JPH0279397A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、調光可能な放電灯点灯装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来、調光可能な放電灯点灯装置において、ランプ電流
を絞って深いレベルまて調光していくと、ランプ電圧が
上昇して放電維持ができなくなって立ち消えが発生する
。そのため、放電状態を維持し深いレベルまで調光する
には、間欠的に放電灯の両端に高圧パルスを印加し再放
電を行わせて放電状態を維持させる必要がある。発明者
等は、放電灯に高圧パルスを印加して深いレベルまで調
光可能な放電灯点灯装置を提案（特願昭６３−１２８６
９５号、特願昭６．３−１２８６９６号）している。

第７図は上述の放電灯点灯装置の概略構成図を示すもの
で、交流電源ＡＣを直流電源回路１で整流平滑した直流
電源が給電され、放電灯４の再起動あるいは点灯継続可
能な高電圧を印加する限流用インピーダンスが小さい第
１のインバータ回路２と、放電を維持する限流用インピ
ーダンスが大きい第２のインバータ回路３とを具備し、
両インバータ回路２．３の動作時間比１．／１２および
直流電源電圧Ｖ。を調光制御回路５にて制御することに
より放電灯４に入力される電力を連続的に制御して調光
するようになっている。ここに、第１のインバータ回路
２は、ドライバ回路ＤＣ，，ＤＣ２にて制御されるスイ
ッチ素子Ｑ、、Ｑ２と、コンデンサＣ８および限流用イ
ンダクタンスＬ１とで形成されており、第２のインバー
タ回路３は、ドライバ回路ＤＣ，，ＤＣ４にて駆動され
るスイッチ素子Ｑ、、Ｑ４と、限流用インダクタンスＬ
２とで形成されている。図示例では、インダクタンスＬ
、はインバータ回路３の限流素子としても作用するよう
になっている。また、直流電源回路１は、雑音防止フィ
ルタ付きの整流回路１ａおよびチョッパ平滑回路１ｂに
て形成され、調光制御回路５にてチョッパ平滑回路１ｂ
を制御して直流電源電圧Ｖｏを設定するようになってい
る。また、調光制御回路５は、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４
のドライバ回路ＤＣ，〜ＤＣ４を制御して動作時間ｔ１
、　ｔ２を第８図に示すように設定するようになってお
り、直流電源電圧■。および両インバータ回路２．３の
動作時間比ｔ＋／１２を調整して放電灯４を調光点灯さ
せるようになっている。但し、ｔ、＋ｔ２＝Ｔ（一定値
）である。

いま、インバータ回路２の動作時の負荷側共振回路は、
インダクタンスＬ１、コンデンサｃ１および放電灯４で
あり、ランプインピーダンスが高い状態（消灯状態）の
とき、共振周波数ｆ１は、ｆ　＋−１／　２π、／”−
Ｌ２Ｃ。

となる。

一方、インバータ回路３の動作時の負荷側共振回路は、
インダクタンスＬ　＋　、　Ｌ　２、コンデンサＣ１お
よび放電灯４であり、共振周波数ｆ２は、ｆ２＝１／２
πＪ　（Ｌ　ｌ　＋Ｌ　２　＞　’ＣＩとなる。第９図
は上述の動作を示すもので、インバータ回路２をスイッ
チング周波数ｆ１で動作させるとコンデンサＣ１に高電
圧が発生し、インバータ回路３をスイッチング周波数ｆ
２で動作させると高電圧が発生する。

ここに、両インバータ回路２．３のスイッチング周波数
をｆＬ、：すると、第９図がら明らかなように、インバ
ータ回路２の動作時にインバータ回路３の動作時よりも
高い電圧が発生することになる。

したがって、放電灯４の調光制御においては、調光が深
くなるにしたがってインバータ回路２の動作時間ｔ、を
短くし、インバータ回路３の動作時間ｔ２を短くしてゆ
けば良いことになる。また、同時に直流電源電圧Ｖ。も
低下させているので、より効果的な調光制御が行える。

このとき、直流電源電圧Ｖｏの下限は、インバータ回路
２の動作時において放電灯４に起動電圧が供給できるレ
ベルとしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の従来例にあっては、深い調光制御
時（例えば、４０Ｗの直管蛍光灯でランプ電流を略１０
０ｍＡ以下にした時）において、光出力の変動が大きく
なってちらつきが生じるという問題があった。

すなわち、４０Ｗの蛍光灯（松下電器産業製）のランプ
電圧Ｖ！、ランプ電流１１の特性を測定すると、第１４
図ないし第１８図のようになり、ランプ電流ＩＩの減少
に伴ってランプ電圧Ｖｌが下降する領域（グロー放電領
域）と、ランプ電流ＩＮの減少に伴ってランプ電圧Ｖ１
が上昇する領域（アーク放電領域）が存在する。この放
電状態変化点（Ｖ−Ｉ特性の変曲点）は、発明者等が確
認したところではランプ電流が１００ｍＡ以下の領域で
ある。

ところで、この放電状態変化点の近傍における調光制御
について検討すると、放電灯４へ電力を供給する供給電
源のＶ−Ｉ特性が第１０図に実線Ｘで示すような場合、
放電灯４のＶ−Ｉ特性２と供給電源のＶ−Ｉ特性Ｘとの
交点で放電灯４と供給電源とのバランスがとれて放電灯
４へ安定した電力供給が行われることになるはずである
。しかしながら、この場合、放電灯４へ安定した電力供
給が行われる交点が２つ存在（Ａ、Ｂ点）しており、し
かも、そのランプ電圧ｖ１、ランプ電流工βが近接して
いるので、Ａ点で電力供給が行われるか、Ｂ点で電力供
給が行われるかが不確定になり易く、不安定な状態で放
電灯４に電力供給が行われることになる。このとき、ラ
ンプ電流ＩＮは、１００ｍＡ以下になって深い調光状態
になっており、光出力が小さくなっているので、電力供
給点の変動による光出力の差が目立つことになって、大
きなちらつきが発生するわけである。

一方、放電灯４への供給電源の■−Ｉ特性が第１０図に
破線ｙで示すように傾きが急になって場合には、放電灯
４のＶ−Ｉ特性Ｚとの交点がＢ点だけになり、安定した
電力供給が行われることになる。このことから、放電状
態変化点の近傍（あるいはグロー放電領域）における供
給電力の制御は、供給電源特性ｙの傾きが急な方が良い
ことになる。

そこで、本発明に係る放電灯点灯装置の供給電源のＶ−
Ｉ特性を検討すると以下のようになる。

すなわち、第１１図（ａ）に示すように、負荷ＲＬに限
流用インピーダンスＺｉを介して供給される供給電源出
力Ｖｉｎを一定とした場合、限流用インピーダンスＺｉ
の大小によってＶ−Ｉ特性の傾きが決定され、第１１図
（ｂ）に示すように、小さな限流用インピーダンスＺｉ
を有するインバータ回路２から給電される場合のＶ−Ｉ
特性は実線Ｘで示すようになり、大きな限流用インピー
ダンスＺｉを有するインバータ回路３から給電される場
合のＶ−Ｉ特性は破線ｙで示すようになる。

第１２図は、深い調光時（ランプ電流ｌｆｆ１が略１０
０ｍＡ以下）におけるインバータ回路２，３の動作状態
と、ランプ電圧Ｖｌの波形変化を示すもので、１．区間
はインバータ回路２が動作し、ｔ２区間はインバータ回
路３が動作しており、Ｔは一定である。ここに、限流用
インピーダンスが低いインバータ回路２が動作している
区間上〇のランプ電圧Ｖ１は、ｔｍ時間以降において実
線Ｖ１ａ（Ａ点に対応）、破線Ｖ／ｂ　（Ｂ点に対応）
のいずれかとなり、この放電状態の変動（グロー放電、
アーク放電）に起因するランプ電圧Ｖｌ波形の変化は、
深い調光状態での光出力の変動となり大きなちらつきが
生じることになる。

ところで、上述の放電灯点灯装置の調光制御におけるイ
ンバータ回路２，３の動作は、第１３図に示すように、
インバータ回路２の動作時間ｔ１を最小調光レベルまで
連続的に変化させて出力電力（放電灯Ｆへの供給電力）
を小さくして調光を行っていたので、ランプ電流ＩＮが
略１００ｍＡ以下における深い調光時において、インバ
ータ回路２の動作中に第１２図に示すようにランプ電圧
Ｖｌが変動し、光出力の変動によるちらつきが生じてい
たわけである。

本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、その目
的とするところは、深い調光時におけるちらつきを防止
することができる放電灯点灯装置を提供するにある。

［課題を解決しようとする手段］ 本発明の放電灯点灯装置は、交流電源を整流した直流電
源が給電され、放電灯の再起動あるいは点灯継続可能な
高電圧を印加する限流用インピーダンスが小さい第１の
インバータ回路と、放電を維持する限流用インピーダン
スが大きい第２のインバータ回路とを具備し、両インバ
ータ回路の動作時間比および直流電源電圧を調光制御回
路により制御して放電灯に入力される電力を連続的に変
化させるようにした放電灯点灯装置において、第１のイ
ンバータ回路の動作時間をｔ８、第２のインバータ回路
の動作時間をを、とするとともに、放電灯が再起動ある
いは点灯維持に必要な高電圧印加最小時間をｔｓ、深い
調光状態における第１のインバータ回路の動作中に放電
状態の変動が発生ずる時間をｔｍとして、 ｔ、＋ｔ２＝Ｔ ｔ　ｓ　＜　ｔ　＋　＜　ｔ　ｍ となるように、両インバータ回路の動作時間ｊ１、ｔ２
を設定するようにしだものである。

［作　用］ 本発明は上述のように構成されており、限流用インピー
ダンスが異なった第１．第２のインバータ回路の動作時
間比および直流電源電圧を調光制御回路により制御して
放電灯に入力される電力を連続的に変化させるようにし
た放電灯点灯装置において、低い限流用インピーダンス
を有する第１のインバータ回路の動作時間を１＋、高い
限流用インピーダンスを有する第２のインバータ回路の
動作時間をを、、放電灯が再起動あるいは点灯維持に必
要な高電圧印加最小時間をｔＳ、深い調光状態における
第１のインバータ回路の動作中に放電状態の変動が発生
する時間をｔｍとして、ｔ　＋　＋　ｔ　２　＝　Ｔ ｔｓ＜ｔ、＜ｔｍ となるように、両インバータ回路の動作時間１＋。

ｔ２を設定するようにしたものであり、深い調光時にお
いて放電状態の変動による光出力変化が発生しないよう
に両インバータ回路の動作時間を設定しているので、深
い調光時におけるちらつきを防止することができるよう
になっている。

［実施例］ 第１図は本実施例の概略構成を示しており、交流電源Ａ
Ｃを整流した直流電源が直流電源回路１から給電され、
放電灯４の再起動あるいは点灯継続可能な高電圧を印加
する限流用インピーダンスが小さい第１のインバータ回
路２と、放電を維持する限流用インピーダンスが大きい
第２のインバータ回路３とを具備し、両インバータ回路
２．３の動作時間比ｔ＋／１２および直流電源電圧Ｖ。

を調光制御回路５により制御して放電灯４に入力される
電力を連続的に変化させるようにした放電灯点灯装置に
おいて、第１のインバータ回路２の動作時間をｔ３、第
２のインバータ回路３の動作時間をを、とするとともに
、放電灯４が再起動あるいは点灯維持に必要な高電圧印
加最小時間をｔｓ、深い調光状態における第１のインバ
ータ回路２の動作中に放電状態の変動が発生する時間を
ｔ、　ｍとして、 ｔ、＋ｔ、ｔ＝Ｔ １ｌ− ｔｓ＜ｔ＋＜ｔｍ となるように、両インバータ回路２，３の動作時間ｔ＋
、ｔ２を設定するようにしたものである。なお、図では
、両インバータ回路２．３出力を切り替えスイッチ５ａ
にて切り替えて放電灯４に印加するものを示しているが
、インバータ回路２．３のスイッチング動作を直接制御
してインバータ回路２．３の動作をオン、オフしても良
いことは言うまでもない。

以下、実施例の動作について具体的に説明する。

第２図は調光制御時における第１のインバータ回路２の
動作時間比率ｔＩ／Ｔ（％）および直流電源電圧■、の
変化を示すもので、第３図は調光制御時のランプ電圧Ｖ
１の波形を示している。いま、供給電力が放電状態変化
点ａ（例えば、４０Ｗ蛍光灯ではランプ電流が１００ｍ
Ａ程度）よりも大きい領域においては、インバータ回路
２の動作時間ｔ、を連続的に変化させて調光を行うよう
になっている。

一方、供給電力を放電状態変化点ａよりも小さくした深
い調光制御時においては、低い限流インピーダンスを有
するインバータ回路２の動作時間ｔ、は、放電灯４が再
起動あるいは点灯維持に必要な高電圧印加最小時間ｔｓ
（４０Ｗの蛍光灯では３００〜４００μ５ｅｃ）よりも
長く、深い調光状態におけるインバータ回路２の動作中
に放電状態の変動（グロー放電←→アーク放電）が発生
する時間ｔｍよりも短く設定しているので、第３図に示
すようにｔｍ時点では高い限流用インピーダンスを有す
るインバータ回路３が動作していることになり、深い調
光時にあってもランプ電圧Ｖｌの変動が生じることがな
く、放電状態の変動りこ起因する光出力の変動によりち
らつきが発生することがない。つまり、第２図中の斜線
部分の調光状態が発生しないようにインバータ回路２の
動作時間ｔ１を設定して、ちらつきの発生を防止してい
るわけである。なお、実施例では、供給電力がａ点より
も小さい領域において、インバータ回路２の動作時間ｔ
、を一定にし、直流電源電圧Ｖ０を低くすることにより
深い調光を行っているが、調光が深くなるにしたがって
動作時間ｔ、をｔｓまて徐々に短くしても良い。

第４図および第５図（、）（ｂ）は具体回路例を示すも
ので、直流電源回路１の整流回路１ａはチョークコイル
ＣＨ，およびコンデンサＣ，１、Ｃ，，よりなる雑音防
止フィルタと、ダイオードブリッジＤＢ＋にて形成され
、チョッパ平滑回路１ｂは、トランジスタＱ５、チョー
クコイルＣＨ２、ダイオードＤ１ｏおよび平滑コンデン
サＣ３２にて形成されている。また、インバータ回路２
．３のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４にはタイオードＤ、〜Ｄ
、がそれぞれ逆並列接続されており、ドライブ回路ＤＣ
，〜ＤＣ４はトランスＴ１〜Ｔ４およびダイオードＤＩ
ｌ〜ＤＩ２を用いて形成されている。また、調光制御回
路５はチョッパ制御部と、インバータ制御部とで構成さ
れ、チョッパ制御部は、第５図（ａ）に示すように、Ｐ
ＷＭ制御信号発生回路ＩＣ，と、トランジスタＱ　＋　
ｓ〜Ｑ　＋　７と、ダイオードＤ２０と、調光ボリュー
ムＶＲ，と、抵抗Ｒ１１〜Ｒ２，と、コンデンサ０１１
〜Ｃ３，とで形成されている。このチョッパ制御部から
出力されるチョッパ制御信号によってチョッパ平滑回路
１１）のトランジスタＱ５が制御され、チョッパ平滑回
路１ｂから調光ボリュームＶＲ。

にて設定された所定の直流電源電圧Ｖ。が出力されるよ
うになっている。

また、インバータ制御部は、第５図（ｂ）に示すように
、インバータ回１￥８２．３の動作を切り替える動作切
り替え部５ｂと、インバータ回路２．３のスイッチング
動作を制御するスイッチング制御部５ｃとて形成されて
いる。ここに、動作切り替え部５ｂは、基準電圧発生回
路■Ｃ２と、コンパレータＣＰ、と、インバータＩ　Ｎ
＋、Ｉ　Ｎ２と、ダイオードＤ３．Ｄ、と、コンデンサ
Ｃ３と、抵抗Ｒ１〜Ｒ５とで形成されており、基準電圧
発生回路■Ｃ２０時定数回路を構成する抵抗Ｒ１および
コンデンサＣ３とを調整するとともに、調光信号Ｖｄ（
実施例ては、０点の直流電源電圧■。）を分圧する抵抗
Ｒ２，Ｒ３の分圧比を調整することにより、調光時のイ
ンバータ回路２，３の動作時間比ｊ１、ｔ２を最適に設
定（インバータ回路２の動作時間１、が第２図のα領域
を通過しないように設定）するようにしている。

また、スイッチング制御部５ｃは、インバータ回路２，
３のスイッチング周波数を設定する発振回路ＩＣ，と、
アンド回路ＡＮＤ、〜ＡＮＤ、と、ドライブ用トランジ
スタＱ　＋　ｌ〜Ｑ　ｌ　４と、ダイオードＤ２１〜Ｄ
２４とで形成されており、発振回路ＩＣ１出力と、動作
切り替え部５ｂ出力とに基づいてドライブ用トランジス
タＱｌｌ〜Ｑ　＋　＜が制御され、インバータ回路２．
３の各一対のスイッチ素子ＱＩｔ　Ｑ２．　Ｑ３．　Ｑ
４を交互にオン、オフさせる制御信号を出力するように
なっている。なお、回路電源Ｖｃｃは、商用電源ＡＣを
トランスＴＲにて降圧してダイオードブリッジＤ　Ｂ　
２にて整流し、３端子レギユレータＩＣ３および平滑コ
ンデンサＣ５にて安定化して形成される。

第６図は動作制御回路らｂの他の実施例を示すもので、
オペアンプを用いた演算回路ＯＰＩにて調光信号Ｖｄを
信号処理してコンパレータＣＰ。

に入力するようにしたものである。

［発明の効果］ 本発明は上述のように構成されており、限流用インピー
ダンスが異なった第１．第２のインバータ回路の動作時
間比および直流電源電圧を調光制御回路により制御して
放電灯に入力される電力を連続的に変化させるようにし
た放電灯点灯装置において、低い限流用インピーダンス
を有する第１のインバータ回路の動作時間を１．、高い
限流用インピーダンスを有する第２のインバータ回路の
動作時間をを、、放電灯が再起動あるいは点灯維持に必
要な高電圧印加最小時間をｔｓ、深い調光状態における
第１のインバータ回路の動作中に放電状態の変動が発生
する時間をｔｍとして、ｔ、＋ｔ２＝Ｔ ｔ　ｓ　＜　ｔ　１　＜　ｔ　ｒｎ となるように、両インバータ回路の動作時間ｊ１、ｔ２
を設定するようにしたものであり、深い調光時において
放電状態の変動による光出力変化が発生しないように両
インバータ回路の動作時間を設定しているので、深い調
光時におけるちらつきを防止することができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の概略構成を示すブロック回路
図、第２図および第３図は同上の動作説明図、第４図は
同上の具体例の回路図、第５図（ａ）（ｂ）は同上の要
部回路図、第６図は他の実施例の要部回路図、第７図は
従来例の概略構成を示す回路図、第８図ないし第１８図
は同上の動作説明図である。 １は直流電源回路、２，３インバ一タ回路、４は放電灯
、５は調光制御回路である。 代理人　弁理士　石　１）長　七 瞭 回 芸 第６図 Ａｔｃ７　　座Ａ 第８図 第９図 ｍ　　　ｔ　　　ｚ 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源を整流した直流電源が給電され、放電灯
   の再起動あるいは点灯継続可能な高電圧を印加する限流
   用インピーダンスが小さい第１のインバータ回路と、放
   電を維持する限流用インピーダンスが大きい第２のイン
   バータ回路とを具備し、両インバータ回路の動作時間比
   および直流電源電圧を調光制御回路により制御して放電
   灯に入力される電力を連続的に変化させるようにした放
   電灯点灯装置において、第１のインバータ回路の動作時
   間をｔ＿１、第２のインバータ回路の動作時間をを、と
   するとともに、放電灯が再起動あるいは点灯維持に必要
   な高電圧印加最小時間をｔｓ、深い調光状態における第
   １のインバータ回路の動作中に放電状態の変動が発生す
   る時間をｔｍとして、 ｔ＿１＋ｔ＿２＝Ｔ ｔｓ＜ｔ＿１＜ｔｍ となるように、両インバータ回路の動作時間ｔ＿１、ｔ
   ＿２を設定するようにしたことを特徴とする放電灯点灯
   装置。