JP4453129B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯管内に相互に間隔をおいて配設された2つの加熱陰極(フィラメント)を有する放電灯を点灯する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)
図11は従来例1の回路図である。以下、その回路構成について詳しく説明する。商用交流電源Vsには、ダイオードブリッジよりなる全波整流器DBの交流入力端子が接続されている。全波整流器DBの直流出力端子には、コンデンサC4が接続されている。このコンデンサC4は小容量であり、平滑コンデンサとして作用するものではない。全波整流器DBの+側の出力端子と−側の出力端子の間には、スイッチング素子Q1,Q2の直列回路と、ダイオードD2,D1の直列回路が接続されている。スイッチング素子Q1,Q2の接続点とダイオードD1,D2の接続点の間には、コンデンサC1を介して、リーケージトランスT1の1次巻線n1が接続されている。
【0003】
次に、リーケージトランスT1の2次側回路について簡単に説明する。リーケージトランスT1の2次側端子には、直流カットコンデンサC2、放電灯LA1のフィラメントf1、共振用コンデンサC3、放電灯LA2のフィラメントf4の直列回路が接続されている。また、リーケージトランスT1の2次巻線n3の両端には、DCカットコンデンサC7、放電灯LA1のフィラメントf2、放電灯LA2のフィラメントf3の直列回路が接続されている。フィラメントf3と2次巻線n3との接続点と、フィラメントf4とコンデンサC3との接続点との間に、シーケンスコンデンサC6が接続されている。
【0004】
以上がリーケージトランスT1の2次側主回路の構成であり、共振要素はリーケージトランスT1の漏れインダクタンスとコンデンサC3で構成されており、予熱回路は、フィラメントf1とf4についてはコンデンサC3の共振電流、フィラメントf2とf3については2次巻線n3による巻線電流により、それぞれ予熱を行うようになっている。
【0005】
次に、インバータ回路に直流電圧Eを供給する直流電源回路の構成について説明する。スイッチング素子Q1とQ2の直列回路には、コンデンサC9が並列接続されており、また、電解コンデンサC8が放電用のダイオードD4とチョッパー用のインダクタL1を介して並列に接続されている。ダイオードD4と電解コンデンサC8の接続点とスイッチング素子Q1,Q2の接続点の間には、充電用のダイオードD3が接続されている。
【0006】
ここで、ダイオードD3,D4とインダクタL1及び電解コンデンサC8は、スイッチング素子Q2のオン・オフに伴って、いわゆる降圧チョッパー回路として動作する。すなわち、全波整流器DBの出力電圧が高い期間において、スイッチング素子Q2がオンされると、インダクタL1、電解コンデンサC8、ダイオードD3、スイッチング素子Q2を介して電流が流れて、電解コンデンサC8が充電される。また、スイッチング素子Q2がオフされると、インダクタL1の蓄積エネルギーにより、インダクタL1から電解コンデンサC8、ダイオードD3、スイッチング素子Q1の逆方向ダイオードを介してインダクタL1に戻る経路で回生電流が流れて、電解コンデンサC8が充電される。また、全波整流器DBの出力電圧が低い期間では、電解コンデンサC8に充電された電荷がダイオードD4とインダクタL1を介してインバータ回路の電源電圧として放出される。
【0007】
次に、インバータ回路の動作について説明すると、スイッチング素子Q1,Q2は制御回路3の出力により高周波で交互にオン・オフされるようにスイッチングされており、これにより、スイッチング素子Q1,Q2の接続点の電位は高周波的に振動するので、共振用のコンデンサC3とリーケージトランスT1の漏れインダクタンスによる共振回路には、直流カット用のコンデンサC1を介して高周波電圧が印加されることになる。コンデンサC3の両端に発生する共振電圧は、インバータ回路の出力電圧として負荷であるランプLA1,LA2に供給される。
【0008】
図11のインバータ回路は、いわゆるチャージポンプ式ハーフブリッジ型インバータであり、その回路動作については特願平7−279514号(特開平9−121550号公報参照)に詳しく開示されており、インバータ回路のスイッチング動作により交流電源Vsから入力電流を引き込んで、入力力率を改善し、入力電流の高調波歪みを低減する作用がある。
【0009】
次に、図11の回路について予熱から点灯までの過程を図12に基づいて簡単に説明する。図12はコンデンサC3の両端電圧Vc3の周波数特性である。図12中の曲線1は放電灯が点灯していない場合の電圧特性、曲線2は放電灯が点灯した場合の電圧特性である。また、周波数foはリーケージトランスT1の漏れインダクタンスとコンデンサC3との固有共振周波数である。
【0010】
まず、商用交流電源Vsが印加された時点で、ある一定期間だけ制御回路3から周波数fa近傍の高周波信号がスイッチング素子Q1、Q2に出力される。スイッチング素子Q1、Q2は前記高周波信号を受けて交互にON/OFF動作し、インバータ負荷回路に高周波矩形波電圧を供給する。インバータ負荷回路は前記高周波矩形波電圧を受けて、コンデンサC3の両端には高周波電圧Vc3aが出力される。フィラメントf1〜f4には前記高周波電圧Vc3aで決まる電流が流れ、加熱される。以上を先行予熱時と呼ぶことにする。
【0011】
次に、先行予熱時が終わると、制御回路3から周波数fb近傍の高周波信号がスイッチング素子Q1、Q2に出力される。これにより、コンデンサC3の両端には、電圧Vc3bが出力される。これにより、放電灯LA1、LA2は放電開始する。
【0012】
なお、放電灯LA1、LA2の点灯順序であるが、シーケンスコンデンサC6が放電灯LA2に並列に接続されているため、放電灯LA1、LA2が共に放電開始していない状態においては、コンデンサC3の両端電圧Vc3の大半が放電灯LA1の側に印加され、そのため、放電灯LA1が放電灯LA2よりも先に点灯する。以上を始動時と呼ぶことにする。
【0013】
次に、始動時が終わり、放電灯LA1、LA2が点灯すると、放電灯LA1、LA2が所望の光出力を出すために、制御回路3から周波数fcが出力される。これ以降、通常点灯時と呼ぶことにする。
【0014】
このように、本従来例は、先行予熱時において放電灯LA1、LA2のフィラメントf1〜f4を予め加熱することで、放電灯LA1、LA2の寿命をコールドスタート点灯時よりも長くすることができるとともに、始動性能も良好な放電灯点灯装置を提供することができる。
【0015】
(従来例2)
図13は従来例2の回路図である。図13の回路は、図11と同様、いわゆるチャージポンプ式ハーフブリッジ型インバータであり、放電灯LA1、LA2を直列に接続した直列2灯の放電灯点灯装置である。また、これに放電灯を脱着した際にスイッチング素子Q1、Q2のスイッチング動作を停止したり、再開したりする無負荷検出回路を追加したものである。
【0016】
以下、無負荷検出回路の構成について説明する。直流電源回路の高圧側出力端子aから抵抗R1を介してコンデンサC2とフィラメントf1との接続点bに接続され、フィラメントf1−抵抗R2−フィラメントf2−フィラメントf3−抵抗R3−フィラメントf4の直列回路を経て、2次巻線n2の一端とフィラメントf4の接続点cから抵抗R4、ツェナーダイオードZD1が直列に接続され、抵抗R4とツェナーダイオードZD1との接続点からダイオードD5を介してコンデンサC10と抵抗R5の並列回路が接続されている。このコンデンサC10の電圧Vc10が無負荷検出回路の検出出力であり、無負荷検出部4に入力される。
【0017】
次に無負荷検出回路の動作について説明する。まず、放電灯LAが装着されている場合、直流電源回路の高圧側出力端子aから抵抗R1を介し、フィラメントf1−抵抗R2−フィラメントf2−フィラメントf3−抵抗R3−フィラメントf4−抵抗R4−ダイオードD5−コンデンサC10の直列回路を介してコンデンサC10を充電する。コンデンサC10の電圧Vc10が無負荷検出部4内のコンパレータCOMP1の基準電圧Vkよりも高い場合には、無負荷検出部4は放電灯LAがあると判断して、“H”レべルを出力する。制御回路3はそれを受けてインバータ回路駆動用の高周波信号を出力する。
【0018】
また、放電灯LA1、LA2のフィラメントf1〜f4のうち少なくとも1つが装着されていない場合には、上記無負荷検出回路の直列回路が遮断され、コンデンサC10への充電はなく、コンデンサC10の電圧Vc10は基準電圧Vkよりも低くなる。これにより、無負荷検出部4は放電灯LAが無いと判断し、“L”レべルを出力する。制御回路3はこれを受けてインバータ回路内のスイッチング素子Q1,Q2をOFF状態にする。つまり、インバータ回路の発振動作を停止維持するものである。
【0019】
以上から、本従来例では、従来例1と同様に、先行予熱時にて放電灯のフィラメントを予め加熱することで、放電灯の寿命をコールドスタート点灯時よりも長くすることもできるとともに、始動性能も良好な放電灯点灯装置であり、かつ無負荷検出回路を具備しているために、放電灯が装着されていない場合には、インバータ回路の発振動作を停止することで、装置内の電子部品に対するストレスを低減することができ、安全で信頼性の高い放電灯点灯装置を提供することができる。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、従来例1及び2について更に放電灯の点滅寿命を向上することである。まず、説明の都合上、従来例2に関する課題から説明する。図14は、従来例2の予熱時から点灯時におけるコンデンサC3の両端電圧Vc3の経時変化を示す。図14に示されるように、従来例2では、予熱時及び始動時のコンデンサC3の両端電圧Vc3は、正負のゼロ・ピーク値がアンバランスである。つまり、コンデンサC3の両端電圧Vc3の正側のゼロ・ピーク値をV0p1、負側のゼロ・ピーク値をV0p2とすると、V0p1>V0p2となっている。これは、図13の回路図では、無負荷検出回路が具備されており、コンデンサC3の両端には直流電源Eを抵抗R1〜抵抗R5で分圧した直流電圧成分VDCが重畳されているためである。
【0021】
また、点灯時にはV0p1=V0p2となり、正負バランスがとれているが、これは放電灯LA1、LA2が共に点灯することで抵抗R2、抵抗R3の両端の抵抗分が等価的に小さくなり、直流電圧の分圧値が小さくなるためである。このような条件にて放電灯の点滅寿命を確認したところ、点滅寿命回数は約3万回であった。この3万回という数字が良いのか悪いのかは別として、従来例2のような条件、つまり予熱時に放電灯両端の高周波電圧に直流電圧が重畳された状態で放電灯が早期に寿命を向かえる原因があるとしたら、どのようなことがあるのかを以下に説明する。
【0022】
放電灯LAには高周波電圧Vc3が印加されているが、これはつまりV0p1及びV0p2が交互に印加されていることに等しい。ここで、放電灯LAが放電開始する場合を考えると、放電灯LAの放電開始は殆どの確率でV0p1が印加された時である。なぜなら、V0p1>V0p2であるため、V0p1が印加された方がより始動しやすいからである。つまり、直流重畳電圧VDCが大きいほどV0p1、V0p2の差は大きくなり、その程度によっては、本来予熱時にフィラメントを加熱して始動時に放電開始すべきところを、予熱時の途中時点において放電灯が点灯始動することも起こり得る。
【0023】
このように、予熱時途中にて放電灯が点灯開始した場合は、コールドスタートとは言わないまでも、フィラメントが十分に加熱されず熱電子が十分に放出されない状態で点灯開始するため、フィラメントに与える損傷は大きくなることもあり得る。
【0024】
従来例2の回路構成のように、フィラメントの予熱電流を共振用コンデンサC3に流れる共振電流で代用する場合、ある所定の予熱電流を得るためには、どうしてもコンデンサC3の両端電圧Vc3が大きくなる傾向にあり、上記のような予熱時途中にて点灯開始することも大いにあり得ることである。
【0025】
それでは、予熱時/始動時に直流電圧が重畳されない場合はどうかについて以下に述べる。つまり、それが従来例1の場合である。図15は、従来例1の予熱時から点灯時におけるコンデンサC3の両端電圧Vc3の経時変化を示す。従来例1の回路構成では、無負荷検出回路がないために、予熱時及び始動時におけるコンデンサC3の両端電圧Vc3は正負対称、つまりV0p1=V0p2となっている。このような条件にて放電灯の点滅寿命を確認したところ、点滅寿命回数は約3万回であった。つまり、従来例2の場合とほぼ同等の点滅寿命であった。
【0026】
ところが、当社の実験によると、印加する直流重畳電圧VDCの大きさによっては、点滅寿命回数が約6万回に向上する条件があることが分かった。つまり、放電灯の点滅寿命回数に影響を与える要因が、上記予熱時高周波電圧のゼロ・ピーク値のアンバランス以外にもあることが分かった。それが予熱時の放電灯フィラメントと大地との間の電圧、対地電圧である。
【0027】
図16は従来例2のフィラメントf1の予熱時の対地電圧、図17は従来例1のフィラメントf1の予熱時の対地電圧である。図16、図17の対地電圧ピーク・ピーク値はどちらも約710Vであるが、図16では正負のゼロ・ピーク値がそれぞれ390V、320Vで70Vの差があり、正のゼロ・ピーク値の方が大きく、アンバランスである。また、図17では正負のゼロ・ピーク値がそれぞれ290V、414Vで124Vの差があり、負のゼロ・ピーク値が大きく、アンバランスである。
【0028】
この予熱時のフィラメントf1の対地電圧が正負対称になるように、従来例2の無負荷検出回路の抵抗R2、抵抗R3の分圧比を調整したところ、放電灯の点滅寿命回数が向上することが分かった。対地電圧が放電灯の点滅寿命に影響を与える理由について以下に述べる。
【0029】
対地電圧の正負ゼロ・ピーク値の関係がアンバランスであり、どちらかのピーク値が大きい状態では、放電灯の始動性は良くなる、つまり、放電灯への印加電圧が比較的小さくても、点灯しやすくなると考えられる。これは、図18に示す中点接地方式と図19に示す片側接地方式の各点灯方式を比較すると、片側接地方式の方が放電灯の始動印加電圧が低いということからも推測できる。つまり、従来例1や従来例2では対地電圧が正負アンバランスであったため、予熱時の途中時点においても比較的点灯開始しやすい条件であり、それがフィラメントへの損傷を大きくしていたものと考えられる。
【0030】
逆に、予熱時のフィラメントの対地電圧を略正負対称とすれば、上述の中点接地方式と類似した設定となり、予熱時には放電灯が点灯開始しづらくなるようにすることで、多少放電灯に高い高周波電圧を印加しても、コールドスタート点灯しないようにすることができる。そして、それは放電灯の点滅寿命回数を向上させることにもなり得る。
【0031】
以上から、本発明においては、予熱時の放電灯のフィラメントの対地電圧に注目し、放電灯の点滅寿命をより向上することのできる放電灯点灯装置を提供することを目的とするものである。また、逆に始動時の放電灯のフィラメントの対地電圧を正負アンバランスにすれば、放電灯の始動性を向上させることもできると考える。要は予熱時と始動時で、放電灯のフィラメントの対地電圧を正負対称にしたり、非対称にしたりすることで、放電灯の点滅寿命と低温始動性とを共に向上した放電灯点灯装置を提供することを課題とするものである。
【0032】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の放電灯点灯装置にあっては、少なくとも先行予熱時において、一対のフィラメントの少なくともいずれか片方のフィラメントと大地との間の電圧(対地間電圧)の正負ゼロ・ピーク値が略等しく、正負対称であるようにする。また、放電灯の始動性(特に低温環境下での始動性)を向上させるために、少なくとも先行予熱時において、一対のフィラメントの少なくともいずれか片方のフィラメントと大地との間の電圧(対地間電圧)の正負ゼロ・ピーク値が略等しく、正負対称とし、且つ、フィラメントが十分に加熱されて放電灯が点灯する時点(始動時)には、フィラメントと大地との間の電圧(対地間電圧)の正負ゼロ・ピーク値が正負非対称であるようにするものである。
【0033】
【発明の実施の形態】
(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1の回路図である。この回路では、商用交流電源Vsが全波整流器DBに接続され、全波整流器DBにより商用交流電源Vsを全波整流している。全波整流器DBの出力端には直流電源回路1が接続され、直流電圧Eを出力する。また、直流電源回路1の出力端にはインバータ回路2が接続され、インバータ回路2の出力端には、直流カット用コンデンサC1とリーケージトランスT1の1次巻線n1の直列回路が接続される。
【0034】
リーケージトランスT1の2次巻線n2の両端には、コンデンサC2−フィラメントf1−コンデンサC3−フィラメントf2の直列回路が接続される。ここで、コンデンサC2は直流カット用コンデンサであり、コンデンサC3は共振用コンデンサである。また、抵抗R2はコンデンサC3と並列接続されている。ここにリーケージトランスT1、コンデンサC2、コンデンサC3、放電灯LAにてインバータ負荷回路が構成される。
【0035】
リーケージトランスT1は漏れ磁束によるインダクタンスがあり、この漏れインダクタンスとコンデンサC3により共振回路が構成されている。また、直流電源回路1の高圧側出力端子aから抵抗R1を介してコンデンサC2とフィラメントf1との接続点bに接続され、フィラメントf1−抵抗R2−フィラメントf2の直列回路を経て、2次巻線n2の一端とフィラメントf2の接続点cから抵抗R3を介して直流電源回路1の低圧側端子dに接続されている。
【0036】
商用交流電源Vsが印加されてからの回路動作は、従来例1の図12で示したように、予熱、始動、点灯の各状態に応じて周波数を変化させるように制御回路3によりインバータ回路2のスイッチング周波数を制御する。予熱時から点灯時までの放電灯LAに印加される電圧Vc3は図2のようになる。予熱時及び始動時には、直流電源電圧Eを抵抗R1〜抵抗R3で分圧した電圧VDCが高周波電圧に重畳される。
【0037】
ただし、少なくとも予熱時において印加される直流電圧VDCは以下のように設定する。フィラメントf1、f2の対地電圧をそれぞれVf1e、Vf2eとすると、例えばVf1eにおいて、その正側のゼロ・ピーク値をVfep0、負側のゼロ・ピーク値をVfe0p(ただし、Vfep0>0、Vfe0p<0)とした場合、図3に示すように、Vfep0=−Vfe0pとする。つまり、対地電圧Vf1eが正負対称となるように設定する。これにより、放電灯LAは予熱時に放電開始することなく、十分にフィラメントを加熱した状態で点灯させることができる。その結果、放電灯LAの点滅寿命回数を向上することができる。
【0038】
なお、本実施形態ではフィラメントf1の対地電圧を正負対称になるようにしたが、フィラメントf2の対地電圧を正負対称にするものでも良い。また、予熱時から始動時までのインバータ回路2の動作周波数は、図12に示すように、予熱時に周波数fa、始動時に周波数fbでそれぞれ固定しても良いし、周波数faから周波数fbに徐々に変化していくような制御でも良い。
【0039】
(実施形態2)
本実施形態では、予熱時のフィラメントの対地電圧の設定条件について更に言及する。実施形態1ではフィラメントf1及び/又はf2の対地電圧を略正負対称とするとしたが、実使用上の設定条件としては、以下の不等号式を満足すれば効果があることを確認している。
【0040】
フィラメントの先行予熱時の対地間電圧の正負ゼロ・ピーク値をそれぞれVfep0(ph)、Vfe0p(ph)(ただし、Vfep0(ph)>0、Vfe0p(ph)<0)とした場合に、−0.09<{Vfep0(ph)+Vfe0p(ph)}/{Vfep0(ph)−Vfe0p(ph)}<0.09、つまり、フィラメントの対地電圧の正負ゼロ・ピーク値の絶対値の差が、対地電圧ピーク・ピーク値の9%未満であれば、本発明における点滅寿命回数の向上が期待できる。
【0041】
(実施形態3)
図4は本発明の実施形態3の回路図である。本実施形態の回路は、実施形態1の回路図(図1)と対比すると、以下の点が変更されている。まず、直流電源回路1からの直流電流経路、つまり、図1の直流電源回路1の高圧側端子a−抵抗R1−フィラメントf1−抵抗R2−フィラメントf2−抵抗R3−直流電源回路1の低圧側端子dを結ぶ回路が無い。その代わりに、リーケージトランスT1の2次側でコンデンサC2あるいはフィラメントf2と接続される出力端子以外の任意の巻線位置を接地し、その接地点を境に、コンデンサC2側の巻線を2次巻線n2、フィラメントf2側の巻線を2次巻線n3としたものである。
【0042】
リーケージトランスT1の2次側巻線の接地位置は、実施形態1あるいは実施形態2と同様に、フィラメントf1及び/又はf2の予熱時の対地電圧が略正負対称になるように設定する。したがって、巻線の接地位置は2次側の中点でも良いし、必ずしも中点でなくても良い。つまり、2次巻線n2のターン数=2次巻線n3のターン数でも良いし、そうでなくても良い。回路動作は実施形態1と同様であり、効果も実施形態1と同様である。
【0043】
(実施形態4)
図5は本発明の実施形態4の回路図である。本実施形態の回路は、実施形態1の回路図(図1)と対比すると、以下の点が変更されている。つまり、インバータ回路2からの出力がトランスを介した絶縁型ではなく、非絶縁型の構成となっている点である。インバータ回路2の出力端には、コンデンサC1、インダクタL1、フィラメントf1、コンデンサC3、フィラメントf2、コンデンサC2の直列回路が接続されている。ここで、C1,C2は直流カット用コンデンサ、L1は共振用インダクタ、C3は共振用コンデンサである。
【0044】
また、本実施形態では、直流電源回路1の高圧側端子aから抵抗R1を介して、インダクタL1とフィラメントf1との接続点bに接続され、フィラメントf1−抵抗R2−フィラメントf2の直列回路を経て、コンデンサC3とフィラメントf2の接続点cから抵抗R3を介して直流電源回路1の低圧側端子dに接続されている。これにより、放電灯LAには少なくとも予熱時に抵抗R1〜R3により分圧された直流電圧が印加される。
【0045】
放電灯LAに印加される直流電圧は、フィラメントf1及び/又はf2の予熱時の対地電圧が略正負対称になるように設定する。回路動作は実施形態1と同様であり、効果も実施形態1と同様である。
【0046】
(実施形態5)
本実施形態では、図13に示した従来例2の回路図において、フィラメントf1の対地電圧が図3に示すように略正負対称となるように抵抗R1〜抵抗R5の分圧比を設定する。ここで、対地電圧を略正負対称とするフィラメントをf1とした理由は、放電灯LA1、LA2の点灯順序が放電灯LA1の方が先に点灯するからである。なぜなら、シーケンスコンデンサC6が放電灯LA2に並列に接続されているため、放電灯LA1、LA2が共に放電開始していない状態においては、コンデンサC3の両端電圧Vc3の大半が放電灯LA1に印加されるからである。回路動作は従来例2と同様であり、効果は実施形態1と同様である。
【0047】
(実施形態6)
図6は本発明の実施形態6の回路図である。本実施形態の回路は、実施形態3の回路図(図4)と対比すると、以下の点が変更されている。つまり、トランスT1の2次側の接地点(2次巻線n2とn3の境)と大地との間にスイッチSWを挿入したものである。このスイッチSWは、少なくとも予熱時にはONとし、始動時にはOFFとする。フィラメントf1及び/又はf2の対地電圧は予熱時にスイッチSWがONの状態で略正負対称になるように設定する。始動時にはスイッチSWをOFFとすることで、フィラメントf1及び/又はf2の対地電圧が正負非対称となる。その他の回路動作は実施形態3と同様である。
【0048】
本実施形態の効果は、予熱時にフィラメントの対地電圧が略正負対称となることで、放電灯は予熱時に放電開始することなく、十分にフィラメントを加熱した状態で点灯させることができる。その結果、放電灯の点滅寿命回数を向上することができる。また、始動時には、フィラメントの対地電圧が正負非対称となることで、放電灯が点灯し易くなる。これにより、低温時において良好な始動性を得ることができる。
【0049】
(実施形態7)
図7は本発明の実施形態7の回路図である。本実施形態の回路は、実施形態1の回路図(図1)と対比すると、以下の点が変更されている。つまり、抵抗R2とフィラメントf1の接続点と、直流電源の低圧側出力端子dとの間に、抵抗R4とスイッチSWの直列回路を追加接続したものである。
【0050】
このスイッチSWは少なくとも予熱時にはONとし、始動時にはOFFとする。フィラメントf1及び/又はf2の対地電圧は予熱時にスイッチSWがONの状態で略正負対称になるように設定する。始動時にはスイッチSWをOFFとすることで、フィラメントf1及び/又はf2の対地電圧が正負非対称となる。
【0051】
本実施形態において、始動時のフィラメントf1及び/又はf2の対地電圧は、図8のように正のゼロ・ピーク値の方が、負のゼロ・ピーク値よりも大きくなる。放電灯点灯までの回路動作は実施形態1と同様である。効果は実施形態6と同様である。
【0052】
(実施形態8)
本実施形態では、実施形態7の回路図(図7)において、スイッチSWを少なくとも予熱時にはOFFとし、始動時にはONとする。フィラメントf1及び/又はf2の対地電圧は予熱時にスイッチSWがOFFの状態で略正負対称になるように設定する。始動時にはスイッチSWをONとすることで、フィラメントf1及び/又はf2の対地電圧が正負非対称となる。
【0053】
本実施形態において、始動時のフィラメントf1及び/又はf2の対地電圧は、図9のように負のゼロ・ピーク値の方が、正のゼロ・ピーク値よりも大きくなる。放電灯点灯までの回路動作は実施形態1と同様である。効果は実施形態6と同様である。
【0054】
(実施形態9)
本実施形態では、始動時のフィラメントの対地電圧の設定条件について更に言及する。実施形態6〜8では、始動時のフィラメントf1及び/又はf2の対地電圧を正負非対称としたが、実使用上の設定条件としては、以下の不等号式を満足すれば効果がある。
【0055】
始動時のフィラメントの対地間電圧の正負ゼロ・ピーク値をそれぞれVfep0(st)、Vfe0p(st)(ただし、Vfep0(st)>0、Vfe0p(st)<0)とした場合に、|{Vfep0(st)+Vfe0p(st)}/{Vfep0(st)−Vfe0p(st)}|≧0.09、つまり、フィラメントの対地電圧の正負ゼロ・ピーク値の絶対値の差が、対地電圧ピーク・ピーク値の9%以上であれば、本発明における低温始動性の向上が期待できる。
【0056】
(実施形態10)
図10は本発明の実施形態10の回路図である。本実施形態の回路は、実施形態1の回路図(図1)と対比すると、以下の点が変更されている。つまり、抵抗R3の両端にスイッチSWを並列接続し、抵抗R3と直流電源の低圧側出力端子dとの接続点をアースに接続したものである。スイッチSWは少なくとも予熱時にはOFFとし、始動時にはONとする。フィラメントf1及び/又はf2の対地電圧は予熱時にスイッチSWがOFFの状態で略正負対称になるように設定する。始動時にはスイッチSWをONとすることで、フィラメントf1の対地電圧が正負非対称となる。始動時のフィラメントf1の対地電圧は、フィラメントf2がアースに接続されることで、まさしく片側接地点灯方式となる。放電灯点灯までの回路動作は実施形態1と同様である。効果は実施形態6と同様である。
【0057】
【発明の効果】
本発明によれば、上述のように、少なくとも先行予熱時において、一対のフィラメントの少なくともいずれか片方のフィラメントと大地との間の電圧の正負ゼロ・ピーク値が略等しく正負対称であるようにすることにより、予熱の途中で放電灯が放電開始することは無くなり、フィラメントを十分に加熱してから点灯することができるため、放電灯の点滅寿命回数の更なる向上が期待できる。
【0058】
また、フィラメントが十分に加熱されて、放電灯が点灯する始動時には、フィラメントと大地との間の電圧の正負ゼロ・ピーク値が正負非対称であるようにすることにより、放電灯の始動性、特に低温環境下での始動性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1の回路図である。
【図2】本発明の実施形態1の予熱、始動、点灯時の負荷電圧を示す波形図である。
【図3】本発明の実施形態1の片側のフィラメントの予熱時の対地電圧を示す波形図である。
【図4】本発明の実施形態3の回路図である。
【図5】本発明の実施形態4の回路図である。
【図6】本発明の実施形態6の回路図である。
【図7】本発明の実施形態7の回路図である。
【図8】本発明の実施形態7の片側のフィラメントの始動時の対地電圧を示す波形図である。
【図9】本発明の実施形態8の片側のフィラメントの始動時の対地電圧を示す波形図である。
【図10】本発明の実施形態10の回路図である。
【図11】従来例1の回路図である。
【図12】従来例1の予熱、始動、点灯時の動作周波数と負荷電圧の関係を示す周波数特性図である。
【図13】従来例2の回路図である。
【図14】従来例2の予熱、始動、点灯時の負荷電圧を示す波形図である。
【図15】従来例1の予熱、始動、点灯時の負荷電圧を示す波形図である。
【図16】従来例2の片側のフィラメントの予熱時の対地電圧を実測した波形図である。
【図17】従来例1の片側のフィラメントの予熱時の対地電圧を実測した波形図である。
【図18】従来の中点接地方式の放電灯点灯装置の回路図である。
【図19】従来の片側接地方式の放電灯点灯装置の回路図である。
【符号の説明】
LA 放電灯
f1 フィラメント
f2 フィラメント
Vs 商用交流電源
DB 全波整流器
1 直流電源回路
2 インバータ回路
3 制御回路
Claims (12)
- 交流電源を直流電源に変換する直流電源回路と、その直流電源を高周波に変換して直流カット用コンデンサと放電灯の直列回路から成る負荷回路に高周波電力を供給するインバータ回路と、上記交流電源が印加されてから上記放電灯の一対のフィラメントに少なくとも所定期間は先行予熱電流を流してフィラメントを加熱する予熱回路と、上記放電灯の一対のフィラメントの間に直流電圧を印加する手段とを有し、且つ上記放電灯の一対のフィラメントは、各々が大地との間にインピーダンスが介在するように接続される放電灯点灯装置であって、少なくとも上記先行予熱時において、上記放電灯の一対のフィラメントの間に直流電圧が印加されることで、上記一対のフィラメントの少なくともいずれか片方のフィラメントと大地との間の電圧の正負ゼロ・ピーク値を略等しくすることを特徴とする放電灯点灯装置。
- 上記放電灯の一対のフィラメントの間に直流電圧を印加する手段は、その印加電圧を可変とする機能を有し、上記フィラメントが十分に加熱されて上記放電灯が点灯する時点では、上記直流電圧値を変化させることで上記フィラメントと大地との間の電圧の正負ゼロ・ピーク値を正負非対称とすることを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。
- 交流電源を直流電源に変換する直流電源回路と、その直流電源を高周波に変換して直流カット用コンデンサと放電灯の直列回路から成る負荷回路に高周波電力を供給するインバータ回路と、
上記交流電源が印加されてから上記放電灯の一対のフィラメントに少なくとも所定期間は先行予熱電流を流してフィラメントを加熱する予熱回路と、を有する放電灯点灯装置であって、
上記放電灯は、上記インバータ回路の出力に1次側を接続されたトランスの2次側に接続されており、該トランスの2次側の出力端子を除く任意の巻線位置を接地とし、上記接地される巻線位置は少なくとも上記先行予熱時において、上記一対のフィラメントの少なくともいずれか片方のフィラメントと大地との間の電圧の正負ゼロ・ピーク値が略等しくなるように設定され、上記巻線位置は、予熱時にオン、始動時にオフとなるスイッチを介して対地電位に接続されていることを特徴とする放電灯点灯装置。 - 上記フィラメントの先行予熱時の対地間電圧の正負ゼロ・ピーク値の絶対値の差が、ピーク対ピーク値の9%未満であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
- 上記フィラメントの始動時の対地間電圧の正負ゼロ・ピーク値の絶対値の差が、ピーク対ピーク値の9%以上であることを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
- 上記一対のフィラメントの少なくともいずれか片方のフィラメントとは、上記先行予熱時に正の電圧が重畳印加されている方のフィラメントであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
- 上記放電灯が複数である場合に、優先的に最初に点灯する方の放電灯のフィラメントについて、そのフィラメントの対地間電圧が請求項1乃至6のいずれかに記載の条件を満足することを特徴とする放電灯点灯装置。
- インバータ回路の出力に2灯の放電灯が直列に接続されており、一方の放電灯のフィラメントの非電源側端子間にシーケンスコンデンサが並列接続されている場合に、他方の放電灯のフィラメントの対地間電圧が請求項1乃至5のいずれかに記載の条件を満足することを特徴とする放電灯点灯装置。
- インバータ回路は予熱時には始動時よりも高い周波数で動作し、始動時及び予熱時の動作周波数はインバータ負荷回路の共振回路の固有振動周波数よりも高く設定されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
- インバータ回路の一方の出力端は直流カット用の第1のコンデンサと共振用のインダクタの直列回路を介して放電灯の第1のフィラメントの一端に接続され、インバータ回路の他方の出力端は直流カット用の第2のコンデンサを介して放電灯の第2のフィラメントの一端に接続され、第1及び第2のフィラメントの上記各一端は第1及び第2の抵抗を介して上記直流電源回路の両端にそれぞれ接続され、第1及び第2のフィラメントの他端間には共振用のコンデンサと第3の抵抗が並列接続されていることを特徴とする請求項1又は2記載の放電灯点灯装置。
- インバータ回路の一対の出力端は少なくとも1つの直流カット用のコンデンサを介して放電灯の両フィラメントの各一端に接続され、両フィラメントの上記各一端は第1及び第2の抵抗を介して上記直流電源回路の両端にそれぞれ接続され、両フィラメントの他端間には共振用のコンデンサと第3の抵抗が並列接続されており、上記直流電源回路の高圧側端子に接続されるフィラメントの他端と上記直流電源回路の低圧側端子との間に第4の抵抗とスイッチの直列回路を接続し、該スイッチは予熱時又は始動時の一方でオンされ、他方でオフされることを特徴とする請求項2記載の放電灯点灯装置。
- インバータ回路の一対の出力端は少なくとも1つの直流カット用のコンデンサを介して放電灯の両フィラメントの各一端に接続され、両フィラメントの上記各一端は第1及び第2の抵抗を介して上記直流電源回路の両端にそれぞれ接続され、両フィラメントの他端間には共振用のコンデンサと第3の抵抗が並列接続されており、上記直流電源回路の低圧側端子に接続されるフィラメントの他端と上記直流電源回路の低圧側端子との間に予熱時にオフされ、始動時にオンされるスイッチを接続したことを特徴とする請求項2記載の放電灯点灯装置。
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