JP2010067347A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異常な点灯動作及び点灯失敗の発生を防いで絶縁破壊からアーク放電へ転移するエネルギを放電灯へ供給する放電灯点灯装置を得る
【解決手段】ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力端子に接続している平滑コンデンサ１３に対して並列に設けられ、シャント抵抗１４の一端とＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力端子との接続点Ａに点灯補助コンデンサ１６の一端が接続されるように構成した充電回路、及び、平滑コンデンサ１３に対して並列に設けられ、シャント抵抗１４の他端とインバータ３との接続点Ｂに点灯補助コンデンサ１６の一端が接続されるように構成した放電回路を備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、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。

直流点灯用放電灯の点灯を開始するとき、当該放電灯が絶縁破壊を起してアーク放電に至るためには転移エネルギが必要になる。そのため、放電灯点灯装置に上記の転移エネルギを蓄積しておくコンデンサを備え、また、このコンデンサに転移エネルギを適切に蓄積して放電灯へ供給すべく、抵抗とダイオードとを並列に接続した回路を上記のコンデンサに直列接続している（例えば、特許文献１参照）。
また、放電灯点灯装置には、放電灯の絶縁破壊直後にエネルギを供給するコンデンサに直列接続したスイッチと、放電灯に流れる電流を検出する電流検出回路とを備え、検出した電流値に応じてスイッチを操作してコンデンサの充電・放電を行い、効率よく動作するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
また、放電灯の絶縁破壊直後にエネルギを供給するコンデンサの充電方向とは逆方向となるようにダイオードを上記のコンデンサと直列接続し、このダイオードと抵抗とスイッチとを並列接続した回路を備え、放電灯がアーク放電に移行した後、スイッチを閉じて上記のコンデンサを直流電流のリップル除去に活用するものがある（例えば、特許文献３参照）。
上記の各装置は、放電灯の絶縁破壊直後にコンデンサの蓄積エネルギを当該放電灯へ供給してグロー放電からアーク放電への転移を安定させているが、放電灯の点灯前後における電流検出用のシャント抵抗に流れる電流と制御手段の挙動を考慮していないため、点灯前後に発生する異常な挙動を避けることができない。

特開昭６１−６４０９９号公報（第２，３頁、第１，２図） 特開平８−２５５６８８号公報（第３，４頁、図１） 特開２００５−３２２５００号公報（第３〜５頁、図１）

従来の放電灯点灯装置は以上のように構成され、点灯開始時に絶縁破壊からアーク放電に至る転移エネルギを供給するコンデンサ（以下、点灯補助コンデンサと記載する）は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端子間に接続されている平滑コンデンサと並列になるように設けられ、放電灯バルブの出力電流を検出するシャント抵抗とＤＣ／ＤＣコンバータ等との接続点、あるいは、シャント抵抗とインバータ等の端子との接続点に一端を接続させている。
点灯補助コンデンサの一端をシャント抵抗とインバータの接続点に接続した回路では、点灯補助コンデンサを充電する電流がシャント抵抗に流れる。すると、ＤＣ／ＤＣコンバータは、放電灯バルブが絶縁破壊を起こす前に、該放電灯バルブが絶縁破壊を起こして出力電流が流れたと誤認識し、点灯前に放電灯バルブへ印加する電圧の昇圧動作を制限して点灯を遅延させる、もしくは点灯動作を中断するなどの異常動作に陥ってしまうという課題があった。

また、点灯補助コンデンサの一端をシャント抵抗とＤＣ／ＤＣコンバータとの接続点に接続した回路では、放電灯が絶縁破壊を起こした直後の大きな電流がシャント抵抗に流れ、放電灯点灯装置の動作を制御する制御手段等が、大きな検出電流に対して正規な電流を維持すべく制御動作を行い、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力を減少させてしまう。
然るに、放電灯が絶縁破壊を起こしてからアーク放電へ転移するまでの間に、当該放電灯へ供給される電流は点灯補助コンデンサの放電によるものであるが、この点灯補助コンデンサの放電は短時間で費えてしまう。そのため制御手段等は、再びＤＣ／ＤＣコンバータの出力を増加させるべく素早く反応する必要がある。このようなときにＤＣ／ＤＣコンバータの応答が遅れると、絶縁破壊直後の放電灯に対して充分な電流を供給することができず、放電灯に流れる電流が途絶えて点灯を失敗してしまうという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、異常な点灯動作及び点灯失敗の発生を防いで絶縁破壊からアーク放電へ転移するエネルギを放電灯へ供給する放電灯点灯装置を得ることを目的とする。

この発明に係る放電灯点灯装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端子に接続している平滑コンデンサに対して並列に設けられ、電流検出用シャント抵抗の一端とＤＣ／ＤＣコンバータの出力端子との接続点に点灯補助コンデンサの一端を接続させる充電回路、及び、平滑コンデンサに対して並列に設けられ、電流検出用シャント抵抗の他端とインバータとの接続点に点灯補助コンデンサの一端を接続させる放電回路を備えた。

この発明によれば、電流検出用シャント抵抗の一端とＤＣ／ＤＣコンバータの出力端子との接続点に点灯補助コンデンサの一端を接続させる充電回路、及び、電流検出用シャント抵抗の他端とインバータとの接続点に点灯補助コンデンサの一端を接続させる放電回路を備えたので、点灯補助コンデンサの充電電流及び放電電流が電流検出用シャント抵抗に流れることがなく、点灯補助コンデンサの充電動作ならびに放電動作の影響を受けずに点灯動作の制御を行うことができ、異常な点灯動作制御及び点灯失敗を防ぐことができるという効果がある。

以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。図示した放電灯点灯装置は、直流電力を供給する電源１、電源１から入力した電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ２、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧の極性を逐次反転させるインバータ３、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧から高電圧を生成して放電灯バルブ５の放電電極間の絶縁破壊を生じさせるイグナイタ４、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ２とインバータ３とを制御する制御部６を備えている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、一次及び二次巻線を有するトランス１０と、トランス１０の二次巻線に接続され、当該二次巻線に発生する電流を整流して高電位側の電圧を当該ＤＣ／ＤＣコンバータ２の外部へ出力する整流ダイオード１１と、制御部６の制御に応じてトランス１０の一次巻線に流れる電流をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ１２とを備えている。なお、トランス１０の一次巻線には電源１が接続されている。また、図示した装置では、電源１及びＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧の低電位側を接地して、グランドレベルとしている。
インバータ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の生成した直流の点灯電圧を矩形波交流電圧に変換するもので、例えばＭＯＳトランジスタから成るスイッチを四個使用してＨ型ブリッジ回路を構成し、各スイッチのＯＮ／ＯＦＦ動作を個別に制御するように制御部６と接続構成されている。上記のＨ型ブリッジ回路の高電位側と低電位側の入力端子には、各々ＤＣ／ＤＣコンバータ２の高電位側と低電位側の出力端子が接続され、当該Ｈ型ブリッジ回路の二つの出力端子には放電灯バルブ５が接続されている。インバータ３の出力端子と放電灯バルブ５の端子との間には、イグナイタ４が接続構成されている。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２の高電位側の出力端子と低電位側の出力端子との間には、当該ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサ１３が接続されている。即ち、平滑コンデンサ１３は、一端をＤＣ／ＤＣコンバータ２の整流ダイオード１１のカソードに接続し、他端を接地している。なお、平滑コンデンサ１３をＤＣ／ＤＣコンバータ２に含めて構成してもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２の低電位側の出力端子とインバータ３の低電位側の入力端子との接続線には、放電灯バルブ５に流れる電流、即ち放電灯点灯装置の出力電流検出用のシャント抵抗１４が直列に接続されている。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２の高電位側の出力端子とインバータ３の高電位側の入力端子との接続線には、抵抗１５の一端が接続されている。抵抗１５の他端は点灯補助コンデンサ１６の一端が接続されている。点灯補助コンデンサ１６の他端には、抵抗１７の一端及びダイオード１８のカソードが接続されている。シャント抵抗１４の一端、平滑コンデンサ１３の他端、及びＤＣ／ＤＣコンバータ２の低電位側の出力端子を接続した接続点Ａには、抵抗１７の他端が接続されている。なお、接続点Ａは接地されている。

シャント抵抗１４の他端とインバータ３の低電位側の入力端子とを接続した接続点Ｂには、ダイオード１８のアノードが接続されている。また、シャント抵抗１４の他端を含む接続点Ｂには、シャント抵抗１４の両端電圧から放電灯バルブ５に流れる電流を検出するように制御部６が接続されている。上記のように抵抗１５，１７、ダイオード１８、及び点灯補助コンデンサ１６を接続し、抵抗１５，１７を備える点灯補助コンデンサ１６の充電回路を構成し、また抵抗１７及びダイオード１８を備える点灯補助コンデンサ１６の放電回路を構成する。このように、点灯補助コンデンサ１６の充電回路ならびに放電回路は、平滑コンデンサ１３に対して並列となるように設けられている。

次に動作について説明する。
図２は、実施の形態１による放電灯点灯装置の動作を示す説明図である。この図は、図１の放電灯点灯装置が放電灯バルブ５の点灯を開始するときの、放電灯バルブ５の端子間に印加する電圧と放電灯バルブ５に流れる電流とを示しもので、上段に放電灯バルブ５の端子間電圧即ち放電灯点灯装置の出力電圧波形を、下段に放電灯点灯装置の出力電流波形を示している。なお、実施の形態１による放電灯点灯装置は、正電圧を用いて放電灯バルブ５を点灯させるものである。
放電灯バルブ５の点灯を開始するとき、制御部６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２のスイッチ１２を制御して電源１の電力をトランス１０に供給し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の動作を開始させる。トランス１０は電源１から供給されている電源電圧を昇圧し、この電圧を整流ダイオード１１によって整流して当該ＤＣ／ＤＣコンバータ２の外部へ出力する。この出力電圧は、平滑コンデンサ１３によってリップルなどが除去されてインバータ３に入力される。このとき制御部６はインバータ３を動作させていないので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２から出力された直流の高電圧が放電灯バルブ５の端子間に印加される。

放電灯バルブ５の端子間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２から出力された直流電圧の印加が開始されると、イグナイタ４がイグナイタパルスを発生させるための動作を開始する。また、点灯補助コンデンサ１６の両端に、抵抗１５及び抵抗１７を介して上記の直流電圧が印加される。すると、図１に破線の矢印で示した充電電流Ｉｃが流れ、点灯補助コンデンサ１６の充電が行われる。充電電流Ｉｃは、図１に示したようにＤＣ／ＤＣコンバータ２の高電位側の出力端子に接続されている抵抗１５を介して点灯補助コンデンサ１６へ流れ込み、抵抗１７を介してＤＣ／ＤＣコンバータ２の低電位側の出力端子へ回帰する。点灯補助コンデンサ１６の充電電流Ｉｃは、ダイオード１８によってシャント抵抗１４の他端即ち接続点Ｂへ流れないように抑止され、全て抵抗１７へ流れ込む。即ち、充電電流Ｉｃは、シャント抵抗１４を含んでいない充電回路を流れる。このとき、放電灯点灯装置の出力電圧は、放電灯バルブ５の放電電極間において放電が発生していないことから、図２に示したＯＣＶ（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）即ち開回路電圧となる。

抵抗１５及び抵抗１７によって充電電流Ｉｃの値が抑制されることから、ＯＣＶは点灯補助コンデンサ１６の充電が満了するまで比較的穏やかな変化曲線を描いて増大する。このとき、上記のように放電灯バルブ５は放電を行っていないので、シャント抵抗１４が検出している出力電流は、図２に示したように電流が流れていないことを示すゼロ値で一定となっている。

点灯補助コンデンサ１６の充電が満了して出力電圧の値が概ね一定になると、イグナイタ４が高電圧のイグナイタパルスを発生して放電灯バルブ５へ出力する。このとき、ＯＣＶにイグナイタパルスが重畳され、高電圧が放電灯バルブ５の放電電極間に印加されて絶縁破壊が生じる。絶縁破壊が発生した直後、放電灯バルブ５の端子には大電流が流れて電極間電圧が急激に減少する。
絶縁破壊が発生した直後は放電灯バルブ５の放電電極が暖まっていないため、当該放電電極において熱電子の放出が活発に行われず、放電点灯が立ち消えになる。そこで、絶縁破壊が発生した後、上記の放電電極の温度が上昇してアーク放電へ転移するまでの間、点灯補助コンデンサ１６に蓄積しておいたエネルギを放電灯バルブ５へ供給して放電点灯を補助する。即ち、点灯補助コンデンサ１６から、放電灯バルブ５の放電電極を暖める熱源となるエネルギを供給する。

放電灯バルブ５に絶縁破壊が生じて電流が流れると、当該放電灯バルブ５の端子間電圧、即ち図２の出力電圧も急峻に低下し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２とインバータ３とを接続する二つの接続線間の電位差が小さくなって、点灯補助コンデンサ１６から図１に破線の矢印で示した放電電流Ｉｄが流れ出る。放電電流Ｉｄは、抵抗１５を介してＤＣ／ＤＣコンバータ２とインバータ３とを接続する高電位側の接続線に流れ込み、放電灯バルブ５へ流れる。またさらに、放電灯バブ５からインバータ３を介して接続点Ｂへ流れ、接続点Ｂにアノードを接続しているダイオード１８へ流れ込み、当該ダイオード１８の順方向電流として点灯補助コンデンサ１６に回帰する。このように放電電流Ｉｄは、シャント抵抗１４が含まれていない放電回路を流れる。
制御部６は、シャント抵抗１４を用いて検出している出力電流の状態から、点灯補助コンデンサ１６の放電により放電灯バルブ５の放電現象が安定したことを検知すると、インバータ３を制御して放電灯バルブ３に印加する電位を所定の周期で反転させ、定常状態の放電点灯を継続させる。

図１に示したように点灯補助コンデンサ１６と直列接続されている抵抗１５は、点灯補助コンデンサ１６から流れ出る放電電流Ｉｄを制限するもので、放電灯バルブ５が絶縁破壊を起してからアーク放電へ転移するまでの間、転移エネルギを供給し続けることができるように点灯補助コンデンサ１６の放電時間を延伸させている。
点灯補助コンデンサ１６に流れる充電電流Ｉｃは、点灯補助コンデンサ１６の両端に各々接続されている抵抗１５と抵抗１７によって制限される。点灯補助コンデンサ１６の充電回路において抵抗１５と抵抗１７は直列接続されていることから、充電時の抵抗１７の電力的負担が軽減され、当該抵抗１７を小型化することができる。

例えば、車載ヘッドランプ用の３５［Ｗ］の水銀を使用していない放電灯の定格電流は０．８３［Ａ］で、上記と同様な３５［Ｗ］の水銀を使用している放電灯の定格電流０．４１［Ａ］よりも大きい。このように水銀を使用していない放電灯は通電電流が多く、太い電極が使用されている。太い電極を備えている水銀を使用していない放電灯を点灯させるときには、上記の太い電極を素早く加熱するために大きな電力が必要になる。
点灯補助コンデンサ１６は、前述のように放電灯バルブ５の絶縁破壊直後にグロー放電をアーク放電に至らしめ、さらにアーク放電を増長する熱源となるエネルギ量を供給するものである。水銀を使用していない放電灯バルブ５を点灯させる放電灯点灯装置には、大きな容量の点灯補助コンデンサ１６を使用することになる。
点灯補助コンデンサ１６の容量を増大させると充電電流Ｉｃも必然的に大きくなるが、図１に示したように充電電流Ｉｃと放電電流Ｉｄの流れる経路を分離して、即ち充電回路と放電回路とを分離して備えると、充電回路はＤＣ／ＤＣコンバータ２の負担を増大させない小さな充電電流Ｉｃによって充電動作を行うように、また、放電回路は太い電極を加熱する大きな放電電流Ｉｄを流すように、各々の回路に任意の定数を選択して回路動作を設定することができ、好ましい回路構成が可能になる。

図１に示した点灯補助コンデンサ１６は、前述のように放電灯バルブ５が絶縁破壊を起した直後に、アーク放電へ至らしめる転移エネルギ即ち上記の放電電極のアーク放電を増長するエネルギを供給することから、放電電極の温度を上昇させる熱エネルギを蓄えることができる容量を備える必要がある。また、平滑コンデンサ１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧からリップルを吸収する容量が必要であるが、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧が放電灯バルブ５の放電電極間の電圧変動に素早く追従することができるように容量を小さくすることが好ましい。そのため、平滑コンデンサ１３には上記のような動作条件を満足する適切な容量が存在し、点灯補助コンデンサ１６に比べて小容量にならざるを得ない。

平滑コンデンサ１３に比べて大きな容量を有する点灯補助コンデンサ１６を充電するとき、充電電流Ｉｃが大きくならないように抵抗１５，１７によって制限して、小さな容量の平滑コンデンサ１３を用いているＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧に影響を与えないようにし、放電灯バルブ５の点灯動作による電圧変動に対してＤＣ／ＤＣコンバータ２が素早く出力電圧を変動させることができるようにしている。
上記のような各動作条件を満足させるため、例えば、水銀を使用していない車載用ヘッドランプ用の３５［Ｗ］の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置として、点灯補助コンデンサ１６の容量Ｃ１を２．２［μＦ］、平滑コンデンサ１３の容量Ｃ２を０．３３［μＦ］、抵抗１５の抵抗値Ｒ１を６８０［Ω］、抵抗１７の抵抗値Ｒ２を１２０［Ω］として回路構成する。

点灯補助コンデンサ１６の充電電流Ｉｃを制限しながら放電電流Ｉｄを適切に流すように、図１に示したようにダイオード１８を接続して放電回路を構成すると、前述のように抵抗１５，１７の抵抗値を定めたときには充電抵抗が８００［Ω］、放電抵抗が１２０［Ω］となる。このように充電抵抗の抵抗値Ｒ１＋Ｒ２と放電抵抗の抵抗値Ｒ２とを任意に設定することができ、水銀を使用していない放電灯バルブのように大きな放電電流Ｉｄが必要になる放電灯バルブ５を点灯させる放電灯点灯装置として好ましい動作が可能になる。

例えば、車載用ヘッドランプ用の３５［Ｗ］の水銀を使用していない放電灯バルブの定常点灯時の等価抵抗値は、５０［Ω］程である。点灯補助コンデンサ１６の充電回路と水銀を使用していない放電灯バルブ５とを、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の負荷として考えた場合、充電回路の抵抗値、即ち抵抗１５と抵抗１７とを直列接続した抵抗値８００［Ω］は、放電灯バルブ５の等価抵抗値５０［Ω］に対して１０倍以上の抵抗である。そのため、この充電回路は、放電灯バルブ５を点灯させる動作中においてＤＣ／ＤＣコンバータ２の応答性を妨げない軽い負荷となる。従って、図１のように回路構成すると、放電灯バルブ５を点灯するとき、点灯補助コンデンサ１６の充電動作による影響、即ち充電回路の挙動を考慮する必要がなくなる。なお、点灯補助コンデンサ１６の放電動作ではＤＣ／ＤＣコンバータ２に負荷を生じさせないので、放電回路の挙動を考慮する必要はない。

図３は、放電灯点灯装置の一般的な構成を示す回路図である。図１に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。この図は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２とインバータ３との接続線に設けられている、放電灯バルブ５が絶縁破壊を起してからアーク放電に至らしめる転移エネルギを放電灯バルブ５へ供給する一般的な回路の一例を示したものである。図３に示した点灯補助コンデンサ１６は、その一端をＤＣ／ＤＣコンバータ２の高電位側の出力端子とインバータ３の高電位側の入力端子との接続線に接続し、他端を抵抗１７の一端及びダイオード１８のカソードに接続している。図３に示した抵抗１７の他端及びダイオード１８のアノードは、シャント抵抗１４の他端とインバータ３の低電位側の入力端子とを接続している接続点Ｂに接続されている。他の部分は、図１に示した装置と同様に回路構成されている。なお、図３の回路には抵抗１５が備えられていないが、適宜使用することもある。

図４は、放電灯点灯装置の動作を示す説明図である。この図は、図３に示した回路構成の装置が放電灯バルブ５を点灯させるときの動作を示したもので、上段に放電灯バルブ５の端子間電圧即ち放電灯点灯装置の出力電圧波形を、中段にシャント抵抗１４によって検出された出力電流波形を、また、下段に当該放電灯点灯装置のＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電力の増減を表す波形を示している。前述の図２を用いた動作説明と同様に、図３の放電灯点灯装置が放電灯バルブ５の点灯を開始するときには、制御部６がＤＣ／ＤＣコンバータ２を制御して電源１からの電源電圧を昇圧し、この電圧を整流してインバータ３に入力する。このとき制御部６は、インバータ３を動作させていないので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２から出力された直流の高電圧が放電灯バルブ５の端子間に印加される。

放電灯バルブ５の端子間にＤＣ／ＤＣコンバータ２から出力された直流電圧の印加が開始されると、点灯補助コンデンサ１６に直流電圧が印加され、図３に破線の矢印で示した充電電流Ｉｃが流れる。この充電電流Ｉｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の高電位側の出力端子から点灯補助コンデンサ１６へ流れ込み、点灯補助コンデンサ１６から抵抗１７及びシャント抵抗１４を通ってＤＣ／ＤＣコンバータ２の低電位側の出力端子へ回帰する。そのため、図４の上段に示した出力電圧波形のＯＣＶが生じている期間において、実際には放電灯バルブ５から出力電流が流れ出ていないが、図４の中段に示したようにシャント抵抗１４が検出した出力電流には充電電流Ｉｃが含まれ、放電灯バルブ５に電流が流れていることを示す検出結果が制御部６へ入力されてしまう。すると、制御部６は、当該充電電流Ｉｃを含んでいる誤った検出結果に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２の動作を制御し、図４の下段に示したようにＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電力を減少させてしまう。このように出力電流の誤検出に対応してＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電力が制限されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２もしくは当該放電灯点灯装置の出力電圧の上昇が緩慢になり、また、イグナイタ４がイグナイタパルスを発生して放電灯バルブ５を点灯させるまでの時間が遅延されてしまう。

図５は、放電灯点灯装置の一般的な他の構成を示す回路図である。図１及び図３に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。この図は、図３に示したものと同様に、放電灯バルブ５が絶縁破壊を起してからアーク放電に至らしめる転移エネルギを放電灯バルブ５へ供給する一般的な回路の他の一例を示したものである。図５に示した点灯補助コンデンサ１６は、その一端をＤＣ／ＤＣコンバータ２の高電位側の出力端子とインバータ３の高電位側の入力端子との接続線に接続し、他端を抵抗１７の一端及びダイオード１８のカソードに接続している。図５に示した抵抗１７の他端及びダイオード１８のアノードは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の低電位側の出力端子とシャント抵抗１４の一端とを接続している接続点Ａに接続されている。他の部分は、図３に示した装置と同様に回路構成されている。

図６は、放電灯点灯装置の動作を示す説明図である。この図は、図５に示した回路構成の装置が放電灯バルブ５を点灯させるときの動作を示したもので、図４と同様に、上段に放電灯バルブ５の端子間電圧即ち放電灯点灯装置の出力電圧波形を、中段にシャント抵抗１４によって検出された出力電流波形を、また、下段に当該放電灯点灯装置のＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電力の増減を表す波形を示している。
図５の放電灯点灯装置が放電灯バルブ５の点灯を開始するときには、これまで説明した装置と同様に、制御部６がＤＣ／ＤＣコンバータ２を制御して電源１からの電源電圧を昇圧し、この電圧を整流してインバータ３へ入力する。このとき制御部６は、インバータ３を動作させていないので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２から出力された直流の高電圧が放電灯バルブ５の端子間に印加される。

放電灯バルブ５の端子間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２から出力された直流電圧の印加が開始されると、点灯補助コンデンサ１６に直流電圧が印加され、図５に破線の矢印で示した充電電流Ｉｃが流れ、点灯補助コンデンサ１６に充電が行われる。また、このときイグナイタ４がイグナイタパルスを発生させるための動作を開始する。
点灯補助コンデンサ１６の充電が満了となってＯＣＶが概ね一定になり、また、イグナイタ４が作動してイグナイタパルスを出力し、放電灯バルブ５に絶縁破壊を発生させると、図５に破線の矢印で示した放電電流Ｉｄが流れ、当該放電電流Ｉｄと共に絶縁破壊直後の大電流がシャント抵抗１４へ流れ込む。そのため、シャント抵抗１４によって検出される出力電流は上記の放電電流Ｉｄを含む大電流になり、このような大電流を検知した制御部６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電力を大幅に低下させる制御を行うことになる。

制御部６が、シャント抵抗１４を用いて検出した出力電流に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２の制御を行うときには遅延時間が生じる。この制御遅延時間により、絶縁破壊直後の大電流が減少したときに前述のようなＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電力を低下させる制御が行われ、点灯補助コンデンサ１６からの放電エネルギを加えても電力不足となって放電灯バルブ５に流れる電流が少なくなり放電が途切れる場合がある。即ち、放電灯バルブ５が絶縁破壊を起した後、アーク放電へ転移することが難しい状態になって点灯失敗となる。

図１に示した放電灯点灯装置は、図３，４を用いて説明した装置と異なり、シャント抵抗１４に点灯補助コンデンサ１６の充電電流Ｉｃが流れることに起因する絶縁破壊前の電流誤検出が起こらないので、上記の誤検出に応じた異常な制御を行うことを防ぐことができる。また、図５，６を用いて説明した装置と異なり、点灯補助コンデンサ１６の放電電流Ｉｄがシャント抵抗１４に流れ込むことがないので、制御部６がＤＣ／ＤＣコンバータ２を制御するときの制御遅延に起因する絶縁破壊後の電力不足が発生しないようにして点灯失敗を防ぐことができる。

以上のように実施の形態１によれば、充電電流Ｉｃがシャント抵抗１４の一端とＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力端子との接続点Ａを流れてシャント抵抗１４には流れないように点灯補助コンデンサ１６の充電回路を構成し、また、放電電流Ｉｄがシャント抵抗１４の他端とインバータ３の入力端子即ち放電灯バルブ５の端子との接続点Ｂを流れてシャント抵抗１４には流れないように放電回路を構成したので、シャント抵抗１４を用いて放電灯バルブ５に流れる電流を検出している制御部６が当該電流の誤検出に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２の制御を行うことを防ぎ、点灯失敗ならびに異常な点灯制御を行うことを防ぐことができるという効果がある。

実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２による放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。図１に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。図７に示した装置は、負電圧によって放電灯バルブ５を点灯させるように構成したもので、図１に示した放電灯点灯装置と同様に構成される部分の重複説明を省略する。
整流ダイオード１１のカソード即ちＤＣ／ＤＣコンバータ２の高電位側の出力端子と、インバータ３の入力端子即ち放電灯バルブ５の端子との間にはシャント抵抗１４が直列接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２の高電位側の出力端子とシャント抵抗１４の一端が接続されている接続点Ｘには抵抗１７の一端が接続されている。シャント抵抗１４の他端とインバータ３の入力端子が接続されている接続点Ｙにはダイオード１８のカソードが接続され、この接続点Ｙは接地されている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の低電位側の出力端子とインバータ３の入力端子とを接続する接続線は、図１に示したものと異なり接地されていない。

抵抗１７の他端及びダイオード１８のアノードは、点灯補助コンデンサ１６の一端と接続されている。点灯補助コンデンサ１６の他端は抵抗１５の一端に接続されている。抵抗１５の他端は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の低電位側の出力端子とインバータ３の入力端子との間の接続線に接続されている。制御部６は、シャント抵抗１４の一端が接続される接続点Ｘに接続して、シャント抵抗１４の両端電圧から出力電流即ち放電灯バルブ５に流れる電流を検出するように接続構成されている。なお、前述のようにシャント抵抗１４の他端は接地されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２のトランス１０は１次巻線と２次巻線が絶縁されている。電源１は負電極を接地している。このように、放電灯バルブ５に印加される高電位側の電圧が接地レベルとなるように回路構成されている。また、点灯補助コンデンサ１６の充電回路ならびに放電回路は、平滑コンデンサ１３に対して並列となるように設けられている。

次に動作について説明する。
実施の形態１で説明した放電灯点灯装置と同様な動作について重複説明を省略する。
図７に示した放電灯バルブ５の点灯を開始するとき、制御部６はＤＣ／ＤＣコンバータ２を制御して電源１からの電圧を昇圧する。昇圧された電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力端子に生じると、図７に破線の矢印で示したように充電電流Ｉｃが流れる。この充電電流Ｉｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の高電位側の出力端子から抵抗１７を介して点灯補助コンデンサ１６へ流れる。点灯補助コンデンサ１６に流れた充電電流Ｉｃは、抵抗１５を介してＤＣ／ＤＣコンバータ２の低電位側の出力端子に回帰する。シャント抵抗１４を流れた電流は、前述のように接続点Ｙにアノードを接続しているダイオード１８によって点灯補助コンデンサ１６へ流れることが抑止される。即ち、シャント抵抗１４には点灯補助コンデンサ１６を充電する電流が流れない。なお、図７に示したように回路接続されたダイオード１８は、点灯補助コンデンサ１６から流れ出す放電電流Ｉｄを導通させる。
このように、図７に示した点灯補助コンデンサ１６の充電回路にはシャント抵抗１４が含まれず、制御部６は、実施の形態１で説明したものと同様に充電電流Ｉｃを誤検出することなくＤＣ／ＤＣコンバータ２の制御を行い、異常な点灯制御を防ぐことができる。

イグナイタ４が動作して放電灯バルブ５の放電電極間に絶縁破壊が起こると、その直後に点灯補助コンデンサ１６から図７に破線の矢印で示した放電電流Ｉｄが流れ、アーク放電に転移するためのエネルギが放電灯バルブ５に供給される。図７の放電電流Ｉｄは、点灯補助コンデンサ１６からダイオード１８へ流れ、接続点Ｙからインバータ３を通って放電灯バルブ５へ流れ、また、放電灯バルブ５からインバータ３を通り、さらに抵抗１５を通って点灯補助コンデンサ１６に回帰する。このように点灯補助コンデンサ１６の放電回路にはシャント抵抗１４が含まれず、制御部６は、実施の形態１で説明したものと同様に放電電流Ｉｄを検出することなくＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電力を制御し、当該ＤＣ／ＤＣコンバータ２の応答遅れによる電力不足が発生して放電点灯が途絶えることを防ぐことができる。

シャント抵抗１４は、その一端を接地して検出電流を示す信号レベルが制御部６へ入力することができるレベルとなるようにしているため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２とインバータ３即ちＤＣ／ＤＣコンバータ２と放電灯バルブ５とを接続する二つの接続線のうち、接地レベルとなる接続線に直列接続される。そのため、図７に示した負電圧で放電灯バルブ５を点灯させる放電灯点灯装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の高電位側の出力端子にシャント抵抗１４を接続しているが、図７に示したように抵抗１７、ダイオード１８、及び抵抗１５を点灯補助コンデンサ１６へ回路接続することにより、点灯補助コンデンサ１６の充電回路及び放電回路が動作するときには、実施の形態１で説明したものと同様にシャント抵抗１４に充電電流Ｉｃならびに放電電流Ｉｄが流れない。

以上のように実施の形態２によれば、充電電流ＩｃがＤＣ／ＤＣコンバータ２の高電位側の出力端子とシャント抵抗１４の一端との接続点Ｘを流れてシャント抵抗１４に流れないように充電回路を構成し、放電電流Ｉｄがインバータ３即ち放電灯バルブ５の端子とシャント抵抗１４の他端との接続点Ｙを流れてシャント抵抗１４に流れないように放電回路を構成したので、負電圧を用いて放電灯バルブ５を点灯させるときでも点灯補助コンデンサ１６の充電電流Ｉｃ及び放電電流Ｉｄがシャント抵抗１４を流れないようにすることができ、シャント抵抗１４を用いて放電灯バルブ５に流れる電流を検出している制御部６が当該電流の誤検出に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２の制御を行うことを防ぎ、点灯失敗ならびに異常な点灯制御を行うことを防ぐことができるという効果がある。

この発明の実施の形態１による放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。 実施の形態１による放電灯点灯装置の動作を示す説明図である。 放電灯点灯装置の一般的な構成を示す回路図である。 放電灯点灯装置の動作を示す説明図である。 放電灯点灯装置の一般的な他の構成を示す回路図である。 放電灯点灯装置の動作を示す説明図である。 この発明の実施の形態２による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 電源、２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、３ インバータ、４ イグナイタ、５ 放電灯バルブ、６ 制御部、１０ トランス、１１ 整流ダイオード、１２ スイッチ、１３ 平滑コンデンサ、１４ シャント抵抗、１５，１７ 抵抗、１６ 点灯補助コンデンサ、１８ ダイオード。

Claims (6)

1. 放電灯の点灯電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの生成する点灯電圧を矩形波交流に変換するインバータ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を前記放電灯の点灯に必要な電流に制御する制御手段、前記放電灯が絶縁破壊を起した直後に該放電灯へエネルギを供給する点灯補助コンデンサ、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端子と前記インバータとの間に直列接続され前記放電灯に流れる電流を検出して前記制御手段へ入力する電流検出用シャント抵抗を備える放電灯点灯装置において、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端子に接続している平滑コンデンサに対して並列に設けられ、前記電流検出用シャント抵抗の一端とＤＣ／ＤＣコンバータの出力端子との接続点に接続させた前記点灯補助コンデンサの充電回路、
   及び、前記平滑コンデンサに対して並列に設けられ、前記電流検出用シャント抵抗の他端とインバータとの接続点に接続させた前記点灯補助コンデンサの放電回路、
   を備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 水銀を使用していない放電灯を点灯させることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 点灯補助コンデンサの充電回路は、電流検出用シャント抵抗の一端及びＤＣ／ＤＣコンバータの出力端子の接続点と点灯補助コンデンサとの間に充電電流を制限する抵抗を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の放電灯点灯装置。
4. 点灯補助コンデンサの放電回路は、電流検出用シャント抵抗の他端及びインバータの入力端子の接続点と点灯補助コンデンサとの間に、充電電流を抑止し放電電流を通電するダイオードを備えることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
5. 放電灯を正電位で点灯させることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
6. 放電灯を負電位で点灯させることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。

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