JPH01100895A - 高気圧金属蒸気放電灯点灯装置 - Google Patents
高気圧金属蒸気放電灯点灯装置Info
- Publication number
- JPH01100895A JPH01100895A JP62257218A JP25721887A JPH01100895A JP H01100895 A JPH01100895 A JP H01100895A JP 62257218 A JP62257218 A JP 62257218A JP 25721887 A JP25721887 A JP 25721887A JP H01100895 A JPH01100895 A JP H01100895A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- discharge
- waveform
- lamp
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
Landscapes
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高気圧金属蒸気放電灯（以下ＨＩＤランプと称
する）の高周波点灯に係り、特に音響共鳴現象にもとづ
く放電不安定を回避するのに好適な点灯条件に関する。
する）の高周波点灯に係り、特に音響共鳴現象にもとづ
く放電不安定を回避するのに好適な点灯条件に関する。
従来ＨＩＤランプを高周波で点灯すると数１０ＫＨｚの
領域では音響共鳴による放電不安定が生ずることが知ら
れている。不安定を生ずる周波数帯は例えば照明学会論
文誌６７巻２号５５頁（１９８３年）に示されているよ
うに数ＫＨｚから約１００ＫＨｚ （正弦波の場合）の
広い周波数帯で生じ、かつ放電管の種類、電力によって
周波数帯が若干具なる。このため前記論文誌によれば（
１）放電管の固有振動の周波数より十分低い周波数（ｌ
ＫＨｚ以下）で点灯する、（２）固有振動周波数より十
分高い周波数（２００ＫＨ以上）で点灯する。（３）電
力の時間変動を生じない完全矩形波で点灯することが安
定点灯に必要であるとしている。
領域では音響共鳴による放電不安定が生ずることが知ら
れている。不安定を生ずる周波数帯は例えば照明学会論
文誌６７巻２号５５頁（１９８３年）に示されているよ
うに数ＫＨｚから約１００ＫＨｚ （正弦波の場合）の
広い周波数帯で生じ、かつ放電管の種類、電力によって
周波数帯が若干具なる。このため前記論文誌によれば（
１）放電管の固有振動の周波数より十分低い周波数（ｌ
ＫＨｚ以下）で点灯する、（２）固有振動周波数より十
分高い周波数（２００ＫＨ以上）で点灯する。（３）電
力の時間変動を生じない完全矩形波で点灯することが安
定点灯に必要であるとしている。
以上の提案された方法には以下の問題点がある。
（１）の低い周波数を用いる方法は商用周波点灯とほと
んど変るところなく、例えば点灯回路の小形軽量化とい
った高周波点灯方式の利点が十分発揮されない。（２）
の十分高い周波数を用いる方法は現状ではスイッチング
素子、磁性材料に適当なものがなく、また電波障害の問
題を生ずる。（３）の完全矩形波点灯が最も実現性の高
い方法とされているが、放電灯電力が変動しないため低
周波放電に比べ発光効率の増加が得られない。
んど変るところなく、例えば点灯回路の小形軽量化とい
った高周波点灯方式の利点が十分発揮されない。（２）
の十分高い周波数を用いる方法は現状ではスイッチング
素子、磁性材料に適当なものがなく、また電波障害の問
題を生ずる。（３）の完全矩形波点灯が最も実現性の高
い方法とされているが、放電灯電力が変動しないため低
周波放電に比べ発光効率の増加が得られない。
本発明の目的は高周波点灯であって音響共鳴による不安
定を避ける電流波形を与えることにある。
定を避ける電流波形を与えることにある。
放電電流波形が正のサイクルと負のサイクルで異なり、
不安定を生ずる周波数成分が電力中に存在しても、その
成分が全放電電力の一定割合以下であれば実際上不安定
放電は生じないという現象を利用することにより、完全
矩形波より外れた点灯条件でも安定な高周波点灯ができ
る。
不安定を生ずる周波数成分が電力中に存在しても、その
成分が全放電電力の一定割合以下であれば実際上不安定
放電は生じないという現象を利用することにより、完全
矩形波より外れた点灯条件でも安定な高周波点灯ができ
る。
放電電力波形をフーリエ級数に分解した各調波電力を考
え、不安定を生ずる周波数帯の高調波電力の絶対値の積
算値と、全放電電力の比が０．３６以下とすれば実用上
不安定が生じないようにすることができる。
え、不安定を生ずる周波数帯の高調波電力の絶対値の積
算値と、全放電電力の比が０．３６以下とすれば実用上
不安定が生じないようにすることができる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する６第１
図（ａ）は放電電流波形を示す。放電電圧波形は高周波
領域ではほぼ電流波形に等しいから放電電力は電流の２
乗に比例するとみなせる。
図（ａ）は放電電流波形を示す。放電電圧波形は高周波
領域ではほぼ電流波形に等しいから放電電力は電流の２
乗に比例するとみなせる。
この場合の電力波形をフーリエ級数に分解すれば放電電
力ｗ （ｔ）を第５図の電力式のようにあられせる。同
式における右辺第１項は電力の直流成分、第２項は各次
数の高調波電力成分である。同式の計算では管端減光現
象を防止するために、電流の直流成分が零（ａ ｔ＋＝
ｂ （ｔ２− ｔ＋） ）の関係を用いている。
力ｗ （ｔ）を第５図の電力式のようにあられせる。同
式における右辺第１項は電力の直流成分、第２項は各次
数の高調波電力成分である。同式の計算では管端減光現
象を防止するために、電流の直流成分が零（ａ ｔ＋＝
ｂ （ｔ２− ｔ＋） ）の関係を用いている。
いま全放電電力のうち不安定を生ずる高調波電力の成分
比ｋを考え、これを第６図の成分比式の通りに定義する
。
比ｋを考え、これを第６図の成分比式の通りに定義する
。
デユーティＤを変えたときのｋの計算値と７５ワツトメ
タルハライドランプを点灯したときの安定限界を第１図
（ｂ）に示す、この結果から安定限界はｋ＜０．３６付
近（デユーティＤ＞０．２５）であり、基本周波数の増
加により若干限界値が大きくなるが、さして変らないこ
とが示される。
タルハライドランプを点灯したときの安定限界を第１図
（ｂ）に示す、この結果から安定限界はｋ＜０．３６付
近（デユーティＤ＞０．２５）であり、基本周波数の増
加により若干限界値が大きくなるが、さして変らないこ
とが示される。
次に第２図（ａ）の電流波形で同様にしてｋを求め、同
一ランプを点灯したときの安定限界を測定した結果を第
２図（ｂ）に示す。この場合はｋはＤ＜０．５から急に
増加し、ｋが０．３６付近以下で安定であった。
一ランプを点灯したときの安定限界を測定した結果を第
２図（ｂ）に示す。この場合はｋはＤ＜０．５から急に
増加し、ｋが０．３６付近以下で安定であった。
以上の結果からＨＩＤランプを安定に点灯するには全放
電電力中の不安定を起す高調波電力の積算値の比がおお
むね３６％以下であればよく、このためのデユーティＤ
は第１図（ａ）の波形ではＤが約０．２５以上、第２図
（ａ）の波形ではＤが約０．５以上であればよいことが
いえる。
電電力中の不安定を起す高調波電力の積算値の比がおお
むね３６％以下であればよく、このためのデユーティＤ
は第１図（ａ）の波形ではＤが約０．２５以上、第２図
（ａ）の波形ではＤが約０．５以上であればよいことが
いえる。
次に第１図（ａ）と第２図（ａ）の各波形でデユーティ
Ｄを変えたときの発光効率比を第３図に示す。同図（ａ
）は第１図（ａ）の波形の場合、同図（ｂ）は第２図（
ｂ）の場合である。いずれも高調波電力零の場合（Ｄ＝
０．５および１．０）に比べ最大５％の向上が得られる
。この理由は次のように考えられる。ＨＩＤランプでは
一般に電子温度とイオン温度がほぼ等しい熱平衡電離に
ある。高周波で電力を変調すると衝突電離が電力変化に
追随できなくなり、電子温度がイオン温度よす高くなる
非平衡電離状態が実現される。ランプの種類にもよるが
一般に電子温度が高いほど励起確率が増えるため効率が
増加するものと考えられる。デユーティＤが小さくなる
と効率が低下するのは再点弧電圧が増加してくることか
ら再点弧時の電離損失が増加するためと考えられる。
Ｄを変えたときの発光効率比を第３図に示す。同図（ａ
）は第１図（ａ）の波形の場合、同図（ｂ）は第２図（
ｂ）の場合である。いずれも高調波電力零の場合（Ｄ＝
０．５および１．０）に比べ最大５％の向上が得られる
。この理由は次のように考えられる。ＨＩＤランプでは
一般に電子温度とイオン温度がほぼ等しい熱平衡電離に
ある。高周波で電力を変調すると衝突電離が電力変化に
追随できなくなり、電子温度がイオン温度よす高くなる
非平衡電離状態が実現される。ランプの種類にもよるが
一般に電子温度が高いほど励起確率が増えるため効率が
増加するものと考えられる。デユーティＤが小さくなる
と効率が低下するのは再点弧電圧が増加してくることか
ら再点弧時の電離損失が増加するためと考えられる。
次に点灯回路例を第４図、第５図に示す。なお、第４図
回路によれば第１図、第２図両方の波形が得られる。第
４図において交流電源Ｖを整流器Ｄｔ。
回路によれば第１図、第２図両方の波形が得られる。第
４図において交流電源Ｖを整流器Ｄｔ。
Ｄ／／コンデンサＣｔ 、 Ｃ１ｌを用いて直流平滑す
る。
る。
さらにトランジスタによるスイッチＱｔ （Ｑｔｔ
） 。
） 。
インダクタＬｔ （Ｌ／／ ） 、整流器Ｄｘ （
Ｄ＋２）、コンデンサＣｘ （ＣＩ２＞の回路に制御
された直流電圧出力を得る。スイッチＱ＋ （Ｑｕ）
が十分な高周波で動作すれば出力電圧を平滑化するコン
デンサＣλ （ＣＩ２）の容量はＯ，ｌμＦ以下の小容
量ですみランプと並列に接続してもランプの動作に悪影
響を与えない、コンデンサＣス およびＣ／２に表われ
る直流電圧をスイッチＱ２ およびＱｔｘを交互に開閉
することでランプに第１図ないし第２図の波形の電流を
流すことができる。本回路で完全矩形波の場合（第２図
でＤ＝１．Ｏ）とデユーティＤ＜１．０の場合を比較す
る。１つの効果は第３図（ｂ）に示すように効率増加が
得られることであり、第２にはスイッチＱ２ およびＱ
ス＋の制御が容量になる点である。すなわち完全矩形波
ではスイッチＱλとＱ＋２は瞬時に切換らなければなら
ない。しかしながらスイッチには回復時間があるため、
スイッチ制御信号（図示していない）が瞬時に切換って
もスイッチＱ２とＱ＋ユは短時間両方とも導通してしま
う。このときコンデンサＣ２とＣ＋２の電荷がスイッチ
Ｑ２ とＱ２１を介して短絡放電してしまう。
Ｄ＋２）、コンデンサＣｘ （ＣＩ２＞の回路に制御
された直流電圧出力を得る。スイッチＱ＋ （Ｑｕ）
が十分な高周波で動作すれば出力電圧を平滑化するコン
デンサＣλ （ＣＩ２）の容量はＯ，ｌμＦ以下の小容
量ですみランプと並列に接続してもランプの動作に悪影
響を与えない、コンデンサＣス およびＣ／２に表われ
る直流電圧をスイッチＱ２ およびＱｔｘを交互に開閉
することでランプに第１図ないし第２図の波形の電流を
流すことができる。本回路で完全矩形波の場合（第２図
でＤ＝１．Ｏ）とデユーティＤ＜１．０の場合を比較す
る。１つの効果は第３図（ｂ）に示すように効率増加が
得られることであり、第２にはスイッチＱ２ およびＱ
ス＋の制御が容量になる点である。すなわち完全矩形波
ではスイッチＱλとＱ＋２は瞬時に切換らなければなら
ない。しかしながらスイッチには回復時間があるため、
スイッチ制御信号（図示していない）が瞬時に切換って
もスイッチＱ２とＱ＋ユは短時間両方とも導通してしま
う。このときコンデンサＣ２とＣ＋２の電荷がスイッチ
Ｑ２ とＱ２１を介して短絡放電してしまう。
デユーティＤ＜１．０とすればスイッチロスが確実にＯ
ＦＦになってからスイッチＱＪ／を投入できるため上記
のような問題は生じない。
ＦＦになってからスイッチＱＪ／を投入できるため上記
のような問題は生じない。
次に第５図の回路は第２図の電流波形を与える。
スイッチロスがＯＦＦのとき、スイッチＱ、がＯＮにな
ると、電源Ｅ→コンデンサＣ２→インダクタＬＪ５→整
流器Ｄ２ →スイッチＱ／→電源Ｅの閉回路でコンデン
サＣλを図示の極性に充電する。
ると、電源Ｅ→コンデンサＣ２→インダクタＬＪ５→整
流器Ｄ２ →スイッチＱ／→電源Ｅの閉回路でコンデン
サＣλを図示の極性に充電する。
同時に電源Ｅ→インダクタＬ、 →スイッチＱｔ →
電源Ｅの閉回路でインダクタＬｌ に電流を流す。
電源Ｅの閉回路でインダクタＬｌ に電流を流す。
スイッチＱｔ がＯＦＦになるとインダクタＬ／内の電
流はインダクタＬ、 −＋整流器Ｄｌ →コンデンサＣ
ｔ とランプの並列回路→Ｌ、と流れランプに直流電
流を流す、コンデンサＣｔ はランプ電流を平滑する作
用を持つ。以上の動作の後、スイッチＱ＋ をＯＦＦ
にしてスイッチＱ２ を閉じればコンデンサＣＪ →ラ
ンプ→ライッチＱス→インダクタＬ２→コンデンサＣ２
と逆方向に放電する。このように第１図の電流波形とす
れば回路構成が簡単にできる効果がある。
流はインダクタＬ、 −＋整流器Ｄｌ →コンデンサＣ
ｔ とランプの並列回路→Ｌ、と流れランプに直流電
流を流す、コンデンサＣｔ はランプ電流を平滑する作
用を持つ。以上の動作の後、スイッチＱ＋ をＯＦＦ
にしてスイッチＱ２ を閉じればコンデンサＣＪ →ラ
ンプ→ライッチＱス→インダクタＬ２→コンデンサＣ２
と逆方向に放電する。このように第１図の電流波形とす
れば回路構成が簡単にできる効果がある。
本発明によれば、全放電電力中の不安定を生ずる高調波
電力積算値の割合を一定比以下にすることで比較的広い
動作条件で安定な高周波放電ができ、かつ発光効率も増
加する。
電力積算値の割合を一定比以下にすることで比較的広い
動作条件で安定な高周波放電ができ、かつ発光効率も増
加する。
第１図（ａ）は本発明の放電電流波形図、同図（ｂ）は
デユーティＤと全放電電力に占る不安定を生ずる高調波
電力の積算値の比にとの相関図、第２図（ａ）は本発明
の他の放電電流波形図、同図（ｂ）はこのときのデユー
ティＤと比にの相関図、第３図はデユーティＤと発光効
率比との相関図であり、相対値の関係であって、同図（
ａ）は第１図のものであり、同図（ｂ）は第２図のもの
である。第４図は第１図ないし第２図の電流波形を与え
る点灯回路図、第５図は他の点灯回路図、第６図は式の
内容を示す説明図である。 Ｄ・・・整流器、Ｃ・・・コンデンサ、Ｑ・・・スイッ
チ。 Ｌ・・・インダクターＶ、Ｅ・・・電源。 ｙ４３””ｉｖｙ ｔＪｔｂｒ
デユーティＤと全放電電力に占る不安定を生ずる高調波
電力の積算値の比にとの相関図、第２図（ａ）は本発明
の他の放電電流波形図、同図（ｂ）はこのときのデユー
ティＤと比にの相関図、第３図はデユーティＤと発光効
率比との相関図であり、相対値の関係であって、同図（
ａ）は第１図のものであり、同図（ｂ）は第２図のもの
である。第４図は第１図ないし第２図の電流波形を与え
る点灯回路図、第５図は他の点灯回路図、第６図は式の
内容を示す説明図である。 Ｄ・・・整流器、Ｃ・・・コンデンサ、Ｑ・・・スイッ
チ。 Ｌ・・・インダクターＶ、Ｅ・・・電源。 ｙ４３””ｉｖｙ ｔＪｔｂｒ
Claims (1)
- １、高気圧金属蒸気放電灯を点灯するものにおいて、全
放電電力に占る不安定周波数帯の高次高調波電力絶対値
の積算値の割合が約０．３６以下である放電電流波形で
点灯することを特徴とする高気圧金属蒸気放電灯点灯装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62257218A JP2896672B2 (ja) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | 高気圧金属蒸気放電灯点灯装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62257218A JP2896672B2 (ja) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | 高気圧金属蒸気放電灯点灯装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01100895A true JPH01100895A (ja) | 1989-04-19 |
| JP2896672B2 JP2896672B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=17303306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62257218A Expired - Lifetime JP2896672B2 (ja) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | 高気圧金属蒸気放電灯点灯装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2896672B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007511879A (ja) * | 2003-11-14 | 2007-05-10 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | メタルハライドランプを駆動する方法及び装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59163796A (ja) * | 1983-03-08 | 1984-09-14 | 松下電子工業株式会社 | 高圧放電ランプの点灯方法 |
| JPS60177499U (ja) * | 1984-05-04 | 1985-11-25 | 松下電工株式会社 | 放電灯点灯装置 |
-
1987
- 1987-10-14 JP JP62257218A patent/JP2896672B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59163796A (ja) * | 1983-03-08 | 1984-09-14 | 松下電子工業株式会社 | 高圧放電ランプの点灯方法 |
| JPS60177499U (ja) * | 1984-05-04 | 1985-11-25 | 松下電工株式会社 | 放電灯点灯装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007511879A (ja) * | 2003-11-14 | 2007-05-10 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | メタルハライドランプを駆動する方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2896672B2 (ja) | 1999-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Redl et al. | A new high-frequency and high-efficiency electronic ballast for HID lamps: Topology, analysis, design, and experimental results | |
| Faehnrich et al. | Electronic ballasts for metal halide lamps | |
| US5426350A (en) | High frequency transformerless electronics ballast using double inductor-capacitor resonant power conversion for gas discharge lamps | |
| US4399391A (en) | Circuit for starting and operating fluorescent lamps | |
| JP2005078910A (ja) | 高輝度放電ランプ点灯装置 | |
| CN101237739B (zh) | Hid镇流器及控制方法 | |
| CA1334681C (en) | Circuit arrangement for the operation of high-pressure gas discharge lamps by means of a pulsatory supply current | |
| WO2004091258A2 (en) | High frequency electronic ballast with sine wave oscillator | |
| JPH01100895A (ja) | 高気圧金属蒸気放電灯点灯装置 | |
| Zhao et al. | A high efficiency DC/DC converter as the front-end stage of high intensity discharge lamp ballasts for automobiles | |
| JPH06188081A (ja) | 放電ランプ運転用回路装置 | |
| US6005353A (en) | Commutator for a discharge lamp having mutually coupled inductors | |
| US8207688B2 (en) | Electric-discharge lamp lighting device and lighting fixture | |
| US5283502A (en) | Method and circuit for square wave current generation by harmonic injection | |
| JPH0666156B2 (ja) | 放電灯点灯装置 | |
| JP2712531B2 (ja) | 高圧放電灯の点灯装置 | |
| CN2612205Y (zh) | 荧光灯/气体放电灯两用电子镇流器 | |
| CN110677951B (zh) | 一种用于超高压汞灯的全桥谐振电路及控制方法 | |
| JP2005135619A (ja) | 無電極放電灯点灯装置及び照明装置 | |
| JPH06101389B2 (ja) | 放電灯点灯装置 | |
| JPH02148697A (ja) | 放電灯点灯装置 | |
| Garcia-Garcia et al. | Nonresonant, quasi-square wave, high-frequency inverter for HID lamps operation from a DC bus | |
| KR100453712B1 (ko) | 메탈 할라이드 램프용 고주파 전자식 안정기의 다중 변조구동 방법 및 장치 | |
| JPH04129196A (ja) | メタルハライドランプ点灯装置 | |
| JPH063757B2 (ja) | 放電灯点灯装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080312 Year of fee payment: 9 |