JP6065194B2

JP6065194B2 - 放電灯点灯装置及びそれを備えた車載用照明装置並びに車両

Info

Publication number: JP6065194B2
Application number: JP2012092234A
Authority: JP
Inventors: 松本　浩司; 浩司松本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2032-04-13
Also published as: CN103379719B; KR20130116206A; EP2677842B1; JP2013222549A; US20130271002A1; EP2677842A1; US8941321B2; CN103379719A

Description

本発明は、放電灯を点灯させるための放電灯点灯装置及びそれを備えた車載用照明装置並びにこれを搭載した車両に関する。

従来の技術

従来から、メタルハライドランプ等のＨＩＤランプ（High-intensity discharge lamp：高輝度放電灯）は、その光束の大きさから車載用前照灯に用いられている。このような車載用前照灯に用いられる放電灯は、バッテリーの直流電力を入力して交流電力に変換する放電灯点灯装置により点灯される。

図１０は、この種の放電灯点灯装置の回路構成を示す。放電灯点灯装置は、直流電源ＤＣの直流電圧をＤＣ−ＤＣ変換回路１０４により所定の直流電力に変換し、インバータ回路１０５で低周波の交番電力に変換して、その出力を始動回路１３０を介して放電灯Ｌａに供給する。ＤＣ−ＤＣ変換回路１０４は、フライバック式コンバータであり、放電灯Ｌａへ供給する直流電力は、トランスＴの一次巻線に直列に接続されたスイッチング素子Ｑ０を駆動するＰＷＭ信号（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）を調整することで制御される。インバータ回路１０５は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４から成るフルブリッジ構成であり、夫々対になるスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４と、Ｑ２、Ｑ３とを交互にオンオフさせることで、ＤＣ−ＤＣ変換回路１０４からの直流電力を矩形波の交番電力に変換する。始動回路１３０は、パルストランスＰＴの一次側に設けられたパルス駆動回路１３１から始動時パルス電流を供給することで、コイルの巻数比に応じて二次側に生じた高電圧を放電灯Ｌａに印加し、放電灯Ｌａの放電を開始させる。

このように構成された放電灯点灯装置において、インバータ回路１０５から放電灯Ｌａには、音響共鳴現象を回避するため、矩形波の低周波交番電力が供給される。この矩形波の交番電力は、その極性反転時に出力電流Ｉ１ａ（ランプ電流）がゼロ点を通過するので、出力電流Ｉ１ａの極性が反転する一瞬に、放電が止まることになる。そして、出力電流Ｉ１ａがゼロから反転して逆方向に流れ始めるには、一般に「再点弧電圧」と呼ばれる所定の高電圧を放電灯Ｌａに印加する必要がある。

図１１に示すように、インバータ回路１０５の出力電圧Ｖｏが反転すると、それに応じてランプ電流Ｉｌａも反転する。このランプ電流Ｉｌａは、始動回路１３０のパルストランスＰＴに二次側インダクタンスＬｐがあるため、電圧Ｖｏほど急峻には変化することができず、所定の傾きｄＩｌａ／ｄｔを有して反転する。

再点弧電圧は、極性反転時におけるランプ電流Ｉｌａの傾きｄＩｌａ／ｄｔが小さいほど大きくする必要がある。必要な再点弧電圧がインバータ回路１０５から供給されなければ、図１２に示すように、ランプ電流Ｉｌａがゼロ、又は通常より低い電流を維持する時間Ｔｓが生じる。その結果、パルス電流にノイズが発生したり、放電灯Ｌａの寿命を低下させる虞がある。また、時間Ｔｓが長くなると、ちらつきや立ち消えを惹起することがある。

そこで、放電灯点灯装置では、極性反転時におけるＤＣ−ＤＣ変換回路１０４の出力を増大させ、インバータ回路１０５の出力電圧Ｖｏを上昇させることで、必要とする再点弧電圧を確保している。具体的には、放電灯点灯装置１は、直流電力を増大させるために、交番電力の極性が反転する直前のスイッチング条件から、所定の期間、極性の反転開始からＰＷＭ信号のオン幅を拡大するよう制御するＰＷＭオン信号制御回路１０９を備える。ＰＷＭオン信号制御回路１０９は、エッジ検出／ワンショットパルス回路１９１と、オン信号幅増加回路１９２と、を備える。エッジ検出／ワンショットパルス回路１９１は、インバータ駆動信号発生回路１０６の低周波発振回路ＬＦ−ＯＳＣから送信される信号の立ち上りエッジ及び立ち下りエッジを検出して、所定幅のパルス信号を発生する。オン信号幅増加回路１９２は、パルス幅の期間中、ＤＣ−ＤＣ変換回路１０４の出力を増大させるように、スイッチング素子Ｑ０のオン期間を増大させる信号を出力する。この構成により、放電灯点灯装置は、インバータ回路１０５の出力電圧を増大して、必要な再点弧電圧を確保することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２３１９９５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の放電灯点灯装置においては、放電灯が使用初期状態であっても寿命末期状態のいずれであっても、一定量の出力電圧を増大する。そのため、特に、ランプ電圧の低い放電灯の初期状態では、放電灯に負荷されるストレスが大きくなり、スイッチングノイズが悪化する、又は放電灯の寿命が短くなる等の虞がある。

本発明は、上記課題を解決するものであり、放電灯の使用状態に応じて、必要な再点弧電圧を確保することができる放電灯点灯装置及びそれを備えた車載用照明装置並びに車両を提供することを目的とする。

課題を解決する為の手段

上記課題を解決するため、本発明は、スイッチング素子のＰＷＭ信号によるスイッチング動作で直流電源の電圧を変換して直流電力を出力するＤＣ−ＤＣ変換回路と、前記直流電力を前記ＤＣ−ＤＣ変換回路のスイッチング周波数に比べて低周波の交番電力に変換するインバータ回路と、を備え、前記インバータ回路の交番電力により放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、前記ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力電圧を検出する電圧検出部と、前記ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力電流を検出する電流検出部と、前記電圧検出部又は電流検出部の検出値に応じて前記ＤＣ−ＤＣ変換回路のスイッチング周波数を制御する制御部と、前記交番電力の極性が反転する直前のスイッチング条件において、前記極性の反転開始から所定の期間、前記ＰＷＭ信号のオン幅を拡大して前記直流電力を増大させるＰＷＭオン信号制御回路と、を備え、前記制御部は、前記交番電力の極性が反転する直前から投入される直流電力を増大させる増大量に上限値及び下限値となる電圧値を設定し、前記電圧検出部が検出した電圧値に応じて、前記交番電力の極性が反転する直前から投入される直流電力の増大量を前記上限値及び下限値の範囲で段階的に変化させ、前記上限値が設定された電圧値以上の電圧においては、前記増大量を前記上限値に維持し、前記下限値が設定された電圧値以下の電圧においては、前記増大量を前記下限値に維持することを特徴とする。

上記放電灯点灯装置において、前記交番電力は、前記ＰＷＭオン信号制御回路によりオン幅が拡大するよう制御された直後の前記スイッチング素子のスイッチタイミングに同期して、極性が反転することが好ましい。

上記放電灯点灯装置において、前記制御部は、放電灯の点灯時間に応じて、前記インバータ回路の交番電力を段階的に変化させることが好ましい。

上記放電灯点灯装置において、前記ＤＣ−ＤＣ変換回路の入力電圧値を検知する入力電圧検知部を更に備え、前記制御部は、前記入力電圧検知部が所定の電圧値を検出したときに、その検出値に応じて、前記直流電力の増大量を変化させることが好ましい。

上記放電灯点灯装置は、車載用照明装置に用いられることが好ましい。

上記放電灯点灯装置は、照明器具に用いられることが好ましい。

本発明によれば、電圧検出部又は電流検出部の検出値に応じて、ＤＣ−ＤＣ変換回路から出力される直流電力の増大量を変化させるので、放電灯の使用状態に応じて、適切な再点弧電圧を確保することができる。

本発明の第１の実施形態に係る放電灯点灯装置及びそれを備えた車載用照明装置並びにこれを搭載した車両の概略図。同車載用照明装置の側断面図。同放電灯点灯装置の回路及びブロック構成図。同放電灯点灯装置の動作を説明するための動作波形図。同放電灯点灯装置において、直流電力の増大量を規定する定数テーブルを示す図。上記実施形態の変形例に係る放電灯点灯装置において、直流電力の増大量を規定する定数テーブルを示す図。上記定数テーブルの変形例を示す図。（ａ）（ｂ）は、上記実施形態の別の変形例に係る放電灯点灯装置において、点灯時間に対する直流電力と、各時間における出力電圧波形及び出力電流値を示す図。上記実施形態の更に別の変形例に係る放電灯点灯装置において、直流電力の増大量を規定する定数テーブルを示す図。従来の放電点灯装置の回路及びブロック構成図。同放電灯点灯装置の動作を説明するための動作波形図。上記動作波形図の一部拡大図。

発明の実施するための形態

本発明の第１の実施形態に係る放電灯点灯装置１、及びそれを備えた車載用照明装置並びにこれを搭載した車両について、図１乃至図５を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る放電灯点灯装置１は、車両１０に搭載される車載用照明装置２に用いられる。放電灯点灯装置１は、スイッチＳＷの操作に応じて、バッテリ（直流電源ＤＣ）から供給された直流電源を変換して、光源である放電灯Ｌａに電力を供給する。放電灯点灯装置１から出力された電力は、イグナイタ３に入力され、イグナイタ３は、放電灯Ｌａの始動時に必要とする高圧パルスを発生する。なお、図例では、左右一対の車載用照明装置２（前照灯）の夫々に放電灯点灯装置１が配された例を示すが、一つの放電灯点灯装置１が複数の車載用照明装置２を点灯制御するように構成されていてもよい。

図２に示すように、車載用照明装置２は、前面が開口した略箱状の筐体２１と、放電灯Ｌａをイグナイタ３に装着するためのソケット２２と、放電灯Ｌａから照射される光を前方に反射する反射板２３と、筐体２１の開口に装着された透光カバー２４と、を備える。放電灯点灯装置１は、筐体２１の下側に配されて、放電灯点灯装置１の出力コネクタがハーネスＨを介してイグナイタ３に接続される。また、放電灯点灯装置１の入力コネクタがスイッチＳＷ及びヒューズＦを介してバッテリ（直流電源ＤＣ）に接続されている。そして、スイッチＳＷの操作に応じて、放電灯点灯装置１から放電灯Ｌａに電力が供給されると、放電灯Ｌａが発光し、その光が直接又は反射板２３に反射されて、透光カバー２４を透過して車載用照明装置２外へ放出される。

図３に示すように、放電灯点灯装置１は、ＤＣ−ＤＣ変換回路４と、インバータ回路５と、インバータ駆動信号発生回路６と、出力フィードバック制御回路７と、ＰＷＭ信号発生回路８と、ＰＷＭオン信号制御回路９と、を備える。放電灯点灯装置１の出力電流は、イグナイタ３の始動回路３０を介して放電灯Ｌａに供給される。また、放電灯点灯装置１は、ＤＣ−ＤＣ変換回路４の入力電圧を検知する入力電圧検知部１１と、出力フィードバック制御回路７、ＰＷＭ信号発生回路８等の各種回路を制御する制御部ＭＰＵと、を備える。

ＤＣ−ＤＣ変換回路４は、フライバック式コンバータであり、直流電源ＤＣの両端子間にトランスＴの一次巻線とスイッチング素子Ｑ０から成る直列回路を接続し、ＰＷＭ信号発生回路８からのＰＷＭ信号でスイッチング素子Ｑ０をオンオフする。ＤＣ−ＤＣ変換回路４は、このスイッチング素子Ｑ０をオンオフに応じてトランスＴの二次巻線に誘起される電圧を、ダイオードＤ及び平滑コンデンサＣによって整流、平滑化して、所望の電圧Ｖ２の直流電力を出力する。なお、ＤＣ−ＤＣ変換回路４は、上記構成に限られず、例えば、昇圧チョッパ、降圧チョッパ又は昇降圧チョッパから構成されてもよい。

インバータ回路５は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４から構成されるフルブリッジ式のインバータ回路であり、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２及びＱ３、Ｑ４の接続点を始動回路３０への出力端とする。このインバータ回路５は、インバータ駆動信号発生回路６からの駆動信号に応答して、ドライブ回路５１が夫々対になるスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４と、Ｑ２、Ｑ３とを交互にオンオフさせる。これにより、ＤＣ−ＤＣ変換回路４から出力される電圧Ｖ２の直流電力が、電圧Ｖｏの矩形波交番電力に変換されて出力される。なお、インバータ回路５は、上記構成に限られず、例えば、ハーフブリッジ式又はチョッパ機能を兼用させた構成であってもよい。

始動回路３０は、インバータ回路５の出力端子間に放電灯Ｌａを介して二次巻線を接続したパルストランスＰＴと、その一次巻線に接続されたパルス駆動回路３１と、を備える。この始動回路３０は、パルス駆動回路３１によってパルストランスＰＴの一次巻線に所定の繰り返し周期でパルス電流を供給することにより、二次巻線の両端子間に高電圧パルスを発生させ、この高電圧パルスをキック電圧として放電灯Ｌａを点灯させる。なお、始動回路３０は、上記構成に限られず、例えば、ＬＣ共振電圧を利用する構成であってもよい。

インバータ駆動信号発生回路６は、音響的共鳴を生じない程度の周波数（例えば、１５０〜５００ヘルツ）で発振動作する低周波発振回路ＬＦ−ＯＳＣと、フリップフロップＦＦ及びデッドタイム付加回路６１と、を備える。このインバータ駆動信号発生回路６は、デッドタイム付加回路６１によって、全てのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオフとするデッドタイムが付加された２相のクロック信号をドライブ回路５１に出力する。

出力フィードバック制御回路７は、ＤＣ−ＤＣ変換回路４の出力電圧Ｖ２を検出する電圧検出部７１と、ＤＣ−ＤＣ変換回路４の出力電流Ｉｄを検出する電流検出部７２と、指令電流発生回路７３と、減算器７４及び誤差増幅器７５と、を備える。この出力フィードバック制御回路７は、電圧検出部７１が検出した出力電圧Ｖ２から等価的に放電灯Ｌａの電圧を検出し、放電灯Ｌａに供給すべき電力指令量から指令電流値を演算する。また、電流検出部７２が検出した出力電流Ｉｄから等価的に放電灯Ｌａの電流を検出する。そして、出力フィードバック制御回路７は、指令電流値と放電灯Ｌａの電流との差分を演算し、誤差増幅器７５がＰＷＭ指令信号を生成して、このＰＷＭ指令信号をＰＷＭ信号発生回路８に出力する。このようにして、放電灯点灯装置１は、放電灯Ｌａの点灯を定電力制御する。

ＰＷＭ信号発生回路８は、出力フィードバック制御回路７から出力されるＰＷＭ指令信号を受けて、ＤＣ−ＤＣ変換回路４の出力電圧Ｖ２を所望の値に調整するデューティのＰＷＭ信号を生成し、これをドライブ回路８１を介してスイッチング素子Ｑ０に出力する。

ＰＷＭオン信号制御回路９は、エッジ検出／ワンショットパルス回路９１と、オン信号幅増加回路９２と、を備える。エッジ検出／ワンショットパルス回路９１は、インバータ駆動信号発生回路６の低周波発振回路ＬＦ−ＯＳＣから送られる信号の立ち上りエッジ及び立ち下りエッジを検出して、所定幅のパルス信号を発生する。オン信号幅増加回路９２は、そのパルス幅の期間中、ＤＣ−ＤＣ変換回路４の出力を増大させるように、スイッチング素子Ｑ０のオン期間を増大させる信号をＰＷＭ信号発生回路８に出力する。

ＰＷＭオン信号制御回路９は、低周波発振回路ＬＦ−ＯＳＣの信号が反転する立ち上りエッジ及び立ち下りエッジを検出し、所定の期間、スイッチング素子Ｑ０のオン時間を所定値に増大させるように切り換える。これにより、ＰＷＭ信号発生回路８は、出力フィードバック制御回路７によるフィードバック制御を受けることのない「開ループ制御」を行って、スイッチング素子Ｑ０のオン時間を所定値に増大させたＰＷＭ信号を発生する。

ここで、放電灯点灯装置１における、インバータ回路５の出力電圧Ｖｏの極性反転時の動作について、図４に示す動作波形図を参照して説明する。本実施形態の放電灯点灯装置１において、出力電圧Ｖｏの極性反転は、低周波発振回路ＬＦ−ＯＳＣの信号を基準にして決められる。ＰＷＭオン信号制御回路９のエッジ検出／ワンショットパルス回路９１は、低周波発振回路ＬＦ−ＯＳＣの信号が反転する立ち上りエッジ及び立ち下りエッジを検出し、所定のパルス幅Ｔｅのパルス信号を発生する。以下、このパルス信号のパルス幅Ｔｅを「出力増大期間Ｔｅ」という。

オン信号幅増加回路９２は、ＰＷＭ信号発生回路８に対して、出力増大期間Ｔｅの期間中、出力フィードバック制御回路７から出力されるＰＷＭ指令信号によらず、スイッチング素子Ｑ０のオン時間を所定値に増大させるように切り換える。これにより、ＰＷＭ信号発生回路８は、出力フィードバック制御回路７によるフィードバック制御を受けることなく、スイッチング素子Ｑ０のオン時間を所定値に増大させたＰＷＭ信号を発生する。

ＤＣ−ＤＣ変換回路４は、スイッチング素子Ｑ０がオフしてトランスＴの二次巻線電流Ｉ２が略ゼロに達したときに、スイッチング素子Ｑ０を再びオンさせる電流連続臨界モード（ＣＣＣＭ）で動作させている。これにより、出力増大期間Ｔｅにおけるスイッチング周期Ｔｓｗは、他の期間に比べて大きくなる。なお、ＤＣ−ＤＣ変換回路４のスイッチング動作は、上記電流臨界モードに限られない。例えば、二次巻線電流Ｉ２がゼロの期間中のいずれかでスイッチング素子Ｑ０を再びオンさせる電流不連続モード、二次巻線電流Ｉ２が流れている最中にオンさせる電流連続モード、又はスイッチング周波数を固定して動作させる等、いずれであってもよい。

このように、放電灯点灯装置１は、ＰＷＭ信号発生回路８を開ループで制御することで、インバータ回路５の極性反転時に、オン幅が増大したＰＷＭ信号でＤＣ−ＤＣ変換回路４のスイッチング素子Ｑ０を駆動する。そして、最初のＰＷＭ信号のオフ時に同期してインバータ回路５の極性を反転させ、始動回路３０のインダクタンス成分Ｌｐからエネルギーを回生して、ＤＣ−ＤＣ変換回路４の出力電力を増大させる。これにより、インバータ回路５の出力電圧が上昇し、必要な再点弧電圧を確保して放電灯Ｌａを安定に点灯させることができる。

また、交番電力は、ＰＷＭオン信号制御回路９によりオン幅が拡大するよう制御された直後のスイッチング素子Ｑ０のスイッチタイミングに同期して、極性が反転する。そのため、インバータ回路５の全てのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオフとするデッドタイムの期間も、ＤＣ−ＤＣ変換回路４の出力電圧を増大させることができ、必要な再点弧電圧を確保することができる。

ところで、放電灯は、同型のものであっても、製造メーカーや製造時期等によってランプ電圧にバラツキがあり、しかも、ランプ電圧は、通常、使用初期においては低く、点灯時間が長くなるにつれてランプ電圧が高くなる傾向がある。そのため、放電灯のランプ電圧に拘わらず、負荷電圧が一定量で増大すると、上述したように、放電灯に負荷されるストレスが大きくなり、スイッチングノイズが悪化する、又は放電灯の寿命が短くなる等の虞がある。

そこで、本実施形態の放電灯点灯装置１は、電圧検出部７１又は電流検出部７２が所定の検出値を検出したときに、その検出値に応じて、ＰＷＭオン信号制御回路９による直流電力の増大量を変化させる。具体的には、出力増大期間Ｔｅにおいて、ＤＣ−ＤＣ変換回路４の出力電圧Ｖ２若しくは出力電流Ｉｄ、又はそれらの検出信号の組み合わせから、インバータ回路５の反転時に必要な直流電力の増大量を決定し、その増大量に応じて、ＰＷＭ信号発生回路８が発生するＰＷＭ信号のオン時間や周期を変化させる。

ここでは、電圧検出部７１の検出電圧値に応じて、ＤＣ−ＤＣ変換回路４から出力される直流電力の増大量を変化させる制御例に基づいて説明する。図５に示すように、初期ランプの検出電圧値がある設定値（設定値Ａ：４８Ｖ）である場合には、電力増大量の下限値は９０Ｗに設定され、必要以上の電力を放電灯Ｌａに印加しない。この下限値は、放電灯Ｌａや各種回路にストレスを与えない範囲で最大値に設定される。また、検出電圧値が４８Ｖ以下である場合にも、電力増大量の下限値は維持され、本例では９０Ｗにする。こうすれば、直流電力量は制限され、放電灯Ｌａや各種回路に過剰なストレスを与えることなく、必要な再点弧電圧を確保することができ、放電灯Ｌａのちらつきや立ち消えを抑制することができる。

検出電圧値は、通常、放電灯Ｌａの点灯時間が増加するに従って４８〜５１Ｖに上昇する。このとき、検出電圧値に応じて段階的に出力増大量及び投入される直流電流を変化（増大）させる。こうすれば、初期状態や寿命末期状態の場合等、放電灯Ｌａの使用状態に応じて、適切な再点弧電圧を確保することができる。

また、検出電圧値がある設定値（設定値Ｂ：５１Ｖ）以上になった場合には、電力増大量の上限値は１００Ｗに設定され、必要以上の電力を放電灯Ｌａに印加しない。更に、検出電圧値が５１Ｖ以上である場合にも、電力増大量の上限値は維持され、本例では１００Ｗにする。こうすれば、投入する直流電力量は制限され、放電灯Ｌａや各種回路に過剰なストレスを与えることを抑制することができ、十分な再点弧電圧を確保することができる。なお、上記設定値Ａ、Ｂ等の数値は、例示に過ぎず、必ずしも上記の値に限られない。

図５に示したような、電量増大量の上限値及び下限値を規定した定数テーブルは、制御部ＭＰＵに配されたＲＯＭ部（不図示）に記憶されている。制御部ＭＰＵは、ＲＯＭ部に記憶された定数テーブル及び電圧検出部７１の検出電圧値に応じて、オン信号幅増加回路９２からＰＷＭ信号発生回路８に入力されたオン期間を増大させる信号を変化させる。これにより、電圧検出部７１の検出電圧値に応じて、ＤＣ−ＤＣ変換回路４から出力される直流電力の増大量を変化させることができ、放電灯Ｌａの使用状態に応じて、適切な再点弧電圧を確保することができる。なお、電流検出部７２の検出電流値に対応する制御例も、上述した電圧検出部７１の検出電圧値に対応する制御例と同様である。また、本実施形態における定数テーブルは、図示したものに限られず、同様の動作を成すものであれば、上記とは異なる線形を描く定数テーブル及が採用されてもよい。

次に、上記実施形態の変形例に係る放電灯点灯装置について、図６及び図７に示す定数テーブルを参照して説明する。この変形例における放電灯点灯装置１の回路構成は、上記実施形態と同様である。

通常、放電灯Ｌａの使用初期状態では、ランプ電圧は低く、交番電力の極性反転時にランプ電流がゼロとなることは少ないので、高電圧の再点弧電圧を確保する要請が相対的に乏しい。そこで、このような場合には、図６の定数テーブルに示すように、所定の電圧値（設定値Ｂ）における上限値を規定し、検出電圧値が所定の電圧値（設定値Ａ）以下である場合、直流電力の増大量はゼロにする。また、図７の定数テーブルに示すように、所定の電圧値（設定値Ｂ）における上限値のみ規定し、下限値の検出電圧値を設定せず、検出電圧値が増加するに従って、一定の傾きで出力増大量を増大させてもよい。

これらの変形例によれば、ランプ電圧が低いときには、検出電圧値も低くなるので、この条件において、直流電流を不必要に増大しないことにより、ＤＣ−ＤＣ変換回路４のスイッチングノイズを抑制することができる。

次に、上記実施形態の別の変形例に係る放電灯点灯装置について、図８を参照して説明する。この変形例に係る放電灯点灯装置１は、制御部ＭＰＵのタイマカウンタ機能を活用し、放電灯Ｌａの点灯時間をカウントし、点灯時間が長くなるに従って、直流電力を増加させるものである。この変形例における放電灯点灯装置１の回路構成は、上記実施形態と同様である。

上記実施形態において、放電灯点灯装置１は、放電灯Ｌａの定電力制御を行なっている。しかし、放電灯Ｌａのランプ電圧は、点灯時間が長くなるに従って大きくなので、定電力制御においては、例えば、図８（ａ）に示すように、ランプ電圧の増加に伴い、インバータ回路５の出力電流Ｉ１ａ（ランプ電流）が徐々に低下していまう。例えば、３５Ｗの低電力制御においては、出力電流Ｉ１ａの初期値が０．８Ａであるとき、点灯時間２０００時間における出力電流Ｉ１ａは０．７Ａに、点灯時間４０００時間における出力電流Ｉ１ａは０．３９Ａになる。

そこで、本変形例においては、図８（ｂ）に示すように、点灯時間が長くなるに従って直流電力を増加させることにより、インバータ回路５の出力電流Ｉ１ａの低下を抑制している。例えば、３５Ｗでの低電力制御においては、点灯時間２０００時間における電力量を３６Ｗに上げれば、出力電流Ｉ１ａは０．７１Ａに、点灯時間４０００時間における電力量を３７Ｗに上げれば、出力電流Ｉ１ａは０．４Ａになる。

この変形例によれば、放電灯Ｌａの寿命時においても、より安定的に電力を供給することが可能となり、寿命時のちらつきや立ち消えを抑制することができる。なお、図８（ｂ）に示した定数テーブルは、これに限られず、同様の動作をするものであれば他のテーブル及び検出電圧に応じた出力電力調整が採用されてもよい。

次に、上記実施形態の更に別の変形例に係る放電灯点灯装置について、図９に示す定数テーブルを参照して説明する。この変形例に係る放電灯点灯装置１は、入力電圧検知部１１が所定の電圧値を検知したときに、その検出値に応じて、直流電力の増大量を変化させるものである。この変形例における放電灯点灯装置１の回路構成は、上記実施形態と同様である。

具体的には、入力電圧検知部１１が、所定の電圧値（図例では１１Ｖ）以下の電圧値を検知した場合には、その電圧値に応じて、直流電力の増大量を減少させる。また、入力電圧検知部１１が所定の検出値以上である場合には、直流電力の増大量を一定の上限値（図例では１００Ｖ）で維持する。

この変形例によれば、負荷ストレスの厳しい低電圧時においてに、直流電力の増大量を減少っせるので、放電灯Ｌａ及び各種回路に過剰なストレスを与えることを防止することができる。なお、本変形例における定数テーブルは、図示したものに限られず、同様の動作を成すものであれば、上記とは異なる線形を描く定数テーブル及が採用されてもよい。

なお、上述したように、放電灯点灯装置１は、インバータ回路５の極性反転時に、電圧検出部７１の検出電圧値に応じてオン幅が増大したＰＷＭ信号でＤＣ−ＤＣ変換回路４のスイッチング素子Ｑ０を駆動し、ＤＣ−ＤＣ変換回路４の出力電力を増大させる。このとき、本実施形態においては、ＰＷＭオン信号制御回路９が、ＰＷＭ信号発生回路８に対してスイッチング素子Ｑ０のオン時間を所定値に増大させる。しかし、これに限らず、例えば、出力フィードバック制御回路７から出力されるＰＷＭ指令信号のレベルを切り換えることによって、スイッチング素子Ｑ０のオン時間を所定値に増大させてもよい。また、出力フィードバック制御回路７で発生する指令電流を切り換える等、ＤＣ−ＤＣ変換回路４のスイッチング条件を瞬時に切り換える何れの方法が採用し得る。

また、放電灯点灯装置１の回路構成は、上述した構成に限られず、同様の動作をするものであれば他の回路構成でもよい。更に、ＭＰＵを利用してソフトウェア上で同様の動作を実現するものであってもよく、例えば、インバータ回路５における極性反転タイミングの同期を、ＰＷＭ信号による割込み処理へ移行させ、反転処理を開始するものであってもよい。

１放電灯点灯装置
１０車両
１１入力電圧検知部
２車載用照明装置
４ＤＣ−ＤＣ変換回路
５インバータ回路
７１電圧検出部
７２電流検出部
９ＰＷＭオン信号制御回路
ＤＣ直流電源
ＭＰＵ制御部
Ｑ０スイッチング素子

Claims

スイッチング素子のＰＷＭ信号によるスイッチング動作で直流電源の電圧を変換して直流電力を出力するＤＣ−ＤＣ変換回路と、前記直流電力を前記ＤＣ−ＤＣ変換回路のスイッチング周波数に比べて低周波の交番電力に変換するインバータ回路と、を備え、前記インバータ回路の交番電力により放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、
前記ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力電圧を検出する電圧検出部と、
前記ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力電流を検出する電流検出部と、
前記電圧検出部又は電流検出部の検出値に応じて前記ＤＣ−ＤＣ変換回路のスイッチング周波数を制御する制御部と、
前記交番電力の極性が反転する直前のスイッチング条件において、前記極性の反転開始から所定の期間、前記ＰＷＭ信号のオン幅を拡大して前記直流電力を増大させるＰＷＭオン信号制御回路と、を備え、
前記制御部は、前記交番電力の極性が反転する直前から投入される直流電力を増大させる増大量に上限値及び下限値となる電圧値を設定し、前記電圧検出部が検出した電圧値に応じて、前記交番電力の極性が反転する直前から投入される直流電力の増大量を前記上限値及び下限値の範囲で段階的に変化させ、前記上限値が設定された電圧値以上の電圧においては、前記増大量を前記上限値に維持し、前記下限値が設定された電圧値以下の電圧においては、前記増大量を前記下限値に維持することを特徴とする放電灯点灯装置。
前記交番電力は、前記ＰＷＭオン信号制御回路によりオン幅が拡大するよう制御された直後の前記スイッチング素子のスイッチタイミングに同期して、極性が反転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。
前記制御部は、放電灯の点灯時間に応じて、前記インバータ回路の交番電力を段階的に変化させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放電灯点灯装置。
前記ＤＣ−ＤＣ変換回路の入力電圧値を検知する入力電圧検知部を更に備え、
前記制御部は、前記入力電圧検知部が所定の電圧値を検出したときに、その検出値に応じて、前記直流電力の増大量を変化させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置を備えた灯具。
請求項５に記載の灯具を搭載した車両。