JPS6362190A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

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】 ［技術分野］ 本発明は高周波でスイッチングするスイッチング素子を
有する放電灯点灯装置に関するものである。

［背景技術１ 高圧放電灯の安定器を小型、軽量化するために高周波点
灯させる装置としては第３図に示すような放電灯点灯装
置！！（米国特許４，１７０，７４７号）が提案されて
いる０図においてコンデンサ１６を接続した電源端子１
，２にはトランジスタ３〜６をブリッジ形に接続したス
イッチング回路を電流検出用抵抗１３を介して接続し、
トランジスタ３〜６には夫々トランノスタ３〜６の通電
方向と逆方向にダイオード７〜１０を並列接続し、トラ
ンジスタ３，６の接続点と、トランジスタ４，５の接続
点間にはチ■−クコイル１１と、コンデンサ１４を並列
に接続した高圧放電灯１２との直列回路を接続しである
。制御回路１５は検出電流に応じてトランジスタ３〜６
を制御するための回路である。

第４図（ａ）〜（ｄ）はトランジスタ３〜６の動作を示
すタイミング図である。

トランジスタ３，４は制御回路１５により５０／８０Ｈ
ｚまたは４００Ｈｚでオンオフし、トランジスタ３がオ
ンのときにはトランジスタ５が例えば２０　ＫＨｚ（１
／　Ｔ　２）のデユーティ比可変のオンオフ動作を行い
、トランジスタ４がオンのときにはトランジスタ６がト
ランジスタ５と同様のオンオフ動作を行う、また、高圧
放電灯１２の極性反転時には４個のトランジスタ３〜６
は同時にオフとなり、休止期間Ｔｔｌを有する。制御回
路１５は電流検出用抵抗１３の電圧の大小によってオン
オフデユーティ比を変えるのである。従って、高圧放電
灯１２には高周波リフプルを含有した矩形波の交流の電
流が流れることになる。

さて第４図（ａ）〜（ｄ）により更にＷＳ３図回路の動
作を説明すると、第４図中のｔ１〜ｔ２間では同図（ａ
）に示すように低周波動作するトランジスタ３はオン動
作状態であり、トランジスタ５は同図（ｃ）に示す高周
波で動作する状態にある。そしてこの間では同図（ｂ）
（ｄ）に示すようにトランジスタ５，６はオフ状態にあ
る。トランジスタ５がオンすると、電源、電源端子１、
トランジスタ３、チョークコイル１１、高圧放電灯１２
及びコンデンサ１４の並列回路、トランジスタ５、電流
検出用抵抗１３、電源端子２、電源の閉回路が形成され
、チラークコイル１１に流れる電流Ｉ１１は一定の傾き
をもって直線的に上昇し、トランジスタ５がオフすると
この時の電流工、とチラークコイル１１のインダクタン
スの値で決まる蓄積されたエネルギが電流を流れ続けさ
せようとする方向、つまりトランジスタ５がオンしてい
る時の電流の向きと同様となり、この時はチョークコイ
ル１１、高圧放電灯１２及びコンデンサ１４の並列回路
、ダイオード８、トランジスタ３、チラークコイル１１
の閉回路で！８！エネルギが放出され、この動作がｔ２
の時点まで繰り返される。

次のｔ２〜ｔ、の期間ＴＤでは４つのトランジスタ３〜
６が共にオフ状態であって、この期間電源端子１，２に
接続された電源からの電力供給は行なわれない。

更にｔ３〜ｔ１間では上記の１．−１２間と基本的に同
じであるがこの間動作するトランジスタは４及び６のト
ランジスタであって、トランジスタ３，５はオフ状態に
ある。つまりトランジスタ６がオンすると、電源、電源
端子１、トランジスタ４、高圧放電灯１２及びコンデン
サ１４の並列回路、チラークコイル１１、トランジスタ
６、電流検出用抵抗１３、電源端子２、電源の閉回路で
、またトランジスタ６がオフするとチョークコイル１１
、ダイオード７、トランジスタ４、高圧放電灯１２及び
コンデンサ１４の並列回路、チラークコイル１１の閉回
路で電流ＩＩ＋が流れるのである。尚ここで第３図に示
した電流ＩＩ＋と高圧放電灯１２に流れる電流Ｌｚの向
きはｔ１〜ｔ２間であり、ｔ、〜ｔ４間では電流Ｉ　Ｉ
Ｉ、Ｌ２の向きは逆となる。このようにして高圧放電灯
１２には高周波リップルを含有した矩形波状の交流の電
流が流れることになる。

ダイオード９，１０は通常の動作では電流は流れないが
過渡時のサージ電流を流すためのものである。第５図（
ａ）（ｂ）にチロ−クコイル１１及び高−正数電灯１２
に流れる電流の波形を示す。

上記期間Ｔ、はトランジスタ３，６または４，５がオフ
している期間（ｔｚ〜ｈ、ｔ４〜ｔｓ）を示しており、
これはトランジスタ３，６または４，５が同時にオンし
て短絡状態を呈し、点灯装置の破壊に至るのを防止する
ためのデッドタイムである。この同時オンはトランジス
タ素子のばらつきや温度上昇によって、ストレージタイ
ムが長くなった時や、トランジスタ間のタイミングのず
れによって生じる。

ところで高圧放電灯１２に流れる電流Ｉ　１２は第５図
（ｂ）の如く高周波リップルを含有した矩形波電流とな
るが、よく知られているように高圧放電灯を高周波点灯
させた際に音響的共鳴現象によるアーク不安定が起きる
ため、これを回避するためにはその高周波リップル含有
率をある値以下にする必要があり、その許容値は高圧放
電灯の種類、周波数により異なる。

そこでこの高周波リップル含有率を低減するためにバイ
パスフィルタとして用いた第３図回路のコンデンサ１４
の容量を大きくすることが考えられるが、該コンデンサ
１４の容量を大きくし過ぎると、突入電流が大きくなり
、トランジスタの酎量をオーバーする等の問題が生じる
。そこで１６図のように高周波に対するブロック素子と
してインダクタンス素子１７を高圧放電灯１２に直列に
接続し、高圧放電灯１２とインダクタンス素子１７の直
列回路に並列にコンデンサ１４を接続した構成により、
高圧放電灯１２に流れる高周波成分をより低下させるこ
とができる。インダクタンス素子１７は高周波的には大
きなインピーダンスを持ち、低周波的にはインピーダン
スは殆ど無視できるものである。

ところで第６図のような構成において低周波スイッチン
グ用トランジスタ３，４の交番周波数ｆ＋−（放電灯電
流の低周波）をある値以上にすると、インダクタ、ンス
素子１７のインピーダンスが大きくなり、鉄損の増大、
ランプ力率の低下等によるロスの増大といった問題が生
じてくる。

［発明の目的］ 本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、その目
的とするところはちらつきなく且つロスの増大もなく適
切な点灯が行える放電灯点灯装置を提供するにある。

［発明の開示］ 本発明は直流電源電圧を少な（とも１対のスイッチング
素子で交互に低周波で反転させると雪に直流電源電圧を
高周波用のスイッチング素子で高周波により断続させて
得られた出力電圧を限流用インダクタンス素子要素て、
上記１対のスイッチング素子のスイッチング期間中に、
少なくとも放電灯とインダクタンス素子との直列回路に
コンデンサを並列接続した並列回路に印加する放電灯点
灯装置において、上記１対のスイッチング素子の交番周
波数を２０Ｈｚよりも高く、１ＫＨｚよりも低く設定し
たことを特徴とする。

本発明を実施例により説明する前に上述の周波数ｆＬを
大きくした場合の問題点について考察してみる。

まず高圧放電灯１２とインダクタンス素子１７の直列回
路の両端には第７図（ａ）に示すような低周波の略矩形
波の電圧Ｖ１４が印加され、インダクタンス素子１７の
両端には第７図（ｂ）のごとく矩形波電圧の立ち上がり
部で電圧が発生される。

第７図（ｅ）はその時の放電灯電流工、□を示す。

つまりインダクタンス素子１７の両端にかかる電圧Ｖ１
．はほぼ矩形波電圧の立ち上がり部だけであり、矩形波
電圧の周波数ｆＬがある程度低い場合には実効的には殆
ど無視できるぐらい小さい。

しかし周波数ｆＬを高くしていくとインダクタンス素子
１７にかかる実効電圧が大きくなって行き、鉄損の増大
、ランプ力率の低下等ロスの増大を招く、そこでこのロ
スの増大を招かない上限の周波数を種々実験により調べ
てみると、コンデンサ１４、インダクタンス素子１７の
設定値及び高圧放電灯１２により周波数ｆＬとロスの関
係は異なるが、低周波の周波数ｆＬがＩＫＨｚ以下であ
れば特に問題が生じないことが分かった。

一方周波数ｆＬを低下させていくと、高圧放電灯１２の
点灯にちらつきが生じてくるという問題がある。通常１
００Ｈｚ程度の周波数では人間の目にちらつきは感じら
れないが、それより低下していくと、やがて人間の目に
ちらつきとして感じらの場合５乃至２０Ｈｚにちらつき
識別の感度最大点が存在する。この点から鑑みてちらつ
きに関しては周囲の環境、光の強さ、個人差等の条件に
より異なるが安全性をみて、２０Ｈｚ以上の周波数にｆ
Ｌを設定するとちらつきの問題は解消でさることが分か
った。尚実際はトランジスタ３．６の同時オン防止の為
休止期間Ｔを設けているから、極性反転時若干、光の低
下が見られる。

而してトランジスタ３．４による交番周波数ｆＬはイン
ダクタンス素子１７による損失と、点灯時のちらつきか
ら鑑みて、２０ＨｚからＩＫＨｚの範囲で設定すればと
最適な点灯が行えると言える。

次に本発明を実施例により説明する。

尺監九り 第１図は本実施例の回路を示しており、この回路では商
用電源１８を全波整流器１９で全波整流することにより
構成される直流電源を電源端子１゜２に接続したもので
１、負荷である高圧放電灯１２には直列に高周波のブロ
ック素子として用いるイングクタンス素子１７を接続し
、該直列回路に高周波をパスさせるコンデンサ１４を並
列接続している。

そしてトランジスタ３，４の交番周波ｒ＆ｆＬが上述の
条件を満足する２０Ｈｚ〜ＩＫＨｚの範囲となるように
制御回路１５を設定している。又高周波の周波数が例え
ば４０ＫＨｚとなるように制御回路１５を設定している
。

尚第１図回路と第３図回路の同一番号の素子は同じもの
で、基本的には第１図回路と第３図回路と同様に動作す
る。

而して高周波はイングクタンス素子１７に阻止されてコ
ンデンサ１４を通過し、高圧放電灯１２の音響共鳴現象
の発生が抑制される。

又低周波の交番周波数ｆＬを上述のように２０８２〜Ｉ
ＫＨｚの範囲で設定しているから、イングクタンス素子
１７のインピーダンスが増大することが無く、鉄損、ラ
ンプ力率の低下等のロスの増大を招くことは無い。

夾ｍ 第２図は第１図回路に於けるトランジスタ４゜３のエミ
ッタ間に接続する実施例の要部回路を示しており、高圧
放電灯１２に直列に接続するイングクタンス素子１７は
イグナイタ回路のパルストランスＰＴの２次側で兼用さ
せである。抵抗２０、コンデンサ２１は時定数回路を構
成し、コンデンサ２１の両端電圧が所定値になると、パ
ルストランスＰＴの１大側とコンデンサ２１との間に挿
入しである双方向性２端子サイリスタのようなスイッチ
素子２２がオンし、コンデンサ２１、スイッチ素子２２
、パルストランスＰＴの１次側の閉回路でコンデンサの
エネルギを放出させ、その時にパルストランスＰＴの１
次側に生じた起電圧がパルストランスＰＴの巻数比に応
じた高圧パルスが２次側のイングクタンス素子１７の両
端に発生する。

この高圧パルスにより放電灯１２を、α灯させるのであ
る。

尚イングクタンス索子１７の働きは第１図回路のイング
クタンス素子１７と同じであり、またその他の回路は第
１図回路に準する。

［発明の効果Ｊ 本発明は上述のように構成した放電灯、α灯置部におい
て、上記１対のスイッチング素子の交番周波数を２０Ｈ
ｚよりも高く、１ＫＨｚよりも低く設定しているので、
放電灯に直列に接続するイングクタンス素子のインピー
ダンスの増大による鉄損や、ランプ力率の低下等のロス
の増大を抑制でさるとともにちらつきの無い、α灯が行
えるものであって、しかも上記イングクタンス素子を設
けてもロスが増大しないから、該イングクタンス素子の
働きにより放電灯に並列に接続するコンデンサの容量を
大きくすることなく放電灯への高周波を阻止することが
可能であるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１の回路図、第２図は本発明の
実施例２の要部回路図、第３図は従来例の回路図、第４
図及び第５図は同上の動作説明図、第６図は本発明の基
本となる原理説明用の回路図、第７図は同上の動作説明
用波形図である。 ３．４・・・トランジスタ、１１・・・限流用イングク
タンス素子、１２・・・高圧放電灯、１４・・・コンデ
ンサ、１７・・・イングクタンス素子である。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第３図 →■ 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源電圧を少なくとも１対のスイッチング素
   子で交互に低周波で反転させると共に直流電源電圧を高
   周波用のスイッチング素子で高周波により断続させて得
   られた出力電圧を限流用インダクタンス要素を介して、
   上記１対のスイッチング素子のスイッチング期間中に、
   少なくとも放電灯とインダクタンス素子との直列回路に
   コンデンサを並列接続した並列回路に印加する放電灯点
   灯装置において、上記１対のスイッチング素子の交番周
   波数を２０Ｈｚよりも高く、１ＫＨｚよりも低く設定し
   たことを特徴とする放電灯点灯装置。