JPH0597095U - 高輝度放電灯点灯回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高輝度放電灯の始動時の立ち上がり時間を速
め、さらに始動を確実に行うと共に、高輝度放電灯の明
るさを均一にする。 【構成】 高圧直流電源に高輝度放電灯，トリガトラン
ス，コンデンサ等が直列接続されてなり、かつ前記トリ
ガトランスに点火信号が供給されて点灯を開始せしめる
高輝度放電灯点灯回路において、前記高輝度放電灯に並
列にダイオードを接続する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、高輝度放電灯点灯回路に関し、さらに詳しくは、トリガパルス起 動の際の立ち上がり時間を速め、かつ高輝度放電灯の明るさを一定に保つことの 出来る高輝度放電灯点灯回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の放電灯点灯回路としては、特開平２−１３５６９９号公報に開示された 高輝度放電灯点灯回路がある。この回路図を図５に示す。 この高輝度放電灯点灯回路によれば、始動スイッチＳＴを閉成すると高周波電 源の出力電圧を整流ブリッジ回路ＲＣＴにより整流し、抵抗Ｒを介してコンデン サＣを充電する。コンデンサＣの端子電圧がトリガ素子ＳＳＳのブレークオーバ 電圧を越えると、トリガ素子ＳＳＳは急激の抵抗値を下げてトリガトランスＴＴ の１次巻線に衝撃電流を流す。この結果、トリガトランスＴＴの２次巻線には十 数ＫＶの高電圧のパルス電圧が発生し高輝度放電灯ＨｉＤに印加され、高輝度放 電灯ＨｉＤを点灯始動する。なお、この動作は始動スイッチＳＴが閉成されてい る限り繰り返される。

【０００３】 さらにまた、従来の放電灯点灯回路としては、図６に示すようなものもある。 この放電灯点灯回路では、電源スイッチＳＰを閉じ、さらに始動スイッチＳＴを 閉じると、トリガ発生回路２を通じてトリガトランスＴｔの２次巻線Ｌ２から高 輝度放電灯ＨｉＤを介してグランドに電流が流れ、ジェンセン型インバータ１の ドライブトランスの１次巻線にフィードバックされ、フィードバックループが形 成されることによりジェンセン型インバータ１が本格的な発振を開始する。この 場合の発振周波数は数ＫＨｚから数１０ＫＨｚである。

【０００４】 一方、発振電圧Ｅ（ｆ）は、通常２００Ｖ程度である。この電圧は、ダイオー ドＤ１およびダイオードＤ２とコンデンサＣｄにより整流され、さらに抵抗Ｒｔ を介してコンデンサＣＴを充電する。

【０００５】 コンデンサＣＴの充電電圧がトリガ素子ＳＳＳの降伏電圧を越えると、トリガ 素子ＳＳＳは急激にオン状態となりトリガトランスの１次巻線Ｌ１に衝撃放電電 流ｉｓが流れる。この結果、トリガトランスの２次巻線Ｌ２には、１０ＫＶから １５ＫＶの高電圧が発生し、高輝度放電灯ＨｉＤに印加され、高輝度放電灯Ｈｉ Ｄが点灯し、共振用コンデンサＣｃ→トリガトランスの２次巻線Ｌ２→高輝度放 電灯ＨｉＤのループで電流ｉｔが流れる。この電流もジェンセン型インバータ１ の発振帰還ループの形成に寄与しているので、以後始動スイッチＳＴを開いても 高輝度放電灯ＨｉＤの点灯が維持される。

【０００６】 この場合、高輝度放電灯ＨｉＤに供給される電力の調整は、ジェンセン型イン バータ１の発振周波数を上下することにより行う。このジェンセン型インバータ １の発振周波数の調整は、トランジスタＱ３のベースとグランドとの間に接続さ れたボリュームＶＲを調整することによりジェンセン型インバータ１のドライバ トランスＴ１の２次巻線の中点に供給されるバイアス電圧−Ｖｃを変え、ジェン セン型インバータ１と高輝度放電灯ＨｉＤとの間にある共振用結合コンデンサＣ ｃとトリガトランスＴｔの２次巻線Ｌ２による共振特性（図７に示す）を利用し て行うことができる。すなわち、バイアス電圧−Ｖｃを下げると、ジェンセン型 インバータ１の発振周波数は大きくなり、また逆にバイアス電圧−Ｖｃを上げる と、ジェンセン型インバータ１の発振周波数は小さくなるので、ジェンセン型イ ンバータ１の発振周波数を共振用結合コンデンサＣｃとトリガトランスＴｔの２ 次巻線Ｌ２による共振周波数ｆｏと異なる周波数にしておけば、バイアス電圧− Ｖｃの変化に応じて共振用結合コンデンサＣｃとトリガトランスＴｔの２次巻線 Ｌ２による共振回路のインピーダンスが単調変化をし、高輝度放電灯ＨｉＤに供 給される電力の調整が手動により調整可能となる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来の放電灯点灯回路にあっては、高輝度放電灯Ｈ ｉＤを放電させ始動するときには、１０ＫＶから１５ＫＶの高電圧を印加する必 要があり、特開平２−１３５６９９号公報に開示された高輝度放電灯点灯回路に あっては、トリガトランスの高電圧発生能力を高めるためにトリガトランスに大 型のものを使用しなければならず、また高周波電源の電圧が低下するとトリガ電 圧も低下してしまい高輝度放電灯ＨｉＤの起動が困難になり、さらに高輝度放電 灯ＨｉＤの明るさも変動してしまう問題点があった。

【０００８】 また高輝度放電灯ＨｉＤの印加電圧をモニタする構成にはなっておらず、高輝 度放電灯ＨｉＤに供給される電力を手動により調整するものにあっては、高輝度 放電灯ＨｉＤの明るさが調整の程度に応じてばらついたものとなり一定の明るさ に調整するのが容易でないという問題点があった。

【０００９】 さらにまた、高輝度放電灯ＨｉＤの中でも特にメタルハライドランプは、図８ の曲線に示すように点灯初期においては放電ガスが主にキセノンガスであるた め放電電圧が２５Ｖ程度と低く、また暖まると水銀ガスやメタルハライドガスに なるため放電電圧は９０Ｖ程度となり、この電圧が通常の点灯状態における定格 電圧となる。供給電力は、この９０Ｖの場合を基準に設定するので、点灯初期の 放電電圧の低い状態ではメタルハライドランプに供給される電力が小さく、メタ ルハライドランプが暖まり放電ガスが水銀ガスやメタルハライドガスになるまで の立ち上がり時間が長く、始動に時間がかかる問題点もあった。

【００１０】 この考案は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、この考案の 目的は、高輝度放電灯の始動時の立ち上がり時間を速め、さらに始動を確実に行 うと共に、高輝度放電灯の明るさを均一にすることの出来る高輝度放電灯点灯回 路を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

この考案の高輝度放電灯点灯回路は、高輝度放電灯に並列にダイオードを接続 したことを構成上の特徴とするものである。

【００１２】

【作用】

この考案における高輝度放電灯点灯回路は、高輝度放電灯に並列に接続された ダイオードに対し順方向となる高輝度放電灯印加電圧を上記ダイオードにより整 流して直流電圧に変換し、この直流電圧を基にして高輝度放電灯に供給する電力 を制御し、高輝度放電灯の始動時の立ち上がり時間を速めると共に始動を確実に 行い、さらにまた高輝度放電灯の明るさを一定に保つ。

【００１３】

【実施例】

以下、この考案を図面に基づいて説明する。 図１は、この考案の第１実施例を示す電気回路図である。まず構成を説明する と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１には、電源スイッチＳを介してバッテリＢが接続さ れている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力端子は、高周波電源２に接続されてい る。

【００１４】 高周波電源２の出力端子は、高輝度放電灯ＨｉＤと共振用結合コンデンサＣｃ とトリガトランスＴＴの２次巻線Ｌ２の直列回路に接続されている。高輝度放電 灯ＨｉＤには、ダイオードＤが並列に接続されている。このダイオードＤの逆耐 圧は、高輝度放電灯ＨｉＤに印加される高電圧パルスの１．５〜２．０倍程度の ものが適当である。

【００１５】 高周波電源２の出力端子にはまた、ダイオードブリッジ回路ＲＣＴが接続され ている。ダイオードブリッジ回路ＲＣＴの出力端子は、始動スイッチＳＴと抵抗 ＲとコンデンサＣの直列回路に節像されている。コンデンサＣには、トリガトラ ンスＴＴの１次巻線Ｌ１とトリガ素子ＳＳＳの直列回路が並列に接続されている 。

【００１６】 次に、動作について説明する。 電源スイッチＳとトリガスイッチＳＴを閉成すると、高周波電源２，ダイオー ドブリッジ回路ＲＣＴ，抵抗Ｒ，コンデンサＣ，トリガトランスＴＴの１次巻線 Ｌ１，トリガ素子ＳＳＳにより弛張発振器が構成され、トリガトランスＴＴの２ 次巻線Ｌ２には図２の（イ）に示すような高電圧パルスが発生する。

【００１７】 初期状態として、共振用結合コンデンサＣｃは充電されていない状態とすると 、最初の前記高電圧パルスの正の部分が高輝度放電灯ＨｉＤに印加され、一方、 負の部分はトリガトランスＴＴの２次巻線Ｌ２→高周波電源→ダイオードＤ→共 振用結合コンデンサＣｃのループによりコンデンサＣｃに印加され共振用結合コ ンデンサＣｃは、図２の（ロ）に示すように負の電圧（−ｅ１）に偏奇する。

【００１８】 続く第２の高電圧パルスでは、正の部分と共振用結合コンデンサＣｃの充電電 圧（−ｅ１）が重畳されＥ１−（−ｅ１）＝Ｅ１＋ｅ１なる電圧が高輝度放電灯 ＨｉＤに印加される。高輝度放電灯ＨｉＤがブレークダウンしない場合には、高 電圧パルスの正の部分の直後に発生する負のフライバック電圧により共振用結合 コンデンサＣｃはさらに負側に充電されることになり、共振用結合コンデンサＣ ｃの充電電圧は−ｅ２へと上昇する。

【００１９】 この過程が繰り返されると、最終的には、共振用結合コンデンサＣｃの電圧は −Ｅ２まで充電されるので、高輝度放電灯ＨｉＤには図２の（ハ）に示すように 高電圧パルスのプラス側のピーク側とマイナス側のピーク値（Ｐ−Ｐ値）間のＥ １＋Ｅ２なる電圧が印加されることになり、トリガトランスＴＴの発生電圧の約 ２倍近くの電圧を高輝度放電灯ＨｉＤに印加することが可能となる。 このことから、トリガトランスＴＴを比較的小型のものにしても十分に高輝度 放電灯ＨｉＤを点灯することが出来る。また、（Ｉ）電源電圧の低下や高輝度放 電灯ＨｉＤの経年変化に伴いブレーク電圧が上昇しても自動的に対処することが でき（II）高輝度放電灯ＨｉＤに印加するパルス電圧が徐々に増加してゆので高 輝度放電灯ＨｉＤに不要意な高圧が印加されず、高輝度放電灯ＨｉＤにおける電 極の消耗を抑えることが出来る効果がある。

【００２０】 図３は、この考案の第２実施例を示す電気回路図である。 この実施例では、高輝度放電灯ＨｉＤに並列に接続されるダイオードの向きを 逆にして高電圧パルスの正の部分により共振用結合コンデンサＣｃが充電される ようにしたものである。

【００２１】 共振用結合コンデンサＣｃの耐圧があまり高くないときには、共振用結合コン デンサＣｃの両端に放電ギャップＳＧ（ガスアレスタ）を設けコンデンサＣｃの 絶縁破壊を防ぐものである。

【００２２】 なお、前記放電ギャップＳＧの代りに抵抗を接してもよく、この場合特性は劣 るが放電ギャップＳＧと同様の効果が期待できる。

【００２３】 この実施例では、トリガトランスＴＴで発生するパルス電圧が比較的低い場合 でも、高輝度放電灯ＨｉＤに印加するパルス電圧を高くすることが出来るので、 大型のトリガトランスを用いることなく小型のトリガトランスＴＴを使用できる 効果が得られる。

【００２４】 また、さらに以下の様な効果がある。 （Ｉ）電源電圧の低下や高輝度放電灯ＨｉＤの経年変化に伴いブレーク電圧が上 昇しても自動的に対処することができる。 （II）高輝度放電灯ＨｉＤに印加するパルス電圧が徐々に増加してゆくので高輝 度放電灯ＨｉＤに不要意な高電圧が印加されず、高輝度放電灯ＨｉＤにおける電 極の消耗を抑えることが出来る。

【００２５】 図４は、この考案の第３実施例を示す電気回路図である。 まず構成を説明すると１はジェンセン型インバータであり、ドライバトランス Ｔ１とトランジスタＱ１，トランジスタＱ２と出力トランスＴ２とから構成され ている。ドライバトランスＴ１の２次巻線の中点には、電源スイッチＳＰを介し てバッテリＢが接続されている。出力トランスＴ２の２次巻線には、トリガ発生 回路２が接続されている。このトリガ発生回路２は、コンデンサＣｄとダイオー ドＤ１とダイオードＤ２から構成される整流部およびトリガコンデンサＣＴとト リガ素子ＳＳＳとトリガトランスＴｔの１次巻線Ｌ１からなっている。トリガト ランスＴｔの１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２とは巻方向が異なっており、トリガト ランスＴｔの２次巻線Ｌ２に発生する電圧は負の方向にピークが現れるようにな っている。

【００２６】 また、ジェンセン型インバータ１の出力トランスＴ２の２次巻線には、共振用 結合コンデンサＣｃとトリガトランスＴｔの２次巻線Ｌ２と高輝度放電灯ＨｉＤ の直列回路が接続されている。高輝度放電灯ＨｉＤには、ダイオードＤ３と平滑 用コンデンサＣｓの直列回路が並列に接続されている。ダイオードＤ３と平滑用 コンデンサＣｓの接続点は、バイアス電圧調整回路３のトランジスタＱ４のベー スに接続されている。 バイアス電圧調整回路３は、ジェンセン型インバータ１のバイアス電圧Ｖｃを ダイオードＤ３と平滑用コンデンサＣｓの接続点の直流電圧に応じて自動調整す る回路である。

【００２７】 次の動作について説明する。 電源スイッチＳＰを閉じ、さらに始動スイッチＳＴを閉じると、ジェンセン型 インバータ１は発振を開始し、トリガ発生回路２によりトリガトランスＴｔの２ 次巻線Ｌ２に高電圧パルスが発生する。高輝度放電灯ＨｉＤには、負の方向の高 電圧パルスが印加される。

【００２８】 ダイオードＤ３のアノードにも、同じく負の方向の高電圧パルスが印加される が、ダイオードＤ３には逆バイアスとなっているので電流は流れず、回路的には 何も接続されていないのと同じである。従って、トリガトランスＴｔの２次巻線 Ｌ２に発生する高電圧パルスは何ら減衰を受けることなく高輝度放電灯ＨｉＤに 印加されるので高輝度放電灯ＨｉＤは点灯を開始する。

【００２９】 高輝度放電灯ＨｉＤが点灯すると、高輝度放電灯ＨｉＤの端子間の電圧の正の 部分の高周波電圧Ｖｂ（２０Ｖ〜１００Ｖ）がダイオードＤ３により整流され、 さらに平滑用コンデンサＣｓにより平滑され直流電圧Ｖｂ’となる。 この場合、トランジスタＱ４のベース電流が非常に小さいという条件では、バ イアス電圧調整回路３は下記の式で平衡する。

【００３０】

【数１】

【００３１】 但しＶＢＥはトランジスタＱ４のベースとエミッタ間の拡散電位であり、０． ６Ｖ程度である。 式（１）からＶｃとＶｂ’の関係を見ると（１−Ｄ）Ｖｃ＝ＤＶｂ’＋ＶＢＥ なる式で表される。但し、Ｄ＝ＲＡ／（ＲＡ＋ＲＢ）である。Ｖｂ’は２０〜１ ００Ｖ、Ｖｃは数Ｖ、ＶＢＥは０．６Ｖ程度であるから、Ｄは１よりもかなり小 さくなり、前記ＶｃとＶｂ’の関係はＶｃ≒ＤＶｂ’の式で表される。

【００３２】 従って、Ｖｂ’が定格電圧のときに定格電力が供給されるようにＤを設定して おけばよい。こうすることでＶｂ’が定格電圧よりも低くなったときには、Ｖｃ が小さくなり、ジェンセン型インバータ１の発振周波数が低くなり、高輝度放電 灯ＨｉＤに流れ込む電流が増加する。一方また、逆にＶｂ’が定格電圧よりも高 くなったときには、Ｖｃが大きくなり、ジェンセン型インバータ１の発振周波数 が高くなり、高輝度放電灯ＨｉＤに流れ込む電流が減少する。このようにして高 輝度放電灯ＨｉＤに供給される電力が一定に維持され定電力動作が行われ、高輝 度放電灯ＨｉＤの明るさが一定に維持される。

【００３３】 また、このように構成することで、起動時にランプ電圧が極端に低い場合（９ ０Ｖに対し２５Ｖ程度）でも定格電力またはそれ以上の電力が供給される（共振 用結合コンデンサＣｃとトリガトランスＴｔの２次巻線Ｌ２による共振特性に依 存する）ので、図８の曲線に示すように速くかつ確実に起動することができる 。

【００３４】

【考案の効果】

以上説明してきたように、この考案によれば、高輝度放電灯に並列に接続され たダイオードに対し順方向となる高輝度放電灯印加電圧を上記ダイオードにより 整流して直流電圧に変換し、この直流電圧を基にして高輝度放電灯に供給する電 力を制御するように構成したので、高輝度放電灯の始動時の立ち上がり時間を速 めると共に始動を確実に行い、また高輝度放電灯の明るさを一定に保つことがで きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の第１実施例を示す電気回路図であ
る。

【図２】この考案の第１実施例の各部の電圧波形を示す
波形図である。

【図３】この考案の第２実施例を示す電気回路図であ
る。

【図４】この考案の第３実施例を示す電気回路図であ
る。

【図５】特開平２−１３５６９９号公報に開示された高
輝度放電灯点灯回路を示す回路図である。

【図６】従来の他の放電灯点灯回路を示す回路図であ
る。

【図７】共振用コンデンサＣｃとトリガトランスＴｔの
２次巻線Ｌ２による共振特性を示す特性図である。

【図８】メタルハライドランプにおける放電特性を示す
特性図である。

【符号の説明】

ＨｉＤ 高輝度放電灯 ＴＴ，Ｔｔ トリガトランス Ｃｃ 共振用結合コンデンサ Ｄ ダイオード

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧直流電源に高輝度放電灯，トリガト
   ランス，コンデンサ等が直列接続されてなり、かつ前記
   トリガトランスに点火信号が供給されて点灯を開始せし
   める高輝度放電灯点灯回路において、前記高輝度放電灯
   に並列にダイオードを接続したことを特徴とする高輝度
   放電灯点灯回路。