JPH0354040A - 車輌用高圧放電灯の点灯回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明車輌用高圧放電灯の点灯回路の詳細を以下の項目
に従って説明する。

Ａ．産業上の利用分野 Ｂ，発明の概要 Ｃ．従来技術 ａ．一般的背景 ｂ．従来例 Ｄ．発明が解決しようとする課題 Ｅ．課題を解決するための手段 Ｆ．実施例［第１図乃至第４図］ ａ，回路構成［第１図、第２図］ ｂ．動作［第３図、第４図］ Ｃ．作用 Ｇ．発明の効果 （Ａ．産業上の利用分野） 本発明は新規な車輌用高圧放電灯の点灯回路に関する。

詳しくは、車輌用高圧放電灯のランプ電圧若しくはラン
プ電流に応じて直流一交流変換回路の出力電圧の周波数
を可変制御し、これによって放電灯の点灯時にその光束
を非常に短時間で定格光束迄到達させるようにした新規
な車輌用高圧放電灯の点灯回路を提供しようとするもの
であり、とくに車輌用前照灯の光源として注目を浴びて
いるメタルハライドランプの実用化を大幅に促進させよ
うとするものである． （Ｂ．発明の概要） 本発明車輌用高圧放電灯の点灯回路は、直流電源が接続
される入力端子からの直流電圧を交流電圧に変換した後
限流用のインダクタンス負荷を介して放電灯への電力供
給を行なうことができるように直流一交流変換回路を備
えた車輌用高圧放電灯の点灯回路において、放電灯のラ
ンプ電圧若しくはランプ電流を検出する検出手段と、該
検出手段からの信号に応じて出力信号の周波数を可変し
て直流一交流変換回路にフィードバックし、該直流一交
流変換回路の出力する交流電圧の周波数を制御する周波
数制御手段とを設けることによつて、放電灯のランプ電
圧又はランプ電流に応じた周波数を有する制御信号を直
流一電圧変換回路にフィードバックし、その出力電圧の
周波数を可変してランプ電流を制御し、放電灯の光束を
速やかに立ち上がらせ、始動時間の短縮を図ることがで
きるようにしたものである。

（Ｃ．従来技術） （ａ．一般的背景） 自動車においては、近時、夜間走行上の安全性や車体の
空力特性の向上、あるいは省電力化に対する要求が高ま
っており、従って、自動車用前照灯といえどもこの例外
ではなく、夜間走行上の安全に対しては視認性の向上が
要求され、また、空力特性の向上に対してはヘッドライ
トのスラント化や小型薄型化等が求められている。

そして、省電力化に関しては消費電力、光源効率、寿命
の点で従来のハロゲンランプを遥かに上回る特性を有す
るメタルハライドランプが注目されている。

即ち、メタルハライドランプはガラス球内に起動ガス（
アルゴン等）、水銀及び金属沃化物を充填して形成され
ていて、放電電極に高電圧が印加されると起動ガスのガ
ス放電後に水銀アーク放電が発生し、これによって発生
した熱によって金属沃化物が気化され、水銀アーク内で
解離される結果、金属原子の固有スペクトルをもった高
光束の放射がなされるものである． （ｂ．従来例） このようなメタルハライドランプを含む高圧放電灯の点
灯回路として、例えば、特開昭６２−２５９３９１号公
報に示されるものが知られている． そして、この公“報に示された回路は直流電源によって
高圧放電灯を点灯させるために、直流電源と、該直流電
源に接続された昇圧用のアップコンバータと、アップコ
ンバータからの直流電圧を正弦波交流電圧に変換するた
めにアップコンバータに接続された正弦波コンバータと
、起動回路等から構成されている。そして、放電灯の点
灯時に正弦波交流を供給することによって、矩形波交流
電圧の供給に起因する音響的共鳴による放電灯の動作不
安定を解消し、また、アップコンバータを可制御直流電
圧コンバータとすることによって、出力調整を可能にし
たものである。

（Ｄ．発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記したような回路によって、直流電源
による高圧放電灯の点灯が可能になったが、放電灯を最
初に点灯してから規定の明るさになる迄に要する時間（
始動時間）や、一旦消灯してからの再点灯したときに規
定の明るさになる迄に要する時間（再始動時間）がかか
りすぎるという問題がある。

特に、前回の消灯時点から長時間が経過した後に点灯を
行なうような場合（以下、「コールドスタート時」と言
う。）には、放電はガラス球が冷えた状態から開始され
るため、ガラス球内の金属沃化物が蒸気化される迄に時
間を要してしまうためである。

また、バッテリーと正弦波コンバータとの間に直流昇圧
用のアップコンバータを設けることは点灯装置の大型化
やコストの上昇等を招くことにもなってしまうという問
題がある。

（Ｅ．課題を解決するための手段） そこで、本発明車輌用高圧放電灯の点灯回路は上記しｋ
課題を解決するために，直流電源が接続される入力端子
からの直流電圧を交流電圧に変換した後限流用のインダ
クタンス負荷を介して放電灯への電力供給を行なうこと
ができるように直流一交流変換回路を備えた車輌用高圧
放電灯の点灯回路において、放電灯のランプ電圧若しく
はランプ電流を検出する検出手段と、該検出手段からの
信号に応じて出力信号の周波数を可変して直流一交流変
換回路にフィードバックし、該直流一交流変換回路の出
力する交流電圧の周波数を制御する周波数制御手段とを
設けたものである．従って、本発明によれば、放電灯の
ランプ電圧又はランプ電流に応じた周波数を有する制御
信号を直流一電圧変換回路にフィードバックし、その出
力電圧の周波数を可変してランプ電流を制御することに
よって、放電灯の光束を速やかに立ち上げて、始動時間
の短縮化を図ることができ、しかも、直流昇圧手段を不
要とし、回路構成の簡単化を図ることができる． （Ｆ．実施例）［第１図乃至第４図］ 以下（、本発明車輌用高圧放電灯の点灯回路の詳細を図
示した実施例に従って説明する。

（ａ．回路構成）［第１図、第２図］ １は自動車用メタルハライドランプの点灯回路である． ２はバッテリーであり、人力端子３、３′間に接続され
ている． ４はノイズフィルタ回路であり、その人力端子の一方は
点灯スイッチ５を介して入力端子３に接続され、他方の
入力端子は人力端子３′に接続されている。そして、ノ
イズフィルタ回路４の出力端子間には電解コンデンサ６
が介挿されている。

７は直流一交流変換のために設けられた他励式のインバ
ータ回路であり、上記ノイズフィルタ回路４の後段に配
置されており、例えば、図示するようなプッシュブル方
式のインパータ回路が用いられる。

即ち、インバータ回路７は、トランス８の一次巻線８ａ
のセンタータップ９がノイズフィルタ回路４のプラス側
出力端子に接続されると共に、次壱線８ａの両端子１０
、１０′間に２つのＦＥＴＩ　１、１１′が設けられた
構成とされている．そして、このＦＥＴＩＩ、１１′の
各々のドレインがトランス８の一次巻線８ａの端子１０
、１０′に各別に接続され、また、それらのソースがと
もにノイズフィルタ回路４のグランド側出力端子に接続
されており、後述するゲート回路から信号を受けてこれ
らが相反的にスイッチング動作されるようになっている
。

尚、ダイオード１２、１２′がＦＥＴＩＩ、１１′のド
レインーソース間に各々設けられており、またトランス
８の二次壱線８ｂの両端は各々交流出力端子１３、１３
′に接続されている。

１４はトリガー用のトランスであり、巻線１５、１６の
一方１５は可飽和インダクタンスを有するものとされ、
その一端が交流出力端子の一方ｌ３に接続されると共に
、他端がランプ出力端子１７、１７′の一方１７に接続
されている。また、他方の壱線１６はイグナイタパルス
発生回路１８に接続されており、イグナイタパルスの発
生によってランプ出力端子１７、１７′間に接続された
メタルハライドランブ１９のトリガーがかけられるよう
になっている．尚、交流出力端子１３′はランプ出力端
子１７′に接続されている。

２０、２０′はランプ出力端子ｌ７、１７′間に設けら
れた分圧抵抗であり、ランプ電圧の検出のためのもので
ある。

２１は整流平滑回路であり、上記分圧抵抗２０，２０’
によって検出された交流電圧を直流化するために設けら
．れている。

２２はリミッタ回路であり、上記整流平滑回路２１の後
段に配置され、後述するＶ／Ｆコンバータへの制御電圧
の下限を規定し、ランプ電圧が所定の値になる迄Ｖ／Ｆ
コンバータの出力周波数を一定とし、ランプ電流の最大
値を決定するために設けられている。

２３はＶ／Ｆコンバータであり、リミッタ回路２２の出
力電圧に応じた周波数の方形波パルスを発生するもので
ある。

２４はゲート回路であり、Ｖ／Ｆコンバータ２３からの
信号を受けて、インバータ回路７のＦＥＴ１　１、１　
１　’のゲートに所定の制御パルスを送出して、各々の
スイッチング動作を制御するために設けられている。該
ゲート回路２４としては、例えば、第２図（Ａ）に示す
ように、Ｖ／Ｆコンバータ２３から送られてくる信号を
インバータ（反転器）２５によって反転させてＤ型フリ
ップフロップ２６のクロック入力とし、該Ｄ型フリップ
フロップ２６のＴ端子をＤ端子に接続してＴ型フリップ
フロップ化してＱ，■端子から入力信号に対する分周出
力をとり出すことができるようにすると共に、Ｑ出力と
インバータ２５とのＡＮＤ出力をＦＥＴＩＩのゲートに
送出し、また、■出力とインバータ２５の出力とのＡＮ
Ｄ出力をＦＥＴＩＩ’のゲートに送出するようにＡＮＤ
回路２７、２７′を設けた構成が用いられる。尚、第２
図（Ｂ）は上記した構成のゲート回路２４の動作を示す
タイムチャート図であり、図中φはＶ／Ｆコンバータ２
３の出力信号、Ｑ，Ｖは各々Ｄ型フリップフロップ２６
の出カ、ｏ，，ｏ，は各々ＡＮＤ回路２７、２７′の出
力信号を示しており、また、図中の破線はＶ／Ｆコンバ
ータ２３の出力信号φの周波数が高い場合を表している
。

図から解るように、出力信号０１と０２とはπ（ｒａｄ
）の位相差を有しており、これらによってインバータ回
路７におけるＦＥＴＩＩ、１１′の相反的なスイッチン
グ動作が行なわれる。

（ｂ．動作）［第３図、第４図］ しかして、上記点灯回路１のコールドスタート時の動作
について説明する。尚、第３図は横軸に点灯スイッチ５
の投入点を起点とした時間をとり、縦軸にランプ電圧Ｖ
Ｌ　　（Ｖ），ランプ電流ｒＬ　（Ａ）．点灯周波数ｆ
（ｌ｛ｚ）、そして、ランプの光束Ｌ　（Ｊ２．　）を
併せて示すグラフ図である。また、第４図はランプ電圧
波形とランプ電流波形を概略的に示している。

点灯回路ｌにあってはランプ電圧ｖＬに対応した電圧が
分圧抵抗２０、２０”を介して検出され、整流後にりく
ツタ回路２２により電圧制限され、Ｖ／Ｆ変換された制
御パルスがゲート回路２４を介してインバータ回路７の
ＦＥＴＩＩ、１１′のゲートＣ送出される。よって、該
ＦＥＴＩＩ、１１′が交互にスイッチング動作し、トラ
ンス８の二次巻線８ｂの両端には昇圧された方形波状電
圧が出力され、これがトランス１４の巻線１５を介して
メタルハライドランプ１９に印加される。

ランプの点灯初期には、グラフ曲線２８に示すようにラ
ンプ電圧ＶＬが低いため、Ｖ／Ｆコンバータ２３の出力
制御バルスφ及び出力信号ＯＬ％０２０周波数はりよツ
タ回路２２によって規定される電圧に対応した低い周波
数となる。

よって、点灯周波数ｆが低いため（グラフ曲線２９参照
．）限流素子としてのトランス１４の壱線１５のインピ
ーダンス（＝２π・ｆ−Ｌ：但し、Ｌは巻線１５のイン
ダクタンス）が小さくなり、グラフ曲線３０に示すよ４
うにランブ電流ＩＬが定格電流の数倍の値になるよう制
御され、光束Ｌが鋭く立ち上がって行く（グラフ曲線３
１参゛照。）。

そして、その後時間経過に伴ってランプ電圧ｖＬが上昇
してくると、これが分圧抵抗２０、２０′を介して検出
され、Ｖ／Ｆコンバータ２３の出力する制御バルスφの
周波数がランプ電圧ｖＬの上昇につれて徐々に上昇して
くるため、ランプ電流■，が低下し、定常電流値に落ち
つくことになる。

（ｃ．作用） 上記したように、点灯回路１にあってはメタルハライド
ランブ１９のランプ電圧ｖＬを検出し、これに応じた周
波数の制御信号を作り出してインバータ回路７のＦＥＴ
ＩＩ、１１′のゲートにフィードバックし、コールドス
タート時における点灯初期にランプ定格電流の数倍に当
るランプ電流■，を流した後、ランプ電圧ｖＬの上昇に
応じて制御パルスの周波数を上昇させて、ランプ電流Ｉ
Ｌが定常電流迄減少するように制御しているので、ラン
プ光束Ｌを速やかに立ち上げ、始動時間の短縮を図るこ
とができる。

（Ｇ．発明の効果） 以上に記載したところから明らかなように、本発明車輌
用高圧放電灯の点灯回路は、直流電源が接続される人力
端子からの直流電圧を交流電圧に変換した後限流用のイ
ンダクタンス負荷を介して放電灯への電力供給を行なう
ことができるように直流一交流変換回路を備えた車輌用
高圧放電灯の点灯回路において、放電灯のランプ電圧若
しくはランプ電流を検出する検出手段と、該検出手段か
らの信号に応じて出力信号の周波数を可変して直流一交
流変換回路にフィードバックし、該直流一交流変換回路
の出力する交流電圧の周波数を制御する周波数制御手段
とを設けたことを特徴とする。

従って、本発明によれば、放電灯のランプ電圧又はラン
プ電流に応じた周波数を有する制御信号を直流一電圧変
換回路にフィードバックし、その出力電圧の周波数を可
変してランプ電流を制御することによって、放電灯の光
束を速やかに立ち上げて、始動時間の短縮化を図ること
ができ、しかも、直流昇圧手段を不要とし、回路構戊の
簡単化を図ることができる。

尚、前記した実施例においては放電灯のランプ電圧を検
出して、これに応じた周波数の制御信号を直流一交流変
換回路にフィードバックする例を示したが、本発明車輌
用高圧放電灯の点灯回路は、これに限らず、ランプ電流
を検出するようにしても良く、また、直流一交流変換回
路としては前記したプッシュブル方式のインバータ回路
の他、一石式やハーフブリッジ式インバータ回路を用い
る等、本発明の技術的範囲を逸脱しない限りでの各種態
様に実施が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明車輌用高圧放電灯の点灯回路
の実施の一例を示しており、第１図は全体の回路図、第
２図はゲート回路の一例を示しており、（Ａ）は回路図
、（Ｂ）はタイムチャート図、第３図はコールドスター
ト時における動作を説明するためのグラフ図、第４図は
ランプ電圧及び電流を概略的に示す波形図である。 符号の説明 １・・・車輌用高圧放電灯の点灯回路、２　・　・ ３、　３ ７　・　・ １　５　・ ｌ　９　・ ２　０、 ２　１　、 ・直流電源、 ′・・・人力端子、 ・直流一交流変換回路、 ・・インダクタンス負荷、 ・・放電灯、 ２０’・・・検出手段、 ２２、２３、２４・・・周波数制御手段出・願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流電源が接続される入力端子からの直流電圧を交流電
   圧に変換した後限流用のインダクタンス負荷を介して放
   電灯への電力供給を行なうことができるように直流−交
   流変換回路を備えた車輌用高圧放電灯の点灯回路におい
   て、 放電灯のランプ電圧若しくはランプ電流を検出する検出
   手段と、 該検出手段からの信号に応じて出力信号の周波数を可変
   して直流−交流変換回路にフィードバックし、該直流−
   交流変換回路の出力する交流電圧の周波数を制御する周
   波数制御手段とを設けたことを特徴とする車輌用高圧放
   電灯の点灯回路