JP2002110379A - Hidランプの点灯回路 - Google Patents
Hidランプの点灯回路Info
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Abstract
灯回路の絶縁性を確認して主回路の損傷を未然に防止す
ると共に、HIDランプの特性に応じた最も低い始動電
圧で放電開始させる。 【解決手段】HIDランプ(1)に始動電圧を印加する
前に、主回路(2)に所定電圧を印加した状態で電流が
流れていないことを確認する絶縁性確認手段と、絶縁性
が確認された後、始動回路(3)の昇圧トランス(1
0)から放出される二次電圧を段階的に増大させる始動
電圧可変制御手段とを有する制御部(C)を備えた。
Description
施設及び屋外施設の照明に使用されるメタルハライドラ
ンプ、液晶プロジェクタ用の光源、自動車その他の乗物
用前照灯などのHIDランプを点灯させるHIDランプ
点灯回路に関する。
ge Lamp)は、高輝度放電灯又は高圧放電灯とも称さ
れ、消費電力に対する発光効率に優れるだけでなく、ハ
ロゲンランプなどに比して同一光量に対する発熱量も少
なく安全性が高いことから、近年、屋内商業施設及び屋
外施設の照明など高輝度の光源が必要とされるところに
使用されている。
電圧を印加することにより放電が開始され、以後は数十
〜数百Vの比較的低いランプ電圧を印加することにより
自続放電されて、徐々にランプ電圧が増加してHIDラ
ンプが点灯状態となる。
波電圧で点灯させる一般的な点灯回路41を示し、HI
Dランプ1に対して数十〜数百Vのランプ電圧を印加す
る主回路2と、数kVの高圧の始動電圧を印加する始動
回路3を備えている。
弦交流波を全波整流する整流回路5と、整流された脈動
電圧を直流平滑電圧に変換する力率改善回路6と、その
直流平滑電圧を所定パルス幅の矩形パルスに変換するチ
ョッパー回路7A及びその矩形パルスを再度平滑化して
予め設定された電圧値の直流ランプ電圧にする平滑化回
路7Bからなる電力制御回路8と、得られた直流ランプ
電圧をこれと同電圧の交流矩形波電圧に変換するインバ
ータ9を備えており、当該インバータ9が始動回路3を
介してHIDランプ1に接続されている。
備え、HIDランプ1の点灯スイッチ(図示せず)がオ
ンされたときに、HIDランプ1の電極間で放電を開始
させるように数kVの高圧の始動電圧を発生させる。
(図示せず)がオンされると始動回路3から数kVの始
動電圧がHIDランプ1に印加されて放電が開始され、
放電開始後は、主回路2から供給される数十〜数百Vの
比較的低いランプ電圧を印加することにより自続放電さ
れ、徐々にランプ電圧が増加してHIDランプが点灯状
態となる。
プ1が新しいうちは放電開始電圧が低いが、古くなって
電極に汚れなどが付着すると放電し難くなって放電開始
電圧が高くなる。また、消灯直後に再点灯するときは、
ランプ内部の金属蒸気圧が高いために放電し難い状態と
なっており、この状態で無理に放電開始させようとする
とやはり高い電圧を印加する必要がある。このように、
ランプの条件によって放電開始電圧が変動するため、ラ
ンプの条件にかかわらず確実に点灯させることができる
ように、始動電圧は放電開始電圧より十分高い3〜5k
V程度に設定されているのが一般的である。
HIDランプ1まで、一律に高い始動電圧で点灯させる
と、始動電圧が高過ぎて電極にダメージを与え、HID
ランプ1の商品寿命を短くするという問題があった。
1自体及びその配線の絶縁性が十分でないと、高い始動
電圧が印加されたときに大電流が流れて主回路2を損傷
するおそれがある。
期的にメンテナンスを行なって個々のHIDランプ1の
点検を行なうことも可能であるが、百貨店やスーパーマ
ーケットのように1フロアあたりの面積が広い大規模小
売店舗の照明としてHIDランプ1が使用されている場
合は、使用ランプ数が極めて多いため、ランプが切れる
前から個々のHIDランプ1を一々点検することはでき
ない。
動電圧を印加する前に、HIDランプ及び点灯回路の絶
縁性を確認して始動電圧が印加されたときの主回路の損
傷を未然に防止し、また、HIDランプの特性に応じた
最も低い始動電圧を印加して放電を開始させることを技
術的課題としている。
に、本発明は、始動回路の昇圧トランスで発生させた高
圧の始動電圧をHIDランプに印加して放電を開始させ
た後、主回路を介して低圧のランプ電圧を印加して自続
放電させるHIDランプの点灯回路において、前記HI
Dランプに始動電圧を印加する前に、主回路を介して予
め設定された電圧値のランプ電圧がHIDランプに印加
されており、且つ、主回路に電流が流れていないことを
確認する絶縁性確認手段と、絶縁性が確認された後、前
記HIDランプが放電開始するまで、前記昇圧トランス
の一次コイルに流れる電流量を段階的に増大させること
により二次コイルから放出される二次電圧を段階的に増
大させる始動電圧可変制御手段とを有する制御部を備え
たことを特徴とする。
動電圧を印加して放電開始させる前に、まず、HIDラ
ンプにランプ電圧を印加する主回路の絶縁性が確認され
る。放電開始前のHIDランプは非導通状態にあり、し
たがって、主回路に電圧が印加されていても、その主回
路及びHIDランプに異常がなければ電流が流れること
はない。
定された電圧値のランプ電圧が主回路を介してHIDラ
ンプに印加されており、主回路をながれる電流が0であ
れば、主回路及びHIDランプが正常であることがわか
る。そして、これらの電圧及び電流を検出して正常であ
ることが確認されると、始動回路が起動される。
一次コイルにパルス状に供給される電流量が段階的に増
大するので、二次コイルから放出される二次電圧もパル
ス状に段階的に増大する。具体的には、制御部から出力
される所定パルス幅の制御信号によりオンオフされるス
イッチング素子が昇圧トランスの一次コイルと直列に接
続し、この制御信号のパルス幅を予め設定された最小幅
から最大幅まで徐々に広げていけば、一次コイルに通電
される電流量が変化し、そのコアに蓄積される磁界エネ
ルギー量も増減し、二次側に発生する電圧値も変化す
る。
電開始する電圧値まで上昇したときに、そのHIDラン
プは放電するので、HIDランプの使用時間、温度、そ
の他の特性に応じた最低の始動電圧で確実に放電させる
ことができる。
に基づいて具体的に説明する。図1は本発明に係るHI
Dランプの点灯回路の全体構成を示すブロック図、図2
は始動回路を示す図、図3は制御部の処理手順を示すフ
ローチャートである。
を点灯させる電源回路Eと、当該電源回路Eをコントロ
ールする制御部Cとからなり、電源回路Eは、HIDラ
ンプ1に対して数十〜数百Vの比較的低いランプ電圧を
印加する主回路2と、数kVの高圧の始動電圧を印加す
る始動回路3を備えている。
弦交流電圧を全波整流する整流回路5と、全波整流され
た脈動電圧V1 をこれと相似波形の電流を流しつつ直
流平滑電圧V2 に変換する力率改善回路6と、その直
流平滑電圧V2 を所定パルス幅の矩形パルスに変換し
て供給電力を制御するチョッパー回路7A及びその矩形
パルスを再度平滑化して予め設定された直流ランプ電圧
V3 にする平滑化回路7Bからなる電力制御回路8
と、得られた直流ランプ電圧V3 をこれと同電位の交
流矩形波電圧V4 に変換するフルブリッジ型のインバ
ータ9を備えており、当該インバータ9が始動回路3を
介してHIDランプ1に接続されている。
力端子3inから供給される電力から高圧の始動電圧を発
生する昇圧トランス10を有し、制御部Cから出力され
る所定パルス幅の制御信号によりオンオフされるスイッ
チング素子となるFET11が、昇圧トランス10の一
次コイル10aと直列に接続されている。
は、HIDランプ1と直列に接続されて、前記インバー
タ9とHIDランプ1との間に介装されている。なお、
12は高周波をアースに逃がすバイパスコンデンサ、1
3は昇圧トランス10の一次コイル10aで生ずる逆起
電力吸収用のコンデンサである。
を印加した状態で、制御部Cから制御信号を出力させる
と、そのパルス幅の時間だけFET11が導通し、入力
端子3inから昇圧コイル10の一次コイル10aに電流
が流れ、トランスコア10cに磁界エネルギーが蓄積さ
れていく。
流量の2乗に比例し、電流量はFET11の導通時間で
コントロールされるので、制御信号のパルス幅を変えれ
ば蓄積される磁界エネルギーをコントロールできる。
通になり、一次コイル10aに流れる電流が遮断される
と、トランスコア10cに蓄積された磁界エネルギーが
開放され、二次コイル10bに一次コイル10aとの巻
線比に応じた高圧の始動電圧が発生し、これがHIDラ
ンプ1に印加される。
チップマイクロコンピュータ14などで構成され、その
入力側に、電圧検出器15a及び電流検出器15bがA
/Dコンバータ16a及び16bを介して接続され、そ
の出力側に、FET11のゲート電圧を印加するドライ
バ18がI/Oポート17を介して接続されている。
て、外部機器(図示せず)から送信される制御信号に基
づいて点灯回路Sを制御したり、点灯回路Sの様々な制
御データをホストコンピュータなどへ送信する際に、複
雑な通信プロトコルに対応させて、外部機器と制御部C
との間で信号の中継を行う。これにより、制御部Cのデ
ータ処理の負担を軽減させて点灯回路Sの制御を確実に
行なわせることができる。
されると、シングルチップマイクロコンピュータ14で
は、図3に示すように、HIDランプ1の始動処理が実
行される。この始動処理は、まず、ステップSTP1で交
流電源4がオンされて主回路2にを介してHIDランプ
1に所定のランプ電圧が印加されると共に、始動回路3
に所定の直流電圧が印加される。
15aと電流検出器15bで検出される主回路2のラン
プ電圧V3とランプ電流I3が入力され、ステップSTP
3でランプ電圧V3が定格使用電圧値に達しているかが
判断され、ステップSTP4でランプ電流I3が0である
か否かが判断される。
より検出されたランプ電圧V3が予め設定された無負荷
ランプ電圧値の許容範囲内であるか否かが判断され、許
容範囲内にあるときはステップSTP4に移行し、その範
囲外のときは何らかの回路異常があると推測できるので
始動処理を中断する。
2は絶縁状態に維持されている筈であるから、ランプ電
圧V3 が印加されていたときに電流が0であれば正常
であると判断されてステップSTP4からステップSTP5へ
移行し、電流が流れているときは何らかの回路異常、配
線異常又はランプ異常があると判断されて始動処理を打
ち切る。
を予め設定された最小幅Pmin(例えば0.5μs)に設定
し、ステップSTP6でそのパルス幅の制御信号を出力す
ると、そのパルス幅に応じた時間だけFET11が導通
してトランスコア10cに磁界エネルギーが蓄積され
る。
通となった時点から、トランスコア10cに蓄積された
磁界エネルギーが開放されてHIDランプ1に高電圧が
印加されて、その高電圧によりHIDランプ1が放電を
開始するまで数ms程度かかる。
ms)経過した後、ステップSTP8に移行して、主回路
2に電流が流れたか否かを判断する。すなわち、高電圧
を印加したことによりHIDランプ1が放電を開始する
と主回路2に電流が流れるので、始動処理を終了する。
は、始動電圧がHIDランプ1の放電開始電圧より低
く、放電開始されなかったということであるから、ステ
ップSTP9に移行して、制御信号のパルス幅を例えば0.
5μsずつ広げていく。そして、ステップSTP10でそ
のパルス幅が予め設定された最大幅Pmaxを超えていな
いと判断されたときにステップSTP6〜ステップSTP8の
処理を繰返し、前回よりやや高めの始動電圧を印加す
る。また、パルス幅が予め設定された最大幅Pmaxを超
えたときはHIDランプ1に異常があると判断して始動
処理を終了する。
〜ステップSTP4の処理が絶縁性確認手段の具体例であ
り、ステップSTP5〜ステップSTP10の処理が始動電圧
可変制御手段の具体例である。
その作用を説明する。始動スイッチ(図示せず)がオン
されると、交流電源4がオンされて主回路2に交流電圧
が印加され、整流回路5−力率改善回路6−チョッパー
回路7A−平滑化回路7B−インバータ9を経て、HI
Dランプ1に所定の交流矩形波電圧V 4 が印加される
(ステップSTP1)。この時点では、HIDランプ1は
まだ放電開始されていないので、主回路2は非導通状態
にあり電流は流れていない。
縁性を検査し、定格使用電力に応じたランプ電圧V3が
主回路2を介してHIDランプ1に印加されており、且
つ、主回路2に電流が流れていないことを確認する(ス
テップSTP2〜ステップSTP4)。
3を起動する。このとき、まず、パルス幅が最小幅Pmi
nに設定された制御信号を出力して、始動回路3のFE
T11を導通させることにより、最小磁界エネルギーを
昇圧トランス10のトランスコア10cに蓄積させて、
最小始動電圧の高電圧をHIDランプ1に印加し、放電
を試行する(ステップSTP5〜ステップSTP7)。
の時点で始動処理が終了され(ステップSTP8)、以後
は主回路2を介してHIDランプ1に印加されている交
流矩形波電圧V4により自続放電されてHIDランプ1
が点灯する。
開始電圧が新品のときよりは高くなっているので、、制
御信号のパルス幅を徐々に広げていくと(ステップSTP
9〜ステップSTP10)、昇圧トランス10の二次コイ
ル10bに発生する始動電圧も高くなっていく(ステッ
プSTP6、ステップSTP7)。そして、始動電圧が放電開
始電圧に達すると放電が開始され、これが確認された時
点で始動処理を終了する(ステップSTP8)。
発生させる前に、主回路2及びHIDランプ1の絶縁性
を確認できるので、始動回路3で発生させた高電圧によ
り主回路2やHIDランプ1をショートさせて損傷させ
ることがない。
昇圧トランス10で発生する始動電圧を徐々に高くする
ことができるので、HIDランプ1の特性に応じた放電
開始電圧に達したところで確実に放電開始させることが
でき、その電圧より高い始動電圧を印加する必要もな
い。したがって、放電開始時に電極のダメージが少な
く、HIDランプ1を長持ちさせることができる。
IDランプに高圧の始動電圧を印加する前に、HIDラ
ンプ及び主回路の絶縁性を確認するので、始動電圧が印
加されたときの主回路の損傷を未然に防止することがで
き、また、始動電圧を徐々に高くしてHIDランプに印
加するので、そのHIDランプの特性に応じた最も低い
始動電圧で放電を開始させることができるという大変優
れた効果を奏する。
ク図。
Claims (4)
- 【請求項1】始動回路(3)の昇圧トランス(10)で
発生させた高圧の始動電圧をHIDランプ(1)に印加
して放電を開始させた後、主回路(2)を介して低圧の
ランプ電圧を印加して自続放電させるHIDランプ
(1)の点灯回路において、 前記HIDランプ(1)に始動電圧を印加する前に、主
回路(2)を介して予め設定された電圧値のランプ電圧
がHIDランプ(1)に印加されており、且つ、主回路
(2)に電流が流れていないことを確認する絶縁性確認
手段と、 絶縁性が確認された後、前記HIDランプ(1)が放電
開始するまで、前記昇圧トランス(10)の一次コイル
(10a)に流れる電流量を段階的に増大させることに
より二次コイル(10b)から放出される二次電圧を段
階的に増大させる始動電圧可変制御手段と、 を有する制御部(C)を備えたことを特徴とするHID
ランプの点灯回路。 - 【請求項2】始動回路(3)の昇圧トランス(10)で
発生させた高圧の始動電圧をHIDランプ(1)に印加
して放電を開始させた後、主回路(2)を介して低圧の
ランプ電圧を印加して自続放電させるHIDランプ
(1)の点灯回路において、 前記始動回路(3)に対し、前記HIDランプ(1)が
放電開始するまで、前記昇圧トランス(10)の一次コ
イル(10a)に流れる電流量を段階的に増大させるこ
とにより二次コイル(10b)から放出される二次電圧
を段階的に増大させる制御信号を出力する制御部(C)
を備えたことを特徴とするHIDランプの点灯回路。 - 【請求項3】前記始動回路(3)には所定パルス幅の制
御信号によりオンオフされるスイッチング素子(11)
が、前記昇圧トランス(10)の一次コイル(10a)
と直列に接続され、 前記制御信号のパルス幅を予め設定された最小幅から最
大幅まで徐々に広げることにより、昇圧トランス(1
0)の二次コイル(10b)から放出される二次電圧を
段階的に増大させるようになされた請求項1又は2記載
のHIDランプの点灯回路。 - 【請求項4】始動回路(3)の昇圧トランス(10)で
発生させた高圧の始動電圧をHIDランプ(1)に印加
して放電を開始させた後、主回路(2)を介して低圧の
ランプ電圧を印加して自続放電させるHIDランプ
(1)の点灯回路において、 前記HIDランプ(1)に始動電圧を印加する前に、主
回路(2)を介して予め設定された電圧値のランプ電圧
がHIDランプ(1)に印加されており、且つ、主回路
(2)に電流が流れていないことを確認する制御部
(C)を備えたことを特徴とするHIDランプの点灯回
路。
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