JPH0613193A

JPH0613193A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH0613193A
Application number: JP4170886A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Saito; 茂斉藤
Original assignee: Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1992-06-29
Filing date: 1992-06-29
Publication date: 1994-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】立上り時間を短くすることができ、簡単な制
御で光出力の平坦性を得ることのできる放電灯点灯装置
を提供する。【構成】ＤＣコンバータ１１と、このＤＣコンバータ
から出力される出力電圧を所定幅のパルス電圧に変換し
て出力するＰＷＭレギュレータ１３と、パルス電圧を放
電灯１５に印加させるフルブリッジドライバ１４とを備
えている放電灯点灯装置において、放電灯１５に印加す
る電圧を検出する電圧検出回路１６と、放電灯１５に流
れる電流を検出する電流検出回路１７と、電圧検出回路
１６が検出する電圧検出信号と電流検出回路１７が検出
する電流検出信号との積をとる乗算器１８と、この乗算
器１８が出力する積算値と予め設定した基準値とを比較
した比較信号を出力する比較器１９と、前記比較信号が
ゼロとなるように前記パルス電圧のパルス幅を制御する
パルス幅変調手段１１とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両に使用される放
電灯を点灯させる点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、かかる点灯装置として図２９
に示すものが知られている（特開平３−８２９９号公報
参照）。

【０００３】図２９において、１はバッテリ２の直流電
圧を昇圧するＤＣ昇圧回路、３はＤＣ昇圧回路１の出力
電圧を正弦波交流電圧に変換する高周波昇圧回路、４は
放電灯５に電力を供給するための限流負荷及びイグナイ
タ回路、６は限流負荷及びイグナイタ回路４に起動信号
を出力するイグナイタ始動回路、７はＤＣ昇圧回路１の
出力電圧を制御する制御回路である。

【０００４】制御回路７は、ＤＣ昇圧回路１の出力電圧
を検出する電圧演算部７aと、ＤＣ昇圧回路１の出力電
流を検出する電流演算部７bと、これら演算部７a,７bか
らの信号に応じたデューティサイクルをもつ矩形パルス
を発生させてＤＣ昇圧回路１のＦＥＴ１aのゲートに送
出するパルス幅変調部７cとから構成されている。

【０００５】上記点灯装置にあっては、点灯スイッチＳ
の灯入時に先ずイグナイタ始動回路６から限流負荷及び
イグナイタ回路４に送られる信号によって起動パルスが
発生し、放電灯５のトリガーがかかられ、制御回路７に
よってＤＣ昇圧回路１の出力電圧の制御が随時行なわ
れ、これにより最終的に放電灯５の定常状態への移行が
遂げられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
点灯装置にあっては、負荷（放電灯５）へ供給される電
力を一定にするためのフィードバック制御手段が設けら
れていないので、点灯スイッチＳを投入してから、放電
灯５が所定光量を発光するまでに相当な時間を要してし
まう。すなわち、立上りが遅いという問題があった。ま
た、フィードバック制御手段が設けられていないことに
より光出力の平坦性を得ることが難しいという問題があ
った。

【０００７】この発明は、上記問題点に鑑みてなされた
もので、その目的は、立上り時間を短くすることがで
き、しかも光出力の平坦性を得ることのできる放電灯点
灯装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、直流の入力電圧を昇圧する昇圧手段と、
この昇圧手段から出力される出力電圧を所定幅のパルス
電圧に変換して出力するパルス発生手段と、前記パルス
電圧を放電灯に印加させるフルブリッジドライバとを備
えている放電灯点灯装置において、前記放電灯に印加す
る電圧を検出する電圧検出手段と、前記放電灯に流れる
電流を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段が検
出する電圧検出信号と前記電流検出手段が検出する電流
検出信号との積をとる乗算手段と、この乗算手段が出力
する乗算値と予め設定した基準値とを比較した比較信号
を出力する比較手段と、前記比較信号がゼロとなるよう
に前記パルス電圧のパルス幅を制御するパルス幅変調手
段とを設けたことを特徴とする。

【０００９】また、前記電圧検出手段が検出する電圧検
出信号と前記電流検出手段が検出する電流検出信号とを
加算する加算手段と、この加算手段が出力する加算値と
予め設定した基準値とを比較した比較信号を出力する比
較手段と、前記比較信号がゼロとなるように前記パルス
電圧のパルス幅を制御するパルス幅変調手段とを設けた
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】この発明は、上記構成により、電圧検出手段が
放電灯に印加する電圧を検出し、電流検出手段が放電灯
に流れる電流を検出し、乗算手段が電圧検出手段が検出
する電圧検出信号と電流検出手段が検出する電流検出信
号との積をとり、比較手段が乗算手段が出力する乗算値
と予め設定した基準値とを比較した比較信号を出力し、
パルス幅変調手段がその比較信号がゼロとなるように前
記パルス電圧のパルス幅を制御する。

【００１１】また、加算手段が電圧検出手段が検出する
電圧検出信号と電流検出手段が検出する電流検出信号と
を加算し、比較手段が加算手段が出力する加算値と予め
設定した基準値とを比較した比較信号を出力し、パルス
幅変調手段がその比較信号がゼロとなるように前記パル
ス電圧のパルス幅を制御する。

【００１２】

【実施例】以下、この発明に係る放電灯点灯装置の実施
例を図面に基づいて説明する。

【００１３】［第１実施例］図１において、１１はバッ
テリ１２の直流電圧を昇圧するＤＣコンバータ（昇圧手
段）、１３は昇圧された直流電圧からパルス電圧を発生
するＰＷＭ（パルスウイドスモジュレーション）レギュ
レータ、１４は前記パルス電圧を矩形波の交流電圧に変
換して高輝度放電ランプ（放電灯）１５に印加させるＨ
ブリッジドライバである。

【００１４】１６はランプ１５に印加する電圧を検出す
る電圧検出回路（電圧検出手段）、１７はランプ１５に
流れる電流を検出する電流検出回路（電流検出手段）、
１８は電圧検出回路１６が出力する電圧検出信号の値と
電流検出回路１７が出力する電流検出信号の値とを乗算
する乗算器（乗算手段）、１９は乗算器１８が出力する
乗算信号と予め設定された基準値（ランプ１５の規定電
力Ｅrに対応した値）Ｖrとを比較する比較信号を出力す
る比較器である。

【００１５】ＰＷＭレギュレータ１３は、比較器１９か
ら出力される比較信号がゼロとなるようにパルス電圧の
幅を変えていくようになっている。そして、ＰＷＭレギ
ュレータ１３は所定のパルス幅のパルス電圧を発生する
パルス発生手段と、前記パルス電圧のパルス幅を変える
パルス変調手段としての機能を備えている。

【００１６】次に上記実施例の動作について説明する。

【００１７】点灯スイッチＳが投入されると、ＤＣコン
バータ１１によってバッテリ１２の直流電圧が昇圧さ
れ、ＰＷＭレギュレータ１３がその昇圧された直流電圧
から所定幅のパルス電圧にして出力していく。一方、高
電圧トリガ回路(図示せず)によりランプ１５が初期点灯
を開始する。そして、フルブリッジドライバ１４がパル
ス電圧を矩形波の交流電圧に変換してランプ１５に印加
させていく。

【００１８】電圧検出回路１６はランプ１５に印加する
電圧に応じた電圧信号を出力し、電流検出回路１７はラ
ンプ１５に流れる電流に応じた電流信号を出力する。

【００１９】いま、電圧検出回路１６が出力する電圧信
号の電圧をＶ1＝βＶb、電流検出回路１７が出力する電
流信号の電圧をＶ2＝αＩとする。但し、Ｖbはランプ１
５に印加する電圧、Ｉはランプ１５に流れる電流であ
る。

【００２０】乗算器１８はＶ1とＶ2との積をとった乗算
信号を出力する。この乗算信号の電圧をＶpとすると、
Ｖp＝Ｖ1×Ｖ2＝αβＶb×Ｉとなる。

【００２１】比較器１８は基準値ＶrとＶpとを比較した
比較信号を出力し、ＶpがＶrより大きい場合にはＰＷＭ
レギュレータ１３のパルス幅を小さくし、ランプ１５に
供給される電力を減少させる。逆に大きい場合にはパル
ス幅を大きくしてランプ１５に供給される電力を増加さ
せる。最終的にはＶp＝Ｖrとなるパルス幅で平衡するこ
ととなる。

【００２２】ここでは、Ｖrを基準とするフィードバッ
クループが形成されているので、Ｖrがランプ１５の定
格電力の値に設定されていることにより、ランプ１５に
は常に定格電力が供給されることになる。

【００２３】ところで、ランプ１５の初期点灯時は、ラ
ンプ１５の放電ガス成分がキセノンガスであるのでラン
プ１５の端子電圧は２５ボルト程度であり、定格電圧
（８５ボルト）に比べて非常に小さく、従来例ではラン
プ１５に供給される電力は少ない。しかし、乗算器１８
等のフィードバックループにより初期点灯時でもランプ
１５に定格電力が供給されるように働くので、点灯スイ
ッチＳが投入されてから短時間でランプ１５に定格電力
が供給されるようになる。すわなち、立上り時間は短い
ものとなる。

【００２４】［第２実施例］図２は乗算器１８と電圧検
出回路１６,電流検出回路１７との間に遅延回路２０,２
１を設けたものである。この遅延回路２０,２１によっ
て応答速度を遅延させることにより、初期点灯時にラン
プ１５に供給される電力の増加が図られるので、図３の
破線で示すようにランプ１５の発光量は急激に増加し、
立上り時間はさらに短いものとなる。実線で示すグラフ
Ｇ1は遅延回路２０,２１を使用しない場合を示したもの
である。

【００２５】［第３実施例］図４において、２２は非線
形回路、２３は差動増幅器で、この非線形回路２２と差
動増幅器２３とによって比較器１９の基準電圧Ｖcをラ
ンプ１５に印加する電圧に応じて変化させるようにした
ものである。すなわち、ランプ１５の印加電圧が低い場
合にはＶcを高めるようにしたものである。

【００２６】電圧検出回路１６の出力電圧をβＶbと
し、この出力電圧βＶbを非線形処理した電圧を（βＶ
b）ⁿとし、差動増幅器２３の基準電圧ＥrをＶf＋γＶi
とすると、差動増幅器２３から出力される電圧Ｖcは、Ｖc＝Ｖf＋γＶi−（βＶb）ⁿ …（１）となる。ただし、γ,ｎは任意の実数、Ｖiは過剰な電力
供給を停止するための電圧である。

【００２７】ここで、非線形回路２２は、図５に示すよ
うに、３つのツェナーダイオード２５〜２７と３つの抵
抗２８〜３０とからなる。この非線形回路２２には図６
に示すように飽和特性を有する幅特性を持たせると、
（１）式で示された差動増幅器２３の出力電圧Ｖcは、
図７に示すように、ゼロ付近で非線形回路２２に入力す
る入力電圧（電圧検出回路１６の出力電圧）が増加する
にしたがって急激に減少し、βＶiを越えたところで一
定値となる。

【００２８】したがって、比較器１９に入力するＶcと
乗算器１８から出力される電圧Ｖpとの差は、βＶbの値
がゼロ近辺のとき大きくなるので、ＰＷＭレギュレータ
１３は図８に示す応答特性を示すこととなる。つまり、
ランプ１５の初期点灯時ではランプ１５に定格電力Ｐ0
の数倍の電力を供給することができるので、立上り時間
を極端に短くすることが可能である。また、電圧検出回
路１６の出力電圧がβＶi以後においてはランプ１５の
電力が一定となるので、光出力の平坦性を得ることがで
きることとなる。

【００２９】なお、図８に示す鎖線は、後述する図２１
の回路の特性を示す。

【００３０】［第４実施例］図９に示す放電灯点灯装置
は、電圧検出回路１６から出力される電圧検出信号と、
電流検出回路１７から出力される電流検出信号とを加算
器３０で加算し、この加算した加算信号がゼロとなるよ
うにＰＷＭレギュレータ１３が出力するパルス電圧のパ
ルス幅を変えるものである。これにより、初期点灯時に
おいてもランプ１５に供給される電力の一定化を図るよ
うにしたものである。３１,３２は増幅器である。

【００３１】増幅器３１から出力される電圧ＶA1＝−α
Ｖv、増幅器３２から出力される電圧ＶA2＝−βＶiとす
ると、加算器３０の出力電圧ＶA3は、ＶA3＝αＶv＋βＶi となる。ただし、α,βは増幅器３１,３２の増幅度、Ｖ
v,Ｖiは電圧検出回路１６,電流検出回路１７が出力する
検出信号の電圧である。

【００３２】ＰＷＭレギュレータ１３は、パルス電圧の
パルス幅である導通時間を制御し、しかも、Ｅr＝ＶA3＝αＶv＋βＶi …(Ａ) となるように制御する（すなわち電圧検出回路１６が検
出する検出信号と、電流検出回路１７が検出する検出信
号との和が一定となるように制御する）。

【００３３】ランプ１５に印加する電圧が定格電圧Ｖt
のときにＶt＝αＶｖとなるようにランプ電流も定格電
流Ｉtとする。しかも、 αＶv＝βＶi＝１/２Ｅr …(Ｂ) と設定すると（ただし、Ｖiはランプ１５に流れる電流
がＩtのときに電流検出回路１７が検出する検出信号の
電圧である）、ランプ１５に供給される供給電力Ｐt
は、Ｐt＝Ｖt×Ｉt＝αＶv×βＶi となり、増幅器３１,３２の出力は相等しく、Ｅr/２と
なっている。

【００３４】いま、ランプ１５の電圧Ｖが定格値Ｖtよ
りも±Ｘパーセントだけズレたとすると、(Ａ)(Ｂ)式か
らＥr＝αＶt(１±Ｘ)＋βＶi …(Ｃ) βＶi＝Ｅr−αＶt(１±Ｘ)＝Ｅr｛１−１/２(１±Ｘ)｝

【数１】となる。

【００３５】(Ｃ)(Ｄ)式は、ランプ電圧が下がるとラン
プ電流が増加し、逆にランプ電圧が上がるとランプ電流
が下がることを示している。

【００３６】このときの、電力Ｐxを求めると、

【数２】となる。すなわち、ランプ電圧が定格値に近い所では、
図１０に示すようにグラフの頂点近傍ではほとんど一定
である。例えば、Ｖtが２０パーセント変化したときの
電力変化は、１−(０.２)²＝０.９６であり、４パーセ
ント減少するだけで、かなり改善される。ちなみに、定
電流駆動した場合には±２０パーセント変化する。

【００３７】また、起動時はランプ電圧が低いことから
電流が定格値の２倍近く流せるので立上りも定電流駆動
より速くなる。

【００３８】図１１は、図９に示す放電灯点灯装置の回
路図を示したものである。図１１において、３３はフル
ブリッジ回路１４のトランジスタＱ1〜Ｑ4をオン・オフ
させるフルブリッジドライバであり、このトランジスタ
Ｑ1〜Ｑ4のオン・オフで数１０Ｈz〜数１００Ｈzの周波
数の交流電圧をランプ１５に印加させるものである。

【００３９】ＰＷＭレギュレータ１３はトランジスタＱ
fとパルス幅変調器３５等とから構成され、トランジス
タＱfの導通時間によってパルス電圧の幅が決定され
る。導通時間はパルス幅変調器３５が決定するものであ
り、パルス幅変調器３５は、加算器３０から出力される
加算信号Ｖcと予め設定されている内部基準電圧とを比
較し、加算信号Ｖcが内部基準電圧より低い場合には導
通時間を長くし、逆に加算信号Ｖcが内部基準電圧より
高い場合には導通時間を短くする。すなわち、パルス幅
変調器３５は加算器３０の出力電圧Ｖcが一定となるよ
うにパルス電圧のパルス幅を制御するものである３６は
初期点灯を開始させるトリガ回路で、これは点灯スイッ
チＳが投入された際にランプ１５にトリガ電圧を印加さ
せて放電を開始させるものである。

【００４０】なお、フルブリッジドライバ３３,トリガ
回路３６は、図１,図２,図４,図９および図２４（後述
する）では省略してある。

【００４１】ここで、ランプ１５に印加する電圧をＶ0
（フルブリッジ回路１４の入力電圧と同等とみなすこと
ができる）とすると、増幅器３１の出力電圧Ｖ1は、Ｖ1＝−Ｖ0・（Ｒ2/(Ｒ1＋Ｒ2)）・Ｒ4/Ｒ3 …（２）となる。ただし、Ｒ2≪Ｒ3である。

【００４２】一方、ランプ１５に流れる電流をＩrとす
ると、増幅器３２の出力電圧Ｖ2は、Ｖ2＝−Ｉr・Ｒr・Ｒ6/Ｒ5 …（３）となる。ただし、Ｒr≪Ｒ5である。

【００４３】したがって、加算器３０の出力電圧Ｖc
は、Ｖc＝｛Ｖ0・Ｒ2・Ｒ4/(Ｒ3(Ｒ1＋Ｒ2)｝＋(Ｉr・Ｒr・Ｒ6/Ｒ5) …（４）さらに、(４)式は、Ｖc＝hＶ0＋lＩr …(５) と表わせるので、(Ａ)式と同等になる。

【００４４】Ｖc＝Ｅr、h＝α、l＝βとすれば前述と全
く同じ形式となる。このような設定のときの、起動特性
は図１２に示すようになり、速い起動特性を得ることが
でき、安定した点灯特性を有している。図１２において
φはランプ１５の発光光量、Ｖ0はランプ１５の印加電
圧、Ｉrはランプ１５に流れる電流を示す。

【００４５】［第５実施例］図１３に示す放電灯点灯装
置は、増幅器３１の抵抗Ｒ4に、コンデンサＣｖと抵抗
Ｒvを直列接続したものを並列接続し、増幅器３２の抵
抗Ｒ6にコンデンサＣiと抵抗Ｒiを直列接続したものを
並列接続したものである。これらコンデンサＣv, Ｃi
と抵抗Ｒv,Ｒiによって起動特性の立上りをより短くし
たものである。以下、説明する。

【００４６】先ず、増幅器３２に付加したコンデンサＣ
iと抵抗Ｒiとの作用について説明する。オペアンプ３２
aのステップ応答は、図１４に示すように、コンデンサ
Ｃiと抵抗Ｒiの作用により、定常値すなわち定電力制御
の場合の値に達するまでに時間遅れが生ずる。この時間
遅れにより、加算器３０の出力電圧Ｖcもしばらくの間
定常値よりも低い値となる。この結果、ＰＷＭレギュレ
ータ１３のトランジスタＱfの導通時間が長くなり、Ｖ0
を上昇させるように動作する。ただし、Ｖ0は放電ガス
成分が変化しない限り殆ど上昇しないので、ランプ電流
Ｉrが図１５に示すように時点ｔ0付近では急激に上昇す
ることとなる。

【００４７】この電流の上昇によりランプ１５に供給さ
れる電力は高くなるので、起動時の立上り特性がより短
いものとなる。

【００４８】ところで、Ｒiの値は余り小さいとＩrが大
きくなりすぎてランプ１５を破壊するので、定電力制御
時の２倍程度、すなわち抵抗Ｒiはほぼ抵抗Ｒ6と同じ程
度が好ましい。また、コンデンサＣiの値は抵抗Ｒiとの
時定数が２〜６秒ぐらいとなる値が適当である。

【００４９】コンデンサＣiと抵抗Ｒiの作用のみでは、
過渡電流の減衰する過程で、ランプ１５が発光する発光
量のディップやハンプ（こぶ）が生じるが、増幅器３１
にもコンデンサＣvと抵抗Ｒvを付加することにより、デ
ィップやハンプの発生を防止することができる。この場
合、ＣvとＲｖの時定数を大きくとる。

【００５０】増幅器３１のみにコンデンサＣvと抵抗Ｒv
を付加した場合、オペアンプ３１aのステップ応答は、
時定数が大きいことにより図１６に示すように緩やかに
上昇していく。そして、この場合の起動特性は、オペア
ンプ３１aの出力電圧の立上りはコンデンサＣvと抵抗Ｒ
vの作用で遅れるため、図１７に示すように、ランプ１
５の印加電圧Ｖ0が上昇するにも拘らず、点灯初期の電
流Ｉrが流れ続ける。このため、過渡特性が減衰するま
でランプ１５に供給される電力は、定電力制御の場合よ
りも大きくなり、起動からしばらくして（電圧Ｖ0の立
上り開始後；時点ｔ1）からの立上りが速くなる。

【００５１】抵抗Ｒvの値は実験からＲ6と同程度、Ｃv
の値は時定数が１０〜１５秒程度になる値がよいことが
分かった。

【００５２】図１５および図１７の両者を合わせると、
図１８に示すように、立上りが速く、しかも立上り後に
ディップやハンプが殆ど生じない特性が得られる。

【００５３】［第６実施例］図１９は、図１３に示すコ
ンデンサＣv,Ｃiと抵抗Ｒv,Ｒiの代わりに抵抗Ｒとツェ
ナーダイオードＺD1,ＺD2を接続したものである。ツェ
ナーダイオードＺD1,ＺD2の電圧はＥr/２より高いもの
が必要である。

【００５４】オペアンプ３１aの出力電圧がＥr/２より
も高い場合や低い場合には、図１０に示すように、Ｘ＝
０の点からズレるのでそのズレに応じてＰＷＭレギュレ
ータ１３の出力電力は定格値から下がってくる。このた
め、ＺD1をＥr/２より少し高めに選定しておく。そし
て、ランプ１５の印加電圧が上昇してオペアンプ３１a
の出力電圧がＥr/２よりも大きくなって、図２０に示す
ように、ポイント１からポイント２の方へズレてきた場
合、ＺD1と抵抗Ｒfの作用で帰還抵抗がＲfとＲ4の並列
値となり、オペアンプ３１aの利得が下がる。これによ
り、オペアンプ３１aの出力電圧が下がり、実質的に規
格値からの電圧のズレ値（Ｘ）が減少し、図２０に示す
ように、ポイント２からポイント３を結ぶ曲線は、その
傾斜の度合が緩やかになり、定電力制御の幅が増す。Ｒ
fの値によっては、再び鎖線のように増加させることも
可能である。

【００５５】同様に、破線で示す部分を増すと（ツェナ
ーダイオードと抵抗を付加すると）、一層効果が増す。
オペアンプ３２aの方にも同様の処理を施せば、ランプ
１５の電圧が下降した場合に対する効果が現われ、大き
なズレに対しても定電力制御を行なうことができる。

【００５６】［第７実施例］図２１はツェナーダイオー
ドＺD1,ＺD2の代わりにアナログスイッチ４１,４２接続
したものである。図２１において、４３は電圧検出回路
１６が出力する電圧を検知する電圧検知回路、スイッチ
４１は電圧検知回路４３が検知する電圧が所定電圧以上
のときオンする。スイッチ４２は電圧検知回路４３が検
知する電圧が所定電圧以下のときオンする。４４はイン
バータである。

【００５７】いま、点灯スイッチＳが投入されるとラン
プ１５がトリガ回路３６によって初期点灯する。このと
きの、ランプ１５の端子電圧は２５ボルト程度であり、
定格電圧（８５ボルト）に比べて非常に小さい。

【００５８】ランプ電圧Ｖvを電圧検知回路４３により
モニタし、ランプ電圧Ｖvが６５ボルト以下では、アナ
ログスイッチ４１をオフ、アナログスイッチ４２をオン
させておき、オペアンプ３２aの出力電圧が小さくなる
ようにしておく。そして、オペアンプ３１aの出力電圧
をＶ1とし、オペアンプ３２aの出力電圧をＶ2とする
と、加算器３０の出力電圧Ｖ3は、Ｖ3＝Ｖ1＋Ｖ2 …(１０) となる。

【００５９】パルス幅変調器３５は、この電圧Ｖ3と内
部基準電圧とを比較し、Ｖ3の電圧の方が大きければ、
すなわちランプ１５の供給電力が基準値よりも大きいと
きパルス幅を狭くしてランプ１５の供給電力を減少させ
る。逆にＶ3の電圧が小さく、ランプ１５の供給電力が
基準値よりも小さいときパルス幅を大きくしてランプ１
５の供給電力を増加させ、結局、Ｅr＝Ｖ3となるところ
でパルス幅が一定となる。すなわち、一定電力となるパ
ルス幅で平衡する。

【００６０】いま、ランプ電圧がＶ0とき、オペアンプ
３１aの出力電圧を−Ｖ1とし、そのときのランプ電流を
Ｉ1とし、オペアンプ３２aの出力電圧をＶ2とすると、
ランプ１５の供給電力Ｐ1は、Ｐ1＝Ｖ0×Ｉ1 …(１１) である。

【００６１】このとき、加算器３０の出力Ｖ3は、Ｖ3＝Ｖ1＋Ｖ2 …(１２) となる。

【００６２】そして、Ｖ1＝Ｖ2＝Ｅr/２となるような設
定であるとすると、ランプ１５の放電電圧が漸次上昇し
ていく場合、Ｖ1も上昇していくが、Ｖ2は逆に、Ｖ2＝Ｅr−Ｖ1 …(１３) の関係を維持しながら減少していく。すなわち、ランプ
電流が減少し、供給電力も減少する。このときの電力の
変化は、Ｖ1＝Ａ1Ｖvであり、Ｖ2＝Ｅr−Ｖ1がＡ2αＩ1
に対応するから、次のように表わすことができる(ただ
し、Ａ1,Ａ2はオペアンプ３１a,３２aの増幅度であ
る)。

【００６３】Ｐ1＝Ｖ1×Ｉ1＝Ｖ1(Ｅr−Ｖ1)/Ａ1・Ａ2・α＝Ａ(ＥrＶ1−Ｖ1²) ＝Ａ｛−(Ｖ1−Ｅr/２)²＋Ｅr/４｝これを図示すると、ＡとＥrは定数であるから、図２２
に示すように負の２次関数の変化をする。すなわち、Ｖ
1＝Ｖ2＝Ｅr/２の条件では、ランプ１５への供給電力は
Ｖ1＝Ｅr/２の点をピークとしてＶ1(ランプ電圧に対応)
が増加しても減少しても、その電力は減少していく。ま
た、Ｅr/２付近における変化が緩やかである。

【００６４】Ｐ1を定格電力の２〜３倍に設定してお
き、図２３に示すように、増幅器３１,３２の回路の増
幅度を切り換えておき、ランプ１５を起動すると、Ｖ1
が上昇してＰ1が定格電力Ｐ0に近づいたとき、増幅器３
１,３２の増幅度を切り換えて、定格電圧、定格電力が
ピーク点となるように設定を変える。このようにするこ
とにより、ランプ１５の電圧・電流特性（インピーダン
ス）に応じて供給電力が適宜調整される。

【００６５】具体的には、ランプ電圧Ｖvが６５ボルト
以下のとき、すなわち、ランプ１５の点灯開始直後のと
きは、スイッチ４１をオフ、スイッチ４２をオンさせて
ランプ電圧Ｖvの減衰を比較的小さくとり、ランプ電流
Ｉの減衰を大きくとる。ランプ電圧がＶ1のときには大
電力を供給するように設定する。ランプ電圧Ｖvが６５
ボルトを越えた場合は、スイッチ４１をオンし、スイッ
チ４２をオフさせて、ランプ電圧Ｖvの減衰は比較的大
きくし、ランプ電流Ｉの減衰を小さくとり、定格電圧Ｖ
0のときに定格電力Ｐ0が設定されるようにする。

【００６６】このようにすることにより、定格値からラ
ンプ電圧がズレていてもほぼ定格電力を供給することが
できるので、ランプ１５の立上り時間を相当短くするこ
とができることとなる。［第８実施例］図２４において、５１,５２は加算器３
０の前段に接続した非線形の減衰器である。

【００６７】いま、トリガ回路（図２４において省略）
によってランプ１５が点灯を開始すると、点灯直後は放
電ガスの主成分がキセノンであることによりランプ１５
の電圧は低い。このため、電圧検出回路１６が検出する
電圧検出信号の電圧Ｖ1は小さい。したがって、加算器
３０の出力が基準電圧Ｅrと等しくなるためにランプ１
５の電流Ｉが増加する。

【００６８】電流検出回路１７は、抵抗Ｒr（図２１参
照）の値をαとすると、電流検出回路１７から出力され
る電流検出信号の電圧Ｖ2は、Ｖ2＝αＩとなる。この電
圧Ｖ2は減衰器５１によって減衰されるので、ランプ１
５に流れる電流はさらに増加することとなる。

【００６９】減衰器５１は、図２５に示すように、大き
な電流に対しての応答は非常に小さい。また、起動時は
ランプ電圧Ｖvが低く、電圧検出回路１６が検出する電
圧Ｖ1は低いので、平衡条件Ｖ1´＋Ｖ2´＝Ｅrを満足す
るためにランプ電流は非常に大きな値となる。起動時の
ランプ電流は、図２６に示すように、３５Ｗのランプに
対して１００Ｗの電力が印加されるように設定される。
印加電力は、許容電力曲線（実線）に沿って調整される
場合に最も応答の速いものとなる。この実施例では、こ
の曲線を連続的に近似して立上りを速めている。なお、
図２６における点線は図２１に示す回路の特性曲線を示
す。

【００７０】ランプ１５が加熱されてランプ電圧が上昇
してくると、平衡条件を満足するためにランプ電流が減
少し、電流検出回路１７から出力される電流検出信号の
電圧Ｖ2が減少してくる。すなわち、図２５に示すよう
に、ランプ電流の大幅な変化（３a部）についでやや緩
やかな変化（２a部）となり、後はリニアな変化とな
る。

【００７１】減衰器５１,５２は図２７に示すように、
コンパレータＣ1〜Ｃ4を利用した非線形減衰回路で、ト
ランジスタやダイオードを使用したものに比べて安定
性、設定精度などの特性のよいものが得られる。

【００７２】減衰器５１は、基準電圧ＥsをＲa,Ｒb,Ｒc
にて分圧し、これら分圧した電圧をコンパレータＣ1〜
Ｃ3の基準電圧として非反転端子に入力させている。ま
た、コンパレータＣ1〜Ｃ3の出力端子は抵抗Ｒ1〜Ｒ3及
びＲを介して電流検出回路に接続されている。Ａ4は演
算増幅器である。電流検出回路１７の出力電圧Ｖ2がゼ
ロの場合、コンパレータＣ1〜Ｃ3はすべてオフとなり、
Ｒ1〜Ｒ3は接続されていない状態となる。

【００７３】コンパレータＣ1は電流検出回路１７の出
力電圧Ｖ2が上昇してくるとＲ,Ｒ1を通しての逆相入力
電圧がＥsの分圧値を越えてコンパレータＣ1がオンとな
る。これにより、電圧Ｖ2はＲ1/(Ｒ＋Ｒ1)の減衰を受け
る。この減衰を受ける点は、図２６のポイント１で、こ
のポイント１で分圧値を越えるようにＲcを選定してお
けばよい。

【００７４】さらに、Ｖ2が上昇するとコンパレータＣ2
がオンし、電圧ＶbはＲ1とＲ2の並列合成抵抗による減
衰を受ける。この減衰は、｛Ｒ1Ｒ2/(Ｒ1＋Ｒ2)｝/｛Ｒ＋（Ｒ1Ｒ2/(Ｒ1＋Ｒ2)）｝＝Ｒ1Ｒ2/｛Ｒ(Ｒ1＋Ｒ2)＋Ｒ1Ｒ2｝である。この減衰を受ける点は、図２６のポイント２
で、このポイント２で分圧値を越えるようにＲbを選定
しておけばよい。

【００７５】さらに、Ｖ2が上昇してコンパレータＣ3が
オンすると、電圧Ｖ2は抵抗Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3の並列抵抗によ
る減衰を受けることとなる。そして、この減衰を受ける
点は、図２６のポイント３で、このポイント３で分圧値
を越えるようにＲaを選定しておけばよい。

【００７６】この減衰器５１の動作により、ランプ電圧
が定格電圧（８５ボルト）より低い場合、ランプ１５は
速やかに起動して定常状態へ移行する。

【００７７】ところで、ランプ電圧が定格電圧を越える
とランプ１５への印加電力は２次曲線に沿って漸減して
くる。そして、電圧検出回路１６の出力電圧Ｖ1が上昇
してくるが、この電圧Ｖ1が減衰器５２によって減衰さ
れるので、ランプ１５に流れる電流の減少が抑制され、
定電力特性がより改善されることとなる。

【００７８】すなわち、電圧Ｖ2が上昇してＣ4がオンす
るとＶ2が、（Ｒ5Ｒ6/(Ｒ5＋Ｒ6)）/｛Ｒ＋（Ｒ5Ｒ6/
(Ｒ5＋Ｒ6)）｝なる減衰を受ける。

【００７９】ランプ電圧が定格値以上の場合には、電流
検出回路１７の出力電圧Ｖ2は規格値以下となるので、
電圧Ｖ2は図２８に示すように直線的に減少し、図２３
に示すように、ランプ電圧がＶ0に達した後にはランプ
の印加電力は漸減してくる。衰器５２はこれを改善する
ためのものである。

【００８０】図２５に示すように、定格電圧８５ボルト
より若干高く且つ１０２ボルトより低いポイント２、例
えば９２ボルト程度の所から減衰を大きくすると、ラン
プ電流の減少を抑制することができ、再び電力供給量が
増加する。

【００８１】なお、ランプ１５の動作電圧の規格は、標
準値８５ボルトに対し上限が１０２ボルトであり、その
範囲が狭いので１ポイントの補正で十分である。

【００８２】以上説明したように、減衰器５１,５２の
動作によりランプ１５の起動は極めて速くなり、しかも
広い範囲に亘って定電力制御が行なわれるので、特性の
バラツキの多い放電灯に対しても均一な発光特性が得ら
れ、光出力の平坦性を得ることができる。

【００８３】なお、図１,図２,図４,図２４には比較器
１９が示されており、図９,図１１,図１３,図１９,図２
１には示されていないが、一般にＰＷＭレギュレーショ
ン１３のパルス幅変調器３５は比較器１９の役目も果た
すからであり、図１…図２４では説明の便宜上図示した
ものである。

【００８４】

【効果】この発明によれば、放電灯に印加する電圧を検
出する電圧検出手段と、放電灯に流れる電流を検出する
電流検出手段と、電圧検出手段が検出する電圧検出信号
と前記電流検出手段が検出する電流検出信号との積をと
る乗算手段と、この乗算手段が出力する乗算値と予め設
定した基準値とを比較した比較信号を出力する比較手段
と、比較信号がゼロとなるように前記パルス電圧のパル
ス幅を制御するパルス幅変調手段とを設けたものであ
り、また、電圧検出手段が検出する電圧検出信号と前記
電流検出手段が検出する電流検出信号とを加算する加算
手段と、この加算手段が出力する加算値と予め設定した
基準値とを比較して比較信号を出力する比較手段と、比
較信号がゼロとなるように前記パルス電圧のパルス幅を
制御するパルス幅変調手段とを設けたものであるから、
放電灯の立上り時間を短くすることができ、しかも光出
力の平坦性を得ることができる

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる放電灯点灯装置の構成を示し
たブロック図、

【図２】第２実施例の構成を示したブロック図、

【図３】ランプの起動特性を示したグラフ、

【図４】第３実施例の構成を示したブロック図、

【図５】非線形回路の構成を示した回路図、

【図６】非線形回路の伝達特性を示したグラフ、

【図７】差動増幅器の特性を示したグラフ、

【図８】応答特性を示したグラフ、

【図９】第４実施例の構成を示したブロック図、

【図１０】ランプ電圧のズレ量と電力との関係を示した
グラフ、

【図１１】第４実施例の構成を具体的に示した回路図、

【図１２】応答特性を示したグラフ、

【図１３】第５実施例を示した回路図、

【図１４】オペアンプのステップ応答を示したグラフ、

【図１５】立上り時の電流のみを増加させたときの応答
特性を示したグラフ、

【図１６】オペアンプのステップ応答を示したグラフ、

【図１７】電圧の立上りのみを速めたとき応答特性を示
したグラフ

【図１８】立上り時の電流と増加させるとともに電圧の
立上りを速めた応答特性を示したグラフ、

【図１９】第６実施例を示した回路図、

【図２０】第６実施例におけるランプ電圧のズレ量と電
力との関係を示したグラフ、

【図２１】第７実施例を示した回路図、

【図２２】ランプ電圧とランプの電力との関係を示した
グラフ、

【図２３】図２１におけるランプ電圧とランプの電力と
の関係を示したグラフ、

【図２４】第８実施例の構成を示したブロック図、

【図２５】減衰器の出力と電圧検出回路の検出電圧との
関係を示したグラフ、

【図２６】ランプ電圧とランプの供給電力との関係を示
したグラフ、

【図２７】減衰器の構成を示した回路図、

【図２８】減衰器の出力と電圧検出回路の検出電圧との
関係を示したグラフ、

【図２９】従来の放電灯点灯装置の構成を示した回路図
である。

【符号の説明】

１１ＤＣコンバータ１３ＰＷＭレギュレータ１４フルブリッジドライバ１５高輝度放電ランプ（放電灯）１６電圧検出手段１７電流検出手段１８乗算器１９比較器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流の入力電圧を昇圧する昇圧手段と、こ
の昇圧手段から出力される出力電圧を所定幅のパルス電
圧に変換して出力するパルス発生手段と、前記パルス電
圧を放電灯に印加させるフルブリッジドライバとを備え
ている放電灯点灯装置において、前記放電灯に印加する電圧を検出する電圧検出手段と、前記放電灯に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段が検出する電圧検出信号と前記電流検
出手段が検出する電流検出信号との積をとる乗算手段
と、この乗算手段が出力する乗算値と予め設定した基準値と
を比較した比較信号を出力する比較手段と、前記比較信号がゼロとなるように前記パルス電圧のパル
ス幅を制御するパルス幅変調手段とを設けたことを特徴
とする放電灯点灯装置。
【請求項２】直流の入力電圧を昇圧する昇圧手段と、こ
の昇圧手段から出力される出力電圧を所定幅のパルス電
圧に変換して出力するパルス発生手段と、前記パルス電
圧を放電灯に印加させるフルブリッジドライバとを備え
ている放電灯点灯装置において、前記放電灯に印加する電圧を検出する電圧検出手段と、前記放電灯に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段が検出する電圧検出信号と前記電流検
出手段が検出する電流検出信号とを加算する加算手段
と、この加算手段が出力する加算値と予め設定した基準値と
を比較して比較信号を出力する比較手段と、前記比較信号がゼロとなるように前記パルス電圧のパル
ス幅を制御するパルス幅変調手段とを設けたことを特徴
とする放電灯点灯装置。