JP2006049030A - 放電灯用点灯回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 共振回路１４の構成部品１２、１３の性能のばらつきによる悪影響を受けにくく、また、回路構成が比較的簡単で部品点数が比較的少ない複数放電灯用の点灯回路を提供する。
【解決手段】 放電灯１８、１９とコンデンサ２１、２３とが直列に接続されることによりそれぞれ構成された複数の直列回路２２、２４は、共振回路１４の共振出力が個別に入力されるように互いに並列接続されている。そして、複数の直列回路２２、２４のそれぞれの放電灯１８または１９とコンデンサ２１または２３との中点２５または２６は、複数の直列回路２２、２４のうちの別の少なくとも１つの直列回路の放電灯１９または１８とコンデンサ２３または２１との中点２６または２５にインダクタ２７を介して接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波電源の高周波出力が入力される共振回路の共振出力によって複数個の放電灯を点灯させるようにした放電灯用点灯回路に関するものである。

共通の高周波電源を用いて複数個の放電灯を点灯させるように構成された放電灯用点灯回路として、図２に示す直列点灯方式のものや図３に示す並列点灯方式のものが、従来から知られている。

図２に示す従来の直列点灯方式の放電灯用点灯回路においては、チョークコイル１２および共振コンデンサ１３から成る直列共振回路１４が、高周波電源１１の一方の出力１５と他方の出力１６との間に接続されている。また、この直列共振回路１４は、高周波電源１１の一方の出力１５とチョークコイル１２との間に接続された直流成分遮断用コンデンサ１７を附加的に含んでいる。そして、この直流成分遮断用コンデンサ１７、チョークコイル１２および共振コンデンサ１３は、高周波電源１１の第１の出力１５と第２の出力１６との間において、順次直列接続されている。また、共振コンデンサ１３には、互いに同一の種類であってよい第１の放電灯１８と第２の放電灯１９との直列回路が並列に接続される。なお、第１および第２の放電灯１８、１９は、互いに同一の種類の蛍光灯であってよい。

図２に示す従来の直列点灯方式の放電灯用点灯回路においては、第１および第２の放電灯１８、１９の始動時には、高周波電源１１は、従来から周知のように、定常動作時（すなわち、通常点灯時）よりも高い出力周波数で動作を開始してから、直列共振回路１４の共振周波数まで出力周波数を連続的に可変（すなわち、低下）させる。このために、チョークコイル１２および共振コンデンサ１３から成る直列共振回路１４が共振動作を行うので、第１および第２の放電灯１８、１９がそれぞれ点灯する。また、調光動作が行われると、高周波電源１１の出力周波数が直列共振回路１４の共振点（すなわち、共振周波数）から次第に遠ざかるので、直列共振回路１４の共振出力電流が次第に減少し、このために、第１および第２の放電灯１８、１９に流れこむ電流がそれぞれ次第に減少し、この結果、これら第１および第２の放電灯１８、１９の光度がこの調光動作に応じて次第に低下する。この図２に示す回路の場合、第１および第２の放電灯１８、１９に対して共通の直列共振回路１４を用いることができるので、回路構成が簡単で部品点数を少なくすることができる。また、第１および第２の放電灯１８、１９には互いにほぼ同一の値の電流を流すことができるので、第１の放電灯１８の光度と第２の放電灯１９の光度とを互いにほぼ同一にすることができる。

一方、図３に示す従来の並列点灯方式の放電灯用点灯回路においては、第１および第２の放電灯１８、１９ごとに互いに独立しかつ互いに並列接続された第１および第２の直列共振回路１４ａ、１４ｂが、共通の高周波電源１１の第１および第２の出力１５、１６の間にそれぞれ接続されている。図３において、図２と共通の部分には同一の符号を付して、その説明を必要に応じて省略する。

図３において、第１の直列共振回路１４ａは、第１のチョークコイル１２ａおよび第１の共振コンデンサ１３ａから成り、高周波電源１１の一方の出力１５と第１のチョークコイル１２ａとの間に接続された第１の直流成分遮断用コンデンサ１７ａを付加的に含んでいる。そして、第１の直流成分遮断用コンデンサ１７ａ、第１のチョークコイル１２ａおよび第１の共振コンデンサ１３ａは、高周波電源１１の第１の出力１５と第２の出力１６との間において、順次直列接続されている。また、第２の直列共振回路１４ｂは、第２のチョークコイル１２ｂおよび第２の共振コンデンサ１３ｂから成り、高周波電源１１の一方の出力１５と第２のチョークコイル１２ｂとの間に接続された第２の直流成分遮断用コンデンサ１７ｂを附加的に含んでいる。そして、第２の直流成分遮断用コンデンサ１７ｂ、第２のチョークコイル１２ｂおよび第２の共振コンデンサ１３ｂは、高周波電源１１の第１の出力１５と第２の出力１６との間において、順次直列接続されている。さらに、第１の共振コンデンサ１３ａには、第１の放電灯１８が並列接続されるとともに、第２の共振コンデンサ１３ｂには、第２の放電灯１９が並列接続されている。

図３に示す従来の並列点灯方式の放電灯用点灯回路においては、第１および第２の放電灯１８、１９の始動時には、高周波電源１１は、従来から周知のように、定常動作時（すなわち、通常点灯時）よりも高い出力周波数で動作を開始してから、第１および第２の直列共振回路１４ａ、１４ｂの共振周波数まで出力周波数を連続的に可変（すなわち、低下）させる。このために、第１のチョークコイル１２ａおよび第１の共振コンデンサ１３ａから成る第１の直列共振回路１４ａが共振動作を行うので、第１の放電灯１８が点灯する。これとともに、第２のチョークコイル１２ｂおよび第２の共振コンデンサ１３ｂから成る第２の直列共振回路１４ｂが共振動作を行うので、第２の放電灯１９が点灯する。また、調光動作が行われると、高周波電源１１の出力周波数が直列共振回路１４ａ、１４ｂの共振点（すなわち、共振周波数）から次第に遠ざかるので、直列共振回路１４ａ、１４ｂの共振出力電流が次第に減少し、このために、第１および第２の放電灯１８、１９に流れこむ電流がそれぞれ次第に減少し、この結果、これら第１および第２の放電灯１８、１９の光度がこの調光動作に応じてそれぞれ次第に低下する。この図３に示す回路の場合、高周波電源１１の出力電圧は、互いに並列接続されている第１および第２の放電灯１８、１９に個別に印加されるから、放電灯が１個の場合とほぼ同一の比較的低い電圧であってよい。

しかし、図２に示す従来の直列点灯方式の放電灯用点灯回路の場合には、第１の放電灯１８と第２の放電灯１９との直列回路に共通の直列共振回路１４の出力を印加するようにしているので、この共通の直列共振回路１４の出力電圧が図３に示す回路の場合に較べて約２倍の大きさである必要がある。そして、この共通の直列共振回路１４の出力電圧は、第１および第２の放電灯１８、１９の管長が大きくなるの従って高くする必要があり、また、調光動作によって第１および第２の放電灯１８、１９の光度を低下させるに従ってこれらの放電灯１８、１９のインピーダンスが高くなるために同様に高くする必要がある。このために、図２に示す回路は、第１および第２の放電灯１８、１９の管長が比較的小さい場合に使用用途が制限される。

また、図３に示す従来の並列点灯方式の放電灯用点灯回路の場合には、第１および第２の放電灯１８、１９ごとに独立している第１および第２の直列共振回路１４ａ、１４ｂが必要であるので、第１および第２の放電灯１８、１９ごとに第１および第２のチョークコイル１２ａ、１２ｂ、第１および第２の共振コンデンサ１３ａ、１３ｂおよび第１および第２の直流成分遮断用コンデンサ１７ａ、１７ｂが必要であり、このために、回路構成が比較的複雑で部品点数が比較的多くなる。また、第１および第２のチョークコイル１２ａ、１２ｂの性能や第１および第２の共振コンデンサ１３ａ、１３ｂの性能の相互のばらつきに基づいて第１および第２の直列共振回路１４ａ、１４ｂの性能が相互にばらつくので、第１および第２の放電灯１８、１９に流れこむ電流に相互にばらつきを生じ、このために、第１の放電灯１８の光度と第２の放電灯１９の光度とが相互にばらついたものとなる。特に、調光動作によって高周波電源１１の出力周波数を直列共振回路１４ａ、１４ｂの共振周波数から十分に遠ざけて第１および第２の放電灯１８、１９を十分に低光度にすると、第１の放電灯１８の光度の第２の放電灯１９の光度との相互のばらつきは、一層顕著に現われる。

本発明は、従来の直列点灯方式および並列点灯方式の放電灯用点灯回路の上述のような欠点を比較的簡単な回路構成でもって効果的に是正し得るようにしたものである。

本発明は、高周波電源の高周波出力が入力される共振回路と、放電灯とコンデンサとが直列に接続されることによりそれぞれ構成された複数の直列回路とを備え、上記複数の直列回路は、上記共振回路の共振出力がそれぞれ入力されるように互いに並列接続され、上記複数の直列回路のそれぞれの上記放電灯と上記コンデンサとの中点は、上記複数の直列回路のうちの別の少なくとも１つの直列回路の上記放電灯と上記コンデンサとの中点にインダクタを介して接続されていることを特徴とする放電灯用点灯回路に係るものである。なお、本発明においては、上記共振回路が、チョークコイルおよび共振コンデンサを備えた直列共振回路であり、上記チョークコイルが、互いに並列接続された上記複数の直列回路に直列接続され、上記共振コンデンサが、互いに並列接続された上記複数の直列回路に並列接続されていてよい。また、本発明においては、上記放電灯の光度が、上記高周波電源の上記高周波出力を制御（例えば、周波数制御）することによって、低光度まで連続的に調光されるように構成されていてよい。

さらに、本発明においては、上記複数の直列回路が２つであるのが好ましい。この場合、２つの上記放電灯のうちのいずれか１方の放電灯が点灯した後に、他方の放電灯が上記インダクタと上記他方の放電灯に直列接続された上記コンデンサとの共振動作によって点灯し得るように構成されていてよい。また、２つの上記放電灯の通常点灯時には、上記インダクタに流れる電流が実質的に零になるように構成されていてよい。

本発明によれば、複数の放電灯に対して共通の共振回路を用いることができるので、この共振回路のチョークコイル、共振コンデンサなどの構成部品の性能のばらつきによる悪影響を受けにくく、また、回路構成が比較的簡単で部品点数を比較的少なくすることができる。また、共振回路の出力電圧は、互いに並列接続されている複数の放電灯に個別に印加されるから、放電灯が１個の場合とほぼ同一の比較的低い電圧であってよい。さらに、複数の放電灯には互いにほぼ同一の値の電流を流すことができるので、複数の放電灯を低光度にしたときでも、複数の放電灯の光度を互いにほぼ同一にすることができ、このために、複数の放電灯間の光度差を補正することができる。

また、請求項６に記載した発明によれば、放電灯の始動時に補正用として機能するインダクタに流れる電流は、放電灯の通常点灯時には実質的に零であるので、電力損失を抑えることができ、また、インダクタのコアを小型にすることができる。

つぎに、本発明による放電灯用点灯回路の一実施例を図１を参照して説明する。なお、この図１に示す実施例においても、互いに同一の種類であってよい２個の放電灯１８、１９が用いられている。また、これらの放電灯１８、１９は、互いに同一の種類の蛍光灯であってよい。さらに、図１において、図２および図３と共通の部分には同一の符号を付して、その説明を必要に応じて省略する。

図１に示す放電灯用点灯回路においては、チョークコイル１２および共振コンデンサ１３から成る直列共振回路１４が、高周波電源１１の一方の出力１５と他方の出力１６との間に接続されている。また、この直列共振回路１４は、高周波電源１１の一方の出力１５とチョークコイル１２との間に接続された直流成分遮断用コンデンサ１７を附加的に含んでいてよい。そして、この直流成分遮断用コンデンサ１７、チョークコイル１２および共振コンデンサ１３は、高周波電源１１の第１の出力１５と第２の出力１６との間において、順次直列接続されている。この場合、チョークコイル１２は、放電灯１８、１９への電流を制限する素子として機能する。なお、高周波電源１１は、一対のＭＯＳＦＥＴ２８ａ、２８ｂを備えた従来から周知のものであってよく、従来から周知のように、矩形波状の高周波電圧を出力するように構成されていてよい。また、ＬＣ直列共振回路１４は、従来から周知のように、高周波電源１１からの矩形波状の高周波電圧を正弦波の高周波電圧に変換して、放電灯１８、１９の始動時には放電灯１８、１９の始動に必要な高電圧を発生させるとともに、放電灯１８、１９の点灯後（換言すれば、定常動作時）には放電灯１８、１９の電流を制限するように構成されていてよい。

また、図１に示すように、第１の放電灯１８と第１のコンデンサ２１との第１の直列回路２２と、第２の放電灯１９とコンデンサ２３との第２の直列回路２４とが共振コンデンサ１３にそれぞれ並列に接続されている。さらに、第１の直列回路２２の中点（すなわち、第１の放電灯１８と第１のコンデンサ２１との中点）２５と、第２の直列回路２４の中点（すなわち、第２の放電灯１９と第２のコンデンサ２３との中点）２６との間には、インダクタ（具体的には、コイルであってよい）２７が接続されている。なお、第１および第２のコンデンサ２１、２３は、直流成分遮断用として機能することができるので、前述の直流成分遮断用コンデンサ１７は必要に応じて省略することができる。

図１に示す放電灯用点灯回路においては、第１および第２の放電灯１８、１９の始動時には、高周波電源１１は、従来から周知のように、定常動作時（換言すれば、通常点灯時で平衡状態）よりも高い出力周波数で動作を開始してから、直列共振回路１４の共振周波数まで出力周波数を連続的に可変（すなわち、低下）させる。このために、チョークコイル１２および共振コンデンサ１３から成る直列共振回路１４が共振動作を行うので、第１および第２の放電灯１８、１９のうちのいずれか一方がまず放電を開始して点灯する。この結果、この放電を開始した方の放電灯１８または１９と、まだ放電していない方の放電灯１９または１８と直列接続されているコンデンサ２３または２１とを通してインダクタ２７に電流が流れるので、このインダクタ２７とこのコンデンサ２３または２１（すなわち、まだ放電していない方の放電灯１９または１８を含む直列回路２４または２２のコンデンサ）との共振動作によって、インダクタ２７の両端に高電圧が発生する。そして、この高電圧はすでに放電している方の放電灯１８または１９を通して他方の放電灯（すなわち、まだ放電していないためにインピーダンスが高い放電灯）１９または１８に集中的に印加されるので、この他方の放電灯１９または１８も放電を開始して点灯する。なお、第１および第２の放電灯１８、１９のいずれもが放電を開始して点灯することによって通常点灯状態になると、第１および第２のコンデンサ２１、２３のそれぞれの両端間の電圧が互いにほぼ等しくなるので、インダクタ２７の両端間の電圧も実質的に零になり、このために、このインダクタ２７を流れる電流も実質的に零になる。

さらに、図１に示す放電灯用点灯回路においては、調光動作が行われると、高周波電源１１の出力電流が直列共振回路１４の共振周波数から次第に高い方（または低い方）に遠ざかるので、直列共振回路１４の出力電流が次第に減少し、このために、第１および第２の放電灯１８、１９に流れこむ電流がそれぞれ次第に減少し、この結果、これら第１および第２の放電灯１８、１９の光度がこの調光動作に応じて次第に低下する。この場合、これら第１および第２の放電灯１８、１９がインピーダンスの差に基づいて互いに不平衡になっていると、第１および第２のコンデンサ２１、２３の両端間の電圧も同様に不平衡になるので、インダクタ２７に電流が流れ、このために、インダクタ２７と第１および第２のコンデンサ２１、２３との間でエネルギーの授受が行われる。したがって、補正用として機能するインダクタ２７のインダクタンスならびに第１および第２のコンデンサ２１、２３の容量をそれぞれ適当な値に設定することによって、第１および第２の放電灯１８、１９のインピーダンスの差を補償することができる。なお、インダクタ２７と第１または第２のコンデンサ２１または２３とが上述のように共振動作を行うためには、第１および第２のコンデンサ２１、２３の容量は十分小さく設定されるのが好ましい。この結果、第１および第２の放電灯１８、１９には互いにほぼ同一の値の電流を流すことができるので、第１および第２の放電灯１８、１９をそれぞれ低光度にしたときでも、第１の放電灯１８の光度と第２の放電灯１９の光度とを互いにほぼ同一にすることができ、このために、第１および第２の放電灯１８、１９の間の光度差を補正することができる。

図１に示す放電灯用点灯回路によれば、次の（ａ）項〜（ｄ）項に記載の効果を奏することができる。
（ａ）第１および第２の放電灯１８、１９に対して共通の直列共振回路１４を用いることができるので、チョークコイル１２および共振コンデンサ１３の性能のばらつきによる悪影響を受けにくく、また、回路構成が比較的簡単で部品点数を比較的少なくすることができる。
（ｂ）直列共振回路１４の出力電圧は、互いに並列接続されている第１および第２の放電灯１８、１９に個別に印加されるから、放電灯が１個の場合とほぼ同一の比較的低い電圧であってよい。
（ｃ）第１および第２の放電灯１８、１９には互いにほぼ同一の値の電流を流すことができるので、第１および第２の放電灯１８、１９を低光度にしたときでも、第１の放電灯１８の光度と第２の放電灯１９の光度とを互いにほぼ同一にすることができ、このために、第１および第２の放電灯１８、１９間の光度差を補正することができる。
（ｄ）放電灯１８、１９の始動時に補正用として機能するインダクタ２７に流れる電流は、通常点灯時には実質的に零であるので、電力損失を抑えることができ、また、インダクタ２７のコアを小型にすることができる。

以上において、本発明の一実施例について詳細に説明したが、本発明は、この実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に基づいて各種の変更および修正が可能である。

例えば、上述の実施例においては放電灯を２個用いるようにしたが、３個またはそれよりも多い放電灯を用いる場合にも、本発明を適用することができる。例えば、放電灯を３個用いる場合には、第３の放電灯と第３のコンデンサとの第３の直列回路を第１および第２の直列回路２２、２４と同様に共振コンデンサ１３に並列に接続するとともに、上記第３の直列回路の中点と第１の直列回路２２の中点２５および／または第２の直列回路２４の中点２６との間に第２および／または第３のインダクタを接続すればよい。

また、上述の実施例においては、共振回路としてチョークコイル１２および共振コンデンサ１３から成る直列共振回路１４を用いるようにしたが、並列共振回路を用いるようにしてもよい。この場合、この並列共振回路は、図１において、この図１に示す共振コンデンサ１３と、この図１に示すチョークコイル１２を共振コンデンサ１３に並列接続されるように接続変更した共振コンデンサとから成っていてよい。具体的には、この接続変更した共振コンデンサは、その一端を直流成分遮断用コンデンサ１７を介して高周波電源１１の一方の出力１５に接続されるとともに、その他端を高周波電源１１の他方の出力１６に接続されていてよく、また、必要な場合には、放電灯１８、１９への電流を制限する手段または素子を設ければよい。

本発明による放電灯用点灯回路の一実施例を示す回路図である。 従来の放電灯用点灯回路の一例を示す回路図である。 従来の放電灯用点灯回路の別の一例を示す回路図である

符号の説明

１１ 高周波電源
１２ チョークコイル
１３ 共振コンデンサ
１４ 直列共振回路
１８ 第１の放電灯
１９ 第２の放電灯
２１ 第１のコンデンサ
２２ 第１の直列回路
２３ 第２のコンデンサ
２４ 第２の直列回路
２７ インダクタ（コイル）

Claims (6)

1. 高周波電源の高周波出力が入力される共振回路と、放電灯とコンデンサとが直列に接続されることによりそれぞれ構成された複数の直列回路とを備え、
   上記複数の直列回路は、上記共振回路の共振出力がそれぞれ入力されるように互いに並列接続され、
   上記複数の直列回路のそれぞれの上記放電灯と上記コンデンサとの中点は、上記複数の直列回路のうちの別の少なくとも１つの直列回路の上記放電灯と上記コンデンサとの中点にインダクタを介して接続されていることを特徴とする放電灯用点灯回路。
2. 上記共振回路が、チョークコイルおよび共振コンデンサを備えた直列共振回路であり、
   上記チョークコイルが、互いに並列接続された上記複数の直列回路に直列接続され、
   上記共振コンデンサが、互いに並列接続された上記複数の直列回路に並列接続されていることを特徴とする請求項１に記載の放電灯用点灯回路。
3. 上記放電灯の光度が、上記高周波電源の上記高周波出力を周波数制御することによって、低光度まで連続的に調光されるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の放電灯用点灯回路。
4. 上記複数の直列回路が２つであることを特徴とする請求項１、２または３に記載の放電灯用点灯回路。
5. ２つの上記放電灯のうちのいずれか１方の放電灯が点灯した後に、他方の放電灯が上記インダクタと上記他方の放電灯に直列接続された上記コンデンサとの共振動作によって点灯し得るように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の放電灯用点灯回路。
6. ２つの上記放電灯の通常点灯時には、上記インダクタに流れる電流が実質的に零になるように構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の放電灯用点灯回路。

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