JPH0349185A - 自動車前照灯用のアーク灯電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アーク灯用の電源回路に関し、特に、自動車
前照灯用のアーク灯の電源回路に関する。

〔従来の技術〕

周知のように、アーク灯は、その作動が特殊であるため
に、きわめて特殊な電源を必要とする。

アーク灯の作動は、３段階に区分できる。第１には、ア
ーク灯を点灯するために、９００ｏボルトないし１２０
００ボルトの、好ましくは交流の高圧電源が必要である
。

アークが点灯すると、アーク灯をできるだけ速やかにそ
の公称温度に設定するために、低電圧の大電流を供給す
ることが必要である（この必要性は、自動車用ランプで
は、特に重要である）。

最後に、公称温度に達すれば、アーク灯には、同じ電圧
で低電流の電力を供給しなければならない。

周知の回路の１つでは、上記の条件を満たすために、種
々の周波数で数十ボルトの電力を出力する交流発電機を
備えている。この発電機の出力は、ＬＣ共振回路に送ら
れ、アーク灯は、コンデンサの端子に接続される。

点灯のために、発電機の周波数は、ＬＣ回路の共振周波
数に近接した値に選定される。アーク灯の端子に、適当
に昇圧した電圧が現われる。−旦、アークか点灯すると
、発電機の周波数は、共振条件から低下し、アーク灯の
端子に印加される電圧を減少させる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の回路は、特に自動車に適用する場合に、
アークを点灯させるために電圧を高くしたときに、同時
に、誘導コイルとコンデンサに大きい電流が流れるとい
う、重大な欠点がある。

実際に、この段階における消費電力は約２５０ワツトに
も達し、もし、アーク灯が直ちに点灯しなければ、この
段階が継続する時間が、自動車に設備されている電源容
量とは、両立しないものとなる。

さらに、回路には、アーク灯に印加される高電圧に対抗
しうるコンデンサが必要になり、このことは、コストと
容積が増加する不利益をもたらす。

本発明は、従来の技術におけるこれらの欠点を軽減し、
アーク点灯段階における使用荷電力が比較的少なく（数
十ワット程度）、かつ、破壊電圧がきわめて高いコンデ
ンサを必要としない、電源回路を提供することを目的と
する。より一般的には、本発明は、単純で廉価な構成部
品を用いて、各作動段階に要求される電圧に柔軟に対応
できる、安価な電源回路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〕

上述目的を達成するために、本発明は、以下のとおりに
構成される。

特に自動車前照灯に適用するアーク灯電源回路であって
、 車載用電池等からの低電圧直流に基づいて、ランプの各
段階の機能に適応して変化しうる交流電工を出力する手
段（１０，１００）と、１次捲線に前記交流電圧が供給
され、２次捲線の端子にランプ（Ｌ）が、直接又は不導
通部材を介１１．で接続されている変圧器（Ｔ） とを備えることを特徴とする自動車前照灯用のアーク灯
電源回路。

特に自動車前照灯に適用するアーク灯電源回路であって
、 少なくとも１個のコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）の端子に第
１のパルス電圧を発生させて、ランプ（Ｌ）に供給して
アークを点灯させ、ランプに点灯したアークを保持する
ための第２のパルス電圧を発生させるパルス発性手段を
備えるとともに、ランプ流れる電流値に基づいて制御さ
れる少なくとも２個のスイッチ（Ｔ１、Ｔ２）で構成さ
れるスイッチ手段により制御される、少なくとも１つの
インダクタンス（Ｌ１、ＰＴ、ＰＴ’）を通る電流から
、前記パルス電圧を誘導するようにしたことを特徴とす
る自動車前照灯用のアーク灯電源回路。

２個の制御スイッチ（Ｔ１、Ｔ２）に、それぞれ接続続
された２個のコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）を設けてもよい
。

パルス発生手段を、１つのインダクタンス（Ｌ１）と、
第１のコンデンサ（Ｃ１）とを直列接続して、直流電源
（Ｅ）の端子と、第１のコンデンサに並列接続された第
１の制御スイッチ（Ｔ１）とに接続された第１パルス発
生器と、変圧器の１次捲線（ＰＴ）と、第２のコンデン
サ（Ｃ２）とを、前記インダクタンスに直列接続した第
２パルス発生器とから構成し、第２の直列接続が同様に
電圧源の端子に接続され、第２の制御スイッチＣＴ２）
に第２のコンデンサを並列接続するとともに、変圧器の
２次捲線（Ｓ’ｒ）の端子にラップを接続してもよい。

第１の−２・・デンサ及び第１の制御スイッチに第１の
ダイオード（Ｄ１）を付設し、第２のコンデンサ及び第
２の制御スイッチに第２のダイオード（Ｄ２）を付設し
てもよい。

第１パルス発生器に、第１の制御スイッチに直列接続さ
れた第１のダイオード（Ｄｉ’）を設けてもよい。

ランプのアーク点灯段階の間、第１及び第２の制御スイ
ッチを、第１の周波数（ｆ１）の、実質的に相補関係を
なす矩形波電圧で、切換え制御するようにしてもよい。

点灯段階に続くアーク保持段階の間、第１の制御スイッ
チをＯＦＦとし、第２の制御スイッチを、高デユーティ
率を有し、第１の周波数より低周期の第２周波数（Ｔ２
）によって制御するようにしてもよい。

第２の周波数（Ｔ２）を変化させて、アーク保持段階で
ランプに流れるｒｍｓ電流を変化させる手段を設けても
よい。

ランプの端子に高電圧の連続パルスを発生させてアーク
を点火するための、制御スイッチ手段が、第１の制御ス
イッチ（Ｔ１）をＯＮに、第２の制御スイッチ（Ｔ２）
をＯＦＦにして、第２のコンデンサ（Ｃ２）を充電し、
次いで、第１の制御スイッチを通して逆極性の電流を出
力して第２のコンデンサを放電させる第１段階と、第２
の制御スイッチ（Ｔ２）をＯＮにすると同時に、第１の
制御スイッチ（Ｔ１）を急速にＯＦＦにして、第１のコ
ンデンサ（Ｃ１）の端子に高電圧パルスを出力し、第１
のコンデンサの放電によるパルスを変圧器の１次捲線（
ＰＴ）に供給する第２段階とを、周期的に反復するよう
にしてもよい。

次の高電圧パルス出力段階において、第２段階を第２の
制御スイッチに電流を流すように延長して、後続の第１
段階の開始時に、第２のコンデンサ（Ｃ２）が充電され
るようにしてもよい。

変圧器に、電源と第３のコンデンサ（Ｃ３）の第１端子
との間に接続された第２の１次捲線（ＰＴ’）を備え、
第３のコンデンサの第２端子を接地し、第３の制御スイ
ッチを第３のコンデンサに並列接続し、かつ、第２及び
第３の制御スイッチ（Ｔ２．Ｔ３）を逆位相に接続して
、ランプに流れる電流の持続時間を、ランプの段階状態
に応じて変化させるようにしてもよい。

アーク点灯後のランプ加熱段階において、第２及び第３
の制御スイッチ（Ｔ２．Ｔ３）の持続時間を、それらの
スイッチの作動周期の２分の１に等しくするのがよい。

変圧器（Ｔ）の２次回路中に、ランプ（Ｌ）に直列接続
したコンデンサ（Ｃｏ）を設るのがよい。

〔作　用〕

最初のアーク点灯段階、それに続く加熱段階及び最終の
安定アーク保持段階の各段階に対応して、制御スイッチ
が切換えられ、それぞれの段階に要求される電流と電圧
をランプに供給することができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の基本的実施例を示す回路図である。

誘導コイル（Ｌ１）の第１端子は、低電圧の直流電源（
Ｅ）（ランプ及び電源回路が装備されている自動車の電
池）のプラス端子に接続してあり、コイル（Ｌ１）の第
２端子は、変圧器（Ｔ）の１次コイル（ＰＴ）と、第１
のダイオード（Ｄ１）の陰極と、第１のコンデンサ（Ｃ
１）の第１端子とに接続しである。

コンデンサ（Ｃ１）の第２端子とダイオード（Ｄ１）の
陽極とは、直流電源（Ｅ）のマイナス端子に接続しであ
る。第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）（Ｔ１）は
、そのソースがダイオード（Ｄｉ）の陰極とコンデンサ
（Ｃ１）の第１端子とに、そのドレインが直流電源（Ｅ
）のマイナス端子に、そのグリッドが枠（２００）で示
しである制御回路の第１出力端子に接続しである。

変圧器（Ｔ）の１次捲線（ＰＴ）の第２端子は、第２の
コンデンサ（Ｃ２）の第１端子と、第２のダイオード（
Ｄ２）の陰極と、第２のＦ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）のソース
とに、接続しである。これらの３個の部品は、コンデン
サ（Ｃ２）の第２端子、ダイオード（Ｄ２）の陽極、及
びＦ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）のドレインが並列に接続され、
すべて直流電源（Ｅ）のマイナス端子に接続しである。

Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）のグリッドは、制御回路（２００
０）の第２出力端子に接続しである。

アーク灯（Ｌ）は、変圧器（Ｔ）の２次側出力端子に接
続しである。

さらに、回路（２００）は、変圧器（Ｔ）の２次捲線（
ＳＴ）に流れる電流値を検出する検出器（２１０）に接
続しである。

本発明の本質的作用は、アーク灯（Ｌ＞にかかる回路の
作動段階の機能としての回路（２００）の制御により、
２個のＦ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）及び（Ｔ２）を、制御され
たスイッチとして働かせることである。

最初に、アーク灯（Ｌ）は点灯しておらず、インピーダ
ンス（ＺＬ）は、電極間にアークが発生していないため
に、無限大である。

この段階で、アーク灯の端子に高電圧の交流を印加して
、アークを点灯する。これを、第１図及び第２ａ図によ
り説明する。

最初は、回路がある安定段階の条件、すなわち、ダイオ
ード（Ｄ１）は、誘導コイル（Ｌ１）を通るマイナス電
流（１１）と、１次捲線（ＰＴ）を通るプラス電磁電流
（ｉ２＝ｉｕ）　（第１図の矢印は、プラス電流の方向
を示す）とによって、導通されている条件を仮定する。

最初の時点（ｔｏ）において、１次捲線（ＰＴ）を通る
プラス電流がコンデンサ（Ｃ２）を充電して、１次捲線
（ＰＴ）、コンデンサ（Ｃ２）、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）
で形成されるループの電流が減少し、かつ、ダイオード
（Ｄ１）は導通されているために閉じている。次いで、
コンデンサ（Ｃ２）に印加される電圧（ｖ２）が、ゼロ
から最大値（ｖ２）に上昇する。同時に、電流（１１）
が時間経過にともなって直線的に増加し、プラス値に達
すると、電源（Ｅ）、誘導コイル（Ｌ１）及びダイオー
ド（Ｄ１）で形成される回路が閉じる。

さらに、ダイオード（Ｄ１）が導通されている間の適宜
の時期（すなわち、第２ａ図における時点（ｔｏ’））
において、回路（２００）がＦ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）をＯ
Ｎに切換える。このトランジスタがＯＮになっても、既
にダイオード（Ｄ１）が導通されているために、具体的
な効果は現われない。

時点（ｔ１）において、ダイオード（Ｄ１）の電流が消
滅（ｉ２＝　ｉ１）すると、ダイオード（Ｄ１）は逆バ
イアスされて、導通は、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）を通って
継続する。

電流（１２）がマイナス値に反転した後、電圧（ｖ２）
かゼロになるとく時点ｔ２）、ダイオード（Ｄ２）が導
通され、１次捲線（ＰＴ）は、ダイオード（Ｄ２）とＦ
　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）を介して短絡される。このとき、電
流（１２）は、あるマイナス値で一定値を保持している
（↑１１失を無視）。

第２の時点（ｔ、）において、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）が
ＯＦＦに、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）がＯＮに切換えられる
。電流（１１）及び（１２）が速やかにコンデンサ（Ｃ
１）を充電し、コンデンサ（Ｃ１）の端子電圧（ｖ１）
は、急速に最大値（サージ電圧Ｖ１）に増加し、その後
急速に（ｉ１）及び（ｉ２）の値に低下する。

電流（１１）及び（１２）が、はぼサイン曲線状に反転
する間に、電圧（ｖ１）はゼロに低下する。

次いで、ダイオード（Ｄ１）は、再び導通する。１次捲
線（ＰＴ）の端子がダイオード（Ｄ１）とＦ　Ｅ　Ｔ　
（Ｔ１）を介して短絡されて、電流（１２）が本質的に
一定に保持されている間、電流（１１）は、上述のよう
に直線的に増加する。

かくして、時点（ｔ４）において、回路は前述した初期
状態に復帰し、同じ時点（ｔ４）で、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ
２）がＯＦＦに、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）がＯＮに切換わ
って、サイクルが反復される。

各サイクルの間に、コンデンサ（Ｃ１）に発生するサー
ジ電圧（■１）は、ＯＮになったＦ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）
を介して、１次捲線（ＰＴ）の端子に供給される。

各構成部品と変圧器（Ｔ）の特性を適切に選定すること
によって、アーク灯（Ｌ）の端子に、アークを点灯する
ために必要な高電圧の交流が印加される。

各構成部品が、アーク灯にアークを点灯させるために必
要な高電圧を発生するように選定されていれば、変圧器
（Ｔ）による電圧の上昇を省略することができるので、
変圧器はなくてもよい。

たとえば、直流電源（Ｅ）の電圧（ｖＥ）が２４ボルト
、サージ電圧（ｖ１）が約１千ボルト、変圧器の昇圧率
が（ｍ＝１０）であれば、短期間のピーク電圧が約１万
ボルトのサージ電圧がアーク灯の端子に印加され、各サ
イクルの後にアークが点灯する。

Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）は、その端子に負荷されるプラス
の高電圧（＝Ｖ１）に耐え、かつ、急速にＯＦＦに切換
えうるように選定されるべきである。

しかし、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）は、導通ずる電流を制限
するために、ＯＮになった状態で比較的高い抵抗値（た
とえば６ないし７オーム）を示している。

一方、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）は、高電圧を受けず、スイ
ッチング動作は比較的遅い。しかし、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ
２）は、変換器の最大公称電流が通る際の、導通時の損
失が小さい。

かくして、比較的安価なトランジスタを、次の３つの性
質、導電性が良く、高速スイッチングが可能で、高電圧
に耐える性質により、使用することができる。

また、上述のアーク点灯時期における、ＦＥＴ（Ｔ１）
と（Ｔ２）のスイッチングは、ＯＦＦに切換えるときに
は、端子に放電したコンデンサが接続され、ＯＮに切換
えるときには、端子に導通状態のダイオードが接続され
て、スイッチングが穏やかに行われる。

したがって、スイッチングの損失は最小限であり、Ｆ　
Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）と（Ｔ２）の発熱は、ごく僅かである
。

さらに、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）のＯＦＦへの切換は、常
に、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）のＯＮへの切換よりも、やや
早い時期に行うようにする必要があり、これによって、
（Ｔ１）で発生する電圧のために（Ｔ２）が破損するこ
とを防止する。

一旦、アーク灯のアーク点灯段階が実行されると、アー
ク灯の電極の間にアークが生じ、ある抵抗値（ｒＬ）が
現われる。変圧器の２次捲線に電流が流れ、１次捲線に
対応するこの電流は、（ｉＬ）で示される。電流（１２
）は、（ｉｌ＋ｉｕ）に等しい値になる。

この第２段階における、回路の作動を、第１図、第２ｂ
図及び第２ｃ図によって説明する。

まず、検出器（２１０）がアークの点灯を検出すると、
変圧器により要求される電流を満足させる所要時間、よ
り詳しくは、アーク灯に安定したアークを点灯させる電
流を供給する時間、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）がＯＮの状態
に保持される。この中間段階では、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１
）はＯＦＦになっている。

この段階の次に、ＦＥＴ（Ｔ２）は、高デユーティ率の
制御信号によって励起されて、交互に０Ｎ−ＯＦＦされ
る。

誘導コイル（Ｌ１）が飽和しているか、飽和していない
かにより、回路は、２種の異なる作動を行う（第２ｂ図
及び第２Ｃ図参照）。

まず（第２ｂ図の時点（ｔｌ。）において）、ＦＥＴ（
Ｔ２）がＯＮになる。誘導コイル（ＬＬ）が飽和してい
ない間は、誘導コイル（Ｌ１）、１次捲線（ＰＴ）及び
アーク灯（Ｌ）に流れる電流は、増加する。ダイオード
（Ｄ１）は、逆バイアスされ、導通していない。

Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）がＯＦＦに切換わると（時点（ｔ
ｌ１））、誘導コイル（Ｌ１）の「放電」が、コンデン
サ（Ｃ１）で構成される回路と、これに並列に接続され
た、抵抗値（ｒ／ｍ”）に等しい抵抗とコンデンサ（Ｃ
２）とを直列に接続した回路とに流れる。かくして、電
流（ｉ１）は、比較的急速に低下する。コンデンサ（Ｃ
１）の端子における電圧がゼロになると、ダイオード（
Ｄ１）の導通が開始される（時点（ｔｌ２））。実際上
、同じ時点に、コンデンサ（Ｃ２）にかかる電圧が消滅
し、ダイオード（Ｄ２）の導通が開始される。

かくして、１次捲線（ＰＴ）は短絡され、その端子にか
かる負荷電圧は、ゼロになる。

次いで、時点（ｔｌ３）において、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２
）が再びＯＮになり、（ｔ１０）と同じ状態に復帰する
。

第２ｂ図に示す波形グラフは、アーク灯の端子に印加さ
れる、たとえば８０ボルトの比較的低電圧で、比較的狭
い幅の電圧ピークを示し、これは、アーク灯の余熱段階
を形成する。コンデンサ（Ｃ１）と（Ｃ２）は、２個の
コンデンサが逆性の電圧を蓄積するように、変圧器に直
列に接続されているので、変圧器の１次捲線に印加され
る電圧は、電圧値（ｖ１）と（ｖ１）との差に等しくな
る。

アーク灯を通る電流（ｉＬ）のｒｍｓ値は、ＦＥＴ（Ｔ
２）の切換え周波数によって調節され、周波数を増加さ
せると、電流（ル）のｒｍｓ値は、第２ｂ図の波形グラ
フに示されるように、減少する。

誘導コイル（Ｌ１）が飽和している場合、回路の作動は
、以下のとおりである（第２Ｃ図参照）。

第２ｂ図で説明した電流減少段階の間に、電流（ｉ１）
が飽和電流（ｉｓ）に達すると（時点（ｔ２１））、誘
導コイル（Ｌ１）は、実質上、短絡回路になる。そこで
、電流（１１）は、アーク灯を通る電流（ｉＬ）と、漸
次に増加する電磁電流（ｉｕ）との和になる。

Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）がＯＦＦに切換わると（時点（Ｔ
２２））、誘導コイル（Ｌ１）の不飽和により、電流（
ｉＬ）はきわめて急速に低下する。コンデンサ（Ｃ１）
と（Ｃ２）とは、前述のように電流（１１）によって充
電され、２つのコンデンサは、時点（Ｔ２３）で電圧ゼ
ロに復帰する。

第２ａ図ないし第２Ｃ図の波形グラフに示される電流（
ＬＬ）は、実際上、１次捲線に現われるランプ電流であ
る。

これらの２種のモード（誘導コイル（ＬＬ）が飽和して
いるか否か）において、負荷を流れるｒｍｓ電流は、Ｆ
　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）の切換え周波数を変更することによ
って修正できる。それによって、ランプのアーク点灯に
続く段階において、公称電流よりも大きい電流でランプ
を数秒間作動させ、ランプをできるだけ速やかに、公称
作動温度に上昇させることが、容易にできる。

また、どちらの操作モードでも、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）
は、前述の第２ａ図に示されるように、穏やかに切換え
られる。

その結果、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）がＯＮに切換わる時期
は、厳密ではなく、ダイオード（Ｄ２）が導通している
間は、（Ｔ２）が導通することになる。

第１図示回路の各構成部材の値は、以下のとおりである
。ＶＥ＝　２４ボルト、ＣＩ＝０．７ｎＦ。

Ｃ２＝４７０　ｎ　Ｆ、　Ｌ１＝０．３ｍ１（、ＰＴ≧
０．３ｍＨ（電磁インダクタンス）。

第３図は、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）及び（Ｔ２）を制御す
る回路（２００）のブロック図である。ブロック（２２
０）は、電流検出器で、供給されるランプ電流（ｉＬ）
を示す信号を検出する。これは、たとえば１２０ｍＡの
閾値により、ランプ電流（ｉＬ）の状態を示す論理信号
を、トリガ可能な単安定回路（２３０）に出力する。

所要の周波数で作動する２個の矩形波発振器（２４０）
及び（２５０）の出ツノが、マルチプレクサ（２６０）
の２個の入力端子に入力する単安定回路（２３０）の出
力により、２種の周波数の１つが選択される。

第１発振器（２４０）と単安定回路（２３０）との信号
は、ＮＯＲ回路（２７０）１．：入力し、ＮＯＲ回路の
出力は、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）のグリッドに供給される
。

一方、第２の単安定回路（２８０）には、単安定回路（
２３０）の出力が人力し、その出力がＯＲ回路（２９０
）の第１入力端子に入力する。ＯＲ回路（２９０）の第
２入力端子は、マルチプレクサ（２６０）に接続しであ
る。ＯＲ回路（２９０）の出力は、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２
）の制御信号となる。

アーク点灯のモードにおいて、この回路は、第１の発振
器（２４０）の周波数（ｆ１）における相補的な矩形波
信号を、２つのＦＥＴのグリッドに供給し、（Ｔ２）が
ＯＮに切換わってから少し遅れて、（Ｔ１）をＯＮに切
換える（この操作は、慣用手段であるので、図示を省略
する）。

検出器（２２０）は、アークの点灯を検出し、単安定回
路（２８０）及びＯＲ回路（２９０）を介して、直ちに
Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）を所要時間だけＯＮに切換え、こ
の時点における安定したアークを保持するための大電流
を出力する。

そのつぎに、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）はＯＦＦに切換えら
れ、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）は、第２の発振器（２５０）
の周波数（Ｔ２）（ただし、Ｔ２＜ｆ１）で制御されて
、その発振器で与えられる高デユーティサイクルで作動
する。

ランプが消えると、検出器（２２０）は、単安定回路（
２３０）に設定された遅延時間経過後に、制御回路を再
びアーク点灯モードに切換える。

第４図は、第１図示の電源回路の他の実施例を示す。こ
の実施例では、並列接続されたＦＥＴ（Ｔ１）とダイオ
ード（Ｄ１）に代えて、ダイオード（Ｄｉ’）とＦ　Ｅ
　Ｔ　（Ｔｌ’）を直列に接続し、ダイオードの陽極を
誘導コイル（Ｌ１）の第２端子に、陰極を（Ｔｌｏ）の
ソースに接続しである。

この変形例の回路は、２つの重要性を備えている。

第１は、第１図示回路では、アークが点灯した後、ラン
プに電流が流れない時期が生じて、アークが消失するこ
とがあるということである。

これに対して、第４図示の回路では、ＦＥＴ（Ｔ１）が
ＯＦＦになったときに、ダイオードは、対応するコンデ
ンサの端子における短絡回路にはならない。実際上、こ
の場合は、変圧器の１次捲線から供給されるプラス及び
マイナスの電圧が、ともにコンデンサに蓄積されること
になる。

この効果は、第２ｂ図及び第２Ｃ図に示すように、中心
位置がほぼゼロで、漸進的に小さくなるほぼサイン曲線
状の交流電圧の形状で継続し、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）が
再びＯＮになれば消滅する半波電圧（ｖ１）を発生させ
る。

この変形例の回路の他の重要性は、ダイオードＣＤＩ’
）は、第１図におけるダイオード（Ｄ１）の点灯期間に
おける機能とは、異なっているということである。この
手法では、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（ＴＩ’）は、保持されるべき
穏やかなスイッチングを行うように、改善された状態で
制御される。

第５図は、初期のアーク点灯モードにおける、第１図示
回路の変形例を示す。

初期時点（１０）では、電流（ｊ１）、電圧（Ｖ１）及
び（■２）は、すべてゼロであり、電流（１２）の値は
、以下に説明するようにプラスである。

時点（１０）において、制御回路（２００）がＦＥＴ（
Ｔ２）をＯＦＦい、（Ｔ１）をＯＮに切換える。その結
果、閉回路（Ｅ、　Ｌ１）を流れる電流（ｉｆ）は、漸
次増加し、他方で、電圧（ｖ１）はゼロに保持される。

同時に、電流（１２）は、きわめて速やかに低下し、コ
ンデンサ（Ｃ２）が充電されて、電圧値（ｖ１）が漸次
増加し、その後、コンデンサ（Ｃ２）は放電を始める（
電流（Ｔ２）はマイナスになり、電圧値（ｖ１）は低下
する）。

電圧値（ｖ１）及び電流（１２）は、減衰サイン曲線状
の形状で継続し、最初の半サイクルの終りの直前の時点
（ｔ１）において、回路（２００）がＦ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ
１）をＯＦＦに、（Ｔ２）をＯＮに切換える。それで、
電圧値（Ｖ１）は直ちにゼロになり、電流（１１）は急
速に減少する。同時に、電圧値（Ｖ１）は、コンデンサ
（Ｃ２）の放電による電流（１２）でコンデンサ（Ｃ１
）を充電するために、きわめて急速に高電圧に上昇する
。次いで、回路（Ｃ１、ＰＴ、Ｔ２）に流れるプラスの
高電圧ピーク値（ｖ１）及び初期のマイナス電流（１２
）は、減衰サイン曲線の形状でゼロに向かう。

その後、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）及び（Ｔ２）は、同じ状
態に保持され、１次捲線（ＰＴ）とＦ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２
）を流れる電流（Ｔ２）は、再び実質的に直線状に増加
する。時点（ｔ２）において、（ｔｏ）と同じ状態にな
り、新たなサイクルが開始される。

かくして、サイクルの初期段階（１０からｔｌの間）で
は、電気エネルギーが回路（Ｔ１、ＰＴ、Ｃ２）に蓄積
され、電圧値（ｖ１）と電流（１２）は、この段階を通
じて、コンデンサ（Ｃ２）と１次捲線（ＰＴ）によって
定まる周波数の減衰サイン曲線の形状で、半サイクル分
よりやや少ない形状をなす。

その後、時点（ｔ１）でＦ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）がＯＦＦ
に、（Ｔ２）がＯＮに切換えられると、第１周期の高電
圧の放電電流が、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）が急激に切換え
られることによって、（Ｔ１）の端子に高いサージ電圧
（Ｖ１）として印加される。

このサージ電圧の値は、時点（ｔ１）を適宜に選定する
ことによって、ごく簡単に制御できる。

たとえば、電源の電圧（ＷＥ）が１２ボルト、１次捲線
（ＰＴ）のインダクタンスが１００ないし２００μＨ１
コンデンサ（Ｃ２）のキャパシタンスが１００ないし５
００ｎＦ、制御周波数が１０００ないし５０００サイク
ル／秒であると、１次捲線（ＰＴ）の端子に約１千ボル
トの高圧パルス（かつ、変圧器（Ｔ）により昇圧されて
ランプ（Ｌ）の端子に印加されるパルス電圧は、約１万
ボルト）が得られ、エネルギーは約１０ｍ　Ｌすなわち
、第２ａ図におけるよりも、実質的に大きい制御値を得
ることができる。

第５図において、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）がＯＦＦに切換
えられた後に、コンデンサ（Ｃ１）の端子に得られるパ
ルス電圧（Ｖ１）は、コンデンサ（Ｃ１）のキャパシタ
ンスと１次捲線（ＰＴ）のインダクタンスによって定ま
る比較的高周波の、急速に減衰するサイン曲線のシーケ
ンスを構成する。上記のＦ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）の切換え
を（Ｔ２）よりも急速に行う必要性は、第２ａ図で説明
した作動モードとは異なることに、留意すべきである この変形実施例の本質的な利点は、誘導コイル（Ｌ１）
の自己インダクタンスが電圧サージを得るためには基因
せず、接続されて、大電流を得る能力を備える必要性の
ある１次捲線（ＰＴ）により構成された自己インダクタ
ンスのみに基因することである。かくして、誘導コイル
（Ｌ１）は、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）がＯＮになったとき
に、電源（Ｅ）が短絡されることの防止を、唯一の機能
とするために、きわめて安価に製作することができる。

第６図は、第１図示の電源回路の変形例を示す。

この変形例は、基本的には、第１図と同じ部材で構成し
てあり、同一部材については、説明を省略する。これに
は、変圧器（Ｔ）に第２の１次捲線（ＰＴ“）を付設し
てあり、第２の１次捲線の一端は、誘導コイル（Ｌ１）
と第１の１次捲線（ＰＴ）との間に接続され、他端はス
イッチ（Ｈの第１端子に接続しである。スイッチ（１）
の第２端子は、第３のコンデンサ（Ｃ３）の第１端子と
、第３のダイオード（Ｄ３）の陰極と、第３のＦ　Ｅ　
Ｔ　（Ｔ３）のソースとに、接続しである。コンデンサ
（Ｃ３）の第２端子、ダイオード（Ｄ３）の陽極、及び
Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ３）のドレインは、接地しである。Ｆ
　Ｅ　Ｔ　（Ｔ３）のグリッドは、回路（２００）に接
続しである。

前述第５図のアーク点灯モードの間、スイッチ（１）は
開かれて、コンデンサ（Ｃ３）、ダイオード（Ｄ３）、
Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ３）は、すべて作動しない。当然なが
ら、スイッチ（１）は、この段階における高電圧に耐え
得るように選定されるべきである。

次のランプ加熱モード及び安定作動モードにおいて、ス
イッチ（１）が閉じ、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１．）はＯＦＦ
状態を継続し、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）と（Ｔ３）とは、
回路（２００）により本発明の手法に基づいて、「プッ
シュプル」モードで制御される。

かくして第７図に示すように、１次捲線（ＰＴ）と（Ｐ
Ｔ　’　）に、電流（１２）と（ｉ３）が交互に流れ、
この電流は、１次捲！１９　（ＰＴ）と（ＰＴ’）の（
同一の）インダクタンスと、コンデンサ（Ｃ２）と（Ｃ
３）の容量で定まる、比較的低速度で切換えられる。か
くして、安価な電源用半導体技術と両立できる形式によ
り、比較的安定した電流が、ランプの２次電流（１次電
流（１２）と（ｉ３）の加算値）となる。

ランプ加熱段階では、ランプに、できるだけ大電流を供
給すべきであり、これは、第７図示のように、Ｆ　Ｅ　
Ｔ　（Ｔ２）と（Ｔ３）が各制御周期の半分ずっＯＮと
なるように、制御して行われる。

ランプが充分に加熱された後、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）と
（Ｔ３）の導通時間の減少、すなわち、トランジスタが
ＯＮとなる信号の幅を減少させて、パルス幅を減少する
ことによって、電流のｒｍｓ値を減少する。

第１図示の回路を使用した場合には、加熱段階でランプ
に高波形パルスを供給し、かつ、変圧器の１次捲線とＦ
　Ｅ　Ｔ　（Ｔ２）を通して特大電流（典型的には、約
３０アンペア）を流すには、ＦＥＴ（Ｔ２）が特大電流
に耐えて、スイッチ機能を遂行できるものであることが
必要であり、そのような部品はきわめて高価につく。第
６図示の変形例は、第３のＦ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ３）を増設
することによって、（Ｔ２）の負担を軽減して、安価な
部材によって、この問題を解決することができる。

第６図の、位相が１８０度異なる２個の発振器と、共通
の周波数制御手段またはパルス幅制御手段を備える電源
回路に、第４図に示した制御回路の変形例を適用するこ
とは、当業者にとって容易なことである。

第８図は、第１図示回路の他の変形例を示す。

この変形例では、１個のコンデンサ（Ｃｏ）をランプ（
Ｌ）と直列に接続しである。この変形例回路の作動は、
以下のとおりである。

アーク点灯段階では、変圧器（Ｔ）の２次捲線には電流
が流れず、アークは発生しない。その結果、コンデンサ
（Ｃｏ）は放電状態で、その端子における電圧はゼロで
ある。

したがって、アーク点灯電圧のピーク、すなわち、前述
したＦ　Ｅ　Ｔ　（Ｔ１）と（Ｔ２）の切換作動による
ピーク電圧は、そのままランプ（Ｌ）に印加される。

一方、ランプにアークが点灯されると、ランプに大電流
が流れる。検出器（２１０）でこの電流を検出すること
により、制御回路は、前述手法に準じて、Ｆ　Ｅ　Ｔ　
（Ｔ１）を継続的にＯＦＦにし、（Ｔ２）を高デユーテ
ィ率で切換えて、ランプに比較的大電流を供給して、ラ
ンプの温度を上昇させる。

この加熱段階の間、コンデンサ（Ｃｏ）と変圧器の２次
捲線（ＳＴ）の漏洩インダクタンスとが、１次捲線（Ｐ
Ｔ）の端子における寄生キャパシタンスとともに、共振
回路を構成する。

この共振回路の作動を簡単に説明すれば、以下のとおり
である。誘導コイル（Ｌ１）のインダクタンスが飽和す
るまでは、エネルギーは、変圧器の電磁インダクタンス
（Ｌｕ）（電流値ｉｕ）からコンデンサ（Ｃ゛）に転移
して、これを充電する。

誘導コイル（Ｌ１）のインダクタンスが飽和すると、コ
ンデンサ（Ｃ゛）に蓄積されたエネルギーがランプに再
蓄積され、コンデンサの放電電流がランプのアークに供
給される。

さらに、コンデンサ（Ｃ′）により、変圧器の２次捲線
に直流電流は流れない。

以上、本発明を図示の実施例に基づいて説明したが、本
発明は、上述内容に限定されるものではなく、当業者に
とって容易な変形ないし改造を含むものである。特に、
各実施例は、必要に応じて組み合わせて実施することが
できるものである。

〔発明の効果〕

（ａ）自動車に搭載した低電圧の電源によって、高輝度
のアーク灯を点灯させることができる。

（ｂ）アーク灯の状態の段階に応じて、電流供給モード
が自動的に切換えられ、効率よく、安定した点灯状態が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のアーク灯電源回路の基本的実施例の
回路図、 第２ａ図から第２ｃ図は、第１図示回路の作動を示す波
形図、 第３図は、第１図示電源回路の制御回路を示すブロック
図、 第４図は、第１図示電源回路の１変形例を示す回路図、 第５図は、第１図示回路の他の作動例における波形図、 第６図は、本発明のアーク灯電源回路の第２実施例の回
路図、 第７図は、第６図示回路の作動モードを示す波形図、 第８図は、本発明の第３実施例の要部を示す概略回路図
である。 （Ｅ）直流電源 （Ｔ）変圧器 （ＳＴ）２次捲線 （Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）コンデンサ （Ｔ１、Ｔ２．７３）　Ｆ　Ｅ　Ｔ （２１０）検出器 （２３０）　（２８０）単安定回路 （２６０）マルチプレクサ （２９０）ＯＲ回路 （Ｌ）ランプ （ＰＴ）　（ＰＴ’）　１次捲線 （Ｌ１）誘導コイル （Ｄ１、Ｃ２，Ｃ３）ダイオード （２００）制御回路 （２２０）電流検出器 （２４０）　（２５０）矩形波発振器 （２７０）　Ｎ　ＯＲ回路 １ 「ＩＣ，３ 「ＩＧ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）特に自動車前照灯に適用するアーク灯電源回路で
   あって、 車載用電池等からの低電圧直流に基づいて、ランプの各
   段階の機能に適応して変化しうる交流電圧を出力する手
   段（１０、１００）と、 １次捲線に前記交流電圧が供給され、２次捲線の端子に
   ランプ（Ｌ）が、直接又は不導通部材を介して接続され
   ている変圧器（Ｔ） とを備えることを特徴とする自動車前照灯用のアーク灯
   電源回路。 （２）特に自動車前照灯に適用するアーク灯電源回路で
   あって、 少なくとも１個のコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）の端子に第
   １のパルス電圧を発生させて、ランプ（Ｌ）に供給して
   アークを点灯させ、ランプに点灯したアークを保持する
   ための第２のパルス電圧を発生させるパルス発性手段を
   備えるとともに、ランプ流れる電流値に基づいて制御さ
   れる少なくとも２個のスイッチ（Ｔ１、Ｔ２）で構成さ
   れるスイッチ手段により制御される、少なくとも１つの
   インダクタンス（Ｌ１、ＰＴ、ＰＴ′）を通る電流から
   、前記パルス電圧を誘導するようにしたことを特徴とす
   る自動車前照灯用のアーク灯電源回路。 （３）２個の制御スイッチ（Ｔ１、Ｔ２）に、それぞれ
   接続続された２個のコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）を備える
   ことを特徴とする請求項（２）記載の自動車前照灯のア
   ーク灯電源回路。 （４）パルス発生手段が、 １つのインダクタンス（Ｌ１）と、第１のコンデンサ（
   Ｃ１）とを直列接続して、直流電源（Ｅ）の端子と、第
   １のコンデンサに並列接続された第１の制御スイッチ（
   Ｔ１）とに接続された第１パルス発生器と、変圧器の１
   次捲線（ＰＴ）と、第２のコンデンサ（Ｃ２）とを、前
   記インダクタンスに直列接続した第２パルス発生器とか
   らなり、 第２の直列接続が同様に電圧源の端子に接続され、第２
   の制御スイッチ（Ｔ２）に第２のコンデンサを並列接続
   するとともに、変圧器の２次捲線（ＳＴ）の端子にラン
   プを接続したことを特徴とする請求項（３）記載の自動
   車前照灯用のアーク灯電源回路。 （５）第１のコンデンサ及び第１の制御スイッチに第１
   のダイオード（Ｄ１）を付設し、第２のコンデンサ及び
   第２の制御スイッチに第２のダイオード（Ｄ２）を付設
   したことを特徴とする請求項（４）記載の自動車前照灯
   用のアーク灯電源回路。 （６）第１パルス発生器に、第１の制御スイッチに直列
   接続された第１のダイオード（Ｄ１′）を備えることを
   特徴とする請求項（４）記載の自動車前照灯用のアーク
   灯電源回路。 （７）ランプのアーク点灯段階の間、第１及び第２の制
   御スイッチを、第１の周波数（ｆ１）の、実質的に相補
   関係をなす矩形波電圧で、切換え制御することを特徴と
   する請求項（４）又は（５）記載の自動車前照灯用のア
   ーク灯電源回路。 （８）点灯段階に続くアーク保持段階の間、第１の制御
   スイッチをＯＦＦとし、第２の制御スイッチを、高デュ
   ーティ率を有し、第１の周波数より低周期の第２周波数
   （ｆ２）によって制御することを特徴とする請求項（７
   ）記載の自動車前照灯用のアーク灯電源回路。 （９）第２の周波数（ｆ２）を変化させて、アーク保持
   段階でランプに流れるｒｍｓ電流を変化させる手段を備
   えることを特徴とする請求項（８）記載の自動車前照灯
   用のアーク灯電源回路。 （１０）ランプの端子に高電圧の連続パルスを発生させ
   てアークを点火するための、制御スイッチ手段が、第１
   の制御スイッチ（Ｔ１）をＯＮに、第２の制御スイッチ
   （Ｔ２）をＯＦＦにして、第２のコンデンサ（Ｃ２）を
   充電し、次いで、第１の制御スイッチを通して逆極性の
   電流を出力して第２のコンデンサを放電させる第１段階
   と、 第２の制御スイッチ（Ｔ２）をＯＮにすると同時に、第
   １の制御スイッチ（Ｔ１）を急速にＯＦＦにして、第１
   のコンデンサ（Ｃ１）の端子に高電圧パルスを出力し、
   第１のコンデンサの放電によるパルスを変圧器の１次捲
   線（ＰＴ）に供給する第２段階とを、周期的に反復させ
   るようにしたことを特徴とする請求項（４）又は（５）
   記載の自動車前照灯用のアーク灯電源回路。 （１１）次の高電圧パルス出力段階において、第２段階
   を第２の制御スイッチに電流を流すように延長して、後
   続の第１段階の開始時に、第２のコンデンサ（Ｃ２）が
   充電されるようにしたことを特徴とする請求項（１０）
   記載の自動車前照灯用のアーク灯電源回路。（１２）変
   圧器が、電源と第３のコンデンサ（Ｃ３）の第１端子と
   の間に接続された第２の１次捲線（ＰＴ′）を備え、第
   ３のコンデンサの第２端子を接地し、第３の制御スイッ
   チを第３のコンデンサに並列接続し、かつ、第２及び第
   ３の制御スイッチ（Ｔ２、Ｔ３）を逆位相に接続して、
   ランプに流れる電流の持続時間を、ランプの段階状態に
   応じて変化させるようにしたことを特徴とする請求項（
   ４）又は（５）記載の自動車前照灯用のアーク灯電源回
   路。 （１３）アーク点灯後のランプ加熱段階において、第２
   及び第３の制御スイッチ（Ｔ２、Ｔ３）の持続時間を、
   それらのスイッチの作動周期の２分の１に等しくしたこ
   とを特徴とする請求項（１２）記載の自動車前照灯用の
   アーク灯電源回路。 （１４）変圧器（Ｔ）の２次回路中に、ランプ（Ｌ）に
   直列接続したコンデンサ（Ｃ′）を設けたことを特徴と
   する請求項（１）又は（４）ないし（１３）のいずれか
   に記載の自動車前照灯用のアーク灯電源回路。