JPH0384894A - 高圧放電灯用イグナイタ - 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〕 この発明は、高圧放電ランプを点灯させる放電灯点灯回
路において、高圧放電ランプを瞬時に始動あるいは再始
動させるための高圧放電灯用イグナイタに関するもので
ある。

（従来の技術〕 第４図に高圧放電灯用イグナイタを含む従来の放電灯点
灯装置を示す。第４図において、■、は交流電源、ＳＷ
ｌは電源スィッチ、ＢＬは鋼鉄型あるいは高周波インバ
ータ回路を含む放電灯安定器、ＤＬは放電灯安定器ＢＬ
の二次側に接続した高圧放電ランプ、ＣＩはバイパス用
のコンデンサであり、これは放電灯点灯装置の主回路を
Ｉ＃威している。

また、ＳＷ２は始動スイッチである。ＤＢはダイオード
ブリッジ、Ｃ２は平滑用のコンデンサで、これらは直流
１ｔＲＥＥを構成する。Ｑｌはトランジスタからなるス
イッチング素子、Ｔ、は昇圧用のフライバンクトランス
で、これらはインバータＩＮを構成する。Ｄｌはダイオ
ードで、インバータＩＮの出力を整流する整流回路ＲＦ
を構成する。

Ｃ３はコンデンサ、Ｔ２はパルストランス、Ｇは放電ギ
ャップ、ＤＫはコンデンサＣ３の両端電圧を検出する電
圧検出回路、Ｅｏは基準電圧、ＥＡは電圧検出回路ＤＫ
の検出電圧と基準電圧Ｅ０とを比較する誤差増幅器、Ｍ
Ｄは誤差増幅器ＥＡの出力が入力されるパルス幅変調器
、ＤＲはパルス幅変調回路ＭＤの出力パルスを増幅して
スイッチング素子Ｑ、へ駆動信号として供給するドライ
ブ回路であり、これらは１石インバータによる高圧放電
灯用イグナイタを構成している。

この放電灯点灯装置では、電源スィッチＳＷ１をオンに
すると、交流１ｆ［Ｖｓから電源スィッチＳＷ、を通し
て放電灯安定器ＢＬに給電され、放電灯安定器ＢＬの二
次電圧が高圧放電ランプＤＬの両端に印加される。

この状態において、始動スイッチＳＷ２をオンにすると
、交流電ＢＶ　Ｓの電圧がグイオートブリッジＤＢにて
全波整流され、さらにコンデンサＣ２にて平滑され、コ
ンデンサＣ２の両端子間の電圧は直流電圧となる。トラ
ンジスタからなるスイッチング素子Ｑ１は、ドライブ回
路ＤＲからの駆動信号によって、数十ＫＨｚの高周波で
オンオフを繰り返し、フライバンクトランスＴ１の一次
側を駆動する。この結果、フライバンクトランスＴ１の
一次側に高電圧が誘起し、その電圧がダイオードＤ１に
よって整流され、コンデンサＣ３に電荷を蓄積する。

電荷の蓄積により、コンデンサＣ３の電圧Ｖ。３は、第
５図（ａｌに示すように、例えば時刻ｔ。から次第に上
昇し、コンデンサＣ３の電圧ＶＣ３が例えば時刻（１で
放電ギャップＣの放電開始電圧■。

（例えば、約５０００　Ｖ　）に達すると、放電ギヤツ
ブＧが放電し、コンデンサＣ３の蓄積電荷がパルストラ
ンスＴ２の一次巻線と放電ギャップＧとを通して急速に
放出される。この結果、パルストランスＴ２の二次ｔｉ
線に第５囲い）に示すような高圧（数十ＫＶ程度）のパ
ルス電圧■、が発生し、それがバイパス用のコンデンサ
Ｃ１を通して高圧放電ランプＤＬの両端間に印加される
。放電ギャップＧが放電すると、コンデンサＣ３の電圧
ｖｃ３が降下し、充電によってコンデンサＣ３の電圧Ｖ
Ｃ３が再度上昇する。以後、この動作を繰り返すること
で、高圧のパルス電圧Ｖ、が時刻ｔｌ。

Ｌ２，１３．・・・と繰り返し発生することになる。

そして、この高圧のパルス電圧Ｖ、が高圧放電ランプＤ
Ｌに加わることで、高圧放電ランプＤＬが始動し、この
とき放電灯安定器ＢＬから給電されていることから点灯
に至る。

高圧放電ランプＤＬの始動後は、始動スイッチＳＷ２を
オフにして高圧放電灯用イグナイタの作動を停止させる
。

なお、パルス電圧Ｖ、が数十ＫＶの高圧であるため、高
圧放電ランプＤＬの消灯直後でも、電源を再投入したと
きに再点弧させることが可能である。

ところで、放電ギャップＧは、例えば第６図に示すよう
な構造となっている。すなわち、例えばタングステン等
からなる一対の電極１，２を先端同士を所定のギャップ
長ｌを開けて対向させ、この状態で一対の電極１．２の
先端付近をガラスバルブ３で封着固定していて、ギャッ
プ長ｌの大きさで放電開始電圧■。が定まる。

このような放電ギャップＧにおいては、長期間使用する
と、電極１．　２の表面の劣化、消耗等のために、放電
開始電圧Ｖ。が第７図に示すように次第に上昇する。放
電開始電圧Ｖ。が上昇すると、当然パルストランスＴ２
の二次出力電圧も上昇する。この結果、パルストランス
下２自身が絶縁破壊したり、ランブソケッｌ−、電線等
へも設計値を超える高電圧が印加され、安全上の問題が
生しる。

そこで、通常は、第７図のように、コンデンサＣ３の電
圧ＶＣ３の上限値ＶＣ３（ＭＡＸ）を決めておき、コン
デンサＣ３の電圧■。３が上限値ｖ　ｏ３（ＭＡＸ）を
超えないように制御する構成となっている。すなわち、
第４図に示すように、コンデンサＣ３の両端電圧を電圧
検出回路ＤＫで検出し、その検出電圧を基準電圧Ｅ［ｌ
とを誤差増幅器ＥＡで比較し、その出力を例えばパルス
幅変調回路ＭＤに加える。

パルス幅変調回路Ｍしは、誤差均幅器ＥＡの出力信号に
応して出力するパルス信号のパルス幅（オンデユーテイ
）を制御する。具体的には、コンデンサＣ３の電圧ＶＣ
３が低いときは、パルス幅変調回路ＭＤのオンデユーテ
イを大きくし、コンデンサＣ３の電圧ＶＣ３が高いとき
は、パルス幅変調回路ＭＤのオンデユーテイを小さくす
る。

つまり、コンデンサＣ３の電圧Ｖ。３の高低に応してス
イッチング素子Ｑ、のオンデユーテイが制御され、これ
によってコンデンサＣ３の電圧ＶＣＳが一定になるよう
に、すなわちコンデンサＣ３の電圧ｖｃ３が一定値を超
えないように制御されろうこの一定値が前記した上ｌｌ
１（ｌ！！ｖｃｓ（ガＡＸ）であり、放電ギャップＧの
放電開始電圧Ｖ。が Ｖｏ＜　ｖｃ　ｓ　（ＷＡＸ） のときに放電ギャップＧの放電が可能で、このときのコ
ンデンサＣ３の電圧Ｖ。３の最大値は放電開始電圧Ｖ。

に等しくなる。一方、放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ
６が Ｖｏ≧ＶＣ３（ＭＡＸ） のときに放電ギヤツブＧはもはや放電不可能となり、こ
のときコンデンサＣ３の電圧Ｖ。３の最大値は上限値Ｖ
。３（ＭＡＸ）となる。

以上のように、コンデンサＣ３の電圧ＶＣａの上限値を
抑える回路構成とすることにより、仮に放電ギャップＧ
が寿命末期となって放電開始電圧Ｖｏが」二昇しても、
電圧ＶＣａは上限値■Ｃ３（ＭＡＸ）以上には上昇せず
、放電ギャップＧの動作は自動的に停止し、異常な高圧
パルス電圧を発生することはない。

〔発明が解決しようとする課題〕

第４図に示した従来の高圧放電灯用・イブナイフでは、
コンデンサＣ３の電圧Ｖ　Ｃ３を検出し゛ζスイッチン
グ素子Ｑ１のオンデユーテイを制御するフィードパ、り
制御回路構成になっているが、通常コンデンサＣ３の電
圧ＶＣ３は数千Ｖと高く、電圧検出回路ＤＫおよびその
後段の制御回路部に高圧部品を使用しなければならず、
大型化するという問題がある。

また、放電ギャップＧの動作時に発生するノイズによっ
て、フィードバック制御回路部が誤動作しやすい。

さらに、フィードバック制御回路系を絶縁する必要があ
る。

また、放電ギャップＧの寿命時に、放電ギャップＧの動
作が停止した後もコンデンサＣ３の両端には常に数千■
の高電圧が連続的に印加され続けるため、コンデンサＣ
３や電圧検出回路ＤＫ等に使用している部品へのストレ
スが大となる。

この発明の目的は、フィードバック制御回路を用いずに
放電ギャップの寿命時のインバータの出力の蓄積用のコ
ンデンサの電圧を一定値以下に制限することができると
ともに、放電ギャップの寿命時の各種部品へ与えるスト
レスを軽減することができる高圧放電灯用イブナイフを
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の高圧放電灯用イブナイフは、間欠的にオンオ
フ動作をする少なくとも１個のスイッチング素子を含ん
で構成され直流電源の電圧を交流電圧に変換するインバ
ータを設け、このインバータの出力を整流する整流回路
および整流回路の出力で充電されるコンデンサとを設け
、コンデンサに対しパルストランスの一次巻線および放
電ギャップの直列回路を並列接続するとともに、コンデ
ンサに電荷放出用のインピーダンス素子を並列接続して
いる。そして、ス・イツチング素子のオンオフ動作期間
の最後のコンデンサの両端電圧が所定値以下になるよう
にオンオフ動作期間の長さおよびオンデユーテイを設定
するとともに、スイ・ノ千ング素子の休止期間中にコン
デンサのｉ（Ｊが完全に放出されるようにインピーダン
ス素子のインピーダンス値を設定している。

〔作　　　用〕

この発明の構成によれば、インバータの出力が整流回路
で整流され、その電圧でもってコンデンサに電荷が蓄積
され、またコンデンサの蓄積電荷がインピーダンス素子
を通して放出される。

この際、インバータを構成するスイッチング素子が間欠
的にオンオフ動作することから、スイッチング素子のオ
ンオフ動作期間はコンデンサに電荷が蓄積され、その電
圧が上昇し、その値が放電ギャップの放電開始電圧を超
えるε放電ギャップが放電してコンデンサの電荷がパル
ストランスの一次巻線を通して放出され、このときにパ
ルストランスの二次巻線から高圧のパルス電圧が出力さ
れる。この高圧のパルス電圧の発生動作はスイッチング
素子のオンオフ動作期間中繰り返され、これによって高
圧放電ランプが始動することになる。

一方、スイッチング素子の休止期間はコンデンサの電荷
の蓄積はなく、インピーダンス素子を通した電荷の放出
のみであり、パルス電圧の発生はない。

放電ギャップの寿命末期になって放電ギヤ、ブの放電開
始電圧が上昇し、コンデンサの両端の電圧がスイッチン
グ素子のオンオフ動作期間の最後までには放電ギャップ
の放電開始電圧まで上昇しなくなる。この後、スイッチ
ング素子が休止期間に入ると、コンデンサに蓄積された
電荷がインピーダンス素子を通して放出され、コンデン
サの両端電圧は零となり、つぎのオンオフ動作期間が始
まると、コンデンサへの電荷の蓄積が始まるが、休止期
間においてコンデンサの電荷は空になっているので、つ
ぎのオンオフ動作期間が始まっても、前のオンオフ動作
期間のコンデンサの両端電圧より高くなることはない。

したがって、放電ギャップが寿命となって放電開始電圧
が上昇したときにおけるコンデンサの両端電圧の最大値
はオンオフ動作期間の長さおよびスイッチング素子のオ
ンデユーテイによって決まることになる。また、このと
きのコンデンサの両端電圧は、スイッチング素子のオン
オフ動作期間は上昇するが、休止期間には降下するので
、平均値としては十分に低いものとなり、コンデンサ等
に与えるストレスは十分に小さくできる。

〔実　施　例〕

以下、図面を参照しながら実施例を説明する。

第１図にこの発明の一実施例の高圧放電灯用イグナイタ
を含んだ放電灯点灯装置を示す。この第１図の放電灯点
灯装置は、高圧放電灯用イグナイタが第４図の従来例と
異なる。すなわち、高周波発振回路Ｏ８Ｈと低周波発振
回路Ｏ３Ｌとアンド回路ＡＮとを設け、高周波発振回路
Ｏ８Ｈの出力信号と低周波発振回路Ｏ３Ｌの出力信号と
の論理積をアンド回路ＡＮで求め、アンド回路ＡＮの出
力信号でドライブ回路ＤＲを介してスイッチング素子Ｑ
、をオンオフさせるようにしている。また、コンデンサ
Ｃ３と並列に抵抗等の電荷放出用のインピーダンス素子
Ｚを接続している。そして、第４図のような電圧検出回
路ＤＫ、誤差増幅器ＥＡおよびパルス幅変調回路ＭＤ等
を省いている。その他の構成は第４図のものと同様であ
る。この際、スイッチング素子Ｑ１のオンオフ動作期間
の最後のコンデンサＣ３の両端電圧■ｃ３が所定値以下
になるようにオンオフ動作期間の長さおよびオンデユー
テイを設定するとともに、スイッチング素子Ｑ１の休止
期間中にコンデンサＣ３の１？Ｔｒが完全に放出される
ようにインピーダンス素子Ｚのインピーダンス値を設定
している。

第２図はスイッチング素子Ｑ１の駆動回路部の各部のタ
イムチャートを示しており、高周波発振回路Ｏ３１□か
らは第２図＋ａｌに示すような高周波パルス信号が出力
され、低周波発振回路○ＳＬからは第２図（ｂｌに示す
ような低周波パルス信号（ハイレベル期間がｔｌで、ロ
ーレベル期間がｔ２である）が出力されるので、アンド
回路ＡＮの出力信号として、第２図（ｃｌに示すような
間欠的な高周波パルス信号が得られる。ｔｌはオンオフ
動作期間で、ｔ２は休止期間である。

第２図ｔｅｌに示すようなパルス信号がドライブ回路Ｄ
Ｒを通してスイッチング素子Ｑ、に加えられると、スイ
ッチング素子Ｑ、は第３図（ａｌに示すように、第２図
（Ｃ１のパルス信号に同期してオンオフ動作期間ｔ１の
間オンオフを繰り返し、休止期間ｔ２ではオフ状態を保
持する。なお、第２図と第３図とでは時間軸が異なる。

スイッチング素子Ｑ、のオンオフが繰り返されると、第
３図（ｂｌに示すように、コンデンサＣ３の電圧■。３
が上昇し、その値が放電ギャップＧの放電開始電圧■。

に達すると、放電ギャップＧが放電して高圧パルス電圧
が発生するとともに、電圧Ｖｃ３がほぼ０■まで低下し
くｔＩ＋、’ｌ！ｔ１８．・・・〉この動作をオンオフ
動作期間ｔ１中繰り返し、高圧パルスを発生し続ける。

休止期間ｔ２では、スイッチング素子Ｑ１が動作しない
ので、コンデンサＣ３へのｉ！荷の蓄積はなく、コンデ
ンサＣ３の電圧ＶＣ３は上昇せず、はぼ零の状態を維持
する。

以上の動作が高圧放電ランプＤＬが点灯するまで繰り返
される。

一方、放電ギヤツブＧの寿命末期では、第３図（Ｃ）に
示すように、放電ギャップＧの放電開始電圧ｖｏが上昇
するので、オンオフ動作期間ｔ１内ではコンデンサＣ３
の電圧■Ｃ３の値が放電開始電圧Ｖ。まで到達せず、放
電ギャップＧは放電しない、そして、休止期間ｔ２では
、スイッチング素子Ｑ、が動作を停止するので、コンデ
ンサＣ３の電荷はインピーダンス素子Ｚを通して放電す
るので、その電圧Ｖ。３はほぼＯｖまで低下し、以下電
圧Ｖ。３は上昇・下降の動作を繰り返す。

いま、コンデンサＣ３の電圧Ｖ。３を許容できるある最
大値■。ｗａｘに設定した場合、オンオフ動作期間ｔ１
内でコンデンサＣ３の電圧■。３がＶ　Ｇ　ｓａＸとな
るように、オンオフ動作時間ｔ１の長さおよび高周波発
振回路Ｏ３１のオンデユーテイを設定し、しかも休止期
間ｔ２の期間以内でコンデンサＣ３の電荷が全て放出さ
れる（放出時は破線の特性でもよい）ようにインピーダ
ンス素子Ｚのインピーダンス値を設定してやれば、スイ
ッチング素子Ｑ、を間欠的にオンオフ動作させたときに
おいて、コンデンサＣ３の電圧Ｖ。３が最大値Ｖ。−ａ
ｘを超えて上昇することはなく、放電ギャップＧの寿命
時にその動作を停止させることができる。

以上のように、この実施例では、従来例のようなフィー
ドバンク制御回路を用いずにコンデンサＣ３の電圧ｖｃ
３を制限することができ、フィードバンクＵＳ回路を用
いた場合のような問題は回避することができる０例えば
、構成が簡単になって小型化できる。また、ノイズによ
る誤動作も生しない。

また、コンデンサＣ３の電圧■ｃ３は、第３図ｆｃ）に
示すように、休止期間ｔ２で降下するので、平均値とし
ては、従来例の場合よりもかなり低い値となるので、コ
ンデンサ０３等に与えられるストレスも軽減できる。

なお、上記実施例では、高圧放電灯用イグナイタにおい
て、フライバンクトランスＴ１を一次側を駆動するのに
、１石式インバータを用いたが、これに限らず、２石ハ
ーフブリッジ型インバータや４石フルブリッジ型インバ
ータを用いてフライバックトランスを駆動するようにし
てもよい。

〔発明の効果〕 この発明の高圧放電・灯用イグナイタによれば、スイッ
チング素子を間欠的にオンオフ動作させるようにし、か
つスイッチング素子のオンオフ動作期間の最後のコンデ
ンサの両端電圧が所定値以下になるようにオンオフ動作
期間の長さおよびオンデユーテイを設定するとともに、
スイッチング素子の休止期間中にコンデンサの電荷が完
全に放出されるようにインピーダンス素子のインピーダ
ンス値を設定したので、フィードバンク制御回路を用い
ずに放電ギャップの寿命時のインバータの出力の蓄積用
のコンデンサの電圧を所定値以下に制限することができ
る。また、コンデンサは、スイッチング素子の間欠的な
オンオフ動作とインピーダンス素子とにより、放電ギヤ
ノブが放電しなくても、充放電を繰り返すことになり、
コンデンサの電圧の平均値は十分に小さくできるので、
放電ギヤツブの寿命時の各種部品へ与えるストレスを軽
減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の高圧放電灯用イグナイタ
を含んだ放電灯点灯装置の回路図、第２図および第３図
は第１図の各部のタイムチャート、第４図は高圧放電灯
用イグナイタを含んだ従来の放電灯点灯装置の回路図、
第５図は第４図の各部のタイムチャート、第６図は放電
ギャップの概略図、第７図は放電ギヤノブの放電開始電
圧の変化を示すタイムチャートである。 ＥＥ・・・直流電源、ＩＮ・・・インバータ、ＲＦ・・
・整流回路、ＤＬ・・・高圧放電ランプ、Ｃ３・・・コ
ンデンサ、Ｚ・・・インピーダンス素子、Ｇ・・・放電
ギャップ、Ｔ２・・・パルストランス、Ｏ８Ｈ・・・高
周波発振回路、Ｏ５Ｌ・・・低周波発振回路、ＡＮ・・
・アンド回路第 ４ 図 第 第 図 図 −動作　峙聞

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流電源と、間欠的にオンオフ動作をする少なくとも１
   個のスイッチング素子を含んで構成され前記直流電源の
   電圧を交流電圧に変換するインバータと、このインバー
   タの出力を整流する整流回路と、この整流回路の出力で
   充電されるコンデンサと、このコンデンサと並列接続し
   たパルストランスの一次巻線および放電ギャップの直列
   回路と、前記コンデンサに並列接続した電荷放出用のイ
   ンピーダンス素子とを備え、 前記スイッチング素子のオンオフ動作期間の最後の前記
   コンデンサの両端電圧が所定値以下になるように前記オ
   ンオフ動作期間の長さおよびオンデューティを設定する
   とともに、前記スイッチング素子の休止期間中に前記コ
   ンデンサの電荷が完全に放出されるように前記インピー
   ダンス素子のインピーダンス値を設定した高圧放電灯用
   イグナイタ。