JP3823446B2

JP3823446B2 - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP3823446B2
Application number: JP13720997A
Authority: JP
Inventors: 康宏工藤; 和吉佃; 直景岸本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2017-05-27
Also published as: JPH10326685A

Description

【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、少なくとも１灯の放電灯を単一の安定器にて点灯する放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の放電灯を単一の安定器で点灯する場合、放電灯を直列接続、並列接続あるいは直並列接続するが、直列接続の場合、複数の放電灯を同時に始動するためには、安定器は、放電灯１灯当たりの始動に必要な電圧に放電灯の数を掛けた非常に高い電圧を供給する必要がある。一方、並列接続の場合、安定器は、放電灯１灯当りの始動電圧に略等しい電圧を供給すればよいはずであるが、ランプ線の配線長が長くなる放電灯においては、ランプ線の配線長の限流作用等により、始動に必要な電圧が印加されなくなり、始動性能の劣化が生じてしまう、という第１の問題点が生じてしまう。
【０００３】
一方、放電灯の予熱手段としては、各々の放電灯の非電源側端子間にコンデンサを接続し、該コンデンサを介して予熱電流を供給する、コンデンサ予熱方式と呼ばれるものがある。該手段を用いた場合、複数の放電灯を直列接続し単一の安定器で始動すると、各放電灯に並列にかかるキャパシタンス成分により電圧が各放電灯で分圧されてしまい、始動に必要な電圧が印加されなくなり、始動性能の劣化が生じてしまう、という第２の問題点が生じてしまう。
【０００４】
上記第２の問題点を解決する手段として、図６に示す第１従来例、図７に示す第２従来例がある。図６、図７に示す回路は、単一の電子安定器ＢＬＳＴで複数（ここでは４灯）の放電灯Ｌｍｐ１、Ｌｍｐ２、Ｌｍｐ３、Ｌｍｐ４を直列接続し、各々の放電灯の非電源側端子間に予熱用のコンデンサＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４を接続すると共に、各放電灯Ｌｍｐ１、Ｌｍｐ２、Ｌｍｐ３、Ｌｍｐ４を確実に始動させる為に、コンデンサＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４の容量を、電子安定器ＢＬＳＴに近くランプ線の短い放電灯に接続されたコンデンサから小さくなる様にしたものである。なお、ここでは、Ｃ２１＜Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４とした。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記第１、第２従来例に示すものは、上述の様なコンデンサ予熱方式についての解決手段であり、本発明に係る第３従来例として図８に示す様な、トランスＴ１の２次巻線ｎ２１、ｎ２２の各々の両端に放電灯Ｌｍｐｏのフィラメントｆ１、ｆ２を接続し、トランスＴ１の２次巻線ｎ２１、ｎ２２を介して予熱電流を供給する、巻線予熱方式と呼ばれるものに対して適用することは困難である、という第３の問題点が生じてしまう。
【０００６】
また、巻線予熱方式では、以下に示す様な第４の問題点も生じてしまう。
ここで、図８に示す回路は、交流電源Ｅを整流する整流回路ＤＢと、整流回路ＤＢの出力端に接続され整流回路ＤＢの直流電圧出力を交流の高周波電圧に変換するインバータ回路ＩＮＶと、インバータ回路ＩＮＶの出力端に接続されるインダクタＬｏ１とコンデンサＣｏとの直列接続でなる直列共振回路と、コンデンサＣｏの両端に接続される放電灯Ｌｍｐｏと、インバータ回路ＩＮＶの出力端に１次巻線ｎ１が接続されるトランスＴ１とから構成され、トランスＴ１の２次巻線ｎ２１、ｎ２２の各々の両端に放電灯Ｌｍｐｏの両フィラメントｆ１、ｆ２が接続されている。また、整流器ＤＢ、インバータ回路ＩＮＶ、インダクタＬｏ１、コンデンサＣｏ、トランスＴ１で構成される電子安定器ＢＬＳＴは器具ｌ内に有り、放電灯Ｌｍｐｏは器具ｎ内に設置されている。
【０００７】
図８に示す様な巻線予熱方式では、器具ｌから器具ｎまでのランプ線の配線長を長くすると、ランプ線によるインダクタンス成分Ｌｏ２が増加し、合成インダクタンス成分はＬｏ１＋Ｌｏ２となる。一方、該ランプ長を短くすると、合成インダクタンス成分はＬｏ１である。その為、図９に示す様に、ランプ長の違いにより共振周波数に違いが生じ、トランスＴ１の２次電圧つまりランプ電圧ＶＬａにも大きな違いが生じる。ランプ長が短い場合の共振周波数ｆｏ１及びランプ長が長い場合の共振周波数ｆｏ２は、
ｆｏ１＝１／２π√（Ｌｏ１×Ｃｏ）・・・・・・・・（１）
ｆｏ２＝１／２π√｛（Ｌｏ１＋Ｌｏ２）×Ｃｏ｝・・（２）
ｆｏ１＞ｆｏ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
となる。また、インバータ回路ＩＮＶの発振周波数ｆ１に対する、ランプ長が短い場合の２次電圧Ｖｏ１及びランプ長が長い場合の２次電圧Ｖｏ２は、
Ｖｏ１＞Ｖｏ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
となる。つまり、ランプ長が長くなる程、同一周波数に対するランプ電圧ＶＬａが低下してしまい、放電灯Ｌｍｐｏを始動するのに十分な電圧を得ることが困難になってしまう。
【０００８】
本発明は、上記全ての問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、巻線予熱方式を有し、ランプ線の配線長に関係なく、また、放電灯の数に関係なく、放電灯を確実に始動点灯させることが可能な放電灯点灯装置を提供することである。
【０００９】
【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、直流電圧を交流の高周波電圧に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力端に接続される共振回路と、少なくとも１つの２次巻線を有し１次巻線が前記インバータ回路の出力端に接続されるトランスと、前記共振回路の出力端に接続されると共に前記トランスの２次巻線の両端にランプ線を介してフィラメントが接続される放電灯とを備える放電灯点灯装置において、前記トランスの２次巻線に予熱カット用コンデンサを直列接続すると共に、前記予熱カット用コンデンサの容量リアクタンス値は、前記ランプ線の許容配線長以下の配線長であって、前記配線長における前記ランプ線が有する誘導リアクタンス値と等しいことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、複数の放電灯を並列接続することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、複数の放電灯を直列接続することを特徴とする。
【００１３】
【実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態に係る回路図を図１に示す。
【００１４】
図８に示した従来例と異なる点は、トランスＴ１の２次巻線ｎ２１、ｎ２２の各々の一端に直列に予熱カット用コンデンサＣ３ｌ、Ｃ３２を接続し、予熱カット用コンデンサＣ３ｌ、Ｃ３２の各々を介してトランスＴ１の２次巻線ｎ２１、ｎ２２の各々の両端に、放電灯Ｌｍｐｏの両フィラメントを接続したことであり、その他の従来例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。
【００１５】
本回路において、ランプ線によるインダクタンス成分Ｌｏ２の増加にも関わらず、ランプの始動性を確保するためには、フィラメントに流れる予熱電流を増加させれぱよく、その点について図２に示す等価回路を用いて以下に説明する。
【００１６】
図２に示す回路は、トランスＴ１の２次巻線ｎ２１あるいは２次巻線ｎ２２からフィラメントまでの間を等価回路として示したものであり、トランスＴ１の２次側電圧をＥ２、予熱カット用コンデンサの容量リアクタンス値をＸＣ＝１／ωＣ、器具ｌから器具ｎまで延ぱしたランプ線のインダクタンス成分Ｌｏ２による誘導リアクタンス値をＸＬ＝ωＬｏ２、放電灯Ｌｍｐｏのフィラメント抵抗をＲｆとすると、全インピーダンスＺは、
Ｚ＝√｛（Ｒｆ×Ｒｆ＋（ＸＬ−ＸＣ）×（ＸＬ−ＸＣ）｝・・（５）
となる。ここで、ランプ線の配線長をｌ、ランプ線の許容配線長をｌｍａｘとすると、
０くｌ≦ｌｍａｘ・・・・（６）
の配線長ｌにおいて、全インピーダンスＺが小さくなるような容量値（あるいは容量リアクタンス値）を予熱カット用コンデンサとして選択し、更に、ＸＬとＸＣとが互いにキャンセルするような（共振ボイント）容量値を予熱カット用コンデンサとして選択することにより、
Ｚ＝Ｒｆ・・・・・・・・（７）
と全インピーダンスＺは最小となり、つまり予熱電流は最大となる。
【００１７】
以上の様に構成したことにより、ランプ線の配線長ｌが大きくなる程ランプの始動時に必要な電圧は小さくなるが、予熱カット用コンデンサの容量値（あるいは容量リアクタンス値）の設定により予熱電流を増加することができるので、始動性能を向上させることができる。
【００１８】
（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に示す。
【００１９】
本回路は、並列多灯用として構成したものであり、図１に示す第１の実施の形態と異なる点は、トランスＴ１の２次巻線ｎ２３、ｎ２４とバランサＢＴとを設け、トランスＴ１の２次巻線ｎ２３、ｎ２４の各々の一端に直列に予熱カット用コンデンサＣｎ、Ｃｎ−１を接続し、予熱カット用コンデンサＣｎ、Ｃｎ−１の各々を介してトランスＴ１の２次巻線ｎ２３、ｎ２４の各々の両端に、放電灯Ｌｍｐｎの両フィラメントを接続し、バランサＢＴを介してコンデンサＣｏの両端に放電灯Ｌｍｐ１と放電灯Ｌｍｐｎとを並列接続したことであり、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。ここで、バランサＢＴは、ランプ抵抗によるバラツキで放電灯を順次点灯させることができる。
【００２０】
（実施の形態３）
本発明に係る第３の実施の形態の回路図を図４に示す。
【００２１】
本回路は、直列多灯用として構成したものであり、図１に示す第１の実施の形態と異なる点は、トランスＴ１の２次巻線ｎ２３を設け、トランスＴ１の２次巻線ｎ２２、ｎ２３の各々の一端に直列に予熱カット用コンデンサＣｎ−１、Ｃｎを接続し、予熱カット用コンデンサＣｎ−１、Ｃｎの各々を介してトランスＴ１の２次巻線ｎ２２、ｎ２３の各々の両端に、放電灯Ｌｍｐｎの両フィラメントを接続し、コンデンサＣｏの両端に放電灯Ｌｍｐ１と放電灯Ｌｍｐｎとを直列接続したことであり、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。
【００２２】
（実施の形態４）
本発明に係る第４の実施の形態の回路図を図５に示す。
【００２３】
本回路は、図４に示す回路図の具体例を示したものであり、以下の様に動作する。
【００２４】
入力フィルター部Ｆを介して交流電源Ｅを整流回路ＤＢで整流し、整流回路ＤＢの直流電圧出力により電解コンデンサＣ１０を充電する。電解コンデンサＣ１０の充電後、制御回路１からの信号により電界効果トランジスタ（以下、スイッチング素子と呼ぶ。）Ｑ１、Ｑ２が交互にオンオフを繰り返すことにより、トランスＴ２の１次巻線ｎ１に電流が流れてトランスＴ２の２次巻線ｎ２１、ｎ２２、ｎ２３に２次電圧が生じ、トランスＴ２の２次巻線ｎ２１、ｎ２２、ｎ２３の各々から、予熱カット用コンデンサＣ５、Ｃ６、Ｃ７を介し、放電灯Ｌｍｐ１、Ｌｍｐ２の両フィラメントは予熱される。放電灯Ｌｍｐ１、Ｌｍｐ２の両フィラメントが十分に予熱された後、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチング周波数を小さくすることにより、トランスＴ１の１次巻線ｎ１のインダクタンス及びトランスＴ１の１次巻線ｎ１に並列接続されたコンデンサＣ２による共振回路にて、放電灯Ｌｍｐ１、Ｌｍｐ２が始動するのに充分な電圧が発生し、ランプが点灯する。なお、本方式を高周波充電点灯方式と呼ぶ。
【００２５】
以上、複数の放電灯を直列接続あるいは並列接続した回路をしめしたが、直並列接続したものであっても構わない。また、放電灯の灯数はいくつでも構わない。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、巻線予熱方式を有し、ランプ線の配線長に関係なく、また、放電灯の数に関係なく、放電灯を確実に始動点灯させ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の実施の形態の回路図を示す。
【図２】上記実施の形態に係る等価回路図を示す。
【図３】本発明に係る第２の実施の形態の回路図を示す。
【図４】本発明に係る第３の実施の形態の回路図を示す。
【図５】本発明に係る第４の実施の形態の回路図を示す。
【図６】本発明に係る第１従来例のブロック構成図を示す。
【図７】本発明に係る第２従来例のブロック構成図を示す。
【図８】本発明に係る第３従来例のブロック構成図を示す。
【図９】上記従来例に係る２次電圧の周波数特性図を示す。
【符号の説明】
Ｃコンデンサ
ＩＮＶインバータ回路
Ｌｍｐ放電灯
Ｔトランス
ＸＣ容量リアクタンス値
ＸＬ誘導リアクタンス値

Claims

直流電圧を交流の高周波電圧に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力端に接続される共振回路と、少なくとも１つの２次巻線を有し１次巻線が前記インバータ回路の出力端に接続されるトランスと、前記共振回路の出力端に接続されると共に前記トランスの２次巻線の両端にランプ線を介してフィラメントが接続される放電灯とを備える放電灯点灯装置において、前記トランスの２次巻線に予熱カット用コンデンサを直列接続すると共に、前記予熱カット用コンデンサの容量リアクタンス値は、前記ランプ線の許容配線長以下の配線長であって、前記配線長における前記ランプ線が有する誘導リアクタンス値と等しいことを特徴とする放電灯点灯装置。
複数の前記放電灯を並列接続することを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
複数の前記放電灯を直列接続することを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。