(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を出力する直流電源回路と、該直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換した後にこれを放電灯に供給するための直流−交流変換回路と、放電灯に流れる電流を検出するための電流検出回路と、該電流検出回路からの電流検出信号を含む放電灯の状態検出信号に応じて複数の放電灯の制御を行う制御回路とを備え、放電灯の点灯直後に直流−交流変換回路の出力の周波数を一時的に変化させて放電灯の点灯周波数を低周波に規定することで所定時間に亘って直流点灯を行う放電灯点灯回路において、
（イ）上記直流電源回路が正極性の電圧を出力する回路部と、負極性の電圧を生成する回路部とを有しており、上記直流−交流変換回路の各出力端子に第１及び第２の放電灯が接続されること、
（ロ）上記直流電源回路の各回路部からそれぞれ出力される正極性及び負極性の電圧が上記直流−交流変換回路に送出されるとともに、これらの出力電圧を切り換えるために直流−交流変換回路内に設けられた複数のスイッチ素子がそれらの駆動回路によって交番動作され、これによって生成される交流電圧が上記第１及び第２の放電灯に供給されるようにしたこと、
（ハ）上記（ロ）の複数のスイッチ素子のうち、互いに直列接続とされることにより第１の組をなすスイッチ素子同士の接続点に対して上記第１の放電灯が接続され、また、互いに直列接続されることで第２の組をなすスイッチ素子同士の接続点に対して上記第２の放電灯が接続されていること、
（ニ）上記複数のスイッチ素子のオン／オフ動作によって、上記第１の放電灯に正極性の電圧が供給される間、上記第２の放電灯には負極性の電圧が供給され、逆に、上記第１の放電灯に負極性の電圧が供給される間、上記第２の放電灯には正極性の電圧が供給されること、
(ホ）上記直流点灯を行う際には、上記制御回路が上記電流検出回路からの電流検出信号に基づいて、上記第１又は第２の放電灯に流れる電流値との積が予め規定した値になるまでの時間によって、上記直流点灯を行う期間の長さを決定すること、
を特徴とする放電灯点灯回路。
【請求項２】
請求項１に記載の放電灯点灯回路において、
直流点灯を行う期間の長さがその上限値を越えて継続しないように制限する時間制限手段を設けた
ことを特徴とする放電灯点灯回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯の点灯直後に放電灯の点灯周波数を一時的に低周波に規定することで所定時間に亘って直流点灯を行うように構成された放電灯点灯回路において、放電灯の安定点灯を保証するとともに、放電灯の劣化や短寿命化を防ぐための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放電灯（メタルハライドランプ等）の点灯回路については、直流電源回路、直流−交流変換回路、起動回路（所謂スタータ回路）を備えた構成が知られている。例えば、直流電源回路にＤＣ−ＤＣコンバータの構成を用い、直流−交流変換回路にはフルブリッジ型回路（４つの半導体スイッチ素子をそれぞれ２組にしてスイッチング制御を行うように構成された回路）及びそのドライバ回路を使用した構成では、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力する正極性（又は負極性）の電圧がフルブリッジ型回路において矩形波状電圧に変換された後、放電灯に供給される。
【０００３】
ところで、放電灯の起動時において、より確実に点灯させるためには、放電灯の点灯直後において規定周波数の電圧をいきなり供給するのではなく、一時的に低周波の電圧を供給する期間（所謂直流点灯期間）を設け、放電灯の点灯後に規定周波数の交番電圧を供給することが好ましく、そのために、当該期間の長さについては、タイマー回路等によって所定の時間を設定することで行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、放電灯の点灯時の状態については、これを冷めた状態から起動する場合や、放電灯が未だ熱をもっている状態から起動する場合等、まちまちであり、上記した直流点灯期間の長さを一律に規定したものでは、放電灯の始動性にバラツキが生じたり、あるいは放電灯の電極に過度の熱ストレスがかかってしまうといった問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、放電灯点灯回路において、放電灯の安定した点灯性を保証し、かつ、放電灯の劣化や短寿命化の防止を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した課題を解決するために、直流電圧を出力する直流電源回路と、該直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換した後にこれを放電灯に供給するための直流−交流変換回路と、放電灯に流れる電流を検出するための電流検出回路と、該電流検出回路からの電流検出信号を含む放電灯の状態検出信号に応じて複数の放電灯の制御を行う制御回路とを備え、放電灯の点灯直後に直流−交流変換回路の出力の周波数を一時的に変化させて放電灯の点灯周波数を低周波に規定することで所定時間に亘って直流点灯を行う放電灯点灯回路において、下記の（イ）乃至（ホ）に示す構成を有するものである。
（イ）直流電源回路が正極性の電圧を出力する回路部と、負極性の電圧を生成する回路部とを有しており、直流−交流変換回路の各出力端子に第１及び第２の放電灯が接続されること。
（ロ）直流電源回路の各回路部からそれぞれ出力される正極性及び負極性の電圧が直流−交流変換回路に送出されるとともに、これらの出力電圧を切り換えるために直流−交流変換回路内に設けられた複数のスイッチ素子がそれらの駆動回路によって交番動作され、これによって生成される交流電圧が第１及び第２の放電灯に供給されるようにしたこと。
（ハ）上記（ロ）の複数のスイッチ素子のうち、互いに直列接続とされることにより第１の組をなすスイッチ素子同士の接続点に対して第１の放電灯が接続され、また、互いに直列接続されることで第２の組をなすスイッチ素子同士の接続点に対して第２の放電灯が接続されていること。
（ニ）複数のスイッチ素子のオン／オフ動作によって、第１の放電灯に正極性の電圧が供給される間、第２の放電灯には負極性の電圧が供給され、逆に、第１の放電灯に負極性の電圧が供給される間、第２の放電灯には正極性の電圧が供給されること。
（ホ）直流点灯を行う際には、制御回路が電流検出回路からの電流検出信号に基づいて、第１又は第２の放電灯に流れる電流値との積が予め規定した値になるまでの時間によって、直流点灯を行う期間の長さを決定すること。
【０００７】
従って、本発明によれば、放電灯に流れる電流値との積が予め規定した値になるまでの時間によって直流点灯を行う期間の長さが決まり、例えば、放電灯の電流値が大きい場合には当該期間の長さが短くなり、逆に電流値が小さい場合には当該期間の長さが長くなるので、放電灯の状態に応じて点灯の安定性を保証することができ、また、放電灯の劣化や短寿命化を防ぐことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る放電灯点灯回路の基本構成を示すものであり、１つの放電灯に関する回路構成を示している。
【０００９】
放電灯点灯回路１は、電源２、直流電源回路３、直流−交流変換回路４、起動回路５を備えている。
【００１０】
直流電源回路３は、電源２からの直流入力電圧（これを「Ｖin」と記す。）を受けて所望の直流電圧を出力するものであり、制御回路７からの制御信号に応じてその出力電圧が可変制御される。この直流電源回路３には、スイッチングレギュレータの構成を有するＤＣ−ＤＣコンバータ（チョッパー式、フライバック式等。）が用いられるが、正極性の電圧出力（正電圧出力）を得るための第１の回路部（ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ａ）と負極性の電圧出力（負電圧出力）を得るための第２の回路部（ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ｂ）とが互いに並列の関係をもって配置されている。
【００１１】
図２、図３は直流電源回路の構成例を示したものである。
【００１２】
図２に示す例では、トランスＴの１次巻線Ｔｐの一端が直流入力端子「ｔａ」に接続されることで電圧Ｖinが入力されるようになっており、１次巻線Ｔｐの他端は半導体スイッチ素子ＳＷ（図には単にスイッチの記号で示すが、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等が用いられる。）及び電流検出用抵抗Ｒｓを介して接地されている（この抵抗Ｒｓについては任意であり、特に設けなくても良い）。尚、半導体スイッチ素子ＳＷの制御端子（ＦＥＴの場合にはゲート）には制御回路７からの信号「Ｓｃ」が供給されてそのスイッチング制御が行われる。
【００１３】
トランスＴの２次巻線Ｔｓについては、その一端がダイオードＤ１のアノードに接続され、該ダイオードＤ１のカソードがコンデンサＣ１の一端に接続されるとともに端子「ｔｏ１」に接続され、当該端子から出力電圧（これを「Ｖdcp」と記す。）が得られる。そして、コンデンサＣ１の他端は２次巻線Ｔｓの中間タップに接続されるとともに、抵抗Ｒｉを介して接地されている。
【００１４】
２次巻線Ｔｓの他端はダイオードＤ２のカソードに接続されており、該ダイオードＤ２のアノードがコンデンサＣ２、抵抗Ｒｉを介して接地されるとともに端子「ｔｏ２」に接続されており、当該端子を介して出力電圧（これを「Ｖdcn」と記す。）が得られる。
【００１５】
抵抗Ｒｉは、放電灯６に流れる電流に関する検出信号を得るための電流検出用素子であり、当該抵抗に流れる電流を電圧変換することで電流検出を行うものである。尚、抵抗Ｒｉと、コンデンサＣ１やＣ２との接続点には検出端子「ｔｏｉ」が接続されており、ここから検出信号「Ｖｉ」が得られる。
【００１６】
以上のように直流電源回路３は、正極性及び負極性の電圧Ｖdcp、Ｖdcnを２つの出力端子「ｔｏ１」、「ｔｏ２」から各別に出力する構成となっている。
【００１７】
尚、トランスＴの巻線に付した「・」印は巻き始めを示しており、例えば、２次巻線ＴｓについてはダイオードＤ２との接続端及び中間タップにおける巻き始端にそれぞれ「・」印が付されている。
【００１８】
また、図３に示す直流電源回路３′では、２つのトランスＴ１（１次巻線Ｔ１ｐ、２次巻線Ｔ１ｓ）、Ｔ２（１次巻線Ｔ２ｐ、２次巻線Ｔ２ｓ）を有する構成とされる。
【００１９】
各トランスの１次巻線Ｔ１ｐ、Ｔ２ｐの一方の端子が直流入力端子ｔａに接続され、他方の端子がスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２（これらには半導体スイッチ素子が用いられるが、図には単にスイッチの記号で示す。）をそれぞれ介して接地されており、これらのスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２を、制御回路（７）からの制御信号Ｓｃ１、Ｓｃ２によって各別にオン／オフ制御することで、各２次出力を独立に可変制御することができる。
【００２０】
尚、１次巻線Ｔ１ｐ、Ｔ２ｐに対して並列に設けられたコンデンサＣ０は、その一端が直流入力端子ｔａに接続されるとともに他端が接地されている。
【００２１】
ＤＣ−ＤＣコンバータ３′Ａは、トランスＴ１及びスイッチ素子ＳＷ１、そして２次巻線Ｔ１ｓに接続された整流用ダイオードＤ１や平滑用コンデンサＣ１、電流検出用抵抗Ｒｉ１を含む構成とされる。つまり、２次巻線Ｔ１ｓの一端がダイオードＤ１のアノードに接続され、該ダイオードのカソードが出力端子ｔｏ１に接続されるとともにコンデンサＣ１の一端に接続されている。そして、該コンデンサＣ１の他端が２次巻線Ｔ１ｓの巻き始端側端子に接続されるとともに、電流検出用抵抗Ｒｉ１を介して接地されている。
【００２２】
よって、この回路部では、制御信号Ｓｃ１に基づくスイッチ素子ＳＷ１のオン／オフ制御によってトランスＴ１の１次巻線Ｔ１ｐに流れる電流が制御され、２次巻線Ｔ１ｓからダイオードＤ１、コンデンサＣ１を経て出力端子ｔｏ１に正極性電圧Ｖdcpが得られる。尚、端子「ｔｏｉ１」は、コンデンサＣ１と電流検出用抵抗Ｒｉ１との接続点に接続された電流検出端子であり、当該端子から検出信号「Ｖｉ１」が得られる。
【００２３】
他方、ＤＣ−ＤＣコンバータ３′Ｂは、トランスＴ２及びスイッチ素子ＳＷ２、そして２次巻線Ｔ２ｓに接続された整流用ダイオードＤ２や平滑用コンデンサＣ２、電流検出用抵抗Ｒｉ２を含む構成とされる。つまり、２次巻線Ｔ２ｓの一端（巻き始端側の端子）がダイオードＤ２のカソードに接続され、該ダイオードのアノードが出力端子ｔｏ２に接続されるとともにコンデンサＣ２の一端に接続されている。そして、該コンデンサＣ２の他端が２次巻線Ｔ２ｓの終端側端子に接続されるとともに、電流検出用抵抗Ｒｉ２を介して接地されている。
【００２４】
よって、この回路部では、制御信号Ｓｃ２に基づくスイッチ素子ＳＷ２のオン／オフ制御によってトランスＴ２の１次巻線Ｔ２ｐに流れる電流が制御され、２次巻線Ｔ２ｓからダイオードＤ２、コンデンサＣ２を経て出力端子ｔｏ２に電圧Ｖdcnが得られる。尚、端子「ｔｏｉ２」は、コンデンサＣ２と電流検出用抵抗Ｒｉ２との接続点に接続された電流検出端子であり、当該端子から検出信号「Ｖｉ２」が得られる。
【００２５】
直流電源回路３の後段に配置された直流−交流変換回路４（図１参照。）は、該直流電源回路３の出力電圧を交流電圧に変換した後でこれを放電灯６に供給するために設けられており、直流電源回路３の２つの出力端子からそれぞれ各別に出力される正極性及び負極性の電圧が送出されてくる。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ａの出力電圧Ｖdcpと、ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ｂの出力電圧Ｖdcnとを切り換えるために、直流−交流変換回路４内に設けられた１対の半導体スイッチ素子ｓｗ１、ｓｗ２（これらの素子には電界効果トランジスタ等が用いられるが、図には単にスイッチの記号で示す。）がそれらの駆動回路ＤＲＶによって交番動作され、これによって生成される交流電圧が放電灯６に供給される。
【００２６】
つまり、直流電源回路３の出力段において直列に接続された２つのスイッチ素子ｓｗ１、ｓｗ２については、その一方ｓｗ１がＤＣ−ＤＣコンバータ３Ａの出力端子に接続されるとともに、ｓｗ２を介してＤＣ−ＤＣコンバータ３Ｂの出力端子に接続されている。そして、これらのスイッチ素子をそれぞれ相反的にスイッチング制御する駆動回路ＤＲＶについては、例えば、ハーフブリッジドライバとして既知のＩＣ（集積回路）が使用される。つまり、駆動回路ＤＲＶからの各スイッチ素子の制御端子にそれぞれ供給される信号により、素子ｓｗ１がオン状態のとき、素子ｓｗ２がオフ状態となり、逆に素子ｓｗ１がオフ状態のとき、素子ｓｗ２がオン状態となるようにハーフブリッジの交番動作が行われて直流電圧が交流電圧に変換される。
【００２７】
尚、素子ｓｗ１、ｓｗ２として電界効果トランジスタを使用した場合における駆動回路としてブートストラップ式の構成例を図４に示す。
【００２８】
本図においてドライブ用ＩＣ内部のスイッチング素子を等価的にスイッチの記号で示すように、２つの素子Ｑ１、Ｑ２による直列回路及び２つの素子Ｑ３、Ｑ４による直列回路を備えたものが挙げられる。
【００２９】
これらの素子Ｑ１乃至Ｑ４への電源については、電源端子Ｖｃから供給されるようになっており、素子Ｑ１及びＱ２には当該電源端子ＶｃからダイオードＤ３を介して行われ、また、素子Ｑ３及びＱ４には電源端子Ｖｃからそのまま電源供給が行われる。つまり、ダイオードＤ３のカソードがコンデンサＣ３を介してＮチャンネルＦＥＴｓｗ１とｓｗ２との接続点に接続されるとともに、当該カソードが素子Ｑ１に接続されている。そして、素子Ｑ１とＱ２との接続点がＦＥＴｓｗ１のゲートに接続され、素子Ｑ２のうち素子Ｑ１との接続点とは反対側の端子がＦＥＴｓｗ１とｓｗ２との接続点に接続されている。
【００３０】
他方、素子Ｑ３及びＱ４については、素子Ｑ３の一端が電源端子Ｖｃに接続され、両素子の接続点がＦＥＴｓｗ２のゲートに接続されており、素子Ｑ４のうち素子Ｑ３との接続点とは反対側の端子がＦＥＴｓｗ２（のソース）に接続されている。
【００３１】
尚、これらの素子Ｑ１乃至Ｑ４に関して、図示しない制御回路からＤＲＶ用のＩＣに供給される制御信号によってそれぞれ制御されることは勿論である。
【００３２】
本回路において、例えば、２つのＦＥＴのうち図の上方に位置したＦＥＴｓｗ１をオン状態にするにあたっては、一旦、電源端子ＶｃからダイオードＤ３を介してコンデンサＣ３を充電して電荷を蓄えておき、その電荷を用いて当該ＦＥＴをオンさせる必要がある（素子Ｑ１をオン状態にし、素子Ｑ２をオフ状態にする。尚、このとき下方のＦＥＴをオフ状態とするためには、素子Ｑ３をオフ状態にし、素子Ｑ４をオン状態にすれば良い。）。
【００３３】
起動回路５（図１参照。）は、放電灯６の点灯初期に起動用高電圧信号（起動パルス）を発生させて放電灯６に起動をかけるために設けられており、当該起動信号は直流−交流変換回路４の出力する交流電圧「Ｖout」に重畳されて放電灯６に印加される。つまり、起動回路５内には誘導性負荷（トリガートランスの２次巻線等のインダクタンス成分）が含まれており、放電灯６の一方の電極端子が誘導性負荷を介して２つのスイッチ素子ｓｗ１、ｓｗ２同士の接続点Ａに接続され、他方の電極端子がグランド（ＧＮＤ）に接地されるか又は電流検出用抵抗「ｒｉ」（図２や図３に示した電流検出用抵抗を設けない場合）を介して接地される。
【００３４】
放電灯６に係る電圧又は電流を検出するための検出回路としては、電流検出用抵抗「Ｒｉ」又は「ｒｉ」によって放電灯に流れる電流値を検出する電流検出回路８（図１参照。）の他に、放電灯の管電圧又はその相当電圧を検出するための電圧検出回路が挙げられる。尚、例えば、後者の例としては、直流電源回路３を構成する各ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ａ、３Ｂの直後に電圧検出手段（例えば、分圧抵抗等を使って出力電圧を検出する回路）をそれぞれ設け、当該手段によって検出される出力電圧（Ｖdcp、Ｖdcn）の検出信号を放電灯６にかかる電圧の検出信号の代替信号として用いることができる。
【００３５】
図５は、電流検出回路８の一例を示すものであり、電流検出用抵抗Ｒｉによる電圧降下に対して非反転増幅回路及び反転増幅回路を互いに並列に設け、両者の出力電圧を選択的に出力する構成とされる。
【００３６】
同図において、演算増幅器ＯＰ１は非反転増幅回路を構成しており、その非反転入力端子が抵抗Ｒ１ａを介して上記検出端子「ｔｏｉ」（電流検出用抵抗Ｒｉと平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２との接続点）に接続されている。尚、ダイオードＤ１ａはそのカソードが演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子に接続され、そのアノードが接地されている（当該ダイオードＤ１ａや後述するダイオードＤ２ａは演算増幅器への入力電圧が負値に反転したときに当該演算増幅器を保護する目的で付設される。）。
【００３７】
演算増幅器ＯＰ１の出力端子はダイオードＤ１ｂのアノードに接続され、該ダイオードＤ１ｂのカソードが電流検出出力端子「ｔDET」に接続されるとともに抵抗Ｒ２ｃを介して接地されている。そして、演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子は抵抗Ｒ１ｂを介して接地されるとともに抵抗Ｒ１ｃを介してダイオードＤ１ｂのカソードに接続されている。尚、抵抗Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ１ｃの抵抗値は同じ値に設定されている。
【００３８】
演算増幅器ＯＰ２は反転増幅回路を構成しており、その反転入力端子が抵抗Ｒ２ａを介して検出端子「ｔｏｉ」に接続されている。尚、ダイオードＤ２ａはそのカソードが演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子に接続され、そのアノードが接地されている。
【００３９】
演算増幅器ＯＰ２の出力端子はダイオードＤ２ｂのアノードに接続され、該ダイオードＤ２ｂのカソードが電流検出出力端子「ｔDET」に接続されるとともに抵抗Ｒ２ｃを介して接地されている。尚、演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子は抵抗Ｒ２ｂ（その抵抗値は抵抗Ｒ２ａの抵抗値の２倍に設定されている。）を介してダイオードＤ２ｂのカソードに接続されており、また、演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子は接地されている。
【００４０】
しかして、本回路では電流検出用抵抗Ｒｉにおける電圧降下分が、演算増幅器ＯＰ１による非反転増幅回路によって２倍の電圧に増幅され、他方、演算増幅器ＯＰ２による反転増幅回路によって「−２」倍の電圧に増幅される。そして、各演算増幅器の出力端子に設けられたダイオードＤ１ｂ、Ｄ２ｂによって両者のうち高い方の電圧が選択されて、これが電流検出出力端子「ｔDET」から取り出される。即ち、放電灯６への供給電圧について、その極性が負極性の時には、演算増幅器ＯＰ１による非反転増幅回路の出力電圧が電流検出出力端子「ｔDET」に得られ、また、放電灯６への供給電圧の極性が正極性の時には、演算増幅器ＯＰ２による反転増幅回路の出力電圧が電流検出出力端子「ｔDET」に得られることになる。尚、こうして得られる検出電圧は放電灯６が点灯したか否かを判断するための信号や、放電灯６の点灯状態を判別して供給電力を規定するための信号等に用いられる。
【００４１】
制御回路７（図１参照。）は電流検出回路８からの検出信号を含む放電灯の状態検出信号に応じて放電灯６の電圧若しくは電流又は供給電力を制御するために設けられており、直流電源回路３に対して制御信号（Ｓｃ）を送出することでこれらの出力電圧を制御したり、あるいは上記駆動回路ＤＲＶに制御信号（ＳＤ）を送出してブリッジの極性切換についての制御を行う。尚、放電灯６の点灯前には当該放電灯への供給電圧をあるレベルまで高めておくことで、放電灯の点灯を確実にするための出力制御を行うことも制御回路７の役目である。
【００４２】
また、放電灯６の点灯直後には制御回路７から駆動回路ＤＲＶに送出される制御信号により、直流−交流変換回路４の出力の周波数を一時的に変化させて放電灯６の点灯周波数を低周波に規定することで所定時間に亘る直流点灯（あるいは直流電圧供給）が行われる。その際、制御回路７は電流検出回路８からの信号を受けて、直流点灯をどのくらいの期間に亘って行うかを決定する必要が生じるが、これには「電流・時間積」が常に一定となるように制御する。つまり、放電灯６に流れる電流値との積が予め規定した値になるまでの時間によって、直流点灯を行う期間の長さが決定され、電流と時間（直流点灯期間の長さ）とが反比例の関係となるので、例えば、放電灯６に流れる電流値が大きいときには、直流点灯の期間が短くなり、逆に、電流値が小さいときには直流点灯の期間が長くなる。
【００４３】
図６は放電灯６に供給される矩形波状電圧を概略的に示したものであり、矢印Ｕで示す時点で放電灯６が点灯したものとして、期間「Ｔdc」（そのうち、「Ｔdcf」が前半期、「Ｔdcr」が後半期をそれぞれ示す。）に示す直流点灯の後に規定の点灯周波数へと移行する様子を示している。
【００４４】
本制御では、期間「Ｔdc」の長さが電流値の大小によって変化することになる。
【００４５】
尚、電流値（Ｉ）と時間（ｔ）との積（＝I・ｔ）の値（設定値）については、これが大きいほど放電灯の点灯性能が良くなるが、その反面、放電灯の点灯直後に放電状態が不安定になる虞が生じるので、積値の設定には注意を要する。また、直流点灯の期間長が長すぎる場合に、放電灯の電極に熱的なストレスがかかり、短寿命化をもたらす虞があることにも配慮すべきである。
【００４６】
例えば、「I・ｔ＝３０（Ａ・ｍＳ）」（「Ａ」はアンペア、「ｍＳ」はミリ秒を示す。）に設定したと仮定した場合に、放電灯に流れる電流値が２Ａであるとすると、直流点灯の期間（直流−交流変換回路の出力電圧についてその極性が最初に切り換わるまでの期間に相当する。）の長さが１５ｍＳとなるし、また、電源電圧の低下等によって点灯回路の電力供給能力が下がってしまい、放電灯に流れる電流値が１．２Ａになってしまった時には、期間長が２５ｍＳにまで長くなる。このように放電灯の状態を電流値に基づいて判断し、直流−交流変換回路の出力電圧に係る極性切換のタイミングを制御する（つまり、電流値が小さいときほど、極性切換の時点を遅くする。）ことで、放電灯の立ち消えの頻度を低減することができる。
【００４７】
ところで、放電灯に流れる電流値が小さいときには、下記に示す不都合が生じるために、その解決策が必要となる。
【００４８】
例えば、放電灯が消灯した時点から未だ間もないときには、当該放電灯が暖まっており、この状態で放電灯を点灯させる場合を想定する。
【００４９】
このとき放電灯に流れる電流値が仮に０．３Ａであるとすると、上記した電流・時間積の設定値によれば、直流点灯の期間長が１００ｍＳとなり、かなり長い。これが放電灯の寿命に対して顕著に影響してしまうということはないが、例えば、図４に示すようなブートストラップ式の回路構成を採用した場合にはコスト面で不利である。
【００５０】
即ち、この方式では、コンデンサＣ３の蓄積電荷が無くなったり、電荷量が不足した場合に、上段のＦＥＴについてそのオン状態を維持することができなくなる。このような事態の発生原因にはＦＥＴのゲートのリークやブリッジ駆動回路内部でのリーク等が挙げられ、これをゼロアンペアにすることは困難である。よって、ＦＥＴのオン状態を維持する時間が長ければ長い程、コンデンサＣ３の静電容量を大きく設定する必要が生じるので、これがコスト上昇の原因となってしまうことになる。
【００５１】
また、図１の回路を、２つの放電灯に係る点灯制御が可能な回路に拡張するために、例えば、直流電源回路として図３に示した構成を用いるとともに、図７に示す点灯回路１Ａのように、４つの半導体スイッチ素子を使用したフルブリッジ型回路構成の直流−交流変換回路４Ａを採用した場合において、放電灯の電極への熱ストレスが問題となる。
【００５２】
図７において、４つのスイッチ素子のうち、互いに直列接続とされることにより第１の組をなすスイッチ素子ｓｗ１、ｓｗ２については、その一方ｓｗ１の一端がＤＣ−ＤＣコンバータ３′Ａの出力端子に接続され、当該スイッチ素子ｓｗ１の他端がスイッチ素子ｓｗ２を介してＤＣ−ＤＣコンバータ３′Ｂの出力端子に接続されている。そして両スイッチ素子同士の接続点αに対して第１の放電灯６＿１が起動回路５＿１（内の誘導性負荷）を介して接続されている。
【００５３】
また、互いに直列接続されることで第２の組をなすスイッチ素子ｓｗ３、ｓｗ４については、その一方ｓｗ３の一端がＤＣ−ＤＣコンバータ３′Ａの出力端子に接続され、当該スイッチ素子ｓｗ３の他端がスイッチ素子ｓｗ４を介してＤＣ−ＤＣコンバータ３′Ｂの出力端子に接続されている。そして、両スイッチ素子同士の接続点βに対して第２の放電灯６＿２が起動回路５＿２（内の誘導性負荷）を介して接続されている。
【００５４】
各放電灯６＿１、６＿２のそれぞれの電極端子のうち、上記接続点αやβに接続されない方の端子についてはいずれも接地されている。尚、上記した電流検出用抵抗Ｒｉ１、Ｒｉ２を用いない場合には、これに代わる検出用抵抗をそれぞれ介して各放電灯の一端を接地した構成を採れば良い。
【００５５】
駆動回路ＤＲＶ１、ＤＲＶ２についてはともにハーフブリッジドライバ用ＩＣが使用され、後述するように制御回路（７Ａ）からの信号をそれぞれ受けてブリッジの極性を規定する。
【００５６】
直流−交流変換回路４Ａにおいて、一方の駆動回路ＤＲＶ１がスイッチ素子ｓｗ１、ｓｗ２のオン／オフ制御を担当し、他方の駆動回路ＤＲＶ２がスイッチ素子ｓｗ３、ｓｗ４のオン／オフ制御を担当している。即ち、ある時刻において、駆動回路ＤＲＶ１によりスイッチ素子ｓｗ１がオン状態、スイッチ素子ｓｗ２がオフ状態となるように各素子の状態が規定されたとすると、このとき、駆動回路ＤＲＶ２によりスイッチ素子ｓｗ３がオフ状態、スイッチ素子ｓｗ４がオン状態となるように各素子の状態が規定される。また、別の時刻において、駆動回路ＤＲＶ１によりスイッチ素子ｓｗ１がオフ状態、スイッチ素子ｓｗ２がオン状態となるように各素子の状態が規定されたとすると、このとき、駆動回路ＤＲＶ２によりスイッチ素子ｓｗ３がオン状態、スイッチ素子ｓｗ４がオフ状態となるように各素子の状態が規定される。このようにしてスイッチ素子ｓｗ１とｓｗ４とが同じ状態、スイッチ素子ｓｗ２とｓｗ３とが同じ状態となって、これらが相反的に交番動作する。
【００５７】
従って、２組のスイッチ素子のオン／オフ動作によって、例えば、第１の放電灯６＿１に正極性の電圧が供給される間、第２の放電灯６＿２には負極性の電圧が供給される（逆に、第１の放電灯６＿１に負極性の電圧が供給される間、第２の放電灯６＿２には正極性の電圧が供給される。）。
【００５８】
尚、制御回路７Ａからの制御信号（これらを「ＳＤａ」、「ＳＤｂ」と記すが、その詳細については後述する。）は、アイソレータ９ａ、９ｂをそれぞれ経た上で各駆動回路ＤＲＶ１、ＤＲＶ２に送られる。つまり、図７に示す例では、各駆動回路における低電位側電圧（グランド電位）が負極性出力用ＤＣ−ＤＣコンバータ３′Ｂからの出力電圧とされているので、この電圧に対してＨ（ハイ）レベルやＬ（ロー）レベルを規定するとともに、上記制御信号（２値状態信号）を受けて各スイッチ素子ｓｗ１乃至ｓｗ４のオン／オフ制御を行うのにアイソレーションが必要となる。勿論、アイソレート機能を具備したブリッジドライバ用ＩＣを各駆動回路に使用するのであれば、上記制御信号をそれぞれの駆動回路に直接的に入力してやれば良い。
【００５９】
上記した点灯回路において、２つの放電灯のうち、その一方の放電灯に供給される電圧の極が正極性であるときに、他方の放電灯に供給される電圧の極性が負極性となるように素子ｓｗ１乃至ｓｗ４のスイッチング制御が行われる。従って、一方の放電灯が既に点灯している場合に、他方の放電灯が点灯したとすると、当該放電灯に対する直流点灯の制御が、既に点灯済みの放電灯に対しても同様に行われてしまうことになる。よって、後者の放電灯にとってみれば、安定した状態で点灯しているにもかかわらず、この状態から長い直流点灯期間に入ることになり、電極への負担（熱ストレス）が増加してしまう。
【００６０】
そこで、上記のような不都合を解消するためには、直流点灯を行う期間の長さを単に電流・時間積により決定するだけでなく、当該期間の長さがその上限値を越えて継続しないように制限するための時間制限手段を設けることが好ましく、例えば、図８に示す回路例が挙げられる。
【００６１】
図では、制御回路７Ａにおいて駆動回路（ＤＲＶ１、ＤＲＶ２）への制御信号の生成部分についてその要部の構成例１０を示している（図には一方の放電灯に関する部分だけを示す。）。
【００６２】
２つのコンパレータ１１、１２は、放電灯に流れる電流を示す電流検出信号（図にはこれを電流値として表現するために電流源の記号で示し、その電流値を「ＩL」と記す。）によって充電されるコンデンサＣＴの端子電圧を、所定の基準電圧とそれぞれ比較するために設けられている。
【００６３】
一方のコンパレータ１１については、その正入力端子がコンデンサＣＴの一端に接続され、その負入力端子には所定の基準電圧（図にはこれを定電圧源の記号で示し、その電圧値を「ＶREF」と記す。）が供給される。また、他方のコンパレータ１２については、その正入力端子がコンデンサＣＴの一端に接続され、その負入力端子が抵抗１３を介して電圧源ＶREFに接続されるとともに、抵抗１４を介して接地されている。尚、抵抗１３、１４についてそれらの抵抗値は等しい。
【００６４】
コンパレータ１２の出力段にはＤフリップフロップ１５が設けられており、そのＤ入力端子にはコンパレータ１２の出力信号が供給される。尚、当該フリップフロップのクロック信号入力端子（ＣＫ）には、図示しない信号発生回路からのクロック信号（これを「ＳＫ２」と記す。）が供給される。
【００６５】
そして、２入力ＡＮＤ（論理積）ゲート１６において、その一方の入力端子には、Ｄフリップフロップ１５のＱバー出力端子（図にはＱの上にバー記号「￣」を付して示す。）からの信号が供給され、他方の入力端子にはコンパレータ１２の出力信号が供給される。
【００６６】
コンパレータ１１の出力信号は、２入力ＡＮＤゲート１７の一方の入力端子に送出され、当該ＡＮＤゲートの他方の入力端子には、図示しない信号発生回路からのクロック信号（これを「ＳＫ１」と記す。）が供給される。当該ＡＮＤゲート１７及び上記ＡＮＤゲート１６の各出力信号は、２入力ＯＲ（論理和）ゲート１８に送られ、当該ＯＲゲートの出力信号はＤフリップフロップ１９のクロック信号入力端子（ＣＫ）に供給される。
【００６７】
Ｄフリップフロップ１９は、その出力信号が上記駆動回路ＤＲＶ１、ＤＲＶ２への制御信号となるものであり、そのＤ入力端子がＱバー出力端子に接続されて当該端子から得られる信号が制御信号ＳＤｂとなる。また、そのＱ出力端子から得られる信号が制御信号ＳＤａとなる。尚、Ｄフリップフロップ１９はＬアクティブ入力のリセット端子（図にはＲの上にバー記号「￣」を付して示す。）を有しており、当該端子には図示しない点灯状態判別回路（例えば、図５に示す回路の後段にコンパレータを設けて検出電流値を所定の基準値と比較することで放電灯が点灯したか否かを判別する回路等。）からの状態判別信号（これを「ＳＬ」と記し、本信号のレベルがＨレベルのときに放電灯の点灯を意味し、Ｌレベルのときに放電灯の消灯を意味するものとする。）が供給される。
【００６８】
Ｄフリップフロップ１５の下方に示すカウンタ（バイナリ・カウンタ）２０については、そのリセット端子（ＲＳＴ）に上記ＡＮＤゲート１６の出力信号が２入力ＯＲゲート２１を介して供給される。尚、ＯＲゲート２１の他方の入力として、上記状態判別信号ＳＬがＮＯＴ（論理否定）ゲート２２を介して供給される。また、カウンタ２０のクロック信号入力端子（ＣＫ）には、上記クロック信号ＳＫ１が２入力ＯＲゲート２３を介して供給されるようになっており、カウンタ２０の出力端子（Ｑ３、Ｑ４。尚、段位を示す指標を「ｉ」とするとき、「Ｑｉ」はｉ段目の出力端子を示す。）から得られるそれぞれの信号は、２入力ＡＮＤゲート２４に送出される。
【００６９】
２入力ＡＮＤゲート２４の出力信号は、上記ＯＲゲート２３に送出されるとともに、アナログスイッチ素子２５（図には、バイポーラ素子やユニポーラ素子等の如何を問わずに使用できるように、半導体素子を略記号で示す。）の制御端子（ＦＥＴの場合にはゲート）に送出される。
【００７０】
アナログスイッチ素子２５の非制御端子については、その一方の端子に所定電圧ＶREFが供給され、他方の端子が抵抗２６を介してコンデンサＣＴの一端及びコンパレータ１１、１２の正入力端子に接続されている。
【００７１】
尚、上記したクロック信号ＳＫ１の周波数については、例えば、５００Ｈｚ程度とされ、また、クロック信号ＳＫ２の周波数については、放電灯の点灯周波数に比べて充分に高い周波数（数十キロＨｚ）に設定すれば良い。
【００７２】
図９及び図１０は上記した回路における主要な信号波形を示すものであり、各信号の意味は以下の通りである。
【００７３】
・「ＶREF／２」＝基準電圧ＶREFの示すレベルに対してその半分のレベル
・「Ｖ＿ＣＴ」＝コンデンサＣＴの端子電位
・「ＣＭＰ１２」＝コンパレータ１２の出力信号
・「ＣＭＰ１１」＝コンパレータ１１の出力信号
・「Ｓ＿１６」＝ＡＮＤゲート１６の出力信号
・「Ｓ＿２４」＝ＡＮＤゲート２４の出力信号
・「Ｓ＿１８」＝ＯＲゲート１８の出力信号。
【００７４】
尚、信号「ＳＬ」については既述の通りであり、図中に示す信号「Ｈ」はハイレベル、「Ｌ」はローレベルをそれぞれ示す。
【００７５】
上記の回路１０では、コンデンサＣＴが充電されてその端子電圧がＶREFに達するまでの時間が、直流点灯の時間に相当しており、放電灯に係る電流検出値が大きいほどコンデンサＣＴの充電時間が短くなるので、これに伴って上記ＴdcfやＴdcrの期間長が短くなる。
【００７６】
図９は直流点灯の期間に対して時間制限がかからない場合（つまり、放電灯の電流検出値から決まる直流点灯の期間がその上限値未満の場合）について回路の動作状況を示したものである。
【００７７】
点灯させたい放電灯が消灯している場合には、状態判別信号ＳＬがＬレベルになっているため、Ｄフリップフロップ１９がリセットされてそのＱ出力信号がＬレベルとなっている。そして、状態判別信号ＳＬがＮＯＴゲート２２を介してＨレベル信号に反転されてカウンタ２０のリセット端子ＲＳＴに供給されて該カウンタがリセット状態となっているので、カウンタ２０の後段に位置するＡＮＤゲート２４の出力信号はＬレベルである（よって、アナログスイッチ素子２５がオフ状態である。）。
【００７８】
その後に、放電灯が点灯すると、状態判別信号ＳＬのレベルがＨレベルに変化し、Ｄフリップフロップ１９に対するリセットが解除されてクロック入力待ちの状態となり、同時にコンデンサＣＴの端子電圧が上昇し始める。それから当該端子電圧がＶREF／２に達するとコンパレータ１２の出力信号がＨレベルとなってＡＮＤゲート１６の出力にＨレベルのパルスが出て、これによりカウンタ２０がリセットされると同時に、Ｄフリップフロップ１９の出力信号が反転する。つまり、放電灯が点灯した時点からＤフリップフロップ１９の出力反転までの期間が前記した前半期Ｔdcfに相当する。
【００７９】
コンデンサＣＴの端子電圧がさら上昇した後、最終的にＶREFに達すると、この時点でコンパレータ１１の出力信号がＨレベルになる。よって、この信号とクロック信号ＳＫ１との論理積信号がＯＲゲート１８を介してＤフリップフロップ１９のクロック信号入力端子に供給されるので、当該フリップフロップによる２分の１の分周出力（周波数＝２５０Ｈｚ）が信号ＳＤａ、ＳＤｂとして得られることになる。この間の期間、つまり、「Ｖ＿ＣＴ＝ＶREF／２」の時点から「Ｖ＿ＣＴ＝ＶREF」の時点までの期間が前記した後半期Ｔdcrに相当する。
【００８０】
カウンタ２０については、ＮＯＴゲート２２からの信号がＬレベル（つまり、信号ＳＬがＨレベル）であって、かつ、ＡＮＤゲート１６の出力信号がＬレベルのときからリセットが解除され、信号ＳＫ１を受けてカウントアップ動作を始める。その後、Ｑ３出力信号及びＱ４出力信号で決まる基準時間（本例では２４ｍＳ）が経過した時点でＡＮＤゲート２４の出力信号がＨレべルとなってこれがＯＲゲート２３に送出されるので、カウントアップを停止した状態になる。
【００８１】
図１０は直流点灯の期間に対して時間制限がかかった場合（放電灯の電流検出値から決まる直流点灯の期間がその上限値以上の場合）について回路の動作状況を示したものである。
【００８２】
この場合には、放電灯が点灯した後に、コンデンサＣＴの端子電圧についてその上昇の度合が小さい（∵検出電流値が小さいから。）ので、当該端子電圧がＶREF／２に達するまでに時間がかかることになる。そして、上記の基準時間を経過してしまうと、ＡＮＤゲート２４の出力信号がＨレベルとなるため、アナログスイッチ素子２５がオン状態となる。これによりコンデンサＣＴが抵抗２６を介してＶREFの電圧源に接続されるので端子電圧Ｖ＿ＣＴが一気に上昇し、これがＶREF／２に達するとコンパレータ１２の出力信号がＨレベルとなる。よって、上記と同様にカウンタ２０のリセット及びＤフリップフロップ１９の反転動作が行われる。
【００８３】
そして、ＡＮＤゲート２４の出力信号がＬレベルとなってから、端子電圧Ｖ＿ＣＴがまたしても徐々にしか上昇せずに上記基準時間が経過してしまったときには、ＡＮＤゲート２４の出力信号がＨレベルとなるので、アナログスイッチ素子２５がオン状態となる。これによってＶ＿ＣＴが一気に上昇してＶREFに達した時点でコンパレータ１１の出力信号がＨレベルとなるので、上記したようにＤフリップフロップ１９による分周出力が信号ＳＤａ、ＳＤｂとして得られることになる。
【００８４】
しかして、上記した回路では、期間Ｔdcf、Ｔdcrの長さを所定の基準時間以内に制限するために、カウンタ２０が基準時間の計時手段として設けられており、基準時間の経過時にはアナログスイッチ素子２５を介してコンデンサＣＴを強制的に充電することによって時間制限手段（２０、２５、２６を含む。）を構成しているので、放電灯に係る電流検出値が小さい場合でも、直流点灯の期間（Ｔdcf、Ｔdcr）が必要以上に長く継続することがないように時間制限の作用が働く。
【００８５】
よって、図４に示すようなブートストラップ方式の回路において、スイッチ素子のオン状態を維持する時間についても時間制限がかかるので、コンデンサの容量を大きくする必要がない。
【００８６】
また、２つの放電灯に係る点灯回路において、一方の放電灯が既に点灯している場合に、他方の放電灯が点灯したときには、既に点灯済みの放電灯に対する直流点灯期間についても時間制限がかかるので、電極への熱的ストレスを抑えることができる。
【００８７】
尚、上記した基準時間（制限時間）の設定値については、放電灯の寿命や点灯性能に対する影響を考慮して決定すべきである（つまり、基準時間が必要以上に長い設定では既に点灯している放電灯の寿命を縮める虞が生じるとともにブートストラップコンデンサの容量増加を余儀なくされることになり、反対に基準時間が短すぎると点灯性能の悪化を招く虞があるので、両事項を勘案して基準時間を決めれば良い。）。また、上記の例では期間Ｔdcf、Ｔdcrに対する基準時間値をともに等しい値に設定することで回路構成を簡単化を図るようにしたが、各期間について異なる基準時間値をそれぞれ設定しても良いことは勿論である。
【００８８】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１に係る発明によれば、放電灯に流れる電流値との積が予め規定した値になるまでの時間によって直流点灯を行う期間の長さが決定されるので、例えば、放電灯の電流値が大きい場合には当該期間の長さが短くなり、逆に電流値が小さい場合には当該期間の長さが長くなる。よって、直流点灯を行う期間の長さを放電灯の状態とは無関係に設定した場合に比べて点灯性能の安定性を保証することができ、また、当該期間が必要以上に継続されることに起因する放電灯の短寿命化や劣化を防ぐことができる。
【００８９】
そして、２つの放電灯を共通の点灯回路により点灯させることができるとともに、各放電灯の状態に応じて直流点灯を行う期間長が規定される。
【００９０】
請求項２に係る発明によれば、直流点灯を行う期間の長さがその上限値を越えて継続しないように制限することで、放電灯の短寿命化を防止するとともに、直流点灯の維持に必要な回路についてコスト低減を図ることができる。２つの放電灯を共通の点灯回路により点灯させる構成において、直流点灯の期間長を制限することにより、一方の放電灯が点灯している状態で他方の放電灯を点灯させる際には、前者について直流点灯が必要以上の長時間に亘って継続されることがないので、放電灯電極に対して過度の熱的ストレスを与える虞がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放電灯点灯回路の基本構成を示す回路ブロック図である。
【図２】直流電源回路の構成例を示す回路図である。
【図３】直流電源回路の構成例について別例を示す回路図である。
【図４】ブートストラップ式駆動回路の構成について説明するための図である。
【図５】電流検出回路の構成例を示す回路図である。
【図６】放電灯に供給される矩形波状電圧を概略的に示す図である。
【図７】２つの放電灯を点灯させる場合の回路構成例を示す図である。
【図８】直流点灯の期間を制限するための制御について回路構成例を示す回路図である。
【図９】直流点灯の期間に対して時間制限がかからない状況について図８に示す回路の動作を説明するための図である。
【図１０】直流点灯の期間に対して時間制限がかかった状況について図８に示す回路の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１、１Ａ…放電灯点灯回路、３、３′…直流電源回路、３Ａ、３Ｂ、３′Ａ、３′Ｂ…回路部、４、４Ａ…直流−交流変換回路、６、６＿１、６＿２…放電灯、７、７Ａ…制御回路、８…電流検出回路、２０、２５、２６…時間制限手段、ｓｗ１、ｓｗ２、ｓｗ３、ｓｗ４…スイッチ素子、ＤＲＶ、ＤＲＶ１、ＤＲＶ２…駆動回路
【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】
0003742271.tif 000008
【図８】
0003742271.tif 000009
【図９】
0003742271.tif 000010
【図１０】
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