JP5225168B2

JP5225168B2 - 点弧補助電極付き放電灯の点灯装置

Info

Publication number: JP5225168B2
Application number: JP2009070273A
Authority: JP
Inventors: 正人倉橋; 孝大澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2029-03-23
Also published as: JP2010225376A

Description

この発明は、例えば車載ヘッドランプ用放電灯等の点弧補助電極を備えた放電灯を点灯する点灯装置に関するものである。

車載前照灯（ヘッドランプ）用光源として、高圧放電灯（ＨＩＤランプ）を用いたものがある。この放電灯は、従来の光源であるハロゲンランプよりも明るく、夜間の視認性に優れているため、広く普及され始めている。この放電灯の内部には、キセノン及びメタルハライドが封入されており、これらのガスを放電することで自然な白色光に近い光を得ることができる。また、この放電灯は、対向した２つの電極間でのアーク放電によって封入ガスを励起して、その励起光を光源に利用している。

この放電灯を点灯開始するには、高電圧パルスによって上記電極間の放電（絶縁破壊）を発生させた後、この放電がアーク放電へと移行することで光源として安定する。なお、この放電灯は、電極先端がアーク放電により磨耗するので、時間の経過とともに電極間の距離が拡がる。このため、経時変化した放電灯の始動時においては、初期の電極間距離が短いものより、さらに高い電圧値の高電圧パルスが必要となる。このように使用中の放電灯では必要とされる始動時の電圧が段々と高くなるので、イグナイタにも十分に高い電圧を発生する仕様が要求される。

従来、イグナイタ設計において高電圧出力と耐電圧対策を十分に施す必要があり、高電圧印加に対して絶縁破壊しないようにそれぞれの電気回路素子間の距離を大きくしたり、イグナイタ変圧器内部の巻線間の絶縁距離を大きくしたりする設計が生じ、結果としてイグナイタが大きくなる欠点があった。
近年の車載用放電灯の点灯装置には、小型化や軽量化の要望があるものの、イグナイタに対して十分な高電圧発生能力と耐圧性を持たせた場合、放電灯点灯装置が大型化して、さらに重量増大が生じるような好ましくない状況に至ることがある。

このような点灯装置の小型化の要望を鑑みて、放電灯の電極間に印加する高電圧パルスであるイグナイタパルス電圧を低減する技術が提案されている。例えば、放電灯の電極に紫外線を照射することによって、低いイグナイタパルス電圧値であっても電極間の絶縁破壊を可能とした技術がある。この方法では、紫外線照射により電極の金属表面から電子が放出、供給され、低いイグナイタパルス電圧値でも初期電子が多い状態を作り出すことができるため、短絡放電を容易に達成できる。

また、紫外線照射を用いた方法では、アーク放電させる電極間の絶縁破壊に要する電圧を低減できるので、イグナイタ変圧器の巻線数を少なくして、それぞれの電気回路素子間の距離を短くすることができることから、装置の小型化が可能である。

このような紫外線を照射する手段としては、紫外線発光管（ＵＶランプ）や補助放電を用いるものがある。例えば、特許文献１に開示される放電灯点灯装置では、アーク放電させる主電極を設置したガラス発光管の外側に補助放電用の点弧補助電極を配置して、この点弧補助電極に高電圧パルスを印加することで、石英ガラスのガラス発光管面に向かってパルス状の放電を発生させる。このパルス状の放電から紫外線が発生して、この紫外線が主電極に照射されて主電極表面から電子が放出し、この電子の増加に伴って主電極間での絶縁破壊放電が容易になる。

特表２００８−５３７２８９号公報

従来では、通常点灯に使用する低圧の交流電圧を主電極間に印加しておき、石英ガラスの発光体と点弧補助電極との間で高電圧パルスを印加することで主電極間を点弧する方法がとられていた。この場合、主電極間には高電圧パルスが印加されないため、始動信頼性の向上に限界がある。この始動信頼性や主電極間の距離拡大に起因する始動性の経時劣化を考慮すると、主電極及び点弧補助電極の両方に高電圧パルスを同時に印加することが効果的である。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、点弧補助電極及び主電極の両方に高電圧パルスを印加することで、誘電体バリア放電で発生した紫外線により主電極の放電を補助して主電極の点弧の信頼性を向上させることができ、またイグナイタ変圧器の小型化を図ることができる点弧補助電極付き放電灯の点灯装置を得ることを目的とする。

この発明に係る点灯装置は、主電極の一方に接続され、当該主電極へ電圧を供給する第１の二次巻線と、点弧補助電極に接続され、当該点弧補助電極へ補助放電用電圧を供給する第２の二次巻線とを有するイグナイタ変圧器を備え、イグナイタ変圧器が、放電灯を点灯始動するにあたり、第１の二次巻線による主電極への点弧用電圧の供給と、第２の二次巻線による点弧補助電極への補助放電用電圧の供給とを同時に行い、第１の二次巻線により主電極へ負極性の点弧用電圧を供給し、第２の二次巻線により点弧補助電極へ正極性の補助放電用電圧を供給することを特徴とするものである。

この発明によれば、主電極の一方に電圧を供給する第１の二次巻線、点弧補助電極に補助放電用電圧を供給する第２の二次巻線を有するイグナイタ変圧器を備え、イグナイタ変圧器が、放電灯を点灯始動するにあたり、第１の二次巻線による主電極への点弧用電圧の供給と、第２の二次巻線による点弧補助電極への補助放電用電圧の供給とを同時に行う。このようにすることで、主電極と点弧補助電極とに印加した電圧の電位差分の高電圧パルスで誘電バリア放電が発生し、この誘電バリア放電で発生した紫外線と主電極に印加される高電圧の点弧用電圧によって、主電極間をより確実に点灯始動させることができるという効果がある。

この発明の実施の形態１による放電灯の点灯装置の構成を示す回路図である。実施の形態１による点弧補助電極付き放電灯を示す斜視図である。実施の形態１による点弧補助電極付き放電灯の概略的な構成を示す図である。イグナイタ出力波形を示す図である。この発明の実施の形態２による点弧補助電極付き放電灯を示す斜視図である。実施の形態２による点弧補助電極付き放電灯の概略的な構成を示す図である。この発明の実施の形態３によるイグナイタ変圧器を模式的に示す図である。この発明の実施の形態４によるイグナイタ変圧器を模式的に示す図である。この発明の実施の形態５によるイグナイタ変圧器を模式的に示す図である。この発明の実施の形態６による放電灯の点灯装置を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による放電灯の点灯装置の構成を示す回路図であり、この発明を車載ヘッドランプ用放電灯の点灯装置に適用した場合を示している。図１に示す点灯装置１において、自動車のバッテリ２から電圧を取り出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３により、１２Ｖを任意の直流電圧へ変換する。インバータ５を用いて、この直流電圧を極性の反転する矩形波に変換し点弧補助電極付き放電灯１３の一対の主電極に出力する。点弧補助電極付き放電灯１３が、例えば水銀フリー放電灯である場合、定常点灯時には主電極間に±４２Ｖ程度の矩形波電圧が４００Ｈｚ程度の周期で印加される。

点弧補助電極付き放電灯１３を始動する場合、主電極間に高電圧パルスを印加して放電させる必要がある。この発明では、主電極間及び点弧補助電極の両方に高電圧パルスを印加し、高電圧パルスを印加した主電極と点弧補助電極との間において石英ガラスを介した誘電体バリア放電を発生させる。この誘電体バリア放電から生じる紫外線を主電極に照射することで、主電極間の放電を確実に発生できる。なお、紫外線照射による補助で主電極間を低い電圧で絶縁破壊することが可能である。

従来の放電灯点灯装置では、１つの一次巻線に１つの二次巻線を有する変圧器で高電圧パルスを発生させたが、この発明では、１つのコアに対して２つの二次巻線１１，１２を巻回したイグナイタ変圧器８を用いて、点弧補助電極に印加する高電圧パルスと、一対の主電極に印加する高電圧パルスとを発生する。また、イグナイタ変圧器８は、主電極及び点弧補助電極へ同時に高電圧パルスを印加できる。なお、イグナイタ変圧器８の一次側では、高電圧パルスを発生させるためのパルス発生用のトリガ電圧を発生する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、自動車のバッテリ２から１２Ｖの直流電圧を入力すると、この電圧値を１２Ｖから８００Ｖ程度に昇圧する。この昇圧された直流電圧とＤＣ／ＤＣコンバータ３で発生した電圧とを加算して点弧キャパシタ７を充電する。この点弧キャパシタ７は、イグナイタ変圧器８の一次巻線９とギャップスイッチ６と直列に接続される。

一方、点弧キャパシタ７の一次巻線９と接続する一端は、インバータ出力５ａにも接続しており、インバータ５は、点弧キャパシタ７が高電圧側に接続されるように動作する。また、インバータ出力５ａは、イグナイタ変圧器８の二次巻線（第１の二次巻線）１１を介して点弧補助電極側の主電極に接続し、二次巻線（第２の二次巻線）１２を介して接点１４で点弧補助電極に接続する。なお、インバータ５のインバータ出力５ｂは、点弧補助電極側でない他方の主電極に接続している。

点弧キャパシタ７の充電電圧が４００Ｖに達すると、ギャップスイッチ６がオンして、パルス状の電流がイグナイタ変圧器８の一次側に流れる。これによって、二次側に高電圧パルスが発生して、主電極及び点弧補助電極の両方に高電圧パルスが同時に印加される。このとき、主電極と点弧補助電極との間で誘電バリア放電が発生し、この誘電バリア放電で発生した紫外線が主電極に照射されて主電極間の放電が補助され、さらに絶縁破壊してアーク放電に移行する。この後、インバータ５を動作させ、主電極間に印加する電圧を、周期が４００Ｈｚ程度の±４２Ｖ程度の矩形波電圧にして定常点灯状態に至る。

図２は、実施の形態１による点弧補助電極付き放電灯を示す斜視図である。図２において、主電極１５ａ，１５ｂは、石英ガラスで形成した発光管１７の内部に対向するように設けられる。点弧補助電極付き放電灯１３は、これら主電極１５ａ，１５ｂ間に発生するアーク放電の放電光を光源として用いている。

また、主電極１５ａ，１５ｂは、発光管ネック１７ａ，１７ｂにおいて封止されており、さらにＭｏ箔２０ａ，２０ｂを介して主電極リード線２１ａ，２１ｂにそれぞれ接続している。Ｍｏ箔２０ａ，２０ｂ及び主電極リード線２１ａ，２１ｂを発光管１７の両側に延びた石英ガラス管に挿入し、石英ガラス管を加熱軟化させてＭｏ箔２０ａ，２０ｂごとピンチして発光管封止部１８ａ，１８ｂを形成することで、発光管１７内部に充填されているキセノンガスとメタルハライドが漏れないように構成している。

発光管封止部１８ｂから外部へ出ている主電極リード線２１ｂが、図１に示すイグナイタ変圧器８の二次巻線１１の一端に接続しており、この二次巻線１１を介してインバータ５におけるインバータ出力５ａに接続している。また、発光管封止部１８ａから外部へ出ている主電極リード線２１ａは、外側リード線２２を介して、インバータ５のインバータ出力５ｂに接続する。

図２の例では、点弧補助電極１６が発光管ネック１７ｂに巻き付けて固定されており、点弧補助電極１６の放電を発生させる部位が、発光管１７の球体面の外側で主電極１５ｂに近接する位置に配置されている。点灯始動時において、主電極１５ａにイグナイタ回路内部の接地極が接続され、高電圧側の主電極１５ｂには、図４で後述するように、点灯補助電極１６に対して逆極性の高電圧パルスが印加される。このとき、主電極１５ｂと点弧補助電極１６との間で誘電バリア放電が発生するが、主電極１５ｂと点弧補助電極１６との距離が近いほど、高電界が形成され、誘電バリア放電が発生しやすくなる。

特に、図２に示すように、点弧補助電極１６を、発光管１７と発光管ネック１７ｂとに接するように巻き付けると、点弧補助電極１６となるワイヤが固定され、主電極１５ｂと点弧補助電極１６の間には発光管１７の壁面が介在するようになる。この主電極１５ｂと点弧補助電極１６との間に位置する発光管１７の石英ガラス内壁面が、誘電体バリア放電における誘電バリアとなる。

一方、この点弧補助電極１６に電圧を印加するための外部との接続線である点弧補助電極ワイヤ部２３は、発光管封止部１８ｂのＭｏ箔２０ｂが埋め込まれている部位から遠ざけるようにワイヤを張って構成する。例えば、外管１９の直径がφ８ｍｍ程度であるが、この場合、点弧補助電極ワイヤ部２３のワイヤを外管１９の内壁面近傍に沿って張っている。

点弧補助電極１６において、誘電バリア放電が発生する部位は、点弧補助電極ワイヤ部２３のワイヤ先端部となる。また、点弧補助電極ワイヤ部２３とＭｏ箔２０ｂとの間は、図２に破線で示すように浮遊容量２４が形成される。高電圧パルスの発生初期では、高電圧パルスが浮遊容量２４の充電に費やされて、点弧補助電極１６の先端部分の高電圧値が低下する。そこで、実施の形態１では、点弧補助電極ワイヤ部２３とＭｏ箔２０ｂの間を遠ざけて配置して浮遊容量２４の値を低減し、浮遊容量２４が充電される時間を短くしている。

図３は、実施の形態１による点弧補助電極付き放電灯の概略的な構成を示す図であり、点弧補助電極１６と外管１９との位置関係を明確にするために、外管１９のみを断面で示している。点弧補助電極を備えていない従来の放電灯では、外管がその両端で発光管の端部と融着されて外気に対して閉じている。これに対して、実施の形態１による点弧補助電極付き放電灯１３では、図３に示すように、外管１９の内壁と発光管１７の端部との接合部位に点弧補助電極ワイヤ部２３が貫通している。

図４は、イグナイタ出力波形を示す図であり、図４（ａ）は、点弧補助電極を設けず、主電極のみに高電圧パルスを印加する従来のイグナイタによる出力波形を示しており、図４（ｂ）は、主電極と点弧補助電極の両方に高電圧パルスを印加する実施の形態１による構成の出力波形を示している。図４（ａ）において、主電極の電圧値Ｍ₁として４００Ｖの直流電圧を印加し、図１に示す点弧キャパシタの充電電圧が４００Ｖに達するとギャップスイッチがオンしてパルス状の電流がイグナイタ変圧器の一次側に流れ、二次側に高電圧パルスが発生する。これにより、主電極の電圧値Ｍ₁にパルス幅Ａ（３６０ｍｓ程度）の−２０ｋＶ程度の高電圧パルス（イグナイタパルス）が印加される。

これに対し、この発明では、イグナイタ変圧器８が、主電極１５ｂと点弧補助電極１６の両方に高電圧パルスを同時に印加する。このとき、点弧補助電極１６に対して遠方の主電極１５ａが接地側となり、図４（ｂ）に示すように、点灯補助電極１６に近い主電極１５ｂに負極性のイグナイタパルス（Ｍ₁）が印加され、さらに点弧補助電極１６に正極性のイグナイタパルス（Ｓ）が印加される。

ここで、イグナイタ変圧器８の設計において、装置内部の絶縁破壊電圧の最大出力電圧をＶ_dと設計とした場合、イグナイタ変圧器８の２次側の主電極１５ｂへの最大出力値を−Ｖ_dとし、イグナイタ変圧器８の２次側の点弧補助電極１６への最大出力値を＋Ｖ_dとすることで、主電極１５ｂと点弧補助電極１６との間の電圧差を｜２Ｖ_d｜とすることができる。

このように、主電極１５ａ，１５ｂ間に従来通りに電圧値Ｖ_dを印加し、新たに設けた点弧補助電極１６にもＶ_d程度の電圧を逆極性で印加することから、イグナイタ変圧器の設計基準を変更せずに２Ｖ_d程度の電圧差が得られる。この電位差（図４（ｂ）に示すイグナイタパルスＳ，Ｍ₁のピーク値の差）によって、発光管１７の石英ガラスを介して発光管１７内部のガスが絶縁破壊（誘電バリア放電）し、紫外線が発生する。

主電極１５ｂ及び点弧補助電極１６への高電圧パルスの印加に起因した誘電バリア放電で紫外線が生じると、この紫外線が主電極１５ｂに直ちに照射されて、光電効果によって主電極１５ｂから電子が発生するので、主電極１５ａ，１５ｂ間で絶縁破壊し易くなる。また、主電極１５ａ，１５ｂ間での放電を補助されるので、図４に示すように、図４（ａ）のイグナイタパルスよりも、図４（ｂ）のイグナイタパルスの電圧値の絶対値を小さくできる。つまり、点弧補助電極１６による補助の結果として、主電極１５ｂと点弧補助電極１６の両方に印加するイグナイタパルスの電圧値Ｖ_dを押し下げることが可能となる。

イグナイタ変圧器の出力値Ｖ_dを大きくするためには、その設計上、イグナイタ変圧器の二次巻線を巻回するボビンを大きくして、絶縁破壊に耐えうる耐圧をとる必要があり、小型化を妨げる要因となっていた。例えば、水銀を含む従来の放電灯では、定常点灯時に０．４Ａ程度の電流が二次巻線に流れ、水銀フリー放電灯では０．８Ａ程度の電流が二次巻線に流れる。このため、二次巻線としては、耐圧のある太い導線を多数巻回する必要があり、不可避的に二次巻線用ボビンが大きくなる。

これに対して、この発明では、点弧補助電極１６による補助の結果、主電極１５ｂと点弧補助電極１６の両方に印加するイグナイタパルスの電圧値Ｖ_dを押し下げることが可能である。従って、イグナイタ変圧器８における主電極１５ｂに接続する二次巻線１１は、耐圧のある太い導線を従来より少数巻回すればよい。
一方、イグナイタ変圧器８における点弧補助電極１６に接続する二次側には、誘電バリア放電用としてインパルス（単発）電流を通電するだけでよいため、点弧補助電極１６に接続する二次巻線１２は、二次巻線１１より耐圧の低い細い導線を多数巻回すればよい。これにより、二次巻線用ボビンのサイズを従来よりも小さくすることができ、ひいては点灯装置のさらなる小型化を図ることができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、主電極１５ｂに電圧を供給する二次巻線１１、点弧補助電極１６に補助放電用電圧を供給する二次巻線１２を有するイグナイタ変圧器８を備え、イグナイタ変圧器８が、放電灯１３を点灯始動するにあたり、二次巻線１１による主電極１５ｂへの点弧用電圧の供給と、二次巻線１２による点弧補助電極１６への補助放電用電圧の供給とを同時に行う。このように、主電極１５ｂ及び点弧補助電極１６の両方に高電圧パルスを同時に印加して誘電体バリア放電を発生させ、この誘電体バリア放電で発生した紫外線により主電極１５ａ，１５ｂ間の放電を補助することから、主電極の点弧の信頼性を向上させることができる。また、上記補助により、主電極１５ｂと点弧補助電極１６の両方に印加する電圧を低く抑えることが可能なため、イグナイタ変圧器８の小型化を図ることができる。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２による点弧補助電極付き放電灯を示す斜視図である。図５において、固定金具（外部端子）２５は、外部から外管１９を支持して、実施の形態２による点弧補助電極付き放電灯１３を固定する。図５では、主電極１５ｂ側に上下２本の固定金具２５を記載しているが、実際は、主電極１５ｂ側横にも同様に左右２本の固定金具２５が設けられ、合計４本の固定金具２５で外管１９を挟み込むように支持する。

また、実施の形態２による点弧補助電極付き放電灯１３では、上記実施の形態１で示した図２と異なり、点弧補助電極１６とイグナイタ変圧器８の二次巻線１２とが、固定金具２５と点弧補助電極ワイヤ部２３に接続する電極２３ａとの間に形成される容量結合コンデンサ２６を介して接続される。

図６は、実施の形態２による点弧補助電極付き放電灯の概略的な構成を示す図であり、点弧補助電極１６と外管１９との位置関係を明確にするために、外管１９のみを断面で示している。この実施の形態２では、点弧補助電極ワイヤ部２３を外管１９から貫通させて接続するのではなく、イグナイタ変圧器８の出力が急峻な高電圧パルスであることを考慮して、図５及び図６に示すように、点弧補助電極１６とイグナイタ変圧器８の結線の間に容量結合コンデンサ２６を挿入する。

従来でも固定金具２５によって放電灯が固定されており、固定金具２５は、他から絶縁された状態で電源回路の接地電極やイグナイタ変圧器８などと接続していない。従って、外管１９の固定金具２５に対向する内壁に電極を貼り付ければ、固定金具２５と外管１９とが接している外管１９の壁部位で容量結合コンデンサを形成できる。

そこで、この実施の形態２では、点弧補助電極ワイヤ部２３の末端を、外管１９の固定金具２５に対向する内壁に設けた電極２３ａに接続し、さらに固定金具２５をイグナイタ変圧器８の二次巻線１２に接続することで、外管１９を貫通することなく、点弧補助電極１６とイグナイタ変圧器８とを電気回路的に接続している。

なお、容量結合コンデンサ２６の静電容量Ｃ₂₆と、点弧補助電極ワイヤ部２３がＭｏ箔２０ｂとの間で形成する浮遊容量２４（図２参照）の容量Ｃ₂₄とは、Ｃ₂₆＞Ｃ₂₄の関係になるように容量結合コンデンサ２６を形成する。これは、主電極１５ｂと点弧補助電極１６の間で誘電バリア放電を発生させる際、浮遊容量２４を小さくすれば、浮遊容量２４を充電する時間を短くでき、直ちに主電極１５ｂと点弧補助電極１６と間での印加電圧が高電圧に達するからである。さらに、静電容量Ｃ₂₆が容量Ｃ₂₄よりも大きくなるようにすることで、立ち上がりの速い高圧パルスを、容量結合コンデンサ２６において通過し易くなる。

コンデンサは周波数の速い電圧を通過させることが容易なので、容量結合コンデンサ２６の静電容量をできるだけ大きくすべきであるが、実際には、固定金具２５が外管１９に当接する部分の面積も決まっており、さらに高圧放電灯で発光された光を遮蔽しないようにする必要もある。このため、固定金具２５が外管１９に当接する部分と同等の面積の電極２３ａを外管１９の内壁に設け、この面積をコンデンサ面積とすればよい。

以上のように、この実施の形態２によれば、点弧補助電極１６と接続するイグナイタ側の電極２３ａを外管１９の内側壁面に沿わせて配置し、外管１９を介してイグナイタ変圧器８の出力端子を電極２３ａに対向する位置に配置して、この出力端子及び電極２３ａと外管１９の壁面の間に形成される容量結合コンデンサ２６を介して点弧補助電極１６とイグナイタ出力を接続する。このように点弧補助電極ワイヤ部２３で外管１９を貫通しない構造としたので、外管１９の構造的な耐久性や気密性を損なわず、点弧補助電極１６に高電圧パルスを印加することができる。

特に、イグナイタ変圧器８の出力端子として、点弧補助電極付き放電灯１３を支持する固定金具２５を用いれば、固定金具２５が外管１９との接触面積が大きく、静電容量の大きな容量結合を実現することができる。なお、従来では、固定金具２５に点弧補助電極が接続されていない場合、意図しない部分放電が生じて放電エネルギーのロスとなっていたが、点弧補助電極１６を容量結合することにより点弧補助電極１６へ高電圧パルスを印加することができ、意図しない部分放電がなくなり、放電エネルギーのロスがなくなる。

実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３によるイグナイタ変圧器を模式的に示す図であり、実施の形態３によるイグナイタ変圧器８は、例えば実施の形態１，２の構成に適用される。この発明によるイグナイタ変圧器８は、棒状のコア（例えば、鉄及びフェライト）に絶縁被覆層付きの巻線が巻回される構造を有し、特に１つの一次巻線９に対して、２つの二次巻線１１，１２が巻回される。

実施の形態３によるイグナイタ変圧器８では、図７に示すように、一次巻線９を棒状のコア２７のほぼ中心部に巻回して、その両側に二次巻線１１，１２をそれぞれ巻回する。二次巻線１１，１２は高電圧を発生する巻線であり、さらに、図７では１つのコア２７に２つの二次巻線１１，１２を巻回するため、高電圧に対する絶縁対策が必要となる。

そこで、実施の形態３では、コア２７の一端から主電極用の二次巻線１１として導線を絶縁距離Ｌ_S2だけとって巻回し、コア２７の他端から点弧補助電極用の二次巻線１２として導線を絶縁距離Ｌ_S1だけとって巻回し、さらにコア２７に巻回した二次巻線１１，１２の間に二次巻線１１，１２間で絶縁がとれる絶縁距離Ｌ_Pだけとって一次巻線９となる導線を巻回する。

また、二次巻線１１，１２は、上記実施の形態１で示した図１のように結線することから、これらの端部を同電位にするため、図７に示すように、一次巻線９と隣接している二次巻線１１，１２の各端部１１ａ，１２ａを結線している。

さらに、２つの二次巻線１１，１２の巻回方向を一次巻線９と同一方向にすることで、同電位に結線された端部１１ａ，１２ａを基準として、正と負の両極性の高電圧を取り出すことが可能となる。ここで、端部１１ａ，１２ａは、図１に示すインバータ５の出力５ｂ，５ａにそれぞれ接続され、端部１１ｂ，１２ｂは、主電極１５ｂ，点弧補助電極１６にそれぞれ接続される。この場合、高電圧部となる二次巻線１１，１２が、それぞれコア２７の末端部に位置してコア２７上で最も離れた部位となり、絶縁距離を十分にとることが可能となる。なお、このイグナイタ変圧器８を絶縁油や絶縁用の樹脂の中に挿入してもよい。

点弧補助電極用の二次巻線１２に印加される電圧をＶ_S1とし、主電極用の二次巻線１１に印加される電圧をＶ_S2とした場合、これら電圧値がＶ_S1＞０＞Ｖ_S2の関係になるようにする。つまり、点弧補助電極用の二次巻線１２に印加される電圧Ｖ_S1は正極で、主電極用の二次巻線１１に印加される電圧Ｖ_S2は負極となる。

このように、点弧補助電極１６に正極の電圧Ｖ_S1を印加し、主電極１５ｂに負極の電圧Ｖ_S2を印加することによって、主電極１５ｂと点弧補助電極１６との間で｜Ｖ_S1｜＋｜Ｖ_S2｜の高電圧が印加され、発光管１７の石英ガラス壁面を介していても十分な誘電体バリア放電を発生することが可能となる。

例えば、Ｖ_S2は−２５〜−２０ｋＶになるように設定するとよい。この範囲の高電圧パルスを印加することができれば、車載用放電灯の初期から寿命末期まで十分に短絡放電を形成することができる電圧値である。また、Ｖ_S1は、＋２０〜＋２５ｋＶの値の範囲で設定される。この範囲の電圧を点弧補助電極１６に印加することで、主電極１５ｂと点弧補助電極１６との間に上記高電圧が印加され、極めて強い誘電体バリア放電が形成される。なお、イグナイタ変圧器８では、高電圧の目標値をＶ_S1及びＶ_S2に設定することができる。

イグナイタ変圧器８が始動すると、二次巻線１１，１２からの高電圧が時間の経過と共に徐々に上昇する。この高電圧が上昇する割合（単位時間あたりの上昇電圧値）は、主電極１５ａ，１５ｂ間よりも、点弧補助電極１６と主電極１５ｂとの間で電圧が上昇する割合の方が大きい。

さらに、主電極１５ｂと点弧補助電極１６との間は、発光管１７の石英ガラス壁面を介しているものの、極めて近接しており、主電極１５ａ，１５ｂ間の短絡放電よりも、時間的に早く誘電体バリア放電が発生する。この誘電体バリア放電で発生した紫外線を主電極１５ｂに照射することができる。

主電極１５ｂも高電圧Ｖ_S2に向かって電圧が上昇している過程にあるが、紫外線照射によって極めて速く短絡放電に移行するため、電圧がＶ_S2に達する前に主電極１５ａ，１５ｂ間の短絡放電が形成される。この現象により、主電極１５ａ，１５ｂ間の短絡放電が容易に達成しやすくなり、放電灯１３の始動の信頼性が向上する。さらに、寿命末期には主電極１５ａ，１５ｂ間が磨耗のため間隔が拡がっているが、このような距離でも短絡放電を形成することができ、始動性を維持できる。

以上のように、この実施の形態３によれば、棒状のコア２７に対して二次巻線１１，１２を軸方向の両端部に分配して巻回し、二次巻線１１，１２をそれぞれ巻回した部位の間となるコア２７の中央部に一次巻線９を巻回し、二次巻線１１，１２の隣接する端部１１ａ，１２ａを結線してイグナイタ変圧器８を構成したので、１つのイグナイタ変圧器８から出力として２つの高電圧パルスを得ることができる。

実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４によるイグナイタ変圧器を模式的に示す図であり、実施の形態４によるイグナイタ変圧器８は、例えば実施の形態１，２の構成に適用される。実施の形態４によるイグナイタ変圧器８は、上記実施の形態３で図７を用いて示した構成とほぼ同様であるが、一次巻線９が二次巻線１１，１２上に巻回されている点で異なる。ここで、二次巻線１１，１２は、上記実施の形態３と同様に絶縁距離をとるために、コア２７の両端にそれぞれ導線を巻回して構成する。また、上記実施の形態１で示した図１のように結線することから、二次巻線１１，１２の一端を同電位にするため、二次巻線１１，１２上に巻回された一次巻線９の間から引き出した二次巻線１１，１２の端部１１ａ，１２ａをそれぞれ結線している。

二次巻線１１，１２の巻回方向は、一次巻線９と同一方向とすることで、同電位に結線された端子１１ａ，１２ａを基準として、正と負の両極性の高電圧を取り出すことが可能となる。ここで、端部１１ａ，１２ａは、図１に示すインバータ５の出力５ｂ，５ａにそれぞれ接続し、端部１１ｂ，１２ｂは、主電極１５ｂ，点弧補助電極１６にそれぞれ接続する。この場合、高電圧部となる二次巻線１１，１２がそれぞれコア２７の両端部に位置し、正と負の高電圧部である二次巻線１１，１２が最も離れた位置になるように構成されているため、絶縁距離を十分にとることができる。また、一次巻線９は、高電圧を発生する二次巻線１１，１２上に巻回するため、絶縁対策を施す必要があり、例えば一次巻線９として絶縁耐力のあるテフロン（登録商標）皮膜の導線を用いる。

以上のように、この実施の形態４によれば、棒状のコア２７に対して二次巻線１１，１２を軸方向の両端部に分配して巻回し、二次巻線１１，１２上に耐圧被覆を施した導線からなる一次巻線９を巻回し、二次巻線１１，１２の隣接する端部１１ａ，１２ａを結線してイグナイタ変圧器８を構成したので、上記実施の形態１の構成と比較して一次巻線９分のスペースが短くなることから、イグナイタ変圧器８の小型化を図ることができ、さらに結合が高まり性能向上も図ることができる。

実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５によるイグナイタ変圧器を模式的に示す図であり、実施の形態５によるイグナイタ変圧器８は、例えば実施の形態１，２の構成に適用される。図９において、実施の形態５によるイグナイタ変圧器８は、上記実施の形態３と同様に、棒状のコア２７の軸方向の両端に二次巻線１１，１２が巻回され、それぞれ絶縁板２９を介してコア２７の中央部に一次巻線９が巻回される。二次巻線１１，１２のコア２７の端部側には、平面コア２８がそれぞれ配置される。

また、実施の形態５による一次巻線９及び二次巻線１１，１２のコイルは、上記実施の形態３，４と異なり、導線を薄く円盤状に巻回して構成されている。さらに、高電圧部となる二次巻線１１，１２の絶縁距離をとるため、上記実施の形態３，４と同様に、二次巻線１１，１２となる導線がコア２７の両端部にそれぞれ巻回される。なお、図９では、説明の簡単のため、棒状のコア２７を含めた構成部品を分離して記載しているが、実際には、一次巻線９や二次巻線１１，１２によるコイルと平面コア２８、絶縁板２９は密着して配置され、コア２７はこれらの中央を貫通している。

実施の形態５においても、上記実施の形態１で示した図１のように結線することから、二次巻線１１，１２の一端を同電位にするため、互いに隣接する端部１１ａ，１２ａを上記実施の形態３，４と同様に結線する。ここで、端部１１ａ，１２ａは、図１に示すインバータ５の出力５ｂ，５ａにそれぞれ接続され、端部１１ｂ，１２ｂは、主電極１５ｂ，点弧補助電極１６にそれぞれ接続される。

このように、高電圧部となる二次巻線１１，１２が薄い円盤状に巻回されて、巻線の中心部分又はコア２７の極近傍に配置されることから、イグナイタ変圧器８を放電灯点灯装置内部に組み込んだ場合に周囲との絶縁性を高めることができる。

一次巻線９及び二次巻線１１，１２のコイルをそれぞれ円盤状に薄く巻回することで、一次巻線９から放射される磁束を近接する二次巻線１１，１２が受け取ることができ、磁束の漏れを少なくし、効率のよいトランスを実現することが可能である。また、二次巻線１１，１２にコア２７の端部側に隣接して平面コア２８を配置することで、磁束の漏れを抑制することができる。さらに、高電圧部となる二次巻線１１，１２と一次巻線９との間の絶縁性を確保するために、絶縁板２９を挿入して絶縁耐力を高めている。

以上のように、この実施の形態５によれば、棒状のコア２７に対して二次巻線１１，１２を軸方向の両端に分配して平面コア２８を挟んで円盤状に巻回し、さらに絶縁板２９をそれぞれ介してコア２７の中央部に一次巻線９を円盤状に巻回し、二次巻線１１，１２の隣接する端部１１ａ，１２ａを結線してシート状のイグナイタ変圧器８を構成したので、上記実施の形態３，４と同様に１つのイグナイタ変圧器８から２つの高電圧パルスを得ることができる。また、一次巻線９及び二次巻線１１，１２を平板の円盤状に巻くことで、薄型化を図ることができる

なお、上記実施の形態３〜５では、コア２７として棒状コアを用いる場合を示したが、管状のコアであっても同様の効果を得ることができる。

実施の形態６．
図１０は、この発明の実施の形態６による放電灯の点灯装置を示す図である。図１０において、イグナイタ変圧器８は、上記実施の形態５とほぼ同様の構成であるが、中心部分のコアを管状のコア３０としている点で異なる。点弧補助電極付き放電灯１３は、上記実施の形態１，２と同様の構成を有しており、主電極１５ｂに接続する主電極リード線２１ｂが、図１０に示すように、外管１９と同軸状に延びて設けられ、石英ガラスにより筒状に覆われた部分が突き出すように成型される。主電極リード線２１ｂを覆う筒状部分が、イグナイタ変圧器８の管状のコア３０を貫通して主電極リード線２１ｂとイグナイタ変圧器８との絶縁が保持される。

主電極リード線２１ｂは、イグナイタ変圧器８の主電極接点３１ｂを介して、二次巻線１１の端部１１ｂと接続されており、イグナイタ変圧器８の二次側高電圧端子から高電圧が供給される。主電極１５ａに接続する外側リード線２２は、放電灯１３の下側に配線され、主電極接点３１ａを介してインバータ５のインバータ出力５ｂに接続される。インバータ５のインバータ出力５ａは、図１に示すように配線するため、図１０のように一次巻線９及び二次巻線１１，１２の一端に接続される。一次巻線９の他端は、一次巻線端子９ａとしてインバータ出力５ａとの間にギャップスイッチ６及び点弧キャパシタ７を介して接続される。

一方、点弧補助電極１６は、接点１４を介してイグナイタ変圧器８のもう一方の高電圧側端子である二次巻線１２の端部１２ｂに接続される。この点弧補助電極１６の接点方式としては、溶接や半田付けによる他、接触するだけの接触方式を使用することができる。これは、主電極接点３１ａ，３１ｂには定常点灯時に０．４〜３Ａの電流が流れるため、確実に接点が保持される必要がある一方、点弧補助電極１６の接点１４には始動時の高電圧しか印加されないため、接触点が少々浮いても高電圧のために火花が飛んで電流を流すことができるからである。

以上のように、この実施の形態６によれば、コイルを管状コア３０上に円盤状に形成したイグナイタ変圧器８を設け、管状コア３０を介して点弧補助電極付き放電灯１３をイグナイタ変圧器８と一体に構成したので、放電灯１３とイグナイタ変圧器８の各構成部品を密接して組み立てることが可能である。これにより、上記実施の形態５によるイグナイタ変圧器８と同様の効果が得られ、かつ放電灯点灯装置の小型化、薄型化を図ることができる。

１点灯装置、２バッテリ、３，４ＤＣ／ＤＣコンバータ、５インバータ、５ａ，５ｂインバータ出力、６ギャップスイッチ、７点弧キャパシタ、８イグナイタ変圧器、９一次巻線、１１，１２二次巻線（第１の二次巻線、第２の二次巻線）、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ端部、１３点弧補助電極付き放電灯、１４，３１ａ，３１ｂ接点、１５ａ，１５ｂ主電極、１６点弧補助電極、１７発光管、１７ａ，１７ｂ発光管ネック、１８ａ，１８ｂ発光管封止部、１９外管、２０ａ，２０ｂＭｏ箔、２１ａ，２１ｂ主電極リード線、２２外側リード線、２３点弧補助電極ワイヤ部、２３ａ電極、２４浮遊容量、２５固定金具（外部端子）、２６容量結合コンデンサ、２７，３０コア、２８平面コア、２９絶縁板。

Claims

放電媒体となるガスが内部に封入され、対向して配置した一対の主電極を有する発光管と、前記発光管外に設けられ、前記主電極間の放電を補助する補助放電を行う点弧補助電極とを備えた放電灯を点灯する点灯装置において、
前記主電極の一方に接続され、当該主電極へ電圧を供給する第１の二次巻線と、前記点弧補助電極に接続され、当該点弧補助電極へ補助放電用電圧を供給する第２の二次巻線とを二次側に有するイグナイタ変圧器を備え、
前記イグナイタ変圧器は、
前記放電灯を点灯始動するにあたり、前記第１の二次巻線による前記主電極への点弧用電圧の供給と、前記第２の二次巻線による前記点弧補助電極への補助放電用電圧の供給とを同時に行い、前記第１の二次巻線により前記主電極へ負極性の点弧用電圧を供給し、前記第２の二次巻線により前記点弧補助電極へ正極性の補助放電用電圧を供給することを特徴とする点灯装置。
第１の二次巻線に接続する主電極の近傍に点弧補助電極を配置したことを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
点弧補助電極と第２の二次巻線とを接続する配線を、第１の二次巻線と主電極との接続経路から最も離して配置したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の点灯装置。
点弧補助電極は、発光管の主電極近傍の外壁部に一端を配置し、当該主電極を前記発光管内に封止する封止部に他端を巻き付けて固定したことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の点灯装置。
イグナイタ変圧器は、棒状又は管状のコアの軸方向の両端に第１及び第２の二次巻線をそれぞれ巻回し、前記コアの中央部に一次巻線を巻回したことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の点灯装置。
イグナイタ変圧器は、棒状又は管状のコアの軸方向の両端に第１及び第２の二次巻線をそれぞれ巻回し、前記第１及び前記第２の二次巻線を巻回した部位の上側に一次巻線を巻回したことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の点灯装置。
イグナイタ変圧器は、棒状又は管状のコアの軸方向の両端に、当該コアが貫通する平面コアを前記両端側に介して第１及び第２の二次巻線を円盤状にそれぞれ巻回し、当該コアが貫通する絶縁板をそれぞれ介した当該コアの中央部に一次巻線を円盤状に巻回したことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の点灯装置。
放電管は、発光管を収納し、内部が外気から密閉された外管を備え、
前記外管内の前記発光管の外部に保持された点弧補助電極に接続され、前記外管の内壁に設けた電極と、前記外管の前記電極に対向する外壁部に設けた外部端子との間に形成される容量結合コンデンサを介して、前記点弧補助電極と前記第２の二次巻線とを接続したことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の点灯装置。