JPH06119983A - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電ランプの起動に用いるパルストランスを
小型化でき、また、パルストランスのコアの大きさを大
きくすることなく高温動作時にも使用可能な小型パルス
トランスにすることが可能で、出力線の種類や長さによ
ってパルストランスの昇圧比を変えることなく充分な高
圧パルス電圧を放電ランプに印加する。 【構成】 パルストランス２によって発生する高圧パル
ス電圧を放電ランプ３に印加してこれを起動する場合
に、パルストランス２の一次巻線２１に流れる電流をオ
ンオフするスイッチ素子５に直列にインダクタンス４を
接続し、このインダクタンス４の設計・調整により、小
型のパルストランスの設計を容易にし、かつ、出力線の
種類や長さによる出力容量値の変化に対して容量に放電
ランプ３の両端に必要な高圧パルス電圧を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧パルストランスに
より、放電ランプを起動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等の放電ランプ
を、起動、点灯するための放電ランプ点灯装置として
は、例えば図４に示すような構成のものが知られてい
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ＦＥＴ１
１，１２，１３，１４によって構成されるインバータ回
路の１１，１４および１２，１３の２組のＦＥＴを互い
にスイッチングすることにより、バッテリー６３の出力
を交番させ、矩形波交流電力として放電ランプ３へ供給
している。

【０００３】放電ランプ３の起動時には、放電ランプ３
の主電極間を絶縁破壊させるため、１０数ｋＶ以上の高
電圧が必要となる。従来では、高圧パルストランス２の
昇圧比を大きくすることで高電圧を発生して放電ランプ
３へ印加することにより、放電ランプ３が起動すると、
それ以後は、電源回路１による矩形波交流電力をもって
安定点灯にいたる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の放電
ランプ点灯装置では、放電ランプ３の起動時に高電圧を
発生するために、直流電源６の出力電圧をスイッチ素子
であるＦＥＴ５をオンし、一定時間後にオフすることで
パルストランス２の一次巻線２１のインダクタンスＬ１
にＬ１・ｄｉ／ｄｔなる電圧を発生させ、この電圧をパ
ルストランス２で昇圧することで１０数ｋＶ以上の高電
圧を発生していた。図３にスイッチ素子５に流れる電流
波形の概略を示す。スイッチ素子５に流れる電流は、図
３に示すように、スイッチ素子５がオンしている時間、
Ｖｄｃ／Ｌ１の傾きで増加し続ける。ここで、Ｖｄｃは
直流電源６の出力電圧である。スイッチ素子をｔｏｎ後
にオフしたときには、ｔｏｎ・Ｖｄｃ／Ｌ１の電流とな
る。このようなパルス発生方法では、オン時間の設定が
せいぜい数μｓまでしか設定できないことと、スイッチ
素子５に流せる電流値とスイッチ素子５に印加できる電
圧値に制限があることから、パルストランス２の一次巻
線２１のインダクタンス値Ｌ１をある程度大きくする必
要がある。その結果、パルストランス２のコアの大きさ
および一次巻線数に制限が生じることとなり、パルスト
ランス２を充分に小さくできないという問題が生じる。
また、高圧パルス電圧を二次巻線２２，２３に充分に得
るために昇圧比を設定した場合、一次巻線２１のインダ
クタンスＬ１の制限から二次巻線２２，２３のインダク
タンスの和であるＬ２の値をある値以下にはできず、放
電ランプの電流制限機能の設計に自由度がなくなるとい
う問題も生じる。さらに、高温動作時においては、パル
ストランス２が常温での設計電流値になる前に飽和し、
高圧パルス電圧が充分に得られないばかりか、スイッチ
素子５に過大な電流が流れ、スイッチ素子５が破壊する
ため、高温動作時にパルストランス２が飽和しないよう
にするために、さらに大きなコアのパルストランスとす
る必要があった。また、放電点灯装置と放電ランプ３と
をつなぐ出力線の種類や長さによって、出力線の持つ容
量値が変化するため、パルストランス２の二次巻線に発
生する高圧パルス電圧の減衰特性が変化し、放電ランプ
３の両端で必要な高圧パルス電圧とするためにパルスト
ランス２の昇圧比を出力線に応じて設計する必要があっ
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の放電ランプ点灯
装置は、電源回路の出力端子間に放電ランプとパルスト
ランスの二次巻線との直列回路が接続され、直流電源の
出力端子間にパルストランスの一次巻線とインダクタン
スとスイッチ素子との直列回路が接続され、さらにスイ
ッチ素子のスイッチ素子駆動回路を備えたものである。

【０００６】

【作用】高圧パルストランスの一次巻線とスイッチ素子
からなる直列回路にさらにインダクタンスを直列に挿入
することで、高圧パルス発生時にスイッチ素子に流れる
電流をインダクタンスで制限できる。また、インダクタ
ンスに高温時においても充分な飽和電流特性とすること
で、高温時においても、高圧パルス発生時にスイッチ素
子を流れる電流を、インダクタンスで制限できる。さら
に、このインダクタンスの値を出力線の持つ容量値に応
じてパルストランス一次回路で共振条件が成立するよう
に調節することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を用
いて説明する。

【０００８】図１は本発明の第一の実施例の放電ランプ
点灯装置の構成図である。図１において、この実施例の
蛍光ランプ点灯装置は、電源回路１の出力端子間に放電
ランプ３と高圧パルストランス２の二次巻線との直列回
路が接続され、直流電源６の出力端子間に高圧パルスト
ランス２の一次巻線とインダクタンス４とスイッチ素子
５との直列回路が接続され、さらにスイッチ素子５のス
イッチ素子駆動回路７が設けられている。

【０００９】スイッチ素子５は、スイッチ素子駆動回路
７からの図３（ａ）に示すようなスイッチ素子駆動電圧
によりオンオフされる。スイッチ素子５がオンすると、
直流電源６からパルストランス２の一次巻線、インダク
タンス４、スイッチ素子５からなる直列回路を介して図
３（ｂ）に示すような電流が流れる。スイッチ素子５が
オンしている時間は、電流はＶｄｃ／Ｌ１の傾きで増加
し続ける。ここで、Ｖｄｃは直流電源６の出力電圧、Ｌ
１はパルストランス２の一次巻線のインダクタンスとイ
ンダクタンス４の直列インダクタンス値である。スイッ
チ素子５のオン時間ｔｏｎ後には電流値はｔｏｎ・Ｖｄ
ｃ／Ｌ１となる。スイッチ素子５をｔｏｎ後にオフする
と、パルストランス２により、一次巻線に蓄えられたエ
ネルギーを二次巻線に伝達し、パルストランス２の昇圧
比で二次巻線に１０数ｋＶ以上の高圧パルス電圧を発生
する。この高圧パルス電圧は放電ランプ３に印加され、
放電ランプ３の主電極間を絶縁破壊する。

【００１０】以上の動作により、放電ランプ３は起動
し、電源回路１より供給される電力により、安定点灯に
至る。

【００１１】本発明によれば、インダクタンス４の値を
自由に調整することにより、オン時間の設定限界に依存
することなくスイッチ素子５のオフ時の電流値を設定で
き、その結果、パルストランス２の一次巻線のインダク
タンス値を任意の値で小さくでき、同じ昇圧比で一次巻
数および二次巻数を減らせ、小さなパルストランスとす
ることが可能である。一次巻線のインダクタンス値を設
定する場合に、パルストランス２の二次巻線のインダク
タンス値の設計に放電ランプ３の電流制限機能を自由に
もたせるようにすることも可能となる。さらに、インダ
クタンス４を高温、大電流時にも飽和しないようにす
る、例えば、空心のインダクタンスとすることで、高温
動作時においても、スイッチ素子５に流れる電流値を制
限する作用をもたせることができ、したがって、パルス
トランス２に過大な不飽和特性をもたせる必要がなくな
り、小さなコアを使うことができ、さらに小さなパルス
トランスとすることが可能である。また、放電点灯装置
と放電ランプとをつなぐ出力線の種類や長さによって、
出力線の持つ容量値が変化し、高圧パルス電圧が放電ラ
ンプ３の両端に至るまでに減衰する場合には、出力線の
持つ容量値と共振条件が成立するようにインダクタンス
値４を調整することで、パルストランスの昇圧比を変え
ることなく必要な高圧パルス電圧を放電ランプ３の両端
に発生できる。

【００１２】図２は、本発明の第二の実施例の放電ラン
プ点灯装置の構成図である。図２において、電源回路１
は、フルブリッジ構成を成す４つのＦＥＴ１１〜１４の
１１，１４および１２，１３の２組のＦＥＴを互いにス
イッチングすることにより、バッテリー６３の出力を交
番させ、矩形波交流電源として動作する。電源回路１
は、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、１５，１６はそれぞれＦＥＴ１１，１２およ
び１３，１４を駆動するドライブ回路を示す。ドライブ
回路１５，１６は、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、例えば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
１５，１６の出力信号により、ＦＥＴ１１，１４が同時
にオンオフし、また、ＦＥＴ１２，１３が同時にオンオ
フする。

【００１３】すなわち、ＦＥＴ１１，１４がオンする
と、バッテリー６３→ＦＥＴ１１→パルストランス２の
二次巻線２２→放電ランプ３→パルストランス２の二次
巻線２３→ＦＥＴ１４→バッテリー６３の経路で電流が
流れる。つぎにＦＥＴ１２，１３がオンすると、バッテ
リー６３→ＦＥＴ１３→パルストランス２の二次巻線２
３→放電ランプ３→パルストランス２の二次巻線２２→
ＦＥＴ１２→バッテリー６３の経路で電流が流れる。以
後、ＦＥＴ１１，１４とＦＥＴ１２，１３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。

【００１４】次に放電ランプ３の起動動作について説明
する。コンデンサ６２は、ダイオード６１を介してバッ
テリー６３に接続しており、電源回路１とバッテリー６
３を共用した直流電源６を構成している。

【００１５】スイッチ素子５にはＦＥＴを用いており、
スイッチ素子駆動回路７から信号を受け、オンオフ動作
する。スイッチ素子５は、インダクタンス４とパルスト
ランス２の一次巻線２１と直列回路を構成しており、直
流電源６の出力コンデンサ６２と接続され、パルストラ
ンス２は、スイッチ素子５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。

【００１６】スイッチ素子５がオンすると、直流電源６
の出力コンデンサ６２から、パルストランス２の一次巻
線２１とインダクタンス４とスイッチ素子５であるＦＥ
Ｔとからなる直列回路にドレイン電流が流れる。次にス
イッチ素子５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２の一次巻
線２１とインダクタンス４のインダクタンス作用によ
り、それぞれの両端にキック電圧を発生する。この一次
巻線２１の両端に発生したキック電圧を、パルストラン
ス２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。

【００１７】パルストランス２は、この高圧パルス電圧
を放電ランプ３へ印加し、パルス電流をコンデンサ１７
を介して還流させる。このとき、コンデンサ１７は、高
圧パルス電圧が電源回路１のＦＥＴ１１〜１４へ戻り、
破壊することを防止する機能を有する。このようにして
印加された高圧パルス電圧により、放電ランプ３の主電
極間が絶縁破壊し、放電ランプ３は起動する。

【００１８】以上の動作により、放電ランプ３は起動
し、電源回路１から供給される低周波の矩形波交流電力
により、安定点灯に至る。

【００１９】本発明の第二の実施例においても、インダ
クタンス４の値の調整や高温、大電流時の不飽和特性に
より、パルストランス２の小型化と電流制限機能として
のパルストランス２の二次巻線インダクタンス値の自由
な設計が可能となる。また、放電ランプ３への出力線の
容量値に応じてインダクタンス４の値を調整し、パルス
トランスの一次回路に共振条件を成立させることでパル
ストランス２の昇圧比を変えることなく所望の高圧パル
ス電圧を放電ランプ３の両端に印加することができる。

【００２０】本発明実施例では、直流電源６を電源回路
１の一部と共用した場合について説明したが、独立した
直流電源回路を構成しても本発明の効果を得ることがで
きる。

【００２１】また、本発明実施例のほか、電源回路１と
してほかの構成の交流電源や、直流電源でも本発明の効
果を得ることができる。

【００２２】また、本発明実施例では、スイッチ素子５
として半導体スイッチ素子であるＦＥＴを用いたが、例
えばトランジスタやサイリスタ等を用いても良く、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
も構わない。

【００２３】また本発明実施例では、パルストランス２
には、出力線を双方向に有する構成のものを用いたが、
出力線を一方向のみに有するものでも同様である。

【００２４】また、本発明実施例のパルストランス２の
一次回路に共振条件を成立させるために、例えば、パル
ストランス２の一次巻線やインダクタンス４やスイッチ
素子５と並列にコンデンサを付加しても本発明の効果が
得られる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、パルストランスの一次インダクタンスを自由
に設定でき、パルストランスを小型化でき、また、パル
ストランスの二次インダクタンス値にも設計の自由度が
でき、さらに、パルストランスのコアの大きさを大きく
することなく高温動作時にも使用可能な小型パルストラ
ンスにすることが可能で、出力線の種類や長さによって
パルストランスの昇圧比を変える必要なく充分な高圧パ
ルス電圧を放電ランプに印加できる放電ランプ点灯装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例の放電ランプ点灯装置の
構成図

【図２】本発明の第二の実施例の放電ランプ点灯装置の
構成図

【図３】本発明にかかるスイッチ素子の動作を説明する
ための図

【図４】従来例の放電ランプ点灯装置の構成図

【符号の説明】

１ 電源回路 ２ パルストランス ３ 放電ランプ ４ インダクタンス ５ スイッチ素子 ６ 直流電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源回路の出力端子間に放電ランプとパル
   ストランスの二次巻線との直列回路が接続され、直流電
   源の出力端子間に前記パルストランスの一次巻線とイン
   ダクタンスとスイッチ素子との直列回路が接続され、さ
   らに前記スイッチ素子のスイッチ素子駆動回路を備えた
   ことを特徴とする放電ランプ点灯装置。