号を出力する。電極加熱期間においては、本信号を受けて、交番信号発生部１４が出力極性を交番させるようにインバータ駆動部３に対して信号を与え、インバータ２の出力極性の交番が行われる。このときに、ランプ電流積算部１７の積算値は、交番信号発生部１４からの信号を受けて、一旦リセットされ、引き続き同様の動作を繰り返す。

以上の動作により、図３に示すような、放電灯始動後のインバータ出力電圧、インバータ出力電流が得られる。なお、図示したものは、電極加熱期間における出力極性の交番回数を２回とした場合のもので、電極加熱期間における各極性での電流の時間に対する積算値（図中では電流半周期における面積）は目標電流積算値設定部１８で決められた値となる。

ところで、放電灯始動前の無負荷期間においては、インバータ２の出力電圧が一定となるような制御が行われる。具体的には、ランプ電圧検出部６の出力を比較部（図示せず）にて所定値と比較し、所定値を越えた場合には、ＰＷＭ駆動部９の出力信号を遮断する（若しくは零に近づける）ような構成とすることによって、放電灯点灯前のインバータ２の出力電圧（無負荷電圧）を所定電圧に維持するなどの制御を行なっている。これにより、例えば、自動車前照灯用点灯装置においては、無負荷電圧が４００Ｖ程度に設定される。

２０は入力電圧検出部であり、ＤＣ−ＤＣコンバータ１への入力電圧を検出し出力する。請求項４の電源電圧検出部に対応している。
目標電力設定部１１では、入力電圧検出部２０の出力を受けて、目標電力の設定に上限値を設け、入力電圧が低下した場合には、上限値より大きな目標値が設定されないようにすることで、入力電圧低下時における出力電力の制限を行う。つまり、電源チャタリング防止、素子ストレス抑制のために、入力電圧が通常電圧（例えば自動車用バッテリーの場合１０〜１６Ｖなど）に対して低下した場合には、通常電圧時に対して、放電灯起動後の出力電力の低減がなされる。

目標電流積算値設定部１８では、入力電圧検出部２０の出力を受けて、目標とするランプ電流の積算値を可変する（請求項４に対応）。目標ランプ電流積算値の可変は、目標電力設定部１１で出力電力の低減がなされる程度以下に入力電圧が低下した場合に行われるように設定され、入力電圧が低下した場合には、目標ランプ電流積算値を通常に対して大きな値に設定する。例えば、自動車前照灯用の無水銀メタルハライドランプの場合、通常は、目標ランプ電流積算値を５０ｍＡｓとし、入力電圧が１０Ｖ以下に低下した場合には、目標ランプ電流積算値を１００ｍＡｓとする。この設計値は例示であり、これに限定されるものではない。上記動作を図４（ａ）に模式的に図示する。

以上の構成、動作により、入力電圧が低下し、出力が低減される場合には、電極加熱期間におけるランプ電流積算値を大きく設定することで、交番時間を長くするようにしたので、出力低減による放電灯の電極の加熱不足を無くすことができ、入力電圧が低下した場合においても、確実に放電灯を始動点灯できるようになる。また、入力電圧が通常値の場合には、交番時間を不必要に長くすることもなく、放電灯の寿命が短くなるなどの問題の発生も殆ど無い。

また、図４（ｂ）に示すように、入力電圧が低くなるにつれて、目標ランプ電流積算値を、より大きな値に設定するようにしても良い（請求項１１に対応）。

以上の構成、動作により、入力電圧が低下し、出力の低減が行われる場合において、その低減の大きさに応じて、交番時間がより適切な長さに設定されるようになるため、入力電圧が低下した場合においても、確実に放電灯を始動点灯できるようになるとともに、放電灯の寿命が短くなるなどの問題の発生をより少なくすることができる。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２の回路図である。この実施の形態では、交番信号発生部１４は、入力電圧検出部２０の出力を受けて、入力電圧が低下した場合には、交番信号の発生を所定時間遅らせる。実施の形態１と同じく、入力電圧の低下に応じて、段階的に所定時間を切替えてもよいし、また、入力電圧の低下が大きいほど、次第に所定時間の遅れを長くするようにしてもよい。

以上の構成、動作によれば、図示はしていないが、電極加熱期間における交番時間の設定を、ランプ電流積算値で行わず、例えば始動時ランプ状態検出部１０の出力に応じて交番時間を設定するなどの場合についても、適用が容易であるという利点がある。

ところで、本実施の形態においては、ランプ電流積算部１７への入力を、目標電流演算部１２の出力より得るように構成した場合を示したが、実施の形態１及び２で述べた発明は、ランプ電流積算部１７への入力をどちらとした場合にも、同様の効果がある。

また、図示はしていないが、入力電圧の低下に応じて、目標電力値ではなく、目標電流値を低減するような場合においても、実施の形態１及び２で述べた発明は、適用が可能である。

（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３の回路図である。図１に示した実施の形態１と同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明は省略し、相違点についてのみ説明する。温度検出部２１は、点灯装置の温度を検出する。例えば、サーミスタにより実装基板上の温度を検出するなどの手段である。目標電力設定部１１は、温度検出部２１の出力を受けて、目標電力の設定に上限値を設け、温度が高い場合には、上限値より大きな目標値が設定されないようにすることで、温度が高い場合における出力電力の制限を行う。つまり、素子ストレス抑制のために、検出温度が通常温度（例えば上限１０５℃など）を越えて高くなった場合には、通常時に対して、放電灯起動後の出力電力の低減がなされる。

目標電流積算値設定部１８は、温度検出部２１の出力を受けて、目標とするランプ電流の積算値を可変する（請求項５に対応）。目標ランプ電流積算値の可変は、目標電力設定部１１で出力電力の低減がなされる程度以上に温度が上昇した場合に行われるように設定され、温度が上昇した場合には、目標ランプ電流積算値を、通常に対して大きな値に設定する。例えば、自動車前照灯用の無水銀メタルハライドランプの場合、通常は、目標ランプ電流積算値を５０ｍＡｓとし、温度が１０５℃以上に上昇した場合には、目標ランプ電流積算値を１００ｍＡｓとする。

また、実施の形態１と同様に、温度の上昇が大きいほど、目標ランプ電流積算値を、より大きな値に設定するようにしても良い（請求項１２に対応）。

以上の構成、動作により、装置の温度が上昇し、出力が低減される場合には、電極加熱期間におけるランプ電流時間積の目標値を大きく設定することで、交番時間を長くするようにしたので、出力低減による放電灯の電極の加熱不足を無くすことができ、温度が上昇した場合においても、確実に放電灯を始動点灯できるようになる。また、温度が通常の値の場合には、交番時間を不必要に長くすることもなく、放電灯の寿命が短くなるなどの問題の発生も殆ど無い。

また、言うまでもなく、実施の形態２と同様に、温度検出部２１の出力を受けて、温度が上昇した場合には、交番信号発生部１４により、交番信号の発生を所定時間遅らせるように、構成することも可能である（請求項３に対応）。その場合、実施の形態２と同様の利点がある。

（実施の形態４）
図７は本発明の実施の形態４の回路図である。図１に示した実施の形態１と同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明は省略し、相違点についてのみ説明する。出力低下判別所定値設定部２２は、出力電流の低下を判断するための所定値を比較部２３に出力し、比較部２３は、その値と、ランプ電流検出部７からの出力（ランプ電流相当値）とを比較し、ランプ電流が所定値を下回った場合には、目標電流積算値設定部１８に対して、目標電流積算値を大きくするように出力を与える（請求項６に対応）。

また、出力低下判別所定値設定部２２は、始動時ランプ状態検出部１０の出力に応じて、出力の低下を判別するための所定値を設定し、始動時における放電灯の発光管温度が低いほど、所定値を高く設定する（請求項８に対応）。

さらに、目標電流積算値設定部１８は、比較部２３から目標電流積算値を大きくするように指令が来た場合の目標電流積算値の設定を、始動時ランプ状態検出部１０の出力に応じて行い、始動時における放電灯の発光管温度が低いほど、目標電流積算値を大きく設定する（請求項１５に対応）。

以上の構成、動作により、入力電圧の低下や装置温度の上昇などにより、出力の低減がなされる場合や、その他何らかの理由により出力が低下（例えば、放電灯の特性によりランプ電流が低下）したような場合においても、電極加熱期間における出力の交番時間が、通常時に対して長く設定されるため、電極の加熱不足を無くすことができ、確実に放電灯を始動点灯させることが可能となる。また、始動時における放電灯の状態に応じて、出力低下判別所定値を可変することで、通常の始動時との出力の状態の差をとらえて、始動時の放電灯の状態によらない確実な判別が可能となる。さらに、目標電流積算値の設定を、始動時における放電灯の状態に応じて行うことで、電極加熱期間における電極加熱量の設定を、より適切に行うことが可能となり、放電灯の寿命に影響を与えることなく、放電灯を確実に始動点灯させることが可能となる。

（実施の形態５）
図８は本発明の実施の形態５の回路図である。実施の形態４との相違点のみを説明する。ランプ電力演算部２４は、ランプ電圧検出部６の出力と、ランプ電流検出部７の出力を乗じることにより、ランプ電力相当の値を算出し出力する。誤差演算部１３は、目標電力設定部１１からの目標電力値と、ランプ電力演算部２４からの出力値を比較（誤差演算）し、ＰＷＭ駆動部９へ結果を出力する。これにより、ランプ電力が目標電力となるようＤＣ−ＤＣコンバータ１のスイッチング制御が行われる。出力低下判別所定値設定部２２は、出力電力の低下を判別するための所定値を出力し、比較部２３は、その判別所定値と、ランプ電力演算部２４の出力値とを比較し、判別所定値よりランプ電力が低下したと判別した場合は、目標電流積算値設定部１８に対して、目標電流積算値を大きくするように指令を与える。

以上の構成、動作によれば、出力電力の低下を直接監視することとしたため、放電灯のばらつきなどの影響を受けることなく、出力電力の低減がなされたかどうかを、より確実に判別することができ、出力電力の低減による電極加熱の不足を無くすことが可能となる。

（実施の形態６）
図９は本発明の実施の形態６の回路図である。実施の形態４と異なる点は比較開始判断部２５である。比較開始判断部２５は、ランプ電流検出部７から出力されるランプ電流値と出力低下判別所定値とを比較する比較部２３の出力である目標電流積算値増加信号と、ランプ電流積算部１７の出力であるランプ電流積算値を入力しており、比較開始判断部２５の出力であるフィルタ後目標電流積算値増加信号は目標電流積算値設定部１８に入力されている。目標電流積算値設定部１８はフィルタ後目標電流積算値増加信号を受けて目標電流積算値を増加させる。

比較開始判断部２５は、ランプ電流積算値がランプ電流積算所定値となるまでは、比較部２３からの出力である目標電流積算値増加信号をフィルタ（マスキング）する。これにより、図１０に示すように、実施の形態４（図７）では波形Ａのようにランプ電流が出力低下判別所定値より小さくなったことを検出すると、目標電流積算値を増加させるが、実施の形態６（図９）では同様に波形Ｂでランプ電流値が出力低下判別所定値より小さくなったとしても、その時点ではランプ電流積算値が所定値に達していないため、目標電流積算値を増加させることはない。

点灯初期や低周波インバータの出力極性反転直後はランプ電流が不安定である。そのために、実施の形態４（図７）では、不安定となったランプ電流の低下を検出し、目標電流積算値を増加させてしまうことがある。実施の形態６（図９）では、ランプ電流積算値が所定値に達するまでは、目標電流積算値増加の判断をしないため、上記のような不要な目標電流積算値の増加を防止することができ、寿命への影響を低減できる。

また、本実施の形態では、比較開始判断部２５はランプ電流積算値がランプ電流積算所定値となるまでの目標電流積算値増加信号をフィルタしたが、反転後からの所定時間、目標電流積算値増加信号をフィルタしても同等の効果を得ることができる。

（実施の形態７）
図１１は本発明の実施の形態７の回路図である。実施の形態４と異なる点は時間計測部２６である。時間計測部２６は、ランプ電流検出部７の出力であるランプ電流値と出力低下判別所定値とを比較する比較部２３の出力である目標電流積算値増加信号を入力しており、時間計測部２６の出力である連続確認後目標電流積算値増加信号を目標電流積算値設定部１８に入力している。目標電流積算値設定部１８は連続確認後目標電流積算値増加信号を受けて目標電流積算値を増加させる。

時間計測部２６は、ランプ電流が出力低下判別所定値より小さくなったという目標電流積算値増加信号を受けた後、時間計測を開始する。その後、目標電流積算値増加信号が出力され続けて時間計測値が所定時間を超えた場合、連続確認後目標電流積算値増加信号を目標電流積算値設定部１８に出力する。ただし、時間計測の過程でランプ電流値が出力低下判別所定値より大きくなり、目標電流積算値増加信号が無くなった場合、それまで計測した時間をクリアする。

図１２に動作説明図を示す。実施の形態４（図７）では、波形Ａに示すように、ランプ電流が出力低下判別所定値Ｉｔｈより小さくなったことを検出し、目標電流積算値を増加させるが、実施の形態７（図１０）では波形Ｂに示すように、ランプ電流値＜出力低下判別所定値となる時間が所定時間より短い場合は目標電流時間積を増加させない。また、波形Ｃに示すように、ランプ電流値＜出力低下判別所定値となる時間が所定時間より長くなった場合には目標電流積算値を増加させる。

ランプ電流検出値はノイズ等で変化することがある。実施の形態４（図７）ではノイズ等でランプ電流値が瞬間的に出力低下判別所定値より小さくなった場合にも目標電流積算値を増加させてしまう。これに対して、本実施の形態の制御を行うことにより、上記のような不要な目標電流積算値の増加を防ぐことができ、放電灯の寿命への影響を低減できる。

（実施の形態８）
図１３は本発明の実施の形態８の回路図である。実施の形態７において、時間計測部２６は目標電流積算値設定部１８に対して連続確認後目標電流積算値増加信号を出力していたが、本実施の形態８では、図１３に示すように、時間計測部２６から信号遅延タイマ２７に反転遅延信号を出力し、信号遅延タイマ２７を交番信号発生部１４の後段に設ける。信号遅延タイマ２７は反転遅延信号を受けた場合には、交番信号発生部１４からの交番信号を交番遅延所定時間遅らせる。

図１４に動作説明図を示す。実施の形態７では、波形Ｃのように、ランプ電流値＜出力低下判別所定値となる時間が所定時間より長くなった場合には目標電流積算値を増加させるが、本実施の形態８では、波形Ｃ’のように、信号遅延タイマ２７により交番遅延所定時間だけ交番信号を遅らせることにより、目標電流積算値を増加させるのと略同等の効果を得ることができる。

（実施の形態９）
図１５は本発明の実施の形態９の回路図である。実施の形態４（図７）と異なる点を説明する。まず、目標電力設定部１１の出力である目標電力値を受けて目標電流演算部１２に制限後目標電力値を出力する目標電力制限部１１’を設けている。目標電力制限部１１’では、入力電圧値Ｖ_E により目標電力を制限する。また、目標電流演算部１２の出力である目標電流値を受けて誤差演算部１３に制限後目標電流値を出力する目標電流制限部１２’を設けている。目標電流制限部１２’では、入力電圧値Ｖ_E により目標電流を制限する。入力電圧を検出する入力電圧検出部２０を設けて、入力電圧値Ｖ_E を目標電力制限部１１’と目標電流制限部１２’と目標電流積算値設定部１８に対して出力する。

また、ランプ電流検出部７の出力であるランプ電流値と出力低下判別所定値とを比較する比較部２３の出力である目標電流積算値増加信号とランプ電流積算部１７の出力であるランプ電流積算値を比較開始判断部２５に入力し、その出力であるフィルタ後目標電流積算値増加信号を時間計測部２６に対して出力する。時間計測部２６はフィルタ後目標電流積算値増加信号を受けてフィルタ連続確認後目標電流積算値増加信号を目標電流積算値設定部１８に対して出力する。交番信号発生部１４から目標電流積算値増加クリア信号を目標電流積算値設定部１８に対して出力する。

それぞれの構成の動作を以下に説明する。入力電圧検出部２０は入力電圧を読込み入力電圧値Ｖ_E を出力する。目標電流制限部１２’は入力電圧検出部２０の出力である入力電圧値Ｖ_E を読込み、それに応じた最大目標電流値を設定し、目標電流値を最大目標電流値以下に制限する。目標電力制限部１１’は入力電圧検出部２０の出力である入力電圧値Ｖ_E を読込み、それに応じて最大目標電力値を設定し、目標電力値を最大目標電力値以下に制限する。

比較開始判断部２５はランプ電流積算値がランプ電流積算所定値となるまでは、比較部２３からの出力である目標電流積算値増加信号をフィルタ（マスキング）して、ランプ電流積算値が所定値を超えた後に目標電流積算値増加信号が入力された場合、フィルタ後目標電流積算値増加信号を出力する。時間計測部２６は、比較開始判断部２５からのフィルタ後目標電流積算値増加信号が入力された後、時間計測を開始する。その後、フィルタ後目標電流積算値増加信号が出力され続けて、時間計測値が所定時間を超えた場合、フィルタ連続確認後目標電流積算値増加信号を目標電流積算値設定部１８に出力する。ただし、時間計測の過程でフィルタ後目標電流積算値増加信号が消滅した場合は時間計測値をクリアして、再度フィルタ後目標電流積算値増加信号が入力された場合、時間計測値＝０から時間カウントを開始する。

交番信号発生部１４はインバータ駆動部３に反転信号を発生すると同時に目標電流積算値設定部１８に対して目標電流積算値増加クリア信号を出力する。目標電流積算値設定部１８は、入力電圧値Ｖ_E に依存して決まる目標電流積算値ＵＰ量１とフィルタ後目標電流積算値増加信号による目標電流積算値ＵＰ量２とこれまでの目標電流積算値ＵＰ量１，２の最大値を比較し、その最大値を記憶して目標電流積算値に加える。目標電流積算値設定部１８は、目標電流積算値増加クリア信号を入力するとこれまで記憶して加えていた目標電流積算値ＵＰ量をクリアする。これにより極性反転毎に目標電流積算値ＵＰ量を演算することになる。

実施の形態１〜８では、低入力電圧時とランプ電流低下時の目標電流積算値の増加を個別に行っていたものを、本実施の形態では各々の目標電流積算値増加量の最大値を取ることでより最適な制御を行うことができる。また、目標電流積算値ＵＰ量を極性反転毎にクリアすることにより、極性反転毎に目標電流積算値ＵＰ量を設定することが可能となり、不要な目標電流積算値の増加を防ぐことができ、寿命への影響を低減できる。

（実施の形態１０）
図１６及び図１７に実施の形態９をマイコンを用いて実現した場合のフローチャートを示す。図１６及び図１７は、図１５の一点鎖線で囲まれた部分の処理をマイコンのプログラムで実現したものである。なお、フローチャートにはランプ未点灯時から点灯までの流れを示している。以下、各フローチャートについて説明する。

図１６の＃１〜＃６のステップは、ランプ点灯前の初期設定から無負荷動作までを示しており、ランプが点灯した後、＃７〜＃２５のループを繰り返しながら、一定時間間隔毎に図１７の＃５１〜＃６８が割り込みとして実行される。

ステップ＃１でマイコンが初期設定され、ステップ＃２でランプ状態のデータが読み込まれる。ステップ＃３では、ランプ状態に応じた出力低下判別所定電流値を設定する。図１８に設定テーブルの一例を示す。ランプ温度が高いほど出力低下判別所定値が小さくなるように設定している。ステップ＃４では、目標電流積算値を設定する。ステップ＃５では無負荷時のスイッチングを設定し、ステップ＃６で点灯／不点灯を判別し、点灯するまで無負荷動作を繰り返す。点灯判別はランプ電圧の低下またはランプ電流の増加などにより判別する。

放電灯が点灯すると、ステップ＃７に移行し、実施の形態１の基本動作で説明したように点灯経過時間に対する目標電力値（図２参照）を設定する。ステップ＃８では、入力電圧値に応じて上記目標電力値を制限して制限後目標電力値を設定する。ステップ＃９では、制限後目標電力値をランプ電圧値で割ることにより目標電流値を演算する。ステップ＃１０では、入力電圧値に応じて上記目標電流値を制限して制限後目標電流値を設定する。

ステップ＃１１では、電源ＯＦＦやランプ立消えの判断により動作停止するか判断し、必要ならステップ＃１２の停止処理に移行して動作停止する。

ステップ＃１３では、電源電圧に応じて目標電流積算値をどれだけ増加させるかを決めて、目標電流積算値ＵＰ量１を設定する。図１９（ａ）に設定テーブルの一例を示す。電源電圧が高い時は目標電流積算値ＵＰ量１を０とし、電源電圧が下がるほど、目標電流積算値ＵＰ量１を増加させている。

ステップ＃１４では、電流積算値を所定電流積算値と比較し、電流積算値が所定電流積算値以下の場合、以下のステップ＃１５〜＃１９（ランプ電流低下による目標電流積算値ＵＰ量２の設定部）をスキップする。

ステップ＃１５では、ランプ電流値と出力低下判別所定値を比較し、ランプ電流＞出力低下判別所定値であれば、ステップ＃１６へ分岐し、ランプ電流≦出力低下判別所定値であれば、ステップ＃１７へ分岐する。ステップ＃１６では、ランプ電流＞出力低下判別所定値となるたびに低電流カウンタをクリアする。低電流カウンタは、電流低下時間を計測するカウンタであり、ステップ＃１７では、電流低下時間を計測する低電流カウンタをカウントＵＰする。ステップ＃１８では、低電流カウンタが所定値を越えると、＃１９へ分岐する。つまり、ランプ電流値≦出力低下判別所定値の状態が所定時間連続した場合、ステップ＃１９に分岐する。ステップ＃１９では、目標電流積算値ＵＰ量２を設定する。

ステップ＃２０では、目標電流積算値をステップ＃４で設定した値に対して増加させた値として再設定する。増加させる量は前回のＵＰ量と目標電流積算値ＵＰ量１，２の最大値をとる。

図１９（ｂ）に目標電流積算値ＵＰ量の決め方の一例を示す。電源電圧に応じた目標電流積算値ＵＰ量１を図１９（ａ）と同様とし、ランプ電流低下による目標電流積算値ＵＰ量２を一定値とすると、ランプ電流低下が検出された後、電源電圧が下がっていくと、図１９（ｂ）の太い実線の値を目標電流積算値ＵＰ量として用いる。

ステップ＃２１では、電流積算値と目標電流積算値を比較し、電流積算値が目標電流積算値より大きくなると、ステップ＃２２に移行して交番フラグを立てる（＃５１〜＃６８の割り込み時に交番フラグが立っている場合、交番信号を発生する）。

ステップ＃２３では、電流積算値をクリアする。つまり、電極加熱期間を続ける場合は再度０から積算する。ステップ＃２４では、目標電流値ＵＰ量１，２をクリアする。ステップ＃２５では、現在の目標電流積算値ＵＰ量をクリアする。これにより、極性反転後、電源電圧が復帰し、ランプ電流＞出力低下判別所定値となった場合、次回の極性反転時には目標電流積算値をＵＰさせない。

図１７のステップ＃５１では、割り込みの発生回数をカウントすることで時間をカウントする。つまり、一定時間間隔毎の割り込みを利用し、点灯からの時間を計測する。ステップ＃５２では、現在が電極加熱期間であるか否かを判断して、電極加熱期間であれば、ステップ＃５３に分岐し、電極加熱期間でなければ、ステップ＃６３に分岐する。具体的には、電極加熱期間の反転回数をカウントしているので、その値と所定値を比較して判断する。

ステップ＃５３〜＃５５では、ランプ電圧、ランプ電流、電源電圧を読み込む。ステップ＃５６では、電流値を積算する。ステップ＃５７では、ステップ＃２２で設定される交番フラグを判定する。交番フラグが立っていると、ステップ＃５８で交番信号を発生し、ステップ＃５９で交番回数をカウントし、ステップ＃６０で交番フラグをクリアする。ステップ＃６１では、制限後目標電流値とランプ電流値を比較することによる誤差演算を行い、ＤＣ−ＤＣコンバータ駆動用の信号を出力する。

ステップ＃６３〜＃６５では、ランプ電圧、ランプ電流、電源電圧を読み込む。ステップ＃６６では、極性を反転するかどうかを時間カウント値で判断し、所定時間が経過していたら、ステップ＃６７で交番信号を発生する。ステップ＃６８では、制限後目標電流値とランプ電流値を比較することによる誤差演算を行い、ＤＣ−ＤＣコンバータ駆動用の信号を出力する。

本実施の形態による目標電流積算値の変化の一例を図２０に示す。図中のタイミングａ〜ｈとその間の目標電流積算値の変化について説明する。点灯〜ａのタイミングでは、たとえランプ電流の低下が検出されてもフィルタされるため、電源電圧による目標電流積算値ＵＰ量１のみ変化するが、電源電圧が低下していないため初期設定（＃１〜＃４）されてから変化しない。

ａのタイミングでは、電流積算値が所定電流積算値に達する（＃１４）。ａ〜ｂのタイミングでは、電源電圧が低下しているが、まだ目標電流積算値が０のため変化無し。ｂのタイミングでは、電源電圧の低下により目標電流積算値ＵＰ量１の増加が始まる。ｂ〜ｃのタイミングでは、入力電圧に依存して目標電流積算値が増加する。

ｃのタイミングでは、ランプ電流値が出力低下判別所定電流値を下回る。ｃ〜ｄのタイミングでは、ランプ電流が出力低下判別所定電流値を下回るが、所定回数連続していないため、入力電圧に依存して目標電流積算値が増加する。ｄのタイミングでは、ランプ電流低下が所定回数連続することで目標電流積算値ＵＰ量２を設定する。

ｄ〜ｅのタイミングでは、電源電圧に依存して目標電流積算値ＵＰ量１は増加するが、目標電流積算値ＵＰ量２の方が大きいために目標電流積算値ＵＰ量１の値を増加する。ｅのタイミングでは、入力電圧による目標電流積算値ＵＰ量１が目標電流積算値ＵＰ量２を上回る。ｅ〜ｆのタイミングでは、入力電圧に依存して目標電流積算値が増加する。ｆのタイミングでは、入力電圧による目標電流積算値ＵＰ量１は入力電圧の増加により低下する。ｆ〜ｇのタイミングでは、一度増加した目標電流積算値を下げることは無く維持する。

ｇのタイミングでは、ランプ電流も増加し目標電流積算値ＵＰ量２も低下する。ｇ〜ｈのタイミングでは、一度増加した目標電流積算値を下げることは無く維持する。ｈのタイミングでは、目標電流積算値ＵＰが無かったら反転命令を出力するはずだが、目標電流積算値が上昇しているため、反転命令は出力されない。ｈ〜ｉのタイミングでは、一度増加した目標電流積算値を下げることは無く維持する。ｉのタイミングでは、電流積算値が目標電流積算値に達したので、反転命令を出力する。

（実施の形態１１）
図２１に実施の形態１１のフローチャートを示す。本実施の形態では、上述の実施の形態１０の電源電圧に応じて目標電流積算値ＵＰ量１を決めるカーブを削除して所定入力電圧により目標電流積算値を増加するかしないかの２値化し、かつランプ電流の低下に対する目標電流積算値ＵＰ量と同等の値だけ増加するように設定し、目標電流積算値を増加するかしないかで制御を行う。また、一度目標電流積算値を増加するように設定するとそれ以降も目標電流積算値を増加するように制御する。以上により、制御が簡素化でき、なおかつ、目標電流積算値を一度増加させるとその後も増加させるため、放電の単一方向のみが目標電流積算値を増加してしまうことにより電極の片方のみが短くなるのを防止できる。

上記制御を行うフローチャートの要部を図２１に示す。図２１では、図１６のステップ＃１３〜＃２５と差し替えて使用される部分のみを示している。すなわち、図１６のフローチャートにおいて、目標電流積算値を増加させる量を変更し、電流積算値との比較により交番フラグをセットしていた＃１３〜＃２５の部分を、入力電圧が所定電圧以下になったかどうかと、ランプ電流が出力低下判別所定電流値以下となったかどうかで目標電流積算値を増加するかどうかのフラグＦＬＧ＿ＵＰをセットし、その後、そのフラグにより目標電流積算値を増加したループヘと分岐している。また、一旦フラグをセットすると上記判断ループ（＃３１〜＃３３）をスキップする。

以下にフローチャートの詳細を説明する。ステップ＃３０では、フラグＦＬＧ＿ＵＰがセットされていると、フラグＦＬＧ＿ＵＰをセットするかどうかを判断するステップ＃３１〜＃３３を飛ばしてステップ＃３４へジャンプする。ステップ＃３１では、入力電圧が所定入力電圧より小さくなると、ステップ＃３２でフラグＦＬＧ＿ＵＰをセットする。ステップ＃１４で、電流積算値が所定電流積算値より大きくなり、さらにステップ１５でランプ電流が出力低下判別所定電流値より小さくなった状態が所定回数を超えると、ステップ＃３３でフラグＦＬＧ＿ＵＰをセットする。ステップ＃３４では、フラグＦＬＧ＿ＵＰがセットされていると、ＵＰ後目標電流積算値を用いて電流積算値を判断するステップ＃３５ヘと分岐する。ステップ＃２１又は＃３５で電流積算値が目標電流積算値もしくはＵＰ後目標電流積算値を超えた場合は、ステップ＃２２で交番フラグをセットして、ステップ＃２３で電流積算値をクリアする。

（実施の形態１２）
図２２は本発明の実施の形態１２の回路図である。実施の形態４（図７）と異なる点は、ランプ電流検出値と出力低下判別所定値の大きさを比較する比較部２３に代わり、図２２では値の差を検出するための誤差増幅器２８を用い、検出された誤差量によって電極加熱時の電流積算目標値（電流積算値の増加量）を決定する方式としたものである。

図２３（ａ）に比較部２３を用いた場合（図７）の動作波形、図２３（ｂ）に誤差増幅器２８を用いた場合（図２２）の動作波形を示す。いずれも第１の電極加熱期間（図３参照）におけるランプ電流（インバータ出力電流）Ｉｏｕｔの波形を示しているが、第２以降の電極加熱期間に適用しても良い。

図２３（ａ）に示すように、実施の形態４（図７）では、電極加熱期間のランプ電流Ｉｏｕｔに出力低下判別所定値（閾値Ｉｔｈ）を設け、実際のランプ電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ以下になった場合、電流積算値を所定値ΔＡＴ１増加する制御を設けた。図２３（ａ）では、ランプ電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈよりも大きい場合の出力電流をＩｏｕｔ１、閾値Ｉｔｈよりも小さい場合の出力電流をＩｏｕｔ２としている。なお、実施の形態４（図７）において、Ｉｔｈは「出力電流の低下を判断するための所定値」として定義されている。

図２３（ｂ）に示すように、本実施の形態１２（図２２）では、実際のランプ電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ以下であることを検出するだけでなく、その閾値Ｉｔｈと実際のランプＩｏｕｔとの差ΔＩの大きさを検出し、ΔＩの大きさによって電流積算値の増加量ΔＡＴ２を可変する制御を設けた。

そのため、実施の形態４（図７）で示したランプ電流検出値と出力低下判別所定値（ここではＩｔｈ）の大きさを比較する比較部２３に代わり、本実施の形態１２（図２２）では、値の差を検出するための誤差増幅器２８を用い、検出された誤差量によって電極加熱時の電流積算目標値（電流積算値の増加量）を決定している。

一般的に、電極加熱期間のランプ電流Ｉｏｕｔが低いほど、放電灯の電極温度が十分上昇しないため、放電灯の立ち消えが発生しやすいことが分かっている。実施の形態４（図７）の制御では、ランプＩｏｕｔが閾値Ｉｔｈに対して僅かに下回った場合と、大幅に下回った場合とで、電流積算値の増加量ΔＡＴ１は一定である。この場合、ランプ電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈに対して大幅に下回った場合に、電流積算値の増加量不足による、放電灯の立ち消えが発生する恐れがある。

よって、本実施の形態１２（図２２）の制御を用いることで、より立ち消えが発生しやすい状況でも、確実に放電灯の電極温度を上昇させることが可能で、その結果、放電灯の立ち消えを防止することが可能となる。

なお、一例として、図２３（ｃ）の直線Ａ１に示すように、ΔＩ（閾値Ｉｔｈと実際のランプＩｏｕｔとの差）の変化に対して、線形的にΔＡＴ２を増加させてもよいが、図２３（ｃ）の曲線Ｂ１に示すように、ΔＩの変化に対して指数関数的にΔＡＴ２を増加させることで、より確実に放電灯の立ち消えを防止できる。

しかしながら、先述したように電流積算値を増加し過ぎると、放電灯の寿命を低下させる要因になるため、電流積算値の増加量ΔＡＴ２の最大値は、寿命への影響が無い程度に設定される。

また、ここではＩｏｕｔとＩｔｈでの制御の場合について述べたが、これをランプ電流およびランプ電圧から算出されるランプ電力とその閾値に置き換えて同様の制御を行ってもよい。

（実施の形態１３）
図２４は本発明の実施の形態１３の回路図である。先の実施の形態１２（図２２）と異なる点は、電流誤差積算部２９を設けた点である。図２５（ａ）、（ｂ）にそれぞれ実施の形態１２、１３の動作波形を示す。いずれも第１の電極加熱期間（図３参照）におけるランプ電流（インバータ出力電流）Ｉｏｕｔの波形を示しているが、第２以降の電極加熱期間に適用しても良い。

実施の形態１２では、図２５（ａ）に示すように、閾値Ｉｔｈと実際のランプ電流Ｉｏｕｔとの差ΔＩの大きさによって、電流積算値の増加量ΔＡＴ２を変化させる制御を行うのに対して、実施の形態１３では、図２５（ｂ）に示すように、閾値Ｉｔｈと実際のランプ電流Ｉｏｕｔとの差ΔＩｎ（ｎ＝１，２，…）を所定期間毎に検出し、これらを積算した値∫（ΔＩｎ）ｄｔの大きさによって、電流積算値の増加量ΔＡＴ３を変化する制御を行うものである。

そのため、図２４に示すように、ランプ電流Ｉｏｕｔの検出値と出力低下判別所定値Ｉｔｈとの差を検出するための誤差増幅器２８の出力端に電流誤差積算部２９を設け、誤差の積算値∫（ΔＩｎ）ｄｔの大きさによって電極加熱期間の電流積算目標値（電流積算値の増加量ΔＡＴ３）を決定する方式とした。

ここで、閾値Ｉｔｈに対してランプ電流Ｉｏｕｔが低く、かつ閾値Ｉｔｈとランプ電流Ｉｏｕｔの差が同じ値の場合、Ｉｏｕｔ＜Ｉｔｈの期間が長ければ長いほど、放電灯の立ち消えは発生しやすい。よって、Ｉｏｕｔ＜Ｉｔｈの期間が長い場合には、短い場合に比べ電流積算目標値の更なる増加が必要である。

本実施の形態１３はこれを実現したもので、先の実施の形態１２の効果に加え、より精度良く、電流積算値の増加量を算出できるため、放電灯への電気的ストレスは最低限としつつ、放電灯の立ち消えを確実に防止することができる。

なお、一例として、図２５（ｃ）の直線Ａ２に示すように、∫（ΔＩｎ）ｄｔの変化に対して線形的にΔＡＴ３を増加させてもよいが、図２５（ｃ）の曲線Ｂ２に示すように、∫（ΔＩｎ）ｄｔの変化に対して指数関数的にΔＡＴ３を増加させることで、より確実に放電灯の立ち消えを防止できる。

しかしながら、先述したように電流積算値を増加し過ぎると、放電灯の寿命を低下させる要因になるため、電流積算値の増加量ΔＡＴ３の最大値は、寿命への影響が無い程度に設定される。

また、ここではランプ電流Ｉｏｕｔと閾値Ｉｔｈでの制御の場合について述べたが、これをランプ電流およびランプ電圧から算出されるランプ電力とその閾値に置き換えて同様の制御を行ってもよい。

あるいは、自ら入力電圧の低下や装置温度の上昇等によって、出力電力や出力電流を低減する場合には、その目標とする出力電力や出力電流の低減量（実施の形態１２に対応）や低減量の積算値（実施の形態１３に対応）に応じて実施の形態１２ないし１３と同様に電極加熱期間を調整するようにしても良い。

（実施の形態１４）
図２６は本発明の実施の形態１４の回路図である。図２７（ａ）、（ｂ）にそれぞれ実施の形態７（図１１）、実施の形態１４（図２６）の動作波形を示す。図２７（ａ）は実施の形態７（図１１）における実施の形態１４（図２６）との違いを説明する部分だけについて示す図である。図２７（ａ）に示すように、実施の形態７（図１１）では、電極加熱期間のランプ電流Ｉｏｕｔに電流閾値Ｉｔｈを設け、実際のランプ電流Ｉｏｕｔが連続的に電流閾値Ｉｔｈ以下になっている期間ｔ’が、時間閾値ｔｔｈを超えた時に電流積算値を所定値ΔＡＴ４増加する制御を設けた。なお、図２７（ａ）では、ランプ電流Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈよりも大きい場合の出力電流をＩｏｕｔ３、電流閾値Ｉｔｈよりも小さい場合の出力電流をＩｏｕｔ４としている。

これに対して、実施の形態１４（図２６）では、図２７（ｂ）に示すように、電極加熱期間の実際のランプ電流Ｉｏｕｔが連続的に電流閾値Ｉｔｈ以下になっている期間ｔ’の長さによって、電流積算値の増加量ΔＡＴ５を可変する制御を設けた。そのため、図２６の回路図に示すように、ランプ電流Ｉｏｕｔの検出値と出力低下判別所定値（ここではＩｔｈ）の大きさを比較する比較部２３の出力端に、ランプ電流が連続的に出力低下判別所定値よりも低い期間をカウントするカウンタ部３０を設け、カウントされた期間ｔ’の長さによって電極加熱時の電流積算目標値を決定する方式とした。また、カウントされた値は、インバータ２が反転したタイミングを知らせる信号が交番信号発生部１４からカウンタ部３０に出力されることで、リセットされる。

図２７（ａ）に示した実施の形態７（図１１）の制御では、電極加熱期間の実際のランプ電流Ｉｏｕｔが連続的に閾値Ｉｔｈ以下になっている期間の長さｔ’が時間閾値ｔｔｈを僅かに超えた場合と、大幅に超えた場合とで、電流積算値の増加量ΔＡＴ４は一定である。従って、ｔ’の長さが時間閾値ｔｔｈを大幅に超えた場合に、電流積算値の増加量不足による、放電灯の立ち消えが発生する恐れがある。

これに対して、図２７（ｂ）に示した実施の形態１４（図２６）の制御をとることで、ｔ’の長さが時間閾値ｔｔｈを大幅に超えた場合に、電流積算値をより増加する制御が可能になり、放電灯の立ち消えを確実に防止することが出来る。

なお、一例として、図２７（ｃ）の直線Ａ３に示すように、ｔ’の変化に対して線形的にΔＡＴ５を増加させてもよいが、図２７（ｃ）の曲線Ｂ３に示すように、ｔ’の変化に対して指数関数的にΔＡＴ５を増加することで、より確実に立ち消えを防止できる。

しかしながら、先述したように電流積算値は増加し過ぎると、放電灯の寿命を低下させる要因になるため、電流積算値の増加量ΔＡＴ５の最大値は、寿命への影響が無い程度に設定される。

また、ここではランプ電流Ｉｏｕｔと電流閾値Ｉｔｈでの制御の場合について述べたが、これをランプ電流およびランプ電圧から算出されるランプ電力とその閾値で置き換えて同様の制御を行ってもよい。

（実施の形態１５）
図２８は本発明の放電灯点灯装置を用いた自動車用ヘッドライト装置の一実施形態を示す断面図である。図中、Ｌａは放電灯、４はイグナイタである。３１はバラストであり、上述の実施の形態１〜１４のいずれかの点灯装置の回路を内蔵している。３２は放電灯からの光を反射させ配光を作り出すリフレクタ、３３は前面レンズである。

図２９は負荷としての放電灯Ｌａの拡大図である。３４は口金、３５は電極である。水銀を含まない放電灯を点灯させる際に、本発明は特に有効であり、上記構成により、本発明の効果を持つ自動車用ヘッドライト装置を実現できる。

本発明の実施の形態１の回路図である。 本発明の実施の形態１における目標電力の時間変化を示す説明図である。 本発明の実施の形態１における出力電圧と出力電流の波形図である。 本発明の実施の形態１の動作説明図である。 本発明の実施の形態２の回路図である。 本発明の実施の形態３の回路図である。 本発明の実施の形態４の回路図である。 本発明の実施の形態５の回路図である。 本発明の実施の形態６の回路図である。 本発明の実施の形態６の動作説明図である。 本発明の実施の形態７の回路図である。 本発明の実施の形態７の動作説明図である。 本発明の実施の形態８の回路図である。 本発明の実施の形態８の動作説明図である。 本発明の実施の形態９の回路図である。 本発明の実施の形態１０の主制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１０の割込制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１０の第１の動作説明図である。 本発明の実施の形態１０の第２の動作説明図である。 本発明の実施の形態１０の第３の動作説明図である。 本発明の実施の形態１１の主制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１２の回路図である。 本発明の実施の形態１２の動作説明図である。 本発明の実施の形態１３の回路図である。 本発明の実施の形態１３の動作説明図である。 本発明の実施の形態１４の回路図である。 本発明の実施の形態１４の動作説明図である。 本発明の実施の形態１５の点灯装置の断面図である。 本発明の実施の形態１５の点灯装置に用いる放電灯の側面図である。 従来例の回路図である。 従来例の動作説明図である。

符号の説明

Ｅ 直流電源
１ ＤＣ−ＤＣコンバータ
２ 低周波インバータ
６ ランプ電圧検出部
７ ランプ電流検出部
１７ ランプ電流積算部
１８ 目標電流積算値設定部
１９ 比較部
２０ 入力電圧検出部
Ｌａ 放電灯

Claims (20)

1. 直流電源の電圧を所望の電圧に変換する電力変換部と、前記電力変換部の出力を極性反転し、負荷である放電灯へ交番する出力を供給するインバータ部と、前記放電灯の管電圧相当値を検出するランプ電圧検出部と、前記放電灯の管電流相当値を検出するランプ電流検出部と、前記各検出部からの検出結果に応じて前記放電灯へ供給する出力を制御する制御部から構成され、前記制御部は、前記放電灯の始動時における前記放電灯への出力の交番時間を定常点灯時における交番時間よりも長くする電極加熱期間を有し、前記電極加熱期間における交番時間を前記放電灯への供給電力若しくは電流の低下に応じて長く設定する電極加熱量設定手段を具備した放電灯点灯装置であって、前記電極加熱量設定手段は、前記放電灯が点灯維持できない程度まで前記放電灯への供給電力若しくは電流が低下した場合、前記放電灯への供給電流の時間に対する積算値に相当する電極加熱量を前記放電灯の電極が十分加熱される程度にまで大きく設定することを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記電極加熱期間における出力の交番時間は、ランプ電流の時間に対する積算値が第１の所定値になることで決定され、前記電極加熱量設定手段は、前記所定値を大きくすることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 前記電極加熱期間における出力の交番時間は、ランプ電流の時間に対する積算値が第１の所定値になることで決定され、前記電極加熱量設定手段は、交番のタイミングを第１の所定時間遅らせることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
4. 前記制御部は、前記直流電源の電圧を検出する電源電圧検出部を有し、電源電圧の低下に応じて前記放電灯への供給電力若しくは電流の低減を行う制御機能を備え、前記電極加熱量設定手段は、電源電圧の低下に応じて前記電極加熱期間における交番時間を長くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
5. 前記制御部は、前記放電灯点灯装置の温度を検出する温度検出部を有し、温度の上昇に応じて前記放電灯への供給電力若しくは電流の低減を行う制御機能を備え、前記電極加熱量設定手段は、温度の上昇に応じて前記電極加熱期間における交番時間を長くすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
6. 前記電極加熱量設定手段は、前記放電灯への供給電力若しくは電流の値が第２の所定値より低下したときに前記電極加熱期間における交番時間を長くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
7. 前記電極加熱量設定手段は、前記放電灯への供給電力若しくは電流の値が第２の所定値より低い状態が連続して第２の所定時間発生したときに前記電極加熱期間における交番時間を長くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
8. 前記制御部は、始動時のランプ状態検出手段を有し、前記ランプ状態検出手段の出力に応じて第２の所定値を可変することを特徴とする請求項６又は７記載の放電灯点灯装置。
9. 前記電極加熱量設定手段は、前記電極加熱期間において前記放電灯の始動、或いは出力の交番から第３の所定時間経過ののち交番時間を長くするかどうかの判断を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
10. 前記電極加熱量設定手段は、前記電極加熱期間において前記放電灯の始動、或いは出力の交番からランプ電流の時間に対する積算値が第３の所定値を超えてから交番時間を長くするかどうかの判断を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
11. 前記電極加熱量設定手段は、電源電圧が低いほど前記電極加熱期間における交番時間を長くする度合いを大きくすることを特徴とする請求項４記載の放電灯点灯装置。
12. 前記電極加熱量設定手段は、温度が高いほど前記電極加熱期間における交番時間を長くする度合いを大きくすることを特徴とする請求項５記載の放電灯点灯装置。
13. 前記電極加熱量設定手段は、前記放電灯への供給電力、若しくは電流の値が第２の所定値に対する低下量が大きいほど前記電極加熱期間における交番時間を長くする度合いを大きくすることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
14. 前記電極加熱量設定手段は、前記放電灯への供給電力、若しくは電流の値の第２の所定値に対する低下量を積算し、その積算値が大きいほど前記電極加熱期間における交番時間を長くする度合いを大きくすることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
15. 前記電極加熱量設定手段は、前記ランプ状態検出手段の出力に応じて前記電極加熱期間における交番時間を長くする度合いを変化させることを特徴とする請求項８記載の放電灯点灯装置。
16. 前記電極加熱量設定手段は、前記放電灯への供給電力、若しくは電流の値が第２の所定値より低下した状態が連続して発生した時間が長いほど前記電極加熱期間における交番時間を長くする度合いを大きくすることを特徴とする請求項６又は７記載の放電灯点灯装置。
17. 前記電極加熱量設定手段は、出力の交番ごとに交番時間を長くするかどうかの判断を行うことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
18. 前記電極加熱量設定手段は、前記放電灯の始動開始直後から交番時間を長くするかどうかの第１の判断を行い、それ以降の電極加熱期間における出力の交番時間は第１の判断による状態と同じとすることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
19. 前記放電灯が、発光管内に水銀を含まないメタルハライドランプであることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
20. 請求項１〜１９のいずれかに記載の放電灯点灯装置を具備していることを特徴とする照明装置。

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