JP2003347086A - 高圧放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】周波数変化によるランプ電力を調節可能な範囲
が比較的広くとれる高圧放電ランプ点灯装置を提供す
る。 【解決手段】高圧放電ランプ点灯装置は、入力端に直流
電源が接続し１．５ＭＨｚ以上の領域に所定の周波数可
変範囲を有する高周波電圧を出力端に出力する高周波発
生装置ＨＦＧと、所定の周波数可変範囲内でインピーダ
ンスがほぼ直線的に変化しかつ位相差がほぼ一定な共振
特性を有し入力端が高周波発生装置ＨＦＧの出力端に接
続した複合共振回路ＣＲＣと、複合共振回路ＣＲＣの出
力により付勢される高圧放電ランプＨＰＤＬとを具備し
ている。複合共振回路ＣＲＣは、入力端ｔ２、並列接続
した第１および第２の直列共振回路ＳＲＣ１、ＳＲＣ
２、ならびに第２の直列共振回路ＳＲＣ２のインダクタ
ンスＬ４に並列接続した出力端ｔ３からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧放電ランプを
１．５ＭＨｚ以上の高周波で点灯する高圧放電ランプ点
灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オーバーヘッドプロジェクタや自動車前
照灯などの用途に用いられる比較的小形の高圧水銀ラン
プやメタルハライドランプを点灯する場合、一般に低周
波の矩形波交流電圧を印加する低周波点灯方式が用いら
れている。これに対して、周波数１．５ＭＨｚ以上の高
周波正弦波交流電圧を印加する高周波点灯方式を用いて
点灯すると、点灯回路を小形化、軽量化でき、安価にな
ることも期待できる。周波数１．５ＭＨｚ以上の高周波
正弦波交流電圧を形成するには、高周波発生装置から発
生する矩形波の高周波電圧を共振回路により正弦波に波
形整形するのが一般的である。

【０００３】従来、上記の目的に使用されている共振回
路は、図１６に示す回路構成となっている。図１６は、
従来の高圧放電ランプ点灯装置に用いられている共振回
路の回路図である。図において、１０１は入力端、１０
２は直流カットコンデンサ、１０３はインダクタンス、
１０４はキャパシタンス、１０５は出力端である。そし
て、入力端１０１は、図示していない高周波発生装置の
出力端に接続する。直流カットコンデンサ１０２は、そ
の一端が入力端に接続していて、高周波発生装置から直
流成分が負荷側へ流出するのを阻止する。インダクタン
ス１０３およびキャパシタンス１０４は、直列共振回路
を形成し、インダクタンス１０３の一端が直流カットコ
ンデンサ１０２の他端に接続している。出力端１０５
は、キャパシタンス１０４の両端電圧を出力とするよう
に、インダクタンス１０３およびキャパシタンス１０４
の接続点に接続している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、被照面の照度を
一定に維持するために高圧放電ランプを定電力制御した
り、または被照面の照度を変化させるために調光したり
するためには、高圧放電ランプに入力するランプ電力を
制御する必要がある。そのためには、高周波発生装置の
高周波出力電圧を制御する方式と、高周波出力を周波数
制御する方式とがある。前者は、直流電源に高圧チョッ
パ回路などを付加する必要があるために、回路構成部品
が多くなってコストが高くなるという問題がある。これ
に対して、後者には、回路構成部品増加の問題はない。
ところが、周波数変化の可能な範囲が狭いという問題が
ある。以下、この問題をさらに詳細に説明する。

【０００５】従来の共振回路は、その共振特性が図１７
のようになる。図１７は、従来の高圧放電ランプ点灯装
置に用いられている共振回路の共振特性を示すグラフで
ある。図において、（ａ）はインピーダンス特性、
（ｂ）は位相特性を示し、横軸はいずれも周波数２〜３
ＭＨｚの範囲であり、縦軸は（ａ）がインピーダンス５
〜５０Ωの範囲を、（ｂ）が０°を中心として−１８０
°〜＋１８０°位相の範囲を、それぞれ示している。図
から理解できるように、周波数変化によりインピーダン
スと一緒に位相特性も大きく変化している。そのため、
インピーダンスが遅相領域でほぼ直線的に変化し、か
つ、位相がほぼ一定の範囲は極めて狭い範囲に限定され
る。

【０００６】ところで、ゼロクロススイッチング動作を
行なうＤ級またはＥ級増幅回路を用いて高周波発生装置
を構成すると、スイッチング素子のスイッチング効率が
向上する。しかし、従来の共振回路は、上記のように周
波数変化によりインピーダンスと一緒に位相特性も大き
く変化するため、ゼロクロス動作を行なえる周波数範囲
が極めて狭くなってしまう。その結果、周波数変化の可
能な範囲が狭くなる。したがって、ランプ電力を調節可
能な範囲を実用上必要とするまで確保することができな
い。

【０００７】本発明は、周波数変化によるランプ電力を
調節可能な範囲が比較的広くとれる高圧放電ランプ点灯
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の高圧放
電ランプ点灯装置は、入力端に直流電源が接続し、１．
５ＭＨｚ以上の領域に所定の周波数可変範囲を有する高
周波電圧を出力端に出力する高周波発生装置と；所定の
周波数可変範囲内でインピーダンスがほぼ直線的に変化
し、かつ、位相差がほぼ一定な共振特性を有し、入力端
が高周波発生装置の出力端に接続した複合共振回路と；
複合共振回路の出力により付勢される高圧放電ランプ
と；を具備していることを特徴としている。

【０００９】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００１０】＜高周波発生装置について＞ 高周波発
生装置は、高圧放電ランプを点灯するのに必要な電力を
供給する手段であり、１．５ＭＨｚ以上の周波数領域の
高周波電圧を発生する。この領域では、現在２．２〜３
ＭＨｚおよび１３．５６ＭＨｚが高圧放電ランプ点灯装
置として利用可能であり、点灯回路を小形化、軽量化で
き、安価にすることもできる。また、高周波発生装置
は、出力周波数を変化する周波数可変形であり、その周
波数可変範囲を後述する共振回路の共振特性に応じて広
く設定する範囲内に設定されている。さらに、高周波発
生装置の回路構成は、特段限定されないが、ハーフブリ
ッジ形ＤＣ−ＡＣ変換回路やフルブリッジ形ＤＣ−ＡＣ
変換回路、Ｄ級またはＥ級増幅器などが好適である。こ
れらのＤＣ−ＡＣ変換回路や増幅器は、そのいずれも直
流電源から直流電圧を入力して矩形波の高周波電圧を出
力する。

【００１１】高周波発生装置の高周波出力を所定の周波
数可変範囲で変化させるための回路構成は、特段限定さ
れないので、既知の各種回路手段を用いることができ
る。たとえば、他励形の場合、励振発振器を備えてその
発振周波数を制御するように構成することで、高周波発
生装置の出力周波数を変化させることができる。たとえ
ば、直流電圧−周波数変換形の励振発振器を用いること
により、直流制御電圧の変化で発振周波数を増減させる
ことができる。

【００１２】次に、直流電源について説明する。直流電
源は、整流化直流電源および各種バッテリー電源のいず
れであってもよい。高周波点灯方式は、前述したよう
に、高周波の周波数を変化することで高圧放電ランプの
ランプ電力を制御するので、直流入力電圧を制御するた
めのチョッパ回路を必要としない。しかし、要すれば、
チョッパ回路を含んでいてもよい。

【００１３】＜複合共振回路について＞ 複合共振回
路は、矩形波の高周波電圧を正弦波の高周波電圧に波形
整形する手段であって、複数の共振回路からなる複合化
された構成であり、所定の周波数可変範囲内でインピー
ダンスがほぼ直線的に変化し、かつ、位相差がほぼ一定
な共振特性を有しているものを用いる。インピーダンス
がほぼ直線的に変化することで、高圧放電ランプのラン
プ電力の制御特性が良好になる。なお、「インピーダン
スがほぼ直線的に変化する」とは、概ねにおいて直線と
いえる程度であれば許容され、多少の非直線性があって
も差し支えない。また、位相差がほぼ一定であること
で、ゼロクロススイッチングを維持しやすくなる。な
お、「位相差がほぼ一定である」とは、スイッチング素
子の最高効率が得られる位相に対して±３０°の範囲内
にあることをいう。なお、スイッチング効率をより一層
高くするためには±１０°の範囲が好適である。加え
て、高圧放電ランプが共振特性の遅相領域で作動するよ
うに構成するのがよい。

【００１４】また、複合共振回路は、上記のように複数
の共振回路からなる複合化された構成であるが、複数の
共振回路が常時接続している態様だけでなく、所定の周
波数可変範囲内で周波数の変化に応じて回路に接続して
いる共振回路の定数が変化するように構成された態様を
も含む。たとえば、高周波発生装置と高圧放電ランプの
間に介挿されている共振回路は１つであるが、所定の周
波数可変範囲内で周波数の変化に応じて当該共振回路に
インダクタやコンデンサなどの共振回路素子を付加また
は削減することにより、インダクタンスまたはキャパシ
タンスが変化するように構成することにより、最初に介
挿されていた共振回路とは異なる共振特性を有する共振
回路になるような態様をも含んでいる。なお、回路の切
り替えは半導体スイッチなどを用いて無接点化すること
できる。しかし、要すれば、有接点で切り替える構成で
あってもよい。

【００１５】さらに、複合共振回路は、上述した所要の
共振特性を有していればよく、したがってその具体的な
回路構成については特段限定されない。たとえば、２つ
の共振回路で複合共振回路を構成する場合、第１および
第２の直列共振回路を高周波発生装置の出力端間に並列
接続し、第２の直列共振回路におけるインダクタンスの
少なくとも一部に並列に出力を得るように接続すること
ができる。この場合、第１および第２の直列共振回路の
いずれか一方の共振点が周波数可変範囲の上限よりわず
かに高い周波数であり、他方の共振点が同じく下限より
わずかに低い周波数であるように設定することにより、
位相特性が周波数可変範囲内においてほぼ一定になる。

【００１６】さらにまた、複合共振回路は、インダクタ
やコンデンサなどの受動素子を主体に構成することがで
きる。

【００１７】＜高圧放電ランプについて＞ 高圧放電
ランプは、オーバーヘッドプロジェクタや自動車前照灯
などの用途に用いられるような内容積０．１ｃｃ以下の
小形の高圧放電ランプに好適であるが、これより内容積
の大きな高圧放電ランプであっても良好に点灯すること
ができる。また、用いる放電媒体の相違は、本質的に問
題ではなく、したがって水銀ランプおよびメタルハライ
ドランプなどを点灯するように構成することができる。

【００１８】＜本発明のその他の構成について＞ 本
発明の必須構成要件ではないが、以下の構成を所望によ
り付加することができる。

【００１９】１．始動回路 始動回路は、高圧放電ラ
ンプに対して、その始動時に一時的に高電圧を印加する
ことで放電媒体を絶縁破壊して始動させる手段であり、
高電圧として高電圧パルス電圧を発生する構成および高
圧直流電圧を発生する構成のいずれであってもよい。ま
た、共振回路および高圧放電ランプの間に介在して始動
用高電圧を高周波電圧に重畳するように構成してもよい
し、高周波発生装置と並列的に接続する構成であっても
よい。

【００２０】始動用高電圧を高圧直流電圧により形成す
る場合、高周波発生装置の高周波出力あるいは別に設け
た直流電源または交流電源の電圧を多倍電圧整流するこ
とにより、比較的簡単に所望電圧まで昇圧することがで
きる。この場合、始動回路は、高周波発生装置の高周波
出力電圧あるいは別に設けた直流電源または交流電源の
出力電圧で作動する弛張発振回路と、その出力を昇圧す
る昇圧トランスと、その昇圧電圧を整流する多倍電圧整
流回路とで構成することができる。

【００２１】したがって、多倍電圧整流の始動回路は、
これを高周波交流電圧で作動させる場合、弛張発振回路
に入力される高周波電圧が半波整流されるとともに、弛
張発振回路を構成するサイダックなどのスイッチ素子の
作動電圧を超える波高値の電圧部分だけが倍電圧整流さ
れて高圧直流電圧の形成に寄与することになる。その結
果、得られる直流高電圧の波高値が小さくなる。

【００２２】そこで、始動信号によりオンするスイッチ
回路を経由して直流電源電圧で直接弛張発振回路を駆動
するようにすれば、弛張発振回路の動作効率が向上して
所望の値の始動直流高電圧を得ることができる。

【００２３】２．ちらつき防止回路 ちらつき防止回
路は、高周波発生装置から高圧放電ランプに供給する高
周波電力に周期的なパルス状高電力を重畳させることに
より、高圧放電ランプの明るさのちらつきを防止する回
路手段である。なお、パルス状高電力を重畳させる周期
は、数十ないし数百Ｈｚ以下の低周波が好適である。こ
のちらつき防止回路を付加することにより、高圧放電ラ
ンプに高周波電力に周期的なパルス状高電力が供給され
て、明るさのちらつきが低減する。

【００２４】高周波発生装置から周期的なパルス状高電
力を出力させるための回路構成は自由であるが、たとえ
ば高周波発生装置の周波数制御部の直流電圧−周波数変
換回路の直流制御入力端に入力する直流制御信号を周期
的に短絡続する回路手段を介挿することにより実現する
ことが可能になる。

【００２５】＜本発明の作用について＞ 本発明にお
いては、高周波発生装置から周波数１．５ＭＨｚ以上の
矩形波の高周波電圧が出力され、複合共振回路において
波形整形されて正弦波の高周波電圧となって高圧放電ラ
ンプに印加される。そして、複合共振回路は、所定の周
波数可変範囲内において、インピーダンスがほぼ直線的
に変化するので、高周波発生装置の出力周波数を変化さ
せることによって、高圧放電ランプに投入されるランプ
電力を比例的に調節することができる。また、その間位
相の変化が少ないので、スイッチング効率の高いスイッ
チングを持続することができる。このため、高圧放電ラ
ンプの定電力制御や調光を円滑に、しかも、スイッチン
グ効率の高い状態の下で良好に行なうことができる。

【００２６】したがって、本発明によれば、ランプ電力
調整範囲が広いとともに、回路構成が比較的簡単で、回
路効率が高く、小形化、軽量化され、信頼性が高くて、
しかも、複合共振回路は従来から用いられている共振回
路に多少の回路素子を付加するだけで構成できるので、
安価な高圧放電ランプ点灯装置が得られる。

【００２７】請求項２の発明の高圧放電ランプ点灯装置
は、入力端に直流電源が接続し、１．５ＭＨｚ以上の領
域に所定の周波数可変範囲を有する高周波電圧を出力端
に出力する高周波発生装置と；所定の周波数可変範囲内
でインピーダンスがほぼ直線的に変化し、かつ、位相差
がほぼ一定な共振特性を有し、入力端が高周波発生装置
の出力端に接続した複合共振回路と；入力端が複合共振
回路の出力端に接続した位相反転回路と；入力端が位相
反転回路の出力端に接続して入力端の電圧が所定値より
高いときにのみ作動して始動用高電圧を発生する始動回
路と；始動回路が発生した始動電圧が印加されるととも
に、複合共振回路の出力により付勢される高圧放電ラン
プと；を具備していることを特徴としている。

【００２８】本発明は、複合共振回路と高圧放電ランプ
との間に始動回路を介在させるのに好適な高圧放電ラン
プ点灯装置の構成を規定している。

【００２９】すなわち、始動回路は、入力端の電圧が所
定値より高いときにのみ作動して始動用高電圧を発生す
る構成なので、回路構成が簡単で、制御が容易になる利
点があるが、複合共振回路と高圧放電ランプとの間に直
接介在させると、問題がある。すなわち、複合共振回路
の出力端で位相が１８０°回転するため、始動用電圧と
共振出力電圧とが相殺され、高圧放電ランプに印加され
る電圧がその分低下する。

【００３０】位相反転回路は、その具体的な回路構成が
特段限定されないが、たとえば線路に直列接続したイン
ダクタンスの前後位置において線路に並列的に接続した
一対のキャパシタンスにより構成されたπ形回路やイン
ダクタンスまたはキャパシタンスを所要に接続した構
成、さらには１／４λ長線路などを適宜用いることがで
きる。しかし、後者は、動作周波数が低い場合に線路長
が甚だ長くなるのに対して、前者はそのような制限はな
い。

【００３１】そうして、本発明においては、複合共振回
路の共振出力電圧の位相が位相反転回路により反転され
るので、始動用高電圧と共振出力電圧と同極性になるた
め、これらを加算して高圧放電ランプに効果的に印加す
ることが可能になる。したがって、本発明によれば、ラ
ンプ電力調整範囲が広いとともに、回路構成が比較的簡
単で、回路効率が高く、小形化、軽量化され、信頼性が
高くて、しかも、複合共振回路は従来から用いられてい
る共振回路に多少の回路素子を付加するだけで構成でき
るとともに、始動回路の回路構成が比較的簡単になるの
で、安価な高圧放電ランプ点灯装置が得られる。

【００３２】請求項３の発明の高圧放電ランプ点灯装置
は、請求項１または２記載の高圧放電ランプ点灯装置に
おいて、複合共振回路は、入力端、両端が入力端に接続
した第１の直列共振回路、第１の直列共振回路に並列接
続した第２の直列共振回路および第２の共振回路を構成
するインダクタンスの少なくとも一部に接続した出力端
を備えて構成されていることを特徴としている。

【００３３】本発明は、複合共振回路の好適な構成を規
定している。

【００３４】すなわち、複合共振回路は、高周波発生装
置の高周波出力端に並列接続している第１および第２の
直列共振回路を備えている。そして、第２の共振回路に
おけるインダクタンスの少なくとも一部の両端間に得ら
れる電圧を出力電圧として出力する。この回路構成にお
いて、所定の周波数可変範囲内でインピーダンスが直線
的に変化するとともに、位相がほぼ一定であるようにす
るには、第１および第２の直列共振回路のいずれか一方
の共振点を所定の周波数可変範囲の上限よりわずかに高
い周波数に設定し、かつ、他方の共振点を所定の周波数
範囲の下限よりわずかに低い周波数に設定するのがよ
い。なお、第２のキャパシタンスが線路に直列に挿入さ
れるので、直流カットコンデンサを別に接続する必要が
ない。しかし、要すれば、別に直流カットコンデンサを
用いることができる。

【００３５】そうして、本発明においては、複合共振回
路の回路構成が簡単であり、高圧放電ランプ点灯装置を
より一層安価にすることができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００３７】図１ないし図７は、請求項１に規定する本
発明の第１の実施形態を示し、図１は全体の回路ブロッ
ク図、図２は直流電源および高周波発生装置の回路図、
図３は複合共振回路の回路図、図４は主として始動回路
を示す回路図、図５は複合共振回路の共振特性であるイ
ンピーダンス特性および位相特性を示すグラフ、図６は
同じく第１の直列共振回路の共振特性であるインピーダ
ンス特性および位相特性を示すグラフ、図７は第２の直
列共振回路の共振特性であるインピーダンス特性および
位相特性を示すグラフである。各図において、高圧放電
ランプ点灯装置は、直流電源ＤＣ、高周波発生装置ＨＦ
Ｇ、複合共振回路ＣＲＣ、始動信号発生回路ＳＳＧ、始
動回路ＳＴおよび高圧放電ランプＨＰＤＬからなる。

【００３８】直流電源ＤＣは、図２に示すように、低周
波交流電源ＡＳおよび全波整流回路ＦＲＣからなる。低
周波交流電源ＡＳは、商用交流電源である。全波整流回
路ＦＲＣは、低周波交流電圧を整流して直流電圧を出力
する。なお、要すれば、平滑化手段を全波整流回路ＦＲ
Ｃの出力端に接続することができる。

【００３９】高周波発生装置ＨＦＧは、高周波ノイズフ
ィルタＮＦおよびハーフブリッジ形インバータＨＢＩか
らなる。高周波ノイズフィルタＮＦは、線路に直列に挿
入された一対のインダクタＬ１、Ｌ２およびこれらの前
後において線路に並列的に接続された一対のコンデンサ
Ｃ１、Ｃ２からなり、直流電源ＤＣおよびハーフブリッ
ジ形インバータＨＢＩの間に介在して、ハーフブリッジ
形インバータＨＢＩから直流電源ＤＣ側へ高周波ノイズ
が流出するのを阻止する。ハーフブリッジ形インバータ
ＨＢＩは、図２に示すように、第１および第２のスイッ
チング素子Ｑ１、Ｑ２、コンデンサＣ３、Ｃ４、ドライ
ブ回路ＧＤＣおよび出力端ｔ１からなる。第１および第
２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、Ｎ形ＭＯＳＦＥＴ
からなり、順方向に直列接続し、高周波ノイズフィルタ
ＮＦを経由して直流電源ＤＣの出力端間に接続する。コ
ンデンサＣ３は、第１のスイッチング素子Ｑ１に並列接
続している。コンデンサＣ４は、第２のスイッチング素
子Ｑ２に並列接続している。ドライブ回路ＧＤＣは、周
波数可変形ドライブ信号発振器ＯＳＣ１およびドライブ
信号変圧器ＤＳＴを含み、第１および第２のスイッチン
グ素子Ｑ１、Ｑ２のゲート−ソース間にそれぞれ位相が
反転したドライブ信号を印加することにより、これらを
交互にオン、オフ制御する。出力端ｔ１は、第２のスイ
ッチング素子Ｑ２の両端から高周波出力を得るように接
続している。そうして、出力端ｔ１および接地間に矩形
波の高周波出力電圧が得られる。

【００４０】複合共振回路ＣＲＣは、図３に示すよう
に、入力端ｔ２、第１および第２の直列共振回路ＳＲＣ
１、ＳＲＣ２および出力端ｔ３からなる。入力端ｔ２
は、高周波発生装置ＨＦＧの高周波出力端ｔ１に接続す
る。第１および第２の直列共振回路ＳＲＣ１、ＳＲＣ２
は、高周波発生装置ＨＦＧの出力端ｔ１および接地間に
並列接続している。第１の直列共振回路ＳＲＣ１は、イ
ンダクタＬ３およびコンデンサＣ５を直列接続してな
る。第２の直列共振回路ＳＲＣ２は、インダクタＬ４お
よびコンデンサＣ６を直列接続してなる。出力端ｔ３
は、第２の直列共振回路ＳＲＣ２のインダクタＬ４およ
びコンデンサＣ６の接続部に接続している。したがっ
て、出力端ｔ４および接地間に複合共振回路ＣＲＣの波
形整形出力が得られる。

【００４１】始動信号発生回路ＳＳＧは、図４に示すよ
うに、高圧放電ランプＨＰＤＬの始動時に始動信号を発
生して後述する始動回路ＳＴに送出し、高圧放電ランプ
ＨＰＤＬが点灯すると始動信号の発生を停止する。

【００４２】始動回路ＳＴは、スイッチ素子Ｑ３、弛張
発振回路ＯＳＣ２および倍電圧整流回路ＭＲＣからな
り、直流電源ＤＣから付勢される。スイッチ素子Ｑ３
は、始動信号発生回路ＳＳＧから出力される始動信号の
有無によりオン、オフ動作し、直流電源ＤＣと弛張発振
回路ＯＳＣ２との間に直列に介在している。弛張発振回
路ＯＳＣ２は、ダイオードＤ１、抵抗器Ｒ１およびコン
デンサＣ７からなる直列回路と、コンデンサＣ７に並列
接続したＳＳＳおよびパルストランスＰＴの１次巻線か
らなる直列回路とからなる。倍電圧整流回路ＭＲＣは、
パルストランスＰＴの２次巻線間にコンデンサＣp1、Ｃ
p2、Ｃp3〜ＣpnおよびダイオードＤp1、Ｄp2、Ｄp3〜Ｄ
pnからなる直列回路の複数組を各直列回路の整流電圧が
順次加算されるような極性に多段階に縦続接続してい
る。そして、倍電圧整流回路ＭＲＣの出力端は、高圧放
電ランプＨＰＤＬの両端間に複合共振回路ＣＲＣの出力
端と並列するように接続する。

【００４３】高圧放電ランプＨＰＤＬは、たとえば小形
のメタルハライドランプからなり、複合共振回路ＣＲＣ
の出力端に接続する。

【００４４】そうして、以上説明したように接続して構
成された高圧放電ランプ点灯装置は、その複合共振回路
ＣＲＣによって矩形波の高周波電圧の波形が整形されて
正弦波になり、高圧放電ランプＨＰＤＬを点灯する。そ
して、複合共振回路ＣＲＣは、その共振特性が図５に示
すようになっている。すなわち、（ａ）に示すインピー
ダンス特性が２．０８〜２．７８ＭＨｚまでほぼ直線的
に変化し、また（ｂ）に示す位相特性においてはその間
位相がほぼ一定になる。したがって、０．７ＭＨｚの周
波数範囲にわたって周波数を変化させても、位相変化が
殆ど生じない。そのため、高圧放電ランプＨＰＤＬをス
イッチング効率の高い位相４０°付近において定電力制
御または調光制御を円滑に、しかも、高回路効率の下で
行なうことが可能になる。なお、図６は複合共振回路Ｃ
ＲＣにおける第１の直列共振回路ＳＲＣ１の共振特性で
あるインピーダンス特性および位相特性、図７は同じく
第２の直列共振回路ＳＲＣ２の共振特性であるインピー
ダンス特性および位相特性、をそれぞれ示している。

【００４５】また、始動回路ＳＴは、高圧放電ランプＨ
ＰＤＬの始動時に始動信号発生回路ＳＳＧから始動信号
が発生して、そのスイッチ素子Ｑ３がオンするので、直
流電源ＤＣの直流出力電圧により弛張発振回路ＯＳＣ２
が発振して、パルストランスＰＴの２次巻線の両端にパ
ルス電圧が昇圧される。

【００４６】図８ないし図１０は、本発明の高圧放電ラ
ンプ点灯装置の第２の実施形態を示し、図８は複合共振
回路の回路図、図９は同じく第１の変形例の回路図、図
１０は第２の変形例の回路図である。各図において、図
３と同一部分については同一符号を付して説明は省略す
る。本実施形態は、そのいずれも所定の周波数可変範囲
内で周波数の変化に応じて回路に接続している共振回路
の定数が変化するように構成された態様である。

【００４７】図８に示す複合共振回路ＳＲＣは、第１の
直列共振回路ＳＲＣ１のコンデンサＣ５と並列にスイッ
チＳＷ１およびコンデンサＣ８からなる直列回路を接続
して構成されている。なお、第１の直列共振回路ＳＲＣ
１に直列接続したコンデンサＣ９は、直流カットコンデ
ンサである。

【００４８】そうして、本実施形態においては、共振回
路が第１の直列共振回路ＳＲＣ１だけである点で図１６
に示す従来の共振回路と同一である。しかし、スイッチ
ＳＷ１のオン、オフに応じてコンデンサＣ９のキャパシ
タンスが増減するので、共振周波数が変化する。すなわ
ち、コンデンサＣ９がコンデンサＣ８に並列接続するこ
とにより、共振周波数が低下する。そのため、所定の周
波数可変範囲内の相対的に低周波領域において利用され
る。反対に、スイッチＳＷ１をオフしたときは、共振周
波数が相対的に高くなるので、所定の周波数可変範囲内
の相対的に高周波領域において利用される。

【００４９】図９に示す第１の変形例は、その複合共振
回路ＳＲＣが図８のスイッチＳＷ１をＭＯＳＦＥＴから
なる無接点スイッチＱ４に代替している点で異なる。本
変形例においては、無接点スイッチＱ４がドレインーソ
ース間のキャパシタンスＣossを有しているので、回路
設計に考慮する必要がある。

【００５０】図１０に示す第２の変形例は、その複合共
振回路ＳＲＣが図９のコンデンサＣ９をインダクタＬ５
に代替している点で異なる。本変形例においては、無接
点スイッチＱ４がオフ状態のときに、そのドレイン−ソ
ース間のキャパシタンスＣossとインダクタＬ５のイン
ダクタンスとが第２の直列回路ＳＲＣ２を形成するとと
もに、無接点スイッチＱ４がオン状態のときには、イン
ダクタＬ５のインダクタンスがコンデンサＣ５に並列接
続する。

【００５１】図１１ないし図１３は、請求項２に規定す
る本発明の第２の実施形態を示し、図１１は全体の回路
ブロック図、図１２は位相反転回路の回路図、図１３は
主として始動回路を示す回路図である。各図において、
図１ないし図４と同一部分については同一符号を付して
説明は省略する。本実施形態は、主として位相反転回路
ＰＲＣを具備している点で異なる。

【００５２】すなわち、位相反転回路ＰＲＣは、図１２
に示すように、入力端ｔ４、インダクタンスＬ６、キャ
パシタンスＣ１０９、Ｃ１１および出力端ｔ５からな
る。入力端ｔ４は、複合共振回路ＣＲＣの出力端ｔ３に
接続する。インダクタンスＬ６は、入力端ｔ４および出
力端ｔ５の間に直列接続されている。キャパシタンスＣ
９は、入力端ｔ４およびインダクタンスＬ６の接続点と
接地との間に接続している。キャパシタンスＣ１０は、
インダクタンスＬ６および出力端ｔ５の接続点と接地と
の間に接続している。

【００５３】始動回路ＳＴは、位相反転回路ＰＲＣが配
設されている関係で、位相反転回路ＰＲＣおよび高圧放
電ランプＨＰＤＬの間に介在するように縦続接続してい
る。すなわち、入力端ｔ６が位相反転回路ＰＲＣの出力
端ｔ5に接続して位相反転回路ＰＲＣの出力電圧が弛張
発振回路ＯＳＣ２に入力される。また、位相反転回路Ｐ
ＲＣの出力電圧は、同時に高周波バイパスコンデンサＣ
１２を介して直接出力端ｔ７を経由して高圧放電ランプ
ＨＰＤＬに印加されるように接続している。さらに、倍
電圧整流回路ＭＲＣの出力電圧が位相反転回路ＰＲＣの
出力電圧に重畳されるように接続している。

【００５４】図１４および図１５は、請求項１および２
に規定する本発明の高圧放電ランプ点灯装置における高
周波発生装置の他の実施形態を示し、図１４は周波数可
変形ドライブ信号発振器の回路図、図１５は各部の電
圧、周波数および電力波形図である。本実施形態は、高
圧放電ランプＨＰＤＬに投入される電力を周期的にパル
ス状に増加するように構成している。すなわち、周波数
可変形ドライブ信号発振器ＯＳＣ１は、直流電圧−周波
数変換回路を主体として構成されていて、直流電圧が制
御入力して、その直流電圧レベルに応じた周波数で発振
してドライブ信号を形成する。そして、形成されたドラ
イブ信号は、適宜増幅されて図２におけるドライブ信号
変圧器ＤＳＴを駆動するように構成される。

【００５５】また、周波数可変形ドライブ信号発振器Ｏ
ＳＣ１は、その制御入力端に周期的短絡回路ＰＳＣが接
続している。周期的短絡回路ＰＳＣは、スイッチ素子Ｑ
５、抵抗器Ｒ２およびコンデンサＣ１３からなる。スイ
ッチ素子Ｑ５は、周波数可変形ドライブ信号発振器ＯＳ
Ｃ１への入力電圧を周期的に短絡するように接続してい
る。抵抗器Ｒ２およびコンデンサＣ１３は、積分回路を
形成していて、スイッチ素子Ｑ４によって周期的に短絡
された直流電圧を積分するように接続している。そし
て、その積分電圧が周波数可変形ドライブ信号発振器Ｏ
ＳＣ１に制御入力する。

【００５６】図１５において、（ａ）は直流制御電源電
圧、（ｂ）はスイッチ素子Ｑ５の制御信号、（ｃ）は周
波数可変形ドライブ信号発振器ＯＳＣ１の制御入力電
圧、（ｄ）は周波数可変形ドライブ信号発振器ＯＳＣ１
の出力周波数、（ｅ）は高圧放電ランプＨＰＤＬの入力
電力、をそれぞれ示す。図から明らかなように、周期的
短絡回路ＰＳＣを上記のように配設することにより、周
波数可変形ドライブ信号発振器ＯＳＣ１に対する直流制
御電圧が周期的に短絡されてから緩やかに回復すること
で、周波数可変形ドライブ信号発振器ＯＳＣ１の出力の
周波数が周期的に低減するために、高圧放電ランプＨＰ
ＤＬに投入されるランプ電力が周期的にパルス状に増大
する。

【００５７】

【発明の効果】請求項１ないし３の各発明によれば、
１．５ＭＨｚ以上の領域に所定の周波数可変範囲を有す
る高周波電圧を出力端に出力する高周波発生装置と、所
定の周波数可変範囲内でインピーダンスがほぼ直線的に
変化しかつ位相差がほぼ一定な共振特性を有し入力端が
高周波発生装置の出力端に接続した複合共振回路と、複
合共振回路の出力により付勢される高圧放電ランプとを
具備していることにより、周波数変化によるランプ電力
を調節可能な範囲が比較的広くとれるとともに、回路構
成が比較的簡単で、回路効率が高く、小形化、軽量化さ
れ、信頼性が高くて、しかも、複合共振回路は従来から
用いられている共振回路に多少の回路素子を付加するだ
けで構成できるので、安価な高圧放電ランプ点灯装置を
提供することができる。

【００５８】請求項２の発明によれば、加えて入力端が
複合共振回路の出力端に接続した位相反転回路と、入力
端が位相反転回路の出力端に接続して入力端の電圧が所
定値より高いときにのみ作動して始動用高電圧を発生す
る始動回路とを具備していることにより、位相反転回路
により始動用高電圧と共振出力電圧と同極性になるた
め、これらを加算して高圧放電ランプに効果的に印加す
ることが可能になる高圧放電ランプ点灯装置を提供する
ことができる。

【００５９】請求項３の発明によれば、複合共振回路が
入力端、第１の直列共振回路、第２の直列共振回路およ
び第２の共振回路を構成するインダクタンスの少なくと
も一部に接続した出力端を備えて構成されていることに
より、複合共振回路の回路構成が簡単で、安価な高圧放
電ランプ点灯装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に規定する本発明の第１の実施形態に
おける全体の回路ブロック図

【図２】同じく直流電源および高周波発生装置の回路図

【図３】同じく複合共振回路の回路

【図４】同じく主として始動回路を示す回路図

【図５】同じく複合共振回路の共振特性であるインピー
ダンス特性および位相特性を示すグラフ

【図６】同じく第１の直列共振回路の共振特性であるイ
ンピーダンス特性および位相特性を示すグラフ

【図７】第２の直列共振回路の共振特性であるインピー
ダンス特性および位相特性を示すグラフ

【図８】本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第２の実施
形態を示す複合共振回路の回路図

【図９】同じく第１の変形例の回路図

【図１０】同じく第２の変形例の回路図

【図１１】請求項２に規定する本発明の第２の実施形態
を示す全体の回路ブロック図

【図１２】同じく位相反転回路の回路図

【図１３】同じく主として始動回路を示す回路図

【図１４】本発明の高圧放電ランプ点灯装置における高
周波発生装置の他の実施形態を示す周波数可変形ドライ
ブ信号発振器の回路図

【図１５】同じく各部の電圧、電力波形図

【図１６】従来の高圧放電ランプ点灯装置に用いられて
いる共振回路の回路図

【図１７】従来の高圧放電ランプ点灯装置に用いられて
いる共振回路の共振特性であるインピーダンス特性およ
び位相特性を示すグラフ

【符号の説明】

ＣＲＣ…複合共振回路、ＤＣ…直流電源、ＨＦＧ…高周
波発生装置、ＨＰＤＬ…高圧放電ランプ、ＳＳＧ…始動
信号発生回路、ＳＴ…始動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K072 AA12 AA13 AC02 AC11 BA03 CA16 CB07 DD04 DD06 FA05 GA03 GB12 GC04 HA05 HA06 3K083 AA61 AA85 AA92 BA05 BA25 BA53 BC16 BC43 BE00 CA33 3K098 CC24 CC41 CC70 DD06 DD22 DD36 EE11 EE14 EE17 EE20 GG02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力端に直流電源が接続し、１．５ＭＨｚ
   以上の領域に所定の周波数可変範囲を有する高周波電圧
   を出力端に出力する高周波発生装置と；所定の周波数可
   変範囲内でインピーダンスがほぼ直線的に変化し、か
   つ、位相差がほぼ一定な共振特性を有し、入力端が高周
   波発生装置の出力端に接続した複合共振回路と；複合共
   振回路の出力により付勢される高圧放電ランプと；を具
   備していることを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
2. 【請求項２】入力端に直流電源が接続し、１．５ＭＨｚ
   以上の領域に所定の周波数可変範囲を有する高周波電圧
   を出力端に出力する高周波発生装置と；所定の周波数可
   変範囲内でインピーダンスがほぼ直線的に変化し、か
   つ、位相差がほぼ一定な共振特性を有し、入力端が高周
   波発生装置の出力端に接続した複合共振回路と；入力端
   が複合共振回路の出力端に接続した位相反転回路と；入
   力端が位相反転回路の出力端に接続して入力端の電圧が
   所定値より高いときにのみ作動して始動用高電圧を発生
   する始動回路と；始動回路から発生した始動電圧が印加
   されるとともに、複合共振回路の出力により付勢される
   高圧放電ランプと；を具備していることを特徴とする高
   圧放電ランプ点灯装置。
3. 【請求項３】複合共振回路は、入力端、両端が入力端に
   接続した第１の直列共振回路、第１の直列共振回路に並
   列接続した第２の直列共振回路および第２の共振回路を
   構成するインダクタンスの少なくとも一部に接続した出
   力端を備えて構成されていることを特徴とする請求項１
   または２記載の高圧放電ランプ点灯装置。