JP2007109585A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放電灯に流れる過大電流を抑制し、放電灯の電極の磨耗を防止して長寿命化を図ると共に、安価かつ小型の放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】放電灯点灯装置１は、スイッチング回路４と高圧トランス５とからなるインバータ回路と、インバータ回路の前段に接続される昇圧回路３と、スイッチング回路４の動作を制御する制御回路２とを備え、その入力電圧ライン（ａ）には定電圧回路１０が設けられ、定電圧回路１０にはＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６が接続されている。また、制御回路２とスイッチング回路４との間には、スイッチング回路用制御信号ＧＳを中継するスイッチ信号バッファ回路８が設けられている。制御回路２には、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６を介することなく所定の駆動電圧（ｂ）が供給され、スイッチ信号バッファ回路８には、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６を介して駆動電圧（ｃ）が供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電灯点灯装置に関し、特に、ファクシミリ、複写機、スキャナー等の情報機器の原稿読取用照明に用いられる放電灯点灯装置に関する。

近年、ファクシミリ、複写機、スキャナー等の情報機器の原稿読取用照明や、カラーディスプレイ装置等の液晶表示装置のバックライト用光源には、高輝度、長寿命および高信頼性が求められており、そのような要求に応えるために、誘電体バリア放電を利用した希ガス放電灯が用いられるようになってきている。誘電体バリア放電を利用した希ガス放電灯は、発光効率が高いことや、放電空間に電極を持たないことにより電極のスパッタリング等による短寿命化を防止できる等の多くの利点を有している。従来、この種の希ガス放電灯の点灯装置としては、プッシュプル方式のインバータ回路を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。図４は、このような放電灯点灯装置の基本的な構成の一例を示すブロック図である。

図４において、放電灯点灯装置１０４は、制御回路１０６と、昇圧回路１０５と、スイッチング回路１０７と、昇圧トランス１１８と、平滑コンデンサ１１５とから構成されており、外部の直流電圧源からの入力電圧Ｖｉを昇圧回路１０５により昇圧（昇圧電圧Ｖｊ）して平滑コンデンサ１１５に出力すると共に、スイッチング回路１０７により昇圧トランス１１８の一次側を駆動することによって、昇圧トランス１１８の二次側に接続された放電灯１０１を点灯するものである。その際、制御回路１０６は、昇圧電圧Ｖｊのフィードバック信号ＦＢに基づいて、昇圧回路１０５用の制御信号ＧＣと、スイッチング回路１０７用の制御信号ＧＳとを出力しており、図４に示す放電灯点灯装置１０４は、このように、単一の制御回路１０６により昇圧回路１０５の昇圧動作とスイッチング回路１０７のスイッチング動作の両方を制御するものである。

図５は、図４に示す放電灯点灯装置１０４の具体的な構成例を示す回路図である。

図５において、昇圧回路１０５は、直流電圧源の正端子側に直列に接続したチョークコイル１１２、チョークコイル１１２に直列に接続したダイオード１１４、および、チョークコイル１１２とダイオード１１４との接続点とグランドとの間に接続したスイッチング素子１１３（例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ等から構成される）を備えた昇圧チョッパ回路であり、その出力端子には、昇圧電圧Ｖｊを平滑化するための平滑コンデンサ１１５が接続されている。

また、昇圧回路１０５において、スイッチング素子１１３のゲート端子にはゲート抵抗１３３が接続され、さらに、ゲート容量に対して速やかに充放電して高速スイッチングを実現するために、ＮＰＮトランジスタ１２９とＰＮＰトランジスタ１３０のエミッタ端子同士およびベース端子同士を接続してなるバッファ回路１３５と、コンデンサ１３１および抵抗器１３２からなる微分回路１３６とが接続されている。

スイッチング回路１０７は、パワーＭＯＳＦＥＴ等からなる２つのスイッチング素子１１６、１１７とを備えており、一次巻線の中点タップに昇圧電圧Ｖｊが接続された昇圧トランス１１８と、一次巻線の一端に接続されたスイッチング素子１１６と、一次巻線の他端に接続されたスイッチング素子１１７とからプッシュプル方式のインバータ回路を構成するものである。また、各スイッチング素子１１６、１１７のゲート端子には、昇圧回路１０５のスイッチング素子１１３と同様に、バッファ回路１３５、１３５、微分回路１３６、１３６、及びゲート抵抗１２４、１２５がそれぞれ接続されている。

制御回路１０６は、ＰＷＭ制御回路１１９と、ＰＷＭ制御回路１１９の出力段のトランジスタ１２０、１２１及び抵抗器１２２、１２３からなるスイッチング回路用ゲート信号発生回路と、ダイオード１２６、１２７および抵抗器１２８よりなる信号加算器を用いて構成される昇圧回路用ゲート信号発生回路とを備えている。

ＰＷＭ制御回路１１９には、分圧回路１１１により昇圧電圧Ｖｊを分圧してフィードバックされるフィードバック信号ＦＢと、所定の基準電圧Ｖｒｅｆを分圧した基準信号とが入力されるエラーアンプ１３８が含まれており、ＰＷＭ制御回路１１９内で生成される制御パルスは、このフィードバック信号ＦＢと基準信号との比較に基づいてパルス幅変調され、スイッチング回路用ゲート信号ＧＵ，ＧＬとしてスイッチング回路１０７のスイッチング素子１１６,１１７のゲート端子に、及び、昇圧回路用ゲート信号ＧＣとして昇圧回路１０５のスイッチング素子１１３のゲート端子に、それぞれ入力される。

以上のように構成された放電灯点灯装置１０４の動作を、図６のシーケンス図を参照して説明する。まず、図６（ａ）に示すように、時刻ｔ０において外部の直流電圧源からの入力電圧Ｖｉが昇圧回路１０５に投入されると、制御回路１０６が動作を開始する。これによって、図６（ｄ）及び図６（ｆ）に示すように、昇圧回路１０５のスイッチング素子１１３及びスイッチング回路１０７のスイッチング素子１１６、１１７に、それぞれゲート信号Ｂ、Ｄが出力され、各スイッチング素子１１３、１１６、１１７がオン・オフ動作を開始する。

このとき、昇圧回路１０５において、スイッチング素子１１３がオン状態からオフ状態に遷移したときにチョークコイル１１２に発生する誘導電圧により、図６（ｂ）に示すように、平滑コンデンサ１１５の両端に昇圧電圧Ｖｊが発生する。

特開２００１−１６０４９７号公報

ここで、電源投入時には、図６（ｃ）に示すように、入力電圧Ｖｉが昇圧回路１０５に入力されると同時に入力電流Ａが流れ始めるが、この時、瞬間的に大きな突入電流が発生する。この際、直流電圧源に、入力電流Ａに突入電流が重畳されることによる電流超過分を補うだけの電力供給能力が不足している場合は、直流電圧源の電圧Ｖｉは定格電圧以下まで低下してしまうという問題が発生する。一般に、直流電圧源の電圧低下を防ぐには、直流電圧源の供給容量を大きくする必要があるため、その結果として、直流電圧源が大型なものになってしまうという問題がある。

さらに、上述したように、放電灯点灯装置１０４では、昇圧回路用スイッチング素子１１３のゲート信号Ｂおよびスイッチング回路用スイッチング素子１１６のゲート信号Ｄ及びスイッチング素子１１７のゲート信号が同時に動作を開始するため、平滑コンデンサ１１５に流れ込むな突入電流は大きなものとなる。その結果、図６（ｅ）に示すように、放電灯１０１に突入電流が重畳された出力電流Ｃが流れるため、放電灯１０１の電極１０３，１０３’へのストレスが増大し、放電灯１０１の寿命を短くするという問題も生じる。

さらに、一般に、放電灯１０１に流れる突入電流を少しでも抑制するためには、昇圧回路１０５において遅延動作を実施する必要があり、その結果、放電灯１０１の電流波形は、立ち上がりの遅いものとなってしまう。

なお、従来の放電灯点灯装置として、直流電圧源と制御回路の間にＯＮ/ＯＦＦスイッチ回路と定電圧回路を設けたものも一般的に使われており、この種の放電灯点灯装置は、あらかじめ直流電圧源より入力電圧を加えて昇圧回路をスタンバイ状態にしておき、ＯＮ/ＯＦＦスイッチ回路がオンしたときに昇圧回路とスイッチング回路の動作を開始して放電灯の点灯を開始するように構成されている。

この種の放電灯点灯装置では、平滑コンデンサにはスタンバイ状態においてあらかじめ入力電圧Ｖｉが加えられており、放電灯の点灯時には、平滑コンデンサの電圧が、０Ｖからではなく、入力電圧Ｖｉから所定の昇圧電圧Ｖｊへ上昇することから、点灯時に平滑コンデンサの電圧が０Ｖから昇圧電圧Ｖｊへと上昇する放電灯点灯回路１０４に比べれば、突入電流を抑制することができる。しかしながら、放電灯の点灯時に、昇圧回路とスイッチング回路が同時に動作を開始することには変わりがなく、平滑コンデンサに流れ込む突入電流が入力電流に重畳され、放電灯に突入電流が重畳された出力電流が流れる点において、放電灯点灯装置１０４と同様の問題を有するものである。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、入力電流に突入電流が重畳することによる直流電圧源からの供給電圧の低下を抑制するとともに、放電灯点灯時に放電灯への過大な突入電流の流入を抑制し、放電灯の寿命及び信頼性を高めた放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る放電灯点灯装置は、スイッチング回路と高圧トランスとから構成されるインバータ回路と、該インバータ回路の前段に接続される昇圧回路と、前記スイッチング回路の動作を制御するスイッチング回路用制御信号及び前記昇圧回路の動作を制御する昇圧回路用制御信号を出力する制御回路とを備え、前記インバータ回路により前記高圧トランスの一次側を駆動して、前記高圧トランスの二次側に接続された放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、入力電圧ラインにＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路を設けると共に、前記制御回路と前記スイッチング回路との間に、前記スイッチング回路用制御信号を中継するスイッチ信号バッファ回路を設け、前記制御回路には、前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路を介することなく駆動電圧を供給し、前記スイッチ信号バッファ回路には、前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路を介して駆動電圧を供給する構成としたことを特徴とする。

本発明によれば、入力電圧ラインにＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路を設けると共に、制御回路とスイッチング回路との間に、スイッチング回路用制御信号を中継するスイッチ信号バッファ回路とを設け、制御回路には、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路を介することなく入力電圧を供給し、スイッチ信号バッファ回路には、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路を介して駆動電圧を供給する構成とすることで、入力電圧の投入時にＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路をオフ状態とし、非動作状態のスイッチ信号バッファ回路によりスイッチング回路用制御信号のスイッチング回路への到達を阻止することができるため、入力電圧の投入直後をスタンバイ状態として昇圧回路のみを動作させることが可能になり、一定時間の経過後に、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路のオン状態へと遷移させて、スイッチ信号バッファ回路を動作させ、スイッチング回路の動作を開始することができる。これによって、放電灯点灯装置の入力電流に重畳される突入電流を抑制することが可能となる。

さらに、前記制御回路に接続された起動トリガ回路をさらに備え、前記起動トリガ回路は、前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路のオン状態への遷移時に、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路のオン状態への遷移時に、放電灯を迅速かつ安定に点灯することが可能となる。

本発明の一態様では、前記昇圧回路は、入力電圧ラインに直列に接続したチョークコイル、該チョークコイルに直列に接続したダイオード、及び前記チョークコイルと前記ダイオードの接続点とグランドとの間に接続したスイッチング素子からなる昇圧チョッパ回路であり、前記スイッチング回路は、前記高圧トランスの一次巻線に接続された１個以上のスイッチング素子を含んでおり、前記制御回路は、所定の基準電圧に基づいて前記昇圧回路のスイッチング素子と前記スイッチング回路のスイッチング素子のオン・オフ動作を制御するパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調制御回路を含むものである。

その場合、前記起動トリガ回路は、前記昇圧回路のスイッチング素子のオンデューティを一時的に増大させるように前記基準電圧を変動させる基準電圧シフト回路であることが好ましい。

本発明の一態様において、前記放電灯は、誘電体バリア放電を利用した希ガス放電灯であってもよく、また、前記スイッチング回路は、プッシュプルスイッチ回路であってもよい。

さらに、本発明の一態様では、前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路は、外部から入力するＯＮ／ＯＦＦ信号によってその出力信号が制御されるものであり、また、前記入力電圧ラインと前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路との間に定電圧回路を設け、前記制御回路と前記スイッチ信号バッファ回路と前記スイッチング回路には、前記定電圧回路によって駆動電圧が供給されるものであってもよい。

本発明は、以上のように構成したため、入力電流に突入電流が重畳することによる直流電圧源からの供給電圧の低下を抑制するとともに、放電灯点灯時に放電灯への過大な突入電流の流入を抑えることが可能となり、放電灯の寿命及び信頼性を高めることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態における放電灯点灯装置１の回路構成を示すブロック図である。図１において、放電灯点灯装置１は、スイッチング回路４と高圧トランス５とから構成されるインバータ回路と、インバータ回路の前段に接続される昇圧回路３と、スイッチング回路４の動作を制御するスイッチング回路用制御信号ＧＳ及び昇圧回路３の動作を制御する昇圧回路用制御信号ＧＣを出力する制御回路２とを備え、インバータ回路により高圧トランス５の一次側を駆動して、高圧トランスの二次側に接続された放電灯１１を点灯させる放電灯点灯装置である。また、昇圧回路３の出力端子には、平滑コンデンサ７が接続されている。

さらに、本実施形態における放電灯点灯装置には、その入力電圧ライン（ａ）に、定電圧回路１０を介してＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６が設けられ、制御回路２とスイッチング回路４との間に、スイッチング回路用制御信号ＧＳを中継するスイッチ信号バッファ回路８が設けられている。ここで、制御回路２には、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６を介することなく、定電圧回路１０から所定の駆動電圧（ｂ）が供給され、スイッチ信号バッファ回路８には、定電圧回路１０からＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６を介して駆動電圧（ｃ）が供給されるものである。

また、制御回路２とＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６との間には、本実施形態における起動トリガ回路である基準電圧シフト回路９が接続されている。以上のように構成された放電灯点灯装置１には、外部の直流電圧源から入力電圧Ｖｉが供給されると共に、図示しない外部のＯＮ／ＯＦＦ信号発生回路等から、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６のオン／オフ状態を切り替えるＯＮ／ＯＦＦ信号が供給されるものである。

図２は、本実施形態における放電灯点灯装置１の代表的な回路構成を示す回路図である。
図２において、昇圧回路３は、入力電圧ライン（ａ１）に直列に接続したチョークコイル１２、チョークコイル１２に直列に接続したダイオード１４、及びチョークコイル１２とダイオード１４の接続点とグランドとの間に接続したスイッチング素子１３からなる昇圧チョッパ回路である。本実施形態において、スイッチング素子１３は、好ましくはパワーＭＯＳＦＥＴからなり、そのゲート端子にはゲート抵抗２４が接続され、さらにその前段には、ゲート容量に対して速やかに充放電して高速スイッチングを実現するために、ＮＰＮトランジスタ２２とＰＮＰトランジスタ２３のエミッタ端子同士およびベース端子同士を接続してなるバッファ回路３４が接続されている。また、昇圧回路３の出力端子には、平滑コンデンサ７が接続されている。

スイッチング回路４は、好ましくはパワーＭＯＳＦＥＴ等からなる２つのスイッチング素子１５、１６を備えたプッシュプルスイッチ回路であり、一次巻線の中点タップに昇圧回路３から出力される昇圧電圧Ｖｊが入力される高圧トランス５と、一次巻線の一端に接続されたスイッチング素子１５と、一次巻線の他端に接続されたスイッチング素子１６とからプッシュプル方式のインバータ回路を構成するものである。また、各スイッチング素子１５、１６のゲート端子には、昇圧回路３のスイッチング素子１３と同様に、バッファ回路３５、３６及びゲート抵抗２０、２１がそれぞれ接続されている。

また、本実施形態において、制御回路２はパルス幅変調（ＰＷＭ）制御回路からなるものである。ＰＷＭ制御回路２には、昇圧回路３から出力される昇圧電圧Ｖｊに基づくフィードバック信号ＦＢと、所定の基準電圧Ｖｒｅｆを抵抗器４１、４２により分圧した基準信号とが入力される図示しないエラーアンプが含まれており、ＰＷＭ制御回路２内で生成される制御パルスは、このフィードバック信号ＦＢと基準信号との比較に基づいてパルス幅変調され、スイッチング回路用制御信号（ゲート信号）ＧＵ、ＧＬとしてプッシュプルスイッチ回路４のスイッチング素子１５、１６のゲート端子に、及び、昇圧回路用制御信号（ゲート信号）ＧＣとして昇圧回路３のスイッチング素子１１３のゲート端子に、それぞれ入力されるものである。

なお、本実施形態におけるＰＷＭ制御回路２は、図５に示す従来の放電灯点灯装置１０４と同様に、ＰＷＭ制御回路本体とは別に、ＰＷＭ制御回路本体の出力段のトランジスタと抵抗器からなるスイッチング回路用ゲート信号発生回路と、ダイオードおよび抵抗器よりなる信号加算器を用いて構成される昇圧回路用ゲート信号発生回路とを備えていてもよい。

本実施形態における定電圧回路１０は、いわゆる直列型の安定化電源回路であり、抵抗２８、２９とツェナーダイオード４０とからなる直列回路を入力電圧ライン（ａ２）とグランドとの間に接続し、ツェナーダイオード４０に発生する基準電圧を入力電圧ライン（ａ２）に直列に接続されたＮＰＮトランジスタ２６のベース端子に入力することによって、トランジスタ２６のベース−エミッタ間電圧を一定に保持することで、所定の出力電圧を得るものである。尚、定電圧回路１０において、抵抗３０とトランジスタ２７は、負荷電流の急激な増大に対する保護回路をなすものである。ただし、本発明は、定電圧回路の具体的構成に限定されるものではなく、所望の特性を有する任意の適切な定電圧回路１０を用いることができる。さらに、使用する外部の直流電圧源及び放電灯点灯装置１を構成する各回路系の仕様等によっては、この定電圧回路１０の使用を省略することができる。

定電圧回路１０には、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６が接続されている。ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６は、スイッチ本体であるＰＮＰトランジスタ１９と、所定のベース電位を得るためにトランジスタ１９のベース−エミッタ間に接続された抵抗器３９及びコンデンサ４０を主要な構成要素としてなるものであり、トランジスタ１９のベース端子は、外部からのＯＮ／ＯＦＦ信号が入力される端子に接続されている。ただし、本発明は、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６の具体的構成に限定されるものではなく、所望の特性を有する任意の適切なスイッチ回路を用いることができる。

本実施形態における放電灯点灯装置１では、昇圧回路３には入力電圧ライン（ａ１）から外部の直流電圧源からの入力電圧Ｖｉ（例えば、２４Ｖ）が供給され、昇圧回路３はその出力として昇圧電圧Ｖｊ（例えば、７０Ｖ）を出力するものである。また、ＰＷＭ制御回路２には、入力電圧ライン（ａ２）に接続された定電圧回路１０から直接駆動電圧Ｖｃｃ（例えば、１５Ｖ）が供給され、後述するスイッチ信号バッファ回路８、基準電圧シフト回路９、及び、プッシュプルスイッチ回路４には、入力電圧ライン（ａ２）に接続された定電圧回路１０から、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６を介して、略同一の駆動電圧Ｖｃｃが供給されるものである。

本実施形態におけるスイッチ信号バッファ回路８は、コンパレータ１７、１８を含んでおり、図示は省略するが、各コンパレータ１７、１８にはＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６から出力される駆動電圧Ｖｃｃが供給されている。また、各コンパレータ１７、１８の反転入力端子には、駆動電圧Ｖｃｃを抵抗器４３、４４により分圧して形成した基準電圧（例えば、Ｖｃｃ／２）が入力され、非反転入力端子には、ＰＷＭ制御回路からのスイッチング回路用ゲート信号ＧＵ、ＧＬがそれぞれ入力され、さらに、その出力端子は駆動電圧ラインにプルアップされている。スイッチ信号バッファ回路８は、このような構成によって、矩形波パルス状のスイッチング回路用ゲート信号ＧＵ、ＧＬのバッファ回路として動作するものである。

本実施形態における基準電圧シフト回路９は、コンデンサ２５と抵抗器３７の直列回路からなり、その一端は、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６から出力される駆動電圧Ｖｃｃラインに接続され、他端は、基準電圧Ｖｒｅｆを分圧する抵抗器４１と抵抗器４２との接続点に接続されている。

次に、図２に示す放電灯点灯装置１の動作の詳細を、図３のシーケンス図を用いて説明する。

放電灯点灯装置１において、図３（ａ）に示すように、時刻ｔ０において、外部の直流電源からの入力電圧Ｖｉ（例えば、２４Ｖ）が投入されると、入力電圧Ｖｉが昇圧回路３に入力されると共に、定電圧回路１０により変換された所定の駆動電圧Ｖｃｃ（例えば、１５Ｖ）がＰＷＭ制御回路２に供給される。これによって、ＰＷＭ制御回路２から昇圧回路用ゲート信号ＧＣが出力され、昇圧回路３のスイッチング素子１３には、図３（ｅ）に示すゲート信号が入力されて、そのオン・オフ動作を開始する。その結果、図３（ｂ）に示すように、平滑コンデンサ７の両端に所定の昇圧電圧Ｖｊ（例えば、７０Ｖ）が発生する。

この段階では、図３（ｃ）に示すように、ＯＮ／ＯＦＦ信号ＡはＨｉｇｈ状態となっており、ＯＮ/ＯＦＦスイッチ回路６はオフ状態で、スイッチ信号バッファ回路８は動作していない。したがって、ＰＷＭ制御回路２においてスイッチング回路用ゲート信号ＧＵ、ＧＬの生成動作は開始されているものの、図３（ｇ）に示すように、その信号がスイッチング素子１５、１６のゲート信号としてプッシュプルスイッチ回路４に到達することはなく、プッシュプルスイッチ回路４は動作していない。

この結果、図３（ｄ）に示すように、時刻ｔ０において、入力電圧Ｖｉを投入すると同時に入力電流Ｂが瞬間的に流れるが、すぐに、入力電流Ｂは流れなくなる。また、図３（ｇ）に示すように、プッシュプルスイッチ回路４スイッチング素子１５のゲート信号Ｅが動作しないため、図３（ｆ）に示すように、高圧トランス５の二次側に出力電流Ｄが流れることはなく、この時点で放電灯１１は点灯しない。

以上のように、入力電圧Ｖｉの投入後、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６がオフ状態であるスタンバイ状態（時刻ｔ０〜ｔ１）を経て、時刻ｔ１において、外部のＯＮ／ＯＦＦ信号がＬＯＷ状態になり、ＯＮ/ＯＦＦスイッチ回路６はオン状態となり、通常動作状態（時刻ｔ１以後）に遷移する。

時刻ｔ１において、図３（ｃ）に示すように、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６がオン状態になると、スイッチ信号バッファ回路８に駆動電圧Ｖｃｃが供給されてその動作を開始するため、図３（ｇ）に示すように、ＰＷＭ制御回路２からのスイッチング回路用ゲート信号ＧＵ、ＧＬが、スイッチング素子１５、１６のゲート信号としてプッシュプルスイッチ回路４に到達し、プッシュプルスイッチ回路４の動作が開始する。

このように、プッシュプルスイッチ回路４による高圧トランス５の駆動が開始されることによって、図３（ｄ）に示すように、入力電流Ｂが流れ始め、図３（ｆ）に示すように、高圧トランス５の二次側に出力電流Ｄが流れ始め、放電灯１１は点灯を開始する。

以上のような動作シーケンスを有する本実施形態における放電灯装置１では、入力電圧Ｖｉが投入された時点（時刻ｔ０）でその出力が所定の昇圧電圧Ｖｊまで昇圧され、平滑コンデンサ７の充電が終了しているため、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６がオンした時（時刻ｔ１）に、入力電流Ｂ及び出力電流Ｄに突入電流が重畳することが無いことにより、放電灯１１の電極へのストレスは無く、放電灯１１の寿命を短くすることもない。また、放電灯１１に突入電流が流れないことから、突入電流抑制のための対策として、従来の放電灯点灯装置１０４で行われていたような、昇圧回路１０５の遅延動作を実施する必要が無く、その結果、放電灯１１の出力電流Ｄの波形を急峻な立ち上がりとして、その点灯動作を迅速かつ安定に実施することができる。

以上のように、本実施形態における放電灯点灯装置１において、スイッチ信号バッファ回路８は、昇圧回路３の昇圧動作が完了した後に、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６の起動に連動してプッシュプルスイッチ回路４を動作させるためのバッファとして機能するものであり、放電灯点灯装置１は、このような、昇圧回路３とプッシュプルスイッチ回路４の二系統の回路の独立の動作を、それぞれを制御する２つの制御回路を用いることなく、単一のＰＷＭ制御回路２により実現するものである。

次に、本実施形態における基準電圧シフト回路９について説明する。

放電灯点灯装置１において、上述したスタンバイ状態（図３のｔ０〜ｔ１期間）では放電灯１１が点灯していないため、昇圧回路３の負荷が軽いことから、昇圧回路用ゲート信号ＧＣ、したがって、昇圧回路３のスイッチング素子１３のゲート信号Ｃは、図３（ｅ）に示すように、オンデューティが極めて小さいパルス波となっている。

その結果、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６をオンした場合、このオンデューティが極めて小さい昇圧回路用ゲート信号ＧＣでは放電灯１１を駆動できるだけの電力が得られず、放電灯を点灯することができない可能性がある。基準電圧シフト回路９は、この問題を解決するための回路として備えられたものであり、放電灯１１を点灯することが可能な昇圧回路用ゲート信号ＧＣを作り出す働きをする。

具体的にその作用を説明すれば、次の通りである。上述したように、ＰＷＭ制御回路２には、基準電圧Ｖｒｅｆを分圧して形成された基準信号と、昇圧回路３からのフィードバック信号ＦＢとが入力されており、その基準信号とフィードバック信号ＦＢその差分電圧を基に、昇圧回路用ゲート信号ＧＣのパルス幅を変調して、昇圧回路３に出力するものである。

ここで、基準電圧シフト回路９は、コンデンサ２５の働きによって、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６がオンした時（図３、時刻ｔ１）に、その瞬間だけＰＷＭ制御回路２に電源電圧Ｖｃｃを供給し、基準信号の電圧を所定の電圧よりも高い電圧に昇圧する。この作用により、ＰＷＭ制御回路２に入力された基準信号と昇圧回路３からのフィードバック信号ＦＢとの差分電圧が大きくなるため、ＰＷＭ制御回路２は、昇圧回路３の昇圧電圧Ｖｊが低下していると判定し、昇圧回路用ゲート信号ＧＣのオンデューティ、したがって、図３（ｅ）に示すように、昇圧回路３のスイッチング素子１３のゲート信号Ｃのオンデューティを増大させる。この結果、昇圧回路３の出力電力が一時的に増大し、放電灯１１を安定に点灯させることができる。

以上のように構成された本実施形態における放電灯点灯装置１において、その放電灯１１は、好ましくは、誘電体バリア放電を利用した希ガス放電灯である。また、放電灯点灯装置１において、スイッチング回路４は、必ずしもプッシュプルスイッチ方式である必要はなく、例えば、フルブリッジ、ハーフブリッジを構成するものであってもよく、あるいは単一のスイッチング素子からなるものであってもよい。

本発明に係る放電灯点灯装置の一実施形態をブロック図である。 図１に示す放電灯点灯装置の代表的な回路構成を示す回路図である。 図１に示す放電灯点灯装置の動作状態を示すシーケンス図である。 従来の放電灯点灯装置の一例を示すブロック図である。 図４に示す放電灯点灯装置の代表的な回路構成を示す回路図である。 図５に示す放電灯点灯装置の動作状態を示すシーケンス図である。

符号の説明

１：放電灯点灯装置、２：制御回路、３：昇圧回路、４：スイッチング回路、５：高圧トランス、６：ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路、７：平滑コンデンサ、８：スイッチ信号バッファ回路。９：基準電圧シフト回路（起動トリガ回路）、１０：定電圧回路

Claims (8)

1. スイッチング回路と高圧トランスとから構成されるインバータ回路と、該インバータ回路の前段に接続される昇圧回路と、前記スイッチング回路の動作を制御するスイッチング回路用制御信号及び前記昇圧回路の動作を制御する昇圧回路用制御信号を出力する制御回路とを備え、前記インバータ回路により前記高圧トランスの一次側を駆動して、前記高圧トランスの二次側に接続された放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、
   入力電圧ラインにＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路を設けると共に、前記制御回路と前記スイッチング回路との間に、前記スイッチング回路用制御信号を中継するスイッチ信号バッファ回路を設け、前記制御回路には、前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路を介することなく駆動電圧を供給し、前記スイッチ信号バッファ回路には、前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路を介して駆動電圧を供給する構成としたことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記制御回路に接続された起動トリガ回路をさらに備え、前記起動トリガ回路は、前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路のオン状態への遷移時に、前記制御回路が前記昇圧回路の出力電力を一時的に増大させるように動作することを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
3. 前記昇圧回路は、入力電圧ラインに直列に接続したチョークコイル、該チョークコイルに直列に接続したダイオード、及び前記チョークコイルと前記ダイオードの接続点とグランドとの間に接続したスイッチング素子からなる昇圧チョッパ回路であり、前記スイッチング回路は、前記高圧トランスの一次巻線に接続された１個以上のスイッチング素子を含んでおり、前記制御回路は、所定の基準電圧に基づいて前記昇圧回路のスイッチング素子と前記スイッチング回路のスイッチング素子のオン・オフ動作を制御するパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調制御回路を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の放電灯点灯装置。
4. 前記起動トリガ回路は、前記昇圧回路のスイッチング素子のオンデューティを一時的に増大させるように前記基準電圧を変動させる基準電圧シフト回路であることを特徴とする請求項３に記載の放電灯点灯装置。
5. 前記放電灯は、誘電体バリア放電を利用した希ガス放電灯であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
6. 前記スイッチング回路は、プッシュプルスイッチ回路であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
7. 前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路は、外部から入力するＯＮ／ＯＦＦ信号によってその出力信号が制御されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
8. 前記入力電圧ラインと前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路との間に定電圧回路を設け、前記制御回路と前記スイッチ信号バッファ回路と前記スイッチング回路には、前記定電圧回路によって駆動電圧が供給されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
   

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