JP2007200793A - 高圧放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路構成が簡単で、小型なイグナイタ始動回路を備えた高圧放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】高圧放電灯９及びインダクタ６の間に２次巻線８ｂが挿入された昇圧トランス８、昇圧トランス８の１次巻線８ａ側に接続された２端子サイリスタ１３、及び直流電源回路１の出力間に直列に接続された抵抗１０、ダイオード１１及び充放電コンデンサ１３を有し、２端子サイリスタ１３が導通したときに昇圧トランス８の２次巻線８ｂに高電圧パルスを発生させるイグナイタ始動回路と、高圧放電灯９を始動する際、充放電コンデンサ１３の充電電圧が２端子サイリスタ１３を導通させる電圧値となるように、高圧放電灯９が点灯した後は、その充電電圧が２端子サイリスタ１３を非導通させる電圧値となるように、直流電源回路１を制御する制御回路１４とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ等の高圧放電灯を点灯制御する高圧放電灯点灯装置に関するものである。

従来の高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯を始動点灯するパルス電圧を発生させるためのイグナイタ始動回路を備えている。このイグナイタ始動回路は、２次巻線が高圧放電灯及びインダクタの間に挿入された高圧トランスと、高圧トランスの１次巻線の一端側に設けられ、チョッパ回路からの電流により充電される一方の充放電回路と、一対のＦＥＴのうち一方のＦＥＴのオン時にインダクタを介して流れる電流により充電される他方の充放電回路と、高圧トランスの１次巻線の他端に接続された３端子サイリスタと、この３端子サイリスタのゲートと接続され、他方の充放電回路の充電電圧がブレークオーバ電圧に達したときに導通して３端子サイリスタをオンし、一方の充放電回路の充電電圧を高圧トランスの１次巻線に印加させる２端子サイリスタとを備えている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２０３１８５公報（第６頁、図７）

前述した従来の高圧放電灯点灯装置では、イグナイタ始動回路において、高圧放電灯を始動点灯するための高電圧パルスを発生又は停止させるために、２種のサイリスタと２つの充放電回路を用いており、回路構成が複雑になっていた。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、回路構成が簡単で、小型のイグナイタ始動回路を備えた高圧放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

本発明に係る高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯が取り付けられる負荷回路と、商用電源を所望の直流電圧に変換するための直流電源回路と、直流電源回路からの直流電圧を交流電圧に変換し、負荷回路に供給するインバータ回路と、負荷回路に２次巻線が挿入された昇圧トランス、昇圧トランスの１次巻線側に接続された２端子サイリスタ、及び直流電源回路の出力間に設けられた充放電回路を有し、２端子サイリスタが導通したときに昇圧トランスの２次巻線に高電圧パルスを発生させるイグナイタ始動回路と、負荷回路の高圧放電灯を始動する際、充放電回路の充電電圧が２端子サイリスタを導通させる電圧値となるように、高圧放電灯が点灯した後は、充電電圧が２端子サイリスタを非導通させる電圧値となるように、直流電源回路を制御する制御部とを備えたものである。

本発明においては、負荷回路の高圧放電灯を始動する際、充放電回路の充電電圧が２端子サイリスタを導通させる電圧値となるように、高圧放電灯が点灯した後は、その充電電圧が２端子サイリスタを非導通させる電圧値となるように直流電源回路を制御するようにしたので、充放電回路と２端子サイリスタをそれぞれ一部品で済み、このため、イグナイタ始動回路の構成が簡単になり、小型化を図れるという効果がある。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る高圧放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
図中に示す本実施の形態の高圧放電灯点灯装置は、直流電源回路１と、ハーフブリッジ型のインバータ回路と、負荷回路と、イグナイタ始動回路と、制御回路１４とを備えている。直流電源回路１は、例えば、交流電源の電力を直流電力に整流する整流回路と、この整流回路の出力間に接続された昇圧型ＰＦＣ（Power Factor Contorol ）回路とで構成されている。この昇圧型ＰＦＣ回路には、インダクタ、制御回路１４のオン・オフ制御に基づいて整流回路の出力を昇圧するスイッチング素子等が設けられている。

前記のインバータ回路は、直流電源回路１の出力間に直列に接続された第１のスイッチング素子２及び第２のスイッチング素子３と、これらスイッチング素子２，３に並列に接続され、第１の電解コンデンサ４及び第２の電解コンデンサ５の直列回路とから構成されている。負荷回路は、第１及び第２のスイッチング素子２，３の接続点と第１及び第２の電解コンデンサ４，５の接続点との間に、後述する昇圧トランス８の２次巻線８ｂを介在して直列に接続されたインダクタ６及び高圧放電灯９と、この高圧放電灯９及び前記２次巻線８ｂに並列に接続されたコンデンサ７とで構成されている。前述した高圧放電灯９として、ＨＩＤランプ（高圧水銀ランプ）、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ等が用いられている。

イグナイタ始動回路は、直流電源回路１の出力間に直列に接続された抵抗１０、ダイオード１１及び充放電コンデンサ１２と、２次巻線８ｂが前述の如くインダクタ６及び高圧放電灯９の間に挿入され、１次巻線８ａの一端がダイオード１１及び充放電コンデンサ１２の接続点に接続された昇圧トランス８と、昇圧トランス８の１次巻線の他端及び充放電コンデンサ１２の負極側の間に挿入された２端子サイリスタ１３とから構成されている。なお、前述した抵抗１０、ダイオード１１及び充放電コンデンサ１２により充放電回路が構成されている。

制御回路１４は、動作説明時に詳述するが、負荷回路の高圧放電灯９を始動する際、充放電回路の充電電圧が２端子サイリスタ１３を導通させる電圧値、即ち２端子サイリスタ１３のブレークオーバー電圧に達する電圧値となるように直流電源回路１を制御し、高圧放電灯９が点灯した後は、その充電電圧が２端子サイリスタ１３を非導通させる電圧値（ブレークオーバー電圧より低い電圧値）となるように直流電源回路１を制御する。高圧放電灯９が点灯したか否かの判別は、図１には図示していないが、例えば電圧検出回路により検出された高圧放電灯９の電圧が予め設定された電圧値より低くなったときに、高圧放電灯９が点灯したと判別する。なお、これに代えて、電流検出回路の検出電流から高圧放電灯９が点灯したか否かを判別するようにしても良い。この場合、その検出電流が予め設定された電流値よりも高くなったときに、高圧放電灯９が点灯したと判別する。

次に、本実施の形態の高圧放電灯点灯装置の動作について説明する。
制御回路１４は、高圧放電灯９を始動する際、第１のスイッチング素子２及び第２のスイッチング素子３を交互にオン・オフすると共に、直流電源回路１を制御し、かつ、電圧検出回路の検出電圧を通じて高圧放電灯９が点灯したか否かを判別する。第１及び第２のスイッチング素子２，３の制御は、予め設定された第１の期間、第１のスイッチング素子２のみを高周波でオン・オフし、次いで、第２の期間、第２のスイッチング素子３のみを高周波でオン・オフし、この第１及び第２の期間の切り替えを低周波で繰り返し行っている。また、直流電源回路１側の制御は、抵抗１０及びダイオード１１を介して充放電コンデンサ１２に充電される電圧が２端子サイリスタ１３のブレークオーバー電圧に達する電圧値となるように行っている。

この制御により、充放電コンデンサ１２の充電電圧が２端子サイリスタ１３のブレークオーバー電圧に達する毎に放電され、その電圧が昇圧トランス８の１次巻線８ａに間欠的に印加され、２次巻線８ｂに高電圧パルスが発生し、第１及び第２のスイッチング素子２，３の動作による点灯周波数の矩形波電圧に重畳し、高圧放電灯９に繰り返し印加される。一方、制御回路１４は、昇圧トランス８の２次巻線８ｂに高電圧パルスを発生させているときに、電圧検出回路の検出電圧が予め設定された電圧値より低くなったことを検知すると、高圧放電灯９が点灯したと判別して、充放電コンデンサ１２の充電電圧が２端子サイリスタ１３のブレークオーバー電圧より低くなるように直流電源回路１を制御し、昇圧トランス８の２次巻線８ｂに発生する高電圧パルスを停止させる。

以上のように実施の形態１によれば、負荷回路の高圧放電灯９を始動する際、充放電コンデンサ１２の充電電圧が２端子サイリスタ１３のブレークオーバー電圧に達する電圧値となるように直流電源回路１を制御し、高圧放電灯９が点灯した後は、その充電電圧が２端子サイリスタ１３のブレークオーバー電圧より低い電圧値となるように直流電源回路１を制御するようにしたので、充放電回路と２端子サイリスタ１３をそれぞれ一部品で済み、このため、イグナイタ始動回路の構成が簡単になり、小型化を図れるという効果がある。

実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２に係る高圧放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。なお、図１で説明した実施の形態１と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
実施の形態１では、直流電源回路１の出力間に、抵抗１０、ダイオード１１及び充放電コンデンサ１２を直列に接続してなる充放電回路を設けているが、本実施の形態は、インダクタ６及び昇圧トランス８の２次巻線８ｂの接続点と直流電源回路１の負極側（アース側）との間に、抵抗１０、ダイオード１１及び充放電コンデンサ１２を直列に接続してなる充放電回路を設けたものである。

本実施の形態におけるイグナイタ始動回路の２端子サイリスタ１３は、実施の形態１と同様に、充放電コンデンサ１２に昇圧トランス８の１次巻線８ａを介して接続されており、始動時に高圧放電灯９に印加される電圧よりブレークオーバー電圧が低く、高圧放電灯９が点灯した後の電圧よりもブレークオーバー電圧が高い特性を有するものが選定されている。また、制御回路１４は、高圧放電灯９を始動する際、実施の形態１と同様に、まず、第１の期間、第１のスイッチング素子２のみを高周波でオン・オフし、次いで、第２の期間、第２のスイッチング素子３のみを高周波でオン・オフし、この切り替えを低周波で繰り返し行う。

次に、本実施の形態の高圧放電灯点灯装置の動作について説明する。
制御回路１４は、負荷回路の高圧放電灯９を始動する際、前述したように、第１の期間、第１のスイッチング素子２のみを高周波でオン・オフし、次いで、第２の期間、第２のスイッチング素子３のみを高周波でオン・オフし、この切り替えを低周波で繰り返し行う。第１のスイッチング素子がオン・オフ動作しているときにインダクタ６を介して流れる電流が充放電コンデンサ１２に充電され、その充電電圧が２端子サイリスタ１３のブレークオーバー電圧に達したときに、その充電電圧が放電されて昇圧トランス８の１次巻線８ａに印加し、その２次巻線８ｂに高電圧パルスが発生し、第１及び第２のスイッチング素子２，３の動作による点灯周波数の矩形波電圧に重畳して、高圧放電灯９に印加される。

一方、制御回路１４は、高電圧パルスの印加により高圧放電灯９が点灯すると、第１及び第２のスイッチング素子２，３を高周波で交互にオン・オフし、高圧放電灯９の点灯を継続する。この時、高圧放電灯９に印加される電圧が低下するので、放電コンデンサ１２の充電電圧が２端子サイリスタ１３のブレークオーバー電圧より低くなり、昇圧トランス８の２次巻線８ａに発生する高電圧パルスを停止する。なお、制御回路１４による高圧放電灯９の点灯判別は、電圧検出回路の検出電圧が予め設定された電圧値より低くなったことを検知したときである。

以上のように実施の形態２によれば、高圧放電灯９の始動時には、充放電コンデンサ１２への充電電圧が２端子サイリスタ１３のブレークオーバー電圧に達する毎に昇圧トランス８の２次巻線８ｂに高電圧パルスが発生し、高圧放電灯９が点灯した際には、充放電コンデンサ１２への充電電圧が２端子サイリスタ１３のブレークオーバー電圧より低くなって昇圧トランス８の２次巻線８ｂに発生する高電圧パルスが停止するので、高圧放電灯９の点灯時の直流電源回路１の出力電圧の変更に対する制御が不要になり、このため、イグナイタ始動回路を簡素化及び小型化できるという効果に加え、制御回路１４の構成を実施の形態１と比べ簡素化できる。

本発明の実施の形態１に係る高圧放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態２に係る高圧放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。

符号の説明

１ 直流電源回路、２ 第１のスイッチング素子、３ 第２のスイッチング素子、４ 第１の電解コンデンサ、５ 第２の電解コンデンサ、６ インダクタ、７ コンデンサ、８ 昇圧トランス、９ 高圧放電灯、１０ 抵抗、１１ ダイオード、１２ 充放電コンデンサ、１３ ２端子サイリスタ、１４ 制御回路。

Claims (6)

1. 高圧放電灯が取り付けられる負荷回路と、
   商用電源を所望の直流電圧に変換するための直流電源回路と、
   該直流電源回路からの直流電圧を交流電圧に変換し、前記負荷回路に供給するインバータ回路と、
   前記負荷回路に２次巻線が挿入された昇圧トランス、該昇圧トランスの１次巻線側に接続された２端子サイリスタ、及び前記直流電源回路の出力間に設けられた充放電回路を有し、前記２端子サイリスタが導通したときに前記昇圧トランスの２次巻線に高電圧パルスを発生させるイグナイタ始動回路と、
   前記負荷回路の高圧放電灯を始動する際、前記充放電回路の充電電圧が前記２端子サイリスタを導通させる電圧値となるように、前記高圧放電灯が点灯した後は、前記充電電圧が前記２端子サイリスタを非導通させる電圧値となるように、前記直流電源回路を制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
2. 前記負荷回路の高圧放電灯の電圧を検出する電圧検出回路を備え、
   前記制御部は、前記電圧検出回路の検出電圧が予め設定された電圧値より低くなったときに高圧放電灯の点灯を判別することを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
3. 前記負荷回路の高圧放電灯の電流を検出する電流検出回路を備え、
   前記制御部は、前記電流検出回路の検出電流が予め設定された電流値より高くなったときに高圧放電灯の点灯を判別することを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
4. 高圧放電灯が取り付けられる負荷回路と、
   商用電源を所望の直流電圧に変換するための直流電源回路と、
   該直流電源回路からの直流電圧を交流電圧に変換し、前記負荷回路に供給するインバータ回路と、
   前記負荷回路に２次巻線が挿入された昇圧トランス、該昇圧トランスの１次巻線側に接続された２端子サイリスタ、及び前記負荷回路と前記直流電源回路の一方の出力端との間に設けられた充放電回路を有し、前記２端子サイリスタが導通したときに前記昇圧トランスの２次巻線に高電圧パルスを発生させるイグナイタ始動回路とを備え、
   前記充放電回路は、前記負荷回路の高圧放電灯が始動される際、充電電圧が前記２端子サイリスタを導通させる電圧値となり、前記高圧放電灯が点灯した後は、前記充電電圧が前記２端子サイリスタを導通させる電圧値よりも低くなることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
5. 前記充放電回路は、前記高圧放電灯が点灯した後は、前記充電電圧が前記２端子サイリスタを非導通させる電圧値となることを特徴とする請求項４記載の高圧放電灯点灯装置。
6. 高圧放電灯が取り付けられる負荷回路と、
   商用電源を所望の直流電圧に変換するための直流電源回路と、
   該直流電源回路からの直流電圧を交流電圧に変換し、前記負荷回路に供給するインバータ回路と、
   前記負荷回路に２次巻線が挿入された昇圧トランス、該昇圧トランスの１次巻線側に接続された２端子サイリスタ、及び前記負荷回路と前記直流電源回路の一方の出力端との間に設けられた充放電回路を有し、前記２端子サイリスタが導通したときに前記昇圧トランスの２次巻線に高電圧パルスを発生させるイグナイタ始動回路とを備え、
   前記２端子サイリスタの導通電圧は、前記高圧放電灯の始動時に前記高圧放電灯に印加される電圧より低く、その高圧放電灯が点灯した後に当該高圧放電灯に印加される電圧よりも高いことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
   

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