JPH0351276B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は蛍光灯や希ガス放電灯などの低圧放
電灯（以下ランプという）を高周波でかつ半サイ
クルに休止期間を与えて点灯する高周波点灯装置
に関するものである。

〔従来技術〕

従来実公昭56−8160号公報には休止期間を有す
る矩形波状の交流電流を蛍光ランプに流すとラン
プ効率が向上することが開示されている。これは
休止期間で冷却されたランプ内の電子が印加期間
で急速に加速され、高温の電子の密度が直流点灯
時や商用周波点灯時よりも高くなるためとされて
いる。また本発明者らが、休止期間を有する高周
波交流電圧で蛍光ランプのような低圧水銀蒸気放
電灯を種々研究した結果、実公昭51−8160号公報
に示された値より更にランプ効率を向上させるこ
とができることが明らかになつた。

しかし実公昭51−8160号公報に限定された、４
辺にトランジスタを配置したブリツジ回路の対角
線にランプを接続し、上記ブリツジ回路の入力端
に設けた他のトランジスタで休止期間を形成する
装置などの矩形波状の出力電圧を発生するインバ
ータを用いた装置では、たとえランプ効率が向上
しても装置全体の総合効率が不十分であつたり装
置の容量が大きくなり易く、あるいはラジオノイ
ズが大きかつたりした。

本発明者らはそれらの点を改善するものとして
第１図に示す装置を先に提案した。次にこの装置
について簡単に説明する。

図において、１１は平滑化直流電源、１５は周
知の自励式プツシユプル形トランジスタインバー
タで、トランス１８の２次側にはほぼ正弦波状の
高周波出力電圧が発生する。１６はインバータ１
５の出力端間に接続された低圧放電灯である蛍光
ランプ、１８ｆ，１８ｆはランプ１６の電極１６
ｆ，１６ｆをそれぞれ予熱する予熱巻線、２３は
ランプ１６の電流を所定値に保つための限流イン
ピーダンスであるチヨークコイル、Ａはランプ１
６と並列に設けたスイツチ装置で、交流端がラン
プ１６と並列に接続された全波整流回路２４と、
この整流回路２４の直流端に配置したトランジス
タ２５とにより構成されている。１９はトランジ
スタ２５の動作を制御する制御装置である。

次にこの制御装置１９の構成を第２図に示す。
３３は変流器で、インバータ１５の出力電流を検
出して制御装置１９に入力するものである。ま
た、３４は変流器３３の出力抵抗、３５は変流器
３３の出力を整流する全波整流器、３１は全波整
流器３５から抵抗３２を介して接続された定電圧
ダイオード、３６は駆動用の直流電源であり、例
えばインバータ１５のトランス１８に設けた補助
巻線の出力を整流、平滑するなどで構成できる。
そして、第３図ロは変流器３３の出力電圧を、ま
た第３図イは全波整流器３５の出力示しており、
当然ながらインバータ１５の出力電流とほぼ同位
相、相似波形である。

このような構成のものにおいて電源１１が投入
されると、周知のようにインバータ１５のトラン
ジスタ２１ａ，２１ｂは交互に開閉してインバー
タ１５は自励発振を開始し、高周波電圧を発生す
る。

ランプ１６が放電を開始すると変流器３３は出
力電圧を発生する。この時、定電圧ダイオード３
１の作用により第３図ロに示す様に、インバータ
１５の出力電流の最大瞬時値を含む期間T_1aでト
ランジスタ２９が導通し、トランジスタ２５を遮
断する。従つて、この期間T_1aで第３図のハツチ
ング部の如くランプ１６の放電電流が流れる。

このようにインバータ１５の出力電流の最大瞬
時値近傍の電流がランプ１６に流れるようにする
と、そうでない場合に比べ、装置の容量を小さく
でき、また装置の効率が向上するという効果が得
られる。

ところが、この従来装置ではランプ１６に電流
が流れ始めた時のランプ電流瞬時値A₁が電源電
圧等の変動にかかわらず一定値になるという利点
を有するが、下記のような不具合があつた。

すなわち、インバータ１５の入力直流電圧がリ
ツプルの多い場合、例えば第４図イ，ハのような
電圧がインバータ１５で発生する場合を考える
と、出力電圧ピーク値の高い期間ではランプ電流
ピークも高く、またランプ１６に電流の流れる期
間T_1a（第３図参照）も長くなる。このため交流
電源１２が上昇した場合、ランプ１６の消費電力
はそれ以上に大きく増加して、いわゆる電源電圧
変動特性が悪くなり、また交流電源が変動しなく
ても、インバータ１５の入力直流電圧のリツプル
が多い場合には高周波の各半サイクルのランプ消
費電力が大きく変化してしまう等の問題があつ
た。

〔発明の概要〕

この発明は上記の問題に鑑みなされたもので、
ランプに電流を供給する期間を、インバータの出
力電流の大きさあるいはインバータの入力直流電
圧の瞬時変化に応動させ、各半サイクルのランプ
消費電力の変化を少なくするよう構成することに
より、ランプに電流を流す期間を適切に設定し
て、各半サイクルのランプ電力の変化を少なくさ
せることのできる放電灯点灯装置を提供すること
を目的とする。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。第５図はこの発明の放電灯点灯装置の制御
装置１９の一例であり、これは例えば第１図に示
すような装置に適用するものである。この第５図
において、３３は変流器、３４は抵抗、３５は全
波整流器、４４，４５は各半サイクルのインバー
タ出力電流を検知、分圧する抵抗、３９はダイオ
ード、４０はコンデンサ、４１は抵抗であり、コ
ンデンサ４０の端子電圧は、インバータ１５の出
力電流ピーク値の包絡線あるいはインバータ１５
の入力直流電圧に相似な電圧となる。４２は定電
圧ダイオード、４３は抵抗、４６は電圧比較器、
４７は抵抗、３６は駆動用の補助直流電源であ
り、２５はスイツチ装置Ａのトランジスタであ
る。

次に、このように構成された制御装置１９を第
１図に示す放電灯点灯回路に使用した場合の動作
について説明する。今、インバータ１５が動作し
ランプ１６が点灯しているとする。そうすると、
変流器３３で得られた信号により、電圧比較器４
６の入力端子Ｂには第６図アの如くインバータ出
力電流ピーク値包絡線の変動電圧が印加される。
また入力端子Ａには第６図アの破線で示すように
高周波出力電流と相似な電圧が印加されている。
このように電圧比較器４６は、端子Ａの電圧が端
子Ｂより高くなる期間、すなわち第６図イのD₁
およびD₂の期間ではその出力トランジスタが導
通し、出力端子ＣはＬレベル（第６図ウに示す）
となる。従つてこの期間D₁，D₂はトランジスタ
２５は非導通となり、ランプ１６側に電流が流れ
る。ここで端子Ｂの電圧の様子から明らかなよう
に、インバータ出力電流のピーク値が大きい時で
も、そのピーク値が小さい時に比較して、ランプ
１６に電流が流れる期間が増加してしまうこと、
すなわちD₁＜＜D₂になることが防止できる。ま
たピーク値が小さいときの期間D₁と、ピーク値
が大きい時のピーク値D₂の設定は、抵抗４４，
４５の分圧比や定電圧ダイオード４２のツエナ−
電圧の選択で適宜設定できる。

なお、上記実施例ではインバータ出力電流のピ
ーク値に対応して制御したが、これを例えばイン
バータ１５のトランス１８に設けた巻線の出力電
圧から高周波成分を除去し、整流して電圧比較器
４６の端子Ｂに印加するなどの手段により、イン
バータ１５の入力電圧に応じて制御するようにし
てもよい。また、インバータ出力電流ピーク値が
所定値より低い状態、例えば第４図ロ，ニの電流
A_Lより低い期間ではランプ電流に休止期間を設
けないように設定してもよい。

以上の説明では、制御装置１９は変流器３３を
使用した例を述べたが、他の方法例えば抵抗等を
用いて電流を検出するような他の手段でもよい。
またランプに電流を供給する期間は電圧比較器４
６を用いて設定したが、他の手段で行つてもよ
い。さらに、実施例ではスイツチ装置Ａは、整流
回路２４とトランジスタ２５との組合せであつた
が、電界効果トランジスタ等その他のスイツチン
グ素子を用いたものでも同様の効果が得られる。

そして、インバータ１５は出力端子にほぼ正弦
波状の出力電圧が得られるものであれば、例えば
直列インバータやブリツジ形インバータで出力ト
ランスを備えたものでもよく、ランプ電流を所定
値に設定する限流インピーダンス２３は誘導性リ
アクタンスのインダクタンスでなく容量性リアク
タンスのコンデンサでもよい。

上記説明では、インバータ１５の出力端にチヨ
ークコイル２３を用いた場合について説明した
が、インバータ１５のトランス１８がリーケージ
トランスとして構成されていてもよい。

スイツチ装置Ａの配置は実施例以外にも可能で
あり、トランスの二次巻線１８Ｓと逆極性の付加
巻線を設け、これを介してスイツチ装置Ａを接続
したり、トランス１８が、リーケージトランスの
場合であれば、二次巻線に中間タツプを設け、こ
の中間タツプで形成される低圧電路に接続したり
してもよい。あるいは、このスイツチ装置Ａと直
列にメンピーダンスを接続しスイツチ装置に流れ
る電流を減少させるなどしてもよい。またランプ
１６と並列にその電極１６ｆ，１６ｆを介してス
イツチ装置Ａを接続し、その導通時に予熱電流を
流すようにしてもよい。さらに、ランプ１６の始
動時には、放電開始後も安定させるため、若干の
時間はスイツチ装置Ａを動作させずに維持する手
段を付加してもよい。これは、例えば第５図に示
す実施例の電圧比較器４６の出力端子Ｃの出力
を、電源投入後所定期間はＬレベルに維持させる
タイマー回路を設けたり、ランプ１６の点灯を検
知する手段を設け、上記出力端子の出力を制御す
るなどで実現できる。

また、インバータ１５の入力直流電圧は、第１
図に示す装置のように整流、平滑した電流を用い
る他に、第４図イの如く脈流の直流電圧、あるい
は同図ハのように完全には平滑せず、適当な補助
直流電源と組合せて構成した直流電圧を用いるな
どの直流電圧を使用したものでもよい。

前記の記述ではインバータ１５の周波数には特
に触れなかつたが、特願昭56−110369号公報に詳
細に開示した如く、休止期間T₀を設けることに
よつて得られるランプ効率の向上は1KHzあたり
から認められ、80KHzにおいてもなお相当の効率
向上が得られた。しかし不快な可聴騒音を防止す
る観点からは約17KHz以上が好ましくまたトラン
ジスタ２５にバイポーラ型トランジスタを使用す
る場合にはそのスイツチング損失を少なくするた
めに100KHz以下が好ましい。

上記実施例ではランプ１６は１灯であつたが、
例えば直列に接続された２灯以上のランプ１６で
も同様の効果が得られる。

また上記実施例において、低圧放電灯は蛍光ラ
ンプ１６であつたが、休止期間T₀を設けること
によるランプ効率の向上はネオンランプやクリプ
トンランプのような希ガス放電灯でも認められ、
この発明はそれらの低圧放電灯にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、放電灯点灯装
置を、各半サイクルのランプ電力供給期間をラン
プ電流の変化を抑制するように変化させて構成し
たので、電源電圧が上昇したり、インバータの入
力直流電圧のリツプルが大きい場合にもランプに
電流を流す期間を適切に設定でき、各半サイクル
のランプ電力の変化を少なくさせることができる
等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な放電灯点灯装置の回路図、第
２図は同放電灯点灯装置の制御装置の回路図、第
３図および第４図はそれぞれ同放電灯点灯装置の
動作説明図、第５図はこの発明の一実施例による
放電灯点灯装置の制御装置を示す回路図、第６図
は同放電灯点灯装置の動作説明図である。 １５……インバータ、１６……ランプ、１９…
…制御装置、Ａ……スイツチ装置。なお、図中同
一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流電源を整流平滑した平滑化直流電源と、
   この直流電源の直流電圧をほぼ正弦波状の高周波
   電圧に変換するインバータと、このインバータの
   出力をリアクタンス性の限流インピーダンスを介
   して入力される低圧放電灯と、インバータの出力
   に対して低圧放電灯と並列に接続されたスイツチ
   装置と、インバータの出力を印加されてインバー
   タの出力電流ピーク値包路線電圧又はインバータ
   の入力電圧とインバータの高周波出力電流に対応
   した電圧を得、この高周波出力電流に対応した電
   圧が上記包路線電圧又はインバータの入力電圧よ
   り高いときスイツチ装置を遮断する制御装置を備
   えたことを特徴とする放電灯点灯装置。