放電灯点灯装置
【課題】始動特性の改善、放電灯寿命延伸、始動時における放電状態の変化抑制、立ち消えの時間の最小化に有効な放電灯点灯装置を提供すること。
【解決手段】ＤＣ/ＡＣコンバータ２１は直流電圧Ｖ１を、交流電圧Ｖ２に変換して出力する。高電圧発生部２２は、ＤＣ/ＡＣコンバータ２１から供給された交流電圧Ｖ２に、パルス電圧Ｖｐを重畳したパルス重畳交流電圧Ｖｏｕｔを出力する。マイクロプロセッサ４は、始動時において、交流電圧Ｖ２に同期し、かつ、交流電圧Ｖ２の正負の両サイクルにおいて、パルス電圧Ｖｐを交流電圧Ｖ２に重畳させるべく、高電圧発生部２２を制御するタイミングを持つ。
【解決手段】ＤＣ/ＡＣコンバータ２１は直流電圧Ｖ１を、交流電圧Ｖ２に変換して出力する。高電圧発生部２２は、ＤＣ/ＡＣコンバータ２１から供給された交流電圧Ｖ２に、パルス電圧Ｖｐを重畳したパルス重畳交流電圧Ｖｏｕｔを出力する。マイクロプロセッサ４は、始動時において、交流電圧Ｖ２に同期し、かつ、交流電圧Ｖ２の正負の両サイクルにおいて、パルス電圧Ｖｐを交流電圧Ｖ２に重畳させるべく、高電圧発生部２２を制御するタイミングを持つ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタなどで代表される映像機器、自動車の前照灯または店頭照明等の光源として、光輝度の放電灯（ＨＩＤ）が開発されている。この放電灯は、従来の光源と比較して低電力で高輝度が得られるという特徴を有しており、特に、プロジェクタの光源や自動車の前照灯として有望視されている。
【０００３】
放電灯（ＨＩＤ）は、通常、石英ガラスなどで構成された管体の内部に水銀が封入されており、相対する両端に、間隔を隔てて互いに対向する一対の電極を配置した構造を持つ。この構造において、電極間に高電圧を印加すると、電極間で絶縁破壊が生じ、アーク放電が発生し、発光する。
【０００４】
電極材料はタングステンが採用されており、その物性は温度が１１００℃を超えると昇華現象が発生する。放電灯が点灯している時に発生する熱は、一方の電極から放出された電子がもう一方の電極に衝突した時に発生する熱と、アーク放電そのものが発生する熱と、電極に電流が流れて電力が消費されることによる熱が考えられるが、電極を直接加熱するのは電子の衝突であると考えられる。
【０００５】
この種の放電灯を点灯させるための放電灯点灯装置としては、従来より種々のタイプのものが提案されている。これまで提案された放電灯点灯装置について、始動方式の違いに着目して分類すると、直流始動方式（特許文献１）、低周波始動方式及び高周波始動方式（特許文献２）に分かれる。直流始動方式は、放電灯の電極間に一定の直流電圧をかけたまま、始動のための高圧パルスを発生させ、放電開始後の一定時間の間は直流電圧を維持する方式である。低周波始動方式は、放電灯の電極間に数百Ｈｚの低周波交流電圧を印加したまま，高圧パルスを発生させ、放電開始後もその周波数を維持する方式である。高周波始動方式は、放電灯の電極間に数十ｋＨｚの高周波交流電圧を印加したまま、高圧パルスを発生させ、放電開始後もその周波数を維持する方式である。
【０００６】
これらの始動方式には、放電灯の特性との関係で、それぞれ、長所があるが、同時に短所もあり、更に改善しなければならない課題を抱えている。まず、直流始動方式の場合は、直流で動作しているため、電子の放出、流入方向が一定である。このため、片方の電極のみが過熱されて電極を消耗してしまう。
【０００７】
高周波始動方式においては、放電灯点灯装置に内包されているインダクタの限流作用により、電極間の電圧極性を変化させても、その間に流れる電流は反転せず、電流波形は三角波となり、片方の極性に流れ続けるため、やはり片方の電極のみが加熱されてしまう。
【０００８】
低周波始動方式は、片方の電極のみが過熱されることはないという点で、上記２つの始動方式に優る。しかし、極性反転時に一時的に立消えてしまうことがあるため、放電灯内の温度が上がりにくく、始動性能に問題があり、これを改善しなければならない。
【０００９】
即ち、始動時の挙動として、絶縁破壊直後は、放電灯内は冷状態であるため、封入されている水銀は液体の状態にある。一対の電極に対する放熱作用が同一であるならば、液体の水銀が電極のそれぞれに対して一様に付着しようが、放電灯は、上述したように光源として用いられるところから、電極の一方が、光反射体に近くなっているなど、電極に対する放熱作用が同じではない。このため、冷状態では、放熱作用を強く受けて温度の低下している一方の電極に、液状になった水銀が多く付着する。
【００１０】
この状態で放電灯を始動させると、水銀の付着している電極からの電子放出が妨げられるから、交流駆動において、片方の極性には電流を流しにくい状態である。この状態で極性を反転させると、反転した瞬間に放電の状態が変化し、グロー放電状態となったり、一時的に立消えたりするのである。
【００１１】
しかも、従来は、始動のための高電圧パルスを、ＣＲ時定数によって定まる固定されたタイミングで発生させていたから、立ち消えやグロー放電状態が発生した場合、それに対応することが困難である。
【特許文献１】特開２００１−２７３９８４号公報
【特許文献２】特開２００８−５９８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、放電灯に対して、改善された始動特性を与える放電灯点灯装置を提供することである。
【００１３】
本発明のもう一つの課題は、放電灯始動時の電極消耗を最小限に抑え、放電灯寿命を延伸させ得る放電灯点灯装置を提供することである。
【００１４】
本発明の更にもう一つの課題は、始動時における放電状態の変化、立ち消えの時間を最小限に抑えることにより、放電灯内部の温度を素早く均一に上昇させることのできる放電灯点灯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決するため、本発明に係る放電灯点灯装置は、ＤＣ/ＡＣコンバータと、高電圧発生部と、マイクロプロセッサとを含む。前記ＤＣ/ＡＣコンバータは、供給された直流電圧を、交流電圧に変換して出力する。前記高電圧発生部は、前記ＤＣ/ＡＣコンバータから供給された交流電圧に、パルス電圧を重畳して出力する。前記マイクロプロセッサは、前記交流電圧に同期して、前記パルス電圧を前記交流電圧に重畳させるべく、前記高電圧発生部を制御するタイミングを持つ。
【００１６】
上述したように、本発明に係る放電灯点灯装置では、ＤＣ/ＡＣコンバータと、高電圧発生部とを含んでおり、ＤＣ/ＡＣコンバータは、供給された直流電圧を、交流電圧に変換して出力し、高電圧発生部は、ＤＣ/ＡＣコンバータから供給された交流電圧に、パルス電圧を重畳したパルス重畳交流電圧を出力するから、パルス重畳交流電圧を、放電灯に供給することにより、放電灯を始動させることができる。放電灯が点灯した後は、ＤＣ/ＡＣコンバータから出力される交流電圧を、放電灯に供給することにより、放電灯の点灯を維持することができる。
【００１７】
また、放電灯をパルス重畳交流電圧によって始動させ、点灯を維持するから、電子の放出、流入方向が、交流電圧の周波数に応じて反転する。従って、片方の電極のみが過熱されて電極を消耗してしまうことがないから、放電灯始動時の電極消耗を最小限に抑え、放電灯の寿命を延伸させ得る。
【００１８】
マイクロプロセッサは、ＤＣ/ＡＣコンバータから出力される交流電圧に同期して、パルス電圧を交流電圧に重畳させるべく、高電圧発生部を制御するタイミングを持つ。このタイミングは、マイクロプロセッサに予め設定された始動プログラムによって、任意に設定される。従って、始動直後の冷状態で、放熱作用を強く受けて温度の低下している一方の電極に、液状になった水銀などの金属原子が多く付着し、金属原子の付着している電極からの電子放出が妨げられ、この結果、極性反転直後に放電が立消えてしまった場合でも、次のパルス重畳交流電圧によって、絶縁破壊を促し、放電を形成することにより、電流の流れない期間を最小限に抑えることができる。放電の立消えや、グロー放電の発生などは、通常、この種の放電灯点灯装置に含まれる電流検出回路によって管電流を検出し、その検出信号をマイクロプロセッサに供給することにより、マイクロプロセッサで知ることができる。
【００１９】
交流電圧に対してパルス電圧を重畳させるべく、マイクロプロセッサから、高電圧発生部に与えられるべき制御のタイミングは、交流電圧の極性反転時を基準にした遅延時間によって与えることができる。この遅延時間交流電圧の半周期に対し、１０％以下の範囲にあることが好ましい。特に好ましくは、５％以下の範囲である。遅延時間＝０、即ち、交流電圧の極性反転時にパルス電圧を重畳させてもよい。
【００２０】
交流電圧の周波数は、４０Ｈｚ〜数百Ｈｚの範囲にあること、即ち、低周波始動方式であることが好ましい。低周波始動方式であれば、高周波始動方式におけるインダクタの限流作用、それによる三角波電流波形の発生、更には、片電極のみの偏加熱の各現象を回避することができる。低周波始動方式の場合、遅延時間は１０００μｓ以内、好ましくは５００μｓ以内、更に好ましくは、１００μｓ以内である。
【発明の効果】
【００２１】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）本発明の課題は、放電灯に対して、改善された始動特性を与える放電灯点灯装置を提供することができる。
（ｂ）放電灯始動時の電極消耗を最小限に抑え、放電灯寿命を延伸させ得る放電灯点灯装置を提供することができる。
（ｃ）始動時における放電状態の変化、立ち消えの時間を最小限に抑えることにより、放電灯内部の温度を素早く均一に上昇させ得る放電灯点灯装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。図示の放電灯点灯装置は、ＨＩＤ放電灯（High Intensity Discharge Lamp）で代表される放電灯６を駆動するために用いられる。ＨＩＤ放電灯は、金属原子高圧蒸気中のアーク放電を、光源として利用するタイプのものであって、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプの総称である。この放電灯６は、石英ガラスなどで構成された管体６１の内部に、一対の電極６２、６３が、間隔を隔てて配置されており、電極６２−６３間のアーク放電を、光源として利用している。フィラメントがなく、白熱電球と比べて長寿命・高効率である。メタルハライドランプはテレビや映画などの演出照明分野でも、その高輝度、高効率、太陽光と色温度が近い、などの特徴をいかし、ロケーション照明の主力となっている。近年ではシールドビームやハロゲンランプに代わって自動車や鉄道車両などの前照灯に用いられるようになってきている。
【００２３】
本発明に係る放電灯点灯装置は、上述した放電灯６を駆動するため、ＤＣ/ＤＣコンバータ１と、放電灯駆動部２と、パルス幅制御部３と、マイクロプロセッサ４とを含む。
【００２４】
ＤＣ/ＤＣコンバータ１は、入力端子Ｔ１１，Ｔ１２に供給される入力直流電圧Ｖｉｎをスイッチングし、入力直流電圧Ｖｉｎとは異なる電圧値の直流電圧Ｖ１に変換して出力する。ＤＣ/ＤＣコンバータ１は、放電灯６の電極６２−６３の間の電圧（管電圧）が、始動時と定常動作時とで大きく変化することから、この変化に関わらず、放電灯１の消費電力を一定化するなどの目的で設けられている。ＤＣ/ＤＣコンバータ１には、パルス幅制御部３からパルス幅制御されたスイッチング制御信号Ｓ１が供給され、ＤＣ/ＤＣコンバータ１において、パルス幅の制御されたスイッチング動作が行われる。ＤＣ/ＤＣコンバータ１は、スイッチング周波数５０ｋHz以上の高い周波数でスイッチング動作をする。
【００２５】
ＤＣ/ＤＣコンバータ１としては、一般には、降圧型チョッパ回路が用いられ、その出力段に図示しない平滑回路が付設されている。平滑回路としては、コンデンサ及びインダクタを含むコンデンサインプット型のものが用いられる。ＤＣ/ＤＣコンバータ１に供給される入力直流電圧Ｖｉｎは、商用交流電源を整流平滑化して得られ、又は、他の直流電源から供給される。
【００２６】
放電灯駆動部２は、ＤＣ/ＤＣコンバータ１から供給される直流電圧Ｖ１を、放電灯６の駆動に適したパルス重畳交流電圧Ｖｏｕｔに変換する部分であって、ＤＣ/ＡＣインバータ２１と、高圧発生部２２とを含む。ＤＣ/ＡＣインバータ２１は、ＤＣ/ＤＣコンバータ１から供給された直流電圧Ｖ１を、ＤＣ/ＤＣコンバータ１よりも低い周波数でスイッチングして交流電圧Ｖ２に変換する。ＤＣ/ＡＣインバータ２１のスイッチング周波数、従って交流電圧Ｖ２の周波数は、４０Ｈｚ〜数百Ｈｚの範囲にあること、即ち、低周波始動方式であることが好ましい。ＤＣ/ＡＣインバータ２１はマイクロプロセッサ４から供給される制御信号Ｓ２１によって、その動作が制御される。
【００２７】
高電圧発生部２２は、始動時に、ＤＣ/ＡＣインバータ２１から供給された交流電圧Ｖ２に、パルス電圧Ｖｐを重畳して出力するタイミングを有する。
【００２８】
マイクロプロセッサ４は、全体を統括制御する部分であって、交流電圧Ｖ２に同期して、パルス電圧Ｖｐを交流電圧Ｖ２に重畳させるべく、高電圧発生部２２を制御するタイミングを持つ。パルス電圧Ｖｐを交流電圧Ｖ２に重畳させるタイミングは、マイクロプロセッサ４に組み込まれたプログラムにより決定される。従って、パルス電圧Ｖｐの重畳タイミングは、プログラムによって、任意に設定することができる。
【００２９】
図示の放電灯点灯装置には、更に、一般的な構成として電圧検出回路１２、電流検出回路１３、入力電圧検出回路１１及び通信部５が含まれている。まず、電圧検出回路１２は、放電灯駆動部２に供給される直流電圧Ｖ１を検出してその電圧検出信号Ｖｄ２をマイクロプロセッサ４に供給する。マイクロプロセッサ４は、電圧検出信号Ｖｄ２の示す電圧値に応じて、パルス幅制御部３に供給される基準パルスＣＬの周波数を変える。基準パルスＣＬの周波数の制御は、予め設定されたプログラムに従う。
【００３０】
電流検出回路１３は、放電灯駆動部２に供給される電流を検出してその電流検出信号Ｉｄ１をマイクロプロセッサ４に供給する。マイクロプロセッサ４は、電流検出信号Ｉｄ１と電圧検出信号Ｖｄ２とより、放電灯６の消費電力が一定となる方向に、ＤＣ/ＤＣコンバータ１を制御する。これにより、定電力制御が実行される。この定電力制御も、マイクロプロセッサ４に予め設定されたプログラムに従って実行される。放電の立消えや、グロー放電の発生なども、電流検出回路１３からマイクロプロセッサ４に供給される電流検出信号Ｉｄ１により、マイクロプロセッサ４で知ることができる。
【００３１】
入力電圧検出回路１１は、入力直流電圧Ｖｉｎを監視し、その電圧検出信号Ｖｄ１をマイクロプロセッサ４に供給する。入力直流電圧Ｖｉｎが、例えば、極端に低下した場合などには、マイクロプロセッサ４は入力電圧検出回路１１から供給される電圧検出信号Ｖｄ１に基づいて、動作を停止させるなどの保護動作を、パルス幅制御部３に供給する。
【００３２】
通信部５は、例えば、ホトカプラなどによる絶縁伝送回路を構成し、マイクロプロセッサ４の通信ポートに接続される。通信部５は、マイクロプロセッサ４の制御内容を含む送信信号Ｓ５を、出力端子Ｔ３から外部に送信するとともに、外部から入力端子Ｔ４１に供給される点灯指令信号Ｓ６及び入力端子Ｔ４２に供給される受信信号Ｓ７を、マイクロプロセッサ４に供給する役割を担う。
【００３３】
次に、図２を参照して、図１に示した放電灯点灯装置の動作について、始動動作を中心にして説明する。
【００３４】
まず、図２（ａ）に示すように、t０時にＤＣ/ＤＣコンバータ１が動作を開始すると、ＤＣ/ＤＣコンバータ１により入力直流電圧Ｖｉｎがスイッチングされ、入力直流電圧Ｖｉｎとは異なる電圧値に変換された直流電圧Ｖ１が生成される。
【００３５】
ＤＣ/ＤＣコンバータ１に対しては、パルス幅制御部３から、パルス幅制御されたスイッチング制御信号Ｓ１が供給され、ＤＣ/ＤＣコンバータ１は、このパルス幅制御されたスイッチング制御信号Ｓ１にしたがってスイッチング動作をする。図示の実施例において、パルス幅制御部３からＤＣ/ＤＣコンバータ１に対して供給されるスイッチング制御信号Ｓ１は、マイクロプロセッサ４から供給されるパルス幅制御信号Ｓ３と、基準パルスＣＬとより生成される。もっとも、基準パルスＣＬは、パルス幅制御部３の内部で生成してもよい。
【００３６】
ＤＣ/ＤＣコンバータ１で変換された直流電圧Ｖ１は、放電灯駆動部２に供給される。放電灯駆動部２は、ＤＣ/ＤＣコンバータ１から供給される直流電圧Ｖ１を、放電灯６の駆動に適した電圧に変換する。放電灯駆動部２のＤＣ/ＡＣインバータ２１は、ｔ０時にＤＣ/ＤＣコンバータ１から供給された直流電圧Ｖ１を、交流電圧Ｖ２に変換して出力する（図２（ｂ）参照）。交流電圧Ｖ２は、一般には、放電灯６が消灯している状態では、例えば、３００Ｖ（波高値）程度の矩形波となる。
【００３７】
高電圧発生部２２は、ＤＣ/ＡＣインバータ２１から供給された交流電圧Ｖ２に同期して、交流電圧Ｖ２にパルス電圧Ｖｐを重畳したパルス重畳交流電圧Ｖｏｕｔを出力する（図２（ｃ）参照）。このパルス重畳交流電圧Ｖｏｕｔは、放電灯６の一対の電極６２、６３に供給される。これにより、放電灯６の電極６２−６３間で絶縁破壊が発生し、管電流Ｉｏｕｔが流れる（図２（ｄ）参照）。パルス電圧Ｖｐは、持続時間の短い鋭い立上がり、立下り特性をもつ。パルス重畳交流電圧Ｖｏｕｔの波高値は１０ｋＶ程度に選定される。
【００３８】
パルス電圧Ｖｐを交流電圧Ｖ２に重畳させるタイミングは、マイクロプロセッサ４に組み込まれたプログラムにより、任意に設定することができる。
【００３９】
上述のようにして、管電流Ｉｏｕｔが流れた後、交流電圧Ｖ２の極性が負に反転したｔ３時からΔτまでの期間で、管電流Ｉｏｕｔが立ち消えたものとする。この管電流Ｉｏｕｔの立ち消えは、電流検出回路１３によって検出され、その検出信号Ｉｄ１がマイクロプロセッサ４に供給される。マイクロプロセッサ４は、管電流Ｉｏｕｔが立ち消えたことを示す電流検出信号Ｉｄ１が供給されたとき、Δτ相当の遅延時間をもって、再度、パルス電圧Ｖｐを重畳する。
【００４０】
再度のパルス電圧Ｖｐの重畳により、管電流Ｉｏｕｔが再び流れ、半周期を経てｔ４時に至る。ｔ４時において、交流電圧Ｖ２が正に反転した直後に管電流Ｉｏｕｔの立ち消えが検出されなかったときは、パルス電圧Ｖｐを生じさせる必要はない。
【００４１】
ｔ３時から半周期を経たｔ４時まで流れていた管電流Ｉｏｕｔが、交流電圧Ｖ２の極性が負に反転したｔ５時から半周期を経て、ｔ６時に交流電圧Ｖ２が正に反転した瞬間に、再び立ち消えたものとする。この管電流Ｉｏｕｔの立ち消えも、電流検出回路１３によって検出され、その検出信号Ｉｄ１がマイクロプロセッサ４に供給される。マイクロプロセッサ４は、管電流Ｉｏｕｔが立ち消えたことを示す電流検出信号Ｉｄ１が供給されたとき、Δτ相当の遅延時間を以って、再度、パルス電圧Ｖｐを重畳する。
【００４２】
上述したような動作を繰り返すことにより、管内の温度が上がり、電極６２又は６３に付着していた水銀などの金属原子が気化され、管電流Ｉｏｕｔの立ち消え現象がなくなると、放電灯６は、始動から点灯の状態に移行することになる。図２では、ｔ１０時以降が点灯状態となる。
【００４３】
以上の動作説明から明らかなように、本発明では、放電灯６を、極性の反転するパルス重畳交流電圧Ｖｏｕｔによって始動させ、交流電圧によって点灯を維持するから、電子の放出、流入方向が、交流電圧Ｖ２の周波数に応じて反転する。従って、放電灯６において、電極６２、６３のうち、片方の電極のみが過熱されて電極を消耗してしまうことがないから、放電灯６の始動時における電極消耗を最小限に抑え、放電灯６の寿命を延伸させ得る。
【００４４】
しかも、ＤＣ/ＡＣインバータ２１から供給された交流電圧Ｖ２に、パルス電圧Ｖｐを重畳して出力するタイミングは、マイクロプロセッサ４のプログラムによって決定される。マイクロプロセッサ４は、組み込まれたプログラムに従い、始動時に、ＤＣ/ＡＣインバータ２１から出力される交流電圧Ｖ２に同期して、パルス電圧Ｖｐを交流電圧Ｖ２に重畳させるべく、高電圧発生回路２２を制御する。従って、始動時に、高電圧発生部２２から放電灯６に対し、パルス重畳交流電圧Ｖｏｕｔが印加されることになる。
【００４５】
このため、始動直後の冷状態で、放熱作用を強く受けて温度の低下している一方の電極６２又は６３に、液状になった水銀などの金属原子が多く付着し、金属原子の付着している電極からの電子放出が妨げられ、この結果、極性反転直後に放電が立消えてしまった場合でも、すぐにパルス電圧Ｖｐを重畳することによって、絶縁破壊を促し、放電を形成することにより、電流の流れない期間を最小限に抑えることができる。
【００４６】
交流電圧Ｖ２に対してパルス電圧Ｖｐを重畳させるべく、マイクロプロセッサ４から、高電圧発生部２２に与えられるべき制御のタイミングは、交流電圧Ｖ２の極性反転時を基準にした遅延時間Δτとして与えることができる。遅延時間Δτは、交流電圧Ｖ２の半周期に対し、１０％以下の範囲にあることが好ましい。特に好ましくは、５％以下の範囲である。遅延時間Δτ＝０、即ち、交流電圧Ｖ２の極性反転時にパルス電圧Ｖｐを重畳させてもよい。
【００４７】
交流電圧Ｖ２の周波数は、４０Ｈｚ〜数百Ｈｚの範囲にあること、即ち、低周波始動方式であることが好ましい。低周波始動方式であれば、高周波始動方式におけるインダクタの限流作用、それによる三角波電流波形の発生、更には、片電極のみの偏加熱の各現象を回避することができる。低周波始動方式の場合、遅延時間Δτは１０００μｓ以内、好ましくは５００μｓ以内、更に好ましくは、１００μｓ以内である。
【００４８】
図４は、高電圧発生部２２の具体的な回路構成を示す図である。図を参照すると、高電圧発生部２２は、高圧パルストランス２２１と、高圧発生用のキャパシタ２２３と、充電用の抵抗器２２２と、サイリスタ又はＩＧＢＴ等の三端子スイッチ素子２２４とを含んでいる。
【００４９】
高圧パルストランス２２１は、互いに誘導結合する第１〜第３巻線Ｎ１〜Ｎ３を含んでいる。第１巻線Ｎ１は、一端が、ＤＣ/ＡＣコンバータ２１の一方の出力端に接続され、他端が端子Ｔ２１に接続されている。第２巻線Ｎ２は、一端が、ＤＣ/ＡＣコンバータ２１の他方の出力端に接続され、他端が端子Ｔ２２に接続されている。
【００５０】
第３巻線Ｎ３には、三端子スイッチ素子２２４の主電極回路及びキャパシタ２２３が直列に接続されており、第３巻線Ｎ３とキャパシタ２２３の接続点に、充電用の抵抗器２２２の一端が接続されている。抵抗器２２２の他端には、充電用電源Ｖｉｎが供給される。また、三端子スイッチ素子２２４のゲートＧには、マイクロプロセッサ４から、ゲートトリガ信号Ｓ２２が供給される。
【００５１】
始動に当たり、マイクロプロセッサ４から三端子スイッチ素子２２４のゲートＧに、そのプログラムに従ってゲートトリガ信号Ｓ２２を供給すると、三端子スイッチ素子２２４が導通し、抵抗２２２によってキャパシタ２２３に蓄積されていた電荷が、第３巻線Ｎ３を通って放電され、第３巻線Ｎ３にパルス電圧が発生する。そして、第３巻線Ｎ３と、第１又は第２巻線Ｎ１，Ｎ２との誘導結合により、第１又は第２巻線Ｎ１，Ｎ２に、巻数比に応じたパルス電圧Ｖｐが発生し、交流電圧Ｖ２に重畳される。これにより、交流電圧Ｖ２にパルス電圧Ｖｐを重畳したパルス重畳交流電圧Ｖｏｕｔが生成される。
【００５２】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した放電灯点灯装置の電圧波形及び電流波形を示す図である。
【図３】図１に示した放電灯点灯装置における高電圧発生部の具体的な回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ ＤＣ/ＤＣコンバータ
２ 放電灯駆動部
２１ ＤＣ/ＡＣコンバータ
２２ 高電圧発生部
３ パルス幅制御部
４ マイクロプロセッサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタなどで代表される映像機器、自動車の前照灯または店頭照明等の光源として、光輝度の放電灯（ＨＩＤ）が開発されている。この放電灯は、従来の光源と比較して低電力で高輝度が得られるという特徴を有しており、特に、プロジェクタの光源や自動車の前照灯として有望視されている。
【０００３】
放電灯（ＨＩＤ）は、通常、石英ガラスなどで構成された管体の内部に水銀が封入されており、相対する両端に、間隔を隔てて互いに対向する一対の電極を配置した構造を持つ。この構造において、電極間に高電圧を印加すると、電極間で絶縁破壊が生じ、アーク放電が発生し、発光する。
【０００４】
電極材料はタングステンが採用されており、その物性は温度が１１００℃を超えると昇華現象が発生する。放電灯が点灯している時に発生する熱は、一方の電極から放出された電子がもう一方の電極に衝突した時に発生する熱と、アーク放電そのものが発生する熱と、電極に電流が流れて電力が消費されることによる熱が考えられるが、電極を直接加熱するのは電子の衝突であると考えられる。
【０００５】
この種の放電灯を点灯させるための放電灯点灯装置としては、従来より種々のタイプのものが提案されている。これまで提案された放電灯点灯装置について、始動方式の違いに着目して分類すると、直流始動方式（特許文献１）、低周波始動方式及び高周波始動方式（特許文献２）に分かれる。直流始動方式は、放電灯の電極間に一定の直流電圧をかけたまま、始動のための高圧パルスを発生させ、放電開始後の一定時間の間は直流電圧を維持する方式である。低周波始動方式は、放電灯の電極間に数百Ｈｚの低周波交流電圧を印加したまま，高圧パルスを発生させ、放電開始後もその周波数を維持する方式である。高周波始動方式は、放電灯の電極間に数十ｋＨｚの高周波交流電圧を印加したまま、高圧パルスを発生させ、放電開始後もその周波数を維持する方式である。
【０００６】
これらの始動方式には、放電灯の特性との関係で、それぞれ、長所があるが、同時に短所もあり、更に改善しなければならない課題を抱えている。まず、直流始動方式の場合は、直流で動作しているため、電子の放出、流入方向が一定である。このため、片方の電極のみが過熱されて電極を消耗してしまう。
【０００７】
高周波始動方式においては、放電灯点灯装置に内包されているインダクタの限流作用により、電極間の電圧極性を変化させても、その間に流れる電流は反転せず、電流波形は三角波となり、片方の極性に流れ続けるため、やはり片方の電極のみが加熱されてしまう。
【０００８】
低周波始動方式は、片方の電極のみが過熱されることはないという点で、上記２つの始動方式に優る。しかし、極性反転時に一時的に立消えてしまうことがあるため、放電灯内の温度が上がりにくく、始動性能に問題があり、これを改善しなければならない。
【０００９】
即ち、始動時の挙動として、絶縁破壊直後は、放電灯内は冷状態であるため、封入されている水銀は液体の状態にある。一対の電極に対する放熱作用が同一であるならば、液体の水銀が電極のそれぞれに対して一様に付着しようが、放電灯は、上述したように光源として用いられるところから、電極の一方が、光反射体に近くなっているなど、電極に対する放熱作用が同じではない。このため、冷状態では、放熱作用を強く受けて温度の低下している一方の電極に、液状になった水銀が多く付着する。
【００１０】
この状態で放電灯を始動させると、水銀の付着している電極からの電子放出が妨げられるから、交流駆動において、片方の極性には電流を流しにくい状態である。この状態で極性を反転させると、反転した瞬間に放電の状態が変化し、グロー放電状態となったり、一時的に立消えたりするのである。
【００１１】
しかも、従来は、始動のための高電圧パルスを、ＣＲ時定数によって定まる固定されたタイミングで発生させていたから、立ち消えやグロー放電状態が発生した場合、それに対応することが困難である。
【特許文献１】特開２００１−２７３９８４号公報
【特許文献２】特開２００８−５９８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、放電灯に対して、改善された始動特性を与える放電灯点灯装置を提供することである。
【００１３】
本発明のもう一つの課題は、放電灯始動時の電極消耗を最小限に抑え、放電灯寿命を延伸させ得る放電灯点灯装置を提供することである。
【００１４】
本発明の更にもう一つの課題は、始動時における放電状態の変化、立ち消えの時間を最小限に抑えることにより、放電灯内部の温度を素早く均一に上昇させることのできる放電灯点灯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決するため、本発明に係る放電灯点灯装置は、ＤＣ/ＡＣコンバータと、高電圧発生部と、マイクロプロセッサとを含む。前記ＤＣ/ＡＣコンバータは、供給された直流電圧を、交流電圧に変換して出力する。前記高電圧発生部は、前記ＤＣ/ＡＣコンバータから供給された交流電圧に、パルス電圧を重畳して出力する。前記マイクロプロセッサは、前記交流電圧に同期して、前記パルス電圧を前記交流電圧に重畳させるべく、前記高電圧発生部を制御するタイミングを持つ。
【００１６】
上述したように、本発明に係る放電灯点灯装置では、ＤＣ/ＡＣコンバータと、高電圧発生部とを含んでおり、ＤＣ/ＡＣコンバータは、供給された直流電圧を、交流電圧に変換して出力し、高電圧発生部は、ＤＣ/ＡＣコンバータから供給された交流電圧に、パルス電圧を重畳したパルス重畳交流電圧を出力するから、パルス重畳交流電圧を、放電灯に供給することにより、放電灯を始動させることができる。放電灯が点灯した後は、ＤＣ/ＡＣコンバータから出力される交流電圧を、放電灯に供給することにより、放電灯の点灯を維持することができる。
【００１７】
また、放電灯をパルス重畳交流電圧によって始動させ、点灯を維持するから、電子の放出、流入方向が、交流電圧の周波数に応じて反転する。従って、片方の電極のみが過熱されて電極を消耗してしまうことがないから、放電灯始動時の電極消耗を最小限に抑え、放電灯の寿命を延伸させ得る。
【００１８】
マイクロプロセッサは、ＤＣ/ＡＣコンバータから出力される交流電圧に同期して、パルス電圧を交流電圧に重畳させるべく、高電圧発生部を制御するタイミングを持つ。このタイミングは、マイクロプロセッサに予め設定された始動プログラムによって、任意に設定される。従って、始動直後の冷状態で、放熱作用を強く受けて温度の低下している一方の電極に、液状になった水銀などの金属原子が多く付着し、金属原子の付着している電極からの電子放出が妨げられ、この結果、極性反転直後に放電が立消えてしまった場合でも、次のパルス重畳交流電圧によって、絶縁破壊を促し、放電を形成することにより、電流の流れない期間を最小限に抑えることができる。放電の立消えや、グロー放電の発生などは、通常、この種の放電灯点灯装置に含まれる電流検出回路によって管電流を検出し、その検出信号をマイクロプロセッサに供給することにより、マイクロプロセッサで知ることができる。
【００１９】
交流電圧に対してパルス電圧を重畳させるべく、マイクロプロセッサから、高電圧発生部に与えられるべき制御のタイミングは、交流電圧の極性反転時を基準にした遅延時間によって与えることができる。この遅延時間交流電圧の半周期に対し、１０％以下の範囲にあることが好ましい。特に好ましくは、５％以下の範囲である。遅延時間＝０、即ち、交流電圧の極性反転時にパルス電圧を重畳させてもよい。
【００２０】
交流電圧の周波数は、４０Ｈｚ〜数百Ｈｚの範囲にあること、即ち、低周波始動方式であることが好ましい。低周波始動方式であれば、高周波始動方式におけるインダクタの限流作用、それによる三角波電流波形の発生、更には、片電極のみの偏加熱の各現象を回避することができる。低周波始動方式の場合、遅延時間は１０００μｓ以内、好ましくは５００μｓ以内、更に好ましくは、１００μｓ以内である。
【発明の効果】
【００２１】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）本発明の課題は、放電灯に対して、改善された始動特性を与える放電灯点灯装置を提供することができる。
（ｂ）放電灯始動時の電極消耗を最小限に抑え、放電灯寿命を延伸させ得る放電灯点灯装置を提供することができる。
（ｃ）始動時における放電状態の変化、立ち消えの時間を最小限に抑えることにより、放電灯内部の温度を素早く均一に上昇させ得る放電灯点灯装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。図示の放電灯点灯装置は、ＨＩＤ放電灯（High Intensity Discharge Lamp）で代表される放電灯６を駆動するために用いられる。ＨＩＤ放電灯は、金属原子高圧蒸気中のアーク放電を、光源として利用するタイプのものであって、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプの総称である。この放電灯６は、石英ガラスなどで構成された管体６１の内部に、一対の電極６２、６３が、間隔を隔てて配置されており、電極６２−６３間のアーク放電を、光源として利用している。フィラメントがなく、白熱電球と比べて長寿命・高効率である。メタルハライドランプはテレビや映画などの演出照明分野でも、その高輝度、高効率、太陽光と色温度が近い、などの特徴をいかし、ロケーション照明の主力となっている。近年ではシールドビームやハロゲンランプに代わって自動車や鉄道車両などの前照灯に用いられるようになってきている。
【００２３】
本発明に係る放電灯点灯装置は、上述した放電灯６を駆動するため、ＤＣ/ＤＣコンバータ１と、放電灯駆動部２と、パルス幅制御部３と、マイクロプロセッサ４とを含む。
【００２４】
ＤＣ/ＤＣコンバータ１は、入力端子Ｔ１１，Ｔ１２に供給される入力直流電圧Ｖｉｎをスイッチングし、入力直流電圧Ｖｉｎとは異なる電圧値の直流電圧Ｖ１に変換して出力する。ＤＣ/ＤＣコンバータ１は、放電灯６の電極６２−６３の間の電圧（管電圧）が、始動時と定常動作時とで大きく変化することから、この変化に関わらず、放電灯１の消費電力を一定化するなどの目的で設けられている。ＤＣ/ＤＣコンバータ１には、パルス幅制御部３からパルス幅制御されたスイッチング制御信号Ｓ１が供給され、ＤＣ/ＤＣコンバータ１において、パルス幅の制御されたスイッチング動作が行われる。ＤＣ/ＤＣコンバータ１は、スイッチング周波数５０ｋHz以上の高い周波数でスイッチング動作をする。
【００２５】
ＤＣ/ＤＣコンバータ１としては、一般には、降圧型チョッパ回路が用いられ、その出力段に図示しない平滑回路が付設されている。平滑回路としては、コンデンサ及びインダクタを含むコンデンサインプット型のものが用いられる。ＤＣ/ＤＣコンバータ１に供給される入力直流電圧Ｖｉｎは、商用交流電源を整流平滑化して得られ、又は、他の直流電源から供給される。
【００２６】
放電灯駆動部２は、ＤＣ/ＤＣコンバータ１から供給される直流電圧Ｖ１を、放電灯６の駆動に適したパルス重畳交流電圧Ｖｏｕｔに変換する部分であって、ＤＣ/ＡＣインバータ２１と、高圧発生部２２とを含む。ＤＣ/ＡＣインバータ２１は、ＤＣ/ＤＣコンバータ１から供給された直流電圧Ｖ１を、ＤＣ/ＤＣコンバータ１よりも低い周波数でスイッチングして交流電圧Ｖ２に変換する。ＤＣ/ＡＣインバータ２１のスイッチング周波数、従って交流電圧Ｖ２の周波数は、４０Ｈｚ〜数百Ｈｚの範囲にあること、即ち、低周波始動方式であることが好ましい。ＤＣ/ＡＣインバータ２１はマイクロプロセッサ４から供給される制御信号Ｓ２１によって、その動作が制御される。
【００２７】
高電圧発生部２２は、始動時に、ＤＣ/ＡＣインバータ２１から供給された交流電圧Ｖ２に、パルス電圧Ｖｐを重畳して出力するタイミングを有する。
【００２８】
マイクロプロセッサ４は、全体を統括制御する部分であって、交流電圧Ｖ２に同期して、パルス電圧Ｖｐを交流電圧Ｖ２に重畳させるべく、高電圧発生部２２を制御するタイミングを持つ。パルス電圧Ｖｐを交流電圧Ｖ２に重畳させるタイミングは、マイクロプロセッサ４に組み込まれたプログラムにより決定される。従って、パルス電圧Ｖｐの重畳タイミングは、プログラムによって、任意に設定することができる。
【００２９】
図示の放電灯点灯装置には、更に、一般的な構成として電圧検出回路１２、電流検出回路１３、入力電圧検出回路１１及び通信部５が含まれている。まず、電圧検出回路１２は、放電灯駆動部２に供給される直流電圧Ｖ１を検出してその電圧検出信号Ｖｄ２をマイクロプロセッサ４に供給する。マイクロプロセッサ４は、電圧検出信号Ｖｄ２の示す電圧値に応じて、パルス幅制御部３に供給される基準パルスＣＬの周波数を変える。基準パルスＣＬの周波数の制御は、予め設定されたプログラムに従う。
【００３０】
電流検出回路１３は、放電灯駆動部２に供給される電流を検出してその電流検出信号Ｉｄ１をマイクロプロセッサ４に供給する。マイクロプロセッサ４は、電流検出信号Ｉｄ１と電圧検出信号Ｖｄ２とより、放電灯６の消費電力が一定となる方向に、ＤＣ/ＤＣコンバータ１を制御する。これにより、定電力制御が実行される。この定電力制御も、マイクロプロセッサ４に予め設定されたプログラムに従って実行される。放電の立消えや、グロー放電の発生なども、電流検出回路１３からマイクロプロセッサ４に供給される電流検出信号Ｉｄ１により、マイクロプロセッサ４で知ることができる。
【００３１】
入力電圧検出回路１１は、入力直流電圧Ｖｉｎを監視し、その電圧検出信号Ｖｄ１をマイクロプロセッサ４に供給する。入力直流電圧Ｖｉｎが、例えば、極端に低下した場合などには、マイクロプロセッサ４は入力電圧検出回路１１から供給される電圧検出信号Ｖｄ１に基づいて、動作を停止させるなどの保護動作を、パルス幅制御部３に供給する。
【００３２】
通信部５は、例えば、ホトカプラなどによる絶縁伝送回路を構成し、マイクロプロセッサ４の通信ポートに接続される。通信部５は、マイクロプロセッサ４の制御内容を含む送信信号Ｓ５を、出力端子Ｔ３から外部に送信するとともに、外部から入力端子Ｔ４１に供給される点灯指令信号Ｓ６及び入力端子Ｔ４２に供給される受信信号Ｓ７を、マイクロプロセッサ４に供給する役割を担う。
【００３３】
次に、図２を参照して、図１に示した放電灯点灯装置の動作について、始動動作を中心にして説明する。
【００３４】
まず、図２（ａ）に示すように、t０時にＤＣ/ＤＣコンバータ１が動作を開始すると、ＤＣ/ＤＣコンバータ１により入力直流電圧Ｖｉｎがスイッチングされ、入力直流電圧Ｖｉｎとは異なる電圧値に変換された直流電圧Ｖ１が生成される。
【００３５】
ＤＣ/ＤＣコンバータ１に対しては、パルス幅制御部３から、パルス幅制御されたスイッチング制御信号Ｓ１が供給され、ＤＣ/ＤＣコンバータ１は、このパルス幅制御されたスイッチング制御信号Ｓ１にしたがってスイッチング動作をする。図示の実施例において、パルス幅制御部３からＤＣ/ＤＣコンバータ１に対して供給されるスイッチング制御信号Ｓ１は、マイクロプロセッサ４から供給されるパルス幅制御信号Ｓ３と、基準パルスＣＬとより生成される。もっとも、基準パルスＣＬは、パルス幅制御部３の内部で生成してもよい。
【００３６】
ＤＣ/ＤＣコンバータ１で変換された直流電圧Ｖ１は、放電灯駆動部２に供給される。放電灯駆動部２は、ＤＣ/ＤＣコンバータ１から供給される直流電圧Ｖ１を、放電灯６の駆動に適した電圧に変換する。放電灯駆動部２のＤＣ/ＡＣインバータ２１は、ｔ０時にＤＣ/ＤＣコンバータ１から供給された直流電圧Ｖ１を、交流電圧Ｖ２に変換して出力する（図２（ｂ）参照）。交流電圧Ｖ２は、一般には、放電灯６が消灯している状態では、例えば、３００Ｖ（波高値）程度の矩形波となる。
【００３７】
高電圧発生部２２は、ＤＣ/ＡＣインバータ２１から供給された交流電圧Ｖ２に同期して、交流電圧Ｖ２にパルス電圧Ｖｐを重畳したパルス重畳交流電圧Ｖｏｕｔを出力する（図２（ｃ）参照）。このパルス重畳交流電圧Ｖｏｕｔは、放電灯６の一対の電極６２、６３に供給される。これにより、放電灯６の電極６２−６３間で絶縁破壊が発生し、管電流Ｉｏｕｔが流れる（図２（ｄ）参照）。パルス電圧Ｖｐは、持続時間の短い鋭い立上がり、立下り特性をもつ。パルス重畳交流電圧Ｖｏｕｔの波高値は１０ｋＶ程度に選定される。
【００３８】
パルス電圧Ｖｐを交流電圧Ｖ２に重畳させるタイミングは、マイクロプロセッサ４に組み込まれたプログラムにより、任意に設定することができる。
【００３９】
上述のようにして、管電流Ｉｏｕｔが流れた後、交流電圧Ｖ２の極性が負に反転したｔ３時からΔτまでの期間で、管電流Ｉｏｕｔが立ち消えたものとする。この管電流Ｉｏｕｔの立ち消えは、電流検出回路１３によって検出され、その検出信号Ｉｄ１がマイクロプロセッサ４に供給される。マイクロプロセッサ４は、管電流Ｉｏｕｔが立ち消えたことを示す電流検出信号Ｉｄ１が供給されたとき、Δτ相当の遅延時間をもって、再度、パルス電圧Ｖｐを重畳する。
【００４０】
再度のパルス電圧Ｖｐの重畳により、管電流Ｉｏｕｔが再び流れ、半周期を経てｔ４時に至る。ｔ４時において、交流電圧Ｖ２が正に反転した直後に管電流Ｉｏｕｔの立ち消えが検出されなかったときは、パルス電圧Ｖｐを生じさせる必要はない。
【００４１】
ｔ３時から半周期を経たｔ４時まで流れていた管電流Ｉｏｕｔが、交流電圧Ｖ２の極性が負に反転したｔ５時から半周期を経て、ｔ６時に交流電圧Ｖ２が正に反転した瞬間に、再び立ち消えたものとする。この管電流Ｉｏｕｔの立ち消えも、電流検出回路１３によって検出され、その検出信号Ｉｄ１がマイクロプロセッサ４に供給される。マイクロプロセッサ４は、管電流Ｉｏｕｔが立ち消えたことを示す電流検出信号Ｉｄ１が供給されたとき、Δτ相当の遅延時間を以って、再度、パルス電圧Ｖｐを重畳する。
【００４２】
上述したような動作を繰り返すことにより、管内の温度が上がり、電極６２又は６３に付着していた水銀などの金属原子が気化され、管電流Ｉｏｕｔの立ち消え現象がなくなると、放電灯６は、始動から点灯の状態に移行することになる。図２では、ｔ１０時以降が点灯状態となる。
【００４３】
以上の動作説明から明らかなように、本発明では、放電灯６を、極性の反転するパルス重畳交流電圧Ｖｏｕｔによって始動させ、交流電圧によって点灯を維持するから、電子の放出、流入方向が、交流電圧Ｖ２の周波数に応じて反転する。従って、放電灯６において、電極６２、６３のうち、片方の電極のみが過熱されて電極を消耗してしまうことがないから、放電灯６の始動時における電極消耗を最小限に抑え、放電灯６の寿命を延伸させ得る。
【００４４】
しかも、ＤＣ/ＡＣインバータ２１から供給された交流電圧Ｖ２に、パルス電圧Ｖｐを重畳して出力するタイミングは、マイクロプロセッサ４のプログラムによって決定される。マイクロプロセッサ４は、組み込まれたプログラムに従い、始動時に、ＤＣ/ＡＣインバータ２１から出力される交流電圧Ｖ２に同期して、パルス電圧Ｖｐを交流電圧Ｖ２に重畳させるべく、高電圧発生回路２２を制御する。従って、始動時に、高電圧発生部２２から放電灯６に対し、パルス重畳交流電圧Ｖｏｕｔが印加されることになる。
【００４５】
このため、始動直後の冷状態で、放熱作用を強く受けて温度の低下している一方の電極６２又は６３に、液状になった水銀などの金属原子が多く付着し、金属原子の付着している電極からの電子放出が妨げられ、この結果、極性反転直後に放電が立消えてしまった場合でも、すぐにパルス電圧Ｖｐを重畳することによって、絶縁破壊を促し、放電を形成することにより、電流の流れない期間を最小限に抑えることができる。
【００４６】
交流電圧Ｖ２に対してパルス電圧Ｖｐを重畳させるべく、マイクロプロセッサ４から、高電圧発生部２２に与えられるべき制御のタイミングは、交流電圧Ｖ２の極性反転時を基準にした遅延時間Δτとして与えることができる。遅延時間Δτは、交流電圧Ｖ２の半周期に対し、１０％以下の範囲にあることが好ましい。特に好ましくは、５％以下の範囲である。遅延時間Δτ＝０、即ち、交流電圧Ｖ２の極性反転時にパルス電圧Ｖｐを重畳させてもよい。
【００４７】
交流電圧Ｖ２の周波数は、４０Ｈｚ〜数百Ｈｚの範囲にあること、即ち、低周波始動方式であることが好ましい。低周波始動方式であれば、高周波始動方式におけるインダクタの限流作用、それによる三角波電流波形の発生、更には、片電極のみの偏加熱の各現象を回避することができる。低周波始動方式の場合、遅延時間Δτは１０００μｓ以内、好ましくは５００μｓ以内、更に好ましくは、１００μｓ以内である。
【００４８】
図４は、高電圧発生部２２の具体的な回路構成を示す図である。図を参照すると、高電圧発生部２２は、高圧パルストランス２２１と、高圧発生用のキャパシタ２２３と、充電用の抵抗器２２２と、サイリスタ又はＩＧＢＴ等の三端子スイッチ素子２２４とを含んでいる。
【００４９】
高圧パルストランス２２１は、互いに誘導結合する第１〜第３巻線Ｎ１〜Ｎ３を含んでいる。第１巻線Ｎ１は、一端が、ＤＣ/ＡＣコンバータ２１の一方の出力端に接続され、他端が端子Ｔ２１に接続されている。第２巻線Ｎ２は、一端が、ＤＣ/ＡＣコンバータ２１の他方の出力端に接続され、他端が端子Ｔ２２に接続されている。
【００５０】
第３巻線Ｎ３には、三端子スイッチ素子２２４の主電極回路及びキャパシタ２２３が直列に接続されており、第３巻線Ｎ３とキャパシタ２２３の接続点に、充電用の抵抗器２２２の一端が接続されている。抵抗器２２２の他端には、充電用電源Ｖｉｎが供給される。また、三端子スイッチ素子２２４のゲートＧには、マイクロプロセッサ４から、ゲートトリガ信号Ｓ２２が供給される。
【００５１】
始動に当たり、マイクロプロセッサ４から三端子スイッチ素子２２４のゲートＧに、そのプログラムに従ってゲートトリガ信号Ｓ２２を供給すると、三端子スイッチ素子２２４が導通し、抵抗２２２によってキャパシタ２２３に蓄積されていた電荷が、第３巻線Ｎ３を通って放電され、第３巻線Ｎ３にパルス電圧が発生する。そして、第３巻線Ｎ３と、第１又は第２巻線Ｎ１，Ｎ２との誘導結合により、第１又は第２巻線Ｎ１，Ｎ２に、巻数比に応じたパルス電圧Ｖｐが発生し、交流電圧Ｖ２に重畳される。これにより、交流電圧Ｖ２にパルス電圧Ｖｐを重畳したパルス重畳交流電圧Ｖｏｕｔが生成される。
【００５２】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した放電灯点灯装置の電圧波形及び電流波形を示す図である。
【図３】図１に示した放電灯点灯装置における高電圧発生部の具体的な回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ ＤＣ/ＤＣコンバータ
２ 放電灯駆動部
２１ ＤＣ/ＡＣコンバータ
２２ 高電圧発生部
３ パルス幅制御部
４ マイクロプロセッサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ/ＡＣコンバータと、高電圧発生部と、マイクロプロセッサとを含む放電灯点灯装置であって、
前記ＤＣ/ＡＣコンバータは、供給された直流電圧を、交流電圧に変換して出力し、
前記高電圧発生部は、前記ＤＣ/ＡＣコンバータから供給された交流電圧に、パルス電圧を重畳して出力し、
前記マイクロプロセッサは、前記交流電圧に同期し、前記パルス電圧を前記交流電圧に重畳させるべく、前記高電圧発生部を制御するタイミングを持つ、
放電灯点灯装置。
【請求項２】
請求項１に記載された放電灯点灯装置であって、前記タイミングは、前記交流電圧の極性反転時を基準にした遅延時間で与えられ、前記遅延時間は前記交流電圧の半周期に対し、１０％以下の範囲にある、放電灯点灯装置。
【請求項３】
請求項２に記載された放電灯点灯装置であって、前記交流電圧の周波数は、４０Ｈｚ〜数百Ｈｚの範囲にある、放電灯点灯装置。
【請求項１】
ＤＣ/ＡＣコンバータと、高電圧発生部と、マイクロプロセッサとを含む放電灯点灯装置であって、
前記ＤＣ/ＡＣコンバータは、供給された直流電圧を、交流電圧に変換して出力し、
前記高電圧発生部は、前記ＤＣ/ＡＣコンバータから供給された交流電圧に、パルス電圧を重畳して出力し、
前記マイクロプロセッサは、前記交流電圧に同期し、前記パルス電圧を前記交流電圧に重畳させるべく、前記高電圧発生部を制御するタイミングを持つ、
放電灯点灯装置。
【請求項２】
請求項１に記載された放電灯点灯装置であって、前記タイミングは、前記交流電圧の極性反転時を基準にした遅延時間で与えられ、前記遅延時間は前記交流電圧の半周期に対し、１０％以下の範囲にある、放電灯点灯装置。
【請求項３】
請求項２に記載された放電灯点灯装置であって、前記交流電圧の周波数は、４０Ｈｚ〜数百Ｈｚの範囲にある、放電灯点灯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１００７４（Ｐ２０１０−１００７４Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７０９０６（Ｐ２００８−１７０９０６）
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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