JP2005004972A - Discharge lamp lighting device - Google Patents

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JP2005004972A JP2003163720A JP2003163720A JP2005004972A JP 2005004972 A JP2005004972 A JP 2005004972A JP 2003163720 A JP2003163720 A JP 2003163720A JP 2003163720 A JP2003163720 A JP 2003163720A JP 2005004972 A JP2005004972 A JP 2005004972A
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discharge lamp
voltage
circuit
lighting device
load
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Toru Abe
徹 阿部
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Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge lamp lighting device which can generate a high voltage pulse necessary for starting the discharge lamp without using a high withstand voltage diode, a film capacitor with large current resistance, and furthermore a self arc-extinguishing switching means and which is of small size and low cost. <P>SOLUTION: This is a discharge lamp lighting device which is constructed of a DC power supply, a DC-DC converter circuit for controlling supply power to the discharge lamp of a load by stepping up or stepping down the DC power supply, an inverter circuit for converting the stepped up or stepped down DC voltage into AC voltage and supplying it to the discharge lamp of the load, and an ignitor circuit for impressing a high voltage pulse at the starting of the discharge lamp of the load. The ignitor circuit consists of a flyback voltage generating circuit that has a pulse transformer and an active switching means with a power input of the DC power supply. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、プロジェクタ、照明などに用いられる高輝度放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6に従来の放電灯点灯装置の回路構成を示す。図中のEは車載バッテリーなどからなる直流電源である。1は、直流電源Eを昇圧あるいは降圧し、負荷である放電灯DLへの供給電力を制御するDC−DCコンバータ回路であり、スイッチ手段Q1とトランスT1、ダイオードD1及びコンデンサC1から構成されている。2は直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ回路であり、スイッチ手段Q2〜Q5のフルブリッジ回路で構成されている。3は負荷である放電灯DLの起動に必要な高圧パルスを発生するイグナイタ回路である。このイグナイタ回路3は、充電回路31とパルス発生回路32とからなり、充電回路31は倍電圧整流用のダイオードD2,D3とコンデンサC2,C3及び充電電流制限用の抵抗R1とから構成されている。また、パルス発生回路32はパルストランスT2と自己消弧型スイッチ手段X1とからなる。
【0003】
図7に従来のイグナイタ回路3の動作波形を示す。イグナイタ回路3の充電回路31は倍電圧整流回路で構成されており、イグナイタ回路3の入力電圧V2の極性が交番するときに充電電流IRが流れる。コンデンサC2の電圧をVC2、コンデンサC3の電圧をVC3とすると、図9のコンデンサ充電電圧VC2+VC3のように充電され、そして、その充電電圧が所定電圧まで充電されると、自己消弧型スイッチ手段X1(図中はサイリスタであるが、トライアック、放電ギャップでも可)がオンして、パルストランスT2を介してパルス電圧を発生させる。パルス電圧発生により放電灯DLが起動すると、インバータ出力電圧V2が低下してイグナイタ回路3は停止するが、放電灯DLが起動しないと、インバータ出力電圧V2は低下せず、再び充電電流IRが流れる。
【0004】
他の従来技術としては、イグナイタにインダクタとスイッチング素子(回路記号はMOS−FET)を用いたものや、イグナイタ回路にパルストランスとスイッチング素子(回路記号はサイリスタ)を用いたものが開示されている(例えば、特許文献1、2)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−352978号公報(第4頁、図1)
【特許文献2】
特開2000−340374号公報(第3頁、図1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図6の放電灯点灯装置のイグナイタ回路3では、ダイオードD2、D3は高耐圧ダイオードであり、コンデンサC2、C3は大パルス電流に耐えられるフィルムコンデンサである。これらの部品は比較的大型形状であるため、イグナイタ回路3の小型化は難しいという課題があった。
【0007】
また、主スイッチである自己消弧型スイッチ手段X1をオフにするには、保持電流IH以下にする必要があるが、例えば車載用ではエンジンの発熱や外気温の上昇により、放電灯点灯装置も高温状態に置かれることが多く、図8に示す様に保持電流IHは高温で低い値となる。自己消弧型スイッチ手段X1をオフにするには、充電電流IRのピーク値が保持電流IHより小さくなるように回路設計しなければならず、使用温度範囲を考慮すると充電電流IRは抑えられ、コンデンサC2、C3の充電時間が長くなるという課題もあった。
【0008】
本発明が解決しようとする課題は、高耐圧ダイオード、耐大電流のフィルムコンデンサ、さらに回路設計面での制約が多い自己消弧型スイッチ手段を用いずに放電灯の起動に必要なパルス電圧が発生でき、小型で低コストの放電灯点灯装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(1) 本発明の放電灯点灯装置は、直流電源を昇圧あるいは降圧して負荷である放電灯への供給電力を制御するDC−DCコンバータ回路と、昇圧あるいは降圧された直流電圧を交流電圧に変換して負荷である放電灯に供給するインバータ回路と、負荷である放電灯の起動時高圧パルスを印加するイグナイタ回路を備える放電灯点灯装置であって、
前記イグナイタ回路は、直流電源を入力とし、パルストランスと能動スイッチ手段を備えたフライバック電圧発生回路を構成することを特徴とする。
【0010】
(2) 本発明の他の放電灯点灯装置は、直流電源を昇圧あるいは降圧して負荷である放電灯への供給電力を制御するDC−DCコンバータ回路と、昇圧あるいは降圧された直流電圧を交流電圧に変換して負荷である放電灯に供給するインバータ回路と、負荷である放電灯の起動時高圧パルスを印加するイグナイタ回路を備える放電灯点灯装置であって、
前記イグナイタ回路は、前記インバータ回路の出力を整流した直流電圧を入力とし、パルストランスと能動スイッチ手段を備えたフライバック電圧発生回路を構成することを特徴とする。
【0011】
(3) 本発明の他の放電灯点灯装置は、直流電源を交流電圧に変換して負荷である放電灯に供給するインバータ回路と、負荷である放電灯の起動時高圧パルスを印加するイグナイタ回路を備える放電灯点灯装置であって、
前記イグナイタ回路は、前記直流電源を入力とし、パルストランスと能動スイッチ手段を備えたフライバック電圧発生回路を構成することを特徴とする。
【0012】
(4) 本発明の他の放電灯点灯装置は、直流電源を昇圧して負荷である放電灯への供給電力を制御するDC−DCコンバータ回路と、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して負荷である放電灯に供給するインバータ回路と、負荷である放電灯の起動時高圧パルスを印加するイグナイタ回路を備える放電灯点灯装置であって、
前記イグナイタ回路は、前記昇圧された直流電圧を入力とし、パルストランスと能動スイッチ手段を備えたフライバック電圧発生回路を構成することを特徴とする。
【0013】
(5) 上記の(1)〜(4)のいずれかの放電灯点灯装置において、前記能動スイッチ手段として絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを用いることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1に本発明の実施例1の構成を示す。図1で、Eは直流電源であり、車載用バッテリーあるいは商用交流電圧を整流した直流電圧などからなる。直流電源Eを昇圧あるいは降圧し、負荷である放電灯DLへの供給電力を制御するDC−DCコンバータ回路1と、昇圧あるいは降圧された直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ回路2と、フライバック電圧発生回路33よりなるイグナイタ回路3と、駆動・制御回路4とから構成される。
【0015】
図1に示すDC−DCコンバータ回路1の構成について説明する。直流電源Eの正極側はトランスT1の1次巻線の一端に接続される。トランスT1の一次巻線の他端はMOS電界効果型トランジスタ(MOSFET)を用いたスイッチ手段Q1のドレインに接続される。スイッチ手段Q1のソースはグランドGNDに接続されると共に直流電源Eの負極側に接続される。スイッチ手段Q1のゲートはc端子に接続される。トランスT1の二次巻線の一端はグランドGNDに接続されており、他端はダイオードD1のアノードに接続されている。ダイオードD1のカソードは出力コンデンサC1の一端に接続される。出力コンデンサC1の他端はグランドGNDに接続され、その先に電流検出用抵抗R2が接続されている。
【0016】
次にインバータ回路2について説明する。このインバータ回路2は、前述のDC−DCコンバータ回路1の出力V1に、MOSFETよりなる4個のスイッチ手段Q2〜Q5をフルブリッジ接続したものであり、スイッチ手段Q2とQ5がオン、Q3とQ4がオフとなる第1の状態と、スイッチ手段Q2とQ5がオフ、スイッチ手段Q3とQ4がオンとなる第2の状態とが交互に反転するように駆動される。よって、方形波状の交流電圧V2が出力される。
【0017】
次に、イグナイタ回路3を構成するフライバック電圧発生回路33について説明する。フライバック電圧発生回路33は、パルストランスT2の一次巻線と能動型スイッチ手段Q6とが直列に接続され、能動型スイッチ手段Q6のコレクタ・エミッタ間にコンデンサC4とダイオードD4が並列に接続され、ダイオードD4は能動型スイッチ手段Q6の逆方向電流を流す方向に接続されている。パルストランスT2の二次巻線はインバータ回路2の出力と放電灯DLの間に直列に接続されている。能動型スイッチ手段Q6のオン期間には、直流電源EからパルストランスT2の一次巻線に励磁電流が漸増して流れ、励磁エネルギーが蓄えられる。能動型スイッチ手段Q6がオフした瞬間に励磁エネルギーは放出され、巻線間にフライバック電圧を発生する。一次巻線の励磁インダクタンスとコンデンサC4の静電容量(能動スイッチ手段Q6やパルストランスT2の巻線に存在する静電容量も等価の作用をするので含まれる)で決まる共振周期のフライバック電圧が発生する。能動型スイッチ手段Q6のオン期間内に蓄えられた励磁エネルギーが、短時間の共振周期で圧縮された形の電圧波形として現れるので、一次巻線間に生ずるフライバック電圧VF1のピーク値は、直流電源Eの電圧の数十倍以上に容易に昇圧される。さらにフライバック電圧VF1はパルストランスT2の巻線比で昇圧され、二次巻線間にイグナイタ電圧VF2として出力される。
【0018】
次に、駆動・制御回路4について説明する。この駆動・制御回路4は、DC−DCコンバータ回路1、インバータ回路2、フライバック電圧発生回路33の各部位の状態を検出して制御すると共に、スイッチ手段Q1〜Q6の駆動信号を送出する。a端子は直流電源電圧を検出し、b端子はグランドGNDに接続される。d端子はDC−DCコンバータ回路1からインバータ回路2に出力される電流(放電灯電流に相当する)を電流検出用抵抗R2により検出し、e端子はDC−DCコンバータ回路1の出力電圧V1を検出する。k端子はフライバック電圧回路33の能動スイッチ手段Q6のコレクタ電圧(フライバック電圧VF1とは極性が異なるが、振幅は同じ)を検出する。
【0019】
さらに駆動・制御回路4は、放電灯電力が所定の設定電力値と一致するようにDC−DCコンバータ回路1のスイッチ手段Q1の駆動信号をc端子に送出する。さらにf、g、h、iの各端子には4個のスイッチ手段Q2〜Q5の駆動信号を送出される。j端子にはフライバック電圧発生回路33の能動スイッチ手段Q6の駆動信号(所定期間オンとなる信号)が送出される。イグナイタ回路3による放電灯DLの起動の成否は、電流検出用抵抗R2によるインバータ回路2の出力電流検出で判定される。放電灯DLが起動すれば出力電流は増大し、これを検出した時は能動スイッチ手段Qの駆動信号を再送出しない。放電灯DLの起動に失敗した場合は、再度、能動スイッチ手段Q6をオン駆動してイグナイタ電圧VF2を発生させる。放電灯DLの起動失敗が所定回数に達した場合は放電灯点灯装置全体の動作を停止させる。
【0020】
また、能動スイッチ手段Q6を保護するため、k端子による能動スイッチ手段Q6のコレクタ電圧検出が所定値に達した場合は、コンデンサC4と並列にインピーダンス素子(抵抗、コンデンサ)を接続して、コレクタ電圧を低下させる保護動作を行う。他にも図示していないが、能動スイッチ手段Q6のコレクタ電流(またはエミッタ電流)を検出してこれが所定値に達した場合は、直ちに能動スイッチ手段Q6を遮断する保護動作を行うこともある。さらに放電灯DLの起動に失敗し、再度能動スイッチ手段Q6をオン駆動する場合に、この二回目は一回目よりコレクタ電流を増加(励磁エネルギーを増加)させて、イグナイタ電圧VF2を一回目より高電圧にして放電灯DLを起動し易くする方法をとることもある。
【0021】
実施例1の実験を行い、電源電圧Eとして12V、能動型スイッチ手段Q6として900V耐圧、ピーク電流180Aの絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)を用い、昇圧比30倍のパルストランスT2により、ピーク値800Vのフライバック電圧VF1とピーク値24kVのイグナイタ電圧VF2が得られた。放電灯DLとして自動車用メタルハライドランプ(D2バルブ)を接続し、起動点灯できることを確認した。図5に実施例1の能動スイッチ手段Q6の波形を示す。
【0022】
図2に本発明の実施例2の主回路の構成を示す。実施例1と異なる点は、イグナイタ回路3の入力として、インバータ回路2の交流出力V2をダイオードD5とコンデンサC5によって整流・平滑した直流電圧V3を用いたことである。イグナイタ回路3を放電灯DLのソケット部に内装した場合、ソケット部にインバータ回路出力V2のみを供給すれば良く、高電圧部の配線の無い放電灯点灯装置となる。
【0023】
図3に本発明の実施例3の主回路の構成を示す。実施例1と異なる点は、DC−DCコンバータ回路1を省いていることである。直流電源Eとして42Vバッテリーを用い、低いランプ電圧(例えば35V)の放電灯DLを使う場合などに適した構成である。
【0024】
図4に本発明の実施例4の主回路の構成を示す。実施例1と異なる点は、DC−DCコンバータ回路1を昇圧型とし、フライバック電圧発生回路33の入力として、DC−DCコンバータ回路1の昇圧された出力電圧V1を用いたことである。直流電圧V1は直流電源Eに比べて高電圧であるため、パルストランスT2の昇圧比を低く設定できる。
【0025】
既述した実施例の能動スイッチ手段Q6としては、バイボーラトランジスタ、MOSFET、静電誘導型トランジスタ(SIT)などが使用できるが、高耐圧、低飽和電圧の特長をもつ絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)を用いるのが、特に望ましい。IGBTは逆方向ダイオードD4を内蔵したタイプも多種類、市販されているので、実質的にD4を省くことができる。
【0026】
コンデンサC4は、数百ピコFから数十ナノF程度の静電容量であるので、部品形状は小さい。また、能動スイッチ手段Q6やパルストランスT2の巻線に寄生する静電容量もコンデンサC4と同じ作用をするので、実施の状態によってはC4そのものを省くことも可能である。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、イグナイタ回路はパルストランスと能動スイッチ手段とを備えるフライバック電圧発生回路よりなるから、高耐圧ダイオードや耐大電流のフィルムコンデンサ、さらに自己消弧型スイッチ手段を用いずに放電灯の起動に必要な高電圧パルスが発生でき、小型で低コストが可能である。また、イグナイタ回路の入力として、各部位の直流電圧を利用できるので、用途に適した構成が可能である。さらに、能動スイッチ手段のオン期間を制御することで、イグナイタ電圧を可変できるので、各種の放電灯に適合した起動時高電圧パルスを発生できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の回路図である。
【図2】本発明の実施例2の回路図である。
【図3】本発明の実施例3の回路図である。
【図4】本発明の実施例4の回路図である。
【図5】本発明の実施例1の動作説明のための波形図である。
【図6】従来例の回路図である。
【図7】従来例の動作説明のための波形図である。
【図8】従来例の動作説明のための特性図である。
【符号の説明】
E 直流電源、 DL 放電灯、 1 DC−DCコンバータ回路、2 インバータ回路、 3 イグナイタ回路、33 フライバック電圧発生回路、 4 駆動・制御回路、Q1〜Q5 スイッチ手段、 Q6 能動スイッチ手段、X1 自己消弧型スイッチ手段、 T1 トランス、T2 パルストランス、 C4 コンデンサ、 D4 ダイオード
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge lamp lighting device that lights a high-intensity discharge lamp used in automobiles, projectors, lighting, and the like.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 shows a circuit configuration of a conventional discharge lamp lighting device. E in the figure is a direct current power source comprising an in-vehicle battery or the like. Reference numeral 1 denotes a DC-DC converter circuit that steps up or down a DC power supply E and controls power supplied to a discharge lamp DL as a load, and includes a switch means Q1, a transformer T1, a diode D1, and a capacitor C1. . Reference numeral 2 denotes an inverter circuit for converting a DC voltage into an AC voltage, and is composed of a full bridge circuit of switch means Q2 to Q5. Reference numeral 3 denotes an igniter circuit that generates a high-pressure pulse necessary for starting the discharge lamp DL as a load. The igniter circuit 3 includes a charging circuit 31 and a pulse generation circuit 32. The charging circuit 31 includes diodes D2 and D3 for voltage doubler rectification, capacitors C2 and C3, and a resistor R1 for limiting charging current. . The pulse generation circuit 32 includes a pulse transformer T2 and self-extinguishing switch means X1.
[0003]
FIG. 7 shows operation waveforms of the conventional igniter circuit 3. The charging circuit 31 of the igniter circuit 3 is composed of a voltage doubler rectifier circuit, and a charging current IR flows when the polarity of the input voltage V2 of the igniter circuit 3 is alternated. When the voltage of the capacitor C2 is VC2 and the voltage of the capacitor C3 is VC3, the capacitor is charged like the capacitor charging voltage VC2 + VC3 in FIG. 9, and when the charging voltage is charged to a predetermined voltage, the self-extinguishing switch means X1 (In the figure, it is a thyristor, but a triac or a discharge gap is also possible) is turned on to generate a pulse voltage via the pulse transformer T2. When the discharge lamp DL is activated by the generation of the pulse voltage, the inverter output voltage V2 is decreased and the igniter circuit 3 is stopped. However, if the discharge lamp DL is not activated, the inverter output voltage V2 is not decreased and the charging current IR flows again. .
[0004]
As other conventional techniques, those using an inductor and a switching element (circuit symbol is MOS-FET) for the igniter, and those using a pulse transformer and a switching element (circuit symbol is a thyristor) for the igniter circuit are disclosed. (For example, Patent Documents 1 and 2).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-352978 A (page 4, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2000-340374 A (page 3, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the igniter circuit 3 of the discharge lamp lighting device shown in FIG. 6, the diodes D2 and D3 are high voltage diodes, and the capacitors C2 and C3 are film capacitors that can withstand a large pulse current. Since these parts have a relatively large shape, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the igniter circuit 3.
[0007]
In order to turn off the self-extinguishing switch means X1 which is the main switch, it is necessary to make the holding current IH or less. It is often placed in a high temperature state, and the holding current IH has a low value at a high temperature as shown in FIG. In order to turn off the self-extinguishing switch means X1, the circuit must be designed so that the peak value of the charging current IR is smaller than the holding current IH, and the charging current IR is suppressed in consideration of the operating temperature range. There is also a problem that the charging time of the capacitors C2 and C3 becomes long.
[0008]
The problem to be solved by the present invention is that a pulse voltage required for starting a discharge lamp without using a high voltage diode, a large current resistant film capacitor, and a self-extinguishing switch means having many restrictions in circuit design. An object of the present invention is to provide a small and low-cost discharge lamp lighting device that can be generated.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
(1) A discharge lamp lighting device according to the present invention includes a DC-DC converter circuit that controls the power supplied to a discharge lamp that is a load by stepping up or down a DC power supply, and the DC voltage that has been stepped up or down into an AC voltage. A discharge lamp lighting device comprising an inverter circuit for converting and supplying to a discharge lamp as a load, and an igniter circuit for applying a high-pressure pulse at the start of the discharge lamp as a load,
The igniter circuit is characterized in that it forms a flyback voltage generation circuit having a DC power supply as an input and having a pulse transformer and active switch means.
[0010]
(2) Another discharge lamp lighting device according to the present invention includes a DC-DC converter circuit that controls a power supplied to a discharge lamp as a load by stepping up or down a direct current power source, and an alternating current from the boosted or stepped down direct current voltage. A discharge lamp lighting device comprising an inverter circuit that converts the voltage into a discharge lamp that is a load, and an igniter circuit that applies a high-pressure pulse at the start of the discharge lamp that is the load,
The igniter circuit has a DC voltage obtained by rectifying the output of the inverter circuit as an input, and constitutes a flyback voltage generation circuit including a pulse transformer and active switch means.
[0011]
(3) Another discharge lamp lighting device of the present invention includes an inverter circuit that converts a DC power source into an AC voltage and supplies the AC voltage to a discharge lamp that is a load, and an igniter circuit that applies a high-pressure pulse when starting the discharge lamp that is a load. A discharge lamp lighting device comprising:
The igniter circuit includes a flyback voltage generation circuit having the DC power supply as an input and including a pulse transformer and active switch means.
[0012]
(4) Another discharge lamp lighting device of the present invention includes a DC-DC converter circuit that boosts a DC power source to control power supplied to a discharge lamp that is a load, and converts the boosted DC voltage into an AC voltage. A discharge lamp lighting device comprising an inverter circuit for supplying a discharge lamp as a load, and an igniter circuit for applying a high-pressure pulse at the start of the discharge lamp as a load,
The igniter circuit has a flyback voltage generation circuit including a pulse transformer and active switch means, which receives the boosted DC voltage as an input.
[0013]
(5) In the discharge lamp lighting device according to any one of the above (1) to (4), an insulated gate bipolar transistor is used as the active switch means.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows the configuration of Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, E is a direct current power source, which is composed of a vehicle battery or a direct current voltage obtained by rectifying a commercial alternating current voltage. A DC-DC converter circuit 1 that boosts or steps down the DC power supply E and controls power supplied to the discharge lamp DL as a load, an inverter circuit 2 that converts the boosted or stepped-down DC voltage into an AC voltage, and flyback The igniter circuit 3 includes a voltage generation circuit 33 and a drive / control circuit 4.
[0015]
A configuration of the DC-DC converter circuit 1 shown in FIG. 1 will be described. The positive side of the DC power source E is connected to one end of the primary winding of the transformer T1. The other end of the primary winding of the transformer T1 is connected to the drain of the switch means Q1 using a MOS field effect transistor (MOSFET). The source of the switch means Q1 is connected to the ground GND and to the negative electrode side of the DC power supply E. The gate of the switch means Q1 is connected to the c terminal. One end of the secondary winding of the transformer T1 is connected to the ground GND, and the other end is connected to the anode of the diode D1. The cathode of the diode D1 is connected to one end of the output capacitor C1. The other end of the output capacitor C1 is connected to the ground GND, and a current detection resistor R2 is connected to the other end.
[0016]
Next, the inverter circuit 2 will be described. This inverter circuit 2 is obtained by full-bridge connecting four switch means Q2 to Q5 made of MOSFETs to the output V1 of the DC-DC converter circuit 1 described above, the switch means Q2 and Q5 are turned on, and Q3 and Q4 Is driven in such a manner that the first state where the switch means Q2 and Q5 are turned off and the second state where the switch means Q3 and Q4 are turned on are alternately reversed. Therefore, a square wave AC voltage V2 is output.
[0017]
Next, the flyback voltage generation circuit 33 constituting the igniter circuit 3 will be described. In the flyback voltage generation circuit 33, the primary winding of the pulse transformer T2 and the active switch means Q6 are connected in series, and a capacitor C4 and a diode D4 are connected in parallel between the collector and emitter of the active switch means Q6. The diode D4 is connected in the direction in which the reverse current of the active switch means Q6 flows. The secondary winding of the pulse transformer T2 is connected in series between the output of the inverter circuit 2 and the discharge lamp DL. During the ON period of the active switch means Q6, the excitation current gradually increases from the DC power source E to the primary winding of the pulse transformer T2, and the excitation energy is stored. Excitation energy is released at the moment when the active switch means Q6 is turned off, and a flyback voltage is generated between the windings. A flyback voltage having a resonance period determined by the exciting inductance of the primary winding and the capacitance of the capacitor C4 (the capacitance existing in the winding of the active switch means Q6 and the pulse transformer T2 also includes an equivalent action) appear. Since the excitation energy stored in the ON period of the active switch means Q6 appears as a voltage waveform compressed in a short resonance period, the peak value of the flyback voltage VF1 generated between the primary windings is DC The voltage is easily boosted to several tens of times the voltage of the power supply E. Further, the flyback voltage VF1 is boosted by the winding ratio of the pulse transformer T2, and is output as an igniter voltage VF2 between the secondary windings.
[0018]
Next, the drive / control circuit 4 will be described. The drive / control circuit 4 detects and controls the state of each part of the DC-DC converter circuit 1, the inverter circuit 2, and the flyback voltage generation circuit 33, and sends out drive signals for the switch means Q1 to Q6. The a terminal detects the DC power supply voltage, and the b terminal is connected to the ground GND. The d terminal detects the current (corresponding to the discharge lamp current) output from the DC-DC converter circuit 1 to the inverter circuit 2 by the current detection resistor R2, and the e terminal detects the output voltage V1 of the DC-DC converter circuit 1. To detect. The k terminal detects the collector voltage of the active switch means Q6 of the flyback voltage circuit 33 (the polarity is different from the flyback voltage VF1, but the amplitude is the same).
[0019]
Further, the drive / control circuit 4 sends a drive signal of the switch means Q1 of the DC-DC converter circuit 1 to the c terminal so that the discharge lamp power matches the predetermined set power value. Furthermore, drive signals for the four switch means Q2 to Q5 are sent to the f, g, h, and i terminals. A drive signal for the active switch means Q6 of the flyback voltage generation circuit 33 (a signal that is turned on for a predetermined period) is sent to the j terminal. The success or failure of activation of the discharge lamp DL by the igniter circuit 3 is determined by detecting the output current of the inverter circuit 2 by the current detection resistor R2. When the discharge lamp DL is activated, the output current increases. When this is detected, the drive signal for the active switch means Q is not sent again. When the activation of the discharge lamp DL fails, the active switch means Q6 is again turned on to generate the igniter voltage VF2. When the activation failure of the discharge lamp DL reaches a predetermined number of times, the operation of the entire discharge lamp lighting device is stopped.
[0020]
Further, in order to protect the active switch means Q6, when the collector voltage detection of the active switch means Q6 by the k terminal reaches a predetermined value, an impedance element (resistor, capacitor) is connected in parallel with the capacitor C4, and the collector voltage Protective action to reduce the Although not shown in the drawings, when the collector current (or emitter current) of the active switch means Q6 is detected and reaches a predetermined value, a protective operation for immediately shutting off the active switch means Q6 may be performed. Further, when the activation of the discharge lamp DL fails and the active switch means Q6 is turned on again, the second time increases the collector current from the first time (increases the excitation energy), and increases the igniter voltage VF2 from the first time. There is a case where a voltage is used to make it easy to start the discharge lamp DL.
[0021]
The experiment of Example 1 was carried out, using an insulated gate bipolar transistor (IGBT) with 12V as the power supply voltage E, 900V withstand voltage and 180A peak current as the active switch means Q6, and using a pulse transformer T2 with a boost ratio of 30 times, the peak value An 800V flyback voltage VF1 and an igniter voltage VF2 having a peak value of 24 kV were obtained. The metal halide lamp (D2 bulb) for automobiles was connected as the discharge lamp DL, and it was confirmed that it could be started up. FIG. 5 shows a waveform of the active switch means Q6 of the first embodiment.
[0022]
FIG. 2 shows the configuration of the main circuit according to the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the DC voltage V3 obtained by rectifying and smoothing the AC output V2 of the inverter circuit 2 with the diode D5 and the capacitor C5 is used as the input of the igniter circuit 3. When the igniter circuit 3 is built in the socket part of the discharge lamp DL, it is sufficient to supply only the inverter circuit output V2 to the socket part, resulting in a discharge lamp lighting device without wiring in the high voltage part.
[0023]
FIG. 3 shows the configuration of the main circuit according to the third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the DC-DC converter circuit 1 is omitted. The configuration is suitable for a case where a 42V battery is used as the DC power source E and a discharge lamp DL having a low lamp voltage (for example, 35V) is used.
[0024]
FIG. 4 shows the configuration of the main circuit according to the fourth embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the DC-DC converter circuit 1 is a boost type, and the boosted output voltage V1 of the DC-DC converter circuit 1 is used as the input of the flyback voltage generation circuit 33. Since the DC voltage V1 is higher than the DC power source E, the step-up ratio of the pulse transformer T2 can be set low.
[0025]
As the active switch means Q6 of the embodiment described above, a bipolar transistor, MOSFET, static induction transistor (SIT), etc. can be used, but an insulated gate bipolar transistor (IGBT) having features of high breakdown voltage and low saturation voltage. ) Is particularly desirable. There are many types of IGBTs with a built-in reverse diode D4, and D4 can be substantially omitted.
[0026]
Since the capacitor C4 has a capacitance of about several hundred pico F to several tens of nano F, the component shape is small. In addition, the electrostatic capacitance parasitic to the active switch means Q6 and the winding of the pulse transformer T2 has the same effect as the capacitor C4, so that C4 itself can be omitted depending on the state of implementation.
[0027]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the igniter circuit comprises a flyback voltage generation circuit including a pulse transformer and active switch means, a high voltage diode, a large current resistant film capacitor, and a self-extinguishing switch means are used without using them. The high voltage pulse required for starting the electric lamp can be generated, and it is small and low cost. In addition, since the DC voltage of each part can be used as the input of the igniter circuit, a configuration suitable for the application is possible. Furthermore, since the igniter voltage can be varied by controlling the ON period of the active switch means, it is possible to generate a high voltage pulse at start-up suitable for various discharge lamps.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram of Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram of Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the operation of the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional example.
FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the operation of a conventional example.
FIG. 8 is a characteristic diagram for explaining the operation of a conventional example.
[Explanation of symbols]
E DC power supply, DL discharge lamp, 1 DC-DC converter circuit, 2 inverter circuit, 3 igniter circuit, 33 flyback voltage generation circuit, 4 drive / control circuit, Q1 to Q5 switching means, Q6 active switching means, X1 self-extinguishing Arc type switch means, T1 transformer, T2 pulse transformer, C4 capacitor, D4 diode

Claims (5)

直流電源を昇圧あるいは降圧して負荷である放電灯への供給電力を制御するDC−DCコンバータ回路と、昇圧あるいは降圧された直流電圧を交流電圧に変換して負荷である放電灯に供給するインバータ回路と、負荷である放電灯の起動時高圧パルスを印加するイグナイタ回路を備える放電灯点灯装置であって、
前記イグナイタ回路は、直流電源を入力とし、パルストランスと能動スイッチ手段を備えたフライバック電圧発生回路を構成することを特徴とする放電灯点灯装置。
A DC-DC converter circuit for controlling power supplied to a discharge lamp as a load by boosting or stepping down a DC power source, and an inverter for converting the boosted or stepped down DC voltage into an AC voltage and supplying the alternating voltage to the discharge lamp as a load A discharge lamp lighting device comprising a circuit and an igniter circuit for applying a high-pressure pulse at the start of a discharge lamp as a load,
The discharge lamp lighting device, wherein the igniter circuit comprises a DC power supply as an input and constitutes a flyback voltage generation circuit including a pulse transformer and active switch means.
直流電源を昇圧あるいは降圧して負荷である放電灯への供給電力を制御するDC−DCコンバータ回路と、昇圧あるいは降圧された直流電圧を交流電圧に変換して負荷である放電灯に供給するインバータ回路と、負荷である放電灯の起動時高圧パルスを印加するイグナイタ回路を備える放電灯点灯装置であって、
前記イグナイタ回路は、前記インバータ回路の出力を整流した直流電圧を入力とし、パルストランスと能動スイッチ手段を備えたフライバック電圧発生回路を構成することを特徴とする放電灯点灯装置。
A DC-DC converter circuit that controls the power supplied to a discharge lamp as a load by stepping up or down a DC power supply, and an inverter that converts the boosted or stepped down DC voltage into an AC voltage and supplies it to the discharge lamp as a load A discharge lamp lighting device comprising a circuit and an igniter circuit for applying a high-pressure pulse at the start of a discharge lamp as a load,
The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the igniter circuit receives a DC voltage obtained by rectifying the output of the inverter circuit and constitutes a flyback voltage generation circuit including a pulse transformer and active switch means.
直流電源を交流電圧に変換して負荷である放電灯に供給するインバータ回路と、負荷である放電灯の起動時高圧パルスを印加するイグナイタ回路を備える放電灯点灯装置であって、
前記イグナイタ回路は、前記直流電源を入力とし、パルストランスと能動スイッチ手段を備えたフライバック電圧発生回路を構成することを特徴とする放電灯点灯装置。
A discharge lamp lighting device comprising: an inverter circuit that converts a DC power source into an AC voltage and supplies it to a discharge lamp that is a load; and an igniter circuit that applies a high-pressure pulse when starting the discharge lamp that is a load,
The discharge lamp lighting device characterized in that the igniter circuit forms a flyback voltage generation circuit having a pulse transformer and active switch means with the DC power supply as an input.
直流電源を昇圧して負荷である放電灯への供給電力を制御するDC−DCコンバータ回路と、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して負荷である放電灯に供給するインバータ回路と、負荷である放電灯の起動時高圧パルスを印加するイグナイタ回路を備える放電灯点灯装置であって、
前記イグナイタ回路は、前記昇圧された直流電圧を入力とし、パルストランスと能動スイッチ手段を備えたフライバック電圧発生回路を構成することを特徴とする放電灯点灯装置。
A DC-DC converter circuit that boosts a DC power source and controls power supplied to a discharge lamp as a load; an inverter circuit that converts the boosted DC voltage into an AC voltage and supplies the AC voltage to the discharge lamp; A discharge lamp lighting device comprising an igniter circuit that applies a high-pressure pulse at the start of the discharge lamp,
The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the igniter circuit forms a flyback voltage generation circuit having a pulse transformer and active switch means by receiving the boosted DC voltage.
前記能動スイッチ手段として絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の放電灯点灯装置。5. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein an insulated gate bipolar transistor is used as the active switch means.
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