(57)【要約】【課題】  ナトリウムが失透する現象や構成部品の定格の大型化を招くことことなく、単一の電源を搭載するだけで、ＤＣや極低周波の矩形波で点灯する放電灯にも適用することができる放電灯点灯装置を得ることを目的とする。【解決手段】  負電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ２のトランスの２次巻線５に発生するフォワード電圧からスイッチング素子の駆動制御用の電源を生成し、その駆動制御用の電源を用いて定電流回路構成によるレベルシフト回路による駆動制御を行ないスイッチング素子２１〜２４を開閉する。これにより、負電位によって放電灯が点灯可能となり、ナトリウムが失透する現象を回避でき、簡単な構成により構成部品の定格の大型化を招くことことなく、ＤＣや極低周波の矩形波で放電灯を点灯することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源電圧を昇圧し負電圧を発生するＤＣ／ＤＣコンバータと、複数のスイッチング素子から構成され、前記負電圧を矩形交流電圧に変換する手段を持ち、ＤＣ／ＤＣコンバータより出力される負電圧から生成された矩形交流電圧によって放電灯を点灯する放電灯点灯装置において、上記ＤＣ／ＤＣコンバータのトランスの２次巻線に発生する電圧を電源とするスイッチング素子の駆動制御手段により、上記スイッチング素子が開閉されることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
駆動制御手段は、上記ＤＣ／ＤＣコンバータのトランスの２次巻線に発生するフォワード側の電圧により生成される電源によって、スイッチング素子を駆動することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
駆動制御手段は、上記ＤＣ／ＤＣコンバータのトランスの１次巻線と２次巻線の巻数比を矩形交流電圧に変換する手段が駆動制御に必要な電圧が発生する比率にして、上記２次巻線の端部に発生するフォワード電圧を取り出した電源を使用するとともに、上記２次巻線の端部に発生するフライバック電圧を取り出して放電灯点灯用の電源とすることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
駆動制御手段は、上記ＤＣ／ＤＣコンバータのトランスの２次巻線に中間タップを設け、中間タップに発生するフォワード電圧を取り出し、電源とするとともに、上記２次巻線の端部に発生するフライバック電圧を取り出して放電灯点灯用の電源とすることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
駆動制御手段は、スイッチング素子を駆動する信号の伝達に定電流回路構成のレベルシフト回路を用いることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータのトランスの２次巻線のフォワード電圧より生成される駆動制御手段の電源電圧を定電圧化しない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、放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の放電灯点灯装置（第１の従来例）は、ＤＣ／ＤＣコンバータとは異なる別構成の正電位の電源を電源とし、定電流回路構成からなるレベルシフト回路（駆動制御手段）によって、Ｈ字状に配置された複数のスイッチング素子からなる出力電圧極性切替手段（以下、Ｈ／Ｂと称す）を駆動し、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される負電圧を矩形交流電圧に交換する。
上記駆動制御手段の電源として、ＤＣ／ＤＣコンバータのトランスに放電灯を点灯させる電源を生成する２次巻線の他に２次巻線を２個追加し、放電灯点灯用の電源から独立した電源を生成する。従って、上記放電灯点灯装置においては、Ｈ／Ｂを駆動する電源としてＤＣ／ＤＣコンバータの２次巻線による２個の電源と定電流回路構成のレベルシフト用電源が搭載され、合計３個の電源を必要とする（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
第２の従来例は、正電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータをもち、その正電位にて放電灯を点灯させる。
上記放電灯点灯装置は、ブートストラップ構成からなる駆動制御手段をもつが、この構成ではＤＣあるいは極低周波の矩形波で点灯する放電灯に適用するには難がある。
また、正電位による放電灯点灯方式であるので、放電灯内部においてナトリウムが失透する現象が発生する。
加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧は、放電灯の状態により３０Ｖ〜４００Ｖ程度まで変化し、その出力電圧から駆動制御手段の必要とする一定な電圧を確保し、且要求される電流を流すためには、３０Ｖ時の電源から所定の電流を流す低い値の抵抗値で４００Ｖ時の電源から供給される大電流に耐え得るように直列抵抗やツェナダイオード等の回路構成部品の定格を大きくする必要がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−４１０８３号公報（第５頁から第８頁、図１）
【特許文献２】特開平１０−３２１３９３号公報（第４頁から第１２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の放電灯点灯装置は以上のように構成されているので、第１の従来例の場合、複数の電源を搭載する必要があり、回路構成が複雑で大型化を招く課題があった。
第２の従来例の場合、ＤＣや極低周波の矩形波で点灯する放電灯には適用するに難があり、また放電灯の内部においてナトリウムが失透する現象を招く課題があった。さらに、構成部品の定格の大型化を招くことがある課題もあった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ナトリウムが失透する現象や構成部品の定格の大型化を招くことことなく、単一の電源を搭載するだけで、ＤＣや極低周波の矩形波で点灯する放電灯にも簡便に適用することができる放電灯点灯装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る放電灯点灯装置は、負電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータのトランスの２次巻線に発生するフォワード側の電圧を電源とするスイッチング素子の駆動制御手段により、上記スイッチング素子を開閉するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、負電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータのトランスの２次巻線に発生するフォワード側の電圧を電源とするスイッチング素子の駆動制御手段により、上記スイッチング素子を開閉するように構成したので、ナトリウムが失透する現象や構成部品の定格の大型化を招くことことなく、単一の電源を搭載するだけで、ＤＣや極低周波の矩形波で点灯する放電灯にも適用することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による放電灯点灯装置を示す構成図である。同図において直流電源１は直流電圧を供給し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２は直流電源１から供給された直流電圧を昇圧して負電圧を出力する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２はスイッチング素子３、トランス（１次巻線４、２次巻線５）、コンデンサ６およびダイオード７より構成されている。
整流回路１１はＤＣ／ＤＣコンバータ２の２次巻線５に発生するフォワード電圧を整流し、定電流回路構成によるレベルシフト回路１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂの電源となる電圧を生成する。定電流回路構成によるレベルシフト回路１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂはマイコン１６により断続制御を定電流によって伝達し、ＦＥＴによるスイッチング素子２１〜２４を駆動する。
【００１０】
スイッチング素子２１〜２４によりＨ／Ｂが構成され、駆動制御手段により開閉されることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２より出力される負電圧を矩形波電圧に変換する。
ＩＧＮ（イグナイタ）２５によって、Ｈ／Ｂにより生成された矩形交流電圧に始動時においては放電灯２６を絶縁破壊させる高電圧を重畳し、放電灯２６を絶縁破壊させる。
【００１１】
次に動作について説明する。
まず、ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、図示せぬ駆動回路によりスイッチング素子３が駆動されて、直流電源１から発生された直流電圧ＶＢＡＴを昇圧する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２のスイッチング素子３は、図２（ａ）に示すように、ＯＮ期間とＯＦＦ期間が交互に繰り返されるタイミングで駆動される。
その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の２次巻線５の電位Ｖ０（２次巻線５の端部の電位）は、図２（ｂ）に示すように、フォワード電圧Ｎ×ＶＢＡＴとフライバック電圧Ｖ−が交互に繰り返される。放電灯２６が水銀不使用の放電灯である場合、その巻線比は例えば、１：２．５であり、ＶＢＡＴ＝１０Ｖ〜２０Ｖであれば、フォワード電圧（Ｎ×ＶＢＡＴ）は＋２５Ｖ〜＋５０Ｖになる。
【００１２】
整流回路１１は、Ｈ／Ｂを駆動するための駆動制御手段の電源を生成するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の２次巻線５の電位Ｖ０からフォワード電圧Ｎ×ＶＢＡＴを取り出し、平滑し、定電流回路１２ａ，１２ｂ〜１５ａ，１５ｂの電源となす。
ここで、整流回路１１がフライバック電圧Ｖ−ではなく、フォワード電圧Ｎ×ＶＢＡＴを取り出して出力する理由は、フライバック電圧Ｖ−は、放電灯２６の状態に応じて３０Ｖ〜４００Ｖ程度まで変化するので、フライバック電圧Ｖ−を駆動制御手段の電源として使用するには、一度、任意の一定電圧に降圧制御するか、駆動制御手段の素子耐電圧を上げる必要があることから好ましくない。
一方、フォワード電圧Ｎ×ＶＢＡＴであれば、放電灯２６の状態によらず、直流電圧ＶＢＡＴに対する巻線比Ｎの電圧となるため、例えば、Ｎ＝２．５、ＶＢＡＴ＝９〜１６であればＮ×ＶＢＡＴは２２．５〜４０Ｖとなり良好な電圧の電源となる。
【００１３】
定電流回路構成によるレベルシフト回路１２ａ，１２ｂは、トランスの２次巻線に発生するＮ×ＶＢＡＴのフォワード電圧を整流回路１１により整流して電源とし、Ｈ／Ｂ駆動用の定電流を生成する。
図３に示すように、定電流回路１２ｂに流れる電流Ｉ１により抵抗Ｒ２には電圧（Ｒ２×Ｉ１）が発生し、この電圧（Ｒ２×Ｉ１）が定電流回路１２ｂの抵抗Ｒ２からＴｒのベース−エミッタ間に印加され、これにより電流Ｉ２が流れ、抵抗Ｒ４に電圧（Ｒ４×Ｉ２）が発生し、スイッチング素子２１の駆動信号となる。
同様に、定電流回路１３ａ，１３ｂ〜１５ａ，１５ｂも定電流を発生させスイッチング素子２２〜２４の駆動信号を生成する。
【００１４】
マイコン１６は、定電流回路構成によるレベルシフト回路１２ａ，１２ｂ〜１５ａ，１５ｂを制御し、Ｈ／Ｂを駆動する。
すなわち、Ｈ／Ｂから出力される電圧が矩形交流電圧になるように、Ｈ／Ｂの各スイッチング素子２１〜２４の開閉を制御する。
【００１５】
スイッチング素子２１〜２４は、マイコン１６により生成された駆動制御信号で開閉され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２より出力される負電圧を矩形波の交流電圧に変換する。
ＩＧＮ２５は、スイッチング素子２１〜２４により変換された矩形波の電圧（高電位側電位：１０〜２０Ｖ、低電位側電位：−１０〜−１９０Ｖ）を放電灯に印加した上に、高電圧パルスを重畳させることで放電灯の電極間を絶縁し破壊させて放電灯２６を点灯させる。
また、放電灯２６には、負電位が印加されるので、ナトリウムが失透する現象は発生しない。
【００１６】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、負電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ２のトランスの２次巻線５に発生するフォワード側の電圧を電源とするスイッチング素子の駆動制御手段により、上記スイッチング素子２１〜２４を開閉するように構成したので、ナトリウムが失透する現象や構成部品の定格の大型化を招くことことなく、単一の電源を搭載するだけで、ＤＣや極低周波の矩形波で点灯する放電灯２６にも適用することができる効果を奏する。
【００１７】
また、この実施の形態１によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２のトランスの２次巻線５に発生するフォワード電圧からスイッチング素子２１〜２４の駆動制御用の電源を生成し、その駆動制御用の電源を用いて、定電流回路構成によるレベルシフト回路による駆動制御を行ない、スイッチング素子２１〜２４を駆動することができる効果を奏する。
また、この実施の形態１によれば、放電灯２６が水銀不使用の放電灯である場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の２次巻線５の端部からフォワード電圧を取り出すように構成したので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２のトランスの２次巻線５に中間タップなどを取り付けることなく、スイッチング素子２１〜２４の駆動制御用の電源を生成することができる効果を奏する。即ち、放電灯２６が水銀不使用の放電灯である場合、１次巻線４と２次巻線５の巻線比Ｎが１：２．５程度に設定されるため、２次巻線５に中間タップを取り付けることなく、適正な電位のフォワード電圧を取り出すことができる。
【００１８】
さらに、この実施の形態１によれば、レベルシフト回路１２ａ，１２ｂ〜１５ａ，１５ｂを定電流回路構成としたため、駆動制御手段の電源が任意の一定電圧でなくとも、Ｈ／Ｂのスイッチング素子２１〜２４の駆動電圧を任意の一定電圧に決定することが可能ななめ、駆動制御手段の電源、電圧を任意一定に制御する必要がなく、回路構成が単純化できる。
【００１９】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２のトランスの２次巻線５の端部からフォワード電圧を取り出すものについて示したが、ＤＣ／ＤＣコンバータ２のトランスの２次巻線５に中間タップを設け、その中間タップからフォワード電圧を取り出すようにしてもよい。これにより、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
具体的には、水銀を使用する放電灯用のＤＣ／ＤＣコンバータ２を使用して、水銀を使用しない放電灯２６を点灯させる場合、そのＤＣ／ＤＣコンバータ２のトランスの１次巻線４と２次巻線５の巻線比Ｎが１：６程度に設定されるため、２次巻線５の端部からフォワード電圧を取り出すと、ＶＢＡＴ＝１０Ｖ〜２０Ｖであれば、フォワード電圧は＋６０Ｖ〜＋１２０Ｖになり、制御電圧としては大きくなり過ぎてしまう。
そこで、この実施の形態２では、２次巻線５に中間タップを設けることにより、巻線比を１：２．５＋３．５とし、その中間タップからフォワード電圧を取り出すようにする。これにより、ＶＢＡＴ＝１０Ｖ〜２０Ｖであれば、フォワード電圧は＋２５Ｖ〜＋５０Ｖになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態１による放電灯点灯装置を示す構成図である。
【図２】ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動タイミング等を示す説明図である。
【図３】スイッチング用の駆動制御用の電源の生成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  直流電源、２  ＤＣ／ＤＣコンバータ、３  ＦＥＴ、４  １次巻線（トランス）、５  ２次巻線（トランス）、６  コンデンサ、７  ダイオード、１１  整流回路（駆動制御手段）、１２ａ，１２ｂ  定電流回路（駆動制御手段）、１３ａ，１３ｂ  定電流回路（駆動制御手段）、１４ａ，１４ｂ  定電流回路（駆動制御手段）、１５ａ，１５ｂ  定電流回路（駆動制御手段）、１６  マイコン（駆動制御手段）、２１〜２４  ＦＥＴ（スイッチング素子、印加電圧生成手段）、２５  ＩＧＮ（印加電圧生成手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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