JPH0419996A - 高輝度放電灯点灯装置 - 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、主として、自動車のヘッドランプを高輝度放
電灯で構成する場合に通した高輝度放電灯点灯装置に関
し、バッテリから供給される直流電源をスイッチングし
、スイッチング臼力を変圧器によって昇圧すると共に、
変圧器の出力巻線に備えられたトリガ回路により高輝度
放電灯にトリガ電圧を供給してトリガすると共に、トリ
ガ後は変圧器の８力巻線に現われるスイッチング出力を
高輝度放電灯に与えて、放電を持続することにより、Ｄ
　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータを使用しない安価な高輝度放電
灯点灯装置を提供できるようにしたものである。

〈従来の技術〉 高輝度放電灯は、従来より自動車の前照灯として多用さ
れているハロゲン、ランプと異なって、ガス中で放電さ
せることによって光を発生するものであり、ハロゲン・
ランプの１／３程度の消費電力でありながら、その３〜
４倍の光束を得ることができ、自動車用前照灯としてき
わめて利用価値の高いものである。

高輝度放電灯は上述のように優れた特性を有しているけ
れども、点灯させるには、電極間に例えば１０〜１５ｋ
Ｖ程度のトリガ電圧を印加してトリガしなければならな
い。自動車の電源は、通常、ＤＣ１２ＶまたはＤＣ２４
Ｖのバッテリであるから、高輝度放電灯を自動車の前照
灯等に使用するには、ＤＣ１２ＶまたはＤＣ２４Ｖから
１０〜１５ｋＶものトリガ電圧を作り田さなければなら
ない。また、放電維持のために２００〜５００ｖ程度の
電圧が必要であるから、この放電維持電圧もＤＣ１２Ｖ
またはＤＣ２４Ｖのバッテリから作り出さなければなら
ない。

このような条件を満たす手段として、従来は、まず、バ
ッテリの電圧をＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータを使用して放
電維持に必要な２００〜５００■程度まで昇圧する。次
に、昇圧して得られた直流電圧をスイッチングし、ＬＣ
共振回路の共振作用を利用してトリガ電圧を作成してい
た。

第８図は従来の高輝度放電灯点灯装置の回路図である。

図において、１はバッテリ、２はＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバ
ータ、３はスイッチング部、４はトリガ回路、５は高輝
度放電灯、６は直流分阻止用のコンデンサである。

スイッチング部３は交互にスイッチング動作をスイッチ
素子３１．３２を有している。３３．３４はダイオード
である。

トリガ回路４は、コンデンサ４１とコイル装置４２とに
よる直列共振回路となっている。

高輝度放電灯５は、例えば、石英ガラス等で構成された
管５１内に稀ガス、水銀及び金属のハロゲン化物等が人
っており、管５１内で距離を隔てて電極５２．５３を対
向させた構造になっている。このような高輝度放電灯５
はメタルハライドランプと称される。

轡、灯動作において、バッテリ１の電圧をＤ　Ｃ／Ｄ　
Ｃコンバータ２により、放電を維持するのに必要な電圧
２００〜５００ｖまで昇圧した後、スイッチ素子３１．
３２によって構成されるスイッチング部３によりスイッ
チングする。スイッチング周波数は、スイッチ素子３１
．３２の制御電極３１１．３２１に加えられる制御信号
周波数によって制御される。この周波数コントロールに
より、スイッチング周波数がコンデンサ４１とコイル装
置４２の共振周波数になると、大振幅の共振電圧が得ら
れる。この共振電圧が高輝度放電灯５の電、１５２−５
３間に印加され、高輝度放電灯５がトリガされる。

上述のようにして、電極５２−５３間に高電圧パルスが
印加されると、アーク放電が生じ、管５１中のガスを通
して放電が発生し、放電によって発生した熱によって金
属のハロゲン化物が気化され、最大量の光が放射される
。点灯後は、スイッチング部２から高輝度放電灯５に対
して、比較的低いスイッチング出力電圧が放電維持電圧
として継続して印加される。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上述した従来の高輝度放電灯点灯装置は
、直流高電圧を得るためのＤ　Ｃ７０Ｃコンバータを備
えることが必須であったため、回路構成の複雑化、大型
化を招き、高価になるという問題点があった。

そこで、本発明の課題は、上述した問題点を解決シ、Ｄ
　Ｃ７０Ｃコンバータを使用しない回路構成の簡単な安
価な高輝度放電灯点灯装置を提供することである。

く課題を解決するための手段〉 上述する課題解決のため、本発明は、バッテリと、スイ
ッチング部と、変圧器と、高輝度放電灯と、トリガ回路
とを含む高輝度放電灯点灯装置であって、 前記スイッチング部は、前記バッテリから供給される直
流電源をスイッチングして出力する回路であり、 前記変圧器は、入力巻線に前記スイッチング部が接続さ
れていて、出力巻線から昇圧されたスイッチング出力を
取出すようになっており、前記高輝度放電灯は、ガスを
封入した管内に距離を隔てて対向する対の電極を有し、
前記対の電極間の放電により光を発する放電灯であって
、前記対の電極に放電を発生させるトリガ電圧と、トリ
ガ後に放電を持続する放電維持電圧との２つの異なる電
圧値を有し、前記電極が前記変圧器の前記出力巻線側に
接続されており、 前記トリガ回路は、前記高輝度放電灯に前記トリガ電圧
を印加するように、前記変圧器の前記出力巻線側に接続
されていること を特徴とする。

く作用〉 バッテリから供給される直流電源を、スイッチング部で
スイッチングし、スイッチング出力を変圧器で昇圧する
。これにより、高輝度放電灯の放電維持に必要な放電維
持電圧が得られる。

変圧器の出力巻線側には、高輝度放電灯にトリガ電圧を
印加するトリガ回路が接続されている。

高輝度放電灯はこのトリガ回路から与えられるトリガ電
圧によってトリガされる。トリガ後は、変圧器の出力巻
線から与えられる放電維持電圧によって放電を持続する
。

従って、Ｄ　Ｃ７０Ｃコンバータが不要であり、回路構
成が簡単で小型であり、コストの安価な高輝度放電灯点
灯装置が実現できる。

〈実施例〉 第１図は本発明に係る高輝度放電灯点灯装置の回路図で
ある。図において、第８図と同一の参照符号は同一性あ
る構成部分を示している。７は変圧器、８はスイッチン
グ部３を制御する制御回路である。

変圧器７は入力巻線７１にスイッチング部３が接続され
ていて、出力巻線７２から昇圧されたスイッチング出力
を取出す。出力巻線７２から出力されるスイッチング電
圧は、放電維持電圧の条件を満たすように、２００〜５
００■程度の範囲に設定する。変圧器７の入力巻線７１
及び出力巻線７２の巻数比はこの電圧が得られるように
設定する。具体的には、入力巻線７１の巻数をＮＰ、出
力巻線７２の巻数をＮ、とじたとき、自動車の前照灯と
して利用する場合は、 １５≦Ｎｓ／Ｎｐ　　≦３５ の範囲が適当である。

トリガ回路４は、出力巻線７２に接続されていて、高輝
度放電灯５に１０〜１５ｋＶ程度のトリガ電圧を印加す
る。トリガ電圧は高圧パルスとして与える。

点灯動作において、バッテリ１から供給される直流電源
を、スイッチング部３てスイッチングし、スイッチング
出力を変圧器７で昇圧する。これにより、高輝度放電灯
５の放電維持電圧が得られる。

変圧器７の出力巻線７２には、トリガ回路４か接続され
ており、高輝度放電灯５はトリガ回路４から供給される
トリガ電圧によってトリガされる。トリガ後は変圧器７
から供給される放電維持電圧によって放電を持続する。

従って、Ｄ　Ｃ７０Ｃコンバータが不要であり、回路構
成が簡単で小型であり、コストの安価な高輝度放電灯点
灯装置が実現できる。

第２図は本発明に係る高輝度放電灯点灯装置の具体的な
回路図を示す。図において、第１図と同一の参照符号は
同一性ある構成部分を示している。この実施例の特徴は
、トリガ回路４がコンデンサ４１とコイル装置４２とに
よる直列共振回路となっていることである。

スイッチング部３は、バイポーラトランジスタまたは電
界効果トランジスタ等でなるスイッチング素子３１．３
２を有する。スイッチング素子３１．３２のそれぞれの
主電極回路はバッテリ１と閉ループを形成するように接
続されている。スイッチング素子３１．３２のそれぞれ
の制御電極には、変圧器３４の出力巻線３４２及び抵抗
３１３、変圧器３５の出力巻線３５２及び抵抗３２３が
それぞれ閉ループを形成するように接続されている。ス
イッチング素子３１．３２の接続壱、はコンデンサ３３
を介して変圧器７の入力巻線７１に接続されている。変
圧器３４の入力巻線３４１及び変圧器３５の入力巻線３
５２のそれぞれの一端３１１．３２１には、スイッチン
グ素子３１．３２を交互にスイッチングさせる制御信号
か制御回路８から与えられる。

第３図は第２図の実施例の動作波形例を示している。ス
イッチング部３は、制御回路８からの制御信号によって
、スイッチング周波数が次第に高くなる方向に制御され
る。この周波数制御により、ｔ１時に、スイッチング部
３のスイッチング周波数がトリガ回路４を構成するコン
デンサ４１及びコイル装置４２の直列共振回路の共振周
波数ｆ０になると、大きな共振電圧ＶＰが得られる。

この共振電圧■２がトリガ電圧として高輝度放電灯５に
印加され、高輝度放電灯５がトリガされる。高輝度放電
灯５がトリガされた後は、スイッチング部３は共振周波
数ｆ０よりも低い１０ｋＨｚ程度のスイッチング周波数
ｆ１となるように制御される。トリガ後は、この周波数
ｆ１で２００〜５００Ｖのスイッチング出力電圧が、放
電維持電圧としてコイル４２を介して高輝度放電灯５に
印加され、高輝度放電灯５の放電が持続する。

第４図は本発明に係る高輝度放電灯点灯装置の別の実施
例における回路図を示している。図において、第１図及
び第２区と同一の参照符号は同一性ある構成部分を示し
ている。トリガ回路４は、コイル装置４３とトリガ電圧
発生回路４４とを含んでいる。コイル装置４３は、第１
の巻線４３１及び第２の巻線４３２を有しており、第１
の巻線４３１は変圧器７の出力巻線７２と高輝度放電灯
５との間に接続されている。

トリガ電圧発生回路４４はコイル装置４３の第２の巻線
４３２にトリガ電圧を供給する。トリガ電圧を供給する
タイミングは、例えばトリガ電圧発生回路４４に内蔵さ
れたスイッチのオン、オフによって設定できる。

トリガ電圧発生回路４４から、コイル装置４３の第２の
巻線４３２にトリガ電圧が供給されると、第１の巻線４
３１に巻数比によって定まるトリガ電圧が現われる。こ
のトリガ電圧が高輝度放電灯５の電極５２−５３に印加
され、高輝度放電灯５がトリガされる。

高輝度放電灯５がトリガした後は、トリガ電圧発生回路
４４からのトリガ電圧の供給を停止する。そして、変圧
器７の出力巻線７２に現われるスイッチング出力電圧を
高輝度放電灯５に印加して放電を持続する。

第５図は第４図に示した高輝度放電灯点灯装置の更に具
体的な回路図である。変圧器７は入力巻線７１が２つの
巻線７１１．７１２に分れており、巻線７１１．７１２
の接続点がバッテリ１に接続されている。

スイッチング部３は、バイポーラトランジスタまたは電
界効果トランジスタ等でなるスイッチング素子３１．３
２を有する。スイッチング素子３１．３２の主電極回路
は巻線７１１．７１２のそれぞれに接続されている。ス
イッチング素子３１．３２の制御電極３１１．３２１に
は制御回路（第４図の参照符号８）から制御信号Ｓ１、
Ｓ２が供給される。

トリガ電圧発生回路４４は、コイル装置４３の第２の巻
線４３２にコンデンサ４４１及びスイッチ４４２を直列
に接続すると共に、第２の巻線４３２及びコンデンサ４
４１の接続点と、変圧器７の出力巻線７２との間に、抵
抗４４３及びダイオード４４４による一方向性充電回路
を接続した構成となっている。スイッチ４４２を閉じる
と、コンデンサ４４１に蓄積された電荷がコイル装置４
３の第２の巻線４３２に放出され、第２の巻線４３２に
屈辱結合されている第１の巻線４３１に高圧パルスのト
リガ電圧が誘起する。

次に、第６図を参照しながら第５図に示した高輝度放電
灯点灯装置の動作を説明する。第６図は高輝度放電灯５
−の端子電圧波形を示している。

まず、制御回路（第４図の参照符号８）からスイッチン
グ素子３１の制御電極３１１に正の振幅をもつ制御信号
Ｓ１が供給される。制御信号Ｓ１の周波数は通常は１０
ｋＨｚ程度に設定されている。制御信号Ｓｌの正の半サ
イクルの間、スイッチング素子３１はオンし、バッテリ
５から変圧器７の巻線７１１を介してスイッチング素子
３１に電流が流れる。この時、変圧器７の第２の巻線４
３２には正の電圧ｖＴが発生する。正の電圧■７は、高
輝度放電灯５の放電を維持するために必要な電圧であり
、通常は、ピーク値か１００〜２５０（Ｖ）程度に設定
されている。変圧器７の巻数比は、バッテリ電圧の１２
（Ｖ）からこの正の電圧ｖＴまで昇圧するように設定し
である。また、この正の電圧■アにより、抵抗４４３及
びダイオード４４４による一方向性充電回路を通してコ
ンデンサ４４１が充電される。

次に、制御信号ｓ１に対して半サイクル遅れた信号Ｓ２
がスイッチング素子３２の制御電極３１１に供給される
と、制御信号ｓ２の正の半サイクルの間、スイッチング
素子３２はオンし、バッテリ５から変圧器７の巻線７１
２を介してスイッチング素子３２に電流が流れる。この
時、変圧器７の第２の巻線４３２には、負の電圧（−Ｖ
Ｔ）が発生する。コンデンサ４４１の電荷はダイオード
４４４が阻止するため放出されない。

このように、交互にスイッチング素子３１．３２をオン
、オフさせることにより、高輝度放電灯５の放電を維持
するための電圧が第２の巻線４３２に得られる。また、
最初の数サイクルでコンデンサ４４１の充電も完了する
。

次に、高輝度放電灯５を点灯させる場合を考える。上述
したように、最初の数サイクルでコンデンサ４４１の充
電は完了しているので、スイッチ４４２をオンさせると
、いつでもコイル装置４３の第１の巻線４３１に高電圧
を発生できる状態にある。第６図において、スイッチン
グ素子３１がオンしている状態で、七１時に、スイッチ
４４２をオンさせると、コンデンサ４４１に蓄積された
電荷は、コイル装置４３の第２の巻線４３２を介して放
電される。この時、コイル装置４３の巻線４３１には、
巻数比に従った高電圧が発生する。

従って、高輝度放電灯５には、変圧器７の第２の巻線４
３２に発生する電圧と、コイル装置４３の巻線４３１に
発生する電圧との差の電圧が印加される。本実施例では
、高輝度放電灯５を確実に放電開始させるために電圧■
２は、−１５（ｋＶ）程度に設定している。

スイッチ４４２は手動スイッチでも、半導体スイッチ素
子でもよい。

上述のようにして放電を開始した後は、出力巻線７２を
通して与えられるスイッチング出力が放電維持電圧とな
り、放電が維持される。これによって、Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃ
コンバータを使用しない安価な高輝度放電灯点灯装置が
実現できる。

第５図の実施例では、部品点数を削減するために、トリ
ガ回路４に対するエネルギー供給源として変圧器７の出
力巻線７２を利用しているが、別々の電源としてもよい
。例えば、変圧器７にトリガ回路用の巻線を設けてエネ
ルギー供給源としてもよい。さらに、コイル装置の第２
の巻線４３２をバッテリ１に直接接続してもよい。この
場合には必要に応じてコイル装置の巻数比を大きくする
。

第７図は本発明に係る高輝度放電灯装置の更に別の実施
例を示す回路図である。第５図と同一の参照符号は同一
性ある構成部分を示す。この実施例では、高輝度放電灯
５を変圧器７の出力巻線７２と、コイル装置４３の第１
の巻線４３１との間に接続し、第１の巻線４３１をアー
スに落しである。コイル装置４３の第１の巻線４３１は
、第２の巻線４３２に対して極性が逆になっている。

高輝度放電灯５に印加されるトリガ電圧は、変圧器７の
出力巻線７２の電圧と、コイル装置４３の第１の巻線４
３１の電圧との和の電圧となる。この実施例の場合も、
Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータを使用しない高輝度放電灯点
灯装置を提供できる。

〈発明の効果〉 以上述べたように、本発明に係る高輝度放電灯点灯装置
は、バッテリと、スイッチング部と、変圧器と、高輝度
放電灯と、トリガ回路とを含み、スイッチング部はバッ
テリから供給される直流電源をスイッチングして出力し
、変圧器は入力巻線にスイッチング部が接続されていて
、出力巻線から昇圧されたスイッチング出力を取出すよ
うになっており、高輝度放電灯は変圧器の出力巻線側に
接続されており、トリガ回路は高輝度放電灯にトリガ電
圧を印加するように、変圧器の出力巻線側に接続されて
いるので、ＤＣ／ＤＣコンバータを使用しない、回路構
成の簡単な小型、かつ、安価な高輝度放電灯点灯装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高輝度放電灯点灯装置の回路図、
第２図は同じく更に具体的な実施例を示す回路図、第３
図は第２図の実施例における動作波形例を示す図、第４
図は本発明に係る高輝度放電灯点灯装置の別の実施例を
示す回路図、第５図は同じく更に別の実施例を示す回路
図、第６図は第５図に示した実施例の動作波形例を示す
図、第７図は本発明に係る高輝度放電灯点灯装置の更に
別の実施例を示す回路図、第８図は従来の高輝度放電灯
点灯装置を示した回路図である。 １・・・バッテリ　　３・・・スイッチング部４・・・
トリガ回路　５・・・高輝度放電灯７・・・変圧器 第 図 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）バッテリと、スイッチング部と、変圧器と、高輝
   度放電灯と、トリガ回路とを含む高輝度放電灯点灯装置
   であって、 前記スイッチング部は、前記バッテリから供給される直
   流電源をスイッチングして出力する回路であり、 前記変圧器は、入力巻線に前記スイッチング部が接続さ
   れていて、出力巻線から昇圧されたスイッチング出力を
   取出すようになっており、前記高輝度放電灯は、ガスを
   封入した管内に距離を隔てて対向する対の電極を有し、
   前記対の電極間の放電により光を発する放電灯であって
   、前記対の電極に放電を発生させるトリガ電圧と、トリ
   ガ後に放電を持続する放電維持電圧との２つの異なる電
   圧値を有し、前記変圧器の前記出力巻線側に接続されて
   おり、 前記トリガ回路は、前記高輝度放電灯に前記トリガ電圧
   を印加するように、前記変圧器の前記出力巻線側に接続
   されていること を特徴とする高輝度放電灯点灯装置。
2. （２）前記トリガ回路は、インダクタとコンデンサとに
   よる共振回路であって、共振電圧を前記トリガ電圧とし
   て前記高輝度放電灯に印加するように、前記変圧器の出
   力巻線に接続されていること を特徴とする請求項１に記載の高輝度放電灯点灯装置。
3. （３）前記トリガ回路は、トリガ電圧発生回路と、コイ
   ル装置を含んでおり、 前記コイル装置は、第１の巻線及び第２の巻線を有して
   おり、前記第１の巻線は前記変圧器の前記出力巻線と前
   記高輝度放電灯との間に接続されており、 前記トリガ電圧発生回路は、前記コイル装置の第２の巻
   線側にトリガ電圧を供給すること を特徴とする請求項１に記載の高輝度放電灯点灯装置。