(57)【要約】【課題】放電ランプの起動を容易にするとともに小型、軽量化が可能な放電ランプ点灯装置を提供する。【解決手段】放電ランプ５と、電源入力電圧を作動に必要な電圧および電流に変換するチョッパー回路４と、一定電圧、電流を供給するためのパルス電圧発生回路２と、放電ランプ５に高電圧を供給するためのトランス３とを備えた放電ランプ点灯装置において、トランス３の直流成分生成用２次巻線Ｓ１と、直流成分生成用２次巻線Ｓ１の入力側に直列に接続されたダイオードＤ２と、ダイオードＤ２と直流成分生成用２次巻線Ｓ１に対して並列に接続されたコンデンサＣ３からなり、前記電源入力電圧より高い電圧を有する直流成分を生成する直流生成回路と、その直流生成回路によって生成した直流成分にパルス電圧を重畳するパルス電圧重畳回路とを設けたことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ランプと、
電源入力電圧を作動に必要な電圧および電流に変換するチョッパー回路と、
一定電圧、電流を供給するためのパルス電圧発生回路と、
前記放電ランプに高電圧を供給するためのトランスとを備えた放電ランプ点灯装置において、
前記トランスの直流成分生成用２次巻線と、その直流成分生成用２次巻線の入力側に直列に接続されたダイオードと、そのダイオードと前記直流成分生成用２次巻線に対して並列に接続されたコンデンサからなり、前記電源入力電圧より高い電圧を有する直流成分を生成する直流生成回路と、
その直流生成回路によって生成した直流成分にパルス電圧を重畳するパルス電圧重畳回路とを設けたことを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
請求項１記載の放電ランプ点灯装置において、前記パルス電圧重畳回路が、前記トランスの２次巻線側に設けられたパルス電圧生成用２次巻線を有し、そのパルス電圧生成用２次巻線が前記直流成分生成用２次巻線の出力側に直列に接続された構成になっていることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
請求項１記載の放電ランプ点灯装置において、前記直流成分生成用２次巻線の入力側に直列に接続されたダイオードに対してバイパス用のダイオードを並列に接続し、点灯時の電流経路をそのバイパス用ダイオードでバイパスさせる構成になっていることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
請求項３記載の放電ランプ点灯装置において、前記バイパス用ダイオードに対してリレーを並列に接続して、そのリレーによってショートさせる構成になっていることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項５】
請求項１記載の放電ランプ点灯装置において、前記直流成分生成用２次巻線の入力側に直列に接続されたダイオードに対してＭＯＳＦＥＴを並列に接続し、連続動作時に前記ＭＯＳＦＥＴのゲートに電圧を印加し、ドレイン−ソース間をオン状態にすることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電ランプの点灯装置に係り、特に放電ランプ起動時の電圧ピーク値を低く抑えて、使用する高電圧発生用トランスの小型化、軽量化が可能な放電ランプ点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の放電ランプ点灯装置の回路図である。図中の１は制御回路部、２はパルス電圧発生回路、３は高圧パルス電圧発生用トランス（Ｔ１）、４はチョッパー回路、５は放電ランプである。
【０００３】
前記制御回路部１は、電力，電圧，電流制御機能、点灯検出，保護回路機能、高圧発生，タイミング機能などを有し、チョッパー回路４から電圧検出信号ならびに電流検出信号を入力するとともに、パルス電圧発生回路２に高圧発生信号を出力し、チョッパー回路４にスイッチング信号を出力する。
【０００４】
前記パルス電圧発生回路２は、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ２、スイッチ素子（トランジスタ、サイリスタ等）Ｑ６から構成されている。
【０００５】
前記高圧パルス電圧発生用トランス（Ｔ１）３は、放電ランプ５の起動時に高電圧を発生する。前記パルス電圧発生回路２で生成したパルス波形をトランス（Ｔ１）３の１次巻線Ｐ１に印加し、２次巻線Ｐ２から得られる高圧パルスを放電ランプ５へ供給する。
【０００６】
前記チョッパー回路４は、スイッチ素子（トランジスタ等）Ｑ１、コイルＬ１、ダイオードＤ１、電流検出用抵抗Ｒｓ、コンデンサＣ１などから構成され、電源入力電圧（ＶＩＮ）を作動に必要な電圧および電流に変換する機能を有している。
【０００７】
近年の放電ランプの短アーク化により、放電電極の間隔が短くなり、低い直流成分を印加することで放電が開始することが分かった。近年の放電ランプは、アーク長１ｍｍから１．５ｍｍが主流となっているため、放電開始電圧が１ｋＶから２ｋＶ程度であることも分かった。
【０００８】
放電ランプには、輝度ならびに演色性を高めるためにアルゴンなどの希ガスを入れているから、さらに低い電圧でグロー放電が発生し易くなっている。また放電ランプには、キセノンや水銀などの物質を主成分として入れている。この物質は、放電ランプが十分な温度に達し、明るさが安定すると、ランプ内部で気化し高圧力となり、消灯直後の絶縁破壊電圧を上げる要因になっている。
【０００９】
放電ランプを連続的に点灯させるには、起動時のパルス電圧は絶縁破壊電圧以上とし、放電を連続させるためのエネルギーを印加する必要がある。この放電を連続させるためのエネルギーを増やすためには、起動時のパルス幅を広げることが効果的である。
【００１０】
また、放電ランプを連続的に点灯すると、電極の温度により電子放出に必要なエネルギー量が変化するが、実験では電極の温度が高いほど電子の放出が起こり易く、放出も持続し易いことが判明した。
【００１１】
放電ランプの放電現象は、ランプと電極の温度に密接に関係しており、ランプ内部の希ガス温度が高いと、電極の温度が高く電子が放出し易い状態でも、連続的な電子の放出、放電維持には、数ｋＶ以上の高電圧が必要となる。
【００１２】
従来の放電ランプ点灯装置として、例えば下記の特許文献１などを挙げることができる。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１０−３９９６号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来の放電ランプ点灯装置では、高圧パルス電圧発生用トランス（Ｔ１）３の１次巻線Ｐ１と２次巻線Ｐ２の巻き数比は、ランプ高温時の再点灯に必要な高圧値にする必要がある。
【００１５】
しかし、高圧値にすると、トランス（Ｔ１）３の２次巻線Ｐ２には、ランプ電流と同じ電流が流れるため、巻線の線径を必然的に太くする必要があり、そのためにトランス（Ｔ１）３の小型化、軽量化、ひいては放電ランプ点灯装置の小型化、軽量化に障害となり、小型化、軽量化が困難であった。
【００１６】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、小型化、軽量化が可能な放電ランプ点灯装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、放電ランプと、
電源入力電圧を作動に必要な電圧および電流に変換するチョッパー回路と、
一定電圧、電流を供給するためのパルス電圧発生回路と、
前記放電ランプに高電圧を供給するためのトランスとを備えた放電ランプ点灯装置において、
前記トランスの直流成分生成用２次巻線と、その直流成分生成用２次巻線の入力側に直列に接続されたダイオードと、そのダイオードと前記直流成分生成用２次巻線に対して並列に接続されたコンデンサからなり、前記電源入力電圧より高い電圧を有する直流成分を生成する直流生成回路と、
その直流生成回路によって生成した直流成分にパルス電圧を重畳するパルス電圧重畳回路とを設けたことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記パルス電圧重畳回路が、前記トランスの２次巻線側に設けられたパルス電圧生成用２次巻線を有し、そのパルス電圧生成用２次巻線が前記直流成分生成用２次巻線の出力側に直列に接続された構成になっていることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第３の手段は前記第１の手段において、前記直流成分生成用２次巻線の入力側に直列に接続されたダイオードに対してバイパス用のダイオードを並列に接続し、点灯時の電流経路をそのバイパス用ダイオードでバイパスさせる構成になっていることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第４の手段は前記第３の手段において、前記バイパス用ダイオードに対してリレーを並列に接続して、そのリレーによってショートさせる構成になっていることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の第５の手段は前記第１の手段において、前記直流成分生成用２次巻線の入力側に直列に接続されたダイオードに対してＭＯＳＦＥＴを並列に接続し、連続動作時に前記ＭＯＳＦＥＴのゲートに電圧を印加し、ドレイン−ソース間をオン状態にすることを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る放電ランプ点灯装置の回路図である。
【００２３】
同図において、１は制御回路部、２はパルス電圧発生回路、３は高圧パルス電圧発生用トランス（Ｔ１）、４はチョッパー回路、５は放電ランプ、６は直流生成回路である。
【００２４】
前記制御回路部１は、電力，電圧，電流制御機能、点灯検出，保護回路機能、高圧発生，タイミング機能などを有し、チョッパー回路４から電圧検出信号ならびに電流検出信号を入力するとともに、パルス電圧発生回路２に高圧発生信号を出力し、チョッパー回路４にスイッチング信号を出力する。
【００２５】
前記パルス電圧発生回路２は、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ２、スイッチ素子（トランジスタ、サイリスタ等）Ｑ６から構成されている。
【００２６】
前記高圧パルス電圧発生用トランス（Ｔ１）３は、直流成分生成用の２次巻線Ｓ１の出力側にパルス電圧生成用の２次巻線Ｓ２が直列に接続されている。前記パルス電圧発生回路２で生成したパルス波形をトランス（Ｔ１）３の１次巻線Ｐ１に印加し、２次巻線Ｓ１，Ｓ２から得られる高圧パルスを放電ランプ５へ供給する。
【００２７】
前記チョッパー回路４は、スイッチ素子（トランジスタ等）Ｑ１、コイルＬ１、ダイオードＤ１、電流検出用抵抗Ｒｓ、コンデンサＣ１などから構成され、電源入力電圧（ＶＩＮ）を作動に必要な電圧および電流に変換する機能を有している。
【００２８】
前記直流生成回路６は、前記トランス（Ｔ１）３の２次巻線Ｓ１と、その２次巻線Ｓ１の入力側に直列に接続されたダイオードＤ２と、そのダイオードＤ２と前記２次巻線Ｓ１に対して並列に接続されたコンデンサＣ３からなり、電源入力電圧（ＶＩＮ）よりも高い電圧を有する直流成分を生成する。すなわち、トランス（Ｔ１）３の１次巻線Ｐ１をスイッチ素子Ｑ６でスイッチング動作させることにより、２次巻線Ｓ１に本実施形態では１ｋＶ〜２ｋＶの低い電圧が発生するように設定されている。
【００２９】
さらにこの２次巻線Ｓ１とシリーズに接続された２次巻線Ｓ２により、パルス電圧Ｖｐｓを生成し、前記２次巻線Ｓ１によって生成した直流成分（１ｋＶ〜２ｋＶ）に、再点灯時に必要とするパルス電圧Ｖｐｓを重畳させる。本実施形態では、パルス電圧Ｖｐｓは数百Ｖ〜数ｋＶの任意の値に設定されている。
【００３０】
図２は、ランプ点灯動作波形を示す図である。同図に示すように再点灯時に、２次巻線Ｓ１によって生成した直流成分（１ｋＶ〜２ｋＶ）に、２次巻線Ｓ２によって生成したパルス電圧Ｖｐｓ（数百Ｖ〜数ｋＶ）を重畳させる。
【００３１】
また、２次巻線Ｓ１の入力側に直列に接続されたダイオードＤ２に対してバイパス用のダイオードＤ３が並列に接続されており、点灯時の電流経路をダイオードＤ３でバイパスさせている。このバイパスにより、ダイオードＤ２の小型化と、２次巻線Ｓ１の細線化によるトランス（Ｔ１）３の小型化、軽量化が可能となる。
【００３２】
図３は、本発明の第２実施形態に係る放電ランプ点灯装置の回路図である。本実施形態において、図１に示す第１実施形態と相違する点は、ダイオードＤ３に対してリレーＲＬ１を並列に接続して、そのリレーＲＬ１によってショートさせる構成にした点と、チョッパー回路４とパルス電圧発生回路２の間にＱ２〜Ｑ５からなり、交流電圧、電流を生成する交流交換回路を設けた点である。前記Ｑ２〜Ｑ５は、トランジスタやＭＯＳＦＥＴなどで構成される。前記Ｑ２〜Ｑ５には、制御回路部１から交流交換のための制御信号が出力される。
【００３３】
図４は、本発明の第３実施形態に係る放電ランプ点灯装置の回路図である。本実施形態において、図１に示す第１実施形態と相違する点は、ダイオードＤ３の代わりにＭＯＳＦＥＴ７を用いた点である。
【００３４】
ドレイン−ソース間に生成されるダイオードを利用し、ダイオードＤ３と同等の機能をもたせ、連続動作時にＭＯＳＦＥＴ７のゲートに電圧を印加し、ドレイン−ソース間をオン状態にすることで、損失の低減を図っている。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は前述のように、トランスの直流成分生成用２次巻線と、その直流成分生成用２次巻線の入力側に直列に接続されたダイオードと、そのダイオードと前記直流成分生成用２次巻線に対して並列に接続されたコンデンサからなり、前記電源入力電圧より高い電圧を有する直流成分を生成する直流生成回路と、その直流生成回路によって生成した直流成分にパルス電圧を重畳するパルス電圧重畳回路とを設けたことを特徴とするものである。
【００３６】
このように構成することにより、放電ランプ起動時の電圧ピーク値を低く抑えて、使用する高電圧発生用トランスの小型化、軽量化が可能な放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る放電ランプ点灯装置の回路図である。
【図２】その放電ランプ点灯装置におけるランプ点灯動作波形を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る放電ランプ点灯装置の回路図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る放電ランプ点灯装置の回路図である。
【図５】従来の放電ランプ点灯装置の回路図である。
【符号の説明】
１  制御回路部
２  パルス電圧発生回路
３  高圧パルス電圧発生用トランス（Ｔ１）
４  チョッパー回路
５  放電ランプ
６  直流生成回路
７  ＭＯＳＥＦＴ
Ｐ１  トランスの１次巻線
Ｓ１  直流成分生成用の２次巻線
Ｓ２  パルス電圧生成用の２次巻線
Ｄ２，Ｄ３  ダイオード
Ｃ３  コンデンサ
ＶＩＮ  電源入力電圧
ＲＬ１  ショート用のリレー
【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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