説明

高圧放電灯の点灯装置

【課題】点灯開始時の異常状態を正確に測定可能な高圧放電灯の点灯装置を提供すること。
【解決手段】 本発明の点灯装置は、高圧放電灯に印加される電圧を計測する電圧計測手段により前記高圧放電灯の点灯開始から所定時間おいて測定された電圧から前記高圧放電灯の点灯開始時に測定された電圧を差し引いた電圧が、所定電圧より低い場合に前記高圧放電灯の点灯を停止する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両用ヘッドランプ等に用いる高圧放電灯の点灯装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、車両などに用いられるヘッドランプは、最初に点灯したとき異常があった場合そのまま点灯させると危険な場合が多い。例えば水銀フリーの高圧放電灯の通常状態における点灯開始後の管電力(W)と管電圧(V)との関係を図5に示す。即ち、管出力は図5で番号51に示すように、点灯開始から数秒程度、例えば75W程度の電圧を維持しその後、なだらかに低くなり、35W程度の電圧に落ち着く。一方、管電圧は同図に番号52で示すように点灯開始時に例えば22Vあたりからなだらかに上昇し、40秒を越えたあたりで44V辺りに落ち着く。そこで、閾値を定めて点灯開始から所定時間後にその閾値に達するか否かにより、ランプ電圧が低すぎる異常状態を検知することが知られている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
ところが、図5の51に示した通り、水銀フリーの高圧放電灯の管電圧の上昇は、点灯初期の10秒程度においては極めて緩やかなものである。また、参考文献に記載の点灯装置では、所定時間経過後の管電圧が或る一定の電圧値以下である場合に異常を検出するものである。更には、高圧放電灯の点灯初期の電圧が、バラツキをもつ事を前提とするならば、バラツキを考慮した上での電圧と時間の設定が必要となる。即ち、管電圧の初期値について、ある認められた範囲が仮に22Vから25Vであるとすると、異常を検出するための検出値は少なくとも25Vより大きな電圧であることが必要となることは自明であるが、且つ、点灯初期電圧が22Vの高圧放電灯も正常と認めるとすれば、22Vの管電圧が少なくとも25Vよりも大きな電圧に上昇するまで異常を検出することはできない。従って、高圧放電灯の製造によるバラツキを無視出来ない以上、異常を検出するまでの時間を短くすることができず、無理に短時間で検知しようとすると、正常と異常とを誤って検知してしまう場合がある。
【特許文献1】特開平11−26173号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、上述のような従来の高圧放電灯の点灯装置の問題点にかんがみてなされたもので、点灯開始時の異常状態を正確かつできるだけ短時間内に検出可能な高圧放電灯の点灯装置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】
【0005】
本発明の請求項1によれば、高圧放電灯に印加される電圧を計測する電圧計測手段により前記高圧放電灯の点灯開始から所定時間おいて測定された電圧から前記高圧放電灯の点灯開始時に測定された電圧を差し引いた電圧が、所定電圧より低い場合に前記高圧放電灯の点灯を停止することを特徴とする高圧放電灯の点灯装置を提供する。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、点灯開始時の異常状態を正確に測定可能な高圧放電灯の点灯装置が得られ、かつ点灯後の短い時間で異常を検出する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【0008】
<第1の実施形態>
図1に本発明一実施形態の構成例を示す。この高圧放電灯の点灯装置は、直流電源V1、この直流電源V1に一端を接続された電源スイッチSW1、この電源スイッチの他端に一端を接続された抵抗R1、電力制御回路10を内蔵するDC/DCコンバータ11、このDC/DCコンバータ11の出力端子に接続され抵抗R2と抵抗R3の直列抵抗体である出力電圧検出回路12、フルブリッジ回路13、高圧放電灯14に接続された始動回路15、抵抗R2と抵抗R3の接続点の出力を入力とする点灯検出回路16、サンプルホールド回路17、サンプルホールド回路18、点灯検出回路16の出力を入力とするタイマー回路19、閾値電源Vref、サンプルホールド回路17の出力から閾値電源の電圧を差し引く引算回路20、この引算回路20の出力電圧を上記サンプルホールド回路18の出力電圧と比較する比較器21と、タイマー回路19の出力により上記比較器21の出力と前記抵抗R1の他端の出力を切り換えて上記DC/DCコンバータ11に入力する切替スイッチSW2とから成る。
【0009】
閾値電源Vrefの電圧は、正常な高圧放電灯であれば、期待できる電圧上昇分の最低値である。
【0010】
図2を用いて図1に示した本発明の一実施形態の動作を説明する。電源スイッチSW1が時刻T0でオンされると、図2(a)に示すように例えば12Vの直流電圧V1がDC/DCコンバータ11に印加される。これにより、DC/DCコンバータ11は400Vの電圧を出力し、始動回路15が時刻T1で図2(b)に示す始動パルスを発生する。始動パルスが発生したことにより、同図(c)に示されるように、DC/DCコンバータ11の出力電圧は約25Vまで降下する。この電圧は抵抗R2とR3で分圧され、点灯検出回路16及びサンプルホールド回路17,18に入力される。
【0011】
上記電圧降下は電源投入から30ms〜50ms程度後の時点で生ずる。点灯検出回路16は、例えばこの電圧の降下を高圧放電灯が点灯したと判断して、点灯検出回路16は0(low)から1(high)出力となる。
【0012】
一方、切替スイッチSW2は、通常、抵抗R1の他端に接続されており、タイマー回路19の出力が0のとき、図2(e)に示すように、DC/DCコンバータ11の停止命令入力端子には停止命令信号が入っていない。
【0013】
図2(b)に示すDC/DCコンバータ11出力の降下時点T1から1秒程度後の時刻T2に、タイマー回路19から図2(f)に示すサンプルパルスがサンプルホールド回路18に供給され、サンプルホールド回路18は図2(h)に示すようにこのときのDC/DCコンバータ11の出力電圧Vsh1を点灯開始電圧として保持する。一方、タイマー回路19は図2(g)に示すように、図2(f)よりも10秒程度後の時刻T3でサンプリングパルスをタイマー回路19から出力し、サンプルホールド回路17はその時刻T3におけるDC/DCコンバータ11の出力電圧Vsh2を所定後時間電圧として保持する(図2(i))。
【0014】
引算回路20は、時刻T3において、DC/DCコンバータ11の出力電圧が、所定の閾値Vrefを越えているかを確認するための回路である。引算回路20はサンプルホールド回路17の出力電圧Vsh2から閾値電圧Vrefを引算し、図2(j)に示す電圧(Vsh2−Vref)を比較器21の+端子に供給する。
【0015】
比較器21の−端子には、サンプルホールド回路18において時刻T3でサンプリングされホールドされた出力電圧Vsh1が供給されており、比較器21は(Vsh2−Vref)とVsh1を比較する。時刻T3から所定時間後の時刻T4で切替スイッチSW2の制御信号(図2(e))を1とする。これにより比較器21の出力電圧がDC/DCコンバータ11の停止命令入力端子に供給される。この時刻T3から時刻T4までの時間は、比較器21のチャタリングや応答時間を考慮した、誤動作しない範囲内でできるだけ短い時間であることが望ましい。
【0016】
正常時、即ち引算回路20の出力電圧(Vsh2−Vref)がサンプルホールド回路18の出力電圧Vsh1より大きいと、比較器21の出力電圧は図2(k)に示されるようになり、停止命令入力端子に供給される信号は図2(m)に示すように1の状態を保持する。
【0017】
一方、異常時、即ち引算回路20の出力電圧(Vsh2−Vref)がサンプルホールド回路18の出力電圧Vsh1より小さいと、比較器21の出力電圧は図2(l)に示されるようになり、停止命令入力端子に供給される信号は図2(n)に示すように時刻T4で0となって、高圧放電灯の停止が指示されることになる。
【0018】
本発明のこの実施形態においては、比較器21では、(Vsh2−Vsh1)−Vrefが正か負かによって高圧放電灯の正常異常が判断されており、閾値電源の電圧Vrefが、正常動作しているか否かを判断するための判定電圧になっている。
【0019】
図2(p)(q)は、異常時のDC/DCコンバータの出力電圧波形と、フルブリッジ回路13の出力電圧波形を示す。
【0020】
上記実施形態において、時刻T2から時刻T3までの時間、すなわち点灯開始電圧を測定する時点と所定時間後電圧を測定する時点の間の所定時間は、10秒に設定していた。この所定時間は、点灯開始後から正常ならば電圧が高くなるに十分な時間であればよく、実質的に水銀を含まない高圧放電灯では、通常6秒から20秒程度であればよい。
【0021】
以上述べたように、本発明のこの実施形態によれば、点灯開始から所定時間経過後の時刻T3のランプ電圧をまず閾値電圧Vrefと比較しその後、時刻T3のランプ電圧と時刻T2におけるランプ電圧を比較している。したがって、この実施形態では、高価なICを用いずに点灯装置を製造することができる利点がある。
【0022】
<第2の実施形態>
図3に本発明の第2の実施形態の構成例を示す。この高圧放電灯の点灯装置30は、直流電源V3、スイッチS3、DC/DCコンバータ31、出力電圧検出回路32、出力電流検出回路33、DC/ACコンバータ回路34、高圧放電灯36に接続された始動器35、これらを制御する制御回路37、消灯時間タイマ38から構成される。
【0023】
DC/DCコンバータ31は、コンデンサC31,C32、スイッチング素子Q1、パワーMOS駆動回路41、一次側トランスT1と二次側トランスT2により構成されるトランスT、ダイオードD31、抵抗R31とから成っている。直流電源V3の正側端子にスイッチS3の一端が接続され、他端はトランスTの一次側トランスT1の一端に接続される。コンデンサC31の一端は一次側トランスT1の上記一端に接続され、他端は直流電源V3の負側端子に接続されている。
【0024】
トランスTの一次側トランスT1の他端と二次側トランスT2の一端は接続され、他端はダイオードD31のアノードに接続される。このダイオードD31にカソードはコンデンサC32の一端に接続され、他端は直流電源V3の負側端子に接続される。
【0025】
例えばMOSFETであるスイッチング素子Q1のドレインには上記一次側トランスT1と二次側トランスT2の接続点が接続され、そのソースが抵抗R31の一端に接続される。スイッチング素子Q1のゲートはパワーMOS駆動回路41の出力端子に接続される。抵抗R31の他端は直流電源V3の負側に接続される。
【0026】
パワーMOS駆動回路41には、制御回路37に含まれるパルス幅変調(PWM)コンパレータの出力が供給され、スイッチS3とコンデンサC31の接続点の電圧が制御回路37に入力され電源電圧の監視がなされる。また、スイッチング素子Q1のソースと抵抗R31の接続点の電圧が制御回路37に入力され、その効率が監視される。
【0027】
出力電圧検出回路32は、一端をダイオードD31のカソード、他端を直流電源V3の負側に接続された3つの抵抗R32,R33,R34の直列接続体である。各々抵抗R32と抵抗R33と抵抗R34の接続点の電圧はランプ電圧入力、無負荷電圧入力として制御回路37に入力される。
【0028】
出力電流検出回路33は抵抗R35から成り、一端は直流電源V3の負側に接続されている。
【0029】
DC/ACコンバータ34は、例えばMOSFETから成るスイッチング素子Q2,Q3,Q4,Q5と2つのハーフブリッジドライバー43a,43bから成る。スイッチング素子Q2のソースとスイッチング素子Q3のドレインが接続され、この点は始動器35の一端に接続される。スイッチング素子Q4のソースとスイッチング素子Q5のドレインが接続され、この点は始動器35の他端に接続される。スイッチング素子Q2,Q4のドレインはダイオードD31のカソードに接続され、スイッチング素子Q3,Q5のソースは上記抵抗R33の他端に接続される。
【0030】
ハーフブリッジドライバー43a,43bには、制御回路37から制御信号が送られフルブリッジ制御がされる。
【0031】
消灯時間タイマ38は、抵抗R38とコンデンサC38から成っており、その出力は制御回路37に入力され、消灯時間の計測がなされる。例えば消灯してすぐまた点灯する場合などにおいて、消灯時刻からの時間を計測して、その後の点灯時の電力を抑制するためのものである。
【0032】
次にこの実施形態について図4のフローチャートを用いて動作を説明する。ステップS400でスイッチS3がオンとされ、直流電源V3の電圧がDC/DCコンバータ31に供給される。ステップS401で、高圧放電灯(ランプ)36が始動動作を開始する。ステップS402でランプ36が始動を開始したことが制御回路37で検知されると、次のステップS403において、制御回路37が内蔵する点灯時間タイマーで、点灯時間の計測を開始する。ランプ36で始動開始が検知されないときにはその状態で始動開始を待つ。
【0033】
点灯時間計測を行い、ステップS404で第1の所定時間(所定時間1)が経過したか検知する。所定時間1経過したことが検知されると、次のステップS405で、抵抗R32と抵抗R33の接続点電圧を測定することにより、ランプに印加されている電圧を計測する。そして次のステップS406では、制御回路37はそのとき計測された電圧VL1を記憶する。
【0034】
次にステップS407で点灯開始から第2の所定時間(所定時間2)を経過したか検知する。そして所定時間2を経過したときには、再びそのときのランプ電圧を計測する。このときにも抵抗R32と抵抗R33の接続点の電圧から測定される。次のステップS409ではそのとき測定された電圧をVL2として、制御回路37は、再びその電圧値を記憶する。次のステップS410で上記のようにして測定された電圧VL2から電圧VL1を差し引きその電圧が予め決められた判定電圧Vshより大きいか否か、制御回路37が有する比較器により判定される。
【0035】
上記差し引き電圧が判定電圧Vshより大きかった場合には、ステップS411で点灯を継続される。
【0036】
一方、上記差し引き電圧が判定電圧Vshより小さかった場合には、ステップS412でランプは何らかの異常があったものとして消灯される。
【0037】
本発明のこの実施形態においても点灯開始時点からその後電圧計測を行う時点までの所定時間は、点灯開始後から正常ならば電圧が高くなるに十分な時間であればよく、水銀を実質的に含まない高圧放電灯では、通常6秒から20秒程度であればよい。
【0038】
本発明のこの実施形態によれば、各種の回路を内蔵したICとその周りの簡単な回路により、高圧放電灯の正常、異常を正確に判定することができる利点がある。
【0039】
上記実施形態におけるスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5としては、MOSFETを用いた場合について述べたが。この種の素子に限られない。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明の第1の実施形態の構成例を示す図。
【図2】本発明の第1の実施形態の動作を説明するためのタイミングを示す図。
【図3】本発明の第2の実施形態の構成例を示す図。
【図4】本発明の第2の実施形態の動作を説明するためのフローチャートを示す図。
【図5】高圧放電灯の点灯開始時の管電力と管電圧の状態を示す図。
【符号の説明】
【0041】
10・・・電力制御回路、
11,31・・・DC/DCコンバータ、
12・・・出力電圧検出回路、
13・・・フルブリッジ回路、
14,36・・・高圧放電灯、
15・・・始動回路、
16・・・点灯検出回路、
17,18・・・サンプルホールド回路、
19・・・タイマー回路、
20・・・引算回路、
21・・・比較器、
R1,R2,R3,R31,R32,R33,R34,R35,R38・・・抵抗、
SW1,SW2,S3・・・スイッチ、
V1,V3・・・直流電源、
Vref・・・閾値電源、
30・・・点灯装置、
32・・・出力電圧検出回路、
33・・・出力電流検出回路、
34・・・DC/ACコンバータ、
35・・・始動器、
37・・・制御回路、
38・・・消灯時間タイマ、
C31,C32,C38・・・コンデンサ、
Q1,Q2,Q3,Q4,Q5・・・スイッチング素子、
41・・・パワーMOS駆動回路、
T・・・トランス、
D31・・・ダイオード。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
高圧放電灯に印加される電圧を計測する電圧計測手段により前記高圧放電灯の点灯開始から所定時間おいて測定された電圧から前記高圧放電灯の点灯開始時に測定された電圧を差し引いた電圧が、所定電圧より低い場合に前記高圧放電灯の点灯を停止することを特徴とする高圧放電灯の点灯装置。
【請求項2】
高圧放電灯に印加される電圧を計測する電圧計測手段と、
この電圧計測手段により、前記高圧放電灯の点灯開始後第1の所定時間に測定された点灯時電圧及び前記高圧放電灯の点灯開始から第2の所定時間おいて測定された所定時間後電圧を記憶する測定電圧記憶手段と、
この測定電圧記憶手段により記憶された前記所定時間後電圧から前記点灯開始時電圧を差し引く電圧差引手段と、
この電圧差引手段により得られた差引電圧と所定の判定電圧を比較する電圧比較手段と、
この電圧比較手段により前記差引電圧が前記判定電圧より小さいとき前記高圧放電灯の点灯を停止する点灯停止手段と、
を有することを特徴とする高圧放電灯の点灯装置。
【請求項3】
高圧放電灯に印加される電圧を検知する印加電圧検知手段と、
前記高圧放電灯の点灯を検知する点灯検知手段と、
この点灯検知手段により前記高圧放電灯の点灯が検知された時点及びその時点から所定の計測を行うタイマー回路と、
このタイマー回路の出力により、前記高圧放電灯後第1の所定時間経過後の時点における前記印加電圧検知手段により検知された点灯開始電圧及び第2の所定時間後電圧をサンプリングしホールドするサンプルホールド手段と、
このサンプリングホールド手段により検知された前記所定時間後電圧から点灯開始電圧を差し引く電圧差引手段と、
この電圧差引手段により得られた電圧と所定の判定電圧を比較する電圧比較手段と、
この電圧比較手段により前記差引電圧が前記判定電圧より小さいとき前記高圧放電灯の点灯を停止する点灯停止手段と、
を有することを特徴とする高圧放電灯の点灯装置。
【請求項4】
直流電源と、
この直流電源の電圧を入力とするDC/DCコンバータと、
このDC/DCコンバータの出力を入力とするフルブリッジ回路と、
このフルブリッジ回路出力を入力とし高圧放電灯を点灯する始動器と、
前記DC/DCコンバータの出力電圧を検知する電圧検知手段と、
前記高圧放電灯に印加される電圧を検知する印加電圧検知手段と、
前記高圧放電灯の点灯を検知する点灯検知手段と、
この点灯検知手段により前記高圧放電灯の点灯が検知された時点及びその時点から所定の計測を行うタイマー回路と、
このタイマー回路の出力により、前記高圧放電灯の点灯後第1の所定時間経過後の時点における前記印加電圧検知手段により検知された点灯開始電圧及び第2の所定時間後電圧をサンプリングしホールドするサンプルホールド手段と、
このサンプリングホールド手段により検知された前記所定時間後電圧から点灯開始電圧を差し引く電圧差引手段と、
この電圧差引手段により得られた電圧と所定の判定電圧を比較する電圧比較手段と、
この電圧比較手段により前記差引電圧が前記判定電圧より小さいとき前記高圧放電灯の点灯を停止する点灯停止手段と、
を有することを特徴とする高圧放電灯の点灯装置。
【請求項5】
前記第2の所定時間は、約6秒から20秒の範囲内にあることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載の実質的に水銀を含まない高圧放電灯の点灯装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2006−164677(P2006−164677A)
【公開日】平成18年6月22日(2006.6.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−352594(P2004−352594)
【出願日】平成16年12月6日(2004.12.6)
【出願人】(000111672)ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Fターム(参考)】