JPH0654521A - 高輝度放電光源用低電圧安定回路 - Google Patents
高輝度放電光源用低電圧安定回路Info
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- JPH0654521A JPH0654521A JP5064911A JP6491193A JPH0654521A JP H0654521 A JPH0654521 A JP H0654521A JP 5064911 A JP5064911 A JP 5064911A JP 6491193 A JP6491193 A JP 6491193A JP H0654521 A JPH0654521 A JP H0654521A
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
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- H05B41/2921—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions
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- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 集中照明システムに特に適した放電ランプ用
低電圧入力安定回路を提供する。 【構成】 入力フィルタ段２２を含み、その出力がパル
ス幅変調素子によって制御される第一の昇圧変換回路２
４に与えられる。この回路は、通常の安定回路に比べて
寸法の小さくなった構成要素を使用する結合回路を介し
て電圧供給形式でランプに暖機状態および定常状態のラ
ン信号を供給する。制御回路１４が種々の監視機能を提
供する。その一例は、低入力電圧の場合に、ランプに付
加的な電流を流れさせて光出力を維持するのではなく、
うす暗いフェード状態にすることである。始動回路１６
が始動パルスを発生し、必要な場合には反復して発生す
る。
低電圧入力安定回路を提供する。 【構成】 入力フィルタ段２２を含み、その出力がパル
ス幅変調素子によって制御される第一の昇圧変換回路２
４に与えられる。この回路は、通常の安定回路に比べて
寸法の小さくなった構成要素を使用する結合回路を介し
て電圧供給形式でランプに暖機状態および定常状態のラ
ン信号を供給する。制御回路１４が種々の監視機能を提
供する。その一例は、低入力電圧の場合に、ランプに付
加的な電流を流れさせて光出力を維持するのではなく、
うす暗いフェード状態にすることである。始動回路１６
が始動パルスを発生し、必要な場合には反復して発生す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高輝度アーク放電光源の
ための低電圧直流安定回路に関するものである。更に詳
しく述べると、本発明は高輝度光源を用いる、外形の小
さい集中照明システムと一緒に使用するのに物理的およ
び動作的に適するように寸法と数を減らした構成要素を
使用して実現できるような安定回路に関するものであ
る。
ための低電圧直流安定回路に関するものである。更に詳
しく述べると、本発明は高輝度光源を用いる、外形の小
さい集中照明システムと一緒に使用するのに物理的およ
び動作的に適するように寸法と数を減らした構成要素を
使用して実現できるような安定回路に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ランプおよび照明の設計者の一つの目的
は光ファイバ光分配方式に適用し得る高輝度光源を達成
することである。このような高輝度光源に効率的に電力
を供給することができ、また限られたスペース環境で有
用となるように寸法およびコストの点で有利な安定回路
を開発することも相応に必要となる。種々の離れた位置
に光を伝導するために光ファイバを使用する集中照明シ
ステムのための光源は、光ファイバの入力面に結合する
ために充分な量の光出力を利用できるように高輝度出力
を供給しなければならない。このような高輝度光源の例
は、１９９２年３月２７日に出願の米国特許出願第８５
８，９０６号に示されている。この出願では、できる限
り小さい空間で所望の出力を供給しなければならない集
中照明システムについて説明されている。たとえば自動
車の用途では、自動車設計者が空気力学的な利点を得ら
れるように、光源および光源を動作させるための支持回
路は小さい領域の中に入らなければならない。１９９０
年９月１８日発行の米国特許第４，９５８，２６３号に
は、集中照明構成の自動車への適用が説明されている。
は光ファイバ光分配方式に適用し得る高輝度光源を達成
することである。このような高輝度光源に効率的に電力
を供給することができ、また限られたスペース環境で有
用となるように寸法およびコストの点で有利な安定回路
を開発することも相応に必要となる。種々の離れた位置
に光を伝導するために光ファイバを使用する集中照明シ
ステムのための光源は、光ファイバの入力面に結合する
ために充分な量の光出力を利用できるように高輝度出力
を供給しなければならない。このような高輝度光源の例
は、１９９２年３月２７日に出願の米国特許出願第８５
８，９０６号に示されている。この出願では、できる限
り小さい空間で所望の出力を供給しなければならない集
中照明システムについて説明されている。たとえば自動
車の用途では、自動車設計者が空気力学的な利点を得ら
れるように、光源および光源を動作させるための支持回
路は小さい領域の中に入らなければならない。１９９０
年９月１８日発行の米国特許第４，９５８，２６３号に
は、集中照明構成の自動車への適用が説明されている。
【０００３】自動車の環境で使用されている集中照明シ
ステムおよびそのための回路に対する寸法の制約の他
に、このような照明システムは即時光を発生する必要が
ある。運転者が前照灯を点灯したとき、通常の放電光源
の場合のように暖機（ウォームアップ）期間後に光を出
すのではなくて、即座に光を出すためである。この目的
のため、１９９１年１０月２２日発行の米国特許第５，
０５９，８６５号では、即時光出力を供給するキセノン
・メタルハライドランプの使用が説明されている。この
ような光源のための回路は、即時光を出すために必要な
エネルギーを供給することが求められる。このような必
要エネルギーは６アンペアで約２０ボルトのオーダとな
り得る。更に、ランプを消した場合、希望したときにほ
ぼ即座に光出力を再度発生しなければならない。この再
始動特性は通常、高温再点弧動作と呼ばれる。この高温
再点弧動作は、従来、通常の鉄心変圧器を使って行われ
ていた。前のオン状態から冷却されていない放電ランプ
を再点弧させるために必要とされる高電圧入力を得るた
めに、鉄心変圧器を使用したのである。所要寸法を最小
限にしたい集中照明システムでは、通常の鉄心変圧器は
遅く、寸法が大き過ぎる。したがって、集中照明システ
ムに適用される放電光源と一緒に使用するための安定回
路について都合が好いのは、このような安定器が高温再
点弧機能をそなえており、この機能が最小寸法の構成要
素を使用して達成され、しかもこのような構成要素が素
早く繰り返し動作し得ることである。
ステムおよびそのための回路に対する寸法の制約の他
に、このような照明システムは即時光を発生する必要が
ある。運転者が前照灯を点灯したとき、通常の放電光源
の場合のように暖機（ウォームアップ）期間後に光を出
すのではなくて、即座に光を出すためである。この目的
のため、１９９１年１０月２２日発行の米国特許第５，
０５９，８６５号では、即時光出力を供給するキセノン
・メタルハライドランプの使用が説明されている。この
ような光源のための回路は、即時光を出すために必要な
エネルギーを供給することが求められる。このような必
要エネルギーは６アンペアで約２０ボルトのオーダとな
り得る。更に、ランプを消した場合、希望したときにほ
ぼ即座に光出力を再度発生しなければならない。この再
始動特性は通常、高温再点弧動作と呼ばれる。この高温
再点弧動作は、従来、通常の鉄心変圧器を使って行われ
ていた。前のオン状態から冷却されていない放電ランプ
を再点弧させるために必要とされる高電圧入力を得るた
めに、鉄心変圧器を使用したのである。所要寸法を最小
限にしたい集中照明システムでは、通常の鉄心変圧器は
遅く、寸法が大き過ぎる。したがって、集中照明システ
ムに適用される放電光源と一緒に使用するための安定回
路について都合が好いのは、このような安定器が高温再
点弧機能をそなえており、この機能が最小寸法の構成要
素を使用して達成され、しかもこのような構成要素が素
早く繰り返し動作し得ることである。
【０００４】自動車用に適したキセノン・メタルハライ
ドランプのための直流安定回路の一例が、１９９１年９
月１０日発行の米国特許第５，０４７，６９５号に記載
されている。この特許には、このようなランプを水平方
向に配置したときに電気泳動がランプ動作に及ぼす悪影
響が説明されている。この特許は、ランプを駆動する動
作信号に課されるこのような悪影響を、リプル電流を使
用することにより避けるための解を呈示している。
ドランプのための直流安定回路の一例が、１９９１年９
月１０日発行の米国特許第５，０４７，６９５号に記載
されている。この特許には、このようなランプを水平方
向に配置したときに電気泳動がランプ動作に及ぼす悪影
響が説明されている。この特許は、ランプを駆動する動
作信号に課されるこのような悪影響を、リプル電流を使
用することにより避けるための解を呈示している。
【０００５】自動車用の集中照明システムには、もう一
つの必要条件がある。すなわち、光源は自動車の電池か
ら動作しなければならないので、電池の低電圧状態の場
合に、光出力の一定レベルを維持するために光源がより
多くの電流を引き込むことにより電池に対して厳しい流
出が生じてはならない。このような低電圧状態では、低
電圧を検知した後、電流を固定値にクランプすることが
光源の安定回路で有利となる。このような構成では、光
出力がうす暗くなり、低電圧状態の表示が得られること
により、電池電流の、より急速な放電が防止される。高
輝度放電光源のための安定回路の低電圧動作の好ましい
動作状態を自動車への適用について説明してきた。しか
し、このような安定回路は他の環境、たとえばディスプ
レー照明、医療機器、および小さな空間で高輝度光源を
必要とする他の照明用途等にも適用される。
つの必要条件がある。すなわち、光源は自動車の電池か
ら動作しなければならないので、電池の低電圧状態の場
合に、光出力の一定レベルを維持するために光源がより
多くの電流を引き込むことにより電池に対して厳しい流
出が生じてはならない。このような低電圧状態では、低
電圧を検知した後、電流を固定値にクランプすることが
光源の安定回路で有利となる。このような構成では、光
出力がうす暗くなり、低電圧状態の表示が得られること
により、電池電流の、より急速な放電が防止される。高
輝度放電光源のための安定回路の低電圧動作の好ましい
動作状態を自動車への適用について説明してきた。しか
し、このような安定回路は他の環境、たとえばディスプ
レー照明、医療機器、および小さな空間で高輝度光源を
必要とする他の照明用途等にも適用される。
【０００６】
【発明の概要】本発明は、集中化された照明方式に通常
期待される寸法の利点を達成するために小さな空間内に
構成することができる高輝度放電光源と一緒に使用する
ための低電圧安定回路を提供する。本発明はまた、非常
に素早く反復して適用できる高温再点弧機能に備えた動
作機能も提供する。更にこの場合、暖機タイマは、ラン
プ動作の直前の状態を識別し、ランプを低温始動すべき
か、あるいはつい最近消したばかりなので再始動時間を
短くしなければならないかに応じて、ランプ入力電流を
次第に減らすように調整することができる。
期待される寸法の利点を達成するために小さな空間内に
構成することができる高輝度放電光源と一緒に使用する
ための低電圧安定回路を提供する。本発明はまた、非常
に素早く反復して適用できる高温再点弧機能に備えた動
作機能も提供する。更にこの場合、暖機タイマは、ラン
プ動作の直前の状態を識別し、ランプを低温始動すべき
か、あるいはつい最近消したばかりなので再始動時間を
短くしなければならないかに応じて、ランプ入力電流を
次第に減らすように調整することができる。
【０００７】本発明の原理によれば、低電圧直流入力を
受けてフィルタリングされた直流信号をそれから作る入
力フイルタ段をそなえた電力変換回路を含む放電光源用
の低電圧直流入力安定回路が提供される。フィルタリン
グされた直流信号は電力変換回路の昇圧変換段に結合さ
れる。この昇圧変換段から、放電ランプの動作のための
ラン（ｒｕｎ）信号が作成される。このラン信号は、暖
機状態の間または定常状態の間にランプを動作させるよ
うに選定された所定の振幅および周波数を有する。ラン
信号の振幅および周波数は、電力変換回路の昇圧変換段
に結合された制御信号の関数として決定される。この制
御信号は制御回路内で、ランプのサンプリングされた電
流および電圧の動作特性の関数として作成される。昇圧
変換回路からのラン信号出力は出力結合回路に結合され
る。ラン信号が電圧供給（ｖｏｌｔａｇｅ ｆｅｄ）形
式でランプに印加されるように、出力結合回路は放電ラ
ンプに接続されている。安定回路が付勢されたときに作
動される別個の始動回路が、出力結合回路の両端間に充
分な大きさの高電圧パルスを供給する。これにより、放
電ランプの充てん物の電離が生じて、放電ランプが始動
される。始動回路には、電力変換回路の昇圧変換回路と
は別の、第二の昇圧変換段が含まれている。この第二の
昇圧変換段により、放電ランプを始動するために必要な
高電圧パルスを、必要な場合には、前の高電圧始動パル
スの発生から１００ミリ秒未満の期間内に繰り返し発生
して印加することができる。
受けてフィルタリングされた直流信号をそれから作る入
力フイルタ段をそなえた電力変換回路を含む放電光源用
の低電圧直流入力安定回路が提供される。フィルタリン
グされた直流信号は電力変換回路の昇圧変換段に結合さ
れる。この昇圧変換段から、放電ランプの動作のための
ラン（ｒｕｎ）信号が作成される。このラン信号は、暖
機状態の間または定常状態の間にランプを動作させるよ
うに選定された所定の振幅および周波数を有する。ラン
信号の振幅および周波数は、電力変換回路の昇圧変換段
に結合された制御信号の関数として決定される。この制
御信号は制御回路内で、ランプのサンプリングされた電
流および電圧の動作特性の関数として作成される。昇圧
変換回路からのラン信号出力は出力結合回路に結合され
る。ラン信号が電圧供給（ｖｏｌｔａｇｅ ｆｅｄ）形
式でランプに印加されるように、出力結合回路は放電ラ
ンプに接続されている。安定回路が付勢されたときに作
動される別個の始動回路が、出力結合回路の両端間に充
分な大きさの高電圧パルスを供給する。これにより、放
電ランプの充てん物の電離が生じて、放電ランプが始動
される。始動回路には、電力変換回路の昇圧変換回路と
は別の、第二の昇圧変換段が含まれている。この第二の
昇圧変換段により、放電ランプを始動するために必要な
高電圧パルスを、必要な場合には、前の高電圧始動パル
スの発生から１００ミリ秒未満の期間内に繰り返し発生
して印加することができる。
【０００８】本発明の一変形では、制御回路構成の一部
として安定回路構成に自動タイマ回路が設けられる。自
動タイマ回路は、放電ランプに対する電力が印加されて
いない期間を検知し、また通常の定常状態ラン電力より
高い暖機電力レベルとなるようにラン信号を調整する。
自動タイマ回路は、ランプに対する電力がどれだけ長く
オフになっているかに応じて暖機電力レベルを調整す
る。自動タイマ回路は時定数を含み、電力オフ状態の間
でも、時定数が指数的に放電するように、高インピーダ
ンス装置に出力が結合されている。
として安定回路構成に自動タイマ回路が設けられる。自
動タイマ回路は、放電ランプに対する電力が印加されて
いない期間を検知し、また通常の定常状態ラン電力より
高い暖機電力レベルとなるようにラン信号を調整する。
自動タイマ回路は、ランプに対する電力がどれだけ長く
オフになっているかに応じて暖機電力レベルを調整す
る。自動タイマ回路は時定数を含み、電力オフ状態の間
でも、時定数が指数的に放電するように、高インピーダ
ンス装置に出力が結合されている。
【０００９】本発明の以下の詳細な説明では、付図を参
照して説明する。
照して説明する。
【００１０】
【詳しい説明】図１を参照して説明する。放電光源２０
はたとえば、上記米国特許第４，８６８，４５８号に開
示されているキセノン・メタルハライド放電ランプで構
成することができる。放電光源２０と一緒に使用するた
めの低電圧直流入力安定回路１０には、電圧供給形式の
電力変換回路１２、制御論理回路１４、高電圧始動回路
１６、および放電ランプ２０の動作特性のステータスに
ついて制御論理回路１４に帰還を行うためのサンプリン
グ回路１８が含まれている。
はたとえば、上記米国特許第４，８６８，４５８号に開
示されているキセノン・メタルハライド放電ランプで構
成することができる。放電光源２０と一緒に使用するた
めの低電圧直流入力安定回路１０には、電圧供給形式の
電力変換回路１２、制御論理回路１４、高電圧始動回路
１６、および放電ランプ２０の動作特性のステータスに
ついて制御論理回路１４に帰還を行うためのサンプリン
グ回路１８が含まれている。
【００１１】電圧供給形式の電力変換回路１２には、ま
とめてブロック図形式で示された入力フィルタ回路２
２、および昇圧変換回路２４が含まれている。昇圧変換
回路２４については、後で図２を参照して更に詳しく説
明する。入力フィルタ回路２２は低電圧直流入力を受け
て、通常のやり方で必要なフィルタリング動作を行う。
上記の米国特許第５，０４７，６９５号には、放電ラン
プのための直流安定回路の入力フィルタ段が開示されて
おり、これを用いることができる。もちろん、自動車の
用途では、電源は１２ボルトの直流電池となる。しか
し、本発明はディスプレイ照明等、他の用途でも同様に
動作する。ディスプレイ照明では、電力を直流電源（図
示しない）が供給することができる。昇圧変換回路２４
は放電ランプ２０に対する暖機信号およびラン信号を発
生するように動作する。正規すなわち定常の動作状態下
で、昇圧変換回路２４は約５５ｋＨｚで動作し、放電ラ
ンプ２０の５０ボルト、１．２アンペアの負荷に対して
８０％のデューティサイクルのラン信号を供給する役目
を果たす。暖機状態の間、昇圧変換回路２４は約２０ボ
ルトで６アンペアの負荷に暖機信号を供給する。この負
荷に対して、デューティサイクルは通常、約５０％とな
る。
とめてブロック図形式で示された入力フィルタ回路２
２、および昇圧変換回路２４が含まれている。昇圧変換
回路２４については、後で図２を参照して更に詳しく説
明する。入力フィルタ回路２２は低電圧直流入力を受け
て、通常のやり方で必要なフィルタリング動作を行う。
上記の米国特許第５，０４７，６９５号には、放電ラン
プのための直流安定回路の入力フィルタ段が開示されて
おり、これを用いることができる。もちろん、自動車の
用途では、電源は１２ボルトの直流電池となる。しか
し、本発明はディスプレイ照明等、他の用途でも同様に
動作する。ディスプレイ照明では、電力を直流電源（図
示しない）が供給することができる。昇圧変換回路２４
は放電ランプ２０に対する暖機信号およびラン信号を発
生するように動作する。正規すなわち定常の動作状態下
で、昇圧変換回路２４は約５５ｋＨｚで動作し、放電ラ
ンプ２０の５０ボルト、１．２アンペアの負荷に対して
８０％のデューティサイクルのラン信号を供給する役目
を果たす。暖機状態の間、昇圧変換回路２４は約２０ボ
ルトで６アンペアの負荷に暖機信号を供給する。この負
荷に対して、デューティサイクルは通常、約５０％とな
る。
【００１２】暖機または定常の動作状態の間の昇圧変換
回路２４の動作は、制御論理回路１４から送出されるゲ
ート信号の制御下で行われる。詳しく述べると、パルス
幅変調（ＰＷＭ）回路２８はランプ２０の種々の動作特
性を監視し、検知した後、ゲート信号を発生する。電圧
電流サンプリング回路１８はランプ２０の電圧および電
流の動作値の周期的な測定値を供給する。この測定値か
ら、制御論理回路１４と結合された種々の回路が特定の
タイミングおよび大きさの測定値のチェックを行う。
回路２４の動作は、制御論理回路１４から送出されるゲ
ート信号の制御下で行われる。詳しく述べると、パルス
幅変調（ＰＷＭ）回路２８はランプ２０の種々の動作特
性を監視し、検知した後、ゲート信号を発生する。電圧
電流サンプリング回路１８はランプ２０の電圧および電
流の動作値の周期的な測定値を供給する。この測定値か
ら、制御論理回路１４と結合された種々の回路が特定の
タイミングおよび大きさの測定値のチェックを行う。
【００１３】制御論理回路１４で行われる一つのチェッ
クは、故障タイマ回路２６が行う一般的な故障チェック
と同種のものである。故障タイマ回路２６は安定回路１
０およびランプ２０の一般的な動作状態を監視し、シス
テム全体に及ぼす故障が検出された場合に安定回路１０
を停止させる。たとえば、故障タイマ回路２６は始動動
作に続く特定のタイミング期間内にランプ充てん物の電
離が生じたか否かを判定する。電離が生じなかった場合
には、パルス幅変調回路２８から昇圧変換回路２４に与
えられるゲート信号が無効化（ディスエーブル）され、
ランプ２０および安定回路１０は事実上、停止する。
クは、故障タイマ回路２６が行う一般的な故障チェック
と同種のものである。故障タイマ回路２６は安定回路１
０およびランプ２０の一般的な動作状態を監視し、シス
テム全体に及ぼす故障が検出された場合に安定回路１０
を停止させる。たとえば、故障タイマ回路２６は始動動
作に続く特定のタイミング期間内にランプ充てん物の電
離が生じたか否かを判定する。電離が生じなかった場合
には、パルス幅変調回路２８から昇圧変換回路２４に与
えられるゲート信号が無効化（ディスエーブル）され、
ランプ２０および安定回路１０は事実上、停止する。
【００１４】制御論理回路１４には自動タイマ回路３０
が行う第二のチェック動作が含まれている。メタルハラ
イドランプの動作では、ランプ充てん物の電離を開始す
るための大きさが充分に大きい始動信号を供給した後、
電圧はより低いが、より高電流の特性の暖機信号を供給
しなければならない。この暖機信号は指数関数的に小さ
くなり、１．２アンペアの負荷に約５０ボルトとして前
に述べた定常のラン状態になる。したがって、ランプが
短時間消えた期間に続いてランプへの再電力投入をより
効率的に行うために、ランプから電力が除去された期間
を監視する必要がある。自動タイムアウト回路３０は約
５分の低温始動を行う。したがって、より短い再始動時
間の場合は、暖機電流が次第に小さくなり、一定の光出
力が供給される。メタルハライドランプのための従来の
タイムアウト回路はこの種の機能を行うためのタイマを
含んでいたが、電力オフ状態の間、動作を維持すること
はできなかった。このような状態では、タイマは実際の
タイムアウトの前に早く放電してしまうからである。
が行う第二のチェック動作が含まれている。メタルハラ
イドランプの動作では、ランプ充てん物の電離を開始す
るための大きさが充分に大きい始動信号を供給した後、
電圧はより低いが、より高電流の特性の暖機信号を供給
しなければならない。この暖機信号は指数関数的に小さ
くなり、１．２アンペアの負荷に約５０ボルトとして前
に述べた定常のラン状態になる。したがって、ランプが
短時間消えた期間に続いてランプへの再電力投入をより
効率的に行うために、ランプから電力が除去された期間
を監視する必要がある。自動タイムアウト回路３０は約
５分の低温始動を行う。したがって、より短い再始動時
間の場合は、暖機電流が次第に小さくなり、一定の光出
力が供給される。メタルハライドランプのための従来の
タイムアウト回路はこの種の機能を行うためのタイマを
含んでいたが、電力オフ状態の間、動作を維持すること
はできなかった。このような状態では、タイマは実際の
タイムアウトの前に早く放電してしまうからである。
【００１５】制御論理回路の一部としてフェード回路３
２も含まれている。これは昇圧変換回路２４が利用し得
る電圧レベルを監視するために設けられている。フェー
ド回路は、入力電圧がその公称値より低下した場合、安
定回路１０により電源に対する電流負荷を大きくして一
定ランプ出力を維持するようにシステム電源（すなわち
自動車の電池）からの電流の流出を大きくするのではな
くて、入力電流を一定値にクランプして、より低い入力
電圧により光出力がフェードすなわち低下するようにす
る。この機能により、安定回路が焼損から防護されるだ
けでなく、ｉ2Ｒ損失による発熱の増大を招く一層大き
い電流の流出による動作効率の低下が生じないという利
点が得られる。電圧が下降するにつれて電流は指数関数
的に増大するので、このような電流流出を避けることに
よって光出力はうす暗くなるが、安定器の動作はより効
率的になる。この場合フェード回路３２は、光出力がう
す暗くなることにより入力電力回路に問題が存在するか
も知れないという早期表示を与えることができる。
２も含まれている。これは昇圧変換回路２４が利用し得
る電圧レベルを監視するために設けられている。フェー
ド回路は、入力電圧がその公称値より低下した場合、安
定回路１０により電源に対する電流負荷を大きくして一
定ランプ出力を維持するようにシステム電源（すなわち
自動車の電池）からの電流の流出を大きくするのではな
くて、入力電流を一定値にクランプして、より低い入力
電圧により光出力がフェードすなわち低下するようにす
る。この機能により、安定回路が焼損から防護されるだ
けでなく、ｉ2Ｒ損失による発熱の増大を招く一層大き
い電流の流出による動作効率の低下が生じないという利
点が得られる。電圧が下降するにつれて電流は指数関数
的に増大するので、このような電流流出を避けることに
よって光出力はうす暗くなるが、安定器の動作はより効
率的になる。この場合フェード回路３２は、光出力がう
す暗くなることにより入力電力回路に問題が存在するか
も知れないという早期表示を与えることができる。
【００１６】制御論理回路１４と結合された不足電圧ロ
ックアウト回路（ＵＶＬＯ：ｕｎｄｅｒ ｖｏｌｔａｇ
ｅ ｌｏｃｋｏｕｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）３４はフェード
回路３２と同様の機能を行う。但し、ロックアウト回路
３４は、入力電圧が所定のしきい値より下降すると、入
力電圧が単にロックアウトしきい値に対して増分するの
ではなくて、そのもとの公称電圧に戻るまで、ランプ放
電の再開を妨げる。このようなロックアウト機能は、第
一の昇圧変換回路２４と結合されたパルス幅変調（ＰＷ
Ｍ：ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）回
路の再始動と停止の反復を防止する役目を果たす。ＰＷ
Ｍは小さなヒステリシス特性の付いた内部ロックアウト
機能をそなえている。すなわち、電池の電圧が許容可能
な電圧とＰＷＭロックアウトより低い電圧との間を行っ
たり来たりし続ければ、ＰＷＭ回路は繰り返し正規動作
状態に再始動しようとする。本発明の不足電圧ロックア
ウト回路３４は、電源電力が確実に回復するまで、安定
回路の動作を防止する。このように、ロックアウト回路
３４は入力電圧が所定のロックアウトしきい値に近い値
の近傍で変動している状況で、放電の再点弧を繰り返し
行おうとすることを防止する役目を果たす。
ックアウト回路（ＵＶＬＯ：ｕｎｄｅｒ ｖｏｌｔａｇ
ｅ ｌｏｃｋｏｕｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）３４はフェード
回路３２と同様の機能を行う。但し、ロックアウト回路
３４は、入力電圧が所定のしきい値より下降すると、入
力電圧が単にロックアウトしきい値に対して増分するの
ではなくて、そのもとの公称電圧に戻るまで、ランプ放
電の再開を妨げる。このようなロックアウト機能は、第
一の昇圧変換回路２４と結合されたパルス幅変調（ＰＷ
Ｍ：ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）回
路の再始動と停止の反復を防止する役目を果たす。ＰＷ
Ｍは小さなヒステリシス特性の付いた内部ロックアウト
機能をそなえている。すなわち、電池の電圧が許容可能
な電圧とＰＷＭロックアウトより低い電圧との間を行っ
たり来たりし続ければ、ＰＷＭ回路は繰り返し正規動作
状態に再始動しようとする。本発明の不足電圧ロックア
ウト回路３４は、電源電力が確実に回復するまで、安定
回路の動作を防止する。このように、ロックアウト回路
３４は入力電圧が所定のロックアウトしきい値に近い値
の近傍で変動している状況で、放電の再点弧を繰り返し
行おうとすることを防止する役目を果たす。
【００１７】制御論理回路１４の状態監視回路は高電圧
始動回路１６と結合された第二の昇圧変換回路（図７参
照）の制御を行う。後で図７を参照して詳細に説明する
高電圧始動回路１６は高電圧パルスを作る機能を果た
す。この高電圧パルスは、電離を開始するように放電ラ
ンプ２０の充てん物の絶縁破壊を生じるために必要であ
る。高電圧始動回路１６は、放電ランプ２０に対するラ
ン信号が電流供給（ｃｕｒｒｅｎｔ ｆｅｄ）形式の信
号でなく、電圧供給形式の信号として結合されるように
構成されている。このようにして高電圧始動回路１６
は、ラン信号をランプ２０に結合するための電流供給形
式の構成で予想されるものに比べて著しく小さいインダ
クタンスを持つランプ結合段のインダクタを使うことが
できることがわかる。
始動回路１６と結合された第二の昇圧変換回路（図７参
照）の制御を行う。後で図７を参照して詳細に説明する
高電圧始動回路１６は高電圧パルスを作る機能を果た
す。この高電圧パルスは、電離を開始するように放電ラ
ンプ２０の充てん物の絶縁破壊を生じるために必要であ
る。高電圧始動回路１６は、放電ランプ２０に対するラ
ン信号が電流供給（ｃｕｒｒｅｎｔ ｆｅｄ）形式の信
号でなく、電圧供給形式の信号として結合されるように
構成されている。このようにして高電圧始動回路１６
は、ラン信号をランプ２０に結合するための電流供給形
式の構成で予想されるものに比べて著しく小さいインダ
クタンスを持つランプ結合段のインダクタを使うことが
できることがわかる。
【００１８】本発明の安定回路１０の好ましい実施例が
図２から図７に概略図示されている。図２から図７に
は、次の表１に示されている代表的な値または型の種々
の回路構成要素が含まれている。別段の表示が無けれ
ば、抵抗はオームで表され、コンデンサはマイクロファ
ラドで表される。
図２から図７に概略図示されている。図２から図７に
は、次の表１に示されている代表的な値または型の種々
の回路構成要素が含まれている。別段の表示が無けれ
ば、抵抗はオームで表され、コンデンサはマイクロファ
ラドで表される。
【００１９】
【表１】 表１ 構成要素 値 種 別 C1 0.01, 100V Q1 FET,250 ボルト モトローラIRFP250 D1，D2 400 ボルトダイオード モトローラMUR1540 L1 センタタップ付きインダクタ 25ターン（一次）， 25ターン（二次） R1,R50,R53 10K, 1/8W R2 0.02, 3W R3 100, 1/4W R4 511K, 1/4W R5 887K, 1/4W R6 100, 3W C2 500pf, 1KV C3,C4 1.0, 400V C5 4.7, 350V C6 0.1, 100V C7 0.0022, 50V C8,C21 0.022, 50V C9,C11,C12,C14 0.1, 50V C10,C13,C23 0.01, 100V R7,R11,R44,R46 2.74K, 1/8W R8 39,2K, 1/8W R9 5.76K, 1/8W R10 14.3K, 1/10W R12 4.75K, 1/10W R13 47.5K, 1/8W R14 27.4K, 1/8W Q2 sot-23 モトローラMMBT 2222L U101,U102 PWM チェリーCS-2841B R15 0.15, 3W R16 200K, 1/10W R17,R18,R21 15K, 1/8W R19,R30,R38,R39 909, 1/10W R20,R23,R27,R32 6.81K, 1/10W R22,R28,R43,R47 15K, 1/8W D3 5.1V,250mWツェナーダイオード モトローラMLL4689 U1,U2,U3,U12 カッド（四つ組）比較器 モトローラLM239M U4,U5,U6,U7 カッドオペアンプ モトローラLM324AM D4,D5,D7-D10 LL34 Mini Melf FDLL4148.tr C15,C19 22, 16V C16 0.1, 100V R24,R31 174K, 1/10W R25 3.2M, 1/8W R26,R29,R42 5.11K, 1/10W R33 2.1K, 1/10W R34 1K ポテンショメータ R35 10. 5K,1/10W R36 11K, 1/10W R37 33.2K, 1/10W R40 16.5K, 1/8W R41 23.7K, 1/8W R45 100K, 1/10W C17,C20 0.1, 50V C18 220pf, 100V U8,U9,U10,U11 カッド比較器 モトローラLM239M Q3 200V FET モトローラIRF630 T101 高電圧フライバック変圧器 T102 高電圧パルス出力変圧器 C22 470pf, 50V C24 1.0, 50V C25,C26 0.047, 630V D11 15V ツェナーダイオード モトローラMLL5245 D12 3KV, 0.5A EDI RUSH103 R48 7.5K, 1/8W R49 20, 1/10W R51 1.21K, 1/8W R52 0.2, 0.7W 図２に示された第一の昇圧変換回路２４には、インダク
タＬ１が含まれている。インダクタＬ１には、パワース
イッチングトランジスタＱ１に対して最適な電圧および
電流動作領域を与えるようにセンタタップが設けられて
いる。昇圧変換回路２４には、ダイオードＤ１ならびに
コンデンサＣ３およびＣ４も含まれている。トランジス
タＱ１によって制御されるラン信号は、ダイオードＤ
１、抵抗Ｒ６、およびコンデンサＣ５で形成される経路
を介してランプの陽極に結合されている。トランジスタ
Ｑ１のソース端子に結合された抵抗Ｒ２は、制御論理回
路に至る経路を形成する。この経路により、トランジス
タＱ１の電流の表示が得られる。抵抗Ｒ１５は、ランプ
の陰極に接続されているため、放電ランプ２０を通る電
流の流れを測定するための手段を提供する。図２の昇圧
変換回路２４に関連して詳しく説明するように、抵抗Ｒ
４およびＲ５は図１の電圧電流サンプリング回路１８の
一部を形成し、ランプ２０の動作状態に関連する電圧状
態の測定を可能とする。詳しく述べると、抵抗Ｒ４が形
成する経路はランプ２０の動作電圧の表示を供給するの
に対して、抵抗Ｒ５が形成する経路は開放回路電圧の表
示を供給する。図２の昇圧変換回路の動作を制御するパ
ルス幅変調回路２８には、図３に示すようなパルス幅変
調（ＰＷＭ）素子Ｕ１０１が含まれている。ＰＷＭ素子
Ｕ１０１は、トランジスタＱ２、抵抗Ｒ１０、およびコ
ンデンサＣ７から成る回路構成からピン４に与えられる
入力により、前に述べた約５５ｋＨｚの周波数で動作す
る。ランプ動作状態は、図１に示す電圧電流サンプリン
グ回路１８を構成する図２に示す抵抗Ｒ４およびＲ１５
により、ＰＷＭ素子Ｕ１０１に与えられる。図２に示す
サンプリング抵抗Ｒ１５はランプ電流の測定値を与え
る。このランプ電流の測定値はＰＷＭ素子Ｕ１０１のピ
ン２に入力される。これに対して図２に示す抵抗Ｒ４
は、図６に示す抵抗Ｒ４０、Ｒ４１、およびＲ４２を含
む抵抗回路網と一緒に、ＰＷＭ素子Ｕ１０１にランプ電
圧の測定値を与える。
タＬ１が含まれている。インダクタＬ１には、パワース
イッチングトランジスタＱ１に対して最適な電圧および
電流動作領域を与えるようにセンタタップが設けられて
いる。昇圧変換回路２４には、ダイオードＤ１ならびに
コンデンサＣ３およびＣ４も含まれている。トランジス
タＱ１によって制御されるラン信号は、ダイオードＤ
１、抵抗Ｒ６、およびコンデンサＣ５で形成される経路
を介してランプの陽極に結合されている。トランジスタ
Ｑ１のソース端子に結合された抵抗Ｒ２は、制御論理回
路に至る経路を形成する。この経路により、トランジス
タＱ１の電流の表示が得られる。抵抗Ｒ１５は、ランプ
の陰極に接続されているため、放電ランプ２０を通る電
流の流れを測定するための手段を提供する。図２の昇圧
変換回路２４に関連して詳しく説明するように、抵抗Ｒ
４およびＲ５は図１の電圧電流サンプリング回路１８の
一部を形成し、ランプ２０の動作状態に関連する電圧状
態の測定を可能とする。詳しく述べると、抵抗Ｒ４が形
成する経路はランプ２０の動作電圧の表示を供給するの
に対して、抵抗Ｒ５が形成する経路は開放回路電圧の表
示を供給する。図２の昇圧変換回路の動作を制御するパ
ルス幅変調回路２８には、図３に示すようなパルス幅変
調（ＰＷＭ）素子Ｕ１０１が含まれている。ＰＷＭ素子
Ｕ１０１は、トランジスタＱ２、抵抗Ｒ１０、およびコ
ンデンサＣ７から成る回路構成からピン４に与えられる
入力により、前に述べた約５５ｋＨｚの周波数で動作す
る。ランプ動作状態は、図１に示す電圧電流サンプリン
グ回路１８を構成する図２に示す抵抗Ｒ４およびＲ１５
により、ＰＷＭ素子Ｕ１０１に与えられる。図２に示す
サンプリング抵抗Ｒ１５はランプ電流の測定値を与え
る。このランプ電流の測定値はＰＷＭ素子Ｕ１０１のピ
ン２に入力される。これに対して図２に示す抵抗Ｒ４
は、図６に示す抵抗Ｒ４０、Ｒ４１、およびＲ４２を含
む抵抗回路網と一緒に、ＰＷＭ素子Ｕ１０１にランプ電
圧の測定値を与える。
【００２０】ピン２でＰＷＭ素子Ｕ１０１に入力される
ランプ２０の検知された電流および電圧の動作特性の他
に、この入力線は図４から図６に示され、後で更に詳し
く説明する故障タイマ、フェード回路、および自動タイ
マ／暖機回路のような他の種々の検知される動作状態に
対する加算節点としての役目も果たす。昇圧変換回路２
４のパワースイッチングトランジスタＱ１の電流（Ｉ
Ｑ）の測定値もピン３でＰＷＭ素子Ｕ１０１に入力され
る。したがって、パワースイッチングトランジスタＱ１
の過大な電流が検出された場合には、安定回路１０に損
傷が生じ得る前に、ＰＷＭ素子Ｕ１０１をしゃ断するこ
とができる。すべての入力状態が所定の許容範囲内にあ
るものとして検出されれば、ＰＷＭ素子Ｕ１０１はその
出力ピン６および抵抗Ｒ１４を介して図２の昇圧変換回
路にゲート信号を出力する。
ランプ２０の検知された電流および電圧の動作特性の他
に、この入力線は図４から図６に示され、後で更に詳し
く説明する故障タイマ、フェード回路、および自動タイ
マ／暖機回路のような他の種々の検知される動作状態に
対する加算節点としての役目も果たす。昇圧変換回路２
４のパワースイッチングトランジスタＱ１の電流（Ｉ
Ｑ）の測定値もピン３でＰＷＭ素子Ｕ１０１に入力され
る。したがって、パワースイッチングトランジスタＱ１
の過大な電流が検出された場合には、安定回路１０に損
傷が生じ得る前に、ＰＷＭ素子Ｕ１０１をしゃ断するこ
とができる。すべての入力状態が所定の許容範囲内にあ
るものとして検出されれば、ＰＷＭ素子Ｕ１０１はその
出力ピン６および抵抗Ｒ１４を介して図２の昇圧変換回
路にゲート信号を出力する。
【００２１】ＰＷＭ素子Ｕ１０１のピン２に供給するた
めの入力線に結合された制御信号の一つは、図４に示さ
れた不足電圧ロックアウト（ＵＶＬＯ）回路から与えら
れる。不足電圧ロックアウト回路は、安定回路１０の低
電圧直流入力のサンプルをその入力としている。この直
流入力は通常、１０ボルトから１８ボルトのオーダであ
り、自動車用の場合ではほぼ１２ボルトである。第一の
比較素子Ｕ１、第二の比較素子Ｕ２、および第三の比較
素子Ｕ３をそなえた比較回路網は絶えず＋Ｖ入力をサン
プリングする。これにより、この入力が所定値より下に
下降しないか調べる。この所定値は、本発明の公称１０
ボルトから１８ボルトの入力範囲の例では、約９ボルト
のオーダとすることができる。もちろん、このような選
択はある程度任意であり、本発明の範囲を逸脱すること
なく、より高い値またはより低い値に設定することがで
きる。低入力しきい値と交差すれば、入力電力がその公
称値に回復するときまで図３のＰＷＭ素子Ｕ１０１が無
効化（ディスエーブル）されるように、素子Ｕ１、Ｕ
２、およびＵ３の比較回路網は構成されている。換言す
れば、不足電圧ロックアウト回路がたとえば、９ボルト
の低しきい値を検出すれば、比較器Ｕ３はＰＷＭ素子Ｕ
１０１に対して信号を出力する。これにより、入力電圧
が約１２ボルトに回復するまで、ＰＷＭ素子Ｕ１０１は
無効化（ディスエーブル）される。このように不足電圧
ロックアウト回路は、入力電力が確実に回復したという
妥当な保証が得られるまで安定回路１０が動作を再開し
ないようにする。
めの入力線に結合された制御信号の一つは、図４に示さ
れた不足電圧ロックアウト（ＵＶＬＯ）回路から与えら
れる。不足電圧ロックアウト回路は、安定回路１０の低
電圧直流入力のサンプルをその入力としている。この直
流入力は通常、１０ボルトから１８ボルトのオーダであ
り、自動車用の場合ではほぼ１２ボルトである。第一の
比較素子Ｕ１、第二の比較素子Ｕ２、および第三の比較
素子Ｕ３をそなえた比較回路網は絶えず＋Ｖ入力をサン
プリングする。これにより、この入力が所定値より下に
下降しないか調べる。この所定値は、本発明の公称１０
ボルトから１８ボルトの入力範囲の例では、約９ボルト
のオーダとすることができる。もちろん、このような選
択はある程度任意であり、本発明の範囲を逸脱すること
なく、より高い値またはより低い値に設定することがで
きる。低入力しきい値と交差すれば、入力電力がその公
称値に回復するときまで図３のＰＷＭ素子Ｕ１０１が無
効化（ディスエーブル）されるように、素子Ｕ１、Ｕ
２、およびＵ３の比較回路網は構成されている。換言す
れば、不足電圧ロックアウト回路がたとえば、９ボルト
の低しきい値を検出すれば、比較器Ｕ３はＰＷＭ素子Ｕ
１０１に対して信号を出力する。これにより、入力電圧
が約１２ボルトに回復するまで、ＰＷＭ素子Ｕ１０１は
無効化（ディスエーブル）される。このように不足電圧
ロックアウト回路は、入力電力が確実に回復したという
妥当な保証が得られるまで安定回路１０が動作を再開し
ないようにする。
【００２２】図５は、ＰＷＭ素子Ｕ１０１のピン２に供
給するための入力線に接続された二つの付加的な性能監
視回路を示す。これらの監視回路の一つである暖機タイ
マ回路は演算増幅器回路Ｕ４およびＵ５を含んでおり、
正規の指数関数的に減少する暖機電力より高い電力をラ
ンプ２０に供給する役目を果たす。暖機タイマ回路は二
つの時定数、すなわち暖機時定数および冷却時定数をそ
なえている。暖機時定数は演算増幅器回路Ｕ４およびＵ
５で構成され、またコンデンサＣ１５および抵抗Ｒ２４
で構成された充電タイミング回路を使用している。タイ
ミング回路Ｃ１５、Ｒ２４はほぼ四つの時定数で電源電
圧（＋Ｖ）のレベルに充電され、また演算増幅器Ｕ５の
正基準入力に接続されている。演算増幅器Ｕ５の出力は
加算節点に戻るように結合され、ＰＷＭ素子Ｕ１０１の
ピン２に与えられる。そして演算増幅器Ｕ５の出力は昇
圧変換回路２４の動作を制御してランプ電流を調整する
ことにより、ランプ電流を暖機タイマ回路の状態と合致
させる。換言すれば、暖機タイマの演算増幅器Ｕ５の出
力は暖機状態の間、電流制御ループに対して指数関数的
に上昇する基準を供給する。暖機タイマは電源電圧の除
去に続く約５分間でタイムアウトすなわち放電するよう
に選定され、これはＣ１５、Ｒ２５、およびＲ２４によ
って形成される経路を介して行われる。暖機時間に続い
てランプ２０は、１．２アンペアの負荷に対して約５０
ボルトとして前に述べた定常状態で動作する。暖機タイ
マの冷却タイマ部はランプの動作の履歴を幾分表わす。
すなわち、暖機タイマの時間回路が終結する前に電力が
回復した場合、ランプ２０に対する暖機電力の大きさ
は、電力が回復した暖機時間に対する時間軸上の点に応
じて指数関数的に減少する。ランプ２０に対する暖機電
力の制御は、抵抗Ｒ３５を介して比較器Ｕ５の出力をＰ
ＷＭ素子Ｕ１０１の入力線に接続することにより行われ
る。注意すべきことは、比較器Ｕ５に対する入力基準は
高インピーダンス入力であるということである。安定回
路１０に対する電力が失われた場合、コンデンサＣ１５
の電荷が早く流出し過ぎることはない。このように、暖
機タイマ回路と結合されたタイミング回路Ｃ１５、Ｒ２
４はそれの正規の５分の期間に放電する。すなわち、タ
イミング回路の回路経路に静止クランプダイオードや他
の低インピーダンス素子が配置されている場合に生じ得
るように、より早く放電することはない。
給するための入力線に接続された二つの付加的な性能監
視回路を示す。これらの監視回路の一つである暖機タイ
マ回路は演算増幅器回路Ｕ４およびＵ５を含んでおり、
正規の指数関数的に減少する暖機電力より高い電力をラ
ンプ２０に供給する役目を果たす。暖機タイマ回路は二
つの時定数、すなわち暖機時定数および冷却時定数をそ
なえている。暖機時定数は演算増幅器回路Ｕ４およびＵ
５で構成され、またコンデンサＣ１５および抵抗Ｒ２４
で構成された充電タイミング回路を使用している。タイ
ミング回路Ｃ１５、Ｒ２４はほぼ四つの時定数で電源電
圧（＋Ｖ）のレベルに充電され、また演算増幅器Ｕ５の
正基準入力に接続されている。演算増幅器Ｕ５の出力は
加算節点に戻るように結合され、ＰＷＭ素子Ｕ１０１の
ピン２に与えられる。そして演算増幅器Ｕ５の出力は昇
圧変換回路２４の動作を制御してランプ電流を調整する
ことにより、ランプ電流を暖機タイマ回路の状態と合致
させる。換言すれば、暖機タイマの演算増幅器Ｕ５の出
力は暖機状態の間、電流制御ループに対して指数関数的
に上昇する基準を供給する。暖機タイマは電源電圧の除
去に続く約５分間でタイムアウトすなわち放電するよう
に選定され、これはＣ１５、Ｒ２５、およびＲ２４によ
って形成される経路を介して行われる。暖機時間に続い
てランプ２０は、１．２アンペアの負荷に対して約５０
ボルトとして前に述べた定常状態で動作する。暖機タイ
マの冷却タイマ部はランプの動作の履歴を幾分表わす。
すなわち、暖機タイマの時間回路が終結する前に電力が
回復した場合、ランプ２０に対する暖機電力の大きさ
は、電力が回復した暖機時間に対する時間軸上の点に応
じて指数関数的に減少する。ランプ２０に対する暖機電
力の制御は、抵抗Ｒ３５を介して比較器Ｕ５の出力をＰ
ＷＭ素子Ｕ１０１の入力線に接続することにより行われ
る。注意すべきことは、比較器Ｕ５に対する入力基準は
高インピーダンス入力であるということである。安定回
路１０に対する電力が失われた場合、コンデンサＣ１５
の電荷が早く流出し過ぎることはない。このように、暖
機タイマ回路と結合されたタイミング回路Ｃ１５、Ｒ２
４はそれの正規の５分の期間に放電する。すなわち、タ
イミング回路の回路経路に静止クランプダイオードや他
の低インピーダンス素子が配置されている場合に生じ得
るように、より早く放電することはない。
【００２３】図５に示す第二の動作監視回路は、主とし
て比較回路Ｕ６およびＵ７で構成されるフェード回路で
ある。フェード回路はその正基準端子上の電源電圧なら
びに比較器Ｕ６およびＵ７の負基準端子上のランプ電圧
を監視し、抵抗Ｒ３７を介して出力をＰＷＭ素子Ｕ１０
１の入力線に供給する。フェード回路の作用により、電
源電圧がその公称値、たとえば自動車用では１２ボルト
より下に下降した場合、安定回路１０は一定のランプ電
力を維持するように付加的な電流を流れさせない。代表
的な安定化されたハロゲン化金属ランプでは、電源電圧
に降下があるとき、安定器は一定のランプ電力を維持す
るために、より多くの電流を流れさせる。このような電
源が自動車用などの電池である場合、このような電流流
出は電池の放電を早めるという悪影響がある。本発明で
は、図５に示すフェード回路を設けることにより、電源
電圧の下降が検出されると、安定器入力電流がほぼ一定
のレベルに維持される。その効果は、動作の電力レベル
が低下したことによりランプ出力が低くなることであ
る。
て比較回路Ｕ６およびＵ７で構成されるフェード回路で
ある。フェード回路はその正基準端子上の電源電圧なら
びに比較器Ｕ６およびＵ７の負基準端子上のランプ電圧
を監視し、抵抗Ｒ３７を介して出力をＰＷＭ素子Ｕ１０
１の入力線に供給する。フェード回路の作用により、電
源電圧がその公称値、たとえば自動車用では１２ボルト
より下に下降した場合、安定回路１０は一定のランプ電
力を維持するように付加的な電流を流れさせない。代表
的な安定化されたハロゲン化金属ランプでは、電源電圧
に降下があるとき、安定器は一定のランプ電力を維持す
るために、より多くの電流を流れさせる。このような電
源が自動車用などの電池である場合、このような電流流
出は電池の放電を早めるという悪影響がある。本発明で
は、図５に示すフェード回路を設けることにより、電源
電圧の下降が検出されると、安定器入力電流がほぼ一定
のレベルに維持される。その効果は、動作の電力レベル
が低下したことによりランプ出力が低くなることであ
る。
【００２４】図６には、他の種々の性能監視回路が示さ
れている。これらの性能監視回路には、比較器Ｕ１０お
よびＵ１２のまわりに構成された故障タイマ回路、およ
び比較器Ｕ８、Ｕ９，およびＵ１１のまわりに構成され
た開放回路電圧を監視するための回路が含まれている。
故障タイマ回路について説明する。比較器Ｕ１２から出
力される始動タイムアウト信号は始動回路に結合され、
始動回路と結合された昇圧変換回路の動作を制御する役
目を果たす。比較器Ｕ１２のこの出力は、所定の期間後
にこのような始動回路がランプを始動し損なった場合、
始動回路の動作を止める役目を果たす。
れている。これらの性能監視回路には、比較器Ｕ１０お
よびＵ１２のまわりに構成された故障タイマ回路、およ
び比較器Ｕ８、Ｕ９，およびＵ１１のまわりに構成され
た開放回路電圧を監視するための回路が含まれている。
故障タイマ回路について説明する。比較器Ｕ１２から出
力される始動タイムアウト信号は始動回路に結合され、
始動回路と結合された昇圧変換回路の動作を制御する役
目を果たす。比較器Ｕ１２のこの出力は、所定の期間後
にこのような始動回路がランプを始動し損なった場合、
始動回路の動作を止める役目を果たす。
【００２５】比較器Ｕ８、Ｕ９、およびＵ１１が行う開
放回路電圧チェックは、安定回路１０の開放回路電圧が
所定の値を超えないようにする役目を果たす。開放回路
電圧の分割値を＋５ボルトの基準と比較することによ
り、比較器Ｕ９はＰＷＭ素子Ｕ１０１のピン１に低信号
を出力することができる。これにより、開放回路電圧の
上限が検出されたとき、ＰＷＭ素子Ｕ１０１からのパル
ス出力を止めることにより、安定回路の開放回路電圧が
更に上昇することが効果的に防止される。この開放回路
電圧は始動放電信号を発生する役目も果たす。この始動
放電信号は比較器Ｕ１１の出力から図７の始動回路に結
合されている。始動放電信号は、ランプ放電が生じたこ
とが確かめられると、始動回路を無効化（ディスエーブ
ル）する役目を果たす。
放回路電圧チェックは、安定回路１０の開放回路電圧が
所定の値を超えないようにする役目を果たす。開放回路
電圧の分割値を＋５ボルトの基準と比較することによ
り、比較器Ｕ９はＰＷＭ素子Ｕ１０１のピン１に低信号
を出力することができる。これにより、開放回路電圧の
上限が検出されたとき、ＰＷＭ素子Ｕ１０１からのパル
ス出力を止めることにより、安定回路の開放回路電圧が
更に上昇することが効果的に防止される。この開放回路
電圧は始動放電信号を発生する役目も果たす。この始動
放電信号は比較器Ｕ１１の出力から図７の始動回路に結
合されている。始動放電信号は、ランプ放電が生じたこ
とが確かめられると、始動回路を無効化（ディスエーブ
ル）する役目を果たす。
【００２６】図７に示すように、図２に示すような第一
の昇圧変換回路から生じるような暖機状態および定常状
態の間のランプ２０へのラン電力の接続は、ランプ陽極
線およびランプ陰極線を介して、コンデンサＣ２７およ
び変圧器Ｔ１０２の二次巻線で構成される結合回路に接
続される。この結合構成により、ランプ２０は電流供給
形成の素子としてではなく、電圧供給形式で給電され
る。このようにして、暖機状態および定常状態の間にラ
ンプを駆動するために必要なインダクタンスは寸法とイ
ンダクタンス値が大幅に削減される。ラン信号に約５％
未満のリプルが与えられる本用途では、変圧器Ｔ１０２
の二次巻線の低インダクタンスは、暖機状態の間に与え
られる６アンペア、２０ボルトのラン信号が容易に得ら
れるようにするという利点がある。このようなことは高
インダクタンス素子を使用する電流供給形式の構成では
得ることはできない。この電流供給形式の構成では、こ
のようなインダクタの高インピーダンスにより、暖機の
間に必要とされる６アンペアの電流を達成するのが難し
くなる。更に、本発明のラン信号のリプル成分を上記の
ような低い値に維持することにより、ランプ２０の動作
に悪影響を及ぼす恐れのある音響共鳴を防止することが
できる。
の昇圧変換回路から生じるような暖機状態および定常状
態の間のランプ２０へのラン電力の接続は、ランプ陽極
線およびランプ陰極線を介して、コンデンサＣ２７およ
び変圧器Ｔ１０２の二次巻線で構成される結合回路に接
続される。この結合構成により、ランプ２０は電流供給
形成の素子としてではなく、電圧供給形式で給電され
る。このようにして、暖機状態および定常状態の間にラ
ンプを駆動するために必要なインダクタンスは寸法とイ
ンダクタンス値が大幅に削減される。ラン信号に約５％
未満のリプルが与えられる本用途では、変圧器Ｔ１０２
の二次巻線の低インダクタンスは、暖機状態の間に与え
られる６アンペア、２０ボルトのラン信号が容易に得ら
れるようにするという利点がある。このようなことは高
インダクタンス素子を使用する電流供給形式の構成では
得ることはできない。この電流供給形式の構成では、こ
のようなインダクタの高インピーダンスにより、暖機の
間に必要とされる６アンペアの電流を達成するのが難し
くなる。更に、本発明のラン信号のリプル成分を上記の
ような低い値に維持することにより、ランプ２０の動作
に悪影響を及ぼす恐れのある音響共鳴を防止することが
できる。
【００２７】図６について前に説明したように、ある値
の開放回路電圧が生じたことがわかったときに作成され
る始動放電信号により、安定回路１０の始動回路が無効
化（ディスエーブル）される。始動放電信号は、始動動
作に結合された第二の昇圧変換回路の動作を制御する第
二のパルス幅変調ＰＷＭ素子Ｕ１０１の無効化（ディス
エーブル）入力（ピン１）に結合される。本発明の安定
回路１０が最初に励起されたとき、第二の昇圧変換回路
の第二のＰＷＭ素子が動作を開始する。第二の昇圧変換
回路には、第二のパワースイッチング素子Ｑ３も含まれ
ている。第二のパワースイッチング素子Ｑ３は第二のＰ
ＷＭ素子Ｕ１０２の出力によってゲーティングされ、３
０ｋＶ以下、繰返し速度が約２５０パルス／秒、パルス
幅が約５０ナノ秒のランプ２０に対する始動パルスを発
生する。第二の昇圧変換回路には、ダイオードＤ１２お
よび変圧器Ｔ１０１も含まれている。第二の昇圧変換回
路は、火花ギャップ素子Ｅ１０１、ならびにコンデンサ
Ｃ２５およびＣ２６で構成される火花ギャップ回路に１
０００ボルト以上を供給するように動作する。１０００
ボルトで、火花ギャップ素子Ｅ１０１が点弧し、変圧器
Ｔ１０２を介してコンデンサＣ２５およびＣ２６を放電
することにより、前に述べた始動パルスを作成する。第
二の昇圧変換回路の高周波パルス動作により、コンデン
サＣ２５およびＣ２６を素早く充電することができ、必
要があれば、短時間（約６ミリ秒）で再充電することに
より、前の試行が失敗した場合にランプ始動の反復試行
が可能となる。このパルス周波数により、本発明の始動
回路は、通常の手法を使用する始動回路で必要とされる
のと同じ時間で多数回点弧することができる。
の開放回路電圧が生じたことがわかったときに作成され
る始動放電信号により、安定回路１０の始動回路が無効
化（ディスエーブル）される。始動放電信号は、始動動
作に結合された第二の昇圧変換回路の動作を制御する第
二のパルス幅変調ＰＷＭ素子Ｕ１０１の無効化（ディス
エーブル）入力（ピン１）に結合される。本発明の安定
回路１０が最初に励起されたとき、第二の昇圧変換回路
の第二のＰＷＭ素子が動作を開始する。第二の昇圧変換
回路には、第二のパワースイッチング素子Ｑ３も含まれ
ている。第二のパワースイッチング素子Ｑ３は第二のＰ
ＷＭ素子Ｕ１０２の出力によってゲーティングされ、３
０ｋＶ以下、繰返し速度が約２５０パルス／秒、パルス
幅が約５０ナノ秒のランプ２０に対する始動パルスを発
生する。第二の昇圧変換回路には、ダイオードＤ１２お
よび変圧器Ｔ１０１も含まれている。第二の昇圧変換回
路は、火花ギャップ素子Ｅ１０１、ならびにコンデンサ
Ｃ２５およびＣ２６で構成される火花ギャップ回路に１
０００ボルト以上を供給するように動作する。１０００
ボルトで、火花ギャップ素子Ｅ１０１が点弧し、変圧器
Ｔ１０２を介してコンデンサＣ２５およびＣ２６を放電
することにより、前に述べた始動パルスを作成する。第
二の昇圧変換回路の高周波パルス動作により、コンデン
サＣ２５およびＣ２６を素早く充電することができ、必
要があれば、短時間（約６ミリ秒）で再充電することに
より、前の試行が失敗した場合にランプ始動の反復試行
が可能となる。このパルス周波数により、本発明の始動
回路は、通常の手法を使用する始動回路で必要とされる
のと同じ時間で多数回点弧することができる。
【００２８】上記実施例は本発明の好ましい実施例を構
成するが、特許請求の範囲に記載されたような発明の範
囲を逸脱することなく変形を加え得ることが理解される
筈である。
成するが、特許請求の範囲に記載されたような発明の範
囲を逸脱することなく変形を加え得ることが理解される
筈である。
【図１】本発明に従って作られた放電ランプのための低
電圧直流入力安定回路のブロック図である。
電圧直流入力安定回路のブロック図である。
【図２】本発明の安定回路の電力変換回路部分の昇圧変
換段の回路図である。
換段の回路図である。
【図３】本発明の安定回路の制御論理回路分と結合され
た不足電圧ロックアウト回路の回路図である。
た不足電圧ロックアウト回路の回路図である。
【図４】本発明の安定回路の制御論理回路分と結合され
たパルス幅変調回路の回路図である。
たパルス幅変調回路の回路図である。
【図５】本発明の安定回路の制御論理回路分と結合され
た暖機タイマ回路の回路図である。
た暖機タイマ回路の回路図である。
【図６】本発明の安定回路の制御論理回路分と結合され
た故障タイマ回路の回路図である。
た故障タイマ回路の回路図である。
【図７】本発明の安定回路の始動回路部分の回路図であ
る。
る。
１０ 低電圧直流入力安定回路 １２ 電力変換回路 １４ 制御論理回路 １６ 高電圧始動回路 １８ 電圧電流サンプリング回路 ２０ 放電ランプ ２２ 入力フィルタ回路 ２４ 昇圧変換回路 ３０ 自動タイムアウト回路 ３２ フェード回路
フロントページの続き (72)発明者 ジェームス・ドミニク・メスコウスキー アメリカ合衆国、オハイオ州、セブン・ヒ ルズ、セブン・ヒルズ・ブールバード、 7009番 (72)発明者 エドワード・ジョン・トーマス アメリカ合衆国、オハイオ州、ストリーツ ボロ、ノース・デルモンテ、9965番 (72)発明者 ジョン・マーチン・ディブンポート アメリカ合衆国、オハイオ州、リンドハー スト、グラハム・ドライブ、5138番
Claims (11)
- 【請求項１】 放電ランプ用の低電圧直流入力安定回路
に於いて、 上記低電圧直流入力を受けてフィルタリングすることに
より、調節された直流信号を作成する入力フィルタ手
段、 上記の調節された直流信号を受ける第一の昇圧変換回路
であって、制御信号の導入時に、上記の調節された直流
信号から所定の振幅および周波数のラン信号を作成する
ように動作する第一のパワースイッチング素子をそなえ
た第一の昇圧変換回路、 上記放電ランプに結合された制御回路手段であって、上
記放電ランプの電圧および電流の動作特性の少なくとも
一方のサンプルを受けて、その関数として上記制御信号
を作成する制御回路手段、 上記ラン信号が入力として接続された出力結合回路であ
って、定常動作状態の間に上記ラン信号が電圧として上
記放電ランプに供給されるように上記放電ランプに接続
された出力結合回路、および上記出力結合回路に接続さ
れ、上記放電ランプの初期のオン状態の間に動作して、
上記出力結合回路の両端間に高電圧パルスを作成する始
動手段であって、上記高電圧出力パルスにより上記放電
ランプの充てん物の電離を生じさせて上記放電ランプを
始動させ、また先行する高電圧パルスにより上記放電ラ
ンプが始動し損なった場合に１００ミリ秒未満で上記高
電圧パルスを反復することができる始動手段を含むこと
を特徴とする低電圧直流入力安定回路。 - 【請求項２】 所定の振幅および周波数をそなえた上記
高電圧パルスを発生することができる第二のパワースイ
ッチング素子をそなえた第二の昇圧変換回路構成が上記
始動手段に含まれている請求項１記載の低電圧直流入力
安定回路。 - 【請求項３】 上記放電ランプで放電が開始したことを
検出したとき、上記制御回路手段が上記始動手段に対し
て無効化信号を出力する請求項１記載の低電圧直流入力
安定回路。 - 【請求項４】 上記制御回路手段がタイムアウト回路を
含み、これにより、上記放電ランプからの電力の除去の
直後の期間の間に、上記放電ランプに大きさが定常状態
電力より大きい暖機電力が印加され、印加の継続時間は
上記放電ランプに対する定常状態電力が除去された期間
の関数として変えられる請求項１記載の低電圧直流入力
安定回路。 - 【請求項５】 上記タイムアウト回路が、高インピーダ
ンスの入力をそなえた論理素子、および上記論理素子の
上記高インピーダンス入力に接続された抵抗およびコン
デンサの同調回路を含み、上記安定回路から電力が除去
された場合に上記の抵抗とコンデンサの同調回路が指数
関数的な減少形式でタイムアウトする請求項４記載の低
電圧直流入力安定回路。 - 【請求項６】 上記直流入力が所定の値より下降したこ
とが検出されたときに、上記放電ランプに供給される電
流を所定値にクランプするフェード回路構成が上記制御
回路手段に含まれている請求項１記載の低電圧直流入力
安定回路。 - 【請求項７】 放電ランプのための低電圧直流入力安定
回路に於いて、 上記低電圧直流入力を受け入れ、フィルタリングされた
直流信号を出力する入力フィルタ段、および上記のフィ
ルタリングされた直流信号を受け入れ、上記のフィルタ
リングされた直流信号からラン信号を作成する昇圧変換
段をそなえた電力変換回路であって、上記ラン信号が暖
機状態と定常状態との間で上記放電ランプを動作させる
ように選定された所定の振幅および周波数を有し、上記
ラン信号の上記振幅および上記周波数が上記昇圧変換段
に結合された制御信号の関数として決定されるような電
力変換回路、 上記放電ランプに結合された制御回路手段であって、上
記放電ランプの電圧および電流の動作特性の少なくとも
一方のサンプルを受けて、その関数として上記制御信号
を作成する制御回路手段、 上記ラン信号が入力として結合された出力結合回路であ
って、定常動作状態の間に上記ラン信号が電圧として上
記放電ランプに供給されるように上記放電ランプに接続
された出力結合回路、および上記出力結合回路に接続さ
れ、上記ランプ暖機状態の前に動作して、上記出力結合
回路の両端間に高電圧パルスを作成する始動手段であっ
て、上記高電圧パルスにより上記放電ランプの成分の電
離を生じさせて上記放電ランプを始動させる始動手段を
含み、 上記制御回路手段は、上記放電ランプに対する電力が除
去されていた期間を検知し、また定常状態の動作の間に
上記放電ランプに対する電力レベルより高い暖機電力レ
ベルを達成するように上記ラン信号を調整するタイマ手
段であって、上記放電ランプに対する電力がどれだけ長
く除去されているかに応じて上記暖機電力レベルを調整
するタイマ手段を含み、上記タイマ手段は、出力が高イ
ンピーダンス素子に結合されて、電力オフ状態の間でも
指数関数的に放電するタイマ回路を含んでいることを特
徴とする低電圧直流入力安定回路。 - 【請求項８】 所定の振幅および周波数を有する上記高
電圧パルスを発生することができる第二のパワースイッ
チング素子をそなえた第二の昇圧変換回路構成が上記始
動手段に含まれている請求項７記載の低電圧直流入力安
定回路。 - 【請求項９】 上記放電ランプで放電が開始したことを
検出したとき、上記制御回路手段が上記始動手段に対し
て無効化信号を出力する請求項７記載の低電圧直流入力
安定回路。 - 【請求項１０】 上記出力結合回路が、コンデンサなら
びに一次巻線および二次巻線をそなえた変圧器を含み、
上記暖機状態および上記定常状態の間は、上記ラン信号
を上記コンデンサおよび上記変圧器の上記二次巻線にの
み接続するのに対して、ランプ始動動作の間は、上記始
動手段からの始動パルスを上記変圧器の上記一次巻線に
接続することにより、上記変圧器の上記二次巻線の両端
間に上記高電圧パルスを発生させる請求項７記載の低電
圧直流入力安定回路。 - 【請求項１１】 上記始動手段が、上記始動手段と結合
されたパルス幅変調器により発生されるゲート信号によ
って制御される第二のパワースイッチング素子をそなえ
た第二の昇圧変換回路であって、上記始動パルスを２０
ミリ秒未満で発生し、必要な場合には次の２０ミリ秒の
期間内に再発生することができる第二の昇圧変換回路を
含んでいる請求項１０記載の低電圧直流入力安定回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US85892792A | 1992-03-27 | 1992-03-27 | |
| US858927 | 1992-03-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0654521A true JPH0654521A (ja) | 1994-02-25 |
Family
ID=25329520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5064911A Pending JPH0654521A (ja) | 1992-03-27 | 1993-03-24 | 高輝度放電光源用低電圧安定回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5317237A (ja) |
| JP (1) | JPH0654521A (ja) |
| CA (1) | CA2089301A1 (ja) |
| DE (1) | DE4309218A1 (ja) |
| GB (1) | GB2265506B (ja) |
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