JP3802302B2

JP3802302B2 - 放電灯点灯回路

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Publication number: JP3802302B2
Application number: JP2000007622A
Authority: JP
Inventors: 昌康山下; 仁志武田
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-01-17
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2020-01-17
Also published as: DE10101930A1; US6472830B2; DE10101930B4; US20010033140A1; JP2001203086A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の放電灯に関する点灯回路において、放電灯への起動用高圧信号を生成する起動回路への電圧供給回路を、複数の起動回路に対して共通化することにより、部品点数やコストの削減を図るための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放電灯（メタルハライドランプ等）の点灯回路については、直流電源回路、直流−交流変換回路、起動回路（所謂スタータ回路）を備えた構成が知られている。
【０００３】
例えば、直流電源回路にはＤＣ−ＤＣコンバータの構成を用いるとともに、直流−交流変換回路としてフルブリッジ型回路（４つの半導体スイッチ素子（あるいはスイッチング素子）をそれぞれ２組にしてスイッチング制御を行うように構成された回路）及びそのドライバ回路を使用した回路構成にあっては、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧がフルブリッジ型回路において矩形波状電圧に変換された後、放電灯に供給される。
【０００４】
尚、複数の放電灯に対してそれぞれに各別の点灯回路を設けたのでは、コストや部品点数等の面で好ましくないので、直流電源回路や直流−交流変換回路について共通化された回路を用いることが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記起動回路への電圧供給については、直流電源回路又は直流−交流変換回路の出力に基づいて生成されるが、各起動回路のための電圧供給回路を別々に設けたのでは、コスト上昇や装置の大型化の原因になってしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、複数の放電灯に係る点灯回路において、各放電灯に対してそれぞれ設けられる起動回路に電圧供給を行うための回路部を共通化して、コストの低減及び装置の小型化を実現することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した課題を解決するために、直流電圧を出力する直流電源回路と、該直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換した後にこれを第１及び第２の放電灯に供給するための直流−交流変換回路と、第１及び第２の放電灯への起動用高圧信号をそれぞれ発生させるために放電灯毎に各別に設けられた第１及び第２の起動回路とを備えた放電灯点灯回路において、下記の（イ）乃至（ヘ）に示す構成を有するものである。
【０００８】
（イ）直流電源回路がグランド電位に対して正極性及び負極性の両極性電圧を出力すること。
【０００９】
（ロ）直流−交流変換回路は、直流電源回路からの各極性の出力電圧を切り換えて各放電灯に出力するために第１乃至第４のスイッチ素子と、各スイッチ素子のスイッチング制御を行う駆動回路を備えていること及び各スイッチ素子のオン／オフ動作によって、第１の放電灯に正極性の電圧が供給される間、第２の放電灯には負極性の電圧が供給され、逆に、第１の放電灯に負極性の電圧が供給される間、第２の放電灯には正極性の電圧が供給されること。
【００１０】
（ハ）第１及び第２の起動回路が、磁性体及び１次巻線、２次巻線を含むトランスを有しており、該トランスの１次側回路が１次巻線、コンデンサ及びスイッチ素子を有するとともに、第１の起動回路を構成する１次巻線とコンデンサとの接続点が、直流−交流変換回路において互いに直列に接続された第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子との接続点に接続され、かつ、第２の起動回路を構成する１次巻線とコンデンサとの接続点が、直流−交流変換回路において互いに直列に接続された第３のスイッチ素子と第４のスイッチ素子との接続点に接続されていること。
（ニ）第１の起動回路を構成するトランスの２次巻線については、その一端が第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子との接続点に接続され、かつ、その他端が第１の放電灯に接続されており、第２の起動回路を構成するトランスの２次巻線については、その一端が第３のスイッチ素子と第４のスイッチ素子との接続点に接続され、かつ、その他端が第２の放電灯に接続されること。
【００１１】
（ホ）第１又は第２の起動回路における１次側回路のコンデンサの電荷蓄積に伴い当該コンデンサの両端電圧が閾値を越えたとき又はその後に、第１又は第２の起動回路を構成するスイッチ素子が導通して該起動回路を構成するトランスの１次巻線から２次巻線を介して起動用高圧信号が第１又は第２の放電灯に印加されること。
【００１２】
（ヘ）直流電源回路又は直流−交流変換回路から第１及び第２の起動回路の１次側回路を構成するコンデンサを充電するために該１次側回路に電圧を供給する共通の電圧供給回路が設けられ、該コンデンサと該１次側回路を構成するスイッチ素子との接続点が該電圧供給回路に接続されるとともに、該電圧供給回路から該コンデンサに供給される電圧の極性が、起動をかける放電灯に対して出力される電圧の極性とは逆極性とされること。
【００１３】
本発明によれば、複数の放電灯に対して各別に設けられる起動回路を構成するトランスの１次側回路のコンデンサについて、その充電のために電圧供給を行う電圧供給回路が、各起動回路に対して同一の回路として設けられるので、コストの低減及び装置の小型化が可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る放電灯点灯回路の基本構成を示すものであり、２つの放電灯に関する回路構成（制御系を除いた給電系のみ）を示している。
【００１５】
放電灯点灯回路１は、電源２、直流電源回路３、直流−交流変換回路４、起動回路５＿１、５＿２を備えている。
【００１６】
直流電源回路３は、電源２からの直流入力電圧（これを「Ｖin」と記す。）を受けて所望の直流電圧を出力するものであり、図示しない制御回路からの制御信号に応じてその出力電圧が可変制御される。この直流電源回路３には、スイッチングレギュレータの構成を有するＤＣ−ＤＣコンバータ（チョッパー式、フライバック式等。）が用いられるが、正極性の電圧出力を得るための回路部（正極出力用ＤＣ−ＤＣコンバータ）と負極性の電圧出力を得るための回路部（負極出力用ＤＣ−ＤＣコンバータ）を有しており、グランド電位に対して正極性及び負極性の両極性電圧を出力することができる。
【００１７】
図２は直流電源回路３の構成例を示したものである。
【００１８】
図２（Ａ）に示す例では、トランスＴの１次巻線Ｔｐの一端が直流入力端子「ｔａ」に接続されることで電圧Ｖinが入力されるようになっており、１次巻線Ｔｐの他端は半導体スイッチ素子ＳＷ（図には単にスイッチの記号で示すが、電界効果トランジスタ等が用いられる。）及び電流検出用抵抗Ｒｓを介して接地されている。尚、半導体スイッチ素子ＳＷの制御端子（ＦＥＴの場合にはゲート）には図示しない制御回路からの信号「Ｓｃ」が供給されてそのスイッチング制御が行われる。
【００１９】
トランスＴの２次巻線Ｔｓは、その一端がダイオードＤ１のアノードに接続され、該ダイオードＤ１のカソードがコンデンサＣ１を介して接地されている。そして、コンデンサＣ１の端子電圧が端子「ｔｏ１」を介して正極性の出力電圧（これを「Ｖdcp」と記す。）となる。また、２次巻線Ｔｓの他端は、ダイオードＤ２のカソードに接続されており、該ダイオードＤ２のアノードがコンデンサＣ２を介して接地されるとともに端子「ｔｏ２」に接続されており、当該端子を介して負極性の出力電圧（これを「Ｖdcn」と記す。）が得られる。
【００２０】
このように直流電源回路３は、正極性及び負極性の電圧（Ｖdcp、Ｖdcn）を２つの出力端子ｔｏ１、ｔｏ２から各別に出力する構成となっている。
【００２１】
尚、トランスＴの各巻線に付した「・」印は巻き始めを示しており、例えば、２次巻線ＴｓについてはダイオードＤ２との接続端及び接地された中間タップにおける巻き始端にそれぞれ「・」印が付されている。
【００２２】
また、図２（Ｂ）に示す例３′のように、トランスＴ１（１次巻線Ｔ１ｐ、２次巻線Ｔ１ｓ）とトランスＴ２（１次巻線Ｔ２ｐ、２次巻線Ｔ２ｓ）を設けるとともに、各トランスの１次巻線Ｔ１ｐ、Ｔ２ｐに対してスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２や電流検出用抵抗Ｒｓ１、Ｒｓ２をそれぞれ接続し、これらのスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２を制御信号Ｓｃ１、Ｓｃ２によって各別にオン／オフ制御することで、各２次出力を独立に可変制御する構成を用いても良い。つまり、この場合には、スイッチ素子ＳＷ１に対するオン／オフ制御によってトランスＴ１の１次巻線Ｔ１ｐに流れる電流が制御され、２次巻線Ｔ１ｓからダイオードＤ１、コンデンサＣ１を経て出力端子ｔｏ１に電圧Ｖdcpが得られ、また、スイッチ素子ＳＷ２に対するオン／オフ制御によってトランスＴ２の１次巻線Ｔ２ｐに流れる電流が制御され、２次巻線Ｔ２ｓからダイオードＤ２、コンデンサＣ２を経て出力端子ｔｏ２に電圧Ｖdcnが得られる。
【００２３】
直流電源回路３の後段には、当該回路からの各極性の出力電圧を切り換えて各放電灯に出力するために複数のスイッチ素子と、当該素子のスイッチング制御を行う駆動回路を備えた直流−交流変換回路４が配置されており、例えば、４つのスイッチ素子ｓｗ１、ｓｗ２、ｓｗ３、ｓｗ４（これらには半導体スイッチ素子が用いられるが、図１には単にスイッチの記号で示す。）からなるフルブリッジ型の回路構成を有している。
【００２４】
即ち、４つのスイッチ素子のうち、互いに直列接続とされることにより第１の組をなすスイッチ素子ｓｗ１、ｓｗ２については、その一方ｓｗ１の一端が直流電源回路３の正極側出力端子に接続され、当該スイッチ素子ｓｗ１の他端がスイッチ素子ｓｗ２を介して直流電源回路３の負極側出力端子に接続されている。そして、両スイッチ素子同士の接続点αに対して第１の放電灯６＿１が起動回路５＿１（の誘導性負荷）を介して接続されている。
【００２５】
また、互いに直列接続されることで第２の組をなすスイッチ素子ｓｗ３、ｓｗ４については、その一方ｓｗ３の一端が直流電源回路３の正極側出力端子に接続され、当該スイッチ素子ｓｗ３の他端がスイッチ素子ｓｗ４を介して直流電源回路３の負極側出力端子に接続されている。そして、両スイッチ素子同士の接続点βに対して第２の放電灯６＿２が起動回路５＿２（の誘導性負荷）を介して接続されている。
【００２６】
尚、各放電灯の端子のうち、上記接続点αやβに接続されない方の端子については、図示するように接地されるか、又は電流検出用抵抗をそれぞれ介して接地される。
【００２７】
駆動回路ＤＲＶ１、ＤＲＶ２についてはともにハーフブリッジドライバ用のＩＣ（集積回路）が使用され、その一方の駆動回路ＤＲＶ１がスイッチ素子ｓｗ１、ｓｗ２のオン／オフ制御を担当し、他方の駆動回路ＤＲＶ２がスイッチ素子ｓｗ３、ｓｗ４のオン／オフ制御を担当している。即ち、ある時刻において、駆動回路ＤＲＶ１によりスイッチ素子ｓｗ１がオン状態、スイッチ素子ｓｗ２がオフ状態となるように各素子の状態を規定されたとすると、このとき、駆動回路ＤＲＶ２によりスイッチ素子ｓｗ３がオフ状態、スイッチ素子ｓｗ４がオン状態となるように各素子の状態が規定される。また、別の時刻において、駆動回路ＤＲＶ１によりスイッチ素子ｓｗ１がオフ状態、スイッチ素子ｓｗ２がオン状態となるように各素子の状態を規定されたとすると、このとき、駆動回路ＤＲＶ２によりスイッチ素子ｓｗ３がオン状態、スイッチ素子ｓｗ４がオフ状態となるように各素子の状態が規定される。このようにしてスイッチ素子ｓｗ１とｓｗ４とが同じ状態、スイッチ素子ｓｗ２とｓｗ３とが同じ状態となって、これらが相反的に交番動作する。
【００２８】
従って、２組のスイッチ素子のオン／オフ動作によって、例えば、第１の放電灯６＿１に正極性の電圧（正電圧）が供給される間、第２の放電灯６＿２には負極性の電圧（負電圧）が供給される（逆に、第１の放電灯６＿１に負極性の電圧が供給される間、第２の放電灯６＿２には正極性の電圧が供給される。）。
【００２９】
各放電灯６＿１、６＿２に対してそれぞれ設けられた起動回路５＿１、５＿２は、放電灯の点灯初期に起動用高圧信号（起動パルス）を発生させて各放電灯に起動をかけるために設けられており、当該信号は直流−交流変換回路４の出力する交流電圧（矩形波電圧）に重畳されてから各放電灯に印加される。
【００３０】
電圧供給回路７は、各起動回路に対して共通の回路として設けられており、直流電源回路３又は直流−交流変換回路４からの電圧に基づいて上記起動用高圧信号の生成に必要な電圧（図１にはこれを「ＶＴ」と記す。）を各起動回路に供給する役割を有している。
【００３１】
図３は、直流電源回路を構成するコンバータトランスの２次側回路以降における各部の構成例を示したものであり、直流電源回路については図２に示した構成と同じ構成を用いている。尚、本例では直流電源回路の出力する正負両極の出力のうち、正極性の出力電圧を利用して各起動回路の１次側回路への供給電圧を得る方法を用いていることに注意を要する。
【００３２】
先ず、各起動回路については、いずれも同じ構成を有しているので、その一方の起動回路５＿１だけを説明する。
【００３３】
図示するように、起動回路５＿１は磁性体（コア）及び１次巻線、２次巻線を含むトランス８＿１を有しており、該トランス８＿１の１次側回路９＿１が、コンデンサ１０＿１及びスイッチ素子１１＿１（例えば、自己降伏型スイッチ素子や、外部信号により制御されるサイリスタ等のスイッチ素子。）の直列回路を有するとともに、当該直列回路がトランス８＿１の１次巻線１２＿１に対して並列に接続されている。
【００３４】
つまり、トランス８＿１の２次巻線１３＿１の一端が直流−交流変換回路４におけるスイッチ素子ｓｗ１とｓｗ２の接続点αに接続され、２次巻線１３＿１の他端が放電灯６＿１に接続されている。そして、該トランス８＿１の１次巻線１２＿１については、その一端が２次巻線１３＿１のうち放電灯６＿１との接続端子とは反対側の端子に接続されるとともに、コンデンサ１０＿１に接続されており、また、その他端にはスイッチ素子１１＿１が接続されている。
【００３５】
尚、コンデンサ１０＿１とスイッチ素子１１＿１との接続点には、後述する電圧供給回路７からの電圧が供給されるようになっている。
【００３６】
よって、１次側回路９＿１内のコンデンサ１０＿１の電荷蓄積に伴って、当該コンデンサの両端電圧が閾値を越えたとき又はその後にトリガー信号を受けてスイッチ素子１１＿１が導通して１次巻線１２＿１から２次巻線１３＿１を経て起動用高圧信号が放電灯６＿１に印加されることになる。
【００３７】
尚、起動回路５＿２については、上記の説明において符号に付した「＿１」を「＿２」に置換すること及びトランス８＿２の２次巻線１３＿２及び１次巻線１２＿２の一端（両者の接続端）が直流−交流変換回路４内のスイッチ素子ｓｗ３とｓｗ４との接続点βに接続されていることに注意して図３を参照すれば良い。
【００３８】
電圧供給回路７について、本例では直流電源回路の出力（この場合は正極出力）に対して設けられており、コンデンサ１４やダイオード１５、１６、抵抗１７によって構成されている。
【００３９】
図示するように、コンバータトランスの２次巻線Ｔｓの一端に接続された整流用ダイオードＤ１に対してコンデンサ１４が並列に設けられており、該コンデンサ１４に対して接続された抵抗１７については、コンデンサ１４との接続点がダイオード１５を介して接地され、他端がダイオード１６を介して端子１８に接続されており、当該端子を介して各起動回路の１次側回路（のコンデンサとスイッチ素子との接続点）に接続されるようになっている。つまり、コンデンサ１４は、その一端がダイオードＤ１のアノードに接続されるとともに、その他端が抵抗１７及びダイオード１５のアノードに接続されており、該ダイオード１５のカソードが接地されている。そして、抵抗１７のうちコンデンサ１４との接続点とは反対側の端子がダイオード１６のカソードに接続され、該ダイオード１６のアノードが端子１８に接続されている。
【００４０】
本構成において、直流−交流変換回路４を構成する４つのスイッチ素子（ｓｗ１乃至ｓｗ４）については、接続点αから得られる出力電圧（これを「Ｖα」と記す。）と接続点βから得られる出力電圧（これを「Ｖβ」と記す。）とが互いに逆極性となるように各素子がスイッチング制御される（つまり、一方の出力が正極性の場合に、他方の出力が負極性とされる。）。
【００４１】
今、放電灯６＿１だけを点灯させるものとすると、この場合にはＶαの極性を正極性、Ｖβの極性を負極性とする。
【００４２】
放電灯が点灯する前の無負荷時において直流電源回路が一時的に出力する高電圧（所謂オープンサーキット電圧（開放電圧）で、これを「ＯＣＶ」と記す。）が高いほど放電灯が点灯し易いことが知られており、例えば、コンバータトランスの２次電圧（正極性電圧）を整流・平滑したオープンサーキット電圧を「ＯＣＶｐ」とし、コンバータトランスの２次電圧（負極性電圧）を整流・平滑したオープンサーキット電圧を「ＯＣＶｎ」とすると、スイッチ素子ｓｗ１、ｓｗ４をオン状態、ｓｗ２、ｓｗ３をオフ状態に規定した場合には、ＶαにはＯＣＶｐ、ＶβにはＯＣＶｎの電圧が得られる。
【００４３】
各起動回路の１次側回路を構成するスイッチ素子として自己降伏型素子を使用した場合の降伏電圧を「ＶＳ」と記すと、起動回路５＿１のコンデンサ１０＿１の両端電圧についてはそれ以上の電圧が必要である。
【００４４】
そこで、コンデンサ１０＿１の一端にはＯＣＶｐの電圧が印加されているので、当該コンデンサの他端には電圧供給回路７により負電圧を供給して、ＶＳ以上の両端電圧を得るようにすれば良い。
【００４５】
図３において、整流用ダイオードＤ１のアノードでは、半波整流作用によりコンバータのスイッチング周波数をもってＯＣＶｐと０Ｖ以下の交番電圧が繰り返される。そして、この電圧がＯＣＶｐとなった時に、コンデンサ１４にはダイオード１５を介して電流が流れて当該コンデンサの充電が行われる。また、当該電圧（アノード電圧）が０Ｖ以下になった時には、コンデンサ１４とダイオード１５との接続点の電位が、一旦低くなって（図にはコンデンサ１４の極性を記号「＋」で示す。）、このときに直流−交流変換回路４の出力端子（α）→起動回路５＿１のコンデンサ１０＿１→ダイオード１６→抵抗１７→コンデンサ１４（さらには→トランスの２次巻線Ｔｓ→平滑コンデンサ）へと至る電流経路が形成される。これによって１次側回路９＿１のコンデンサ１０＿１の電荷がコンデンサ１４へと移動する。従って、このようなサイクルが何回かに亘って繰り返されれば（充電時間は、各コンデンサの静電容量の比や抵抗１７の抵抗値に依存する。）、最終的には電圧供給回路７の出力として−ＯＣＶｐの電圧が得られることになる。その結果、１次側回路９＿１のコンデンサ１０＿１には、両端電圧として最大で２×ＯＣＶｐの電圧（スイッチ素子を非導通とした場合）が得られるので、「ＶＳ＜２×ＯＣＶｐ」の関係が成立するようにスイッチ素子１１＿１を選定すれば、当該素子を導通させるに足る電圧値が得られる。
【００４６】
これに対して、放電灯６＿２の起動回路５＿２については、その１次側回路９＿２のコンデンサ１０＿２には、両端電圧として「ＯＣＶｐ−ＯＣＶｎ」の電圧に対応した電荷しか充電されないので、「ＶＳ＞ＯＣＶｐ−ＯＣＶｎ」の関係が成立するようにスイッチ素子１１＿２を選定しておけば、当該素子の自己降伏は起きない。
【００４７】
また、放電灯６＿２を点灯させたい場合には、Ｖβの極性を正極性とし、Ｖαの極性を負極性にする。これによって、上記した説明において各起動回路の１次側回路に対する電圧供給回路の役割が逆転すること（この場合には、コンデンサ１０＿２の両端電圧として最大で２×ＯＣＶｎの電圧が得られる。）が容易に理解される。
【００４８】
尚、一方の放電灯（例えば、６＿１）が既に点灯している場合に、他方の放電灯（例えば、６＿２）を点灯させるときにも、点灯させたい方（つまり、６＿２）に対する直流−交流変換回路の出力電圧の極性を正極性とし、点灯している方（つまり、６＿１）に対する直流−交流変換回路の出力電圧を極性を負極性とすれば良い。但し、この場合には、「負極側出力電圧≒０Ｖ」となる可能性があるので、スイッチ素子の自己降伏電圧ＶＳについては、「２×ＯＣＶｐ＞ＶＳ＞ＯＣＶｐ」の関係が成立するようにスイッチ素子の選定を行うのが無難である。
【００４９】
図３に示した抵抗１７は、ダイオード１６に流れる電流に対する制限及び１次側回路のコンデンサ１０＿１（又は１０＿２）が満充電となるのに要する時間の調整を目的として付設されたものであり、同様の目的をもって、例えば、ダイオード１５やコンデンサ１４に対して直列に接続される抵抗を追加しても良いし、あるいは、これらの抵抗を全く設けなくても何等構わない。
【００５０】
また、電圧供給回路７において、図３ではダイオード１６のカソード側に抵抗１７を配置したが、これに限らず、例えば、図４に示すように、ダイオード１６のカソードをコンデンサ１４に接続するとともに、該ダイオード１６のアノード側に抵抗１７＿１、１７＿２をそれぞれ配置して、各抵抗を介して各起動回路の１次側回路に電圧供給を行っても良い（各抵抗１７＿１、１７＿２の一端をダイオード１６のアノードに接続し、他端を各１次側回路のコンデンサとスイッチ素子との接続点にそれぞれ接続する。）し、あるいは、図５に示すように、抵抗１７＿１及びダイオード１６＿１の直列回路と、抵抗１７＿２及びダイオード１６＿２の直列回路とを並設して、各ダイオードのアノードが各起動回路の１次側回路にそれぞれ接続されるように構成しても良い（図では、一方のダイオード１６＿１について、そのアノードがコンデンサ１０＿１とスイッチ素子１１＿１との接続点に接続され、該ダイオード１６＿１のカソードが抵抗１７＿１を介してコンデンサ１４やダイオード１５に接続され、他方のダイオード１６＿２について、そのアノードがコンデンサ１０＿２とスイッチ素子１１＿２との接続点に接続され、該ダイオード１６＿２のカソードが抵抗１７＿２を介してコンデンサ１４やダイオード１５に接続されている。）。
【００５１】
そして、これらの図にはトランス８＿１や８＿２において、それらの２次巻線と１次巻線との接続端子が直流−交流変換回路４の出力端子の一方に接続されているが、これに限らず、トランスの１次巻線、コンデンサ、スイッチ素子とで構成される、閉じた回路（１次側回路）内の何れかの位置を直流−交流変換回路の出力端子に接続するとともに、コンデンサの両端電圧がスイッチ素子の導通に足る電圧レベルとなるように１次側回路への電圧供給を行うようにした各種の回路構成が可能である。
【００５２】
この他、図６に示すように、コンバータトランスＴの２次側に２次巻線Ｔｓとは別の２次巻線１９を付設するとともに、これにダイオード２０及びコンデンサ２１を付設した回路を形成して負電圧を生成して各起動回路の１次側回路に供給する構成を用いても良い。
【００５３】
即ち、この例では新たに付設した２次巻線１９の一端をダイオード２０のカソードに接続するとともに、該ダイオードのアノードを、抵抗１７を介して電圧供給端子１８に接続する。そして、コンデンサ２１については、その一端をダイオード２０のアノードに接続するとともに、他端を接地する。本回路において２次巻線１９に発生した後、整流・平滑後に得られる負電圧が電圧供給端子１８から各起動回路の１次側回路に供給される。尚、この２次電圧について、その絶対値を上記２次巻線での２次電圧と同じにするには、巻数比を両２次巻線について同じ比値にすれば良いし、また、負電圧の絶対値を所望の値にしたい場合には巻数比の設定で行えば良い。
【００５４】
以上の説明では、１次側回路への供給電圧を直流電源回路から取得するようにした構成例を示したが、これを直流−交流変換回路の出力から取得する構成も可能であり、例えば、直流−交流変換回路の出力端子間（接続点αとβとの間）にダイオード及びコンデンサの直列回路を介挿するとともに、当該ダイオードとコンデンサとの接続点から得た電圧を、抵抗を介して各起動回路の１次側回路に供給する構成等が挙げられる。
【００５５】
また、スイッチ素子として、自己降伏電圧の高い素子を使用する場合には、例えば、図７に示す回路構成例が挙げられる。
【００５６】
図には、直流電源回路を構成するコンバータトランスＴの２次側回路と直流−交流変換回路４との間に配置される回路部（電圧供給回路）を示しており、複数のダイオード１５、２２、２３及びコンデンサ１４、２４、２５から構成される。
【００５７】
図示するように、コンバータトランスＴの２次巻線Ｔｓに対する整流用ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）及び平滑用コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）の接続関係については、図３に示した例と同じである。
【００５８】
ダイオードＤ１に対して並列に設けられたコンデンサ１４は、その一端がダイオードＤ１のアノードに接続されるとともに、他端がダイオード１５のアノードに接続されており、該ダイオード１５のカソードが接地されている。
【００５９】
また、ダイオード２２については、そのカソードがコンデンサ１４とダイオード１５との接続点に接続され、そのアノードがコンデンサ２４を介して接地されるとともに、ダイオード２３のカソードに接続されている。
【００６０】
そして、ダイオード２３のアノードがコンデンサ２５を介してダイオードＤ１のアノードに接続されるとともに、抵抗１７を介して電圧供給端子１８に接続されており、この電圧供給端子１８から得られる負電圧が各起動回路の１次側回路に供給される。
【００６１】
尚、図には破線で示す複数の矢印により電荷移動時の電流についてその向きを示している。つまり、放電灯の点灯前において２次巻線に得られる電圧として、例えば、ＯＣＶｐ＝３５０Ｖを想定した場合に、ダイオードＤ１のアノード電圧が３５０Ｖになったときに流れる電流路として、コンデンサ１４からダイオード１５の順方向に沿う矢印及びコンデンサ２５からダイオード２３の順方向に沿う矢印でそれぞれ示す経路が形成され、また、ダイオードＤ１のアノード電圧が０Ｖ以下になったときに流れる電流路として、コンデンサ２４からダイオード２２の順方向に沿う矢印及び抵抗１７からコンデンサ２５に向かう矢印でそれぞれ示す経路が形成される。
【００６２】
本回路では、このような電荷移動の結果として、最大で「−３５０×２＝−７００Ｖ」の供給電圧を得ることができ、１次側回路のコンデンサの両端電圧としては、ＯＣＶｐの３倍の電圧供給が可能である。よって、スイッチ素子として自己降伏型素子を使用する場合には、その自己降伏電圧が、「３×ＯＣＶｐ」未満であって、かつ「２×ＯＣＶｐ」を超える値を有するものを使用すれば良い（その理由は、起動回路の大きさやコストの面からは１次側電圧が高い方が有利であること及びスイッチ素子について自己降伏電圧のバラツキを考慮する必要があることに依る。）。
【００６３】
尚、このようにダイオードとコンデンサを使った回路の段数を増やせば、さらに絶対値の大きい負電圧の供給が可能であるが、これ以上の説明は省略する。
【００６４】
直流電源回路３の出力する正負両極性の出力のうち、負極性の出力電圧を利用して各起動回路の１次側回路への供給電圧を得る方法を用いる際には、ダイオードの向きの逆転及びコンデンサに係る電荷移動に向きに注意しさえすれば、これまでの説明を少し変更するだけで基本的な考え方に大差はない。
【００６５】
例えば、図３において、各ダイオード（Ｄ１、Ｄ２、１５、１６）の向きを全て逆転させれば、負極性の出力電圧から得られる正極性の電圧を各起動回路の１次側回路に供給することができる。よって、各スイッチ素子の自己降伏電圧を仮に６００Ｖとした場合に、電圧供給回路７のコンデンサに＋３５０Ｖの電圧が得られるので、１次側回路のコンデンサの両端電圧として最大で７００Ｖの電圧（＝２×ＯＣＶｎ）が得られることになり、これはスイッチ素子を導通させるのに充分な値である。但し、この場合に起動用高圧信号が供給されるのは、直流−交流変換回路の出力電圧についてその極性が負極性とされる方の放電灯である。
【００６６】
尚、本形態においても、直流−交流変換回路の出力から１次側回路への供給電圧を得たり、あるいは、図６に示したように、コンバータトランスに２次巻線を付設して１次側回路への供給電圧を得る構成や、スイッチ素子の自己降伏電圧が高い場合の図７に示した構成等が挙げられる（但し、ダイオードの向きや電荷移動の向きの逆転を要する。）。
【００６７】
以上の内容をまとめると、複数の放電灯、例えば、第１、第２の放電灯のうち、第１の放電灯について点灯させ、第２の放電灯については点灯させないものとした場合に、第１の放電灯の点灯前に起動回路により起動用高圧信号が発生される時点で直流−交流変換回路から当該放電灯に対して出力される電圧の極性については、起動をかけない方の第２の放電灯に対して直流−交流変換回路から当該放電灯に出力される電圧の極性とは逆極性となるように規定される。
【００６８】
例えば、図３に示した例において、第１の放電灯６＿１を点灯させたいときには、起動用高圧信号が発生される時点で直流−交流変換回路４から当該放電灯に対する出力される電圧（Ｖα）の極性については、これを正極性とし、起動をかけたくない方の第２の放電灯６＿２に対して直流−交流変換回路４から当該放電灯に出力される電圧（Ｖβ）の極性を負極性とすれば良い。但し、これは、電圧供給回路からの負電圧が各起動回路の１次側回路に供給されることに依るので、電圧供給回路からの正電圧が各起動回路の１次側回路に供給される構成については、出力電圧（Ｖα、Ｖβ）の極性規定についても反対になる。
【００６９】
このような極性規定により、所望の放電灯を意図的に選択して当該放電灯に起動用高圧信号を印加して起動をかけることができるようになる。
【００７０】
つまり、起動回路の１次側回路のコンデンサへの電荷蓄積のためには、当該コンデンサについて端子電位を確定しておく必要があるが、例えば、その一端に正電圧又は負電圧を印加し、他端をグランド電位に確定する方法を採った場合を考えると下記に示すような不都合を生じる。
【００７１】
２つの放電灯に対して各別に設けられる起動回路の１次側回路への供給電圧を、共通の電圧供給回路から得る場合に、各１次側回路のコンデンサには同量の電荷供給が行われるので各コンデンサの両端電圧（＝スイッチ素子の両端電圧）は等しくなるが、スイッチ素子の自己降伏電圧にはバラツキがあることに起因して、２つのスイッチ素子のうち、自己降伏電圧の低い方が先に導通してしまうため、両者の一方を特定して作動させることができなくなってしまう。また、一方のコンデンサに対して直流電源回路からの正極性出力電圧を供給し、他方のコンデンサに対して直流電源回路からの負極性出力電圧を供給したとしても、電圧供給回路の出力電圧の極性が正極性（又は負極性）であれば負極（又は正極）側に接続した方のスイッチ素子だけが作動することになる。
【００７２】
このような不都合を回避するためには、上記したように作動させたい方のスイッチ素子を選択するために上記の極性規定が必要となり、電圧供給回路の出力電圧の極性が負極性（又は正極性）である場合には、コンデンサの他端が正極性（又は負極性）の電位に規定されるスイッチ素子が選択されることになるので、そのための制御としては、放電灯の点灯前の無負荷状態における直流−交流変換回路の出力電圧の極性を規定するだけ済む（放電灯を選択的に起動するための専用回路等は全く不要である。）。
【００７３】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１に係る発明によれば、複数の放電灯に対して各別に設けられる起動回路を構成するトランスの１次側回路のコンデンサについて、その充電のために電圧供給を行う電圧供給回路が、各起動回路に対して同一の回路として設けられるので、コストの低減及び装置の小型化が可能である。
【００７４】
請求項２に係る発明によれば、起動用高圧信号を印加して起動を意図する放電灯と、起動を意図しない放電灯とに関して、これらに対して直流−交流変換回路から出力される電圧の極性が逆極性となるように規定することで、放電灯を特定して選択的に点灯させることができ、しかも、そのために回路構成が複雑化することはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放電灯点灯回路の基本構成を示す回路ブロック図である。
【図２】直流電源回路の構成例を示す回路図である。
【図３】電圧供給回路の構成例について説明するための回路図である。
【図４】電圧供給回路の変形例を示す回路図である。
【図５】電圧供給回路についてさらに別の変形例を示す回路図である。
【図６】コンバータトランスの２次側に別の２次巻線を付設して供給電圧を生成する構成例についてその要部を示す図である。
【図７】起動回路内のスイッチ素子として自己降伏電圧の高い素子を使用する場合における電圧供給回路の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…放電灯点灯回路、３…直流電源回路、４…直流−交流変換回路、５＿１、５＿２…起動回路、６＿１、６＿２…放電灯、７…電圧供給回路、８＿１、８＿２…トランス、９＿１、９＿２…１次側回路、１０＿１、１０＿２…コンデンサ、１１＿１、１１＿２…スイッチ素子、１２＿１、１２＿２…１次巻線、１３＿１、１３＿２…２次巻線、ＤＲＶ１、ＤＲＶ２…駆動回路

Claims

直流電圧を出力する直流電源回路と、該直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換した後にこれを第１及び第２の放電灯に供給するための直流−交流変換回路と、第１及び第２の放電灯への起動用高圧信号をそれぞれ発生させるために放電灯毎に各別に設けられた第１及び第２の起動回路とを備えた放電灯点灯回路において、
（イ）上記直流電源回路がグランド電位に対して正極性及び負極性の両極性電圧を出力すること、
（ロ）上記直流−交流変換回路は、上記直流電源回路からの各極性の出力電圧を切り換えて各放電灯に出力するために第１乃至第４のスイッチ素子と、各スイッチ素子のスイッチング制御を行う駆動回路を備えていること及び各スイッチ素子のオン／オフ動作によって、上記第１の放電灯に正極性の電圧が供給される間、上記第２の放電灯には負極性の電圧が供給され、逆に、上記第１の放電灯に負極性の電圧が供給される間、上記第２の放電灯には正極性の電圧が供給されること、
（ハ）上記第１及び第２の起動回路が、磁性体及び１次巻線、２次巻線を含むトランスを有しており、該トランスの１次側回路が上記１次巻線、コンデンサ及びスイッチ素子を有するとともに、上記第１の起動回路を構成する１次巻線とコンデンサとの接続点が、上記直流−交流変換回路において互いに直列に接続された上記第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子との接続点に接続され、かつ、上記第２の起動回路を構成する１次巻線とコンデンサとの接続点が、上記直流−交流変換回路において互いに直列に接続された上記第３のスイッチ素子と第４のスイッチ素子との接続点に接続されていること、
（ニ）上記第１の起動回路を構成するトランスの２次巻線については、その一端が上記第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子との接続点に接続され、かつ、その他端が上記第１の放電灯に接続されており、上記第２の起動回路を構成するトランスの２次巻線については、その一端が上記第３のスイッチ素子と第４のスイッチ素子との接続点に接続され、かつ、その他端が上記第２の放電灯に接続されること、
（ホ）上記第１又は第２の起動回路における１次側回路のコンデンサの電荷蓄積に伴い当該コンデンサの両端電圧が閾値を越えたとき又はその後に、上記第１又は第２の起動回路を構成するスイッチ素子が導通して該起動回路を構成するトランスの１次巻線から２次巻線を介して起動用高圧信号が上記第１又は第２の放電灯に印加されること、
（ヘ）上記直流電源回路又は上記直流−交流変換回路から上記第１及び第２の起動回路の１次側回路を構成する上記コンデンサを充電するために該１次側回路に電圧を供給する共通の電圧供給回路が設けられ、該コンデンサと該１次側回路を構成する上記スイッチ素子との接続点が該電圧供給回路に接続されるとともに、該電圧供給回路から該コンデンサに供給される電圧の極性が、起動をかける放電灯に対して出力される電圧の極性とは逆極性とされること、
を特徴とする放電灯点灯回路。
請求項１に記載の放電灯点灯回路において、
上記第１の放電灯を点灯させ、上記第２の放電灯を点灯させない場合に、第１の放電灯の点灯前に第１の起動回路を構成するスイッチ素子の自己降伏により起動用高圧信号が発生される時点で直流−交流変換回路から第１の放電灯に対して出力される電圧の極性については、起動をかけない方の第２の放電灯に対して直流−交流変換回路から出力される電圧の極性とは逆極性となるように規定される
ことを特徴とする放電灯点灯回路。