JP2002050497A

JP2002050497A - 放電灯点灯装置

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Publication number: JP2002050497A
Application number: JP2000355750A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Urakabe; 隆浩浦壁; Akihiko Iwata; 明彦岩田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2002-02-15
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: JP4058900B2

Abstract

(57)【要約】【課題】放電灯点灯装置の低コスト化、コンパクト化
を図る。【解決手段】それぞれ異なる電位を有する電圧を２つ
の配線より出力するＤＣ−ＤＣコンバータ２と、入力端
子が上記２つ配線に接続され、出力端子が放電灯６の一
方の電極に接続されたスイッチング回路部５と、一方の
電極端子が放電灯６のもう一方の電極に接続され、他方
の電極端子が上記ＤＣ−ＤＣコンバータ２の２つの配線
のうちのどちらか一方に接続されたコンデンサ１０とに
より構成され、さらに、上記スイッチング回路部５は、
２つの配線のうちの一方の配線と出力端子との接続を制
御するスイッチング素子５ｂにより構成され、他方の配
線と出力端子とが接続された構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車用あるい
は投射型のディスプレイ等の光源として用いられる放電
灯点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１８は、特開平１２−８２５９２号公
報に示された従来の放電灯点灯装置を示す回路構成図で
ある。図において、１はバッテリー等の直流電源、２は
直流電源１から供給された電力を調整出力するＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータであり、そのＤＣ−ＤＣコンバータ２にお
いて、２ａはトランス、２ｂはＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥ
ｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、２ｃはダイオー
ドである。３はアース、４は放電灯電流Ｉ_L検出用のシ
ャント抵抗、５０はＦＥＴ５０ａ〜５０ｄによりＨ型に
構成され、ＤＣ−ＤＣコンバータ２により調節された直
流電力を交流電力に変換するフルブリッジ回路（以下、
Ｈブリッジと記す）、６はそのＨブリッジ５０により変
換された交流電力により駆動される放電灯である。ま
た、７はＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力の陰極側から放
電灯電圧Ｖ_Lを入力すると共に、シャント抵抗４のＨブ
リッジ５０側から放電灯電流Ｉ_Lを入力するインタフェ
ース（以下、Ｉ／Ｆと言う）、８はＩ／Ｆ７を介して逐
次検出される放電灯電圧Ｖ_L、放電灯電流Ｉ_L、および予
め設定された回路インピーダンス固定値に基づいて放電
灯６に供給される電力が所定値になるようにＤＣ−ＤＣ
コンバータ２のＦＥＴ２ｂを制御するマイクロコンピュ
ータ（以下、マイコンと言う）である。

【０００３】次に動作について説明する。放電灯６の点
灯始動時には、直流電源１から供給された電力をＤＣ−
ＤＣコンバータ２により調整出力し、さらに、Ｈブリッ
ジ５０により直流電力を交流電力に変換して放電灯６を
駆動する。ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力の陰
極側から検出される放電灯電圧Ｖ_Lは、図１９に示すよ
うに−４００Ｖまで昇圧され、さらに、ピークでおおよ
そ２０ｋＶまで昇圧されてから放電灯６が点灯し、その
後、−９０Ｖで点灯安定状態となる。これらの制御はマ
イコン８により、Ｉ／Ｆ７を介して逐次検出される放電
灯電圧Ｖ_Lおよび放電灯電流Ｉ_Lに基づいて放電灯６に供
給される電力が所定値になるようにＤＣ−ＤＣコンバー
タ２のＦＥＴ２ｂを制御することによって行われる。放
電灯６が点灯した後、Ｈブリッジ５０のＦＥＴ５０ａと
ＦＥＴ５０ｄをＯＮ、ＦＥＴ５０ｂとＦＥＴ５０ｃをＯ
ＦＦとしたスイッチ状態と、ＦＥＴ５０ａとＦＥＴ５０
ｄをＯＦＦ、ＦＥＴ５０ｂとＦＥＴ５０ｃをＯＮとした
スイッチ状態を繰り返すことにより交流電圧を放電灯６
に印加する。ところで、点灯安定状態における放電灯６
に供給される放電灯電力は、３４Ｗが望ましいとされて
いる。しかしながら、単にマイコン８により放電灯電圧
Ｖ_Lおよび放電灯電流Ｉ_Lに基づいて放電灯６に供給され
る電力を３４Ｗに制御したのでは、Ｈブリッジ５０のＦ
ＥＴ５０ａ〜５０ｄのオン抵抗分の電圧降下による損失
があるため、実際に放電灯６に供給される電力は３４Ｗ
よりも低下してしまう。そこで、Ｈブリッジ５０のＦＥ
Ｔ５０ａ〜５０ｄのオン抵抗分を予め見込んで回路イン
ピーダンス固定値を設定しておき、マイコン８により放
電灯電圧Ｖ_L、放電灯電流Ｉ_L、および予め設定された回
路インピーダンス固定値に基づいて、Ｈブリッジ５０の
ＦＥＴ５０ａ〜５０ｄのオン抵抗分による電力損失があ
っても放電灯６に供給される電力が３４Ｗになるように
制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の放電灯点灯装置
は以上のように構成され、Ｈブリッジ５０には最大４０
０Ｖの高電圧が印加されることから、Ｈブリッジ５０を
構成するＦＥＴは４００Ｖに耐えうる高耐電圧性を要求
される。このような高耐電圧性を有するＦＥＴは単価が
高く、しかも上記従来構成ではこのような単価の高い上
記ＦＥＴを４個も使用している。従って、上記のような
Ｈブリッジによるインバータ回路構成は、コンパクト
化、低コスト化を図る上で、一つの弊害となっており、
Ｈブリッジ５０のＦＥＴ素子個数の削減、あるいは、Ｈ
ブリッジに印加される電圧の低減は、放電灯点灯装置の
課題となっていた。

【０００５】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、直流電圧を交流電圧に変換し
て放電灯を駆動する放電灯駆動手段（インバータ回路部
分）を構成する素子数の削減、あるいは、上記放電灯駆
動手段に印加される電圧の低減を図ることにより、コン
パクト化、低コスト化を図ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成によ
る放電灯点灯装置は、電源から供給される電力を調整し
て、それぞれ異なる電位を有する電圧を２つの配線より
出力する電力調整手段と、１つのスイッチング素子によ
り構成され、入力端子が上記電力調整手段の２つの配線
に接続されると共に、上記入力端子のうちの一方の入力
端子が放電灯の一方の電極に接続され、出力端子が上記
放電灯の他方の電極に接続されたスイッチング回路部
と、上記スイッチング回路部の一方の入力端子と上記放
電灯と上記スイッチング回路部の出力端子とを接続する
回路中に、上記放電灯と直列に接続したコンデンサとを
備えたものである。

【０００７】また、本発明の第２の構成による放電灯点
灯装置は、第１の構成において、電力調整手段から放電
灯へ電流を供給するとともに、コンデンサへの充電を行
なう過程と、上記電力調整手段の動作を停止させ、上記
コンデンサから上記放電灯へ逆方向の電流を供給する過
程とを繰り返すことにより、上記放電灯を交流駆動する
ものである。

【０００８】また、本発明の第３の構成による放電灯点
灯装置は、第１または第２の構成において、点灯準備を
する待機期間と、少なくともコンデンサの電圧Ｖ_cを検
知し、放電灯が点灯後、上記電圧Ｖ_cが所定の電圧にな
るまで、上記放電灯の電極を放電灯電流によって加熱す
る電極加熱期間と、上記放電灯に交流電流を流し、放電
を持続させるＡＣ放電期間とを備えたものである。

【０００９】また、本発明の第４の構成による放電灯点
灯装置は、第１ないし第３のいずれかの構成において、
スイッチング回路部は、一方の入力端子がスイッチング
素子を介して出力端子に接続され、他方の入力端子が出
力端子に直接接続されているものである。

【００１０】また、本発明の第５の構成による放電灯点
灯装置は、第１ないし第４のいずれかの構成において、
スイッチング素子は放電灯電流が所定値になるように制
御電圧を調節する手段を備えたものである。

【００１１】また、本発明の第６の構成による放電灯点
灯装置は、第１ないし第５のいずれかの構成において、
電力調整手段より出力される電圧を平滑化するととも
に、放電開始時に放電灯に電流を供給する電圧平滑・初
期電流供給手段をするものである。

【００１２】また、本発明の第７の構成による放電灯点
灯装置は、第６の構成において、放電灯の交流駆動にあ
たって、電力調整手段の動作を停止する期間とスイッチ
ング素子のオフ期間とを重ねた不感期間を設けたもので
ある。

【００１３】また、本発明の第８の構成による放電灯点
灯装置は、第６の構成において、電圧平滑・初期電流供
給手段は、抵抗とダイオードとの並列回路および第１の
コンデンサを直列接続した回路と、第２のコンデンサと
を並列に配置することにより構成したものである。

【００１４】また、本発明の第９の構成による放電灯点
灯装置は、電源から供給される電力を調整して、正、負
２値の電圧を２つの配線より出力する電力調整手段と、
第１および第２のスイッチング素子により構成され、上
記電力調整手段の２つの配線と放電灯の一方の電極との
接続を制御するスイッチング回路部とを備え、上記放電
灯のもう一方の電極が、上記正、負２値の電圧の中心電
圧レベルになるように構成されたものである。

【００１５】また、本発明の第１０の構成による放電灯
点灯装置は、第９の構成において、電力調整手段の２つ
の配線のうちの一方の配線とスイッチング回路部との間
に第３のスイッチング素子を配置し、点灯準備をする待
機期間には、上記第３のスイッチング素子をオフ状態と
したものである。

【００１６】また、本発明の第１１の構成による放電灯
点灯装置は、第９の構成において、電力調節手段は、正
の電圧とアース電圧と負の電圧を出力する３つの端子を
有し、アース電圧を出力するアース端子と、正または負
のどちらか一方の電圧を出力する電圧端子との間に、電
圧クランプ素子を接続したものである。

【００１７】また、本発明の第１２の構成による放電灯
点灯装置は、第１１の構成において、正の電圧とアース
電圧と負の電圧とからなる３つの電圧レベルは、２個の
トランスを用いることにより形成したものである。

【００１８】また、本発明の第１３の構成による放電灯
点灯装置は、第１１の構成において、正の電圧とアース
電圧と負の電圧とからなる３つの電圧レベルは、コアの
一方の端部に１次巻線と２次巻線とを配置し、もう一方
の端部にもう一つの１次巻線と３次巻線を配置した一体
型のトランスを用いることにより形成したものである。

【００１９】また、本発明の第１４の構成による放電灯
点灯装置は、電源から供給される電力を調整して、それ
ぞれ異なる電位を有する電圧を４つの配線より出力する
電力調整手段と、上記電力調整手段の４つの配線のうち
の２つの配線と上記放電灯の電極との接続を制御する４
つのスイッチング素子により構成されたスイッチング回
路部と、上記スイッチング回路部の出力端子間に接続さ
れ、放電開始時に上記放電灯に電流を供給するコンデン
サとを備え、上記電力調整手段の４つの配線のうちの残
りの２つの配線を、上記コンデンサのそれぞれの電極に
接続し、点灯準備をする待機期間には、上記４つのスイ
ッチング素子をオフ状態としたものである。

【００２０】また、本発明の第１５の構成による放電灯
点灯装置は、第１ないし第１４のいずれかの構成におい
て、放電灯はイグナイター回路を有するものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実
施の形態１を図を用いて説明する。図１はこの発明の実
施の形態１による放電灯点灯装置を示す回路構成図であ
る。図において、１はバッテリー等の直流電源、２は直
流電源１から供給された電力を調整出力するＤＣ−ＤＣ
コンバータ（電力調整手段）であり、トランス２ａ、Ｆ
ＥＴ２ｂ、ダイオード２ｃ、コンデンサ２ｄにより構成
される。コンデンサ２ｄは放電開始時に放電灯に電流を
流しこむ機能と出力電圧を平滑化する機能を有する（電
圧平滑・初期電流供給手段）。３はアース、４は放電灯
電流Ｉ_L検出用のシャント抵抗、５はスイッチング回路
であり、入力端子がＤＣ−ＤＣコンバータの２つの配線
に接続されるとともに、一方の入力端子がスイッチング
素子（ＦＥＴ）５ｂを介して出力端子に接続され、他方
の入力端子が出力端子に直接接続され、かつ上記出力端
子が放電灯６の一方の電極に接続されたスイッチング回
路である。７はＩ／Ｆ、８はマイコンである。９は放電
開始時に２０ｋＶ程度の高電圧を放電灯に印加する機能
を備えたイグナイター回路であり、巻線比１：１００の
パルストランス９ａ、放電開始のエネルギーを蓄積する
コンデンサ９ｂ、４００Ｖで導通するギャップスイッチ
９ｃ、スイッチオンから放電開始までの時間を決めてい
る１０ｋΩ抵抗９ｅ、逆流防止のダイオード９ｆ、およ
び放電開始時に放電灯６に高ピーク、短パルスの電流を
流すためのコンデンサ９ｄにより構成されている。１０
は電解タイプの充分に容量の大きなコンデンサであり、
ＤＣパルス電圧を放電灯６の電極間で交流電圧パルスに
変換するためのＤＣパルス／ＡＣパルス変換用コンデン
サである。コンデンサ１０はスイッチング回路５の一方
の入力端子（ＦＥＴ５ｂ側の入力端子）とイグナイター
回路９とを接続する回路中に、放電灯６と直列に設置さ
れている。また、コンデンサ１０には、コンデンサ１０
と並列に、コンデンサ１０に逆極性電圧が印加されない
ようにダイオード１２、保護用に１０ｋΩ〜１ＭΩの抵
抗１１が接続されている。

【００２２】次に上記各回路素子の接続について説明す
る。図１において、直流電源１のプラス側は、トランス
２ａの１次巻線の巻き終わり側に接続され、一次巻線の
巻き始め側はＦＥＴ２ｂのドレインに接続されている。
アース３はＦＥＴ２ｂのソース、および直流電源１のマ
イナス側に接続されている。ＦＥＴ２ｂのゲートには、
マイコン８からの信号Ｓｉｇ．３が入力される。トラン
ス２ａの２次巻線の巻き始め側は、ダイオード２ｃのア
ノードに接続され、巻き終わり側はアース３に接続され
ている。ダイオード２ｃのカソードは、コンデンサ２ｄ
の一方の電極と、スイッチング回路５の他方の入力端子
と接続されている。スイッチング回路５の他方の入力端
子は出力端子と直接接続されるとともに、ＦＥＴ５ｂの
ドレインと接続され、さらに、ＦＥＴ５ｂのソースは、
シャント抵抗４を介してアース３に接続されている。Ｆ
ＥＴ５ｂのゲートには、マイコンからの信号Ｓｉｇ．２
が入力される。スイッチング回路５の出力端子は放電灯
６の一方の電極に接続され、さらに、イグナイター回路
９のコンデンサ９ｄ、ダイオード９ｆのアノードに接続
されている。ダイオード９ｆのカソードは、抵抗９ｅを
介してコンデンサ９ｂ、ギャップスイッチ９ｃの一方の
電極に接続される。ギャップスイッチ９ｃのもう一方の
電極は、パルストランス９ａの一次巻線を介してコンデ
ンサ９ｂ、９ｄのもう一方の電極に接続され、さらに、
パルストランス９ａの二次巻線を介して放電灯６のもう
一方の電極に接続されている。コンデンサ９ｂ、９ｄ、
パルストランス９ａの一次巻線には、コンデンサ１０の
アノード、抵抗１１、およびダイオード１２のカソード
が接続され、コンデンサ１０のカソード、抵抗１１の他
方の電極、およびダイオード１２のアノードは、シャン
ト抵抗４を介してアース３に接続されている。また、ス
イッチング回路５の他方の入力端子（出力端子と直接接
続された入力端子）の電圧Ｖ_Lと、シャント抵抗４から
検出される放電灯電流Ｉ_Lと、ＤＣパルス／ＡＣパルス
変換用のコンデンサ１０の電圧Ｖ_cは、Ｉ／Ｆ７を介し
てマイコン８に入力される。マイコン８内で予め設定さ
れた値に従って、コントロール信号Ｓｉｇ．２、Ｓｉ
ｇ．３により、ＦＥＴ２ｂ、５ｂが制御される。

【００２３】次に動作を説明する。図２は、コントロー
ル信号Ｓｉｇ．２、Ｓｉｇ．３の入力信号と、Ｖ_L、Ｖ_c
の電圧、放電灯電流の出力波形が示されたタイミング図
である。まず、電源１のスイッチがオンされると、信号
Ｓｉｇ．３にパルス信号が発生することにより、ＤＣ／
ＤＣコンバータ２が動作し、信号Ｓｉｇ．２がロウにな
ることにより、ＦＥＴ５ｂがＯＦＦになる。Ｓｉｇ．３
は、１００ｋＨｚのパルス信号であり、電圧Ｖ _L値と予
め設定された電圧値とを比較しながらそのパルス信号は
制御され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２のＦＥＴ２ｂのゲー
ト信号がコントロールされることにより、電圧Ｖ_Lが４
００Ｖまで単調に上昇し、コンデンサ２ｄを充電する。
スイッチング回路５の他方の入力端子と出力端子とは直
接接続されているため、そのとき同時にギャップスイッ
チ９ｃに並列に接続されたコンデンサ９ｂ、そしてコン
デンサ９ｄも充電することになる。この期間は点灯準備
をする期間であり、待機期間と呼ぶ。

【００２４】コンデンサ２ｄ、９ｂ、９ｄに蓄積された
電圧が４００Ｖに達すると、ギャップスイッチ９ｃが導
通し、パルストランス９ａの一次巻線に大きな電流が流
れ、パルストランス９ａの２次巻線に約２０ｋＶの高電
圧が発生し、放電灯６に高ピーク、短パルス幅の電流
（ブレークダウン電流）が流れ、放電が開始する。放電
により放電灯６の電極間の電圧が急激に低下すると同時
に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２のコンデンサ２ｄに蓄えら
れていた電荷がスイッチング回路５の他方の入力端子と
出力端子を介して放電灯６に流れ込み、放電を持続させ
る（放電成長電流）。それ以降は、ＤＣ／ＤＣコンバー
タ２により、１Ａ程度の電流が放電灯６に供給され続け
る。放電灯６が放電し始めると、コンデンサ１０が放電
灯６を介して充電され、電圧Ｖ_cが上昇し始める。電圧
Ｖ_cがマイコン８内で設定されている値の１４０Ｖ程度
に上昇するまで、このＤＣ的に放電灯６に電流を流し続
ける過程は続く。この期間を電極加熱期間と呼ぶ。この
電極加熱期間は、放電灯の電極を加熱し放電電圧を十分
低下させるためのものであり、また、ＦＥＴ５ｂのスイ
ッチング状態を逆転させたときの放電灯６に印加させる
電圧を、放電するのに十分な値まで上昇させるためのも
のでもある。その電圧は、実験より１００Ｖ以上が好ま
しいことが分かっている。

【００２５】電圧Ｖ_cがマイコン８の内部設定値の１４
０Ｖになったら、Ｓｉｇ．３のパルス信号を停止して、
ＤＣ／ＤＣコンバータ２を停止させ、Ｓｉｇ．２をハイ
にして、ＦＥＴ５ｂをＯＮ状態にして、コンデンサ１０
に蓄えられていた電荷を放電灯６に供給する。前期間と
は逆方向の電流が放電灯に流れる。電極加熱期間におい
て、放電電圧が４０Ｖ〜９０Ｖに低下した状態で、１４
０Ｖもの電圧が放電灯に印加されるので、前期間よりも
大きな電流が流れるが、ＤＣパルス／ＡＣパルス変換用
コンデンサ１０の容量値が十分大きいので、電圧Ｖ_cの
電圧降下はそれほど大きくない。ある一定時間コンデン
サ１０から放電灯６に電流を供給したら、再び、Ｓｉ
ｇ．３のパルス信号をＯＮ、Ｓｉｇ．２をロウとして、
ＤＣ／ＤＣコンバータ２を動作させ、ＦＥＴ５ｂをＯＦ
Ｆ状態にして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２から放電灯６へ
電荷を供給する。この繰り返し周期は、２００Ｈｚ以上
である。この期間をＡＣ放電期間と呼ぶ。電流出力
Ｉ_L、電圧出力Ｖ_Lとマイコン８の設定値を比較すること
により、電力制御を行い、ＡＣ放電期間になった後は速
やかに電力３４Ｗを保持するように、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ２のＦＥＴ２ｂを信号Ｓｉｇ．３によりコントロー
ルする。

【００２６】以上説明したように、本実施の形態は、従
来のスイッチング回路がＨブリッジ構成で４つのＦＥＴ
を使用していたのに対して、１つのＦＥＴの使用で済む
ため、各ＦＥＴのゲートコントロール回路も含めると、
コンデンサ１０が追加されたとしてもコストの削減がで
き、コンパクト化が可能となることが分かる。

【００２７】また、本実施の形態では、コンデンサの電
圧Ｖ_cを検知してスイッチング回路部におけるスイッチ
ングのタイミングを制御しているので、安定した放電発
光が得られるようになる。即ち、放電灯が点灯後、コン
デンサの電圧Ｖ_cが所定の電圧になるまで放電灯の電極
を放電灯電流によって加熱するように制御しているた
め、スイッチング状態を逆転させたとき、放電灯に印加
させる電圧が十分な値まで上昇しており、これにより安
定した放電発光が得られるようになる。

【００２８】なお、図１に示す実施の形態においてはコ
ンデンサ１０、およびコンデンサ１０と並列に設けられ
た抵抗１１とダイオード１２の位置は、スイッチング回
路５の一方の入力端子（ＦＥＴ５ｂ側の入力端子）とイ
グナイター回路９とを接続する回路中に、放電灯６と直
列に設置したが、スイッチング回路５の出力端子側、即
ちスイッチング回路５の出力端子とイグナイター回路９
とを接続する回路中に、放電灯６と直列に設置してもよ
い。

【００２９】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２に係わるスイッチング回路部分を示す回路構成図で
ある。ＤＣパルス／ＡＣパルス変換用のコンデンサ１０
の容量値は、実施の形態１と比較して１／１０程度にな
っている。更なるコンパクト化、低コスト化を考えた場
合、コンデンサ１０の容量値は、小さければ小さい方が
良いからである。この実施の形態２では、コンデンサ容
量を低下させた場合の回路構成、制御方法を述べる。

【００３０】図３に示すように、スイッチング回路５の
構成が実施の形態１と異なっている。本実施の形態にお
いては、ＦＥＴ５ｂのゲート−ソース間に抵抗５ｄが接
続され、ＦＥＴ５ｂのゲートと抵抗５ｄの接続点とＩ／
Ｆ７の間に可変抵抗５ｃが配置されている。ＦＥＴ５ｂ
のゲート電圧は、可変抵抗５ｃの抵抗値を変化させるこ
とにより調節することができる。ＦＥＴ５ｂのゲート電
圧を絞ることにより、ある一定以上の電流は流れなくな
る。実施の形態１では十分大きな容量のコンデンサを用
いていたが、本発明の形態２ではこの容量値が小さくな
っているため、大電流が短時間のうちに流れてしまうと
電圧降下が大きくなり、放電電圧不足が原因となり放電
が立ち消えてしまう。このような回路構成にした理由
は、ゲート電圧を調節して２．５Ａ以上の電流が流れな
いようにすることにより、ＤＣパルス／ＡＣパルス変換
用コンデンサ１０から放電灯６へ電流を流す期間に発生
する電圧降下をできるだけ小さくするためである。な
お、ＤＣパルス／ＡＣパルス変換用コンデンサ１０に並
列に逆極性電圧防止用のダイオード１２が接続されてい
るが、コンデンサ１０をフィルムコンデンサ等の極性が
ないものを使用した場合は、ダイオード１２は必要ない
ことは言うまでもない。

【００３１】次に動作について説明する。図４にＳｉ
ｇ．２、Ｓｉｇ．３の信号波形と、Ｖ_L、Ｖ_cの電圧、放
電灯電流の出力波形を示す。実施の形態１と異なる期間
は、電極加熱期間とＡＣ放電期間の始めである。待機期
間は上記実施の形態１と同じである。電極加熱期間にな
ると、同様に、ブレークダウン電流、放電成長電流が流
れる。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を動作させるこ
とにより、放電灯６を介してコンデンサ１０を充電す
る。コンデンサ１０の電圧Ｖ_cがマイコン８に予め設定
してある電圧（１４０Ｖ程度）になったら、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ２の動作を停止させ、ＦＥＴ５ｂをオンさせ
放電灯６に逆方向の電流を流す。コンデンサ１０の電荷
は放電灯６へ放出され、放電が持続する。その時、やは
りマイコン８の制御によって、電圧Ｖ_cが放電灯の放電
電圧（前放電サイクルのＤＣ／ＤＣコンバータ動作時に
検出されたＶ _L−Ｖ_c _の値）になるまでスイッチの状態は
保持される。Ｖ_cが放電灯の放電電圧になったら、ＤＣ
／ＤＣコンバータ２を動作させ、ＦＥＴ５ｂをＯＦＦに
し、ＤＣ／ＤＣコンバータから再び放電灯６へ電荷を供
給し放電を持続させる。このときも電圧Ｖ_cが１４０Ｖ
までスイッチ状態は保持される。このサイクルがシャン
ト抵抗４により検出される放電灯電流Ｉ_Lの積分値が６
０ｍＡｓ（６０ｍＣ）になるまで繰り返される。電極加
熱期間に複数回このサイクルを繰り返すのは、実施の形
態１に対してコンデンサ１０の容量値が小さいためであ
り、電極加熱に放電灯に与えるべき総電荷量をマイコン
８で設定したある規定値に達せさせるために複数回必要
であるということである。

【００３２】また、本実施の形態２では、ＦＥＴ５ｂの
ゲート電圧を絞り、ＦＥＴ５ｂがＯＮした時に流れる電
流を制限しているため、コンデンサ１０の電圧降下が抑
えられ、コンデンサ１０の容量値が実施の形態１の１／
１０程度と小さいにも関わらず、コンデンサ１０から放
電灯６へ電流を供給する時間をある程度とることができ
ている。

【００３３】６０ｍＡｓの電荷量を放電灯６に供給した
後、ＡＣ放電期間に移行する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２
を動作させ、ＦＥＴ５ｂをＯＦＦ状態で移行する場合
は、放電灯の放電電圧（前放電サイクルのＤＣ／ＤＣコ
ンバータ動作時に検出され、マイコン８に記憶されたＶ
_L−Ｖ_c）を２倍した値と電圧Ｖ_Lが等しくなったらＡＣ
放電期間に移行する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２を停止さ
せ、ＦＥＴ５ｂをＯＮ状態で移行する場合は、放電灯の
放電電圧と電圧Ｖ_cとが等しくなったらＡＣ放電期間に
移行する。ＡＣ放電期間は、実施の形態１と同様に２０
０Ｈｚ以上で駆動され、電極加熱期間同様、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ２を動作、ＦＥＴ５ｂをＯＦＦとする過程
と、ＤＣ／ＤＣコンバータを停止、ＦＥＴ５ｂをＯＮと
する過程の繰り返しで放電灯６をＡＣ放電点灯させる。
定常放電時の電力は、同様に３４Ｗに制御されている。

【００３４】実施の形態３．図１、図３に示す上記実施
の形態１、２においては、電圧平滑化、放電開始時の電
流源としての役割をもつコンデンサ２ｄがＤＣ／ＤＣコ
ンバータ２内に配置されている。もし、何の工夫もなく
スイッチング動作を行ったとすると、スイッチＦＥＴ５
ｂをＯＮしたとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ動作時にコン
デンサ２ｄに蓄えられた電荷をすべてスイッチＦＥＴ５
ｂのＯＮ抵抗で消費することになり、大きな電力損失を
発生させてしまう。そのときの電力損失を見積もる。定
常時の３４Ｗ動作時の放電灯６に印加される電圧は約８
５Ｖであり、例えば、コンデンサ容量値１μＦ、１ｋＨ
ｚでＡＣ放電させたとすると、電力損失Ｐは、Ｐ＝（１／２）×（１μＦ）×（８５Ｖ×２）²×（１
ｋＨｚ）＝１４．４５Ｗにもなってしまう。本実施の形態３では、スイッチング
の工夫を行い、この電力損失を抑えるようにしたもので
あり、図５は本実施の形態３による放電灯点灯装置のＡ
Ｃ放電期間における信号波形のタイミングを示す図であ
る。ＡＣ放電期間において、スイッチの切り替え時のＦ
ＥＴ５ｂをＯＮする直前に、ＤＣ／ＤＣコンバータ停止
期間とＦＥＴ５ｂのＯＦＦ期間とを重ねた両ＯＦＦ期間
（図中、不感期間）を設けている。このスイッチの不感
期間は、コンデンサ２ｄに蓄えられていた電荷を、放電
灯電圧が放電が立ち消えしない程度のゼロに近い値でに
なるまで供給するための期間である。例えば、Ｖ_L電圧
１７０Ｖ（８５Ｖ×２）がＶ_c電圧である８５Ｖになる
手前の１００Ｖになるまでの期間を不感期間とし、上記
の条件とすると、電力損失Ｐ’は、Ｐ’＝（１／２）×（１μＦ）×（１００Ｖ）²×（１
ｋＨｚ）＝５Ｗまで低下できる。

【００３５】実施の形態４．図６は本発明の実施の形態
４による放電灯点灯装置の回路構成図であり、図５で説
明した実施の形態３とは別の電力損失を抑えた回路構成
の放電灯点灯装置である。ＤＣ／ＤＣコンバータ内のコ
ンデンサ２ｄが配置されていた位置に、コンデンサ１０
２ｄ（第２のコンデンサ）を設け、さらに抵抗１０２ｆ
とダイオード１０２ｇとを並列接続し、コンデンサ１０
２ｅ（第１のコンデンサ）を直列接続したものを、上記
コンデンサ１０２ｄと並列に接続している。ダイオード
１０２ｇのカソードはダイオード２ｃのカソードに接続
され、アノードはコンデンサ１０２ｅに接続されてい
る。動作は、実施の形態２とまったく同じである。

【００３６】上記実施の形態１〜３において、電圧の平
滑化と放電開始時の電流の供給源の役割をもつコンデン
サ２ｄの機能を分離し、平滑化はコンデンサ１０２ｄ
に、放電開始時の電流の供給源はコンデンサ１０２ｅ
に、役割を分担させている。本実施の形態では、コンデ
ンサ１０２ｄの容量値は、電力損失がそれほど大きくな
らず電圧平滑化がある程度できる値、コンデンサ１０２
ｅの容量値は、実施の形態１〜３のコンデンサ１０２ｄ
と同程度の放電開始時の電流が供給できる程度の値、抵
抗１０２ｆの抵抗値は、コンデンサ１０２ｅとの容量値
から定まる時定数がＡＣ放電期間の周期に比べて充分大
きくなるような値にしている。このような回路構成にす
ることによって、ＦＥＴ５ｂがＯＮした場合の電力損失
を抑えることができる。コンデンサ１０２ｅへの充電
は、４００Ｖまで緩やかに時間をかけて（ＡＣ放電期間
の周期よりも十分長い）行う待機期間のみになる。ＡＣ
放電期間は、待機期間よりも非常に早い充放電（２００
Ｈｚ以上）になるため、抵抗１０２ｆの存在によりほと
んど充電されないために、電力損失は非常に小さくな
る。また、平滑化用コンデンサ１０２ｄの容量値を小さ
な値に抑えているため、このコンデンサによる電力損失
も小さい。例えば、ＡＣ放電周波数１ｋＨｚ、放電灯放
電電圧８５Ｖとし、Ｖ_L電圧が１７０Ｖから１００Ｖに
なるまでの電荷は放電灯に供給し、コンデンサ１０２ｄ
の容量値を０．１μＦとした場合、コンデンサ１０２ｄ
による電力損失Ｐは、上記のように蓄積電荷を放電灯電
流に有効に使用するとして、Ｐ＝（１／２）×（０．１μＦ）×（１００Ｖ）²×
（１ｋＨｚ）＝０．５Ｗになる。コンデンサ１０２ｅによる電力損失はゼロに近
いため、損失は０．５Ｗに抑えられる。

【００３７】なお、本実施の形態４において、コンデン
サ１０に実施の形態１で述べたような大きな容量値のも
のを用いた場合、実施の形態１と同様にＦＥＴ５ｂのゲ
ートに接続した抵抗５ｃ、５ｄを取り外し、図２に示し
たような動作をさせても問題なく放電灯６を点灯できる
ことは言うまでもない。また、本実施の形態では不感期
間を設けた場合を示したが、不感期間を設けないで、図
６の構成とするだけでも電力損失が低減される効果があ
る。

【００３８】実施の形態５．放電灯の点灯において、ナ
トリウムイオンの管壁への拡散（ナトリウムの損失）を
嫌って、放電灯をアースにし、印加電圧をマイナスにす
ることがある。そのような放電灯の点灯は、実施の形態
１〜４において非常に簡単に実現できる。その回路構成
について、実施の形態４を例にして示す。図７は、実施
の形態４において、アース電位を基準としてマイナスパ
ルスで放電灯６を点灯する場合の回路構成が示されてい
る。回路構成はプラスとマイナスが入れ替わっただけで
ある。

【００３９】図７において、図６で示した実施の形態４
と異なる点について述べる。ＤＣ／ＤＣコンバータ２の
ハイ側出力電圧がアース３に接続され、スイッチング回
路５のＦＥＴ５ｂ、抵抗５ｃ、５ｄがＤＣ／ＤＣコンバ
ータ２のハイ側出力に配置され、ロウ側はスイッチング
回路５の出力端子に接続されている。スイッチング回路
５の出力パルスがアースを基準としたマイナス電圧パル
スになっているので、ＤＣパルス／ＡＣパルス変換用コ
ンデンサ１０に並列に接続されているダイオード１２の
方向が逆向きになっている。出力電圧Ｖ_L、Ｖ_cがマイナ
ス方向になるだけで、放電灯電流、入力信号Ｓｉｇ．
２、Ｓｉｇ．３は、図４、図５に示した波形と変わらな
い。従って、動作は実施の形態４と同じである。

【００４０】実施の形態６．図８は本発明の実施の形態
６による放電灯点灯装置の回路構成図である。実施の形
態１〜５のＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧は、正ま
たは負の電圧値Ｖ_Lとアースといった、ハイとロウの２
つのレベルの電圧だけだったのに対して、本実施の形態
６では、正および負の２値の電圧値とアース電圧といっ
た、ハイとロウとそれらの中心レベルの３値が出力でき
るようになっている。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバー
タ２の構成が上述の実施の形態とは異なる。ＤＣパルス
／ＡＣパルス変換用コンデンサも必要なくなっている。

【００４１】図８に示す回路構成において、イグナイタ
ー回路９、放電灯６、直流電源１、Ｉ／Ｆ７、マイコン
８、シャント抵抗４は、上記実施の形態１〜５と同じで
ある。スイッチング回路５の構成は、ＦＥＴ５ａ（第１
のスイッチング素子）とＦＥＴ５ｂ（第２のスイッチン
グ素子）の２個のスイッチング素子からなるハーフブリ
ッジ回路であり、ＦＥＴ５ａ、５ｂのゲートには、マイ
コンからの信号Ｓｉｇ．１、Ｓｉｇ．２が入力される。
ＦＥＴ５ａのドレインにはアースを基準としてハイ電圧
Ｖ_H、ＦＥＴ５ｂのソースにはアースを基準としてロウ
電圧Ｖ_Kが供給される。スイッチング回路５の出力端子
は、放電灯６の片側の電極に接続され、放電灯６のもう
一方の電極は、イグナイター回路９のパルストランス９
ａとシャント抵抗４を介してアース３に接続され、ハイ
電圧Ｖ_Hとロウ電圧Ｖ_Kの中心電圧レベルになるように構
成されている。

【００４２】ＤＣ／ＤＣコンバータ２のトランス２０２
ａは、実施の形態１〜５とは異なり、１次、２次、３次
巻線から構成されている。ハイ電圧を出力する２次巻線
の一方には、ダイオード２ｃのアノードが接続され、も
う一方にはアース３が接続されている。ダイオード２ｃ
のカソードは、ＦＥＴ５ａのドレインと、電圧平滑化お
よび放電開始時の電流供給源として機能するコンデンサ
２ｄが接続され、コンデンサ２ｄのもう一方はアース３
に接続されている。また、トランス２０２ａのロウ側電
圧を出力する３次巻線の一方には、ダイオード２０２ｈ
のアノードが接続され、もう一方にはＦＥＴ５ｂのソー
スが接続されている。ダイオード２０２ｈのカソード
は、アース３と、電圧平滑化として機能するコンデンサ
２０２ｉが接続され、コンデンサ２０２ｉのもう一方は
ＦＥＴ５ｂのソースに接続されている。本実施の形態６
ではハイ側の電圧Ｖ_H、ロウ側の電圧Ｖ_K、放電灯電流Ｉ
_Lを検知し、マイコン８により比較処理されることによ
り、放電灯６の点灯が制御される。

【００４３】次に動作について説明する。図９に、ＦＥ
Ｔ５ａ、ＦＥＴ５ｂ、ＦＥＴ２ｂのゲート入力波形と、
電圧Ｖ_H、Ｖ_Kの波形と、放電灯電流波形を示す。待機期
間において、電圧Ｖ_Hは４００Ｖまで上昇し、電圧Ｖ_Kは
−４００Ｖまで低下する。ＦＥＴ５ａがＯＮ、ＦＥＴ５
ｂがＯＦＦ状態であるので、イグナイター回路９内のコ
ンデンサ９ｂも４００Ｖまで充電され、ギャップスイッ
チ９ｃが導通し、放電灯６間には２０ｋＶ程度のパルス
電圧が印加され、放電が開始する。放電が開始すると、
ブレークダウン電流が放電灯６に流れ、コンデンサ２ｄ
に蓄積された４００Ｖ分の電荷を放電開始時の電流とし
て放電灯６に供給する。

【００４４】電極加熱期間において、スイッチング状態
は待機期間の状態が保持され、一方向の電流が放電灯６
に供給され続ける。電流Ｉ_Lを検知することにより、流
れた電荷量が３０ｍＣに達したら、ＦＥＴ５ａをＯＦ
Ｆ、ＦＥＴ５ｂをＯＮ状態とし、逆方向の電流を放電灯
６に流す。やはり、３０ｍＣに達したら、ＡＣ放電期間
に移行する。

【００４５】ＡＣ放電期間においては、放電灯６は２０
０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの交流駆動により、点灯制御され
る。そのときのトランス２０２ａの２次巻線、３次巻線
の出力電圧は、絶対値で言うと４０Ｖ〜９０Ｖである。
定常状態では、上述のように３４Ｗの電力が維持され
る。

【００４６】実施の形態６のメリットは、従来のスイッ
チング回路では４つのＦＥＴを使用していたのに対し
て、２つのＦＥＴで済む点である。また、実施の形態１
〜５において使用されたＤＣパルス／ＡＣパルス変換用
コンデンサが必要なくなる。従って、コンパクト化およ
び低コスト化にメリットがある。

【００４７】実施の形態７．実施の形態６では、図９に
示すように待機期間において、ＦＥＴ５ｂのドレイン−
ソース間に最大８００Ｖの電圧が印加されることにな
る。高耐圧部品は、サイズが大きく、単価も高いため、
印加電圧が下げられるのであれば、スイッチをもう一つ
追加しても、コンパクト化および低コスト化にメリット
がでる。図１０は、この発明の実施の形態７による放電
灯点灯装置を示す回路構成図である。実施の形態６と異
なる点は、トランス２０２ａの３次巻線とＦＥＴ５ｂの
間にＦＥＴ３０２ｊが配置されているのみである。ＦＥ
Ｔ３０２ｊのゲートには、マイコン８より信号Ｓｉｇ．
４が入力される。

【００４８】次に動作について説明する。図１１に、Ｆ
ＥＴゲート入力波形動作Ｓｉｇ．１、Ｓｉｇ．２、Ｓｉ
ｇ．３、Ｓｉｇ．４、および、出力波形電圧Ｖ_H、Ｖ_k、
放電灯電流波形が示されている。実施の形態６（図９）
と異なるのは待機期間だけであり、待機期間において、
電圧Ｖ_Kは、ＦＥＴ３０２ｊをＯＦＦ状態としているた
め電圧ゼロになっている。待機期間にＦＥＴ３０２ｊを
ＯＦＦ状態としたことにより、ＦＥＴ５ｂに印加される
電圧が最大４００Ｖになるため、実施の形態６で用いる
スイッチング素子よりも低耐電圧のものを使用できるの
で、コンパクト化および低コスト化が図れる。

【００４９】実施の形態８．図１２はこの発明の実施の
形態８による放電灯点灯装置を示す回路構成図であり、
実施の形態７と同様に、実施の形態６のＦＥＴ５ｂに最
大８００Ｖ印加されることを、スイッチを追加しないで
解決したものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ２以外は、
実施の形態６、７と同じである。ＤＣ／ＤＣコンバータ
２において、１次、２次、３次巻線を有するトランスが
１次、２次巻線を有するトランス４０２ａ、４０２ｋの
２個に置き換わり、コンデンサ２０２ｉに並列に電圧ク
ランプ素子４０２ｌを接続した点が、実施の形態６と異
なる。クランプ素子４０２ｌは、抵抗、ツエナーダイオ
ードが考えられる。本実施の形態において、クランプ素
子４０２ｌは、１５０Ｖのツエナーダイオードを用い
た。

【００５０】次に動作について説明する。図１３にＦＥ
Ｔゲート入力波形Ｓｉｇ．１、Ｓｉｇ．２、Ｓｉｇ．３
と、出力電圧波形Ｖ_H、Ｖ_k、放電灯電流波形を示す。実
施の形態６（図９）と異なるのは、ＦＥＴ５ｂがＯＮす
るまで（待機期間、電極加熱期間の前半）であり、その
期間、クランプ素子４０２ｌが働き、電圧Ｖ_kが−１５
０Ｖに保持されている。よって、ＦＥＴ５ｂには、最大
５５０Ｖの電圧が印加されることになり、実施の形態６
よりも低耐電圧のスイッチング素子が使用可能となるこ
とが分かる。

【００５１】実施の形態９．図１４はこの発明の実施の
形態９による放電灯点灯装置を示す回路構成図である。
実施の形態８とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２のトランス
が異なるだけで、他は同じである。トランス５０２ａ
は、一体型構造になっており、図１５に示すような構造
になっている。６０１はコア、６０２、６０３は一次巻
線、６０４は２次巻線、６０５は３次巻線である。通
常、トランスはコアの中心にすべての巻線が巻かれる
が、本実施の形態のトランスはコアの端部分に１次巻線
と２次巻線、もう一方の端部分に１次巻線と３次巻線が
巻かれた構成になっている。こうようなトランス構造に
することにより、３次巻線の出力を−１５０Ｖでクラン
プしても２次巻線の出力電圧を上昇させることができ
る。

【００５２】次に動作について説明する。入力、出力波
形は、図１３に示した実施の形態８と同じであり、動作
も同じである。

【００５３】実施の形態６〜９は、トランス構造が複
雑、あるいはＦＥＴ素子の耐電圧性が要求されることに
なるが、従来のスイッチング回路がスイッチング素子を
４つ必要としていたのと比較して２つに減るので、コン
パクト化、低コスト化に対してメリットがある。

【００５４】実施の形態１０．図１６はこの発明の実施
の形態１０による放電灯点灯装置を示す回路構成図であ
る。実施の形態１〜９までは、スイッチング回路５を構
成するＦＥＴの個数を削減する実施の形態であったが、
本実施の形態では、ＦＥＴの個数は従来と同じ４つで、
各素子の耐電圧を低下させ、コンパクト化、低コスト化
を図るものである。

【００５５】放電灯６、イグナイター回路９、シャント
抵抗４、Ｉ／Ｆ７は、実施の形態１〜９と同じである。
マイコン８は、制御すべきＦＥＴの個数が増加したた
め、信号Ｓｉｇ．１〜Ｓｉｇ．５の５本の信号が出力さ
れる。ＤＣ／ＤＣコンバータ２のトランス７０２ａは、
１入力、２出力の３つの巻線から構成されている。１次
巻線は、実施の形態１〜９と同様にＦＥＴ２ｂにより電
流が流される。２次巻線の一方はダイオード２ｃのアノ
ードに接続され、もう一方はスイッチング回路５のＦＥ
Ｔ５ｆのソースに接続されている。このＦＥＴ５ｆのソ
ースの電圧を検知する電圧Ｖ_Lとしている。ダイオード
２ｃのカソードは、電圧平滑用のコンデンサ２ｄに接続
され、またシャント抵抗４を介してスイッチング回路５
のダイオード５ｉのアノードに接続されており、アース
３にも接続されている。シャント抵抗４より電流Ｉ_Lを
検知する。また、３次巻線の一方はダイオード７０２ｍ
のアノードに、もう一方はスイッチング回路５の出力端
子のパルストランス９ａ側に接続されている。ダイオー
ド７０２ｍのカソードと３次巻線間に電圧平滑用コンデ
ンサ７０２ｎが接続され、ダイオード７０２ｍのカソー
ドは抵抗７０２ｏを介して、もう一方のスイッチング回
路５の出力端子に接続されている。トランス７０２ａの
２次巻線と３次巻線の巻線比は、１：４になっており、
２次巻線が−１００Ｖを出力しているとき、３次巻線は
４００Ｖを出力している。コンデンサ２ｄおよび７０２
ｎは、電圧平滑化の機能のみを要求されているので、こ
の実施の形態では０．１μＦになっている。抵抗７０２
ｏは、定常時３次巻線が発生する電圧による電力損失を
抑えるために高い抵抗値が必用であり、この実施の形態
においては１００ｋΩとなっている。スイッチング回路
５は、従来例と同じくＨブリッジ回路となっいる。ハイ
電圧を切り替えるのにＦＥＴ５ａとＦＥＴ５ｅが動作
し、ロウ電圧を切り替えるのにＦＥＴ５ｂとＦＥＴ５ｆ
が動作する。ＦＥＴ５ａのドレインには、ダイオード５
ｉのカソードが接続され、ＦＥＴ５ｆのドレインにダイ
オード５ｊのカソードが接続されている。また、ＦＥＴ
５ｂに並列に１００ｋΩの抵抗５ｇが、ＦＥＴ５ｅに並
列に１００ｋΩの抵抗５ｈが接続されている。ＦＥＴ５
ａのソースとＦＥＴ５ｂのドレインの接続点は、スイッ
チング回路５の出力端子となり、放電灯６の一方の電極
に接続されている。また、ＦＥＴ５ｅのソースとダイオ
ード５ｊのアノードとの接続点はもう一方の出力端子と
なり、パルストランス９ａの１次巻線と接続される。ス
イッチング回路５の出力端子間には、コンデンサ１３が
接続されている。これは、放電開始時に放電灯に電流を
供給するための初期電流供給手段としての役割をもって
いる。この実施の形態においては、１μＦにしている。
このように、本実施の形態１０では、放電開始時の電流
供給源（コンデンサ１３）をスイッチング回路５の出力
端子に配置し、待機期間になされるコンデンサ１３とコ
ンデンサ９ｂの４００Ｖまでの充電を、トランス７０２
ａの３次巻線を使って行っている。

【００５６】次に動作の説明をする。図１７にゲート入
力信号波形Ｓｉｇ．１〜Ｓｉｇ．５、および、コンデン
サ１３の電圧、Ｖ_Lの電圧波形と、放電灯電流波形を示
す。待機期間において、Ｓｉｇ．１、Ｓｉｇ．２、Ｓｉ
ｇ．４、Ｓｉｇ．５はＯＦＦ状態で、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータのみがパルス幅制御によってコントロールされる。
このとき、電圧Ｖ_Lは−１５０Ｖに制御され、コンデン
サ１３、コンデンサ９ｂの電圧は４００Ｖまで上昇す
る。このとき、ＦＥＴ５ａ、５ｂ、５ｅ、５ｆのドレイ
ン−ソース間には最大２７５Ｖの電圧しか印加されな
い。電圧が４００Ｖに達すると、ギャップスイッチ９ｃ
が導通し、２０ｋＶ程度のパルス電圧が放電灯６に印加
され、放電が開始する。放電が開始すると、ブレークダ
ウン電流が放電灯６に流れ、コンデンサ１３に蓄積され
た電荷は放電開始時の電流として放電灯６に供給され
る。ブレークダウンを電流Ｉ_Lにより検知したら、ＦＥ
Ｔ５ａとＦＥＤ５ｆをＯＮ、ＦＥＴ５ｂとＦＥＤ５ｅを
ＯＦＦ状態とし、ＤＣ／ＤＣコンバータ２より電流を一
定方向に流し続ける（電極加熱期間）。移動電荷量（電
流Ｉ_Lの積分値）が３０ｍＣになったら、ＦＥＴ５ａと
ＦＥＴ５ｆをＯＦＦ、ＦＥＴ５ｂとＦＥＴ５ｅをＯＮ状
態として、逆方向に電流を流し続ける。この方向におい
ても３０ｍＣの電荷を供給したら、ＡＣ放電期間に移行
する。ＡＣ放電期間では、２００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの交
流電流を放電灯６に流し、点灯を持続させる。定常放電
時の電力は３４Ｗにコントロールされている。

【００５７】ＡＣ放電期間にコンデンサ１３に充放電さ
れる電荷量は、ＦＥＴのＯＮ抵抗によって無駄に消費さ
れてしまう（電力損失）。これを抑えるために、実施の
形態３で述べた方法を本実施の形態でも使用している。
本実施の形態では、コンデンサ１３に蓄えられる電荷を
放電灯６に供給してから、スイッチを切り替えている。
すなわち、ＦＥＴ５ａ、５ｆと、ＦＥＴ５ｂ、５ｅのＯ
Ｎ−ＯＦＦ切り換えにスイッチの不感期間を設けてい
る。

【００５８】本実施の形態１０においては、スイッチン
グ回路５を構成するＦＥＴの個数は４個と従来と同じで
あるが、各素子には最大２７５Ｖしか印加されないた
め、従来使用していたＦＥＴを低耐電圧素子のものに置
き換えることができる。低耐電圧素子は、高耐電圧素子
と比較して安価であるため低コスト化が図れる。

【００５９】なお、上記各実施の形態においては放電灯
６がイグナイター回路９を有するものを示したが、イグ
ナイター回路９が無くてもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上のように、この発明の第１の構成に
よれば、電源から供給される電力を調整して、それぞれ
異なる電位を有する電圧を２つの配線より出力する電力
調整手段と、１つのスイッチング素子により構成され、
入力端子が上記電力調整手段の２つの配線に接続される
と共に、上記入力端子のうちの一方の入力端子が放電灯
の一方の電極に接続され、出力端子が上記放電灯の他方
の電極に接続されたスイッチング回路部と、上記スイッ
チング回路部の一方の入力端子と上記放電灯と上記スイ
ッチング回路部の出力端子とを接続する回路中に、上記
放電灯と直列に接続したコンデンサとにより放電灯点灯
装置を構成したので、スイッチング回路部を構成するス
イッチング素子を１個で構成できるようになり、低コス
ト化、コンパクト化が可能となる。

【００６１】また、本発明の第２の構成によれば、第１
の構成において、電力調整手段から放電灯へ電流を供給
するとともに、コンデンサへの充電を行なう過程と、上
記電力調整手段の動作を停止させ、上記コンデンサから
上記放電灯へ逆方向の電流を供給する過程とを繰り返す
ことにより、上記放電灯を交流駆動するので、スイッチ
ング回路部を構成するスイッチング素子の数が少なくて
も放電灯を交流駆動できるので、放電灯点灯装置の低コ
スト化、コンパクト化が可能となる。

【００６２】また、本発明の第３の構成によれば、第１
または第２の構成において、点灯準備をする待機期間
と、少なくともコンデンサの電圧Ｖ_cを検知し、放電灯
が点灯後、上記電圧Ｖ_cが所定の電圧になるまで、上記
放電灯の電極を放電灯電流によって加熱する電極加熱期
間と、上記放電灯に交流電流を流し、放電を持続させる
ＡＣ放電期間とを備えたので、点灯失敗のない安定した
放電発光が得られる。

【００６３】また、本発明の第４の構成によれば、第１
ないし第３のいずれかの構成において、スイッチング回
路部は、一方の入力端子がスイッチング素子を介して出
力端子に接続され、他方の入力端子が出力端子に直接接
続されているので、スイッチング回路部を構成するスイ
ッチング素子が１個になるため、低コスト化、コンパク
ト化が可能となる。

【００６４】また、本発明の第５の構成によれば、第１
ないし第４のいずれかの構成において、スイッチング素
子は、放電灯電流が所定値になるように制御電圧を調節
する手段を備えたので、最大放電電流値を抑えることが
でき、コンデンサの容量値が小さなものを使用しても、
電圧降下が小さくて済むため、点灯の安定性が増すだけ
ではなく、コンデンサも小型化できる。

【００６５】また、本発明の第６の構成によれば、第１
ないし第５のいずれかの構成において、電力調整手段よ
り出力される電圧を平滑化するとともに、放電開始時に
放電灯に電流を供給する電圧平滑・初期電流供給手段を
有するので、放電を安定に持続させる効果がある。

【００６６】また、本発明の第７の構成によれば、第６
の構成において、放電灯の交流駆動にあたって、電力調
整手段の動作を停止する期間とスイッチング素子のオフ
期間とを重ねた不感期間を設けたので、電圧平滑・初期
電流供給手段として用いるコンデンサに蓄積されている
電荷を放電に有効に利用することができ、無効電力を抑
えることができる。

【００６７】また、本発明の第８の構成によれば、第６
の構成において、電圧平滑・初期電流供給手段は、抵抗
とダイオードとの並列回路および第１のコンデンサを直
列接続した回路と、第２のコンデンサとを並列に配置す
ることにより構成したので、待機期間時には第１のコン
デンサへ放電開始に必要な電荷量の蓄積ができ、ＡＣ放
電期間時には、その繰り返し周波数が高いため第１のコ
ンデンサへの充放電がごくわずかになるため、放電開始
時に必要な電流は確保しつつ、ＡＣ放電期間時の電力損
失を抑えることができる。

【００６８】また、本発明の第９の構成によれば、電源
から供給される電力を調整して、正、負２値の電圧を２
つの配線より出力する電力調整手段と、第１および第２
のスイッチング素子により構成され、上記電力調整手段
の２つの配線と放電灯の一方の電極との接続を制御する
スイッチング回路部とで放電灯点灯装置を構成し、上記
放電灯のもう一方の電極が、上記正、負２値の電圧の中
心電圧レベルになるようにしたので、スイッチング回路
部を構成するスイッチング素子が２個になるため、低コ
スト化、コンパクト化が可能となる。

【００６９】また、本発明の第１０の構成によれば、第
９の構成において、電力調整手段の２つの配線のうちの
一方の配線とスイッチング回路部との間に第３のスイッ
チング素子を配置し、点灯準備をする待機期間には、上
記第３のスイッチング素子をオフ状態としたので、スイ
ッチング回路部を構成するスイッチング素子に印加され
る電圧が第３のスイッチング素子を設けないものより低
くなるため、低耐電圧のスイッチング素子を使用でき、
低コスト化、コンパクト化が可能となる。

【００７０】また、本発明の第１１の構成によれば、第
９の構成において、電力調節手段は、正の電圧とアース
電圧と負の電圧を出力する３つの端子を有し、アース電
圧を出力するアース端子と、正または負のどちらか一方
の電圧を出力する電圧端子との間に、電圧クランプ素子
を接続したので、スイッチング回路部を構成するスイッ
チング素子に印加される電圧が電圧クランプ素子を設け
ないものより低くなるため、低耐電圧のスイッチング素
子を使用でき、低コスト化、コンパクト化が可能とな
る。

【００７１】また、本発明の第１２の構成によれば、第
１１の構成において、正の電圧とアース電圧と負の電圧
とからなる３つの電圧レベルは、２個のトランスを用い
ることにより形成したので、待機期間において、片方の
電圧を一定に保ちつつ、もう一方の電圧を所定の電圧ま
で上昇させることができる。

【００７２】また、本発明の第１３の構成によれば、第
１１の構成において、正の電圧とアース電圧と負の電圧
とからなる３つの電圧レベルは、コアの一方の端部に１
次巻線と２次巻線とを配置し、もう一方の端部にもう一
つの１次巻線と３次巻線を配置した一体型のトランスを
用いることにより形成したので、待機期間において、片
方の電圧を一定に保ちつつ、もう一方の電圧を所定の電
圧まで上昇させることができる。

【００７３】また、本発明の第１４の構成によれば、電
源から供給される電力を調整して、それぞれ異なる電位
を有する電圧を４つの配線より出力する電力調整手段
と、上記電力調整手段の４つの配線のうちの２つの配線
と上記放電灯の電極との接続を制御する４つのスイッチ
ング素子により構成されたスイッチング回路部と、上記
スイッチング回路部の出力端子間に接続され、放電開始
時に上記放電灯に電流を供給するコンデンサとで放電灯
点灯装置を構成し、上記電力調整手段の４つの配線のう
ちの残りの２つの配線を、上記コンデンサのそれぞれの
電極に接続し、点灯準備をする待機期間には、上記４つ
のスイッチング素子をオフ状態としたので、スイッチン
グ素子に印加される最大電圧を低下させることができる
ため、従来よりスイッチング素子の耐電圧が低いものを
使用することができ、低コスト化が可能となる。

【００７４】また、本発明の第１５の構成によれば、第
１ないし第１４のいずれかの構成において、放電灯はイ
グナイター回路を有するので、安定して放電開始する効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による放電灯点灯装
置を示す回路構成図である。

【図２】この発明の実施の形態１による放電灯点灯装
置の信号波形、電圧波形、および放電灯電流波形を示す
波形図である。

【図３】この発明の実施の形態２による放電灯点灯装
置を示す回路構成図である。

【図４】この発明の実施の形態２による放電灯点灯装
置の信号波形、電圧波形、および放電灯電流波形を示す
波形図である。

【図５】この発明の実施の形態３による放電灯点灯装
置のＡＣ放電期間における信号波形のタイミングを示す
図である。

【図６】この発明の実施の形態４による放電灯点灯装
置を示す回路構成図である。

【図７】この発明の実施の形態５による放電灯点灯装
置を示す回路構成図である。

【図８】この発明の実施の形態６による放電灯点灯装
置を示す回路構成図である。

【図９】この発明の実施の形態６による放電灯点灯装
置の信号波形、電圧波形、および放電灯電流波形を示す
波形図である。

【図１０】この発明の実施の形態７による放電灯点灯
装置を示す回路構成図である。

【図１１】この発明の実施の形態７による放電灯点灯
装置の信号波形、電圧波形、および放電灯電流波形を示
す波形図である。

【図１２】この発明の実施の形態８による放電灯点灯
装置を示す回路構成図である。

【図１３】この発明の実施の形態８による放電灯点灯
装置の信号波形、電圧波形、および放電灯電流波形を示
す波形図である。

【図１４】この発明の実施の形態９による放電灯点灯
装置を示す回路構成図である。

【図１５】この発明の実施の形態９に係るトランスの
構成を示す構成図である。

【図１６】この発明の実施の形態１０による放電灯点
灯装置を示す回路構成図である。

【図１７】この発明の実施の形態１０による放電灯点
灯装置の信号波形、電圧波形、および放電灯電流波形を
示す波形図である。

【図１８】従来の放電灯点灯装置の回路構成図であ
る。

【図１９】従来の放電灯点灯装置における始動時の電
圧波形を示す波形図である。

【符号の説明】

１直流電源、２ＤＣ／ＤＣコンバータ、２ａ，２０
２ａ，４０２ａ，４０２ｋ，５０２ａ，７０２ａトラ
ンス、２ｂ，５ａ，５ｂ，５ｅ，５ｆ，５０ａ，５０
ｂ，５０ｃ，５０ｄ，３０２ｊＦＥＴ、２ｃ，５ｉ，
５ｊ，９ｆ，１２，１０２ｇ，２０２ｈ，７０２ｍダ
イオード、２ｄ，９ｂ，９ｄ，１０，１０２ｅ，２０２
ｉ，７０２ｎコンデンサ、３アース、４シャント
抵抗、５スイッチング回路、６放電灯、７Ｉ／Ｆ、
８マイコン、９イグナイター回路、９ａパルスト
ランス、９ｃギャップスイッチ、９ｅ，１１，５ｄ，
５ｇ，５ｈ，１０２ｆ，７０２ｏ抵抗、５０Ｈブリ
ッジ，５ｃ可変抵抗、４０２ｌ電圧クランプ素子、
６０１コア、６０２１次巻線、６０３１次巻線、
６０４２次巻線、６０５３次巻線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K072 AA11 BA05 BB01 DD07 EB09 GA02 GB04 GB12 GC04 3K083 AA85 AA92 BA05 BA25 BC19 BC33 BC47 BD03 BD13 BE03 CA33 CA35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源から供給される電力を調整して、そ
れぞれ異なる電位を有する電圧を２つの配線より出力す
る電力調整手段と、１つのスイッチング素子により構成
され、入力端子が上記電力調整手段の２つの配線に接続
されると共に、上記入力端子のうちの一方の入力端子が
放電灯の一方の電極に接続され、出力端子が上記放電灯
の他方の電極に接続されたスイッチング回路部と、上記
スイッチング回路部の一方の入力端子と上記放電灯と上
記スイッチング回路部の出力端子とを接続する回路中
に、上記放電灯と直列に接続したコンデンサとを備えた
ことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】請求項１記載の放電灯点灯装置におい
て、電力調整手段から放電灯へ電流を供給するととも
に、コンデンサへの充電を行なう過程と、上記電力調整
手段の動作を停止させ、上記コンデンサから上記放電灯
へ逆方向の電流を供給する過程とを繰り返すことによ
り、上記放電灯を交流駆動することを特徴とする放電灯
点灯装置。
【請求項３】請求項１または２記載の放電灯点灯装置
において、点灯準備をする待機期間と、少なくともコン
デンサの電圧Ｖ_cを検知し、放電灯が点灯後、上記電圧
Ｖ_cが所定の電圧になるまで、上記放電灯の電極を放電
灯電流によって加熱する電極加熱期間と、上記放電灯に
交流電流を流し、放電を持続させるＡＣ放電期間とを備
えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の放
電灯点灯装置において、スイッチング回路部は、一方の
入力端子がスイッチング素子を介して出力端子に接続さ
れ、他方の入力端子が出力端子に直接接続されているこ
とを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載の放
電灯点灯装置において、スイッチング素子は放電灯電流
が所定値になるように制御電圧を調節する手段を備えた
ことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかに記載の放
電灯点灯装置において、電力調整手段より出力される電
圧を平滑化するとともに、放電開始時に放電灯に電流を
供給する電圧平滑・初期電流供給手段を有することを特
徴とする放電灯点灯装置。
【請求項７】請求項６記載の放電灯点灯装置におい
て、放電灯の交流駆動にあたって、電力調整手段の動作
を停止する期間とスイッチング素子のオフ期間とを重ね
た不感期間を設けたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項８】請求項６記載の放電灯点灯装置におい
て、電圧平滑・初期電流供給手段は、抵抗とダイオード
との並列回路および第１のコンデンサを直列接続した回
路と、第２のコンデンサとを並列に配置することにより
構成したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項９】電源から供給される電力を調整して、
正、負２値の電圧を２つの配線より出力する電力調整手
段と、第１および第２のスイッチング素子により構成さ
れ、上記電力調整手段の２つの配線と放電灯の一方の電
極との接続を制御するスイッチング回路部とを備え、上
記放電灯のもう一方の電極が、上記正、負２値の電圧の
中心電圧レベルになるように構成されたことを特徴とす
る放電灯点灯装置。
【請求項１０】請求項９記載の放電灯点灯装置におい
て、電力調整手段の２つの配線のうちの一方の配線とス
イッチング回路部との間に第３のスイッチング素子を配
置し、点灯準備をする待機期間には、上記第３のスイッ
チング素子をオフ状態としたことを特徴とする放電灯点
灯装置。
【請求項１１】請求項９記載の放電灯点灯装置におい
て、電力調節手段は、正の電圧とアース電圧と負の電圧
を出力する３つの端子を有し、アース電圧を出力するア
ース端子と、正または負のどちらか一方の電圧を出力す
る電圧端子との間に、電圧クランプ素子を接続したこと
を特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項１２】請求項１１記載の放電灯点灯装置にお
いて、正の電圧とアース電圧と負の電圧とからなる３つ
の電圧レベルは、２個のトランスを用いることにより形
成したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項１３】請求項１１記載の放電灯点灯装置にお
いて、正の電圧とアース電圧と負の電圧とからなる３つ
の電圧レベルは、コアの一方の端部に１次巻線と２次巻
線とを配置し、もう一方の端部にもう一つの１次巻線と
３次巻線を配置した一体型のトランスを用いることによ
り形成したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項１４】電源から供給される電力を調整して、
それぞれ異なる電位を有する電圧を４つの配線より出力
する電力調整手段と、上記電力調整手段の４つの配線の
うちの２つの配線と上記放電灯の電極との接続を制御す
る４つのスイッチング素子により構成されたスイッチン
グ回路部と、上記スイッチング回路部の出力端子間に接
続され、放電開始時に上記放電灯に電流を供給するコン
デンサとを備え、上記電力調整手段の４つの配線のうち
の残りの２つの配線を、上記コンデンサのそれぞれの電
極に接続し、点灯準備をする待機期間には、上記４つの
スイッチング素子をオフ状態としたことを特徴とする放
電灯点灯装置。
【請求項１５】請求項１ないし１４のいずれかに記載
の放電灯点灯装置において、放電灯はイグナイター回路
を有することを特徴とする放電灯点灯装置。