JPH0878176A - 放電灯の点灯回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電灯の定電力制御に係る制御線を定電力曲
線に対する折れ線近似によって得ることで制御精度の向
上を図る。 【構成】 点灯回路１は、直流昇圧回路５の出力電圧を
交流電圧に変換した後放電灯８に供給する。放電灯の電
流・電圧の相当信号をそれぞれ検出するための電流検出
部１１、電圧検出部１２と、これらの検出信号に応じて
直流昇圧回路５の出力電圧を制御する制御回路１０とを
設けて、放電灯の電圧−電流特性を規定する制御線に従
った点灯制御を行う。定電力制御部１４は、電流検出部
１１及び電圧検出部１２からの検出信号を受けて、定電
力曲線に対する折れ線近似によって得られる制御線に従
った略定電力での点灯制御を行うようにＰＷＭ（パルス
幅変調）制御部１５を介して直流昇圧回路５に制御信号
を送出してその出力電圧を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電灯の定電力制御に
係る制御線を定電力曲線に対する折れ線近似によって得
ることで制御精度の向上を図ることができる新規な放電
灯の点灯回路を提供しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】近時、白熱電球に代わる光源として小型
のメタルハライドランプが注目されており、車輌用メタ
ルハライドランプの点灯回路の構成としては、例えば、
電源に直流電源を用い、直流入力電圧を昇圧した後、交
流電圧に変換してからメタルハライドランプに印加する
ようにしたものが知られている。

【０００３】図５は点灯回路の一例ａを示すものであ
り、バッテリーｂを電源としてその電圧を点灯スイッチ
ｃを介して直流電源回路ｄに供給した後、直流−交流変
換回路ｅによって交流電圧に変換してメタルハライドラ
ンプｆに印加するように構成されている。

【０００４】ｇはイグナイタ回路であり、メタルハライ
ドランプｆの起動時に高電圧パルスを発生させてこれを
直流−交流変換回路ｅの出力に重畳してメタルハライド
ランプｆに供給するために、直流−交流変換回路ｅの後
段に設けられている。

【０００５】ｈは制御部であり、直流電源回路ｄの出力
電圧や電流を検出してランプ電圧−ランプ電流特性を規
定する所定の制御線に従う点灯制御を行うものであり、
その制御出力を直流電源回路ｄに送出することによって
直流電源回路ｄの出力を制御するように構成されてい
る。例えば、メタルハライドランプｆはこれを冷えた状
態から点灯させる場合に始動時間が長くなってしまうと
いう欠点があるため、メタルハライドランプｆの点灯初
期に定格電力を越える電力を一時的に供給することによ
って、光束の立ち上がり特性を良好にし、最終的には定
格電力での定電力制御に移行するように制御が行われ
る。

【０００６】図６は定電力制御に係る制御線の一例を示
すものであり、横軸がランプ電圧（これを「ＶＬ」とす
る。）を示し、縦軸がランプ電流（これを「ＩＬ」とす
る。）を示している。

【０００７】図中、ｉは定電力曲線を示しており、「Ｖ
Ｌ・ＩＬ＝一定」という関係から明らかなように双曲線
状をしている。

【０００８】定電力制御時における制御線ｊは定電力曲
線ｉに対して１次の直線近似を行うことによって得ら
れ、ＶＬの増加につれてＩＬがある傾斜をもって減少す
る右下がりの直線である。尚、ΔＶｔで示す範囲はメタ
ルハライドランプｆの定格電圧範囲を示している。

【０００９】しかして、制御部ｈはメタルハライドラン
プｆの定電力制御にあたってこの制御線ｊに則った制御
を行うように構成されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記によう
な回路にあっては、定電力曲線に対する近似の程度が粗
いため、定電力曲線ｉと制御線ｊとの間の誤差を無視す
ることができないという問題がある。

【００１１】即ち、図６に示すように、定格電圧範囲Δ
Ｖｔの両端寄りのところではΔＩ１、ΔＩ２に示すよう
に差が目立つようになる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記し
た課題を解決するために、直流電圧の昇圧及び／又は降
圧制御を行う直流電源回路と、該直流電源回路の出力電
圧を交流電圧に変換する直流−交流変換回路と、放電灯
にかかる電圧又はその相当信号を検出するためのランプ
電圧検出回路と、放電灯に流れる電流又はその相当信号
を検出するためのランプ電流検出回路と、ランプ電圧検
出回路及びランプ電流検出回路からの信号に応じて直流
電源回路の出力電圧を制御する制御回路とを有し、該制
御回路によりランプ電圧とランプ電流との間の特性を規
定する所定の制御線に従って点灯制御を行うようにした
放電灯の点灯回路において、定電力制御部が定電力制御
部を有し、該定電力制御部がランプ電圧検出回路及びラ
ンプ電流検出回路からの検出信号を受けて、定電力曲線
に対して複数の直線による折れ線近似を施すことによっ
て得られる制御線に従った略定電力での点灯制御を行う
ように直流電源回路に制御信号を送出してその出力電圧
を制御するものである。

【００１３】

【作用】本発明によれば、定電力曲線に対して複数の直
線を用いた折れ線近似を行うことによって得られる制御
線に従って放電灯の定電力制御を行うことができるの
で、定電力曲線と制御線との間の誤差を小さくして精度
の向上を図ることができる。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明放電灯の点灯回路を図示した
実施例に従って詳細に説明する。尚、図示した実施例は
本発明を車輌用放電灯の点灯回路に適用した例を示すも
のである。

【００１５】図１は点灯回路１の全体的な構成を示す回
路ブロック図である。

【００１６】バッテリー２は直流電圧入力端子３、３′
間に接続されており、点灯スイッチ４が直流昇圧回路５
のプラス側入力端子と直流電圧入力端子３（バッテリー
２の正極に接続されている。）とを結ぶライン上に設け
られている。尚、直流昇圧回路５は、昇圧に限らず昇降
圧制御を行うことができるように構成しても良い。

【００１７】６は直流−交流変換回路であり、直流昇圧
回路５の直流出力電圧を矩形波状電圧に変換して出力す
るために設けられている。

【００１８】７はイグナイタ回路であり、メタルハライ
ドランプ８の起動時にトリガーパルスを発生させ、これ
を直流−交流変換回路６の交流出力に重畳して交流出力
端子９、９′に接続されたメタルハライドランプ８に印
加するようになっている。

【００１９】１０は直流昇圧回路５の出力電圧を制御す
るための制御回路であり、電流検出部１１、電圧検出部
１２、発光促進制御部１３、定電力制御部１４、ＰＷＭ
（パルス幅変調）制御部１５を有している。

【００２０】電流検出部１１、電圧検出部１２はランプ
電流やランプ電圧の相当信号を検出するために設けられ
ている。即ち、電流検出部１１には、直流昇圧回路５と
直流−交流変換回路６とを結ぶグランドライン上に設け
られた電流検出用抵抗１６によって、直流昇圧回路５の
出力電流に対応した電流検出信号が電圧変換された形で
入力される。また、電圧検出部１２には、直流昇圧回路
５の出力電圧が入力される。尚、ランプ電圧やランプ電
流の検出についてはこれらを直接に検出するようにして
も良いが、本実施例ではこれらの相当信号を検出してい
る。

【００２１】発光促進制御部１３は、メタルハライドラ
ンプ８を冷えた状態から点灯させる場合においてメタル
ハライドランプ８に定格電力以上の電力を一時的に供給
して発光を促進させるために設けられており、電流検出
部１１、電圧検出部１２からの検出信号が入力されるよ
うになっている。

【００２２】定電力制御部１４は、メタルハライドラン
プ８の定電力制御を担当しており、上記電流検出部１
１、電圧検出部１２からの検出信号が入力される。そし
て、定電力制御部１４は定電力曲線に対して複数の直線
により折れ線近似を施こすことで得られる制御線に従っ
てメタルハライドランプ８の定電力制御を行うように構
成されている。

【００２３】発光促進制御部１３及び定電力制御部１４
の出力は加算された上でＰＷＭ制御部１５に送出され、
ＰＷＭ制御部１５によって生成される制御信号が直流昇
圧回路５にフィードバックされるようになっている。

【００２４】図２は電流検出部１１、電圧検出部１２、
定電力制御部１４を取り出してそれらの構成を概略的に
示したものである。

【００２５】電圧検出部１２は演算増幅器を用いた電圧
バッファとして構成されており、直流昇圧回路５の出力
電圧は分圧抵抗１７、１７′によって分圧された後、演
算増幅器１８の非反転入力端子に送出される。

【００２６】また、電流検出部１１は、電流検出用抵抗
１６の端子電圧が差動増幅器の構成とされた演算増幅器
１９に送出されるようになっている。つまり、電流検出
用抵抗１６の一端が抵抗２０を介して演算増幅器１９の
反転入力端子に接続され、電流検出用抵抗１６の他端が
抵抗２１、２１′を介して接地されるとともに、演算増
幅器１９の非反転入力端子が抵抗２１と２１′との間に
接続されている。尚、演算増幅器１９の出力端子と反転
入力端子との間には帰還抵抗２２が介挿されている。

【００２７】定電力制御部１４は２つの演算増幅器２
３、２４を用いて構成されている。即ち、演算増幅器２
３は、その出力段にダイオード２５が設けられることに
よってバッファ（理想ダイオード回路）を構成してお
り、その非反転入力端子には直流昇圧回路５の出力電圧
を抵抗２６、２６′によって分圧した電圧が供給される
ようになっている。そして、演算増幅器２３の出力端子
はダイオード２５のアノードに接続され、該ダイオード
２５のカソードが演算増幅器２３の反転入力端子に接続
されるとともに抵抗２７、２８を介して接地されてい
る。

【００２８】演算増幅器２４は差動反転増幅器の構成と
されており、その反転入力端子には電流検出部１１の出
力と電圧検出部１２の出力とが加算されて入力される。
即ち、電流検出部１１の演算増幅器１９の出力端子が抵
抗２９、抵抗３０を介して接地されるともに、電圧検出
部１２の演算増幅器１８の出力端子が抵抗３１を介して
抵抗２９と抵抗３０との間に接続されており、抵抗３０
の端子電圧が演算増幅器２４の反転入力端子に供給され
るようになっている。そして、演算増幅器２４の非反転
入力端子には定電圧源Ｅ１による基準電圧が供給されて
いる。尚、演算増幅器２４の出力端子と反転入力端子と
の間には帰還抵抗２４ａが介挿されている。

【００２９】演算増幅器２４の出力は、抵抗３２を介し
て抵抗２７と抵抗２８との間の接続点（以下、これを
「点Ｐａ」という。）に接続されており、この点Ｐａの
電位がＰＷＭ制御部１５の入力電位となる。尚、図示は
省略するが発光促進制御部１３の出力もこの点Ｐａに供
給される。

【００３０】この回路において、直流昇圧回路５の出力
電圧を「Ｖｏ」、電流検出用抵抗１６による直流昇圧回
路５の出力電流の電圧変換値を「Ｉｏ」とし、電圧検出
部１２の出力を「Ｖ１２」、電流検出部１１の出力を
「Ｖ１１」とすると、電圧検出部１２に係る増幅率を
「Ａ」、電流検出部１１に係る増幅率を「Ｂ」とした場
合に、下式に示す関係が得られる。

【００３１】

【数１】

【００３２】また、演算増幅器２３及びダイオード２５
の出力電圧を「Ｖ２３」とし、演算増幅器２３及び抵抗
２６、２６′からなる回路に係る増幅率を「Ｃ」とす
る、下式のようになる。

【００３３】

【数２】

【００３４】図２の回路においては、ＰＷＭ制御方式の
フィードバック制御によって点Ｐａの電位が常に一定に
保たれるように制御が行われ、出力電圧Ｖｏの値がある
閾値を越えた時に出力Ｖ２３が点Ｐａの電位（Ｅ１）を
越えるように設定されている。つまり、Ｖ２３≦Ｅ１の
場合には、抵抗２８に流れる電流値と演算増幅器２４の
出力段に設けられた抵抗３２に流れる電流値とが等しい
とおいて［数１］式を用いることで下式を得ることがで
きる。

【００３５】

【数３】

【００３６】尚、上式中、「Ｒ」は抵抗２４ａ、３１、
３２の抵抗値を示し、「Ｒ２８」は抵抗２８の抵抗値、
「Ｒ２９」は抵抗２９の抵抗値、「Ｒ３０」は抵抗３０
の抵抗値をそれぞれ示している。

【００３７】また、Ｖ２３＞Ｅ１の場合には抵抗２８に
流れる電流と抵抗２７に流れる電流値との差が演算増幅
器２４の出力段に設けられた抵抗３２に流れる電流値に
等しいとおいて［数１］及び［数２］式を用いることで
下式を得ることができる。

【００３８】

【数４】

【００３９】尚、上式中のＲ、Ｒ２８乃至Ｒ３０につい
ては上述した通りであり、「Ｒ２７」は抵抗２７の抵抗
値を示している。

【００４０】図３は横軸にランプ電圧に相当するＶｏを
とり、縦軸にランプ電流に相当するＩｏをとって定電力
曲線とこれに対する２本の近似直線とを示したものであ
る。尚、Ｖｏ軸上の点ＶｔはＶ２３＝Ｅ１の場合におけ
るＶｏの値を示しており、ΔＶｔに示す範囲が定格電圧
範囲を示している。

【００４１】図中、３３は定電力曲線を示しており、該
定電力曲線３３に対して直線３４、３５による折れ線近
似がなされている。即ち、ΔＶｔにおいてＶｔ以下の領
域に位置する直線３４が［数３］式によって表され、ま
た、ΔＶｔにおいてＶｔを越える領域に位置する直線３
５が［数４］式によって表される。尚、［数３］式と
［数４］式との比較から分かるかように、直線３５の方
が傾斜が緩やかでＩｏ軸に関する切片値が小さい。

【００４２】定電力曲線３３上の点における電力値はそ
の点を通って縦軸や横軸に平行に延びる直線と縦軸、横
軸によって囲まれる四角形の面積に相当することから明
らかなように、双曲線状をした定電力曲線３３に対して
２本の直線３４、３５によって折れ線近似を施すことに
よって定電力曲線３３の下側面積と直線３４及び３５の
下側面積とを近づけることができる。

【００４３】このような折れ線近似は直線の本数を多く
すればそれだけ近似の度合を高めることができることは
勿論である。

【００４４】例えば、図４に示すように、加算回路３６
とバッファ３７とからなる回路３８、３８、・・・を並
列に接続すれば良い。即ち、電圧Ｖ１１、Ｖ１２がそれ
ぞれ抵抗３９、４０に供給され、これらの抵抗３９、４
０が抵抗４１を介して接地されるとともに、該抵抗４１
の端子電圧が加算回路３６を構成する演算増幅器４２の
反転入力端子に供給される。また、演算増幅器４２の非
反転入力端子には定電圧源４３による基準電圧が供給さ
れており、演算増幅器４２の出力が抵抗４４、４５を介
してバッファ３７を構成する演算増幅器４６の非反転入
力端子に接続されている。そして、演算増幅器４６の出
力はダイオード４７を介してＰＷＭ制御部１５に送出さ
れるとともに、演算増幅器４６の反転入力端子に戻され
る。

【００４５】以上のように構成された回路３８、３８、
・・・は検出電圧Ｖ１１とＶ１２に対する加算比率がそ
れぞれ異なるように設定されており、これらの出力のＯ
Ｒ出力をとってこれをＰＷＭ制御部１５に送出すれば、
回路３８、３８、・・・の数に応じた本数の直線でもっ
て定電力曲線に対する折れ線近似を行うことができる。

【００４６】尚、回路３８、３８、・・・では、定電力
制御に係る制御線を構成する直線の本数を多くしたい場
合に、回路定数だけを異にする同じ構成の回路を次々に
並設すれば良いという利点がある反面、抵抗４１、４
１、・・・の抵抗値の調整によって、制御線に係る定格
電力の調整を各別に行わなければならないという煩わし
さが残るが、図２に示す定電力制御部１４の構成では、
抵抗３０をＶ１１、Ｖ１２に対して共通した定格電力調
整用の抵抗として用いることができるという利点を有し
ている（つまり、一の抵抗値Ｒ３０を変えるだけで［数
３］式や［数４］式においてＩｏ軸の切片値を変えるこ
とができる。）。

【００４７】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、請求項１に係る発明によれば、定電力曲線に対して
複数の直線を用いた折れ線近似によって得られる制御線
に従って放電灯の定電力制御を行うことができるので、
定電力曲線と近似制御線との間の誤差を小さくして精度
の向上を図ることができる。

【００４８】また、請求項２に係る発明によれば、ラン
プ電圧検出回路の検出信号とランプ電流検出回路の検出
信号とを所定の比率をもって加算する加算回路と、ラン
プ電圧検出回路の検出信号に所定の係数を掛けた出力を
得るための検出回路とを設け、ランプ電圧が所定電圧以
下の場合には加算回路の出力が一定になるように制御
し、また、ランプ電圧が所定電圧を越える場合には加算
回路の出力と上記検出回路の出力との和が一定になるよ
うに制御することで複数のランプ電圧範囲に分けて定電
力曲線に対する折れ線近似を行うことができ、制御線に
関する電力調整が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放電灯の点灯回路の構成を示す回
路ブロック図である。

【図２】本発明に係る放電灯の点灯回路の要部を示す回
路図である。

【図３】定電力曲線とこれに対して折れ線近似を施すこ
とによって得られる制御線とを示す図である。

【図４】定電力制御部の変形例を示す回路図である。

【図５】従来の点灯回路の構成例を示す回路ブロック図
である。

【図６】従来の問題点を説明するためのグラフ図であ
る。

【符号の説明】

１ 放電灯の点灯回路 ２、５ 直流電源回路 ６ 直流−交流変換回路 ８ メタルハライドランプ（放電灯） １０ 制御回路 １１ 電流検出部（ランプ電流検出回路） １２ 電圧検出部（ランプ電圧検出回路） １４ 定電力制御部 ２３、２５、２６、２６′ 検出回路 ２４、２９、３０、３１ 加算回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電圧の昇圧及び／又は降圧制御を行
   う直流電源回路と、該直流電源回路の出力電圧を交流電
   圧に変換する直流−交流変換回路と、放電灯にかかる電
   圧又はその相当信号を検出するためのランプ電圧検出回
   路と、放電灯に流れる電流又はその相当信号を検出する
   ためのランプ電流検出回路と、ランプ電圧検出回路及び
   ランプ電流検出回路からの信号に応じて直流電源回路の
   出力電圧を制御する制御回路とを有し、該制御回路によ
   りランプ電圧とランプ電流との間の特性を規定する所定
   の制御線に従って点灯制御を行うようにした放電灯の点
   灯回路において、制御回路が定電力制御部を有し、該定
   電力制御部がランプ電圧検出回路及びランプ電流検出回
   路からの検出信号を受けて、定電力曲線に対して複数の
   直線による折れ線近似を施すことによって得られる制御
   線に従った略定電力での点灯制御を行うように直流電源
   回路に制御信号を送出してその出力電圧を制御するよう
   にしたことを特徴とする放電灯の点灯回路。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の放電灯の点灯回路にお
   いて、定電力制御部が、ランプ電圧検出回路の検出信号
   とランプ電流検出回路の検出信号とを所定の比率をもっ
   て加算する加算回路と、ランプ電圧検出回路の検出信号
   に所定の係数を掛けた出力を得るための検出回路とを有
   し、ランプ電圧が所定電圧以下の場合には加算回路の出
   力が一定になるように制御し、ランプ電圧が所定電圧を
   越える場合には加算回路の出力と上記検出回路の出力と
   の和が一定になるように制御することを特徴とする放電
   灯の点灯回路。