CN101416565A - 放电灯点亮装置 - Google Patents
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Abstract
本发明中对于维持配置于第1直流电压V1的高电位侧的2个开关元件中的单侧的第1开关元件61的导通的第1自举电路4的电容42(C1)由第2直流电压V2进行充电，并且也由变压器22的次级线圈n2侧的第3直流电压V3提供充电电流，通过此双方的充电，长时间维持第1开关元件61的导通状态，能够将施加于放电灯8的电压极性固定为接近直流输出工作的单侧极性。
Description
技术领域
本发明主要涉及一种适合于不使用汞的高亮度放电灯的点亮的放电灯点亮装置。
背景技术
近些年的车辆中，组装有可得到明亮视野的高亮度光源的放电灯的前照灯日益普及，而对组装此放电灯的前照灯进行点亮的放电灯点亮装置不断要求其实现小型化、高效率化及低廉化，同时对于排除环境污染物质的放电灯构成物质的汞也成为一个很大的课题。
在具有这些课题的放电灯点亮装置中，将碘化钠或碘化钪等碘化金属(金属卤化物)以及汞封装在内部而使其发光的已有的放电灯(以下称为「已有灯」)用的点亮装置中，有很多使用例为了减少失透现象而将放电灯的点亮电位设成负。相对于此已有灯，在稳态点亮时的放电电压变为1/2且不使用上述汞的放电灯(以下称为「无汞灯」)用的点亮装置中，由于上述失透的影响减半，因此没有必要特别注重于点亮电位，为了零部件的小型化和低廉化，对放电灯进行点亮的升压电源使用能够与电池电源的电压相加的正的电位进行点亮的点亮装置更为有利。
在具有上述优点的同时，相反地由于无汞灯的稳态点亮时的通电电流相对已有灯变为2倍，因此要加粗电极，此外由于内封物质的差异，因此内封气体的压力提高，形成发光管的玻璃球的厚度也增加，热容量增大。因而，从放电灯开始点亮时的击穿到流过稳定电流的期间，若不施加比已有灯更大的功率，则会导致加热不充分，从击穿到点亮的中途电流中断(点亮失败)的可能性升高。在这种情况下的放电灯点亮装置中，虽然即使点亮失败也必须立即再次执行开始点亮动作，但是特别在无汞灯用的点亮装置中，还需要将预计由于上述加热不足所导致的点亮失败并允许开始点亮动作重复的时间设定得比已有灯更长，这可以说也是无汞灯用点亮装置的特有的课题。
如以上说明那样，放电灯点亮装置中要求解决各种课题，作为应对这些课题的已有的放电灯点亮装置，有例如以下的已有例。
作为第1已有例，是提出一种以通过简单的电路构成实现放电灯点亮装置的小型化为目的、驱动以负电位将放电灯进行点亮用的H桥(H/B)型逆变器的电路构成，为使配置于负电位的开关元件工作，设置电平位移电路(例如参照专利文献1)。
作为第2已有例，是以放电灯点亮装置的电路构成的简化及低廉化等为目的，将前述第1已有例中的电平位移电路变成自举电路，以正电位将放电灯进行点亮(例如参照专利文献2)。
上述自举电路中，对维持配置于H桥型逆变器的高电位侧的开关元件的导通的电容，在此高电位侧的开关元件关断、且在桥式连接的直接下面的串联连接的低电位侧的开关元件导通时进行充电，此时将所充电的电容的电力作为在下半周期内用于维持高电位侧的开关元件的导通的电源使用，从而即使没有来自低电位的控制用电源的连续的功率提供，也可使高电位侧的开关元件导通，能够将直流(DC)转换成交流(AC)。
此外，自举电路由于简单廉价，因此经常作为极性交替的交流转换电路的H桥型逆变器的开关元件的导通关断驱动的有效的装置。
作为第3已有例，其特征在于，是以对形成H桥型逆变器的开关元件进行稳定地驱动为目的，虽然是利用与前述第2已有例大致相同构成的自举电路所构成，但此第3已有例为了在电源电压降低时也要确保兼作H桥型逆变器驱动电源的控制电源，而使用辅助电源(例如参照专利文献3)。
作为第4已有例，其特征在于，是以放电灯点亮装置的小型化等为目的，与前述第2已有例或第3已有例相同地设置自举电路，为使配置于高电位侧的开关元件可长时间导通，对于作为使高电位侧的开关元件导通的电源的电容，设置比该开关元件更高电位的电源电路，平常由此高电位的电源提供电流(例如参照专利文献4)。
作为第5已有例，是以可靠启动放电灯为目的，与前述第1至第4的已有例不同，是使用变压器来驱动H桥型逆变器的电路构成的例子(例如参照专利文献5)。
此外，通常的利用变压器进行的开关元件的驱动，虽然与一般的自举电路相同，不能使开关元件长时间导通，但此第5已有例，通过流过电流时对成对的高电位侧和低电位侧的开关元件各自专门设置绝缘的直流电源，分别提供电流，使其长时间导通。
专利文献1：特开平10—41083号公报
专利文献2：特开2000—166258号公报
专利文献3：特开平10—321393号公报
专利文献4：特开平4—251576号公报
专利文献5：特开平6—196285号公报
由于已有的放电灯点亮装置如上所述而构成，因此在第1已有例的情况下，电平位移所形成的电路构成能够使配置于负电位的开关元件进行直流工作，能够任意选择用于将放电灯进行点亮的施加电压极性和时间，容易稳定地将放电灯进行点亮，反之却需要复杂的电平位移电路，另外，设置负的直流电源时，未与电源的直流电源相加，需要通过直流/直流转换器生成全部的输出功率，需要有满足此输出功率的额定的变压器和开关元件，会有限制放电灯装置的小型化和低廉化的课题。
另外，在第2已有例的情况下，利用形成自举电路的电容可维持高电位侧的开关元件的导通，这是在对此电容所充电的电力残留的有限的时间的期间，在开始点亮时的高电位侧开关元件的导通时间需要比稳态点亮时更长的时候，需要确保长时间一直作为电源的电容的电力。例如，重复点亮失败时，也有时需要维持1秒钟的导通时间。对此，只是使用有限大小的电容，就不能够使将放电灯进行点亮用的施加电压极性在任意时间(例如前述1秒钟)内固定不变，对于所有的情况，存在难以稳定地将放电灯进行点亮的问题。
这种情况下，使用容量大的电容时，虽然可实现长时间导通，但为了安装稳态点亮时不需要的大容量的电容，将导致空间增大，成本提高，这作为前照灯用的放电灯点亮装置是不希望有的。另外，动作时间延长与电容量相关，在有限的点亮装置的空间中电容的选择(特别是将时间延长时)的自由度较少。
另外，在第3已有例的情况下，也潜在地具有与前述第2已有例相同的与导通时间相关的课题，因而，存在与难以稳定地将放电灯进行点亮同样的课题。
另外，在第4已有例的情况下，利用高电位的电源可使高电位侧的开关元件长时间导通，可任意选择用于将放电灯进行点亮的电压施加时间及其电压极性，容易稳定地将放电灯进行点亮。但是，要对左右2个系统的开关元件同等地提供用于实现高电位侧开关元件的长时间导通的电源。由于此交替工作的2个系统电路中具有与H桥型逆变器的电源电压相同的电位差，为使向低电压侧工作的电容充电的电流不会过大，不得不使用限制电流用的串联电阻，不仅该电阻会造成损耗，而且施加于该电阻的电压高，不得不使用耐压高的电阻或多个电阻串联连接来使用，因此还会有随着空间增大从而妨碍点亮装置的小型化的课题。
另外，如第5已有例的情况那样，虽然使用变压器也可构成放电灯点亮装置的直流/交流逆变器，但变压器是特性受大小影响的电子部件，放电灯点亮装置中需要的变压器，与第1已有例中使用的利用半导体所形成的电平位移电路、或第2已有例等中使用的实现节省空间且廉价的电路构成的利用电容所形成的自举电路相比，需要更大的空间和更高的成本，存在作为用于前照灯用的放电灯点亮装置的电路构成所不希望有的课题。
本发明是为解决上述课题而完成的，其目的在于得到一种放电灯点亮装置，该放电灯点亮装置将实现可用作为车辆的前照灯用的小型化且低廉化，并且稳定地使放电灯进行点亮。
发明内容
本发明所涉及的放电灯点亮装置，具备：将包含配置于第1直流电源部的高电位侧的第1开关元件及第2开关元件的2个元件的4个开关元件进行桥式连接、且将来自前述第1直流电源部的直流电压转换成交流电压并向放电灯提供该交流电压的H桥型逆变器；通过由第2直流电源部充电的第1电容的充电电压来维持前述第1开关元件的导通的第1自举电路；通过由第2直流电源部充电的第2电容的充电电压来维持前述第2开关元件的导通的第2自举电路；和对前述第1电容或前述第2电容的任一个、与前述第2直流电源部一起进行充电的充电装置。
如上所述，根据本发明，由于其构成为：对于维持配置于高电位侧的第1开关元件的导通的第1自举电路的第1电容、或维持配置于高电位侧的第2开关元件的导通的第2自举电路的第2电容的任一个，由第2直流电源部进行充电，并且也由其它充电装置对其进行充电，因此由此充电装置进行充电的第1电容或第2电容的任一个电容能够通过第2直流电源部和此充电装置的双方进行充分地充电，从而可长时间维持此进行充电的电容侧的第1开关元件或第2开关元件的导通状态。其结果，对于点亮概率低且重复再点亮的可能性高的无汞灯，也能够稳定地点亮。
另外，通过设置充电装置，对于重复再电灯可能性高的无汞灯的点亮，也可使用简单廉价的自举电路，能够使前照灯中使用此无汞灯时的车辆用的放电灯点亮装置小型化且低廉化。
附图说明
图1所示为本发明的实施方式1的放电灯点亮装置的构成电路图。
图2为放电灯的点亮过程的说明图。
图3所示为本发明的实施方式2的放电灯点亮装置的构成电路图。
具体实施方式
以下，为了更详细地说明本发明，对于实施本发明用的最佳方式，按照附图进行说明。
实施方式1
图1所示为本发明的实施方式1的放电灯点亮装置的构成电路图。
图1中，此放电灯点亮装置大致区分为：由直流电源1、第1直流/直流转换器2、第2直流/直流转换器3、第1自举电路4、第2自举电路5、H桥型逆变器6、点火器7、放电灯8及控制部9所构成。
上述构成中，直流电源1为例如车辆上安装的电池。
第1直流电源部的第1直流/直流转换器2通过后述的控制部9进行开关控制，将来自直流电源1的直流电压转换成规定值的第1直流电压V1。
以下，将第1直流电源部记为第1直流/直流转换器2。
此外，此第1直流/直流转换器2产生的第1直流电压V1为正(+)电位，图1为使用此正电位进行点亮的构成。因而，第1直流电压V1也可为与直流电源1的电压相加的电压。由此，可使零部件小型化及低廉化。
第2直流电源部的第2直流/直流转换器3为斩波方式的开关调节器，将来自直流电源1的直流电压转换成预定值的第2直流电压V2。作为其构成，包括：开关用的PNP型晶体管31；初级线圈n1作为扼流圈起作用、次级线圈n2中产生交流电压的变压器32；晶体管31开关关断时形成变压器32的初级线圈n1的电流通路用的二极管33；开关用的NPN型晶体管34；将输入信号反相而使晶体管31及晶体管34以同相位进行开关导通关断的反相电路35；整流用的二极管36；平滑用的电容37；整流用的二极管38；和对晶体管31及晶体管34进行开关控制而使来自直流电源1的直流电压转换成规定值的第2直流电压V2的稳压控制电路39。
第2直流/直流转换器3为兼有降压和升压的转换器，即使直流电源1的电压值相对于标准电压值有高低的幅度，也转换成恒定值的第2直流电压V2。例如图1的构成中，即使直流电源1的电压值(电池电压值)相对于标准电压值12V有6V～16V的高低的幅度，也转换成恒定值的第2直流电压V2(＝8V)。因此，稳压控制电路39基于所反馈输入的第2直流电压V2的电压值，产生用于使此第2直流电压V2为恒定值的开关控制信号Sa，通过此控制信号Sa对晶体管31及晶体管34进行开关控制。对于前者的晶体管31，通过反相电路35进行开关控制。通过此开关控制，将变压器32的初级线圈n1中产生的交流电压利用二极管36进行整流，利用电容37进行平滑，得到恒定值的第2直流电压V2(＝8V)。
由于形成后述的H桥型逆变器6的第1开关元件61～第4开关元件64能够使用开启·栅极电压高的半导体元件IGBT(绝缘栅双极型晶体管)，因此如上所述第2直流/直流转换器3为兼有降压和升压的构成。即，IGBT的开启·栅极电压大致为6V左右，由于比FET(场效应晶体管)的开启电压4V要高，因此当直流电源1为车辆的12V电池电源的情况下，此电池电源以特别低的电压工作时会产生无法将IGBT进行栅极导通的情况。因而，采用电池电源即使是低电压也确保IGBT的开启·栅极电压用的兼有降压和升压的构成。
另外，将变压器32的次级线圈n2中产生的交流电压利用二极管38进行整流的第3直流电压V3，成为对形成后述的第1自举电路4的电容42(C1)提供充电电流的电源。此电源形成对电容42(C1)进行充电的充电装置。
第1自举电路4其构成为：第2直流电压V2施加于正极的二极管41；通过此二极管41由第2直流电压V2充电的第1电容(以下，称为「电容42(C1)」)；将此电容42(C1)的充电电压施加于后述的H桥型逆变器6的第1开关元件61的栅极(G)的电阻43；以及通过后述的控制部9进行导通关断的NPN型晶体管44，来驱动前述第1开关元件61的导通关断。
形成此第1自举电路4的电容42(C1)通过上述二极管41由第2直流电压V2进行充电，另一方面如上所述形成充电装置的变压器32的次级线圈n2侧的第3直流电压V3成为电源，对此电容42(C1)提供充电电流。
第2自举电路5其构成为：与前述第1自举电路4相同目的的二极管51；第2电容(以下，称为「电容52(C2)」)；电阻53；以及NPN型晶体管54，来驱动后述的H桥型逆变器6的开关元件62的导通关断。
H桥型逆变器6具备：配置于第1直流/直流转换器2产生的第1直流电压V1的高电位侧的第1开关元件61及第2开关元件62；和配置于第1直流电压V1的低电位侧的第3开关元件63及第4开关元件64，第1开关元件61和第4开关元件64的组、与第2开关元件62和第3开关元件63的组，通过后述的控制部9交替设定为导通关断，将第1直流电压V1转换为交流电压，将此交流电压提供给后述的放电灯8。
对上述放电灯8使用已有灯时，第1开关元件61～第4开关元件64使用FET即可。与此不同的是，对放电灯8使用无汞灯时，稳态点亮时的通电电流相对于已有灯变为2倍，第1开关元件61～第4开关元件64中各自流过的电流相对于已有灯也变为2倍。因此，将放电灯8为已有灯时使用的FET在无汞灯中也用于第1开关元件61～第4开关元件64时，工作中的导通电阻所造成的损耗变大。因而，若对于无汞灯也使用FET且要确保与已有灯在点亮时相同的损耗的话，由于电阻所造成的损耗正比于电流的平方，因此需要使前述导通电阻为已有灯时的1/4，此时，FET的芯片面积变为4倍(当然增加成本)，这是不现实的。
因此，若将IGBT用于第1开关元件61～第4开关元件64，则由于工作中的损耗取决于大致恒定的开启电压，损耗相对于电流变为线性关系，因此在无汞灯用的点亮装置中使用IGBT是合适的。此外，IGBT是将MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)和双极型晶体管组合而成的单芯片元件，具有MOSFET的高速开关特性、低驱动功率、双极型晶体管的低电阻等的特长。但是，如上所述IGBT的开启·栅极电压比FET高，需要对提供栅极电压的电源有所考虑。
点火器7基于通过H桥型逆变器6所提供的来自第1直流/直流转换器2的第1直流电压V1产生高压脉冲。
放电灯8为例如作为车辆的前照灯使用的无汞灯等高亮度放电灯(HID)，用点火器7产生的高压脉冲施加于电极间，电极间击穿，启动放电。此放电启动后，接受由H桥型逆变器6所提供的交流电压，从而转移到稳态点亮。
控制部9其构成为：放电灯点亮控制电路91；NPN型晶体管92；PNP型晶体管93；反相电路94；NPN型晶体管95；PNP型晶体管96；和电阻97～电阻108，其对第1直流/直流转换器2进行开关控制，并且另一方面进行切换，使得将H桥型逆变器6的第1开关元件61和第4开关元件64的组、与第2开关元件62和第3开关元件63的组设定为交替导通关断，从而控制放电灯8的点亮。
此控制部9的放电灯点亮控制电路91以第2直流/直流转换器3产生的第2直流电压V2作为电源进行工作，产生开关控制信号Sb，对第1直流/直流转换器2进行开关控制，使其输出规定值的第1直流电压V1。
另外，控制部9在放电灯点亮控制电路91中产生切换设定H桥型逆变器6的第1开关元件61至第4开关元件64的上述导通关断用的导通关断设定切换信号Sc，分别通过第1自举电路4、第2自举电路5或反相电路94，或者直接向第1开关元件61至第4开关元件64的各自的栅极(G)送出信号。
接着，对图1的整体的基本动作进行说明。
此外，此基本动作中，将对第1自举电路4的电容42(C1)提供来自变压器32的次级线圈n2侧的第3直流电压V3的充电电流相关的部分除外(后述)，另外将从放电灯8的启动稳定地转移至稳态点亮的情况作为前提。
控制部9作为其初始动作，是通过导通关断设定切换信号Sc，将H桥型逆变器6的第1开关元件61和第4开关元件64的组设定为导通，将第2开关元件62和第3开关元件63的组设定为关断。对这些各开关元件的导通或关断的设定不限于此初始动作时的状况，并进行如下。
在控制电路9的放电灯点亮控制电路91中产生的导通关断设定切换信号Sc的送出中，对于第1自举电路4，通过由晶体管92和电阻97～电阻100所构成的晶体管电路以及由晶体管93和电阻101、电阻102所构成的晶体管电路，向晶体管44的基极(B)送出信号，将此晶体管44的集电极(C)输出施加于第1开关元件61的栅极(G)，从而设定此第1开关元件61的导通关断。同样地，对于第2自举电路5，将通过反相电路94对导通关断设定切换信号Sc进行相位反相的导通关断设定切换信号Sc’，通过由晶体管95和电阻103～电阻106所构成的晶体管电路以及由晶体管96和电阻107、电阻108所构成的晶体管电路，向晶体管54的基极(B)送出信号，将此晶体管54的集电极(C)输出施加于第2开关元件62的栅极(G)，从而设定此第2开关元件62的导通关断。对于第3开关元件63，将导通关断设定切换信号Sc向其栅极(G)直接送出，从而设定导通关断。另外，对于第4开关元件64，将通过反相电路94的导通关断设定切换信号Sc’向其栅极(G)送出，从而设定导通关断。
上述初始动作的设定中，第1自举电路4动作如下。即，按照前述的自举电路的基本动作，当将配置于第1直流电压V1的高电位侧的第1开关元件61设定为关断，且桥式连接的直接下面的串联连接的低电位侧的第3开关元件63设定为导通时，对电容42(C1)进行充电，将此时所充电的电容42(C1)的电力在下半周期中用作为维持第1开关元件61导通用的电源。对上述电容42(C1)，通过二极管41由第2直流电压V2进行充电(实际上此外还有由第3直流电压V3所进行的充电，由于前述前提条件，故在此将其除外)。
在上述电容42(C1)充电完成的时刻，控制部9将导通关断设定切换信号Sc的极性反相，设定H桥型逆变器6的第1开关元件61和第4开关元件64的组为导通，设定第2开关元件62和第3开关元件63的组为关断。通过此设定，将第1自举电路4的电容42(C1)所充电的电压通过电阻43施加于第1开关元件61的栅极(G)，从而维持第1开关元件61的导通。通过此第1开关元件61和第4开关元件64的导通，将第1直流电压施加于点火器7，点火器7基于所施加的第1直流电压V1产生高压脉冲。将此高压脉冲施加于放电灯8的电极间，由此，电极间击穿，从而启动放电灯8的放电(点亮)。
另外，如上所述，当将配置于第2直流电压V2的高电位侧的第2开关元件62设定为关断，且桥式连接的直接下面的串联连接的低电位侧的第4开关元件64设定为导通时，与前述第1自举电路4的电容42(C1)相同，对第2自举电路5的电容52(C2)进行充电，在下半周期中用作为维持第2开关元件62导通用的电源。
在上述电容52(C2)充电完成的时刻，控制部9将导通关断设定切换信号Sc的极性复原，设定第1开关元件61和第4开关元件64的组为关断，设定第2开关元件62和第3开关元件63的组为导通。通过此设定，将第2自举电路5的电容52(C2)所充电的电压通过电阻53施加于第2开关元件62的栅极(G)，从而维持第2开关元件61的导通。通过此第2开关元件62和第3开关元件63的导通，将第1直流电压通过点火器7施加于放电灯8。由此施加电压所得到的流过放电灯8的电流的方向为与设定第1开关元件61和第4开关元件64的组导通时相反的方向。
另外，如上所述，当设定第1开关元件61为关断、且第3开关元件63为导通时，如上所述，对第1自举电路4的电容42(C1)进行充电。
在上述电容42(C1)充电完成的时刻，控制部9将导通关断设定切换信号Sc的极性反相，设定第1开关元件61和第4开关元件64的组为导通，设定第2开关元件62和第3开关元件63的组为关断。利用通过此设定所得到的电容42(C1)的充电电压，维持第1开关元件61的导通，通过此第1开关元件61和第4开关元件64的导通，将第1直流电压V1通过点火器7施加于放电灯8。由此施加电压所得到的流过放电灯8的电流的方向为与设定第2开关元件62和第3开关元件63的组导通时相反的方向。
如以上说明那样，放电灯8击穿，启动放电(点亮)后，第1开关元件61和第4开关元件64的组与第2开关元件62和第3开关元件63的组交替导通关断，将第1直流电压V1转换成交流电压，向放电灯8提供此交流电压。由此，放电灯8转移到稳态点亮(电弧放电)的交流点亮。
接着，关于对第1自举电路4的电容42(C1)通过变压器32的次级线圈n2侧的第3直流电压V3提供充电电流的目的及动作，用图1以及图2进行说明。
图2为放电灯8的点亮过程的说明图。
图2中，时刻T1表示第1直流/直流转换器2开始升压的时刻，从此时刻T1到T2之间为放电灯8启动的期间，时刻T2以后表示转移到稳态点亮(电弧放电)的交流点亮。从时刻T2经过大致固定的时间后开始交流点亮。此交流点亮时的频率为例如400Hz，放电灯电压Eb在例如无汞灯时约为42V，已有灯时约为85V。
放电灯8如前述基本动作中说明的那样，经过放电启动的过程转移到稳态点亮。
在此放电灯8的实际点亮中，有时通过点火器7中产生的高压脉冲放电灯8不立即击穿，或者，即使击穿，此后并不一定立即转移到稳定的稳态点亮(电弧放电)，而导致点亮失败。此时，需要再次在点火器7中产生高压脉冲，且对放电灯8进行重复击穿，以再点亮。
图2为从时刻T1到T2之间此点亮失败重复3次、第4次点亮成功并转移到稳态点亮的交流点亮的情况的例子，时刻ta～td各自表示在点火器7中产生高压脉冲、对放电灯8进行重复击穿的再点亮情况。时刻ta～tc为点亮失败，在时刻td点亮成功，转移到稳态点亮。
特别是在无汞灯中如上所述，相对于已有灯其热容量增大，由此热容量的增大而造成即使击穿也有较高的确立不转移到稳态点亮，从而比已有灯重复更多次的再点亮的可能性较高。
另外，如图2的时刻T1到T2的期间中所示，从点火器7中产生的高压脉冲所引起的放电灯8的电极间击穿发生前，到击穿并开始稳定的稳态点亮(电弧放电)之间，需要将直流转换成交流的H桥型逆变器6不切换施加于放电灯8的电压极性，使其固定为接近直流输出工作的单侧极性(图2为正(+)侧)。因而，对于H桥型逆变器来说，用于点亮动作中的重复再点亮的输出必须长时间固定为单侧的极性。
这样，H桥型逆变器6为了长时间维持固定为单侧的极性的输出，图1的第1自举电路4需要长时间维持此H桥型逆变器6的第1开关元件61的导通状态，为此，在此导通状态维持期间内需要存留维持此导通状态的电容42(C1)的充电电力。但是，由于电容42(C1)的大小有限，所以若只是通过二极管41由第2直流电压V2进行充电，则会使其充电电力不足，难以长时间维持第1开关元件61的导通状态。
因此，如图1所示对电容42(C1)，通过二极管41由第2直流电压V2进行充电的同时，另一方面将变压器32的次级线圈n2侧的第3直流电压V3作为电源提供充电电流。由此，电容42(C1)由通过二极管41的第2直流电压V2、和来自变压器32的次级线圈n2侧的第3直流电压V3的双方进行充分地充电，可长时间维持第1开关元件61的导通状态，对于如上所述点亮概率低(启动性差)、重复再点亮的可能性高的无汞灯也可适应。
另外，如图1所示，其构成为：从变压器32的次级线圈n2侧的第3直流电压V3只对于维持第1开关元件61的导通的第1自举电路4的电容42(C1)提供充电电流，对于维持第2开关元件62的导通的第2自举电路5的电容52(C2)不提供充电电流。
与此不同的是，在前述第4已有例的自举电路中，对于左右高电位侧的开关元件两者提供电源，使其能够长时间进行直流工作，但在放电灯点亮装置中，如同第5已有例利用变压器构成来实现那样，只在利用施加高压脉冲导致放电灯8的电极间击穿、且电流稳定为止的期间需要极性长时间的固定，对于H桥型逆变器6中的相反的极性不需要使其同样地直流长时间导通，因而，只需使高电位侧配置的第1开关元件61或第2开关元件62的任一单侧直流导通即足够。从而，如图1所示，其构成为：从变压器32的次级线圈n2侧的第3直流电压V3只对维持第1开关元件61的导通的第1自举电路4的电容42(C1)提供充电电流。
另外，对电容42(C1)提供充电电流的前述变压器32的次级线圈n2侧的电路是充分利用原本就需要的第2直流/直流转换器3的电路。
即，第2直流/直流转换器3原本是作为通过二极管41、二极管51对第1开关元件61及第2开关元件62的各自的栅极(G)电压进行设定用、及放电灯点亮控制电路91的电源所必需的部件，作为此电源的构成，只要是对于图1中的初级线圈n1部分使用扼流圈的构成即足够。
然而，此第2直流/直流转换器3是充分利用该构成形成的，它对扼流圈叠置线圈(例如一匝)，形成次级线圈n2，初级线圈n1起到作为扼流圈的作用，次级线圈n2产生交流电压，从而构成变压器32。这些初级线圈n1和次级线圈n2之间绝缘，次级线圈n2侧成为绝缘电源。
由此，能够实现以较少的零部件对电容42(C1)提供充电电流的电源，可长时间维持配置于高电位侧的第1开关元件61的导通。
另外，通过第1自举电路4的电容42(C1)维持第1开关元件61的导通用的电流只是驱动第1开关元件61的驱动器的内部电流，只要能够确保很小的电流即足够。因而，虽然第2直流/直流转换器3为具有附加次级线圈n2的变压器32的构成，但此变压器32的次级线圈n2为简单的线圈即足够。
此外，如上所述，虽然第2直流/直流转换器3是以直流电源1的标准电压值12V作为前提的兼有降压和升压的转换器，但直流电源1的标准电压值为例如24V那样的高电压时，也可作为降压式的直流/直流转换器。
另外，以上说明中，虽然其构成为由变压器32的次级线圈n2侧对第1自举电路4的电容42(C1)提供充电电流，但作为代替此构成，也可使其构成为由变压器32的次级线圈n2侧对第2自举电路5的电容52(C2)提供充电电流。此构成中，图2的时刻T1至T2的期间中的由H桥型逆变器6施加于放电灯8的电压极性变为负(—)侧。
如上所述，根据此实施方式1，由于其构成为：对配置于第1直流电压V1的高电位侧的2个开关元件中的单侧的第1开关元件61进行维持导通的第1自举电路4中的电容42(C1)，通过第2直流电压V2进行充电再加上通过变压器22的次级线圈n2侧的第3直流电压V3进行充电，因此电容42(C1)通过第2直流电压V2和第3直流电压V3的双方进行充分地充电，由此，可长时间维持第1开关元件61的导通状态，不切换施加于放电灯8的电压极性，固定为接近直流输出工作的单侧极性，对于点亮概率低(启动性差)、重复再点亮可能性高的无汞灯也可稳定地点亮。
另外，图1中如上所述，虽然其构成为：由变压器32的次级线圈n2侧的第3直流电压V3对第1自举电路4的电容42(C1)进行充电，但作为代替此构成，也可使其构成为由此第3直流电压V3对第2自举电路5的电容52(C2)进行充电，此构成的情况下，也能够得到上述同样的效果，同时可任意选择用于将放电灯8进行点亮的施加电压极性，能够使其进行必要且足够的直流工作，能够提高放电灯点亮装置的设计自由度。
另外，由于其构成为：限定对配置于高电位侧的第1开关元件61进行维持导通的电容42(C1)、或对配置于高电位侧的第2开关元件进行维持导通的电容52(C2)的任一个(单侧)，通过第2直流电压V2和第3直流电压V3的双方进行充电，因此与对于左右高电位侧开关元件可长时间进行直流工作的前述第4已有例相比，能够削减功能，简化放电灯点亮装置的构成，且能够使装置小型化。
另外，通过设置由第3直流电压V3进行充电的构成，对于重复再点亮可能性高的无汞灯的点亮，也可使用简单廉价的第1自举电路4及第2自举电路5，可使将此无汞灯用于前照灯时的车辆用放电灯点亮装置小型化且低廉化。
另外，由于产生前述第3直流电压V3的第2直流/直流转换器3其绝缘变压器32构成为：将作为扼流圈起作用的线圈作为初级线圈n1，对此初级线圈n1叠置简单的次级线圈n2，因此可实现以较少的零部件对电容42(C1)(或电容52(C2))进行充电的电源。另外，由于初级线圈n1与次级线圈n2绝缘，第3直流电压V3为绝缘电源，因此能够与第2直流电压V2不产生干扰，通过第3直流电压V3进行充电。
另外，由于H桥型逆变器6的第1开关元件61至第4开关元件64各自由FET或IGBT构成，因此作为放电灯8，使用相对于已有灯、稳态点亮时的通电电流为2倍的无汞灯时，选择使用IGBT，使用已有灯时，选择使用FET，由此能够合理地构成放电灯点亮装置。
以下，说明本发明的第2实施方式。
实施方式2
图3所示为本发明的实施方式2的放电灯点亮装置的构成电路图。
图3中，与实施方式1不同的是，生成第3直流电压V3的电路为将实施方式1中使用的变压器(32)变为扼流圈(75)，并构成使用二极管(71)、二极管(72)和电容C3(73)的电荷泵的电路，由于其它为相同构成，因此省略相同构成部分的说明。
如实施方式1中说明的那样，第2直流/直流转换器3为斩波方式的开关调节器，扼流圈(75)与晶体管(34)的连接点处产生振幅相当于第2直流电压V2的近似矩形波。然后，该连接点为“L”电平时，对电容73(C3)通过与H桥的输出电压相当的电压进行充电，当为“H”电平时，将与H桥的输出电压相当的电压以及与第2直流电压V2相当的电压相加，形成作为第3直流电压V3生成的电荷泵。
如上所述，实施方式2中，虽然第3直流电压V3也变为非绝缘，但可构成其它特性相同的小型且低廉的放电灯点亮装置。
工业上的实用性
如上所述，本发明所涉及的放电灯点亮装置，由于通过对2个电容的任一个，设置与第2直流电源部一起充电的其它充电装置，能够稳定地点亮，通过使用简单廉价的自举电路可实现小型化且低廉化，因此适用于将点亮概率低且重复再点亮可能性高的无汞灯在前照灯中使用时的车辆用放电灯点亮装置等中。
Claims (4)
1.一种放电灯点亮装置，其特征在于，具备：
将包含配置于第1直流电源部的高电位侧的第1开关元件及第2开关元件这2个元件的4个开关元件进行桥状连接、且将来自所述第1直流电源部的直流电压转换成交流电压并向放电灯提供该交流电压的H桥型逆变器；
通过由第2直流电源部充电的第1电容的充电电压来维持所述第1开关元件的导通的第1自举电路；
通过由第2直流电源部充电的第2电容的充电电压来维持所述第2开关元件的导通的第2自举电路；以及
对所述第1电容或所述第2电容的任一个，与所述第2直流电源部一起进行充电的充电装置。
2.如权利要求1所述的放电灯点亮装置，其特征在于，
第2直流电源部的结构是绝缘变压器，
该绝缘变压器具备作为起扼流圈作用的初级线圈、以及对该初级线圈附加的次级线圈，
充电装置通过将所述变压器的次级线圈产生的交流电压转变为直流的电压对第1电容或第2电容的任一个进行充电。
3.如权利要求1所述的放电灯点亮装置，其特征在于，
使用第2直流电源部产生的近似矩形电压构成电荷泵，通过由电荷泵的电容进行电平位移的电压，对第1电容或第2电容的任一个进行充电。
4.如权利要求1所述的放电灯点亮装置，其特征在于，
H桥型逆变器的4个开关元件分别由FET(场效应晶体管)或IGBT构成。
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| PB01 | Publication | ||
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Granted publication date: 20130313 Termination date: 20200209 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |