JPH035037B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はけい光ランプを高周波電力で始動、点
灯するけい光ランプ点灯装置に関する。

（従来の技術） 従来、けい光ランプ等の放電灯を高周波点灯す
るものは多数提案されている（たとえば特開昭47
−44978号公報、特開昭51−127585号公報、特開
昭52−68771号公報）。これらは放電灯を数ＫHz〜
数100KHzあるいはそれ以上の高周波電圧で付勢
するものである。しかし、高周波電圧を得るため
のスイツチング素子として一般的に用いられるト
ランジスタ、サイリスタを数10KHz以上の周波数
で作動させることは、スイツチングに伴う電力損
失を増大させたり、場合によつては格別なスイツ
チング制御装置を必要とするものである。また、
数10KHz以上の高周波点灯装置を用いると電力線
を介して伝達するラジオノイズの問題が生じた
り、放電灯から輻射される高周波雑音による電波
障害の問題も生じる。したがつて、実際には50K
Hz以下の20〜30KHz程度の高周波電圧で放電灯た
とえばけい光ランプを付勢するものが実用範囲と
されており、このようなものについて研究が行な
われている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、けい光ランプを上記のように50KHz未
満の高周波電圧で付勢するものにおいてはづきの
ような問題がある。すなわち、けい光ランプは数
ＫHz〜50KHz程度の高周波電圧で付勢された場合
には、始動電圧が商用周波数の場合に比して高く
なることが知られている。このため、商用周波数
等の低周波点灯時より高い無負荷電圧が必要とな
り、この結果、無負荷電圧とランプ電圧との差が
大きくなる。しかし、この差は単にバラストに分
担されるのみで発光には何んら寄与しないのであ
るから、効率が低く押えられてしまうものであつ
た。すなわち、省電力効果に限界があつた。ま
た、高い無負荷電圧を得るためには大形の昇圧ト
ランスを用いなければならないとともに、バラス
トも前記差を分担するためには大形のものを用い
る必要があるから、高周波点灯の重要な利点の一
つである装置の小形化に対し、自ら制限を加える
ものであつた。さらに、無負荷電圧が高くなるこ
とにより問題は、電気絶縁を強化しなければなら
なかつたり、接地の必要を生じたり、高価な部品
を使用しなければならなくなつたりすることであ
る。

本発明は上述した種々の問題を解決するために
なされたもので、けい光ランプを低い電圧で始動
させることができ、もつて効率を大幅に向上して
省電力化を図れ、さらに、装置全体を一層小形化
できるけい光ランプ点灯装置を提供することを目
的とするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明者らは、各種のけい光ランプの始動電圧
と付勢電圧の周波数との関係について徹底的に研
究した。その結果、付勢電圧の周波数を数ＫHzか
ら高くしていくに従い始動電圧は、商用周波数の
ときよりいつたん高くなるが、さらに周波数を高
めていくと、始動電圧が低下していき、すべての
けい光ランプは50KHz以上にすると低下傾向を示
し、さらに、100KHz以上であれば始動電圧が商
用周波の場合より低くなることをつきとめた。第
１図〜第４図は上記結果の一例を示すもので、第
１図はけい光ランプFLR110Hw／Ａの場合、第
２図はFLR110Hw／Ａ／102の場合、第３図は
FLR40Sw／Ｍの場合、第４図はFLR40Sw／
Ｍ／37の場合である。第１図〜第４図はいずれも
横軸が付勢電圧の周波数ｆ、縦軸が始動電圧Vs
であり、各図においてイは周囲温度が25℃、ロは
15℃、ハは５℃の場合を示す。第１図および第２
図のものは10KHzから周波数を高くしていくにし
たがつて始動電圧が低下し、第３図および第４図
のものは略50KHzをピークとして50KHz以上では
始動電圧が低下し始めている。このように、第１
図〜第４図からも付勢電圧の周波数が50KHz以上
であれば、始動電圧がピーク値よりも低下し、好
ましくは100KHz以上とすることにより一層低下
することが明らかである。なお、このように、
50KHz以上とすることにより始動電圧がピーク値
より低くなる結果は、他のけい光ランプに関して
も同様であつた。

本発明は上記結果にもとづきなされたもので、
けい光ランプの始動時には50KHz以上の高周波電
圧を印加して、けい光ランプを低電圧で始動さ
せ、始動後においては50KHz未満の高周波電圧で
付勢して点灯を持続させることを構成上の特徴と
するものである。

なお、始動時の周波数を50KHz以上のどの程度
にするかは、けい光ランプの種類等に応じて選択
すればよい。また、始動後の周波数を50KHz未満
のどの程度にするかも、高周波雑音、スイツチン
グによる電力損失等を考慮して選択すればよいも
のである。

（作用） 本発明は、けい光ランプの始動時は、50KHz以
上の高周波電圧を印加して低い電圧でけい光ラン
プを始動し、始動後は50KHz未満の高周波電圧を
印加することにより、けい光ランプの点灯を維持
する。

始動時の周波数が50KHz未満であると、第１図
〜第４図からも明らかなように、すべてのけい光
ランプの始動電圧を低下させることが困難であ
る。また、始動後（点灯中）の周波数が50KHz以
上であると、上述のように高周波発生装置に一般
的に用いられるトランジスタ、サイリスタ等のス
イツチングロスが増大するとともに、ラジオノイ
ズおよび電波障害等高周波雑音による悪影響が顕
著となるものである。したがつて、けい光ランプ
の始動時は50KHz以上（好ましくは始動電圧が著
しく低下する100KHz以上）であり、始動後は
50KHz未満（好ましくは可聴周波数領域を避ける
ことができる16.5KHz以上）であることが必要で
ある。

なお、けい光ランプの始動電圧が、50KHz以上
の場合に低下することの理由は必ずしも詳らかで
はないが、常に上記のような条件のもとにおいて
は始動電圧が低下することが確認された。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を第５図および第６図
を参照して説明する。１は50KHz以上の高周波電
圧および50KHz未満の高周波電圧を出力可能な高
周波電源であり、２はこの高周波電源１の出力に
より付勢されるけい光ランプである。本実施例に
おいて前記高周波電源１は、周波数が50KHz以上
たとえば100KHz以上の高周波電圧を出力する第
１の高周波発生装置３と、周波数が50KHz未満
（30KHz程度）の高周波電圧を出力する第２の高
周波発生装置４とを有し、これら第１および第２
の高周波発生装置３，４を切換え可能に構成され
ているものである。すなわち、前記第１および第
２の高周波発生装置３，４の入力端を切換え装置
５を介して電源６に接続し、この電源６を前記け
い光ランプ２の始動に際しては第１の高周波発生
装置３に接続し、けい光ランプ２の始動後（点灯
中）は第２の高周波発生装置４に接続するもので
ある。７は前記切換え装置５を制御する制御装置
で、たとえば図示しない電源スイツチに連動する
タイマ、前記けい光ランプ２のランプ電圧、光出
力あるいはランプ電流等を検知する検知装置など
であつて、前記切換え装置５を前記けい光ランプ
２の始動に応じて制御するものである。前記けい
光ランプ２はたとえば第２図に始動特性を示した
FLR110Hw／Ａ／102である。

つぎに本実施例の作用を説明する。まずけい光
ランプ２の始動時は、制御装置７が切換え装置５
を制御して第１の高周波発生装置３に電源６を接
続する。したがつて、このとき第１の高周波発生
装置３のみが作動し、第２の高周波発生装置４は
作動しないから、けい光ランプ２には50KHz以上
たとえば100KHz以上の高周波電圧のみが印加さ
れる（第６図ニ期間）。前記けい光ランプ２は第
２図に示されるように印加電圧の周波数が50KHz
以上であれば、低温時を考慮しても電圧が360V
で十分始動可能であり、同じく100KHzであれば
320V、200KHzであれば280Vで十分始動可能であ
る。したがつて、第１の高周波発生装置３は、
10KHz以上50KHz未満の高周波電圧で始動させよ
うとする場合に比し、低い電圧を出力するもので
よい。この場合、第１の高周波発生装置３のコン
デンサ８はけい光ランプ２が始動した際の限流要
素として作用する。けい光ランプ２が始動する
と、あるいは電源投入から所定期間が経過する
と、制御装置７が切換え装置５を制御して電源６
を第１の高周波発生装置３から第２の高周波発生
装置４に切換える。したがつて、第１の高周波発
生装置４は不作動になるとともに、第２の高周波
発生装置４が作動して50KHz未満の高周波電圧を
けい光ランプ２に供給する（第６図ホ）。このと
き、けい光ランプ２はすでに始動しているから、
第２の高周波発生装置４の出力電圧はけい光ラン
プ２のランプ電圧に接近した低い電圧でよい。ま
た、このときは、第２の高周波発生装置４のイン
ダクタ９が限流要素として作用する。以上のよう
に、けい光ランプ２を低い電圧で始動できること
により、無負荷電圧とランプ電圧との差を小さく
して省電力化を実現できる。また、第１の高周波
発生装置３には大形の昇圧トランスを用いる必要
がなく、限流要素としてのコンデンサ８も小形化
できる。また、第２の高周波発生装置４の出力電
圧はランプ電圧に近い低い電圧でよいから、限流
要素としてのインダクタ９も小形化でき、さら
に、第２の高周波発生装置４の周波数は50KHz未
満であるから、スイツチング素子による電力損
失、高周波成分によるラジオノイズおよび電波障
害の問題も著しく軽減できる。なお、本実施例に
おいて、第１および第２の高周波発生装置３，４
を同時に作動させておき、これらの出力を切換え
てけい光ランプ２に供給するようにしてもよい。
また、制御装置７を、電源６の投入から所定期間
が経過したとき高周波電源１の出力を切換えるよ
うに構成したときは、けい光ランプ２が始動し得
るよう充分な時間（たとえば１〜２秒）に設定し
ておく必要がある。

第７図は本発明の他の実施例を示すものであ
る。第５図と同じ部分には同じ符号を付して説明
を省略する。本実施例において、高周波電源１０
は、出力周波数が50KHz以上たとえば100KHz以
上の第１の高周波発生装置１１、同50KHz未満の
第２の高周波発生装置１２を有してなるものであ
るが、第１の高周波発生装置１１は第２の高周波
発生装置１２の出力の一部を入力電力とするもの
で、けい光ランプ２の始動時は第１の高周波発生
装置１１の出力と第２の高周波発生装置１２の出
力とを同時にけい光ランプ２に印加するものであ
る。けい光ランプ２の始動後は、基本的に第５図
の制御装置７と同様な制御装置１３により、第１
の高周波発生装置１１は作動を停止するものであ
る。本実施例における第１および第２の高周波発
生装置１１，１２の出力周波数、出力電圧値は第
５図に示した実施例と同様であるので説明を省略
する。

第８図は本発明のさらに他の実施例を示すもの
である。本実施例において、高周波電源２０は出
力周波数を変化可能なたとえばインバータ２１を
有するものである。そして、本実施例も、第５図
および第７図に示した実施例と同様に、タイマあ
るいはけい光ランプ２の点灯を検知する検知装置
等からなる制御装置２２により、前記高周波電源
２０からの出力電圧の周波数を変化させるもので
ある。本実施例の作用は、上記第５図および第７
図に示した実施例の説明および上記構成の説明か
ら容易に理解されるので説明を省略する。

第９図は本発明の具体的な一実施例を示すもの
で、前記第５図の実施例に対応するものである。
したがつて、第５図と同じ部分には同じ符号を付
して説明を省略する。本実施例において第１の高
周波発生装置３および第２の高周波発生装置４は
ともに類似構成のトランジスタインバータIn１，
In２を有してなるものであるが、インバータIn１
は発振周波数が100KHz以上、インバータIn２は
発振周波数が50KHz未満たとえば30KHzに設定さ
れている。上記インバータIn１，In２はよく知ら
れているので、詳細な説明は省略するが、インバ
ータIn１においては出力トランスＴ１と共振用コ
ンデンサＣ１との共振周波数を100KHz以上に設
定してあり、インバータIn２においてはインダク
タＬと共振用コンデンサＣ２との共振周波数を
50KHz未満に設定してある。制御装置７はたとえ
ば時定数回路３０とリレーの励磁コイル３１とか
らなり、電源６の投入後上記時定数回路３０の時
定数に応じて励磁コイル３１が付勢され、切換え
装置５としての接点を切換えるものである。すな
わち切換装置５は、常時は第１の高周波発生装置
３側に接しており、励磁コイル３１に制御されて
第２の高周波発生装置４側に切換るようになされ
ているものである。したがつて、上述したよう
に、始動時においてはけい光ランプ２に100KHz
以上の高周波電圧を印加し、始動後は50KHz未満
の高周波電圧を印加できるものである。なお、本
実施例において、第２の高周波発生装置４のイン
ダクタ９は限流作用とともに、上述のように共振
回路の一部としても作用するものである。第１の
高周波発生装置３のコンデンサ８も、けい光ラン
プ２が始動した際には限流作用と、共振作用とを
兼ねる。電源６はたとえば交流電源の整流化脈流
電源であるが、整流平滑化電源あるいはバツテリ
等でもよい。

第１０図は他の具体的実施例を示すもので、第
７図の実施例に対応するものである。したがつ
て、第７図と同じ部分には同じ符号を付して説明
を省略する。本実施例においても第１の高周波発
生装置１１および第２の高周波発生装置１２は第
９図示のものと類似のトランジスタインバータIn
３，In４を有してなるもので、インバータIn３は
発振周波数が50KHz以上に、インバータIn４は発
振周波数が50KHz未満に設定されている。そし
て、本実施例において、けい光ランプ２の始動
時、第１および第２の高周波発生装置１１，１２
が同時に作動してそれぞれ第１１ａ，ｂに示す高
周波電圧を発生するので、けい光ランプ２には第
１１図ｃに示す電圧が印加される。この場合第１
の高周波発生装置１１のコンデンサ１４は限流要
素として作用するとともに、低周波（50KHz未
満）カツト素子として作用する。同様に第２の高
周波発生装置１２のインダクタ１５は限流要素と
高周波（50KHz以上）カツト作用を兼ねる。制御
装置１３は、本実施例においてはインバータIn３
の入力を制御するもので、インバータIn３の入力
端にリレーの接点４０を直列接続している。この
接点４０は電源６から平滑用のコンデンサ４１を
介して付勢される励磁コイル４２によつて制御さ
れるものである。また、制御装置１３は本実施例
において、けい光ランプ２のランプ電流を検知す
るもので、たとえばインダクタ１５に検知巻線４
３を設けている。この検知巻線４３の検知信号は
抵抗４４によつて電圧信号に変換され、整流平滑
された後、前記励磁コイル４２に並列的に接続さ
れたトランジスタ４５のベースに供給されるもの
である。このような制御装置１３はけい光ランプ
２が始動する以前においては、検知巻線４３の検
知信号が実質的にないから、トランジスタ４５が
OFFしており、励磁コイル４２が付勢され、接
点４０を閉成する。したがつて、このときは第２
の高周波発生装置１２が作動して50KHz未満の高
周波電圧を出力するとともに、第１の高周波発生
装置１１も電力を供給されて作動し、50KHz以上
の高周波電圧を出力する。このためけい光ランプ
２はこれら両電圧を合成した第１１図ｃに示す電
圧を印加される。けい光ランプ２が始動すると、
ランプ電流がインダクタ１５を介して流れるか
ら、検知巻線４３がこのランプ電流を検知する。
これによつて、トランジスタ４５がベース電流を
供給されてONするから、励磁コイル４２は短絡
され、付勢されなくなる。したがつて、接点４０
は開放して第１の高周波発生装置１１への電力供
給を制御し、もつて、第１の高周波発生装置１１
を不作動にするのである。本実施例においては、
第１の高周波発生装置１１の出力が第２の高周波
発生装置１２の出力に重畳されてけい光ランプ２
に印加するものであるから、第１の高周波発生装
置１１の出力電圧値が一層小さくてよい利点があ
る。

第１２図にさらに他の具体的実施例を示すもの
で、第８図の実施例に対応するものである。した
がつて、第８図と同じ部分には同じ符号を付して
説明を省略する。本実施例の高周波電源２０も第
９図、第１０図に示したインバータと類似のイン
バータIn５を有してなるものである。本実施例に
おいては上記インバータIn５の発振周波数をけい
光ランプ２の始動前は50KHz以上に、始動後は
50KHz未満に切換えるもので、たとえば共振回路
の定数を変化することによつて上記周波数の切換
えを行なうものである。すなわち、第１２図にお
いてはインバータトランスＴ３と共振回路を形成
する共振用コンデンサＣ３に対してコンデンサ５
０およびスイツチ５１の直列回路を並列接続し、
前記スイツチ５１をけい光ランプ２の始動前にお
いてはOFFしておき、けい光ランプ２の始動後
はONすることによつて、共振周波数すなわち出
力電圧の周波数を切換えるものである。共振周波
数を変える手段としては、第１３図のように共振
用コンデンサＣ４に対してインダクタ６０および
スイツチ６１の直列回路を並列接続し、けい光ラ
ンプ２の始動前においては前記スイツチ５４を
ONし、始動後はOFFするようにしてもよい。ま
た、第１４図に示すように発振信号の周波数を変
化可能な発振器７０を有する他励式インバータIn
７であつてもよい。ただし、第１４図に示す実施
例にあつては矩形波出力となる。

前記スイツチ５１，６１および発振器７０の制
御装置５２，６２，７１としては第９図あるいは
第１０図に示したような制御装置７，１３を用い
ることができる。

なお、本発明は以上の実施例に限られず種々の
変形を可とするものである。たとえば高周波電源
としてはトランジスタインバータに限られずサイ
リスタインバータ、チヨツパ等を有するものでも
よく、トランジスタインバータであつても上記実
施例のものの他周知のものを用いることができ
る。要は数ＫHz〜100KHz以上の間において出力
周波数を変化可能なものであればよい。また、制
御装置は上記実施例の他、たとえば機械的なタイ
マを用いてもよいし、けい光ランプの点灯を検知
するものにあつても周知のものを用いることがで
きる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、けい光ランプの
始動電圧が50KHz以上の高周波電圧を印加される
ことにより相対的に低下する特性に着目し、けい
光ランプの始動時の所定期間のみ50KHz以上、所
定期間後は50KHz未満の高周波電圧を印加するこ
とによつて、低圧始動して無負荷電圧とランプ電
圧との差を小さくして省電力を実現し得、また、
装置全体の小形化、従来装置に比し絶縁グレード
の低下等を図れるとともに、電力線を介して伝達
されるラジオノイズ、けい光ランプから輻射され
る電波雑音障害の問題を軽減できるけい光ランプ
点灯装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はけい光ランプの始動特性を示
す波形図、第５図は本発明の一実施例を示すブロ
ツク図、第６図は同じく作用を示す図、第７図お
よび第８図は本発明の他の実施例を示すブロツク
図、第９図〜第１０図および第１２図〜第１４図
は本発明の具体的な実施例を示す回路図、第１１
図は第１０図に示した実施例の各部の電圧波形を
示す図である。 １，１０，２０……高周波電源、２……けい光
ランプ、３，４，１１，１２，２１……高周波発
生装置、７，１３……制御装置、In１〜In７……
インバータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 50KHz以上の高周波電圧および50KHz未満の
   高周波電圧を出力可能な高周波電源と； この高周波電源の出力により付勢されるけい光
   ランプと； 上記高周波電源の出力が上記けい光ランプの始
   動時の所定期間は少なくとも50KHz以上の高周波
   電圧を含み、上記所定期間の経過後は50KHz未満
   の高周波電圧のみとなるように上記高周波電源を
   制御する制御装置と； を具備したことを特徴とするけい光ランプ点灯装
   置。 ２ 前記高周波電源は50KHz以上の高周波電圧を
   出力する第１の高周波発生装置と、 50KHz未満の高周波電圧を出力する第２の高周
   波発生装置と、 を有してなり、 前記制御装置は上記第１および第２の高周波発
   生装置の作動を切換えることによつて上記高周波
   電源を制御するものであることを特徴とする特許
   請求の範囲１項記載のけい光ランプ点灯装置。 ３ 前記高周波電源は50KHz以上の高周波電圧を
   出力する第１の高周波発生装置と、 50KHz未満の高周波電圧を出力する第２の高周
   波発生装置と、 を有してなり、 前記制御装置は前記けい光ランプの始動時の所
   定期間のみ上記第１および第２の高周波発生装置
   をともに作動させ、上記所定期間の経過後は上記
   第１の高周波発生装置を停止させるものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲１項記載のけい光
   ランプ点灯装置。 ４ 前記高周波電源は発振周波数可変のインバー
   タを有してなるものであることを特徴とする特許
   請求の範囲１項記載のけい光ランプ点灯装置。 ５ 前記インバータは他励形インバータであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲４項記載のけい光
   ランプ点灯装置。 ６ 前記インバータは定数を切換え可能とするこ
   とによつて発振周波数を変化可能にした共振回路
   を有する自励形インバータであることを特徴とす
   る特許請求の範囲４項記載のけい光ランプ点灯装
   置。 ７ 前記第１および第２の高周波発生装置はそれ
   ぞれインバータであることを特徴とする特許請求
   の範囲２項または３項に記載のけい光ランプ点灯
   装置。 ８ 前記制御装置はタイマによつて前記高周波電
   源からの出力電圧の周波数を変えるものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲１〜７のいずれか
   一つの項に記載のけい光ランプ点灯装置。 ９ 前記制御装置は前記けい光ランプが点灯した
   ことを検知して、前記高周波電源からの出力電圧
   の周波数を変えるものであることを特徴とする特
   許請求の範囲１〜７のいずれか一つの項に記載の
   けい光ランプ点灯装置。 １０ 前記制御装置は前記高周波電源からの出力
   電圧の周波数を前記けい光ランプの始動時の所定
   期間は100KHz以上とし、上記所定期間経過後は
   16.5KHz以上50KHz未満とするように上記高周波
   電源を制御することを特徴とする特許請求の範囲
   １〜９のいずれか一つの項に記載のけい光ランプ
   点灯装置。