放電灯点灯装置および、これを用いた前照灯，車両
【課題】高温時および低電源電圧時において熱ストレスを低減すると共に、放電灯の始動性能を確保することができる放電灯点灯装置，前照灯，車両を提供する。
【解決手段】放電灯Ｌａに電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ部２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２を制御する制御部５と、周囲温度Ｔａを検出する温度検出部７と、電源電圧Ｖｉｎを検出する電源電圧検出部６と、放電灯Ｌａの消灯時間を計測する消灯時間計測部５６とを備え、制御部５は、放電灯Ｌａの始動後、放電灯Ｌａに供給する電力を最大電力値から定常電力値に向かって低減させ、最大電力値として、周囲温度Ｔａ，電源電圧Ｖｉｎ，消灯時間ｔｏｆｆに応じた第１の目標値Ｗｐ１を算出し、第１の目標値Ｗｐ１が第１の閾値Ｗｐｍｉｎより大きい場合は最大電力値に第１の目標値Ｗｐ１を設定し、小さい場合は第１の閾値Ｗｐｍｉｎを設定する。
【解決手段】放電灯Ｌａに電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ部２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２を制御する制御部５と、周囲温度Ｔａを検出する温度検出部７と、電源電圧Ｖｉｎを検出する電源電圧検出部６と、放電灯Ｌａの消灯時間を計測する消灯時間計測部５６とを備え、制御部５は、放電灯Ｌａの始動後、放電灯Ｌａに供給する電力を最大電力値から定常電力値に向かって低減させ、最大電力値として、周囲温度Ｔａ，電源電圧Ｖｉｎ，消灯時間ｔｏｆｆに応じた第１の目標値Ｗｐ１を算出し、第１の目標値Ｗｐ１が第１の閾値Ｗｐｍｉｎより大きい場合は最大電力値に第１の目標値Ｗｐ１を設定し、小さい場合は第１の閾値Ｗｐｍｉｎを設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯装置および、これを用いた前照灯，車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
メタルハライドランプなどの高輝度放電灯は、その輝度の高さから車載用途にも用いられている。車載用途では、特に視認性の早期確保を実現するため、始動時に光束を急速に立ち上げる必要があり、放電灯の点灯直後に定格電力より過大な電力を放電灯に供給することで光束の立ち上がりを早めている放電灯点灯装置がある（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
図２０に、従来の放電灯点灯装置１の回路構成図を示す。放電灯点灯装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２とインバータ部３とイグナイタ部４と制御部５とを主構成としており、直流電源Ｅ１を入力電源として放電灯Ｌａに電力を供給することで放電灯Ｌａを点灯させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ部２は、直流電源Ｅ１から印加される電源電圧Ｖｉｎを昇降圧し、放電灯Ｌａを点灯するのに必要な直流電圧Ｖ１を生成する。インバータ部３は、直流電圧Ｖ１を低周波の矩形波からなる交流電圧Ｖ２に変換する。イグナイタ部４は、放電灯Ｌａを始動させる数１０ｋＶの高電圧を発生させる。制御部５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２の出力電圧（直流電圧Ｖ１）および出力電流（電流Ｉ１）を検出し、この検出結果から算出された出力電力が目標値となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ部２を制御する。
【０００４】
以下に、放電灯点灯装置１の具体的な構成について説明する。
【０００５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ部２は、コンデンサＣ１，Ｃ２と、スイッチング素子Ｑ１と、トランスＴｒ１と、ダイオードＤ１と、スイッチング素子Ｑ１とでフライバック型のＤＣ／ＤＣコンバータ回路を構成している。
【０００６】
直流電源Ｅ１の出力端間にスイッチＳ１を介してコンデンサＣ１が接続されており、スイッチＳ１がオンすると、コンデンサＣ１の両端間に直流電源Ｅ１から出力される直流の電源電圧Ｖｉｎが印加される。コンデンサＣ１の両端間には、トランスＴｒ１の一次巻線ｎ１１とｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１とが直列接続されている。また、トランスＴｒ１の二次巻線ｎ１２の両端間にダイオードＤ１とコンデンサＣ２とが直列接続されている。そして、スイッチング制御部２１がスイッチング素子Ｑ１をオンすると、トランスＴｒ１の一次巻線ｎ１１に電流が流れ、トランスＴｒ１にエネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子Ｑ１をオフすると、トランスＴｒ１に蓄積されたエネルギーによって、二次巻線ｎ１２→コンデンサＣ２→ダイオードＤ１の経路で電流が流れコンデンサＣ２が充電される。そして、スイッチング素子Ｑ１がオン・オフを繰り返すことで、コンデンサＣ２の両端間に直流電圧Ｖ１が生成される。
【０００７】
インバータ部３は、４つのｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５でフルブリッジインバータ回路を構成している。ＤＣ／ＤＣコンバータ部２の出力端間にスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４からなる直列回路と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ５からなる直列回路が並列接続されており、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５が高圧側に接続され、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３が低圧側に接続されている。そして、インバータ部３は、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の接続点とが出力端を構成している。
【０００８】
イグナイタ部４は、コンデンサＣｓと、トランスＴｒ２と、スパークギャップＳＧ１とで構成されている。コンデンサＣｓは、インバータ部３の出力端間に接続されている。このコンデンサＣｓと並列に、トランスＴｒ２の一次巻線ｎ２１とスパークギャップＳＧ１とからなる直列回路および、トランスＴｒ２の二次巻線ｎ２２と放電灯Ｌａとからなる直列回路が接続されている。
【０００９】
制御部５は、電力目標記憶部５１と、最大電力制限部５２と、電流目標演算部５３と、誤差アンプ５４とで構成されている。電力目標記憶部５１は、放電灯Ｌａに供給する出力電力目標値を記憶しており、この出力電力目標値を最大電力制限部５２が取得する。そして最大電力制限部５２は、取得した出力電力目標値を補正して電流目標演算部５３に出力する。電流目標演算部５３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２が出力する直流電圧Ｖ１を検出しており、補正後の出力電力目標値と直流電圧Ｖ２とから目標電流を算出し、誤差アンプ５４に出力する。また、誤差アンプ５４には、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２が出力する電流Ｉ１の検出結果が入力されており、目標電流と電流Ｉ１との差が生じなくなるように出力制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ部２に出力する。なお、抵抗Ｒ１を電流検出部として構成しており、電流Ｉ１の検出結果を誤差アンプ５４に出力している。
【００１０】
次に、放電灯点灯装置１の動作について説明する。
【００１１】
スイッチＳ１がオンすると、直流電源Ｅ１からＤＣ／ＤＣコンバータ部２に電源電圧Ｖｉｎが印加される。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２は、スイッチング素子Ｑ１をオン・オフすることで直流電圧Ｖ１を生成する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２は、制御部５から出力される出力制御信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１のオン時間や駆動周波数を変動することで、直流電圧Ｖ１を変動させる。
【００１２】
インバータ部３は、放電灯Ｌａの始動前は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５をオン状態に維持し、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をオフ状態に維持する。放電灯Ｌａの始動前は、放電灯Ｌａが開放状態であるため、コンデンサＣ２の両端間に生成される直流電圧Ｖ１が上昇すると、コンデンサＣｓの両端電圧も上昇する。そして、直流電圧Ｖ１が上昇して所定電圧以上になると、スパークギャップＳＧ１がブレークダウンし、トランスＴｒ２の一次巻線ｎ２１に瞬時に電圧が印加される。それによって、トランスＴｒ２の二次巻線ｎ２２には、一次巻線ｎ２１に印加される電圧の巻数比倍の高電圧（数１０ｋＶ程度）が印加される。この高電圧により放電灯Ｌａがブレークダウンする。その瞬間にＤＣ／ＤＣコンバータ部２からスイッチング素子Ｑ２，Ｑ５を介して電流が流れ、放電灯Ｌａがアーク放電に移行して放電灯Ｌａが始動する。
【００１３】
放電灯Ｌａの始動後は、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５を所定時間間隔で交番させることで交流電圧Ｖ２を生成し、放電灯Ｌａに供給する。また、制御部５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２の出力電力が出力電力目標値と一致するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２のフィードバック制御を行う。それによって、放電灯Ｌａの安定点灯を実現している。
【００１４】
また、放電灯点灯装置１は、放電灯Ｌａの光束の立ち上がり性能を確保しつつ、光束のオーバーシュートやアンダーシュートを防ぐため、放電灯Ｌａの温度上昇に応じて出力電力目標値を変動させている。電力目標記憶部５１は、図２１に示す目標電力カーブＫ１を記憶している。この目標電力カーブＫ１は、放電灯Ｌａの始動後の時間に対する出力電力目標値を示している。目標電力カーブＫ１は、放電灯Ｌａが始動した時間をｔ０とした場合、時間ｔ０から時間ｔ１までの期間ＴＡの間は、放電灯Ｌａの定格電力Ｗｓ０の倍以上の電力を出力電力目標値としている。以降、期間ＴＡにおける出力電力目標値を最大電力目標値と称し、ここでは最大電力目標値に放電灯Ｌａの許容最大電力値Ｗｐ０（７０〜９０Ｗ程度）が設定されている。放電灯Ｌａの始動直後は、放電灯Ｌａに大きな電力を供給することによって、放電灯Ｌａの光束を急速に立ち上がらせる。なお、この期間ＴＡは４秒間程度が望ましい。
【００１５】
そして、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間ＴＢの間は、放電灯Ｌａの光束がオーバーシュートやアンダーシュートを起さないように、出力電力目標値を最大電力目標値Ｗｐ０から滑らかに低減して定常電力目標値に漸近させる。ここでは、定常電力目標値に放電灯Ｌａの定格電力Ｗｓ０（３５Ｗ）が設定されている。なお、この期間ＴＢは約４０〜５０秒程度が望ましい。そして、時間ｔ２以降の期間ＴＣは、出力電力目標値を定常電力目標値Ｗｓ０に維持することで、放電灯Ｌａを安定点灯させる。
【００１６】
なお、上述した制御は、放電灯Ｌａが冷えた状態から始動（以降、初始動と称す）させる場合のみ行う。放電灯Ｌａを短期間消灯した直後における放電灯Ｌａの温度が高い状態で、初始動（コールドスタート）時の制御を行うと、期間ＴＡ，ＴＢにおいて放電灯Ｌａが過剰発光する。そこで、点灯していた放電灯Ｌａを短期間消灯した直後の始動（以降、再始動と称す）を行う場合は、以下の制御を行う。
【００１７】
図２２に示すように、放電灯Ｌａの消灯時間に応じて、目標電力カーブＫ１における期間ＴＡ，ＴＢ中の時間ｔａ，ｔｂからスタートし、以降は目標電力カーブＫ１に沿って出力電力目標値を変動させる。それによって、再始動後に放電灯Ｌａに供給される電力が抑えられ、再始動時の過剰発光を抑制している。
【００１８】
すなわち、図２２に示すように、再点灯前の消灯時間が比較的長い場合、目標電力カーブＫ１の時間ｔａにおける出力電力目標値Ｗａから開始し、再点灯前の消灯時間が比較的短い場合、目標電力カーブＫ１の時間ｔｂ（＞ｔａ）における出力電力目標値Ｗｂ（＜Ｗａ）から開始する。それによって、再点灯前の消灯時間が短い、つまり、放電灯Ｌａの温度が高いほど放電灯Ｌａに供給される電力が抑制される。
【００１９】
なお、再始動時は、例えばコンデンサの充放電回路で構成されるタイマ回路を用いて、再始動時のコンデンサの両端電圧（充電電荷量）に応じて放電灯Ｌａに供給する電力を決定する。
【００２０】
また、放電灯点灯装置１を車載用途等の高温環境下で使用し、放電灯点灯装置１の周囲温度が高い場合や電源電圧Ｖｉｎが低下した場合は、回路損失および構成部品の熱ストレス増加による回路破壊を起すおそれがある。これを防止するために、電源電圧Ｖｉｎおよび周囲温度Ｔａを検出し、この検出結果に基づいて最大電力目標値を低減させる制御を行う（例えば、特許文献３参照）。
【００２１】
図２０に示す放電灯点灯装置１は、電源電圧検出部６と温度検出部７とを備えている。電源電圧検出部６は、直流電源Ｅ１からＤＣ／ＤＣコンバータ部２に印加される電源電圧Ｖｉｎを検出し、最大電力制限部５２に出力している。また、温度検出部７は、放電灯点灯装置１の周囲温度Ｔａを検出し、最大電力制限部５２に出力している。なお、温度検出部７は、放電灯点灯装置１の温度を検出するように構成してもよい。
【００２２】
そして、最大電力制限部５２は、電源電圧検出部６と温度検出部７との検出結果とに基づいて最大電力目標値を許容最大電力値Ｗｐ０から低減させる。
【００２３】
例えば、図２３に示すように、周囲温度ＴａがＴａ０（常温）の場合における目標電力カーブをＫ１とし、周囲温度ＴａがＴａ０からＴａ１に上昇した場合における目標電力カーブをＫ１ａとする。最大電力制限部５２は、周囲温度ＴａがＴａ０からＴａ１に上昇した場合、最大電力目標値をＷｐ０よりも低いＷｐｃに補正し、時間ｔｃまでＷｐｃを維持する。そして、時間ｔｃ以降は、目標電力カーブＫ１に沿って出力電力目標値を変動させる。また、周囲温度ＴａがＴａ２（＞Ｔａ１）に上昇した場合における目標電力カーブをＫ１ｂとする。この場合、最大電力制限部５２は、最大電力目標値をＷｐ０よりも低いＷｐｄ（＜Ｗｐｃ）に補正し、時間ｔｄまでＷｐｄを維持する。そして、時間ｔｄ以降は、目標電力カーブＫ１に沿って出力電力目標値を変動させる。
【００２４】
しかし、図２３に示すように、周囲温度Ｔａの上昇に応じて最大電力目標値のみを低減すると、低減後の最大電力目標値を維持する期間が長くなる（ｔ１＜ｔｃ＜ｔｄ）。最大電力目標値を維持する時間が長くなれば、回路損失や構成部品の熱ストレスは増加傾向になる。
【００２５】
そこで、最大電力目標値だけでなく、図２４に示すように全ての期間ＴＡ〜ＴＣにわたって出力電力目標値を目標電力カーブＫ１から低減した目標電力カーブＫ２を生成する。そして、目標電力カーブＫ２に沿って放電灯Ｌａに供給する電力を決定する。なお、図２４における目標電力カーブＫ２の最大電力目標値は、より厳しい周囲温度条件（例えば、車載用途であれば周囲温度Ｔａ＝１０５℃付近）において放電灯Ｌａを正常に点灯始動可能な下限電力Ｗｐ１（５０Ｗ程度）付近に設定される。さらに、目標電力カーブＫ２の定常電力目標値は、放電灯Ｌａの定格電力Ｗｓ０より低いＷｓ１（３０Ｗ程度）に設定される。それによって、熱ストレスを抑制しつつ放電灯Ｌａの初始動時の始動性能を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特許第２９４６３８４号
【特許文献２】特開２０００−２３５８９９号公報
【特許文献３】特開２００２−２１６９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかし、図２４に示す目標電力カーブＫ２を用いて放電灯Ｌａに供給する電力を決定する場合、再点灯前の消灯時間が極端に短い再始動時において放電灯Ｌａの始動直後に供給する電力（最大電力）が低くなる。図２４に示すように、時間ｔｅを始点として出力電力目標値の変動をスタートする場合における最大電力目標値はＷｅとなり、放電灯Ｌａの定格電力Ｗｓ０（３５Ｗ）よりも低くなる。それによって、放電灯Ｌａの始動性能が低下し、放電灯Ｌａが正常に点灯しない、または点灯直後に立ち消えが発生するという課題がある。
【００２８】
また、電源電圧Ｖｉｎおよび周囲温度Ｔａに加え、放電灯Ｌａの状態（再点灯前の消灯時間）に応じて、構成部品の発熱量を計算し、再始動時の目標電力カーブを設定する方法も考えられる。しかし、この場合、最大電力目標値，定常電力目標値に加え、点灯始動から安定点灯に至るまでの時間に対する電力低減の傾きを、電源電圧Ｖｉｎ条件，周囲温度Ｔａ条件，放電灯Ｌａの状態（再点灯前の消灯時間）の全ての組み合わせに応じて個別に設定する必要がある。そのため、制御が極めて複雑となるので実現は難しい。
【００２９】
また、車載用途の前照灯では、ＨＩＤランプが主流になりつつあるが、近年、環境負荷軽減のため水銀フリーＨＩＤランプの採用が加速している。ただし、水銀を無くすことで、水銀を封入した従来のＨＩＤランプに比べ、主に点灯始動後における数秒間の光束立ち上がりが遅くなる。そのため、再始動時において、最大電力目標値がＷｐｅで放電灯Ｌａが点灯したとしても、光束の立ち上がりが極端に遅くなるという課題がある。
【００３０】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、高温時および低電源電圧時において熱ストレスを低減すると共に、放電灯の始動性能を確保することができる放電灯点灯装置および、これを用いた前照灯，車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明の放電灯点灯装置は、直流電源を入力として放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置において、放電灯に電力を供給する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路と、周囲温度または自装置の温度を検出する温度検出部と、前記直流電源の電圧を検出する電源電圧検出部と、前記放電灯が消灯してから点灯するまでの消灯時間を計測する消灯時間計測部とを備え、前記制御回路は、前記放電灯を始動させた後、前記放電灯に供給する電力を最大電力値から当該最大電力値より低い定常電力値に向かって、前記放電灯の点灯時間に応じて低減させ、前記最大電力値として、前記温度検出部の検出値が高くなるにつれて、さらに前記電源電圧検出部の検出値が低くなるにつれて、さらに前記消灯時間計測部の計測値が短くなるにつれて低減する第１の目標値を算出し、前記第１の目標値が第１の閾値より大きい場合、前記最大電力値に前記第１の目標値を設定し、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定することを特徴とする。
【００３２】
この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記定常電力値として、前記温度検出部の検出値が高くなるにつれて、さらに前記電源電圧検出部の検出値が低くなるにつれて前記放電灯の定格電力から低減する第２の目標値を算出し、前記第２の目標値が第２の閾値より大きい場合、前記定常電力値に前記第２の目標値を設定し、前記第２の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記定常電力値に前記第２の閾値を設定することが好ましい。
【００３３】
この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記定常電力値として前記温度検出部の検出値が高くなるにつれて、さらに前記電源電圧検出部の検出値が低くなるにつれて前記放電灯の定格電力から低減する第２の目標値を算出し、前記定常電力値に前記第２の目標値を設定することが好ましい。
【００３４】
この放電灯点灯装置において、前記第１の閾値は、前記放電灯の定格電力よりも大きいことが好ましい。
【００３５】
この放電灯点灯装置において、前記第１の閾値は、前記放電灯の定格電力の１．２倍以下であることが好ましい。
【００３６】
この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定し、前記放電灯に供給する電力が前記第１の閾値である状態を２００ｍｓｅｃ以上維持することが好ましい。
【００３７】
この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定し、前記放電灯に供給する電力が前記第１の閾値である状態が５ｓｅｃ以下であることが好ましい。
【００３８】
この放電灯点灯装置において、前記消灯時間計測部の計測値が所定時間以下の場合にのみ、前記制御回路は、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定することが好ましい。
【００３９】
この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が所定温度以上である場合、前記第１の閾値を前記第１の目標値よりも低くすることが好ましい。
【００４０】
この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記電源電圧検出部の検出値が所定電圧以下である場合、前記第１の閾値を前記第１の目標値よりも低くすることが好ましい。
【００４１】
本発明の前照灯は、直流電源を入力として放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置において、放電灯に電力を供給する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路と、周囲温度または自装置の温度を検出する温度検出部と、前記直流電源の電圧を検出する電源電圧検出部と、前記放電灯が消灯してから点灯するまでの消灯時間を計測する消灯時間計測部とを備え、前記制御回路は、前記放電灯を始動させた後、前記放電灯に供給する電力を最大電力値から当該最大電力値より低い定常電力値に向かって、前記放電灯の点灯時間に応じて低減させ、前記最大電力値として、前記温度検出部の検出値が高くなるにつれて、さらに前記電源電圧検出部の検出値が低くなるにつれて、さらに前記消灯時間計測部の計測値が短くなるにつれて低減する第１の目標値を算出し、前記第１の目標値が第１の閾値より大きい場合、前記最大電力値に前記第１の目標値を設定し、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定する放電灯点灯装置と、前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯とを備えることを特徴とする。
【００４２】
本発明の車両は、直流電源を入力として放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置において、放電灯に電力を供給する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路と、周囲温度または自装置の温度を検出する温度検出部と、前記直流電源の電圧を検出する電源電圧検出部と、前記放電灯が消灯してから点灯するまでの消灯時間を計測する消灯時間計測部とを備え、前記制御回路は、前記放電灯を始動させた後、前記放電灯に供給する電力を最大電力値から当該最大電力値より低い定常電力値に向かって、前記放電灯の点灯時間に応じて低減させ、前記最大電力値として、前記温度検出部の検出値が高くなるにつれて、さらに前記電源電圧検出部の検出値が低くなるにつれて、さらに前記消灯時間計測部の計測値が短くなるにつれて低減する第１の目標値を算出し、前記第１の目標値が第１の閾値より大きい場合、前記最大電力値に前記第１の目標値を設定し、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定する放電灯点灯装置と、前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯とを備える前照灯と、前記前照灯が取り付けられる車体とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４３】
以上説明したように、本発明では、高温時および低電源電圧時において熱ストレスを低減すると共に、放電灯の点灯を維持することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図２】出力電力目標値の変動を示すグラフである。
【図３】周囲温度に対する第１の低減量を示すグラフである。
【図４】電源電圧に対する第２の低減量を示すグラフである。
【図５】時間に対する出力電力の変動を示すグラフである。
【図６】時間に対する出力電力の変動を示すグラフである。
【図７】下限電力カーブを示すグラフである。
【図８】（ａ）時間に対する電源電圧を示すグラフである。（ｂ）時間に対する放電灯点圧を示すグラフである。（ｃ）時間に対する放電灯電流を示すグラフである。
【図９】出力電力目標値の変動を示すグラフである。
【図１０】下限電力カーブを示すグラフである。
【図１１】下限電力カーブを示すグラフである。
【図１２】下限電力カーブを示すグラフである。
【図１３】消灯時間による電力目標カーブの変動を示すグラフである。
【図１４】消灯時間計測部の回路構成図である。
【図１５】消灯時間に対するコンデンサ電圧の変動を示すグラフである。
【図１６】（ａ）時間に対する出力電力目標値を示すグラフである。（ｂ）時間に対する電源電流を示すグラフである。（ｃ）時間に対するコンデンサ電圧を示すグラフである。
【図１７】放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図１８】時間に対する出力電力の変動を示すグラフである。
【図１９】前照灯および車両の概略構成図である。
【図２０】従来の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図２１】出力電力目標値の変動を示すグラフである。
【図２２】出力電力目標値の変動を示すグラフである。
【図２３】出力電力目標値の変動を示すグラフである。
【図２４】出力電力目標値の変動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４６】
（実施形態１）
本実施形態の放電灯点灯装置１の回路構成図を図１に示す。なお、図２０に示した従来の放電灯点灯１と同様の構成には、同一符号を付して説明は省略する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２とインバータ部３とイグナイタ部４とが本願発明の駆動回路に相当し、制御部５が本願発明の制御回路に相当する。
【００４７】
本実施形態の放電灯点灯装置１の制御部５は、電力目標記憶部５１と最大電力制限部５２と電流目標演算部５３と誤差アンプ５４と下限電力制限部５５と消灯時間計測部５６とで構成されている。下限電力制限部５５は、最大電力制限部５２と電流目標演算部５３との間に介挿されており、放電灯Ｌａを始動させた直後に放電灯Ｌａに供給する電力の出力電力目標値の下限値を設定している。消灯時間計測部５６は、放電灯Ｌａが消灯してから再点灯するまでの消灯時間を計測している。
【００４８】
電力目標記憶部５１は、図２に示すように、放電灯Ｌａを点灯始動させた後に、放電灯Ｌａに供給する電力の目標値（出力電力目標値）の変動特性を示す目標電力カーブＫ１を記憶している。
【００４９】
目標電力カーブＫ１は、放電灯Ｌａを点灯始動させた直後に供給する電力（最大電力）から、放電灯Ｌａの安定点灯時に供給する電力（定常電力）に向かって、放電灯Ｌａの点灯時間に応じて低減するように設定されている。目標電力カーブＫ１は、期間ＴＡにおいて最大電力を維持し、期間ＴＢにおいて放電灯Ｌａの点灯時間に応じて最大電力から定常電力に向かって低減し、期間ＴＣにおいて定常電力を維持するように出力電力目標値が変動している。なお、目標電力カーブＫ１において、最大電力の目標値（以降、最大電力目標値と称す）には放電灯Ｌａの許容最大電力値であるＷｐ０（７０〜９０Ｗ程度）が設定され、定常電力の目標値（以降、定常電力目標値）には放電灯Ｌａの定格電力値であるＷｓ０（３５Ｗ）が設定されている。
【００５０】
また、消灯時間計測部５６は、放電灯Ｌａが消灯してから点灯するまでの消灯時間を計測しており、従来の放電灯点灯装置と同様に、この消灯時間に応じて出力電力目標値の変動を開始する点が変動する。例えば、図２において、放電灯Ｌａの初始動または消灯時間が長い場合、時間ｔ０から目標電力カーブＫ１に沿って出力電力目標値が変動する。しかし、放電灯Ｌａの再始動で消灯時間が短い場合、時間ｔａから目標電力カーブＫ１に沿って出力電力目標値が変動する。なお、この場合における最大電力目標値はＷａとなる。
【００５１】
最大電力制限部５２は、温度検出部７の検出値（周囲温度Ｔａ）および電源電圧検出部６の検出値（電源電圧Ｖｉｎ）に基づいて、電力目標記憶部５１から取得した出力電力目標値（目標電力カーブＫ１）を補正する。具体的には、目標電力カーブＫ１における最大電力目標値を補正した第１の目標値Ｗｐ１を生成する。以下に、第１の目標値Ｗｐ１の生成について説明する。
【００５２】
最大電力制限部５２は、図３に示すように、温度検出部７の検出値（周囲温度Ｔａ）を変数とする関数を用いて周囲温度Ｔａに応じた最大電力目標値の低減量（以降、第１の低減量Ｗｔと称す）を決定する。周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ１以下である場合、第１低減量Ｗｔは０となる。また、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ１を上回るにつれて第１の低減量Ｗｔが増加し、温度Ｔａ１に達すると第１の低減量ＷｔはＷｔ１となる。
【００５３】
また、最大電力制限部５２は、図４に示すように、電源電圧検出部６の検出値（電源電圧Ｖｉｎ）を変数とする関数を用いて電源電圧Ｖｉｎに応じた最大電力の低減量（以降、第２の低減量Ｗｖと称す）を決定する。電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ１以上である場合、第２の低減量Ｗｖは０となる。また、電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ１を下回るにつれて第２の低減量Ｗｖが増加し、電圧Ｖｉｎ１に達すると第２の低減量ＷｖはＷｖ１となる。
【００５４】
電力目標記憶部５１には最大電力目標値として放電灯Ｌａの許容最大電力値Ｗｐ０が設定されており、最大電力制限部５２は、下記式（１）に示すように、許容最大電力値Ｗｐ０から第１，第２の低減量Ｗｔ，Ｗｖを差し引くことで第１の目標値Ｗｐ１を生成する。
【００５５】
Ｗｐ１＝Ｗｐ０−Ｗｔ−Ｗｖ （１）
なお、上記演算例は放電灯Ｌａの初始動で最大電力目標値が許容最大電力値Ｗｐ０の場合であって、再始動で、例えば最大電力目標値がＷａの場合、第１の目標値Ｗｐ１はＷａから第１，第２の低減量Ｗｔ，Ｗｖを差し引いた値（Ｗｐ１＝Ｗａ−Ｗｔ−Ｗｖ）となる。
【００５６】
また、本実施形態の最大電力制限部５２は、目標電力カーブＫ１の最大電力目標値だけでなく、定常電力目標値も上記同様に補正し、目標電力カーブＫ１における定常電力目標値であるＷｓ０を低減させた第２の目標値Ｗｓ１を生成する。すなわち、本実施形態では、図２に示すように、全ての期間ＴＡ〜ＴＣにわたって、目標電力カーブＫ１を周囲温度Ｔａ，電源電圧Ｖｉｎに基づいて補正し、第１の目標値Ｗｐ１を始点とし、第２の目標値Ｗｓ１を終点とする目標電力カーブＫ２を生成する。なお、図２における目標電力カーブＫ２は、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ１を超えて放電灯点灯装置１の動作周囲温度の最大値まで上昇した場合における出力電力目標値の変動特性を示している。なお、目標電力カーブＫ２における最大電力目標値（第１の目標値Ｗｐ１）は、Ｗｐｔｍａｘ（＜Ｗｐ０）に設定され、定常電力目標値（第２の目標値Ｗｓ１）は、Ｗｓｔｍａｘ（＜Ｗｓ０）に設定されている。
【００５７】
そして、制御部５は、周囲温度Ｔａ，電源電圧Ｖｉｎに応じて目標電力カーブＫ１を低減した目標電力カーブＫ２に沿った電力が放電灯Ｌａに供給されるように、フィードバック制御を行う。
【００５８】
なお、定格電力Ｗｓ０＝３５Ｗの放電灯Ｌａ（高輝度放電灯）を点灯する車載用途の前照灯に放電灯点灯装置１を適用する場合、周囲温度Ｔａは８５〜１０５℃まで上昇する。放電灯Ｌａの安定点灯始動および構成部品の熱ストレス等を考慮して、Ｗｐｔｍａｘは４５〜５５Ｗ、Ｗｓｔｍａｘは２５〜３５Ｗに設定される。
【００５９】
このように、全ての期間ＴＡ〜ＴＣにわたって目標電力カーブＫ１を補正した目標電力カーブＫ２を用いて放電灯Ｌａに供給する電力を決定するので、電源電圧Ｖｉｎが低い場合や周囲温度Ｔａが高い場合においても、回路部品の熱ストレスを抑制しつつ、放電灯Ｌａの初始動時の始動性能を確保することができる。また、本実施形態の放電灯点灯装置１は、放電灯Ｌａの再始動に関しては、放電灯Ｌａの状態（再点灯前の消灯時間）に応じて、目標電力カーブＫ２の途中から出力電力目標値の変動を開始することで、放電灯Ｌａの過剰発光を防いでいる。
【００６０】
また、本実施形態の放電灯点灯装置１は、下限電力制限部５５を備えており、下限電力制限部５５には下限電力カーブＫ３が設定されている（図２参照）。下限電力カーブＫ３とは、いかなる電源電圧Ｖｉｎ条件，周囲温度Ｔａ条件、放電灯Ｌａの状態（再点灯前の消灯時間）に関わらず、点灯始動時における放電灯Ｌａへの投入電力はこれを下回らないように設定された目標電力カーブの下限値である。
【００６１】
下限電力カーブＫ３における最大電力目標値は、第１の閾値Ｗｐｍｉｎに設定されており、この第１の閾値Ｗｐｍｉｎは、少なくとも放電灯Ｌａの再始動時において安定点灯始動が可能な下限の電力値に設定されている。すなわち、下限電力カーブＫ３は、いかなる電源電圧Ｖｉｎ条件，周囲温度Ｔａ条件においても構成部品の熱ストレスによる回路破壊を防止可能な値に設定されており、第１の閾値Ｗｐｍｉｎは、放電灯Ｌａの定格電力Ｗｓ０よりも大きい値で、かつ定格電力Ｗｓ０の１．２倍以下に設定するのが望ましい。
【００６２】
また、下限電力カーブＫ３における定常電力目標値（第２の閾値Ｗｓｍｉｎ）は、Ｗｓｔｍａｘに設定されている。したがって、本実施形態では、周囲温度Ｔａが放電灯点灯装置１の動作周囲温度の最大値である場合における目標電力カーブＫ２の定常目標電力値Ｗｓｔｍａｘと同一の値に設定されている。したがって、図２に示すように、下限電力カーブＫ３は、時間ｔ１１を始点とする目標電力カーブＫ２と重なる。
【００６３】
そして、下限電力制限部５５は、周囲温度Ｔａ，電源電圧Ｖｉｎに基づいて電力目標カーブＫ１を補正した電力目標カーブＫ２と、下限電力カーブＫ３とを比較し、放電灯Ｌａに供給する電力の目標値を決定する。
【００６４】
例えば、再点灯前の消灯時間が長い場合や、周囲温度Ｔａが低く、電源電圧Ｖｉｎが高い場合は、図５に示すように、第１の目標値Ｗｐ１が第１の閾値Ｗｐｍｉｎよりも大きく、目標電力カーブＫ２が下限電力カーブＫ３を上回る。この場合、下限電力制限部５５は目標電力カーブＫ２に沿った出力電力目標値を電流目標演算部５３に出力する。そして、以降は、従来の放電灯点灯装置１と同様に、目標電力カーブＫ２に沿った出力電力が放電灯Ｌａに供給されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２のスイッチング素子Ｑ１を駆動して放電灯Ｌａへの投入電力を調整する。すなわち、目標電力カーブＫ２が下限電力カーブＫ３を上回る場合、最大電力値に第１の目標値Ｗｐ１が設定され、定常電力値に第２の目標値Ｗｓ１が設定される。
【００６５】
一方、再点灯前の消灯時間が短い場合や、周囲温度Ｔａが高く、電源電圧Ｖｉｎが低い場合は、図６に示すように、第１の目標値Ｗｐ１が第１の閾値Ｗｐｍｉｎよりも小さくなる。すなわち、目標電力カーブＫ２が下限電力カーブＫ３を下回る。この場合、下限電力制限部５５は下限電力カーブＫ３に沿った出力電力目標値を電流目標演算部５３に出力する。そして、上記同様に、下限電力カーブＫ３に沿った出力電力が放電灯Ｌａに供給されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２のスイッチング素子Ｑ１を駆動して放電灯Ｌａへの投入電力を調整する。すなわち、目標電力カーブＫ２が下限電力カーブＫ３を下回る場合、最大電力値に第１の閾値Ｗｐｍｉｎが設定され、定常電力値に第２の閾値Ｗｓｍｉｎが設定される。
【００６６】
このように、本実施形態では、放電灯Ｌａの点灯始動時には少なくとも第１の閾値Ｗｐｍｉｎ以上の電力が供給されることとなる。それによって、電源電圧Ｖｉｎが低い場合や周囲温度Ｔａが高い場合においても、放電灯Ｌａの始動性を確保することで放電灯Ｌａの安定点灯始動が可能になると共に、放電灯Ｌａの再始動時に熱ストレスによる回路破壊を防止することができる。
【００６７】
また、下限電力カーブＫ３は所定値のため、下限電力カーブＫ３の初期値である最大電力目標値（第１の閾値Ｗｐｍｉｎ）を初始動時の目標電力カーブＫ２における期間ＴＡ〜ＴＢの途中の点にする必要はない（図２参照）。したがって、図７に示すように、下限電力カーブＫ３を、最大電力目標値（第１の閾値Ｗｐｍｉｎ）を所定期間Ｔ１１維持するようなカーブに設定してもよい。この期間Ｔ１１は、放電灯Ｌａの点灯始動直後は特性が不安定であるため、点灯直後の電力変化による立ち消えや最大電力から定常電力へ電力を低減する際に発生するちらつきを防止するために設定される。
【００６８】
次に、放電灯点灯装置１を定格電力Ｗｓ０＝３５ＷのＨＩＤランプ（放電灯Ｌａ）を点灯する車載用途の前照灯に適用する場合について説明する。
【００６９】
近年、環境負荷軽減のために水銀フリータイプのＨＩＤランプの採用が進んでおり、従来の水銀封入タイプのＨＩＤランプと定格電力は同じ３５Ｗだが、定格電圧が１／２，定格電流が２倍となっている。また、水銀は、期間ＴＡ，ＴＢにおける光束立ち上がりへの寄与度が大きいため、水銀フリーＨＩＤランプは、より大きな電力を投入しないと光束の立ち上がりが遅いという課題がある。したがって、放電灯Ｌａの規格（推奨値）として水銀封入タイプのＨＩＤランプの許容最大電力値Ｗｐ０が６０〜７０Ｗ程度に設定されているのに対し、水銀フリータイプのＨＩＤランプの許容最大電力値Ｗｐ０は７０〜９０Ｗに設定されている。
【００７０】
なお、放電灯Ｌａは点灯を長期間継続すると、電極の変形，磨耗の進行によって徐々にランプ電圧が上昇し、ランプ電圧が所定値以上（水銀フリータイプのＨＩＤでは５０〜７０Ｖ程度、水銀封入タイプのＨＩＤでは９０〜１１０Ｖ程度）になると、点灯始動および点灯維持できない状態となる。すなわち、放電灯Ｌａの寿命となる。また、ランプ電圧が上昇するほど、安定した放電を維持するのが難しくなり、極性反転時の休止期間が長くなることによるちらつきや、点灯始動時の不点，立ち消えを起しやすくなる。したがって、放電灯に投入する電力が増えるほど、電極の変形，磨耗が加速するため、放電灯Ｌａへの投入電力は許容最大電力Ｗｐ０以下に制御する必要がある。本実施形態の放電灯点灯装置１は、いずれのＨＩＤランプ（放電灯Ｌａ）を点灯する装置にも適用可能であり、以上の理由により許容最大電力値Ｗｐ０はＨＩＤランプの種類に応じて６０〜９０Ｗに設定される。
【００７１】
また、車載用途の前照灯では、とりわけ走行中における安全性の確保のため、前照灯用スイッチをオンしてから、瞬時に光束を立ち上げる必要がある。光束の立ち上がり性能に関する放電灯点灯装置１への要求性能として、点灯始動開始から４秒後時点での安定点灯時の照度に対する相対照度が所定以上であることが求められる。これに、制御回路のばらつき等を考慮し、放電灯Ｌａ点灯始動時において最大電力を維持する時間は５秒程度に設定される。
【００７２】
下限電力カーブＫ３でランプを点灯するのは、電源電圧Ｖｉｎが低くかつ周囲温度Ｔａが高い状態である。したがって、下限電力カーブＫ３を用いて放電灯Ｌａへの投入電力を決定する場合、電源電圧Ｖｉｎが高いもしくは周囲温度Ｔａが低い状態に比べ、放電灯Ｌａへの投入電力が低くなるものの、光束を極力速やかに立ち上げるために最大電力（第１の閾値＝Ｗｐｍｉｎ）を維持する時間を５秒程度に設定するのが望ましい。一方で、電源電圧Ｖｉｎが低くかつ、周囲温度Ｔａが高い状態では回路損失が増加する傾向にあり、最大電力（Ｗｐｍｉｎ）を長時間維持することで回路損失の増加による放電灯点灯装置１の破壊などが懸念される。また、電源電圧Ｖｉｎが低くかつ、周囲温度Ｔａが高い状態は長時間継続するものではなく特殊な状態であることから、光束の立ち上げ性能よりも回路破壊を防止することを優先するため、図７における期間Ｔ１１の最大値は５秒以下に設定される。
【００７３】
次に、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、車載用途の前照灯に用いられる高輝度放電灯を点灯する際、点灯直後に速やかに放電を安定させるために、電極温度を短期間で上昇させる電極過熱期間ＴＥを設ける。直流電源Ｅ１が投入されると放電灯Ｌａに供給される電圧（放電灯電圧）が上昇し、時間ｔ０においてスパークギャップＳＧ１がブレークダウンすることで放電灯Ｌａが始動する（無負荷期間ＴＤ）。そして、図８（ｂ）（ｃ）に示すように、電極加熱期間ＴＥは、所定の電力（放電灯電圧，放電灯電流）を放電灯Ｌａに供給することで、放電灯Ｌａの電極を加熱する。そして、光束立ち上げ期間ＴＦにおいて、放電灯Ｌａに供給する交流電圧を上昇することで光束を立ち上げ、安定点灯期間ＴＧ（期間ＴＣ）において、放電灯Ｌａに所定の交流電力を供給することで放電灯Ｌａを安定点灯させる。
【００７４】
電極加熱期間ＴＥおよび、電極加熱期間ＴＥ中に放電灯Ｌａに供給する放電灯電流の電流値は、放電灯Ｌａの状態に応じて可変するが、放電灯Ｌａの規格値（推奨値）として、半周期毎に電流時間積４０〜７０ｍＡｓのエネルギーが必要とされる。なお、初始動ほど高い点灯始動電流が必要なため、電極加熱期間ＴＥにおける放電灯電流値が高く（時間が短く）設定され、再始動時の消灯時間が短いほど放電灯電流値が低く（時間が長く）設定される。また、本実施形態では、電源電圧Ｖｉｎの低下、周囲温度Ｔａの上昇によって放電灯Ｌａへの投入電力を低減しているため、再始動も含めると電極加熱期間ＴＥにおける放電灯電流の下限値は１．０〜１．３Ａ程度に設定される。
【００７５】
ただし、この電極加熱期間ＴＥは放電灯Ｌａの放電が不安定で、急なインピーダンス等の変化により、短期間ではあるが放電灯電流が１．０Ａを下回る場合がある。この場合、放電灯Ｌａの立ち消えが発生する可能性が高いため、電流時間積を数〜数十ｍｓ程度増加することで電極温度を上昇させ、放電を安定させる制御を行う。したがって、電流時間積は最大で８０〜９０ｍＡｓとなり、放電灯電流の下限値が１．０Ａ程度であるため、電極加熱期間ＴＥは半周期で最大１００ｍｓ（１周期で２００ｍｓ）程度となる。さらに、放電灯Ｌａの放電が不安定な電極過熱期間ＴＥに放電灯Ｌａへの投入電力を変化させると、ちらつきや立ち消え、消灯の要因になるため、この期間はランプ電力が一定となるように制御する必要がある。
【００７６】
以上より、本実施形態では、下限電力カーブＫ３における最大電力目標値（第１の閾値Ｗｐｍｉｎ）を維持する期間Ｔ１１を２００ｍｓ以上に設定している（図７参照）。
【００７７】
次に、第１の閾値Ｗｐｍｉｎについて説明する。
【００７８】
第１の閾値Ｗｐｍｉｎは、寿命末期の放電灯Ｌａを含めて安定した点灯始動特性を得るために極力高い値に設定するのが望ましい。しかし、電源電圧Ｖｉｎが低く、かつ周囲温度Ｔａが高い状態では回路損失が増加する傾向にあり、第１の閾値Ｗｐｍｉｎを高い値に設定することで回路損失の増加による放電灯点灯装置１の破壊等が懸念されるため、極力低い値に設定する必要がある。
【００７９】
そこで、３０００時間程度点灯させた寿命末期バルブに関して、図９に示すような電力カーブＫ４を用いて点灯確認（試験回数２００回）を実施した。なお、図９に示す電力カーブＫ４は最大電力目標値（第１の閾値Ｗｐｍｉｎ）の維持時間がなく、すぐに出力電力目標値を低減させるカーブとした上で、放電灯Ｌａが正常に点灯するのに必要な最大電力目標値（第１の閾値Ｗｐｍｉｎ）の値がどの程度かを確認した。
【００８０】
第１の閾値Ｗｐｍｉｎが３０Ｗ程度の場合、放電灯Ｌａが正常に点灯する確率は再点灯前の消灯時間によっても変化するが３０〜６５％であった。次に、第１の閾値Ｗｐｍｉｎが３５〜４０Ｗ程度の場合、放電灯Ｌａの点灯確率は１００％であった。
【００８１】
以上より、下限電力カーブＫ３は第１の閾値Ｗｐｍｉｎの維持時間（期間Ｔ１１）があるため、第１の閾値Ｗｐｍｉｎを４０Ｗに設定するのが望ましい。それによって、放電灯Ｌａに投入する電力は少なくとも４０Ｗよりも大きくなるため、放電灯Ｌａの始動性能を確保し放電灯Ｌａを安定して点灯始動することが可能である。よって、第１の閾値Ｗｐｍｉｎは放電灯Ｌａの定格電力Ｗｓ０（３５Ｗ）に対して１．２倍程度の値にするのが望ましい。
【００８２】
（実施形態２）
実施形態１では下限電力カーブＫ３は、放電灯Ｌａの点灯始動開始（時間ｔ０）から安定点灯（時間ｔ２）に至るまでの期間ＴＡ〜ＴＣに設定されている。しかし、本実施形態では図１０に示すように、放電灯Ｌａの点灯始動開始から安定点灯に至る直前までの期間ＴＡ，ＴＢのみに設定することに特徴を有するものである。
【００８３】
放電灯点灯装置１の構成部品の発熱が最大となる期間ＴＡおよび、放電灯Ｌａの放電が不安定で立ち消えやちらつきが発生しやすい期間ＴＡ〜ＴＢのみに下限電力カーブＫ３を設定する。それによって、安定点灯期間（期間ＴＣ）には放電灯Ｌａへの投入電力を変更することができる。
【００８４】
実施形態１では、第１の目標値Ｗｐ１が第１の閾値Ｗｐｍｉｎよりも小さい場合、すなわち電力目標カーブＫ２が下限電力カーブＫ３を下回る場合、放電灯Ｌａへの投入電力は安定点灯期間に至るまでの期間ＴＡ〜ＴＣにわたって下限電力カーブＫ３に制限される。しかし、本実施形態では、下限電力カーブＫ３を期間ＴＡ，ＴＢにのみ設定している。それによって、比較的回路損失の低い安定点灯期間ＴＧ（期間ＴＣ）において、直流電源Ｅ１の電源電流の低下により電源電圧Ｖｉｎが上昇した場合や、放電灯点灯装置１の発熱量低下により周囲温度Ｔａが低下した場合に定常電力を増加することが可能となる。それによって、放電灯Ｌａをより安定点灯することができる。
【００８５】
さらに、電力目標カーブＫ１と下限電力カーブＫ３との比較期間を短くすることが可能であり、放電灯点灯装置１の制御応答速度を高め、制御回路を簡素化することができる。
【００８６】
また、下限電力カーブＫ３の設定期間は期間ＴＢの終点（時間ｔ２）まで設定する必要はなく、期間ＴＢ内における任意の時間までの設定でもよい。また、下限電力カーブＫ３に、最大電力目標値の維持時間（期間ＴＡ）が設定されていない場合でも同様である。
【００８７】
また、図１１に示すように放電灯点灯装置１の回路損失が最大となる期間（期間ＴＡ）のみ下限電力カーブＫ３を設定してもよい。それによって、期間ＴＢにおいても放電灯Ｌａへの投入電力を増加し放電をより安定にすることができると共に、光束の立ち上げをより早めることができる。
【００８８】
また、図１２に示すように、期間ＴＡ，ＴＢにおいて所定期間が経過する毎に段階的に出力電力目標値を低減するように下限電力カーブＫ３を設定してもよい。それによって、上記同様の効果を得ることができる。さらに、目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較をより容易にすることで放電灯点灯装置１の制御応答速度をさらに高めることができる。
【００８９】
（実施形態３）
実施形態１，２で示した下限電力カーブＫ３は、放電灯Ｌａの状態（再点灯前の消灯時間）に関わらず、目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３とを比較し、放電灯Ｌａへの投入電力を決定する制御を行っている。しかし、本実施形態では、再始動における再点灯前の消灯時間が所定時間以上の場合のみ目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行う。
【００９０】
図１３に示すように、再始動時には点灯前の消灯時間が長いほど点灯開始時に放電灯へ投入する電力は高くなる。なお、図１３において、Ｋ２は初始動時の目標電力カーブであり、Ｋ２ａ，Ｋ２ｂ，Ｋ２ｃ，Ｋ２ｄは再始動時の目標電力カーブであり、Ｋ２ａ〜Ｋ２ｄの順に点灯前の消灯時間が短い。目標電力カーブＫ２ｄは、点灯前の消灯時間が短く、下限電力カーブＫ３を下回っている。図１３に示すように、初始動時や消灯時間が比較的長い再始動時である目標電力カーブＫ２，Ｋ２ａ，Ｋ２ｂ，Ｋ２ｃは、下限電力カーブＫ３を下回ることはない。
【００９１】
したがって、本実施形態では、消灯時間に応じて目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行うか否かを決定し、消灯時間が所定時間以上の場合のみ目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行う。
【００９２】
本実施形態の放電灯点灯装置１は、図１４に示す消灯時間計測部５６（タイマ回路）を用いて消灯時間ｔｏｆｆを計測する。消灯時間計測部５６は、抵抗Ｒ２，Ｒ３とスイッチＳ２とコンデンサＣ３とで構成されており、図示しない基準電圧生成部とグランドとの間に、抵抗Ｒ２とスイッチＳ２と抵抗Ｒ３とからなる直列回路が接続され、抵抗Ｒ３と並列にコンデンサＣ３が接続されている。スイッチＳ２は、放電灯Ｌａが点灯中はオンしており、放電灯Ｌａが消灯中はオフする。したがって、放電灯Ｌａの点灯期間はコンデンサＣ３が充電され、基準電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧した制御回路５用の電源電圧ＶＴがコンデンサ電圧Ｖｃ３の最大値となる。そして、放電灯Ｌａが消灯（スイッチＳ２がオフ）するとコンデンサ電圧Ｖｃ３が低減し、このコンデンサ電圧Ｖｃ３を検出することで、点灯前の消灯時間ｔｏｆｆを計測することができる。なお、上記消灯時間計測部５６の構成は、一例であって、コンデンサ電圧Ｖｃ３の最大値が基準電圧Ｖｃｃとなるように構成してもよい。
【００９３】
図１５に示すように、コンデンサ電圧Ｖｃ３は消灯時間ｔｏｆｆが増加するにつれて低減し、消灯時間ｔｏｆｆ１におけるコンデンサ電圧Ｖｃ３は電圧Ｖｃ３ｔｈとなる。消灯時間がｔｏｆｆ１よりも短い場合、目標電力カーブＫ２が下限電力カーブＫ３を下回っている可能性があると判断する。したがって、本実施形態では、放電灯Ｌａの点灯始動時にコンデンサ電圧Ｖｃ３を検出し、コンデンサ電圧Ｖｃ３が電圧Ｖｃ３ｔｈを上回っている場合、消灯時間ｔｏｆｆがｔｏｆｆ１よりも短いと判断し、目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３とを比較する。また、コンデンサ電圧Ｖｃ３が電圧Ｖｃ３ｔｈを下回っている場合、消灯時間ｔｏｆｆがｔｏｆｆ１よりも長いと判断し、目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行わない。
【００９４】
なお、上記消灯時間計測部５６は、従来の放電灯点灯装置１においても、再点灯時における目標電力カーブＫ２の始点を決定するために用いており、上記制御を行うために回路部品を追加する必要はない。
【００９５】
このように、本実施形態では、消灯時間ｔｏｆｆを計測し、消灯時間ｔｏｆｆが短く、目標電力カーブＫ２が下限電力カーブＫ３を下回る可能性がある場合にのみ、目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行う。したがって、消灯時間ｔｏｆｆが時間ｔｏｆｆ１より長い場合、目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行わないので、放電灯点灯装置１の制御応答速度を高め、制御回路を簡素化できる。
【００９６】
（実施形態４）
放電灯点灯装置１を図１のように構成した場合、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、放電灯Ｌａが点灯始動後において、放電灯Ｌａに最大電力を供給している時（期間ＴＡ）には直流電源Ｅ１の電源電流が高くなる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２の入力段に設けられたコンデンサＣ１に印加されるコンデンサ電圧Ｖｃ１は、線路やスイッチＳ１のインピーダンスによる電圧降下によって、電源電圧Ｖｉｎよりも低くなる。電源電流が大きいほど電圧降下が大きく、電源電圧Ｖｉｎが低い場合や周囲温度Ｔａが高い場合には回路損失が増加し、放電灯Ｌａの点灯始動時にコンデンサ電圧Ｖｃ１はより低下する。
【００９７】
また、図１６（ａ）〜（ｃ）の破線に示すように、周囲温度Ｔａが異常に上昇した場合や、電源電圧Ｖｉｎが異常に低い場合、下限電力カーブＫ３に沿った電力を放電灯Ｌａに供給すると以下の問題がある。放電灯Ｌａに供給する最大電力を維持しようとすると、電源電流のさらなる増加によって電圧降下が増加し、回路損失が増加する結果、構成部品の発熱量が増大し、放電灯点灯装置１の破壊に至る場合がある。さらに、コンデンサ電圧Ｖｃ１が下限値Ｖｍｉｎに達するおそれがある。
【００９８】
そこで、本実施形態では、放電灯点灯装置１を図１７に示すように構成している。下限電力制限部５５に電源電圧検出部６および温度検出部７の各検出値を出力する。そして、下限電力制限部５５は、周囲温度Ｔａ，電源電圧Ｖｉｎに基づいて、下限電力カーブＫ３を低減させる。具体的には、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ２以上に上昇した場合（図３参照）や、電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ２を下回る場合（図４参照）、下限電力制限部５５は、下限電力カーブＫ３が電力目標カーブＫ２を下回るように低減させる。例えば、下限電力カーブＫ３が全ての期間ＴＡ〜ＴＣにわたって、出力電力目標値が０となるように下限電力カーブＫ３を設定することで、下限電力カーブＫ３を無効化する。図１８の破線は低減前の下限電力カーブＫ３を示しており、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ２を上回る場合または、電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ２を下回る場合、低減前の下限電力カーブＫ３を下回る電力目標カーブＫ２を用いて放電灯Ｌａに供給する電力を決定する。なお、温度Ｔｔｈ２は、放電灯点灯装置１の動作周囲温度の上限値であり、電圧Ｖｔｈ２は、放電灯Ｌａの点灯始動動作を可能とする下限値である。
【００９９】
このように、本実施形態では、電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ２以下や、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ２以上である場合、下限電力カーブＫ３を一時的に無効化し、第２の目標カーブＫ２を用いて放電灯Ｌａに供給する電力を決定する。それによって、電源電圧Ｖｉｎが異常に低下した場合や、周囲温度Ｔａが異常に上昇した場合でも、回路損失を抑制し、放電灯点灯装置１の破壊を防止することができる。
【０１００】
なお、図１７では、直流電源Ｅ１の代わりに交流電源Ｅ２とＡＣ／ＤＣコンバータ部９とで直流電源を構成している。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ部９は、フィルタ回路と整流平滑回路とブーストコンバータとが組み合わされた周知の回路であるので、詳細な説明は省略する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２ａは、昇圧チョッパ回路を構成しており、周知の回路であるので、詳細な説明は省略する。なお、直流電源およびＤＣ／ＤＣコンバータは上記構成に限定するものではなく、いかなる構成でも適用可能である。
【０１０１】
なお、本実施形態では、下限電力制限部５５が最大電力制限部５２に下限電力カーブＫ３を出力し、最大電力制限部５２が、目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３とを比較し、放電灯Ｌａに供給する電力を決定するように構成している。
【０１０２】
（実施形態５）
本実施形態の放電灯点灯装置１は、実施形態４と同一構成である（図１７参照）。
【０１０３】
本実施形態の放電灯点灯装置１は、電力目標カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ３以上かつ、電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ３以下の場合にのみ行う。なお、図３に示すように、温度Ｔｔ３は温度Ｔｔｈ１と温度Ｔｔｈ２との間の温度に設定され、図４に示すように、電圧Ｖｔｈ３は電圧Ｖｔｈ１と電圧Ｖｔｈ２との間の電圧に設定される。
【０１０４】
実施形態１〜３では、周囲温度Ｔａや電源電圧Ｖｉｎに関わらず電力目標カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行うが、上述したように、電力目標カーブＫ２が下限電力カーブＫ３を下回るのは、周囲温度Ｔａが高く電源電圧Ｖｉｎが低い場合のみである。
【０１０５】
そこで、本実施形態では、電力目標カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較が必要ない条件である周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ３より低くかつ、電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ３より高い場合は、電力目標カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行わない。それによって、放電灯点灯装置１の制御応答速度を高め、制御回路を簡素化することができる。
【０１０６】
また、実施形態３で説明したように、消灯時間ｔｏｆｆが所定時間ｔｏｆｆ１より短い場合にのみ、電力目標カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行う条件を合わせて行っても良い。それによって、放電灯点灯装置１の制御応答速度をさらに高めることができる。
【０１０７】
（実施形態６）
本実施形態の前照灯１０および車両１１は、実施形態１〜３のうちいずれか１つの放電灯点灯装置１を備えている。
【０１０８】
図１９は、実施形態１〜５のうちいずれかの放電灯点灯装置１と、この放電灯点灯装置１によって点灯される放電灯Ｌａとで構成される前照灯１０および、この前照灯１０を備える車両１１の概略外観図である。Ｌｏｗビームスイッチ電源１２から車両１１の左右両側に設けられた放電灯点灯装置１に電源が供給されると、放電灯点灯装置１から放電灯Ｌａに電力が供給され、放電灯Ｌａが点灯する。
【０１０９】
近年、自動車内の居住空間の極力確保や、燃費の改善のための軽量化により、エンジンルームは小スペース化の傾向にある。したがって、エンジンルーム内の温度が高温になるのに加え、放電灯点灯装置１は発熱量の大きいエンジンのより近傍に配置されることとなり、より小型でかつ、より高温環境下でも放電灯Ｌａを安定点灯可能な放電灯点灯装置１が求められている。
【０１１０】
しかし、本実施形態の前照灯１０および車両１１は、実施形態１〜５のうちいずれかの放電灯点灯装置１を備えているので、高温環境下でも、放電灯Ｌａの状態（点灯前の消灯時間）によらず放電灯Ｌａの始動性能を確保しつつ、熱ストレスによる回路破壊を防止することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１ 放電灯点灯装置
２ ＤＣ／ＤＣコンバータ部
３ インバータ部
４ イグナイタ部
５ 制御部
６ 電源電圧検出部
７ 温度検出部
５１ 電力目標記憶部
５２ 最大電力制限部
５３ 電流目標演算部
５４ 誤差アンプ
５５ 下限電力制限部
５６ 消灯時間計測部
Ｅ１ 直流電源
Ｌａ 放電灯
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯装置および、これを用いた前照灯，車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
メタルハライドランプなどの高輝度放電灯は、その輝度の高さから車載用途にも用いられている。車載用途では、特に視認性の早期確保を実現するため、始動時に光束を急速に立ち上げる必要があり、放電灯の点灯直後に定格電力より過大な電力を放電灯に供給することで光束の立ち上がりを早めている放電灯点灯装置がある（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
図２０に、従来の放電灯点灯装置１の回路構成図を示す。放電灯点灯装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２とインバータ部３とイグナイタ部４と制御部５とを主構成としており、直流電源Ｅ１を入力電源として放電灯Ｌａに電力を供給することで放電灯Ｌａを点灯させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ部２は、直流電源Ｅ１から印加される電源電圧Ｖｉｎを昇降圧し、放電灯Ｌａを点灯するのに必要な直流電圧Ｖ１を生成する。インバータ部３は、直流電圧Ｖ１を低周波の矩形波からなる交流電圧Ｖ２に変換する。イグナイタ部４は、放電灯Ｌａを始動させる数１０ｋＶの高電圧を発生させる。制御部５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２の出力電圧（直流電圧Ｖ１）および出力電流（電流Ｉ１）を検出し、この検出結果から算出された出力電力が目標値となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ部２を制御する。
【０００４】
以下に、放電灯点灯装置１の具体的な構成について説明する。
【０００５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ部２は、コンデンサＣ１，Ｃ２と、スイッチング素子Ｑ１と、トランスＴｒ１と、ダイオードＤ１と、スイッチング素子Ｑ１とでフライバック型のＤＣ／ＤＣコンバータ回路を構成している。
【０００６】
直流電源Ｅ１の出力端間にスイッチＳ１を介してコンデンサＣ１が接続されており、スイッチＳ１がオンすると、コンデンサＣ１の両端間に直流電源Ｅ１から出力される直流の電源電圧Ｖｉｎが印加される。コンデンサＣ１の両端間には、トランスＴｒ１の一次巻線ｎ１１とｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１とが直列接続されている。また、トランスＴｒ１の二次巻線ｎ１２の両端間にダイオードＤ１とコンデンサＣ２とが直列接続されている。そして、スイッチング制御部２１がスイッチング素子Ｑ１をオンすると、トランスＴｒ１の一次巻線ｎ１１に電流が流れ、トランスＴｒ１にエネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子Ｑ１をオフすると、トランスＴｒ１に蓄積されたエネルギーによって、二次巻線ｎ１２→コンデンサＣ２→ダイオードＤ１の経路で電流が流れコンデンサＣ２が充電される。そして、スイッチング素子Ｑ１がオン・オフを繰り返すことで、コンデンサＣ２の両端間に直流電圧Ｖ１が生成される。
【０００７】
インバータ部３は、４つのｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５でフルブリッジインバータ回路を構成している。ＤＣ／ＤＣコンバータ部２の出力端間にスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４からなる直列回路と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ５からなる直列回路が並列接続されており、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５が高圧側に接続され、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３が低圧側に接続されている。そして、インバータ部３は、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の接続点とが出力端を構成している。
【０００８】
イグナイタ部４は、コンデンサＣｓと、トランスＴｒ２と、スパークギャップＳＧ１とで構成されている。コンデンサＣｓは、インバータ部３の出力端間に接続されている。このコンデンサＣｓと並列に、トランスＴｒ２の一次巻線ｎ２１とスパークギャップＳＧ１とからなる直列回路および、トランスＴｒ２の二次巻線ｎ２２と放電灯Ｌａとからなる直列回路が接続されている。
【０００９】
制御部５は、電力目標記憶部５１と、最大電力制限部５２と、電流目標演算部５３と、誤差アンプ５４とで構成されている。電力目標記憶部５１は、放電灯Ｌａに供給する出力電力目標値を記憶しており、この出力電力目標値を最大電力制限部５２が取得する。そして最大電力制限部５２は、取得した出力電力目標値を補正して電流目標演算部５３に出力する。電流目標演算部５３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２が出力する直流電圧Ｖ１を検出しており、補正後の出力電力目標値と直流電圧Ｖ２とから目標電流を算出し、誤差アンプ５４に出力する。また、誤差アンプ５４には、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２が出力する電流Ｉ１の検出結果が入力されており、目標電流と電流Ｉ１との差が生じなくなるように出力制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ部２に出力する。なお、抵抗Ｒ１を電流検出部として構成しており、電流Ｉ１の検出結果を誤差アンプ５４に出力している。
【００１０】
次に、放電灯点灯装置１の動作について説明する。
【００１１】
スイッチＳ１がオンすると、直流電源Ｅ１からＤＣ／ＤＣコンバータ部２に電源電圧Ｖｉｎが印加される。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２は、スイッチング素子Ｑ１をオン・オフすることで直流電圧Ｖ１を生成する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２は、制御部５から出力される出力制御信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１のオン時間や駆動周波数を変動することで、直流電圧Ｖ１を変動させる。
【００１２】
インバータ部３は、放電灯Ｌａの始動前は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５をオン状態に維持し、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をオフ状態に維持する。放電灯Ｌａの始動前は、放電灯Ｌａが開放状態であるため、コンデンサＣ２の両端間に生成される直流電圧Ｖ１が上昇すると、コンデンサＣｓの両端電圧も上昇する。そして、直流電圧Ｖ１が上昇して所定電圧以上になると、スパークギャップＳＧ１がブレークダウンし、トランスＴｒ２の一次巻線ｎ２１に瞬時に電圧が印加される。それによって、トランスＴｒ２の二次巻線ｎ２２には、一次巻線ｎ２１に印加される電圧の巻数比倍の高電圧（数１０ｋＶ程度）が印加される。この高電圧により放電灯Ｌａがブレークダウンする。その瞬間にＤＣ／ＤＣコンバータ部２からスイッチング素子Ｑ２，Ｑ５を介して電流が流れ、放電灯Ｌａがアーク放電に移行して放電灯Ｌａが始動する。
【００１３】
放電灯Ｌａの始動後は、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５を所定時間間隔で交番させることで交流電圧Ｖ２を生成し、放電灯Ｌａに供給する。また、制御部５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２の出力電力が出力電力目標値と一致するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２のフィードバック制御を行う。それによって、放電灯Ｌａの安定点灯を実現している。
【００１４】
また、放電灯点灯装置１は、放電灯Ｌａの光束の立ち上がり性能を確保しつつ、光束のオーバーシュートやアンダーシュートを防ぐため、放電灯Ｌａの温度上昇に応じて出力電力目標値を変動させている。電力目標記憶部５１は、図２１に示す目標電力カーブＫ１を記憶している。この目標電力カーブＫ１は、放電灯Ｌａの始動後の時間に対する出力電力目標値を示している。目標電力カーブＫ１は、放電灯Ｌａが始動した時間をｔ０とした場合、時間ｔ０から時間ｔ１までの期間ＴＡの間は、放電灯Ｌａの定格電力Ｗｓ０の倍以上の電力を出力電力目標値としている。以降、期間ＴＡにおける出力電力目標値を最大電力目標値と称し、ここでは最大電力目標値に放電灯Ｌａの許容最大電力値Ｗｐ０（７０〜９０Ｗ程度）が設定されている。放電灯Ｌａの始動直後は、放電灯Ｌａに大きな電力を供給することによって、放電灯Ｌａの光束を急速に立ち上がらせる。なお、この期間ＴＡは４秒間程度が望ましい。
【００１５】
そして、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間ＴＢの間は、放電灯Ｌａの光束がオーバーシュートやアンダーシュートを起さないように、出力電力目標値を最大電力目標値Ｗｐ０から滑らかに低減して定常電力目標値に漸近させる。ここでは、定常電力目標値に放電灯Ｌａの定格電力Ｗｓ０（３５Ｗ）が設定されている。なお、この期間ＴＢは約４０〜５０秒程度が望ましい。そして、時間ｔ２以降の期間ＴＣは、出力電力目標値を定常電力目標値Ｗｓ０に維持することで、放電灯Ｌａを安定点灯させる。
【００１６】
なお、上述した制御は、放電灯Ｌａが冷えた状態から始動（以降、初始動と称す）させる場合のみ行う。放電灯Ｌａを短期間消灯した直後における放電灯Ｌａの温度が高い状態で、初始動（コールドスタート）時の制御を行うと、期間ＴＡ，ＴＢにおいて放電灯Ｌａが過剰発光する。そこで、点灯していた放電灯Ｌａを短期間消灯した直後の始動（以降、再始動と称す）を行う場合は、以下の制御を行う。
【００１７】
図２２に示すように、放電灯Ｌａの消灯時間に応じて、目標電力カーブＫ１における期間ＴＡ，ＴＢ中の時間ｔａ，ｔｂからスタートし、以降は目標電力カーブＫ１に沿って出力電力目標値を変動させる。それによって、再始動後に放電灯Ｌａに供給される電力が抑えられ、再始動時の過剰発光を抑制している。
【００１８】
すなわち、図２２に示すように、再点灯前の消灯時間が比較的長い場合、目標電力カーブＫ１の時間ｔａにおける出力電力目標値Ｗａから開始し、再点灯前の消灯時間が比較的短い場合、目標電力カーブＫ１の時間ｔｂ（＞ｔａ）における出力電力目標値Ｗｂ（＜Ｗａ）から開始する。それによって、再点灯前の消灯時間が短い、つまり、放電灯Ｌａの温度が高いほど放電灯Ｌａに供給される電力が抑制される。
【００１９】
なお、再始動時は、例えばコンデンサの充放電回路で構成されるタイマ回路を用いて、再始動時のコンデンサの両端電圧（充電電荷量）に応じて放電灯Ｌａに供給する電力を決定する。
【００２０】
また、放電灯点灯装置１を車載用途等の高温環境下で使用し、放電灯点灯装置１の周囲温度が高い場合や電源電圧Ｖｉｎが低下した場合は、回路損失および構成部品の熱ストレス増加による回路破壊を起すおそれがある。これを防止するために、電源電圧Ｖｉｎおよび周囲温度Ｔａを検出し、この検出結果に基づいて最大電力目標値を低減させる制御を行う（例えば、特許文献３参照）。
【００２１】
図２０に示す放電灯点灯装置１は、電源電圧検出部６と温度検出部７とを備えている。電源電圧検出部６は、直流電源Ｅ１からＤＣ／ＤＣコンバータ部２に印加される電源電圧Ｖｉｎを検出し、最大電力制限部５２に出力している。また、温度検出部７は、放電灯点灯装置１の周囲温度Ｔａを検出し、最大電力制限部５２に出力している。なお、温度検出部７は、放電灯点灯装置１の温度を検出するように構成してもよい。
【００２２】
そして、最大電力制限部５２は、電源電圧検出部６と温度検出部７との検出結果とに基づいて最大電力目標値を許容最大電力値Ｗｐ０から低減させる。
【００２３】
例えば、図２３に示すように、周囲温度ＴａがＴａ０（常温）の場合における目標電力カーブをＫ１とし、周囲温度ＴａがＴａ０からＴａ１に上昇した場合における目標電力カーブをＫ１ａとする。最大電力制限部５２は、周囲温度ＴａがＴａ０からＴａ１に上昇した場合、最大電力目標値をＷｐ０よりも低いＷｐｃに補正し、時間ｔｃまでＷｐｃを維持する。そして、時間ｔｃ以降は、目標電力カーブＫ１に沿って出力電力目標値を変動させる。また、周囲温度ＴａがＴａ２（＞Ｔａ１）に上昇した場合における目標電力カーブをＫ１ｂとする。この場合、最大電力制限部５２は、最大電力目標値をＷｐ０よりも低いＷｐｄ（＜Ｗｐｃ）に補正し、時間ｔｄまでＷｐｄを維持する。そして、時間ｔｄ以降は、目標電力カーブＫ１に沿って出力電力目標値を変動させる。
【００２４】
しかし、図２３に示すように、周囲温度Ｔａの上昇に応じて最大電力目標値のみを低減すると、低減後の最大電力目標値を維持する期間が長くなる（ｔ１＜ｔｃ＜ｔｄ）。最大電力目標値を維持する時間が長くなれば、回路損失や構成部品の熱ストレスは増加傾向になる。
【００２５】
そこで、最大電力目標値だけでなく、図２４に示すように全ての期間ＴＡ〜ＴＣにわたって出力電力目標値を目標電力カーブＫ１から低減した目標電力カーブＫ２を生成する。そして、目標電力カーブＫ２に沿って放電灯Ｌａに供給する電力を決定する。なお、図２４における目標電力カーブＫ２の最大電力目標値は、より厳しい周囲温度条件（例えば、車載用途であれば周囲温度Ｔａ＝１０５℃付近）において放電灯Ｌａを正常に点灯始動可能な下限電力Ｗｐ１（５０Ｗ程度）付近に設定される。さらに、目標電力カーブＫ２の定常電力目標値は、放電灯Ｌａの定格電力Ｗｓ０より低いＷｓ１（３０Ｗ程度）に設定される。それによって、熱ストレスを抑制しつつ放電灯Ｌａの初始動時の始動性能を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特許第２９４６３８４号
【特許文献２】特開２０００−２３５８９９号公報
【特許文献３】特開２００２−２１６９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかし、図２４に示す目標電力カーブＫ２を用いて放電灯Ｌａに供給する電力を決定する場合、再点灯前の消灯時間が極端に短い再始動時において放電灯Ｌａの始動直後に供給する電力（最大電力）が低くなる。図２４に示すように、時間ｔｅを始点として出力電力目標値の変動をスタートする場合における最大電力目標値はＷｅとなり、放電灯Ｌａの定格電力Ｗｓ０（３５Ｗ）よりも低くなる。それによって、放電灯Ｌａの始動性能が低下し、放電灯Ｌａが正常に点灯しない、または点灯直後に立ち消えが発生するという課題がある。
【００２８】
また、電源電圧Ｖｉｎおよび周囲温度Ｔａに加え、放電灯Ｌａの状態（再点灯前の消灯時間）に応じて、構成部品の発熱量を計算し、再始動時の目標電力カーブを設定する方法も考えられる。しかし、この場合、最大電力目標値，定常電力目標値に加え、点灯始動から安定点灯に至るまでの時間に対する電力低減の傾きを、電源電圧Ｖｉｎ条件，周囲温度Ｔａ条件，放電灯Ｌａの状態（再点灯前の消灯時間）の全ての組み合わせに応じて個別に設定する必要がある。そのため、制御が極めて複雑となるので実現は難しい。
【００２９】
また、車載用途の前照灯では、ＨＩＤランプが主流になりつつあるが、近年、環境負荷軽減のため水銀フリーＨＩＤランプの採用が加速している。ただし、水銀を無くすことで、水銀を封入した従来のＨＩＤランプに比べ、主に点灯始動後における数秒間の光束立ち上がりが遅くなる。そのため、再始動時において、最大電力目標値がＷｐｅで放電灯Ｌａが点灯したとしても、光束の立ち上がりが極端に遅くなるという課題がある。
【００３０】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、高温時および低電源電圧時において熱ストレスを低減すると共に、放電灯の始動性能を確保することができる放電灯点灯装置および、これを用いた前照灯，車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明の放電灯点灯装置は、直流電源を入力として放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置において、放電灯に電力を供給する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路と、周囲温度または自装置の温度を検出する温度検出部と、前記直流電源の電圧を検出する電源電圧検出部と、前記放電灯が消灯してから点灯するまでの消灯時間を計測する消灯時間計測部とを備え、前記制御回路は、前記放電灯を始動させた後、前記放電灯に供給する電力を最大電力値から当該最大電力値より低い定常電力値に向かって、前記放電灯の点灯時間に応じて低減させ、前記最大電力値として、前記温度検出部の検出値が高くなるにつれて、さらに前記電源電圧検出部の検出値が低くなるにつれて、さらに前記消灯時間計測部の計測値が短くなるにつれて低減する第１の目標値を算出し、前記第１の目標値が第１の閾値より大きい場合、前記最大電力値に前記第１の目標値を設定し、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定することを特徴とする。
【００３２】
この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記定常電力値として、前記温度検出部の検出値が高くなるにつれて、さらに前記電源電圧検出部の検出値が低くなるにつれて前記放電灯の定格電力から低減する第２の目標値を算出し、前記第２の目標値が第２の閾値より大きい場合、前記定常電力値に前記第２の目標値を設定し、前記第２の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記定常電力値に前記第２の閾値を設定することが好ましい。
【００３３】
この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記定常電力値として前記温度検出部の検出値が高くなるにつれて、さらに前記電源電圧検出部の検出値が低くなるにつれて前記放電灯の定格電力から低減する第２の目標値を算出し、前記定常電力値に前記第２の目標値を設定することが好ましい。
【００３４】
この放電灯点灯装置において、前記第１の閾値は、前記放電灯の定格電力よりも大きいことが好ましい。
【００３５】
この放電灯点灯装置において、前記第１の閾値は、前記放電灯の定格電力の１．２倍以下であることが好ましい。
【００３６】
この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定し、前記放電灯に供給する電力が前記第１の閾値である状態を２００ｍｓｅｃ以上維持することが好ましい。
【００３７】
この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定し、前記放電灯に供給する電力が前記第１の閾値である状態が５ｓｅｃ以下であることが好ましい。
【００３８】
この放電灯点灯装置において、前記消灯時間計測部の計測値が所定時間以下の場合にのみ、前記制御回路は、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定することが好ましい。
【００３９】
この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が所定温度以上である場合、前記第１の閾値を前記第１の目標値よりも低くすることが好ましい。
【００４０】
この放電灯点灯装置において、前記制御回路は、前記電源電圧検出部の検出値が所定電圧以下である場合、前記第１の閾値を前記第１の目標値よりも低くすることが好ましい。
【００４１】
本発明の前照灯は、直流電源を入力として放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置において、放電灯に電力を供給する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路と、周囲温度または自装置の温度を検出する温度検出部と、前記直流電源の電圧を検出する電源電圧検出部と、前記放電灯が消灯してから点灯するまでの消灯時間を計測する消灯時間計測部とを備え、前記制御回路は、前記放電灯を始動させた後、前記放電灯に供給する電力を最大電力値から当該最大電力値より低い定常電力値に向かって、前記放電灯の点灯時間に応じて低減させ、前記最大電力値として、前記温度検出部の検出値が高くなるにつれて、さらに前記電源電圧検出部の検出値が低くなるにつれて、さらに前記消灯時間計測部の計測値が短くなるにつれて低減する第１の目標値を算出し、前記第１の目標値が第１の閾値より大きい場合、前記最大電力値に前記第１の目標値を設定し、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定する放電灯点灯装置と、前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯とを備えることを特徴とする。
【００４２】
本発明の車両は、直流電源を入力として放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置において、放電灯に電力を供給する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路と、周囲温度または自装置の温度を検出する温度検出部と、前記直流電源の電圧を検出する電源電圧検出部と、前記放電灯が消灯してから点灯するまでの消灯時間を計測する消灯時間計測部とを備え、前記制御回路は、前記放電灯を始動させた後、前記放電灯に供給する電力を最大電力値から当該最大電力値より低い定常電力値に向かって、前記放電灯の点灯時間に応じて低減させ、前記最大電力値として、前記温度検出部の検出値が高くなるにつれて、さらに前記電源電圧検出部の検出値が低くなるにつれて、さらに前記消灯時間計測部の計測値が短くなるにつれて低減する第１の目標値を算出し、前記第１の目標値が第１の閾値より大きい場合、前記最大電力値に前記第１の目標値を設定し、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定する放電灯点灯装置と、前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯とを備える前照灯と、前記前照灯が取り付けられる車体とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４３】
以上説明したように、本発明では、高温時および低電源電圧時において熱ストレスを低減すると共に、放電灯の点灯を維持することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図２】出力電力目標値の変動を示すグラフである。
【図３】周囲温度に対する第１の低減量を示すグラフである。
【図４】電源電圧に対する第２の低減量を示すグラフである。
【図５】時間に対する出力電力の変動を示すグラフである。
【図６】時間に対する出力電力の変動を示すグラフである。
【図７】下限電力カーブを示すグラフである。
【図８】（ａ）時間に対する電源電圧を示すグラフである。（ｂ）時間に対する放電灯点圧を示すグラフである。（ｃ）時間に対する放電灯電流を示すグラフである。
【図９】出力電力目標値の変動を示すグラフである。
【図１０】下限電力カーブを示すグラフである。
【図１１】下限電力カーブを示すグラフである。
【図１２】下限電力カーブを示すグラフである。
【図１３】消灯時間による電力目標カーブの変動を示すグラフである。
【図１４】消灯時間計測部の回路構成図である。
【図１５】消灯時間に対するコンデンサ電圧の変動を示すグラフである。
【図１６】（ａ）時間に対する出力電力目標値を示すグラフである。（ｂ）時間に対する電源電流を示すグラフである。（ｃ）時間に対するコンデンサ電圧を示すグラフである。
【図１７】放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図１８】時間に対する出力電力の変動を示すグラフである。
【図１９】前照灯および車両の概略構成図である。
【図２０】従来の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図２１】出力電力目標値の変動を示すグラフである。
【図２２】出力電力目標値の変動を示すグラフである。
【図２３】出力電力目標値の変動を示すグラフである。
【図２４】出力電力目標値の変動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４６】
（実施形態１）
本実施形態の放電灯点灯装置１の回路構成図を図１に示す。なお、図２０に示した従来の放電灯点灯１と同様の構成には、同一符号を付して説明は省略する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２とインバータ部３とイグナイタ部４とが本願発明の駆動回路に相当し、制御部５が本願発明の制御回路に相当する。
【００４７】
本実施形態の放電灯点灯装置１の制御部５は、電力目標記憶部５１と最大電力制限部５２と電流目標演算部５３と誤差アンプ５４と下限電力制限部５５と消灯時間計測部５６とで構成されている。下限電力制限部５５は、最大電力制限部５２と電流目標演算部５３との間に介挿されており、放電灯Ｌａを始動させた直後に放電灯Ｌａに供給する電力の出力電力目標値の下限値を設定している。消灯時間計測部５６は、放電灯Ｌａが消灯してから再点灯するまでの消灯時間を計測している。
【００４８】
電力目標記憶部５１は、図２に示すように、放電灯Ｌａを点灯始動させた後に、放電灯Ｌａに供給する電力の目標値（出力電力目標値）の変動特性を示す目標電力カーブＫ１を記憶している。
【００４９】
目標電力カーブＫ１は、放電灯Ｌａを点灯始動させた直後に供給する電力（最大電力）から、放電灯Ｌａの安定点灯時に供給する電力（定常電力）に向かって、放電灯Ｌａの点灯時間に応じて低減するように設定されている。目標電力カーブＫ１は、期間ＴＡにおいて最大電力を維持し、期間ＴＢにおいて放電灯Ｌａの点灯時間に応じて最大電力から定常電力に向かって低減し、期間ＴＣにおいて定常電力を維持するように出力電力目標値が変動している。なお、目標電力カーブＫ１において、最大電力の目標値（以降、最大電力目標値と称す）には放電灯Ｌａの許容最大電力値であるＷｐ０（７０〜９０Ｗ程度）が設定され、定常電力の目標値（以降、定常電力目標値）には放電灯Ｌａの定格電力値であるＷｓ０（３５Ｗ）が設定されている。
【００５０】
また、消灯時間計測部５６は、放電灯Ｌａが消灯してから点灯するまでの消灯時間を計測しており、従来の放電灯点灯装置と同様に、この消灯時間に応じて出力電力目標値の変動を開始する点が変動する。例えば、図２において、放電灯Ｌａの初始動または消灯時間が長い場合、時間ｔ０から目標電力カーブＫ１に沿って出力電力目標値が変動する。しかし、放電灯Ｌａの再始動で消灯時間が短い場合、時間ｔａから目標電力カーブＫ１に沿って出力電力目標値が変動する。なお、この場合における最大電力目標値はＷａとなる。
【００５１】
最大電力制限部５２は、温度検出部７の検出値（周囲温度Ｔａ）および電源電圧検出部６の検出値（電源電圧Ｖｉｎ）に基づいて、電力目標記憶部５１から取得した出力電力目標値（目標電力カーブＫ１）を補正する。具体的には、目標電力カーブＫ１における最大電力目標値を補正した第１の目標値Ｗｐ１を生成する。以下に、第１の目標値Ｗｐ１の生成について説明する。
【００５２】
最大電力制限部５２は、図３に示すように、温度検出部７の検出値（周囲温度Ｔａ）を変数とする関数を用いて周囲温度Ｔａに応じた最大電力目標値の低減量（以降、第１の低減量Ｗｔと称す）を決定する。周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ１以下である場合、第１低減量Ｗｔは０となる。また、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ１を上回るにつれて第１の低減量Ｗｔが増加し、温度Ｔａ１に達すると第１の低減量ＷｔはＷｔ１となる。
【００５３】
また、最大電力制限部５２は、図４に示すように、電源電圧検出部６の検出値（電源電圧Ｖｉｎ）を変数とする関数を用いて電源電圧Ｖｉｎに応じた最大電力の低減量（以降、第２の低減量Ｗｖと称す）を決定する。電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ１以上である場合、第２の低減量Ｗｖは０となる。また、電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ１を下回るにつれて第２の低減量Ｗｖが増加し、電圧Ｖｉｎ１に達すると第２の低減量ＷｖはＷｖ１となる。
【００５４】
電力目標記憶部５１には最大電力目標値として放電灯Ｌａの許容最大電力値Ｗｐ０が設定されており、最大電力制限部５２は、下記式（１）に示すように、許容最大電力値Ｗｐ０から第１，第２の低減量Ｗｔ，Ｗｖを差し引くことで第１の目標値Ｗｐ１を生成する。
【００５５】
Ｗｐ１＝Ｗｐ０−Ｗｔ−Ｗｖ （１）
なお、上記演算例は放電灯Ｌａの初始動で最大電力目標値が許容最大電力値Ｗｐ０の場合であって、再始動で、例えば最大電力目標値がＷａの場合、第１の目標値Ｗｐ１はＷａから第１，第２の低減量Ｗｔ，Ｗｖを差し引いた値（Ｗｐ１＝Ｗａ−Ｗｔ−Ｗｖ）となる。
【００５６】
また、本実施形態の最大電力制限部５２は、目標電力カーブＫ１の最大電力目標値だけでなく、定常電力目標値も上記同様に補正し、目標電力カーブＫ１における定常電力目標値であるＷｓ０を低減させた第２の目標値Ｗｓ１を生成する。すなわち、本実施形態では、図２に示すように、全ての期間ＴＡ〜ＴＣにわたって、目標電力カーブＫ１を周囲温度Ｔａ，電源電圧Ｖｉｎに基づいて補正し、第１の目標値Ｗｐ１を始点とし、第２の目標値Ｗｓ１を終点とする目標電力カーブＫ２を生成する。なお、図２における目標電力カーブＫ２は、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ１を超えて放電灯点灯装置１の動作周囲温度の最大値まで上昇した場合における出力電力目標値の変動特性を示している。なお、目標電力カーブＫ２における最大電力目標値（第１の目標値Ｗｐ１）は、Ｗｐｔｍａｘ（＜Ｗｐ０）に設定され、定常電力目標値（第２の目標値Ｗｓ１）は、Ｗｓｔｍａｘ（＜Ｗｓ０）に設定されている。
【００５７】
そして、制御部５は、周囲温度Ｔａ，電源電圧Ｖｉｎに応じて目標電力カーブＫ１を低減した目標電力カーブＫ２に沿った電力が放電灯Ｌａに供給されるように、フィードバック制御を行う。
【００５８】
なお、定格電力Ｗｓ０＝３５Ｗの放電灯Ｌａ（高輝度放電灯）を点灯する車載用途の前照灯に放電灯点灯装置１を適用する場合、周囲温度Ｔａは８５〜１０５℃まで上昇する。放電灯Ｌａの安定点灯始動および構成部品の熱ストレス等を考慮して、Ｗｐｔｍａｘは４５〜５５Ｗ、Ｗｓｔｍａｘは２５〜３５Ｗに設定される。
【００５９】
このように、全ての期間ＴＡ〜ＴＣにわたって目標電力カーブＫ１を補正した目標電力カーブＫ２を用いて放電灯Ｌａに供給する電力を決定するので、電源電圧Ｖｉｎが低い場合や周囲温度Ｔａが高い場合においても、回路部品の熱ストレスを抑制しつつ、放電灯Ｌａの初始動時の始動性能を確保することができる。また、本実施形態の放電灯点灯装置１は、放電灯Ｌａの再始動に関しては、放電灯Ｌａの状態（再点灯前の消灯時間）に応じて、目標電力カーブＫ２の途中から出力電力目標値の変動を開始することで、放電灯Ｌａの過剰発光を防いでいる。
【００６０】
また、本実施形態の放電灯点灯装置１は、下限電力制限部５５を備えており、下限電力制限部５５には下限電力カーブＫ３が設定されている（図２参照）。下限電力カーブＫ３とは、いかなる電源電圧Ｖｉｎ条件，周囲温度Ｔａ条件、放電灯Ｌａの状態（再点灯前の消灯時間）に関わらず、点灯始動時における放電灯Ｌａへの投入電力はこれを下回らないように設定された目標電力カーブの下限値である。
【００６１】
下限電力カーブＫ３における最大電力目標値は、第１の閾値Ｗｐｍｉｎに設定されており、この第１の閾値Ｗｐｍｉｎは、少なくとも放電灯Ｌａの再始動時において安定点灯始動が可能な下限の電力値に設定されている。すなわち、下限電力カーブＫ３は、いかなる電源電圧Ｖｉｎ条件，周囲温度Ｔａ条件においても構成部品の熱ストレスによる回路破壊を防止可能な値に設定されており、第１の閾値Ｗｐｍｉｎは、放電灯Ｌａの定格電力Ｗｓ０よりも大きい値で、かつ定格電力Ｗｓ０の１．２倍以下に設定するのが望ましい。
【００６２】
また、下限電力カーブＫ３における定常電力目標値（第２の閾値Ｗｓｍｉｎ）は、Ｗｓｔｍａｘに設定されている。したがって、本実施形態では、周囲温度Ｔａが放電灯点灯装置１の動作周囲温度の最大値である場合における目標電力カーブＫ２の定常目標電力値Ｗｓｔｍａｘと同一の値に設定されている。したがって、図２に示すように、下限電力カーブＫ３は、時間ｔ１１を始点とする目標電力カーブＫ２と重なる。
【００６３】
そして、下限電力制限部５５は、周囲温度Ｔａ，電源電圧Ｖｉｎに基づいて電力目標カーブＫ１を補正した電力目標カーブＫ２と、下限電力カーブＫ３とを比較し、放電灯Ｌａに供給する電力の目標値を決定する。
【００６４】
例えば、再点灯前の消灯時間が長い場合や、周囲温度Ｔａが低く、電源電圧Ｖｉｎが高い場合は、図５に示すように、第１の目標値Ｗｐ１が第１の閾値Ｗｐｍｉｎよりも大きく、目標電力カーブＫ２が下限電力カーブＫ３を上回る。この場合、下限電力制限部５５は目標電力カーブＫ２に沿った出力電力目標値を電流目標演算部５３に出力する。そして、以降は、従来の放電灯点灯装置１と同様に、目標電力カーブＫ２に沿った出力電力が放電灯Ｌａに供給されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２のスイッチング素子Ｑ１を駆動して放電灯Ｌａへの投入電力を調整する。すなわち、目標電力カーブＫ２が下限電力カーブＫ３を上回る場合、最大電力値に第１の目標値Ｗｐ１が設定され、定常電力値に第２の目標値Ｗｓ１が設定される。
【００６５】
一方、再点灯前の消灯時間が短い場合や、周囲温度Ｔａが高く、電源電圧Ｖｉｎが低い場合は、図６に示すように、第１の目標値Ｗｐ１が第１の閾値Ｗｐｍｉｎよりも小さくなる。すなわち、目標電力カーブＫ２が下限電力カーブＫ３を下回る。この場合、下限電力制限部５５は下限電力カーブＫ３に沿った出力電力目標値を電流目標演算部５３に出力する。そして、上記同様に、下限電力カーブＫ３に沿った出力電力が放電灯Ｌａに供給されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２のスイッチング素子Ｑ１を駆動して放電灯Ｌａへの投入電力を調整する。すなわち、目標電力カーブＫ２が下限電力カーブＫ３を下回る場合、最大電力値に第１の閾値Ｗｐｍｉｎが設定され、定常電力値に第２の閾値Ｗｓｍｉｎが設定される。
【００６６】
このように、本実施形態では、放電灯Ｌａの点灯始動時には少なくとも第１の閾値Ｗｐｍｉｎ以上の電力が供給されることとなる。それによって、電源電圧Ｖｉｎが低い場合や周囲温度Ｔａが高い場合においても、放電灯Ｌａの始動性を確保することで放電灯Ｌａの安定点灯始動が可能になると共に、放電灯Ｌａの再始動時に熱ストレスによる回路破壊を防止することができる。
【００６７】
また、下限電力カーブＫ３は所定値のため、下限電力カーブＫ３の初期値である最大電力目標値（第１の閾値Ｗｐｍｉｎ）を初始動時の目標電力カーブＫ２における期間ＴＡ〜ＴＢの途中の点にする必要はない（図２参照）。したがって、図７に示すように、下限電力カーブＫ３を、最大電力目標値（第１の閾値Ｗｐｍｉｎ）を所定期間Ｔ１１維持するようなカーブに設定してもよい。この期間Ｔ１１は、放電灯Ｌａの点灯始動直後は特性が不安定であるため、点灯直後の電力変化による立ち消えや最大電力から定常電力へ電力を低減する際に発生するちらつきを防止するために設定される。
【００６８】
次に、放電灯点灯装置１を定格電力Ｗｓ０＝３５ＷのＨＩＤランプ（放電灯Ｌａ）を点灯する車載用途の前照灯に適用する場合について説明する。
【００６９】
近年、環境負荷軽減のために水銀フリータイプのＨＩＤランプの採用が進んでおり、従来の水銀封入タイプのＨＩＤランプと定格電力は同じ３５Ｗだが、定格電圧が１／２，定格電流が２倍となっている。また、水銀は、期間ＴＡ，ＴＢにおける光束立ち上がりへの寄与度が大きいため、水銀フリーＨＩＤランプは、より大きな電力を投入しないと光束の立ち上がりが遅いという課題がある。したがって、放電灯Ｌａの規格（推奨値）として水銀封入タイプのＨＩＤランプの許容最大電力値Ｗｐ０が６０〜７０Ｗ程度に設定されているのに対し、水銀フリータイプのＨＩＤランプの許容最大電力値Ｗｐ０は７０〜９０Ｗに設定されている。
【００７０】
なお、放電灯Ｌａは点灯を長期間継続すると、電極の変形，磨耗の進行によって徐々にランプ電圧が上昇し、ランプ電圧が所定値以上（水銀フリータイプのＨＩＤでは５０〜７０Ｖ程度、水銀封入タイプのＨＩＤでは９０〜１１０Ｖ程度）になると、点灯始動および点灯維持できない状態となる。すなわち、放電灯Ｌａの寿命となる。また、ランプ電圧が上昇するほど、安定した放電を維持するのが難しくなり、極性反転時の休止期間が長くなることによるちらつきや、点灯始動時の不点，立ち消えを起しやすくなる。したがって、放電灯に投入する電力が増えるほど、電極の変形，磨耗が加速するため、放電灯Ｌａへの投入電力は許容最大電力Ｗｐ０以下に制御する必要がある。本実施形態の放電灯点灯装置１は、いずれのＨＩＤランプ（放電灯Ｌａ）を点灯する装置にも適用可能であり、以上の理由により許容最大電力値Ｗｐ０はＨＩＤランプの種類に応じて６０〜９０Ｗに設定される。
【００７１】
また、車載用途の前照灯では、とりわけ走行中における安全性の確保のため、前照灯用スイッチをオンしてから、瞬時に光束を立ち上げる必要がある。光束の立ち上がり性能に関する放電灯点灯装置１への要求性能として、点灯始動開始から４秒後時点での安定点灯時の照度に対する相対照度が所定以上であることが求められる。これに、制御回路のばらつき等を考慮し、放電灯Ｌａ点灯始動時において最大電力を維持する時間は５秒程度に設定される。
【００７２】
下限電力カーブＫ３でランプを点灯するのは、電源電圧Ｖｉｎが低くかつ周囲温度Ｔａが高い状態である。したがって、下限電力カーブＫ３を用いて放電灯Ｌａへの投入電力を決定する場合、電源電圧Ｖｉｎが高いもしくは周囲温度Ｔａが低い状態に比べ、放電灯Ｌａへの投入電力が低くなるものの、光束を極力速やかに立ち上げるために最大電力（第１の閾値＝Ｗｐｍｉｎ）を維持する時間を５秒程度に設定するのが望ましい。一方で、電源電圧Ｖｉｎが低くかつ、周囲温度Ｔａが高い状態では回路損失が増加する傾向にあり、最大電力（Ｗｐｍｉｎ）を長時間維持することで回路損失の増加による放電灯点灯装置１の破壊などが懸念される。また、電源電圧Ｖｉｎが低くかつ、周囲温度Ｔａが高い状態は長時間継続するものではなく特殊な状態であることから、光束の立ち上げ性能よりも回路破壊を防止することを優先するため、図７における期間Ｔ１１の最大値は５秒以下に設定される。
【００７３】
次に、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、車載用途の前照灯に用いられる高輝度放電灯を点灯する際、点灯直後に速やかに放電を安定させるために、電極温度を短期間で上昇させる電極過熱期間ＴＥを設ける。直流電源Ｅ１が投入されると放電灯Ｌａに供給される電圧（放電灯電圧）が上昇し、時間ｔ０においてスパークギャップＳＧ１がブレークダウンすることで放電灯Ｌａが始動する（無負荷期間ＴＤ）。そして、図８（ｂ）（ｃ）に示すように、電極加熱期間ＴＥは、所定の電力（放電灯電圧，放電灯電流）を放電灯Ｌａに供給することで、放電灯Ｌａの電極を加熱する。そして、光束立ち上げ期間ＴＦにおいて、放電灯Ｌａに供給する交流電圧を上昇することで光束を立ち上げ、安定点灯期間ＴＧ（期間ＴＣ）において、放電灯Ｌａに所定の交流電力を供給することで放電灯Ｌａを安定点灯させる。
【００７４】
電極加熱期間ＴＥおよび、電極加熱期間ＴＥ中に放電灯Ｌａに供給する放電灯電流の電流値は、放電灯Ｌａの状態に応じて可変するが、放電灯Ｌａの規格値（推奨値）として、半周期毎に電流時間積４０〜７０ｍＡｓのエネルギーが必要とされる。なお、初始動ほど高い点灯始動電流が必要なため、電極加熱期間ＴＥにおける放電灯電流値が高く（時間が短く）設定され、再始動時の消灯時間が短いほど放電灯電流値が低く（時間が長く）設定される。また、本実施形態では、電源電圧Ｖｉｎの低下、周囲温度Ｔａの上昇によって放電灯Ｌａへの投入電力を低減しているため、再始動も含めると電極加熱期間ＴＥにおける放電灯電流の下限値は１．０〜１．３Ａ程度に設定される。
【００７５】
ただし、この電極加熱期間ＴＥは放電灯Ｌａの放電が不安定で、急なインピーダンス等の変化により、短期間ではあるが放電灯電流が１．０Ａを下回る場合がある。この場合、放電灯Ｌａの立ち消えが発生する可能性が高いため、電流時間積を数〜数十ｍｓ程度増加することで電極温度を上昇させ、放電を安定させる制御を行う。したがって、電流時間積は最大で８０〜９０ｍＡｓとなり、放電灯電流の下限値が１．０Ａ程度であるため、電極加熱期間ＴＥは半周期で最大１００ｍｓ（１周期で２００ｍｓ）程度となる。さらに、放電灯Ｌａの放電が不安定な電極過熱期間ＴＥに放電灯Ｌａへの投入電力を変化させると、ちらつきや立ち消え、消灯の要因になるため、この期間はランプ電力が一定となるように制御する必要がある。
【００７６】
以上より、本実施形態では、下限電力カーブＫ３における最大電力目標値（第１の閾値Ｗｐｍｉｎ）を維持する期間Ｔ１１を２００ｍｓ以上に設定している（図７参照）。
【００７７】
次に、第１の閾値Ｗｐｍｉｎについて説明する。
【００７８】
第１の閾値Ｗｐｍｉｎは、寿命末期の放電灯Ｌａを含めて安定した点灯始動特性を得るために極力高い値に設定するのが望ましい。しかし、電源電圧Ｖｉｎが低く、かつ周囲温度Ｔａが高い状態では回路損失が増加する傾向にあり、第１の閾値Ｗｐｍｉｎを高い値に設定することで回路損失の増加による放電灯点灯装置１の破壊等が懸念されるため、極力低い値に設定する必要がある。
【００７９】
そこで、３０００時間程度点灯させた寿命末期バルブに関して、図９に示すような電力カーブＫ４を用いて点灯確認（試験回数２００回）を実施した。なお、図９に示す電力カーブＫ４は最大電力目標値（第１の閾値Ｗｐｍｉｎ）の維持時間がなく、すぐに出力電力目標値を低減させるカーブとした上で、放電灯Ｌａが正常に点灯するのに必要な最大電力目標値（第１の閾値Ｗｐｍｉｎ）の値がどの程度かを確認した。
【００８０】
第１の閾値Ｗｐｍｉｎが３０Ｗ程度の場合、放電灯Ｌａが正常に点灯する確率は再点灯前の消灯時間によっても変化するが３０〜６５％であった。次に、第１の閾値Ｗｐｍｉｎが３５〜４０Ｗ程度の場合、放電灯Ｌａの点灯確率は１００％であった。
【００８１】
以上より、下限電力カーブＫ３は第１の閾値Ｗｐｍｉｎの維持時間（期間Ｔ１１）があるため、第１の閾値Ｗｐｍｉｎを４０Ｗに設定するのが望ましい。それによって、放電灯Ｌａに投入する電力は少なくとも４０Ｗよりも大きくなるため、放電灯Ｌａの始動性能を確保し放電灯Ｌａを安定して点灯始動することが可能である。よって、第１の閾値Ｗｐｍｉｎは放電灯Ｌａの定格電力Ｗｓ０（３５Ｗ）に対して１．２倍程度の値にするのが望ましい。
【００８２】
（実施形態２）
実施形態１では下限電力カーブＫ３は、放電灯Ｌａの点灯始動開始（時間ｔ０）から安定点灯（時間ｔ２）に至るまでの期間ＴＡ〜ＴＣに設定されている。しかし、本実施形態では図１０に示すように、放電灯Ｌａの点灯始動開始から安定点灯に至る直前までの期間ＴＡ，ＴＢのみに設定することに特徴を有するものである。
【００８３】
放電灯点灯装置１の構成部品の発熱が最大となる期間ＴＡおよび、放電灯Ｌａの放電が不安定で立ち消えやちらつきが発生しやすい期間ＴＡ〜ＴＢのみに下限電力カーブＫ３を設定する。それによって、安定点灯期間（期間ＴＣ）には放電灯Ｌａへの投入電力を変更することができる。
【００８４】
実施形態１では、第１の目標値Ｗｐ１が第１の閾値Ｗｐｍｉｎよりも小さい場合、すなわち電力目標カーブＫ２が下限電力カーブＫ３を下回る場合、放電灯Ｌａへの投入電力は安定点灯期間に至るまでの期間ＴＡ〜ＴＣにわたって下限電力カーブＫ３に制限される。しかし、本実施形態では、下限電力カーブＫ３を期間ＴＡ，ＴＢにのみ設定している。それによって、比較的回路損失の低い安定点灯期間ＴＧ（期間ＴＣ）において、直流電源Ｅ１の電源電流の低下により電源電圧Ｖｉｎが上昇した場合や、放電灯点灯装置１の発熱量低下により周囲温度Ｔａが低下した場合に定常電力を増加することが可能となる。それによって、放電灯Ｌａをより安定点灯することができる。
【００８５】
さらに、電力目標カーブＫ１と下限電力カーブＫ３との比較期間を短くすることが可能であり、放電灯点灯装置１の制御応答速度を高め、制御回路を簡素化することができる。
【００８６】
また、下限電力カーブＫ３の設定期間は期間ＴＢの終点（時間ｔ２）まで設定する必要はなく、期間ＴＢ内における任意の時間までの設定でもよい。また、下限電力カーブＫ３に、最大電力目標値の維持時間（期間ＴＡ）が設定されていない場合でも同様である。
【００８７】
また、図１１に示すように放電灯点灯装置１の回路損失が最大となる期間（期間ＴＡ）のみ下限電力カーブＫ３を設定してもよい。それによって、期間ＴＢにおいても放電灯Ｌａへの投入電力を増加し放電をより安定にすることができると共に、光束の立ち上げをより早めることができる。
【００８８】
また、図１２に示すように、期間ＴＡ，ＴＢにおいて所定期間が経過する毎に段階的に出力電力目標値を低減するように下限電力カーブＫ３を設定してもよい。それによって、上記同様の効果を得ることができる。さらに、目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較をより容易にすることで放電灯点灯装置１の制御応答速度をさらに高めることができる。
【００８９】
（実施形態３）
実施形態１，２で示した下限電力カーブＫ３は、放電灯Ｌａの状態（再点灯前の消灯時間）に関わらず、目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３とを比較し、放電灯Ｌａへの投入電力を決定する制御を行っている。しかし、本実施形態では、再始動における再点灯前の消灯時間が所定時間以上の場合のみ目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行う。
【００９０】
図１３に示すように、再始動時には点灯前の消灯時間が長いほど点灯開始時に放電灯へ投入する電力は高くなる。なお、図１３において、Ｋ２は初始動時の目標電力カーブであり、Ｋ２ａ，Ｋ２ｂ，Ｋ２ｃ，Ｋ２ｄは再始動時の目標電力カーブであり、Ｋ２ａ〜Ｋ２ｄの順に点灯前の消灯時間が短い。目標電力カーブＫ２ｄは、点灯前の消灯時間が短く、下限電力カーブＫ３を下回っている。図１３に示すように、初始動時や消灯時間が比較的長い再始動時である目標電力カーブＫ２，Ｋ２ａ，Ｋ２ｂ，Ｋ２ｃは、下限電力カーブＫ３を下回ることはない。
【００９１】
したがって、本実施形態では、消灯時間に応じて目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行うか否かを決定し、消灯時間が所定時間以上の場合のみ目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行う。
【００９２】
本実施形態の放電灯点灯装置１は、図１４に示す消灯時間計測部５６（タイマ回路）を用いて消灯時間ｔｏｆｆを計測する。消灯時間計測部５６は、抵抗Ｒ２，Ｒ３とスイッチＳ２とコンデンサＣ３とで構成されており、図示しない基準電圧生成部とグランドとの間に、抵抗Ｒ２とスイッチＳ２と抵抗Ｒ３とからなる直列回路が接続され、抵抗Ｒ３と並列にコンデンサＣ３が接続されている。スイッチＳ２は、放電灯Ｌａが点灯中はオンしており、放電灯Ｌａが消灯中はオフする。したがって、放電灯Ｌａの点灯期間はコンデンサＣ３が充電され、基準電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧した制御回路５用の電源電圧ＶＴがコンデンサ電圧Ｖｃ３の最大値となる。そして、放電灯Ｌａが消灯（スイッチＳ２がオフ）するとコンデンサ電圧Ｖｃ３が低減し、このコンデンサ電圧Ｖｃ３を検出することで、点灯前の消灯時間ｔｏｆｆを計測することができる。なお、上記消灯時間計測部５６の構成は、一例であって、コンデンサ電圧Ｖｃ３の最大値が基準電圧Ｖｃｃとなるように構成してもよい。
【００９３】
図１５に示すように、コンデンサ電圧Ｖｃ３は消灯時間ｔｏｆｆが増加するにつれて低減し、消灯時間ｔｏｆｆ１におけるコンデンサ電圧Ｖｃ３は電圧Ｖｃ３ｔｈとなる。消灯時間がｔｏｆｆ１よりも短い場合、目標電力カーブＫ２が下限電力カーブＫ３を下回っている可能性があると判断する。したがって、本実施形態では、放電灯Ｌａの点灯始動時にコンデンサ電圧Ｖｃ３を検出し、コンデンサ電圧Ｖｃ３が電圧Ｖｃ３ｔｈを上回っている場合、消灯時間ｔｏｆｆがｔｏｆｆ１よりも短いと判断し、目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３とを比較する。また、コンデンサ電圧Ｖｃ３が電圧Ｖｃ３ｔｈを下回っている場合、消灯時間ｔｏｆｆがｔｏｆｆ１よりも長いと判断し、目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行わない。
【００９４】
なお、上記消灯時間計測部５６は、従来の放電灯点灯装置１においても、再点灯時における目標電力カーブＫ２の始点を決定するために用いており、上記制御を行うために回路部品を追加する必要はない。
【００９５】
このように、本実施形態では、消灯時間ｔｏｆｆを計測し、消灯時間ｔｏｆｆが短く、目標電力カーブＫ２が下限電力カーブＫ３を下回る可能性がある場合にのみ、目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行う。したがって、消灯時間ｔｏｆｆが時間ｔｏｆｆ１より長い場合、目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行わないので、放電灯点灯装置１の制御応答速度を高め、制御回路を簡素化できる。
【００９６】
（実施形態４）
放電灯点灯装置１を図１のように構成した場合、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、放電灯Ｌａが点灯始動後において、放電灯Ｌａに最大電力を供給している時（期間ＴＡ）には直流電源Ｅ１の電源電流が高くなる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２の入力段に設けられたコンデンサＣ１に印加されるコンデンサ電圧Ｖｃ１は、線路やスイッチＳ１のインピーダンスによる電圧降下によって、電源電圧Ｖｉｎよりも低くなる。電源電流が大きいほど電圧降下が大きく、電源電圧Ｖｉｎが低い場合や周囲温度Ｔａが高い場合には回路損失が増加し、放電灯Ｌａの点灯始動時にコンデンサ電圧Ｖｃ１はより低下する。
【００９７】
また、図１６（ａ）〜（ｃ）の破線に示すように、周囲温度Ｔａが異常に上昇した場合や、電源電圧Ｖｉｎが異常に低い場合、下限電力カーブＫ３に沿った電力を放電灯Ｌａに供給すると以下の問題がある。放電灯Ｌａに供給する最大電力を維持しようとすると、電源電流のさらなる増加によって電圧降下が増加し、回路損失が増加する結果、構成部品の発熱量が増大し、放電灯点灯装置１の破壊に至る場合がある。さらに、コンデンサ電圧Ｖｃ１が下限値Ｖｍｉｎに達するおそれがある。
【００９８】
そこで、本実施形態では、放電灯点灯装置１を図１７に示すように構成している。下限電力制限部５５に電源電圧検出部６および温度検出部７の各検出値を出力する。そして、下限電力制限部５５は、周囲温度Ｔａ，電源電圧Ｖｉｎに基づいて、下限電力カーブＫ３を低減させる。具体的には、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ２以上に上昇した場合（図３参照）や、電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ２を下回る場合（図４参照）、下限電力制限部５５は、下限電力カーブＫ３が電力目標カーブＫ２を下回るように低減させる。例えば、下限電力カーブＫ３が全ての期間ＴＡ〜ＴＣにわたって、出力電力目標値が０となるように下限電力カーブＫ３を設定することで、下限電力カーブＫ３を無効化する。図１８の破線は低減前の下限電力カーブＫ３を示しており、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ２を上回る場合または、電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ２を下回る場合、低減前の下限電力カーブＫ３を下回る電力目標カーブＫ２を用いて放電灯Ｌａに供給する電力を決定する。なお、温度Ｔｔｈ２は、放電灯点灯装置１の動作周囲温度の上限値であり、電圧Ｖｔｈ２は、放電灯Ｌａの点灯始動動作を可能とする下限値である。
【００９９】
このように、本実施形態では、電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ２以下や、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ２以上である場合、下限電力カーブＫ３を一時的に無効化し、第２の目標カーブＫ２を用いて放電灯Ｌａに供給する電力を決定する。それによって、電源電圧Ｖｉｎが異常に低下した場合や、周囲温度Ｔａが異常に上昇した場合でも、回路損失を抑制し、放電灯点灯装置１の破壊を防止することができる。
【０１００】
なお、図１７では、直流電源Ｅ１の代わりに交流電源Ｅ２とＡＣ／ＤＣコンバータ部９とで直流電源を構成している。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ部９は、フィルタ回路と整流平滑回路とブーストコンバータとが組み合わされた周知の回路であるので、詳細な説明は省略する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２ａは、昇圧チョッパ回路を構成しており、周知の回路であるので、詳細な説明は省略する。なお、直流電源およびＤＣ／ＤＣコンバータは上記構成に限定するものではなく、いかなる構成でも適用可能である。
【０１０１】
なお、本実施形態では、下限電力制限部５５が最大電力制限部５２に下限電力カーブＫ３を出力し、最大電力制限部５２が、目標電力カーブＫ２と下限電力カーブＫ３とを比較し、放電灯Ｌａに供給する電力を決定するように構成している。
【０１０２】
（実施形態５）
本実施形態の放電灯点灯装置１は、実施形態４と同一構成である（図１７参照）。
【０１０３】
本実施形態の放電灯点灯装置１は、電力目標カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を、周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ３以上かつ、電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ３以下の場合にのみ行う。なお、図３に示すように、温度Ｔｔ３は温度Ｔｔｈ１と温度Ｔｔｈ２との間の温度に設定され、図４に示すように、電圧Ｖｔｈ３は電圧Ｖｔｈ１と電圧Ｖｔｈ２との間の電圧に設定される。
【０１０４】
実施形態１〜３では、周囲温度Ｔａや電源電圧Ｖｉｎに関わらず電力目標カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行うが、上述したように、電力目標カーブＫ２が下限電力カーブＫ３を下回るのは、周囲温度Ｔａが高く電源電圧Ｖｉｎが低い場合のみである。
【０１０５】
そこで、本実施形態では、電力目標カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較が必要ない条件である周囲温度Ｔａが温度Ｔｔｈ３より低くかつ、電源電圧Ｖｉｎが電圧Ｖｔｈ３より高い場合は、電力目標カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行わない。それによって、放電灯点灯装置１の制御応答速度を高め、制御回路を簡素化することができる。
【０１０６】
また、実施形態３で説明したように、消灯時間ｔｏｆｆが所定時間ｔｏｆｆ１より短い場合にのみ、電力目標カーブＫ２と下限電力カーブＫ３との比較を行う条件を合わせて行っても良い。それによって、放電灯点灯装置１の制御応答速度をさらに高めることができる。
【０１０７】
（実施形態６）
本実施形態の前照灯１０および車両１１は、実施形態１〜３のうちいずれか１つの放電灯点灯装置１を備えている。
【０１０８】
図１９は、実施形態１〜５のうちいずれかの放電灯点灯装置１と、この放電灯点灯装置１によって点灯される放電灯Ｌａとで構成される前照灯１０および、この前照灯１０を備える車両１１の概略外観図である。Ｌｏｗビームスイッチ電源１２から車両１１の左右両側に設けられた放電灯点灯装置１に電源が供給されると、放電灯点灯装置１から放電灯Ｌａに電力が供給され、放電灯Ｌａが点灯する。
【０１０９】
近年、自動車内の居住空間の極力確保や、燃費の改善のための軽量化により、エンジンルームは小スペース化の傾向にある。したがって、エンジンルーム内の温度が高温になるのに加え、放電灯点灯装置１は発熱量の大きいエンジンのより近傍に配置されることとなり、より小型でかつ、より高温環境下でも放電灯Ｌａを安定点灯可能な放電灯点灯装置１が求められている。
【０１１０】
しかし、本実施形態の前照灯１０および車両１１は、実施形態１〜５のうちいずれかの放電灯点灯装置１を備えているので、高温環境下でも、放電灯Ｌａの状態（点灯前の消灯時間）によらず放電灯Ｌａの始動性能を確保しつつ、熱ストレスによる回路破壊を防止することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１ 放電灯点灯装置
２ ＤＣ／ＤＣコンバータ部
３ インバータ部
４ イグナイタ部
５ 制御部
６ 電源電圧検出部
７ 温度検出部
５１ 電力目標記憶部
５２ 最大電力制限部
５３ 電流目標演算部
５４ 誤差アンプ
５５ 下限電力制限部
５６ 消灯時間計測部
Ｅ１ 直流電源
Ｌａ 放電灯
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源を入力として放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置において、
放電灯に電力を供給する駆動回路と、
前記駆動回路を制御する制御回路と、
周囲温度または自装置の温度を検出する温度検出部と、
前記直流電源の電圧を検出する電源電圧検出部と、
前記放電灯が消灯してから点灯するまでの消灯時間を計測する消灯時間計測部とを備え、
前記制御回路は、
前記放電灯を始動させた後、前記放電灯に供給する電力を最大電力値から当該最大電力値より低い定常電力値に向かって、前記放電灯の点灯時間に応じて低減させ、
前記最大電力値として、前記温度検出部の検出値が高くなるにつれて、さらに前記電源電圧検出部の検出値が低くなるにつれて、さらに前記消灯時間計測部の計測値が短くなるにつれて低減する第１の目標値を算出し、
前記第１の目標値が第１の閾値より大きい場合、前記最大電力値に前記第１の目標値を設定し、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記定常電力値として、前記温度検出部の検出値が高くなるにつれて、さらに前記電源電圧検出部の検出値が低くなるにつれて前記放電灯の定格電力から低減する第２の目標値を算出し、
前記第２の目標値が第２の閾値より大きい場合、前記定常電力値に前記第２の目標値を設定し、前記第２の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記定常電力値に前記第２の閾値を設定することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記定常電力値として前記温度検出部の検出値が高くなるにつれて、さらに前記電源電圧検出部の検出値が低くなるにつれて前記放電灯の定格電力から低減する第２の目標値を算出し、前記定常電力値に前記第２の目標値を設定することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記第１の閾値は、前記放電灯の定格電力よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記第１の閾値は、前記放電灯の定格電力の１．２倍以下であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記制御回路は、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定し、前記放電灯に供給する電力が前記第１の閾値である状態を２００ｍｓｅｃ以上維持することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記制御回路は、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定し、前記放電灯に供給する電力が前記第１の閾値である状態が５ｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記消灯時間計測部の計測値が所定時間以下の場合にのみ、前記制御回路は、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が所定温度以上である場合、前記第１の閾値を前記第１の目標値よりも低くすることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】
前記制御回路は、前記電源電圧検出部の検出値が所定電圧以下である場合、前記第１の閾値を前記第１の目標値よりも低くすることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置と、
前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯とを備えることを特徴とする前照灯。
【請求項１２】
請求項１１記載の前照灯と、
前記前照灯が取り付けられる車体とを備えることを特徴とする車両。
【請求項１】
直流電源を入力として放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置において、
放電灯に電力を供給する駆動回路と、
前記駆動回路を制御する制御回路と、
周囲温度または自装置の温度を検出する温度検出部と、
前記直流電源の電圧を検出する電源電圧検出部と、
前記放電灯が消灯してから点灯するまでの消灯時間を計測する消灯時間計測部とを備え、
前記制御回路は、
前記放電灯を始動させた後、前記放電灯に供給する電力を最大電力値から当該最大電力値より低い定常電力値に向かって、前記放電灯の点灯時間に応じて低減させ、
前記最大電力値として、前記温度検出部の検出値が高くなるにつれて、さらに前記電源電圧検出部の検出値が低くなるにつれて、さらに前記消灯時間計測部の計測値が短くなるにつれて低減する第１の目標値を算出し、
前記第１の目標値が第１の閾値より大きい場合、前記最大電力値に前記第１の目標値を設定し、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記定常電力値として、前記温度検出部の検出値が高くなるにつれて、さらに前記電源電圧検出部の検出値が低くなるにつれて前記放電灯の定格電力から低減する第２の目標値を算出し、
前記第２の目標値が第２の閾値より大きい場合、前記定常電力値に前記第２の目標値を設定し、前記第２の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記定常電力値に前記第２の閾値を設定することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記定常電力値として前記温度検出部の検出値が高くなるにつれて、さらに前記電源電圧検出部の検出値が低くなるにつれて前記放電灯の定格電力から低減する第２の目標値を算出し、前記定常電力値に前記第２の目標値を設定することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記第１の閾値は、前記放電灯の定格電力よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記第１の閾値は、前記放電灯の定格電力の１．２倍以下であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記制御回路は、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定し、前記放電灯に供給する電力が前記第１の閾値である状態を２００ｍｓｅｃ以上維持することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記制御回路は、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定し、前記放電灯に供給する電力が前記第１の閾値である状態が５ｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記消灯時間計測部の計測値が所定時間以下の場合にのみ、前記制御回路は、前記第１の目標値が前記第１の閾値より小さい場合、前記最大電力値に前記第１の閾値を設定することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
前記制御回路は、前記温度検出部の検出値が所定温度以上である場合、前記第１の閾値を前記第１の目標値よりも低くすることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】
前記制御回路は、前記電源電圧検出部の検出値が所定電圧以下である場合、前記第１の閾値を前記第１の目標値よりも低くすることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置と、
前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯とを備えることを特徴とする前照灯。
【請求項１２】
請求項１１記載の前照灯と、
前記前照灯が取り付けられる車体とを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１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１３−３７８９９（Ｐ２０１３−３７８９９Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３１２８（Ｐ２０１１−１７３１２８）
【出願日】平成２３年８月８日（２０１１．８．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月８日（２０１１．８．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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