JP3280429B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JP3280429B2
JP3280429B2 JP27644192A JP27644192A JP3280429B2 JP 3280429 B2 JP3280429 B2 JP 3280429B2 JP 27644192 A JP27644192 A JP 27644192A JP 27644192 A JP27644192 A JP 27644192A JP 3280429 B2 JP3280429 B2 JP 3280429B2
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discharge lamp
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current
capacitor
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秀雄 宮城
隆裕 原
敏一 本郷
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Matsushita Electric Works Ltd
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、調光機能を有する放電
灯点灯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】インバータ装置は、放電灯を高周波点灯
する放電灯点灯装置等に用いられている。この種の放電
灯点灯装置を図6に示す。この放電灯点灯装置は、1石
式インバータで直流電源Eの両端に、コンデンサC1
びチョークコイルL1 の並列回路を介してダイオードD
1 が逆並列に接続されたトランジスタQ1 を接続してい
る。
【0003】そして、上記回路の両端に放電灯laとチ
ョークコイルL2 との直列回路を並列に接続し、チョー
クコイルL2 に直列に挿入されたカレントトランスCT
1 によりトランジスタQ1 をターンオフするベース電流
を供給するようにしており、制御回路1によりトランジ
スタQ1 をオフすることができるように構成されてい
る。
【0004】起動回路(図示せず)より、一度トランジ
スタQ1 にベース電流を流すと、カレントトランスCT
1 の2次巻線より抵抗R1 を介してトランジスタQ1
オンを続け、一定時間後、制御回路1によりベース電流
を流れなくすることにより、トランジスタQ1 はオフす
る。トランジスタQ1 がオフすると、コンデンサC1
チョークコイルL1 、放電灯la、コンデンサC2 を介
して共振電流が流れ、一定時間後、カレントトランスC
1 の2次側に発生する電圧によりトランジスタQ1
再びオンする。
【0005】つまり、トランジスタQ1 のオン期間は制
御回路1で行い、トランジスタQ1のオフ期間は、チョ
ークコイルL2 とコンデンサC1 の共振周期で決定され
るインバータ装置である。ここで、制御回路1は、制御
電源Vccにより抵抗R4 を介して充電されるコンデンサ
4 を備え、このコンデンサC 4 の両端電圧と基準電圧
VrefをコンパレータCP 1 で比較することにより、
トランジスタQ1 のオン期間を決定するようにしてあ
る。
【0006】上記コンデンサC4の充放電は、トランジ
スタQ2 ,Q3 の導通状態で制御するようにしてある。
つまり、制御回路1では、カレントトランスCT1の出
力電圧VCTが正電圧となった時点からコンデンサC4
充電を開始させ、コンデンサC4の両端電圧が基準電圧
Vrefを越えた時点で出力がLレベルとなることによ
り、トランジスタQ1 をオフするように動作する。
【0007】上記回路で調光を行うには、トランジスタ
1 のオン期間を変化させれば良い。トランジスタQ1
のオン期間を広げると、放電灯laの電流が増加し、光
束が上がり、トランジスタQ1 のオン期間を短くする
と、放電灯laの電流が減少し、光束が下がる。ここ
で、トランジスタQ1 のオン期間を変化させるには、制
御回路1の基準電圧Vrefを変化させれば、トランジ
スタQ1 のオン期間は変化する。基準電圧Vrefを高
くすると、トランジスタQ1 のオン期間が広がり、基準
電圧Vrefを低くすると、トランジスタQ1 のオン期
間が短くなり、放電灯laを調光することができる。
【0008】ここで、制御回路1の基準電圧Vrefの
可変は、出力電圧V0 が可変可能な電源2により設定で
き、所定のオン期間が決定され調光できる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
インバータ装置での放電灯laの電流と、オン期間の関
係を図7に示す通り、放電灯laの電流をオン期間は一
定の関係をなしていない。これは、オン期間を短くした
時、インバータの出力電流が減るが、発振周波数の上昇
により放電灯laと並列に接続してあるコンデンサC2
に電流が流れるため、結果的に放電灯laの電流が減少
するからである。
【0010】ここで、コンデンサC2 の電流が大きくな
ると、放電灯laの電圧が上昇し、放電灯laの図8に
示すV−I特性から放電灯laの電流が更に減少し、イ
ンピーダンスが益々大きくなり、コンデンサC2 に電流
が流れ、立ち消えを起こすという問題があり、低光束を
実現できなかった。また、放電灯laの温度変化及び電
源電圧変動及びランプバラツキにより、放電灯laのイ
ンピーダンスが変化するため、トランジスタQ1 のオン
期間を固定していると、安定に低光束状態を維持できな
い本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、
放電灯の電流を検出して、スイッチング素子のオン期間
を制御することにより、低光束を実現することを目的と
した放電灯点灯装置を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、放電灯の電流
路に直列挿入しているインダクタと放電灯に並列的に接
続される共振用のコンデンサとからなるLC共振回路を
有し、スイッチング素子をオンオフして、直流電源を高
周波電力に変換して放電灯に供給するインバータ回路
と、該インバータ回路のスイッチング素子のオンとなる
期間中に抵抗を介して制御電源により充電される第1の
コンデンサと基準電圧とを比較して第1のコンデンサの
電圧が基準電圧に達するとオン動作中の上記スイッチン
グ素子を強制オフさせる制御回路と、上記制御電源の電
圧を分圧する抵抗分圧回路と、該抵抗分圧回路から両端
電圧を上記基準電圧として制御回路に入力させる分圧抵
抗に並列に接続された第2のコンデンサと、上記放電灯
に流れる電流のピーク値を検出し、ピーク値が予め設定
した基準レベルに達すると第2のコンデンサの充電電荷
を放電して上記基準電圧を低下させるピーク電流検出回
路とを備え、上記放電灯に流れる電流の平均値を一定化
するとともに、インバータ回路のLC共振回路の共振周
波数に対して全点灯時の周波数を大とし、且つ低光束時
の周波数を全点灯時の周波数よりも大となるように制御
するものである。
【0012】
【作用】本発明によれば、放電灯の電流路に直列挿入し
ているインダクタと放電灯に並列的に接続される共振用
のコンデンサとからなるLC共振回路を有し、スイッチ
ング素子をオンオフして、直流電源を高周波電力に変換
して放電灯に供給するインバータ回路と、該インバータ
回路のスイッチング素子のオンとなる期間中に抵抗を介
して制御電源により充電される第1のコンデンサと基準
電圧とを比較して第1のコンデンサの電圧が基準電圧に
達するとオン動作中の上記スイッチング素子を強制オフ
させる制御回路と、上記制御電源の電圧を分圧する抵抗
分圧回路と、該抵抗分圧回路から両端電圧を上記基準電
圧として制御回路に入力させる分圧抵抗に並列に接続さ
れた第2のコンデンサと、上記放電灯に流れる電流のピ
ーク値を検出し、ピーク値が予め設定した基準レベルに
達すると第2のコンデンサの充電電荷を放電して上記基
準電圧を低下させるピーク電流検出回路とを備え、上記
放電灯に流れる電流の平均値を一定化するとともに、イ
ンバータ回路のLC共振回路の共振周波数に対して全点
灯時の周波数を大とし、且つ低光束時の周波数を全点灯
時の周波数よりも大となるように制御するので、放電灯
のピーク電流を検出して所定値になるようにスイッチン
グ素子のオン期間を制御して放電灯の平均電流を一定レ
ベルにし、調光する事が可能となり、結果低光束まで立
ち消え、チラツキなしに安定に調光ができ、また、立ち
消えが起こらないために、直流電源電圧が高くなくても
点灯維持できるものである。さらに、電源電圧が変動し
ても、ランプ電流の平均値が変化しないために、安定し
た放電の状態が保たれるため、低光束まで立ち消え、チ
ラツキが生じない。また、スイッチング素子のオン期間
を短くなる方向に制御しているため、低光束時の発振周
波数、全光束時の発振周波数よりも高い状態となっ
LC共振回路の共振周波数に対して遠ざかり、その結果
安定した発振状態に制御されるものである。更にまた制
御回路の基準電圧を決める第2のコンデンサの電圧を放
電灯のピーク電流が基準レベルに達すると急にさげ、逆
に第2のコンデンサの電圧を上昇させる場合には抵抗分
圧回路の抵抗を通じて充電することで遅くし、これによ
りオン期間の増加時のオン期間の変化に対して基準電圧
の上昇に大きな時間遅れを持たせることができ、結果ス
イッチング素子のオン期間の急な変化による動作不安定
をなくすことができるものである。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1に本発明の一実施例を示す。本実施例の基本
回路の構成は、従来例の図6とほぼ同じであるが、本実
施例の特徴は、カレントトランスCT2で構成される放
電灯laのピーク電流検出回路3を設けた点と、電源2
の比較回路のコンパレータCP3で制御回路1の基準電
圧Vrefの安定化のために設けたコンデンサC3の両
端を短絡することにより、基準電圧Vrefを早く下
げ、遅く上昇するように制御している点である。 つま
り、制御電源Vccの電圧を抵抗R 2 ,R 3 から成る分圧
抵抗回路で分圧して、基準電圧Vrefを制御回路1に
与える抵抗R 3 にコンデンサC 3 を並列に接続してあり、
コンデンサC 3 の充電電荷をコンパレータCP 3 で放電さ
せることで、基準電圧Vrefを早く下げ、抵抗R 2
介してコンデンサC 3 を充電することで遅く上昇するよ
うに制御している点である。
【0014】尚、上記カレントトランスCT2 、コンパ
レータCP2 、コンデンサC3 等でピーク電流検出回路
3を構成している。電源2の電圧V0 以上に放電灯la
のランプ電流Ilaのピーク電流がなろうとすると(図
2(b)参照)、コンパレータCP2 の出力がLレベル
となり、コンデンサC3 を放電するように動作し、基準
電圧Vrefが引き下げられ、コンパレータCP1 が反
転して図2(a)に示すようにトランジスタQ1 がオフ
し、放電灯laの管電流が増加するのを防止する。
【0015】放電灯laのピーク電流が電源2の電圧V
0 以下の期間では、基準電圧Vrefが上昇し、放電灯
laのピーク電流がV0 まで上昇するまで、トランジス
タQ 1 のオンが持続するように動作する。このように、
放電灯laのピーク電流を検出して所定値になるように
スイッチング素子Q1 のオン期間を制御して放電灯la
の平均電流を一定レベルにし、調光を可能としているこ
とで、低光束まで立ち消え、チラツキなしに安定に調光
ができる。また、立ち消えが起こらないために、直流電
源電圧が高くなくても点灯維持できるものである。さら
に、電源電圧が変動しても、ランプ電流の平均値が変化
しないために、安定した放電の状態が保たれるため、低
光束まで立ち消え、チラツキが生じない。
【0016】V0 とIlaのピーク値の差に対し、トラ
ンジスタQ1 のオン期間が急に変化すると、点灯と消灯
が繰り返し起こる場合があり、これを防止するため、オ
ン期間の変化に対し、時間遅れを持たせる必要がある。
但し、この遅れは、オン期間の増、減時、同一にする必
要はなく、本実施例では、増加時の遅れを大きくしてい
る。
【0017】このように、スイッチング素子Q1 のオン
期間を短くしてランプ電流を絞るので、図3に示すよう
に、低光束時の発振周波数f2 は全光束時の発振周波数
1よりも高い状態になる。すなわち、本実施例のよう
な回路においては、主回路の共振点f0 に対して発振周
波数は、f0 <f1 <f2 となり、低光束時はf0 から
遠ざかるために、安定した発振状態に制御される。
【0018】(実施例2)上述の説明では、自励他制方
式の一石式インバータを用いた場合について説明した
が、図4に示すように、ハーフブリッジ構成のインバー
タは直流電源Eの両端にダイオードD1 ,D2 が逆並列
に接続されたトランジスタQ1 ,Q2 を直列に接続する
と共に、トランジスタQ1 の両端に転流用コンデンサC
1 を介して放電灯la、チョークコイルL1 及び駆動ト
ランスCT1 の1次巻線を接続している。
【0019】そして、駆動トランスCT1 の2次巻線に
それぞれ誘起される電圧でトランジスタQ1 ,Q2 を交
互にスイッチングして、直流電源Eから供給される直流
電力を高周波電力に変換して、放電灯laに供給するよ
うにしてある。そして、駆動トランスCT1 の2次巻線
に誘起される電圧に応じて上述の一石式インバータと同
様にして制御回路1がトランジスタQ1 のオン期間を制
御するものである。
【0020】尚、図5は、各実施例におけるピーク電流
検出回路3のカレントトランスCT 2 の代わりに駆動ト
ランスCT2 を用いた場合を示している。
【0021】
【発明の効果】本発明は上述のように、放電灯の電流路
に直列挿入しているインダクタと放電灯に並列的に接続
される共振用のコンデンサとからなるLC共振回路を有
し、スイッチング素子をオンオフして、直流電源を高周
波電力に変換して放電灯に供給するインバータ回路と、
該インバータ回路のスイッチング素子のオンとなる期間
中に抵抗を介して制御電源により充電される第1のコン
デンサと基準電圧とを比較して第1のコンデンサの電圧
が基準電圧に達するとオン動作中の上記スイッチング素
子を強制オフさせる制御回路と、上記制御電源の電圧を
分圧する抵抗分圧回路と、該抵抗分圧回路から両端電圧
を上記基準電圧として制御回路に入力させる分圧抵抗に
並列に接続された第2のコンデンサと、上記スイッチン
グ素子のオン期間中に放電灯に流れる電流のピーク値を
検出し、ピーク値が予め設定した基準レベルに達すると
第2のコンデンサの充電電荷を放電して上記基準電圧を
低下させるピーク電流検出回路とを備え、上記放電灯に
流れる電流の平均値を一定化するとともに、インバータ
回路のLC共振回路の共振周波数に対して全点灯時の周
波数を大とし、且つ低光束時の周波数を全点灯時の周波
数よりも大となるように制御するものであるから、放電
灯のピーク電流を検出して所定値になるようにスイッチ
ング素子のオン期間を制御して放電灯の平均電流を一定
レベルにし、調光する事が可能となり、結果低光束まで
立ち消え、チラツキなしに安定に調光ができ、また、立
ち消えが起こらないために、直流電源電圧が高くなくて
も点灯維持できるものである。さらに、電源電圧が変動
しても、ランプ電流の平均値が変化しないために、安定
した放電の状態が保たれ、そのため、低光束まで立ち消
え、チラツキが生じない。また、スイッチング素子のオ
ン期間を短くなる方向に制御しているため、低光束時の
発振周波数、全光束時の発振周波数よりも高い状態と
って、上記LC共振回路の共振周波数に対して遠ざか
り、その結果安定した発振状態に制御されるという効果
がある。更にまた制御回路の基準電圧を決める第2のコ
ンデンサの電圧を放電灯のピーク電流が基準レベルに達
すると急にさげ、逆に第2のコンデンサの電圧を上昇さ
せる場合には抵抗分圧回路の抵抗を通じて充電すること
で遅くし、これによりオン期間の増加時のオン期間の変
化に対 して基準電圧の上昇に大きな時間遅れを持たせる
ことができ、結果スイッチング素子のオン期間の急な変
化による動作不安定をなくすことができるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の放電灯点灯装置の具体回路図
である。
【図2】同上の動作説明図である。
【図3】同上の動作説明図である。
【図4】同上の他の実施例の放電灯点灯装置の具体回路
図である。
【図5】同上のカレントトランスの代わりに駆動トラン
スを用いた場合の要部回路図である。
【図6】従来例の放電灯点灯装置の具体回路図である。
【図7】同上のオン期間と放電灯電流との関係を示す図
である。
【図8】同上の放電灯のランプ電流と管電圧との関係を
示す図である。
【符号の説明】
1 制御回路 2 電源 3 ピーク電流検出回路 E 直流電源 Q1 スイッチング素子 la 放電灯
フロントページの続き (72)発明者 本郷 敏一 兵庫県姫路市西延末404−1 池田電機 株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−181695(JP,A) 特開 昭63−237398(JP,A) 特開 平4−154098(JP,A) 特開 平1−166497(JP,A) 特開 平4−98798(JP,A) 特開 昭62−254397(JP,A) 実開 昭59−2099(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/392 H02M 7/48 H05B 41/16 320

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放電灯の電流路に直列挿入しているイン
    ダクタと放電灯に並列的に接続される共振用のコンデン
    サとからなるLC共振回路を有し、スイッチング素子を
    オンオフして、直流電源を高周波電力に変換して放電灯
    に供給するインバータ回路と、該インバータ回路のスイ
    ッチング素子のオンとなる期間中に抵抗を介して制御電
    源により充電される第1のコンデンサと基準電圧とを比
    較して第1のコンデンサの電圧が基準電圧に達するとオ
    ン動作中の上記スイッチング素子を強制オフさせる制御
    回路と、上記制御電源の電圧を分圧する抵抗分圧回路
    と、該抵抗分圧回路から両端電圧を上記基準電圧として
    制御回路に入力させる分圧抵抗に並列に接続された第2
    のコンデンサと、上記放電灯に流れる電流のピーク値を
    検出し、ピーク値が予め設定した基準レベルに達すると
    第2のコンデンサの充電電荷を放電して上記基準電圧を
    低下させるピーク電流検出回路とを備え、上記放電灯に
    流れる電流の平均値を一定化するとともに、インバータ
    回路のLC共振回路の共振周波数に対して全点灯時の周
    波数を大とし、且つ低光束時の周波数を全点灯時の周波
    数よりも大となるように制御することを特徴とする放電
    灯点灯装置
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