JPS581997A - 放電ランプ用電子式主電力供給装置 - 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】 この発明は放電ランプ用電子式主電力供給装置に関し、
商用交流を整流したもの又はその他の直流から會放電ラ
ンプのインピーダンスが通常の抵抗とみなせる程度の高
い周波数のランプ用供給電流へ変換するインバータ回路
を備え、装置それ自体が安定化限流装置として作用する
ものに関する。

すなわち、この発明は、半、導体を用いて構成されかつ
放電ランプへ電流を供給する主電力供給装置に応用され
たインバータ回路に係る。

本明細書において、「放電ランプ」なる語は一般に照明
用に使用されるランプを意味し、通常の５０または６０
Ｈ２の商用交流においてはその内部インピーダンスが負
性抵抗を示すものである−０したがって、通常では放電
安定化のための限流素子を必要とする。このようなラン
プには、主として、螢光ランプ、低圧および高圧のナト
リウムランプ、水銀ランプおよびハロゲンランプを含ム
。

従来より、放電ランプ用の接続手段に適合する。

半導体と受動部品を用いて達成された電子式回路が多数
知られている。これら従来例は、直流を何らかの手段で
実質上５ｏＨｚ４：高い周波数の交流に変換することに
基づいており、この高めた周波数で、ランプに放電（ｇ
ａｓ−ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　）に必要とされる電気エネ
ルギーを供給するようにしている。このように商用周波
数を増加させたため点灯効率が改善されることは言うま
でもなく、必要とする電磁部品（＊数）の機構的な大き
さを低減できる利点があり、これによって接続装置の重
量を低減しうるとともに、接続装置自身の電力損失を低
減できる。また、顕著な利点としては、ランプの照明レ
ベルを制御する手段を前記接続装置に電子的に容易に結
合できることがあげられる。電子式接続装置（放電ラン
プ用主電力供給装置）用の大部分の回路においては、独
立した始動器を設け”ることなく、放電ランプの始動時
に必要とする充分な電圧を作り出すことが容易である。

さらに、電子式接続装置は、周波数が可聴域を超える領
域に選ばれてい名ようなら、音声妨害を生じないし、ラ
ンプから放射される光から妨害フリッカを除去すること
ができる。また、電子式接続装置、装置系が交流の幹線
から引き込む電流のカーブがは望正弦型をなしかつその
方率曲ψが１に近いなら、幹線電流（ｍａｉｎｓ　ｃｕ
ｒｒｅｎｔ）を補償するための独立した部品（複数）を
必要としないようにもできるＯ 電子式接続装置の従来技術例では、何らかの形でランプ
電流を制限するためのインピーダンスすなわちランプと
直列に接続したチョークやコンデンサ、抵抗器もしくは
これらの組合わせ、および電圧供給源（例えば、ｏｏｓ
公報陽２　、５５０　。

５５０）を含む。

物理的に知られているように、放電ランプのインピーダ
ンスは、負性抵抗から、ランプが周波数ｌＫＨ２〜１５
ＱＫＨｚの範囲内の交流電圧で作動、されると通常の抵
抗にかわる。一部この現象に基づいて、二、三の態様で
いわゆるブロッキング発振回路を用いる例が知られてい
る（例えば、ＵＳ特許公報Ｎｏｓ　Ｌ６２９１６４８　
、Ｎｏｓ　３８９０６１３０２１Ｎｏｓ　４．１６８−
４５３など）。このような回路において、ランプは、ス
イッチ素子（たとえばトランジスタ）が導通している半
サイクルにおいて電圧供給源に直結される一万、ランプ
の電極に１ける電圧は、スイッチ素子が不導通状態とな
るサイクル部分で反転實る。この反転電圧は、ランプと
並列に接続されたインダクタンスに蓄えられた磁化エネ
ルギから生じ、スイッチ素子が開いでいるとき前記磁化
エネルギが電流に形をかえてランプ中を流れる。

この発明は、前述した原理すなわち比較的高い周波数で
放電ランプを作動すると放電ランプ自身が通常の抵抗の
作用をなすという原理に基づいている。しかしながら、
この発明に係る回路は、ランプの放電を安定化させるた
めのインダクタンス素子やコンデンサ素子を全く必要と
しダい点で従来技術とは異なる。

電圧供給源に直結したインバータスイッチを用い、半サ
イクル毎にランプの極性を反転することによって放電ラ
ンプを作動しうろことを実験的に見い出した。このとき
、スイッチング周波数は、放電ランプが抵抗としてはた
らくほど高い周波数とする必要がある。

しかしながら、上述の作動モードでは、ランプは安定せ
ず、「ブレークアウェイ現象７ｂｒｅａｋａｗａｙ　ｐ
ｈｅｎｏｍｅｎｏｎ）　Ｊの方へ進む傾向がある。この
現象は供給周波数（５ｅｒｖｉｃｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃ
ｙ　）の１サイクルの長さより実質的には遅い。この結
果、電圧が一定に保持されると、電−は増加傾向となる
。このような電流ブレークアウェイ現象を克服するため
、この発明−によれば、ランプ中を流れる電流の割合（
ｃｕｒｒｅｎｔ　ｒａｔｅ　）を測定するとともにフィ
ードバック制御を用いることによってこの電流の割合を
所定値に保持する。フィードバック制御においては、測
定量のフィルタリング時定数を、たとえば供給周波数が
４ＱＫＨｚ　のときおよそ０．２ｍｓ・を用いることが
できる。

この発明の特徴とするところは明細書の特許請求の範囲
に記載したとおりである。

この発明によれば、次に掲げる効果ないし利点を得るこ
とができる。すなわち、 １、主電力供給線との整合を図るための巻線部品（複数
）又はコンデンサ（複数）を必要としないこと。

２、動作温度が固定範囲にあるコンデンサを必要としな
いこと。接続装置は高い動作温度でも、たとえばランプ
に直線接続するように配置して用いることができる。

３、接続装置は、上述した高価な部品（複数）を必要と
しないので、低コストであること＠４、上述の部品（複
数）はまた従来装置においてきわめてかさだかのもので
あったが、この発明に係る接続装置はそのようなかさだ
かな部品を必要としないのでよりコンパクトに構成でき
るとともに、より小さなスペースで使用可能である。　
　５、接続装置の主たる回路はほとんどすべて半導体に
よって構成することができる。

以下、本発明のむ１くつかの実施例を添付図面に従って
詳細に述べる。

第１図に示すように、放電ランプｌは４つの電子式スイ
ッチ３ｓ４ｅ５ｅ６を介して直流源に接続されている。

これらのスイッチ３〜６はインバータ回路を構成し、イ
ンバータ回路はランプｌの両端子における供給電圧の極
性をおよそ１ＫＨｚ〜１ｓＱｘ）（ｚ＠範囲内の高い周
波数で反転させる。

この極性の反転は、スイッチ３と４が閉じられるとスイ
ッチ５と６が開き、スイッチ５と６が閉じられるとスイ
ッチ３と４が開くよう□にして実行さ・れる。加うるに
、このスイッチの閉と開との間において、す及てのスイ
ッチが開いている状態において、調整可能な長さの期間
を存在させることができる。この調整期間は、ランプの
照明レベルを調節することに用いることができる。前に
も指摘したように、この発明に係る装置の回路には、電
流制限インピーダンス素子を全く備えていない。

しかりこの替り、電流はランプ１自身の抵抗す□なわち
高い反転周波数で示現するインピーダ・スによってのみ
制限される。もつとも、他の付加的な構成もな（これの
みをもってしては可能でない。

ランプ１の電流が反転サイクルより実質的に長い期間で
急に流れなくなる傾向（ｂｒｅａｋ　ａｗａｙ　）があ
るためである。このブレークアウェイ現象を排除するた
め、本発明はフィードバック制御装置を備える。フィー
ドバック制御装置には、変流器７またはその他の電流測
定手段たとえば抵抗器を含み、変流器７がランプ１の電
流を検出し、この検出電流に基づき制御ユニット８がラ
ンプ１に流れる電流を一定に保持するように、インバー
タ回路スイッチ３〜６の開時間ないし作動周波数を制御
するＯ 第２図に示す回路は他の実施例を示す。ランプ１はイン
バータ回路に接続されているが、節電変圧器９を用いて
直流源に接続されることを除き第１図の回路と同様であ
る。節電変圧器９は電源電圧に関し、ランプ１の供給電
圧を増加させる。また、この節電変圧器９はランプ１の
陰極にグロー放電させるために使用でき、ランプの始動
性を高めうる。加うるに、節電変圧器９はランプ１を点
弧させるに充分な始動電圧ピークを生み出すのに役立て
ることもできる。

第３図に他の実施例を示す。この回路は、スイッチ６と
４がコンデンサ１０．１０で置き替えられている点で第
１図の回路とは異なっている。これは、回路を簡単化す
るためである。実際に適用する場合、コンデン勺によっ
て設定される温度制限は何ら意味をもたないから、上記
構成は好ましいアプローチである。

第４図に、さらに他の実施例を示す。ｇＪ１図に示した
回路のスイッチ３と９が、節電変圧器１１によって置き
替えられている。２つの電源端子の１つと節電変圧器１
１の中央端子とが接続されている。節電変圧器１１の磁
化インダクタンスは、ありふれた態様であるが、ランプ
１の始動電圧ピークをつくり出すために用いることがで
きる。抵抗器１６はランプを流れる一方向の電流を測定
するために使用される。この測定手段は、装置の動作に
関し、他の実施例においては変流器７で行なっていたも
のを代替したものに相当する。

次に、第５図は、第３図に対応する実施例のより詳細な
回路図である。ランプ１と並列に、始動電圧ピーク生成
インダクタンス１３と、過電圧保護器１４とを備える。

変流器７がランプ１を繍れる電流を検出すると、この検
出電流は整流回路１５を介して制御ユニット８へ入力さ
れる。この検出電流に基づいて、制御ユニット８はスイ
ッチ３゜５として用いられたトランジスタの制御電極に
制御パルスを出力する。この制御パルスの持続時間ない
し作動周波数は、ランプ１を流れる電流が一定となるよ
うに変化する。ランプ１から放射される照明光を調節す
ることに対応する、前記ランプ電流を種々の値で一定に
保持しうるようにする目的で、前記制御ユニット８には
、調整器１２が設けられている。この調節器１２によっ
て、スイッチトランジスタ３と５の開時間又はこれらの
反転周波数を変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る第１の実施例を示す図、第２図は
本発明の他の実施例を示す図、第３図および第４図はそ
れぞれ第１図の実施例を基本としたときの変形例を示す
図、第５図は本発明の一実施例（第３図のものに対応）
に係る主電力供給装置の回路図であり、回路部品は当該
装置の動作により密接に関係するもののみを示している
。 ｌ・・・放電ランプ、　　３．４．５．６・・・インバ
ータ回路をなすスイッチ、　７・・・変故器、　８・・
・制御ユニット、　　１６・・・抵抗器。 特　許　ａ８　願　人　オイ・ヘルパー化　理　人　弁
理士　青山葆ほか２名 ′：ｙＪ面の浄書（内容に変更なし） １１ｇノ 真 Ｚ ニＭｊｉ：３ ＸＳ 手続補正書０．ア、 １、事件の表示 昭和５７年特許願第　９７４８１　　　　　号２、発明
の名称 放電ランプ用電子式主電力供給装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　フィンランド国　００３８０　　ヘルシンキ　３
８゜プロティ　１−３番 名称　オイ・ヘルパー 代表者　ヨルマ・ラッパライネン ポルイエ・ビストロン 国籍　フィンランド国 ４、代理７人″

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、商用交流を整流したもの又はその他の直流から、放
   電ランプのインピーダンスが通常の抵抗をなす程度の高
   い周波数の放電ランプ用供給電流へ変換するインバータ
   回路を備える装置におｌ、）で、該装置には限流インピ
   ーダンスを含まず電流制限は両手サイクルで示現する前
   記ランプ自身のインピーダンスのみで達成するよ弓に構
   成するとともニ、前記インバータ回路のスイッチ（３〜
   昌の開時間ないし動作周波数を制御するランプ電流フィ
   ードバック制御手段（７、８）、によっテ反転動作の１
   サイクルより長い期間中に限流を行うようにして、前記
   装置が安定化限流装置としてはたらくようにしたことを
   特徴とする放電ランプ、用電子式主電力供給装置。 ２、前記ランプ１は、該ランプの電圧が電源電圧よ、り
   も高くなるように節電変圧器９を介して前記インバータ
   回路に接続される特許請求の範囲第１項記載の放電ラン
   プ用電子式主電力供給装置。 ３、励記ランプの１つの端子と電源端子との間にある前
   記インバータ回路の２つのスイッチをコンデンサ１０で
   置換した特許請求の範囲第１項又は第２項記載の放電ラ
   ンプ用電子式主電力供給装置。 ４、前記ランプの１つの端子と電源端子との間の前記イ
   ンバータ回路の２つのスイッチを節電変圧器１１で置換
   するとともに、前記電源端子の１した特許請求の範囲第
   １項記載の放電ランプ用電子式主電力供給装置。 ５、前記フィードバック制御手段は、前記ラン数を用い
   るものである特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
   れかに記載の放電ランプ用電子式％式％ ６、前記放電ランプ１の始動のため、該ランプと並列に
   始動手段を接続した特許請求の範囲第１項記載の放電ラ
   ンプ用電子式主電力供給装置。 ７．前記スイッチはトランジスタからなり、トランジス
   タ（３，５）に制御電圧を与えるとともにフィードバッ
   ク制御の主体として動作するフィードバック制Ｎユニッ
   ト８には、前記ランプの照明を調整するため１ζ該ラン
   プの電流を可変できる調整器１２が付設されている、特
   許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の放
   電ランプ用電子式主電力供給装置。