JP5132402B2 - ランプ点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は放電灯やＬＥＤなどのランプの光出力を制御するランプ点灯装置に関し、特に、車輌用ヘッドライトにおける主光源用のランプの点灯状態から消灯状態に至るまでの光量の変化を制御するランプ点灯装置に関するものである。

従来のランプ点灯装置は、車輌用ヘッドライトの消灯時に周囲が急激に暗くなり、ドライバーの眼が暗さに慣れるまで全く何も見えなくなることを防止するために、ランプスイッチがオフになると、充放電回路により駆動される制御回路により、ランプへ流れる電流を徐々に減少させることにより、ランプを徐々に減光させていた（特許文献１）。

特開昭５７−３６７９６号

しかしながら、このような回路は放電灯やＬＥＤなどを点灯させることについては考慮されておらず、同様の回路を用いて放電灯を減光すると、減光中に立ち消えが生じたり点滅が生じるなど点灯が不安定になる可能性がある。また、同様の回路を用いてＬＥＤを減光すると、減光中に発光色が変化する問題が生じる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、放電灯やＬＥＤなどのランプを点灯するランプ点灯装置において、ランプの点灯状態から消灯状態に至るまでの光出力を制御するに好適なランプ点灯装置を提供する。

上記の課題を解決するために、この発明のランプ点灯装置は、電源から供給される電力を放電灯または複数のＬＥＤからなるヘッドライト用のランプに供給する供給手段と、前記ランプの点灯又は消灯を指示するスイッチの状態を検出する検出手段と、前記スイッチの状態が消灯指示状態に切り替えられた場合、前記ランプに供給する電力を時間の経過に従って減少するように前記供給手段を制御する制御手段とを備え、前記供給手段は、前記制御手段によりＯＮまたはＯＦＦの状態に切り替えられるスイッチング素子と、前記スイッチング素子がＯＮまたはＯＦＦの状態に切り替えられることにより電源から供給される電力を蓄積または放出するインダクタとから成り、前記制御手段は、スイッチング素子の切り替えにおけるＤｕｔｙおよび／又は切り替えの周期を制御する。

本発明はこのような構成を有することにより、ランプの点灯状態から消灯状態に至るまでの光出力を制御可能なランプ点灯装置を得ることができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の一実施形態に係る放電灯点灯装置を示す回路図である。図中において、放電灯点灯装置１０は、コンデンサ３、ＤＣ／ＤＣコンバータ４、インバータ５、イグナイタ６、及びコントローラ８により構成されており、直流電源１、スイッチ２、及び放電灯７と接続している。ここではランプとして放電灯を用いている。

直流電源１は、放電灯点灯装置１０に１２Ｖの直流電圧を印加する。スイッチ２は、運転者によって点灯指示状態（ＯＮ）または消灯指示状態（ＯＦＦ）に切り替えられる。スイッチ２がＯＮされている場合、直流電源１からの直流電圧が放電灯点灯装置１０に印加され、スイッチ２がＯＦＦされている場合、直流電源１からの直流電圧は放電灯点灯装置１０に印加されない。コンデンサ３は、スイッチ２がＯＮされている間、直流電源１により充電されており、スイッチ２がＯＦＦされた後、直流電源１に代わって数秒間、ＤＣ／ＤＣコンバータ４へ電力を供給する。電力を供給できる時間はコンデンサ３の容量によって異なるが、例えば３秒間持続して供給する場合、概ね１Ｆの容量が必要となる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、直流電源１により印加される１２Ｖの直流電圧を最大４００Ｖの交流電圧に変換する昇圧回路、及びこの昇圧回路から出力される交流電圧を整流し直流電圧に変換する整流回路から構成されており、直流電源１から印加される直流電圧を昇圧した直流電圧を出力する。昇圧の方式としては、例えばフライバック方式を用いることができる。この方式では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の昇圧回路は、直流電源１に接続されるインダクタとしての１次巻き線９２、この１次巻き線９２に接続されるトランジスタ９１、及び１次巻き線９２と磁気的に結合した２次巻き線９３から構成し、整流回路は、２次巻き線９３に接続されるダイオード９４及びコンデンサ９５により構成する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４のトランジスタ９１はコントローラ８と接続しており、コントローラ８によって数百ＫＨｚの周波数で切り替えられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、トランジスタ９１がＯＮの時に電力を蓄積し、トランジスタ９１がＯＦＦの時に電力を出力するため、１周期におけるトランジスタ９１のＯＮ時間とＯＦＦ時間との割合（以下、Ｄｕｔｙ）を変化させることで、出力する電力を変化させることができる。この割合の変化はコントローラ８により行われる。

インバータ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４により昇圧された直流電圧を交流電圧に変換し、イグナイタ６を介して放電灯７に印加する。インバータ５は、フルブリッジ型に連結した４個のトランジスタ９６〜９９から構成されている。トランジスタ９６〜９９はコントローラ８と接続しており、コントローラ８によって数百Ｈｚの周波数で切り替えられている。

イグナイタ６は、インバータ５の出力と放電灯７との間に接続された２次巻き線と磁気的に結合した１次巻き線とから構成され、ＤＣ／ＤＣコンバータ４から生成したパルス電圧を、１次巻き線と２次巻き線との巻き数比に応じて概ね２万Ｖの高圧パルスに変換し、放電灯７に印加することで、放電灯７の放電を始動させる。

コントローラ８は、スイッチ２の出力側の電圧Ｖ_１、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１、及びＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧Ｖ_２を検出し、それら検出結果に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ４、インバータ５、及びイグナイタ６を制御することで放電灯７を点灯制御する。

コントローラ８の電圧入力端子ａはスイッチ２の出力側と接続しており、これによりコントローラ８はスイッチ２の出力側の電圧Ｖ_１を検出する。検出された電圧Ｖ_１は、スイッチ２がＯＮであるかＯＦＦであるかを判別するために用いられる。また、コントローラ８の電圧入力端子ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力のマイナス側に接続されたシャント抵抗１１に接続されており、コントローラ８はシャント抵抗１１に印加された電圧を検出することによってＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１を検出する。また、コントローラ８の電圧入力端子ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力のプラス側と接続しており、これによりコントローラ８は出力電圧Ｖ_２を検出する。

コントローラ８の内部のメモリには、放電灯の光出力を一定に保つための電圧−電流曲線が記憶されており、コントローラ８は検出した電圧Ｖ_２に対応する電流指令値を当該電圧−電流曲線から算出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１が当該電流指令値に一致するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４のトランジスタ９１のＤｕｔｙを変化させることで、放電灯７の光出力が一定になるよう点灯制御する（以下、安定制御と称す）。

図２は、図１に示したコントローラ８の内部構成示す構成図である。図中においてコントローラ８は、Ｖ_１検出部１０１、Ａ_１検出部１０２、Ｖ_２検出部１０３、指示状態判別部１０４、経過時間カウント部１０５、メモリ１０６、減衰関数決定部１０７、出力電力算出部１０８、電力指令算出部１０９、及びＤｕｔｙ決定部１１０により構成されている。

指示状態判定部１０４は、Ｖ_１検出部１０１にて検出した電圧入力端子ａの電圧Ｖ_１により、スイッチ２がＯＮであるかＯＦＦであるかを判別する。経過時間カウント部１０５は、指示状態判定部１０４がスイッチ２がＯＦＦであると判別してからの経過時間tをカウントする。減衰関数決定部１０７は、メモリ１０６に記憶されている、安定制御時のＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力値Ｗ₀、スイッチ２がＯＦＦであると判別されてからランプ７が消灯するまでの目標消灯時間、及び基準減衰関数F(t)を用いて、時間変化するＤＣ／ＤＣコンバータ４の電力指令値Ｗ_Ｐを表す減衰関数f(t)を決定する。電力指令算出部１０９は、経過時間t及び減衰関数f(t)からＤＣ／ＤＣコンバータ４の電力指令値Ｗ_Ｐを算出する。

Ａ_１検出部１０２は、電圧入力端子ｂの電圧からＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１を検出する。Ｖ_２検出部１０３は、電圧入力端子ｃの電圧Ｖ₂をＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧Ｖ_２として検出する。出力電力算出部１０８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１と出力電圧Ｖ_２とを乗算し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力Ｗ_１を算出する。

Ｄｕｔｙ決定部１１０は、電力指令算出部１０９が算出したＤＣ／ＤＣコンバータ４の電力指令値Ｗ_Ｐと出力電力算出部１０８が算出した出力電力Ｗ_１とを比較し、出力電力Ｗ_１が電力指令値Ｗ_Ｐに一致するようなＤＣ／ＤＣコンバータ４のＤｕｔｙを決定し、Ｄｕｔｙを制御する信号をＤＣ／ＤＣコンバータ４に出力する。例えば、電力指令値Ｗ_Ｐが出力電力Ｗ_１よりも大きい場合は、Ｄｕｔｙを大きくする信号を出力し、逆の場合はＤｕｔｙを小さくする信号を出力する。

次に図１に示した放電灯点灯装置の動作について説明する。図３は、図２に示したコントローラ８における制御方法を示すフローチャートである。

以下、図２及び図３により放電灯７に供給する電力を減少させる制御方法について説明する。指示状態判別部１０４が、Ｖ_１検出部１０１にて検出した点灯スイッチ２の出力側の電圧Ｖ_１に基づいて、点灯スイッチ２がＯＦＦされたことを検出すると（Ｓ１）、経過時間カウント部１０５が経過時間のカウントを開始し（Ｓ２）、放電灯に供給する電力を減少させる制御を開始する。

減衰関数決定部１０７は、予め内部のメモリ１０６に記憶しておいた安定制御時のＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力値Ｗ₀及び目標消灯時間に基づいて、基準減衰関数F(t)から時間変化するＤＣ／ＤＣコンバータ４の電力指令値Ｗ_Ｐを表す減衰関数f(t)を決定する（Ｓ３）。基準減衰関数F(t)は、数１に示すように減衰制御開始からの経過時間の関数で表すことができる。数１において、F(t)は基準減衰関数、Ｗ₀は安定制御時のＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力値、bは係数、tは経過時間である。

例えば、安定制御時のＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力値が３５Ｗであり、目標消灯時間が１秒であるとすると、点灯スイッチ２のＯＦＦから１秒後に基準減衰関数F(t)を０Ｗにするよう制御することから、数１より係数ｂが３５であることを算出する。この条件における減衰関数f(t)は数２となる。

次に、Ａ_１検出部１０２がＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１を検出し、Ｖ_２検出部１０３がＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧Ｖ_２を検出し（Ｓ４）、経過時間カウント部１０５がスイッチ２がＯＦＦされてからの経過時間tを検出する（Ｓ７）。電力指令算出部１０９は、検出した経過時間t及び安定制御時の出力電力値Ｗ₀をＳ３で決定した減衰関数f(t)に代入することで、電力指令値Ｗ_Ｐを算出する（Ｓ８）。Ｄｕｔｙ決定部１１０は、Ｓ８において算出した電力指令値Ｗ_Ｐと、Ｓ４において検出した出力電流Ａ_１及び出力電圧Ｖ_２から算出したＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力Ｗ_１とを比較し、出力電力Ｗ_１が電力指令値Ｗ_Ｐに一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータ４のＤｕｔｙを制御する信号を出力する（Ｓ９）。その後は、Ｓ４からＳ９のステップを繰り返し、出力電力Ｗ_１が徐々に減少していく。

以上のように、減衰関数f(t)に従ってＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力Ｗ_１を制御することにより、放電灯に印加される電力を徐々に減少させた後に停止することができる。よって、放電灯を消灯する際の光出力の時間変化量を小さくすることができるため、運転者の目を放電灯が消灯した後の暗闇に違和感無く順応させることができる。また、検出したＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１及び出力電圧Ｖ_２により放電灯の電力を制御するフィードバック制御を行っているため、放電灯の個体差による放電灯の減光速度のバラツキを抑えることが可能である。

なお、上述では、電力指令値Ｗ_Ｐを算出し、電力指令値Ｗ_ＰとＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力Ｗ_１とを一致させるように制御する例について示したが、電力指令値Ｗ_Ｐと出力電圧Ｗ_１とからＤＣ／ＤＣコンバータ４の電流指令値を算出し、電流指令値と出力電流Ａ_１とを一致させるように制御することもできる。

また、上述では、安定制御時の出力電力値Ｗ₀及び目標消灯時間から電力指令値Ｗ_Ｐを算出し、電力指令値Ｗ_Ｐと出力電力Ｗ_１とを一致させるように制御する例について示したが、安定制御時の電流Ａ_１及び目標消灯時間からＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１の指令値を算出し、当該電流指令値と出力電流Ａ_１とを一致させるように制御することもできる。

また、上述では、基準減衰関数F(t)は経過時間の１／２次関数であるとしたが、１次関数、２次関数、または双曲線で表現してもよいし、非連続な関数で表現することで出力電力を段階的に変化させてもよい。

また、上述では、コンデンサ３の容量は概ね１Ｆとしたが、現実的には、運転者が暗転した中で対象物をある程度判別するために必要な０．５〜１秒の時間に対応するために、コンデンサ３の容量として１００ｍＦ程あれば充分である。

また、上述では、放電灯７の電流及び電圧と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１及び出力電圧Ｖ_２とが同等とみなせるため、コントローラ８はＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１及び出力電圧Ｖ_２を検出しているが、放電灯７の電流及び電圧を直接検出してもよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１及び出力電圧Ｖ_２から放電灯７の電流及び電圧を推定し、推定した放電灯の電流及び電圧を用いて制御を行ってもよい。

また、直流電源１は、交流電源及び整流回路から構成し、交流電源からの出力を整流して直流電圧を出力するようにしてもよい。

また、放電灯またはＬＥＤを消灯する際の光出力の変化は、減衰制御によって光出力の減少が開始してから０．７秒後の時点で５０％以上の光出力を維持し、その後１秒後に消灯させるようにする。好ましくは、維持する光出力の範囲を５０％〜７０％とする。又は、光出力の減少が開始してから２秒後の時点で５０％以上の光出力を維持し、その後３秒後に消灯させてもよい。このように、目標消灯時間の７０％が経過した時点で５０％の光出力が維持されるよう制御することで、ドライバーの目を違和感無く暗闇に慣らすことができる。

また、上述では、トランジスタ９１の切り替えにおけるＤｕｔｙを変更することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力Ｗ_１を制御するものとしたが、トランジスタ９１が一度ＯＮになってから次にＯＮになるまでの時間である、トランジスタ９１の切り替えの周期を変更することにより出力電力Ｗ_１を制御してもよく、これらの組み合わせによるものでもよい。

また、上述では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の回路方式を、トランジスタ９１のＯＮ／ＯＦＦにより、電力の蓄積及び放出を行うフライバック方式であるとしたが、整流回路におけるダイオード９４とコンデンサ９５との間にさらにダイオード及び巻き線を連結したフォワード方式としてもよい。また、昇圧回路をチョークコイル及びトランジスタ９１から構成したチョッパ方式としてもよい。

また、上述では、インバータ５は、４つのトランジスタをフルブリッジ型に連結したものであるとしたが、２つのトランジスタをハーフブリッジ型に連結したものでもよい。

また、上述では、出力電力算出部１０８において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の出力電流Ａ_１及び出力電圧Ｖ₂を乗算することでＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力Ｗ_１の算出したが、出力電流Ａ_１及び出力電圧Ｖ₂を加算した値をＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力Ｗ_１に代えて用いてもよい。これにより、出力電力算出部１０８を回路で構成する場合には、乗算の回路の使用する必要がなくなるため、コントローラ８を安価に製造できる。

実施の形態２．
図４は、図１に示したＤＣ／ＤＣコンバータ４の減衰制御における出力電圧Ｖ_２及び出力電流Ａ_１の時間変化を示す波形図である。
図４において、スイッチ２がＯＦＦになる前の安定状態（時間ｔ１以前）では、それら出力電圧Ｖ_２及び出力電流Ａ_１の値はともに所定の値に安定している。時間ｔ１において、スイッチ２がＯＦＦになり、図３のフローに従って減衰制御が開始すると、それら出力電圧Ｖ_２及び出力電流Ａ_１が低下し始める。出力電圧Ｖ_２及び出力電流Ａ_１の低下により、放電灯７に供給する電力が低下すると、放電灯７を加熱する電力も減少するため、放電灯７の電極の温度が低下する。これにより、電極間の熱電子が減少し、時間ｔ３直後の出力電流Ａ_１の波形に示すように電流が流れず放電灯７が立ち消えする場合がある。そして、立ち消え発生後も継続して点灯制御を行えば、発生する高電圧によって放電灯７が再点灯し、結果的に放電灯７は点滅してしまう。そこで、本実施の形態２に係る放電灯点灯装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１により放電灯７が消灯（立ち消え）したことを検出すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力を停止させる。

図５は、本発明の一実施形態に係る放電灯点灯装置の制御方法を示すフローチャートである。図５では、放電灯７が消灯（立ち消え）したことを検出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の動作を停止させるステップＳ６が追加されている。図５において、図３と同一又は相当部分については同一符号を付し、説明を省略する。

図５において、放電灯７が消灯しているか否かを判定し（Ｓ５）、放電灯７が消灯している場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４を停止する（Ｓ６）。Ｓ５における判定には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１を用い、当該出力電流Ａ_１の値がコントローラ８内のメモリに予め記憶されている所定値以下の場合には、放電灯７が消灯していると判定する。

以上のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１に基づいて、放電灯７が消灯しているか否かを検出し、消灯操作時に放電灯７が消灯している場合には、コントローラ８がＤＣ／ＤＣコンバータ４を停止する制御を行うことにより、放電灯７の点滅の発生を防ぐことができる。

なお、上述では、Ｓ５における放電灯７の消灯の判定にＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１を用いたが、図４における時間ｔ３直後の出力電圧Ｖ_２の波形に示すように、放電灯７の立ち消えが発生すると出力電圧Ｖ_２が大きく増加するため、当該出力電圧Ｖ_２を用いて放電灯７の消灯を判定することもできる。このようにＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧Ｖ_２を用いて放電灯７の消灯を判定する場合は、当該出力電圧Ｖ_２の値がコントローラ８内のメモリに予め記憶されている所定値以上であるときに放電灯が消灯していると判定する。

実施の形態３．
図６は、本発明の一実施形態に係る放電灯点灯装置の制御方法を示すフローチャートである。実施の形態２では、放電灯７が消灯（立ち消え）したか否かを判定していたが、図６においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力の値が所定値以下であるか否かを判定する。図６において、図５と同一又は相当部分については同一符号を付し、説明を省略する。

コントローラ８は、Ｓ４において検出したＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１及び出力電圧Ｖ_２から算出した出力電力Ｗ_１が、コントローラ８内のメモリに予め記憶されている所定の電力値（以下、停止電力値と称す）以下であるか否かを判定する（Ｓ５５）。当該停止電力値は、放電灯７の放電が安定な領域におけるＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力の値とする。

図７は、図６のフローに従い減衰制御を行った場合のスイッチ２の入力電圧Ｖ_１、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力Ｗ_１、及び放電灯７の光出力の時間変化を示す波形図である。図７において、スイッチ２がＯＦＦになる前の安定状態では、それら入力電圧Ｖ_１、出力電力Ｗ_１、及び光出力は一定になっている。時間ｔ１において、スイッチ２がＯＦＦになると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４への入力電圧Ｖ_１は即座に０Ｖとなるが、同コンバータ４からの出力電力Ｗ_１及び放電灯７の光出力は、コントローラ８が図３のフローに従って減衰制御を行うため徐々に減少する。時間ｔ２において、図６のＳ５５で出力電力Ｗ_１が停止電力値以下になったことを検出し、図６のＳ６に移行すると、出力電力Ｗ_１は０Ｗとなり放電灯７は消灯する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力Ｗ_１が減少すると、放電灯７に流れる電流も減少するため、放電を維持できず光出力が不安定になる場合があるが、Ｓ５５の判定に用いる停止電力値を、放電灯７の光出力が安定な領域におけるＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力の値に設定しておくことで、放電灯７の光出力が不安定になる前に消灯することができる。

なお、上述では、図６のＳ５５においてＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力Ｗ_１が停止電力値以下であるか否かを判定したが、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流Ａ_１の絶対値が、所定の停止電流値以下であるか否かを判定してもよい。また、経過時間が所定時間以上になったか否かを判定してもよいし、放電灯７の温度を検出し、検出した温度が所定の停止温度以下になったか否かを判定してもよい。また、これらを組み合わせて一つまたは複数の条件が所定値に達したか否かにより判定してもよい。

また、放電灯７の光出力が不安定になると光が揺らぐため、放電灯７の光出力を検出する受光素子を設けて、光出力の値が所定値以下になったらＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力を停止させるようにしてもよい。光が揺らいでいる場合、放電灯７の電圧が周期的に変動しているので、放電灯７の電圧を検出し、検出した電圧が周期的に変動しているときにＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力を停止させるようにしてもよい。

実施の形態４．
図８は、本発明の一実施形態に係る放電灯点灯装置の制御方法を示すフローチャートである。図８においては、スイッチ２がＯＮされたか否かを判定する。図８において、図３と同一又は相当部分については同一符号を付し、説明を省略する。

運転者がヘッドライトを繰返し点滅させて相手に合図を送る（以下、パッシング）の際には、放電灯の光出力を十分に変化させる必要がある。しかし、上述のような減衰制御が行われると、十分な光出力の変化が得られない。そこで、図８において、コントローラ８は、減衰制御を行っている途中でスイッチ２が再度ＯＮされると（Ｓ７５）、パッシングが行われていると判断し、以降スイッチ２がＯＦＦされても減衰制御を行わないようにした上で放電灯の安定制御を開始する（Ｓ７６）。なお、Ｓ７６において、減衰制御が禁止された後、スイッチ２の状態が所定時間継続してＯＮ又はＯＦＦであったときは、通常の動作に戻るものとする。

図９は、パッシングが行われた際のＤＣ／ＤＣコンバータ４への入力電圧Ｖ_１及びＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力Ｗ_１の時間変化を示した波形図である。図９において、時間ｔ１でスイッチ２がＯＦＦになると入力電圧Ｖ_１は即座に０Ｖとなるが、出力電力Ｗ_１は、コントローラ８が減衰制御を行うため徐々に減少する。時間ｔ５においてスイッチ２が再度ＯＮされると、コントローラ８が減衰制御を禁止し、安定制御を開始するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力Ｗ_１は一定値（３５Ｗ）に戻る。その後、時間ｔ７，ｔ８，ｔ９においてスイッチ２がＯＦＦされても、コントローラ８が減衰制御しないため、当該出力電力Ｗ_１は瞬時に０Ｗとなる。

以上のように、放電灯点灯装置が減衰制御を行っている途中に再度スイッチ２がＯＮすると、その後繰り返されるスイッチ２のＯＦＦ操作に対する減衰制御を禁止することから、パッシングにおいて十分な光出力の変化を得ることができる。

なお、上述では、減衰制御を禁止するものとしたが、減衰制御における目標消灯時間を短く設定し、短時間で放電灯を消灯させるものとしてもよい。

なお、放電灯点灯装置は、実施の形態１〜４の構成の組み合わせたものとしてもよい。

実施の形態５．
図１０は、本発明における放電灯点灯装置の他の実施の形態を示す回路図である。実施の形態１では、直流電源１をスイッチ２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ４に接続する例について示したが、図１０においては、直流電源１はＤＣ／ＤＣコンバータ４と直接接続されている。図１０において図１と同一又は相当部分については同一符号を付し、説明を省略する。

図１０において、スイッチ５２は、運転手が手動で切り替えを行うライトスイッチまたは、車載の電子制御ユニット（ＥＣＵ）からの信号に基づいて、放電灯点灯装置５０に放電灯を点灯または消灯させる制御信号を出力する。制御信号は、「Ｈ」と「Ｌ」の電圧あるいは電流信号としてもよいし、ＣＡＮやＬＡＮなどの情報通信によるものでもよい。

放電灯点灯装置５０内のコントローラ５８の電圧入力端子ｄはスイッチ５２と接続しており、これによりコントローラ５８はスイッチ５２の出力を受信する。コントローラ５８は、スイッチ５２から出力される制御信号を受信し、受信した制御信号に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ４を制御する。スイッチ５２から放電灯を消灯する制御信号が送信された場合は、減衰制御を開始する。

以上のように、供給電力の減衰制御の際に、直流電源１からＤＣ／ＤＣコンバータ４に電力を供給することが可能となるため、充電池や静電容量の大きいコンデンサを用いる意必要がなくなり、小型化及び低コスト化が可能となる。

実施の形態６．
図１１は、本発明におけるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を点灯するＬＥＤ点灯装置６０の一実施の形態を示す回路図である。図１１において図１と同一又は相当部分については同一符号を付し、説明を省略する。ＬＥＤ点灯装置６０は、コンデンサ３、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４、及びコントローラ６８から構成されている。

図１１において、ＬＥＤ６７ａ〜６７ｅは、電力が供給されると発光する発光ダイオードであり、ＬＥＤ６７ａ〜６７ｅには、それぞれ並列にトランジスタからなるスイッチ６９ａ〜６９ｅが接続されている。スイッチ６９ａ〜６９ｅのベースは、コントローラ６８と接続されており、コントローラ６８からの信号によりＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。ＯＮになったスイッチに対応するＬＥＤには電流が流れなくなり消灯するため、コントローラ６８により個々のＬＥＤの点灯、消灯を制御することが可能である。

ＤＣ／ＤＣコンバータ６４は、トランス９２からなる昇圧回路と、ダイオード９４及びコンデンサ９５からなる整流回路とにより構成されており、直流電源１から印加される１２Ｖの入力電圧Ｖ₁を昇圧し、例えば５０Ｖ程の直流電圧を出力することでＬＥＤに対して所定の電流を出力する。コントローラ６８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の出力電流Ａ₁、出力電圧Ｖ_２、及び直流電源１により印加される入力電圧Ｖ₁を検出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４を制御することによりＬＥＤ６７ａ〜６７ｅを一定の光量で点灯させる。

次に実施の形態６に係るＬＥＤ点灯装置の制御方法について説明する。図１２は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ点灯装置の制御方法を示すフローチャートである。ＬＥＤは流れる電流が減少すると発光色が変化するため、個々のＬＥＤに流れる電流値を減少させることなく光出力を減少させる必要がある。
なお、個々のＬＥＤの発光色を変えないように通電電流値を維持したまま平均通電電流を減少させる手段として、ＰＷＭ制御によってＬＥＤへの通電／非通電時間幅を制御する手段は一般的であるが、ヘッドライトの発光量を短時間で変化させる減光には複雑な手段が必要であり、ＬＥＤ点灯装置のコスト高揚は否めない。

図１２において、コントローラ６８は、点灯スイッチ２の負荷側の電圧Ｖ_１に基づいて点灯スイッチ２がＯＦＦされたことを検出すると（Ｓ１）、経過時間のカウントを開始し（Ｓ２）、電力を減少させる制御を開始する。コントローラ６８のメモリには、予めＬＥＤ６７ａ〜６７ｅをそれぞれ消灯する時間である消灯時間ａ〜ｅが記憶されている。コントローラ６８は、現在の経過時間を検出し（Ｓ７）、消灯時間ａ〜ｅを経過しているか否かを判定し（Ｓ７１）、経過していると判定された消灯時間に対応するＬＥＤを消灯する（Ｓ７２）。その後、Ｓ７〜Ｓ７２を繰り返した後、全てのＬＥＤが消灯すると放電灯点灯装置の動作が停止する。

図１３は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ点灯装置の消灯動作におけるＬＥＤ点灯個数の時間変化を示す波形図である。図１３において、スイッチ２がＯＦＦになる前の状態では、ＬＥＤは５個点灯している。時間ｔ１において、スイッチ２がＯＦＦになると入力電圧Ｖ₁は即座に０Ｖとなるが、ＬＥＤの点灯個数は経過時間の消灯時間ａ〜ｅの経過と共に１個づつ減少し、時間ｔ４において全てのＬＥＤが消灯する。なお、コントローラ６８は、ＬＥＤ６７ａ〜６７ｅを順次消灯していく際にも、各ＬＥＤが一定の光量で点灯するように、ＬＥＤの数に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ６４を制御している。ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の制御に用いる減衰関数を、ＬＥＤの点灯個数の減少にともなって段階的に減少するものとすると、個々のＬＥＤの発光色を変えることなく全てのＬＥＤを消灯させることが可能である。

以上のように、点灯しているＬＥＤを順次消灯することにより、個々のＬＥＤに供給される電力は安定時と同等のまま、ヘッドライトの発光量を減光することができる。よって、個々のＬＥＤの発光色を変化させることなくヘッドライトの減光が可能となる。

なお、点灯しているＬＥＤを順次消灯する制御を実施している途中に、スイッチ２がＯＮされ短時間の間に再度ＯＦＦされる場合、コントローラ６８にパッシングであると判定させることで、その後繰り返されるスイッチ２のＯＦＦ操作に対する順次消灯制御を禁止しＬＥＤを一度に消灯させることもできる。この制御により、光出力の変化を大きくできる。なお、ＬＥＤは一部を点灯させたままにしておいてもよいし、順次消灯する速度を速めてもよい。

なお、ＬＥＤ６７ａ〜６７ｅのそれぞれを、複数のＬＥＤからなるＬＥＤセットとして構成してもよい。この構成により、複数のセット毎に点灯又は消灯が可能となる。

実施の形態７．
図１４は、本発明におけるＬＥＤ点灯装置の一実施の形態を示す回路図である。実施の形態６においては、直流電源１をスイッチ２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ６４に接続する例について示したが、図１４においては、直流電源１はＤＣ／ＤＣコンバータ６４と直接接続されている。図１４において図１０及び図１１と同一または相当部分については同一符号を付し、説明を省略する。

図１４に係るＬＥＤ点灯装置は、供給電力の減衰（順次消灯）制御の際に、直流電源１からＤＣ／ＤＣコンバータ６４に電力を供給することが可能となるため、充電池や静電容量の大きいコンデンサを用いる必要がなくなり、小型化及び低コスト化が可能となる。

本発明の一実施形態に係る放電灯点灯装置を示す回路図 本発明の一実施形態に係る放電灯点灯装置のコントローラ８を示す回路図 本発明の一実施形態に係る放電灯点灯装置の制御方法を示すフローチャート 減衰制御における出力電圧及び出力電流の時間変化を示す波形図 本発明における放電灯点灯装置の他の制御方法を示すフローチャート 本発明における放電灯点灯装置の他の制御方法を示すフローチャート 減衰制御を行った場合の入力電圧、出力電力、及び放電灯の光出力の時間変化を示す波形図 本発明における放電灯点灯装置の他の制御方法を示すフローチャート パッシングが行われた際の入力電圧及び出力電力の時間変化を示した波形図 本発明における放電灯点灯装置の他の実施の形態を示す回路図 本発明におけるＬＥＤを点灯するＬＥＤ点灯装置６０の一実施の形態を示す回路図 本発明の一実施形態に係るＬＥＤ点灯装置の制御方法を示すフローチャート 本発明の一実施形態に係るＬＥＤ点灯装置の消灯動作におけるＬＥＤ点灯個数の時間変化を示す波形図 本発明におけるＬＥＤ点灯装置の一実施の形態を示す回路図

符号の説明

１ 直流電源
２，５２ スイッチ
３ コンデンサ
４，６４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５ インバータ
６ イグナイタ
７ 放電灯
８，５８，６８，７８ コントローラ
６７ａ〜６７ｅ ＬＥＤ

Claims (8)

1. 電源から供給される電力を放電灯または複数のＬＥＤからなるヘッドライト用のランプに供給する供給手段と、
   前記ランプの点灯又は消灯を指示するスイッチの状態を検出する検出手段と、
   前記スイッチの状態が消灯指示状態に切り替えられた場合、前記ランプに供給する電力を時間の経過に従って減少するように前記供給手段を制御する制御手段と
   を備え、
   前記供給手段は、前記制御手段によりＯＮまたはＯＦＦの状態に切り替えられるスイッチング素子と、前記スイッチング素子がＯＮまたはＯＦＦの状態に切り替えられることにより前記電源から供給される電力を蓄積または放出するインダクタとから成り、
   前記制御手段は、前記スイッチング素子の切り替えにおけるＤｕｔｙおよび／又は切り替えの周期を制御すること
   を特徴とするランプ点灯装置。
2. 前記ランプのランプ電流、前記ランプのランプ電圧、前記供給手段の出力電流、又は前記供給手段の出力電圧のうち少なくとも一つを検出する検出手段
   を備え、
   前記制御手段は、前記検出手段において検出した前記ランプのランプ電流、前記ランプのランプ電圧、前記供給手段の出力電流、又は前記供給手段の出力電圧のうち少なくとも一つに基づいて前記スイッチング素子の切り替えにおけるＤｕｔｙおよび／又は切り替えの周期を制御すること
   を特徴とする請求項１記載のランプ点灯装置。
3. 前記制御手段は、前記スイッチの状態が消灯指示状態に切り替えられてから前記ランプを消灯させるまでの目標消灯時間に基づいて定められる減衰関数に基づいて前記スイッチング素子の切り替えにおけるＤｕｔｙおよび／又は切り替えの周期を制御すること
   を特徴とする請求項１記載のランプ点灯装置。
4. 前記ランプは放電灯であり、
   前記ランプのランプ電流、前記ランプのランプ電圧、前記供給手段の出力電流、又は前記供給手段の出力電圧のうち少なくとも一つを検出する検出手段と、
   前記検出手段において検出した前記ランプのランプ電流、前記ランプのランプ電圧、前記供給手段の出力電流、又は前記供給手段の出力電圧のうち少なくとも一つに基づいて前記放電灯が消灯しているか否かを検出する消灯検出手段と
   を備え、
   前記制御手段が前記ランプに供給する電力を時間の経過に従って減少させている際に、前記放電灯が消灯した場合、
   前記制御手段は、前記ランプへの電力の供給を停止するよう前記供給手段を制御することを特徴とする請求項１または請求項３記載のランプ点灯装置。
5. 前記ランプは放電灯であり、
   前記放電灯に供給する電力、供給する電流、前記供給手段の出力電流、又は前記供給手段の出力電圧、放電灯の温度、又は経過時間のうち少なくとも一つを検出する状況検出手段と
   前記状況検出手段が検出した前記放電灯に供給する電力、供給する電流、前記供給手段の出力電流、又は前記供給手段の出力電圧、放電灯の温度、又は経過時間のうち少なくとも一つが、所定の値に到達したか否かを判定する判定手段とを備え、
   前記制御手段が前記ランプに供給する電力を時間の経過に従って減少させている際に、前記判定手段が前記放電灯に供給する電力、供給する電流、前記供給手段の出力電流、又は前記供給手段の出力電圧、放電灯の温度、又は経過時間が所定の値に到達したと判定した場合、
   前記制御手段は、前記ランプへの電力の供給を停止するよう前記供給手段を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のランプ点灯装置。
6. 前記ランプは複数のＬＥＤから成り、
   前記複数のＬＥＤのうち少なくとも一つのＬＥＤに流れる電流を遮断することにより、前記複数のＬＥＤにおける点灯するＬＥＤの数を制御する点灯数制御手段
   を備え、
   前記点灯数制御手段は、点灯する前記ＬＥＤの数に応じて、前記ランプに供給する電力を減少させること
   を特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のランプ点灯装置。
7. 前記制御手段が前記ランプに供給する電力の時間の経過に従って減少させている際に、前記スイッチの状態が点灯指示状態に切り替えられた場合、
   その後の前記スイッチの状態が点灯指示状態から消灯指示状態に切り替えられる操作に対し、前記ランプに供給する電力の時間の経過に従う減少の量を、前記スイッチの状態が点灯指示状態に切り替えられなかった場合よりも増加させること
   を特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載のランプ点灯装置。
8. 前記ランプに供給する電力の時間の経過に従う減少は、前記スイッチの状態が消灯指示状態に切り替えられてから消灯するまでの時間の７０％が経過する時点で、前記ランプの光出力の減少率が５０％未満であること
   を特徴とする請求項３記載のランプ点灯装置。

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