JP3697864B2 - パルス発生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高電圧パルスを発生させるパルス発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高圧ナトリウム灯、メタルハライド灯等の高圧放電灯（ＨＩＤランプ）を点灯させるためには、放電を開始させる高電圧を該放電灯に印加する必要がある。このための回路方式は多数知られている。図２８，図２９は、従来の放電灯点灯装置の一例を示すもので、図２８に示す回路は例えば、実開昭５９−５２５９９号公報に示されたものと略同様の回路を有する放電灯点灯装置であり、この放電灯点灯装置１は負荷としての高圧放電灯２を始動又は再始動させるために、高電圧を発生させるイグナイタとしてのパルス発生装置３を有するものである。
【０００３】
放電灯点灯装置１は、交流電源Ｖｓ_１に接続され、高圧ナトリウム灯、メタルハライド灯等の高圧放電灯２に電力を供給すると共に、点灯を維持するための安定器４と高圧放電灯２の始動器であるイグナイタとしてのパルス発生装置３からなる。安定器４の出力側には、バイパスコンデンサＣｐが並列に接続され、そのバイパスコンデンサＣｐと高圧放電灯２で形成される閉ループ内に後述のパルストランスＰＴの二次巻線ＰＴ_２が接続されている。
【０００４】
パルス発生装置３は、放電ギャップＧを有し、交流電源Ｖｓ_２に接続されて、放電ギャップＧに電力を供給する直流高圧発生回路５と、該直流高圧発生回路５の出力に接続されたコンデンサＣ_１とパルストランスＰＴにより構成されている。直流高圧発生回路５は、例えば、交流電源Ｖｓ_２を昇圧、整流するもので、その出力が前記コンデンサＣ_１に接続されており、、またコンデンサＣ_１の両端にはパルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１と放電ギャップＧの直列回路が接続されている。
【０００５】
この従来例の動作を以下に説明する。まず交流電源Ｖｓ_１をオンすると、安定器４を介してその二次電圧が高圧放電灯２の両端に印加される。次にパルス発生装置３の交流電源Ｖｓ_２をオンすると、直流高圧発生回路５が動作して、コンデンサＣ_１を充電し、コンデンサＣ_１の両端電圧Ｖｃ_１は、図２９（ａ）に示すように徐々に上昇する。
【０００６】
コンデンサＣ_１の両端電圧Ｖｃ_１が放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_Ｇ１に達すると、放電ギャップＧは絶縁破壊し、その際、コンデンサＣ_１に蓄えられた電荷がパルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１を介して急峻に放電され、電圧Ｖｃ_１が急激に低下する。この時、パルストランスＰＴ_１の両端の１次巻線ＰＴ_１には高電圧が発生し、更に二次巻線ＰＴ_２にはその巻線比に応じて高圧のパルス電圧が発生する。
【０００７】
この高圧パルスをバイパスコンデンサＣｐを介して高圧放電灯２の両端に印加して該高圧放電灯２の両端に印加して始動させる。１回目のパルスで始動しない場合は、コンデンサＣ_１の充放電灯を繰り返し、連続的にパルス電圧を発生させ、放電灯２が点灯すれば、パルス発生装置３の動作を呈し、パルス電圧の発生を停止する。
【０００８】
例えば、高圧パルスをバイパスコンデンサＣｐを介して高圧放電灯２の両端に印加して始動させる。１回目のパルスで始動しない場合は、コデンサＣ_１の充放電を繰り返し、連続的にパルス電圧を発生させ、放電灯２が点灯すれば、パルス発生装置３の動作を停止し、パルス電圧の発生を停止する。
【０００９】
例えば、図２８に示す回路において、放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_Ｇ１を数千ボルト、パルストランスＰＴの巻数比を１０倍程度に設定すれば、二次巻線ＰＴには数万ボルトの非常に高いパルス電圧が発生し、高圧放電灯２が消灯直後の非常に再始動しにくい状態であっても、瞬時に再始動が可能である。図３０、図３１は別の従来の高圧放電灯点灯装置におけるイグナイタとしてのパルス発生装置３が交流電源Ｖｓ_２を昇圧トランスＴｒで昇圧して放電ギャップＧを駆動させる構成とした点であり、コンデンサＣ_１の両端電圧Ｖｃ_１は図３１（ａ）乃至（ｃ）に示すように交流電源Ｖｓ_２の半サイクルに何回も放電ギャップＧが放電を繰り返し、パルス本数が多く得られるものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高圧放電灯は一般に安定点灯した後、一度消灯して比較的早い消灯期間で再始動させようとすると（高圧放電灯の発光管が高温状態の時；ホット・リスタート）、通常の初始動（高圧放電灯の発光管が常温状態；コールド・スタート）に比べてより高いパルス電圧を印加しなければならない。このため、斯かるパルス発生装置３のスイッチ手段としては、エアーギャップ等の高電圧でスイッチングでき、大電流を流す事が可能な素子が有効であり、ー般に用いられてきた。これはトライアックやサイリスタ等の３端子制御型半導体スイッチ素子では、このような高電圧、大電流を取り扱う事が難しく、仮に実現したとしても該素子は大型で高価な物になるためである。
【００１１】
また、高温再始動を行わない比較的電圧の低いパルスで十分な場合は、トライアックやサイリスタ等の３端子制御型半導体スイッチング素子を用いて、安定なパルス発生を可能とできるが、価格面からは例えばＳＳＳ等の２端子電圧応答型スイッチング素子を用いた方が有効である。しかし上記のように放電ギャップであるギャップ素子を用いた場合、ギャップ素子には、空隙間放電開始電圧、すなわちギャップのオン電圧が安定しないと言う欠点がある。これは、ギャップ素子の封入ガスあるいは空気の温度、イオンの状態残留電子の有無、電極の温度、電極形状の違い、経年使用による電極の摩耗、ガスの化学的変化、同一仕様での製造バラツキ等の各種の要因がある。
【００１２】
この結果、一般的にはギャップのオン電圧は設計値に対して±数１０％の変動がある。一例として、ＳＩＥＭＮＳ社のＳＳＧ１Ｘ−１型ガス封入ギャップ素子は好適に設計・製造されているが、経年年使用等を考慮したギャップオン電圧は８００〜１４００Ｖ程度の変動である（１１００Ｖ±２７％）。
【００１３】
従って、ギャップ素子を用いたイグナイタを設計する場合、斯かるギャップのオン電圧変動を十分考慮する必要がある。イグナイタは、放電灯を始動するために必要最低限のパルス電圧Ｖ_{ｐ−ｍｉｎ}が確保できるように設計されなければならない。従って、ギャップのオン電圧変動下限値Ｖ_{ｓｗ−ｍｉｎ}において、イグナイタがＶ_{ｐ−ｍｉｎ}以上のパルスを発生するように設計される。
【００１４】
この結果、ギャップのオン電圧変動上限値Ｖ_{ｓｗ−ｍａｘ}においては、従来回路ではイグナイタのパルス電圧は最高値Ｖ_{ｐ−ｍａｘ}を発生する。従来のイグナイタの発生するパルス電圧Ｖｐは、当然の事ながらギャップのオン電圧Ｖ_ｓｗに比例する。例えぱ始動に必要な電圧が８０００Ｖの放電灯であれば、前述のギャップ素子を用いれば、Ｖ_{ｓｗ−ｍｉ ｎ}＝８００Ｖの時に、Ｖ_{ｐ−ｍｉｎ}＝８０００Ｖと１０倍の昇圧となり、ギャップオン電圧変動を見込むと、Ｖ_{ｓｗ−ｍａｘ}＝１４００Ｖであるから、Ｖ_{ｐ−ｍａｘ}＝１４０００Ｖにも達する（１．７５倍）。
【００１５】
このように、本来必要なパルス電圧に比べて相当高い電圧が発生する可能性があるため、イグナイタ及びこれを含む装置全体（放電灯、放電灯ソケット、照明器具、配線、取り付け部等）の耐電圧設計をＶ_{ｐ−ｍａｘ}で行う必要がある。そのため、部品の耐電圧特性を高くする、絶縁距離の拡幅、等装置の大型化あるいは部材費の上昇などの非常に無駄の多い設計になる。また、起動時のランプへの印加電圧上昇によるランプ電極早期摩耗等の不具合が生じる可能性がある。尚、これはＳＳＳ等の２端子電圧応答型の半導体スイッチ素子を用いた場合でも発生する課題である。
【００１６】
要するに上記課題はギャップ素子或いはＳＳＳ等の２端子電圧応答型スイッチ素子のように２端子電圧応答型スイッチ素子が持つ不安定なオン電圧により引き起こされる。
【００１７】
本発明は、上記の課題に鑑みて為されたもので、請求項１乃至請求項１９記載の発明の目的とするところは、ギャップ素子や半導体スイッチ素子からなる２端子電圧応答型のスイッチ素子を用いても高圧パルス電圧が安定となるパルス発生装置を提供するにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明では、両端電圧が所定の応答電圧に達すると導通する二端子電圧応答型のスイッチ素子と、該スイッチ素子の両端に電圧を印加することで該スイッチ素子を導通させるためのトリガ電源手段と、前記スイッチ素子が導通した時に、該スイッチ素子と該スイッチ素子に直列接続された負荷回路とに、エネルギを供給するエネルギ供給源手段とを備え、前記トリガ電源手段と直列に第１のインピーダンス素子を接続し、該第１のインピーダンス素子のインピーダンスが前記負荷回路のインピーダンスよりも高いことを特徴とする。
【００１９】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記トリガ電源手段と、前記エネルギ供給源手段とを等価的に並列接続するとともに、前記スイッチ素子及び負荷回路に接続し、前記スイッチ素子の応答電圧がトリガ電源手段が発生する電圧より低く且つエネルギ供給源手段の発生する電圧よりも高いことを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記トリガ電源手段と、前記エネルギ供給源手段とを等価的に直列接続するとともに、前記スイッチ素子及び負荷回路に接続し、前記スイッチ素子の応答電圧がトリガ電源手段が発生する電圧とエネルギ供給源手段の発生する電圧との和より低く、エネルギ供給源手段の発生する電圧よりも高いことを特徴とする。
【００２１】
請求項４の発明では、請求項１乃至３いずれかの発明において、前記第１のインピーダンス素子の一部が前記トリガ電源手段に含まれることを特徴とする。
【００２２】
請求項５の発明では、請求項１乃至４いずれかの発明において、前記エネルギ供給源手段と直列に第２のインピーダンス素子及び順方向のダイオード、又は順方向のダイオードが接続され、前記第２のインピーダンス素子及び前記ダイオード、又は前記ダイオードが、前記トリガ電源手段と第１のインピーダンス素子との直列回路と等価的に並列に接続されたことを特徴とする。
【００２３】
請求項６の発明では、請求項５の発明において、第２のインピーダンス素子の一部が、前記負荷回路及び前記エネルギ供給源手段、又は前記エネルギ供給源手段に含まれていることを特徴とする。
【００２４】
請求項７の発明では、請求項１乃至６いずれかの発明において、前記スイッチ素子は、空隙素子又はガス封入空隙素子であることを特徴とする。
【００２５】
請求項８の発明では、請求項１乃至６いずれかの発明において、前記スイッチ素子は、該スイッチ素子の両端電圧が所定の動作電圧値に達すると導通して素子両端電圧が低下し、素子電流が所定値以下に低下すると非導通状態に戻る、２端子電圧応答型半導体スイッチ素子であることを特徴とする。
【００２６】
請求項９の発明では、請求項１乃至８いずれかの発明において、前記負荷回路が少なくともパルストランスを含んで、前記エネルギ供給源手段と前記スイッチ素子と前記パルストランスの１次巻線が等価的に直列接続されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項１０の発明では、請求項１乃至９いずれかの発明において、前記エネルギ供給源手段は商用交流電源であることを特徴とする。
【００２８】
請求項１１の発明では、請求項１乃至９いずれかの発明において、前記エネルギ供給源手段は直流電源であることを特徴とする。
【００２９】
請求項１２の発明では、請求項１乃至９いずれかの発明において、前記エネルギ供給源手段はパルス状電圧であることを特徴とする。
【００３０】
請求項１３の発明では、請求項１乃至９いずれかの発明において、前記トリガ電源手段は少なくとも直流電源とスイッチング手段の直列回路で構成されることを特徴とする。
【００３１】
請求項１４の発明では、請求項１乃至９いずれかの発明において、前記トリガ電源手段は商用交流電源であることを特徴とする。
【００３２】
請求項１５の発明では、請求項１乃至９いずれかの発明において、前記トリガ電源手段はパルス状電圧であることを特徴とする。
【００３３】
請求項１６の発明では、請求項１乃至９いずれかの発明において、前記トリガ電源手段は時間の経過と共に略連続的に上昇する電圧であることを特徴とする。
【００３４】
請求項１７の発明では、請求項１乃至１６いずれかの発明において、前記エネルギ供給源手段の電圧が前記負荷回路に必要なエネルギを与えるための所定電圧に達したことを検出して、前記スイッチ素子を前記トリガ電源手段でトリガすることを特徴とする。
【００３５】
請求項１８の発明では、請求項１乃至９、１７いずれかの発明において、請求項１乃至１２記載の何れかの前記エネルギ供給源手段と、請求項１３乃至請求項１６記載の何れかの前記トリガ電源手段とを備えたことを特徴する。
【００３６】
【発明の実施の形態】
まず本発明を実施形態により説明する前に、本発明の基本的な概念とその基本構成を説明する。図１８は本発明のパルス発生装置の基本的な概念を示す構成図であり、エネルギ供給源手段５と、２端子電圧応答型スイッチ素子Ｓと、該スイッチ素子Ｓをトリガしてオンさせるためのトリガ電源手段９と、スイッチ素子Ｓがオンした時に、エネルギ供給源手段５から供給されるエネルギでパルスを発生する負荷回路１０とで構成される。
【００３７】
このような構成を用いるとスイッチ素子Ｓは、トリガ電源手段９によりオンして、エネルギ供給源手段９によって負荷回路１０にエネルギが供給されるので、発生するパルス電圧はエネルギ供給源手段９によって決定されることになる。すなわち、スイッチ素子Ｓのオン電圧が変動してもエネルギ供給源手段９によって供給されるエネルギが所定値であれぱ、所定のパルス電圧を発生することができ、従来例の課題を解決することができる。
【００３８】
ここでスイッチ素子Ｓとしては、一対の対面する電極を有し、空気あるいは放電補助のための気体が封入されて構成される、ギャップ素子あるいはガス封入ギャップ素子（エアーギャッブ、ガスギャップ）あるいは、半導体により構成された２端子電圧応答型の半導体スイッチ素子が用いられ、両端電圧が所定の応答電圧に達するとオンして素子両端のインピーダンスが低下、その結果両端電圧が低下して、電流を継続的に通電可能となり、該電流が所定の導通状態保持電流以下になると、オフすると言う特性を有するもので、半導体スイッチ素子としては例えば、２方向性２端子サイリスタ（Ｂｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａＩ Ｄｉｏｄｅ Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）あるいは、ＳＳＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ＳｙｍｍｅｔｒｉｃａＩ Ｓｗｉｔｃｈ）と呼ぱれるＰＮＰＮＰ接合半導体（例えば、新電元社製サイダック）や、ショックレーダイオード等がある。
【００３９】
ここで具体的な基本構成としては並列構成と直列構成がある。図１９に並列の基本構成例を示す。エネルギ供給源手段５とインピーダンスＺ_１の直列回路、トリガ電源手段９とインピーダンスＺ_２の直列回路が、スイッチ素子Ｓ及び負荷回路１０と並列に接続されている。
【００４０】
ここで、スイッチ素子Ｓのオン電圧をＶｓとすると、エネルギ供給源手段５の電圧Ｖｅ_１、トリガ電源手段９の電圧Ｖｅ_２の関係を、Ｖｅ_１＜Ｖｓ＜Ｖｅ_２に設定する。すなわち、Ｖｅ_１ではスイッチ素子Ｓがオンできないが、Ｖｅ_２が発生するとスイッチ素子Ｓがオンするのでエネルギ供給源手段５のエネルギがスイッチ素子Ｓと負荷回路１０の回路に供給される。
【００４１】
インピーダンスＺ_１とＺ_２はこの回路を適切に動作させるために設定されるものである。すなわち、Ｖｅ_２がスイッチ素子Ｓをオンさせた時、トリガ電源手段９からの電流がスイッチ素子Ｓと負荷回路１０に流れるが、負荷回路１０で発生するパルス電圧が該電流に支配的になるとパルス電圧は安定しないので、通常インピーダンスＺ_２は負荷回路１０のインピーダンスよりも大きく設定する。
【００４２】
ここでインピーダンスＺ_２には抵抗素子、コンデンサ素子、インダクタンス素子、あるいは非線型特性のインピーダンス素子等を用いることができる。また、見かけ上トリガ電源手段９にインピーダンスＺ_２の一部又は全てを含むことができる。一方、Ｖｅ_２が発生してスイッチ素子Ｓに印加する時、インピーダンスＺ_１が無けれぱトリガ電源手段９によって発生した電圧がエネルギ供給源手段９に吸収され、結果的にスイッチ素子Ｓをトリガできなくなるので、負荷回路１０で発生するパルス電圧に大きな影響を与えない範囲でインピーダンスＺ_１を設定する。
【００４３】
ここでインピーダンスＺ_１には抵抗素子、コンデンサ素子、インダクタンス素子、あるいは非線型時性のインピーダンス素子等を用いることができる。また、見かけ上エネルギ供給源手段９にインピーダンスＺ_１の一部または全てが含むことができる。更にまたインピーダンスＺ_１はエネルギ供給源手段５と順方向に接続されるダイオード等のスイッチ手段を含んでいても良い。これは、Ｖｅ_２が発生する前にはスイッチ素子Ｓがオフであるから、当然該ダイオードは非導通であり、負荷回路１０にエネルギ供給源手段５からのエネルギが供給されず、Ｖｅ_２が発生しても、Ｖｅ_１＜Ｖｅ_２であるから、ダイオードは非導通であり、従って、Ｖｅ_２はスイッチ素子Ｓに印加され、スイッチ素子Ｓがオンする。よってスイッチ素子Ｓがオンすると同時に負荷回路１０とスイッチ素子Ｓの直列回路のインピーダンスが低下するので、ダイオードが導通し、エネルギ供給源手段５のエネルギが負荷回路１０に供給される。図２０は電圧Ｖｅ_１、Ｖｓ及びＶｅ_２の関係を示す。
【００４４】
更に、具体的には負荷回路としてパルストランスＰＴを用いることができる。図２１に示すようにパルストランスＰＴの１次巻線と直列にスイッチ素子Ｓを接続し、エネルギ供給源手段５のエネルギがＰＴの１次巻線に供給されるようにし、パルストランスＰＴの２次巻線に所定の高電圧パルスを発生することができる。
【００４５】
図２２に示すようにトリガ電源手段９とインピーダンスＺ_２の直列回路をパルストランスＰＴを介さずに直接スイッチ素子Ｓと並列接続しても良い。
【００４６】
次に直列構成について説明する。図２３は直列の構成例を示しており、エネルギ供給源手段５とインピーダンスＺ_１の直列回路が、スイッチ素子Ｓ及び負荷回路１０と並列に接続され、インピーダンスＺ_１と並列に、トリガ電源手段９とインピーダンスＺ_２の直列回路が接続されている。
【００４７】
ここで、スイッチ素子Ｓのオン電圧をＶｓとすると、エネルギ供給源手段５の電圧Ｖｅ_１、トリガ電源手段９の電圧Ｖｅ_２の関係を、図２４に示すようにＶｅ_１＜Ｖｓ＜Ｖｅ_１＋Ｖｅ_２に設定する。すなわち、電圧Ｖｅ_１ではスイッチ素子Ｓがオンできないが、Ｖｅ_１に加えてＶｅ_２が発生するとスイッチ素子Ｓがオンするのでエネルギ供給源手段５のエネルギがスイッチ素子Ｓと負荷回路１０の回路に供給される。この構成いよると、電圧Ｖｅ_２は並列構成よりも低く出来る。
【００４８】
また、インピーダンスＺ_１はトリガ電源手段９及びインピーダンスＺ_２によって、エネルギ供給源手段５から負荷回路１０に供給されるエネルギの経路に影響を及ばさないために、図２３のようにトリガ電源手段９とインピーダンスＺ_２の直列回路と等価的に並列に接続される。インピーダンスＺ_１、インピーダンスＺ_２は並列構成の場合と同等のものが使用できる。
【００４９】
図２５は、負荷回路としてパルストランスＰＴを用いた具体的な本構成を示した例である。ここでエネルギ供給源手段５としては、図２６（ａ）乃至（ｃ）に示すような構成のものがある。同図（ａ）の場合には直流電源電圧を、同図（ｂ）は商用交流電源電圧を、同図（ｃ）はパルス電源電圧を用いた例である。
【００５０】
勿論所望のパルスを発生するために必要な電圧Ｖｅ_１とエネルギが得られる手段であれば如何なるものでもよい。例えぱ、図２６（ｂ）や（ｃ）では瞬間的に必要なＶｅ_１を通過すれぱ用いることができる。すなわち、必要な電圧Ｖｅ_１に達した時に電圧Ｖｅ_２を発生させスイッチ素子Ｓをオンすれぱ良い。尚、図２６中インピーダンスＺ_１とエネルギ供給源手段５の細み合わせは必然的なものではなく、適宜組み合わせて良い。更に、先に延べたトリガ電源手段９やインピーダンスＺ_２との直列・並列の関係も同様に適宜選択して良い。 一方トリガ電源手段９としては、図２７（ａ）乃至（ｃ）に示すような構成のものがある。同図（ａ）の場合には直流電源電圧を、同図（ｂ）は商用交流電源電圧を、同図（ｃ）はパルス電源電圧を、同図（ｄ）は三角波電圧（Ｒａｍｐ波の電圧、鋸歯状波の電圧）を用いた例である。すなわちトリガ電源手段９はスイッチ素子Ｓをオンさせるために必要な電圧Ｖｅ_２が得られ、時間的に変化する要素をもっているものなら如何なる手段でも良い。例えぱ、もしトリガ電源手段９が単に電圧Ｖｅ_２を発生する直流電源であれば、スイッチ素子Ｓは常にオンした状態になるため、パルスを発生することができない。したがって、トリガ電源手段９は任意にあるいは時間に応じて電圧Ｖｅ_２を発生できる手段を用いる。尚、図中インピーダンスＺ_２とトリガ電源手段９の組み合わせは必然的なものでなく、適宜組み合わせて良い。更に、先に延べたエネルギ供給源手段５やインピーダンスＺ_１との直列・並列の関係も同様に適宜選択して良い。
【００５１】
上記の基本構成を用いたパルス発生装置及びそれを用いた放電灯点灯装置の実施形態により本発明を詳説する。
【００５２】
（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように、商用交流電源のような交流電源Ｖｓと、交流電源Ｖｓに接続され、高圧放電灯２に電力を供給する安定器４と、高圧放電灯２の始動器であるイグナイタとしてのパルス発生装置３とからなる。
【００５３】
安定器４は交流電源Ｖｓに並列に接続した力率改善用のコンデンサＣｆと、高圧放電灯２と交流電源Ｖｓとの間に挿入したチョークコイルＬとからなる。一方パルス発生装置３は、安定器４のチョークコイルＬの巻線の任意の位置に中間タップを設けて１次巻線Ｎ_１と２次巻線Ｎ_２とを有するパルストランス（上述した負荷回路１０に相当）として用いており、コンデンサＣ_１と２端子電圧応答型のスイッチ素子（上記スイッチ素子Ｓに相当）としての放電ギャップＧの直列回路を前記中間タップと、交流電源Ｖｓとの一端との間に接続し、上述のトリガ電源手段９を構成する直流電源Ｅ_２とスイッチング素子ＳＷとの直列回路をインピーダンス素子（上述のインピーダンスＺ_２に相当）としての抵抗Ｒ_１を介して放電ギャップＧに並列に接続し、スイッチング素子ＳＷの制御回路６と、コンデンサＣｆに並列接続した２つの抵抗の直列回路からなる電圧検出回路７とを設けて構成され、制御回路６は電圧検出回路７の検出電圧に基づいてスイッチング素子ＳＷを制御するようになっている。
【００５４】
次に本実施形態の動作を図２に示す波形図を用いて説明する。今図２（ａ）に示す交流電源Ｖｓ電圧を印加すると、高圧放電灯２の両端には安定器２を介して交流電源Ｖｓと略同一の電圧が印加されるとともに、放電ギャップＧの両端に、コンデンサＣ_１の電圧と、交流電源Ｖｓの電圧との合成電圧が印加されるが、電源投入開始時には放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮ（上述の電圧Ｖｓに相当）に達しないため、放電ギャップＧは動作せず、始動用のパルス電圧が高圧放電灯２に印加されないため高圧放電灯２は始動しない。
【００５５】
ここで、電圧検出回路７が交流電源Ｖｓ電圧が所定電圧（例えば零クロス付近）を検出しているときに、制御回路６によりスイッチング素子ＳＷをオンし、放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮより高いパルス状の電圧（上述のＶｅ_２に相当）をトリガ電源手段たる直流電源Ｅ_２（図２（ｂ））より抵抗Ｒ_１を介して印加する。
【００５６】
これにより、放電ギャップＧは図２（ｃ）に示すようにオンし、交流電源ＶｓとチョークコイルＬの１次巻線Ｎ_１とコンデンサＣ_１とを介して流して安定器４のチョークコイルＬをパルストランスとして働かせて始動用の高圧パルスを２次巻線Ｎ_２に発生させ、高圧放電灯２に印加する。ここで交流電源ＶｓとコンデンサＣ_１によりエネルギ供給源手段５となる。
【００５７】
高圧放電灯２は始動用の高圧パルスが印加されることにより始動して、交流電源Ｖｓより安定器４を介して電力が供給され、点灯を維持する。本実施形態では以上のように構成したので、放電ギャップＧが寿命等により放電開始電圧が変化しても、パルスを発生させるためのエネルギは一定に保たれるので、パルス電圧を一定にすることが可能となる。またパルス発生装置３のパルストランスを安定器４のチョークコイルＬと兼用させたので、装置の小型化を図ることができる。上述のインピーダンスＺ_１はチョークコイルＬの１次巻線Ｎ_１のインダクタンスにより構成される。
【００５８】
（実施形態２）
本実施形態は、図３に示すように、交流電源Ｖｓと、交流電源Ｖｓに接続され、高圧放電灯２に電力を供給する安定器４と、高圧放電灯２の始動器であるイグナイタとしてのパルス発生装置３とからなる。安定器４は交流電源Ｖｓに並列に接続した力率改善用のコンデンサＣｆと、高圧放電灯２と交流電源Ｖｓとの間に挿入したチョークコイルＬとからなり、安定器４の出力側にはバイパスコンデンサＣｐが接続され、該バイパスコンデンサＣｐと並列に、高圧放電灯２とパルス発生装置３のパルストランスＰＴの２次巻線ＰＴ_２との直列回路を接続してある。
【００５９】
パルス発生装置３は、安定器４の出力側に接続され、安定器４の出力電圧を巻数比倍に昇圧するトランスＴの２次出力側にパルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１を放電ギャップＧを介して並列接続するとともに、コンデンサＣ_１を並列に接続し、直流電源Ｅ_２をスイッチング素子ＳＷとインピーダンス素子としての抵抗Ｒ_１との直列回路を介して放電ギャップＧに並列接続し、トランスＴの２次電圧を検出する電圧検出回路７と、該電圧検出回路７の検出電圧に基づいてスイッチング素子ＳＷを制御する制御回路６とを設けて構成される。ここでトランスＴはエネルギ供給源手段５を構成し、直流電源Ｅ_２はスイッチング素子ＳＷとともにトリガ電源手段を構成する。
【００６０】
尚トランスＴの２次出力電圧Ｅ_１を放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮ以下、直流電源Ｅ_２の電圧を放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮ以上としてある。次に本実施形態の動作を図４に示す波形図を用いて説明する。今交流電源Ｖｓ電圧を印加すると、高圧放電灯２の両端には安定器２、パルストランスＰＴの２次巻線ＰＴ_２を介して図４（ａ）に示す交流電源Ｖｓと略同一の電圧が印加される。同時にトランスＴにより巻数比倍に昇圧された電圧Ｅ_１が放電ギャップＧの両端に印加されるが、電源投入開始時には放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮに達しないため、放電ギャップＧは動作せず、始動用のパルス電圧が高圧放電灯２に印加されないため高圧放電灯２は始動しない。ここで、電圧検出回路７がトランスＴの２次電圧Ｅ_１が所定電圧に達したことを検出すると、制御回路６によりスイッチング素子ＳＷをオンし、放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮより高い電圧が抵抗Ｒ_１を介して直流電源Ｅ_２（図４（ｂ））より印加される。
【００６１】
すると、放電ギャップＧは両端にはトランスＴの２次電圧Ｅ_１と、直流電源Ｅ_２の電圧とが並列的に印加され、図４（ｃ）に示す電圧Ｖ_Ｇが印加されることになる。この場合放電ギャップＧが放電しないと想定した時の電圧Ｖ_Ｇのイメージを示す。これにより、両端電圧Ｖ_Ｇが放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮを越えると、放電ギャップＧはオンしてインピーダンスが略０となり、放電電流が０となると、オフする。
【００６２】
従って、図４（ｃ）に示す電圧が印加され、放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮに達した時点でオンして急峻な放電電流Ｉ_Ｐが流れ、放電電流Ｉ_Ｐが０となるとオフし、放電ギャップＧの両端電圧は図４（ｄ）に示すようになる。放電ギャップＧがオンし、パルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１にトランスＴの２次巻線から電流Ｉ_Ｐが流れると、２次巻線ＰＴ_２に高圧パルスが発生して高圧放電灯２に印加され、高圧放電灯２は始動し、安定器４から電力が供給され、点灯を維持する。エネルギ供給源手段５に直列接続されるインピーダンスはトランスＴの２次巻線やパルストランスＰＴの１次巻線のインダクタンスにより得る。
【００６３】
本実施形態は、上述のように構成したことにより、放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮが変化しても発生するパルス電圧を保つことができると共に、パルス発生に寄与するトランスＴの２次出力電圧Ｅ_１を容易に得ることが可能である。
【００６４】
（実施形態３）
本実施形態は、図５に示すように、交流電源Ｖｓと、交流電源Ｖｓに接続され、高圧放電灯２に電力を供給する安定器４と、高圧放電灯２の始動器であるイグナイタとしてのパルス発生装置３とからなる。
【００６５】
安定器４は交流電源Ｖｓに並列に接続した力率改善用のコンデンサＣｆと、高圧放電灯２と交流電源Ｖｓとの間に挿入したチョークコイルＬと、チョークコイルＬに設けた中間タップと交流電源Ｖｓの一端との間に接続したコンデンサＣ_３とトライアックからなるスイッチング素子Ｑ_１との直列回路と、からなり、安定器４の出力側にはバイパスコンデンサＣｐが接続され、該バイパスコンデンサＣｐと並列に、高圧放電灯２とパルス発生装置３のパルストランスＰＴの２次巻線ＰＴ_２との直列回路を接続してある。
【００６６】
パルス発生装置３は、安定器４の出力側に接続され、パルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１と放電ギャップＧとの直列回路を安定器４に並列に接続し、直列電源Ｅ_２をスイッチング素子ＳＷとインピーダンスとしての抵抗Ｒ_１との直列回路を介して放電ギャップＧに並列接続し、安定器４の出力側の電圧を検出する電圧検出回路７と、該電圧検出回路７の検出電圧に基づいてスイッチング素子ＳＷ及びスイッチング素子Ｑ_１を制御する制御回路６とを設け、スイッチング素子ＳＷと直流電源Ｅ_２とでトリガ電源手段を構成する。
【００６７】
尚直流電源Ｅ_２の電圧を放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮ以上としてある。次に本実施形態の動作を図６に示す波形図を用いて説明する。今交流電源Ｖｓ電圧を印加すると、高圧放電灯２の両端には安定器２、パルストランスＰＴの２次巻線ＰＴ_２を介して交流電源Ｖｓと略同一の電圧が印加される。同時に電圧検出回路７により安定器４の出力側電圧を検出し、該検出する電圧が所定電圧に達すると、制御回路６により安定器４のスイッチング素Ｑ_１をオンする。
【００６８】
すると、交流電源Ｖｓ→チョークコイルＬの１次巻線Ｎ_１→コンデンサＣ_３→スイッチング素子Ｑ_１→交流電源Ｖｓの閉ループで急峻な電流Ｉ_Ｐ１が流れ、安定器４の出力電圧Ｅ_１は図６（ａ）に示すようにパルス電圧が重畳された電圧となる。つまりチョークコイルＬ、コンデンサＣ_３、スイッチング素子Ｑ_１とでエネルギ供給源手段５を構成し、チョークコイルＬがインピーダンスを構成する。
【００６９】
この重畳したパルス電圧のピーク値部位にはパルス発生装置３の放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮより高い図６（ｂ）に示す直流電源Ｅ_２の電圧が印加される。すると、放電ギャップＧには安定器４の出力電圧Ｅ_１と直流電源Ｅ_２の電圧とが並列的に印加される。この時の印加電圧をイメージ的に示したのが図６（ｃ）である。
【００７０】
さて放電ギャップＧの両端電圧Ｖ_Ｇが放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮに達すると、放電ギャップＧはオンしてそのインピーダンスは略０となるので、放電ギャップＧの両端電圧Ｖ_Ｇは図６（ｄ）のようになり、安定器４の出力に発生したパルスのエネルギが、パルス発生装置３のパルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１と放電ギャップＧの直列回路を急峻な電流Ｉ_Ｐとして流れ、パルストランスＰＴの２次巻線ＰＴ_２に高圧パルスを発生して高圧放電灯２に印加され、高圧放電灯２は始動し、安定器４から電力が供給され、点灯を維持する。
【００７１】
本実施形態は、上述のように構成したことにより、放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮが変化しても発生するパルス電圧を安定化することができる。また高圧放電灯２が高圧パルスにより絶縁破壊した後、安定器の出力電圧に重畳されたパルスによりエネルギが供給されるため、高圧放電灯２の始動性を向上させることが可能となる。
【００７２】
（実施形態４）
本実施形態は、図７に示すように、交流電源Ｖｓと、交流電源Ｖｓに接続され、高圧放電灯２に電力を供給する安定器４と、高圧放電灯２の始動器であるイグナイタとしてのパルス発生装置３とからなる。安定器４は交流電源Ｖｓに並列に接続した力率改善用のコンデンサＣｆと、高圧放電灯２と交流電源Ｖｓとの間に挿入したチョークコイルＬとからなり、安定器４の出力側にはバイパスコンデンサＣｐが接続され、該バイパスコンデンサＣｐと並列に、高圧放電灯２とパルス発生装置３のパルストランスＰＴの２次巻線ＰＴ_２との直列回路を接続してある。
【００７３】
パルス発生装置３は、安定器４の出力側に接続され、安定器４の出力電圧を巻数比倍に昇圧するトランスＴの２次出力側にコンデンサＣｄを介して放電ギャップＧを接続するとともに、放電ギャップＧにダイオードＤとパルストランＰＴの１次巻線ＰＴ_１とを介して直流電源Ｅ_１を並列接続して構成されるもので、トランスＴがトリガ電源手段を構成し、コンデンサＣｄがトリガ電源手段に直列に接続されるインピーダンスとなる、また直流電源Ｅ_１がエネルギ供給源手段５を構成し、パルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１のインダクタンスがエネルギ供給源手段５に直列接続されるインピーダンスとなる。
【００７４】
尚直流電源Ｅ_１の電圧を放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮ以下とし、直流電源Ｅ_１とトランスＴの２次電圧Ｅ_２の最大値の２倍の電圧（Ｖ_Ｐ−Ｐ）の和を放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮ以上としてある。次に本実施形態の動作を図８に示す波形図を用いて説明する。今交流電源Ｖｓ電圧を印加すると、安定器４の２次電圧がパルス発生装置３のパルストランスＰＴの２次巻線ＰＴ_２を介して高圧放電灯２に印加される。それと同時に、パルス発生装置３において、直流電源Ｅ_１とトランスＴの２次電圧Ｅ_２が重畳されて図８（ａ）に示す電圧Ｖ_Ｇが放電ギャップＧの両端に印加される。
【００７５】
放電ギャップＧは放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮに達した時点でオンし、インピーダンスが略０となり、放電電流が０となるとオフし、インピーダンスが再び無限大となる。従って放電ギャップＧの両端電圧は図８（ｂ）に示す電圧となる。放電ギャップＧがオンすると、インピーダンスが略０となるため、直流電源Ｅ_１より急峻な電流Ｉ_Ｐが直流電源Ｅ_１→ダイオードＤ→パルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１→放電ギャップＧ→直流電源Ｅ_１のループで流れ、パルストランスＰＴの２次巻線ＰＴ_２に高圧パルスを発生し、この高圧パルスが高圧放電灯２に印加され、高圧放電灯２は始動し、安定器４から電力が供給され、点灯を維持する。
【００７６】
本実施形態は、上述のように構成したことにより、放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮが変化しても発生するパルス電圧を安定化することができる。またパルス発生に寄与する電圧を直流電源Ｅ_１で得ることにより、より安定し易く、また直流電源Ｅ_１の電圧が一定であるため、パルス発生のタイミングを任意に選べ、設計の自由度を増すことができる。
【００７７】
（実施形態５）
本実施形態は、図９に示すように、交流電源Ｖｓと、交流電源Ｖｓに接続され、高圧放電灯２に電力を供給する安定器４と、高圧放電灯２の始動器であるイグナイタとしてのパルス発生装置３とからなる。安定器４は交流電源Ｖｓに並列に接続した力率改善用のコンデンサや高圧放電灯２と交流電源Ｖｓとの間に挿入されるチョークコイル等からなり、安定器４の出力側にはバイパスコンデンサＣｐが接続され、該バイパスコンデンサＣｐと並列に、高圧放電灯２とパルス発生装置３のパルストランスＰＴの２次巻線ＰＴ_２との直列回路を接続してある。
【００７８】
パルス発生装置３は、エネルギ供給源手段５を構成する直流電源Ｅ_１にパルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１と放電ギャップＧとの直列回路を接続し、放電ギャップＧにインピーダンス素子となる抵抗Ｒ_１を介してトリガ電源手段を構成するフライバックコンバータ８が接続されている。フライバックコンバータ８は直流電源８０にフライバックトランス８１の１次巻線とスイッチング素子８２を接続し、フライバックトランス８１の２次巻線にダイオード８３とコンデンサ８４との直列回路を接続し、コンデンサ８４の両端をフライバックコンバータ８の出力端としているもので、スイッチング素子８２は制御回路８５により制御される。
【００７９】
次に本実施形態の動作を図１０に示す波形図を用いて説明する。今交流電源Ｖｓ電圧を印加すると、安定器４の２次電圧がパルス発生装置３のパルストランスＰＴの２次巻線ＰＴ_２を介して高圧放電灯２に印加される。それと同時に、パルス発生装置３が動作を開始し、放電ギャップＧにはパルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１を介して直流電源Ｅ_１の電圧が印加されるが、図１０（ａ）に示す直流電源Ｅ_１の電圧を、放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮ以下とすることにより、放電ギャップＧは動作せず、始動用パルスは発生しない。
【００８０】
しかし制御回路８５が所定周期でスイッチング素子８５をオン、オフさせると、直流電源８０からフライバックトランス８１の１次巻線に間欠的に電流が流れフライバックトランス８１のトランス作用により２次巻線には交流電圧が発生しこの交流電圧はダイオード８３により整流されコンデンサ８４を充電する。この充電電圧Ｅ_２はインピーダンス要素である抵抗Ｒ_１を介して放電ギャップＧに印加されることになる。充電電圧Ｅ₂（放電ギャップＧの両端電圧Ｖ_Ｇ）は徐々に上昇して直流電源Ｅ_１の電圧を越え、更に放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮに達することになり、その時点で放電ギャップＧは図１０（ｂ）に示すようにオンしてインピーダンスが略０となり、放電ギャップＧの両端電圧は０となる。
【００８１】
このとき直流電源Ｅ_１より急峻な電流Ｉ_Ｐが直流電源Ｅ_１→パルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１→放電ギャップＧ→直流電源Ｅ_１の閉ループで流れ、パルストランスＰＴの２次巻線ＰＴ_２には高圧パルスが発生して高圧放電灯２に印加され、高圧放電灯２は始動し、安定器４から電力が供給され、点灯を維持する。尚パルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１のインダクタンスがエネルギ供給源手段５に直列に接続されるインピーダンスとなる。
【００８２】
本実施形態は、上述のように構成したことにより、放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮが変化しても発生するパルス電圧を安定化することができる。またパルス発生に寄与する電圧を直流電源Ｅ_１で得ることにより、より安定し易くなり、またフライバックコンバータ８の設計により任意にパルス発生のタイミングを選択でき、設計の自由度を増やすことができる。
【００８３】
（実施形態６）
本実施形態は、図１１に示すように、交流電源Ｖｓと、交流電源Ｖｓに接続され、高圧放電灯２に電力を供給する安定器４と、高圧放電灯２の始動器であるイグナイタとしてのパルス発生装置３とからなる。安定器４は交流電源Ｖｓに並列に接続した力率改善用のコンデンサＣｆや高圧放電灯２と交流電源Ｖｓとの間に挿入されるチョークコイルＬからなり、安定器４の出力側にはバイパスコンデンサＣｐが接続され、該バイパスコンデンサＣｐと並列に、高圧放電灯２とパルス発生装置３のパルストランスＰＴの２次巻線ＰＴ_２との直列回路を接続してある。
【００８４】
パルス発生装置３は、安定器４の出力側に接続され、安定器４の出力電圧を巻数比倍に昇圧するトランスＴの２次出力側にパルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１とトリガ用のパルストランスＰＴ’の２次巻線ＰＴ_２’との直列回路を放電ギャップＧを介して並列接続するとともに、コンデンサＣ_１を並列に接続し、直流電源ＥｂにパルストランスＰＴ’の１次巻線ＰＴ’とトライアックからなるスイッチング素子Ｑ_２との直列回路を接続し、トランスＴの２次電圧を検出する電圧検出回路７と、該電圧検出回路７の検出電圧に基づいてスイッチング素子Ｑ_２を制御する制御回路６とを設けて構成される。
【００８５】
ここでトランスＴがエネルギ供給源手段５を構成し、直流電源Ｅｂ、パルストランスＰＴ’、スイッチング素子Ｑ_２でトリガ電源手段を構成し、エネルギ供給源手段５に直列に接続されるインピーダンスをトランスＴの２次巻線、パルストランスＰＴ’の１次巻線ＰＴ_１’のインダクタンスにより構成され、トリガ電源手段に直列に接続されるインピーダンスはパルストランスＰＴ’の１次巻線ＰＴ_１’のインダクタンスにより構成される。
【００８６】
尚トランスＴの２次出力電圧Ｅ_１の最大値を放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮ以下、２次出力電圧Ｅ_１の最大値付近の値とパルストランスＰＴ’の２次出力電圧Ｅ_２とが重畳された電圧を放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮ以上としてある。次に本実施形態の動作を図１２に示す波形図を用いて説明する。
【００８７】
今交流電源Ｖｓ電圧を印加すると、高圧放電灯２の両端には安定器２、パルストランスＰＴの２次巻線ＰＴ_２を介して交流電源Ｖｓと略同一の電圧が印加される。同時にトランスＴにより巻数比倍に昇圧された図１２（ａ）に示す電圧Ｅ_１が放電ギャップＧの両端に印加されるが、この時の放電ギャップＧの両端電圧Ｖ_Ｇは放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮに達しないため、放電ギャップＧはオンしない。
【００８８】
ここで、電圧検出回路７がトランスＴの２次電圧Ｅ_１が所定電圧に達したことを検出すると、制御回路６によりスイッチング素子Ｑ_２をオンする。すると、直流電源Ｅｂ→パルストランスＰＴ’の１次巻線ＰＴ_１’→スイッチング素子Ｑ_２→直流電源Ｅｂの閉ループで急峻な電流Ｉ_Ｐ’が流れ、パルストランスＰＴ’の２次巻線ＰＴ_２’には図１２（ｂ）に示すようようなパルス電圧Ｅ_２が発生する。
【００８９】
パルストランスＰＴ’の２次巻線ＰＴ_２’は放電ギャップＧと直列に接続してあるため、放電ギャップＧの両端電圧Ｖ_Ｇは電圧Ｅ_１とＥ_２とが重畳した電圧となる（図１２（ｃ）は放電ギャップＧがオンしていない状態をイメージした波形である。）。そして放電ギャップＧの両端電圧Ｖ_Ｇが放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮに達すると、放電ギャップＧはオンして、そのインピーダンスが０となり、放電電流が０となるとオフし、インピーダンスが無限大となる。
【００９０】
従って、図１２（ｃ）に示す電圧Ｖ_Ｇが印加されて放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮを越えると、放電ギャップＧはオンして急峻な放電電流Ｉ_ＰがパルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１に流れ、その結果２次巻線ＰＴ_２に高圧パルスが発生し、放電電流Ｉ_Ｐが０となると、放電ギャップＧがオフし、以下動作を繰り返す。この時の放電ギャップＧの両端電圧Ｖ_Ｇは図１２（ｄ）に示すようになる。
【００９１】
以上の動作によりパルストランスＰＴの２次巻線ＰＴ_２に発生した高圧パルスが高圧放電灯２に印加され、高圧放電灯２は始動し、安定器４から電力が供給され、点灯を維持する。本実施形態は、上述のように構成したことにより、放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮが変化しても発生するパルス電圧を一定に保つことができ、また電圧Ｅ_１とＥ_２とが重畳されて放電ギャップＧに印加されるので、電圧Ｅ_２を低く抑えることができる。
【００９２】
ところで、上記放電灯点灯装置の各実施形態で示したパルス発生装置８の他にパルス発生装置８としては以下に説明するものが本発明の実施形態としてある。
【００９３】
（実施形態７）
本実施形態は、図１３に示すように、エネルギ供給源手段５には抵抗Ｒ_１０を介してコンデンサＣ_１を並列接続し、該コンデンサＣ_１にはパルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１と、トリガ用パルストランスＰＴ’の２次巻線ＰＴ_２’とを介して放電ギャップＧを並列接続するとともに、抵抗Ｒ_１１とコンデンサＣ_４との直列回路を接続している。
【００９４】
コンデンサＣ_４にはパルストランスＰＴ’の１次巻線ＰＴ_１’とスイッチング素子Ｑ_２との直列回路を接続するとともに、スイッチング素子Ｑ_２を制御する制御回路６を接続してある。またパルストランスＰＴ’の２次巻線ＰＴ_２’と放電ギャップＧとの直列回路にはコンデンサＣ_５を並列接続してある。
【００９５】
ここで、コンデンサＣ_５の容量をコンデンサＣ_１よりも小さくしてある。パルストラランスＰＴ’の２次巻線ＰＴ_２’とコンデンサＣ_５によって、トリガ電源手段を構成している。而してコンデンサＣ_５はエネルギ供給源手段５から抵抗Ｒ_１０、パルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１を通じて充電され、その電圧はパルストランスＰＴ’の２次巻線ＰＴ_２’を介して放電ギャップＧの両端に印加されている。この時の電圧は放電ギャップＧはオンしない電圧となっている。
【００９６】
次にスイッチング素子Ｑ_２がオンすると、パルストランスＰＴ’の２次巻線ＰＴ_２’にパルス電圧が発生し、このパルス電圧がコンデンサＣ_５の電圧に重畳して放電ギャップＧの両端電圧Ｖ_Ｇが放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮに達することになる。従って、この時コンデンサＣ_５から電流が流れるがパルストランスＰＴには電流が流れないため、エネルギ供給源手段５からパルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１に流れてパルストランスＰＴからパルス電圧を発生する際に与える影響が少ない。
【００９７】
（実施形態８）
本実施形態は図１４に示すように、コンデンサＣ_５をトリガ用のパルストランスＰＴ’の２次巻線ＰＴ_２’に直列に接続して該直列回路を放電ギャップＧに並列接続した点で実施形態７のパルス発生装置３と相違する。コンデンサＣ_５の容量はコンデンサＣ_１より小さくて良い。
【００９８】
而してスイッチング素子Ｑ_２がオンしてパルストランスＰＴ’の２次巻線ＰＴ_２’にパルス電圧を発生するまでに、コンデンサＣ_５の電圧はコンデンサＣ_１と略等しく充電されている。パルストランスＰＴ’の２次巻線ＰＴ_２’にパルス電圧が発生すると、このパルス電圧とコンデンサＣ_５の電圧が重畳されて、放電ギャップＧに印加され、放電ギャップＧがオンする。
【００９９】
ここで本実施形態では、エネルギ供給源手段５からパルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１及び放電ギャップＧへの電流経路に、トリガ用パルストランスＰＴ’の２次巻線ＰＴ_２’が介在しないため、パルストランスＰＴの１次側により高いエネルギを供給でき、出力パルス電圧を高める事が出釆る。
【０１００】
（実施形態９）
本実施形態は図１５に示すようにパルストランスＰＴに３次巻線ＰＴ_３を設けこの３次巻線ＰＴ_３と抵抗Ｒ_１２とスイッチング素子９との直列回路をエネルギ供給源手段５に接続してあり、スイッチング素子９を制御回路６によりオンさせ、このオン時に３次巻線ＰＴ_３に電流を流してトランス作用により１次巻線ＰＴ_１にトリガ電圧を発生させる。この電圧はコンデンサＣ_１の電圧に重畳されて放電ギャップＧに印加され、放電ギャップＧをオンさせる。すなわち、コンデンサＣ_１とパルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１に、３次巻線ＰＴ_３に電流が流れることによって発生する電圧が実質的にはトリガ電源手段になる。
【０１０１】
本実施形態によれば、トリガ用パルストランスを別に設ける必要が無い。
【０１０２】
（実施形態１０）
本実施形態は図１６に示すように、コンデンサＣ_１に並列にパルストランスＰＴ_１の１次巻線ＰＴ_１を介して放電ギャップＧを接続し、放電ギャップＧにサイリスタからなるスイッチング素子Ｑ_３とコンデンサＣ_６との直列回路を接続したもので、スイッチング素子Ｑ_３を制御する制御回路６をコンデンサＣ_１に並列に接続してある。
【０１０３】
而して制御回路６によりスイッチング素子Ｑ_３をオンさせると、エネルギ供給源手段５から抵抗Ｒ_１０とパルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１を介してコンデンサＣ_６に電流が流れる。この電流はパルストランスＰＴ_１の１次巻線ＰＴ_１のインダクタンスとコンデンサＣ_６による共振電流であり、コンデンサＣ_６にはエネッルギ供給源手段５の電圧の略２倍の電圧が発生する。この電圧で放電ギャップＧをオンさせる。つまりこの共振回路がトリガ電源手段を構成する。
【０１０４】
ここで、コンデンサＣ_６とパルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１のインダクタンスの共振にコンデンサＣ_１の容量が関与しないように、コンデンサＣ_１はコンデンサＣ_６よりも十分大きい容量に設定してある。本実施形態は上記実施形態７乃至９に比べて更に部品点数の削減が可能となるという特徴がある。
【０１０５】
（実施形態１１）
本実施形態は、図１７に示すように、交流電源Ｖｓと、交流電源Ｖｓに接続され、高圧放電灯２に電力を供給する安定器４と、高圧放電灯２の始動器であるイグナイタとしてのパルス発生装置３とからなる。安定器４は交流電源Ｖｓに並列に接続した力率改善用のコンデンサＣｆや高圧放電灯２と交流電源Ｖｓとの間に挿入されるチョークコイルＬ等からなり、安定器４の出力側にはパルストランスＰＴの第１の２次巻線ＰＴ_２１と高圧放電灯２と２次巻線ＰＴ_２２との直列回路をパルス発生装置３の点灯検出手段ＯＤＴを介して接続するとともに、コンデンサＣ_１０を接続してある。
【０１０６】
パルス発生装置３は、パルストランスＰＴと、コンデンサＣ_１０には全波整流器ＤＢと平滑コンデンサＣ_１１とからなる整流平滑回路と、この整流平滑回路を電源として動作するエネルギ供給源手段５と、エネルギ供給源手段５の出力側にパルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１を介して接続された放電ギャップＧと、前記整流平滑回路を電源として動作し、その出力側を放電ギャップＧに接続しているトリガ電源手段９と、高圧放電灯２と安定器４の出力側の一端との間に挿入され、高圧放電灯２のランプ電流Ｉｌａを検出することにより点灯／不点灯を検出する点灯検出手段ＯＤと、上記エネルギ供給源手段５の出力電圧を検出する電圧検出手段ＶＤＴから構成される。
【０１０７】
ここでエネルギ供給源手段５はフライバックトランスＦＴ_１と、ＩＧＢＴ等の高速用のスイッチング素子Ｑ_１１と、ダイオードＤ_１１と、コンデンサＣ_２０と、スイッチング素子Ｑ_１１の高速駆動信号列を発生する駆動回路ＤＲ_１１とで構成され、スイッチング素子Ｑ_１１は平滑コンデンサＣ_１１にフライバックトランスＦＴ_１の１次巻線を介して接続され、コンデンサＣ_２０はダイオードＤ_１１を介してフライバックトランスＦＴ_１の２次巻線に接続され、駆動回路ＤＲ_１１は電圧検出手段ＤＶＴ及び点灯検出手段ＯＤの検出出力により動作が制御される。コンデンサＣ_２０の両端がエネルギ供給源手段５の出力端となり、フライバックトランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１と放電ギャップＧの直列回路が接続される。
【０１０８】
トリガ電源手段９は、昇圧用トランスＴ_１と、ＩＧＢＴ等の高速用のスイッチング素子Ｑ_１２と、コンデンサＣ_２１と、スイッチング素子Ｑ_１２の高速駆動信号列発生用の駆動回路ＤＲ_１２と、抵抗Ｒ_１０とで構成され、スイッチング素子Ｑ_１２は平滑コンデンサＣ_１１に抵抗Ｒ_１０とトランスＴ_１の１次巻線とを介して接続され、コンデンサＣ_２１はトランスＦＴ_１の２次巻線に直列接続され、駆動回路ＤＲ_１２は電圧検出手段ＤＶＴの検出出力により動作が制御される。トランスＴ_１の２次巻線とコンデンサＣ_２１との直列回路の両端がトリガ電源手段Ｇの出力端になり、この出力端に放電ギャップ９が接続される。
【０１０９】
次に本実施形態の動作を説明する。而して、交流電源Ｖｓを投入すると、安定器４と、パルストランスＰＴの２次巻線ＰＴ_２１，ＰＴ_２２及び点灯検出手段ＯＤＴを介して高圧放電灯２の両端に交流電源Ｖｓが印加されることになる。また安定器４を介してコンデンサＣ_１０に交流電圧が発生する。これを全波整流器ＤＢで整流し平滑コンデンサＣ_１１で平滑して直流電圧を得る。コンデンサＣ_１１の電圧から、エネルギ供給源手段５ではスイッチング素子Ｑ_１１をスイッチングさせてフライバックトランスＦＴ_１に交流電圧を発生させダイオードＤ_１０で整流することによりコンデンサＣ_２０に所望の最終パルス発生用エネルギを蓄積する。
【０１１０】
ここでエネルギ供給源手段５は通常のフライバックコンバータを構成する。このようにして、コンデンサＣ_２０に最終パルス発生用エネルギを蓄積して電圧Ｖｅ_１を発生する。この時、コンデンサＣ_２０の両端電圧Ｖｅ_１は、パルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１とトリガ電源手段９の昇圧用トランスＴ_１の２次巻線を介してコンデンサＣ_２１にも蓄積されるが、本実施形態ではコンデンサＣ_２０の容量をコンデンサＣ_２１の容量より大きく設定し、コンデンサＣ_２１の蓄積エネルギはコンデンサＣ_２０の蓄積エネルギよりも十分小さくしてある。
【０１１１】
コンデンサＣ_２０の電圧Ｅ_１が所望の電圧に達すると、電圧検出手段ＶＤＴにより検出され、駆動回路ＤＲ_１１の動作を停止する。これにより、コンデンサＣ_２０の電圧Ｖｅ_１が所望以上に達する事を防止する。上記、電圧検出手段ＶＤＴの検出信号は駆動回路ＤＲ_１１を停止するのと同時あるいは遅延して、トリガ電源手段９に信号を与える。すなわち、該信号がトリガ電源手段９の駆動回路ＤＲ_１２に送られ、スイッチング素子Ｑ_１２をオンさせる。すると平滑コンデンサＣ_１１から抵抗Ｒ_１０を介して昇圧用トランスＴ_１の１次巻線側に平滑コンデンサＣ_１１の電圧と略等しい電圧が印加される。これにより、昇圧用トランスＴ_１の２次巻線側にＶｔ_２なる電圧が発生する。
【０１１２】
コンデンサＣ_２１には略Ｖｅ_１の電圧が蓄積されており、これにＶｔ_２を加えた電圧がＶｅ_２として放電ギャップＧの両端に印加される。而して、この電圧Ｖｅ_２が放電ギャップＧの放電開始電圧Ｖ_ＧＯＮに達すると放電ギャップＧがオンし、コンデンサＣ_２０のエネルギがパルストランスＰＴの１次巻線ＰＴ_１に供給され、パルストランスＰＴの２次巻線ＰＴ_２１，ＰＴ_２２の間に、高圧放電灯２を始動するために必要な高電圧パルスＶ_Ｐが発生する。
【０１１３】
よって、高圧放電灯２は放電を開始し、ＶＩよりＢを介して高圧放電灯２に電流１ｌａが流れ、高圧放電灯２は点灯する。尚、点灯検出手段ＯＤＴは高圧放電灯２のランプ電流Ｉｌａを検出し、高圧放電灯２が点灯状態であると、駆動回路ＤＲ_１１を停止するように働くので、高圧放電灯２が点灯している時に不要なパルスの発生を防止することができる。
【０１１４】
本実施形態におけるエネルギ供給源手段５及びトリガ電源手段９、直列に接続されるインピーダンス（上述のインピーダンスＺ_１、Ｚ_２に相当）の構成は基本構成で言うところの並列型である。本実施形態によれば、放電ギャッブＧを用いた放電灯用イグナイタでも、出力パルス電圧を非常に高安定にすることが可能になり、結果的に装置の安全性を向上しながら低価格化、小型化を可能とする事ができるものである。
【０１１５】
このように、適切なエネルギ供給源手段５、トリガ電源手段９、インピーダンスを用いる事により、本実施形態は如何様にも構成し実施することが可能なものであり、上記基本構成乃至実施形態にかかる記載以外の構成あるいは使用部品であっても、本実施形態と同等の動作を行い得るものは全て本発明に含まれるものである。
【０１１６】
【発明の効果】
請求項１の発明乃至請求項１８の発明は上述のように構成してあるので、両端電圧が所定の応答電圧に達すると導通する二端子電圧応答型のスイッチ素子と、該スイッチ素子の両端に電圧を印加することで該スイッチ素子を導通させるためのトリガ電源手段と、前記スイッチ素子が導通した時に、該スイッチ素子と該スイッチ素子に直列接続された負荷回路とに、エネルギを供給するエネルギ供給源手段とを備え、前記トリガ電源手段と直列に第１のインピーダンス素子を接続し、該第１のインピーダンス素子のインピーダンスが前記負荷回路のインピーダンスよりも高いので、エアーギャップやガスギャップ、あるいはＳＳＳ等、応答電圧のバラツキが大きい２端子電圧応答型スイッチ素子を用いても、安定した高圧パルス電圧を発生させることができるという効果がある。
【０１１７】
特に請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記トリガ電源手段と、前記エネルギ供給源手段とを等価的に直列接続するとともに、前記スイッチ素子及び負荷回路に接続し、前記スイッチ素子の応答電圧がトリガ電源手段が発生する電圧とエネルギ供給源手段の発生する電圧との和より低く、エネルギ供給源手段の発生する電圧よりも高いので、トリガ電源手段の電圧を低く抑えることができるという効果がある。
【０１１８】
また請求項１１の発明は、請求項１乃至９いずれかの発明において、前記エネルギ供給源手段が直流電源であるから、パルス発生のタイミングを任意に選べて設計の自由度を増すことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の回路図である。
【図２】 同上の動作説明用波形図である。
【図３】 本発明の実施形態２の回路図である。
【図４】 同上の動作説明用波形図である。
【図５】 本発明の実施形態３の回路図である。
【図６】 同上の動作説明用波形図である。
【図７】 本発明の実施形態４の回路図である。
【図８】 同上の動作説明用波形図である。
【図９】 本発明の実施形態５の回路図である。
【図１０】 同上の動作説明用波形図である。
【図１１】 本発明の実施形態５の回路図である。
【図１２】 同上の動作説明用波形図である。
【図１３】 本発明の実施形態６の回路図である。
【図１４】 本発明の実施形態７の回路図である。
【図１５】 本発明の実施形態８の回路図である。
【図１６】 本発明の実施形態９の回路図である。
【図１７】 本発明の実施形態１０の回路図である。
【図１８】 本発明のパルス発生装置の基本概念の構成図である。
【図１９】 本発明のパルス発生装置の並列方式の基本構成を示す構成図である。
【図２０】 同上の動作説明図である。
【図２１】 本発明のパルス発生装置の並列方式の基本構成を示す具体例の構成図である。
【図２２】 本発明のパルス発生装置の並列方式の基本構成を示す別の具体例の構成図である。
【図２３】 本発明のパルス発生装置の直列方式の基本構成を示す構成図である。
【図２４】 同上の動作説明図である。
【図２５】 本発明のパルス発生装置の直列方式の基本構成を示す具体例の構成図である。
【図２６】 同上のエネルギ供給源手段の構成例図である。
【図２７】 同上のトリガ電源手段の構成例図である。
【図２８】 従来例の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図２９】 同上の動作説明用波形図である。
【図３０】 別の従来例のパルス発生装置の回路図である。
【図３１】 同上の動作説明用波形図である。
【符号の説明】
Ｖｓ 商用交流電源
Ｇ 放電ギャップ
Ｅ_２ 直流電源
ＳＷ スイッチング素子
Ｃｆ 力率改善用コンデンサ
Ｃ_１ コンデンサ
Ｒ_１ 抵抗
Ｌ チョークコイル
Ｎ_１ １次巻線
Ｎ_２ ２次巻線
２ 高圧放電灯
３ パルス発生装置
４ 安定器
５ エネルギ供給源
６ 制御回路
７ 電圧検出回路

Claims (18)

1. 両端電圧が所定の応答電圧に達すると導通する二端子電圧応答型のスイッチ素子と、該スイッチ素子の両端に電圧を印加することで該スイッチ素子を導通させるためのトリガ電源手段と、前記スイッチ素子が導通した時に、該スイッチ素子と該スイッチ素子に直列接続された負荷回路とに、エネルギを供給するエネルギ供給源手段とを備え、前記トリガ電源手段と直列に第１のインピーダンス素子を接続し、該第１のインピーダンス素子のインピーダンスが前記負荷回路のインピーダンスよりも高いことを特徴とするパルス発生装置。
2. 前記トリガ電源手段と、前記エネルギ供給源手段とを等価的に並列接続するとともに、前記スイッチ素子及び負荷回路に接続し、前記スイッチ素子の応答電圧がトリガ電源手段が発生する電圧より低く且つエネルギ供給源手段の発生する電圧よりも高いことを特徴とする請求項１記載のパルス発生装置。
3. 前記トリガ電源手段と、前記エネルギ供給源手段とを等価的に直列接続するとともに、前記スイッチ素子及び負荷回路に接続し、前記スイッチ素子の応答電圧がトリガ電源手段が発生する電圧とエネルギ供給源手段の発生する電圧との和より低く、エネルギ供給源手段の発生する電圧よりも高いことを特徴とする請求項１記載のパルス発生装置。
4. 前記第１のインピーダンス素子の一部が前記トリガ電源手段に含まれることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載のパルス発生装置。
5. 前記エネルギ供給源手段と直列に第２のインピーダンス素子及び順方向のダイオード、又は順方向のダイオードが接続され、前記第２のインピーダンス素子及び前記ダイオード、又は前記ダイオードが、前記トリガ電源手段と第１のインピーダンス素子との直列回路と等価的に並列に接続されたことを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載のパルス発生装置。
6. 第２のインピーダンス素子の一部が、前記負荷回路及び前記エネルギ供給源手段、又は前記エネルギ供給源手段に含まれていることを特徴とする請求項５記載のパルス発生装置。
7. 前記スイッチ素子は、空隙素子又はガス封入空隙素子であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載のパルス発生装置。
8. 前記スイッチ素子は、該スイッチ素子の両端電圧が所定の動作電圧値に達すると導通して素子両端電圧が低下し、素子電流が所定値以下に低下すると非導通状態に戻る、２端子電圧応答型半導体スイッチ素子であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載のパルス発生装置。
9. 前記負荷回路が少なくともパルストランスを含んで、前記エネルギ供給源手段と前記スイッチ素子と前記パルストランスの１次巻線が等価的に直列接続されていることを特徴とする請求項１乃至８いずれか記載のパルス発生装置。
10. 前記エネルギ供給源手段は商用交流電源であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載のパルス発生装置。
11. 前記エネルギ供給源手段は直流電源であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載のパルス発生装置。
12. 前記エネルギ供給源手段はパルス状電圧であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載のパルス発生装置。
13. 前記トリガ電源手段は少なくとも直流電源とスイッチング手段の直列回路で構成されることを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載のパルス発生装置。
14. 前記トリガ電源手段は商用交流電源であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載のパルス発生装置。
15. 前記トリガ電源手段はパルス状電圧であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載のパルス発生装置。
16. 前記トリガ電源手段は時間の経過と共に略連続的に上昇する電圧であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載のパルス発生装置。
17. 前記エネルギ供給源手段の電圧が前記負荷回路に必要なエネルギを与えるための所定電圧に達したことを検出して、前記スイッチ素子を前記トリガ電源手段でトリガすることを特徴とする請求項１乃至１６いずれか記載のパルス発生装置。
18. 請求項１乃至１２記載の何れかの前記エネルギ供給源手段と、請求項１３乃至請求項１６記載の何れかの前記トリガ電源手段とを備えたことを特徴する請求項１乃至９、１７いずれか記載のパルス発生装置。

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