JP2001230094A - Discharge lamp device - Google Patents

Discharge lamp device

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JP2001230094A
JP2001230094A JP2000039792A JP2000039792A JP2001230094A JP 2001230094 A JP2001230094 A JP 2001230094A JP 2000039792 A JP2000039792 A JP 2000039792A JP 2000039792 A JP2000039792 A JP 2000039792A JP 2001230094 A JP2001230094 A JP 2001230094A
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lighting
air gap
core
lamp device
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Japanese (ja)
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Koichi Toyama
耕一 外山
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Denso Corp
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a great electric power output at the start-up of lighting a lamp and to suppressed greatly the electric power loss at the stabilized lighting. SOLUTION: The size of air gap of the core 51d, 51e of a transducer 51 provided at DC/DC converter is made to charge. In this structure, when the output of the discharge lamp device becomes big as at the start-up of lighting, the magnetic flux passes in not only the small air gap area, but also the greater air gap area. When the output of the discharge lamp device becomes stable as in the stable lighting, the magnetic flux passes only in the area of small air gap of the core because of the relatively small excitation. Therefore the lighting device of discharge lamp can have a big electric power output at the start-up of lighting and can suppress greatly the electric power loss in the stable lighting.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧放電灯(以
下、ランプという)を点灯させる放電灯装置に関し、特
に車両前照灯に用いて好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge lamp device for lighting a high-pressure discharge lamp (hereinafter, referred to as a lamp), and is particularly suitable for use in a vehicle headlight.

【0002】[0002]

【従来の技術】車両用に使用される放電灯装置は、車載
バッテリを昇圧するDC−DCコンバータ回路と、この
DC−DCコンバータの昇圧直流出力を矩形波交流に変
換してランプに印加するDC/ACインバータ回路によ
り構成されている。このうち、DC−DCコンバータ回
路を構成するトランスには例えばフェライトコアを使っ
たトランスが使われるが、ランプ点灯開始時には速やか
な高速立ち上がり特性を実現するために大電力を出力す
ることが要求される反面、安定点灯時には電力変換時の
電力ロスを極めて低く押さえることが要求される。
2. Description of the Related Art A discharge lamp device used for a vehicle includes a DC-DC converter circuit for boosting a vehicle-mounted battery, and a DC-DC converter for converting a boosted DC output of the DC-DC converter into a rectangular wave AC and applying the AC to a lamp. / AC inverter circuit. Among them, a transformer using a ferrite core, for example, is used as a transformer constituting a DC-DC converter circuit, but it is required to output a large amount of power in order to realize a quick high-speed rising characteristic at the start of lamp lighting. On the other hand, at the time of stable lighting, it is required to keep the power loss during power conversion extremely low.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、1つの
トランスで大電力を出力するということと電力ロスを低
く押さえるということは相反する特性であるため、両者
の特性を共に高レベルで得ることが困難であった。例え
ば、フェライトコアを使った場合、大電力を出力するた
めにはコア飽和が起こらないようにエアギャップを大き
くしなければならないが、エアギャップが大きいと洩れ
磁束が増加して電力ロスが増加する。このため、両者の
特性をあるレベルで妥協して設計しなければならなかっ
た。
However, outputting large power with one transformer and keeping power loss low are contradictory characteristics, and it is difficult to obtain both characteristics at a high level. Met. For example, when a ferrite core is used, the air gap must be increased so that core saturation does not occur in order to output large power, but if the air gap is large, leakage flux increases and power loss increases. . For this reason, it was necessary to compromise between the two characteristics at a certain level.

【0004】本発明は上記点に鑑みて、ランプ点灯開始
時には大電力が得られ、安定点灯時には電力ロスを極め
て低く押さえられる放電灯装置を提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, it is an object of the present invention to provide a discharge lamp device that can obtain a large power at the start of lamp lighting and can suppress an extremely low power loss at stable lighting.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、直流電圧源(2)の電
圧が印加される1次側巻線(51a)、及び1次巻線に
印加された電圧を高電圧に昇圧させる2次側巻線(51
b)を有するトランス(51)を備え、2次側巻線に接
続される放電灯(4)に高電圧を印加し、該放電灯の点
灯を行う高圧放電灯点灯装置において、トランスはコア
を有し、該コアに一次巻線と二次巻線とが巻回されてお
り、コアのエアギャップの大きさが変化させてあること
を特徴としている。
According to the first aspect of the present invention, a primary winding (51a) to which a voltage of a DC voltage source (2) is applied, and a primary winding are provided. The secondary winding (51) that boosts the voltage applied to the wire to a high voltage
b) a high pressure discharge lamp lighting device for applying a high voltage to the discharge lamp (4) connected to the secondary winding and lighting the discharge lamp, the transformer having a core having A primary winding and a secondary winding are wound around the core, and the size of the air gap of the core is changed.

【0006】このような構成では、点灯開始時のように
放電灯装置の出力が大電力となる時には、エアギャップ
の小さい部分だけでなく大きい部分にも磁束が通過する
ようになる。一方、安定点灯時のように放電灯装置の出
力が安定電力となる時には、励磁が相対的に小さいた
め、コアのエアギャップが小さい部分において磁束が通
過するようになる。このため、点灯開始時には大電力が
得られ、安定点灯時には電力ロスを極めて低く押さえら
れる放電灯点灯装置とすることができる。
In such a configuration, when the output of the discharge lamp device has a large power, such as at the start of lighting, the magnetic flux passes not only in the small portion of the air gap but also in the large portion. On the other hand, when the output of the discharge lamp device has a stable power as in the case of stable lighting, the magnetic flux passes through a portion where the air gap of the core is small because the excitation is relatively small. For this reason, a large power can be obtained at the start of lighting, and the discharge lamp lighting device can suppress the power loss extremely low during stable lighting.

【0007】請求項2に示すように、コアのエアギャッ
プを形成している面に段差が設けられるようにすれば、
エアギャップの大きさを多段階に変化させることができ
る。例えば、請求項3に示すようにコアがEE型コアで
ある場合、EE型コアの両中心コアの対向する面の少な
くとも一方に段差を設ければよい。
According to a second aspect of the present invention, if a step is formed on the surface of the core forming the air gap,
The size of the air gap can be changed in multiple steps. For example, when the core is an EE-type core as described in claim 3, a step may be provided on at least one of the opposing surfaces of both central cores of the EE-type core.

【0008】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
[0008] The reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means described in the embodiments described later.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1に、本発明
の一実施形態を適用した放電灯装置1の回路構成を示
す。また、図2に、放電灯装置1のランプ印加電力の経
時的変化を示す。以下、放電灯装置1の構成について説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG. 1 shows a circuit configuration of a discharge lamp device 1 to which one embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 shows the change over time in the lamp applied power of the discharge lamp device 1. Hereinafter, the configuration of the discharge lamp device 1 will be described.

【0010】図1に示すように、放電灯装置1の正極端
子1a及び負極端子1bは、直流電源である車載バッテ
リ2に接続されており、点灯スイッチ3がオンされる
と、自動車用前照灯として用いられるランプ(例えば、
メタルハライドランプ等)4に電力供給を行うように構
成されている。
As shown in FIG. 1, a positive terminal 1a and a negative terminal 1b of a discharge lamp device 1 are connected to a vehicle-mounted battery 2 which is a DC power supply. Lamps used as lamps (for example,
A power is supplied to a metal halide lamp 4).

【0011】この放電灯装置は、DC−DCコンバータ
5、DC/ACインバータ回路6、始動回路7、電力制
御回路8等の回路機能部を有している。
This discharge lamp device has a circuit function unit such as a DC-DC converter 5, a DC / AC inverter circuit 6, a starting circuit 7, a power control circuit 8, and the like.

【0012】DC/DCコンバータ5は、バッテリ2側
に配された一次巻線51aとランプ4側に配された二次
巻線51bとを有するトランス51と、一次巻線51a
に接続されたMOSトランジスタ52と、二次巻線51
bに接続された整流用のダイオード53および平滑用コ
ンデンサ54から構成され、バッテリ電圧VBを昇圧し
た昇圧電圧を出力する。すなわち、MOSトランジスタ
52がオンすると、一次巻線51aに印加された電圧が
二次巻線51bで昇圧変換され、ダイオード53と平滑
用コンデンサ54の接続点から高電圧を出力するように
構成されている。このダイオード53と平滑コンデンサ
54の接続点の電位が、ランプ4に印加されるランプ電
圧に相当する。
The DC / DC converter 5 includes a transformer 51 having a primary winding 51a disposed on the battery 2 side and a secondary winding 51b disposed on the lamp 4 side, and a primary winding 51a.
MOS transistor 52 connected to the secondary winding 51
It is composed of a rectifying diode 53 and a smoothing capacitor 54 connected to b, and outputs a boosted voltage obtained by boosting the battery voltage VB. That is, when the MOS transistor 52 is turned on, the voltage applied to the primary winding 51a is boosted by the secondary winding 51b, and a high voltage is output from the connection point between the diode 53 and the smoothing capacitor 54. I have. The potential at the connection point between the diode 53 and the smoothing capacitor 54 corresponds to the lamp voltage applied to the lamp 4.

【0013】このDC/DCコンバータ5のトランス5
1の具体的な断面構成を図3に示す。図3に示すよう
に、トランス51は、一次巻線51a及び二次巻線51
bが巻回された巻枠51cをEE型のフェライトコア5
1d、51e内に配置した構成となっている。このトラ
ンス51のフェライトコア51d、51eそれぞれの中
心コアの間にはエアギャップが形成されているが、両中
心コアの対向する面の少なくとも一方に段差部分が設け
られ、エアギャップが2段階に変化するように設定され
ている。
The transformer 5 of the DC / DC converter 5
FIG. 3 shows a specific cross-sectional configuration of No. 1. As shown in FIG. 3, the transformer 51 includes a primary winding 51a and a secondary winding 51.
b is wound to the EE type ferrite core 5.
1d and 51e. Although an air gap is formed between the center cores of the ferrite cores 51d and 51e of the transformer 51, a step is provided on at least one of the opposing surfaces of both center cores, and the air gap changes in two stages. Is set to

【0014】DC/ACインバータ回路6は、ランプ4
を交流点灯させるもので、Hブリッジ回路等により構成
されている。このHブリッジ回路により、ランプ4の放
電電流の向きを交互に切り換え、ランプ4への印加電圧
(放電電圧)の極性を反転させることにより、ランプ4
を交流点灯させる。なお、DC/ACコンバータ6と負
極端子1bとの間に配置された抵抗9はランプ4に流れ
るランプ電流検出用の抵抗である。
The DC / AC inverter circuit 6 includes a lamp 4
, And is constituted by an H-bridge circuit or the like. By this H-bridge circuit, the direction of the discharge current of the lamp 4 is alternately switched, and the polarity of the voltage (discharge voltage) applied to the lamp 4 is inverted, so that the lamp 4
Is turned on. The resistor 9 disposed between the DC / AC converter 6 and the negative terminal 1b is a resistor for detecting a lamp current flowing through the lamp 4.

【0015】始動回路7は、トランスや半導体スイッチ
ング素子等から構成されており、DC/DCコンバータ
回路5で昇圧された電圧を更に高圧化させ、ランプ点灯
開始時の始動電圧としてランプ4に印加できるように構
成されている。
The starting circuit 7 is composed of a transformer, a semiconductor switching element, and the like, and can further increase the voltage boosted by the DC / DC converter circuit 5 and apply it to the lamp 4 as a starting voltage at the start of lamp lighting. It is configured as follows.

【0016】電力制御回路8は、ランプ電流やランプ電
圧に基づいてMOSトランジスタ52のオンオフを制御
し、ランプ4に供給される電力を制御するようになって
いる。
The power control circuit 8 controls on / off of the MOS transistor 52 based on the lamp current and the lamp voltage, and controls the power supplied to the lamp 4.

【0017】このような構成の放電灯装置1は、電力制
御回路8により、図2に示すように電力制御が成され
る。すなわち、ランプ4の点灯開始時に大電力を発生さ
せるようにされた後、徐々に電力が小さくされ、数十秒
経た安定期には安定点灯時の電力に落ち着くようにされ
る。このため、点灯開始直後には安定点灯時の2倍以上
の大電力が出力されるようになっているものの、安定点
灯時には所定の安定電力に落ち着くようになっており、
放電灯装置1の出力は大電力と安定電力という2パター
ンに限定される。
In the discharge lamp device 1 having such a configuration, power control is performed by the power control circuit 8 as shown in FIG. That is, after the large power is generated at the start of lighting of the lamp 4, the power is gradually reduced, and the power during stable lighting is settled in a stable period after several tens of seconds. For this reason, immediately after the start of lighting, high power more than twice that of the stable lighting is output, but at the time of stable lighting, it is settled to a predetermined stable power.
The output of the discharge lamp device 1 is limited to two patterns, large power and stable power.

【0018】これに対し、本実施形態の放電灯装置1で
はトランス51を上記構成としているため、放電灯装置
1の出力が大電力となる時と安定電力となる時に、フェ
ライトコア51d、51eの中心コアを通過する磁束が
図4に示すように変化する。
On the other hand, in the discharge lamp device 1 according to the present embodiment, the transformer 51 has the above-described configuration. Therefore, when the output of the discharge lamp device 1 becomes large power and when the output becomes stable power, the ferrite cores 51d and 51e have the same structure. The magnetic flux passing through the central core changes as shown in FIG.

【0019】まず、図4(a)に示すように、点灯開始
時のように放電灯装置1の出力が大電力となる時には、
エアギャップの小さい部分だけでなく大きい部分にも磁
束が通過し、磁束が通過する有効断面積が大きくなるよ
うにできる。このため、コア飽和をなくすことができ、
大電力が出力可能となるようにできる。
First, as shown in FIG. 4A, when the output of the discharge lamp device 1 becomes a large power, such as at the start of lighting,
The magnetic flux passes not only in the small portion of the air gap but also in the large portion, so that the effective sectional area through which the magnetic flux passes can be increased. For this reason, core saturation can be eliminated,
High power can be output.

【0020】一方、図4(b)に示すように、安定点灯
時のように放電灯装置1の出力が安定電力となる時に
は、励磁が相対的に小さいため、エアギャップが小さい
部分において磁束が通過するようになる。このため、漏
れ磁束を減らすことができ、電力ロスを低レベルに押さ
えることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the output of the discharge lamp device 1 has a stable power, such as during stable lighting, the excitation is relatively small, so that the magnetic flux is generated in a portion where the air gap is small. You will pass. For this reason, the leakage magnetic flux can be reduced, and the power loss can be suppressed to a low level.

【0021】このように、フェライトコア51d、51
eの中心コアのエアギャップを変化させることにより、
ランプ点灯開始時には大電力が得られ、安定点灯時には
電力ロスを極めて低く押さえられる放電灯装置1とする
ことができる。
As described above, the ferrite cores 51d and 51d
By changing the air gap of the central core of e,
A large power can be obtained at the start of lamp lighting, and the discharge lamp device 1 can minimize power loss at stable lighting.

【0022】(他の実施形態)上記実施形態では、フェ
ライトコア51d、51eの中心コア間のエアギャップ
を2段階に変化させているが、エアギャップの大きさが
変化するようにしてあればどのような構成を採用しても
上記効果を得ることができる。例えば、エアギャップを
2段階よりも多い多段階に変化させるようにしてもよ
い。
(Other Embodiments) In the above embodiment, the air gap between the center cores of the ferrite cores 51d and 51e is changed in two stages. Even if such a configuration is adopted, the above effect can be obtained. For example, the air gap may be changed to more than two stages.

【0023】さらには、例えばEE型のコアの中心コア
部の代りに、側面のコアに多段階のエアギャップを構成
しても良い。
Further, for example, instead of the central core portion of the EE type core, a multi-stage air gap may be formed in the side core.

【0024】また、上記実施形態では、EE型のフェラ
イトコア51d、51eを用いている場合を説明した
が、EE型に限らず、例えばEI型、若しくはUU型等
を用いてもよい。このようにEE型以外のコアを用いた
場合においても、一方のコアと他方のコアとの間のエア
ギャップの大きさが変化するように構成すれば、上記効
果を得ることができる。
In the above embodiment, the case where the EE-type ferrite cores 51d and 51e are used has been described. However, the present invention is not limited to the EE-type ferrite cores. For example, an EI-type or UU-type may be used. As described above, even when a core other than the EE type is used, the above-described effect can be obtained if the size of the air gap between one core and the other core is changed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態における放電灯装置1の
回路構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a discharge lamp device 1 according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す放電灯装置の出力電力の経時的変化
を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a change over time of output power of the discharge lamp device shown in FIG.

【図3】図1に示すトランス51の断面構成を示した図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a transformer 51 shown in FIG.

【図4】(a)は点灯開始時における磁束を示した図で
あり、(b)は安定点灯時における磁束を示した図であ
る。
4A is a diagram showing a magnetic flux at the start of lighting, and FIG. 4B is a diagram showing a magnetic flux at the time of stable lighting.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…放電灯装置、2…バッテリ、3…始動スイッチ、4
…ランプ、5…DC/DCコンバータ回路、51…トラ
ンス、51a…一次巻線、51b…二次巻線、51c…
巻枠、51d、51e…フェライトコア、6…DC/A
Cインバータ、7…始動回路、8…電力制御回路。
REFERENCE SIGNS LIST 1 discharge lamp device 2 battery 3 start switch 4
... Lamp, 5 ... DC / DC converter circuit, 51 ... Transformer, 51a ... Primary winding, 51b ... Secondary winding, 51c ...
Reel, 51d, 51e: Ferrite core, 6: DC / A
C inverter, 7 starting circuit, 8 power control circuit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電圧源(2)の電圧が印加される1
次側巻線(51a)、及び前記1次巻線に印加された電
圧を高電圧に昇圧させる2次側巻線(51b)を有する
トランス(51)を備え、 前記2次側巻線に接続される放電灯(4)に前記高電圧
を印加し、該放電灯の点灯を行う放電灯装置において、 前記トランスはコアを有し、該コアに前記一次巻線と前
記二次巻線とが巻回されており、前記コアのエアギャッ
プの大きさが変化させてあることを特徴とする放電灯装
置。
1. A device to which a voltage of a DC voltage source (2) is applied
A transformer (51) having a secondary winding (51a) and a secondary winding (51b) for boosting a voltage applied to the primary winding to a high voltage, is connected to the secondary winding. In the discharge lamp device for applying the high voltage to the discharge lamp (4) and lighting the discharge lamp, the transformer has a core, and the primary winding and the secondary winding are formed in the core. A discharge lamp device which is wound and the size of an air gap of the core is changed.
【請求項2】 前記コアのエアギャップを形成している
面には段差が設けられ、前記エアギャップの大きさが多
段階に設定されていることを特徴とする請求項1に記載
の放電灯装置。
2. The discharge lamp according to claim 1, wherein a step is provided on a surface of the core forming an air gap, and the size of the air gap is set in multiple stages. apparatus.
【請求項3】 前記コアはEE型コアであり、該EE型
コアの両中心コアの対向する面の少なくとも一方に段差
が設けられ、前記エアギャップの大きさが多段階に設定
されていることを特徴とする請求項1に記載の放電灯装
置。
3. An EE-type core, wherein at least one of opposing surfaces of both central cores of the EE-type core has a step, and the size of the air gap is set in multiple stages. The discharge lamp device according to claim 1, wherein:
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Cited By (2)

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