メタルハライドランプ点灯装置およびそれを用いた前照灯、車両
【課題】メタルハライドランプ内における遊離ヨウ素の生成を促進してメタルハライドランプからの高周波ノイズを早急に低減する。
【解決手段】ランプ電力制御部６は、メタルハライドランプＬａの累積点灯時間を計測する累積点灯時間計測部６１と、累積点灯時間計測部６１での計測結果に応じてランプ電力の大きさを制御する制御部６２とを有する。制御部６２は、累積点灯時間がゼロから一定時間に達するまでのエイジング期間にはランプ電力を定格値よりも高い値に設定し、前記エイジング期間以降の常用期間にはランプ電力を定格値に設定する。これにより、エイジング期間においては、メタルハライドランプＬａ内で生じる金属ハロゲン化物とガラスとの反応が促進されて遊離ヨウ素が加速的に生成される。
【解決手段】ランプ電力制御部６は、メタルハライドランプＬａの累積点灯時間を計測する累積点灯時間計測部６１と、累積点灯時間計測部６１での計測結果に応じてランプ電力の大きさを制御する制御部６２とを有する。制御部６２は、累積点灯時間がゼロから一定時間に達するまでのエイジング期間にはランプ電力を定格値よりも高い値に設定し、前記エイジング期間以降の常用期間にはランプ電力を定格値に設定する。これにより、エイジング期間においては、メタルハライドランプＬａ内で生じる金属ハロゲン化物とガラスとの反応が促進されて遊離ヨウ素が加速的に生成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタルハライドランプを点灯させるメタルハライドランプ点灯装置およびそれを用いた前照灯、車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スポットライトやプロジェクタ用光源や車両の前照灯（ヘッドライト）などに利用されている高輝度放電灯の一種であるメタルハライドランプを点灯させるメタルハライドランプ点灯装置として、音響共鳴を回避する等の目的で、低周波の矩形波によってメタルハライドランプを点灯させるものが知られている。
【０００３】
この種のメタルハライドランプ点灯装置は、矩形波状であって極性が交互に反転するランプ電圧を生成する主回路を備え、主回路の出力するランプ電圧をメタルハライドランプに印加することによってメタルハライドランプを点灯させる。
【０００４】
ただし、このように矩形波によりメタルハライドランプを点灯させる方式では、ランプ電圧の極性反転時に、メタルハライドランプに流れる電流（以下、ランプ電流という）が瞬間的にゼロとなるため、メタルハライドランプの再点弧の際に高周波ノイズが発生するという問題がある。この高周波ノイズを減らすには、再点弧を容易にするために電極温度を上げることが効果的であるという実験結果があり、横軸を時間軸としてランプ電流の波形を表した図１０に示すように極性反転前（図１０（ａ））や極性反転の前後（図１０（ｂ）〜（ｄ））においてランプ電流を一時的に増大させるといった対策が考えられている（たとえば特許文献１、２）。たとえば図１０（ａ）のように極性反転前にランプ電流を増大させた場合、極性反転時の電極温度を高く保つことができ、極性反転時にメタルハライドランプから発生する高周波ノイズを低減できることが確認されている。
【特許文献１】特表平１０−５０１９１９号公報
【特許文献２】特開２００２−１１０３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述のようにランプ電圧の極性反転時のランプ電流を増大させる制御を行うと、ランプ電流が増大している間にメタルハライドランプの光出力が瞬間的に変動することとなる。その結果、メタルハライドランプ自体が静止している場合には光出力の増減が認識されることはないものの、車載用などでメタルハライドランプ自体が高速で移動するような場合にはちらつきなどを感じさせる原因となる。なお、メタルハライドランプから発生する高周波ノイズを減らす別の手段として、極性反転のスピードを速くすることで電極の温度低下を抑制することも考えられるが、この場合、主回路から発生するノイズの増加や、回路素子への負担が増え主回路の信頼性が確保できない等の問題を生じる。
【０００６】
ところで、ランプ電圧の極性反転時に発生する高周波ノイズはメタルハライドランプの累積点灯時間の経過に伴って低減することが分かっている。図１１は金属ハロゲン化物（メタルハライド）としてヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）が発光管に封入された３種類の車載用のメタルハライドランプ（ランプ１〜ランプ３）について、ランプ電圧の極性反転に起因すると思われる高周波ノイズ（約４００ｋＨｚ）の経時変化の一例を示したものであって、累積点灯時間（横軸）の経過に従ってノイズピーク値（縦軸）が低下することを表している。このようなノイズレベルの低下は、累積点灯時間の経過に伴い、メタルハライドランプの発光管内で金属ハロゲン化物（ここではヨウ化ナトリウム）と発光管を形成するガラスとの反応が進むことなどによって遊離したヨウ素（以下、遊離ヨウ素という）が増加し、発光管内で生じるアークが細くなり、陰極側の電極上に形成されるホットスポット（輝点）が小さくなってスポット温度が上昇するような事象に起因するものと推定される。つまり、遊離ヨウ素が増加すると、電極温度が高くなるため、極性反転時にホットスポットが形成されやすくなって高周波ノイズが低減されると考えられる。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、メタルハライドランプ内における遊離ヨウ素の生成を促進してメタルハライドランプからの高周波ノイズを早急に低減することができるメタルハライドランプ点灯装置およびそれを用いた前照灯、車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明では、メタルハライドランプの一対の電極間を流れる電流の向きが交互に反転するようにメタルハライドランプにランプ電圧を印加することでメタルハライドランプを点灯させる主回路と、メタルハライドランプの累積点灯時間に応じてメタルハライドランプへの供給電力を可変制御するランプ電力制御部とを備え、ランプ電力制御部は、累積点灯時間がゼロから一定時間に達するまでのエイジング期間には、エイジング期間終了後の常用期間に比べてメタルハライドランプへ供給される前記一定時間当たりの電力量が多くなるように前記供給電力を制御することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、電力制御部は、メタルハライドランプの累積点灯時間がゼロから一定時間に達するまでのエイジング期間には、エイジング期間終了後の常用期間に比べてメタルハライドランプへ供給される前記一定時間当たりの電力量が多くなるように前記供給電力を制御するので、エイジング期間においては、メタルハライドランプの発光管内で生じる金属ハロゲン化物とガラスとの反応が促進される。すなわち、メタルハライドランプの発光管内の反応の度合いはメタルハライドランプの動作温度に強く依存しているから、メタルハライドランプへの供給電力量を増やすことで前記反応を促進して遊離ヨウ素の生成を早めることができる。その結果、ランプ電圧の極性反転時に発生する高周波ノイズのノイズレベルをエイジング期間において早急に低下させ、その後の常用期間には高周波ノイズを低レベルに維持することが可能となる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ランプ電力制御部が、前記メタルハライドランプへの供給電力を前記常用期間には定格値に設定し、前記エイジング期間には定格値よりも高く設定することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、常用期間には、メタルハライドランプへの供給電力は定格値に設定されるので、エイジング期間終了後においてメタルハライドランプの発光管内で過度に反応が進むことを回避することができるという利点がある。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記ランプ電力制御部が、前記メタルハライドランプの始動から定常点灯に移行するまでの立ち上げ動作において、メタルハライドランプへの供給電力を定格値よりも高い始動電力に保持時間だけ保持して保持時間経過後に定格値に低下させるものであって、前記エイジング期間には前記常用期間に比べて保持時間を長く設定することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、メタルハライドランプの始動から定常点灯に移行するまでの立ち上げ動作において、メタルハライドランプへの供給電力を制御することでメタルハライドランプの発光管内での反応を促進するようにしているから、ランプ電力制御部による供給電力の制御が定常点灯時におけるメタルハライドランプの点灯状態に影響を及ぼすことはない。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記ランプ電力制御部が、前記メタルハライドランプの電気特性のうち当該メタルハライドランプの累積点灯時間に関連して変化する電気特性を監視し、当該監視結果から累積点灯時間を判別する累積点灯時間判別部を有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、メタルハライドランプの電気特性の監視結果から累積点灯時間を判別するので、累積点灯時間をリセットする機能を設けなくとも、ランプ交換時には累積点灯時間がリセットされることとなり、回路の簡略化を図ることができる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のメタルハライドランプ点灯装置と、メタルハライドランプ点灯装置からランプ電圧が印加されることで点灯するメタルハライドランプと、メタルハライドランプを保持する灯体とを備えることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、前照灯において、メタルハライドランプ内における遊離ヨウ素の生成を促進することでメタルハライドランプからの高周波ノイズを早急に低減することができるので、ランプ電圧の極性反転時のランプ電流を増大させることで高周波ノイズを低減する従来例のように、メタルハライドランプの光出力が変動して走行中にちらつきを感じさせるという問題を生じることはない。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項５記載の前照灯を車両本体に備えることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、車両において、メタルハライドランプ内における遊離ヨウ素の生成を促進することでメタルハライドランプからの高周波ノイズを早急に低減することができるので、ランプ電圧の極性反転時のランプ電流を増大させることで高周波ノイズを低減する従来例のように、メタルハライドランプの光出力が変動して走行中にちらつきを感じさせるという問題を生じることはない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、電力制御部が、メタルハライドランプの累積点灯時間がゼロから一定時間に達するまでのエイジング期間には、その後の常用期間に比べて前記一定時間内にメタルハライドランプへ供給される電力量が多くなるように前記供給電力を制御するので、エイジング期間においては、メタルハライドランプの発光管内で生じる金属ハロゲン化物（メタルハライド）とガラスとの反応が促進される。結果的に、ランプ電圧の極性反転時に発生する高周波ノイズのノイズレベルを早急に低下させ、その後の常用期間には高周波ノイズを低レベルに維持することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（実施形態１）
本実施形態のメタルハライドランプ点灯装置（以下、単に「点灯装置」と略称する）Ａは、図１に示すように、直流電源１からの直流電圧をメタルハライドランプＬａが必要とする大きさに変換するＤＣ−ＤＣコンバータ２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力（直流電圧）を低周波の矩形波状のランプ電圧に変換するインバータ回路３と、メタルハライドランプＬａの始動時に数十ｋＶの電圧を発生するイグナイタ回路４と、インバータ回路３の出力電圧（ランプ電圧）および出力電流（ランプ電流）を監視し出力電力が目標電力となるようにＤＣ−ＤＣコンバータ２を制御する駆動部５とを主回路として備えている。
【００２２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、ここではフライバックコンバータからなり、直流電源１の両端間に、トランスＴ１の１次巻線Ｐ１とスイッチング素子Ｑ１との直列回路を接続し、且つトランスＴ１の２次巻線Ｓ１の両端間に、ダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ１との直列回路を接続した構成を有する。ダイオードＤ１は、スイッチング素子Ｑ１がオンしてトランスＴ１の１次巻線Ｐ１に電圧が印加されたときに、トランスＴ１の２次巻線Ｓ１に発生する電流が平滑コンデンサＣ１に流れ込むのを阻止する向きに挿入されている。
【００２３】
インバータ回路３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の平滑コンデンサＣ１の両端間に、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４の直列回路と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ５の直列回路とを並列に接続して構成されるフルブリッジ回路からなる。しかして、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５の組とスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の組とを交互にオンさせることにより、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４の接続点とスイッチング素子Ｑ３，Ｑ５の接続点との間に交番電圧（ランプ電圧）を発生する。ただし、メタルハライドランプＬａの始動前には、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５はオン、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４はオフの状態に固定されるものとする。
【００２４】
また、イグナイタ回路４は、トランスＴ２と、トランスＴ２の１次巻線Ｐ２と直列に接続されたスパークギャップＳＧ１と、コンデンサＣｓとを備え、インバータ回路３の出力端間（スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４の接続点−スイッチング素子Ｑ３，Ｑ５の接続点間）に、トランスＴ２の１次巻線Ｐ２およびスパークギャップＳＧ１の直列回路とコンデンサＣｓとを並列に接続した構成を有する。ここで、トランスＴ２の２次巻線Ｓ２は、メタルハライドランプＬａと直列に接続され、インバータ回路３の出力端間に接続される。
【００２５】
次に、上記構成の点灯装置Ａの基本的な動作について説明する。
【００２６】
点灯装置Ａに電源投入され、ＤＣ−ＤＣコンバータ２のスイッチング素子Ｑ１がオンすると、トランスＴ１の１次巻線Ｐ１とスイッチング素子Ｑ１との直列回路に電流が流れる。このとき、トランスＴ１の２次巻線Ｓ１を流れようとする電流はダイオードＤ１によって阻止されるため、１次巻線Ｐ１に流れる電流によって発生するエネルギはトランスＴ１に蓄えられる。次に、スイッチング素子Ｑ１をオフすると、トランスＴ１の２次巻線Ｓ１、平滑コンデンサＣ１、ダイオードＤ１の経路で電流が流れ、トランスＴ１に蓄えられていたエネルギが平滑コンデンサＣ１へと移される。
【００２７】
ここで、メタルハライドランプＬａの始動前（放電開始前）には、メタルハライドランプＬａが開放状態にあるため、上記動作を繰り返すことで、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧（平滑コンデンサＣ１の両端電圧）は徐々に上昇する。このとき、インバータ回路３においてスイッチング素子Ｑ２，Ｑ５がオン、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４がオフの状態で固定されていることにより、コンデンサＣｓの両端電圧も上昇する。コンデンサＣｓの両端電圧がスパークギャップＳＧ１のブレークダウン電圧に達すると、スパークギャップＳＧ１がブレークダウンし、トランスＴ２の１次巻線Ｐ２に瞬間的に電圧が印加され、トランスＴ２の２次巻線Ｓ２には上記電圧をトランスＴ２の巻数比倍した高電圧が生じることとなる。この高電圧（数十ｋＶ程度）により、メタルハライドランプＬａがブレークダウンする。その瞬間に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２からインバータ回路３を介してメタルハライドランプＬａに電流が流れ、メタルハライドランプＬａはアーク放電に移行する。
【００２８】
ところで、本実施形態の点灯装置Ａは、メタルハライドランプＬａへの供給電力（以下、ランプ電力という）を、図２に示すようにメタルハライドランプＬａの累積点灯時間に応じて制御するためのランプ電力制御部６を備えている。
【００２９】
ランプ電力制御部６は、メタルハライドランプＬａの累積点灯時間を計測する累積点灯時間計測部６１と、累積点灯時間計測部６１での計測結果（累積点灯時間）に応じてランプ電力の大きさを制御する制御部６２と、累積点灯時間計測部６１で計測されている累積点灯時間をメタルハライドランプＬａの交換時などにゼロにリセットするためのリセットスイッチ６３とを有している。ここでは、累積点灯時間計測部６１は、インバータ回路２の動作時間を監視し、その累積値とメタルハライドランプＬａの累積点灯時間とが等しいものとみなして累積点灯時間を計測する。また、制御部６２は、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５を制御することによりランプ電流を変化させてランプ電力の大きさを制御するものとする。
【００３０】
ここにおいて、制御部６２は、図２に示すように累積点灯時間がゼロから一定時間に達するまでの期間（以下、エイジング期間ｔ１という）にはランプ電力をメタルハライドランプＬａの定格電力値（定格値）よりも高い値に設定し、前記一定時間に達するとランプ電力を低下させ、以降の期間（以下、常用期間ｔ２という）にはランプ電力をメタルハライドランプＬａの定格電力値に設定する。
【００３１】
これにより、エイジング期間ｔ１においては、エイジング期間ｔ１終了後の常用期間ｔ２に比べてメタルハライドランプＬａへ供給される前記一定時間当たりの電力量が多くなり、メタルハライドランプＬａの発光管内で生じる金属ハロゲン化物（ここではヨウ化ナトリウムとする）と発光管を形成するガラスとの反応が促進されて遊離したヨウ素（以下、遊離ヨウ素という）が加速的に生成される。このとき、ランプ電圧は図３に示すように遊離ヨウ素が急速に生成されることに伴い急峻に上昇し、その後の常用期間ｔ２には、定格電力での定格点灯時の上昇率で比較的緩やかに上昇する。
【００３２】
ここで、ランプ電圧の極性反転時にメタルハライドランプＬａに発生する高周波ノイズのノイズレベルは、図４に示すように点灯初期に設定されたエイジング期間ｔ１において急速に低下し、その後の常用期間ｔ２においては低ノイズレベルを維持することが確認されている。そして、このように低ノイズの状態が実現された後は、遊離ヨウ素の過度な生成を避けるためにランプ電力を定格値に設定しているから、実用上の問題が生じることを回避できる。
【００３３】
すなわち、メタルハライドランプＬａの発光管内で生じる前記反応の度合いは、メタルハライドランプＬａの動作温度に強く依存しており、したがって、上述したようにエイジング期間ｔ１においてはメタルハライドランプＬａへ供給される電力量を多くすることでメタルハライドランプＬａの動作温度を上昇させ、前記反応を促進して遊離ヨウ素を加速的に生成することが可能である。遊離ヨウ素が増加すると、発光管内で生じるアークが細くなり、陰極側の電極上に形成されるホットスポット（輝点）が小さくなってスポット温度が上昇するため、極性反転時にホットスポットが形成されやすくなって高周波ノイズが低減されると考えられる。一方、常用期間ｔ２においては、ランプ電力を定格値に下げてメタルハライドランプＬａの動作温度を低下させることにより、過度の反応によって遊離ヨウ素の生成が促進されることを回避できる。
【００３４】
また、メタルハライドランプＬａが交換され、リセットスイッチ６３が操作されると、累積点灯時間がリセットされて再びゼロからカウントされるので、図２に示したランプ電力の制御が繰り返されることとなる。なお、本実施形態では累積点灯時間はリセットスイッチ６３の操作によってリセットされる構成としているが、たとえばメタルハライドランプＬａの脱着を検知する手段を設け、ランプ交換時に累積点灯時間を自動的にリセットする構成とすることも可能である。
【００３５】
なお、本実施形態では、金属ハロゲン化物（メタルハライド）としてヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）が発光管内に封入されたメタルハライドランプＬａを点灯させる点灯装置Ａを例示したが、本発明は、ヨウ化ナトリウムに限らず種々の金属ハロゲン化物が封入されたメタルハライドランプＬａの点灯に用いられる点灯装置Ａに適用することができる。そして、ヨウ化ナトリウム以外の金属ハロゲン化物が封入された一般的なメタルハライドランプＬａを用いた場合でも、本発明によれば、発光管内での反応を促進して遊離したハロゲン（遊離ハロゲン）の生成を促進できるものと考えられる。
【００３６】
（実施形態２）
本実施形態の点灯装置Ａは、ランプ電力制御部６が、メタルハライドランプＬａの始動から定常点灯に移行するまでの立ち上げ動作におけるランプ電力を制御している点が実施形態１の点灯装置Ａと相違する。
【００３７】
一般的に、メタルハライドランプＬａの立ち上げ動作において、図５に例示するようにメタルハライドランプＬａの始動（放電開始）から所定の保持時間にかけては、定格電力値よりも高いランプ電力（以下、始動電力という）を供給し、前記保持時間を経過すると、ランプ電力を始動電力からメタルハライドランプＬａの定格電力値にスイープさせる制御が行われる。特に、前照灯などに用いられる車載用のメタルハライドランプＬａの場合、高速の立ち上がりが要求されており、定格電力値の２倍近い電力が始動電力としてメタルハライドランプＬａの始動から数秒程度の保持時間に亘って供給されるように制御される。
【００３８】
本実施形態では、点灯初期に設定されたエイジング期間ｔ１において上述した立ち上げ動作における始動電力の保持時間を長くすることで、メタルハライドランプＬａの発光管内の反応を促進するものである。これにより、立ち上げ動作中に反応が促進されるため、定常点灯中に反応を促進する場合に比べて使用者への影響を小さくできるというメリットがある。
【００３９】
具体的には、図６に例示するように、メタルハライドランプＬａの累積点灯時間がゼロから一定時間に達するまでの期間（エイジング期間ｔ１）には、立ち上げ動作における始動電力の保持時間を定格値Ｔよりも長い時間Ｔ’に設定し、累積点灯時間が前記一定時間に達すれば、以降の期間（常用期間ｔ２）には立ち上げ動作における始動電力の保持時間を定格値Ｔに変更する。ここに、始動電力は定格電力の２倍に設定され、エイジング期間ｔ１には図５に破線で示すように保持時間が長くなることで、効果的にメタルハライドランプＬａの発光管内の反応を促進することが可能となる。
【００４０】
なお、ここでは始動電力の保持時間を長くする例を示したが、この例に限らず立ち上げ動作時のランプ電力を制御して発光管内の反応を促進できる構成であればよく、たとえば、始動電力を保持時間だけ保持した後におけるランプ電力の減少率を低くする（つまりランプ電力が定格電力値に落ち着くまでの時間を長くする）等の手段によっても、反応を促進することが可能である。
【００４１】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００４２】
（実施形態３）
本実施形態の点灯装置Ａは、図７に示すように、メタルハライドランプＬａの電気特性（以下、ランプ電気特性という）を計測する電気特性計測部６４を備え、電気特性計測部６４の計測結果からメタルハライドランプＬａの累積点灯時間を判定する累積点灯時間判別部６５を累積点灯時間計測部６１に代えて備える点が実施形態１の点灯装置Ａと相違する。制御部６２は、累積点灯時間判別部６５での判定値（累積点灯時間）に応じてランプ電力を制御する。
【００４３】
ここで、電気特性計測部６４の計測対象とするランプ電気特性はメタルハライドランプＬａの累積点灯時間と相関があるものであればよく、たとえばランプ電圧値や、メタルハライドランプＬａの再点弧時におけるランプ電圧のピーク値などが例として挙げられる。また、メタルハライドランプＬａからの高周波ノイズの減少と直接相関のある電気特性を計測対象とすることも可能である。
【００４４】
上記構成によれば、実際にメタルハライドランプＬａの累積点灯時間を計測するのではなく、ランプ電気特性から累積点灯時間を推定するので、ランプ交換の際には、交換後のメタルハライドランプＬａの電気特性に応じて累積点灯時間はリセットされることととなり、リセットスイッチの操作や、メタルハライドランプＬａの脱着を検知する手段が不要になるという利点がる。
【００４５】
その他の構成および機能は実施形態１または実施形態２と同様である。
【００４６】
（実施形態４）
本実施形態の点灯装置Ａは、図８に示すように直流電源１に代えて交流電源（商用電源）ＡＣを電源とする点が実施形態１の点灯装置Ａと相違する。
【００４７】
この点灯装置Ａは、交流電源ＡＣの出力を直流電圧に変換してＤＣ−ＤＣコンバータ２に印加するＡＣ−ＤＣコンバータ７を備えている。ＡＣ−ＤＣコンバータ７は、トランスＴ３の１次巻線Ｐ３とコンデンサＣ２との並列回路を交流電源ＡＣに接続し、このトランスＴ３の２次巻線Ｓ３の両端間にインダクタＬ１とコンデンサＣ４との直列回路を接続した構成を有し、コンデンサＣ４の両端電圧をダイオードブリッジＤＢで全波整流した後、昇圧チョッパ回路で昇圧するように構成されている。
【００４８】
昇圧チョッパ回路は、ダイオードブリッジＤＢの出力端間に接続されたコンデンサＣ５と、コンデンサＣ５の両端間に接続されたインダクタＬ２およびスイッチング素子Ｑ６の直列回路と、スイッチング素子Ｑ６の両端間に接続されたダイオードＤ２およびコンデンサＣ６の直列回路とを有し、コンデンサＣ６の両端電圧を出力電圧として後段のＤＣ−ＤＣコンバータ２に印加する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、図８では実施形態１と同様にフライバックコンバータを採用しているが、これに代えて降圧チョッパ回路を採用してもよい。
【００４９】
ここにおいて、累積点灯時間に応じてランプ電力を制御する本発明は、メタルハライドランプＬａを矩形波により点灯させ、矩形波に同期して出力を上昇させる点灯装置に対して、具体的な回路構成や入力電圧値等によらず有用であって、本実施形態の点灯装置Ａであっても実施形態１または実施形態２と同様の効果が期待できる。なお、別の回路構成として、ＤＣ−ＤＣコンバータ２とインバータ回路３とを兼用した回路構成も知られており、このような回路構成においても本発明を適用することで同様の効果を得ることができる。
【００５０】
その他の構成および機能は実施形態１または実施形態２と同様である。
【００５１】
ところで、上述した各実施形態の点灯装置Ａは、たとえば、メタルハライドランプＬａと、メタルハライドランプＬａを保持する灯体（図示せず）と共に図９に示すように車両用の前照灯８を構成する。この前照灯８は、左右一対として車両９の車両本体に搭載され、左右で個別に設けられた前照灯制御装置１０に接続されることで、ロービームスイッチ１１からの制御信号を前照灯制御装置１０に受けて点灯する。
【００５２】
この種の車載用のメタルハライドランプＬａに用いられる点灯装置Ａにおいては、安全性とノイズに関して非常に厳しい規制が設けられているが、本発明の点灯装置Ａを採用することにより、ノイズを低減しながらも、従来構成のように極性反転時の電流を増大させる制御を行う場合に比べてメタルハライドランプＬａの光出力の変動によるちらつきを抑えることができるから、安全性を向上させた前照灯８および車両９を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態１の構成を示す概略回路図である。
【図２】同上のランプ電力の変化を示す説明図である。
【図３】同上のランプ電圧の時間変化を示す説明図である。
【図４】同上のランプ電流の時間変化を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態２の立ち上げ動作におけるランプ電力の制御を示す説明図である。
【図６】同上の保持時間の変化を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態３の構成を示す概略回路図である。
【図８】本発明の実施形態４の構成を示す概略回路図である。
【図９】本発明のメタルハライドランプ点灯装置を用いた前照灯および車両を示す概略図である。
【図１０】従来例の動作を示す説明図である。
【図１１】累積点灯時間に対するノイズピーク値の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
６ ランプ電力制御部
８ 前照灯
９ 車両
６４ 累積点灯時間判別部
Ａ メタルハライドランプ点灯装置
Ｌａ メタルハライドランプ
ｔ１ エイジング期間
ｔ２ 常用期間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタルハライドランプを点灯させるメタルハライドランプ点灯装置およびそれを用いた前照灯、車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スポットライトやプロジェクタ用光源や車両の前照灯（ヘッドライト）などに利用されている高輝度放電灯の一種であるメタルハライドランプを点灯させるメタルハライドランプ点灯装置として、音響共鳴を回避する等の目的で、低周波の矩形波によってメタルハライドランプを点灯させるものが知られている。
【０００３】
この種のメタルハライドランプ点灯装置は、矩形波状であって極性が交互に反転するランプ電圧を生成する主回路を備え、主回路の出力するランプ電圧をメタルハライドランプに印加することによってメタルハライドランプを点灯させる。
【０００４】
ただし、このように矩形波によりメタルハライドランプを点灯させる方式では、ランプ電圧の極性反転時に、メタルハライドランプに流れる電流（以下、ランプ電流という）が瞬間的にゼロとなるため、メタルハライドランプの再点弧の際に高周波ノイズが発生するという問題がある。この高周波ノイズを減らすには、再点弧を容易にするために電極温度を上げることが効果的であるという実験結果があり、横軸を時間軸としてランプ電流の波形を表した図１０に示すように極性反転前（図１０（ａ））や極性反転の前後（図１０（ｂ）〜（ｄ））においてランプ電流を一時的に増大させるといった対策が考えられている（たとえば特許文献１、２）。たとえば図１０（ａ）のように極性反転前にランプ電流を増大させた場合、極性反転時の電極温度を高く保つことができ、極性反転時にメタルハライドランプから発生する高周波ノイズを低減できることが確認されている。
【特許文献１】特表平１０−５０１９１９号公報
【特許文献２】特開２００２−１１０３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述のようにランプ電圧の極性反転時のランプ電流を増大させる制御を行うと、ランプ電流が増大している間にメタルハライドランプの光出力が瞬間的に変動することとなる。その結果、メタルハライドランプ自体が静止している場合には光出力の増減が認識されることはないものの、車載用などでメタルハライドランプ自体が高速で移動するような場合にはちらつきなどを感じさせる原因となる。なお、メタルハライドランプから発生する高周波ノイズを減らす別の手段として、極性反転のスピードを速くすることで電極の温度低下を抑制することも考えられるが、この場合、主回路から発生するノイズの増加や、回路素子への負担が増え主回路の信頼性が確保できない等の問題を生じる。
【０００６】
ところで、ランプ電圧の極性反転時に発生する高周波ノイズはメタルハライドランプの累積点灯時間の経過に伴って低減することが分かっている。図１１は金属ハロゲン化物（メタルハライド）としてヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）が発光管に封入された３種類の車載用のメタルハライドランプ（ランプ１〜ランプ３）について、ランプ電圧の極性反転に起因すると思われる高周波ノイズ（約４００ｋＨｚ）の経時変化の一例を示したものであって、累積点灯時間（横軸）の経過に従ってノイズピーク値（縦軸）が低下することを表している。このようなノイズレベルの低下は、累積点灯時間の経過に伴い、メタルハライドランプの発光管内で金属ハロゲン化物（ここではヨウ化ナトリウム）と発光管を形成するガラスとの反応が進むことなどによって遊離したヨウ素（以下、遊離ヨウ素という）が増加し、発光管内で生じるアークが細くなり、陰極側の電極上に形成されるホットスポット（輝点）が小さくなってスポット温度が上昇するような事象に起因するものと推定される。つまり、遊離ヨウ素が増加すると、電極温度が高くなるため、極性反転時にホットスポットが形成されやすくなって高周波ノイズが低減されると考えられる。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、メタルハライドランプ内における遊離ヨウ素の生成を促進してメタルハライドランプからの高周波ノイズを早急に低減することができるメタルハライドランプ点灯装置およびそれを用いた前照灯、車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明では、メタルハライドランプの一対の電極間を流れる電流の向きが交互に反転するようにメタルハライドランプにランプ電圧を印加することでメタルハライドランプを点灯させる主回路と、メタルハライドランプの累積点灯時間に応じてメタルハライドランプへの供給電力を可変制御するランプ電力制御部とを備え、ランプ電力制御部は、累積点灯時間がゼロから一定時間に達するまでのエイジング期間には、エイジング期間終了後の常用期間に比べてメタルハライドランプへ供給される前記一定時間当たりの電力量が多くなるように前記供給電力を制御することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、電力制御部は、メタルハライドランプの累積点灯時間がゼロから一定時間に達するまでのエイジング期間には、エイジング期間終了後の常用期間に比べてメタルハライドランプへ供給される前記一定時間当たりの電力量が多くなるように前記供給電力を制御するので、エイジング期間においては、メタルハライドランプの発光管内で生じる金属ハロゲン化物とガラスとの反応が促進される。すなわち、メタルハライドランプの発光管内の反応の度合いはメタルハライドランプの動作温度に強く依存しているから、メタルハライドランプへの供給電力量を増やすことで前記反応を促進して遊離ヨウ素の生成を早めることができる。その結果、ランプ電圧の極性反転時に発生する高周波ノイズのノイズレベルをエイジング期間において早急に低下させ、その後の常用期間には高周波ノイズを低レベルに維持することが可能となる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ランプ電力制御部が、前記メタルハライドランプへの供給電力を前記常用期間には定格値に設定し、前記エイジング期間には定格値よりも高く設定することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、常用期間には、メタルハライドランプへの供給電力は定格値に設定されるので、エイジング期間終了後においてメタルハライドランプの発光管内で過度に反応が進むことを回避することができるという利点がある。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記ランプ電力制御部が、前記メタルハライドランプの始動から定常点灯に移行するまでの立ち上げ動作において、メタルハライドランプへの供給電力を定格値よりも高い始動電力に保持時間だけ保持して保持時間経過後に定格値に低下させるものであって、前記エイジング期間には前記常用期間に比べて保持時間を長く設定することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、メタルハライドランプの始動から定常点灯に移行するまでの立ち上げ動作において、メタルハライドランプへの供給電力を制御することでメタルハライドランプの発光管内での反応を促進するようにしているから、ランプ電力制御部による供給電力の制御が定常点灯時におけるメタルハライドランプの点灯状態に影響を及ぼすことはない。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記ランプ電力制御部が、前記メタルハライドランプの電気特性のうち当該メタルハライドランプの累積点灯時間に関連して変化する電気特性を監視し、当該監視結果から累積点灯時間を判別する累積点灯時間判別部を有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、メタルハライドランプの電気特性の監視結果から累積点灯時間を判別するので、累積点灯時間をリセットする機能を設けなくとも、ランプ交換時には累積点灯時間がリセットされることとなり、回路の簡略化を図ることができる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のメタルハライドランプ点灯装置と、メタルハライドランプ点灯装置からランプ電圧が印加されることで点灯するメタルハライドランプと、メタルハライドランプを保持する灯体とを備えることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、前照灯において、メタルハライドランプ内における遊離ヨウ素の生成を促進することでメタルハライドランプからの高周波ノイズを早急に低減することができるので、ランプ電圧の極性反転時のランプ電流を増大させることで高周波ノイズを低減する従来例のように、メタルハライドランプの光出力が変動して走行中にちらつきを感じさせるという問題を生じることはない。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項５記載の前照灯を車両本体に備えることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、車両において、メタルハライドランプ内における遊離ヨウ素の生成を促進することでメタルハライドランプからの高周波ノイズを早急に低減することができるので、ランプ電圧の極性反転時のランプ電流を増大させることで高周波ノイズを低減する従来例のように、メタルハライドランプの光出力が変動して走行中にちらつきを感じさせるという問題を生じることはない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、電力制御部が、メタルハライドランプの累積点灯時間がゼロから一定時間に達するまでのエイジング期間には、その後の常用期間に比べて前記一定時間内にメタルハライドランプへ供給される電力量が多くなるように前記供給電力を制御するので、エイジング期間においては、メタルハライドランプの発光管内で生じる金属ハロゲン化物（メタルハライド）とガラスとの反応が促進される。結果的に、ランプ電圧の極性反転時に発生する高周波ノイズのノイズレベルを早急に低下させ、その後の常用期間には高周波ノイズを低レベルに維持することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（実施形態１）
本実施形態のメタルハライドランプ点灯装置（以下、単に「点灯装置」と略称する）Ａは、図１に示すように、直流電源１からの直流電圧をメタルハライドランプＬａが必要とする大きさに変換するＤＣ−ＤＣコンバータ２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力（直流電圧）を低周波の矩形波状のランプ電圧に変換するインバータ回路３と、メタルハライドランプＬａの始動時に数十ｋＶの電圧を発生するイグナイタ回路４と、インバータ回路３の出力電圧（ランプ電圧）および出力電流（ランプ電流）を監視し出力電力が目標電力となるようにＤＣ−ＤＣコンバータ２を制御する駆動部５とを主回路として備えている。
【００２２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、ここではフライバックコンバータからなり、直流電源１の両端間に、トランスＴ１の１次巻線Ｐ１とスイッチング素子Ｑ１との直列回路を接続し、且つトランスＴ１の２次巻線Ｓ１の両端間に、ダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ１との直列回路を接続した構成を有する。ダイオードＤ１は、スイッチング素子Ｑ１がオンしてトランスＴ１の１次巻線Ｐ１に電圧が印加されたときに、トランスＴ１の２次巻線Ｓ１に発生する電流が平滑コンデンサＣ１に流れ込むのを阻止する向きに挿入されている。
【００２３】
インバータ回路３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の平滑コンデンサＣ１の両端間に、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４の直列回路と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ５の直列回路とを並列に接続して構成されるフルブリッジ回路からなる。しかして、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５の組とスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の組とを交互にオンさせることにより、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４の接続点とスイッチング素子Ｑ３，Ｑ５の接続点との間に交番電圧（ランプ電圧）を発生する。ただし、メタルハライドランプＬａの始動前には、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５はオン、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４はオフの状態に固定されるものとする。
【００２４】
また、イグナイタ回路４は、トランスＴ２と、トランスＴ２の１次巻線Ｐ２と直列に接続されたスパークギャップＳＧ１と、コンデンサＣｓとを備え、インバータ回路３の出力端間（スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４の接続点−スイッチング素子Ｑ３，Ｑ５の接続点間）に、トランスＴ２の１次巻線Ｐ２およびスパークギャップＳＧ１の直列回路とコンデンサＣｓとを並列に接続した構成を有する。ここで、トランスＴ２の２次巻線Ｓ２は、メタルハライドランプＬａと直列に接続され、インバータ回路３の出力端間に接続される。
【００２５】
次に、上記構成の点灯装置Ａの基本的な動作について説明する。
【００２６】
点灯装置Ａに電源投入され、ＤＣ−ＤＣコンバータ２のスイッチング素子Ｑ１がオンすると、トランスＴ１の１次巻線Ｐ１とスイッチング素子Ｑ１との直列回路に電流が流れる。このとき、トランスＴ１の２次巻線Ｓ１を流れようとする電流はダイオードＤ１によって阻止されるため、１次巻線Ｐ１に流れる電流によって発生するエネルギはトランスＴ１に蓄えられる。次に、スイッチング素子Ｑ１をオフすると、トランスＴ１の２次巻線Ｓ１、平滑コンデンサＣ１、ダイオードＤ１の経路で電流が流れ、トランスＴ１に蓄えられていたエネルギが平滑コンデンサＣ１へと移される。
【００２７】
ここで、メタルハライドランプＬａの始動前（放電開始前）には、メタルハライドランプＬａが開放状態にあるため、上記動作を繰り返すことで、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧（平滑コンデンサＣ１の両端電圧）は徐々に上昇する。このとき、インバータ回路３においてスイッチング素子Ｑ２，Ｑ５がオン、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４がオフの状態で固定されていることにより、コンデンサＣｓの両端電圧も上昇する。コンデンサＣｓの両端電圧がスパークギャップＳＧ１のブレークダウン電圧に達すると、スパークギャップＳＧ１がブレークダウンし、トランスＴ２の１次巻線Ｐ２に瞬間的に電圧が印加され、トランスＴ２の２次巻線Ｓ２には上記電圧をトランスＴ２の巻数比倍した高電圧が生じることとなる。この高電圧（数十ｋＶ程度）により、メタルハライドランプＬａがブレークダウンする。その瞬間に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２からインバータ回路３を介してメタルハライドランプＬａに電流が流れ、メタルハライドランプＬａはアーク放電に移行する。
【００２８】
ところで、本実施形態の点灯装置Ａは、メタルハライドランプＬａへの供給電力（以下、ランプ電力という）を、図２に示すようにメタルハライドランプＬａの累積点灯時間に応じて制御するためのランプ電力制御部６を備えている。
【００２９】
ランプ電力制御部６は、メタルハライドランプＬａの累積点灯時間を計測する累積点灯時間計測部６１と、累積点灯時間計測部６１での計測結果（累積点灯時間）に応じてランプ電力の大きさを制御する制御部６２と、累積点灯時間計測部６１で計測されている累積点灯時間をメタルハライドランプＬａの交換時などにゼロにリセットするためのリセットスイッチ６３とを有している。ここでは、累積点灯時間計測部６１は、インバータ回路２の動作時間を監視し、その累積値とメタルハライドランプＬａの累積点灯時間とが等しいものとみなして累積点灯時間を計測する。また、制御部６２は、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５を制御することによりランプ電流を変化させてランプ電力の大きさを制御するものとする。
【００３０】
ここにおいて、制御部６２は、図２に示すように累積点灯時間がゼロから一定時間に達するまでの期間（以下、エイジング期間ｔ１という）にはランプ電力をメタルハライドランプＬａの定格電力値（定格値）よりも高い値に設定し、前記一定時間に達するとランプ電力を低下させ、以降の期間（以下、常用期間ｔ２という）にはランプ電力をメタルハライドランプＬａの定格電力値に設定する。
【００３１】
これにより、エイジング期間ｔ１においては、エイジング期間ｔ１終了後の常用期間ｔ２に比べてメタルハライドランプＬａへ供給される前記一定時間当たりの電力量が多くなり、メタルハライドランプＬａの発光管内で生じる金属ハロゲン化物（ここではヨウ化ナトリウムとする）と発光管を形成するガラスとの反応が促進されて遊離したヨウ素（以下、遊離ヨウ素という）が加速的に生成される。このとき、ランプ電圧は図３に示すように遊離ヨウ素が急速に生成されることに伴い急峻に上昇し、その後の常用期間ｔ２には、定格電力での定格点灯時の上昇率で比較的緩やかに上昇する。
【００３２】
ここで、ランプ電圧の極性反転時にメタルハライドランプＬａに発生する高周波ノイズのノイズレベルは、図４に示すように点灯初期に設定されたエイジング期間ｔ１において急速に低下し、その後の常用期間ｔ２においては低ノイズレベルを維持することが確認されている。そして、このように低ノイズの状態が実現された後は、遊離ヨウ素の過度な生成を避けるためにランプ電力を定格値に設定しているから、実用上の問題が生じることを回避できる。
【００３３】
すなわち、メタルハライドランプＬａの発光管内で生じる前記反応の度合いは、メタルハライドランプＬａの動作温度に強く依存しており、したがって、上述したようにエイジング期間ｔ１においてはメタルハライドランプＬａへ供給される電力量を多くすることでメタルハライドランプＬａの動作温度を上昇させ、前記反応を促進して遊離ヨウ素を加速的に生成することが可能である。遊離ヨウ素が増加すると、発光管内で生じるアークが細くなり、陰極側の電極上に形成されるホットスポット（輝点）が小さくなってスポット温度が上昇するため、極性反転時にホットスポットが形成されやすくなって高周波ノイズが低減されると考えられる。一方、常用期間ｔ２においては、ランプ電力を定格値に下げてメタルハライドランプＬａの動作温度を低下させることにより、過度の反応によって遊離ヨウ素の生成が促進されることを回避できる。
【００３４】
また、メタルハライドランプＬａが交換され、リセットスイッチ６３が操作されると、累積点灯時間がリセットされて再びゼロからカウントされるので、図２に示したランプ電力の制御が繰り返されることとなる。なお、本実施形態では累積点灯時間はリセットスイッチ６３の操作によってリセットされる構成としているが、たとえばメタルハライドランプＬａの脱着を検知する手段を設け、ランプ交換時に累積点灯時間を自動的にリセットする構成とすることも可能である。
【００３５】
なお、本実施形態では、金属ハロゲン化物（メタルハライド）としてヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）が発光管内に封入されたメタルハライドランプＬａを点灯させる点灯装置Ａを例示したが、本発明は、ヨウ化ナトリウムに限らず種々の金属ハロゲン化物が封入されたメタルハライドランプＬａの点灯に用いられる点灯装置Ａに適用することができる。そして、ヨウ化ナトリウム以外の金属ハロゲン化物が封入された一般的なメタルハライドランプＬａを用いた場合でも、本発明によれば、発光管内での反応を促進して遊離したハロゲン（遊離ハロゲン）の生成を促進できるものと考えられる。
【００３６】
（実施形態２）
本実施形態の点灯装置Ａは、ランプ電力制御部６が、メタルハライドランプＬａの始動から定常点灯に移行するまでの立ち上げ動作におけるランプ電力を制御している点が実施形態１の点灯装置Ａと相違する。
【００３７】
一般的に、メタルハライドランプＬａの立ち上げ動作において、図５に例示するようにメタルハライドランプＬａの始動（放電開始）から所定の保持時間にかけては、定格電力値よりも高いランプ電力（以下、始動電力という）を供給し、前記保持時間を経過すると、ランプ電力を始動電力からメタルハライドランプＬａの定格電力値にスイープさせる制御が行われる。特に、前照灯などに用いられる車載用のメタルハライドランプＬａの場合、高速の立ち上がりが要求されており、定格電力値の２倍近い電力が始動電力としてメタルハライドランプＬａの始動から数秒程度の保持時間に亘って供給されるように制御される。
【００３８】
本実施形態では、点灯初期に設定されたエイジング期間ｔ１において上述した立ち上げ動作における始動電力の保持時間を長くすることで、メタルハライドランプＬａの発光管内の反応を促進するものである。これにより、立ち上げ動作中に反応が促進されるため、定常点灯中に反応を促進する場合に比べて使用者への影響を小さくできるというメリットがある。
【００３９】
具体的には、図６に例示するように、メタルハライドランプＬａの累積点灯時間がゼロから一定時間に達するまでの期間（エイジング期間ｔ１）には、立ち上げ動作における始動電力の保持時間を定格値Ｔよりも長い時間Ｔ’に設定し、累積点灯時間が前記一定時間に達すれば、以降の期間（常用期間ｔ２）には立ち上げ動作における始動電力の保持時間を定格値Ｔに変更する。ここに、始動電力は定格電力の２倍に設定され、エイジング期間ｔ１には図５に破線で示すように保持時間が長くなることで、効果的にメタルハライドランプＬａの発光管内の反応を促進することが可能となる。
【００４０】
なお、ここでは始動電力の保持時間を長くする例を示したが、この例に限らず立ち上げ動作時のランプ電力を制御して発光管内の反応を促進できる構成であればよく、たとえば、始動電力を保持時間だけ保持した後におけるランプ電力の減少率を低くする（つまりランプ電力が定格電力値に落ち着くまでの時間を長くする）等の手段によっても、反応を促進することが可能である。
【００４１】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００４２】
（実施形態３）
本実施形態の点灯装置Ａは、図７に示すように、メタルハライドランプＬａの電気特性（以下、ランプ電気特性という）を計測する電気特性計測部６４を備え、電気特性計測部６４の計測結果からメタルハライドランプＬａの累積点灯時間を判定する累積点灯時間判別部６５を累積点灯時間計測部６１に代えて備える点が実施形態１の点灯装置Ａと相違する。制御部６２は、累積点灯時間判別部６５での判定値（累積点灯時間）に応じてランプ電力を制御する。
【００４３】
ここで、電気特性計測部６４の計測対象とするランプ電気特性はメタルハライドランプＬａの累積点灯時間と相関があるものであればよく、たとえばランプ電圧値や、メタルハライドランプＬａの再点弧時におけるランプ電圧のピーク値などが例として挙げられる。また、メタルハライドランプＬａからの高周波ノイズの減少と直接相関のある電気特性を計測対象とすることも可能である。
【００４４】
上記構成によれば、実際にメタルハライドランプＬａの累積点灯時間を計測するのではなく、ランプ電気特性から累積点灯時間を推定するので、ランプ交換の際には、交換後のメタルハライドランプＬａの電気特性に応じて累積点灯時間はリセットされることととなり、リセットスイッチの操作や、メタルハライドランプＬａの脱着を検知する手段が不要になるという利点がる。
【００４５】
その他の構成および機能は実施形態１または実施形態２と同様である。
【００４６】
（実施形態４）
本実施形態の点灯装置Ａは、図８に示すように直流電源１に代えて交流電源（商用電源）ＡＣを電源とする点が実施形態１の点灯装置Ａと相違する。
【００４７】
この点灯装置Ａは、交流電源ＡＣの出力を直流電圧に変換してＤＣ−ＤＣコンバータ２に印加するＡＣ−ＤＣコンバータ７を備えている。ＡＣ−ＤＣコンバータ７は、トランスＴ３の１次巻線Ｐ３とコンデンサＣ２との並列回路を交流電源ＡＣに接続し、このトランスＴ３の２次巻線Ｓ３の両端間にインダクタＬ１とコンデンサＣ４との直列回路を接続した構成を有し、コンデンサＣ４の両端電圧をダイオードブリッジＤＢで全波整流した後、昇圧チョッパ回路で昇圧するように構成されている。
【００４８】
昇圧チョッパ回路は、ダイオードブリッジＤＢの出力端間に接続されたコンデンサＣ５と、コンデンサＣ５の両端間に接続されたインダクタＬ２およびスイッチング素子Ｑ６の直列回路と、スイッチング素子Ｑ６の両端間に接続されたダイオードＤ２およびコンデンサＣ６の直列回路とを有し、コンデンサＣ６の両端電圧を出力電圧として後段のＤＣ−ＤＣコンバータ２に印加する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、図８では実施形態１と同様にフライバックコンバータを採用しているが、これに代えて降圧チョッパ回路を採用してもよい。
【００４９】
ここにおいて、累積点灯時間に応じてランプ電力を制御する本発明は、メタルハライドランプＬａを矩形波により点灯させ、矩形波に同期して出力を上昇させる点灯装置に対して、具体的な回路構成や入力電圧値等によらず有用であって、本実施形態の点灯装置Ａであっても実施形態１または実施形態２と同様の効果が期待できる。なお、別の回路構成として、ＤＣ−ＤＣコンバータ２とインバータ回路３とを兼用した回路構成も知られており、このような回路構成においても本発明を適用することで同様の効果を得ることができる。
【００５０】
その他の構成および機能は実施形態１または実施形態２と同様である。
【００５１】
ところで、上述した各実施形態の点灯装置Ａは、たとえば、メタルハライドランプＬａと、メタルハライドランプＬａを保持する灯体（図示せず）と共に図９に示すように車両用の前照灯８を構成する。この前照灯８は、左右一対として車両９の車両本体に搭載され、左右で個別に設けられた前照灯制御装置１０に接続されることで、ロービームスイッチ１１からの制御信号を前照灯制御装置１０に受けて点灯する。
【００５２】
この種の車載用のメタルハライドランプＬａに用いられる点灯装置Ａにおいては、安全性とノイズに関して非常に厳しい規制が設けられているが、本発明の点灯装置Ａを採用することにより、ノイズを低減しながらも、従来構成のように極性反転時の電流を増大させる制御を行う場合に比べてメタルハライドランプＬａの光出力の変動によるちらつきを抑えることができるから、安全性を向上させた前照灯８および車両９を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態１の構成を示す概略回路図である。
【図２】同上のランプ電力の変化を示す説明図である。
【図３】同上のランプ電圧の時間変化を示す説明図である。
【図４】同上のランプ電流の時間変化を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態２の立ち上げ動作におけるランプ電力の制御を示す説明図である。
【図６】同上の保持時間の変化を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態３の構成を示す概略回路図である。
【図８】本発明の実施形態４の構成を示す概略回路図である。
【図９】本発明のメタルハライドランプ点灯装置を用いた前照灯および車両を示す概略図である。
【図１０】従来例の動作を示す説明図である。
【図１１】累積点灯時間に対するノイズピーク値の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
６ ランプ電力制御部
８ 前照灯
９ 車両
６４ 累積点灯時間判別部
Ａ メタルハライドランプ点灯装置
Ｌａ メタルハライドランプ
ｔ１ エイジング期間
ｔ２ 常用期間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタルハライドランプの一対の電極間を流れる電流の向きが交互に反転するようにメタルハライドランプにランプ電圧を印加することでメタルハライドランプを点灯させる主回路と、メタルハライドランプの累積点灯時間に応じてメタルハライドランプへの供給電力を可変制御するランプ電力制御部とを備え、ランプ電力制御部は、累積点灯時間がゼロから一定時間に達するまでのエイジング期間には、エイジング期間終了後の常用期間に比べてメタルハライドランプへ供給される前記一定時間当たりの電力量が多くなるように前記供給電力を制御することを特徴とするメタルハライドランプ点灯装置。
【請求項２】
前記ランプ電力制御部は、前記メタルハライドランプへの供給電力を前記常用期間には定格値に設定し、前記エイジング期間には定格値よりも高く設定することを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ点灯装置。
【請求項３】
前記ランプ電力制御部は、前記メタルハライドランプの始動から定常点灯に移行するまでの立ち上げ動作において、メタルハライドランプへの供給電力を定格値よりも高い始動電力に保持時間だけ保持して保持時間経過後に定格値に低下させるものであって、前記エイジング期間には前記常用期間に比べて保持時間を長く設定することを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ点灯装置。
【請求項４】
前記ランプ電力制御部は、前記メタルハライドランプの電気特性のうち当該メタルハライドランプの累積点灯時間に関連して変化する電気特性を監視し、当該監視結果から累積点灯時間を判別する累積点灯時間判別部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のメタルハライドランプ点灯装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のメタルハライドランプ点灯装置と、メタルハライドランプ点灯装置からランプ電圧が印加されることで点灯するメタルハライドランプと、メタルハライドランプを保持する灯体とを備えることを特徴とする前照灯。
【請求項６】
請求項５記載の前照灯を車両本体に備えることを特徴とする車両。
【請求項１】
メタルハライドランプの一対の電極間を流れる電流の向きが交互に反転するようにメタルハライドランプにランプ電圧を印加することでメタルハライドランプを点灯させる主回路と、メタルハライドランプの累積点灯時間に応じてメタルハライドランプへの供給電力を可変制御するランプ電力制御部とを備え、ランプ電力制御部は、累積点灯時間がゼロから一定時間に達するまでのエイジング期間には、エイジング期間終了後の常用期間に比べてメタルハライドランプへ供給される前記一定時間当たりの電力量が多くなるように前記供給電力を制御することを特徴とするメタルハライドランプ点灯装置。
【請求項２】
前記ランプ電力制御部は、前記メタルハライドランプへの供給電力を前記常用期間には定格値に設定し、前記エイジング期間には定格値よりも高く設定することを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ点灯装置。
【請求項３】
前記ランプ電力制御部は、前記メタルハライドランプの始動から定常点灯に移行するまでの立ち上げ動作において、メタルハライドランプへの供給電力を定格値よりも高い始動電力に保持時間だけ保持して保持時間経過後に定格値に低下させるものであって、前記エイジング期間には前記常用期間に比べて保持時間を長く設定することを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ点灯装置。
【請求項４】
前記ランプ電力制御部は、前記メタルハライドランプの電気特性のうち当該メタルハライドランプの累積点灯時間に関連して変化する電気特性を監視し、当該監視結果から累積点灯時間を判別する累積点灯時間判別部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のメタルハライドランプ点灯装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のメタルハライドランプ点灯装置と、メタルハライドランプ点灯装置からランプ電圧が印加されることで点灯するメタルハライドランプと、メタルハライドランプを保持する灯体とを備えることを特徴とする前照灯。
【請求項６】
請求項５記載の前照灯を車両本体に備えることを特徴とする車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−５５８２９（Ｐ２０１０−５５８２９Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１７３８１（Ｐ２００８−２１７３８１）
【出願日】平成２０年８月２６日（２００８．８．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２６日（２００８．８．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]