JP3275507B2

JP3275507B2 - 放電ランプ点灯装置

Info

Publication number: JP3275507B2
Application number: JP235394A
Authority: JP
Inventors: 崇之今井; 毅斎藤; 厚夫和氣
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-01-14
Filing date: 1994-01-14
Publication date: 2002-04-15
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: JPH07211473A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルストランスを用い
て発生させた高電圧パルスで放電ランプを始動させる放
電ランプ点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】メタルハライドランプ等の放電ランプを
高電圧パルスで始動させることが一般に行われており、
その回路構成の一例を図７に示す。この場合、昇圧トラ
ンス１の一次巻線が直流電源２に電源スイッチ３および
ＦＥＴ（以下スイッチ素子という）４を介して接続さ
れ、スイッチ素子４をドライブ回路５でオン・オフ制御
して昇圧トランス１の二次巻線に交流電圧を誘起させ
る。この交流電圧をダイオード６およびコンデンサ７で
整流・平滑化し、昇圧された直流電圧を電圧検出回路８
の両端子間に電流検出抵抗９を通じてとり出す。かかる
直流電源回路１０の電圧検出回路８は、直列接続された
２個の抵抗１１，１２からなり、点灯制御回路１３が電
流検出抵抗９に流れる電流や電圧検出回路８からの信号
に基き、ドライブ回路５のオン・オフ出力波形のデュー
ティを制御する。なお、点灯制御回路１３は直流電源回
路１０の出力電流が所定値以下になると出力電圧を上
げ、出力電流が所定値以上になると出力電圧を下げるよ
うに動作する。つまり、定電流化機能が定電圧化機能に
優先して働くようになっている。

【０００３】直流電源回路１０に接続されたインバータ
回路１４は、ブリッジ接続された４個のＦＥＴ（以下ス
イッチ素子という）１５，１６，１７，１８と、２個の
ドライブ回路１９，２０と、コンデンサ２１とを備え
る。点灯制御回路１３の出力信号で制御を受けた２個の
ドライブ回路１９，２０が、フルブリッジ回路の対角２
辺のスイッチ素子１５，１８および対角２辺のスイッチ
素子１６，１７を所定の周期（たとえば４００ヘルツ）
で交互に導通させるので、メタルハライドランプ等から
なる放電ランプ２２にその点灯に必要な交流電圧（矩形
波電圧）が印加される。

【０００４】放電ランプ２２に二次巻線２３，２４を直
列接続したパルストランス２５は、その一次巻線２６に
直列接続されたコンデンサ２７およびＦＥＴ（以下スイ
ッチ素子という）２８と、このスイッチ素子２８をオン
・オフ制御するドライブ回路２９と、ダイオード３０と
ともに始動回路３１を構成している。点灯制御回路１３
から始動信号を受けたドライブ回路２９がスイッチ素子
２８をオン・オフ制御するので、二次巻線２３，２４に
高電圧パルスが誘起される。つまり、パルストランス２
５はフライバックトランスとして放電ランプ２２に始動
用の高電圧パルスを印加するので、始動時の放電ランプ
２２にはフルブリッジ回路による交流電圧と、これに重
畳された高電圧パルスとが印加されることになる。そし
て、放電ランプ２２が点灯するとドライブ回路２９から
の出力信号が停止し、放電ランプ２２はフルブリッジ回
路を通じて供給される交流電力のみによって安定に点灯
を持続する。

【０００５】スイッチ素子２８に対する駆動信号および
スイッチ素子２８に流れる電流の各波形を図８の
（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す。また、パルストランス
２５の二次巻線２３，２４に誘起される高電圧パルスの
波形を図８の（ｃ）に示す。

【０００６】放電ランプ２２がメタルハライドランプ等
の高圧放電ランプであると、その始動にさいして主電極
間に１０数ＫＶ以上の高電圧パルスを印加する必要があ
る。なぜなら、高圧放電ランプからなる放電ランプ２２
は、常温下では比較的低いキック電圧で始動するもの
の、消灯直後の管壁温度は高く、封入物たる水銀や金属
ハロゲン化物の蒸気圧も高くなっているので、瞬時に再
始動させるには主電極間に１０数ＫＶ以上のキック電圧
を必要とするからである。

【０００７】スイッチ素子２８は、パルストランス２５
の一次巻線２６に流れる電流を急激に遮断するので、パ
ルストランス２５の一次巻線２６にそのインダクタンス
ＬｐによるＬｐ・ｄｉ／ｄｔなる電圧が発生し、パルス
トランス２５の二次巻線２３，２４に巻数比倍の高電圧
が発生する。また、スイッチ素子２８に流れる電流は図
８の（ｂ）に示すように、スイッチ素子２８のオン期間
ＴｏｎにＶｄｃ／Ｌｐの傾斜で増加（Ｖｄｃは直流電源
回路１０の出力電圧）し続ける。そして、図８の（ｃ）
に示す高電圧パルスが放電ランプ２２の主電極間に印加
されるので、放電ランプ２２は導通性となってグロー放
電状態に入り、次いでアーク放電状態に移行し点灯す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、始動時の
放電ランプ２２はグロー放電状態を経てアーク放電状態
に移行するので、始動から点灯に至るまで放電ランプ２
２に高電圧パルスを印加し続けると、始動回路３１で少
なからず電力を消費し、この電力を安定に供給するため
に直流電源回路１０に相応の電力容量を必要とし、これ
が装置の小型化を阻む一要因となる。また、スイッチ素
子２８の発熱に伴う劣化が看過できないものとなる。

【０００９】したがって本発明の目的は、始動時におけ
る消費電力を削減でき、電源容量の軽減が可能な省エネ
ルギーの放電ランプ点灯装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明においては上述し
た目的を達成するために、放電ランプと電源との間に二
次巻線を接続してなるパルストランスが、その一次巻線
と直流電源との間にスイッチ素子を接続してなり、この
スイッチ素子をドライブ回路でオン・オフ制御して放電
ランプに始動用の高電圧パルスを印加する放電ランプ点
灯装置において、前記スイッチ素子に流れる電流のピー
ク値を所定時間後に低減させるための切り替え用制御手
段を有していることを特徴とする放電ランプ点灯装置が
提供される。

【００１１】

【作用】高圧放電ランプは、その始動時に１０数ＫＶ以
上の高電圧パルスが主電極間に短時間印加されることに
よってグロー放電状態に入り、一旦グロー放電状態に入
れば高電圧パルスを印加し続けなくても、比較的低いパ
ルス電圧でアーク放電状態に移行できる。

【００１２】このような観点から、本発明ではパルスト
ランスの一次巻線に直列接続されたスイッチ素子に流れ
る電流のピーク値を所定時間後に低減させる切り替え用
制御手段を設け、始動回路から放電ランプに供給される
パルスエネルギーの適正化を図るのであり、始動回路で
の電力消費を削減し得るので、電源回路を小型に構成す
ることが可能となる。

【００１３】

【実施例】本発明の第１の実施例を図１に示す。この回
路構成が図７に示した従来の回路構成と異なるところ
は、ドライブ回路２９に制御手段３２を付加している点
であり、この制御手段３２は点灯制御回路１３の出力信
号によって制御を受ける。つまり、ドライブ回路２９は
点灯制御回路１３と制御手段３２とによって制御を受け
ることにより、スイッチ素子２８のオン期間Ｔｏｎを短
縮させる。このため、放電ランプ２２がグロー放電状態
に入ったとき、スイッチ素子２８に流れる電流のピーク
値が低減される。

【００１４】点灯制御回路１３は、直流電源回路１０の
電圧検出回路８から送られてくる電圧信号によって出力
電圧を検出し、検出値が所定電圧Ｖａ以上になると、始
動回路３１を動作させるための始動信号をドライブ回路
２９に送り込む。これによってスイッチ素子２８がオン
・オフ動作を開始するのであるが、その所定時間後に、
制御手段３２がスイッチ素子２８のオン期間Ｔｏｎを短
縮させる制御信号を送り込む。放電ランプ２２がアーク
放電に移行して点灯すると、前記検出値が所定電圧Ｖａ
よりも低くなるので、点灯制御回路１３は始動回路３１
の動作を停止させる信号をドライブ回路２９に送り込
む。

【００１５】このときの始動回路３１の動作をさらに詳
しく説明すると、点灯制御回路１３からドライブ回路２
９に始動開始の信号が送り込まれると、ドライブ回路２
９はスイッチ素子２８に図２の（ａ）に示す駆動信号を
与える。このため、スイッチ素子２８はオン・オフ動作
を開始するが、スイッチ素子２８がオン状態に転じる
と、コンデンサ２７からパルストランス２５の一次巻線
２６に図２の（ｂ）に示すドレイン電流が流れだす。ス
イッチ素子２８のオン期間Ｔｏｎに流れる電流はＶｄｃ
／Ｌｐの傾斜で増加し続ける。スイッチ素子２８のオン
期間Ｔｏｎに流れる電流のピーク値はＴｏｎ・Ｖｄｃ／
Ｌｐとなる。そして、スイッチ素子２８がオフ状態に転
じると、パルストランス２５の一次巻線２６に蓄えられ
ていたエネルギーが二次巻線２３，２４に伝達されるの
で、パルストランス２５の二次巻線２３，２４に１０数
ＫＶ以上の高電圧パルスが発生する。この高電圧パルス
はコンデンサ２１を通じて放電ランプ２２に印加される
ので、放電ランプ２２は導通性に転じてグロー放電状態
に入る。

【００１６】このようなグロー放電状態にあるとき、制
御手段３２がスイッチ素子２８のオン期間Ｔｏｎをそれ
よりも短いオン期間Ｔｏｎ’に切り変えるので、スイッ
チ素子２８に流れる電流のピーク値がＴｏｎ’・Ｖｄｃ
／Ｌｐに減少するが、グロー放電状態にあった放電ラン
プ２２がアーク放電状態に移行して点灯するので、比較
的少ないパルスエネルギーでもって放電ランプ２２を始
動点灯させることができる。図２の（ｃ）は、電源スイ
ッチ３の投入から放電ランプ２２が点灯するまでの高電
圧パルスの変化を示したものである。

【００１７】高圧放電ランプ２２の主電極間を導通性に
してグロー放電させるのに必要な高電圧パルスの振幅
や、スイッチ素子２８のオン期間Ｔｏｎをオン期間Ｔｏ
ｎ’に切り替えるタイミングなどは、使用する放電ラン
プの種類に応じて選択することになるが、始動回路３１
から放電ランプ２２に供給するエネルギーを減らし得る
ので、消灯直後の放電ランプを瞬時に再点灯できる機能
を損なうことなく、直流電源回路１０を小型に構成で
き、しかも、始動回路３１のストレスを軽減させること
ができる。

【００１８】本発明の第２の実施例を図３に示す。この
場合、パルストランス２５の一次巻線２６に中間タップ
を設け、点灯制御回路１３によってオン・オフ制御を受
けるＦＥＴ等のスイッチ素子３３によって、一次巻線２
６の実質的な巻数が切り替えられるようになっている。

【００１９】電源スイッチ３の投入時には、点灯制御回
路１３からの信号によってスイッチ素子３３は閉止状態
を保持する。この状態で、点灯制御回路１３からドライ
ブ回路２９に始動信号が送り込まれると、スイッチ素子
２８は図４の（ａ）に示す駆動信号によってオン・オフ
動作を開始する。スイッチ素子２８がオン状態に転じる
と、始動回路３１のコンデンサ２７からパルストランス
２５の一次巻線２６に図４の（ｂ）に示すドレイン電流
が流れるようになり、パルストランス２５の二次巻線２
３，２４に高電圧パルスが発生し、放電ランプ２２がグ
ロー放電状態になるのは前述と同様である。

【００２０】放電ランプ２２がグロー放電状態に入った
とき、点灯制御回路１３の出力信号によってスイッチ素
子３３が開放状態に転じる。つまり、パルストランス２
５の一次巻線２６の実質的な巻数が増え、そのインダク
タンスＬｐが、より大きいインダクタンスＬｐ’に切り
変わる。このため、スイッチ素子２８がオフに転じる瞬
間でのピーク電流値が図４の（ｂ）に示すように減少す
る。また、放電ランプ２２に供給されていた高電圧パル
スの振幅も低下するが、グロー放電状態にあった放電ラ
ンプ２２がアーク放電に移行できる範囲内での振幅低下
であるので、ここにパルスエネルギーの削減効果が得ら
れる。電源スイッチ３の投入から放電ランプ２２が点灯
するまでのパルス電圧の変化を図４の（ｃ）に示す。

【００２１】本発明の第３の実施例を図５に示す。この
場合、直流電源回路１０の出力電圧の設定値をスイッチ
素子３４で切り替えるようになっている。すなわち、電
圧検出回路８の抵抗１２に中間タップを設け、リレーま
たはＦＥＴ等からなるスイッチ素子３４によって抵抗１
２の抵抗値を切り替える構成にしている。

【００２２】電源スイッチ３の投入時におけるスイッチ
素子３４は、点灯制御回路１３からの信号を受けて閉止
状態にある。点灯制御回路１３からドライブ回路２９に
送り込まれた始動信号によって、スイッチ素子２８が図
６の（ａ）に示す駆動信号でオン・オフ動作すると、ス
イッチ素子２８に図６の（ｂ）に示すドレイン電流が流
れ、パルストランス２５の二次巻線２３，２４に高電圧
パルスが発生し、放電ランプ２２がグロー放電状態にな
るのは前述と同様である。

【００２３】放電ランプ２２がグロー放電状態に入った
とき、点灯制御回路１３からの信号によってスイッチ素
子３４が開放状態に転じると、直流電源回路１０の電圧
検出回路８の検出電圧が上昇するので、直流電源回路１
０の出力電圧Ｖｄｃが、それよりも低いＶｄｃ’に転じ
る。このため、スイッチ素子２８がオフに転じる瞬間で
の電流は図６の（ｂ）に示すように、Ｔｏｎ・Ｖｄｃ’
／Ｌｐに低下する。この電流によって発生するパルスエ
ネルギーでもって、グロー放電状態にあった放電ランプ
２２をアーク放電に移行させ得るようにＶｄｃ’の値を
あらかじめ設定しておくので、ここにパルスエネルギー
の削減効果が得られる。電源スイッチ３の投入から放電
ランプ２２が点灯するまでのパルス電圧の変化を図６の
（ｃ）に示す。

【００２４】上述した実施例ではいずれも、インバータ
回路１４にフルブリッジ型のものを用いたが、これはハ
ーフブリッジ型や、ＳＥＰＰ回路などに置換できる。ま
た、インバータ回路を使用しない直流点灯回路方式の放
電ランプ点灯装置にも本発明は適用できる。さらに、ス
イッチ素子２８にＦＥＴ以外のトランジスタやサイリス
タ等を用いることができる。さらにまた、前述の実施例
ではパルストランス２５に１対の二次巻線２３，２４を
有するものを使用したが、単一の二次巻線を有するもの
を用いてもよい。また、前述した実施例では直流電源回
路１０にフライバックコンバータを用いたが、直流電圧
を出力するものであればどのような構成のものでもよ
い。

【００２５】第２の実施例では、スイッチ素子２８の電
流制御手段としてパルストランス２５の一次巻線のタッ
プを切り替えたが、一次巻線とスイッチ素子２８との間
にインダクタを挿入するなど、要するに一次巻線側のイ
ンダクタンスを切り替えることができればよい。また、
第３の実施例では、スイッチ素子２８の電流制御手段と
して直流電源回路１０の電圧検出回路８の抵抗１２の値
を切り替えたが、抵抗１１の値を切り替えてもよく、要
は、直流電源回路の出力電圧を切り替えればよい。ま
た、スイッチ素子２８の電流制御手段として、スイッチ
素子２８のオン期間を切り替える構成、パルストランス
２５の一次巻線側のインダクタンスを切り替える構成お
よび直流電源回路１０の出力電圧を切り替える構成のう
ち、いずれか２つ以上を併用してもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によると、放電ラン
プの始動時において、高電圧パルスを発生するパルスト
ランスの一次巻線に接続されたスイッチ素子に流れる電
流のピーク値をグロー放電後に減少させるものであり、
放電ランプの瞬時再始動の機能を損なうことなく始動回
路のストレスを減少させ得るのみならず、電源回路を小
型に構成することができる。また、放電ランプの寿命を
長大化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の放電ランプ点灯装置の
回路構成図

【図２】本発明の第１の実施例の各部における信号波形
図

【図３】本発明の第２の実施例の放電ランプ点灯装置の
回路構成図

【図４】本発明の第２の実施例の各部における信号波形
図

【図５】本発明の第３の実施例の放電ランプ点灯装置の
回路構成図

【図６】本発明の第３の実施例の各部における信号波形
図

【図７】従来の放電ランプ点灯装置の回路構成図

【図８】従来の放電ランプ点灯装置の各部における信号
波形図

【符号の説明】

８電圧検出回路９電流検出抵抗１０直流電源回路１３点灯制御回路１４インバータ回路２２放電ランプ２５パルストランス２８スイッチ素子２９ドライブ回路３２制御手段３３，３４スイッチ素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−277495（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 41/282

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】放電ランプと電源との間に二次巻線を接
続してなるパルストランスが、その一次巻線と直流電源
との間にスイッチ素子を接続してなり、このスイッチ素
子をドライブ回路でオン・オフ制御して放電ランプに始
動用の高電圧パルスを印加する放電ランプ点灯装置にお
いて、前記スイッチ素子に流れる電流のピーク値を所定
時間後に低減させるための切り替え用制御手段を有して
いることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】制御手段がスイッチ素子のオン期間を切
り替えるものであることを特徴とする請求項１記載の放
電ランプ点灯装置。
【請求項３】制御手段がパルストランスの一次巻線回
路のインダクタンスを切り替えるものであることを特徴
とする請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項４】制御手段が直流電源回路の出力電圧を切
り替えるものであることを特徴とする請求項１または２
または３記載の放電ランプ点灯装置。