JPH0547480A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 乗算回路を使用しない回路構成で放電灯の定
電力駆動を可能にすると共に、安価な放電灯点灯装置を
提供する。 【構成】 トランス１は入力巻線１１がスイッチング素
子４及び入力電流検出回路５に直列接続され、出力巻線
１２が出力回路２に接続されている。出力回路２は整流
素子２１がスイッチング素子４のオン時にエネルギ−伝
送を阻止し、スイッチング素子４のオフ時にトランス１
に蓄積された励磁エネルギ−を放電灯３に供給してい
る。スイッチング素子４は制御回路６から供給される一
定周波数のスイッチング信号６１により直流入力をオン
・オフし、トランス１に入力電流Ｉi を供給している。
入力電流検出回路５は入力電流Ｉi を検出し、電流検出
信号５２を制御回路６に供給している。制御回路６は電
流検出信号５２に基づき入力電流Ｉi が一定値となるよ
うに、スイッチング素子４をパルス幅制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電灯を一定電力で駆
動する放電灯点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の放電灯点灯装置は放電灯の輝度
を一定に保ち、放電灯の長寿命化を図るため、放電灯を
一定電力で駆動している。最近、自動車の前照灯として
脚光を浴びているメタルハライド・ランプ等の高輝度放
電灯においては、この点が特に顕著である。

【０００３】図３は従来の放電灯点灯装置の構成を示す
ブロック図である。図において、１はトランス、２は出
力回路、３は高輝度放電灯、４はスイッチング素子、６
は制御回路、７は出力電流検出回路、８は出力電圧検出
回路、９は乗算回路、１０は直流入力となる直流電源で
ある。

【０００４】トランス１は、入力巻線１１と、出力巻線
１２とを有している。入力巻線１１はスイッチング素子
４に直列に接続されている。出力巻線１２は出力回路に
接続されている。スイッチング素子４がオンした時に、
入力巻線１１及び出力巻線１２には黒丸印を正極性とす
る誘導電圧が発生し、入力巻線１１から出力巻線１２に
エネルギ−伝送をする。この時、入力巻線１１には入力
電流Ｉiに従った励磁エネルギ−が蓄積される。スイッ
チング素子４がオフし入力電流Ｉi が遮断された時に、
入力巻線１１に蓄積された励磁エネルギ−が出力巻線１
２に伝達される。

【０００５】出力回路２は、整流素子２１と、平滑コン
デンサ２１１と、高圧発生回路２０とを有している。整
流素子２１はスイッチング素子４のオン時に行なわれる
入力巻線１１から出力巻線１２へのエネルギ−伝送を阻
止し、スイッチング素子４のオフ時にトランス１に蓄積
された励磁エネルギ−を高圧発生回路２０を介して高輝
度放電灯３に伝送している。平滑コンデンサ２１１は、
スイッチング電圧を平滑している。高圧発生回路２０は
放電灯３の点灯時に放電電圧を与える回路であり、一般
的には、ＬＣ共振を利用したＬＣ共振回路で構成され
る。

【０００６】高輝度放電灯３は、供給される電力に応じ
て発光量が変化し、一定電力が供給された時に一定の発
光量となる。

【０００７】スイッチング素子４は、制御回路６から供
給されるスイッチング信号６１により直流電源１０をオ
ン・オフし、入力巻線１１に入力電流Ｉi を供給してい
る。スイッチング素子４は、バイポーラトランジスタま
たは電界効果トランジスタ等で構成されている。

【０００８】制御回路６は、乗算回路９から供給される
制御信号９１に従ってスイッチング素子４のオン時間を
変化させたスイッチング信号６１をスイッチング素子４
に供給している。

【０００９】出力電流検出回路７は、抵抗７１を有して
いる。抵抗７１は出力巻線１２に直列に接続され、出力
回路２に流れる出力電流Ｉo を検出し、出力電流検出信
号Ｉｄを乗算回路９に供給している。出力電流Ｉo は、
出力回路２を介して高輝度放電灯３に流れる電流Ｉとほ
ぼ等価である。

【００１０】出力電圧検出回路８は、抵抗８１及び８２
を有している。抵抗８１及び８２の直列回路は出力回路
２の端子電圧Ｖを分圧し、分圧電圧である電圧検出信号
Ｖｄを乗算回路９に供給している。

【００１１】乗算回路９は、電流検出信号Ｉｄと電圧検
出信号Ｖｄとを乗算し、高輝度放電灯３に供給されてい
る電力を演算している。演算は演算増幅器を用いて乗算
回路を構成する方法、またはマイクロ・コンピュ−タを
用いて乗算させる方法等により行なわれる。演算結果が
所定の電力を超えているときは、制御回路６にスイッチ
ング素子４のオン時間を短くする制御信号９１を供給
し、所定の電力に至っていないときは、制御回路６にス
イッチング素子４のオン時間を長くする制御信号９１を
供給する。

【００１２】直流入力１０は、一般的に、バッテリ−、
交流電源を整流して得た直流電源等が用いられる。

【００１３】上述のようにして、乗算回路９の演算結果
を一定とするようにスイッチング素子４がオン・オフさ
れ、高輝度放電灯３に一定の電力が供給される。この結
果、高輝度放電灯３は定電力駆動され、一定の輝度で点
灯される。

【００１４】説明の都合上、トランス１は、エネルギ−
伝送をフライバックタイプとしているが、通常のフォワ
−ドタイプとしてもよい。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の放電灯点灯装置は、定電力を得るため乗算回路
を備えることが必須であったため、回路構成の複雑化、
大型化を招き、高価になるという問題点があった。ま
た、電力の演算に時間がかかり、制御の遅れも問題とな
っている。

【００１６】そこで、本発明の課題は、上述した問題点
を解決し、乗算回路を使用しない回路構成で放電灯の定
電力駆動を可能にすると共に、安価な放電灯点灯装置を
提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明は、トランスと、出力回路と、放電灯と、ス
イッチング素子と、入力電流検出回路と、制御回路とを
有する放電灯点灯装置であって、前記トランスは、入力
巻線と、出力巻線とを有し、前記入力巻線が前記スイッ
チング素子及び前記入力電流検出回路に直列接続され、
前記出力巻線が前記出力回路に接続されており、前記出
力回路は、整流素子を有し、前記整流素子が前記スイッ
チング素子のオン時にエネルギ−伝送を阻止し、前記ス
イッチング素子のオフ時に前記トランスに蓄積された励
磁エネルギ−を前記放電灯に供給しており、前記放電灯
は、前記励磁エネルギ−の供給量に応じて発光量が変化
するようになっており、前記スイッチング素子は、前記
制御回路から供給される一定周波数のスイッチング信号
により直流入力をオン・オフし、前記トランスに入力電
流を供給しており、前記入力電流検出回路は、前記入力
電流を検出し、電流検出信号を前記制御回路に供給して
おり、前記制御回路は、前記電流検出信号に基づき、前
記入力電流が一定値となるように、前記スイッチング素
子にパルス幅制御を与えることを特徴とする。

【００１８】

【作用】トランスは入力巻線と出力巻線とを有し、入力
巻線がスイッチング素子及び入力電流検出回路に直列に
接続されているから、スイッチング素子をオンさせて入
力巻線に入力電流を供給すると、入力巻線から出力巻線
へのエネルギ−伝送をすると共に、入力電流に従った励
磁エネルギ−が入力巻線に蓄積される。すなわち、入力
巻線の自己インダクタンスをＬ、入力電流をＩipとする
と、入力巻線には、 Ｗ＝Ｌ・Ｉ² ip／２ （Ｊ） なる励磁エネルギ−が蓄積される。

【００１９】出力回路は整流素子がスイッチング素子の
オン時にエネルギ−伝送を阻止し、スイッチング素子の
オフ時にトランスに蓄積された励磁エネルギ−を放電灯
に供給するようになっているから、放電灯には励磁エネ
ルギ−のみが供給される。また、トランスから放電灯に
はほぼ一定の伝達効率で励磁エネルギ−が伝送される。

【００２０】従って、放電灯に供給される電力Ｐは、ス
イッチング周波数をｆとし、入力巻線から放電灯までの
伝達効率をＫとすると、 Ｐ＝Ｋ・Ｌ・Ｉ² ip・ｆ／２ （Ｗ） となる。このため、入力電流の遮断時の電流値Ｉipを一
定値にすることにより、放電灯を定電力駆動できる。

【００２１】スイッチング素子は制御回路から供給され
る一定周波数のスイッチング信号により直流入力をオン
・オフして入力巻線に入力電流を供給し、入力電流検出
回路は入力電流を検出して電流検出信号を制御回路に供
給し、制御回路は電流検出信号に基づき入力電流が一定
値となるようにスイッチング素子にパルス幅制御を与え
るから、直流入力の電圧変動に関係なく、各周期毎に、
入力電流の遮断時の電流値Ｉipを一定にすることができ
る。

【００２２】これにより、乗算回路を使用しないで放電
灯の定電力駆動を可能にすると共に、安価な放電灯点灯
装置を提供できる。

【００２３】

【実施例】図１は本発明に係る放電灯点灯装置の構成を
示すブロック図である。図において、図３と同一の参照
符号は同一性ある構成部分を示している。２０は高圧発
生回路、４はスイッチング素子、５は入力電流検出回
路、６は制御回路である。トランス１は入力巻線１１の
入力電流Ｉi が遮断された時に、入力巻線１１に蓄積さ
れた励磁エネルギ−により、出力巻線１２から昇圧され
たスイッチング電圧を得るようになっている。

【００２４】本実施例の高圧発生回路２０は、高輝度放
電灯３を点灯させるためのトリガ回路２２と、高輝度放
電灯３の長寿命化のために交流点灯させるスイッチ回路
２３とを有している。トリガ回路２２は、高圧トランス
２２１と、点灯パルス発生回路２２２とを有ている。高
圧トランス２２１の出力巻線は高輝度放電灯３に対して
直列に接続され、入力巻線は点灯パルス発生回路２２２
に接続されている。トリガ回路２２は、高輝度放電灯３
の点灯開始時に点灯パルス発生回路２２２から高圧トラ
ンス２２１にパルスを供給し、高輝度放電灯３に１０〜
１５ｋＶ程度の高電圧を重畳させて供給するようになっ
ている。スイッチ回路２３はスイッチ２３１〜２３４
と、パルス発生回路２３５とを有し、スイッチ２３１、
２３３の組合せと、スイッチ２３２、２３４の組合せと
が交互にオンとなるように、パルス発生回路２３５から
スイッチ２３１〜２３４に駆動パルスが供給される。ス
イッチ２３１〜２３４はバイポーラトランジスタまたは
電界効果トランジスタ等で構成されている。

【００２５】これにより、簡単な回路構成で確実に放電
灯を点灯させると共に、放電灯の長寿命化を図ることが
できる。

【００２６】スイッチング素子４は、制御回路６から供
給される一定周波数ｆのスイッチング信号６１により直
流入力１０をオン・オフし、トランス１に入力電流Ｉi
を供給している。

【００２７】入力電流検出回路５は、入力電流Ｉi を検
出し、電流検出信号５２を制御回路６に供給する。具体
的には、抵抗５１が入力巻線１１に直列に接続され、抵
抗５１の端子電圧が電流検出信号５２として制御回路６
に供給される。

【００２８】制御回路６は、電流検出信号５２に基づ
き、入力電流Ｉipが一定値となるように、スイッチング
素子４をパルス幅制御する。具体的には、パルス幅変調
回路６２と、設定値となる基準電圧Ｖref を発生させる
基準電圧発生回路６３と、コンパレ−タ６４とを有して
いる。コンパレ−タ６４は基準電圧Ｖref と電流検出信
号５２とを比較し、電流検出信号５２が基準電圧Ｖref
を超えた時に入力電流遮断信号６５をパルス幅変調回路
６２に供給している。パルス幅変調回路６２は、スイッ
チング素子４を一定周波数ｆでオンさせ、入力電流遮断
信号６５を得たときにスイッチング素子４をオフさせて
るスイッチング信号６１を発生する。スイッチング周波
数ｆは通常は２０kHz 〜５００kHz 程度に設定されてい
る。

【００２９】図２は制御回路の動作を説明するタイムチ
ャ−トである。図１を参照しながら説明する。制御回路
６は時刻ｔ0 において、スイッチング素子４をオンさせ
るスイッチング信号６１をパルス幅変調回路６２からス
イッチング素子４に供給する。これに伴ない、入力巻線
１１にはＩi ＝（１／Ｌ）∫Ｖdtとする三角波電流が流
れる。ただし、Ｌは入力巻線１１の自己インダクタン
ス、Ｖは入力巻線１１に加えられる電圧である。電流検
出信号５２が基準電圧Ｖref を超えたｔ1 時に、コンパ
レ−タ６４は入力電流遮断信号６５をパルス幅変調回路
６２に供給し、入力電流Ｉi は遮断される。これによ
り、直流入力１０の電圧変動の影響を受けることなく、
入力電流Ｉiの遮断時に、入力巻線１１に一定の入力電
流Ｉipが供給される。基準電圧Ｖref を変更することに
より、入力電流Ｉipの値を容易に変更できる。

【００３０】上述したように、トランス１は入力巻線１
１と出力巻線１２とを有し、入力巻線１２がスイッチン
グ素子４及び入力電流検出回路５に直列に接続されてい
るから、スイッチング素子４をオンさせて入力巻線１１
に入力電流Ｉiを供給すると、入力巻線１１から出力巻
線１２へのエネルギ−伝送をすると共に、入力電流Ｉi
に従った励磁エネルギ−が入力巻線１１に蓄積される。
すなわち、入力巻線１１の自己インダクタンスをＬ、入
力電流をＩipとすると、入力巻線１１には、 Ｗ＝Ｌ・Ｉ² ip／２ （Ｊ） なる励磁エネルギ−が蓄積される。

【００３１】出力回路２は整流素子２１がスイッチング
素子４のオン時にエネルギ−伝送を阻止し、スイッチン
グ素子４のオフ時にトランス１に蓄積された励磁エネル
ギ−を放電灯３に供給するようになっているから、放電
灯３には励磁エネルギ−のみが供給される。また、トラ
ンス１から放電灯３にはほぼ一定の伝達効率で励磁エネ
ルギ−が伝送される。

【００３２】従って、放電灯３に供給される電力Ｐは、
スイッチング周波数をｆとし、入力巻線１１から放電灯
３までの伝達効率をＫとすると、 Ｐ＝Ｋ・Ｌ・Ｉ² ip・ｆ／２ （Ｗ） となる。このため、入力電流Ｉi の遮断時の電流値Ｉip
を一定値にすることにより、放電灯３を定電力駆動でき
る。

【００３３】スイッチング素子４は制御回路６から供給
される一定周波数のスイッチング信号６１により直流入
力をオン・オフして入力巻線１１に入力電流Ｉi を供給
し、入力電流検出回路５は入力電流Ｉi を検出して電流
検出信号５２を制御回路６に供給し、制御回路６は電流
検出信号５２に基づき、入力電流Ｉipが一定値となるよ
うに、スイッチング素子をパルス幅制御するから、直流
入力１０の電圧変動に関係なく、各周期毎に、入力電流
Ｉi の遮断時の電流値Ｉipを一定にすることができる。

【００３４】これにより、乗算回路を使用しないで放電
灯の定電力駆動を可能にすると共に、安価な放電灯点灯
装置を提供できる。更に、乗算回路を使用しないので、
電力の演算による制御の遅れも防止することができる。

【００３５】上記説明では、高輝度放電灯を例に説明し
たが、蛍光灯のような放電灯にも適用できる。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば以下
のような効果が得られる。 （ａ）トランスは、入力巻線がスイッチング素子及び前
記電流検出回路に直列接続され、出力巻線が出力回路に
接続されており、出力回路は、整流素子がスイッチング
素子のオン時にエネルギ−伝送を阻止し、スイッチング
素子のオフ時にトランスに蓄積された励磁エネルギ−を
放電灯に供給しており、放電灯は励磁エネルギ−の供給
量に応じて発光量が変化するようになっており、スイッ
チング素子は、制御回路から供給される一定周波数のス
イッチング信号により直流入力をオン・オフし、トラン
スに入力電流を供給しており、入力電流検出回路は、入
力電流を検出し、電流検出信号を制御回路に供給してお
り、制御回路は、電流検出信号に基づき、入力電流が一
定値となるように、スイッチング素子をパルス幅制御す
るように構成したから、乗算回路を使用しないで放電灯
の定電力駆動を可能にすると共に、安価にし得る放電灯
点灯装置を提供できる。 （ｂ）乗算回路を使用しない構成としたから、電力の演
算による制御の遅れを防止し得る放電灯点灯装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】制御回路の動作を説明するタイムチャ−トであ
る。

【図３】従来の放電灯点灯装置の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ トランス １１ 入力巻線 １２ 出力巻線 ２ 出力回路 ２１ 整流素子 ３ 放電灯 ４ スイッチング素子 ５ 入力電流検出回路 ５２ 電流検出信号 ６ 制御回路 ６１ スイッチング信号 Ｉi 入力電流

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トランスと、出力回路と、放電灯と、ス
   イッチング素子と、入力電流検出回路と、制御回路とを
   有する放電灯点灯装置であって、 前記トランスは、入力巻線と、出力巻線とを有し、前記
   入力巻線が前記スイッチング素子及び前記入力電流検出
   回路に直列接続され、前記出力巻線が前記出力回路に接
   続されており、 前記出力回路は、整流素子を有し、前記整流素子が前記
   スイッチング素子のオン時にエネルギ−伝送を阻止し、
   前記スイッチング素子のオフ時に前記トランスに蓄積さ
   れた励磁エネルギ−を前記放電灯に供給しており、 前記放電灯は、前記励磁エネルギ−の供給量に応じて発
   光量が変化するようになっており、 前記スイッチング素子は、前記制御回路から供給される
   一定周波数のスイッチング信号により直流入力をオン・
   オフし、前記トランスに入力電流を供給しており、 前記入力電流検出回路は、前記入力電流を検出し、電流
   検出信号を前記制御回路に供給しており、 前記制御回路は、前記電流検出信号に基づき、前記入力
   電流が一定値となるように、前記スイッチング素子をパ
   ルス幅制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 前記放電灯は高輝度放電灯であることを
   特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。