JP2801953B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JP2801953B2
JP2801953B2 JP2137740A JP13774090A JP2801953B2 JP 2801953 B2 JP2801953 B2 JP 2801953B2 JP 2137740 A JP2137740 A JP 2137740A JP 13774090 A JP13774090 A JP 13774090A JP 2801953 B2 JP2801953 B2 JP 2801953B2
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聖明 内橋
律之 福盛
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、放電灯を矩形波で点灯する放電灯点灯装置
に関するものである。
[従来の技術] 第5図にこの種の放電灯点灯装置の回路構成を示す。
この放電灯点灯装置は、直流電源1と、この直流電源1
から電源の供給を受けて放電灯に矩形波電圧を印加して
点灯する矩形波点灯回路2とからなる。
上記直流電源1は、商用電源Vsを全波整流するダイオ
ードブリッジ等からなる整流器DBと、整流出力を昇圧す
る昇圧チョッパ回路3とで構成され、スイッチング素子
Q0、チョークコイルL1、ダイオードD0、コンデンサC1
スイッチング素子Q0の駆動回路4、及び出力電圧を検出
してこの出力電圧が略一定となるようにスイッチング素
子Q0のオンオフデューティを制御するPWM制御回路5で
昇圧チョッパ回路3を構成してある。
矩形波点灯回路2は、ダイオードD1〜D4が逆並列に接
続されたスイッチング素子Q1〜Q4で構成された所謂フル
ブリッジ形のインバータ6と、このインバータ6のスイ
ッチング素子Q1〜Q4のスイッチングを制御する制御回路
7とで構成してある。ここで、放電灯laは限流用のチョ
ークコイルL2及びチョークコイルL3を介してスイッチン
グ素子Q1,Q3及びスイッチング素子Q2,Q4の夫々の接続点
間に接続してあり、放電灯laとチョークコイルL3との直
列回路の両端に並列にコンデンサC2を接続してある。な
お、この矩形波点灯回路2では、スイッチング素子Q3,Q
4の共通接続点とグランドとの間に抵抗R1を接続して、
ランプ電流を検出する構成になっており、このためダイ
オードD3,D4はスイッチング素子Q3あるいはスイッチン
グ素子Q4と抵抗R1の両端に接続してある。
インバータ6のスイッチング素子Q3,Q4は交互に低周
波スイッチングするもので、スイッチング素子Q4のオン
時にスイッチング素子Q1が高周波スイッチング(約40kH
z)すると共に、スイッチング素子Q3のオン時にスイッ
チング素子Q2が高周波スイッチングする。
スイッチング素子Q4がオン時にスイッチング素子Q1
オンとなったときには、直流電源1の出力を受けて、ス
イッチング素子Q1→チョークコイルL2→放電灯la→チョ
ークコイルL3→スイッチング素子Q4→抵抗R1の経路で電
流が流れ、スイッチング素子Q1のオフ時には、チョーク
コイルL2に発生する逆起電圧により、チョークコイルL2
→放電灯la→チョークコイルL3→スイッチング素子Q4
抵抗R1→ダイオードD3→チョークコイルL2の閉ループで
電流が流れ、チョークコイルL2に蓄積されたエネルギを
消費する。なお、このとき放電灯la及びチョークコイル
L3に並列に接続されたコンデンサC2にも電流が流れる。
ここで、チョークコイルL3とコンデンサC2はフィルタ回
路を構成し、放電灯laに高周波成分を除去した直流成分
だけを流すためのものである。
一方、スイッチング素子Q3がオンの時には、スイッチ
ング素子Q2が高周波スイッチングすることにより、上述
のスイッチング素子Q4のオン時と略同様に動作して、放
電灯laにスイッチング素子Q4のオン時とは逆方向の電流
を流す。このようにして、スイッチング素子Q3,Q4の交
番により低周波の矩形波電流が放電灯laに流される。こ
のため、放電灯laの両端電圧は略矩形波となる。
ところで、放電灯laの始動性を向上させる場合には、
一般的には放電灯laへの印加電圧を高くする。そこで、
この放電灯点灯装置においては、放電灯laが点灯するま
では直流電源1の出力を高め、点灯後に低くするように
してある。なお、上記抵抗R1はインバータ6に流れる電
流から放電灯laの点灯を判別するために設けられたもの
であり、これに応じてPWM制御回路5の検出電圧を変化
させて直流電源1の出力を可変するようにしてある。
しかしながら、上述のように放電灯laへの印加電圧を
高くすると、一般的に点灯回路のロスが増大したり、素
子の耐量を上げる必要が生じたりする問題が起こり、上
記放電灯点灯装置の場合にも例外ではない。
そこで、一般的には放電灯laが始動するまでの始動サ
イクルのある期間だけ放電灯laへの印加電圧を上げ、始
動性を向上させ、放電灯laの印加電圧の実効値を低く抑
える方法が採られており、上記放電灯点灯装置において
は、放電灯laに印加される矩形波電圧の後半のある期間
だけスイッチング素子Q1,Q2をオフするようにして、放
電灯laへの印加電圧の実効値を低く抑えるようにしてあ
る。
上述のようにインバータ6の動作を制御する制御回路
7の具体回路を第6図に示す。この制御回路7は、放電
灯laの点灯を判別する点灯判別回路8と、スイッチング
素子Q1,Q2のスイッチング用の高周波信号を発生する高
周波発振回路9と、スイッチング素子Q3,Q4のスイッチ
ング用の低周波信号を発生する低周波発振回路10と、低
周波発振回路10の出力に同期して動作し放電灯laの不点
時のスイッチング素子Q1,Q2のスイッチング期間を決定
するタイマ回路11′と、低周波発振回路10の出力を分周
する分周回路12と、スイッチング素子Q1〜Q4を駆動する
ドライブ回路13〜16と、アンドゲート22,23及びオアゲ
ート24,25とで構成してある。
点灯判別回路8は、オペアンプOP1を用いたコンパレ
ータで構成してあり、抵抗R1の両端電圧を基準電圧Vref
と比較して放電灯laの点灯を判別する。そして、放電灯
laの点灯時にその出力aがローレベルとなる。高周波発
振回路9は、抵抗R1の両端電圧から放電灯laに流れるラ
ンプ電流を検出し、このランプ電流に応じてスイッチン
グ素子Q1,Q2のオンオフデューティを制御する。低周波
発振回路10は汎用タイマIC(例えば、NEC製μPC555等)
17で構成され、第7図(c)に示す出力cを生じる。タ
イマ回路11′は低周波発振回路10と同様の汎用タイマIC
18を用いて構成され、低周波発振回路10の出力cの立下
り同期して第7図(d)に示す出力dを生じる。分周回
路12はフリップフロップ19と、NANDゲート20,21で構成
され、低周波発振回路10の出力を分周して、第7図
(g),(h)に示す出力g,hを生じる。ドライブ回路1
5,16は、分周回路12の出力g,hがローレベルである期間
に夫々スイッチング素子Q3,Q4をオンにするものであ
る。また、アンドゲート22は低周波発振回路10の出力c
とタイマ回路11′の出力dとのアンドをとり、第7図
(e)に示す出力eを生じ、さらにアンドゲート23は高
周波発振回路9の出力bとアンドゲート22の出力eとの
アンドをとり、第7図(f)に示す出力fを生じるもの
で、オアゲート24,25は夫々スイッチング素子Q3,Q4がオ
ンのときに対応するスイッチング素子Q1,Q2のドライブ
回路13,14にアンドゲート23の出力fを供給するための
もので、それらの出力i.jは第7図(i),(j)に示
すようになる。
この放電灯点灯装置では、スイッチング素子Q3,Q4
オンとなっている期間の後半部で、スイッチング素子
Q1,Q2をオフにしてあるので、ランプ電圧Vlaは第7図
(k)に示すように矩形波の後半部が欠けたような波形
となり、これにより放電灯laの不点時に放電灯laに印加
される電圧の実効値を下げるようにしてある。
[発明が解決しようとする課題] ところで、上述の放電灯点灯装置では放電灯laが点灯
するまでは印加電圧を高くしてあるので、放電灯laはグ
ロー放電状態に移行しやすい。しかしながら、放電灯la
が寿命末期の始動時や放電灯laの発光管温度が高い場合
の再始動時等においては、放電灯laがグロー放電状態に
移行しても、放電灯laへの印加電圧の実効値を下げるた
めに設けたスイッチング素子Q1,Q2をオフする期間によ
り、放電灯laをグロー放電からアーク放電にスムーズに
移行しない場合があるという問題があった。
本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その
目的とするところは、放電灯の寿命末期の始動や放電灯
の発光管温度が高い場合の再始動時等においても、放電
灯をグロー放電からアーク放電にスムーズに移行させる
ことができる放電灯点灯装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明は動作制御手段に
よる矩形波点灯回路の動作停止期間を一定周期で可変す
る期間調整手段を矩形波点灯回路に設けてある。
[作用] 本発明は、上述のように期間調整手段により矩形波点
灯回路の動作停止期間を一定周期で可変することによ
り、放電灯が寿命末期である場合の始動時等であって
も、放電灯に印加される電圧を高くして、放電灯がグロ
ー放電からアーク放電にスムーズに移行できるようにし
たものである。しかも、上述のように一定周期で動作停
止期間を可変することにより、不点に放電灯に印加され
る電圧の実効値が高くなることがないようにしてある。
[実施例1] 第1図及び第2図に本発明の一実施例を示す。本実施
例の放電灯点灯装置の基本構成を上述した従来のものと
同じであり、本実施例では従来の制御回路7のタイマ回
路11′及びアンドゲート22の代わりに第1図に示すオン
期間設定回路11を設けたものである。
上記オン期間設定回路11は、第2図(a)に示す低周
波発振回路10の出力cでトリガがかかる汎用タイマICで
構成したタイマ回路26と、このタイマ回路26の出力kを
インバータゲート27で反転させた出力lでオン,オフ制
御されるトランジスタQ5と、抵抗R9及びコンデンサC10
からなりトランジスタQ5のオンによりコンデンサC10
充電電荷が放電される時定数回路28と、低周波発振回路
10のタイマIC17の6番端子出力nと時定数回路28の出力
mとの比較を行い、6番端子出力nが時定数回路28の出
力mよりも高い期間に出力oがハイレベルとなるオペア
ンプで構成されたコンパレータ29と、このコンパレータ
29の出力oと点灯判別回路8の出力aをインバータゲー
ト30で反転した出力とのオアをとるオアゲート31とで構
成してある。
上記オン期間設定回路11のタイマ回路26の限時動作期
間は、第2図(d)に示すように、低周波発振回路10の
タイマIC17の限時動作期間よりも長くしてあり、その出
力kは限時動作期間にハイレベルとなる。従って、この
期間にトランジスタQ5がオフとなり、時定数回路28のコ
ンデンサC10が抵抗R9を介して徐々に充電され、第2図
(b)に示す出力mが得られる。低周波発振回路10のタ
イマIC17の6番端子出力nは第2図(b)に示す鋸波状
の出力nとなっており、この出力nと時定数回路28の出
力mとをコンパレータ29で比較した出力oは、第2図
(c)に示すように徐々にハイレベル期間が長くなる。
よって、この出力oを放電灯laの不点期間にオアゲート
31を介してアンドゲート23の一方の入力端子に入力する
と、時定数回路28で決まる一定周期で、徐々にスイッチ
ング素子Q1,Q2をオフする期間を短くすることができ
る。従って、放電灯laが寿命末期となったときの始動時
等においても、放電灯laがグロー放電からアーク放電に
移行するのに必要な充分な電圧を印加することができ、
始動性能を改善することができる。なお、スイッチング
素子Q1,Q2のオフ期間を徐々に短くしても、放電灯laに
印加される電圧の実効値が変化しないようにしておけ
ば、インバータ6のロスの増大や素子の耐量の問題は生
じないようにできる。
[実施例2] 第3図及び第4図に本発明の他の実施例を示す。上述
の第1の実施例の場合には連続的且つ周期的にスイッチ
ング素子Q1,Q2をオフする期間を短くしていたが、本実
施例では定期的にスイッチング素子Q1,Q2をオフする期
間を無くすようにしたものである。このために、本実施
例では第4図(c)に示すように低周波発振回路10の出
力の立上りでトリガされ、定期的にスイッチング素子
Q1,Q2をオフする期間を無くす期間を決定する汎用タイ
マIC33で構成されたタイマ回路32と、低周波発振回路10
の出力cとタイマ回路32の出力pとのアンドをとるアン
ドゲート34とを第6図に示す従来の制御回路7に付加
し、そのアンドゲート34の出力qとタイマ回路11′との
出力dとのオアをとるオアゲート35をアンドゲート22の
代わりに用いたものである。
本実施例の場合には上記オアゲート35から第4図
(e)に示す出力rが得られ、タイマ回路32の限時動作
期間ではスイッチング素子Q1,Q2をオフする期間が無く
なる。よって、上述の第1の実施例と同様にして、放電
灯laが寿命末期となった場合の始動時でも、放電灯laに
充分な電圧を印加することができ、放電灯laをグロー放
電からアーク放電にスムーズに移行させることができ
る。
[発明の効果] 本発明は上述のように、動作制御手段による矩形波点
灯回路の動作停止期間を一定周期で可変する期間調整手
段を矩形波点灯回路に設けてあるので、放電灯が寿命末
期である場合の始動時等であっても、放電灯に印加され
る電圧を高くして、放電灯がグロー放電からアーク放電
にスムーズに移行できる。しかも、上述のように一定周
期で動作停止期間を可変するので、不点時に放電灯に印
加される電圧の実効値を高くすることがない。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例の要部回路図、第2図は同上
の動作説明図、第3図は他の実施例の要部回路図、第4
図は同上の動作説明図、第5図は従来の放電灯点灯装置
を示す回路図、第6図は同上の制御回路の具体回路図、
第7図は同上の動作説明図である。 1は直流電源、2は矩形波点灯回路、9は高周波発振回
路、10は低周波発振回路、11はオン期間設定回路、26,3
2はタイマ回路、34はアンド回路、laは放電灯である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 41/16 - 41/29

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源と、この直流電源の電圧を矩形波
    に変換して放電灯に印加する矩形波点灯回路とからな
    り、放電灯の不点状態を検出して不点時に点灯時よりも
    高い電圧を矩形波点灯回路に供給する電圧制御手段を上
    記直流電源が備えると共に、不点時の放電灯に印加され
    る矩形波の半サイクルの後半部において矩形波点灯回路
    の動作停止して放電灯への印加電圧の実効値を下げる動
    作制御手段を上記矩形波点灯回路が備えた放電灯点灯装
    置において、上記動作制御手段による矩形波点灯回路の
    動作停止期間を一定周期で可変する期間調整手段を矩形
    波点灯回路に設けて成ることを特徴とする放電灯点灯装
    置。
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