KR100328174B1

KR100328174B1 - 차량용방전램프의조명장치

Info

Publication number: KR100328174B1
Application number: KR1019940008370A
Authority: KR
Inventors: 나가무라겐지
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 2002-11-29
Also published as: KR950029018A

Abstract

이 발명은 차량용 방전램프의 조명장치에 관한 것으로써, 방전램프에 봉입되어 있는 나트륨이 발광관 외부로 유출되는 나트륨의 손실현상으로 인한 수명의 현저한 저하를 억제하여 방전램프의 수명을 연장할 수 있는 것을 목적으로 하는 것으로써, 방전램프(9)의 평균 점등전위를 등기구(10)의 전위보다 낮게 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

차량용 방전램프의 조명장치

이 발명은 차량용 새로운 조명원(照明源)으로써 주목되는 금속 하로겐 램프(metal halide lamp)의 조명장치에 관한 것으로 종래의 차량용 램프인 금속 하로겐 램프의 수명연장을 도모하는 방전램프의 차량용 조명장치에 관한 것이다.

자동차분야에 있어서는 개성이나, 안전성, 환경성에 대한 욕구가 강렬하게 요구되고 있다.

그러한 요구를 만족시키기 위하여 개성적인 스타일의 차체 디자인의 고급화와 주행 안전성의 향상을 추구하고 있는 바, 헤드 라이트에 관하여는 통상, 백열전구 대신 하로겐 전구를 많이 채용하고 있는 추세이다. 따라서, 헤드 라이트의 조명질을 향상함과 스타일면의 요구를 충족시키기 위하여 차량용 금속 하로겐 램프의 채택이 검토되어 왔다.

고휘광 방전램프의 일종으로써, 다른 어떠한 램프류 보다도 태양광선에 가깝고, 더욱이 소비되는 전기 에너지를 효율적으로 발광시킬 수 있으므로 최고의 우수한 램프로 불리운다.

도1은 금속 하로겐 램프의 구조를 나타내는 개략도이다.

금속 하로겐 램프(100)는 석영관(101)의 양 끝이 봉인되고, 그 중앙에 발광관(102)이 봉입된 구조로 되어있다.

상기 발광관(102)에는 텅스텐 전극(103a, 103b)이 설치되여, 모리브덴 박(箔)(104a, 104b)을 통해서 외부도선(105a, 105b)과 접속되어 있다.

발광관 내부에는 나트륨, 스캔듐 등 여러종류의 금속을 옥소와 화합시킨 금속옥화물(106)과 기동(起動)가스(107)(예를 들면, 크세논) 및 수은(108)이 채워져 있다.

금속 하로겐 램프의 발광은, 우선 기동가스(107)에 의하여 시동(始動)방전이 개시됨과 동시에, 발광관의 내부가 고온 및 고압이 되면, 기동가스(107)에 의한 아크의 발생이 일어난다. 그리고, 이 아크 내에는 증발되어 가스화 된 금속 옥화물이 아크 내에 들어가서 금속이온과 하로겐 이온으로 분리되어 전류가 흐르는 상태로 되고, 드디어 아크의 중앙부분의 온도가 약 4,5000K로 되면, 금속이온이 아크내에서 강력하게 발광된다.

이와 동시에 아크가 없는 이외의 곳에서는 금속과 하로겐이 재결합되어 금속 옥화물(106)로 되며, 이 이온화 재결합이 반복됨으로써 금속원자의 고유 스펙트럼을 갖는 강한발광이 계속된다.

(종래의 기술)

종래, 이와 같은 금속 하로겐 램프를 사용한 차량용 조명장치로서는 예를 들면, 일본국 특개평 3-8299호 공보에 기재되어 있다.

도 2는 종래 차량용 고전압 방전램프의 조명장치의 예를 나타내는 블럭도이다. 도 2에서 1은 배터리전원을 나타내며, 16은 입력단자가 점등 스위치(15)를 통하여 배터리전원(10)의 전원단자에 접속되어 있는 직류(DC) 승압회로를 나타내며, 17은 직류 승압회로(16)의 출력측에 설치되며, 직류 승압회로(16)에서의 배터리 전압을 정현파 교류(AC)전압으로 변환 시키는 고주파 승압회로이고, 이 고주파 승압회로 (17)로서는 예를 들면 푸시풀(push-pull)방식으로 된 인버터회로가 고주파 승압회로(17)로서 사용된다.

18은 전류 제한 부하 및 점화회로이며, 그 출력단에 방전램프(9)가 접속되어 있다.

19는 전류 제한부하 및 점화회로(18)에 시동신호를 출력하기 위한 점화 시동회로, 20은 제어회로이다.

이 제어회로(20)는 직류 승압회로(16)의 출력단자 사이에 분압용으로 설치된 저항(21,22) 및 가변저항(23)을 통하여 검출되는 직류 승압회로(16)의 출력전압이나, 직류 승압회로(16)와 고주파 승압회로(17)를 연결하는 연결선의 일단에 설치된 센싱(sensing)저항(24)에서의 전압에 의하여 듀티 사이클(duty cycle)의 펄스신호를 발생시키고, 이것을 직류 승압회로(16)에 송출시켜 직류 승압회로의 출력전압을 제어하기 위하여 설치되어 있다.

펄스신호는 직류 승압회로(16)에 송출되며, 직류 승압최로(16)의 출력전압이 제어된다.

다음에는 동작상태를 설명한다.

점등 스위치(15)가 on되면 점화 시동회로(19)에서 전류 제한부하와 점화회로 (18)에 송출된 신호에 의하여 시동펄스가 발생되고, 이 시동펄스는 방전램프(9)의제1 및 제2전극(9a, 9b) 사이에 공급된다.

그리고, 제어회로(20)에 의하여 배터리 전압의 승압제어는 수시로 이루어지며, 최종적으로 램프의 정상상태로의 전환이 이루어진다.

종래 차량용 고압 방전램프의 조명장치의 구성은 상술한 바와 같으며, 예컨대 고주파 승압회로(17)가 푸시풀 인버터의 경우에 방전램프(9)는 제 3도에서와 같이 플러스 혹은 마이너스 전위에서 발광된다.

방전램프(9)가 점등되면, 방전램프의 발광관 내에 채워진 금속원자는 플러스 전하를 가진 이온으로 이온화 되고, 방관관의 주위가 플러스 전하보다 낮은 전위일때는 금속이온은 발광관을 형성하는 석영(SiO₂)쪽으로 끌린다.

여러 가지 금속이온의 대부분은 석영유리의 장벽으로 차단되지만, 나트륨 이온(Na+)만은 석영과 화학반응하기 쉬우므로 나트륨 이온은 석영유리속으로 침입하여 석영유리를 통과한다. 이것은 소위 Na 손실이라고 불리우는 현상이다.

따라서, 방전램프(9)의 주위가 평균 점등전위 보다도 낮을때는 상기와 같은 Na손실 에 의하여, 방전램프가 발하는 광 스펙트럼에서 나트륨 스펙트럼(589nm)이 점차 감소한다.

그러므로 발광색 중에서 적색만이 희미해진다.

그 결과, 금속 하로겐 램프는 우수한 색채와 색도 등의 광질을 지배하는 특성이 현저하게 악화되어 방전램프(9)의 수명이 극단적으로 단축되는 문제점이 있었다.

특히, 차량용 고압 방전램프의 조명장치에서와 같이 등기구나 그 주변이 접지 되었을때는 상기한 문제의 발생확율은 매우 높다. 그럼에도 불구하고 종래에는 그러한 문제는 고려된 적이 없다.

또한, 이러한 문제점은 상기한 바와 같은 고주파 승압회로(17)를 푸시풀 인버터로 구성된 것을 사용하는 경우에 뿐만 아니라, 하프 브리지(half bridge), 풀 브리지(full bridge) 구성 등으로 하여도 이와 동등한 현상이 발생한다.

(과제를 해결하고자 하는 수단)

상기한 문제들을 해소하기 위하여 이 발명의 목적은 Na 손실로 인한 방전램프의 수명약화가 억제될 수 있는 차량용 방전램프의 조명장치를 제공하는데 있다.

이 발명의 또다른 목적은 Na 손실현상을 해소하는 능력을 개선하며, 안전성을 개선하는 것이다.

도1은 금속 하로겐 램프(metal halide lamp)의 구조를 나타내는 개략도.

도2는 종래의 차량용 방전램프의 조명장치의 블럭도.

도3은 종래장치의 방전램프에 인가된 전압의 파형도.

도4는 이 발명의 실시예 1을 표시한 차량용 방전램프의 조명장치 회로도.

도5는 실시예 1의 시동 방전시의 파형도.

도6은 실시예 1의 제어패턴도.

도7은 실시예 1의 회로 각 부의 신호파형도.

도8은 이 발명의 실시예 2를 표시한 차량용 방전램프의 조명장치 회로.

도9는 실시예 2의 시동 방전시의 파형도.

도10은 실시예 2의 제어패턴도.

제11은 실시예 2의 회로 각 부의 신호파형도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 배터리전원, 2 : 극성반전 승압회로,

3,12 : 제어회로, 4 : 전압검출회로,

5 : 풀 브리지 인버터회로, 6 : 전류검출회로,

7 : 드라이버 , 8 : 시동 방전회로,

9 : 방전램프, 10 : 등기구,

11 : 직류(DC)승압회로.

상기 목적을 달성하기 위하여 이 발명에 의한 차량용 방전램프의 조명장치에서는 방전램프의 평균 점등전위를 방전램프가 수납되어 있는 등기구의 전위보다 낮게 하는 것이다. 또한, 배터리 전원의 전압을 극성반전시켜 승압하는 극성반전 승압회로의 출력단에 인버터회로를 설치하고, 그 인버터회로의 출력단을 방전램프에 접속시켜 방전램프 내부의 전극전위를 어스에 접지되어 있는 등기구 또는 등기구 주변의 전위보다 낮게 하는 것이다.

또한, 배터리전원의 전압을 승압하는 직류 승압회로의 출력단을 등기구 또는등기구 주변과 접속시켜 상기 방전램프 내부의 전극전위를 등기구 또는 등기구 주변의 전위보다 낮게 되게 하는 것이다.

실시예 1.

이 발명의 실시예 1에 대하여 다음과 같이 도 4에 의해 설명한다.

도 4에서 1은 배터리전원, 2는 극성반전 승압회로(이하, 반전 승압회로)로써, 스위칭 소자 2a와 코일 2b, 다이오드 2c, 콘덴서 2d로 구성되어 있다.

3은 제어회로로써, 3개의 출력단자와 2개의 입력단자로 되어 있다.

상기, 반전 승압회로(2)의 입력단자인 스위칭 소자(2a)의 드레인(drain)단자는 배터리전원(1)에 접속되고, 스위칭 소자(2a)의 소스(source) 단자는 다이오드 (2c)의 캐소드 단자와 코일(2b)의 한쪽단자에 접속되며, 또한 스위칭 소자(2a)의 게이트(gate) 단자는 제어회로(3)의 제 1 출력단자에 접속되어 있다. 다이오드 (2c)의 애노드(anode)단자는 콘덴서(2d)의 한쪽 단자에 접속되여 반전 승압회로(2)의 출력측이 되며, 콘덴서(2d)의 다른쪽 단자는 코일(2b)의 다른쪽 단자와 함께 배터리전원(1)의 접지단자에 접지되어 있다.

4는 저항 4a와 4b로 구성된 전압검출회로이며, 저항 4a의 한쪽단자는 반전 승압회로(2)의 출력단자에 접속되고, 다른쪽 단자는 저항 4b의 한쪽단자에 접속됨과 동시에 제어회로(3)의 제 1 입력단자에 입력되며, 저항 4b의 다른쪽 단자는 접지되어 있다.

5는 풀 브리지(full bridge)인버터회로로서 스위칭 소자(5a-5d)로 구성되고, 스위칭 소자(5a 및 5b)의 소스단자는 반전승압회로(2)의 출력단자에 접속되고, 스위칭 소자(5a 및 5b)의 드레인 단자는 스위칭 소자(5c와 5d)의 소스단자에 각각 접속되어 있다.

6은 전류검출 회로로써, 그 한쪽단자는 스위칭 소자(5c, 5d)의 드레인 단자에 접속됨과 동시에 제어회로(3)의 제 2 입력단자에 입력되고, 다른쪽 단자는 접지되어 있다.

7은 풀부리지 인버터회로(5)를 구성하는 스위칭 소자(5a-5d)를 on 혹은 off시키는 드라이버(driver)로써 2개의 출력단자와 1개의 입력단자를 가지고 있다.

이 드라이버(7)의 제 1 출력단자는 스위칭 소자(5a, 5d)의 게이트단자에 접속되고, 제 2 출력단자는 스위칭 소자(5b, 5c)의 게이트단자에 접속되어 있다.

이들 출력단자 로부터는 동일주파수, 역위상에서 스위칭 소자(5a, 5d)와 스위칭 소자(5b, 5c)가 동시에 on되지 않는 기간(dead time)을 갖는 신호가 출력된다.

또한 드라이버(7)의 입력단자는 제어회로(3)의 제 2 출력단자에 접속되어 있다.

8은 변압기(8a)와 고전압 펄스발생회로(8b)로 이루어지는 시동 방전회로 이며, 변압기(8a)의 1차측 단자는 고전압 펄스발생회로(8b)에 접속되고, 변압기(8a)의 2차측의 한쪽 단자는 스위칭 소자(5b)의 드레인 단자에 접속되며, 다른쪽 단자는 방전램프 (9)의 한쪽 단자에 접속되고, 방전램프(9)의 다른쪽 단자는 스위칭 소자(5a)의 드레인 단자에 접속된다. 또, 고전압 펄스발생회로(8b)는 제어회로(3)의 제 3 출력단자에 접속되어 있다.

상기 방전램프(9)는 발광관 내부에 제 1 전극(9a)과 제 2 전극(9b)으로 구비되여 있다.

그리고 이 방전램프(9)를 둘러싸고 있는 등기구(10)는 접지선(21)에 의해 접지되어 있다.

이하, 작동방법에 대하여 다음과 같이 설명한다.

도 4에서 점등 스위치(표시안됨)가 on되면 배터리전원(1)의 전압이 반전 승압회로(7)에 입력되는 동시에 제어회로(3)가 동작을 개시한다.

제어회로(3)는 제 1 출력단자로부터 스위칭 소자(2a)로 주파수 f, 듀티 (duty)가변의 펄스신호를 출력함과 동시에 제 2 출력단자 로부터 드라이버(7)로 신호를 송출한다.

드라이버(7)는 이 신호를 입력함으로써, 스위칭 소자(5a, 5d)를 on시킨다.

스위칭 소자(2a)의 on 기간동안에는 배터리(1), 스위칭 소자(2a)와 코일(2b)의 루프가 형성되고, 이 루프에 흐르는 전류에 의해 전자 에너지가 코일(2b)에 축적된다.

다음에, 스위칭 소자(2a)의 off 기간 동안에는 코일(2b), 다이오드(2c)와 콘덴서(2d)의 루프가 형성되고, on 기간동안에는 코일(2b)에 축적되었던 전자 에너지가 다이오드(2c)를 통하여 콘덴서(2d)에 방출되며, 전자 에너지는 정전(靜電)에너지로 변환되어 콘덴서(2d)에 축적됨으로써 단자 a점에는 마이너스 전압이 나타난다. 이 경우, 마이너스 전압을 Va라 한다.

스위칭 소자(2a)는 주파수 f에서 on/off 동작을 반복하므로 단자 a점의 전압Va는 점차 마이너스 방향으로 승압된다.

제어회로(3)는 제 1 입력단자에서 입력되는 전압에 의하여 전압 Va가 미리 정해진 소정치, 예컨대 -400V에 도달한 시점에서 그 소정치를 유지하는 듀티비의 펄스신호(주파수 f)를 제 1 출력단자에서 스위칭 소자(2b)의 게이트로 계속하여 출력한다.

이때 스위칭 소자(5a, 5d)는 on되어있기 때문에 방전램프(7)의 양단에는 전압 Va가 인가되어 있다.

즉, 방전램프(9)의 제 1 전극(9a)은 전압(Va)으로 되고, 제 2 전극(9b)은 접지 전위로 된다. 다음에 제어회로(3)는 전압 Va가 소정치에 도달한 후, t₁시간후에 제 3 출력단자에서 고전압 펄스발생회로(8b)에 시동신호를 송출하며, 이 신호를 수신한 고전압 펄스발생회로(8b)는 변압기(8a)를 통하여 방전램프(9)에 고전압 펄스를 인가한다.

방전램프(9)는 고전압 펄스가 인가됨으로써 제 1 전극(9a)과 제 2 전극(9b) 사이에 절연 파괴현상이 발생하여 시동 방전이 개시되며, 이 결과 방전램프(9)에는 전류가 흐르게 된다.

그러므로 방전램프(9)의 제 1 전극(9a)의 전압, 즉 전압 Va는 소정치에서 급격히 상승함과 동시에 제 2 전극(9b)의 전압은 방전램프(9)를 흐르는 전류에 전류 검출회로(6)의 저항값을 곱한 전압으로 된다.

여기에서 방전램프(9)를 흐르는 전류의 범위는 수백 mA에서 약 3A이고, 또한전류검출 저항치는 약 1Ω정도로 설정되어 있으므로 제 2 전극(9b)의 전압은 접지 전위에 대해서 수백 mV에서 수 V의 범위로 되어, 결과적으로 그 전압(Va)은 방전램프(7)의 양단 전압과 거의 가까운 것으로 된다.

도5는 시동 방전상태에서의 제 2 전극(b)에 대한 제 1 전극(a)의 전압의 변화를 나타낸 것이다. 상기 전압 Va의 급격한 상승은 전압 검출회로(4)에서 검출되어 제어회로(3)에 송출된다. 이로 인하여 제어회로(3)는 시동 방전 성과를 검출한다. 이 검출시점에서 t₂시간, 스위칭 소자(5a, 5d)를 시동 방전 할 때와 같이 on 되여, 방전램프(9)에 직류전압을 인가하여 방전램프(9)의 방전상태를 안정시킨다.

그 후, 제어회로(3)는 제 2 출력단자 로부터 드라이버(7)에 주파수 f₂, 약 50%의 듀티의 신호를 송출한다.

드라이버(7)는 이 신호에 수 μSec정도의 데드타임(dead time)을 이 신호에 합하여 스위칭 소자(5b, 5c)와 스위칭 소자(5a, 5d)을 교대로 on/off 동작을 수행할 수 있는 신호를 송출한다.

그리하여 방전램프(9)에는 스위칭 소자(5a ∼ 5d)에 의한 on 손실이 있지만, 제로(Zero)피크가 전압 Va인 구형파 교류전압이 인가된다.

제어회로(3)는 전압 검출회로(4)에 의하여 검출된 전압 Va로부터 도 6에 표시된 바와 같은 미리 정해진 전압 - 전류 패턴에 따라 방전램프(9)에 흐르는 전류 값을 결정하여, 스위칭 소자(2a)를 on/off하는 듀티비를 변화시킨다.

이 피드백 시스템(Feed Back System)에 의하여, 방전램프(9)를 신속하게 안정 점등상태로 전환된다.

또한, 소정의 전압 전류패턴은 차량용 방전램프의 정격, 예를 들면 최대전류 2.6 A, 최대전력 75W, 안정 점등전력 35W이면 된다.

또한, 도 6의 전압 Vb는 안정 점등상태에 있는 방전램프(9)의 전압이다.

도 7은 접지 전위에 대한 방전램프(9)의 각 전극의 전위를 나타낸다.

첫째로 스위칭 소자(5a, 5d)가 on되고, 스위칭 소자(5b, 5c)가 off되면 방전램프(9)의 제 1 전극(a)의 전압은 Va이며, 스위칭 소자(5a, 5d)가 off되고, 스위칭 소자(5b, 5c)가 on되면 제 1 전극(9a)의 전압은 전류검출회로(6)의 저항으로 인한 전압 강하가 있어도 거의 접지 전위에 가깝다.

한편, 제 2 전극에 가해지는 전압은 스위칭 소자(5a, 5d)가 on되고, 스위칭 소자(Sb, 5c)가 off 때에는 거의 접지 전위로 되며, 스위칭 소자(5a, 5d)가 off되고, 스위칭 소자(5b, 5c)가 on일때에는 제 2 전극의 전압은 Va로 된다.

방전램프(9)의 제 1 전극(9a)과 제 2 전극(9b)의 두 전극은 접지 전위 이하로 되고, 방전램프(9)는 항상 이 방전램프를 수납하는 등기군의 접지 전위 이하에서 점등되는 것이다.

실시예 2.

이하, 이 발명의 실시예 2에 대하여 제 8도를 참조하여 설명한다.

도 8에서 1은 배터리전원을 표시하며, 11은 스위칭 소자(11a)와, 코일(11b), 다이오드(11c), 콘덴서(11d)로 구성된 직류 승압회로를 표시한다.

12는 제어회로 로서 3개의 출력단자와 2개의 입력단자로 이루어진다.

상기 승압회로(11)의 입력단자인 코일(11b)의 한쪽 단자에는 배터리전원(1)이 접속되고, 코일(11b)의 다른쪽 단자에는 스위칭 소자(11a)의 드레인 단자와 다이오드(11c)의 애노드 단자가 접속되며, 또한 스위칭 소자(11a)의 게이트단자는 제어회로(12)의 제 1 출력단자에 접속되어 있다.

다이오드(11c)의 캐소드 단자는 콘덴서(11d)의 한쪽단자에 접속되어 직류 승압회로(11)의 출력으로 되며, 콘덴서(11d)의 다른쪽 단자는 스위칭 소자(11a)의 소스단자와 함께 배터리전원(1)의 접지단자에 접지되어 있다.

4는 저항(4a, 4b)으로 된 전압 검출회로로써, 저항(4a)의 한쪽 단자는 승압회로(11)의 출력단자에 접속되어 있고, 다른쪽 단자는 저항(4b)의 한쪽 단자에 접속됨과 동시에 제어회로(12)의 제 1 입력단자에 입력되고, 저항(4b)의 다른쪽 단자는 접지되어 있다.

풀 브리지 인버터회로(5)는 스위칭 소자(5a-5d)로 구성되어 있다.

6은 전류 검출회로를 표시하며, 이 회로 저항의 한쪽 단자는 스위칭 소자 (5c, 5d)의 소스단자에 접속됨과 동시에 제어회로(12)의 제 2 입력단자에 입력되고, 다른쪽 단자는 접지되어 있다. 드라이버(7)는 풀 브리지 인버터회로(5)를 구성하고 있는 스위칭 소자(5a, 5d)를 on/off한다. 이들 출력단자에서는 동일주파수, 역위상에서 스위칭 소자(5a, 5d)와 스위칭 소자(5b, 5c)가 동시에 on 되지않는 기간, 즉 데드타임(dead time)을 갖춘 신호가 출력된다.

또한, 드라이버(7)의 입력단자는 제어회로(12)의 제 2 출력단자에 접속되어 있다.

시동 방전회로(8)는 변압기(8a)와 고전압 펄스발생회로(8b)로 구성되어 있다.

방전램프(9)는 발광관 내부에 제 1 전극(9a)과 제 2 전극(9b)을 구비하여 등기구(10)에 수납되어 있다.

14는 약 수 MΩ전류 제한 저항을 나타낸다.

여기서, 등기구(10)는 직류 승압회로(11)의 출력단에 저항(14)을 통하여 연결선(22)으로 접속되어 있다.

다음에 동작상태를 설명한다.

제 8도에서 점등 스위치(표시안됨)가 on되면 배터리전원(1)의 전압이 직류 승압회로(11)에 입력됨과 동시에 제어회로(12)가 동작개시한다, 제어회로(12)는 제 1 출력단자 로부터 스위칭 소자(11a)에 주파수 f, 듀티가변의 펄스신호를 출력함과 동시에 제 2 출력단자 에서 드라이버(7)에 신호를 송출한다. 드라이버(7)는 이 신호를 입력함으로써 스위칭 소자(5a, 5d)를 on시킨다.

스위칭 소자(11a)의 on기간에 있어서는 배터리전원(1), 스위칭 소자(11a), 코일(11b)의 루프가 형성되고, 루프에서의 코일(11b)에 전류가 흐르며, 전자 에너지가 코일(11b)에 축적된다.

다음에, 스위칭 소자(11a)의 off기간에 있어서는 배터리전원(1), 코일(11b), 다이오드(11c), 콘덴서(11d)의 루프가 형성되어, on기간중에 코일(11b)에 축적된 전자 에너지가 다이오드(11c)를 통하여 콘덴서(11d)에서 방출된다.

즉, 전자 에너지는 정전 에너지로 변환되어 콘덴서(11d)에 축적되어, a점에는 이에 상당한 전압이 배터리전원(1)의 전압에 중첩되어 나타난다.

이 on/off 동작이 주파수 f로 반복되므로 a점에서는 서서히 승압된다.

a점에 생성된 전압을 Va로 하였을 때에 전압 Va는 전압 검출회로(4)에 있어서의 저항(4a, 4b)에 의해 분압되며, 이들 저항(4a, 4b)의 접속점인 b점에서 검출되어 제어회로(12)의 제 1 입력단자에 입력된다.

제어회로(12)는 전압 Va가 미리 정해진 소정치, 예를 들면 400V에 도달한 시점에서 그 소정치를 유지하는 듀티비의 펄스신호(주파수 f)를 제 1 출력단자에서 스위칭 소자(11a)로 계속 출력된다.

이때, 스위칭 소자(11a, 11d)는 on되기 때문에 방전램프(9)의 양단에는 상기 스위칭 소자의 on손실이 있지만 전압 Va가 인가되어 있다.

즉, 방전램프(9)의 제 1 전극(9a)의 전위는 전압 Va, 제 2 전극(9b)의 전위는 접지 전위로 된다.

또한, 직류 승압회로(11)의 출력단은 저항(14)을 통하여 등기구(10)에 접속되어 있으므로 등기구(10)가 접지되어 있지 않는 경우에도 감전의 염려는 없다.

다음에 제어회로(12)는 제 3의 출력단자에서 전압 Va가 소정치에 도달한 후, t₁시간후에 고전압 펄스발생회로(8b)에 시동신호를 송출하며, 이 신호를 수신한 고전압 펄스발생회로(8b)는 변압기(8a)를 통하여 방전램프(9)에 고전압 펄스를 인가시킨다. 이 방전램프(9)는 고전압 펄스가 인가됨으로써, 제 1 전극(9a)과 제 2 전극(9b) 사이가 절연 파괴되어 시동 방전을 시작하여 방전램프(9)에 전류가 흐른다.

이로 인하여 방전램프(9)의 제 1 전극(9a)의 전압 Va가 소정치에서 급격히 강하함과 동시에 제 2 전극(9b)의 전압은 방전램프(9)에 흐르는 전류에 전류검출 회로(6)의 저항값을 곱한 전압으로 된다.

여기에서 방전램프(9)에 흐르는 전류의 범위는 수백 mA에서 약 3A이고, 또 전류검출 회로의 저항치는 약 1Ω정도로 설정되어 있기 때문에 제 2 전극(9b)의 전압은 접지 전위에 대해 수백 mV에서 수 V의 범위이고, 전압 Va는 방전램프(9)의 양단 전압으로 보아도 된다.

제 9도는 시동 방전시에 있어서의 방전램프(9)의 양단 전압의 변화를 나타낸다.

상기 전압 Va의 급격한 강하는 전압검출회로(4)에서 검출되어 제어회로(12)에 송출된다.

이로 인하여 제어회로(12)는 시동 방전의 성과를 검출하고, 이 검출시점에서 t₂시간 스위칭 소자(5a, 5d)를 시동 방전시와 마찬가지로 on되고, 방전램프(9)에는 직류전압을 인가하여 방전램프(9)의 방전상태를 안정시킨다.

그 후, 제어회로(12)는 제 2 출력단자에서 드라이버(7)에 주파수 f₂, 약 50% 듀티의 신호를 송출한다.

드라이버(7)는 이 신호에 수 μ초 정도의 데드타임(dead time)을 가하여 스위칭 소자(5b, 5c)와 스위칭 소자(5a, 5d)를 교대로 on/off하는 신호를 송출한다.

그리하여 방전램프(9)에는 스위칭 소자(5a ∼ 5d)에 의한 on손실이 있지만,제로(ZerO)피크가 전압 Va인 구형파교류전압이 인가된다.

제어회로(12)는 전압검출회로(4)에 의하여 검출된 전압 Va에서, 제 10도에 표시된 바와 같은 미리 정해진 전압-전류패턴에 의하여 방전램프(9)에 흘러야 될 전류치를 결정하여 스위칭 소자(11a)를 on/off하는 듀티비를 변화시킨다.

이 피드백 시스템에 의하여 방전램프(9)를 신속하게 안정 점등상태로 이행시킨다.

상기 전압-전류패턴은 차량용 방전램프의 정격, 예를 들면 최대전류 2.6A, 최대전력 75W, 안정 점등시 전력 35W를 만족시키는 것이다.

또한 제 10도의 전압 Vb는 안정 점등상태 에서의 방전램프(9)의 전압이다.

제 11도는 접지 전위에 대한 방전램프(9)의 각 전극의 전위를 나타낸다.

우선, 스위칭 소자(5a, 5d)가 on되고, 스위칭 소자(5b. 5c)가 off될때는 방전램프(9)의 제 1 전극(9a)의 전압은 Va이고, 스위칭 소자(5a, 5d)가 off되고, 스위칭 소자(5b, 5c)가 on 되면 전류 검출회로(6)의 저항에 의한 전압 강하가 있어도 제 1 전극(9a)의 전압은 거의 접지 전위이다.

한편, 제 2전극에 가해지는 전압은 스위칭 소자(5a, 5d)가 on되고, 스위칭 소자(5b, 5c)가 off이면 거의 접지 전위이고, 스위칭 소자(5a, 5d)가 off되고, 스위칭 소자(5b, 5c)가 on되면 전압 Va로 된다. 즉, 방전램프(9)의 제 1전극(9a) 및 제 2전극(9b)은 다같이 전압 Va 이하로 되여 방전램프(9)는 항상 방전램프를 수납하는 등기구의 전위 이하의 평균 점등전위에서 점등되게 되는 것이다.

이상과 같이 방전램프의 평균 점등전위를 등기구의 전위보다 낮게 하였으므로 방전램프 내에 봉입된 Na가 감소되어 광의 특성을 악화시키는 Na손실현상을 해소시킬 수 있다.

또한, 등기구가 접지되어 있으므로 감전의 우려가 없으며 안전성이 향상되는 효과가 있는 것이다.

Claims

배터리전원(1)의 출력을 승압하는 직류(DC)승압회로(2)와, 이 DC 승압회로의 출력전압을 교류전압으로 변환하여 방전램프에 인가하는 인버터회로(5)와, 고압펄스를 발생하여 상기 방전램프를 시동 방전시키는 시동 방전회로(8)와, 상기 DC 승압회로의 출력전압을 검출하는 전압검출회로(4)와, 상기 방전램프에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출회로(6)와, 상기 전압검출회로 및 전류검출회로의 검출결과에 따라 상기 DC 승압회로, 상기 인버터회로 및 상기 시동 방전회로의 동작을 제어하는 제어회로(3,12)와, 상기 방전램프를 수납하는 등기구(10)를 구비하는 차량용 방전램프의 조명장치에 있어서, 상기 방전램프의 평균점등전위를 상기 등기구의 전위보다도 낮게 한 것을 특징으로 하는 차량용 방전램프의 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 DC 승압회로는 배터리전원의 출력을 마이너스 전압으로 승압하는 극성반전 승압회로로 구성되어 있고, 상기 방전램프를 수납한 등기구를 어스에 접속하며, 상기 방전램프의 평균 점등전위를 어스전위 이하로 하고, 상기 등기구의 전위 이하에서 방전램프를 점등시키는 것을 특징으로 하는 차량용 방전 램프의 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 DC 승압회로는 배터리전원의 출력을 플러스 전압으로 승압하는 승압회로로 구성되어 있고, 상기 DC 승압회로의 플러스측 출력단을 상기등기구와 접속하여 상기 방전램프의 평균 점등전위를 등기구의 전위보다도 낮게 한 것을 특징으로 하는 차량용 방전램프의 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 DC 승압회로는 배터리전원의 출력을 플러스 전압으로 승압하는 승압회로로 구성되어 있고, 상기 DC 승압회로의 플러스측 출력단을 전류제한소자인 저항을 통하여 상기 등기구와 접속한 것을 특징으로 하는 차량용 방전램프의 조명장치.