(57)【要約】【課題】放電灯点灯装置の定電圧回路を構成するダイオードが短絡した場合に、同定電圧回路を構成する電解コンデンサの液漏れを防止する。【解決手段】直流電源１１の電圧を所望の直流および交流電圧に変換した出力をそれぞれ出力する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３を構成するトランスＴＲの一次側コイルｎ１から交流電圧を生成し、この交流電圧を定電圧回路１８の直流電圧に変換する。この直流電圧は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３の交流電圧を生成されるための制御回路２０および直流電圧を交流電圧に変換し放電灯を点灯させるＤＣ／ＡＣ変換回路１７を駆動するＤＣ／ＡＣ変換駆動回路１９の電源としてこれらに供給する。定電圧回路１８は、直流変換するダイオードＤ３，コンデンサＣ２と定電圧化するトランジスタＱ１、抵抗Ｒ２、ツェナーダイオードＺＤからなり、ダイオードＤ３とトランジスタＱ１との間にインダクタンスＬ１を接続した。【選択図】図２
2006222044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、
前記直流電源の電圧を所望の第１の直流電圧および交流電圧に変換する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と、
前記直流電源の電圧を所望の第２の直流電圧に変換する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路と、
始動時に前記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路の第２の直流電圧に基づき所望の高電圧を生成するイグナイタと、
前記イグナイタの出力に基づき点灯に必要な電力が供給される放電灯と、
前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路から出力される直流電圧を交流電圧に変換し、前記放電灯がグローからアーク点灯に移行させるＤＣ／ＡＣ変換回路と、
前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路で交流電圧を生成させるための制御回路および前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の駆動させる前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路の交流電圧を直流電圧に変換するとともに定電圧を得る定電圧回路とからなり、
前記定電圧回路を構成する直流に変換する手段と該手段により直流変換された電圧を定電圧化の手段との間にインピーダンス素子を直列接続したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路は、二次側が一次側よりも巻数の多いコイルを有するトランスと、該トランスの二次側に発生する交流電圧を直流電圧に変換する手段とを有し、
前記定電圧回路に供給される交流電圧は、前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路の交流電圧を発生するトランスの一次側の一端あるいは中間であることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流電源を電圧変換して所望の電圧に変換し、放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の放電灯点灯装置は、ＤＣ／ＤＣ変換回路のトランスとスイッチング素子の接続点からスイッチング素子駆動回路および制御回路に定電圧を供給するためダイオードを介して定電圧回路を構成している。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２０００−４８９９１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１の技術は、定電圧回路に電圧源であるＤＣ／ＤＣ変換回路のトランスの一次側巻線から電圧を供給するものであることから、ＤＣ／ＤＣ変換回路は数十キロまたは百キロ以上の高周波で動作している。スイッチング周波数のリップル電流が定電圧回路の入力段のコンデンサに流れるため、高リップル電流を流せるコンデンサを選定する必要があった。また、ダイオードが短絡した場合、コンデンサに整流されないリップル電流が流れるためコンデンサの防爆弁が作動して電解液が一瞬にして外部に漏れることにより、電解液の蒸発による煙と異臭を発生する問題がある。
【０００４】
この発明の目的は、定電圧回路を構成する整流用のダイオードが短絡した場合でも、同じ定電圧回路を構成する電解コンデンサの液漏れを防止した放電灯点灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決するために、この発明の放電灯点灯装置は、直流電源と、前記直流電源の電圧を所望の第１の直流電圧および交流電圧に変換する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と、前記直流電源の電圧を所望の第２の直流電圧に変換する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路と、始動時に前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路の第２の直流電圧に基づき所望の高電圧を生成するイグナイタと、前記イグナイタの出力に基づき点灯に必要な電力が供給される放電灯と、前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路から出力される直流電圧を交流電圧に変換し、前記放電灯がグローからアーク点灯させるＤＣ／ＡＣ変換回路と、前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路で交流電圧を生成させるための駆動回路および前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の駆動させる前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路の交流電圧を直流電圧に変換するとともに定電圧を得る定電圧回路とからなり、前記定電圧回路を構成する直流に変換する手段と該手段により直流変換された電圧を定電圧化の手段との間にインピーダンス素子を直列接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、放電灯を点灯させるための定電圧回路を構成するダイオードが短絡状態になった場合でも同じく定電圧回路を構成する電解コンデンサに流れるリップル電流を小さくすることで、電解コンデンサの液漏れを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明の実施形態ついて、図面を参照しながら詳細に説明する。  
図１は、この発明の一実施形態について説明するための概念図である。１１は例えば１２Ｖの定電圧の直流電源であり、この直流電源１１の電力を、電源スイッチ１２を介して第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３に供給する。また、直流電源１１は第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１４にも供給し、ここで１ｋＶに昇圧された直流電圧Ｖｄ１を生成し、イグナイタ１５に供給する。イグナイタ１５では供給された１ｋＶの直流電圧に基づき、例えば２５ｋＶ程度の高圧のパルス電圧を発生させて放電灯１６に供給し、放電灯１６をグロー放電させる。
【０００８】
第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３では、例えば４００Ｖの高い直流電圧Ｖｄ２を生成し、ＤＣ／ＡＣ変換回路１７に供給するとともに、交流電圧Ｖａ１を生成し、定電圧回路１８に供給する。定電圧回路１８では交流電圧Ｖａ１に基づき降圧させた定電圧の直流電圧Ｖｄ３を生成し、ＤＣ／ＡＣ変換駆動回路１９と制御回路２０の電源としてそれぞれ供給する。ＤＣ／ＡＣ変換駆動回路１９では、駆動交流電圧Ｖａ２を生成してＤＣ／ＡＣ変換回路１７に供給し、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３から供給される直流電圧Ｖｄ２を交流電圧Ｖａ３に変換して出力する。制御回路２０は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３から交流電圧Ｖａ１と直流電圧Ｖｄ２をそれぞれ生成するための制御信号を生成する。
【０００９】
イグナイタ１５は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１４から供給される直流電圧に基づき生成された高圧直流電圧でパルス電圧を生成してグロー放電された放電灯１６に、ＤＣ／ＡＣ変換回路１７から供給される例えば４００Ｖの交流電圧Ｖａ３を供給する。これにより、放電灯１６をグロー放電からアーク放電に切り替える。
【００１０】
次に、図１の第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３、定電圧回路１８、ＤＣ／ＡＣ変換回路１７をより詳細に示した図２の回路構成図および図３の波形図を参照しながら、図１についてさらに詳細に説明する。図２において、図１と同一の部分には同一の符号を付している。
【００１１】
図２において、まず、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３の構成について説明する。直流電源１１の正極は、トランスＴＲの一次側コイルｎ１の一端に接続する。一次側コイルｎ１の他端は、ＣＭＯＳ型トランジスタで構成されるスイッチ回路ＳＷを介して接地する。スイッチ回路ＳＷは制御回路２０の出力により駆動される。一次側コイルｎ１の両端には、図示極性のダイオードＤ１とコンデンサＣ１の直列回路を並列接続し、さらにコンデンサＣ１には抵抗Ｒ1を並列接続する。ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ1はスナバ回路を構成し、トランスＴＲで発生するサージ電圧を吸収してスイッチ回路ＳＷにサージ電圧がかからないようにする。
【００１２】
二次側コイルｎ２の一端は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１４に接続するとともに、ダイオードＤ２、コンデンサＣ２を介して接地する。ダイオードＤ２とコンデンサＣ２の接続点は、ＤＣ／ＡＣ変換回路１７に接続する。ニ次側コイルｎ２の他端は一次側コイルｎ１の他端に接続する。
【００１３】
次いで、定電圧回路１８の構成について説明する。トランスＴＲの一次側コイルｎ１とスイッチ１２の接続点にダイオードＤ３のアノードを接続する。ダイオードＤ３のカソードは、高周波成分を抑制するインピーダンス素子である、例えばビーズ型のインダクタＬ１、電解コンデンサＣ２を介して接地する。インダクタＬ１と電解コンデンサＣ２の接続点は、コレクタがコンデンサＣ３を介して接地されたＰＮＰ型トランジスタＱ１のエミッタに接続する。トランジスタＱ１のエミッタ・ベース間には抵抗Ｒ２を接続する。トランジスタＱ１のベースは、ツェナーダイオードＺＤを介して接地する。
【００１４】
また、ＤＣ／ＡＣ変換回路１７は、例えばＣＭＯＳ型のスイッチングトランジスタのスイッチＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄからフルブリッジ回路を構成しており、スイッチＳａとスイッチＳｄ、スイッチＳｂとスイッチＳｃは同時にオンオフ制御され、これらの２群のスイッチは交互にオンオフ制御される。
【００１５】
次に、上記した図２構成の動作について図３の波形図とともに説明する。スイッチ回路ＳＷをオンオフ制御させることでトランスＴＲの一次側コイルｎ１に発生する交流電圧Ｖａ１は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１４を構成する一次側コイルｎ１より巻線数の多い図示しない三次側コイルに高い交流電圧を生成し、この交流電圧に基づいた例えば１ｋＶの直流電圧Ｖｄ１に変換してイグナイタ１５に供給する。イグナイタ１５では供給された１ｋＶに基づき図３（ｂ）に示す例えば２５ｋＶを生成して放電灯１６に供給し、放電灯１６をグロー放電させる。
【００１６】
また、トランスＴＲは二次側コイルｎ２を、一次側コイルｎ１より巻線比を多くし、それに応じた高い交流電圧を生成する。この交流電圧は、ダイオードＤ２、コンデンサＣ２を用いて図３（ａ）に示す例えば４００Ｖの直流電圧Ｖｄ２に整流してＤＣ／ＡＣ変換回路１７に供給する。
【００１７】
トランスＴＲの一次側に発生した交流電圧Ｖａ１は、ダイオードＤ３、インダクタＬ１、電解コンデンサＣ３により図３（ｃ）に示すような直流電圧に変換する。交流電圧Ｖａ１は、リップル電流およびリップル電圧を含むため、高周波成分をインダクタＬ１で図３（ｄ）に示すように除去する。変換された直流電圧は、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧で決まる電圧で一定にされた直流電圧Ｖｄ３をトランジスタＱ１のコレクタから生成し、この直流電圧Ｖｄ３を制御回路２０およびＤＣ／ＡＣ変換駆動回路１９の電源としてこれらに供給する。
【００１８】
制御回路２０は、スイッチング信号を生成し、スイッチ回路ＳＷをオンオフ制御して直流電源１１の直流電圧を交流電圧に生成する。また、フルブリッジ構成のＤＣ／ＡＣ変換回路１７は、ＤＣ／ＡＣ変換駆動回路１９から出力される駆動信号で、スイッチＳａとスイッチＳｄをオン、スイッチＳｂとスイッチＳｃをオフ、次にスイッチＳａとスイッチＳｄをオフ、スイッチＳｂとスイッチＳｃをオンする制御を交互に行い、出力から直流電圧Ｖｄ２に交流電圧Ｖａ２が重畳された交流電圧Ｖａ３を得る。放電灯１６は、これまで直流電圧Ｖｄ１に基づきイグナイタ１５で生成された高い直流電圧でグロー放電された状態から、今度は交流電圧Ｖａ３に基づきアーク放電に移行し、以降この状態を交流電圧Ｖａ３が供給され続けられるまで維持する。
【００１９】
ところで、ダイオードＤ３が故障した場合、インダクタＬ１がオープンになるため定電圧回路１８の出力がオフし、電解コンデンサＣ２が故障することなくバラスト動作が停止する。これにより、電解コンデンサＣ２の防爆弁が作動して電解液が外部に漏れ出し、電解液の蒸発による煙と異臭の発生を防止することが可能となる。また、定電圧回路１８の電解コンデンサＣ２に流れるリップル電流を小さいことから、小さいリップル電流定格のコンデンサを使用でき形状を小さくできる。
【００２０】
図４は、この発明の他の実施形態について説明するための図２に相当する回路構成図である。この実施形態は、スイッチ１２とトランスＴＲの一端の接続点から定電圧回路１８に交流電圧Ｖａ１を供給していた状態から、トランスＴＲの一次側コイルｎ１の中間タップから交流電圧Ｖａ１１を取り出した部分が上記した実施形態と異なる。図２と同一の構成部分には同一符号付してここでは異なる構成について説明する。
【００２１】
巻線の少ない中間タップから取り出していることから、発生する交流電圧Ｖａ１１は、図２で発生する交流電圧Ｖａ１より低いものとなる。このため、発生するリップル電流成分もそのレベルが低い状態で定電圧回路１８に流れ込むことになる。
【００２２】
この実施形態では、トランスＴＲの一次コイルｎ１から定電圧回路１８までの配線パターンに流れるリップル電流がより小さくなるため高周波リップル電圧が小さくなるためノイズを低減できる。また、上記した実施形態と同様に、ダイオードＤ３が故障した場合、インダクタＬ１がオープンになるため定電圧回路１８の出力がオフし、電解コンデンサＣ２が故障することなくバラスト動作が停止する。これにより、電解コンデンサＣ２の防爆弁が作動して電解液が外部に漏れ出し、電解液の蒸発による煙と異臭の発生を防止することが可能となる。また、定電圧回路１８の電解コンデンサＣ２に流れるリップル電流を小さいことから、小さいリップル電流定格のコンデンサを使用でき形状を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の一実施形態について説明するための回路構成図。
【図２】図１の動作について説明するための説明図。
【図３】この発明の他の実施形態について説明するための回路構成図。
【図４】図３の動作について説明するための説明図。
【符号の説明】
【００２４】
１１  直流電源
１２  電源スイッチ
１３  第１のＤＣ／ＤＣ変換回路
１４  第２のＤＣ／ＤＣ変換回路
１５  イグナイタ
１６  放電灯
１７  ＤＣ／ＡＣ変換回路
１８  定電圧回路
１９  ＤＣ／ＡＣ変換駆動回路
２０  制御回路
ＴＲ  トランス
Ｄ３  ダイオード
Ｌ１  インダクタ
Ｃ２  電解コンデンサ
Ｑ１  トランジスタ
ＺＤ  ツェナーダイオード
【図１】
2006222044.tif 000003
【図２】
2006222044.tif 000004
【図３】
2006222044.tif 000005
【図４】
2006222044.tif 000006