JPH07282985A - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 立ち消えを起こさずスムーズに始動・点灯で
きるようにする。 【構成】 昇圧直流電源回路３と、昇圧直流電源回路３
の出力端子間に接続されて高圧放電ランプ５に点灯電力
を供給するインバータ回路４と、昇圧直流電源回路３の
出力電圧および出力電流を検出して高圧放電ランプ５の
点灯を制御する点灯制御回路２８とを備える。点灯制御
回路２８は高圧放電ランプ５の消灯時間を検出する検出
回路２９を付属しており、高圧放電ランプ５の点灯直前
における昇圧直流電源回路３の出力電圧を変化させるの
で、立ち消え防止の効果が得られる。

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
等の高圧放電ランプを始動・点灯させる放電ランプ点灯
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】メタルハライドランプ等の高圧放電ラン
プを始動・点灯させる放電ランプ点灯装置に、図５に示
す回路構成のものが知られている。この場合、直流電源
１にパワースイッチ２を介して接続された昇圧直流電源
回路３の直流出力端子ａ，ｂ間にインバータ回路４が接
続され、インバータ回路４の出力端子間にメタルハライ
ドランプ等からなる高圧放電ランプ５が、パルストラン
ス６の二次巻線７ａ，７ｂを介して接続されている。パ
ルストランス６は始動回路８を構成している。

【０００３】昇圧直流電源回路３の昇圧トランス９の一
次巻線は、パワースイッチ２およびＦＥＴ（以下スイッ
チ素子という）１０を介して直流電源１に接続されてお
り、スイッチ素子１０のゲートにドライブ回路１１が接
続されている。また、昇圧トランス９の二次巻線に、ダ
イオード１２およびコンデンサ１３からなる整流・平滑
回路が接続されており、その出力端子間に電圧検出回路
１４が、電流検出用抵抗１５を介して接続されている。
直流出力端子ａ，ｂ間に直流出力電圧Ｖｄが出力され
る。

【０００４】インバータ回路４は、ブリッジ接続された
４個のＦＥＴ（以下スイッチ素子という）１６〜１９
と、２個のスイッチ素子１６，１７の各ゲートに接続さ
れたドライブ回路２０と、２個のスイッチ素子１８，１
９の各ゲートに接続されたドライブ回路２１とを備え、
インバータ回路４の負荷たる高圧放電ランプ５とパルス
トランス６の二次巻線７ａ，７ｂとの直列接続体に、コ
ンデンサ２２が並列に接続されている。

【０００５】パルストランス６の一次巻線７ｃには、Ｆ
ＥＴ（以下スイッチ素子という）２３およびコンデンサ
２４が接続されており、コンデンサ２４に直流出力端子
ａ，ｂ間の直流出力電圧Ｖｄが、ダイオード２５を通じ
て印加される。スイッチ素子２３のゲートにドライブ回
路２６が接続されており、電圧検出回路１４および電流
検出用抵抗１５の各検出信号を入力としてドライブ回路
１１，２０，２１，２６のそれぞれに制御信号を出力す
る点灯制御回路２７が設けられている。

【０００６】点灯制御回路２７から制御信号を受けたド
ライブ回路１１は、スイッチ素子１０を繰り返しオン・
オフ動作させるので、昇圧トランス９の二次巻線に矩形
波交流電圧が誘起され、この交流電圧はダイオード１２
およびコンデンサ１３によって整流・平滑化される。

【０００７】インバータ回路４の両ドライブ回路２０，
２１は、点灯制御回路２７から制御信号を受けることに
よって、放電ランプ５に音響的共鳴現象を起こさせない
４００Ｈｚ程度の低い周波数で互いに逆位相で動作す
る。すなわち、スイッチ素子１６，１９がともにオン
（またはオフ）となれば、スイッチ素子１７，１８がと
もにオフ（またはオン）となるスイッチ動作が、所定の
休止期間（デッドタイム）を間に挟んで、繰り返され
る。

【０００８】スイッチ素子１６，１９がオン状態を保つ
期間、直流出力端子ａからスイッチ素子１６、パルスト
ランス６の二次巻線７ａ、高圧放電ランプ５、パルスト
ランス６の二次巻線７ｂおよびスイッチ素子１９を通じ
て端子ｂに至る経路で電流が流れる。そして、スイッチ
素子１７，１８がオン状態を保つ期間は、直流出力端子
ａからスイッチ素子１８、パルストランス６の二次巻線
７ｂ、高圧放電ランプ５、パルストランス６の二次巻線
７ａおよびスイッチ素子１７を通じて端子ｂに至る経路
で電流が流れる。このため、直流出力端子ａ，ｂ間の直
流出力電圧Ｖｄを交番させた矩形波電圧が、高圧放電ラ
ンプ５に印加されることになる。

【０００９】点灯制御回路２７からドライブ回路２６に
始動開始の制御信号が送り込まれると、ドライブ回路２
６はスイッチ素子２３を繰り返しオン・オフ動作させ
る。このため、パルストランス６はフライバックトラン
スとして動作し、高圧放電ランプ５に始動用高圧パルス
を繰り返し印加する。始動直前のコンデンサ２２の両端
子間電圧は、無負荷時の直流出力電圧Ｖｄにほぼ等しい
値に充電されている。

【００１０】スイッチ素子２３のオン期間Ｔｏｎに一次
巻線７ｃを流れる電流はＶｄ／Ｌｐの傾きで増加し続け
（Ｌｐは一次巻線７ｃのインダクタンス）、そのピーク
電流はＴｏｎ・Ｖｄ／Ｌｐとなる。スイッチ素子２３が
オフ状態に転じると、パルストランス６の一次巻線７ｃ
に蓄えられていたエネルギーが二次巻線７ａ，７ｂに伝
達され、二次巻線７ａ，７ｂに誘起された１０数ＫＶ以
上の高圧パルスが、高圧放電ランプ５に起動パルスとし
て印加される。高圧パルス電流はコンデンサ２２を通じ
て還流するので、インバータ回路４に逆流することはな
い。

【００１１】図６に示すように、前記起動パルスによっ
て導通性となった高圧放電ランプ５はグロー放電状態に
入るが、その後も高圧パルスが印加され続けるので、再
点弧を繰り返してアーク放電状態に移行する。そして、
直流出力電圧の低下を検出した点灯制御回路２７からド
ライバ回路２６に制御信号が送り込まれると、始動回路
８の動作が停止し、高圧放電ランプ５はインバータ回路
４から供給された矩形波交流電力で安定に点灯を続ける
ことになる。

【００１２】パルストランス６の二次巻線７ａ、７ｂの
インピーダンスは非常に小さく、かつ、４００Ｈｚ程度
の低い周波数で放電ランプ５を点灯させるので、二次巻
線７ａ，７ｂによる電流制限作用はほとんどない。そこ
で、昇圧直流電源回路３の定電流出力機能によって放電
ランプ５を安定に点灯させることができる。

【００１３】高圧放電ランプ５が起動パルスによって導
通性となる直前の直流出力電圧Ｖｄは無負荷状態である
ので、最大値を示す。この定電圧動作期間での直流出力
電圧Ｖｄは、電圧検出回路１４によって点灯制御回路２
７に伝達され、点灯制御回路２７はドライブ回路１１を
制御する。ドライブ回路１１は直流出力電圧Ｖｄを所定
値に保持すべく、スイッチ素子１０のオン・オフのデュ
ーティを制御する。この定電圧動作期間の直流出力電圧
Ｖｄは、導通状態に突入する直前の高圧放電ランプ５に
とって、主電極の熱電子放出を促すエネルギー源とな
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】定電圧動作期間におけ
る直流出力電圧Ｖｄは、高圧放電ランプ５の管内状態に
関係なく一定であるので、とくに管内に封入されている
水銀やメタルハライド等の封入物の圧力が高くなる再点
弧時などに、ランプ電流やランプ電圧の極性反転に伴い
立ち消えを繰り返えさせることになり、これが、始動時
の光のちらつき現象や、点灯不良につながるという課題
があった。

【００１５】したがって本発明の目的は、立ち消えを起
こすことなくスムーズに始動し点灯できる放電ランプ点
灯装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によると、上述し
た目的を達成するために、昇圧直流電源回路と、昇圧直
流電源回路の出力端子間に接続されて高圧放電ランプに
点灯電力を供給するインバータ回路と、昇圧直流電源回
路の出力電圧および出力電流を検出して高圧放電ランプ
の点灯を制御する点灯制御回路とを備え、点灯制御回路
は高圧放電ランプの消灯時間を検出して高圧放電ランプ
の点灯直前における昇圧直流電源回路の出力電圧を変化
させる立ち消え防止回路を付属していることを特徴とす
る放電ランプ点灯装置が提供される。

【００１７】

【作用】本発明においては、高圧放電ランプの消灯時間
を検出して高圧放電ランプの点灯直前における昇圧直流
電源回路の出力電圧を変化させるので、始動時の高圧放
電ランプの主電極に十分な熱電子放出エネルギーを与え
ることができ、立ち消えのない良好な始動特性をもつ放
電ランプ点灯装置を得ることができる。

【００１８】

【実施例】つぎに、本発明の一実施例を図面を参照しな
がら説明する。

【００１９】図１に示す回路構成が図５に示した回路構
成と基本的に異なるところは、符号２８で示した点灯制
御回路に、消灯時間検出回路２９が付属している点であ
る。その他の構成に基本的な相違点はないので、対応す
るものには同一符号を付してある。

【００２０】ただし、点灯制御回路２８によって制御を
受けるドライブ回路１１は、電圧検出回路１４が検出し
た直流出力電圧Ｖｄの変動に伴い、スイッチ素子１０の
オン・オフのデューティを変化させる。これによって、
昇圧直流電源回路３の出力電圧Ｖｄが所定値に制御され
るのであるが、昇圧直流電源回路３の出力電流が所定の
上限を越えて流れないように、スイッチ素子１０のオン
・オフデューティを決める機能をも有している。

【００２１】本実施例では、昇圧直流電源回路３の出力
電流の定電流化機能が、出力電圧の定電圧化機能に優先
して働き、スイッチ素子１０のオン・オフデューティが
決まる。すなわち、ある状態の負荷に対して昇圧直流電
源回路３の出力電流が上限値以下である場合は、昇圧直
流電源回路３は定電圧化動作をする。しかし、昇圧直流
電源回路３の負荷の状態が変化して出力電流制限値を越
える電流が流れようとすると、出力電圧は設定値未満と
なっても定電流化動作が働き、設定値を越える出力電流
は流さない。

【００２２】点灯制御回路２８および消灯時間検出回路
２９の各要部の構成を図２に示す。この場合、点灯制御
回路２８はスイッチングレギュレータ用の集積回路３
０、点灯判別回路３１および設定電圧回路３２，３３を
有している。そして、昇圧直流電源回路３の電圧検出回
路１４および電流検出用抵抗１５の各出力端子が、集積
回路３０の誤差増幅器ＥＡ１の正入力端子と、誤差増幅
器ＥＡ２の負入力端子とにそれぞれ接続されている。ま
た、集積回路３０の発振出力端子Ｅ１，Ｅ２が昇圧直流
電源回路３のドライブ回路１２に接続されている。

【００２３】集積回路３０は、昇圧直流電源回路３の出
力電流および出力電圧を設定電圧回路３２，３０の設定
電圧と比較し、設定レベルを越えない範囲で発振出力Ｅ
１，Ｅ２の各デューティ比を制御する。また、点灯判別
回路３１は昇圧直流電源回路３の電圧検出回路１４の検
出電圧を受けて、高圧放電ランプ５の点灯時に「Ｈ」の
信号を、消灯時には「Ｌ」の信号をそれぞれ出力する機
能を有している。

【００２４】一方、消灯時間検出回路２９は、点灯判別
回路３１の出力信号を受けて高圧放電ランプ５の消灯時
間を検出する消灯時間検出器３４と、消灯時間検出器３
４の出力信号を受けて誤差増幅器ＥＡ１の正入力端子電
位を制御するタイマー付きバイアス回路３５とを有して
いる。

【００２５】消灯時間検出器３４は、数１０秒単位の時
定数でもって消灯時間を電圧に変換し、消灯時間が短い
ほど高い電圧を出力する。また、バイアス回路３５は消
灯時間検出器３４の出力信号を受けて、電圧検出回路１
４の出力信号に負のバイアスをかける機能を有してい
る。

【００２６】高圧放電ランプ５が導通性になるまでの無
負荷時（定電圧動作時）における出力電圧Ｖｄが、誤差
増幅器ＥＡ１によって制御される。これは、出力電圧Ｖ
ｄを検出する電圧検出回路１４で分圧された電圧値が、
設定電圧回路３３の出力値に達した時点で決まる。つま
り、電圧検出回路１４で抵抗分圧された電圧値に負のバ
イアスをかけることによって、定電圧動作時における出
力電圧Ｖｄが底上げされることになる。バイアス回路３
５のリセット端子には点灯判別回路３１の出力端子が接
続されており、高圧放電ランプ５が点灯するとリセット
がかかり、バイアス値は０となる。

【００２７】図３に、点灯制御回路２８および消灯時間
検出回路２９の動作タイミングを示している。点灯判別
回路３１の出力信号は点灯時に「Ｈ」、消灯時は「Ｌ」
となる。この信号を消灯時間検出回路２９が積分反転増
幅し、図示のような波形の出力を生成する。再点灯時に
おける出力は消灯時間の長短によってＡ，Ｂで示す２つ
のケースが想定される。消灯時間の短いＢは、消灯時間
の長いＡに比べて大きい出力となることがわかる。

【００２８】図４は、定電圧動作時における昇圧直流電
源回路３の出力電圧Ｖｄの変化を示したものである。消
灯時間の長いＡに比べて消灯時間の短いＢの方が、電圧
検出回路１４の出力電圧に対して大きい負バイアスがか
かるため、定電圧動作時における出力電圧Ｖｄが高くな
る。これは、高圧放電ランプ５の消灯時間が短く、か
つ、ランプ内に封入されているメタルハライド等の金属
封入物の圧力が高いときほど、高圧放電ランプ５の主電
極に対してより十分な熱電子放出エネルギーを与え得る
ことを意味し、立ち消えのない良好な始動特性をもった
放電ランプ点灯装置を得ることが可能となる。

【００２９】上述した実施例では、昇圧直流電源回路３
にフライバック方式のＤＣ／ＤＣコンバータを用いたが
フォワード方式、プッシュプル方式などのＤＣ／ＤＣコ
ンバータを用いることができる。また、インバータ回路
４はフルブリッジ型でなくてもよく、ハーフブリッジ型
のものであってもよい。さらに、ランプ負荷に対する電
圧や、電流を検出するのに抵抗以外のものを用いること
ができるほか、スイッチ素子にＥＦＴ以外の半導体素子
を用いることができる。また、放電ランプの始動手段に
ＦＥＴやパルストランスを用いる代わりに、放電ギャッ
プなどを用いてもよい。

【００３０】また、上述した実施例では、スイッチング
レギュレータ用集積回路の誤差増幅器の正入力端子電位
を制御したが、このような構成によらずに、ランプ電圧
供給回路の出力電圧を制御してもよいのは勿論である。

【００３１】さらに、４００Ｈｚの低い周波数の矩形波
電圧で放電ランプを点灯させる事例を示したが、放電ラ
ンプが電気泳動や音響的共鳴などの有害な現象を起こさ
ないのであれば、高周波点灯にも適用できる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によると、放電ラン
プの始動時における消灯時間を検出して、放電ランプの
点灯直前における出力電圧を変化させ、放電ランプをス
ムーズにアーク放電状態に移行させ得るようにしたもの
であり、立ち消えのない良好な始動特性をもつ放電ラン
プ点灯装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の放電ランプ点灯装置の電気
回路図

【図２】本発明の一実施例の放電ランプ点灯装置の主要
部における電気回路図

【図３】本発明の一実施例の放電ランプ点灯装置の主要
部の出力波形図

【図４】本発明の一実施例の放電ランプ点灯装置のラン
プ電圧波形図

【図５】従来の放電ランプ点灯装置の電気回路図

【図６】従来の放電ランプ点灯装置のランプ電圧・ラン
プ電流の波形図

【符号の説明】

３ 昇圧直流電源回路 ４ インバータ回路 ５ 高圧放電ランプ ８ 始動回路 ２８ 点灯制御回路 ２９ 消灯時間検出回路 ３０ 集積回路 ３１ 点灯判別回路 ３４ 消灯時間検出器 ３５ バイアス回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 昇圧直流電源回路と、昇圧直流電源回路
   の出力端子間に接続されて高圧放電ランプに点灯電力を
   供給するインバータ回路と、昇圧直流電源回路の出力電
   圧および出力電流を検出して高圧放電ランプの点灯を制
   御する点灯制御回路とを備え、点灯制御回路は高圧放電
   ランプの消灯時間を検出して高圧放電ランプの点灯直前
   における昇圧直流電源回路の出力電圧を変化させる立ち
   消え防止回路を付属していることを特徴とする放電ラン
   プ点灯装置。