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技術 点灯装置及びそれを用いた灯具並びに車両

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 松本浩司
出願日 2012年7月24日 (8年5ヶ月経過) 出願番号 2012-163844
公開日 2014年2月6日 (6年10ヶ月経過) 公開番号 2014-024363
状態 特許登録済
技術分野 車両の外部照明装置、信号 放電ランプ高周波または変換器直流点灯回路
主要キーワード 回路ロス 低周波発振回路 電力カーブ PWM指令信号 パルス駆動回路 交番電力 最低電力 時間定格
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題

放電灯のちらつきや立ち消えを抑えつつ、電気部品温度ストレスを低減させた点灯装置及びそれを用いた灯具並びに車両を提供する。

解決手段

放電灯点灯装置A1は、直流電源1の電圧を変換して直流電力を出力するDC−DC変換回路2と、上記直流電力を交番電力に変換して放電灯12に供給するインバータ回路3と、DC−DC変換回路2を制御する出力フィードバック制御回路5と、インバータ回路3を制御するインバータ駆動信号発生回路6とを備える。また、放電灯点灯装置A1は、直流電源1の電圧値を検出する電圧検出機能を有するマイコン100と、装置温度を検出するバラスト温度検出回路10とを備える。そして、マイコン100は、直流電源1の電圧値及びバラスト温度検出回路10の検出結果に応じて第1時間を設定し、点灯開始から第1時間が経過すると放電灯12への供給電力を低減して安定電力を供給する。

概要

背景

従来より、直流電源からの直流電力交流電力に変換し、変換した交流電力によってHIDランプ(High−intensity discharge lamp)等の高輝度放電灯点灯させる放電灯点灯装置が提供されている。

メタルハライドランプなどのHIDランプは、その光束の大きさから車載用前照灯に用いられており、従来では、始動時における光束の立ち上げと安定時における電極間電圧を高めに設定するため、水銀が封入されているものが主流であった。水銀封入型のランプは一般にD1、D2ランプと呼ばれ、D1ランプは始動時のパルス発生用のイグナイタを内蔵している。それに対して、環境問題の観点から、水銀を封入せずに、その役割を他のハロゲン化合物代用した水銀フリーランプもあり、今後規模が拡大していく方向にある。水銀フリーランプは一般にD3、D4ランプと呼ばれ、D3ランプは始動時のパルス発生用のイグナイタを内蔵している。

図11は従来の放電灯点灯装置A2の一例を示す概略回路図であり、この放電灯点灯装置A2は、直流電源1からの直流電圧を所定の直流電力に変換するDC−DC変換回路2と、DC−DC変換回路2の出力電力低周波交番電力に変換して放電灯12に供給するインバータ回路3とを備える。DC−DC変換回路2は、フライバックコンバータ方式であり、トランスT1の一次巻線直列に接続されたスイッチング素子Q0を駆動するPWM信号(Pulse Width Modulation)を調整することにより、負荷である放電灯12への直流電力を制御する。また、インバータ回路3は、4つのスイッチング素子Q1〜Q4により構成されるフルブリッジ回路を有し、それぞれ対になるスイッチング素子Q1,Q4と、スイッチング素子Q2,Q3を交互にオンオフさせることで、DC−DC変換回路2から入力される直流電力を矩形の交番電力に変換する。

また、放電灯点灯装置A2は、DC−DC変換回路2の出力電圧を検出する電圧検出回路14と、DC−DC変換回路2の出力電流を検出する電流検出回路13と、電源電圧を検出する電源電圧検出回路(図示せず)と、マイコン100とをさらに備えており、放電灯12に対して定電力制御を行っている。また、マイコン100は、電圧検出回路14により検出された出力電圧を平均化する第1平均化処理部101と、電流検出回路13により検出された出力電流を平均化する第2平均化処理部102と、電源電圧検出回路により検出された電源電圧を平均化する第3平均化処理部(図示せず)と、放電灯12に対する電力指令値演算するランプ電力指令値演算部103と、比較演算部104と、除算部106と、時間計測部105とを有する。ランプ電力指令値演算部103は、メモリ(図示せず)に記憶させてある電力指令値データ(図12(a)参照)を電源電圧により制限したランプ電力指令値(図12(b)参照)を演算し、除算部106に出力する。除算部106は、ランプ電力指令値演算部103から入力されたランプ電力指令値を、第1平均化処理部101で平均化された出力電圧で除算することによりランプ電流指令値を算出し、比較演算部104に出力する。そして、比較演算部104は、除算部106から入力されたランプ電流指令値と、第2平均化処理部102で平均化された出力電流とを比較し、これらの値が等しくなるように、DC−DC変換回路2の一次側電流指令値を演算する。そして、PWM信号発生回路7は受け取った上記指令値に基づいてPWM信号を生成し、ドライブ回路8はこのPWM信号に従ってDC−DC変換回路2のスイッチング素子Q0をオン/オフさせる。

以上のような回路構成で、DC−DC変換回路2のスイッチング素子Q0のオン時間をPWM制御することにより、放電灯12の定電力制御を実現している。

また、図12(c)は放電灯点灯装置A2の温度と出力電力との関係を示すグラフであり、装置温度が105℃を上回ると出力電力を低減し始め、その後は温度の変化に応じて出力電力を低減する。一方、装置温度が105℃以下になると定格電力(本例では35W)を保持する制御を行う。このように装置温度に応じて出力電力を制御することで、高温時における回路ロスの増加を抑制することができる。

さらに、始動時において定格電力よりも大きな最大電力を出力する放電灯点灯装置も開示されており(例えば特許文献1参照)、この放電灯点灯装置では、温度検出部による検出温度が上昇した場合には上記の最大電力を低減するように制御され、これにより高温時における部品ストレスを低減することができる。

概要

放電灯のちらつきや立ち消えを抑えつつ、電気部品温度ストレスを低減させた点灯装置及びそれを用いた灯具並びに車両を提供する。放電灯点灯装置A1は、直流電源1の電圧を変換して直流電力を出力するDC−DC変換回路2と、上記直流電力を交番電力に変換して放電灯12に供給するインバータ回路3と、DC−DC変換回路2を制御する出力フィードバック制御回路5と、インバータ回路3を制御するインバータ駆動信号発生回路6とを備える。また、放電灯点灯装置A1は、直流電源1の電圧値を検出する電圧検出機能を有するマイコン100と、装置温度を検出するバラスト温度検出回路10とを備える。そして、マイコン100は、直流電源1の電圧値及びバラスト温度検出回路10の検出結果に応じて第1時間を設定し、点灯開始から第1時間が経過すると放電灯12への供給電力を低減して安定電力を供給する。

目的

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、放電灯のちらつきや立ち消えを抑えつつ、電気部品の温度ストレスを低減させた点灯装置及びそれを用いた灯具並びに車両を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

直流電源電圧を変換して直流電力を出力するDC−DC変換回路と、前記直流電力を交番電力に変換して放電灯に供給するインバータ回路と、前記DC−DC変換回路及び前記インバータ回路を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記直流電源の電圧値もしくはこの電圧値に対応する値を検出する電圧検出部と、装置温度もしくはこの装置温度に対応する値を検出する温度検出部とを有し、点灯開始時には安定点灯時に供給する電力よりも大きい電力を前記放電灯に供給し、点灯開始から第1時間が経過すると前記放電灯への供給電力を低減して安定電力を供給し、前記電圧検出部の検出結果及び前記温度検出部の検出結果に応じて前記第1時間を設定することを特徴とする点灯装置

請求項2

前記制御部は、点灯開始から前記第1時間が経過するまでは前記放電灯への供給電力を一定値以上とすることを特徴とする請求項1記載の点灯装置。

請求項3

前記制御部は、前記電圧検出部の検出結果に応じて、前記第1時間の経過後における前記放電灯への供給電力の低減率及び低減量を設定することを特徴とする請求項1又は2記載の点灯装置。

請求項4

前記制御部は、前記温度検出部の検出結果に応じて、前記第1時間の経過後における前記放電灯への供給電力の低減率を設定することを特徴とする請求項1又は2記載の点灯装置。

請求項5

前記電圧検出部の検出結果又は前記温度検出部の検出結果に応じた前記放電灯への供給電力の低減値が前記制御部に設定されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の点灯装置。

請求項6

前記制御部は、基準となる電力カーブを記憶しており、前記電力カーブに基づいて前記放電灯への供給電力の低減量を設定することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の点灯装置。

請求項7

前記電圧検出部の検出結果又は前記温度検出部の検出結果に応じた前記放電灯への供給電力の低減量の下限値が前記制御部に設定されていることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の点灯装置。

請求項8

請求項1〜7の何れか1項に記載の点灯装置を備えたことを特徴とする灯具

請求項9

請求項8記載の灯具を備えたことを特徴とする車両。

技術分野

0001

本発明は、点灯装置及びそれを用いた灯具並びに車両に関するものである。

背景技術

0002

従来より、直流電源からの直流電力交流電力に変換し、変換した交流電力によってHIDランプ(High−intensity discharge lamp)等の高輝度放電灯点灯させる放電灯点灯装置が提供されている。

0003

メタルハライドランプなどのHIDランプは、その光束の大きさから車載用前照灯に用いられており、従来では、始動時における光束の立ち上げと安定時における電極間電圧を高めに設定するため、水銀が封入されているものが主流であった。水銀封入型のランプは一般にD1、D2ランプと呼ばれ、D1ランプは始動時のパルス発生用のイグナイタを内蔵している。それに対して、環境問題の観点から、水銀を封入せずに、その役割を他のハロゲン化合物代用した水銀フリーランプもあり、今後規模が拡大していく方向にある。水銀フリーランプは一般にD3、D4ランプと呼ばれ、D3ランプは始動時のパルス発生用のイグナイタを内蔵している。

0004

図11は従来の放電灯点灯装置A2の一例を示す概略回路図であり、この放電灯点灯装置A2は、直流電源1からの直流電圧を所定の直流電力に変換するDC−DC変換回路2と、DC−DC変換回路2の出力電力低周波交番電力に変換して放電灯12に供給するインバータ回路3とを備える。DC−DC変換回路2は、フライバックコンバータ方式であり、トランスT1の一次巻線直列に接続されたスイッチング素子Q0を駆動するPWM信号(Pulse Width Modulation)を調整することにより、負荷である放電灯12への直流電力を制御する。また、インバータ回路3は、4つのスイッチング素子Q1〜Q4により構成されるフルブリッジ回路を有し、それぞれ対になるスイッチング素子Q1,Q4と、スイッチング素子Q2,Q3を交互にオンオフさせることで、DC−DC変換回路2から入力される直流電力を矩形の交番電力に変換する。

0005

また、放電灯点灯装置A2は、DC−DC変換回路2の出力電圧を検出する電圧検出回路14と、DC−DC変換回路2の出力電流を検出する電流検出回路13と、電源電圧を検出する電源電圧検出回路(図示せず)と、マイコン100とをさらに備えており、放電灯12に対して定電力制御を行っている。また、マイコン100は、電圧検出回路14により検出された出力電圧を平均化する第1平均化処理部101と、電流検出回路13により検出された出力電流を平均化する第2平均化処理部102と、電源電圧検出回路により検出された電源電圧を平均化する第3平均化処理部(図示せず)と、放電灯12に対する電力指令値演算するランプ電力指令値演算部103と、比較演算部104と、除算部106と、時間計測部105とを有する。ランプ電力指令値演算部103は、メモリ(図示せず)に記憶させてある電力指令値データ(図12(a)参照)を電源電圧により制限したランプ電力指令値(図12(b)参照)を演算し、除算部106に出力する。除算部106は、ランプ電力指令値演算部103から入力されたランプ電力指令値を、第1平均化処理部101で平均化された出力電圧で除算することによりランプ電流指令値を算出し、比較演算部104に出力する。そして、比較演算部104は、除算部106から入力されたランプ電流指令値と、第2平均化処理部102で平均化された出力電流とを比較し、これらの値が等しくなるように、DC−DC変換回路2の一次側電流指令値を演算する。そして、PWM信号発生回路7は受け取った上記指令値に基づいてPWM信号を生成し、ドライブ回路8はこのPWM信号に従ってDC−DC変換回路2のスイッチング素子Q0をオン/オフさせる。

0006

以上のような回路構成で、DC−DC変換回路2のスイッチング素子Q0のオン時間をPWM制御することにより、放電灯12の定電力制御を実現している。

0007

また、図12(c)は放電灯点灯装置A2の温度と出力電力との関係を示すグラフであり、装置温度が105℃を上回ると出力電力を低減し始め、その後は温度の変化に応じて出力電力を低減する。一方、装置温度が105℃以下になると定格電力(本例では35W)を保持する制御を行う。このように装置温度に応じて出力電力を制御することで、高温時における回路ロスの増加を抑制することができる。

0008

さらに、始動時において定格電力よりも大きな最大電力を出力する放電灯点灯装置も開示されており(例えば特許文献1参照)、この放電灯点灯装置では、温度検出部による検出温度が上昇した場合には上記の最大電力を低減するように制御され、これにより高温時における部品ストレスを低減することができる。

先行技術

0009

特開2002−216989号公報

発明が解決しようとする課題

0010

ところで、自動車用のHIDランプは、水銀がなくなるとランプ電圧が低くなるため(例えば電圧設定が85Vから42Vに低下)、一般にランプ電流を大きくしなければならず、その結果、装置や配線などで電気容量の増大を招き、又発熱の問題が生じる可能性があった。また、放電灯点灯装置を小型化した場合には装置温度が高くなってしまうため、ランプへの出力を低減させなければならないが、低減量を大きくしすぎると放電灯のちらつきや立ち消えが発生する可能性があった。

0011

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、放電灯のちらつきや立ち消えを抑えつつ、電気部品温度ストレスを低減させた点灯装置及びそれを用いた灯具並びに車両を提供することにある。

課題を解決するための手段

0012

本発明の点灯装置は、直流電源の電圧を変換して直流電力を出力するDC−DC変換回路と、直流電力を交番電力に変換して放電灯に供給するインバータ回路と、DC−DC変換回路及びインバータ回路を制御する制御部とを備える。制御部は、直流電源の電圧値もしくはこの電圧値に対応する値を検出する電圧検出部と、装置温度もしくはこの装置温度に対応する値を検出する温度検出部とを有し、点灯開始時には安定点灯時に供給する電力よりも大きい電力を放電灯に供給し、点灯開始から第1時間が経過すると放電灯への供給電力を低減して安定電力を供給する。また制御部は、電圧検出部の検出結果及び温度検出部の検出結果に応じて上記第1時間を設定する。

0013

この点灯装置において、制御部は、点灯開始から第1時間が経過するまでは放電灯への供給電力を一定値以上とするのが好ましい。

0014

また、この点灯装置において、制御部は、電圧検出部の検出結果に応じて、第1時間の経過後における放電灯への供給電力の低減率及び低減量を設定するのも好ましい。

0015

さらに、この点灯装置において、制御部は、温度検出部の検出結果に応じて、第1時間の経過後における放電灯への供給電力の低減率を設定するのも好ましい。

0016

また、この点灯装置において、電圧検出部の検出結果又は温度検出部の検出結果に応じた放電灯への供給電力の低減値が制御部に設定されているのも好ましい。

0017

さらに、この点灯装置において、制御部は、基準となる電力カーブを記憶しており、電力カーブに基づいて放電灯への供給電力の低減量を設定するのも好ましい。

0018

また、この点灯装置において、電圧検出部の検出結果又は温度検出部の検出結果に応じた放電灯への供給電力の低減量の下限値が制御部に設定されているのも好ましい。

0019

本発明の灯具は、上記の点灯装置を備えたことを特徴とする。

0020

本発明の車両は、上記の灯具を備えたことを特徴とする。

発明の効果

0021

装置温度が高温で且つ直流電源からの電源電圧が低電圧である場合には、第1時間を短くすることで電力低減開始時間を早めることができ、これにより電気部品の温度ストレスを低減することができるという効果がある。また、第1時間が経過するまでは安定点灯時よりも高い電圧を放電灯に供給するので、放電灯のちらつきや立ち消えを抑えることができるという効果もある。

図面の簡単な説明

0022

(a)は実施形態1の放電灯点灯装置の一例を示す概略回路図、(b)は同上の温度検出部の一例を示す概略回路図である。
同上の動作を説明するための動作図である。
同上の経過時間と出力電力との関係を示すグラフである。
(a)は同上の温度と出力電力低減量との関係を示すグラフ、(b)は同上の電源電圧と出力電力低減量との関係を示すグラフ、(c)は同上の温度と電力低減開始時間との関係を示すグラフ、(d)は同上の電源電圧と最大電力との関係を示すグラフである。
(a)、(b)は実施形態2の放電灯点灯装置の経過時間と出力電力との関係を示すグラフである。
同上の動作を説明するためのフローチャートである。
実施形態3の放電灯点灯装置の電源電圧と出力電力低減量との関係を示すグラフである。
同上の動作を説明するためのフローチャートである。
実施形態1〜3の放電灯点灯装置を用いた灯具の模式的な断面図である。
同上を用いた車両の一部省略せる斜視図である。
従来の放電灯点灯装置の一例を示す概略回路図である。
(a)は同上の経過時間と出力電力との関係を示すグラフ、(b)は同上の電源電圧と安定出力電力との関係を示すグラフ、(c)は同上の温度と安定出力電力との関係を示すグラフである。

実施例

0023

以下に、点灯装置、灯具及び車両の実施形態を図面を参照して説明する。

0024

(実施形態1)
図1(a)は本実施形態の放電灯点灯装置A1の一例を示す概略回路図である。この放電灯点灯装置A1は、例えば高輝度放電灯であるHIDランプなどを点灯させるものであり、DC−DC変換回路2と、インバータ回路3と、始動回路4と、インバータ駆動信号発生回路6と、出力フィードバック制御回路5とを備える。また、放電灯点灯装置A1は、PWM信号発生回路7と、ドライブ回路8と、制御電源回路9と、バラスト温度検出回路10と、消灯時間計測タイマ11とを備える。

0025

DC−DC変換回路2は、フライバックコンバータ方式であり、トランスT1の1次巻線及びスイッチング素子Q0からなり直流電源1の両端子間に接続された直列回路と、トランスT1の2次巻線に直列に接続されたダイオードD1と、トランスT1の2次巻線の両端間に接続されたコンデンサC1とで構成される。このDC−DC変換回路2では、PWM信号発生回路7からのPWM信号に従ってスイッチング素子Q0をオン/オフすることで、トランスT1の2次巻線に電圧が誘起され、この誘起電圧をダイオードD1及びコンデンサC1によって整流・平滑することで、所望の電圧値V2の直流電力が出力される。

0026

インバータ回路3は、4つのスイッチング素子Q1〜Q4で構成されるフルブリッジ型のインバータ回路であり、スイッチング素子Q1,Q2の接続点及びスイッチング素子Q3,Q4の接続点を始動回路4への出力端としている。そして、インバータ駆動信号発生回路6で発生した駆動信号応答する形で、ドライブ回路31によりそれぞれ対になるスイッチング素子Q1,Q4と、スイッチング素子Q2,Q3を交互にオン/オフさせることで、DC−DC変換回路2より出力される電圧値V2の直流電力を、電圧値V3の矩形波交番電力に変換して出力する。

0027

始動回路4は、放電灯12を介してインバータ回路3の出力端間に2次巻線が接続されたパルストランスPT1と、パルストランスPT1の1次巻線に接続されたパルス駆動回路41とで構成される。そして、パルス駆動回路41によりパルストランスPT1の1次巻線に所定の繰り返し周期パルス電流を供給することで、パルストランスPT1の2次巻線の両端間に高電圧パルスを発生させ、この高電圧パルスをキック電圧として放電灯12を点灯させる。

0028

インバータ駆動信号発生回路6は、音響的共鳴を生じない程度の周波数(例えば数十Hz〜数kHz)で発振動作する低周波発振回路(図示せず)と、フリップフロップ(図示せず)と、デッドタイム付加回路61とで構成される。そして、インバータ駆動信号発生回路6は、デッドタイム付加回路61により全てのスイッチング素子Q1〜Q4をオフとするデッドタイムが付加された2相クロック信号をインバータ回路3のドライブ回路31に出力する。

0029

出力フィードバック制御回路5は、指令電流発生回路51と、減算器52と、誤差増幅器53とで構成される。指令電流発生回路51は、DC−DC変換回路2の出力電圧V2を検出することで放電灯12への印加電圧V3を等価的に検出し、放電灯12に供給すべき電力指令値から指令電流値を演算する。また、減算器52は、DC−DC変換回路2に流れる電流抵抗R1に流れる電流)を検出することで放電灯12に流れる電流を等価的に検出し、この検出値と上記の指令電流値の差分を演算する。そして、誤差増幅器53は、上記差分を増幅してPWM指令信号を作成し、PWM信号発生回路7に出力する。なお本実施形態では、出力フィードバック制御回路5がマイコン100の一部で構成されている。

0030

PWM信号発生回路7は、コンパレータ71を有し、コンパレータ71の非反転入力にはトランスT1の1次巻線とスイッチング素子Q0の接続点が接続され、反転入力には出力フィードバック制御回路5の誤差増幅器53の出力端が接続されている。そして、PWM信号発生回路7は、出力フィードバック制御回路5から出力される上記のPWM指令信号を受けて、DC−DC変換回路2の出力電圧V2を所望の電圧値に調整するデューティ比のPWM信号を生成し、ドライブ回路8に出力する。そして、ドライブ回路8は、PWM信号発生回路7より入力されたPWM信号に従ってスイッチング素子Q0をオン/オフさせる。

0031

制御電源回路9は、上述した各回路動作電源を生成し、例えば本実施形態ではDC5VとDC10Vを生成する。また、消灯時間計測タイマ11は、放電灯12を消灯させてから次に点灯させるまでの時間を計測し、この計測時間に応じて放電灯12の始動電圧の大きさが決定される。

0032

図1(b)はバラスト温度検出回路10の一例を示す概略回路図である。このバラスト温度検出回路10(温度検出部)は、固定抵抗器R4及びサーミスタTH1の直列回路からなり、固定抵抗器R4とサーミスタTH1の接続点の電位V4がマイコン100に入力され、マイコン100では、この電位V4に基づいてバラスト温度(装置温度)を算出する。このバラスト温度検出回路10は、放電灯点灯装置A1を構成する回路基板(図示せず)上に設けるのが好ましいが、ケース等の構造部材上に設けてもよい。また、上記の回路基板上に設ける場合には、発熱量の大きい部品(例えばトランスT1など)の近傍に配置することで、より確実に装置を保護することができる。

0033

ここにおいて、マイコン100は、直流電源1の電源電圧V1を検出する電圧検出部(図示せず)を有しており、マイコン100と、バラスト温度検出回路10と、インバータ駆動信号発生回路6と、PWM信号発生回路7と、ドライブ回路8とで制御部が構成されている。

0034

次に、放電灯点灯装置A1の動作について、図2及び図4を参照して説明する。マイコン100は、放電灯12の点灯動作を開始してから第1時間が経過すると(S1)、データテーブル(図4(a)及び図4(b)参照)を参照して出力電力の低減量を決定するのであるが(S2,S5)、この際、バラスト温度検出回路10より入力される装置温度(S3)と、直流電源1の電源電圧V1(S4)に基づいて出力電力の低減量を決定する。例えば装置温度が120℃、電源電圧V1=9Vの場合には、図4(a)及び図4(b)より出力電力の低減量は9W(6W+3W)となり、定格電力が35Wの場合には出力電力は35W−9W=26Wとなる。

0035

続けて、マイコン100は、メモリ(図示せず)に記憶させてある電力指令値データ(図12(a)参照)を電源電圧V1により制限したランプ電力指令値W1(図12(b)参照)を演算する(S6)。このとき、DC−DC変換回路2の出力電圧V2(S7)と、DC−DC変換回路2の出力電流(S8)とがマイコン100に入力され、マイコン100は、これらの検出値に基づいて出力電力を演算し(S9)、この出力電力に基づいてランプ電力指令値W1を補正する(S10)。さらに、マイコン100は、補正されたランプ電力指令値W1を上記の出力電圧V2で除算して(S11)、ランプ電流指令値I1を算出する(S12)。その後、マイコン100は、ランプ電流指令値I1と上記の出力電流の差分をとり(S13)、この差分が0となるようにDC−DC変換回路2の1次側電流の指令値I2を演算する(S14,S15)。

0036

そして、マイコン100は、この指令値I2に基づいて作成したPWM指令信号をPWM信号発生回路7に出力し、PWM信号発生回路7は、このPWM指令信号に従ってPWM信号を作成してドライブ回路8に出力する。その後、ドライブ回路8は、PWM信号発生回路7より受け取ったPWM信号に従ってDC−DC変換回路2のスイッチング素子Q0をオン/オフさせる。このように、DC−DC変換回路2のスイッチング素子Q0のオン時間をPWM制御することにより、放電灯12への出力電力が一定値となるように制御することができる。

0037

ここで、放電灯12が常温程度冷えた状態からの始動をコールドスタートと呼ぶが、このときの印加電力図3中の実線cに示す基準電力カーブに基づいて設定され、また最大電力は図4(d)に示すグラフに基づいて設定される。さらに、安定点灯時の電力は、上述したように図4(a)及び図4(b)に基づいて設定される。

0038

ところで本実施形態では、上述したように放電灯12の点灯動作を開始してから第1時間が経過すると、装置温度及び電源電圧V1に応じて放電灯12への出力電力を低減させているが、これは装置の小型化に伴って装置温度が高くなってしまい、このままでは電気部品の温度ストレスが大きくなるからである。また、放電灯12の点灯直後に出力電力を低減させた場合には、放電灯12のちらつきや立ち消えが発生するため、図3中の実線cに示す基準電力カーブのように、一定時間定格出力35Wを印加した後に出力電力を低減することで、安定した点灯状態を維持することができる。例えば、図3に示す例(電源電圧V1=9V)では第1時間を60秒程度に設定し、この第1時間が経過するまでは定格電力(35W)を維持するようにするのが望ましい。

0039

図4(c)は装置温度と第1時間(電力低減開始時間)との関係を示すグラフであり、装置温度が115℃よりも高い異常な温度の場合には、電気部品の温度ストレスが大きくなるため、第1時間は60秒よりも短い時間に設定される。このように、装置温度が高くなった場合には第1時間を短くすることで電気部品の温度ストレスを低減することができる。なお、図4(c)に示す例では下限値を設けているが、上述したように点灯直後に電力を低減させると放電灯12のちらつきや立ち消えが生じてしまうため、例えば10秒程度を下限値に設定するのが望ましい。

0040

而して本実施形態によれば、装置温度が高温で且つ直流電源1からの電源電圧V1が低電圧である場合には、第1時間を短くすることで電力低減の開始時間を早めることができ、これにより装置を構成する電気部品の温度ストレスを低減することができる。特に本実施形態のように、電力低減を開始する第1時間が経過するまでは一定値以上の電力(定格電力35W)を放電灯12に供給した場合には、放電灯12の電極温度を十分に高めることができ、これにより放電灯12のちらつきや立ち消えを抑えることができる。さらに本実施形態によれば、装置温度や電源電圧V1に応じて最適な大きさの電力を供給することができ、これにより放電灯12のちらつきや立ち消えを抑えつつ電気部品の温度ストレスを低減することができる。また本実施形態のように、基準電力カーブをマイコン100のメモリに記憶させておき、この基準電力カーブに基づいて放電灯12への供給電力の低減量を設定することで、全ての低減量をメモリに記憶させる場合に比べてメモリ容量を小さくすることができる。

0041

なお本実施形態では、フライバックコンバータによりDC−DC変換回路2を構成しているが、例えば昇圧チョッパ降圧チョッパ昇降圧チョッパによりDC−DC変換回路2を構成してもよい。また、インバータ回路3についてもフルブリッジ型のものに限定されるものではなく、例えばハーフブリッジ型のものやチョッパ機能を兼用させたものでもよい。さらに、始動回路4についても本実施形態に限定されるものではなく、例えばLC共振電圧を利用する構成でもよい。また本実施形態では、温度検出部としてサーミスタTH1を用いたが、温度検出用のICなどを用いてもよく、さらにFETやダイオードのON抵抗に基づいて温度を算出するなど、温度が検出できればどのような計測手段を用いてもよい。

0042

(実施形態2)
放電灯点灯装置A1の実施形態2を図1図5及び図6を参照して説明する。

0043

本実施形態の放電灯点灯装置A1は、図1(a)に示すように、DC−DC変換回路2と、インバータ回路3と、始動回路4と、インバータ駆動信号発生回路6と、出力フィードバック制御回路5とを備える。また、放電灯点灯装置A1は、PWM信号発生回路7と、ドライブ回路8と、制御電源回路9と、バラスト温度検出回路10と、消灯時間計測タイマ11とを備える。なお、各回路の具体的な構成は実施形態1と同様であるため、ここでは説明を省略する。

0044

図5(a)は本実施形態の放電灯点灯装置A1の経過時間と出力電力との関係を示すグラフであり、図5(a)中の実線eは基準電力カーブを示している。本実施形態では、マイコン100が、直流電源1の電源電圧V1の大きさに応じて放電灯12への供給電力(出力電力)の低減率及び低減量を設定しており、例えば電源電圧V1<8Vでは実線fに示すように出力電力を変化させる。また、マイコン100は、電源電圧V1=9Vでは実線gに示すように出力電力を変化させ、電源電圧V1=10Vでは実線hに示すように出力電力を変化させる。すなわち、本例では電源電圧V1が低くなるほど出力電力の低減率(傾き)が大きくなり、さらに低減量も大きくなる。このように、回路ロスが大きくなる低電圧時には出力電力の低減率及び低減量を大きくすることで、電気部品の温度ストレスを抑えることができ、また電源電圧V1が高い場合には低減率及び低減量を小さくすることで、放電灯12のちらつきや立ち消えを抑えることができる。なお、図5(a)中の点dは、出力電力の低減を開始する開始点を示している。

0045

また、図5(b)は放電灯点灯装置A1の経過時間と出力電力との関係を示す別のグラフであり、図5(a)では電源電圧V1に応じて出力電力の低減率及び低減量を変化させているが、図5(b)では装置温度に応じて出力電力の低減率を変化させている。本例では、マイコン100は、装置温度が105℃の場合には実線mに示すように出力電力を変化させ、装置温度が95℃の場合には実線nのように出力電力を変化させ、装置温度が85℃の場合には実線pに示すように出力電力を変化させる。すなわち、本例では装置温度が高くなるほど出力電力の低減率(傾き)が大きくなる。このように、回路ロスが大きくなる高温時には出力電力の傾きを大きくすることで、電気部品の温度ストレスを抑えることができ、また装置温度が低い場合には出力電力の傾きを小さくすることで、放電灯12のちらつきや立ち消えを抑えることができる。

0046

また本実施形態においても、装置温度が高くなった場合には電力低減開始時間を短くすることで、回路ロスが大きくなる高温時における電気部品の温度ストレスを抑えることができる。そして、これにより放電灯点灯装置A1の長寿命化が図れる。

0047

次に、本実施形態の放電灯点灯装置A1の動作について、図6に示すフローチャートを参照して説明する。ユーザが電源スイッチ(図示せず)をオンにすることで給電が開始されると(ステップS21)、マイコン100はリセットされて(ステップS22)、使用する変数フラグ等の初期化を行う(ステップS23)。初期化処理が終了すると、マイコン100は始動の有無を判定し(ステップS24)、始動する場合には放電灯12が点灯する前の無負荷時の制御を行う(ステップS25)。無負荷時の制御が終了すると、マイコン100は放電灯12が点灯しているか否かを判定し(ステップS26)、放電灯12が点灯している場合には放電灯12が点灯してからの経過時間(第1時間)を読み込む(ステップS27)。

0048

その後、マイコン100は、バラスト温度検出回路10より装置温度を読み込み(ステップS28)、さらに直流電源1の電源電圧V1を読み込み(ステップS29)、読み込んだ電源電圧V1を平均化する(ステップS30)。また、マイコン100は、DC−DC変換回路2の出力電圧を読み込むことで等価的にランプ電圧を読み込み(ステップS31)、読み込んだランプ電圧を平均化する(ステップS32)。その後、マイコン100は、メモリ(図示せず)に記憶させてあるデータテーブルからこの時のランプ電力指令値を読み出し、温度による電力制限をかける(ステップS33)。そして、マイコン100は、ランプ電力指令値と平均化したランプ電圧からランプ電流指令値を演算する(ステップS34)。

0049

さらに、マイコン100は、DC−DC変換回路2に流れる電流を読み込むことで等価的にランプ電流を読み込み(ステップS35)、読み込んだランプ電流を平均化する(ステップS36)。その後、マイコン100は、演算により求めたランプ電流指令値と平均化したランプ電流を比較し、比較結果に応じてDC−DC変換回路2の1次側電流の指令値を変更するとともに(ステップS38)、その他の制御(負荷異常や電源異常の判断による停止等)を行う(ステップS39)。以下、マイコン100は、ステップS27からステップS39の動作を繰り返し行う。

0050

(実施形態3)
放電灯点灯装置A1の実施形態3を図1図7及び図8を参照して説明する。

0051

本実施形態の放電灯点灯装置A1は、図1(a)に示すように、DC−DC変換回路2と、インバータ回路3と、始動回路4と、インバータ駆動信号発生回路6と、出力フィードバック制御回路5とを備える。また、放電灯点灯装置A1は、PWM信号発生回路7と、ドライブ回路8と、制御電源回路9と、バラスト温度検出回路10と、消灯時間計測タイマ11とを備える。なお、各回路の具体的な構成は実施形態1と同様であるため、ここでは説明を省略する。

0052

図7は本実施形態の放電灯点灯装置A1の電源電圧V1と出力電力低減量との関係を示すグラフであり、本実施形態では電力低減量の下限値を−6Wに設定している。また、装置温度と出力電力低減量の関係については図4(a)に示す通りであり、電力低減量の下限値は−6Wに設定されている。したがって、この場合には最大で−12Wの低減になる。ここで、定格電力が35Wの場合、12Wも低減してしまうと電力不足となって放電灯12がちらついたり、立ち消えする可能性がある。そこで、本実施形態では、電力低減量の合計が9Wを超えた場合には電力低減量を最大で9Wとし、合計が9W以下である場合にはその合計量としている。以下、図8に示すフローチャートを参照して説明する。

0053

マイコン100は、バラスト温度検出回路10により検出した装置温度を読み込み(ステップS41)、読み込んだ装置温度に基づいて出力電力の低減量Δw1を決定する(ステップS42)。続けて、マイコン100は、直流電源1の電源電圧V1を読み込み(ステップS43)、読み込んだ電源電圧V1に基づいて出力電力の低減量Δw2を決定する(ステップS44)。そして、マイコン100は、トータルの出力電力の低減量、つまりΔw1+Δw2が9W未満の場合(ステップS45)には、Δw1+Δw2を出力電力の低減量に設定し(ステップS46)、Δw1+Δw2が9W以上の場合(ステップS45)には、下限値である9Wを出力電力の低減量に設定する(ステップS47)。

0054

このように、出力電力の低減量の下限値を設定することにより、放電灯12を点灯させるために必要な最低電力を確保することができ、これにより放電灯12の消灯を抑制して安定点灯を実現でき、しかも出力電力を低減することにより電気部品の温度ストレスを抑えることもできる。

0055

(実施形態4)
図9は本実施形態の灯具の模式的な断面図であり、図10は本実施形態の車両の一部省略せる斜視図である。

0056

本実施形態の灯具は、例えば車両Cに搭載される前照灯Bであり、この前照灯Bは、前面(図9中の左面)が開口する略箱状の筐体22を有している。筐体22の内部には、ソケット23に装着された放電灯12と、放電灯12を取り囲むように配置されて放電灯12の光を前方に反射させる反射鏡21と、放電灯12に取り付けられて放電灯12のグレアを防止する遮光板26とが収納される。また、筐体22の前面には透光カバー24が取り付けられており、放電灯12から放射された光及び反射鏡21で反射された光が透光カバー24を透過して外部に照射される。

0057

さらに、筐体22の下部には、上述の実施形態1〜3で説明した放電灯点灯装置A1が、ケース27に収納された状態で取り付けられ、ケーブル25を介してソケット23に接続されている。また、放電灯点灯装置A1には、点灯スイッチS1、ヒューズF1及び電源線28を介してバッテリからなる直流電源1が接続されている。

0058

このように構成された前照灯Bは、例えば図10に示すように車両Cの前部の左右両側に配置され、それぞれ対応する放電灯点灯装置A1から供給される交番電力によって所定の照度レベルで点灯する。

0059

而して本実施形態によれば、上述の実施形態1〜3で説明した放電灯点灯装置A1を用いることによって、放電灯12のちらつきや立ち消えを抑えつつ、電気部品の温度ストレスを低減させた前照灯B(灯具)及び車両Cを提供することができる。

0060

なお本実施形態では、前照灯Bを例に説明したが、灯具は前照灯Bに限定されるものではなく、例えば車幅灯尾灯であってもいいし、それ以外のものであってもよい。

0061

1直流電源
2 DC−DC変換回路
3インバータ回路
5出力フィードバック制御回路
6インバータ駆動信号発生回路
10バラスト温度検出回路(温度検出部)
12放電灯
100マイコン
A1 放電灯点灯装置

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