(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から供給される電力を調整して、それぞれ異なる電位を有する電圧を２つの配線より出力する電力調整手段と、入力端子が上記電力調整手段の２つの配線に接続されると共に、上記入力端子のうちの一方の入力端子が放電灯の一方の電極に接続され、出力端子が上記放電灯の他方の電極に接続されたスイッチング回路部と、上記スイッチング回路部の一方の入力端子と上記放電灯と上記スイッチング回路部の出力端子とを接続する回路中に、上記放電灯と直列に接続されたコンデンサとからなり、単パルス信号に基づいて上記スイッチング回路部が第一および第二のスイッチング動作を繰り返し行い、上記第一のスイッチング動作期間に上記電力調整手段へ連続パルス信号を印加して上記電力調整手段が複数回のスイッチングを行うことで、上記電力調整手段から上記放電灯へ電流を供給するとともに、上記コンデンサへの充電を行なう過程と、上記第二のスイッチング動作期間に上記電力調整手段への連続パルス信号の印加を停止し、上記コンデンサから上記放電灯へ逆方向の電流を供給する過程とを繰り返して、上記放電灯を交流駆動する放電灯点灯装置において、上記コンデンサの電圧Ｖcを検知して上記スイッチング回路部の動作を制御し、上記放電灯が点灯後、上記電圧Ｖcが所定の電圧になるまで上記放電灯の電極を放電灯電流によって加熱することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
請求項１記載の放電灯点灯装置において、点灯準備をする待機期間と、放電灯が点灯後、電圧Ｖcが所定の電圧になるまで、上記放電灯の電極を放電灯電流によって加熱する電極加熱期間と、上記放電灯に交流電流を流し、放電を持続させるＡＣ放電期間とを備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
請求項１記載の放電灯点灯装置において、スイッチング回路部は、電力調整手段の２つの配線のうちの一方の配線と出力端子との接続を制御する第１のスイッチング素子と、他方の配線と上記出力端子との接続を制御する第２のスイッチング素子により構成されたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項４】
請求項３記載の放電灯点灯装置において、第１または第２のスイッチング素子のうち少なくともどちらか一方のスイッチング素子は、放電灯電流が所定値になるように制御電圧を調節する手段を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項５】
請求項１記載の放電灯点灯装置において、電力調整手段より出力される電圧を平滑化するとともに、放電開始時に放電灯に電流を供給する電圧平滑・初期電流供給手段を有し、上記放電灯の交流駆動にあたって、コンデンサから上記放電灯へ逆方向の電流を供給する過程の間、上記電力調整手段の動作を停止させたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、放電灯はイグナイター回路を有することを特徴とする放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用あるいは投射型のディスプレイ等の光源として用いられる放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、特開平１２−８２５９２号公報に示された従来の放電灯点灯装置を示す回路構成図である。図において、１はバッテリー等の直流電源、２は直流電源１から供給された電力を調整出力するＤＣ−ＤＣコンバータであり、そのＤＣ−ＤＣコンバータ２において、２ａはトランス、２ｂはＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、２ｃはダイオードである。３はアース、４は放電灯電流ＩL検出用のシャント抵抗、５０はＦＥＴ５０ａ〜５０ｄによりＨ型に構成され、ＤＣ−ＤＣコンバータ２により調節された直流電力を交流電力に変換するフルブリッジ回路（以下、Ｈブリッジと記す）、６はそのＨブリッジ５０により変換された交流電力により駆動される放電灯である。
また、７はＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力の陰極側から放電灯電圧ＶLを入力すると共に、シャント抵抗４のＨブリッジ５０側から放電灯電流ＩLを入力するインタフェース（以下、Ｉ／Ｆと言う）、８はＩ／Ｆ７を介して逐次検出される放電灯電圧ＶL、放電灯電流ＩL、および予め設定された回路インピーダンス固定値に基づいて放電灯６に供給される電力が所定値になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ２のＦＥＴ２ｂを制御するマイクロコンピュータ（以下、マイコンと言う）である。
【０００３】
次に動作について説明する。放電灯６の点灯始動時には、直流電源１から供給された電力をＤＣ−ＤＣコンバータ２により調整出力し、さらに、Ｈブリッジ５０により直流電力を交流電力に変換して放電灯６を駆動する。ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力の陰極側から検出される放電灯電圧ＶLは、図９に示すように−４００Ｖまで昇圧され、さらに、ピークでおおよそ２０ｋＶまで昇圧されてから放電灯６が点灯し、その後、−９０Ｖで点灯安定状態となる。これらの制御はマイコン８により、Ｉ／Ｆ７を介して逐次検出される放電灯電圧ＶLおよび放電灯電流ＩLに基づいて放電灯６に供給される電力が所定値になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ２のＦＥＴ２ｂを制御することによって行われる。
放電灯６が点灯した後、Ｈブリッジ５０のＦＥＴ５０ａとＦＥＴ５０ｄをＯＮ、ＦＥＴ５０ｂとＦＥＴ５０ｃをＯＦＦとしたスイッチ状態と、ＦＥＴ５０ａとＦＥＴ５０ｄをＯＦＦ、ＦＥＴ５０ｂとＦＥＴ５０ｃをＯＮとしたスイッチ状態を繰り返すことにより交流電圧を放電灯６に印加する。
ところで、点灯安定状態における放電灯６に供給される放電灯電力は、３４Ｗが望ましいとされている。しかしながら、単にマイコン８により放電灯電圧ＶLおよび放電灯電流ＩLに基づいて放電灯６に供給される電力を３４Ｗに制御したのでは、Ｈブリッジ５０のＦＥＴ５０ａ〜５０ｄのオン抵抗分の電圧降下による損失があるため、実際に放電灯６に供給される電力は３４Ｗよりも低下してしまう。そこで、Ｈブリッジ５０のＦＥＴ５０ａ〜５０ｄのオン抵抗分を予め見込んで回路インピーダンス固定値を設定しておき、マイコン８により放電灯電圧ＶL、放電灯電流ＩL、および予め設定された回路インピーダンス固定値に基づいて、Ｈブリッジ５０のＦＥＴ５０ａ〜５０ｄのオン抵抗分による電力損失があっても放電灯６に供給される電力が３４Ｗになるように制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放電灯点灯装置は以上のように構成され、Ｈブリッジ５０には最大４００Ｖの高電圧が印加されることから、Ｈブリッジ５０を構成するＦＥＴは４００Ｖに耐えうる高耐電圧性を要求される。このような高耐電圧性を有するＦＥＴは単価が高く、しかも上記従来構成ではこのような単価の高い上記ＦＥＴを４個も使用している。従って、上記のようなＨブリッジによるインバータ回路構成は、コンパクト化、低コスト化を図る上で、一つの弊害となっており、Ｈブリッジ５０のＦＥＴ素子個数の削減、あるいは、Ｈブリッジに印加される電圧の低減は、放電灯点灯装置の課題となっていた。
一方、特開平８−１９５２８８号公報には上記のようなＨブリッジを用いず、２つの半導体スイッチング素子とコンデンサとによって放電灯を交流駆動するものが示されている。図１０はこのような従来の放電灯点灯装置を示す回路構成図である。図において、６１は放電ランプ、６２は点灯装置、６３はバッテリー、６４はトランジスタ、６５はダイオード、６６はチョークコイル、６７はコンデンサ、６８は制御回路、６９は降圧チョッパ回路、７０は直流電源、７１、７２はトランジスタ、７３はコンデンサ、７４はインバータ回路、７５はチョークコイル、７６は始動回路、７７はランプ電圧検出回路、７８は駆動回路、７９は制御手段、８０はランプ電流検出回路、８１はランプ電力検出回路である。
しかしながら、上記公報に示されるものでは放電灯のランプ電流とランプ電圧を検出し、放電灯に供給する電力を制御して点灯を制御するようにしているが、上記各半導体スイッチング素子におけるスイッチングのタイミングによっては安定した点灯が得られない場合があるといった問題があった。
【０００５】
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あり、直流電圧を交流電圧に変換して放電灯を駆動する放電灯駆動手段（インバータ回路部分）を構成する素子数の削減、あるいは、上記放電灯駆動手段に印加される電圧の低減を図ることにより、コンパクト化、低コスト化を図るとともに、安定した放電発光が得られる放電灯点灯装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の構成による放電灯点灯装置は、電源から供給される電力を調整して、それぞれ異なる電位を有する電圧を２つの配線より出力する電力調整手段と、入力端子が上記電力調整手段の２つの配線に接続されると共に、上記入力端子のうちの一方の入力端子が放電灯の一方の電極に接続され、出力端子が上記放電灯の他方の電極に接続されたスイッチング回路部と、上記スイッチング回路部の一方の入力端子と上記放電灯と上記スイッチング回路部の出力端子とを接続する回路中に、上記放電灯と直列に接続されたコンデンサとからなり、単パルス信号に基づいて上記スイッチング回路部が第一および第二のスイッチング動作を繰り返し行い、上記第一のスイッチング動作期間に上記電力調整手段へ連続パルス信号を印加して上記電力調整手段が複数回のスイッチングを行うことで、上記電力調整手段から上記放電灯へ電流を供給するとともに、上記コンデンサへの充電を行なう過程と、上記第二のスイッチング動作期間に上記電力調整手段への連続パルス信号の印加を停止し、上記コンデンサから上記放電灯へ逆方向の電流を供給する過程とを繰り返して、上記放電灯を交流駆動する放電灯点灯装置において、上記コンデンサの電圧Ｖcを検知して上記スイッチング回路部の動作を制御し、上記放電灯が点灯後、上記電圧Ｖcが所定の電圧になるまで上記放電灯の電極を放電灯電流によって加熱するものである。
【０００７】
また、本発明の第２の構成による放電灯点灯装置は、第１の構成において、点灯準備をする待機期間と、放電灯が点灯後、電圧Ｖcが所定の電圧になるまで、上記放電灯の電極を放電灯電流によって加熱する電極加熱期間と、上記放電灯に交流電流を流し、放電を持続させるＡＣ放電期間とを備えたものである。
【０００８】
また、本発明の第３の構成による放電灯点灯装置は、第１の構成において、スイッチング回路部は、電力調整手段の２つの配線のうちの一方の配線と出力端子との接続を制御する第１のスイッチング素子と、他方の配線と上記出力端子との接続を制御する第２のスイッチング素子により構成されたものである。
【０００９】
また、本発明の第４の構成による放電灯点灯装置は、第３の構成において、第１または第２のスイッチング素子のうち少なくともどちらか一方のスイッチング素子は、放電灯電流が所定値になるように制御電圧を調節する手段を備えたものである。
【００１０】
また、本発明の第５の構成による放電灯点灯装置は、第１の構成において、電力調整手段より出力される電圧を平滑化するとともに、放電開始時に放電灯に電流を供給する電圧平滑・初期電流供給手段を有し、上記放電灯の交流駆動にあたって、コンデンサから上記放電灯へ逆方向の電流を供給する過程の間、上記電力調整手段の動作を停止させたものである。
【００１１】
また、本発明の第６の構成による放電灯点灯装置は、第１ないし第５のいずれかの構成において、放電灯はイグナイター回路を有するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を図を用いて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による放電灯点灯装置を示す回路構成図である。図において、１はバッテリー等の直流電源、２は直流電源１から供給された電力を調整出力するＤＣ−ＤＣコンバータ（電力調整手段）であり、トランス２ａ、ＦＥＴ２ｂ、ダイオード２ｃ、コンデンサ２ｄにより構成される。コンデンサ２ｄは放電開始時に放電灯に電流を流しこむ機能と出力電圧を平滑化する機能を有する（電圧平滑・初期電流供給手段）。３はアース、４は放電灯電流ＩL検出用のシャント抵抗、５はスイッチング回路であり、ＦＥＴ５ａ（第１のスイッチング素子）とＦＥＴ５ｂ（第２のスイッチング素子）の２個のスイッチング素子からなるハーフブリッジ回路である。６は放電灯、７はＩ／Ｆ、８はマイコンである。９は放電開始時に２０ｋＶ程度の高電圧を放電灯に印加する機能を備えたイグナイター回路であり、巻線比１：１００のパルストランス９ａ、放電開始のエネルギーを蓄積するコンデンサ９ｂ、４００Ｖで導通するギャップスイッチ９ｃ、スイッチオンから放電開始までの時間を決めている１０ｋΩ抵抗９ｅ、逆流防止のダイオード９ｆ、および放電開始時に放電灯７に高ピーク、短パルスの電流を流すためのコンデンサ９ｄにより構成されている。１０は電界タイプの充分に容量の大きなコンデンサであり、ＤＣパルス電圧を放電灯６の電極間で交流電圧パルスに変換するためのＤＣパルス／ＡＣパルス変換用コンデンサである。また、コンデンサ１０には、コンデンサ１０と並列に、コンデンサ１０に逆極性電圧が印加されないようにダイオード１２、保護用に１０ｋΩ〜１ＭΩの抵抗１１が接続されている。
【００１３】
次に上記各回路素子の接続について説明する。
図１において、直流電源１のプラス側は、トランス２ａの１次巻線の巻き終わり側に接続され、一次巻線の巻き始め側はＦＥＴ２ｂのドレインに接続されている。アース３はＦＥＴ２ｂのソース、および直流電源１のマイナス側に接続されている。ＦＥＴ２ｂのゲートには、マイコン８からの信号Ｓｉｇ．３が入力される。トランス２ａの２次巻線の巻き始め側は、ダイオード２ｃのアノードに接続され、巻き終わり側はアース３に接続されている。ダイオード２ｃのカソードは、コンデンサ２ｄの一方の電極と、スイッチング回路５内のＦＥＴ５ａのドレインに接続されている。ＦＥＴ５ａのソースとＦＥＴ５ｂのドレインが接続され、さらに、ＦＥＴ５ｂのソースは、シャント抵抗４を介してアース３に接続されている。ＦＥＴ５ａ、５ｂのゲートには、マイコンからの信号Ｓｉｇ．１、Ｓｉｇ．２が入力される。スイッチング回路５の出力端子である、ＦＥＴ５ａとＦＥＴ５ｂの接続点は、放電灯６の一方の電極に接続され、さらに、イグナイター回路９のコンデンサ９ｄ、ダイオード９ｆのアノードに接続されている。ダイオード９ｆのカソードは、抵抗９ｅを介してコンデンサ９ｂ、ギャップスイッチ９ｃの一方の電極に接続される。ギャップスイッチ９ｃのもう一方の電極は、パルストランス９ａの一次巻線を介してコンデンサ９ｂ、９ｄのもう一方の電極に接続され、さらに、パルストランス９ａの二次巻線を介して放電灯６のもう一方の電極に接続されている。コンデンサ９ｂ、９ｄ、パルストランス９ａの一次巻線には、コンデンサ１０のアノード、抵抗１１、およびダイオード１２のカソードが接続され、コンデンサ１０のカソード、抵抗１１の他方の電極、およびダイオード１２のアノードは、シャント抵抗４を介してアース３に接続されている。
また、スイッチング回路５のＦＥＴ５ａのドレインの電圧ＶLと、シャント抵抗４から検出される放電灯電流ＩLと、ＤＣパルス／ＡＣパルス変換用のコンデンサ１０の電圧Ｖcは、Ｉ／Ｆ７を介してマイコン８に入力される。マイコン８内で予め設定された値に従って、コントロール信号Ｓｉｇ．１、Ｓｉｇ．２、Ｓｉｇ．３により、ＦＥＴ２ｂ、５ａ、５ｂが制御される。
【００１４】
次に動作を説明する。
図２は、コントロール信号Ｓｉｇ．１、Ｓｉｇ．２、Ｓｉｇ．３の入力信号と、ＶL、Ｖcの電圧、放電灯電流の出力波形が示されたタイミング図である。まず、電源１のスイッチがオンされると、信号Ｓｉｇ．１がハイになりＦＥＴ５ａがＯＮになり、信号Ｓｉｇ．２がロウになりＦＥＴ５ｂがＯＦＦになる。Ｓｉｇ．３は、１００ｋＨｚのパルス信号であり、電圧ＶL値と予め設定された電圧値とを比較しながらそのパルス信号は制御され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２のＦＥＴ２ｂのゲートがコントロールされることにより、電圧ＶLが４００Ｖまで単調に上昇し、コンデンサ２ｄを充電する。ＦＥＴ５ａがＯＮ状態であるため、そのとき同時にギャップスイッチ９ｃに並列に接続されたコンデンサ９ｂ、そしてコンデンサ９ｄも充電することになる。この期間は点灯準備をする期間であり、待機期間と呼ぶ。
【００１５】
コンデンサ２ｄ、９ｂ、９ｄに蓄積された電圧が４００Ｖに達すると、ギャップスイッチ９ｃが導通し、パルストランス９ａの一次巻線に大きな電流が流れ、パルストランス９ａの２次巻線に約２０ｋＶの高電圧が発生し、放電灯６に高ピーク、短パルス幅の電流（ブレークダウン電流）が流れ、放電が開始する。放電により放電灯６の電極間の電圧が急激に低下すると同時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２のコンデンサ２ｄに蓄えられていた電荷がスイッチング回路５のＦＥＴ５ａを介して放電灯６に流れ込み、放電を持続させる（放電成長電流）。それ以降は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２により、ＦＥＴ５ａを介して１Ａ程度の電流が放電灯６に供給され続ける。放電灯６が放電し始めると、コンデンサ１０が放電灯６を介して充電され、電圧Ｖcが上昇し始める。電圧Ｖcがマイコン８内で設定されている値の１４０Ｖ程度に上昇するまで、このＤＣ的に放電灯６に電流を流し続ける過程は続く。この期間を電極加熱期間と呼ぶ。この電極加熱期間は、放電灯の電極を加熱し放電電圧を十分低下させるためのものであり、また、ＦＥＴ５ａ、５ｂのスイッチング状態を逆転させたときの放電灯６に印加させる電圧を、放電するのに十分な値まで上昇させるためのものでもある。その電圧は、実験より１００Ｖ以上が好ましいことが分かっている。
【００１６】
電圧Ｖcがマイコン８の内部設定値の１４０Ｖになったら、Ｓｉｇ．１をロウ、Ｓｉｇ．２をハイにしてＦＥＴ５ａをＯＦＦ、５ｂをＯＮ状態にし、コンデンサ１０に蓄えられていた電荷を放電灯６に供給する。前期間とは逆方向の電流が放電灯に流れる。電極加熱期間において、放電電圧が４０Ｖ〜９０Ｖに低下した状態で、１４０Ｖもの電圧が放電灯に印加されるので、前期間よりも大きな電流が流れるが、ＤＣパルス／ＡＣパルス変換用コンデンサ１０の容量値が十分大きいので、電圧Ｖcの電圧降下はそれほど大きくない。ある一定時間コンデンサ１０から放電灯６に電流を供給したら、再び、Ｓｉｇ．１をハイ、Ｓｉｇ．２をロウとしてＦＥＴ５ａをＯＮ、５ｂをＯＦＦ状態にし、スイッチング回路５のＦＥＴ５ａを介してＤＣ／ＤＣコンバータ２から放電灯６へ電荷を供給する。この繰り返し周期は、２００Ｈｚ以上である。この期間をＡＣ放電期間と呼ぶ。電流出力ＩL、電圧出力ＶLとマイコン８の設定値を比較することにより、電力制御を行い、ＡＣ放電期間になった後は速やかに電力３４Ｗを保持するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２のＦＥＴ２ｂを信号Ｓｉｇ．３によりコントロールする。
【００１７】
なお、Ｓｉｇ．１をロウ、Ｓｉｇ．２をハイとしＦＥＴ５ａをＯＦＦ、５ｂをＯＮ状態としたとき、信号Ｓｉｇ．３のパルスは停止させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を動作させていない。ＦＥＴ５ａがＯＦＦ状態でＤＣ／ＤＣコンバータを動作させてしまうと、電圧が上昇し、コンデンサ２ｄに過度の電圧が蓄積されてしまうので、ＦＥＴ５ａをＯＮした瞬間にスパイク状の大きな電流が放電灯６に流れ込んでしまう。放電灯６の寿命といった点で不利であるため、ＦＥＴ５ａがＯＦＦ状態のときはＤＣ／ＤＣコンバータ２も停止させている。
【００１８】
以上説明したように、本実施の形態は、従来のスイッチング回路がＨブリッジ構成で４つのＦＥＴを使用していたのに対して、ハーフブリッジ構成の２つのＦＥＴの使用で済むため、各ＦＥＴのゲートコントロール回路も含めると、コンデンサ１０が追加されたとしてもコストの削減ができ、さらにコンパクト化が可能となることが分かる。
また、本実施の形態では、コンデンサの電圧Ｖcを検知してスイッチング回路部におけるスイッチングのタイミングを制御しているので、安定した放電発光が得られるようになる。即ち、放電灯が点灯後、コンデンサの電圧Ｖcが所定の電圧になるまで放電灯の電極を放電灯電流によって加熱するように制御しているため、スイッチング状態を逆転させたとき、放電灯に印加させる電圧が十分な値まで上昇しており、これにより安定した放電発光が得られるようになる。
【００１９】
なお、図１に示す実施の形態においてはコンデンサ１０、およびコンデンサ１０と並列に設けられた抵抗１１とダイオード１２の位置は、スイッチング回路５の一方の入力端子（ＦＥＴ５ｂのソース）とイグナイター回路９とを接続する回路中に、放電灯６と直列に設置したが、スイッチング回路５の出力端子側、即ちスイッチング回路５の出力端子とイグナイター回路９とを接続する回路中に、放電灯６と直列に設置してもよい。この場合も、コンデンサ１０の電圧Ｖcを検知してスイッチング回路の動作を前述のように制御すれば、同様の効果がある。
【００２０】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係わるスイッチング回路部分を示す回路構成図である。その他の構成は、実施の形態１と同じである。ただし、ＤＣパルス／ＡＣパルス変換用のコンデンサ１０の容量値は、実施の形態１と比較して１／１０程度になっている。更なるコンパクト化、低コスト化を考えた場合、コンデンサ１０の容量値は、小さければ小さい方が良いからである。この実施の形態２では、コンデンサ容量を低下させた場合の回路構成、制御方法を述べる。
【００２１】
図３に示すように、スイッチング回路５の構成が実施の形態１と異なっている。本実施の形態においては、ＦＥＴ５ｂのゲート−ソース間に抵抗５ｄが接続され、ＦＥＴ５ｂのゲートと抵抗５ｄの接続点とＩ／Ｆ７の間に可変抵抗５ｃが配置されている。ＦＥＴ５ａのゲートに関しては、実施の形態１と変わるところはない。ＦＥＴ５ｂのゲート電圧は、可変抵抗５ｃの抵抗値を変化させることにより調節することができる。ＦＥＴ５ｂのゲート電圧を絞ることにより、ある一定以上の電流は流れなくなる。実施の形態１では十分大きな容量のコンデンサを用いていたが、本発明の形態２ではこの容量値が小さくなっているため、大電流が短時間のうちに流れてしまうと電圧降下が大きくなり、放電電圧不足が原因となり放電が立ち消えてしまう。このような回路構成にした理由は、ゲート電圧を調節して２．５Ａ以上の電流が流れないようにすることにより、ＤＣパルス／ＡＣパルス変換用コンデンサ１０から放電灯６へ電流を流す期間に発生する電圧降下をできるだけ小さくするためである。
なお、ＤＣパルス／ＡＣパルス変換用コンデンサ１０に並列に逆極性電圧防止用のダイオード１２が接続されているが、コンデンサ１０をフィルムコンデンサ等の極性がないものを使用した場合は、ダイオード１２は必要ないことは言うまでもない。
【００２２】
次に動作について説明する。
図４にＳｉｇ．１、Ｓｉｇ．２、Ｓｉｇ．３の信号波形と、ＶL、Ｖcの電圧、放電灯電流の出力波形を示す。実施の形態１と異なる期間は、電極加熱期間とＡＣ放電期間の始めである。放電開始後、ブレークダウン電流、放電成長電流が放電灯に流れ（実施の形態１と同じ）、放電灯６を介してＤＣパルス／ＡＣパルス変換用コンデンサ１０が充電される。マイコン８の制御によって、コンデンサ１０の電圧Ｖcが１４０ＶになるとＦＥＴ５ａがＯＦＦ、５ｂがＯＮになり、コンデンサ１０の電荷が放電灯６へ放出され、放電が持続する。その時、やはりマイコン８の制御によって、電圧ＶcがＶL−Ｖc（放電灯の放電電圧）になるまでスイッチの状態は保持される。Ｖc＝ＶL−Ｖcの条件になったら、ＦＥＴ５ａをＯＮ、５ｂをＯＦＦにし、ＤＣ／ＤＣコンバータから再び放電灯６へ電荷を供給し放電を持続させる。このときも電圧Ｖcが１４０Ｖまでスイッチ状態は保持される。このサイクルがシャント抵抗４により検出される放電灯電流ＩLの積分値が６０ｍＡｓ（６０ｍＣ）になるまで繰り返される。電極加熱期間に複数回このサイクルを繰り返すのは、実施の形態１に対してコンデンサ１０の容量値が小さいためであり、電極加熱に放電灯に与えるべき総電荷量をマイコン８で設定したある規定値に達せさせるために複数回必要であるということである。
【００２３】
また、本実施の形態２では、ＦＥＴ５ｂのゲート電圧を絞り、ＦＥＴ５ｂがＯＮした時に流れる電流を制限しているため、コンデンサ１０の電圧降下が抑えられ、コンデンサ１０の容量値が実施の形態１の１／１０程度と小さいにも関わらず、コンデンサ１０から放電灯６へ電流を供給する時間をある程度とることができている。
【００２４】
６０ｍＡｓの電荷量を放電灯６に供給した後、ＡＣ放電期間に移行する。ＦＥＴ５ａをＯＮ、ＦＥＴ５ｂをＯＦＦ状態で移行する場合は、その前放電サイクルでマイコン８に記憶されたＶL−Ｖcの値を２倍した値と電圧ＶLが等しくなったらＡＣ放電期間に以降する。ＦＥＴ５ａをＯＦＦ、ＦＥＴ５ｂをＯＮ状態で移行する場合は、その前放電サイクルでマイコン８に記憶されたＶL−Ｖcの値が電圧Ｖcと等しくなったらＡＣ放電期間に以降する。ＡＣ放電期間は、実施の形態１と同様に２００Ｈｚ以上で駆動され、ＦＥＴ５ａがＯＦＦのときは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の動作を停止させている。
【００２５】
実施の形態３．
放電灯の点灯において、ナトリウムイオンの管壁への拡散（ナトリウムの損失）を嫌って、放電灯をアースにし、印加電圧をマイナスにすることがある。そのような放電灯の点灯は、実施の形態１、２において非常に簡単に実現できる。その回路構成について、実施の形態２を例にして示す。図５は、実施の形態２において、アース電位を基準としてマイナスパルスで放電灯６を点灯する場合の回路構成が示されている。回路構成はプラスとマイナスが入れ替わっただけである。
【００２６】
図５において、図１および図３で示した実施の形態２と異なる点について述べる。ＤＣ／ＤＣコンバータ２のハイ側出力電圧がアース３に接続され、スイッチング回路５のＦＥＴ５ｂ、抵抗５ｃ、５ｄがＤＣ／ＤＣコンバータ２のハイ側出力に配置され、ＦＥＴ５ａはロウ側に配置されている。スイッチング回路５の出力パルスがアースを基準としたマイナス電圧パルスになっているので、ＤＣパルス／ＡＣパルス変換用コンデンサ１０に並列に接続されているダイオード１２の方向が逆向きになっている。出力電圧ＶL、Ｖcがマイナス方向になるだけで、放電灯電流、入力信号Ｓｉｇ．１、Ｓｉｇ．２、Ｓｉｇ．３は、図４に示した波形と変わらない。従って、動作は実施の形態２と同じである。
【００２７】
実施の形態４．
図６に、本発明の実施の形態４による放電灯点灯装置の回路構成図を示す。実施の形態２で示した、ＤＣパルス／ＡＣパルス変換用コンデンサ１０の容量が小容量の場合の回路構成を基本として、さらに部品点数を削減している。実施の形態２と異なる点は、スイッチング回路５のＦＥＴ５ａがなくなり、スイッチング回路５の出力端子とＤＣ／ＤＣコンバータ２のダイオード２ｃのカソードが直接つながれている点である。もちろん、ＦＥＴ５ａが削除されたわけであるから、マイコン８の出力信号Ｓｉｇ．１は無くなっている。その他の構成は、実施の形態２と同じである。
【００２８】
次に動作について説明する。
図７に入力信号波形Ｓｉｇ．２、Ｓｉｇ．３、および、出力電圧波形ＶL、Ｖc、放電灯電流波形が示されている。図４の実施の形態２の波形図と比較してみると、電圧、電流出力波形、入力波形Ｓｉｇ．２はまったく同じで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の入力波形のＳｉｇ．３のパルス印加タイミングと、図４で示したＳｉｇ．１のタイミングが一致していることが分かる。すなわち、この実施の形態４は、ＦＥＴ５ａの機能をＤＣ／ＤＣコンバータ２のＦＥＴ２ｂに兼ねさせている。
【００２９】
待機期間は、上記実施の形態１、２と同じである。電極加熱期間になると、同様に、ブレークダウン電流、放電成長電流が流れる。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を動作させることにより、放電灯６を介してコンデンサ１０を充電する。コンデンサ１０の電圧Ｖcがマイコン８に予め設定してある電圧（１４０Ｖ程度）になったら、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の動作を停止させ、ＦＥＴ５ｂをオンさせ放電灯６に逆方向の電流を流す。このＤＣ／ＤＣコンバータ２とスイッチであるＦＥＴ５ｂのＯＮ、ＯＦＦ動作が設定してある総移動電荷量（６０ｍＣ程度）以上になったら、ＡＣ放電期間に移行する。移行するタイミングは、上述のように、前サイクルで検知した放電灯の放電電圧（ＤＣ／ＤＣコンバータ充電期間のときのＶL−Ｖc）に供給源の電圧がなったときである。ＡＣ放電期間になったら、電極加熱期間同様、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を動作、ＦＥＴ５ｂをＯＦＦとする過程と、ＤＣ／ＤＣコンバータを停止、ＦＥＴ５ｂをＯＮとする過程の繰り返しで放電灯６をＡＣ放電点灯させる。定常放電時の電力は、同様に３４Ｗに制御されている。
【００３０】
なお、上記各実施の形態においては放電灯６がイグナイター回路９を有するものを示したが、イグナイター回路９が無くてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、この発明の第１の構成によれば、電源から供給される電力を調整して、それぞれ異なる電位を有する電圧を２つの配線より出力する電力調整手段と、入力端子が上記電力調整手段の２つの配線に接続されると共に、上記入力端子のうちの一方の入力端子が放電灯の一方の電極に接続され、出力端子が上記放電灯の他方の電極に接続されたスイッチング回路部と、上記スイッチング回路部の一方の入力端子と上記放電灯と上記スイッチング回路部の出力端子とを接続する回路中に、上記放電灯と直列に接続されたコンデンサとからなり、単パルス信号に基づいて上記スイッチング回路部が第一および第二のスイッチング動作を繰り返し行い、上記第一のスイッチング動作期間に上記電力調整手段へ連続パルス信号を印加して上記電力調整手段が複数回のスイッチングを行うことで、上記電力調整手段から上記放電灯へ電流を供給するとともに、上記コンデンサへの充電を行なう過程と、上記第二のスイッチング動作期間に上記電力調整手段への連続パルス信号の印加を停止し、上記コンデンサから上記放電灯へ逆方向の電流を供給する過程とを繰り返して、上記放電灯を交流駆動する放電灯点灯装置において、上記コンデンサの電圧Ｖcを検知して上記スイッチング回路部の動作を制御し、上記放電灯が点灯後、上記電圧Ｖcが所定の電圧になるまで上記放電灯の電極を放電灯電流によって加熱するので、スイッチング回路部を構成するスイッチング素子を減らし、低コスト化、コンパクト化が可能となるとともに、安定した放電発光が得られる効果がある。
【００３２】
また、本発明の第２の構成によれば、第１の構成において、点灯準備をする待機期間と、放電灯が点灯後、電圧Ｖcが所定の電圧になるまで、上記放電灯の電極を放電灯電流によって加熱する電極加熱期間と、上記放電灯に交流電流を流し、放電を持続させるＡＣ放電期間とを備えたので、点灯失敗のない安定した放電発光が得られる。
【００３３】
また、本発明の第３の構成によれば、第１の構成において、スイッチング回路部は、電力調整手段の２つの配線のうちの一方の配線と出力端子との接続を制御する第１のスイッチング素子と、他方の配線と上記出力端子との接続を制御する第２のスイッチング素子により構成されたので、スイッチング回路部を構成するスイッチング素子が２個になるため、低コスト化、コンパクト化が可能となる。
【００３４】
また、本発明の第４の構成によれば、第３の構成において、第１または第２のスイッチング素子のうち少なくともどちらか一方のスイッチング素子は、放電灯電流が所定値になるように制御電圧を調節する手段を備えたので、最大放電電流値を抑えることができ、コンデンサの容量値が小さなものを使用しても、電圧降下が小さくて済むため、点灯の安定性が増すだけではなく、コンデンサも小型化できる。
【００３５】
また、本発明の第５の構成によれば、第１の構成において、電力調整手段より出力される電圧を平滑化するとともに、放電開始時に放電灯に電流を供給する電圧平滑・初期電流供給手段を有し、上記放電灯の交流駆動にあたって、コンデンサから上記放電灯へ逆方向の電流を供給する過程の間、上記電力調整手段の動作を停止させたので、ＡＣ放電期間におけるスパイク状の電流を抑えることができ、放電灯の寿命を延ばすことができる。
【００３６】
また、本発明の第６の構成によれば、第１ないし第５のいずれかの構成において、放電灯はイグナイター回路を有するので、安定して放電開始する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【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回路構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１による放電灯点灯装置の信号波形、電圧波形、および放電灯電流波形を示す波形図である。
【図３】  この発明の実施の形態２に係るスイッチング回路部を示す回路構成図である。
【図４】  この発明の実施の形態２による放電灯点灯装置の信号波形、電圧波形、および放電灯電流波形を示す波形図である。
【図５】  この発明の実施の形態３による放電灯点灯装置を示す回路構成図である。
【図６】  この発明の実施の形態２に係るスイッチング回路部を示す回路構成図である。
【図７】  この発明の実施の形態２による放電灯点灯装置の信号波形、電圧波形、および放電灯電流波形を示す波形図である。
【図８】  従来の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図９】  従来の放電灯点灯装置における始動時の電圧波形を示す波形図である。
【図１０】  従来の他の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【符号の説明】
１  直流電源、２  ＤＣ／ＤＣコンバータ、２ａ  トランス、２ｂ，５ａ，５ｂ，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ  ＦＥＴ、２ｃ，９ｆ，１２  ダイオード、２ｄ，９ｂ，９ｄ，１０  コンデンサ、３  アース、４  シャント抵抗、５  スイッチング回路、６  放電灯、７  Ｉ／Ｆ、８  マイコン、９  イグナイター回路、９ａ  パルストランス、９ｃ  ギャップスイッチ、９ｅ，１１，５ｄ  抵抗、５０  Ｈブリッジ，５ｃ  可変抵抗。
【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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