KR20060050217A - 방전등 점등 장치 - Google Patents

Abstract

방전등 점등 장치에 있어서 발광관의 복사 노이즈를 억제하면서 광출력에 따른 최적의 상승 특성을 실현시킨다.

수은을 포함하지 않거나 또는 수은량이 적은 방전등이 안정된 점등 상태에 도달할 때까지의 과도 전력 제어에 있어서, 램프 전압에 따른 그 초기값로부터의 변화량(△VL)을 검출한다. 그리고, 상기 변화량(△VL)이 미리 결정된 임계값 이상이 된 시점으로부터 과도기에서의 방전등으로의 투입 전력의 시간 변화율을 △VL의 상승 또는 시간 경과에 따라 변화시키기 위해서 제2 제어부(12)를 설치하였다.

Description

방전등 점등 장치{DISCHARGE LAMP LIGHTING DEVICE}

도 1은 본 발명에 따른 기본 구성예를 도시하는 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 전력 제어부의 구성예의 설명도이다.

도 3은 본 발명에 따른 전압차 검출 수단의 구성예를 도시하는 도면이다.

도 4는 제2 제어부의 기본 구성예를 도시하는 도면이다.

도 5는 제2 제어부의 회로 구성예의 요부를 도시하는 회로도이다.

도 6은 본 발명을 적용한 경우에 있어서 방전등의 콜드 스타트 시의 제어에 대해 설명하기 위한 그래프이다.

도 7은 제2 제어부의 다른 형태에 대해 기본 구성예를 도시하는 도면이다.

도 8은 종래의 구성에 있어서, 방전등의 콜드 스타트 시의 제어에 대해 설명하기 위한 그래프이다.

도 9는 종래의 문제점에 대해서 설명하기 위한 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 방전등 점등 장치

6 : 방전등

9, 10 : 전압차 검출 수단

11, 12, 13 : 전력 제어 수단

22, 24 : 저항

23 : 콘덴서

본 발명은 수은을 포함하지 않거나 또는 수은량이 적은 방전등의 과도 전력 제어에 있어서 광출력 변동의 억제와 복사 노이즈의 억제를 양립시키기 위한 기술에 관한 것이다.

자동차용 조명 등에 방전등을 이용하는 경우에 방전등의 점등 개시 후에 광속을 신속하게 상승시킬 필요가 있고, 점등 직후에는 정상 점등 시의 투입 전력보다도 큰 전력을 공급하며, 시간 경과에 따라 투입 전력을 저감시키도록 과도 전력 제어가 행해진다.

방전등에는 미량의 수은이 봉입된 타입과, 환경 대책을 배려한 수은을 포함하지 않는 타입(소위, 수은 프리)이 알려져 있고, 후자의 경우에는 점등 초기에서의 램프 전압의 불균형이나 점등 시에서의 광속의 상승 특성의 불균형 등을 배려하여 과도 전력 제어를 행는 것이 필요하게 된다.

예를 들면, 방전등의 점등 직후의 램프 전압(또는 상기 램프 전압에 상당하는 신호 전압)을 검출하고, 이것을 초기값으로서 기억하는 동시에 상기 초기값을 기준으로 하는 램프 전압의 변화량(전압차)을 산출하고, 상기 변화량에 근거하여 방전등으로의 공급 전력을 제어하는 구성이 알려져 있다(일본 특허공개공보 제 2003-338390로 참조).

수은이 든 방전등에서는 점등 개시로부터 정상 점등에 도달할 때까지의 사이에, 램프 전압의 변화량이 크고 또한 램프 전압과 광출력의 상관성이 높기 때문에 램프 전압을 검출하여 투입 전력을 제어하는 방법이 채용된다. 이에 대해서 수은을 포함하지 않는 방전등에서는 점등 개시로부터 정상 점등에 도달할 때까지의 램프 전압의 변화량이 작기 때문에, 램프 전압과 광출력의 상관을 취하기 어렵고, 수은이 든 방전등에 관한 과도 전력 제어 방법과는 상이한 제어 방법이 필요하게 되며, 예를 들면, 정격 전력 35W의 방전등의 경우, 하기에 나타내는 방법을 들 수 있다.

(1) 점등 개시 시에 75W의 일정 전력을 투입한다.

(2) 점등 직후의 램프 전압(초기값)을 기준으로 한 램프 전압의 변화량을 「△VL」이라 기재할 때에, △VL의 값이 어느 임계값(이것을 「△VL1」이라 기재함)에 도달한 경우에는 △VL에 따라 결정되는 투입 전력으로 저감시킨다.

(3) △VL의 값이 더욱 상승하여 어느 임계값(이것을 「△VL2」라 기재함)에 도달한 경우에는 타이머 제어를 개시하고, 시간 경과에 따라 투입 전력을 저감시켜 35W로 수속시킨다. 한편, 타이머 제어에 대해서는 콘덴서와 저항을 이용한 적분 회로를 이용하여 콘덴서의 전압 상승에 따라 투입 전력을 저감시키는 구성이 알려져 있다.

도 8은 방전등을 그 발광관이 식은 상태에서 점등을 개시하는 경우(소위 「콜드 스타트」)에 있어서, 방전등으로의 투입 전력「Pw」, 램프 전압「VL」, 타이머 제어용 콘덴서의 단자 전압 「Vc」에 대해 시간적 변화를 예시한 그래프이다. 한편, 도면 중에 나타내는 시각(t1, t2, t3, t4) 및 기간(Tn)의 의미는 하기와 같다.

·t1=△VL이 △VL1에 도달한 시점

·t2=△VL이 △VL2에 도달한 시점

·t3=노이즈 발생의 개시 시점

·t4=노이즈 발생의 종료 시점

·Tn=노이즈 발생 기간(t3~t4)

본 예에서는 램프 전압의 초기값이 25V로 되고, 시간 경과에 따라 △VL이 상승하여 t1의 시점에 도달하기까지의 사이에는 방전등으로의 투입 전력이 75W로 된다. 그리고, t1에 도달한 후에는 △VL값에 따라서 방전등으로의 투입 전력이 저감되어 가고, t2의 시점에 도달하면 타이머 제어가 개시된다. 즉, 타이머 제어용 콘덴서의 충전이 개시되어 Vc가 점차 상승해 나간다. 방전등으로의 투입 전력이 Vc의 상승 커브와 역상의 관계를 갖고 저감되어 가서, 최종적으로 35W에 수렴된다(본 예에서는 램프 전압의 포화값이 45V가 됨).

t3을 기점으로 하는 노이즈 발생 기간(Tn)(예를 들면, 점등 개시 후 10초 내지 20초)에서는 방전등 상태가 불안정해지고 상기 기간에서의 전자 노이즈의 복사가 문제가 된다.

종래의 회로 구성에서는 광출력의 상승 특성을 양호하게 하고, 또한 전자 노이즈의 영향을 억제하는 것의 곤란성이 문제가 된다.

수은이 든 방전등에 있어서 수은이 가지는 작용의 하나로는, 발광관이 식은 상태에서도 발광할 수 있도록 발광관의 온도 상승을 촉진하는 것을 들 수 있다. 즉, 수은을 포함하지 않는 방전등에서는 수은의 작용에 의지할 수 없기 때문에, 방전등으로의 과도 투입 전력을 늘림으로써 발광관 온도를 상승시키는 것이 필요해진다. 이 때문에, 수은을 포함하지 않는 방전등에서는 발광관의 전극을 크게 함으로써 과대한 전력 투입에 견딜 수 있도록 설계된다.

따라서, 수은을 포함하지 않는 방전등의 과도 전력 제어에서는, 수은이 든 방전등에 비해 점등 개시 시부터 방전이 안정되기까지에 시간이 오래 걸리고, 그 사이에 발생하는 전자 노이즈가 라디오 노이즈인 경우에, 라디오나 텔레비전 등의 각종 전자 기기에 악영향을 미칠 우려가 있다.

상기 노이즈 발생 기간(Tn)에서의 전자 노이즈의 발생을 억제하는 방법으로서는, 상기 노이즈 발생 기간에 있어서 방전등에 대해서 보다 많은 투입 전력을 공급하면 된다는 것이 실험적으로 판명되고 있지만, 노이즈 억제가 가능한 정도로 방전등으로의 투입 전력을 증가시킨 경우에는, 광출력의 상승 특성에 있어서 큰 오버 슈트가 발생하고, 혹은 발광관의 열화를 앞당긴다는 폐해를 수반한다.

도 9는 콜드 스타트에서의 광출력「L」, 투입 전력「Pw」, 상기「Vc」에 대해 시간적 변화를 예시한 그래프로서, 타이머 제어용 콘덴서를 포함하는 적분 회로의 시정수를 크게 한 경우를 도시하고 있다.

Vc의 상승이 완만해지고, 기간(Tn) 중에서 방전등으로의 투입 전력을 상대적으로 증가시킴으로써 노이즈가 억제되지만, 그 반면에 투입 전력이 과도해지는 결 과, 광출력(L)의 오버 슈트량(도면의「Ov」로 과장적으로 나타냄)이 커지게 된다.

이와 같이, 종래의 구성에서는 노이즈를 억제하는 것과, 광출력의 상승 특성을 양호하게 하는 것의 양립화가 곤란하거나, 혹은 그 때문에 제어나 회로 구성이 복잡화되는 등의 문제를 안고 있다.

따라서, 본 발명은 수은을 포함하지 않거나 수은량이 적은 방전등 점등 장치에 있어서 노이즈를 억제하면서 광출력에 따른 최적의 상승 특성의 실현을 과제로 한다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해서 수은을 포함하지 않거나 또는 수은량이 적은 방전등이 안정된 점등 상태에 도달할 때까지의 과도기에서의 전력 제어에 관해서, 시간 경과에 따라 상기 방전등으로의 투입 전력을 서서히 저감시키도록 구성된 방전등 점등 장치에 있어서 하기에 나타내는 구성 요소를 구비한다.

·램프 전압에 따른 그 초기값으로부터의 변화량을 검출하는 전압차 검출 수단

·전압차 검출 수단에 의해 검출되는 상기 변화량을 미리 결정된 임계값 이상이 된 시점으로부터 과도기에서의 방전등으로의 투입 전력의 시간 변화율을 상기 변화량의 상승 또는 시간 경과에 따라서 전환하기 위한 전력 제어 수단.

따라서, 본 발명에서는 램프 전압의 변화량을 미리 결정된 임계값 이상이 된 시점으로부터 방전등으로의 투입 전력의 시간 변화율을 일률적으로 규정하는 것이 아니라, 램프 전압의 변화량의 상승 또는 경과 시간에 따라 투입 전력의 시간 변화 율을 변화시킴으로써 상기 복사 노이즈 및 광출력 변동의 억제를 배려한 과도 전력 제어가 가능해진다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

도 1은 본 발명에 따른 방전등 점등 장치(1)의 기본 구성예를 도시하는 것으로, 직류 전원(2), 직류-직류 변환 회로(3), 직류-교류 변환 회로(4), 기동 회로(소위, 스타터 : 5), 방전등(6), 제어 회로(7)를 구비하고 있다.

직류-직류 변환 회로(3)는 직류 전원(2)으로부터의 직류 입력 전압을 받아 원하는 직류 전압으로 변환하는 것으로, 예를 들면, 플라이백형 DC-DC 컨버터가 이용된다.

직류-교류 변환 회로(4)는 직류-직류 변환 회로(3)의 출력 전압을 교류 전압으로 변환한 다음에 방전등(6)에 공급하기 위해서 설치되어 있다. 예를 들면, H 브리지(혹은 풀 브리지형)의 회로 구성에서는 4개의 반도체 스위칭 소자를 이용하여 2개의 아암을 구성하고, 각 아암의 스위칭 소자를 각각 따로 구동하기 위한 구동 회로를 구비하고 있으며, 제어 회로(7)를 구성하는 구동 제어부(7b)로부터의 신호에 따라 2세트의 스위칭 소자쌍을 상반적으로 온/오프 제어함에 의해 교류 전압을 출력한다.

기동 회로(5)는 방전등(6)에 대해서 고전압 펄스 신호(기동용 펄스)를 발생시키고 상기 방전등을 기동시키기 위해서 설치되어 있다. 즉, 기동용 펄스는 직류-교류 변환 회로(4)의 출력하는 교류 전압에 중첩되어 방전등(6)에 인가된다. 한편, 방전등(6)에는 수은을 포함하지 않거나 또는 수은량이 저감된 방전등이 이용된다.

제어 회로(7)는 방전등(6)의 램프 전압이나 상기 방전등에 흐르는 전류 또는 그들에 상당하는 전압이나 전류에 대한 검출 신호를 받아 방전등(6)으로의 투입 전력을 제어한다. 즉, 제어 회로(7)에 설치된 전력 제어부(7a)는 방전등(6)의 상태에 따라 공급 전력을 제어하기 위해서 설치되어 있고, 예를 들면 직류-직류 변환 회로(3)의 출력 전압이나 전류를 검출하는 검출부(8)로부터의 검출 신호(전압 검출 신호「VL」나 전류 검출 신호「IL」을 참조)를 받고, 직류-직류 변환 회로(3)에 대해서 제어 신호(이것을「So」라 기재함)를 송출함으로써 그 출력 전압을 제어한다.

한편, 전력 제어부(7a)는 방전등(6)이 안정된 점등 상태에 도달할 때까지의 과도기에서의 전력 제어나, 방전등의 정상 상태에서의 전력 제어 등을 담당하고 있고, 스위칭 제어 방식으로서는 예를 들면, PWM(펄스 폭 변조) 방식, PFM(펄스 주파수 변조) 방식이 알려져 있다.

도 2는 전력 제어부(7a)의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.

점등 초기 전압 검출 및 유지부(9)와 그 후단에 설치된 전압차 검출부(10)는 방전등(6)의 램프 전압에 관해서 그 초기값을 기준으로 하는 변화량을 검출하는 전압차 검출 수단을 구성하고 있다.

점등 초기 전압 검출 및 유지부(9)는 방전등(6)의 점등 개시 직후에서의 램프 전압을 검출함과 동시에 검출된 램프 전압을 그 초기값(이하, 이것을「VLs」라 기재함)으로서 유지하기 위해서 설치되어 있다. 그리고, 초기값(VLs)을 전압차 검출부(10)에 대해서 출력한다.

전압차 검출부(10)는 램프 전압의 검출 신호(VL)로부터 상기 VLs를 감산함으 로써 VLs를 기준으로 한 램프 전압의 변화량(이하, 이것을「△VL」라 기재함)을 산출하여 제1 제어부(11)와 제2 제어부(12)에 송출한다.

제1 제어부(11) 및 제2 제어부(12)는 제3 제어부(13)와 함께 전력 제어 수단을 구성하고 있고, 각 제어부의 출력 전류(도면의「i1」,「i2」,「i3」참조)는 후단의 오차 연산부(14)에 보내진다. 한편, 제1 제어부(11)와 제2 제어부(12)는 방전등의 과도 전력 제어에 관여하고, 제3 제어부(13)는 그 이외의 전력 제어에 관여한다.

제1 제어부(11)는 전압차 검출부(10)로부터의 △VL에 따른 출력 전류「i1」의 제어 신호를 생성한다. 예를 들면, 하기에 나타내는 제어를 행한다.

·「△VL ≤Sh1」인 경우에는 i1을 일정값으로 한다

·「Sh1<△VL<Sh2」인 경우에는 △VL값의 증가와 함께 i1을 증가시킨다

·「△VL≥Sh2」인 경우에는 i1을 일정값으로 한다.

한편, 「Sh1」,「Sh2」는 △VL에 관해서 미리 설정된 기준값(임계값)을 나타내고,「Sh1<Sh2」이다.

제2 제어부(12)에는 예를 들면, △VL이나 VL이 입력되고, 방전등이 정상 점등 상태에 도달할 때까지의 과도기에 있어서, △VL이 미리 결정된 임계값 이상이 된 시점에서 방전등으로의 투입 전력의 시간 변화율을 △VL의 상승 또는 시간 경과에 따라 전환하여 전력 제어를 행한다.

그 출력 전류「i2」는 그 시점을 기점으로 한 경과 시간에 따라서 증가해 간다.

제2 제어부(12)의 작용에 의해, 투입 전력의 시간 변화율을 마이너스값에서 제로로 증가시키는 경우에는, 이것을 연속적으로 제어하는 형태와 단계적으로 제어하는 형태를 들 수 있지만, 제어의 용이함이나 회로 구성의 간소화 등을 고려했을 경우에 있어서 후자가 바람직하다. 예를 들면, 제2 제어부(12)가 콘덴서와 저항을 이용한 시정수 회로를 갖는 구성에 있어서, △VL이 미리 결정된 임계값 이상이 된 것이 검출된 시점에서 상기 시정수 회로가 작동하고, 콘덴서의 충전 시정수를 전환함으로써, 과도기에서의 투입 전력의 시간 변화율을 단계적으로 변화시켜 정격 전력으로 수속시키면 된다(구체적인 회로 구성에 대해서는 후에 상술함).

제3 제어부(13)에는 예를 들면, 정격 전력에서의 정상 점등시의 제어, 램프 전압이나 전류(VL, IL)에 따른 전력 제어 등의 회로부가 포함되고 그 출력 전류(i3)가 규정된다(본 발명에 관한 한, 그 구성 형태의 여하는 묻지 않기 때문에 상세한 설명을 생략함).

각 제어부의 제어 신호(각 출력 전류의 총합)는 오차 연산부(14)에 송출되고, 상기 오차 연산부(14)의 출력 신호가 후단의 제어 신호 생성부(15)에 보내져 상기 제어 신호(So)가 생성된다. 본 예에서는 오차 연산부(14)를 구성하는 에러 앰프의 일방의 입력 단자(플러스 입력 단자)에 소정의 기준 전압「Eref」이 공급되고 있고, 타방의 입력 단자(마이너스 입력 단자)에 가해지는 전압과의 비교 결과로서 얻어지는 에러 신호가 제어 신호 생성부(15)에 보내진다.

제어 신호 생성부(15)에는 예를 들면, PWM 방식의 경우, PWM 콤퍼레이터 등이 포함되고, 오차 연산부(14)로부터의 에러 신호에 따라 변화하는 듀티비의 출력 신호가 생성되어 상기 직류-직류 변환 회로(3)(내의 스위칭 소자)에 공급된다. 또한, PFM 방식으로는 오차 연산부(14)로부터의 에러 신호에 따라 주파수가 변화하는 출력 신호가 생성되어 상기 직류-직류 변환 회로(3)(내의 스위칭 소자)에 공급된다.

한편, 본 구성에 있어서, 출력 전류(i1 내지 i3)의 증가에 따라 방전등으로의 투입 전력이 저감하도록 전력 제어가 행해진다.

도 3은 VL에 관해서 그 초기값(VLs)으로부터의 변화량을 검출하기 위한 전압차 검출 수단에 대해 구성예 16을 도시한 것으로, 샘플·홀드(S/H) 회로(17)와 차동 증폭 회로(18)를 이용한 구성을 나타낸다.

샘플·홀드 회로(17)는 소정의 타이밍 신호(샘플링 펄스이며「SP」라고 기재함)를 받아 VL을 유지함으로써 VLs를 출력한다. 예를 들면, 신호(SP)를 받아 온/오프 되는 스위칭 소자와, 홀드 콘덴서 및 전압 버퍼를 이용한 회로 구성이 이용되고, 방전등의 점등 개시로부터 소정 시간이 경과할 때까지의 사이, 신호(SP)에 의해 스위칭 소자가 온 상태가 되어 홀드 콘덴서에 램프 전압이 가해지고, 그 시간이 경과한 시점에서 신호(SP)가 변화하여 스위칭 소자가 오프 상태가 되었을 때에 램프 전압(VLs)이 유지된다.

차동 증폭 회로(18)는 VL에서 VLs를 감산한 결과(VL-VLs)에 비례한 출력, 즉, △VL을 얻기 위한 회로이며, 예를 들면 연산 증폭기를 이용한 기지의 회로를 이용할 수 있다.

한편, 본 예에서는 VLs의 유지용으로 샘플·홀드 회로(17)를 이용했지만 이 것에 한정하지 않고, VL에 대한 보텀 홀드 회로를 이용해도 상관없다(즉, VL값은 방전등의 점등 개시 직후에 최저값을 나타내므로, 이 최저값을 검출하여 유지함으로써 VLs가 얻어짐).

다음에, 제2 제어부(12)의 회로 구성과 동작에 대해서 도 4 내지 도 7을 이용해 설명한다.

예를 들면, 콘덴서와 저항을 포함하는 시정수 회로를 구비한 구성에 있어서 하기에 나타내는 형태를 들 수 있다.

(I) 콘덴서의 단자 전압의 상승에 따라 상기 전압을 미리 결정된 기준값과 비교하면서 방전등으로의 투입 전력의 시간 변화율을 전환하는 형태.

(II) 램프 전압의 변화량(△VL)의 상승에 따라 상기 변화량을 미리 결정된 기준값과 비교하면서 방전등으로의 투입 전력의 시간 변화율을 전환하는 형태.

상기 형태 (I)에서는 타이머 제어용 콘덴서의 충전 개시 시점으로부터 시정수의 전환 시점까지의 시간을 일정하게 할 수 있고, 노이즈가 발생하기 쉬운 기간에서의 투입 전력을 적정하게 억제하는 것이 가능해진다(노이즈를 최저한으로 억제할 수 있음).

또한, 상기 형태 (II)에서는 램프 상태의 여하를 시정수의 전환 제어에 반영할 수 있고, 광속의 상승 시에 오버 슈트량을 매우 저감하는 것이 가능해진다.

도 4는 상기 형태 (I)에서의 제2 제어부(12)의 기본 구성예를 도시하는 것으로, 본 예에서는 2개의 시정수를 전환하는 형태에 대해 도시하고 있다.

정전압원의 기호로 나타내는 전원(19)으로부터의 전압은 스위칭 소자(20)(도 면에는 스위치의 기호로 간략적으로 나타냄)를 통하여 저항(21)의 일단에 인가된다. 한편, 스위칭 소자(20)는 도면에「SS」로 나타내는 제어 신호를 받아 온/오프 제어되고, △VL이 미리 결정된 값(이것을「△VL2」라고 기재함)에 도달할 때까지의 사이에는 오프 상태가 되며 △VL=△VL2가 되었을 때에 온 상태가 된다.

저항(21)의 일단은 저항(22)을 통하여 콘덴서(23)에 접속되어 있고 저항(21)의 타단이 접지되어 있다.

저항(22)에 대해서 병렬로 접속된 저항(24)에는 스위칭 소자(25)(도면에는 스위치의 기호로 간략적으로 나타냄)가 접속되어 있다. 즉, 저항(24)의 일단이 콘덴서(23)에 접속되고 상기 저항(24)의 타단이 스위칭 소자(25)를 통하여 저항(21과 22)의 접속점에 접속되어 있다.

콘덴서(23)는 그 일단이 비교 회로(26) 및 V-I 변환부(27)의 입력 단자에 각각 접속되고 상기 콘덴서(23)의 타단이 접지되어 있다.

콘덴서(23)의 단자 전압(이것을「Vc」라 기재함)은 비교 회로(26)에 있어서, 소정의 기준 전압(이것을「V_TH」라 기재함)과 비교된다. 그리고, 비교 결과에 따라 출력되는 2값 신호가 스위칭 소자(25)로의 제어 신호로서 상기 소자에 송출된다. 즉,「Vc ≤V_TH」인 경우에 스위칭 소자(25)가 오프 상태가 되고,「Vc > V_TH」인 경우에 스위칭 소자(25)가 온 상태가 되도록 상기 소자의 온/오프 제어가 행해진다.

V-I 변환부(27)는 그 입력 전압(Vc)값을 이것에 비례한 전류값으로 변환하여 출력하는 것이고, Vc에 따른 출력 전류(상기 i2)가 얻어진다.

이와 같이, 본 예에서는 하나의 콘덴서(23)와 복수의 저항을 갖는 시정수 회로에 있어서, △VL이 △VL2가 된 것이 검출된 시점에서 스위칭 소자(20)가 온 상태가 되고, 콘덴서(23)의 충전 동작이 개시되어 콘덴서(23)의 정전 용량 및 저항(22)의 저항값에 의한 제1 시정수(이것을 「τ1」이라 기재함)에 따라서 Vc가 상승하고, Vc의 변화와는 역상의 관계를 갖고 과도기에서의 방전등으로의 투입 전력이 제어(저감)된다. 그 후, Vc가 더욱 높아지고,「Vc > V_TH」가 된 시점에서 스위칭 소자(25)가 온 상태가 되기 때문에, 콘덴서(23)로의 충전 경로가 2계통으로 증가하여 시정수가 제1 시정수보다 작은 제2 시정수(이것을 「τ2」라 기재함)로 전환된다. 따라서, Vc의 상승률이 커지고, 과도기에서의 투입 전력의 저감 속도(시간 변화율의 절대값)가 커진다.

한편, 스위칭 소자(20)의 오프 상태에 있어서 저항(21)을 통하여 콘덴서(23)의 방전 경로가 형성된다.

도 5는 회로 구성예의 요부만을 도시한 것이다.

콤퍼레이터(28)는 그 마이너스 입력 단자에 △VL이 입력되고 그 플러스 입력 단자에는 △VL2에 상당하는 기준 전압이 공급되고 있다. 그리고, 콤퍼레이터(28)의 출력 신호가 저항(29)을 통하여 이미터 접지의 NPN 트랜지스터(30)의 베이스에 공급된다.

저항(31)은 그 일단이 소정 전압의 전원 단자(32)에 접속되어 있고, 저항(31)의 타단이 저항(33)을 통하여 접지되어 있다[저항(33)과 함께 분압 저항의 역 할을 가짐].

연산 증폭기(34)는 그 비반전 입력 단자가 저항(31과 33)의 접속점에 접속되어 있고, 그 반전 입력 단자는 연산 증폭기(34)의 후단에서 다이오드(35)에 접속되고 있다. 즉, 연산 증폭기(34)의 출력 단자가 다이오드(35)의 애노드에 접속되고 상기 다이오드의 캐소드가 연산 증폭기(34)의 반전 입력 단자, 저항(22), NPN 트랜지스터(36)에 접속되어 있다.

그리고, 트랜지스터(30)의 콜렉터가 연산 증폭기(34)의 출력 단자에 접속되어 있고, △VL이 △VL2 미만인 경우에 콤퍼레이터(28)의 출력 신호를 받아 트랜지스터(30)가 온 상태가 되며 연산 증폭기(34)의 출력 단자가 거의 접지되어 콘덴서(23)의 충전이 행해지지 않는다. △VL이 △VL2 이상이 된 경우에는 콤퍼레이터(28)의 출력 신호를 받아 트랜지스터(30)가 오프 상태가 되고, 연산 증폭기(34)가 버퍼 회로로서 기능하고 저항(31, 33)에 의해 분압된 전압값이 저항(22)을 통하여 콘덴서(23)에 가해진다[충전 동작의 개시에 의해 Vc값이 시정수(τ1)를 갖고 상승해 나감].

본 도면에 있어서, 저항(24)에 접속된 NPN 트랜지스터(36)가 상기 스위칭 소자(25)에 상당하고, 상기 트랜지스터(36)의 베이스에는 Vc와 V_TH의 비교 결과에 따른 제어 신호가 공급된다.

도 6은 방전등의 콜드 스타트에 있어서, 광출력「L」, 투입 전력「Pw」, 램프 전압「VL」, 콘덴서(23)의 단자 전압「Vc」에 대해서 시간적 변화를 예시한 그 래프이다. 한편, 도면 중에 나타내는 시각(t1, t2, t3, t4) 등의 의미에 대해서는 이미 설명한 바와 같다.

△VL이 △VL2에 도달한 시점(t2)에서 콘덴서(23)의 충전이 개시되지만, 그 때의 충전 시정수(τ1)에 대해서는 큰 값으로 설정하고, 이것에 의해 방전등으로의 투입 전력에 따른 저감 속도를 억제하여 보다 많은 전력을 방전등에 공급할 수 있다(t3 내지 t4의 기간). 즉, 이 기간에 있어서 투입 전력을 보다 많이 방전등에 부여하면, 라디오 노이즈가 발생하기 쉬운 불안정 상태를 단번에 통과하게 되고, 그 상태로부터의 탈출을 신속하게 실현할 수 있다(노이즈 억제 효과가 충분히 발휘됨).

그 후, t4에서는「Vc >V_TH」가 되고 충전 시정수가 τ2로 전환된다. 즉, 콘덴서(23)의 충전을 빠르게 함으로써, 투입 전력을 그때까지보다도 큰 폭으로 저감시켜 정상 제어에서의 투입 전력값으로 수속시킨다.

이 결과, 광출력의 상승 특성에 관해서 오버 슈트량「0v」을 충분히 억제할 수 있는 동시에, t3 내지 t4의 기간에 있어서 발광관으로부터의 복사 노이즈를 충분히 저감시킬 수 있다.

다음에, 상기 형태(II)에 대해서 도 7에 도시하는 기본 구성예를 이용해 설명한다.

제2 제어부(12A)에서는 △VL의 상승에 따라 2개의 시정수를 전환하는 형태를 나타내고 있다.

정전압원의 기호로 나타내는 전원(19)으로부터의 전압은 스위칭 소자(20)(도면에는 스위치의 기호로 개략적으로 나타냄)를 통하여 저항(21)의 일단에 인가된다. 한편, 스위칭 소자(20)는 도면에「SS」로 도시하는 제어 신호를 받아 온/오프 제어되고, △VL이 △VL2에 도달할 때까지의 사이에는 오프 상태가 되고 △VL=△VL2가 되었을 때에 온 상태가 된다.

저항(21)의 일단은 저항(22)을 통하여 콘덴서(23)에 접속되어 있고 저항(21)의 타단이 접지되어 있다.

저항(22)에 대해서 병렬로 접속된 저항(24)에는 스위칭 소자(25)(도면에는 스위치의 기호로 개략적으로 나타냄)가 접속되어 있다. 즉, 저항(24)의 일단이 콘덴서(23)에 접속되고 상기 저항(24)의 타단이 스위칭 소자(25)를 통하여 저항(21과 22)의 접속점에 접속되어 있다.

비교 회로(26A)는 △VL을 미리 결정된 값(이것을「△VL4」라고 하면 「△VL4>△VL2」임)과 비교하고, 그 결과에 따라 스위칭 소자(25)의 온/오프 상태를 규정한다. 즉, △VL이 △VL4에 도달할 때까지의 사이에는 스위칭 소자(25)가 오프 상태가 되고 △VL이 △VL4가 되었을 때에 스위칭 소자(25)가 온 상태가 된다.

콘덴서(23)의 단자 전압(Vc)은 V-I 변환부(27)에 보내지고 입력 전압값에 비례한 전류값으로 변환되어 출력 전류(상기 i2)가 얻어진다.

본 예에서는 도 6에 있어서, △VL이 △VL2에 도달한 시점(t2)에서 콘덴서(23)의 충전이 개시되지만, 그 때의 충전 시정수가 τ1이 된다. 이것에 의해, 방전등으로의 투입 전력에 따른 저감 속도를 억제하여 보다 많은 전력을 방전등에 공급 할 수 있다(t3 내지 t4의 기간).

그 후, t4에서는 △VL이 △VL4가 되고, 비교 회로(26A)에 의해 스위칭 소자(25)가 온 상태가 되어 충전 시정수가 τ2로 전환된다.

이와 같이, 램프 전압에 따른 변화량을 감시하면서 시정수를 전환하여 투입 전력을 제어할 수 있다.

한편, 상기한 각 회로 구성에서는 시정수를 2단계에 걸쳐 전환함으로써 투입 전력의 시간 변화율을 변화시키는 형태를 나타냈지만, 필요에 따라서는 3단계 이상에 걸쳐 시정수를 전환하는 구성이라도 상관없다. 단, 최초의 시정수(τ1)의 기간(상기 t3 내지 t4의 기간을 포함함)에 있어서, 노이즈 억제 효과와 광출력 변화에 있어서의 오버 슈트의 억제 효과가 충분히 얻어지도록 고려하는 것 및 시정수의 전환에 수반하여 회로 구성이 쓸데없이 복잡해지지 않도록 주의를 필요로 한다.

상기에 설명한 구성에 따르면, 타이머 제어용 콘덴서(23)의 단자 전압 또는 램프 전압에 따른 변화량(△VL)을 감시하여, 노이즈의 발생이 문제가 되는 기간에서는 광속의 오버 슈트에 주의를 기울인 다음에 투입 전력의 저감 속도를 작게 하여 전력 제어를 실시하고, 상기 기간을 경과한 시점으로부터 충전 시정수를 전환하여 투입 전력의 저감 속도를 크게 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 방전등이 안정 점등 상태에 도달할 때까지의 과도기에 있어서, 발광관으로부터의 복사 노이즈를 억제함과 동시에, 이를 위해 광출력의 상승 특성에 관해서 현저한 오버 슈트량이 생기지 않도록 전력 제어를 실시할 수 있다.

그리고, 콘덴서와 저항을 이용한 시정수 회로에 의해, 방전등으로의 투입 전력의 시간 변화율을 단계적으로 변경하여 마이너스값에서 제로로 이행시키는 것이 회로 구성의 간소화나 제어성의 측면에서 바람직하다. 즉, 램프 전압에 따른 그 초기값으로부터의 전압 변화량이 미리 결정된 임계값 이상이 된 것이 검출된 시점에서 시정수 회로를 작동시키고, 상기 전압 변화량의 상승 또는 콘덴서의 전압의 상승에 따라 콘덴서의 충전 시정수를 전환함으로써, 과도기에서의 투입 전력의 시간 변화율을 전환하면서 정격 전력으로 수속시킨다.

예를 들면, 시정수 회로가 하나의 콘덴서와 복수의 저항을 갖는 구성 형태에 있어서, 램프 전압에 따른 그 초기값으로부터의 전압 변화량이 미리 결정된 임계값 이상이 된 것이 검출된 시점에서 제1 시정수에 따라서 과도기에서의 투입 전력을 제어해 노이즈를 억제한다. 그 후, 제1 시정수보다 작은 값의 제2 시정수에 따라서 과도기에서의 투입 전력을 제어하면, 시정수의 전환이 2단계에서 끝나고 간이한 회로 구성을 실현할 수 있다(3단계 이상에서는 전환 타이밍의 조건을 내기가 어려워짐).

Claims (3)

1. 수은을 포함하지 않거나 또는 수은량이 적은 방전등이 안정된 점등 상태에 도달할 때까지의 과도기에서의 전력 제어에 관해서, 시간 경과에 따라 상기 방전등으로의 투입 전력을 서서히 저감시키도록 구성된 방전등 점등 장치에 있어서,

   램프 전압에 따른 그 초기값으로부터의 변화량을 검출하는 전압차 검출 수단과,

   상기 전압차 검출 수단에 의해 검출되는 상기 변화량이 미리 결정된 임계값 이상이 된 시점으로부터 상기 과도기에서의 방전등으로의 투입 전력의 시간 변화율을 상기 변화량의 상승 또는 시간 경과에 따라 전환하기 위한 전력 제어 수단

   을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방전등 점등 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전력 제어 수단은 콘덴서와 저항을 이용한 시정수 회로를 갖고 있고, 램프 전압에 따른 상기 변화량이 미리 결정된 임계값 이상이 된 것이 검출된 시점에서 상기 시정수 회로가 작동하고, 상기 변화량의 상승 또는 상기 콘덴서의 전압의 상승에 따라 상기 콘덴서의 충전 시정수를 전환함으로써, 상기 과도기에서의 투입 전력의 시간 변화율을 단계적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 방전등 점등 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 시정수 회로가 하나의 콘덴서와 복수의 저항을 갖고 있고, 램프 전압에 따른 상기 변화량이 미리 결정된 임계값 이상이 된 것이 검출된 시점에서 제1 시정수에 따라서 상기 과도기에서의 투입 전력이 제어되며, 그 후 제1 시정수보다 작은 제2 시정수에 따라서 상기 과도기에서의 투입 전력이 제어되는 것을 특징으로 하는 방전등 점등 장치.

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