JP2013110002A - 放電灯点灯装置および、これを用いた車両用前照灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】始動性を向上させると共に始動補助回路を小型化することができる放電灯点灯装置および、これを用いた車両用前照灯装置を提供する。
【解決手段】直流電源１と一次巻線２１１とスイッチング素子２２とからなる一次側閉回路と、二次巻線２１２とダイオード２３１，２３２と平滑コンデンサ２４とからなる二次側閉回路とを有し、平滑コンデンサ２４の両端に出力電圧Ｖｏを生成するＤＣ−ＤＣ変換回路２と、インバータ回路３と、イグナイタ回路４と、コンデンサ７１の放電電力を放電灯５に供給する始動補助回路７とを備え、コンデンサ７１は、第１の二次巻線２１２ａに生じる電圧によって充電され、コンデンサ７１から第２の二次巻線２１２ｂに流れる放電電流の極性は、スイッチング素子２２がスイッチング制御されることで第２の二次巻線２１２ｂに流れる電流の極性と同一である。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電灯点灯装置および、これを用いた車両用前照灯装置に関するものである。

従来、ＤＣ−ＤＣ変換回路とインバータ回路とイグナイタ回路とを備え、高輝度放電灯（以降、放電灯と称す）を点灯させる放電灯点灯装置が提供されている。ＤＣ−ＤＣ変換回路は、直流電源からの電力を負荷である放電灯が必要とする電圧レベルに変換する。インバータ回路は、ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力を低周波の交番電圧に変換し、イグナイタ回路を介して放電灯に供給する。イグナイタ回路は、高電圧を放電灯に印加することで放電灯を始動させる。

イグナイタ回路は、点灯直前の放電灯が消灯している状態において、放電灯の電極間を絶縁破壊して放電開始させるために数ｋＶ〜２０ｋＶ程度の高電圧を印加する機能を有している。しかし、イグナイタ回路は、放電灯の電極間を絶縁破壊してグロー放電を生じさせるが、供給するエネルギーが小さく安定的な熱電子を放出するアーク放電へ移行できず、立ち消えてしまう場合がある。

そこで、ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力応答を早くし、ＤＣ−ＤＣ変換回路から放電灯への電力供給を瞬時に行うことで立ち消えを抑制する方法が考えられる。しかし、ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力応答は、ＤＣ−ＤＣ変換回路を構成するインダクタ素子のインダクタンスに一因する。このインダクタンスは放電時において、ランプ電圧に変動があっても安定的にランプ電流を供給する安定器としての機能を果たす。一方、放電開始時にはランプ電流がゼロの状態から所定のランプ電流を供給してアーク放電へ移行させる必要があるが、インダクタンスによって急激に電流を増加させることが困難となる。また、制御回路による遅延時間（応答性）も影響する。すなわち、インダクタ素子のインダクタンスを小さくし、制御回路の応答性も早くした場合、放電始動時におけるＤＣ−ＤＣ変換回路の出力応答を向上させることができるが、放電時の安定性が低下する。また、制御回路の応答性も、安定性を確保するために早くするには限界がある。

そこで、ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力端に設けられた平滑コンデンサの容量を増加することで、始動時の立ち消えを防止する方法が考えられる。放電灯が消灯している無負荷状態におけるＤＣ−ＤＣ変換回路の高い出力電圧を平滑コンデンサに蓄積し、イグナイタ動作によりグロー放電して出力電圧が低下したときに、平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電灯に急速に放電する。それによって、アーク放電へ安定的に移行させることができる。しかし、平滑コンデンサの容量を増加させることによって、急速な出力電圧上昇に対応できなくなる。例えば、点灯時に放電状態が不安定になることによってランプ電圧が急上昇した場合や、交番出力の極性反転時において高い再点弧電圧が生じた場合に、立ち消えを生じることがある。また、コンデンサの容量の増加によってコンデンサが大型化するという問題もある。したがって、平滑コンデンサの容量を増加する方法は、望ましい対応策ではない。

そこで、特許文献１には、ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力端に抵抗とダイオードの並列回路にコンデンサを直列に接続した始動補助回路を設けた構成が開示されている。放電灯が消灯している無負荷状態において、抵抗を介して高い出力電圧を始動補助回路のコンデンサに蓄積させ、グロー放電し出力電圧が低下したとき、コンデンサに蓄積された電荷をダイオードを介して放電灯に急速に放出しアーク放電へ移行させる。始動補助回路のコンデンサへの充電は抵抗を介して行われるため、急峻なランプ電圧の上昇があってもＤＣ−ＤＣ変換回路出力は容量が比較的大きい始動補助回路のコンデンサへ充電されることはなく、安定な放電維持が可能となる。

この特許文献１の始動補助回路では、コンデンサに蓄積された電荷を放出する場合、ダイオードを介して放電する構成となっている。しかし、この構成ではコンデンサに蓄えられたエネルギーを急速に放電灯に印加して、グロー放電からアーク放電へ移行させる機能は果たせるが、限流要素がないためコンデンサのエネルギーの放出時間が短い。ＤＣ−ＤＣ変換回路の応答性のため放電維持可能な電力供給が可能になるまでの時間より、始動補助回路のコンデンサの電荷放出時間が短ければ、アーク放電が維持できず始動失敗することがある。このため、始動補助回路のコンデンサからの放電経路に抵抗などの限流要素を直列に挿入し、放電電流を限流する構成とし、限流抵抗はアーク放電移行に必要な電流を確保しつつ、その放電時間がＤＣ−ＤＣ変換回路の出力応答時間より長くなるように設定してもよい。

始動補助回路において、コンデンサの放電経路に限流抵抗を挿入した構成の場合、消灯時におけるコンデンサの両端電圧と、放電灯の点灯開始時におけるランプ電圧との差が大きくなる。さらに、グロー放電からアーク放電に移行するに必要な電流が十数Ａとなり、安定点灯時の電流に比べて数倍〜数十倍大きくなる。このような場合、放電経路に挿入する限流抵抗には非常に大きいストレスが印加されることとなる。このストレスによって、限流抵抗の故障を招きやすく、またストレスに対応するため限流抵抗を大型化する必要が生じる。

このため、特許文献２ではＤＣ−ＤＣ変換回路を構成するインダクタ素子に中間タップを設け、始動補助回路のコンデンサに充電される電圧を該中間タップから得られる電圧により充電するように構成されている。これにより、放電灯の消灯時においてＤＣ−ＤＣ変換回路から出力される無負荷電圧より低い電圧で始動補助回路のコンデンサを充電することができる。また、充電電圧が低くなるので、同じ電流を確保するためには放電用の限流抵抗値は低く設定する必要がある。抵抗の電力ストレスは抵抗値には反比例するが、印加される電圧に関しては２乗に比例するためストレスを低減することができる。例えば、アーク放電に移行するために必要なピーク電流を１５Ａとした場合、無負荷電圧が４００Ｖ、グロー放電時の放電灯の両端電圧が１００Ｖの条件では、限流抵抗の瞬時ピーク電力は４５００Ｗとなる。一方、始動補助回路の充電電圧を２００Ｖに低減した場合、限流抵抗の瞬時ピーク電力は１５００Ｗ（＝４５００／３）となり、大幅にストレスを低減できる。

実開平０６−０２６１９９号公報 特開２０１１−０９１０１３号公報

始動補助回路のコンデンサの充電電圧を低くした場合、グロー放電からアーク放電への移行に必要な電流を確保するために限流抵抗を低減する必要が生じる。しかし、限流抵抗を低減することによって、始動補助回路からの電流供給時間が短くなる。そこで、放電開始直後ＤＣ−ＤＣ変換回路から放電維持に必要な電力供給が可能になるまで始動補助回路からのエネルギー供給によって放電を維持させるためには始動補助回路のコンデンサ容量を大きくする必要がある。すなわち、特許文献２の構成では、始動補助回路を構成する放電用の減流抵抗のストレスの低減によって、減流抵抗の小型化には効果がある。一方、コンデンサへの充電電圧は低減できるが、コンデンサの容量を増加する必要があり、コンデンサの小型化は期待できない。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、始動性を向上させると共に始動補助回路を小型化することができる放電灯点灯装置および、これを用いた車両用前照灯装置を提供することにある。

本発明の放電灯点灯装置は、直流電圧を出力する直流電源と、互いに磁気結合された第１，第２のインダクタ素子および、スイッチング素子および、第１のダイオードおよび、第１のコンデンサおよび、限流要素を有し、前記直流電源と前記第１のインダクタ素子と前記スイッチング素子とを含んで一次側閉回路を形成し、前記第２のインダクタ素子と前記ダイオードと前記第１のコンデンサと前記限流要素とを含んで二次側閉回路を形成し、前記スイッチング素子がスイッチング制御されることで、前記直流電圧を所望の電圧レベルに変換した出力電圧を前記第１のコンデンサの両端に生成し、前記スイッチング素子のスイッチング条件が変更されることで前記出力電圧を可変するＤＣ−ＤＣ変換回路と、前記ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力電圧を交番電圧に変換し放電灯に供給するインバータ回路と、前記放電灯に高電圧を印加することで前記放電灯の放電を開始させるイグナイタ回路と、第２のコンデンサを有し、前記放電灯の放電開始時において、前記第２のコンデンサの放電電力を前記放電灯に供給する始動補助回路とを備え、前記第２のコンデンサは、前記スイッチング素子がスイッチング制御されることで前記第２のインダクタ素子の少なくとも一部に発生する電圧によって充電され、前記限流要素を含む放電経路を介して放電し、前記第２のコンデンサから前記限流要素に流れる放電電流の極性は、前記スイッチング素子がスイッチング制御されることで前記第２のインダクタ素子から前記限流要素を介して前記第１のコンデンサに流れる電流の極性と同一であることを特徴とする。

この放電灯点灯装置において、前記放電灯の消灯時における、前記第２のコンデンサを充電する前記第２のインダクタ素子の一部に発生する電圧は、前記放電灯の消灯時における前記ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力電圧より低い電圧かつ、前記放電灯のグロー放電時における前記放電灯の両端電圧より高い電圧であることが好ましい。

この放電灯点灯装置において、前記第２のインダクタ素子は中間タップを有しており、前記第１のダイオードは、充電用ダイオードと放電用ダイオードからなる直列回路で構成されており、当該直列回路の一端は前記第２のインダクタ素子の一端に接続され、前記第２のコンデンサは、前記充電用ダイオードと放電用ダイオードとの接続点と前記中間タップとの間に設けられることが好ましい。

この放電灯点灯装置において、前記充電用ダイオードと前記放電用ダイオードからなる直列回路と並列に第２のダイオードが接続されることが好ましい。

この放電灯点灯装置において、前記第２のインダクタ素子は中間タップを有しており、前記一次側閉回路の少なくとも一部の構成素子と前記第１のダイオードとからなる直列回路と、充電用ダイオードと放電用ダイオードとからなる直列回路とが並列に接続され、前記充電用ダイオードと前記放電用ダイオードとからなる直列回路の一端は、前記第２のインダクタ素子の一端に接続され、前記第２のコンデンサは、前記充電用ダイオードと前記放電用ダイオードとの接続点と前記中間タップとの間に設けられることが好ましい。

この放電灯点灯装置において、前記充電用ダイオードと前記放電用ダイオードのうち少なくとも一方に抵抗が直列接続されることが好ましい。

この放電灯点灯装置において、前記第２のコンデンサと直列に抵抗が接続されることが好ましい。

本発明の車両用前照灯装置は、直流電圧を出力する直流電源と、互いに磁気結合された第１，第２のインダクタ素子および、スイッチング素子および、第１のダイオードおよび、第１のコンデンサおよび、限流要素を有し、前記直流電源と前記第１のインダクタ素子と前記スイッチング素子とを含んで一次側閉回路を形成し、前記第２のインダクタと前記ダイオードと前記第１のコンデンサと前記限流要素とを含んで二次側閉回路を形成し、前記スイッチング素子がスイッチング制御されることで、前記直流電圧を所望の電圧レベルに変換した出力電圧を前記第１のコンデンサの両端に生成し、前記スイッチング素子のスイッチング条件が変更されることで前記出力電圧を可変するＤＣ−ＤＣ変換回路と、前記ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力電圧を交番電圧に変換し放電灯に供給するインバータ回路と、前記放電灯に高電圧を印加することで前記放電灯の放電を開始させるイグナイタ回路と、第２のコンデンサを有し、前記放電灯の放電開始時において、前記第２のコンデンサの放電電力を前記放電灯に供給する始動補助回路とを備え、前記第２のコンデンサは、前記スイッチング素子がスイッチング制御されることで前記第２のインダクタ素子の少なくとも一部に発生する電圧によって充電され、前記限流要素を含む放電経路を介して放電し、前記第２のコンデンサから前記限流要素に流れる放電電流の極性は、前記スイッチング素子がスイッチング制御されることで前記第２のインダクタ素子から前記限流要素を介して前記第１のコンデンサに流れる電流の極性と同一である放電灯点灯装置と、前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯とを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明では、始動性を向上させると共に始動補助回路を小型化することができるという効果がある。

本発明の実施形態１の放電灯点灯装置の回路構成図である。 実施形態１の放電灯点灯装置の別構成の回路構成図である。 実施形態２の放電灯点灯装置の回路構成図である。 実施形態３の放電灯点灯装置の回路構成図である。 実施形態４の放電灯点灯装置の回路構成図である。 本発明の車両用前照灯装置の概略構成図である。 車両の外観図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本実施形態の放電灯点灯装置の回路構成図を図１に示す。本実施形態の放電灯点灯装置は、直流電源１とＤＣ−ＤＣ変換回路２と低周波インバータ回路３とイグナイタ回路４と制御回路６と始動補助回路７とで構成されている。

直流電源１は、直流の電源電圧ＶｉをＤＣ−ＤＣ変換回路２に印加する。

ＤＣ−ＤＣ変換回路２は、フライバックコンバータで構成されており、直流電源１を入力電源として低周波インバータ回路３に出力電圧Ｖｏを出力する。ＤＣ−ＤＣ変換回路２は、トランス２１とスイッチング素子２２とダイオード２３１，２３２と平滑コンデンサ２４（第１のコンデンサ）とで構成されている。

トランス２１は、互いに磁気結合された一次巻線２１１（第１のインダクタ素子）と二次巻線２１２（第２のインダクタ素子）とで構成されている。また、二次巻線２１２は、中間タップが設けられ、第１の二次巻線２１２ａ，第２の二次巻線２１２ｂに分割されている。

直流電源１の出力端間にトランス２１の一次巻線２１１とスイッチング素子２２とからなる直列回路が接続されている。そして、直流電源１と一次巻線２１１とスイッチング素子２２とで一次側閉回路を形成している。

また、トランス２１の二次巻線２１２の両端間に、ダイオード２３１，２３２と平滑コンデンサ２４とからなる直列回路が接続されている。具体的には、第１の二次巻線２１２ａは、一端が順接続されたダイオード２３１，２３２を介して平滑コンデンサ２４の一端に接続され、他端が第２の二次巻線２１２ｂの一端に接続されている。また、第２の二次巻線２１２ｂの他端が平滑コンデンサ２４の他端に接続されている。そして、二次巻線２１２（第１，第２の二次巻線２１２ａ，２１２ｂの直列回路）とダイオード２３１，２３２と平滑コンデンサ２４とで二次側閉回路を形成している。なお、ダイオード２３１が本発明の充電用ダイオードに相当し、ダイオード２３２が本発明の放電用ダイオードに相当し、ダイオード２３１，２３２からなる直列回路が本発明の第１のダイオードに相当する。

スイッチング素子２２がオン状態では、直流電源１から一次巻線２１１に電流Ｉ１が供給される。すなわち、一次側閉回路に電流Ｉ１が流れることで、トランス２１に直流電源１からのエネルギーが蓄積される。このとき、ダイオード２３１，２３２に対して逆極性の電圧が二次巻線２１２に生じるため二次側閉回路に電流は流れない。そして、スイッチング素子２２がオン状態からオフ状態に移行すると、トランス２１に蓄積されたエネルギーは、二次巻線２１２からダイオード２３１，２３２を介して平滑コンデンサ２４に放出されることで平滑コンデンサ２４が充電される。すなわち、スイッチング素子２２が高周波でオン・オフを繰り返すスイッチング制御されることで、電源電圧Ｖｉを所望の電圧レベルに変換した出力電圧Ｖｏを平滑コンデンサ２４の両端に生成される。

また、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏは、スイッチング素子２２のスイッチング条件が変更されることで可変する。スイッチング素子２２のスイッチング制御は、制御回路６に設けられたＰＷＭ信号発生部６２によって行われる。ＰＷＭ信号発生部６２は、後述する出力フィードバック制御回路６１の出力に基づいて、ＰＷＭ信号からなる制御信号をスイッチング素子２２に出力しており、スイッチング素子２２は、この制御信号の信号レベルに同期してオン・オフする。すなわち、制御信号のオンデューティが変動し、スイッチング素子２２のスイッチング条件が変更されることで、出力電圧Ｖｏが変動する。

ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏは、低周波インバータ回路３によって低周波の交番電圧に変換されて放電灯に供給される。低周波インバータ回路３は、４つのスイッチング素子３１〜３４からなるフルブリッジインバータ回路で構成されている。スイッチング素子３１，３３からなる直列回路と、スイッチング素子３２，３４からなる直列回路とが、平滑コンデンサ２４に並列接続されている。そして、スイッチング素子３１，３３の接続点とスイッチング素子３２，３４の接続点とで低周波インバータ回路３の出力端を構成している。各スイッチング素子３１〜３４は、制御回路６の低周波ＩＮＶ駆動部６３（以降、駆動部６３と略称する）によってスイッチング制御される。具体的には、スイッチング素子３１，３４をオン状態に維持しているときはスイッチング素子３２，３３をオフ状態に維持し、スイッチング素子３１，３４をオフ状態に切り替えると同時にスイッチング素子３２，３３をオン状態に切り替える。すなわち、スイッチング素子３１，３４とスイッチング素子３２，３３とを交互にオン・オフすることで、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏを低周波の交番電圧に変換する。低周波インバータ回路３が生成した交番電圧はイグナイタ回路４を介して放電灯５に印加される。

イグナイタ回路４は、パルス電圧印加回路４１とパルストランス４２とで構成されている。パルストランス４２は、一次巻線の両端がパルス電圧印加回路４１に接続され、二次巻線は一端がスイッチング素子３１，３３の接続点に接続され、他端が放電灯５を介してスイッチング素子３２，３４の接続点に接続されている。イグナイタ回路４は、このような構成でパルス電圧印加回路４１によって発生されたパルス電圧をパルストランス４２で昇圧し、パルストランス４２の二次側に発生した高電圧を放電灯５に印加する。これにより、放電灯５は絶縁破壊してグロー放電に移行する、すなわち放電灯５の放電が開始される。

なお、低周波インバータ回路３は、放電灯５の消灯時において、スイッチング素子３１，３４をオン状態に維持し、スイッチング素子３２，３３をオフ状態に維持している。これにより、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏが放電灯５に印加される極性と、イグナイタ回路４の高電圧が放電灯５に印加される極性とを同一にしている。そして、放電灯５の放電が開始されると、低周波インバータ回路３は、スイッチング素子３１，３４とスイッチング素子３２，３３とを交互にオン・オフすることで、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏを低周波の交番電圧に変換する。

また、放電灯５が必要としている電力の調整は、制御回路６によって行われる。制御回路６は、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏおよび出力電流を、ランプ電圧Ｖｌａおよびランプ電流Ｉｌａとして等価的に検出し、スイッチング素子２２のスイッチング条件を調整する。具体的には、制御回路６は、出力フィードバック制御回路６１を備えており、出力フィードバック制御回路６１は、出力電流指令発生部６１１と電流比較部６１２と誤差増幅部６１３とで構成されている。出力指令発生部６１１には、出力電圧Ｖｏの検出値が入力され、検出電圧と目標電力とから目標電流を算出し、電流比較部６１２の正極端子に出力する。また、電流比較部６１２の負極端子には、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電流Ｉｏの検出値が入力されている。そして、電流比較部６１２は、目標電流と検出電流との差分を誤差増幅部６１３に出力する。誤差増幅部６１３は、電流比較部６１２の出力を増幅して、ＰＷＭ信号発生部６２に出力する。

ＰＷＭ信号発生部６２は、誤差増幅部６３の出力に基づいてスイッチング素子２２に出力する制御信号のオンデューティを決定している。そして、ＰＷＭ信号発生部６２は、誤差増幅部６３の出力がゼロ、すなわち目標電流と検出電流とが一致するように、制御信号のオンデューティを変動させることで、出力電圧Ｖｏの調整を行っている。これにより、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電力が目標電力と一致し、放電灯５に所望の電力を供給することができる。

また、本実施形態の放電灯点灯装置は、始動補助回路７を備えており、放電灯５の放電開始時において放電灯５に電力を供給することで、グロー放電からアーク放電へと移行させる。始動補助回路７は、平滑コンデンサ７１（第２のコンデンサ）と限流抵抗７２とで構成されている。平滑コンデンサ７１は、正極端子が限流抵抗７２を介してダイオード２３１，２３２の接続点に接続され、負極端子が二次巻線２１２の中間タップ（第１，第２の二次巻線２１２，２１３の接続点）に接続されている。

次に、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏ、放電灯５の両端電圧Ｖｌａ（以降、ランプ電圧Ｖｌａと称す）、始動補助回路７のコンデンサ７１の両端電圧Ｖｃ（以降、コンデンサ電圧Ｖｃと称す）の関係について説明する。

消灯時は放電灯５が絶縁状態で、出力電流Ｉｏが略ゼロであり、放電灯５の消灯時における出力電圧Ｖｏは、放電灯５の点灯時におけるランプ電圧Ｖｌａ（以降、点灯電圧Ｖｌａ１と称す）よりも高い無負荷電圧Ｖｏ１となるように制御される。例えば、点灯電圧Ｖｌａ１を４２Ｖとした場合、無負荷電圧Ｖｏ１は４００Ｖとなるように制御される。

また、この放電灯５の消灯時において、始動補助回路７のコンデンサ７１には、第１の二次巻線２１２ａに発生した電圧がダイオード２３１を介して充電される。一次巻線２１１および第１，第２の二次巻線２１２ａ，２１２ｂの巻数比をＮ２１１：Ｎ２１２ａ：Ｎ２１２ｂとした場合、第１の二次巻線２１２ａに発生する電圧はＶｏ１×Ｎ２１２ａ／（Ｎ２１２ａ＋Ｎ２１２ｂ）となり、コンデンサ７１はこの電圧になるまで充電される。すなわち、放電灯５の消灯時におけるコンデンサ電圧Ｖｃは、無負荷電圧Ｖｏ１よりも低い電圧となる。

また、本実施形態では、放電灯５の消灯時におけるコンデンサ電圧Ｖｃが、放電灯５のグロー放電時におけるランプ電圧Ｖｌａ（以降、グロー電圧Ｖｌａ２と称す）よりも高くなるように、第１，第２の二次巻線２１２ａ，２１２ｂの巻数比が設定されている。

すなわち、放電灯５の消灯時におけるコンデンサ電圧Ｖｃは、無負荷電圧Ｖｏ１よりも低い電圧かつ、グロー電圧Ｖｌａ２よりも高い電圧となる。

次に、放電開始時における始動補助回路７の動作について説明する。

イグナイタ回路４が放電灯５に高電圧を印加してグロー放電が開始されると、ランプ電圧Ｖｌおよび出力電圧Ｖｏは、無負荷電圧Ｖｏ１からグロー電圧Ｖｌａ２に低下する。コンデンサ電圧Ｖｃは、グロー放電Ｖｌａ２よりも高い電圧であるので、ダイオード２３２がオンし、コンデンサ７１に蓄積された電荷が、限流抵抗７２，ダイオード２３２，低周波インバータ回路３，イグナイタ回路４，第２の二次巻線２１２ｂを介して放電灯５に放電される。すなわち、放電灯５が放電を開始すると、コンデンサ７１の放電電力が放電灯５に供給されて、放電灯５がグロー放電からアーク放電へ移行する。

一般的にＤＣ−ＤＣ変換回路２をフライバックコンバータで構成した場合、トランス２１自体が負荷（放電灯５）に対する限流要素（インダクタンス）として作用している。特に無負荷時には出力電圧Ｖｏの上昇を制限するためスイッチング素子２２のオン時間を短くする、または間欠発振を行って出力電圧Ｖｏを安定化している。このため、無負荷時は一次巻線２１１に流れる電流Ｉ１が小さいうえ、制御回路６の応答性があるので、放電開始直後にＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力を急増させることができない。

しかし、本実施形態では、コンデンサ７１の放電経路にトランス２１の第２の二次巻線２１２ｂが含まれている。なお、本実施形態では、第２の二次巻線２１２ｂが本発明の限流要素に相当する。そして、コンデンサ７１から第２の二次巻線２１２ｂに流れる放電電流の極性は、スイッチング素子２２がオン状態からオフ状態に切り替わったときに二次巻線２１２から平滑コンデンサ２４に流れる電流の極性と同一である。すなわち、第２の二次巻線２１２ｂには、コンデンサ７１の放電時と、スイッチング素子２２のスイッチング制御時とで同一極性の電流が流れることとなる。したがって、放電開始時において、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力を急増させることができる。

さらに、スイッチング素子２２がオン状態に切り替わる直前において、第２の二次巻線２１２ｂに流れる電流がゼロ以上であれば、スイッチング素子２２のオン時に一次巻線２１１に流れる電流がゼロより大きい状態から開始する、いわゆる電流連続モードで動作可能となる。フライバックコンバータの場合、インダクタ素子に蓄積されるエネルギーはインダクタ素子に流れる電流の２乗に比例するため、スイッチング条件が同一の場合、オン時のピーク電流が大きいほど出力が大きくなる。すなわち、放電開始時において、コンデンサ７１の放電電流を第２の二次巻線２１２ｂに流すことで、フライバックコンバータ（ＤＣ−ＤＣ変換回路２）を電流連続モードで動作させることができる。これにより、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力応答性を向上させ、放電開始時における出力電流Ｉｏの立ち上がりを高速化することができる。

このように、本実施形態では、放電開始時におけるＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力応答性を向上させ、出力を急増させることができるので、コンデンサ７１の放電時間を短縮しても放電灯５の立ち消えを防止することができる。したがって、コンデンサ７１の容量を低減させることができるので、コンデンサ７１を小型化し始動補助回路７を小型化することができる。

また、二次巻線２１２の一部である第１の二次巻線２１２ａに発生する電圧によってコンデンサ７１が充電されるので、コンデンサ電圧ＶｃはＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏ（無負荷電圧Ｖｏ１）よりも低い電圧となる。これにより、耐圧の低い素子をコンデンサ７１に用いることができ、コンデンサ７１をさらに小型化することができる。また、コンデンサ電圧Ｖｃを低くすることで、放電経路を構成する限流抵抗７２の電力ストレスを低減することができるので、限流抵抗７２も小型化することができる。これにより、限流抵抗７２を複数の抵抗で直列または並列接続することで構成した場合であっても、抵抗の数を削減することができる。すなわち、始動補助回路７を小型化することができる。

また、放電灯５の温度が低いほど、放電開始時のランプ電圧Ｖｌａ（グロー電圧Ｖｌａ２）が低くなるので放電開始しやすくなり、逆に放電灯５の温度が高いほど、グロー電圧Ｖｌａ２が高くなるので放電開始しづらくなる。本実施形態では、放電開始時において、第２の二次巻線２１２ｂには、コンデンサ電圧Ｖｃからグロー電圧Ｖｌａ２および限流抵抗７２による電圧降下を減じた電圧が印加される。この第２の二次巻線２１２ｂに印加される電圧のＮ２１１／Ｎ２１２ｂ倍の電圧が電源電圧Ｖｉよりも高い場合、コンデンサ７１に蓄積されたエネルギーの一部が電源側に回生されることとなる。特に、グロー電圧Ｖｌａ２が低く放電開始しやすい状態であるほど、コンデンサ７１に蓄積されたエネルギーが電源側に回生されるため、放電開始時における放電灯５へのストレスを軽減することができる。

また、図２に示すように、コンデンサ７１の充電経路を構成するダイオード７３１（充電用ダイオード）と放電経路を構成するダイオード７３２（放電用ダイオード）とからなる直列回路と並列にダイオード２３３（第２のダイオード）が接続される構成でもよい。また、始動補助回路７の限流抵抗を、コンデンサ７１の充電経路を構成する限流抵抗７２１と、放電経路を構成する限流抵抗７２２とに分けた構成でもよい。なお、制御回路６は、図１と同一構成であり、図２では図示を省略している。

図２に示す放電灯点灯装置は、図１に示す放電灯点灯装置のＤＣ−ＤＣ変換回路の出力極性を反転した構成となっており、第２の二次巻線２１２ｂの一端が平滑コンデンサ２４の一端に接続され、他端が第１の二次巻線２１２ａの一端に接続されている。また、第１の二次巻線２１２ａの他端は、逆接続されたダイオード７３１，限流抵抗７２１，７２２，逆接続されたダイオード７３２を介して平滑コンデンサ２４の他端に接続されている。

そして、コンデンサ７１は、正極端子が二次巻線２１２の中間タップ（第１，第２の二次巻線２１２ａ，２１２ｂの接続点）に接側され、負極端子が限流抵抗７２１，７２２の接続点に接続されている。すなわち、図２の構成でも、コンデンサ７１の放電経路には、第２の二次巻線２１２ｂが含まれており、図１に示す放電灯点灯装置と同様に、放電開始時におけるＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力応答性を向上させ、出力を急増させることができる。したがって、コンデンサ７１の放電時間を短縮しても放電灯５の立ち消えを防止することができるので、コンデンサ７１の容量を低減させることができ、コンデンサ７１を小型化し始動補助回路７を小型化することができる。

また、図２に示す放電灯点灯装置は、ダイオード７３１，７３２および限流抵抗７２１，７２２からなる直列回路と並列にダイオード２３３が接続されている。具体的には、ダイオード２３３は、アノードがダイオード７３２のアノードに接続され、カソードがダイオード７３１のカソードに接続されている。すなわち、コンデンサ７１の充電経路を構成するダイオード７３１と、コンデンサ７１の放電経路を構成するダイオード７３２と、二次巻線２１２による平滑コンデンサ２４の充電経路を構成するダイオード２３３とに分けた構成となる。このように構成することで、ＤＣ−ＤＣ変換回路２が出力電圧Ｖｏをコンデンサ２４の両端間に生成する際に、コンデンサ２４の充電経路に含まれるダイオードの数を１つにすることができる。したがって、図１に示す放電灯点灯装置よりも電力変換効率を向上させることができる。

また、図１に示す放電灯点灯装置では、限流抵抗７２がコンデンサ７１の充電経路および放電経路を構成しているのに対し、図２に示す放電灯点灯装置では、充電経路を構成する限流抵抗７２１と放電経路を構成する限流抵抗７２２とに分かれた構成となっている。これにより、コンデンサ７１の充放電それぞれに適した時定数の設定が可能となる。

なお、図２に示す放電灯点灯装置では、図１に示す放電灯点灯装置のＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力極性を反転した構成となっており、どちらの出力極性であってもよい。

また、ＤＣ−ＤＣ変換回路２内における電圧の絶対値が高い高電位側に始動補助回路７およびダイオード２３３が設けられているが、低電位側に設けた構成であってもよい。

（実施形態２）
本実施形態の放電灯点灯装置の回路構成図を図３に示す。本実施形態の放電灯点灯装置のＤＣ−ＤＣ変換回路２は、昇圧チョッパ回路で構成されており、トランス２１の一次側と二次側とが非絶縁状態である。なお、低周波インバータ回路３，イグナイタ回路４は実施形態１と同一構成であり、同一符号を付して説明は省略する。また、制御回路６も、実施形態１と同一構成であり、図示を省略している。

ＤＣ−ＤＣ変換回路２は、インダクタ素子にトランス２１を用いた昇圧チョッパ回路であり、直流電源１と、トランス２１の一次巻線２１１（第１のインダクタ素子）と、スイッチング素子２２とで一次側閉回路を形成している。また、トランス２１の二次巻線２１２（第２のインダクタ素子）は中間タップが設けられており、第２の二次巻線２１２ｂは、一端が第１の二次巻線２１２ａの他端に接続され、他端が一次巻線２１１の一端とスイッチング素子２２との接続点に接続されている。第１の二次巻線２１２ａの一端は、ダイオード２３３を介して平滑コンデンサ２４（第１のコンデンサ）に接続されている。

また、本実施形態の始動補助回路７は、コンデンサ７１（第２のコンデンサ）と限流抵抗７２１，７２２とダイオード７３１（充電用ダイオード），７３２（放電用ダイオード）とで構成されている。限流抵抗７２１，７２２およびダイオード７３１，７３２からなる直列回路は、ダイオード２３３（第２のダイオード）と並列に接続されている。具体的には、ダイオード７３１のアノードは限流抵抗７２１を介してダイオード２３３のアノードに接続されている。そして、ダイオード７３２のアノードはダイオード７３１のカソードに接続され、ダイオード７３１のカソードは限流抵抗７３１を介してダイオード２３３のカソードに接続されている。また、コンデンサ７１は、正極端子がダイオード７３１，７３２の接続点に接続され、負極端子が二次巻線２１２の中間タップ（第１，第２の二次巻線２１２ａ，２１２ｂの接続点）に接続されている。

上記構成で、直流電源１と、一次巻線２１１，二次巻線２１２と、ダイオード２３３（限流抵抗７２１，７２２およびダイオード７３１，７３２からなる直列回路）と、平滑コンデンサ２４とで二次側閉回路を形成している。なお、ダイオード７３１，７３２からなる直列回路が本発明の第１のダイオードに相当し、第２の二次巻線２１２ｂが本発明の限流要素に相当する。

そして、スイッチング素子２２がオン状態では、直流電源１から一次巻線２１１に電流Ｉ１が供給される。すなわち、一次側閉回路に電流Ｉ１が流れることで、トランス２１に直流電源１からのエネルギーが蓄積される。このとき、ダイオード２３３，７３１，７３２に対して逆極性の電圧が二次巻線２１２に生じるため二次側閉回路に電流は流れない。そして、スイッチング素子２２がオン状態からオフ状態に移行すると、トランス２１に蓄積されたエネルギーは、二次巻線２１２からダイオード２３３を介して平滑コンデンサ２４に放出されることで平滑コンデンサ２４が充電される。すなわち、スイッチング素子２２が高周波でオン・オフを繰り返すスイッチング制御されることで、電源電圧Ｖｉを所望の電圧レベルに変換した出力電圧Ｖｏを平滑コンデンサ２４の両端に生成される。また、実施形態１において、図２に示した放電灯点灯装置と同様に、ダイオード７３１，７３２とからなる直列回路と並列にダイオード２３３が接続されている。これにより、ＤＣ−ＤＣ変換回路２が出力電圧Ｖｏをコンデンサ２４の両端間に生成する際に、コンデンサ２４の充電経路に含まれるダイオードの数を１つにすることができるので電力変換効率を向上させることができる。

また、コンデンサ７１には、二次巻線２１２の一部である第１の二次巻線２１２ａに発生した電圧が、限流抵抗７２１，ダイオード７３１を介して充電される。したがって、放電灯５の消灯時におけるコンデンサ電圧Ｖｃは、無負荷電圧Ｖｏ１よりも低い電圧となる。また、本実施形態でも、放電灯５の消灯時におけるコンデンサ電圧Ｖｃが、グロー電圧Ｖｌａ２よりも高くなるように、一次巻線２１１および第１，第２の二次巻線２１２ａ，２１２ｂの巻数比が設定されている。すなわち、放電灯５の消灯時におけるコンデンサ電圧Ｖｃは、無負荷電圧Ｖｏ１よりも低い電圧かつ、グロー電圧Ｖｌａ２よりも高い電圧となる。

次に、放電開始時における始動補助回路７の動作について説明する。

イグナイタ回路４が放電灯５に高電圧を印加してグロー放電が開始されると、ランプ電圧Ｖｌおよび出力電圧Ｖｏは、無負荷電圧Ｖｏ１からグロー電圧Ｖｌａ２に低下する。コンデンサ電圧Ｖｃは、グロー放電Ｖｌａ２よりも高い電圧であるので、ダイオード７３２がオンし、コンデンサ７１に蓄積された電荷が、ダイオード７３２，限流抵抗７２２および、直流電源１，トランス２１の一次巻線２１１，第２の二次巻線２１２ｂを介して放電灯５に放電される。すなわち、放電灯５が放電を開始すると、コンデンサ７１の放電電力が放電灯５に供給されて、放電灯５がグロー放電からアーク放電へ移行する。

本実施形態では、スイッチング素子２２がオン状態であっても、コンデンサ７１の放電によって、一次巻線２１１，第２の二次巻線２１２ｂに放電電流が流れる。この放電電流の極性は、スイッチング素子２２のスイッチング制御時において一次巻線２１１，第２の二次巻線２１２ｂに流れる電流の極性と同一である。これにより、放電開始時において、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力応答性を向上させ、出力を急増させることができる。すなわち、本実施形態では、放電開始時におけるＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力応答性を向上させ、出力を急増させることができるので、コンデンサ７１の放電時間を短縮しても放電灯５の立ち消えを防止することができる。したがって、コンデンサ７１の容量を低減させることができるので、コンデンサ７１を小型化し始動補助回路７を小型化することができる。

また、二次巻線２１２の一部である第１の二次巻線２１２ａに発生する電圧によってコンデンサ７１が充電されるので、コンデンサ電圧ＶｃはＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏ（無負荷電圧Ｖｏ１）よりも低い電圧となる。これにより、コンデンサ７１の耐圧を低減することができ、コンデンサ７１をさらに小型化することができる。

また、本実施形態の放電灯点灯装置は、充電経路を構成する限流抵抗７２１と放電経路を構成する限流抵抗７２２とに分かれた構成となっている。これにより、コンデンサ７１の充放電それぞれに適した時定数の設定が可能となる。

なお、本実施形態では、ダイオード７３１，７３２からなる直列回路と並列にダイオード２３３が並列接続されているが、ダイオード２３３を省略し、ダイオード２３３の機能をダイオード７３１，７３２が兼用する構成であってもよい。

また、整流ダイオード２３３と、始動補助回路７を構成するダイオード７３１，７３２の並列回路の接続点は、上述する位置に限定するものでない。二次巻線２１２（第１，第２の二次巻線２１２ａ，２１２ｂ），平滑コンデンサ２４からなる二次側の直列回路のどの部分に接続した構成であってもよい。

（実施形態３）
本実施形態の放電灯点灯装置の回路構成図を図４に示す。本実施形態の放電灯点灯装置のＤＣ−ＤＣ変換回路２は、昇圧チョッパ回路で構成されており、トランス２１の一次側と二次側とが非絶縁状態である。なお、低周波インバータ回路３，イグナイタ回路４は実施形態１と同一構成であり、同一符号を付して説明は省略する。また、制御回路６も、実施形態１と同一構成であり、図示を省略している。

ＤＣ−ＤＣ変換回路２は、インダクタ素子にトランス２１を用いた昇圧チョッパ回路であり、直流電源１とトランス２１の一次巻線２１１（第１のインダクタ素子）とスイッチング素子２２とで一次側閉回路を構成している。また、直流電源１と一次巻線２１１とダイオード２３３（第１のダイオード）と二次巻線２１２（第２のインダクタ素子）と平滑コンデンサ２４（第１のコンデンサ）とで二次側閉回路を構成している。なお、二次巻線２１２は、中間タップが設けられ第１，第２の二次巻線２１２ａ，２１２ｂに分割されている。第１の二次巻線２１２ａは、他端がダイオード２３３のカソードに接続され、一端が第２の二次巻線２１２ｂの他端に接続され、第２の二次巻線２１２ｂの一端は平滑コンデンサ２４に接続されている。そして、実施形態２のＤＣ−ＤＣ変換回路２と同様に、スイッチング素子２２が高周波でオン・オフを繰り返すスイッチング制御されることで、電源電圧Ｖｉを所望の電圧レベルに変換した出力電圧Ｖｏを平滑コンデンサ２４の両端に生成される。

また、本実施形態の始動補助回路７は、コンデンサ７１（第２のコンデンサ）と限流抵抗７２１，７２２とダイオード７３１（充電用ダイオード），７３２（放電用ダイオード）とで構成されている。限流抵抗７２１，７２２とダイオード７３１，７３２とからなる直列回路は、スイッチング素子２２とダイオード２３３とからなる直列回路と並列に接続されている。ダイオード７３１は、カソードがダイオード２３３のカソードと第１の二次巻線２１２ａの他端との接続点に接続され、アノードが限流抵抗７２１，７２２を介してダイオード７３２のカソードに接続されている。また、ダイオード７３２は、アノードがスイッチング素子２２と直流電源１との接続点に接続されている。また、コンデンサ７１は、正極端子が二次巻線２１２の中間タップ（第１，第２の二次巻線２１２ａ，２１２ｂの接続点）に接続され、負極端子が限流抵抗７２１，７２２の接続点に接続されている。なお、第２の二次巻線２１２ｂが本発明の限流要素に相当する。

また、コンデンサ７１には、二次巻線２１２の一部である第１の二次巻線２１２ａに発生した電圧が、限流抵抗７２１，ダイオード７３１を介して充電される。したがって、放電灯５の消灯時におけるコンデンサ電圧Ｖｃは、無負荷電圧Ｖｏ１よりも低い電圧となる。また、本実施形態でも、放電灯５の消灯時におけるコンデンサ電圧Ｖｃが、グロー電圧Ｖｌａ２よりも高くなるように、一次巻線２１１および第１，第２の二次巻線２１２ａ，２１２ｂの巻数比が設定されている。すなわち、放電灯５の消灯時におけるコンデンサ電圧Ｖｃは、無負荷電圧Ｖｏ１よりも低い電圧かつ、グロー電圧Ｖｌａ２よりも高い電圧となる。

次に、放電開始時における始動補助回路７の動作について説明する。

イグナイタ回路４が放電灯５に高電圧を印加してグロー放電が開始されると、ランプ電圧Ｖｌおよび出力電圧Ｖｏは、無負荷電圧Ｖｏ１からグロー電圧Ｖｌａ２に低下する。コンデンサ電圧Ｖｃは、グロー放電Ｖｌａ２よりも高い電圧であるので、ダイオード７３２がオンし、コンデンサ７１に蓄積された電荷が、ダイオード７３２，限流抵抗７２２，第２の二次巻線２１２ｂを介して放電灯５に放電される。すなわち、放電灯５が放電を開始すると、コンデンサ７１の放電電力が放電灯５に供給されて、放電灯５がグロー放電からアーク放電へ移行する。

本実施形態では、スイッチング素子２２がオン状態であっても、コンデンサ７１の放電によって、第２の二次巻線２１２ｂに放電電流が流れる。この放電電流の極性は、スイッチング素子２２のスイッチング制御時において第２の二次巻線２１２ｂに流れる電流の極性と同一である。これにより、放電開始時において、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力応答性を向上させ、出力を急増させることができる。すなわち、本実施形態では、放電開始時におけるＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力応答性を向上させ、出力を急増させることができるので、コンデンサ７１の放電時間を短縮しても放電灯５の立ち消えを防止することができる。したがって、コンデンサ７１の容量を低減させることができるので、コンデンサ７１を小型化し始動補助回路７を小型化することができる。

また、二次巻線２１２の一部である第１の二次巻線２１２ａに発生する電圧によってコンデンサ７１が充電されるので、コンデンサ電圧ＶｃはＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏ（無負荷電圧Ｖｏ１）よりも低い電圧となる。これにより、コンデンサ７１の耐圧を低減することができ、コンデンサ７１をさらに小型化することができる。

また、本実施形態の放電灯点灯装置は、充電経路を構成する限流抵抗７２１と放電経路を構成する限流抵抗７２２とに分かれた構成となっている。これにより、コンデンサ７１の充放電それぞれに適した時定数の設定が可能となる。

また、放電灯点灯装置の回路構成は上記に限定するものではない。例えば、直列接続されたダイオード７３１，７３２が、ダイオード２３３と一次側閉回路を構成する一部の素子とからなる直列回路に並列接続されている構成であればよい。または、ダイオード２３３を削除した場合に、少なくともダイオード７３１，７３２および二次巻線２１２，整流ダイオードで構成される閉回路が形成されるように各ダイオードが接続される構成であればよい。

（実施形態４）
本実施形態の放電灯点灯装置の回路構成図を図５に示す。本実施形態の放電灯点灯装置のＤＣ−ＤＣ変換回路２は、フォワードコンバータ回路で構成されている。なお、低周波インバータ回路３，イグナイタ回路４は実施形態１と同一構成であり、同一符号を付して説明は省略する。また、制御回路６も、実施形態１と同一構成であり、図示を省略している。

ＤＣ−ＤＣ変換回路２は、トランス２１とスイッチング素子２２とダイオード２３３，２３４と平滑コンデンサ２４とインダクタ２５とからなるフォワードコンバータ回路で構成されている。直流電源１とトランス２１の一次巻線２１１（第１のインダクタ素子）とスイッチング素子２２とで一次側閉回路を構成している。また、トランス２１の二次巻線２１２（第２のインダクタ素子）は、中間タップが設けられ、第１，第２の二次巻線２１２ａ，２１２ｂに分割されている。第１の二次巻線２１２ａは、一端がダイオード２３３，インダクタ２５（限流要素）を介して平滑コンデンサ２４の一端に接続されている。また、第１の二次巻線２１２ａは、他端が第２の二次巻線２１２ｂの一端に接続されており、第２の二次巻線２１２ｂを介して平滑コンデンサ２４の他端に接続されている。また、インダクタ２５と平滑コンデンサ２４とからなる直列回路と並列にダイオード２３４が接続されており、ダイオード２３４は、アノードがダイオード２３３とインダクタ２５との接続点に接続され、カソードが平滑コンデンサ２４の他端に接続されている。

また、本実施形態の始動補助回路７は、コンデンサ７１（第２のコンデンサ）と限流抵抗７２とダイオード７３１（充電用ダイオード），７３２（放電用ダイオード）とで構成されている。ダイオード７３１，限流抵抗７２，コンデンサ７１からなる直列回路は、第１の二次巻線２１２ａの両端間に接続されている。ダイオード７３１は、アノードが第１の二次巻線２１２ａの一端に接続され、カソードが限流抵抗７２を介してコンデンサ７１の正極端子に接続されている。そして、コンデンサ７１の負極端子が、二次巻線２１２の中間タップ（第１，第２の二次巻線２１２ａ，２１２ｂの接続点）に接続されている。また、ダイオード７３２は、アノードがダイオード７３１，限流抵抗７２の接続点に接続され、カソードがダイオード２３３，２３４，インダクタ２５の接続点に接続されている。

上記構成で、二次巻線２１２と、ダイオード２３３（ダイオード７３１，７３２からなる直列回路）と、インダクタ素子２５と、平滑コンデンサ２４とで二次側閉回路を形成している。

そして、スイッチング素子２２のオン状態では、一次巻線２１１に電流Ｉ１が流れると同時に、二次巻線２１２にも電流Ｉ２が流れ、ダイオード２３３，インダクタ２５を介して平滑コンデンサ２４に電力が供給され、平滑コンデンサ２４が充電される。そして、スイッチング素子２２がオフ状態に切り替わると、インダクタ２５に蓄積されたエネルギーがダイオード２３４を介して回生される。また、ダイオード７３１，７３２とからなる直列回路と並列にダイオード２３３が接続されている。これにより、ＤＣ−ＤＣ変換回路２が出力電圧Ｖｏをコンデンサ２４の両端間に生成する際に、コンデンサ２４の充電経路に含まれるダイオードの数を１つにすることができるので電力変換効率を向上させることができる。

また、コンデンサ７１には、二次巻線２１２の一部である第１の二次巻線２１２ａに発生した電圧が、限流抵抗７２，ダイオード７３１を介して充電される。したがって、放電灯５の消灯時におけるコンデンサ電圧Ｖｃは、無負荷電圧Ｖｏ１よりも低い電圧となる。また、本実施形態でも、放電灯５の消灯時におけるコンデンサ電圧Ｖｃが、グロー電圧Ｖｌａ２よりも高くなるように、一次巻線２１１および第１，第２の二次巻線２１２ａ，２１２ｂの巻数比が設定されている。すなわち、放電灯５の消灯時におけるコンデンサ電圧Ｖｃは、無負荷電圧Ｖｏ１よりも低い電圧かつ、グロー電圧Ｖｌａ２よりも高い電圧となる。

また、ＤＣ−ＤＣ変換回路２は、一次巻線２１１とスイッチング素子２２とからなる直列回路と並列に、トランス２１のリセット巻線２１３とダイオード２６とからなる直列回路が接続されている。リセット巻線２１３は、トランス２１の一次側に設けられており、ダイオード２６は、カソードがリセット巻線２１３の一端に接続され、アノードが電源１の負極に接続されている。そして、スイッチング素子２２がオフ状態に切り替わったとき、トランス２１の励磁エネルギーをリセット巻線２１３からダイオード２６を介して電源１に回生することでトランス２１の磁化を防止している。

ＤＣ−ＤＣ変換回路２はフォワードコンバータで構成されており、トランス２１の各巻線２１１〜２１３の巻き数比をＮ２１１：Ｎ２１２ａ：Ｎ２１２ｂ：Ｎ２１３とした場合、コンデンサ７１に充電される電圧は、Ｖｃ＝Ｖｉ×Ｎ２１２ａ／Ｎ２１１となる。また、スイッチング素子２２がオフ状態である場合、リセット巻線２１３に電源電圧Ｖｉが印加されるので、第２の二次巻線２１２ｂに生じる電圧は、Ｖｉ×（Ｎ２１２ｂ／Ｎ２１３）となる。なお、このとき第２の二次巻線２１２ｂに生じる電圧の極性は、第２の二次巻線２１２ｂの他端側が正極性、一端側が負極性となる。

そして、スイッチング素子２２がオフ状態であるとき、上述したようにインダクタ２５に蓄積されたエネルギーによってダイオード２３４を介して還流電流が流れることで、ダイオード２３４の両端電圧が０Ｖ、すなわちオン状態となる。このとき、コンデンサ７１に蓄積された電荷がダイオード２３４を介して放電するのを防止するために、コンデンサ電圧Ｖｃが第２の二次巻線２１２ｂに生じる電圧よりも小さくなるように、トランス２１の各巻線２１１〜２１３の巻き数比を決定する。すなわち、Ｖｉ≦Ｖｉ×（Ｎ２１２ａ／Ｎ２１１）×（Ｎ２１３／Ｎ２１２ｂ）となるように設定することで、スイッチング素子２２がオフ状態であっても、コンデンサ７１に蓄積された電荷がダイオード２３４を介して放電することがない。すなわち、放電開始直後以外は、ダイオード７３２を実質オフ状態にして、コンデンサ７１の放電を抑制することができる。

なお、ＤＣ−ＤＣ変換回路２をフォワードコンバータで構成した場合、トランス２１は昇圧作用のみを有し、負荷（放電灯５）に対する限流作用をもたないので、出力に対する限流要素としてインダクタ２５を設けている。インダクタ２５は、放電灯５の点灯状態では放電灯５に対する安定化要素の一つとして作用するが、電流が流れていない状態から電流を急速に増加させることは困難となる。しかし、本実施形態では、スイッチング素子２２がオフ状態であっても、コンデンサ７１の放電によって、インダクタ２５に放電電流が流れる。この放電電流の極性は、スイッチング素子２２のスイッチング制御時においてインダクタ２５に流れる電流の極性と同一である。また、インダクタ２５は、自己に流れる電流を継続させる作用があるため、スイッチング素子２２がオンしたときに二次巻線２１２に電流を流し、一次側より速やかに電力を取り出すことができる。すなわち、放電開始時において、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力応答性を向上させ、出力を急増させることができる。したがって、放電開始時におけるＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力応答性を向上させ、出力を急増させることができるので、コンデンサ７１の放電時間を短縮しても放電灯５の立ち消えを防止することができる。したがって、コンデンサ７１の容量を低減させることができるので、コンデンサ７１を小型化し始動補助回路７を小型化することができる。

また、インダクタ２５に中間タップを設け、ダイオード７３２のカソードをインダクタ２５の中間タップに接続し、コンデンサ７１の放電電流をインダクタ２５の一部を介して放電灯５に供給するように構成してもよい。

また、トランス２１を磁気漏れトランス（リーケージトランス）を用いて構成し、インダクタ２５を省略した構成でもよい。

（実施形態５）
実施形態１〜４のうち、いずれか１つの放電灯点灯装置８を用いた車両用前照灯装置９について、図６，７を用いて説明する。図６は、本実施形態の車両用前照灯装置の概略構成図、図７は、車両用前照灯装置を用いた車両の外観図である。

この車両用前照灯装置９は、前面が開口した略箱状の灯具９１を有し、この灯具９１の内部に放電灯５を装着するソケット９３が適宜の手段（図示せず）を用いて固定されている。灯具９１の下面に取着された放電灯点灯装置８とソケット９３との間は電灯線９５を介して電気的に接続されている。なお灯具９１の内部には、放電灯５の光を前方に反射する反射鏡９４とグレア防止用の遮光板９６とが適宜の取付手段（図示せず）を用いて取り付けられており、放電灯５の発光は灯具９１の開口部に取り付けられた透光カバー９２を介して外部に照射されるようになっている。

なお放電灯点灯装置８は、灯具９１の下側に取着されたケース８１の内部に、上述の各実施形態で説明した回路を形成した回路基板（図示せず）を収納して構成され、放電灯点灯装置８には点灯スイッチ８２とヒューズ８３とを介して車載バッテリからなる直流電源１より電源電圧Ｖｉが供給されるようになっている。

実施形態１〜４で説明したように、始動補助回路７の小型化によって放電灯点灯装置８の小型化を図ることができ、この放電灯点灯装置８を備える車両用前照灯装置９の小型化も実現することができる。また、実施形態１〜４の放電灯点灯装置８を備えているため、、放電開始時におけるＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力応答性が向上する。

車両用前照灯装置９は、図７に示すように車体１０の前側の左右両側部に取着され、車両用前照灯装置１０の取付スペースに大きなスペースを必要としない車両を実現できる。高輝度放電灯（放電灯５）を車両の前照灯として用いた場合、始動性が良好であるとともに、より小型化が求められているため、本実施形態の車両用前照灯装置１０は実施に好適である。

１ 直流電源
２ ＤＣ−ＤＣ変換回路
３ 低周波インバータ回路
４ イグナイタ回路
５ 放電灯
６ 制御回路
７ 始動補助回路
２１ トランス
２１１ 一次巻線（第１のインダクタ素子）
２１２ 二次巻線（第２のインダクタ素子，限流要素）
２２ スイッチング素子
２３１ ダイオード（充電用ダイオード）
２３２ ダイオード（放電用ダイオード）
２４ 平滑コンデンサ（第１のコンデンサ）
７１ コンデンサ（第２のコンデンサ）
７２ 限流抵抗

Claims (8)

1. 直流電圧を出力する直流電源と、
   互いに磁気結合された第１，第２のインダクタ素子および、スイッチング素子および、第１のダイオードおよび、第１のコンデンサおよび、限流要素を有し、前記直流電源と前記第１のインダクタ素子と前記スイッチング素子とを含んで一次側閉回路を形成し、前記第２のインダクタ素子と前記ダイオードと前記第１のコンデンサと前記限流要素とを含んで二次側閉回路を形成し、前記スイッチング素子がスイッチング制御されることで、前記直流電圧を所望の電圧レベルに変換した出力電圧を前記第１のコンデンサの両端に生成し、前記スイッチング素子のスイッチング条件が変更されることで前記出力電圧を可変するＤＣ−ＤＣ変換回路と、
   前記ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力電圧を交番電圧に変換し放電灯に供給するインバータ回路と、
   前記放電灯に高電圧を印加することで前記放電灯の放電を開始させるイグナイタ回路と、
   第２のコンデンサを有し、前記放電灯の放電開始時において、前記第２のコンデンサの放電電力を前記放電灯に供給する始動補助回路とを備え、
   前記第２のコンデンサは、前記スイッチング素子がスイッチング制御されることで前記第２のインダクタ素子の少なくとも一部に発生する電圧によって充電され、前記限流要素を含む放電経路を介して放電し、
   前記第２のコンデンサから前記限流要素に流れる放電電流の極性は、前記スイッチング素子がスイッチング制御されることで前記第２のインダクタ素子から前記限流要素を介して前記第１のコンデンサに流れる電流の極性と同一であることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記放電灯の消灯時における、前記第２のコンデンサを充電する前記第２のインダクタ素子の一部に発生する電圧は、前記放電灯の消灯時における前記ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力電圧より低い電圧かつ、前記放電灯のグロー放電時における前記放電灯の両端電圧より高い電圧であることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 前記第２のインダクタ素子は中間タップを有しており、
   前記第１のダイオードは、充電用ダイオードと放電用ダイオードからなる直列回路で構成されており、当該直列回路の一端は前記第２のインダクタ素子の一端に接続され、
   前記第２のコンデンサは、前記充電用ダイオードと放電用ダイオードとの接続点と前記中間タップとの間に設けられることを特徴とする請求項１または２記載の放電灯点灯装置。
4. 前記充電用ダイオードと前記放電用ダイオードからなる直列回路と並列に第２のダイオードが接続され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. 前記第２のインダクタ素子は中間タップを有しており、
   前記一次側閉回路の少なくとも一部の構成素子と前記第１のダイオードとからなる直列回路と、充電用ダイオードと放電用ダイオードとからなる直列回路とが並列に接続され、
   前記充電用ダイオードと前記放電用ダイオードとからなる直列回路の一端は、前記第２のインダクタ素子の一端に接続され、
   前記第２のコンデンサは、前記充電用ダイオードと前記放電用ダイオードとの接続点と前記中間タップとの間に設けられることを特徴とする請求項１または２記載の放電灯点灯装置。
6. 前記充電用ダイオードと前記放電用ダイオードのうち少なくとも一方に抵抗が直列接続されることを特徴とする請求項３乃至５のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
7. 前記第２のコンデンサと直列に抵抗が接続されることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
8. 請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置と、
   前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯とを備えることを特徴とする車両用前照灯装置。

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