JP4717056B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

この発明は、水銀を使用しない放電灯を点灯させるのに好適な放電灯点灯装置に関し、特に放電灯のちらつきを減少させる技術に関する。

近年の車両においては、明るい視界が得られる高輝度光源としての放電灯を組み込んだヘッドランプが普及してきている。このような放電灯が組み込まれたヘッドランプを点灯させるための放電灯点灯装置は、小型化、高効率化および低廉化が常に要求されるとともに、近年の環境保護意識の高まりから、環境負荷物質である水銀を放電灯構成物質から排除することが望まれている。

ヨウ化ナトリウムまたはヨウ化スカンジウムといったヨウ化金属（メタルハライド）に加えて水銀が内部に封入された従来の放電灯（以下、「従来バルブ」という）は、定常点灯時の放電灯の電圧（定格電圧）が８５Ｖ、電流（定格電流）が０．４１Ａである。したがって、放電灯の電極として、比較的細い電極を使用できるので、電極の先端温度を適切な温度に保ちやすく、アーク放電を維持しやすい。

これに対し、定格電圧が４２Ｖ、定格電流が０．８３Ａである水銀を使用しない放電灯（以下、「Ｈｇフリーバルブ」という）では、通電電流が増加しても損失が増加しないように抵抗を小さくする必要から直径の太い電極が使用されている。そのため、電極先端の電子が放射または着地するアーク放電との接点部の温度がガラス球に伝わりやすく（冷えやすく）、接点部の温度を安定に保つこと、すなわちアーク放電を安定に維持することは、従来バルブに対し不得手である。

したがって、矩形波交流によって点灯されるＨｇフリーバルブは、従来バルブに較べて、構造的に、電流極性切り換え時に電流が途絶えやすく、この現象に起因するちらつきが発生しやすい。この電流極性切り換え時に電流が途絶えることに起因するちらつきは、頻度が少ないながら従来バルブにおいても発生し得る現象である。このようなちらつきを減少させる技術が以下に示す文献に開示されている。

例えば、特許文献１は、矩形波交流によって放電灯を点灯する放電灯点灯装置であって、特に寿命の末期に近づいた放電灯を点灯するときに発生しやすい矩形波の極性切り換えの電流ゼロクロス時に発生する電流が途絶える現象に起因する立消えを防止するために、極性切り換えの電流ゼロクロス点を通過後２０〜５０μｓ後に６０％または５０〜１００μｓ後に８０％の電力を投入する放電灯点灯装置を開示している。

この放電灯点灯装置によれば、電流極性切り換え直後に電流が途絶える期間を短くすることができ、そのタイミングを起点にして発生するちらつきを防止し、放電灯の交換を要するまでの時間を延伸することができる。また、真新しい放電灯では発生頻度が低く、寿命の末期に近づくにしたがって発生頻度の高まる、電流が途絶える現象を検出してから、上記電力を供給するように構成すれば、真新しい放電灯に過剰な電力を供給することなく、寿命末期に近い放電灯には高めの電力が供給されてちらつきの防止効果が発揮されるため、新品の放電灯を過剰電力によって劣化させることなく寿命の延命化を図ることができる。

また、特許文献２および特許文献３は、プロジェクタに使用される放電灯のちらつき（フリッカ）を回避する放電灯点灯装置を開示している。車載ヘッドランプ用のＨｇフリーバルブの点灯においては、明るさが変化する上述した特許文献１に開示された放電灯点灯装置が回避しようとするちらつきは明確に視認され、光源としての質を低下させるため、その発生を抑制することが必要となる。しかしながら、この特許文献２および特許文献３に開示された放電灯点灯装置が回避しようとするちらつきは、発光する輝点が電極の先端上を移動するだけで大きな明るさの変化を伴わないため、ヘッドランプの照らし出す視界においては認識されないため問題にならない。特許文献２および特許文献３に開示された放電灯点灯装置のちらつきを回避する手段は、この発明に係る放電灯点灯装置とは全く異なることを前置きして、参考例として以下に説明する。

特許文献１に開示された放電灯点灯装置が回避しようとするちらつきは放電灯の矩形波交流点灯において電流極性切り換え直後の電流途絶えによる短時間の消灯に起因するちらつきであるのに対し、特許文献２および特許文献３に開示された放電灯点灯装置が回避しようとするちらつきは、電極のアーク放電の起点（詳細には電子が放射または着地する電極の位置）が移動することによる発光（輝）点の移動によるものであって、両者の回避しようとするちらつきは発生メカニズムが全く異なるものである。

特許文献２に開示された放電灯点灯装置は、矩形波交流によって放電灯を点灯する放電灯点灯装置において、矩形波の極性切り換え時の電流ゼロクロス点で発生しやすいアークの移動によるちらつきを防止するために、ちらつきの検出手段を設け、この検出手段がちらつきの発生を検出したときに高めの電力を放電灯に出力して、放電灯をちらつきが発生しない温度に保つように構成されている。

なお、放電灯内のアーク放電は電極表面の小さな突起を起点にしており、この突起は適切な温度で点灯されている放電灯内部に生じるハロゲンサイクルによって生成されるものである。換言すれば、放電灯を適切な温度に保って点灯すれば、電極の先端表面にアーク放電の起点となる突起が生成される。したがって、特許文献２に開示された放電灯点灯装置は、アーク放電の起点を生成して固定し、ちらつきが発生しないように、敢えて定格電力を超える電力で点灯する。

特許文献３に開示された放電灯点灯装置は、上述した特許文献２に開示された放電灯点灯装置と同様に、アークの移動によるフリッカ（ちらつき）を防止するために、同定格であっても電圧が高めの放電灯を点灯するとき、または、周囲温度が低いときに電力が高めになる変形矩形波によって放電灯を点灯して、放電灯をちらつきが発生しない温度に保つように構成されている。

この特許文献３に開示された放電灯点灯装置は、上述した特許文献２に開示された放電灯点灯装置と同じ考え方で、ちらつきの発生を抑制するものであるが、特許文献２に開示された放電灯点灯装置が電力を単純に増加した矩形波によって点灯するのに対し、高めの波高値または周期を変化させた変形矩形波によって、放電灯の周囲温度が低いとき、または、電圧が高めの放電灯に定格電力を超える電力を供給して対応している。

また、特許文献４に開示された放電灯点灯装置は、車載用Ｈｇフリーバルブにおいて発生する、特許文献２および特許文献３に開示された放電灯点灯装置と同様のアークの移動によるフリッカ（ちらつき）を防止するために、矩形波により点灯する場合の電流極性切り換えタイミングの前後にＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を１．５倍以上に上昇させるように構成されている。

この特許文献４に開示された放電灯点灯装置は、上述した特許文献２および特許文献３に開示された放電灯点灯装置が回避しようとするちらつきを、車載ヘッドランプ用のＨｇフリーバルブの点灯において問題視して発案されたものであるが、上述したように、このちらつきはヘッドランプ用の光源として使用するうえで問題にならない。なお、特許文献４に開示された放電灯点灯装置が実施する電流極性切り換え時の電力増加量である１．５倍以上は、特許文献１に開示された放電灯点灯装置の特徴である６０％または８０％の電力増加と同様の意味を有する。

特開２００５−１０１０１６号公報 特開２００５−３２７７４４号公報 特開２００６−１２０６５４号公報 特開２００５−３４００６４号公報

上述した特許文献１に開示された放電灯点灯装置は、従来バルブを点灯するために考案されたものであり、電流極性切り換え時にだけ電力を増加するように構成されているので、径が太く、先端の温度がガラス球に伝わって冷えやすい電極を有するＨｇフリーバルブの電極を適切な温度に保ってアーク放電を安定させるには限界があり、矩形波により点灯する場合の電流極性切り換え時に電流が途絶えることに起因するちらつきを減少させるには不充分である。

同様に、特許文献４に開示された放電灯点灯装置が実施する電力の増加量は、上述した特許文献１に開示された放電灯点灯装置と同等の増加量であり、効果も特許文献１に開示された放電灯点灯装置と同等であり、矩形波により点灯する場合の電流極性切り換え時に電流が途絶えることに起因するちらつきを減少させるには不充分である。

ところで、アーク放電は、熱電子がマイナス電極から放射してプラス電極に着地する放電であり、熱電子は電極の温度が高いほど放射されやすいため、電極温度が高いほど安定なアーク放電が行われる。逆に、電極温度が低ければ熱電子を放射できずに、放電を開始する（電子を放射する）ためには高い電圧（ブレークダウン電圧）が必要になる。したがって、電流極性切り換え時の電流ゼロクロス点を経由してもアーク放電を（高い電圧を印加することなく）継続するためには、電極間の電圧が低くても熱電子が放射される高い温度に電極を維持する必要がある。

しかしながら、上述したように、Ｈｇフリーバルブの電極の径は、従来バルブに比べて太く、電極の先端の温度が周囲のガラスに伝わりやすいので電極が冷えやすい。先端部分の飛散が進行した寿命の末期の電極は短くなっており、電極の先端とガラスが接近し、さらに電極の温度が冷えやすいため、電流がゼロになる（電流極性が切り換わる）タイミングで放電が途絶えやすい。その結果、従来バルブに比べ、Ｈｇフリーバルブは矩形波により点灯する場合の電流極性切り換え時に電流が途絶えること、さらに、電流途絶えに起因するちらつきの発生に関しては劣性であることは否めない。

以上のように、特に寿命末期に近づいたＨｇフリーバルブは、その電極径の太さゆえに、ちらつきの抑制に関しては特許文献１で提案されているような電力の増加では不充分であり、電流極性切り換え時に電流が途絶えにくい、換言すれば、アーク放電が途絶えにくい方策を講じることが望まれている。なお、特許文献４に開示された放電灯点灯装置は、Ｈｇフリーバルブを点灯するために使用されるが、投入電力が特許文献１に開示された放電灯点灯装置と略同等であり、上述した要請に応えるには不充分である。

この発明は、上述した要請に応えるためになされたものであり、その課題は、ちらつきのない質の高い発光を維持できる放電灯点灯装置を提供することにある。

この発明に係る放電灯点灯装置は、上記課題を解決するために、水銀を使用しない放電灯を点灯する放電灯点灯装置であって、直流電源の出力電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を矩形波の交流に変換するＤＣ／ＡＣインバータと、ＤＣ／ＡＣインバータの出力に高電圧パルスを重畳して放電灯に供給するイグナイタと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力波形を検出する出力波形検出器と、
前記出力波形検出器で検出された出力波形が予め設定された波形と異なる場合は、ちらつき発生と判断すると共に、ＤＣ／ＡＣインバータからイグナイタを介して放電灯に供給される点灯電力に所定の電力を加算して出力するように、ＤＣ／ＤＣコンバータおよびＤＣ／ＡＣインバータを制御する制御部を備えている。

この発明に係る放電灯点灯装置によれば、放電灯の電極の温度をアーク放電が途絶えない温度に維持するように、点灯電力を増加するように構成したので、電流極性切り換え時の電流途絶えに起因するちらつきを無くすことができる。その結果、ちらつきのない質の高い発光を維持できる。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。この放電灯点灯装置は、直流電源１、電源スイッチ２、ＤＣ／ＤＣコンバータ３、ＤＣ／ＡＣインバータ４、イグナイタ５、放電灯６、電圧検出器７、電流検出器８および制御部９を備えている。

直流電源１としては、例えば車両に搭載されているバッテリを使用することができる。この直流電源１の出力は、電源スイッチ２が閉成されることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、制御部９から送られてくる制御信号に応じてスイッチング動作を行うことにより、直流電源１から供給される直流電圧を所定の直流電圧Ｖ１に変換（例えば昇圧）する。このＤＣ／ＤＣコンバータ３から出力される直流電圧Ｖ１は、ＤＣ／ＡＣインバータ４に供給される。

ＤＣ／ＡＣインバータ４は、４個のスイッチング素子をＨ形に配置したＨブリッジ回路から構成されている。このＤＣ／ＡＣインバータ４は、制御部９から送られてくる制御信号に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３から送られてくる直流電圧Ｖ１を矩形波の交流電圧Ｖ２に変換する。このＤＣ／ＡＣインバータ４から出力される交流電圧Ｖ２は、イグナイタ５に供給される。

イグナイタ５は、起動回路として機能する。このイグナイタ５は、起動時は、ＤＣ／ＡＣインバータ４から送られてくる交流電圧Ｖ２に、自己の内部で発生した始動用の高電圧パルスＶ３を重畳して放電灯６に供給し、放電灯６が点灯された後は、ＤＣ／ＡＣインバータ４から送られてくる交流電圧Ｖ２を放電灯６に供給する。

放電灯６は、例えば定格電力が３５Ｗであり、定格電圧が４２ＶのＨｇフリーバルブから構成されている。この放電灯６は、イグナイタ５から、高電圧パルスＶ３が重畳された交流電圧Ｖ２が印加されることにより、その電極間に絶縁破壊を発生して放電を開始する。この放電が開始されることより、放電灯６に電流が流れて発光が開始される。

電圧検出器７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧を検出する。この電圧検出器７で検出された電圧は、検出電圧値として制御部９に送られる。電流検出器８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電流を検出する。この電流検出器８で検出された電流は、検出電流値として制御部９に送られる。

制御部９は、例えばマイクロコンピュータから構成されており、電圧検出器７から送られてくる検出電圧値および電流検出器８から送られてくる検出電流値に基づき制御信号を生成してＤＣ／ＤＣコンバータ３およびＤＣ／ＡＣインバータ４に送る。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３から出力される直流電圧Ｖ１およびＤＣ／ＡＣインバータ４から出力される交流電圧Ｖ２が制御され、以て、放電灯６に供給される点灯電力が制御される。

また、制御部９は、電圧検出器７から送られてくる検出電圧値および電流検出器８から送られてくる検出電流値に基づき電流極性切り換え時の電流途絶えの有無を検出し、この検出結果に基づきちらつき発生の有無を調べる。そして、ちらつきが発生したことを判断すると、放電灯６に供給する点灯電力を増加する処理を行う。この制御部９で行われる処理の詳細は後述する。

次に、上記のように構成される、この発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の動作を、図２に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。このタイミングチャートは、放電灯６の電圧、電流および点灯電力の時間的な変化を表している。

この放電灯点灯装置において、電源スイッチ２が閉成されると、直流電源１から直流電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ３に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、制御部９からの制御信号によってスイッチング制御され、直流電源１から供給される直流電圧を直流電圧Ｖ１に変換し、ＤＣ／ＡＣインバータ４に供給する。ＤＣ／ＡＣインバータ４は、制御部９からの制御信号に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３から供給される直流電圧Ｖ１を矩形波の交流電圧Ｖ２に変換し、イグナイタ５に送る。

イグナイタ５は、起動時は、ＤＣ／ＡＣインバータ４から供給される交流電圧Ｖ２に、自己の内部で発生した高電圧パルスＶ３を重畳して、放電灯６に供給する。この高電圧パルスＶ３が印加されることにより、放電灯６は、その電極間に絶縁破壊が発生して放電を開始する。放電が開始されると、放電灯６には電流が流れ、ＤＣ／ＡＣインバータ４からイグナイタ５を介して適切な電力が供給されることにより放電灯６は発光を開始する。放電灯６に供給される点灯電力は、点灯直後は、放電灯６の定格電力（例えば３５Ｗ）より大きい点灯電力（例えば７５Ｗ）であり、その後、定格電力まで順次に減少され、定格電力に至ると、放電灯６は定電力で安定点灯して発光を維持する。

電源スイッチ２の閉成から安定点灯に至った後に、放電灯６の電流途絶えが発生した時に行われる制御を、図２に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。図２（ｂ）に示すように、放電灯６の点灯中に１．２５ｍｓ毎に行われる電流極性切り換え時に、放電灯６の電流が０Ａになる電流途絶え１２が発生すれば、図２（ａ）に示すように、１．２５ｍｓ毎に切り換えられる放電灯６の電圧１１がＤＣ／ＤＣコンバータの負荷がなくなった為、定常時の電圧（例えば４２Ｖ）を超えて上昇し、やがてアーク放電が再点弧して下降する。これら電流途絶えおよび電圧上昇が、放電灯６のちらつきになって現れる。

制御部９は、電流検出器８から送られてくる検出電流値および電圧検出器７から送られてくる検出電圧値によって、電流途絶えおよび電圧の上昇をそれぞれ検出すると、立ち消えが発生した旨を判断し、図２（ｃ）に示すように、それまで目標電力としていた定電力（３５Ｗ）１０に所定の電力Δを追加し、この増加された電力（（３５＋Δ）Ｗ）１５を点灯電力の新たな目標電力として放電灯６に供給し、点灯を続行させる。

点灯電力が増加されると、図２（ａ）に示すように、アーク放電が行われて放電灯６が再点灯された後に放電灯６の電圧１３及び電流が上昇して電極の温度が上昇し、その結果、アーク放電が安定し、電流極性切り換え時の電流途絶えの発生が減少する。

なお、上述した特許文献２および特許文献３に開示された放電灯点灯装置で検出されるフリッカ（ちらつき）は、上述した発生メカニズムの相違により、電流途絶えおよび電流途絶えによるＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧の上昇を伴わないため、電気的な検出が困難であり、この放電灯点灯装置においては、光学系のセンサを使用することも検討されている。これに対し、この発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置のちらつきは電流途絶えに起因するものであり、上述した回路構成によって充分検出可能である。

以上説明したように、この発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置によれば、放電灯６の点灯中にちらつきが発生したことを検出して、放電灯６の点灯電力を増加するように構成したので、アーク放電が安定する電極の先端温度を維持することができ、電流極性切り換え時の電流途絶えによるちらつき、または、電流途絶えに起因する立消えの発生をなくし、質の高い点灯を維持できる。

なお、放電灯６が新しい時には定格電力によって点灯すれば、電極の温度は熱電子を放射するのに充分な高温に保たれるため、特段の点灯電力制御を必要としない。点灯電力を増加して電極温度を維持する必要が生じるのは、ある程度の寿命を経過した放電灯６を点灯するときであり、点灯中の電流途絶えを検出してから対応しても充分である。したがって、電流途絶えを検出してから点灯電力を制御すれば、新品の放電灯６に対し過剰な電力を加えて劣化させることがなく、その寿命を短くすることがない。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置は、放電灯のちらつきの発生頻度に応じて、該放電灯に供給する点灯電力に加算する電力を変化させるようにしたものである。この実施の形態２に係る放電灯点灯装置の構成は、図１に示した実施の形態１に係る放電灯点灯装置の構成と同じである。

次に、実施の形態２に係る放電灯点灯装置の動作を説明する。図３は、実施の形態２に係る放電灯点灯装置の動作を示すタイミングチャートであり、放電灯６の電圧（ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧）と、放電灯６の点灯電力（制御部９の目標電力）の時間的な変化を表している。なお、放電灯６の実効電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧と略等しいので、図３（ａ）は、放電灯６の電圧の代わりに、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧を示している。

この放電灯点灯装置においては、電流途絶えによるちらつきが発生するたびに、つまり、図３（ａ）に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧が所定電圧（例えば８４Ｖ）を超える毎に、図３（ｂ）に示すように、放電灯６の点灯電力に所定の電力が加算され、その後、点灯電力を緩やかに減少させる制御が行われる。したがって、ちらつきが頻発すれば、点灯電力の増加が減少を上回り、全体として点灯電力が上昇するので、放電灯６は高めの点灯電力で点灯される。この高めの点灯電力により電極の温度が上昇し、アーク放電が安定するので、ちらつきの発生が少なくなり、安定点灯が実現される。一方、安定点灯が続くことによってちらつきの発生頻度が小さくなれば、点灯電力の減少が増加を上回り、全体として点灯電力が緩やかに下降する。これにより、少ない点灯電力による安定点灯が実現される。

次に、図３に示した制御を実現するための放電灯点灯装置の動作を、制御部９で行われる放電灯点灯処理を中心に、図４および図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。

この放電灯点灯処理では、電源スイッチ２が閉成されると、まず、点灯直後の電力が出力される（ステップＳＴ１１）。すなわち、点灯直後にすばやく放電灯６を加熱して所望の明るさを得るために、制御部９は、７５Ｗの点灯電力が放電灯６に供給されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３およびＤＣ／ＡＣインバータ４を制御する。なお、以下では、説明が煩雑になるのを避けるために、放電灯６に供給する点灯電力の増減がＤＣ／ＤＣコンバータ３およびＤＣ／ＡＣインバータを制御することにより行われる旨の記述は省略する。以後、制御部９は、順次に点灯電力を減じ、最終的に、定格電力である３５Ｗを目標電力として自己の内部に設定し、この目標電力によって安定点灯が維持されるように制御する。

次いで、タイマがインクリメントされる（ステップＳＴ１２）。すなわち、制御部９は、自己の内部に保有するタイマ（図示は省略する）をインクリメントする。なお、このタイマの内容は、点灯開始時にクリアされる。次いで、１．２５ｍｓが経過したかどうかが調べられる（ステップＳＴ１３）。すなわち、制御部９は、タイマの内容を参照することにより、１．２５ｍｓが経過したかどうかを調べる。このステップＳＴ１３において、１．２５ｍｓが経過していないことが判断されると、シーケンスはステップＳＴ１２に戻り、以下、１．２５ｍｓが経過するまでステップＳＴ１２およびステップＳＴ１３の処理が繰り返される。

上記ステップＳＴ１３において、１．２５ｍｓが経過したことが判断されると、次いで、タイマがクリアされる（ステップＳＴ１４）。すなわち、制御部９は、タイマの内容をクリアする。次いで、目標電力補正処理が行われる（ステップＳＴ１５）。以上の処理により、このステップＳＴ１５で行われる目標電力補正処理は、１．２５ｍｓ毎に実行されることになる。

目標電力補正処理では、放電灯６に供給する点灯電力の目標電力が算出される。この目標電力補正処理の詳細を、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。目標電力補正処理では、まず、放電灯６の電圧および電流が計測される（ステップＳＴ２１）。すなわち、制御部９は、電流検出器８から送られてくる検出電流値および電圧検出器７から送られてくる検出電圧値を取得する。

次いで、ちらつきの発生があるかどうかが調べられる（ステップＳＴ２２）。すなわち、制御部９は、ステップＳＴ２１で取得した検出電流値および検出電圧値が、電流途絶えおよび電圧の上昇を示しているかどうかを調べる。このステップＳＴ２２において、ちらつきの発生があることが判断されると、目標電力に１／１０Ｗが加算される（ステップＳＴ２３）。すなわち、制御部９は、自己の内部に保持している目標電力に１／１０Ｗを加算し、この増加された目標電力を点灯電力として放電灯６に供給する。その後、この目標電力補正処理から、図４のフローチャートに示した放電灯点灯処理のステップＳＴ１６にリターンする。

上記ステップＳＴ２２において、ちらつきの発生がないことが判断されると、現在の目標電力は３５Ｗより大きいかどうかが調べられる（ステップＳＴ２４）。すなわち、制御部９は、自己が保持している目標電力が３５Ｗより大きいかどうか、つまり定格電力より大きいかどうかを調べる。このステップＳＴ２４において、現在の目標電力は３５Ｗ以下であることが判断されると、この目標電力補正処理から、図４のフローチャートに示した放電灯点灯処理のステップＳＴ１６にリターンする。これにより、点灯電力の最低値は、３５Ｗに固定される。

ステップＳＴ２４において、現在の目標電力は３５Ｗより大きいことが判断されると、次いで、目標電力から１／１００００Ｗが減算される（ステップＳＴ２５）。すなわち、制御部９は、自己の内部に保持している目標電力から１／１００００Ｗを減算し、この減少された目標電力を点灯電力として放電灯６に供給する。その後、この目標電力補正処理から、図４のフローチャートに示した放電灯点灯処理のステップＳＴ１６にリターンする。これにより、点灯電力は緩やかに下降する。

放電灯点灯処理のステップＳＴ１６では、目標電力に到達したかどうかが調べられる。このステップＳＴ１６において、目標電力に到達していないことが判断された場合は、シーケンスはステップＳＴ１１に戻って点灯電力を低下させ、以下、上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳＴ１６において、目標電力に到達したことが判断されると、目標電力による点灯が行われる（ステップＳＴ１７）。その後、シーケンスはステップＳＴ１２に戻り、上述した処理が繰り返される。以上の処理により、放電灯６が、７５Ｗの点灯電力による点灯から順次に点灯電力を減じ、最終的に定格電力の３５Ｗによる安定点灯に至る機能が実現されている。

以上説明したように、この実施の形態２に係る放電灯点灯装置によれば、放電灯６の点灯中にちらつきが発生したことを検出し、ちらつきの頻度に応じて放電灯の点灯電力を増加するように構成したので、ちらつきを発生しやすい放電灯６にはより高い点灯電力を供給してアーク放電が安定する電極の先端温度を維持することができる。その結果、電流極性切り換え時の電流途絶えによるちらつき、または、電流途絶えに起因する立消えの発生をなくし、質の高い点灯を維持できる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置は、放電灯のちらつきの発生期間の長さに応じて、該放電灯に供給する点灯電力に加算する電力を変化させるようにしたものである。この実施の形態３に係る放電灯点灯装置の構成は、図１に示した実施の形態１に係る放電灯点灯装置の構成と同じである。

次に、実施の形態３に係る放電灯点灯装置の動作を説明する。図６は、実施の形態３に係る放電灯点灯装置の動作を示すタイミングチャートであり、放電灯６の電圧（ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧）と、放電灯６の点灯電力（制御部９の目標電力）の時間的な変化を表している。なお、放電灯６の実効電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧と略等しいので、図６（ａ）は、放電灯６の電圧の代わりに、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧を示している。

この放電灯点灯装置においては、電流途絶えによるちらつきが発生すると、つまり、図６（ａ）に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧が所定電圧（４２Ｖ）を超えると、図６（ｂ）に示すように、ちらつきの発生期間の間だけ、放電灯６の点灯電力が所定の割合で増加され、その後、点灯電力を緩やかに減少させる制御が行われる。したがって、ちらつきの発生期間が長くなれば、点灯電力の増加が大きくなって減少を上回り、全体として点灯電力が上昇するので、放電灯６は高めの点灯電力で点灯される。この高めの点灯電力により電極の温度が上昇し、アーク放電が安定するので、ちらつきの発生が少なくなり、安定点灯が実現される。一方、安定点灯が続くことによってちらつきの発生期間が短くなれば点灯電力の増加が小さくなって、点灯電力の減少が増加を上回り、全体として点灯電力が緩やかに下降する。これにより、少ない点灯電力による安定点灯が実現される。

次に、図６に示した制御を実現するための放電灯点灯装置の動作を、制御部９で行われる放電灯点灯処理を中心に、図４および図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図４に示した放電灯点灯処理は、ステップＳＴ１５で行われる目標電力補正処理を除き、実施の形態２で説明した処理と同じであるので説明を省略し、以下では、目標電力補正処理についてのみ、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。

目標電力補正処理では、まず、放電灯６の電圧および電流が計測される（ステップＳＴ３１）。このステップＳＴ３１の処理は、図５に示したステップＳＴ２１の処理と同じである。次いで、ちらつきが発生し、それが継続しているかどうかが調べられる（ステップＳＴ３２）。すなわち、制御部９は、ステップＳＴ２１で取得した検出電流値および検出電圧値が、電流途絶えおよび電圧の上昇を示しているかどうかを調べる。

このステップＳＴ３２において、ちらつきが継続していることが判断されると、目標電力に１／１００Ｗが加算される（ステップＳＴ３３）。すなわち、制御部９は、自己の内部に保持している目標電力に１／１００Ｗを加算し、この増加された目標電力を点灯電力として放電灯６に供給する。その後、この目標電力補正処理から、図４のフローチャートに示した放電灯点灯処理のステップＳＴ１６にリターンする。

上記ステップＳＴ２２において、ちらつきが継続していないことが判断されると、現在の目標電力は３５Ｗより大きいかどうかが調べられる（ステップＳＴ３４）。このステップＳＴ３４の処理は、図５に示したステップＳＴ２４の処理と同じである。このステップＳＴ３４において、現在の目標電力は３５Ｗ以下であることが判断されると、この目標電力補正処理から、図４のフローチャートに示した放電灯点灯処理のステップＳＴ１６にリターンする。これにより、点灯電力の最低値は、３５Ｗに固定される。

ステップＳＴ３４において、現在の目標電力が３５Ｗより大きいことが判断されると、次いで、目標電力から１／１００００Ｗが減算される（ステップＳＴ３５）。このステップＳＴ３５の処理は、図５に示したステップＳＴ２５の処理と同じである。その後、この目標電力補正処理から、図４のフローチャートに示した放電灯点灯処理のステップＳＴ１６にリターンする。これにより、点灯電力は緩やかに下降する。

以上説明したように、この実施の形態３に係る放電灯点灯装置によれば、放電灯６の点灯中にちらつきが発生したことを検出して、ちらつきの発生期間の長さに応じて放電灯６の点灯電力を増加するように構成したので、ちらつきの発生期間が長い放電灯にはより高い電力を供給してアーク放電が安定する電極の先端温度を維持することができる。その結果、電流極性切り換え時の電流途絶えによるちらつき、または、電流途絶えに起因する立消えの発生をなくし、質の高い点灯を維持できる。

なお、上述した実施の形態１〜実施の形態３の説明において、理解を容易にするために、いくつかの具体的な値を用いたが、この発明は、説明に使用した値に制限されるものではなく、放電灯６などの種類に応じて、種々の値を用いることができる。また、制御部９は、マイクロコンピュータを用いたデジタル回路によって構成したが、アナログ回路によって構成することもできる。

この発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。 この発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置の放電灯点灯処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置の放電灯点灯処理で行われる目標電力補正処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置の放電灯点灯処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置の放電灯点灯処理で行われる目標電力補正処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 直流電源、２ 電源スイッチ、３ ＤＣ／ＤＣコンバータ、４ ＤＣ／ＡＣインバータ、５ イグナイタ、６ 放電灯、７ 電圧検出器、８ 電流検出器、９ 制御部。

Claims (4)

1. 水銀を使用しない放電灯を点灯する放電灯点灯装置であって、
   直流電源の出力電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を矩形波の交流に変換するＤＣ／ＡＣインバータと、
   前記ＤＣ／ＡＣインバータの出力に高電圧パルスを重畳して前記放電灯に供給するイグナイタと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力波形を検出する出力波形検出器と、
   前記出力波形検出器で検出された出力波形が予め設定された波形と異なる場合は、ちらつき発生と判断すると共に、前記ＤＣ／ＡＣインバータから前記イグナイタを介して前記放電灯に供給される点灯電力に所定の電力を加算して出力するように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータおよびＤＣ／ＡＣインバータを制御する制御部
   とを備えた放電灯点灯装置。
2. 水銀を使用しない放電灯を点灯する放電灯点灯装置であって、
   直流電源の出力電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を矩形波の交流に変換するＤＣ／ＡＣインバータと、
   前記ＤＣ／ＡＣインバータの出力に高電圧パルスを重畳して前記放電灯に供給するイグナイタと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を検出する電圧検出器と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する電流検出器と、
   前記電圧検出器で検出された電圧および前記電流検出器で検出された電流に基づき前記ＤＣ／ＡＣインバータにおける電流極性切り換え時の電流途絶えに起因する前記放電灯のちらつき発生の有無を調べ、ちらつき発生がある場合に、前記ＤＣ／ＡＣインバータから前記イグナイタを介して前記放電灯に供給される点灯電力に所定の電力を加算して出力するように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記ＤＣ／ＡＣインバータを制御する制御部とを備えた放電灯点灯装置。
3. 制御部は、ちらつきの発生頻度が高くなるにしたがって、点灯電力に加算する電力を大きくする
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の放電灯点灯装置。
4. 制御部は、ちらつきの発生期間が長くなるにしたがって、点灯電力に加算する電力を大きくする
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の放電灯点灯装置。

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