(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な構成でインバータ回路のスイッチング素子に印加される電圧を低減し、小型化することができる放電灯点灯装置および、これを用いた車両用前照灯装置を提供する。【解決手段】直流電源１と、直列接続された平滑コンデンサ２４１，２４２の両端に出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２を生成するＤＣ−ＤＣ変換回路２と、直列接続されたスイッチング素子３１，３２の接続点と、平滑コンデンサ２４１，２４２の接続点との間に接続される放電灯に交番電力を供給するインバータ回路３と、トランス２１の二次巻線に生じる電圧を用いて、平滑コンデンサ２４１を充電する多段整流昇圧回路７とを備え、無負荷時において、多段整流昇圧回路７は、出力電圧Ｖｏ１を無負荷電圧ＶｏＮまで昇圧し、スイッチング素子３１がオン、スイッチング素子３２がオフに維持されることで、放電灯５に無負荷電圧ＶｏＮを印加して放電灯５を始動させる。【選択図】図１
2013110003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を出力する直流電源と、
互いに磁気結合された一次巻線および二次巻線を具備するトランスおよび、一次側スイッチング素子および、複数の整流ダイオードおよび、複数の平滑コンデンサを有し、前記直流電源と前記一次巻線と前記一次側スイッチング素子とを含んで一次側閉回路を形成し、前記二次巻線の少なくとも一部と前記整流ダイオードと前記平滑コンデンサとを含んだ複数の二次側閉回路を形成し、前記一次側スイッチング素子がスイッチング制御されることで、前記平滑コンデンサの各々の両端に出力電圧を生成し、複数の前記平滑コンデンサのうち、第１の出力電圧が両端に生成される第１の平滑コンデンサと、第２の出力電圧が両端に生成される第２の平滑コンデンサとが直列接続される多出力構成のＤＣ−ＤＣ変換回路と、
第１，第２の二次側スイッチング素子を有し、当該第１，第２の二次側スイッチング素子の直列回路は、前記第１，第２の平滑コンデンサの直列回路に並列接続され、前記第１，第２の二次側スイッチング素子の接続点と、前記第１，第２の平滑コンデンサの接続点との間に放電灯が接続され、前記第１，第２の二次側スイッチング素子が交互にオン・オフし、前記放電灯に交番電力を供給することで前記放電灯を点灯させるインバータ回路と、
前記一次側スイッチング素子がスイッチング制御されることで前記二次巻線の少なくとも一部に生じる電圧を用いて、前記第１の平滑コンデンサを充電する充電手段とを備え、
前記放電灯が消灯している無負荷時において、前記充電手段は、前記第１の平滑コンデンサを充電することで、前記第１の出力電圧を第１の電圧値から第２の電圧値まで昇圧し、前記インバータ回路は、前記第１の二次側スイッチング素子をオン状態、前記第２の二次側スイッチング素子をオフ状態に維持することで、前記放電灯に前記第２の電圧値を印加して前記放電灯を始動させることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記トランスの二次巻線は、直列接続された第１，第２の二次巻線を有し、
前記ＤＣ−ＤＣ変換回路は、前記第１の二次巻線と、第１の前記整流ダイオードと、前記第１の平滑コンデンサとを含んで形成された第１の二次側閉回路と、
前記第２の二次巻線と、第２の前記整流ダイオードと、前記第２の平滑コンデンサとを含んで形成された第２の二次側閉回路とを有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】
前記充電手段は、複数の充電用ダイオードと、当該充電用ダイオードの各々を介して多段接続される複数の充電用コンデンサとを有する多段整流昇圧回路で構成され、
前段の前記充電用コンデンサは、前記一次側スイッチング素子がスイッチング制御されることで後段に接続された前記充電用コンデンサに電力を供給し、
前記多段整流昇圧回路は、前記第２の電圧値が、前記一次側スイッチング素子がスイッチング制御されることで前記第１の二次巻線に生じる電圧より高くなるように、前記第１の平滑コンデンサを充電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】
前記充電用コンデンサは、前記充電用ダイオードを介して交互に接続される第１，第２の充電用コンデンサで構成され、
前記第１の充電用コンデンサは、
前記一次側スイッチング素子がオフした場合、前段の前記第２の充電用コンデンサの両端電圧と前記二次巻線の少なくとも一部に生じる電圧とを重畳した電圧が前記充電用ダイオードを介して印加され、
前記一次側スイッチング素子がオンした場合、自己の両端電圧と前記二次巻線の少なくとも一部に生じる電圧とを重畳した電圧を、前記充電用ダイオードを介して後段の前記第２の充電用コンデンサに印加することを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
最後段に接続された前記充電用コンデンサと、前記第１の平滑コンデンサとを兼用することを特徴とする請求項４記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
複数の前記充電用ダイオードのうち少なくとも１つと、前記第１の整流ダイオードとを兼用することを特徴とする請求項４または５記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記多段整流昇圧回路は、前記一次側スイッチング素子がオフしたとき、前記二次巻線の少なくとも一部に生じる電圧が第１の充電用ダイオードを介して印加される第１の充電用コンデンサと、
前記一次側スイッチング素子がオンしたとき、前記第１の充電用コンデンサの両端電圧と、前記二次巻線の少なくとも一部に生じる電圧とを重畳した電圧が第２の充電用ダイオードを介して印加される前記第１の平滑コンデンサとで構成されることを特徴とする請求項５記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記多段整流昇圧回路は、前記第１，第２の二次巻線の直列回路の両端間に接続される、前記第１の充電用コンデンサと前記第１の充電用ダイオードとの直列回路と、
前記第１の整流ダイオードを介して前記第１の二次巻線の両端間に接続される前記第１の平滑コンデンサと、
前記第１の充電用コンデンサと前記第１の充電用ダイオードとの接続点と、前記第１の整流ダイオードと前記第１の平滑コンデンサとの接続点との間に接続される前記第２の充電用ダイオードとで構成され、
前記第１，第２の充電用ダイオードは、前記第１の平滑コンデンサの両端電圧によって逆バイアスされるように接続されることを特徴とする請求項７記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
前記二次巻線は、前記第１，第２の二次巻線の直列回路の一端側に直列接続される第３の二次巻線と、前記第１，第２の二次巻線の直列回路の他端側に直列接続される第４の二次巻線とのうち、少なくともいずれか一方を備え、
前記多段整流昇圧回路は、前記二次巻線の両端間に接続される、前記第１の充電用コンデンサと前記第１の充電用ダイオードとの直列回路と、
前記第１の整流ダイオードを介して前記第１の二次巻線の両端間に接続される前記第１の平滑コンデンサと、
前記第１の充電用コンデンサと前記第１の充電用ダイオードとの接続点と、前記第１の整流ダイオードと前記第１の平滑コンデンサとの接続点との間に接続される前記第２の充電用ダイオードとで構成され、
前記第１，第２の充電用ダイオードは、前記第１の平滑コンデンサの両端電圧によって逆バイアスされるように接続されることを特徴とする請求項７記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】
前記第１の二次側スイッチング素子と前記第２の二次側スイッチング素子との接続点を回路グランドに接続することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の放電灯点灯装置と、
前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯とを備えることを特徴とする車両用前照灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯装置および、これを用いた車両用前照灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流電源とＤＣ−ＤＣ変換回路とインバータ回路とイグナイタ回路とを備え、高輝度放電灯（以降、放電灯と称す）を点灯させる放電灯点灯装置が提供されている。図９に、従来の放電灯点灯装置の回路構成図を示す。
【０００３】
従来の放電灯点灯装置は、直流電源１とＤＣ−ＤＣ変換回路２と低周波インバータ回路３とイグナイタ回路４と制御回路６とで構成されている。
【０００４】
直流電源１は、直流の電源電圧ＶｉをＤＣ−ＤＣ変換回路２に印加する。
【０００５】
ＤＣ−ＤＣ変換回路２は、フライバックコンバータで構成されており、直流電源１を入力電源としてインバータ回路３に出力電圧Ｖｏを出力する。ＤＣ−ＤＣ変換回路２は、トランス２１とスイッチング素子２２とダイオード２３と平滑コンデンサ２４とで構成されている。
【０００６】
トランス２１は、互いに磁気結合された一次巻線２１０と二次巻線２１１とで構成されている。直流電源１の出力端間にトランス２１の一次巻線２１０とスイッチング素子２２とからなる直列回路が接続されている。そして、直流電源１と一次巻線２１０とスイッチング素子２２とで一次側閉回路を形成している。また、トランス２１の二次巻線２１１の両端間に、ダイオード２３と平滑コンデンサ２４とからなる直列回路が接続されており、二次側閉回路を形成している。
【０００７】
スイッチング素子２２がオン状態では、直流電源１から一次巻線２１０に電流Ｉ１が供給される。すなわち、一次側閉回路に電流Ｉ１が流れることで、トランス２１に直流電源１からのエネルギーが蓄積される。このとき、ダイオード２３に対して逆極性の電圧が二次巻線２１１に生じるため二次側閉回路に電流は流れない。そして、スイッチング素子２２がオン状態からオフ状態に移行すると、電流Ｉ１がゼロとなり、トランス２１に蓄積されたエネルギーは、二次巻線２１１からダイオード２３を介して平滑コンデンサ２４に放出されることで平滑コンデンサ２４が充電される。すなわち、スイッチング素子２２が高周波でオン・オフを繰り返すスイッチング制御されることで、電源電圧Ｖｉを所望の電圧レベルに変換した出力電圧Ｖｏが平滑コンデンサ２４の両端に生成される。
【０００８】
また、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏは、スイッチング素子２２のスイッチング条件が変更されることで可変する。スイッチング素子２２のスイッチング制御は、制御回路６に設けられたＰＷＭ信号発生部６２によって行われる。ＰＷＭ信号発生部６２は、後述する出力フィードバック制御回路６１の出力に基づいて、ＰＷＭ信号からなる制御信号をスイッチング素子２２に出力しており、スイッチング素子２２は、この制御信号の信号レベルに同期してオン・オフする。すなわち、制御信号のオンデューティが変動し、スイッチング素子２２のスイッチング条件が変更されることで、電源電圧Ｖｉから負荷が必要とする出力電圧Ｖｏに昇降圧した出力が得られる。フライバックコンバータは、入力である一次側閉回路と出力である二次側閉回路とが分離しており、電源電圧Ｖｉより低い出力電圧Ｖｏをえることができる。また、インダクタ素子は、自己に流れている電流が流れ続けようとする特性を利用して、トランス２１の巻数比以上に電圧を昇圧することができる。
【０００９】
一次巻線２１０，二次巻線２１１の巻数比をＮ２１０：Ｎ２１１とした場合、一次側閉回路のスイッチング素子２２のオフ時において、Ｖｉ＋Ｖｏ×（Ｎ２１０／Ｎ２１１）となる電圧がスイッチング素子２２に印加される。一方、スイッチング素子２２のオン時において、Ｖｏ＋Ｖｉ×（Ｎ２１１／Ｎ２１０）となる電圧がダイオード２３に印加される。したがって、スイッチング素子２２およびダイオード２３の耐圧は、電源電圧Ｖｉ，出力電圧Ｖｏの最大値および、トランス２１の巻数比に基づいて設定される。さらに、この電圧にサージ電圧なども考慮して設定される。
【００１０】
ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏは、低周波インバータ回路３（以降、インバータ回路３と略称する）によって低周波の交番電圧に変換されて放電灯５に供給される。インバータ回路３は、４つのスイッチング素子３１〜３４からなるフルブリッジインバータ回路で構成されている。スイッチング素子３１，３３からなる直列回路と、スイッチング素子３２，３４からなる直列回路とが、平滑コンデンサ２４に並列接続されている。そして、スイッチング素子３１，３３の接続点とスイッチング素子３２，３４の接続点とでインバータ回路３の出力端を構成している。各スイッチング素子３１〜３４は、制御回路６の低周波ＩＮＶ駆動部６３（以降、駆動回路６３と称す）によってスイッチング制御される。具体的には、スイッチング素子３１，３４をオン状態に維持しているときはスイッチング素子３２，３３をオフ状態に維持し、スイッチング素子３１，３４をオフ状態に切り替えると同時にスイッチング素子３２，３３をオン状態に切り替える。すなわち、スイッチング素子３１，３４とスイッチング素子３２，３３とを交互にオン・オフすることで、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏを低周波の交番電圧に変換する。インバータ回路３が生成した交番電圧はイグナイタ回路４を介して放電灯５に印加される。
【００１１】
イグナイタ回路４は、パルス電圧印加回路４１とパルストランス４２とで構成されている。パルストランス４２は、一次巻線の両端がパルス電圧印加回路４１に接続され、二次巻線は一端がスイッチング素子３１，３３の接続点に接続され、他端が放電灯５の一端に接続されている。イグナイタ回路４は、このような構成でパルス電圧印加回路４１によって発生されたパルス電圧をパルストランス４２で昇圧し、パルストランス４２の二次側に発生した高電圧を放電灯５に印加する。これにより、放電灯５は絶縁破壊され、放電開始する。
【００１２】
なお、インバータ回路３は、放電灯５の消灯時において、スイッチング素子３１，３４をオン状態に維持し、スイッチング素子３２，３３をオフ状態に維持している。これにより、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏが放電灯５に印加される極性と、イグナイタ回路４の高電圧が放電灯５に印加される極性とを同一にしている。そして、放電灯５の放電が開始されると、インバータ回路３は、スイッチング素子３１，３４とスイッチング素子３２，３３とを交互にオン・オフすることで、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏを低周波の交番電圧に変換する。
【００１３】
また、放電灯５が必要としている電力調整は、制御回路６によって行われる。制御回路６は、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏおよび出力電流Ｉｏを、ランプ電圧Ｖｌａおよびランプ電流Ｉｌａとして等価的に検出し、スイッチング素子２２のスイッチング条件を調整する。具体的には、制御回路６は、出力フィードバック制御回路６１を備えており、出力フィードバック制御回路６１は、出力電流指令発生部６１１と電流比較部６１２と誤差増幅部６１３とで構成されている。出力指令発生部６１１には、出力電圧Ｖｏの検出値が入力され、検出電圧と目標電力とから目標電流を算出し、電流比較部６１２の正極端子に出力する。また、電流比較部６１２の負極端子には、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電流Ｉｏの検出値が入力されている。そして、電流比較部６１２は、目標電流と検出電流との差分を誤差増幅部６１３に出力する。誤差増幅部６１３は、電流比較部６１２の出力を増幅して、ＰＷＭ信号発生部６２に出力する。
【００１４】
ＰＷＭ信号発生部６２は、誤差増幅部６３の出力に基づいてスイッチング素子２２に出力する制御信号のオンデューティを決定している。そして、ＰＷＭ信号発生部６２は、誤差増幅部６３の出力がゼロ、すなわち目標電流と検出電流とが一致するように、制御信号のオンデューティを変動させることで、出力電圧Ｖｏの調整を行っている。これにより、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電力が目標電力と一致し、放電灯５に所望の電力を供給することができる。
【００１５】
上述の放電灯点灯装置において、インバータ回路３をスイッチング素子３１〜３４を用いたフルブリッジインバータ回路で構成している。しかし、フルブリッジインバータ回路で構成した場合、スイッチング素子が４つ必要となるうえ、駆動回路６３は、各々のスイッチング素子３１〜３４を駆動する回路を備える必要がある。
【００１６】
また、スイッチング素子３２，３４は、ソース端子の電位が略ＧＮＤ電位で一定であるため、スイッチング素子３２，３４の駆動回路は比較的容易に構成することができる。しかし、スイッチング素子３１，３３のソース端子の電位は固定されておらず、ＧＮＤ電位からＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏまで変動するため、スイッチング素子３１，３３の駆動回路は構成が複雑となる。
【００１７】
そこで、インバータ回路をハーフブリッジインバータ回路で構成した放電灯点灯装置がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の放電灯点灯装置は、インバータの入力電源に対して、２つのコンデンサからなる直列回路と、２つのスイッチング素子からなる直列回路とが並列接続されている。そして、２つのコンデンサの接続点と２つのスイッチング素子の接続点とでインバータ回路の出力端を構成し、この出力端間に負荷である放電灯を接続する構成である。このインバータ回路の出力極性は、２つのスイッチング素子を交互にオン・オフすることで切り替えることができる。
【００１８】
この特許文献１に記載の放電灯点灯装置の場合、インバータ回路を２つのスイッチング素子で構成することができるが、電源電圧を２つのコンデンサからなる直列回路で分圧するため、インバータ出力は電源電圧より低くなる。また、インバータ出力が低周波矩形波電圧である場合、安定な出力電圧を得るためにはコンデンサの容量を大きくする必要があり、回路が大型化するという問題がある。
【００１９】
そこで、ハーフブリッジインバータ回路の構成でありながら、インバータ回路を構成する２つのコンデンサそれぞれ個別にＤＣ−ＤＣ変換回路の出力が接続された構成が開示されている（例えば、特許文献２〜５参照）。以下に、ハーフブリッジインバータ回路を備えた放電灯点灯装置を図１０を用いて説明する。
【００２０】
図１０に示す放電灯点灯装置のＤＣ−ＤＣ変換回路２は、フライバックコンバータで構成されており、図９で示した放電灯点灯装置と同様に、直流電源１と一次巻線２１０とスイッチング素子２２とで一次側閉回路を構成している。しかし、二次巻線は中間タップが設けられており、第１，第２の二次巻線２１１，２１２に分割されている。第１の二次巻線２１１の両端間には、ダイオード２３１と平滑コンデンサ２４１とからなる直列回路が接続されることで第１の二次側閉回路を形成している。また、第２の二次巻線２１２の両端間には、ダイオード２３２と平滑コンデンサ２４２とからなる直列回路が接続されることで第２の二次側閉回路を形成している。平滑コンデンサ２４１，２４２は直列接続されており、平滑コンデンサ２４１，２４２の接続点は、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力の共通線として、二次巻線の中間タップ（第１，第２の二次巻線２１１，２１２の接続点）に接続されている。そして、スイッチング素子２２がスイッチング制御されることで平滑コンデンサ２４１の両端に第１の出力電圧Ｖｏ１が生成され、平滑コンデンサ２４２の両端に第２の出力電圧Ｖｏ２が生成される。
【００２１】
インバータ回路３は、２つのスイッチング素子３１，３２からなるハーフブリッジインバータ回路で構成されており、平滑コンデンサ２４１，２４２からなる直列回路と並列にスイッチング素子３１，３２からなる直列回路が接続されている。スイッチング素子３１，３２の接続点と平滑コンデンサ２４１，２４２の接続点とでインバータ回路３の出力端を構成しており、スイッチング素子３１，３２の接続点と平滑コンデンサ２４１，２４２の接続点との間にイグナイタ回路４および放電灯５が接続される。なお、イグナイタ回路４の構成は、図９を用いて説明した構成と同一であるので説明は省略する。
【００２２】
そして、スイッチング素子３１がオンし、スイッチング素子３２がオフしている場合、出力電圧Ｖｏ１が放電灯５に印加され、スイッチング素子３２がオフし、スイッチング素子３２がオンしている場合、出力電圧Ｖｏ２が放電灯５に印加される。すなわち、スイッチング素子３１，３２を交互にオン・オフすることで、放電灯５に交番電圧を印加する。
【００２３】
しかし、このようにインバータ回路３を構成した場合、スイッチング素子３１，３２のうち、オフしているスイッチング素子には、出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２を加算した電圧が印加されることとなる。例えば、第１，第２の二次巻線２１１，２１２の巻数を同一にした場合、出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２が同一となり、インバータ回路３の出力電圧の２倍の電圧がスイッチング素子に印加される。一方、図９に示すようにインバータ回路３をフルブリッジインバータ回路で構成した場合、インバータ回路３に入力されるＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏが、インバータ回路３の出力電圧と等しくなる。そして、オフしているスイッチング素子に印加される電圧も、ＤＣ−ＤＣ変換回路２の出力電圧Ｖｏと等しくなる。したがって、インバータ回路３をハーフブリッジインバータ回路で構成し、フルブリッジインバータ回路と同一の出力電圧を出力する場合、フルブリッジインバータ回路のスイッチング素子の２倍の耐圧を有するスイッチング素子を用いる必要がある。
【００２４】
放電灯点灯装置の場合、点灯時（負荷時）におけるインバータ回路３の出力電圧は、比較的低い電圧値（例えば１００Ｖ以下）となる。しかし、放電開始直後に放電灯５にエネルギーを押し込んで始動を容易にするためには、放電開始前の消灯時（無負荷時）における出力電圧を、負荷時における出力電圧よりも高い電圧値（例えば４００Ｖ）に設定する必要がある。つまり、スイッチング素子に印加される電圧は、負荷時は低いが、無負荷時は高くなる。また、スイッチング素子に流れる電流は、負荷時が大きいが、無負荷時は低くなる。したがって、スイッチング素子の耐圧は無負荷時を考慮し、電流耐量は負荷時を考慮して選択する必要がある。
【００２５】
そこで、２つのＤＣ−ＤＣ変換回路を用いて、無負荷時において一方の平滑コンデンサのみ充電し、インバータ回路のスイッチング素子に印加される電圧を低減させる構成がある（例えば、特許文献６参照）。この構成は、図１０に示す放電灯点灯装置の構成に加えて、平滑コンデンサ２４１のみを充電する第２のＤＣ−ＤＣ変換回路を備えている。そして、無負荷時において、スイッチング素子２２をオフ状態に維持し、第２のＤＣ−ＤＣ変換回路を用いて平滑コンデンサ２４１のみを充電する。これにより、平滑コンデンサ２４１の出力電圧Ｖｏ１の電圧値が無負荷電圧（４００Ｖ）となり、平滑コンデンサ２４２の出力電圧Ｖｏ２の電圧値が０Ｖまたは点灯電圧等の低い電圧値となる。すなわち、無負荷時において出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２の差が大きくなるアンバランス状態となるように制御している。これにより、出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２の和が小さくなるので、無負荷時にオフしているスイッチング素子に印加される電圧が低減し、耐圧の低い素子をスイッチング素子に用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２００４−３０３６８９号公報
【特許文献２】特表２００５−５３５０８６号公報
【特許文献３】特開平０１−１４３１９２号公報
【特許文献４】特開平０１−１４３１９５号公報
【特許文献５】特開２０００−０１４１７１号公報
【特許文献６】特開２００７−１７３１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかし、出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２がアンバランスとなるように、上記のように構成した場合、２つのＤＣ−ＤＣ変換回路が必要となるうえ、無負荷時と負荷時とで動作させるＤＣ−ＤＣ変換回路を切替える必要があり、制御が複雑となる。
【００２８】
また、直流電源の両端間に、互いに容量が異なる平滑コンデンサを直列接続することで、平滑コンデンサの両端電圧（出力電圧）をアンバランス状態にする構成がある（例えば、特許文献１）。この構成は、互いに異なる容量の平滑コンデンサを直列接続し、一方のスイッチング素子を高周波でオン・オフ駆動し、オン・オフ駆動するスイッチング素子を低周波で切替える。このように構成することで、インバータ回路を低周波出力すると共に、２つのスイッチング素子ごとに高周波オンデューティを切替え、２つのコンデンサ電圧をアンバランス状態にしている。
【００２９】
しかし、インバータ回路の出力端に負荷（放電灯）以外にインダクタとコンデンサとからなる直列回路が必要となるうえ、インバータ制御が複雑となる。また、直流電源をコンデンサで分圧して出力するため、低周波出力にはコンデンサの容量を大きくする必要があり、コンデンサが大型化するおそれがある。
【００３０】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成でインバータ回路のスイッチング素子に印加される電圧を低減し、小型化することができる放電灯点灯装置および、これを用いた車両用前照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】
【００３１】
本発明の放電灯点灯装置は、直流電圧を出力する直流電源と、互いに磁気結合された一次巻線および二次巻線を具備するトランスおよび、一次側スイッチング素子および、複数の整流ダイオードおよび、複数の平滑コンデンサを有し、前記直流電源と前記一次巻線と前記一次側スイッチング素子とを含んで一次側閉回路を形成し、前記二次巻線の少なくとも一部と前記整流ダイオードと前記平滑コンデンサとを含んだ複数の二次側閉回路を形成し、前記一次側スイッチング素子がスイッチング制御されることで、前記平滑コンデンサの各々の両端に出力電圧を生成し、複数の前記平滑コンデンサのうち、第１の出力電圧が両端に生成される第１の平滑コンデンサと、第２の出力電圧が両端に生成される第２の平滑コンデンサとが直列接続される多出力構成のＤＣ−ＤＣ変換回路と、第１，第２の二次側スイッチング素子を有し、当該第１，第２の二次側スイッチング素子の直列回路は、前記第１，第２の平滑コンデンサの直列回路に並列接続され、前記第１，第２の二次側スイッチング素子の接続点と、前記第１，第２の平滑コンデンサの接続点との間に放電灯が接続され、前記第１，第２の二次側スイッチング素子が交互にオン・オフし、前記放電灯に交番電力を供給することで前記放電灯を点灯させるインバータ回路と、前記一次側スイッチング素子がスイッチング制御されることで前記二次巻線の少なくとも一部に生じる電圧を用いて、前記第１の平滑コンデンサを充電する充電手段とを備え、前記放電灯が消灯している無負荷時において、前記充電手段は、前記第１の平滑コンデンサを充電することで、前記第１の出力電圧を第１の電圧値から第２の電圧値まで昇圧し、前記インバータ回路は、前記第１の二次側スイッチング素子をオン状態、前記第２の二次側スイッチング素子をオフ状態に維持することで、前記放電灯に前記第２の電圧値を印加して前記放電灯を始動させることを特徴とする。
【００３２】
この放電灯点灯装置において、前記トランスの二次巻線は、直列接続された第１，第２の二次巻線を有し、前記ＤＣ−ＤＣ変換回路は、前記第１の二次巻線と、第１の前記整流ダイオードと、前記第１の平滑コンデンサとを含んで形成された第１の二次側閉回路と、前記第２の二次巻線と、第２の前記整流ダイオードと、前記第２の平滑コンデンサとを含んで形成された第２の二次側閉回路とを有することが好ましい。
【００３３】
この放電灯点灯装置において、前記充電手段は、複数の充電用ダイオードと、当該充電用ダイオードの各々を介して多段接続される複数の充電用コンデンサとを有する多段整流昇圧回路で構成され、前段の前記充電用コンデンサは、前記一次側スイッチング素子がスイッチング制御されることで後段に接続された前記充電用コンデンサに電力を供給し、前記多段整流昇圧回路は、前記第２の電圧値が、前記一次側スイッチング素子がスイッチング制御されることで前記第１の二次巻線に生じる電圧より高くなるように、前記第１の平滑コンデンサを充電することが好ましい。
【００３４】
この放電灯点灯装置において、前記充電用コンデンサは、前記充電用ダイオードを介して交互に接続される第１，第２の充電用コンデンサで構成され、前記第１の充電用コンデンサは、前記一次側スイッチング素子がオフした場合、前段の前記第２の充電用コンデンサの両端電圧と前記二次巻線の少なくとも一部に生じる電圧とを重畳した電圧が前記充電用ダイオードを介して印加され、前記一次側スイッチング素子がオンした場合、自己の両端電圧と前記二次巻線の少なくとも一部に生じる電圧とを重畳した電圧を、前記充電用ダイオードを介して後段の前記第２の充電用コンデンサに印加することが好ましい。
【００３５】
この放電灯点灯装置において、最後段に接続された前記充電用コンデンサと、前記第１の平滑コンデンサとを兼用することが好ましい。
【００３６】
この放電灯点灯装置において、複数の前記充電用ダイオードのうち少なくとも１つと、前記第１の整流ダイオードとを兼用することが好ましい。
【００３７】
この放電灯点灯装置において、前記多段整流昇圧回路は、前記一次側スイッチング素子がオフしたとき、前記二次巻線の少なくとも一部に生じる電圧が第１の充電用ダイオードを介して印加される第１の充電用コンデンサと、前記一次側スイッチング素子がオンしたとき、前記第１の充電用コンデンサの両端電圧と、前記二次巻線の少なくとも一部に生じる電圧とを重畳した電圧が第２の充電用ダイオードを介して印加される前記第１の平滑コンデンサとで構成されることが好ましい。
【００３８】
この放電灯点灯装置において、前記多段整流昇圧回路は、前記第１，第２の二次巻線の直列回路の両端間に接続される、前記第１の充電用コンデンサと前記第１の充電用ダイオードとの直列回路と、前記第１の整流ダイオードを介して前記第１の二次巻線の両端間に接続される前記第１の平滑コンデンサと、前記第１の充電用コンデンサと前記第１の充電用ダイオードとの接続点と、前記第１の整流ダイオードと前記第１の平滑コンデンサとの接続点との間に接続される前記第２の充電用ダイオードとで構成され、前記第１，第２の充電用ダイオードは、前記第１の平滑コンデンサの両端電圧によって逆バイアスされるように接続されることが好ましい。
【００３９】
この放電灯点灯装置において、前記二次巻線は、前記第１，第２の二次巻線の直列回路の一端側に直列接続される第３の二次巻線と、前記第１，第２の二次巻線の直列回路の他端側に直列接続される第４の二次巻線とのうち、少なくともいずれか一方を備え、前記多段整流昇圧回路は、前記二次巻線の両端間に接続される、前記第１の充電用コンデンサと前記第１の充電用ダイオードとの直列回路と、前記第１の整流ダイオードを介して前記第１の二次巻線の両端間に接続される前記第１の平滑コンデンサと、前記第１の充電用コンデンサと前記第１の充電用ダイオードとの接続点と、前記第１の整流ダイオードと前記第１の平滑コンデンサとの接続点との間に接続される前記第２の充電用ダイオードとで構成され、前記第１，第２の充電用ダイオードは、前記第１の平滑コンデンサの両端電圧によって逆バイアスされるように接続されることが好ましい。
【００４０】
この放電灯点灯装置において、前記第１の二次側スイッチング素子と前記第２の二次側スイッチング素子との接続点を回路グランドに接続することが好ましい。
【００４１】
本発明の車両用前照灯装置は、直流電圧を出力する直流電源と、互いに磁気結合された一次巻線および二次巻線を具備するトランスおよび、一次側スイッチング素子および、複数の整流ダイオードおよび、複数の平滑コンデンサを有し、前記直流電源と前記一次巻線と前記一次側スイッチング素子とを含んで一次側閉回路を形成し、前記二次巻線の少なくとも一部と前記整流ダイオードと前記平滑コンデンサとを含んだ複数の二次側閉回路を形成し、前記一次側スイッチング素子がスイッチング制御されることで、前記平滑コンデンサの各々の両端に出力電圧を生成し、複数の前記平滑コンデンサのうち、第１の出力電圧が両端に生成される第１の平滑コンデンサと、第２の出力電圧が両端に生成される第２の平滑コンデンサとが直列接続される多出力構成のＤＣ−ＤＣ変換回路と、第１，第２の二次側スイッチング素子を有し、当該第１，第２の二次側スイッチング素子の直列回路は、前記第１，第２の平滑コンデンサの直列回路に並列接続され、前記第１，第２の二次側スイッチング素子の接続点と、前記第１，第２の平滑コンデンサの接続点との間に放電灯が接続され、前記第１，第２の二次側スイッチング素子が交互にオン・オフし、前記放電灯に交番電力を供給することで前記放電灯を点灯させるインバータ回路と、前記一次側スイッチング素子がスイッチング制御されることで前記二次巻線の少なくとも一部に生じる電圧を用いて、前記第１の平滑コンデンサを充電する充電手段とを備え、前記放電灯が消灯している無負荷時において、前記充電手段は、前記第１の平滑コンデンサを充電することで、前記第１の出力電圧を第１の電圧値から第２の電圧値まで昇圧し、前記インバータ回路は、前記第１の二次側スイッチング素子をオン状態、前記第２の二次側スイッチング素子をオフ状態に維持することで、前記放電灯に前記第２の電圧値を印加して前記放電灯を始動させる放電灯点灯装置と、前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯とを備えることを特徴とする
【発明の効果】
【００４２】
以上説明したように、本発明では、簡易な構成でインバータ回路のスイッチング素子に印加される電圧を低減し、小型化することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態１の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図２】実施形態２の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図３】実施形態３の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図４】実施形態４の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図５】実施形態５の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図６】実施形態５の放電灯点灯装置の別構成の回路構成図である。
【図７】本発明の車両用前照灯装置の概略構成図である。
【図８】車両の外観図である。
【図９】従来の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図１０】従来の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４５】
（実施形態１）
本実施形態の放電灯点灯装置の回路構成図を図１に示す。本実施形態の放電灯点灯装置は、直流電源１とＤＣ−ＤＣ変換回路２とハーフブリッジインバータ回路３（以降、インバータ回路３と略称する）とイグナイタ回路４と多段整流昇圧回路７とで構成されており、放電灯５に点灯電力を供給することで放電灯５を点灯させる。
【００４６】
直流電源１は、直流の電源電圧ＶｉをＤＣ−ＤＣ変換回路２に印加する。
【００４７】
ＤＣ−ＤＣ変換回路２は、トランス２１とスイッチング素子２２とダイオード２３１〜２３３（整流ダイオード）と平滑コンデンサ２４１，２４２とコンデンサ２５とで、多出力構成のフライバックコンバータ回路を構成している。
【００４８】
トランス２１は、互いに磁気結合された一次巻線２１０と二次巻線で構成されており、二次巻線は中間タップが設けられ、第１，第２の二次巻線２１１，２１２に分割されている。そして、直流電源１の出力端間にトランス２１の一次巻線２１０とスイッチング素子２２（一次側スイッチング素子）とからなる直列回路が接続されており、直流電源１と一次巻線２１０とスイッチング素子２２とで一次側閉回路を形成している。
【００４９】
また、第１の二次巻線２１１の両端間には、ダイオード２３１，２３３（第１の整流ダイオード）と平滑コンデンサ２４１（第１の平滑コンデンサ）とからなる直列回路が接続されている。そして、第１の二次巻線２１１とダイオード２３１，２３３と平滑コンデンサ２４１とで第１の二次側閉回路を形成している。具体的には、第１の二次巻線２１１の一端はダイオード２３３のアノードに接続され、ダイオード２３３のカソードはダイオード２３１のアノードに接続され、ダイオード２３１のカソードは平滑コンデンサ２４１の一端に接続され、平滑コンデンサ２４１の他端は第１の二次巻線２１１の他端に接続されている。
【００５０】
また、第２の二次巻線２１２の両端間には、ダイオード２３２（第２の整流ダイオード）と平滑コンデンサ２４２（第２の平滑コンデンサ）とからなる直列回路が接続されている。そして、第２の二次巻線２１２とダイオード２３２と平滑コンデンサ２４２とで第２の二次側閉回路を構成している。具体的には、第２の二次巻線２１２の一端は平滑コンデンサ２４２の一端に接続され、平滑コンデンサ２４２の他端はダイオード２３２のアノードに接続され、ダイオード２３２のカソードは第２の二次巻線２１２の他端に接続されている。
【００５１】
また、第１，第２の平滑コンデンサ２４１，２４２は直列接続されている。そして、トランス２１の二次巻線の中間タップ（第１，第２の二次巻線２１１，２１２の接続点）は、第１，第２の二次側閉回路の共通線として、第１，第２の平滑コンデンサ２４１，２４２の接続点に接続されている。
【００５２】
また、本実施形態の多段整流昇圧回路７（充電手段）は、ダイオード２３１，２３３（第１，第２の充電用ダイオード）と平滑コンデンサ２４１（第２の充電用コンデンサ）とコンデンサ２５（第１の充電用コンデンサ）で構成されている。トランス２１の二次巻線（第１，第２の二次巻線２１１，２１２の直列回路）の両端間に、ダイオード２３３とコンデンサ２５とからなる直列回路が接続されている。コンデンサ２５は、一端がダイオード２３３のカソードに接続され、他端が第２の二次巻線２１２の他端に接続されている。なお、ダイオード２３１，２３３および、平滑コンデンサ２４１は、多段整流昇圧回路７と第１の二次側閉回路とを兼用している。これにより、部品数を減らし、コストを削減することができる。
【００５３】
インバータ回路３は、ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子３１，３２（第１，第２の二次側スイッチング素子）でハーフブリッジ型のインバータ回路を構成している。そして、スイッチング素子３１，３２の直列回路は、平滑コンデンサ２４１，２４２の直列回路に並列接続されている。具体的には、スイッチング素子３１は、ドレイン端子が平滑コンデンサ２４１の一端に接続され、ソース端子がスイッチング素子３２のドレイン端子に接続され、スイッチング素子３２のソース端子が平滑コンデンサ２４２の他端に接続されている。なお、スイッチング素子３１，３２は、ゲート端子が図示しない駆動回路に接続されており、この駆動回路によってオン・オフ駆動される。
【００５４】
そして、スイッチング素子３１，３２の接続点と、平滑コンデンサ２４１，２４２の接続点とでインバータ回路３の出力端を構成しており、この出力端間にイグナイタ回路４を介して放電灯５が接続される。なお、イグナイタ回路４は、放電灯５が消灯している無負荷時において、放電灯５に高電圧を印加することで放電開始させるものであり、図９を用いて説明した従来のイグナイタ回路４と同一構成であるので説明を省略する。
【００５５】
次に、本実施形態の放電灯点灯装置の動作について説明する。放電灯５が点灯している負荷時は、放電灯５に交番電圧を印加することで放電灯５の点灯状態を維持させる。以下に、この負荷時の動作について説明する。
【００５６】
スイッチング素子２２がスイッチング制御されることで、平滑コンデンサ２４１，２４２の両端に出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２（第１，第２の出力電圧）が生成される。具体的には、スイッチング素子２２がオフからオンに切り替わると、直流電源１から一次巻線２１０に電流Ｉ１が流れて、トランス２１にエネルギーが蓄積される。このとき、ダイオード２３１〜２３３の逆極性の電圧が、第１，第２の二次巻線２１１，２１２に生じるので、第１，第２の二次側閉回路には電流が流れない。そして、スイッチング素子２２がオンからオフに切り替わると、第１，第２の二次巻線２１１，２１２に生じる電圧によって第１，第２の二次側閉回路に電流Ｉ２１，Ｉ２２が流れることで、平滑コンデンサ２４１，２４２が充電される。
【００５７】
すなわち、スイッチング素子２２がオン・オフを繰り返すスイッチング制御されることで、平滑コンデンサ２４１，２４２の両端に出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２が生成される。なお、スイッチング素子２２のスイッチング制御は、図示しない制御回路によって行われ、例えばスイッチング周波数やオンデューティなどのスイッチング条件を調節することで、出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２が所望の値となるように制御している。
【００５８】
そして、スイッチング素子３１，３２が交互にオン・オフし、放電灯５に交番電力を供給することで放電灯５の点灯状態を維持する。スイッチング素子３１がオンし、スイッチング素子３２がオフしている場合、平滑コンデンサ２４１の両端に生成される出力電圧Ｖｏ１が放電灯５に印加されて、一方の極性の負荷電流（ランプ電流Ｉｌａ）が流れる。一方、スイッチング素子３１がオフし、スイッチング素子３２がオンしている場合、平滑コンデンサ２４２の両端に生成される出力電圧Ｖｏ２が放電灯５に印加されて、他方の極性のランプ電流Ｉｌａが流れる。つまり、スイッチング素子３１，３２が交互にオン・オフされることで、互いに逆極性の出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２、すなわち交番電圧（ランプ電圧Ｖｌａ）が放電灯５に印加されることで放電灯５が点灯状態を維持する。
【００５９】
一方、無負荷時は、放電灯５に印加されるインバータ回路３の出力電圧の極性を固定した状態で、イグナイタ回路４から高電圧を放電灯５に印加することで、放電を開始させる。以下に、この無負荷時の動作について説明する。
【００６０】
スイッチング素子２２がオフからオンに切り替わると、直流電源１から一次巻線２１０に電流Ｉ１が流れて、トランス２１にエネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子２２がオンからオフに切り替わると、コンデンサ２５に、トランス２１の二次巻線（第１，第２の二次巻線２１１，２１２の直列回路）に生じる電圧がダイオード２３３を介して印加される。これにより、コンデンサ２５が充電され、両端にコンデンサ電圧Ｖｃ１が生成される。
【００６１】
そして、スイッチング素子２２がオフからオンに切り替わると、コンデンサ電圧Ｖｃ１と第２の二次巻線２１２に生じる電圧とを重畳した電圧が、ダイオード２３１を介して平滑コンデンサ２４１に印加されることで平滑コンデンサ２４１が充電される。すなわち、ダイオード２３３とコンデンサ２５との一段目整流平滑回路と、ダイオード２３１と平滑コンデンサ２４１との二段目整流平滑回路とで、多段整流昇圧回路７を構成している。
【００６２】
平滑コンデンサ２４１は、第１，第２の二次巻線２１１，２１２の直列回路に生じる電圧によって充電されたコンデンサ２５のコンデンサ電圧Ｖｃ１と、スイッチング素子２２のオン時に第２の二次巻線２１２に生じる電圧とを重畳した電圧で充電される。一方、平滑コンデンサ２４２は、スイッチング素子２２のオフ時に第２の二次巻線２１２に生じる電圧で充電される。すなわち、平滑コンデンサ２４１は、平滑コンデンサ２４２よりも高い電圧で充電される。したがって、平滑コンデンサ２４１の両端電圧（出力電圧Ｖｏ１）が、平滑コンデンサ２４２の両端電圧（出力電圧Ｖｏ２）よりも高い電圧となるアンバランス状態となる。
【００６３】
放電灯５が放電開始するために必要なインバータ回路３の出力電圧の電圧値を、無負荷電圧ＶｏＮとした場合、無負荷時における出力電圧Ｖｏ１の電圧値が無負荷電圧ＶｏＮとなるようにトランス２１の巻数比やスイッチング素子２２のスイッチング条件を設定する。そして、インバータ回路３は、スイッチング素子３１をオン状態、スイッチング素子３２をオフ状態に維持することで、放電灯５に出力電圧Ｖｏ１を印加し、イグナイタ回路４が高電圧を放電灯５に印加することで放電開始させる。
【００６４】
例えば、トランス２１の一次巻線２１０および第１，第２の二次巻線２１１，２１２の巻数比をＮ２１０：Ｎ２１１：Ｎ２１２とし、出力電圧Ｖｏ１の電圧値が無負荷電圧ＶｏＮであるとする。この場合、コンデンサ２５のコンデンサ電圧Ｖｃは、無負荷電圧ＶｏＮ（出力電圧Ｖｏ１）から、スイッチング素子２２がオンしたとき第２の二次巻線２１２に生じる電圧を減算したＶｏＮ−Ｖｉ×（Ｎ２１２／Ｎ２１０）となる。また、第１，第２の二次巻線２１１，２１２の巻数が同一（Ｎ２１１＝Ｎ２１２）である場合、第１，第２の二次巻線２１１，２１２には、コンデンサ電圧Ｖｃの半分の電圧｛ＶｏＮ−Ｖｉ×（Ｎ２１２／Ｎ２１０）｝／２が生じる。この電圧によって平滑コンデンサ２４２が充電されるので、出力電圧Ｖｏ２の電圧値は｛ＶｏＮ−Ｖｉ×（Ｎ２１２／Ｎ２１０）｝／２となる。なお、出力電圧Ｖｏ１の電圧値は、多段整流昇圧回路７によって｛ＶｏＮ−Ｖｉ×（Ｎ２１２／Ｎ２１０）｝／２（第１の電圧値）から無負荷電圧ＶｏＮ（第２の電圧値）まで昇圧されたこととなる。
【００６５】
したがって、オフ状態を維持しているスイッチング素子３２には、出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２を加算した電圧（１．５×ＶｏＮ）−０．５×Ｖｉ×（Ｎ２１２／Ｎ２１０）が印加される。例えば、Ｎ２１０：Ｎ２１１：Ｎ２１２＝２：６：６、Ｖｉ＝１４Ｖ、ＶｏＮ＝４００Ｖとした場合、理想条件において平滑コンデンサ２４２の出力電圧Ｖｏ２は１７９Ｖとなり、スイッチング素子３２には５７９Ｖが印加される。一方、図１０を用いて説明した従来の構成では、出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２の両方が無負荷電圧ＶｏＮ＝４００Ｖとなるので、スイッチング素子３２には８００Ｖが印加される。
【００６６】
このように、本実施形態では、無負荷時に放電灯５に印加される出力電圧Ｖｏ１が無負荷電圧ＶｏＮとなるように出力電圧Ｖｏ１のみ昇圧するので、出力電圧Ｖｏ２が無負荷電圧ＶｏＮよりも低くなり、出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２の和が低減する。したがって、耐圧の低い素子をスイッチング素子３２に用いることができ、スイッチング素子３２を小型化することができる。そして、この小型化されたスイッチング素子３２を備えるインバータ回路３および、放電灯装置の小型化を図ることができる。
【００６７】
また、無負荷時において、スイッチング素子２２がオフしたとき、サージ電圧を除くと｛ＶｏＮ×（Ｎ２１０／Ｎ２１２）＋Ｖｉ｝／２となる電圧がスイッチング素子２２に印加される。例えば、Ｎ２１０：Ｎ２１１：Ｎ２１２＝２：６：６、Ｖｉ＝１４Ｖ、ＶｏＮ＝４００Ｖとした場合、サージ電圧を考慮しない理想条件において、７３．７Ｖがスイッチング素子２２に印加される。一方、図１０を用いて説明した従来の構成では、１３３．７Ｖがスイッチング素子２２に印加される。すなわち、本実施形態では、スイッチング素子２２に印加される電圧も低減することができるので、耐圧の低い素子をスイッチング素子３２に用いることができる。
【００６８】
さらに、低耐圧のスイッチング素子ほど損失低減が可能であるため、スイッチング素子２２，３２に低耐圧の素子を用いることで、回路損失を低減し電力効率を向上させることができる。
【００６９】
また、本実施形態では、無負荷時において、出力極性側ではない平滑コンデンサ２４２の出力電圧Ｖｏ２の電圧値は、百数十Ｖ（上述した条件の場合１７９Ｖ）となっている。この出力電圧Ｖｏ２の電圧値は、放電開始して最初に出力極性が反転（スイッチング素子３１がオフし、スイッチング素子３２がオン）したときも、ほぼ保たれている。したがって、放電開始直後において、一方の電極温度が低く立ち消えしやすい状態であっても、高い再点弧電圧が確保でき、始動直後の立ち消えを抑制し、始動性能を向上することができる。
【００７０】
また、一般的に多段整流昇圧回路は、ダイオードとコンデンサと交流電源（二次巻線）との閉回路が多段に積み上げられ、コンデンサに充電された電荷を交流電源の交番作用によって１段上（後段）のコンデンサへと充電する構成である。したがって、高い電圧を得ることは比較的容易であるが、大きな出力電流を得ることは困難である。このため、出力インピーダンスが低い場合、多段整流昇圧回路の昇圧作用で出力電圧を高くすることは難しい。さらに、本実施形態では、平滑コンデンサ２４１，２４２の静電容量（例えば０．５μＦ）に対し、コンデンサ２５の静電容量は１／１００以下（例えば２０００ｐＦ）のごく小さい値に設定されている。したがって、放電灯５が消灯している無負荷時は、出力電圧が高くて出力電流が小さい状態であるので、多段整流昇圧回路７の昇圧作用によって、出力電圧Ｖｏ１を無負荷電圧ＶｏＮまで容易に昇圧することができる。一方、放電灯５が点灯している負荷時は、出力電流が大きく、コンデンサ２５に蓄積されるエネルギーが小さいので、必然的に多段整流昇圧回路７から平滑コンデンサ２４１への電力供給量が低下し、第１の二次巻線２１１に生じる電圧による電力供給が主となる。
【００７１】
このように、本実施形態では、平滑コンデンサ２４１への電力供給源が、無負荷時と負荷時とで自動的に切り替わるため、切替えのための特別な制御回路を必要としない。さらに、無負荷時と負荷時とで同一のトランス２１を用いて平滑コンデンサ２４１に電力を供給しているので、複数のＤＣ−ＤＣ変換回路を備える必要がない。したがって、簡易な構成でインバータ回路３のスイッチング素子に印加される電圧を低減することができ、放電灯点灯装置の回路構成の簡易化を図ることができる。
【００７２】
また、放電灯５が点灯している負荷時であっても、スイッチング素子３１がオフし、スイッチング素子３２がオンしているときは、第１の二次側閉回路が無負荷状態となる。負荷時における出力電圧Ｖｏ１の電圧値を負荷電圧ＶｏＬ（＜無負荷電圧ＶｏＮ）とした場合、スイッチング素子３１がオフし、スイッチング素子３２がオンしているときは、出力電圧Ｖｏ１が負荷電圧ＶｏＬから徐々に昇圧される。しかし、第２の二次巻線２１２に生じる電圧は、無負荷時よりも低い負荷電圧ＶｏＬまでしか上昇しないので、多段整流昇圧回路７から平滑コンデンサ２４１への電力供給量は無負荷時に比べて低く、出力電圧Ｖｏ１の昇圧速度が遅い。したがって、コンデンサ２５の静電容量と、インバータ回路３の出力周波数とを適切に設定することにより、負荷時における平滑コンデンサ２４１の出力電圧Ｖｏ１の上昇量を抑制することができる。なお、放電灯５を低周波駆動する場合、極性反転時においてランプ電流Ｉｌａが一時的に低下し、逆極性のランプ電流Ｉｌａが正常に流れ出すために必要な電圧（再点弧電圧）が高くなる。したがって、負荷時においても電力を放電灯５に供給していない平滑コンデンサ２４１の出力電圧Ｖｏ１の上昇は都合がよい。
【００７３】
なお、放電灯５の電極と灯具の電極とを接続する２つの端子が、放電灯５の片側に設けられた構造を有する放電灯５の場合、灯具の電極と近い側の放電灯５の電極（放電電極）は、熱抵抗が小さく放熱しやすい。しかし、放電電極の温度が低下するほど、極性反転時の再点弧電圧が上昇しやすくなる。したがって、出力電圧Ｖｏ１の高圧側に放電電極が接続されるように構成することで、立ち消えの発生を抑制することができる。
【００７４】
また、無負荷時において、多段整流昇圧回路７による平滑コンデンサ２４１への電力供給量が低くてもよい場合、コンデンサ２５の他端をトランス２１の二次巻線の中間タップ（第１，第２の二次巻線２１１，２１２の接続点）に接続した構成でもよい。または、第１，第２の二次巻線２１１，２１２のうち、いずれか一方に中間タップを設けて、この中間タップにコンデンサ２５の他端を接続するように構成してもよい。それによって、多段整流昇圧回路７による平滑コンデンサ２４１への電力供給量を低減させることができる。
【００７５】
なお、本実施形態では、ＤＣ−ＤＣ変換回路２をフライバックコンバータで構成しているが、本発明が意図する動作概念が同じであれば回路構成は限定されず、例えばプッシュプル型のＤＣ−ＤＣ変換回路で構成されていてもよい。
【００７６】
（実施形態２）
本実施形態の放電灯点灯装置の回路構成図を図２に示す。なお、実施形態１の放電灯点灯装置と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００７７】
実施形態１との差異として、実施形態１では、直列接続された平滑コンデンサ２４１，２４２のうち、高圧側の平滑コンデンサ２４１の出力電圧Ｖｏ１を昇圧していたのに対し、本実施形態では低圧側の平滑コンデンサ２４２の出力電圧Ｖｏ２を昇圧する。そして、無負荷時において、スイッチング素子３１をオフ状態、スイッチング素子３２をオン状態に維持することで、出力電圧Ｖｏ２を放電灯５に印加する。また、実施形態１において、第１の二次側閉回路と多段整流昇圧回路７とを兼用していたダイオードを、本実施形態では、別々に設けている。
【００７８】
なお、本実施形態では、第２の二次巻線２１２，平滑コンデンサ２４２，ダイオード２３２および、これらで構成される第２の二次側閉回路が、本発明の第１の二次巻線、第１の平滑コンデンサ，第１の整流ダイオード，第１の二次側閉回路に相当する。そして、出力電圧Ｖｏ２が本発明の第１の出力電圧に相当する。また、第１の二次巻線２１１，平滑コンデンサ２４１，ダイオード２３１および、これらで構成される第１の二次側閉回路が、本発明の第２の二次巻線，第２の平滑コンデンサ，第２の整流ダイオード，第２の二次側閉回路に相当する。そして、出力電圧Ｖｏ１が本発明の第２の出力電圧に相当する。また、スイッチング素子３２が本発明の第１の二次側スイッチング素子に相当し、スイッチング素子３１が本発明の第２の二次側スイッチング素子に相当する。
【００７９】
本実施形態の多段整流昇圧回路７は、コンデンサ２５とダイオード２６１，２６２と平滑コンデンサ２４２とで構成されており、平滑コンデンサ２４２の出力電圧Ｖｏ２を昇圧する。なお、平滑コンデンサ２４２は、多段整流昇圧回路７と第２の二次側閉回路（本発明の第１の二次側閉回路に相当）とを兼用している。
【００８０】
トランス２１の二次巻線（第１，第２の二次巻線２１１，２１２の直列回路）の両端間にコンデンサ２５（第１の充電用コンデンサ）とダイオード２６１（第１の充電用ダイオード）とからなる直列回路が接続されている。具体的には、コンデンサ２５の一端は第１の二次巻線２１１の一端に接続され、他端はダイオード２６１のアノードに接続され、ダイオード２６１のカソードは第２の二次巻線２１２の他端に接続されている。また、ダイオード２３２（第１の整流ダイオード）を介して第２の二次巻線２１２の両端間に平滑コンデンサ２４２（第１の平滑コンデンサ）が接続されている。そして、コンデンサ２５とダイオード２６１との接続点と、平滑コンデンサ２４２とダイオード２３２との接続点との間にダイオード２６２が接続されている。具体的には、ダイオード２６２（第２の充電用ダイオード）は、アノードが平滑コンデンサ２４２とダイオード２３２との接続点に接続され、カソードがコンデンサ２５とダイオード２６１との接続点に接続されている。すなわち、ダイオード２６１，２６２は、平滑コンデンサ２４２の出力電圧Ｖｏ２によって、逆バイアスされるように接続されている。
【００８１】
このように構成された多段整流昇圧回路７は、無負荷時において、スイッチング素子２２がスイッチング制御されることで、平滑コンデンサ２２の出力電圧Ｖｏ２を昇圧する。具体的には、スイッチング素子２２がオフすることでトランス２１の二次巻線（第１，第２の二次巻線２１１，２１２の直列回路）に生じる電圧がダイオード２６１を介してコンデンサ２５に印加される。これにより、コンデンサ２５が充電され、両端にコンデンサ電圧Ｖｃ１が生成される。そして、スイッチング素子２２がオンすると、コンデンサ電圧Ｖｃ１と第１の二次巻線２１１に生じる電圧とを重畳した電圧が、ダイオード２６２を介して平滑コンデンサ２４２に印加される。これにより、平滑コンデンサ２４２の出力電圧Ｖｏ２が昇圧され、出力電圧Ｖｏ２が平滑コンデンサ２４１の出力電圧Ｖｏ１よりも高い電圧となる。このとき、本実施形態では出力電圧Ｖｏ２の電圧値が無負荷電圧ＶｏＮとなるように設定されている。
【００８２】
そして、インバータ回路３は、スイッチング素子３２をオン状態、スイッチング素子３１をオフ状態に維持することで、放電灯５に出力電圧Ｖｏ２を印加し、イグナイタ回路４が高電圧を放電灯５に印加することで放電開始させる。
【００８３】
実施形態１と同様に、無負荷時に放電灯５に印加される出力電圧Ｖｏ２が無負荷電圧ＶｏＮとなるように出力電圧Ｖｏ２のみ昇圧するので、出力電圧Ｖｏ１が無負荷電圧ＶｏＮよりも低くなり、出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２の和が低減する。したがって、耐圧の低い素子をスイッチング素子３１に用いることができ、スイッチング素子３１を小型化することができる。そして、この小型化されたスイッチング素子３１を備えるインバータ回路３および、放電灯装置の小型化を図ることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、多段整流昇圧回路７と第２の二次側閉回路（本発明の第１の二次側閉回路に相当）とでダイオードを兼用していない。上述のように、多段整流昇圧回路７を構成するダイオード２６１，２６２と、第２の二次側閉回路を構成するダイオード２３２とで別々に設けている。これにより、第２の二次側閉回路を構成するダイオードの数が１つとなるので、負荷時における回路損失を低減することができる。
【００８５】
また、第２の二次側閉回路を構成するダイオード２３２は、負荷時に流れる電流が大きいので、ダイオード２３１と同様のダイオードが必要である。しかし、多段整流昇圧回路７を構成するダイオード２６１，２６２は、流れる電流が小さい。本実施形態のように、多段整流昇圧回路７と第２の二次側閉回路とでダイオードを兼用しない場合、兼用する場合に比べてダイオードの素子数は増加する。しかし、多段整流昇圧回路７を構成するダイオード２６１，２６２には小型の素子を用いることができるので、回路全体として小型化が可能となる。
【００８６】
（実施形態３）
本実施形態の放電灯点灯装置の回路構成図を図３に示す。なお、実施形態２の放電灯点灯装置と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００８７】
実施形態２との差異として、実施形態２は第１，第２の二次巻線２１１，２１２の直列回路の両端間にコンデンサ２５が接続されているのに対し、本実施形態では、第１〜第４の二次巻線２１１〜２１４の直列回路の両端間にコンデンサ２５が接続されている。
【００８８】
本実施形態のトランス２１の二次巻線は、第１の二次巻線２１１に直列接続される第３の二次巻線２１３と、第２の二次巻線２１２に直列接続される第４の二次巻線２１４とを備えている。そして、コンデンサ２５（第１の充電用コンデンサ）とダイオード２６１（第１の充電用ダイオード）との直列回路は、トランス２１の二次巻線（第１〜第４の二次巻線２１１〜２１４の直列回路）の両端間に接続される。具体的には、コンデンサ２５の一端は第３の二次巻線２１３の一端に接続され、他端はダイオード２６１のアノードに接続され、ダイオード２６１のカソードは第４の二次巻線２１４の他端に接続されている。また、ダイオード２３２（第１の整流ダイオード）を介して第２の二次巻線２１２の両端間に平滑コンデンサ２４２（第１の平滑コンデンサ）が接続されている。そして、コンデンサ２５とダイオード２６１との接続点と、平滑コンデンサ２４２とダイオード２３２との接続点との間にダイオード２６２が接続されている。具体的には、ダイオード２６２（第２の充電用ダイオード）は、アノードが平滑コンデンサ２４２とダイオード２３２との接続点に接続され、カソードがコンデンサ２５とダイオード２６１との接続点に接続されている。すなわち、ダイオード２６１，２６２は、平滑コンデンサ２４２の出力電圧Ｖｏ２によって、逆バイアスされるように接続されている。
【００８９】
すなわち、コンデンサ２５に電力を供給する二次巻線が第１〜第４の二次巻線２１１〜２１４で構成されており、実施形態２に比べて巻数が多い。さらに、平滑コンデンサ２４２には、コンデンサ電圧Ｖｃ１と、第１，第３の二次巻線２１１，２１３に生じる電圧とを重畳した電圧が印加される。すなわち、多段整流昇圧回路７に電力を供給する二次巻線の巻数が増加することで、多段整流昇圧回路７の昇圧能力が増大し、出力電圧Ｖｏ２をより高く昇圧することができる。これにより、多段整流昇圧回路７によって昇圧されない平滑コンデンサ２４１の出力電圧Ｖｏ１をより低くすることができ、出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２の和をさらに低減することができる。したがって、無負荷時において、オフするスイッチング素子３１に印加される電圧がさらに低減するので、耐圧の低い素子をスイッチング素子３１に用いることができ、スイッチング素子３１をさらに小型化することができる。そして、この小型化されたスイッチング素子３１を備えるインバータ回路３および、放電灯装置の小型化を図ることができる。
【００９０】
また、多段整流昇圧回路７の昇圧能力を増大させることで、第１，第２の二次巻線２１１，２１２に生じる電圧を低減させることができる。これにより、スイッチング素子２２のオフ時に、スイッチング素子２２に印加される電圧が低減し、耐圧の低い素子をスイッチング素子２２に用いることができ、スイッチング素子２２の小型化および、放電灯点灯装置の小型化を図ることができる。
【００９１】
また、本実施形態では、基準電位であるＧＮＤレベルをトランス２１の一次側と二次側とで同一にしている。トランス２１の一次側では直流電源１の低電位極性端子（負極端子）とスイッチング素子２２の駆動信号用基準電位端子（ソース端子）との接続点をＧＮＤ（回路グランド）に接続している。また、トランス２１の二次側では、インバータ回路３のスイッチング素子３１，３２の接続点、すなわちインバータ回路３の出力端の一端をＧＮＤに接続している。
【００９２】
次に、スイッチング素子３１，３２のスイッチング制御を行う駆動回路６３の構成について説明する。
【００９３】
駆動回路６３は端子ＬＦ１，ＬＦ２を備えており、図示しない制御回路より低周波駆動信号が端子ＬＦ１，ＬＦ２に入力される。端子ＬＦ１には、スイッチング素子３１をスイッチング制御する駆動信号Ｓ１、端子ＬＦ２には、スイッチング素子３２をスイッチング制御する駆動信号Ｓ２が入力される。
【００９４】
端子ＬＦ１は、スイッチング素子６３０のゲート端子に接続されている。スイッチング素子６３０は、ソース端子がＧＮＤに接続され、ドレイン端子が、スイッチング素子３１のゲート端子および、抵抗を介して図示しない駆動回路電源に接続されており、電圧Ｖｃｃが印加される。
【００９５】
そして、端子ＬＦ１に入力される駆動信号Ｓ１の電圧レベルがＬ（ロー）である場合、スイッチング素子６３０がオフし、スイッチング素子３１のゲート−ソース端子間に電圧Ｖｃｃが印加されて、スイッチング素子３１がオンする。一方、駆動信号Ｓ１の電圧レベルがＨ（ハイ）である場合、スイッチング素子６３０がオンし、スイッチング素子３１のゲート端子がＧＮＤに短絡されて、スイッチング素子３１がオフする。
【００９６】
一方、端子ＬＦ２は、スイッチング素子６３１のゲート端子に接続されている。スイッチング素子６３１は、ソース端子がＧＮＤに接続され、ドレイン端子が、抵抗および電流ミラー回路６３２を介して駆動回路電源に接続されている。また、スイッチング素子３２のゲート−ソース端子間には、抵抗６３３とダイオード６３５の直列回路が接続され、抵抗６３３とダイオード６３５の接続点は電流ミラー回路６３２を介して駆動回路電源に接続されている。
【００９７】
そして、端子ＬＦ２に入力される駆動信号Ｓ２の電圧レベルがＨである場合、スイッチング素子６３１がオンし、駆動回路電源から電流ミラー回路６３２および抵抗を介してスイッチング素子６３１に電流が流れる。このとき、スイッチング素子６３１に流れる電流と略同一または所定倍の電流が電流ミラー回路６３２によって抵抗６３３に流れることとなる。この電流によって抵抗６３３の両端に電圧が発生し、この電圧がダイオード６３５を介してスイッチング素子３２のゲート−ソース端子間に印加されるので、スイッチング素子３２がオンする。一方、駆動信号Ｓ２の電圧レベルがＬである場合、スイッチング素子６３１に電流が流れないので、抵抗６３３に電流が供給されず、スイッチング素子３２のゲート−ソース端子間に印加される電圧が低減し、スイッチング素子３２がオフする。このように、電圧信号である駆動信号Ｓ２を電流信号に変換することで、スイッチング素子３２のスイッチング制御を行っている。
【００９８】
また、スイッチング素子３２のゲート端子には、トランジスタ６３４が接続されており、抵抗６３３の両端電圧が低下すると、トランジスタ６３４がオンし、スイッチング素子３２のゲート端子の電荷を急速に放電するように構成されている。これにより、スイッチング素子３２のオフ速度を向上させることができる。
【００９９】
このように、本実施形態では、スイッチング素子３１，３２の接続点をＧＮＤ（回路グランド）に接続することで、スイッチング素子３１，３２のオン・オフ駆動を容易にすることができる。
【０１００】
なお、端子ＬＦ１，ＬＦ２に同一の駆動信号を入力することで、スイッチング素子３１，３２を交互にオン・オフすることは可能であるが、上述したようにスイッチング素子３１側とスイッチング素子３２側とで駆動回路構成が異なる。そのため、スイッチング素子３１，３２でオン速度，オフ速度が異なる可能性もあり、極性反転の瞬間にスイッチング素子３１，３２が同時にオンして短絡状態になるおそれがある。したがって、駆動信号Ｓ１を端子ＬＦ１、駆動信号Ｓ２を端子ＬＦ２に入力し、極性反転時において、スイッチング素子３１，３２がオフする期間を設けることが望ましい。
【０１０１】
なお、駆動回路電源の電圧Ｖｃｃが、スイッチング素子３１，３２をオンすることができる電圧レベル（例えば１０Ｖ）であれば、スイッチング素子３１，３２のどちらであってもオン状態を維持することができる。したがって、無負荷時にスイッチング素子３１をオン状態に維持する実施形態１の放電灯点灯装置にも上述の駆動回路６３を適応することができる。しかし、スイッチング素子３２をオフ状態に維持している場合、電流ミラー回路６３２にはスイッチング素子３２に印加される電圧と電圧Ｖｃｃとが重畳された電圧が印加されることとなる。そのため、無負荷電圧ＶｏＮのように高い電圧が電流ミラー回路６３２に印加されるので、電流ミラー回路６３２を構成するトランジスタの耐圧を高くする必要があり、駆動回路６３の大型化を招くおそれがある。
【０１０２】
そのため、無負荷時はスイッチング素子３２をオン状態に維持するほうが望ましい。スイッチング素子３２がオン状態であれば、スイッチング素子３２に印加される電圧は略ゼロであるから、電流ミラー回路６３２に印加される電圧も電圧Ｖｃｃのみとなる。なお、この場合、オフ状態であるスイッチング素子３１のゲート端子には、高い電圧は生じない。したがって、インバータ回路３の出力極性によって駆動回路６３に印加される電圧ストレスが、インバータ回路３の出力電圧に影響される場合、駆動回路６３に印加される電圧が低い極性側で動作させることで、駆動回路６３の大型化を抑制することができる。
【０１０３】
また、出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２の各々が、少なくとも無負荷電圧ＶｏＮより低く、負荷時における出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２の最大電圧よりも高い電圧値となった場合における、出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２の和を上限電圧とする。この場合、電流ミラー回路６３２の耐圧が上限電圧よりも高くなるように設計する。そして、出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２の和を直接的または間接的な手段で検出し、出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２の和が上限電圧以下に低下するまではスイッチング素子３２をオフしない制御回路を有するのが望ましい。
【０１０４】
（実施形態４）
本実施形態の放電灯点灯装置の回路構成図を図４に示す。なお、実施形態２と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
【０１０５】
本実施形態の多段整流昇圧回路７は、コンデンサ２５１，２５２と、ダイオード２６１〜２６３と、平滑コンデンサ２４２とで構成されている。実施形態２との差異として、実施形態２は、２段構成の多段整流昇圧回路７であるのに対し、本実施形態は、３段構成の多段整流昇圧回路７を形成している。
【０１０６】
コンデンサ２５１は、一端が第１の二次巻線２１１の一端に接続され、他端がダイオード２６１を介して第２の二次巻線２１２の他端に接続されている。また、コンデンサ２５２は、一端が第２の二次巻線２１２の他端に接続され、他端がダイオード２６３を介してコンデンサ２５１の他端に接続されると共にダイオード２６２を介して平滑コンデンサ２４２の他端に接続されている。なお、コンデンサ２５２が本発明の第２の充電用コンデンサに相当する。
【０１０７】
そして、スイッチング素子２２がオフすることで、トランス２１の二次巻線（第１，第２の二次巻線２１１，２１２の直列回路）に生じた電圧がダイオード２６１を介してコンデンサ２５１に印加される。これにより、コンデンサ２５１が充電され、両端間にコンデンサ電圧Ｖｃ１が生成される。そして、スイッチング素子２２がオンすると、コンデンサ電圧Ｖｃ１とトランス２１の二次巻線（第１，第２の二次巻線２１１，２１２の直列回路）に生じた電圧とを重畳した電圧がダイオード２６３を介してコンデンサ２５２に印加される。これにより、コンデンサ２５２が充電され、両端間にコンデンサ電圧Ｖｃ２が生成される。そして、再びスイッチング素子２２がオンすると、コンデンサ電圧Ｖｃ２と第２の二次巻線２１２に生じる電圧とを重畳した電圧がダイオード２６２を介して平滑コンデンサ２４２に印加されることで、平滑コンデンサ２４２が充電されて出力電圧Ｖｏ２が生成される。すなわち、コンデンサ２５１とダイオード２６１とで一段目整流回路を構成し、コンデンサ２５２とダイオード２６３とで二段目整流回路を構成し、平滑コンデンサ２４２とダイオード２６２とで三段目整流回路を構成している。
【０１０８】
このように、本実施形態では３段構成の多段整流昇圧回路７を形成することで、多段整流昇圧回路７の昇圧能力が増大し、出力電圧Ｖｏ２をより高く昇圧することができる。これにより、多段整流昇圧回路７によって昇圧されない平滑コンデンサ２４１の出力電圧Ｖｏ１をより低くすることができ、出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２の和をさらに低減することができる。したがって、無負荷時において、オフするスイッチング素子３１に印加される電圧がさらに低減するので、耐圧の低い素子をスイッチング素子３１に用いることができ、スイッチング素子３１をさらに小型化することができる。また、この小型化されたスイッチング素子３１を備えるインバータ回路３および、放電灯装置の小型化を図ることができる。
【０１０９】
また、多段整流昇圧回路７の昇圧能力を増大させることで、第１，第２の二次巻線２１１，２１２に生じる電圧を低減させることができる。これにより、スイッチング素子２２のオフ時に、スイッチング素子２２に印加される電圧が低減し、耐圧の低い素子をスイッチング素子２２に用いることができ、スイッチング素子２２の小型化および、放電灯点灯装置の小型化を図ることができる。
【０１１０】
なお、本実施形態では、３段構成の多段整流昇圧回路７を形成しているが、さらに多段構成の多段整流昇圧回路を形成してもよい。この場合、ダイオード２３２に並列接続された複数のダイオードからなる直列回路と、各ダイオードの接続点とトランス２１の二次巻線の端子（中間タップ）との間にコンデンサを接続し、隣り合うコンデンサは異なる二次巻線端子に接続する回路とをｎ段設ける。このように構成することで、ｎ段構成の多段整流平滑回路を形成することができる。
【０１１１】
また、本実施形態では、基準電位であるＧＮＤレベルをトランス２１の一次側と二次側とで同一にしている。トランス２１の一次側では直流電源１の低電位極性端子（負極端子）とスイッチング素子２２の駆動信号用基準電位端子（ソース端子）との接続点をＧＮＤに接続している。また、トランス２１の二次側では、二次側において最も電位が低くなる点であるスイッチング素子３２のソース端子をＧＮＤに接続している。
【０１１２】
次に、スイッチング素子３１，３２のオン・オフ駆動を行う駆動回路６３の構成について説明する。
【０１１３】
本実施形態の駆動回路６３は、スイッチング素子３１を駆動するハイサイド駆動回路６３６（Ｈ側駆動回路６３６）と、スイッチング素子３２を駆動するローサイド駆動回路６３７（Ｌ側駆動回路６３７）とで構成されている。
【０１１４】
ローサイド駆動回路６３７は、電圧Ｖｃｃを出力する図示しない駆動回路電源とＧＮＤとの間に直列接続される、ＮＰＮランジスタとＰＮＰトランジスタとを備えている。ＮＰＮトランジスタは、コレクタ端子が駆動回路電源に接続され、エミッタ端子がＰＮＰトランジスタのエミッタ端子に接続され、ベース端子が端子ＬＦ２に接続されている。また、ＰＮＰトランジスタは、コレクタ端子がＧＮＤに接続され、ベース端子が端子ＬＦ２に接続されている、また、ＮＰＮトランジスタのエミッタ端子とＰＮＰトランジスタのエミッタ端子との接続点が、スイッチング素子３２のゲート端子に接続されている。そして、端子ＬＦ２に入力される駆動信号Ｓ２の電圧レベルがＨである場合、ＮＰＮトランジスタがオン、ＰＮＰトランジスタがオフし、スイッチング素子３２のゲート−ソース端子間に電圧Ｖｃｃが印加され、スイッチング素子３２がオンする。また、駆動信号Ｓ２の電圧レベルがＬである場合、ＮＰＮトランジスタがオフ、ＰＮＰトランジスタがオンし、スイッチング素子３２のゲート端子の電荷がＰＮＰトランジスタを介して放電され、スイッチング素子３２がオフする。このように、スイッチング素子３２のソース端子はＧＮＤに接続されているので電位が一定であるので、ローサイド駆動回路６３７は、駆動回路電源が出力する電圧Ｖｃｃを直接スイッチング素子３２に印加することでスイッチング素子３２を駆動することができる。
【０１１５】
一方、スイッチング素子３１は、ソース端子の電位が変動するので、ハイサイド駆動回路６３６は、ブートストラップ回路を駆動電源としてスイッチング素子３１のオン・オフ駆動を行う。ブートストラップ回路は、ダイオード６３８とコンデンサ６３９とで構成されており、コンデンサ６３９は、一端がダイオード６３９を介して駆動回路電源に接続され、他端がスイッチング素子３１のソース端子に接続されている。ハイサイド駆動回路６３６は、コンデンサ６３９の両端間に直列接続される、ＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタとを備えている。ＮＰＮトランジスタは、コレクタ端子がコンデンサ６３９の一端に接続され、エミッタ端子がＰＮＰトランジスタのエミッタ端子に接続され、ベース端子が端子ＬＦ１に接続されている。また、ＰＮＰトランジスタは、コレクタ端子がコンデンサ６３９の他端（スイッチング素子３１のソース端子）に接続され、ベース端子が端子ＬＦ１に接続されている、また、ＮＰＮトランジスタのエミッタ端子とＰＮＰトランジスタのエミッタ端子との接続点が、スイッチング素子３１のゲート端子に接続されている。
【０１１６】
そして、スイッチング素子３２がオフしている場合、コンデンサ６３９の他端（スイッチング素子３１のソース端子）がＧＮＤと略同電位となる。このとき、駆動電源回路から電圧Ｖｃｃがダイオード６３８を介してコンデンサ６３９に印加されることで、コンデンサ６３９が充電される。一方、スイッチング素子３２がオンしている場合、コンデンサ６３９の他端（スイッチング素子３１のソース端子）の電位が上昇するので、駆動電源回路からコンデンサ６３９への電力供給が停止する。
【０１１７】
ハイサイド駆動回路６３６は、コンデンサ６３９の両端電圧を駆動電源としている。端子ＬＦ１に入力される駆動信号Ｓ１の電圧レベルがＨである場合、ＮＰＮトランジスタがオン、ＰＮＰトランジスタがオフし、スイッチング素子３２のゲート−ソース端子間にコンデンサ６３９の両端電圧が印加され、スイッチング素子３１がオンする。また、駆動信号Ｓ１の電圧レベルがＬである場合、ＮＰＮトランジスタがオフ、ＰＮＰトランジスタがオンし、スイッチング素子３１のゲート端子の電荷が、ＰＮＰトランジスタを介して放電され、スイッチング素子３１がオフする。
【０１１８】
しかし、無負荷時においてインバータ回路３の出力極性を固定するために、スイッチング素子３１をオン状態に維持する場合、上記構成ではコンデンサ６３９の容量を大きくする必要があり、駆動回路６３の大型化を招く。したがって、無負荷時には、駆動回路電源から駆動電源を直接得ることができるローサイド駆動回路６３７を用いてスイッチング素子３２をオン状態に維持することが望ましい。 
【０１１９】
（実施形態５）
本実施形態の放電灯点灯装置の回路構成図を図５に示す。なお、実施形態２の放電灯点灯装置と同一構成には、同一符号を付して説明を省略する。
【０１２０】
本実施形態の放電灯点灯装置は、実施形態２の構成に加えて、放電開始時に放電灯５にエネルギーを供給することで放電灯５をアーク放電へ移行させる始動補助回路７を備えている。
【０１２１】
負荷として接続される、消灯状態の高輝度放電灯（放電灯５）を放電開始させる場合、イグナイタ回路４が生成する高電圧を印加し、放電灯５の電極間を絶縁破壊することで放電開始させる。しかし、イグナイタ回路４が生成する高電圧のエネルギーは小さく、グロー放電からアーク放電へ移行することができず、立ち消えてしまうことがある。そこで、始動補助回路７を用いて、放電開始時に放電灯５にエネルギーを供給することでアーク放電に移行させることで、放電開始時の立ち消えを抑制する。
【０１２２】
本実施形態の始動補助回路８は、コンデンサ８１と抵抗８２とダイオード８３，８４とで構成されている。ダイオード２３２と並列に、ダイオード８３，８４の直列回路が接続され、ダイオード８３，８４の接続点と第２の二次巻線２１２の一端との間に、ダイオード８１と抵抗８２との直列回路が接続されている。
【０１２３】
スイッチング素子２２がスイッチング制御されることで、第２の二次巻線２１２に生じる電圧によってコンデンサ８１が充電される。そして、放電灯５が放電開始した瞬間、放電灯５の両端電圧が低下するのでコンデンサ８１が放電開始し、ダイオード８４を介して放電灯５にエネルギーが供給される。これによって、放電灯５がアーク放電に移行し、放電開始時の立ち消えを抑制することができる。
【０１２４】
また、抵抗８２は、コンデンサ８１に直列接続されることで、コンデンサ８１の充電電流および放電電流を制限している。すなわち、抵抗８２は、ＤＣ−ＤＣ変換回路２が無負荷状態から点灯電力出力状態に移行するまでの間、コンデンサ８１の放電によるエネルギーが放電灯５に供給されるようにするための時定数として機能する。
【０１２５】
多段整流昇圧回路７を構成するコンデンサ２５は容量が小さく、無負荷電圧ＶｏＮが生成される平滑コンデンサ２４２に、容量の大きいコンデンサ８１を備える始動補助回路８を設けると、平滑コンデンサ２４２の充電速度も遅くなる。したがって、本実施形態では、第２の二次巻線２１２の出力から直接コンデンサ８１が充電されるように構成している。
【０１２６】
なお、コンデンサ８１には、無負荷電圧ＶｏＮより低い電圧が充電されるが、無負荷時に第２の二次巻線２１２に生じる電圧が、放電開始時のランプ電圧より十分高くなるように設定することで、始動補助として機能する。また、コンデンサ８１の両端電圧を高くするために、コンデンサ８１の正極端子を第１の二次巻線２１１の一端に接続し、第１，第２の二次巻線２１１，２１２に生じる電圧によって充電されるように構成してもよい。
【０１２７】
また、本実施形態では、実施形態３と同様に、基準電位であるＧＮＤレベルをトランス２１の一次側と二次側とで同一にしている。トランス２１の一次側では直流電源１の負極端子とスイッチング素子２２のソース端子との接続点をＧＮＤ（回路グランド）に接続している。また、トランス２１の二次側では、インバータ回路３のスイッチング素子３１，３２の接続点、すなわちインバータ回路３の出力端の一端をＧＮＤに接続している。これにより、実施形態３と同様にスイッチング素子３１，３２のオン・オフ駆動を容易にすることができる。なお、図５では、駆動回路の図示を省略している。
【０１２８】
また、抵抗８２は、コンデンサ８１の充電経路と放電経路とを構成しているが、ダイオード８３，８４のうち少なくともいずれか一方に抵抗を直列接続し、充電用の抵抗と放電用の抵抗とを個別に設けても良い。それにより、コンデンサ８１の充電時と放電時とで異なる時定数を設定することができる。
【０１２９】
また、図６に示すように、始動補助回路８を構成するダイオードと、多段整流昇圧回路を構成するダイオードとを兼用化した構成であってもよい。これにより、部品数を減らし、コストを削減することができる。
【０１３０】
（実施形態６）
実施形態１〜５のうち、いずれか１つの放電灯点灯装置９を用いた車両用前照灯装置１０について、図７，８を用いて説明する。図７は、本実施形態の車両用前照灯装置１０の概略構成図、図８は、車両用前照灯装置１０を用いた車両の外観図である。
【０１３１】
この車両用前照灯装置１０は、前面が開口した略箱状の灯具１０１を有し、この灯具１０１の内部に放電灯５を装着するソケット１０３が適宜の手段（図示せず）を用いて固定されている。灯具１０１の下面に取着された放電灯点灯装置９とソケット１０３との間は電灯線１０５を介して電気的に接続されている。なお灯具１０１の内部には、放電灯５の光を前方に反射する反射鏡１０４とグレア防止用の遮光板１０６とが適宜の取付手段（図示せず）を用いて取り付けられている。そして、放電灯５の発光は灯具１０１の開口部に取り付けられた透光カバー１０２を介して外部に照射されるようになっている。
【０１３２】
なお放電灯点灯装置９は、灯具１０１の下側に取着されたケース９１の内部に、上述の各実施形態で説明した回路を形成した回路基板（図示せず）を収納して構成され、放電灯点灯装置９には点灯スイッチ９２とヒューズ９３とを介して車載バッテリからなる直流電源１より電源電圧Ｖｉが供給されるようになっている。
【０１３３】
実施形態１〜５で説明したように、インバータ回路３の小型化によって放電灯点灯装置９の小型化を図ることができ、この放電灯点灯装置９を備える車両用前照灯装置１０の小型化も実現することができる。車両用前照灯装置１０は、図８に示すように車体１１の前側の左右両側部に取着される。高輝度放電灯（放電灯５）を車両の前照灯として用いた場合、より小型化が求められているため、本実施形態の車両用前照灯装置１０は実施に好適であり、車両用前照灯装置１０の取付スペースに大きなスペースを必要としない車両を実現できる。
【符号の説明】
【０１３４】
１    直流電源
２    ＤＣ−ＤＣ変換回路
３    インバータ回路
４    イグナイタ回路
５    放電灯
７    多段整流昇圧回路（充電手段）
２１  トランス
２２  スイッチング素子（一次側スイッチング素子）
２１０  一次巻線
２１１，２１２  第１，第２の二次巻線
２３１〜２３３  ダイオード（整流ダイオード，充電用ダイオード）
２４１，２４２  平滑コンデンサ（第１，第２の平滑コンデンサ）
２５  コンデンサ（充電用コンデンサ）
３１，３２  スイッチング素子（第１，第２の二次側スイッチング素子）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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