JP2889364B2 - 放電灯始動装置 - Google Patents

放電灯始動装置

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JP2889364B2
JP2889364B2 JP2310540A JP31054090A JP2889364B2 JP 2889364 B2 JP2889364 B2 JP 2889364B2 JP 2310540 A JP2310540 A JP 2310540A JP 31054090 A JP31054090 A JP 31054090A JP 2889364 B2 JP2889364 B2 JP 2889364B2
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switching element
discharge lamp
circuit
turned
capacitor
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雅人 大西
隆司 神田
隆史 山崎
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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)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、放電灯に高電圧を印加して始動点灯させる
放電灯点灯装置に関するものである。
[従来の技術] 第10図は従来例を示し、その動作波形図を第11図に示
す。電源E、放電灯1、スイッチング素子SW1を直列に
接続し、スイッチング素子SW1のスイッチングにより放
電灯1に電源Eを印加し、放電灯1に流れる電流を制御
しようとするものである。放電灯電流値が設定値となる
ように、スイッチング素子SW1の周波数やオンデューテ
ィ比を適当に或いは放電灯電流値のフィードバックによ
って制御することにより、放電灯1を安定に点灯するこ
とができ、電源Eと放電灯1間に大きな限流要素となる
素子を接続する必要がなく、小形の点灯回路を構成でき
る利点がある。尚、スイッチング素子SW2,SW3、インダ
クタンスLは予熱始動のための素子である。
次に従来回路の動作を第11図の動作波形図用いて説明
する。スイッチング素子SW1には駆動信号V1が印加さ
れ、第11図(a)に示すように駆動信号V1は設定された
周波数、オンデューティを持っている。第11図(b)、
(c)に示すようにスイッチング素子SW2,SW3が共にオ
ンで、スイッチング素子SW1が、時刻t0でオンすると、
電源Eはスイッチング素子SW1,SW2,SW3を介してフィラ
メントf1,f2に印加される。フィラメントf1,f2に流れる
電流は急激に上昇し、これが設定電流となれば、スイッ
チング素子SW1をオフ(時刻t1)し、この繰り返しで、
フィラメントf1,f2が予熱される。
時刻t2まではスイッチング素子SW1による予熱動作が
行われ、時刻t2からはスイッチング素子SW3はオフす
る。時刻t3でスイッチング素子SW1がオンすると、電源
Eからフィラメントf1、インダクタンスL、スイッチン
グ素子SW2、フィラメントf2、スイッチング素子SW1へと
第11図(d)に示すように電流が流れる。時刻t4でスイ
ッチング素子SW1がオフすると、この時のインダクタン
スLに流れていた電流Ixにより、インダクタンスLのエ
ネルギーは、(1/2)LIx2となり、これによる、はね返
り電圧Vx(第11図(e))が、放電灯1へ印加され、放
電灯始動電圧よりも大きければ放電灯1は始動する。時
刻t5までは、始動動作が行われる。時刻t2でスイッチン
グ素子SW2がオフすると、時刻t6においては、スイッチ
ング素子SW1のオンにより、電源Eから、放電灯1、ス
イッチング素子SW1へと電流が流れ、放電灯電流とな
る。放電灯電流が設定電流となる時刻t7で、スイッチン
グ素子SW1をオフにし、この繰り返しで放電灯1に電流
を供給し、点灯を維持するものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、第10図の回路においては、インダクタ
ンスLのはね返り電圧Vxを利用しているため、インダク
タンスLのバラツキやフィラメントf1,f2のインピーダ
ンスのバラツキ等により、はね返り電圧Vxの値が、大き
く変化してしまう。このため、確実に始動できる電圧を
確保するには、Vxをかなり高めに設定する必要があり、
スイッチング素子SW1,SW2,SW3の耐電圧の高い素子を利
用する必要があって、設計が難しい、高価となる等の問
題があった。
本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、
始動に最適となる始動電圧を確実に印加し、設計が容易
で、低コストの放電灯点灯装置を提供することを目的と
したものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、放電灯と並列に第2のスイッチング素子を
設け、第1のスイッチング素子若しくは、第2のスイッ
チング素子の一方と並列にダイオードとエネルギー蓄積
素子を組み合わせた直流てい倍回路を接続し、直流てい
倍回路の出力端と放電灯の一端との間に第3のスイッチ
ング素子を接続し、第1のスイッチング素子と第2のス
イッチング素子を交互にオンオフ動作させることによ
り、直流てい倍回路に所定の設定電圧を生成し、第3の
スイッチング素子をオンすることにより、直流てい倍回
路で生成した所定の設定電圧を放電灯に印加するように
したものである。
〔作 用〕
しかして、第1のスイッチング素子と第2のスイッチ
ング素子を交互にオンオフ動作させることにより、直流
てい倍回路に所定の設定電圧を生成し、第3のスイッチ
ング素子をオンすることにより、直流てい倍回路で生成
した所定の設定電圧を放電灯に印加することで、放電灯
の始動に必要な電圧を得ることができるようにしてい
る。
〔実施例1〕 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第
1図に回路図を、第2図に動作波形図を夫々示してい
る。図示するように、電源Eと並列に放電灯1とスイッ
チング素子SW1の直列回路を接続し、放電灯1と並列に
スイッチング素子SW4,SW5を含む直流てい倍回路2を設
け、さらに、スイッチング素子SW3を接続している。
尚、スイッチング素子SW2はオン状態で、スイッチング
素子SW1のオンオフ動作により、フィラメントf1,f2に予
熱電流を供給するスイッチである。また、直流てい倍回
路2は、コンデンサC1〜C4、ダイオードD1〜D4等から構
成されており、C1=C2=C3=C4として説明する。
今、第2図(a)〜(d)に示すように、時刻t0にお
いて、スイッチング素子SW2,SW4はオン、スイッチング
素子SW5はオフしている。スイッチング素子SW1への駆動
信号V1が高レベルになると、スイッチング素子SW1はオ
ンし、スイッチング素子SW2を介してフィラメントf1,f2
を予熱する電流と、スイッチング素子SW4を介してダイ
オードD1を通り、コンデンサC1を充電する電流とがスイ
ッチング素子SW1へ流れる。第2図(a)に示すよう
に、時刻t1で駆動信号V1は低レベルとなり、この間にコ
ンデンサC1の電圧Vc1は第2図(f)に示すように、電
源Eの電圧Eまで充電される。
第2図(e)に示すように、時刻t2でスイッチング素
子SW3がオンし、コンデンサC1によって充電されていた
電荷は、ダイオードD2を通り、電荷のなかったコンデン
サC2へ移動し、C1=C2なので、電荷が変化しないとする
と、容量が、倍になるため、第2図(f)に示すように
電圧は1/2となる。そして、時刻t3でスイッチング素子S
W3がオフし、時刻t4でスイッチング素子SW1がオンする
と、コンデンサC1は再びEまで充電され、コンデンサC2
の電荷は、電荷のなかったコンデンサC3へ移動し、第2
図(h)に示すように電圧は1/4となる。
時刻t5でスイッチング素子SW1はオフし、時刻t6でス
イッチング素子SW3がオンし、コンデンサC3の電荷が移
動し、第2図(h)、(i)に示すように、コンデンサ
C3の電圧Vc3とコンデンサC4の電圧Vc4とは同じになる。
時刻t8でスイッチング素子SW1がオンすると、コンデン
サC1が再びEまで充電される。このようにスイッチング
素子SW1,SW3の交互のオンオフ動作によりコンデンサC1
へ電圧Eが供給され、コンデンサC1の電荷と、コンデン
サC2の電荷の和が、コンデンサC1とC2に分割され、さら
に、コンデンサC2とC3の電荷の和が、コンデンサC2とC3
に分割され、更に、コンデンサC3とC4の電荷の和が、コ
ンデンサC3とC4に分割される。
この動作が繰り返され、スイッチング素子SW2のオン
によりフィラヱトf1,f2が予熱されながら、コンデンサC
1〜C4の電圧Vc1〜Vc4は時刻t10、t11において第2図
(i)に示すように、それぞれEまで充電されていく。
時刻t12で、スイッチング素子SW2,SW4がオフし、第3の
スイッチング素子としてのスイッチング素子SW5がオン
すると、予熱は停止し、放電灯1には、第2図(j)に
示すように電圧Vc1+Vc4が印加され、コンデンサの放電
により放電灯1は始動する。また、第2図(k)はスイ
ッチング素子SW1に流れる電流Isw1を示している。時刻t
14でスイッチング素子SW1がオンすると、放電灯1に
は、Eからの放電電流が流れ、点灯動作を行う。
このように、スイッチング素子で放電灯電流を直接制
御する回路において、スイッチング素子SW1と交互に動
作するスイッチング素子SW3と直流てい倍回路2とを設
けることによって、必要な放電灯始動電圧を得ることが
でき、インダクタンスLのようにバラツキ等により、必
要以上の電圧発生が起こることがないので、最適な回路
設計ができ、コストパフォーマンスの効果を出せるもの
である。
ここで、てい倍する電圧を上げたい場合、例えば、4
倍にしたい場合は第3図に示すように、8個のコンデン
サC1〜C8で構成すれば良い。また、第4図に示すよう
に、7個のコンデンサC1〜C7で構成した場合でも、4倍
とれることができる。また、容量比が変化しても、スイ
ッチング素子SW1とSW3のサイクルの増加によって、設定
した電圧が得られるものである。また、スイッチング素
子SW1,SW3のオン時間は、同時にオンしない範囲で変化
しても良く、コンデンサを充分に充電できる時間があれ
ば良い。
〔実施例2〕 実施例2を第5図に示す。その動作波形図を第6図に
示す。第5図は第1図に対してスイッチング素子SW3に
逆並列にダイオードDxを接続したものであり、この場
合、時刻t12からの放電の時、スイッチング素子SW5のオ
ンによって、コンデンサC2やC4の放電も行われるもので
ある。その他の動作は第1図と同様である。また、第3
図、第4図において、スイッチング素子SW3に逆並列に
ダイオードDxを接続しても良い。さらに、スイッチング
素子SW3とダイオードDxはボデイダイオードのあるMOSFE
Tや、トランジスタとダイオードの逆並列回路で実現で
きるものである。
〔実施例3〕 第7図に実施例3を示す。第7図では直流てい倍回路
2をスイッチング素子SW1側へ接続した場合で、スイッ
チング素子SW3のオンにより、ダイオードD1を介してコ
ンデンサC1をEまで充電し、スイッチング素子SW1のオ
ンで、コンデンサC1の電荷をコンデンサC2へ移動し、ス
イッチング素子SW3とSW1の交互のオンオフにより同様
に、設定電圧が得られるものである。スイッチング素子
SW3をオフとし、スイッチング素子SW5をオンすることに
より、放電灯1に始動電圧を印加することができるもの
である。
さらに、第7図において、スイッチング素子SW1がオ
ン状態で、スイッチング素子SW5をオンすることによ
り、コンデンサC1、C3の電荷も放出することができるも
のである。
〔実施例4〕 第8図に実施例4を示す。第8図は、スイッチング素
子SW1とSW3の交互のオンオフ動作により、負荷共振回
路、インダクタンスLa、コンデンサCa、放電灯1、コン
デンサCbに、電源Eの矩形電圧を印加し、放電灯1を点
灯するもので、この場合も、スイッチング素子SW5をオ
フ、スイッチング素子SW4をオン状態で、スイッチング
素子SW1とSW3のオンオフにより、コンデンサC1〜C4を充
電し、スイッチング素子SW4をオフ、スイッチング素子S
W5をオンすることにより、放電灯1へ始動電圧を印加で
きるものである。
第8図において、スイッチング素子SW1側にあるコン
デンサC1〜C4、ダイオードD1〜D4、スイッチング素子SW
4,SW5をスイッチング素子SW3側へ接続しても同様の効果
が得られるものである。
〔実施例5〕 第9図に実施例5を示す。第9図は、スイッチング素
子SW3の代わりに共振インダクタンスLaを用いた所謂シ
ングルエンデイッド回路で、この場合は、スイッチング
素子SW1のオフによりインダクタンスLa、放電灯1、コ
ンデンサCaの共振エネルギーの一部が、ダイオードD1を
介してコンデンサC1を充電し、スイッチング素子SW1の
オンによりコンデンサC1の電荷をコンデンサC2との分割
にし、順次この繰り返しでてい倍され、スイッチング素
子SW5のオンにより、放電灯1へ印加するもので、スイ
ッチング素子SW3の代わりにインダクタンスLを用いた
場合も、スイッチング素子SW1の動作により同様の効果
があるものである。尚、スイッチング素子SW2は予熱時
にオンし、予熱を行うスイッチである。
第8図、第9図においては、放電灯1への供給エネル
ギーが少ない状態において、点灯維持のために、パルス
を印加する場合にも流用できるものである。
尚、実施例回路において、スイッチングによる直流て
い倍回路2がコンデンサでなくても、例えば、コンデン
サとインダクタンスを組み合わせた回路においても、或
いは、抵抗とコンデンサや、抵抗とコンデンサとインダ
クタンスを組み合わせた回路であっても、スイッチング
素子SW1とSW3の交互にオンオフにより、次段へ順次エネ
ルギーがステップ供給され、結果的にてい倍できるもの
である。
〔発明の効果〕
本発明は上述のように、放電灯と並列に第2のスイッ
チング素子を設け、第1のスイッチング素子若しくは、
第2のスイッチング素子の一方と並列にダイオードとエ
ネルギー蓄積素子を組み合わせた直流てい倍回路を接続
し、直流てい倍回路の出力端と放電灯の一端との間に第
3のスイッチング素子を接続し、第1のスイッチング素
子と第2のスイッチング素子を交互にオンオフ動作させ
ることにより、直流てい倍回路に所定の設定電圧を生成
し、第3のスイッチング素子をオンすることにより、直
流てい倍回路で生成した所定の設定電圧を放電灯に印加
するようにしたものであるから、第1のスイッチング素
子と第2のスイッチング素子を交互にオンオフ動作させ
ることによって、直流てい倍回路で形成した所定の設定
電圧を放電灯に印加することで、欲電灯の始動に必要な
電圧を得ることができるものであり、従って、従来のよ
うにインダクタのキック電圧を利用した場合と比べ、耐
圧の低い最適な半導体素子を用いることができ、低コス
トで設計がやり易いという効果を奏するものである。
また、放電灯にインダクタ及びキャパシタからなる共
振回路を接続したり、さらに、第2のスイッチング素子
を削除し、直流てい倍回路を接続し、放電灯と直列にイ
ンダクタンスを接続していることで、放電灯の始動に必
要な電圧を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の回路図、第2図は同上の動作
波形図、第3図は同上の直流てい倍回路の他の例を示す
要部回路図、第4図は同上の直流てい倍回路の別の例を
示す要部回路図、第5図は同上の実施例2の回路図、第
6図は同上の動作波形図、第7図は同上の実施例3の回
路図、第8図は同上の実施例4の回路図、第9図は同上
の実施例5の回路図、第10図は従来例の回路図、第11図
は同上の動作波形図である。 1は放電灯、2は直流てい倍回路、SW1は第1のスイッ
チング素子、SW3は第2のスイッチング素子、Eは電源
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−110997(JP,A) 特開 平4−133292(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 41/14 - 41/29

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源と並列に、放電灯と第1のスイッチン
    グ素子の直列回路を接続し、第1のスイッチング素子の
    オンオフ動作により、放電灯に流れるランプ電流を制御
    して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、放電
    灯と並列に第2のスイッチング素子を設け、第1のスイ
    ッチング素子若しくは、第2のスイッチング素子の一方
    と並列にダイオードとエネルギー蓄積素子を組み合わせ
    た直流てい倍回路を接続し、直流てい倍回路の出力端と
    放電灯の一端との間に第3のスイッチング素子を接続
    し、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子
    を交互にオンオフ動作させることにより、直流てい倍回
    路に所定の設定電圧を生成し、第3のスイッチング素子
    をオンすることにより、直流てい倍回路で生成した所定
    の設定電圧を放電灯に印加することを特徴とした放電灯
    始動装置。
  2. 【請求項2】放電灯にインダクタ及びキャパシタからな
    る共振回路を接続したことを特徴とする請求項1に記載
    の放電灯始動装置。
  3. 【請求項3】第2のスイッチング素子を削除し、直流て
    い倍回路を接続し、放電灯と直列にインダクタンスを接
    続したことを特徴とする請求項1記載の放電灯始動装
    置。
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