ランプ駆動装置
【課題】車両用のランプに突入電流が流れる期間において、半導体素子のスイッチング損失を低減できるランプ駆動装置を提供する。
【解決手段】ＰＷＭ信号出力部４は、ＯＦＦ時間監視タイマ６の計時時間がＯＦＦ監視時間を超えた後にランプ２の点灯が開始された場合は、その開始時点から一定期間において、当該ランプ２に通電が行われる期間の比率が通常の制御期間よりも高くなるように、出力ロジック部８のＡＮＤゲート９側を機能させてＰＷＭ信号のデューティを１００％とするように設定する。
【解決手段】ＰＷＭ信号出力部４は、ＯＦＦ時間監視タイマ６の計時時間がＯＦＦ監視時間を超えた後にランプ２の点灯が開始された場合は、その開始時点から一定期間において、当該ランプ２に通電が行われる期間の比率が通常の制御期間よりも高くなるように、出力ロジック部８のＡＮＤゲート９側を機能させてＰＷＭ信号のデューティを１００％とするように設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用のランプをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により点灯させるランプ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両のヘッドランプなどを点灯させる場合に、フィラメントの温度が低下しており抵抗値が低い状態で通電を行うと、瞬間的に過大な突入電流（ラッシュカレント）が流れる。図１４には、ランプに流れる突入電流を実測した波形を示す。このような突入電流を、フィラメントを保護するために低減する技術が特許文献１に開示されている。すなわち、特許文献１では、ランプの照度を一定に維持するためにＰＷＭ制御する場合、突入電流が流れる期間のＰＷＭデューティを低下させることで、突入電流量を低減するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６５０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一方で、電流が多く流れる期間にスイッチングを行う回数を増やすと、半導体素子におけるスイッチング損失が増加して、半導体素子の寿命が低下するという問題がある。また、特許文献１のように通電期間を減少させると、フィラメントの温度が上昇しにくくなるため、突入電流のレベルが低下して安定するまでの時間も長引くようになる。その結果、スイッチング損失をより増加させることになる。例えば図１５に示すように、（ａ）デューティ１５％の場合と（ｂ）デューティ８０％の場合とでは（初期ピークは何れも７５Ａ程度）、デューティ１５％の場合の方がより長い期間に亘って、電流のレベルが高い状態が継続していることが判る。
【０００５】
加えて、車両の場合、最近は照度センサを備え、昼間においても例えばトンネル等を通過する際に周囲の照度が低下すると、自動的にヘッドランプを点灯させるように制御するものがある。すると、走行中にランプが点灯，消灯を断続的に繰り返す場合もあり、実際に通電が行われた状況に応じて、フィラメントの温度が様々に異なる。したがって、前回にランプを消灯した時点からそれほど時間が経過しないうちに再点灯させる場合は、フィラメントの温度がある程度上昇しているため、過大なレベルの電流は流れず、突入電流に対応した制御は実質的に不要となる場合もある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両用のランプに突入電流が流れる期間において、半導体素子のスイッチング損失を低減できるランプ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載のランプ駆動装置によれば、ランプの点灯が開始された時点から一定期間において、当該ランプに通電が行われる期間の比率が通常制御期間よりも高くなるように設定する通電期間比率調整手段を備える。ここで、「一定期間」は、ランプに突入電流が流れる期間よりも長くなるように設定する。そして、制御切替え手段は、消灯期間計時手段により計時されたランプ消灯期間の長さが所定の閾値を超えた場合は、通電期間比率調整手段を動作させるように制御形態を一時的に切り替える。
【０００８】
すなわち、ランプが消灯されている期間が長くなりフィラメントの温度が低下している状態から点灯を開始させる場合は、通電期間比率調整手段を動作させて一定期間は当該ランプに通電が行われる期間の比率が通常制御期間よりも高くなるように設定する。これにより、ＰＷＭ制御を行う場合でも点灯開始後の一定期間はランプに通電が行われる期間の比率が高くなるので、突入電流のレベルをより早く低下させることができる。したがって、半導体スイッチング素子の発熱を抑制して寿命を長期化させることができる。
【０００９】
請求項２記載のランプ駆動装置によれば、ランプの点灯が開始された時点から一定期間に、ＰＷＭ信号のデューティを、通常制御期間よりも長く且つ通電期間比率調整手段により設定される通電期間よりも短くなるように設定するデューティ調整手段を備える。そして、制御切替え手段は、消灯期間計時手段により計時された期間の長さが第１閾値未満であり、且つ、第１閾値よりも低い値に設定される第２閾値を超えていた場合は、デューティ調整手段を動作させるように切り替える。
【００１０】
すなわち、ランプの点灯を開始させる場合でも、それ以前にランプが消灯していた期間が短い場合はフィラメントの温度が低下しておらず、突入電流が大きなレベルで流れないことが想定される。したがって、消灯期間計時手段により計時された消灯期間の長さが第１閾値未満で第２閾値を超えている場合は、デューティ調整手段によってＰＷＭ信号のデューティを通電期間比率調整手段で設定される通電期間よりも短くして通電比率を低下させることで、ランプの輝度を通常制御の状態に近づけることができる。
【００１１】
請求項３記載のランプ駆動装置によれば、制御切替え手段は、温度検出手段により検出されたランプ又は半導体スイッチング素子の温度が所定の閾値を下回った場合は、通電期間比率調整手段を有効化する。すなわち、ランプ又は半導体スイッチング素子の温度が低い場合は突入電流が大きなレベルで流れることを示すので、そのような場合に応じて通電期間比率調整手段を有効化して一定期間は当該ランプに通電が行われる期間の比率が通常制御期間よりも高くなるように設定する。これにより請求項１と同様の効果が得られる。
【００１２】
請求項４ないし６記載のランプ駆動装置によれば、通電期間比率調整手段を、ＰＷＭ信号のデューティを１００％に設定する（請求項４）、また、デューティを１００％未満で且つ実質的に非通電期間が発生しない値（疑似１００％デューティ）に設定する（請求項５）、或いは、デューティを１００％と疑似１００％デューティとに切り替えて出力する（請求項６）構成とする。したがって、何れの場合も、点灯開始後の一定期間にランプに通電が行われる期間の比率を高くすることができる。
【００１３】
請求項７記載のランプ駆動装置によれば、通電期間比率調整手段は、ＰＷＭ信号の搬送波周波数を、通常制御時よりも低く設定する構成とする。すなわち、搬送波周波数を低下させることで、デューティが同一であっても通常制御期間よりもランプの通電比率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施例であり、ランプ駆動装置の構成を示す機能ブロック図
【図２】ＰＷＭ信号出力部の動作を示すタイミングチャート
【図３】ＯＦＦ監視時間の設定を説明する図
【図４】第２実施例を示す図１相当図
【図５】図２（ａ）相当図
【図６】第３実施例を示す図１相当図
【図７】図５相当図
【図８】第４実施例を示す図１相当図
【図９】図５相当図
【図１０】第５実施例を示す図１相当図
【図１１】図２相当図
【図１２】図３相当図
【図１３】第６実施例を示す図１相当図
【図１４】従来技術を説明するものでランプに流れる突入電流を実測した波形を示す図
【図１５】（ａ）デューティ１５％の場合と（ｂ）デューティ８０％の場合とで、突入電流が流れる状態の測定結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施例）
以下、第１実施例について図１ないし図３を参照して説明する。図１は、ランプ駆動装置の構成を示す機能ブロック図である。電源＋Ｂとグランドとの間には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチング素子）１とランプ２との直列回路が接続されている。尚、ランプ２については抵抗負荷のシンボルで示している。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１は、ＭＯＳ駆動回路３を介してＰＷＭ信号がゲート信号として与えられ、ランプ２をハイサイド駆動する。ＭＯＳ駆動回路３には、その後段に配置されているＰＷＭ信号出力部（駆動装置）４により生成出力されるＰＷＭ信号が与えられる。
【００１６】
ＰＷＭ信号出力部４は、ＰＷＭ信号生成部５，ＯＦＦ時間監視タイマ（消灯期間計時手段）６，ＯＮ時間監視タイマ（制御切替え手段）７，出力ロジック部８で構成されている。ＰＷＭ信号生成部５は、ランプ２を通常制御時に点灯させるため、例えば搬送波周波数５５Ｈｚでデューティ５０％のＰＷＭ信号（信号Ｃ）を生成して出力する。ＯＦＦ時間監視タイマ６には、ランプ２の点灯制御信号であるＯＮ信号がカウント制御信号として与えられており、そのＯＮ信号がインアクティブとなるローレベルを示すＯＦＦ期間を計時するタイマである。
【００１７】
ＯＦＦ時間監視タイマ６は、内部にＯＦＦ監視時間を保持しており、ＯＮ信号がハイレベルの場合はリセットされている。そして、図示しないクロック信号（ＰＷＭ搬送波の周波数よりも十分に高い周波数とする）に基づいてＯＮ信号がローレベルを示す期間に計時を行い、その計時時間が上記ＯＦＦ監視時間を超えると信号Ａをハイレベルからローレベルに変化させる。信号Ａは、ＯＮ時間監視タイマ７にカウント制御信号として与えられており、ＯＮ時間監視タイマ７は、信号Ａがローレベルになるとリセットされて出力信号である信号Ｂをローレベルにし、信号Ａのレベルがローからハイに変化すると計時を開始する。ＯＮ時間監視タイマ７は、内部にＯＮ監視時間のデータを保持しており、その計時時間がＯＮ監視時間に一致すると信号Ｂのレベルをローからハイに変化させる。
【００１８】
出力ロジック部８は、３つのＡＮＤゲート９〜１１とＯＲゲート１２とで構成されており、信号ＢはＡＮＤゲート９，１０の一方の入力端子（ＡＮＤゲート９側は負論理）に与えられている。そして、ＡＮＤゲート９（通電期間比率調整手段）の他方の入力端子は電源ＶＣＣに接続されており、ＡＮＤゲート１０の他方の入力端子には信号Ｃが与えられている。ＡＮＤゲート９，１０の出力端子はＯＲゲート１２の入力端子に夫々接続され、ＯＲゲート１２の出力端子はＡＮＤゲート１１の一方の入力端子に接続されている。ＡＮＤゲート１１の他方の入力端子にはＯＮ信号が与えられ、ＡＮＤゲート１１の出力端子はＭＯＳ駆動回路３の入力端子に接続されており、ＭＯＳ駆動回路３に信号Ｅが与えられる。
尚、以上の構成において、ＰＷＭ信号生成部５，ＡＮＤゲート１０，ＯＲゲート１２及びＡＮＤゲート１１は、通電制御手段１３を構成している。
【００１９】
次に、本実施例の作用について図２及び図３も参照して説明する。図２は、ＰＷＭ信号出力部４の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）はＯＦＦ時間監視タイマ６が計時するＯＦＦ期間がＯＦＦ監視時間を超えた場合、（ｂ）はＯＦＦ監視時間を超えない場合を示す。ＯＮ信号がローレベルになるＯＦＦ期間（ランプ２の消灯期間）では、ＡＮＤゲート１１を介して出力される信号Ｅはローレベルとなっており、ＯＦＦ時間監視タイマ６が時点（１）から計時動作を行っている。
【００２０】
そして、時点（２）でＯＦＦ期間がＯＦＦ監視時間に達すると、信号Ａはローレベルになり、ＯＮ時間監視タイマ７はリセットされて信号Ｂもローレベルになる。車両の乗員がランプスイッチを操作するか、若しくは車両外部の照度を検出する照度センサが照度の低下を検出することでＯＮ信号がハイレベルになると（時点（３））、ＯＮ時間監視タイマ７は計時動作を開始する。この時、ＡＮＤゲート９がハイレベルになるので、ＯＲゲート１２及びＡＮＤゲート１１を介して信号Ｅはハイレベルになり、ＰＷＭ信号デューティは１００％になる。すなわち、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１はスイッチング動作せず、ランプ２は連続的に通電される。
【００２１】
この状態から、ＯＮ時間監視タイマ７の計時時間がＯＮ監視時間に達すると（時点（４））信号Ｂがハイレベルとなり、ＡＮＤゲート１１を介してＰＷＭ信号生成部５が出力する通常制御のＰＷＭ信号（信号Ｃ）が、信号ＥとしてＭＯＳ駆動回路３に出力される。一方、図２（ｂ）の場合は、ＯＦＦ期間がＯＦＦ監視時間に達する以前にＯＮ信号がハイレベルとなり、ＯＦＦ時間監視タイマ６はリセットされる。したがって、信号Ｂはローレベルに変化せず、信号Ｃが信号ＥとしてＭＯＳ駆動回路３に出力され続ける。尚、図２において「×」で示しているのは、過去の信号の状態に応じてレベルがハイ，ローの何れかに定まるものである。
【００２２】
ここで、ＯＦＦ監視時間の設定について図３を参照して説明する。図３は、ランプを１秒（菱形），１０秒（三角），６０秒（四角）だけ点灯させた後に、ＯＦＦ時間を変化させて再度点灯させた場合の突入電流のピーク（ピーク電流）を測定したものである。点灯時間が短い方がランプのフィラメント温度が上昇しないので、ピーク電流が高くなる。この図では、例えばピーク電流を４０Ａ未満に抑制するように、ＯＦＦ監視時間を約６．８秒に設定している。また、ＯＮ監視時間の設定については、突入電流が流れた後に電流値が安定するまでの時間とすれば良いので、例えば１００ｍ秒程度に設定する（但し、図２（ａ）の時点（３）−（４）が示す時間幅とは一致していない）。
【００２３】
以上のように本実施例によれば、ＰＷＭ信号出力部４は、ＯＦＦ時間監視タイマ６の計時時間がＯＦＦ監視時間を超えた後にランプ２の点灯が開始された場合は、その開始時点から一定期間において、当該ランプ２に通電が行われる期間の比率が通常の制御期間よりも高くなるように、出力ロジック部８のＡＮＤゲート９側を機能させてＰＷＭ信号のデューティを１００％とするように設定する。したがって、ランプ２のフィラメントの温度が上昇しておらず抵抗値が低い状態にある場合に、突入電流をより早く減少させることができる。したがって、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１の発熱を抑制して寿命を長期化させることができる。
【００２４】
（第２実施例）
図４及び図５は第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第２実施例のＰＷＭ信号出力部４Ａは、第１実施例とほぼ同様の構成であり、ＡＮＤゲート９の正論理入力端子には、初期ＰＷＭ信号生成部１４より搬送波周波数が２４Ｈｚでデューティが９９％のＰＷＭ信号が与えられている点だけが相違している。
【００２５】
ここで、デューティ９９％のＰＷＭ信号はローレベルパルス幅が極めて狭く、実際にＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１をスイッチング制御する場合でも、各回路素子の応答遅れ等によりランプ２への印加電圧が完全にローレベルに到達することはない。したがって、疑似的な１００％デューティであるとみなすことができる。その結果、図２（ａ）相当図である図５に示すように、ランプ２の点灯開始時に出力される信号Ｄは、一瞬だけローレベルに低下しようとする波形となっている。
以上のように第２実施例によれば、初期ＰＷＭ信号生成部１４は、ＰＷＭ信号のデューティを、１００％未満で且つ実質的に非通電期間が発生しない９９％に設定するので、第１実施例と同様の効果が得られる。
【００２６】
（第３実施例）
図６及び図７は第３実施例を示すものであり、第２実施例と異なる部分について説明する。第３実施例のＰＷＭ信号出力部４Ｂは、第２実施例の初期ＰＷＭ信号生成部１４に替わる初期ＰＷＭ信号生成部１５を備えており、初期ＰＷＭ信号生成部１５は、搬送波周波数が１３．７５Ｈｚ（５５／４Ｈｚ）でデューティが５０％のＰＷＭ信号を出力する。その結果、図７に示すように、ランプ２の点灯開始時に出力される信号Ｄは、ローレベルを示す期間があるが、時点（３）−（４）間におけるランプ２の通電比率は通常制御時のＰＷＭ信号に比較してより増加している。
以上のように第３実施例によれば、初期ＰＷＭ信号生成部１５は、ランプ２の点灯開始時に出力するＰＷＭ信号の搬送波周波数を、通常制御時のＰＷＭ信号よりも低く設定するので、第１実施例とほぼ同様の効果が得られる。
【００２７】
（第４実施例）
図８及び図９は第４実施例を示すものであり、第２実施例等と異なる部分について説明する。第４実施例のＰＷＭ信号出力部４Ｃは、初期ＰＷＭ信号生成部１６備えており、この初期ＰＷＭ信号生成部１６は、搬送波周波数が５５Ｈｚでデューティが１００％と９９％とに交互に切り替わるＰＷＭ信号を出力する。例えば、デューティ９９％のＰＷＭ信号とデューティ１００％に相当する電源ＶＣＣレベルとを、搬送波に同期して交互に切り替えて出力する。その結果、図９に示すように、ランプ２の点灯開始時に出力される信号Ｄは、第２実施例と同様に、一瞬だけローレベルに低下しようとする波形となっている。
以上のように第４実施例によれば、初期ＰＷＭ信号生成部１６は、ランプ２の点灯開始時に出力するＰＷＭ信号のデューティを１００％と９９％とに交互に切り替えて出力するので、第２実施例と同様の効果が得られる。
【００２８】
（第５実施例）
図１０ないし図１２は第５実施例を示すものである。第５実施例のＰＷＭ信号出力部２１は、第１実施例のＰＷＭ信号出力部４に、初期ＰＷＭ信号生成部２２と、もう１つの出力ロジック部（通電期間比率調整手段）２３とを備えて構成されている。初期ＰＷＭ信号生成部２２は、演算回路（デューティ調整手段）２４を内蔵しており、演算回路２４は、ＯＦＦ時間監視タイマ６に替わるＯＦＦ時間監視タイマ２５が出力するカウント値に応じて初期ＰＷＭ信号のデューティを一次関数で演算する。そして、初期ＰＷＭ信号生成部２２は、演算回路２４により決定されたデューティのＰＷＭ信号を出力する（搬送波周波数は、通常制御時のＰＷＭ信号と同じ）。
【００２９】
出力ロジック部２３は、２つのＡＮＤゲート２６及び２７とＯＲゲート２８とで構成されており、ＡＮＤゲート２６，２７の一方の入力端子（ＡＮＤゲート２６側は負論理）には、ＯＦＦ時間監視タイマ２５が出力する信号Ｆが与えられている。そして、ＡＮＤゲート２６の他方の入力端子は電源ＶＣＣに接続されており、ＡＮＤゲート２７の他方の入力端子には、初期ＰＷＭ信号生成部２２が出力するＰＷＭ信号が与えられている。ＡＮＤゲート２６，２７の出力端子はＯＲゲート２８の入力端子に夫々接続され、ＯＲゲート２８の出力端子はＡＮＤゲート９の入力端子に、第１実施例の電源ＶＣＣに替えて接続されている。
【００３０】
第５実施例では、ＯＦＦ期間について閾値を２つ設定しており、１つは第１実施例のＯＦＦ監視時間よりも長く（例えば１２．５秒）設定される閾値ｔ１であり、もう１つは閾値ｔ１よりも短く設定される閾値ｔ２（例えば、２．６秒）である。閾値ｔ２は、例えばピーク電流が２５Ａ以下となるＯＦＦ期間で設定している。
【００３１】
ＯＦＦ時間監視タイマ２５は、ＯＦＦ期間が閾値ｔ２を超えると信号Ａをローレベルにし、ＯＦＦ期間が閾値ｔ１を超えると信号Ｆをローレベルにする（図１１（ａ）参照）。また、ＯＦＦ期間が閾値ｔ２を超えたが閾値ｔ１に達しなかった場合は信号Ｆをハイレベルにする（図１１（ｂ）参照）。更に、ＯＦＦ時間監視タイマ２５には、ＯＮ時間監視タイマ７が出力する信号Ｂが与えられており、信号Ｂがハイレベルとなった場合も信号Ｆをハイレベルにする（図１１（ａ）参照）。そして、ｔ２＜（ＯＦＦ期間）＜ｔ１となった場合は、初期ＰＷＭ信号生成部２２が出力するＰＷＭ信号が、初期ＰＷＭ信号としてＭＯＳ駆動回路３に与えられる。
【００３２】
次に、第５実施例の作用について図１１を参照して説明する。図１１（ａ）は、ｔ１＜（ＯＦＦ期間）となった場合であり、閾値ｔ２を超えた時点で信号Ａ，Ｂはローレベルとなり、閾値ｔ１を超えた時点で信号Ｆはローレベルとなる。したがって、ＯＮ信号がハイレベルとなる時点（４）では、ＡＮＤゲート２６及び９を介して信号Ｅは１００％デューティとなる。すなわち、第１実施例の図２（ａ）と同様である。
【００３３】
一方、図１１（ｂ）はｔ２＜（ＯＦＦ期間）＜ｔ１となった場合であり、ＯＮ信号がハイレベルとなる時点（３）で信号Ａはハイレベルとなり、信号Ｆのハイレベルも確定する。そして、初期ＰＷＭ信号生成部２２は、時点（１）−（３）のＯＦＦ期間におけるＯＦＦ時間監視タイマ２５のカウント値に応じて初期ＰＷＭ信号のデューティを決定する。このデューティは、通常制御時のＰＷＭ信号のデューティより大きく、且つ１００％未満となる範囲で設定する。これにより、時点（３）−（４）間に信号Ｅとして出力される一部のＰＷＭ信号のデューティは、５０％よりも大きい値となる。
尚、図１１（ｂ）の場合、図１１（ａ）と同様であれば信号Ｆは時点（３）までは不定となるはずだが、初期ＰＷＭ信号のデューティ変化を信号Ｄとして示す便宜上、時点（３）以前もハイレベルに確定させて示している。
【００３４】
以上のように第５実施例によれば、ＰＷＭ信号出力部２１は、ランプ２の点灯が開始された時点から一定期間に、ＰＷＭ信号のデューティを、ＯＦＦ期間の長さに応じて通常制御期間よりも長く、且つ１００％未満に設定する演算回路２４を内蔵した初期ＰＷＭ信号生成部２２を備える。そして、制御切替え手段は、消灯期間計時手段により計時された期間の長さが第１閾値ｔ１未満であり、且つ第１閾値ｔ１よりも低い値に設定される第２閾値ｔ２を超えていた場合は、初期ＰＷＭ信号生成部２２を有効化するように切り替える。
すなわち、ランプ２の点灯を開始させる場合でも、それ以前にランプ２が消灯していた期間が短い場合はフィラメントの温度が低下しておらず、突入電流が大きなレベルで流れないことが想定されるので、初期ＰＷＭ信号生成部２２によりＰＷＭ信号のデューティを１００％未満として通電比率を低下させることで、ランプ２の輝度を通常制御の状態に近づけることができる。
【００３５】
（第６実施例）
図１３は第６実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分について説明する。第６実施例のＰＷＭ信号出力部３１は、第１実施例のＰＷＭ信号出力部４よりＯＦＦ時間監視タイマ６，ＯＮ時間監視タイマ７を削除し、それらに替えてコンパレータ３２が配置されている。また、ランプ２の付近には、複数のダイオードの直列回路で構成される温度線センサ（温度検出手段）３３が配置されている。
【００３６】
温度センサ３３を構成する最下段のダイオードのカソードはグランドに接続され、最上段のダイオードのアノードは、抵抗素子を介して電源ＶＣＣに接続されていると共に、コンパレータ３２の反転入力端子に接続されている。また、コンパレータ３２の非反転入力端子には、温度センサ３３よりＤｉ電圧の変化として検出される温度の閾値を設定する基準電圧が与えられている。尚、温度センサ３３は、ランプ２に替えてＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１の温度を検出するようにしても良い。
【００３７】
次に、第６実施例の作用について説明する。ランプ２が継続して点灯されている状態ではフィラメントの温度が高くなっているので、温度センサ３３より出力されるＤｉ電圧は低下して基準電圧を下回っている。したがって、コンパレータ３２の出力信号はハイレベルとなっており、ＡＮＤゲート１０及び１１を介してＰＷＭ信号生成部５からのＰＷＭ信号がＭＯＳ駆動回路３に出力される。
そして、ランプ２の消灯時間が長くなるとフィラメントの温度が低下するので、Ｄｉ電圧が上昇して基準電圧を上回ると、コンパレータ３２の出力信号はローレベルとなる。すすると、ＡＮＤゲート９がハイレベルになるので、ＯＲゲート１２及びＡＮＤゲート１１を介して信号Ｅはハイレベルになり、ＰＷＭ信号デューティは１００％、すなわちＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１はスイッチング動作せず、ランプ２は連続的に通電される。
【００３８】
以上のように第６実施例によれば、ＰＷＭ信号出力部３１は、温度センサ３３により検出されたランプ２の温度が所定の閾値を下回った場合は、ＰＷＭ信号のデューティを１００％にしてランプ２を連続的に通電させるので、ランプ２の温度が低い場合に突入電流が大きなレベルで流れることを防止でき、第１実施例と同様の効果が得られる。
【００３９】
本発明は、上記し又は図面に記載された実施例に限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
ランプをローサイド駆動しても良く、半導体スイッチング素子はＰチャネルＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタ，ＩＧＢＴであっても良い。
ＯＦＦ期間は、ＰＷＭ信号出力部５を停止させても良い。
搬送波周波数やデューティの設定は一例であり、個別の設計に応じて適宜変更して実施すれば良い。
【００４０】
例えば、通常制御時のＰＷＭ搬送波周波数は５５Ｈｚに限ることなくより低い値やより高い値に設定しても良い。初期ＰＷＭ信号の搬送波周波数も２４Ｈｚや１３．７５Ｈｚに限ることなく、通常制御時よりも低い周波数に設定すれば良い。
また、疑似１００デューティとしては９９％に限ることなく、半導体スイッチング素子を介して出力される電圧が完全にローレベルとならない範囲でより小さい値に設定しても良い。
ＯＦＦ監視時間や、１００％デューティ信号や初期ＰＷＭ信号等を出力する時間についても、使用するランプの特性等に応じて適宜変更すれば良い。
【符号の説明】
【００４１】
図面中、１はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチング素子）、２はランプ、４はＰＷＭ信号出力部（駆動装置）、６はＯＦＦ時間監視タイマ（消灯期間計時手段）、７はＯＮ時間監視タイマ（制御切替え手段）、９はＡＮＤゲート（通電期間比率調整手段）、１３は通電制御手段、１４〜１６は初期ＰＷＭ信号出力部（通電期間比率調整手段）、２１はＰＷＭ信号出力部（駆動装置）、２３はロジック部（通電期間比率調整手段）、２４は演算回路（デューティ調整手段）、３１はＰＷＭ信号出力部（駆動装置）、３３は温度センサ（温度検出手段）を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用のランプをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により点灯させるランプ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両のヘッドランプなどを点灯させる場合に、フィラメントの温度が低下しており抵抗値が低い状態で通電を行うと、瞬間的に過大な突入電流（ラッシュカレント）が流れる。図１４には、ランプに流れる突入電流を実測した波形を示す。このような突入電流を、フィラメントを保護するために低減する技術が特許文献１に開示されている。すなわち、特許文献１では、ランプの照度を一定に維持するためにＰＷＭ制御する場合、突入電流が流れる期間のＰＷＭデューティを低下させることで、突入電流量を低減するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６５０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一方で、電流が多く流れる期間にスイッチングを行う回数を増やすと、半導体素子におけるスイッチング損失が増加して、半導体素子の寿命が低下するという問題がある。また、特許文献１のように通電期間を減少させると、フィラメントの温度が上昇しにくくなるため、突入電流のレベルが低下して安定するまでの時間も長引くようになる。その結果、スイッチング損失をより増加させることになる。例えば図１５に示すように、（ａ）デューティ１５％の場合と（ｂ）デューティ８０％の場合とでは（初期ピークは何れも７５Ａ程度）、デューティ１５％の場合の方がより長い期間に亘って、電流のレベルが高い状態が継続していることが判る。
【０００５】
加えて、車両の場合、最近は照度センサを備え、昼間においても例えばトンネル等を通過する際に周囲の照度が低下すると、自動的にヘッドランプを点灯させるように制御するものがある。すると、走行中にランプが点灯，消灯を断続的に繰り返す場合もあり、実際に通電が行われた状況に応じて、フィラメントの温度が様々に異なる。したがって、前回にランプを消灯した時点からそれほど時間が経過しないうちに再点灯させる場合は、フィラメントの温度がある程度上昇しているため、過大なレベルの電流は流れず、突入電流に対応した制御は実質的に不要となる場合もある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両用のランプに突入電流が流れる期間において、半導体素子のスイッチング損失を低減できるランプ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載のランプ駆動装置によれば、ランプの点灯が開始された時点から一定期間において、当該ランプに通電が行われる期間の比率が通常制御期間よりも高くなるように設定する通電期間比率調整手段を備える。ここで、「一定期間」は、ランプに突入電流が流れる期間よりも長くなるように設定する。そして、制御切替え手段は、消灯期間計時手段により計時されたランプ消灯期間の長さが所定の閾値を超えた場合は、通電期間比率調整手段を動作させるように制御形態を一時的に切り替える。
【０００８】
すなわち、ランプが消灯されている期間が長くなりフィラメントの温度が低下している状態から点灯を開始させる場合は、通電期間比率調整手段を動作させて一定期間は当該ランプに通電が行われる期間の比率が通常制御期間よりも高くなるように設定する。これにより、ＰＷＭ制御を行う場合でも点灯開始後の一定期間はランプに通電が行われる期間の比率が高くなるので、突入電流のレベルをより早く低下させることができる。したがって、半導体スイッチング素子の発熱を抑制して寿命を長期化させることができる。
【０００９】
請求項２記載のランプ駆動装置によれば、ランプの点灯が開始された時点から一定期間に、ＰＷＭ信号のデューティを、通常制御期間よりも長く且つ通電期間比率調整手段により設定される通電期間よりも短くなるように設定するデューティ調整手段を備える。そして、制御切替え手段は、消灯期間計時手段により計時された期間の長さが第１閾値未満であり、且つ、第１閾値よりも低い値に設定される第２閾値を超えていた場合は、デューティ調整手段を動作させるように切り替える。
【００１０】
すなわち、ランプの点灯を開始させる場合でも、それ以前にランプが消灯していた期間が短い場合はフィラメントの温度が低下しておらず、突入電流が大きなレベルで流れないことが想定される。したがって、消灯期間計時手段により計時された消灯期間の長さが第１閾値未満で第２閾値を超えている場合は、デューティ調整手段によってＰＷＭ信号のデューティを通電期間比率調整手段で設定される通電期間よりも短くして通電比率を低下させることで、ランプの輝度を通常制御の状態に近づけることができる。
【００１１】
請求項３記載のランプ駆動装置によれば、制御切替え手段は、温度検出手段により検出されたランプ又は半導体スイッチング素子の温度が所定の閾値を下回った場合は、通電期間比率調整手段を有効化する。すなわち、ランプ又は半導体スイッチング素子の温度が低い場合は突入電流が大きなレベルで流れることを示すので、そのような場合に応じて通電期間比率調整手段を有効化して一定期間は当該ランプに通電が行われる期間の比率が通常制御期間よりも高くなるように設定する。これにより請求項１と同様の効果が得られる。
【００１２】
請求項４ないし６記載のランプ駆動装置によれば、通電期間比率調整手段を、ＰＷＭ信号のデューティを１００％に設定する（請求項４）、また、デューティを１００％未満で且つ実質的に非通電期間が発生しない値（疑似１００％デューティ）に設定する（請求項５）、或いは、デューティを１００％と疑似１００％デューティとに切り替えて出力する（請求項６）構成とする。したがって、何れの場合も、点灯開始後の一定期間にランプに通電が行われる期間の比率を高くすることができる。
【００１３】
請求項７記載のランプ駆動装置によれば、通電期間比率調整手段は、ＰＷＭ信号の搬送波周波数を、通常制御時よりも低く設定する構成とする。すなわち、搬送波周波数を低下させることで、デューティが同一であっても通常制御期間よりもランプの通電比率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施例であり、ランプ駆動装置の構成を示す機能ブロック図
【図２】ＰＷＭ信号出力部の動作を示すタイミングチャート
【図３】ＯＦＦ監視時間の設定を説明する図
【図４】第２実施例を示す図１相当図
【図５】図２（ａ）相当図
【図６】第３実施例を示す図１相当図
【図７】図５相当図
【図８】第４実施例を示す図１相当図
【図９】図５相当図
【図１０】第５実施例を示す図１相当図
【図１１】図２相当図
【図１２】図３相当図
【図１３】第６実施例を示す図１相当図
【図１４】従来技術を説明するものでランプに流れる突入電流を実測した波形を示す図
【図１５】（ａ）デューティ１５％の場合と（ｂ）デューティ８０％の場合とで、突入電流が流れる状態の測定結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施例）
以下、第１実施例について図１ないし図３を参照して説明する。図１は、ランプ駆動装置の構成を示す機能ブロック図である。電源＋Ｂとグランドとの間には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチング素子）１とランプ２との直列回路が接続されている。尚、ランプ２については抵抗負荷のシンボルで示している。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１は、ＭＯＳ駆動回路３を介してＰＷＭ信号がゲート信号として与えられ、ランプ２をハイサイド駆動する。ＭＯＳ駆動回路３には、その後段に配置されているＰＷＭ信号出力部（駆動装置）４により生成出力されるＰＷＭ信号が与えられる。
【００１６】
ＰＷＭ信号出力部４は、ＰＷＭ信号生成部５，ＯＦＦ時間監視タイマ（消灯期間計時手段）６，ＯＮ時間監視タイマ（制御切替え手段）７，出力ロジック部８で構成されている。ＰＷＭ信号生成部５は、ランプ２を通常制御時に点灯させるため、例えば搬送波周波数５５Ｈｚでデューティ５０％のＰＷＭ信号（信号Ｃ）を生成して出力する。ＯＦＦ時間監視タイマ６には、ランプ２の点灯制御信号であるＯＮ信号がカウント制御信号として与えられており、そのＯＮ信号がインアクティブとなるローレベルを示すＯＦＦ期間を計時するタイマである。
【００１７】
ＯＦＦ時間監視タイマ６は、内部にＯＦＦ監視時間を保持しており、ＯＮ信号がハイレベルの場合はリセットされている。そして、図示しないクロック信号（ＰＷＭ搬送波の周波数よりも十分に高い周波数とする）に基づいてＯＮ信号がローレベルを示す期間に計時を行い、その計時時間が上記ＯＦＦ監視時間を超えると信号Ａをハイレベルからローレベルに変化させる。信号Ａは、ＯＮ時間監視タイマ７にカウント制御信号として与えられており、ＯＮ時間監視タイマ７は、信号Ａがローレベルになるとリセットされて出力信号である信号Ｂをローレベルにし、信号Ａのレベルがローからハイに変化すると計時を開始する。ＯＮ時間監視タイマ７は、内部にＯＮ監視時間のデータを保持しており、その計時時間がＯＮ監視時間に一致すると信号Ｂのレベルをローからハイに変化させる。
【００１８】
出力ロジック部８は、３つのＡＮＤゲート９〜１１とＯＲゲート１２とで構成されており、信号ＢはＡＮＤゲート９，１０の一方の入力端子（ＡＮＤゲート９側は負論理）に与えられている。そして、ＡＮＤゲート９（通電期間比率調整手段）の他方の入力端子は電源ＶＣＣに接続されており、ＡＮＤゲート１０の他方の入力端子には信号Ｃが与えられている。ＡＮＤゲート９，１０の出力端子はＯＲゲート１２の入力端子に夫々接続され、ＯＲゲート１２の出力端子はＡＮＤゲート１１の一方の入力端子に接続されている。ＡＮＤゲート１１の他方の入力端子にはＯＮ信号が与えられ、ＡＮＤゲート１１の出力端子はＭＯＳ駆動回路３の入力端子に接続されており、ＭＯＳ駆動回路３に信号Ｅが与えられる。
尚、以上の構成において、ＰＷＭ信号生成部５，ＡＮＤゲート１０，ＯＲゲート１２及びＡＮＤゲート１１は、通電制御手段１３を構成している。
【００１９】
次に、本実施例の作用について図２及び図３も参照して説明する。図２は、ＰＷＭ信号出力部４の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）はＯＦＦ時間監視タイマ６が計時するＯＦＦ期間がＯＦＦ監視時間を超えた場合、（ｂ）はＯＦＦ監視時間を超えない場合を示す。ＯＮ信号がローレベルになるＯＦＦ期間（ランプ２の消灯期間）では、ＡＮＤゲート１１を介して出力される信号Ｅはローレベルとなっており、ＯＦＦ時間監視タイマ６が時点（１）から計時動作を行っている。
【００２０】
そして、時点（２）でＯＦＦ期間がＯＦＦ監視時間に達すると、信号Ａはローレベルになり、ＯＮ時間監視タイマ７はリセットされて信号Ｂもローレベルになる。車両の乗員がランプスイッチを操作するか、若しくは車両外部の照度を検出する照度センサが照度の低下を検出することでＯＮ信号がハイレベルになると（時点（３））、ＯＮ時間監視タイマ７は計時動作を開始する。この時、ＡＮＤゲート９がハイレベルになるので、ＯＲゲート１２及びＡＮＤゲート１１を介して信号Ｅはハイレベルになり、ＰＷＭ信号デューティは１００％になる。すなわち、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１はスイッチング動作せず、ランプ２は連続的に通電される。
【００２１】
この状態から、ＯＮ時間監視タイマ７の計時時間がＯＮ監視時間に達すると（時点（４））信号Ｂがハイレベルとなり、ＡＮＤゲート１１を介してＰＷＭ信号生成部５が出力する通常制御のＰＷＭ信号（信号Ｃ）が、信号ＥとしてＭＯＳ駆動回路３に出力される。一方、図２（ｂ）の場合は、ＯＦＦ期間がＯＦＦ監視時間に達する以前にＯＮ信号がハイレベルとなり、ＯＦＦ時間監視タイマ６はリセットされる。したがって、信号Ｂはローレベルに変化せず、信号Ｃが信号ＥとしてＭＯＳ駆動回路３に出力され続ける。尚、図２において「×」で示しているのは、過去の信号の状態に応じてレベルがハイ，ローの何れかに定まるものである。
【００２２】
ここで、ＯＦＦ監視時間の設定について図３を参照して説明する。図３は、ランプを１秒（菱形），１０秒（三角），６０秒（四角）だけ点灯させた後に、ＯＦＦ時間を変化させて再度点灯させた場合の突入電流のピーク（ピーク電流）を測定したものである。点灯時間が短い方がランプのフィラメント温度が上昇しないので、ピーク電流が高くなる。この図では、例えばピーク電流を４０Ａ未満に抑制するように、ＯＦＦ監視時間を約６．８秒に設定している。また、ＯＮ監視時間の設定については、突入電流が流れた後に電流値が安定するまでの時間とすれば良いので、例えば１００ｍ秒程度に設定する（但し、図２（ａ）の時点（３）−（４）が示す時間幅とは一致していない）。
【００２３】
以上のように本実施例によれば、ＰＷＭ信号出力部４は、ＯＦＦ時間監視タイマ６の計時時間がＯＦＦ監視時間を超えた後にランプ２の点灯が開始された場合は、その開始時点から一定期間において、当該ランプ２に通電が行われる期間の比率が通常の制御期間よりも高くなるように、出力ロジック部８のＡＮＤゲート９側を機能させてＰＷＭ信号のデューティを１００％とするように設定する。したがって、ランプ２のフィラメントの温度が上昇しておらず抵抗値が低い状態にある場合に、突入電流をより早く減少させることができる。したがって、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１の発熱を抑制して寿命を長期化させることができる。
【００２４】
（第２実施例）
図４及び図５は第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第２実施例のＰＷＭ信号出力部４Ａは、第１実施例とほぼ同様の構成であり、ＡＮＤゲート９の正論理入力端子には、初期ＰＷＭ信号生成部１４より搬送波周波数が２４Ｈｚでデューティが９９％のＰＷＭ信号が与えられている点だけが相違している。
【００２５】
ここで、デューティ９９％のＰＷＭ信号はローレベルパルス幅が極めて狭く、実際にＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１をスイッチング制御する場合でも、各回路素子の応答遅れ等によりランプ２への印加電圧が完全にローレベルに到達することはない。したがって、疑似的な１００％デューティであるとみなすことができる。その結果、図２（ａ）相当図である図５に示すように、ランプ２の点灯開始時に出力される信号Ｄは、一瞬だけローレベルに低下しようとする波形となっている。
以上のように第２実施例によれば、初期ＰＷＭ信号生成部１４は、ＰＷＭ信号のデューティを、１００％未満で且つ実質的に非通電期間が発生しない９９％に設定するので、第１実施例と同様の効果が得られる。
【００２６】
（第３実施例）
図６及び図７は第３実施例を示すものであり、第２実施例と異なる部分について説明する。第３実施例のＰＷＭ信号出力部４Ｂは、第２実施例の初期ＰＷＭ信号生成部１４に替わる初期ＰＷＭ信号生成部１５を備えており、初期ＰＷＭ信号生成部１５は、搬送波周波数が１３．７５Ｈｚ（５５／４Ｈｚ）でデューティが５０％のＰＷＭ信号を出力する。その結果、図７に示すように、ランプ２の点灯開始時に出力される信号Ｄは、ローレベルを示す期間があるが、時点（３）−（４）間におけるランプ２の通電比率は通常制御時のＰＷＭ信号に比較してより増加している。
以上のように第３実施例によれば、初期ＰＷＭ信号生成部１５は、ランプ２の点灯開始時に出力するＰＷＭ信号の搬送波周波数を、通常制御時のＰＷＭ信号よりも低く設定するので、第１実施例とほぼ同様の効果が得られる。
【００２７】
（第４実施例）
図８及び図９は第４実施例を示すものであり、第２実施例等と異なる部分について説明する。第４実施例のＰＷＭ信号出力部４Ｃは、初期ＰＷＭ信号生成部１６備えており、この初期ＰＷＭ信号生成部１６は、搬送波周波数が５５Ｈｚでデューティが１００％と９９％とに交互に切り替わるＰＷＭ信号を出力する。例えば、デューティ９９％のＰＷＭ信号とデューティ１００％に相当する電源ＶＣＣレベルとを、搬送波に同期して交互に切り替えて出力する。その結果、図９に示すように、ランプ２の点灯開始時に出力される信号Ｄは、第２実施例と同様に、一瞬だけローレベルに低下しようとする波形となっている。
以上のように第４実施例によれば、初期ＰＷＭ信号生成部１６は、ランプ２の点灯開始時に出力するＰＷＭ信号のデューティを１００％と９９％とに交互に切り替えて出力するので、第２実施例と同様の効果が得られる。
【００２８】
（第５実施例）
図１０ないし図１２は第５実施例を示すものである。第５実施例のＰＷＭ信号出力部２１は、第１実施例のＰＷＭ信号出力部４に、初期ＰＷＭ信号生成部２２と、もう１つの出力ロジック部（通電期間比率調整手段）２３とを備えて構成されている。初期ＰＷＭ信号生成部２２は、演算回路（デューティ調整手段）２４を内蔵しており、演算回路２４は、ＯＦＦ時間監視タイマ６に替わるＯＦＦ時間監視タイマ２５が出力するカウント値に応じて初期ＰＷＭ信号のデューティを一次関数で演算する。そして、初期ＰＷＭ信号生成部２２は、演算回路２４により決定されたデューティのＰＷＭ信号を出力する（搬送波周波数は、通常制御時のＰＷＭ信号と同じ）。
【００２９】
出力ロジック部２３は、２つのＡＮＤゲート２６及び２７とＯＲゲート２８とで構成されており、ＡＮＤゲート２６，２７の一方の入力端子（ＡＮＤゲート２６側は負論理）には、ＯＦＦ時間監視タイマ２５が出力する信号Ｆが与えられている。そして、ＡＮＤゲート２６の他方の入力端子は電源ＶＣＣに接続されており、ＡＮＤゲート２７の他方の入力端子には、初期ＰＷＭ信号生成部２２が出力するＰＷＭ信号が与えられている。ＡＮＤゲート２６，２７の出力端子はＯＲゲート２８の入力端子に夫々接続され、ＯＲゲート２８の出力端子はＡＮＤゲート９の入力端子に、第１実施例の電源ＶＣＣに替えて接続されている。
【００３０】
第５実施例では、ＯＦＦ期間について閾値を２つ設定しており、１つは第１実施例のＯＦＦ監視時間よりも長く（例えば１２．５秒）設定される閾値ｔ１であり、もう１つは閾値ｔ１よりも短く設定される閾値ｔ２（例えば、２．６秒）である。閾値ｔ２は、例えばピーク電流が２５Ａ以下となるＯＦＦ期間で設定している。
【００３１】
ＯＦＦ時間監視タイマ２５は、ＯＦＦ期間が閾値ｔ２を超えると信号Ａをローレベルにし、ＯＦＦ期間が閾値ｔ１を超えると信号Ｆをローレベルにする（図１１（ａ）参照）。また、ＯＦＦ期間が閾値ｔ２を超えたが閾値ｔ１に達しなかった場合は信号Ｆをハイレベルにする（図１１（ｂ）参照）。更に、ＯＦＦ時間監視タイマ２５には、ＯＮ時間監視タイマ７が出力する信号Ｂが与えられており、信号Ｂがハイレベルとなった場合も信号Ｆをハイレベルにする（図１１（ａ）参照）。そして、ｔ２＜（ＯＦＦ期間）＜ｔ１となった場合は、初期ＰＷＭ信号生成部２２が出力するＰＷＭ信号が、初期ＰＷＭ信号としてＭＯＳ駆動回路３に与えられる。
【００３２】
次に、第５実施例の作用について図１１を参照して説明する。図１１（ａ）は、ｔ１＜（ＯＦＦ期間）となった場合であり、閾値ｔ２を超えた時点で信号Ａ，Ｂはローレベルとなり、閾値ｔ１を超えた時点で信号Ｆはローレベルとなる。したがって、ＯＮ信号がハイレベルとなる時点（４）では、ＡＮＤゲート２６及び９を介して信号Ｅは１００％デューティとなる。すなわち、第１実施例の図２（ａ）と同様である。
【００３３】
一方、図１１（ｂ）はｔ２＜（ＯＦＦ期間）＜ｔ１となった場合であり、ＯＮ信号がハイレベルとなる時点（３）で信号Ａはハイレベルとなり、信号Ｆのハイレベルも確定する。そして、初期ＰＷＭ信号生成部２２は、時点（１）−（３）のＯＦＦ期間におけるＯＦＦ時間監視タイマ２５のカウント値に応じて初期ＰＷＭ信号のデューティを決定する。このデューティは、通常制御時のＰＷＭ信号のデューティより大きく、且つ１００％未満となる範囲で設定する。これにより、時点（３）−（４）間に信号Ｅとして出力される一部のＰＷＭ信号のデューティは、５０％よりも大きい値となる。
尚、図１１（ｂ）の場合、図１１（ａ）と同様であれば信号Ｆは時点（３）までは不定となるはずだが、初期ＰＷＭ信号のデューティ変化を信号Ｄとして示す便宜上、時点（３）以前もハイレベルに確定させて示している。
【００３４】
以上のように第５実施例によれば、ＰＷＭ信号出力部２１は、ランプ２の点灯が開始された時点から一定期間に、ＰＷＭ信号のデューティを、ＯＦＦ期間の長さに応じて通常制御期間よりも長く、且つ１００％未満に設定する演算回路２４を内蔵した初期ＰＷＭ信号生成部２２を備える。そして、制御切替え手段は、消灯期間計時手段により計時された期間の長さが第１閾値ｔ１未満であり、且つ第１閾値ｔ１よりも低い値に設定される第２閾値ｔ２を超えていた場合は、初期ＰＷＭ信号生成部２２を有効化するように切り替える。
すなわち、ランプ２の点灯を開始させる場合でも、それ以前にランプ２が消灯していた期間が短い場合はフィラメントの温度が低下しておらず、突入電流が大きなレベルで流れないことが想定されるので、初期ＰＷＭ信号生成部２２によりＰＷＭ信号のデューティを１００％未満として通電比率を低下させることで、ランプ２の輝度を通常制御の状態に近づけることができる。
【００３５】
（第６実施例）
図１３は第６実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分について説明する。第６実施例のＰＷＭ信号出力部３１は、第１実施例のＰＷＭ信号出力部４よりＯＦＦ時間監視タイマ６，ＯＮ時間監視タイマ７を削除し、それらに替えてコンパレータ３２が配置されている。また、ランプ２の付近には、複数のダイオードの直列回路で構成される温度線センサ（温度検出手段）３３が配置されている。
【００３６】
温度センサ３３を構成する最下段のダイオードのカソードはグランドに接続され、最上段のダイオードのアノードは、抵抗素子を介して電源ＶＣＣに接続されていると共に、コンパレータ３２の反転入力端子に接続されている。また、コンパレータ３２の非反転入力端子には、温度センサ３３よりＤｉ電圧の変化として検出される温度の閾値を設定する基準電圧が与えられている。尚、温度センサ３３は、ランプ２に替えてＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１の温度を検出するようにしても良い。
【００３７】
次に、第６実施例の作用について説明する。ランプ２が継続して点灯されている状態ではフィラメントの温度が高くなっているので、温度センサ３３より出力されるＤｉ電圧は低下して基準電圧を下回っている。したがって、コンパレータ３２の出力信号はハイレベルとなっており、ＡＮＤゲート１０及び１１を介してＰＷＭ信号生成部５からのＰＷＭ信号がＭＯＳ駆動回路３に出力される。
そして、ランプ２の消灯時間が長くなるとフィラメントの温度が低下するので、Ｄｉ電圧が上昇して基準電圧を上回ると、コンパレータ３２の出力信号はローレベルとなる。すすると、ＡＮＤゲート９がハイレベルになるので、ＯＲゲート１２及びＡＮＤゲート１１を介して信号Ｅはハイレベルになり、ＰＷＭ信号デューティは１００％、すなわちＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１はスイッチング動作せず、ランプ２は連続的に通電される。
【００３８】
以上のように第６実施例によれば、ＰＷＭ信号出力部３１は、温度センサ３３により検出されたランプ２の温度が所定の閾値を下回った場合は、ＰＷＭ信号のデューティを１００％にしてランプ２を連続的に通電させるので、ランプ２の温度が低い場合に突入電流が大きなレベルで流れることを防止でき、第１実施例と同様の効果が得られる。
【００３９】
本発明は、上記し又は図面に記載された実施例に限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
ランプをローサイド駆動しても良く、半導体スイッチング素子はＰチャネルＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタ，ＩＧＢＴであっても良い。
ＯＦＦ期間は、ＰＷＭ信号出力部５を停止させても良い。
搬送波周波数やデューティの設定は一例であり、個別の設計に応じて適宜変更して実施すれば良い。
【００４０】
例えば、通常制御時のＰＷＭ搬送波周波数は５５Ｈｚに限ることなくより低い値やより高い値に設定しても良い。初期ＰＷＭ信号の搬送波周波数も２４Ｈｚや１３．７５Ｈｚに限ることなく、通常制御時よりも低い周波数に設定すれば良い。
また、疑似１００デューティとしては９９％に限ることなく、半導体スイッチング素子を介して出力される電圧が完全にローレベルとならない範囲でより小さい値に設定しても良い。
ＯＦＦ監視時間や、１００％デューティ信号や初期ＰＷＭ信号等を出力する時間についても、使用するランプの特性等に応じて適宜変更すれば良い。
【符号の説明】
【００４１】
図面中、１はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチング素子）、２はランプ、４はＰＷＭ信号出力部（駆動装置）、６はＯＦＦ時間監視タイマ（消灯期間計時手段）、７はＯＮ時間監視タイマ（制御切替え手段）、９はＡＮＤゲート（通電期間比率調整手段）、１３は通電制御手段、１４〜１６は初期ＰＷＭ信号出力部（通電期間比率調整手段）、２１はＰＷＭ信号出力部（駆動装置）、２３はロジック部（通電期間比率調整手段）、２４は演算回路（デューティ調整手段）、３１はＰＷＭ信号出力部（駆動装置）、３３は温度センサ（温度検出手段）を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプの輝度を制御するため、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づき半導体スイッチング素子を介して前記ランプに通電を行う通電制御手段と、
前記ランプの点灯が開始された時点から一定期間において、前記通電制御手段を介して前記ランプに通電が行われる期間の比率が、通常制御期間よりも高くなるように設定する通電期間比率調整手段と、
前記ランプの点灯を開始する以前に、前記ランプが消灯されていた期間を計時する消灯期間計時手段と、
この消灯期間計時手段により計時された期間の長さが予め定められた所定の閾値を超えた後に前記ランプの点灯が開始される場合に、前記通電期間比率調整手段を動作させる制御切替え手段とを備えることを特徴とするランプ駆動装置。
【請求項２】
前記ランプの点灯が開始された時点から一定期間において、前記ＰＷＭ信号のデューティを、通常制御期間よりも長く且つ前記通電期間比率調整手段により設定される通電期間よりも短くなるように設定するデューティ調整手段を備え、
前記所定の閾値を第１閾値として、
前記制御切替え手段は、前記消灯期間計時手段により計時された期間の長さが前記第１閾値未満であり、且つ、前記第１閾値よりも低い値に設定される第２閾値を超えていた場合は、前記デューティ調整手段を動作させるように切り替えることを特徴とする請求項１記載のランプ駆動装置。
【請求項３】
ランプの輝度を制御するため、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づき半導体スイッチング素子を介して前記ランプに通電を行う通電制御手段と、
前記ランプの点灯が開始された時点から一定期間において、前記通電制御手段を介して前記ランプに通電が行われる期間の比率が、通常制御期間よりも高くなるように設定する通電期間比率調整手段と、
前記ランプ又は前記半導体スイッチング素子の温度を検出する温度検出手段を備え、この温度検出手段により検出された温度が予め定められた所定の閾値を下回っている場合は、前記通電期間比率調整手段を有効化するように切り替える制御切替え手段とを備えることを特徴とするランプ駆動装置。
【請求項４】
前記通電期間比率調整手段は、前記ＰＷＭ信号のデューティを１００％に設定することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のランプ駆動装置。
【請求項５】
前記通電期間比率調整手段は、前記ＰＷＭ信号のデューティを、１００％未満で且つ実質的に非通電期間が発生しない値に設定することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のランプ駆動装置。
【請求項６】
前記通電期間比率調整手段は、前記ＰＷＭ信号のデューティを１００％と、１００％未満で且つ実質的に非通電期間が発生しない値とに切り替えて設定することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のランプ駆動装置。
【請求項７】
前記通電期間比率調整手段は、前記ＰＷＭ信号の搬送波周波数を、通常制御時よりも低く設定することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のランプ駆動装置。
【請求項１】
ランプの輝度を制御するため、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づき半導体スイッチング素子を介して前記ランプに通電を行う通電制御手段と、
前記ランプの点灯が開始された時点から一定期間において、前記通電制御手段を介して前記ランプに通電が行われる期間の比率が、通常制御期間よりも高くなるように設定する通電期間比率調整手段と、
前記ランプの点灯を開始する以前に、前記ランプが消灯されていた期間を計時する消灯期間計時手段と、
この消灯期間計時手段により計時された期間の長さが予め定められた所定の閾値を超えた後に前記ランプの点灯が開始される場合に、前記通電期間比率調整手段を動作させる制御切替え手段とを備えることを特徴とするランプ駆動装置。
【請求項２】
前記ランプの点灯が開始された時点から一定期間において、前記ＰＷＭ信号のデューティを、通常制御期間よりも長く且つ前記通電期間比率調整手段により設定される通電期間よりも短くなるように設定するデューティ調整手段を備え、
前記所定の閾値を第１閾値として、
前記制御切替え手段は、前記消灯期間計時手段により計時された期間の長さが前記第１閾値未満であり、且つ、前記第１閾値よりも低い値に設定される第２閾値を超えていた場合は、前記デューティ調整手段を動作させるように切り替えることを特徴とする請求項１記載のランプ駆動装置。
【請求項３】
ランプの輝度を制御するため、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づき半導体スイッチング素子を介して前記ランプに通電を行う通電制御手段と、
前記ランプの点灯が開始された時点から一定期間において、前記通電制御手段を介して前記ランプに通電が行われる期間の比率が、通常制御期間よりも高くなるように設定する通電期間比率調整手段と、
前記ランプ又は前記半導体スイッチング素子の温度を検出する温度検出手段を備え、この温度検出手段により検出された温度が予め定められた所定の閾値を下回っている場合は、前記通電期間比率調整手段を有効化するように切り替える制御切替え手段とを備えることを特徴とするランプ駆動装置。
【請求項４】
前記通電期間比率調整手段は、前記ＰＷＭ信号のデューティを１００％に設定することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のランプ駆動装置。
【請求項５】
前記通電期間比率調整手段は、前記ＰＷＭ信号のデューティを、１００％未満で且つ実質的に非通電期間が発生しない値に設定することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のランプ駆動装置。
【請求項６】
前記通電期間比率調整手段は、前記ＰＷＭ信号のデューティを１００％と、１００％未満で且つ実質的に非通電期間が発生しない値とに切り替えて設定することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のランプ駆動装置。
【請求項７】
前記通電期間比率調整手段は、前記ＰＷＭ信号の搬送波周波数を、通常制御時よりも低く設定することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のランプ駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１５０４８（Ｐ２０１２−１５０４８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５２８８２（Ｐ２０１０−１５２８８２）
【出願日】平成２２年７月５日（２０１０．７．５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月５日（２０１０．７．５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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