JPH03167792A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、直流電源をインバータ回路にて高周波電源に
変換して放電灯を点灯する放電灯点灯装置に関するもの
である。

［従来の技術コ 従来、この種の放電灯点灯装置として、第１１図に示す
ように、直列接続され交互にオン、オフされる少なくと
も一対のスイッチング素子を有するインバータ回路２に
て直流電源１を高周波電源に変換し，上記インバータ回
路２出力を共振回路３を介して放電灯４に印加するよう
にし、上記スイッチング素子をダイオード６．８が逆並
列接続されたトランジスタ５．７にて形威し、放電灯４
に直列接続されたインダクタンス１０と放電灯４に並列
接続されたコンデンサ１１とで共振回路３を形成し、放
電灯４のランプ電流を検出するランプ電流検出回路１２
ａと、ランプ電流が流れているかどうかによって発振周
波数を変化させる発振回路１３と、上記発振回路１３出
力に基づいてスイッチング素子をオン、オフ制御するス
イッチング制御回路１４とを設けたものがあった．ここ
に、インバータ回路２は、ダイオード６．８がそれぞれ
逆並列接続されたトランジスタ５．７よりなるスイッチ
ング素子の直列回路を直流電源１に並列接続し、スイッ
チング素子の接続点から直流カット用コンデンサ９を介
して高周波電圧が出力されるようになっている．また、
トランジスタ５．７をオン、オフ制御するスイッチング
制御信号は、スイッチング制御回路１４にて発振回路１
３出力を分周して形成され、スイッチング制御信号によ
り駆動回路５ａ，７ａを介して両トランジスタ５．７が
交互にオン、オフ制御されている．いま、上述の従来例
においては、ランプ電流検出回路１２ａにてランプ電流
を検出し、ランプ電流が流れていない無負荷時と、ラン
プ電流が流れている点灯時とでスイッチング素子（トラ
ンジスタ５．７）をオン、オフするスイッチング周波数
を変化させ、無負荷時における異常電圧の出力、スイッ
チング素子の破壊が発生しないようにしていた． ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の従来例にあっては、放電灯４の点
灯中におけるスイッチング周波数は一定になっていたの
で、放電灯４のランプ電圧が上昇した場合（例えば、高
輝度放電灯（ＨＩＤランプ）寿命末期など）において、
トランジスタ５，７に進相電流が流れてトランジスタ５
．７の破壊あるいは劣化が生じ、信頼性が低下するとい
う問題があった． 第１２図はスイッチング周波数ｆに対するインダクタン
ス１０を流れる電流ｉの関係（Ａ：定常点灯時の共振特
性、Ｂ：ランプ電圧上昇時の共振特性）を示すもので、
いま、放電灯４の点灯中においてランプ電圧・が上昇し
たとき、放電灯４のインピーダンスが上昇しており、点
灯回路の共振周波数ｆＬｃが高くなる．このとき、共振
周波数ｆ＋．ｃがスイッチング周波数ｆｅｗよりも高い
周波数ｆ　Ｌｅ゜まで高くなると、トランジスタ５．７
の両端電圧に対する電流の位相が進相となってトランジ
スタ５　７に過電流が流れる．すなわち、トランジスタ
５．７の両端電圧に対する電流の位相が進相になると、
例えば、トランジスタ５がオフした後、コンデンサ９，
１１の放電電流がダイオード６を介して流れる．したが
って、トランジスタ７がオンすると、直流電源→ダイオ
ード６→トランジスタ７→直流電源という短絡経路がで
き、トランジスタ７に過電流が流れることになる．なお
、第１３図は、トランジスタ７の両端電圧Ｖ，と、トラ
ンジスタ７を流れる電流ｉ，およびダイオード６を流れ
る電流ｉ．どの関係を示すものである．上述のようにス
イッチング素子に過電流が流れる場合、スイッチング素
子として定格電流の大きなものを用いる必要があり、コ
ストが高くなってしまうという問題がある上、過電流が
流れることによってスイッチング素子が劣化し易く、信
頼性が低下するという問題があった。さらにまた、スイ
ッチング素子に急峻な立ち上がりの過電流が流れるため
に輻射ノイズが発生するという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、定格電流の大きなスイッチング素子
を用いる必要がなく、コストを安くすることができる上
、過電流による素子劣化を無くして信頼性を高くするこ
とができ、しかも、輻射ノイズが発生することがない放
電灯点灯装置を提供することにある． ［課題を解決するための手段］ 本発明の放電灯点灯装置は、直列接続され交互にオン、
オフされる少なくとも一対のスイッチング素子を有する
インバータ回路にて直流ｔ源を高周波電源に変換し、上
記インバータ回路出力を共振回路を介して放電灯に印加
するようにし、上記スイッチング素子をダイオードが逆
並列接続されたトランジスタにて形威し、放電灯に直列
接続されたインダクタンスと放電灯に並列接続されたコ
ンデンサとで共振回路を形成した放電灯点灯装置におい
て、放電灯のランプ電圧を検出するランプ電圧検出回路
と、検出されたランプ電圧に基づいて発振周波数を変化
させる発振回路と、上記発振回路出力に基づいてトラン
ジスタをオン、オフ制御するスイッチング制御回路とを
設け、ランプ電圧上昇時のスイッチング周波数を点灯回
路の共振周波数よりも常に高く設定することによりトラ
ンジスタに進相電流が流れないようにしたものである。

［作　用］ 本発明は上述のように構戒されており、直列接続され交
互にオン、オフされる少なくとも一対のスイッチング素
子くダイオードが逆並列接続されたトランジスタ〉を有
するインバータ回路にて直流電源を高周波電源に変換し
、上記インバータ回路出力を共振回路を介して放電灯に
印加するようにした従来例と同様の放電灯点灯装置にお
いて、放電灯のランプ電圧をランプ電圧検出回路にて検
出し、検出されたランプ電圧に基づいて発振回路の発振
周波数を変化させ、発振回路出力に基づいてトランジス
タをオン、オフ制御するスイッチング制御信号を形成し
、ランプ電圧上昇時のスイ・ンチング周波数を点灯回路
の共振周波数よりも常に高く設定することによりトラン
ジスタに進相電流が流れないようにしたものであり、ラ
ンプ電圧上昇時にトランジスタに過電流が流れることが
ないので、定格電流の大きなスイッチング素子を用いる
必要がなく、コストを安くすることができる上、過電流
による素子劣化を無くして信頼性を高くすることができ
、しかも、輻射ノイズが発生することがないようになっ
ている． ［実施例］ 第１図および第２図は本発明一実施例を示すもので、直
列接続され交互にオン、オフされる少なくとも一対のス
イッチング素子を有するインバータ回路２にて直流電源
１を高周波電源に変換し、上記インバータ回路２出力を
共振回路３を介して放電灯４に印加するようにし、上記
スイッチング素子をダイオード６，８が逆並列接続され
たトランジスタ５，７にて形成し、放電灯４に直列接続
されたインダクタンス１０と放電灯４に並列接続された
コンデンサ１１とで共振回路３を形成した従来例と同様
の放電灯点灯装置において、放電灯４のランプ電圧Ｖｌ
ａを検出するランプ電圧検出回路１２と、検出されたラ
ンプ電圧ＶＶａに基づいて発振周波数を変化させる発振
回路１３と、上記発振回路１３出力に基づいてトランジ
スタ５，７をオン、オフ制御するスイッチング制御回路
１４とを設け、ランプ電圧Ｖ１ａ上昇時のスイ・ンチン
グ周波数ｆ　ｓｗを点灯回路の共振周波数ｆＬｃ’より
も常に高く設定することによりトランジスタ５．７に進
相電流が流れないようにしたものである．実施例にあっ
ては、上記ランプ電圧検出回路１２は、整流用ダイオー
ドＤ１、分圧抵抗ＲＩ．Ｒ２および積分用コンデンサＣ
，にて形成されており、ランプ電圧ｖ１ａに比例した検
出電圧Ｖｉを出力するようになっている．また、上記検
出電圧Ｖｉが入力される発振回路１３は、汎用のタイマ
回路（例えば、シグネテイツク社製　ＮＥ５５５）ＩＣ
と、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ，〜Ｒ５およびコンデンサ
Ｃ　２　，　Ｃ　ｓとで形成されており、抵抗Ｒ，〜Ｒ
，を介して充放電されるコンデンサＣ２にてパルス発振
周波数が設定され、入力される検出電圧■ｉに応じて発
振周波数が変化するようになっている。図中、スイッチ
ング制御回路１４から出力されるスイッチング制御信号
にてトランジスタ５．７を駆動する５ａ，７ａは駆動回
路である。

以下、実施例の動作について説明する。いま、ランプ電
圧検出回路１２では、ランプ電圧Ｖ１ａをダイオードＤ
１にて整流し、抵抗Ｒ，，Ｒ．にて分圧してコンデンサ
Ｃ１にて積分することによりランプ電圧Ｖ１ａに比例し
た検出電圧Ｖｉを出力するようになっている． また、検出電圧Ｖｉが入力される発振回路１３のコンデ
ンサＣ２の両端電圧Ｖｃおよび出力信号Ｖｏは、第４図
に示すようになっており、同図（ＩＬ）は定常点灯時の
ランプ電圧ＶＮａが低い場合、同図（ｂ）はランプ電圧
Ｖ１ａが上昇した場合を示している。

いま、■ビンのスレッショルド入力電圧が２Ｖｃ　ｃ　
／　３よりも大きくなると、■ビンの出力電圧が“Ｌ”
、■ビンのディスチャージ電圧も″Ｌ”になる．次に、
■ピンのトリガ入力電圧がＶｃｃ／３よりも小さくなる
と、■ビンの出力電圧が”Ｈ”、■ピンのディスチャー
ジ電圧も”Ｈ”になる。ここに、コンデンサＣ２の両端
電圧Ｖｃが２Ｖ　ｃ　ｃ　／　３よりも低く、■ピンの
ディスチャージ電圧が”Ｈ”　（内部スイッチがオフ）
の場合には、コンデンサＣ２は、電源電圧Ｖｃｃにより
抵抗Ｒ４，Ｒ，を介して充電されると同時に、検出電圧
Ｖｉによって抵抗Ｒ　ｓ　，　Ｒ　ｓを介して充電され
、コンデンサｃｉの両端電圧Ｖｃは上昇し、２ＶＣＣ／
３に達して■ビンのディスチャージ電圧が”Ｌ”　（内
部スイッチがオン）になると、コンデンサＣ２の電荷が
放電されて両端電圧Ｖｃが低下し、Ｖｃｃ／３になった
ときに、■ピンのデイスチャージ電圧が”Ｈ”になって
再びコンデンサＣ２が充電され、上述の動作の繰り返し
によって発振動作が行われる． ところで、検出電圧Ｖｉはランプ電圧Ｖｔ’ａに応じて
リニアに変化し、コンデンサＣ２の充電電流は検出電圧
Ｖｉに応じて増減し、その結果、Ｖｃ　＝　２　Ｖ　ｃ
　ｃ　／　３になる時間が変化する。したがって、発振
回路１３の発振周波数はランプ電圧Ｖ１ａに応じて変化
し、発振回路１３の発振周波数に基づいて設定されるス
イッチング周波数ｆｇｗは、第５図に示すように、ラン
プ電圧Ｖｌａに応じて変化することになる． ここに、発振周波数ｆｓｗ’は、第３図（ａ）に示すよ
うに、ランプ電圧上昇時の点灯回路の共振周波数ｆ　ｔ
．ｃ゜よりも高く設定しており、ランプ電圧上昇時にお
いて、点灯回路の共振周波数ｆＬｃが上昇してｆ　Ｌｅ
’　　（　＞　ｆ　ｓｗ）になっても、スイッチング周
波数ｆｓｗがｆ　ｓ−’　　（　＞　ｆ　Ｌｃ’　）に
変化するので、スイッチング素子（トランジスタ７〉の
両端電圧Ｖ，に対する電流ｉ，の位相は、第３図（ｂ）
に示すように、常に遅相になって従来例のように進相に
よる過電流が流れることがなく、トランジスタ５．７の
破壊、劣化が生じず、輻射ノイズも発生せず、安定した
動作が実現できる． 第６図は他の実施例を示すもので、第１図実施例のコン
デンサ９に代えてコンデンサ２１．２２を用いてハーフ
ブリッジ型のインバータ回路２を形成し、放電灯４とし
て第７図のようにランプ電圧Ｖ１ａがランプ点灯時間ｔ
に応じて経時変化する高輝度放電灯（ＨＩＤランプ）を
接続したものである．なお、他の構戒および動作は前記
実施例と同様であり、ランプ電圧Ｖｌａが経時変化で徐
々に上昇しても、スイッチング周波数ｆ　ｇｗが徐々に
高くなるため、スイッチング素子に進相電流が流れるこ
とがなく、過電流が流れることによる不都合を回避でき
ることになる． 第８図および第９図はさらに他の実施例を示すもので、
第６図実施例のコンデンサ２１．２２に代えてダイオー
ド２６．２８が逆並列接続されたトランジスタ２５．２
７よりなるスイッチング素子を用い、２対のスイッチン
グ素子にてフルブリッジ型のインバータ回路２を形成し
、トランスＴにてランプ電圧Ｖｌａを降圧するようにし
たものである．ここに、発振回路１２は、コンバレータ
ＣＰと、抵抗Ｒｓ，Ｒｔを介して充放電されるコンデン
サＣ４と、ダイオードＤ３と、タイマー回ｉＩｃとで形
成されており、第１０図に示すように、ランプ電圧Ｖ１
ａが基準電源Ｖｓにて設定される所定レベルになったと
き、スイッチング周波数ｆ。

をステップ状に切り換えるようになっている。なお、他
の構戒は第６図実施例と同一であり、図中、２５ａ，２
７ａは、スイッチング制御回路１４から出力されるスイ
ッチング制御信号にてトランジスタ２５．２７を駆動す
る駆動回路である。

いま、インバータ回路２の対応するトランジスタ５．２
７およびトランジスタ７．２５が交互にオン、オフされ
ることにより、放電灯４に高周波電流が流れるようにな
っており、ランプ電圧Ｖｌ−ａはランプ電圧検出回路１
２のトランスＴにて検出され、ダイオードＤ１により整
流してコンデンサＣ，にて積分することにより検出電圧
Ｖｉが出力される。この検出電圧Ｖｉは発振回路１３の
コンバレータＣＰの比較入力端子に入力され、検出電圧
Ｖ１が基準電源電圧以上になったとき、コンバレータＣ
Ｐ出力が゛Ｈ′゛になってコンデンサＣ，の充電時間が
短くなり、発振周波数が高くなる。

したがって、ランプ電圧Ｖ１ａが所定値まで上昇したと
き、スイッチング周波数ｆ　ｇｗが高くなって、トラン
ジスタ５，７，２５．２７に進相による過電流が流れな
いようにしている。

〔発明の効果］ 本発明は上述のように構戒されており、直列接続され交
互にオン、オフされる少なくとも一対のスイッチング素
子（ダイオードが逆並列接続されたトランジスタ）を有
するインバータ回路にて直流電源を高周波電源に変換し
、上記インバータ回路出力を共振回路を介して放電灯に
印加するようにした従来例と同様の放電灯点灯装置にお
いて、放電灯のランプ電圧をランプ電圧検出回路にて検
出し、検出されたランプ電圧に基づいて発振回路の発振
周波数を変化させ、発振回路出力に基づいてトランジス
タをオン、オフ制御するスイッチング制御信号を形成し
、ランプ電圧上昇時のスイッチング周波数を点灯回路の
共振周波数よりも常に高く設定することによりトランジ
スタに進相電流が流れないようにしたものであり、ラン
プ電圧上昇時にトランジスタに過鴫流が流れることがな
いので、定格電流の大きなスイッチ゜ング素子を用いる
必要がなく、コストを安くすることができる上、過電流
による素子劣化を無くして信頼性を高くすることができ
、しかも、輻射ノイズが発生することがないという効果
がある，

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の回路図、第２図は同上の要部
回路図、第３図乃至第５図は同上の動作説明図、第６図
は他の実施例の回路図、第７図は同上の動作説明図、第
８図はさらに他の実施例の回路図、第９図は同上の要部
回路図、第１０図は同上の動作説明図、第１１図は従来
例の回路図、第１２図および第１３図は同上の動作説明
図である． １は直流電源、２はインバータ回路、３は共振回路、４
は放電灯、５，７，２５．２１７はトランジスタ、６，
８，２６．２８はダイオード、１２はランプ電圧検出回
路、１３は発振回路、１４はスイッチング制御回路であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直列接続され交互にオン、オフされる少なくとも
   一対のスイッチング素子を有するインバータ回路にて直
   流電源を高周波電源に変換し、上記インバータ回路出力
   を共振回路を介して放電灯に印加するようにし、上記ス
   イッチング素子をダイオードが逆並列接続されたトラン
   ジスタにて形成し、放電灯に直列接続されたインダクタ
   ンスと放電灯に並列接続されたコンデンサとで共振回路
   を形成した放電灯点灯装置において、放電灯のランプ電
   圧を検出するランプ電圧検出回路と、検出されたランプ
   電圧に基づいて発振周波数を変化させる発振回路と、上
   記発振回路出力に基づいてトランジスタをオン、オフ制
   御するスイッチング制御回路とを設け、ランプ電圧上昇
   時のスイッチング周波数を点灯回路の共振周波数よりも
   常に高く設定することによりトランジスタに進相電流が
   流れないようにしたことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. （２）放電灯を高輝度放電灯（ＨＩＤランプ）としたこ
   とを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。