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JP2005209580A - High pressure discharge lamp lighting device and automobile headlamp - Google Patents

High pressure discharge lamp lighting device and automobile headlamp Download PDF

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JP2005209580A
JP2005209580A JP2004017195A JP2004017195A JP2005209580A JP 2005209580 A JP2005209580 A JP 2005209580A JP 2004017195 A JP2004017195 A JP 2004017195A JP 2004017195 A JP2004017195 A JP 2004017195A JP 2005209580 A JP2005209580 A JP 2005209580A
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JP
Japan
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pressure discharge
discharge lamp
lighting
circuit
lamp
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Abandoned
Application number
JP2004017195A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akio Ishizuka
明朗 石塚
Yoshinori Sato
嘉典 佐藤
Takashi Terai
孝 寺井
Hiroshi Kihara
洋 木原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Harison Toshiba Lighting Corp
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Publication date
Application filed by Harison Toshiba Lighting Corp filed Critical Harison Toshiba Lighting Corp
Priority to JP2004017195A priority Critical patent/JP2005209580A/en
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Abstract

【課題】
直流電源を遮断した際に、容量性素子の電荷を放電させて、点灯回路をリセット状態に戻し、高圧放電ランプを即座に再点灯させることが可能な高圧放電ランプ点灯装置およびこれを用いた自動車前照灯を提供する。
【解決手段】
高圧放電ランプ点灯装置は、高圧放電ランプHPLと;入力端に容量性素子C1が等価的に接続するとともに入力端が直流電源DCに接続するスイッチングレギュレータDC/DCを含む点灯回路OCと;高電圧パルス発生回路IGと;点灯検出手段LD、高電圧パルスの印加を所定時間継続しても高圧放電ランプが始動しないときに高電圧パルス印加を停止し保持する高電圧パルス停止手段PS、ならびにスイッチングレギュレータの動作を停止する際に所定時間スイッチングレギュレータの動作を継続させて容量性素子の電荷を放電させた後に停止させるスイッチングレギュレータ停止制御手段SSを含む制御回路CCと;を具備している。
【選択図】
図1
【Task】
A high-pressure discharge lamp lighting device capable of discharging the charge of the capacitive element, returning the lighting circuit to the reset state, and immediately re-lighting the high-pressure discharge lamp when the DC power supply is cut off, and an automobile using the same Provide headlamps.
[Solution]
The high-pressure discharge lamp lighting device includes a high-pressure discharge lamp HPL; a lighting circuit OC including a switching regulator DC / DC having a capacitive element C1 equivalently connected to an input end and an input end connected to a DC power source DC; A pulse generation circuit IG; a lighting detection means LD, a high voltage pulse stopping means PS for stopping and holding the high voltage pulse application when the high pressure discharge lamp does not start even if the application of the high voltage pulse is continued for a predetermined time, and a switching regulator A control circuit CC including a switching regulator stop control means SS for stopping the operation after the operation of the switching regulator is continued for a predetermined time when discharging the capacitive element to discharge the capacitive element.
[Selection]
FIG.

Description

本発明は、高圧放電ランプを点灯する高圧放電ランプ点灯装置およびこれを用いた自動車前照灯に関する。   The present invention relates to a high-pressure discharge lamp lighting device for lighting a high-pressure discharge lamp and an automobile headlamp using the same.

自動車前照灯の光源としては、ハロゲン電球や高圧放電ランプが多用されている。ハロゲン電球は、定格ランプ電力が55〜60Wであり、光束立ち上がりが早くて、点灯装置が安価になるという利点があるが、消費電力が大きいという問題がある。   As light sources for automobile headlamps, halogen bulbs and high-pressure discharge lamps are frequently used. The halogen lamp has an advantage that the rated lamp power is 55 to 60 W, the luminous flux rises quickly, and the lighting device is inexpensive, but there is a problem that the power consumption is large.

これに対して、高圧放電ランプは、定格消費電力が35Wであり、消費電力が小さい割には光束が大きく、しかも長寿命であるという利点がある一方、光束立ち上がりが遅いという特徴がある。このため、素早い光束立ち上がりを必要とする自動車前照灯用には大きな障害になる。そこで、高圧放電ランプの始動直後に定格電力より大きなランプ電力を投入するように構成することで上記の欠点を補うことが可能になった。その結果、上述の利点が大きくて魅力的であることから、ランプおよび点灯装置のいずれも高価であるにもかかわらず、自動車の安全走行の確保に対する要求や省エネルギーに対する要求などが強いために、高圧放電ランプは、自動車前照灯の光源として普及が急速に拡大している。   On the other hand, the high-pressure discharge lamp has a rated power consumption of 35 W and has the advantage that the luminous flux is large and has a long life while the power consumption is small, while the luminous flux rises slowly. For this reason, it becomes a big obstacle for the vehicle headlamp which requires a quick luminous flux rise. Therefore, it has become possible to make up for the above-mentioned drawbacks by configuring the lamp power to be greater than the rated power immediately after starting the high-pressure discharge lamp. As a result, the above-mentioned advantages are large and attractive, and despite the fact that both the lamp and the lighting device are expensive, there are strong demands for ensuring safe driving of vehicles and energy savings. Discharge lamps are rapidly spreading as a light source for automobile headlamps.

一方、自動車前照灯用の高圧放電ランプには、放電媒体に水銀を含むメタルハライドランプ(以下、便宜上「水銀入りランプ」という。)と、水銀を含まないメタルハライドランプ(以下、便宜上「水銀フリーランプ」という。)とが知られている。前者は、発光金属のハロゲン化物に加えて緩衝物質として水銀を封入することによって所要のランプ電力を得るように構成されている。この水銀入りランプを自動車前照灯用として点灯するには、始動直後に定格電力の2倍程度の大きなランプ電力を約1秒間継続して投入し、その後安定時のランプ電力へ向けて順次投入電力を減少させていくように制御する。   On the other hand, high-pressure discharge lamps for automobile headlamps include metal halide lamps containing mercury as a discharge medium (hereinafter referred to as “mercury-containing lamps” for convenience) and metal halide lamps not containing mercury (hereinafter referred to as “mercury-free lamps” for convenience). ") Is known. The former is configured to obtain a required lamp power by enclosing mercury as a buffer substance in addition to a luminescent metal halide. In order to turn on this mercury-containing lamp for automotive headlamps, immediately after starting, a large lamp power of about twice the rated power is continuously turned on for about 1 second, and then it is sequentially turned on toward the stable lamp power. Control to reduce power.

これに対して、後者は、水銀に代えて蒸気圧が高くて、しかも可視域の発光が比較的少ない金属、例えばZnまたは/およびInなどをハロゲン化物の形で緩衝物質または/および発光物質として封入している。この水銀フリーランプを自動車前照灯用として点灯するには、始動直後に定格電力の2〜2.5倍程度の大きなランプ電力を約4秒間程度継続して投入し、その後安定時のランプ電力へ向けて順次投入電力を減少させていくように制御する。   On the other hand, the latter uses a metal having a high vapor pressure instead of mercury and relatively low light emission in the visible range, such as Zn or / and In as a buffer substance and / or luminescent substance in the form of a halide. Enclosed. To turn on this mercury-free lamp for automobile headlamps, immediately after starting, a large lamp power of about 2 to 2.5 times the rated power is continuously applied for about 4 seconds, and then the lamp power at the time of stable Control is performed so that the input power is gradually reduced toward the.

また、自動車前照灯用の高圧放電ランプは、それが水銀入りランプおよび水銀フリーランプのいずれであるにしても、瞬時再始動が要求される。そのために、高圧放電ランプ点灯装置は、イグナイタと称される高電圧パルス発生回路を備えていて、始動時に高電圧パルスを一対の電極間に印加して、瞬時に始動が行われるように構成されている。   Further, a high-pressure discharge lamp for an automobile headlamp is required to be instantly restarted regardless of whether it is a mercury-containing lamp or a mercury-free lamp. For this purpose, the high-pressure discharge lamp lighting device includes a high voltage pulse generation circuit called an igniter, and is configured so that a high voltage pulse is applied between a pair of electrodes at the time of start, and the start is instantaneously performed. ing.

さらに、自動車前照灯用の高圧放電ランプを点灯する点灯装置は、始動直後から所定時間上述したようにきめ細かい制御を行う必要があるため、マイコンなどの演算装置を備えて電子化されている(例えば、特許文献1参照)。この種の電子化された点灯装置は、バッテリーなどの直流電源によって駆動される関係で、投入電力を調整したり、高電圧パルス発生回路に電源を供給したりするために、チョッパ回路などのスイッチングレギュレータを用いて直流電圧レベルを可変にするように構成されている。また、高圧放電ランプの点灯中に何らかの理由で高圧放電ランプが消灯した場合、数百Vの無負荷電圧と、高電圧パルス発生回路が作動して高電圧パルスとが発生するので、安全と点灯装置などの絶縁破壊を防止するために、上記スイッチングレギュレータの動作を停止するように構成している。そして、いったん停止されると、直流電源が再投入されるか、始動信号が再入力されるまでその状態が保持される。   Furthermore, since a lighting device for lighting a high-pressure discharge lamp for an automobile headlamp needs to perform fine control as described above for a predetermined time immediately after starting, it is electronically equipped with an arithmetic device such as a microcomputer ( For example, see Patent Document 1). This kind of electronic lighting device is driven by a direct current power source such as a battery, and is used for switching a chopper circuit or the like in order to adjust input power or supply power to a high voltage pulse generation circuit. A DC voltage level is made variable using a regulator. Also, if the high pressure discharge lamp is extinguished for some reason while the high pressure discharge lamp is lit, a high voltage pulse is generated by operating a no-load voltage of several hundred volts and a high voltage pulse generation circuit. In order to prevent dielectric breakdown of a device or the like, the operation of the switching regulator is stopped. Once stopped, the state is maintained until the DC power is turned on again or the start signal is input again.

また、上記スイッチングレギュレータの入力端には、直流電源側へ高周波雑音が漏れるのを防止したり、直流電源側から到来するサージを吸収したりするために、一般に電解コンデンサなどの容量性素子を等価的に接続している。したがって、スイッチングレギュレータの入力電圧が遮断された場合、上記容量性素子の作用によりスイッチングレギュレータの入力電圧は、一定時間をかけて低下していく。そして、入力電圧が所定電圧以下になったときに高圧放電ランプへの電力供給が不可能になり、高圧放電ランプが消灯するか、あるいは電源電圧の低下を検出して高圧放電ランプへの電力供給を停止する機能を装備している。   In addition, a capacitive element such as an electrolytic capacitor is generally equivalent to the input terminal of the switching regulator in order to prevent high frequency noise from leaking to the DC power supply side or to absorb surge coming from the DC power supply side. Connected. Therefore, when the input voltage of the switching regulator is cut off, the input voltage of the switching regulator decreases over a certain period of time due to the action of the capacitive element. When the input voltage falls below the specified voltage, power supply to the high-pressure discharge lamp becomes impossible, and the high-pressure discharge lamp is turned off, or power supply to the high-pressure discharge lamp is detected by detecting a drop in the power supply voltage. Equipped with a function to stop.

一方、従来の上述した自動車前照灯用の高圧放電ランプを点灯する点灯装置は、安定点灯時の2倍ないしそれ以上のランプ電力を投入する作動を、周囲の明るさの如何にかかわらず高圧放電ランプが冷却した状態からの始動時には、常時行うように構成されている。   On the other hand, a conventional lighting device for lighting a high-pressure discharge lamp for an automotive headlamp described above operates at a high pressure regardless of the ambient brightness regardless of the ambient brightness. At the time of start-up from a state where the discharge lamp is cooled, it is configured to always be performed.

他方、自動車前照灯用の高圧放電ランプ点灯装置の場合、高圧放電ランプを除いた点灯回路および制御回路を主体とする回路部分を実装した配線基板を金属製のケースに収納し、さらにケース内のほぼ全体にわたって絶縁性の充填材を充填している。また、充填材としては、シリコーン、ポリウレタンおよびエポキシなどの硬質の合成樹脂が用いられている。
特開2003−151787号公報
On the other hand, in the case of a high pressure discharge lamp lighting device for automobile headlamps, a wiring board mounted with a circuit portion mainly composed of a lighting circuit and a control circuit excluding the high pressure discharge lamp is housed in a metal case, and further inside the case Insulating filler is filled almost throughout. As the filler, hard synthetic resin such as silicone, polyurethane and epoxy is used.
JP 2003-151787 A

ところが、自動車前照灯用の高圧放電ランプを点灯する点灯装置が上述した構成であると、高圧放電ランプが何らかの理由によって立ち消えを起こした際に、即座にスイッチングレギュレータを停止させた場合、その立ち消えの理由の如何にかかわらず、消灯状態を保持することになるために、使用者の利便性を損なう場合が生じる。   However, if the lighting device for lighting a high-pressure discharge lamp for an automobile headlamp has the above-described configuration, if the switching regulator is immediately stopped when the high-pressure discharge lamp goes out for some reason, the turn-off goes off. Regardless of the reason, the light-off state is maintained, which may impair the convenience of the user.

例えば、自動車前照灯においては、高圧放電ランプに固有の振動が自動車から与えられたときに、放電が立ち消える現象が発生することがある。このような場合、左右2灯の高圧放電ランプが同時に立ち消える可能性もあり、夜間走行中に目前が突然暗闇になる恐れが少なからず存在する。要するに、即座に消灯を保持するように機能することは、甚だ危険な状況を招くことがある。   For example, in an automobile headlamp, when the vibration inherent to the high-pressure discharge lamp is applied from the automobile, a phenomenon may occur in which the discharge goes off. In such a case, there is a possibility that the two right and left high-pressure discharge lamps may be turned off at the same time. In short, functioning to keep the lights off immediately can lead to a very dangerous situation.

また、出力電力または出力電流を負帰還制御する構成の高圧放電ランプ点灯装置においては、電源電圧が急激に低下した場合、負帰還の位相遅れによりスイッチングレギュレータの出力が低下する場合がある。この場合、出力電力の低下により高圧放電ランプが立ち消えを起こすことがある。このときに、消灯状態を保持すると、使用者の利便性を損なうばかりか、上述の危険な状態にもなり得る。   Further, in a high pressure discharge lamp lighting device configured to perform negative feedback control of output power or output current, when the power supply voltage rapidly decreases, the output of the switching regulator may decrease due to the phase delay of the negative feedback. In this case, the high-pressure discharge lamp may turn off due to a decrease in output power. At this time, if the extinguished state is maintained, not only the convenience of the user is impaired, but also the above-mentioned dangerous state can be caused.

高圧放電ランプ点灯装置の電源が遮断したときに、入力端に接続した容量性素子の電荷が放電する過程で高圧放電ランプが立ち消えを起こしてスイッチングレギュレータが即座に停止すると、点灯回路としての消費電流が極端に減少してしまうために、容量性素子の電荷が放電するのに非常に時間がかかる状態を引き起こす。例えば、自動車前照灯においては、パッシングのように短時間消灯時にも即座に反応して点灯する必要があることから、1度目の点灯は問題がなくとも、上記の影響を受けて2度目の点灯ができない場合が生じる。すなわち、電源の遮断時とはいえ、電源電圧が適正な範囲にあるときに高圧放電ランプが立ち消えを起こしたのであるから、危険電圧の発生を抑制するために点灯回路は動作停止を保持する必要がある。しかし、電源の再投入が行われたのであるから、確実にリセットされて、再度始動動作に入る必要があるにもかかわらず、容量性素子の電荷が十分に放電されないために、点灯回路は電源の再投入が行われたことを認識できない状態となる。したがって、容量性素子の余分な電荷を確実に放電させることが短時間消灯後の再始動には不可欠な動作となる。   When the power supply of the high-pressure discharge lamp lighting device is shut off, if the high-voltage discharge lamp goes out in the process of discharging the capacitive element connected to the input terminal and the switching regulator stops immediately, the current consumption as the lighting circuit Is extremely reduced, which causes a state in which it takes a very long time for the electric charge of the capacitive element to be discharged. For example, in an automobile headlamp, it is necessary to react and turn on immediately even when the light is turned off for a short time, such as passing. There are cases where it cannot be lit. In other words, even when the power supply is shut off, the high-pressure discharge lamp has been extinguished when the power supply voltage is in the proper range, so the lighting circuit needs to hold the operation stop to suppress the occurrence of dangerous voltage. There is. However, since the power was turned on again, it was necessary to reset it and start the operation again. It is in a state where it is not possible to recognize that the re-input has been performed. Therefore, it is an indispensable operation for restart after short-time extinction to surely discharge the excess charge of the capacitive element.

次に、図11を参照して従来の高圧放電ランプ点灯装置における高圧放電ランプが消灯した場合の問題点を説明する。図11は、従来技術における高圧放電ランプが消灯した場合の電源電圧の変化をランプ電流およびスイッチングレギュレータの動作信号の変化とともに示す波形図であり、時間t1で電源スイッチをオフにすると、スイッチングレギュレータの入力端に等価的に接続している容量性素子の端子電圧VINが低下していき、時間t2でランプ電流Iが0になって高圧放電ランプが消灯すると、時間t3でスイッチングレギュレータの動作指令信号VSGが0になり、スイッチングレギュレータは動作を停止する。ところが、容量性素子の端子電圧VINは、電荷が放電されないで残留するため、維持され続けることを示している。 Next, a problem when the high pressure discharge lamp in the conventional high pressure discharge lamp lighting device is turned off will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a waveform diagram showing changes in the power supply voltage when the high pressure discharge lamp in the prior art is extinguished together with changes in the lamp current and the operation signal of the switching regulator. When the power switch is turned off at time t1, FIG. When the terminal voltage VIN of the capacitive element equivalently connected to the input terminal decreases, the lamp current IL becomes 0 at time t2 and the high-pressure discharge lamp is extinguished, the switching regulator operates at time t3. The command signal V SG becomes 0, and the switching regulator stops operating. However, the terminal voltage VIN of the capacitive element remains to be maintained because the charge remains without being discharged.

一方、高圧放電ランプが冷却した状態から始動する際に、自動車前照灯用の高圧放電ランプを点灯する点灯装置が常時安定点灯時の2倍ないしそれ以上のランプ電力を高圧放電ランプに投入するように作動することにより、高圧放電ランプおよびその点灯回路に高い負荷がかかることになるので、高圧放電ランプおよびその点灯回路の寿命に影響を与える。そのため、高圧放電ランプおよび点灯回路の耐久性を高める必要があり、その結果、高圧放電ランプおよび点灯回路が高価なものとなる。この点について本発明者が検討した結果、周囲がある程度明るいときには、暗黒状態であるときのように光束立ち上がりを極端に早める必要のないことが判明した。   On the other hand, when starting from a state in which the high-pressure discharge lamp is cooled, the lighting device for lighting the high-pressure discharge lamp for an automobile headlamp always supplies twice or more lamp power to the high-pressure discharge lamp during stable lighting. By operating in this manner, a high load is applied to the high-pressure discharge lamp and its lighting circuit, which affects the life of the high-pressure discharge lamp and its lighting circuit. Therefore, it is necessary to enhance the durability of the high-pressure discharge lamp and the lighting circuit, and as a result, the high-pressure discharge lamp and the lighting circuit become expensive. As a result of the study by the present inventor on this point, it has been found that when the surroundings are somewhat bright, it is not necessary to make the rise of the luminous flux extremely rapid as in the dark state.

他方、従来の自動車前照灯用の高圧放電ランプ点灯装置は、ケース内に配設される充填材が硬質のものであり、温度差の激しい自動車に搭載される関係で、充填材の温度差に伴う膨張、収縮の繰り返しによって回路部品の故障が発生する可能性がある。このため、使用する回路部品が限定されてしまい、その結果、コストアップを伴うという問題がある。また、湿度などに耐えるために充填材をケース内部のほぼ全体に充填することで、コストアップを招くとともに、充填材によって回路部品に作用するストレスが増加して部品故障の発生確率が増大する。さらに、部品故障が発生しにくい面実装形の回路部品を採用すると、配線基板の面積が大きくなり、これに伴ってケース、したがって高圧放電ランプ点灯装置も大型化してしまう。   On the other hand, in the conventional high pressure discharge lamp lighting device for automobile headlamps, the filler disposed in the case is hard, and the temperature difference of the filler is related to being mounted in an automobile having a large temperature difference. Failure of circuit components may occur due to repeated expansion and contraction. For this reason, the circuit components to be used are limited, and as a result, there is a problem that costs increase. Moreover, filling the filling material almost entirely inside the case in order to withstand humidity and the like increases the cost and increases the stress acting on the circuit components due to the filling material, thereby increasing the probability of component failure. Furthermore, when surface-mounted circuit components that are unlikely to cause component failures are employed, the area of the wiring board increases, and the case, and thus the high-pressure discharge lamp lighting device, also increases in size.

本発明は、直流電源を遮断した際に、容量性素子の電荷を放電させて、点灯回路をリセット状態に戻し、高圧放電ランプを即座に再点灯させることが可能な高圧放電ランプ点灯装置およびこれを用いた自動車前照灯を提供することを目的とする。   The present invention relates to a high pressure discharge lamp lighting device capable of discharging a charge of a capacitive element to return a lighting circuit to a reset state when a direct current power supply is shut off, and to immediately relight the high pressure discharge lamp. An object of the present invention is to provide an automotive headlamp using the above.

また、本発明は、始動直後に行う定格電力より大きなランプ電力の投入の程度を周囲の明るさに応じて制御することによって、高圧放電ランプおよび点灯回路に対する負荷を軽減してこれらの長寿命化を図った高圧放電ランプ点灯装置およびこれを用いた自動車前照灯を提供することを他の目的とする。   In addition, the present invention reduces the load on the high-pressure discharge lamp and the lighting circuit by controlling the degree of input of lamp power larger than the rated power performed immediately after starting according to the ambient brightness, thereby extending the life of these lamps. Another object of the present invention is to provide a high pressure discharge lamp lighting device and an automobile headlamp using the same.

さらに、本発明は、点灯回路および制御回路を主体とする回路部品のケース内への収納構造を改良することによって、コストダウンおよび故障発生確率の低減を図った高圧放電ランプ点灯装置およびこれを用いた自動車前照灯を提供することを他の目的とする。   Furthermore, the present invention provides a high-pressure discharge lamp lighting device and a method for reducing the cost and reducing the probability of failure by improving the housing structure of a circuit component mainly composed of a lighting circuit and a control circuit. Another purpose is to provide automobile headlamps that had been.

請求項1の発明の高圧放電ランプ点灯装置は、高圧放電ランプと;入力端に容量性素子が等価的に接続するとともに入力端を直流電源に接続するスイッチングレギュレータを含み高圧放電ランプを点灯する点灯回路と;始動時に高電圧パルスを発生して高圧放電ランプに印加する高電圧パルス発生回路と;高圧放電ランプの始動および点灯を検出する点灯検出手段、高圧放電ランプへの高電圧パルスの印加を所定時間継続しても高圧放電ランプが始動しないときに高電圧パルスの高圧放電ランプへの印加を停止するとともにその停止を保持する高電圧パルス停止手段、ならびにスイッチングレギュレータの動作を停止する際に所定時間スイッチングレギュレータの動作を継続させて容量性素子の電荷を放電させた後に停止させるスイッチングレギュレータ停止制御手段を含む制御回路と;を具備していることを特徴としている。     The high-pressure discharge lamp lighting device according to the first aspect of the invention includes a high-pressure discharge lamp; and a lighting device that lights the high-pressure discharge lamp including a switching regulator in which a capacitive element is equivalently connected to the input end and the input end is connected to a DC power source. A high voltage pulse generating circuit for generating a high voltage pulse at the start and applying the high voltage pulse to the high pressure discharge lamp; lighting detection means for detecting start and lighting of the high pressure discharge lamp; and application of the high voltage pulse to the high pressure discharge lamp When the high-voltage discharge lamp is not started even if it continues for a predetermined time, the application of the high-voltage pulse to the high-pressure discharge lamp is stopped and the high-voltage pulse stop means for holding the stop and the operation of the switching regulator are stopped. Switching that stops the operation after discharging the capacitive element charge by continuing the operation of the time switching regulator It is characterized in that it comprises a; and a control circuit including a regulator stop control means.

本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。   In the present invention and each of the following inventions, the definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.

<高圧放電ランプについて> 本発明により点灯される高圧放電ランプは、基本的にどのような構成であってもよい。しかしながら、自動車前照灯用の高圧放電ランプとしては、日本電球工業会規格 JEL−215−1998に規定されている光束および白色光を放射するものが用いられる。以下、自動車前照灯用として好適な高圧放電ランプの構成を、その主要な構成要素である放電媒体、気密容器、一対の電極および定格ランプ電力について説明する。   <Regarding the high-pressure discharge lamp> The high-pressure discharge lamp that is turned on according to the present invention may basically have any configuration. However, as a high-pressure discharge lamp for an automobile headlamp, a lamp that emits a light beam and white light defined in Japan Electric Bulb Industry Association Standard JEL-215-1998 is used. Hereinafter, the configuration of a high-pressure discharge lamp suitable for an automobile headlamp will be described with respect to the discharge medium, hermetic container, a pair of electrodes, and rated lamp power, which are the main components.

(放電媒体について) 放電媒体は、発光金属のハロゲン化物、希ガスおよび緩衝物質からなり、後述する気密容器の内部に封入される。発光金属としては、ナトリウム(Na)およびスカンジウム(Sc)を主体とするのが好ましく、さらに所望によりジスプロシウム(Dy)などの希土類金属を添加することができる。これら発光金属をハロゲン化物として封入することにより、上記規格を満足する白色光を高効率で発光することができる。希ガスとしては、緩衝物質の如何にかかわらず一般的にはキセノン(Xe)を2気圧以上、好適には後述するように緩衝物質として水銀を封入する水銀入りランプの場合は2〜5気圧、後述する第2のハロゲン化物を封入する水銀フリーランプの場合は6〜18気圧、好適には8〜12気圧の圧力で封入するのがよい。上記の範囲であれば、点灯直後4秒までの光束立ち上がりを早めて自動車前照灯に必要なその前面の代表点での光度8000cdを容易に得ることができる。なお、キセノンは、始動時には始動ガスとして作用し、また点灯直後には発光物質として作用し、さらに点灯中水銀または第2のハロゲン化物を構成する金属の蒸気と一緒に緩衝ガスとしても作用する。     (Discharge Medium) The discharge medium is composed of a light emitting metal halide, a rare gas, and a buffer substance, and is enclosed in an airtight container described later. As the luminescent metal, sodium (Na) and scandium (Sc) are preferable, and a rare earth metal such as dysprosium (Dy) can be added as desired. By encapsulating these luminescent metals as halides, white light that satisfies the above-mentioned standards can be emitted with high efficiency. As the rare gas, xenon (Xe) is generally 2 atm or more, regardless of the buffer material, preferably 2 to 5 atm in the case of a mercury-containing lamp that encloses mercury as a buffer material, as described later. In the case of a mercury-free lamp in which a second halide to be described later is sealed, it is preferably sealed at a pressure of 6 to 18 atm, preferably 8 to 12 atm. Within the above range, it is possible to easily obtain the luminous intensity of 8000 cd at the representative point on the front surface necessary for the automobile headlamp by accelerating the rise of the light beam up to 4 seconds immediately after lighting. Xenon acts as a starting gas at the time of start-up, acts as a luminescent substance immediately after lighting, and also acts as a buffer gas together with the vapor of mercury constituting the mercury or the second halide during lighting.

緩衝物質としては、水銀を封入してもよいし、蒸気圧が高くて、しかも可視光の発光が少ない金属、例えば亜鉛(Zn)などのハロゲン化物を封入することができる。なお、本明細書においては、後者の場合に緩衝物質としてのハロゲン化物を第2のハロゲン化物、また発光金属のハロゲン化物を第1のハロゲン化物、とそれぞれ称する。なお、第2のハロゲン化物を構成する金属としては、亜鉛(Zn)の他に、例えばマグネシウム(Mg)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、アンチモン(Sb)、ベリリウム(Be)、レニウム(Re)、ガリウム(Ga)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)およびハフニウム(Hf)からなるグループの中から選択された1種または複数種の金属のハロゲン化物を用いることができる。   As the buffer substance, mercury may be enclosed, or a metal having a high vapor pressure and low visible light emission, for example, a halide such as zinc (Zn) can be enclosed. In the present specification, in the latter case, a halide as a buffer substance is referred to as a second halide, and a luminescent metal halide is referred to as a first halide. As the metal constituting the second halide, in addition to zinc (Zn), for example, magnesium (Mg), iron (Fe), cobalt (Co), chromium (Cr), nickel (Ni), manganese ( Mn), aluminum (Al), antimony (Sb), beryllium (Be), rhenium (Re), gallium (Ga), titanium (Ti), zirconium (Zr) and hafnium (Hf) One or more metal halides can also be used.

そうして、本発明において用いる高圧放電ランプは、以上説明したように、従来の水銀に代えて金属ハロゲン化物を封入しているため、定格ランプ電力の2倍より大きいランプ電力で点灯を開始すると、暫くして金属ハロゲン化物が急激に蒸発する。そして、その際に格別の制御を行わない場合、光出力が著しく大きくて、しかも急激に増大するという特性を有している。   As described above, the high-pressure discharge lamp used in the present invention encloses a metal halide instead of the conventional mercury, and therefore, when lighting starts with a lamp power greater than twice the rated lamp power. After a while, the metal halide rapidly evaporates. In this case, if no special control is performed, the light output is remarkably large and increases rapidly.

(気密容器について) 気密容器は、その内部に放電空間が形成されるとともに、放電空間を包囲する部分の肉厚が比較的大きくて、耐火性で、かつ、透光性の材料たとえば石英ガラス、透光性セラミックスなどからなる。放電空間は、好ましくはほぼ円柱状をなし、軸方向の中央部の肉厚がその両側の肉厚より大きい。     (Regarding the airtight container) The airtight container has a discharge space formed therein, and a portion surrounding the discharge space has a relatively large thickness, is fireproof, and is a light-transmitting material such as quartz glass, It consists of translucent ceramics. The discharge space preferably has a substantially cylindrical shape, and the thickness of the central portion in the axial direction is larger than the thickness of both sides thereof.

(一対の電極について) 一対の電極は、気密容器の両端内部に対向して封装され、電極間距離が6mm以下、好ましくは4.25mmになるように設定される。     (About a pair of electrode) A pair of electrode is sealed so that it may oppose inside the both ends of an airtight container, and the distance between electrodes is set to 6 mm or less, Preferably it is set to 4.25 mm.

(定格ランプ電力について) 定格ランプ電力は、一般的には60W以下、最適には35W程度である。     (Regarding Rated Lamp Power) The rated lamp power is generally 60 W or less, and optimally about 35 W.

<点灯回路について> 点灯回路は、高圧放電ランプを点灯する手段であり、点灯状態を維持するのに必要な電気エネルギーを高圧放電ランプに対して所要に制御しながら供給する。また、点灯回路は、少なくともスイッチングレギュレータを含んでいるものとする。そして、スイッチングレギュレータの入力端には、容量性素子が等価的に接続している。   <About a lighting circuit> A lighting circuit is a means to light a high pressure discharge lamp, and supplies the electric energy required to maintain a lighting state to a high pressure discharge lamp, controlling as needed. The lighting circuit includes at least a switching regulator. A capacitive element is equivalently connected to the input terminal of the switching regulator.

さらに、点灯回路は、高圧放電ランプを交流点灯および直流点灯のいずれで点灯するように構成してもよい。交流点灯の場合は、スイッチングレギュレータの直流出力をさらに交流に変換するための直流−交流変換器、例えばフルブリッジ形インバータなどのインバータを配設することができる。なお、高圧放電ランプに印加する交流電圧は、その波形を矩形波にすることができる。また、直流点灯の場合は、スイッチングレギュレータの直流出力を直接的に高圧放電ランプに供給するように構成することができる。さらに、所望により例えばフルブリッジ形インバータのブリッジ接続された4つのスイッチング素子のうち対向する一対をオンさせ、残余の一対をオフさせることなどにより、直流−交流変換器始動時から所要時間の間は直流点灯で、その後フルブリッジ形インバータをインバータ動作に切り換えることによって交流点灯に切り換えることもできる。   Further, the lighting circuit may be configured so that the high-pressure discharge lamp is lit by either AC lighting or DC lighting. In the case of AC lighting, a DC-AC converter for converting the DC output of the switching regulator into AC, for example, an inverter such as a full bridge inverter can be provided. The AC voltage applied to the high-pressure discharge lamp can have a rectangular waveform. In the case of direct current lighting, the direct current output of the switching regulator can be directly supplied to the high pressure discharge lamp. Further, if necessary, for example, by turning on the opposing pair of four switching elements connected to the bridge of the full bridge type inverter and turning off the remaining pair, the required time from the start of the DC-AC converter is reduced. It is also possible to switch to AC lighting by switching to DC operation and then switching the full-bridge inverter to inverter operation.

ところで、点灯回路にスイッチングレギュレータを用いることによって、その直流出力を可変にすることが容易になるので、高圧放電ランプに印加する電圧を所望に制御する場合に寄与させることができる。なお、点灯の態様が交流および直流点灯のいずれであったとしても、点灯回路は、電子式に構成されていれば、その制御の容易性、正確性および応答性の点で優れているので、好ましいことである。さらに、高圧放電ランプの安定点灯中には、定電力制御を行うように構成することが好ましい。   By the way, by using a switching regulator in the lighting circuit, it becomes easy to make the DC output variable, so that it is possible to contribute to controlling the voltage applied to the high-pressure discharge lamp as desired. Even if the lighting mode is either AC or DC lighting, the lighting circuit is excellent in terms of ease of control, accuracy, and responsiveness if it is configured electronically. This is preferable. Furthermore, it is preferable to perform constant power control during stable lighting of the high-pressure discharge lamp.

次に、スイッチングレギュレータの入力端に等価的に接続される容量性素子について説明する。このような容量性素子を配設することによって以下の作用を行わせることができる。すなわち、(1)直流電源電圧を平滑化する、(2)直流電源側から到来する電流サージを吸収する、または(3)スイッチングレギュレータ側から直流電源側へスイッチングに伴って発生する高周波雑音が漏れないように吸収する、などの作用を行う。また、容量性素子は、好適には電解コンデンサにより構成することができる。なお、スイッチングレギュレータの「入力端に容量性素子が等価的に接続する」とは、容量性素子が入力端に直接接続している態様だけでなく、容量性素子は、スイッチングレギュレータの入力端に接続していないが、入力端に直接接続しているのとほぼ同様な回路動作が得られるような接続の態様が許容されるという意味である。例えば、容量性素子が雑音防止回路を介して入力端に接続している態様がこれに含まれる。   Next, a capacitive element connected equivalently to the input terminal of the switching regulator will be described. By disposing such a capacitive element, the following operation can be performed. That is, (1) smooth the DC power supply voltage, (2) absorb the current surge coming from the DC power supply side, or (3) leak high frequency noise generated by switching from the switching regulator side to the DC power supply side Absorbs so that there is no such as. The capacitive element can be preferably constituted by an electrolytic capacitor. Note that “capacitance element is equivalently connected to the input terminal” of the switching regulator is not only a mode in which the capacitive element is directly connected to the input terminal, but the capacitive element is connected to the input terminal of the switching regulator. Although it is not connected, it means that an aspect of connection that allows almost the same circuit operation as that directly connected to the input terminal is allowed. For example, this includes a mode in which a capacitive element is connected to the input terminal via a noise prevention circuit.

さらに、点灯回路は、制御回路によるスイッチングレギュレータなどの制御に応じて高圧放電ランプに供給するランプ電力を変化できるとともに、ランプ電流を限流して高圧放電ランプを安定に点灯するように構成されている。高圧放電ランプの限流手段は、それぞれ高圧放電ランプに印加される電圧の態様に応じて適切なインピーダンスを有していなければならない。しかし、本発明においては、スイッチングレギュレータを用いているので、その構成要素の一部であるインダクタがスイッチングにより限流作用をも担当するので、見かけ上の限流素子を省略することができる。   Further, the lighting circuit is configured to change the lamp power supplied to the high-pressure discharge lamp according to the control of the switching regulator or the like by the control circuit, and to steadily light the high-pressure discharge lamp by limiting the lamp current. . The current limiting means of the high-pressure discharge lamp must have an appropriate impedance depending on the mode of voltage applied to the high-pressure discharge lamp. However, in the present invention, since a switching regulator is used, an inductor that is a part of the component also takes charge of a current limiting action by switching, so that an apparent current limiting element can be omitted.

また、交流点灯の際の周波数は、高圧放電ランプが音響的共鳴現象を生じないように配慮する必要がある。高圧放電ランプが自動車前照灯装置に用いるような比較的小さなサイズの放電容器を備える場合においては、約2kHz以下の周波数であれば、実際上問題を生じるようなことはない。   Moreover, it is necessary to consider the frequency at the time of AC lighting so that the high-pressure discharge lamp does not cause an acoustic resonance phenomenon. In the case where the high-pressure discharge lamp is provided with a discharge vessel having a relatively small size as used in an automobile headlamp device, there is no practical problem if the frequency is about 2 kHz or less.

さらに、点灯回路は、その無負荷出力電圧を200〜600V程度に設定することができる。   Furthermore, the lighting circuit can set the no-load output voltage to about 200 to 600V.

<高電圧パルス発生回路について> 高電圧パルス発生回路は、始動時に高電圧パルスを発生して高圧放電ランプに印加することができれば、どのような回路構成であってもよい。したがって、既知の回路構成であることを許容する。   <Regarding High Voltage Pulse Generation Circuit> The high voltage pulse generation circuit may have any circuit configuration as long as it can generate a high voltage pulse at the start and apply it to the high pressure discharge lamp. Therefore, a known circuit configuration is allowed.

<制御回路について> 制御回路は、少なくとも(1)高圧放電ランプの始動および点灯を検出する点灯検出手段、(2)高圧放電ランプへの高電圧パルスの印加の所定時間経過しても高圧放電ランプが始動しないときに高電圧パルスの高圧放電ランプへの印加を停止するとともにその停止を保持する高電圧パルス停止手段、ならびに(3)点灯検出手段により高圧放電ランプの消灯が検出された場合に消灯後所定時間の間スイッチングレギュレータの動作を継続させた後に停止させるスイッチングレギュレータ停止制御手段を含んで構成されている。以下、上記の手段について説明する。   <Regarding the Control Circuit> The control circuit includes at least (1) a lighting detection means for detecting start and lighting of the high pressure discharge lamp, and (2) a high pressure discharge lamp even after a predetermined time of application of a high voltage pulse to the high pressure discharge lamp has elapsed. Stops the application of high voltage pulses to the high pressure discharge lamp when it does not start, and (3) turns off when the high pressure discharge lamp is detected to be off by the lighting detection means. After that, the switching regulator stop control means for stopping the switching regulator after continuing the operation for a predetermined time is included. Hereinafter, the above means will be described.

(点灯検出手段について) 点灯検出手段は、高圧放電ランプの始動および点灯を検出することができればどのような構成であってもよい。例えば、高圧放電ランプのランプ電圧またはこれに比例的な電圧を検出する回路手段と、ランプ電流またはこれに比例的な電流を検出する回路手段と、これら回路手段による検出出力に基づいて高圧放電ランプの始動および点灯を判定する判定手段とにより、点灯検出手段を構成することができる。なお、ランプ電圧に比例的な電圧を検出する回路手段として、スイッチングレギュレータの出力電圧を検出する出力電圧検出回路を用いることができる。また、ランプ電流に比例的な電流を検出する回路手段として、スイッチングレギュレータの出力電流を検出する出力電流検出回路を用いることができる。さらに、上記判定手段として、マイコンなどの演算手段を用いることができる。     (Regarding Lighting Detection Unit) The lighting detection unit may have any configuration as long as it can detect the start and lighting of the high-pressure discharge lamp. For example, a circuit means for detecting a lamp voltage of a high-pressure discharge lamp or a voltage proportional thereto, a circuit means for detecting a lamp current or a current proportional thereto, and a high-pressure discharge lamp based on a detection output by these circuit means The lighting detection means can be constituted by the determination means for determining the starting and lighting of the lamp. Note that an output voltage detection circuit for detecting the output voltage of the switching regulator can be used as the circuit means for detecting a voltage proportional to the lamp voltage. Further, as a circuit means for detecting a current proportional to the lamp current, an output current detection circuit for detecting the output current of the switching regulator can be used. Furthermore, as the determination means, a calculation means such as a microcomputer can be used.

(高電圧パルス停止手段について) 高電圧パルス停止手段は、高圧放電ランプへの高電圧パルスの印加を開始後、所定時間経過しても高圧放電ランプが始動しないときに高電圧パルスの高圧放電ランプへの印加を停止するとともに、その停止を保持することができればどのような構成でもよい。例えば、高圧放電ランプへの高電圧パルスの印加からの経過時間を計測するタイマと、経過時間が所定時間内にあるときに点灯検出手段から得られる始動検出信号が到来したかを判定する演算手段と、経過時間が所定時間内にあるときに点灯検出手段から得られる始動検出信号が到来しないことを演算手段が判定したときに高電圧パルス発生回路の動作を停止させる高電圧パルス発生動作停止手段と、その高電圧パルス発生動作停止を保持する停止保持手段と、で高電圧パルス停止手段を構成することができる。高電圧パルス発生動作停止手段は、例えば高電圧パルス発生回路の電源をスイッチングレギュレータの出力から得る構成の場合に、当該スイッチングレギュレータの動作を停止させることによって高電圧パルス発生回路の入力が遮断されるので、高電圧パルス発生動作が停止するような構成とすることができる。また、高電圧パルス発生動作停止手段は、回路高電圧パルス発生回路の電源回路にスイッチを挿入することによっても構成でき、当該スイッチをオフ状態にすれば高電圧パルスの高圧放電ランプに対する印加を停止することができる。したがって、上記スイッチをオフ状態に維持すれば、上記印加停止状態を保持することができる。上記タイマおよび演算手段として、単一のマイコンなどの共通部品を用いることができる。この場合、前記点灯検出手段のマイコンも共通化することができる。     (About high voltage pulse stop means) The high voltage pulse stop means is a high voltage pulse high pressure discharge lamp when the high voltage discharge lamp does not start even after a predetermined time has elapsed after the start of application of the high voltage pulse to the high pressure discharge lamp. Any configuration may be used as long as the application to can be stopped and the stop can be maintained. For example, a timer that measures the elapsed time from the application of a high voltage pulse to the high-pressure discharge lamp, and an arithmetic means that determines whether a start detection signal obtained from the lighting detection means when the elapsed time is within a predetermined time And high voltage pulse generation operation stop means for stopping the operation of the high voltage pulse generation circuit when the calculation means determines that the start detection signal obtained from the lighting detection means does not arrive when the elapsed time is within the predetermined time. The high voltage pulse stopping means can be configured by the stop holding means for holding the high voltage pulse generation operation stop. For example, when the high voltage pulse generation circuit is configured to obtain the power supply of the high voltage pulse generation circuit from the output of the switching regulator, the input of the high voltage pulse generation circuit is blocked by stopping the operation of the switching regulator. Therefore, it can be configured such that the high voltage pulse generation operation is stopped. The high voltage pulse generation operation stop means can also be configured by inserting a switch in the power supply circuit of the circuit high voltage pulse generation circuit. When the switch is turned off, the application of the high voltage pulse to the high pressure discharge lamp is stopped. can do. Therefore, if the switch is maintained in the off state, the application stop state can be maintained. Common components such as a single microcomputer can be used as the timer and calculation means. In this case, the microcomputer of the lighting detection means can be shared.

(スイッチングレギュレータ停止制御手段について) スイッチングレギュレータ停止制御手段は、スイッチングレギュレータの動作を停止する際に、スイッチングレギュレータの動作を所定時間継続させてから停止させるように作用する制御手段であり、例えば遅延回路により構成することができる。この動作継続の間にスイッチングレギュレータの入力端に等価的に接続している容量性素子の電荷が放電してスイッチングレギュレータによって消費される。したがって、上記の所定時間は、容量性素子の電荷が所要の程度まで放電するのに必要な程度であればよい。例えば、数〜数10m秒間の範囲内に設定することができる。     (Regarding the switching regulator stop control means) The switching regulator stop control means is a control means that acts to stop the operation of the switching regulator for a predetermined time when stopping the operation of the switching regulator. Can be configured. During this operation, the capacitive element connected equivalently to the input terminal of the switching regulator is discharged and consumed by the switching regulator. Therefore, the predetermined time may be a level necessary for discharging the capacitive element to a required level. For example, it can be set within a range of several to several tens of milliseconds.

スイッチングレギュレータの動作を停止する場合は、例えば(1)点灯検出手段により高圧放電ランプの消灯が検出された場合、(2)直流電源電圧が適正範囲以下に低下した場合、(3)直流電源電圧が適正範囲内にあるものの、その下限近傍あるときなどの場合において、高圧放電ランプがアークの立ち消えを生じた場合、など所望する場合に直流電源を遮断してスイッチングレギュレータの動作を停止させることができる。したがって、上記の複数の場合のいずれか所望の一または複数に該当する際に、スイッチングレギュレータを停止させるように高圧放電ランプ点灯装置を構成することができる。   When stopping the operation of the switching regulator, for example, (1) when the lighting detection means detects that the high-pressure discharge lamp is extinguished, (2) when the DC power supply voltage falls below an appropriate range, (3) DC power supply voltage If the high pressure discharge lamp is extinguished when the lamp is within the proper range, but the arc is extinguished, the DC power supply may be shut off to stop the operation of the switching regulator. it can. Therefore, the high-pressure discharge lamp lighting device can be configured to stop the switching regulator when any one or more of the plurality of cases described above are satisfied.

上記(1)の場合、高電圧パルスの停止と連動してスイッチングレギュレータの停止を指令するように構成することができる。また、(2)の場合、直流電源の電圧は、これを監視することによって把握することができる。そして、直流電源電圧を監視するために、電源電圧監視手段を配設することができる。さらに、(3)の場合、点灯検出手段が高圧放電ランプの消灯を検出したときに、これと連動して直流電源を遮断するように構成することができる。   In the case of (1), it can be configured to command the stop of the switching regulator in conjunction with the stop of the high voltage pulse. In the case of (2), the voltage of the DC power supply can be grasped by monitoring it. In order to monitor the DC power supply voltage, power supply voltage monitoring means can be provided. Furthermore, in the case of (3), when the lighting detection means detects the extinction of the high-pressure discharge lamp, the DC power supply can be cut off in conjunction with this.

(制御回路のその他の制御手段について) 制御回路において、所望により上述した構成に、以下に示すその他の制御手段を適宜付加することができる。例えば、水銀フリーランプを自動車前照灯用として点灯する場合に好適な制御のための構成として、点灯回路に対するランプ電力制御に関して制御回路を、(1)始動時の制御、(2)金属ハロゲン化物が急激に蒸発するときの制御、(3)定格ランプ電力へ落ち着かせ手安定点灯を行なうための制御、をそれぞれ行なうように構成することができる。また、(4)ランプ電力を制御する方法および(5)高温始動のための構成を付加することができる。以下、これらの制御の構成について説明する。
(1)(始動時の制御について) 始動時の制御は、文字どおり高圧放電ランプの始動時すなわち点灯開始時に行う制御であって、特に自動車前照灯用としては光束立ち上がりを早くすることが重要である。このために、定格ランプ電力の2倍より大きくて3倍未満、好適には2.5倍以下の範囲で適当な値のランプ電力を高圧放電ランプに投入するのが好ましい。すなわち、定格ランプ電力が35Wの場合、75〜110W程度、好適には88W以下の範囲で高圧放電ランプを点灯させるのがよい。始動時は、主としてキセノンによる放電が生起していて、そのガス圧がほぼ一定ないし徐々に上昇する程度であるから、定電流点灯の場合、投入されるランプ電力はほぼ一定となる。また、始動時の制御により高圧放電ランプは、キセノンの放電によって定格点灯時における光出力の約50%程度の光出力を生じる。なお、始動時の制御が行なわれる時間は、一般的には1〜5秒程度、好適には2〜4秒程度である。
(2)(金属ハロゲン化物が急激に蒸発するときの制御につい) 金属ハロゲン化物が急激に蒸発するときの制御は、ランプ電力を絞り込んで金属ハロゲン化物が急激に蒸発したときに光出力が安定時のそれに比較して著しく大きくなくて、しかも、急激に増大することのないようにするのが重要である。しかし、ランプ電力の絞込みのタイミングが早すぎて、金属ハロゲン化物が急激に蒸発する前に大きく絞り込むと、光出力が安定時のそれより大幅に低下してしまうので、絞込みのタイミングまたは絞込みの程度を適切に行う必要がある。なお、金属ハロゲン化物が急激に蒸発したときに「光出力が安定時のそれに比較して著しく大きくない」とは、安定時の光出力の1.5倍を超えない範囲をいう。
(Regarding other control means of control circuit) In the control circuit, other control means shown below can be appropriately added to the above-described configuration as desired. For example, as a configuration for control suitable for lighting a mercury-free lamp for an automobile headlamp, a control circuit relating to lamp power control for the lighting circuit includes (1) control at startup, and (2) metal halide. It is possible to perform the control when the lamp evaporates rapidly, and (3) the control for calming the rated lamp power and performing the stable lighting. Further, (4) a method for controlling the lamp power and (5) a configuration for high temperature start can be added. Hereinafter, the configuration of these controls will be described.
(1) (Control at start-up) The control at start-up is literally control performed at the start of the high-pressure discharge lamp, that is, at the start of lighting. is there. For this reason, it is preferable that a lamp power having an appropriate value is supplied to the high-pressure discharge lamp in a range of more than twice and less than 3 times the rated lamp power, preferably 2.5 times or less. That is, when the rated lamp power is 35 W, the high pressure discharge lamp should be lit in the range of about 75 to 110 W, preferably 88 W or less. At start-up, discharge due mainly to xenon occurs, and the gas pressure is almost constant or gradually rises. Therefore, in the case of constant current lighting, the lamp power to be applied is substantially constant. In addition, the high-pressure discharge lamp generates a light output of about 50% of the light output at the rated lighting by the discharge of xenon by the control at the start. It should be noted that the time for starting control is generally about 1 to 5 seconds, and preferably about 2 to 4 seconds.
(2) (Regarding the control when the metal halide rapidly evaporates) The control when the metal halide rapidly evaporates is when the light output is stable when the metal halide is rapidly evaporated by reducing the lamp power. It is important that it is not significantly larger than that of the above, and that it does not increase rapidly. However, if the timing of narrowing down the lamp power is too early, and the light output is greatly reduced before the metal halide vaporizes rapidly, the light output will be significantly lower than that at the time of stabilization. Must be done appropriately. In addition, when the metal halide rapidly evaporates, “the light output is not significantly larger than that at the time of stability” refers to a range not exceeding 1.5 times the light output at the time of stability.

すなわち、絞込みのタイミングを適切に行うことにより良好な制御を行おうとする場合には、金属ハロゲン化物が急激に蒸発したときを検出して、その検出の際に速やかに投入するランプ電力を絞り込むようにすればよい。そうすれば、高圧放電ランプ個々で特性にばらつきがあったとしても、その影響が反映することなく、所望の光出力になるように制御することができる。また、この制御の場合には、ランプ電力を所要の程度まで十分に絞り込むことが可能になる。   In other words, when good control is to be performed by appropriately performing the narrowing-down timing, it is possible to detect when the metal halide has rapidly evaporated and to narrow down the lamp power to be quickly applied at the time of detection. You can do it. By doing so, even if there is a variation in characteristics among individual high-pressure discharge lamps, it is possible to control so as to obtain a desired light output without reflecting the influence. In the case of this control, the lamp power can be sufficiently reduced to a required level.

これに対して、絞込みの程度を適切に行うことにより良好な制御を行おうとする場合には、高圧放電ランプ個々の特性のばらつきを考慮して、金属ハロゲン化物が急激に蒸発するタイミングを含むように予め適当で、なるべく狭い範囲の時間幅を設定しておき、かつ、その時間幅中において、慎重に考慮された適当な値の減衰率をもって始動時に投入するランプ電力を減衰させていけばよい。この期間中に適用されるランプ電力の減衰率としては、後述する(3)における減衰率より小さい中間的な値が適用される。なお、上記時間幅は、一般的に0.4〜4秒程度(始動後1.4〜10秒程度)、好適には1〜2秒程度(始動後3〜6秒程度)である。そうすれば、金属ハロゲン化物が急激に蒸発するタイミングのわずかに前でランプ電力が絞り込まれても、所要の範囲を超えて極端に光出力が増減することがなく、すなわち許容範囲内に収めることができるようになる。また、光出力の「許容範囲」とは、安定時のそれの50〜200%の範囲をいう。
(3)(定格ランプ電力へ落ち着かせるための制御について) 定格ランプ電力へ落ち着かせるための制御は、始動後1分間程度の間に安定点灯、換言すれば安定光出力状態へ移行させるための制御である。この期間の制御は、(2)の金属ハロゲン化物が急激に蒸発するときの制御の態様に応じて変えることができる。
On the other hand, in the case of performing good control by appropriately performing the degree of narrowing down, it is necessary to include a timing at which the metal halide rapidly evaporates in consideration of variations in characteristics of individual high-pressure discharge lamps. It is only necessary to set a time width in a narrow range as much as possible in advance, and to attenuate the lamp power input at the start-up with an appropriate attenuation factor carefully considered during the time width. . As an attenuation rate of the lamp power applied during this period, an intermediate value smaller than the attenuation rate in (3) described later is applied. The time width is generally about 0.4 to 4 seconds (about 1.4 to 10 seconds after starting), preferably about 1 to 2 seconds (about 3 to 6 seconds after starting). Then, even if the lamp power is narrowed down slightly before the timing when the metal halide rapidly evaporates, the light output does not increase or decrease excessively beyond the required range, that is, it falls within the allowable range. Will be able to. Further, the “allowable range” of the light output means a range of 50 to 200% of that at the stable time.
(3) (Control for calming down to the rated lamp power) Control to settle down to the rated lamp power is stable lighting for about 1 minute after starting, in other words, control for shifting to the stable light output state. It is. The control of this period can be changed according to the mode of control when the metal halide (2) evaporates rapidly.

すなわち、金属ハロゲン化物が急激に蒸発したときを検出して、その検出の際に速やかに投入するランプ電力を絞り込む場合には、その絞込みの際の減衰率に連続的な減衰率によって定格ランプ電力まで減衰させていくことができる。これに対して、絞込みのタイミングを適切に行うことをもって金属ハロゲン化物が急激に蒸発する際の制御を行うには、(2)における減衰率より大きな減衰率から出発して順次減衰率を小さくしていくのがよい。なお、「始動後1分間程度の間」とは、始動後40〜70秒の間をいうものとする。また、上記(2)および(3)の制御において、投入するランプ電力の減衰は、連続的および段階的のいずれであってもよい。
(4)(ランプ電力を制御する方法について) ランプ電力は、帰還形定電力制御方式において、基準電力を変更することにより制御することができる。なお、本発明の高圧放電ランプの場合、金属ハロゲン化物の蒸気圧によってランプ電圧が決定されるので、目標電力を実際のランプ電圧で除算することにより、定ランプ電力制御を行うことができる。
(5)(高温始動について) 本発明は、高圧放電ランプの高温始動の際には、どのような構成であってもよいが、好ましくは以下の構成を採用するのがよい。なお、「高温始動」とは、室温程度より高い温度、たとえば高圧放電ランプの安定時の温度に近い温度下での始動を意味し、したがっていわゆるホットリスタートはこれに該当する。
In other words, when detecting when the metal halide has rapidly evaporated and narrowing down the lamp power to be quickly applied at the time of detection, the rated lamp power is determined by the continuous decay rate. Can be attenuated. On the other hand, in order to perform control when the metal halide rapidly evaporates with appropriate timing of narrowing down, the attenuation rate is gradually decreased starting from an attenuation rate larger than the attenuation rate in (2). It is good to go. Note that “about 1 minute after starting” means 40 to 70 seconds after starting. In the controls (2) and (3), the lamp power to be input may be attenuated either continuously or stepwise.
(4) (Method for controlling lamp power) The lamp power can be controlled by changing the reference power in the feedback type constant power control system. In the case of the high-pressure discharge lamp of the present invention, the lamp voltage is determined by the vapor pressure of the metal halide, so that constant lamp power control can be performed by dividing the target power by the actual lamp voltage.
(5) (High temperature start) The present invention may have any configuration when the high pressure discharge lamp is started at a high temperature, but preferably the following configuration is adopted. The “high temperature start” means a start at a temperature higher than about room temperature, for example, a temperature close to the stable temperature of the high-pressure discharge lamp, and so-called hot restart corresponds to this.

すなわち、高温始動時には定格ランプ電力に近いランプ電力を供給する。なお、「定格ランプ電力に近い」とは、定格ランプ電力から最大電力未満の範囲とする。また、低温始動時および高温始動時の判別は、高圧放電ランプの温度、消灯してからの経過時間であるところの消灯時間または点灯時に流れるランプ電流の大きさなどに応じて行うことができる。さらに、高圧放電ランプに供給するランプ電力の制御は、例えば高圧放電ランプに印加する電圧を変化することにより、容易にこれを行うことができる。また、要すれば、高圧放電ランプの消灯時間に応じて連続的に供給ランプ電力を制御するように構成することができる。さらに、高温始動時に高圧放電ランプに対してどの程度のランプ電力を供給するかは、予め実験またはシミュレーションなどにより決定することができる。そして、低温および高温の程度とランプ電力時間との関係を予めテーブルデータとしてメモリに記憶しておき、演算に基づいて必要なデータをメモリから読み出して、点灯手段を自動的に制御するように構成することができる。   In other words, lamp power close to the rated lamp power is supplied at high temperature start. Note that “close to the rated lamp power” is a range from the rated lamp power to less than the maximum power. Further, the discrimination between the low temperature start and the high temperature start can be made according to the temperature of the high-pressure discharge lamp, the turn-off time that is the elapsed time since the turn-off, or the magnitude of the lamp current that flows during the turn-on. Furthermore, the control of the lamp power supplied to the high pressure discharge lamp can be easily performed by changing the voltage applied to the high pressure discharge lamp, for example. Further, if necessary, the supply lamp power can be continuously controlled according to the turn-off time of the high-pressure discharge lamp. Furthermore, how much lamp power is supplied to the high-pressure discharge lamp at the time of high temperature start can be determined in advance by experiment or simulation. Then, the relationship between the low temperature and the high temperature degree and the lamp power time is stored in advance in the memory as table data, and necessary data is read from the memory based on the calculation, and the lighting means is automatically controlled. can do.

<本発明の作用について> 本発明においては、高圧放電ランプ点灯装置への電源を投入すると、スイッチングレギュレータが作動して高圧放電ランプの一対の電極間に無負荷電圧が印加されるとともに、高電圧パルス発生回路から高電圧パルスが発生して電極間に印加されるので、高圧放電ランプが始動して点灯する。このとき、点灯検出手段は、高圧放電ランプの始動および点灯を検出する。しかしながら、何らかの原因で高圧放電ランプが始動、点灯しない場合には、高電圧パルス停止手段が例えばスイッチングレギュレータの動作が停止することなどをもって高圧放電ランプへの高電圧パルスの印加を停止させるとともに、その停止を保持させる。このようにして、高圧放電ランプが始動、点灯しない場合には、高圧放電ランプへの高電圧パルスの印加が停止された状態を維持するので、安全を図ることができる。   <Regarding the Action of the Present Invention> In the present invention, when the power supply to the high pressure discharge lamp lighting device is turned on, the switching regulator is activated to apply a no-load voltage between the pair of electrodes of the high pressure discharge lamp. Since a high voltage pulse is generated from the pulse generation circuit and applied between the electrodes, the high pressure discharge lamp is started and lit. At this time, the lighting detection means detects the start and lighting of the high pressure discharge lamp. However, when the high-pressure discharge lamp does not start and does not light for some reason, the high-voltage pulse stop means stops the application of the high-voltage pulse to the high-pressure discharge lamp by stopping the operation of the switching regulator, for example, Hold the stop. In this way, when the high-pressure discharge lamp does not start and does not light, the application of the high voltage pulse to the high-pressure discharge lamp is maintained, so that safety can be achieved.

次に、例えば(1)点灯検出手段により高圧放電ランプの消灯が検出された場合、(2)直流電源電圧が適正範囲以下に低下した場合、または(3)直流電源電圧が適正範囲内にあるものの、その下限近傍あるときに高圧放電ランプがアークの立ち消えを生じた場合などの際に、直流電源を遮断してスイッチングレギュレータの動作を停止させることができるが、その際にはスイッチングレギュレータがその動作を所定時間継続した後に停止する。スイッチングレギュレータのこの停止前の所定時間の動作によって、スイッチングレギュレータの入力端に等価的に接続している容量性素子の電荷は、スイッチングレギュレータを経由して消費されるので、所定時間の終了後には所要の程度まで放電している。その結果、高圧放電ランプ点灯装置はリセット状態に戻ることができる。このため、本発明の高圧放電ランプ点灯装置によれば、その直流電源が即座に再投入されたとしても、それを速やかに感知して高圧放電ランプを始動、点灯させることができる。   Next, for example, (1) when the lighting detection means detects that the high-pressure discharge lamp is extinguished, (2) when the DC power supply voltage falls below the proper range, or (3) the DC power supply voltage is within the proper range. However, when the high-pressure discharge lamp is extinguished when it is close to the lower limit, the DC power supply can be shut off to stop the operation of the switching regulator. The operation is stopped after continuing for a predetermined time. By the operation of the switching regulator for a predetermined time before the stop, the charge of the capacitive element equivalently connected to the input terminal of the switching regulator is consumed via the switching regulator. Discharge to the required level. As a result, the high pressure discharge lamp lighting device can return to the reset state. For this reason, according to the high pressure discharge lamp lighting device of the present invention, even if the DC power supply is immediately turned on again, it can be quickly detected and the high pressure discharge lamp can be started and lit.

また、本発明によれば、以上の動作から理解できるように、上記の回路動作によって容量性素子の電荷が放電されるため、不要化した電荷を引き抜くための抵抗素子を含む放電回路を付加する必要がないので、回路効率の低下を防止して、小形、低コストで、しかも、信頼性の高い高圧放電ランプ点灯装置を得ることができる。   Further, according to the present invention, as can be understood from the above operation, since the charge of the capacitive element is discharged by the above circuit operation, a discharge circuit including a resistance element for extracting unnecessary charge is added. Since there is no need, it is possible to prevent a reduction in circuit efficiency, and to obtain a high-pressure discharge lamp lighting device that is small, low-cost, and highly reliable.

<本発明のその他の構成について> 本発明の必須構成要件ではないが、以下の構成を付加することにより、自動車前照灯用の高圧放電ランプ点灯装置として性能が向上したり、機能が追加されたりする。
(1)(周囲の明るさに応じた制御について) 「周囲の明るさに応じた制御」とは、始動直後に行う定格電力より大きなランプ電力の投入の程度を周囲の明るさに応じて制御することをいう。このような制御を行うための高圧放電ランプ点灯装置は、次のように構成される。
<Other Configurations of the Present Invention> Although it is not an essential component of the present invention, by adding the following configurations, performance is improved as a high pressure discharge lamp lighting device for an automobile headlamp, or a function is added. Or
(1) (Control according to ambient brightness) “Control according to ambient brightness” refers to controlling the degree of lamp power input that is greater than the rated power immediately after startup according to ambient brightness. To do. A high-pressure discharge lamp lighting device for performing such control is configured as follows.

すなわち、高圧放電ランプ点灯装置は、高圧放電ランプと、高圧放電ランプを付勢する点灯回路と、高圧放電ランプに対して、周囲の暗いときには定格ランプ電力の2倍以上の第1のランプ電力を供給して始動し、周囲の明るいときには第1のランプ電力より小さい第2のランプ電力を供給して、始動するように点灯手段を制御する制御回路とを具備している。   That is, the high-pressure discharge lamp lighting device has a high-pressure discharge lamp, a lighting circuit for energizing the high-pressure discharge lamp, and a high-pressure discharge lamp having a first lamp power that is at least twice the rated lamp power when the surroundings are dark. And a control circuit that controls the lighting means to start by supplying a second lamp power smaller than the first lamp power when the surroundings are bright.

周囲の明るさを検知するためには、明るさ検知手段または時計(タイマ)を配設するのがよい。明るさ検知手段は、周囲の実際の明るさを直接検知する。これに対して、時計(タイマ)は、時間の経過をもって明るさの変化を間接的に検知する。明るさ検知手段は、明るさを複数段階で検知したり、連続的に検知したりする場合に適している。そして、ランプ電力の投入の程度を明るさの検出値に応じて複数段階または連続的に変化させることができる。しかし、所望により2段階に制御するように構成することもできる。一方、時計(タイマ)は、明るさを2段階に検出し、検出値に応じてランプ電力の投入の程度を2段階に変化させる場合に適している。   In order to detect ambient brightness, it is preferable to provide brightness detection means or a clock (timer). The brightness detection means directly detects the actual brightness of the surroundings. On the other hand, a clock (timer) indirectly detects a change in brightness over time. The brightness detection means is suitable for detecting brightness in a plurality of stages or continuously. The degree of lamp power input can be changed in a plurality of steps or continuously according to the brightness detection value. However, it can be configured to control in two stages as desired. On the other hand, a clock (timer) is suitable for detecting the brightness in two steps and changing the degree of lamp power input in two steps according to the detected value.

そうして、上述した周囲の明るさに応じた上述の制御を採用することにより、高圧放電ランプの始動時に常時大きなランプ電力の投入を行う必要がなくなるので、高圧放電ランプおよびその点灯装置の長寿命化を実現することができる。
(2)(点灯回路および制御回路の実装構造について) 点灯回路および制御回路の実装構造は、以下のように構成される。
Thus, by adopting the above-described control according to the ambient brightness described above, it is not necessary to always supply a large amount of lamp power when starting the high-pressure discharge lamp, so the length of the high-pressure discharge lamp and its lighting device can be reduced. Life expectancy can be realized.
(2) (About the mounting structure of a lighting circuit and a control circuit) The mounting structure of a lighting circuit and a control circuit is comprised as follows.

すなわち、高圧放電ランプ点灯装置は、高圧放電ランプと;高圧放電ランプを付勢する点灯回路と;点灯回路を制御する制御回路と;を具備し、点灯回路および制御回路は、配線基板と、配線基板に実装された回路部品と、配線基板に実装された入力用コネクタおよび出力用コネクタと、配線基板、回路部品ならびに入力用コネクタおよび出力用コネクタを収納するケースと、ケース内に充填されて配線基板の全体が埋設され、かつ、入力用コネクタおよび出力用コネクタの配線基板側の基端部のみが埋設される深さに充填された合成樹脂製の充填材とを具備している。   That is, the high-pressure discharge lamp lighting device includes a high-pressure discharge lamp; a lighting circuit that energizes the high-pressure discharge lamp; and a control circuit that controls the lighting circuit. The lighting circuit and the control circuit include a wiring board and a wiring. Circuit components mounted on the board, input connectors and output connectors mounted on the wiring board, a case for storing the wiring boards, circuit components, input connectors and output connectors, and wiring filled in the case The entire board is embedded, and a filling material made of a synthetic resin filled to a depth at which only the base end portion on the wiring board side of the input connector and the output connector is embedded is provided.

配線基板は、単一でもよいし、複数であってもよい。しかし、単一の配線基板を用いることにより、構造を簡単化することができる。回路部品は、高電圧パルス発生回路を含んでいてもよい。回路部品にリード部品を用いる場合、部品とリードとの間にスペーサを介在させることにより、リード部品の後述するような硬度25以下の柔軟な充填材に起因する故障発生を回避することができる。ケースは、金属製であるのが好ましいが、所望により硬質の合成樹脂製とすることができる。充填材は、配線基板の全体が埋設されるが、その充填深さは、入力用コネクタおよび出力用コネクタの配線基板側の基端部のみが埋設され、したがって入力用コネクタおよび出力用コネクタにおける配線基板側の基端部以外の部分は、充填材から外部へ露出している。また、充填材は、柔軟性を備えている合成樹脂からなるのものが好適である。この場合、充填材は、硬度が25以下、好ましくは5以上であるのがよく、例えばシリコーン樹脂やウレタン樹脂などであって、硬度が25以下のものを用いることができる。また、シリコーン樹脂は、ゲル状のものが好適である。   There may be a single wiring board or a plurality of wiring boards. However, the structure can be simplified by using a single wiring board. The circuit component may include a high voltage pulse generation circuit. When a lead component is used as a circuit component, by causing a spacer to be interposed between the component and the lead, it is possible to avoid a failure caused by a flexible filler having a hardness of 25 or less as will be described later. The case is preferably made of metal, but can be made of a hard synthetic resin if desired. The entire wiring board is embedded in the filling material, but the filling depth is embedded only in the base end of the input connector and output connector on the wiring board side, and therefore the wiring in the input connector and output connector Portions other than the base end on the substrate side are exposed to the outside from the filler. The filler is preferably made of a synthetic resin having flexibility. In this case, the filler may have a hardness of 25 or less, preferably 5 or more. For example, a silicone resin or a urethane resin having a hardness of 25 or less can be used. The silicone resin is preferably a gel.

そうして、上述した点灯回路および制御回路の実装構造を採用することにより、温度変化の激しい環境で使用しても回路部品へのストレスが低減するので、回路部品の故障が減少し、信頼性が向上するとともに、充填材の使用量が少なくなり、また故障しにくい構造の回路部品を使用しなくてもよくなるので、コストダウンを図った高圧放電ランプ点灯装置を得ることができる。   By adopting the mounting structure of the lighting circuit and the control circuit described above, the stress on the circuit components is reduced even when used in an environment where the temperature changes severely. As a result, the amount of filler used is reduced, and it is not necessary to use circuit components having a structure that is unlikely to break down. Therefore, a high-pressure discharge lamp lighting device can be obtained that reduces costs.

請求項2の発明の自動車前照灯装置は、自動車前照灯装置本体と;自動車前照灯装置本体に配設された請求項1記載の高圧放電ランプ点灯装置と;を具備していることを特徴としている。     An automobile headlamp device according to a second aspect of the invention comprises an automobile headlamp device body; and the high-pressure discharge lamp lighting device according to claim 1 disposed in the vehicle headlight device body. It is characterized by.

「自動車前照灯装置本体」とは、自動車前照灯装置から高圧放電ランプ点灯装置を除いた残余の部分をいう。高圧放電ランプ点灯装置のうち、高圧放電ランプは、自動車前照灯装置本体内に装着されるが、点灯回路および制御回路を主体とする回路部分は、自動車前照灯装置本体の背面側に付設してもよいし、また自動車前照灯装置本体から離間した位置に配設されていてもよい。   “Automobile headlamp device main body” refers to the remaining part of the vehicle headlamp device excluding the high-pressure discharge lamp lighting device. Among the high-pressure discharge lamp lighting devices, the high-pressure discharge lamp is mounted in the automobile headlight device body, but the circuit portion mainly composed of the lighting circuit and the control circuit is attached to the back side of the vehicle headlight device body. Alternatively, it may be disposed at a position away from the automobile headlamp main body.

そうして、本発明によれば、請求項1の高圧放電ランプ点灯装置を備えていることにより、点灯中何らかの原因で消灯したときにスイッチングレギュレータが所定時間継続動作を行った後に動作停止することで入力端に接続した容量性素子の電荷が放電するので、電源の再投入により瞬時に再始動が可能な自動車前照灯装置が得られる。   Thus, according to the present invention, the high pressure discharge lamp lighting device according to claim 1 is provided, so that when the switching regulator is turned off for some reason during lighting, the switching regulator continuously operates for a predetermined time and then stops operating. Thus, the electric charge of the capacitive element connected to the input terminal is discharged, so that an automobile headlamp device that can be instantly restarted by turning on the power again is obtained.

請求項1の発明によれば、スイッチングレギュレータの動作を所定時間継続させた後に停止させることで容量性素子の電荷が放電して、点灯回路をリセット状態に戻すことができるので、消灯後に即座に直流電源を投入しても、高圧放電ランプを再点灯させることが可能になるとともに、容量性素子に残留する電荷を引き抜くための抵抗素子を含む放電回路を付加する必要がないので、効率低下を防止して、小形、低コストで、しかも、信頼性の高い高圧放電ランプ点灯装置を提供することができる。     According to the first aspect of the present invention, the operation of the switching regulator is continued for a predetermined time and then stopped, so that the charge of the capacitive element is discharged and the lighting circuit can be returned to the reset state. Even if the DC power supply is turned on, the high-pressure discharge lamp can be turned on again, and there is no need to add a discharge circuit including a resistance element for extracting the charge remaining in the capacitive element, thus reducing the efficiency. Therefore, it is possible to provide a high-pressure discharge lamp lighting device that is small, low-cost, and highly reliable.

請求項2の発明によれば、請求項1の効果を有する自動車前照灯装置を提供することができる。     According to invention of Claim 2, the motor vehicle headlamp apparatus which has the effect of Claim 1 can be provided.

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1ないし図4は、本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第1の形態を示し、図1はブロック回路図、図2は高圧放電ランプの正面図、図3は点灯回路および制御回路などの回路部分の実装状態を示す概念的断面図、図4は各部の電圧、電流波形を示すグラフである。本形態は、自動車前照灯装置に用いる高圧放電ランプ点灯装置である。図1において、DCは直流電源、SW1は電源スイッチ、C1は容量性素子としての電解コンデンサ、OCは点灯回路、CCは制御回路、IGは高電圧発生回路、HPLは高圧放電ランプである。以下、構成要素ごとに説明する。     1 to 4 show a first embodiment for implementing a high pressure discharge lamp lighting device of the present invention, FIG. 1 is a block circuit diagram, FIG. 2 is a front view of the high pressure discharge lamp, and FIG. 4 is a conceptual cross-sectional view showing a mounting state of circuit parts such as a control circuit, and FIG. 4 is a graph showing voltage and current waveforms of each part. This embodiment is a high-pressure discharge lamp lighting device used for an automobile headlamp device. In FIG. 1, DC is a DC power supply, SW1 is a power switch, C1 is an electrolytic capacitor as a capacitive element, OC is a lighting circuit, CC is a control circuit, IG is a high voltage generation circuit, and HPL is a high pressure discharge lamp. Hereinafter, each component will be described.

直流電源DCは、直流電圧12Vのバッテリーからなる。   The DC power source DC is a battery having a DC voltage of 12V.

電源スイッチSW1は、直流電源DCと後述する点灯手段OCとの間に直列接続されていて、高圧放電ランプHDLの点滅を司る。   The power switch SW1 is connected in series between the DC power source DC and a lighting means OC described later, and controls the blinking of the high-pressure discharge lamp HDL.

電解コンデンサC1は、電源スイッチSWを介して直流電源DCと並列に接続している。   The electrolytic capacitor C1 is connected in parallel with the DC power source DC via the power switch SW.

<点灯回路OC> 点灯回路OCは、スイッチングレギュレータDC/DCおよびインバータDC/ACから構成されている。   <Lighting Circuit OC> The lighting circuit OC is composed of a switching regulator DC / DC and an inverter DC / AC.

(スイッチングレギュレータDC/DC) スイッチングレギュレータDC/DCは、出力トランスT、スイッチング手段Q1、ゲートドライブ信号発生回路GDCS、ダイオードD1および平滑コンデンサC2を主体として構成されている。出力トランスTの1次巻線wpおよびスイッチング手段Q1は、電解コンデンサC1の両端間に直列接続している。スイッチング手段Q1は、MOSFETからなる。なお、スイッチング手段Q1と直列に挿入されている抵抗器R1は、スイッチング電流検出用である。ゲートドライブ信号発生回路GDGSは、ゲートドライブ信号を発生して、スイッチング手段Q1のゲート・ソース間に印加する。そして、外部から制御入力する制御信号に応じてゲートドライブ信号をPWM制御することができる。     (Switching Regulator DC / DC) The switching regulator DC / DC is composed mainly of an output transformer T, switching means Q1, a gate drive signal generation circuit GDCS, a diode D1, and a smoothing capacitor C2. The primary winding wp of the output transformer T and the switching means Q1 are connected in series between both ends of the electrolytic capacitor C1. The switching means Q1 is composed of a MOSFET. The resistor R1 inserted in series with the switching means Q1 is for switching current detection. The gate drive signal generation circuit GDGS generates a gate drive signal and applies it between the gate and source of the switching means Q1. Then, the gate drive signal can be PWM-controlled according to a control signal input from the outside.

出力トランスTの2次巻線wsの両端にダイオードD1および平滑コンデンサC2が直列接続している。また、出力トランスTには3次巻線wtが2次巻線wsの延長巻線として配設されていて、2次巻線wsとともに後述するように構成されることによって高電圧パルス発生回路IGの電源を供給する。   A diode D1 and a smoothing capacitor C2 are connected in series across the secondary winding ws of the output transformer T. Further, the output transformer T is provided with a tertiary winding wt as an extension of the secondary winding ws, and is configured as described later together with the secondary winding ws, whereby a high voltage pulse generating circuit IG Supply power.

そうして、昇圧され、制御され、かつ、平滑化されたスイッチングレギュレータDC/DCの直流出力電圧が平滑コンデンサC2の両端間に得られる。   In this way, a boosted, controlled and smoothed DC output voltage of the switching regulator DC / DC is obtained across the smoothing capacitor C2.

(インバータDC/AC) インバータDC/ACは、フルブリッジ形インバータからなり、4つのスイッチング手段Q2〜Q5、ゲートドライブ信号発生回路GDC1〜GDC4、矩形波発振回路OSC、切換手段SW2、反転回路Nおよび非反転回路Yからなる。4つのスイッチング手段Q2〜Q5は、それぞれMOSFETからなり、ブリッジ回路を構成するように接続されている。そして、ブリッジ回路の入力端は、スイッチングレギュレータDC/DCの直流出力端間に接続している。ゲートドライブ信号発生回路GDC1〜GDC4は、反転回路Nまたは非反転回路Yを経由した後記矩形波発振回路OSCの出力信号または直流電位に同期してゲートドライブ信号を形成して、それぞれ対応するスイッチング手段Q2〜Q5のゲート・ソース間にゲートドライブ信号を供給し、それらをオンさせる。矩形波発振回路OSCは、周波数100Hz〜2kHzの矩形波の出力信号を発振する。切換手段SW2は、矩形波発振回路OSCの出力信号と直流電位とを選択的にゲートドライブ信号発生回路GDC1およびGDC3に対して反転回路Nを介して接続し、またゲートドライブ信号発生回路GDC2およびGDC4に対して非反転回路Yを介して接続している。     (Inverter DC / AC) The inverter DC / AC is a full-bridge inverter, and includes four switching means Q2 to Q5, gate drive signal generation circuits GDC1 to GDC4, a rectangular wave oscillation circuit OSC, a switching means SW2, an inverting circuit N, and It consists of a non-inverting circuit Y. The four switching means Q2 to Q5 are each composed of a MOSFET and are connected so as to constitute a bridge circuit. The input terminal of the bridge circuit is connected between the DC output terminals of the switching regulator DC / DC. The gate drive signal generation circuits GDC1 to GDC4 form gate drive signals in synchronization with the output signal or DC potential of the rectangular wave oscillation circuit OSC to be described later via the inverting circuit N or the non-inverting circuit Y, respectively, and corresponding switching means A gate drive signal is supplied between the gate and source of Q2 to Q5 to turn them on. The rectangular wave oscillation circuit OSC oscillates a rectangular wave output signal having a frequency of 100 Hz to 2 kHz. The switching means SW2 selectively connects the output signal of the rectangular wave oscillation circuit OSC and the direct current potential to the gate drive signal generation circuits GDC1 and GDC3 via the inverting circuit N, and the gate drive signal generation circuits GDC2 and GDC4. Are connected via a non-inverting circuit Y.

そうして、矩形波発振回路OSCの出力が切換手段SW2および反転回路Nまたは非反転回路Yを介してゲートドライブ信号発生回路GDC1〜GDC4に印加されることにより、4つのスイッチング手段のうちQ2およびQ5とQ3およびQ4とが交互にスイッチングしてインバータ動作を行う。その結果、上記ブリッジ回路の出力端から交流出力電圧が得られる。また、直流電位が切換手段SW2および反転回路Nまたは非反転回路Yを介してゲートドライブ信号発生回路GDC1〜GDC4に印加されることにより、4つのスイッチング手段のうちQ2およびQ5がオンし、Q3およびQ4がオフするので、ブリッジ回路の出力端から直流出力電圧が得られる。要約すれば、点灯回路OCは、直流出力および交流出力のいずれか一方が選択されることにより、後述する高圧放電ランプHPLを直流点灯または交流点灯することができる。   Then, the output of the rectangular wave oscillation circuit OSC is applied to the gate drive signal generation circuits GDC1 to GDC4 via the switching means SW2 and the inverting circuit N or the non-inverting circuit Y, whereby Q2 of the four switching means and Q5 and Q3 and Q4 are alternately switched to perform an inverter operation. As a result, an AC output voltage is obtained from the output terminal of the bridge circuit. Further, when a DC potential is applied to the gate drive signal generating circuits GDC1 to GDC4 via the switching means SW2 and the inverting circuit N or the non-inverting circuit Y, Q2 and Q5 of the four switching means are turned on, and Q3 and Since Q4 is turned off, a DC output voltage can be obtained from the output terminal of the bridge circuit. In summary, the lighting circuit OC can perform direct current lighting or alternating current lighting of a high pressure discharge lamp HPL to be described later by selecting one of the direct current output and the alternating current output.

<高電圧パルス発生回路IG> 高電圧パルス発生回路IGは、点灯回路OCと高圧放電ランプHPLとの間に介在して高圧放電ランプHPLに対してその始動時に高電圧パルスを印加する。また、高電圧パルス発生回路IGは、スイッチングレギュレータDC/DCから電源を供給されるように構成されている。すなわち、スイッチングレギュレータDC/DCの出力トランスTの3次巻線wtの高圧側端子と2次巻線wsの低圧側端子との間にダイオードD2、抵抗器R6およびコンデンサC3の直列回路を接続し、コンデンサC3の両端間に得られる直流電圧により作動するように構成されている。そして、図示を省略している高電圧パルスを出力するパルストランスの2次巻線が高圧放電ランプHPLおよびスイッチングレギュレータDC/DCの間に直列に挿入されている。   <High Voltage Pulse Generation Circuit IG> The high voltage pulse generation circuit IG is interposed between the lighting circuit OC and the high pressure discharge lamp HPL, and applies a high voltage pulse to the high pressure discharge lamp HPL when starting. The high voltage pulse generation circuit IG is configured to be supplied with power from the switching regulator DC / DC. That is, a series circuit of a diode D2, a resistor R6 and a capacitor C3 is connected between the high voltage side terminal of the tertiary winding wt of the output transformer T of the switching regulator DC / DC and the low voltage side terminal of the secondary winding ws. The capacitor C3 is configured to be operated by a DC voltage obtained between both ends thereof. A secondary winding of a pulse transformer that outputs a high-voltage pulse (not shown) is inserted in series between the high-pressure discharge lamp HPL and the switching regulator DC / DC.

<制御回路CC> 制御回路CCは、点灯検出手段LD、高電圧パルス停止手段PS、スイッチングレギュレータ停止制御手段SS、ならびにその他の制御手段としてランプ電圧検出手段LVD、ランプ電流検出手段LCD、点灯時間タイマOT、消灯時間タイマLOT、目標ランプ電力設定回路TLP、実ランプ電力検出手段RLPDおよびランプ電力調整手段LPRを含んで構成されている。以下、これらの制御手段について説明する。   <Control Circuit CC> The control circuit CC includes a lighting detection means LD, a high voltage pulse stop means PS, a switching regulator stop control means SS, and other control means such as a lamp voltage detection means LVD, a lamp current detection means LCD, and a lighting time timer. It includes an OT, a turn-off time timer LOT, a target lamp power setting circuit TLP, an actual lamp power detection means RLPD, and a lamp power adjustment means LPR. Hereinafter, these control means will be described.

(点灯検出手段LD) 点灯検出手段部LDは、後述するランプ電圧検出手段LVDの検出出力に応動する。すなわち、高圧放電ランプHPLは、放電開始すると、その電極間に現れる電圧がそれ以前に現れる無負荷電圧より明らかに低いランプ電圧になる。そこで、点灯検出手段LDは、ランプ電圧検出手段部LVDの検出出力を監視していて、たとえば検出出力が急減したことをもって高圧放電ランプHPLが始動し、点灯したことを検出することができる。     (Lighting detection means LD) The lighting detection means LD responds to a detection output of a lamp voltage detection means LVD described later. That is, when the discharge starts, the high-pressure discharge lamp HPL has a lamp voltage that is clearly lower than the no-load voltage that appears between the electrodes. Therefore, the lighting detection means LD monitors the detection output of the lamp voltage detection means section LVD, and can detect that the high-pressure discharge lamp HPL has been started and turned on, for example, when the detection output suddenly decreases.

(高電圧パルス停止手段PS) 高電圧パルス停止手段PSは、高電圧パルス発生回路IGの電源回路に直列に接続されたスイッチSW2ならびにタイマおよび演算手段TCからなる。そして、スイッチSW2がオフすることによって高電圧パルス停止手段PSが動作を停止するので、高圧放電ランプHPLに対する高電圧パルスの印加が停止される。また、タイマおよび演算手段TCは、点灯検出手段LDからの消灯検出信号に基づいて計時を開始し、所定時間経過時までに点灯検出手段LDから点灯検出信号が到来しないときにスイッチSW2をオフさせるとともに、その状態を保持させる。     (High Voltage Pulse Stop Unit PS) The high voltage pulse stop unit PS includes a switch SW2 connected in series to the power supply circuit of the high voltage pulse generation circuit IG, a timer, and a calculation unit TC. Then, when the switch SW2 is turned off, the high voltage pulse stopping means PS stops its operation, so that the application of the high voltage pulse to the high pressure discharge lamp HPL is stopped. The timer and calculation means TC starts timing based on the extinction detection signal from the lighting detection means LD, and turns off the switch SW2 when the lighting detection signal does not arrive from the lighting detection means LD by the time when a predetermined time has elapsed. At the same time, the state is maintained.

(スイッチングレギュレータ停止制御手段SS) スイッチングレギュレータ停止制御手段SSは、遅延回路からなり、高電圧パルス停止手段PSのタイマおよび演算手段TCが点灯検出手段LDからの消灯検出信号に基づいて計時を開始し、所定時間経過時までに点灯検出手段LDから点灯検出信号が到来しないと判断したときに作動して、スイッチングレギュレータDC/DCを、その動作を所定時間継続させた後に停止させる。なお、スイッチングレギュレータ停止制御手段SSは、電圧低下検出回路VDDを付設している。電圧低下検出回路VDDは、直流電源DCの電圧を監視して、直流電源電圧が所定値より低下した場合にもスイッチングレギュレータ停止制御手段SSを作動させて、スイッチングレギュレータDC/DCを所定時間継続させた後に停止させる。     (Switching regulator stop control means SS) The switching regulator stop control means SS comprises a delay circuit, and the timer of the high voltage pulse stop means PS and the arithmetic means TC start timing based on the extinction detection signal from the lighting detection means LD. The switching regulator DC / DC is operated when it is determined that the lighting detection signal does not arrive from the lighting detection means LD before the predetermined time elapses, and the switching regulator DC / DC is stopped after the operation is continued for a predetermined time. The switching regulator stop control means SS is provided with a voltage drop detection circuit VDD. The voltage drop detection circuit VDD monitors the voltage of the DC power supply DC, operates the switching regulator stop control means SS even when the DC power supply voltage drops below a predetermined value, and continues the switching regulator DC / DC for a predetermined time. Stop after.

(ランプ電圧検出手段LVDについて) ランプ電圧検出手段LVDは、スイッチングレギュレータDC/DCの直流出力電圧が得られる平滑コンデンサC2の両端間に接続された一対の抵抗器R2、R3の直列回路からなり、抵抗器R3の両端に高圧放電ランプHPLのランプ電圧に比例した分電圧が得られる。     (Ramp voltage detection means LVD) The lamp voltage detection means LVD is composed of a series circuit of a pair of resistors R2 and R3 connected between both ends of a smoothing capacitor C2 from which a DC output voltage of the switching regulator DC / DC is obtained. A divided voltage proportional to the lamp voltage of the high-pressure discharge lamp HPL is obtained at both ends of the resistor R3.

(ランプ電流検出手段LCDについて) ランプ電流検出手段LCDは、スイッチングレギュレータDC/DCの直流出力およびインバータDC/ACの直流入力端の間に直列に挿入された抵抗器R4からなり、抵抗器R4の電圧降下がランプ電流に比例する。     (Regarding the lamp current detection means LCD) The lamp current detection means LCD is composed of a resistor R4 inserted in series between the DC output of the switching regulator DC / DC and the DC input terminal of the inverter DC / AC. The voltage drop is proportional to the lamp current.

(点灯時間タイマOTについて) 点灯時間タイマOTは、点灯検出手段LDの出力を得てタイマ動作を開始して、高圧放電ランプHPLの点灯時間を計時する。そして、タイマ出力を後述する目標ランプ電力設定回路TLPおよび切り換え手段SW2に送出する。     (On Lighting Time Timer OT) The lighting time timer OT obtains the output of the lighting detection means LD and starts a timer operation to measure the lighting time of the high-pressure discharge lamp HPL. Then, the timer output is sent to a target lamp power setting circuit TLP and switching means SW2, which will be described later.

(消灯時間タイマLOTについて) 消灯時間タイマLOTは、点灯検出手段LDの出力が消滅したときにタイマ動作を開始して、高圧放電ランプHPLの消灯時間を計時する。そして、そのタイマ出力を点灯時間タイマOTに送出して、点灯時間タイマOTの初期値を消灯時間に応じて変更する。     (About the extinguishing time timer LOT) The extinguishing time timer LOT starts the timer operation when the output of the lighting detecting means LD is extinguished, and measures the extinguishing time of the high-pressure discharge lamp HPL. Then, the timer output is sent to the lighting time timer OT, and the initial value of the lighting time timer OT is changed according to the turn-off time.

(目標ランプ電力設定回路TLPについて) 目標ランプ電力設定回路TLPは、目標ランプ電力メモリLPM、除算回路DVCおよび積分回路ICCからなる。目標ランプ電力メモリLPMは、点灯時間に対する高圧放電ランプHPLに投入すべき目標ランプ電力を記憶している。そして、後述するランプ電力調整手段LPRに点灯時間に応じた目標ランプ電力の値を送出する。なお、目標ランプ電力は、第1ないし第3の時間帯に分けて設定されている。すなわち、0.0〜3.4秒が第1の時間帯で、そのときの第1の目標ランプ電力が85W、減衰率0.00(W/秒)である。同様に3.4〜5.0秒が第2の時間帯で、そのときの第2の目標ランプ電力が85Wから減衰率3.13(W/秒)で一定の減衰を開始して80Wまで、さらに5.0〜48秒が第3の時間帯で、そのときの第3の目標ランプ電力が最初80Wから減衰率9(W/秒)で減衰を開始し、その後順次減衰率が減少して48秒で35W、減衰率0.00すなわち安定点灯になるように設定されている。     (Regarding Target Lamp Power Setting Circuit TLP) The target lamp power setting circuit TLP includes a target lamp power memory LPM, a division circuit DVC, and an integration circuit ICC. The target lamp power memory LPM stores a target lamp power to be input to the high-pressure discharge lamp HPL with respect to the lighting time. And the value of the target lamp electric power according to lighting time is sent to the lamp electric power adjustment means LPR mentioned later. The target lamp power is set separately for the first to third time zones. That is, 0.0 to 3.4 seconds is the first time zone, and the first target lamp power at that time is 85 W, and the attenuation rate is 0.00 (W / second). Similarly, 3.4 to 5.0 seconds is the second time zone, and the second target lamp power at that time starts constant attenuation at 853 W with a decay rate of 3.13 (W / sec) and reaches 80 W. Further, 5.0 to 48 seconds is the third time zone, and the third target lamp power at that time starts to attenuate at the attenuation rate 9 (W / second) from 80 W first, and then the attenuation rate decreases sequentially. Is set to 35 W in 48 seconds and an attenuation factor of 0.00, that is, stable lighting.

除算回路DVCは、目標ランプ電力メモリLPMから送出された目標ランプ電力をランプ電圧検出部LVDから得られるランプ電圧で除算して、相当する目標ランプ電流に変換する。積分回路ICCは、抵抗器R5およびコンデンサC3からなり、安定した目標ランプ電流を得る。   The division circuit DVC divides the target lamp power sent from the target lamp power memory LPM by the lamp voltage obtained from the lamp voltage detection unit LVD, and converts it into a corresponding target lamp current. The integrating circuit ICC includes a resistor R5 and a capacitor C3, and obtains a stable target lamp current.

(実ランプ電力検出手段RLPDについて) 実ランプ電力検出手段RLPDは、ランプ電流検出手段LCDにより構成されている。すなわち、実ランプ電力に相当する実ランプ電流を検出する。     (Regarding actual lamp power detection means RLPD) The actual lamp power detection means RLPD is constituted by a lamp current detection means LCD. That is, the actual lamp current corresponding to the actual lamp power is detected.

(ランプ電力調整手段部LPRについて) ランプ電力調整部LPRは、第1の差動増幅回路DFA1および第2の作動増幅回路DFA2からなる。第1の差動増幅回路DFA1は、演算増幅器からなり、その反転入力端に目標ランプ電流したがって目標ランプ電力を入力し、非反転入力端に実ランプ電流したがって実ランプ電力を入力する。そして、その出力端に目標ランプ電流(目標ランプ電力)と実ランプ電流(実ランプ電力)との差分が出力される。出力端は、スイッチングレギュレータDC/DCのゲートドライブ信号発生回路GDCSの制御入力端に接続している。第2の作動増幅回路DFA2は、第1の差動増幅回路DFA1に並列的に接続していて、その反転入力端に基準電圧源Eが接続し、非反転入力端にランプ電圧検出部LVDの出力端が接続している。そして、無負荷電圧の負帰還制御回路として作用して、高圧放電ランプHPLの始動前の出力電圧を一定に維持する。     (Lamp Power Adjusting Unit LPR) The lamp power adjusting unit LPR includes a first differential amplifier circuit DFA1 and a second operational amplifier circuit DFA2. The first differential amplifier circuit DFA1 is composed of an operational amplifier, and inputs the target lamp current, that is, the target lamp power, to the inverting input terminal thereof, and inputs the actual lamp current, that is, the actual lamp power, to the non-inverting input terminal thereof. The difference between the target lamp current (target lamp power) and the actual lamp current (actual lamp power) is output to the output terminal. The output terminal is connected to the control input terminal of the gate drive signal generation circuit GDCS of the switching regulator DC / DC. The second operational amplifier circuit DFA2 is connected in parallel to the first differential amplifier circuit DFA1, the reference voltage source E is connected to the inverting input terminal thereof, and the ramp voltage detector LVD is connected to the non-inverting input terminal. The output terminal is connected. And it acts as a negative feedback control circuit of no-load voltage, and maintains the output voltage before starting the high-pressure discharge lamp HPL constant.

<高圧放電ランプHPLについて> 高圧放電ランプHPLは、図2に示す構造を備えている。すなわち、高圧放電ランプHPLは、発光管IT、絶縁チューブT、外管OTおよび口金Bからなる。   <Regarding the High Pressure Discharge Lamp HPL> The high pressure discharge lamp HPL has a structure shown in FIG. That is, the high-pressure discharge lamp HPL includes the arc tube IT, the insulating tube T, the outer tube OT, and the base B.

発光管ITは、気密容器1、一対の電極1b、1b、封着金属箔2、一対の外部リード線3A、3Bおよび放電媒体からなる。気密容器1は、包囲部1aおよび一対の封止部1a1を備えている。包囲部1aは、中空の紡錘形状に成形されてなり、その両端に一対の細長い封止部1a1を一体に備えているとともに、内部に細長いほぼ円柱状の放電空間1cが形成されている。放電空間1cの内容積は、0.05cc以下である。   The arc tube IT includes an airtight container 1, a pair of electrodes 1b and 1b, a sealing metal foil 2, a pair of external lead wires 3A and 3B, and a discharge medium. The airtight container 1 includes an enclosing portion 1a and a pair of sealing portions 1a1. The surrounding portion 1a is formed in a hollow spindle shape, and is integrally provided with a pair of elongated sealing portions 1a1 at both ends thereof, and an elongated substantially cylindrical discharge space 1c is formed therein. The internal volume of the discharge space 1c is 0.05 cc or less.

電極1bは、ドープドタングステン線からなり、軸方向の先端部、中間部および基端部にわたり軸部の直径が同じで、かつ、先端部および中間部の一部が放電空間1c内に露出している。また、電極1bの基端部が封止部1a1に埋設された後述する封着金属箔2に溶接されるとともに、中間部が封止部1a1に緩く支持されることによって気密容器1の所定の位置に配設されている。なお、図において、左方の封止部1a1を形成した後、封止管1a2が切断されないで封止部1a1の下部から一体に延長していて、口金B内へ延在している。   The electrode 1b is made of a doped tungsten wire, has the same diameter in the axial portion over the distal end portion, the intermediate portion, and the proximal end portion in the axial direction, and a part of the distal end portion and the intermediate portion is exposed in the discharge space 1c. ing. Further, the base end portion of the electrode 1b is welded to a sealing metal foil 2 to be described later embedded in the sealing portion 1a1, and the intermediate portion is loosely supported by the sealing portion 1a1, whereby the predetermined portion of the airtight container 1 is set. Arranged in position. In the drawing, after the left sealing portion 1a1 is formed, the sealing tube 1a2 is integrally cut from the lower portion of the sealing portion 1a1 without being cut, and extends into the base B.

封着金属箔2は、モリブデン箔からなり、気密容器1の封止部1a1内に気密に埋設されている。   The sealing metal foil 2 is made of molybdenum foil, and is hermetically embedded in the sealing portion 1 a 1 of the hermetic container 1.

放電媒体は、第1および第2のハロゲン化物およびガスからなり、水銀を本質的に含んでいない。第1のハロゲン化物は、ナトリウム(Na)、スカンジウム(Sc)および希土類金属の少なくとも一種の金属を含んでいる。第2のハロゲン化物は、相対的に蒸気圧が大きくて、かつ、第1のハロゲン化物に比較して可視領域に発光しにくい金属の少なくとも一種を含むハロゲン化物を含んでいる。ガスは、希ガスからなる。   The discharge medium is composed of first and second halides and gas and is essentially free of mercury. The first halide contains at least one metal selected from sodium (Na), scandium (Sc), and a rare earth metal. The second halide includes a halide containing at least one metal having a relatively high vapor pressure and hardly emitting light in the visible region as compared to the first halide. The gas is composed of a noble gas.

一対の外部リード線3A、3Bは、その先端が気密容器1の両端の封止部1a1内において封着金属箔2の他端に溶接され、基端側が外部へ導出されている。図において放電容器ITから右方へ導出された外部リード線3Aは、中間部が後述する外管OTに沿って折り返されて後述する口金B内に導入されて口金Bの外周面に配設されたリング状をなす一方の口金端子t1に接続している。放電容器ITから左方へ導出された外部リード線3Bは、管軸に沿って延在して口金B内に導出されて図示されていない中央に配設されたピン状をなす他方の口金端子に接続している。   The distal ends of the pair of external lead wires 3A and 3B are welded to the other end of the sealing metal foil 2 in the sealing portions 1a1 at both ends of the airtight container 1, and the proximal end sides are led out to the outside. In the drawing, the external lead wire 3A led to the right from the discharge vessel IT is folded back along an outer tube OT described later, introduced into a later-described base B, and disposed on the outer peripheral surface of the base B. It is connected to one base terminal t1 that forms a ring shape. The external lead wire 3B led out from the discharge vessel IT to the left extends along the tube axis and is led out into the base B so as to form a pin-like terminal disposed in the center (not shown). Connected to.

外管OTは、紫外線カット性能を備えており、内部に放電容器ITを収納していて、両端の縮径部4(図では右方の一端のみが示されている。)が放電容器ITの封止部1a1にガラス溶着している。しかし、外管OTの内部は気密ではなく、外気に連通している。   The outer tube OT has a UV-cutting performance, accommodates the discharge vessel IT therein, and the diameter-reduced portions 4 at both ends (only one end on the right is shown in the figure) of the discharge vessel IT. Glass is welded to the sealing portion 1a1. However, the inside of the outer tube OT is not airtight but communicates with the outside air.

絶縁チューブTは、セラミックスのチューブからなり、外部リード線3Aを被覆している。   The insulating tube T is made of a ceramic tube and covers the external lead wire 3A.

口金Bは、自動車前照灯用として規格化されているもので、放電容器ITおよび外管OTを中心軸に沿って植立して支持していて、自動車前照灯の背面に着脱可能に装着される。また、装着時に電源側のランプソケットLSと接続し得るように絶縁物製の円柱状口金本体B1の外周面に配設されたリング状をなす低圧側の口金端子t2と、筒状部状口金本体B1の下端に形成された一端開放の凹部B11内の中央において管軸方向に突出して配設されたピン状をなす高圧側の口金端子(図示しない。)とを備えて構成されている。   The base B is standardized for automobile headlamps, supports the discharge vessel IT and the outer tube OT along the central axis, and is detachable from the back of the automobile headlamp. Installed. In addition, a ring-shaped base terminal t2 having a ring shape disposed on the outer peripheral surface of the cylindrical base body B1 made of an insulator so that it can be connected to the lamp socket LS on the power source side when mounted, and a cylindrical part base It comprises a pin terminal (not shown) on the high-voltage side that forms a pin shape and projects in the tube axis direction at the center of the recess B11 that is open at one end and is formed at the lower end of the main body B1.

次に、図3を参照して本形態における回路動作を説明する。図において、VDCは直流電源電圧、Iはランプ電流、Vはバラスト電圧、VINVはインバータ出力電圧、およびVSGは動作指令信号電圧、をそれぞれ示す。 Next, the circuit operation in this embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, V DC is a DC power supply voltage, IL is a lamp current, V B is a ballast voltage, V INV is an inverter output voltage, and V SG is an operation command signal voltage.

すなわち、期間T1において、直流電源電圧VDCが大きく低下して高圧放電ランプHPLが点灯を維持できなくなる場合、まだ点灯している状態においては消費電流が大きいため、直流電源電圧VDCの低下が顕著になる。そして、ついに高圧放電ランプHPLのアークが立ち消えて消灯する。なお、高圧放電ランプHPLが消灯する際には、ランプ電流Iが減少するとともに、放電が不安定になってバラスト電圧Vはその影響で変化する。 That is, in the period T1, when the direct-current power supply voltage VDC greatly decreases and the high-pressure discharge lamp HPL cannot maintain lighting, since the current consumption is large in the state where the high-voltage discharge lamp HPL is still lit, the direct-current power supply voltage VDC decreases. Become prominent. Finally, the arc of the high pressure discharge lamp HPL disappears and turns off. Incidentally, when the high pressure discharge lamp HPL is turned off, along with the lamp current I L decreases, the ballast voltage V B discharge becomes unstable varies its influence.

消灯すると、期間T2において、無負荷になったため、直流電源電圧VDC低下が緩やかになりながらもスイッチングレギュレータDC/DCが動作を継続するので、低下していく。なお、バラスト電圧Vは、消灯の瞬間に極性が反転する。また、インバータDC/ACの出力電圧VINVは、無負荷になったため、急激に上昇する。この期間中に容量性素子である電解コンデンサC1の電荷はスイッチングレギュレータDC/DCを経由して放電し、消費されるので、直流電源電圧VDCは、所要の程度まで低下する。 When the light is turned off, no load is applied in the period T2, and the switching regulator DC / DC continues to operate while the DC power supply voltage V DC decreases gradually. Note that the polarity of the ballast voltage V B is reversed at the moment of extinguishing. In addition, the output voltage VINV of the inverter DC / AC rises rapidly because it is no load. During this period, the electric charge of the electrolytic capacitor C1, which is a capacitive element, is discharged and consumed via the switching regulator DC / DC, so that the DC power supply voltage V DC drops to a required level.

期間T3になると、動作指令信号電圧がなくなるので、スイッチングレギュレータDC/DCが所定時間の動作を終了してリセット状態になる。   In the period T3, the operation command signal voltage disappears, so that the switching regulator DC / DC ends the operation for a predetermined time and enters a reset state.

次に、図4を参照して高圧放電ランプ点灯装置の回路部分の実装構造について説明する。図において、5は配線基板、6は入力用コネクタ、7は出力用コネクタ、8はケース、9は充填材である。配線基板5は、回路部品、入力用コネクタ6および出力用コネクタ7を所定の位置に実装していて、ケース8内に収納されている。なお、回路部品は図示を省略している。   Next, the mounting structure of the circuit portion of the high pressure discharge lamp lighting device will be described with reference to FIG. In the figure, 5 is a wiring board, 6 is an input connector, 7 is an output connector, 8 is a case, and 9 is a filler. The wiring board 5 has circuit components, an input connector 6 and an output connector 7 mounted at predetermined positions, and is housed in a case 8. The circuit components are not shown.

ケース8は、金属材料性である。ケース8の内部には充填材9が充填されている。充填材9は、配線基板5の全体がその内部に埋設されるが、入力用コネクタ6および出力用コネクタ7の基端部のみが埋設されるようにケース8の内部の底部近傍にのみ充填されている。また、充填材9は、その硬度が25以下のゲル状のシリコーン樹脂によって構成されている。   Case 8 is made of metal material. The inside of the case 8 is filled with a filler 9. The filling material 9 is embedded in the entire wiring board 5, but is filled only in the vicinity of the bottom inside the case 8 so that only the base end portions of the input connector 6 and the output connector 7 are embedded. ing. Moreover, the filler 9 is comprised with the gel-like silicone resin whose hardness is 25 or less.

以下、図5ないし図9を参照して本発明を実施するためのその他の形態について説明する。なお、各図において、図1および先行する形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。   Hereinafter, other embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected about the same part as FIG.

図5は、本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第2の形態を示すブロック回路である。本形態は、周囲の明るさを検出してその検出値の基づいて始動直後に行う定格電力より大き名ランプ電力の投入の程度を制御するように構成している。     FIG. 5 is a block circuit showing a second embodiment for carrying out the high-pressure discharge lamp lighting device of the present invention. In this embodiment, the ambient brightness is detected, and the degree of turning on the lamp power larger than the rated power performed immediately after starting is controlled based on the detected value.

すなわち、図において、制御回路CCは、主制御部MC、タイマTM1および明るさ検知手段BDを備えている。主制御部MCおよびタイマTM1は、第1の形態における制御回路CCと同様の構成である。そして、タイマTM1は、主制御部MCと別に配設されていて、始動後の時間の経過を計時する。主制御部MCは、始動直後にタイマTM1の出力に応じて投入電力を変化させる。   That is, in the figure, the control circuit CC includes a main control unit MC, a timer TM1, and brightness detection means BD. Main controller MC and timer TM1 have the same configuration as that of control circuit CC in the first embodiment. The timer TM1 is provided separately from the main control unit MC, and measures the passage of time after startup. The main control unit MC changes the input power immediately after starting according to the output of the timer TM1.

明るさ検知手段BDは、周囲の明るさを検知して主制御部MCに、その検知出力を制御入力する。主制御部MCは、明るさ検知手段BDの検知出力に基づいて高圧放電ランプHPLに投入する電力を加減する。   The brightness detection means BD detects ambient brightness and controls and inputs the detection output to the main controller MC. The main control unit MC adjusts the electric power supplied to the high-pressure discharge lamp HPL based on the detection output of the brightness detection means BD.

図6は、本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第3の形態を示すブロック回路である。本形態は、第2の形態におけるタイマTM1の機能がマイコンなどの演算手段を備えた主制御部MC´に内蔵されている点で図5に示す第2の形態と異なる。     FIG. 6 is a block circuit showing a third embodiment for implementing the high pressure discharge lamp lighting device of the present invention. This embodiment is different from the second embodiment shown in FIG. 5 in that the function of the timer TM1 in the second embodiment is built in a main control unit MC ′ having a computing means such as a microcomputer.

図7は、本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第4の形態を示すブロック回路である。本形態は、明るさ検知手段BDがタイマTM2に代替されている点で図5に示す第2の形態と異なる。すなわち、本形態においては、タイマTM2により明るさが間接的に検知されるように構成されている。     FIG. 7 is a block circuit showing a fourth mode for carrying out the high-pressure discharge lamp lighting device of the present invention. This embodiment differs from the second embodiment shown in FIG. 5 in that the brightness detection means BD is replaced with a timer TM2. That is, in this embodiment, the brightness is indirectly detected by the timer TM2.

図8は、本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第5の形態を示すブロック回路である。本形態は、タイマTM1の機能がマイコンなどの演算手段を備えた主制御部MC´に内蔵されている点で図7に示す第4の形態と異なる。     FIG. 8 is a block circuit showing a fifth mode for carrying out the high-pressure discharge lamp lighting device of the present invention. The present embodiment is different from the fourth embodiment shown in FIG. 7 in that the function of the timer TM1 is built in a main control unit MC ′ having a computing means such as a microcomputer.

図9は、本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第6の形態を示すブロック回路である。本形態は、タイマTM2の機能が主制御部MC´´に内蔵されている点で図8に示す第5の形態と異なる。     FIG. 9 is a block circuit showing a sixth mode for carrying out the high pressure discharge lamp lighting device of the present invention. This embodiment is different from the fifth embodiment shown in FIG. 8 in that the function of the timer TM2 is built in the main controller MC ″.

図10は、本発明の自動車前照灯装置を実施するための一形態を示す模式図である。自動車前照灯は、照明装置本体としての自動車前照灯本体21および高圧放電ランプ点灯装置22からなる。     FIG. 10 is a schematic view showing an embodiment for carrying out the automobile headlamp apparatus of the present invention. The vehicle headlamp includes a vehicle headlamp body 21 and a high-pressure discharge lamp lighting device 22 as a lighting device body.

自動車前照灯本体21は、前照灯ケース21a、前面透過パネル21b、リフレクタ21cなどから構成されている。前照灯ケース21aは、その前面開口部に前面透過パネル21bを装着し、内部にリフレクタ21cを配設している。前面レンズ21bは、自動車の外面と合わせた形状をなし、所要の光学的手段、例えばプリズムを備えている。リフレクタ21cは、高圧放電ランプHPDLを包容するように配設されていて、要求される配光特性を上記光学的手段と協働して得るように構成されている。   The automobile headlamp main body 21 includes a headlamp case 21a, a front transmission panel 21b, a reflector 21c, and the like. The headlamp case 21a has a front transmission panel 21b attached to the front opening thereof, and a reflector 21c disposed therein. The front lens 21b has a shape combined with the outer surface of the automobile, and includes necessary optical means such as a prism. The reflector 21c is disposed so as to enclose the high-pressure discharge lamp HPDL, and is configured to obtain a required light distribution characteristic in cooperation with the optical means.

高圧放電ランプ点灯装置22は、高圧放電ランプ22a、ランプソケット付高電圧パルス発生回路22bおよび点灯回路22cなどからなる。高圧放電ランプ22aは、図4に示すものと同様である。ランプソケット付高電圧パルス発生回路22bは、リフレクタ21cの後背部に配設されて、そのランプソケットの部分に高圧放電ランプ22aを装着し、内部に図2および図3、図5または図7に示す高電圧パルストランスを備えた香典パルス発生回路を収納している。点灯回路22cは、金属ケースに収納されて、前照灯ケース21aの背面に配設されている。なお、点灯回路22cの内部構成は、図1または図6におけるのと同じである。点灯回路22cから導出されたケーブル23は、自動車用バッテリー、前照灯操作スイッチ、警報装置および表示装置などに接続している。   The high pressure discharge lamp lighting device 22 includes a high pressure discharge lamp 22a, a high voltage pulse generation circuit 22b with a lamp socket, a lighting circuit 22c, and the like. The high-pressure discharge lamp 22a is the same as that shown in FIG. The high voltage pulse generation circuit 22b with a lamp socket is disposed at the back of the reflector 21c, and a high pressure discharge lamp 22a is mounted on the lamp socket, and the high voltage pulse generation circuit 22b is internally shown in FIG. 2, FIG. 3, FIG. It contains an incandescent pulse generating circuit with a high voltage pulse transformer shown. The lighting circuit 22c is housed in a metal case and disposed on the back surface of the headlamp case 21a. The internal configuration of the lighting circuit 22c is the same as that in FIG. 1 or FIG. The cable 23 led out from the lighting circuit 22c is connected to an automobile battery, a headlight operation switch, an alarm device, a display device, and the like.

本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第1の形態を示すブロック回路図The block circuit diagram which shows the 1st form for implementing the high pressure discharge lamp lighting device of this invention 同じく高圧放電ランプの正面図Similarly, front view of high-pressure discharge lamp 同じく点灯回路および制御回路などの回路部分の実装状態を示す概念的断面図Similarly, a conceptual cross-sectional view showing mounting states of circuit parts such as a lighting circuit and a control circuit 同じく各部の電圧、電流波形を示すグラフSimilarly, a graph showing the voltage and current waveforms of each part 本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第2の形態を示すブロック回路Block circuit showing a second embodiment for implementing the high pressure discharge lamp lighting device of the present invention 本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第3の形態を示すブロック回路Block circuit showing a third embodiment for implementing the high pressure discharge lamp lighting device of the present invention 本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第4の形態を示すブロック回路Block circuit showing a fourth embodiment for implementing the high pressure discharge lamp lighting device of the present invention 本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第5の形態を示すブロック回路Block circuit showing a fifth mode for carrying out the high-pressure discharge lamp lighting device of the present invention 本発明の高圧放電ランプ点灯装置を実施するための第6の形態を示すブロック回路Block circuit showing a sixth embodiment for implementing the high pressure discharge lamp lighting device of the present invention 本発明の自動車前照灯装置を実施するための一形態を示す模式図The schematic diagram which shows one form for implementing the motor vehicle headlamp apparatus of this invention 従来技術における高圧放電ランプが消灯した場合の電源電圧の変化をランプ電流およびスイッチングレギュレータの動作信号の変化とともに示す波形図Waveform diagram showing changes in power supply voltage when the high pressure discharge lamp in the prior art is turned off, together with changes in lamp current and switching regulator operation signal

符号の説明Explanation of symbols

C1…電解コンデンサ、CC…制御回路、DC/AC…インバータ、DC/DC…スイッチングレギュレータ、HPL…高圧放電ランプ、IG…イグナイタ、LD…点灯検出手段、OC…点灯回路、PS…高電圧パルス停止手段、SS…スイッチングレギュレータ停止制御手段、SW1…電源スイッチ、T…出力トランス       C1 ... electrolytic capacitor, CC ... control circuit, DC / AC ... inverter, DC / DC ... switching regulator, HPL ... high pressure discharge lamp, IG ... igniter, LD ... lighting detection means, OC ... lighting circuit, PS ... high voltage pulse stop Means, SS: Switching regulator stop control means, SW1: Power switch, T: Output transformer

Claims (2)

高圧放電ランプと;
入力端に容量性素子が等価的に接続するとともに入力端を直流電源に接続するスイッチングレギュレータを含み高圧放電ランプを点灯する点灯回路と;
始動時に高電圧パルスを発生して高圧放電ランプに印加する高電圧パルス発生回路と;
高圧放電ランプの始動および点灯を検出する点灯検出手段、高圧放電ランプへの高電圧パルスの印加を所定時間継続しても高圧放電ランプが始動しないときに高電圧パルスの高圧放電ランプへの印加を停止するとともにその停止を保持する高電圧パルス停止手段、ならびにスイッチングレギュレータの動作を停止する際に所定時間スイッチングレギュレータの動作を継続させて容量性素子の電荷を放電させた後に停止させるスイッチングレギュレータ停止制御手段を含む制御回路と;
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
A high-pressure discharge lamp;
A lighting circuit for lighting a high-pressure discharge lamp including a switching regulator having a capacitive element equivalently connected to the input end and connecting the input end to a DC power supply;
A high voltage pulse generating circuit for generating a high voltage pulse at the start and applying it to the high pressure discharge lamp;
Lighting detection means for detecting the start and lighting of the high-pressure discharge lamp, and applying the high-voltage pulse to the high-pressure discharge lamp when the high-voltage discharge lamp does not start even if the application of the high-voltage pulse to the high-pressure discharge lamp is continued for a predetermined time High voltage pulse stop means for stopping and holding the stop, and switching regulator stop control for stopping the operation after discharging the charge of the capacitive element by continuing the operation of the switching regulator for a predetermined time when stopping the operation of the switching regulator A control circuit including means;
A high-pressure discharge lamp lighting device comprising:
自動車前照灯装置本体と;
自動車前照灯装置本体に配設された請求項1記載の高圧放電ランプ点灯装置と;
を具備していることを特徴とする自動車前照灯装置。
An automotive headlamp device body;
The high-pressure discharge lamp lighting device according to claim 1, which is disposed in a vehicle headlamp device body;
A vehicle headlamp device comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007149345A (en) * 2005-11-24 2007-06-14 Osram-Melco Ltd High-pressure discharge lamp lighting device

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