JP2010231900A - Lamp-lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ランプ点灯装置に関する。 The present invention relates to a lamp lighting device.
蛍光灯を点灯させるために、エミッターが塗布されたフィラメントに予熱電流を流してフィラメントを加熱し、電子を放出しやすい状態にしてから、フィラメント間に高い電圧を印加する。
その際に、電源電圧が不安定であったり、周囲の温度が均一でなくむらがあったりすると、予熱電流によるフィラメントの加熱が不十分な間に蛍光灯の両フィラメントに高い電圧が印加され、各フィラメントに塗布されたエミッターが飛散し蛍光灯の寿命を短縮させる問題がある。
In order to turn on the fluorescent lamp, a preheating current is applied to the filament coated with the emitter to heat the filament to make it easy to emit electrons, and then a high voltage is applied between the filaments.
At that time, if the power supply voltage is unstable or the ambient temperature is uneven and uneven, a high voltage is applied to both filaments of the fluorescent lamp while the heating of the filament by the preheating current is insufficient, There is a problem in that the emitter applied to each filament is scattered and the life of the fluorescent lamp is shortened.
この問題を解決するために、蛍光灯の陰極間と始動コンデンサとを並列に接続することで、予熱電流を流す際に、高い電圧が両フィラメントに印加されることを防止する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In order to solve this problem, a method is known in which a high voltage is prevented from being applied to both filaments when a preheating current is passed by connecting the cathode of a fluorescent lamp and a starting capacitor in parallel. (For example, refer to Patent Document 1).
特許文献に記載されている技術では、蛍光灯のフィラメントに予熱の時だけでなく、通常点灯時にも、始動コンデンサに電流が流れ続けてその内部抵抗によって電力が消費されるため、蛍光灯の発光効率を向上させることができない。 In the technology described in the patent document, since the current continues to flow to the starting capacitor and power is consumed by the internal resistance not only when the filament of the fluorescent lamp is preheated but also during normal lighting, the light emission of the fluorescent lamp The efficiency cannot be improved.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、蛍光灯の発光効率を向上させたランプ点灯装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a lamp lighting device that improves the luminous efficiency of a fluorescent lamp.
本発明の観点に係るランプ点灯装置は、
ランプの一対のフィラメントの各一端部の間に交流電圧を印加する電源部と、
前記ランプの前記一対のフィラメントの各他端部の間に接続され、前記フィラメントの予熱電流を流す第1のコンデンサと、
前記第1のコンデンサに直列に接続され、前記予熱電流の電路を開閉するスイッチと、
前記ランプの前記一対のフィラメントの各他端部の間に、前記第1のコンデンサと前記スイッチとの直列回路に並列に接続された第2のコンデンサと、
前記フィラメントの予熱時に、前記スイッチを閉じることによって、前記第1のコンデンサと第2のコンデンサとを介して、前記電源部が発生した交流電圧を前記ランプの各フィラメントに印加させ、前記ランプの各フィラメントに予熱電流を流して加熱し、所定期間の経過後、前記スイッチを開き、前記電源部が発生した交流電圧を前記ランプの各フィラメントに印加させ、前記ランプの両フィラメント間で放電を起こさせる制御手段とを備えることを特徴とする。
A lamp lighting device according to an aspect of the present invention is:
A power supply for applying an alternating voltage between each one end of a pair of filaments of the lamp;
A first capacitor connected between the other ends of the pair of filaments of the lamp, and for passing a preheating current of the filament;
A switch connected in series to the first capacitor and opening and closing the electrical path of the preheating current;
A second capacitor connected in parallel with a series circuit of the first capacitor and the switch between the other ends of the pair of filaments of the lamp;
By closing the switch during preheating of the filament, the AC voltage generated by the power supply unit is applied to each filament of the lamp via the first capacitor and the second capacitor, The filament is heated by supplying a preheating current, and after a predetermined period of time, the switch is opened, the AC voltage generated by the power supply unit is applied to each filament of the lamp, and a discharge is caused between both filaments of the lamp. And a control means.
本発明のランプ点灯装置によれば、蛍光灯の発効効率を向上させることができる。 According to the lamp lighting device of the present invention, the efficiency of the fluorescent lamp can be improved.
以下、本発明の実施形態に係る放電ランプ点灯装置について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a discharge lamp lighting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態)
本実施形態に係る放電ランプ点灯装置10は、図1に示すように、放電ランプ17を点灯させるために、制御部11と、パワーMOSFET12、13と、共振用インダクタ14と、共振用コンデンサ15と、共振用並列コンデンサ16と、トライアック21と、予熱電流通電用コンデンサ22とを備える。放電ランプ点灯装置10は、商用電源31と、スイッチ32と、AC/DC変換部33とを介して電力の供給を受ける。
放電ランプ17は、一方の端子171Aと他方の端子171Bとを有するフィラメント171と、一方の端子172Aと他方の端子172Bとを有する172とを備えている。
(Embodiment)
As shown in FIG. 1, the discharge
The
パワーMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)12、13は、本発明の電源部である。パワーMOSFET12のソース端子とパワーMOSFET13のドレイン端子とが接続される。パワーMOSFET12のドレイン端子とパワーMOSFET13のソース端子は、AC/DC変換部33に接続され、パワーMOSFET12、13のゲートは、制御部11に接続される。制御部11の制御信号によって、パワーMOSFET12、13は交互に開閉を繰り返し、直流電圧を高周波の電圧に変換する。
Power MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) 12 and 13 are power supply units of the present invention. The source terminal of the
パワーMOSFET12のソース端子とパワーMOSFET13のドレイン端子との接続ノードn1と放電ランプ17のフィラメント171の一方の端子171Aとの間には、共振用インダクタ14と、共振用コンデンサ15とが直列に接続される。パワーMOSFET13のソース端子とAC/DC変換部33との接続ノードn2に、放電ランプ17のフィラメント172の一方の端子172Aが接続される。
また、フィラメント171の他方の端子171Bとフィラメント172の他方の端子172Bとの間に、共振用並列コンデンサ16が接続される。
さらに、フィラメント171の他方の端子171Bとフィラメント172の他方の端子172Bとの間に、直列に接続された予熱電流通電用コンデンサ22とトライアック21とが、共振用並列コンデンサ16と並列に接続される。
パワーMOSFET12、13に、これらの素子が接続されることによって、放電ランプ17のフィラメント171の他方の端子171Bとフィラメント172の他方の端子172Bとの間に接続されたコンデンサの容量を切り替えることができるLC共振回路が構成される。
パワーMOSFET12、13によって発生された高周波の交流電圧は、共振用インダクタ14と共振用コンデンサ15とによって直列共振されて、放電ランプ17のフィラメント171、172に印加される。
A
The resonance
Further, a preheating
By connecting these elements to the
The high-frequency AC voltage generated by the
放電ランプ17は、エミッター(バリウム、ストロンチウム、カルシウム等の酸化物より成る電子放出物質)が塗布された2つのフィラメント171、172と、放電媒体(水銀蒸気とアルゴン、クリプトン、ネオン等の不活性ガス)と、管内に蛍光物質が塗布されたバルブとを備えている。前述したように、フィラメント171は、一方の端子171Aと他方の端子171Bとを備えている。フィラメント172は、一方の端子172Aと他方の端子172Bとを備えている。
放電ランプ17を点灯する際に、制御部11は、最初に放電ランプ17のフィラメント171、172に予熱電流を流して、フィラメント171、172の温度を上げる。フィラメント171、172の温度が上がった後に、制御部11は、放電ランプ17のフィラメント171、172の一方を高い電位にし、他方を低い電位にして、フィラメント171、172の間の電圧差を大きくして、放電を起こさせる。
The
When lighting the
トライアック(双方向サイリスタ)21は、ゲートに制御部11が接続される。トライアック21の一端子MT(Main Terminal)1が、フィラメント171の他方の端子171Bに接続される。他端子MT2が、予熱通電用コンデンサ22のフィラメント172の他方の端子172Bと接続しない側の電極に接続される。なお、トライアック21は、本発明のスイッチの一例である。
In the triac (bidirectional thyristor) 21, the
予熱電流通電用コンデンサ22は、トライアック21が電路を開閉することによって、交流電流を通電・非通電する。予熱電流通電用コンデンサ22は、共振用並列コンデンサ16の0.5倍から5倍の容量である。
The preheating
商用電源31は、例えば60Hz、50Hzの交流電源である。
スイッチ32は、開閉することにより放電ランプ17の点灯・消灯を制御する。
AC/DC(Alternating Current / Direct Current)変換部33は、整流回路や平滑コンデンサ等によって構成され、商用電源31から供給された交流電圧を直流電圧に変換する。
The
The
The AC / DC (Alternating Current / Direct Current)
制御部11は、パワーMOSFET12、13のゲートに接続されている。
制御部11は、点灯する際に、パワーMOSFET12、13を交互に開閉させることによって、AC/DC変換部からパワーMOSFET12、13に供給された直流電圧を、20kHz〜70kHz(リモコン周波数帯33kHz〜40kHzを除く)の交流電圧に変換する。
The
When the
制御部11は、トライアック21のゲートと接続されている。
制御部11は、フィラメントを予熱する際に、点灯時よりは相対的に低い周波数の交流電圧をパワーMOSFET12、13に発生させる。さらに、制御部11は、パワーMOSFET12、13によって変換された交流電圧が放電ランプ17に印加される向きに合わせて極性を反転させたパルス信号をトライアック21のゲートに出力する。このパルス信号は、LC共振回路の位相遅れ等を考慮したタイミングで、制御部11からトライアック21に出力される。なお、この予熱電流は、通常点灯時に流れる電流の1.1倍から1.8倍である。
制御部11は、放電ランプ17の両電極に予熱電流を流して、両電極を加熱するまでの間、トライアック21のゲートにパルス信号を出力する。具体的には、制御部11はタイマを備え、スイッチ32が閉じられて、AC/DC変換部33からパワーMOSFET12、13に直流電圧が印加されてからタイマをスタートさせて、0.25秒乃至3秒等経過するまで、トライアック21にパルス信号を出力する。
The
When preheating the filament, the
The
次に、本発明の放電ランプ点灯装置10の動作を説明する。
スイッチ32が閉じられると、放電ランプ点灯装置10は、トライアック21を閉じて予熱電流を流してフィラメント171、172を加熱する。フィラメント171、172を加熱した後に、放電ランプ点灯装置10は、トライアック21を開いて、フィラメント171とフィラメント172との間に放電を起こさせる。
Next, the operation of the discharge
When the
まず、放電ランプ点灯装置10が予熱電流を流す際の動作を図2を参照して説明する。
スイッチ32が閉じられると、商用電源31からAC/DC変換部33に交流電圧が印加される。
AC/DC変換部33は、印加された交流電圧を直流電圧に変換する。制御部11は、直流電圧が印加されたパワーMOSFET12、13の開閉を交互に繰り返すことによって高周波の電圧を発生し、共振用インダクタ14と共振用コンデンサ15とに直列共振を起こさせて、放電ランプ17のフィラメント171、172に交流電圧を印加する。
First, the operation when the discharge
When the
The AC /
制御部11は、フィラメント171とフィラメント172と共振用並列コンデンサ16とに交流の予熱電流を流す。
さらに、制御部11は、極性が反転したパルス信号をトライアック21のゲートに出力して、トライアック21に電路を閉じさせて、予熱電流通電用コンデンサ22にも予熱電流を流す。
予熱電流を流す際には、共振用並列コンデンサ16の電極間と予熱電流通電用コンデンサ22の電極間とは、それぞれ各電極間に大きな電位差が生じないため、フィラメント171、172の加熱が不十分な間に放電ランプ17のフィラメント171とフィラメント172との間に高い電圧が印加されることを防止できる。
The
Further, the
When flowing the preheating current, there is no large potential difference between the electrodes of the resonance
予熱電流を流す際に、放電ランプ点灯装置10によって消費される電力は、共振用インダクタ14と共振用コンデンサ15とに交流電流i1が流れることによって消費される電力と、共振用並列コンデンサ16に交流電流i3Aが流れることによって消費される電力と、予熱電流通電用コンデンサ22に交流電流i3Bが流れることによって消費される電力との合計である。
The power consumed by the discharge
次に、放電ランプ点灯装置10が安定点灯時用の交流電流を流す際の動作を図1を参照して説明する。
制御部11は、パルス信号を出力しないことによって、トライアック21に電路を開かせる。電路が開くので、予熱電流通電用コンデンサ22には交流電流i3Bが流れない。
制御部11は、フィラメント171、172に予熱電流を流すのを止めて、フィラメント171とフィラメント172との間に瞬間的に高い電位差をかけることによって、フィラメント171とフィラメント172との間に放電を起こさせる。
Next, the operation when the discharge
The
The
安定点灯時には、放電ランプ点灯装置10は、予熱電流通電用コンデンサ22以外の共振用インダクタ14と、共振用コンデンサ15と、共振用並列コンデンサ16に、交流電流を流す。
安定点灯時に放電ランプ点灯装置10によって消費される電力は、共振用インダクタ14と共振用コンデンサ15とに交流電流i1が流れることによって消費される電力と、共振用並列コンデンサ16に交流電流i3Aが流れることによって消費される電力との合計である。
At the time of stable lighting, the discharge
The power consumed by the discharge
比較のために、一般的な放電ランプ点灯装置が電流を流す際の動作について説明する。
一般的な放電ランプ点灯装置は、図3に示すように、本発明の共振用並列コンデンサ16と予熱電流通電用コンデンサ22との代わりに、両コンデンサの容量に相当する容量の始動コンデンサ18を備えており、他の構成要素は本発明と同様である。
一般的な放電ランプ点灯装置が予熱電流を流す際には、始動コンデンサ18に交流電流i3が流れるので、本実施形態と同様の電力を消費する。なお、始動コンデンサ18に流れる交流電流i3は、共振用並列コンデンサ16に流れる交流電流i3Aと予熱電流通電用コンデンサ22に流れる交流電流i3Bとの和である(i3=i3A+i3B)。
従って、コンデンサの容量に比例して、コンデンサの内部抵抗によって消費される電力が増加するとした場合、点灯時には、一般的な放電ランプ点灯装置と本発明の放電ランプ点灯装置10との消費電力は同じである。
For comparison, an operation when a general discharge lamp lighting device passes current will be described.
As shown in FIG. 3, a general discharge lamp lighting device includes a starting
When a general discharge lamp lighting device passes a preheating current, an alternating current i3 flows through the starting
Therefore, when the power consumed by the internal resistance of the capacitor increases in proportion to the capacity of the capacitor, the power consumption of the general discharge lamp lighting device and the discharge
しかし、一般的な放電ランプ点灯装置が安定点灯時用の交流電流を流す際には、始動コンデンサ18には、交流電流i3Aだけではなく、交流電流i3B分を含んだ交流電流i3が流れる。
安定点灯時に一般的な放電ランプ点灯装置によって消費される電力は、共振用インダクタ14と共振用コンデンサ15とに交流電流i1が流れることによって消費される電力と、始動コンデンサ18に交流電流i3が流れることによって消費される電力との合計である。なお、始動コンデンサ18によって消費される電力は、共振用並列コンデンサ16によって消費される電力と、予熱電流通電用コンデンサ22によって消費される電力との和に等しい。
つまり、安定点灯時には、一般的な放電ランプ点灯装置は、予熱電流通電用コンデンサ22に相当する容量分だけ余計に交流電流i3Bが流れるので、予熱電流通電用コンデンサ22分の内部抵抗によって消費される電力の分だけ本発明の放電ランプ点灯装置10よりも余計に電力を消費する。
However, when a general discharge lamp lighting device passes an alternating current for stable lighting, not only the alternating current i3A but also an alternating current i3 including the alternating current i3B flows through the starting
The power consumed by a general discharge lamp lighting device during stable lighting is the power consumed by the alternating current i1 flowing through the
That is, during stable lighting, a general discharge lamp lighting device is consumed by the internal resistance of the preheating current energizing
以上説明したように、本実施形態に係る放電ランプ点灯装置10によれば、放電ランプ17のフィラメント171Bとフィラメント172Bとの間に接続するコンデンサを共振用並列コンデンサ16と予熱電流通電用コンデンサ22とに分けて、予熱電流通電用コンデンサ22の通電を制御することによって、予熱時と安定点灯時のコンデンサの容量を切り替えることができる。
As described above, according to the discharge
具体的には、共振用並列コンデンサ16と予熱電流通電用コンデンサ22とを合わせた容量を始動コンデンサ18と同じ容量にする。
これにより予熱の際に、放電ランプ点灯装置10は、一般的な放電ランプ点灯装置と同様に両コンデンサに交流電流を流すことができるので、フィラメント171、172の温度を加熱している最中に、フィラメント171とフィラメント172との間に高い電位差が生じることを防止できる。
また、通常点灯時には、放電ランプ点灯装置10は、予熱電流通電用コンデンサ22に交流電流を流さないので、予熱電流通電用コンデンサ22の内部抵抗によって消費される電力を削減し、放電ランプ17の発光効率を向上させることができる。
従って、放電ランプ点灯装置10は、予熱時の予熱電流を減らすことなく、通常点灯時の放電ランプ17の発光効率を上げることができる。
Specifically, the total capacity of the resonance
As a result, during preheating, the discharge
Further, at the time of normal lighting, the discharge
Accordingly, the discharge
例えばまた、コンデンサを共振用並列コンデンサ16の容量を始動コンデンサ18と同じ容量にする。
これにより予熱の際に、放電ランプ点灯装置10は、予熱電流通電用コンデンサ22に交流電流を流すので、両フィラメントの温度を上昇させるために十分な電流を流すことができる。室温が低い場所に設置された蛍光灯を点灯させるために放電ランプ点灯装置10を使用する場合等に、最適な状態になるまでフィラメントを十分に予熱することができる。
For example, the capacitance of the resonant
As a result, during preheating, the discharge
本実施形態について、下記の実施例が考えられる。
(A)例えば、蛍光灯を点灯する点灯装置として、スタータ式点灯装置、ラピッドスタート式点灯装置、インバータ式点灯装置等がある。
(B)例えば、放電ランプ17は、HID(High Intensity Discharge lamp)ランプ、蛍光ランプ等の放電ランプであればよく、蛍光ランプの場合、直管、丸管、屈曲管等、又は、複数の形状をブリッジしたもの、例えばU字形のランプをブリッジで接続したものでもよい。
(C)例えば、本発明の放電ランプ点灯装置を電球型蛍光灯の点灯装置として用いてもよい。
(D)トライアックを使用して、予熱電流通電用コンデンサ22を通電・非通電にする方法について説明したが、トライアック以外に、例えば、サイリスタを2つ使用したり、サイリスタとダイオードを逆並列接続したり、逆導通素子を使ってもよい。
(E)例えば、放電ランプ点灯装置10には、放電ランプ17を複数設けてもよい。
The following examples can be considered for this embodiment.
(A) For example, as a lighting device for lighting a fluorescent lamp, there are a starter type lighting device, a rapid start type lighting device, an inverter type lighting device, and the like.
(B) For example, the
(C) For example, the discharge lamp lighting device of the present invention may be used as a lighting device for a light bulb type fluorescent lamp.
(D) The method of turning on and off the preheating current conducting
(E) For example, the discharge
以上、本発明の実施形態について説明したが、設計上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、請求項に記載されている発明や発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれると理解されるべきである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications and combinations necessary for design reasons and other factors are described in the inventions and embodiments of the invention described in the claims. It should be understood that the invention falls within the scope of the invention corresponding to the specific example.
10 放電ランプ点灯装置
11 制御部
12、13 パワーMOSFET
14 共振用インダクタ
15 共振用コンデンサ
16 共振用並列コンデンサ
17 放電ランプ
21 トライアック
22 予熱電流通電用コンデンサ
DESCRIPTION OF
14
Claims (4)
前記ランプの前記一対のフィラメントの各他端部の間に接続され、前記フィラメントの予熱電流を流す第1のコンデンサと、
前記第1のコンデンサに直列に接続され、前記予熱電流の電路を開閉するスイッチと、
前記ランプの前記一対のフィラメントの各他端部の間に、前記第1のコンデンサと前記スイッチとの直列回路に並列に接続された第2のコンデンサと、
前記フィラメントの予熱時に、前記スイッチを閉じることによって、前記第1のコンデンサと第2のコンデンサとを介して、前記電源部が発生した交流電圧を前記ランプの各フィラメントに印加させ、前記ランプの各フィラメントに予熱電流を流して加熱し、所定期間の経過後、前記スイッチを開き、前記電源部が発生した交流電圧を前記ランプの各フィラメントに印加させ、前記ランプの両フィラメント間で放電を起こさせる制御手段とを備える、
ことを特徴とするランプ点灯装置。 A power supply for applying an alternating voltage between each one end of a pair of filaments of the lamp;
A first capacitor connected between the other ends of the pair of filaments of the lamp, and for passing a preheating current of the filament;
A switch connected in series to the first capacitor and opening and closing the electrical path of the preheating current;
A second capacitor connected in parallel with a series circuit of the first capacitor and the switch between the other ends of the pair of filaments of the lamp;
By closing the switch during preheating of the filament, the AC voltage generated by the power supply unit is applied to each filament of the lamp via the first capacitor and the second capacitor, The filament is heated by supplying a preheating current, and after a predetermined period of time, the switch is opened, the AC voltage generated by the power supply unit is applied to each filament of the lamp, and a discharge is caused between both filaments of the lamp. Control means,
A lamp lighting device characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載のランプ点灯装置。 The capacity of the first capacitor is 0.5 to 5 times the capacity of the second capacitor;
The lamp lighting device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のランプ点灯装置。 The control means sets the amount of preheating current to 1.1 to 1.8 times the amount of current that flows after causing discharge.
The lamp lighting device according to claim 1 or 2, characterized in that.
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のランプ点灯装置。 The control means has a predetermined period from closing the switch to opening it is 0.25 seconds to 3 seconds,
The lamp lighting device according to any one of claims 1 to 3, wherein:
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JP5643915B1 (en) * | 2014-06-25 | 2014-12-17 | 株式会社Mnu | Discharge light emitting device |
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Legal Events
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---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120208 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20120420 |