JPS62176097A

JPS62176097A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPS62176097A
Application number: JP61017377A
Authority: JP
Inventors: 坊　博; 山崎　広義; 渡部　勁二
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-01-29
Filing date: 1986-01-29
Publication date: 1987-08-01
Anticipated expiration: 2009-01-12
Also published as: JPH063757B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、高圧放電灯などの放電灯を高周波で点灯する
装置に関する。

〔従来の技術〕

高圧水銀ランプやメタルハライドランプなど。

一般に高圧放電灯と称される放電灯を、数比以上の高周
波で点灯することが以前から試みられていた。しかし、
正弦波の高周波で点灯する場合は。

特開昭５６−１）８９５号に開示されている如く。

音響的共鳴現象の発生により、アークのゆらぎ等の不安
定が生じる恐れがあった。

これを防止する為、矩形波の交流で点灯することがＢ１
案されている。特開昭５７−６１２９４号や特開昭５８
−５３１９５号は、この種の従来装置を示し、第９図は
、特開昭５８−５３１９５号に示された装置である。

図に於て、（１）は直流電源であり、商用交流電源を整
流平滑するなどして得られる。

（２）は直流電圧発生装置であり、直流電圧から高周波
電圧を発生するトランス（２２０）、コイル（２２））
。

トランジスタ（２２２）　（２２３）、コンデンサ（２
２４）。

抵抗（２２５）で構成されるインバータ（１）と、コイ
ルＱυと整流回路＠と平滑コンデンサ（２）により構成
される。

（６）はブリッジ型トランジスタインバータで構成され
た矩形波発生回路であり、（７）はコイル、（８）は負
荷の放電灯である。

以上の装置において、直流電源（１）の出力電圧からイ
ンバータ（至）により高周波電圧を発生し、この高周波
電圧を整流回路（４）、平滑コンデンサ（５）により整
流平滑して得られる直流電圧が、矩形波発生回路（６）
のトランジスタ（６１）、　（６２）、　（６！１）、
　（６４）の開閉により、矩形波の交流電圧に変換され
、放電灯（８）に電力を供給する。この様に、正弦波で
なく、矩形波の電力を放電灯に供給し点灯するので。

高周波で点灯しても、音響的共鳴現象の発生を防止する
ことが出来る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の装置では、高周波の矩形波発生回路として、ブリ
ッジ形トランジスタインバータを用いており、矩形波発
生回路、及びこの回路のトランジスタの駆動回路（図示
せず）が高価になり易いという問題点があった。

本発明の装置は、上記問題点を解消するためになさもだ
ものであり、比較的簡素な矩形波発生回路の利用を可能
にすることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る放電灯点灯装置は、その矩形波発生回路が
、コイルとトランジスタの直列回路とこの直列回路と並
列接続され、放電灯に交流電力を供給するコンデンサと
を備え、かつ、その出力電圧波形の半サイクルにおける
立上がりのピーク値ｂ１と立下がりのピーク値ｂ２との
比Ａ＝ｂ２／ｂ１゜および上記波形の隣接した正負半サ
イクルの夫々のピーク値ａ１とｂｌとの比Ｂ　＝　ａ　
１　／ｂ　１がそれぞれ０．４＜Ａ、０．８＜Ｂ＜１．
２に設定されている。

〔作　用〕本発明の矩形波発生回路は、その出力電圧波形の半サイ
クルにおける立上がりのピーク値ｂ１　と立下がりのピ
ーク値ｂ２との比Ａ＝ｂ２／ｂ１＋および上記波形の隣
接した正負半サイクルの夫々のピーク値ａ１とｂｌとの
比Ｂ＝ａ１／ｂ１がそれぞれ０４＜Ａ、０．８＜Ｂ＜１
．２に設定することにより、放電灯点灯時に音響的共鳴
現象を生じさせず、かつ。

簡素な構成が実現される。

〔発明の実施例〕

第１図は９本発明による装置の実施例を示す回路図であ
り第５図、６図、７図、８図は夫々９本発明の装置の動
作を説明する図である。第１図において、（１）は直流
電源、（２）はトランス（２２０）　、コイル（２２）
）、　　）ランジスタ（２２２）　（２２３）、コンデ
ンサ（２２４）　、抵抗（２２５）　　からなり高周波
電圧を発生するインバータ（至）と整流回路■と平滑コ
ンデンサ四とで構成された直流電圧発生装置、（９）は
矩形波発生回路、（８）はメタルハライドランプなどの
放電灯である。矩形波発生回路（９）はコイル（９１）
。

コンデンサ（９２）、）ランジスタ（９５）と、このト
ランジスタを高周波で開閉する駆動回路（９４）からな
る。

以上の様に構成された装置に於て、第９図の装置と同様
にして、直流電源（１）が１周知のインバータ（１）の
自励発振動作により、その出力トランス（２２０）に０
例えば士数跪以上の高周波電圧を発生する。ここで出力
トランス（２２０）は、リーケージインダクタンスを有
し、その出力電流は所定値以下に制限されている。この
インバータ（１）の出力が整流回路ので整流され、コン
デンサ（ハ）で平滑される。ここで矩形波発生回路（９
）のトランジスタ（Ｐ３）がＯＦＦの時は９図示の矢印
の方向に電流が流れ。

次にトランジスタ（９３）がＯＮするとＷ逆方向に電流
が流れて放電灯に矩形波交流電流を供給し、安定に点灯
することが出来る。

この時の動作波形をわかり易く示すものが第５図であり
、放電灯の電圧波形を示す。ここで、電流波形も、高周
波点灯のため殆ど同じである。

第５図に於て、ｔｌに於ける瞬時値をａ１＊　ｔ２に於
ける瞬時値をａ２とし、この”ｂｔ２間がトランジスタ
（９５）のＯＦＦ時に相当する。

次にトランジスタ（９Ｓ）がＯＮした後、（図では説明
の都合上同時刻ｔ２とした。）のピーク値ｂ１とｔ３に
於ける瞬時値をｔ３とし、Ａ、Ｂなる値を下記の如（定
める。

Ａ＝　ｂ２／ｂＩ　　　　　　Ｂ　＝　ａ１／　ｂｌこ
のＡは、矩形波の完全さを表わし、１に近い程方形波に
、小さくなると微分波形に近づく。

Ｂは、ランプに供給される電流の正負側での対称性の程
度を表わし、１に近い程、対称波形である。ここではＴ
は、矩形波の周期を示す。

Ａの値が、小さくなると、放電灯は、音警的共鳴現象に
よるアークの不安定な点灯状態に移行するが、１００Ｗ
水銀ランプと１００Ｗメタルハライドランプでは、（Ｌ
４＜Ａの領域では、気になる様なチラッキは殆ど発生し
ない。しかし、アークを詳細に観測すると、０．５５＜
Ａの領域が、アークが殆ど動かない安定な放電であった
。

Ａの値と、コンデンサ（９２）の容量の関係を示す特性
図が第６図であり、１００Ｗ水銀ランプを点灯周波数２
５Ｋｌｌｚの定格電流で点灯し、Ｂの値が０．９５＜Ｂ
＜１．０５になる様に、コイル（９１）およびコンデン
サ（９２）の定数を設定したものである。Ａの値を０．
８５以上にするためには容量増加が著しくなり、不経済
であることを示している。

また点灯周波数を、２５Ｋｈから３５山まで変化させた
場合も第６図と同様の傾向となった。

第１図は、コンデンサ（９２）の′４鼠をパラメータと
した時のコイル（９１）のインダクタンスとＢの値の関
係を示す図である。

Ｂの値は、放電の安定性と、放電灯の電極の消耗９発光
管の温度分布など広範囲に影響を与えるが、連続点灯試
験の結果では、０．８＜Ｂ＜１．２程度の範囲であれば
、実用上さしつかえないことが判明した。

第８図は、コイル（９１）のインダクタンスが放電灯の
電流値に及ぼす影響を調べたものであり。

このコイルが、電流源として作用するため、十分大きな
インダクタンスであればよいことを示している。第１図
、第８図は、いずれも１００Ｗ水銀ランプを使用した場
合の特性であるが、他の放電灯の場合９例えば、１００
Ｗメタルハライドランプでもほぼ同様の結果であった。

次に他の実施例について説明する。

第２図、第３図、第４図は本発明の他の実施例における
矩形波発生回路の回路図である。

第２図に於て、コンデンサ（９５）は、共振用コンデン
サであり、コイル（９１）との共振的な電圧を放電灯（
８）に印加することにより放電灯（８）の始動を容易に
する。また１図に示すダイオード（９６）は。

トランジスタ（９Ｓ）に逆電圧が印加されることを防止
するので、必要に応じて備えるとトランジスタ（９５）
をより安全に動作させる。

−第・３鴎においては、コイル（９Ｂ）を設け、このコ
イル（９Ｂ）により放電灯（８）の放電開始直後の放電
灯の、低インピーダンス状態における過大な放電灯のピ
ーク電流を防ぐ。ここで、トランジスタ（９３）がＯＦ
Ｆ状態の時は、コイル（９１）を介して放電灯（８）に
電′流が流れるのでコイル（９８）を図示の如く、ダイ
オード（９７）で短絡してもよい。

コンデンサ（９５）　、ダイオード（９６）は、第２図
装置と同様に、必要に応じて備えればよい。

第４図は、さらに異なる実施例を示し、トランジスタ（
９０）、　　（９９）を直列接続し交互に開閉するもの
であるが、前述の説明と同様の原理で本発明を実現でき
る。第３図に於ける。コイル（９８）やダイオード（９
６）などを相当箇所に接続してよいことはもち論である
。

以上の説明では述べなかったが、矩形波発生回路のトラ
ンジスタをほぼ５０９６のＤｕｔｙ　ｃｙｃｌｅでＯＮ
、ＯＦＦを繰り返す様に駆動回路を設定することが望ま
しいが、放電灯の特性を考慮し、適宜設定すればよい。

インバータ（２）の出力周波数ｆ１と、矩形波発生回路
（９）の出力周波数ｆ２に関しては＊　ｆ　１　”　ｆ
　２　とすると、やや放電の不安定が発生し易い様子で
あった。ｆ　１　）　ｆ　２でも、　／２＞Ｊ’１　で
も可能であったが、！、〉ｆ２かつｔ　ｆｌ−ｆ２＞３
Ｗｋの場合が。

放電がより安定な傾向であった。

また、矩形波発生回路の駆動回路の電源は、インバータ
（４）の出力トランス（２２０）に設けた巻線電圧を整
流平滑すると装置の小形化に効果がある。

以上の説明は、水銀ランプやメタルハライドランプでの
実験例をもとに述べたが、高圧ナトリウムランプにも適
用できることは、もち論である。

さらに言えば、高圧ナトリウムランプは９発光管が長細
いため、比較的音響的共鳴現象が起きにく＜＊＠述の様
な、Ａ、Ｂの値に設定した場合は十分に安定な点灯を行
なう。

直流電源（１）は、商用交流電源を整流平滑したもので
よいが、他の手段で得てもよい。

また、インバータ（イ）は、実施例では、共振回路を使
用したトランジスタインバータの出力トランスをリーケ
ージトランスとして構成した。出力トランスをリーケー
ジトランスとした場合は、放電灯の始動（放電開始）に
必要な電圧を発生しながら、かつ適切な出力電流に設定
できる利点がある。

しかし、インバータの構成は実施例以外の高周波発生手
段でもよく、必要ならば、整流回路の出力電流を制限す
るインピーダンスを整流回路と直列に接続してもよい。

さらに、整流回路（社）は、ブリッジ形全波整流回路以
外にも出力トランス（２２０）の出力巻線にセンタータ
ップを設け、二個のダイオードを用いたセンタータップ
形余波整流回路としてもよい。

〔発明の効果〕

以上の様に１本発明によれば、放電が安定な。

或いはアークのゆらぎが気にならないような放電灯点灯
装置をブリッジ形トランジスタインバータを用いずに、
コイルとトランジスタの直列回路とこの直列回路に並列
接続され、放電灯に交流電力を供給するコンデンサとに
より、簡素に構成することができるので、装置のコスト
を低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２本発明による装置の一実施例を示す回路図、
第２図、第３図、第４図は本発明のそれぞれ他の実施例
における矩形波発生回路の回路図。第５図は矩形波発生ＩｉＩ回路の出力の動作図、第６図
。第Ｔ図、第ａ図は夫々１本発明の詳細な説明する為の特
性図、第９図は、従来の装置の回路図を示す。図中（１）は直流電源、（２）はインバータ、（４）は
整流回路、（８）は放電灯、（９）は矩形波発生回路、
　　（９１）は第１のコイルｅ　　（９２）は第１のコ
ンデンサを示す。なお図中、同一符号は１．Ｊｌ−、又は相当部分を示す
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）直流電圧発生装置の出力を高周波の矩形波状電圧
に変換する矩形波発生回路の出力で高圧放電灯を点灯さ
せる装置に於て、上記矩形波発生回路は、コイルとトラ
ンジスタの直列回路とこの直列回路と並列接続され、放
電灯に交流電力を供給するコンデンサとを備え、かつ、
放電灯の電圧の半サイクルに於ける立上り近傍のピーク
値ｂ＿１と立下がり近傍のピーク値ｂ＿２との比Ａ＝ｂ
＿２／ｂ＿１と放電灯の電圧の隣接した正負各半サイク
ルの夫々のピーク値ａ＿１とｂ＿１との比Ｂ＝ａ＿１／
ｂ＿１とを０．４＜Ａかつ０．８＜Ｂ＜１．２に設定さ
れた構成であることを特徴とする放電灯点灯装置。
（２）直流電圧発生装置は、高周波電圧を発生するイン
バータとそのインバータ出力電圧を整流する整流回路と
、その整流回路出力を平滑する平滑コンデンサを備えた
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）インバータの出力トランスが、リーケージトラン
スで構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
（２）項記載の放電灯点灯装置。
（４）矩形波発生回路の出力周波数ｆ＿２とインバータ
の出力周波数ｆ＿１が（ｆ＿１−ｆ＿２）＞３（ＫＨｚ
）に設定されたことを特徴とする特許請求の範囲第（２
）項ないし第（３）項何れかに記載の放電灯点灯装置。
（５）矩形波発生回路が２つのトランジスタの直列回路
と２つのコンデンサの直列回路との並列回路、ならびに
この並列回路と直列に接続されるコイルにより構成され
、負荷の放電灯は上記２つのトランジスタの間と、同じ
く２つのコンデンサの間とに接続するようにしたことを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項ないし、第（４）
項いずれかに記載の放電灯点灯装置。
（６）矩形波発生回路のトランジスタにさらに並列接続
される、第２のコンデンサ、域は逆並列のダイオードの
少なくとも一方を設けた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。
（７）高圧放電灯と第１のコンデンサの直列回路に、さ
らに第２のコイルを直列に接続したことを特徴とする特
許請求の範囲第（１）項、第（６）項何れか記載の放電
灯点灯装置。
（８）第２のコイルに並列に、第１のコンデンサの充電
々流が流れる様にダイオードを接続したことを特徴とす
る特許請求の範囲第（７）項記載の放電灯点灯装置。