WO2005046294A1

WO2005046294A1 - 高圧放電灯点灯装置

Info

Publication number: WO2005046294A1
Application number: PCT/JP2004/016245
Authority: WO
Inventors: Tomoyuki Kanno
Original assignee: Sumida Corporation
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2005-05-19
Also published as: EP1686838A4; US20070080649A1; KR100731606B1; KR20060056418A; CN1875667A; JPWO2005046294A1; EP1686838A1

Abstract

　装置全体を小型化しつつ、高圧放電灯を点灯するために必要な高電圧を得ることが可能な高圧放電灯点灯装置である。すなわち、トランス（１次側巻線３，２次側巻線４，コア５）の２次側に配設され、２次側電圧が入力されるフォワード機能およびフライバック機能を有する整流回路６と、フォワード機能およびフライバック機能を有する整流回路６により生成された出力電圧を、２次側電圧と加算する倍電圧回路７とを備えることにより、２次電圧を効率よく昇圧する。また、倍電圧回路７の後段にインバータ回路８および昇圧回路９を接続する。

Description

明細書

高圧放電灯点灯装置

技術分野

[0001] 本発明は、高圧放電灯を点灯させるための高圧放電灯点灯装置に関するものである。

背景技術

[0002] 高圧放電灯に用いる高圧放電灯点灯装置では、放電灯を点灯させるために所定の高電圧を発生させる必要がある。

[0003] 従来、所定の高電圧を発生するための手段として、トランスの 2次側に卷線を 2っ設け、これらの 2次側卷線の出力を合成して倍電圧を得る方法が知られている。

[0004] また、フライバック機能を有するトランス (例えば、特許文献 1参照）、あるいはフォヮード機能を有するトランス (例えば、特許文献 2参照）に倍電圧回路を組み合わせることにより、所定の高電圧を発生させる方法も考えられる。

[0005] さらに、フライバック機能およびフォワード機能を有する整流回路を採用することにより、装置全体の小型化を試みた技術が開発されている (例えば、特許文献 3参照）

[0006] 特許文献 1：特開 2003— 209971号公報

特許文献 2：特開 2002— 142455号公報

特許文献 3 :特開 2003— 133095号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] ところで、高圧放電灯点灯装置を構成する部品の中で、トランスは大きな部品の一つであり、トランスを小型化することにより装置全体を小型化することが可能となることが知られている。

[0008] また、近年、自動車のヘッドライト等では、小電力で高輝度を得るために、高圧放電灯を用いることが多くなつており、高圧放電灯点灯装置のさらなる小型化が望まれている。 [0009] し力しながら、 2次側卷線を 2つ設けて所定の高電圧を得ようとした場合には、トランスが大型化してしま、、装置全体の小型化と、う要請に応えることができな、。

[0010] また、フライバック機能を有するトランスでは、スイッチング素子を ONとして 1次側卷線に 1次電流を流してコアに磁気エネルギを蓄えた後に、スイッチング素子を OFFとし、コアに蓄えられた磁気エネルギにより 2次側卷線に 2次電流を生じさせるようになつているため、必然的にコアが大きなものとなり、装置全体の小型化を図ることが困難であった。

[0011] 本願発明者は、このフライバック機能を有するトランスに対して倍電圧回路を組み合わせることによりコアの小型化を試みた力下記実験結果に示すように、 2次側電圧を 1. 5倍程度にしか昇圧することができず、結局コアの小型化に限界が生じてしまい、装置全体を小型化しょうとする要請に応えることができな力た。

[0012] 図 6—図 10を参照して、従来のフライバック機能のみを有するトランスに対して倍電圧回路を組み合わせた高圧放電灯点灯装置における昇圧動作の実験結果を説明する。

[0013] 図 6は、フライバック機能のみを有するトランスに対して倍電圧回路を組み合わせた放電灯点灯装置の概略構成を示すブロック図、図 7—図 10は、該高圧放電灯点灯装置における昇圧動作を示すタイミングチャートである。

[0014] フライバック機能のみを有するトランスに対して倍電圧回路を組み合わせた放電灯点灯装置は、図 6に示すように、 1次側の回路として、電源回路 51およびスイッチング回路 52を備えており、 2次側の回路として、フライバック機能を有する整流回路 56および倍電圧回路 57を備えて、る。

[0015] 1次側卷線 53には、スイッチング回路 52を介して電源回路 51が接続されている。

また、 2次側卷線 54には、ダイオードおよびコンデンサ C により構成されるフラ

11 11

ィバック機能を有する整流回路 56と、ダイオード D およびコンデンサ C により構成さ

12 12 れる倍電圧回路 57とが接続されてヽる。

[0016] さらに、フライバック機能を有する整流回路 56の後段には、コンデンサ C の両端電

11 圧を入力とするインバータ回路 58が接続されており、インバータ回路 58には、昇圧回路 59を介して放電灯 60が接続されている。また、昇圧回路 59には、ダイオードを介して倍電圧回路 57が接続されて、る。

13

[0017] この高圧放電灯点灯装置では、スイッチング回路 52が ONとなると、 1次側卷線 53 に電流が流れ、フライバック機能により、コア 55に磁気エネルギが蓄積され、スィッチング回路 52が OFFとなると 2次側卷線 54に 2次電圧を発生させる。

このとき、 1次電圧は測定点 a において、図 7に示すように 0— 28 V程度の矩形波

11

状となる。

[0018] また、 2次電圧は、図 8に示すように測定点 a と接地との間において 50— 60V程

12

度の矩形波状となり、整流回路 56において整流され、整流回路 56の出力端 a にお

13 いて、図 9に示すように 60V程度の一定電圧となる。

[0019] さらに、倍電圧回路 57を構成するコンデンサ C には、整流回路 56により整流され

12

た整流電圧に加えて、ダイオード D を介して 2次電圧 (測定点 a における矩形波状

12 12

の電圧）が印加される。このとき、測定点 a と接地との間では、図 10に示すように 60

14

一 168V程度の矩形波状の電圧が発生する。

[0020] 測定点 a における矩形波状の電圧は、ダイオード D を介して昇圧回路 59に印加

14 13

され、昇圧回路 59により放電灯 60の点灯開始電圧にまで昇圧される。

[0021] このように、フライバック機能のみを有するトランスに対して倍電圧回路 57を組み合わせた高圧放電灯点灯装置では、昇圧回路 59の前段において 2次電圧を 168V程度にまでしか昇圧することができない。すなわち、当該放電灯点灯装置では昇圧回路 59の前段において、 2次電圧を 1. 5倍程度にしか昇圧できないことになり、高圧放電灯の点灯開始電圧を得るためには、さらに昇圧を行うための回路等が必要となる。

[0022] また、フォワード機能のみを有するトランスでは、スイッチング素子を ONとして 1次側卷線に 1次電流が流れると、 2次側卷線に 2次電流を生じさせるようになつている。このため、倍電圧回路を組み合わせて所定の高電圧を発生させようとしても、 2次側卷線の卷回数を減少させるには限界があり、装置全体を小型化しょうとする要請に応えることができな力つた。

[0023] また、特許文献 3に開示された技術のように、フライバック機能およびフォワード機能を有する整流回路を採用したトランスは、電源に接続される 1次側卷線と、インバータ回路を介して放電灯に電力を供給するインバータ回路に接続される 2次側卷線にカロえて、さらに昇圧回路 (ィダナイタ)を介して放電灯に電源を供給するための 3次側卷線を必要とするため、トランスを小型化することが困難であった。

[0024] なお、特許文献 3等に開示された技術において、昇圧回路を介して放電灯に電源を供給するための 3次側卷線が必要であることは一般に知られているところであり、例えば、「デンソーテク-カルレビュー Vol.3 No.l 1998」の第 65頁一第 72頁に記載された「デイスチャージヘッドランプ用バラストの開発」においても、 Fig.10等に示されている。

[0025] すなわち、特許文献 3に開示された構成のトランスは、 1次側卷線および 2次側卷線に加えてさらに 3次側卷線を必要とするため、例えば、 1次側卷線（φ θ. 40 X 2本)を 4Τ (ターン、以下同じ)）卷回し、 2次側卷線（φ θ. 40)を 18T卷回するとともに、さらに 3次側卷線（φ θ. 18)を 40Τ卷回しなければならず、トランスが大型化してしまうという問題があった。

[0026] このように、特許文献 3に開示された構成のトランスによれば、ある程度は装置全体を小型化することができるが、特に、自動車等に用いる高圧放電灯点灯装置の場合には、さらなる小型化が望まれていた。

[0027] 本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、装置全体を小型化しつつ、高圧放電灯を点灯するために必要な高電圧を得ることが可能な高圧放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0028] このような目的を達成し得る本発明の高圧放電灯点灯装置は、トランスの 2次側に配設され、 2次側電圧が入力されるフォワード機能およびフライバック機能を有する整流回路と、

前記フォワード機能およびフライバック機能を有する整流回路により生成された出力電圧を、前記 2次側電圧と加算する倍電圧回路とを備えてなることを特徴とするものである。

[0029] なお、フォワード機能を有する回路とは、電源電圧および 1次側卷線と 2次側卷線との卷数比に基づいて出力電圧を決定する回路のことであり、フライバック機能を有する回路とは、 1次側卷線のインダクタンスおよび電流に基づいて出力電圧を決定する回路のことである。

[0030] また、本発明の高圧放電灯点灯装置は、前記倍電圧回路の後段にインバータ回路および昇圧回路を接続してなることを特徴とするものである。

発明の効果

[0031] 本発明の高圧放電灯点灯装置によれば、フォワード機能およびフライバック機能を有する整流回路に対して、さらに倍電圧回路を加えることにより、高圧放電灯を点灯させるのに必要な所定の高電圧を発生させることができる。

[0032] また、フォワード機能を有する回路と倍電圧回路とを組み合わせて構成される高圧放電灯点灯装置と比較して 2次側卷線の卷回数を減少させることができ、またフライバック機能のみを有する回路と倍電圧回路とを組み合わせて構成される高電圧放電灯点灯装置と比較してコアを小型化することができるので、装置全体を小型化することができ、特に自動車等に用いられる高電圧放電灯に好適に用いることができる。発明を実施するための最良の形態

[0033] 以下、本発明の実施形態に係る高圧放電灯点灯装置について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図 1は、本発明の実施形態に係る高圧放電灯点灯装置の概略構成を示すブロック図、図 2—図 5は、該高圧放電灯点灯装置における昇圧動作を示すタイミングチヤ一トである。

[0034] 本発明の実施形態に係る高圧放電灯点灯装置は、図 1に示すように、 1次側の回路として、電源回路 1およびスイッチング回路 2を備えており、 2次側の回路として、フォワード機能およびフライバック機能を有する整流回路 6、および倍電圧回路 7を備えている。

[0035] 1次側卷線 3には、スイッチング回路 2を介して電源回路 1が接続されている。

また、 2次側卷線 4には、ダイオード

1、ダイオード

2、コンデンサ Cおよびコンデン

1

サ Cにより構成されるフォワード機能およびフライバック機能を有する整流回路 6と、

2

ダイオードおよびコンデンサ Cにより構成される倍電圧回路 7とが接続されている

3 3

[0036] さらに、フォワード機能およびフライバック機能を有する整流回路 6の後段には、コンデンサ Cおよび Cの両端電圧を入力とするインバータ回路 8が接続されており、ィ

1 2

ンバータ回路 8には、昇圧回路 9を介して放電灯 10が接続されている。また、昇圧回路 9には、ダイオードを介して倍電圧回路 7が接続されている。

4

[0037] なお、詳細には図示しないが、昇圧回路 9には、充電用のコンデンサ、ィグナイタ、およびスパークギャップ等が含まれて、る。

[0038] 本実施形態に係る高圧放電灯点灯装置では、コンデンサ Cに蓄積された電荷がィ

3

ンバータ回路 8および昇圧回路 9を介して放電灯 10に供給される。この際、昇圧回路 9において放電開始電圧を超えると、放電灯 10に点灯電圧が供給され、放電灯 10 の発光菅内で絶縁破壊が生じて放電灯が点灯する。

[0039] また、本実施形態に係る高圧放電灯点灯装置では、例えば、 1次側卷線（ φ 0. 40

X 2本)を 4T卷回し、 2次側卷線（φ θ. 40)を 18T卷回すればよぐ従来のフライバック機能およびフォワード機能を有する整流回路を採用したトランスのように、昇圧回路 (ィダナイタ)を介して放電灯に電源を供給するための 3次側卷線を必要としな、。

[0040] 次に、図 2—図 5を参照して、本発明の実施形態に係る高圧放電灯点灯装置の動作を説明する。

[0041] スイッチング回路 2が ONとなると、 1次側卷線 3に電流が流れ、フォワード機能を担当する部分において、 2次側卷線 4に 2次電圧を発生させる。同時に、フライバック機能を担当する部分において、コア 5に磁気エネルギが蓄積され、スイッチング回路 2 力 SOFFとなると 2次側卷線 4に 2次電圧を発生させる。

[0042] このとき、 1次電圧は測定点 aにおいて、図 2に示すように 0— 28V程度の矩形波状

1

となる。

また、 2次電圧は、図 3に示すように測定点 aと接地との間において 0— 108V程度

2

の矩形波状となり、整流回路 6において整流され、整流回路 6の出力端 aにおいて、

3 図 4に示すように 108V程度の一定電圧となる。

[0043] さらに、倍電圧回路 7を構成するコンデンサ Cには、整流回路 6により整流された整

3

流電圧に加えて、ダイオードを介して 2次電圧 (測定点 aにおける矩形波状の電圧

3 2

)が印加される。このとき、測定点 aと接地との間では、図 5に示すように 110— 220V

4

程度の矩形波状の電圧が発生する。 [0044] 測定点 aにおける矩形波状の電圧は、ダイオードを介して昇圧回路 9に印加さ

4 4

れ、昇圧回路 9により放電灯 10の点灯開始電圧にまで昇圧される。

[0045] このように、フォワード機能およびフライバック機能を有する整流回路 6に対して倍電圧回路 7を組み合わせた高圧放電灯点灯装置では、昇圧回路 9の前段において 2 次電圧を 220V程度にまで昇圧することができる。すなわち、当該放電灯点灯装置では昇圧回路 9の前段において、 2次電圧を 2倍程度にすることができ、回路構成が簡単であるとともに、コアおよび 2次側卷線を小型化することができる。

[0046] さらに、昇圧回路 (ィダナイタ)を介して放電灯に電源を供給するための 3次側卷線を必要としないため、トランス自体を小さく構成することができ、装置全体としても小型化された高効率の高圧放電灯点灯装置とすることができる。

[0047] なお、本発明の高圧放電灯点灯装置を構成する各ダイオードおよび各コンデンサの電気的特性は、接続された放電灯の定格に合わせて適宜変更して実施される。図面の簡単な説明

[0048] [図 1]本発明の実施形態に係る高圧放電灯点灯装置の概略構成を示すブロック図 [図 2]本発明の実施形態に係る高圧放電灯点灯装置における昇圧動作を示すタイミングチャート（測定点 a )

1

[図 3]本発明の実施形態に係る高圧放電灯点灯装置における昇圧動作を示すタイミングチャート（測定点 a )

2

[図 4]本発明の実施形態に係る高圧放電灯点灯装置における昇圧動作を示すタイミングチャート（測定点 a )

3

[図 5]本発明の実施形態に係る高圧放電灯点灯装置における昇圧動作を示すタイミングチャート（測定点 a )

4

[図 6]従来のフライバック機能のみを有するトランスに対して倍電圧回路を組み合わせた放電灯点灯装置の概略構成を示すブロック図

[図 7]従来の高圧放電灯点灯装置における昇圧動作を示すタイミングチャート (測定点 a )

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[図 8]従来の高圧放電灯点灯装置における昇圧動作を示すタイミングチャート (測定点 a ) 圆 9]従来の高圧放電灯点灯装置における昇圧動作を示すタイミングチャート (測点 a )

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圆 10]従来の高圧放電灯点灯装置における昇圧動作を示すタイミングチャート (測点 a )

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符号の説明

1, 51 電源回路

2, 52 スイッチング回路

3, 53 1次側卷線

4, 54 2次側卷線

5, 55 コア

6 フォワード機能およびフライバック機能を有する整流回路

7, 57 倍電圧回路

8, 58 インバータ回路

9, 59 昇圧回路

10, 60 放電灯

56 フライバック機能を有する整流回路

D一 D , D一 D ダイオード

1 4 11 13

C— C , C , C コンデンサ

Claims

請求の範囲

[1] トランスの 2次側に配設され、 2次側電圧が入力されるフォワード機能およびフライバック機能を有する整流回路と、

前記フォワード機能およびフライバック機能を有する整流回路により生成された出力電圧を、前記 2次側電圧と加算する倍電圧回路とを備えてなることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。

[2] 前記倍電圧回路の後段にインバータ回路および昇圧回路を接続してなることを特徴とする請求項 1記載の高圧放電灯点灯装置。