JP2002093590A - 放電灯点灯装置 - Google Patents
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Abstract
化を目指してパルス幅の広い高電圧を作り出し、放電灯
の始動性を良好にする放電灯点灯装置を得るものであ
る。 【解決手段】 放電灯24の端子間に正弦波の振動電圧
を印加する振動電圧発生回路29を設け、この振動電圧
発生回路29はパルストランス30の1次巻線30aの
両端に振動コンデンサ31が並列接続され、この振動コ
ンデンサ31に放電灯24が直列に接続される。そし
て、放電灯24と振動コンデンサ31の直列回路にノイ
ズブロック用コンデンサ32が並列に接続する。
Description
せる放電灯点灯装置に関するものである。
公報に開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3において、直流電源1の両端に第1のコ
ンデンサ2と第2のコンデンサ3とから成る第1の直列
回路が接続され、この第1の直列回路の両端に抵抗4と
第3のコンデンサ5とから成る第2の直列回路が接続さ
れる。そして、第2の直列回路の両端に第1のスイッチ
ング素子6と第2のスイッチング素子7とから成る第3
の直列回路および第1のダイオード8と第2のダイオー
ド9とから成る第4の直列回路が接続される。また、第
1の直列回路、第3の直列回路、第4の直列回路のそれ
ぞれの接続点に限流用コイル10と放電灯11とパルス
トランス12の1次巻線12aとから成る第5の直列回
路が接続される。また、放電灯11とパルストランス1
2の1次巻線12aの直列回路に第4のコンデンサ13
が並列接続される。そして、パルストランス12の1次
巻線12aと磁気結合する2次巻線12bの一端は1次
巻線12aに接続され、その他端は第3のスイッチング
素子14の一端に接続される。さらに、第3のスイッチ
ング素子14の他端は第2の直列回路の接続点に接続さ
れる。
す回路構成図を併用して説明する。直流電源1から供給
される直流電流が、第2の直列回路の抵抗4を介して第
3のコンデンサ5に流れる。そして、第3のスイッチン
グ素子14がオンすると、第3のコンデンサ5の充電電
荷はパルストランス12の2次巻線12bに放出され、
これによって1次巻線12aにパルス状の高電圧が発生
する。この高電圧の大きさは、1次巻線12aの巻数を
2次巻線12bの巻数に対して10倍程度に設定した場
合、第3のコンデンサ5の充電電荷即ち充電電圧の10
倍程度となる。したがって、放電灯11の端子間に前述
の大きさのパルス状の高電圧が印加されて放電灯11が
始動する。
スイッチング素子6と第2のスイッチング素子7とは、
それぞれ交互にオン/オフを繰り返す。ここで、第1の
スイッチング素子6がオンする過程では第1のコンデン
サ2の充電電荷はパルストランス12の1次巻線12
a、放電灯11、限流用コイル10の一順路の方向へ放
出する。そして、第2のスイッチング素子7がオンする
過程では第2のコンデンサ3の充電電荷は限流コイル1
0、放電灯11、1次巻線12aの他順路の方向へ放出
する。したがって、放電灯11の端子間に交流電力が供
給されて、放電灯11は点灯する状態となる。
181号公報に開示された放電灯点灯装置は、前述のよ
うに放電灯の端子間にパルス状の高電圧を印加して始動
させ、その後で交流電力を供給して点灯する回路構成と
なっている。一般的に、放電灯の始動性を良好にする即
ち始動時間を短くするためには、図4に示すように放電
灯の端子間にパルス幅の広い高電圧を印加することが肝
要である。しかし、パルス幅の広い高電圧を得るために
は第3のコンデンサの容量を大きくして、パルストラン
スの2次巻線側に電荷を長時間放出させる即ち電流を長
時間流す必要がある。このとき、2次巻線が磁気飽和現
象を起こしてインピーダンスが著しく低くなり、これに
よって第3のスイッチング素子に過大な電流が流れて素
子が破壊してしまう。これを防止する方法として、1次
巻線と2次巻線の巻数を多くしてそれぞれのインピーダ
ンスを大きくする必要があるが、これに伴ってパルスト
ランスおよび第3のコンデンサが大型化してコスト高と
いう結果を招くことになる。したがって、放電灯点灯装
置も必然的に大型化して高価な製品になってしまうとい
う問題点を生じる。
るためになされたもので、回路部品の小型化かつ低コス
ト化を目指してパルス幅の広い高電圧を作り出し、放電
灯の始動性を良好にする放電灯点灯装置を得ることを目
的とする。
点灯装置は、放電灯と、放電灯の点灯を行う始動手段と
を備えた放電灯点灯装置において、始動手段は放電灯に
直列接続されるパルストランスの高電圧側巻線および高
電圧側巻線に並列接続するコンデンサから成る振動電圧
発生回路を設け、パルストランスの低電圧側巻線に直列
接続するインダクタンスコイル、コンデンサ、スイッチ
ング素子から成るパルス電圧発生回路を設けるようにし
たものである。
イッチング素子をオンにしてコンデンサの充電電圧をパ
ルストランスの低電圧側巻線に供給した後に、スイッチ
ング素子をオフにして低電圧側巻線に蓄積された起電力
を振動電圧発生回路を形成するパルストランスの高電圧
側巻線に放出し、この後にスイッチング素子を再びオン
するようにしたものである。
還された状態でパルス電圧発生回路に供給される振動電
圧の大きさを抑制する抑制手段を備えたことを特徴とす
る放電灯点灯装置。
による放電灯点灯装置の実施の形態を示す回路構成図で
ある。図1において、15は商用交流電源、16は商用
交流電源15から供給される交流電圧を全波整流する全
波整流回路、17は全波整流回路16から出力される直
流電圧を所定レベルまで昇圧する昇圧回路である。昇圧
回路17は、スイッチング素子18の両端にダイオード
19を介してコンデンサ20が並列接続され、かつスイ
ッチング素子18の一端にインダクタンスコイル21が
接続されて形成する。22は昇圧回路17から出力され
る直流電圧分に相当する直流電流を交流電流変換回路2
3で交流電流に変換し、その交流電流を放電灯24に供
給した際に流れる電流の大きさをを制御する限流回路で
ある。限流回路22は、スイッチング素子25の一端に
ダイオード26が接続され、かつダイオード26の両端
にインダクタンスコイル27介してコンデンサ28が並
列接続されて形成する。
電圧を印加する振動電圧発生回路である。この回路は、
パルストランス30の1次巻線30aの両端に振動コン
デンサ31が並列接続され、この振動コンデンサ31に
放電灯24が直列に接続される。そして、放電灯24と
振動コンデンサ31から成る直列回路にノイズブロック
用コンデンサ32が並列に接続する。また、2次巻線3
0bの一端にダイオード33とコンデンサ34が接続さ
れ、その他端にインダクタンスコイル35とスイッチン
グ素子36が接続し、その中間点にダイオード37が接
続される。38は昇圧回路17の出力電圧を検出する昇
圧回路用電圧検出器、39は限流回路22の出力電圧を
検出する限流回路用電圧検出器、40は限流回路22の
出力電流を検出する電流検出器である。
圧に基づいて昇圧回路17のスイッチング素子18をオ
ン/オフ制御したり、かつ限流回路用電圧検出器39お
よび電流検出器40の出力に基づいて限流回路22のス
イッチング素子25をオン/オフ制御する制御回路であ
る。さらに、制御回路41は交流電流変換回路23から
所定の周波数をもつ交流電圧が発生するように、その回
路を構成する各スイッチング素子(図示なし)をオン/
オフ制御したり、かつ振動電圧発生回路29のスイッチ
ング素子36をオン/オフ制御する。42は制御回路を
駆動する電源回路である。
置の動作を、図1に示す回路構成図を併用して説明す
る。放電灯点灯装置を動作開始した場合に、制御回路4
1は昇圧回路17のスイッチング素子18を所定時間だ
けオンさせ、全波整流回路16から出力される直流電流
をインダクタンスコイル21に流す。この後で、スイッ
チング素子18をオフしてインダクタンスコイル21に
蓄積された電磁エネルギー即ち起電力をダイオード19
を介してコンデンサ20に充電する。そして、昇圧回路
17の出力電圧即ちコンデンサ20の充電電圧が例えば
300V〜400Vの適正な直流電圧となるように、昇
圧回路用電圧検出器38の出力に基づいてスイッチング
素子18をオン/オフ制御する。
ッチング素子25を所定時間だけオンさせ、それによっ
て昇圧回路17の出力電圧が限流回路22のインダクタ
ンスコイル27を介してコンデンサ28に充電する。そ
して、コンデンサ28に充電された電圧は振動電圧発生
回路29のダイオード33を介してコンデンサ34に充
電される。この後で、スイッチング素子25をオフする
と同時に、振動電圧発生回路29のスイッチング素子3
6を所定時間だけオンにして、コンデンサ34に充電さ
れた電圧をパルストランス30の2次巻線30bからイ
ンダクタンスコイル35に印加する。
25と振動電圧発生回路29のスイッチング素子36と
をそれぞれ交互にオンさせる理由は、昇圧回路17の出
力電圧が限流回路22のスイッチング素子25からイン
ダクタンスコイル27を介して振動電圧発生回路29の
スイッチング素子36に印加される状態を防ぐためであ
る。これにより、双方のスイッチング素子に過大な電圧
が印加されることなく、素子の破損を未然に防止するこ
とができる。
グ素子36をオフにして、パルストランス30の2次巻
線30bに蓄えられた起電力を1次巻線30a側に放出
する。ここで、1次巻線30aの巻数は2次巻線30b
の巻数に対して10倍程度の比率であるので、1側巻線
30aにはコンデンサ34の充電電圧の10倍程度に相
当する高電圧が印加される。そして、その高電圧は1次
巻線30aとそれに並列接続する振動コンデンサ31と
の振動回路によって、正弦波の振動電圧に変化する。
の1次巻線30aに振動コンデンサ31が並列接続され
ず、その巻線の浮遊容量が10PFとした場合に、振動
周波数はf=1/2π√(LC)の式より約1600kH
zと算出される。したがって、正弦波の高電圧の半周期
幅は約0.3μsと求められて非常に狭い電圧幅とな
る。しかし、1次巻線30aに例えば500PFの振動
コンデンサ31を並列接続した場合は、前述の式より振
動周波数が225kHzと算出される。したがって、正
弦波の高電圧の半周期幅は約2μsと求められて広い電
圧幅となる。そして、半周期幅が約2μsの正弦波の限
流回路22のスイッチング素子25と振動電圧発生回路
29のスイッチング素子36とをそれぞれ交互に数回オ
ン/オフさせて数回発生するように作り出し、その電圧
を放電灯24に印加することで放電灯24の始動性が向
上する。
1次巻線30aで振動電圧が発生している期間に、2次
巻線30bにその振動電圧が帰還して印加される。例え
ば、2次巻線30bに接続するコンデンサ34の充電電
圧が300V、2次巻線30bと1次巻線30aとの巻
数比を10倍とした場合に、1次巻線30aには電圧振
動作用により約4KVの振動電圧が発生する。これと同
時に、2次巻線30bに約400Vの振動電圧が印加さ
れる。これにより、2次巻線30bのスイッチング素子
36を400Vの高耐圧タイプに選定する必要がある
が、素子のコストが高くなるという問題点を有する。
1の回路構成図に示すように昇圧回路17のコンデンサ
20の一端に2次巻線30bのインダクタンスコイル3
5の一端をダイオード37を介して接続する。これによ
り、昇圧回路17のコンデンサ20の充電電圧を300
Vに設定した場合に、2次巻線30bに印加される40
0Vの振動電圧がインダクタンスコイル35からダイオ
ード37を介してコンデンサ20により電圧クリップさ
れるので、スイッチング素子36に印加される電圧は常
に300Vに維持される。したがって、スイッチング素
子36は300V用標準タイプの比較的コストの安いも
ので対応できる。
グ素子36をオフにした場合に、前述のようにパルスト
ランス30の2次巻線30bに蓄えられた起電力は1次
巻線30aに放出されるが、インダクタンスコイル35
に蓄積された起電力は放出されない状態となる。これに
より、例えば限流回路22のスイッチング素子25が再
びオンして振動電圧発生回路29のコンデンサ34に電
圧が充電され、その後でスイッチング素子25をオフし
た直後にスイッチング素子36をオンしたときに、コン
デンサ34の充電電圧とインダクタンスコイル35に蓄
えられた起電力が加算されるために、スイッチング素子
36に過大な電圧が印加して破損するなどの問題点が生
ずる。
に示す双方のスイッチング素子の動作に関するタイミン
グチャート図に示すように、例えば図2(a)に示すよ
うに第1の期間で限流回路22のスイッチング素子25
を所定時間T1だけオンさせ、この後でスイッチング素
子25をオフすると同時に、第2の期間で振動電圧発生
回路29のスイッチング素子36を所定時間T2だけオ
ンしてパルストランス30の1次巻線30aに直流電圧
を供給する。そして、スイッチング素子36を所定時間
T3だけオフすることで2次巻線30bの起電力が1次
巻線30aに放出され、図2(b)に示すように1次巻
線30aに正弦波の減衰状態の振動電圧が印加される。
4だけ再びオンして、インダクタンスコイル35に蓄え
られた起電力をスイッチング素子36を通じて限流回路
22のダイオード26からインダクタンスコイル27
へ、さらに振動電圧発生回路29のダイオード33から
2次巻線30bに放出する。この後で、スイッチング素
子36をオフした直後に第3の期間でスイッチング素子
25を再びオンさせ、前述と同様にコンデンサ34に電
圧を充電する。
り放電灯24が始動した直後に、限流回路用電圧検出器
39の出力に基づいて放電灯24への印加電圧を読み込
み、放電灯24に供給される電力が目標電力となるよう
に目標電流を決定する。そして、放電灯24に流れる電
流を電流検出器40で検出し、その出力に基づいて限流
回路22のスイッチング素子25をオン/オフ制御す
る。ここで、放電灯24に流れる電流が目標電流値より
も小さい場合はスイッチング素子25のオン時間をオフ
時間と比べて長くし、かつ放電灯電流が目標電流値より
も大きい場合はスイッチング素子25のオン時間をオフ
時間と比べて短くする。
でオン/オフされたパルス状の電流は、インダクタンス
コイル27とコンデンサ28との平滑作用で直流電流に
平滑される。そして、限流回路22から出力される目標
電流は交流電流変換回路23によって交流電流に変換さ
れ、その交流電流を放電灯24に供給して点灯する。以
上のように、パルストランス30の1次巻線30aに振
動コンデンサ31を並列接続して振動電圧回路を形成
し、その回路から発生する周期の長い即ち電圧幅の長い
振動電圧を放電灯24に供給することで始動性が向上す
る。
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。
灯と、放電灯の点灯を行う始動手段とを備えた放電灯点
灯装置において、始動手段は放電灯に直列接続されるパ
ルストランスの高電圧側巻線および高電圧側巻線に並列
接続するコンデンサから成る振動電圧発生回路を設け、
パルストランスの低電圧側巻線に直列接続するインダク
タンスコイル、コンデンサ、スイッチング素子から成る
パルス電圧発生回路を設けるようにしたので、振動電圧
発生回路から発生する周期の長い即ち幅の広い振動電圧
を放電灯に供給させ、それによって放電灯の始動性を向
上することができる。
イッチング素子をオンにしてコンデンサの充電電圧をパ
ルストランスの低電圧側巻線に供給した後に、スイッチ
ング素子をオフにして低電圧側巻線に蓄積された起電力
を振動電圧発生回路を形成するパルストランスの高電圧
側巻線に放出し、この後にスイッチング素子を再びオン
するようにしたので、パルストランスの2次巻線に接続
するインダクタンスコイルに蓄積された起電力を限流回
路のダイオードからインダクタンスコイルを介して放出
することができる。したがって、振動電圧発生回路のス
イッチング素子に過大な電圧が印加されず、そのスイッ
チング素子の破損を未然に防止することができる。
還された状態でパルス電圧発生回路に供給される振動電
圧の大きさを抑制する抑制手段を設けるようにしたの
で、振動電圧発生回路のスイッチング素子に過大な電圧
が印加されることなく、そのスイッチング素子の破損を
未然に防止することができる。
1を示す回路構成図である。
を構成するスイッチング素子の動作タイミングチャート
図である。
ある。
始動時間との関係を表した特性図である。
デンサ、4 抵抗、5第3のコンデンサ、6 第1のス
イッチング素子、7 第2のスイッチング素子、8 第
1のダイオード、9 第2のダイオード、10 限流用
コイル、11放電灯、12 パルストランス、13 第
4のコンデンサ、14 第3のスイッチング素子、15
商用交流電源、16 全波整流回路、17 昇圧回
路、18 スイッチング素子、19 ダイオード、20
コンデンサ、21 インダクタンスコイル、22 限
流回路、23 交流電流変換回路、24 放電灯、25
スイッチング素子、26 ダイオード、27 インダク
タンスコイル、28コンデンサ、29 振動電圧発生回
路、30 パルストランス、31 振動コンデンサ、3
2 ノイズブロック用コンデンサ、33 ダイオード、
34 コンデンサ、35 インダクタンスコイル、36
スイッチング素子、37 ダイオード、38 昇圧回
路用電圧検出器、39 限流回路用電圧検出器、40
電流検出器、41 制御回路、42 電源回路。
Claims (3)
- 【請求項1】 放電灯と、この放電灯の点灯を行う始動
手段とを備えた放電灯点灯装置において、前記始動手段
は前記放電灯に直列接続されるパルストランスの高電圧
側巻線およびこの高電圧側巻線に並列接続するコンデン
サから成る振動電圧発生回路と、前記パルストランスの
低電圧側巻線に直列接続するインダクタンスコイル、コ
ンデンサ、スイッチング素子から成るパルス電圧発生回
路とを備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。 - 【請求項2】 前記始動手段は、前記パルス電圧発生回
路のスイッチング素子をオンにしてコンデンサの充電電
圧をパルストランスの低電圧側巻線に供給した後に、ス
イッチング素子をオフにして低電圧側巻線に蓄積された
起電力を前記振動電圧発生回路を形成するパルストラン
スの高電圧側巻線に放出し、この後にスイッチング素子
を再びオンするようにしたことを特徴とする請求項1記
載の放電灯点灯装置。 - 【請求項3】 前記始動手段は、前記振動電圧発生回路
から帰還された状態で前記パルス電圧発生回路に供給さ
れる振動電圧の大きさを抑制する抑制手段を備えたこと
を特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。
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