JPH0531197U - 高圧放電灯作動用回路配置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高圧放電灯を車両ヘッドライト用として使用
しうるようにするため、初期急速点灯及び急速再点灯を
可能とすること。 【構成】（１） 正弦波コンバータ（３）と、交流電圧
出力端子（Ｋ）の間に電流リミッタ（４，５，６）を設
ける。 （２） 電流リミッタに側路可能インダクタンス（４）
と可飽和インダクタンス（５）の直列接続を設ける。 【効果】 インダクタンスの側路で急速点灯を可能と
し、かつ交流出力を正弦波とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】

本考案は直流電源によって交通機関の少なくとも１つの高圧放電灯を作動させ る高圧放電灯作動用回路配置であって、直流電源を接続するための直流電圧入力 端子と、放電灯を接続するための交流電圧出力端子と、直流電圧・交流電圧コン バータと、動作状態において放電灯の電流を制限する電流リミッタとを具えてな り、直流電圧・交流電圧コンバータを正弦波コンバータとし、直流電圧入力端子 と正弦波コンバータとの間に可制御直流電圧コンバータを配置した高圧放電灯作 動用回路配置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】

上述の種類の回路配置はドイツ特許第１，１４９，１１１号明細書に発表され ている。この既知の回路は交通機関の低圧放電灯の動作に適している。この場合 動作させる放電灯は高周波で作動させるのが常である。ここにいう高周波とは５ ００Ｈｚまたは５００Ｈｚより上の周波数を意味する。

【０００３】 低圧放電灯は交通機関の内部照明用として適しており、かかる用途に多く使用 される。しかしこれらは寸法が大きいので、車両等のヘッドライトとして使用す るには適していない。これに反し高圧放電灯はヘッドライトとしての使用に適し ており、その使用について発表した文献もある。

【０００４】 しかし既知の回路配置によってかかる高圧放電灯を動作させようとすると、直 流電圧・交流電圧コンバータが矩形波交流電圧を供給するという欠点があった。 これは音響的共鳴によって放電灯の動作を不安定にする。

【０００５】 既知の正弦波出力を発生するコンバータを使用すればこの欠点は解消できる。

【０００６】 既知の回路の他の欠点は出力調整が不可能なことである。しかし一般に高圧放 電灯は起動後に安定動作状態に到達する前に過渡状態（トランジエントフエイス ）を呈する。かかる過渡状態中において、起動時の導通放電（ブレークダウン） 後に安定なアーク放電が放電灯内に生じ、これは放電灯電圧の徐々の上昇を引き おこす。かかる放電灯の過渡状態は、放電灯を流れる電流を制御すること、従っ て放電灯で消費される電力を制御することによってこれに影響を与えることがで きる。

【０００７】

【考案の目的と構成】

本考案の目的は輸送機関のヘッドライトとして動作させるに適したこの種回路 配置を得るにある。

【０００８】 かかる目的を達成するため、本考案による回路配置は、前記電流リミッタを、 正弦波コンバータと、交流電圧出力端子の間に接続したこと、ならびに 電流リミッタが、スイッチによって側路可能とした自己インダクタンスと可飽 和自己インダクタンスとの直列接続を含んでなることを特徴とする。

【０００９】 本明細書においていう「正弦波コンバータ」とは、動作中ほぼ正弦波の交流電 圧を供給する直流電圧・交流電圧コンバータを意味するものとする。また「直流 電圧コンバータ」とは直流電圧・直流電圧コンバータを意味するものとする。

【００１０】 本考案の回路配置の一般的特徴は、比較的に簡単な構成によって電力制御が可 能でかつほぼ正弦波の出力電圧が得られること、及び可制御直流電圧変換器を設 けたことによって、回路が使用する直流電源の電圧値の拡がり、または変動に対 して大幅な許容性を有することである。

【００１１】 これは一般にアキュムレータ（充電装置）の形式の直流電源を使用する車両用 ヘッドライトの動作用として回路を使用する際極めて重要なことである。実用上 この種アキュムレータの電圧は約９Ｖと約１５Ｖの間である。

【００１２】 さらに精度の高い正弦波交流電圧を用いることが極めて重要である。これは多 くの種類の高圧放電灯において、放電灯が音響共振による不安定な動作を生じな いようにするには、その適用周波数範囲が極めて狭く限定されるからである。

【００１３】 直流電圧コンバータは既知であり、出力電圧及び電流の制御用に適している。

【００１４】 本考案の実施例においては、かかる直流電圧コンバータをアップ・コンバータ （昇圧コンバータ）とする。ブーストコンバータあるいはステップ・アップコン バータとも称されるアップ・コンバータは、とくにケイ・キツム（K.Kitsum）ニ ューヨークが１９８４年に“Switch mode Power Supply，Basic Theoryand Desi gn”なる題名の著書に発表している。

【００１５】 アップ・コンバータは動作中直流電源より連続電流を導出する利点がある。さ らにかかるコンバータより供給される電圧は、供給電圧よりも高い電圧を有し、 このため正弦波コンバータ内の変換動作が制限される利点を有する。実用に供さ れる高圧放電灯は多くは約１１００Ｖのアーク電圧を有する。

【００１６】 本考案においては、正弦波コンバータと交流電圧出力端子との間に電流リミッ タを設ける。これはコンデンサ及び自己インダクタンスの如き受動（パッシブ） 素子を電流リミッタに用いうる利点を有する。この結果正弦波波形を保持し乍ら 、電流リミッタ内の電力消費を制限しうる。

【００１７】 本考案では、電流リミッタにスイッチによって側路しうる自己インダクタンス と可飽和自己インダタンスの直列配置を設ける。この側路可能の自己インダクタ ンスはキープアライブ状態中において電流リミッタの作用を行う。起動並びに動 作状態中においては、この側路可能自己インダクタンスはシャント回路で側路す る。可飽和自己イダクタンスは動作状態中に電流リミッタとして作用する。しか しこのインダクタンスは正弦波コンバータにより生ずる交流電圧の増加を比較的 に小なる値とし乍ら、動作状態の電流に比較して過渡状態中の電流をかなり大き く選定することを可能とする。このように過渡電流を大きくなしうると、安定動 作状態への到達を迅速することができ、従って放電灯を早急に発光させることが できる。

【００１８】 キープアライブ状態とは放電灯に微小電流の導通を維持しておくが、全くまた はほとんど光を発しない状態を云う。かかるキープアライブ状態は、この状態よ り高圧放電灯を瞬時点灯発光させる上で重要である。

【００１９】

【実施例】

以下図面により本考案の実施例を詳細に説明する。

【００２０】 図示の本考案回路配置は直流電源接続用の２個の直流電圧入力端子Ａ，Ｂと高 圧放電灯１の接続用の２個の交流電圧出力端子Ｋ，Ｌを有する。直流電圧入力端 子Ａ，Ｂは直流電圧コンバータ２の入力端子Ｃ，Ｄに接続し、その出力端子Ｅ， Ｆは正弦波コンバータとして構成した直流電圧・交流電圧コンバータ３の入力端 子となっている。このコンバータは出力端子Ｇ，Ｈを有する。側路可能な自己イ ンダクタンス４と可飽和自己インダクタンス５とコンデンサ６との直列接続を、 出力端子Ｇと交流電圧出力端子Ｋとの間に接続する。側路可能な自己インダクタ ンス４はスイッチ４０ａによって側路する。可飽和自己インダクタンス５のタッ プ５ａを起動回路８に接続し、これを交流電圧出力端子Ｌに接続する。

【００２１】 前述の直流電圧コンバータ２はアップコンバータとして構成し、自己インダク タンス２１、ダイオード２２、コンデンサ２４及び電子スイッチ２３を有してい る。制御回路２６の第１入力端子Ｍを抵抗２８及び２９を有し、端子Ｅ及びＦの 間に接続された電圧ディバイダ回路（分圧回路）の接続点１１に接続する。制御 回路２６の第２入力端子Ｎを端子Ｆに接続する。この端子Ｆはさらに測定抵抗２ ７を通じ入力端子Ｄに接続する。制御回路２６の第３入力端子Ｐを入力端子Ｄに 接続する。この制御回路２６により電子スイッチ２３を導通状態及び非導通状態 として動作させることにより、端子Ｅ，Ｆの電圧を制御することができる。また 、端子Ｇ，Ｈにおける電圧は端子Ｅ，Ｆにおける電圧によって定まる。

【００２２】 図面中、点線で示した回路は制御回路２６の入力端子Ｍを抵抗２０１及びスイ ッチ４０ｂを通じて補助直流電源Ｖ＋に接続しうることを示している。

【００２３】 ３５Ｗの高圧ハロゲン化金属放電灯の動作用として適当な本回路配置の実施例 においては、放電灯電圧１００Ｖ及び放電灯電流０．３５Ａにおいて安定な作動 点を有する。この種放電灯はオランダ国特許出願８２０４６５３（特願昭５８− ２２７，７９３号…特開昭５９−１１１，２４４号に対応）により既知である。

【００２４】 この回路配置を約１３Ｖの電圧を有する直流電源となる蓄電池に接続する。正 弦波コンバータ３は、この場合２００Ｖと３００Ｖの間の交流電圧を１０ＫＨｚ の周波数で供給するものとし、これは入力端子Ｅ，Ｆ間の直流電圧の１６Ｖと２ ４Ｖの間の値に対応する。

【００２５】 電子スイッチ２３はＭＯＳＦＥＴとして構成し、その制御は、抵抗２７を流れ る電流が１．７Ａより大きくならないときは、端子Ｅ，Ｆ間の電圧が２４Ｖとな るように設定する。抵抗２７を流れる電流が１．７Ａ以上となる時は、この制御 回路２６は端子Ｅ，Ｆにおける電圧が９．３１（Ｉ）＋１．０５（Ｖ）＝４１の 数値関係を満足するようにする。 ここにおいて、（Ｉ）は抵抗２７を通ずる電流のアンペア値、（Ｖ）は端子Ｅ ，Ｆ間の電圧のボルト値である。

【００２６】 可飽和インダクタンス５は側路可能インダクタンス４のスイッチ４０ａを閉じ た場合で、端子Ｇ，Ｈの電圧が２００Ｖの場合、放電灯電流が０．３５Ａに制限 され、また端子Ｇ，Ｈの電圧が３００Ｖの場合、電流が１Ａに制限されるように する。

【００２７】 本考案回路の動作は次の如くである。放電灯を起動させる時、スイッチ４０ａ を閉じ、キープアライブ状態に達するまでこれを閉じておく。放電灯が起動回路 （スタータ）８内に生ずる起動パルスによって起動すると放電灯は過渡フェース を開始する。起動の直後においては、放電灯を通ずる端子間電圧は約２０Ｖであ り、放電灯によって消費される電力は極めて小さい。起動中及び過渡フェースの 初めにおいては、抵抗２７を通じて流れる電流も極めてわずかであり、アップコ ンバータの動作によって端子Ｅ，Ｆにおける電圧は最大で２４Ｖとなる。従って 端子Ｇ，Ｈにおける電圧は３００Ｖとなり、その結果過渡フェース中において放 電灯に最大電流１Ａが流れる。次いで放電灯電圧は徐々に上昇し、その結果放電 灯の消費電力も増加する。これによって抵抗２７を流れる電流も増加し、１．７ Ａの値に到達する迄増加を続ける。この回路配置によって放電灯のために供給電 源より導出される電力は２４×１．７＝４１Ｗとなる。この回路配置の効率を０ ．８５とすれば放電灯の消費電力は３５Ｗということになる。

【００２８】 抵抗２７を通ずる電流がさらに増加するとアップコンバータは ９．３１（Ｉ）＋１．０５（Ｖ）＝４１ の関係に移行し、端子Ｅ，Ｆの電圧は減少しその結果、端子Ｇ，Ｈの電圧も減少 する。これと同時に放電灯を通ずる電圧はさらに増加して安定動作点に対応する 電圧、即ち１００Ｖにまで増加する。可飽和自己インダクタンス５はこの場合飽 和状態を脱し、放電灯を通ずる電流を制限する。この状態は放電灯がその管を通 ずる電流が０．３５Ａで、管の間の電圧が１００Ｖに達する安定動作点に至る迄 継続される。この点で端子Ｇ，Ｈの電圧は２００Ｖとなり、端子Ｅ，Ｆの電圧は １６Ｖとなり、また抵抗２７を通ずる電流は約２．６Ａとなる。

【００２９】 上述の動作において、実際上放電灯を一定電力で動作させることは、かなりの 近似でこれを行うことができる。これは ９．３１（Ｉ）＋１．０５（Ｖ）＝４１ の関係よりみると、正確な一定電力関係とはいえないが、実用上で近似的にこの ようになる。すなわち（Ｉ×Ｖ＝一定）。正弦波コンバータを組合せることによ り、過渡フェースの短縮が達成され、これは放電灯よりよりいっそう急速に光を 生ぜしめる点で有利である。

【００３０】 放電灯をキープアライブ状態に持ち来すのは放電灯が過渡フェースを過ぎてか ら行われる。スイッチ４０ａを開くと自己インダクタンス４は放電灯と直列に接 続され、その結果放電灯電流は減少する。本実施例における自己インダクタンス の値は４２ｍＨであり、この場合の放電灯電流は０．１２Ａとなる。

【００３１】 放電灯電流の減少は放電灯内のイオン化を維持するが、これは光を全く発しな いか、或いは殆んど光を発しない状態で行われる。放電灯により消費される電力 は自己インダクタンス４及び５と組合わされて減少し、その結果、アップコンバ ータの制御による端子Ｅ，Ｆの電圧並びにこれにより端子Ｇ，Ｈの電圧は増加す る。端子Ｇ，Ｈに長時間高電圧が加わることにより正弦波コンバータに過負荷が 形成されることを防止するため、抵抗２０１及びスイッチ４０ｂを通じ、補助電 圧Ｖ＋を分圧回路２８，２９の接続点１１に供給する。この補助電圧Ｖ＋の印加 は端子Ｅ，Ｆの電圧を減少させ、従って端子Ｇ，Ｈの電圧も減少させる。上述の 実施例において補助電圧Ｖ＋及び抵抗２０１は端子Ｇ，Ｈに２６２Ｖの電圧がキ ープアライブ状態で加わるようにする。スイッチ４０ａが開く時は、スイッチ４ ０ｂを閉じるようにし、またスイッチ４０ａが閉じる時はスイッチ４０ｂを開く ようにする。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の実施例を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 高圧放電灯 ２ 直流電圧コンバータ ３ 直流電圧・交流電圧コンバータ ４，５，２１ インダクタンス ６，２４ コンデンサ ４０ａ，４０ｂ スイッチ ２２ ダイオード ８ 起動回路 ２６ 制御回路 ２７〜２９ 抵抗 ２８ 電子スイッチ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源によって交通機関の少なくとも
   １つの高圧放電灯を作動させる高圧放電灯作動用回路配
   置であって、 直流電源を接続するための直流電圧入力端子と、 放電灯を接続するための交流電圧出力端子と、 直流電圧・交流電圧コンバータと、 動作状態において放電灯の電流を制限する電流リミッタ
   とを具えてなり、 直流電圧・交流電圧コンバータを正弦波コンバータと
   し、 直流電圧入力端子と正弦波コンバータとの間に可制御直
   流電圧コンバータを配置した高圧放電灯作動用回路配置
   において、 前記電流リミッタを、正弦波コンバータと交流電圧出力
   端子との間に接続したこと、ならびに電流リミッタが、
   スイッチによって側路可能とした自己インダクタンスと
   可飽和自己インダクタンスとの直列接続を含んでなるこ
   とを特徴とする高圧放電灯作動用回路配置。
2. 【請求項２】直流電圧コンバータをアップ・コンバータ
   とした請求項１記載の高圧放電灯作動用回路配置。