JP3500811B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JP3500811B2
JP3500811B2 JP31336595A JP31336595A JP3500811B2 JP 3500811 B2 JP3500811 B2 JP 3500811B2 JP 31336595 A JP31336595 A JP 31336595A JP 31336595 A JP31336595 A JP 31336595A JP 3500811 B2 JP3500811 B2 JP 3500811B2
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誠浩 鳴尾
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する利用分野】本発明は、放電灯点灯装置に
関するものであり、更に詳しくは限流要素を小さくして
放電灯を安定点灯する放電灯点灯装置に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明に係る第1従来例として本特許出
願人出願の特願平7ー190895号に示したものがあ
り、その回路図を図に示す。
【0003】本回路は、放電灯(以下、ランプと呼
ぶ。)LPと直流電源DC1,DC2との間に挿入され
たスイッチSWを、接点a或いは接点bとの間で高速に
切り替えて、ランプLPの特性電圧よりも高い電圧を有
する直流電源DClと、ランプLPの特性電圧よりも低
い電圧を有する直流電源DC2とを交互にランプLPに
接続することにより、ランプLPに流れるランプ電流を
設定範囲に制御してランプLPを点灯しようとするもの
であり、限流要素を小さくすることができる。つまり、
ランプLPの特性電圧よりも高い電圧をランプLPに供
給するとランプ電流は増大し、ランプの特性電圧よりも
低い電圧をランプLPに供給するとランプ電流は減少す
るので、スイッチSWの切り替えを適切に制御すること
により、ランプ電流を制御することができる。以下、そ
の原理について説明する。
【0004】一般的に、ランプを点灯するにはバラスト
(つまり限流要素)が必要である。その理由はランプの
電気特性が負特性である、つまり負性抵抗を有するから
である。ランプの電流Eと電流密度Jとの関係は一般に
以下の式(1)で示される。 J=σE・・・・・・・・・・・(1) ここで、σは導電率と呼ばれ、固体の場合には定数とみ
なしてよいものである。しかし、気体放電の場合には導
電率σは以下の式(2)に示されるように電子密度nの
関数になる。 σ=enμ・・・・・・・・・・(2) ただし、eは単位電荷,nは電子密度,μは移動度であ
る。ここで移動度μは、電子温度と圧力との関数である
が一定とみなしてよい。
【0005】以上の式(1),(2)からランプの電流
密度J(つまり放電電流)はランプ内部の電子密度nと
電界との2つによって決定されることがわかる。基本的
にはランプ電流Eもしくは電流密度Jが決まると、結果
としてランプ内部の電子密度nと電界が決まる、という
考え方が最も分かりやすく、しかも現実にそうなってい
る。一般に電流を増やすと電子密度nが増加し、電界は
さほど変化しない。実際には多少変化するが、子密度
nほど顕著でない。ランプは限流要素無しの電圧源で点
灯されると、電子密度nが増加してしまうので電流が増
加してしまい、例えば過電流による大きなストレスがラ
ンプにかかってランプ寿命を劣化してしまう、などの問
題点が生じてしまう。電子密度nが増加するのは、増加
する時定数の方が減少する時定数よりも大きいためであ
り、これを防ぐには、印加する電界を変化させて電子に
与えるエネルギーを変化させなければならない。
【0006】 安定点灯状態から高い電圧源に接続する
と、ランプ電流は増加し始めるので、ランプに印加する
電圧をランプ特性電圧つまりランプ点灯維持電圧以下ま
で低下させる。すると、ランプ電流は減少し始めるの
で、ランプに印加する電圧をランプ特性電圧つまりラン
プ点灯維持電圧以上まで上昇させる。すると、ランプ電
流は再増加し始めるので、再びランプに印加する電圧
をランプ特性電圧つまりランプ点灯維持電圧以下まで低
下させる。以下、この様な動作を繰り返すことにより、
ランプに印加する電圧をランプの特性電圧ラインの上下
に変化させれば、ランプを安定点灯できる。実際に電流
が増加する時間と減少する時間とは、増加する時間が数
μsec〜数十μsec程度で、減少する時間が十分の
数msec〜数msec程度と考えられる。
【0007】 本発明に係る第2従来例として本特許出
願人出願の特願平7ー190895号に示したものがあ
り、その回路図を図に示す。
【0008】本回路では、2つの交流電圧源ACl,A
C2とインダクタLとキャパシタCとを有してなると共
に、ランプ特性電圧よりも低い電圧をインダクタLを介
してランプLPに常に供給しておき、これに交流電圧を
キャパシタCを介して重畳して供給することにより、ラ
ンプ特性電圧よりも高い振幅を有する電圧をランプLP
に供給し、この振幅を変調してランプLPを安定点灯し
ようとするものである。
【0009】上記第1,第2のいすれの従来例も、ラン
プ特性電圧を挟む2つの電圧源を設け、これらの電圧源
を交互にランプLPに接続することによって、実質上の
限流要素を小さくする或いは限流要素を無くするように
したものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第1,第
2のいすれの従来例とも、少なくとも低い電圧を有する
電源は、制御を必要としない固定的な実効電圧値を有す
る主電源であるため、ランプの広範囲の出力変化に対応
することが困難であると共に、ランプ電流波形が歪むた
めにランプからの輻射ノイズが高くなってしまう、等の
問題点が生じてしまう。
【0011】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、限流要素を持たずにある
いは小さな限流要素を有してランプを安定点灯可能とす
ると共に、輻射ノイズの低減が可能な放電灯点灯装置を
提供する。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項1記載の発明によれば、ランプ特性電圧よ
りも高い電圧振幅を有する第1の交流電圧源と、ランプ
特性電圧よりも低い電圧振幅を有する第2の交流電圧源
とを備え、第1及び第2の交流電圧源を交互に放電灯に
接続して放電灯を安定点灯させる放電灯点灯装置に於い
て、第1の交流電圧源と第2の交流電圧源との接続の切
り替えパターンの繰返し周期に対応する周波数を、赤外
線リモコンの周波数以上にしたことを特徴とする。
【0013】 請求項2記載の発明によれば、ランプ特
性電圧よりも高い電圧振幅を有する第1の交流電圧源
と、ランプ特性電圧よりも低い電圧振幅を有する第2の
交流電圧源とを備え、前記第1及び第2の交流電圧源を
交互に放電灯に接続して放電灯を安定点灯させる放電灯
点灯装置に於いて、スイッチを任意の確率で切り換える
ランダム信号発生回路を設け、前記第1の交流電圧源と
前記第2の交流電圧源との接続の切り替え確率を調整し
放電灯を点させることを特徴とする。
【0014】請求項3記載の発明によれば、第1及び第
2の交流電圧源の電圧振幅の差を、放電灯が安定点灯可
能な範囲内で小さくすることを特徴とする。
【0015】請求項4記載の発明によれば、第1の交流
電圧源は、ランプ電流を増大させ得る高い電圧振幅と、
ランプの暴走時定数よりも短い時定数を有する周波数と
を持つものであることを特徴とする。
【0016】請求項5記載の発明によれば、第2の交流
電圧源は、ランプ電流を減少させ得る低い電圧振幅と、
ランプの暴走時定数よりも短い時定数を有する周波数と
を持つものであることを特徴とする。
【0017】請求項6記載の発明によれば、第2の交流
電圧源は、第1の交流電圧源と略等しい周波数を有する
ものであることを特徴とする。
【0018】
【実施の形態】本発明は、ランプ特性電圧よりも高い電
圧振幅を有する第1の交流電圧源とランプ特性電圧より
も低い電圧振幅を有する第2の交流電圧源との2つの交
流電圧源を用い、2つの交流電圧源を時分割で切り替え
てランプに接続すると共に、それぞれの交流電圧源の電
圧値を可変とし、その振幅を負荷の状態に応じて変調す
るものである。以下に本発明に係る実施の形態を示す。
【0019】(実施の形態1)本発明に係る第1の実施
の形態の回路図を図1に示し、その動作説明図を図2に
示す。
【0020】本回路は、周波数がランプLPの暴走時定
数よりも短く且つ交流実効電圧値がランプの特性電圧V
xよりも高い第1の交流電圧源(以下、交流電圧源と呼
ぶ。)AC3と、周波数がランプLPの暴走時定数より
も短く且つ交流実効電圧値がランプの特性電圧Vxより
も低い第2の交流電圧源(以下、交流電圧源と呼ぶ。)
AC4とを、スイッチSW1により交互に切り替えてラ
ンプLPに接続するものであり、ランプLPが安定点灯
するように交流電圧源AC3と交流電圧源AC4の切り
替えパターンを選んだものである。
【0021】ここで、ランプLPの高周波点灯時におい
て、ランプ電圧波形とランプから発生するノイズスペク
トラムとには非常に強い相関があり、その相関係数はほ
ぼ1である。すなわち、図2に示す様なランプ電圧波形
のスペクトラムは、ランプLPから発生するノイズスペ
クトラムとほぼ同じ形状である。
【0022】図2に示す様な、交流電圧源AC3と交流
電圧源AC4との接続の切り替えパターンの繰返し周期
(つまり、ランプ電圧の繰返し周期)Tに対応する周波
数をf(=1/T)とすると、最長周期Tに対応するラ
ンプ電圧波形のスペクトラム最低周波数はfとなる。こ
のことからわかるようにランプ電圧波形のフーリエスペ
クトラムには基本波成分f及びfの高調波成分が現れ、
f以下の周波数は現れない。
【0023】以上の様な点を利用して、本実施の形態で
は、ランプを安定点灯可能な交流電圧源AC3と交流電
圧源AC4との接続の切り替えパターンの繰返し周期
(つまり、ランプ電圧の繰返し周期)に対応する周波数
を、赤外線リモコンの周波数(33〜40kHz)以上
に設定することで、赤外線リモコンを用いる機器への妨
害を防止することができる。
【0024】(実施の形態2)本発明に係る第2の実施
の形態の回路図を図3に示し、その動作説明図を図4に
示す。
【0025】図1に示した第1の実施の形態と異なる点
は、スイッチSW1を任意の確率で接点aもしくは接点
bに切り換えるランダム信号発生回路1を新たに設け、
この確率を、例えば図4(b)に示す様に調整すること
によってランプLPを安定点灯する様に構成したことで
あり、その他の第1の実施の形態と同一構成には同一符
号を付すことにより説明を省略する。
【0026】この様に構成したことにより、図4(a)
に示す様にランプ電圧の繰返し周期を実質的に無限とし
てノイズ成分を低周波数側に分散させ、高周波数側のノ
イズ成分を低減することができる。
【0027】なお、上記全ての実施の形態に於いて、ラ
ンプ特性電圧Vxよりも高い電圧振幅を有する交流電圧
源AC3の交流実効電圧値と、ランプ特性電圧Vxより
も低い電圧振幅を有する交流電圧源AC4の交流実効電
圧値と差を、ランプLPの安定点灯が可能な範囲内で小
さく設定してもよく、この様に構成することで、ランプ
電流波形を正弦波状に近づけることができ、出力ノイズ
を低減することができる。
【0028】
【発明の効果】請求項1及び請求項4から請求項6に記
載の発明によれば、限流要素を持たずにあるいは小さな
限流要素を有してランプを安定点灯可能とすると共に、
輻射ノイズの低減が可能で、赤外線リモコンを用いる機
器への妨害を防止可能な放電灯点灯装置を提供できる。
【0029】請求項2記載の発明によれば、限流要素を
持たずにあるいは小さな限流要素を有してランプを安定
点灯可能とすると共に、輻射ノイズの低減が可能で、ノ
イズ成分を低周波数側に分散させ、高周波数側のノイズ
成分を低減可能な放電灯点灯装置を提供できる。
【0030】請求項3の発明によれば、限流要素を持た
ずにあるいは小さな限流要素を有してランプを安定点灯
可能とすると共に、輻射ノイズの低減が可能で、ランプ
電流波形を正弦波状に近づけることが可能で、出力ノイ
ズを低減することが可能な放電灯点灯装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施の形態を示す回路図であ
る。
【図2】上記実施の形態に係る動作波形図である。
【図3】本発明に係る第2実施の形態を示す回路図であ
る。
【図4】上記実施の形態に係る動作波形図である。
【図5】本発明に係る第1従来例を示す回路図である。
【図6】本発明に係る第2従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
AC 交流電圧源 LP ランプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−337292(JP,A) 特開 平6−151064(JP,A) 特開 昭57−210597(JP,A) 特開 昭61−55895(JP,A) 特開 昭60−262399(JP,A) 特開 昭61−93595(JP,A) 特開 昭59−167999(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/24

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ランプ特性電圧よりも高い電圧振幅を有
    する第1の交流電圧源と、ランプ特性電圧よりも低い電
    圧振幅を有する第2の交流電圧源とを備え、前記第1及
    び第2の交流電圧源を交互に放電灯に接続して前記放電
    灯を安定点灯させる放電灯点灯装置に於いて、前記第1
    の交流電圧源と前記第2の交流電圧源との接続の切り替
    えパターンの繰返し周期に対応する周波数を、赤外線リ
    モコンの周波数以上にしたことを特徴とする放電灯点灯
    装置。
  2. 【請求項2】 ランプ特性電圧よりも高い電圧振幅を有
    する第1の交流電圧源と、ランプ特性電圧よりも低い電
    圧振幅を有する第2の交流電圧源とを備え、前記第1及
    び第2の交流電圧源を交互に放電灯に接続して放電灯を
    安定点灯させる放電灯点灯装置に於いて、スイッチを任
    意の確率で切り換えるランダム信号発生回路を設け、
    記第1の交流電圧源と前記第2の交流電圧源との接続の
    切り替え確率を調整したことを特徴とする放電灯点灯装
    置。
  3. 【請求項3】 前記第1及び第2の交流電圧源の電圧振
    幅の差を、前記放電灯が安定点灯可能な範囲内で小さく
    することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
    放電灯点灯装置。
  4. 【請求項4】 前記第1の交流電圧源は、ランプ電流を
    増大させ得る高い電圧振幅と、ランプの暴走時定数より
    も短い時定数を有する周波数とを持つものであることを
    特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の放
    電灯点灯装置。
  5. 【請求項5】 前記第2の交流電圧源は、ランプ電流を
    減少させ得る低い電圧振幅と、ランプの暴走時定数より
    も短い時定数を有する周波数とを持つものであることを
    特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の放
    電灯点灯装置。
  6. 【請求項6】 前記第2の交流電圧源は、前記第1の交
    流電圧源と略等しい周波数を有するものであることを特
    徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の放電
    灯点灯装置。
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