(57)【要約】【課題】圧電トランスの周波数掃引時間が短すぎると圧電トランスの出力電圧がトリガ電圧を越える前に掃引が完了してしまい、高電圧が発生しない。他方で掃引時間が長すぎると圧電トランスに大きい負担が掛かることで、破損する惧れが高くなる。【解決手段】圧電トランスを掃引するスイープ時間に基づくスイープ信号を生成するスイープ信号発生部と、前記スイープ信号発生部からの信号に基づいた周波数の交流信号を出力する電圧制御発振部と、圧電トランスを駆動するための駆動信号を出力する圧電トランス駆動部からなり、前記圧電トランスを上限周波数から下限周波数まで繰り返して掃引する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電トランスを掃引する周波数である上限値と下限値、前記上限値から前記下限値に至るまでのスイープ時間に基づくスイープ信号を生成するスイープ信号発生部と、前記スイープ信号発生部からの信号に基づいた周波数の交流信号を出力する電圧制御発振部と、圧電トランスを駆動するための駆動信号を出力する圧電トランス駆動部からなる圧電トランス制御回路であり、前記圧電トランスを前記上限値の周波数から前記下限値の周波数まで繰り返して掃引することを特徴とする圧電トランス制御回路。
【請求項２】
予め設定したタイマ時間を経過すると、前記電圧制御発振部における発振を停止することを特徴とする請求項１記載の圧電トランス制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電トランスを用いた制御回路に関し、特に高輝度放電灯を点灯させる圧電トランス制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一般的には各種照明等の用途としてハロゲンライトが使用されてきたが、新世代のライトとしてキセノンガスを充填したバルブに高電圧を放電して点灯するキセノンランプを代表とするHIDランプ（高輝度放電灯）が使われるようになっている。HIDランプを点灯させるには高電圧のパルスを発生させる必要があるので、ランプを始動させるために電気を一時的に数万ボルト以上に昇圧する装置（イグナイタ）が必要である。
【０００３】
イグナイタは高電圧のパルス信号を発生する装置であり、電気を数万ボルト以上に昇圧するための昇圧トランスとして巻線トランスが一般的に使用されてきたが、高圧にするために巻線トランスを多数要することから、昇圧装置が大型化してしまっていた。そこで巻線トランスの代わりに圧電トランスを用いることで昇圧装置の小型化が可能になった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１８２２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の図１に示されているように圧電トランスで昇圧した高電圧を放電してHIDランプを点灯させる場合には、負荷である放電管（HIDランプ）以外に負荷抵抗を有しないために、放電管（HIDランプ）が無点灯状態においてほぼ無負荷状態となる。そのため、無点灯時に瞬間的に高電圧のパルス信号を発生させようとすると、高電圧信号が出力することができなかったり、圧電トランスが破損してしまうことがある。
【０００６】
特許文献１では圧電トランスを固定周波数で駆動するのではなく、発振回路の前段に周波数制御回路を設けて、外部よりトリガ信号が入力された時は発振回路から出力される発振周波数が高い周波数から低い周波数（あるいはその逆）になるように、周波数制御回路から発振回路に印加する制御電圧を調整して、圧電トランスの駆動周波数を高い周波数から低い周波数（あるいはその逆）に掃引することで、圧電トランスの出力電圧がトリガ電圧を越えるタイミングにて放電管を発光させている。ここで、掃引時間が短すぎると圧電トランスの出力電圧がトリガ電圧を越える前に掃引（スイープ）が完了してしまい、高電圧が発生しない。他方で掃引時間が長すぎると圧電トランスの共振周波数近傍での制御時間が長くなる。その時に圧電トランスに大きい負担が掛かることで、破損する惧れが高くなる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、シンプルな構成で、安定した高電圧のパルス信号を放電管に供給し、且つ圧電トランスの負担を軽減して破損を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明は圧電トランスを掃引する周波数である上限値と下限値、前記上限値から前記下限値に至るまでのスイープ時間に基づくスイープ信号を生成するスイープ信号発生部と、前記スイープ信号発生部からの信号に基づいた周波数の交流信号を出力する電圧制御発振部と、圧電トランスを駆動するための駆動信号を出力する圧電トランス駆動部からなる圧電トランス制御回路であり、前記圧電トランスを前記上限値の周波数から前記下限値の周波数まで繰り返して掃引することを特徴とする。
【０００９】
好適には、予め設定したタイマ時間を経過すると、前記電圧制御発振部における発振を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、HIDランプ（高輝度放電灯）を点灯するための装置を小型化することが可能になり、且つ極めてシンプルな構成で、複雑な制御方法を行うことなく、常に適切な高電圧のパルス信号を放電管に供給することができるので、安定して放電管を点灯することができる。その為、圧電トランスの負担が掛かる原因が解消され、破損を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の圧電トランス制御回路に関するブロック図である。
【図２】本発明の圧電トランス制御回路の一実施例の動作説明図である。
【図３】本発明の圧電トランス制御回路の一実施例のトリガ信号とスイープ信号に関する動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の圧電トランス制御回路に関するブロック図である。本発明の圧電トランス制御回路は印加される直流電圧の値に基づいた発振周波数の交流信号を制御する電圧制御発振部１と、圧電トランス３を駆動するための駆動信号を出力する圧電トランス駆動部２と、圧電トランス３と、圧電トランス３の出力に接続されていて、且つ数ｍｍ程度離間した箇所に配置した図示しない放電管（高輝度放電灯）に圧電トランス３にて昇圧した交流信号を出力する高電圧パルス出力部４と、タイマ信号を生成するタイマ信号発生部５と、スイープ信号を生成するスイープ信号発生部６とを備える。尚、放電管（高輝度放電灯）と高電圧パルス出力部４は接続していても良い。
【００１３】
スイープ信号発生部６は圧電トランス３を掃引（スイープ）する周波数範囲である上限周波数と下限周波数、上限周波数から下限周波数に至るまでの掃引（スイープ）する時間であるスイープ時間を決定し、これらの情報に基づく信号であるスイープ信号を生成する。スイープ信号は電圧制御発振部１に印加され、電圧制御発振部１は印加された直流電圧の値に該当する交流信号を発振し、スイープ信号に基づく周波数範囲（上限周波数から下限周波数まで）で交流信号を制御する。
【００１４】
そして圧電トランス駆動部２は電圧制御発振部１が発振した交流信号を、圧電トランス３を駆動するための駆動信号に変換して圧電トランス３に出力する。圧電トランス３は入力された交流信号を昇圧し、昇圧した交流信号は圧電トランス３の出力に接続されている高電圧パルス出力部４から数ｍｍ程度離間した箇所に配置した図示しない放電管（高輝度放電灯）に出力される。尚、圧電トランスの共振周波数で放電管（高輝度放電灯）に高電圧の信号を出力する時間は１ｍｓｅｃ以内である。
【００１５】
スイープ信号発生部６が生成するスイープ信号は上限周波数から下限周波数に至るまでの掃引（スイープ）を連続的（アナログ的）に動作させることが好ましい。尚、掃引（スイープ）する周波数範囲は圧電トランスの共振周波数の温度や部品形状等の変動要因を考慮した上で、共振周波数の±５ｋＨｚの範囲で動作させることがより好ましい。
【００１６】
更にスイープ信号は、上限周波数から下限周波数に至るまでの掃引（スイープ）を１回完了した後に、一定の間隔を空けてから上限周波数から下限周波数に至るまでの掃引（スイープ）を行うようにすることが好ましい。このことにより圧電トランスの共振周波数近傍での制御時間（動作時間）間隔が長くなり、圧電トランスが破損するということはなくなる。
【００１７】
スイープ信号発生部６が生成するスイープ信号が上限周波数から下限周波数に至るまでの掃引（スイープ）を繰り返すので、圧電トランス３は過大に昇圧した出力信号を放電管に出力することになり、圧電トランス及び他の回路を構成する部品への負担が大きい。その為に圧電トランス及び他の回路を構成する部品への負担を軽減する保護手段として、タイマ信号発生部５が生成するタイマ信号におけるタイマ時間が予め事前に設定した時間を越えると電圧制御発振部１での発振を停止させている。具体的には圧電トランス制御回路を駆動させる為のトリガ信号７がタイマ信号発生部５に入力されるとタイマ機能が作動してタイマ信号がＯＮ状態になる。タイマ信号がＯＮになると電圧制御発振部１がスイープ信号発生部６からのスイープ信号を入力して、入力された直流電圧の値に該当する交流信号を発振し、スイープ信号に基づく周波数範囲（上限周波数から下限周波数まで）で交流信号を制御する。そして圧電トランス駆動部２は電圧制御発振部１が発振した交流信号を、圧電トランス３を駆動するための駆動信号に変換して圧電トランス３に出力するようになる。その後、タイマ時間が予め事前に設定したタイマ時間を超えるとタイマ信号がＯＦＦ状態になる。タイマ信号がＯＦＦになると、電圧制御発振部１は発振を停止し、圧電トランス３の駆動が停止することになる。尚、タイマ信号はアナログ回路で実現しても良いし、データを事前にメモリに保存しても良い。メモリは別途外付けメモリを用意しても、タイマ信号発生部５に内蔵していても構わない。
【００１８】
図１の圧電トランス制御回路での実施例を下記に記載する。共振周波数が７０ｋＨｚの矩形型のローゼン型圧電トランスを用意した。そして、この圧電トランスにて掃引（スイープ）する周波数範囲を６５ｋＨｚから７５ｋＨｚ（共振周波数±５ｋＨｚ）、上限周波数から下限周波数に至るまでのスイープ時間を１０ｍｓｅｃとした。圧電トランスに印加する入力電圧は一定値である。この条件にて高い周波数（７５ｋＨｚ）から低い周波数（６５ｋＨｚ）へ向かって掃引（スイープ）させることと、低い周波数（６５ｋＨｚ）から高い周波数（７５ｋＨｚ）へ向かって掃引（スイープ）させることとの違いによる周波数と圧電トランスの出力電圧の特性を常温で測定した。この測定では、圧電トランスの出力側に接続する負荷として高電圧プローブ（Tektronix社製 P3000型）のみを接続した。
【００１９】
図２は本発明の圧電トランス制御回路の一実施例の動作説明図であり、この測定の結果を示す。周波数スイープを低周波数から高周波数に向かってスイープした時は６９ｋＨｚから徐々に圧電トランスの出力電圧が高くなっていき、７０ｋＨｚを少し超えた周波数の時に最大出力電圧となった。更に周波数を高くすると圧電トランスの出力電圧は低くなっていった。一方、周波数スイープを高周波数から低周波数に向かってスイープした時は、低周波数にスイープするにつれ徐々に圧電トランスの出力電圧が高くなっていき、６９ｋＨｚを少し超えた周波数の時に最大出力電圧となった。図２でも明らかなように６９〜７０ｋＨｚでは高周波数から低周波数に向かってスイープした時の方が低周波数から高周波数に向かってスイープした時よりも出力電圧が高くなっており、且つ高周波数から低周波数に向かってスイープした時の方が低周波数から高周波数に向かってスイープした時よりも最大出力電圧が高くなった。このことから本発明の圧電トランス制御回路は高周波数（上限周波数）から低周波数（下限周波数）に向かってスイープするのが好ましい。
【００２０】
続いて上記の実施例の測定条件に加えて上限周波数から下限周波数に至るまでのスイープ時間が１０ｍｓｅｃの１回のスイープ動作完了後、一定の時間経過後に次のスイープ動作を行うようにスイープ信号を設定した。この時、１回のスイープ動作完了後の次のスイープ動作までの時間を２００ｍｓｅｃとして、更に、タイマ信号におけるタイマ時間を１ｓｅｃとした。図３は本発明の圧電トランス制御回路の一実施例のトリガ信号とスイープ信号に関する動作説明図である。図３の下側の一定間隔でのこぎり波が示されている図がスイープ信号を示している。そして、スイープ信号に一部重なっている点線がタイマ信号を示している。図３の上側に示すトリガ信号をＯＮにすると、タイマ信号もＯＮになる。タイマ時間が１ｓｅｃなので、１０ｍｓｅｃの１回のスイープ動作を２００ｍｓｅｃ間隔で５回行い、トリガ信号をＯＮにしてからタイマ時間である１ｓｅｃ経過後に電圧制御発振部の発振が停止した。このようにタイマ機能を持たせることは圧電トランス制御回路を保護する上で好ましい。尚、上記の実施例は一実施例であり、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。
【００２１】
又、本発明においては図１の電圧制御発振部１と圧電トランス駆動部２の間に圧電トランスを駆動させる駆動信号のパルス幅を可変させる機能を追加することで、圧電トランスからの出力電圧を最適な状態に調整できるようにすればより好ましい。
【符号の説明】
【００２２】
１  電圧制御発振部
２  圧電トランス駆動部
３  圧電トランス
４  高電圧パルス出力部
５  タイマ信号発生部
６  スイープ信号発生部
７  トリガ信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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