JP3295985B2 - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

放電ランプ点灯装置

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JP3295985B2 JP30353392A JP30353392A JP3295985B2 JP 3295985 B2 JP3295985 B2 JP 3295985B2 JP 30353392 A JP30353392 A JP 30353392A JP 30353392 A JP30353392 A JP 30353392A JP 3295985 B2 JP3295985 B2 JP 3295985B2
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和彦 伊藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータ回路により
放電ランプ点灯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の放電ランプ点灯装置において、放
電ランプを高周波で点灯することにより点灯装置を小型
・軽量化でき、発光効率も向上できることは周知であ
る。高周波点灯装置として一般に用いられている回路
に、図3に示すような、蛍光ランプ用自励インバータ回
路がある。この回路において、商用電源を投入すると、
商用電源は整流器1と平滑コンデンサ2との電源回路に
よって直流電源となり、抵抗3,4、電解コンデンサ
5、トランジスタ8のベース−コレクタ、ベース電流制
限コンデンサ14、トランジスタ6のベース−エミッ
タ、直流電源の負端子へと、トランジスタ6にベース電
流が流れ、直流電源の正端子、コンデンサ9、蛍光ラン
プ10の予熱電極10A、直流バイパスインダクタ1
2、蛍光ランプ10の予熱電極10B、電流制限インダ
クタ11の一次巻線11A、トランジスタ6のコレクタ
−エミッタ、直流電源の負端子とトランジスタ6にコレ
クタ電流が流れる。同時に直流電源の正端子、抵抗3,
4、電解コンデンサ5、トランジスタ8のベース−エミ
ッタ、インダクタ7、抵抗16、ダイオード15、電流
制限インダクタ11の二次巻線11Bとトランジスタ8
にベース電流が流れることから、トランジスタ8がオン
となり、ベース回路のインダクタ7とベース電流制限コ
ンデンサ14との直列共振回路の発振周波数f(1/2
π(LC)1/2)は、トランジスタ8に電流が流れイン
ダクタンス成分Lが少なくなることから大きくなり、ト
ランジスタ8がオフで設定していた予熱電極側に接続さ
れた始動コンデンサ13と直流バイパスインダクタ12
との並列共振電圧が周波数がずれるために共振電圧が低
下する。その結果、蛍光ランプ10に印加される始動電
圧が低くなるために蛍光ランプ10は冷陰極始動しない
で予熱動作を行う。次に抵抗3と電解コンデンサ5の時
定数で電解コンデンサ5の電位が充電されると充電電流
が流れなくなり、トランジスタ8がオフする。そのと
き、蛍光ランプ10の電圧は蛍光ランプが点灯したとき
よりも高いので蛍光ランプ10は点灯する。
【0003】しかしながら、上記回路の場合、商用電源
から流れ込む電流波形は、図2(a)のように電流導通
角が狭く、ピーク値の高いパルス状の不連続な電流とな
り、高調波成分を多く含む。このような入力電流波形を
持つ電子機器は、他の電子機器に電源ラインを通じて高
調波による誤動作、ノイズ、雑音の発生などの問題を生
じる。また、ピーク電流値が高いことから、コンデンサ
2に流れるリップル電流により、コンデンサ2の発熱が
問題となる。
【0004】このような問題を解決する手段として、図
4に示すように昇圧コンバータを用いたアクティブフィ
ルタ回路が知られている。昇圧コンバータ回路は、イン
ダクタ20とFET21、ダイオード22、コンデンサ
2およびスイッチングレギュレータコントロールIC
(例えばTL494)を用いたコントロール回路30か
ら構成されている。商用電源を投入すると、コンデンサ
17,19とインダクタ18からなるπ形のローパスフ
ィルタ回路を介し、整流器1により、商用電源電圧が全
波整流される。全波整流された電圧は、昇圧コンバータ
回路に入力される。昇圧コンバータ回路のコントロール
回路30は、FET21を商用周波数よりも高い周波数
でオンオフする駆動信号を発生し、抵抗23,24およ
びトーテムポール接続されたトランジスタ28,29か
らなるFET駆動回路に入力される。FET21がオン
のときには、整流器1の正端子からインダクタ20、F
ET21のドレイン−ソース、整流器1の負端子へと電
流が流れる。FET21がオフすると、その直前までイ
ンダクタ20に流れていた電流Iによってインダクタン
ス値Lに蓄えられたエネルギーLI2/2がダイオード2
2を介してコンデンサ2に蓄えられる。抵抗26,27
はコンデンサ2の両端の電圧を検出し、コントロール回
路30に入力され、コンデンサ2の電圧が一定になるよ
うにFET21のオン時間を変化するようにコントロー
ル回路30が動作する。コンデンサ2から後段の回路
は、図3と同様の動作をする蛍光ランプ用自励インバー
タ回路を構成し、蛍光ランプ10に交流の高周波電力を
供給する。コントロール回路30は、商用周波数よりも
高い周波数、例えば40kHzでFET21をスイッチ
ングする信号を発生し、整流器1の入力電流波形は図2
の(b)に示すような商用電源周波数にFET21のス
イッチング周波数が重畳した形になる。この電流波形
は、コンデンサ17,19とインダクタ18とからなる
π形のローパスフィルタ回路を通過させることで図2
(c)に示すような正弦波電流波形となり、アクティブ
フィルタ回路として動作する。この場合、ローパスフィ
ルタ回路の遮断周波数はFET21のスイッチング周波
数よりも低く設定される。このようなアクティブフィル
タ回路を用いれば、高調波成分のない入力電流とするこ
とができ、他の電子機器に対する悪影響を取り除くこと
ができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図3に示す従来の放電
ランプ点灯装置では、商用電源から流れ込む電流は、図
2(a)に示すように断続的になる。このような電流波
形は、高調波成分を多く含み、商用電源ラインを通して
他の電子機器に対してノイズ的な障害を起こすという問
題があった。さらに、従来のアクティブフィルタ回路で
は、一般的な商用電源整流平滑回路と比べて部品点数が
多くかつ高価な専用コントロールICが必要であり、か
つ、図4に示したようにIC駆動用の直流電源25が必
要であるため、構成が複雑化するとともに、回路が大型
化してしまい、さらにコストが高くなってしまうという
問題が生じる。
【0006】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、アクティブフィルタ回路の機能を、複
雑にすることなく小型で、かつ低コストで容易に実現す
ることのできる放電ランプ点灯装置を提供するものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の放電ランプ点灯
装置は、入力側に交流電が接続されるローパスフィル
タ回路と、前記ローパスフィルタの出力側に接続された
第1のインバータ回路と、前記第1のインバータ回路の
出力側に接続された整流平滑手段と、前記整流平滑手段
の出力側に接続された第2のインバータ回路と、前記第
2のインバータ回路の出力側に接続された放電ランプ
と、前記第2のインバータ回路の動作波形を検出するた
めのインバータ動作波形検出手段と、前記インバータ動
波形検出手段から得られる信号を前記第1のインバー
タ回路の駆動信号とする駆動回路とを備える。
【0008】
【作用】本発明は、放電ランプの高周波点灯用の第2の
インバータ回路の前段のアクティブフィルタ回路を構成
する第1のインバータ回路の駆動信号に、第2のインバ
ータ回路からの信号を利用することで、簡単な構成で入
力電流の高調波成分を除去した点灯装置を実現できる。
【0009】
【実施例】図1に示す本発明の一実施例である放電ラン
プ点灯装置において、インダクタ20とFET21は第
1のインバータ回路を構成している。ダイオード22、
コンデンサ2は第1のインバータ回路からの出力を整流
平滑する回路である。そして、昇圧コンバーターは、第
1のインバータ回路と整流平滑回路とから構成されてい
る。コンデンサ2の後段には第2のインバータ回路とし
て図3に示すコンデンサ2の後段と同様な蛍光ランプ用
自励インバータ回路が接続されている。
【0010】図1において、商用電源を投入すると、商
用電源電圧は、コンデンサ17,19とインダクタ18
からなるπ形のローパスフィルタ回路を介し、さらに、
整流器1によって全波整流される。全波整流された電圧
は、昇圧コンバータ回路に入力される。このとき、FE
T21はオフであり、回路電流はインダクタ20、ダイ
オード22を通してコンデンサ2に流れ込む。このコン
デンサ2の両端の電圧を電源として、抵抗3,4、電解
コンデンサ5、トランジスタ8のベース−コレクタ、ト
ランジスタ8のベース電流制限コンデンサ14、トラン
ジスタ6のベース−エミッタ、直流電源の負端子へと、
トランジスタ6にベース電流が流れる。また、直流電源
の正端子、コンデンサ9、蛍光ランプ10の予熱電極1
0A、直流バイパスインダクタ12、蛍光ランプ10の
予熱電極10B、電流制限インダクタ11の一次巻線1
1A、トランジスタ6のコレクタ−エミッタ、直流電源
の負端子とトランジスタ6にコレクタ電流が流れる。同
時に直流電源の正端子、抵抗3,4、電解コンデンサ
5、トランジスタ8のベース−エミッタ、電流制限イン
ダクタ11の二次巻線11Bとトランジスタ8にベース
電流が流れることから、トランジスタ8がオンとなる。
ベース回路のインダクタ7とベース電流制限コンデンサ
14との直列共振回路の発振周波数f(1/2π(L
C)1/2)は、トランジスタ8に電流が流れインダクタ
ンス成分Lが少なくなることから大きくなり、トランジ
スタ8がオフで設定していた予熱電極側に接続された始
動コンデンサ13と直流バイパスインダクタ12との並
列共振電圧が周波数がずれるために共振電圧が低下す
る。その結果、蛍光ランプ10に印加される始動電圧が
低くなるために蛍光ランプ10は冷陰極始動せずに予熱
動作を行う。次に抵抗3と電解コンデンサ5の時定数で
電解コンデンサ5の電位が充電されると充電電流が流れ
なくなり、トランジスタ8がオフする。そのとき、蛍光
ランプ10の電圧は蛍光ランプが点灯したときよりも高
いので蛍光ランプ10は点灯する。
【0011】このようにして、第2のインバータ回路が
動作すると、インダクタ11の三次巻線11Cによっ
て、第2のインバータ回路の動作波形の一種であるイン
バータ電流を検出し、FET21第2の電圧駆動信号と
して抵抗23,24により分圧されFET21のゲート
に印加され、第1のインバータ回路が動作を開始する。
【0012】第1のインバータ回路が動作すると、整流
器1の入力電流波形は図2の(b)に示すような商用電
源周波数に第2のインバータ回路の動作周波数が重畳し
た形になる。本実施例では、FET21は一定のデュー
ティーで動作することになり、図2の(b)のような整
流器1の入力電流波形は、ローパスフィルタ回路を通過
させると、図2(d)に示すような第三次高調波成分を
わずかに重畳した正弦波に近い電流波形となるが、イン
ダクタ20の値を調整することで、第三次高調波成分を
低減することができ、入力力率を100%近くにするこ
とができる。また、本実施例は高調波含有率を30%以
下にすることが容易にでき、アクティブフィルタ回路と
して充分に動作する。
【0013】なお、ツェナーダイオード31は、蛍光ラ
ンプ点灯直前に共振電圧が発生したときに、定常点灯時
よりも大きな共振電流がインダクタ11に流れるため、
三次巻線11Cに発生する電圧がFET21のゲート耐
圧を越えた時のゲート保護の役割をする。
【0014】以上のように、本発明の実施例である放電
ランプ点灯装置によれば、アクティブフィルタ回路の機
能を簡単な構成で小型、低コストで容易に実現できる。
さらに、第2のインバータ周波数に応じた動作波形と同
期して動作するため、放射、伝搬ノイズ面からみると、
ノイズ対策が必要な帯域を最小限にすることができるた
め、ノイズ対策部品を削減することができる。また、第
2のインバータ回路が何らかの原因で動作しなくなった
場合あるいは意図的に動作停止した場合には、特別な手
段を付加することなく、第1のインバータ回路も動作停
止するので、アクティブフィルタ回路のみが動作し続け
ることがなくなり、安全で省エネとすることができる。
【0015】なお、本実施例では、第2のインバータ回
路動作波形検出手段にインダクタの別巻線を用いたが、
カレントトランスを用いたり、第2のインバータ回路の
トランジスタ駆動信号を直接利用したりすることなど、
インバータ動作周波数に応じた動作波形を検出できる手
段であれば本実施例と同様の効果を得ることができる。
また、第1のインバータ回路および第2のインバータ回
路として、本実施例以外のインバータ回路を用いてもよ
く、ローパスフィルタ回路も他の構成であってもよい。
また、本実施例と異なり第2のインバータ回路が第1の
インバータ回路の出力の整流平滑手段に直結されず、間
に他の回路が入っていても本実施例と同様の効果を得る
ことができる。
【0016】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の放電ランプ点灯装置は、アクティブフィルタ回路の機
能だけを簡単な構成で小型で、かつ低コストで容易に実
現できる。さらに、第2のインバータ周波数に応じた動
作波形と同期して動作するため、放射、伝搬ノイズ面か
らみると、ノイズ対策が必要な帯域を最小限にすること
ができるため、ノイズ対策部品を削減することができ
る。また、第2のインバータ回路が何らかの原因で動作
しなくなった場合あるいは意図的に動作停止した場合に
は、第1のインバータ回路も動作を停止するため、アク
ティブフィルタ回路が動作し続けることがなくなり、安
全で省エネという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である放電ランプ点灯装置の
回路図
【図2】本発明のアクティブフィルタの効果を説明する
入力電流波形図
【図3】従来例のアクティブフィルタ回路がない場合の
放電ランプ点灯装置の回路図
【図4】従来例のアクティブフィルタ回路がある場合の
放電ランプ点灯装置の回路図
【符号の説明】
1 整流器 2,5,9,13,14,17,19 コンデンサ 3,4,16,23,24,26,27 抵抗 6,8,28,29 トランジスタ 7,11,12,18,20 インダクタ 10 蛍光ランプ 15,22 ダイオード 21 FET 25 直流電源 30 コントロール回路 31 ツェナーダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−21187(JP,A) 特開 平5−152090(JP,A) 特開 平3−179694(JP,A) 特開 平5−91730(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/24

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力側に交流電が接続されるローパス
    フィルタ回路と、前記ローパスフィルタの出力側に接続
    された第1のインバータ回路と、前記第1のインバータ
    回路の出力側に接続された整流平滑手段と、前記整流平
    滑手段の出力側に接続された第2のインバータ回路と、
    前記第2のインバータ回路の出力側に接続された放電ラ
    ンプと、前記第2のインバータ回路の動作波形を検出す
    るためのインバータ動作波形検出手段と、前記インバー
    タ動作波形検出手段から得られる信号を前記第1のイン
    バータ回路の駆動信号とする駆動回路とを備えたことを
    特徴とする放電ランプ点灯装置。
  2. 【請求項2】 前記インバータ動作波形検出手段が前記
    第2のインバータ回路の動作周波数に応じた動作波形を
    検出するものであり、前記第1のインバータ回路は前記
    検出された動作波形と同期して動作することを特徴とす
    る請求項1記載の放電ランプ点灯装置。
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