JPH08250287A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JPH08250287A
JPH08250287A JP4883995A JP4883995A JPH08250287A JP H08250287 A JPH08250287 A JP H08250287A JP 4883995 A JP4883995 A JP 4883995A JP 4883995 A JP4883995 A JP 4883995A JP H08250287 A JPH08250287 A JP H08250287A
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JP
Japan
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discharge
discharge lamp
converter
circuit
control means
Prior art date
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Application number
JP4883995A
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English (en)
Inventor
Masaru Wazaki
賢 和崎
Yoshinobu Takayanagi
善信 高柳
Makoto Kurihara
誠 栗原
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電灯の点灯性を損なうことなく、放電起動
時の動作磁束密度ΔB1を小さくし、コンバータ回路の
平滑回路を構成するインダクタンス素子L10の巻線数N
やインダクタンス素子L10のコアの断面積Aを小さくし
て、インダクタンス素子L10を小型化することを目的と
する。 【構成】 直流入力電源に接続され放電灯に電力を供給
するコンバータと前記コンバータの出力制御手段とを備
えた放電灯点灯装置であって、前記出力制御手段は、発
振周波数を放電安定時よりも放電起動時に高くなるよう
に設定する。前記発振周波数は、好ましくは周波数切替
制御手段によって放電安定時よりも放電起動時に高くな
るように設定する。好ましい一実施例では、前記周波数
切替制御手段は、発振周波数を制御するスイッチ素子を
オン、オフ動作させる信号を出力する。更に好ましい一
実施例では、前記発振周波数を制御するスイッチ素子
は、放電起動時にオン動作、放電安定時にオフ動作す
る。前記放電安定時と前記放電起動時の判別手段は、好
ましくは補助電源の出力の立上りによる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、車両用や光学機器用
等に使用されるメタルハライドランプやクセノンランプ
などの放電灯点灯装置に係わり、特に放電灯の点灯性を
損なうことなく、小型・軽量で、低コスト化が図られた
放電灯点灯装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は降圧型コンバータの基本回路とコ
ンバータの出力制御手段の従来例である。図5におい
て、3はコンバータ回路、C11は入力コンデンサ、Q10
は電界効果トランジスタ、CR10はスイッチングダイオ
ード、L10はインダクタンス素子、C12はコンデンサ。
また、6はコンバータの出力制御手段、4はPWM制御
回路、R10は出力制御手段6の抵抗、C10は出力制御手
段6のコンデンサである。
【0003】前記のように構成されたコンバータ回路3
において、平滑回路を構成するインダクタンス素子L10
の動作磁束密度は、放電起動時ΔB1と放電安定時ΔB2
に、それぞれ数1、数2のようになる。ここで、Einは
直流電源1の入力電圧、E1は放電起動時のランプ電
圧、τ1は放電起動時における電界効果トランジスタQ1
0のオン幅、E2は放電安定時のランプ電圧、τ2は放電
安定時における電界効果トランジスタQ10のオン幅、N
は平滑回路を構成するインダクタンス素子L10の巻線
数、Aはインダクタンス素子L10のコアの断面積であ
る。なお、τ1とτ2は、コンバータの出力制御手段の発
振周波数と相関関係がある。
【0004】
【数1】
【0005】
【数2】
【0006】放電起動時には、コンバータ回路3から放
電灯10をみると負荷急変が生じるため、電界効果トラ
ンジスタQ10のオン幅τ1は、最大パルス幅に広がるよ
うに動作させる。このため、放電起動時における電界効
果トランジスタQ10のオン幅τ1と放電安定時における
電界効果トランジスタQ10のオン幅τ2の間には、一般
に数3の関係がある。
【0007】
【数3】
【0008】また、放電起動時のランプ電圧E1と放電
安定時のランプ電圧E2の関係は、数4のようになる。
【0009】
【数4】
【0010】数1、数2、数3、および数4により、放
電起動時の動作磁束密度ΔB1および放電安定時の動作
磁束密度ΔB2の関係は、数5のようになる。
【0011】
【数5】
【0012】数5は、放電起動時(放電灯の温度が低く
ガス蒸気圧が低い状態での起動時には特にランプ電圧E
1が低い)には、放電安定時よりも、コンバータ回路の
平滑回路を構成するインダクタンス素子L10の動作磁束
密度が大きくなって、飽和磁束密度に近づき、飽和動作
しやすいことを意味する。
【0013】インダクタンス素子L10が飽和動作した場
合、低インピーダンスになるため、コンバータ回路の電
界効果トランジスタQ10は過大な電流が流れて故障する
可能性が大きく、著しく信頼性の低下を招くことにな
る。
【0014】図5において、コンバータ回路3に制御信
号を送出するPWM制御回路(パルス幅制御)4には、
一般に市販のスイッチング電源用ICが使用される。例
えば、NECカタログ「汎用リニアIC・1994/1
995年度版」(1A-111M September 1994)の1270
ページの発振部の解説にあるように、発振周波数は抵抗
とコンデンサの時定数で設定出来るようになっている。
【0015】コンバータの出力制御手段6において、発
振周波数foは数6で表わすことができる。ここで、k
はICによって決まる定数である。
【0016】
【数6】
【0017】図5に示すコンバータの出力制御手段6で
は、出力制御手段6の抵抗R10とコンデンサC10はそれ
ぞれ1つづつで、発振周波数は固定される。即ち、従来
発振周波数は、放電起動時も放電安定時も同一になって
いた。従って、コンバータ回路の平滑回路を構成するイ
ンダクタンス素子L10の設計は、放電起動時の磁束密度
ΔB1を基準にして、数1のコンバータ回路の平滑回路
を構成するインダクタンス素子L10の巻線数Nや、イン
ダクタンス素子L10のコアの断面積Aを設定する必要が
あった。このため、放電安定時には動作磁束密度が飽和
磁束密度に対して余裕が有過ぎるという結果となり、イ
ンダクタンス素子L10は、必要以上に大きくなるという
欠点があった。また、インダクタンス素子L10の巻線数
Nやインダクタンス素子L10のコアの断面積Aを放電安
定時に合わせて設定し小型化しようとすると、インダク
タンス素子L10が飽和してしまい、著しく信頼性の低下
を招くという欠点があった。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記のよ
うな課題に着目してなされたもので、放電灯の点灯性を
損なうことなく、放電起動時の動作磁束密度ΔB1を小
さくし、コンバータ回路の平滑回路を構成するインダク
タンス素子L10の巻線数Nやインダクタンス素子L10の
コアの断面積Aを小さくして、インダクタンス素子L10
を小型化することを目的とする。また、小型化によって
低価格化を図ることも目的としている。さらに、コンバ
ータの出力制御手段における発信周波数制御手段および
放電灯の放電起動時と放電安定時の判別手段を提供する
ことを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(5)の本発明により達成される。
【0020】(1)直流入力電源に接続され放電灯に電
力を供給するコンバータと前記コンバータの出力制御手
段とを備えた放電灯点灯装置であって、前記出力制御手
段は、発振周波数を放電安定時よりも放電起動時に高く
なるように設定する。
【0021】(2)前記発振周波数は、好ましくは周波
数切替制御手段によって放電安定時よりも放電起動時に
高くなるように設定する。
【0022】(3)好ましい一実施例では、前記周波数
切替制御手段は、発振周波数を制御するスイッチ素子を
オン、オフ動作させる信号を出力する。
【0023】(4)更に好ましい一実施例では、前記発
振周波数を制御するスイッチ素子は、放電起動時にオン
動作、放電安定時にオフ動作する。
【0024】(5)前記放電安定時と前記放電起動時の
判別手段は、好ましくは補助電源の出力の立上りによ
る。
【0025】(6)直流入力電源に接続され放電灯に電
力を供給するコンバータと前記コンバータの出力制御手
段とを備えた放電灯点灯装置であって、前記出力制御手
段は、発振周波数を放電安定時よりもグロー放電開始か
らアーク成長過程に高くなるように設定する。
【0026】
【作用】放電灯点灯装置の放電起動時に、コンバータの
出力制御手段の発振周波数を上げることで、放電起動時
における電界効果トランジスタQ10のオン幅τ1を小さ
くし、放電起動時の磁束密度ΔB1を小さくすることが
できる。これによって、放電起動時の放電灯の状態変化
によって生じる負荷急変に対して、コンバータ回路の平
滑回路を構成するインダクタンス素子L10の飽和動作の
防止が容易となる。さらに、インダクタンス素子L10の
巻線数Nとインダクタンス素子L10のコアの断面積Aを
小さくでき、インダクタンス素子L10の小型化が可能と
なる。一方、小型化によって、低価格化を図ることが可
能となる。
【0027】
【実施例】図3は放電灯点灯装置の基本構成とその動作
を説明するためのブロック図、図4はコンバータ回路の
放電起動時から放電安定時までの出力電圧特性を示す波
形図である。図3において、1は直流電源(入力をオン
/オフするスイッチは省略)、2は補助電源、3はコン
バータ回路、6はコンバータの出力制御手段、7はイン
バータ回路、8はトリガートランス、9はトリガー回
路、10は放電灯である。
【0028】図3のように構成された放電灯点灯装置の
動作を図4と共に説明する。直流電源1(図3では入力
をオン/オフするスイッチは省略)が図4に示すToの
タイミングで入力(電圧Ein)されると、先ず補助電源
2によりT1のタイミングで制御用出力Vccが立ち上が
り、コンバータの出力制御手段6が動作を開始する。続
いて、コンバータ回路3が動作し、図4に示すT2のタ
イミングで一次電圧Eoを発生する。この段階までは、
放電灯10のインピーダンスは、非常に高く絶縁状態に
ある。この後、トリガー回路9が動作し、図4に示すT
3のタイミングで、トリガートランス8から放電起動用
の高圧トリガーパルスを発生し、放電灯10に印加す
る。そして、放電灯10はブレークダウンを生じ、グロ
ー放電が発生する。放電灯10は、急速にインピーダン
スが下がって、直流を所定の周波数の交流に変換するイ
ンバータ回路7の出力電圧がランプ電流を流し始め、コ
ンバータ回路3の出力電圧が電圧E1に低下する。(こ
の時コンバータ回路3から放電灯10をみると、負荷急
変が生じたことになる)そして、放電灯10は、グロー
放電からアーク放電に移行する。さらに、放電灯10に
電流を流し続けると、アーク放電は成長を続け、放電灯
10の温度が上昇すると共に、ランプ電圧が図4に示す
ように上昇し、やがてT4のタイミングでコンバータ回
路3の出力電圧がE2に安定し、アーク放電は定常状態
となる。
【0029】図3の放電灯点灯装置の基本構成とその動
作を踏まえ、以下に本発明の実施例を説明する。図1は
本発明の放電灯点灯装置の一実施例(コンバータ回路と
コンバータの出力制御手段以外の放電灯点灯装置は図か
ら省略)、図2は図1に示す実施例の動作を説明するた
めのタイムチャートである。図1において、3はコンバ
ータ回路、6はコンバータの出力制御手段、5は周波数
切替制御手段、R1、R2は出力制御手段6の抵抗、C1
は出力制御手段6のコンデンサ、Q1出力制御手段6の
スイッチ素子、4はPWM制御回路、他の符号は図5と
同じである。
【0030】先ず、放電灯点灯装置の直流電源1(図3
では入力をオン/オフするスイッチは省略)を図2に示
すタイミングToで入力(電圧Ein)すると、補助電源
2の制御用出力Vccが立ち上がる。補助電源2の制御用
出力Vccの立上がりによって、図1に示すコンバータの
出力制御手段6の周波数切替制御手段5が動作を開始す
る。周波数切替制御手段5は、図2に示すタイミングT
1以後の放電起動時に、出力制御手段6の発振周波数を
制御するためのスイッチ素子Q1がオン動作するように
図2に示すオン信号を出力する。さらに、放電安定後に
は、タイミングT4で、スイッチ素子Q1がオフ動作する
ように図2に示すオフ信号を出力する。このようにする
と放電起動時には、発振周波数を設定するための抵抗R
2はスイッチ素子Q1がオンとなってショートする。従っ
て、放電起動時の発振周波数f0 、放電安定時の発振周
波数f1は、それぞれ数7、数8のようになり、数9が
成立する。ここで、kはICによって決まる定数であ
る。
【0031】
【数7】
【0032】
【数8】
【0033】
【数9】
【0034】以上説明したように、本発明は、放電起動
時の出力制御手段6の発振周波数を上げることによっ
て、コンバータ回路の平滑回路部のインダクタンス素子
を小型化し、低価格化できる効果がある。また、放電起
動時の放電灯の状態変化によって生じる負荷急変に対
し、コンバータ回路の平滑回路部のインダクタンス素子
の飽和動作の防止ができ、放電灯点灯装置の信頼性を高
める効果がある。
【0035】一方、放電起動時に光束の高速立上り特性
が要求される車両の前照灯用などの用途で、早い立上り
特性を得るため、放電起動時には放電安定時よりも大き
な電力制御を行う。このような場合に、放電起動時に発
振周波数の高周波化を実施することによって、図1のコ
ンバータ回路の入力コンデンサC11の小型化と、低価格
化できる効果がある。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、放電灯
の点灯性を損なうことなく、放電起動時のコンバータの
出力制御手段6の発振周波数を上げることによって、コ
ンバータ回路の平滑回路部のインダクタンス素子の小型
化と、低価格化できる効果がある。また、放電起動時に
コンバータ回路の平滑回路部のインダクタンス素子の飽
和動作の防止ができ、放電灯点灯装置の信頼性を高める
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】図1に示す実施例の動作を説明するためのタイ
ムチャートである。
【図3】放電灯点灯装置の基本構成とその動作を説明す
るためのブロック図である。
【図4】コンバータ回路の放電起動時から放電安定時ま
での出力電圧特性を示す波形図である。
【図5】降圧型コンバータの基本回路と前記コンバータ
の出力制御手段の従来の回路例である。
【符号の説明】
1 直流電源 2 補助電源 3 コンバータ回路 4 PWM制御回路 5 周波数切替制御手段 6 コンバータの出力制御手段 7 インバータ回路 8 トリガートランス 9 トリガー回路 10 放電灯 R1 出力制御手段6の抵抗 R2 出力制御手段6の抵抗 C1 出力制御手段6のコンデンサ Q1 出力制御手段6のスイッチ素子 R10 出力制御手段6の抵抗 C10 コンデンサ C11 コンバータ回路3の入力コンデンサ Q10 コンバータ回路3の電界効果トランジスタ CR10 コンバータ回路3のスイッチングダイオード L10 コンバータ回路3の平滑回路を構成するインダ
クタンス素子 C12 コンバータ回路3の平滑回路を構成するコンデ
ンサ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流入力電源に接続され放電灯に電力を
    供給するコンバータと、 前記コンバータの出力制御手段と、を備えた放電灯点灯
    装置であって、 前記出力制御手段は、発振周波数を放電安定時よりも放
    電起動時に高くなるように設定することを特徴とする放
    電灯点灯装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の放電灯点灯装置であっ
    て、 前記発振周波数は、周波数切替制御手段によって放電安
    定時よりも放電起動時に高くなるように設定することを
    特徴とする放電灯点灯装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の放電灯点灯装置であっ
    て、 前記周波数切替制御手段は、発振周波数を制御するスイ
    ッチ素子をオン、オフ動作させる信号を出力することを
    特徴とする放電灯点灯装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の放電灯点灯装置であっ
    て、 前記発振周波数を制御するスイッチ素子は、放電起動時
    にオン動作、放電安定時にオフ動作することを特徴とす
    る放電灯点灯装置。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4記載の放電灯点灯装置
    であって、 前記放電安定時と前記放電起動時の判別手段は、補助電
    源の出力の立上りによることを特徴とする放電灯点灯装
    置。
  6. 【請求項6】 直流入力電源に接続され放電灯に電力を
    供給するコンバータと、 前記コンバータの出力制御手段と、を備えた放電灯点灯
    装置であって、 前記出力制御手段は、発振周波数を放電安定時よりもグ
    ロー放電開始からアーク成長過程に高くなるように設定
    することを特徴とする放電灯点灯装置。
JP4883995A 1995-03-08 1995-03-08 放電灯点灯装置 Pending JPH08250287A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6850015B2 (en) 2001-08-29 2005-02-01 Harison Toshiba Lighting Corp. High pressure discharge lamp starter device and an automotive headlight device
US6960886B2 (en) 2003-02-25 2005-11-01 Harison Toshiba Lighting Corp. High-pressure metal-vapor discharge lamp lighting apparatus and headlight device for automobile

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US6850015B2 (en) 2001-08-29 2005-02-01 Harison Toshiba Lighting Corp. High pressure discharge lamp starter device and an automotive headlight device
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CN100450325C (zh) * 2003-02-25 2009-01-07 哈利盛东芝照明有限公司 高压金属蒸气放电灯开灯装置及汽车用前照灯装置

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