JP2000517472A - 回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、高圧放電ランプを点火するのに適している回路装置であって、電圧源に接続するための入力端子と、スイッチ、パルス変成器の一次巻線及び容量性手段が設けられ、該容量性手段は前記スイッチ及び前記一次巻線を分流するようなパルス生成回路と、前記パルス変成器の二次巻線とランプ接続端子との間の電気的接続とが設けられた回路装置に関する。本発明によれば、前記容量性手段が非線形特性を持つ。これは、生成される点火電圧パルスのより再現可能性のある振幅に結果としてなる。

Description

【発明の詳細な説明】 回路装置 技術分野 本発明は、高圧放電ランプを点火するのに適している回路装置であって、 電圧源に接続するための入力端子と、 スイッチ、パルス変成器の一次巻線及び容量性手段が設けられ、該容量性手段 は前記スイッチ及び前記一次巻線を分流するようなパルス生成回路と、 前記パルス変成器の二次巻線とランプ接続端子との間の電気的接続とが設けら れた回路装置に関する。 背景技術 冒頭段落に記載の種の回路装置は、国際特許出願公開第WO-A-95/28068号から 既知である。この既知の回路装置は、非常に高い点火電圧を持つ高圧放電ランプ を点火するのに適している。十分な幅で２５ｋＶに達する振幅を持つ点火パルス を前記既知の回路装置により実現することが出来る。前記既知の回路装置を最適 に有効にするためには、しかしながら、二つの共振回路が相互に同調されるべき ことが必要とされる。パルス生成回路は、第１の共振回路として作用する。第２ の共振回路は、パルス変成器の二次巻線とランプ接続端子に接続されるランプと により形成される回路である。実際このようにして高い点火電圧パルスを形成す ることが可能であるが、これら共振回路が僅かに相互に離調することが生成され た電圧パルスの最大レベルを最早大きく減少させてしまうという欠点がある。他 の欠点は、各共振回路において生成された電圧間の位相角が、最適に相互に同調 している場合においても、１８０°の整数倍に必ずしもならないであろう、とい うことである。これは再び、生成され得る電圧パルスのレベルに制限を招く。 前記既知の回路装置により、まだ冷却していないがランプが消灯した後しばら くの間にランプを点火することも可能であるが、信頼性のある瞬時の高温再点火 が実質的に不可能であることが分かった。 発明の開示 本発明の目的は、上述の欠点がかなりの程度相殺された冒頭段落に記載の種の 回路装置を提供することにある。 本発明によれば、この目的は、前記容量性手段が非線形特性を持つ冒頭段落に 記載の種の回路装置において達成される。 本発明は、生成される点火電圧パルスのレベルが第２の共振回路により主とし て決定される利点を提供する。前記容量性手段の非線形性により、前記パルス生 成回路により形成される第１の共振回路の共振周波数は、前記容量性手段にかか る電圧の減少と共に減少するであろう。これは、前記パルス変成器の前記一次巻 線にかかる電圧が、前記スイッチが導通になった後、対応して減少する周波数と 共に降下する結果になる。この有利な他の結果は、固定パルス振幅を持つ生成さ れたパルスが、本発明の場合、より大きなパルス幅、故に、より高いエネルギ含 有量を持つであろうことである。これは、接続されるランプの信頼性のある点火 のために、とりわけ、該ランプの信頼性のある実質的に瞬時の高温再点火のため に好ましい。 本発明による回路装置においては、好ましくは、前記スイッチがブレークダウ ン電圧を持ち、非線形特性を持つ前記容量性手段が、０Ｖにおける容量値の多く て５０％であるような前記ブレークダウン電圧における容量値を持つ。当該回路 装置は、ＰＴＶや自動車用のヘッドランプシステムにおける場合のように、スイ ッチオンの後実質的に瞬時に光を提供しなければならない照明システムの一部を 形成する高圧放電ランプを点火するのにとりわけ適している。一般に、非線形特 性を持つ容量性手段を使用することは、前記既知の回路装置と比較して初期的に より小さなキャパシタンスで十分であり得ると言う他の利点を持つ。これは、通 常、前記容量性手段の対応するより小さな寸法が伴う。これは、パルス幅及びパ ルス波高が維持されたまま前記既知の回路装置と比較して当該回路装置の小型化 が可能であると言う利点を持つ。 非線形特性を持つ容量性手段が、本発明のようにスイッチに平列に電気的に接 続されず、直列に電気的に接続される場合、これは、該スイッチが導通になる場 合第１の共振回路の共振周波数における増加を招くであろう。この結果、生成さ れた電圧パルスの振幅は、従来技術の回路装置におけるように第１の共振回路の 共振周波数により少なくとも同程度に大きく影響を受ける。 好ましくは、本発明による回路装置においては、同調自己インダクタンスが、 前記スイッチ及び前記一次巻線と直列に接続される。当該回路装置により生成さ れるべきパルスの波高と幅との間の非常に有効な同調を、前記同調自己インダク タンスの値を選択することにより単純に達成することが出来る。そのような同調 を前記パルス変成器の一次巻線と二次巻線との間の巻線比率の適切な選択により 理論的に実現することが可能であるが、これを実際に実現する場合、しばしば、 実用的な問題を引き起こす。前記同調自己インダクタンスは、プリント回路の平 面導体の形態で非常に有利に実現することができ、これは更なる一層の小型化に 非常に好ましい。 図面の簡単な説明 本発明による回路装置の上述の及び他の特徴を、一実施例の図を参照してより 詳細に説明する。 第１図は、本発明による回路装置が設けられた、ランプの点火及び点灯用回路 の図である。 第２図は、第１図の回路装置の図である。 第３図は、第２図の回路装置における電圧勾配を示すグラフである。 第４図は、第３図のグラフと比較し得る従来技術の回路装置に関するグラフで ある。 第５図は、第４図のグラフと比較し得る他の従来技術の回路装置に関するグラ フである。 発明を実施するための最良の形態 第１図は、自動車用のヘッドランプシステムを図的に示している。Ａ及びＢは 、供給源、例えば、カーバッテリを接続するための接続端子である。Ｉはスイッ チモード電源を示し、これによりコミュテータ回路ＩＩが給電される。このコミ ュ テータ回路は、方形波供給電圧を送る整流供給源(commutating supply source) として作用する。コミュテータ回路ＩＩは、入力端子Ｃ及びＤを介してランプ回 路Ｖに接続される。ランプ回路Ｖは、パルス生成回路ＩＶ及びランプ接続端子Ｅ 及びＦを有し、これら端子間にランプＬが接続される。スイッチモード電源Ｉは 、パルス生成回路ＩＶを給電するための接続点Ｇ及びＨを持つ。第１図の回路の 一部を形成するランプ回路Ｖが、第２図に示されている。 第２図において、入力端子Ｃは、パルス変成器１に接続されている。変成器１ の二次巻線１２は、一方の側で入力端子Ｃに直接接続されている。他方の側にお いて、二次巻線１２は、自己インダクタンス５１を介してランプ接続端子Ｅに接 続される。即ち、自己インダクタンス５１は、前記パルス変成器の前記二次巻線 と前記ランプ接続端子との間の電気的接続を形成する。入力端子Ｄは、自己イン ダクタンス５２を介してランプ接続端子Ｆに接続されている。入力端子Ｃ及びＤ は又、コンデンサ５３により相互接続されている。パルス変成器１の、パルス生 成回路ＩＶの一部を形成する、一次巻線１１は、接続端子Ｇ及びＨの間の電圧依 存ブレークダウン素子３と直列に接続されている。コンデンサ２と抵抗４との並 列回路が、一次巻線１１とブレークダウン素子３との直列回路を分流する。コン デンサ２は非線形特性を持つ。即ち、コンデンサ２は、非線形特性を持つ容量性 手段を形成する。同調自己インダクタンス５が又、前記ブレークダウン素子と直 列に含まれていて、これにより、生成されるべきパルス幅が規定される。上述の 実施例においては、二次巻線１２及び自己インダクタンス５１並びに５２と共に パルス生成回路ＩＶが、本発明による回路装置を構成している。 上述の実施例による自動車用ヘッドランプシステムの実例においては、当該回 路装置が、３５Ｗの電力定格及び８５Ｖの公称ランプ電圧を持つＰｈｉｌｉｐｓ 製のＤＳ２型及びＤ２Ｒ型両方の高圧放電ランプを点火及び点灯するのに適して いる。ランプは大きくて２３ｋＶの高温再点火電圧を持つ。前記ランプは大きく て３４ｋＶの電圧に耐えることが出来る口金を持つ。当該回路装置は、２７ｋＶ の公称点火電圧パルスに対して設計されている。 スイッチモード電源Ｉは、フライバックタイプであり、１２Ｖのカーバッテリ 電圧から接続端子Ｇ及びＨにおいて８００ＶＤＣの開電圧を生成する。非線形特 性を持つコンデンサ２は、ＡＶＸ製のＸ７Ｒ型セラミックコンデンサである。こ のコンデンサは、０Ｖにおいて１４４ｎＦの容量値及び８００Ｖにおいてこの０ Ｖ値の４７％即ち６８ｎＦの容量値を持つ。このコンデンサは、１．５ＭΩの抵 抗４により分流される。これは、コンデンサ２の残留電化が流れ去ることを可能 にする働きをする。ブレークダウン素子３は、８００Ｖのブレークダウン電圧を 持つＳｉｅｍｅｎｓ製のスパークギャップである。パルス変成器１は、３２０ｎ Ｈの自己インダクタンス値を持つ巻数３の一次巻線及び５５０μＨの自己インダ クタンス値を持つ巻数１２０の二次巻線を持つフェライトコアから構築される。 ０．８５の結合計数ｋを持つ磁気結合が、前記一次巻線と前記二次巻線との間に 認められる。同調自己インダクタンス５は１０８ｎＨである。１．５ｎＦのコン デンサ５３は、当該回路装置において生成される電圧パルスに対してコミュテー タスイッチを保護する。自己インダクタンス５１及び５２は２２μＨの値を持つ 。 前記回路装置の実例の時間の関数としての電圧勾配のグラフが第３図に示され ている。ｎｓ単位の時間が水平軸上にプロットされ、ｋＶ単位の電圧が垂直軸上 にプロットされている。グラフのカーブ１００は、一次巻線にかかる電圧を時間 の関数として示している。カーブ１０１は、二次巻線にかかる電圧を同様に示し ている。ランプの信頼性のある点火のために、前記二次巻線にかかる第１の電圧 パルスは、これに必要とされる高い値と共に十分なエネルギ含有量を持つべきで あることが要求される。グラフにおいて参照番号１０２で示されるこの第１のパ ルスは、２５ｋＶの値を持つ。パルスの幅がエネルギ含有量に対する尺度となる 。これは、好ましくは、パルス振幅の１０％及び９０％の間の電圧パルスの立ち 上がり時間として表される。この値はパルス１０２においては１００ｎｓである 。カーブ１００の勾配から、前記一次巻線にかかる電圧が、第１のパルス１０２ がその最大値に到達する時間の間に８００Ｖから５４０Ｖに降下することが明ら かである。接続されたランプがこのように形成されるパルスにより高温状態にお ける消光後実質的に瞬時に再点火することが分かった。 比較のために、第４図は、従来技術の回路装置における電圧勾配のグラフを示 している。これは、本発明による回路装置と、容量性手段が６８ｎＦの固定容量 値を持つという点でのみ異なっている。カーブ２０１の二次巻線にかかる電圧の 第１の電圧パルス２０２が、１００ｎｓの同一の立ち上がり時間に対し２３ｋＶ の最大レベルを持つ、と言うことをこのグラフから見ることが出来る。一次巻線 にかかる電圧は、カーブ２００から明らかなように、この間に８００Ｖから４６ ０Ｖに降下することが分かる。この生成されたパルスでは、ランプの信頼性のあ る瞬時の高温再点火は起こらない。１０５ｎｓの立ち上がり時間が２３ｋＶのパ ルス振幅における比較的信頼性のある実質的に瞬時の再点火を達成するために必 要であることが研究により示された。１００ｎｓの立ち上がり時間を維持したま まこの回路装置において２５ｋＶのパルス振幅を実現するためには、容量性手段 が少なくとも１２０ｎＦの値を持つ必要があることが分かった。 第４図のグラフと比較し得る第５図のグラフは、従来技術による他の回路装置 に関する。この回路装置における同調自己インダクタンスは０ｎＨの値を持ち、 容量性手段は６８ｎＦの固定値を持つ。カーブ３０１の二次巻線にかかる電圧が ２６ｋＶの第１の電圧パルス３０２を持つ、と言うことがこのグラフから明らか である。これには僅か８６ｎｓにすぎない立ち上がり時間が伴う。カーブ３００ の一次巻線にかかる電圧はこの間に８００Ｖから４５０Ｖに降下する。第１の電 圧パルスのパルス振幅が第３図のパルス振幅に対応するが、立ち上がり時間は著 しく短い。これは、生成されるパルスのかなり小さなエネルギ含有量に結果とし てなる。実際、この場合、信頼性のある実質的に瞬時の高温再点火は起こらない ことが分かった。実質的に瞬時の高温再点火をこの既知の回路装置でもって可能 にするならば、容量性手段に少なくとも１３６ｎＦの値を与える必要がある。 上述のことから、あるパルス振幅が与えられた場合、より大きな幅を持つパル スを非線形コンデンサにより実現できることが明らかである。これは、ランプの 素早い再点火を大きく促進し、又コンデンサを比較的小さな寸法にすることが出 来るという利点も持ち、更にこのことは、回路装置の小型化に対する展望を広げ るものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．高圧放電ランプを点火するのに適している回路装置であって、 電圧源に接続するための入力端子と、 スイッチ、パルス変成器の一次巻線及び容量性手段が設けられ、該容量性手 段は前記スイッチ及び前記一次巻線を分流するようなパルス生成回路と、 前記パルス変成器の二次巻線とランプ接続端子との間の電気的接続とが設け られた回路装置において、 前記容量性手段は非線形特性を持つことを特徴とする回路装置。 ２．請求項１に記載の回路装置において、 前記スイッチはブレークダウン電圧を持ち、非線形特性を持つ前記容量性手 段は、０Ｖにおける容量値の多くて５０％であるような前記ブレークダウン電 圧における容量値を持つことを特徴とする回路装置。 ３．請求項１又は２に記載の回路装置において、 同調自己インダクタンスが、前記スイッチ及び前記一次巻線と直列に接続さ れることを特徴とする回路装置。 ４．請求項３に記載の回路装置において、 前記同調自己インダクタンスは、プリント回路の平面導体として構成される ことを特徴とする回路装置。