JP3189602B2 - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放電ランプの点灯装置に
係り、特に放電ランプを車輌用前照灯として用いた場合
の放電ランプ点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ハロゲンランプに比べて、発光効
率が高い、演色性が良い、寿命が長い等の特徴を持つ放
電ランプが注目され、車輌用前照灯として使用されつつ
ある。従来の放電ランプ点灯装置には、昭和５８年照明
学会東京支部大会論文集Ｎｏ．１０に記載されたものが
ある。

【０００３】図１７は上述した従来の放電ランプ点灯装
置の基本構成図である。図１７において、９１は放電ラ
ンプであるメタルハライドランプであり、９２はメタル
ハライドランプ９１を始動・点灯するための点灯回路で
ある。点灯回路９２は直流電源９３とインバータ回路９
４と高圧パルス発生回路９５とで構成されている。直流
電源９３は商用の交流電源９６の出力を整流平滑して直
流に変換する整流平滑回路９７と、整流平滑回路９７の
出力を入力し放電ランプ９１に供給する電力を所定の値
に制御するトランジスタ９８とダイオード９９とチョー
クコイル１００とコンデンサ１０１と抵抗１０２、１０
３、１０４と制御回路１０５で構成される降圧形チョッ
パ回路１０６とで構成されており、降圧形チョッパ回路
１０６は抵抗１０２、１０３で出力電圧を検出して、抵
抗１０４で出力電流を検出し２つの検出信号を制御回路
１０５で演算し、降圧形チョッパ回路１０６の出力電力
が所定の値になるように制御回路１０５の出力信号によ
りトランジスタ９８をＯＮ・ＯＦＦ制御する。

【０００４】インバータ回路９４は、トランジスタ１０
７、１０８、１０９、１１０と駆動回路１１１とで構成
され、駆動回路１１１の出力信号によってトランジスタ
１０７、１１０がＯＮする期間とトランジスタ１０８、
１０９がＯＮする期間を交互に発生させることによって
インバータ回路９４は直流電源９３の出力を交流に変換
して出力する。高圧パルス発生回路９５はメタルハライ
ドランプ９１を始動させるための高圧パルスを発生す
る。

【０００５】以上のように構成された放電ランプ点灯装
置について、以下その動作を説明する。高圧パルス発生
回路９５から発生する高圧パルスによりメタルハライド
ランプ９１が始動する。始動後は抵抗１０２、１０３で
検出するメタルハライドランプ９１のランプ電圧に比例
した信号と抵抗１０４で検出するメタルハライドランプ
９１のランプ電流に比例した信号を制御回路１０５で演
算しメタルハライドランプ９１に供給される電力が所定
のランプ電力になるようにトランジスタ９８をＯＮ・Ｏ
ＦＦ制御し、インバータ回路９４によって交流に変換さ
れた瞬時電力が時間的に変化せず常に一定の波形である
矩形の交流波形がメタルハライドランプ９１に供給され
メタルハライドランプ９１は点灯を維持する。なお、イ
ンバータ回路９４によって変換される交流の周波数はＨ
ＩＤランプ特有の音響的共鳴現象に起因した放電アーク
のゆらぎ、立消え、あるいはメタルハライドランプ９１
の破裂などの問題を回避するため数１００Ｈｚに設定す
るのが通常である。放電ランプを車輌用前照灯に用いる
場合、交流電源９６が直流のバッテリーに、また直流電
源９３の構成が昇圧チョッパ回路となるが、基本的な構
成としてはほぼ同じである。

【０００６】従来の車輌用前照灯としてはハロゲンラン
プが用いられ、２灯式の場合、図１８に示すような構造
をしている。図１８において、１２１はすれ違いビーム
用フィラメント、１２２は走行ビーム用フィラメント、
１２３はすれ違いビーム用フィラメント１２１の下方に
設置された遮光板、１２４はすれ違いビーム用フィラメ
ント１２１および走行ビーム用フィラメント１２２から
の光を前方に照射する放物面反射鏡、１２５は放物面反
射鏡１２４で反射された光を前方に投影するアウターレ
ンズである。

【０００７】以上のように構成された従来の車輌用前照
灯において、すれ違いビームを形成する場合には、すれ
違いビーム用フィラメント１２１を発光させる。この
時、すれ違いビーム用フィラメント１２１が放物面反射
鏡１２４の焦点より前方に位置するために、すれ違いビ
ーム用フィラメント１２１から下方に向かう光は、放物
面反射鏡１２４で反射された後、上方へ向かう光となり
グレア光となるので、遮光板１２３で遮光する。また図
１８に示すようにすれ違いビーム用フィラメント１２１
から上方へ向かう光は放物面反射鏡１２４で反射され、
アウターレンズ１２５で投影して所定のすれ違いビーム
を形成する。

【０００８】一方、走行ビームを形成する場合には、走
行ビーム用フィラメント１２２を発光させる。この時、
走行ビーム用フィラメント１２２は、放物面反射鏡１２
４の焦点より後方に位置するために、走行ビーム用フィ
ラメントから発した光は、放物面反射鏡１２４で反射さ
れた後、上下に広がりを持った光となり、アウターレン
ズ１２５で前方に投影され所定の走行ビームを形成す
る。すなわち２つのフィラメントを用いることで発光部
を２つ作り、それぞれを選択的に使用することによりす
れ違いビームと走行ビームの切り換えを行っていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の放電ランプ点灯装置では、放電ランプに発光部が１つ
しかないので、１つの配光パターンしか形成できないと
いう課題を有していた。さらに、放電ランプを車輌用前
照灯に用いた場合、ハロゲンランプを用いた従来の車輌
用前照灯のように、発光部を２つ作り、選択的にそれぞ
れを使用することができないため、すれ違いビーム専用
または走行ビーム専用しか構成できず、４灯式（片側２
灯）の車輌用前照灯でないとすれ違いビームと走行ビー
ムの切り換えができないという課題も有していた。

【００１０】本発明はこのような従来の問題点を解決す
るためのもので、１つのアークを有する１つの放電ラン
プで、少なくとも２つの配光パターンを形成できる放電
ランプ点灯装置を提供することを目的とし、特に放電ラ
ンプを車輌用前照灯の光源として用いたとき、２灯式で
もすれ違いビームと走行ビームの切り換えができる放電
ランプ点灯装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１に、点灯
回路と、前記点灯回路の出力端に接続された放電ランプ
と、前記放電ランプが発する光を所定の方向に照射する
光制御手段とを備え、前記点灯回路が出力周波数と電圧
または電流または電力の出力波形とのうち少なくとも１
つを可変できる特性を有し、前記点灯回路で前記放電ラ
ンプを点灯し、前記放電ランプの放電アークの形状を可
変できるものである。

【００１２】第２に、形状の異なる放電アークを選択的
に形成するために、点灯回路が、出力周波数と電圧また
は電流または電力の出力波形とのうち少なくとも１つを
可変し、少なくとも２つの配光パターンを形成できる構
成としたものである。

【００１３】第３に、２つの配光パターンを形成するた
めに、点灯回路が、出力周波数と電圧または電流または
電力の出力波形とのうち少なくとも１つを可変し、第１
の配光パターンをすれ違いビームに、第２の配光パター
ンを走行ビームに用い、車輌用前照灯としたものであ
る。

【００１４】第４に直線状のアークと湾曲状のアークの
２つを形成し、使用頻度の高いビームに直線状のアーク
を使用する構成としたものである。

【００１５】

【作用】本発明は前記した構成により、点灯回路から出
力周波数と出力波形のうち少なくとも１つを変化させた
複数の種類の信号を出力し、これを放電ランプに印加す
る。放電ランプはこの印加された信号の種類により、放
電アークの形状すなわち放電アークの曲がりが変化す
る。この放電アークの形状が変化すると、光学系との位
置関係に変化が生じ、配光パターンに変化が生じる。す
なわち、点灯回路の出力周波数と出力電流波形のうち少
なくとも１つを変化させることにより、放電アークの形
状を変化させ、複数の配光パターンを形成できる。

【００１６】また、点灯回路の出力信号を２つの配光パ
ターンに対応するように構成しておき、車輌用前照灯と
して用いれば、第１の配光パターンですれ違いビーム、
第２の配光パターンで走行ビームを形成でき、すれ違い
ビームと走行ビームの切り換えができることになり、す
れ違いビームと走行ビームを１つの放電ランプで実現で
き、２灯式の放電ランプを使用した車輌用前照灯が構成
できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。まず第１の実験結果についた説明する。これ
は、点灯回路の出力電流波形、出力周波数および放電ア
ークの曲がりの大きさの関係を示すものである。図１９
は検討に使用した放電ランプであるメタルハライドラン
プの形状を示す図である。図１９のメタルハライドラン
プにおいて１３１は放電空間を形成する石英ガラス、１
３２、１３３は電極である。同図において、放電アーク
に交差する放電空間の長さＬを放電空間の最大内径であ
る放電空間中央部の内径とすると、放電アークに交差す
る放電空間の長さＬは２．７ｍｍである。

【００１８】図２は、図１９に示す放電ランプを点灯し
た時の点灯回路の出力周波数と放電ランプの放電アーク
の曲がりの大きさとの関係を示す図である。放電アーク
の曲がりの大きさは電極の中心を結ぶ線と放電アークの
中心との距離を示す。実線Ａは、点灯回路の出力電流波
形が三角波の時の点灯回路の出力周波数と放電アークの
曲がりの大きさの特性を示し、実線Ｂは点灯回路の出力
電流波形が正弦波の時の点灯回路の出力周波数と放電ア
ークの曲がりの大きさの特性を示し、実線Ｃは点灯回路
の出力電流波形が矩形波の時の点灯回路の出力周波数と
放電アークの曲がりの大きさの特性を示す。

【００１９】図２において、点灯回路の出力電流波形が
同じであっても、出力周波数が異なれば放電アークの曲
がりの大きさも異なることがわかる。また、点灯回路の
出力周波数が同じであっても、出力電流波形が異なれば
放電アークの曲がりの大きさも異なることがわかる。す
なわち、点灯回路の出力周波数と出力電流波形のうち少
なくとも１つを変化させることにより、放電アークの曲
がりの大きさ、すなわち放電アークの形状を変化させる
ことがでる。またこの時、電圧を変化させて出力電流波
形を変化させても、放電アークの形状は変化させること
ができる。つまり、点灯回路を、出力周波数と出力電流
波形とのうち少なくとも１つを変化させることができる
構成としておけば、複数の形状の異なる放電アークを選
択的に形成することができるために配光パターンの切り
換えができ、複数の配光パターンを形成できる放電ラン
プ点灯装置を実現することができる。通常、放電ランプ
を高周波点灯すると、音響的共鳴現象に起因した放電ア
ークの揺らぎ、立ち消えなどが生じる周波数域と安定に
点灯する周波数域とが断続的に存在するが、ここでは、
各出力電流波形について、放電ランプが安定点灯した５
〜１０ｋＨｚの範囲についてのみ放電アークの曲がりの
大きさを示した。

【００２０】次にこの実験結果に基づいた具体的な実施
例について説明する。図１は本発明の第１の実施例にお
ける放電ランプ点灯装置の構成図を示すものである。図
１において、１１は放電ランプ、１２は放電ランプ１１
を始動・点灯させるための点灯回路である。点灯回路１
２は、商用の交流電源１３と交流電源１３の出力を直流
に変換する整流平滑回路１４とで構成された直流電源１
５、スイッチング素子であるトランジスタ１６、１７、
コンデンサ１８とを有し直流電源１５の直流出力を入力
し交流に変換するインバータ回路１９、駆動周波数の切
り換えスイッチ（図示せず）を有しトランジスタ１６、
１７を交互にＯＮ・ＯＦＦ制御する駆動回路２０、放電
ランプ１１のランプ電流を制限するリアクタンス素子で
あるチョークコイル２１、放電ランプ１１を始動させる
ための高圧パルスを発生する高圧パルス発生回路２２と
で構成される。なお、高圧パルス発生回路２２は放電ラ
ンプ１１が点灯すると高圧パルスの発生を停止する。

【００２１】以上のように構成されたこの実施例の放電
ランプ点灯装置において、以下その動作を説明する。交
流電源１３より入力された交流を整流平滑回路１４で直
流に変換し、インバータ回路１９により再び交流に変換
する。このとき、インバータ回路１９からの出力周波数
は、駆動回路２０がトランジスタ１６、１７を交互にＯ
Ｎ・ＯＦＦするときの周波数により変化し、ここでは、
アークの形状が異なる組み合わせとして、例えば図２の
丸で示した５ｋＨｚと１０ｋＨｚとする。放電ランプ１
１が始動するまでは高圧パルス発生回路２２から放電ラ
ンプ１１に高圧パルスが印加される。放電ランプ１１が
始動するとインバータ回路１９からの交流出力がチョー
クコイル２１と放電ランプ１１の直列回路に印加され、
チョークコイル２１で電流制限されて放電ランプ１１の
点灯を維持する。この時のランプ電流波形は図３に示す
ように、チョークコイル２１によって三角波波形に近い
波形になる。また、インバータ回路１９の出力周波数が
５ｋＨｚおよび１０ｋＨｚの時の放電アークの形状は図
４の（ａ），（ｂ）に示すようになり、それぞれの周波
数で、放電アークの形状が異なってくる。この放電アー
クの形状の違いは、光制御手段を含めて考えたとき、発
光部である放電アークと光制御手段との位置関係に変化
が生じ、配光パターンの変化となる。

【００２２】以上のようにこの第１の実施例によれば、
駆動回路２０の駆動周波数を切り換えてインバータ回路
１９の出力周波数を変化させることにより、２つの異な
る形状の放電アークを選択できるので、２つの配光パタ
ーンを実現できる。

【００２３】以下、本発明の第２の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図５は本発明の第２の実施
例における放電ランプ点灯装置のブロック図を示すもの
である。図５において、３１放電ランプ、３２は放電ラ
ンプ３１を始動させる高圧パルス発生回路、３３は入力
に応じた波形で電力を増幅し放電ランプ３１に電力を供
給するパワー増幅回路、３４はパワー増幅回路３３への
入力を切り換える切り換えスイッチ、３５は三角波を発
生させる三角波発生回路、３６は矩形波を発生させる矩
形波発生回路である。

【００２４】以上のように構成されたこの実施例の放電
ランプ点灯装置において、以下その動作を説明する。高
圧パルス発生回路３２から発生する高圧パルスにより放
電ランプ３１が始動する。始動後はパワー増幅回路３３
が放電ランプ３１に電力を供給し点灯維持する。パワー
増幅回路３３の出力電流波形は入力波形に依存し、本実
施例では三角波発生回路３５および矩形波発生回路３６
からの出力を切り換えスイッチ３４を介してパワー増幅
回路３３に入力されるので、パワー増幅回路３３からの
出力電流波形は三角波または矩形波となる。ここで三角
波発生回路３５および矩形波発生回路３６の出力周波数
は、点灯時の放電アークの形状が異なりかつ安定点灯す
る周波数として、図２の三角印で示す、例えば７ｋＨｚ
とする。三角波で点灯したときの放電アークの形状は、
図４の（ｂ）に示すようになり、矩形波で点灯したとき
の放電アークの形状は、図４の（ａ）に示すようにな
る。このように点灯回路３７からの出力電流波形を変化
させることにより、放電アークの形状を変化させること
ができる。この放電アークの形状の違いは、光制御手段
を含めて考えたとき、発光部である放電アークと光制御
手段との位置関係に変化が生じ、配光パターンの変化と
なる。

【００２５】以上のように第２の実施例によれば、点灯
回路３７からの出力電流波形を変化させることにより、
放電アークの形状を変化させることができ、切り換えス
イッチ３４を切り換えることにより、２つの異なる形状
の放電アークを選択できるので、２つの配光パターンを
実現できる。

【００２６】以下、本発明の第３の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図６は本発明の第３の実施
例における放電ランプ点灯装置の構成図を示すものであ
る。図６において、４１は放電ランプであるメタルハラ
イドランプであり、４２はメタルハライドランプ４１を
始動・点灯するための点灯回路である。点灯回路４２は
直流電源４３とインバータ回路４４と高圧パルス発生回
路４５と放電ランプ４１のランプ電流を制限するリアク
タンス素子であるチョークコイル４６で構成されてい
る。

【００２７】直流電源４３は商用の交流電源４７の出力
を整流平滑して直流に変換する整流平滑回路４８と、整
流平滑回路４８の出力を入力し放電ランプ４１に供給す
る電力を所定の値に制御するトランジスタ４９とダイオ
ード５０とチョークコイル５１とコンデンサ５２と抵抗
５３、５４、５５と制御回路５６で構成される降圧形チ
ョッパ回路５７とで構成されており、降圧形チョッパ回
路５７は抵抗５３、５４で出力電圧を検出して、抵抗５
５で出力電流を検出し２つの検出信号を制御回路５６で
演算し、降圧形チョッパ回路５７の出力電力が所定の値
になるように制御回路５６の出力信号によりトランジス
タ４９をＯＮ・ＯＦＦ制御する。

【００２８】インバータ回路４４は、トランジスタ５
８、５９、６０、６１と駆動周波数の切り換えスイッチ
（図示せず）を有する駆動回路６２とで構成され、駆動
周波数の切り換えスイッチに応じた所定の周波数でトラ
ンジスタ５８、６１がＯＮする期間とトランジスタ５
９、６０がＯＮする期間を交互に発生させることによっ
てインバータ回路４４は直流電源４３の出力を交流に変
換して出力する。高圧パルス発生回路４５はメタルハラ
イドランプ４１を始動させるための高圧パルスを発生す
る。

【００２９】以上のように構成されたこの実施例の放電
ランプ点灯装置において、以下その動作を説明する。高
圧パルス発生回路４５から発生する高圧パルスによりメ
タルハライドランプ４１が始動する。始動後は抵抗５
３、５４で検出するメタルハライドランプ４１のランプ
電圧に比例した信号と抵抗５５で検出するメタルハライ
ドランプ４１のランプ電流に比例した信号を制御回路５
６で演算しメタルハライドランプ４１に供給される電力
が所定のランプ電力になるようにトランジスタ４９をＯ
Ｎ・ＯＦＦ制御する。

【００３０】インバータ回路４４は、駆動回路６２の駆
動周波数の切り換えスイッチに応じた所定の周波数の交
流波形をメタルハライドランプ４１に供給しメタルハラ
イドランプ４１は点灯を維持する。ここではインバータ
回路４４の出力周波数が、放電アークが安定に存在しか
つ放電アークの形状が異なる出力周波数、例えば４００
Ｈｚおよび１０ｋＨｚに切り換えられるように駆動回路
６２を構成しておく。インバータ回路４４の出力周波数
が４００Ｈｚである時、４００Ｈｚは比較的低周波であ
るため、電流制限素子であるチョークコイル４６の影響
を受けず、直流電源４３により電流制限され、メタルハ
ライドランプ４１に流れる電流は図７に示すように矩形
波状となる。また、インバータ回路４４の出力周波数が
１０ｋＨｚである時、電流制限素子であるチョークコイ
ル４６によりメタルハライドランプ４１に流れる電流
は、図３に示すように三角波状となる。この時、図４に
示すように、それぞれの出力周波数で点灯したときの放
電アークの形状は異なり、この放電アークの形状の違い
は、光制御手段を含めて考えたとき、発光部である放電
アークと光制御手段との位置関係に変化が生じ、配光パ
ターンの変化となる。

【００３１】以上のようにこの第３の実施例によれば、
駆動回路６２の駆動周波数を切り換えてインバータ回路
４４の出力周波数を変化させることにより、点灯回路４
２の出力周波数および出力電流波形を可変でき、２つの
異なる形状の放電アークを選択できるので、２つの配光
パターンを実現できる。

【００３２】次に第２の実験結果について説明する。図
８は図１９に示すメタルハライドランプの封入物質とそ
の量および放電空間の内容積から求めた放電空間内の平
均音速と放電空間内の平均温度との関係を示す。放電ア
ーク中心の温度が約５０００℃であり管壁付近の温度が
約１０００℃である時、放電空間内の平均温度を３００
０℃と推定でき、その時の放電空間内の音速は図８より
４１４ｍ／ｓになる。以上の条件を一般式（数１）に代
入し周波数ｆを求めた結果を（表１）に示す。

【００３３】

【数１】

【００３４】

【表１】

【００３５】（表２）は、（表１）に示した周波数の正
弦波波形、三角波波形および従来技術の４００Ｈｚの矩
形波波形で、図１９に示すメタルハライドランプＡを水
平点灯させた時の、放電アークの形状と放電アークの曲
がりの大きさ（電極間を結ぶ線と放電アーク中心の距
離）、発光効率、放電空間上部の温度、および放電空間
下部の温度を比較検討した結果を示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】以上の結果から、従来技術の矩形波点灯方
式で点灯した時の放電アークの形状は明らかに湾曲して
いるのに対して、一般式（数１）から求めた周波数ｆの
三角波波形をランプに供給すると放電アークの形状は一
直線状になることがわかる。この理由は、放電アークか
ら発生する粗密波から説明できる。放電アークから発生
した粗密波が管壁方向に進行し管壁で放電アーク方向に
反射される時、放電アークから放電アークを取り巻く全
周方向に発生する粗密波は管壁で反射し、反射したすべ
ての粗密波は放電空間の垂直断面の中心部で振幅がすべ
て同じレベルになる。さらに、放電アークから発生する
粗密波の振幅はランプ電圧またはランプ電流またはラン
プ電力の瞬時値の変化にほぼ同期して変化すると考えら
れるが、一般式（数１）で示す周波数ｆで瞬時電圧また
は瞬時電流または瞬時電力が時間的に変化する波形を図
１９に示すメタルハライドランプに供給すると、放電空
間の垂直断面の中心部で放電アークから発生する粗密波
の振幅と管壁で反射し、放電アークに戻ってきたすべて
の粗密波の振幅が同じレベルになる。

【００３８】一方、一般式（数１）以外の周波数では、
放電アークから発生する粗密波の振幅と管壁で反射した
粗密波の振幅が同じレベルになることはなく、また放電
アークから発生する粗密波の位相によって放電アークか
ら発生する粗密波の振幅と管壁で反射した粗密波の振幅
の大小関係が変化するので、その結果、振幅レベルの低
い方に放電アークが移動するため放電アークが安定しな
い。すなわち、一般式（数１）で示す周波数ｆでは、放
電空間の垂直断面の中心部で、放電アークから発生する
粗密波の振幅と管壁で反射したすべての粗密波の振幅が
放電アークから発生する粗密波の位相に関係なく、どの
位相でも常に同じレベルになるので放電アークが垂直断
面の中心部で安定になる。

【００３９】（表２）に示す比較検討結果から放電アー
クが湾曲すると放電空間上部の温度が１０００℃以上に
なるが放電アークの形状が一直線状になると放電空間上
部の温度を１０００℃以下になることがわかる。図１９
に示すメタルハライドランプを形成する石英ガラスは、
１０００℃以上になると急速に劣化し、石英ガラスの失
透や変形（膨れ）が発生する。これらは、光束低下およ
び発光特性の変化の原因となるが、一般式（数１）で求
めた周波数ｆで点灯することにより、石英ガラスの最も
高温になる放電空間上部の温度を１０００℃以下にで
き、石英ガラスの劣化を押さえることができるのでラン
プの長寿命化を実現できる。つまり、瞬時電圧または瞬
時電流または瞬時電力が時間的に変化する波形で一般式
（数１）で示される周波数ｆで放電ランプを点灯するこ
とにより、長寿命化できる。

【００４０】尚、ここでは定格点灯時の平均温度として
３０００℃としたが、図８から放電空間内の平均温度が
変化すれば放電空間内の平均音速が変化することがわか
る。すなわち、ランプ電流を可変し調光した時、周囲温
度が変化した時、ランプの点灯直後で放電空間内の平均
温度が所定の値に達するまでの期間などは定格点灯時の
平均温度３０００℃とは異なる温度となるので、平均音
速の値は４１４ｍ／ｓに対して異なる値になる。また図
８は、図１９に示すメタルハライドランプの封入物質や
その封入量および放電空間の内容積から求めたものであ
り、封入物質やその封入量また放電空間の内容積が変化
すれば放電空間内の平均音速が変化するのは明かであ
り、放電空間内の平均音速はランプごとに固有の値を有
する。

【００４１】以下、本発明の第４の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図９は本発明の第４の実施
例における放電ランプ点灯装置の構成図を示し、本発明
の放電ランプ点灯装置を車輌用前照灯として使用した場
合のものである。

【００４２】図９において、７２は放電ランプ、７１は
放電ランプ７２を始動・点灯させるための点灯回路、７
３は放電ランプ７２から発した光を前方へ照射する放物
面反射鏡、７４は配光制御を行うアウターレンズでる。
点灯回路７１は、図１０に示すように、電源であるバッ
テリー７５とバッテリーの電圧を所定の電圧に昇圧する
昇圧回路７６とで構成された直流電源７７、スイッチン
グ素子であるトランジスタ７８、７９を有し直流電源７
７の直流出力を入力し交流に変換するインバータ回路８
１、駆動周波数の切り換えスイッチ（図示せず）を有
し、トランジスタ７８、７９を一般式（数１）で、求め
た周波数７６．７ｋＨｚおよびそれ以外で放電アークが
安定する周波数、例えば図２より１０ｋＨｚでＯＮ・Ｏ
ＦＦ制御する駆動回路８２、放電ランプ７２のランプ電
流を制限するリアクタンス素子であるチョークコイル８
３、放電ランプ７２を始動させるための高圧パルスを発
生する高圧パルス発生回路８４とで構成される。なお、
高圧パルス発生回路８４は放電ランプ７２が点灯すると
高圧パルスの発生を停止する。点灯回路７１の出力周波
数が７６．７ｋＨｚ，１０ｋＨｚのときの放電アークの
形状はそれぞれ図１１の（ａ），（ｂ）に示すようにな
る。

【００４３】以上のように構成されたこの実施例の放電
ランプ点灯装置において、以下その動作を説明する。点
灯回路７１は、第１の実施例と比較して、直流電源７７
の構成が入力がバッテリーであるために直流で整流平滑
回路ではなく昇圧回路を含むこと、及びトランジスタ７
８，７９の駆動回路の駆動周波数が７６．７ｋＨｚ，１
０ｋＨｚであること以外はほとんど構成が変わらず、基
本的動作としても第１の実施例とほぼ同じであるので説
明は省略する。まず、使用頻度の高いビームが走行ビー
ムである場合について説明する。

【００４４】図１２および図１３は放電ランプ７２を配
置する位置と光を照射する方向を示す図である。この場
合、放電ランプ７２を、点灯回路７１の出力周波数が７
６．７ｋＨｚすなわちアークの形状が図１１の（ａ）に
示す形状であるとき、放物面反射鏡７３の焦点が放電ア
ークのほぼ中心となるように配置している。点灯回路７
１の出力周波数を７６．７ｋＨｚとし、放電ランプ７２
を点灯すると、放電アークの形状は図１１の（ａ）に示
すようストレート状になるため、発光部分である放電ア
ークの位置と放物面反射鏡７３の焦点８５とがほぼ一致
し、図１２に示すように反射鏡で反射された光は光軸に
対してほぼ平行な光となり、アウターレンズ７４により
光を所定の方向に投影し、図１６の（ｂ）に示すような
走行ビームの配光パターンを形成する。

【００４５】また点灯回路７１の出力周波数を１０ｋＨ
ｚとし、放電ランプ７２を点灯すると、放電アークの形
状は図１１の（ｂ）に示すように、（ａ）に比べて曲が
った形状になり、発光部分である放電アークの位置が放
物面反射鏡７３の焦点８５よりも上部にくるため、図１
３に示すように反射鏡で反射された光は光軸に対して下
方に向かう光となる。そしてアウターレンズ７４により
光を所定の方向に投影し、図１６の（ａ）に示すような
すれ違いビームの配光パターンを形成する。

【００４６】次に、使用頻度の高いビームがすれ違いビ
ームである場合について説明する。図１４および図１５
は放電ランプ７２を配置する位置と光を照射する方向を
示す図である。この場合、放電ランプ７２を、点灯回路
７１の出力周波数が１０ｋＨｚすなわちアークの形状が
図１１の（ｂ）に示す形状であるとき、放物面反射鏡７
３の焦点が放電アークのほぼ中心となるように配置して
いる。

【００４７】点灯回路７１の出力周波数を７６．７ｋＨ
ｚとし、放電ランプ７２を点灯すると、放電アークの形
状は図１１の（ａ）に示すようにストレート状になるた
め、発光部分である放電アークの位置が放物面反射鏡７
３の焦点８５の下部にくるため、図１５に示すように反
射鏡で反射された光は光軸に対して上方へ向かう光とな
り、アウターレンズ７４で倒立投影し、図１６の（ａ）
に示すようなすれ違いビームの配光パターンを形成す
る。

【００４８】また点灯回路７１の出力周波数を１０ｋＨ
ｚとし、放電ランプ７２を点灯すると、放電アークの形
状は図１１の（ｂ）に示すように、（ａ）に比べて曲が
った形状になり、発光部分である放電アークの位置が放
物面反射鏡７３の焦点８５にほぼ一致し、図１４に示す
ように反射鏡で反射された光は光軸に対して平行な光と
なる。そしてアウターレンズ７４により倒立投影視し、
図１６の（ｂ）に示すような走行ビームの配光パターン
を形成する。

【００４９】以上のようにこの第４の実施例によれば、
すれ違いビーム選択時と走行ビーム選択時で点灯周波数
を変えることにより、１つのアークを持つ１つの放電ラ
ンプを用いた前照灯で２つの配光パターンを形成でき、
すれ違いビームと走行ビームの切り換えができるので、
２灯式で放電ランプを使用した車輌用前照灯が実現でき
る。また、使用頻度の高いビームのときに、直線状の放
電アークとなるように設定しておけば、光束低下および
発光特性の原因となる放電ランプの失透および変形（膨
れ）を抑えることができ、寿命が長くなる。

【００５０】なお、第１の実施例において、点灯回路１
２の出力周波数を例えば５ｋＨｚと１０ｋＨｚとした
が、放電アークが安定しかつ形状が異なる周波数であれ
ば他の組み合わせの周波数としても良い。また、出力電
流波形を三角波としたが、他の波形（例えば正弦波）と
しても良い。また、実現する配光パターンを２つとした
が、点灯回路１２の出力周波数を３つ以上にし、実現で
きる配光パターンを３つ以上としても良い。

【００５１】また、第２の実施例において、点灯回路３
７の出力電流波形を、例えば三角波と矩形波としたが、
放電アークの形状が異なれば他の波形の組み合わせにし
ても良い。また、実現する配光パターンを２つとした
が、点灯回路３７の出力電流波形を３つ以上にし、実現
できる配光パターンを３つ以上としても良い。

【００５２】また、第３の実施例において、点灯回路４
２の出力周波数と出力電流波形を、例えば４００Ｈｚ、
矩形波と１０ｋＨｚの三角波としたが、放電アークが安
定しかつ形状が異なる組み合わせであれば、他の組み合
わせでもよい。また、実現する配光パターンを２つとし
たが、３つ以上としても良い。

【００５３】また、第４の実施例において、光制御手段
として放物面反射鏡とアウターレンズとしたが、他の光
制御手段としてもよい。また、点灯回路７１の出力周波
数を例えば７６．７ｋＨｚおよび１０ｋＨｚとしたが、
放電アークが安定に存在し、かつ放電アークの形状が異
なれば、他の周波数の組み合わせでも良い。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
点灯回路が複数の種類の出力信号を印加できるように構
成することにより、複数の配光パターンが実現できる。
また、本発明の放電ランプ点灯装置を車両用前照灯に使
用することにより、１つのアークを有する１つの放電ラ
ンプを用いた車両用前照灯で、すれ違いビームと走行ビ
ームの切り換えができ、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における放電ランプ点灯
装置の構成図

【図２】ランプの電流波形、点灯周波数と放電アークの
曲がりの大きさの関係を示す図

【図３】同実施例の点灯回路の出力電流の波形図

【図４】(a),(b)は放電アークの形状の違い示す図

【図５】本発明の第２の実施例における放電ランプ点灯
装置の構成図

【図６】本発明の第３の実施例における放電ランプ点灯
装置の構成図

【図７】同実施例の点灯回路の出力電流の波形図

【図８】放電空間内の平均温度と放電空間内の平均音速
の関係を示す図

【図９】本発明の第４の実施例における車輌用前照灯の
構成図

【図１０】同実施例の点灯回路の構成図

【図１１】(a),(b)は同実施例の放電アークの形状の差
を示す図

【図１２】同実施例の走行ビーム形成時の配光方向を示
す図

【図１３】同実施例のすれ違いビーム形成時の配光方向
を示す図

【図１４】同実施例の走行ビーム形成時の配光方向を示
す図

【図１５】同実施例のすれ違いビーム形成時の配光方向
を示す図

【図１６】(a),(b)はすれ違いビームと走行ビームの配
光パターンを示す図

【図１７】従来の放電ランプ点灯装置の構成図

【図１８】従来の車輌用前照灯の構成図

【図１９】実験に使用したランプの形状を示す図

【符号の説明】

１１、３１、４１、７２ 放電ランプ １２、３７、４２、７１ 点灯回路 １５、４３、７７ 直流電源 １９、４４、８１ インバータ回路 ２０、６２、８２ 駆動回路 ２２、３２、４５、８４ 高圧パルス発生回路 ４３ 降圧チョッパ回路 ７３ 放物面反射鏡 ７４ アウターレンズ １３１ 石英ガラス １３２、１３３ 電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀井 滋 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−11895（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−54990（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−82271（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−90843（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−294751（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−14684（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−312793（ＪＰ，Ａ) 特公 平５−57693（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 41/14 - 41/298

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】点灯回路と、前記点灯回路の出力端に接続
   された放電ランプと、前記放電ランプが発する光を所定
   の方向に照射する光制御手段とを備え、前記点灯回路
   が、出力周波数、出力電流波形、出力電圧波形、出力電
   力波形のうち少なくとも１つを可変できる特性を有し、
   前記点灯回路で前記放電ランプを点灯し、前記放電ラン
   プの放電アークの形状を可変にし、複数の配光パターン
   を形成できることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
2. 【請求項２】形状の異なる放電アークを選択的に形成す
   るために点灯回路は、出力周波数と電圧または電流また
   は電力の出力波形のうち少なくとも１つを可変し、少な
   くとも２つの配光パターンを形成できることを特徴とす
   る請求項１記載の放電ランプ点灯装置。
3. 【請求項３】２つの配光パターンを形成するために、点
   灯回路が、出力周波数と電圧または電流または電力の出
   力波形のうち少なくとも１つを可変し、第１の配光パタ
   ーンをすれ違いビームに、第２の配光パターンを走行ビ
   ームに用い、車輌用前照灯としたことを特徴とする請求
   項２記載の放電ランプ点灯装置。
4. 【請求項４】使用頻度の高いビームの時に、放電ランプ
   の放電アークの形状がほぼ直線状であることを特徴とす
   る請求項３記載の放電ランプ点灯装置。
5. 【請求項５】使用頻度の高いビームの時の点灯回路の瞬
   時電圧または瞬時電流または瞬時電力の出力波形が時間
   的に変化する波形であり、Ｖを放電ランプの放電空間媒
   質中の音速、Ｌを放電ランプの放電アークに交差する放
   電空間の長さとした場合、出力周波数ｆが（ｎＶ）／
   （２Ｌ）（ｎは自然数）で示されることを特徴とする請
   求項４記載の放電ランプ点灯装置。