JP2003282292A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JP2003282292A JP2002367222A JP2002367222A JP2003282292A JP 2003282292 A JP2003282292 A JP 2003282292A JP 2002367222 A JP2002367222 A JP 2002367222A JP 2002367222 A JP2002367222 A JP 2002367222A JP 2003282292 A JP2003282292 A JP 2003282292A
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lighting device
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Takashi Osawa
孝 大澤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源に使用される回路及び素子を安価にする
ことができる放電灯点灯装置を提供する。 【解決手段】 ＨＩＤバルブ５に直流電圧又は交流電圧
を供給する電源と、ＨＩＤバルブ５に放電を開始させる
ための高電圧パルスを印加するイグナイタ４とを備えた
放電灯点灯装置であって、電源は、ＨＩＤバルブ５に放
電を開始させる際にＨＩＤバルブ５に電圧を印加する点
灯開始用電源２と、ＨＩＤバルブ５が放電を開始した後
の定常点灯時にＨＩＤバルブ５に電流を供給する定常点
灯用電源１とを備え、この点灯開始用電源２と定常点灯
用電源１とが切り替えて使用される。

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、自動車の前照灯
や、屋内外施設、倉庫、工場等における照明灯や街灯等
として用いられている放電灯、特に、高輝度放電灯（Ｈ
ＩＤバルブ）を点灯する放電灯点灯装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、メタルハライドバルブ、高圧ナト
リュームバルブ、水銀バルブ等といった高輝度放電灯
は、光束が大きく、ランプ効率が高く、更に寿命が長い
等の利点を有することから、屋内外施設、倉庫、工場等
における照明灯や街灯等として用いられている。特に、
近年は、自動車等の車両用の前照灯としても利用されつ
つある。このような高輝度放電灯を点灯させるために
は、起動時に所定の電圧をバルブに印加し、これに起動
用の高電圧パルスを重畳させる必要がある。そのため
に、放電灯点灯装置は、放電灯を安定に点灯させるため
の安定器電源（ＤＣ／ＤＣコンバータ等）と、起動用の
高電圧パルスを発生するためのイグナイタ（起動装置）
を備えている。
【０００３】図８は特許文献１に開示されている従来の
放電灯点灯装置の回路図である。この放電灯点灯装置
は、整流回路ＤＢ、電圧変換回路Ｇ及び電力変換回路Ｈ
を含む電力変換部Ｐ、極性反転回路Ｊ、制御回路Ｎ並び
にイグナイタＩＧを備えている。ＨＩＤバルブＬＡを点
灯させる際には、先ず、整流回路ＤＢは、商用電源を整
流して直流電圧に変換する。電圧変換回路Ｇは、整流回
路ＤＢで整流された直流電圧を所定の電圧に昇圧する。
電力変換回路Ｈは、制御回路Ｎからの制御信号に応じて
電圧変換回路Ｇの出力電力を所定の値に変換する。極性
反転回路Ｊは、電力変換回路Ｈの出力電圧を直流から交
流に変換する。イグナイタＩＧは、例えば２０ＫＶもの
高電圧を発生させ、極性反転回路Ｊの出力に重畳させ
る。このように構成された放電灯点灯装置は、起動時に
所定電圧をＨＩＤバルブＬＡに印加し、その後、この所
定電圧に起動用の高電圧パルスを重畳させてＨＩＤバル
ブＬＡに印加する。これにより、ＨＩＤバルブＬＡの内
部では、充填されたガスによる放電現象が起こり、引き
続いて放電灯点灯装置から電流が供給されることにより
点灯が開始され、安定した点灯に移る。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８４０９２公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の放電灯
点灯装置は、接続されたＨＩＤバルブの種類を判断し適
切な電力を、そのＨＩＤバルブに供給する。しかしなが
ら、点灯開始時も定常点灯時も１つの電源（電力変換部
Ｐ）からＨＩＤバルブに電圧が印加されるために、電源
に用いられる回路及び素子には、点灯開始時の電圧に耐
え得る耐圧特性及び定常点灯時の連続通電に耐え得る連
続通電特性の両方を兼ね備えることが要求される。その
ため、電源に使用される回路及び素子が高価になり、し
かも大型化する原因になっている。
【０００６】この発明は、電源に使用される回路及び素
子を安価にすることができる放電灯点灯装置を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る放電灯点
灯装置は、放電灯に直流電圧又は交流電圧を供給する電
源と、放電灯に放電を開始させるための高電圧パルスを
印加するイグナイタとを備えた放電灯点灯装置であっ
て、電源は、上記放電灯に放電を開始させる際に放電灯
に電圧を印加する点灯開始用電源と、上記放電灯が放電
を開始した後の定常点灯時に上記放電灯に電流を供給す
る定常点灯用電源とを備え、この点灯開始用電源と定常
点灯用電源とが切り替えて使用されるものである。
【０００８】この発明に係る放電灯点灯装置は、放電灯
に直流電圧又は交流電圧を供給する電源と、放電灯に放
電を開始させるための高電圧パルスを印加するイグナイ
タとを備え、定常点灯時の電圧が６０ボルト以下の放電
灯に使用される放電灯点灯装置であって、電源に含まれ
るブリッジ回路は２００〜２５０ボルト耐圧素子を用い
て構成されているものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。実施の形態１．図１は、こ
の発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置を説明する
ための回路図である。この放電灯点灯装置は、直流電源
Ｅ、定常点灯用電源１、点灯開始用電源２、コンデンサ
Ｃ１及びＣ２、切り替えスイッチ３、ブリッジ回路２
０、イグナイタ４及びＨＩＤバルブ５から構成されてい
る。
【００１０】定常点灯用電源１は、ＨＩＤバルブ５の定
格電圧を出力し、定格出力電流を連続的に流すことがで
きる連続定格に適合するように構成されており、リップ
ルの少ない電流及び電圧を出力する。この定常点灯用電
源１としては、例えばＤＣ／ＤＣコンバータが使用され
ており、直流電源Ｅからの直流電圧を定格電圧に変換し
て出力する。この定常点灯用電源１の一方の出力端子Ｔ
１１と他方の出力端子Ｔ１２との間には平滑用のコンデ
ンサＣ１が接続されている。
【００１１】点灯開始用電源２は、ＨＩＤバルブ５がブ
レークダウンを起こす前に印加する所定電圧（定格電圧
の最大値の３倍ないし４倍の電圧）を発生し、必要な出
力電流を短時間だけ流すことができる短時間定格に適合
するように構成されており、出力される電流及び電圧の
リップルはあまり重視されない。この点灯開始用電源２
としては、例えばＤＣ／ＤＣコンバータが使用されてお
り、直流電源Ｅからの直流電圧を上記所定電圧に変換し
て出力する。この点灯開始用電源２の一方の出力端子Ｔ
２１と他方の出力端子Ｔ２２との間には平滑用のコンデ
ンサＣ２が接続されている。
【００１２】定常点灯用電源１の出力端子Ｔ１１はブリ
ッジ回路２０の一方の入力端子Ｔ４１に接続され、他方
の出力端子Ｔ１２は切り替えスイッチ３の第１入力端子
Ａに接続されている。点灯開始用電源２の出力端子Ｔ２
１はブリッジ回路２０の入力端子Ｔ４１に接続され、出
力端子Ｔ２２は切り替えスイッチ３の第２入力端子Ｂに
接続されている。切り替えスイッチ３は、第１入力端子
Ａ又は第２入力端子Ｂの何れかに共通端子Ｃを接続す
る。この切り替えスイッチ３の共通端子Ｃは、ブリッジ
回路２０の他方の入力端子Ｔ４２に接続されている。
【００１３】定常点灯用電源１から出力された直流電圧
は、コンデンサＣ１で平滑され、切り替えスイッチ３を
介してブリッジ回路２０に印加される。また、点灯開始
用電源２から出力された直流電圧は、コンデンサＣ２で
平滑され、切り替えスイッチ３を介してブリッジ回路２
０に印加される。
【００１４】ブリッジ回路２０は、スイッチング素子Ｑ
１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４及び図示しないドライブ回路等か
ら構成され、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３及びＱ
４はフルブリッジに接続されている。ブリッジ回路２０
は、定常点灯時は、図示しないドライブ回路からの駆動
信号により、それぞれ一対のスイッチング素子Ｑ１及び
Ｑ４とＱ２及びＱ３とが交互に一定の繰り返し周波数で
オン／オフする。これにより、定常点灯用電源１から出
力される直流電圧の極性が交互に反転されて交番電圧が
生成され、イグナイタ４を介してＨＩＤバルブ５に供給
される。一方、点灯開始時は、一対のスイッチング素子
Ｑ１及びＱ４のみがオンにされる。これにより、点灯開
始用電源２からの所定電圧がイグナイタ４を介してＨＩ
Ｄバルブ５に供給される。このブリッジ回路２０は、極
性反転回路とも呼ばれる。
【００１５】イグナイタ４は、起動用の高電圧パルスを
発生する。このイグナイタ４は、発生した高電圧パルス
を、点灯開始用電源２からブリッジ回路２０を介して送
られてくる所定電圧に重畳させ、ＨＩＤバルブ５に送
る。これにより、ＨＩＤバルブ５の内部に充填されたガ
スによる放電現象が引き起こされる。
【００１６】次に、上記のように構成される実施の形態
１に係る放電灯点灯装置の動作を説明する。先ず、ＨＩ
Ｄバルブ５を起動する際は、切り替えスイッチ３の共通
端子Ｃが第２入力端子Ｂに接続される。これにより、点
灯開始用電源２からの所定電圧がブリッジ回路２０及び
イグナイタ４を介してＨＩＤバルブ５に供給される。こ
の状態で、イグナイタ４は、点灯開始用電源２からブリ
ッジ回路２０を介して入力された所定電圧に、その内部
で発生した高電圧パルスを重畳させ、ＨＩＤバルブ５に
送る。これにより、ＨＩＤバルブ５の内部に充填された
ガスによる放電現象が起こり、点灯が開始される。
【００１７】その後、切り替えスイッチ３の共通端子Ｃ
が第１入力端子Ａに接続されるように切り替えられる。
これにより、定常点灯用電源１からの直流電圧がブリッ
ジ回路２０に印加される。ブリッジ回路２０は、定常点
灯用電源１からの直流電圧の極性を切り替えて交番電圧
に変換し、イグナイタ４を介してＨＩＤバルブ５に供給
する。これにより、矩形波によるＨＩＤバルブ５の交流
点灯が開始され維持される。
【００１８】図８に示した従来の放電灯点灯装置は、点
灯開始時にＨＩＤバルブに印加する所定電圧と定常点灯
時にＨＩＤバルブに印加する電圧とを１個の電源（電力
変換部Ｐ）で生成するように構成されているので、点灯
開始時に高い所定電圧を発生するために、電源に含まれ
るコイルの巻数を増やす必要があり、且つ定常点灯時に
大きな電流を流すために、そのコイルを太くする必要が
ある。また、電源に含まれる整流用のダイオードは、点
灯開始時の高電圧に耐え得るように高耐圧である必要が
あり、しかも定常点灯時に流れる大きな電流を整流する
ために大容量である必要がある。その結果、大きく且つ
高価な部品が必要になり、放電灯点灯装置も大きく且つ
高価になっている。
【００１９】これに対し、上述した実施の形態１に係る
放電灯点灯装置によれば、点灯開始用電源２は短時間定
格に適合すればよいので、発熱による温度ディレーティ
ングを考慮する必要はなく、また、耐電圧は高いが通電
電流が少ないので細いコイルを使用することができ、更
に、小形で安価な整流ダイオードを使用できる。また、
定常点灯用電源１は、電流容量は大きいが耐電圧が低い
ので、コイルの巻数は少なくて済み、また、小形で安価
な整流ダイオードを使用できる。
【００２０】なお、この実施の形態１に係る放電灯点灯
装置は、水銀を使用したＨＩＤバルブはもとより、水銀
を使用しないＨＩＤバルブ等の他のＨＩＤバルブの点灯
装置にも使用できる。
【００２１】実施の形態２．この発明の実施の形態２に
係る放電灯点灯装置は、上述した実施の形態１に係る放
電灯点灯装置で使用されている切り替えスイッチ３を、
ダイオードとＦＥＴとで構成したものである。
【００２２】図２は、この発明の実施の形態２に係る放
電灯点灯装置を説明するための回路図である。以下にお
いては、実施の形態１と同一又は相当部分には実施の形
態１と同じ符号を付し、説明を省略する。
【００２３】この実施の形態２に係る放電灯点灯装置
は、実施の形態１に係る放電灯点灯装置から切り替えス
イッチ３が除去されると共に、定常点灯用電源１の出力
端子Ｔ１２とブリッジ回路２０の入力端子Ｔ４２との間
にダイオード６が追加され、点灯開始用電源２の出力端
子Ｔ２２とブリッジ回路２０の入力端子Ｔ４２との間に
接続用ＦＥＴ７が追加されて構成されている。
【００２４】接続用ＦＥＴ７は、本発明のスイッチング
用半導体に対応するものであり、点灯開始用電源２に流
れ込む１方向の電流の通過及び阻止を制御することによ
り、点灯開始用電源２の接続及び切り離しを行う。ま
た、ダイオード６は、点灯開始用電源２の出力端子Ｔ２
２の電位は常に定常点灯用電源１の出力端子Ｔ１２の電
位より低いので、点灯開始用電源２が切り離された状態
では、定常点灯用電源１に流れ込む１方向の電流を通過
させ、点灯開始用電源２が接続された状態では定常点灯
用電源１から流れ出す逆方向の電流を阻止する。
【００２５】次に、上記のように構成される実施の形態
２に係る放電灯点灯装置の動作を説明する。先ず、ＨＩ
Ｄバルブ５を起動する際は、図示しない制御回路からの
制御信号により接続用ＦＥＴ７がオンにされる。これに
より、点灯開始用電源２からの所定電圧がブリッジ回路
２０及びイグナイタ４を介してＨＩＤバルブ５に供給さ
れる。この状態で、イグナイタ４は、点灯開始用電源２
からブリッジ回路２０を介して入力された所定電圧に、
その内部で発生した高電圧パルスを重畳させ、ＨＩＤバ
ルブ５に送る。これにより、ＨＩＤバルブ５の内部に充
填されたガスによる放電現象が起こり、点灯が開始され
る。
【００２６】その後、図示しない制御回路からの制御信
号により接続用ＦＥＴ７がオフにされる。これにより、
ダイオード６が順方向にバイアスされ、定常点灯用電源
１からの直流電圧がブリッジ回路２０に印加される。ブ
リッジ回路２０は、定常点灯用電源１からの直流電圧の
極性を切り替えて交番電圧に変換し、イグナイタ４を介
してＨＩＤバルブ５に供給する。これにより、矩形波に
よるＨＩＤバルブ５の交流点灯が開始され維持される。
【００２７】なお、ＧＮＤと５Ｖ系またはＧＮＤと１２
Ｖ系の制御回路から、点灯開始用の高い電圧に接続され
る接続用ＦＥＴ７は、パルストランスを用いた絶縁形の
駆動方式や、定電流回路を応用したレベルシフト回路を
用いた方式で制御できる。また、接続用ＦＥＴ７を駆動
する場合はスイッチングの瞬間だけ接続用ＦＥＴ７のゲ
ート電流が必要になるため、定電流回路を応用したレベ
ルシフト回路を用いた方式では、オン状態が連続する時
に、ゲートドライブ用バッファアンプとして使用するＰ
ＮＰトランジスタのベース／コレクタ間に存在するダイ
オード成分を介してコンデンサを充電しておき、そのコ
ンデンサの蓄積電荷によって、次に接続用ＦＥＴ７がオ
ンにされる時のゲート電流を確保すると同時に、接続用
ＦＥＴ７を高速駆動することも可能である。
【００２８】この実施の形態２に係る放電灯点灯装置に
よれば、上述した実施の形態１に係る放電灯点灯装置に
おける切り替えスイッチ３を、ダイオード６と接続用Ｆ
ＥＴ７とで構成したので、放電灯点灯装置の電源に使用
される部品を小形且つ安価にすることができる。
【００２９】実施の形態３．この発明の実施の形態３に
係る放電灯点灯装置は、上述した実施の形態２に係る放
電灯点灯装置で使用されているダイオード６を寄生ダイ
オード付のＦＥＴで置き換えたものである。
【００３０】図３は、この発明の実施の形態３に係る放
電灯点灯装置を説明するための回路図である。以下にお
いては、実施の形態２と同一又は相当部分には実施の形
態２と同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３１】この実施の形態３に係る放電灯点灯装置
は、実施の形態２に係る放電灯点灯装置からダイオード
６を除去し、定常点灯用電源１の出力端子Ｔ１２とブリ
ッジ回路２０の入力端子Ｔ４２との間に寄生ダイオード
付のＦＥＴ８を追加することにより構成されている。こ
のＦＥＴ８は、点灯開始用電源２が接続されるときはオ
フにされて寄生ダイオードにより定常点灯用電源１から
流れ出す逆方向の電流を阻止する。一方、このＦＥＴ８
は、定常点灯用電源１が接続されるときはオンにされて
定常点灯用電源１に流れ込む１方向の電流を通過させ
る。
【００３２】次に、上記のように構成される実施の形態
３に係る放電灯点灯装置の動作を説明する。先ず、ＨＩ
Ｄバルブ５を起動する際は、図示しない制御回路からの
制御信号により接続用ＦＥＴ７がオンにされ、且つＦＥ
Ｔ８がオフにされる。これにより、ＦＥＴ８の寄生ダイ
オードにより定常点灯用電源１から流れ出す逆方向の電
流が阻止され、点灯開始用電源２からの所定電圧がブリ
ッジ回路２０及びイグナイタ４を介してＨＩＤバルブ５
に供給される。この状態で、イグナイタ４は、点灯開始
用電源２からブリッジ回路２０を介して入力された所定
電圧に、その内部で発生した高電圧パルスを重畳させ、
ＨＩＤバルブ５に送る。これにより、ＨＩＤバルブ５の
内部に充填されたガスによる放電現象が起こり、点灯が
開始される。
【００３３】その後、図示しない制御回路からの制御信
号により接続用ＦＥＴ７がオフにされ、且つＦＥＴ８が
オンにされる。これにより、点灯開始用電源２に流れ込
む電流が阻止され、定常点灯用電源１からの直流電圧が
ブリッジ回路２０に印加される。この場合、ＦＥＴ８
は、そのソースとドレインとがショートしたように動作
するので、寄生ダイオードによる順方向電圧降下は発生
せず、ＦＥＴ８による電圧降下は微少である。ブリッジ
回路２０は、定常点灯用電源１からの直流電圧の極性を
切り替えて交番電圧に変換し、イグナイタ４を介してＨ
ＩＤバルブ５に供給する。これにより、矩形波によるＨ
ＩＤバルブ５の交流点灯が開始され維持される。
【００３４】この実施の形態３に係る放電灯点灯装置に
よれば、定常点灯用電源１からＨＩＤバルブ５に電流を
供給する際に、ＦＥＴ８は、そのソースとドレインがシ
ョートしたように動作する。従って、ＦＥＴ８における
電圧降下は極めて小さいので、実施の形態２のダイオー
ド６において発生する順方向電圧降下と電流との積によ
る損失に比べて小さい損失が発生するのみであり、損失
の少ない放電灯点灯装置を構成することができる。
【００３５】実施の形態４．この発明の実施の形態４に
係る放電灯点灯装置は、上述した実施の形態２に係る放
電灯点灯装置において、点灯開始用電源２の出力端子Ｔ
２２と接続用ＦＥＴ７との間に電流制限用抵抗９を追加
したものである。
【００３６】図４は、この発明の実施の形態４に係る放
電灯点灯装置を説明するための回路図である。以下にお
いては、実施の形態２と同一又は相当部分には実施の形
態２と同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３７】この実施の形態４に係る放電灯点灯装置で
は、電流制限用抵抗９の一方の端子が点灯開始用電源２
の出力端子Ｔ２２に接続され、他方の端子は接続用ＦＥ
Ｔ７とコンデンサＣ２との接続点に接続されて構成され
ている。
【００３８】上記のように構成される実施の形態４に係
る放電灯点灯装置の動作は、実施の形態２に係る放電灯
点灯装置の動作とほぼ同じであるので、以下では、相違
点のみを説明する。
【００３９】点灯開始用電源２によるＨＩＤバルブ５へ
の所定電圧の印加から定常点灯用電源１によるＨＩＤバ
ルブ５への電流の供給に切り替えられる際に、定常点灯
用電源１の応答が悪く、電流の供給開始が遅れる場合が
ある。電流制限用抵抗９は、このような現象を回避する
ために設けられている。即ち、ＨＩＤバルブ５へ供給す
る電流を一定に保つように制御する放電灯点灯装置にお
いては、点灯開始用電源２からの電流を電流制限用抵抗
９によって制限することにより、定常点灯用電源１から
出力される電流が増加する。従って、点灯開始時におい
ても定常点灯用電源１からＨＩＤバルブ５に供給する電
流の一部が流れ出しているために、定常点灯用電源１に
切り替えられた瞬間にも、ＨＩＤバルブ５に供給する電
流が途絶えてＨＩＤバルブ５が消灯することがなくな
る。
【００４０】この実施の形態４によれば、点灯開始用電
源２から定常点灯用電源１への切り替え時に、定常点灯
用電源１の応答遅れに起因してＨＩＤバルブ５に供給す
る電流が途絶えることがなくなるので、ＨＩＤバルブ５
を安定して点灯させることができる放電灯点灯装置を構
成できる。
【００４１】実施の形態５．この発明の実施の形態５に
係る放電灯点灯装置は、上述した実施の形態２に係る放
電灯点灯装置における接続用ＦＥＴ７のソース／ドレイ
ン間の抵抗値を制御することにより、上述した実施の形
態４に係る放電灯点灯装置と同様の動作を実現するもの
である。
【００４２】この発明の実施の形態５に係る放電灯点灯
装置の構成は、図２に示した実施の形態２に係る放電灯
点灯装置の構成と同じである。また、この放電灯点灯装
置の動作は、実施の形態２に係る放電灯点灯装置の動作
とほぼ同じであるので、以下では、相違点のみを説明す
る。
【００４３】この実施の形態５に係る放電灯点灯装置で
は、点灯開始用電源２によるＨＩＤバルブ５への所定電
圧の印加から定常点灯用電源１によるＨＩＤバルブ５へ
の電流の供給に切り替えられる際に、図示しない制御回
路は、接続用ＦＥＴ７のソース／ドレイン間の抵抗値を
アナログ的に増大させ、最終的に接続用ＦＥＴ７をオフ
にさせる制御信号を生成し接続用ＦＥＴ７のゲートに供
給する。これにより、実施の形態４に係る放電灯点灯装
置と同様に、定常点灯用電源１から出力される電流が増
加し、点灯開始時においてもＨＩＤバルブ５に供給する
電流の一部が定常点灯用電源１から流れ出している。そ
のために、点灯開始用電源２から定常点灯用電源１に切
り替えられる際に、ＨＩＤバルブ５に供給される電流は
途絶えることがなく、最終的には点灯開始用電源２の切
り離しが行われる。
【００４４】なお、接続用ＦＥＴ７のドレイン／ソース
間の抵抗値をアナログ的に増大させることは、接続用Ｆ
ＥＴ７のゲート／ソース間の電圧をアナログ的に徐々に
降下させることにより実現できる。また、ＧＮＤ／５Ｖ
系のＣＰＵから、ＧＮＤ／１２Ｖ系へのレベルシフト回
路に２種類の時定数を持たせることにより、上記アナロ
グ的な動作に加えて、高速応答を実現できる。
【００４５】この実施の形態５によれば、点灯開始用電
源２を切り離して定常点灯用電源１に切り替える際に、
点灯開始用電源２に接続された接続用ＦＥＴ７の抵抗値
をアナログ的に増大させて点灯開始用電源２から出力さ
れる電流を徐々に減少させる。これにより、ＨＩＤバル
ブ５へ供給する電流を一定に保つように制御する放電灯
点灯装置においては、定常点灯用電源１から出力される
電流を徐々に増加させる。そして、最終的に接続用ＦＥ
Ｔ７がオフになって点灯開始用電源２が切り離される時
には、ＨＩＤバルブ５に供給される全ての電流は定常点
灯用電源１から出力される。従って、定常点灯用電源１
の応答遅れに起因してＨＩＤバルブ５に供給する電流が
途絶えることがなくなるので、ＨＩＤバルブ５を安定し
て点灯させることができる。
【００４６】実施の形態６．この発明の実施の形態６に
係る放電灯点灯装置は、上述した実施の形態２に係る放
電灯点灯装置において、定常点灯用電源１として使用さ
れるＤＣ／ＤＣコンバータに含まれるトランスと点灯開
始用電源２として使用されるＤＣ／ＤＣコンバータに含
まれるトランスとを共通に使用するように構成したもの
である。
【００４７】図５は、この発明の実施の形態６に係る放
電灯点灯装置を説明するための回路図である。以下にお
いては、実施の形態２と同一又は相当部分には実施の形
態２と同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４８】直流電源として使用されるＤＣ／ＤＣコン
バータは、一般に、トランスと、このトランスの一次側
巻線に直列に挿入されて直流電圧を断続させるスイッチ
ング素子と、このトランスの二次側巻線に直列に接続さ
れた整流用のダイオードとから構成されている。
【００４９】この実施の形態６に係る放電灯点灯装置で
は、定常点灯用電源の一部として機能する二次側巻線１
３の他に、点灯開始用電源の一部として機能する二次側
巻線１５を持ったトランス１０が使用されている。定常
点灯用電源は、トランス１０と、このトランス１０の一
次側巻線１１に直列に挿入されて直流電圧を断続させる
ＦＥＴ１２と、トランス１０の二次側巻線１３に直列に
接続された整流用のダイオード１４とから構成されてい
る。また、点灯開始用電源は、トランス１０の他の二次
側巻線１５及びこの二次側巻線１５に直列に接続された
整流用のダイオード１６から構成され、トランス１０の
一次側巻線１１とＦＥＴ１２とは定常点灯用電源と共通
に使用される。
【００５０】以上の構成により、実施の形態２に係る放
電灯点灯装置における定常点灯用電源１及び点灯開始用
電源２と同様の電源が実現されている。
【００５１】この実施の形態６によれば、定常点灯用電
源及び点灯開始用電源を、２個の独立したＤＣ／ＤＣコ
ンバータではなく、１個のトランス１０を定常点灯用電
源と点灯開始用電源とで共通に使用したＤＣ／ＤＣコン
バータから構成したので、放電灯点灯装置の電源を少な
い部品で、小形且つ廉価に構成できる。
【００５２】実施の形態７．以上説明した実施の形態１
〜６は、放電灯点灯装置の電源に使用される部品を低耐
電圧化する技術であるが、この実施の形態７は、ブリッ
ジ回路を低耐電圧化する技術である。
【００５３】この実施の形態７に係る放電灯点灯装置の
構成は、上述した実施の形態１〜６に係る放電灯点灯装
置の何れであってもよい。図６は、この発明の実施の形
態７に係る放電灯点灯装置が、定常点灯時の電圧が６０
Ｖ以下のＨＩＤバルブに電圧を印加し、ブレークダウン
を経て、点灯に至るまでの電圧の変化を説明するための
図である。
【００５４】先ず、点灯開始用電源２は、一般的な水銀
を使用した放電灯の水銀の代わりに亜鉛等を用いた放電
灯（以下、水銀を使用しないＨＩＤバルブ５という）に
対し、その定格電圧４２Ｖに公差２０％を加えた定格電
圧最大値（５０．４Ｖ）の２倍以上（概ね１００Ｖ以
上）の電圧を印加し、イグナイタ４で発生される高電圧
パルスによってブレークダウンが起こるのを待つ。
【００５５】イグナイタ４からの高電圧パルスによって
ブレークダウン（絶縁破壊）が起こったＨＩＤバルブ５
には、点灯開始用電源２から電流が供給される。そし
て、ＨＩＤバルブ５に連続的に電流が流れ始めたら、定
常点灯用電源１から電流が供給されるように切り替えら
れ、その後、ブリッジ回路２０を例えばマイクロコンピ
ュータで制御することにより印加電圧（通電電流）の極
性が切り替えられ、矩形波による交流点灯が開始され
る。
【００５６】水銀を使用しないＨＩＤバルブ５がブレー
クダウンを起こす前に、このＨＩＤバルブ５に対して上
記電圧（概ね１００Ｖ以上）を印加しておけば、連続的
に点灯して充分に暖まったＨＩＤバルブ５の電極間電圧
（最高概ね５０Ｖ）に対し、充分に電流を流し込むこと
ができる。その結果、瞬時消灯した後に再度点灯する場
合等を含めて、ＨＩＤバルブ５に流れる電流はブレーク
ダウンが起こった直後であっても途絶えることがなく、
安定した点灯が可能になる。
【００５７】図７は、水銀を使用したＨＩＤバルブ５’
を点灯させる放電灯点灯装置から出力される電圧の変化
を示す。この放電灯点灯装置では、ブレークダウンによ
って点灯が開始される前にＨＩＤバルブ５’に印加され
る電圧は概ね４００Ｖ（水銀ＨＩＤバルブの推奨値３５
０Ｖ以上）である。この電圧はイグナイタ４からの高電
圧パルスによりブレークダウンを起こしたＨＩＤバルブ
５’の電極間に、引き続いて電流を流し続けるために必
要な電圧である。特に長時間の点灯により充分に安定し
て点灯しているＨＩＤバルブ５’、換言すれば熱的に安
定しているＨＩＤバルブ５’を一瞬消灯し、再度点灯す
る時に必要な電圧である。熱的に安定したＨＩＤバルブ
５’は、その内部に封入されている金属が充分に蒸発し
ている状態であり、ＨＩＤバルブ５’の電極間電圧は定
格電圧（電極間電圧の８５Ｖは、水銀蒸気の特性による
ところが大きい）になっている。そのため、点灯を開始
する前にＨＩＤバルブ５’に印加する電圧としては、定
格電圧以上の電圧であって、バルブ電圧のばらつきの範
囲内で最も高い電圧のＨＩＤバルブ５’に対しても充分
な電流を流すことができる電圧（概ね４００Ｖ）が推奨
されている。
【００５８】なお、放電灯に水銀を充填するのは、定格
電圧による点灯時に高電圧で放電させるため、即ち、低
電流での放電を可能にするためである。
【００５９】更に、ブレークダウンが起こる前に印加す
る実用的な所定電圧について説明する。上述した説明で
は、水銀を使用しないＨＩＤバルブ５に対し、公差を含
めた定格電圧の２倍以上の所定電圧を、ブレークダウン
が起こる前に印加しておけば、そのＨＩＤバルブ５を点
灯させることができる旨を述べたが、更に点灯性を向上
させる、つまり殆どの点灯を失敗させないためには、上
記２倍の電圧に対し余裕を持たせることが必要である。
【００６０】放電灯に特有の不確定要素を考慮して、全
ての条件で水銀を使用しないＨＩＤバルブ５を点灯させ
るために、ブレークダウンが起こる前に印加する所定電
圧を、水銀を使用しないＨＩＤバルブ５の定格電圧４２
Ｖに公差２０％を加えた、定格電圧最大値の３倍以上の
電圧にするのが現実的である。
【００６１】また、印加される電圧に関しても実際の放
電灯点灯装置では限界が有り、放電灯点灯装置の出力電
圧の上限は、放電灯点灯装置に使用される電子部品の定
格で規定される。放電灯点灯装置に過剰な高電圧部品を
選択することは、高価な部品を選択する結果となり無意
味である。電子部品の例として、放電灯点灯装置のブリ
ッジ回路２０に使用されるＦＥＴから成るスイッチング
素子Ｑ１〜Ｑ４を挙げて説明する。一般に、高電圧仕様
のＦＥＴはドレイン／ソース間のオン抵抗が大きいた
め、ドレイン／ソース間のオン抵抗が小さい低電圧仕様
のＦＥＴをできるだけ使用すべきであり、ブレークダウ
ンが起こる前に印加する所定電圧を、水銀を使用しない
ＨＩＤバルブ５の定格電圧４２Ｖに公差２０％を加え
た、定格電圧最大値の４倍の電圧（２００Ｖ仕様）にす
れば電流定格も目的とする仕様に近くなり、放電灯点灯
装置の部品としてより好ましい。
【００６２】なお、一般家庭には１００Ｖの交流電力が
供給されているため、一般家庭用機器には１４０Ｖの電
圧に耐えられる素子が用いられており、素子の単価も安
価であり、その素子の耐圧は２００〜２５０Ｖが一般的
である。そこで、放電灯点灯装置を安価に構成するため
には、上述した安価な２００〜２５０Ｖ耐圧素子を使用
することが望ましい。
【００６３】この実施の形態７のように、水銀を使用し
ないＨＩＤバルブ５を点灯させる放電灯点灯装置におい
ては、ブレークダウンが起こる前に印加する所定電圧
を、安価な２００〜２５０Ｖ耐圧素子を用いた点灯開始
用電源２で発生させることができる。
【００６４】この実施の形態７に係る放電灯点灯装置
は、次のような特徴を有する。即ち、この放電灯点灯装
置は、ＨＩＤバルブ（放電灯）に直流電圧・交流電圧を
供給する電源と、放電を開始させるための高電圧パルス
をＨＩＤバルブに印加するイグナイタを備え、所定電圧
をＨＩＤバルブに印加し、これに高電圧パルスを重畳さ
せることにより点灯を開始させる。特に水銀を使用しな
いＨＩＤバルブを点灯する放電灯点灯装置において、ブ
レークダウンが起こる前に印加する所定電圧を、水銀を
使用しないＨＩＤバルブの定格電圧４２Ｖに公差２０％
を加えた、定格電圧最大値の２倍以上（概ね１００Ｖ以
上）にすることが特徴である。図６に示すように、公差
を含めた定格電圧の２倍以上の電圧を、ＨＩＤバルブの
ブレークダウンが起こる前に、そのＨＩＤバルブに印加
しておけば、連続的に点灯して充分に暖まったＨＩＤバ
ルブの電極間電圧（最高概ね５０Ｖ）に対し、充分に電
流を流し込むことができる。その結果、瞬時消灯した後
に再度点灯する場合等を含めて、ＨＩＤバルブに流れる
電流はブレークダウンが起こった直後であっても途絶え
ることがなく、ＨＩＤバルブを点灯させることができ
る。
【００６５】更に、実施の形態７に係る放電灯点灯装置
は、ブレークダウンが起こる前に印加する所定電圧を、
水銀を使用しないＨＩＤバルブの定格電圧４２Ｖに公差
２０％を加えた、定格電圧最大値の３倍ないし４倍にす
ることを特徴とする。上述した公差を含めた定格電圧の
２倍以上の電圧を、ＨＩＤバルブがブレークダウンを起
こす前に印加しておけば、水銀を使用しないＨＩＤバル
ブを概ね点灯させることは可能であるが、更に点灯性を
向上させる、つまり殆どの点灯を失敗させないために
は、上記２倍の電圧に対し余裕を持たせることが必要で
あり、ブレークダウンが起こる前に印加する所定電圧
を、水銀を使用しないＨＩＤバルブの定格電圧４２Ｖに
公差２０％を加えた、定格電圧最大値の３倍以上の電圧
にするのが現実的である。また、印加される電圧の上限
は放電灯点灯装置に使用される電子部品の定格で規定さ
れるが、過剰に高電圧部品を選択することは無意味であ
る。例えば放電灯点灯装置のブリッジ回路で使用される
ＦＥＴとしては、高電圧仕様のＦＥＴは一般にドレイン
／ソース間のオン抵抗が大きいため、ドレイン／ソース
間のオン抵抗が小さい低電圧仕様のＦＥＴをできるだけ
使用すべきであり、ブレークダウンが起こる前に印加す
る所定電圧を、水銀を使用しないＨＩＤバルブの定格電
圧４２Ｖに公差２０％を加えた、定格電圧最大値の４倍
程度にすることが現実的である。この場合、一般家庭用
機器に多く使用されている安価なＦＥＴを使用できる。
【００６６】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、電源
として、放電灯に放電を開始させる際に放電灯に電圧を
印加する点灯開始用電源と、放電灯が放電を開始した後
の定常点灯時に上記放電灯に電圧を印加する定常点灯用
電源とを備え、この点灯開始用電源と定常点灯用電源と
を切り替えて使用するので、点灯開始用電源には、小電
流高耐電圧で短時間定格の素子を用い、定常点灯用電源
には、大電流低耐電圧で連続時間定格の素子を使用でき
るので、各素子を安価にすることができる効果がある。
【００６７】この発明によれば、放電灯に直流電圧又は
交流電圧を供給する電源と、放電灯に放電を開始させる
ための高電圧パルスを印加するイグナイタとを備え、定
常点灯時の電圧が６０Ｖ以下の放電灯に使用される放電
灯点灯装置であって、電源に含まれるブリッジ回路は、
市場に多数提供されている２００〜２５０Ｖ耐圧素子を
用いて構成されているので、放電灯点灯装置を安価に構
成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置
の構成を示す回路図である。
【図２】 本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置
の構成を示す回路図である。
【図３】 本発明の実施の形態３及び５に係る放電灯点
灯装置の構成を示す回路図である。
【図４】 本発明の実施の形態４に係る放電灯点灯装置
の構成を示す回路図である。
【図５】 本発明の実施の形態６に係る放電灯点灯装置
の構成を示す回路図である。
【図６】 本発明の実施の形態７に係る放電灯点灯装置
で使用される水銀を使用しないＨＩＤバルブに印加する
電圧を説明するための図である。
【図７】 本発明の実施の形態７に係る放電灯点灯装置
で使用される水銀を使用したＨＩＤバルブに印加される
電圧を説明すための図である。
【図８】 従来の放電灯点灯装置を説明するための回路
図である。
【符号の説明】
１ 定常点灯用電源、２ 点灯開始用電源、３ 切り替
えスイッチ、４ イグナイタ、５，５’ ＨＩＤバル
ブ、６ ダイオード、７ 接続用ＦＥＴ、８ 寄生ダイ
オード付のＦＥＴ、９ 電流制限用抵抗、１０ 点灯開
始用電源の二次側巻線を持ったトランス、１１ トラン
スの一次側巻線、１２ ＦＥＴ、１３，１５ トランス
の二次側巻線、１４，１６ 整流用のダイオード、２０
ブリッジ回路。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 放電灯に直流電圧又は交流電圧を供給す
    る電源と、放電灯に放電を開始させるための高電圧パル
    スを印加するイグナイタとを備えた放電灯点灯装置であ
    って、前記電源は、前記放電灯に放電を開始させる際に
    放電灯に電圧を印加する点灯開始用電源と、前記放電灯
    が放電を開始した後の定常点灯時に前記放電灯に電流を
    供給する定常点灯用電源とを備え、前記点灯開始用電源
    と前記定常点灯用電源とが切り替えて使用されることを
    特徴とする放電灯点灯装置。
  2. 【請求項２】 点灯開始用電源と定常点灯用電源との切
    り替えは、ダイオードとスイッチング用半導体とで行う
    ことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
  3. 【請求項３】 点灯開始用電源と定常点灯用電源との切
    り替えを、ダイオードが並列に配置されたＦＥＴとスイ
    ッチング用半導体とで行うことを特徴とする請求項１記
    載の放電灯点灯装置。
  4. 【請求項４】 点灯開始用電源と定常点灯用電源との切
    り替えを行う切り替えスイッチを備え、この切り替えス
    イッチと点灯開始用電源との間に、直列に抵抗を配置し
    たことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
  5. 【請求項５】 点灯開始用電源と定常点灯用電源との切
    り替えの際に、点灯開始用電源に接続されたスイッチン
    グ用半導体の抵抗値を徐々に増大させる制御を行うこと
    を特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
  6. 【請求項６】 点灯開始用電源は、定常点灯用電源を構
    成するＤＣ／ＤＣコンバータに含まれるトランスに二次
    側巻線を追加することにより構成されていることを特徴
    とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
  7. 【請求項７】 放電灯に直流電圧又は交流電圧を供給す
    る電源と、放電灯に放電を開始させるための高電圧パル
    スを印加するイグナイタとを備え、定常点灯時の電圧が
    ６０ボルト以下の放電灯に使用される放電灯点灯装置で
    あって、前記電源に含まれるブリッジ回路は２００〜２
    ５０ボルト耐圧素子を用いて構成されていることを特徴
    とする放電灯点灯装置。
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