JPH01143194A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分腎〕 この発明は、高周波インバータを用いた高輝度放電灯の
点灯装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、放電灯を商用電源で点灯する場合、鉄鋼式のり一
ケージトランスを用いて点灯していたが、このリーケー
ジトランスは大型で重量があるため、近年は電流制限機
能を持った高周波インバータによって小型軽量化を計っ
た電子式の安定器を用いて放電灯を点灯するようになっ
てきている。

ところがメタルハライドランプや高圧ナトリウムランプ
等の高輝度放電灯に、上記のような電子式の安定器を用
い高周波電圧を加えて点灯させた場合、放電灯の発光管
形状によっては音響共鳴現象を起こす可能性がある。そ
のため、従来、第４図に示すように高周波インバータ１
０２を用い、該高周波インバータ１０２の出力を整流器
１０３で整流して放電灯１０５を直流で点灯させ、音響
共鳴現象を避ける方法、あるいは音響共鳴現象を起こさ
ないような周波数を選んで点灯させる方法が提案されて
いる。なお第４図において、１０１は直流電源、１０４
は平滑用コンデンサである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、高周波インバータ出力を整流して直流で点灯さ
せた場合は、放電灯の発光箇所がどちらか一方の電極に
偏ってしまうカタホμシス現象を生しるため、掻く一部
の放電灯、例えばアーク長の短い放電灯にしか適用でき
ないという問題点がある。また、周波数を選んで点灯さ
せる方法は放電灯によって安定に点灯できる周波数範囲
が非常に狭かったり、あるいは放電好個々のばらつきに
よっても安定周波数が異なるなど、実用化は困難である
という問題点があった。

本発明は、従来の高周波インバータを用いた放電灯点灯
装置における上記問題点を解消するためになされたもの
で、音響共鳴現象やカタホμシス現象を発生させること
なく放電灯を安定に点灯できるようにした、高圧始動パ
ルスを必要とする放電灯の高周波インバータを利用した
点灯装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕上記問題点を
解決するため、本発明は、直流電源と、該直流電源を高
周波に変換するためのトランスを用いた高周波インバー
タと、咳高周波インバータの出力を該インバータの出力
の一端を基準とした正の出力と負の出力と前記基準の出
力の３つの出力に変換する整流回路と、前記型の出力と
負の出力との間に直列に接続された２つのスイッチング
素子と、該２つのスイッチング素子の相互の接続点と前
記基準の出力との間に接続された補助巻線を有するイン
ダクタと放電灯の直列回路と、該インダクタと放電灯の
直列回路と並列に接続されたコンデンサと、前記２つの
スイッチング素子が交互にオン−オフ動作を低周波で繰
り返すように駆動する駆動回路とで放電灯点灯装置を構
成するものである。

このように構成することにより、高周波インバータの出
力の一端を基準とした正、負の出力を取り出し、該正、
負の出力間に直列に接続した２つのスイッチング素子を
交互に低い周波数でオン。

オフを繰り返すことにより、放電灯には低周波の矩形波
電圧が印加され、交互に逆向きの電流が供給されて点灯
が行われる。それにより放電灯の高周波点灯により生ず
る音響共鳴現象や、直流点灯により生ずるカタホμシス
現象の発生を阻止して安定した点灯を行わせることが可
能となる。

〔実施例〕

以下実施例について説明する。第１図は、本発明に係る
放電灯点灯装置の一実施例の回路構成図である０図にお
いて、１は直流電源、２は出力周波数が数十ＫＨｚ程度
の高周波インバータで、例えば第２図に示すように、ス
イッチング素子２１．２２、限流機能を存するリーケー
ジ出カドランス２３、コンデンサ２４等で構成されてい
る。３１．３２は高周波インバータ２の化カドランス２
３０２次巻線の一端ａに、それぞれカソード及びアノー
ドを接続した整流素子で、整流素子３１のアノードには
正の出力、また整流素子３２のカソードには負の出力を
生じるようになっている。５１．５２は前記整流素子３
１のアノードと整流素子３２のカソード間に直列に接続
されたスイッチング素子である。

そして該スイッチング素子５１．５２の相互の接続点と
高周波インバータ２の出カドランス２３の２次巻線の他
端すとの間には、メタルハライドランプ等の高輝度放電
灯６と補助巻線７１を備えたインダクタ７の直列回路が
接続されており、またこの放電灯６とインダクタ７の直
列回路にはコンデンサ４が並列に接続されている。そし
て前記スイッチング素子５１．５２は、図示していない
駆動回路により交互に低い周波数、例えば５０Ｈｚ程度
で繰り返しオン、オフ制御されるように構成されている
。

次にこのように構成された放電灯点灯装置の動作につい
て説明する。直流電源１より直流電力を供給された限流
機能を有する高周波インバータ２は、その出カドランス
２３の２次巻線に高周波電圧を発生する。この高周波イ
ンバータ２の高周波出力は、その出カドランス２３の２
次巻線の一端ａに接続された整流素子３１．３２によっ
て整流され、出カドランスの２次巻線の他端すの電位を
基準とすると、整流素子３１には正の半波整流された脈
流、整流素子３２には負の半波整流された脈流が発生す
るようになる。

このような状態において、図示しないスイッチング素子
駆動回路からの制御信号により、スイッチング素子５１
をオン、スイッチング素子５２をオフにすると、高周波
インバータ２の出カドランス２３の２次巻線から整流素
子３１を通して半波整流された正の脈流が、スイッチン
グ素子５１を通してコンデンサ４及びインダクタフによ
り平滑化されると共に、その平滑化された直流電流が放
電灯６に対して矢印Ａ方向に出カドランス２３の２次巻
線の他端すに向けて供給される。

次いである一定時間経過後、例えば１０ｍ５ｅｃ経過し
た後、駆動回路の制御信号によりスイッチング素子５１
をオフ、スイッチング素子５２をオンにすると、高周波
インバータ２の出力は、整流素子３２により半波整流さ
れて脈流の直流電流となり、２次巻線２３の基準端すか
ら放電灯６とインダクタ７とスイッチング素子５２を通
して流れ、放電灯６に対しては矢印へと反対方向に直流
電流が供給される。

以後同様にして、スイッチング素子５１．５２に対して
低い周波数で交互にオン、オフを繰り返させることによ
り、放電灯６には低周波の矩形波電圧が印加され、交互
に逆向きの電流が供給されて点灯が行われる。

またメタルハライドランプ等の始動電圧の高い放電灯を
始動させるためには高圧パルスを印加することが一般的
であるが、本発明においては放電灯６と直列接続された
インダクタ７に補助巻線７１を設けており、始動時には
この補助巻線７１にパルス電流を供給することにより、
インダクタ７の両端に高圧パルスを発生させ、放電灯６
に印加して絶縁破壊を起こし始動させるようにしている
。なお、この放電灯６を始動させるためのインダクタ７
で発生させる高圧パルスは、コンデンサ４を通して戻る
ため、他の素子には影響を与えないようになっている。

以上のように本実施例においては、高周波インバータを
構成するトランスにリーケージトランスを用いて限流機
能を持たせ、限流素子の小型化を計りつつ、しかも高周
波点灯による音響共鳴現象や、直流点灯によるカタホレ
シス現象を生じさせない安定した点灯が得られる。また
補助巻線を有するインダクタにより高圧パルスを発生さ
せて始動電圧の高い放電灯を容易に始動させると共に、
放電灯と並列に接続されているコンデンサは正及び負の
整流出力回路の平滑用コンデンサとして機能し、単一の
コンデンサで高周波成分の少ない矩形波電流を放電灯に
供給することができる。

なお、高周波インバータの代わりにトランスを用いない
チョッパ回路を用いて、同様に放電灯に低周波の矩形波
電圧を印加して点灯させることも可能である。しかしチ
ョッパ回路を用いた場合は、入出力間の絶縁が困難であ
るばかりでなく、電源がバッテリのように低圧電源の場
合には放電灯を点灯させるのは困難である。更に、ラン
プ電圧の低い放電灯を点灯させる場合のように、入出力
間の電圧差が大きい場合には、負荷電力に対して大きな
電力容量を必要とし、電源利用効率が非常に低下する欠
点がある。これに対し本発明のようにトランス式の高周
波インバータを用いた場合には、上記チョッパ回路を用
いた点灯方式における問題点は全て解消することができ
る。

第３図は、本発明の第２実施例を示す回路構成図である
。この実施例は高周波インバータ２の出カドランス２３
の２次巻線に中間タップＣを設け、該中間タップＣを放
電灯６の一端に接続する基準出力とし、２次巻線の両端
ａ、ｂには高周波インバータ２の出力を全波整流するた
めの整流素子３１゜３２及び３３．３４をそれぞれ接続
して構成したもので、他の構成は第１図に示した実施例
と同一である。

このように構成された実施例においては、スイノチング
素子５１をオン、スイッチング素子５２をオフとしたと
き、高周波インバータ２の出力は整流素子３１及び３３
により全波整流され、スイッチング素子５１を通りコン
デンサ４とインダクタ７によって平滑されて、放電灯６
に対して矢印Ａ方向に直流電流が供給される。次に一定
時間後、スイッチング素子５１をオフ、スイッチング素
子５２をオンとしたとき、放電灯６に対しては矢印入方
向とは反対方向に直流電流が供給される。以後同様にし
てスイッチング素子５１．５２を低い周波数で交互にオ
ン、オフさせることにより、第１実施例と同様に動作し
て放電灯６の点灯が行われる。

この実施例は全波整流方式を利用しているためトランス
の利用率が向上するだけでなく、直流出力電流の高周波
リプルが約１／２になり、コンデンサの容量並びにイン
ダクタのインダクタンスを小さくすることができるとい
う効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、トランスを用いた高周波インバータの出力の一端を基
準とした正と負の出力を取り出し、振止と負の出力間に
直列に接続した２つのスイッチング素子を低い周波数で
交互にオン、オフを繰り返し、放電灯に低周波の正負の
矩形波電圧を印加して点灯を行うように構成したので、
限流素子の小型化を計りつつ高周波点灯による音響共鳴
現象や、直流点灯によるカタホμシス現象を生じない安
定した点灯が得られる高周波インバータを用いた放電灯
点灯装置を実現することができる。また補助巻線を有す
るインダクタを用いているので、補助巻線にパルスを印
加することにより始動電圧の高い放電灯を容易に始動さ
せることができ、更に放電灯と並列にコンデンサを接続
して正及び負の整流出力回路の平滑用コンデンサとして
用いているので、単一のコンデンサで高周波成分の少な
い矩形波電流を放電灯に供給することができる。

またトランス式の高周波インバータを用いているため、
入出力間を絶縁することができるばかりでなく、バフテ
リ等の低圧電源を用いて容易に放電灯を点灯させること
ができ、更に入出力間の電圧差が大となる放電灯を点灯
した場合でも電源の利用効率を低下させないで済む等の
利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る放電灯点灯装置の一実施例の回
路構成図、第２図は、高周波インバータの一例を示す回
路構成図、第３図は、本発明の他の実施例を示す回路構
成図、第４図は、従来の高周波インバータを用い直流点
灯させるようにした放電灯点灯装置の一例を示す回路構
成図である。 図において、１は直流電源、２は高周波インバータ、３
１．３２．３３．３４は整流素子、４はコンデンサ、５
１．５２はスイッチング素子、６は放電灯、７はインダ
クタを示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源と、該直流電源を高周波に変換するため
   のトランスを用いた高周波インバータと、該高周波イン
   バータの出力を該インバータの出力の一端を基準とした
   正の出力と負の出力と前記基準の出力の３つの出力に変
   換する整流回路と、前記正の出力と負の出力との間に直
   列に接続された２つのスイッチング素子と、該２つのス
   イッチング素子の相互の接続点と前記基準の出力との間
   に接続された補助巻線を有するインダクタと放電灯の直
   列回路と、該インダクタと放電灯の直列回路と並列に接
   続されたコンデンサと、前記２つのスイッチング素子が
   交互にオン−オフ動作を低周波で繰り返すように駆動す
   る駆動回路とを備えた放電灯点灯装置。
2. （２）前記高周波インバータは、限流機能を有するリー
   ケージトランスを用いて構成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。
3. （３）前記放電灯と直列接続されたインダクタの補助巻
   線には始動時に高圧パルスを発生させるパルス電流を供
   給するように構成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。