JP2008192390A

JP2008192390A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2008192390A
Application number: JP2007023736A
Authority: JP
Inventors: Yuji Miyamoto; 裕二宮本; Ichiji Iwaoka; 一司岩岡
Original assignee: Shihen Technical Corp
Current assignee: Shihen Technical Corp
Priority date: 2007-02-02
Filing date: 2007-02-02
Publication date: 2008-08-21

Abstract

【課題】規格の異なる放電灯に対応することのできる放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】直流電源Ｅの直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路２０と、このインバータ回路２０から出力される高周波電圧で放電灯１１,１２のフィラメント１１ｆ１,１１ｆ２、１２ｆ１,１２ｆ２を予熱するとともにこの予熱の後放電灯１１,１２を点灯させる共振回路１３,１４とを備えた放電灯点灯装置１０であって、放電灯１１,１２の定格に拘わりなくフィラメント１１ｆ１,１１ｆ２、１２ｆ１,１２ｆ２の通電開始時から放電灯１１,１２の放電開始時までの予熱時間が所定時間以上となるように、直流電源Ｅの直流電圧と共振回路１３,１４のインダクタ１３Ｌ,１４Ｌとキャパシタ１３Ｃ,１４Ｃの値を設定した。
【選択図】図１

Description

この発明は、インバータから高周波電圧を出力して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関する。

従来から、インバータ回路によって放電灯を点灯させる放電灯点灯装置が知られている（特許文献１参照）。

かかる放電灯点灯装置は、直流電源と、この直流電源電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と、放電灯を有する負荷回路等とを備えており、インバータ回路から出力される高周波電圧によって放電灯を点灯するようになっている。

また、図８に示すように、２つの放電灯１,２を点灯させる放電灯点灯装置がある。この放電灯点灯装置は、インダクタＬ１,Ｌ２とコンデンサＣ１,Ｃ２とからなる２つの共振回路を備えている。
特開２００２−３４３５９４号公報

このような放電灯点灯装置にあっては、放電灯１,２の定格に合わせて放電灯１,２が所定の明るさで点灯するように、すなわち光出力が１００％となるように直流電源電圧ＥやインダクタＬ１,Ｌ２やコンデンサＣ１,Ｃ２のキャパシタを設定している。このため、定格の異なる放電灯を使用した場合、この放電灯のフィラメントを十分に予熱することができずに放電を開始してしまい、放電灯の寿命を短くしてしまう問題がある。このため、各放電灯の規格に合った放電灯点灯装置がそれぞれ必要であった。

この発明の目的は、定格の異なる放電灯を接続してもフィラメントの予熱時間を十分に確保することのできる放電灯点灯装置を提供することにある。

請求項１の発明は、直流電源電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と、このインバータ回路から出力される高周波電圧で放電灯のフィラメントを予熱するとともにこの予熱の後前記放電灯を点灯させる共振回路とを備えた放電灯点灯装置であって、
前記放電灯において、複数の型式の種類のうち１種類の型式の放電灯の中で異なる２つ以上の定格電力の放電灯を適合負荷とすることを特徴とする。

この発明によれば、定格の異なる放電灯を接続してもフィラメントの予熱時間を十分に確保することができる。

以下、この発明に係る放電灯点灯装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

［第１実施例］
図１に示す放電灯点灯装置１０は、は直流電源Ｅの電圧を所定の周波数の高周波電圧に変換して出力するインバータ回路２０と、このインバータ回路２０から出力される高周波電圧によって放電灯１１,１２を点灯させる共振回路１３,１４とを備えている。放電灯１１,１２は互いに定格が異なる放電灯である。

インバータ回路２０は、直列接続された２つのスイッチング素子２１,２２と、こスイッチング素子２１,２２を交互にオン・オフさせる高周波パルスを出力する高周波発信器２３とを備えている。スイッチング素子２１のカソードが直流電源Ｅの陽極に接続され、そのアノードがスイッチング素子２２のカソードに接続されている。また、スイッチング素子２２のアノードが直流電源Ｅの陰極に接続されている。

そして、スイッチング素子２１,２２のゲートが高周波発信器２３の出力端子Ｐ１,Ｐ２にそれぞれ接続されている。この出力端子Ｐ１,Ｐ２から交互に高周波パルスが出力されることによりスイッチング素子２１,２２が交互にオン・オフ動作する。

共振回路１３は、インダクタ１３Ｌとキャパシタ１３Ｃの直列回路から構成され、インダクタ１３Ｌの一端がコンデンサ１５を介してスイッチング素子２１,２２の接続点すなわちスイッチング素子２１のアノード（スイッチング素子２２のカソード）に接続されている。また、インダクタ１３Ｌの他端は放電灯１１のフィラメント１１ｆ１の一端に接続され、フィラメント１１ｆ１,１１ｆ２の他端間にキャパシタ１３Ｃが接続されている。フィラメント１１ｆ２の一端は直流電源Ｅの陰極に接続されている。

共振回路１４は、インダクタ１４Ｌとキャパシタ１４Ｃの直列回路から構成され、インダクタ１４Ｌの一端がコンデンサ１６を介してスイッチング素子２１のアノード（スイッチング素子２２のカソード）に接続されている。また、インダクタ１４Ｌの他端は放電灯１２のフィラメント１２ｆ１の一端に接続され、フィラメント１２ｆ１,１２ｆ２の他端間にキャパシタ１４Ｃが接続されている。フィラメント１２ｆ２の一端は直流電源Ｅの陰極に接続されている。

そして、インバータ回路２０の所定周波数において、放電灯１１,１２と異なる定格の放電灯が接続されても予熱時間が所定時間（例えば０.５秒）以上となるように且つフィラメント電流が所定電流（例えば、１.４Ａ〜３.７Ａの範囲）となるように、各共振回路１３,１４のインダクタ１３Ｌ,１４Ｌとキャパシタ１３Ｃ,１４Ｃと直流電源Ｅの電圧を設定する。
［動作］
次に、上記のように構成される放電灯点灯装置１０の動作について説明する。

先ず、図示しない電源スイッチを入れると、インバータ回路２０の高周波発信器２３の出力端子Ｐ１,Ｐ２から所定周期のパルス（高周波パルス）が交互に出力され、インバータ回路２０のスイッチング素子２１,２２が交互にオン・オフ動作していく。

いま、例えばスイッチング素子２１がオン（スイッチング素子２２はオフ）すると、直流電源Ｅからスイッチング素子２１,コンデンサ１５,インダクタ１３Ｌ,放電灯１１のフィラメント１１ｆ１,キャパシタ１３Ｃ,放電灯１１のフィラメント１１ｆ２へと電流が流れていき、キャパシタ１３Ｃが充電されていく。

同様に、直流電源Ｅからスイッチング素子２１,コンデンサ１６,インダクタ１４Ｌ,放電灯１２のフィラメント１２ｆ１,キャパシタ１４Ｃ,放電灯１２のフィラメント１２ｆ２へと電流が流れていき、キャパシタ１４Ｃが充電されていく。

そして、スイッチング素子２１がオフし、スイッチング素子２２がオンすると、キャパシタ１３Ｃに充電された充電電流が放電して放電灯１１のフィラメント１１ｆ１,インダクタ１３Ｌ,コンデンサ１５,スイッチング素子２２,放電灯１１のフィラメント１１ｆ２,キャパシタ１３Ｃへと流れていく。

同様に、キャパシタ１４Ｃに充電された充電電流が放電して放電灯１２のフィラメント１２ｆ１,インダクタ１４Ｌ,コンデンサ１６,スイッチング素子２２,放電灯１２のフィラメント１２ｆ２,キャパシタ１４Ｃへと流れていく。

このようにして、放電灯１１のフィラメント１１ｆ１,１１ｆ２および放電灯１２のフィラメント１２ｆ１,１２ｆ２が通電されて予熱が行われる。

この予熱が図２に示すように所定時間（例えば０.５秒）以上行われると、放電灯１１,１２は放電の始動を開始し、その後点灯することになる。図２において、Ｇ１は放電灯１１,１２に流れる電流と放電灯１１,１２に印加される電圧の波形を示す。

ところで、予熱時間が所定時間（例えば０.５秒）以上となるように且つフィラメント電流が所定電流（例えば、１.４Ａ〜３.７Ａの範囲）となるように、各共振回路１３,１４のインダクタ１３Ｌ,１４Ｌとキャパシタ１３Ｃ,１４Ｃと直流電源Ｅの電圧が設定されていることにより、放電灯１１,１２の定格と異なる放電灯を接続しても、フィラメントの予熱時間は所定時間を保つことができ、このため予熱の途中で放電灯が点灯してしまうことがない。

また、上記のように共振回路１３,１４のインダクタ１３Ｌ,１４Ｌとキャパシタ１３Ｃ,１４Ｃと直流電源Ｅの電圧とを設定したものであるから、放電灯１１,１２の明るさが少し暗くなるが、目視で分かるレベルでなく使用上の問題は生じない。

一例として、図６の表１に示すように、放電灯点灯装置であるＦＨＣ７６Ｗの製品では、従来の設定では光出力が１０２.０％となるが、上記の実施例の設定では９８.０％となる。また、ＦＨＣ８６Ｗの製品では、従来の設定では光出力が９９.８％となるが、実施例の設定では９７.０％となる。このように、光出力の低下は僅かであり、目視で分かるレベルではない。

また、図７の表２に示す製品ＦＨＣ７６Ｗ,ＦＨＣ８６Ｗは、２つの放電灯を接続する２組の接続端子を有しており、一方の一組のランプ小の接続端子にはＦＨＣ２０またはＦＨＣ２７を接続し、他方の一組のランプ大の接続端子にはＦＨＣ２７またはＦＨＣ３４を接続するものである。

ここで、ＦＨＣ２０は定格が２０ワットの放電灯、ＦＨＣ２７は定格が２７ワットの放電灯、ＦＨＣ３４は定格が３４ワットの放電灯である。また、図７の表２には従来の設定の場合の各放電灯に流れる予熱電流と各放電灯に印加する予熱電圧と、実施例の設定の場合の各放電灯に流れる予熱電流と各放電灯に印加する予熱電圧をそれぞれ示す。なお、ＦＨＣ６６は、従来になかった種類の製品である。

また、型式ＦＨＣは、高周波専用環型蛍光ランプであり、他の型式にはＦＣＬやＦＨＤやＦＨＦがあり、型式ＦＣＬは商用周波数で点灯する環型蛍光ランプであり、型式ＦＨＤは高周波専用２重環型蛍光ランプであり、型式ＦＨＦは高周波専用直管型蛍光ランプである。

そして、ＦＨＣ７６Ｗ,ＦＨＣ８６Ｗは、図７の表２に示すように従来では適合負荷の放電灯しか接続できなかったものであり、適合負荷以外の放電灯を接続すれば予熱時間が十分に確保することができず、予熱の途中で点灯してしまうものである。

実施例のように設定したＦＨＣ６６Ｗ,ＦＨＣ７６Ｗ,ＦＨＣ８６Ｗでは、ランプ小の一組の接続端子にはＦＨＣ２０,ＦＨＣ２７のどちらを接続してもよく、ランプ大の一組の接続端子にはＦＨＣ２７,ＦＨＣ３４のどちらを接続してもよいものであり、これらのいずれの接続でも予熱時間を十分に確保することができる。

すなわち、３種類の製品ＦＨＣ６６Ｗ,ＦＨＣ７６Ｗ,ＦＨＣ８６Ｗを１つの製品で対応することができるものである。

このように、それぞれ定格（種類）の異なる放電灯に対応することができ、放電灯の定格に合わせてそれぞれ専用の放電灯点灯装置１０を作る必要がない。換言すれば、放電灯点灯装置１０は汎用性を有するので非常に経済的なものとなる。
［第２実施例］
図３は第２実施例の放電灯点灯装置１００の構成を示した回路図である。図３において、１１Ｒ１,１１Ｒ２は放電灯１１の電圧を検出するための分圧抵抗、１２Ｒ１,１２Ｒ２は放電灯１２の電圧を検出するための分圧抵抗である。１０１は分圧抵抗１１Ｒ１,１１Ｒ２や分圧抵抗１２Ｒ１,１２Ｒ２が検出する電圧に基づいて放電灯１１や放電灯１２の寿命末期を検出する寿命末期検出器、１０２は寿命末期検出器１０１が検出する寿命末期検出信号に基づいて高周波発信器２３の出力端子Ｐ１,Ｐ２からの高周波パルスの出力を停止させてスイッチング素子２１,２２のオン・オフ動作を停止させるスイッチ動作停止回路である。

ここで、放電灯１１,１２が正常の場合、図４（Ａ）に示すように放電灯の電圧波形Ｓ１はプラス側の電圧Ｖａとマイナス側の電圧Ｖｂとがほぼ等しくなり、寿命末期では図４（Ｂ）に示すように放電灯の電圧波形Ｓ２はプラス側あるいはマイナス側へずれ、プラス側の電圧Ｖａとマイナス側の電圧Ｖｂとが異なる。この電圧ＶａとＶｂの差を求めるとともに、この差が所定値以上のとき放電灯１１または１２が寿命末期であると判断して寿命末期検出信号を寿命末期検出器１０１が出力するものである。

この寿命末期検出器１０１が寿命末期検出信号を出力すると、スイッチ動作停止回路１０２は高周波発信器２３の動作を停止させてスイッチング素子２１,２２のオン・オフ動作を停止させる。これにより、寿命末期による放電灯１１,１２の異常発熱を防止するものである。他の動作は第１実施例と同様なのでその説明は省略する。
［第３実施例］
図５は第３実施例の放電灯点灯装置２００の構成を示した回路図である。図５において、２０１はＤＣ／ＤＣコンバータ、２０２はＤＣ／ＤＣコンバータ２０１の出力電圧や高周波発信器２３の発振周波数を制御する制御装置であり、この制御装置２０２によって出力電圧や発振周波数を制御することにより放電灯１１,１２の調光を行えるようにしたものである。他の動作は第１実施例と同様なのでその説明は省略する。

上記実施例では、いずれも型式ＦＨＣの蛍光ランプに適用した場合について説明したが、他の型式のＦＨＤやＦＨＦの蛍光ランプについても同じ型式内であれば適用できる。

この発明に係る第１実施例の放電灯点灯装置の構成を示した回路図である。放電灯に印加する電圧と放電灯に流れる電流の波形を示した説明図である。第２実施例の放電灯点灯装置の構成を示した回路図である。（Ａ）正常な放電灯に印加する電圧波形を示した説明図であり、（Ｂ）寿命末期の放電灯に印加する電圧波形を示した説明図である。第３実施例の放電灯点灯装置の構成を示した回路図である。各製品の種類における従来の光出力と実施例の光出力を示した表である。各放電灯の予熱電流と予熱電圧とを示した表である。従来の放電灯点灯装置の構成を示した回路図である。

符号の説明

１０放電灯点灯装置
１１放電灯
１１ｆ１フィラメント
１１ｆ２フィラメント
１２放電灯
１２ｆ１フィラメント
１２ｆ２フィラメント
１３,１４共振回路
１３Ｌインダクタ
１３Ｃキャパシタ
１４Ｌインダクタ
１４Ｃキャパシタ
２０インバータ回路

Claims

直流電源電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と、このインバータ回路から出力される高周波電圧で放電灯のフィラメントを予熱するとともにこの予熱の後前記放電灯を点灯させる共振回路とを備えた放電灯点灯装置であって、
前記放電灯において、複数の型式の種類のうち１種類の型式の放電灯の中で異なる２つ以上の定格電力の放電灯を適合負荷とすることを特徴とする放電灯点灯装置。
前記放電灯の定格に拘わりなく前記フィラメントの通電開始時から放電灯の放電開始時までの予熱時間が所定時間以上となるように、前記直流電源電圧と前記共振回路のインダクタとキャパシタの値を設定したことを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
前記放電灯の寿命を検知する寿命検知手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電灯点灯装置。
前記寿命検知手段が寿命を検知したとき前記インバータ回路の動作が停止することを特徴とする請求項３に記載の放電灯点灯装置。
前記インバータ回路の周波数または前記直流電源の電圧を制御して放電灯の調光を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の放電灯点灯装置。