JP2000208291A

JP2000208291A - パルス発生装置及び同装置を用いた放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2000208291A
Application number: JP11008510A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Miyata; 克生宮田; Takeshi Kamoi; 武志鴨井; Tsutomu Shiomi; 務塩見
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】放電ギャップの経時変化が進んだ場合でも迅速
かつ確実にパルスを発生できる装置を提供する。【解決手段】断続的にオンされるスイッチング素子Ｑ１
と、スイッチング素子Ｑ１がオンされたときに充電用電
源から逆流防止用素子Ｄ１を介して充電されるコンデン
サＣ２と、初回の放電電圧が２回目以降の放電電圧より
も高く且つ初回の放電電圧が経時的に変化する放電ギャ
ップＧと、放電ギャップＧを介してコンデンサＣ２に１
次巻線ｎ３を接続され２次巻線ｎ４から高圧パルスを出
力するトランスＴ２と、コンデンサＣ２の充電電圧Ｖｃ
２が放電ギャップＧの初回の放電電圧よりも高くなるよ
うにスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ制御にてコンデ
ンサＣ２を充電する充電制御手段とを備え、放電ギャッ
プＧの寿命期間中の初回の放電電圧の上昇に応じてスイ
ッチング素子Ｑ１のオン・オフ制御を可変とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパルス発生装置及び
これを用いた放電灯点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４に従来のパルス発生装置の回路図
を示す。スイッチＳＷ１がＯＮすると、スイッチＳＷ２
がＯＦＦの期間だけ、電源Ｅから抵抗Ｒを介してコンデ
ンサＣ１に電荷が蓄えられる。スイッチＳＷ２がＯＮす
ると、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷が、コンデンサ
Ｃ１から放電され、コンデンサＣ１に蓄えられていたエ
ネルギーは、トランスＴ１、ダイオードＤを通じて、コ
ンデンサＣ２に蓄えられる。このコンデンサＣ２の端子
間の電圧Ｖｃ２は、スイッチＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦの繰
り返しによって図１５に示すように漸増し、やがて、放
電ギャップＧのブレークオーバー電圧Ｖｂに到達するに
至る。コンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２が放電ギャップＧの
ブレークオーバー電圧Ｖｂに達した時点で、放電ギャッ
プＧは内部で絶縁破壊を生じ、導通状態となる。この結
果、コンデンサＣ２に蓄えられていた電荷が放電され、
トランスＴ２のインダクタンスとの間で発生した過渡的
な電圧が、トランスＴ２の２次側にパルス出力として発
生する。図１６はコンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２が飽和電
圧Ｖｃ２ｓａｔに達する前にＧａｐ放電が起きるよう
に、ブレークオーバー電圧ＶｂはＶｂ＜Ｖｃ２ｓａｔの
範囲に設定されることを示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１４における放電ギ
ャップＧには、例えば、シーメンス社製のスパークギャ
ップなどが用いられるが、この部品には次のような特性
がある。放電を繰り返して行う場合、第１回目の放電
のための放電電圧ＶｂＦＴＥは、繰り返し放電中の、他
のどの放電電圧よりも大きくなる特性を持つ（図１７参
照）。つまり、同じ時定数τで放電ギャップＧを放電さ
せるための電圧（図１６ではＶｃ２）を上昇させた場
合、第１回目の放電までの時間ｔ１が、第２回目以降の
放電までの時間ｔ２，ｔ３，ｔ４よりも長くなる。放
電を繰り返して行う場合の、第１回目の放電のための放
電電圧ＶｂＦＴＥは、放電ギャップＧの摩耗故障による
寿命期間中、図１８に示すような寿命特性を示す。放
電を繰り返して行う場合、放電間隔が短い（例えば、１
００Ｈｚより高い周波数で連続放電させる）場合、放電
が連続（持続）する。以下これを「持続放電現象」と記
す。放電間隔が極端に空いた場合、特に外光を遮へい
した容器の中に放置された場合、一般の放電現象で言わ
れる「暗黒現象」が見られ、結果的にＶｂＦＴＥが一時
的に上昇している。この一時的なＶｂＦＴＥの上昇は、
一度、放電することで、放置前のＶｂＦＥＴにリフレッ
シュされる。

【０００４】このような放電ギャップＧの特性を踏まえ
た上で、放電ギャップＧの寿命期間中、確実にパルスを
発生させようとした場合、放電ギャップＧの寿命期間中
最大の第１回目の放電電圧ＶｂＦＴＥｍａｘに合せた周
辺回路の設計が必要となる。

【０００５】ここで、第１回目の放電を迅速に行いたい
場合、上記の時定数τを小さくすることが必要である
が、そのままの時定数τで第２回目以降の放電も行うと
すると、第１回目の放電にかかる時間よりも早く放電す
ることは、図１７から自明のことである。この状況は、
図１８に示すように、放電ギャップＧの寿命が進行した
場合、ＶｂＦＴＥとＶｂＭＡＸ、ＶｂＭＩＮとの差が拡
がるので、その状況下で、第１回目の放電を迅速にした
いが為に、時定数τを小さくして行くと、第２回目以降
の放電の中で、持続放電現象が発生する危険性が現れ
る。つまり、従来例においては、第１回目の放電を迅速
にすることには、持続放電現象の危険性から生じる限界
が存在することになる。

【０００６】本発明は上述のような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、放電ギャップの
寿命特性を考慮した上で、放電ギャップの経時変化が進
んだ場合においても迅速に、かつ、確実にパルスを発生
させることができるパルス発生装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のパルス発生装置
にあっては、上記の課題を解決するために、図１に示す
ように、断続的にオンされるスイッチング素子Ｑ１と、
前記スイッチング素子Ｑ１がオンされたときに充電用電
源から逆流防止用素子Ｄ１を介して充電されるコンデン
サＣ２と、初回の放電電圧が２回目以降の放電電圧より
も高く且つ初回の放電電圧が経時的に変化する放電ギャ
ップＧと、放電ギャップＧを介して前記コンデンサＣ２
に１次巻線ｎ３を接続され２次巻線ｎ４から高圧パルス
を出力するトランスＴ２と、コンデンサＣ２の充電電圧
Ｖｃ２が放電ギャップＧの初回の放電電圧よりも高くな
るようにスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ制御にてコ
ンデンサＣ２を充電する充電制御手段とを設けたパルス
発生装置において、放電ギャップＧの寿命期間中の初回
の放電電圧の上昇に応じてスイッチング素子Ｑ１のオン
・オフ制御を可変とする手段を備えたことを特徴とする
ものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１及び図２に本発
明の実施例１の回路図を示す。図１はパルス発生回路
部、図２は制御回路部である。以下、その回路構成につ
いて説明する。交流電源ＡＣはスイッチＳＷ１を介して
ＡＣ−ＤＣ変換部１の交流入力端に接続されている。Ａ
Ｃ−ＤＣ変換部１は、入力された交流電圧（例えば、Ａ
Ｃ１００Ｖ、ＡＣ１００〜ＡＣ２４０Ｖなど）を整流・
平滑した後、昇圧・昇降圧もしくは降圧などの方法で、
所定の直流電圧Ｖ_DCに変換して出力する回路であればよ
い。また、ＡＣ−ＤＣ変換部１は、その動作中にＶｃｃ
１，Ｖｃｃ２という制御用電源を出力する。ＡＣ−ＤＣ
変換部１から出力される直流電圧Ｖ_DCは、抵抗Ｒ１を介
してコンデンサＣ１に印加される。コンデンサＣ１の両
端には、トランスＴ１の１次巻線ｎ１とスイッチング素
子Ｑ１の直列回路が接続されている。スイッチング素子
Ｑ１は例えばＭＯＳＦＥＴで構成されており、そのゲー
ト・ソース間には、後述のスイッチング制御用ＩＣ２か
ら出力される駆動信号が抵抗Ｒ５，Ｒ４により分圧され
て入力されている。トランスＴ１の２次巻線ｎ２には、
ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２が接続されてい
る。コンデンサＣ２の両端には、放電ギャップＧを介し
てトランスＴ２の１次巻線ｎ３が接続されている。トラ
ンスＴ２の２次巻線ｎ４はパルス出力端子に接続されて
いる。また、トランスＴ２の補助巻線ｎ５には、抵抗Ｒ
２，Ｒ３の直列回路よりなる電圧分圧回路が接続されて
おり、抵抗Ｒ３の両端に生じる電圧はダイオードＤ２を
介してコンデンサＣ３に充電されて、放電検出レベルと
して、発振制御部３に入力されている。

【０００９】発振制御部３は、上述の放電検出レベルに
応じて、スイッチング素子Ｑ１のデューティ制御用の信
号、周波数制御用の信号を出力したり、パルス出力の開
始・停止を制御するためのＯｎ／Ｏｆｆ信号を出力す
る。また、発振制御部３の内部には、Ｏｎ／Ｏｆｆ信号
の出力時間ｔを計時するタイマー機能、Ｏｎ／Ｏｆｆ信
号を何回出力したかを計数するカウンター機能、さら
に、制御用電源Ｖｃｃ１で駆動する回路と制御用電源Ｖ
ｃｃ２で駆動する回路間の信号の授受を受け持つレベル
シフト機能を持ち合わせた構成であればよい。また、発
振制御部３は、ＡＣ−ＤＣ変換部１が動作していなくて
もデータを保持できる記憶機能も必要である。図中の電
池Ｅはメモリバックアップ用である。一般的には、これ
らの機能を満足させるにあたり、マイクロコンピュータ
とその周辺回路で構成できる。

【００１０】次に、スイッチング制御用ＩＣ２は、一般
的にスイッチング電源用などに利用されている汎用の制
御用ＩＣ（例えば、ＮＥＣ社製μＰＣ１０９４など）で
構成され、発振制御部３から与えられる信号によって、
スイッチング素子Ｑ１の周波数とデューティを調整す
る、という目的を達成できる回路であればよい。なお、
スイッチング制御用ではなくとも、上記目的を達成でき
るＩＣや汎用部品で構成されていてもよい。抵抗Ｒ６〜
Ｒ１４及びコンデンサＣ４はスイッチング制御用ＩＣ２
に外付けされるＣＲ素子であり、抵抗Ｒ６，Ｒ７とコン
デンサＣ４によりスイッチング周波数が決まる。また、
抵抗Ｒ１２〜Ｒ１４でデューティが決まる。トランジス
タＱ２とＱ３は発振制御部３から出力される周波数制御
信号とデューティ制御信号を受けて、スイッチング制御
用ＩＣ２の周波数とデューティを可変とするために、そ
れぞれ抵抗Ｒ７とＲ１４に並列接続されている。

【００１１】次に、本実施例の動作について説明する。
今、スイッチＳＷ１がＯＮとなり、交流電源ＡＣからＡ
Ｃ−ＤＣ変換部１に交流電源電圧が供給されると、ＡＣ
−ＤＣ変換部１が動作し、その結果、制御用電源Ｖｃｃ
１が出力され、発振制御部３が動作を開始する。また、
同時に、制御用電源Ｖｃｃ２が出力されることにより、
スイッチング制御用ＩＣ２が抵抗Ｒ６，Ｒ７及びコンデ
ンサＣ４で決定される周波数ｆ１で動作可能な状態とな
る。

【００１２】次に、発振制御部３から時間ｔだけＯｎ／
Ｏｆｆ信号が出力され、それによって、スイッチング制
御用ＩＣ２から、周波数ｆ１、ＯＮデューティｄ１（抵
抗Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４で決定される値）でスイッチ
ング素子Ｑ１に駆動信号が出力される。また、ＡＣ−Ｄ
Ｃ変換部１から直流電圧Ｖ_DCが出力されることにより、
抵抗Ｒ１を通じて、コンデンサＣ１に電荷が充電され
る。このコンデンサＣ１の充電は、スイッチング素子Ｑ
１がオフしている期間に行われ、その結果、コンデンサ
Ｃ１の電圧Ｖｃ１は上昇する。

【００１３】スイッチング素子Ｑ１がオンすると、コン
デンサＣ１に蓄えられていた電荷が放電され、トランス
Ｔ１、ダイオ一ドＤ１を通じて、コンデンサＣ２に蓄え
られる。この動作がスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ
の繰り返しによって連続して行われると、コンデンサＣ
２の電圧Ｖｃ２が上昇していく。やがて、コンデンサＣ
２の電圧Ｖｃ２が放電ギャップＧの放電電圧Ｖｂに達す
ると、放電ギャップＧが導通し、コンデンサＣ２に蓄え
られていた電荷が放電され、トランスＴ２を介して、パ
ルスが出力される。

【００１４】出力されたパルスに応じて、トランスＴ２
の補助巻線ｎ５にも電圧が発生し、そのレベルをダイオ
ードＤ２、コンデンサＣ３によって放電検出レベルとし
て発振制御部３にフィードバックする。発振制御部３で
は、フィードバックされた放電検出レベルによって、デ
ューティを変化させたり、周波数を変化させたりするこ
とが可能である。この結果、コンデンサＣ１，Ｃ２の電
圧Ｖｃ１、Ｖｃ２を変化させることができる。

【００１５】また、発振制御部３では、放電検出レベル
の変化から、放電ギャップＧの累積放電回数を計数する
ことが可能なので、累積放電回数に応じて、デューティ
や周波数を変化させることも可能である。また、発振制
御部３において、前回の放電からの経過時間を計時する
ことで、デューティや周波数を制御することも可能であ
る。

【００１６】この発振制御部３での制御方式によるスイ
ッチング素子Ｑ１の駆動信号、コンデンサＣ１，Ｃ２の
電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２の違いを図８〜図１３に示す。図８
に示す例は、累積放電回数を計数して、スイッチング素
子Ｑ１の駆動信号のデューティを変化させる制御方式で
あり、１回目、２回目、…、ｎ回目はいずれも周波数
ｆ、ＯＮデューティｄ１％で動作させているが、ｎ＋１
回目からは、周波数ｆ、ＯＮデューティｄ２％で動作さ
せている。

【００１７】図９に示す例は、累積放電回数を計数し
て、スイッチング素子Ｑ１の駆動信号の周波数を変化さ
せる制御方式であり、１回目、２回目、…、ｎ回目はい
ずれも周波数ｆ１、ＯＮデューティｄ％で動作させてい
るが、ｎ＋１回目からは、周波数ｆ２、ＯＮデューティ
ｄ％で動作させている。

【００１８】図１０に示す例は、初回の放電が行われた
ことを放電検出レべルから判断して、スイッチング素子
Ｑ１の駆動信号の周波数を変化させる制御方式であり、
初回の放電が行われるまでは、周波数ｆ１、ＯＮデュー
ティｄ％で動作させているが、初回の放電が行われたこ
とが検出された後は、周波数ｆ２、ＯＮデューティｄ％
で動作させている。

【００１９】図１１に示す例も、初回の放電が行われた
ことを放電検出レベルから判断して、スイッチング素子
Ｑ１の駆動信号の周波数を変化させる制御方式である
が、ここでは、放電間隔をほぼ一定に保つように周波数
ｆ２を制御している。

【００２０】図１２に示す例は、前回の放電からの経過
時間によって周波数を変化させる制御方式であり、前回
が周波数ｆ１、ＯＮデューティｄ％であったとすると、
前回の放電からの経過時間Ｔによって周波数をｆ１から
ｆ２に変化させ、今回は周波数ｆ２、ＯＮデューティｄ
％で動作させている。

【００２１】図１３に示す例は、放電検出レベルによっ
て、スイッチング素子Ｑ１の駆動信号に休止期間を設け
る制御方式であり、駆動信号の周波数はｆ、ＯＮデュー
ティはｄ％のまま一定であるが、放電間隔Ｔをほぼ一定
に保つように駆動信号に休止期間を設けている。

【００２２】（実施例２）図３及び図２に本発明の実施
例２の回路図を示す。図３はパルス発生回路部、図２は
制御回路部である。以下、その回路構成について説明す
る。交流電源ＡＣはスイッチＳＷ１を介してＡＣ−ＤＣ
変換部１の交流入力端に接続されている。ＡＣ−ＤＣ変
換部１は、入力された交流電圧（例えば、ＡＣ１００
Ｖ、ＡＣ１００〜ＡＣ２４０Ｖなど）を整流・平滑した
後、昇圧・昇降圧もしくは降圧などの方法で、所定の直
流電圧Ｖ_DCに変換して出力する回路であればよい。ま
た、ＡＣ−ＤＣ変換部１は、その動作中にＶｃｃ１，Ｖ
ｃｃ２という制御用電源を出力する。ＡＣ−ＤＣ変換部
１から出力される直流電圧Ｖ_DCは、抵抗Ｒ１を介してコ
ンデンサＣ１に印加される。コンデンサＣ１の両端に
は、トランスＴ１の１次巻線ｎ１とスイッチング素子Ｑ
１の直列回路が接続されている。スイッチング素子Ｑ１
は例えばＭＯＳＦＥＴで構成されており、そのゲート・
ソース間には、後述のスイッチング制御用ＩＣ２から出
力される駆動信号が抵抗Ｒ５，Ｒ４により分圧されて入
力されている。トランスＴ１の２次巻線ｎ２には、ダイ
オードＤ１を介してコンデンサＣ２が接続されている。
コンデンサＣ２の両端には、放電ギャップＧを介してト
ランスＴ２の１次巻線ｎ３が接続されている。トランス
Ｔ２の２次巻線ｎ４はパルス出力端子に接続されてい
る。また、コンデンサＣ２に蓄えられていく電荷量を抵
抗Ｒ２，Ｒ３によって検出し、放電検出レベルとして、
発振制御部３へフィードバックする。ダイオードＤ２は
コンデンサＣ２から放電された電荷のバイパス用であ
る。

【００２３】発振制御部３は、上述の放電検出レベルに
応じて、スイッチング素子Ｑ１のデューティ制御用の信
号、周波数制御用の信号を出力したり、パルス出力の開
始・停止を制御するためのＯｎ／Ｏｆｆ信号を出力す
る。また、発振制御部３の内部には、Ｏｎ／Ｏｆｆ信号
の出力時間ｔを計時するタイマー機能、Ｏｎ／Ｏｆｆ信
号を何回出力したかを計数するカウンター機能、さら
に、制御用電源Ｖｃｃ１で駆動する回路と制御用電源Ｖ
ｃｃ２で駆動する回路間の信号の授受を受け持つレベル
シフト機能を持ち合わせた構成であればよい。また、発
振制御部３は、ＡＣ−ＤＣ変換部１が動作していなくて
もデータを保持できる記憶機能も必要である。一般的に
は、これらの機能を満足させるにあたり、マイクロコン
ピュータとその周辺回路で構成できる。

【００２４】次に、スイッチング制御用ＩＣ２は、一般
的にスイッチング電源用などに利用されている汎用の制
御用ＩＣ（例えば、ＮＥＣ社製μＰＣ１０９４など）で
構成され、発振制御部３から与えられる信号によって、
スイッチング素子Ｑ１の周波数とデューティを調整す
る、という目的を達成できる回路であればよい。なお、
スイッチング制御用ではなくとも、上記目的を達成でき
るＩＣや汎用部品で構成されていてもよい。抵抗Ｒ６〜
Ｒ１４及びコンデンサＣ４はスイッチング制御用ＩＣ２
に外付けされるＣＲ素子であり、抵抗Ｒ６，Ｒ７とコン
デンサＣ４によりスイッチング周波数が決まる。また、
抵抗Ｒ１２〜Ｒ１４でデューティが決まる。トランジス
タＱ２とＱ３は発振制御部３から出力される周波数制御
信号とデューティ制御信号を受けて、スイッチング制御
用ＩＣ２の周波数とデューティを可変とするために、そ
れぞれ抵抗Ｒ７とＲ１４に並列接続されている。

【００２５】次に、本実施例の動作について説明する。
今、スイッチＳＷ１がＯＮとなり、交流電源ＡＣからＡ
Ｃ−ＤＣ変換部１に交流電源電圧が供給されると、ＡＣ
−ＤＣ変換部１が動作し、その結果、制御用電源Ｖｃｃ
１が出力され、発振制御部３が動作を開始する。また、
同時に、制御用電源Ｖｃｃ２が出力されることにより、
スイッチング制御用ＩＣ２が抵抗Ｒ６，Ｒ７及びコンデ
ンサＣ４で決定される周波数ｆ１で動作可能な状態とな
る。

【００２６】次に、発振制御部３から時間ｔだけＯｎ／
Ｏｆｆ信号が出力され、それによって、スイッチング制
御用ＩＣ２から、周波数ｆ１、ＯＮデューティｄ１（抵
抗Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４で決定される値）でスイッチ
ング素子Ｑ１に駆動信号が出力される。また、ＡＣ−Ｄ
Ｃ変換部１から直流電圧Ｖ_DCが出力されることにより、
抵抗Ｒ１を通じて、コンデンサＣ１に電荷が充電され
る。このコンデンサＣ１の充電は、スイッチング素子Ｑ
１がオフしている期間に行われ、その結果、コンデンサ
Ｃ１の電圧Ｖｃ１は上昇する。

【００２７】スイッチング素子Ｑ１がオンすると、コン
デンサＣ１に蓄えられていた電荷が放電され、トランス
Ｔ１、ダイオ一ドＤ１を通じて、コンデンサＣ２に蓄え
られる。この動作がスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ
の繰り返しによって連続して行われると、コンデンサＣ
２の電圧Ｖｃ２が上昇していく。やがて、コンデンサＣ
２の電圧Ｖｃ２が放電ギャップＧの放電電圧Ｖｂに達す
ると、放電ギャップＧが導通し、コンデンサＣ２に蓄え
られていた電荷が放電され、トランスＴ２を介して、パ
ルスが出力される。

【００２８】出力されたパルスに応じて、トランスＴ２
の補助巻線ｎ５にも電圧が発生し、そのレベルをダイオ
ードＤ２、コンデンサＣ３によって放電検出レベルとし
て発振制御部３にフィードバックする。発振制御部３で
は、フィードバックされた放電検出レベルによって、デ
ューティを変化させたり、周波数を変化させたりするこ
とが可能である。この結果、コンデンサＣ１，Ｃ２の電
圧Ｖｃ１、Ｖｃ２を変化させることができる。

【００２９】また、発振制御部３では、放電検出レベル
の変化から、放電ギャップＧの累積放電回数を計数する
ことが可能なので、累積放電回数に応じて、デューティ
や周波数を変化させることも可能である。また、発振制
御部３において、前回の放電からの経過時間を計時する
ことで、デューティや周波数を制御することも可能であ
る。

【００３０】この発振制御部３での制御方式によるスイ
ッチング素子Ｑ１の駆動信号、コンデンサＣ１，Ｃ２の
電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２の違いを図８〜図１３に示す。図８
に示す例は、累積放電回数を計数して、スイッチング素
子Ｑ１の駆動信号のデューティを変化させる制御方式で
あり、１回目、２回目、…、ｎ回目はいずれも周波数
ｆ、ＯＮデューティｄ１％で動作させているが、ｎ＋１
回目からは、周波数ｆ、ＯＮデューティｄ２％で動作さ
せている。

【００３１】図９に示す例は、累積放電回数を計数し
て、スイッチング素子Ｑ１の駆動信号の周波数を変化さ
せる制御方式であり、１回目、２回目、…、ｎ回目はい
ずれも周波数ｆ１、ＯＮデューティｄ％で動作させてい
るが、ｎ＋１回目からは、周波数ｆ２、ＯＮデューティ
ｄ％で動作させている。

【００３２】図１０に示す例は、初回の放電が行われた
ことを放電検出レべルから判断して、スイッチング素子
Ｑ１の駆動信号の周波数を変化させる制御方式であり、
初回の放電が行われるまでは、周波数ｆ１、ＯＮデュー
ティｄ％で動作させているが、初回の放電が行われたこ
とが検出された後は、周波数ｆ２、ＯＮデューティｄ％
で動作させている。

【００３３】図１１に示す例も、初回の放電が行われた
ことを放電検出レベルから判断して、スイッチング素子
Ｑ１の駆動信号の周波数を変化させる制御方式である
が、ここでは、放電間隔をほぼ一定に保つように周波数
ｆ２を制御している。

【００３４】図１２に示す例は、前回の放電からの経過
時間によって周波数を変化させる制御方式であり、前回
が周波数ｆ１、ＯＮデューティｄ％であったとすると、
前回の放電からの経過時間Ｔによって周波数をｆ１から
ｆ２に変化させ、今回は周波数ｆ２、ＯＮデューティｄ
％で動作させている。

【００３５】図１３に示す例は、放電検出レベルによっ
て、スイッチング素子Ｑ１の駆動信号に休止期間を設け
る制御方式であり、駆動信号の周波数はｆ、ＯＮデュー
ティはｄ％のまま一定であるが、放電間隔Ｔをほぼ一定
に保つように駆動信号に休止期間を設けている。

【００３６】（実施例３）図４及び図２に本発明の実施
例３の回路図を示す。図４はパルス発生回路部、図２は
制御回路部である。以下、その回路構成について説明す
る。交流電源ＡＣはスイッチＳＷ１を介してＡＣ−ＤＣ
変換部１の交流入力端に接続されている。ＡＣ−ＤＣ変
換部１は、入力された交流電圧（例えば、ＡＣ１００
Ｖ、ＡＣ１００〜ＡＣ２４０Ｖなど）を整流・平滑した
後、昇圧・昇降圧もしくは降圧などの方法で、所定の直
流電圧Ｖ_DCに変換して出力する回路であればよい。ま
た、ＡＣ−ＤＣ変換部１は、その動作中にＶｃｃ１，Ｖ
ｃｃ２という制御用電源を出力する。ＡＣ−ＤＣ変換部
１から出力される直流電圧Ｖ_DCは、抵抗Ｒ１を介してコ
ンデンサＣ１に印加される。コンデンサＣ１の両端に
は、トランスＴ１の１次巻線ｎ１とスイッチング素子Ｑ
１の直列回路が接続されている。スイッチング素子Ｑ１
は例えばＭＯＳＦＥＴで構成されており、そのゲート・
ソース間には、後述のスイッチング制御用ＩＣ２から出
力される駆動信号が抵抗Ｒ５，Ｒ４により分圧されて入
力されている。トランスＴ１の２次巻線ｎ２には、ダイ
オードＤ１を介してコンデンサＣ２が接続されている。
コンデンサＣ２の両端には、放電ギャップＧを介してト
ランスＴ２の１次巻線ｎ３が接続されている。トランス
Ｔ２の２次巻線ｎ４はパルス出力端子に接続されてい
る。また、コンデンサＣ２に蓄えられていく電荷量を抵
抗Ｒ２，Ｒ３によって検出し、放電検出レベルとして、
発振制御部３へフィードバックする。

【００３７】発振制御部３は、上述の放電検出レベルに
応じて、スイッチング素子Ｑ１のデューティ制御用の信
号、周波数制御用の信号を出力したり、パルス出力の開
始・停止を制御するためのＯｎ／Ｏｆｆ信号を出力す
る。また、発振制御部３の内部には、Ｏｎ／Ｏｆｆ信号
の出力時間ｔを計時するタイマー機能、Ｏｎ／Ｏｆｆ信
号を何回出力したかを計数するカウンター機能、さら
に、制御用電源Ｖｃｃ１で駆動する回路と制御用電源Ｖ
ｃｃ２で駆動する回路間の信号の授受を受け持つレベル
シフト機能を持ち合わせた構成であればよい。また、発
振制御部３は、ＡＣ−ＤＣ変換部１が動作していなくて
もデータを保持できる記憶機能も必要である。一般的に
は、これらの機能を満足させるにあたり、マイクロコン
ピュータとその周辺回路で構成できる。

【００３８】次に、スイッチング制御用ＩＣ２は、一般
的にスイッチング電源用などに利用されている汎用の制
御用ＩＣ（例えば、ＮＥＣ社製μＰＣ１０９４など）で
構成され、発振制御部３から与えられる信号によって、
スイッチング素子Ｑ１の周波数とデューティを調整す
る、という目的を達成できる回路であればよい。なお、
スイッチング制御用ではなくとも、上記目的を達成でき
るＩＣや汎用部品で構成されていてもよい。抵抗Ｒ６〜
Ｒ１４及びコンデンサＣ４はスイッチング制御用ＩＣ２
に外付けされるＣＲ素子であり、抵抗Ｒ６，Ｒ７とコン
デンサＣ４によりスイッチング周波数が決まる。また、
抵抗Ｒ１２〜Ｒ１４でデューティが決まる。トランジス
タＱ２とＱ３は発振制御部３から出力される周波数制御
信号とデューティ制御信号を受けて、スイッチング制御
用ＩＣ２の周波数とデューティを可変とするために、そ
れぞれ抵抗Ｒ７とＲ１４に並列接続されている。

【００３９】次に、本実施例の動作について説明する。
今、スイッチＳＷ１がＯＮとなり、交流電源ＡＣからＡ
Ｃ−ＤＣ変換部１に交流電源電圧が供給されると、ＡＣ
−ＤＣ変換部１が動作し、その結果、制御用電源Ｖｃｃ
１が出力され、発振制御部３が動作を開始する。また、
同時に、制御用電源Ｖｃｃ２が出力されることにより、
スイッチング制御用ＩＣ２が抵抗Ｒ６，Ｒ７及びコンデ
ンサＣ４で決定される周波数ｆ１で動作可能な状態とな
る。

【００４０】次に、発振制御部３から時間ｔだけＯｎ／
Ｏｆｆ信号が出力され、それによって、スイッチング制
御用ＩＣ２から、周波数ｆ１、ＯＮデューティｄ１（抵
抗Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４で決定される値）でスイッチ
ング素子Ｑ１に駆動信号が出力される。また、ＡＣ−Ｄ
Ｃ変換部１から直流電圧Ｖ_DCが出力されることにより、
抵抗Ｒ１を通じて、コンデンサＣ１に電荷が充電され
る。このコンデンサＣ１の充電は、スイッチング素子Ｑ
１がオフしている期間に行われ、その結果、コンデンサ
Ｃ１の電圧Ｖｃ１は上昇する。

【００４１】スイッチング素子Ｑ１がオンすると、コン
デンサＣ１に蓄えられていた電荷が放電され、トランス
Ｔ１、ダイオ一ドＤ１を通じて、コンデンサＣ２に蓄え
られる。この動作がスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ
の繰り返しによって連続して行われると、コンデンサＣ
２の電圧Ｖｃ２が上昇していく。やがて、コンデンサＣ
２の電圧Ｖｃ２が放電ギャップＧの放電電圧Ｖｂに達す
ると、放電ギャップＧが導通し、コンデンサＣ２に蓄え
られていた電荷が放電され、トランスＴ２を介して、パ
ルスが出力される。

【００４２】出力されたパルスに応じて、トランスＴ２
の補助巻線ｎ５にも電圧が発生し、そのレベルをダイオ
ードＤ２、コンデンサＣ３によって放電検出レベルとし
て発振制御部３にフィードバックする。発振制御部３で
は、フィードバックされた放電検出レベルによって、デ
ューティを変化させたり、周波数を変化させたりするこ
とが可能である。この結果、コンデンサＣ１，Ｃ２の電
圧Ｖｃ１、Ｖｃ２を変化させることができる。

【００４３】また、発振制御部３では、放電検出レベル
の変化から、放電ギャップＧの累積放電回数を計数する
ことが可能なので、累積放電回数に応じて、デューティ
や周波数を変化させることも可能である。また、発振制
御部３において、前回の放電からの経過時間を計時する
ことで、デューティや周波数を制御することも可能であ
る。

【００４４】この発振制御部３での制御方式によるスイ
ッチング素子Ｑ１の駆動信号、コンデンサＣ１，Ｃ２の
電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２の違いを図８〜図１３に示す。図８
に示す例は、累積放電回数を計数して、スイッチング素
子Ｑ１の駆動信号のデューティを変化させる制御方式で
あり、１回目、２回目、…、ｎ回目はいずれも周波数
ｆ、ＯＮデューティｄ１％で動作させているが、ｎ＋１
回目からは、周波数ｆ、ＯＮデューティｄ２％で動作さ
せている。

【００４５】図９に示す例は、累積放電回数を計数し
て、スイッチング素子Ｑ１の駆動信号の周波数を変化さ
せる制御方式であり、１回目、２回目、…、ｎ回目はい
ずれも周波数ｆ１、ＯＮデューティｄ％で動作させてい
るが、ｎ＋１回目からは、周波数ｆ２、ＯＮデューティ
ｄ％で動作させている。

【００４６】図１０に示す例は、初回の放電が行われた
ことを放電検出レべルから判断して、スイッチング素子
Ｑ１の駆動信号の周波数を変化させる制御方式であり、
初回の放電が行われるまでは、周波数ｆ１、ＯＮデュー
ティｄ％で動作させているが、初回の放電が行われたこ
とが検出された後は、周波数ｆ２、ＯＮデューティｄ％
で動作させている。

【００４７】図１１に示す例も、初回の放電が行われた
ことを放電検出レベルから判断して、スイッチング素子
Ｑ１の駆動信号の周波数を変化させる制御方式である
が、ここでは、放電間隔をほぼ一定に保つように周波数
ｆ２を制御している。

【００４８】図１２に示す例は、前回の放電からの経過
時間によって周波数を変化させる制御方式であり、前回
が周波数ｆ１、ＯＮデューティｄ％であったとすると、
前回の放電からの経過時間Ｔによって周波数をｆ１から
ｆ２に変化させ、今回は周波数ｆ２、ＯＮデューティｄ
％で動作させている。

【００４９】図１３に示す例は、放電検出レベルによっ
て、スイッチング素子Ｑ１の駆動信号に休止期間を設け
る制御方式であり、駆動信号の周波数はｆ、ＯＮデュー
ティはｄ％のまま一定であるが、放電間隔Ｔをほぼ一定
に保つように駆動信号に休止期間を設けている。

【００５０】（実施例４）図５〜図７に実施例４の回路
図を示す。図５は電源回路部、図６はパルス発生回路
部、図７は制御回路部である。本実施例は、ＡＣ−ＤＣ
変換部１の出力側にスイッチング素子Ｑ４、インダクタ
Ｌ１及びダイオードＤ１２よりなる降圧チョッパー部を
設けたものである。以下、その構成を説明する。ＡＣ−
ＤＣ変換部１の出力端子間にはコンデンサＣ１１が並列
接続されている。コンデンサＣ１１の正極は、スイッチ
ング素子Ｑ４とインダクタＬ１の直列回路を介してコン
デンサＣ１３の正極に接続されている。コンデンサＣ１
１の負極はコンデンサＣ１３の負極と接続されている。
スイッチング素子Ｑ４とインダクタＬ１の接続点には回
生電流を流すためのダイオードＤ１２のカソードが接続
されており、ダイオードＤ１２のアノードはコンデンサ
Ｃ１１，Ｃ１３の負極に接続されている。抵抗Ｒ１８，
Ｒ１９とトランスＴ３及びコンデンサＣ１２とダイオー
ドＤ１１はスイッチング素子Ｑ４の駆動回路であり、発
振制御部３（図７）から出力されるチョッパー駆動信号
によりスイッチング素子Ｑ４をオン・オフ駆動するもの
である。スイッチング素子Ｑ４がオンされると、コンデ
ンサＣ１１からスイッチング素子Ｑ４、インダクタＬ１
を介してコンデンサＣ１３に電流が流れ、スイッチング
素子Ｑ４がオフされると、インダクタＬ１の蓄積エネル
ギーによりダイオードＤ１２を介してインダクタＬ１か
らコンデンサＣ１３に電流が流れる。これにより、コン
デンサＣ１３には、コンデンサＣ１１の直流電圧Ｖ_DCを
降圧した直流電圧が得られる。コンデンサＣ１３の電圧
レベルは、スイッチング素子Ｑ４のオン時間幅により調
整することができる。

【００５１】本実施例では、説明の簡略化のために、Ｄ
Ｃ点灯型のメタルハライドランプを負荷とする場合（図
６参照）について説明する。コンデンサＣ１３の両端電
圧を抵抗Ｒ２１，Ｒ２２により分圧して得られるランプ
電圧の検出値Ｖｌａと、抵抗Ｒ２３の両端電圧として検
出されるランプ電流の検出値Ｉｌａは、発振制御部３
（図７）に入力される。発振制御部３は、降圧チョッパ
ー部の出力電圧を放電ランプ負荷の安定点灯維持に適し
たレベルに調整するべく、チョッパー駆動信号によりス
イッチング素子Ｑ４の動作を制御する。その他の構成に
ついては先の実施例と同様である。

【００５２】スイッチＳＷ１を投入して、ＡＣ−ＤＣ変
換部１が動作を開始すると、制御用電源Ｖｃｃ１，Ｖｃ
ｃ２が供給開始され、発振制御部３が動作を開始する。
発振制御部３からのチョッパー駆動信号を受けて、降圧
チョッパー部が駆動する。この時はまだ、放電ランプが
点灯した状態ではなく、降圧チョッパー部としては、無
負荷状態での動作をしている。その後、パルス出力によ
って、放電ランプが点灯した後は、降圧チョッパー部
は、ランプ電圧の検出値Ｖｌａとランプ電流の検出値Ｉ
ｌａの発振制御部３へのフィードバックによって、その
放電ランプに適した、安定点灯維持のための制御に基づ
いて、放電ランプに電力を供給する安定器としての動作
を継続する。放電ランプの点灯後は、ランプ電流の検出
値Ｉｌａによって放電ランプが点灯状態であることが発
振制御部３にフィードバックされるので、発振制御部３
では、スイッチング制御用ＩＣ２の駆動を停止する。ま
た、降圧チョッパー部の駆動していた時間を、放電ラン
プの累積点灯時間として計時していく。発振制御部３
は、この累積点灯時間が、予め設定されていた時間を越
えた場合、放電ランプの電極摩耗が進み、始動性が悪く
なったものと判断してスイッチング制御用ＩＣ２から出
力されるスイッチング素子Ｑ２の駆動信号に対してデュ
ーティ制御や周波数制御を行う。この結果、コンデンサ
Ｃ４、Ｃ５の電圧ＶＣ４，ＶＣ５を変化させることがで
き、放電ギャップＧの単位時間あたりの放電回数を増加
させ、放電ランプの始動性を確保することができる。ま
た、発振制御部３において、前回の降圧チョッパー部の
駆動からの経過時間を計時することで、デューティや周
波数を制御して、コンデンサＣ１、Ｃ２の電圧Ｖｃ１、
Ｖｃ２を変化させて、放電ギャップＧの暗黒現象対策を
施すことも可能である。

【００５３】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、放電ギャップ
の持続放電の危険性を無くした上で、放電ギャップの寿
命期間中、迅速にかつ確実にパルスを発生できるという
効果がある。請求項２〜５の発明によれば、２回目以降
の放電時のコンデンサの電圧を低下させることにより、
使用部品の最大定格に対する動作電圧の余裕度を広く確
保することができる。請求項４の発明によれば、放電ギ
ャップの放電間隔を制御することが可能なので、不必要
な放電、無駄な放電を無くすことができ、放電ギャップ
の寿命、ひいてはパルス発生装置自体の寿命を延ばすこ
とができる。請求項６の発明によれば、駆動信号に休止
期間を設けることにより、休止期間中は電力消費が無い
ため、発熱を緩和することができる。これにより、放電
ギャップの寿命期間中に周辺回路部品に加わる電気的、
熱的ストレスを緩和することができる。このように、本
発明によれば、長期信頼性を高めたパルス発生装置を提
供することが可能である。また、請求項７のように、放
電灯点灯装置に応用した場合においては、駆動信号の周
波数、デューティを制御することで、単位時間あたりの
パルス発生数を制御することが可能なため、寿命が進行
して電極の摩耗が進み、点灯しにくくなった放電ランプ
においても、確実に点灯させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のパルス発生回路部の回路図
である。

【図２】本発明の実施例１の制御回路部の回路図であ
る。

【図３】本発明の実施例２のパルス発生回路部の回路図
である。

【図４】本発明の実施例３のパルス発生回路部の回路図
である。

【図５】本発明の実施例４の電源回路部の回路図であ
る。

【図６】本発明の実施例４のパルス発生回路部の回路図
である。

【図７】本発明の実施例４の制御回路部の回路図であ
る。

【図８】本発明の実施例１〜３で用いる第１の制御方式
を示す説明図である。

【図９】本発明の実施例１〜３で用いる第２の制御方式
を示す説明図である。

【図１０】本発明の実施例１〜３で用いる第３の制御方
式を示す説明図である。

【図１１】本発明の実施例１〜３で用いる第４の制御方
式を示す説明図である。

【図１２】本発明の実施例１〜３で用いる第５の制御方
式を示す説明図である。

【図１３】本発明の実施例１〜３で用いる第６の制御方
式を示す説明図である。

【図１４】従来のパルス発生装置の回路図である。

【図１５】従来のパルス発生装置の回路動作を説明する
ための波形図である。

【図１６】従来のパルス発生装置のコンデンサの電圧上
昇特性を示す説明図である。

【図１７】従来例の放電ギャップの放電特性を示す説明
図である。

【図１８】従来例の放電ギャップの寿命特性の一例を示
す説明図である。

【符号の説明】

１ＡＣ−ＤＣ変換部２発振制御部３スイッチング制御用ＩＣＡＣ交流電源Ｑ１スイッチング素子Ｄ１ダイオードＣ２コンデンサＴ２トランスＧ放電ギャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塩見務大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 3K072 AA11 BA03 BB01 DD07 EB01 EB05 GA03 GB03 GB04 GC04 HA06 HA10 HB03 3K083 AA02 AA46 BA02 BA05 BA25 BA26 BC19 BC33 BC47 BD03 BD13 BD22 BE03 BE05 BE17 CA32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断続的にオンされるスイッチング素子
と、前記スイッチング素子がオンされたときに充電用電
源から逆流防止用素子を介して充電されるコンデンサ
と、初回の放電電圧が２回目以降の放電電圧よりも高く
且つ初回の放電電圧が経時的に変化する放電ギャップ
と、放電ギャップを介して前記コンデンサに１次巻線を
接続され２次巻線から高圧パルスを出力するトランス
と、コンデンサの充電電圧が放電ギャップの初回の放電
電圧よりも高くなるようにスイッチング素子のオン・オ
フ制御にてコンデンサを充電する充電制御手段とを設け
たパルス発生装置において、放電ギャップの寿命期間中
の初回の放電電圧の上昇に応じてスイッチング素子のオ
ン・オフ制御を可変とする手段を備えたことを特徴とす
るパルス発生装置。
【請求項２】スイッチング素子のオン・オフ周波数
は可変であることを特徴とする請求項１記載のパルス発
生装置。
【請求項３】コンデンサの電圧が放電ギャップの初
回の放電電圧に達した後、スイッチング素子のオン・オ
フ周波数を変更することを特徴とする請求項２記載のパ
ルス発生装置。
【請求項４】スイッチング素子のオン・オフ周波数
は、放電ギャップの放電間隔が略一定になるように制御
されることを特徴とする請求項２記載のパルス発生装
置。
【請求項５】スイッチング素子のオン・オフ周波数
は、放電ギャップが前回放電してから経過した時間によ
って変更することを特徴とする請求項２記載のパルス発
生装置。
【請求項６】スイッチング素子のオン・オフ制御に
休止期間を設けたことを特徴とする請求項１記載のパル
ス発生装置。
【請求項７】断続的にオンされるスイッチング素子
と、前記スイッチング素子がオンされたときに充電用電
源から逆流防止用素子を介して充電されるコンデンサ
と、初回の放電電圧が２回目以降の放電電圧よりも高く
且つ初回の放電電圧が経時的に変化する放電ギャップ
と、放電ギャップを介して前記コンデンサに１次巻線を
接続され２次巻線から高圧パルスを出力するトランス
と、コンデンサの充電電圧が放電ギャップの初回の放電
電圧よりも高くなるようにスイッチング素子のオン・オ
フ制御にてコンデンサを充電する充電制御手段とを設け
たパルス発生装置を備え、累積点灯時間に応じてランプ
電圧が上昇する放電ランプ負荷の始動用パルスを前記パ
ルス発生装置から供給し、スイッチング素子のオン・オ
フ周波数を放電ランプ負荷の累積点灯時間に応じて変更
することを特徴とする放電灯点灯装置。