KR20060042996A - 방전등 점등 장치 - Google Patents

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하리손 도시바 라이팅구 가부시키가이샤
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Abstract

제1 스위칭 소자 MOSFET Q1의 온·오프로 초퍼 동작시켜 승압 전압을 얻는 인덕터를 트랜스포머(112)의 2차측으로 하고, 트랜스포머(112)의 권선비에 기초하여 안정 점등 시에서의 고압 전압을 저전압 Vin의 직류 전원(111)으로부터 얻을 수 있다. 또한, 인버터 회로를 구성하는 제1, 제2 스위칭 소자 MOSFET Q1, Q2의 온 듀티를 거의 동일하게 함으로써, 램프(144)의 양단에 걸리는 전력의 타이밍을 동일하게 할 수 있으므로, 램프 수명의 향상을 도모할 수 있다.
스위칭 소자, 인덕터 회로, 트랜스포머, 램프, 직류 전원, 초퍼, 권선비

Description

방전등 점등 장치{DISCHARGE LAMP LIGHTING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 대하여 설명하기 위한 회로도.
도 2는 도 1에 도시한 실시예의 동작에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명하기 위한 회로도.
도 4는 도 3에 도시한 실시예의 동작에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 제3 실시예의 방전등 점등 장치의 구성예를 도시하는 도면.
도 6은 도 5에 도시한 본 발명의 일 실시예의 방전등 점등 장치의 각 부의 파형을 모식적으로 도시하는 도면.
도 7은 도 5에 도시한 본 발명의 일 실시예의 방전등 점등 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 제4 실시예의 방전등 점등 장치의 구성예를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 제5 실시예의 방전등 점등 장치의 구성예를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 전력 변환 회로
12 : 평활 컨덴서
13 : 인버터 회로
14 : 부하 회로
15 : 제어부
111 : 직류 전원
112 : 트랜스포머
113 : 정류용 다이오드
141 : 컨덴서
142 : 컨덴서
143 : 코일
144 : 램프
본 출원은, 2004년 3월 1일에 출원된 일본특허출원 2004-55819의 우선권의 이익, 및 2004년 6월 10일에 출원된 일본특허출원 2004-172188의 우선권의 이익을 기초로 한다. 이들 일본출원의 내용은 여기에 인용되어 본 출원에 일체화된다(incorporated).
본 발명은 저전압의 직류 전압으로 점등 가능한 방전등 점등 장치에 관한 것 이다.
종래의 방전등용의 전원 장치는, 예를 들면 일본특허공개공보 특개2001-128461 공보의 제7∼8페이지, 도 1∼3에 개시되어 있는 바와 같이, 방전등을 점등시키기 위한 브릿지 회로와 초퍼 회로를 구성하는 스위칭 소자를 공용하고 있다.
그러나, 상기 개시 기술은, 배터리 등의 저전압의 직류 전원을 이용한 경우, 램프의 안정 점등 기간에 램프 점등을 위한 전압을 얻기 위해서는 초퍼용의 스위칭 소자의 온·오프의 듀티비를 변경시킬 필요가 있어 램프 전극의 소모에 차가 생겨, 램프 수명의 저하를 초래한다고 하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적의 하나는, 전원이 저전압 직류 전원인 경우에서도, 충분한 시동 전압이 얻어져, 램프의 수명을 길게 할 수 있는 방전등 점등 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 제1 스위칭 소자 MOSFET Q1의 온·오프로 초퍼 동작시켜 승압 전압을 얻는 인덕터를 트랜스포머(112)의 2차측으로 하고, 트랜스포머(112)의 권선비에 기초하여 안정 점등 시에서의 고압 전압을 저전압 Vin의 직류 전원(111)으로부터 얻을 수 있다. 또한, 인버터 회로를 구성하는 제1, 제2 스위칭 소자 MOSFET Q1, Q2의 온 듀티를 거의 동일하게 함으로써, 램프(144)의 양단에 걸리는 전력의 타이밍을 동일하게 할 수 있으므로, 램프 수명의 향상을 도모할 수 있다.
<실시예>
이하, 본 발명의 실시예의 방전등 점등 장치에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
[제1 실시예]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하기 위한 회로도이다. 참조 부호 11은 전력 변환 회로로서, 직류 전원(111), 트랜스포머(112), 정류용 다이오드(113), 제1 스위칭 소자로 되는 MOS형의 전계 효과 트랜지스터(이하, MOSFET라고 함) Q1으로 구성된다. 부극이 접지된 직류 전원(111)의 정극은 트랜스포머(112)의 1차측 코일의 일단에 접속되고, 1차측 코일의 타단은 MOSFET Q1을 통하여 접지된다. 트랜스포머(112)의 2차측 코일의 일단은 접지되고, 타단은 도시한 극성에 접속되어 정류용 다이오드(113), 평활 컨덴서(12)를 통하여 접지된다.
이 전력 변환 회로(11)는, 직류 전원(111)으로부터 공급되는 직류 전력 Vin을, MOSFET Q1의 온·오프 동작에 의해, 트랜스포머(112)의 권수비에 따라, 초퍼 승압된 전압을, 평활 컨덴서(12)에 공급하는 기능을 구비한다.
참조 부호 13은 인버터 회로로서, 제1 스위칭 소자 MOSFET Q1과 제2 스위칭 소자 MOSFET Q2로 구성된다. 제2 스위칭 소자 MOSFET Q2의 드레인은 전력 변환 회로(11)의 정류용 다이오드(113)와 평활용 컨덴서(12)의 접속점에, 소스는 제1 스위칭 소자 MOSFET Q1의 드레인에 각각 접속된다. MOSFET Q1은 전력 변환 회로(11)와 겸용되고, 제1 스위칭 소자 MOSFET Q1, 제2 스위칭 소자 MOSFET Q2는 제어부(15)로부터 출력되는 제어 신호에 의해 제어된다.
참조 부호 14는 부하 회로로서, 직류 컷트용의 컨덴서(141), 컨덴서(142)와 코일(143)의 공진 회로, 열음극이나 냉음극 방전등이나 메탈할로겐 등의 램프(144)로 구성된다. 컨덴서(141)의 일단은 트랜스포머(112)의 타단에 접속되고, 컨덴서(141)의 타단은 코일(143)을 통하여 컨덴서(142)가 병렬 접속된 램프(144)의 일단에 접속된다. 이 램프(144)의 타단은 접지된다.
또한, 부하 회로(14)는 컨덴서(142), 인덕터(13)로 이루어지는 공진 회로를 포함하고, 특히, 도시하는 바와 같이, 인버터 회로(13)가 하프 브릿지 회로인 경우에는 직류 컷트용의 컨덴서(141)도 포함한다.
다음으로, 도 1에 도시하는 방전등 점등 장치의 동작에 대하여 도 2의 파형과 함께 설명한다. 우선, 전력 변환 회로(11)에 대하여 설명한다.
제어부(15)로부터 MOSFET Q1을 온하는 하이 레벨의 제어 신호가 공급되면, 직류 전원(111)의 직류 전압 Vin이 트랜스포머(112)의 1차측에 인가되고, MOSFET Q1→직류 전원(111)의 경로로 전류 Ip가 흐른다. 이 때, 트랜스포머(112)의 2차측에 권선비에 따른 전압이 발생하지만, 정류용 다이오드(113)의 작용에 의해 트랜스포머(112)의 2차측에 전류는 흐르지 않는다. 즉, 트랜스포머(112) 내에 에너지가 축적되게 된다.
다음으로, 제어부(15)로부터 MOSFET Q1을 오프하는 로우 레벨의 제어 신호가 공급되면, 제어부(15)로부터 MOSFET Q2를 온하는 하이 레벨의 제어 신호가 공급될 때까지의 동안, MOSFET Q1, Q2가 모두 오프로 되는 기간이 발생한다. 이 때, 트랜스포머(112)의 2차측→다이오드(113)→평활 컨덴서(12)→트랜스포머(112)의 2차측 의 순서로 전류 Is가 흘러, 트랜스포머(112)에 축적된 에너지가 평활 컨덴서(12)에 공급되어 전하 Vdc가 축적된다. 전력 변환 회로(11)는 소위 플라이백 컨버터로서 동작하게 된다.
계속해서, 인버터 회로(13)에 대하여 설명한다.
MOSFET Q2가 온되고, 평활 컨덴서(12)→부하 회로(14)→평활 컨덴서(12)의 순서로 전류가 흘러, 램프(144)에 전력이 공급된다. 또한, 제1, 제2 스위칭 소자 MOSFET Q1, Q2가, 각각 오프 기간에 방출할 수 없었던 트랜스포머(112)의 잔류 에너지는, 이 기간 중에, 부하 회로(14)에 공급되고, 여기서 소비된다.
다음으로, 제2 스위칭 소자 MOSFET Q2가 오프되고, 다시 제1 스위칭 소자 MOSFET Q1이 온되면, 부하 회로(14)의 회생 전류에 의해, 부하 회로(14)→MOSFET Q1→부하 회로(14)의 순서로 전류가 흐른다. 이것을 반복함으로써, 부하 회로(14)의 램프(144)에 교류 전력 VL이 생성되고, 이 교류 전력 VL로 램프(144)를 점등시킨다.
본 실시예에서는, 초퍼 승압용의 인덕터를 트랜스포머로 함으로써, 트랜스포머의 권선비에 의한 승압 전압을 얻을 수 있다. 따라서, MOSFET Q1, Q2의 온 듀티가 거의 동일하더라도 높은 전압을 얻을 수 있다. 또한, 거의 동일한 온 듀티의 전압이 램프 전극에 공급되므로, 램프 수명의 향상에도 기여한다.
부하 회로(14)의, 램프(144)에 직렬로 접속된 컨덴서(141)는 없어도 된다. 그러나, 이 컨덴서를 설치함으로써, 직류를 차단하여, 램프(144)에 가해지는 파형을, 정부 대칭 파형으로 할 수 있어, 램프의 수명을 더욱 연장시킬 수 있다.
[제2 실시예]
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명하기 위한 회로 구성도이다. 또한, 상술한 제1 실시예와 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명한다. 본 실시예는 인버터 회로를 풀 브릿지의 회로 구성으로 한 경우이다.
즉, 인버터 회로(13)는 4개의 스위칭 소자 MOSFET Q3∼Q6로 구성된다. 제4 스위칭 소자 MOSFET Q4, 제5 스위칭 소자 MOSFET Q5의 드레인끼리 접속하고, 제5 스위칭 소자 MOSFET Q5의 소스와 제6 스위칭 소자 MOSFET Q6의 드레인을 접속하며, 제6 스위칭 소자 MOSFET Q6, 제3 스위칭 소자 MOSFET Q3의 소스끼리 접속한다.
부하 회로(14)는 직류 컷트용의 컨덴서(141)와 램프(144)로 구성된다. 램프(144)에 접속된 컨덴서(141)의 타단은 제4 스위칭 소자 MOSFET Q4의 소스와 제3 스위칭 소자 MOSFET Q3의 드레인의 접속점에 접속된다. 램프(144)의 타단은 제5 스위칭 소자 MOSFET Q5의 소스와 제6 스위칭 소자 MOSFET Q6의 드레인의 접속점에 접속된다.
다음으로, 도 4에 도시하는 파형도와 함께, 도 3에 도시한 방전등 점등 장치의 동작에 대하여 설명한다.
제어부(15)로부터, 제3 스위칭 소자 MOSFET Q3, 제5 스위칭 소자 MOSFET Q5를 온하는 하이 레벨의 제어 신호가 공급되면, 직류 전원(111)의 직류 전압 Vin이 트랜스포머(112)의 1차측에 인가되고, MOSFET Q3, Q5→직류 전원(111)의 경로로 전류 IP가 흐른다. 이 때, 트랜스포머(112)의 2차측에 권선비에 따른 전압이 발생하지만, 정류용 다이오드(113)의 작용에 의해 트랜스포머(112)의 2차측에 전류는 흐 르지 않는다. 즉, 트랜스포머(112) 내에 에너지가 축적되게 된다.
다음으로, 제어부(15)로부터 제3 스위칭 소자 MOSFET Q3, 제5 스위칭 소자 MOSFET Q5를 오프하는 로우 레벨의 제어 신호가 공급되면, 제어부(15)로부터 제4 스위칭 소자 MOSFET Q4, 제6 스위칭 소자 MOSFET Q6를 온하는 하이 레벨의 제어 신호가 공급될 때까지의 동안, 제3 스위칭 소자 MOSFET Q3, 제4 스위칭 소자 MOSFET Q4가 모두 오프로 되는 기간이 발생한다.
이 때, 트랜스포머(112)의 2차측→다이오드(113)→평활 컨덴서(12)→트랜스포머(112)의 2차측의 순서로 전류 Is가 흘러, 트랜스포머(112)에 축적된 에너지가 평활 컨덴서(12)에 공급되어, 이 컨덴서에 전하 Vdc가 축적된다. 전력 변환 회로(11)는 소위 플라이백 컨버터로서 동작하게 된다.
계속해서, 인버터 회로(131)에 대하여 설명한다.
제4 스위칭 소자 MOSFET Q4, 제6 스위칭 소자 MOSFET Q6가 온되고, 평활 컨덴서(12)→MOSFET Q4→램프(144)→MOSFET Q6→평활 컨덴서(12)의 순서로 전류가 흘러, 램프(144)에 전력이 공급된다. 또한, 제3 스위칭 소자 MOSFET Q3, 제4 스위칭 소자 MOSFET Q4가 양쪽 모두 오프 기간에 방출할 수 없었던 트랜스포머(112)의 잔류 에너지는 이 기간 중에 부하 회로(14)에 공급되고, 여기서 소비된다.
다음으로, 제4 스위칭 소자 MOSFET Q4, 제6 스위칭 소자 MOSFET Q6가 오프되고, 다시 제3 스위칭 소자 MOSFET Q3, 제5 스위칭 소자 MOSFET Q5가 온되면, 부하 회로(14)의 회생 전류에 의해, 부하 회로(14)→MOSFET Q3→부하 회로(14)의 순서로 전류가 흐른다. 이것을 반복함으로써, 부하 회로(14)의 램프(144)에 교류 전력 VL 이 생성되고, 이 교류 전력 VL로 램프(144)를 점등시킨다.
이와 같이, 인버터 회로가 풀 브릿지의 구성인 경우이더라도, 상술한 실시예와 마찬가지의 효과를 발휘하는 것이 가능하게 된다. 또한, 컨덴서(141)는 없어도 된다. 그러나, 이 컨덴서(141)를 접속하면, 점등 파형이 상하에서 언밸런스로 되는 것이 방지된다. 언밸런스가 있으면 한쪽 전극이 집중되어 램프 수명이 짧게 되지만, 이 컨덴서(141)를 설치함으로써, 램프 수명을 길게 할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 실시예에서 교류 전력 VL은 구형파로 하였지만, 램프(144)의 종류에 따라 정현파가 바람직한 경우에는 제4 스위칭 소자 MOSFET Q4의 소스와 제3 스위칭 소자 MOSFET Q3의 드레인의 접속점과 컨덴서(141)의 한쪽과의 사이에 코일을, 램프(144)와 병렬로 컨덴서를 접속함으로써, 램프(144)를 정현파 구동시키는 것도 가능하다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 제3 및 제4 스위칭 소자는 MOSFET에 한정되지 않고, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등을 이용하여도 아무런 지장이 없다. 또한, 인버터 회로(13)는 평활 컨덴서(12)로부터 공급되는 직류 전력을, 제3 스위칭 소자 MOSFET Q3, 제4 스위칭 소자 MOSFET Q4가 교대로 온·오프함으로써 교류 전력으로 변환하여, 후단의 부하 회로(14)에 공급하는 기능을 갖고, 적어도 한쪽 스위치를 전력 변환 회로(11)와 공유하는 것이면 된다.
또한, 시동 시에 고전압을 요하는 램프(144)를 점등하는 경우, 필요에 따라, 이그나이터를 접속할 수 있다. 이 때, 전력 변환 회로(11)의 트랜스포머(112)에 권선을 추가하여, 이그나이터에의 전력 공급원으로 하여도 된다.
[제3 실시예]
도 5에 본 발명의 제3 실시예의 방전등 점등 장치의 회로 구성도를 도시한다. 이 방전등 점등 장치는, 전력 변환 회로(51)와, 평활 컨덴서(52)와, 전력 변환 회로(51)와 일부의 부품을 공통으로 하는 인버터 회로(53)와, 램프를 점등시키는 부하 회로(54)와, 후술하는 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7 및 제8 스위칭 소자 Q8을 고주파에서 상호 온·오프 제어하는 고주파 구동 회로(55)와, 후술하는 제9 스위칭 소자 MOSFET Q9 및 제10 스위칭 소자 Q10을 저주파에서 상호 온·오프 제어하는 저주파 구동 회로(56)로 이루어진다.
고주파 구동 회로(55)의 제어 신호의 주파수는 예를 들면 45㎑이고, 저주파 구동 회로(56)의 제어 신호의 주파수는 예를 들면 100㎐ 내지 500㎐이다.
전력 변환 회로(51)는, 직류 전원(511)과, 이 직류 전원(511)의 출력 전력이 그 1차측에 공급되는 트랜스포머(512)와, 이 트랜스포머(512)의 2차측에 접속되어 유기되는 교류 전력을 정류하는 정류용 다이오드(513)와, 상기 직류 전원(511) 및 트랜스포머(512)에 접속되어 제7 스위칭 소자로 되는 MOSFET Q7으로 구성된다. 직류 전원(511)은 예를 들면 12V이다.
부극이 접지된 직류 전원(511)의 정극은 트랜스포머(512)의 1차측 코일의 일단에 접속되고, 1차측 코일의 타단은 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7을 통하여 접지된다. 트랜스포머(512)의 2차측 코일의 일단은 접지되고, 타단은 정류용 다이오드(513)의 애노드 단자에 접속되며, 그 캐소드 단자는 평활 컨덴서(52)의 일단에 접 속되고, 평활 컨덴서(52)의 타단은 접지되어 있다.
전력 변환 회로(51)는 직류 전원(511)으로부터 공급되는 직류 전력을, 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7의 온·오프 동작에 의해, 트랜스포머(512)의 권수비에 따라 초퍼 승압된 전압을, 평활 컨덴서(52)에 공급하는 기능을 구비한다.
인버터 회로(53)는, 상술한 제1 스위칭 소자 MOSFET Q1과, 각각 제8, 제9, 제10 스위칭 소자인 MOSFET Q8, MOSFET Q9, MOSFET Q10으로 이루어져 있다.
제7 스위칭 소자 MOSFET Q7은 제8 스위칭 소자 MOSFET Q8과 직렬 접속되고, 제9 스위칭 소자 MOSFET Q9은 제10 스위칭 소자 MOSFET Q10과 직렬 접속되어 있다. 즉, 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7의 드레인은 제8 스위칭 소자 MOSFET Q8의 소스에 접속되고, 제10 스위칭 소자 MOSFET Q10의 드레인은 제9 스위칭 소자 MOSFET Q9의 소스에 접속된다.
제8 스위칭 소자 MOSFET Q8의 드레인은 전력 변환 회로(51)의 정류용 다이오드(513)의 캐소드와 평활 컨덴서(52)의 접속점에 접속되어 있고, 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7의 소스는 접지된다. 제9 스위칭 소자 MOSFET Q9의 소스는 제10 스위칭 소자 MOSFET Q10의 드레인에 접속되고, 제9 스위칭 소자 MOSFET Q9의 드레인은 제8 스위칭 소자 MOSFET Q8의 드레인에 접속되며, 제10 스위칭 소자 MOSFET Q10의 소스는 접지된다.
제7 스위칭 소자 MOSFET Q7의 드레인과 제8 스위칭 소자 MOSFET Q8의 소스의 접속점, 및 제10 스위칭 소자 MOSFET Q10의 드레인과 제9 스위칭 소자 MOSFET Q9의 소스의 접속점 사이에는 부하 회로(54)가 접속된다. 부하 회로(54)는 열음극이나 냉음극 방전등이나 메탈할로겐 등의 램프와 코일의 공진 회로 등으로 구성된다.
다음으로, 도 6에 도시한 파형도와 도 7a∼도 7d에 도시한 전류의 흐름을 설명하는 도면에 의해, 상기 방전등 점등 장치의 동작을 설명한다.
고주파 구동 회로(55)는 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7을 온으로 한다. 그러면, 고주파 구동 회로(55)로부터 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7을 온으로 하는 하이 레벨의 제어 신호가 공급되면, 직류 전원(511)의 직류 전압 Vin이 트랜스포머(512)의 1차측에 인가되고, MOSFET Q7→직류 전원(511)의 경로로 전류 Ip가 흐른다. 이 때, 트랜스포머(512)의 2차측 코일에 권선비에 따른 전압이 발생하지만, 정류용 다이오드(513)의 작용에 의해, 트랜스포머(512)의 2차측에 전류는 흐르지 않아, 트랜스포머(512) 내에 에너지가 축적되게 된다.
제7 스위칭 소자 MOSFET Q7, 제9 스위칭 소자 Q9도 오프로 되면, 이 에너지는 평활 컨덴서(52)에 공급되어 전하 Vdc가 축적된다. 즉, 전력 변환 회로(51)는 소위 플라이백 컨버터로서 동작하게 된다.
계속해서, 인버터 회로(53)에 대하여 설명한다. 저주파 구동 회로(56)로부터 하이 레벨의 제어 신호가 제9 스위칭 소자 MOSFET Q9에 공급되고, 이것이 온으로 되면, 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7은 온으로 되어 있으므로, 평활 컨덴서(52)에 축적된 에너지는 도 7a에 도시하는 바와 같이 부하 회로(54)를 통하는 전류로 되어 흐른다.
다음으로, 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7, 제8 스위칭 소자 Q8은 고주파 구동 회로(55)에 의해 상호 온·오프 제어되기 때문에, 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7이 오 프 상태로 되어, 아직 제8 스위칭 소자 MOSFET Q8이 온으로 되어 있지 않은 기간이 존재한다. 이 상태에서는 도 7b에 도시하는 바와 같이 전류는 흐르지 않는다.
다음으로, 제8 스위칭 소자 MOSFET Q8이 온되면, 도 7c에 도시하는 바와 같이, 평활 컨덴서(52)→MOSFET Q8→부하 회로(54)의 순서로 전류가 흘러, 부하 회로(54)에 전력이 공급된다. 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7, 제8 스위칭 소자 MOSFET Q8의 양자가 오프로 되어 방출할 수 없었던 트랜스포머(512)의 잔류 에너지는 이 기간 중에 부하 회로(54)에 공급되고, 여기서 소비된다.
제7 스위칭 소자 MOSFET Q7, 제8 스위칭 소자 MOSFET Q8은 제9 스위칭 소자 MOSFET Q9, 제10 스위칭 소자 MOSFET Q10에 비해 고속으로 온·오프 제어되므로, 도 7b에 도시하는 상태로부터, 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7, 제8 스위칭 소자 MOSFE 정 Q8도 오프 상태를 거쳐 도 7a에 도시하는 바와 같이 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7가 오프, 제8 스위칭 소자 MOSFET Q8이 온 상태로 된다.
이 때, 부하 회로(54)에는 도 7b에 도시하는 전류의 방향과는 반대 방향의 전류가 흐른다.
이와 같이 도 7a, 도 7b의 상태를 몇번 반복한 후, 제9 스위칭 소자 MOSFET Q9이 오프 상태로 되고, 제10 스위칭 소자 MOSFET Q10이 온으로 되어도, 제8 스위칭 소자 MOSFET Q8이 온으로 되면, 도 7c에 도시하는 바와 같이, 평활 컨덴서(52)→ MOSFET Q8→부하 회로(54)→MOSFET Q10의 순서로 전류가 흐른다.
또한, 제8 스위칭 소자 MOSFET Q8이 온으로 되어도, 제9 스위칭 소자 MOSFET Q9, 제10 스위칭 소자 Q10이 오프로 되면, 당연히 전류는 흐르지 않는다.
이와 같이 하여 파형도를 도시하는 도 6에서 각 스위칭 소자 Q7, Q8, Q9, Q10, 전압 VL, 전류 Ip, 전류 Is, 전압 Vdc로 나타내는 바와 같이, 예를 들면 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7의 온의 타이밍으로 대하여, 직류 전압 Vin에 의해 전류 IP가 흘러, 트랜스포머(512)의 2차측의 전류는 Is로 되고, 평활 컨덴서(52)의 전압은 Vdc로 되어, 부하 회로(54)에는 전압 VL이 인가되게 된다.
본 발명의 본 제3 실시예에 따르면, 직류 변환 회로에 의해, 직류 전압의 전력을 일단, 평활 컨덴서에 축적하여 승압하고, 이것을 인버터 회로에 의해 교류로 변환하여, 램프를 포함하는 부하 회로에 인가하고 있다. 그리고, 인버터 회로를 구성하는 2쌍의 MOSFET 중 한쪽을 고주파에서 온·오프 구동 제어하고, 다른 쪽을 저주파에서 온·오프 구동 제어한다.
이에 의해, 방전등을 점등시키기 위한 브릿지 회로와, 저전압이어도 충분한 시동 전압을 얻기 위한 초퍼 회로를 일체화함으로써, 특별한 초퍼 회로를 구비하지 않아, 간단한 구성으로 단시간에 방전등을 점등 가능한 방전등 점등 장치가 얻어지는 이점이 있다.
[제4 실시예]
그런데, 상기 도 5에 도시한 실시예에서는, 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7의 드레인과 제8 스위칭 소자 MOSFET Q8의 소스의 접속점 및 제10 스위칭 소자 MOSFET Q10의 드레인과 제9 스위칭 소자 MOSFET Q9의 소스의 접속점에는, 직접, 부하 회로가 접속되어 있었다.
그러나, 도 8에 도시하는 바와 같이 부하 회로(84)와 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7의 드레인과 제8 스위칭 소자 MOSFET Q8의 소스의 접속점 사이에, 부하 회로(84)와 직렬로 컨덴서(87)를 접속하도록 하는 것도 가능하다. 도 8에서 각 참조 부호 811∼86은 도 5에서의 각 참조 부호 511∼56에 대응한다.
컨덴서(87)를 접속하면, 점등 파형이 상하에서 언밸런스로 되는 것이 방지된다. 언밸런스가 있으면 한쪽 전극이 집중되어 램프 수명이 짧게 되지만, 이 컨덴서(87)를 설치함으로써, 램프 수명을 길게 할 수 있는 이점이 있다.
[제5 실시예]
또한, 도 5에 도시한 실시예에서는, 트랜스포머(512)의 1차측 코일은 제7 스위칭 소자 MOSFET Q7에 접속되어 있고, 이것이 초퍼 회로의 기능을 갖고 있었다. 그러나, 도 9에 도시하는 바와 같이, 제8 스위칭 소자 MOSFET Q8을 트랜스포머(912)의 1차측 코일에 접속하고, 이에 의해 초퍼 회로의 기능을 갖게 하도록 하는 것도 가능하다. 도 9에서 각 참조 부호 911∼96은 도 5에서의 각 참조 부호 511∼56에 대응한다.
이 경우에도, 부하 회로(94)는, 램프와 직렬로, 직류를 차단하기 위한 컨덴서를 설치하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 실시예에서는 모두, 인버터 회로에서 MOS형 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)를 이용한 예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명에서는 MOSFET에 한정되지 않고, IGBT 등, 일반적으로는 스위칭 소자를 이용하면 된다.
본 발명에 따르면, 전원이 저전압 직류 전원인 경우에서도, 충분한 시동 전 압이 얻어져, 램프의 수명을 길게 할 수 있는 방전등 점등 장치가 제공된다.

Claims (12)

  1. 방전등 점등 장치에 있어서,
    직류 전원과,
    제1 스위칭 소자의 온·오프 동작에 기초하여, 1차측에 공급되는 상기 직류 전원의 전압을 트랜스포머의 권수비에 따라 승압한 전압을 2차측에 출력하고, 상기 승압 전압을 정류하는 전력 변환 회로와,
    상기 전력 변환 회로의 출력을 평활하는 컨덴서와,
    상기 제1 스위칭 소자 및 상기 전력 변환 회로의 출력에 배치한 제2 스위칭 소자를 갖고, 상기 제1 및 제2 스위칭 소자로 교대로 온·오프 제어함으로써, 상기 평활 컨덴서로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터 회로와,
    상기 인버터 회로의 출력에 공진시켜 램프를 점등시키는 부하 회로
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전등 점등 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하 회로는, 상기 램프와 직렬로 접속된 컨덴서를 갖는 것을 특징으로 하는 방전등 점등 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스위칭 소자는 MOS형 전계 효과 트랜지스터로 구성되어 이 루어지는 것을 특징으로 하는 방전등 점등 장치.
  4. 방전등 점등 장치에 있어서,
    직류 전원과,
    제3 스위칭 소자의 온·오프 동작에 기초하여, 1차측에 공급되는 상기 직류 전원의 전압을 트랜스포머의 권수비에 따라 승압한 전압을 2차측에 출력하고, 상기 승압 전압을 정류하는 전력 변환 회로와,
    상기 전력 변환 회로의 출력을 평활하는 콘덴서와,
    상기 제3 스위칭 소자에 직렬로 접속된 제4 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자와 병렬로 접속되고, 각각은 직렬로 접속된 제5, 제6 스위칭 소자를 갖고, 상기 제3 및 제5 스위칭 소자와 상기 제4 및 제6 스위칭 소자로 교대로 온·오프 제어함으로써, 상기 평활 컨덴서로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터 회로와,
    상기 제4, 제3 스위칭 소자의 접속점 및 제5, 제6 스위칭 소자의 접속점 사이에 접속되고, 상기 인버터 회로의 출력에 공진시켜 램프를 점등시키는 부하 회로
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전등 점등 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 부하 회로는, 상기 램프와 직렬로 접속된 컨덴서를 갖는 것을 특징으로 하는 방전등 점등 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 내지 제6 스위칭 소자는 MOS형 전계 효과 트랜지스터로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전등 점등 장치.
  7. 방전등 점등 장치에 있어서,
    직렬 접속되고, 고주파에서 교대로 온·오프 제어되는 제7, 제8 스위칭 소자와,
    상기 직렬 접속된 제7, 제8 스위칭 소자와 병렬로 접속되고, 상기 제7, 제8 스위칭 소자가 제어되는 주파수보다 낮은 주파수에서 교대로 온·오프 제어되며, 직렬 접속된 제9, 제10 스위칭 소자와,
    상기 제9, 제10 스위칭 소자의 접속점 및 상기 제7, 제8 스위칭 소자의 접속점 사이에 접속되고, 적어도 램프를 포함하는 부하 회로와,
    직류 전원과,
    상기 직류 전원의 전압이 1차측에 공급되고, 상기 제7 스위칭 소자의 온·오프 동작에 기초하여 트랜스포머의 권수비에 따라 승압한 전압을 2차측에 출력하며, 상기 승압 전압을 정류하는 전력 변환 회로와,
    상기 전력 변환 회로의 출력을 평활하는 평활 컨덴서와,
    상기 평활 컨덴서로부터 공급되는 전력을 상기 직렬 접속된 제7, 제8 스위칭 소자 및 상기 직렬 접속된 제9, 제10 스위칭 소자에 공급하는 전력 공급 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 방전등 점등 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 부하 회로는, 상기 램프에 직렬로 접속된 컨덴서를 갖는 것을 특징으로 하는 방전등 점등 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제7 내지 제10 스위칭 소자는 MOS형 전계 효과 트랜지스터로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전등 점등 장치.
  10. 방전등 점등 장치에 있어서,
    직렬 접속되고, 고주파에서 교대로 온·오프 제어되는 제7, 제8 스위칭 소자와,
    상기 직렬 접속된 제7, 제8 스위칭 소자와 병렬로 접속되고, 상기 제7, 제8 스위칭 소자가 제어되는 주파수보다 낮은 주파수에서 교대로 온·오프 제어되며, 직렬 접속된 제9, 제10 스위칭 소자와,
    상기 제9, 제10 스위칭 소자의 접속점 및 상기 제7, 제8 스위칭 소자의 접속점 사이에 접속되고, 적어도 램프를 포함하는 부하 회로와,
    직류 전원과,
    상기 직류 전원의 전압이 1차측에 공급되고, 상기 제8 스위칭 소자의 온·오 프 동작에 기초하여 트랜스포머의 권수비에 따라 승압한 전압을 2차측에 출력하며, 상기 승압 전압을 정류하는 전력 변환 회로와,
    상기 전력 변환 회로의 출력을 평활하는 평활 컨덴서와,
    상기 평활 컨덴서로부터 공급되는 전력을 상기 직렬 접속된 제7, 제8 스위칭 소자 및 상기 직렬 접속된 제9, 제10 스위칭 소자에 공급하는 전력 공급 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 방전등 점등 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 부하 회로는, 상기 램프에 직렬로 접속된 컨덴서를 갖는 것을 특징으로 하는 방전등 점등 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제7 내지 제10 스위칭 소자는 MOS형 전계 효과 트랜지스터로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전등 점등 장치.
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