放電灯点灯装置
【課題】スイッチング素子が誤動作を起こしたり、意図しないタイミングでスイッチング素子がオン動作しても、無駄な消費電力を確実に低減し、設計自由度の高い放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】ｐｎｐ型トランジスタＱ１をオフ動作させることにより、電源ラインＬ１と高圧パルス発生回路２とが非導通状態に切り換わり、高圧パルス発生回路２への電流の供給を遮断するようにしたことにより、仮に何らかの原因によってスイッチング素子９が誤動作しても、高圧パルス発生回路２に不要な電流が流れることを防止できる。また、保持電流以下になるとオフ動作するスイッチング素子９を適用していることから、動作タイミングの制約や部品のばらつきが小さくなり、従来と同様に設計の自由度を維持することができる。
【解決手段】ｐｎｐ型トランジスタＱ１をオフ動作させることにより、電源ラインＬ１と高圧パルス発生回路２とが非導通状態に切り換わり、高圧パルス発生回路２への電流の供給を遮断するようにしたことにより、仮に何らかの原因によってスイッチング素子９が誤動作しても、高圧パルス発生回路２に不要な電流が流れることを防止できる。また、保持電流以下になるとオフ動作するスイッチング素子９を適用していることから、動作タイミングの制約や部品のばらつきが小さくなり、従来と同様に設計の自由度を維持することができる。
【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し、例えば高輝度放電（ＨＩＤ：High Intensity Discharge）ランプ（以下、単に放電灯と呼ぶ）を点灯させるために、当該放電灯に高電圧パルスを印加する際に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばプロジェクタ装置に用いられている放電灯は、内部の電極間で起こる放電により発光する。放電灯を点灯させる際には、イグナイタ回路と称される高圧パルス発生回路によって、数十ｋＶ程度の高電圧パルスを電極に印加して放電を開始させる必要がある。
【０００３】
実際上、放電灯を点灯させるための放電灯点灯装置に用いる高圧回路の構成としては、トランスの１次巻線にコンデンサに充電された電荷をごく短時間で流し、トランスの２次巻線に高電圧パルスを発生させる方法が一般的に使われている。そして、コンデンサに充電された電荷を短時間で放電させるためのスイッチング素子としては、放電ギャップやサイリスタなどが使用される。放電ギャップを使用する場合には、放電後、素子が確実にオフ動作するため回路が比較的、簡単に構成できるが、素子そのもののばらつきが大きく、その選定が難しい。また動作タイミングは、接続される充電抵抗とコンデンサの容量で決まるため、設計条件に制約が多くなってしまう。
【０００４】
一方、サイリスタを使用する場合には、サイリスタ自身に流れる電流が保持電流以下とならないと、復帰（オフ動作）しない素子のため、放電後にサイリスタを確実にオフ動作させるための設計が必要である。例えばサイリスタと並列に電流を分流するためのバイパス回路を付加し、サイリスタ動作後、一定時間の間、バイパス回路を動作させてサイリスタをオフ動作させる方法等が考えられている（例えば、特許文献１参照）。ここで、スイッチング素子にサイリスタを用いた場合は、多少、回路が複雑になるが、動作タイミングの制約や部品のばらつきが小さくなるため、設計の自由度が増えるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１５１１０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、かかる構成からなる放電灯点灯装置では、仮に何らかの原因によってサイリスタが誤動作した場合、サイリスタの自己電流を保持電流以下にするためのバイパス回路が動作せず、かつ当該サイリスタを強制的にオフ動作させる手段がないことから、サイリスタを介してトランスの１次巻線側にある程度の電流が流れ続けてしまい、高圧パルス発生回路において無駄な消費電力が発生し、これにより発生した熱で抵抗を損傷させてしまう等、周辺回路に悪影響を及ぼす虞があるという問題があった。
【０００７】
また、このような高圧回路では、バイパス回路の動作タイミングによってはサイリスタの復帰動作がうまく行われず、無駄な消費電力が発生し、これにより発生した熱で抵抗を損傷させてしまう等、周辺回路に悪影響を及ぼす虞があるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は上記の問題点に鑑み、スイッチング素子が誤動作を起こしたり、意図しないタイミングでスイッチング素子がオン動作した場合であっても、無駄な消費電力を確実に低減し、設計自由度の高い放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、保持電流以下になるとオフ動作するスイッチング素子を有する高圧パルス発生回路に対し電流を供給し、前記高圧パルス発生回路により高電圧パルスを発生させて放電灯に印加する放電灯点灯装置において、前記スイッチング素子のオン動作により前記高圧パルス発生回路によって高電圧パルスを発生させるために該高圧パルス発生回路に電流を供給した後、前記高圧パルス発生回路への電流の供給を遮断する切換手段を備え、前記切換手段によって前記高圧パルス発生回路への電流の供給及び遮断を行うことにより高電圧パルスを発生させることを特徴とするものである。
【００１０】
これにより、本発明では、切換手段の動作により高圧パルス発生回路への電流の供給そのものを完全に遮断することで、高圧パルス発生回路に不要な電流が流れることを防止でき、かくして仮にスイッチング素子が誤動作を起こしたり、意図しないタイミングでスイッチング素子が強制的にオン動作した場合であっても、高圧パルス発生回路における無駄な消費電力を確実に低減し得る。また、保持電流以下になるとオフ動作するスイッチング素子を用いることから、設計自由度の高い放電灯点灯装置を提供することができる。
【００１１】
また、本発明は、前記切換手段はトランジスタであり、前記トランジスタをオン動作させることにより、電流が供給される電源ラインと前記高圧パルス発生回路とを導通して該高圧パルス発生回路へ電流を供給し、前記トランジスタをオフ動作させることにより、前記電源ラインと前記高圧パルス発生回路とが非導通状態に切り換わり、該高圧パルス発生回路への電流の供給を遮断することを特徴とするものである。
【００１２】
これにより、本発明ではスイッチング素子として広く普及しているトランジスタによって、高圧パルス発生回路への電流の供給を容易に遮断することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スイッチング素子が誤動作を起こしたり、意図しないタイミングでスイッチング素子がオン動作した場合であっても、スイッチング素子を確実にオフ動作させることができ、無駄な消費電力を確実に低減し、設計自由度の高い放電灯点灯装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】放電灯点灯装置の構成を示す概略図である。
【図２】ｐｎｐ型トランジスタのオンオフタイミング、ゲート信号の生成タイミング、スイッチング素子のオンオフタイミング及びコンデンサの充電電圧を示すタイミングチャートである。
【図３】他の実施の形態による放電灯点灯装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
【００１６】
（１）放電灯点灯装置の構成
図１において１は、放電灯点灯装置を示し、この放電灯点灯装置１は、高圧パルス発生回路２に直流電圧を供給した後、所定時間経過後に当該高圧パルス発生回路２への直流電圧の供給を遮断するｐｎｐ型トランジスタＱ１を設けたことを特徴としている。
【００１７】
実際上、この放電灯点灯装置１は、当該放電灯点灯装置１の各種機能を統括的に制御する制御手段３に対して、高圧パルス発生回路２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４と、ＤＣ／ＡＣインバータ５とが接続されており、放電灯６の点灯始動時に高圧パルス発生回路２によって発生させた数十ｋＶの高電圧パルスにより放電灯６の電極間を絶縁破壊させて放電路を形成し得るようになされている。
【００１８】
その後、この放電灯点灯装置１は、高圧パルス発生回路２への直流電圧の供給を停止し、電源（図示せず）から出力される例えば約３７５Ｖの直流電圧を、ＤＣ／ＤＣコンバータ４によって放電灯６を安定して点灯させるのに必要な電圧まで降圧する。ＤＣ／ＡＣインバータ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４から出力される降圧した直流電圧を交流電圧に変換し、当該交流電流をトランスＴｒを介して放電灯６に供給することにより放電灯６を点灯させるように構成されている。
【００１９】
（２）高圧パルス発生回路の構成
かかる構成に加えて高圧パルス発生回路２は、高電圧パルスを発生させる際に、切換手段としてのｐｎｐ型トランジスタＱ１によって、当該高圧パルス発生回路２自身への直流電流の供給と遮断とを所定タイミングで実行し得るようになされている。
【００２０】
実際上、ｐｎｐ型トランジスタＱ１は、電源から延びた電源ラインＬ１にエミッタが接続されていると共に、ベースが抵抗Ｒ１を介して制御手段３に接続されている。ｐｎｐ型トランジスタＱ１のコレクタは、抵抗Ｒ２を介してトランスＴｒの１次巻線８の一端が接続されている。また、トランスＴｒの１次巻線８の他端と接地ラインとの間には、サイリスタからなるスイッチング素子９が接続されている。
【００２１】
スイッチング素子９は、制御素子であるゲートに制御手段３が接続されており、制御手段３から所定タイミングでゲート信号が供給され、当該ゲート信号が供給されたタイミングでスイッチング素子９がオン動作する。そして、オン動作したスイッチング素子９は、アノードから流れ込む電流が一定の値（保持電流）以下になることにより、自動的にオフ動作し得るように構成されている。
【００２２】
また、この高圧パルス発生回路２は、トランスＴｒの１次巻線８とスイッチング素子９とからなる直列回路の両端間にコンデンサＣ１が並列接続されており、ｐｎｐ型トランジスタＱ１を通じて電源ラインＬ１から供給される直流電流が、抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ１に供給され、当該コンデンサＣ１に電荷が充電され得る。
【００２３】
実際上、ｐｎｐ型トランジスタＱ１は、制御手段３から供給される切換信号を受け取ると、ベース電圧が降下することによってオン動作し、抵抗Ｒ２、トランスＴｒの１次巻線８、スイッチング素子９及びアースまでの電流給電路である高圧パルス生成ラインＬ２と、電源ラインＬ１とを導通状態に切り換える。これによりｐｎｐ型トランジスタＱ１は、電源ラインＬ１からの直流電流がエミッタからコレクタに流れて高圧パルス発生回路２自身に供給させ得る。
【００２４】
かくして、コンデンサＣ１には、放電灯点灯装置１の始動時、図２（Ａ）、（Ｂ）、(Ｃ)及び（Ｄ）に示すように、スイッチング素子９がオフ動作し、かつｐｎｐ型トランジスタＱ１がオン動作しているときに、当該ｐｎｐ型トランジスタＱ１を通じて電源ラインＬ１から供給された直流電流に基づいて次第に電荷が充電され得るようになされている。
【００２５】
制御手段３は、コンデンサＣ１に電荷が満充電されると（図２（Ｄ））、ゲート信号を生成して（図２（Ｂ））、これをスイッチング素子９に供給することによりスイッチング素子９をオン動作させる（図２（Ｃ））。これと同時に制御手段３は、ｐｎｐ型トランジスタＱ１への切換信号の供給を停止することにより、ｐｎｐ型トランジスタＱ１をオフ動作させ得る（図２（Ａ））。ｐｎｐ型トランジスタＱ１は、オフ動作することで、高圧パルス生成ラインＬ２と電源ラインＬ１とを非導通状態にし、高圧パルス発生回路２への電流供給を遮断し得るようになされている。
【００２６】
これによりコンデンサＣ１は、充電された電荷を放電し、当該コンデンサＣ１からの充電電流がトランスＴｒの１次巻線８に流れることによりトランスＴｒを励磁動作させ得る。トランスＴｒは、１次巻線８と電磁気的に結合する２次巻線側10に高電圧が発生し、これを放電灯６に印加する。
【００２７】
かくして高圧パルス発生回路２は、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷が、トランスＴｒ及びスイッチング素子９を通して、一方的且つ急速に放電することで、スイッチング素子９へ流れ込む電流が速やかに保持電流以下となり、スイッチング素子９がターンオフし、トランスＴｒから放電灯６への高電圧パルスの供給を遮断し得るように構成されている。
【００２８】
このようにしてｐｎｐ型トランジスタＱ１は、高圧パルス発生回路２への直流電流の供給及び遮断を所定のタイミングで繰り返すことにより、トランスＴｒにおいて高電圧パルスを発生させ、放電灯６の電極間を絶縁破壊させ得るようになされている。
【００２９】
（３）動作及び効果
以上の構成において、高圧パルス発生回路２では、制御手段３から切換信号に基づいてｐｎｐ型トランジスタＱ１をオン動作させることにより、当該ｐｎｐ型トランジスタＱ１を通じて電源からコンデンサＣ１へ直流電流が供給され、コンデンサＣ１に電荷が充電される。
【００３０】
高圧パルス発生回路２では、コンデンサＣ１に電荷が満充電されると、ｐｎｐ型トランジスタＱ１をオフ動作させると共に、スイッチング素子９をオン動作させ、これによりコンデンサＣ１に充電された電荷が放電し、トランスＴｒの１次巻線８にコンデンサＣ１の充電電圧が印加され、トランスＴｒの２次巻線側10に高電圧を発生させる。
【００３１】
このとき高圧パルス発生回路２では、ｐｎｐ型トランジスタＱ１がオフ動作していることにより、高圧パルス発生回路２に対する電源からの電流供給そのものを当該ｐｎｐ型トランジスタＱ１によって遮断できる。
【００３２】
このように高圧パルス発生回路２では、ｐｎｐ型トランジスタＱ１によって電源からの電流供給を遮断することで、コンデンサＣ１の両端間電圧が低下してスイッチング素子９へ流れる電流が速やかに保持電流以下となり、スイッチング素子９を確実にオフ動作させることができる。
【００３３】
かくして高圧パルス発生回路２では、高圧パルス発生回路２に対する直流電流の供給自体を遮断しているので、図２（Ｃ）において示すＦＯのように、例えば放電灯６の点灯時、仮に何らかの原因によってスイッチング素子９が誤動作しても、高圧パルス発生回路２への不要な電流が流れることもなく、当該高圧パルス発生回路２において無駄な消費電力が発生してしまうことを確実に防止できる。
【００３４】
また、この高圧パルス発生回路２では、自身に流れる電流が保持電流以下になるとオフ動作するスイッチング素子９を適用していることから、動作タイミングの制約や部品のばらつきが小さくなり、従来と同様に設計の自由度を維持することができる。
【００３５】
以上の構成によれば、保持電流以下になると自動的にオフ動作する、設計の自由度があるスイッチング素子９を用いた高圧パルス発生回路２において、切換手段であるｐｎｐ型トランジスタＱ１の動作により、高圧パルス発生回路２からコンデンサＣ１への充電電流の供給そのものを完全に遮断するようにしたことにより、仮に何らかの原因によってスイッチング素子９が誤動作したり、始動時に意図しないタイミングでスイッチング素子９がオン動作しても、高圧パルス発生回路２に不要な電流が流れることを防止でき、かくして高圧パルス発生回路２における無駄な消費電力を確実に低減し得る。
【００３６】
（４）他の実施の形態
なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施の形態においては、高圧パルス発生回路２に電流を供給した後、高圧パルス発生回路２への電流の供給を遮断する切換手段として、ｐｎｐ型トランジスタＱ１を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は高圧パルス発生回路に電流を供給した後、高圧パルス発生回路への電流供給を遮断することできれば、例えばｎｐｎ型トランジスタや、電界効果トランジスタ、或いはサイリスタにより構成された回路や、図１との対応部分に同一符合を付した図３のように、ｐｎｐ型トランジスタＱ１及びｎｐｎ型トランジスタＱ２の２種類のトランジスタを用いた切換手段等この他種々の切換手段を適用してもよい。
【００３７】
ここで、図３に示す放電灯点灯装置31は、切換手段としての電流制御回路32が高圧回路33の入力側に設けられた高圧パルス発生回路34を有し、高電圧パルスを発生させる際に、当該電流制御回路32によって、当該高圧回路33への直流電流の供給と遮断とを所定タイミングで実行し得るようになされている。
【００３８】
実際上、電流制御回路32は、ｐｎｐ型トランジスタＱ１とｎｐｎ型トランジスタＱ２とを有し、ｐｎｐ型トランジスタＱ１のエミッタが電源ラインＬ１に接続されていると共に、ｐｎｐ型トランジスタＱ１のベースが抵抗Ｒ４を介して当該電源ラインＬ１に接続されている。また、ｐｎｐ型トランジスタＱ１は、コレクタが高圧回路33のツェナーダイオードＺＤ１に接続されていると共に、ベースが抵抗Ｒ５を介してｎｐｎ型トランジスタＱ２のコレクタに接続されている。
【００３９】
ｎｐｎ型トランジスタＱ２は、ベースが分圧抵抗Ｒ６を介して制御手段３に接続されていると共に、エミッタがアース接地され、さらにベース及びエミッタが分圧抵抗Ｒ７の両端に接続されている。これによりｎｐｎ型トランジスタＱ２は、制御手段３によって生成された切換信号が分圧抵抗Ｒ６及びＲ７によって分圧されてベースに供給されることによりオン動作し、電源ラインＬ１からの直流電流が抵抗Ｒ４及びＲ５を介在して、そのコレクタからエミッタに流れるように構成されている。
【００４０】
このときｐｎｐ型トランジスタＱ１は、ベース電圧が降下することによってオン動作し、電源ラインＬ１からの直流電流がエミッタからコレクタに流れる。これにより、電源ラインＬ１を流れる直流電流はｐｎｐ型トランジスタＱ１を通じて高圧回路33に出力され得る。
【００４１】
因みに、この高圧回路33には、サイリスタ36及びダイオードＤ１からなるスイッチング素子37が、トランスＴｒの１次巻線８の他端と接地ライン間に接続されている。スイッチング素子37の制御素子であるゲートには、トリガパルス生成回路38を介して制御手段３に接続されており、当該制御手段３から所定のタイミングでゲート信号が出力され、これをトリガパルス生成回路38でトリガパルスに変換してサイリスタ36のゲートに供給し得る。これによりスイッチング素子37は、トリガパルスが供給されたタイミングでサイリスタ36がオン動作する。
【００４２】
以上の構成において、電流制御回路32では、ｎｐｎ型トランジスタＱ２をオン動作させることによりｐｎｐ型トランジスタＱ１をオン動作させ、当該ｐｎｐ型トランジスタＱ１を通じて電源ラインＬ１からの直流電流を高圧回路33に供給できる。また、この電流制御回路32では、所定時間経過後、ｎｐｎ型トランジスタＱ２をオフ動作させることによりｐｎｐ型トランジスタＱ１をオフ動作させ、当該ｐｎｐ型トランジスタＱ１において高圧パルス発生回路34自身に対する電源ラインＬ１からの電流供給そのものを遮断させることができ、かくして上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１，31 放電灯点灯装置
２，34 高圧パルス発生回路
６ 放電灯
９，37 スイッチング素子
32 電流制御回路（切換手段）
Ｑ１ ｐｎｐ型トランジスタ（切換手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯装置に関し、例えば高輝度放電（ＨＩＤ：High Intensity Discharge）ランプ（以下、単に放電灯と呼ぶ）を点灯させるために、当該放電灯に高電圧パルスを印加する際に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばプロジェクタ装置に用いられている放電灯は、内部の電極間で起こる放電により発光する。放電灯を点灯させる際には、イグナイタ回路と称される高圧パルス発生回路によって、数十ｋＶ程度の高電圧パルスを電極に印加して放電を開始させる必要がある。
【０００３】
実際上、放電灯を点灯させるための放電灯点灯装置に用いる高圧回路の構成としては、トランスの１次巻線にコンデンサに充電された電荷をごく短時間で流し、トランスの２次巻線に高電圧パルスを発生させる方法が一般的に使われている。そして、コンデンサに充電された電荷を短時間で放電させるためのスイッチング素子としては、放電ギャップやサイリスタなどが使用される。放電ギャップを使用する場合には、放電後、素子が確実にオフ動作するため回路が比較的、簡単に構成できるが、素子そのもののばらつきが大きく、その選定が難しい。また動作タイミングは、接続される充電抵抗とコンデンサの容量で決まるため、設計条件に制約が多くなってしまう。
【０００４】
一方、サイリスタを使用する場合には、サイリスタ自身に流れる電流が保持電流以下とならないと、復帰（オフ動作）しない素子のため、放電後にサイリスタを確実にオフ動作させるための設計が必要である。例えばサイリスタと並列に電流を分流するためのバイパス回路を付加し、サイリスタ動作後、一定時間の間、バイパス回路を動作させてサイリスタをオフ動作させる方法等が考えられている（例えば、特許文献１参照）。ここで、スイッチング素子にサイリスタを用いた場合は、多少、回路が複雑になるが、動作タイミングの制約や部品のばらつきが小さくなるため、設計の自由度が増えるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１５１１０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、かかる構成からなる放電灯点灯装置では、仮に何らかの原因によってサイリスタが誤動作した場合、サイリスタの自己電流を保持電流以下にするためのバイパス回路が動作せず、かつ当該サイリスタを強制的にオフ動作させる手段がないことから、サイリスタを介してトランスの１次巻線側にある程度の電流が流れ続けてしまい、高圧パルス発生回路において無駄な消費電力が発生し、これにより発生した熱で抵抗を損傷させてしまう等、周辺回路に悪影響を及ぼす虞があるという問題があった。
【０００７】
また、このような高圧回路では、バイパス回路の動作タイミングによってはサイリスタの復帰動作がうまく行われず、無駄な消費電力が発生し、これにより発生した熱で抵抗を損傷させてしまう等、周辺回路に悪影響を及ぼす虞があるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は上記の問題点に鑑み、スイッチング素子が誤動作を起こしたり、意図しないタイミングでスイッチング素子がオン動作した場合であっても、無駄な消費電力を確実に低減し、設計自由度の高い放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、保持電流以下になるとオフ動作するスイッチング素子を有する高圧パルス発生回路に対し電流を供給し、前記高圧パルス発生回路により高電圧パルスを発生させて放電灯に印加する放電灯点灯装置において、前記スイッチング素子のオン動作により前記高圧パルス発生回路によって高電圧パルスを発生させるために該高圧パルス発生回路に電流を供給した後、前記高圧パルス発生回路への電流の供給を遮断する切換手段を備え、前記切換手段によって前記高圧パルス発生回路への電流の供給及び遮断を行うことにより高電圧パルスを発生させることを特徴とするものである。
【００１０】
これにより、本発明では、切換手段の動作により高圧パルス発生回路への電流の供給そのものを完全に遮断することで、高圧パルス発生回路に不要な電流が流れることを防止でき、かくして仮にスイッチング素子が誤動作を起こしたり、意図しないタイミングでスイッチング素子が強制的にオン動作した場合であっても、高圧パルス発生回路における無駄な消費電力を確実に低減し得る。また、保持電流以下になるとオフ動作するスイッチング素子を用いることから、設計自由度の高い放電灯点灯装置を提供することができる。
【００１１】
また、本発明は、前記切換手段はトランジスタであり、前記トランジスタをオン動作させることにより、電流が供給される電源ラインと前記高圧パルス発生回路とを導通して該高圧パルス発生回路へ電流を供給し、前記トランジスタをオフ動作させることにより、前記電源ラインと前記高圧パルス発生回路とが非導通状態に切り換わり、該高圧パルス発生回路への電流の供給を遮断することを特徴とするものである。
【００１２】
これにより、本発明ではスイッチング素子として広く普及しているトランジスタによって、高圧パルス発生回路への電流の供給を容易に遮断することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スイッチング素子が誤動作を起こしたり、意図しないタイミングでスイッチング素子がオン動作した場合であっても、スイッチング素子を確実にオフ動作させることができ、無駄な消費電力を確実に低減し、設計自由度の高い放電灯点灯装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】放電灯点灯装置の構成を示す概略図である。
【図２】ｐｎｐ型トランジスタのオンオフタイミング、ゲート信号の生成タイミング、スイッチング素子のオンオフタイミング及びコンデンサの充電電圧を示すタイミングチャートである。
【図３】他の実施の形態による放電灯点灯装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
【００１６】
（１）放電灯点灯装置の構成
図１において１は、放電灯点灯装置を示し、この放電灯点灯装置１は、高圧パルス発生回路２に直流電圧を供給した後、所定時間経過後に当該高圧パルス発生回路２への直流電圧の供給を遮断するｐｎｐ型トランジスタＱ１を設けたことを特徴としている。
【００１７】
実際上、この放電灯点灯装置１は、当該放電灯点灯装置１の各種機能を統括的に制御する制御手段３に対して、高圧パルス発生回路２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４と、ＤＣ／ＡＣインバータ５とが接続されており、放電灯６の点灯始動時に高圧パルス発生回路２によって発生させた数十ｋＶの高電圧パルスにより放電灯６の電極間を絶縁破壊させて放電路を形成し得るようになされている。
【００１８】
その後、この放電灯点灯装置１は、高圧パルス発生回路２への直流電圧の供給を停止し、電源（図示せず）から出力される例えば約３７５Ｖの直流電圧を、ＤＣ／ＤＣコンバータ４によって放電灯６を安定して点灯させるのに必要な電圧まで降圧する。ＤＣ／ＡＣインバータ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４から出力される降圧した直流電圧を交流電圧に変換し、当該交流電流をトランスＴｒを介して放電灯６に供給することにより放電灯６を点灯させるように構成されている。
【００１９】
（２）高圧パルス発生回路の構成
かかる構成に加えて高圧パルス発生回路２は、高電圧パルスを発生させる際に、切換手段としてのｐｎｐ型トランジスタＱ１によって、当該高圧パルス発生回路２自身への直流電流の供給と遮断とを所定タイミングで実行し得るようになされている。
【００２０】
実際上、ｐｎｐ型トランジスタＱ１は、電源から延びた電源ラインＬ１にエミッタが接続されていると共に、ベースが抵抗Ｒ１を介して制御手段３に接続されている。ｐｎｐ型トランジスタＱ１のコレクタは、抵抗Ｒ２を介してトランスＴｒの１次巻線８の一端が接続されている。また、トランスＴｒの１次巻線８の他端と接地ラインとの間には、サイリスタからなるスイッチング素子９が接続されている。
【００２１】
スイッチング素子９は、制御素子であるゲートに制御手段３が接続されており、制御手段３から所定タイミングでゲート信号が供給され、当該ゲート信号が供給されたタイミングでスイッチング素子９がオン動作する。そして、オン動作したスイッチング素子９は、アノードから流れ込む電流が一定の値（保持電流）以下になることにより、自動的にオフ動作し得るように構成されている。
【００２２】
また、この高圧パルス発生回路２は、トランスＴｒの１次巻線８とスイッチング素子９とからなる直列回路の両端間にコンデンサＣ１が並列接続されており、ｐｎｐ型トランジスタＱ１を通じて電源ラインＬ１から供給される直流電流が、抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ１に供給され、当該コンデンサＣ１に電荷が充電され得る。
【００２３】
実際上、ｐｎｐ型トランジスタＱ１は、制御手段３から供給される切換信号を受け取ると、ベース電圧が降下することによってオン動作し、抵抗Ｒ２、トランスＴｒの１次巻線８、スイッチング素子９及びアースまでの電流給電路である高圧パルス生成ラインＬ２と、電源ラインＬ１とを導通状態に切り換える。これによりｐｎｐ型トランジスタＱ１は、電源ラインＬ１からの直流電流がエミッタからコレクタに流れて高圧パルス発生回路２自身に供給させ得る。
【００２４】
かくして、コンデンサＣ１には、放電灯点灯装置１の始動時、図２（Ａ）、（Ｂ）、(Ｃ)及び（Ｄ）に示すように、スイッチング素子９がオフ動作し、かつｐｎｐ型トランジスタＱ１がオン動作しているときに、当該ｐｎｐ型トランジスタＱ１を通じて電源ラインＬ１から供給された直流電流に基づいて次第に電荷が充電され得るようになされている。
【００２５】
制御手段３は、コンデンサＣ１に電荷が満充電されると（図２（Ｄ））、ゲート信号を生成して（図２（Ｂ））、これをスイッチング素子９に供給することによりスイッチング素子９をオン動作させる（図２（Ｃ））。これと同時に制御手段３は、ｐｎｐ型トランジスタＱ１への切換信号の供給を停止することにより、ｐｎｐ型トランジスタＱ１をオフ動作させ得る（図２（Ａ））。ｐｎｐ型トランジスタＱ１は、オフ動作することで、高圧パルス生成ラインＬ２と電源ラインＬ１とを非導通状態にし、高圧パルス発生回路２への電流供給を遮断し得るようになされている。
【００２６】
これによりコンデンサＣ１は、充電された電荷を放電し、当該コンデンサＣ１からの充電電流がトランスＴｒの１次巻線８に流れることによりトランスＴｒを励磁動作させ得る。トランスＴｒは、１次巻線８と電磁気的に結合する２次巻線側10に高電圧が発生し、これを放電灯６に印加する。
【００２７】
かくして高圧パルス発生回路２は、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷が、トランスＴｒ及びスイッチング素子９を通して、一方的且つ急速に放電することで、スイッチング素子９へ流れ込む電流が速やかに保持電流以下となり、スイッチング素子９がターンオフし、トランスＴｒから放電灯６への高電圧パルスの供給を遮断し得るように構成されている。
【００２８】
このようにしてｐｎｐ型トランジスタＱ１は、高圧パルス発生回路２への直流電流の供給及び遮断を所定のタイミングで繰り返すことにより、トランスＴｒにおいて高電圧パルスを発生させ、放電灯６の電極間を絶縁破壊させ得るようになされている。
【００２９】
（３）動作及び効果
以上の構成において、高圧パルス発生回路２では、制御手段３から切換信号に基づいてｐｎｐ型トランジスタＱ１をオン動作させることにより、当該ｐｎｐ型トランジスタＱ１を通じて電源からコンデンサＣ１へ直流電流が供給され、コンデンサＣ１に電荷が充電される。
【００３０】
高圧パルス発生回路２では、コンデンサＣ１に電荷が満充電されると、ｐｎｐ型トランジスタＱ１をオフ動作させると共に、スイッチング素子９をオン動作させ、これによりコンデンサＣ１に充電された電荷が放電し、トランスＴｒの１次巻線８にコンデンサＣ１の充電電圧が印加され、トランスＴｒの２次巻線側10に高電圧を発生させる。
【００３１】
このとき高圧パルス発生回路２では、ｐｎｐ型トランジスタＱ１がオフ動作していることにより、高圧パルス発生回路２に対する電源からの電流供給そのものを当該ｐｎｐ型トランジスタＱ１によって遮断できる。
【００３２】
このように高圧パルス発生回路２では、ｐｎｐ型トランジスタＱ１によって電源からの電流供給を遮断することで、コンデンサＣ１の両端間電圧が低下してスイッチング素子９へ流れる電流が速やかに保持電流以下となり、スイッチング素子９を確実にオフ動作させることができる。
【００３３】
かくして高圧パルス発生回路２では、高圧パルス発生回路２に対する直流電流の供給自体を遮断しているので、図２（Ｃ）において示すＦＯのように、例えば放電灯６の点灯時、仮に何らかの原因によってスイッチング素子９が誤動作しても、高圧パルス発生回路２への不要な電流が流れることもなく、当該高圧パルス発生回路２において無駄な消費電力が発生してしまうことを確実に防止できる。
【００３４】
また、この高圧パルス発生回路２では、自身に流れる電流が保持電流以下になるとオフ動作するスイッチング素子９を適用していることから、動作タイミングの制約や部品のばらつきが小さくなり、従来と同様に設計の自由度を維持することができる。
【００３５】
以上の構成によれば、保持電流以下になると自動的にオフ動作する、設計の自由度があるスイッチング素子９を用いた高圧パルス発生回路２において、切換手段であるｐｎｐ型トランジスタＱ１の動作により、高圧パルス発生回路２からコンデンサＣ１への充電電流の供給そのものを完全に遮断するようにしたことにより、仮に何らかの原因によってスイッチング素子９が誤動作したり、始動時に意図しないタイミングでスイッチング素子９がオン動作しても、高圧パルス発生回路２に不要な電流が流れることを防止でき、かくして高圧パルス発生回路２における無駄な消費電力を確実に低減し得る。
【００３６】
（４）他の実施の形態
なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施の形態においては、高圧パルス発生回路２に電流を供給した後、高圧パルス発生回路２への電流の供給を遮断する切換手段として、ｐｎｐ型トランジスタＱ１を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は高圧パルス発生回路に電流を供給した後、高圧パルス発生回路への電流供給を遮断することできれば、例えばｎｐｎ型トランジスタや、電界効果トランジスタ、或いはサイリスタにより構成された回路や、図１との対応部分に同一符合を付した図３のように、ｐｎｐ型トランジスタＱ１及びｎｐｎ型トランジスタＱ２の２種類のトランジスタを用いた切換手段等この他種々の切換手段を適用してもよい。
【００３７】
ここで、図３に示す放電灯点灯装置31は、切換手段としての電流制御回路32が高圧回路33の入力側に設けられた高圧パルス発生回路34を有し、高電圧パルスを発生させる際に、当該電流制御回路32によって、当該高圧回路33への直流電流の供給と遮断とを所定タイミングで実行し得るようになされている。
【００３８】
実際上、電流制御回路32は、ｐｎｐ型トランジスタＱ１とｎｐｎ型トランジスタＱ２とを有し、ｐｎｐ型トランジスタＱ１のエミッタが電源ラインＬ１に接続されていると共に、ｐｎｐ型トランジスタＱ１のベースが抵抗Ｒ４を介して当該電源ラインＬ１に接続されている。また、ｐｎｐ型トランジスタＱ１は、コレクタが高圧回路33のツェナーダイオードＺＤ１に接続されていると共に、ベースが抵抗Ｒ５を介してｎｐｎ型トランジスタＱ２のコレクタに接続されている。
【００３９】
ｎｐｎ型トランジスタＱ２は、ベースが分圧抵抗Ｒ６を介して制御手段３に接続されていると共に、エミッタがアース接地され、さらにベース及びエミッタが分圧抵抗Ｒ７の両端に接続されている。これによりｎｐｎ型トランジスタＱ２は、制御手段３によって生成された切換信号が分圧抵抗Ｒ６及びＲ７によって分圧されてベースに供給されることによりオン動作し、電源ラインＬ１からの直流電流が抵抗Ｒ４及びＲ５を介在して、そのコレクタからエミッタに流れるように構成されている。
【００４０】
このときｐｎｐ型トランジスタＱ１は、ベース電圧が降下することによってオン動作し、電源ラインＬ１からの直流電流がエミッタからコレクタに流れる。これにより、電源ラインＬ１を流れる直流電流はｐｎｐ型トランジスタＱ１を通じて高圧回路33に出力され得る。
【００４１】
因みに、この高圧回路33には、サイリスタ36及びダイオードＤ１からなるスイッチング素子37が、トランスＴｒの１次巻線８の他端と接地ライン間に接続されている。スイッチング素子37の制御素子であるゲートには、トリガパルス生成回路38を介して制御手段３に接続されており、当該制御手段３から所定のタイミングでゲート信号が出力され、これをトリガパルス生成回路38でトリガパルスに変換してサイリスタ36のゲートに供給し得る。これによりスイッチング素子37は、トリガパルスが供給されたタイミングでサイリスタ36がオン動作する。
【００４２】
以上の構成において、電流制御回路32では、ｎｐｎ型トランジスタＱ２をオン動作させることによりｐｎｐ型トランジスタＱ１をオン動作させ、当該ｐｎｐ型トランジスタＱ１を通じて電源ラインＬ１からの直流電流を高圧回路33に供給できる。また、この電流制御回路32では、所定時間経過後、ｎｐｎ型トランジスタＱ２をオフ動作させることによりｐｎｐ型トランジスタＱ１をオフ動作させ、当該ｐｎｐ型トランジスタＱ１において高圧パルス発生回路34自身に対する電源ラインＬ１からの電流供給そのものを遮断させることができ、かくして上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１，31 放電灯点灯装置
２，34 高圧パルス発生回路
６ 放電灯
９，37 スイッチング素子
32 電流制御回路（切換手段）
Ｑ１ ｐｎｐ型トランジスタ（切換手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持電流以下になるとオフ動作するスイッチング素子を有する高圧パルス発生回路に対し電流を供給し、前記高圧パルス発生回路により高電圧パルスを発生させて放電灯に印加する放電灯点灯装置において、
前記スイッチング素子のオン動作により前記高圧パルス発生回路によって高電圧パルスを発生させるために該高圧パルス発生回路に電流を供給した後、前記高圧パルス発生回路への電流の供給を遮断する切換手段を備え、
前記切換手段によって前記高圧パルス発生回路への電流の供給及び遮断を行うことにより高電圧パルスを発生させる
ことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記切換手段はトランジスタであり、
前記トランジスタをオン動作させることにより、電流が供給される電源ラインと前記高圧パルス発生回路とを導通して該高圧パルス発生回路へ電流を供給し、
前記トランジスタをオフ動作させることにより、前記電源ラインと前記高圧パルス発生回路とが非導通状態に切り換わり、該高圧パルス発生回路への電流の供給を遮断する
ことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項１】
保持電流以下になるとオフ動作するスイッチング素子を有する高圧パルス発生回路に対し電流を供給し、前記高圧パルス発生回路により高電圧パルスを発生させて放電灯に印加する放電灯点灯装置において、
前記スイッチング素子のオン動作により前記高圧パルス発生回路によって高電圧パルスを発生させるために該高圧パルス発生回路に電流を供給した後、前記高圧パルス発生回路への電流の供給を遮断する切換手段を備え、
前記切換手段によって前記高圧パルス発生回路への電流の供給及び遮断を行うことにより高電圧パルスを発生させる
ことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記切換手段はトランジスタであり、
前記トランジスタをオン動作させることにより、電流が供給される電源ラインと前記高圧パルス発生回路とを導通して該高圧パルス発生回路へ電流を供給し、
前記トランジスタをオフ動作させることにより、前記電源ラインと前記高圧パルス発生回路とが非導通状態に切り換わり、該高圧パルス発生回路への電流の供給を遮断する
ことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２１８８２６（Ｐ２０１０−２１８８２６Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６３０５５（Ｐ２００９−６３０５５）
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（３９００１３７２３）ＴＤＫラムダ株式会社 (272)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（３９００１３７２３）ＴＤＫラムダ株式会社 (272)
【Ｆターム（参考）】
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