JPH05266983A - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 始動パルスを発生する際に、直流電源回路の
出力電圧が僅かに低下しても、始動パルスを連続に発生
させ、放電ランプの始動を容易にする。 【構成】 直流電源回路１の出力電圧に応じて始動パル
ス発生回路４が動作する構成とし、直流電源回路１の出
力電圧がある一定の電圧値Ｖａに達すると始動パルス発
生回路４を動作し、かつ電圧値Ｖａよりも低い一定の電
圧値Ｖｂまで低下すると始動パルス発生回路４を停止す
るように制御する。これにより、直流電源回路１の出力
電圧が変動しても放電ランプ３へ始動パルスを連続に印
加することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メタルハライドランプ
などの放電ランプを始動させ、点灯制御する放電ランプ
点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】メタルハライドランプなどの放電ランプ
を始動、点灯するための放電ランプ点灯装置としては、
従来より、たとえば図３（ａ）、（ｂ）に示すような構
成が知られている（特開平２−１０６９７号公報）。図
３（ａ）は従来の放電ランプ点灯装置の主にインバータ
回路４００を示す構成図、図３（ｂ）はそのランプ始動
回路７００を示す構成図である。ここで、ランプ始動回
路７００は、高圧発生手段である始動パルス発生回路７
０１と放電ランプ７０２とで構成されている。このよう
な構成の放電ランプ点灯装置では、ブリッジ構成を成す
スイッチング素子である、４個のＦＥＴＱ４０１〜Ｑ４
０４によって構成されるインバータ回路４００におい
て、その対角に配置された２組のＦＥＴを互いにスイッ
チングすることにより、インバータ回路４００の入力端
４０１に入力される直流電源回路（図示せず）の出力を
交番させ、矩形波電力として放電ランプへ供給してい
る。

【０００３】放電ランプの始動時には、放電ランプの主
電極間を絶縁破壊させるための高電圧を始動パルス発生
回路７０１により放電ランプ７０２へ印加する。これに
より、放電ランプが始動すると、それ以後は前述のブリ
ッジ回路による矩形波電力をもって安定点灯に至る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の放電
ランプ点灯装置を用いて、メタルハライドランプなどの
放電ランプを始動、点灯する際には、主電源となる直流
電源回路を含めたインバータ回路より点灯用の電力を供
給するとともに、放電ランプの主電極間を絶縁破壊させ
るための始動パルスをランプへ印加することが必要であ
る。

【０００５】従来例に示す放電ランプ点灯装置では、図
３に示すように、ランプ始動回路７００はその入力端を
インバータ回路４００の出力端に接続されており、始動
パルス発生回路７０１へ供給される電圧は直流電源回路
の出力電圧にほぼ等しい。

【０００６】このような構成の放電ランプ点灯装置で
は、直流電源回路の出力電圧が上昇すると、始動パルス
発生回路７０１の最終段に接続されたコンデンサ７０３
に充電される電位が上昇し、この電圧がスイッチング素
子７０４の絶縁破壊電圧に達すれば、スイッチング素子
７０４が導通し、始動パルスが発生して放電ランプ７０
２へ印加される。したがって、始動パルスの発生によっ
て、コンデンサ７０３の電荷が放出されると、コンデン
サ７０３の電荷が有していた電位が下がり、次にコンデ
ンサ７０３の電位が上昇してスイッチング素子７０４の
絶縁破壊電圧に達するまで、始動パルスを発生すること
は不可能である。このため、始動パルスの発生間隔が広
くなり、放電ランプの始動性を低下させるという問題が
あった。

【０００７】本発明は上記問題を解決するもので、直流
電源回路の出力電圧がある一定の電圧値Ｖａに達すれば
始動パルスを発生し、直流電源回路の出力電圧が電圧値
Ｖａよりも低い一定の電圧値Ｖｂまで低下すると始動パ
ルスを停止するように制御することにより、始動パルス
が発生しそして直流電源回路の出力電圧が低下しても、
始動パルスが直ちに停止することなく、放電ランプを確
実に始動させることを可能にする放電ランプ点灯装置を
提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の放電ランプ点灯装置は、直流電源回路と、
前記直流電源回路に接続された電流反転手段と、前記電
流反転手段の負荷として接続された前記放電ランプと、
前記電流反転手段と放電ランプとの間に接続され前記直
流電源回路または前記電流反転手段からエネルギーを供
給される高圧発生手段と、前記直流電源回路の出力電圧
がある一定の電圧値Ｖａに達すると前記高圧発生手段を
動作しかつ前記電圧値Ｖａよりも低い一定の電圧値Ｖｂ
まで低下すると高圧発生手段を停止するように制御する
とともに前記放電ランプの点灯を制御する点灯制御回路
とを備えたものである。

【０００９】

【作用】本発明における放電ランプ点灯装置では、直流
電源回路の出力電圧がある一定の電圧値Ｖａに達すれば
始動パルスを発生し、直流電源回路の出力電圧が電圧値
Ｖａよりも低い一定の電圧値Ｖｂまで低下すると始動パ
ルスを停止するように制御することにより、直流電源回
路の出力電圧が電圧値Ｖａに達した後、始動パルスの発
生によって直流電源回路の出力電圧が低下しても、直流
電源回路の出力電圧が電圧値Ｖａよりも低い電圧値Ｖｂ
まで低下するまで始動パルスを連続に発生させる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１は本発明における一実施例の放電ラン
プ点灯装置の基本構成を示す構成図である。図１におい
て、１は直流電源回路、２は電流反転手段であるインバ
ータ回路、３は放電ランプ、４は高圧発生手段である始
動パルス発生回路、５は点灯制御回路である。

【００１１】ここで、インバータ回路２は直流電源回路
１により駆動され、発振回路２０によって規定される発
振周波数をもって負荷である放電ランプ３に矩形波電力
を供給する。なお、本実施例において、インバータ回路
２はフルブリッジインバータ回路を構成している。始動
パルス発生回路４は直流電源回路１からエネルギーを供
給され、点灯制御回路５から始動信号を受けて、放電ラ
ンプ３の主電極間を絶縁破壊させるように始動パルスを
発生し、放電ランプ３へ印加する。以上の動作により、
放電ランプ３は始動し、インバータ回路２から供給され
る低周波の矩形波電力により、安定点灯に至る。

【００１２】次に、図１に示した本実施例における放電
ランプ点灯装置の実施例を示す構成図を基に、各部の基
本動作を説明する。直流電源回路１は直流電源１１と、
トランス１２と、スイッチング素子であるＦＥＴ１３
と、ダイオード１４と、コンデンサ１５を基本要素とし
て、フライバック方式で構成されており、ＦＥＴ１３を
駆動するドライブ回路１６、ドライブ回路１６を発振、
制御する直流電源制御回路１７、直流電源回路１の出力
電圧を検出する出力電圧検出回路１８、直流電源回路１
の出力電流を検出する出力電流検出回路１９を有してい
る。

【００１３】直流電源回路１に電力が供給されると、点
灯制御回路５に制御される直流電源制御回路１７より信
号を受けてドライブ回路１６が駆動する。この出力信号
によりＦＥＴ１３がオン・オフすると、トランス１２の
一次巻線を電流が交番し、これによりトランス１２の二
次巻線に、その巻数比に応じて昇圧された交流電力が出
力される。このトランス１２の二次巻線の両端に発生し
た交流電力は、ダイオード１４、コンデンサ１５の経路
を経て整流、平滑され、リップル成分を持つ直流電圧が
徐々に大きくなりながらコンデンサ１５を充電する。

【００１４】ドライブ回路１６は直流電源制御回路１７
によりその動作が制御され、直流電源回路１の出力電圧
を設定する機能を有する。すなわち、出力電圧検出回路
１８が検出する直流電源回路１の出力電圧の変動に応じ
て、ＦＥＴ１３のオン・オフのデューティ比を変化させ
ることにより、直流電源回路１の出力電圧をあらかじめ
設定された電圧値となるように制御する。また、ドライ
ブ回路１６は直流電源回路１の出力電流の上限値を設
定、すなわち出力電流を制限する機能を有し、出力電流
検出回路１９が検出する信号により、あらかじめ設定さ
れた上限値以上の出力電流が流れないようにＦＥＴ１３
のオン・オフのデューティ比を変化させる機能をも有す
る。

【００１５】なお、本実施例では、ドライブ回路１６
は、直流電源回路１の出力電流の定電流機能の方が出力
電圧の定電圧機能に優先して、ＦＥＴ１３のオン・オフ
のデューティ比を設定するものとする。

【００１６】このようにして、ある状態の負荷に対する
直流電源回路１の出力電流が設定された上限値以下の場
合は、直流電源回路１が定電圧動作をし、一定電圧を出
力する。しかしながら、直流電源回路１の負荷が変化し
て、その設定された定電圧出力における出力電流制限値
以上の電流が流れようとすると、出力電圧は低下し、設
定された定電圧以下の値となる。したがって、この場合
は逆に直流電源回路１は定電流特性をもつことになり、
設定された定電流値以上の出力電流は流れない。

【００１７】なお、本実施例のように、放電ランプ３が
始動した後、直流電源回路１でランプ電流を制限し、始
動パルス発生回路４のパルストランス４１の二次巻線４
５，４６がほとんど電流制限機能を有さないような低い
周波数で放電ランプ３を点灯する場合、パルストランス
４１の二次巻線のインピーダンスは非常に小さいので、
直流電源回路１の出力電圧は放電ランプ３のランプ電圧
にほぼ等しくなる。また、直流電源回路１の出力電流が
ランプ電流にほぼ等しくなる。すなわち、ランプ電力の
制御は、出力電圧検出回路１８でランプ電圧にほぼ等し
い直流電源回路１の出力電圧を検出しながら、そのラン
プ電圧に応じて出力の電流上限値を制御することにな
る。

【００１８】次にインバータ回路２の動作について説明
する。インバータ回路２はＦＥＴ２１，２２，２３，２
４によるフルブリッジインバータ回路を構成しており、
放電ランプ３を流れる電流を反転し、点灯を維持する。
なお、２５、２６はそれぞれＦＥＴ２１，２２、および
ＦＥＴ２３，２４を駆動するドライブ回路であり、これ
らは、点灯制御回路５により制御される発振回路２０か
ら信号を受けて動作する。

【００１９】ドライブ回路２５，２６は、発振回路２０
により規定される、放電ランプ３が音響的共鳴現象を起
こさない程度の低い周波数、たとえば４００Ｈｚ程度で
互いに逆位相で動作する。すなわち、これらドライブ回
路２５，２６の出力信号によりＦＥＴ２１とＦＥＴ２４
が同時にオン・オフし、また、ＦＥＴ２２とＦＥＴ２３
が同時にオン・オフする。なお、ＦＥＴ２１，２４とＦ
ＥＴ２２，２３はある一定の休止期間であるデッドタイ
ムをもって、オン・オフを交互に繰り返す。

【００２０】すなわち、ＦＥＴ２１とＦＥＴ２４がオン
すると、直流電源回路１→ＦＥＴ２１→パルストランス
４１の二次巻線４５→放電ランプ３→パルストランス４
１の二次巻線４６→ＦＥＴ２４→直流電源回路１の経路
で電流が流れる。つぎにＦＥＴ２２とＦＥＴ２３がオン
すると、直流電源回路１→ＦＥＴ２３→パルストランス
４１の二次巻線４６→放電ランプ３→パルストランス４
１の二次巻線４５→ＦＥＴ２２→直流電源回路１の経路
で電流が流れる。以後、一定の休止期間であるデッドタ
イムをともないながら、ＦＥＴ２１，２４とＦＥＴ２
２，２３は互いにオン・オフを繰り返し、負荷である放
電ランプ３へ矩形波電力を供給する。

【００２１】なお、本実施例の場合、直流電源回路１の
出力電流上限値を放電ランプ３の定格電流値近傍に設定
することにより、点灯中の放電ランプ３は電流制限され
て、低周波の交流電力で安定に点灯する。なお、この際
の点灯周波数は、放電ランプ３に直列に接続されたパル
ストランス４１の二次巻線４５，４６が有するインダク
タンス成分がランプ電流制御機能を有しない程度の周波
数であるため、ランプ電流波形は矩形波となる。

【００２２】次に始動パルス発生回路４の動作について
説明する。コンデンサ４２はダイオード４３を介して直
流電源回路１のコンデンサ１５に接続されており、始動
パルス発生回路４の直流電源としての役割を果たす。な
お、始動パルス発生時において、コンデンサ４２の両端
に発生する電圧は無負荷時の直流電源回路１の出力電圧
にほぼ等しい。

【００２３】ＦＥＴ４４はパルストランス４１の一次巻
線を介して直流電源であるコンデンサ４２と接続されて
閉ループを構成しており、パルストランス４１はＦＥＴ
４４のオン・オフ動作により、フライバックトランスと
して動作する。

【００２４】ＦＥＴ４４がオンすると、始動パルス発生
回路４の直流電源に相当するコンデンサ４２から、パル
ストランス４１の一次巻線を介してＦＥＴ４４にドレイ
ン電流が流れる。次にＦＥＴ４４がオフすると、それま
で流れていたドレイン電流が急速に遮断される。パルス
トランス４１の一次巻線はこのときインダクタンスとし
て作用するため、その両端にキック電圧を発生する。こ
の一次巻線の両端に発生したキック電圧をパルストラン
ス４１は昇圧し、より高い電圧として二次巻線の両端に
出力する。

【００２５】パルストランス４１はこの高電圧を始動パ
ルスとして放電ランプ３へ印加し、パルス電流をコンデ
ンサ２７を介して還流させる。このとき、コンデンサ２
７は、始動パルスがインバータ回路２へ戻り、回路を破
壊することを防止する機能を有する。このようにして印
加された始動パルスにより、放電ランプ３の主電極間が
絶縁破壊し、放電ランプ３は始動する。

【００２６】なお、始動パルス発生回路４は点灯制御回
路５から始動信号を受けて動作する始動発振回路５２に
より始動パルスを発生するように動作する。この点灯制
御回路５は、出力電圧検出回路１８が検出した検出電
圧、すなわち直流電源回路１の出力電圧によって始動信
号を出力または停止する。

【００２７】ここで、本実施例では、図２に示すよう
に、出力電圧検出回路１８は、直流電源回路１の出力電
圧がある一定の電圧値Ｖａ以上の値になると始動パルス
を発生させるように点灯制御回路５へ信号を送り、検出
電圧が低下して電圧値Ｖａよりも低い値である一定の電
圧値Ｖｂまで低下すると、始動信号を停止する。

【００２８】すなわち、直流電源回路１に電力が供給さ
れると、点灯制御回路５に制御される直流電源制御回路
１７より信号を受けてドライブ回路１６が駆動する。こ
の出力信号によりＦＥＴ１３がオン・オフすると、トラ
ンス１２の一次巻線を電流が交番し、これによりトラン
ス１２の二次巻線にその巻数比に応じて昇圧された交流
電力が出力される。このトランス１２の二次巻線の両端
に発生した交流電力はダイオード１４、コンデンサ１５
の経路を経て整流、平滑され、リップル成分を持つ直流
電圧が徐々に大きくなりながらコンデンサ１５を充電す
る。

【００２９】直流電源回路１の出力電圧であるコンデン
サ１５の両端に発生する電圧が電圧値Ｖａまで上昇する
と、出力電圧検出回路１８の検出信号を受けた点灯制御
回路５から始動信号が始動パルス発生回路４へ出力され
る。

【００３０】始動パルス発生回路４は点灯制御回路５か
ら始動信号を受けると、ＦＥＴ４４をオン・オフし、始
動パルスを発生して放電ランプ３へ印加する。この際、
始動パルスの発生に要するエネルギーはコンデンサ１５
よりダイオード４３を介して接続されたコンデンサ４２
から供給される。このため、始動パルスの発生にエネル
ギーを消費すると、直流電源回路１の出力電圧であるコ
ンデンサ１５の電位は始動パルスが発生する直前の電圧
Ｖａよりも僅かに低下する。

【００３１】一般に、放電ランプを始動、点灯する際に
は、主電極間を絶縁破壊する電圧と所定のエネルギーが
必要であり、放電ランプを始動後、確実にアーク放電へ
移行させ、それを維持させるためには、主電極間が絶縁
破壊後、放電ランプ内のガス電離、電極加熱を徐々に進
めるために、所定期間に数発以上の始動パルスを連続し
て放電ランプへ印加する必要がある。

【００３２】本実施例では、直流電源回路１の出力電圧
に対し、始動パルスを発生させる電圧Ｖａと始動パルス
を停止する電圧Ｖｂとの間に差を設けることにより、直
流電源回路１の出力電圧が上昇し、ある一定の電圧値Ｖ
ａに達して始動パルスを発生させた後、直流電源回路１
の出力電圧が僅かに低下しても、電圧値Ｖａよりも低い
値である電圧値Ｖｂに低下するまで、始動パルスを連続
に発生させることができる。これにより、始動過程の
間、連続的に放電ランプ３へ始動パルスを印加でき、放
電ランプ３の始動性を良くできるとともに、確実にでき
る。

【００３３】ところで、放電ランプ３の点灯後は、直流
電源回路１の出力電圧は負荷である放電ランプ３のラン
プ電圧付近まで低下するので、出力電圧検出回路１８の
検出電圧はパルス発生信号を停止するしきい値であるＶ
ｂを下回り、放電ランプ３が点灯後は、始動パルスは自
動的に停止する。

【００３４】なお、本実施例においては、所定期間に連
続して始動パルスを発生した後、充電のために所定期間
パルス発生を休止することになるため、直流電源回路１
の出力容量を小さくできるという効果も有する。さらに
直流電源回路１の出力電圧がＶｂとなる程度にランプ電
圧が下がるまで始動パルスを印加できるので、中途半端
なアーク放電を直ちに完全なアーク放電へ速やかに移行
させることができる。

【００３５】なお、本実施例では、ランプ電流を反転
し、放電ランプ３の点灯を維持する手段として、フルブ
リッジインバータ回路を用いたが、これは例えばハーフ
ブリッジインバータ回路など、同等の機能を有する他の
構成のものでも構わない。

【００３６】また、本実施例では、放電ランプ３の始動
を検知するために、放電ランプ３のインピーダンスの変
化にともなう負荷電圧の変化を検出したが、この他に、
たとえば、ランプ電流、光出力など、ランプの始動を検
知できる、他のランプ特性に関するものを検出するよう
にしても良い。また、ランプ状態を検出しなくても、放
電ランプの点灯を維持するものであれば良い。

【００３７】また、本実施例では、始動パルスの発生手
段として半導体スイッチ素子であるＦＥＴ４４を用いた
が、これ以外にも、たとえばトランジスタやサイリスタ
などを用いても良く、放電ギャップなど、半導体スイッ
チ素子以外のものを用いても良い。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明の放電ランプ点灯
装置によれば、放電ランプの始動時において、直流電源
回路の出力電圧がある一定の電圧値Ｖａ以上の値になる
と始動パルスを発生させ、電圧値Ｖａよりも低い値であ
る一定の電圧値Ｖｂまで低下すると始動パルスを停止す
るように制御することにより、始動パルスの発生に際し
て、直流電源回路の出力電圧が僅かに低下しても、電圧
値Ｖａよりも低い値である電圧値Ｖｂに低下するまで、
始動パルスを連続に発生させることができる。これによ
り、放電ランプの始動過程の間、始動パルスを連続して
放電ランプを印加でき、放電ランプの始動を容易に、か
つ確実にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の放電ランプ点灯装置の回路
図である。

【図２】本発明の一実施例の放電ランプ点灯装置におけ
る始動パルス発生を説明するための特性図である。

【図３】（ａ）は従来例の放電ランプ点灯装置のインバ
ータ回路の回路図、（ｂ）は同じくランプ始動回路の回
路図である。

【符号の説明】

１ 直流電源回路 ２ インバータ回路 ３ 放電ランプ ４ 始動パルス発生回路 ５ 点灯制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 毅 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源回路と、前記直流電源回路に接
   続された電流反転手段と、前記電流反転手段の負荷とし
   て接続された放電ランプと、前記電流反転手段と前記放
   電ランプとの間に接続され前記直流電源回路または前記
   電流反転手段からエネルギーを供給される高圧発生手段
   と、前記直流電源回路の出力電圧がある一定の電圧値Ｖ
   ａに達すると前記高圧発生手段を動作し、かつ前記電圧
   値Ｖａよりも低い一定の電圧値Ｖｂまで低下すると前記
   高圧発生手段を停止するように制御するとともに前記放
   電ランプの点灯を制御する点灯制御回路とを備えた放電
   ランプ点灯装置。