JP3867448B2

JP3867448B2 - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP3867448B2
Application number: JP18058499A
Authority: JP
Inventors: 隆神原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2019-06-25
Also published as: JP2001006889A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタルハライドランプ等の放電灯を点灯させるための放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
（従来例１）
従来例１の回路構成を図９に示す。まず、点灯回路１の構成について説明する。図中、Ｅは直流電源、Ｔ１はトランス、Ｑ０はスイッチング素子（ＦＥＴ）、Ｄ１は整流用ダイオード、Ｃ１は平滑用コンデンサであり、以上はＤＣ−ＤＣコンバータを構成している。このＤＣ−ＤＣコンバータは直流電源Ｅを電圧変換してコンデンサＣ１にランプ電圧に相当する電圧を得るものである。Ｑ１〜Ｑ４はスイッチング素子（ＦＥＴ）であり、低周波インバータを構成している。この低周波インバータは、コンデンサＣ１の電圧を低周波で極性反転させながら、負荷に印加するものである。Ｒ１は負荷電流検出用抵抗であり、負荷電流に相当する電流Ｉ１を検出している。制御回路２は、負荷電圧に相当するコンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１と、負荷電流に相当する抵抗Ｒ１の両端電圧の検出値等に基づき、負荷に適切な出力が印加されるように、スイッチング素子Ｑ０及びＱ１〜Ｑ４をオン・オフさせる。
【０００３】
次に、起動回路３の構成を説明する。図中、Ｃ２は高圧パルスバイパス用コンデンサ、Ｄ２，Ｄ３は充電用ダイオード、Ｒ２，Ｒ３は充電用抵抗、Ｃ３，Ｃ４は充電用コンデンサである。これらは充電回路を形成しており、コンデンサＣ１よりも高い電圧がコンデンサＣ３，Ｃ４の直列回路に充電される。Ｒ４，Ｒ５は分圧用抵抗、Ｑ６はトリガー用スイッチング素子（ＳＢＳ，ＳＳＳ等）であり、これらはトリガー回路を形成している。Ｑ５は高圧パルス発生用スイッチング素子（ＳＣＲ）、Ｔ２は昇圧用トランスである。Ｌｐは放電灯負荷であり、ａ，ｂ，ｃは回路と負荷を接続する放電灯接続用ソケットの接点である。接点ａは放電灯Ｌｐの第１電極と、また、接点ｂ，ｃは放電灯Ｌｐの第２電極と接する。
【０００４】
図９の回路の動作概要を図１０に示す。電源Ｅの投入後、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング素子Ｑ０は高周波（数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚ）でスイッチング動作を行い、コンデンサＣ１に所定の電圧（例えば３８０Ｖ）を発生する。また、低周波インバータを構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は低周波（数１０Ｈｚ〜数１００Ｈｚ）で交番動作を行う。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオン、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオフのとき、放電灯Ｌｐの第２電極（接点ｂ，ｃ間）を介して形成された電流経路によりコンデンサＣ４を充電する。すなわち、コンデンサＣ１→スイッチング素子Ｑ２→接点ｃ→放電灯Ｌｐの第２電極→接点ｂ→コンデンサＣ４→抵抗Ｒ３→ダイオードＤ３→スイッチング素子Ｑ３→抵抗Ｒ１→コンデンサＣ１の経路で電流が流れて、コンデンサＣ４が充電される。また、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオン、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオフのときには、同じく放電灯Ｌｐの第２電極（接点ｂ，ｃ間）を介して形成された電流経路によりコンデンサＣ３を充電する。すなわち、コンデンサＣ１→スイッチング素子Ｑ１→ダイオードＤ２→抵抗Ｒ２→コンデンサＣ３→接点ｂ→放電灯Ｌｐの第２電極→接点ｃ→スイッチング素子Ｑ４→抵抗Ｒ１→コンデンサＣ１の経路で電流が流れて、コンデンサＣ３が充電される。
【０００５】
コンデンサＣ３の電圧Ｖｃ３とコンデンサＣ４の電圧Ｖｃ４を加算した電圧（Ｖｃ３＋Ｖｃ４）が所定の電圧（例えば７００Ｖ）に至った時点ｔ２でトリガー用スイッチング素子Ｑ６がオンとなり、高圧パルス発生用スイッチング素子Ｑ５がオンする。スイッチング素子Ｑ５がオンすることにより、コンデンサＣ３，Ｃ４の電圧が昇圧用トランスＴ２の１次側に印加され、昇圧用トランスＴ２の巻数比により昇圧された高電圧が昇圧用トランスＴ２の２次側に発生し、高圧パルスバイパス用コンデンサＣ２を介して放電灯Ｌｐに加わり、放電灯Ｌｐが絶縁破壊し、点灯する。その後、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が低周波で交番し、スイッチング素子Ｑ０が高周波でスイッチング動作することにより、適切な出力が放電灯Ｌｐに印加されるように、制御回路２により制御される。
【０００６】
放電灯Ｌｐがソケットに非装着のときは、接点ｂ，ｃ間が非接続状態となるため、コンデンサＣ３，Ｃ４への充電回路ループが形成されない。このため、コンデンサＣ３，Ｃ４への充電は行われず、高圧パルスは発生しない構成としてある。すなわち、放電灯点灯動作はソケットに放電灯が装着された場合にのみなされる。
【０００７】
（従来例２）
第２の従来例の起動回路以降の構成を図１１に示す。高圧パルスバイパス用コンデンサＣ２と昇圧用トランスＴ２の間のパルス発生回路５の構成は、図９の従来例と同様であり、充電回路とトリガー回路と高圧パルス発生用スイッチング素子を含んでいる。図中、Ｌｆ１，Ｌｆ２はインダクタ、Ｃｆはコンデンサであり、これらはノイズフィルタ４を形成する。このように、ノイズフィルタ４を起動回路（点灯回路）と、放電灯Ｌｐの間に設けることにより、点灯時において放電灯Ｌｐより発生するノイズを効果的に抑制することが可能となる。
【０００８】
ところで、図１１の従来例は、ノイズは効果的に抑制可能であるが、放電灯Ｌｐをソケットに装着しない状態においても、放電灯点灯動作がなされ、起動回路３の動作により高圧パルス（例えば２０ｋＶ）が出力される。これは不安全である。また、ソケットの高耐圧設計を必要とする等の点で好ましくない。
【０００９】
（従来例３）
しかしながら、図１１の従来例を図９の従来例に適用すると、図１２のようになるが、この場合、起動回路３の動作時に、昇圧用トランスＴ２の２次側に発生した高電圧（例えば２０ｋＶ）は、コンデンサＣｆ（放電灯Ｌｐの両電極間）及びインダクタＬｆ１，Ｌｆ２に印加されることになり、その結果、インダクタＬｆ１，Ｌｆ２にはそれぞれ数ｋＶが発生する。ここで、インダクタＬｆ２に発生した数ｋＶの電圧はそのまま接点ｂを介して起動回路３の一部である充電回路等に加わる。その結果、本構成では、数ｋＶの高圧に耐える充電回路等の設計が必要となる。また、実装上の耐圧確保が必要となる。例えば、リード線等でソケットを接続する構成においては、リード線の耐圧確保が必要となる等の問題が発生し、装置の大型化、コストアップ等を招く要因となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような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、装置の大型化、コストアップ等を招くことなく、効果的にノイズ抑制が可能で、しかも放電灯の非装着時には放電灯点灯動作を停止させる安全機能付きの放電灯点灯装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明にあっては、上記の課題を解決するために、例えば図１に示すように、電源に接続されて負荷である放電灯Ｌｐを点灯させる点灯回路の出力部に、放電灯Ｌｐを絶縁破壊させるための起動回路３を有し、前記起動回路３と負荷である放電灯Ｌｐの間に挿入されるノイズフィルタ４を備え、前記ノイズフィルタ４は少なくとも前記点灯回路の出力である２線各々にインダクタンス要素Ｌｆ１，Ｌｆ２を接続した構成を有し、前記放電灯Ｌｐは前記ノイズフィルタ４の後段に放電灯接続用ソケット（接点ａ，ｂ，ｃ）を介して接続され、前記放電灯Ｌｐを前記ソケットに装着することで回路が閉となる電流経路を備え、前記電流経路の回路が閉となることにより前記点灯回路による放電灯点灯動作が可能となる構成の放電灯点灯装置において、前記放電灯Ｌｐの装着時に閉となる電流経路は、前記ノイズフィルタ４の一方のインダクタンス要素Ｌｆ２を含んで形成し、該インダクタンス要素Ｌｆ２の値を前記ノイズフィルタ４の他方のインダクタンス要素Ｌｆ１の値より小さく設定したことを特徴とするものである。なお、ノイズフィルタ４はソケットに内蔵とされても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の回路図である。本実施例は起動回路３の入力が放電灯の非接続時に開となる構成のもので、放電灯Ｌｐをソケットに装着することにより、起動回路３への電源の供給が可能となる。起動回路３の充電部はダイオードＤ２，抵抗Ｒ２，コンデンサＣ３で構成されており、スイッチング手段Ｑ５は放電ギャップを使用した例を挙げている。起動回路３に電源が供給されると、ダイオードＤ２，抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ３は充電され、コンデンサＣ３の充電電圧が所定の電圧（例えば３００Ｖ）になると、スイッチング手段Ｑ５がオンし、昇圧用トランスＴ２の２次側に高圧パルスを発生する。インダクタＬｆ１，Ｌｆ２のインダクタンス値をＬｆ１＞Ｌｆ２とすることにより、発生した高電圧はコンデンサＣｆ（放電灯Ｌｐの両電極間）及びインダクタＬｆ１に、その殆どが印加されることになり、インダクタＬｆ２には高い電圧（例えば数ｋＶ）が発生しないため、起動回路３の前段に接続される回路に高電圧が加わることはなく、高耐圧設計等をすることなく、ノイズ対策が可能となる。なお、インダクタＬｆ３は起動回路前段へのノイズの混入を防ぐために設けている。
【００１３】
また、本実施例における起動回路３の構成は、前段の出力（起動回路３への入力）が低周波で交番する必要の無いことを示しており、例えば、図９の従来例の構成とした場合も、常にもしくは放電灯Ｌｐの点灯前はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオン、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオフの直流出力状態であっても構わない。また、直流点灯方式の回路（例えば、図９の従来例の低周波インバータ部（スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４）が無い構成のもの）にも適用可能である。
【００１４】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２の要部回路図であり、起動回路以降の構成を示している。基本的動作は従来例１で説明した通りである。本実施例においても、ノイズフィルタ４のインダクタＬｆ１，Ｌｆ２のインダクタンス値をＬｆ１＞Ｌｆ２とすることにより、高圧パルス発生時に、コンデンサＣｆ及びインダクタＬｆ１に殆どの電圧が印加されることになり、インダクタＬｆ２には高い電圧（例えば数ｋＶ）が発生しないため、先に述べた課題（回路の高耐圧設計の必要性等）が発生することなく、効果的なノイズ抑制が可能となる。
【００１５】
本実施例においては、接点ｂのラインにフィルタ（実施例１のインダクタＬｆ３に相当）を設けていない。これは充電回路を構成する抵抗Ｒ２，Ｒ３等のインピーダンス要素により実質的にインダクタを設けたのと同等の働きが得られるためである。したがって、本実施例では、実施例１に比べてインダクタＬｆ３を減らして、少ない部品点数でフィルタを構成できる利点がある。また、接点ｂのラインにインダクタを設けるとしたならば、よりフィルタ効果を上げることが可能となる。
【００１６】
（実施例３）
図３は本発明の実施例３の要部回路図であり、起動回路以降の構成を示している。本実施例は、高圧パルス発生用スイッチング素子Ｑ５のループが放電灯Ｌｐの非装着時には開となる構成のものである。放電灯Ｌｐの非装着時にはスイッチング素子Ｑ５がオンしない、もしくは、スイッチング素子Ｑ５がオンする他の構成であってもスイッチング素子Ｑ５に主電流が流れ得ないため、放電灯点灯動作は放電灯Ｌｐの装着により可能となる。本実施例においても、ノイズフィルタ４のインダクタＬｆ１，Ｌｆ２のインダクタンス値をＬｆ１＞Ｌｆ２とすることにより、高圧パルスの発生時に、コンデンサＣｆ，インダクタＬｆ１に高電圧の殆どが印加されることになり、インダクタＬｆ２には高い電圧が発生しない。
【００１７】
本実施例の構成においては、インダクタＬｆ２がスイッチング素子Ｑ５と直列に接続される構成となるため、スイッチング素子Ｑ５のオン直後の電流の立ち上がり速度を抑えることができ、スイッチング素子Ｑ５のｄｉ／ｄｔ耐量の抑制にも効果を得ることができる。
【００１８】
本実施例において、コンデンサＣ２は高圧パルスバイパス用のみでなく、起動回路３の電荷充電用のコンデンサを兼ねている。すなわち、コンデンサＣ２の電圧が所定値まで上がると、トリガー用のスイッチング素子Ｑ６がオンし、高圧パルス発生用のスイッチング素子Ｑ５がオンすることにより、高圧パルスが発生するように構成されている。
【００１９】
（実施例４）
図４は本発明の実施例４の要部回路図であり、起動回路以降の構成を示している。本実施例は、高圧パルス発生用スイッチング素子Ｑ５をオンさせるためのトリガー回路が放電灯Ｌｐの非装着時には開となる構成のもので、放電灯Ｌｐの装着によりトリガー回路の動作が可能となり、放電灯点灯動作が可能となる。本実施例においても、ノイズフィルタ４のインダクタＬｆ１，Ｌｆ２のインダクタンス値をＬｆ１＞Ｌｆ２とすることで、高圧パルス発生時に、コンデンサＣｆ，インダクタＬｆ１に高電圧の殆どが印加されることになり、インダクタＬｆ２には高い電圧が発生しない。
【００２０】
本実施例では、実施例３に比べると、パルス発生時に高圧パルス発生用のスイッチング素子Ｑ５を介して流れる大電流を放電灯電極部まで引き回すことなく、トリガー回路を開とすることで放電灯Ｌｐの非装着時の放電灯点灯動作を停止可能としているので、パルス電圧の安定性の点で優れている。
【００２１】
本実施例において、起動回路３に電圧が印加されたとき、例えば、従来例１と同構成の回路が起動回路３の入力に接続されている場合には、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオン、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオフのとき、ダイオードＤ３，抵抗Ｒ３を介してコンデンサＣ４が充電され、コンデンサＣ４の充電電圧が所定の電圧に上がると、トリガー用スイッチング素子Ｑ６がオンし、高圧パルス発生用スイッチング素子Ｑ５がオンとなり、高圧パルスが発生する。
【００２２】
以上、実施例１〜４の構成及び動作を説明したが、ここで説明上用いた電源Ｅは直流電源以外のものでも構わないし、点灯回路方式は昇降圧方式以外のものでも構わない。また、起動回路３の高圧パルスバイパス用のコンデンサＣ２は、実質的に高圧パルスバイパス用として機能するならば無くても良く、例えば前段部のコンデンサＣ１等で兼用しても良い。さらに、パルス発生用のスイッチ手段はサイリスタ、放電ギャップ以外のものでも良く、例えば、ＩＧＢＴやＳＳＳを用いても良い。
【００２３】
ノイズフィルタ４のコンデンサＣｆは、例えば放電灯Ｌｐの寄生容量等が実質的にコンデンサとして機能するならば無くても良い。また、ノイズフィルタ４を設置するのは放電灯接続用ソケットの内部、もしくはその直近が望ましいが、その限りでない。例えば、起動回路３の実装基板等に設けてもフィルタ効果はあり、インダクタＬｆ１，コンデンサＣｆはソケット内部に設けて、インダクタＬｆ２は実装基板上に設ける等の構成でも良い。
【００２４】
本発明の課題を解決する別の手段として、例えば、以下の４つがある。しかしながら、簡単な構成で容易に課題を解決できるのは、本発明による解決手段である。
（比較例１）
本発明に対する比較例１を図５に示す。回路を閉とするループを放電灯Ｌｐの電極を介してではなく、別途、設けたスイッチＳＷにより行う構成としたものである。この比較例では、例えば、放電灯接続用ソケットに、放電灯Ｌｐの装着時にオン、非装着時にオフとなる機構スイッチＳＷを別途設ける必要がある。
【００２５】
（比較例２）
本発明に対する比較例２を図６に示す。図中、ａ，ｂ，ｃはランプソケットの接点である。この比較例２では、ノイズフィルタ（インダクタＬｆ１，Ｌｆ２及びコンデンサＣｆ）を放電灯Ｌｐに内蔵したものであるが、別途、放電灯の開発が必要となる。
【００２６】
（比較例３）
本発明に対する比較例３を図７に示す。この比較例３では、ノイズフィルタ部品を別途用意し、点灯回路に接続される放電灯接続用ソケットに直接放電灯Ｌｐを接続せず、間にノイズフィルタ部品（例えばアタッチメントフィルタ）を接続した後、放電灯Ｌｐを装着するものである。この場合、起動回路３の閉ループは、ノイズフィルタ部品の第２電極（接点Ｂ，Ｃ間）を介して形成される。しかしながら、この比較例３では、別途、ノイズフィルタ部品を単独で準備する必要がある。
【００２７】
（比較例４）
本発明に対する比較例４を図８に示す。この比較例４では、新規に３つの電極を有する放電灯を準備する。図中、ａは第１電極の接点、ｃは第２電極の接点、Ｘ，Ｙは新たに閉回路形成用に放電灯に設けた第３電極上の接点である。放電灯装着時には第３電極の接点Ｘ，Ｙを用いて閉回路を形成し、第３電極を第１、第２電極より独立させたものである。この比較例４では、別途、放電灯の開発等が必要となる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、電源に接続されて負荷である放電灯を点灯させる点灯回路と、前記点灯回路と負荷である放電灯の間に挿入されるノイズフィルタとを備え、前記ノイズフィルタは少なくとも前記点灯回路の出力である２線各々にインダクタンス要素を接続した構成を有し、前記放電灯は前記ノイズフィルタの後段に放電灯接続用ソケットを介して接続され、前記放電灯を前記ソケットに装着することで回路が閉となる電流経路を備え、前記電流経路の回路が閉となることにより前記点灯回路による放電灯点灯動作が可能となる構成の放電灯点灯装置において、前記放電灯装着時に閉となる電流経路は、前記ノイズフィルタの一方のインダクタンス要素を含んで形成し、該インダクタンス要素の値を前記ノイズフィルタの他方のインダクタンス要素の値より小さく設定したものであるから、放電灯装着時に閉となる電流経路内に含まれる一方のインダクタンス要素には高電圧が印加されず、したがって、大型化やコストアップを招くことなく、効果的にノイズ抑制が可能であり、しかも、放電灯の非装着時には点灯動作を停止させる安全機能を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の要部回路構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施例２の要部回路構成を示す回路図である。
【図３】本発明の実施例３の要部回路構成を示す回路図である。
【図４】本発明の実施例４の要部回路構成を示す回路図である。
【図５】本発明の比較例１の要部回路構成を示す回路図である。
【図６】本発明の比較例２の要部回路構成を示す回路図である。
【図７】本発明の比較例３の要部回路構成を示す回路図である。
【図８】本発明の比較例４の要部回路構成を示す回路図である。
【図９】従来例１の全体回路構成を示す回路図である。
【図１０】従来例１の動作説明のための波形図である。
【図１１】従来例２の要部回路構成を示す回路図である。
【図１２】従来例３の要部回路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１点灯回路
２制御回路
３起動回路
４ノイズフィルタ
５パルス発生回路
Ｌｐ放電灯
Ｃｆコンデンサ
Ｌｆ１，Ｌｆ２インダクタ
ａ，ｂ，ｃランプソケットの接点

Claims

電源に接続されて負荷である放電灯を点灯させる点灯回路と、
前記点灯回路と負荷である放電灯の間に挿入されるノイズフィルタとを備え、
前記ノイズフィルタは少なくとも前記点灯回路の出力である２線各々にインダクタンス要素を接続した構成を有し、
前記放電灯は前記ノイズフィルタの後段に放電灯接続用ソケットを介して接続され、前記放電灯を前記ソケットに装着することで回路が閉となる電流経路を備え、前記電流経路の回路が閉となることにより前記点灯回路による放電灯点灯動作が可能となる構成の放電灯点灯装置において、
前記放電灯装着時に閉となる電流経路は、前記ノイズフィルタの一方のインダクタンス要素を含んで形成し、該インダクタンス要素の値を前記ノイズフィルタの他方のインダクタンス要素の値よりも小さく設定したことを特徴とする放電灯点灯装置。
前記点灯回路は、前記放電灯を絶縁破壊させるための放電灯起動回路を有し、前記起動回路の出力に前記ノイズフィルタが接続される構成を有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。
前記放電灯を前記ソケットに装着することにより、前記起動回路への電源の供給が可能となる構成を有することを特徴とする請求項２に記載の放電灯点灯装置。
前記起動回路は高圧パルス電圧を発生させるための電荷を蓄積するための充電部を有し、前記放電灯を前記ソケットに装着することにより前記充電部への電源の供給が可能となる構成を有することを特徴とする請求項２に記載の放電灯点灯装置。
前記起動回路は高圧パルス電圧を発生して前記放電灯に印加させるためのスイッチ手段を有し、前記放電灯を前記ソケットに装着することにより前記スイッチ手段が接続される電流経路が閉となる構成を有することを特徴とする請求項２に記載の放電灯点灯装置。
前記起動回路は高圧パルス電圧を発生して前記放電灯に印加させるためのスイッチ手段と、前記スイッチ手段をオンさせるためのトリガー回路を有し、前記放電灯を前記ソケットに装着することにより前記トリガー回路が動作可能となる構成を有することを特徴とする請求項２に記載の放電灯点灯装置。