JP5379644B2 - 放電灯点灯装置及びそれを用いた車両用前照灯装置 - Google Patents

Description

本発明は電源電圧の異常判定機能を備える放電灯点灯装置及びそれを用いた車両用前照灯装置に関するものである。

従来の放電灯点灯装置の構成例を図１２に示す。この点灯装置は、バッテリや交流電流を整流平滑して得られる直流電源Ｅを放電灯Ｌａが必要とする電力に変換し、放電灯Ｌａを安定に点灯させる電子安定器である。

スイッチＳＷがオンされると、直流電源Ｅの直流電源電圧をＤＣ−ＤＣ変換回路１にて放電灯Ｌａが必要とする電力レベルに変換し、このＤＣ−ＤＣ変換回路１からの直流出力をインバータ回路２にて交番電力に変換し、放電灯Ｌａに電力供給する。この例では、放電灯Ｌａとして高輝度放電灯（ＨＩＤランプ）を用いているため、消灯時には高電圧を印加して放電を開始させるための始動回路３がインバータ回路２の出力と放電灯Ｌａの間に接続されている。

制御回路４は、ランプ電圧検出値とランプ電流検出値より出力フィードバック制御を行う出力制御回路６を有している。この出力制御回路６からはＤＣ−ＤＣ変換回路１の出力を調整するためのＰＷＭ条件を制御する信号が出力され、ＰＷＭ信号発生回路７にてＤＣ−ＤＣ変換回路１を構成するスイッチング素子１ａのスイッチング信号を発生させ、放電灯点灯装置の出力制御を行い、放電灯Ｌａを安定点灯させている。

ＤＣ−ＤＣ変換回路１において、スイッチング素子１ａがオンのとき、直流電源Ｅからトランス１ａの１次巻線に電流Ｉ１が流れる。スイッチング素子１ａがオフのとき、トランス１ａの２次巻線の誘起電圧によりダイオード１ｄを介して平滑コンデンサ１ｃに電流Ｉ２が流れる。図１２の場合、インバータ回路２の極性反転は、低周波インバータ駆動回路５により制御されており、出力制御回路６によりインバータ回路２の入力電圧と入力電流を検出することで等価的にランプ電圧検出値とランプ電流検出値を検出している。

出力制御回路６とＰＷＭ信号発生回路７を用いたフィードバック制御により、ある程度の電源変動が生じても、出力変動を抑制し安定点灯を実現できる。しかしながら、入力電圧Ｖｉｎが大幅に低下した場合、出力を安定化させるために大きな入力電流Ｉ１が必要となる。このため、放電灯点灯装置を構成する回路素子の過大な電流による破壊や回路効率低下による過度の発熱による回路破壊などの恐れがある。

そこで、図１３のように入力電圧Ｖｉｎが所定の動作維持電圧Ｖ１未満になると、動作制御回路８によって、動作停止させる。また、動作開始直後はその直前に比べ入力電流の差が大きく、電源内部インピーダンスや電源から点灯装置までの線路インピーダンスによって電圧降下が発生するため、動作許可電圧Ｖ２と動作維持電圧Ｖ１の間にはヒステリシス幅が設けられている。

しかし、例えば過放電状態のバッテリなどのように、電源のインピーダンスが高い場合、等価的にバッテリ内部の直列インピーダンスが通常よりも増大した状況となる。この状態で放電灯を点灯させると、図１４のように放電灯点灯装置への入力電圧Ｖｉｎが低下してゆき、動作維持電圧Ｖ１未満になると停止する。これにより、負荷が無くなるとバッテリ電流が小さくなるので、バッテリ端子電圧は上昇し、動作許可電圧Ｖ２を超えると放電灯点灯装置は再起動するが、すぐに入力電圧Ｖｉｎが低下し、再び停止するような動作を繰り返す。

また、電源から放電灯点灯装置にいたる線路上に何らかの異常が発生し、線路インピーダンスが高くなった状態でも同様の不具合が発生する。放電灯にとって、点滅動作の継続は寿命などに悪影響を及ぼす。

このため、特許文献１（再公表ＷＯ０１／０３３９１６号公報）では、入力電源範囲を逸脱して消灯させた回数が規定回数を超えると、点灯禁止することで点滅回数を限定している。

再公表ＷＯ０１／０３３９１６号公報

ところで、入力電圧Ｖｉｎが動作維持電圧Ｖ１と動作許可電圧Ｖ２の間を繰返すのは、電源異常の場合だけではなく、使用者が故意に電源をオン／オフした場合にも生じ得る。例えば、車両用前照灯の場合はパッシング動作などを行う場合があり、使用者による故意のオン／オフに対しては点灯禁止に至らないようにする必要がある。このため、特許文献１の点灯禁止する消灯回数は、使用者によるオン／オフ繰返し回数として想定される以上に大きく設定する必要がある。一方で、放電灯の寿命という観点から見れば点滅回数は少ない方が良い。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、電源そのものや電源系統の不具合により電源インピーダンスが大きくなり、入力電圧が不安定になっている場合には、放電灯の点滅回数を抑制しつつ放電灯点灯装置の動作を確実に停止させ、放電灯や放電灯点灯装置の劣化を防止しながら、使用者の故意による電源のオン／オフの繰返しでは点灯禁止への移行を抑制することを課題とする。

請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図１、図１２に示すように、入力電圧Ｖｉｎが第１の所定値Ｖ２以上に達して起動可能入力電圧と判断されると動作開始し、第１の所定値Ｖ２より低い第２の所定値（Ｖ０またはＶ１）未満となり動作停止入力電圧と判断されると動作を停止させ、少なくとも入力電圧Ｖｉｎが再び第１の所定値Ｖ２以上に達したと判断されるまで停止状態を維持する入力電圧監視機能（コンパレータＣＭＰ０〜ＣＭＰ２とＲＳフリップフロップ８３）と、入力電圧Ｖｉｎが第２の所定値（Ｖ０またはＶ１）未満となって動作状態から停止状態へと移行した回数をカウントし、カウント数が所定回数を超えた場合、電源異常と判断する電源異常判定機能（カウンタ８４）を有し、入力電圧Ｖｉｎが第２の所定値未満に低下しても、入力電圧監視機能は第２の所定値未満であると判断するまでに所定の応答時間（信号遅延回路８０，８１の遅延時間Ｔｄ０，Ｔｄ１）を有し、放電灯Ｌａが放電開始する前の無負荷開放状態における無負荷電圧を調整する無負荷制御時の前記応答時間Ｔｄ０は、放電灯Ｌａが定常点灯状態における出力調整する点灯制御時の前記応答時間Ｔｄ１よりも小さく設定したことを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、入力電圧監視機能は少なくとも入力電圧が第２の所定値未満に低下した状態が所定時間継続した場合、動作停止入力電圧と判断し、放電灯が放電開始する前の無負荷開放状態における無負荷制御時において動作停止入力電圧と判断するまでの電圧低下継続時間（Ｔｄ０，Ｔｄ１）は、放電灯が定常点灯状態における点灯制御時において動作停止入力電圧と判断するまでの電圧低下継続時間より短く設定したことを特徴とする（図３の＃４３、図４の＃７３）。

請求項３の発明は、請求項１または２のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、動作停止入力電圧と判定する前記第２の所定値（Ｖ０，Ｖ１）は、放電灯が定常点灯状態における点灯制御時に比べて、無負荷開放状態における無負荷制御時の方が高く設定されていることを特徴とする（図３の＃４１、図４の＃７１）。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、電源異常判定機能は、放電灯が放電開始する前の無負荷開放状態における無負荷制御時において、入力電圧が第２の所定値未満となり動作停止入力電圧と判断された回数のみをカウントし、カウント数が所定回数を超えた場合、電源異常と判断することを特徴とする（図５の＃１２，＃１３）。

請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、電源異常判定機能は、放電灯が放電開始する前の無負荷開放状態における無負荷制御時において、入力電圧が第２の所定値未満となり動作停止入力電圧と判断された回数と、放電灯が定常点灯状態における点灯制御時において、動作停止入力電圧と判断された回数にそれぞれ係数を乗じ、その合計が所定値を超えた場合電源異常と判断し、無負荷制御時の前記係数に比較し、点灯制御時の前記係数が小さく設定されていることを特徴とする（図６の＃１２ａ，＃１２ｂ）。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、放電灯が放電開始する前の無負荷開放状態における無負荷制御時において、入力電圧が第２の所定値未満となり動作停止した場合は、出力電圧あるいは点灯装置を構成する電力変換回路出力が、少なくとも無負荷制御時に調整される出力電圧より低い所定値以下に低下するまで、入力電圧が再起動条件を満足しても停止状態を維持する再起動判定機能を有することを特徴とする（図７の＃１７）。

請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、前記動作停止入力電圧未満に達したことを判断した回数をカウントするカウンタは、点灯装置が動作中でかつ入力電圧が第２の所定値以上である状態が所定時間継続した場合、カウント数を初期値にリセットすることを特徴とする（図８の＃７，＃８，＃１８，＃１９）。

請求項８の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、前記動作停止入力電圧未満に達したことを判断した回数をカウントするカウンタは、放電灯が点灯していると判断されている状態が所定時間維持された場合、カウント数を初期値にリセットすることを特徴とする（図８の＃８，＃１８，＃１９）。

請求項９の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、前記動作停止入力電圧未満に達したことを判断した回数をカウントするカウンタは、点灯装置が動作中でかつ入力電圧が第２の所定値以上である状態である間、カウンタが初期値に達するまで所定周期で逆カウントすることを特徴とする（図９の＃７，＃８，＃２０）。

請求項１０の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、前記動作停止入力電圧未満に達したことを判断した回数をカウントするカウンタは、放電灯が点灯していると判断されている状態である間、カウンタが初期値に達するまで所定周期で逆カウントすることを特徴とする（図９の＃８，＃２０）。

請求項１１の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、電源異常と判断された場合、異常停止状態を維持し、点灯装置が停止している状態で、少なくとも電源電圧が第３の所定値未満である状態が所定期間以上継続するまで該異常停止状態は解除されないことを特徴とする（図１のカウンタ８４のリセット）。

請求項１２の発明は、請求項１〜１１のいずれかに記載の放電灯点灯装置を用いた車両用前照灯装置である（図１０）。

本発明によれば、放電灯点灯装置の動作開始後、電源そのものや電源系統の不具合により電源インピーダンスが大きくなり、入力電圧が不安定になっている場合、無負荷動作時における入力電圧の動作維持電圧判定の応答性を点灯動作時における判定応答性より高速に設定し、入力電圧が動作維持電圧範囲外に達して停止させた回数をカウントし、停止回数により入力異常を判断する場合においても、無負荷動作時における停止回数を重視することで入力異常による放電灯の点滅回数を抑制しつつ、放電灯点灯装置の動作を確実に停止させ、放電灯や放電灯点灯装置の劣化を防止することができる。また、使用者の故意による電源のオン／オフ繰返しとの区別を容易にし、点灯禁止への移行を抑制することが可能となる。

本発明の実施形態１の動作制御回路の内部構成を示す回路図である。 本発明の実施形態２の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２の要部構成を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２の要部構成を示すフローチャートである。 本発明の実施形態３の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態３の一変形例の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態４の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態５の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態５の一変形例の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態６の前照灯点灯装置の構成を示す説明図である。 本発明の実施形態６の前照灯点灯装置を有する車両の斜視図である。 従来例の回路図である。 従来例の動作説明図である。 従来例の動作波形図である。

（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１の要部構成を示す。図１は図１２の動作制御回路８に本発明を適用したものである。入力電圧Ｖｉｎは、電圧を監視しているコンパレータＣＭＰ０〜ＣＭＰ２に入力され、それぞれ基準電圧Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２と比較される。

コンパレータＣＭＰ２により入力電圧Ｖｉｎが動作許可電圧Ｖ２に達したことを判断すると、ＲＳフリップフロップ（ＲＳ−ＦＦ）８３の出力ＱをＨレベルにセットし、動作許可信号（Ｈレベル）を動作制御回路８から出力する。この動作許可信号によって、図１２に示すＰＷＭ信号出力が許可され、ＤＣ−ＤＣ変換回路１が動作し、動作開始する。

無負荷動作状態で入力電圧Ｖｉｎが低下し、動作維持電圧Ｖ０未満になると、コンパレータＣＭＰ０からＬレベルが出力される。コンパレータＣＭＰ０の出力は遅延回路８０に入力され、所定の遅延時間Ｔｄ０が経過した後、遅延回路８０の入力信号が出力側に反映される。遅延回路８０の出力とコンパレータＣＭＰ０の出力は、オア回路ＯＲ０で論理和される。すなわち、オア回路ＯＲ０の出力にて動作維持電圧Ｖ０未満と判定されるのは、コンパレータＣＭＰ０の出力がＬレベルに遷移してから所定の遅延時間Ｔｄ０が経過した後となる。

オア回路ＯＲ０で論理和するのは、ノイズ等によりコンパレータＣＭＰ０の出力が極めて短時間低下する誤判定があっても停止しないようにするためであり、現時点での判定値と所定の遅延時間Ｔｄ０前の判定値の両方がＶ０未満であることによって、電圧低下と判定する構成になっている。

一方、点灯状態の場合、動作維持電圧Ｖ１未満になると、コンパレータＣＭＰ１からＬレベルが出力される。コンパレータＣＭＰ１の出力は遅延回路８１に入力され、所定の遅延時間Ｔｄ１が経過した後、遅延回路８１の入力信号が出力側に反映される。遅延回路８１の出力とコンパレータＣＭＰ１の出力は、オア回路ＯＲ１で論理和される。すなわち、オア回路ＯＲ１の出力にて動作維持電圧Ｖ１未満と判定されるのは、コンパレータＣＭＰ１の出力がＬレベルに遷移してから所定の遅延時間Ｔｄ１が経過した後となる。これによりノイズ等の誤判定を防止するのはコンパレータＣＭＰ０の場合と同様である。

動作維持電圧の判定結果信号であるオア回路ＯＲ０、ＯＲ１の出力信号は、ＲＳフリップフロップ８３のリセット（Ｒｅｓｅｔ）端子に入力されるが、オア回路ＯＲ０、ＯＲ１の出力信号のどちらが入力されるかは、コンパレータＣＭＰ３の出力信号に応じて切換手段８２により切り換えられる。すなわち、出力電圧Ｖｏｕｔが点灯電圧状態であると判断されるＶ３以下である場合はオア回路ＯＲ１の出力信号がＲＳフリップフロップ８３のリセット端子に入力され、出力電圧ＶｏｕｔがＶ３を超えていれば無負荷状態と判断して、オア回路ＯＲ０の出力信号がＲＳフリップフロップ８３のリセット端子に入力される。

オア回路ＯＲ０、ＯＲ１のいずれかのＬレベル信号がＲＳフリップフロップ８３のリセット端子に入力されると、ＲＳフリップフロップ８３の出力ＱはＬレベルに遷移し、動作禁止信号（Ｌレベル）を動作制御回路８から出力する。この動作禁止信号によって、図１２に示すＰＷＭ信号出力が禁止され、ＤＣ−ＤＣ変換回路１が停止し、点灯装置が停止する。

このように、入力電圧Ｖｉｎが動作維持電圧未満に低下したことによる点灯装置の停止判定は、ノイズ等の影響により誤停止するのを防止するため、動作維持電圧未満の状態が所定時間継続したことを確認することによって、停止判断の応答性を遅くする。

入力電圧Ｖｉｎが動作許可電圧Ｖ２以上になれば、コンパレータＣＭＰ２の出力がＬレベルとなることで、ＲＳフリップフロップ８３のセット端子が立ち下がるので、ＲＳフリップフロップ８３が再びセットされ、動作許可信号が出力される。

ＲＳフリップフロップ８３の出力ＱがＨレベルからＬレベルに遷移すると、カウンタ８４がダウンカウント動作する。カウンタ８４は初期値が設定され、所定回数ＲＳフリップフロップ８３の出力がＨレベルからＬレベルに遷移、すなわち動作状態から停止状態への遷移が行われると、カウンタ８４からアンダーフロー端子よりＬレベルのアンダーフロー信号が出力される。

カウンタ８４のアンダーフロー前はアンダーフロー端子からＨレベル信号が出力されており、通常はアンド回路ＡＮＤ０は信号通過可能である。動作許可信号は、アンダーフロー信号とＲＳフリップフロップ８３の出力をアンド回路ＡＮＤ０により論理積した結果であるため、アンダーフロー信号は異常停止信号として動作し、アンダーフロー信号がＬレベルである間は動作禁止信号（Ｌレベル）が動作制御回路８から出力され続ける。

なお、図示していないが、制御電源が所定電圧以下になるとリセット信号を出力するリセット回路を有しており、前記カウンタ８４はリセット信号により初期設定値にセットされると共に、アンダーフロー信号がリセットされてＨレベルになり、異常停止状態が解除される。また、リセット信号の出力時には、動作禁止信号が出力されるように構成されている。

さらに、入力電圧Ｖｉｎが低下しても、遅延時間Ｔｄ０、Ｔｄ１内にリセット信号が出力されないように制御電源電圧の維持性能を確保（例えば制御電源用コンデンサの容量を大きく設定）しておく。

リセット信号は、遅延時間Ｔｄ０、Ｔｄ１を超える所定時間以上オフ状態であった場合（たとえば動作停止状態で、入力電圧Ｖｉｎが所定値以下を所定期間維持するような場合）に出力されるよう構成されている（請求項１１）。

ここで、遅延回路８０の遅延時間Ｔｄ０を遅延回路８１の遅延時間Ｔｄ１に対して小さく設定することで、無負荷時における動作維持電圧判定の応答性を点灯時よりも早くすることができる。例えば、Ｔｄ０を３ｍｓ、Ｔｄ１を５０ｍｓのように設定することで、無負荷動作時における、動作維持電圧判定をすばやく行い、無負荷状態での動作停止回数の計数を多くすることで、点滅回数を抑制できる。それと共に、Ｔｄ１を比較的長くすることで点灯状態に稀に生じる瞬時電圧降下において、できる限り点灯状態を維持するように動作させることが可能となる。

放電灯は消灯から点灯に移行するまでに、無負荷状態の過程があり、点灯までに時間がかかる。このため、たとえば他の負荷の短時間過負荷による瞬時電源電圧降下などが生じても、点灯状態にある場合は、なるべく消灯させずに動作させておきたい。そこで、点灯状態における停止判断の応答性を遅く設定し、点灯装置が破壊に至らないような、ごく短時間の瞬時電源電圧降下では停止させないようにする。

一方、無負荷時における比較的大きな電力消費は短時間であるため、動作維持電圧判定の応答性が遅いと、無負荷動作開始状態において入力電圧が動作維持電圧未満に低下しても停止判定に至らない場合があり、放電灯の点滅回数が多くなる。そのため、放電灯が点灯状態で出力制御している場合と、放電前の無負荷状態で、無負荷開放電圧を出力制御している場合とで、動作維持電圧判定の応答性を変え、点灯状態出力制御時における動作維持電圧判定の応答性に比べて、無負荷開放電圧の出力制御時における動作維持電圧判定の応答性を敏感に設定する。

つまり、放電灯が点灯していれば放電開始後は点灯維持のため、放電灯に電力を継続的に投入するため、入力インピーダンスが高ければ必然的に低下し、出力電力と入力インピーダンスの大きさによっては、入力電圧Ｖｉｎが動作維持電圧Ｖ１未満に低下し、点灯装置を停止し消灯する。また、電源を投入し、放電灯が放電開始される直前には、放電灯点灯装置の出力は放電開始させやすくするため放電時の電圧（たとえば８５Ｖ）より数倍〜十数倍程度の高い電圧（たとえば４００Ｖ）の無負荷開放電圧が出力される。さらに、ＤＣ−ＤＣ変換回路出力やインバータ回路出力端には平滑コンデンサやフィルタ用コンデンサが接続されており、未放電の無負荷状態であっても、放電灯点灯装置の出力電圧を無負荷開放電圧に昇圧するまでには電力が必要となる。

放電開始までの時間を短くするためには、瞬時的に大きな電力が必要となり、このとき、入力インピーダンスが高ければ、入力電圧の低下が生じ、入力電圧が動作維持電圧未満に低下すれば、点灯装置を停止する。すなわち、点灯動作制御時において入力電圧が動作維持電圧未満に低下したかを判断するだけでなく、点灯前の無負荷状態においても動作維持電圧判定を行い、入力電圧が動作維持電圧未満に達し、停止した回数を計数し、所定値以上で停止させることにより、放電前の無負荷状態での停止回数が加算されるため、放電灯の点滅回数を減らすことが可能となる。

また、使用者が故意に電源のオン／オフを繰返す場合、放電開始より短い時間で瞬時的にオン／オフするのは困難であるため、動作停止回数設定を比較的小さく設定でき、これによっても、点滅回数を抑えることが可能となる。

これによって、電源のインピーダンスが高い場合、放電開始前の無負荷状態で動作させているときの動作維持電圧未満に達する入力電圧低下の回数をより多く検出することで、放電灯の点滅回数を減らし、放電灯の劣化を防止する。

入力電圧Ｖｉｎの動作維持電圧を判定する回路例は本実施形態に限ったものではなく、入力電圧Ｖｉｎが動作維持電圧未満になって最終的に動作維持電圧未満と判断される信号が出力される場合は比較的大きなフィルタなどで遅延させた信号を優先的に出力し、入力電圧Ｖｉｎが動作維持電圧以上である場合は、コンパレータで比較判定した信号を優先的に出力するような構成であれば何でもよい。

（実施形態２）
図２は本発明の実施形態２の動作を示すフローチャートであり、図１２に示す制御回路４の一部ないし全てをマイコンなどのソフトウェアによる制御で実現した場合の制御フローを示したものである。

＃１のスタートから動作が始まり、＃２の起動Ｖｉｎ判定で入力電圧Ｖｉｎが起動範囲内（たとえば動作許可電圧Ｖ２以上）かを確認する。起動範囲内であれば＃３の無負荷動作制御に入り、負荷が無負荷状態（未放電）である場合に、無負荷開放電圧になるように出力制御される。このとき、＃４のＶｉｎ判定０にて入力電圧Ｖｉｎが動作維持電圧Ｖ０以上かを監視する。また、＃５の点灯判定にて放電開始されたか否かの判定を行いつつ、無負荷動作制御を繰り返すループを形成している。＃５の点灯判定により点灯と判断されると、＃６の点灯動作制御に移行し、出力電力が所定値になるよう制御される。

ここで、＃５の点灯判定は、放電開始すると無負荷状態に比べ出力電圧Ｖｏｕｔが低下するので、その電圧低下を判定する。ただし、アーク放電が持続せず立ち消えする場合があるので、出力電圧Ｖｏｕｔが所定期間にわたり低下して初めて点灯したと判断する。また、出力電圧Ｖｏｕｔではなく、出力電流Ｉｏｕｔで判断する手法もある。

点灯動作時は、＃７のＶｉｎ判定１にて入力電圧Ｖｉｎが動作維持電圧Ｖ１以上かを監視する。また、＃８の負荷状態判定で負荷状態を監視し、正常に点灯しているか、負荷が異常状態（たとえば短絡など）か、立ち消えたかを判定している。負荷異常が検出されれば、＃９で点灯装置を停止し、＃１０で処理を終了する。立ち消えた場合は、＃３に戻り無負荷動作制御に移行する。正常点灯の場合は、＃６の点灯動作制御を繰り返すループを形成している。

無負荷動作制御時や点灯動作制御時において、＃４のＶｉｎ判定０、＃７のＶｉｎ判定１で入力電圧Ｖｉｎが動作範囲外であると判定されると、＃１１でＤＣ−ＤＣ変換回路の動作を停止し、＃１２で停止回数カウンタをカウントアップする。＃１３で停止回数カウンタのカウント数が所定の停止回数に達したかを判定し、達していなければ、最初の起動電圧判定を行う＃２の起動Ｖｉｎ判定に移行する。また、停止回数カウンタが所定の停止回数に達したら、＃１４で保護停止し、＃１５で処理を終了する。保護停止状態では、上述の実施形態１と同様に、システムリセット信号が入力されるまで停止状態が維持される。

＃４のＶｉｎ判定０、＃７のＶｉｎ判定１は図３、図４に示すような構成となっている。まず、図３で示すＶｉｎ判定０は、＃４１で入力電圧Ｖｉｎが動作維持電圧Ｖ０未満であれば、＃４２でＶｉｎ下限継続タイマＴｄを動作させ、Ｖｉｎ低下時間の計測を開始する。＃４３でタイマＴｄの値が所定値Ｔｄ０以上なら、入力電圧Ｖｉｎが動作範囲外と判断し、ＴｄがＴｄ０未満なら入力電圧Ｖｉｎが動作範囲外とは判断しない。また、入力電圧Ｖｉｎが動作維持電圧Ｖ０以上であれば動作範囲内と判断し、＃４４でＶｉｎ下限継続タイマＴｄをクリアし、タイマＴｄによる時間計測を停止する。すなわち、入力電圧ＶｉｎがＴｄ０時間以上Ｖ０未満である状態が継続してはじめて、入力電圧Ｖｉｎが動作範囲外と判断するような構成となっている。

図４に示すＶｉｎ判定１も同様の構成となっており、＃７１で入力電圧Ｖｉｎが動作維持電圧Ｖ１未満かを判定し、その状態がＴｄ１時間継続してはじめて入力電圧Ｖｉｎが動作範囲外と判断する。タイマＴｄのカウントする所定時間Ｔｄ０、Ｔｄ１が図１で示す遅延時間Ｔｄ０、Ｔｄ１にそれぞれ相当しており、Ｖｉｎ判定における応答性を決定している。

すなわち、Ｔｄ０をＴｄ１より短くすることで、無負荷動作におけるＶｉｎ維持電圧判定の応答性を早くし、入力インピーダンス異常による点滅回数を抑制し、不意の電源電圧瞬時降下において、出来る限り点灯状態を維持するように動作する。

さらに、無負荷動作制御時における維持電圧判定値Ｖ０と点灯動作制御時における維持電圧判定値Ｖ１のレベルを変え、Ｖ０＞Ｖ１とすることで、より無負荷動作制御時における維持電圧判定の応答性を早くし、入力インピーダンス異常による点滅回数をより抑制することが可能となる。

（実施形態３）
図５は本発明の実施形態３の動作を示すフローチャートであり、図１２に示す制御回路４の一部ないし全てをマイコンなどのソフトウェアによる制御で実現した場合の制御フローを示したものである。上述の実施形態２では、無負荷動作制御を含む制御ループと、点灯動作制御を含む制御ループ内でそれぞれＶｉｎ判定を行い、入力電圧Ｖｉｎが動作範囲外に達したら動作停止するとともに、停止回数をカウントし、その回数が所定値以上であれば異常とみなしてリセットされるまで停止状態を維持するよう構成されている。これに対して、図５に示す本実施形態では、点灯動作制御を含む制御ループ（＃７）において入力電圧Ｖｉｎが動作範囲外に達し、＃１６で動作停止した後は、入力電圧Ｖｉｎがさらに起動範囲内に達したかを判定する起動Ｖｉｎ判定（＃２）に移行し、停止回数カウンタをカウントせず、無負荷動作制御を含む制御ループ（＃４）において入力電圧Ｖｉｎが動作範囲外に達した場合のみ停止回数をカウントする構成としたものである。

＃４，＃７において、入力電圧Ｖｉｎが動作範囲外であると最終的に判断する継続時間Ｔｄ０とＴｄ１は、実施形態２と同様にＴｄ０＜Ｔｄ１とし、無負荷動作制御時におけるＶｉｎ判定の応答性を早く設定している。さらに、無負荷動作制御時、点灯動作制御時における動作維持電圧の判定値Ｖ０、Ｖ１をＶ０＞Ｖ１としてもよい（図３、図４参照）。

無負荷動作制御時におけるＶｉｎ判定の応答性を早く設定することで、電源インピーダンスが異常に大きいような場合、無負荷時における出力電圧の立上り時に生じる入力電圧Ｖｉｎの異常低下をすばやく検出して停止し、不用意な点滅を抑制できる。それとともに、使用者が故意に電源をオン／オフする場合、点滅を目的とするため点灯に要する時間はオンしているうえ、通常、手動で可能なオン／オフ時間は無負荷の立上りに必要な時間より長い。そのため、入力電圧Ｖｉｎが動作範囲外となって停止した回数をカウントするのは無負荷動作時のみでもその目的を達成できる。また、使用者の故意のオン／オフによる点滅と、電源インピーダンスの異常による点滅とを区別することがより容易に可能となる。

（実施形態３’）
図６は本発明の実施形態３の一変形例の動作を示すフローチャートである。図６の制御フローでは、無負荷動作制御を含む制御ループと、点灯動作制御を含む制御ループ内でそれぞれＶｉｎ判定（＃４，＃７）を行い、入力電圧Ｖｉｎが動作範囲外に達したら動作停止するとともに、停止回数をカウントするが、無負荷動作時における動作停止での停止回数カウンタは所定値ｋ（ｋは２以上の整数）ずつカウントし、点灯動作時における動作停止での停止回数カウンタは１ずつカウントする（＃１２ａ，＃１２ｂ）。停止回数カウンタが所定値に達したら異常停止に移行する点は同様である。

このように、無負荷動作時における入力電圧Ｖｉｎの異常による動作停止回数と、点灯動作時における動作停止回数とに重み付けを行い、無負荷動作時における入力電圧Ｖｉｎの異常による動作停止を重視した実施形態としている。点灯動作時における停止回数カウンタは１ずつのカウントに限るものではなく、重み付けの程度によってｋより小さい所定値であってもよい。

また、重み付けの手段はこれに限るものではなく、無負荷動作時における停止回数カウンタｎと、点灯動作時における停止回数カウンタｍを別々に用意し、停止回数判定時に、それぞれのカウント値に重み付けのための係数（例えば、カウンタｎに対してｋ、カウンタｍに対して１）を乗じた値の総和（ｎ×ｋ＋ｍ）によって異常停止かを判定する手法などでもよく、手段を限定するものではない。

これによって、図５と同様に使用者による故意のオン／オフによる点滅と、電源インピーダンス異常による点滅とを区別することがより容易に可能となる。

（実施形態４）
図７は本発明の実施形態４の動作を示すフローチャートであり、図１２に示す制御回路４の一部ないし全てをマイコンなどのソフトウェアによる制御で実現した場合の制御フローを示したものである。前記実施形態によって、無負荷動作制御時におけるＶｉｎ判定の応答性を早く設定することで、電源インピーダンスが異常に大きいような場合、無負荷時における出力電圧の立上り時に生じるＶｉｎ異常低下をすばやく検出して停止し、無負荷電圧立上り時における停止回数を多くすることで不用意な点滅を抑制できる。

しかし、無負荷時は停止してもＤＣ−ＤＣ変換回路の出力から消費される電流が小さいため、出力電圧Ｖｏｕｔはすぐに低下しない。ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力電圧Ｖｏｕｔが無負荷目標電圧に近づけば入力電流は小さくなり、この状態で入力電圧Ｖｉｎの低下により停止したのち、再び入力電圧Ｖｉｎの上昇によりＤＣ−ＤＣ変換回路が動作をはじめても入力電流が小さく、入力電圧Ｖｉｎが低下しない。すなわち、ある程度以上出力電圧Ｖｏｕｔが高くなると、無負荷動作では電源インピーダンス異常でも入力電圧Ｖｉｎの異常低下を検出できなくなる。

この場合は、一度点灯した後、点灯後の出力増大で入力電圧Ｖｉｎの低下が生じて停止し消灯する。一度放電すれば出力電圧Ｖｏｕｔが低下するので、再度無負荷電圧上昇に電力が必要となり、無負荷制御時において入力電圧Ｖｉｎの低下を検出できるが、点滅をゼロにはできない。

図７では、無負荷動作時に入力電圧Ｖｉｎが動作維持電圧未満に達し、動作停止した場合、すぐに動作開始待ちのため起動Ｖｉｎ判定に移行するのではなく、＃１７で出力電圧Ｖｏｕｔの判定を行い、出力電圧Ｖｏｕｔが所定値Ｖ４以下（たとえば１００Ｖ以下）に低下しないと、＃２の起動Ｖｉｎ判定に移行しないように構成している。これによって、電源インピーダンスが異常に大きい場合における点滅動作を防止することが可能となる。

（実施形態５）
図８は本発明の実施形態５の動作を示すフローチャートであり、図１２に示す制御回路４の一部ないし全てをマイコンなどのソフトウェアによる制御で実現した場合の制御フローを示したものである。本実施形態では、無負荷動作制御を含む制御ループと、点灯動作制御を含む制御ループ内でそれぞれＶｉｎ判定（＃４，＃７）を行い、入力電圧Ｖｉｎが動作範囲外に達したら動作停止するとともに、停止回数をカウントし、その回数が所定値以上であれば電源異常とみなしてリセットされるまで停止状態を維持するよう構成されている点は図２の実施形態と同じである。

停止回数カウンタは使用者による故意のオン／オフに対してもカウントされるため、停止回数がそのまま残っていると、使用者が連続して短時間オン／オフしなくても何度か短時間のオン／オフをした場合、累積された停止回数が所定回数を超えると異常停止に遷移してしまう可能性がある。そのため、点灯後、所定時間が経過し、安定的に放電していると判断された場合、あるいは、点灯後、電源電圧が少なくとも動作維持電圧以上である状態が継続していると判断された場合は、停止回数カウンタをクリアする。図８では、点灯動作制御を含む制御ループ内に移行してからの時間を計測し、＃１８で所定時間Ｔｃを超えた場合、＃１９で停止回数カウンタをクリアする構成となっている。

（実施形態５’）
図９は本発明の実施形態５の一変形例の動作を示すフローチャートであり、図１２に示す制御回路４の一部ないし全てをマイコンなどのソフトウェアによる制御で実現した場合の制御フローを示したものである。図９に示す実施形態では、点灯してから所定時間が経過した後、一度にリセットするものではなく、点灯状態に移行してから停止回数カウンタを所定周期毎に徐々に初期状態まで逆カウントする。すなわち、入力電圧Ｖｉｎが動作範囲外となり停止した場合に停止回数カウンタをアップカウントする場合（＃１２）は、点灯動作中は初期状態（たとえば０）になるまで所定周期毎にダウンカウントする（＃２０）。

点灯状態でのダウンカウントの周期は、手動でのオン／オフ周期の限界最短周期よりも短くすることで、使用者の故意によるオン／オフ点滅では異常停止に至らないようにしたものであってもよい。なお、逆カウントの構成はこれに限定するものではなく、動作概念を実現するものであれば何でもよい。

（実施形態６）
図１０は図１１に示す自動車１７の前照灯１６として本発明の放電灯点灯装置を適用した例である。図中、Ｌａは高輝度放電灯（ＨＩＤランプ）、９は放電灯点灯装置、１０はランプソケット、１１はリフレクタ、１２は前照灯灯具である。ランプソケット１１には上述の始動回路３を内蔵させても良い。放電灯点灯装置９は、上述のＤＣ−ＤＣ変換回路１や極性反転用インバータ回路２、制御回路４を含んでいる。Ｅは直流電源としてのバッテリ、ＦＳはヒューズ、ＳＷは点灯スイッチである。車両は電源としてバッテリを使用するため、バッテリの過放電などによる入力インピーダンス増大などが生じる可能性があり、本発明の実施に好適である。

８ 動作制御回路
８３ ＲＳフリップフロップ
８４ カウンタ
ＣＰ０ コンパレータ（無負荷時）
ＣＰ１ コンパレータ（点灯時）

Claims (12)

1. 入力電圧が第１の所定値以上に達して起動可能入力電圧と判断されると動作開始し、第１の所定値より低い第２の所定値未満となり動作停止入力電圧と判断されると動作を停止させ、少なくとも入力電圧が再び第１の所定値以上に達したと判断されるまで停止状態を維持する入力電圧監視機能と、
   入力電圧が第２の所定値未満となって動作状態から停止状態へと移行した回数をカウントし、カウント数が所定回数を超えた場合、電源異常と判断する電源異常判定機能を有し、
   入力電圧が第２の所定値未満に低下しても、入力電圧監視機能は第２の所定値未満であると判断するまでに所定の応答時間を有し、放電灯が放電開始する前の無負荷開放状態における無負荷電圧を調整する無負荷制御時の前記応答時間は、放電灯が定常点灯状態における出力調整する点灯制御時の前記応答時間よりも小さく設定したことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 入力電圧監視機能は少なくとも入力電圧が第２の所定値未満に低下した状態が所定時間継続した場合、動作停止入力電圧と判断し、放電灯が放電開始する前の無負荷開放状態における無負荷制御時において動作停止入力電圧と判断するまでの電圧低下継続時間は、放電灯が定常点灯状態における点灯制御時において動作停止入力電圧と判断するまでの電圧低下継続時間より短く設定したことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 動作停止入力電圧と判定する前記第２の所定値は、放電灯が定常点灯状態における点灯制御時に比べて、無負荷開放状態における無負荷制御時の方が高く設定されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
4. 電源異常判定機能は、放電灯が放電開始する前の無負荷開放状態における無負荷制御時において、入力電圧が第２の所定値未満となり動作停止入力電圧と判断された回数のみをカウントし、カウント数が所定回数を超えた場合、電源異常と判断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. 電源異常判定機能は、放電灯が放電開始する前の無負荷開放状態における無負荷制御時において、入力電圧が第２の所定値未満となり動作停止入力電圧と判断された回数と、放電灯が定常点灯状態における点灯制御時において、動作停止入力電圧と判断された回数にそれぞれ係数を乗じ、その合計が所定値を超えた場合電源異常と判断し、無負荷制御時の前記係数に比較し、点灯制御時の前記係数が小さく設定されてい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。
6. 放電灯が放電開始する前の無負荷開放状態における無負荷制御時において、入力電圧が第２の所定値未満となり動作停止した場合は、出力電圧あるいは点灯装置を構成する電力変換回路出力が、少なくとも無負荷制御時に調整される出力電圧より低い所定値以下に低下するまで、入力電圧が再起動条件を満足しても停止状態を維持する再起動判定機能を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
7. 前記動作停止入力電圧未満に達したことを判断した回数をカウントするカウンタは、点灯装置が動作中でかつ入力電圧が第２の所定値以上である状態が所定時間継続した場合、カウント数を初期値にリセットすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
8. 前記動作停止入力電圧未満に達したことを判断した回数をカウントするカウンタは、放電灯が点灯していると判断されている状態が所定時間維持された場合、カウント数を初期値にリセットすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
9. 前記動作停止入力電圧未満に達したことを判断した回数をカウントするカウンタは、点灯装置が動作中でかつ入力電圧が第２の所定値以上である状態である間、カウンタが初期値に達するまで所定周期で逆カウントすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
10. 前記動作停止入力電圧未満に達したことを判断した回数をカウントするカウンタは、放電灯が点灯していると判断されている状態である間、カウンタが初期値に達するまで所定周期で逆カウントすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
11. 電源異常と判断された場合、異常停止状態を維持し、点灯装置が停止している状態で、少なくとも電源電圧が第３の所定値未満である状態が所定期間以上継続するまで該異常停止状態は解除されないことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載の放電灯点灯装置を用いた車両用前照灯装置。

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