JPH06335256A - メタルハライドランプ用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メタルハライドランプの点灯を容易に行うと
ともに、点灯後の電源装置の損失を低減させる。 【構成】 スイッチング素子４，５を有し交流を整流し
かつ、その整流出力を昇圧する昇圧型コンバータ２と、
このコンバータの出力電圧を検出する電圧検出器３７
と、コンバータの出力電圧を設定する昇圧コンバータ出
力電圧設定装置４１と、電圧検出器の出力信号と昇圧コ
ンバータ出力電圧設定装置との誤差を増幅する誤差増幅
器３９と、誤差増幅信号を入力とし上記昇圧型コンバー
タに内蔵するスイッチング素子を制御する昇圧用駆動装
置により構成し、さらに、昇圧型コンバータ出力電圧設
定装置がランプの点灯時に昇圧コンバータの出力に高い
電圧を設定する第１の設定器４２と、上記ランプの点灯
後、徐々に電圧を低下させ、第１の設定器により設定さ
れる電圧より低い電圧に設定する第２の設定器４４によ
り構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、点灯後の損失を低下
させるメタルハライドランプ用電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、メタルハライドランプはランプ管
内にハロゲン化金属を封入して形成され、点灯して封入
金属が蒸気化することにより管内圧力が上昇して高輝度
の光を放出する特徴を有し、封入金属の調整により昼光
色に近い光色が得られるため、オーバーヘッドプロジェ
クタ（ＯＨＰ）の投写光源等の種々の光源として用いら
れている。

【０００３】ところで、この種のメタルハライドランプ
は、直流給電で点灯すると管内の蒸気化した金属が正
（＋）にイオン化されて負電極に引き寄せられ、ハロゲ
ンが負（−）にイオン化されて正電極に引き寄せられ
る。この状態での使用が数１０ないし数百時間に及ぶ
と、金属イオンが負極にのみ付着して、光色、精度が劣
化し、しかもハロゲンによって正電極が消耗し、ランプ
寿命が短くなる。

【０００４】従って、メタルハライドランプ用の電源装
置は、従来図５に示すような交流給電方式の電源装置に
より形成されている。交流電源を入力端子１で受け、整
流用ダイオード２７により整流し、平滑コンデンサ１０
の平滑により直流電源に変換された後、ＩＧＢＴ、ＭＯ
ＳＦＥＴ、トランジスタ等のスイッチング素子で構成さ
れたチョッパ１１により高周波スイッチングされ、さら
に、直流リアクトル１２、フライホイルダイオード１３
により平滑されて、トランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧ
ＢＴ等のスイッチング素子１５〜１８のインバータ回路
１４に供給される。

【０００５】このインバータ回路１４は、低周波駆動回
路３６により一対のスイッチング素子１５と１８、１６
と１７を５０〜２５０Ｈｚ程度で相互に逆にスイッチン
グ駆動し、スイッチング素子１５，１７の接続点とスイ
ッチング素子１６，１８の接続点の間に点灯用の矩形波
交流を発生させ、この交流を高調波バイパスコンデンサ
２３，スタータ２４を介してメタルハライドランプ２５
に供給させる。

【０００６】スタータ２４を動作させ、スタータ２４の
高周波高電圧によりランプ２５が放電すると、インバー
タ回路１４の入力側に設けられた電流検出器６１に電流
が流れ、電流検出器６１により検出された検出信号が第
１の誤差増幅器３３に入力される。また、インバータ１
４の入力側に設けられた第１の電圧検出器３２により検
出された検出信号が誤差増幅器３３に入力される。

【０００７】誤差増幅器３３の出力制御機能により電圧
検出信号と電流検出信号とが加算合成されて電力検出信
号が形成され、この検出信号と基準電源３４の基準信号
との誤差が増幅される。この誤差増幅信号が出力制御信
号としてチョッパ駆動回路３５に入力し、スイッチング
素子１１のチョッパ動作が制御され、ランプ２５の供給
電力が基準信号に基づく定電力に制御される。

【０００８】この時、ランプ２５の直流電流は矩形波の
交流で、この矩形波交流は直流電源の絶対値の変化が少
なくなり、光リップルの少ない点灯が得られる。

【０００９】なお、ランプ２５の点灯後はスタータ２４
を停止する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、メタルハラ
イドランプは電極が冷状態であればランプの内圧が低い
ため点灯が容易であるが、点灯を停止した後あらためて
ランプを起動させる場合は、ランプの内圧が高くランプ
の点灯性が悪くなる。この点灯性を改善するために、ラ
ンプに印加する電圧を定常時にランプに印加する電圧の
２倍以上の高い電圧（約２８０Ｖ）にする必要があっ
た。このため、定常時にはチョッパ１１及びインバータ
１４に高い電圧が印加し、チョッパ及びインバータ回路
のスイッチング時の損失が増加する。

【００１１】

【課題を解決しようとする手段】交流電源が整流された
直流電源を入力とし、直流を交流に変換するインバータ
回路と、上記インバータ回路の出力をメタルハライドラ
ンプに印加するメタルハライドランプ用電源装置であっ
て、上記直流電源がスイッチング素子を有し交流を整流
しかつその整流出力を昇圧する昇圧型コンバータと、上
記コンバータの出力電圧を検出する電圧検出器と、上記
コンバータの出力電圧を設定する昇圧コンバータ出力電
圧設定装置と、上記電圧検出器の出力信号と上記昇圧コ
ンバータ出力電圧設定装置との誤差を増幅する誤差増幅
器と、誤差増幅信号を入力とし上記昇圧型コンバータに
内蔵するスイッチング素子を制御する昇圧用駆動装置
と、上記昇圧型コンバータ出力電圧設定装置が、上記ラ
ンプの点灯時に上記昇圧コンバータの出力に高い電圧を
設定する第１の設定器と、上記ランプの点灯後、徐々に
電圧を低下させ、上記昇圧コンバータの出力に上記第１
の設定器により設定される電圧より低い電圧に設定する
第２の設定器とにより構成されたものである。

【００１２】

【作用】インバータ回路によりメタルハライドランプに
印加する交流を得る。インバータ回路に印加する直流
は、昇圧型コンバータにより交流を整流しかつ、整流出
力を昇圧する。昇圧型コンバータの出力電圧は、昇圧型
コンバータの出力電圧を検出され、この検出信号と昇圧
型コンバータ出力電圧設定器の設定信号との誤差が増幅
され、駆動装置を介して昇圧型コンバータのスイッチン
グ素子を制御して出力設定される。さらに昇圧型コンバ
ータの出力電圧は点灯時は第１の設定器により高い電圧
を得て点灯後は第２の設定器により低い電圧に設定され
る。

【００１３】

【実施例】図１は本発明のメタルハライドランプ用電源
装置であり、従来の第５図のメタルハライドランプ用電
源装置と異なる点は、整流用ダイオードに替えてこの交
流を昇圧する昇圧コンバータ２を設けて、この昇圧型コ
ンバータを出力調整できるようにした点にある。すなわ
ち、昇圧型コンバータ２は入力端子と直列にリアクトル
が設けられ、その出力にＩＧＢＴ，ＭＯＳＦＥＴ，バイ
ポーラトランジスタ等の昇圧用スイッチング素子４，５
と、このスイッチング素子４，５と逆並列に接続された
フライホイールダイオード６，７とダイオード８，９に
よる整流装置が設けられたものである。

【００１４】また、３１は第１の電流検出器、３７はチ
ョッパ１１の入力電圧すなわち昇圧型コンバータの出力
電圧を検出する第２の電圧検出器、３８はタイマ、３９
は第２の誤差増幅器、４０はスイッチング素子４，５の
駆動信号を出力する昇圧駆動装置、４１は昇圧型コンバ
ータ２のコンバータ出力電圧設定装置である。さらに、
この設定装置４１は、起動時の高い電圧を出力設定する
第１の設定器４２と、定常時の低い電圧を出力設定する
第２の設定器４４と、コンデンサ４８と、放電用抵抗４
７と、コンデンサ４８の充電用のダイオード４６と、オ
ア回路を構成するダイオード４３，４５とタイマ３８の
出力接点３８ａ，３８ｂにより構成されている。

【００１５】今、入力端子１の一方の端子１ａの電位が
他方の端子１ｂの電位より高い半波おいて、昇圧用スイ
ッチング素子５を高周波スイッチングする。そして昇圧
用スイッチング素子５がオン時にリアクトル３には矢印
方向にエネルギーが蓄えられ、スイッチング素子５をオ
フさせると交流電源の交流電圧にリアクトル３のエネル
ギーの放出による電圧を加えた電圧による電流がリアク
トル３，ダイオード６，コンデンサ１０，ダイオード９
に流れ、コンデンサ１０の充電電位を高くする。また、
他方の入力端子１ｂの電位が一方の入力端子１ａの電位
より高い半波では、昇圧用スイッチング素子４を高周波
スイッチングする。スイッチング素子４がオンのときリ
アクトル３には矢印と逆方向のエネルギーが蓄えられ、
スイッチング素子４をオフさせると交流電源の交流電圧
にリアクトル３のエネルギーの放出による電圧を加えた
電圧による電流がダイオード８，コンデンサ１０，ダイ
オード７，リアクトル３に流れ、コンデンサ１０に高い
電圧が充電される。

【００１６】このコンデンサ１０の電圧を第２電圧検出
器３７により検出し、その検出信号が第２の誤差増幅器
３９に入力する。このときタイマ３８の常閉接点３８ｂ
が短絡されており、第１の設定器４２の信号が誤差増幅
器３９に入力し、検出信号との誤差が増幅され、駆動装
置４０を介してスイッチング素子４，５が制御され、コ
ンデンサ１０の電位は図３（ｄ）に示すように第１設定
器４２で設定される電圧に応じた高い電圧となる。な
お、接点３８ｂの短絡によりコンデンサ４８はダイオー
ド４６を介して第１の設定器４２の出力電圧に充電され
る。

【００１７】チョッパ１１はコンデンサ１０の出力電圧
を受け、高周波スイッチングされ、フライホイルダイオ
ード１３，平滑リアクトル１２により平滑され、スイッ
チング素子１５〜１８のインバータ回路１４に供給す
る。このインバータ回路１４は低周波駆動回路３６によ
り一対のスイッチング素子１５と１８，１６と１７を５
０〜２５０Ｈｚ程度で相互に逆にスイッチング駆動し、
スイッチング素子１５，１７の接続点とスイッチング素
子１６，１８の接続点の間に点灯用の矩形波交流を発生
させ、この交流を高周波にバイパスコンデンサ２３、ス
タータ２４を介して図３（ａ）及び図４に示すように高
い無負荷電圧Ｖｎを供給させる。

【００１８】そして、時刻ｔ１でスタータ２４を動作さ
せるとスタータ２４の高周波高電圧によりランプ２５が
放電し、ランプ２５に電流が流れランプ２５の両端電圧
は図３（ａ）のように低下する。インバータ回路１４の
入力側に設けられた電流検出器３１には電流が流れ図３
（ｂ）に示すように、電流検出器３１により検出された
検出信号が誤差増幅器３３に入力される。また、インバ
ータ１４の入力側に設けられた第１の電圧検出器３２に
より検出された検出信号が誤差増幅器３３に入力され
る。

【００１９】誤差増幅器３３の出力制御機能により電圧
検出信号と電流検出信号とを加算合成して電力検出信号
が形成され、この検出信号と基準電源３４の基準信号と
の誤差が増幅される。この誤差増幅信号が出力制御とし
てチョッパ駆動回路３５に入力し、スイッチング素子１
１のチョッパ動作が制御され、ランプ２５の供給電力が
基準信号に基づく定電力に制御される。

【００２０】一方、電流検出器３１の検出信号がタイマ
３８に入力し、タイマ３８はカウントする。そして、タ
イマ３８が時刻ｔ２でタイムアップすると、タイマ３８
の常開接点３８ａは短絡し、接点３８ｂは開放する。そ
して、第１の設定器４２の出力信号によって充電された
コンデンサ４８の電荷は、抵抗４７を介して第２の誤差
増幅器３９の設定信号として誤差増幅器３９に入力し、
第２の電圧検出器３７の検出信号との誤差が増幅され、
駆動装置４０を介してスイッチング素子４，５が制御さ
れる。コンデンサ１０の電圧は、コンデンサ４８の放電
によって制御され、図３（ｄ）に示すように徐々に低下
していく。このコンデンサ４８の電圧が第２の設定器４
４の電圧に達すると、第２の設定器４４の出力信号が誤
差増幅器３９に入力し、検出信号との誤差が増幅され、
駆動装置４０を介してスイッチング素子４，５が制御さ
れ、コンデンサ１０の電圧は図３（ｄ）に示すように第
２の設定器で設定される低い電圧に応じた電圧となる。
インバータ１４の出力には図４に示す電圧Ｖｒが出力す
る。なお、点Ａはランプ２５の点灯後の電圧、電流を示
す。

【００２１】従って、ランプの点灯時には高い無負荷電
圧を印加し、ランプの点灯後には昇圧型コンバータ２の
出力電圧はＶｒに設定でき、チョッパ１１及びインバー
タ３４には最適な電圧が印加し、チョッパ１１及びイン
バータ３４のスイッチング時の損失を低減することがで
きる。

【００２２】次に他の実施例を図２に示し、これを説明
する。図１と異なる点は高周波スイッチングするチョッ
パ１１と低周波スイッチングするインバータ１４に替え
て、インバータ１４を高周波スイッチングと低周波スイ
ッチングを行わせる点と、高周波スイッチング出力を平
滑するリアクトル１２，フライホイルダイオード１３に
替えてインバータ１４の出力にリアクトル２６を設けた
点と、第１電圧検出器３２及び電流検出器３１に替えて
インバータ１４の出力電圧を検出する第３電圧検出器５
２とインバータ１４の出力電流を検出する第２電流検出
器５１を設けた点にある。

【００２３】特にインバータ１４は駆動装置３５ａから
の駆動信号によりスイッチング素子１５，１８がオンし
ている場合は、一方のスイッチング素子１５を高周波ス
イッチングさせて他方のスイッチング素子１８を低周波
スイッチングさせる。また、スイッチング素子１６，１
７がオンしている場合には、スイッチング素子１６を高
周波スイッチングさせてスイッチング素子１７を低周波
スイッチングさせる。

【００２４】昇圧型コンバータの出力電圧の設定を行う
動作は、図１の実施例と同じである。

【００２５】上記実施例では、昇圧型コンバータの出力
電圧を起動時の高電圧から点灯後の電圧の切り換えをタ
イマ３８の接点を用いていたが、これをアナログスイッ
チに変えることもできる。

【００２６】

【発明の効果】以上のようにこの発明のメタルハライド
ランプ用電源装置によれば、ランプの点灯時には高い無
負荷電圧を印加し、ランプの内圧が高い場合も容易に点
灯させることができる。そして、点灯後はランプに印加
する電圧を高い無負荷圧から低下させ、最適の電圧を印
加させることができ、スイッチング素子のスイッチング
損失を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のメタルハライドランプ用電源装置の一
実施例を示すブロック結線図である。

【図２】本発明のメタルハライドランプ用電源装置の他
の実施例のブロック結線図である。

【図３】図１のメタルハライドランプ用電源装置の各部
のタイミングチャートである。

【図４】図１のメタルハライドランプ用電源装置のイン
バータの出力電圧出力電流特性図である。

【図５】従来のメタルハライドランプ用電源装置のブロ
ック結線図である。

【符号の説明】

２ 昇圧コンバータ ３ リアクトル ４，５ 昇圧用スイッチング素子 ６，７，１３，１９〜２２ フライホイルダイオード ８，９ ダイオード １０ コンデンサ １１ チョッパ １２ 直流リアクトル １４ インバータ回路 １５〜１８ スイッチング素子 ２４ 高周波発生回路 ２５ メタルハライドランプ ３１ 第１の電流検出器 ３２ 第１の電圧検出器 ３３ 第１の誤差増幅器 ３４ 基準電源 ３５ チョッパ駆動回路 ３５ａ インバータ駆動回路 ３６ 低周波駆動装置 ３７ 第２の電圧検出器 ３８ タイマ ３９ 第２の誤差増幅器 ４０ 昇圧用駆動回路 ４１ 昇圧コンバータ出力電圧設定装置 ４２ 第１の設定器 ４４ 第２の設定器 ４７ 抵抗 ４８ コンデンサ ５１ 第２の電流検出器 ５２ 第３の電圧検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 狩野 国男 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号 株式会社三社電機製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源が整流された直流電源を入力と
   し、直流を交流に変換するインバータ回路と、上記イン
   バータ回路の出力をメタルハライドランプに印加するメ
   タルハライドランプ用電源装置において、上記直流電源
   がスイッチング素子を有し交流を整流しかつ、その整流
   出力を昇圧する昇圧型コンバータと、上記コンバータの
   出力電圧を検出する電圧検出器と、上記コンバータの出
   力電圧を設定する昇圧コンバータ出力電圧設定装置と、
   上記電圧検出器の出力信号と上記昇圧コンバータ出力電
   圧設定装置との誤差を増幅する誤差増幅器と、誤差増幅
   信号を入力とし上記昇圧型コンバータに内蔵するスイッ
   チング素子を制御する昇圧用駆動装置と、上記昇圧型コ
   ンバータ出力電圧設定装置が、上記ランプの点灯時に上
   記昇圧コンバータの出力に高い電圧を設定する第１の設
   定器と、上記ランプの点灯後、徐々に電圧を低下させ、
   上記昇圧コンバータの出力に上記第１の設定器により設
   定される電圧より低い電圧に設定する第２の設定器とに
   より構成されたメタルハライドランプ用電源装置。