高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置及汽車用前照燈裝置的製作方法

2024-02-02 11:38:15

專利名稱：高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置及汽車用前照燈裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及能使高壓金屬蒸氣放電燈開燈光量儘早上升的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置以及使用該開燈裝置的車輛用前照燈裝置。
背景技術：
用於汽車前照燈的高壓氣體放電燈開燈方法，如日本專利第3249145號公報所公開的方法。
在這種方法中，把蓄電池的直流電壓變成交流電壓，再把交流電壓供給用於對高壓氣體放電燈進行點弧的點弧裝置，並測定燈電壓和/或燈電流，對燈電壓和/或燈電流的實際值和目標值進行比較。在高壓氣體放電燈點弧後額定期間，利用交流電變化在高壓氣體放電燈的作動電功率上附加供給輔助電功率，該交流電壓一方面受可允許最大電燈電流限制，另一方面在經過額定時期後被降低。並且，形成「燈開」和「燈關」狀態值，在斷開(關)時間增加同時，且前次接通(開)時間期間減少同時，增加點弧剛形成的輔助電功率(ZL)；此外，在斷開時間增加同時且高壓氣體放電燈前次開通時間期間減少同時，增加輔助電功率(ZL)有效時期(T)。
一方面來看，目前用於車輛用前照燈裝置上的高壓氣體放電燈，以主要為形成燈電壓主的水銀或為獲取白色光的主要用作發光物質的鈉Na和鈧Sc作為滷化物，在作為始動氣體和緩衝氣體起作用的同時，把用於剛開燈後的進行補充發光的氙分別封入其發光管內。但是，上述高壓氣體放電燈構成高壓金屬蒸氣放電燈的一種——金屬滷化物燈。並且，高壓放電燈劃分有主要放電媒體是金屬蒸氣類的高壓金屬蒸氣放電燈和主要放電媒體為氣體類的高壓氣體放電燈。
另一方面來看，水銀因是對環境汙染較大的物質，不用水銀的發明如美國專利第6353289號說明書記載的類型。即，該美國專利第6353289號說明書中公開的發明是金屬滷化物燈即高壓金屬蒸氣放電燈，其中把蒸氣壓較高且發光可視域較寬的金屬滷化物作為第二滷化物添加到作為發光金屬滷化物的第一滷化物中，同時，把至少大氣壓以上的氙封入具有耐火性的透光氣密容器內，氣密容器內的第一及第二滷化物與氙組合使剛開燈後的白色色度範圍內光放射。利用這種現有技術中的發明，實際上不用封入水銀，就能實現配備高壓金屬蒸氣燈(下面在本說明書中簡稱「無水銀燈」)的汽車前照燈。
如用於汽車前照燈的高壓金屬蒸氣放電燈那樣，在開燈後短時間內需要光量達到額定值以上的情況下，眾所周知的技術例如前述日本專利第3249145號公報公開的技術，通過在所謂室溫室時投入比低溫狀態下始動額定燈電功率更大的燈電功率，縮短光量上升的時間。在把這種方法用於為形成燈電壓而使用水銀的現有技術中的高壓金屬蒸氣放電燈(下面簡稱為「有水銀燈」)的情況下，最初沸點低的水銀蒸發發光，隨著管內溫度上升發光金屬的滷化物蒸發賦予所期望的發光。所以，如果始動初期水銀髮光所得光量在額定值以上，就能在較長時間後等待初期發光金屬的發光賦予。例如，即使剛始動後用70W程度的大電功率開燈，水銀蒸氣壓在約1～2秒左右達到飽和狀態，隨後，即使用小於70W的燈電功率開燈，也能期待與穩定時同等的光量，在發光金屬滷化物蒸發開始後，在該發光金屬發光受支配前能花費數十秒。所以，即使高壓放電燈的形狀、發光金屬滷化物的封入量、附著在管內的滷化物分布狀態等有波動，也能獲得較穩定的光量上升特性。不過，人們期望能獲得更穩定的光量上升特性。
與此相比，在使用無水銀燈的情況下，由於不用期待始動初期水銀髮光，先開始氙等惰性氣體發光，隨後用作滷化物封入的發光金屬開始發光。
但是，在無水銀燈中，與水銀相比，發光金屬的滷化物蒸發要求極高的溫度。所以，在獲得與有水銀燈的同等光量的同等時間內，要在高於額定燈電功率2.5倍以上的燈電功率下開燈，並且，必須要投入比有水銀燈的情況下更長的時間。可是，一旦投入這麼高的燈電功率，被封入的金屬滷化物急劇蒸發，發生發光量高於額定燈電功率下穩定發光時的2～3倍現象。
無水銀燈一旦在失控時發生上述金屬滷化物急劇蒸發的現象，額定光量內的遠光中產生比上次大的光量。從而，在用作汽車前照燈的情況下，會給對面來車的駕駛員造成較大的錯覺，很危險。
另外，對無水銀燈來說，由於沒有水銀髮光，即使投入的燈電功率一定，因製造時的波動會使高壓金屬蒸氣放電燈中的光量上升特性波動顯著。也就是說，在考慮高壓金屬蒸氣放電燈製造公差的情況下，不能預測光量上升特性的波動。即，難以對氣密容器加工精度、放電媒體的滷化物封入量及其構成比以及惰性氣體封入壓等進行嚴密管理，同時，由於因易想到的光量上升特性因素構成高壓放電燈，不量上升特性易於產生更大波動。在這種光量上升特性波動在有水銀燈和無水銀燈任何一種基礎下都會同樣發生。但是，無水銀燈與有水銀燈比，因在上述始動時附加所需要大電功率且第二滷化物的蒸氣壓比水銀高，燈特性易於受到上述波動的影響。
所以，在高壓金屬蒸氣放電燈中，因其光量上升特性的波動在光量設定值穩定前會延長時間，同時，在光量上升方面依次也不能光滑進行。例如，在高壓放電燈開燈時，一時光量在既會產生小於額定值的情況，也會產生大於額定值的情況。
圖9A、9B分別表示對現有技術中不同的二種高壓金屬蒸氣放電燈所投入燈電功率或和相對光量開燈時間的變化，圖9A是光量上升延遲燈情況下的曲線圖，圖9B是發光後燈情況下曲線圖。縱軸為W的曲線分別表示相對投入經過的燈電功率時間(t)的變化，縱軸為1×曲線表示相對照度經過光量時間(t)的變化。
也就是說，圖9A是無水銀燈光量上升特性延遲的情況，由於與此相對的燈電功率降低早，光量一下降在再恢復光量前的時間要花費時間，結果在光量上積壓穩定前的時間延長。與此相對，圖9B是無水銀燈光量上升特性過早的情況，燈電功率降低開始而光量增加過早，由於燈電功率的降低不能附加，產生發過光。另外，在圖9A和9B中，表示燈電功率從降低開始至達到額定燈電功率前燈電功率降低在任一時間t1是相等的。
所以，在把高壓金屬蒸氣放電燈用於車輛用前照燈裝置的情況下，所圖9A所示，雖然已開亮前照燈裝置但光量下降，視認性也下降，成危險狀。另外，如圖9B所示，一時發過光時也對對面來車的強幻的危險。
另一方面，由於光量上升特性與穩定時的特性不同，有動或過度現象，高壓金屬蒸氣放電燈製造時難以管理。因此，一旦降低高壓金屬蒸氣放電燈製造面光量上升特性的波動，由於嚴密管理氣密容器的形狀、分層管理放電媒體的滷化物封入量，並微妙調整了封入氣體壓，很費功夫和時間。
為了解決上述問題，根據日本專利第3249145號公報所示始動方法，對無水銀燈中，預定金屬滷化物激發蒸發產生的平均時間，開始使投入燈電功率的降低。但是，影響高壓金屬蒸氣放電燈光量上升特性的波動。即，日本專利第3249145號公報所公開的發明中，沒有相應考慮高壓金屬蒸氣放電燈光量上升特性的波動。因此，日本專利第3249145號公報所公開的發明，沒有提供針對高壓金屬蒸氣放電燈特性波動引起問題的解決方式。
與此相對，本發明人是為解決無水銀燈中的上述問題而發明的。本發明作為專利申請2002-54080(以下簡稱在先申請)而提出申請。在先申請的發明特徵在於具有控制裝置，大於額定燈電功率二位的燈電功率從開燈裝置提供給高壓放電燈始動後，至少在高壓放電燈中封入的金屬滷化物急劇蒸發時，該控制裝置控制開燈裝置的光輸出比穩定時的光輸出顯著不會增大，而且，把燈電功率限制到不急劇增大的程度，並依次使燈電功率減弱到能下落至隨後額定燈電功率。該在先申請發明是能有效地解決引起無水銀燈特性波動問題。
但是，雖然是解決引起高壓金屬蒸氣放電燈前述光量上升特性波動問題的有效方法，但要更進一步簡化和/或更進一步降低成本，才會提高實用價值。
本發明的目的在於提供的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置和用於該開燈裝置的車輛用前照燈裝置，通過相應於高壓金屬蒸氣放電燈光量上升特性波動使燈電功率減弱率變化，在開燈開始至穩定開燈能平滑且較早地使光量上升。
本發明的另一個目的在於提供的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，通過自動對應於高壓金屬蒸氣放電燈所具有光量上升特性波動，能個別操作在開燈開始至穩定開燈平滑且較早地使光量上升。
本發明的再一個目的在於提供的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置和用於該開燈裝置的車輛用前照燈裝置，在使用光量上升特性易於產生波動但對環境汙染小的無水銀燈情況下，在開燈開始至穩定開燈能平滑且較早地使光量上升。

發明內容
本發明的一實施方式中的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置具有控制裝置，該控制裝置對把大於額定燈電功率的燈電功率從開燈電路供給高壓金屬蒸氣放電燈進行開燈，並控制開燈電路能使隨後的燈電功率按規定降低率特性依次減小能下落到額定燈電功率，同時，能相應於高壓金屬蒸氣放電燈中光量上升特性的波動變化上述降低率特性。
在此，控制裝置是用於控制高壓金屬蒸氣放電燈中後述的開燈電路的裝置。
在高壓金屬蒸氣放電燈光量上升能提早的開燈情況下，在始動時即開燈開始時投入大於額定燈電功率的電功率即最大電功率，隨著隨後光量上升依次減弱投入的電功率，不久轉移到能到達額定燈電功率穩定開燈狀態。如果開燈開始至穩定開燈按經過時間進行劃分，大體能分成投入最大電功率的第1時間段和依次減弱燈電功率的第2時間段。另外，在使用無法水銀燈的情況下，在第1時間段和第2時間段間夾有滷化物急劇蒸發的時間段。
關於第1時間段的控制第1時間段進行始動時的控制。始動時的控制是進行成文字高壓金屬蒸氣放電燈始動時即開燈開始時進行的控制，主要目的是在達到允許最低照度前的提高光量上升。為此，投入最大電功率。在無水銀燈中，最大電功率一般設定為額定燈電功率的約2倍電功率。與此相對，在無水銀燈中，可以把燈電功率設定為最大電功率比額定燈電功率大2倍以上而小於3倍以下的範圍內的適當值。也就是說，在額定燈電功率為35W的情況下，可以使高壓金屬蒸氣放電燈在76～110W的電功率下開燈。始動時，由作為主要惰性氣體的氙氣放電，該氣壓從基本不一定漸漸上升開始，在一定電流開燈情況下，使投入的燈電功率基本一定。另外，始動時控制的高壓金屬蒸氣放電燈因惰性氣體放電產生額定開燈時輸出光約50％程度的輸出光。另外，始動時的控制即投入最大電功率進行控制的時間一般為1～5秒左右，優選2～4秒。實際上，有水銀燈和無水銀燈的情況下不同。前者情況下，始動時最大電功率投入時間為1～2秒，後者情況下的投入時間為2～5秒。
關於第2時間段的控制第2時間段是對本發明的特徵構成起作用的時間段，同時也是為下落到額定燈電功率依次降低燈電功率的時間段。這個時間段在始動後1分間左右。在本發明中，該期間的控制中，利用適合於高壓金屬蒸氣放電燈光量上升特性波動的燈電功率降低率特性。也就是說，對具有光量上升特性提早的高壓金屬蒸氣放電燈一般選擇燈電功率降低提早的降低率特性。而對具有光量上升特性延遲的高壓金屬蒸氣放電燈，一般選擇燈電功率降低延遲的降低率特性。因此，在本發明中，降低率特性至少能選擇2種以上。在光量上升特性處於上述兩類中間的情況下，優選燈電功率的降低也在中間程度的降低率特性。在中間降低率特性具有多個不同水平時，更優選根據其中所需適當降低率特性能進行選擇的方式。
另外，第2時間段的燈電功率降低率特性變化可以是階段性或連續性任一種。使降低率特性變化雖可以手動調整，但優選自動判定適合光量上升特性來變化降低率的方式。此外，光量上升特性的判定，例如通過燈電壓或相當於燈電壓的電壓，根據檢測值計算其變化程度即變化率等就能間接地對開燈電路中的電氣變化進行監測。雖然也可以直接光學檢測光量上升特性，但採用上述間接監測能相對降低高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置的成本。
另外，在降低燈電功率方面，相對經過預定時間設定能降低燈電功率的目標值，在對實際燈電功率與目標值時行比較的同時，控制開燈電路以便使實際值接近目標值，就能降低燈電功率。因此，這時的燈電功率降低率特性取決於目標值的降低率。但是，這種降低率是設定者預先設定的標準，並不適合於每個所需的高壓金屬蒸氣放電燈。根據本發明，對適合於個個高壓金屬蒸氣放電燈所有光量上升特性的燈電功率降低率特性作為一例進行下面的設定。例如，控制裝置具有能對燈電功率的降低率特性進行校正的可變降低率校正部件。該降低率校正部件能以適合於高壓金屬蒸氣放電燈的方式對預定的燈電功率目標值(如目標燈電功率)的降低率進行校正。
下面對控制裝置中不是本發明構成特點但涉及控制的裝置的其它結構進行說明。在這些結構中，可以根據需要進行任意選擇。
關於金屬滷化物急劇蒸發時的控制無水銀燈中，在上述第1時間段和第2時間段之間存在有金屬滷化物急劇蒸發時期。這時，可以按下述說明進行控制。即，金屬滷化物急劇蒸發時的控制與燈電功率阻攔金屬滷化物急劇蒸發後光輸出穩定時的控制相比顯著要大，而且不再急劇增大是重要的。不過，由於燈電功率阻攔時間提早且金屬滷化物急劇蒸發前阻攔大時，光輸出會比穩定時的大幅度下降，所以，阻攔時間或阻攔程度必需適當。另外，金屬滷化物急劇蒸發時所謂的「光輸出不要明顯大於穩定時的光輸出」是指在不超過穩定時光輸出2倍範圍內，優選不超超過1.5倍。
也就是說，利用適當的阻攔時間進行良好控制的情況下，如果檢測金屬滷化物急劇蒸發時刻並在該檢測時能迅速阻攔投入的燈電功率就可以了。如果這樣，即使高壓放電燈個個特性有波動，不僅能反映其影響，而且還能以所需輸出光的方式進行控制。另外，在這種控制情況下，在達到所需程度前完全能阻攔燈電功率。
與此相對，在利用適當的阻攔程度進行良好控制的情況下，考慮主壓放電燈個個的特性波動，設定理應能預先適合包含金屬滷化物急劇蒸發時間的狹小範圍時間幅度，並且在該時間幅度中隨著慎重考慮了的適當值降低率，使始動時投入的燈電功率降低就可以了。該期間所適用的燈電功率降低率使用比前述降低率更小的中間值。另外，上述時間幅度一般為0.4～4秒左右(始動後為1.4～10秒左右)，選1～2左右(始動後為3～6秒左右)。
這樣，即使在金屬滷化物急劇蒸發時間稍前阻攔燈電功率，也不會增減輸出光到超出所需範圍的極端，即在允許範圍內。另外，所謂光輸出的「允許範圍」，是指穩定時輸出光的50～200％的範圍，優選為50～150％的範圍。
關於控制燈電功率的方法燈電功率能通過變更負反饋額定電功率的控制方式中的基準電功率進行控制。另外，在利用本發明的高壓放電燈的情況下，由於金屬滷化物的蒸氣壓決定著燈電壓，所以，通過控制額定燈電流就能對額定燈電功率進行控制。此外，控制裝置能輸出用於對開燈裝置進行負反饋控制的信號，例如輸出PWM控制信號。
關於高溫始動本發明提供了在前述室溫等低溫始動時能解決燈電功率控制問題的方式，在高壓金屬蒸氣放電燈中的所謂熱再啟動等高溫始動時，雖採用任一種方式均可以，但也可以採用以下結構。此外，所謂「高溫始動」意味著在高於室溫的高溫如接近高壓放電燈穩定時溫度的溫度下始動，所以，熱再啟動就是這個意思。即，高溫始動時供給的燈電功率近額定燈電功率。另外，所謂「近額定燈電功率」是指相對額定燈電功率的105～150％的範圍。此外，低溫始動時和高溫始動時的判別能對應於高壓放電燈的溫度、關燈後經過時間即關燈時間或開燈時流過燈的電流大小等。另外，供給高壓放電燈的燈電功率控制始通過在高壓放電燈上變化所附加的電壓， 就容易進行控制。此外，如果需要，也能相應於高壓放電燈關燈經過時間連續地對供給燈電功率進行控制。另外，高溫始動時對高壓放電燈供給任何程度的燈電功率情況都可以取決於預定實驗或模擬等。並且，可以把低溫或高溫程度與燈電功率的關係作成表格資料存儲在存儲器中，並根據計算從存儲器讀取所需資料，就能自動地控制開燈部件。
關於高壓金屬蒸氣放電燈用本發明開通的高壓金屬蒸氣放電燈，是利用其放電媒體中的金屬蒸氣高壓放電發光的高壓放電燈。並且，包括放電媒體中含有水銀的有水銀燈和代替水銀而含有第2滷化物的或無水銀的燈，本發明可以是任一種燈。下面，對光量上升特性波動大、適用於本發明的、具有特殊效果的無水銀燈中放電媒體進行說明。
關於無水銀燈中的放電媒體無水銀燈中的放電媒體，實質上沒有封入水銀。所謂「實質上沒有封入水銀」是指完全沒有封入水銀，或者，氣密容器的內容積每1cc中允許存有不足2mg的水銀，優選存有少於1mg的水銀。不過，完全不封入水銀對環境有利。在利用現有技術中的水銀蒸氣維持放電燈的電氣特性情況下，在電極間距離較小的小形高壓金屬蒸氣放電燈中，氣密容器內容積每1cc如果封入20～40mg甚至因情況影響封入50mg以上，都稱為水銀量實質上少。
隨後，封入惰性氣體。惰性氣體最好是氙氣。封入惰性氣體的原因是在作為始動氣體起作用的同時，剛開燈後能提早光量上升且在穩定開燈中能用作平衡氣體。為此，一般要在如5～20個大氣壓優選8～16個大氣壓的高壓力下封入惰性氣體。如果在這個範圍內，就能在剛開燈後4秒前提早光量上升，且容易獲得汽車前照燈所必需的其前面代表點的光度8000cd。
還要封入金屬滷化物。金屬滷化物包括至少作為發光金屬的滷化物即第1滷化物和形成燈電壓用的第2滷化物。適合用於車輛前照燈裝置的產生白光的第1滷化物可以使用如鈉Na、鈧Sc和稀土類金屬如鏑Dy等組中選擇的至少一種發光金屬滷化物。也可以把鈉Na、鈧Sc和銦I(In)的滷化物作為發光金屬滷化物封入。
第2滷化物是由蒸氣壓相對高且可見發光相對少的金屬滷化物構成的。用作第2滷化物的金屬可以使用如鎂Mg、鐵Fe、鈷Co、鉻Cr、鋅Zn、鎳Ni、錳Mn、鋁Al、銻Sb、鈹Be、錸Re、鎵Ga、鈦Ti、鋯Zr和鉿Hf構成組中選擇的1種或多種金屬。
如上所述，無水銀燈中，由於作為其放電媒體不用現有技術中的水限而封入金屬滷化物，用大於額定燈電功率2倍的燈電功率開始開燈時，一時金屬滷化物急劇蒸發。並且，這時進行特殊控制時，光輸出顯著增大，具有所謂急劇增大的特性。
關於高壓金屬蒸氣放電燈其它結構雖對本發明開燈的高壓金屬蒸氣放電燈不是必要條件，但根據需要附加下述結構對用於車輛用前照燈裝置特別有效果。
1.關於氣密容器氣密容器要能形成其內部放電空間，同時，包圍放電空間的部分的厚度要較大且具有耐火性，並且是由透光性材料如石英玻璃、透光性陶瓷等構成的。放電空間可以基本是園柱狀，軸向中央部的厚度要大於其兩側的厚度。
2.關於電極電極一對對置封裝在氣密容器兩端內部，設定電極距離可以小於5mm，優選為4.2±0.6mm。並且，允許始動時進行直流開燈，在一對電極作為陽極起作用時，即使在供給燈電功率大於額定燈電功率約2倍以上，例如用電極先端軸部形成徑大的球狀部分也能抵抗這種電功率。
3.關於額定燈電功率額定燈電功率一般小於250W，優選小於100W，小於60W最適合。另外，高壓金屬蒸氣放電燈在用於車輛前照燈裝置裝置中的情況下，一般小於80W，優選小於60W，小於35W最適合。
4.關於外管外管是從外側以包圍內部具有放電空間的氣密容器的方式配置的透光性容器狀部件，阻斷從氣密容器向外部放射的紫外線，並保護氣密容器。外管的內部既可以與外氣連通，也可以是氣密的。
關於開燈電路開燈電路是用於對高壓金屬蒸氣放電燈進行開燈的電路，對高壓金屬蒸氣放電燈控制供給所需的用於維持開燈狀態的必要電能。為此，開燈電路相應於前述控制裝置的控制能變化供給高壓金屬蒸氣放電燈的燈電功率，同時，根據鎮流電阻的功能限流燈電流，就能對高壓金屬蒸氣放電燈進行穩定開燈。另外，高壓金屬蒸氣放電燈的開燈可以採用直流或交流任一種方式附能。例如，始動時所需時間期間直流開燈後也能再切換成交流開燈。無論採用那一種方式，開燈電路都可以根據其控制容易性、正確性及應答性構成電子式。此外，交流電壓其波形可以變成矩形波。在高壓金屬蒸氣放電燈穩定開燈中還可以有進行額定電功率控制。
其次，高壓金屬蒸氣放電燈的限流器必須要有與各個高壓金屬蒸氣放電燈上的附加電壓形態相應的適當阻抗。不過，因把直流電源的電壓值控制到所期望的值且具有有源濾波器作用，在使用開關式穩壓器的情況下，由於構成元件的一部分即電感線圈還依靠開關擔當限流作用，可以省略外觀上的限流元件。
另外，交流開燈時的頻率數必須要考慮高壓放電燈不會產生音響共鳴現象。在能用於車輛用前照燈裝置的高壓金屬蒸氣放電燈具有較小體積放電容器的情況下，如果頻率數小於約2kHz，實際上就不會產生問題。
此外，開燈裝置的無負荷輸出電壓可以設定為200～600V的程度。
關於本發明中的其它結構按所需可以附加點火器。在用無水銀燈的情況下，即使點火器的脈衝輸出電壓必須要多少高於有水銀燈的情況，也絕不會有成本、大小及重量等實際困難。
關於本發明的作用本發明中，由於相應於高壓金屬蒸氣放電燈光量上升特性的波動控制開燈電路的控制裝置使燈電功率降低率特性以適合於該光量上升特性的方式變化，當高壓金屬蒸氣放電燈在室溫程度以下的低溫狀態下始動時，能以適當平滑即依次增加的方式上升光量。並且，由於光量上升途中光量不會臨時降低，能提上升到規定光量。
本發明的其它方式中的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置具有控制裝置，該控制裝置包含有用於檢測相當於高壓金屬蒸氣放電燈燈電壓的電壓的燈電壓檢測器，該控制裝置把大於額定燈電功率的燈電功率從開燈電路供應給高壓金屬蒸氣放電燈進行開燈，隨後以按照規定降低率特性依次降低燈電功率下落至額定燈電功率的方式對開燈裝置進行控制，同時，相應於燈電壓檢測器檢測出的變化率使上述降低率特性變化。
控制裝置包含有用於檢測相當於高壓金屬蒸氣放電燈燈電壓的電壓的燈電壓檢測器。燈電壓檢測器所謂的「檢測相於高壓金屬蒸氣放電燈燈電壓的電壓」，不僅能直接檢測高壓金屬蒸氣放電燈燈電壓，而且也意味著能檢測出與開燈電路電源側等呈現的燈電壓成比例的電壓。
此外，控制裝置能相應於燈電壓檢測器檢測輸出的變化率使燈電功率降低率特性變化。即，高壓金屬蒸氣放電燈光量上升特性可以通過計算其燈電壓變化率再監視其變化率就能進行判斷。燈電壓變化率如在短單位時間內把燈電壓檢測器檢測值存儲在存儲器中，把下一單位時間內的檢測值與從存儲器中讀取的前一檢測值進行比較計算，就能計算出燈電壓變化率。另外，通過對燈電壓檢測器的檢測值和根據當時目標燈電壓計算的目標燈電壓進行比較計算，也能計算出燈電壓的變化率。
並且，當燈電壓變化率大時，光量上升早的話以增大方式校正燈電功率降低率。反之，變化率小時，光量上升延遲的話以減小的方式校正降低率。不過，由於高壓金屬蒸氣放電燈中光量上升特性的波動在其主要影響因素如氣密容器形狀影響或金屬滷化物比率等影響，與燈電壓變化率的相關與上述相反，因情況也允許燈電壓變化率與燈電功率降低率的關係與上述相反。
另外，也允許控制裝置包含有附加在燈電壓檢測器上的燈電流檢測器。而且燈電流檢測器不但可以直接檢測出高壓金屬蒸氣放電燈實際流過的燈電流，還可以通過檢測與燈電流成比例的電流而間接地檢測出燈電流。
並且，利用控制裝置包含有燈電壓檢測器和燈電流檢測器的方式，就能計算求出投入給高壓金屬蒸氣放電燈的實際燈電功率即燈電功率實值。
另外，在本發明的又一實施形式中，在控制裝置上使用主計算機就能容易地進行上述計算。此外，通過在主計算機內的存儲器中存儲與預定開燈時間相對的目標燈電功率表格資料，經過開燈時間讀取表格資料與燈電功率實值進行比較，並以無差值的方式進行負反饋控制，就能按目標燈電功率對高壓金屬蒸氣放電燈進行開燈。
在本發明中，通過構成控制裝置，並由控制裝置監視燈電壓的變化率，判斷高壓金屬蒸氣放電燈光量上升特性，且相應於其判斷結果以燈電功率降低率適合於光量上升特性的方式進行變化，就能相對高壓金屬蒸氣放電燈光量上升特性波動，自動且適當地調整燈電功率的投入。所以，光量上升不用附加特別的操作，就能平滑進行且能提早光量上升。
本發明的再一實施形式中的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置中的控制裝置具有對燈電功率降低率特性進行校正的可變降低率校正器。
在本發明的各實施形式中，由適合於高壓金屬蒸氣放電燈光量上升特性波動的燈電功率降低率規定著能降低燈電功率的適當構成。即，控制裝置在權利要求1發明中所述的第2時間段中能按預定第1降低率降低高壓金屬蒸氣放電燈的燈電功率，並且還具有用於把第1降低率校正到第2降低率上的可變降低率校正器。
第1降低率例如可以是標準的降低的率。不過，如果需要，可以相對大於標準降低率，也允許把相反偏小的降低率作為第1降低率。另外，第1降低率可以按形成目標燈電功率的方式進行設定。在這種情況下，目標燈電功率構成方式如下，作為表格資料在相對經過時間把目標燈電功率的推移存儲在存儲器中，並在經過開燈時間後從存儲器中讀取表格資料，與燈電功率實值進行比較。並且，相應於兩燈電功率差值以能接近目標燈電功率的方式控制投入給開燈電路的電功率。所以，能按第1降低率使燈電功率降低。
第2降低率是用可變降低率校正器對第1降低率校正結果所得降低率。因此，第2降低率是適合於被開燈高壓金屬蒸氣放電燈中光量上升特性的燈電功率降低率。可變降低率校正器的具體結構沒有特殊限定，例如可以由定時數電路構成。並且，可變地構成其定時數。定時數可變時，例如使用電子電位器在共控制端處輸入燈電壓變化率信號，也可以手動賦予相當於變化率信號的輸入控制。也可以並列且可切換地配置各個定時數不同的多個定時數電路，並能根據燈電壓的變化率選擇適當的定時數電路。此外，用可變降低率校正器對目標燈電功率進行校正後，由作動增幅器計算出燈電功率實值與校正後的目標燈電功率的差值，並通過按該差值對開燈電路進行負反饋控制，就能按適合於高壓金屬蒸氣放電燈江量上升特性的降低率降底燈電功率。
另外，在控制裝置上使用主計算機的情況下，除了預定目標燈電功率外，還能把校正用不同的多個降低率資料作為表格資料存儲在預定的存儲器中。並且，相應於燈電壓變化率從校正用表格資料中選擇讀取合適的資料，也能進行與上述同樣的校正。
在本發明的實施形式中，當高壓金屬蒸氣放電燈在始動後達到第2時間段時，控制裝置的控制處理朝向額定燈電功率開始降低燈電功率時，相對預定的第1降低率，由可變降低率校正器進行校正，按適合於開燈高壓金屬蒸氣放電燈光量上升特性的第2降低率依次降低燈電功率。所以，燈電功率降低平滑且提早。並且容易進行降低率校正且能精確校正。
本發明另一實施形式的高壓金屬蒸氣放電燈包含有由發光金屬滷化物構成的第1滷化物和燈電壓形成用的第2滷化物，本質上不含水銀。
在本發明的另一實施形式中，作為高壓金屬蒸氣放電燈或規定使用無水銀燈。在所述使用無水銀燈的情況下，由於光量上升特性波動多，所以前述第1實施形式特別有效。
本發明的又一實施形式的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置中，控制把開燈開始後規定時間期的燈電功率維持在最高電功率，隨後經規定降低率特性處理依次降低。
在本發明中，所謂「規定時間期間」，對本發明第一實施正式是指說明的第1時間段，如上所述，一般為1～5秒程度，優選為2～4秒程度。實際上，有水銀燈與無水銀燈的情況是不同的。在前者情況下，始動時最大電功率投入時間為1～2秒程度，而後者情況下為2～5秒程度。並且，在該時間段中進行始動時的控制。
所謂「最高電功率」是指預定的允許範圍內的最高電功率，對有水銀燈來說適當值是額定燈電功率2倍程度的範圍，對無水銀燈來說是大於額定燈電功率2倍而不足3倍程度的範圍。始動時即開燈開始時進行控制中，通過投入最高電功率變能提早光量上升。另外，所謂「規定降低率特性」是指適合於開燈高壓金屬蒸氣放電燈所有光時上升特性的燈電功率降低率特性。
另外，在本發明中，通過採用上述構成，就能提早始動時的光量上升。
本發明再一實施形式的車輛用前照燈裝置具有車輛用前照燈裝置主體和配置在車輛用前照燈裝置主體上的前述各實施形式中任一形式記載的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置。
所謂「車輛用前照燈裝置主體」是指車輛用前照燈裝置上除了高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置以外的剩餘部分。
並且，在本發明中，通過配置前述各實施形式的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，即使各個高壓金屬蒸氣放電燈上光量上升特性有波動，也能以適合於光量上升時各個高壓金屬蒸氣放電燈所有光量上升特性的燈電功率降低率降低燈電功率。所以，能得到光量上昇平滑且提早的車輛用前照燈裝置。


圖1是表示本發明高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置一實施形式的程序電路圖；圖2是表示圖1所示實施形式中目標燈電功率隨時間變化的曲線圖；圖3是圖1所示實施形式中高壓金屬蒸氣放電燈縱剖面圖；圖4A是表示圖1所示實施形式中高壓金屬蒸氣放電燈光量上升處於中間類型情況下投入燈電功率與光量相對開燈時間變化的曲線圖；
圖4B是表示圖1所示實施形式中高壓金屬蒸氣放電燈光量上升延遲情況下投入燈電功率與光量相對開燈時間變化的曲線圖；圖4C是表示圖1所示實施形式中高壓金屬蒸氣放電燈光量上升提早情況下投入燈電功率與光量相對開燈時間變化的曲線圖；圖5是表示本發明用於車輛用前照燈裝置情況下的實施形式中整體構成的背側視圖；圖6是表示圖5所示實施形式中用作車輛用前照燈裝置的高壓金屬蒸氣放電燈正視圖；圖7是表示使用了主計算機本發明另一實施形式中高壓金屬蒸氣放電燈結構的程序電路圖；圖8是用於說明圖7所示實施形式的主計算機作業的流程圖；圖9A是表示光量上升延遲情況下現有技術中高壓金屬蒸氣放電燈投入燈電功率及光量相對開燈時間變化的曲線圖；圖9B是表示產生發光情況下現有技術中高壓金屬蒸氣放電燈投入燈電功率及光量相對開燈時間變化的曲線圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發明的實施形式進行說明。
第一實施形式參照附圖1至圖4C詳細說明本發明對高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置的一本實施形式是用於汽車車輛用前照燈裝置中的對無水銀燈進行開燈的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置。圖1中，DC是直流電源、SW1是電源開關、OC是開燈電路、CC是控制器、IG是放電器、HPL是高壓金屬蒸氣放電燈。下面，對各構成元件進行說明。
直流電源DC是由直流電壓12V的儲電池組成。
電源開關SW1串聯在直流電源DC與後述的開燈電路OC之間，管理高壓放電燈HDL的閃爍。
關於開燈電路OC開燈電路OC是由開關穩壓器DC/DC和變流器DC/AC組成的。
關於開關穩壓器DC/DC
開關穩壓器DC/DC是由輸出變壓器T、轉換器Q1、門驅動信號發生電路GDCS、二極體D1和平滑電容器C2作主體構成的。並且在開關穩壓器DC/DC輸入端並聯著電解電容器C1。
輸出變壓器T的1次卷線wp和轉換器Q1串聯在電解電容器C1的兩端之間。轉換器Q1是由MOSFET(金屬氧化物半導體場效應電晶體)構成的。另外，與轉換器Q1串聯插入著的電阻器R1用於檢測轉換器電流。門驅動信號發生電路GDGS(GDCS)產生門驅動信號，並附加在轉換器Q1的控制門來源之間。並且，相應於從外部控制輸入的控制信號能對門驅動信號進行PWW控制。在輸出變壓器T的2次圈線ws兩端串聯著二極體D1和平滑電容器C2。
另外，在平滑電容器C2兩端間獲得由開關穩壓器DC/DC升壓、控制並平滑化的直流輸出電壓。
關於變流器DC/AC變流器DC/AC是由全橋形變流器構成，構成包括4個轉換器Q2～Q5、門驅動電路GDC1～GDC4、矩形波振蕩電路OSC、轉換開關SW2、反向電路N和非反向電路Y。4個轉換器Q2～Q5由各自的MOSFET構成，且以橋電路方式聯接。並且，橋電路輸入端聯接在開關穩壓器DC/DC直流輸出端之間。門驅動電路GDC1～GDC4經過反向電路N或非反向電路Y形成後述矩形波振蕩電路OSC的輸出信號或與直流電位同步的門驅動信號，並給各自對應的轉換器Q2～Q5的控制門源間提供門驅動信號，使這些門開通。矩形波振蕩電路OSC振蕩發出頻率數為100Hz～2kHz的矩形波輸出信號。轉換開關SW2根據選擇的矩形波振蕩電路OSC輸出信號及直流電位，經過反向電路N相對與門驅動電路GDC1及門驅動電路GDC3聯接，或者經過非反向電路Y相對與門驅動電路GDC2及門驅動電路GDC4聯接。
並且，矩形波振蕩電路OSC的輸出經過轉換開關SW2和反向電路N或非反向電路Y附加在門驅動電路GDC1～GDC4上，從而4個轉換器中的Q2和Q5與Q3和Q4相互轉換進行變流作業，並從這種構成的橋電路輸出端獲得交流輸出電壓。
另外，直流電位經過轉換開關SW2和反向電路N或非反向電路Y附加在門驅動電路GDC1～GDC4上，從而因4個轉換器中的Q2和Q5開通而Q3和Q4關閉，就能從橋電路輸出端獲得直流輸出電壓。根據規定，開燈電路OC選擇直流輸出和交流輸出任一方，都能對後述的高壓放電燈HPL進行直流開燈或交流開燈。
關於控制器CC控制器CC構成包括燈電壓檢測器LVD、燈電流檢測器LCD、開燈檢測器LD、開燈時間計時器OT、關燈時間計時器LOT、目標燈電功率計算器LWG、實際燈電功率計算器LWO、燈電壓變化率檢測器VLRD、燈電壓變化率校正器LWVC以及燈電功率調整器LPR。
關於燈電壓檢測器LVD燈電壓檢測器LVD是由能獲得開關穩壓器DC/DC直流輸出電壓的平滑電容器C2兩端間連接著的一對電阻器R2、R3的串聯電路構成，並能在電阻器R的兩端獲得與高壓放電燈HPL燈電壓成比例的分電壓。
關於燈電流檢測器LCD燈電流檢測器LCD是由在開關穩壓器DC/DC直流輸出和變流器DC/AC直流輸入端間串聯插入的電阻器R4構成，電阻器R4的電壓下降與燈電流成比例。
關於開燈檢測器L開燈檢測器LD相應於燈電壓檢測器LVD的檢測輸出而作動。即，高壓放電燈HPL放電開始時，其電極間呈現的電壓形成明顯低於其以前呈現的無負荷電壓的燈電壓。所以，開燈檢測器LD監視燈電壓檢測器LVD的檢測輸出，例如，接受到檢測輸出迅速降低就能檢測到高壓放電燈HPL已經開燈。
關於開燈時間計時器OT開燈時間計時器OT在獲取開燈檢測器LD輸出就開始計時作業，對高壓放電燈HPL的開燈時間進行計時。並且，把計時輸出傳送給後述的目標燈電功率設定電路TLP和轉換開關SW2。
關於關燈時間計時器LOT關燈時間計時器LOT在開燈檢測器LD的消失後開始計時作業，對高壓放電燈HPL的關燈時間進行計時。並且把該計時輸出傳送給開燈時間計時器OT，相應於關燈時間變更開燈時間計時器OT的初期值。
關於目標燈電功率計算器LWG目標燈電功率計算器LWG是為計算目標燈電功率而配置的。並且，該目標燈電功率計算器LWG也具有目標燈電壓的資料，目標燈電壓資料經過燈電壓變化率校正器LWVC，輸入線燈電功率調整器LPR。
另外，目標燈電功率計算器LWG如圖2所示，從室溫程度的低溫下始動時開始預賦目標燈電功率特性。並且，目標燈電功率特性雖在圖中未表示，但按細分階段狀變化進行設定。該目標燈電功率特性包括第1時間段中的目標燈電功率a、金屬滷化物急劇蒸發時間段中的目標燈電功率b和第2時間段中的目標燈電功率c。
目標燈電功率a規定為從開燈至5秒前的第1時間段所理應投入的最大電功率。並且，在高壓金屬蒸氣放電燈HPL的額定燈電功率為35W的情況下，最大電功率設定為額定燈電功率的2.5倍，一定為85W。
目標燈電功率b規定為在接續目標燈電功率a期1.5秒間構成的、金屬滷化物急劇蒸發時間段中理應投入的的燈電功率。並且，按4W/秒的降低率直線降低，目標燈電功率b終期燈電功率降低到79W。
目標燈電功率c規定為續接目標燈電功率b期44秒間構成的、第2時間段中理應投入的燈電功率。並且，目標燈電功率c終期依次降低至額定燈電功率35W。因此，第2時間段中的目標燈電功率c能夠規定後述的第1降低率。該第1降低率最初較大，依次變小。所以，高壓金屬蒸氣放電燈在具有標準光量上升特性的情況下，設定為從開燈開始後光量上升開始能在平滑光量增大著的50秒間穩定開燈。
關於實際燈電功率計算器LWO實際燈電功率計算器LWO配置成能根據燈電壓檢測器LVD和燈電流檢測器LCD的檢測輸出計算實際燈電功率的方式。並且，實際燈電功率計算器LWO的輸出在後述燈電功率調整器LPR一方的輸入端進行輸入。
關於燈電壓變化率檢測器VLRD燈電壓變化率檢測器VLRD是對燈電壓檢測器LVD的檢測輸出與從目標燈電功率計算器LWG獲取的目標燈電壓進行比較計算而檢測燈電壓變化率的構件。並且相當於所獲取的燈電壓變化率的電壓控制輸入給後述的燈電功率變化率校正器LWVC。
關於燈電功率變化率校正器LWVC燈電功率變化率校正器LWVC是由具有電子容量的定時數電路構成的。定時數電路包括有電子體積EVR和電解電容器C的串聯電路，其兩端間附加有作為作業電源的電壓，該電壓相當於目標燈電功率計算器LWG輸出的目標燈電功率。並且，在電子體積EVR控制端聯接著燈電壓變化率檢測器VLRD的輸出端。此外，對相當於燈電壓變化率的電子體積EVR進行控制輸入。另外，電子體積EVR的控制量與燈電壓變化率關係雖是以能進行預定相關作業的方式構成的，但根據需要可以適當操作進行變更。
關於燈電功率調整器LPR燈電功率調整器LPR由作業增幅器DFA構成。並且在其另一方的輸入端即反向輸入端進行燈電壓變化率校正器LWVC輸出電壓的輸入。另外，在前述一方輸入端即非反向輸入端進行相當於實際燈電功率的電壓輸入。並且在其輸出端輸出校正過的目標燈電功率與實際燈電功率的差值。輸出端聯接著開關穩壓器DC/DC的門驅動信號發生電路GDCS的控制輸入端。
此外，從燈電功率計算器LWO得出的實際燈電功率輸出與用燈電功率變化率校正器LWVC校正了的目標燈電功率計算器LWG的輸出，在燈電功率調整器LPR的差動增幅電路DFA各自輸入端輸入，就能把相應於這些差值的輸出在開關穩壓器DC/DC的門驅動信號發生電路GDCS的PWM控制端進行控制輸入。所以，使開關穩壓器DC/DC的直流輸出電壓進行PWM控制，實際燈電功率變能變化接近校正了的目標燈電功率。
關於放電器IG放電器IG是慣用結構，電源開關SW1閉合開始作業，產生所需所的始動脈衝。把所產生的始動脈衝附加在後述的高壓金屬蒸氣放電燈HPL上。
關於高壓金屬蒸氣放電燈HPL高壓金屬蒸氣放電燈HPL具有圖3所示的結構。也就是說，高壓金屬蒸氣放電燈HPL具有氣密容器1、密封金屬箔2、電極3、3以及外部導入線4。
氣密容器1是由包圍部1a和一對封固部1b、1b構成的。包圍部1a是中空紡綞形，形成有內部軸向細長圓柱狀放電空間1c。一對封固部1b、1b與包圍部1a兩端成一體。
密封金屬箔2是由扁狀鉬箔構成的，並採用減壓封固法氣密過埋設在氣密容器1的一對封固部1b、1b內部。
一對電極3、3，軸部3a直杆狀，且成弧形起點的先端3b在小於軸部3a直徑1/2為半徑的半球狀曲面內形成電極軸部的先端整體；並且通過基端3c埋設支撐於氣密容器1的一對封固部1b、1b中，而先端側從氣密容器1的包圍部1a突出到放電空間1c內，就能以電極間距離小於5mm的方式對置電極。此外，電極3、3各自的基端與密封金屬箔2的一端相連。
外部導入線4先端焊接在密封金屬箔2的另一端，並從氣密容器1的封固部1b向外部引導。
氣密容器1a(1)內封入有作為放電媒體的發光金屬和形成燈電壓用的金屬滷化物以及氙。
實施例氣密容器1石英玻璃制，外徑6mm，內徑2.7mm，包圍部長度7.0mm。
電極3鎢制的，軸部直徑0.35mm，成為弧形起點的先端的曲面半徑0.175mm，電極間距離4.2mm，突出長度1.4mm。
放電媒體金屬滷化物ScI3-NaI-ZnI2＝0.4mg氙氣25℃下10個氣壓。
電氣特性燈電功率35W、燈電壓42V(任何一項穩定時)。
關於電路作業關於低溫始動時的電路作業在室溫以下的低溫始動時，由於前次關燈後要完全經過一定時間，所以，高壓金屬蒸氣放電燈HPL至少冷卻至室溫程度。在這種狀態下，當電源開關SW1閉合時，開燈電路OC的開關穩壓器DC/DC作動把所需要的被控制的直流電壓附加在變流器DC/AC的輸入端間。轉換開關SW2由於切換到圖1所示下側，變流器DC/AC的轉換器Q2、Q5接通，而轉換器Q3、Q4斷開。因此，變流器DC/AC作為單直流開關電路而起作用，附加上放電器IG及高壓金屬蒸氣放電燈HPL的直流電壓。並且，把從放電器IG高壓金屬蒸氣放電燈HPL高壓金屬蒸氣放電燈HPL放電器IG產生的高壓脈衝電壓附加在高壓金屬蒸氣放電燈HPL上。所以，高壓金屬蒸氣放電燈HPL始動並在直流電壓下進行開燈。即，進行直流開燈。另外，高壓金屬蒸氣放電燈HPL一旦進行開燈，由於辦出端的電壓下降到燈電壓，所以，放電器IG停止產生高電壓脈衝作動。
當高壓金屬蒸氣放電燈HPL開燈時，開燈檢測器LD對此進行檢測，開燈時間計時器OT開始計時作業的同時，關燈時間計時器LOT結束計時作業，相應於關燈時間變更開燈時間計時器OT的初期值。此外，低溫始動時的初期值定為開燈時間是0秒。
隨後，一旦開燈時間計時器OT進行規定時間的計時作業，控制輸入從開燈時間計時器OT輸入給轉換開關SW2，轉換開關SW2切換到圖1所示的下側。從而把矩形波振蕩電路OSC的輸出信號經由轉換開關SW2、反向電路N及非反向電路Y，附加在變流器DC/AC的門驅動電路GDC1～GDC4上。因此，由於相應於矩形波振蕩電路OSC的輸出信號開通、斷開，轉換器Q2、Q5和Q3、Q4根據門驅動信號被驅動進行相互開通、斷開，所以能開始變流作業。因此，高壓金屬蒸氣放電燈HPL切換成交流開燈。
一方面，開燈時間計時器OT在累計開燈時間的同時把該累計值即開燈時間每次都傳送給目標燈電功率計算器LWG。目標燈電功率計算器LWG接受開燈時間並輸出對應於該時間的目標燈電功率，同時，輸出目標燈電壓。此外，目標燈電功率作為其作業電源被附加給燈電功率降低率校正器LWVC。另外，目標燈電壓輸入到後述的燈電壓變化率檢測器VLRD。
在燈電壓變化率檢測器VLRD上進行燈電壓檢測器LVD的檢測輸出，或者為了把來自目標燈電功率計算器LWG的目標燈電壓進行輸入而使燈電壓變化輸出。並且，燈電壓的變化率控制輸入給可變降低率校正器LWVC。所以，從降低率校正器LWVC輸出的目標燈電功率能以適合於高壓金屬蒸氣放電燈HPL光量上升特性的方式被校正，並輸入給燈電功率調整器LPR另一方的輸入端。
另一方面，燈電壓檢測器LVD和燈電流檢測器LCD的檢測輸出由於是輸入給實際燈電功率計算器LWO的，所以，通過兩者加算計算出實際燈電功率，並輸入給燈電功率調整器LPR一方的輸入端。
在燈電功率調整器LPR中把被校正後的目標燈電功率和實際燈電功率輸入給各自的輸入端，且輸出它們的差值。並且，該差值再輸入到開關穩壓器DC/DC的門驅動信號發生電路GDCS控制輸入端。
當上述差值輸入到開關穩壓器DC/DC的門驅動信號發生電路GDCS的控制輸入端時，使開關穩壓器DC/DC進行PWM控制，向差值變的0的方向變化直流輸出。所以，高壓金屬蒸氣放電燈HPL被投入以適合於其光量上升特性方式被校正的目標燈電功率。因此，高壓金屬蒸氣放電燈HPL如圖4A、4B、4C所示，隨著開燈時間經過，進行開燈的高壓金屬蒸氣放電燈HPL按照以適合於所有光量上升特性方式被校正的目標燈電功率，在把變化的燈電功率控制降低到所期望的同時進行開燈。所以，高壓金屬蒸氣放電燈HPL的光量平滑且提早。
下面參照圖4A-4C，對以適合於高壓金屬蒸氣放電燈HPL光量上升特性方式被校正時投入電功率(縱軸用W表示)和光量上升(縱軸用1×表示)的關係進行說明。圖4A是具有中間光量上升特性的高壓金屬蒸氣放電燈的情況，圖4B是具有延遲光量上升特性的高壓金屬蒸氣放電燈的情況，圖4C是具有提早光量上升特性的高壓金屬蒸氣放電燈的情況。
目標燈電功率如圖4A所示，下面對符合光量上升中間提早的高壓金屬蒸氣放電燈KPL設定的情況進行說明。即，圖4A的情況下，高壓金屬蒸氣放電燈HPL實際燈電壓變化基本等於目標燈電壓。為此，燈電壓變化率檢測器VLRD的輸出變小。與此相伴，由於給降低率校正器LWVC的控制輸入減小，所以，其定時數電路的電阻值基本維持中間值。並且，對目標燈電功率並不全都進行校正，校正進行到若干程度停止。另外，表示從燈電功率降低開始至達到額定燈電功率前的燈電功率降低時間為t1，是中間值。
如圖4B所示，在高壓金屬蒸氣放電燈HPL的光量上升延遲的情況下，實際燈電壓方變得小於目標燈電壓，與此相應的輸出產生於燈電壓變化率檢測器VLRD。為此，降低率校正器LWVC的電子體積阻抗值變大，且定時數變大。所以，對高壓金屬蒸氣放電燈HPL的投入電功率增加減緩。另外，燈電功率的降低時間為t2，是相對大的值。
如圖4C所示，在高壓金屬蒸氣放電燈HPL的光量上升提早的情況下，實際燈電壓方變得大於目標燈電壓，與此相應的輸出產生於燈電壓變化率檢測器VLRD。為此，降低率校正器LWVC的電子體積阻抗值變小，且定時數變小。所以，對高壓金屬蒸氣放電燈HPL的投入電功率的增加變早。另外，燈電功率的降低時間為t3，是相對小的值。
在圖4A-4C任一情況下，以適合於高壓金屬蒸氣放電燈HPL光量上升特性的方式使燈電功率降低的結果，光量上昇平滑進行，同時也能提早。
圖5和圖6是表示本發明車輛用前照燈裝置另一實施形式形態的汽車用前照燈裝置，圖5是背面斜視圖，圖6是表示高壓金屬蒸氣放電燈的正視圖。在各圖中，11是車輛用前照燈裝置，12是車輛用前照燈裝置，13A、13B是高壓放電燈開燈裝置。
車輛用前照燈裝置11構成包括前面透明儀錶板11a、反射鏡11b、11c、燈座11d和安裝部11e等。前面儀錶板11a是與汽車外面相吻合的形狀，具有所需光學部件如稜鏡。反射鏡11b、11c配置在每個高壓金屬蒸氣放電燈12上，按能獲得各自所要求配光特性的方式構成。燈座11d聯接在高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置的輸出端，並聯接著圖6所示高壓金屬蒸氣放電燈12的模具12d上。安裝部11e是用於把車輛用前照燈裝置主體11安裝在汽車等車輛規定位置上的部件。
圖6中，高壓金屬蒸氣放電燈12構成包括發光管12a、外管12b、導線12c和外殼12d等。發光管12a具有與圖3同樣的結構，一端部支撐於外殼12d上。外管12b包圍著發光管12a的外側。導線12c從發光管12a的另一端部導出，並沿發光管12a聯接著外殼。另外，參照標號12c1是指絕緣管。外殼12d從車輛用前照燈裝置主體11的背面安裝在反射鏡11b、11c上，同時，從外殼12d背面燈座11d。此外，把2燈的高壓金屬蒸氣放電燈12安裝在車輛用前照燈裝置主體11上，構成4燈式車輛用前照燈裝置。各高壓金屬蒸氣放電燈12的發光部基本位於前照燈裝置主體11的反射鏡11b、11c焦點處。
高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置13A、13B是由除了高壓金屬蒸氣放電燈以外的剩餘部分構成的，並各自具有圖1所示電路結構，在收置於金屬制容器13a內的同時，使高壓金屬蒸氣放電燈12賦能開燈。
下面，參照圖7、圖8，詳細說明由主計算機構成圖1實施形式控制電路CC的本發明另一實施形式。圖1所示實施形式中的開燈檢測器LD、開燈時間計時器OT、關燈時間計時器LOT、目標燈電功率計算器LWG、實際燈電功率計算器LWO、燈電壓變化率檢測器VLRD、燈電壓變化率校正器LWVC，在圖7所示實施形式中以主計算機MC分別執行的功能分程序來表示。並且，在該主計算機MC內設置有表格存儲器，在實現實際燈電功率計算器LWO功能和燈電功率變化率校正器LWVC功能時使用其中存儲的信息。後面對此進行詳細說明。
在圖7所示主計算機MC上，與圖1所示實施形式相同，提供來自燈電壓檢測器LVD的檢測輸出、來自燈電流檢測器LCD的檢測輸出。在主計算機MC內，把燈電壓檢測器LVD的檢測輸出用於開燈檢測和燈電壓變化率檢測，也用於實際燈電功率計算；把燈電流檢測器LCD的檢測輸出用於實際燈電功率計算。
下面，參照圖8流程說明圖7所示實施形式中主計算機MC的作業。一旦接通電源開關SW1，也就把能把電源供應給主計算機MC，使主計算機MC內的CPU按照程序存儲器中存儲的程序啟動。在最初步驟S1中，監視來自燈電壓檢測器LVD的電壓，檢查高壓金屬蒸氣放電燈HPL即本實施例中的無水銀燈是否已開燈。
一旦檢知高壓金屬蒸氣放電燈HPL已開燈，就進入隨後的步驟S2，使主計算機MC內的關燈時間計時器LOT停止作業的同時，把關燈時間計時器LOT的計時內容作為初期值輸送給開燈時間計時器OT，根據該初期值使開燈時間計時器OT開始作業。在這種情況下，如果高壓金屬蒸氣放電燈HPL的溫度為室溫程度，就會使前述燈HL低溫始動，轉換開關SW2根據開燈時間計時器OT的輸出切換到下側，使燈HPL直流開燈。因此，這時的開燈時間計時器OT的初期值為零秒。一旦開燈時間計時器OT進行規定時間計時，轉換開關SW2就根據開燈時間計時器OT的輸出切換到上側，使燈HPL按矩形波振蕩電路OSC的輸出進行交流開燈。
一旦開燈時間計時器OT開始計時，作業就進行下面的步驟S3、S4。在步驟S3中，相應於開燈時間計時器OT的輸出執行目標燈電功率計算器LWG功能。
使燈HPL關燈後經過時間達到一定程度長以上時，由於燈HPL的溫度降低至室溫，所以，理應供給燈HPL的電功率即目標燈電功率供應達到如圖4A-4C任一初期的最大電功率。
另一方面，如果經過時間短時，燈HPL的溫度還沒有降低到室溫，就不必給燈HPL供給大的始動電功率，只供給接過額定燈電功率的電功率就可以了。
在使用主計算機MC的實施形式中，開燈時關燈時間計時器LOT計時內容與理應供給的目標燈電功率的關係預先存儲在表格存儲器中，根據開燈時間計時器OT的計時內容從該表格中讀取目標燈電功率資料和目標燈電壓資料，獲取計算輸出。
與此同時，在步驟S4中使用來自電流、電壓檢測電路LVD、LCD的檢測輸出執行實際燈電功率計算器LWO的功能，並計算實際燈電功率。
把根據目標燈電功率計算功能執行獲取的目標燈電壓資料，在隨後步驟S5中從燈電壓檢測電路LVD輸出，同時，被用於執行燈電壓變化率檢測器VLRD功能。在該實施例中，以目標燈電壓為基準計算實際燈電壓在經過時間中的變化率。
把步驟S5獲取的燈電太變化率列表資料與執行目標燈電功率計算功能獲取的目標燈電功率資料一起，用於執行隨後步驟S6中燈電壓變化率校正器LWVC功能。在該實施例中，把目標燈電功率校正資料和燈電壓變化率資料的關係預先存儲在表格存儲器M中，根據燈電壓變化率資料，從表格存儲器M中獲取目標燈電功率變化率(降低率)校正資料。
此外，以上說明的燈電壓變化率是根據從開燈時間計時器OT每輸出如1秒的時刻資料進行計算的，以此為基礎進行燈電功率控制。但是，也可以不根據每1秒燈電壓變化率對燈電功率進行每次控制，例如，根據每數秒分組的燈電壓變化率對燈電功率進行控制。在這種情況下，在表格存儲器M中存儲並讀取相對分組燈電壓變化率至少2個以上限定數的校正後燈電功率降低率。
根據該變化率校正後資料對下次步驟S7中目標燈電功率進行校正，並把與資料對應的電壓值提供給差動增幅器DFA的非反向輸入端。
在隨後的步驟S8中，把相應於執行實際燈電功率計算器LWO功能獲取的實際燈電功率的電壓值提供給差動增幅器DFA的反向輸入端，把校正後目標燈電功率與實際燈電功率的差值列表的電壓作為差動增幅器DFA的輸出，並在開關穩壓器DC/DC的門驅動信號發生電路GDCS的PWM控制端輸入。所以，相對目標燈電功率，在實際燈電功率低的情況下，利用PWM控制，增大供給燈HPL的脈衝幅並使供給電功率增加。反之，在實際電功率高的情況下，脈衝幅變小，削減供給電功率。
之後，在步驟S9中檢查燈電功率調整信號是否是從差動增幅器DFA輸出，如果是就返回步驟S3、S4並反覆進行以後的控制。另一方面，如果燈HPL的開燈處於規定的正常狀態，從差動增幅器DFA沒有輸出燈電功率調整信號，結束主計算機MC的控制，燈HPL利用額定電功率持續開燈。
根據本發明的一實施形式，具有控制裝置，該控制裝置把比額定燈電功率更大的燈電功率從開燈電路供應給高壓金屬蒸氣放電燈進行開燈，且隨後按規定降低率特性依次降低燈電功率，控制開燈電路能把燈電功率降落到額定燈電功率，同時，相應於高壓金屬蒸氣放電燈中光量上升特性的波動能變化上述降低率特性，從而能相應於高壓金屬蒸氣放電燈中光量上升特性的波動使燈電功率的提高率變化；採用這種形式，就能提供從開燈開始至穩定開燈光量平滑且較提早的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置。
根據本發明的另一實施形式，具有控制裝置，該控制裝置包含有對相當於高壓金屬蒸氣放電燈的燈電壓進行電壓檢測的燈電壓檢測器，並且該控制裝置把比額定燈電功率更大的燈電功率從開燈電路供應給高壓金屬蒸氣放電燈進行開燈，且隨後按規定降低率特性依次降低燈電功率，控制開燈電路能把燈電功率降落到額定燈電功率，同時，相應於高壓金屬蒸氣放電燈中光量上升特性的波動能變化上述降低率特性，從而提供的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置能相對高壓金屬蒸氣放電燈中光量上升特性進行自動對應，不用特別的操作就能控制成從開燈開始至穩定開燈光量平滑且較提早的方式。
根據本發明的又一實施形式，附加的控制裝置具有對燈電功率降低率特性時進行校正的可變降低率校正器，從而能提供從開燈開始至穩定開燈光量平滑且較提早的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置。
根據本發明的再一實施形式，附加的高壓金屬蒸氣放電燈含有燈電壓形成用第2滷化物且本質上不含水銀，所以，雖然光量上升特性易於產生波動，但在要求使用對環境汙染小的高壓金屬蒸氣放電燈的情況下，能提供從開燈開始至穩定開燈光量平滑且較提早的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置。
根據本發明的再一實施形式，附加的控制裝置把把開燈開始後規定時間期間的燈電功率維持在最高電功率，並隨後按規定降低率特性依次降低，從而能提供始動時光量上升提早的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置。
根據本發明的再一實施形式，具有車輛用前照燈裝置主體和配置在車輛用前照燈裝置主體上的前述本發明任一實施形式的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，從而能提供具有前述任一實施形式效果的車輛用前照燈裝置。
權利要求
1.一種高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，其特徵在於，具有高壓金屬蒸氣放電燈(HPL)、開燈電路(OC)和控制裝置(CC)；開燈電路(OC)對高壓金屬蒸氣放電燈賦能；控制裝置把大於額定燈電功率的燈電功率從開燈電路供給高壓金屬蒸氣放電燈進行開燈，並控制開燈電路能使隨後的燈電功率按規定降低率特性依次減小能下落到額定燈電功率，同時，能相應於高壓金屬蒸氣放電燈中光量上升特性的波動使上述降低率特性變化。
2.一種高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，其特徵在於，具有高壓金屬蒸氣放電燈(HPL)、開燈電路(OC)和控制裝置(CC)；開燈電路(OC)對高壓金屬蒸氣放電燈賦能；控制裝置包含有對相當於高壓金屬蒸氣放電燈的燈電壓進行電壓檢測的燈電壓檢測器(LVD)，並且該控制裝置把比額定燈電功率更大的燈電功率從開燈電路供應給高壓金屬蒸氣放電燈進行開燈，且隨後按規定降低率特性依次降低燈電功率，控制開燈電路能把燈電功率降落到額定燈電功率，同時，相應於燈電壓檢測器檢測輸出的變化率使上述降低率特性變化。
3.根據權利要求1或2所述的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，其特徵在於，前述控制裝置(CC)具有對燈電功率的降低率特性進行校正的可變降低率校正器(LWVC)。
4.根據權利要求1或2所述的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，其特徵在於，前述高壓金屬蒸氣放電燈(HPL)含有由發光金屬滷化物組成的第1滷化物和形成電壓用的第2滷化物，本質上不含水銀。
5.根據權利要求1或2所述的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，其特徵在於，前述控制裝置(CC)在開燈開始後的規定時間期間把燈電功率維持在最高電功率，隨後按規定降低率特性依次降低燈電功率。
6.根據權利要求5所述的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，其特徵在於，前述最高電功率在前述高壓金屬蒸氣放電燈額定電功率的2至3倍範圍內。
7.根據權利要求5所述的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，其特徵在於，前述第1滷化物包括從鈉、鈧、銦和鏑稀土類金屬構成組中選擇的至少一種滷比物。
8.根據權利要求5所述的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，其特徵在於，前述第2滷化物包括從鎂、鐵、鈷、鉻、鋅、鎳、錳、鋁、銻、鈹、錸、鎵、鈦、鋯和鉿構成組中選擇的1種或多種金屬。
9.根據權利要求5所述的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，其特徵在於，還封入有包括始動發光用氙氣的惰性氣體。
10.根據權利要求1或2所述的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，其特徵在於，前述控制裝置(CC)包含主計算機(MC)。
11.根據權利要求10所述的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，其特徵在於，前述主計算機(MC)具有存儲對應於前述燈電壓變化率的燈電功率校正值的表格存儲器(M)。
12.一種車輛用前照燈裝置，其特徵在於，具有車輛用前照燈裝置主體(11)和在車輛用前照燈裝置主體上配置的權利要求1或2記載的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置(13A、13B)。
13.一種高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，其特徵在於，具有高壓金屬蒸氣放電燈(HPL)、開燈電路(OC)和主計算機(MC)；開燈電路(OC)對高壓金屬蒸氣放電燈賦能；主計算機把大於額定燈電功率的燈電功率從開燈電路供給高壓金屬蒸氣放電燈進行開燈，並控制開燈電路能使隨後的燈電功率按規定降低率特性依次減小能下落到額定燈電功率，同時，能執行相應於高壓金屬蒸氣放電燈中光量上升特性的波動使上述降低率特性變化的功能。
14.一種高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，其特徵在於，具有高壓金屬蒸氣放電燈(HPL)、開燈電路(OC)、燈電壓檢測器(LVC)和主計算機(MC)；開燈電路(OC)對高壓金屬蒸氣放電燈賦能；燈電壓檢測器對相當於高壓金屬蒸氣放電燈的燈電壓進行電壓檢測；主計算機把比額定燈電功率更大的燈電功率從開燈電路供應給高壓金屬蒸氣放電燈進行開燈，且隨後按規定降低率特性依次降低燈電功率，控制開燈電路能把燈電功率降落到額定燈電功率，同時，執行相應於燈電壓檢測器檢測輸出的變化率使上述降低率特性變化的功能。
15.根據權利要求13或14所述的高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置，其特徵在於，前述主計算機(MC)執行對燈電功率降低率特性進行校正的可變降低率校正功能。
16.一種高壓金屬蒸氣放電燈的開燈方法，其特徵在於，包括把大於額定燈電功率的燈電功率供應給高壓金屬蒸氣放電燈進行開燈；檢測前述高壓金屬蒸氣放電燈的燈電壓；參照被檢測出的燈電壓的同時按規定降低率特性依次降低被供給的燈電功率；相應於被檢測出的燈電壓的變化率使上述燈電功率的降低率特性變化。
全文摘要
一種高壓金屬蒸氣放電燈開燈裝置具有控制裝置(CC)，該控制裝置(CC)把大於額定燈電功率的燈電功率從開燈電路(OC)供給高壓金屬蒸氣放電燈(HPL)進行開燈，並控制開燈電路(OC)能使隨後的燈電功率按規定降低率特性依次減小能下落到額定燈電功率，同時，能相應於高壓金屬蒸氣放電燈(HPL)中光量上升特性的波動使上述降低率特性變化。
文檔編號H05B41/288GK1531384SQ20041003975
公開日2004年9月22日 申請日期2004年2月25日 優先權日2003年2月25日
發明者石冢明朗 申請人:哈利盛東芝照明有限公司