JP4721937B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

この発明は、イグナイタ始動回路を有する放電灯点灯装置に関するものである。特に、イグナイタ始動回路の２端子サイリスタのブレークオーバー電圧にばらつきがあっても、安定してパルス電圧を発生させるとともに、イグナイタ始動回路を小型化できるようにした高圧放電灯点灯装置に関するものである。

従来から、放電灯を点灯させる際、始動時に放電灯に高圧のパルス電圧を印加する為のイグナイタ始動回路（単にイグナイタともいう）を備える放電灯点灯装置がある。特に高圧放電灯を点灯させる放電灯点灯装置（以下、高圧放電灯点灯装置という）においては必要な回路となる。以下、高圧放電灯点灯装置を中心に説明する。このような高圧放電灯点灯装置において、例えば、インバータ回路の出力からイグナイタ始動回路に充電用電源を接続し、イグナイタ始動回路において充電、放電を行うことで、放電により、回路内の昇圧トランスに高電圧のパルスを発生させるようにする構成のものがある（例えば特許文献１参照）。

このような構成の高圧放電灯点灯装置では、イグナイタ始動回路で高電圧パルスが発生した後、イグナイタ始動回路への充電用電力の供給を停止することで、持続放電を防止し、放電が停止するのを待ってから充電を行っている。
特開平４−６２７９６号公報（第７図）

しかしながら、上記のような従来の高圧放電灯点灯装置では、イグナイタ始動回路への充電電力の供給（電圧印加）を一旦停止している為、高電圧パルス発生の間隔が広くなり、安定してパルス電圧が発生できないという問題が生じる。また、イグナイタ始動回路の放電の際に２端子サイリスタを用いている場合には、そのブレークオーバー電圧にばらつきがある。そのため、イグナイタ始動回路に印加する充電電圧を一律に設定する場合、ブレークオーバー電圧のばらつき範囲を超える電圧値に設定する必要がある。ここで、例えばブレークオーバー電圧がばらつき範囲の最小値である２端子サイリスタの場合、設定した電圧値では過剰な充電電圧が印加されることになり充電電流が大きくなる。これを考慮した対策を行うとイグナイタ始動回路の大型化を招くという問題も生じる。

この発明は上記のような問題を解決する為になされたものであり、２端子サイリスタのブレークオーバー電圧にばらつきがあっても、安定したパルスを発生させるとともに、イグナイタ始動回路を小型化できる放電灯点灯装置の提供を目的とする。

上記目的を達成する為に、本発明に係わる放電灯点灯装置は、直流電源回路による直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、昇圧トランス、２端子サイリスタ及び充放電回路で構成され、直流電源回路から供給される電力に基づいて充放電回路の充電電圧を上昇させ、充電電圧が２端子サイリスタのブレークオーバー電圧を越えて２端子サイリスタが導通したときに昇圧トランスに発生したパルス電圧を放電灯に印加し、始動点灯させるイグナイタ始動回路と、パルス電圧の発生を検出するための検出手段と、パルス電圧が発生したものと判断すると、充放電回路への電力供給を継続しつつ、充電電圧を上昇させないように直流電源回路から充放電回路への電力供給を制御する制御手段とを備える。

本発明によれば、パルス電圧が発生したものと判断すると、イグナイタ始動回路における電圧の上昇を停止させるようにしたので、放電後に供給を停止することなく充電を始めることができる。また、パルス電圧発生を判断して少なくとも電圧上昇をさせないようにするようにしたので、例えば、用いている２端子サイリスタのブレークオーバー電圧にばらつきを考慮して充電電圧を一律に設定しなくてもよく、各イグナイタ始動回路に応じた制御を行うことができるので、過剰な充電電圧によって充電電流が大きくなることがない。この為、安定したパルスを発生させるとともに、イグナイタ始動回路を小型化した高圧放電灯点灯装置を提供することができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成図である。図１において、直流電圧を印加する直流電源回路１は、例えば、交流電源１Ａからの交流電力を直流電力に整流する整流回路１Ｂと、整流回路１Ｂの両出力端子間に接続される昇圧型ＰＦＣ回路（Power Factor Corrector：力率補正回路）１Ｃで構成される。

また、例えばトランジスタ等からなる第１のスイッチング素子２と第２のスイッチング素子３とを直列に接続した回路、及び直列に接続した第１の電解コンデンサ４と第２の電解コンデンサ５とを直列に接続した回路を並列に接続して構成したハーフブリッジ型のインバータ回路が直流電源回路１の両端子間に接続されている。

さらに、第１のスイッチング素子２と第２のスイッチング素子３との接続点及び第１の電解コンデンサ４と第２の電解コンデンサ５との接続点の間に、インダクタ６及びコンデンサ７による直列回路が接続されている。そして、前記コンデンサ７と並列に、昇圧トランス８の２次巻線側と例えばＨＩＤランプ等の高圧放電灯９が直列に接続されている。インダクタ６、コンデンサ７及び高圧放電灯９により負荷回路を構成している。

そして、直流電源回路１の両出力端子間には、抵抗素子１０及びダイオード１１並びに充放電コンデンサ１２が直列に接続されている。そして、充放電コンデンサ１２と並列に、昇圧トランス８の１次巻線側とサイダック等の２端子サイリスタ１３とが直列に接続されている。昇圧トランス８、充放電コンデンサ１２及び２端子サイリスタ１３によりイグナイタ始動回路を構成している。

制御回路１４は、例えばマイクロコンピュータ等で構成される。第１のスイッチング素子２及び第２のスイッチング素子３に制御信号を供給し、オン・オフ制御を行っている。この制御方法については、例えば、第１の期間の制御として、第１のスイッチング素子２を高周波でオン・オフ動作させ、この間、第２のスイッチング素子３はオフにしておく。また、第２の期間の制御として、第２のスイッチング素子３を高周波でオン・オフ動作させ、この間、第１のスイッチング素子２はオフにしておく。そして、第１の期間と第２の期間とを低周波で交互に切り替える制御を行う。これにより、高周波電圧への変換を行う。

また、高圧放電灯９に流れる電流、両端の電圧等により、高圧放電灯９の状態を検出する為の状態検出手段１６から送信される信号に基づいて、高圧放電灯９の状態を判断し、各スイッチング素子を高周波でオン・オフ制御させて、ランプ電力（高圧放電灯９に供給する電力）を調整する制御を行うことも可能である。

さらに、イグナイタ始動回路から発生する高圧のパルス電圧（以下、高電圧パルスという）を検出する為の電流検出器１５（抵抗素子）と接続され、高電圧パルスに基づいて、直流電源回路１による印加電圧（両端子間の電圧）を制御する。制御については、例えば、昇圧型ＰＦＣ回路１Ｃを構成するスイッチング素子をオン・オフ制御することによって行う。

次に高圧放電灯９の始動点灯時における高圧放電灯点灯装置の動作について、制御回路１４による各回路の制御を中心に説明する。例えば電源投入により、制御回路１４が各回路の制御を開始し、直流電源回路１（昇圧型ＰＦＣ回路１Ｃ）による印加電圧を制御する。また、前記したように、所定の周波数の電力が負荷回路に供給されるように第１のスイッチング素子２と第２のスイッチング素子３とを制御する。

一方、直流電源回路１からの電力供給を受け、充放電コンデンサ１２に電荷が蓄えられる。これにより充放電コンデンサ１２の両端子間には電位差（充電電圧）が生じ、その電圧は蓄電と共に高まっていく。そして、充放電コンデンサ１２の充電電圧が２端子サイリスタ１３のブレークオーバー電圧に達すると２端子サイリスタ１３が導通する。このとき、充放電コンデンサ１２が放電し、昇圧トランス８の１次巻線側に電流が流れることにより、高電圧パルスが発生する。また、１次巻線側に発生した高電圧パルスにより、その巻線数の比に応じてさらに高電圧のパルス電圧が昇圧トランス８の２次巻線側に発生し、高圧放電灯９の両端子（フィラメント）間に印加され、放電を開始することで、高圧放電灯９が点灯する。

２端子サイリスタ１３が導通して高電圧パルスが発生したものと判断すると、制御回路１４は、直流電源回路１による印加電圧の上昇を停止させ、サイリスタが導通しないようにしつつ充放電コンデンサ１２がすぐに充電に移行できるようにする。また、状態検出手段１６から送信される信号に基づいて、高圧放電灯９の電圧値があらかじめ定められた値より低くなった又は高圧放電灯９に流れる電流値があらかじめ定められた値より高くなったと判断すると、高圧放電灯９が点灯したものと判断する。そして、直流電源回路１による印加電圧が所定の電圧になるように制御して、２端子サイリスタ１３が導通しないようにし、イグナイタ始動回路への電力供給を制限して、高電圧パルスの発生を停止させる。

以上のように実施の形態１の高圧放電灯点灯装置によれば、制御回路１４が、電流検出器１５等により高電圧パルスが発生したものと判断すると、イグナイタ始動回路（充放電コンデンサ１２）における電圧の上昇を停止させるようにしたので、放電後に供給を停止することなく充電を始めることができる。また、高電圧パルス発生を判断して電圧上昇を停止させるので、例えば、用いている２端子サイリスタ１３のブレークオーバー電圧にばらつきを考慮して充電電圧を一律に設定しておかなくても、各イグナイタ始動回路に応じて電圧上昇を停止させることができるので、過剰な充電電圧によって充電電流が大きくなることがない。また直流電源回路から電力を供給するようにしたので、安定した電力供給を行うことができる。したがって、安定したパルスを発生させるとともに、イグナイタ始動回路を小型化することができる。

実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成図である。図２において、実施形態１と同一又は相当部分には、同一符号を付け、説明を省略する。直流電源回路１７は、電圧印加により、イグナイタ始動回路に電力を供給する為に設けている。直流電源回路１７の制御は、制御回路１４Ａが行う。制御回路１４Ａと実施の形態１の制御回路１４とはこの点において異なる。実施形態１では、イグナイタ始動回路への電力供給を直流電源回路１が行っていたが、実施の形態２では、直流電源回路１とは別に設けた直流電源回路１７により、電力供給を行うようにしている。

図２の構成においては、直流電源回路１７からの電力供給を受けて、充放電コンデンサ１２に電荷が蓄えられることになる。イグナイタ始動回路における動作については実施の形態１で説明したことと同様である。

２端子サイリスタ１３が導通して高電圧パルスが発生したものと判断すると、制御回路１４Ａは、直流電源回路１７を制御し、イグナイタ始動回路に印加する電圧の上昇を停止させる。また、高圧放電灯９が点灯したものと判断すると、直流電源回路１７の印加電圧が所定の電圧になるように制御して、２端子サイリスタ１３が導通しないようにし、イグナイタ始動回路への電力供給を制限して、高電圧パルスの発生を停止させる。

以上のように、実施の形態２の高圧放電灯点灯装置によれば、直流電源回路１とは別の独立した直流電源回路１７により、イグナイタ始動回路に電力供給し、制御回路１４Ａが制御を行うようにしたので、放電灯の点灯を維持するためのインバータ回路等の制御状態に関係なく、イグナイタ始動回路に応じた電力供給制御を行うことができる。

実施の形態３．
図３は本発明の実施の形態３に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成図である。図３において、実施形態１と同一又は相当部分には、同一符号を付け、説明を省略する。前記の実施の形態１は、ハーフブリッジ型のインバータ回路で構成するようにしているが、実施の形態３（図３）の高圧放電灯点灯装置は、第１のスイッチング素子２と第２のスイッチング素子３とを直列に接続した回路、及び直列に接続した第３のスイッチング素子１８と第２の第４のスイッチング素子１９とを直列に接続した回路を並列に接続して構成したフルブリッジ型のインバータ回路が直流電源回路１の両端子間に接続されている。

また、インバータ回路と直流電源回路１との間には、降圧コンバータ回路２０が接続されている。降圧コンバータ回路２０は、直流電源回路１による電圧を降圧させる。この降圧コンバータ回路２０の制御は制御回路１４Ｂが行う。制御回路１４Ｂと実施の形態１の制御回路１４とはこの点において異なる。

図３の構成においては、降圧コンバータ回路２０を介した直流電源回路１からの電力供給を受けて、充放電コンデンサ１２に電荷が蓄えられることになる。イグナイタ始動回路における動作については実施の形態１で説明したことと同様である。

２端子サイリスタ１３が導通して高電圧パルスが発生したものと判断すると、制御回路１４Ｂは、降圧コンバータ回路２０を制御して、イグナイタ始動回路に印加する電圧の上昇を停止させる。また、高圧放電灯９が点灯したものと判断すると、降圧コンバータ回路２０を経た印加電圧が所定の電圧になるように制御して、２端子サイリスタ１３が導通しないようにし、イグナイタ始動回路への電力供給を制限して、高電圧パルスの発生を停止させる。

以上のように実施の形態３の高圧放電灯点灯装置によれば、高電圧パルスが発生したものと判断すると、制御回路１４Ｂが降圧コンバータ回路２０を制御し、イグナイタ始動回路（充放電コンデンサ１２）における電圧の上昇を停止させるようにしたので、放電後に供給を停止することなく充電を始めることができる。

実施の形態４．
前記した各実施の形態では、高電圧パルスの発生を検出する手段として電流検出器１５を使用したがこれに限定するもではない。例えば、充放電コンデンサ１２の充電電圧を検出する手段を設け、制御手段１４、１４Ａ、１４Ｂは、充電電圧に基づいて、高電圧パルスの発生を判断するようにしてもよい。また、その他の構成の高電圧パルス検出回路も使用できる。

実施の形態５．
前記した各実施の形態では、主として高電圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置について説明したが、これに限定するものではなく、イグナイタ始動回路を備えた他の種類の放電灯点灯装置、他の装置についても適用することができる。

本発明の実施の形態１に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成図である。 本発明の実施の形態２に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成図である。 本発明の実施の形態３に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成図である。

符号の説明

１ 直流電源回路、２ 第１のスイッチング素子、３ 第２のスイッチング素子、４ 第１の電解コンデンサ、５ 第２の電解コンデンサ、６ インダクタ、７ コンデンサ、８ 昇圧トランス、９ 高圧放電灯、１０ 抵抗素子、１１ ダイオード、１２ 充放電コンデンサ、１３ ２端子サイリスタ、１４，１４Ａ，１４Ｂ 制御回路、１５ 電流検出器、１６ 状態検出手段、１７ 直流電源回路、１８ 第３のスイッチング素子、１９ 第４のスイッチング素子、２０ 降圧コンバータ回路。

Claims (4)

1. 直流電源回路による直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
   昇圧トランス、２端子サイリスタ及び充放電回路で構成され、前記直流電源回路から供給される電力に基づいて前記充放電回路の充電電圧を上昇させ、前記充電電圧が前記２端子サイリスタのブレークオーバー電圧を越えて前記２端子サイリスタが導通したときに前記昇圧トランスに発生したパルス電圧を放電灯に印加し、始動点灯させるイグナイタ始動回路と、
   前記パルス電圧の発生を検出するための検出手段と、
   前記パルス電圧が発生したものと判断すると、前記充放電回路への電力供給を継続しつつ、前記充電電圧を上昇させないように前記直流電源回路から前記充放電回路への電力供給を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記充放電回路を前記直流電源回路が有する２端子間に接続し、前記直流電源回路から電力供給を受けることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 降圧回路を前記直流電源回路の端子間に接続し、
   前記制御手段は、前記パルス電圧が発生したものと判断すると、降圧回路を制御して前記イグナイタ始動回路への電力供給を制御することを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
4. 前記充放電回路を前記直流電源回路とは別の直流電源回路に接続し、前記充放電回路は、前記直流電源回路から電力供給を受ける代わりに、前記別の直流電源回路から電力供給を受けることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。

Images