JPH0636297U - 車輌用放電灯の起動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車輌用放電灯の再点灯時における起動を確実
なものにする。 【構成】 メタルハライドランプ１０のイグナイタ回路
８において、トリガートランス１８の１次巻線側回路
を、１次巻線１８ａ、インダクタ２９、スパークギャッ
プ素子２８、コンデンサ２７からなる直列回路と、これ
に並列なコンデンサ３０とによって構成する。コンデン
サ２７の端子電圧が上昇して所定電圧になりスパークギ
ャップ素子２８が導通したときに即座にトランス１８の
１次巻線１８ａに電圧がかからず、ある放電開始電圧に
対応した時間をもって起動パルスが立ち上がるようにす
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、放電灯の起動時において高電圧パルスによって放電灯の起動をかけ るようにした車輌用放電灯の起動回路において、ランプの再点灯時における起動 の確実性を保証することができるようにした新規な車輌用放電灯の起動回路を提 供しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】

近時、白熱電球に代わる光源として小型のメタルハライドランプが注目されて おり、車輌用メタルハライドランプの点灯方式として、直流入力電圧を昇圧回路 によって昇圧してから直流−交流変換回路を介して矩形波や正弦波状の交流電圧 に変換した後交流仕様のメタルハライドランプに印加するようにした交流点灯方 式が知られている。

【０００３】 その際、ランプを点灯させるためには数ｋＶから数十ｋＶの高電圧を必要とす る。

【０００４】 図７は起動回路の構成例ａを示すものである。

【０００５】 この起動回路の前段には図示しない直流−交流変換回路が設けられており、給 電ライン上のトリガートランスｂの２次巻線ｃを介してメタルハライドランプｄ に交流電圧が供給されるようになっている。

【０００６】 そして、コンデンサｅ、スパークギャップ素子ｆ、トリガートランスｂの１次 巻線ｇから構成される直列回路においてランプの起動時にコンデンサｅの端子電 圧が所定電圧に達するとスパークギャップ素子ｆが導通し、このときに発生する パルスがトリガートランスｂによって昇圧されてメタルハライドランプｄに印加 され、これによってランプの起動がかけられることになる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記した起動回路ａにあってはメタルハライドランプｄの消灯 後の再点灯時において起動パルスによってランプに起動をかけてもアーク放電に 至らない場合が起こり得るという問題がある。

【０００８】 これは、起動パルスの立ち上がりの度合によって放電開始電圧が変化し、パル スの立ち上がりが急激であるほど放電開始電圧が高くなるためである。

【０００９】 図８は起動パルス電圧ｖの時間的変化を示しており、時間の起点をスパークギ ャップ素子ｆの導通時としている。

【００１０】 上記した回路では、図示するように起動パルスがスパークギャップ素子ｆの導 通とともに急激に立ち上がり、その後減衰振動を伴ったＬＣ共振を起こしている 。

【００１１】 図９に示すようにトリガートランスｂの１次側回路の等価回路ｈは、コンデン サｅ、１次巻線ｇの誘導性負荷成分Ｌｇ、１次巻線ｇの抵抗性負荷成分Ｒｇ、ス パークギャップ素子ｆ（図ではスイッチの記号で示す。）とからなる直列回路で あり、この過渡応答特性によれば電圧ｖの立ち上がり時間は理論上ゼロとなる。

【００１２】 よって、メタルハライドランプを消灯してから間を置かないで再点灯を行う場 合に放電始動電圧が高くなり、起動の不確実性を伴うことになる。

【００１３】 そこで、ランプの起動前後において１ｋＶ程度の正弦波電圧を出力に重畳した り、あるいは起動パルスの直後に所定幅のパルスをランプに与えることによって グロー放電からアーク放電に移行させる方法が知られているが、これには回路構 成の複雑化を伴うため、点灯ユニットの大型化をもたらしてしまう等の不都合が ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本考案車輌用放電灯の起動回路は上記した課題を解決するために、第１のコン デンサの端子電圧が所定値を越えたときにスイッチング素子が導通することによ ってパルスが発生され、これがトランスを介して昇圧された後放電灯に起動パル スとして送出されるようにした車輌用放電灯の起動回路において、スイッチング 素子に対してインダクタを直列に設け、上記第１のコンデンサ、トランスの１次 巻線、インダクタ、スイッチング素子を含む直列回路を形成するとともに、該直 列回路に対して第２のコンデンサを並列に設けたものである。

【００１５】

【作用】

本考案車輌用放電灯の起動回路によれば、放電灯の起動パルスを生成する起動 回路の１次側回路においてトランスの１次巻線に直列にインダクタを接続すると 共にこれに並列にコンデンサを設けることによって起動パルスの立ち上がりを遅 くし、放電灯の消灯時からの再点灯にあって放電開始電圧が低い状態で起動をか けることができるため、起動動作を確実に行うことができ、しかもそのために回 路構成の複雑化を伴うことがない。

【００１６】

【実施例】

以下に、本考案車輌用放電灯の起動回路を図示した実施例に従って詳細に説明 する。

【００１７】 図２は点灯回路１の概要を示しており、バッテリー２が直流電圧入力端子３、 ３′間に接続される。

【００１８】 ４、４′は直流電源ラインであり、その一方のプラスライン４上には点灯スイ ッチ５が設けられている。

【００１９】 ６は直流昇圧回路であり、バッテリー電圧の昇圧のために設けられており、後 述する制御回路によってその昇圧制御が行なわれるようになっている。

【００２０】 ７は直流−交流変換回路であり、上記直流昇圧回路６の後段に設けられ、直流 昇圧回路６から送られてくる直流電圧を矩形状波交流電圧に変換するための回路 である。この直流−交流変換回路７には、例えば、ブリッジ型駆動回路が用いら れる。

【００２１】 ８はイグナイタ回路であり、上記直流−交流変換回路７の後段に配置され、そ の交流出力端子９、９′間には定格電力３５Ｗのメタルハライドランプ１０が接 続される。

【００２２】 １１は直流昇圧回路６の出力電圧を制御するための制御回路であり、直流昇圧 回路６の出力端子間に設けられた電圧検出部１２によって検出される直流昇圧回 路６の出力電圧の検出信号が入力される。

【００２３】 また、直流昇圧回路６と直流−交流変換回路７とを結ぶライン上に設けられた 電流検出部１３によって、直流昇圧回路６の出力電流に対応した電流検出信号が 電圧変換された形で制御回路１１に入力されるようになっている。

【００２４】 そして、制御回路１１はこれらの検出信号に応じた制御信号を発生させて直流 昇圧回路６に送出し、その出力電圧を制御することでメタルハライドランプ１０ の起動時の状態に合せた電力制御を行い、ランプの始動時間や再始動時間の短縮 化を図るとともに定常時における安定した点灯制御を行うことができるように構 成されている。

【００２５】 制御回路１１は、Ｖ（電圧）−Ｉ（電流）制御部１４とＰＷＭ（パルス幅変調 ）制御部１５を有する。

【００２６】 Ｖ−Ｉ制御部１４はランプ電圧とランプ電流との関係を規定する制御曲線に基 づいてメタルハライドランプ１０の点灯制御を行うように構成されており、直流 昇圧回路６の出力電圧に関する検出信号が電圧検出部１２から送られて来ると、 検出信号に応じた電流指令値を演算により求めて、指令信号をＰＷＭ制御部１５ に送出するようになっている。

【００２７】 また、Ｖ−Ｉ制御部１４は、点灯初期におけるランプ電流が必要以上に過大な 値にならないように制限するための信号をＰＷＭ制御部１５に送出する。

【００２８】 ＰＷＭ制御部１５は、Ｖ−Ｉ制御部１４からの指令信号に応じてパルス幅が可 変される信号を生成し、これを直流昇圧回路６内の半導体スイッチ素子への制御 信号として送出するようになっている。

【００２９】 図１はイグナイタ回路８の構成例を示すものである。

【００３０】 １６、１６′は直流−交流変換回路７の出力端子であり、出力端子１６と交流 出力端子９とを結ぶ給電ライン１７上にトリガートランス１８の２次巻線１８ｂ が設けられている。

【００３１】 尚、給電ライン１７′は出力端子１６′と交流出力端子９′とを結ぶラインで ある。

【００３２】 抵抗１９は、その一端が出力端子１６に接続され、他端がコンデンサ２０、ダ イオード２１を介して出力端子１６′に接続されている。

【００３３】 ２２はダイオードであり、そのアノードがコンデンサ２０とダイオード２１と の間に接続され、そのカソードがコンデンサ２３を介してトランス２４の１次巻 線２４ａの始端側端子に接続されている。

【００３４】 ２５はＳＳＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ Ｓｗｉｔｃｈ）で あり、その一端がダイオード２２のカソードに接続され、他端が給電ライン１７ ′に接続されている。

【００３５】 トランス２４は、その２次巻線２４ｂの終端側端子がダイオード２６を介して トリガートランス１８の１次巻線１８ａの終端側端子に接続されるとともにコン デンサ２７の一端に接続されており、また、２次巻線２４ｂの始端側端子が給電 ライン１７′に接続されている。

【００３６】 ２８はスパークギャップ素子であり、その一端がインダクタ２９を介してトリ ガートランス１８の１次巻線１８ａの始端側端子に接続され、他端が給電ライン １７′に接続されている。

【００３７】 ３０はコンデンサであり、スパークギャップ素子２８、インダクタ２９に対し て並列に設けられている。

【００３８】 このイグナイタ回路８にあっては、直流−交流変換回路７の出力電圧を倍電圧 整流した後トランス２４によって昇圧してコンデンサ２７の充電を行い、これが 所定電圧を越えたときにスパークギャップ素子２８の導通に伴って発生するパル スがトリガートランス１８で昇圧されてメタルハライドランプ１０に送出される ようになっている。

【００３９】 図３はトリガートランス１８の１次側回路の等価回路３１を示すものである。

【００４０】 図中Ｌ１８はトリガートランス１８の１次巻線１８ａのインダクタンス、Ｒ１ ８はトリガートランス１８の１次巻線１８ａの抵抗分をそれぞれ示し、Ｌ２９は インダクタ２９のインダクタンス、Ｒ２９はインダクタ２９の抵抗分をそれぞれ 示しており、スパークギャップ素子２８をスイッチの記号ＳＷ（２８）で表して いる。

【００４１】 また、Ｃ２７、Ｃ３０はコンデンサ２７、３０の静電容量をそれぞれ示してい る。

【００４２】 図示するように等価回路３１は、ＳＷ（２８）の投入によってＣ２７、Ｌ１８ 、Ｒ１８、Ｌ２９、Ｒ２９、ＳＷ（２８）を通るループ（電流を「ｉ」とする。 ）と、Ｃ３０、ＳＷ（２８）、Ｒ２９、Ｌ２９を通るループとが形成される。

【００４３】 Ｃ２７の端子電圧をＥ０とし、等価回路３１に電流ｉ＝０、電荷ｑ＝Ｃ２７・ Ｅ０の初期条件を与えて過渡応答特性を調べると、Ｌ１８の両端電圧ｖの時間的 変化は図４のようになる。

【００４４】 グラフ曲線３２に示すように、電圧ｖはｖ＝０（ｔ＝０）から期間Δｔをかけ て立ち上がってピーク値（「α・Ｅ０」とする。）に達した後に減衰振動に移行 することが分かる。

【００４５】 グラフ曲線３２の立ち上がり部分の平均傾斜値はα・Ｅ０／Δｔであり、数値 的には、例えば、２１ｋＶ／μｓｅｃ程度である。

【００４６】 図５は放電開始電圧Ｖｓと時間ｔとの関係を概略的に示すものであり、グラフ 曲線３３は時間の経過とともに減少をみせる。

【００４７】 よって、図中に破線３４に示すように起動パルスの立ち上がりが急峻である場 合には放電開始電圧Ｖｓがグラフ曲線３２との交点Ｐ１での電圧値Ｖｓ１となる が、破線３５に示すように起動パルスの立ち上がり傾斜が緩やかな場合には放電 開始電圧Ｖｓがグラフ曲線３２との交点Ｐ２での電圧値Ｖｓ２（＜Ｖｓ１）とな る。

【００４８】 このように起動パルスの立ち上がりを遅くすることによって放電始動電圧Ｖｓ が小さくなり、ランプの再点灯時における起動動作の確実性を保証することがで き、また素子や実装上の耐圧設計に余裕が生まれる。

【００４９】 尚、本実施例では、起動パルスの生成にあたってトランスの２段構成を採った が、図６に示す回路３６のように３倍圧整流の採用によって初段のトランスを省 くようにしても良い。

【００５０】 図中、コンデンサ３７は、その一端が給電ライン１７に接続され、他端がダイ オード３８、抵抗３９を介して給電ライン１７′に接続されている。

【００５１】 ダイオード３８及び抵抗３９に対してダイオード４０、コンデンサ４１、抵抗 ４２が並列に設けられ、また、ダイーオード４３のアノードがダイオード４０の カソードに接続され、そのカソードがスパークギャップ素子２８の一端に接続さ れている。

【００５２】 そして、スパークギャップ素子２８の他端はインダクタ２９を介して給電ライ ン１７に接続されている。

【００５３】 コンデンサ２７はその一端がトリガートランス１８の２次巻線１８ｂの始端側 端子及び１次巻線１８ａの終端側端子に接続され、他端がダイオード４３のカソ ードに接続されている。

【００５４】 コンデンサ３０はその一端がトリガートランス１８の１次巻線１８ａの始端側 端子に接続され、他端がダイオード４３のカソードに接続されている。

【００５５】 尚、トリガートランス１８の１次側回路において、その等価回路が図３と同様 の構成を有することは構成から明らかである。

【００５６】

【考案の効果】

以上に記載したところから明らかなように、本考案によれば、第１のコンデン サの端子電圧が所定値を越えてスイッチ素子が導通したときにトランスの１次巻 線に即座に電圧がかからずに、トランスの１次巻線、インダクタ、第１及び第２ のコンデンサにおける共振によって放電灯の起動パルスが立ち上がりが緩やかに なり、放電灯の消灯時からの再点灯に際して放電開始電圧が低い状態で起動をか けることができるため、起動動作の確実性を期すことができる。

【００５７】 しかも、そのために正弦波や所定幅のパルスを出力に重畳する必要はなくイン ダクタやコンデンサ等の受動素子を追加するだけで済むため、回路構成の複雑化 やこれに伴うコストの上昇を招くことはなく、また、再点灯時の放電開始電圧を 低くすることができるため耐圧設計が容易となる。

【００５８】 尚、前記した実施例においては、本考案を矩形波点灯方式の点灯回路に適用し た例を示したが、これに限らず正弦波点灯方式等の各種の点灯回路に適用し得る ことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案車輌用放電灯の起動回路の構成例を示す
回路図である。

【図２】本考案を適用した点灯回路の構成例を示す回路
ブロック図である。

【図３】要部の等価回路図である。

【図４】本考案に係る起動パルスの時間的変化を示すグ
ラフ図である。

【図５】放電開始電圧と時間との関係を示すグラフ図で
ある。

【図６】本考案の変形例を示す回路図である。

【図７】従来の回路構成を示す図である。

【図８】従来の起動パルスの時間的変化を示すグラフ図
である。

【図９】従来例におけるトリガートランスの一次側回路
の等価回路図である。

【符号の説明】

８ 車輌用放電灯の起動回路 １０ 放電灯 １８ トランス １８ａ １次巻線 ２７ 第１のコンデンンサ ２８ スイッチング素子 ２９ インダクタ ３０ 第２のコンデンサ ３６ 車輌用放電灯の起動回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のコンデンサの端子電圧が所定値を
   越えたときにスイッチング素子が導通することによって
   パルスが発生され、これがトランスを介して昇圧された
   後放電灯に起動パルスとして送出されるようにした車輌
   用放電灯の起動回路において、スイッチング素子に対し
   てインダクタを直列に設け、上記第１のコンデンサ、ト
   ランスの１次巻線、インダクタ、スイッチング素子を含
   む直列回路を形成するとともに、該直列回路に対して第
   ２のコンデンサを並列に設けたことを特徴とする車輌用
   放電灯の起動回路。