专利名称：高压金属蒸气放电灯开灯装置及汽车用前照灯装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及能使高压金属蒸气放电灯开灯光量尽早上升的高压金属蒸气放电灯开灯装置以及使用该开灯装置的车辆用前照灯装置。
背景技术：
用于汽车前照灯的高压气体放电灯开灯方法，如日本专利第3249145号公报所公开的方法。
在这种方法中，把蓄电池的直流电压变成交流电压，再把交流电压供给用于对高压气体放电灯进行点弧的点弧装置，并测定灯电压和/或灯电流，对灯电压和/或灯电流的实际值和目标值进行比较。在高压气体放电灯点弧后额定期间，利用交流电变化在高压气体放电灯的作动电功率上附加供给辅助电功率，该交流电压一方面受可允许最大电灯电流限制，另一方面在经过额定时期后被降低。并且，形成“灯开”和“灯关”状态值，在断开(关)时间增加同时，且前次接通(开)时间期间减少同时，增加点弧刚形成的辅助电功率(ZL)；此外，在断开时间增加同时且高压气体放电灯前次开通时间期间减少同时，增加辅助电功率(ZL)有效时期(T)。
一方面来看，目前用于车辆用前照灯装置上的高压气体放电灯，以主要为形成灯电压主的水银或为获取白色光的主要用作发光物质的钠Na和钪Sc作为卤化物，在作为始动气体和缓冲气体起作用的同时，把用于刚开灯后的进行补充发光的氙分别封入其发光管内。但是，上述高压气体放电灯构成高压金属蒸气放电灯的一种——金属卤化物灯。并且，高压放电灯划分有主要放电媒体是金属蒸气类的高压金属蒸气放电灯和主要放电媒体为气体类的高压气体放电灯。
另一方面来看，水银因是对环境污染较大的物质，不用水银的发明如美国专利第6353289号说明书记载的类型。即，该美国专利第6353289号说明书中公开的发明是金属卤化物灯即高压金属蒸气放电灯，其中把蒸气压较高且发光可视域较宽的金属卤化物作为第二卤化物添加到作为发光金属卤化物的第一卤化物中，同时，把至少大气压以上的氙封入具有耐火性的透光气密容器内，气密容器内的第一及第二卤化物与氙组合使刚开灯后的白色色度范围内光放射。利用这种现有技术中的发明，实际上不用封入水银，就能实现配备高压金属蒸气灯(下面在本说明书中简称“无水银灯”)的汽车前照灯。
如用于汽车前照灯的高压金属蒸气放电灯那样，在开灯后短时间内需要光量达到额定值以上的情况下，众所周知的技术例如前述日本专利第3249145号公报公开的技术，通过在所谓室温室时投入比低温状态下始动额定灯电功率更大的灯电功率，缩短光量上升的时间。在把这种方法用于为形成灯电压而使用水银的现有技术中的高压金属蒸气放电灯(下面简称为“有水银灯”)的情况下，最初沸点低的水银蒸发发光，随着管内温度上升发光金属的卤化物蒸发赋予所期望的发光。所以，如果始动初期水银发光所得光量在额定值以上，就能在较长时间后等待初期发光金属的发光赋予。例如，即使刚始动后用70W程度的大电功率开灯，水银蒸气压在约1～2秒左右达到饱和状态，随后，即使用小于70W的灯电功率开灯，也能期待与稳定时同等的光量，在发光金属卤化物蒸发开始后，在该发光金属发光受支配前能花费数十秒。所以，即使高压放电灯的形状、发光金属卤化物的封入量、附着在管内的卤化物分布状态等有波动，也能获得较稳定的光量上升特性。不过，人们期望能获得更稳定的光量上升特性。
与此相比，在使用无水银灯的情况下，由于不用期待始动初期水银发光，先开始氙等惰性气体发光，随后用作卤化物封入的发光金属开始发光。
但是，在无水银灯中，与水银相比，发光金属的卤化物蒸发要求极高的温度。所以，在获得与有水银灯的同等光量的同等时间内，要在高于额定灯电功率2.5倍以上的灯电功率下开灯，并且，必须要投入比有水银灯的情况下更长的时间。可是，一旦投入这么高的灯电功率，被封入的金属卤化物急剧蒸发，发生发光量高于额定灯电功率下稳定发光时的2～3倍现象。
无水银灯一旦在失控时发生上述金属卤化物急剧蒸发的现象，额定光量内的远光中产生比上次大的光量。从而，在用作汽车前照灯的情况下，会给对面来车的驾驶员造成较大的错觉，很危险。
另外，对无水银灯来说，由于没有水银发光，即使投入的灯电功率一定，因制造时的波动会使高压金属蒸气放电灯中的光量上升特性波动显著。也就是说，在考虑高压金属蒸气放电灯制造公差的情况下，不能预测光量上升特性的波动。即，难以对气密容器加工精度、放电媒体的卤化物封入量及其构成比以及惰性气体封入压等进行严密管理，同时，由于因易想到的光量上升特性因素构成高压放电灯，不量上升特性易于产生更大波动。在这种光量上升特性波动在有水银灯和无水银灯任何一种基础下都会同样发生。但是，无水银灯与有水银灯比，因在上述始动时附加所需要大电功率且第二卤化物的蒸气压比水银高，灯特性易于受到上述波动的影响。
所以，在高压金属蒸气放电灯中，因其光量上升特性的波动在光量设定值稳定前会延长时间，同时，在光量上升方面依次也不能光滑进行。例如，在高压放电灯开灯时，一时光量在既会产生小于额定值的情况，也会产生大于额定值的情况。
图9A、9B分别表示对现有技术中不同的二种高压金属蒸气放电灯所投入灯电功率或和相对光量开灯时间的变化，图9A是光量上升延迟灯情况下的曲线图，图9B是发光后灯情况下曲线图。纵轴为W的曲线分别表示相对投入经过的灯电功率时间(t)的变化，纵轴为1×曲线表示相对照度经过光量时间(t)的变化。
也就是说，图9A是无水银灯光量上升特性延迟的情况，由于与此相对的灯电功率降低早，光量一下降在再恢复光量前的时间要花费时间，结果在光量上积压稳定前的时间延长。与此相对，图9B是无水银灯光量上升特性过早的情况，灯电功率降低开始而光量增加过早，由于灯电功率的降低不能附加，产生发过光。另外，在图9A和9B中，表示灯电功率从降低开始至达到额定灯电功率前灯电功率降低在任一时间t1是相等的。
所以，在把高压金属蒸气放电灯用于车辆用前照灯装置的情况下，所图9A所示，虽然已开亮前照灯装置但光量下降，视认性也下降，成危险状。另外，如图9B所示，一时发过光时也对对面来车的强幻的危险。
另一方面，由于光量上升特性与稳定时的特性不同，有动或过度现象，高压金属蒸气放电灯制造时难以管理。因此，一旦降低高压金属蒸气放电灯制造面光量上升特性的波动，由于严密管理气密容器的形状、分层管理放电媒体的卤化物封入量，并微妙调整了封入气体压，很费功夫和时间。
为了解决上述问题，根据日本专利第3249145号公报所示始动方法，对无水银灯中，预定金属卤化物激发蒸发产生的平均时间，开始使投入灯电功率的降低。但是，影响高压金属蒸气放电灯光量上升特性的波动。即，日本专利第3249145号公报所公开的发明中，没有相应考虑高压金属蒸气放电灯光量上升特性的波动。因此，日本专利第3249145号公报所公开的发明，没有提供针对高压金属蒸气放电灯特性波动引起问题的解决方式。
与此相对，本发明人是为解决无水银灯中的上述问题而发明的。本发明作为专利申请2002-54080(以下简称在先申请)而提出申请。在先申请的发明特征在于具有控制装置，大于额定灯电功率二位的灯电功率从开灯装置提供给高压放电灯始动后，至少在高压放电灯中封入的金属卤化物急剧蒸发时，该控制装置控制开灯装置的光输出比稳定时的光输出显著不会增大，而且，把灯电功率限制到不急剧增大的程度，并依次使灯电功率减弱到能下落至随后额定灯电功率。该在先申请发明是能有效地解决引起无水银灯特性波动问题。
但是，虽然是解决引起高压金属蒸气放电灯前述光量上升特性波动问题的有效方法，但要更进一步简化和/或更进一步降低成本，才会提高实用价值。
本发明的目的在于提供的高压金属蒸气放电灯开灯装置和用于该开灯装置的车辆用前照灯装置，通过相应于高压金属蒸气放电灯光量上升特性波动使灯电功率减弱率变化，在开灯开始至稳定开灯能平滑且较早地使光量上升。
本发明的另一个目的在于提供的高压金属蒸气放电灯开灯装置，通过自动对应于高压金属蒸气放电灯所具有光量上升特性波动，能个别操作在开灯开始至稳定开灯平滑且较早地使光量上升。
本发明的再一个目的在于提供的高压金属蒸气放电灯开灯装置和用于该开灯装置的车辆用前照灯装置，在使用光量上升特性易于产生波动但对环境污染小的无水银灯情况下，在开灯开始至稳定开灯能平滑且较早地使光量上升。
发明内容
本发明的一实施方式中的高压金属蒸气放电灯开灯装置具有控制装置，该控制装置对把大于额定灯电功率的灯电功率从开灯电路供给高压金属蒸气放电灯进行开灯，并控制开灯电路能使随后的灯电功率按规定降低率特性依次减小能下落到额定灯电功率，同时，能相应于高压金属蒸气放电灯中光量上升特性的波动变化上述降低率特性。
在此，控制装置是用于控制高压金属蒸气放电灯中后述的开灯电路的装置。
在高压金属蒸气放电灯光量上升能提早的开灯情况下，在始动时即开灯开始时投入大于额定灯电功率的电功率即最大电功率，随着随后光量上升依次减弱投入的电功率，不久转移到能到达额定灯电功率稳定开灯状态。如果开灯开始至稳定开灯按经过时间进行划分，大体能分成投入最大电功率的第1时间段和依次减弱灯电功率的第2时间段。另外，在使用无法水银灯的情况下，在第1时间段和第2时间段间夹有卤化物急剧蒸发的时间段。
关于第1时间段的控制第1时间段进行始动时的控制。始动时的控制是进行成文字高压金属蒸气放电灯始动时即开灯开始时进行的控制，主要目的是在达到允许最低照度前的提高光量上升。为此，投入最大电功率。在无水银灯中，最大电功率一般设定为额定灯电功率的约2倍电功率。与此相对，在无水银灯中，可以把灯电功率设定为最大电功率比额定灯电功率大2倍以上而小于3倍以下的范围内的适当值。也就是说，在额定灯电功率为35W的情况下，可以使高压金属蒸气放电灯在76～110W的电功率下开灯。始动时，由作为主要惰性气体的氙气放电，该气压从基本不一定渐渐上升开始，在一定电流开灯情况下，使投入的灯电功率基本一定。另外，始动时控制的高压金属蒸气放电灯因惰性气体放电产生额定开灯时输出光约50％程度的输出光。另外，始动时的控制即投入最大电功率进行控制的时间一般为1～5秒左右，优选2～4秒。实际上，有水银灯和无水银灯的情况下不同。前者情况下，始动时最大电功率投入时间为1～2秒，后者情况下的投入时间为2～5秒。
关于第2时间段的控制第2时间段是对本发明的特征构成起作用的时间段，同时也是为下落到额定灯电功率依次降低灯电功率的时间段。这个时间段在始动后1分间左右。在本发明中，该期间的控制中，利用适合于高压金属蒸气放电灯光量上升特性波动的灯电功率降低率特性。也就是说，对具有光量上升特性提早的高压金属蒸气放电灯一般选择灯电功率降低提早的降低率特性。而对具有光量上升特性延迟的高压金属蒸气放电灯，一般选择灯电功率降低延迟的降低率特性。因此，在本发明中，降低率特性至少能选择2种以上。在光量上升特性处于上述两类中间的情况下，优选灯电功率的降低也在中间程度的降低率特性。在中间降低率特性具有多个不同水平时，更优选根据其中所需适当降低率特性能进行选择的方式。
另外，第2时间段的灯电功率降低率特性变化可以是阶段性或连续性任一种。使降低率特性变化虽可以手动调整，但优选自动判定适合光量上升特性来变化降低率的方式。此外，光量上升特性的判定，例如通过灯电压或相当于灯电压的电压，根据检测值计算其变化程度即变化率等就能间接地对开灯电路中的电气变化进行监测。虽然也可以直接光学检测光量上升特性，但采用上述间接监测能相对降低高压金属蒸气放电灯开灯装置的成本。
另外，在降低灯电功率方面，相对经过预定时间设定能降低灯电功率的目标值，在对实际灯电功率与目标值时行比较的同时，控制开灯电路以便使实际值接近目标值，就能降低灯电功率。因此，这时的灯电功率降低率特性取决于目标值的降低率。但是，这种降低率是设定者预先设定的标准，并不适合于每个所需的高压金属蒸气放电灯。根据本发明，对适合于个个高压金属蒸气放电灯所有光量上升特性的灯电功率降低率特性作为一例进行下面的设定。例如，控制装置具有能对灯电功率的降低率特性进行校正的可变降低率校正部件。该降低率校正部件能以适合于高压金属蒸气放电灯的方式对预定的灯电功率目标值(如目标灯电功率)的降低率进行校正。
下面对控制装置中不是本发明构成特点但涉及控制的装置的其它结构进行说明。在这些结构中，可以根据需要进行任意选择。
关于金属卤化物急剧蒸发时的控制无水银灯中，在上述第1时间段和第2时间段之间存在有金属卤化物急剧蒸发时期。这时，可以按下述说明进行控制。即，金属卤化物急剧蒸发时的控制与灯电功率阻拦金属卤化物急剧蒸发后光输出稳定时的控制相比显著要大，而且不再急剧增大是重要的。不过，由于灯电功率阻拦时间提早且金属卤化物急剧蒸发前阻拦大时，光输出会比稳定时的大幅度下降，所以，阻拦时间或阻拦程度必需适当。另外，金属卤化物急剧蒸发时所谓的“光输出不要明显大于稳定时的光输出”是指在不超过稳定时光输出2倍范围内，优选不超超过1.5倍。
也就是说，利用适当的阻拦时间进行良好控制的情况下，如果检测金属卤化物急剧蒸发时刻并在该检测时能迅速阻拦投入的灯电功率就可以了。如果这样，即使高压放电灯个个特性有波动，不仅能反映其影响，而且还能以所需输出光的方式进行控制。另外，在这种控制情况下，在达到所需程度前完全能阻拦灯电功率。
与此相对，在利用适当的阻拦程度进行良好控制的情况下，考虑主压放电灯个个的特性波动，设定理应能预先适合包含金属卤化物急剧蒸发时间的狭小范围时间幅度，并且在该时间幅度中随着慎重考虑了的适当值降低率，使始动时投入的灯电功率降低就可以了。该期间所适用的灯电功率降低率使用比前述降低率更小的中间值。另外，上述时间幅度一般为0.4～4秒左右(始动后为1.4～10秒左右)，选1～2左右(始动后为3～6秒左右)。
这样，即使在金属卤化物急剧蒸发时间稍前阻拦灯电功率，也不会增减输出光到超出所需范围的极端，即在允许范围内。另外，所谓光输出的“允许范围”，是指稳定时输出光的50～200％的范围，优选为50～150％的范围。
关于控制灯电功率的方法灯电功率能通过变更负反馈额定电功率的控制方式中的基准电功率进行控制。另外，在利用本发明的高压放电灯的情况下，由于金属卤化物的蒸气压决定着灯电压，所以，通过控制额定灯电流就能对额定灯电功率进行控制。此外，控制装置能输出用于对开灯装置进行负反馈控制的信号，例如输出PWM控制信号。
关于高温始动本发明提供了在前述室温等低温始动时能解决灯电功率控制问题的方式，在高压金属蒸气放电灯中的所谓热再启动等高温始动时，虽采用任一种方式均可以，但也可以采用以下结构。此外，所谓“高温始动”意味着在高于室温的高温如接近高压放电灯稳定时温度的温度下始动，所以，热再启动就是这个意思。即，高温始动时供给的灯电功率近额定灯电功率。另外，所谓“近额定灯电功率”是指相对额定灯电功率的105～150％的范围。此外，低温始动时和高温始动时的判别能对应于高压放电灯的温度、关灯后经过时间即关灯时间或开灯时流过灯的电流大小等。另外，供给高压放电灯的灯电功率控制始通过在高压放电灯上变化所附加的电压， 就容易进行控制。此外，如果需要，也能相应于高压放电灯关灯经过时间连续地对供给灯电功率进行控制。另外，高温始动时对高压放电灯供给任何程度的灯电功率情况都可以取决于预定实验或模拟等。并且，可以把低温或高温程度与灯电功率的关系作成表格资料存储在存储器中，并根据计算从存储器读取所需资料，就能自动地控制开灯部件。
关于高压金属蒸气放电灯用本发明开通的高压金属蒸气放电灯，是利用其放电媒体中的金属蒸气高压放电发光的高压放电灯。并且，包括放电媒体中含有水银的有水银灯和代替水银而含有第2卤化物的或无水银的灯，本发明可以是任一种灯。下面，对光量上升特性波动大、适用于本发明的、具有特殊效果的无水银灯中放电媒体进行说明。
关于无水银灯中的放电媒体无水银灯中的放电媒体，实质上没有封入水银。所谓“实质上没有封入水银”是指完全没有封入水银，或者，气密容器的内容积每1cc中允许存有不足2mg的水银，优选存有少于1mg的水银。不过，完全不封入水银对环境有利。在利用现有技术中的水银蒸气维持放电灯的电气特性情况下，在电极间距离较小的小形高压金属蒸气放电灯中，气密容器内容积每1cc如果封入20～40mg甚至因情况影响封入50mg以上，都称为水银量实质上少。
随后，封入惰性气体。惰性气体最好是氙气。封入惰性气体的原因是在作为始动气体起作用的同时，刚开灯后能提早光量上升且在稳定开灯中能用作平衡气体。为此，一般要在如5～20个大气压优选8～16个大气压的高压力下封入惰性气体。如果在这个范围内，就能在刚开灯后4秒前提早光量上升，且容易获得汽车前照灯所必需的其前面代表点的光度8000cd。
还要封入金属卤化物。金属卤化物包括至少作为发光金属的卤化物即第1卤化物和形成灯电压用的第2卤化物。适合用于车辆前照灯装置的产生白光的第1卤化物可以使用如钠Na、钪Sc和稀土类金属如镝Dy等组中选择的至少一种发光金属卤化物。也可以把钠Na、钪Sc和铟I(In)的卤化物作为发光金属卤化物封入。
第2卤化物是由蒸气压相对高且可见发光相对少的金属卤化物构成的。用作第2卤化物的金属可以使用如镁Mg、铁Fe、钴Co、铬Cr、锌Zn、镍Ni、锰Mn、铝Al、锑Sb、铍Be、铼Re、镓Ga、钛Ti、锆Zr和铪Hf构成组中选择的1种或多种金属。
如上所述，无水银灯中，由于作为其放电媒体不用现有技术中的水限而封入金属卤化物，用大于额定灯电功率2倍的灯电功率开始开灯时，一时金属卤化物急剧蒸发。并且，这时进行特殊控制时，光输出显著增大，具有所谓急剧增大的特性。
关于高压金属蒸气放电灯其它结构虽对本发明开灯的高压金属蒸气放电灯不是必要条件，但根据需要附加下述结构对用于车辆用前照灯装置特别有效果。
1.关于气密容器气密容器要能形成其内部放电空间，同时，包围放电空间的部分的厚度要较大且具有耐火性，并且是由透光性材料如石英玻璃、透光性陶瓷等构成的。放电空间可以基本是园柱状，轴向中央部的厚度要大于其两侧的厚度。
2.关于电极电极一对对置封装在气密容器两端内部，设定电极距离可以小于5mm，优选为4.2±0.6mm。并且，允许始动时进行直流开灯，在一对电极作为阳极起作用时，即使在供给灯电功率大于额定灯电功率约2倍以上，例如用电极先端轴部形成径大的球状部分也能抵抗这种电功率。
3.关于额定灯电功率额定灯电功率一般小于250W，优选小于100W，小于60W最适合。另外，高压金属蒸气放电灯在用于车辆前照灯装置装置中的情况下，一般小于80W，优选小于60W，小于35W最适合。
4.关于外管外管是从外侧以包围内部具有放电空间的气密容器的方式配置的透光性容器状部件，阻断从气密容器向外部放射的紫外线，并保护气密容器。外管的内部既可以与外气连通，也可以是气密的。
关于开灯电路开灯电路是用于对高压金属蒸气放电灯进行开灯的电路，对高压金属蒸气放电灯控制供给所需的用于维持开灯状态的必要电能。为此，开灯电路相应于前述控制装置的控制能变化供给高压金属蒸气放电灯的灯电功率，同时，根据镇流电阻的功能限流灯电流，就能对高压金属蒸气放电灯进行稳定开灯。另外，高压金属蒸气放电灯的开灯可以采用直流或交流任一种方式附能。例如，始动时所需时间期间直流开灯后也能再切换成交流开灯。无论采用那一种方式，开灯电路都可以根据其控制容易性、正确性及应答性构成电子式。此外，交流电压其波形可以变成矩形波。在高压金属蒸气放电灯稳定开灯中还可以有进行额定电功率控制。
其次，高压金属蒸气放电灯的限流器必须要有与各个高压金属蒸气放电灯上的附加电压形态相应的适当阻抗。不过，因把直流电源的电压值控制到所期望的值且具有有源滤波器作用，在使用开关式稳压器的情况下，由于构成元件的一部分即电感线圈还依靠开关担当限流作用，可以省略外观上的限流元件。
另外，交流开灯时的频率数必须要考虑高压放电灯不会产生音响共鸣现象。在能用于车辆用前照灯装置的高压金属蒸气放电灯具有较小体积放电容器的情况下，如果频率数小于约2kHz，实际上就不会产生问题。
此外，开灯装置的无负荷输出电压可以设定为200～600V的程度。
关于本发明中的其它结构按所需可以附加点火器。在用无水银灯的情况下，即使点火器的脉冲输出电压必须要多少高于有水银灯的情况，也绝不会有成本、大小及重量等实际困难。
关于本发明的作用本发明中，由于相应于高压金属蒸气放电灯光量上升特性的波动控制开灯电路的控制装置使灯电功率降低率特性以适合于该光量上升特性的方式变化，当高压金属蒸气放电灯在室温程度以下的低温状态下始动时，能以适当平滑即依次增加的方式上升光量。并且，由于光量上升途中光量不会临时降低，能提上升到规定光量。
本发明的其它方式中的高压金属蒸气放电灯开灯装置具有控制装置，该控制装置包含有用于检测相当于高压金属蒸气放电灯灯电压的电压的灯电压检测器，该控制装置把大于额定灯电功率的灯电功率从开灯电路供应给高压金属蒸气放电灯进行开灯，随后以按照规定降低率特性依次降低灯电功率下落至额定灯电功率的方式对开灯装置进行控制，同时，相应于灯电压检测器检测出的变化率使上述降低率特性变化。
控制装置包含有用于检测相当于高压金属蒸气放电灯灯电压的电压的灯电压检测器。灯电压检测器所谓的“检测相于高压金属蒸气放电灯灯电压的电压”，不仅能直接检测高压金属蒸气放电灯灯电压，而且也意味着能检测出与开灯电路电源侧等呈现的灯电压成比例的电压。
此外，控制装置能相应于灯电压检测器检测输出的变化率使灯电功率降低率特性变化。即，高压金属蒸气放电灯光量上升特性可以通过计算其灯电压变化率再监视其变化率就能进行判断。灯电压变化率如在短单位时间内把灯电压检测器检测值存储在存储器中，把下一单位时间内的检测值与从存储器中读取的前一检测值进行比较计算，就能计算出灯电压变化率。另外，通过对灯电压检测器的检测值和根据当时目标灯电压计算的目标灯电压进行比较计算，也能计算出灯电压的变化率。
并且，当灯电压变化率大时，光量上升早的话以增大方式校正灯电功率降低率。反之，变化率小时，光量上升延迟的话以减小的方式校正降低率。不过，由于高压金属蒸气放电灯中光量上升特性的波动在其主要影响因素如气密容器形状影响或金属卤化物比率等影响，与灯电压变化率的相关与上述相反，因情况也允许灯电压变化率与灯电功率降低率的关系与上述相反。
另外，也允许控制装置包含有附加在灯电压检测器上的灯电流检测器。而且灯电流检测器不但可以直接检测出高压金属蒸气放电灯实际流过的灯电流，还可以通过检测与灯电流成比例的电流而间接地检测出灯电流。
并且，利用控制装置包含有灯电压检测器和灯电流检测器的方式，就能计算求出投入给高压金属蒸气放电灯的实际灯电功率即灯电功率实值。
另外，在本发明的又一实施形式中，在控制装置上使用主计算机就能容易地进行上述计算。此外，通过在主计算机内的存储器中存储与预定开灯时间相对的目标灯电功率表格资料，经过开灯时间读取表格资料与灯电功率实值进行比较，并以无差值的方式进行负反馈控制，就能按目标灯电功率对高压金属蒸气放电灯进行开灯。
在本发明中，通过构成控制装置，并由控制装置监视灯电压的变化率，判断高压金属蒸气放电灯光量上升特性，且相应于其判断结果以灯电功率降低率适合于光量上升特性的方式进行变化，就能相对高压金属蒸气放电灯光量上升特性波动，自动且适当地调整灯电功率的投入。所以，光量上升不用附加特别的操作，就能平滑进行且能提早光量上升。
本发明的再一实施形式中的高压金属蒸气放电灯开灯装置中的控制装置具有对灯电功率降低率特性进行校正的可变降低率校正器。
在本发明的各实施形式中，由适合于高压金属蒸气放电灯光量上升特性波动的灯电功率降低率规定着能降低灯电功率的适当构成。即，控制装置在权利要求1发明中所述的第2时间段中能按预定第1降低率降低高压金属蒸气放电灯的灯电功率，并且还具有用于把第1降低率校正到第2降低率上的可变降低率校正器。
第1降低率例如可以是标准的降低的率。不过，如果需要，可以相对大于标准降低率，也允许把相反偏小的降低率作为第1降低率。另外，第1降低率可以按形成目标灯电功率的方式进行设定。在这种情况下，目标灯电功率构成方式如下，作为表格资料在相对经过时间把目标灯电功率的推移存储在存储器中，并在经过开灯时间后从存储器中读取表格资料，与灯电功率实值进行比较。并且，相应于两灯电功率差值以能接近目标灯电功率的方式控制投入给开灯电路的电功率。所以，能按第1降低率使灯电功率降低。
第2降低率是用可变降低率校正器对第1降低率校正结果所得降低率。因此，第2降低率是适合于被开灯高压金属蒸气放电灯中光量上升特性的灯电功率降低率。可变降低率校正器的具体结构没有特殊限定，例如可以由定时数电路构成。并且，可变地构成其定时数。定时数可变时，例如使用电子电位器在共控制端处输入灯电压变化率信号，也可以手动赋予相当于变化率信号的输入控制。也可以并列且可切换地配置各个定时数不同的多个定时数电路，并能根据灯电压的变化率选择适当的定时数电路。此外，用可变降低率校正器对目标灯电功率进行校正后，由作动增幅器计算出灯电功率实值与校正后的目标灯电功率的差值，并通过按该差值对开灯电路进行负反馈控制，就能按适合于高压金属蒸气放电灯江量上升特性的降低率降底灯电功率。
另外，在控制装置上使用主计算机的情况下，除了预定目标灯电功率外，还能把校正用不同的多个降低率资料作为表格资料存储在预定的存储器中。并且，相应于灯电压变化率从校正用表格资料中选择读取合适的资料，也能进行与上述同样的校正。
在本发明的实施形式中，当高压金属蒸气放电灯在始动后达到第2时间段时，控制装置的控制处理朝向额定灯电功率开始降低灯电功率时，相对预定的第1降低率，由可变降低率校正器进行校正，按适合于开灯高压金属蒸气放电灯光量上升特性的第2降低率依次降低灯电功率。所以，灯电功率降低平滑且提早。并且容易进行降低率校正且能精确校正。
本发明另一实施形式的高压金属蒸气放电灯包含有由发光金属卤化物构成的第1卤化物和灯电压形成用的第2卤化物，本质上不含水银。
在本发明的另一实施形式中，作为高压金属蒸气放电灯或规定使用无水银灯。在所述使用无水银灯的情况下，由于光量上升特性波动多，所以前述第1实施形式特别有效。
本发明的又一实施形式的高压金属蒸气放电灯开灯装置中，控制把开灯开始后规定时间期的灯电功率维持在最高电功率，随后经规定降低率特性处理依次降低。
在本发明中，所谓“规定时间期间”，对本发明第一实施正式是指说明的第1时间段，如上所述，一般为1～5秒程度，优选为2～4秒程度。实际上，有水银灯与无水银灯的情况是不同的。在前者情况下，始动时最大电功率投入时间为1～2秒程度，而后者情况下为2～5秒程度。并且，在该时间段中进行始动时的控制。
所谓“最高电功率”是指预定的允许范围内的最高电功率，对有水银灯来说适当值是额定灯电功率2倍程度的范围，对无水银灯来说是大于额定灯电功率2倍而不足3倍程度的范围。始动时即开灯开始时进行控制中，通过投入最高电功率变能提早光量上升。另外，所谓“规定降低率特性”是指适合于开灯高压金属蒸气放电灯所有光时上升特性的灯电功率降低率特性。
另外，在本发明中，通过采用上述构成，就能提早始动时的光量上升。
本发明再一实施形式的车辆用前照灯装置具有车辆用前照灯装置主体和配置在车辆用前照灯装置主体上的前述各实施形式中任一形式记载的高压金属蒸气放电灯开灯装置。
所谓“车辆用前照灯装置主体”是指车辆用前照灯装置上除了高压金属蒸气放电灯开灯装置以外的剩余部分。
并且，在本发明中，通过配置前述各实施形式的高压金属蒸气放电灯开灯装置，即使各个高压金属蒸气放电灯上光量上升特性有波动，也能以适合于光量上升时各个高压金属蒸气放电灯所有光量上升特性的灯电功率降低率降低灯电功率。所以，能得到光量上升平滑且提早的车辆用前照灯装置。
图1是表示本发明高压金属蒸气放电灯开灯装置一实施形式的程序电路图；图2是表示图1所示实施形式中目标灯电功率随时间变化的曲线图；图3是图1所示实施形式中高压金属蒸气放电灯纵剖面图；图4A是表示图1所示实施形式中高压金属蒸气放电灯光量上升处于中间类型情况下投入灯电功率与光量相对开灯时间变化的曲线图；
图4B是表示图1所示实施形式中高压金属蒸气放电灯光量上升延迟情况下投入灯电功率与光量相对开灯时间变化的曲线图；图4C是表示图1所示实施形式中高压金属蒸气放电灯光量上升提早情况下投入灯电功率与光量相对开灯时间变化的曲线图；图5是表示本发明用于车辆用前照灯装置情况下的实施形式中整体构成的背侧视图；图6是表示图5所示实施形式中用作车辆用前照灯装置的高压金属蒸气放电灯正视图；图7是表示使用了主计算机本发明另一实施形式中高压金属蒸气放电灯结构的程序电路图；图8是用于说明图7所示实施形式的主计算机作业的流程图；图9A是表示光量上升延迟情况下现有技术中高压金属蒸气放电灯投入灯电功率及光量相对开灯时间变化的曲线图；图9B是表示产生发光情况下现有技术中高压金属蒸气放电灯投入灯电功率及光量相对开灯时间变化的曲线图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施形式进行说明。
第一实施形式参照附图1至图4C详细说明本发明对高压金属蒸气放电灯开灯装置的一本实施形式是用于汽车车辆用前照灯装置中的对无水银灯进行开灯的高压金属蒸气放电灯开灯装置。图1中，DC是直流电源、SW1是电源开关、OC是开灯电路、CC是控制器、IG是放电器、HPL是高压金属蒸气放电灯。下面，对各构成元件进行说明。
直流电源DC是由直流电压12V的储电池组成。
电源开关SW1串联在直流电源DC与后述的开灯电路OC之间，管理高压放电灯HDL的闪烁。
关于开灯电路OC开灯电路OC是由开关稳压器DC/DC和变流器DC/AC组成的。
关于开关稳压器DC/DC
开关稳压器DC/DC是由输出变压器T、转换器Q1、门驱动信号发生电路GDCS、二极管D1和平滑电容器C2作主体构成的。并且在开关稳压器DC/DC输入端并联着电解电容器C1。
输出变压器T的1次卷线wp和转换器Q1串联在电解电容器C1的两端之间。转换器Q1是由MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)构成的。另外，与转换器Q1串联插入着的电阻器R1用于检测转换器电流。门驱动信号发生电路GDGS(GDCS)产生门驱动信号，并附加在转换器Q1的控制门来源之间。并且，相应于从外部控制输入的控制信号能对门驱动信号进行PWW控制。在输出变压器T的2次圈线ws两端串联着二极管D1和平滑电容器C2。
另外，在平滑电容器C2两端间获得由开关稳压器DC/DC升压、控制并平滑化的直流输出电压。
关于变流器DC/AC变流器DC/AC是由全桥形变流器构成，构成包括4个转换器Q2～Q5、门驱动电路GDC1～GDC4、矩形波振荡电路OSC、转换开关SW2、反向电路N和非反向电路Y。4个转换器Q2～Q5由各自的MOSFET构成，且以桥电路方式联接。并且，桥电路输入端联接在开关稳压器DC/DC直流输出端之间。门驱动电路GDC1～GDC4经过反向电路N或非反向电路Y形成后述矩形波振荡电路OSC的输出信号或与直流电位同步的门驱动信号，并给各自对应的转换器Q2～Q5的控制门源间提供门驱动信号，使这些门开通。矩形波振荡电路OSC振荡发出频率数为100Hz～2kHz的矩形波输出信号。转换开关SW2根据选择的矩形波振荡电路OSC输出信号及直流电位，经过反向电路N相对与门驱动电路GDC1及门驱动电路GDC3联接，或者经过非反向电路Y相对与门驱动电路GDC2及门驱动电路GDC4联接。
并且，矩形波振荡电路OSC的输出经过转换开关SW2和反向电路N或非反向电路Y附加在门驱动电路GDC1～GDC4上，从而4个转换器中的Q2和Q5与Q3和Q4相互转换进行变流作业，并从这种构成的桥电路输出端获得交流输出电压。
另外，直流电位经过转换开关SW2和反向电路N或非反向电路Y附加在门驱动电路GDC1～GDC4上，从而因4个转换器中的Q2和Q5开通而Q3和Q4关闭，就能从桥电路输出端获得直流输出电压。根据规定，开灯电路OC选择直流输出和交流输出任一方，都能对后述的高压放电灯HPL进行直流开灯或交流开灯。
关于控制器CC控制器CC构成包括灯电压检测器LVD、灯电流检测器LCD、开灯检测器LD、开灯时间计时器OT、关灯时间计时器LOT、目标灯电功率计算器LWG、实际灯电功率计算器LWO、灯电压变化率检测器VLRD、灯电压变化率校正器LWVC以及灯电功率调整器LPR。
关于灯电压检测器LVD灯电压检测器LVD是由能获得开关稳压器DC/DC直流输出电压的平滑电容器C2两端间连接着的一对电阻器R2、R3的串联电路构成，并能在电阻器R的两端获得与高压放电灯HPL灯电压成比例的分电压。
关于灯电流检测器LCD灯电流检测器LCD是由在开关稳压器DC/DC直流输出和变流器DC/AC直流输入端间串联插入的电阻器R4构成，电阻器R4的电压下降与灯电流成比例。
关于开灯检测器L开灯检测器LD相应于灯电压检测器LVD的检测输出而作动。即，高压放电灯HPL放电开始时，其电极间呈现的电压形成明显低于其以前呈现的无负荷电压的灯电压。所以，开灯检测器LD监视灯电压检测器LVD的检测输出，例如，接受到检测输出迅速降低就能检测到高压放电灯HPL已经开灯。
关于开灯时间计时器OT开灯时间计时器OT在获取开灯检测器LD输出就开始计时作业，对高压放电灯HPL的开灯时间进行计时。并且，把计时输出传送给后述的目标灯电功率设定电路TLP和转换开关SW2。
关于关灯时间计时器LOT关灯时间计时器LOT在开灯检测器LD的消失后开始计时作业，对高压放电灯HPL的关灯时间进行计时。并且把该计时输出传送给开灯时间计时器OT，相应于关灯时间变更开灯时间计时器OT的初期值。
关于目标灯电功率计算器LWG目标灯电功率计算器LWG是为计算目标灯电功率而配置的。并且，该目标灯电功率计算器LWG也具有目标灯电压的资料，目标灯电压资料经过灯电压变化率校正器LWVC，输入线灯电功率调整器LPR。
另外，目标灯电功率计算器LWG如图2所示，从室温程度的低温下始动时开始预赋目标灯电功率特性。并且，目标灯电功率特性虽在图中未表示，但按细分阶段状变化进行设定。该目标灯电功率特性包括第1时间段中的目标灯电功率a、金属卤化物急剧蒸发时间段中的目标灯电功率b和第2时间段中的目标灯电功率c。
目标灯电功率a规定为从开灯至5秒前的第1时间段所理应投入的最大电功率。并且，在高压金属蒸气放电灯HPL的额定灯电功率为35W的情况下，最大电功率设定为额定灯电功率的2.5倍，一定为85W。
目标灯电功率b规定为在接续目标灯电功率a期1.5秒间构成的、金属卤化物急剧蒸发时间段中理应投入的的灯电功率。并且，按4W/秒的降低率直线降低，目标灯电功率b终期灯电功率降低到79W。
目标灯电功率c规定为续接目标灯电功率b期44秒间构成的、第2时间段中理应投入的灯电功率。并且，目标灯电功率c终期依次降低至额定灯电功率35W。因此，第2时间段中的目标灯电功率c能够规定后述的第1降低率。该第1降低率最初较大，依次变小。所以，高压金属蒸气放电灯在具有标准光量上升特性的情况下，设定为从开灯开始后光量上升开始能在平滑光量增大着的50秒间稳定开灯。
关于实际灯电功率计算器LWO实际灯电功率计算器LWO配置成能根据灯电压检测器LVD和灯电流检测器LCD的检测输出计算实际灯电功率的方式。并且，实际灯电功率计算器LWO的输出在后述灯电功率调整器LPR一方的输入端进行输入。
关于灯电压变化率检测器VLRD灯电压变化率检测器VLRD是对灯电压检测器LVD的检测输出与从目标灯电功率计算器LWG获取的目标灯电压进行比较计算而检测灯电压变化率的构件。并且相当于所获取的灯电压变化率的电压控制输入给后述的灯电功率变化率校正器LWVC。
关于灯电功率变化率校正器LWVC灯电功率变化率校正器LWVC是由具有电子容量的定时数电路构成的。定时数电路包括有电子体积EVR和电解电容器C的串联电路，其两端间附加有作为作业电源的电压，该电压相当于目标灯电功率计算器LWG输出的目标灯电功率。并且，在电子体积EVR控制端联接着灯电压变化率检测器VLRD的输出端。此外，对相当于灯电压变化率的电子体积EVR进行控制输入。另外，电子体积EVR的控制量与灯电压变化率关系虽是以能进行预定相关作业的方式构成的，但根据需要可以适当操作进行变更。
关于灯电功率调整器LPR灯电功率调整器LPR由作业增幅器DFA构成。并且在其另一方的输入端即反向输入端进行灯电压变化率校正器LWVC输出电压的输入。另外，在前述一方输入端即非反向输入端进行相当于实际灯电功率的电压输入。并且在其输出端输出校正过的目标灯电功率与实际灯电功率的差值。输出端联接着开关稳压器DC/DC的门驱动信号发生电路GDCS的控制输入端。
此外，从灯电功率计算器LWO得出的实际灯电功率输出与用灯电功率变化率校正器LWVC校正了的目标灯电功率计算器LWG的输出，在灯电功率调整器LPR的差动增幅电路DFA各自输入端输入，就能把相应于这些差值的输出在开关稳压器DC/DC的门驱动信号发生电路GDCS的PWM控制端进行控制输入。所以，使开关稳压器DC/DC的直流输出电压进行PWM控制，实际灯电功率变能变化接近校正了的目标灯电功率。
关于放电器IG放电器IG是惯用结构，电源开关SW1闭合开始作业，产生所需所的始动脉冲。把所产生的始动脉冲附加在后述的高压金属蒸气放电灯HPL上。
关于高压金属蒸气放电灯HPL高压金属蒸气放电灯HPL具有图3所示的结构。也就是说，高压金属蒸气放电灯HPL具有气密容器1、密封金属箔2、电极3、3以及外部导入线4。
气密容器1是由包围部1a和一对封固部1b、1b构成的。包围部1a是中空纺缍形，形成有内部轴向细长圆柱状放电空间1c。一对封固部1b、1b与包围部1a两端成一体。
密封金属箔2是由扁状钼箔构成的，并采用减压封固法气密过埋设在气密容器1的一对封固部1b、1b内部。
一对电极3、3，轴部3a直杆状，且成弧形起点的先端3b在小于轴部3a直径1/2为半径的半球状曲面内形成电极轴部的先端整体；并且通过基端3c埋设支撑于气密容器1的一对封固部1b、1b中，而先端侧从气密容器1的包围部1a突出到放电空间1c内，就能以电极间距离小于5mm的方式对置电极。此外，电极3、3各自的基端与密封金属箔2的一端相连。
外部导入线4先端焊接在密封金属箔2的另一端，并从气密容器1的封固部1b向外部引导。
气密容器1a(1)内封入有作为放电媒体的发光金属和形成灯电压用的金属卤化物以及氙。
实施例气密容器1石英玻璃制，外径6mm，内径2.7mm，包围部长度7.0mm。
电极3钨制的，轴部直径0.35mm，成为弧形起点的先端的曲面半径0.175mm，电极间距离4.2mm，突出长度1.4mm。
放电媒体金属卤化物ScI3-NaI-ZnI2＝0.4mg氙气25℃下10个气压。
电气特性灯电功率35W、灯电压42V(任何一项稳定时)。
关于电路作业关于低温始动时的电路作业在室温以下的低温始动时，由于前次关灯后要完全经过一定时间，所以，高压金属蒸气放电灯HPL至少冷却至室温程度。在这种状态下，当电源开关SW1闭合时，开灯电路OC的开关稳压器DC/DC作动把所需要的被控制的直流电压附加在变流器DC/AC的输入端间。转换开关SW2由于切换到图1所示下侧，变流器DC/AC的转换器Q2、Q5接通，而转换器Q3、Q4断开。因此，变流器DC/AC作为单直流开关电路而起作用，附加上放电器IG及高压金属蒸气放电灯HPL的直流电压。并且，把从放电器IG高压金属蒸气放电灯HPL高压金属蒸气放电灯HPL放电器IG产生的高压脉冲电压附加在高压金属蒸气放电灯HPL上。所以，高压金属蒸气放电灯HPL始动并在直流电压下进行开灯。即，进行直流开灯。另外，高压金属蒸气放电灯HPL一旦进行开灯，由于办出端的电压下降到灯电压，所以，放电器IG停止产生高电压脉冲作动。
当高压金属蒸气放电灯HPL开灯时，开灯检测器LD对此进行检测，开灯时间计时器OT开始计时作业的同时，关灯时间计时器LOT结束计时作业，相应于关灯时间变更开灯时间计时器OT的初期值。此外，低温始动时的初期值定为开灯时间是0秒。
随后，一旦开灯时间计时器OT进行规定时间的计时作业，控制输入从开灯时间计时器OT输入给转换开关SW2，转换开关SW2切换到图1所示的下侧。从而把矩形波振荡电路OSC的输出信号经由转换开关SW2、反向电路N及非反向电路Y，附加在变流器DC/AC的门驱动电路GDC1～GDC4上。因此，由于相应于矩形波振荡电路OSC的输出信号开通、断开，转换器Q2、Q5和Q3、Q4根据门驱动信号被驱动进行相互开通、断开，所以能开始变流作业。因此，高压金属蒸气放电灯HPL切换成交流开灯。
一方面，开灯时间计时器OT在累计开灯时间的同时把该累计值即开灯时间每次都传送给目标灯电功率计算器LWG。目标灯电功率计算器LWG接受开灯时间并输出对应于该时间的目标灯电功率，同时，输出目标灯电压。此外，目标灯电功率作为其作业电源被附加给灯电功率降低率校正器LWVC。另外，目标灯电压输入到后述的灯电压变化率检测器VLRD。
在灯电压变化率检测器VLRD上进行灯电压检测器LVD的检测输出，或者为了把来自目标灯电功率计算器LWG的目标灯电压进行输入而使灯电压变化输出。并且，灯电压的变化率控制输入给可变降低率校正器LWVC。所以，从降低率校正器LWVC输出的目标灯电功率能以适合于高压金属蒸气放电灯HPL光量上升特性的方式被校正，并输入给灯电功率调整器LPR另一方的输入端。
另一方面，灯电压检测器LVD和灯电流检测器LCD的检测输出由于是输入给实际灯电功率计算器LWO的，所以，通过两者加算计算出实际灯电功率，并输入给灯电功率调整器LPR一方的输入端。
在灯电功率调整器LPR中把被校正后的目标灯电功率和实际灯电功率输入给各自的输入端，且输出它们的差值。并且，该差值再输入到开关稳压器DC/DC的门驱动信号发生电路GDCS控制输入端。
当上述差值输入到开关稳压器DC/DC的门驱动信号发生电路GDCS的控制输入端时，使开关稳压器DC/DC进行PWM控制，向差值变的0的方向变化直流输出。所以，高压金属蒸气放电灯HPL被投入以适合于其光量上升特性方式被校正的目标灯电功率。因此，高压金属蒸气放电灯HPL如图4A、4B、4C所示，随着开灯时间经过，进行开灯的高压金属蒸气放电灯HPL按照以适合于所有光量上升特性方式被校正的目标灯电功率，在把变化的灯电功率控制降低到所期望的同时进行开灯。所以，高压金属蒸气放电灯HPL的光量平滑且提早。
下面参照图4A-4C，对以适合于高压金属蒸气放电灯HPL光量上升特性方式被校正时投入电功率(纵轴用W表示)和光量上升(纵轴用1×表示)的关系进行说明。图4A是具有中间光量上升特性的高压金属蒸气放电灯的情况，图4B是具有延迟光量上升特性的高压金属蒸气放电灯的情况，图4C是具有提早光量上升特性的高压金属蒸气放电灯的情况。
目标灯电功率如图4A所示，下面对符合光量上升中间提早的高压金属蒸气放电灯KPL设定的情况进行说明。即，图4A的情况下，高压金属蒸气放电灯HPL实际灯电压变化基本等于目标灯电压。为此，灯电压变化率检测器VLRD的输出变小。与此相伴，由于给降低率校正器LWVC的控制输入减小，所以，其定时数电路的电阻值基本维持中间值。并且，对目标灯电功率并不全都进行校正，校正进行到若干程度停止。另外，表示从灯电功率降低开始至达到额定灯电功率前的灯电功率降低时间为t1，是中间值。
如图4B所示，在高压金属蒸气放电灯HPL的光量上升延迟的情况下，实际灯电压方变得小于目标灯电压，与此相应的输出产生于灯电压变化率检测器VLRD。为此，降低率校正器LWVC的电子体积阻抗值变大，且定时数变大。所以，对高压金属蒸气放电灯HPL的投入电功率增加减缓。另外，灯电功率的降低时间为t2，是相对大的值。
如图4C所示，在高压金属蒸气放电灯HPL的光量上升提早的情况下，实际灯电压方变得大于目标灯电压，与此相应的输出产生于灯电压变化率检测器VLRD。为此，降低率校正器LWVC的电子体积阻抗值变小，且定时数变小。所以，对高压金属蒸气放电灯HPL的投入电功率的增加变早。另外，灯电功率的降低时间为t3，是相对小的值。
在图4A-4C任一情况下，以适合于高压金属蒸气放电灯HPL光量上升特性的方式使灯电功率降低的结果，光量上升平滑进行，同时也能提早。
图5和图6是表示本发明车辆用前照灯装置另一实施形式形态的汽车用前照灯装置，图5是背面斜视图，图6是表示高压金属蒸气放电灯的正视图。在各图中，11是车辆用前照灯装置，12是车辆用前照灯装置，13A、13B是高压放电灯开灯装置。
车辆用前照灯装置11构成包括前面透明仪表板11a、反射镜11b、11c、灯座11d和安装部11e等。前面仪表板11a是与汽车外面相吻合的形状，具有所需光学部件如棱镜。反射镜11b、11c配置在每个高压金属蒸气放电灯12上，按能获得各自所要求配光特性的方式构成。灯座11d联接在高压金属蒸气放电灯开灯装置的输出端，并联接着图6所示高压金属蒸气放电灯12的模具12d上。安装部11e是用于把车辆用前照灯装置主体11安装在汽车等车辆规定位置上的部件。
图6中，高压金属蒸气放电灯12构成包括发光管12a、外管12b、导线12c和外壳12d等。发光管12a具有与图3同样的结构，一端部支撑于外壳12d上。外管12b包围着发光管12a的外侧。导线12c从发光管12a的另一端部导出，并沿发光管12a联接着外壳。另外，参照标号12c1是指绝缘管。外壳12d从车辆用前照灯装置主体11的背面安装在反射镜11b、11c上，同时，从外壳12d背面灯座11d。此外，把2灯的高压金属蒸气放电灯12安装在车辆用前照灯装置主体11上，构成4灯式车辆用前照灯装置。各高压金属蒸气放电灯12的发光部基本位于前照灯装置主体11的反射镜11b、11c焦点处。
高压金属蒸气放电灯开灯装置13A、13B是由除了高压金属蒸气放电灯以外的剩余部分构成的，并各自具有图1所示电路结构，在收置于金属制容器13a内的同时，使高压金属蒸气放电灯12赋能开灯。
下面，参照图7、图8，详细说明由主计算机构成图1实施形式控制电路CC的本发明另一实施形式。图1所示实施形式中的开灯检测器LD、开灯时间计时器OT、关灯时间计时器LOT、目标灯电功率计算器LWG、实际灯电功率计算器LWO、灯电压变化率检测器VLRD、灯电压变化率校正器LWVC，在图7所示实施形式中以主计算机MC分别执行的功能分程序来表示。并且，在该主计算机MC内设置有表格存储器，在实现实际灯电功率计算器LWO功能和灯电功率变化率校正器LWVC功能时使用其中存储的信息。后面对此进行详细说明。
在图7所示主计算机MC上，与图1所示实施形式相同，提供来自灯电压检测器LVD的检测输出、来自灯电流检测器LCD的检测输出。在主计算机MC内，把灯电压检测器LVD的检测输出用于开灯检测和灯电压变化率检测，也用于实际灯电功率计算；把灯电流检测器LCD的检测输出用于实际灯电功率计算。
下面，参照图8流程说明图7所示实施形式中主计算机MC的作业。一旦接通电源开关SW1，也就把能把电源供应给主计算机MC，使主计算机MC内的CPU按照程序存储器中存储的程序启动。在最初步骤S1中，监视来自灯电压检测器LVD的电压，检查高压金属蒸气放电灯HPL即本实施例中的无水银灯是否已开灯。
一旦检知高压金属蒸气放电灯HPL已开灯，就进入随后的步骤S2，使主计算机MC内的关灯时间计时器LOT停止作业的同时，把关灯时间计时器LOT的计时内容作为初期值输送给开灯时间计时器OT，根据该初期值使开灯时间计时器OT开始作业。在这种情况下，如果高压金属蒸气放电灯HPL的温度为室温程度，就会使前述灯HL低温始动，转换开关SW2根据开灯时间计时器OT的输出切换到下侧，使灯HPL直流开灯。因此，这时的开灯时间计时器OT的初期值为零秒。一旦开灯时间计时器OT进行规定时间计时，转换开关SW2就根据开灯时间计时器OT的输出切换到上侧，使灯HPL按矩形波振荡电路OSC的输出进行交流开灯。
一旦开灯时间计时器OT开始计时，作业就进行下面的步骤S3、S4。在步骤S3中，相应于开灯时间计时器OT的输出执行目标灯电功率计算器LWG功能。
使灯HPL关灯后经过时间达到一定程度长以上时，由于灯HPL的温度降低至室温，所以，理应供给灯HPL的电功率即目标灯电功率供应达到如图4A-4C任一初期的最大电功率。
另一方面，如果经过时间短时，灯HPL的温度还没有降低到室温，就不必给灯HPL供给大的始动电功率，只供给接过额定灯电功率的电功率就可以了。
在使用主计算机MC的实施形式中，开灯时关灯时间计时器LOT计时内容与理应供给的目标灯电功率的关系预先存储在表格存储器中，根据开灯时间计时器OT的计时内容从该表格中读取目标灯电功率资料和目标灯电压资料，获取计算输出。
与此同时，在步骤S4中使用来自电流、电压检测电路LVD、LCD的检测输出执行实际灯电功率计算器LWO的功能，并计算实际灯电功率。
把根据目标灯电功率计算功能执行获取的目标灯电压资料，在随后步骤S5中从灯电压检测电路LVD输出，同时，被用于执行灯电压变化率检测器VLRD功能。在该实施例中，以目标灯电压为基准计算实际灯电压在经过时间中的变化率。
把步骤S5获取的灯电太变化率列表资料与执行目标灯电功率计算功能获取的目标灯电功率资料一起，用于执行随后步骤S6中灯电压变化率校正器LWVC功能。在该实施例中，把目标灯电功率校正资料和灯电压变化率资料的关系预先存储在表格存储器M中，根据灯电压变化率资料，从表格存储器M中获取目标灯电功率变化率(降低率)校正资料。
此外，以上说明的灯电压变化率是根据从开灯时间计时器OT每输出如1秒的时刻资料进行计算的，以此为基础进行灯电功率控制。但是，也可以不根据每1秒灯电压变化率对灯电功率进行每次控制，例如，根据每数秒分组的灯电压变化率对灯电功率进行控制。在这种情况下，在表格存储器M中存储并读取相对分组灯电压变化率至少2个以上限定数的校正后灯电功率降低率。
根据该变化率校正后资料对下次步骤S7中目标灯电功率进行校正，并把与资料对应的电压值提供给差动增幅器DFA的非反向输入端。
在随后的步骤S8中，把相应于执行实际灯电功率计算器LWO功能获取的实际灯电功率的电压值提供给差动增幅器DFA的反向输入端，把校正后目标灯电功率与实际灯电功率的差值列表的电压作为差动增幅器DFA的输出，并在开关稳压器DC/DC的门驱动信号发生电路GDCS的PWM控制端输入。所以，相对目标灯电功率，在实际灯电功率低的情况下，利用PWM控制，增大供给灯HPL的脉冲幅并使供给电功率增加。反之，在实际电功率高的情况下，脉冲幅变小，削减供给电功率。
之后，在步骤S9中检查灯电功率调整信号是否是从差动增幅器DFA输出，如果是就返回步骤S3、S4并反复进行以后的控制。另一方面，如果灯HPL的开灯处于规定的正常状态，从差动增幅器DFA没有输出灯电功率调整信号，结束主计算机MC的控制，灯HPL利用额定电功率持续开灯。
根据本发明的一实施形式，具有控制装置，该控制装置把比额定灯电功率更大的灯电功率从开灯电路供应给高压金属蒸气放电灯进行开灯，且随后按规定降低率特性依次降低灯电功率，控制开灯电路能把灯电功率降落到额定灯电功率，同时，相应于高压金属蒸气放电灯中光量上升特性的波动能变化上述降低率特性，从而能相应于高压金属蒸气放电灯中光量上升特性的波动使灯电功率的提高率变化；采用这种形式，就能提供从开灯开始至稳定开灯光量平滑且较提早的高压金属蒸气放电灯开灯装置。
根据本发明的另一实施形式，具有控制装置，该控制装置包含有对相当于高压金属蒸气放电灯的灯电压进行电压检测的灯电压检测器，并且该控制装置把比额定灯电功率更大的灯电功率从开灯电路供应给高压金属蒸气放电灯进行开灯，且随后按规定降低率特性依次降低灯电功率，控制开灯电路能把灯电功率降落到额定灯电功率，同时，相应于高压金属蒸气放电灯中光量上升特性的波动能变化上述降低率特性，从而提供的高压金属蒸气放电灯开灯装置能相对高压金属蒸气放电灯中光量上升特性进行自动对应，不用特别的操作就能控制成从开灯开始至稳定开灯光量平滑且较提早的方式。
根据本发明的又一实施形式，附加的控制装置具有对灯电功率降低率特性时进行校正的可变降低率校正器，从而能提供从开灯开始至稳定开灯光量平滑且较提早的高压金属蒸气放电灯开灯装置。
根据本发明的再一实施形式，附加的高压金属蒸气放电灯含有灯电压形成用第2卤化物且本质上不含水银，所以，虽然光量上升特性易于产生波动，但在要求使用对环境污染小的高压金属蒸气放电灯的情况下，能提供从开灯开始至稳定开灯光量平滑且较提早的高压金属蒸气放电灯开灯装置。
根据本发明的再一实施形式，附加的控制装置把把开灯开始后规定时间期间的灯电功率维持在最高电功率，并随后按规定降低率特性依次降低，从而能提供始动时光量上升提早的高压金属蒸气放电灯开灯装置。
根据本发明的再一实施形式，具有车辆用前照灯装置主体和配置在车辆用前照灯装置主体上的前述本发明任一实施形式的高压金属蒸气放电灯开灯装置，从而能提供具有前述任一实施形式效果的车辆用前照灯装置。
权利要求
1.一种高压金属蒸气放电灯开灯装置，其特征在于，具有高压金属蒸气放电灯(HPL)、开灯电路(OC)和控制装置(CC)；开灯电路(OC)对高压金属蒸气放电灯赋能；控制装置把大于额定灯电功率的灯电功率从开灯电路供给高压金属蒸气放电灯进行开灯，并控制开灯电路能使随后的灯电功率按规定降低率特性依次减小能下落到额定灯电功率，同时，能相应于高压金属蒸气放电灯中光量上升特性的波动使上述降低率特性变化。
2.一种高压金属蒸气放电灯开灯装置，其特征在于，具有高压金属蒸气放电灯(HPL)、开灯电路(OC)和控制装置(CC)；开灯电路(OC)对高压金属蒸气放电灯赋能；控制装置包含有对相当于高压金属蒸气放电灯的灯电压进行电压检测的灯电压检测器(LVD)，并且该控制装置把比额定灯电功率更大的灯电功率从开灯电路供应给高压金属蒸气放电灯进行开灯，且随后按规定降低率特性依次降低灯电功率，控制开灯电路能把灯电功率降落到额定灯电功率，同时，相应于灯电压检测器检测输出的变化率使上述降低率特性变化。
3.根据权利要求1或2所述的高压金属蒸气放电灯开灯装置，其特征在于，前述控制装置(CC)具有对灯电功率的降低率特性进行校正的可变降低率校正器(LWVC)。
4.根据权利要求1或2所述的高压金属蒸气放电灯开灯装置，其特征在于，前述高压金属蒸气放电灯(HPL)含有由发光金属卤化物组成的第1卤化物和形成电压用的第2卤化物，本质上不含水银。
5.根据权利要求1或2所述的高压金属蒸气放电灯开灯装置，其特征在于，前述控制装置(CC)在开灯开始后的规定时间期间把灯电功率维持在最高电功率，随后按规定降低率特性依次降低灯电功率。
6.根据权利要求5所述的高压金属蒸气放电灯开灯装置，其特征在于，前述最高电功率在前述高压金属蒸气放电灯额定电功率的2至3倍范围内。
7.根据权利要求5所述的高压金属蒸气放电灯开灯装置，其特征在于，前述第1卤化物包括从钠、钪、铟和镝稀土类金属构成组中选择的至少一种卤比物。
8.根据权利要求5所述的高压金属蒸气放电灯开灯装置，其特征在于，前述第2卤化物包括从镁、铁、钴、铬、锌、镍、锰、铝、锑、铍、铼、镓、钛、锆和铪构成组中选择的1种或多种金属。
9.根据权利要求5所述的高压金属蒸气放电灯开灯装置，其特征在于，还封入有包括始动发光用氙气的惰性气体。
10.根据权利要求1或2所述的高压金属蒸气放电灯开灯装置，其特征在于，前述控制装置(CC)包含主计算机(MC)。
11.根据权利要求10所述的高压金属蒸气放电灯开灯装置，其特征在于，前述主计算机(MC)具有存储对应于前述灯电压变化率的灯电功率校正值的表格存储器(M)。
12.一种车辆用前照灯装置，其特征在于，具有车辆用前照灯装置主体(11)和在车辆用前照灯装置主体上配置的权利要求1或2记载的高压金属蒸气放电灯开灯装置(13A、13B)。
13.一种高压金属蒸气放电灯开灯装置，其特征在于，具有高压金属蒸气放电灯(HPL)、开灯电路(OC)和主计算机(MC)；开灯电路(OC)对高压金属蒸气放电灯赋能；主计算机把大于额定灯电功率的灯电功率从开灯电路供给高压金属蒸气放电灯进行开灯，并控制开灯电路能使随后的灯电功率按规定降低率特性依次减小能下落到额定灯电功率，同时，能执行相应于高压金属蒸气放电灯中光量上升特性的波动使上述降低率特性变化的功能。
14.一种高压金属蒸气放电灯开灯装置，其特征在于，具有高压金属蒸气放电灯(HPL)、开灯电路(OC)、灯电压检测器(LVC)和主计算机(MC)；开灯电路(OC)对高压金属蒸气放电灯赋能；灯电压检测器对相当于高压金属蒸气放电灯的灯电压进行电压检测；主计算机把比额定灯电功率更大的灯电功率从开灯电路供应给高压金属蒸气放电灯进行开灯，且随后按规定降低率特性依次降低灯电功率，控制开灯电路能把灯电功率降落到额定灯电功率，同时，执行相应于灯电压检测器检测输出的变化率使上述降低率特性变化的功能。
15.根据权利要求13或14所述的高压金属蒸气放电灯开灯装置，其特征在于，前述主计算机(MC)执行对灯电功率降低率特性进行校正的可变降低率校正功能。
16.一种高压金属蒸气放电灯的开灯方法，其特征在于，包括把大于额定灯电功率的灯电功率供应给高压金属蒸气放电灯进行开灯；检测前述高压金属蒸气放电灯的灯电压；参照被检测出的灯电压的同时按规定降低率特性依次降低被供给的灯电功率；相应于被检测出的灯电压的变化率使上述灯电功率的降低率特性变化。
全文摘要
一种高压金属蒸气放电灯开灯装置具有控制装置(CC)，该控制装置(CC)把大于额定灯电功率的灯电功率从开灯电路(OC)供给高压金属蒸气放电灯(HPL)进行开灯，并控制开灯电路(OC)能使随后的灯电功率按规定降低率特性依次减小能下落到额定灯电功率，同时，能相应于高压金属蒸气放电灯(HPL)中光量上升特性的波动使上述降低率特性变化。
文档编号H05B41/288GK1531384SQ20041003975
公开日2004年9月22日 申请日期2004年2月25日 优先权日2003年2月25日
发明者石冢明朗 申请人:哈利盛东芝照明有限公司