JPH05347192A - 自動車用高輝度放電ランプ点灯回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車用高輝度放電ランプ点灯回路装置にお
いて、電流が流れる点灯始動時に高圧パルストランスの
二次側巻線のインダクタンスによる跳ね返り電圧を無く
し、同点灯回路装置の構成部品の耐圧、絶縁対策を簡単
にできる同点灯回路装置を提供することを目的とする。 【構成】 極性切り換えスイッチ回路３２の動作固定、
解除する直流−交流切り換え手段を制御回路３５に設
け、高圧パルストランス３４の一次側スイッチングによ
り高圧パルス電圧を発生させて放電ランプ４を放電さ
せ、光の立ち上がりを早くすることを目的とする点灯始
動時の放電ランプ４への比較的大きな電流供給時、直流
電圧を放電ランプ４に印加して直流駆動にし、高圧パル
ストランス３４のインダクタンスが原因で発生する極性
切り換え時の過大な跳ね返り電圧を皆無にし、放電ラン
プ４の点灯安定時は通常の交流駆動に切り換えるように
制御する。これにより、極性切り換えスイッチ回路３２
の構成部品やプリント基板の耐圧、絶縁対策を簡単にで
きる点灯回路装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車用高輝度放電ラン
プ点灯回路装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車のデザインはより流線型を
指向する傾向にあり、これにともないコンパクトなヘッ
ドライトが求められている。ただし、ヘッドライトをコ
ンパクト化すると、灯具に集光効率が低下するために従
来のハロゲン電球よりも高効率で高輝度の光源が必要に
なり、このような条件を満たす次世代のヘッドライトと
して、高輝度放電ランプを用いたシステムが開発されて
いる。この高輝度放電ランプシステムは、石英ガラス製
の発光管内に希ガス、水銀及び発光物質として金属ハロ
ゲン化物を封入した超小型メタルハライドランプと、点
灯回路から構成されている。

【０００３】図２に従来例の回路ブロック図を示し、そ
の動作について説明する。１は自動車に備えられている
直流電源で、通常９〜１６Ｖの直流電圧を供給する。３
は自動車用高輝度放電ランプ点灯回路装置（以下点灯回
路装置と称す）で、ランプ点灯スイッチ２を介して直流
電源１に接続され、放電ランプ４の点灯を制御する。

【０００４】この点灯回路装置３は、直流電源１の電源
電圧を昇圧し昇圧直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバ
ータ３１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１で昇圧された直
流電圧を交流に変換する極性切り換えスイッチ回路３２
と、放電ランプ４を点灯させるため初期に高電圧を発生
させる二次巻線３４ｂの一端を極性切り換えスイッチ回
路３２に接続すると共に他端を放電ランプ４に接続しか
つ一次巻線３４ａの一端をＤＣ／ＤＣコンバータ３１の
昇圧された直流電圧端子に接続すると共に他端をＦＥＴ
３３に接続した高圧パルストランス３４と、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ３１とＦＥＴ３３を制御し自動車のヘッドラ
イトに適切な点灯を提供する制御回路３５とから構成さ
れている。

【０００５】次に基本的な点灯動作を説明する。通常自
動車用直流電源１は９〜１６Ｖの出力電圧を有し自動車
の電子回路装置の電源として使用されている。点灯回路
装置３もこの直流電源１を電源とし、点灯スイッチ２の
ＯＮ／ＯＦＦにより放電ランプ４の点灯／消灯の動作を
行う。点灯スイッチ２がＯＮされると、点灯回路装置３
の制御回路３５に直流電圧が供給され、放電ランプ４が
消灯している状態から安定点灯までに至る一連の制御動
作のスタンバイ状態が確保される。

【０００６】放電ランプ４が点灯するためには、まず放
電ランプ４内部の放電端子間に高電圧を印加しアーク放
電に移行させることが必要になる。入力された直流電圧
９〜１６Ｖを高電圧に昇圧するため、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ３１が動きだし制御回路３５で制御され、昇圧され
た昇圧直流電圧ＤＣ２２０〜２３０ＶをＤＣ／ＤＣコン
バータ３１の出力端に得る。

【０００７】次に、放電ランプ４の放電端子間に高圧パ
ルス電圧約１５ｋＶを得るため、ＤＣ／ＤＣコンバータ
３１の出力端の昇圧直流電圧側から接続された電圧供給
線を高圧パルストランス３４の一次側に接続し、ＦＥＴ
３３をＯＮすることにより高圧パルストランス３４の一
次巻線のインダクタンスにエネルギーを蓄積し、十分エ
ネルギーが蓄積されたところでＦＥＴ３３をＯＦＦする
ことにより一次側インダクタンスのエネルギーを二次側
に放出する。これで高圧パルストランス３４の二つの二
次巻線の間に直列に接続された放電ランプ４の放電端子
間に、１５ｋＶＰ−Ｐの高圧パルス電圧を発生させる。
一連の高圧パルス電圧発生までの制御は制御回路３５で
行い、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１の昇圧直流電圧、ＦＥ
Ｔ３３のＯＮ／ＯＦＦ制御を行っている。

【０００８】次に放電ランプ４が高圧パルス電圧により
放電現象が始まり電子の流れる道が放電ランプ４内部に
作られると、放電ランプ４のインピーダンスは急激に低
下し電流が流れ易くなる。この過程になると、ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ３１の出力端に接続された極性切り換えス
イッチ回路３２を介して放電ランプ４に交流電流が供給
されることになる。但し、放電ランプ４が高圧パルス電
圧を印加される以前から、放電ランプ４に極性切り換え
スイッチ回路３２よりバイアスとして交流電圧が印加さ
れている。極性切り換えスイッチ回路３２が必要な理由
としては、放電ランプ４の点灯メカニズムにおいてアー
ク放電の安定性、及び放電ランプ４内部の放電端子の耐
久性を考慮し交流点灯が好まれ、通常数百Hz〜１０ｋHz
の交流駆動となっていることから、ＤＣ／ＤＣコンバー
タ３１で昇圧された直流電圧を極性切り換えスイッチ回
路３２で交流電圧に変換している。

【０００９】次に放電ランプ４がアーク放電に至った状
態においてインピーダンスが急激に低下し電流が流れ易
くなるが、放電ランプ４、及び点灯回路装置３の構成電
子部品の保護、また点灯直後の閃光防止といった意味か
ら一定以上の電流が流れないように制御されている。さ
らに放電が開始してから、徐々に放電ランプ４の放電管
の温度が上がり、放電ランプ４の内部に封止されたガス
の発光により放電ランプ４のインピーダンスが上昇して
いくが、制御回路３５において、安定した光束に制御す
るため放電ランプ４の電力が制御される。自動車用ヘッ
ドライトシステムでは安定光束に至るまでの時間を極力
短くすることを要求するため、点灯初期において安定点
灯時の約２倍の電力を供給し、放電ランプ４が安定する
までの放電ランプ４に電流を多めに流すことになる。放
電ランプ４が温度的にも安定した時、電力制御として約
３５Ｗの一定電力で放電ランプ４を制御する。点灯され
ていた放電ランプ４を、ある短い時間（約１〜３０秒）
だけＯＦＦし、再点灯する場合は消灯されていた時間に
よって点灯始動時の制御を変化させる手段が取られる。

【００１０】次に、点灯回路装置３の一部の具体的回路
と、高圧パルストランス３４と、放電ランプ４、及び各
部の電圧波形の図を参照して交流電圧駆動についてもう
少し詳しく説明を加える。図３はＤＣ／ＤＣコンバータ
３１の回路の一部と、極性切り換えスイッチ回路３２の
一部と、高圧パルストランス３４と、放電ランプ４の具
体的回路である。３１０はフライバックトランスで、３
１１はダイオード、３１２はコンデンサであり、ＤＣ／
ＤＣコンバータフライバック方式の二次側の回路であ
る。フライバックトランス３１０の一次側でスイッチン
グされ二次側に昇圧された交流電圧が、ダイオード３１
１とコンデンサ３１２で整流され、昇圧された直流電圧
としてダイオード３１１のカソード側のＶＤＣ端子に出
力する。３２０〜３２３はＦＥＴで、フルブリッジ回路
の構成となっており、ＦＥＴ３２０，３２２のドレイン
がＶＤＣに、ＦＥＴ３２０のソースがＦＥＴ３２１のド
レイン及び高圧パルストランス３４の二次巻線端子３４
０に接続され、ＦＥＴ３２２のソースも同様にＦＥＴ３
２３のドレイン及び高圧パルストランス３４の二次巻線
端子３４３に接続されている。ＦＥＴ３２１とＦＥＴ３
２３のソースは共にＧＮＤ端子（ＤＣ／ＤＣコンバータ
３１のＧＮＤ端子）に接続されている。

【００１１】ＦＥＴ３２０〜３２３のゲートには、図４
に示すようなＯＮ／ＯＦＦ信号が入力され、ＦＥＴ３２
０とＦＥＴ３２３、及びＦＥＴ３２１とＦＥＴ３２２が
同じＯＮ／ＯＦＦ動作をし、ＦＥＴ３２０，３２３とＦ
ＥＴ３２１，３２２は互いにＯＮ／ＯＦＦ動作が逆にな
って動作する。これにより高圧パルストランス３４の二
次側端子３４１と３４２に接続されている放電ランプ４
には、図５のような交流電圧が印加される。また、図５
に示した電圧波形は高圧パルストランス３４の二次側イ
ンダクタンスを無視した波形であるが、実際には高圧パ
ルストランス３４の二次巻線の端子３４０と端子３４３
に印加される電圧は、図６（ａ）に示すような波形とな
り、極性の切り換え時に高圧パルストランス３４のイン
ダクタンス分と、整流コンデンサ３１２で決定される減
衰振動波形が重畳されることになり、跳ね返り電圧とし
て通常の交流電圧より大きな電圧になる。また、ＦＥＴ
３２０〜３２３のドレイン、ソース間に印加される電圧
波形を図６（ｂ）に示す。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
で説明したように放電ランプが安定点灯するまでの過程
で、初期の段階で放電ランプに流れる電流が大きいた
め、高圧パルストランスの二次側巻線にも同じ電流が流
れ、巻線のインダクタンスにエネルギーが蓄積されるた
め、このインダクタンスの原因により交流電圧切り換え
時に発生する跳ね返り電圧が約５００Ｖと過大になり、
点灯回路装置の構成電子部品の耐圧を必要以上に上げな
ければならず、ＦＥＴとＦＥＴドライブ回路の耐圧アッ
プや、プリント基板の絶縁対策が十分必要になるといっ
た問題点を有していた。

【００１３】本発明は、このような問題点を解決するも
ので、ＦＥＴ、ＦＥＴドライブ回路、プリント基板など
の耐圧、絶縁対策がそれほど必要でなく、結果として安
価な自動車用高輝度放電ランプ点灯回路装置を提供する
ものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の自動車用高輝度放電ランプ点灯回路装置は、
直流電源から入力される直流電圧を直流電圧に昇圧する
昇圧回路と、この昇圧回路から入力された昇圧直流電圧
を交流電圧に変換する極性切り換えスイッチ回路と、一
端が前記昇圧回路の昇圧直流電圧に接続されると共に他
端がスイッチング素子に接続される一次巻線及び一端が
前記極性切り換えスイッチ回路に接続されると共に他端
が放電ランプに接続される二次巻線を備えた高圧パルス
トランスと、前記放電ランプの点灯を行うための起動手
段と、前記放電ランプの電力制御及び前記極性切り換え
スイッチ回路の制御を行う制御手段とを備え、前記制御
手段は、前記放電ランプの点灯始動時に点灯安定時制御
される負荷電力と比較して大きな電力を制御すると共に
前記放電ランプに印加される電圧を前記極性切り換えス
イッチ回路の動作を固定することにより直流電圧とし、
点灯安定時には前記極性切り換えスイッチ回路を動作さ
せて前記放電ランプに交流電圧を印加されるように制御
する直流−交流切り換え手段を有し、放電ランプの点灯
始動時または点灯安定時の状態により印加される電圧を
直流交流に切り換えるように構成したものである。

【００１５】

【作用】この構成により、点灯始動時放電ランプに流れ
る電流が多くても、放電ランプに印加する電圧を直流に
することで放電ランプに直列に配置した高圧パルストラ
ンスの二次側巻線のインダクタンスによる跳ね返り電圧
が発生せず、安定点灯時交流駆動に切り換えることによ
り、放電ランプの従来からの使用条件で作動させること
がてき、電子部品の耐圧または絶縁対策を気にすること
無く安価な放電ランプ点灯回路装置を得ることができ
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１を用い
て説明する。図１は本発明の自動車用高輝度放電ランプ
点灯回路装置を示す回路ブロック図であり、直流電源
１、点灯スイッチ２、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、極性
切り換えスイッチ回路３２、高圧パルストランス３４、
ＦＥＴ３３、制御回路３５、放電ランプ４は、図２で示
した従来例と同じ構成であるため同一符号を付け説明を
省略する。

【００１７】すなわち、本発明では、制御回路３５に直
流−交流切換え手段３６を設けたものである。

【００１８】図１において、点灯スイッチ２がＯＮされ
た後、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１で直流電圧が昇圧さ
れ、ＦＥＴ３３でＯＮ／ＯＦＦすることにより、高圧パ
ルストランス３４の二次巻線３４ｂに直列に接続された
放電ランプ４の両端に高圧パルス電圧が印加される。こ
の印加された高圧パルス電圧により放電ランプ４が放電
し点灯制御が始まる。

【００１９】この過程の始まりにおいて、制御回路３５
の直流−交流切り換え手段３６は、極性切り換えスイッ
チ回路３２に対し、動作固定、すなわち交流変換を停止
させ、点灯初期において放電ランプ４に直流バイアス電
圧を印加する。このため、点灯初期において放電ランプ
４に流れる電流が大きいため交流駆動時問題となった高
圧パルストランス３４のインダクタンスの原因による跳
ね返り電圧の発生が全く無く、過大な電圧が回路構成部
品、またはプリント基板に印加されることはない。

【００２０】そして、放電が開始し、放電ランプ４の管
温度が安定して安定点灯時に移行したとき初めて、制御
回路３５からの極性切り換えスイッチ回路３２への動作
固定が解除され、交流駆動に移る。この交流駆動が移行
した際は放電ランプ４として安定しているため、流れる
電流は少なく、跳ね返り電圧としても小さいものとなっ
ているので、耐圧、絶縁対策としても、放電パルス印加
時のＤＣ／ＤＣコンバータ３１の出力電圧２２０〜２３
０Ｖの耐圧、絶縁対策で考えてよいので、特に跳ね返り
電圧としての対策は必要なくなる。尚、制御回路３５で
の放電ランプ４の印加電圧の直流交流切り換えタイミン
グとしては、放電ランプ４に流れる電流または電圧をＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ３１の二次側から検出することによ
り、放電ランプ４の状態を知ることができ、放電ランプ
４の印加電力制御にスレッショルドを設け、安定点灯に
移行する点を定義することにより、容易に切り換えタイ
ミングを決定することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明による自動車用高輝
度放電ランプ点灯回路装置は、極性切り換えスイッチ回
路の動作を制御する直流−交流切り換え手段を構成する
ことによって、放電ランプに印加される電圧を、点灯始
動時の放電ランプに電流が大きく流れるときには直流電
圧とし、電流が比較的小さい点灯安定時には交流電圧と
し、高圧パルストランスのインダクタンスが原因による
極性切り換え時の跳ね返り電圧を、電流の流れる始動時
に皆無にすることで、点灯回路装置の耐圧、絶縁対策が
必要最低限で済み、結果的に安価な点灯回路装置が提供
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による自動車用高輝度放電ラ
ンプ点灯回路装置を示す回路ブロック図

【図２】従来の自動車用高輝度放電ランプ点灯回路装置
を示す回路ブロック図

【図３】同点灯回路装置の要部の具体的回路図

【図４】図３に示す回路の動作を示す特性図

【図５】図３に示す放電ランプの動作を示す特性図

【図６】（ａ），（ｂ）は図３に示す高圧パルストラン
ス、及びＦＥＴの動作を示す特性図

【符号の説明】

１ 直流電源 ２ 点灯スイッチ ３ 点灯回路装置 ３１ ＤＣ／ＤＣコンバータ ３２ 極性切り換えスイッチ回路 ３３ ＦＥＴ ３４ 高圧パルストランス ３４ａ 一次巻線 ３４ｂ 二次巻線 ３５ 制御回路 ４ 放電ランプ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｂ 41/29 Ｚ 9249−3Ｋ (72)発明者 畑中 正数 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源から入力される直流電圧を直流電
   圧に昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路から入力された
   昇圧直流電圧を交流電圧に変換する極性切り換えスイッ
   チ回路と、一端が前記昇圧回路の昇圧直流電圧に接続さ
   れると共に他端がスイッチング素子に接続される一次巻
   線及び一端が前記極性切り換えスイッチ回路に接続され
   ると共に他端が放電ランプに接続される二次巻線を備え
   た高圧パルストランスと、前記放電ランプの点灯を行う
   ための起動手段と、前記放電ランプの電力制御及び前記
   極性切り換えスイッチ回路の制御を行う制御手段とを備
   え、前記制御手段は、前記放電ランプの点灯始動時に点
   灯安定時制御される負荷電力と比較して大きな電力を制
   御すると共に前記放電ランプに印加される電圧を前記極
   性切り換えスイッチ回路の動作を固定することにより直
   流電圧とし、点灯安定時には前記極性切り換えスイッチ
   回路を動作させて前記放電ランプに交流電圧を印加され
   るように制御する直流−交流切り換え手段を有し、放電
   ランプの点灯始動時または点灯安定時の状態により印加
   される電圧を直流交流に切り換えるように構成したこと
   を特徴とする自動車用高輝度放電ランプ点灯回路装置。
2. 【請求項２】直流交流電圧の切り換えを放電ランプに流
   れる電流または印加される電圧により切り換えることを
   特徴とする請求項１記載の自動車用高輝度放電ランプ点
   灯回路装置。