JP3956001B2 - 放電灯点灯装置および照明装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、放電灯を高周波で点灯する放電灯点灯装置および照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種装置として各種のものが提案されているが、これらのうち、平成９年度照明学会第３０回全国大会論文集第４８頁には、高周波発生装置におけるスイッチング装置のスイッチング制御信号を放電灯の限流用のインダクタから得るようにした放電灯点灯装置が示されている。
【０００３】
このものは、スイッチング装置に制御信号を帰還するために電流変成器を用いるものに比して、電流変成器を省略できる分、装置全体を小形化できるとともに、低価格化を図れるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のものは、放電灯の電極予熱用および始動電圧供給用のために、放電灯の一対の電極間にコンデンサを設けている。このため、コンデンサの定数設定が難しいという問題がある。すなわち、コンデンサを電極予熱のために適正に定数設定すると、点灯時に電極に流れる電流が過多になり、消費電力が多く、また、ランプ寿命を損ねるという問題がある。また、このような問題を解決するには、各電極と並列に別のコンデンサを設けなければならなかった。
【０００５】
本発明は、部品点数を減少して小形化、低価格化を図りながら、電極の適正予熱、点灯時に電極に流れる電流値も適正に抑制できる放電灯点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の放電灯点灯装置は、ゲートが共通接続された一対の電界効果形トランジスタからなる相補形のスイッチング装置およびスイッチング装置の出力が供給される直列共振回路を有し、高周波電圧を発生する高周波発生装置と；高周波発生装置の出力にて付勢される熱陰極形の放電灯と；可飽和形である放電灯の限流用のインダクタと；限流用のインダクタに磁気的に結合し、高周波発生装置のスイッチング装置にスイッチング制御信号を帰還する制御巻線と；この制御巻線に接続され、スイッチング制御信号によって共振するコンデンサおよびインダクタからなる駆動用共振回路を有し、この駆動用共振回路の出力を相補形のスイッチング装置の共通ゲートに出力する駆動回路と；限流用のインダクタに磁気的に結合し、放電灯の電極に予熱電力を供給する電極予熱巻線と；を具備し、前記高周波発生装置のスイッチング装置のスイッチング周波数を、放電灯の点灯前は直列共振回路の固有共振周波数に対して進相領域でかつ限流用のインダクタが飽和するように設定し、点灯後は放電灯の放電抵抗成分を含む直列共振回路の固有共振周波数に対して遅相領域でかつ限流用のインダクタが非飽和となるように設定していることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の放電灯点灯装置は、ゲートが共通接続された一対の電界効果形トランジスタからなる相補形のスイッチング装置と、可飽和形である共振用兼限流用のインダクタおよびコンデンサを含みスイッチング装置の出力が供給される直列共振回路とを有し、高周波電圧を発生する高周波発生装置と；限流用のインダクタを介して高周波発生装置の出力にて付勢される熱陰極形の放電灯と；限流用のインダクタに磁気的に結合し、高周波発生装置のスイッチング装置にスイッチング制御信号を帰還する制御巻線と；この制御巻線に接続され、スイッチング制御信号によって共振するコンデンサおよびインダクタからなる駆動用共振回路を有し、この駆動用共振回路の出力を相補形のスイッチング装置の共通ゲートに出力する駆動回路と；限流用のインダクタに磁気的に結合し、放電灯の電極に予熱電力を供給する電極予熱巻線と；を具備し、前記高周波発生装置のスイッチング装置のスイッチング周波数を、放電灯の点灯前は直列共振回路の固有共振周波数に対して進相領域でかつ限流用のインダクタが飽和するように設定し、点灯後は放電灯の放電抵抗成分を含む直列共振回路の固有共振周波数に対して遅相領域でかつ限流用のインダクタが非飽和となるように設定していることを特徴とする放電灯点灯装置。
【０００８】
請求項３記載の照明装置は、請求項１または２記載の放電灯点灯装置と；放電灯点灯装置によって付勢される放電灯と；放電灯を支持する照明器具本体と；を具備していることを特徴とする。
【０００９】
請求項１および２の発明において、高周波発生装置は、たとえば可聴周波数以上の周波数の高周波電圧を発生するものである。
【００１０】
また、請求項１の発明において、限流用のインダクタは放電灯の限流作用を行うものであるが、この限流用のインダクタに高周波発生装置の出力電圧を受けて共振する共振回路の一部の作用を持たせてもよい。すなわち、高周波発生装置の出力に対して、このインダクタおよびコンデンサを直列に含む共振回路を形成し、放電灯を共振回路の関連的に設けるようにしてもよい。この場合、放電灯の始動前は放電灯の等価抵抗の影響を実質的に受けずインダクタに相対的に大きい電圧が発生する。放電灯の点灯後は、放電灯の等価抵抗が共振回路に影響して、インダクタの発生電圧を相対的小さくする。このことは、放電灯のフィラメントの予熱電流、点灯後にフィラメントに流れる電流値の適正化に一層効果的に作用する。
【００１１】
さらに、放電灯は、一方のフィラメントが熱陰極形のものでも、両方のフィラメントが熱陰極形値のものでもよい。
【００１２】
本発明の放電灯点灯装置は、ゲートが共通接続された一対の電界効果形トランジスタからなる相補形のスイッチング装置を有する高周波発生装置の高周波電圧にて放電灯を付勢する。放電灯の点灯前においては、インダクタに磁気的に結合した電極予熱巻線の電圧で電極を予熱する。電極が加熱され、印加電圧との関係で放電開始状態になると、放電灯は点灯する。
【００１３】
放電灯の点灯後は、放電灯の両端電圧がランプ電圧にまで低下することに伴ってインダクタに印加される電圧が低下する。これにより電極予熱巻線の電圧も低下し、点灯中に電極に流れる電流値は抑制される。
【００１４】
請求項２の発明は、上述したように限流用のインダクタが共振回路のインダクタを兼ねることにより、限流用のインダクタの両端電圧が放電灯の点灯前と後とで一層大きく変化させることが可能である。したがって、電極予熱電流、点灯後に電極に流れる電流値を共に適正に設定することがより容易になる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明と同様な作用の照明装置を提供できる。本発明において、照明装置の形態は限定されるものではない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の一実施形態を説明する。
【００１７】
図１は本発明の前提となる他の実施形態を示す回路図である。１は直流電源装置で、バッテリのような直流電圧源、交流電圧を整流（必要に応じて平滑）した電源等を許容する。２は高周波発生装置で、一対のスイッチング装置３、４と、これらスイッチング装置３、４のスイッチング出力を供給される直列共振回路５とを含んでいる。本実施形態において、直列共振回路５は、主として後述する限流用のインダクタ６およびコンデンサ７からなる。すなわち、限流用のインダクタ６が共振用のインダクタを兼用している。もちろん、限流用、共振回路形成用それぞれ別個に設けてもよい。
【００１８】
８は熱陰極形の放電灯である。本実施形態では一方の電極８−１が熱陰極である。そして、放電灯８は前記コンデンサ７に並列的に接続され、限流用のインダクタ６を介することによって自身が負特性であることによる電流の暴走を防止される。
【００１９】
９−１、９−２は制御巻線で、それぞれ前記インダクタ６に磁気的に結合されており、発生電圧を前記スイッチング装置３、４のスイッチング制御信号としてゲート・ソース間に印加するようになっている。また、１０は電極予熱巻線で、これもインダクタ６に磁気的に結合されて、発生電圧で放電灯８の電極８−１を予熱する。
【００２０】
１１、１２、１３および１４はそれぞれ始動回路を形成する抵抗およびコンデンサであり、１５は直流カット用のコンデンサである。
【００２１】
つぎに、本実施形態の作用を説明する。直流電源装置１が投入されると高周波発生装置２が作動する。すなわち、スイッチング装置３、４のスイッチング出力が共振回路５に供給され、インダクタ６およびコンデンサ７の両端に高周波の共振電圧が発生する。インダクタ６に発生した電圧に応じて制御巻線９−１、９−２、電極予熱巻線１０にも電圧が発生する。したがって、高周波発生装置２のスイッチング装置３、４は自励発振を継続し、放電灯の電極８−１は予熱される。放電灯８は電極８−１が予熱されるまで、点灯を開始しない。電極８−１の予熱時間は、放電灯に印加する電圧値にも関係するが、通常０．５〜２秒前後に設定される。
【００２２】
電極８−１が予熱されると、放電灯８は点灯する。放電灯８が点灯すると、放電灯の等価抵抗が直列共振回路に影響すること、放電灯８の両端電圧がランプ電圧にまで低下することにより、コンデンサ７およびインダクタ６の両端電圧も低下する。したがって、電極予熱巻線１０の発生電圧も低下するので、点灯中に電極に流れる電流値を適正に抑制して、電力損失の低減、電極の早期損耗の防止を達成できる。
【００２３】
なお、高周波発生装置２のスイッチング装置３、４のスイッチング周波数（一定）を、放電灯８の点灯前は直列共振回路５の固有共振周波数に対して進相モードになるように設定し、点灯後は直列共振回路５（この場合、放電灯８の等価抵抗分も共振回路５に含まれる。）の固有共振周波数に対して遅相モードになるように設定してもよい。これにより、インダクタ６が点灯前の動作中（始動時）に飽和し、スイッチング周波数が高くなるから共振電圧が上昇して、放電灯８を始動させやすくなる。
【００２４】
つぎに、本発明の前提となるさらに他の実施形態を説明する。図２は他の実施形態を示す回路図である。図１と同じ部分あるいは対応する部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００２５】
本実施形態は、図１のものに対して、放電灯８の接続向きを変更するとともに、直流カットコンデンサ１５の接続位置を変更したものである。
【００２６】
つぎに、本発明の一実施形態を説明する。図３は本発明の一実施形態を示す回路図である。本実施形態においても、図１と同じ部分あるいは対応する部分には同じ符号を付して説明を省略する
【００２７】
本実施形態においては、制御巻線９−３が一対のスイッチング装置３、４に対して共通に設けられている。すなわち、スイッチンク装置３、４として相補形に電界効果形トランジスタが用いられ、各スイッチング装置３、４のゲートを共通接続している。抵抗１６、コンデンサ１８および１９は始動回路を形成し、また、コンデンサ１９およびインダクタ２２は駆動回路内で駆動用共振回路を形成している。さらに、互いに逆極性で直列接続された定電圧素子２０、２１が過電圧印加防止を行っている。
【００２８】
つぎに、本発明の照明装置の一実施形態を説明する。図４は本発明の照明装置の一実施形態を示す一部切欠き断面図である。図４においても、図１と同じまたは対応する部分には同じ符号を付してある。
【００２９】
４０は照明器具本体であり、透光性のカバー４１およびベース４２からなる。ベース４２はねじ込み形の口金４３を有している。すなわち、本実施形態はいわゆる電球形の照明装置を示している。放電灯８は鞍形に折曲されたけい光ランプで、発光部をカバー４１に配置され、電極８−１側の端部をベース４２に臨ませて照明器具本体４０内に収納されている。
【００３０】
５０は、図１または図２あるいは図３に示されるような放電灯点灯装置である。５１は前記放電灯点灯装置５０を構成する電気部品の全部または一部を搭載する配線板、５２は発光部側と放電灯点灯装置側とを仕切り、かつ、放電灯８の端部を支持する仕切り板である。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１および２記載の発明は、一対の電界効果形トランジスタからなる相補形のスイッチング装置を有する高周波発生装置の高周波電圧にて共振回路を介して放電灯を付勢するとともに共振回路のインダクタに電極予熱巻線を設けたから、装置の部品点数を減少して小形化、低価格化を図ることができ、また放電灯の点灯前と点灯後とで電極予熱巻線の発生電圧を変化でき、よって、電極予熱電流値および点灯中に電極に流れる電流値をともに適正に設定することが容易になる。さらに、限流用のインダクタは可飽和形であり、かつ、直列共振回路の固有共振周波数とスイッチング周波数との関係が、放電灯の点灯前は共振の進相モード、点灯後（放電灯の放電抵抗成分が直列共振回路に加わる）は遅相モードとなるようにしているから、点灯前には大きな共振電圧を得て放電灯を始動させやすくし、点灯後は安定な発振動作を行わせることができる。
【００３２】
さらに請求項２記載の発明は、限流用のインダクタが共振用のインダクタを兼用するから、一層電極予熱巻線の出力電圧を変化可能であり、部品点数も削減できる。
【００３３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明と同様の効果を奏する照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の前提となる他の実施形態を示す回路図
【図２】本発明の前提となる他の実施形態を示す回路図
【図３】本発明の一実施形態を示す回路図
【図４】本発明の照明装置の一実施例を示す一部切欠き断面図

Claims (3)

1. ゲートが共通接続された一対の電界効果形トランジスタからなる相補形のスイッチング装置およびスイッチング装置の出力が供給される直列共振回路を有し、高周波電圧を発生する高周波発生装置と；
   高周波発生装置の出力にて付勢される熱陰極形の放電灯と；
   可飽和形である放電灯の限流用のインダクタと；
   限流用のインダクタに磁気的に結合し、高周波発生装置のスイッチング装置にスイッチング制御信号を帰還する制御巻線と；
   この制御巻線に接続され、スイッチング制御信号によって共振するコンデンサおよびインダクタからなる駆動用共振回路を有し、この駆動用共振回路の出力を相補形のスイッチング装置の共通ゲートに出力する駆動回路と；
   限流用のインダクタに磁気的に結合し、放電灯の電極に予熱電力を供給する電極予熱巻線と；
   を具備し、
   前記高周波発生装置のスイッチング装置のスイッチング周波数を、放電灯の点灯前は直列共振回路の固有共振周波数に対して進相領域でかつ限流用のインダクタが飽和するように設定し、点灯後は放電灯の放電抵抗成分を含む直列共振回路の固有共振周波数に対して遅相領域でかつ限流用のインダクタが非飽和となるように設定していることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. ゲートが共通接続された一対の電界効果形トランジスタからなる相補形のスイッチング装置と、可飽和形である共振用兼限流用のインダクタおよびコンデンサを含みスイッチング装置の出力が供給される直列共振回路とを有し、高周波電圧を発生する高周波発生装置と；
   限流用のインダクタを介して高周波発生装置の出力にて付勢される熱陰極形の放電灯と；
   限流用のインダクタに磁気的に結合し、高周波発生装置のスイッチング装置にスイッチング制御信号を帰還する制御巻線と；
   この制御巻線に接続され、スイッチング制御信号によって共振するコンデンサおよびインダクタからなる駆動用共振回路を有し、この駆動用共振回路の出力を相補形のスイッチング装置の共通ゲートに出力する駆動回路と；
   限流用のインダクタに磁気的に結合し、放電灯の電極に予熱電力を供給する電極予熱巻線と；
   を具備し、
   前記高周波発生装置のスイッチング装置のスイッチング周波数を、放電灯の点灯前は直列共振回路の固有共振周波数に対して進相領域でかつ限流用のインダクタが飽和するように設定し、点灯後は放電灯の放電抵抗成分を含む直列共振回路の固有共振周波数に対して遅相領域でかつ限流用のインダクタが非飽和となるように設定していることを特徴とする放電灯点灯装置。
3. 請求項１または２記載の放電灯点灯装置と；
   放電灯点灯装置によって付勢される放電灯と；
   放電灯を支持する照明器具本体と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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