(57)【要約】【課題】放電灯に流れる過大電流を抑制し、放電灯の電極の磨耗を防止して長寿命化を図ると共に、安価かつ小型の放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】本発明に係る放電灯点灯装置１０は、入力電源Ｖｉと、電源回路１と、放電灯５を交流動作させるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４からなるブリッジ回路４と、点灯回路６と、電源回路１を制御する制御回路２と、ブリッジ回路４を駆動する駆動回路３とを備え、さらに、ブリッジ回路４の負極側と電源回路１の負極側との間には、抵抗要素Ｒ１と、抵抗要素Ｒ１に並列に接続されたスイッチング素子Ｑ６からなる過電流抑制回路７が接続されている。この過電流抑制回路７によって、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４を流れる電流を自動的に調整し、放電灯５始動時の過電流を抑制することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電源と、該入力電源の出力を昇圧または降圧して出力する電源回路と、該電源回路の出力を、極性を切り替えつつ放電灯に印加して該放電灯を交流動作させるブリッジ回路と、前記放電灯を始動させる点灯回路と、前記電源回路を制御する制御回路と、前記ブリッジ回路を駆動する駆動回路とを備えた放電灯点灯装置において、
前記ブリッジ回路は、前記電源回路の正極側に接続された第１のスイッチング素子および前記電源回路の負極側に接続された第２のスイッチング素子からなる直列回路と、前記電源回路の正極側に接続された第３のスイッチング素子および前記電源回路の負極側に接続された第４のスイッチング素子からなる直列回路とから構成され、
前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子の接続点と、前記電源回路の負極側との間には、過電流抑制回路が接続されており、該過電流抑制回路は、抵抗要素と、該抵抗要素に並列に接続されたスイッチング素子からなることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記第２のスイッチング素子および前記第４のスイッチング素子は、前記過大電流が流れているときに、不飽和領域で動作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。
【請求項３】
前記過電流抑制回路のスイッチング素子は、前記制御回路により、前記放電灯に過大電流が流れているときにオフし、前記過大電流が流れ終わった後にオンするように制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯装置に関し、特に、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ等の高輝度放電ランプの点灯始動時に、高輝度放電ランプに流れる過大電流を防止する放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ等の高輝度放電ランプを点灯させる点灯装置として、図５に示す放電灯点灯装置が知られている。図５において、放電灯点灯装置１００は、放電灯点灯装置１００に直流電圧を供給する入力電源Ｖｉと、入力電源Ｖｉの出力電圧を降圧して出力する電源回路１と、電源回路１の出力電圧Ｖｏを、極性を切り替えつつ放電灯（例えば、メタルハライドランプ等の高輝度放電ランプ）５に印加して放電灯５を交流動作させるブリッジ回路４と、放電灯５を始動させる点灯回路６と、電源回路１を制御する制御回路１０２と、ブリッジ回路４を駆動する駆動回路１０３とを備えている。
【０００３】
放電灯点灯装置１００において、電源回路１は、スイッチング素子Ｑ５、ダイオードＤ５、チョークコイルＬ１、およびコンデンサＣ１から構成され、制御回路１０２の出力信号に基づいて、スイッチング素子Ｑ５をオン・オフ動作させることにより、入力電圧Ｖｉを所定の電圧に降圧して出力するチョッパ回路である。その際、制御回路１０２は、電源回路１の出力電圧Ｖｏおよび管電流Ｉｏを検出し、これらの値に基づいて、放電灯５に対して必要電力を供給すべく、電源回路１をフィードバック制御するものである。
また、ブリッジ回路４は、４個のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４と各スイッチング素子に並列に接続されたダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４から構成されるフルブリッジ回路であり、駆動回路１０３の出力信号に基づいて、一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４と、もう一対のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３とを交互にオン・オフ動作させることにより、放電灯５に対して交流低周矩形波で電力を供給して、放電灯５の点灯を安定に維持するものである。また、点灯回路６は、放電灯５を始動させるための高圧パルスを発生させるイグナイタであり、図示は省略するが、パルス発生器であるトリガ回路とパルスを昇圧させるためのパルストランスとから構成されている。
【０００４】
一般に、放電灯（例えば、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ等の高輝度放電ランプ）の点灯時に高圧パルスを放電灯に印加すると、放電灯の内部で絶縁破壊が生じて、グロー放電を経た後アーク放電へと移行する。このとき、放電灯のランプインピーダンスが急激に低下するため、電源回路１のコンデンサＣ１に蓄積された電荷は急速に放電して、瞬時的な過大電流となって放電灯５に流れ込むことになる。図５に示す放電灯点灯装置１００のような、従来の放電灯点灯装置には、この過大電流により放電灯の電極の磨耗が発生し、放電灯の寿命が短くなるという問題があった。このため、例えば図６および図７に示すような、放電灯に流れる過大電流を抑制する放電灯点灯装置が提案されている。
【０００５】
図６に示す放電灯点灯装置２００は、図５に示す放電灯点灯装置１００とほぼ同様の構成に加えて、過電流制御回路２０７を備えており、この過電流制御回路２０７は、放電灯５に流れる管電流Ｉｏを検出して特定の基準値と比較し、検出された電流Ｉｏが過大電流であると判別される期間のみ、ブリッジ回路４を通常の低周波動作と共に高周波でチョッパ動作させるように、駆動回路２０３を制御するものである。それによって、放電灯始動時の過大電流を抑制することが図られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、図７に示す放電灯点灯装置３００は、図５に示す放電灯点灯装置１００とほぼ同様の構成に加えて、点灯検出回路３０７を備えており、この点灯検出回路３０７は、管電流Ｉｏを監視して放電灯５の点灯を検出し、駆動回路３０３は、点灯検出回路３０７が放電灯５の点灯を検出する前は、ブリッジ回路４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲート電圧もしくはベース電流を低く設定することによってスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を流れる得る電流を制限し、点灯検出回路３０７が放電灯５の点灯を検出した後にゲート電圧もしくはベース電流を正規の値に上昇させるように動作するものである。それによって、放電灯始動時の過大電流を抑制することが図られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３，２５８，７５８号明細書（請求項１、請求項２、図１）
【特許文献２】特開２００５−５１８５号公報（請求項３、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の放電灯点灯装置には、以下のような問題があった。例えば、図６に示す放電灯点灯装置２００では、チョッパ動作による過電流抑制を有効に実施するためには、放電経路に存在するインダクタンス（例えば、点灯回路６のパルストランスの二次側インダクタンス）を大きくする必要があり、放電灯点灯装置の小型化、低価格化が困難である。また、高周波のチョッパ動作において、オン・オフ駆動される一対のスイッチング素子（例えば、Ｑ１、Ｑ４）に流れる電流と、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４がすべてオフとなるデッドタイム時にダイオード（例えば、Ｄ２、Ｄ３）を流れる電流とが不連続モードである場合、放電灯５へ流れる電流がアーク放電を維持できる電流を下回り、放電灯５が立ち消えしてしまう。一方、これらの電流を連続モードとした場合には、デッドタイム時にダイオード（例えば、Ｄ２、Ｄ３）を流れる電流がオフする際に、過大なリカバリ電流が流れるため、電力損失が増大する。また、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を低周波と高周波の両方で駆動する必要があるため、過電流制御回路２０７および駆動回路２０３が非常に複雑になると共に、放電灯始動時にスイッチング素子（例えば、Ｑ１、Ｑ４）を高周波で駆動するため、周辺回路がノイズにより誤作動する可能性が高くなるという問題もある。
【０００８】
また、図７に示す放電灯点灯装置３００では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をＭＯＳＦＥＴで構成した場合、ＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間電圧の閾値には温度特性があり、温度が上昇すると閾値が低下するため、放電灯５の点灯前に各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲート・ソース間電圧を低い値に設定して、ＭＯＳＦＥＴを流れる電流値を制限したとしても、温度上昇に伴う閾値の低下により、抑制していた電流値が低温時に比べてかなり大きくなってしまい、過大電流を精度良く抑制できないという問題がある。また、放電灯５の始動時に、アーク放電が維持できずにグロー放電に移行してしまった場合、放電灯５にグロー放電を維持できるだけの十分な電圧を印加することができないため、放電灯５が立ち消えてしてしまうという問題がある。さらに、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３のように、ソース電圧がグランド電位から浮いている場合、そのゲート・ソース間電圧を制御するための駆動回路３０３が非常に複雑なものとなるという問題もある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、放電灯に流れる過大電流を抑制し、放電灯の電極の磨耗を防止して長寿命化を図ると共に、安価かつ小型の放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る放電灯点灯装置は、入力電源と、該入力電源の出力電圧を昇圧または降圧して出力する電源回路と、該電源回路の出力電圧を、極性を切り替えつつ放電灯に印加して該放電灯を交流動作させるブリッジ回路と、前記放電灯を始動させる点灯回路と、前記電源回路を制御する制御回路と、前記ブリッジ回路を駆動する駆動回路とを備えた放電灯点灯装置において、前記ブリッジ回路は、前記電源回路の正極側に接続された第１のスイッチング素子および前記電源回路の負極側に接続された第２のスイッチング素子からなる直列回路と、前記電源回路の正極側に接続された第３のスイッチング素子および前記電源回路の負極側に接続された第４のスイッチング素子からなる直列回路とから構成され、前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子の接続点と、前記電源回路の負極側との間には、過電流抑制回路が接続されており、該過電流抑制回路は、抵抗要素と、該抵抗要素に並列に接続されたスイッチング素子からなることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、抵抗要素と、その抵抗要素に並列に接続されたスイッチング素子からなる過電流抑制回路を、第２のスイッチング素子と第４のスイッチング素子の接続点と直流電源の負極側との間に接続することで、放電灯に流れる電流の増大に応じて、第２のスイッチング素子および第４のスイッチング素子のゲート電圧またはベース電流を低下させ、これらのスイッチング素子に流れる電流を制限することができるため、放電灯に流れる過大電流を抑制することが可能となる。また、このような過電流抑制は、特殊な駆動回路を使用することなく自動的に実施されるものであり、また、大きなインダクタンスを持つインダクタを使用する必要もないため、放電灯点灯装置の小型化、低コスト化に寄与するものとなる。
【００１２】
さらに、前記第２のスイッチング素子および前記第４のスイッチング素子は、前記過大電流が流れているときに、不飽和領域で動作するものであり、これによって、過大電流を効果的に抑制することができる。
【００１３】
また、前記過電流抑制回路のスイッチング素子は、前記制御回路により、前記放電灯に過大電流が流れているときにオフし、前記過大電流が流れ終わった後にオンするように制御されるものであり、これによって、過大電流が流れていないときの過電流抑制制御回路による損失を最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、以上のように構成したため、放電灯に流れる過大電流を抑制し、放電灯の電極の磨耗を防止して長寿命化を図ると共に、安価かつ小型の放電灯点灯装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態における放電灯点灯装置１０を示す回路構成図である。図１において、放電灯点灯装置１０は、放電灯点灯装置１０に直流電圧を供給する入力電源Ｖｉと、入力電源Ｖｉの出力電圧を降圧して出力する電源回路１と、電源回路１の出力電圧を、極性を切り替えつつ放電灯５に印加して放電灯５を交流動作させるブリッジ回路４と、放電灯５を始動させる点灯回路６と、電源回路１と共に後述する過電流抑制回路７を制御する制御回路２と、ブリッジ回路４を駆動する駆動回路３とを備えており、過電流抑制回路７は、ブリッジ回路４の負極側と電源回路１の負極側との間に接続されている。
【００１６】
放電灯点灯装置１０において、電源回路１は、スイッチング素子Ｑ５、ダイオードＤ５、チョークコイルＬ１、およびコンデンサＣ１から構成され、制御回路２の出力信号ＶＱ５に基づいて、スイッチング素子Ｑ５を適切な周波数およびオンデューティでオン・オフ動作させ、入力電圧Ｖｉを所定の電圧Ｖｏに降圧して出力するチョッパ回路であり、制御回路２は、電源回路１の出力電圧Ｖｏおよび管電流Ｉｏを検出し、これらの値に基づいて、放電灯５に対して必要電力を供給すべく、電源回路１をフィードバック制御するものである。
【００１７】
また、ブリッジ回路４は、４個のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４と、各スイッチング素子に並列に接続されたダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４からなり、電源回路１の正極側に接続された第１のスイッチング素子Ｑ１および電源回路１の負極側に接続された第２のスイッチング素子Ｑ２からなる直列回路と、電源回路１の正極側に接続された第３のスイッチング素子Ｑ３および電源回路１の負極側に接続された第４のスイッチング素子Ｑ４からなる直列回路とから構成されたフルブリッジ回路である。ブリッジ回路４は、駆動回路３の出力信号ＶＱ１〜ＶＱ４に基づいて、一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４と、もう一対のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３とを交互にオン・オフ動作させることにより、放電灯５に対して交流低周矩形波で電力を供給し、放電灯５の点灯を安定に維持するものである。これらのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、好ましくは、ＭＯＳＦＥＴからなるものであり、その場合、各ダイオードＤ１〜Ｄ４は、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に内蔵された寄生ダイオードとすることができる。また、点灯回路６は、放電灯５を始動させるための高圧パルスを発生させるイグナイタであり、図示は省略するが、パルス発生器であるトリガ回路とパルスを昇圧させるためのパルストランスとから構成されている。
【００１８】
さらに、上述したように、ブリッジ回路４の負極側（即ち、第２のスイッチング素子Ｑ２と第４のスイッチング素子Ｑ４の接続点）と、電源回路１の負極側との間には、過電流抑制回路７が接続されており、過電流抑制回路７は、抵抗要素Ｒ１と抵抗要素Ｒ１に並列に接続されたスイッチング素子Ｑ６からなるものである。本実施形態において、スイッチング素子Ｑ６は、好ましくはＭＯＳＦＥＴからなり、制御回路２の出力信号ＶＱ６に基づいてオン・オフ制御されるものである。
【００１９】
本実施形態における放電灯点灯装置１０において、放電灯５のアーク放電が安定に維持される定常状態における動作は、従来の放電灯点灯装置と同様のもであるため、その説明は省略し、以下、図２の動作状態図を参照して、放電灯点灯装置１０の始動時の動作について詳述する。
【００２０】
まず、初期状態において、ブリッジ回路４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４がオン（即ち、ＶＱ１およびＶＱ４は所定のＨｉｇｈレベル）、及びスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３がオフ（即ち、ＶＱ２およびＶＱ３はＬｏｗレベル）の状態にあるとする。また、過電流抑制回路７のスイッチング素子Ｑ６は、オフ（すなわち、ＶＱ６はＬｏｗレベル）に設定されている。その後、時刻ｔ１において、放電灯５に点灯回路６により高圧パルスが印加されると、放電灯の内部で絶縁破壊が生じて、グロー放電を経た後アーク放電へと移行する。このとき、放電灯のランプインピーダンスが急激に低下するため、電源回路１のコンデンサＣ１に蓄積された電荷は、スイッチング素子Ｑ１、点灯回路６、放電灯５、スイッチング素子Ｑ４、抵抗要素Ｒ１の経路を通じて流れる管電流Ｉｏとして、急速に放電を開始する。
【００２１】
時間ｔ１〜ｔ２において、管電流Ｉｏは増大する。このとき、抵抗要素Ｒ１の両端間電圧をＶＲ１、スイッチング素子Ｑ４のゲート・ソース間電圧をＶＧＳ、および、駆動回路３から出力されるスイッチング素子Ｑ４の駆動電圧をＶＱ４とすれば、
ＶＧＳ＝ＶＱ４−ＶＲ１＝ＶＱ４−Ｒ１×Ｉｏ      （１）
となるため、管電流Ｉｏの増加に伴って、スイッチング素子Ｑ４のゲート・ソース間電圧ＶＧＳは減少し、時刻ｔ２において、使用するスイッチング素子の特性に応じた一定の平衡値に到達する。
【００２２】
この点に関して、図３に示すＭＯＳＦＥＴの典型的な出力特性図に基づいて、具体的に説明する。ここで、図３（ａ）は、ドレイン・ソース間電圧に対するドレイン電流を、ゲート・ソース間電圧をパラメータとして示す出力特性図であり、図３（ｂ）は、ゲート・ソース間電圧に対するドレイン電流を、温度をパラメータとして示す特性図である。スイッチング素子Ｑ４として図３に示す特性を有するＭＯＳＦＥＴを使用し、例えば、ＶＱ４を１２Ｖ、抵抗要素Ｒ１の抵抗値を１Ω、管電流Ｉｏを７Ａとした場合、スイッチング素子Ｑ４のゲート・ソース間電圧ＶＧＳは５Ｖに低下し、スイッチング素子Ｑ４は、不飽和領域で動作することになる。さらに、２５°Ｃ環境下において、ドレイン電流を８Ａまで流すことができるため、Ｉｏはさらに７Ａから上昇するが、図３（ｂ）に示す特性と上記（１）式とを考慮すれば、Ｉｏが約７．１Ａ、ＶＧＳが約４．９Ｖになった段階で平衡に達するため、Ｉｏは７．１Ａに制限されることになる。また、１００°Ｃ環境下になったとしても、同様に、Ｉｏが約７．５Ａ、ＶＧＳが約４．５Ｖで平衡に達するため、Ｉｏは７．５Ａに制限されることになる。
【００２３】
この点に関連して、図７に示す従来の放電灯点灯装置３００において、そのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４として、同様のＭＯＳＦＥＴを使用して、放電灯始動前のゲート・ソース間電圧を５Ｖに設定した場合、２５°Ｃ環境下におけるＩｏは８Ａに抑制されるものの、１００°Ｃ環境下では、その制限値は１２Ａとかなり大きなものとなる。これと比較して、本実施形態における放電灯点灯装置１０は、上述したように、簡単な構成を有する過電流抑制回路７によって、温度変動に対して安定な過電流抑制を実現するものである。また、過電流抑制を実施するための、スイッチング素子Ｑ４のゲート・ソース間電圧ＶＧＳの調整は、駆動回路３の出力電圧ＶＱ４を所定のＨｉｇｈレベルから変動させることなく、抵抗要素Ｒ１の両端間電圧ＶＲ１によって自動的に実施されるため、ブリッジ回路４を駆動するために、従来の駆動回路をそのまま使用することができる。
【００２４】
以後、時間ｔ２〜ｔ３の間は、スイッチング素子Ｑ４のゲート・ソース間電圧は時刻ｔ２において到達した平衡値（例えば、約４．９Ｖ）に維持され、管電流Ｉｏはその値に応じた制限値（例えば、上記約７．１Ａ）に抑制されて、Ｉｏを示すチャートに破線で示したような過大電流の波形は発生しない。その後、時刻ｔ４において、過大電流の放電は終了し、放電灯５は、温度が上昇してアーク放電が安定した状態（定常状態）となる。このとき、制御回路２は、電源回路１の出力電圧Ｖｏが十分低下したことを検出し、時刻ｔ５において、過電流抑制回路７のスイッチング素子Ｑ６をオンにする。これによって、スイッチング素子Ｑ４のゲート・ソース間電圧ＶＧＳは、ほぼ駆動回路３からの駆動電圧ＶＱ４に回復し、以後、ブリッジ回路４による通常の交流点灯が実施される。
【００２５】
過大電流が流れ終わった後に、スイッチング素子Ｑ６がオフしたままであると、定常電流Ｉｏが、常に抵抗要素Ｒ１に流れることになる。例えば、定常電流Ｉｏが２Ａ、抵抗要素Ｒ１が１Ωとすると、その消費電力は４Ｗとなり、非常に大きな損失が発生することになる。そこで、放電灯点灯装置１０では、過大電流が流れ終わった後に、スイッチング素子Ｑ６をオンすることにより、過電流抑制回路７の実質的な抵抗値を、抵抗要素Ｒ１とスイッチング素子Ｑ６の、好ましくは抵抗要素Ｒ１の抵抗値よりも十分に小さい、オン抵抗との合成抵抗に低減させ、過電流抑制回路７における損失の発生を最小限に抑えるものである。
【００２６】
ここで、スイッチング素子Ｑ６をオンにする時刻（ｔ５）を判別するための手段は、電源回路１の出力電圧Ｖｏの検出に限定されるものではなく、制御回路２が管電流Ｉｏを監視することによって判別するものであっても、もしくは、制御回路２がタイマー回路を備えて、一定の時間の経過を計測することによって判別するものであってもよい。また、スイッチング素子Ｑ６は、ＭＯＳＦＥＴに限定されるものではなく、例えば、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、トライアック、リレー等のスイッチング素子を使用することができる。さらに、抵抗要素Ｒ１としては、サーミスタまたは温度ヒューズ付き抵抗を使用するものであってもよい。
【００２７】
次に、図４に示す動作状態図を参照して、放電灯点灯装置１０の始動時において、アーク放電が維持できずに、グロー放電へ移行する現象が発生した場合の動作について説明する。尚、以下の説明において、図２を参照して上述した動作と同様の動作の説明は省略する。
【００２８】
図４において、グロー放電への移行は、時刻ｔ３において発生している。時間ｔ３〜ｔ４において、管電流Ｉｏは急激に減少し、それに伴って、スイッチング素子Ｑ４のゲート・ソース間電圧ＶＧＳが上昇するため、スイッチング素子Ｑ４は、不飽和領域ではなく、飽和領域で動作するようになる。この際、スイッチング素子Ｑ４のドレイン・ソース間電圧ＶＤＳは、そのドレイン電流（すなわち、管電流Ｉｏ）に応じて十分小さくなるため、放電灯５には、電源回路１の出力電圧Ｖｏがほぼそのまま印加されることになり、グロー放電を十分維持することが可能となる。その後、グロー放電からアーク放電へ再度移行して、時刻ｔ４以後は、図２を参照して上述した動作と同様の動作が実施されることになる。このように、放電灯点灯装置１０では、スイッチング素子Ｑ４のゲート・ソース間電圧の調整、および、それに伴う動作領域における飽和領域と非飽和領域との遷移が、管電流Ｉｏの増減に応じて自動的に実施されるため、放電灯５の立ち消えを容易に防止することができる。
【００２９】
以上の説明では、放電灯点灯装置１０の初期状態において、ブリッジ回路４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４がオン、及びスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３がオフの状態にあるとしたが、逆に、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３がオン、及びスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４がオフとしてもよく、その場合には、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間電圧が、電流抑制回路７によって同様に自動調整されるものである。
【００３０】
また、ブリッジ回路４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４、および電源回路１のスイッチング素子Ｑ５として、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴを使用するものあってもよい。ブリッジ回路４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４として、バイポーラトランジスタ等の電流制御型の素子を使用する場合には、駆動回路３とスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４のベースとの間に抵抗を挿入することにより、過大電流発生時にベース電流を減少させて、スイッチング素子Ｑ２またはスイッチング素子Ｑ４を不飽和領域にて動作させ、本発明に係る過電流抑制動作を実施するものである。なお、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に並列に接続されるダイオードＤ１〜Ｄ４は、必要に応じて外付けのダイオードを使用するものであってもよく、さらに、電源回路１は、降圧回路には限定されず、昇圧回路、昇降圧回路を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る放電灯点灯装置の一実施形態を示す回路構成図である。
【図２】図１に示す放電灯点灯装置の始動時の動作を示す動作状態図である。
【図３】典型的なＭＯＳＦＥＴの特性を示すグラフであり、（ａ）は、ドレイン・ソース間電圧に対するドレイン電流を、ゲート・ソース間電圧をパラメータとして示す出力特性図であり、（ｂ）は、ゲート・ソース間電圧に対するドレイン電流を、温度をパラメータとして示す特性図である。
【図４】図１に示す放電灯点灯装置の始動時において、アーク放電が維持できずに、グロー放電へ移行する現象が発生した場合の動作を示す動作状態図である。
【図５】従来の放電灯点灯装置の一例を示す回路構成図である。
【図６】過電流抑制機能を備えた従来の放電灯点灯装置の一例を示す回路構成図である。
【図７】過電流抑制機能を備えた従来の放電灯点灯装置の別の例を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１：電源回路、２：制御回路、３：駆動回路、４：ブリッジ回路、５：放電灯、６：点灯回路、７：過電流抑制回路、Ｑ１：第１のスイッチング素子、Ｑ２：第２のスイッチング素子、Ｑ３：第３のスイッチング素子、Ｑ４：第４のスイッチング素子、Ｑ６：スイッチング素子（過電流抑制回路）、Ｒ１：抵抗要素
【図１】
2006302599.tif 000002
【図２】
2006302599.tif 000003
【図３】
2006302599.tif 000004
【図４】
2006302599.tif 000005
【図５】
2006302599.tif 000006
【図６】
2006302599.tif 000007
【図７】
2006302599.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成17年11月18日(2005.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記第２のスイッチング素子および前記第４のスイッチング素子は、過大電流が流れているときに、不飽和領域で動作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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記過電流抑制回路のスイッチング素子は、前記制御回路により、前記放電灯に前記過大電流が流れているときにオフし、前記過大電流が流れ終わった後にオンするように制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の放電灯点灯装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
また、図７に示す放電灯点灯装置３００は、図５に示す放電灯点灯装置１００とほぼ同様の構成に加えて、点灯検出回路３０７を備えており、この点灯検出回路３０７は、電源回路１の出力電圧Ｖｏを監視して放電灯５の点灯を検出し、駆動回路３０３は、点灯検出回路３０７が放電灯５の点灯を検出する前は、ブリッジ回路４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲート電圧もしくはベース電流を低く設定することによってスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を流れる得る電流を制限し、点灯検出回路３０７が放電灯５の点灯を検出した後にゲート電圧もしくはベース電流を正規の値に上昇させるように動作するものである。それによって、放電灯始動時の過大電流を抑制することが図られている（例えば、特許文献２参照）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
さらに、前記第２のスイッチング素子および前記第４のスイッチング素子は、過大電流が流れているときに、不飽和領域で動作するものであり、これによって、過大電流を効果的に抑制することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、前記過電流抑制回路のスイッチング素子は、前記制御回路により、前記放電灯に前記過大電流が流れているときにオフし、前記過大電流が流れ終わった後にオンするように制御されるものであり、これによって、過大電流が流れていないときの過電流抑制回路による損失を最小限に抑えることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本実施形態における放電灯点灯装置１０において、放電灯５のアーク放電が安定に維持される定常状態における動作は、従来の放電灯点灯装置と同様のものであるため、その説明は省略し、以下、図２の動作状態図を参照して、放電灯点灯装置１０の始動時の動作について詳述する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図４において、グロー放電への移行は、時刻ｔ３において発生している。時間ｔ３〜ｔ４において、管電流Ｉｏは急激に減少し、それに伴って、スイッチング素子Ｑ４のゲート・ソース間電圧ＶＧＳが上昇するため、スイッチング素子Ｑ４は、不飽和領域ではなく、飽和領域で動作するようになる。この際、スイッチング素子Ｑ４のドレイン・ソース間電圧ＶＤＳは、そのドレイン電流（すなわち、管電流Ｉｏ）に応じて十分小さくなるため、放電灯５には、電源回路１の出力電圧Ｖｏがほぼそのまま印加されることになり、グロー放電を十分維持することが可能となる。その後、グロー放電からアーク放電へ再度移行して、時刻ｔ４以後は、図２を参照して上述した動作と同様の動作が実施されることになる。このように、放電灯点灯装置１０では、スイッチング素子Ｑ４のゲート・ソース間電圧の調整、および、それに伴う動作領域における飽和領域と不飽和領域との遷移が、管電流Ｉｏの増減に応じて自動的に実施されるため、放電灯５の立ち消えを容易に防止することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2006302599.tif 000009
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2006302599.tif 000010