JPH07201479A

JPH07201479A - 自動車用高輝度放電ランプ点灯回路装置

Info

Publication number: JPH07201479A
Application number: JP33584593A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Higuchi; 龍司樋口; Takahiro Manabe; 高広真鍋; Yoshimitsu Odajima; 義光小田島; Makoto Inoue; 眞井上; Masakazu Hatanaka; 正数畑中; Junichi Yukawa; 潤一湯河
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04

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、点灯始動時における点灯ミスをはね返り電圧制御
回路を用いて点灯回路装置を提供するものである。【構成】自動車用高輝度放電ランプ点灯回路装置にお
いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３と極性切り換えスイッチ
回路７の間にはね返り電圧制御回路８を設けることで、
点灯ミスを起こしやすい点灯始動時の放電ランプの極性
反転時に高いはね返り電圧を放電ランプ６の両端に加え
ることができ、必要最小限の回路構成で放電ランプ６の
点灯過程における点灯ミスの防止を実現できる点灯回路
装置を提供するものである。

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、これに伴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
クト化すると灯具の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６に従来例の点灯回路のブロック図を示
す。スイッチ１をオンすることでバッテリー２からの直
流電源をＤＣ／ＤＣコンバータ３で昇圧し、制御回路４
からの信号で放電ランプ起動回路５を構成するＦＥＴ５
１のスイッチングを制御し、高圧パルストランス５２で
放電ランプ６を放電させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３で昇
圧された直流電圧を極性切り換えスイッチ回路７で交流
電圧に変換し放電ランプ６を交流点灯させる。

【０００４】また、制御回路４は、ＦＥＴ５１のスイッ
チング制御の他に、放電ランプ６の安定点灯のためにＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ３の出力電圧Ｖ_DC1、電流Ｉ_DCをモ
ニターしながら放電ランプ６の安定点灯の為の電力制御
も行っている。

【０００５】以下に、放電ランプ６の点灯動作について
説明する。まず、スイッチ１をオンすると、バッテリー
２からの直流電源がＤＣ／ＤＣコンバータ３に入力され
る。

【０００６】次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧
Ｖ_DC1は高圧パルストランス５２の一次巻線の一端５２
１に接続されており、他端５２２に接続されているＦＥ
Ｔ５１を制御回路４からの信号でスイッチング制御する
ことにより二次巻線５２４，５２５間に高圧を発生さ
せ、放電ランプ６にグロー放電を開始させる。放電ラン
プ６がグロー放電からアーク放電に至り安定点灯するま
での一連の制御は制御回路４により行われる。また、上
記一連の過程において極性切り換えスイッチ回路７は４
００Hzの周波数の矩形波で極性が反転しており放電ラン
プ６は交流点灯をしている。

【０００７】図７は、極性切り換えスイッチ回路７まわ
りの回路図である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、フライ
バックトランス３１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３２とコンデンサ
３３によって整流され、昇圧された直流電圧として出力
電圧Ｖ_DC1を出力する。放電ランプ６の交流点灯動作
は、制御回路４によるスイッチ７１，７２，７３，７４
のオン／オフ制御で行っている。スイッチ７１，７２，
７３，７４のオン／オフ動作は図８に示すとおりであ
り、一定周波数４００Hzの矩形波でオン／オフ動作をし
ている。また、スイッチ７１，７４とスイッチ７２，７
３とは互いにオン／オフ動作が逆になっており、これに
より放電ランプ６には交流電圧が印加されることにな
る。さらに、スイッチ７１，７４とスイッチ７２，７３
とのオン／オフ動作が切り換わる時（極性反転時）にお
いては、スイッチ７１とスイッチ７２及びスイッチ７３
とスイッチ７４の同時導通を防ぐために、全てのスイッ
チがオフ状態となる休止期間が存在する。現在、スイッ
チ７１，７２，７３，７４としてはＦＥＴを使用してお
り、ボディダイオード７５，７６，７７，７８が存在し
ている。なおスイッチ７１，７２，７３，７４にトラン
ジスタを用いた場合では、リカバリー用に外付けのダイ
オード７５，７６，７７，７８を用いる。

【０００８】放電ランプ６には、放電を開始してからで
きるだけ短い時間で安定した光量を得られるよう最初７
５Ｗの電力を供給し、徐々に加える電力を抑えていくこ
とで最終的に安定点灯に必要な３５Ｗを供給するという
制御を行っている。

【０００９】スイッチ７１，７４がオンの時は、Ｉ
_DC（＞０）は図７に示す方向に流れており、Ｖ_DC（＞
０）は図７に示す極性で放電ランプ６の両端に加わって
いる。

【００１０】今、スイッチ７１，７４がオンからオフに
切り換わり、スイッチ７１，７２，７３，７４が全てオ
フになった後、休止期間を経てスイッチ７２，７３がオ
ンした時を考えると、これにより、Ｖ_DC1の極性が反転
し、Ｉ_DCの電流の向きが切り換わっていく。ところが、
スイッチ７２，７３がオンになった直後では、電流Ｉ _DC
の向きは、高圧パルストランス５２の二次巻線のインダ
クタ５２７，５２８の影響により、スイッチ７１，７４
がオンの時と同じ方向のままで流れ続けようとする作用
が働くため、すぐには電流の向きは切り換わらない。こ
のため、放電ランプを図７の矢印の向きに流れた電流は
リカバリーダイオード７６，７７を通り、ダイオード３
２でカットされコンデンサ３３に流れ込む。この結果、
極性反転直後のＶ_DC1の電圧が、本来のＤＣ／ＤＣコン
バータ３の出力による電圧よりも高くなり（この時の電
圧を以後、「はね返り電圧」と呼ぶ）、時間の経過と共
にＩ_DCの向きが切り換わっていき、それと共にＶ_DC1は
本来の出力電圧となる。図９（ａ）〜（ｃ）は、スイッ
チ７１，７２，７３，７４のオン／オフ動作とＶ_DC ₁，
Ｉ_DCの波形の様子を示したものである。

【００１１】図９よりスイッチ７１，７４がオフからオ
ンになると、電流Ｉ_DCの向きが切り換わりはじめ、Ｖ
_DC1がはね返り電圧の影響で本来の出力電圧値より高く
なる。この時、放電ランプ６の両端にかかる電圧Ｖ_DCも
はね返り電圧の影響を受け図９に示すように極性が反転
する。

【００１２】図９より、上記極性反転の過程において、
Ｖ_DCの極性が反転してもＩ_DCの向きが切り換わらないと
いう現象が生じ、Ｖ_DCの極性が完全に切り換わってから
Ｉ_DCの向きが換わるまでの時間（遅れ時間）が発生して
いることがわかる。

【００１３】ところで、ダイオード３２とコンデンサ３
３はＤＣ／ＤＣコンバータ３の二次側の整流回路として
構成されており、コンデンサ３３においては、ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ３で昇圧された電圧の十分な整流と、ノイ
ズ対策としてのリップル成分の十分な吸収が必要である
ことから、１μＦ程度の高容量のコンデンサが必要であ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来例で説明したよう
に、コンデンサ３３は、１μＦ程度の高容量のものが必
要であるが、コンデンサ３３が高容量であればあるほ
ど、共振回路の時定数が大きくなり、はね返り電圧が低
くなる。ところで、放電ランプ６を確実に点灯させるた
めには、放電ランプ６の両端に加わる電圧の極性反転時
に電流Ｉ_DCの向きがスムーズに切り換わることが必要で
あり、さらに７５Ｗの電力を必要とする点灯始動時にお
いては高いはね返り電圧が必要である。しかし実際には
コンデンサ３３が高容量であるためにはね返り電圧が低
く電流Ｉ_DCの向きがスムーズに切り換わらず、極性反転
時に放電ランプ６が消灯する（以下「点灯ミス」と呼
ぶ）という課題を有していた。

【００１５】この対策として極性反転時の高いはね返り
電圧を実現するために、特開平５−５４９９０号にある
ように、「ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧Ｖ_DC1を
制御回路４により安定点灯時以上の電圧に制御し必要な
電力の供給を行うという方法が考えられる。ところがこ
れを実現するためには、制御回路４が複雑化し回路シス
テムが大型化するという課題があった。

【００１６】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、必要最小限の回路構成で、放電ランプ６の点灯過程
における点灯ミスを防ぐことのできる点灯回路装置を提
供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】直流電圧を昇圧するＤＣ
／ＤＣコンバータ回路と、４つのスイッチング素子で構
成されたフルブリッジにより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、放電ランプから成る
自動車用高輝度放電ランプ点灯回路装置において、前記
ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の出力からの電流の逆流を防
止する第１のダイオードと逆流を充電するコンデンサ
を、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路と前記極性切り換え
スイッチ回路との間に設け、前記極性切り換えスイッチ
回路の４つのスイッチング素子にそれぞれ並列に第２，
３，４，５のダイオードを設け、フルブルッジ出力に直
列にインダクタと前記放電ランプを接続し、前記放電ラ
ンプの極性が切り換わる時に発生する前記インダクタか
らのはね返り電圧を逆流電流として前記第２，３，４，
５のダイオードを介し前記コンデンサへ充電させ、前記
放電ランプの極性反転時に前記放電ランプへの印加電圧
を大きくするようにしたものである。

【００１８】また、インダクタは、放電ランプに高圧を
印加する高圧パルストランスの二次巻線からなるもので
ある。

【００１９】

【作用】この構成により、安定点灯時よりも多くの電力
を必要とする点灯始動時において、放電ランプの極性反
転時に安定点灯時よりも高い電圧であるはね返り電圧を
放電ランプの両端に加えることにより、放電ランプの電
流Ｉ_DCの極性を速やかに反転させることができる。

【００２０】すなわち、点灯ミスを起こしやすい点灯始
動時の放電ランプの極性反転時に高いはね返り電圧を放
電ランプの両端に加えることができ、点灯ミスのない確
実な安定点灯が達成できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図１〜図５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
ンプ点灯回路装置のはね返り電圧制御回路まわりの回路
図である。この回路構成は図７で示した従来例と同じな
ので、同一符号をつけ説明を省略する。はね返り電圧制
御回路８は、高圧パルストランス５２の二次巻線のイン
ダクタ５２７，５２８と、極性切り換えスイッチ回路７
にあるダイオード７５，７７と、極性切り換えスイッチ
回路７からのはね返り電圧の影響をＤＣ／ＤＣコンバー
タ３におよぼすのを阻止するためのダイオード８１と、
高圧パルストランス５２の二次巻線のインダクタ５２
７，５２８からの逆流電流Ｉ_DCによる充放電を行うコン
デンサ８２からなる。

【００２２】従来例で述べたような点灯ミスが生じる場
合の電流Ｉ_DCとはね返り電圧Ｖ_DC2との関係は図２
（ａ）〜（ｃ）のようになっている。すなわち、スイッ
チ７１，７２，７３，７４のオン／オフ制御によってＩ
_DCの向きが本来なら切り換わるべき所が、極性反転時の
はね返り電圧が低いためにスムーズに切り換わらず、つ
いにはＩ_DC＝０となって放電ランプ６は消灯（点灯ミ
ス）してしまう。そして点灯ミスの時点では放電ランプ
６はオープン状態となっているため、Ｖ_DC2はＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ３で決まる二次側開放時の電圧に上昇す
る。この点灯ミスの現象を防ぐためには、電流Ｉ_DCの向
きが切り換わるタイミングにあわせて高いはね返り電圧
のピーク電圧が加わるように共振回路の共振周波数を設
定すればよい。ここで言う共振周波数とは、はね返り電
圧を発生させるもとになる高圧パルストランス５２の二
次巻線のインダクタ５２７，５２８とコンデンサ８２か
らなるＬＣ共振回路の共振周波数のことである。ここで
共振周波数の設定に関して説明を加える。図３は共振周
波数が高すぎる場合の、また図４は共振周波数が低すぎ
る場合のＩ_DCとＶ_DC2の関係をそれぞれ示したものであ
る。共振周波数が高すぎる（図３（ａ），（ｂ））と、
電流Ｉ_DCの向きが切り換わる前にはね返り電圧のピーク
電圧が発生し、以後このはね返り電圧は低下してしまう
ので、電流Ｉ_DCの向きが切り換わる時に必要なエネルギ
ーが得られず点灯ミスとなる。逆に共振周波数が低すぎ
る（図４（ａ），（ｂ），（ｃ））と、電流Ｉ_DCの極性
が反転するときのはね返り電圧のピーク電圧が低すぎる
ので、共振周波数が高すぎる場合と同様の理由により点
灯ミスとなる。

【００２３】極性反転時に起きる上記の問題による点灯
ミスが生じないようにするためには、コンデンサ３３と
高圧パルストランス５２の二次巻線のインダクタ５２
７，５２８とで構成される共振回路の共振周波数を、電
流Ｉ_DCの向きが切り換わる時にはね返り電圧のピーク電
圧が加わるように位相を調整すると共に、より高いはね
返り電圧のピーク電圧が生じる様にするとよい。この方
法として、図１に示すような、はね返り電圧制御回路８
を設けた構成が考えられる。この構成により、高圧パル
ストランス５２の二次巻線のインダクタ５２１，５２２
より放出されたエネルギーをコンデンサ８２で一旦蓄積
し、点灯ミスを起こしやすい極性反転時に放電ランプ６
の両端に高いはね返り電圧のピーク電圧が加わる様にコ
ンデンサ８２の容量を設定することができる。この考え
方に基づいてコンデンサ８２の容量を、はね返り電圧Ｖ
_DC2と電流Ｉ_DCの波形が図５（ａ）〜（ｃ）に示すよう
になる様に共振条件を調整することにより、Ｉ_DCの極性
反転時にはね返り電圧のピーク電圧が加えることがで
き、かつ、その電圧値はＩ_DCの極性反転に十分な高い値
となっており、点灯ミスのない確実な安定点灯が達成で
きる。

【００２４】なお、はね返り電圧を作り出すインダクタ
や逆流電流の経路となるダイオードは従来の素子を用
い、逆流電流の充放電のためのコンデンサやＤＣ／ＤＣ
コンバータ３への影響を阻止するためのダイオードのみ
を追加するという必要最小限の回路構成で実現できる。

【００２５】

【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、ＤＣ／ＤＣコンバータ３
と極性切り換えスイッチ回路の間にはね返り電圧制御回
路を設けることで、点灯ミスを起こしやすい点灯始動時
の放電ランプの極性反転時に高いはね返り電圧を放電ラ
ンプの両端に加えることができ、必要最小限の回路構成
で放電ランプの点灯過程における点灯ミスの防止を実現
できる点灯回路装置を提供できる。

【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
ンプ点灯回路装置の回路図

【図２】同点灯ミスが起こる場合のはね返り電圧Ｖ_DC2
と電流Ｉ_DCの波形図

【図３】同共振周波数が高い場合のはね返り電圧Ｖ_DC2
と電流Ｉ_DCの波形図

【図４】同共振周波数が低い場合のはね返り電圧Ｖ_DC2
と電流Ｉ_DCの波形図

【図５】同点灯ミスを防止できる場合のはね返り電圧Ｖ
_DC2と電流Ｉ_DCの波形図

【図６】従来の自動車用高輝度放電ランプ点灯回路装置
のブロック図

【図７】同回路図

【図８】同要部であるスイッチ７１，７２，７３，７４
のＯＮ／ＯＦＦ動作図

【図９】同要部であるランプ電圧Ｖ_DC、はね返り電圧Ｖ
_DC1と電流Ｉ_DCの波形図

【符号の説明】

１点灯スイッチ２直流電源３ＤＣ／ＤＣコンバータ７極性切り換えスイッチ回路８はね返り電圧制御回路３２ダイオード３３コンデンサ８１ダイオード８２コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上眞大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (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 (72)発明者湯河潤一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

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバー
タ回路と、４つのスイッチング素子で構成されたフルブ
リッジにより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、放電ランプからなる自動車用高輝度
放電ランプ点灯回路装置において、前記ＤＣ／ＤＣコン
バータ回路の出力に接続され電流の逆流を防止する第１
のダイオードと電流の逆流を充電するコンデンサを、前
記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路と前記極性切り換えスイッ
チ回路との間に設け、前記極性切り換えスイッチ回路の
４つのスイッチング素子にそれぞれ並列に第２，３，
４，５のダイオードを設け、フルブルッジ出力に直列に
インダクタと前記放電ランプを接続し、前記極性切り換
えスイッチ回路の極性が切り換わる時に発生する前記イ
ンダクタからのはね返り電圧を逆流電流として前記第
２，３，４，５のダイオードを介し前記コンデンサへ充
電させ、前記放電ランプを流れる電流の極性が反転する
時に前記放電ランプへの印加電圧を大きくすることを特
徴とする自動車用高輝度放電ランプ点灯回路装置。
【請求項２】インダクタは、放電ランプに高圧を印加
する高圧パルストランスの二次巻線からなることを特徴
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。