JP2592974Y2 - 車輌用放電灯の起動回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、放電灯の起動時におい
て高電圧パルスによって放電灯の起動をかけるようにし
た車輌用放電灯の起動回路において、ランプの再点灯時
における起動の確実性を保証することができるようにし
た新規な車輌用放電灯の起動回路を提供しようとするも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近時、白熱電球に代わる光源として小型
のメタルハライドランプが注目されており、車輌用メタ
ルハライドランプの点灯方式として、直流入力電圧を昇
圧回路によって昇圧してから直流−交流変換回路を介し
て矩形波や正弦波状の交流電圧に変換した後交流仕様の
メタルハライドランプに印加するようにした交流点灯方
式が知られている。

【０００３】その際、ランプを点灯させるためには数ｋ
Ｖから数十ｋＶの高電圧を必要とする。

【０００４】図７は起動回路の構成例ａを示すものであ
る。

【０００５】この起動回路の前段には図示しない直流−
交流変換回路が設けられており、給電ライン上のトリガ
ートランスｂの２次巻線ｃを介してメタルハライドラン
プｄに交流電圧が供給されるようになっている。

【０００６】そして、コンデンサｅ、スパークギャップ
素子ｆ、トリガートランスｂの１次巻線ｇから構成され
る直列回路においてランプの起動時にコンデンサｅの端
子電圧が所定電圧に達するとスパークギャップ素子ｆが
導通し、このときに発生するパルスがトリガートランス
ｂによって昇圧されてメタルハライドランプｄに印加さ
れ、これによってランプの起動がかけられることにな
る。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た起動回路ａにあってはメタルハライドランプｄの消灯
後の再点灯時において起動パルスによってランプに起動
をかけてもアーク放電に至らない場合が起こり得るとい
う問題がある。

【０００８】これは、起動パルスの立ち上がりの度合に
よって放電開始電圧が変化し、パルスの立ち上がりが急
激であるほど放電開始電圧が高くなるためである。

【０００９】図８は起動パルス電圧ｖの時間的変化を示
しており、時間の起点をスパークギャップ素子ｆの導通
時としている。

【００１０】上記した回路では、図示するように起動パ
ルスがスパークギャップ素子ｆの導通とともに急激に立
ち上がり、その後減衰振動を伴ったＬＣ共振を起こして
いる。

【００１１】図９に示すようにトリガートランスｂの１
次側回路の等価回路ｈは、コンデンサｅ、１次巻線ｇの
誘導性負荷成分Ｌｇ、１次巻線ｇの抵抗性負荷成分Ｒ
ｇ、スパークギャップ素子ｆ（図ではスイッチの記号で
示す。）とからなる直列回路であり、この過渡応答特性
によれば電圧ｖの立ち上がり時間は理論上ゼロとなる。

【００１２】よって、メタルハライドランプを消灯して
から間を置かないで再点灯を行う場合に放電始動電圧が
高くなり、起動の不確実性を伴うことになる。

【００１３】そこで、ランプの起動前後において１ｋＶ
程度の正弦波電圧を出力に重畳したり、あるいは起動パ
ルスの直後に所定幅のパルスをランプに与えることによ
ってグロー放電からアーク放電に移行させる方法が知ら
れているが、これには回路構成の複雑化を伴うため、点
灯ユニットの大型化をもたらしてしまう等の不都合があ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本考案車輌用放電灯の起
動回路は上記した課題を解決するために、第１のコンデ
ンサの端子電圧が所定値を越えたときにスイッチング素
子が導通することによってトランスの１次巻線にパルス
が発生し、該トランスの２次巻線に生じる昇圧されたパ
ルスを放電灯に起動パルスとして送出する車輌用放電灯
の起動回路において、上記スイッチング素子に対してイ
ンダクタを直列に接続するとともに、該スイッチング素
子及びインダクタに対して第２のコンデンサを並列に設
けたものである。

【００１５】

【作用】本考案車輌用放電灯の起動回路によれば、放電
灯の起動パルスを生成する起動回路の１次側回路におい
て、第１のコンデンサの端子電圧が所定値を越えたとき
に導通するスイッチング素子にインダクタを直列に接続
し、かつこれらに対して並列にコンデンサを接続するこ
とによって起動パルスの立ち上がりを遅くし、放電灯の
消灯時からの再点灯にあって放電開始電圧が低い状態で
起動をかけることができるため、起動動作を確実に行う
ことができ、しかもそのために回路構成の複雑化を伴う
ことがない。

【００１６】

【実施例】以下に、本考案車輌用放電灯の起動回路を図
示した実施例に従って詳細に説明する。

【００１７】図２は点灯回路１の概要を示しており、バ
ッテリー２が直流電圧入力端子３、３′間に接続され
る。

【００１８】４、４′は直流電源ラインであり、その一
方のプラスライン４上には点灯スイッチ５が設けられて
いる。

【００１９】６は直流昇圧回路であり、バッテリー電圧
の昇圧のために設けられており、後述する制御回路によ
ってその昇圧制御が行なわれるようになっている。

【００２０】７は直流−交流変換回路であり、上記直流
昇圧回路６の後段に設けられ、直流昇圧回路６から送ら
れてくる直流電圧を矩形状波交流電圧に変換するための
回路である。この直流−交流変換回路７には、例えば、
ブリッジ型駆動回路が用いられる。

【００２１】８はイグナイタ回路であり、上記直流−交
流変換回路７の後段に配置され、その交流出力端子９、
９′間には定格電力３５Ｗのメタルハライドランプ１０
が接続される。

【００２２】１１は直流昇圧回路６の出力電圧を制御す
るための制御回路であり、直流昇圧回路６の出力端子間
に設けられた電圧検出部１２によって検出される直流昇
圧回路６の出力電圧の検出信号が入力される。

【００２３】また、直流昇圧回路６と直流−交流変換回
路７とを結ぶライン上に設けられた電流検出部１３によ
って、直流昇圧回路６の出力電流に対応した電流検出信
号が電圧変換された形で制御回路１１に入力されるよう
になっている。

【００２４】そして、制御回路１１はこれらの検出信号
に応じた制御信号を発生させて直流昇圧回路６に送出
し、その出力電圧を制御することでメタルハライドラン
プ１０の起動時の状態に合せた電力制御を行い、ランプ
の始動時間や再始動時間の短縮化を図るとともに定常時
における安定した点灯制御を行うことができるように構
成されている。

【００２５】制御回路１１は、Ｖ（電圧）−Ｉ（電流）
制御部１４とＰＷＭ（パルス幅変調）制御部１５を有す
る。

【００２６】Ｖ−Ｉ制御部１４はランプ電圧とランプ電
流との関係を規定する制御曲線に基づいてメタルハライ
ドランプ１０の点灯制御を行うように構成されており、
直流昇圧回路６の出力電圧に関する検出信号が電圧検出
部１２から送られて来ると、検出信号に応じた電流指令
値を演算により求めて、指令信号をＰＷＭ制御部１５に
送出するようになっている。

【００２７】また、Ｖ−Ｉ制御部１４は、点灯初期にお
けるランプ電流が必要以上に過大な値にならないように
制限するための信号をＰＷＭ制御部１５に送出する。

【００２８】ＰＷＭ制御部１５は、Ｖ−Ｉ制御部１４か
らの指令信号に応じてパルス幅が可変される信号を生成
し、これを直流昇圧回路６内の半導体スイッチ素子への
制御信号として送出するようになっている。

【００２９】図１はイグナイタ回路８の構成例を示すも
のである。

【００３０】１６、１６′は直流−交流変換回路７の出
力端子であり、出力端子１６と交流出力端子９とを結ぶ
給電ライン１７上にトリガートランス１８の２次巻線１
８ｂが設けられている。

【００３１】尚、給電ライン１７′は出力端子１６′と
交流出力端子９′とを結ぶラインである。

【００３２】抵抗１９は、その一端が出力端子１６に接
続され、他端がコンデンサ２０、ダイオード２１を介し
て出力端子１６′に接続されている。

【００３３】２２はダイオードであり、そのアノードが
コンデンサ２０とダイオード２１との間に接続され、そ
のカソードがコンデンサ２３を介してトランス２４の１
次巻線２４ａの始端側端子に接続されている。

【００３４】２５はＳＳＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｙｍｍ
ｅｔｒｉｃａｌ Ｓｗｉｔｃｈ）であり、その一端がダ
イオード２２のカソードに接続され、他端が給電ライン
１７′に接続されている。

【００３５】トランス２４は、その２次巻線２４ｂの終
端側端子がダイオード２６を介してトリガートランス１
８の１次巻線１８ａの終端側端子に接続されるとともに
コンデンサ２７の一端に接続されており、また、２次巻
線２４ｂの始端側端子が給電ライン１７′に接続されて
いる。

【００３６】２８はスパークギャップ素子であり、その
一端がインダクタ２９を介してトリガートランス１８の
１次巻線１８ａの始端側端子に接続され、他端が給電ラ
イン１７′に接続されている。

【００３７】３０はコンデンサであり、スパークギャッ
プ素子２８、インダクタ２９に対して並列に設けられて
いる。

【００３８】このイグナイタ回路８にあっては、直流−
交流変換回路７の出力電圧を倍電圧整流した後トランス
２４によって昇圧してコンデンサ２７の充電を行い、こ
れが所定電圧を越えたときにスパークギャップ素子２８
の導通に伴ってトリガートランス１８の１次巻線１８ａ
にパルスが発生し、このパルスがトリガートランス１８
で昇圧されてその２次巻線１８ｂからメタルハライドラ
ンプ１０に送出されるようになっている。

【００３９】図３はトリガートランス１８の１次側回路
の等価回路３１を示すものである。

【００４０】図中Ｌ１８はトリガートランス１８の１次
巻線１８ａのインダクタンス、Ｒ１８はトリガートラン
ス１８の１次巻線１８ａの抵抗分をそれぞれ示し、Ｌ２
９はインダクタ２９のインダクタンス、Ｒ２９はインダ
クタ２９の抵抗分をそれぞれ示しており、スパークギャ
ップ素子２８をスイッチの記号ＳＷ（２８）で表してい
る。

【００４１】また、Ｃ２７、Ｃ３０はコンデンサ２７、
３０の静電容量をそれぞれ示している。

【００４２】図示するように等価回路３１は、ＳＷ（２
８）の投入によってＣ２７、Ｌ１８、Ｒ１８、Ｌ２９、
Ｒ２９、ＳＷ（２８）を通るループ（電流を「ｉ」とす
る。）と、Ｃ３０、ＳＷ（２８）、Ｒ２９、Ｌ２９を通
るループとが形成される。

【００４３】Ｃ２７の端子電圧をＥ０とし、等価回路３
１に電流ｉ＝０、電荷ｑ＝Ｃ２７・Ｅ０の初期条件を与
えて過渡応答特性を調べると、Ｌ１８の両端電圧ｖの時
間的変化は図４のようになる。

【００４４】グラフ曲線３２に示すように、電圧ｖはｖ
＝０（ｔ＝０）から期間Δｔをかけて立ち上がってピー
ク値（「α・Ｅ０」とする。）に達した後に減衰振動に
移行することが分かる。

【００４５】グラフ曲線３２の立ち上がり部分の平均傾
斜値はα・Ｅ０／Δｔであり、数値的には、例えば、２
１ｋＶ／μｓｅｃ程度である。

【００４６】図５は放電開始電圧Ｖｓと時間ｔとの関係
を概略的に示すものであり、グラフ曲線３３は時間の経
過とともに減少をみせる。

【００４７】よって、図中に破線３４に示すように起動
パルスの立ち上がりが急峻である場合には放電開始電圧
Ｖｓがグラフ曲線３３との交点Ｐ１での電圧値Ｖｓ１と
なるが、破線３５に示すように起動パルスの立ち上がり
傾斜が緩やかな場合には放電開始電圧Ｖｓがグラフ曲線
３３との交点Ｐ２での電圧値Ｖｓ２（＜Ｖｓ１）とな
る。

【００４８】このように起動パルスの立ち上がりを遅く
することによって放電始動電圧Ｖｓが小さくなり、ラン
プの再点灯時における起動動作の確実性を保証すること
ができ、また素子や実装上の耐圧設計に余裕が生まれ
る。

【００４９】尚、本実施例では、起動パルスの生成にあ
たってトランスの２段構成を採ったが、図６に示す回路
３６のように３倍圧整流の採用によって初段のトランス
を省くようにしても良い。

【００５０】図中、コンデンサ３７は、その一端が給電
ライン１７に接続され、他端がダイオード３８、抵抗３
９を介して給電ライン１７′に接続されている。

【００５１】ダイオード３８及び抵抗３９に対してダイ
オード４０、コンデンサ４１、抵抗４２が並列に設けら
れ、また、ダイーオード４３のアノードがダイオード４
０のカソードに接続され、そのカソードがスパークギャ
ップ素子２８の一端に接続されている。

【００５２】そして、スパークギャップ素子２８の他端
はインダクタ２９を介して給電ライン１７に接続されて
いる。

【００５３】コンデンサ２７はその一端がトリガートラ
ンス１８の２次巻線１８ｂの始端側端子及び１次巻線１
８ａの終端側端子に接続され、他端がダイオード４３の
カソードに接続されている。

【００５４】コンデンサ３０はその一端がトリガートラ
ンス１８の１次巻線１８ａの始端側端子に接続され、他
端がダイオード４３のカソードに接続されている。

【００５５】尚、トリガートランス１８の１次側回路に
おいて、その等価回路が図３と同様の構成を有すること
は構成から明らかである。

【００５６】

【考案の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本考案によれば、第１のコンデンサの端子電圧が所
定値を越えてスイッチ素子が導通したときにトランスの
１次巻線に即座に電圧がかからずに、トランスの１次巻
線、インダクタ、第１及び第２のコンデンサにおける共
振によって放電灯の起動パルスが立ち上がりが緩やかに
なり、放電灯の消灯時からの再点灯に際して放電開始電
圧が低い状態で起動をかけることができるため、起動動
作の確実性を期すことができる。

【００５７】しかも、そのために正弦波や所定幅のパル
スを出力に重畳する必要はなくインダクタやコンデンサ
等の受動素子を追加するだけで済むため、回路構成の複
雑化やこれに伴うコストの上昇を招くことはなく、ま
た、再点灯時の放電開始電圧を低くすることができるた
め耐圧設計が容易となる。

【００５８】尚、前記した実施例においては、本考案を
矩形波点灯方式の点灯回路に適用した例を示したが、こ
れに限らず正弦波点灯方式等の各種の点灯回路に適用し
得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案車輌用放電灯の起動回路の構成例を示す
回路図である。

【図２】本考案を適用した点灯回路の構成例を示す回路
ブロック図である。

【図３】要部の等価回路図である。

【図４】本考案に係る起動パルスの時間的変化を示すグ
ラフ図である。

【図５】放電開始電圧と時間との関係を示すグラフ図で
ある。

【図６】本考案の変形例を示す回路図である。

【図７】従来の回路構成を示す図である。

【図８】従来の起動パルスの時間的変化を示すグラフ図
である。

【図９】従来例におけるトリガートランスの一次側回路
の等価回路図である。

【符号の説明】

８ 車輌用放電灯の起動回路 １０ 放電灯 １８ トランス １８ａ １次巻線 ２７ 第１のコンデンンサ ２８ スイッチング素子 ２９ インダクタ ３０ 第２のコンデンサ ３６ 車輌用放電灯の起動回路

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のコンデンサの端子電圧が所定値を
   越えたときにスイッチング素子が導通することによって
   トランスの１次巻線にパルスが発生し、該トランスの２
   次巻線に生じる昇圧されたパルスを放電灯に起動パルス
   として送出する車輌用放電灯の起動回路において、上記
   スイッチング素子に対してインダクタを直列に接続する
   とともに、該スイッチング素子及びインダクタに対して
   第２のコンデンサを並列に設けたことを特徴とする車輌
   用放電灯の起動回路。