JP3335315B2 - 放電ランプの矩形波点灯装置及び矩形波点灯方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はメタルハライドラン
プ等の放電ランプの矩形波点灯装置及び矩形波点灯方法
に関し、フルブリッジインバータの熱損失を大幅に低減
して小型で高効率の点灯装置を提供するとともに、ラン
プの点灯性能の改善にも関するものである。

【０００２】

【従来の技術】交流点灯によるメタルハライドランプ等
の放電ランプ(5)の点灯装置としては音響共鳴現象を防
止するために、通常低周波の矩形波を採用している。図
４はこのような放電ランプ(5)を点灯させる従来の矩形
波点灯装置を示す回路図である。

【０００３】ここで点灯装置の基本構成は限流あるいは
定電力制御機能をもつダウンコンバータ(2)のチョッパ
出力をフルブリッジインバータ(3)により矩形波電流に
変換し放電ランプ(5)を安定点灯させるものである。

【０００４】この種の放電ランプ(5)の点灯は、まずイ
グナイター(4)により高電圧パルスを供給して放電ラン
プ(5)の電極間をブレークダウンし放電開始する。ブレ
ークダウンに続いてグロー放電段階を経由しアーク放電
へと移行する。放電維持のために必要な放電維持電圧が
直流電源(1)から供給される(通常200〜400V)。

【０００５】直流電源(1)の直流電流はダウンコンバー
タ(2)に供給される。ダウンコンバータは一種のDC−DC
コンバータであり、ランプ始動時の高い放電維持電圧か
ら低いアーク放電電圧に移行制御させるため、降圧形の
チョッパ方式が典型的に使用される。

【０００６】この回路はランプ安定点灯後に一定の電力
を供給できるようにするため、出力電圧と出力電流をそ
れぞれ電圧検出回路(7)、電流検出回路(6)で検出し、演
算回路(8)で演算を行ってパルス幅変調回路(9)を介して
ダウンコンバータ(2)にフイードバックし、スイッチン
グ素子(11)によりダウンコンバータ(2)のパルス幅を制
御するように動作させている。この出力電圧はランプ電
圧を直流で表した電位に相当する。

【０００７】ダウンコンバータ(2)の直流出力は負荷側
のフルブリッジインバータ(3)に供給される。前記フル
ブリッジインバータ(3)は第１〜４のスイッチング素子
(23)(24)(25)(26)にて構成され、フルブリッジ駆動回路
(10)を介したパルス発生回路(21)からの駆動信号によ
り、前記第２、３のスイッチング素子(24)(25)と前記第
１、４のスイッチング素子(23)(26)をそれぞれ交互に導
通、遮断を繰り返して放電ランプ(5)を矩形波交流点灯
させる。矩形波の周波数は、音響共鳴現象を防止するた
め、通常50〜500Ｈzが採用される。

【０００８】放電ランプ(5)の矩形波点灯装置は通常の
点灯状態では一定の周波数で矩形波点灯させるが、ラン
プ始動直後の数秒間(始動期間Ｔｓと呼ぶことにし、典
型的には0.5〜3秒)は始動ミスを最小化するために矩形
波を解除して直流点灯を行うことが一般的である。

【０００９】たとえば始動期間Ｔｓの間、フルブリッジ
インバータ(3)の第２、３のスイッチング素子(24)(25)
を導通、第１、４のスイッチング素子(23)(26)を遮断状
態で保持させる。そのため、ランプ始動時アーク放電に
移行するまでの期間は、放電維持電圧の高い電位が遮断
状態にあるスイッチング素子(23)(26)のドレイン・ソー
ス間に印加されることとなる。

【００１０】ところで、近年ではフルブリッジインバー
タ(3)の第１〜４のスイッチング素子(23)〜(26)に駆動
電力が小さくてすむパワーMOSFETが一般的に使用され
る。パワーMOSFETのドレイン・ソース電圧Ｖ_DSSの定格
は、放電ランプ始動時に印加される電圧200〜400Vを考
慮し、400V以上の高耐圧のものが適用される。

【００１１】しかしながら高耐圧のパワーMOSFETのオン
抵抗は高くなるため、フルブリッジインバータ(3)の熱
損失は大きく、空冷のため大きなヒートシンクが必要で
あり、点灯装置の大型化の一因となっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、フル
ブリッジインバータのオン抵抗による熱損失を大幅に低
減し、小型で高効率の点灯装置を提供するとともに、ラ
ンプの点灯性能を改善することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明はランプの安定点
灯時には出力電圧が低く(例えば50〜100V)なりパワーMO
SFETのドレイン・ソース間にかかる電圧も均しく低い電
圧になることに着目し、ランプ始動時に特有の高い電圧
がドレイン・ソース間にかからないように回路を構成
し、ドレイン・ソース電圧Ｖ_DSSの定格が２００V程度と
低いパワーMOSFETを使用可能とする。具体的な構成は以
下の通りである。

【００１４】本発明の請求項１の放電ランプの矩形波点
灯装置は、(a) 直流電源(1)と、(b) 放電ランプ(5)の電力制御を行うダウンコンバータ
(2)と、(c) 前記 ダウンコンバータの出力を平滑化する平滑用
コンデンサ(14)と、(d) 第１のスイッチ手段(16)を含む第１及び第３のス
イッチング素子(23)(25)から成る直列回路と第２のスイ
ッチ手段(17)を含む第２及び第４のスイッチング素子(2
4)(26)から成る直列回路で構成され、前記 ダウンコンバ
ータ(2)の出力を矩形波電流に変換するフルブリッジイ
ンバータ(3)と、(e) 前記 フルブリッジインバータ(3)の第１及び第４の
スイッチング素子(23)(26)と前記第２及び第３のスイッ
チング素子(24)(25)を交互に導通、遮断するよう駆動さ
せるフルブリッジ駆動回路(10)と、(f) 前記スイッチング素子(23)(24)(25)(26)を開閉制
御するためのパルス信号を前記フルブリッジ駆動回路(1
0)に送る パルス発生回路(21)と、 (g) 前記第１及び第３のスイッチング素子(23)(25)の
接続点と前記第２及び第４のスイッチング素子(24)(26)
の接続点との間に接続され、前記放電ランプ(5)を始動
させるイグナイタ(4)と、 (h) 前記パルス発生回路(21)に接続され、ランプ始動
直後の所定の始動期間Ｔｓに続く遅延時間Ｔｄ経過後に
パルス発生回路(21)を作動させる遅延手段(22)と、 (i) 前記第１のスイッチ手段(16)と第２のスイッチ手
段(17)に接続され、 前記始動期間Ｔｓ中、第１のスイッ
チ手段(16)と第２のスイッチ手段(17)をオフにして同期
間Ｔｓ中、前記第１及び第４のスイッチング素子(23)(2
6)がランプ始動回路系から開放されるようにすると共に
同期間Ｔｓ中、フルブリッジ駆動回路(10)をリセット解
除して第２及び第３のスイッチング素子(24)(25)を導通
状態、第１及び第４のスイッチング素子(23)(26)を遮断
状態に固定し、且つ、 前記始動期間Ｔｓが終了した後、
両第１、第２スイッチ手段(16)(17)をオンにして前記第
１及び第４のスイッチング素子(23)(26)をフルブリッジ
インバー タ(3)に接続させ、 前記始動期間Ｔｓの終了後
の更に付加された前記遅延時間Ｔｄ経過後に前記フルブ
リッジ駆動回路(10)を作動させて前記フルブリッジイン
バータ(3)によ る矩形波点灯を行わせるタイマー手段(2
0)とを備えている ことを特徴とする。

【００１５】本発明にかかる放電ランプ(5)の矩形波点
灯装置も、従来の点灯装置と同様に通常の点灯状態では
一定の周波数で矩形波点灯させるが、ランプ始動直後の
始動期間Ｔｓにおいて、始動ミスを最小化するために矩
形波を解除し直流点灯を行う。

【００１６】例えば、フルブリッジインバータ(3)の第
２及び第３のスイッチング素子(24)(25)を導通、第１及
び第４のスイッチング素子(23)(26)を遮断状態で保持さ
せる。ランプ始動時、アーク放電に移行するまでの期間
は従来技術の場合は、放電維持電圧の高い電位が遮断状
態にある第１及び第４のスイッチング素子(23)(26)のド
レイン・ソース間に印加されるが、本発明においては始
動期間Ｔｓ中は第１及び第４のスイッチング素子(23)(2
6)を、遮断状態となっている第１及び第２のスイッチ手
段(16)(17)により、ランプ始動回路系から開放するの
で、前記放電維持電圧のための高い電圧はかからない。

【００１７】始動期間Ｔｓ経過後は、第１及び第２のス
イッチ手段(16)(17)をオンにして再び第１及び第４のス
イッチング素子(23)(26)をフルブリッジインバータ(3)
に接続する。ただし、この時点ではフルブリッジインバ
ータ(3)は作動しておらず、第２及び第３のスイッチン
グ素子(24)(25)は導通、第１及び第４のスイッチング素
子(23)(26)は遮断状態で保持されており、ランプ(5)は
第２及び第３のスイッチング素子(24)(25)を流れる直流
電流で点灯される事になる。そして、フルブリッジ駆動
回路(10)に接続されている遅延回路(22)にて設定されて
いる遅延時間Ｔｄが経過すると、フルブリッジ駆動回路
(10)が作動してフルブリッジインバータ(3)を作動さ
せ、前記直流点灯から正規の矩形波点灯に移行する。始
動期間Ｔｓ期間内にアーク放電に移行し、遅延時間Ｔｄ
経過後に矩形波点灯に移行して正常にランプが点灯すれ
ば、全スイッチング素子(23)(24)(25)(26)にかかる電圧
は200V以下の低い電圧ということになる。

【００１８】したがって、フルブリッジインバータ(3)
の第１〜４の４個のスイッチング素子(23)(24)(25)(26)
たるパワーMOSFETのドレイン・ソース電圧は定格の低い
もの(例えば200Vタイプ)を使用することができ、また、
第１及び第２のスイッチ手段(16)(17)が導通する瞬間に
フルブリッジインバータ(3)の動作が開始されないた
め、フルブリッジ出力が遮断状態になってランプ消灯に
なることを防止できる。

【００１９】これによりオン抵抗の低いパワーMOSFETを
使用できるので、フルブリッジインバータ(3)の損失を
最小化することができる。又、発熱が小さいのでヒート
シンクを小型化して小型の点灯装置とすることができ
る。

【００２０】また、タイマー手段(20)としては適当なタ
イミングを作ることのできるものであればタイマー以外
のものを用いても良く、例えばマイコン、ロジック等の
コントロール回路を用いることもできる。

【００２１】また、前記放電ランプ(5)の矩形波点灯装
置は、始動期間Ｔｓの設定と、第１及び第２のスイッチ
手段(16)(17)の開閉の制御は同一のタイマー手段(20)を
兼用して行われることを特徴とする。

【００２２】この場合、始動期間Ｔｓを設けるために設
けられているタイマー手段(20)を、スイッチ手段(16)(1
7)の制御にも利用できるため、部品点数を抑えて単純な
回路とすることができる。

【００２３】更に、前記放電ランプ(5)の矩形波点灯装
置は、始動期間Ｔｓが終了した後、更に所定の遅延時間
Ｔｄ経過後にフルブリッジ駆動回路をリセット解除する
ための遅延手段(22)を備えたことを特徴とする。

【００２４】これによれば、スイッチ手段(16)(17)が導
通する瞬間にフルブリッジインバ ータ(3)の動作が開始
して、フルブリッジ出力が遮断し、ランプが消灯してし
まうことを有効に防止することができる。

【００２５】請求項２の放電ランプ(5)の矩形波点灯装
置(図３参照)は、前記平滑用コンデンサ(14)は、一端が
前記第１のスイッチ手段(16)を介して前記ダウンコンバ
ータ(2)の出力端に接続され、他端が前記ダウンコンバ
ータ(2)の基準電位側に接続されていることを特徴とす
る。

【００２６】これによればスイッチ手段を増やすことな
く、放電ランプ(5)の始動期間Ｔｓ中に平滑用コンデン
サ(14)がダウンコンバータ出力に接続されない状態にす
ることができる。

【００２７】請求項３の放電ランプ(5)の矩形波点灯装
置は、始動期間Ｔｓ内に放電ランプ(5)が点灯しない場
合にはフルブリッジインバータ(3)への信号を停止する
不点灯検出手段(27)を備えたことを特徴とする。

【００２８】即ち、不点灯検出手段(27)による出力がパ
ルス幅変調回路(9)のスイッチングを停止させる。

【００２９】換言すれば、始動期間Ｔｓ内に放電ランプ
(5)が点灯しないことがあれば、これを検出して、パル
ス幅変調回路(9)をシャットダウンし、ダウンコンバー
タ(2)のスイッチングを停止させることができる。

【００３０】請求項４の放電ランプ(5)の矩形波点灯方
法は、直流電源(1)と、フルブリッジ駆動回路(10)にて
交互に導通，遮断するように駆動される２組のスイッチ
ング素子(23)(26)，(24)(25)を備えたフルブリッジイン
バータ(3)により矩形波電流で放電ランプ(5)を点灯させ
る放電ランプの矩形波点灯方法であって、(i) 放電ランプ点灯直後の所定の始動期間Ｔｓは、直
流点灯させるために前記フルブリッジインバータ(3)の
一方の組のスイッチング素子(24)(25)を導通状態に固定
し、他方の組のスイッチング素子(23)(26)を遮断状態に
固定すると共に前記スイッチング素子(23)(26)にそれぞ
れ直列接続されているスイッチ手段(16)(17)をオフにし
て前記スイッチング素子(23)(26)をランプ始動回路系か
ら開放し、(ii) 前記 始動期間Ｔｓ経過後に前記スイッチ手段(16)
(17)をオンにして遮断状態に固定されていた組のスイッ
チング素子(23)(26)を前記フルブリッジインバータ(3)
に接続させ、(iii) 然る後、前記始動期間Ｔｓに続く遅延時間Ｔｄ
経過後に前記 フルブリッジ駆動回路(10)を作動させて前
記フルブリッジインバータ(3)の２組のスイッチング素
子(23)(26)，(24)(25)を導通，遮断するように駆動させ
て矩形波点灯に移行することを特徴とする。

【００３１】これによれば、始動期間Ｔｓ中は遮断され
ている組のスイッチング素子(23)(26)を第１及び第２の
スイッチ手段(16)(17)により、ランプ始動回路系から開
放するので、ランプ始動時の高い電圧はかからない。従
って、フルブリッジインバータ(3)のスイッチング素子
(23)(24)(25)(26)たるパワーMOSFETのドレイン・ソース
電圧は定格の低いものを使用することができ、オン抵抗
の低いパワーMOSFETを使用できるので、損失を小さくす
ることができる。

【００３２】又、遅延時間Ｔｄ経過後にフルブリッジ駆
動回路(10)をリセット解除(作動)するようにすると、ス
イッチ手段(16)(17)が導通する瞬間にフルブリッジイン
バータ(3)の動作が開始して、フルブリッジ出力が遮断
し、ランプ(5)が消灯してしまうようなことを有効に防
止することができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】 以下、本発明を好適な実施例を用
いて説明する。

【００３４】［実施例1］ 以下図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図１は本発明にかかる放電ランプ(5)の矩形波点灯装置
の一実施例を示す回路図である。

【００３５】放電ランプ(5)としては、一例として150
W、75Vの交流点灯メタルハライドランプを用いた。

【００３６】直流電源(1)はランプ(5)がブレークダウン
する前に必要な放電維持電圧より高い出力開放電圧(OC
V)が必要であり、通常200〜400Vが適用される。

【００３７】直流電源(1)の直流電流はダウンコンバー
タ(2)に供給される。ダウンコンバータ(2)はスイッチン
グ素子(11)、ダイオード(12)、チョークコイル(13)で構
成され、典型的なスイッチング電源の降圧式チョッパー
回路を形成している。チョークコイル(13)はたとえば一
例として0.39mHである。ダウンコンバータ(2)の出力 に
は出力電圧を検出する電圧検出回路(7)と出力電流を検
出する電流検出回路(6)があり、検出されたそれぞれ電
圧と電流は演算回路(8)に入力されパルス幅変調回路(9)
を介して、スイッチング素子(11)にフイードバックされ
る。

【００３８】ダウンコンバータ(2)は高周波(数十KHz〜
数百KHz)でスイッチングしており、ランプ安定点灯後に
一定の電力を供給できるようにするため、検出した出力
電圧と出力電流を演算しパルス幅変調回路(9)によって
ダウンコンバータ(2)のパルス幅を制御するように動作
させている。電圧検出回路(7)は簡単には抵抗(28)(29)
により分圧して出力する。電流検出回路(6)については
一般的にはたとえば1Ω以下の低抵抗を使用する。

【００３９】ダウンコンバータ(2)のチョークコイル(1
3)の出力端(正極側)と基準電位間には平滑用コンデンサ
(14)が接続される(図１の場合)。これはダウンコンバー
タ(2)が高周波(数十KHz〜数百KHz)でスイッチングして
いるために発生するリップル成分を抑圧し、放電ランプ
(5)の音響共鳴によるアーク不安定のリスクを低減する
ためのものである。典型的にはリップル含有率を5％以
下にし、0.1μF〜10μFが一般的に使用される。

【００４０】ダウンコンバータ(2)の直流出力(電位はラ
ンプ電圧と等価になっている。)はスイッチング素子(2
3)(24)(25)(26)からなるフルブリッジインバータ(3)に
供給される。ダウンコンバータ(2)のチョークコイル(1
3)の出力端(正極側)は第１にはスイッチ手段(16)を介し
てスイッチング素子(23)のドレイン及び第２にはスイッ
チング素子(24)のドレインに接続される。

【００４１】ダウンコンバータ(2)の基準電位側は電流
検出回路(6)を介し第３及び４のスイッチング素子(25)
(26)のソースに接続される。チョークコイル(13)の出力
端と基準電位間にはひとつには第１のスイッチング素子
(23)のソースと第３のスイッチング素子(25)のドレイン
を接続して第１のスイッチ手段(16)−第１のスイッチン
グ素子(23)−第３のスイッチング素子(25)の直列回路
を、もうひとつには第２の スイッチング素子(24)のソー
スと第４のスイッチング素子(26)のドレインを第２のス
イッチ手段(17)を介して接続し、第２のスイッチング素
子(24)−第２のスイッチ手段(17)−第４のスイッチング
素子(26)の直列回路を形成する。

【００４２】フルブリッジインバータ(3)の出力、即
ち、第１のスイッチング素子(23)、第２のスイッチング
素子(24)のソース相互間にはイグナイタ(4)を介して放
電ランプ(5)が接続される。第１〜４のスイッチング素
子(23)(24)(25)(26)の各ゲー卜にはパルス発生回路(21)
からの信号がフルブリッジ駆動回路(10)を介して供給さ
れる。フルブリッジ駆動回路(10)は反転ドライバー(35)
(36)と非反転ドライバー(37)(38)がそれぞれ第２、３の
スイッチング素子(24)(25)と第１、４のスイッチング素
子(23)，(26)のゲートに接続される。

【００４３】これにより、ランプ安定点灯時には第２、
３のスイッチング素子(24)(25)と第１、４のスイッチン
グ素子(23)(26)をそれぞれ交互に導通、遮断を繰り返し
てランプ(5)を矩形波の交流点灯させる。パルス発生回
路(21)の周波数としては通常50〜500Hzが採用される。

【００４４】フルブリッジインバータ(3)の出力とイグ
ナイタ(4)の入力間にはバイパスコンデンサ(15)が挿入
される。これはイグナイタの高圧がランプを経由してリ
ターンする成分を抑圧するコンデンサとしての働きを担
っており、スイッチング素子がダメージを受けて破壊す
るのを防ぐ。

【００４５】放電ランプ(5)を点灯するには、まずイグ
ナイタ(4)により高電圧パルスを供給して放電ランプ(5)
の電極間をブレークダウンし放電開始する。ブレークダ
ウンに必要な高圧パルスは通常、数KV〜30kVの単一パル
ス方式である。放電ランプ(5)のブレークダウンに続い
て放電ランプ(5)はグロー放電段階(グロー電圧はほぼ一
定で通常200Vぐらいである。)に入り、アーク放電へと
移行する。

【００４６】本発明にかかる放電ランプ(5)の矩形波点
灯装置は、通常の点灯状態では一定 の周波数であるがラ
ンプ始動直後の数秒間(Ｔｓ、典型的には０.５〜３秒)
始動ミスを最小化するために矩形波を解除し直流点灯を
行う。この始動期間Ｔｓ(ランプ始動直後の数秒間)はタ
イマー手段(20)により発生する。

【００４７】本発明はこのタイマー手段(20)を有効に利
用し、別の目的であるフルブリッジインバータ(20)の熱
損失の低減を図るものである。この目的のためタイマー
手段の出力は第１には、リレー等による第１及び２のス
イッチ手段(16)(17)に供給し始動期間Ｔｓ中に第１及び
２のスイッチ手段(16)(17)を遮断する。

【００４８】第２には遅延回路(22)を介してパルス発生
回路(21)に供給し、始動期間Ｔｓに遅延時間(Tdと呼ぶ
ことにし、例えば約100msとする。)を加算した期間はパ
ルス発生回路(21)の発振を停止し、Lowレべルに保持す
る。これにより、(Ｔｓ＋Ｔd)の期間は第２及３のスイ
ッチング素子(24)(25)を導通状態に、第１及び第４のス
イッチング素子(23)(26)を遮断状態で保持させる。これ
により、第１〜４のスイッチング素子(23)(24)(25)(26)
「全てパワーMOSFETで構成されている」にはランプ始動
時の高い電圧が印加されないことになる。

【００４９】前記始動期間Ｔｓ期間後は第１、２のスイ
ッチ手段(16)(17)が導通し、第１及び４のスイッチング
素子(23)(26)をフルブリッジインバータ(3)に接続する
とともに遅延時間Ｔd経過後はパルス発生回路(21)が再
び動作し、正規の矩形波点灯に移行する。ここに遅延回
路(22)の役目は第１及び２のスイッチ手段(16)(17)が導
通する瞬間にフルブリッジインバータ(3)の動作が開始
して、フルブリッジ出力が遮断状態になってランプ消灯
になるようなことを防止するためである。

【００５０】タイマー手段(20)の出力は第３として、不
点灯検出回路(27)に入力される。これは、前記始動期間
Ｔｓの期間内に放電ランプ(5)がアーク放電に至らず、
点灯を失敗した場合にパルス幅変調回路(9)をシャツト
ダウンしダウンコンバータ(2)のスイッチングを停止さ
せるものである。

【００５１】これにより、ランプ不点灯時は始動期間Ｔ
ｓ経過後に第１〜４のスイッチング素子(23)(24)(25)(2
6)のドレイン・ソース間に直流電源の高い電圧が印加さ
れることを防止する。

【００５２】図２は本発明の始動時のタイミングを示
す。ここで(a)はタイマー手段の出力であり、始動期間
Ｔｓ中はLowレベルとなる。(b)は遅延回路出力であり、
タイマー手段の出力を遅延時間Tdだけ遅らせている。
(c)は不点灯検出回路出力であり、ランプがＴｓ期間内
に正常に点灯すればLowレベル、不点灯の場合はＴｓ期
間後Highレベルになる。

【００５３】不点灯検出回路(27)について150Wでランプ
電圧範囲が50〜100Vのランプを例にとり説明する。この
ようなランプの場合例えば不点灯の判定レベルを120Vに
設定する。ダウンコンバータ出力に接続された抵抗(30)
(31)により分圧し、コンパレータ(32)の非反転入力に入
力する。反転入力側には基準電源(33)として例えば5Vを
接続する。例えばR4＝240KΩ、R5＝10KΩに選べば判定
レベル約120V以上にてコンパレータ出力はHighレベルに
なり、Ｔｓの期間後、ランプ不点灯のためHighレベルで
あればAND素子(34)にHighレベルが出力され、パルス幅
変調回路をシャツトダウンにならしめる。

【００５４】(d)はフルブリッジインバータ出力のタイ
ミングを示す。放電ランプ(5)が始動期間Ｔｓ内に正常
に点灯すればＴｓ＋Ｔｄ後に、直流から矩形波点灯に移
行する。ランプ不点灯時は始動期間Ｔｓ経過後、パルス
幅変調回路(9)をシャットダウンし、フルブリッジイン
バータ出力は無信号状態となる。

【００５５】［実施例２］ 図３は本発明にかかる矩形波点灯装置の別の実施例を示
す回路図である。

【００５６】実施例1と比較して、平滑用コンデンサ(1
4)の接続方法のみが異なる。従ってこの異なる部分につ
いて説明し、実施例1と同一作用の回路については説明
を省 略する。

【００５７】平滑用コンデンサ(14)はスイッチ手段(16)
を介してダウンコンバータ(2)のチョークコイル(13)の
出力端(正極側)と基準電位間に接続される。従って、ラ
ンプ始動時の始動期間Ｔｓ中は平滑用コンデンサ(14)が
ダウンコンバータ出力に接続されない。

【００５８】すなわち、スイッチ手段を増やすことな
く、フルブリッジインバータ(3)の効率向上と、平滑用
コンデンサ(14)の接続切り替えを第１のスイッチ手段(1
6)で共用できるものである。この実施例は先に出願ずみ
の発明(特願平10−290777放電ランプ(5)の点灯装置)の
点灯性能の改善方法を、本発明の放電ランプ(5)の矩形
波点灯装置に応用したものである。

【００５９】これにより、ランプ始動時については数百
Vのグロー放電領域から数十Vのアーク放電までの急激な
電圧の過度的変化にダウンコンバータ(2)のフイードバ
ック系が追随でき十分な連続的グロー電力が供給できて
すみやかなアーク放電への移行を達成することができ
る。グロー電力はたとえば一例として150V〜300Vで100
〜150Wを供給する。始動期間Ｔｓ経過後は第１のスイッ
チ手段(16)がオンとなり平滑用コンデンサ(14)はダウン
コンバータ(2)の出力に接続される。

【００６０】アーク放電への移行直後はガス放電が主で
あり、電圧は低くおおよそ10〜20Vとなる。放電ランプ
(5)の内部でプラズマとして働く水銀、ハライド金属が
十分蒸気化すれば電圧は定格の75Vに達し、定格の150W
が供給される。アーク放電への移行後は変化は遅くたと
えば1分ぐらいかかって定格電圧に至る。

【００６１】このようにランプ点灯後はダウンコンバー
タ(2)が高周波(数十KHz〜数百KHz)でスイッチングして
いるために発生するリップルを抑圧し、放電ランプ(5)
の音響共鳴によるアーク不安定のリスクを低減するため
に平滑する必要がある。典型的にはリップル含有率を5
％以下にし、平滑用として0.1〜10μFが一般的に使用 さ
れる。

【００６２】［試験］ 一例として50Ｖ〜100Ｖにて定電力150Wの放電ランプの
矩形波点灯装置を試作して従来例と本実施例で効率を測
定し本実施例のフルブリッジインバータの熱損失低下の
効果を確認した。

【００６３】尚、フルブリッジインバータで使用したス
イッチング素子を表１に示す。

【００６４】

【表１】

【００６５】

【表２】

【００６６】表２より、特に出力ランプ電圧Ｖ _O の低い
場合には改善効果が大きくなることがわかる。従って特
にアーク長の短い放電ランプでランプ電圧の低いものに
対しては効果が大きいといえる。

【００６７】

【発明の効果】 以上述べたように本発明により、フルブ
リッジインバータのスイッチング素子にランプ始動時に
特有の高電圧が供給されないので耐圧の低い素子、即
ち、熱損失の著しく小さな素子を使用することができ、
効率が高く、小型の矩形波点灯装置を提供することがで
きる。また、遅延手段により、第１、２のスイッチ手段
が導通する瞬間にフルブリッジの動作が開始しないた
め、フルブリッジ出力が遮断状態になってランプ消灯に
なるようなことを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の回路を示した図。

【図２】始動時のタイミングを示した図。

【図３】実施例２の回路を示した図。

【図４】従来の点灯装置の回路を示した図。

【符号の説明】

(1) 直流電源 (2) ダウンコンバータ (3) フルブリッジインバータ (4) イグナイタ (5) 放電ランプ (6) 電流流検出回路 (7) 電圧検出回路 (8) 演算回路 (9) パルス幅変調回路(PWM) (10) フルブリッジ駆動回路 (11) ダウンコンバータのスイッチング素子 (12) ダイオード (13) チョークコイル (14) 平滑用コンデンサ (15) バイパスコンデンサ (16)，(17) スイッチ手段 (20) タイマー手段 (21) パルス発生回路 (22) 遅延回路 (23)，(24)，(25)，(26) フルブリッジインバータのス
イッチング素子 (27) 不点灯検出回路 (28)，(29)，(30)，(31) 抵抗 (32) コンパレータ (33) 基準電源 (34) AND回路 (35)，(36) 反転ドライバー (37)，(38) 非反転ドライバー

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 41/16 H02M 7/48 H05B 41/24

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】(a) 直流電源(1)と、(b) 放電ランプ(5)の電力制御を行うダウンコンバータ
   (2)と、(c) 前記 ダウンコンバータの出力を平滑化する平滑用
   コンデンサ(14)と、(d) 第１のスイッチ手段(16)を含む第１及び第３のス
   イッチング素子(23)(25)から成る直列回路と第２のスイ
   ッチ手段(17)を含む第２及び第４のスイッチング素子(2
   4)(26)から成る直列回路で構成され、前記 ダウンコンバ
   ータ(2)の出力を矩形波電流に変換するフルブリッジイ
   ンバータ(3)と、(e) 前記 フルブリッジインバータ(3)の第１及び第４の
   スイッチング素子(23)(26)と前記第２及び第３のスイッ
   チング素子(24)(25)を交互に導通、遮断するよう駆動さ
   せるフルブリッジ駆動回路(10)と、(f) 前記スイッチング素子(23)(24)(25)(26)を開閉制
   御するためのパルス信号を前記フルブリッジ駆動回路(1
   0)に送る パルス発生回路(21)と、 (g) 前記第１及び第３のスイッチング素子(23)(25)の
   接続点と前記第２及び第４のスイッチング素子(24)(26)
   の接続点との間に接続され、前記放電ランプ(5)を始動
   させるイグナイタ(4)と、 (h) 前記パルス発生回路(21)に接続され、ランプ始動
   直後の所定の始動期間Ｔｓに続く遅延時間Ｔｄ経過後に
   パルス発生回路(21)を作動させる遅延手段(22)と、 (i) 前記第１のスイッチ手段(16)と第２のスイッチ手
   段(17)に接続され、 前記始動期間Ｔｓ中、両第１、第２のスイッチ手段(16)
   (17)をオフにして同期間Ｔｓ中、前記第１及び第４のス
   イッチング素子(23)(26)がランプ始動回路系から開放さ
   れるようにすると共に 同期間Ｔｓ中、フルブリッジ駆動
   回路(10)をリセット解除して第２及び第３のスイッチン
   グ素子(24)(25)を導通状態、第１及び第４のスイッチン
   グ素子(23)(26)を遮断状態に固定し、且つ、 前記始動期間Ｔｓが終了した後、両第１、第２のスイッ
   チ手段(16)(17)をオンにして前記第１及び第４のスイッ
   チング素子(23)(26)をフルブリッジインバータ(3)に接
   続させ、 前記始動期間Ｔｓの終了後の更に付加された前記遅延時
   間Ｔｄ経過後に前記フルブリッジ駆動回路(10)を作動さ
   せて前記フルブリッジインバータ(3)による矩形波点灯
   を行わせるタイマー手段(20)とを備えている ことを特徴
   とする放電ランプの矩形波点灯装置。
2. 【請求項２】 前記平滑用コンデンサ(14)は、一端が
   前記第１のスイッチ手段(16)を介して前記ダウンコンバ
   ータ(2)の出力端に接続され、他端が前記ダウンコンバ
   ータ(2)の基準電位側に接続されていることを特徴とす
   る請求項１記載の放電ランプの矩形波点灯装置。
3. 【請求項３】 前記始動期間Ｔｓ内に前記放電ランプ
   (5)が点灯しない場合には、前記ダウンコンバータ(2)の
   動作を停止させる不点灯検出手段(27)をさらに備えるこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の放電ランプの矩
   形波点灯装置。
4. 【請求項４】 直流電源(1)と、フルブリッジ駆動回
   路(10)にて交互に導通，遮断するように駆動される２組
   のスイッチング素子(23)(26)，(24)(25)を備えたフルブ
   リッジインバータ(3)により矩形波電流で放電ランプ(5)
   を点灯させる放電ランプの矩形波点灯方法であって、(i) 放電ランプ点灯直後の所定の始動期間Ｔｓは、直
   流点灯させるために前記フルブリッジインバータ(3)の
   一方の組のスイッチング素子(24)(25)を導通状態に固定
   し、他方の組のスイッチング素子(23)(26)を遮断状態に
   固定すると共に前記スイッチング素子(23)(26)にそれぞ
   れ直列接続されているスイッチ手段(16)(17)をオフにし
   て前記スイッチング素子(23)(26)をランプ始動回路系か
   ら開放し、(ii) 前記 始動期間Ｔｓ経過後に前記スイッチ手段(16)
   (17)をオンにして遮断状態に固定されていた組のスイッ
   チング素子(23)(26)を前記フルブリッジインバータ(3)
   に接続させ、(iii) 然る後、前記始動期間Ｔｓに続く遅延時間Ｔｄ
   経過後に前記 フルブリッジ駆動回路(10)を作動させて前
   記フルブリッジインバータ(3)の２組のスイッチング素
   子(23)(26)，(24)(25)を導通，遮断するように駆動させ
   て矩形波点灯に移行することを特徴とする放電ランプの
   矩形波点灯方法。