JP4513048B2 - 放電灯装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯または放電灯と接続するコネクタに始動回路の一部を設置している放電灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放電灯を光源として用いる放電灯装置の構成として、図３の（Ａ）から（Ｄ）に示すものが知られている。図３の（Ａ）に示す放電灯装置１１０では、制御回路１１２および始動回路１１３をアルミケース１１１内に収容している。制御回路１１２は直流電源１００の電圧を昇圧するとともに、点灯中に放電灯１２０に加える電圧を制御する。制御回路１１２には、放電灯１２０をパルス波で駆動するためのＨブリッジ回路等が含まれる。始動回路１１３は、放電灯１２０の点灯を開始するときに放電灯１２０に加える高電圧を発生する。コネクタ１２１は放電灯１２０と電気的に接続している。図３の（Ｂ）に示す放電灯装置１３０では、始動回路１１３がアルミケース１１１の外部に設置されている。コード１２５はコネクタ１２１と始動回路１１３とを電気的に接続している。
始動回路１１３の出力電圧は高電圧であるから、図３の（Ａ）および（Ｂ）に示す放電灯装置では、コード１２５、ならびにコネクタ１２１に耐電圧の高いものを用いる必要がある。
【０００３】
これに対し図３の（Ｃ）に示す放電灯装置１４０の放電灯１３５は放電灯本体１３６とコネクタ部１３７とを有しており、コネクタ部１３７に始動回路１１３を内蔵しており、図３の（Ｄ）に示す放電灯装置１５０では放電灯１２０と電気的に接続しているコネクタ１５１に始動回路１１３を内蔵している。したがって、コード１４５とコネクタ１５１とに耐電圧の低いものを使用できる。
【０００４】
図３の（Ａ）および（Ｂ）に示す放電灯装置１１０、１３０を実現する従来の回路構成例を図４および図５に示す。図４に示す従来例１の放電灯装置１１０、１３０では、図３の（Ａ）および（Ｂ）に示す制御回路１１２を、点灯制御回路２００、スイッチング素子２０１、ＤＣ／ＤＣトランス２０２、ダイオード２０３、コンデンサ２０４、Ｈブリッジ回路２１０、電流検出回路２１１、電圧検出回路２１２で構成している。
また図４に示す放電灯装置１１０、１３０では、図３の（Ａ）および（Ｂ）に示す始動回路１１３を、コンデンサ２２０、スイッチング素子２２１、昇圧コイル２２２で構成している。
【０００５】
点灯制御回路２００はスイッチング素子２０１をオン、オフし、直流電源１００の電圧をＤＣ／ＤＣトランス２０２で昇圧する。ダイオード２０３およびコンデンサ２０４はＤＣ／ＤＣトランス２０２で発生した２次電圧を直流に平滑し、Ｈブリッジ回路２１０に加える。電流検出回路２１１および電圧検出回路２１２は点灯後の放電灯１２０の電流および電圧を検出し、点灯制御回路２００に検出信号を送出する。点灯制御回路２００は、電流検出回路２１１および電圧検出回路２１２から送出される検出信号に基づき放電灯１２０に加える電圧を適正に制御する。
【０００６】
ＤＣ／ＤＣトランス２０２で昇圧された直流電源１００の電圧はＨブリッジ回路２１０からコンデンサ２２０に加えられる。図７に示すように、コンデンサ２２０が充電され、点灯制御回路２００からの指示により所定のタイミングでスイッチング素子２２１がオンすると、コンデンサ２２０に充電されていた電荷が放電し、昇圧コイル２２２の１次コイルに電流が流れる。昇圧コイル２２２の１次コイルに電流が流れることにより昇圧コイル２２２の２次コイルに高電圧の誘導電圧が発生し、この誘導電圧が放電灯１２０に加わることにより放電灯１２０が点灯を開始する。
【０００７】
図４に示す回路構成の放電灯装置１１０、１３０では、ＤＣ／ＤＣトランス２０２によりコンデンサ２２０を充電する電圧が４００Ｖ程度であるから、放電灯１２０が点灯を開始するために必要な２５ｋＶの誘導電圧を昇圧コイル２２２が発生するために、昇圧コイル２２２の１次コイルに対し２次コイルの巻数を増やす必要があり、昇圧コイル２２２が大きくなる。昇圧コイル２２２が大きくなると、図３の（Ｃ）または（Ｄ）に示すように、放電灯１３５のコネクタ部１３７または放電灯１２０と接続するコネクタ１５１に昇圧コイル２２２を内蔵できない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示す従来例２の放電灯装置１１０、１３０では、制御回路１１２を構成するＤＣ／ＤＣトランス２０５は３次コイルを有しており、ＤＣ／ＤＣトランス２０５の３次コイルからの出力電圧は図４に示すＤＣ／ＤＣトランス２０２よりも高い。従来例２の放電灯装置１１０、１３０の始動回路１１３は、コンデンサ２２５、放電スイッチ２２６および昇圧コイル２２７で構成されている。放電スイッチ２２６はコンデンサ２２５を放電させるためのスイッチとして用いられている。放電スイッチは２２６は、放電ギャップの電位差が所定電圧以上になると放電しスイッチをオンにする。コンデンサ２２５の電圧が放電スイッチ２２６の放電電圧に達すると、放電スイッチ２２６がオンし昇圧コイル２２７の１次コイルに電流が流れる。ＤＣ／ＤＣトランス２０５の出力電圧は高いので、コンデンサ２２５を充電する電圧は８００Ｖ程度になる。したがって、昇圧コイル２２７の１次コイルに対する２次コイルの巻数が従来例１よりも少なくなり、昇圧コイル２２７が小さくなる。放電スイッチ２２６もスイッチング素子２２１より小さい。したがって、図３の（Ｃ）およびその回路構成例である図６に示す従来例３の放電灯装置１４０のように、コンデンサ２２５、放電スイッチ２２６および昇圧コイル２２７からなる始動回路１１３を放電灯１３５のコネクタ部１３７に内蔵できる。図３の（Ｄ）に示すように、放電灯１２０と電気的に接続するコネクタ１５１にコンデンサ２２５、放電スイッチ２２６および昇圧コイル２２７からなる始動回路１１３を内蔵することも可能である。
【０００９】
しかしながら、ＤＣ／ＤＣトランス２０５が３次コイルを有しているので、ＤＣ／ＤＣトランス２０５が大きくなるという問題がある。
本発明の目的は、放電灯に電力を供給するコードおよびコネクタの耐電圧が低く、小型の放電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】
本発明の請求項１または２記載の放電灯装置によると、最終段の昇圧回路の少なくとも昇圧コイルが放電灯または放電灯と接続するコネクタに設けられている。最終段の昇圧コイルの２次コイル側で発生する高電圧が放電灯に電力を供給するコードまたは放電灯と電気的に接続するコネクタに加わらない。したがって、放電灯に電力を供給するコード、ならびに放電灯と直接電気的に接続するコネクタに耐電圧の低いものを使用できる。
【００１１】
また、放電灯が点灯を開始するための電圧を昇圧コイルを複数段にして発生しているので、最終段の昇圧コイルが小型化し、放電灯または放電灯と電気的に接続するコネクタに少なくとも最終段の昇圧コイルを内蔵できる。さらに、ＤＣ／ＤＣトランスの出力電圧を高電圧にする必要がないので、ＤＣ／ＤＣトランスを小型化できる。
【００１２】
本発明の請求項３記載の放電灯装置によると、前段の昇圧コイルの１次コイルの巻き数をｎ１、２次コイルの巻き数をｎ２とすると、１／８≦（ｎ１／ｎ２）≦１／６に設定されている。前段の昇圧回路の半導体スイッチを数回スイッチングすれば、後段の昇圧回路のコンデンサの電圧が段階的に上昇して放電スイッチがオンし、後段の昇圧コイルの１次コイルに電流が流れる。前段の昇圧コイルを大型化することなく、短時間で放電スイッチをオンすることができる。また、放電スイッチは半導体スイッチに比べ小型であり、放電灯または放電灯に接続するコネクタに内蔵しやすい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す実施例を図に基づいて説明する。
本発明の一実施例による放電灯装置を図１に示す。放電灯装置１０は、車両のヘッドライト等に用いられる。
放電灯装置１０は、点灯制御回路１１、スイッチング素子１２、ＤＣ／ＤＣトランス１３、ダイオード１４、コンデンサ１５、Ｈブリッジ回路１６、電流検出回路１７、および電圧検出回路１８で放電灯制御回路を構成している。
【００１４】
またコンデンサ２０、スイッチング素子２１および昇圧コイル２２を前段の昇圧回路とし、コンデンサ３２、放電スイッチ３３および昇圧コイル３４を最終段である後段の昇圧回路とし、両昇圧回路で始動回路を構成している。前段の昇圧コイル２２の１次コイルの巻数をｎ１、２次コイルの巻数をｎ２とすると、１／８≦（ｎ１／ｎ２）≦１／６の関係になっている。スイッチング素子１２および２１は、点灯制御回路１１からの制御信号によりオン、オフする半導体スイッチである。
【００１５】
放電灯３０は、放電灯本体３１を有し、後段の昇圧回路であるコンデンサ３２、放電スイッチ３３および昇圧コイル３４を放電灯本体３１と一体に形成した放電灯３０のコネクタ部に内蔵している。放電スイッチ３３は、放電ギャップの電位差が所定電圧以上になると放電しオンするスイッチである。後段の昇圧回路であるコンデンサ３２、放電スイッチ３３および昇圧コイル３４を放電灯と別体のコネクタに内蔵してもよい。
【００１６】
点灯制御回路１１、スイッチング素子１２、ＤＣ／ＤＣトランス１３、ダイオード１４、コンデンサ１５、Ｈブリッジ回路１６、電流検出回路１７、電圧検出回路１８は、図４に示す従来例１の点灯制御回路２００、スイッチング素子２０１、ＤＣ／ＤＣトランス２０２、ダイオード２０３、コンデンサ２０４、Ｈブリッジ回路２１０、電流検出回路２１１、電圧検出回路２１２と実質的に同一であり、説明を省略する。
【００１７】
ＤＣ／ＤＣトランス１３で昇圧された直流電源１の電圧はＨブリッジ回路１６からコンデンサ２０に加えられる。図２に示すように、コンデンサ２０が４００Ｖ程度に充電され、点灯制御回路１１からの指示により所定のタイミングでスイッチング素子２１がオンすると、コンデンサ２０に充電されていた電荷が放電し、昇圧コイル２２の１次コイルに電流が流れる。昇圧コイル２２の１次コイルに電流が流れることにより昇圧コイル２２の２次コイルに１．５ｋＶ程度の高電圧の誘導電圧が発生する。
【００１８】
昇圧コイル２２の２次コイルに発生した高電圧により後段の昇圧回路のコンデンサ３２が充電される。一旦充電されたコンデンサ３２は図２に示すように放電を開始する。しかし、点灯制御回路１１からの制御信号によりスイッチング素子２１が所定のタイミング、例えば１０ｍｓでスイッチングすると、コンデンサ３２は再充電され、電圧が階段状に上昇する。すなわち、昇圧コイル２２の巻数比（ｎ１／ｎ２）は（ｎ１／ｎ２）≦１／６の関係にあるので、１回のスイッチングによるコンデンサ３２の電圧上昇量を大きくすることができる。コンデンサ３２が放電しコンデンサ３２の充電量が０になる前に次のスイッチングによりコンデンサ３２の充電量が上昇するので、少ないスイッチング回数で階段状にコンデンサ３２の電圧を上昇することができる。
【００１９】
このようにしてスイッチング素子２１を３回程度スイッチングすることによりコンデンサ３２の電圧が上昇し放電スイッチ３３の放電電圧である８００Ｖ程度に達すると、放電スイッチ３３が放電する。すると、昇圧コイル３４の１次コイルに電流が流れ、昇圧コイル３４の２次コイルに放電灯本体３１の点灯を開始できる２５ｋＶ程度の高電圧の誘導電圧が発生する。また、昇圧コイル２２の巻数比（ｎ１／ｎ２）は１／８≦（ｎ１／ｎ２）の関係にあるので、コンデンサ３２周りの素子の耐電圧をそれほどあげる必要がない。
【００２０】
本実施例では、ＤＣ／ＤＣトランス１３で昇圧した直流電源１の電圧を、２段の昇圧回路で昇圧し、放電灯が点灯を開始する高電圧を発生している。各段の昇圧回路は小型であるから、最終段の昇圧回路を放電灯または放電灯と電気的に接続するコネクタに内蔵できる。放電灯が点灯を開始する高電圧を発生する最終段の昇圧回路を放電灯または放電灯と電気的に接続するコネクタに内蔵できるので、放電灯に電力を供給するコードまたは放電灯と電気的に接続するコネクタに耐電圧の低いものを使用できる。放電灯に電力を供給するコードまたは放電灯と電気的に接続するコネクタに耐電圧の低いものを使用するためには、少なくとも最終段の昇圧コイル３４が放電灯３０に内蔵されていればよい。
【００２１】
また、２段の昇圧回路で順次直流電源１の電圧を昇圧しているので、１段の昇圧回路で放電灯を点灯させる場合に比べ、ＤＣ／ＤＣトランス１３の出力電圧を上昇させる必要がない。したがって、例えばＤＣ／ＤＣトランス１３に３次コイルを設けて出力電圧をあげる必要がないので、ＤＣ／ＤＣトランス１３を小型化できる。
【００２２】
また、前段の昇圧回路のスイッチに半導体スイッチ、後段の昇圧回路のスイッチに放電スイッチを用いた。昇圧コイルの１次コイルに流れる電流をオン、オフできるのであれば、各段の昇圧回路のスイッチは半導体スイッチまたは放電スイッチに限らない。また、昇圧回路の段数は２段に限らず３段以上でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による放電灯装置を示す概略回路図である。
【図２】本実施例による放電灯の点灯開始電圧の生成過程を示す特性図である。
【図３】（Ａ）および（Ｂ）は放電灯側に始動回路を設置しない放電灯装置を示すブロック図であり、（Ｃ）および（Ｄ）は放電灯側に始動回路を設置する放電灯装置を示すブロック図である。
【図４】従来例１による放電灯装置を示す概略回路図である。
【図５】従来例２による放電灯装置を示す概略回路図である。
【図６】従来例３による放電灯装置を示す概略回路図である。
【図７】従来例１による放電灯の点灯開始電圧の生成過程を示す特性図である。
【図８】従来例２および従来例３による放電灯の点灯開始電圧の生成過程を示す特性図である。
【符号の説明】
１ 直流電源
１０ 放電灯装置
１１ 点灯制御回路（放電灯制御回路）
１２ スイッチング素子（放電灯制御回路）
１３ ＤＣ／ＤＣトランス（放電灯制御回路）
１４ ダイオード（放電灯制御回路）
１５ コンデンサ（放電灯制御回路）
１６ Ｈブリッジ回路（放電灯制御回路）
１７ 電流検出回路（放電灯制御回路）
１８ 電圧検出回路（放電灯制御回路）
２０ コンデンサ（前段の昇圧回路）
２１ スイッチング素子（前段の昇圧回路）
２２ 昇圧コイル（前段の昇圧回路）
３０ 放電灯
３１ 放電灯本体
３２ コンデンサ（後段の昇圧回路）
３３ 放電スイッチ（後段の昇圧回路）
３４ 昇圧コイル（後段の昇圧回路）

Claims (3)

1. 放電灯と、
   前記放電灯に加える電圧を制御する放電灯制御回路と、
   前記放電灯の点灯を開始するために前記放電灯に加える高電圧を発生する始動回路と、
   を備える放電灯装置であって、
   前記放電灯制御回路は、電源の電圧を昇圧し２次コイルから出力するＤＣ／ＤＣトランスを有し、
   前記始動回路は、１次コイルおよび２次コイルを有する昇圧コイルと、前記１次コイルに流れる電流をオン、オフする昇圧スイッチと、前記昇圧スイッチがオンすると放電し前記１次コイルに電流を流すコンデンサとからなる一段の昇圧回路を複数段有し、前段の２次コイルと後段の１次コイルとは直列に接続されており、最終段の昇圧回路の少なくとも昇圧コイルは前記放電灯または前記放電灯と電気的に接続するコネクタに設けられ、最終段の２次コイルに発生する誘導電圧により前記放電灯が点灯することを特徴とする放電灯装置。
2. 前記始動回路は２段の昇圧回路を有していることを特徴とする請求項１記載の放電灯装置。
3. 前段の昇圧スイッチは半導体スイッチであり、後段の昇圧スイッチは放電スイッチであり、前段の昇圧コイルの１次コイルの巻き数をｎ１、前段の昇圧コイルの２次コイルの巻き数をｎ２とすると、１／８≦（ｎ１／ｎ２）≦１／６であることを特徴とする請求項２記載の放電灯装置。

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