JPS6334896A

JPS6334896A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPS6334896A
Application number: JP17698886A
Authority: JP
Inventors: 春男永瀬
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-07-28
Filing date: 1986-07-28
Publication date: 1988-02-15

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】く技術分野）本発明は、高圧放電灯をチョッパ一方式で点灯させる放
電灯点灯装置に関するものである。

（背景技術）従来、第７図に示すような高圧放電灯３をチョッパ一方
式で点灯させる放電灯点灯装置がある。電源端子１，２
間には図示された極性の直流電源が接続されている。こ
の直流電源には、トランジスタよりなるスイッチング素
子Ｑ１と、インダクタンス素子り、と、電流検出抵抗Ｒ
ｓとを介して、高圧放電灯３が接続されている。高圧放
電灯３と電流検出抵抗Ｒ８との直列回路には高周波バイ
パス用のコンデンサＣＩが並列接続されている。また、
インダクタンス素子Ｌ１とコンデンサＣ５の直列回路に
は、フライホイールダイオードＤ、が並列的に接続され
て、降圧式のチョッパー回路を構成している。スイッチ
ング素子Ｑ、は、ベースドライブ回路４によって駆動さ
れている。ベースドライブ回路４には、制御部１１によ
り作成されたオン・オフ制御信号が入力されている。

制御部１１は、高圧放電灯３に流れるランプ電流ＩＮ’
ａを抵抗Ｒｓの両端電圧ＶＲ５により検出し、検出され
たランプ電流１１ａの大小によりスイッチング素子Ｑ１
のオン時間Ｔｏ、を制御し、高圧放電灯３に略一定の電
流を流すものである。制御部１１において、差動増幅器
っけ基準電圧ＶＲ□、と検出電圧ＶＲ５とを比較増幅し
ている。差動増幅器９の出力は、コンパレータ７に入力
されて、基準波形発振器１０の出力と比較される。基準
波形発振器１０は抵抗Ｒ５とコンデンサＣ２の時定数に
よって決まる周波数の三角波状の基準波形を発恨出力し
ている。コンパレータ８は、基準電圧ｖＦｌＱＦを抵抗
Ｒ２とＲ１とで分圧して得られた参照電圧を基準波形発
振器１０の出力と比較し、スイッチング素子Ｑ、の最大
オン時間を制限しているものである。この従来例では、
オン時間ＴＯＮの最大値は、５０％オンデユーテイとし
ている。ここで、オンデユーテイＤは、（Ｔ　ＯＮ／　
Ｔ　）　Ｘ　１００で計算され、Ｔは基準波形発振器１
０の発振周波数の逆数である。コンパレータ７と８の出
力をＯＲゲート６を介してフリップフロップ回路５のト
リガ入力とする。ベースドライブ回路４は、フリップフ
ロップ回路５の出力によってスイッチング素子Ｑ１を駆
動する。このような放電灯点灯装置によって、高圧放電
灯３を点灯させた場合、次のような間圧がある。

高圧放電灯３は長時間使用により、電極の消耗、発光管
の黒化などが原因となって、最冷点温度が上がり、ラン
プ電圧Ｖ１ａが上昇する。ランプ電圧Ｖｉｍが上昇する
と、前記の動作では、ランプ電流Ｉｌａを一定にするよ
うにスイッチング素子Ｑ、を制御しているので、ランプ
電圧Ｖｌｎが上昇した分だけランプ電力Ｗｌ’ａが高ま
る。ランプ電力ＷＶａが高まるにつれて、発光管へのス
トレスが増大し、最悪の場合には破損に至ることがある
。商用の周波数で点灯した場合には、再点弧電圧によっ
て立ち消えするが、第７図に示すようなチョッパ一点灯
方式では立ち消えは生じにくく、このためランプ電圧■
１ａが非常に高くなっても、点灯状君を維持し、発光管
自体のストレスによる破損が問題となる。

従来では、この対策として、第７図回路のコンパレータ
８によって、スイッチング素子Ｑ１のオン時間の最大値
を設定し、それ以上は定電流制御ができないようにして
いる。この制御特性を第８図に示す、第８図においては
、横軸にオンデユーテイＤを取り、縦軸にランプ電圧Ｖ
ｌａを取っている。■３は高圧放電灯３の定格ランプ電
圧であり、Ｖ６２は無負荷時の電圧を示す、Ｖｌｍが１
．３　Ｖ３付近で、オンデユーテイＤは５０％となり、
ランプ電圧Ｖｌａがそれ以上高くなってもオンデユーテ
イＤは５０　％のまま保持され、５０％よりは大きくな
らないようにしている。この方法は、ランプ電力の上昇
は抑えることができるが、寿命末期の状態でも点灯維持
し続けるから、発光管へのストレスは低減されるものの
、この状態が長時間継続されると、発光管が破損される
おそれは依然として残る。

また、ランプ電圧■ｌａが１．３Ｖ、に達すると、第８
図の破線に示すように、直ぐにオンデユーテイＤを０％
にして強制的に高圧放電灯３を消灯させる方法も考えら
れるが、この方法では、一時的にランプ電圧Ｖ１ｍが上
昇したときなどには、ランプが正常な場合にでも消灯さ
せる誤動作が起こりやすく、このため、回路設計の自由
度がなくなり、部品の精度を富めなければならないとい
う問題がある。

（発明の目的）本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、高圧放電灯のランプ電圧上昇
に伴う過負荷を抑えて発光管の破損を未然に防止できる
ようにした放電灯点灯装置を提供するにある。

（発明の開示）本発明に係る放電灯点灯装置にあっては、第１図乃至第
６図に示すように、インピーダンスが経時変化によって
高くなる高圧放電灯３と、電源から高圧放電灯３に供給
される電流を断続するスイッチング素子Ｑ１と、高圧放
電灯３に流れるランプ電流ｌｆｆ１ａの検出量（ＶＨ９
）に応じて高圧放電灯３への供給電力が安定化されるよ
うにスイッチング素子Ｑ、を制御する制御部１１とを備
えて成る放電灯点灯装置において、ランプ電圧ＶＮａが
定格ランプ電圧Ｖ３よりも高い第１の電圧値（例えば１
．３ＶＺ）以上になると、オンデユーテイＤを最大オン
デユーテイＤｍａｘ（例えば５０％）に固定し、ランプ
電圧Ｖｌａが第１の電圧値（ｔ、３ｖ＊）よりも高い第
２の電圧値以上になるとオンデユーテイＤを下げる保護
回路１３を設けて成るものである。

第１図は本発明におけるオンデユーテイＤとランプ電圧
ＶＺａとの関係の一例を示したものである。

第１図において、動作点ａはランプ電圧Ｖｌ！ａが上昇
してオンデユーテイＤが最大オンデユーテイＤｍａｘに
到達した時点である。動作点ａから動作点））までは最
大オンデユーテイＤ　ｗａｘの状態でランプ電圧Ｖ１ａ
が上昇し、ランプＴ、流ＩＮａが低下している期間であ
る。動作点すの時点では、ランプの寿命が尽きたと判断
して動作点Ｃへ移行し、オンデユーテイを０％にする。

第２図は本発明におけるオンデユーテイＤとランプ電圧
Ｖｌ’ａとの関係の他の例を示したものである。第１図
と異なる点は、動作点Ｃではオンデユーテイは数％〜２
０９６にして点灯させている点であり、たとえこの状態
で立消えして無負荀になってもスイッチング素子Ｑ１は
動作しているので、新しいランプを取り付けると、直ぐ
に点灯させることができるという長所がある。

このように本発明は、最大オンデューテ４ｐ＋ｎａ×を
設定し、ランプ電圧■ｌａが上昇してオンデユーテイＤ
が最大オンデユーテイＤ　ｍａｘになっても、ランプ電
圧Ｖ１ａの一定の上昇分については、最大オンデユーテ
イＤ　ｍａｘのまま保持して、この間にランプ電流があ
る程度低下してから、オンデユーテイＤを０％にして消
灯させるか、または、数％〜２０％のオンデユーテイＤ
に下げて、ランプ電力を発光管が破損に至らない程度に
低減することを特徴とするものである。

以下、本発明の具体的な実施例を説明する。

夾１１１− 第３図は本発明の一実施例を示している。本実施例の回
路は、第１図のグラフに従って動作する。

本実施例の回路は、第７図の従来例回路に保護回路１３
を付加したものである。保護回路１３におけるコンパレ
ータ１２には、抵抗Ｒｓによる検出電圧ＶｆｔＳを入力
し、基準電圧”ＲＥ！Ｆ２と比軸してｌ）る。Ｖ　ｐｓ
＜　Ｖ　ＲＥＦ２となると、コンパレータ１２の出力が
“Ｈｉ　Ｂ　ｂ　”レベルとなり、抵抗Ｒ，，Ｒ６とコ
ンデンサＣ１よりなる積分回路を介してトランジスタＱ
、のベース電位が上昇し、トランジスタＱ、がオンする
。トランジスタＱ、がオンになると、ダイオードＤ、の
アノード電位が下がるので、トランジスタＱ２はオフさ
れる。トランジスタＱ、がオフであるときには、抵抗Ｒ
４を介して電源電圧ＶｃＣによりダイオードＤ２のアノ
ード電位が上がるので、トランジスタＱ２はオンになる
。トランジスタＱ２は抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ，とからなる分
圧回路における抵抗Ｒ１と直列に接続されており、トラ
ンジスタＱ２がオンであるときには、電圧ＶＲＩＥＦは
抵抗Ｒ２、Ｒ−により分圧されて、第７図の従来例と同
じ動作となるが、トランジスタＱ２がオフされると、電
圧■ＲεＦは抵抗Ｒ２、Ｒ３によって分圧されずにコン
パレータ８にそのまま入力されるので、コンパレータ８
の出力は常に°″■−旨ｇｈ”レベルとなり、スイッチ
ング素子Ｑ１のオンデユーテイは０％となる。

以下、第３図の回路の動作を第１図のグラフにおける動
作点ａ、ｂ、ｃで区分して説明する。

（ｉ）動作点ａまでの期間通常の動作状態においては、第１図における動作点ａに
は達していない。このときには、ランプ電流Ｉｌａが十
分に流れているので、　Ｖ　Ｒ９＞　Ｖ　Ｒ１：：Ｆ２
であり、コンパレータ１２の出力が“Ｌｏｗ”レベルと
なっている。したがって、トランジスタＱ、がオフ、ト
ランジスタＱ２がオンの状態で、第８図に示す従来例め
制御特性と同じ制御特性が得られるものである。

にｉ）動作点ａから動作点すまでの期間この期間にお、
いては、ランプ電圧Ｖｅａが上昇してランプ７Ｍ、流１
１＆は下がり、差動増幅器９の出力は低下する。したが
って、スイッチング素子Ｑ１のオンデユーテイＤは、コ
ンパレータ８の出力のみで決まることになり、オンデユ
ーテイＤは最大オンデユーテイＤ　ＩＩａｘの状態に固
定される。

このときの動作を、第４図の実線で示す。第４図におい
て、（Ａ＞は基準波形発振器１０の発振出力波形を示し
ており、鋸歯状の三角波となっている。この波形（Ａ＞
は、電圧ＶＲＥＦを抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ２とで分圧した電
圧（Ｂ）と、コンパレータ８に゛よって比較される。ス
イッチング素子Ｑ１がオンするタイミングは、第４図（
ロ）に示されるように、基準波形（Ａ）が電圧（Ｂ）よ
りも高い期間のみである。このときのオンデユーテイＤ
は５０％に設定されている。

（ｉｉｉ）動作点すから動作点Ｃへの移行時ランプ電圧
ＶＩａがさらに上昇し、ランプ電圧■ｅａが動作点すに
差し掛かるときには、ランプ電流Ｉｌａはさらに下がり
、コンパレータ１２の出力が“Ｈｉｇｈ″レベルとなる
ことによってトランジスタＱコがオン、トランジスタＱ
２がオフとなる。これによって、第１図における動作点
すから動作点ＣにオンデユーテイＤが移る。

このときの動作を第４図の（イ）、（ロ）の破線で示す
。トランジスタＱ２がオフすることにより、コンパレー
タ８の入力には、実質的に電圧Ｖ　Ｒ１！Ｆがそのまま
印加されてレベル（Ｂｏ）となり、この値は鋸歯状の基
準波形（Ａ）のピーク値よりも高く設定されているので
、スイッチング素子Ｑ、はオフのままとなる。

以上のような動作により本実施例では、ランプ電圧Ｖｌ
ａが上昇して、例えばランプ電圧■１ａの１゜３倍ぐら
いになると、オンデユーテイを５０％より大きくならな
いようにして、定電流制御からオンデユーテイ一定の制
御に切り替えるものであり、さらにランプ電圧Ｖｔ’ａ
が上昇するとランプ電流■１ａが下がり、所定の値以下
になると、スイッチング素子Ｑ、の動作を止めて、高圧
放電灯３を強制的に消灯させるものである。

Ｋ１匠１第５図は本発明の他の実施例を示している。本実施例の
回路は、第２図のグラフに従って動作する０本実施例に
おいて、実施例１と異なる点は、動作点すから動作点Ｃ
に移行するときのオンデユーテイＤの大きさである。す
なわち、本実施例にあっては、動作点Ｃでは数％〜２０
％程度のオンデユーテイにしている。このようにすれば
、無負荷時でもスイッチング素子Ｑ、は動作しているの
で、ランプを交換すれば直ちに点灯させることができる
という長所がある。

第５図の実施例回路において、主回路は第７区の従来例
回路と同様である。１ｇＩｍ部１１には、保護回路１３
を付加している。電流検出抵抗Ｒ９の電圧ＶＲ６は、抵
抗ＲＩＧ、Ｒ１１を付加されたオペアンプよりなる差動
ｔｔ！！幅器９によって増幅され、この出°力によって
３１常の！ｆＦではコンパレータ７により、オンデユー
テイを制御している。ランプ電流１１ａが十分に流れて
いる期間中においては、電圧ＶＲ５が大きく、差動増幅
器９の出力が高いので、ダイオードＤ１、抵抗ＲＩｌを
介してコンデンサＣイが充電される。この充Ｓ！電圧に
より抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ、にベース電流が
供給され、トランジスタＱ、はオンされている。この状
磐においては、抵抗Ｒ７の両端が短絡されているので、
従来例と同じ動作が得られる。また、ランプ電流１１ａ
が少なくなると、電圧ＶＲ５が小さくなり、差動増幅器
９の出力が低くなるので、コンデンサＣ１の充ｔｉ圧が
低下し、トランジスタＱ４にベース電流が供給されなく
なり、トランジスタＱ４はオフされる。この状磐におい
ては、分圧用の抵抗Ｒ６に抵抗Ｒ２が直列に接続された
ことになるので。

コンパレータ８に入力される参照電圧は高くなる。

以下、第５図の回路の動作を第２図のグラフにおける動
作点ａ、ｂ、ｃ、ｄで区分して説明する。

（ｉ）！ｐＨ作点ａまでの期間通常の動作状態においては、第２図における動作点ａに
は達していない、このときには、ランプ電流１１ａが十
分に流れているので、電圧ＶＲ５が高く、差動増幅器９
の出力によってデユーティ制御し、また、この出力によ
りダイオードＤ、と抵抗Ｒ８とでコンデンサＣ１を充電
しながら、トランジスタＱ４をオン状態に保ち、抵抗Ｒ
１の両端はトランジスタＱ、によって短絡される。した
がって、この期間においては、第８図に示す従来例の制
御特性と同じ制御特性が得られるものである。

（ｉｉ）動作点ａから動作点すまでの期間このＪｔＩＩ
間においては、ランプ電圧■ｉａが上昇してランプ電流
Ｉｌａは下がり、差動増幅２Ｓ９の出力は低下してくる
が、）・ランジスタＱ、は依然としてオン状態を保持し
ている。差動増幅器９の出力低下に伴って、オンデユー
テイはコンパレータ７に代わってコンパレータ８の出力
で決まり、オンデユーテイＤは最大オンデユーテイＤｍ
ａｘ（例えば５０％）に固定される。この時の動作は、
第６図の実線で示すようになる。コンパレータ８に入力
される参照電圧のレベル（Ｂ）はトランジスタＱ。

がオンしているので、ＶＲ叶Ｘ　Ｒ）／　（Ｒ２トＲ１
）となる。

（ｉｉｉ）動作点すから動作点Ｃへの移行時ランプ電圧
Ｖｆｆｉａがさらに上昇し、ランプ電圧■Ｉ！ａが動作
点すに差し掛かるときには、ランプ電流丁ｌＩＩはさら
に下がるので、差動増幅器９の出力はさらに低下し、ト
ランジスタＱ、のオンを保持しなくなり、動作点してト
ランジスタＱ４はオフとなる。このとき、レベル（Ｂ）
は抵抗Ｒ７が抵抗Ｒ３と直列に接続されることになるの
で、第６図の破線て゛示すレベル（Ｂ’）＝ＶＲｃｒ×
（Ｒ３＋Ｒ？）／（Ｒ２十Ｒｘ　＋　Ｒ？　）となり、
スイッチング素子Ｑ、のオン時間はごくわずかとなる。

（ｉＶ）動作点Ｃから動作点ｄｌ＼の移行時動作点Ｃに
おいてランプが消えても、トランジスタＱ、はオフであ
りレベル（Ｂ”）を保つから、第２図の動作点ｄとなり
、新しいランプが収り付けられると始動して通常の動作
に移行する。この実施例では、オンデユーテイを制御す
る差動増幅器９の出力を、トランジスタＱ４の制御信号
にも用いているので、第３図の回路におけるコンパレー
タ１２に相当する回路要素は不要である。

以上の実施例にあっては、周波数（１，／Ｔ”）が一定
で、オン時間ＴｏＮを変化させてオンデユーテイＤを制
御しているが、オフ時間ＴＯＦＦを変化させる方法を用
いてもよい、また、前記各実施例は直流チョッパ一点灯
方式について説明しているが、電流を検出してスイッチ
ング素子を制御し、これによってランプ電圧が上昇して
過負荷になるような点灯方式であれば、本発明の効果は
十分に得られるものであり、例えば、降圧式のチョッパ
ーに低周波で動作するフルブリッジインバータ＠路を付
加してランプに電力を供給する方式などにも応用するこ
とができる。

〈発明の効果）以上のように本発明にあっては、インピーダンスが経時
変化によって高くなる高圧放電灯を、ランプ電流の検出
量に応じて制御されるスイッチング素子により点灯させ
る装置において、ランプ電圧が定格ランプ電圧よりも高
い第１の電圧値以上になると、スイッチング素子のオン
デユーテイを最大オンデユーテイに固定し、ランプ電圧
が第１の電圧値よりも高い第２の電圧値以−ヒになると
スイッチング素子のオンデユーテイを下げる保護回路を
設けたものであるから、最大オンデユーテイに達してか
ら、オンデユーテイを低下させるまでの間に遊びを設け
ることによって、正常な高圧放電灯を異常であると判断
して消灯させるような誤動作を生じることがなく、確実
に高圧放電灯の過負荷破損防止を行うことができるとい
う効果がある。また、前記遊びの動作領域においては、
オンデユーテイが一定であるので、ランプ電圧の上昇に
伴いランプ電流が低下するものであり、したがって保護
回路を動作させる時点については設計上余裕を持たせる
ことができ、設計の目由度が増し、第１及び第２の電圧
値の設定も比較的ラフであってもよいという利点がある
。

なお、第２図の制御特性の説明において述べたように、
無負荷時のデユーティを直ちに０％とぜずに数２６〜２
０％程度の低いレベルに設定すれば、ランプ交換時には
直ぐに点灯させることができるという利点があり、しか
も無負薄時にはスイッチング素子がオンしている期間を
短くしているので、スイ・ソチング素子のドライブ電流
は少なくて済むという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る放電灯点灯装置におけ
る制御特性を示す図、第２図は本発明の他の実施例に係
る放電灯点灯装置における制御特性を示す図、第３図は
第１図の実施例の具体回路を示す回路図、第４図は同上
の動作説明図、第５図は第２図の実施例の具体回路を示
す回路図、第６図は同上の動ｆヤ説明図、第７図は従来
例の回路図、第８図は同上の動作説明図である。３は高圧放電灯、１１は制御部、１３は保護回路、Ｑｌ
はスイッチング素子である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）インピーダンスが経時変化によって高くなる高圧
放電灯と、電源から高圧放電灯に供給される電流を断続
するスイッチング素子と、高圧放電灯に流れるランプ電
流の検出量に応じて高圧放電灯への供給電力が安定化さ
れるようにスイッチング素子を制御する制御部とを備え
て成る放電灯点灯装置において、ランプ電圧が定格ラン
プ電圧よりも高い第１の電圧値以上になると、スイッチ
ング素子のオンデューティを最大オンデューティに固定
し、ランプ電圧が第１の電圧値よりも高い第２の電圧値
以上になるとスイッチング素子のオンデューティを下げ
る保護回路を設けて成ることを特徴とする放電灯点灯装
置。