JPH06318496A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JPH06318496A
JPH06318496A JP5107118A JP10711893A JPH06318496A JP H06318496 A JPH06318496 A JP H06318496A JP 5107118 A JP5107118 A JP 5107118A JP 10711893 A JP10711893 A JP 10711893A JP H06318496 A JPH06318496 A JP H06318496A
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JP
Japan
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discharge lamp
power supply
voltage
capacitor
transformer
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Withdrawn
Application number
JP5107118A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Kanbara
隆 神原
Koichiro Tanikawa
孝一郎 谷河
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】音響的共鳴現象を回避して放電灯を安定に点灯
することができ、しかも小型で安価な放電灯点灯装置を
提供するにある。 【構成】制御回路4はコンデンサC0 の電圧が略零とな
った時点でそれまでオンしていたスイッチング素子S1
(又はS2 )のオン状態を継続させ、同時にそれまでオ
フしていたスイッチング素子S2 若しくはS1 をオンす
る。この同時オンによりインバータ回路2はコンデンサ
0 の電荷を放出させ、且つ上記のオン期間の長さに応
じて直流電源1よりインダクタLsに磁気エネルギを蓄
積させる。この蓄積エネルギはスイッチング素子S
1 (又はS2 )のオフ時に共振電圧の波高値及び実効値
を上昇させる共振のエネルギとなる。同時オンの期間は
電源電圧に応じて可変設定されるため、インバータ回路
2の動作周波数も変化し、結果インダクタLl のインピ
ーダンス値が変化して出力電力は略一定となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高輝度放電灯等の放電
灯を点灯させる放電灯点灯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来装置の小型化、軽量化のために動作
周波数を高周波化し、インダクタンス要素やキャパシタ
ンス要素等の各素子の小型化を図ることが電源装置にお
いて、行なわれている。一方放電灯点灯装置の分野にお
いても、インバータ回路を用いて高周波化が図られてい
る。しかながらHIDランプ等の放電灯をランプ固有の
共鳴周波数帯で、点灯すると音響的共鳴現象と呼ばれる
放電の不安定現象を生じる。
【0003】放電を安定に保ちつつ、放電灯を高周波で
点灯する方法として、周波数変調された高周波で放電灯
を点灯する方法が挙げられる。また放電灯は略一定の設
定電力で点灯しないと、ちらつきを生じる。出力電力を
略一定に保ちつつ周波数変調された高周波で放電灯を点
灯する手段としては特開平4−138696号に見られ
るような方法がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の放電灯点灯装置においては、インバータ回路の他に、
別途ランプ電流の値に応じてインバータ回路に供給され
る直流電圧を変化させる直流電源(平滑部)が必ず必要
であり、またその直流電源(平滑部)とインバータ回路
を制御する回路が夫々に必要であるため、制御も複雑化
するとともに装置が大型化し、結果コストの増加にもつ
ながるという問題があった。
【0005】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音響的共鳴現象を回避
して放電灯を安定に点灯することができ、しかも小型で
安価な放電灯点灯装置を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項1の発明では、出力を変動する特性を有し
た直流電源と、1次巻線に中間タップを有したトラン
ス、上記直流電源の一方の極と上記トランスの中間タッ
プとの間に接続した第1のインダクタ、上記トランスの
1次巻線の両端と上記直流電源の他方の極との間に夫々
接続した第1、第2のスイッチング手段、上記トランス
のインダクタンス成分と共振するコンデンサからなり上
記第1、第2のスイッチング素子のオンオフで上記コン
デンサに共振電圧を発生させるインバータ回路と、上記
トランスの2次巻線の両端間に第2のインダクタを介し
て放電灯を直列接続して構成される負荷回路とで構成さ
れる放電灯点灯装置において、上記コンデンサの電荷を
放出する閉ループ手段と、上記コンデンサに発生する共
振電圧が略零となった時点で上記閉ループ手段を一定期
間オンするとともに、このオン期間を可変して上記負荷
回路への出力を制御して負荷回路への供給電力を設定電
力に略一定化する制御手段とを上記インバータ回路に具
備したものである。
【0007】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、上記制御手段として、上記直流電源の出力電圧の変
化に対して負荷回路への出力電力を一定化する自励駆動
手段を設けたものである。請求項3の発明は、請求項1
又は2の発明において、上記直流電源は、周期的に出力
電圧が変動する特性を有して成るものである。
【0008】請求項4の発明は、請求項1又は2又は3
の発明において、上記直流電源は、交流を整流若しくは
部分平滑して得るものである。
【0009】
【作用】本発明によれば、直流電源電圧の変動に応じて
出力電力を一定に保ちつつインバータ回路の動作周波数
を変化させることができ、結果周波数変調されたインバ
ータ回路の出力波形で負荷回路の放電灯を点灯するた
め、音響的共鳴現象を回避して、放電灯を安定に点灯す
ることができる。またスイッチング素子を零電圧スイッ
チング動作させることにより、スイッチングロスが少な
い高効率の放電灯点灯装置が実現できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 (実施例1)図1は本実施例の回路構成を示しており、
本実施例は出力電圧が変動する特性を持つ直流電源1
と、入力電圧の変動を補償してHIDランプのような放
電灯3に設定電力と略等しい一定電力を供給するインバ
ータ回路2とによって構成される。
【0011】インバータ回路2は、1次巻線n1 に中間
タップを有したトランスTと、上記直流電源1の一方の
極と上記トランスTの中間タップtとの間に接続した第
1のインダクタLsと、上記トランスTの1次巻線n1
の両端と上記直流電源1の他方の極との間に夫々接続し
た第1、第2のスイッチング手段S1 ,S2 と、上記ト
ランスTのインダクタンス成分と共振するコンデンサC
0 と、制御回路4と、駆動部5とからなり、制御回路4
の制御の下で上記第1、第2のスイッチング素子S1
2 をオンオフして上記コンデンサC0 に共振電圧を発
生させ、トランスTの2次巻線n2 の出力電圧を第2の
インダクタLl を介して放電灯3の両端に印加するよう
になっている。第2にインダクタLl は放電灯3とで負
荷回路を構成する。
【0012】インバータ回路2の制御回路4は、トラン
スTに巻装してある検出巻線n3 により、上記コンデン
サC0 の両端電圧、つまりトランスTの1次巻線n1
両端電圧が略零となったことを検出する零電圧検出部4
1と、直流電源1の出力電圧を検出する電源電圧検出部
42と、これら検出部41、42の検出出力に基づいて
スイッチング素子S1 、S2 を駆動する信号を作成して
その信号を駆動部5に与える制御部43とで構成され
る。
【0013】制御部43は零電圧検出部41で検出して
いるコンデンサC0 の電圧が略零となった時点で、それ
までオンしていたスイッチング素子S1 若しくはS2
オン状態を継続させるとともに、それまでオフしていた
スイッチング素子S2 若しくはS1 を同時にオンする期
間を設定し、且つ電源電圧検出部42の検出電圧に応じ
て同時オンの期間の長さを可変する制御を行なうことに
より、スイッチング素子S1 、S2 の同時オンでコンデ
ンサC0 、スイッチング素子S1 、S2 によって構成さ
れる閉ループでコンデンサC0 の電荷を放出させ、また
同時オンの期間の長さに応じて直流電源1よりインダク
Lsに磁気エネルギとしてエネルギを蓄積させる。この
蓄積エネルギは次にスイッチング素子S1 若しくはS2
がオフとしたときに共振電圧(トランスTの2次電圧)
の波高値及び実効値を上昇させる共振のエネルギとな
り、また電源電圧の変化に応じて上記の同時オン期間の
長さを変化させることにより、インバータ回路2の動作
周波数を変化させてインダクタLl のインピーダンス値
を変え、インバータ回路2の出力電力を設定電力に略一
定化するのである。
【0014】次に本実施例装置の動作を詳説する。直流
電源1がインバータ回路2に接続されて動作を開始する
と、インバータ回路2の制御回路4の制御部4は零電圧
検出部41によって検出されるコンデンサC0 の電圧が
略零となるタイミングにおいてスイッチング素子S1
2 を同時にオンさせ且つそのオン期間を電源電圧検出
部42の検出電圧に応じて可変設定した信号を作成して
駆動部5に与える。駆動部5はこの信号を受けてスイッ
チング素子S1 、S2 を駆動する。
【0015】ここで直流電源1の出力電圧が下降(上
昇)したときには、制御部5はスイッチング素子S1
3 の同時オン期間を増加(減少)させる信号を作成す
る。つまり同時オン期間を増加(減少)させて、トラン
スTの2次出力電圧を上昇(下降)させる。また同時オ
ン期間を増加(減少)させることによって、動作周波数
が低下(上昇)するので、限流要素としてのインダクタ
0 の作用が弱まり(強まり)、結果として負荷である
放電灯3への出力電力を設定電力に略略一定化させるこ
とができる。
【0016】これによりインバータ回路2から直流電源
1の変動に応じて周波数変調された略一定の電力を放電
灯3に供給することができ、そのため音響的共鳴現象を
回避して放電灯1を安定に点灯することができるのであ
る。図2は本実施例のインバータ回路2の特性例を示し
ており、同図(b)に示すように電源電圧の変動を受け
てインバータ回路2は動作周波数を変換させるが、この
間の出力電力は同図(a)に示すように一定に保たれる
特性を有している。
【0017】図3(a)(b)(c)は直流電源1の出
力電圧の出力波形例を示しており、本実施例の直流電源
1の特性としては例えば周期的に出力電圧を変化するも
ので、図示するようなものであれば何れでも良い。尚本
実施例では、直流電源1の出力電圧に応じてスイッチン
グ素子S1 、S2の同時オンの期間を可変するようにし
ていたが、ランプ電流に応じてスイッチング素子S1
2 の同時オンの期間を可変するようにしても良く、ま
た複数の電圧、電流等の検出を複数組み合わせて行い、
その検出に応じてスイッチング素子S1 、S2 の同時オ
ンの期間を可変するようにしても良い。
【0018】また零電圧検出部41は、トランスTに検
出巻線n3 を設けて、この検出巻線n3 の出力電圧によ
りコンデンサC0 の電圧を検出するようにしているが、
直接コンデンサC0 の両端電圧を検出するようにしても
良い。更に零電圧検出部41を無くし、予め設定された
周波数を基に制御を行なっても良い。 (実施例2)本実施例は、図4に示すように直流電源1
として交流電源(例えば商用電源)ACをダイオードブ
リッジDBで整流した後部分平滑する整流平滑回路を用
い、またインバータ回路2として自励式発振回路を構成
しているものを用いている。
【0019】本実施例の直流電源1の動作は次の通りで
ある。つまりダイオードブリッジDBの整流出力は、ダ
イオードブリッジDB→コンデンサCa→ダイオードD
c→コンデンサCb→ダイオードブリッジDBの経路
で、コンデンサCa,Cbを充電する。この充電電圧値
は交流電源ACの波高値の略半分の値となる。次にダイ
オードブリッジDBの出力値が、コンデンサCa及びC
bの充電電圧値を下まわると、コンデンサCaはダイオ
ードDaを、コンデンサCbはダイオードDbを介して
インバータ回路2側に放電を始め、その結果出力波形は
図5(a)に示すように所謂谷埋めの波形となって、周
期的に電圧が変動する特性を持つことになる。尚抵抗R
a,RbはコンデンサCa,Cbの放電用抵抗である。
【0020】本実施例のインバータ回路2の動作は次の
通りである。まず電源投入時には制御回路4の制御部4
3のインピーダンスと駆動部を兼ねた零電圧検出部41
の抵抗R3 (R4 )、R1 (R2 )により決まる直流バ
イアス分がスイッチング素子S1 (S2 )のゲートに印
加され、MOSFETからなるスイッチング素子S1
しくはS2 がオンして発振を開始する。その後は、電源
電圧検出部42の抵抗R7 とR8 とにより分圧されて得
られた電源電圧の検出値に応じて、制御部43のトラン
ジスタQcのベースバイアスが抵抗R9 を介して変化
し、結果トランジスタQcはベースバイアスに応じて等
価的にインピーダンス値を変化させ、これによって零電
圧検出部41の抵抗R4 ,R2 並びに抵抗R3 ,R1
下でスイッチング素子S1 ,S2 の同時オン期間が変化
して電源電圧の変動を補償し、インバータ回路2の出力
電力を略一定電力とする。
【0021】このときのインバータ回路2の出力波形は
図5(b)に示すように交流電源ACの周期の半分の時
間で繰り返す周波数変調されたものとなり、これにより
負荷回路の放電灯3を点灯すれば共鳴周波数帯であって
も、音響的共鳴現象を回避し、放電灯3を安定に点灯で
きる。以上のように本実施例では、簡単な回路構成によ
り周波数変調された出力波形を放電灯3に供給して音響
的共鳴現象を回避し、放電灯3を安定に点灯することが
できるので、装置の小型化、コストダウンが図れる。
【0022】またスイッチング素子S1 ,S2 は共に零
電圧スイッチング動作をとるため、スイッチングロスを
少なくし、高効率な放電灯点灯装置を実現することがで
きる。
【0023】
【発明の効果】本発明は、出力を変動する特性を有した
直流電源と、1次巻線に中間タップを有したトランス、
上記直流電源の一方の極と上記トランスの中間タップと
の間に接続した第1のインダクタ、上記トランスの1次
巻線の両端と上記直流電源の他方の極との間に夫々接続
した第1、第2のスイッチング手段、上記トランスのイ
ンダクタンス成分と共振するコンデンサからなり上記第
1、第2のスイッチング素子のオンオフで上記コンデン
サに共振電圧を発生させるインバータ回路と、上記トラ
ンスの2次巻線の両端間に第2のインダクタを介して放
電灯を直列接続して構成される負荷回路とで構成される
放電灯点灯装置において、上記コンデンサの電荷を放出
する閉ループ手段と、上記コンデンサに発生する共振電
圧が略零となった時点で上記閉ループ手段を一定期間オ
ンするとともに、このオン期間を可変して上記負荷回路
への出力を制御して負荷回路への供給電力を設定電力に
略一定化する制御手段とを上記インバータ回路に具備し
ているので、直流電源電圧の変動に応じて出力電力を一
定に保ちつつインバータ回路の動作周波数を変化させる
ことができ、結果周波数変調されたインバータ回路の出
力波形で負荷回路の放電灯を点灯するため、音響的共鳴
現象を回避して、放電灯を安定に点灯することができ、
しかも制御が複雑でないため装置を小型に且つ安価に製
作することができ、またスイッチング素子を零電圧スイ
ッチング動作させるためスイッチングロスが少ないから
高効率の放電灯点灯装置が実現できるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の回路図である。
【図2】(a)は同上の直流電源電圧とインバータ回路
の出力電力の特性図である。(b)は同上の直流電源電
圧とインバータ回路の動作周波数の特性図である。
【図3】同上の直流電源の出力波形例図である。
【図4】本発明の実施例2の回路図である。
【図5】(a)は同上の直流電源の出力電圧波形図であ
る。(b)は同上のインバータ回路2の出力電圧波形図
である。
【符号の説明】
1 直流電源 2 インバータ回路 3 放電灯 4 制御回路 5 駆動部 41 零電圧検出部 42 電源電圧検出部 43 制御部 S1 スイッチング素子 S2 スイッチング素子 T トランス Ls インダクタ Ll インダクタ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】出力を変動する特性を有した直流電源と、
    1次巻線に中間タップを有したトランス、上記直流電源
    の一方の極と上記トランスの中間タップとの間に接続し
    た第1のインダクタ、上記トランスの1次巻線の両端と
    上記直流電源の他方の極との間に夫々接続した第1、第
    2のスイッチング手段、上記トランスのインダクタンス
    成分と共振するコンデンサからなり上記第1、第2のス
    イッチング素子のオンオフで上記コンデンサに共振電圧
    を発生させるインバータ回路と、上記トランスの2次巻
    線の両端間に第2のインダクタを介して放電灯を直列接
    続して構成される負荷回路とで構成される放電灯点灯装
    置において、上記コンデンサの電荷を放出する閉ループ
    手段と、上記コンデンサに発生する共振電圧が略零とな
    った時点で上記閉ループ手段を一定期間オンするととも
    に、このオン期間を可変して上記負荷回路への出力を制
    御して負荷回路への供給電力を設定電力に略一定化する
    制御手段とを上記インバータ回路に具備して成ることを
    特徴とする放電灯点灯装置。
  2. 【請求項2】上記制御手段として、上記直流電源の出力
    電圧の変化に対して負荷回路への出力電力を一定化する
    自励駆動手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の
    放電灯点灯装置。
  3. 【請求項3】上記直流電源は、周期的に出力電圧が変動
    する特性を有して成ることを特徴とする請求項1又は2
    記載の放電灯点灯装置。
  4. 【請求項4】上記直流電源は、交流を整流若しくは部分
    平滑して得ることを特徴とする請求項1又は2又は3記
    載の放電灯点灯装置。
JP5107118A 1993-05-10 1993-05-10 放電灯点灯装置 Withdrawn JPH06318496A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003502813A (ja) * 1999-06-17 2003-01-21 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 放電ランプにおける垂直分離の除去
JP2009519569A (ja) * 2005-12-14 2009-05-14 オスラム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 高圧ガス放電灯の駆動回路装置および高圧ガス放電灯の駆動方法

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