JPH035038B2 - - 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、高輝度放電灯等の放電灯
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号広報、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に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したりする。また、数10KHz
以上の高周波電圧で放電灯を付勢すると、放電灯
から輻射される高周波雑音の問題が生じたり、商
用電源を電源とするものでは電力線を介して伝達
するラジオノイズの問題を生じたりする。したが
つて、高周波点灯の実用範囲は数10KHz以下たと
えば20KHz〜40KHzであるとされており、このよ
うな周波数範囲にて実用化の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、けい光ランプを高周波点灯する場合、
上記のように数10KHz以下の高周波電圧で付勢す
るものにはつぎのような問題がある。すなわち、
けい光ランプは種類によつても異なるが、数ＫHz
〜数10KHz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
とが知られており、このため、点灯装置の無負荷
電圧を相対的に高くする必要がある。この結果、
無負荷電圧とランプ電圧との差は大きくなり省電
力に限界がある。すなわち、この差はバラストに
分担されるのみで光出力には何ら寄与しないもの
である。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、バラストも前記大きな差を分担するために大
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て、
自ずから制限を加えるものであつた。さらに、無
負荷電圧が高いために電気絶縁の強化や格別な接
地を必要としたり、高価な部品を使用しなければ
ならなかつたりする。

これに対して本発明者らは、けい光ランプの始
動時における高周波電圧の周波数を特定の値に変
化させることによつて、けい光ランプを低圧始動
できるけい光ランプ点灯装置を提案した（特願昭
56−93626号）。このものは、ほとんどすべてのけ
い光ランプに適用し得るとともに、効率の向上お
よび電力損失の軽減等上述した問題点を同時に解
決でき、極めて有益なものである。

本発明はこの格別なけい光ランプ点灯装置に関
連するもので、高周波点灯による利用を保ちなが
ら一層の省電力を図れ、かつけい光ランプのフイ
ラメントの予熱を十分にして寿命を損うことのな
い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、けい光ランプの始動電圧と付勢
電圧との関係について徹底的に研究した結果、け
い光ランプの始動電圧は付勢電圧の周波数により
大幅に異なり、ほとんどすべてのけい光ランプは
付勢電圧の周波数を、50KHz以上にすると低下傾
向を示し、100KHz程度にすれば始動電圧が著し
く低下することをつきとめた。第１図〜第４図に
その例を示す。第１図はけい光ランプ
FLR110Hw／Ａの場合、第２図は同じく
FLR110Hw／Ａ／102の場合、第３図は同じく
FLR40SW／Ｍの場合、第４図はFLR40Sw／
Ｍ／37の場合である。第１図〜第４図においては
横軸は付勢電圧の周波数(f)、縦軸は始動電圧
（VS）を示し、イは周囲温度が25℃、ロは15℃、
ハは５℃の場合である。

本発明は上記特性に着目してなるもので、けい
光ランプの始動時において、まずけい光ランプを
始動させる不十分な電圧値の50KHz未満の高周波
電圧を印加してフイラメント予熱を十分に行な
い、この後少なくともＫHz以上の高周波電圧を含
みけい光ランプを始動し得る高周波電圧を印加し
て低圧始動させ、さらに、この後50KHz未満の高
周波電圧を印加して点灯を維持させることを特徴
とするものである。

（作用） 本発明は、けい光ランプの始動時、まず、フイ
ラメントの予熱を行なつてから始動させるので、
けい光ランプを短寿命化させることがない。ま
た、けい光ランプ50KHz以上の高周波数電圧で始
動させるので、始動電圧を低くでき、この結果、
装置を小型化できる。さらに、始動後は、50KHz
未満の高周波電圧で点灯維持させるので、バラス
トを小型化できるとともに、スイツチング損失等
を低減して省電力化を達成可能となる。

（実施例） 以上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は高周波電源で、50KHz以
上の高周波電圧および50KHz未満の高周波電圧を
出力可能なものである。２はけい光ランプたとえ
ばその始動特性を第２図に示したFLR110Hw／
Ａ／102で、上記高周波電源１に出力により付勢
される。本実施例において上記けい光ランプ２は
フイラメント予熱も上記高周波発生装置１の出力
により行なわれるものであるが、別の電源にてフ
イラメント予熱を行なうようにしてもよい。上記
高周波電源１はたとえば50KHz未満の高周波電圧
を出力する第１の高周波発生装置３と、50KHz以
上の高周波電圧を出力する第２の高周波発生装置
４とを有するものである。前記第１の高周波発生
装置３の出力周波数はととえば20KHzで、出力電
圧値は20KHz時の始動電圧（約450V−第２図）
より低く、定格ランプ電圧に近く設定することが
できる。第２の高周波発生装置４の出力周波数は
始動電圧が十分に低下するたとえば200KHz時で、
出力電圧値は200KHz時の始動電圧（約300V−第
２図）より高いたとえば350V程度に設定される
ものである。これら第１および第２の高周波発生
装置３，４は限流要素としてのインダクタ５、コ
ンデンサ６を有している。また、本実施例におい
て高周波電源１は共通の電源７を有し、この電源
７を前記第１または第２の高周波発生装置３，４
に切替えて接続することによつて第１またの第２
の高周波波発生装置３，４を交互に作動させるも
のである。８は前記電源７の接続を切替える装置
であつて、タイマを有してなり、第６図に示すよ
うに、けい光ランプ２の始動時電源７の投入に同
期して最初の一定期間（０〜t1）は電源７を第１
の高周波発生装置３に接続し、この後t1〜t2の間
は第２の高周波発生装置４に接続し、さらにt2以
後は第１の高周波発生装置３に接続するものであ
る。

つぎに、本実施例の作用を説明する。まず、電
源スイツチ（図示しない。）により電源７を投入
すると、切換装置８は電源７を第１の高周波発生
装置３に接続するから、第１の高周波発生装置３
は作動して約20KHzの相対的に低周波の高周波電
圧を発生し、けい光ランプ２に印加する。しか
し、この第１の高周波発生装置３の出力電圧値は
けい光ランプ２を始動させるには不十分な値に選
ばれているため、けい光ランプ２は始動すること
がなくイラメントを予熱されるのみである。この
後時間t1になると、切換え装置８が電源７を第２
の高周波発生装置４に接続する。したがつて、第
２の高周波発生装置４が第１の高周波発生装置３
に代つて作動し、約200KHzの相対的に高周波の
高周波電圧を発生し、けい光ランプ２に印加す
る。けい光ランプ２は200KHzの高周波電圧を印
加されることにより、始動電圧が低下し、かつ第
２の高周波発生装置４の出力電圧値はけい光ラン
プ２を始動させるに十分な値に選ばれているた
め、けい光ランプ２はこの相対的に高周波の高周
波電圧を印加されることにより速時に始動する。
このとき、けい光ランプ２のフイラメントは十分
に予熱されているから、フイラメントを不所望に
損耗されることがない。けい光ランプ２が始動し
た後は電源７は再び第１の高周波発生装置３に接
続され、第１の高周波発生装置３により発生され
る約20KHzの高周波電圧がけい光ランプ２に供給
される。第１の高周波発生装置３の出力電圧値は
けい光ランプ２の始動には不十分であるが、点灯
維持には十分であるため、けい光ランプ２は安定
に点灯を継続する。したがつて、けい光ランプ２
の始動後（t2以後）において、高周波雑音による
問題は著しく軽減されるとともに、スイツチング
素子によるスイツチングロスも著しく軽減される
のである。上記フイラメントを予熱する期間（０
〜t1）は任意に設計されるが、２秒以下たとえば
１〜２秒に設定する。

第７図および第８図は本発明の他の実施例を示
すものである。第７図において第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
における高周波電源１０は、５図に示した実施例
と同様に相対的に低周波の高周波電圧を出力する
第１の高周波発生装置１１と、相対的に高周波の
高周波電圧を出力する第２の高周波発生装置１２
とを有するものであるが、第１、第２の高周波発
生装置１１，１２はそれぞれ電源１３，１４を有
し、前記第１の高周波発生装置１１は第８図ａの
ように連続して作動するものであり、前記第２の
高周波発生装置１２は第８図ｂのように所定期間
（t1〜t2）作動するものである。したがつて、第
８図のt1〜t2期間においては相対的に低周波の高
周波電圧と相対的に高周波電圧とが重畳してけい
光ランプ２に加わる。１５は前記第２の高周波発
生装置１２の作動を制御する制御装置であり、タ
イマを有してなる。作用は第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９図および第１０図は本発明のさらに他の実
施例を示すもので、９図において第５図と同じ部
分には同じ符号を付し説明を省略する。本実施例
において、高周波電源２０は出力周波数を切換え
可能な高周波発生装置２１を有し、この高周波発
生装置２１の出力周波数を切換え装置２２によ
り、第１０図のように切換えるものである。すな
わち、けい光ランプ２の始動時から予め設定され
た期間（０〜t1）は相対的に低い出力周波数たと
えば20KHz、この後t1〜t2は相対的に高い出力周
波数たとえば200KHz、さらにこの後t2以後は前
記相対的に低い出力周波数とするものである。な
お、この場合前記高周波発生装置２１の出力電圧
値はけい光ランプ２が20KHzでは始動し得ず、
200KHzでは確実に始動できる値たとえば300Vに
設定されるものである。本実施例においてもその
他の作用は第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１１図は本発明の具体的実施例を示すもの
で、５図に示した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In
１，In２を有してなるものであるが、インバータ
In１は発振周波数が相対的に低いたとえば20KHz
であり、インバータIn２は発振周波数が相対的に
高いたとえば200KHzである。上記インバータIn
１，In２はその一般的なプツシユプルインバータ
でその構成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においては無負荷時
に主として作用する共振用コンデンサＣ１と出力
トランスＴ１との共振周波数および負荷時に主と
して作用する共振用コンデンサＣ１とインダクタ
５との共振周波数を約20KHzに設定してあり、イ
ンバータIn２においては共振用コンデンサＣ２と
出力トランスＴ２との共振周波数を約200KHzに
設定してある。切換え装置８は、電源７の投入に
同期するタイマ部と、けい光ランプ２の始動を検
出する検出部とを有してなるもので、電源７の投
入時は電源７を第１の高周波発生装置３に接続
し、タイマ設定時間（約１秒程度）になると第２
の高周波発生装置４に接続し、さらにけい光ラン
プ２が始動すると再び第１の高周波発生装置３に
接続するものである。すなわち、タイマ部は時定
数回路３０と、この時定数回路３０に付勢を制御
されるリレーの励磁コイル３１とからなり、この
励磁コイル３１により電源７および第１、第２の
周波発生装置３，４の間に介挿された切換スイツ
チ３２を制御するものである。なお、前記切換え
スイツチ３２は励磁コイル３１が付勢されない常
時は第１の高周波発生装置３側に切換つているも
のである。検出部は前記励磁コイル３１に対して
並列的に接続されたフオトトランジスタ３３であ
り、けい光ランプ２からの光を受けて導通するも
のである。なお、本実施例において、電源７は商
用交流電源３４と整流装置３５とを有してなるも
のであるが、これに限られず、たとえば平滑装置
を有してもよく、あるいはバツテリであつてもよ
い。

つぎに作用を説明する。けい光ランプ２の始動
に際して電源７を投入すると、このときは切換え
スイツチ３２が第１の高周波発生装置３側に接し
ており、第１の高周波発生装置３が電源７の出力
を供給される。したがつてインバータIn１が作動
し、約20KHzの高周波電圧を発生し、出力トラン
スＴ１によりけい光ランプ２のフイラメント間に
印加して予熱する。しかし、けい光ランプ２は始
動することがない。電源７の投入から時間の経過
とともに時定数回路３０の出力が増大し、励磁コ
イル３１が付勢されると切換えスイツチ３２は第
２の高周波発生装置４側に切換わり、第１の高周
波発生装置３が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、約200KHzの高周波電
圧をけい光ランプ２に印加する。この第２の高周
波発生装置４の出力電圧値はけい光ランプ２を始
動させるのに十分な値に選ばれているため、けい
光ランプ２は速時始動し点灯する。けい光ランプ
２が点灯すると、その光がフオトトランジスタ３
３に入力し、フオトトランジスタ３３が導通する
から、励磁コイル３１は短絡される。したがつ
て、切換えスイツチ３２は再び第１の高周波発生
装置３側に切換わり、けい光ランプ２を約20KHz
の高周波電圧で付勢するのである。なお、第１の
高周波発生装置３において共振用コンデンサＣ１
および出力トランスＴ１の共振周波数（無負荷
時）と、共振用コンデンサＣ１およびインダクタ
５の共振周波数（無荷時）とは必ずしも一致して
いなくてもよいが、高周波雑音による問題、スイ
ツチングロスの問題を軽減できる程度に設定する
必要がある。たとえば可聴周波数以上で上記スイ
ツチングロスおよび高調波成分による高周波雑音
の低減を考慮して、16.5KHz〜50KHz未満の範囲
内で任意に設定する。

第１２図は本発明の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。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および第２の高周
波発生装置１１，１２は第１１図のものと類似構
成のプツシユプル形トランジスタインバータIn
３，In４を有している。そして、インバータIn
３，In４の発信周波数は第１１図に示した実施例
と同様にそれぞれ約20KHz、200KHzに設定され
ている。なお、本実施例において電源４０は第１
および第２の高周波発生装置１１，１２に対して
共通であるが、第７図のように個別に設けてもよ
い。制御装置１５は第２の高周波発生装置１２の
入力端に設けられており、たとえば第１１図の切
換え装置８と同様に構成されるものである。すな
わち、常開接点を電源７の一極と第２の高周波発
生装置１２の一方の入力端との間に直列に介挿
し、この常開接点をタイマとけい光ランプ２の始
動検出装置とで制御すればよいのである。その他
の作用は第７図または第１１図の実施例と同様で
あるので説明を省略する。

第１３図および第１４図は本発明のさらに他の
具体的実施例を示すもので、それぞれ第９図の実
施例に対応するものである。第１３図および第１
４図において第９図と同じ部分には同じ符号を付
して説明を省略する。第１３図に示した実施例に
おいて高周波電源２０ａは他励式のプツシユプル
形トランジスタインバータIn５で、スイツチング
制御装置５０はけい光ランプ２の始動前の初期は
約20KHzの制御信号を、この後約200KHzの制御
信号を、けい光ランプ２の始動後は再び約20KHz
の制御信号をそれぞれ出力して、インバータIn５
の発信周波数を切換えるものである。このような
スイツチング制御装置５０は周知の発振器を用
い、タイマによつて出力制御信号の周波数を切換
えるようにすればよい。

第１４図に示した実施例は、高周波電源２０ｂ
が自励式のプツシユプル形トランジスタインバー
タIn６を有してなる。このインバータIn６は共振
用コンデンサＣ５に対してコンデンサ６０および
スイツチ６１の直列回路を並列接続してなり、前
記スイツチ６１を切換え装置６２によつてON、
OFF制御することによりインバータIn６の発信
周波数を切換えるものである。すなわち、けい光
ランプ２の始動前においてはスイツチ６１をON
しておくことにより、コンデンサＣ５およびコン
デンサ６０の並列回路と出力トランスＴ５とによ
り共振回路を形成し、このときの共振周波数を約
20KHzに設定しておく。この後スイツチ６１を
OFFして共振用コンデンサＣ５と出力トランス
Ｔ５により共振回路を形成し、このときの共振回
路を約200KHzに設定しておく。けい光ランプ２
の始動は共振用コンデンサＣ５とインダクタ６３
とにより共振回路が形成されるが、このときの共
振周波数を約20KHzに設定しておく。したがつ
て、前記スイツチ６１は第１１図に示した切換え
装置８のタイマ部だけを有していればよい。な
お、必要に応じてスイツチ６１を再度ONする場
合は、けい光ランプ２の始動点灯を検出する検出
装置を設ければよい。また、本実施例のように共
振回路の定数を変化させる場合には、共振回路の
他の要素の定数を変化させてもよいし、あるいは
付加、削除するようにしてもよい。

なお、本発明は上記実施例のものに限られず
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を有す
るもの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。また、高周波発生装置
の出力周波数を変化させる手段は上記実施例の
他、機械的タイマを用いてもよいし、場合によつ
ては手動で行なうものでもよい。さらにまた、け
い光ランプの始動を検知する場合は光の他、ラン
プ電圧、ランプ電流等を検出するようにしてもよ
く、いずれも周知の構成を用いることができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明は、けい光ランプに
最初はけい光ランプを始動させ得ない電圧値の
50KHz未満の高周波電圧を印加して十分にフイイ
ラメント予熱を行ない、その後少なくとも50KHz
以上の高周波電圧を含みけい光ランプを始動させ
得る電圧値の高周波電圧を印加してけい光ランプ
を低圧始動させ、さらにその後50KHz未満の高周
波電圧でけい光ランプの点灯を維持するようにし
たから、低電圧で始動させ得て省電力化を図れ、
かつ、けい光ランプの寿命を損なうことがなく、
さらに、装置全体を小形化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図は
本発明の他の実施例を示すブロツク図、第８図は
同じく作用を示す図、第９図は本発明のさらに他
の実施例を示すブロツク図、第１０は同じく作用
を示す図、第１１〜第１４は本発明の具体的実施
例を示す回路図である。 １，１０，２０，２０ａ，２０ｂ……高周波電
源、２……けい光ランプ、３，４，１１，１２，
２１……高週波発生装置、In１，In２，In３，In
４，In５，In６……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ととも
   にフイラメントを予熱されるけい光ランプと； を具備し； 上記高周波電源は上記けい光ランプの始動時に
   おいて、上記けい光ランプが始動し得ない電圧値
   の50KHz未満のみの高周波電圧を出力する期間、
   少なくとも50KHz以上の高周波電圧を含み上記け
   い光ランプが始動し得る電圧値の高周波電圧を出
   力する期間、さらに、上記けい光ランプが点灯維
   持可能な電圧値の50KHz未満のみの高周波電圧を
   出力する期間へと順次変化させるものであること
   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未満の高周波電圧を
   出力する第１の高周波発生装置と、 50KHz以上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、 上記第１および第２の高周波発生装置それぞれ
   の出力を順次切換えて前記けい光ランプに印加す
   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未満の高周波電圧を
   出力する第１の高周波発生装置と、 50KHz以上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、 上記第１の高周波発生装置の出力を前記けい光
   ランプに連続して印加するとともに、上記第２の
   高周波発生装置の出力を所定期間のみ上記第１の
   高周波発生装置の出力と同時に上記けい光ランプ
   に印加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。 ４ 前記高周波電源は出力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 前記インバータは定数を変化可能とすること
   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。 ６ 前記インバータは発振周期を変化可能な発振
   器を有する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。 ７ 前記第１および第２の高周波発生装置はそれ
   ぞれ出力周波数が異なる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２ま
   たは３項に記載のけい光ランプ点灯装置。 ８ 前記高周波電源はタイマにより出力周波数を
   変化させるものであることを特許とする特許請求
   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 前記高周波電源は前記けい光ランプが点灯し
   たことを検知して、少なくとも50KHz以上の高周
   波電圧を含む高周波電圧を印加する期間から、
   50KHz未満の高周波電圧のみを印加する期間に変
   化す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 前記高周波電源は16.5KHz〜50KHz未満の
   高周波電圧と、100KHz以上の高周波電圧とを出
   力可能であるであ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。 １１ 前記高周波電源は最初の高周波電圧出力期
   間が２秒以下であることを特徴とする特許請求の
   範囲１〜１０のいずれか一つの項に記載のけい光
   ランプ点灯装置。