JP3180372B2 - 放電灯点灯装置および放電灯の起動点灯方法 - Google Patents
放電灯点灯装置および放電灯の起動点灯方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放電灯点灯装置および
放電灯の起動点灯方法に関するものである。
放電灯の起動点灯方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の高圧放電灯点灯装置としては、た
とえば、図５に示すようなものがある。図５において、
１は直流電源装置、２は直流電源装置１の出力直流電圧
を所定の周波数の交流電圧に変換するインバータ回路、
３はチョークコイル、４は始動回路、５は放電灯を示し
たものである。
とえば、図５に示すようなものがある。図５において、
１は直流電源装置、２は直流電源装置１の出力直流電圧
を所定の周波数の交流電圧に変換するインバータ回路、
３はチョークコイル、４は始動回路、５は放電灯を示し
たものである。
【０００３】上記の装置において、インバータ回路２の
動作周波数を高くする、例えば４０kHz 程度にすること
で通常の商用周波数点灯に比べ安定器の働きをするチョ
ークコイル３が大幅に小さくかつ軽くなるという利点が
ある。また、インバータ回路２の動作周波数をさらに高
くすることで、インバータ回路自身の小形・軽量化につ
ながり、総合的に点灯装置の大きさおよび重量が小さく
なり、高圧放電灯の利用範囲が大幅に拡大する。
動作周波数を高くする、例えば４０kHz 程度にすること
で通常の商用周波数点灯に比べ安定器の働きをするチョ
ークコイル３が大幅に小さくかつ軽くなるという利点が
ある。また、インバータ回路２の動作周波数をさらに高
くすることで、インバータ回路自身の小形・軽量化につ
ながり、総合的に点灯装置の大きさおよび重量が小さく
なり、高圧放電灯の利用範囲が大幅に拡大する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に、高圧ナトリウ
ムランプやメタルハライドランプのような高圧放電灯を
高周波点灯すると、同放電灯に投入される電力の変動周
波数に応じた音波が発生する。放電灯の発光管の形状
と、同発光管内での音速とで決まるその音波の固有周波
数が、先の電力の変動周波数と一致した場合には、発光
管内に音響定在波が立ち、いわゆる音響共鳴現象が生じ
る。これにより、放電アークがゆらいだり、立消えた
り、極端な場合には発光管が熱的に破損したりする問題
が起こる。従って、図５に示す従来の放電灯点灯装置で
は上記の音響共鳴現象が発生しないように、インバータ
回路２の動作周波数を選ぶ必要があった。発光管の形状
が円筒形の場合には、上記の音響共鳴現象の生じる周波
数が離散的に存在するため、個々の放電ランプについて
音響共鳴現象の発生しない動作周波数を選ぶことはでき
るが、実用上は放電ランプ個々のばらつきにより、この
ような音響共鳴現象が生じない共通の動作周波数領域を
見いだすのは困難となる。また、発光管の形状が球形あ
るい楕円形の場合には音響共鳴現象の生じる周波数が連
続的に存在することとなり、点灯可能な高い動作周波数
を選ぶことはできなくなる。そこで、このような場合に
は、点灯可能な動作周波数を低い周波数領域、例えば１
０kHz 以下で見いだすことになる。このような動作周波
数の場合には、チョークコイル３の小形化の効果が期待
できないのみならず、インバータ回路２の小形・軽量化
も期待できず、放電灯点灯装置全体としての小形・軽量
化が困難であるという問題があった。
ムランプやメタルハライドランプのような高圧放電灯を
高周波点灯すると、同放電灯に投入される電力の変動周
波数に応じた音波が発生する。放電灯の発光管の形状
と、同発光管内での音速とで決まるその音波の固有周波
数が、先の電力の変動周波数と一致した場合には、発光
管内に音響定在波が立ち、いわゆる音響共鳴現象が生じ
る。これにより、放電アークがゆらいだり、立消えた
り、極端な場合には発光管が熱的に破損したりする問題
が起こる。従って、図５に示す従来の放電灯点灯装置で
は上記の音響共鳴現象が発生しないように、インバータ
回路２の動作周波数を選ぶ必要があった。発光管の形状
が円筒形の場合には、上記の音響共鳴現象の生じる周波
数が離散的に存在するため、個々の放電ランプについて
音響共鳴現象の発生しない動作周波数を選ぶことはでき
るが、実用上は放電ランプ個々のばらつきにより、この
ような音響共鳴現象が生じない共通の動作周波数領域を
見いだすのは困難となる。また、発光管の形状が球形あ
るい楕円形の場合には音響共鳴現象の生じる周波数が連
続的に存在することとなり、点灯可能な高い動作周波数
を選ぶことはできなくなる。そこで、このような場合に
は、点灯可能な動作周波数を低い周波数領域、例えば１
０kHz 以下で見いだすことになる。このような動作周波
数の場合には、チョークコイル３の小形化の効果が期待
できないのみならず、インバータ回路２の小形・軽量化
も期待できず、放電灯点灯装置全体としての小形・軽量
化が困難であるという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明の放電灯点灯装置は、第１の周波数の交流
電圧を発生するインバータと前記インバータの出力を整
流する整流手段と前記整流手段の出力を前記第１の周波
数よりも低い第２の周波数でスイッチするスイッチ回路
とにより、前記第２の周波数に前記第１の周波数を重畳
した電圧波形を発生させ、この電圧により付勢されるチ
ョークコイルとコンデンサとの直列回路からなる共振回
路の、前記チョークコイルと前記コンデンサとの接続点
に放電灯を接続し、起動点灯時に前記第２の周波数を前
記チョークコイルとコンデンサとの直列回路の共振周波
数に近づけて共振電圧を発生させ、この共振電圧によっ
て前記放電灯を点灯させる構成である。
めに、本発明の放電灯点灯装置は、第１の周波数の交流
電圧を発生するインバータと前記インバータの出力を整
流する整流手段と前記整流手段の出力を前記第１の周波
数よりも低い第２の周波数でスイッチするスイッチ回路
とにより、前記第２の周波数に前記第１の周波数を重畳
した電圧波形を発生させ、この電圧により付勢されるチ
ョークコイルとコンデンサとの直列回路からなる共振回
路の、前記チョークコイルと前記コンデンサとの接続点
に放電灯を接続し、起動点灯時に前記第２の周波数を前
記チョークコイルとコンデンサとの直列回路の共振周波
数に近づけて共振電圧を発生させ、この共振電圧によっ
て前記放電灯を点灯させる構成である。
【０００６】
【０００７】
【０００８】
【作用】上記構成により、放電灯には前記の第２の周波
数成分しか印加されないため、音響共鳴現象の発生を防
ぐことができ、かつインバータ回路の動作周波数を音響
共鳴現象の発生周波数に無関係に高くできるため、イン
バータ回路およびチョークコイルの小形・軽量化が可能
となる。さらに、放電灯始動時に前記チョークコイルと
コンデンサとによる直列回路の共振電圧を利用すること
で、別途始動回路を付加する必要もなくなる。
数成分しか印加されないため、音響共鳴現象の発生を防
ぐことができ、かつインバータ回路の動作周波数を音響
共鳴現象の発生周波数に無関係に高くできるため、イン
バータ回路およびチョークコイルの小形・軽量化が可能
となる。さらに、放電灯始動時に前記チョークコイルと
コンデンサとによる直列回路の共振電圧を利用すること
で、別途始動回路を付加する必要もなくなる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例装置を図面に基づいて
説明する。図１は本発明の第１の実施例の放電灯点灯装
置の基本構成をブロック図で示したものである。図２は
図１の実施例装置の主要各部の動作波形を示す。図１に
おいて、１は直流電源装置である。２はインバータ回路
であり、直流電源装置１の出力直流電圧を高周波例えば
１００kHz の交流電圧に変換し、図２Ａに示すような電
圧を発生する。整流回路６はインバータ回路２の高周波
交流電圧を全波整流し、図２Ｂに示す波形のようにす
る。この整流された電圧波形はスイッチ回路７でインバ
ータ回路２の動作周波数よりも低い周波数例えば４００
Hzでスイッチされ、図２Ｃのような低周波の波形に高周
波が重畳された波形に変換される。この波形をチョーク
コイル３とコンデンサ８とからなる直列共振回路に印加
する。この直列共振回路の共振周波数をスイッチ回路７
の動作周波数よりも高い、例えば４０kHz にすると、放
電灯５に対してはこの直列共振回路がフィルタとして作
用し、第２図Ｄに示すような低周波成分の波形だけが放
電灯５に印加され、音響共鳴現象の発生を防止できる。
従って、インバータ回路２の動作周波数を音響共鳴現象
の発生周波数とは無関係に高くすることができ、インバ
ータ回路２やチョークコイル３の小形・軽量化が可能と
なった。
説明する。図１は本発明の第１の実施例の放電灯点灯装
置の基本構成をブロック図で示したものである。図２は
図１の実施例装置の主要各部の動作波形を示す。図１に
おいて、１は直流電源装置である。２はインバータ回路
であり、直流電源装置１の出力直流電圧を高周波例えば
１００kHz の交流電圧に変換し、図２Ａに示すような電
圧を発生する。整流回路６はインバータ回路２の高周波
交流電圧を全波整流し、図２Ｂに示す波形のようにす
る。この整流された電圧波形はスイッチ回路７でインバ
ータ回路２の動作周波数よりも低い周波数例えば４００
Hzでスイッチされ、図２Ｃのような低周波の波形に高周
波が重畳された波形に変換される。この波形をチョーク
コイル３とコンデンサ８とからなる直列共振回路に印加
する。この直列共振回路の共振周波数をスイッチ回路７
の動作周波数よりも高い、例えば４０kHz にすると、放
電灯５に対してはこの直列共振回路がフィルタとして作
用し、第２図Ｄに示すような低周波成分の波形だけが放
電灯５に印加され、音響共鳴現象の発生を防止できる。
従って、インバータ回路２の動作周波数を音響共鳴現象
の発生周波数とは無関係に高くすることができ、インバ
ータ回路２やチョークコイル３の小形・軽量化が可能と
なった。
【００１０】図３は第２の実施例装置の等価回路図を示
す。この実施例ではインバータ回路２に定電流プッシュ
プルインバータ回路を用いている。インバータ回路２の
動作周波数としては、例えば、１００kHz 程度にまで高
くすることで、インバータ回路２の電流平滑チョークコ
イル２１とトランス２２がそれぞれ小形化できる。整流
回路６はダイオードブリッジで構成され、インバータ回
路２の出力を全波整流している。スイッチ回路７は、全
波整流された電圧を２つのトランジスタ７１，７２で放
電灯５が音響共鳴現象を生じない低い周波数、例えば、
４００Hzできりかえ、低周波に高周波成分が重畳され
た、図２Ｃに示すような波形をつくる。この波形はチョ
ークコイル３とコンデンサ８による直列共振回路のフィ
ルタの働きで図２Ｄのような低周波成分の電圧になり、
この電圧が放電灯５に印加される。チョークコイル３と
コンデンサ８の共振周波数としては、例えば、４０kHz
程度にすることで高周波成分を充分に除去でき、音響共
鳴現象の発生を防止できる。
す。この実施例ではインバータ回路２に定電流プッシュ
プルインバータ回路を用いている。インバータ回路２の
動作周波数としては、例えば、１００kHz 程度にまで高
くすることで、インバータ回路２の電流平滑チョークコ
イル２１とトランス２２がそれぞれ小形化できる。整流
回路６はダイオードブリッジで構成され、インバータ回
路２の出力を全波整流している。スイッチ回路７は、全
波整流された電圧を２つのトランジスタ７１，７２で放
電灯５が音響共鳴現象を生じない低い周波数、例えば、
４００Hzできりかえ、低周波に高周波成分が重畳され
た、図２Ｃに示すような波形をつくる。この波形はチョ
ークコイル３とコンデンサ８による直列共振回路のフィ
ルタの働きで図２Ｄのような低周波成分の電圧になり、
この電圧が放電灯５に印加される。チョークコイル３と
コンデンサ８の共振周波数としては、例えば、４０kHz
程度にすることで高周波成分を充分に除去でき、音響共
鳴現象の発生を防止できる。
【００１１】さらに、図１および図３の各実施例では、
スイッチ回路７の動作周波数をチョークコイル３とコン
デンサ８との直列回路の共振周波数付近、例えば、４０
kHzの共振周波数に対して３８kHz にすることで、放電
灯５の始動時には、コンデンサ８の両端に放電灯５を充
分に始動できる共振電圧を発生させることができるので
始動回路を別途設ける必要がなくなり、さらに小形の放
電灯点灯装置を実現できる。この方法で放電灯５を始動
したあとは、等価的にコンデンサ８に並列に抵抗が接続
されたのと同じ状態となり、チョークコイル３とコンデ
ンサ８との直列回路は、放電灯５に対してローパスフィ
ルタとして作用し、放電灯５には１００kHz の高周波成
分は印加されないので、もし３８kHz が放電灯５の音響
共鳴現象が発生しない周波数であれば、そのまま放電灯
５を点灯できる。逆に、３８kHzが放電灯５の音響共鳴
現象が発生する周波数であり、さらに低い周波数、例え
ば、１kHz 以下でないと音響共鳴現象の発生を回避でき
ない場合には、放電灯５の始動後、さらにスイッチ回路
７の動作周波数を、例えば、４００Hzに下げることで放
電灯５の安定点灯が可能となる。図４に図３のスイッチ
回路７の駆動回路７３の実施例を示す。図４において、
７３１はスイッチングレギュレータコントロールＩＣ、
７３２は起動電圧タイマ回路、７３３はトランジスタで
ある。放電灯５が点灯していないときには、起動電圧タ
イマ回路７３２が一定時間、例えば１秒間、ハイレベル
の信号を出力し、トランジスタ７３３をオンする。この
時には、スイッチングレギュレータコントロールＩＣ７
３１は抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とで決まる周波数で動
作する。この周波数を前記のチョークコイル３とコンデ
ンサ８との直列回路の共振周波数付近、例えば、４０kH
z の共振周波数に対して３８kHz にする。１秒経過した
あとは、起動電圧タイマ回路７３２の出力はローレベル
の信号を出力し、トランジスタ７３３はオフになる。こ
の時には、スイッチングレギュレータコントロールＩＣ
７３１は抵抗（Ｒ１＋Ｒ２）とコンデンサＣ１とで決ま
る周波数、例えば４００Hzで動作する。
スイッチ回路７の動作周波数をチョークコイル３とコン
デンサ８との直列回路の共振周波数付近、例えば、４０
kHzの共振周波数に対して３８kHz にすることで、放電
灯５の始動時には、コンデンサ８の両端に放電灯５を充
分に始動できる共振電圧を発生させることができるので
始動回路を別途設ける必要がなくなり、さらに小形の放
電灯点灯装置を実現できる。この方法で放電灯５を始動
したあとは、等価的にコンデンサ８に並列に抵抗が接続
されたのと同じ状態となり、チョークコイル３とコンデ
ンサ８との直列回路は、放電灯５に対してローパスフィ
ルタとして作用し、放電灯５には１００kHz の高周波成
分は印加されないので、もし３８kHz が放電灯５の音響
共鳴現象が発生しない周波数であれば、そのまま放電灯
５を点灯できる。逆に、３８kHzが放電灯５の音響共鳴
現象が発生する周波数であり、さらに低い周波数、例え
ば、１kHz 以下でないと音響共鳴現象の発生を回避でき
ない場合には、放電灯５の始動後、さらにスイッチ回路
７の動作周波数を、例えば、４００Hzに下げることで放
電灯５の安定点灯が可能となる。図４に図３のスイッチ
回路７の駆動回路７３の実施例を示す。図４において、
７３１はスイッチングレギュレータコントロールＩＣ、
７３２は起動電圧タイマ回路、７３３はトランジスタで
ある。放電灯５が点灯していないときには、起動電圧タ
イマ回路７３２が一定時間、例えば１秒間、ハイレベル
の信号を出力し、トランジスタ７３３をオンする。この
時には、スイッチングレギュレータコントロールＩＣ７
３１は抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とで決まる周波数で動
作する。この周波数を前記のチョークコイル３とコンデ
ンサ８との直列回路の共振周波数付近、例えば、４０kH
z の共振周波数に対して３８kHz にする。１秒経過した
あとは、起動電圧タイマ回路７３２の出力はローレベル
の信号を出力し、トランジスタ７３３はオフになる。こ
の時には、スイッチングレギュレータコントロールＩＣ
７３１は抵抗（Ｒ１＋Ｒ２）とコンデンサＣ１とで決ま
る周波数、例えば４００Hzで動作する。
【００１２】放電灯５の点灯後に周波数を切り替えるタ
イミングは、タイマ回路以外に放電灯５が点灯したこと
を検出して行ってもよい。また、周波数発生手段は、ス
イッチングレギュレータコントロールＩＣ以外であって
もよい。
イミングは、タイマ回路以外に放電灯５が点灯したこと
を検出して行ってもよい。また、周波数発生手段は、ス
イッチングレギュレータコントロールＩＣ以外であって
もよい。
【００１３】インバータ回路２としては定電流プッシュ
プルインバータ回路以外であっても、インバータの機能
を持った手段であれば何でもよい。また、整流回路も実
施例のダイオードブリッジ以外の整流手段でも本発明を
実現できることは言うまでもない。スイッチ回路もトラ
ンジスタ以外のスイッチ手段でもよいし、本実施例のよ
うな構成以外でも図２Ｃのような波形が得られればよ
い。
プルインバータ回路以外であっても、インバータの機能
を持った手段であれば何でもよい。また、整流回路も実
施例のダイオードブリッジ以外の整流手段でも本発明を
実現できることは言うまでもない。スイッチ回路もトラ
ンジスタ以外のスイッチ手段でもよいし、本実施例のよ
うな構成以外でも図２Ｃのような波形が得られればよ
い。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インバータと前記インバータの出力を整流する整流手段
と前記整流手段の出力を前記インバータの発生する電圧
の第１の周波数よりも低い第２の周波数でスイッチする
スイッチ回路とにより、前記第２の低い周波数に前記第
１の周波数を重畳した電圧波形を発生し、この電圧によ
り付勢されるチョークコイルとコンデンサとの直列回路
からなる共振回路の、前記チョークコイルとコンデンサ
との接続点に放電灯を接続して、前記チョークコイルと
コンデンサとの直列回路の共振周波数を前記の第２の低
い周波数よりも高くすることで、放電灯には音響共鳴現
象の生じない第２の低い周波数成分の電圧を印加しつ
つ、インバータ回路の動作周波数を充分に高くすること
ができるという優れた効果があり、インバータ回路や、
チョークコイルの小形・軽量化が可能となり小形の放電
灯点灯装置を実現できる。
インバータと前記インバータの出力を整流する整流手段
と前記整流手段の出力を前記インバータの発生する電圧
の第１の周波数よりも低い第２の周波数でスイッチする
スイッチ回路とにより、前記第２の低い周波数に前記第
１の周波数を重畳した電圧波形を発生し、この電圧によ
り付勢されるチョークコイルとコンデンサとの直列回路
からなる共振回路の、前記チョークコイルとコンデンサ
との接続点に放電灯を接続して、前記チョークコイルと
コンデンサとの直列回路の共振周波数を前記の第２の低
い周波数よりも高くすることで、放電灯には音響共鳴現
象の生じない第２の低い周波数成分の電圧を印加しつ
つ、インバータ回路の動作周波数を充分に高くすること
ができるという優れた効果があり、インバータ回路や、
チョークコイルの小形・軽量化が可能となり小形の放電
灯点灯装置を実現できる。
【００１５】さらに、放電灯の起動時に前記の第２の低
い周波数を前記チョークコイルとコンデンサとの直列回
路の共振周波数に近づけ、その共振電圧によって放電灯
を点灯することにより、別途始動回路を必要としないの
で、併せて小形の放電灯点灯装置を実現できるという優
れた効果がある。
い周波数を前記チョークコイルとコンデンサとの直列回
路の共振周波数に近づけ、その共振電圧によって放電灯
を点灯することにより、別途始動回路を必要としないの
で、併せて小形の放電灯点灯装置を実現できるという優
れた効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例装置を示すブロック図
【図２】第１の実施例装置の動作を説明する図
【図３】本発明の第２の実施例装置を示すブロック図
【図４】本発明の第２の実施例装置のスイッチ回路駆動
回路の実施例を示す図
回路の実施例を示す図
【図５】従来の放電灯点灯装置を示すブロック図
１ 直流電源装置 ２ インバータ回路 ３ チョークコイル ４ 始動回路 ５ 放電灯 ６ 整流回路 ７ スイッチ回路 ８ コンデンサ ２１ 電流平滑チョークコイル ２２ トランス ２３ インバータ駆動回路 ７１ トランジスタ ７２ トランジスタ ７３ スイッチ回路駆動回路 ７３１ スイッチングレギュレータコントロールＩＣ ７３２ 起動電圧タイマ回路 ７３３ トランジスタ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−288197（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−215090（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−138894（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 41/24 - 41/298 H02M 7/48
Claims (2)
- 【請求項１】第１の周波数の交流電圧を発生するインバ
ータと前記インバータの出力を整流する整流手段と前記
整流手段の出力を前記第１の周波数よりも低い第２の周
波数でスイッチするスイッチ回路とにより、前記第２の
周波数に前記第１の周波数を重畳した電圧波形を発生さ
せ、この電圧により付勢されるチョークコイルとコンデ
ンサとの直列回路からなる共振回路の、前記チョークコ
イルと前記コンデンサとの接続点に放電灯を接続し、起
動点灯時に前記第２の周波数を前記チョークコイルとコ
ンデンサとの直列回路の共振周波数に近づけて共振電圧
を発生させ、この共振電圧によって前記放電灯を点灯さ
せることを特徴とした放電灯点灯装置。 - 【請求項２】請求項１において、起動点灯時に第２の周
波数がチョークコイルとコンデンサとの直列回路の共振
周波数の近辺に設定されることを特徴とする放電灯の起
動点灯方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15819291A JP3180372B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 放電灯点灯装置および放電灯の起動点灯方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15819291A JP3180372B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 放電灯点灯装置および放電灯の起動点灯方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513182A JPH0513182A (ja) | 1993-01-22 |
| JP3180372B2 true JP3180372B2 (ja) | 2001-06-25 |
Family
ID=15666283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15819291A Expired - Fee Related JP3180372B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 放電灯点灯装置および放電灯の起動点灯方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3180372B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1951006A4 (en) * | 2005-11-14 | 2011-03-02 | Nitta Corp | DEVICE FOR CONTROLLING FLUORESCENT LAMP |
| CN110870190B (zh) * | 2018-03-15 | 2023-12-05 | 岛田理化工业株式会社 | 逆变器装置和逆变器装置的控制方法 |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP15819291A patent/JP3180372B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0513182A (ja) | 1993-01-22 |
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