JP2002500819A - 回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は電力帰還手段及び電極予備加熱手段を具え、高周波電流で放電ランプ（ＬＡ）を作動させる回路装置に関する。この回路は、ランプが点灯する前には電力帰還手段を不能状態にし、ランプが点灯した後には電力帰還手段を使用可能状態にするアンチブーストスイッチを具えている。本発明によれば、アンチブーストスイッチが、ランプの点灯前には電極予備加熱手段を使用可能状態にし、ランプの点灯後には電極予備加熱手段を不能状態にするのにも用いられるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】 回路装置 本発明は高周波電流で放電ランプを作動させる回路装置であって、 -低周波供給電圧源への接続用の入力端子と、 -前記入力端子に結合されて、前記低周波供給電圧を整流するための整流手段と 、 -第１の一方向性手段と、第２の一方向性手段と、第１の容量性手段との直列回 路を具え、前記整流手段の第１出力端子N3と前記整流手段の第２出力端子N5とに 結合される第１回路と、 -前記第１容量性手段に結合されて、高周波電流を発生するインバータ手段と、 -誘導性手段、第２容量性手段及びランプ接続用の端子を具え、前記インバータ 手段及び前記第１の一方向性手段と前記第２の一方向性手段との間の端子に結合 される負荷回路と、 -アンチブーストスイッチング素子Ｓを具え、且つ前記第１及び第２の一方向性 手段の少なくとも一方を分路し、前記スイッチング素子の制御電極が該スイッチ ング素子を導通させたり、非導通にさせたりする制御回路に結合される第２回路 と、 -前記放電ランプの電極の少なくとも一方を加熱する第１二次巻線を具えている 予備加熱手段であって、動作中の前記第１二次巻線が、第１ランプ電極を分路す る直列回路の一部を成すと共に、前記負荷回路に含まれる前記誘導性手段に磁気 的に結合されるようにした予備加熱手段と、 を具えている放電ランプ動作用回路装置に関するものである。 このような回路装置はWO97/19578から既知である。この既知の回路装置は、例 えば実効値電圧が230ボルトで、周波数が50Hzの供給電圧を発生する正規の幹線 給電源で附勢するのに極めて好適である。負荷回路と第１及び第２ダイオードと によって電力が帰還されるため、比較的簡単な手段で相対的に高い力率が実現さ れる。回路装置は、ランプの定常動作中には帰還される電力量と、ランプによっ て消費される電力量とが釣合うように設計される。しかし、ランプが点灯する 前にはこのランプは電力を消費しないため、第１容量性手段は回路装置の一部、 例えばインバータ手段を破損してしまうような高電圧に充電されてしまう。この ようなことをなくすために、回路装置に第２回路を設けている。既知の回路装置 では、この第２回路に含まれる制御回路が第１容量性手段における電圧をモニタ するようにしている。この電圧が第１予定値以上に高くなる場合に、制御回路が アンチブーストスイッチング素子Ｓを導通させ、これにより電力帰還が起こらな いようにする。ランプが点灯した後には、ランプが電力を消費し始めて、第１容 量性手段における電圧が第２予定値以下に降下し、これにより制御回路がアンチ ブーストスイッチング素子Ｓを非導通にさせて、もう一度電力帰還を行わせるよ うにする。既知の回路装置は、予備加熱手段の一部である第１と第２の二次巻線 を具えている。これらの第１及び第２二次巻線は負荷回路に含まれる誘導性手段 に磁気的に結合される。双方の二次巻線はコンデンサと直列に配置され、この直 列回路はランプのそれぞれの電極を分路する。ランプの点灯前には、インバータ は前記直列回路に含まれるコンデンサのインピーダンスが比較的小さくなる周波 数にて作動する。このために、振幅が比較的高い電流がランプ電極に流れるため 、ランプ電極は有効に加熱されるようになる。ランプの点灯後にはインバータが かなり低い周波数にて作動して、コンデンサのインピーダンスが比較的高くなり 、ランプ電極は比較的小さな電流を搬送するようになる。上述したような既知の 回路の欠点は、定常の動作中に双方のランプ電極に流れる電流は比較的小さいけ れども、これらの電極にて電力が絶えず消費されることにより回路装置の効率が 低下していることにある。 本発明の目的は、放電ランプが点灯する前には、このランプの少なくとも１個 の電極を有効に加熱し、ランプの定常動作中には前記電極にて電極加熱電力を消 費しない放電ランプ動作用の回路装置を提供することにある。 従って、本発明は冒頭にて述べたような回路装置において、前記第２回路が第 ３の一方向性手段とアンチブーストスイッチング素子Ｓとの直列回路を具え、且 つランプの動作中に、前記第１ランプ電極と前記第１二次巻線との直列回路を具 えている第３回路が、前記アンチブーストスイッチング素子と前記第３の一方向 性手段との共通端子を前記端子N7に接続するようにしたことを特徴とする。 ランプの点灯前には制御回路がアンチブーストスイッチング素子Ｓを導通させ る。本発明による回路装置では、このことは電力帰還を不能にさせることによっ て第１容量性手段に過電圧がかからないようにするだけでなく、第３回路に電流 が流れるようにもする。第１二次巻線は負荷回路に含まれる誘導性手段に磁気的 に結合されるから、第１二次巻線における電圧が、第１ランプ電極と第３回路に 含まれる第１二次巻線との直列回路並びにアンチブーストスイッチング素子を経 て電極加熱電流を流す。ランプの点灯後に制御回路がアンチブーストスイッチン グ素子Ｓを非導通にさせる場合、このことは電力帰還を行わせるだけでなく、第 １二次巻線が最早第１ランプ電極と第３回路に含まれる第１二次巻線との直列回 路に電流が流れないようにもする。従って、ランプの点灯後には、第１ランプ電 極にて電極加熱電力が消費されなくなるため、本発明による回路装置は定常動作 中の効率が比較的高くなる。このような本発明による回路装置の比較的高い効率 は、この本発明による回路装置におけるアンチブーストスイッチング素子Ｓが２ つの極めて異なる機能をすることからして、比較的少ない追加の構成部品を用い るだけで達成される。 第２の一方向性手段を第４の容量性手段によって分路する場合に、本発明に よる回路装置の機能が改善されることを確かめた。第１容量性手段は第４容量性 手段の一部とすることができる。 第３回路に含まれる直列回路には第４の一方向性手段を含めるのが好適である 。この第４の一方向性手段は予備加熱手段とインバータとを分離させる。 本発明による回路装置にとっては、前記第３回路に含まれる直列回路が、第３ の容量性手段を具え、且つ第５の一方向性手段を具えている第４回路が前記第３ 回路の一端を前記第２の一方向性手段の陽極に接続するようにする場合に、良好 な結果が得られた。第３の容量性手段は、第１ランプ電極が短絡する場合に、ア ンチブーストスイッチング素子を高電流から保護する。第５の一方向性手段は、 予熱中に電流が第３の容量性手段を経て双方向に流れるようにする。 本発明による回路装置は、１個以上のランプを同時に作動させる場合に極めて 好適である。本発明による回路装置の例では、前記ランプ接続用の端子が少なく とも２個のランプに順応でき、且つこれらの各ランプの第１電極がランプの動作 中 に前記第３回路の一部を成すようにする場合に満足の行く結果が得られた。 本発明による回路装置によって作動させるランプの第２ランプ電極は、例えば 前記回路装置がさらに、前記負荷回路に含まれる前記誘導性手段に磁気的に結合 されて、ランプの動作中に第２ランプ電極を分路する直列回路の一部を成す第２ 二次巻線を具えるようにする場合に予備加熱することができる。 本発明による回路装置の比較的簡単で、しかも信頼できるものは、前記インバ ータ手段が第１スイッチング素子と、端子N1と、第２スイッチング素子との直列 回路を具え、前記端子N1を前記第１スイッチング素子と第２スイッチング素子と の間に位置させると共に、前記負荷回路に接続される端子とし、且つ前記スイッ チング素子を交互に導通させたり、非導通にさせたりする駆動信号を発生する駆 動回路DCをこれらのスイッチング素子に結合させるようにする場合に得られる。 好ましくは、前記第１と第２の一方向性手段の直列回路を第６と第７の一方向性 手段の直列回路によって分路し、且つ前記第６と第７一方向性手段の共通端子N2 を電力帰還手段によって前記負荷回路の端子N6に接続するようにする。このよう にして、回路装置に追加の電力帰還を含める。この追加の電力帰還があるために 、回路装置は低周波の供給電流の高調波ひずみを比較的少なくすると共に、この 回路装置は、ランプ電圧が比較的高い放電ランプを、負荷回路に含まれる回路部 品及びインバータに、ランプの動作中に比較的大きな電流を流さなければならな かったという欠点なく作動させることもできる。 本発明による回路装置の好適例では、電力帰還手段が第５の容量性手段を具え るようにする。このようにして、電力帰還手段が直流電流を流さないようにする 。好ましくは、回路装置が第５容量性手段と第６容量性手段との直列回路を具え 、これが端子N1を第２の一方向性手段の陽極に接続するようにする。第５及び第 ６容量性手段によって形成される容量性の分圧器を適切に設定することにより、 電力帰還量を、回路装置によって発生されるTHDの最低量に相当する値に調整す ることができる。 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明するに、ここに、 図１は本発明による回路装置の第１実施例を、この回路装置に接続する放電ラ ンプLAと一緒に示した簡単な図式図であり； 図２は本発明による回路装置の第２実施例を、この回路装置に接続する放電ラ ンプLAと一緒に示した簡単な図式図であり、 図３は本発明による回路装置の第３実施例を、この回路装置に接続する放電ラ ンプLA1及びLA2と一緒に示した簡単な図式図である。 図１のK1及びK2は低周波供給電圧源への接続用の入力端子である。これらの端 子K1及びK2はフィルタFiのそれぞれの入力端子に接続される。フィルタFiの出力 端子は、前記低周波の供給電圧を整流するためのダイオードD'1-D'4によって形 成される整流手段のそれぞれの入力端子に結合される。この実施例では、ダイオ ードD1及びD2によって第１及び第２の一方向性手段をそれぞれ形成する。コンデ ンサC1は第１の容量性手段を成し、これはダイオードD1及びD2と共に第１回路を 形成する。スイッチング素子S1及びS2は駆動回路DCと共にインバータ手段を形成 する。駆動回路DCは、スイッチング素子S1及びS2を導通させたり、非道通にさせ たりする駆動信号を発生するための回路部分である。インダクタL1、コンデンサ C2及び放電ランプへの接続用の端子K3,K4は負荷回路を形成する。図１に示した 実施例では、インダクタL1が誘導性手段を成し、コンデンサC2が第２の容量性手 段を成し、端子K3及びK4がランプ接続用の端子を成す。ダイオードD3及びアンチ ブーストスイッチング素子Ｓは制御回路CMと共に第２回路を形成する。ダイオー ドD3は第３の一方向性手段を成す。ダイオードD4及びD5は第４及び第５の一方向 性手段を成す。第１ランプ電極El1、第１二次巻線L3、コンデンサC3及びダイオ ードD4は直列回路を成し、この回路は、アンチブーストスイッチング素子Ｓとダ イオードD3との共通端子をダイオードD1とD2との間の端子N7と接続する第３回路 も成す。コンデンサC3及びダイオードD4はそれぞれ第３の容量性手段及び第４の 一方向性手段を成す。ダイオードD5は第４回路を形成し、これは第５の一方向性 手段も成す。 整流ブリッジの第１出力端子N3は、ダイオードD1、ダイオードD2及びコンデン サC1の直列回路によって整流ブリッジの第２出力端子N5に接続される。N7はダイ オードD1とダイオードD2の共通端子である。N4はダイオードD2とコンデンサC1と の共通端子である。端子N7は第４の容量性手段を成すコンデンサC4によって端子 N4に接続される。コンデンサC1はスイッチング素子 S1とS2との直列回路によって分路される。スイッチング素子S1の制御電極は駆動 回路DCの第１出力端子に接続される。スイッチング素子S2の制御電極は駆動回路 DCの第２出力端子に接続される。N1はスイッチング素子S1とスイッチング素子S2 との共通端子である。この端子N1は、コンデンサC2と、インダクタL1と、端子K3 と、放電ランプLAと、端子K4との直列回路によって端子N7に接続される。放電ラ ンプLAはコンデンサC7によって分路される。ダイオードD1とD2との直列回路は、 ダイオードD3とアンチブーストスイッチング素子Ｓとの直列回路によって分路さ れる。アンチブーストスイッチング素子Ｓの制御電極は、このアンチブーストス イッチング素子を導通させたり、非導通にしたりする制御回路CMの出力端子に接 続される。端子N7は、第１のランプ電極El1と、第１二次巻線L3と、コンデンサC 3と、ダイオードD4との直列回路によって、ダイオードD3とアンチブーストスイ ッチＳとの共通端子に接続される。コンデンサC3とダイオードD4との共通端子は ダイオードD5によって端子N4に接続される。 図１に示した回路装置の動作は次の通である。 入力端子K1及びK2が低周波供給電圧源の極に接続されると、整流ブリッジがこ の供給電圧源によって供給される低周波供給電圧を整流して、バッファコンデン サとして作用するコンデンサC1に直流電圧が現れるようになる。駆動回路DCがス イッチング素子S1及びS2を交互に導通させたり、非導通にさせたりするため、端 子N1にはコンデンサC1における直流電圧の振幅にほぼ等しい振幅を有するほぼ方 形波の電圧が現れる。この際、負荷回路及びダイオードD1とD2を経て電力が帰還 される。ランプが点灯する前には、このランプは電力を消費しないため、ランプ のこの動作段階においては、帰還電力とランプによって消費される電力量とが釣 合わなくなる。コンデンサC1における電圧が、回路装置に破壊をまねくような値 にまで増加するのを防ぐために、制御回路CMによってアンチブーストスイッチン グ素子Ｓを導通させる。これにより電力帰還が起こらないようにし、コンデンサ C1の過電圧を防止する。アンチブーストスイッチング素子Ｓが導通し、第１二次 巻線に交流電圧が現れるから、ランプLAの第１ランプ電極EL1には交流予熱電流 が流れる。交流予熱電流の第１半周期中には、この 電流は第１二次巻線L3の第１端部から第１ランプ電極El1、端子N7、ダイオードD 1、ダイオードD3、アンチブーストスイッチング素子Ｓ、ダイオードD5及びコン デンサC3を経て第１二次巻線L3の第２端部へと流れる。交流予熱電流の第２半周 期中には、この電流は第１二次巻線L3の第２端部からコンデンサC3、ダイオード D4、アンチブーストスイッチング素子Ｓ、ダイオードD2、端子N7及び第１ランプ 電極El1を経て第１二次巻線L3の第１端部へと逆に流れる。予定した予熱期間の 終わりに、駆動回路DCはスイッチング素子S1及びS2を導通させたり、非導通にさ せたりする周波数を変える。この周波数は、ランプLAにおける電圧が増加して、 ランプLAが点灯するように変化させる。ランプが一旦点灯すると、制御回路CMは アンチブーストスイッチＳを非導通にさせる。交流予熱電流の双方の電流通路が アンチブーストスイッチング素子Ｓを含むから、これら双方の電流通路は、ラン プが点灯して制御回路CMがアンチブーストスイッチを非導通にする際に非導通に なる。このために第１ランプ電極は、ランプが点灯した後には加熱電流を搬送し なくなるため、第１ランプ電極にて加熱電力が消費されなくなり、回路装置の効 率が比較的高くなる。 図２は本発明による回路装置の他の実施例をランプLAと一緒に示した回路図で ある。図１及び図２の双方の実施例に存在する回路部品及び回路部分は、双方の 実施例にて同じ機能を果たし、図２ではこうしたものに図１にて用いたのと同じ 参照番号を付して示してある。図２に示した実施例は、図１に示した実施例にも 存在する回路部品及び回路部分以外に、コンデンサC5及びC6と、ダイオードD6及 びD7も具えている。コンデンサC5は第５の容量性手段を形成し、これは電力帰還 手段も成す。コンデンサC6は第６容量性手段を形成する。ダイオードD6及びD7は それぞれ第６及び第７の一方向性手段を形成する。動作中、コンデンサC5と、ダ イオードD6及びD7はWO97/19578に開示されているものに極めて似ている第２の電 力帰還路を実現する。コンデンサC6はコンデンサC5と共に容量性の分圧器を形成 する。この分圧器を適切に設定することにより電力の帰還量を調整できるために 、回路装置によって発生されるTHDの量の最適化を図ることができる。 ダイオードD6とD7との直列回路はダイオードD1とD2との直列回路を分路 する。コンデンサC5とコンデンサC6との直列回路は、インダクタL1とランプ接続 用の端子K3との共通端子N6を端子N4と接続する。コンデンサC5とコンデンサC6と の共通端子はダイオードD6とダイオードD7との共通端子N2に接続される。 予熱手段以外の二重の電力帰還を装備した図２に示した回路装置の動作はWO97 /19578に記載されているのと同じである。しかし、予熱電流の電流通路は図１に 示した実施例におけるものと同じである。従って、図２に示した実施例における アンチブーストスイッチング素子Ｓによる予熱電流のスイッチング‐オン及びス イッチング‐オフも、図１における実施例にて予熱電流をスイッチング‐オン及 びスイッチング‐オフすることに似たものである。このことからして、図２に示 した回路装置の動作についての詳細な説明は省略する。 図３は２個のランプLA1及びLA2と一緒に本発明による回路装置の第３の実施例 を示したものである。図１及び/又は図２の実施例にも存在する回路部品及び回 路部分は、図３に示した実施例でも同じ機能を果たし、図３ではこうしたものに 図１及び/又は図２にて用いたのと同じ参照番号を付して示してある。図２に示 した実施例における回路部品及び回路部分以外に、図３に示した実施例の負荷回 路はさらに、他のインダクタL2と、ランプ接続用の他の端子K5及びK6と、コンデ ンサC8及びC9とを具えている。コンデンサC2とインダクタL1との共通端子は、イ ンダクタL2とランプ接続用の端子K5及びK6との直列回路によって端子N7に接続さ れる。ランプ電極El3及びEl4を具えているランプLA2はこれらの端子K6及びK5に 接続される。ランプLA2はコンデンサC8によって分路される。コンデンサC9は電 力帰還手段として機能し、これはインダタタL2と端子K5との共通端子N8を端子N2 に接続する。ランプLA1の電極El1の第１端部はランプLA2の電極El3の第１端部に 接続される。 図３に示した回路装置の動作は図１及び図２に示した実施例の動作に極めて似 たものである。 予備加熱中にアンチブーストスイッチング素子Ｓが導通して、第１二次巻線に 交流電圧が現れると、交流予熱電流がランプ電極El1とランプ電極El3との並列回 路に流れる。この交流予熱電流の第１半周期の期間中には、この予熱電流は第 １二巻線L3の第１端部からランプ電極El1とランプ電極El3との並列回路、端子N7 、ダイオードD1、ダイオードD3、アンチブーストスイッチング素子Ｓ、ダイオー ドD5及びコンデンサC3を経て第１二次巻線L3の第２端部へと流れる。交流予熱電 流の第２半周期中には、この電流は第１二次巻線L3の第２端部からコンデンサC3 、ダイオードD4、アンチブーストスイッチング素子Ｓ、ダイオードD2、端子N7及 びランプ電極El1とランプ電極El3との並列回路を経て第１二次巻線L3の第１端部 へと逆に流れる。ランプが一旦点灯すると、制御回路CMはアンチブーストスイッ チＳを非導通にする。交流予熱電流の双方の電流通路がアンチブーストスイッチ ング素子Ｓを含むから、これらの通路は、ランプが点灯して制御回路CMがアンチ ブーストスイッチＳを非導通にする際に非導通になる。従って、第１ランプ電極 El1及びEl3は、ランプが点灯した後には加熱電流を搬送しなくなる。 図１、図２及び図３に示した各回路装置にランプLAの第２ランプ電極又はラン プLA1及びLA2のそれぞれの第２ランプ電極予備加熱用の追加の回路部分を取付け ることができることは当業者に明らかである。このような回路部分は、例えば１ 個のランプを作動すべく装備させる回路装置の場合には、WO97/19578に示される ように、第２二次巻線L4と第２ランプ電極El2を分路するコンデンサとの直列回 路で構成することができる。１個以上のランプを作動させるべく装備させる回路 装置の場合には、第２ランプ電極の各々を例えば、他の二次巻線と他のコンデン サとの直列回路によって分路させることができる。このような形態の回路装置で は、第２ランプ電極El2又は第２ランプ電極El2とEl4とを流れる加熱電流がラン プの点灯時に遮断されなくなる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．高周波電流で放電ランプを作動させる回路装置であって、 -低周波供給電圧源への接続用の入力端子と、 -前記入力端子に結合されて、前記低周波供給電圧を整流するための整流手段と 、 -第１の一方向性手段と、第２の一方向性手段と、第１の容量性手段との直列回 路を具え、前記整流手段の第１出力端子N3と前記整流手段の第２出力端子N5とに 結合される第１回路と、 -前記第１容量性手段に結合されて、高周波電流を発生するインバータ手段と、 -誘導性手段、第２容量性手段及びランプ接続用の端子を具え、前記インバータ 手段及び前記第１の一方向性手段と前記第２の一方向性手段との間の端子に結合 される負荷回路と、 -アンチブーストスイッチング素子Ｓを具え、且つ前記第１及び第２の一方向性 手段の少なくとも一方を分路し、前記スイッチング素子の制御電極が該スイッチ ング素子を導通させたり、非導通にさせたりする制御回路に結合される第２回路 と、 -前記放電ランプの電極の少なくとも一方を加熱する第１二次巻線を具えている 予備加熱手段であって、動作中の前記第１二次巻線が、第１ランプ電極を分路す る直列回路の一部を成すと共に、前記負荷回路に含まれる前記誘導性手段に磁気 的に結合されるようにした予備加熱手段と、 を具えている放電ランプ動作用回路装置において、 前記第２回路が第３の一方向性手段と前記アンチブーストスイッチング素子Ｓ との直列回路を具え、且つランプの動作中に、前記第１ランプ電極と前記第１二 次巻線との直列回路を具えている第３回路が、前記アンチブーストスイッチング 素子と前記第３の一方向性手段との共通端子を前記端子N7に接続するようにした ことを特徴とする放電ランプ動作用回路装置。 ２．前記第３回路に含まれる直列回路が第４の一方向性手段を具えるようにした ことを特徴とする請求項１に記載の回路装置。 ３．前記第３回路に含まれる直列回路が、第３の容量性手段を具え、且つ第５の 一 方向性手段を具えている第４回路が前記第３回路の一端子を前記第２の一方向性 手段の陽極に接続するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回路 装置。 ４．前記ランプ接続用の端子が少なくとも２個のランプに順応でき、且つこれら の各ランプの第１電極がランプの動作中前記第３回路の一部を成すようにしたこ とを特徴とする請求項1.，２又は３に記載の回路装置。 ５．前記回路装置がさらに、前記負荷回路に含まれる前記誘導性手段に磁気的に 結合されて，ランプの動作中に第２ランプ電極を分路する直列回路の一部を成す 第２二次巻線も具えるようにしたことを特徴とする請求項１〜４の１つ以上に記 載の回路装置。 ６．前記インバータ手段が第１スイッチング素子と、端子N1と、第２スイッチン グ素子との直列回路を具え、前記端子N1を前記第１スイッチング素子と第２スイ ッチング素子との間に位置すると共に、前記負荷回路に接続される端子とし、且 つ前記スイッチング素子を交互に導通させたり、非導通にさせたりする駆動信号 を発生する駆動回路DCをこれらのスイッチング素子に結合させるようにしたこと を特徴とする請求項１〜５の１つ以上に記載の回路装置。 ７．前記第１と第２の一方向性手段の直列回路が第６と第７の一方向性手段の直 列回路によって分路され、且つ前記第６と第７一方向性手段の共通端予N2が電力 帰還手段によって前記負荷回路の端子N6に接続されるようにしたことを特徴とす る請求項１〜６の１つ以上に記載の回路装置。 ８．前記第２の一方向性手段が第４の容量性手段によって分路されるようにした ことを特徴とする請求項１〜７の１つ以上に記載の回路装置。 ９．前記電力帰還手段が第５容量性手段を具えるようにしたことを特徴とする請 求項１〜８の１つ以上に記載の回路装置。 １０．前記回路装置が第６容量性手段と第５容量性手段との直列回路を具え，こ れにより前記端子N6を前記第２の一方向性手段の陽極に接続するようにしたこと を特徴とする請求項９に記載の回路装置。