JP2599113Y2 - 車輌用放電灯の起動回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、放電灯の起動時におい
て矩形波状電圧に高周波電圧を重畳して放電灯に印加す
るとともに高圧の起動パルスによって放電灯の起動をか
けるようにした車輌用放電灯の起動回路において、起動
パルスの印加による放電灯の起動直後においてなお高周
波電圧を継続的に供給する期間を設けることによって、
放電灯の安定した起動動作を保証するようにした新規な
車輌用放電灯の起動回路を提供しようとするものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近時、白熱電球に代わる光源として小型
のメタルハライドランプが注目されており、車輌用メタ
ルハライドランプの点灯方式として、直流入力電圧を昇
圧回路によって昇圧してから直流−交流変換回路を介し
て矩形波状の交流電圧に変換した後交流仕様のメタルハ
ライドランプに印加するようにした交流点灯方式が知ら
れている。

【０００３】その際、ランプの起動には、高電圧の起動
パルスをランプに印加する必要があり、このための起動
回路が直流−交流変換回路の後段に設けられる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、起動パ
ルスのみによってランプを起動する方法では、グロー放
電からアーク放電への移行がスムーズに行われない場合
が生じるため、ランプに起動がかかるまで幾度となく起
動動作が繰り返されて点灯にチラツキが生じたり、全く
点灯しない状態が時として発生してしまうという問題が
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本考案車輌用放
電灯の起動回路は上記した課題を解決するために、高周
波電圧を発生するとともにこれを矩形波状電圧に重畳し
て放電灯に供給する発振部と、放電灯への起動パルスを
生成して放電灯に印加する起動部とを備えた車輌用放電
灯の起動回路において、起動部が生成する起動パルスに
よって放電灯が起動した直後に、発振部による高周波電
圧を放電灯に継続して供給する高周波継続供給手段を設
けたものである。

【０００６】

【作用】本考案車輌用放電灯の起動回路によれば、放電
灯の起動の際に高周波を矩形波に重畳して放電灯に供給
するとともに、起動パルスによって放電灯に起動がかか
った後も引き続き高周波の供給を継続することによっ
て、グロー放電からアーク放電へのスムーズな移行を促
すことができるので、再起動の試みが多数回繰り返され
て点灯にチラツキが生じたり、全く起動がかからないと
いった状況の発生頻度を大幅に低減することができる。

【０００７】

【実施例】以下に、本考案車輌用放電灯の起動回路を図
示した実施例に従って詳細に説明する。

【０００８】図２は点灯回路１の概要を示しており、バ
ッテリー２が直流電圧入力端子３、３′間に接続され
る。

【０００９】４、４′は直流電源ラインであり、その一
方のプラスライン４上には点灯スイッチ５が設けられて
いる。

【００１０】６は直流昇圧回路であり、バッテリー電圧
の昇圧のために設けられており、後述する制御回路によ
ってその昇圧制御が行なわれるようになっている。

【００１１】７は直流−交流変換回路であり、上記直流
昇圧回路６の後段に設けられ、直流昇圧回路６から送ら
れてくる直流電圧を矩形波交流電圧（以下、「ＶＳ」と
記す。）に変換するための回路である。この直流−交流
変換回路７には、例えば、ブリッジ型駆動回路が用いら
れる。

【００１２】８はイグナイタ回路であり、上記直流−交
流変換回路７の後段に配置され、その交流出力端子９、
９′間には定格電力３５Ｗのメタルハライドランプ１０
が接続されるようになっている。

【００１３】１１は直流昇圧回路６の出力電圧（以下、
「ＶＯ」と記す。）を制御するための制御回路であり、
直流昇圧回路６の出力端子間に設けられた電圧検出部１
２によって検出される直流昇圧回路６の出力電圧の検出
信号が入力される。

【００１４】また、直流昇圧回路６と直流−交流変換回
路７とを結ぶライン上に設けられた電流検出部１３によ
って、直流昇圧回路６の出力電流に対応した電流検出信
号が電圧変換された形で制御回路１１に入力されるよう
になっている。

【００１５】そして、制御回路１１はこれらの検出信号
に応じた制御信号を発生させて直流昇圧回路６に送出
し、その出力電圧を制御することで、メタルハライドラ
ンプ１０の起動時の状態に合せた電力制御を行い、ラン
プの始動時間や再始動時間の短縮化を図るとともに定常
時における安定した点灯制御を行うことができるように
構成されている。

【００１６】制御回路１１は、Ｖ（電圧）−Ｉ（電流）
制御部１４とＰＷＭ制御部１５を有する。

【００１７】Ｖ−Ｉ制御部１４はランプ電圧とランプ電
流との関係を規定する制御曲線に基づいてメタルハライ
ドランプ１０の点灯制御を行うように構成されており、
直流昇圧回路６の出力電圧に関する検出信号が電圧検出
部１２から送られて来ると、検出信号に応じた電流指令
値を演算により求めて、指令信号をＰＷＭ制御部１５に
送出するようになっている。

【００１８】また、Ｖ−Ｉ制御部１４は、点灯初期にお
けるランプ電流が必要以上に過大な値にならないように
制限するための信号をＰＷＭ制御部１５に送出する。

【００１９】ＰＷＭ制御部１５は、Ｖ−Ｉ制御部１４か
らの指令信号に応じてパルス幅が可変される信号を生成
し、これを直流昇圧回路６の半導体スイッチ素子への制
御信号として送出するようになっている。

【００２０】図１は、イグナイタ回路８の構成を示すも
のである。

【００２１】イグナイタ回路８は直流昇圧回路６の出力
電圧を検出して正弦波発振の許否を制御する電圧検出／
発振制御部１６と、電圧検出／発振制御部１６からの信
号に応じて所定周波数の正弦波を発振し、これを直流−
交流変換回路７が出力する矩形波に重畳するとともにラ
ンプが起動した時点からある時間発振を継続した後発振
を停止する発振部１７と、ランプへの起動パルスを発生
させてランプに印加するための起動パルス発生部１８と
から構成されている。

【００２２】電圧検出／発振制御部１６は、直流昇圧回
路６の出力電圧ＶＯが所定電圧を越えたこと検出した時
に発振部１７に信号を送出して発振動作を開始させた
り、直流昇圧回路６の出力電圧が所定電圧以下になった
時からある期間だけ発振動作を持続させて減衰正弦波を
直流−交流変換回路７からの矩形波に重畳した後最終的
に発振を停止させるための信号を発振部１７に送出する
ようになっている。

【００２３】１９はツェナーダイオードであり、そのカ
ソードが直流昇圧回路６の出力端子に接続され、そのア
ノードが抵抗２０を介してエミッタ接地のＮＰＮトラン
ジスタ２１のベースに接続されている。

【００２４】２２はトランジスタ２１のベース−エミッ
タ間に設けられたコンデンサであり、これに並列に抵抗
２３が設けられている。

【００２５】トランジスタ２１のコレクタは抵抗２４を
介してＮＰＮトランジスタ２５のベースに接続され、エ
ミッタ接地とされたトランジスタ２５のコレクタ出力が
ダイオード２６を介して発振部１７に送られるようにな
っている。

【００２６】つまり、直流昇圧回路６の出力がツェナー
ダイオード１９を介してトランジスタ２１に送られ、該
トランジスタ２１のオン／オフ動作に連動してオン／オ
フされるトランジスタ２５を介して発振部１７に制御信
号が送出されるようになっている。

【００２７】尚、トランジスタ２５のベース−コレクタ
間には抵抗２７が介挿され、また、そのベースには抵抗
２８を介して所定の電源電圧（直流昇圧回路６の入力段
で取り出された電圧であり、以下「＋Ｂ」と記す。）が
供給される。

【００２８】発振部１７はトランス２９、３０とＦＥＴ
３１、３１′を用いた自励式正弦波発振回路の構成を有
し、トランス２９の１次巻線２９ａ側に設けられた一対
のＦＥＴ３１、３１′の相反的なスイッチングによって
トランス２９の２次巻線２９ｂ側に正弦波電圧が発生さ
れるように構成されている。

【００２９】ＦＥＴ３１、３１′はソース接地とされ、
それぞれのドレインがトランス２９の１次巻線２９ａの
各端子にそれぞれ接続されている。

【００３０】また、ＦＥＴ３１のゲートが抵抗３２を介
してトランス３０の２次巻線３０ｂの終端側端子に接続
され、またＦＥＴ３１′のゲートが抵抗３２′を介して
トランス３０の２次巻線３０ｂの始端側端子に接続され
ており、これらＦＥＴ３１、３１′のソースが共通化さ
れて接地されている。

【００３１】そして、ＦＥＴ３１、３１′のゲート間に
は、対向状態のツェナーダイオード３３、３３′が設け
られており、これらのカソードがともに電圧検出／発振
制御部１６のダイオード２６のアノードに接続されてい
る。

【００３２】３４はコンデンサであり、その一端がトラ
ンス２９の１次巻線２９ａのセンタータップに接続され
るとともに＋Ｂ電圧が供給され、他端がＦＥＴ３１、３
１′のソースに接続されている。

【００３３】尚、ＦＥＴ３１、３１′のゲート間にはコ
ンデンサ３５が設けられ、また、トランス３０の２次巻
線３０ｂのセンタータップは抵抗３６を介して接地され
ている。

【００３４】トランス２９の２次巻線２９ｂの端子のう
ち、終端側端子と交流出力端子９′とを結ぶライン３
７′上にはコンデンサ３８が設けられており、該コンデ
ンサ３８の両端に直流−交流変換回路７の出力電圧ＶＳ
が供給される。

【００３５】つまり、コンデンサ３８の一方の端子が直
流−交流変換回路７の一方の出力端子に接続されるとと
もにコンデンサ３９を介して接地され、また、コンデン
サ３８の他方の端子が直流−交流変換回路７の他方の出
力端子に接続されるとともにコンデンサ４０を介して接
地されている。

【００３６】トランス３０の１次巻線３０ａはその一端
がコンデンサ４１を介してトランス２９の２次巻線２９
ｂの始端側端子に接続され、他端がコンデンサ３８の後
端側端子に接続されており、これによってトランス２９
の出力が検出され、トランス３０を介してＦＥＴ３１、
３１′へのスイッチング制御信号が送られる。

【００３７】起動パルス発生部１８は、コンデンサ４
２、ギャップ素子４３、トリガートランス４４を有し、
発振部１７からの供給電圧を受けるとともに、倍電圧整
流を経てコンデンサ４２に蓄積された電荷がギャップ素
子４３を通して放電され、トリガートランス４４による
変圧後の高圧パルスが発振部１７の出力に重畳されてメ
タルハライドランプ１０に印加されランプに起動がかか
るように構成されている。

【００３８】トリガートランス４４の２次巻線４４ｂ
は、トランス２９の２次巻線２９ｂの始端側端子と交流
出力端子９とを結ぶライン３７上に設けられ、またトリ
ガートランス４４の１次巻線４４ａはその終端側端子が
トランス２９の２次巻線２９ｂの始端側端子に接続され
ている。

【００３９】ギャップ素子４３は、その一端がトリガー
トランス４４の１次巻線４４ａの終端側端子に接続さ
れ、他端がダイオード４５のアノードに接続されてい
る。

【００４０】４６はダイオードであり、そのカソードが
トリガートランス４４の１次巻線４４ａの終端側端子に
接続され、そのカソードがダイオード４５のカソードに
接続されるとともにコンデンサ４７、抵抗４８を介して
ライン３７′に接続されている。

【００４１】コンデンサ４２は、その一端がトリガート
ランス４４の１次巻線４４ａの始端側端子に接続され、
他端がダイオード４５のアノードに接続されており、コ
ンデンサ４２に対して並列に抵抗４９が設けられている
図３は点灯スイッチ５の投入時を起点としてランプへの
供給電圧Ｖの時間的変化（時間軸を「ｔ」とする。）を
示すものである。

【００４２】同図に５０で示すように、直流−交流変換
回路７の出力電圧ＶＳは矩形波状（２００Ｈｚ）とされ
おり、これに発振部１７による正弦波信号（２００ＫＨ
ｚ）５１が重畳される。

【００４３】つまり、点灯スイッチ５による電源投入直
後に直流昇圧回路６の出力電圧がツェナーダイオード１
９のツェナー電圧を越えると抵抗２０、２３に電流が流
れ、抵抗２３の電位が約０．６Ｖに達するとトランジス
タ２１がオンし、トランジスタ２５がオフ状態になるた
め発振部１７による正弦波発振が始まり、この正弦波と
直流−交流変換回路７の矩形波とが合成される。

【００４４】尚、図３において５２、５２′は正弦波と
矩形波との合成波形のエンべロープを示している。

【００４５】図４は発振部１７の等価回路を示すもので
あり、トランス２９の２次巻線２９ｂ、コンデンサ４
１、トランス３０の１次巻線３０ａ、コンデンサ３８に
よって共振回路が構成されており、トランス３０の１次
巻線３０ａによって共振電流を検出し、ＦＥＴ３１、３
１′（図にスイッチの記号で示す。）を交互にオン／オ
フ制御させることによって正弦波発振が行われる。

【００４６】尚、ここでコンデンサ４１の静電容量を
「Ｃ４１」とし、コンデンサ３８の静電容量を「Ｃ３
８」としたとき、Ｃ４１＜＜Ｃ３８が成立している。

【００４７】また、図ではコンデンサ３８に加わる矩形
波を交流源の記号で示している。

【００４８】図５は発振部１７の各所における電圧又は
電流波形を示すものであり、「Ｉ（３０ａ）」がトラン
ス３０の１次巻線３０ａに流れる電流を示し、「Ｖ（３
１Ｇ）」がＦＥＴ３１のゲート電位、「Ｖ（３１Ｄ）」
がＦＥＴ３１のドレインの電位をそれぞれ示しており、
また、「Ｖ（３１′Ｇ）」がＦＥＴ３１′のゲート電
位、「Ｖ（３１′Ｄ）」がＦＥＴ３１′のドレインの電
位をそれぞれ示している。

【００４９】図示するようにＦＥＴ３１又は３１′のゲ
ート電位がスレッショルド電圧ＶＧｔｈ以上になったと
きにＦＥＴ３１又は３１′がターンオンするとともに、
ツェナーダイオード３３又は３３′によってクランプさ
れ、これらＦＥＴ３１、３１′がデッドタイムを含んで
交互にオン／オフされること、そして、Ｉ（３０ａ）が
Ｖ（３１′Ｇ）にほぼ同期した正弦波状の波形になるこ
と、が分かる。

【００５０】発振部１７の出力は起動パルス発生部１８
において倍電圧整流され、コンデンサ４２の端子電圧が
所定レベルに達するとギャップ素子４３が動作する。

【００５１】これによって図３に示すスパイク状の起動
パルス（約２０ＫＶ）５３が発生し、ランプが点灯す
る。

【００５２】すると、直流昇圧回路６の出力電圧ＶＯが
一時的に低下するため（放電灯の起動前には出力電圧Ｖ
Ｏが大きく、放電灯が起動すると放電灯のインピーダン
スが一気に低下し、これに伴ってＶＯが一旦急落した
後、徐々に増加して行く。）、電圧検出／発振制御部１
６のコンデンサ２２の蓄積電荷がトランジスタ２１のベ
ースと抵抗２３を通して放電された後トランジスタ２１
がオフし、これによってトランジスタ２５がオン状態と
なり、ダイオード２６の導通により発振部１７の動作が
停止する。

【００５３】つまり、直流昇圧回路６の出力電圧ＶＯが
ツェナーダイオード１９のツェーナー電圧以下になって
からトランジスタ２１がオフ状態となるまでの数ミリ秒
の間（図３に期間「Δｔ」で示す。）発振が継続した後
発振が停止する。

【００５４】このΔｔの期間中は直流昇圧回路６の出力
電圧の低下に伴って矩形波の振幅が徐々に減少するた
め、正弦波と矩形波の合成波形は減衰振動波状となる。

【００５５】このように、起動パルス５３によりランプ
が起動した後もある期間に亘って継続的に正弦波をラン
プに供給することによってランプ起動直後のグロー放電
から安定したアーク放電への移行がより確実になる。

【００５６】つまり、Δｔの発振継続期間を設けない
で、単発の起動パルスのみをランプに印加した場合に
は、ランプに起動がかかってからのアーク放電への移行
がスムーズに行われない状態が比較的頻繁に生じること
になる。

【００５７】

【考案の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本考案によれば、放電灯の起動にあたって矩形波に
高周波を重畳して放電灯に供給するとともに、起動パル
スによって放電灯に起動がかかった時点の後も高周波の
供給を継続することによって、起動直後のグロー放電か
らアーク放電へのスムーズな移行を図ることができるの
で、再起動の試みが幾度となく繰り返されたり、全く起
動がかからないといった状況の発生頻度を大幅に低減す
ることができる。

【００５８】尚、前記した実施例は本考案車輌用放電灯
の起動回路の一例を示したものであり、本考案の技術的
範囲がこの実施例によって狭く解釈される訳ではなく、
例えば、放電灯の状態に応じて高周波の発振継続時間Δ
ｔの長さを可変する等の本考案の趣旨を逸脱しない限り
における実施の態様が本考案の技術的範囲に属すること
は勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案車輌用放電灯の起動回路の構成例を示す
回路図である。

【図２】本考案を適用した点灯回路の構成例を示す回路
ブロック図である。

【図３】放電灯への供給電圧波形を概略的に示す波形図
である。

【図４】図１の発振部の等価回路図である。

【図５】図１の発振部の各所における電圧波形又は電流
波形を示す波形図である。

【符号の説明】

８ 車輌用放電灯の起動回路 １０ 放電灯 １６ 高周波継続供給手段 １７ 発振部 １８ 起動部 １９、２１ 電圧検出手段 ２５、２６ 発振制御手段

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波電圧を発生するとともにこれを矩
   形波状電圧に重畳して放電灯に供給する発振部と、放電
   灯への起動パルスを生成して放電灯に印加する起動部と
   を備えた車輌用放電灯の起動回路において、起動部が生
   成する起動パルスによって放電灯が起動した直後に、発
   振部による高周波電圧を放電灯に継続して供給する高周
   波継続供給手段を設けたことを特徴とする車輌用放電灯
   の起動回路。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車輌用放電灯の起動回
   路において、高周波継続供給手段が、放電灯の管電圧又
   はその相当信号のレベルを検出する電圧検出手段と、該
   電圧検出手段からの信号を受けて放電灯の起動開始時に
   発振部に信号を送出して高周波発振を行わせ、その後放
   電灯が起動した直後に発振部の高周波発振を継続させる
   発振制御手段とを有することを特徴とする車輌用放電灯
   の起動回路。