JP2627740B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JP2627740B2
JP2627740B2 JP61082102A JP8210286A JP2627740B2 JP 2627740 B2 JP2627740 B2 JP 2627740B2 JP 61082102 A JP61082102 A JP 61082102A JP 8210286 A JP8210286 A JP 8210286A JP 2627740 B2 JP2627740 B2 JP 2627740B2
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春樹 小松
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日立照明株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は周波数可変形のインバータとその負荷となる
共振形の点灯回路を備えた予熱形放電灯用の点灯装置に
関する。
〔従来の技術〕
予熱形放電灯、予熱形放電灯と直列のインダクタ、予
熱形放電灯の非電源側端子間のコンデンサを含む共振形
点灯回路を備え、また直流電源で付勢され、かつ前記共
振形点灯回路を負荷とするインバータを備えた予熱形放
電灯点灯装置は既知である。
該装置においてはインバータの出力周波数を固定して
予熱を先行させ、その後に共振形点灯回路の始動時共振
周波数を経過するように出力周波数を変化させ、その際
の共振高電圧で予熱形放電灯を点弧させる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記の従来装置においては点弧時の予熱形放電灯に対
する印加電圧および電流が過大になることがあり、部品
耐圧および電流容量の面での負担が大きい。
これを防止するためにはインバータの出力周波数を変
化させる前と後の両方に所定値に固定するプロセスを加
えればよい。つまり、まず予熱向きの周波数に固定し、
その後に完全共振一歩手前の点弧に必要な程度の高電圧
となる周波数に固定するプロセスを踏めば過電圧、過電
流の問題は解消する。
しかし、始動時に周波数固定のプロセスを重複して設
ける必要があるので、その分だけ周波数可変手段のコス
トが嵩む。始動時のこのプロセスには例えばタイマー回
路(時定数回路)を用いるので、プロセスが複雑になる
とコスト高となる。
本発明は過電圧、過電流とならず、また周波数可変手
段のコスト負担が軽い予熱形放電灯点灯装置を提供する
ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明においてはインバータの出力周波数を、インバ
ータの直流電源投入と同時に、共振形点灯回路の始動時
共振周波数を除くそれより高い範囲において、連続的に
低減する時間推移形周波数可変手段を備える。
今、共振形点灯回路の始動時共振周波数f0とすると f0<F2<F1 となる2つの周波数F1とF2を選択する。インバータの出
力周波数は直流電源投入と同時にF1からF2に向かって減
少する。周波数F1は一定期間それを維持するという意味
での固定周波数ではないが、周波数F2の方は固定周波数
である。
〔作用〕
予熱形放電灯の予熱は周波数F1から周波数F2に至る経
過の中でなされる。インバータの出力周波数が少なくと
もF1近傍においては、始動時共振周波数f0よりも高すぎ
共振が弱いので、予熱が先行する。
その後、始動時共振周波数f0に相対的に近いF2に至る
と、共振形点灯回路における共振作用で点弧に必要な印
加電圧が生まれ、予熱形放電灯が点弧する。
この際に高い共振電圧、共振電流が発生するが、完全
共振時のそれそれよりは低い。その程度は点弧電圧のレ
ベルを考慮し、F2設定値を加減して調整する。一方、点
弧に先立つ予熱時間の長さはF2に至る変化所用時間によ
って規定する。
点弧後は出力周波数F2状況下において点灯を維持する
が、その周波数値が所定のランプ出力とするに不適当で
ある場合は、予熱形放電灯の点弧を検知してインバータ
の出力周波数を適正な点灯周波数へ変更する点灯検知形
周波数可変手段を備ける。
〔実施例〕
本発明に係る第1図〜第4図の実施例について説明す
る。
第1図の6は予熱形放電灯、4は予熱形放電灯6と直
列のインダクタ、5は予熱形放電灯6の非電源側端子間
に接続されたコンデンサである。これらの各部品は共振
形点灯回路を構成する。始動時には、コンデンサ5の電
流で予熱形放電灯6を予熱し、またその電圧で点弧させ
る。
その他の部品は直流電源1で付勢され、前記共振形点
灯回路を負荷とするハーフブリッジ形のインバータを構
成する。その主要部品は一対のスイッチング素子7・8
と電圧分配用の一対のコンデンサ2・3であって、それ
らの各中点間に前記共振形点灯回路は接続される。25は
スイッチング素子7・8の駆動回路である。
10は駆動回路25の中核をなすPWM信号発生用の制御IC
であり、形式はテキサスインスツルメンツ社製TL494で
ある。制御用IC10には、任意周波数の鋸歯状発振器、各
種コンパレータ、誤差増巾器、定電圧電源等が組み込ま
れている。制御用IC10はその端子A・Bに接続した時定
数回路により定まる周波数で、内部トランジスタの出力
を反転(個々の内部トランジスタは時定数により定まる
周波数の1/2)するよう構成している。
9はスイッチング素子7・8を駆動するためのパルス
トランスである。その入力側は制御用IC10はスイッチン
グ回路に接続され、出力側はスイッチング素子7・8の
各ベース回路に接続される。コンデンサ16・ツエナーダ
イオード17の並列回路と抵抗18との直列回路は制御用IC
10の駆動用電源を得るための定電圧電源回路を形成す
る。コンデンサ14・抵抗13の直列回路と該回路に並列の
抵抗12は制御用IC10の発振周波数の設定およびに変更に
関与する。コンデンサ14の一端に接続したダイオード15
は消灯時にコンデンサ14の電荷を放電させるためのもの
である。
制御用IC10の発振周波数fICないしはインバータの出
力周波数Fは次のようになる。制御用IC10のA端子には
抵抗器12・13(その運用上の合成抵抗をRとする)が、
またB端子にはコンデンサ11(その容量をCとする)が
それぞれ接続される。B端子に接続されたコンデンサ11
はA端子を経由する電流で充電される。そして、コンデ
ンサ11の充電電圧が所定値に達すると、この電荷を放電
し1サイクルを終了する。このときの制御用IC10の発振
周波数fICは fIC≒1/(R・C) となる。スイッチング素子7・8の実際の運用周波数、
すなわちインバータの出力周波数Fはプッシュプル動作
であるため次のようになる。
F≒fIC/2 直流電源1を投入するとコンデンサ14の電位は、これ
と直列の抵抗13との時定数により徐々に上昇してゆく。
逆に、抵抗13に流れる電流は徐々に低下してゆく。この
ため、制御用IC10のA端子から見た抵抗器12・13全体の
運用上の合成抵抗Rの経時変化ならびにこれに対応する
出力周波数Fの変化は第2図のようになる。
第2図のように、出力周波数Fは予熱開始周波数F1
始まり、直ちに変化して点弧周波数F2に到達し、F2に落
ち着くことになる。
第3図・第4図は主として始動時における予熱形放電
灯6への印加電圧Vの変化を示している。第3図のカー
ブはインバータの負荷となる前記共振形点灯回路の始動
時共振特性であって、始動時共振周波数f0を頂点とする
山形を呈する。始動時共振周波数f0はインダクタ4とコ
ンデンサ5の直列共振周波数のそれとほぼ一致する。
始動時共振周波数f0との関連では、前記予熱開始周波
数F1および点弧周波数F2は f0<F2<F1 となるように選択される。つまり、直流電源1投入と同
時に、インバータの出力周波数Fは始動時共振周波数f0
を除くそれより高い範囲において、連続的にF1→F2のご
とく低減する。従って、抵抗13・コンデンサ14等は一種
の時間推移形周波数可変手段を形成する。
第3図・第4図を使って予熱形放電灯3に対する印加
電圧Vの推移について説明する。直流電源1の投入と同
時に、インバータの出力周波数Fは始動時共振周波数f0
よりも十分に高い前記予熱開始周波数F1から、始動時共
振周波数f0にやや近い点弧周波数F2に向かって低減す
る。この間に予熱が進行する。同時にコンデンサ5両端
の電圧つまり予熱形放電灯6への印加電圧Vは予熱前放
電の不安のない低い電圧V1から立上がり最終的には点弧
可能なほどほどに高いV2に達する。その時点で予熱形放
電灯6は点弧する。点弧後の予熱形放電灯6の電圧Vは
第4図のような低い管電圧に落着き点灯を継続する。電
圧V2は完全共振時のそれほどには高くない適性値に設定
される。高すぎる場合はコンデンサ5の電圧(V)およ
び電流が大となり、スイッチング素子7・8等の耐圧、
インダクタ4等の電流容量を高める必要があり、コスト
アップ要因となる。
直流電源1を切り離す消灯状態においては、コンデン
サー14の電荷がダイオード15を介して一方的に放電さ
れ、次の始動に備える。
本発明は抵抗13・コンデンサ14等を含む時間推移形周
波数可変手段を形成する。この特徴は直流電源1投入と
同時に出力周波数が変化し始めることである。予熱所用
時間は点弧周波数F2に至る時間長を基準とする。これで
十分であり、実実用上も問題はない。実験によれば予熱
時間が0.8〜1.0秒程度となり、予熱不十分なままの早期
点弧の不安がなく、また徒長の予熱時間を取る可能性も
少ないことが確認された。
第5図〜第9図に示す別の実施例について説明する。
前記第1図の部品符号をここにそのまま引用し、重複す
る説明を割愛する。この実施例においては、共振形点灯
回路中にカレントトランス19を設ける。カレントトラン
ス19により取り出した電流信号はダイオードブリッジ20
により全波整流され、抵抗22・23の分圧回路で分圧され
る。主としてこの分圧電圧で制御されるトランジスタ21
と抵抗24の直列回路が第1図同様の抵抗12と並列され
る。
トランジスタ21は共振形点灯回路に比較的大電流が流
れる始動時にのみ導通するよう抵抗22・23・24等の値を
選択している。第1図同様にA端子に接続したコンデン
サ14の影響により、制御用IC10の発振周波数に基づいて
決定されるインバータの出力周波数Fは直流電源1投入
時より徐々に低下し、第6図矢示の推移となる。出力周
波数Fは予熱開始周波数F1からスタートし点弧周波数F2
に落ち着くが、この状況下ではトランジスタ21が導通し
抵抗23も端子Aに連なる並列回路として参画する、ここ
で点弧しない場合はこの状況を保ち、始動時共振周波数
f0には向かわない。それは過電圧・過電流を防止するた
めである。ここまでの状況は第1図のそれとほぼ一致す
る。出力周波数Fが点弧周波数F2に達したときに期待通
りに点弧すると、カレントトランス19の出力電流信号が
減少する。これにともない、トランジスタ21がターンオ
フするので、A端子から見た抵抗値が増加し、出力周波
数Fが点灯周波数F3へ変化する。点灯中の予熱形放電灯
6のランプ電力は周波数依存性を持ち、点灯周波数F3
関数となる。点弧時周波数F2のままで所定ランプ電力と
ならない場合は以上のようにして適正な点灯周波数F3
設定する。点灯周波数F3への移行の際に始動時共振周波
数f0を通過するが、すでに点弧確認後であってf0を頂点
とする始動時共振特性は崩れているので、高電圧・大電
流は流れない。
コンデンサ14等は直流電源1投入に始まる時間推移形
周波数可変手段を形成する。カレントトランス19等は点
弧を確認して作動する点灯検知形周波数可変手段を形成
する。後者を点灯検知形としたのは出力周波数Fが始動
時共振周波数f0を越える際の過電圧・過電流を確実に回
避するためである。
第7図〜第9図を用い、回路定数について補足する。
共振形点灯回路の共振を利用するものにおいては、イン
バータの出力周波数Fが始動時共振周波数f0と一致する
と過電圧・過電流が生じて回路部品等が破壊する心配が
ある。したがって回路部品のバラツキ等を考慮した適切
な出力周波数Fを設定する必要がある。また、周囲温度
の上昇、直流電源1電圧の低下等も考慮しなければなら
ない。
第7図に示す制御用IC10の温度特性に注目すると、常
温25℃から上下すると、出力周波数Fは低下する。点弧
周波数F2を高めに選んでおけば、周囲温度上昇時におけ
る始動時共振周波数f0との遭遇を回避し易くなる。一
方、制御用IC10に付属するコンデンサ11電圧が一定値に
達したときにその電荷を急放電し、第9図の三角波を出
力する。コンデンサ11の充電速度に関係するA端子側の
基準電圧VHEFは第8図のように制御用IC10の駆動用電源
(16等)の電圧VCCの低下につれて低下する。したがっ
て、充電速度が増し三角波の周波数が低下しインバータ
の出力周波数Fも低下する。従って、このこのような場
合であっても安全なように、点弧周波数F2を高めに、点
灯周波数F3を低めに選択することが望ましい。
〔発明の効果〕
本発明はインバータの出力周波数を、直流電源投入と
同時に、共振形点灯回路の始動時共振周波数を除くそれ
より高い範囲において、連続的に低減する時間推移形周
波数可変手段を備えたものである。これによれば、直流
電源投入と同時に周波数が変化し始め、変化終了時点を
基準として予熱時間を規定することができる。
このため周波数可変手段のコスト負担が軽く、また変
化終了点すなわち点弧周波数を始動時共振周波数との関
連で適宜に設定することによって、前記過電圧、過電流
の弊害を解消し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の実施例回路、第2図はその出力周
波数の推移を示す特性図、第3図は始動時共振を示す特
性図、第4図は印加電圧を示す特性図、第5図は他の実
施例装置を示す回路図、第6図はその始動時共振を示す
特性図、第7図はその発振周波数の温度依存性を示す特
性図、第8図はその電圧変動を示す特性図、第9図は発
振出力を示す波形図である。 6:予熱形放電灯、4:インダクタ、5:コンデンサ、7・8:
インバータ用のスイッチング素子、14:時間推移形周波
数可変手段用のコンデンサ、19:点灯検知形周波数可変
手段用のカレントトランス

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予熱形放電灯、予熱形放電灯と直列のイン
    ダクタ、予熱形放電灯の非電源側端子間のコンデンサを
    含む共振形点灯回路を備え、 直流電源で付勢され、かつ前記共振形点灯回路を負荷と
    するインバータを備え、 前記インバータの出力周波数を、前記直流電源投入と同
    時に、前記共振形点灯回路の始動時共振周波数を除くそ
    れより高い範囲において、連続的に低減する時間推移形
    周波数可変手段を備えたことを特徴とする予熱形放電灯
    点灯装置。
  2. 【請求項2】インバータの出力周波数を、直流電源投入
    と同時に、共振形点灯回路の始動時共振周波数を除くそ
    れより高い範囲において、連続的に低減する時間推移形
    周波数可変手段を備え、 さらにインバータの出力周波数を、予熱形放電灯の点弧
    を検知して点灯周波数へ変更する点灯検知形周波数可変
    手段を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の予熱形放電灯点灯装置。
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