JPS60250599A - フリツカ−フリ−型放電灯点灯装置 - Google Patents

フリツカ−フリ−型放電灯点灯装置

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JPS60250599A
JPS60250599A JP59104663A JP10466384A JPS60250599A JP S60250599 A JPS60250599 A JP S60250599A JP 59104663 A JP59104663 A JP 59104663A JP 10466384 A JP10466384 A JP 10466384A JP S60250599 A JPS60250599 A JP S60250599A
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長谷川 治郎
岩崎 耕治
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RIYUUDENSHIYA KK
TEREBI IWATE KK
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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
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

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】 [発明の技術分野] 六11士フυツカーフリー瀞話霊灯点灯装置に関し、更
秤詳しくは、放電灯を安定して点灯でき、放電灯、の電
圧、C,、管電圧という)の、変化に伴う電力の変化を
最小にすることができる点灯装置に関する。。
[発明の技術的背景とその問題点] 放電灯や点灯装置は、一般に商用交流を入力源とし、そ
の装置回路中に限流リアクトルを組込みその限流特性に
よ・て安定な点灯を行なう!式のものが多い0、シかし
ながら、用いる商用交流の周波数によってはツリ7カー
が発生し、テレビ、映画撮影等の先願として用いた場合
に望ましくない現象が生ずる。
このようなフリッカ−を防止するために、商用交流に代
えて矩形波を用いる点灯装置が広く採用されていや。
例えば、従来知られているツリ7力−フリー型放電灯点
灯装置の構成図をブロック図として第1図に示す。
第1図で、1は商用交流を整流して平滑直流250Vを
得るための整流回路、2は装置全体の制御系を動作させ
るための補助電源回路、3は整流回路lで得られた直流
250vを必要電圧に変換するためのDC−DCコンバ
ータ、4はこのDC−DCコンバータ3を制御する制御
回路、5はDC−DCコンバータ3で得られた直流から
矩形波交流を得るための矩形波インバータ、6は矩形波
インバータ5の発振・制御回路、7は起動時に放電灯8
に高圧パルスを印加するための高圧パルス重畳回路であ
る。この装置の場合、放電灯8に流れるランプ電流の波
形を矩形波の形に近似せしめないとフリッカ−を起すの
で、矩形波インバータ5の出力側から放電灯8に至るま
での回路のインピーダンスは低くなければならず、その
ため、安定点灯に必要な限流特性をDC−D(、=jン
バータ3に付与することが必要になる。すなわち、DC
−DCコンバータ3は、出力電流の増大に伴って出力電
圧が降下するという限流特性を備えたものであって、具
体的には、パワートランジスタ等を用いたいわゆるスイ
ッチングレギュレータ又はチョッパ回路で構成されてい
る。
この装置で、放電灯8を点灯すると、はじめのうちは放
電灯に無負荷電圧約250vが印加されているが、しか
し、高圧パルス重畳回路7の動作により約数十kVの高
圧パルスが印加されて放電が始動すると、放電り58の
端子電圧は急速に降下して20〜30Vとなり装置の限
流特性に基づく必要電流が流れる。放電が継続するにつ
れて、放電灯8の温度上昇が進み、それに伴って放電灯
端子電圧が高くなってその定常値に達する。この定常放
電灯端子電圧は管電圧と呼ばれ、メタルハライドランプ
の場合、通常70〜100Vである。しかしながら、こ
の管電圧はランプ全てについて同じではなく同−品種内
でもバラツキがあり、しかも使用中に変化して一般には
時間とともに上昇する。
第1図の装置ではDC−DCコンバータ3に限流特性が
付与されているが、その出力限流特性の1例は第2図に
示すとおりでる。第2図で第I象限には管電圧(縦軸:
v)と電流(横軸:A)との関係が、第1I象限には管
電圧と出力電圧(横軸:W)との関係がそれぞれ示しで
ある0図中、Pは放電灯の定格電圧及び定格電流を表わ
し、Q−R間の管電圧は実用の管電圧を表わす、第2図
でpc’−pcコンバータ3が図中実線aで示さ□れる
ような限流特性を備えている場合、放電灯8は図中実線
iで示されるような管電圧−電力特性このような特性は
スイ′ツチ゛ングレギュJ−夕等で容易に付与すること
ができる。しかしながら、この場合には、放電性に供−
される電力は管電圧に比例しており、′管電圧とともに
電力が増大して放電灯の大きな照度差違が起こる。また
、管電圧の経時的な上昇は放電灯め寿命にとっても不都
合である。
限流特性が点線すで示されるような場合、すなわち、電
圧と電流の積が一定の双曲線で示される特性の場合には
、放電灯への出力電力は点線b′で示されるように管電
圧と無関係な一定値となる。
しかしながら、曲線すのような限流特性を付与すること
は困難であるのみならず放電性の点灯力く不安定になっ
てしまう、一点鎖線Cで示されるような一流特性の場合
は、その出力電力は一点一線C′で示されるように管電
圧の上昇とともに若干増加する。そして放電灯の点灯も
安定である。しかしながら、このような限流特性を付与
することは困難である。□ このjようなことから、DC−D、Cランプく一夕の限
流゛特゛性を゛第3図に示したように、実用的な管電圧
範囲QNR間では直線近似の形にすれば、管電圧の上昇
に伴う出力電力の増加を少なくすることができるが、し
かし、現在までこのような着想に基づく点灯装置は提案
されていない。
[発明の目的] 本発明は、実用的な管電圧範囲で安定な放電を行ないか
つ管電圧による出力電力の変化を最小にして良好な照明
効果が得られるフリッカ−型の放電灯点灯装置の提供を
目的とする。
[発明の概要]・ ″本発明の放電灯点灯装置は、整流回路と、該整流回路
に接続して陳流特′性を有するDC−DCコンバータと
、該DC−DCコンバータの出力を矩形波交流に変換す
る矩形波インバータと、該矩形波インバータに接続する
高圧パルス重畳回路と、該高圧パルス重畳回路に接続す
る放電灯から成る放電灯点灯装置において、該限流特性
が、DC−DCコンバータ出力電流の検出シャント及び
管電圧に比例する電圧を検出しかつ動作する演算増幅器
群によって帰還制御回路を制御する限流特性制御回路か
ら付与されることを特徴とする。
以下に本発明装置の1例を図面に基づいて説明する。ま
ず第4−において、11は商用交流−入力源とする整流
回路、33は整流回路11で得られた直流を入力とし所
定の限流特性を備えたDC−DCコンバータで、パワー
トランジスタTR1高周波変圧器T、ダイオードD I
 + D ’2 、高周波チョニクC)(、コンデンサ
Cから構成されている。55は、DC−DCコンバータ
33の出力を矩形波に変換するための矩形波インバータ
でパワートランジスタQ+ 、Q2 、Q3 、Q4で
構成される。55aはこのインバータ55を駆動・制御
するためのインバータ制御回路である。DC−DCコン
バータ33と矩形波インバータ55の間にはDC−DC
コンバータ出力電流検出シャント抵抗SHが介挿される
。77は、インバータ55の出力に高圧パルスを重畳し
て放電灯の点灯を始動させる高圧パルス重畳回路である
44は、補助電源22で駆動され、パワートランジスタ
THをオン−オフする駆動回路44a、駆動回路44a
に駆動信号を発信する帰還制御回路44b並びに管電圧
に比例する電圧を検出・演算する演算増幅器OPH、O
P2 、 OP3’、 OPaを内蔵してDC−DCコ
ンバータ33の限流特性を制御するDC−DCコンバー
タ制御回路である。
この装置において、DC−DCコンバータ33は、パワ
ートランジスタTHの一定周期(例えば、30ル秒)中
、適宜な時間に亘すオン状態となり、そのオン−オフの
デユーティにより出力電圧が変化する。すなわち、オン
状態の時間が短くなるとその出力電圧は低くなる。
DC−DCコンバータ33の出力は、矩形波インバータ
55によって例えば100H2の矩形波に変換されて放
電群に供給される。
この、とき、DC−DCコンバニタ33は次のように制
御されて所定の限流特性が付与される。
、・まず、制御回路44の駆動回路44aでDC−DC
コンバータ33のパワートランジスタTRが駆動して、
オン−オフ操作に入る。パワートランジスタTRは後続
の帰還制御回路4..4 b内に含まれている増幅$4
40の出力が高くなるとオン時間は短くなるように動作
へする。
帰還制御口、路44bにおいて、増幅器44cの入力側
+端子は補助電源22の接地側(負極)に接続され、一
端子は、検出シャント抵抗SHに接続する、抵抗R1及
び後述の演算増幅器に接続する抵抗R2のそれぞれ接続
点に接続される。したがって、増幅−44cの一端子は
、演算増幅器0.Paの出力電圧:eMとDC−DCコ
ンバータ出力電流検出シャント抵抗SHによる電圧降下
との和が。
抵抗R1及びR2で分圧された電位になっている。
このため、例えばeIIが一定値の場合には。
DC−DCコンバータ33は、検出シャント抵抗SHの
電圧降下が一定となるように負帰還されて定電、流電源
として機能する。そしてその出力電流はewKよって規
定^れ、emM高ければ電流も辷き?なりまf、 e 
@が一定ならば一定値を示す。
一方、OPI 、OF2 、OF3.OPaはいずれも
演算増幅器であって、OF、は反転増幅器、OF2 、
OF3 、OF4はボルテージフォロアーとして動作す
る。
演算増幅器OPIの入力側+端子は抵抗R6を介して抵
抗R9とツェナーダイオードDzに接続される。したが
って、子端子の電圧は抵抗R9とツェナーダイオードD
zによって発生した一定電位に保たれる。OF、の入力
側一端子には、DC,。
−DCコンバータ33の出力電圧を抵抗R7及びR8で
分圧した電位が抵抗R5を通じ印加され。
かつ、出力より抵抗R4を通じ負帰還されている。した
がって、演算増幅器OF、の出力は管電圧の上昇に伴っ
て直線的に降下する。このOPIの出力は抵抗R3を介
して演算増幅器OP4に入力される。
このときの管電圧と電圧eIIとの関係は、第5図にお
ける直線Aのように変化する。
演算増幅器OP2の入力側+端子には、抵抗R7゜及び
R1,で分圧された電位が入力する。したがってその出
力は入力した電位と等しい、それゆえ、OPIの出力が
低下して第5図の点線Xのようになると、演算器OP4
への入力は演算器のOF2の出力に等しくクランプされ
て、第5図の実線Bのようになる。同様に演算器OP3
の出力は抵抗Rlff1及びRIsで分圧された電位に
等しいので、演算器OF、の出力が点線にのように高く
なると、演算器OP4への入力は演算器OP3の出力に
クランプされて、第5図の直線Cのようになる。
そして、演算器OP 4はボルテージフォロアーなので
、その出力esは第5図に折線DACで示したと同じ出
力を示す。
このように、演算器OP aの出力e11が、管電圧の
変化に伴って第5図のような態様をとるとすレバ、DC
,DCコンバータ33の限流物性は゛自ら第3図に示し
たようになる。
また、制御回路44における帰還抵抗R4に可変抵抗を
用いてその値を変化させれば、第5図における直線Aの
勾配を任意にtIRltiすることができる。したがっ
て、放電灯の点灯を安定化させ、かつ、管電圧の変化に
伴う電力の変化を最小にするように調整することが可能
となる。
更”には、演算器OP4の出力をポテンショメータで分
圧して用いれば、DC−DCコンバータ33の出力は第
3図に示した限流特性を維持しつつ変化するので、放電
灯の照度を調光することも可能になる。
また、演算増幅器OF、に代えて、それぞれの出力勾配
が異なる複数個の演算増幅器を用い、各出力を論理和し
た値を出力とすれば、第5図における実線Aは折線状と
なるので理想とする双曲線により近似させることができ
る。
例えば、管電圧80V、管電流2.5A、出力電力20
0wの放電灯の点灯に際し、本発明装置を用い、管電圧
、管電流、出力電力を実測したところ下表のような結果
が得られた。
このように、本発明装置にあっては、管電圧が60vか
ら120vへと 100%増の変化をしても。
“放電灯への出力電力は28%変化するにすぎなかった
[発明の効果] 以上の説明で明らかなように、本発明の装置は、■実用
の管電圧の範囲内でその管電圧が変化しても出力電力の
変化は小きく、また管電圧の上昇に伴って出力電力が増
大するので放電は安定化する、■管電圧の値が低いとき
には、電流が限流垂下するので矩形−インバータ55の
電流容量は小さくてよい、■管電圧の値が高いときには
、電流を必要上最小に制−することができるので、放電
開始i±容易であり、かつ、DC−DCコンバータ33
の出力容量も小さくてよい、■限流特性を、制御する回
路口は、演算増幅器OP s 、 OF 2 。
0P3.OPIは111の集積回路であり、また44b
も1個の集積回路で何れも入手容易〒簡単に構成できる
、などの効果を奏しその工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従−iのブリツカ−フリー型放電灯点灯装置の
ブロック図である。第2図は、DC−DCコンバータに
”付与すべき限流特性の1例を示す図、第3図は本発明
装置によってDC−DCコンバータに付与される限流特
性の1例を示す図である。 第4図は1本発明装置の1実施例を示す回路図であり、
第5図は、第4図に示す装置による電圧e自と管電圧と
の関係−である。 1.11−整流回路 2.22−補助電源 3.33−DC−DCコンバータ 4.44−限流特性制御回路 44a−駆動回路 44b−帰還制御回路 44c−増幅器 5H−DC−DCコンバータ出力電流検出シャント抵抗 5.55−矩形波インバータ 55a−インバータ駆動回路 、6−インバータ発振・制御回路 7.77−放電灯 R1””R13−抵抗 Dz−ツェナーダイオード OF+ 、OP2’ 、OF2.0Pa−演算増幅器第
1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 整流回路と、該整流回路に接続して限流特性を有するD
    C−DCコンバータと、該DC−DCコンバータの出力
    を矩形波交流に変換する矩形波インバータと、該矩形′
    波インバータに接続する高圧パルス重畳回路と、該高圧
    パルス重畳回路に接続する放電灯から成る放電灯点灯装
    置において、 ・ 、 1 該限流特性が、 DC−DCコンバー、タ出力電欅の検出、シャント及び
    管電圧に比例する電圧を検出1かつ動作する演算増幅器
    群によって帰還制−回、部を制御する限流特性制御回路
    から付与されること鴬特徴とするフリッカ−型放電灯点
    灯装置。
JP59104663A 1984-05-25 1984-05-25 フリツカ−フリ−型放電灯点灯装置 Granted JPS60250599A (ja)

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Cited By (3)

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