(57)【要約】      （修正有）【課題】非常に高いストレートアーク周波数が必要な場合にも、昇圧動作や過電流制御などを容易に行える、放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】直流電源ＤＰと、この直流電源のプラス端子に一端を接続され中間タップを有するチョークコイルＣＬ１１と、第１のダイオードＤ１１と、チョッパ用スイッチＳＷ１と、第１のキャパシタＣ１１と、第１の切換スイッチＳＷ２と、チョークコイルＣＬ１１の前記中間タップにアノードを接続された第２のダイオードＤ１２と、この第２のダイオードＤ１２のカソードに一端を接続され第１の出力端子ＯＵＴ１に他端を接続された第２の切換スイッチＳＷ１３と、第２のダイオードＤ１２のカソードに一端を接続され他端を直流電源のマイナス端子に接続された第２のキャパシタＣ１２とを備え、１の切換スイッチＳＷ１２と前記第２の切換スイッチＳＷ１３が反対の状態となるように、所定の周波数でオンオフ制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、
この直流電源のプラス端子に一端を接続され中間タップを有するチョークコイルと、
このチョークコイルの他端にアノードを接続された第１のダイオードと、
この第１のダイオードと前記チョークコイルの接続点に一端を接続され他端を前記直流電源のマイナス端子に接続されたチョッパ用スイッチと、
前記ダイオードのカソードに一端を接続され他端を前記直流電源のマイナス端子に接続された第１のキャパシタと、
前記第１のダイオードのカソードに一端を接続され第１の出力端子に他端を接続された第１の切換スイッチと、
前記チョークコイルの前記中間タップにアノードを接続された第２のダイオードと、
この第２のダイオードのカソードに一端を接続され前記第１の出力端子に他端を接続された第２の切換スイッチと、
前記第２のダイオードのカソードに一端を接続され他端を前記直流電源のマイナス端子及び第２の出力端子に接続された第２のキャパシタとを備え、
前記１の切換スイッチと前記第２の切換スイッチが反対の状態となるように、所定の周波数でオンオフ制御されることを特徴とする放電灯の点灯装置。
【請求項２】
直流電源と、
この直流電源のプラス端子に一端に一次側巻線と二次側巻線の一端を接続されたトランスと、
前記直流電源のプラス端子にアノードを接続された第１のダイオードと、
前記トランスの前記二次側巻線の他端と前記直流電源のマイナス端子の間に接続されたチョッパ用スイッチと、
前記第１のダイオードのカソードに一端を接続され他端を前記トランスの一次側巻線の他端に接続された第１のキャパシタと、
前記第１のダイオードのカソードに一端を接続され第１の出力端子に他端を接続された第１の切換スイッチと、
前記トランスの前記一次側巻線の中間タップにアノードを接続された第２のダイオードと、
この第２のダイオードのカソードに一端を接続され前記第１の出力端子に他端を接続された第２の切換スイッチと、
前記第２のダイオードのカソードに一端を接続され他端を前記トランスの前記二次側巻線の他端及び第２の出力端子に接続された第２のキャパシタとを備え、
前記１の切換スイッチと前記第２の切換スイッチが反対の状態となるように、所定の周波数でオンオフ制御されることを特徴とする放電灯の点灯装置。
【請求項３】
直流電源と、
この直流電源のプラス端子に一端を接続され中間タップを有するチョークコイルと、
このチョークコイルの他端にアノードを接続された第１のダイオードと、
この第１のダイオードと前記チョークコイルの接続点に一端を接続され他端を前記直流電源のマイナス端子に接続されたチョッパ用スイッチと、
前記ダイオードのカソードに一端を接続され他端を前記直流電源のマイナス端子に接続された第１のキャパシタと、
前記第１のダイオードのカソードに一端を接続され第１の出力端子に他端を接続された第１の切換スイッチと、
前記チョークコイルの前記中間タップにアノードを接続された第２のダイオードと、
この第２のダイオードのカソードに一端アノードを接続されカソードを前記第１の出力端子に接続された第３のダイオードと、
前記第２のダイオードのカソードに一端を接続され他端を前記直流電源のマイナス端子及び第２の出力端子に接続された第２のキャパシタとを備え、
前記第１の切換スイッチは所定の周波数でオンオフ制御されることを特徴とする放電灯の点灯装置。
【請求項４】
直流電源と、
この直流電源のプラス端子に一端に一次側巻線と二次側巻線の一端を接続されたトランスと、
前記直流電源のプラス端子にアノードを接続された第１のダイオードと、
前記トランスの前記二次側巻線の他端と前記直流電源のマイナス端子の間に接続されたチョッパ用スイッチと、
前記第１のダイオードのカソードに一端を接続され他端を前記トランスの一次側巻線の他端に接続された第１のキャパシタと、
前記第１のダイオードのカソードに一端を接続され第１の出力端子に他端を接続された第１の切換スイッチと、
前記トランスの前記一次側巻線の中間タップにアノードを接続された第２のダイオードと、
この第２のダイオードのカソードにアノードを接続されカソードを前記第１の出力端子に接続された第３のダイオードと、
前記第２のダイオードのカソードに一端を接続され他端を前記トランスの前記二次側巻線の他端及び第２の出力端子に接続された第２のキャパシタとを備え、
前記１の切換スイッチが所定の周波数でオンオフ制御されることを特徴とする放電灯の点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯の点灯装置に係り、特に車載用高輝度放電灯などに用いられる点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のヘッドライトなどに用いられる高輝度放電灯の水平点灯では、放電がアーク（円弧）状に生じて、寿命が短くなるという問題点が生じていた。この問題に対して所定の高周波）を載せて、アーク状に放電することを防止する、すなわち直線状に放電させること（ストレートアーク）が、例えば特許文献１に記載されている。この技術では、昇圧コンバータ回路をストレートアーク周波数で駆動し、更に出力コンデンサの容量を減らし昇圧コンバータの平滑度合いを下げ出力波形リップルを重畳させることによりストレートアーク点灯に必要な特定の周波数の放電灯の駆動出力を得ている。このときリップル成分の重畳度合いは３０％以上、周波数はランプ形状にもよるが、一般的には数十ｋＨｚの高周波となる。
【０００３】
ここで、上記昇圧コンバータ回路のスイッチング素子は、昇圧動作や過電流制御などの役割を有するが、これらの役割をストレートアーク周波数で行う必要があり、そのためスイッチング素子の駆動には非常に複雑な制御方法を要する。更にランプ形状によっては例えば数百ｋＨｚ程度のストレートアーク周波数が必要になることもあるが、このような状況下で昇圧動作や過電流制御などの役割を同時に果たすことは非常に困難である。
【特許文献１】特公平７−９８３５号公報（図３、段落［００２９］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の従来の高輝度放電灯の点灯装置にかんがみてなされたもので、非常に高いストレートアーク周波数が必要な場合にも、昇圧動作や過電流制御などを容易に行える、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】
【０００５】
本発明の請求項１によれば、直流電源と、この直流電源のプラス端子に一端を接続され中間タップを有するチョークコイルと、このチョークコイルの他端にアノードを接続された第１のダイオードと、この第１のダイオードと前記チョークコイルの接続点に一端を接続され他端を前記直流電源のマイナス端子に接続されたチョッパ用スイッチと、前記ダイオードのカソードに一端を接続され他端を前記直流電源のマイナス端子に接続された第１のキャパシタと、前記第１のダイオードのカソードに一端を接続され第１の出力端子に他端を接続された第１の切換スイッチと、前記チョークコイルの前記中間タップにアノードを接続された第２のダイオードと、この第２のダイオードのカソードに一端を接続され前記第１の出力端子に他端を接続された第２の切換スイッチと、前記第２のダイオードのカソードに一端を接続され他端を前記直流電源のマイナス端子及び第２の出力端子に接続された第２のキャパシタとを備え、前記１の切換スイッチと前記第２の切換スイッチが反対の状態となるように、所定の周波数でオンオフ制御されることを特徴とする放電灯の点灯装置を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ストレートアーク周波数が非常に高い場合にも容易に昇圧動作や過電流制を容易に行うことができ、したがって水平点灯の場合にも安定して直線状の放電を行うことが可能となり、放電灯を長寿命とする放電灯の点灯装置が得られる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【０００８】
＜第１の実施形態＞
図１（ａ）に、高輝度放電灯と始動回路を含む負荷回路ＬＰに接続された本発明一実施形態の点灯装置の構成例を示す。この点灯装置は、電力変換部１１と、この電力変換部１１にて昇圧された直流電圧を高電圧と定電圧に切り替える電圧切換部１２とから成る。同図では、負荷回路ＬＰは縦に示しているが、実際には水平に設置され点灯される。図１（ｂ）、図２（ａ）（ｂ）についても同様である。
【０００９】
電力変換部１１は、直流電源ＤＰと、この直流電源の＋端子に一端を接続され途中に中間タップを有するチョークコイルＣＬ１１と、このチョークコイルＣＬ１１の他端に一端を接続され他端を上記直流電源の−端子に接続されたチョッパ用のスイッチＳＷ１１と、このスイッチＳＷ１１と上記チョークコイルＣＬ１１の接続端にアノードを接続されたダイオードＤ１１と、このダイオードＤ１１のカソードと一端を接続され他端を上記直流電源ＤＰの−端子に接続されたキャパシタＣ１１とから成る。チョークコイルＣＬ１１の全体の巻線数はＬ１、中間タップまでの巻線数はＬ２とする。
【００１０】
電圧切換部１２は、ダイオードＤ１１のカソードに一端を接続され他端を出力端子ＯＵＴ１に接続されたスイッチＳＷ１２と、上記チョークコイルＣＬ１１の中間タップとアノードを接続されたダイオードＤ１２と、このダイオードＤ１２のカソードに一端を接続され他端を出力端子ＯＵＴ１に接続されスイッチＳＷ１２と反対のオンオフ動作をするスイッチＳＷ１３と、ダイオードＤ１２のカソードと一端を接続され他端を上記直流電源ＤＰの−端子及び出力端子ＯＵＴ２に接続されたキャパシタＣ１２とから成る。
【００１１】
出力端子ＯＵＴ１と出力端子ＯＵＴ２の間に、水平点灯される高輝度放電灯と始動回路を含む付加回路ＬＰが接続される。
【００１２】
次に、この実施形態の点灯装置の動作を図３（ａ）（ｂ）（ｃ）の波形図を用いて説明する。電力変換部１１では、チョッパ用のスイッチが所定の周波数でオンオフされ、直流電源ＤＰの電圧が昇圧され、この電圧はダイオードＤ１１を介してスイッチＳＷ１２に加えられる。
【００１３】
電圧切換部１２のスイッチＳＷ１３はスイッチＳＷ１２と反対のオンオフ動作をする。したがって、図３（ａ）（ｂ）に示すように、時刻ｔ１までは、スイッチＳＷ１１がオン、スイッチＳＷ１２がオフとなり、この時刻ｔ１から次の時刻ｔ２までは、スイッチＳＷ１２がオン、スイッチＳＷ１１がオフとなる。同様にして時刻ｔ２〜ｔ３の時間では、スイッチＳＷ１１がオン、スイッチＳＷ１２がオフ、時刻ｔ３〜ｔ４では、スイッチＳＷ１２がオン、スイッチＳＷ１１がオフとなる。
【００１４】
ダイオードＤ１１のカソードとキャパシタＣ１１の接続点の電位をＶ１、ダイオードＤ１２のカソードとキャパシタＣ１２の接続点の電位をＶ２とする。上記のようにスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２が交互にオン動作すると、キャパシタＣ１１とキャパシタＣ１２の蓄積電荷による電位のレベルがスイッチＳＷ１１とスイッチＳＷ１２の接続点Ｐに表われる。
【００１５】
すなわちこのとき接続点Ｐの電位は、図３（ｃ）に示すように、スイッチＳＷ１１がオンになるとき電位Ｖ１、スイッチＳＷ１２がオンになると電位Ｖ２となるようなスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２の切換周波数、すなわちストレートアーク周波数の所定の高周波が重畳した駆動波形となる。この駆動波形により、出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２間に接続され水平載置された高輝度放電灯と始動回路を含むＬＰが点灯される。
【００１６】
高輝度放電灯にこのようなストレートアーク周波数の駆動電圧が印加されると、この放電灯の放電は水平の直線状となる。
【００１７】
この実施形態によれば、中間タップ付のチョークコイルを用いており、この中間タップ位置を変化させて全体とこの中間タップ位置までの巻線比を変えることによって、高輝度放電灯に加えられる駆動電圧に重畳される高周波の周波数を変えることができ、この放電灯のストレートアーク周波数が変化した場合にもそれに合わせることができ、したがって状況が変わっても安定して直線状放電を行うことが容易に行える利点がある。
【００１８】
＜第２の実施形態＞
ところで、上記第１の実施形態では、昇圧のための電力変換部にチョークコイルを用いていた。しかし、チョークコイルの代わりにトランスを用いることが可能である。このような本発明の第２の実施形態の点灯装置について次に説明する。この実施形態の構成を図２に示す。この点灯装置は、電力変換部１３と、電圧切換部１４とから成り、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２の間に水平点灯される高輝度放電灯と始動回路を含む負荷回路ＬＰが接続される。
【００１９】
電力変換部１３は、直流電源ＤＰと、この直流電源の＋端子に一次側巻線、二次側巻線の一端を接続されたトランスＴ１と、このトランスＴ１の二次側巻線の他端に直列に接続され他端は直流電源ＤＰの−端子を接続されたチョッパ用のスイッチＳＷ１１と、上記直流電源ＤＰの＋端子にアノードを接続されたダイオードＤ１１と、このダイオードＤ１１のカソードと一端を接続され他端をトランスＴ１の一次側巻線の他端に接続されたキャパシタＣ１１とから成る。トランスＴ１は、フライバックトランスであり、全体としての第１の電力変換回路Ｔ１１と、その一次側の中間タップまでの第２の変換回路Ｔ１２を構成している。
【００２０】
電圧切換部１２は、ダイオードＤ１１のカソードに一端を接続され他端を出力端子ＯＵＴ１に接続されたスイッチＳＷ１２と、上記トランスＴ１の一次側中間タップとアノードを接続されたダイオードＤ１２と、このダイオードＤ１２のカソードに一端を接続され他端を出力端子ＯＵＴ１に接続されスイッチＳＷ１２と反対のオンオフ動作をするスイッチＳＷ１３と、ダイオードＤ１２のカソードと一端を接続され他端を上記トランスＴ１の一次側巻線の他端及び出力端子ＯＵＴ２に接続されたキャパシタＣ１２とから成る。
【００２１】
出力端子ＯＵＴ１と出力端子ＯＵＴ２の間に、水平点灯される高輝度放電灯を含む負荷回路ＬＰが接続される。この実施形態においても、スイッチＳＷ１２とスイッチＳＷ１３は反対にオンオフ動作する。
【００２２】
この実施形態においても、スイッチＳＷ１２，ＳＷ１３の切換により、所定周波数の高周波を重畳した駆動信号を高輝度放電灯に印加し、直線状の放電を行わせることができる。この実施形態では、電流変換部にトランスを用いており、高電圧化が容易であり、また絶縁性も良好である利点がある。
【００２３】
＜第３の実施形態＞
上記第１の実施形態では、低いほうの電圧を得るためにスイッチＳＷ１３を用いているが、この代わりにダイオードを用いることも可能でありこの実施形態の構成を図２（ａ）に示す。この実施形態では、スイッチＳＷ１３の代わりにダイオードＤ２３を用いる。図３（ａ）において、スイッチＳＷ２１，ＳＷ２２、ダイオードＤ２１，Ｄ２２、チョークコイルＣＬ２１、キャパシタＣ２１，Ｃ２２は各々、図１（ａ）におけるスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２、ダイオードＤ１１，Ｄ１２、チョークコイルＣＬ１１、キャパシタＣ１１，Ｃ１２に対応する。
【００２４】
この実施形態では、直流電源ＤＰ，チョークコイルＣＬ２１、ダイオードＤ２１、スイッチＳＷ２１及びキャパシタＣ２１により高電圧を発生させる。スイッチＳＷ２２がオフのとき、キャパシタＣ２２の電位がダイオードＤ２３のカソードに表われる。キャパシタＣ２１及びキャパシタＣ２２の電位を、スイッチＳＷ２２をオンオフすることにより放電灯の駆動電流に高周波を重畳することが可能となる。
【００２５】
この実施形態では、電圧切換のためのスイッチが１つで済み、２つ以上のスイッチを同期して切り替える必要もなく、点灯装置として構成が簡単になる利点がある。
【００２６】
＜第４の実施形態＞
上述の第１（ｂ）に示した本発明の実施形態において、スイッチＳＳＷ１３をダイオードに置き換えることも可能である。このような本発明に第４の実施形態の構成を図２（ｂ）に示す。この実施形態もフライバックトランスを用いている。図２（ｂ）において、スイッチＳＷ２１，ＳＷ２２、ダイオードＤ２１，Ｄ２２、トランスＴ２、キャパシタＣ２１，Ｃ２２は各々、図１（ａ）におけるスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２、ダイオードＤ１１，Ｄ１２、トランスＴ１、キャパシタＣ１１，Ｃ１２に対応する。
【００２７】
この実施形態では、直流電源ＤＰ、トランスＴ２、ダイオードＤ２１，キャパシタＣ２１、スイッチＳＷ２１により、高電圧に変換する。この実施形態においても、スイッチＳＷ２２がオフのとき、キャパシタＣ２２の電位がダイオードＤ２３のカソードに表われる。
【００２８】
スイッチＳＷ２２をオンオフすることにより、キャパシタＣ２１の電位とキャパシタＣ２２の電位を切り替えて出力している。このようにして高輝度放電灯に所定の高周波の重畳された駆動電圧を供給することができる。
【００２９】
この実施形態によれば、電流変換部にトランスを用い、しかもスイッチの代わりにダイオードを用いているので、高電圧化が容易であり、また絶縁性も良好であると共に回路構成が簡単であるという利点もある。
【００３０】
＜第５の実施形態＞
上記実施形態ではいずれも、高周波の重畳した直流電圧を高輝度放電灯に供給して放電させていた。しかし、上記の放電装置の後にフルブリッジ回路を接続することにより、高周波の重畳した交流を高輝度放電灯に供給するようにすることも可能である。
【００３１】
このような本発明の第５の実施形態の構成例を図４に示す。この実施形態は図２（ｂ）に示した、トランスＴ２とダイオードＤ２３を用いた直流点灯用の点灯回路の後段にフルブリッジ回路４１を設けたものである。フルブリッジ回路４１の前までは、図２（ｂ）と同じ回路なので個々では説明を省略する。
【００３２】
フルブリッジ回路４１は、４つのスイッチＳＷ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄから構成されており、スイッチＳＷ４２ａとスイッチＳＷ４２ｄ、スイッチＳＷ４２ｂとスイッチＳＷ４２ｃは同時にオンオフ制御され、これらの２群のスイッチは互いに反対にオンオフ制御される。
【００３３】
したがって、図５（ａ）に示す高周波が重畳した直流波形から図５（ｂ）に示すように、交流に高周波が重畳した波形が得られ、この波形が高輝度放電灯に供給され交流点灯される。この実施形態の場合にも、重畳される高周波がストレートアーク周波数になるように調整することによって、水平点灯の場合にも直線状の放電を行わせることが可能となる。
【００３４】
なお、この第５の実施形態では、上記図２（ｂ）に示す直流点灯回路にフルブリッジ回路を接続した場合について述べたが図１（ａ）（ｂ）及び図２（ａ）に示した実施形態の点灯装置にフルブリッジ回路を接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による点灯装置の第１，２の実施形態の構成例を示す図。
【図２】本発明による点灯装置の第３，４の実施形態の構成例を示す図。
【図３】本発明による点灯装置の第１の実施形態の動作を説明するための図。
【図４】本発明による点灯装置の第５の実施形態の構成例を示す図。
【図５】本発明による点灯装置の第５の実施形態の動作を説明するための図。
【符号の説明】
【００３６】
ＬＰ・・・負荷回路、
ＤＰ・・・直流電源、
ＯＵＴ１，ＯＵＴ２・・・出力端子、
１１，１３・・・電力変換部、
１２，１４・・・電圧切換部、
ＣＬ１１・・・チョークコイル、
ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ４２ａ，ＳＷ４２ｂ，ＳＷ４２ｃ，ＳＷ４２ｄ・・・スイッチ、
Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２・・・キャパシタ、
Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１、Ｄ２２，Ｄ２３・・・ダイオード、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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