JP3500815B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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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
など高圧放電灯を交流点灯(矩形波点灯を含む。)する
放電灯点灯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、メタルハライドランプなど高圧
放電灯を高周波で点灯させると音響的共鳴現象が発生す
る。このため、高圧放電灯を低周波で交流点灯させる放
電灯点灯装置が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の放
電灯点灯装置には、点灯開始直後の放電灯の電極が十分
な温度に達していない場合、ランプ電流が正又は負に切
り替わる時に放電灯が立ち消えしやすいという問題点が
ある。
【0004】本発明は、上記問題点にかんがみ、点灯開
始直後の放電灯の電極の温度が低い場合であっても放電
灯の立ち消えが生じることがない放電灯点灯装置を提供
することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1では、直流電源
回路と、前記直流電源回路の直流電力を交流電力に変換
して放電灯に供給するインバータ回路と、前記インバー
タ回路の動作周波数を決定する発振回路と、前記放電灯
に流れるランプ電流を検出する電流検出手段と、点灯始
動時の所定時間、前記放電灯に低周波電力を供給すべく
前記発振回路の発振周波数を制御する制御手段であっ
て、前記電流検出手段により検出されたランプ電流の
流積分値に基づいて前記所定時間を調整する制御手段と
を備えることを特徴とする放電灯点灯装置を採用する。
【0006】
【0007】請求項では、前記制御手段は、前記放電
灯に低周波電力を供給するとき、前記ランプ電流の正側
電流積分値と負側電流積分値とがほぼ等しくなるよう、
前記所定時間の正側通電時間成分と負側通電時間成分と
の比率を調節することを特徴とする請求項に記載の放
電灯点灯装置を採用する。
【0008】請求項では、前記制御手段は、コンデン
サと、前記ランプ電流に応じた定電流により前記コンデ
ンサを充放電する定電流回路とを備えることを特徴とす
る請求項1又は2に記載の放電灯点灯装置を採用する。
【0009】請求項では、前記制御手段は、コンデン
サと、前記所定時間の間、前記ランプ電流に応じた定電
流により前記コンデンサを充放電する定電流回路と、前
記所定時間経過後、前記コンデンサの充放電電流を増大
させる電流増大手段とを備えることを特徴とする請求項
1又は2に記載の放電灯点灯装置を採用する。
【0010】請求項では、前記制御手段は、前記所定
時間の間、ランプ電流を増大すべき旨の指令信号を前記
直流電源回路へ出力することを特徴とする請求項1乃至
のいずれかに記載の放電灯点灯装置を採用する。
【0011】
【発明の作用効果】請求項1に係る放電灯点灯装置によ
ると、放電灯の電極の温度はランプ電流に依存するた
め、点灯始動時に放電灯に低周波電力を供給する所定時
間をランプ電流の電流積分値に基づいて調整することに
より放電灯の立ち消えを防止することが可能になる。
まり、放電灯の電極の温度はランプ電流の通電量で推定
可能なため、ランプ電流の電流積分値に基づいて所定時
間を調整することにより放電灯の立ち消えを防止するこ
とが可能になる。
【0012】
【0013】請求項に係る放電灯点灯装置によると、
放電灯の一対の電極に、正側と負側とでほぼ等しい通電
量の交流電流が流れるようになるため、一対の電極に対
し常に一定方向の電流を流す場合に一方の電極が減る現
象を防止することができる。
【0014】請求項及び請求項に係る放電灯点灯装
置は、制御手段の具体的構成例を示している。
【0015】請求項に係る放電灯点灯装置によると、
放電灯の始動直後の所定時間、ランプ電流を増大させる
ようにしたため、放電灯の電極温度が安定点灯に十分な
温度にまで到達しやすくなり、始動の安定化を図ること
ができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。
【0017】図1は、一実施例に係る放電灯点灯装置の
ブロック図を示している。
【0018】図1において、1は車載バッテリ、2は車
両用前照灯としてのメタルハライドランプなど高圧放電
灯、3は点灯スイッチ、4は本発明にいう直流電源回
路、5は本発明にいうインバータ回路、6は本発明にい
う電流検出手段としての電流検出抵抗、7は本発明にい
う発振回路及び制御手段を有するブリッジ制御回路、8
は始動時に後述するHブリッジ回路を高圧パルスから保
護するためのコンデンサを表している。
【0019】(1) 直流電源回路4 直流電源回路4は、車載バッテリ1側に配される1次巻
線11aと放電灯2側に配される2つの2次巻線11
b,11cとを有するフライバックトランス11を備え
る。フライバックトランス11の1次電流は、パワーM
OSトランジスタ12により制御される。パワーMOS
トランジスタ12のスイッチング動作は、PWM(パル
ス幅変調)回路13により制御される。PWM回路13
は、抵抗14を介して1次電流を検出し、1次電流を電
力演算回路15からの指令値に一致させるようパワーM
OSトランジスタ12のゲートを制御するものである。
電力演算回路15は、後述する平滑用コンデンサ17の
端子電圧すなわち放電灯2のランプ電圧VL と電流検出
抵抗6を介して検出されるランプ電流IL とに基づいて
ランプ電力を演算し、このランプ電力に基づく指令値を
PWM回路13に出力するものである。
【0020】フライバックトランス11の一方の2次巻
線11bには、2次巻線11bに発生する交流を整流し
平滑化してインバータ回路5のHブリッジ回路23に供
給する整流用ダイオード16及び平滑用コンデンサ17
が接続されている。他方の2次巻線11cには、2次巻
線11cに発生する交流を整流し平滑化する整流用ダイ
オード18及び平滑用コンデンサ19と、コンデンサ1
9の充電電圧Bが設定電圧以上に上昇したとき放電する
放電ギャップ20とからなる始動回路21が接続されて
いる。始動回路21には、放電ギャップ20の放電電流
が流れる1次コイル22aと、1次コイル22aに流れ
る放電電流によって高圧パルスを発生し放電灯2に印加
する2次コイル22bとを有する高圧コイル22が接続
されている。
【0021】(2) インバータ回路5 インバータ回路5は、Hブリッジ回路23を構成する4
つのパワーMOSトランジスタ23a、23b、23
c、23dとブリッジ駆動回路24とからなる。ブリッ
ジ駆動回路24は、ブリッジ制御回路7からの制御信号
電圧J(後述する第1実施例に係るブリッジ制御回路7
における制御信号電圧)又はE(後述する第2実施例に
係るブリッジ制御回路7における制御信号電圧)に従
い、例えば、制御信号電圧J又はEが高レベルのときは
パワーMOSトランジスタ23aと23bとをオン状
態、パワーMOSトランジスタ23cと23dとをオフ
状態に維持し、一方、制御信号電圧J又はEが低レベル
のときはパワーMOSトランジスタ23aと23bとを
オフ状態、パワーMOSトランジスタ23cと23dと
をオン状態に維持するものである。
【0022】(3) ブリッジ制御回路7 第1実施例(図2、3) 図2は、第1実施例に係るブリッジ制御回路7の回路
図、図3は、その動作を説明するための波形図を示して
いる。
【0023】図2において、7a、7bは点灯スイッチ
3を介して車載バッテリ1に接続される電源入力端子、
7cはコンデンサ17に接続されるランプ電圧検出端
子、7dは電流検出抵抗6に接続されるランプ電流検出
端子、7eはブリッジ駆動回路24に接続される制御信
号出力端子を表している。
【0024】ブリッジ制御回路7は、ランプ電圧検出端
子7cに現れるランプ電圧VL を分圧する抵抗241と
242の接続点に接続された非反転入力端子と、電源電
圧Aを分圧する抵抗243と244の接続点に接続され
た反転入力端子とを有する第1の比較器202を備え
る。第1の比較器202は、点灯開始後に放電灯2が立
ち消えした場合にコンデンサ230とコンデンサ231
の充電電荷をゼロにリセットするものである。
【0025】第1の比較器202の出力端子には、抵抗
247を介してNPNトランジスタ218のベースが接
続され、NPNトランジスタ218のエミッタ、コレク
タ間には、コンデンサ230が接続されている。NPN
トランジスタ218は、第1の比較器202の出力が高
レベルのときはオン状態となり、コンデンサ230の電
荷をリセットし、一方、第1の比較器202の出力が低
レベルのときオフ状態となり、コンデンサ230をラン
プ電流IL に応じた定電流で充放電することを可能にす
るものである。
【0026】また、第1の比較器202の出力端子に
は、抵抗246を介してNPNトランジスタ220のベ
ースが接続され、NPNトランジスタ220のエミッ
タ、コレクタ間には、コンデンサ230と同一容量のコ
ンデンサ231が接続されている。NPNトランジスタ
220は、第1の比較器202の出力が高レベルのとき
はオン状態となり、コンデンサ231の電荷をリセット
し、一方、第1の比較器202の出力が低レベルのとき
はオフ状態となり、コンデンサ231をランプ電流IL
に応じた定電流で充電することを可能にするものであ
る。
【0027】コンデンサ230には、コンデンサ230
にランプ電流IL に応じた定電流を充電電流として流す
PNPトランジスタ208とダイオード227の直列回
路が接続されている。
【0028】また、コンデンサ230には、コンデンサ
230からランプ電流IL に応じた定電流を放電電流と
して流すNPNトランジスタ217が接続されている。
【0029】さらに、コンデンサ230には、第2の比
較器203の非反転入力端子が接続されている。
【0030】第2の比較器203の反転入力端子には、
電源電圧Aを分圧する抵抗248と249の接続点が接
続されている。
【0031】第2の比較器203の出力端子には、抵抗
251を介してNPNトランジスタ219のベースが接
続されている。NPNトランジスタ219は、第2の比
較器203の出力Eが低レベルのときはオフ状態とな
り、第2の比較器203の反転入力端子の入力電圧を第
1の基準電圧V1 (電源電圧Aを抵抗248と249に
より分圧した分割電圧)に設定し、一方、第2の比較器
203の出力Eが高レベルのときはオン状態となり、第
2の比較器203の反転入力端子の入力電圧を第2の基
準電圧V2 (電源電圧Aを抵抗249と250の並列抵
抗と抵抗248とにより分圧した分割電圧、V2 <V1
)に設定するものである。
【0032】また、第2の比較器203の出力端子に
は、発振回路70のNPNトランジスタ226のベース
が接続されている。NPNトランジスタ226は、第2
の比較器203の出力Eが高レベルのときはオン状態と
なり、制御信号電圧Jを低レベルに設定し、一方、第2
の比較器203の出力Eが低レベルのときはオフ状態と
なり、NPNトランジスタ225もオフ状態であること
を条件として制御信号電圧Jを高レベルに設定するもの
である。
【0033】さらに、第2の比較器203の出力端子に
は、抵抗237を介してNPNトランジスタ212のベ
ースが接続されている。NPNトランジスタ212は、
第2の比較器203の出力Eが高レベルのときはオン状
態となり、電圧Cを低レベルに設定し、一方、第2の比
較器203の出力Eが低レベルのときはオフ状態とな
り、後述するNPNトランジスタ211もオフ状態であ
ることを条件として電圧Cを高レベルに設定するもので
ある。
【0034】さらに、第2の比較器203の出力端子に
は、抵抗255を介してNPNトランジスタ221のベ
ースが接続されている。NPNトランジスタ221は、
第2の比較器203の出力Eが高レベルのときはオン状
態となり、後述する第3の比較器204の出力が高レベ
ルであっても電圧Gを低レベルに設定し、一方、第2の
比較器203の出力Eが低レベルのときはオフ状態とな
り、第3の比較器204の出力が高レベルであることを
条件として電圧Gを高レベルに設定するものである。
【0035】コンデンサ231には、コンデンサ231
にランプ電流IL に応じた定電流を流すPNPトランジ
スタ209が接続されている。
【0036】また、コンデンサ231には、第3の比較
器204の非反転入力端子が接続されている。
【0037】第3の比較器204の反転入力端子には、
電源電圧Aを分圧して第3の基準電圧V3 を設定する抵
抗253と254の接続点が接続されている。この第3
の基準電圧V3 は、第1の基準電圧V1 よりも大きな値
に設定されている。
【0038】第3の比較器204の出力端子には、NP
Nトランジスタ221のコレクタが接続されている。
【0039】第3の比較器204の出力端子とNPNト
ランジスタ221のコレクタとの接続点には、発振回路
70の抵抗257を介してNPNトランジスタ222の
ベースが接続され、NPNトランジスタ222のコレク
タには、抵抗259を介してNPNトランジスタ223
のベースが接続されている。NPNトランジスタ223
は、第3の比較器204の出力端子とNPNトランジス
タ221のコレクタとの接続点の電圧Gが低レベルのと
きオン状態とされ、タイマ回路205の第6入力端子の
電圧Hを抵抗262と263と260により分圧される
電圧に維持し、一方、電圧Gが高レベルのときオフ状態
とされ、コンデンサ232の充電を可能にするものであ
る。
【0040】また、NPNトランジスタ221のコレク
タには、抵抗235を介してNPNトランジスタ211
のベースが接続されている。NPNトランジスタ211
は、電圧Gが高レベルのときはオン状態となり、電圧C
を低レベルに設定し、一方、電圧Gが低レベルのときは
オフ状態となり、NPNトランジスタ212もオフ状態
にあることを条件として電圧Cを高レベルに設定するも
のである。
【0041】NPNトランジスタ211、212のコレ
クタには、抵抗238を介してNPNトランジスタ21
3のベースが接続され、NPNトランジスタ213のコ
レクタには、NPNトランジスタ214のベースが接続
され、NPNトランジスタ214のコレクタには、PN
Pトランジスタ208のコレクタが接続されている。N
PNトランジスタ214は、電圧Cが高レベルのときは
NPNトランジスタ213を介してオフ状態となり、コ
ンデンサ230をPNPトランジスタ208を流れる定
電流によって充電可能とし、一方、電圧Cが低レベルの
ときはNPNトランジスタ213を介してオン状態とな
り、PNPトランジスタ208を流れる定電流をバイパ
スしてコンデンサ230に流れ込まないようにするもの
である。
【0042】また、NPNトランジスタ211、212
のコレクタには、抵抗239を介してNPNトランジス
タ215のベースが接続され、NPNトランジスタ21
5のエミッタには、NPNトランジスタ216のエミッ
タが接続され、一方、コレクタには、NPNトランジス
タ216のコレクタが接続されている。NPNトランジ
スタ216のベースはコレクタに接続されるとともに、
NPNトランジスタ216のベースには、NPNトラン
ジスタ217のベース及びPNPトランジスタ207の
コレクタがそれぞれ接続され、これによりカレントミラ
ー回路が構成されている。
【0043】タイマ回路205は、その周辺部品と共に
マルチバイブレータを構成するものであり、例えば、日
本電気(株)製のuPC617タイプのものが使用され
ている。タイマ回路205は、第6入力端子の入力電圧
Hが第4の基準電圧V4 (電源電圧Aの略2/3)以上
に上昇する時点までは第3出力端子の出力電圧を高レベ
ルに設定するとともに、第6入力端子の入力電圧Hが第
5の基準電圧V5 (電源電圧Aの略1/3)以下に低下
する時点までは第3出力端子の出力電圧を低レベルに設
定するものである。また、タイマ回路205は、第6入
力端子の入力電圧Hが第4の基準電圧V4 以上に上昇し
た時点で第7出力端子の出力電圧を低レベルに反転する
とともに、第6入力端子の入力電圧Hが第5の基準電圧
V5 以下に低下した時点で第7出力端子の出力電圧を高
レベルに反転するものである。
【0044】タイマ回路205の第3出力端子には、抵
抗261を介してNPNトランジスタ224のベースが
接続され、NPNトランジスタ224のコレクタには、
NPNトランジスタ225のベースが接続されている。
NPNトランジスタ224は、タイマ回路205の第3
出力端子の出力電圧が高レベルのときはオン状態とな
り、NPNトランジスタ225のベース電圧Iを低レベ
ルに設定し、一方、タイマ回路205の第3出力端子の
出力電圧が低レベルのときはオフ状態となり、NPNト
ランジスタ225のベース電圧Iを高レベルに設定する
ものである。NPNトランジスタ225は、ベース電圧
Iが低レベルのときはオフ状態となり、上述したNPN
トランジスタ226がオフ状態であることを条件として
制御信号電圧Jを高レベルに設定し、一方、ベース電圧
Iが高レベルのときはオン状態となり、制御信号電圧J
を低レベルに設定するものである。
【0045】電源入力端子7a、7b間には、ベースと
コレクタが接続されたPNPトランジスタ206と、ベ
ースが演算増幅器201の出力端子に接続されたNPN
トランジスタ210と、抵抗234とからなる直列回路
が接続されている。演算増幅器201の非反転入力端子
には、ランプ電流検出端子7dが接続されるとともに、
演算増幅器201の反転入力端子には、NPNトランジ
スタ210のエミッタと抵抗234との接続点が接続さ
れている。演算増幅器201は、NPNトランジスタ2
10のエミッタ電圧を、ランプ電流検出端子7dに現れ
るランプ電流IL に比例した電圧と等しい電圧値に設定
するものである。
【0046】PNPトランジスタ206のベースには、
上述したPNPトランジスタ207と208と209の
各ベースが接続されている。PNPトランジスタ206
は、ランプ電流IL に応じた定電流をPNPトランジス
タ207、208、209に流すためのものである。な
お、図2中の他の符号228、229はダイオード、2
33はコンデンサ、236、240、245、252、
256、258、264、265は抵抗を表している。
【0047】次に、上記のように構成されたブリッジ制
御回路7の動作を図3に基づいて説明する。
【0048】点灯スイッチ3がオンした時点t0 では、
コンデンサ230の端子電圧Dは0(V)であるため第
2の比較器203の出力Eは低レベルである。このた
め、NPNトランジスタ226はオフ状態である。
【0049】また、コンデンサ231の端子電圧Fは0
(V)であるため第3の比較器204の出力が低レベル
であり、電圧Gは低レベルであり、NPNトランジスタ
222はオフ状態であり、NPNトランジスタ223は
オン状態であり、タイマ回路205の第6入力端子の入
力電圧Hは電源電圧Aを抵抗262、263、260で
分圧した電圧値であり、タイマ回路205の第3出力端
子の出力は高レベルであり、NPNトランジスタ225
のベース電圧Iは低レベルであり、NPNトランジスタ
225はオフ状態である。
【0050】従って、NPNトランジスタ226、22
5がオフ状態であるため、制御信号電圧Jは高レベルで
あり、この高レベルの制御信号電圧Jに基づき、パワー
MOSトランジスタ23aと23bの組がオン可能状態
とされている。
【0051】また、時点t0 では、第2の比較器203
の出力Eは低レベルであり、NPNトランジスタ212
はオフ状態である。また、第3の比較器204の出力は
低レベルのため電圧Gは低レベルであり、NPNトラン
ジスタ211はオフ状態である。従って、NPNトラン
ジスタ212、211がオフ状態であるため、電圧Cは
高レベルであり、NPNトランジスタ214、217は
オフ状態である。このため、コンデンサ230は、NP
Nトランジスタ218が将来オフへスイッチングした
時、充電を開始することができる状態にある。
【0052】また、上記のように点灯スイッチ3がオン
すると、フライバックトランス11などを介してコンデ
ンサ19の端子電圧Bが上昇してゆく。
【0053】その後、時点t1 で放電ギャップ20が放
電し、放電灯2にランプ電流IL が流れ始めるようにな
ると、ランプ電圧VL の低下により第1の比較器202
の出力が低レベルに反転し、NPNトランジスタ218
がオフへスイッチングする。このため、コンデンサ23
0はPNPトランジスタ208、ダイオード227を介
してランプ電流IL に応じた定電流で充電を開始する。
【0054】また、上記のように第1の比較器202の
出力が低レベルに反転すると、NPNトランジスタ22
0はオフへスイッチングする。このため、コンデンサ2
31はPNPトランジスタ209を介してランプ電流I
L に応じた定電流で充電を開始する。
【0055】その後、コンデンサ230の端子電圧Dが
第1の基準電圧V1 以上に上昇した時点t2 では、第2
の比較器203の出力Eが高レベルに反転する。この第
2の比較器203の出力Eが高レベルに反転すると、N
PNトランジスタ219がオンへスイッチングし、これ
により、第2の比較器203の反転入力端子の入力電圧
は、第1の基準電圧V1 から第2の基準電圧V2 へと変
化する。
【0056】また、上記のように第2の比較器203の
出力Eが高レベルに反転すると、NPNトランジスタ2
12がオンへスイッチングする。このため、電圧Cは低
レベルに反転し、NPNトランジスタ213を介してN
PNトランジスタ214はオンへスイッチングする。こ
のため、PNPトランジスタ208を流れてコンデンサ
230に流れていた定電流は、NPNトランジスタ21
4へバイパスされ、コンデンサ230に流れなくなる。
また、電圧Cが低レベルに反転することにより、NPN
トランジスタ215を介してNPNトランジスタ217
がオンへスイッチングする。このため、コンデンサ23
0は、NPNトランジスタ217を介してランプ電流I
L に応じた定電流で放電を開始する。
【0057】また、上記のように第2の比較器203の
出力Eが高レベルに反転すると、NPNトランジスタ2
26はオンへスイッチングする。このため、制御信号電
圧Jは低レベルに反転し、この低レベルの制御信号電圧
Jに基づき、パワーMOSトランジスタ23cと23d
の組がオンするようになる。
【0058】さらに、上記のように第2の比較器203
の出力Eが高レベルに反転すると、NPNトランジスタ
221がオンへスイッチングする。
【0059】その後、コンデンサ231の端子電圧Fが
第3の基準電圧V3 以上に上昇した時点t3 では、第3
の比較器204の出力は高レベルに反転する。しかし、
NPNトランジスタ221はオン状態に維持されている
ため、電圧Gは低レベルのままである。
【0060】その後、コンデンサ230の端子電圧Dが
第2の基準電圧V2 以下に低下した時点t4 では、第2
の比較器203の出力Eは低レベルに反転し、NPNト
ランジスタ226はオフへスイッチングする。この時点
t4 では、上述したようにNPNトランジスタ225は
オフ状態に維持されている。従って、NPNトランジス
タ226がオフへスイッチングすることにより制御信号
電圧Jは高レベルに反転し、この高レベルの制御信号電
圧Jに基づき、再び、時点t0 〜t2 のときと同じ組の
パワーMOSトランジスタ23aと23bがオンする。
【0061】また、上記のように第2の比較器203の
出力Eが低レベルに反転すると、NPNトランジスタ2
21はオフへスイッチングする。このため、電圧Gは始
めて高レベルに反転し、NPNトランジスタ222はオ
ンへスイッチングし、NPNトランジスタ223はオフ
へスイッチングする。このため、コンデンサ232は充
電を開始し、タイマ回路205の第6入力端子の入力電
圧Hは上昇してゆく。
【0062】その後、第6入力端子の入力電圧Hが第4
の基準電圧V4 以上に上昇した時点t5 では、タイマ回
路205の第3出力端子の出力は低レベルに反転する。
このため、NPNトランジスタ224はオフへスイッチ
ングし、NPNトランジスタ225のベース電圧Iは高
レベルに反転し、NPNトランジスタ225はオンへス
イッチングする。このため、制御信号電圧Jは低レベル
に反転し、この低レベルの制御信号電圧Jに基づき、再
び、時点t2 〜t4 のときと同じ組のパワーMOSトラ
ンジスタ23cと23dがオンする。
【0063】また、時点t5 では、タイマ回路205の
第7出力端子の出力は低レベルに反転する。このため、
コンデンサ232は放電を開始する。
【0064】その後、第6入力端子の入力電圧Hが第5
の基準電圧V5 以下に低下した時点t6 では、タイマ回
路205の第3出力端子の出力は高レベルに反転し、N
PNトランジスタ224はオンへスイッチングし、NP
Nトランジスタ225のベース電圧Iは低レベルに反転
し、NPNトランジスタ225はオフへスイッチングす
る。この時点t6 では、NPNトランジスタ226はオ
フ状態に維持されている。このため、制御信号電圧Jは
高レベルに反転し、この高レベルの制御信号電圧Jに基
づき、再び、時点t0 〜t2 のときと同じ組のパワーM
OSトランジスタ23aと23bがオンする。
【0065】また、時点t6 では、タイマ回路205の
第7出力端子の出力は高レベルに反転する。このため、
コンデンサ232は充電を開始する。
【0066】以後、コンデンサ232は、第4の基準電
圧V4 と第5の基準電圧V5 に基づいて充放電を繰り返
し、制御信号電圧Jは、比較的短い周期で高レベルと低
レベルを交互に繰り返し、放電灯2は交流点灯される。
【0067】ブリッジ駆動回路24は、上記制御信号電
圧Jに基づいてパワーMOSトランジスタ23a〜23
dを駆動し、放電灯2を流れるランプ電流iL は図3に
示すように表される。
【0068】以上説明したように、第1実施例に係るブ
リッジ制御回路7は、インバータ回路5の動作周波数を
決定する発振回路70と、点灯始動時の所定時間、放電
灯2に低周波電力を供給すべく発振回路70の発振周波
数を制御するとともに、ランプ電流IL に応じて上記所
定時間を調整する制御手段とを備えて構成される。そし
て、制御手段は、コンデンサ230と、ランプ電流IL
に応じた定電流でコンデンサ230を充放電する定電流
回路201、206、207、208、210215、
216、217、234とを備え、ランプ電流IL の正
側電流積分値と負側電流積分値とがほぼ等しくなるよう
に、上記所定時間の正側通電時間成分と負側通電時間成
分との比率を調整している。
【0069】このため、冷時始動のようにランプ電流I
L が比較的大きいときには、通電時間が短く、一方、熱
時始動のようにランプ電流IL が比較的小さいときに
は、通電時間が長くなるため、放電灯2の電極温度が十
分な温度まで到達しやすくなり、始動の安定化を図り、
立ち消えを防止することができる。また、放電灯2の一
対の電極に、正側と負側とでほぼ等しい通電量の交流電
流が流れるようになるため、一対の電極に対し常に一定
方向の電流を流す場合に一方の電極が減る現象を防止す
ることができる。
【0070】なお、上記第1実施例において、放電灯2
に立ち消えが生じた場合には、ランプ電圧VL が上昇
し、第1の比較器202の出力は高レベルになる。この
ため、NPNトランジスタ218はオンへスイッチング
し、コンデンサ230は放電して端子電圧Dが0(V)
とされる初期状態にリセットされ、また、NPNトラン
ジスタ220がオンへスイッチングし、コンデンサ23
1は放電して端子電圧Fが0(V)とされる初期状態に
リセットされる。従って、放電灯2に高圧パルスが印加
されると、再び、上述した時点t1 以後の動作を開始す
ることができる。 第2実施例(図4、5) 図4は、第2実施例に係るブリッジ制御回路7の回路
図、図5は、その動作を説明するための波形図を示して
いる。
【0071】図4において、7a、7b、7c、7d、
7e、201〜204、206〜210、212〜22
1、227〜231、234、236〜254、256
は、それぞれ図2図示の同一符号が表すものと同一のも
のを表している。
【0072】第2実施例に係るブリッジ制御回路7にお
いては、第2の比較器203の出力Eが図2図示の制御
信号電圧Jに相当する。また、第2実施例に係るブリッ
ジ回路7においては、第1実施例のタイマ回路205を
中心とするマルチバイブレータは設けられていない。
【0073】第2の比較器203(発振回路)の出力端
子には、抵抗308を介してNPNトランジスタ302
のベースが接続され、NPNトランジスタ302のコレ
クタには、NPNトランジスタ303のベースが接続さ
れ、NPNトランジスタ303のコレクタには、NPN
トランジスタ221のベースが接続されている。NPN
トランジスタ302は、第2の比較器203の出力Eが
高レベルのときはオン状態となり、一方、第2の比較器
203の出力Eが低レベルのときはオフ状態となる。N
PNトランジスタ303は、NPNトランジスタ302
がオン状態のときはオフ状態となり、後述するNPNト
ランジスタ304もオフ状態であることを条件としてN
PNトランジスタ221のベース電圧Kを高レベルに設
定し、一方、NPNトランジスタ302がオフ状態のと
きはオン状態となり、NPNトランジスタ221のベー
ス電圧Kを低レベルに設定するものである。
【0074】第3の比較器204の出力端子とNPNト
ランジスタ221のコレクタとの接続点には、抵抗31
1を介してNPNトランジスタ304のベースが接続さ
れている。NPNトランジスタ304は、電圧Gが高レ
ベルのときはオン状態となり、NPNトランジスタ22
1のベース電圧Kを低レベルに設定し、一方、電圧Gが
低レベルのときはオフ状態となり、NPNトランジスタ
303もオフ状態であることを条件としてNPNトラン
ジスタ221のベース電圧Kを高レベルに設定するもの
である。
【0075】また、第3の比較器204の出力端子とN
PNトランジスタ221のコレクタとの接続点には、抵
抗307を介してNPNトランジスタ301のベースが
接続されている。NPNトランジスタ301には抵抗3
06が直列に接続され、NPNトランジスタ301と抵
抗306からなる直列回路には、NPNトランジスタ2
10と抵抗234からなる直列回路が並列に接続されて
いる。NPNトランジスタ301は、電圧Gが高レベル
のときはオン状態となり、PNPトランジスタ206を
流れる定電流を増大させ、一方、電圧Gが低レベルのと
きはオフ状態となり、PNPトランジスタ206を流れ
る定電流を、ランプ電流IL に応じた比較的小さな電流
値に設定するものである。
【0076】その他の構成は、上述した第1実施例と同
様である。なお、その他の符号305、309、310
は抵抗を表している。
【0077】次に、上記のように構成されたブリッジ制
御回路7の動作を図5に基づいて説明する。
【0078】点灯スイッチ3がオンした時点t0 では、
コンデンサ230の端子電圧Dは0(V)であり、第2
の比較器203の出力Eすなわち制御信号電圧Eは低レ
ベルである。従って、この低レベルの制御信号電圧Eに
基づき、パワーMOSトランジスタ3cと3dの組がオ
ン可能状態とされている。
【0079】また、時点t0 では、第2の比較器203
の出力Eは低レベルであり、NPNトランジスタ212
はオフ状態である。このため、電圧Cは高レベルであ
り、NPNトランジスタ213を介してNPNトランジ
スタ214はオフ状態であるとともに、NPNトランジ
スタ215を介してNPNトランジスタ217はオフ状
態である。このため、コンデンサ230は、NPNトラ
ンジスタ218が将来オフへスイッチングした時、充電
を開始することができる状態にある。
【0080】さらに、時点t0 では、第2の比較器20
3の出力Eは低レベルであり、NPNトランジスタ30
2を介してNPNトランジスタ303はオンへスイッチ
ングし、NPNトランジスタ221のベース電圧Kは低
レベルであり、NPNトランジスタ221はオフ状態で
ある。一方、時点t0 では、コンデンサ231の端子電
圧が0(V)であるため第3の比較器204の出力は低
レベルである。このため、NPNトランジスタ221が
オフ状態であっても第3の比較器204の出力が低レベ
ルであるため、電圧Gは低レベルである。この低レベル
の電圧Gにより、NPNトランジスタ301はオフ状態
であり、PNPトランジスタ206に流れる電流は、ラ
ンプ電流IL に応じた定電流に設定される。
【0081】また、時点t0 で点灯スイッチ3がオンす
ると、フライバックトランス11などを介してコンデン
サ19の端子電圧Bが上昇してゆく。
【0082】その後、時点t1 で放電ギャップ20が放
電し、放電灯2にランプ電流IL が流れ始めるようにな
ると、ランプ電圧VL の低下により第1の比較器202
の出力が低レベルに反転し、NPNトランジスタ218
がオフへスイッチングする。このため、コンデンサ23
0はPNPトランジスタ208、ダイオード227を介
してランプ電流IL に応じた定電流で充電を開始する。
【0083】また、時点t1 では、上記のように第1の
比較器202の出力は低レベルに反転するため、NPN
トランジスタ220はオフへスイッチングする。このた
め、コンデンサ231はPNPトランジスタ209を介
してランプ電流IL に応じた定電流で充電を開始する。
【0084】その後、コンデンサ230の端子電圧Dが
第1の基準電圧V1 以上に上昇した時点t2 では、第2
の比較器203の出力Eすなわち制御信号電圧Eが高レ
ベルに反転する。このため、この高レベルの制御信号電
圧Eに基づき、パワーMOSトランジスタ3aと3bの
組がオンへスイッチングする。
【0085】また、第2の比較器203の出力Eが高レ
ベルに反転すると、NPNトランジスタ219がオンへ
スイッチングすることにより、第2の比較器203の反
転入力端子の入力電圧は、第1の基準電圧V1 から第2
の基準電圧V2 へと変化する。
【0086】また、第2の比較器203の出力Eが高レ
ベルに反転すると、NPNトランジスタ212はオンへ
スイッチングし、電圧Cは低レベルに反転し、NPNト
ランジスタ213を介してNPNトランジスタ214は
オンへスイッチングする。このため、それまでPNPト
ランジスタ208を流れていた定電流は、もはやコンデ
ンサ230への充電電流とならなくなり、NPNトラン
ジスタ214を経てバイパスされる。また、電圧Cの低
レベルへの反転により、NPNトランジスタ215を介
してNPNトランジスタ216と217がオンへスイッ
チングする。このため、コンデンサ230は、今度は、
NPNトランジスタ217を介してランプ電流IL に応
じた定電流で放電を開始する。
【0087】さらに、第2の比較器203の出力Eが高
レベルに反転すると、NPNトランジスタ302を介し
てNPNトランジスタ303はオフへスイッチングす
る。この時点t2 では、電圧Gは低レベルであるため、
NPNトランジスタ304はオフ状態にある。従って、
時点t2 では、NPNトランジスタ221のベース電圧
Kは高レベルに反転し、NPNトランジスタ221はオ
ンへスイッチングする。
【0088】その後、コンデンサ231の端子電圧Fが
第3の基準電圧V3 以上に上昇した時点t3 では、第3
の比較器204の出力は高レベルに反転するが、NPN
トランジスタ221はオン状態であるため、電圧Gは低
レベルのままである。
【0089】その後、コンデンサ230の端子電圧Dが
第2の基準電圧V2 以下に低下した時点t4 では、第2
の比較器203の出力Eすなわち制御信号電圧Eは低レ
ベルに反転する。このため、低レベルの制御信号電圧E
に基づき、再び、パワーMOSトランジスタ3cと3d
の組がオンする。
【0090】また、第2の比較器203の出力Eが低レ
ベルに反転すると、NPNトランジスタ212がオフへ
スイッチングし、電圧Cが高レベルに反転する。この電
圧Cの高レベルへの反転により、再び、NPNトランジ
スタ214、217がオフへスイッチングし、PNPト
ランジスタ208及びダイオード227を経てコンデン
サ230を充電することが可能になる。ここで、コンデ
ンサ230を充電する定電流は、以下に述べるように時
点t4 以前の充電電流と比べ大きな値となる。
【0091】すなわち、第2の比較器203の出力Eが
低レベルに反転すると、NPNトランジスタ302を介
してNPNトランジスタ303がオンへスイッチング
し、NPNトランジスタ221のベース電圧Kは低レベ
ルに反転する。このベース電圧Kの低レベルへの反転に
より、NPNトランジスタ221はオフへスイッチング
する。この時点t4 では、上述したように第3の比較器
204の出力は高レベルとなっている。このため、電圧
Gは時点t4 で始めて高レベルに反転する。電圧Gが高
レベルに反転すると、NPNトランジスタ301はオン
へスイッチングする。このNPNトランジスタ301の
オンへのスイッチングにより、PNPトランジスタ20
6に流れる電流は、NPNトランジスタ301を流れる
電流分だけ増大するようになる。このため、時点t4 以
後は、PNPトランジスタ207、208、209に流
れる電流も増大する。
【0092】その後、コンデンサ230の端子電圧Dが
第1の基準電圧V1 以上に上昇した時点t5 では、第2
の比較器203の出力Eすなわち制御信号電圧Eは高レ
ベルに反転する。このため、この高レベルの制御信号電
圧Eに基づき、パワーMOSトランジスタ23aと23
bの組がオンへスイッチングする。
【0093】また、第2の比較器203の出力Eが高レ
ベルに反転することにより、NPNトランジスタ212
がオンへスイッチングし、電圧Cは低レベルに反転す
る。このため、NPNトランジスタ214、217がオ
ンへスイッチングし、コンデンサ230は、今度は、上
記のような増大された電流で放電を開始する。
【0094】なお、第2の比較器203の出力Eが高レ
ベルに反転することによりNPNトランジスタ302を
介してNPNトランジスタ303がオフへスイッチング
するが、NPNトランジスタ304はオン状態にあるこ
とから、NPNトランジスタ221のベース電圧Kは低
レベルにあり、NPNトランジスタ221はオフ状態の
ままである。このため、電圧Gは高レベルに維持され、
PNPトランジスタ206を流れる電流は、増大された
電流値のままとなる。
【0095】その後、コンデンサ230の端子電圧Dが
第2の基準電圧V2 以下に低下した時点t6 では、第2
の比較器203の出力Eすなわち制御信号電圧Eは低レ
ベルに反転する。このため、この低レベルの制御信号電
圧Eに基づき、パワーMOSトランジスタ23cと23
dの組がオンへスイッチングする。
【0096】また、第2の比較器203の出力Eが低レ
ベルに反転することにより、NPNトランジスタ212
がオフへスイッチングし、電圧Cは高レベルに反転す
る。このため、NPNトランジスタ214、217がオ
フへスイッチングし、コンデンサ230は、再び、上記
のような増大された電流で充電を開始する。
【0097】以後、時点t4 から時点t6 までの動作と
同様な動作が繰り返し行われ、制御信号電圧Eは、比較
的短い周期で高レベルと低レベルに交互に切り替わる。
【0098】ブリッジ駆動回路24は、上記制御信号電
圧Eに基づいてパワーMOSトランジスタ23a〜23
dを駆動し、放電灯2を流れるランプ電流iL は図5に
示すように表される。
【0099】以上説明したように、第2実施例に係るブ
リッジ制御回路7は、インバータ回路5の動作周波数を
決定する発振回路(第2の比較器)203と、点灯始動
時の所定時間、放電灯2に低周波電力を供給すべく発振
回路203の発振周波数を制御するとともに、ランプ電
流IL に応じて上記所定時間を調整する制御手段とを備
えて構成される。そして、制御手段は、コンデンサ23
0と、ランプ電流ILに応じた定電流でコンデンサ23
0を充放電する定電流回路201、206、207、2
08、210215、216、217、234とを備
え、ランプ電流IL の正側電流積分値と負側電流積分値
とがほぼ等しくなるように、上記所定時間の正側通電時
間成分と負側通電時間成分との比率を調整している。
【0100】このため、冷時始動のようにランプ電流I
L が比較的大きいときには、通電時間が短く、一方、熱
時始動のようにランプ電流IL が比較的小さいときに
は、通電時間が長くなるため、放電灯2の電極温度が十
分な温度まで到達しやすくなり、始動の安定化を図り、
立ち消えを防止することができる。また、放電灯2の一
対の電極に、正側と負側とでほぼ等しい通電量の交流電
流が流れるようになるため、一対の電極に対し常に一定
方向の電流を流す場合に一方の電極が減る現象を防止す
ることができる。
【0101】なお、上記第2実施例において、放電灯2
に立ち消えが生じた場合には、ランプ電圧VL が上昇
し、第1の比較器202の出力は高レベルになる。この
ため、NPNトランジスタ218はオンへスイッチング
し、コンデンサ230は放電して端子電圧Dが0(V)
とされる初期状態にリセットされ、また、NPNトラン
ジスタ220がオンへスイッチングし、コンデンサ23
1は放電して端子電圧Fが0(V)とされる初期状態に
リセットされる。従って、放電灯2に高圧パルスが印加
されると、再び、上述した時点t1 以後の動作を開始す
ることができる。
【0102】なお、上記実施例に係る放電灯点灯装置の
変形例を図6に示す。
【0103】図6に示す放電灯点灯装置は、点灯スイッ
チ3がオンした時点から所定時間の間AC/DC切替手
段100により放電灯2を直流点灯させ、上記所定時間
経過後は、AC/DC切替手段100により放電灯2を
交流点灯させるよう構成される。さらに、放電灯点灯装
置は、点灯スイッチ3がオンされるたびに、点灯スイッ
チ3がオンされたことを記憶手段101で記憶してお
き、この記憶手段101の内容に従ってDC切替手段1
02により上記直流点灯時の直流電流の方向を点灯スイ
ッチ3がオンされるたびに切り替えるよう構成される。
【0104】このような放電灯点灯装置によると、点灯
スイッチ3がオンされるたびに直流点灯時に放電灯に流
れる電流の方向が切り替わるようになるため、常に一定
方向に直流電流を流す場合に発生する片方の電極が減る
現象を防止することができる。
【0105】図7は、図1図示の放電灯点灯装置のさら
に他の変形例の要部を示している。
【0106】図7に示す実施例は、ブリッジ制御回路7
に出力端子7fを追加し、この出力端子7fを電力演算
回路15に接続しており、その他の構成は、図1図示の
構成と同一である。ここで、出力端子7fは、ブリッジ
制御回路7の回路構成が図2に示したものである場合に
は、図8に示すように、第3の比較器204の出力側の
電圧Gを電力演算回路15に入力させるよう構成されて
いる。電力演算回路15においては、上記電圧Gのレベ
ルに応じてPWM回路13を制御し、図9に示すよう
に、始動直後において電圧Gが低レベルである期間中、
放電灯2を流れるランプ電流iL を増大させる。したが
って、放電灯の電極が安定点灯に十分な温度にまで到達
しやすくなり、安定的始動を図ることができる。
【0107】また、出力端子7fは、ブリッジ制御回路
7の回路構成が図4に示したものである場合には、図1
0に示すように、第3の比較器204の出力側の電圧G
を電力演算回路15に入力させるよう構成されている。
電力演算回路15においては、出力端子7fが図8の場
合と同様、電圧Gのレベルに応じてPWM回路13を制
御し、図11に示すように、始動直後において電圧Gが
低レベルである期間中、放電灯2を流れるランプ電流i
L を増大させる。したがって、放電灯の電極が安定点灯
に十分な温度にまで到達しやすくなり、安定的始動を図
ることができる。
【0108】なお、図9および図11において、ランプ
電流iL の増量期間は、実際には電力演算回路15の制
御遅れにより図示T1 期間よりも長い図示T2 期間とな
る。このため、電力演算回路15の制御遅れを利用して
増量期間の延長を図ることができる。
【0109】このように、ブリッジ制御回路7は、始動
直後の所定時間の間、ランプ電流iL を増大すべき旨の
指令信号を直流電源回路4の電力演算回路15へ出力す
るようにしたため、放電灯の電極が安定点灯に十分な温
度にまで到達しやすくなり、安定的始動を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例に係る放電灯点灯装置の構成図
【図2】第1実施例に係るブリッジ制御回路の回路図
【図3】図2のブリッジ制御回路の動作説明図
【図4】第2実施例に係るブリッジ制御回路の回路図
【図5】図4のブリッジ制御回路の動作説明図
【図6】放電灯点灯装置の変形例の構成図
【図7】放電灯点灯装置のさらに他の変形例の要部の構
成図
【図8】図7図示のブリッジ制御回路の一例における要
部の回路図
【図9】図8の場合の動作説明図
【図10】図7図示のブリッジ制御回路の他の例におけ
る要部の回路図
【図11】図10の場合の動作説明図
【符号の説明】
2 放電灯 4 直流電源回路 5 インバータ回路 6 電流検出抵抗(電流検出手段) 70 発振回路 203(図4) 第2の比較器(発振回路) 201、206〜210、216、217、234
定電流回路(制御手段) 230 コンデンサ(制御手段) 301、306 電流増大手段(制御手段)
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−302388(JP,A) 特開 平3−253436(JP,A) 特開 平4−163887(JP,A) 特開 昭62−26792(JP,A) 特開 昭63−48795(JP,A) 特開 平5−207749(JP,A) 特開 平6−231889(JP,A) 特開 平6−69574(JP,A) 特開 昭57−170499(JP,A) 特開 平2−33899(JP,A) 特開 平6−82799(JP,A) 特表 昭63−501666(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/282 H05B 41/24

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源回路と、 前記直流電源回路の直流電力を交流電力に変換して放電
    灯に供給するインバータ回路と、 前記インバータ回路の動作周波数を決定する発振回路
    と、 前記放電灯に流れるランプ電流を検出する電流検出手段
    と、 点灯始動時の所定時間、前記放電灯に低周波電力を供給
    すべく前記発振回路の発振周波数を制御する制御手段で
    あって、前記電流検出手段により検出されたランプ電流
    電流積分値に基づいて前記所定時間を調整する制御手
    段とを備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記放電灯に低周波電
    力を供給するとき、前記ランプ電流の正側電流積分値と
    負側電流積分値とがほぼ等しくなるよう、前記所定時間
    の正側通電時間成分と負側通電時間成分との比率を調節
    することを特徴とする請求項1に記載の放電灯点灯装
    置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、コンデンサと、前記ラ
    ンプ電流に応じた定電流により前記コンデンサを充放電
    する定電流回路とを備えることを特徴とする請求項1又
    は2に記載の放電灯点灯装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、コンデンサと、前記所
    定時間の間、前記ランプ電流に応じた定電流により前記
    コンデンサを充放電する定電流回路と、前記所定時間経
    過後、前記コンデンサの充放電電流を増大させる電流増
    大手段とを備えることを特徴とする請求項1又は2に記
    載の放電灯点灯装置。
  5. 【請求項5】 前記制御手段は、前記所定時間の間、ラ
    ンプ電流を増大すべき旨の指令信号を前記直流電源回路
    へ出力することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか
    に記載の放電灯点灯装置。
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