JP3521566B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両（自動車、電
車、船舶、航空機等をいう。）用ヘッドライト、一般照
明装置等に使用される放電灯点灯装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両用ヘッドライトの光源として
メタルハライドランプ（放電灯）が注目されている。一
般に、放電灯は点灯してから光束が安定するまでに時間
がかかり、車両用ヘッドライトに使用するためには、光
束が安定するまでの時間を短縮させることが必要とされ
る。

【０００３】そこで、従来から、点灯直後に過大なラン
プ電流を流して光束安定までの時間を短縮させる方法が
知られている（例えば、特開平６−５４５２１号公報参
照）。この従来例では、コールドスタート時に、点灯開
始から一定時間の間、ランプ電流を安定時電流よりも大
きな一定値に制御し、その後、タイマ回路によりランプ
電流を指数関数的に減少させ、安定点灯状態に到達させ
る制御を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来例に
は、図６に示すように、点灯開始時の光束が安定時の光
束に対しオーバシュートＡやアンダーシュートＢとな
り、また、放電灯のバラツキにより光束の立ち上がり特
性Ｄにバラツキを生じ、車両用ヘッドライトとして好ま
しくないという問題がある。

【０００５】本発明は、点灯開始から短時間で光束を立
ち上がらせ、かつ、オーバーシュートやアンダーシュー
トを最小限に抑えフラットに近い光束の立ち上がり特性
を得ることにより、車両用ヘッドライトに使用可能な放
電灯点灯装置を提供することを課題としてなされたもの
である。

【０００６】本発明は、光束の立ち上がり特性としての
理想特性（図６図示Ｃ）を実験的に実現し（放電灯から
の光出力を検出し、その光出力が一定値となるようラン
プ印加電力を制御する。）、点灯開始からの経過時間に
対応したランプ電圧、ランプ電流等の各特性データか
ら、そのデータを模擬した制御を行うことにより上記問
題点を解決するものである。

【０００７】そのポイントは、点灯開始時点から光束が
立ち上がり、時間経過に伴い光束は増え、やがて１００
％の光束に達するが、この光束が１００％に達した時点
でのランプ電圧は、ほぼ一定値であることを見い出し
た。また、光束が１００％に達した以後の光束をフラッ
トに制御している領域において、光束が１００％に達し
た時点からランプ電流、ランプ電圧が安定状態になるま
での間は、ランプ電流の時間経過に対する変化特性が２
つの時定数カーブの組合せで近似できることを見い出し
た。すなわち、光束が１００％に達した時点から一定時
間経過するまでの第１の時定数カーブと、上記一定時間
が経過した時点から安定状態に至るまでの第２の時定数
カーブで近似できる。このことから、本発明は、点灯開
始時点からランプ電圧が所定値に達するまではランプ電
流を一定値に制御し、ランプ電圧が所定値に達した時点
から一定時間は第１の時定数カーブに相関を持ってラン
プ電流を減少させ、上記一定時間経過後は、第２の時定
数カーブに相関を持ってランプ電流を減少させ、安定点
灯状態に到達させることにより上記問題点を解決するも
のである。なお、参考までに、その他の従来例として、
実開平６−８２７９９号公報に記載のものがある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１では、放電灯に
電力を供給するランプ電力供給手段と、ランプ電圧をそ
の値に応じた値に変換して出力するランプ電圧変換手段
と、ランプ電流を検出するランプ電流検出手段と、前記
ランプ電圧変換手段及び前記ランプ電流検出手段の各出
力信号を受けて前記ランプ電力供給手段を制御する電力
制御手段とを備え、前記放電灯の点灯開始時点から下記
第１制御領域から第４制御領域まで順に移行してランプ
印加電力を制御し、 前記電力制御手段は、下記第１の時
定数カーブ及び下記第２の時定数カーブを作成する時定
数回路を備え、該時定数回路は、１つのコンデンサに２
系統の充電経路を設けることにより前記第１、第２の時
定数カーブを作成することを特徴とする放電灯点灯装置
を採用する。

【０００９】第１制御領域 ランプ電圧が第１の所定電圧値に達するまでの間、ラン
プ電流を一定値に維持する 第２制御領域 ランプ電圧が前記第１の所定電圧値に達してから一定時
間の間、第１の時定数カーブに相関を持ってランプ電流
を減少させる 第３制御領域 前記一定時間経過後、前記第１の時定数カーブとは異な
る第２の時定数カーブに相関を持ってランプ電流を減少
させる 第４制御領域 ランプ印加電力の制御値が、点灯開始時点からの経過時
間の関数ではなく、少なくともランプ電圧とランプ電流
の関数とされ、この制御値によりランプ印加電力を制御
する請求項２では、前記電力制御手段は、ランプ電圧に
よりランプ印加電力を補正する電力補正回路を備え、前
記第１制御領域から前記第３制御領域までの制御領域に
おいてのみ、ランプ電圧が所定電圧値を超えた場合、ラ
ンプ電圧に応じてランプ印加電力を減少させることを特
徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置を採用する。

【００１０】請求項３では、前記第１制御領域において
ランプ電圧が前記第１の所定電圧値に達しない場合、点
灯開始時点から所定時間ランプ電流を一定値に制御し、
その後、時間の経過とともにランプ電流を徐々に減少制
御して前記第４制御領域に移行させることを特徴とする
請求項１に記載の放電灯点灯装置を採用する。

【００１１】請求項４では、前記電力制御手段は、ラン
プ電圧が前記第１の所定電圧値以上か以下かを検出する
ランプ電圧検出回路と、点灯開始直後においてランプ電
圧が前記第１の所定電圧値よりも大きいことに起因して
前記ランプ電圧検出回路から出力された「ランプ電圧は
前記第１の所定電圧値以上である」との検出結果を無効
とするマスク回路とを少なくとも備えることを特徴とす
る請求項１に記載の放電灯点灯装置を採用する。

【００１２】請求項５では、前記マスク回路は、点灯開
始時点から所定時間の間、前記電力補正回路によるラン
プ印加電力の補正を禁止することを特徴とする請求項４
に記載の放電灯点灯装置を採用する。

【００１３】請求項６では、前記ランプ電圧変換手段
は、ランプ電圧が第２の所定電圧値（前記第１の所定電
圧値よりも高く、かつ、安定点灯時のランプ電圧値より
も低い電圧値）よりも低いとき、ランプ電圧に関係しな
い一定値を出力し、前記第２の所定電圧値以上のとき、
ランプ電圧に相関を持った値を出力することを特徴とす
る請求項１に記載の放電灯点灯装置を採用する。

【００１４】

【００１５】請求項７では、前記時定数回路は、放電灯
への電力印加が停止されていた期間を検出し、その期間
に応じて点灯再開時のランプ印加電力を制御することを
特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置を採用す
る。

【００１６】

【発明の作用効果】請求項１の放電灯点灯装置は、放電
灯が点灯開始すると、まず、第１制御領域の制御、すな
わち、ランプ電圧が第１の所定電圧値に達するまでの
間、ランプ電流を一定値に維持する制御を行い、次に、
第２制御領域の制御、すなわち、ランプ電圧が第１の所
定電圧値に達してから一定時間の間、第１の時定数カー
ブに相関を持ってランプ電流を減少させる制御を行い、
次に、第３制御領域の制御、すなわち、第１の時定数カ
ーブとは異なる第２の時定数カーブに相関を持ってラン
プ電流を減少させる制御を行い、次に、第４制御領域の
制御、すなわち、ランプ印加電力の制御値が、点灯開始
時点からの経過時間の関数ではなく、少なくともランプ
電圧とランプ電流の関数とされ、この制御値によりラン
プ印加電力を制御する制御を行う。

【００１７】このように、請求項１の放電灯点灯装置
は、点灯開始時点から光束が１００％に達する（換言す
ると、ランプ電圧が第１の所定電圧値に達する）までは
ランプ電流を一定値に制御し、光束が１００％に達した
時点から一定時間経過するまではランプ電流を第１の時
定数カーブで近似させ、上記一定時間が経過した時点か
ら放電灯が安定状態に至るまではランプ電流を第２の時
定数カーブで近似させるようにしており、このため、光
束の立ち上がり特性としての理想特性（図６図示Ｃ）が
再現可能となり、点灯開始から短時間で光束を立ち上が
らせ、かつ、オーバーシュートやアンダーシュートを最
小限に抑えフラットに近い光束の立ち上がり特性を得る
ことができ、車両用ヘッドライトに使用可能となる。

【００１８】さらに、請求項２の放電灯点灯装置は、次
のような問題点を解決し、再点灯時の強い光束の発生を
防止すべく考案されたものである。すなわち、一般に、
放電灯は再点灯時（放電灯消灯後比較的短時間で再点灯
し放電灯が十分に冷えていない状態の時）にはコールド
スタート時（放電灯が十分に冷えている状態の時）と比
べランプ電圧が早く立ち上がり、強い光束が発生する。
そこで、請求項２の放電灯点灯装置は、ランプ電圧によ
りランプ印加電力を補正する電力補正回路を設け、第１
制御領域から第３制御領域までの制御領域においての
み、ランプ電圧が所定電圧値を超えた場合、ランプ電圧
に応じてランプ印加電力を減少させることにより、再点
灯時の強い光束の発生を防止している。

【００１９】請求項３の放電灯点灯装置によると、なん
らかの理由によりランプ電圧が第１の所定電圧値に達し
ない場合であっても、請求項１及び２の第１、第２、第
３制御領域によるランプ電流とほぼ同様なランプ電流に
制御し、その後、第４制御領域に移行することができ
る。

【００２０】請求項４の放電灯点灯装置によると、一般
に、放電灯の点灯開始直後にもランプ電圧は一時的に比
較的高い電圧値となり、この高い電圧値によってランプ
電圧検出回路が「放電灯の光束が１００％になった」と
誤った判断をすることになるが、マスク回路を設けたこ
とにより、このような誤った判断が無効とされるため、
第１制御領域による制御をすることなく第２制御領域に
よる制御から点灯開始後の制御が開始されるという不具
合は発生しなくなる。

【００２１】請求項５の放電灯点灯装置によると、一般
に、点灯開始直後のランプ電圧は請求項２にいう所定電
圧を超えるため、これにより電力補正回路がランプ印加
電力を補正する事態の発生が考えられるが、マスク回路
を設けたことによりこのような電力補正回路による補正
が禁止されるようになり、点灯開始直後において好まし
いランプ印加電力を放電灯に供給することができる。

【００２２】請求項６の放電灯点灯装置によると、ラン
プ電圧変換手段から出力される値が、ランプ電圧が第２
の所定電圧値以上であるか以下であるかによって決めら
れるため、実験結果に基づくランプ電流により近似させ
ることが可能である。

【００２３】

【００２４】請求項７の放電灯点灯装置は、一般に、放
電灯が消灯してから再点灯されるまでの消灯時間の大小
によって再点灯時のランプ電圧の変化が異なり、コール
ドスタート時のみを考慮したランプ電流制御を行った場
合には、放電灯の光束をフラットに制御できなくなるた
め、消灯時間の大小に応じてランプ印加電力を制御する
ことにより、光束をフラットに制御可能としたものであ
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２６】図１は、一実施形態としての放電灯点灯装
置の全体構成図を示している。

【００２７】図１において、放電灯３は、スイッチ２を
介してバッテリ１に接続されている。コイル４は、放電
灯３の始動時に放電灯３に始動用高電圧を印加するため
のものである。

【００２８】ランプ電力供給手段１００は、放電灯４に
電力を供給するためのものであり、ＰＷＭ制御回路１０
１とパワートランジスタ１０２とトランス１０３と整流
ダイオード１０４と平滑コンデンサ１０５とからなる。
ＰＷＭ制御回路１０１は、パワートランジスタ１０２を
オンオフ制御するものである。トランス１０３は、パワ
ートランジスタ１０２のオン時に１次側コイルにエネル
ギーを蓄積し、パワートランジスタ１０２のオフ時に上
記蓄積したエネルギーを２次側コイルに放出するもので
ある。整流ダイオード１０４及び平滑コンデンサ１０５
は、パワートランジスタ１０２のオフ時にトランス１０
３の２次側コイルに発生する電圧を整流、平滑化し、放
電灯３に電力を供給するものである。このように、ラン
プ電力供給手段１００は、一般的な他励式ＤＣ−ＤＣコ
ンバータで構成される。

【００２９】ランプ電圧変換手段２００は、ランプ電圧
Ｖ_L が後述する第１の所定電圧値よりも高いとき、及
び、安定点灯時にランプ電圧Ｖ_L よりも低い第２の所定
電圧値以下のとき、それぞれ、ランプ電圧Ｖ_L に関係し
ない一定値を出力し、また、ランプ電圧Ｖ_L が上記第２
の所定電圧値以上かつ上記第１の所定電圧値以下のと
き、ランプ電圧Ｖ_L に相関を持った値を出力するもので
ある。

【００３０】イグナイタ回路３００は、放電灯３の始動
時にコイル４に高電圧を発生させるための回路であり、
放電灯３が始動するとコイル４での高電圧発生を停止さ
せる。

【００３１】ランプ電流検出手段４００は、ランプ電流
Ｉ_L に比例した値を出力するものである。

【００３２】電力制御手段５００は、放電灯３への印加
電力を決定、制御するためのものであり、ランプ電圧変
換手段２００の出力信号及びランプ電流検出手段４００
の各出力信号から電力制御信号を演算し、ランプ電力供
給手段１００のＰＷＭ制御回路１０１に出力するもので
ある。この電力制御信号を受けたＰＷＭ制御回路１０１
は、パワートランジスタ１０２のオン・オフ・デューテ
ィーを制御し、放電灯３への印加電力が制御される。

【００３３】図２は、ランプ電圧変換手段２００、ラン
プ電流検出手段４００及び電力制御手段５００の具体的
回路構成図を示している。

【００３４】図２において、ランプ電圧変換手段２００
は、抵抗２０１〜２０３、ノイズ除去用コンデンサ２０
４及びクランプ用ダイオード２０５、２０６を備える。
端子２０７は、図示しない定電圧源に接続される。

【００３５】ランプ電流検出手段４００は、抵抗４０１
を備え、抵抗４０１を流れるランプ電流Ｉ_L を電圧値と
して検出する。

【００３６】電力制御手段５００は、抵抗５０１〜５０
５を備えるとともに、抵抗５０６とコンデンサ５０７と
オペアンプ５０８と基準電圧源５０９とからなるエラー
アンプを備える。エラーアンプの出力端子５１０からは
電力制御信号が出力され、ＰＷＭ制御回路１０１（図
１）に入力される。

【００３７】また、電力制御手段５００は、時定数回路
５２０を備える。時定数回路５２０は、抵抗５２１、５
２２とオペアンプ５２３とダイオード５２４と抵抗５２
５と基準電圧源５２６とオペアンプ５２７と抵抗５２８
とクランプ用ダイオード５２９とダイオード５３０と抵
抗５３１、５３２とコンデンサ５３３とオペアンプ５３
４とダイオード５３５とを備え、コンデンサ５３３を２
つの充電経路ｉ₅ とｉ ₆ とで充電することにより第１の
時定数カーブを作成するとともに１つの充電経路ｉ₆ の
みで充電することにより第２の時定数カーブを作成す
る。なお、ｉ₇ は、コンデンサ５３３の放電経路を表
す。

【００３８】さらに、電力制御手段５００は、マスク回
路５４０を備える。マスク回路５４０は、ダイオード５
４１とコンパレータ５４２と基準電圧源５４３とを備
え、後述するように、コンデンサ５３３の充電電圧Ｖ_T
と基準電圧源５４３の基準電圧Ｖ_R3とを比較して一定時
間のマスク出力を得るよう構成されている。

【００３９】さらに、電力制御手段５００は、ランプ電
圧検出回路５５０を備える。ランプ電圧検出回路５５０
は、コンパレータ５５１と基準電圧源５５２とノイズ除
去用コンデンサ５５３と分圧用抵抗５５４、５５５とク
ランプ用ダイオード５５６とを備え、ランプ電圧Ｖ_L が
第１の所定電圧値以上か以下かを検出し、出力する。な
お、オペアンプ５０８、５２３、５２７、５３４及びコ
ンパレータ５４２、５５１には、バッテリ１又は図示し
ない定電圧電源から電源が供給される。

【００４０】次に、上記のように構成された放電灯点灯
装置の動作について説明する。

【００４１】スイッチ２がオンすると、ランプ電力供給
手段１００が作動し、放電灯３に３００Ｖ前後のランプ
電圧Ｖ_L が印加されるとともに、イグナイタ回路３００
が作動し、コイル４に高電圧が発生し、放電灯３に印加
される。この高電圧の印加により、放電灯３の電極間で
絶縁破壊が生じ、ブレークダウンする。これにより、コ
ンデンサ１０５に充電されていた電荷がランプ電流Ｉ_L
となって放電灯３を介して放電し、放電灯３が点灯開始
する。放電灯３がブレークダウンした後は、イグナイタ
回路３００は作動を停止し、コイル４は高電圧の発生を
停止するよう制御される。また、放電灯３が点灯開始し
た後は、電力制御手段５００により放電灯３への印加電
力はランプ電力供給手段１００を介して制御される。

【００４２】次に、放電灯３への印加電力制御について
説明する。

【００４３】図２において、オペアンプ５０８は、放電
灯３の点灯時、常時、反転入力端子の電圧Ｖａを非反転
入力端子の電圧値Ｖｂと等しくなるよう作動するため、
Ｖａ≒Ｖｂとなる。ここで、電圧Ｖａは、ランプ電圧変
換手段２００の出力電流ｉ1と、抵抗５０２の抵抗値に
より決まる一定電流ｉ2 と、時定数回路５２０の出力電
圧Ｖ_TOと抵抗５０３〜５０５の抵抗値とで決まる電流ｉ
3 と、抵抗５０１の抵抗値と、ランプ電流検出手段４０
０の抵抗４０１による検出電圧Ｖｃとによって下記式
(1) のように決定される。

【００４４】 Ｖａ＝（ｉ1 ＋ｉ2 ＋ｉ3 ）×Ｒ₅₀₁ ＋Ｉ_L ×Ｒ₄₀₁ ＝ｉ0 ×Ｒ₅₀₁ ＋ Ｖｃ ……(1) （Ｒ₄₀₁ ：抵抗４０１の抵抗値、Ｒ₅₀₁ ：抵抗５０１の
抵抗値Ｒ₅₀₁ ≫Ｒ₄₀₁ ） 上記式(1) において、電流ｉ1 は、ランプ電圧Ｖ_L が第
２の所定電圧値（ダイオード２０５がクランプ作動を開
始するランプ電圧値）以下のときには、 ｉ1 ＝（Ｖｃｃ−Ｖ_F205−Ｖａ）／（Ｒ₂₀₂ ＋Ｒ₂₀₃ ） ……(2) （Ｖ_F205：ダイオード２０５の順方向降下電圧、Ｒ
₂₀₂ ：抵抗２０２の抵抗値、Ｒ₂₀₃ ：抵抗２０３の抵抗
値）となり、ランプ電圧Ｖ_L に関係しない一定電流値と
なる。また、電流ｉ1 は、ランプ電圧Ｖ_L が上記第２の
所定電圧値以上でありかつ第３の所定電圧値（ダイオー
ド２０６がクランプ作動するランプ電圧値）以下のとき
には、 ｉ1 ＝（Ｖ_L −Ｖａ）／（Ｒ₂₀₁ ＋Ｒ₂₀₂ ＋Ｒ₂₀₃ ） ……(3) （Ｒ₂₀₁ ：抵抗２０１の抵抗値）となり、ランプ電圧Ｖ
_L に相関を持った電流値となる。さらに、電流ｉ1 は、
ランプ電圧Ｖ_L が上記第３の所定電圧値以上のときに
は、 ｉ1 ＝（Ｖｃｃ＋Ｖ_F206−Ｖａ）／Ｒ₂₀₃ ……(4) （Ｖ_F206：ダイオード２０６の順方向降下電圧）とな
り、ランプ電圧Ｖ_L に関係しない一定電流値となる。

【００４５】また、電流ｉ2 は、 ｉ2 ＝（Ｖｃｃ−Ｖａ）／Ｒ₅₀₂ ……(5) （Ｒ₅₀₂ ：抵抗５０２の抵抗値）となり、一定電流値と
なる。

【００４６】また、電流ｉ3 は、時定数回路５２０の出
力電圧Ｖ_TOにより変化し、時定数回路５２０のコンデン
サ５３３の充電電圧Ｖ_T がオペアンプ５０８の反転入力
端子の電圧Ｖａより低い領域では、 ｉ3 ＝−Ｖａ／（Ｒ₅₀₃ ＋Ｒ₅₀₄ ＋Ｒ₅₀₅ ） ……(6) （Ｒ₅₀₃ ：抵抗５０３の抵抗値、Ｒ₅₀₄ ：抵抗５０４の
抵抗値、Ｒ₅₀₅ ：抵抗５０５の抵抗値） となり、また、充電電圧Ｖ_T がＶ_T ≧Ｖａの領域では、
時定数回路５２０の出力電圧Ｖ_TOはＶ_TO＝Ｖ_T となり、
電流ｉ3 は、 ｉ3 ＝（Ｖ_TO−Ｖａ）／（Ｒ₅₀₃ ＋Ｒ₅₀₄ ） ……(7) となる。

【００４７】次に、時定数回路５２０、マスク回路５４
０及びランプ電圧検出回路５５０の動作について図３を
参照して説明する。

【００４８】スイッチ２がオンすると（図３図示タイミ
ングＡ）、電力制御回路５００が作動開始する。これに
より放電灯３に３００Ｖ程度のランプ電圧Ｖ_L が印加さ
れる（タイミングＡ〜Ｂ期間）。コイル４が高電圧を発
生すると（タイミングＢ）、放電灯３はブレークダウン
し、放電灯３にランプ電流Ｉ_L が流れる。これにより放
電灯３は点灯開始する。放電灯３はブレークダウンした
直後に（タイミングＢ〜Ｃ期間）、図３に示すように中
間的なランプ電圧Ｖ_L に一時止まり、その後さらに低い
ランプ電圧Ｖ_L に移行する。

【００４９】コンデンサ５３３は、タイミングＡから充
電を開始し、抵抗５３２により決まる充電電流ｉ6 で充
電され、経過時間とともに充電電圧Ｖ_T が上昇してい
く。コンデンサ５３３の充電電圧Ｖ_T がマスク回路５４
０の基準電圧源５４３の基準電圧Ｖ_R3に達するまでは、
オペアンプ５２３の非反転入力端子の電圧Ｖ_R4は、コン
パレータ５４２及びダイオード５４１により低レベルに
維持される。従って、抵抗５２５を介してコンデンサ５
３３を充電する充電電流ｉ5 は流れることはない。

【００５０】その後、コンデンサ５３３の充電電圧Ｖ_T
がマスク回路５４０の基準電圧源５４３の基準電圧Ｖ_R3
に達すると（タイミングＤ）、マスク回路５４０のコン
パレータ５４２の出力は反転し、高レベルになり、マス
ク機能は解除される。しかし、この時点ではランプ電圧
Ｖ_L は最も低い電圧状態にあり、ランプ電圧検出回路５
５０のランプ電圧検出レベルよりも低い。すなわち、コ
ンパレータ５５１の非反転入力端子の電圧は基準電圧源
５５２の基準電圧Ｖ_R2以下である。このため、コンパレ
ータ５５１はコンパレータ５２３の非反転入力端子の電
圧Ｖ_R4を低レベルに維持し、コンデンサ５３３は充電電
流ｉ6 のみにより充電される（タイミングＤ〜Ｅ期
間）。

【００５１】その後、ランプ電圧Ｖ_L が上昇してランプ
電圧検出回路５５０の基準電圧源５５２の基準電圧Ｖ_R2
に達すると（タイミングＥ）、コンパレータ５５１の出
力は高レベルに反転し、コンパレータ５２３の非反転入
力端子の電圧Ｖ_R4は抵抗５２１と５２２とによって決ま
る電圧値となる。これにより、オペアンプ５２３、ダイ
オード５２４及び抵抗５２５を介してコンデンサ５３３
へ充電電流ｉ5 が流れる。すなわち、コンデンサ５３３
は充電電流ｉ6 とｉ5 とにより充電されるようになる。

【００５２】その後、コンデンサ５３３の充電電圧Ｖ_T
がオペアンプ５２３の非反転入力端子の電圧Ｖ_R4に達す
ると（タイミングＦ）、充電電流ｉ5 が流れなくなり、
コンデンサ５３３は充電電流ｉ6 のみによって充電され
ることになる。

【００５３】その後、コンデンサ５３３の充電電圧Ｖ_T
が基準電圧源５２６の基準電圧Ｖ_R1に達すると（タイミ
ングＧ）、それ以降、充電電圧Ｖ_T は基準電圧Ｖ_R1に維
持される。

【００５４】このような動作により、ランプ電流Ｉ_L は
図３に示すような波形に制御される。

【００５５】以上の説明から、マスク回路５４０は、タ
イミングＡ〜Ｃ期間にランプ電圧Ｖ _L が第１の所定電圧
値を超えていても、マスク回路５４０のマスク期間がタ
イミングＡ〜Ｄ期間であるため、充電電流ｉ5 によるコ
ンデンサ５３３の充電は禁止される。

【００５６】また、タイミングＢ〜Ｅ期間は、点灯開始
時点（タイミングＢ）からランプ電圧Ｖ_L が第１の所定
電圧値に達するまでの期間であり、ランプ電流Ｉ_L を一
定値に維持する制御を行う第１制御領域に対応する。な
お、タイミングＢ〜Ｃ期間は、電力制御手段５００はラ
ンプ電流Ｉ_L を一定電流値に制御しようとして作動して
いるが、ランプ電力供給手段１００の電力供給能力不足
のためにランプ電流Ｉ _L が制限されてはいるが一定値と
なる。

【００５７】タイミングＥ〜Ｆ期間は第２制御領域であ
り、コンデンサ５３３の充電電流ｉ5 とｉ6 の電流値と
コンデンサ５３３の容量値とで決まる充電カーブでコン
デンサ５３３が充電され、第１の時定数カーブを形成し
ている。従って、このタイミングＥ〜Ｆ期間は一定時間
である。このタイミングＥ〜Ｆ期間における制御は、ラ
ンプ電圧Ｖ_L が第２の所定電圧値以下の領域と第２の所
定電圧値以上の領域とで次のように異なる。なお、この
タイミングＥ〜Ｆ期間内でランプ電圧Ｖ_L が第２の所定
電圧値に達しない場合もある。

【００５８】 ランプ電圧Ｖ_L が第２の所定電圧値以
下の領域での制御 ランプ電圧変換手段２００の出力電流ｉ1 は、上述した
ようにランプ電圧Ｖ _L が第２の所定電圧値以下の領域で
は一定電流値である。従って、この領域は、時定数回路
５２０の出力電圧Ｖ_TOの変化（第１の時定数カーブ）に
比例した電流ｉ3 と一定電流値である電流ｉ1 、ｉ2 と
ランプ電流Ｉ_L とで決まる電力に制御される。

【００５９】 ランプ電圧Ｖ_L が第２の所定電圧値以
上の領域での制御 ランプ電圧変換手段２００の出力電流ｉ1 は、上述した
ようにランプ電圧Ｖ _L に比例した電流値となる。従っ
て、この領域は、時定数回路５２０の出力電圧Ｖ_TOの変
化（第１の時定数カーブ）に比例した電流ｉ3 とランプ
電圧Ｖ_L の変化に比例した電流ｉ1 と一定電流値である
電流ｉ2 とランプ電流Ｉ_L とで決まる電力に制御され
る。

【００６０】タイミングＦ〜Ｇ期間は第３制御領域であ
り、コンデンサ５３３の充電電流ｉ6 の電流値とコンデ
ンサ５３３の容量値とで決まる充電カーブでコンデンサ
５３３が充電され、第２の時定数カーブを形成してい
る。従って、このタイミングＦ〜Ｇ期間も一定時間であ
る。このタイミングＦ〜Ｇ期間における制御は、ランプ
電圧Ｖ_L が第２の所定電圧値以下か以上かによって上述
した第２制御領域と同様である。ずなわち、ランプ電圧
Ｖ_L が第２の所定電圧値以下の領域では、時定数回路５
２０の出力電圧Ｖ_TOの変化（第２の時定数カーブ）に比
例した電流ｉ3 と一定電流値である電流ｉ1 、ｉ2 とラ
ンプ電流Ｉ_L とで決まる電力に制御され、一方、ランプ
電圧Ｖ_L が第２の所定電圧値以上の領域では、時定数回
路５２０の出力電圧Ｖ_TOの変化（第２の時定数カーブ）
に比例した電流ｉ3 とランプ電圧Ｖ _L の変化に比例した
電流ｉ1 と一定電流値である電流ｉ2 とランプ電流Ｉ_L
とで決まる電力に制御される。第２制御領域内でランプ
電圧Ｖ_L が第２の所定電圧値に達していない場合には、
第３制御領域内で必ずランプ電圧Ｖ_L が第２の所定電圧
値に達するよう第２の所定電圧値は設定されている。

【００６１】タイミングＧ以降の領域は第４制御領域で
あり、放電灯３の安定点灯領域である。この第４制御領
域では、時定数回路５２０の出力電圧Ｖ_TOは、基準電圧
源５２６の基準電圧Ｖ_R1に制御され、このため、電流ｉ
3 は、経過時間に関係なく一定電流値となる。従って、
この第４制御領域においては、一定電流値である電流ｉ
2 、ｉ3 とランプ電圧Ｖ_L の変化に比例した電流ｉ1 と
ランプ電流Ｉ_L とで決まる電力に制御される。

【００６２】次に、放電灯３が点灯した後、スイッチ２
をオフした場合の作動について説明する。

【００６３】スイッチ２をオフすると、回路の作動が停
止し、放電灯３への電力供給が停止されて放電灯３は消
灯する。この消灯状態で、時定数回路５２０のコンデン
サ５３３に充電されていた電荷は、抵抗５３２、５３１
を介し放電電流ｉ7 となって放電される。この放電時の
放電時定数は、放電灯３の消灯後の経過時間に対する放
電灯３の温度変化に基づいて設定され、数十秒程度に設
定されている。このため、再度スイッチ２をオンした時
点でコンデンサ５３３に電荷が残っている場合があり、
この場合には、コンデンサ５３３の電圧を初期値として
時定数回路５２０が作動する。従って、放電灯３を消灯
した後、再度点灯するまでの時間の大小、換言すると放
電灯３の温度、に応じて電力制御が行われるようにな
り、放電灯３の光出力のオーバシュートを防止すること
ができる。

【００６４】図４は、他の実施形態におけるランプ電圧
変換手段２００、ランプ電流検出手段４００及び電力制
御手段５００の具体的回路構成図を示している。この実
施形態においては、電力制御手段５００に電力補正回路
５６０を設けた点のみが図２図示の電力制御手段５００
と相違しており、その他の構成は同一である。

【００６５】電力補正回路５６０は、抵抗５６１〜５６
３とノイズ除去用コンデンサ５６４とクランプ用ダイオ
ード５６５とオペアンプ５６６と整流用ダイオード５６
７と抵抗５６８とダイオード５６９とを備え、抵抗５６
１が放電灯３の正側端子に接続され、また、抵抗５６８
が抵抗５０３と５０４の接続点に接続されるとともに、
ダイオード５６９のカソードがマスク回路５４０のコン
パレータ５４２の出力端子に接続されている。

【００６６】次に、電力補正回路５６０の作動について
説明する。

【００６７】ランプ電圧Ｖ_L は抵抗５６１〜５６３で分
圧され、分圧電圧Ｖ_LAがオペアンプ５６６の非反転入力
端子に入力される。分圧電圧Ｖ_LAが抵抗５０３と５０４
の接続点の電圧Ｖ_D より低い場合には、電力補正回路５
６０の出力電流ｉ4 は零となるが、分圧電圧Ｖ_LAが電圧
Ｖ_D よりも高い場合には、出力電流ｉ4 が流れる。ここ
で、分圧電圧Ｖ_LAは、安定点灯時にはＶ_LA＜Ｖ_D となる
ように設定されている。

【００６８】図５に、点灯開始時点からの経過時間に対
する分圧電圧Ｖ_LA、電圧Ｖ_D 及びランプ電流Ｉ_L の例を
示す。

【００６９】図５において、分圧電圧Ｖ_LAが電圧Ｖ_D よ
りも高いＧ点からＨ点までの期間に出力電流ｉ4 が流れ
る。この出力電流ｉ4 は、下記式(8) で表される。

【００７０】ｉ4 ＝（Ｖ_LA−Ｖ_D ）／Ｒ₅₆₈ ……(8) （Ｒ₅₆₈ ：抵抗５６８の抵抗）この出力電流ｉ4 によ
り、ランプ印加電力は出力電流ｉ4 の電流値に応じた分
だけ減少制御され、ランプ電流Ｉ_L は図５図示実線波形
となる。なお、ランプ電流Ｉ_L を示す波形において破線
波形は出力電流ｉ4 ＝０のときの波形である。

【００７１】このような制御により、放電灯３の光出力
をよりフラットに近く制御することができる。また、図
３図示のタイミングＡ〜Ｃ期間、すなわちランプ電圧Ｖ
_L が高い領域では、出力電流ｉ4 による電力減少制御を
禁止すべく、ダイオード５６９を介してマスク回路５４
０により強制的にＶ_LA＜Ｖ_D となるようにしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の放電灯点灯装置の全体構成図

【図２】ランプ電圧変換手段、ランプ電流検出手段及び
電力制御手段の具体的回路構成図

【図３】動作説明図

【図４】他の実施形態におけるランプ電圧変換手段、ラ
ンプ電流検出手段及び電力制御手段の具体的回路構成図

【図５】動作説明図

【図６】従来の問題点などの説明図

【符号の説明】

３ メタルハライドランプ（放電灯） １００ ランプ電力供給手段 ２００ ランプ電圧変換手段 ４００ ランプ電流検出手段 ５００ 電力制御手段 ５２０ 時定数回路 ５４０ マスク回路 ５５０ ランプ電圧検出回路 ５６０ 電力補正回路

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−272696（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−154087（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−54521（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−12496（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−82799（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 41/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電灯に電力を供給するランプ電力供給
   手段と、 ランプ電圧をその値に応じた値に変換して出力するラン
   プ電圧変換手段と、 ランプ電流を検出するランプ電流検出手段と、 前記ランプ電圧変換手段及び前記ランプ電流検出手段の
   各出力信号を受けて前記ランプ電力供給手段を制御する
   電力制御手段とを備え、 前記放電灯の点灯開始時点から下記第１制御領域から第
   ４制御領域まで順に移行してランプ印加電力を制御し、 前記電力制御手段は、下記第１の時定数カーブ及び下記
   第２の時定数カーブを作成する時定数回路を備え、該時
   定数回路は、１つのコンデンサに２系統の充電経路を設
   けることにより前記第１、第２の時定数カーブを作成す
   る ことを特徴とする放電灯点灯装置。 第１制御領域 ランプ電圧が第１の所定電圧値に達するまでの間、ラン
   プ電流を一定値に維持する 第２制御領域 ランプ電圧が前記第１の所定電圧値に達してから一定時
   間の間、第１の時定数カーブに相関を持ってランプ電流
   を減少させる 第３制御領域 前記一定時間経過後、前記第１の時定数カーブとは異な
   る第２の時定数カーブに相関を持ってランプ電流を減少
   させる 第４制御領域 ランプ印加電力の制御値が、点灯開始時点からの経過時
   間の関数ではなく、少なくともランプ電圧とランプ電流
   の関数とされ、この制御値によりランプ印加電力を制御
   する
2. 【請求項２】 前記電力制御手段は、ランプ電圧により
   ランプ印加電力を補正する電力補正回路を備え、前記第
   １制御領域から前記第３制御領域までの制御領域におい
   てのみ、ランプ電圧が所定電圧値を超えた場合、ランプ
   電圧に応じて ランプ印加電力を減少させることを特徴と
   する請求項１に記載の放電灯点灯装置。
3. 【請求項３】 前記第１制御領域においてランプ電圧が
   前記第１の所定電圧値に達しない場合、点灯開始時点か
   ら所定時間ランプ電流を一定値に制御し、その後、時間
   の経過とともにランプ電流を徐々に減少制御して前記第
   ４制御領域に移行させることを特徴とする請求項１に記
   載の放電灯点灯装置。
4. 【請求項４】 前記電力制御手段は、ランプ電圧が前記
   第１の所定電圧値以上か以下かを検出するランプ電圧検
   出回路と、点灯開始直後においてランプ電圧が前記第１
   の所定電圧値よりも大きいことに起因して前記ランプ電
   圧検出回路から出力された「ランプ電圧は前記第１の所
   定電圧値以上である」との検出結果を無効とするマスク
   回路とを少なくとも備えることを特徴とする請求項１に
   記載の放電灯点灯装置。
5. 【請求項５】 前記マスク回路は、点灯開始時点から所
   定時間の間、前記電力補正回路によるランプ印加電力の
   補正を禁止することを特徴とする請求項４に記載の放電
   灯点灯装置。
6. 【請求項６】 前記ランプ電圧変換手段は、ランプ電圧
   が第２の所定電圧値（前記第１の所定電圧値よりも高
   く、かつ、安定点灯時のランプ電圧値よりも低い電圧
   値）よりも低いとき、ランプ電圧に関係しない一定値を
   出力し、前記第２の所定電圧値以上のとき、ランプ電圧
   に相関を持った値を出力することを特徴とする請求項１
   に記載の放電灯点灯装置。
7. 【請求項７】 前記時定数回路は、放電灯への電力印加
   が停止されていた期間を検出し、その期間に応じて点灯
   再開時のランプ印加電力を制御することを特徴とする請
   求項１に記載の放電灯点灯装置。