JP2000286080A - 高圧放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 点灯装置を小形にすると共に、変換効率を向
上させる高圧放電灯点灯装置を提供する。 【解決手段】 整流回路２の出力電圧を昇圧又は降圧
し、それを直流に変換して出力する第１ＤＣ／ＤＣコン
バータ４１と、高圧放電灯始動時、整流回路２の出力電
圧を第１ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の出力電圧より高い
４００Ｖに変成してインバータ４４を介して高圧放電灯
２５に出力すると共に、直流電圧を８００Ｖに変成する
第２ＤＣ／ＤＣコンバータ５０と、８００Ｖの電圧が入
力されたとき高圧パルスを発生し、高圧放電灯２５に印
加する高圧パルス発生回路とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータを備え
た高圧放電灯点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は例えば特開平９−５５２９６号公
報に開示された従来の高圧放電灯点灯装置の回路図であ
る。図において、１は商用電源、２は商用電源１より供
給される交流電圧を全波整流する整流回路、３は整流回
路２の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータ回路で、入力
電圧検知抵抗４と、入力電流検知抵抗５と、昇圧コイル
６と、昇圧用のパワーＭＯＳ・ＦＥＴ７と、ダイオード
８と、電解コンデンサ９と、昇圧電圧検知抵抗１０と、
昇圧制御回路１１とで構成されている。

【０００３】１２は昇圧コンバータ回路３の出力を定電
力化する降圧コンバータ回路で、降圧用のパワーＭＯＳ
・ＦＥＴ１３と、フリーホイールダイオード１４と、降
圧コイル１５と、平滑コンデンサ１６と、出力電流検知
抵抗１７と、降圧制御回路１８とで構成されている。１
９は降圧コンバータ回路１２の出力を低周波の矩形波電
圧に変換して放電灯２５に供給するインバータ回路で、
フルブリッジ形に接続されたパワーＭＯＳ・ＦＥＴ２０
〜２３と、矩形波制御回路２６とで構成されている。

【０００４】２４は始動回路で、チョークコイル２７
と、チョークコイル２７の一端に接続された充放電コン
デンサ２８と、チョークコイル２７の中間タップに接続
された双方向性スイッチング素子２９と、充放電コンデ
ンサ２８及び双方向性スイッチング素子２９の接続点に
接続された充電抵抗３０とで構成されている。３１は始
動回路２４から発生する高圧パルスのバイパス用コンデ
ンサであり、３２は各制御回路１１，１８，２６に制御
電圧を供給する制御電源回路である。

【０００５】３３は常開のリレー接点３３ａを有する昇
圧電圧切換リレー、３４はリレー接点３３ａを介して昇
圧電圧検出抵抗１０の一方の抵抗に並列に接続された調
整抵抗である。３５は入力電圧検出回路で、整流回路２
の出力電圧が１４１Ｖ（商用電源１００Ｖ）のときはリ
レー接点３３ａを常開のままとし、出力電圧が２８２Ｖ
（商用電源２００Ｖ）のときは昇圧電圧切換リレー３３
を付勢してリレー接点３３ａを閉じさせる。

【０００６】前記のように構成された従来の高圧放電灯
点灯装置においては、商用電源１が印加されると、整流
回路２は交流電圧を全波整流し、入力電圧検出回路３５
は、整流回路２の出力電圧１４１Ｖを検出したとき、１
００Ｖの商用電源１が印加されたと判断してリレー接点
３３ａのオフ状態を保持し、整流回路２の出力電圧２８
２Ｖを検出したときは、２００Ｖの商用電源１が印加さ
れたと判断してリレー接点３３ａをオンする。

【０００７】昇圧コンバータ回路３は、リレー接点３３
ａがオフのとき２５０Ｖの出力電圧が得られるように、
また、リレー接点３３ａがオンのときは３５０Ｖの出力
電圧が得られるように商用電源１を高力率で直流電圧に
変換し、降圧コンバータ回路１２は昇圧コンバータ回路
３の出力を定電力化し、インバータ回路１９は、高圧放
電灯２５の点灯を確実に行うために、パワーＭＯＳ・Ｆ
ＥＴ２０，２３をオンすると共に、パワーＭＯＳ・ＦＥ
Ｔ２１，２２をオフしてその状態を保持し、昇圧コンバ
ータ回路３からの直流電圧を降圧コンバータ回路１２及
びパワーＭＯＳ・ＦＥＴ２０，２３を介して印加する。
この時、始動回路２４は、チョークコイル２７に発生す
る高圧パルスを前記直流電圧に重畳して高圧放電灯２５
に印加する。

【０００８】これにより高圧放電灯２５が点灯を開始す
ると、降圧コンバータ回路１２は、高圧放電灯２５に流
れる電流が所定の電流になるように出力電圧を制御し、
インバータ回路１９は、高圧放電灯２５のチラツキを抑
えるために、降圧コンバータ回路１２の直流電圧を商用
電源１の周波数より高い１００Ｈｚ程度の低周波の矩形
波電圧に変換し、高圧放電灯２５に供給する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の高圧放
電灯点灯装置では、昇圧コンバータ回路３と降圧コンバ
ータ回路１２のそれぞれの変換効率は９２％で、インバ
ータ回路１９の変換効率は９９％であるが、これらが直
列に接続されているために、高圧放電灯点灯装置の変換
効率は０．９２×０．９２×０．９９＝８４％になって
低下し、また、昇圧コンバータ回路３と降圧コンバータ
回路１２に設けられた昇圧コイル６と降圧コイル１５の
サイズが大きいために、点灯装置の小形化が困難であっ
た。

【００１０】昇圧コイル６と降圧コイル１５のサイズ
は、昇圧用のパワーＭＯＳ・ＦＥＴ７と降圧用のパワー
ＭＯＳ・ＦＥＴ１３のスイッチング周波数を上げること
で小さくすることができるが、それぞれのパワーＭＯＳ
・ＦＥＴ７，１３のスイッチング損失が増大し、さらに
変換効率が低下するという問題が生じていた。この場
合、パワーＭＯＳ・ＦＥＴ７，１３の放熱フィンを大き
くしてスイッチング損失を低減させることが可能である
が、今度はパワーＭＯＳ・ＦＥＴ７，１３側のサイズが
大きくなり、点灯装置そのものを小形にすることができ
なかった。

【００１１】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、点灯装置を小形にすると共に、変換効率
を向上させる高圧放電灯点灯装置を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
高圧放電灯点灯装置は、商用電源を全波整流する整流回
路と、該整流回路の出力電圧をスイッチング素子の駆動
に基づいて昇圧又は降圧し、それを予め設けられたコン
デンサで直流に変換して出力する第１ＤＣ／ＤＣコンバ
ータと、該第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に設けら
れたインバータと、始動信号の入力によりスイッチング
素子が駆動したとき前記整流回路の出力電圧を第１ＤＣ
／ＤＣコンバータの出力電圧より高い第１電圧に変成し
てインバータに出力すると共に、前記直流電圧を第１電
圧より高い第２電圧に変成する第２ＤＣ／ＤＣコンバー
タと、前記第２電圧が入力されたとき高圧パルスを発生
し、高圧放電灯に印加する高圧パルス発生回路と、高圧
放電灯の放電灯電圧を検出する放電灯電圧検出手段と、
該放電灯電圧検出手段により検出された放電灯電圧に応
じて目標電流を決定する目標電流決定手段と、高圧放電
灯に流れる放電灯電流を検出する放電灯電流検出手段
と、高圧放電灯始動時、第２ＤＣ／ＤＣコンバータに前
記始動信号を出力して、前記第１電圧をインバータを介
して高圧放電灯に印加させると共に、前記第２電圧を高
圧パルス発生回路に供給させて高圧パルスを高圧放電灯
に印加させ、高圧放電灯始動後は、放電灯電圧検出手段
により検出される放電灯電圧から上昇率を演算して所定
値と比較し、その上昇率が所定値以上のときは放電灯電
流検出手段により検出される放電灯電流が前記目標電流
と同一になるように第２ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッ
チング素子を制御し、前記上昇率が所定値未満のときは
前記放電灯電流が前記目標電流と同一になるように第１
ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子を制御する制
御手段とを備えたものである。

【００１３】本発明の請求項２に係る高圧放電灯点灯装
置は、制御手段は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッ
チング素子を第１ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング
素子のスイッチング周波数より高いスイッチング周波数
で制御するものである。

【００１４】本発明の請求項３に係る高圧放電灯点灯装
置は、高圧パルス発生回路に、前記第２電圧を高電圧に
変成するトランスを設けたものである。

【００１５】本発明の請求項４に係る高圧放電灯点灯装
置は、制御手段は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し
ている間、インバータを商用周波数で制御するものであ
る。

【００１６】本発明の請求項５に係る高圧放電灯点灯装
置は、制御手段は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し
ているとき、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が第
２ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧より数ボルト低い電
圧になるよう第１ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング
素子を制御するものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態を示す高
圧放電灯点灯装置の回路図である。なお、図６で説明し
た従来例と同一又は相当部分には同じ符合を付し説明を
省略する。図において、４１は第１ＤＣ／ＤＣコンバー
タで、一次巻線の一端が整流回路２のプラス極側に接続
されたトランス４１ａと、トランス４１ａの一次巻線と
整流回路２のマイナス極側との間に挿入されたスイッチ
ング素子４１ｂと、トランス４１ａの二次巻線の一端に
接続されたダイオード４１ｃと、トランス４１ａの二次
巻線に並列に接続された平滑コンデンサ４１ｄとで構成
され、スイッチング素子４１ｂのオン時間に基づいて直
流電圧を変成（昇圧又は降圧）し、それを平滑コンデン
サ４１ｄで直流に変換して出力する。

【００１８】４２は第１ＤＣ／ＤＣコンバータ４１のプ
ラス極側に挿入されたダイオード、４３は第１ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ４１の両極間に接続されたコンデンサで、
４４はブリッジ形インバータである。４５は整流回路２
の出力電圧を検出して商用電源のゼロクロス波形を検出
する第１の電圧検出回路、４６は第１ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ４１により変換された直流電圧を検出する第２の電
圧検出回路、４７は高圧放電灯２５に供給される電圧を
検出する第３の電圧検出回路、４８は第１ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ４１のマイナス極側に挿入された抵抗、４９は
その抵抗４８の両端電圧を検出する第４の電圧検出回路
である。

【００１９】５０は第２ＤＣ／ＤＣコンバータで、一次
巻線の一端が整流回路２のプラス極側に接続され、二次
巻線の両端が後述する高圧パルス発生回路に接続され、
二次巻線の中間タップがダイオード５１を介して第１Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ４１のプラス極側に接続されたトラ
ンス５０ａと、トランス５０ａの一次巻線と整流回路２
のマイナス極側との間に挿入されたスイッチング素子５
０ｂとで構成され、高圧放電灯２５の始動時は、後述す
る制御回路の制御によりトランスの二次巻線の両端間が
８００Ｖ（第２電圧）に、二次巻線の一端と中間タップ
との間が４００Ｖ（第１電圧）になる。

【００２０】５２は高圧パルス発生回路で、第２ＤＣ／
ＤＣコンバータ５０のトランス５０ａの二次巻線の両端
間に挿入されたダイオード５２ａ、抵抗５２ｂ及びコン
デンサ５２ｃと、トランス５２ｄと、トランス５２ｄの
一次巻線とコンデンサ５２ｃとの間に挿入された放電ギ
ャップ５２ｅと、直列に接続されたトランス５２ｄの二
次巻線及び高圧放電灯２５に並列に接続されたコンデン
サ５２ｆとで構成されている。

【００２１】前記トランス５２ｄは、一次巻線の一端が
抵抗５２ｂ及びコンデンサ５２ｃの接続点に接続され、
その他端が放電ギャップ５２ｅと接続され、また、二次
巻線の一端がインバータ４４のスイッチング素子４４
ｃ、４４ｄの接続点に接続され、二次巻線の他端が高圧
放電灯２５を介してインバータ４４のスイッチング素子
４４ａ、４４ｂの接続点に接続され、このトランス５２
ｄの二次巻線は例えば一次巻線の５倍の巻数になってい
る。

【００２２】放電ギャップ５２ｅは、コンデンサ５２ｃ
の充電電圧が８００Ｖに達したときオンする。この時、
トランス５２ｄの二次側にコンデンサ５２ｃの端子電圧
の５倍の４ＫＶの高電圧が発生する。コンデンサ５２ｆ
は、トランス５２ｄの二次側に発生した高電圧がインバ
ータ４４に回り込まないようにするためのものである。

【００２３】５３は制御回路で、高圧放電灯始動時、第
２ＤＣ／ＤＣコンバータ５０のスイッチング素子５０ｂ
を駆動して、トランス５０ａの二次巻線の両端間に８０
０Ｖ、その一端と中間タップとの間に４００Ｖの電圧を
生成し、その内、４００Ｖ電圧をダイオード５１及びイ
ンバータ４４を介して高圧放電灯２５に印加し、８００
Ｖ電圧を高圧パルス発生回路５２に供給させて高圧パル
スを高圧放電灯２５に印加し、高圧放電灯始動後は、第
３の電圧検出回路４７により検出される放電灯電圧から
放電灯電圧変化率Ｂ（上昇率）を演算して所定値βと比
較し、その変化率Ｂが所定値β以上のときは第４の電圧
検出回路４９の検出電圧から得られる放電灯電流Ａが目
標電流と同一になるように第２ＤＣ／ＤＣコンバータの
５０スイッチング素子５０ｂを制御する。この時、第１
ＤＣ／ＤＣコンバータ４１のスイッチング素子４１ｂを
駆動し、その出力電圧が第２ＤＣ／ＤＣコンバータの出
力電圧より数ボルト低い電圧になるよう制御する。ま
た、放電灯電圧変化率Ｂが所定値β未満のときは放電灯
電流Ａが目標電流と同一になるように第１ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ４１のスイッチング素子４１ｂを制御する。

【００２４】第２ＤＣ／ＤＣコンバータ５０のスイッチ
ング素子５０ｂの制御は、高圧放電灯２５の点灯が安定
するまで第１ＤＣ／ＤＣコンバータ４１のスイッチング
素子４１ｂのスイッチング周波数より高いスイッチング
周波数で行うようにしている。また、第２ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ５０を制御している間は、動作説明時で詳述す
るがインバータ４４を商用周波数で制御する。

【００２５】前記のように構成された本実施形態の高圧
放電灯点灯装置の動作を以下に示す図に基づいて説明す
る。図２は実施形態に係る高圧放電灯点灯装置の始動か
ら高圧放電灯が安定点灯するまでの動作を示すフローチ
ャート、図３は実施形態における高圧放電灯点灯装置の
動作波形図、図４は高圧放電灯のガス放電の電圧−電流
特性図、図５は実施形態における高圧放電灯点灯装置の
第１のＤＣ／ＤＣコンバータの動作波形図である。

【００２６】商用電源１が本点灯装置に投入されると、
制御回路５３は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ５０のスイ
ッチング素子５０ｂをオン・オフ制御する。スイッチン
グ素子５０ｂがオンのときは、整流回路２からの直流電
流がトランス５０ａの一次巻線を介してスイッチング素
子５０ｂに流れ、その一次巻線に電気エネルギーが蓄積
される。スイッチング素子５０ｂがオフしたときは、一
次巻線に蓄積された電気エネルギーが二次巻線により昇
圧され、ダイオード５１を介してコンデンサ４３に蓄積
されると共に、高圧パルス発生回路５２のダイオード５
２ａ及び抵抗５２ｂを介してコンデンサ５２ｃに蓄積さ
れる。

【００２７】この時、制御回路５３は、第３の電圧検出
回路４７を通じてコンデンサ４３の両端電圧を検出し、
この両端電圧が４００Ｖになるようにスイッチング素子
５０ｂのオン時間を制御する（Ｓ２１）。なお、コンデ
ンサ４３の両端電圧が４００Ｖになったときは高圧パル
ス発生回路５２に印加する電圧は８００Ｖになる。Ｓ２
１動作後は、インバータ４４のスイッチング素子４４
ａ，４４ｄをオンすると共に、スイッチング素子４４
ｂ，４４ｃをオフし、４００Ｖの直流電圧を高圧放電灯
２５に印加する（Ｓ２２）。

【００２８】一方、高圧パルス発生回路５２のコンデン
サ５２ｃに蓄えられた電圧が８００Ｖに達すると、放電
ギャップ５２ｅがオンし、トランス５２ｄの一次巻線に
８００ｖの電圧が印加し、トランス５２ｄの二次巻線に
８００Ｖの５倍の高電圧（４ＫＶ）が発生する（Ｓ２
３）。

【００２９】この時、高圧放電灯２５には、図３のＭ１
領域に示すように４００Ｖ（Ｈ４）の電圧に４ＫＶの高
圧パルス（Ｈ３）が重畳された波形の電圧が印加され
る。この４ＫＶの高圧パルスにより高圧放電灯２５の絶
縁破壊が起こってグロー放電に移行し、４００Ｖの電圧
によりグロー放電のピーク電圧を乗り越えてアーク放電
に移行する（図４参照）。

【００３０】この時、制御回路５３は、抵抗４８の両端
電圧を第４の電圧検出回路４９を介して読み込んで高圧
放電灯２５に流れる放電灯電流Ａを検出し（Ｓ２４）、
所定値αと比較する（Ｓ２５）。放電灯電流Ａが所定値
α未満のときは、高圧放電灯２５がアーク放電に移行し
ていないと判断して、前述した動作を再び繰り返し（Ｓ
２１〜Ｓ２４）、放電灯電流Ａが所定値α以上のとき
は、高圧放電灯２５がアーク放電に移行したと判断し
て、高圧放電灯２５の放電灯電圧Ｖ１を第３の電圧検出
回路４７を通じて読み込む（Ｓ２６）。そして、読み込
んだ放電灯電圧Ｖ１から高圧放電灯２５の目標電流を演
算する（Ｓ２７）。例えば、定格電力１５０Ｗの高圧放
電灯２５の放電灯電圧Ｖ１を読み込んだときにその値が
７５Ｖの場合、目標電流は１５０／７５＝２Ａとなる。

【００３１】目標電流の演算後は、再び第３の電圧検出
回路４７を通じて高圧放電灯２５の放電灯電圧Ｖ２（図
示せず）を読み込んで、Ｓ２６で読み込んだ放電灯電圧
Ｖ１とその電圧Ｖ１を読み込んだときからの経過時間Ｔ
とから高圧放電灯２５の放電灯電圧変化率Ｂ＝（Ｖ２−
Ｖ１）／Ｔを演算し（Ｓ２８）、所定値βと比較する
（Ｓ２９）。放電灯電圧変化率Ｂが所定値β未満のとき
は高圧放電灯２５の点灯状態が安定していると判断して
Ｓ３３の動作に入るが、放電灯電圧変化率Ｂが所定値β
以上のときは高圧放電灯２５の点灯状態が、過渡状態で
あり、不安定であると判断してＳ３０の動作に入る。

【００３２】この時点では、高圧放電灯２５がアーク放
電に移行したときで放電灯電圧変化率Ｂが大きいため
（図３のＭ２領域参照）、インバータ４４を商用電源１
の周波数に同期して運転する。この場合、制御回路５３
は、第１の電圧検出回路４５を介して商用電源１のゼロ
クロス波形を検出し、このゼロクロスに同期してインバ
ータ４４のスイッチング素子４４ａ，４４ｄの組とスイ
ッチング素子４４ｂ，４４ｃの組を交互にオン／オフさ
せる（Ｓ３０）。この時、インバータ４４は、第２ＤＣ
／ＤＣコンバータ５０からの直流電圧を商用電源１の周
波数に同期した交流電圧に変換し、高圧放電灯２５に供
給する（図３のＭ２領域のＨ４参照）。

【００３３】一方、制御回路５３は、第４の電圧検出回
路４９の検出に基づいて得られる放電灯電流Ａが、Ｓ２
７で演算した目標電流と同一になるように第２ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ５０のスイッチング素子５０ｂを制御し
（Ｓ３１）、かつ、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ４１のス
イッチング素子４１ｂを駆動して、第２ＤＣ／ＤＣコン
バータ５０の出力電圧より数ボルト低い直流電圧が得ら
れるように制御する（Ｓ３２）。この第１ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ４１は応答性が悪く、放電灯電圧の変化が大き
いＭ２領域では、放電灯電圧の変化に応答できず高圧放
電灯２５を立ち消えさせる可能性があるので、第２ＤＣ
／ＤＣコンバータ５０の運転を継続している。第１ＤＣ
／ＤＣコンバータ４１の制御を行った後は、再びＳ２６
の動作に入って、高圧放電灯２５の放電灯電圧変化率Ｂ
が所定値β未満になるまで、即ちＭ２領域からＭ３領域
に移行するまでＳ２６〜Ｓ３２の動作を繰り返し実行す
る。

【００３４】この動作の繰り返しにより高圧放電灯２５
の放電灯電圧変化率Ｂが所定値β未満になると（Ｍ３領
域）、制御回路５３は、インバータ４４のスイッチング
素子４４ａ，４４ｄの組とスイッチング素子４４ｂ，４
４ｃの組を１２０Ｈｚの低周波で交互にオン／オフし
（Ｓ３３）、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の運転を停
止する（Ｓ３４）。次いで、第４の電圧検出回路４９の
検出に基づいて得られる高圧放電灯２５の放電灯電流Ａ
が、Ｓ２７で演算した目標電流と同一になるように第１
ＤＣ／ＤＣコンバータ４１のスイッチング素子４１ｂを
制御する（Ｓ３５）。高圧放電灯２５の放電灯電流Ａが
目標電流より低いときは、スイッチング素子４１ｂのオ
ン時間を長くして第１ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の出力
電圧を上げ、高圧放電灯２５の放電灯電流Ａが目標電流
より高いときは、スイッチング素子４１ｂのオン時間を
短くして前記出力電圧を下げるようにする。その後は、
再びＳ２６の動作に入って、商用電源１がオフされるま
で前述した動作を繰り返し実行する（Ｓ２６〜Ｓ２９，
Ｓ３３〜Ｓ３５）。

【００３５】この時、制御回路２５は、第１ＤＣ／ＤＣ
コンバータ４１が高力率で昇降圧できるように制御す
る。例えば、高圧放電灯２５の放電灯電流Ａが目標電流
になるようにスイッチング素子４１ｂのオン時間を２０
μｓと設定した場合、そのオン時間は、第１の電圧検出
回路４５にて検出された全波整流電圧（図５のＨ５参
照）の瞬時値により制限が加えられて２０×Ｋ×ｓｉｎ
θ（Ｋは比例定数）となるので、スイッチング素子４１
ｂに流れる電流が同図のＨ６に示すような波形となり、
このため、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ４１に流れ込む電
流は、同図のＨ７に示すように商用電源１に同期したｓ
ｉｎ電流となり高力率となる。

【００３６】以上のように本実施形態によれば、高圧放
電灯２５がグロー放電領域を越えるための高い電圧が第
２ＤＣ／ＤＣコンバータ５０から出力するようにしてい
るので、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を構成している
コンデンサ４１ｄには、従来と比べ耐圧の低い小さなコ
ンデンサを使用でき、点灯装置を小形にできるという効
果がある。

【００３７】放電灯電圧の変化が大きいＭ２領域（図３
参照）においては、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の駆
動を継続して行うようにしているので、応答性の悪い第
１ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の駆動だけによる高圧放電
灯２５の立ち消えを防止でき、また、高圧放電灯２５の
放電灯電圧Ｈ１が安定して放電灯電圧変化率Ｂが小さい
Ｍ３領域では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ４１のみを駆
動するようにしているので、その第１ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ４１の変換効率が９０％、インバータの変換効率が
従来と同じ９９％とした場合に８９％となり、従来の点
灯装置より効率が向上するという効果がある。

【００３８】また、高圧放電灯２５の放電灯電圧が安定
する数十秒間、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ５０のスイッ
チング素子５０ｂを第１ＤＣ／ＤＣコンバータ４１のス
イッチング素子４１ｂのスイッチング周波数より高いス
イッチング周波数で制御するようにしているので、第２
ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の変換効率が多少悪くなるも
のの問題なく第２ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を小形にで
きるという効果がある。

【００３９】また、高圧放電灯始動時、第２ＤＣ／ＤＣ
コンバータ５０から８００Ｖの高い電圧を高圧パルス発
生回路５２のトランス５２ｄに印加するようにしている
ので、トランス５２ｄの二次巻線の巻数を少なくでき、
このため、トランス５２ｄを小さくできるという効果が
ある。

【００４０】さらに、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ５０が
駆動している間は、インバータ４４を商用周波数に同期
して動作させるようにしているので、高圧放電灯２５に
多少チラツキがでるものの放電灯電流が図３のＭ２領域
のＨ４に示すように正弦波電流となり高力率になるとい
う効果がある。

【００４１】さらにまた、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ５
０が駆動しているときに、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ４
１の出力電圧を第２ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の出力電
圧より数ボルト低い電圧になるよう制御しているので、
高圧放電灯２５の点灯状態が安定領域（図３のＭ３領
域）に入ったときに第２ＤＣ／ＤＣコンバータ５０から
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ４１への切り換えが電圧の段
差が少なくスムーズに行え、このため、閃光やチラツキ
が少なくなるという効果がある。

【００４２】

【発明の効果】本願の請求項１の発明によれば、高圧放
電灯始動時、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧より
高い第１電圧と第１電圧より高い第２電圧を第２ＤＣ／
ＤＣコンバータから出力させるようにしているので、第
１ＤＣ／ＤＣコンバータのコンデンサには、従来と比べ
耐圧の低い小さなコンデンサを使用でき、点灯装置を小
形にできるという効果がある。放電灯電圧から得た上昇
率が所定値以上のとき第２ＤＣ／ＤＣコンバータを継続
して駆動するようにしているので、応答性の悪い第１Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータの駆動だけによる高圧放電灯の立ち
消えを防止でき、また、上昇率が所定値未満になったと
きは放電灯電流が目標電流と同一になるように第１ＤＣ
／ＤＣコンバータを制御して直接インバータに電圧を供
給するようにしているので、従来のように降圧コンバー
タが不要になり、このため、従来の点灯装置と比べ変換
効率が向上するという効果がある。

【００４３】本願の請求項２の発明によれば、第２ＤＣ
／ＤＣコンバータのスイッチング素子を第１ＤＣ／ＤＣ
コンバータのスイッチング素子のスイッチング周波数よ
り高いスイッチング周波数で制御するようにしているの
で、第２ＤＣ／ＤＣコンバータの変換効率が多少悪くな
るものの問題なく第２ＤＣ／ＤＣコンバータを小形にで
きるという効果がある。

【００４４】本願の請求項３の発明によれば、高圧放電
灯始動時、第２ＤＣ／ＤＣコンバータから高い第２電圧
を高圧パルス発生回路のトランスに印加するようにして
いるので、トランスの二次巻線の巻数を少なくでき、こ
のため、トランスを小さくできるという効果がある。

【００４５】本願の請求項４の発明によれば、第２ＤＣ
／ＤＣコンバータが駆動している間は、インバータを商
用周波数に同期して動作させるようにしているので、高
圧放電灯に多少チラツキがでるものの放電灯電流が正弦
波電流となり高力率になるという効果がある。

【００４６】本願の請求項５の発明によれば、第２ＤＣ
／ＤＣコンバータが駆動しているときに、第１ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータの出力電圧を第２ＤＣ／ＤＣコンバータの
出力電圧より数ボルト低い電圧になるよう制御している
ので、高圧放電灯の点灯状態が安定領域に入ったときに
第２ＤＣ／ＤＣコンバータから第１ＤＣ／ＤＣコンバー
タへの切り換えが電圧の段差が少なくスムーズに行え、
このため、閃光やチラツキが少なくなるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態を示す高圧放電灯点灯装置
の回路図である。

【図２】 実施形態に係る高圧放電灯点灯装置の始動か
ら高圧放電灯が安定点灯するまでの動作を示すフローチ
ャートである。

【図３】 実施形態における高圧放電灯点灯装置の動作
波形図である。

【図４】 高圧放電灯のガス放電の電圧−電流特性図で
ある。

【図５】 実施形態における高圧放電灯点灯装置の第１
のＤＣ／ＤＣコンバータの動作波形図である。

【図６】 従来の高圧放電灯点灯装置の回路図である。

【符号の説明】

４１ 第１ＤＣ／ＤＣコンバータ、４４ インバータ、
４５ 第１の電圧検出回路、４６ 第２の電圧検出回
路、４７ 第３の電圧検出回路、４９ 第４の電圧検出
回路、５０ 第２ＤＣ／ＤＣコンバータ、５２ 高圧パ
ルス発生回路、５３ 制御回路。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K072 AA11 AC01 BA03 BA05 BB01 BB10 DD08 EB05 EB07 GA03 GB18 GC04 HA06 HB03 3K083 AA76 AA92 BA04 BA25 BA26 BC19 BC34 BC42 BC47 BD03 BD04 BD13 BD16 BD22 BE02 CA32 5H007 AA02 AA04 BB03 CA02 CB04 CB05 CC12 CC32 DA05 DA06 DC02 DC05 GA01 5H730 AA14 AA16 AA18 AS01 AS11 BB43 BB82 BB85 CC01 DD04 EE07 EE65 FD01 FD11 FF09 FG01 FG16 FG22

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用電源を全波整流する整流回路と、 該整流回路の出力電圧をスイッチング素子の駆動に基づ
   いて昇圧又は降圧し、それを予め設けられたコンデンサ
   で直流に変換して出力する第１ＤＣ／ＤＣコンバータ
   と、 該第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に設けられたイン
   バータと、 始動信号の入力によりスイッチング素子が駆動したとき
   前記整流回路の出力電圧を第１ＤＣ／ＤＣコンバータの
   出力電圧より高い第１電圧に変成してインバータに出力
   すると共に、前記直流電圧を第１電圧より高い第２電圧
   に変成する第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、 前記第２電圧が入力されたとき高圧パルスを発生し、高
   圧放電灯に印加する高圧パルス発生回路と、 高圧放電灯の放電灯電圧を検出する放電灯電圧検出手段
   と、 該放電灯電圧検出手段により検出された放電灯電圧に応
   じて目標電流を決定する目標電流決定手段と、 高圧放電灯に流れる放電灯電流を検出する放電灯電流検
   出手段と、 高圧放電灯始動時、第２ＤＣ／ＤＣコンバータに前記始
   動信号を出力して、前記第１電圧をインバータを介して
   高圧放電灯に印加させると共に、前記第２電圧を高圧パ
   ルス発生回路に供給させて高圧パルスを高圧放電灯に印
   加させ、高圧放電灯始動後は、放電灯電圧検出手段によ
   り検出される放電灯電圧から上昇率を演算して所定値と
   比較し、その上昇率が所定値以上のときは放電灯電流検
   出手段により検出される放電灯電流が前記目標電流と同
   一になるように第２ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチン
   グ素子を制御し、前記上昇率が所定値未満のときは前記
   放電灯電流が前記目標電流と同一になるように第１ＤＣ
   ／ＤＣコンバータのスイッチング素子を制御する制御手
   段とを備えたことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 制御手段は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ
   のスイッチング素子を第１ＤＣ／ＤＣコンバータのスイ
   ッチング素子のスイッチング周波数より高いスイッチン
   グ周波数で制御す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。
3. 【請求項３】 高圧パルス発生回路に、前記第２電圧を
   高電圧に変成するトランスを設けたことを特徴とする請
   求項１又は２の何れかに記載の高圧放電灯点灯装置。
4. 【請求項４】 制御手段は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ
   を制御している間、インバータを商用周波数で制御する
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の高圧放
   電灯点灯装置。
5. 【請求項５】 制御手段は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ
   を制御しているとき、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力
   電圧が第２ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧より数ボル
   ト低い電圧になるよう第１ＤＣ／ＤＣコンバータのスイ
   ッチング素子を制御することを特徴とする請求項１〜４
   の何れかに記載の高圧放電灯点灯装置。