JPH04294096A - 放電ランプ点灯装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メタルハライドランプ
等の放電ランプの点灯を制御する放電ランプ点灯装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、メタルハライドランプ等の放電ラ
ンプは、例えば図７に示すようなシリーズインバータ回
路を用いて点灯している。

【０００３】図７において、直流電源１の両端にはスイ
ッチングトランジスタＱ９とスイッチングトランジスタ
Ｑ１０とが直列に接続され、スイッチングトランジスタ
Ｑ９，Ｑ１０のゲート、およびスイッチングトランジス
タＱ９，Ｑ１０同士の接続点ａには点灯制御手段９から
それぞれの制御信号が入力されるようになっている。ま
た、接続点ａにはカップリングコンデンサＣ４を介して
チョークコイル３とコンデンサ５，Ｃ２とからなる共振
回路が接続されている。コンデンサ５，Ｃ２の接続点ｂ
にはランプ電圧検出手段６が接続され、このランプ電圧
検出手段の出力信号は点灯制御手段９に入力されるよう
になっている。

【０００４】上記構成において、ランプ起動時の動作を
次に説明する。まず、直流電源１により直流電圧がスイ
ッチングトランジスタＱ９，Ｑ１０に印加されると、ス
イッチングトランジスタＱ９，Ｑ１０のゲートには５ｋ
Ｈｚ程度の互いに位相の反転するドライブ信号が入力さ
れ、スイッチングトランジスタＱ９，Ｑ１０はオン，オ
フを交互に繰り返し、カップリングコンデンサＣ４とチ
ョークコイル３との接続点ｃに交流電圧が生じる。この
時、放電ランプ７は消灯状態にあるので、この放電ラン
プの両端の電圧値は前記交流電圧値程度となっている。 放電ランプ７の両端電圧はコンデンサ５，Ｃ２によって
分圧され、ランプ電圧検出手段６によって直流電圧信号
に変換され、点灯制御手段９に入力される。ランプ電圧
検出手段６からの直流電圧信号レベルがある所定の値以
上の場合は、点灯制御手段９で放電ランプ７が消灯状態
であると判断され、放電ランプ７を起動させるための高
電圧を発生するように発振周波数を変化させる。インバ
ータの発振周波数は、点灯制御手段９内の鋸波発生回路
の出力電圧に応じ、チョークコイル３とコンデンサ５，
Ｃ２とからなる共振回路の共振周波数を含むある範囲内
で変化するように制御される。したがって、スイッチン
グトランジスタＱ９，Ｑ１０はオン，オフを交互に繰り
返し、カップリングコンデンサＣ４とチョークコイル３
との接続点ｃには前記周波数の交流電圧が生じ、チョー
クコイル３およびコンデンサ５，Ｃ２に共振電流が流れ
、チョークコイル３とコンデンサ５との接続点ｄに１２
ｋＶ〜１５ｋＶの高電圧が発生する。この高電圧によっ
て放電ランプ７は起動した後、１０ｋＨｚ前後の周波数
で定格点灯することとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成のシ
リーズインバータ回路で放電ランプ７を起動する場合、
鋸波発生回路からの１番目の鋸波電圧で発生した高電圧
によって、放電ランプ７が絶縁破壊しても（放電ランプ
７が絶縁破壊する時の放電ランプ７の両端電圧を図８（
ａ）に示す）、図８（ｂ）に示すように、この時に流れ
るパルス状の放電ランプ電流の減衰時間が短いために、
点灯維持にいたらないことがあり、起動性が不確実であ
るという問題があった。

【０００６】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、放電ランプを確実に起動できる放電ランプ点
灯装置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の放電ランプ点灯装置は、直流電源により駆
動されて発振するインバータ手段と、このインバータ手
段に接続された第１のチョークコイルとコンデンサとの
直列体からなる共振回路と、前記コンデンサと並列に接
続された第２のチョークコイルと放電ランプとの直列体
と、前記放電ランプのランプ電圧およびランプ電流のう
ち少なくとも一方を検出するランプ特性検出手段と、こ
のランプ特性検出手段の出力信号により前記インバータ
手段の発振周波数またはデューティー比を可変して前記
放電ランプの点灯を制御する点灯制御手段とを備えてい
る。

【０００８】

【作用】上記構成により、放電ランプを起動する場合、
共振回路で発生された高電圧によって放電ランプが絶縁
破壊した時に流れるパルス状の放電ランプ電流の減衰時
間を長くすることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００１０】図１は本発明の放電ランプ点灯装置の基本
構成を示すブロック図である。図１において、インバー
タ回路２は直流電源１により駆動されて所定の周波数の
クロック信号を発振する。このインバータ回路は負荷回
路として第１のチョークコイル３とコンデンサ５との直
列体からなる共振回路、および、コンデンサ５と並列に
接続された第２のチョークコイル４とメタルハライドラ
ンプ等からなる放電ランプ７との直列体を有している。 さらに、負荷回路には前記共振回路と直列に接続されて
放電ランプ７の起動を検出し、その後定格点灯等を制御
するためのランプ電圧検出手段６と、負荷回路に流れる
電流を検出するためのランプ電流検出手段８とが設けら
れている。ランプ電圧検出手段６およびランプ電流検出
手段８の出力信号は点灯制御手段９に入力され、点灯制
御手段９はこれらの信号に基づいてインバータ回路２の
発振周波数またはそのデュティー比を可変させ、放電ラ
ンプ７の点灯動作を制御する。

【００１１】次に、上記構成の動作について説明する。 いま、直流電源１が投入されると、インバータ回路２は
まず５ｋＨｚ程度の低い周波数で発振し、この低い周波
数の電圧が第１のチョークコイル３およびコンデンサ５
からなる共振回路に印加される。この低い周波数の電圧
に前記共振回路による高い周波数の共振電圧が重畳され
、ランプ電圧検出手段６はこの共振電圧を検出する。点
灯制御手段９はその検出した電圧によりインバータ回路
２の発振周波数を高い周波数に変化させ、共振回路によ
り例えば１００ｋＨｚ前後の所定の範囲内の周波数でコ
ンデンサ５に高い共振電圧を発生させる（図２（ａ））
。これにより放電ランプ７は絶縁破壊される。そうする
と、コンデンサ５に蓄積されていた電荷は第２のチョー
クコイル４および放電ランプ７を通して減衰振動しなが
ら放電される（図２（ｂ））。この時、インバータ回路
２は、１００ｋＨｚ程度の周波数で動作しているので、
放電ランプ７に流れる減衰振動電流の減衰時間が、少な
くとも１００ｋＨｚの周期である１０μｓ以上であれば
、放電ランプ７のインバータ回路２によるランプ電流極
性反転時の立消えを防ぎやすくでき、１００ｋＨｚの点
灯状態に速やかに移行させることができる。放電ランプ
７は、かかる絶縁破壊をある程度の回数にわたって繰り
返した後、減衰振動しながら電流が流れている期間中に
、インバータ回路２から第１のチョークコイル３を介し
て電流が供給されて起動する。すなわち、第２のチョー
クコイル４は放電ランプ７の絶縁破壊時これに流れる電
流を制限するとともに、数十μｓ程度の時間、ランプ電
流を流し続けるように動作する。図３は第２のチョーク
コイルのインダクタンス値と図２（ｂ）に示したランプ
電流の減衰時間τとの関係の実験結果を示すものである
。これから第２のチョークコイル４のインダクタンス値
が１００μＨ以上であれば、減衰時間τはほぼ１０μｓ
以上となることが明らかであり、ランプ起動確率も大幅
に向上する。ランプ電流の減衰時間τは第２のチョーク
コイル４のインダクタンスと放電ランプの絶縁破壊時の
抵抗成分で決定され、インダクタンスをＬ、抵抗成分を
Ｒとすると、τ＝２Ｌ／Ｒで表わされ、インダクタンス
Ｌが大きいほどランプ電流の減衰時間τが大きくなり、
ランプの起動確率は向上する。しかし、インダクタンス
値が大きすぎると、コイルの物理的大きさおよび重量が
増加するだけでなく、ランプ電圧検出手段６によって検
出される信号に第２のチョークコイル４に流れる電流に
よる電圧成分の含まれる割合が大きくなり、ランプ電圧
を正確に検出できなくなるという不都合が生じるので、
インダクタンスＬは１００μＨ〜２００μＨとするのが
適当である。

【００１２】第２のチョークコイル４は、放電ランプ７
が絶縁破壊する時の大電流によるインダクタンスの飽和
を防ぎ、またこの時にチョークコイル４の両端に発生す
る高い電圧を絶縁するために、図４に示すようにコア４
ａは棒状の形状を有している。

【００１３】放電ランプ７に電流が流れると、放電ラン
プ７の両端電圧は低下する。この時、ランプ電圧検出手
段６はコンデンサ５に流れる電流が急激に減少したこと
をランプ電圧検出手段６での電圧降下で検出することに
より放電ランプ７が起動したことを検出する。点灯制御
手段９はランプ電圧検出手段６の検出電圧によりインバ
ータ回路２の発振周波数を１０ｋＨｚ前後の低い周波数
になるように制御し、放電ランプ７を定格点灯に移行さ
せる。

【００１４】図５は図１におけるインバータ回路２等の
具体的な回路図を示している。図５において、インバー
タ回路２は第１のチョークコイル３、コンデンサ５、第
２のチョークコイル４および放電ランプ７からなる外部
回路１０を駆動する２つのスイッチングトランジスタＱ
１，Ｑ２からなるシリーズインバータの構成を有する。 駆動トランスＤＴの一次巻線の両端は駆動トランジスタ
Ｑ３，Ｑ４を介してアースされ、インバータ回路２の抵
抗Ｒ１，Ｒ２には点灯制御手段９から互いに位相が反転
するクロックＥ１，Ｅ２が入力されるとともに、駆動ト
ランスＤＴの一次巻線の中点には駆動電圧ＶＤが印加さ
れる。駆動トランスＤＴの二次側には２つの二次巻線が
設けられ、それぞれの一端は抵抗Ｒ６，Ｒ７を介してス
イッチングトランジスタＱ１，Ｑ２のゲートに接続され
ている。また、スイッチングトランジスタＱ１，Ｑ２と
抵抗Ｒ８との直列体は直流電源電圧ＶＤＤとアースとの
間に接続され、スイッチングトランジスタＱ１，Ｑ２同
士の接続点には、カップリングコンデンサＣ１と外部回
路１０との直列体が接続されている。コンデンサＣ２は
図１のランプ電圧検出手段６を構成しており、また第２
のチョークコイル４は第１のチョークコイル３に比べて
１／１０以下と十分に小さくしてあるので、コンデンサ
Ｃ２の両端に発生する電圧がランプ電圧として検出され
る。抵抗Ｒ８は図１のランプ電流検出手段８を構成して
おり、抵抗Ｒ８の両端に発生する電圧がランプ電流とし
て検出される。これらのランプ電圧検出手段およびラン
プ電流検出手段の出力電圧信号は点灯制御手段９に入力
される。

【００１５】図６は図１における点灯制御手段９の具体
的な回路図を示している。図６において、入力端がラン
プ電圧検出手段６のランプ電圧検出端子ＶＬに接続され
る直流電圧検出回路１１は、ランプ電圧に対応して直流
電圧が出力される。放電ランプ７の点灯を判別するラン
プ点灯検出回路１２は、抵抗Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１およ
びコンパレータＣＯＭＰ１から構成され、直流電圧検出
回路１１の出力電圧がある値以上のときハイレベル信号
（ランプ不点灯状態）を出力し、このある値より小さい
ときにローレベル信号（ランプ点灯状態）を出力する。 入力端がランプ電流検出手段８のランプ電流検出端子Ｉ
Ｌに接続される直流電流検出回路１３は、ランプ電流に
対応して直流電圧が出力される。ランプ起動電流制御回
路１４は、直流電圧検出回路１１の出力電圧、および直
流電流検出回路１３の出力電圧を演算し、この演算結果
を出力する。第１の遮断回路１５は、抵抗Ｒ１２および
トランジスタＱ５から構成され、ランプ点灯検出回路１
２の出力がローレベルのとき、すなわちランプが点灯状
態のときだけ、ランプ起動電流制御回路１４の出力を次
段の回路に出力する。ランプ起動電流制御回路１４の出
力電圧に対応する電流を流すための第１の定電流回路１
６は、オペアンプＯＰ１、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４およびト
ランジスタＱ７から構成されている。この第１の定電流
回路は、第１の遮断回路１５によって放電ランプ７が点
灯状態にあるときのみ有効に動作する。第１の定電流回
路１６の出力端子は、スイッチングレギュレータ制御Ｉ
Ｃ２２の周波数を設定するためのタイミング抵抗端子Ｒ
Ｔに接続されている。スイッチングレギュレータ制御Ｉ
Ｃ２２の発振周波数はタイミング抵抗端子ＲＴからアー
スへ流れ出す電流と、タイミングコンデンサ端子ＣＴに
接続されているコンデンサＣ３の容量とによって決定さ
れる。したがって、ランプ起動後、ランプ起動電流制御
回路１４の出力電圧の変化に応じて、インバータ回路２
の発振周波数を変化させ、ランプ電圧とランプ電流の関
係がある所定の関係になるように動作する。

【００１６】鋸波発生回路１７の出力電圧と、抵抗Ｒ１
５，Ｒ１６からなるバイアス回路１８の出力電圧とは、
抵抗Ｒ１７，Ｒ１８によって加算され、第２の遮断回路
１９へ出力される。第２の遮断回路１９は、抵抗Ｒ１９
およびトランジスタＱ６から構成され、ランプ点灯検出
回路１２の出力がハイレベルのとき、すなわちランプが
不点灯状態のときだけ、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８によって加
算された出力を次段の回路に出力する。第２の定電流回
路２０は、オペアンプＯＰ２、抵抗Ｒ２０，Ｒ２１およ
びトランジスタＱ８から構成され、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８
によって加算された出力電圧に対応する電流をスイッチ
ングレギュレータ制御ＩＣ２２のタイミング抵抗端子Ｒ
Ｔからアースへ流すように動作する。したがって、ラン
プ不点灯時、すなわちランプ起動時、スイッチングレギ
ュレータ制御ＩＣ２２の発振周波数は鋸波電圧によって
１００ｋＨｚ前後のある所定の範囲で変化し、ランプ起
動のための高電圧を出力するように制御される。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ランプが絶縁破壊した時に流れる電流の減衰時間を長く
することができるので、速やかに点灯状態に移行させ、
放電ランプを確実に起動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電ランプ点灯装置の基本構成を示す
ブロック図

【図２】（ａ）本発明の放電ランプ点灯装置における放
電ランプ絶縁破壊時のランプ電圧波形図（ｂ）同じくラ
ンプ電流波形図

【図３】本発明の放電ランプ点灯装置における絶縁破壊
時の第２のチョークコイルのインダクタンスとランプ電
流の減衰時間との関係を示す図

【図４】本発明の放電ランプ点灯装置に用いられるチョ
ークコイルの一例を示す斜視図

【図５】本発明の放電ランプ点灯装置におけるインバー
タ回路の具体例を示す回路図

【図６】本発明の放電ランプ点灯装置における点灯制御
手段の具体例を示す回路図

【図７】従来の放電ランプ点灯装置におけるシリーズイ
ンバータ回路の構成を示すブロック図

【図８】（ａ）従来の放電ランプ点灯装置における放電
ランプ絶縁破壊時のランプ電圧波形図 （ｂ）同じくランプ電流波形図

【符号の説明】

１　　直流電源 ２　　インバータ回路 ３　　第１のチョークコイル ４　　第２のチョークコイル ５　　コンデンサ ６　　ランプ電圧検出手段 ７　　放電ランプ ８　　ランプ電流検出手段 ９　　点灯制御手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源により駆動されて発振するインバ
   ータ手段と、このインバータ手段に接続された第１のチ
   ョークコイルとコンデンサとの直列体からなる共振回路
   と、前記コンデンサと並列に接続された第２のチョーク
   コイルと放電ランプとの直列体と、前記放電ランプのラ
   ンプ電圧およびランプ電流のうち少なくとも一方を検出
   するランプ特性検出手段と、このランプ特性検出手段の
   出力信号により前記インバータ手段の発振周波数または
   デューティー比を可変して前記放電ランプの点灯を制御
   する点灯制御手段とを備えたことを特徴とする放電ラン
   プ点灯装置。
2. 【請求項２】第２のチョークコイルのインダクタンスが
   １００μＨ以上であることを特徴とする請求項１記載の
   放電ランプ点灯装置。
3. 【請求項３】第２のチョークコイルのコアが棒状になっ
   ていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の
   放電ランプ点灯装置。