JPH07211475A

JPH07211475A - 放電ランプ点灯装置

Info

Publication number: JPH07211475A
Application number: JP235494A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Imai; 崇之今井; Takeshi Saito; 毅斎藤; Teruo Tamura; 輝雄田村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-01-14
Filing date: 1994-01-14
Publication date: 1995-08-11

Abstract

(57)【要約】【目的】インバータ回路を通じて放電ランプに供給さ
れる負荷電流が、インバータ回路の極性反転時に立ち消
えを起こさないようにする。【構成】直流電源回路９の出力端子間に電流検出回路
１０を介して電圧検出回路１２が接続され、電圧検出回
路１２に逆流阻止用ダイオード２６を介して接続された
インバータ回路１１の出力端子間に放電ランプ２０がパ
ルストランス２２の二次巻線を介して接続される。パル
ストランス２２の一次巻線に始動制御回路２４が接続さ
れ、インバータ回路１１の入力端子間にバリスタ２７が
並列に接続される。そして、電流検出回路１０および電
圧検出回路１２の各出力信号を入力とする点灯制御回路
１３の出力信号によって始動制御回路２４が制御され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電ランプの点灯に必
要な電力がインバータ回路を通じて供給されるように構
成した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高圧放電ラン
プにインバータ回路を通じて点灯電力を供給することが
一般に行われている（例えば特開平４−２１２２９２号
公報）。図８に示す従来の放電ランプ点灯装置において
は、バッテリー１に対してフライバックトランス２の一
次巻線が、電源スイッチ３、極性誤接続防止用ダイオー
ド４およびＦＥＴ（以下スイッチ用トランジスタとい
う）５を介して接続され、スイッチ用トランンジスタ５
は駆動回路６による制御でオン・オフ動作をする。フラ
イバックトランス２の二次巻線に誘起された交流電圧
は、ダイオード７およびコンデンサ８によって整流・平
滑化され、直流出力電圧Ｖｄｃが得られる。

【０００３】かかるフライバック型ＤＣ−ＤＣコンバー
タからなる直流電源回路９の出力端子間に、電流検出回
路１０を介してインバータ回路１１が接続されており、
インバータ回路１１の入力端子間に電圧検出回路１２が
接続されている。電流検出回路１０および電圧検出回路
１２の各出力信号を入力した点灯制御回路１３は、入力
信号に基づいて駆動回路６の発振周波数や、そのデュー
ティを制御する。すなわち、負荷電流が所定値以下にな
ると直流出力電圧Ｖｄｃを上昇させ、負荷電流が所定値
以上になると直流出力電圧Ｖｄｃを低下させるように動
作し、定電流機能が定電圧機能に優先して働くようにな
っている。

【０００４】インバータ回路１１はフルブリッジ型のも
ので、ブリッジ接続された４個のＦＥＴ（以下スイッチ
用トランジスタという）１４，１５，１６，１７と、駆
動回路１８と、発振回路１９とを有し、発振回路１９は
音響的共鳴を生じない程度の周波数（例えば４００ヘル
ツ）で発振動作し、駆動回路１８に２相のクロック信号
を供給する。駆動回路１８はブリッジ回路の対角２辺の
スイッチ用トランジスタ１４，１７と、対角２辺のスイ
ッチ用トランジスタ１５，１６とを交互に導通させるの
で、メタルハライドランプ等からなる放電ランプ２０
に、その点灯に必要な交流電圧（矩形波電圧）が供給さ
れる。

【０００５】ブリッジ回路の出力端子間に放電ランプ２
０を介して二次巻線２１を接続したパルストランス２２
は、その一次巻線２３に接続された始動制御回路２４と
ともに始動回路２５を構成している。始動制御回路２４
は、点灯制御回路１３から制御信号を受けて、パルスト
ランス２２の一次巻線２３に所定の繰り返し周期でパル
ス電流を供給する。これによってパルストランス２２の
二次巻線２１の両端子間に高電圧パルスが出力され、こ
の高電圧パルスをキック電圧として放電ランプ２０が点
灯する。放電ランプ２０が点灯すると、点灯制御回路１
３は始動制御回路２４の動作を停止させる。

【０００６】定格点灯時の放電ランプ２０には図９の
（ｂ）に示すような矩形波の負荷電流（例えば４００ヘ
ルツ）が流れる。一方、直流出力電圧Ｖｄｃは図９の
（ａ）に示すような波形となる。定格点灯電圧Ｖａに電
圧Ｖｂを付加したかたちの直流出力電圧となる理由は、
パルストランス２２の二次巻線２１のインダクタンス成
分によって蓄積されていた電気エネルギーが、ブリッジ
回路の極性反転動作に伴い逆起電力のかたちで直流電源
回路９側へ逆流するためで、これによってコンデンサ８
の両端子間電圧が周期的に高められる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、直流電源回路
９の平滑用コンデンサ８の静電容量が大きいので、電圧
Ｖｂは定格点灯電圧Ｖａに比べて非常に小さい値とな
る。負荷電流（ランプ電流）が一旦零になると、放電ラ
ンプ２０の電極間残留電荷は非常に少ないので、次に定
格点灯電圧Ｖａよりも大きい電圧が放電ランプ２０に印
加されないと再点弧しにくくなる。ところが、コンデン
サ８の両端子間電圧（直流出力電圧）Ｖｄｃは上述のよ
うに定格点灯電圧Ｖａにほぼ等しいので、放電ランプ２
０は再点弧しにくくなり、インバータ回路１１の極性反
転時にランプ電流が立ち消えすると、放電ランプ２０に
ちらつき現象が生じる。図９の（ａ）における期間ｂは
ランプ電流の立ち消え期間を示している。

【０００８】この対策として、コンデンサ８の静電容量
を小さくし、ランプ電流の極性反転時に発生する電圧Ｖ
ｂの値を大きくすることが考えられるが、そうすると、
直流電源回路９の出力電圧のリップル変動が大きくな
り、点灯制御回路１３への検出信号に悪影響したり、イ
ンバータ回路１１のスイッチ用トランジスタ１４〜１７
を絶縁破壊させるなどの新たな弊害が生じる。

【０００９】したがって本発明の目的は、インバータ回
路を通じて放電ランプに供給されるランプ電流が、その
極性反転時に立ち消えを起こさない放電ランプ点灯装置
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によると上述した
目的を達成するために、直流電源回路の出力端子間に電
流検出回路を介して電圧検出回路が接続され、前記電圧
検出回路に逆流阻止用ダイオードを介して接続されたイ
ンバータ回路の出力端子間に放電ランプがパルストラン
スの二次巻線を介して接続され、前記パルストランスの
一次巻線に始動制御回路が接続され、前記インバータ回
路の入力端子間にサージアブソーバが並列に接続され、
前記電流検出回路および前記電圧検出回路の各出力信号
を入力とする点灯制御回路の出力信号によって前記始動
制御回路が制御されることを特徴とする放電ランプ点灯
装置が提供される。サージアブソーバにバリスタや放電
ギャップを用いることができる。

【００１１】

【作用】本発明によると、電圧検出回路とインバータ回
路との間に逆流阻止用ダイオードが接続され、インバー
タ回路の入力端子間にサージアブソーバが並列に接続さ
れるので、負荷回路のインダクタンス成分によって誘起
されたサージ電流が、インバータ回路の極性反転時に直
流電源回路側に逆流することが、前記ダイオードによっ
て阻止される。また、逆流したサージ電流がサージアブ
ソーバの両端子間電圧を瞬時的に高め、これがインバー
タ回路の極性反転時にインバータ回路を通じて放電ラン
プに供給されるので、直流電源回路側に悪影響を与える
ことなく放電ランプの再点孤を容易ならしめることがで
きる。

【００１２】また、点灯直後の放電ランプの出力光束を
短時間で立ち上げるために定格電流よりも大きい電流を
放電ランプに供給する場合に、パルストランスのインダ
クタンス成分によるサージ電流が大きくなっても、その
一部分をサージアブソーバで吸収させ得るので、インバ
ータ回路のスイッチ用トランジスタを絶縁破壊させずに
すむ。

【００１３】

【実施例】つぎに、本発明の一実施例を図面とともに説
明する。

【００１４】図１および図２に示した放電ランプ点灯装
置の回路構成が、図８に示した回路構成と異なるところ
は、直流電源回路９とインバータ回路１１との間に逆流
阻止用ダイオード２６が接続されている点と、インバー
タ回路１１の入力端子間にバリスタからなるサージアブ
ソーバ２７が並列に接続されている点とである。

【００１５】ただし、電流検出回路１０および電圧検出
回路１２は、直流電源回路９の出力電流および出力電圧
を検出して各検出信号を点灯制御回路１３に送り込み、
点灯制御回路１３は始動時に始動回路２５を始動させ、
始動回路２５はそのパルス出力によって放電ランプ２０
を点弧させる。そして、負荷電流が放電ランプ２０に流
れると、放電ランプ２０の両端子間電圧が低下し、直流
電源回路９の直流出力電圧も低下するので、これを検出
した点灯制御回路１３は始動回路２５の動作を停止させ
る。放電ランプ２０が点灯すると、点灯制御回路７はラ
ンプ電流に応じて直流電源回路９の出力電力を制御す
る。つまり、放電ランプ２０の出力光束を短時間で立ち
上げるために点灯直後の放電ランプ２０に定格電力より
も多めの電力を供給し、その後徐々に小さくして定格電
力にする制御をなす。

【００１６】インバータ回路１１の極性反転周期は例え
ば４００ヘルツと比較的低いので、パルストランス２２
の二次巻線２１のインダクタンス成分のランプ電流に与
える影響はほとんどない。このため、点灯時の放電ラン
プ２０には矩形波の交流電流が流れる。パルストランス
２２はインダクタンス成分を含んでいるので、インバー
タ回路１１の極性反転時におけるランプ電流は、インバ
ータ回路１１の出力電圧に対して僅かに遅れ位相とな
る。ダイオード２６は、この位相差によってランプ電流
に含まれる皮相成分の直流電源回路９側への逆流を防
ぎ、バリスタからなるサージアブソーバ（以下バリスタ
という）２７がこの皮相成分を吸収する。

【００１７】点灯制御回路１３の構成を図３に示す。電
流検出回路１０および電圧検出回路１２から送り込まれ
た検出信号は、乗算回路２８、ランプ電力設定回路２９
および点灯判別回路３０に供給される。乗算回路２８は
電流検出回路１０および電圧検出回路１２からの検出信
号を乗算し、直流電源回路９の負荷電力（ランプ電力）
に相当する負の電圧信号を抵抗３１に出力する。また、
ランプ電力設定回路２９は、放電ランプ２０の状態に応
じてランプ電力に相当する電圧信号を抵抗３２に出力す
る。両抵抗３１，３２はスイッチングレギュレータコン
トロールＩＣ３３のエラーアンプＥＡ１の−入力端子に
接続されており、エラーアンプＥＡ１の＋入力端子は接
地されているので、乗算回路２８およびランプ電力設定
回路２９の各出力電圧によって、両抵抗３１，３２のそ
れぞれに流れる電流を均等にすべく発振出力Ｅ１，Ｅ２
のデューティ比を変化させる。これによって、放電ラン
プ２０への電力供給量が、ランプ状態に応じて適切な値
に制御される。例えば、常温程度に冷えた放電ランプ２
０を点灯させる場合は、定格電力よりも多めの電力を供
給し、時間の経過とともに徐々に減じて定格電力にする
ので、放電ランプ２０の出力光束を短時間で立ち上がら
せることができる。

【００１８】点灯判別回路３０は、電圧検出回路１２の
出力信号によって、直流電源回路９の直流出力電圧が所
定値よりも高いか低いかを判別し、高い場合は放電ラン
プ２０が消灯状態にあると判断し、始動回路２５の始動
制御回路２４に高電圧パルスを発生させるための制御信
号を出力し、低い場合は高電圧パルスの発生を停止させ
るための制御信号を出力する。エラーアンプＥＡ２は直
流電源回路９を定電圧モードで動作させるためのもの
で、放電ランプ２０の消灯時には電圧設定回路３４によ
って最大出力電圧を規定する。

【００１９】図４および図２を参照して放電ランプ２０
の定格点灯時における動作を説明すると以下のとおりで
ある。すなわち、放電ランプ２０には図４の（ｂ）に示
す矩形波の交流電流が流れる。インバータ回路１１のス
イッチ用トランジスタ１４，１７がオンで、スイッチ用
トランジスタ１５，１６がオフの状態にあるとき、ラン
プ電流は直流電源回路９から逆流阻止用ダイオード２
６、スイッチ用トランジスタ１４、放電ランプ２０、パ
ルストランス２２の二次巻線２１およびスイッチ用トラ
ンジスタ１７の径路を通じて流れる。また、バリスタ２
７の両端子間電圧Ｖｄｃ２は、放電ランプ２０の定格点
灯電圧Ｖａにほぼ等しく、これは図４の（ａ）に示す期
間ａに対応している。このとき、パルストランス２２の
二次巻線２１に電気エネルギーが蓄積されている。

【００２０】次に、インバータ回路１１のスイッチ用ト
ランジスタ１４，１７がオフに、そして、スイッチ用ト
ランジスタ１５，１６がオンにそれぞれ転じると、前記
径路は遮断されるが、ランプ電流はパルストランス２２
の二次巻線２１のインダクタンス成分のために連続性を
保つように流れる。つまり、二次巻線２１に蓄積されて
いた電気エネルギーはサージ電流として、スイッチ用ト
ランジスタ１５、放電ランプ２０、パルストランス２２
の二次巻線２１およびスイッチ用トランジスタ１６を通
じて流れるようになる。なお、ＦＥＴからなるトランジ
スタ１４〜１７は図中に示すように、ドレイン・ソース
間にダイオードを内蔵している。

【００２１】前記サージ電流は、ダイオード２６による
阻止作用で直流電源回路９側には流れずバリスタ２７に
流れ、バリスタ２７の両端子間電圧を高める。バリスタ
２７による電圧上昇分がバリスタ２７の動作電圧を越え
ると、サージ電流はバリスタ２７で吸収されるので、バ
リスタ２７の両端子間電圧Ｖｄｃ２はバリスタ２７の動
作電圧に等しくなる。そこで、バリスタ２７の動作電圧
を放電ランプ２０の再点弧電圧以上すなわち定格点灯電
圧の約２倍に設定しておく。

【００２２】パルストランス２２の二次巻線２１に蓄積
されていた電気エネルギーが放出されてランプ電流が零
になると、放電ランプ２０の電極間残留電荷は非常に少
なくなるが、このとき、バリスタ２７の両端子間電圧Ｖ
ｄｃ２が図４の（ａ）に示すように放電ランプ２０の定
格点灯電圧Ｖａの約２倍になっているので、放電ランプ
２０は容易にアーク放電し、次に極性の反転したランプ
電流が流ることによって再点弧する。これは図４の
（ａ）に示す期間ｂに対応している。

【００２３】このようにして、ランプ電流の極性反転時
における放電ランプ２０の立ち消えを防止できる一方、
直流電源回路９の平滑用コンデンサ８の静電容量を大き
く設定し得るので、直流出力電圧のリップル変動を小さ
く抑えてノイズの発生を軽減させることができる。

【００２４】常温程度に冷えた放電ランプ２０を始動さ
せる場合は、始動直後に定格点灯電力よりも大きい電力
をランプ２０に供給するので、ランプ電流は定格点灯電
流よりもかなり大きくなる。この電流によってパルスト
ランス２２に蓄積される電気エネルギーは、パルストラ
ンス２２の二次巻線２１のインダクタンスをＬ、二次巻
線２１に流れる電流をｉとするとき、１／２Ｌｉ²とな
り、ランプ電流の増加に伴い大きくなる。この電気エネ
ルギーによって発生する電圧がインバータ回路１１のス
イッチ用トランジスタ１４〜１７の耐電圧を越えると絶
縁破壊の危険が生じるが、ダイオード２６で直流電源回
路９側への逆流を阻止してバリスタ２７で吸収させるの
で、インバータ回路１１の最大電圧がバリスタ２７の動
作電圧に抑えられ、前記絶縁破壊の危険が防止される。
また、パルストランス２２からの放出エネルギーが大き
い場合においても、バリスタ２７の動作電圧以上に上昇
しないので、前記絶縁破壊を防ぐことができる。

【００２５】インバータ回路１１の極性反転に要する時
間幅や、インバータ回路１１のスイッチ用トランジスタ
１４〜１７の耐電圧等に応じて種々の回路を選択するこ
とができる。図５に示す回路構成ではバリスタ２７に対
しコンデンサ３５を並列に接続し、図６に示す回路構成
ではバリスタ２７に対し抵抗３６を直列に接続してい
る。また、図７に示す回路構成ではバリスタ２７に対し
抵抗３６を直列に、そして、コンデンサ３５を並列に接
続している。このような回路構成を選択することによっ
て、インバータ回路１１の入力電圧Ｖｄｃ２の最大値を
自由に設定することができる。

【００２６】上述した実施例では、サージアブソーバ２
７としてバリスタを用いたが、これに代えて放電ギャッ
プなどを用いることができる。また、逆流阻止用ダイオ
ード２６は、ダイオード機能を有するものであればよ
く、サイリスタ等で置換することができる。さらに、イ
ンバータ回路１１はフルブリッジ型に限定されず、これ
と同様の機能を有するものであれば、その構成を問わな
い。また、電源はバッテリーに限定されず、商用交流電
源であってもよいのは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によると、直流電源
回路の出力電圧のリップル変動を小さく抑えながら、放
電ランプ電流の極性反転時における立ち消えを防止で
き、放電ランプをちらつきなく点灯させることができ
る。また、インバータ回路を構成するスイッチ用トラン
ジスタを絶縁破壊から保護することができる。

【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基本
的構成を示すブロック図

【図２】本発明の一実施例の放電ランプ点灯装置の回路
構成図

【図３】本発明の一実施例の放電ランプ点灯装置におけ
る点灯制御回路のブロック図

【図４】本発明の放電ランプ点灯装置の定格点灯時にお
ける電圧・電流の波形図

【図５】本発明の他の実施例の放電ランプ点灯装置の回
路構成図

【図６】本発明の他の実施例の放電ランプ点灯装置の回
路構成図

【図７】本発明の他の実施例の放電ランプ点灯装置の回
路構成図

【図８】従来の放電ランプ点灯装置の回路構成図

【図９】従来の放電ランプ点灯装置の定格点灯時におけ
る電圧・電流の波形図

【符号の説明】

９直流電源回路１０電流検出回路１１インバータ回路１２電圧検出回路１３点灯制御回路２０放電ランプ２２パルストランス２４始動制御回路２６逆流阻止用ダイオード２７バリスタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源回路の出力端子間に電流検出回
路を介して電圧検出回路が接続され、前記電圧検出回路
に逆流阻止用ダイオードを介して接続されたインバータ
回路の出力端子間に放電ランプがパルストランスの二次
巻線を介して接続され、前記パルストランスの一次巻線
に始動制御回路が接続され、前記インバータ回路の入力
端子間にサージアブソーバが並列に接続され、前記電流
検出回路および前記電圧検出回路の各出力信号を入力と
する点灯制御回路の出力信号によって前記始動制御回路
が制御されることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】サージアブソーバがバリスタまたはバリ
スタを含む回路からなる請求項１記載の放電ランプ点灯
装置。
【請求項３】サージアブソーバが放電ギャップまたは
放電ギャップを含む回路からなる請求項１記載の放電ラ
ンプ点灯装置。