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HID/2005

• 　HID化の検討　at 2008 
  　
• 　HIDの諸特性　（D2にのついてのみ）
  
  HIDは自動車用以外にトンネル内照明、外灯等でも実用化されています。ここでは、自動車用、特にECE規格99適合のD2R/D2Sバーナーについて記載しています。一部は、D4規格にも言及しています。
  　

  動作原理	蛍光灯と同様な放電管であり、フィランメントが発熱・発光するH4ハロゲン・ランプとは動作原理が異なります。　蛍光灯と同じ様に始動時には高い電圧パルスを印加して、放電を開始させて、以降は比較的低い電圧パルスで駆動します。蛍光灯と同じ様に点滅を繰り返しています。　回路はバラスト（AC電源の作成）と、イグナイター（起動時の高圧を作成）から構成されます。
  規格	HIDには、メタルハライド・ランプと高圧ナトリウム・ランプがあり、自動車用は高演色メタルハライド・ランプです。
  D1	最初の規格：バラストとイグナイターは同一筐体
  D2	最も一般的、電気的特性はD1と同一だが、バラストとイグナイターを別筐体にするとが可能。高演色メタルハライド・ランプであり、ECE規格：カテゴリー99で規格化
  D4	メタルハライドを使用しない規格、ECE規格としては2004年に策定
  メタルハライド	水銀化合物
  周波数	数100Hzの方形波
  始動時電圧	数10kVの高電圧パルスを印加して、放電を開始
  始動電流 （始動電力）	D2：5.5A~7A（66W~84W）
  定格電圧	D2：85V、D4：42V

  　

• 　数10kVの高電圧パルスは何故必要なのか？
  
  HIDの起動させる、つまりは、放電を開始するには、2kV〜5kVのパルスで充分であるが、自動車用HIDでは、下記のECE規格：99を満たす為に、数10kVが必要です。
  
  　
• 　ECE規格99と、始動電流
  
  ECE規格：99では、点灯後1秒：25%、点灯後4秒：80%の全光束を出力する必要があるので、始動後、10秒程度までには、定格の数倍の電流を流しています。5.5A~7A（66W~84W）
  
  　
• 　インバータ方式の蛍光灯のように数10kHzでの点灯はできないのか？
  
  インバータ方式の蛍光灯と同様に数10kHzの周波数での点灯では、音響的共鳴が発生し、ちらつき、立消え、バーナー破損の不具合が発生する。　また、この共鳴周波数はバーナーの計時変化と共に変化するので、共鳴を避けて、高周波数で点灯することは、コスト的に、不可能です。
  
  　
• 　公称寿命時間への疑問
  
  高電圧での始動を行っている自動車用HIDでも、この公称寿命時間が適応できるのでしょうか？　実は点滅を繰り返すと、公称寿命時間は係数をかけてやる必要があります。詳細は下記に、別途記述。　以外と短いです。
  
  　
• 　光源の比較
  　

  	HID（D2R）	HID（D4）	H4ハロゲン
  定格電力	35W	35W	55W/60W
  立ち上げ時の電力	75W　MAX	90W　MAX	55W/60W
  ２次側・定格電圧	85V	42V	---
  ２次側・定格電流	0.41A	0.83A	---
  全光束	3,200lm	3,200lm	1,500lm
  立ち上がり：１秒後	定格時の25%以上	定格時の25%以上	規格無し
  立ち上がり：４秒後	定格時の80%以上	定格時の80%以上	規格無し
  色温度	4,500K〜12,000K	4,500K〜12,000K	3,200K〜8,000K
  公称寿命	2000時間	2000時間	300時間

  　

• 　HIDの欠点
  　

  点灯してから、所定の発光量に達するまで、約３分〜4分（安定時の全光束の80%に達するまでの時間）が必要	バーナー内の温度、圧力が規定値まで上昇する時間
  消灯後、再点灯までには、12分程度が必要（12分間は消灯のままとなる）	点灯している時点では、バーナー内の温度、圧力が高く、点灯（放電を開始させる）する為に必要な電圧が高くなっており、温度、圧力が低下するために必要な時間
  始動電流は大きいが対策は無い	5.5A~7A（66W~84W）

  　

• 　オートバイで使用する場合の問題点
  　

  対応策	理由
  セル動作時にヘッドライトをOFFにする機能を動作しない様にする	不意のエンジン停止時の再始動時に、HIDを再起動させない為
  防水処理	自動車用HIDの流用、あるいは安価なHIDユニットの場合には防水処理は必須
  防震処理	振動対策

  　

• 　HIDの諸特性
  　

  設置角度と全光束		設置角度（水平~垂直）による変化は無い
  始動時間		全光束が80%に達するまでの時間：約3分〜4分
  再始動時間		ON --> OFF -->ON の時間：約12分
  立消特性	減少	蛍光灯の様にAC電源の周期でON/OFFを繰り返しています。電圧上昇、電圧低下により、チラツキが発生したり、立消え（OFF、再点灯と繰り返すこと）が発生します。
  	立消電圧	２次側電源が定格電圧の70%~80%程度で立ち消え
  	瞬停	瞬間的に電源が落ちた場合には、半サイクル以上の瞬停で、立ち消えとなります。　100Hzで駆動している場合には、5mSecの瞬停で、立ち消えとなります。
  電極の消耗		定格電圧範囲より高くても、低くても、電極が消耗して、バーナーの寿命が短くなります。電源電圧が高すぎる場合：過負荷点灯となり電極が損耗、発光管が劣化。電源電圧が低すぎる場合：始動、立消性能などが最適設計から外れるため電極が損耗、使用中に始動電圧が上昇し、始動困難となる。
  残存率		点滅頻度が高くなると、公称寿命時間は低下します。　点灯して10時間連続使用時値が公称寿命時間です。　点滅頻度2倍、かつ、点灯時間半分（2回点灯、５時間ずつの使用）で、公称寿命時間の75%に短縮されます。　　 乱暴なことを言えば、（10回点灯、1時間ずつの使用）では、10%となり、H4バルブの公称寿命時間より短くなります。

   
  全光束：光源からの全ての光（単位：ルーメンス）
  立消え電圧；２次側の電圧であり、バラストには安定化回路が搭載されているので、１次側電源電圧（12V：バッテリーから供給）の電圧低下が、即、2次側電圧の低下、立消えになるものではありません。
  
  　

• 　HIDの故障モードと保護回路
  
  HIDの故障モードと搭載されている保護回路は以下のとおりです。
  　

  回路	動作
  無始動時検出・回路停止機能	点灯スイッチ：ON後、１秒以内の点灯しない場合には、数10kHzの高電圧パルスを停止する。 停止できない場合には、バラスト、イグナイターの絶縁劣化が起こる
  スローリークランプ検出・回路停止機能	バ−ナーの劣化、寿命末期に微細なクラック等が発生して、封止物質がリークした場合には、回路を停止させる。
  出力短絡検出・回路停止機能	インバーター、イグナイターの回路故障時の検出・回路の停止機能
  防湿機能・防水機能	シリコンを充填して、モールドタイプにする
  耐振動・衝撃機能	通常は、放熱性の確保も兼ねて、オートバイのCDI・イグニッションの様にシリコンが充填されている。

  　

• 　HIDの設置
  　

  バラストの設置箇所の確保	フルカウル、あるいは、セミカウルを搭載している場合には、カウル内に搭載が可能、ネイキッドの場合にはライトカウルの裏側に設置。　イグニッション・コイルの場所は推奨できない。理由は高圧配線がステムの動作に合わせて、動き、故障の可能性が高くなるからです。
  バーナー	自分でH4台座、遮光板を改造するなら、D2R、D2Sが廉価、D2Sは遮光が無い。　市販のH4対応バーナーでは、配線一体型で、補修部品としてのバーナーが高価な場合があります。
  Hi/Lo切り替え	スライド式Hi/Lo切り替えの場合には車検が可能ですが、台座以降に約50mmの空間が必要です。　Hiがハロゲンの製品（パッシング対応）は車検は通りません
  できるだけ最新のバラスト	上記の保護回路、防水機能等が改善されているので、自作、KITの購入いずれの場合も、できるだけ新しいバラストが望ましいです。
  遮光板	前、下側に遮光板を設置、BMW純正、あるいはマーシャルのヘドライトのように傘があるタイプでも、下側を遮光しない場合には、対向車への幻惑となります。車検も通らない。 　ネジ止めでは経年変化で遮光板の位置がズレます。
  防震対策	ゴムを介して、ネジ止める。　回路部分にシリコンを流し込むか、防カビ剤が配合されていないバスコークなどを充填する。
  防水対策	できれば、ケースに入れてマウントするのが好ましい

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