JP2005209410A - 放電灯点灯装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 放電灯の放電をグロー放電からアーク放電へ移行させる際に必要な大きな電気エネルギーを低いDC/DCコンバータ出力電圧から得ることを可能にする。
【解決手段】 テイクオーバー回路16において、ブレイクダウン検出回路166が放電灯4のブレイクダウンを検出する前は、DC/DCコンバータ11により第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164を並列に充電し、ブレイクダウン検出回路166がブレイクダウンを検出したときは、このブレイクダウン検出回路166はスイッチング素子165をオンし、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とを直列に接続して放電し、放電灯4の放電をグロー放電からアーク放電へ移行させる。
【選択図】 図1
【解決手段】 テイクオーバー回路16において、ブレイクダウン検出回路166が放電灯4のブレイクダウンを検出する前は、DC/DCコンバータ11により第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164を並列に充電し、ブレイクダウン検出回路166がブレイクダウンを検出したときは、このブレイクダウン検出回路166はスイッチング素子165をオンし、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とを直列に接続して放電し、放電灯4の放電をグロー放電からアーク放電へ移行させる。
【選択図】 図1
Description
この発明は自動車の前照灯等に使用されるメタルハライドランプ等の放電灯の点灯を制御する放電灯点灯装置に関するものである。
自動車の前照灯等に使用されるメタルハライドランプまたは屋内外の施設等に使用される蛍光灯等の放電灯の点灯を制御する従来の放電灯点灯装置として例えば以下のものがある。
従来例その1として、蛍光灯等の放電灯を対象とし、この蛍光灯を起動する前は3個のコンデンサを並列にして充電し、蛍光灯起動時にはこれら3個のコンデンサを直列にして放電させ、この放電電圧により蛍光灯を点灯させる。これにより、高い電源電圧を要することなく高い起動電圧が得られ、蛍光灯を点灯することができる(例えば、特許文献1参照)。
従来例その1として、蛍光灯等の放電灯を対象とし、この蛍光灯を起動する前は3個のコンデンサを並列にして充電し、蛍光灯起動時にはこれら3個のコンデンサを直列にして放電させ、この放電電圧により蛍光灯を点灯させる。これにより、高い電源電圧を要することなく高い起動電圧が得られ、蛍光灯を点灯することができる(例えば、特許文献1参照)。
また、メタルハライドランプ等の放電灯の点灯においては、従来、この放電灯を点灯始動するために、高電圧パルスを印加することにより放電灯電極間を絶縁破壊してグロー放電を発生させ、平滑コンデンサ(電源回路)および放電抵抗を介することにより時定数を大きくした、コンデンサと抵抗の直列回路からなるテイクオーバー回路を備え、この回路のコンデンサに蓄積した電気エネルギーを放電灯に供給することによりグロー放電からアーク放電へ移行させるようにしていた。この点灯特性の向上を目的としたものとして以下に説明する従来例その2がある。
この従来例その2は、テイクオーバー回路を形成するコンデンサを複数個使用し、大きな電気エネルギーを放電灯へ供給する点を従来例に対する改良点としたものであり、コンデンサを1個使用した従来のテイクオーバー回路と比較した場合、充電時にはコンデンサ2個の直列回路を形成して各コンデンサの耐電圧を従来の1/2に低減することにより各コンデンサの等価直列抵抗値を1/2にする。さらに、放電時には経路を変更してコンデンサ2個の並列回路を形成し、合成等価直列抵抗値を従来の1/4にすることで、単位時間当たりのエネルギー放出量を大きくすることを特徴としている(例えば、特許文献2参照)。
従来の放電灯点灯装置は以上のように構成されており、従来例その1については、複数のコンデンサを充電時は並列に接続し、放電時には直列に接続することにより高い放電電圧を得ることを可能にしているが、本技術は主に蛍光灯を対象とし、直流電圧を矩形波交流に変換するH形ブリッジ回路や、放電始動時に高電圧パルスを発生し、この高電圧パルスを放電灯の電極間に印加してブレイクダウンさせ、電極間にグロー放電を発生させるイグナイタ等を備えたメタルハライドランプ等の放電灯点灯装置には直ちに適用できるものではない。
また、従来例その2については、コンデンサに蓄えた電荷をそのまま放電する構成であり、大きな電気エネルギーを確保するためにはコンデンサの容量を増大するとともに、点灯前のDC/DCコンバータの出力電圧を高揚する必要があった。
従って、DC/DCコンバータにかかる負担は大きくなり、充電にも時間を要するという問題があった。また、前記H形ブリッジ回路等に使用するFET(電界効果トランジスタ)の耐電圧も高くせざるを得なかった。このような各部品の耐電圧高揚は部品サイズの拡大が避けられず、コストが高くなるという問題があった。
従って、DC/DCコンバータにかかる負担は大きくなり、充電にも時間を要するという問題があった。また、前記H形ブリッジ回路等に使用するFET(電界効果トランジスタ)の耐電圧も高くせざるを得なかった。このような各部品の耐電圧高揚は部品サイズの拡大が避けられず、コストが高くなるという問題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、点灯前の無負荷状態の放電灯に印加するDC/DCコンバータの出力電圧を低下させてサイズを小型化し、この小型化により低コスト化しても、起動時の放電灯電極間のブレイクダウンによる放電がグロー放電からアーク放電に移行する際に十分な電気エネルギーを確保して安定な点灯が行えるようにした放電灯点灯装置を得ることを目的とする。
この発明に係る放電灯点灯装置は、直流電源回路からの直流電圧を矩形波交流に変換するH形ブリッジ回路と、放電始動時に高電圧パルスを放電灯の電極間に印加してブレイクダウンさせるイグナイタと、このブレイクダウン検出前は複数のコンデンサが前記直流電圧で並列充電され、ブレイクダウンを検出したときはこれら複数のコンデンサを直列に接続して放電灯へ放電し、放電をグロー放電からアーク放電へ移行させるテイクオーバー回路とを備えたものである。
この発明によれば、放電灯のブレイクダウン検出前は複数のコンデンサを並列に接続して充電し、ブレイクダウンを検出したときはこれら複数のコンデンサを直列に接続して放電し、放電灯の放電をグロー放電からアーク放電へ移行させるように構成したので、低い電源電圧であっても放電時には高い電源電圧と等価な大きな電気エネルギーが得られ、これにより、放電がグロー放電からアーク放電へ移行するときに十分な電気エネルギーを放出でき、また、電源電圧を低くしたことにより回路や部品のサイズの小型化および耐電圧を低下することができる。
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による放電灯点灯装置の全体構成図である。
図1において、この放電灯点灯装置1は、DC/DCコンバータ11、H形ブリッジ回路12、H形ブリッジドライバ13、マイクロコンピュータ(以下、「マイコン」とする)14、イグナイタ15およびテイクオーバー回路16とから構成される。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による放電灯点灯装置の全体構成図である。
図1において、この放電灯点灯装置1は、DC/DCコンバータ11、H形ブリッジ回路12、H形ブリッジドライバ13、マイクロコンピュータ(以下、「マイコン」とする)14、イグナイタ15およびテイクオーバー回路16とから構成される。
上記構成において、DC/DCコンバータ11は昇圧用のフライバックトランス111と、このフライバックトランス111の2次巻線側に発生する交流電力を直流に整流および平滑化する整流ダイオード112および平滑コンデンサ113と、マイコン14の制御信号に応じてスイッチング動作し、フライバックトランス111の1次巻線に流れる電流を制御するパワーMOS形FET114とを備え、バッテリ等の直流電源2から点灯スイッチ3を介し入力される第1の直流電圧(例えば12V)を昇圧した第2の直流電圧(例えば200V)を発生し出力する。
H形ブリッジ回路12は、DC/DCコンバータ11の正出力側に配置される第1のFET121および第2のFET122と、負出力側に配置される第3のFET123および第4のFET124とを備え、交流駆動時には第1のFET121と第4のFET124とがオンして第2のFET122と第3のFET123とがオフする経路と、第2のFET122と第3のFET123とがオンして第1のFET121と第4のFET124とがオフする経路を交互にスイッチングするようにH形ブリッジドライバ13により制御される。このような制御を行うH形ブリッジドライバ13はマイコン14により制御されている。
以上の構成により、H形ブリッジ回路12はDC/DCコンバータ11で発生した第2の直流電圧を矩形波交流に変換している。
以上の構成により、H形ブリッジ回路12はDC/DCコンバータ11で発生した第2の直流電圧を矩形波交流に変換している。
イグナイタ15は、放電始動時に高電圧パルスを発生し、この高電圧パルスを放電灯4の電極間に印加してブレイクダウンさせ、電極間にグロー放電を発生させる。
テイクオーバー回路16は、DC/DCコンバータ11の出力の低電圧側(負出力側)に配置される充電用直列抵抗としての第1の抵抗161と、この第1の抵抗161を介し充電される第1のコンデンサ162と、これら第1の抵抗161および第1のコンデンサ162と並列であって、DC/DCコンバータ11の出力の高電圧側(正出力側)に配置される充電用直列抵抗としての第2の抵抗163と、この第2の抵抗163を介し充電される第2のコンデンサ164と、第1の抵抗161と第1のコンデンサ162との接続点と第2の抵抗163と第2のコンデンサ164との接続点とを接続する位置に配置されるスイッチング素子165と、放電灯4のブレイクダウンを検出し、この検出信号でスイッチング素子165を動作(オン)させるブレイクダウン検出回路166とを備えている。
上記第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164の品種としては、従来より使用しているフィルムコンデンサの他に、低耐電圧のために高電圧出力の回路では使用しにくい充電電荷量の多い電解コンデンサの使用も可能である。
このブレイクダウン検出回路166によるブレイクダウン検出前は、第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164を第2の直流電圧値まで並列に充電し、ブレイクダウンを検出したときはこの検出信号でスイッチング素子165をオン(閉)し、第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164を直列に接続してH形ブリッジ回路12およびイグナイタ15を介し放電灯4に対し放電し、グロー放電からアーク放電へ移行させる。
このように、このテイクオーバー回路16は放電灯4がグロー放電からアーク放電へ移行するときに、この放電灯4に対し十分な電気エネルギーを供給している。
このように、このテイクオーバー回路16は放電灯4がグロー放電からアーク放電へ移行するときに、この放電灯4に対し十分な電気エネルギーを供給している。
次に本発明の基本動作につき、図1および図2を用いて説明する。
図2はテイクオーバー回路16Aの回路図であり、図1に示したテイクオーバー回路16のスイッチング素子165およびブレイクダウン検出回路166として、2端子サイリスタ(サイダック)167を利用したものであり、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164との直列接続をこの2端子サイリスタ(サイダック)167で行うようにしたものである。なお、図1と同一のものについては同一符号を付してある。
点灯スイッチ3をオンすると、DC/DCコンバータ11が動作を開始し、フライバックトランス111の2次巻線側に発生した出力は整流ダイオード112で整流され、平滑コンデンサ113に例えば200Vの平滑電圧が生成される。この平滑電圧はテイクオーバー回路16A(16)の第1のコンデンサ162と第1の抵抗161の経路と、第2の抵抗163と第2のコンデンサ164の経路に並列に印加され、第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164は並列に充電される。
図2はテイクオーバー回路16Aの回路図であり、図1に示したテイクオーバー回路16のスイッチング素子165およびブレイクダウン検出回路166として、2端子サイリスタ(サイダック)167を利用したものであり、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164との直列接続をこの2端子サイリスタ(サイダック)167で行うようにしたものである。なお、図1と同一のものについては同一符号を付してある。
点灯スイッチ3をオンすると、DC/DCコンバータ11が動作を開始し、フライバックトランス111の2次巻線側に発生した出力は整流ダイオード112で整流され、平滑コンデンサ113に例えば200Vの平滑電圧が生成される。この平滑電圧はテイクオーバー回路16A(16)の第1のコンデンサ162と第1の抵抗161の経路と、第2の抵抗163と第2のコンデンサ164の経路に並列に印加され、第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164は並列に充電される。
上記並列の充電により、第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164が各々200Vに充電された状態にあるとき、テイクオーバー回路16Aの2端子サイリスタ167に印加される電圧は200Vである。
イグナイタ15が高電圧パルスを発生し、放電灯4の電極間にこの高電圧パルスを印加すると放電灯4は電極間でブレークダウンを発生し、グロー放電を開始する。これにより、放電灯4に対して、平滑コンデンサ113の充電電荷の放電が始まる。平滑コンデンサ113の放電によりDC/DCコンバータ11の出力電圧が低下する。
イグナイタ15が高電圧パルスを発生し、放電灯4の電極間にこの高電圧パルスを印加すると放電灯4は電極間でブレークダウンを発生し、グロー放電を開始する。これにより、放電灯4に対して、平滑コンデンサ113の充電電荷の放電が始まる。平滑コンデンサ113の放電によりDC/DCコンバータ11の出力電圧が低下する。
DC/DCコンバータ11の出力電圧が低下すると、2端子サイリスタ167に印加される電圧は上昇し、この電圧が2端子サイリスタ167のブレイクダウン電圧を超えると2端子サイリスタ167がオンし、第1のコンデンサ162の負電極側と第2のコンデンサ164の正電極側が接続されて直列回路が形成される。ここで第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164の直列回路の放電経路は、第1のコンデンサ162、放電灯4、第2のコンデンサ164、2端子サイリスタ167を経て第1のコンデンサ162に戻る電位差400Vの放電経路が形成される。このように、第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164に蓄えられた電荷が加算され、400V相当の電気エネルギーを放電灯に供給することができる。
図3は図1の放電灯点灯装置1のタイミング図であり、(a),(b),(c)の各図は図1の放電灯点灯装置1に付したA,B,C各点の電位波形図、(d)図は2端子サイリスタ(サイダック)167の印加電位波形図、(e)図は第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164によるコンデンサ放電電流波形図である。なお、下記中括弧内の「T数字」はタイミングを表す。
図3において、点灯スイッチ3をオンすると(T1)、平滑コンデンサ113、第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164への充電が始まり、図1中のA点,B点,C点の各電位が増加する。放電灯4がブレイクダウン(T2)するまでの間、B点の電位は、第1のコンデンサ162の充電電流が流れ終わるとA点の電位と同じになり、C点の電位は、第2のコンデンサ164の充電電流が流れ終わると接地(アース)の電位と同じになる。
図3において、点灯スイッチ3をオンすると(T1)、平滑コンデンサ113、第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164への充電が始まり、図1中のA点,B点,C点の各電位が増加する。放電灯4がブレイクダウン(T2)するまでの間、B点の電位は、第1のコンデンサ162の充電電流が流れ終わるとA点の電位と同じになり、C点の電位は、第2のコンデンサ164の充電電流が流れ終わると接地(アース)の電位と同じになる。
従って、2端子サイリスタ167に印加される電圧は200Vである。イグナイタ15が高電圧パルスを発生して放電灯4がブレイクダウンすると(T2)、平滑コンデンサ113の放電が始まり、A点の電位は減少する。B点の電位は第1の抵抗161を通して放電するため、A点の電位より緩やかに減少を開始する。C点の電位は、A点の電位から第2のコンデンサ164の充電電荷分の差があるために、A点の電位変化量だけ増加する。このとき、A点の電位が「−200V」から0Vまで瞬間的に変化したとすると、C点の電位は瞬間的に200Vまで増加する。2端子サイリスタ167に印加される電圧はC点とB点の電位に等しく、2端子サイリスタ167がブレイクダウンしなければ印加される電位差は400Vに相当する。2端子サイリスタ167に、例えば電位差220V以上でブレイクダウンしてオンする特性のものを使用すれば、放電灯4のブレイクダウンの直後、2端子サイリスタ167はオンして、400V相当に充電されたコンデンサ電流が放電され(テイクオーバー電流)、放電灯4がグロー放電からアーク放電へ移行するのに十分な電気エネルギーが供給される。
以上の説明では、テイクオーバー回路16を形成する充放電用のコンデンサを第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164の2個としたが、この2個に限るものではなく、複数個設けた構成としてもよい。この場合、抵抗とコンデンサとからなる直列回路を図1のように複数並列に接続しておき、充電時にはこれらコンデンサを並列に充電し、放電時にはこれらコンデンサを直列に接続するようにスイッチング素子を各コンデンサ間、さらには所要箇所(例えばコンデンサと直列)に設けて構成すればよい。
以上のように、この実施の形態1によれば、放電灯4のブレイクダウンがブレイクダウン検出回路166により検出される前は、第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164を並列に接続してDC/DCコンバータ11より充電し、ブレイクダウンがブレイクダウン検出回路166により検出されたときは、このブレイクダウン検出回路166からの信号でスイッチング素子165がオンし、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とを直列に接続して放電するので、DC/DCコンバータ11の出力(200V)が低くても放電時にはこの2倍の高い電源電圧(400V)と等価な大きな電気エネルギーが得られ、これにより、放電灯4の放電がグロー放電からアーク放電へ移行するときに十分な電気エネルギーを放出できる。
以下、従来と対比して上記効果を説明する。
図4は従来のテイクオーバー回路図であり、1個のコンデンサ21とこれに直列に接続した抵抗22とで構成している。
この図4の構成の場合、コンデンサ21はこの1個であるから抵抗22を介し充電される電圧と、放電時の電圧とは同電圧である。従って、放電灯4との関係から放電電圧が例えば400V必要な場合、このコンデンサ21にはDC/DCコンバータの出力電圧を400Vまで昇圧して充電しなければならない。この充電に関し、図4のA’点の電位を図3(a)に記す。
図4は従来のテイクオーバー回路図であり、1個のコンデンサ21とこれに直列に接続した抵抗22とで構成している。
この図4の構成の場合、コンデンサ21はこの1個であるから抵抗22を介し充電される電圧と、放電時の電圧とは同電圧である。従って、放電灯4との関係から放電電圧が例えば400V必要な場合、このコンデンサ21にはDC/DCコンバータの出力電圧を400Vまで昇圧して充電しなければならない。この充電に関し、図4のA’点の電位を図3(a)に記す。
上記に対し、図1の構成の場合、第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164の2個のコンデンサは、充電時には並列接続となり、放電時には直列接続になるため、図4の従来例に対し、DC/DCコンバータの出力電圧が2分の1でも同等の400V相当の放電電圧が得られる。このように電源電圧を低く設定できることにより、DC/DCコンバータ11の負荷を低減するとともに、H形ブリッジ回路12のFET121等に耐圧の低いものを使用することができ、これにより、部品や回路のサイズの小型化およびコストの低減が可能となる。
また、以上の説明ではコンデンサの数を2個としたが、この数を3個以上のN個とした場合、所要放電電圧を上記同様の400VとしたときのDC/DCコンバータの出力電圧は(400/N)Vとなり、一層の低電圧化が可能となる。
また、以上の説明ではコンデンサの数を2個としたが、この数を3個以上のN個とした場合、所要放電電圧を上記同様の400VとしたときのDC/DCコンバータの出力電圧は(400/N)Vとなり、一層の低電圧化が可能となる。
また、放電灯点灯装置1のテイクオーバー回路16を構成するスイッチング素子165およびブレイクダウン検出回路166を、2端子サイリスタ(サイダック)167で構成することにより、放電灯4のブレイクダウン検出およびこの検出に基づく第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164との直列接続が、部品点数最小の簡易な構成で実現でき、回路の小型化に寄与できる。
また、DC/DCコンバータ11の出力電圧を低く設定できることにより、第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164の品種として、従来より使用しているフィルムコンデンサの他に、低耐電圧のために高電圧出力の回路では使用しにくい電解コンデンサの使用も可能となり、電荷量の多い充電が容易となる。
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Bの回路図であり、前記図2で説明したテイクオーバー回路16Aの変形に属するものである。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。
図5において、このテイクオーバー回路16Bは、図1のスイッチング素子165およびブレイクダウン検出回路166として、3端子のサイリスタ168を利用したものであり、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164との直列接続をこの3端子のサイリスタ168で行うようにしたものである。また、抵抗169はこのサイリスタ168を駆動する駆動回路を形成する。
図5はこの発明の実施の形態2による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Bの回路図であり、前記図2で説明したテイクオーバー回路16Aの変形に属するものである。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。
図5において、このテイクオーバー回路16Bは、図1のスイッチング素子165およびブレイクダウン検出回路166として、3端子のサイリスタ168を利用したものであり、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164との直列接続をこの3端子のサイリスタ168で行うようにしたものである。また、抵抗169はこのサイリスタ168を駆動する駆動回路を形成する。
このテイクオーバー回路16Bは以下のように動作する。
図3等で説明したように、放電灯4のブレイクダウン前においては、A点とB点の電位は同電位であり、これにより、サイリスタ168のゲート(g)とカソード(k)間も略同電位となってサイリスタ168はオフしており、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とは非接続状態にある。
ここで放電灯4がブレイクダウンすると、A点の電位はB点の電位に対し相対的に正(+)となる。このことは抵抗169を介したサイリスタ168のゲート(g)がカソード(k)に対し正(+)になることを意味し、この電位関係によりサイリスタ168はブレイクダウンの直後にオンとなり、アノード(a)とカソード(k)間が導通状態となる。これにより、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とが直列に接続され、以下実施の形態1で説明した通り、400V相当に充電されたコンデンサ電流が放電され、放電灯4がグロー放電からアーク放電へ移行するのに十分な電気エネルギーが供給されることとなる。
図3等で説明したように、放電灯4のブレイクダウン前においては、A点とB点の電位は同電位であり、これにより、サイリスタ168のゲート(g)とカソード(k)間も略同電位となってサイリスタ168はオフしており、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とは非接続状態にある。
ここで放電灯4がブレイクダウンすると、A点の電位はB点の電位に対し相対的に正(+)となる。このことは抵抗169を介したサイリスタ168のゲート(g)がカソード(k)に対し正(+)になることを意味し、この電位関係によりサイリスタ168はブレイクダウンの直後にオンとなり、アノード(a)とカソード(k)間が導通状態となる。これにより、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とが直列に接続され、以下実施の形態1で説明した通り、400V相当に充電されたコンデンサ電流が放電され、放電灯4がグロー放電からアーク放電へ移行するのに十分な電気エネルギーが供給されることとなる。
次に、図6について説明する。
図6はこの発明の実施の形態2による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Cの回路図であり、前記図5で説明したテイクオーバー回路16Bの変形である。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。
図6において、このテイクオーバー回路16Cは、図1のスイッチング素子165およびブレイクダウン検出回路166として、NPN形のトランジスタ170を利用したものであり、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164との直列接続をこのトランジスタ170で行うようにしたものである。また、ベース抵抗171はこのトランジスタ170を駆動する駆動回路を形成する。
図6はこの発明の実施の形態2による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Cの回路図であり、前記図5で説明したテイクオーバー回路16Bの変形である。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。
図6において、このテイクオーバー回路16Cは、図1のスイッチング素子165およびブレイクダウン検出回路166として、NPN形のトランジスタ170を利用したものであり、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164との直列接続をこのトランジスタ170で行うようにしたものである。また、ベース抵抗171はこのトランジスタ170を駆動する駆動回路を形成する。
このテイクオーバー回路16Cは以下のように動作する。
図5の説明と同様に、放電灯4のブレイクダウン前においては、A点とB点の電位は同電位であり、これにより、トランジスタ170のベース(b)とエミッタ(e)間も略同電位となってトランジスタ170はオフしており、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とは非接続状態にある。
ここで放電灯4がブレイクダウンすると、A点の電位はB点の電位に対し相対的に正(+)となる。このことは抵抗171を介したトランジスタ170のベース(b)がエミッタ(e)に対し正(+)になることを意味し、この電位関係によりトランジスタ170はブレイクダウンの直後にオンとなり、コレクタ(c)とエミッタ(e)間が導通状態となる。これにより、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とが直列に接続され、以下、図5と同様となる。
図5の説明と同様に、放電灯4のブレイクダウン前においては、A点とB点の電位は同電位であり、これにより、トランジスタ170のベース(b)とエミッタ(e)間も略同電位となってトランジスタ170はオフしており、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とは非接続状態にある。
ここで放電灯4がブレイクダウンすると、A点の電位はB点の電位に対し相対的に正(+)となる。このことは抵抗171を介したトランジスタ170のベース(b)がエミッタ(e)に対し正(+)になることを意味し、この電位関係によりトランジスタ170はブレイクダウンの直後にオンとなり、コレクタ(c)とエミッタ(e)間が導通状態となる。これにより、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とが直列に接続され、以下、図5と同様となる。
次に、図7について説明する。
図7はこの発明の実施の形態2による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Dの回路図であり、前記図6で説明したテイクオーバー回路16Cの変形である。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。
図7において、このテイクオーバー回路16Dは、図1のスイッチング素子165およびブレイクダウン検出回路166として、N形(チャンネル)のFET172を利用したものであり、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164との直列接続をこのFET172で行うようにしたものである。また、ゲート抵抗173はこのFET172を駆動する駆動回路を形成する。
図7はこの発明の実施の形態2による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Dの回路図であり、前記図6で説明したテイクオーバー回路16Cの変形である。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。
図7において、このテイクオーバー回路16Dは、図1のスイッチング素子165およびブレイクダウン検出回路166として、N形(チャンネル)のFET172を利用したものであり、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164との直列接続をこのFET172で行うようにしたものである。また、ゲート抵抗173はこのFET172を駆動する駆動回路を形成する。
このテイクオーバー回路16Dは以下のように動作する。
図5の説明と同様に、放電灯4のブレイクダウン前においては、A点とB点の電位は同電位であり、これにより、FET172のゲート(g)とソース(s)間も略同電位となってFET172はオフしており、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とは非接続状態にある。
ここで放電灯4がブレイクダウンすると、A点の電位はB点の電位に対し相対的に正(+)となる。このことは抵抗173を介したFET172のゲート(g)がソース(s)に対し正(+)になることを意味し、この電位関係によりFET172はブレイクダウンの直後にオンとなり、ドレイン(d)とソース(s)間が導通状態となる。これにより、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とが直列に接続され、以下、図5と同様となる。
図5の説明と同様に、放電灯4のブレイクダウン前においては、A点とB点の電位は同電位であり、これにより、FET172のゲート(g)とソース(s)間も略同電位となってFET172はオフしており、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とは非接続状態にある。
ここで放電灯4がブレイクダウンすると、A点の電位はB点の電位に対し相対的に正(+)となる。このことは抵抗173を介したFET172のゲート(g)がソース(s)に対し正(+)になることを意味し、この電位関係によりFET172はブレイクダウンの直後にオンとなり、ドレイン(d)とソース(s)間が導通状態となる。これにより、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とが直列に接続され、以下、図5と同様となる。
以上のように、この実施の形態2によれば、放電灯点灯装置1のテイクオーバー回路16を構成するスイッチング素子165およびブレイクダウン検出回路166を、サイリスタ168、NPNトランジスタ170またはN形FET172と、能動素子を使用しないそれぞれの駆動回路とで構成することにより、放電灯4のブレイクダウン検出およびこの検出に基づく第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164との直列接続が、部品点数の比較的少ない簡易な構成で実現でき、回路の小型化に寄与できる。
実施の形態3.
図8はこの発明の実施の形態3による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Eの回路図であり、図1のスイッチング素子165およびブレイクダウン検出回路166の双方を、能動素子を用いて構成したものである。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。
図8において、このテイクオーバー回路16Eは、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とを直列に接続するスイッチング素子165(図1)としてN形(チャンネル)のFET174を利用し、このFET174の駆動回路となるブレイクダウン検出回路166はNPN形のトランジスタ175、ベース抵抗176、ベースコンデンサ177およびコレクタ抵抗178で構成している。また、このトランジスタ175の駆動用として直流電源179を使用している。
図8はこの発明の実施の形態3による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Eの回路図であり、図1のスイッチング素子165およびブレイクダウン検出回路166の双方を、能動素子を用いて構成したものである。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。
図8において、このテイクオーバー回路16Eは、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とを直列に接続するスイッチング素子165(図1)としてN形(チャンネル)のFET174を利用し、このFET174の駆動回路となるブレイクダウン検出回路166はNPN形のトランジスタ175、ベース抵抗176、ベースコンデンサ177およびコレクタ抵抗178で構成している。また、このトランジスタ175の駆動用として直流電源179を使用している。
このテイクオーバー回路16Eは以下のように動作する。
放電灯4のブレイクダウン前においては、ベース抵抗176およびベースコンデンサ177を介したベース(b)電位がエミッタ(e)電位(=A点電位)に対し順方向バイアスとなり、トランジスタ175はオンし、直流電源179からコレクタ抵抗178を経てコレクタ電流が流れている。この状態のコレクタ電圧によりFET174はオフしており、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とは非接続状態にある。
ここで放電灯4がブレイクダウンすると、図3で説明したようにA点の電位は減少する。換言すると、このブレイクダウン前との比較ではA点の電位は高くなる。このとき、ベース抵抗176およびベースコンデンサ177を介したベース(b)側の電位は変化しないので、上記A点の電位の減少はベース(b)電位との関係でエミッタ(e)の電位を上昇させ、これによりトランジスタ175はオフとなる。このトランジスタ175のオフにより、コレクタ(c)電位が高くなり、FET174はオンとなる。このFET174のオンにより第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とが直列に接続され、以下、前記同様である。
放電灯4のブレイクダウン前においては、ベース抵抗176およびベースコンデンサ177を介したベース(b)電位がエミッタ(e)電位(=A点電位)に対し順方向バイアスとなり、トランジスタ175はオンし、直流電源179からコレクタ抵抗178を経てコレクタ電流が流れている。この状態のコレクタ電圧によりFET174はオフしており、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とは非接続状態にある。
ここで放電灯4がブレイクダウンすると、図3で説明したようにA点の電位は減少する。換言すると、このブレイクダウン前との比較ではA点の電位は高くなる。このとき、ベース抵抗176およびベースコンデンサ177を介したベース(b)側の電位は変化しないので、上記A点の電位の減少はベース(b)電位との関係でエミッタ(e)の電位を上昇させ、これによりトランジスタ175はオフとなる。このトランジスタ175のオフにより、コレクタ(c)電位が高くなり、FET174はオンとなる。このFET174のオンにより第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とが直列に接続され、以下、前記同様である。
次に、図9について説明する。
図9はこの発明の実施の形態3による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Fの回路図であり、前記図8の変形であって第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とを直列に接続するスイッチング素子165としてのFET174をNPN形のトランジスタ180に置換し、このトランジスタ180の駆動回路となるブレイクダウン検出回路166は図8と同じ構成としたものである。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。また、同じ構成のトランジスタ180の駆動回路についても同一符号を付し、それらの説明は省略する。
図9はこの発明の実施の形態3による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Fの回路図であり、前記図8の変形であって第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とを直列に接続するスイッチング素子165としてのFET174をNPN形のトランジスタ180に置換し、このトランジスタ180の駆動回路となるブレイクダウン検出回路166は図8と同じ構成としたものである。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。また、同じ構成のトランジスタ180の駆動回路についても同一符号を付し、それらの説明は省略する。
このテイクオーバー回路16Fの動作は図8と基本的に同様であり、放電灯4のブレイクダウン前においては、トランジスタ175のコレクタ電圧によりトランジスタ180はオフしており、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とは非接続状態にある。
ここで放電灯4がブレイクダウンすると、トランジスタ175のコレクタ(c)電位が高くなり、トランジスタ180はオンとなる。このトランジスタ180のオンにより第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とが直列に接続され、以下、前記同様である。
ここで放電灯4がブレイクダウンすると、トランジスタ175のコレクタ(c)電位が高くなり、トランジスタ180はオンとなる。このトランジスタ180のオンにより第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とが直列に接続され、以下、前記同様である。
次に、図10について説明する。
図10はこの発明の実施の形態3による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Gの回路図であり、図8の構成を変形したものである。
具体的には、図8の直流電源179の代りにツェナーダイオード181、抵抗182およびコンデンサ183とで直流電源回路を構成した点、ダイオード184、NPN形のトランジスタ185およびPNP形のトランジスタ186を設けている点である。
直流電源回路を構成するツェナーダイオード181は、直流電源179の直流出力電圧値をツェナー電圧とする特性のものであり、このツェナーダイオード181に抵抗182を介し正出力側の電圧を印加することにより、ツェナーダイオード181の負極端側にはA点に対し正(+)の安定化された直流電圧が得られる。ツェナーダイオード181に並列のコンデンサ183はノイズ成分等を吸収し、直流電圧を安定化している。
この直流電圧を電源としてトランジスタ175等の駆動回路が作動する。
図10はこの発明の実施の形態3による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Gの回路図であり、図8の構成を変形したものである。
具体的には、図8の直流電源179の代りにツェナーダイオード181、抵抗182およびコンデンサ183とで直流電源回路を構成した点、ダイオード184、NPN形のトランジスタ185およびPNP形のトランジスタ186を設けている点である。
直流電源回路を構成するツェナーダイオード181は、直流電源179の直流出力電圧値をツェナー電圧とする特性のものであり、このツェナーダイオード181に抵抗182を介し正出力側の電圧を印加することにより、ツェナーダイオード181の負極端側にはA点に対し正(+)の安定化された直流電圧が得られる。ツェナーダイオード181に並列のコンデンサ183はノイズ成分等を吸収し、直流電圧を安定化している。
この直流電圧を電源としてトランジスタ175等の駆動回路が作動する。
ダイオード184は、例えばA点の急激な電圧変動を吸収し、トランジスタ175を保護する。
また、トランジスタ185とトランジスタ186とはバッファアンプ回路を形成し、トランジスタ175のコレクタ出力を増幅してスイッチング用のFET174を駆動することにより、このFET174の応答を早めている。
上記説明以外の基本動作については図8と同様であり、その動作説明は省略する。
また、トランジスタ185とトランジスタ186とはバッファアンプ回路を形成し、トランジスタ175のコレクタ出力を増幅してスイッチング用のFET174を駆動することにより、このFET174の応答を早めている。
上記説明以外の基本動作については図8と同様であり、その動作説明は省略する。
以上のように、この実施の形態3によれば、放電灯点灯装置1のテイクオーバー回路16を構成するスイッチング素子165およびブレイクダウン検出回路166を、N形FETまたはNPNトランジスタのスイチング素子と、能動素子を使用したそれぞれの駆動回路とで構成することにより、放電灯4のブレイクダウン検出およびこの検出に基づく第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164との直列接続が、能動素子を使用した駆動回路のもとで精度よく行われることとなる。
特にテイクオーバー回路16Gにおいては、駆動回路用の直流電源回路をツェナーダイオード181等で構成したので、別個独立の駆動回路用電源を不要にできる。
さらに、このテイクオーバー回路16Gにおいては、トランジスタ185とトランジスタ186とで形成したバッファアンプ回路を設けているので、スイッチング用のFET174の応答を早めることができる。
さらに、このテイクオーバー回路16Gにおいては、トランジスタ185とトランジスタ186とで形成したバッファアンプ回路を設けているので、スイッチング用のFET174の応答を早めることができる。
実施の形態4.
図11はこの発明の実施の形態4による放電灯点灯装置の全体構成図である。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。
図11に示す構成は接地に対し正負の直流電圧を利用するようにしたものであり、このために、図1では正出力としたラインLの接地を外し、このラインLに直流電源2からの第1の直流電圧(例えば12V)を印加したものである。この場合、DC/DCコンバータ11の整流ダイオード112の負極側は図1と同様に接地する。
上記構成により、直流電源2とDC/DCコンバータ11の直流出力(第2の直流電圧)とが直列となり、双方を加算した電圧(第3の直流電圧)がラインLとA点間の電圧となる。従って、直流電源2からの第1の直流電圧が「+12V」であれば、DC/DCコンバータ11の直流出力を「−188V」にすれば図1と同様の200Vの電圧がテイクオーバー回路16およびH型ブリッジ回路12等へ供給され、これらの動作としては図1と同様になる。
図11はこの発明の実施の形態4による放電灯点灯装置の全体構成図である。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。
図11に示す構成は接地に対し正負の直流電圧を利用するようにしたものであり、このために、図1では正出力としたラインLの接地を外し、このラインLに直流電源2からの第1の直流電圧(例えば12V)を印加したものである。この場合、DC/DCコンバータ11の整流ダイオード112の負極側は図1と同様に接地する。
上記構成により、直流電源2とDC/DCコンバータ11の直流出力(第2の直流電圧)とが直列となり、双方を加算した電圧(第3の直流電圧)がラインLとA点間の電圧となる。従って、直流電源2からの第1の直流電圧が「+12V」であれば、DC/DCコンバータ11の直流出力を「−188V」にすれば図1と同様の200Vの電圧がテイクオーバー回路16およびH型ブリッジ回路12等へ供給され、これらの動作としては図1と同様になる。
図12はこの発明の実施の形態4による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Hの回路図であり、図11の構成により図8または図9で設けていた直流電源179を不要としたものである。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。
このテイクオーバー回路16Hは前記より、接地に対し「+12V」の電源を有しており、この電源が図8等の直流電源179に代り、駆動回路の電源となる。この駆動回路はNPN形のトランジスタ187、ベース抵抗188、ベースコンデンサ189およびコレクタ抵抗190で構成される。
また、上記駆動回路でスイッチングされ、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とを直列に接続するスイッチング素子165は、トランジスタ187のコレクタ出力とレベルを整合させるためにP形(チャンネル)のFET191を利用している。なお、このFET191は周知のように、ソース(s)に対し、ゲート(g)が負電位(例えば「−10V」)でオンとなる。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。
このテイクオーバー回路16Hは前記より、接地に対し「+12V」の電源を有しており、この電源が図8等の直流電源179に代り、駆動回路の電源となる。この駆動回路はNPN形のトランジスタ187、ベース抵抗188、ベースコンデンサ189およびコレクタ抵抗190で構成される。
また、上記駆動回路でスイッチングされ、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とを直列に接続するスイッチング素子165は、トランジスタ187のコレクタ出力とレベルを整合させるためにP形(チャンネル)のFET191を利用している。なお、このFET191は周知のように、ソース(s)に対し、ゲート(g)が負電位(例えば「−10V」)でオンとなる。
以上の構成によるテイクオーバー回路16Hは以下のように動作する。
放電灯4のブレイクダウン前においては、ベース(b)とエミッタ(e)間は順方向バイアス状態にはないのでトランジスタ187はオフしている。この状態のコレクタ電圧によりFET191はオフしており、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とは非接続状態にある。
ここで放電灯4がブレイクダウンすると、A点の電位変動がコンデンサ189および抵抗188によりトランジスタ187のベース(b)電位を上昇させ、ベース(b)とエミッタ(e)間が順方向バイアス状態となる。これによりトランジスタ187はオンとなる。このトランジスタ187のオンにより、コレクタ(c)電位が低下し、FET191をオンさせる。このFET191のオンにより第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とが直列に接続され、以下、前記同様である。
放電灯4のブレイクダウン前においては、ベース(b)とエミッタ(e)間は順方向バイアス状態にはないのでトランジスタ187はオフしている。この状態のコレクタ電圧によりFET191はオフしており、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とは非接続状態にある。
ここで放電灯4がブレイクダウンすると、A点の電位変動がコンデンサ189および抵抗188によりトランジスタ187のベース(b)電位を上昇させ、ベース(b)とエミッタ(e)間が順方向バイアス状態となる。これによりトランジスタ187はオンとなる。このトランジスタ187のオンにより、コレクタ(c)電位が低下し、FET191をオンさせる。このFET191のオンにより第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とが直列に接続され、以下、前記同様である。
次に、図13について説明する。
図13はこの発明の実施の形態4による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Iの回路図であり、図12のFET191をPNP形のトランジスタ192に置換し、このトランジスタ192の駆動回路となるブレイクダウン検出回路166は図12同じ構成としたものである。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。また、同じ構成のトランジスタ192の駆動回路についても同一符号を付し、それらの説明は省略する。
図13はこの発明の実施の形態4による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Iの回路図であり、図12のFET191をPNP形のトランジスタ192に置換し、このトランジスタ192の駆動回路となるブレイクダウン検出回路166は図12同じ構成としたものである。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。また、同じ構成のトランジスタ192の駆動回路についても同一符号を付し、それらの説明は省略する。
このテイクオーバー回路16Iの動作は図12と基本的に同様であり、放電灯4のブレイクダウン前においては、トランジスタ187のオフによりトランジスタ192はオフしており、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とは非接続状態にある。
放電灯4がブレイクダウンすると、トランジスタ187のオンにより、トランジスタ192をオンさせる。このトランジスタ192のオンにより第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とが直列に接続され、以下、前記同様である。
放電灯4がブレイクダウンすると、トランジスタ187のオンにより、トランジスタ192をオンさせる。このトランジスタ192のオンにより第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とが直列に接続され、以下、前記同様である。
次に、図14について説明する。
図14はこの発明の実施の形態4による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Jの回路図であり、図12のP形のFET191をN形のFET174(図8)に置換し、このFET174の駆動回路となるブレイクダウン検出回路166は図12と同じ構成部分と、さらにレベルシフタを設けて構成したものである。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。また、図12と同じ構成の駆動回路(トランジスタ187等)についても同一符号を付し、それらの説明は省略する。
図14はこの発明の実施の形態4による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Jの回路図であり、図12のP形のFET191をN形のFET174(図8)に置換し、このFET174の駆動回路となるブレイクダウン検出回路166は図12と同じ構成部分と、さらにレベルシフタを設けて構成したものである。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。また、図12と同じ構成の駆動回路(トランジスタ187等)についても同一符号を付し、それらの説明は省略する。
スイッチング素子としてN形のFET174を利用した場合、図12のトランジスタ187等で構成した駆動回路ではFET174とレベル関係が整合しないためにこのFET174をスイッチングすることはできない。このレベル関係を整合させるためのものがレベルシフタである。
このレベルシフタは、PNP形のトランジスタ193、エミッタ抵抗194、コレクタ抵抗195で構成し、図示のように、トランジスタ187のコレクタ(c)とFET174のゲート(g)と間に設ける。
なお、このレベルシフタは定電流回路を形成している。即ち、トランジスタ187がオンすると、トランジスタ193のベース(b)は略接地電位で固定となり、この固定電位によりエミッタ抵抗194の両端電圧は一定となり、従って、この抵抗194に流れるエミッタ電流(=略コレクタ電流)は一定となる。
このレベルシフタは、PNP形のトランジスタ193、エミッタ抵抗194、コレクタ抵抗195で構成し、図示のように、トランジスタ187のコレクタ(c)とFET174のゲート(g)と間に設ける。
なお、このレベルシフタは定電流回路を形成している。即ち、トランジスタ187がオンすると、トランジスタ193のベース(b)は略接地電位で固定となり、この固定電位によりエミッタ抵抗194の両端電圧は一定となり、従って、この抵抗194に流れるエミッタ電流(=略コレクタ電流)は一定となる。
このテイクオーバー回路16Jの動作は図12と基本的に同様であり、放電灯4のブレイクダウン前においては、トランジスタ187のオフによりトランジスタ193はオフし、このオフによりトランジスタ193のコレクタ(c)の電位は低く、これによりFET174はオフとなり、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とは非接続状態にある。
放電灯4がブレイクダウンすると、トランジスタ187のオンにより、トランジスタ193をオンさせる。このトランジスタ193のオンによりコレクタ(c)の電位が高くなり、FET174はオンし、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とが直列に接続され、以下、前記同様である。
放電灯4がブレイクダウンすると、トランジスタ187のオンにより、トランジスタ193をオンさせる。このトランジスタ193のオンによりコレクタ(c)の電位が高くなり、FET174はオンし、第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164とが直列に接続され、以下、前記同様である。
次に、図15について説明する。
図15はこの発明の実施の形態4による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Kの回路図であり、図14のFET174をNPN形のトランジスタ180(図9)に置換し、このトランジスタ180の駆動回路となるブレイクダウン検出回路166は図14と同じ構成としたものである。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。また、図14と同じ構成の駆動回路(トランジスタ187等)についても同一符号を付し、それらの説明は省略する。
また、レベルシフタ(トランジスタ193等)はコレクタ抵抗196の接続を変えているが、これ以外は図14と同じ構成であり、その動作についても図14と同じである。
図15はこの発明の実施の形態4による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Kの回路図であり、図14のFET174をNPN形のトランジスタ180(図9)に置換し、このトランジスタ180の駆動回路となるブレイクダウン検出回路166は図14と同じ構成としたものである。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。また、図14と同じ構成の駆動回路(トランジスタ187等)についても同一符号を付し、それらの説明は省略する。
また、レベルシフタ(トランジスタ193等)はコレクタ抵抗196の接続を変えているが、これ以外は図14と同じ構成であり、その動作についても図14と同じである。
このテイクオーバー回路16Kはスイッチング動作するものをFET174からトランジスタ180に変えたものであり、従って、全体の動作は図14と基本的に同様である。
以上のように、この実施の形態4によれば、放電灯点灯装置1のテイクオーバー回路16を構成するスイッチング素子165およびブレイクダウン検出回路166を、P形またはN形のFET、PNPまたはNPNのトランジスタによるスイチング素子と、能動素子を使用したそれぞれの駆動回路と、この駆動回路用に利用できる直流電源(第1の直流電圧)とを備えて構成することにより、放電灯4のブレイクダウン検出およびこの検出に基づく第1のコンデンサ162と第2のコンデンサ164との直列接続が、能動素子を使用した駆動回路のもとで精度よく行われることとなる。また、第1の直流電圧の利用により別個独立の駆動回路用電源を不要にでき、回路を簡素化できる。
実施の形態5.
図16および図17はこの発明の実施の形態5による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Lおよびテイクオーバー回路16Mの回路図であり、前記図6のテイクオーバー回路16Cおよび図7のテイクオーバー回路16Dに電流制限回路を形成する電流制限用の抵抗197を設けたものである。
図示のように、この電流制限用抵抗197はスイッチング素子のトランジスタ170またはFET172と直列に設け、これらスイッチング素子のオン時の瞬間的な過電流を抑制し、これにより、放電灯4に一定量のテイクオーバー電流を供給するとともに、過大な電流の通電による放電灯4の劣化を防止する。この他の基本動作は図6または図7で説明した通りである。
なお、電流制限用抵抗197は、図16ではトランジスタ170のエミッタ(e)側に設け、図17ではFET172のソ−ス(s)側に設けているが、それぞれコレクタ(c)側またはドレイン(d)側に設けてもよい。
図16および図17はこの発明の実施の形態5による放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Lおよびテイクオーバー回路16Mの回路図であり、前記図6のテイクオーバー回路16Cおよび図7のテイクオーバー回路16Dに電流制限回路を形成する電流制限用の抵抗197を設けたものである。
図示のように、この電流制限用抵抗197はスイッチング素子のトランジスタ170またはFET172と直列に設け、これらスイッチング素子のオン時の瞬間的な過電流を抑制し、これにより、放電灯4に一定量のテイクオーバー電流を供給するとともに、過大な電流の通電による放電灯4の劣化を防止する。この他の基本動作は図6または図7で説明した通りである。
なお、電流制限用抵抗197は、図16ではトランジスタ170のエミッタ(e)側に設け、図17ではFET172のソ−ス(s)側に設けているが、それぞれコレクタ(c)側またはドレイン(d)側に設けてもよい。
上記説明の電流制限用抵抗197の付加は、図6の放電灯点灯装置のテイクオーバー回路16Cおよび図17のテイクオーバー回路16Dに限るものではなく、図1の基本構成および前述までの全てのテイクオーバー回路(16A〜16K)に適用してもよい。
以上のように、この実施の形態5によれば、例えばトランジスタ170またはFET172等のスイッチング素子と直列に電流制限用抵抗197は設けて構成することにより、これらスイッチング素子のオン時の瞬間的な過電流を抑制し、これにより、放電灯4に一定量のテイクオーバー電流を供給することができるとともに、過大な電流の通電による放電灯4の劣化を防止することができる。
実施の形態6.
図18はこの発明の実施の形態6による放電灯点灯装置の全体構成図であり、図1の構成に対し断続回路198を設けたものである。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。
図18において、断続回路198はブレイクダウン検出回路166と直列に設け、スイッチング素子165をオンする際には一度にオンするのではなく、オンとオフとを交互に繰り返す断続オンオフにする。
図1等で既に説明したが、DC/DCコンバータ11により並列に充電された第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164はスイッチング素子165のオンにより直列に接続され、放電する。
図18はこの発明の実施の形態6による放電灯点灯装置の全体構成図であり、図1の構成に対し断続回路198を設けたものである。
なお、図1と同一のものについては同一符号を付し、それらの説明は省略する。
図18において、断続回路198はブレイクダウン検出回路166と直列に設け、スイッチング素子165をオンする際には一度にオンするのではなく、オンとオフとを交互に繰り返す断続オンオフにする。
図1等で既に説明したが、DC/DCコンバータ11により並列に充電された第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164はスイッチング素子165のオンにより直列に接続され、放電する。
図19(a)は第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164の放電の様子を示した放電図であり、C1は断続回路198を設けない場合の放電を示し、C2は断続回路198を設けた場合の放電を示す。このC2上の鋸歯状的な増減変動が断続回路198による放電の断続を示す。
この図19(a)から理解できるように、断続回路198を設けた場合の放電C2の方が断続回路198を設けない場合の放電C1より放電が長く持続する。
また、第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164がスイッチング素子165のオンにより放電する際のこれらコンデンサによる放電電流をIt、平滑コンデンサ113による放電電流をIc、放電灯4に流れる電流をIbとした場合(図18参照)、これら各電流を図示すると図19(b)のようになる。
この図19(a)から理解できるように、断続回路198を設けた場合の放電C2の方が断続回路198を設けない場合の放電C1より放電が長く持続する。
また、第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164がスイッチング素子165のオンにより放電する際のこれらコンデンサによる放電電流をIt、平滑コンデンサ113による放電電流をIc、放電灯4に流れる電流をIbとした場合(図18参照)、これら各電流を図示すると図19(b)のようになる。
図19(b)は断続回路198を設けない場合の上記It、IcおよびIbの電流波形を示す図である。図示のように、放電灯4に流れる電流Ibはコンデンサによる放電電流Itと平滑コンデンサ113による放電電流Icの和である。この電流Ibの電流期間をT1とする。
また、図19(c)は断続回路198を設けた場合の放電灯4に流れる電流Ibの波形図である。
図19(c)に示すように、スイッチング素子165を断続回路198により断続してオンオフすることにより、放電灯4に流れる電流Ibの先頭近辺は断続オンオフにより増減変動した波形となっている。この断続オンオフした場合の電流期間をT2とすると、T2はT1より長い(T2>T1)期間となる。このため、放電灯に流れる電流は、図19(b)に比べて、最大値は小さく、幅広くなり電気エネルギーの利用効率を改善する。
また、上記の「T2>T1」については、図19(a)で説明したように、放電C2の方が放電C1より放電が長く持続することからも裏付けられる。
図19(c)に示すように、スイッチング素子165を断続回路198により断続してオンオフすることにより、放電灯4に流れる電流Ibの先頭近辺は断続オンオフにより増減変動した波形となっている。この断続オンオフした場合の電流期間をT2とすると、T2はT1より長い(T2>T1)期間となる。このため、放電灯に流れる電流は、図19(b)に比べて、最大値は小さく、幅広くなり電気エネルギーの利用効率を改善する。
また、上記の「T2>T1」については、図19(a)で説明したように、放電C2の方が放電C1より放電が長く持続することからも裏付けられる。
また、断続回路198によりスイッチング素子165を断続オンオフすることは、図16または図17で説明した電流制限の機能にもなる。
なお、断続回路198による断続オンオフの周期または回数等については放電灯4の特性に応じて設定すればよい。
なお、断続回路198による断続オンオフの周期または回数等については放電灯4の特性に応じて設定すればよい。
上記説明では断続回路198をブレイクダウン検出回路166と別個・直列に設けたが、この断続回路198の断続機能をブレイクダウン検出回路166に持たせ、このブレイクダウン検出回路166から断続オンオフの信号をスイッチング素子165へ出力するようにしてもよい。
図20は以上説明の断続回路198を適用したテイクオーバー回路16Nの回路図である。このテイクオーバー回路16Nは図2で説明したテイクオーバー回路16Aに断続回路198を設けたものであり、図20に示すように、2端子サイリスタ167と直列に断続回路198を設けている。この断続回路198を設けたときの動作および効果は上記図18および図19で説明したことと同様の動作である。
この断続回路198の適用はテイクオーバー回路16Aに限るものではなく、この他の全てのテイクオーバー回路(16B〜16K)に適用できることはいうまでもない。
以上のように、この実施の形態6によれば、ブレイクダウン検出回路166と直列に断続回路198を設け、スイッチング素子165をオンする際には一度にオンしないで、オンとオフとを交互に繰り返す断続オンオフにするように構成することにより、放電灯4に流れる電流期間を長くすることができ、これにより第1のコンデンサ162および第2のコンデンサ164の放電による電気エネルギーの利用効率を改善することができる。
また、この断続回路198によりスイッチング素子165を断続オンオフすることにより、実施の形態5の電流制限機能と同様にスイッチング素子165のオン時の瞬間的な過電流を抑制することができる。
また、この断続回路198によりスイッチング素子165を断続オンオフすることにより、実施の形態5の電流制限機能と同様にスイッチング素子165のオン時の瞬間的な過電流を抑制することができる。
1 放電灯点灯装置、2 直流電源、3 点灯スイッチ、4 放電灯、11 DC/DCコンバータ、12 H形ブリッジ回路、13 H形ブリッジドライバ、14 マイクロコンピュータ、15 イグナイタ、16 テイクオーバー回路、111 フライバックトランス、112 整流ダイオード、113 平滑コンデンサ、114,121,122,123,124 FET、161,163 抵抗、162,164 コンデンサ、165 スイッチング素子、166 ブレイクダウン検出回路、198 断続回路。
Claims (10)
- 第1の直流電圧をもとに所定電圧値の第2の直流電圧に昇圧するDC/DCコンバータと、
前記第2の直流電圧を矩形波交流に変換するH形ブリッジ回路と、
放電始動時に高電圧パルスを発生し、この高電圧パルスを放電灯の電極間に印加してブレイクダウンさせ、電極間にグロー放電を発生させるイグナイタと、
前記ブレイクダウンを検出する前は複数のコンデンサが前記第2の直流電圧で並列充電され、前記ブレイクダウンを検出したときはこれら複数のコンデンサを直列に接続し、前記H形ブリッジ回路およびイグナイタを介し前記放電灯へ放電し、前記グロー放電からアーク放電へ移行させるテイクオーバー回路とを備えた放電灯点灯装置。 - 第1の直流電圧をもとに所定電圧値の第2の直流電圧に昇圧するDC/DCコンバータと、
前記第1の直流電圧と第2の直流電圧とが加算された第3の直流電圧を矩形波交流に変換するH形ブリッジ回路と、
放電始動時に高電圧パルスを発生し、この高電圧パルスを放電灯の電極間に印加してブレイクダウンさせ、電極間にグロー放電を発生させるイグナイタと、
前記ブレイクダウンを検出する前は複数のコンデンサが前記第3の直流電圧で並列充電され、前記ブレイクダウンを検出したときはこれら複数のコンデンサを直列に接続し、前記H形ブリッジ回路およびイグナイタを介し前記放電灯へ放電し、前記グロー放電からアーク放電へ移行させるテイクオーバー回路とを備えた放電灯点灯装置。 - テイクオーバー回路は、複数のコンデンサと、これらコンデンサ各々と直列に接続した複数の充電用直列抵抗と、前記複数のコンデンサを直列に接続するスイッチング素子と、放電灯のブレイクダウンを検出して前記スイッチング素子をオンするブレイクダウン検出回路からなることを特徴とする請求項1または請求項2記載の放電灯点灯装置。
- テイクオーバー回路は、複数のコンデンサと、これらコンデンサ各々と直列に接続する複数の充電用直列抵抗と、前記複数のコンデンサを直列に接続するスイッチング素子と、放電灯のブレイクダウンを検出するブレイクダウン検出回路と、このブレイクダウン検出回路からの検出信号を受けて前記スイッチング素子を断続させる断続回路とからなることを特徴とする請求項1または請求項2記載の放電灯点灯装置。
- 複数のコンデンサを直列に接続するスイッチング素子およびブレイクダウン検出回路に、印加される電圧が特定の電圧に達したときオンする2端子サイリスタを用いたことを特徴とする請求項3または請求項4記載の放電灯点灯装置。
- 複数のコンデンサを直列に接続するスイッチング素子およびブレイクダウン検出回路に、スイッチング用のサイリスタと、ブレイクダウンを検出し、このサイリスタをスイッチオンするように駆動する駆動回路とを用いたことを特徴とする請求項3または請求項4記載の放電灯点灯装置。
- 複数のコンデンサを直列に接続するスイッチング素子およびブレイクダウン検出回路に、スイッチング用のトランジスタと、ブレイクダウンを検出し、このトランジスタをスイッチオンするように駆動する駆動回路とを用いたことを特徴とする請求項3または請求項4記載の放電灯点灯装置。
- 複数のコンデンサを直列に接続するスイッチング素子およびブレイクダウン検出回路に、スイッチング用の電界効果トランジスタと、ブレイクダウンを検出し、この電界効果トランジスタをスイッチオンするように駆動する駆動回路とを用いたことを特徴とする請求項3または請求項4記載の放電灯点灯装置。
- 複数のコンデンサを直列に接続するスイッチング素子に電流制限回路を設けたことを特徴とする請求項3から請求項8のうちのいずれか1項記載の放電灯点灯装置。
- 複数のコンデンサは、電解コンデンサからなることを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の放電灯点灯装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2011052019A1 (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 三菱電機株式会社 | 放電灯点灯装置 |
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CN119643952A (zh) * | 2024-11-29 | 2025-03-18 | 睿伏医疗科技(北京)有限公司 | 冲击波电源及冲击波释放检测方法 |
-
2004
- 2004-01-20 JP JP2004012320A patent/JP2005209410A/ja active Pending
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