JPH03112096A - 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、放電ランプを定格よりも高い光出力で点灯さ
せることができる放電灯点灯装置に関するものである。

【従来の技術】

従来より、放電ランプを定格よりも高い光出力で点灯さ
せるようにした放電灯点灯装置が各種提案されている。 たとえば、第５図に示すように、高周波インバータ３の
高周波出力をトランスＴにより昇圧した後、限流用のイ
ンダクタンス素子Ｌ１を介して放電ランプ４に通電する
放電灯点灯装置において、商用電源を降圧して放電ラン
プ４のフィラメント４ａ、４ｂに通電する予熱トランス
Ｔａを設けたものが知られている（特開昭６３−４５７
９９号公報など）。この構成では、放電ランプ４の両端
に印加する点灯電圧を高周波とし、各フィラメン）４ａ
、４ｂの両端に印加する予熱電圧を低周波とすることに
より、各フィラメント４ａ、４ｂに２箇所の輝点を形成
するようにしている。したがって、１箇所に輝点が形成
されている場合に比較して、光出力が同じであれば、１
個の輝点については輝点の温度を下げることができ、１
個の輝点の温度が同じであれば、光出力は増大するので
ある。このように、１フイラメントに２箇所の輝点を形
成する点灯方式を、ダブルスポット方式と称している。 ダブルスポット方式の他の構成例としては、第６図に示
すように、コンデンサＣ２と予熱トランスＴ　＋　、　
Ｔ　２の１次巻線との直列回路を放電ランプ４に並列接
続し、インダクタンス素子り、を介して放電ランプ４に
交流を印加するようにした構成もある（特願昭６３−１
２８７２０号など）。この構成では、予熱電流がコンデ
ンサＣ２を介して流れるから、ランプ電流と予熱電流と
に約９０°の位相差が生じ、予熱電流の向きに応じて輝
点が移動するのである。

【発明が解決しようとする課題】

ところで、放電ランプ４は、定格の光出力を越える高出
力で点灯しているときに、放電ランプ４の管壁温度の増
加に対してランプ電圧やランプ電流の変化率が大きくな
る。すなわち、管壁温度が上昇すると、ランプ電圧が低
下するとともにランプ電流が増加するのであり、ランプ
電流の増加によってさらに管壁温度が上昇することにな
る。その結果、管壁の温度上昇が助長され、光出力が不
安定になるとい、う問題が生じるのである。ランプ電流
とランプ電圧とは、第８図に示すように、放電灯点灯装
置の電圧−電流曲線（第８図中の上に凸の曲線）と、放
電ランプの電圧−電流曲線（第８図中の下に凸の曲線）
との交点で決定されるのであって、最冷点の管壁温度が
上昇すると、放電ランプの電圧−電流曲線が第８図に実
線で示す位置から一点鎖線で示す位置へと変位する。こ
のように、管壁温度の上昇によってランプ電圧が低下す
る（Ｖｉ’ａ→Ｖｊ！ａ’）とともに、ランプ電流が増
加する（１１ａ→１１ａ’）のである。また、管壁の温
度が上昇すると放電ランプの発光効率が悪くなり、光出
力が低下することになる。 たとえば、Ｆ　ＬＲ４０Ｓについて、最冷点の管壁温度
とランプ電流との関係を試験したところ、第７図のよう
な結果が得られた。この場合、管壁温度が６５°Ｃ（＝
ＴＡ）を越えると、ランプ電流の変化率が大きくなるこ
とがわかる。 一方、照明器具の形態によって、所定の光出力が得られ
ているときの最冷点の管壁温度は次表のようになる。 ただし、周囲温度を２５゛Ｃとしている。この表によれ
ば、下面開放型の照明器具がもっとも安定な動作をし、
密閉型の照明器具は光出力を高くすると不安定になりや
すいことがわかる。 本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、放
電ランプの管壁温度の上昇に伴うランプ電流の増加を抑
制し、管壁温度の上昇を防止して高出力時の光出力を安
定化させるようにした放電灯点灯装置を提供しようとす
るものである。

【課題を解決するための手段】

本発明では、上記目的を達成するなめに、定格よりも高
い光出力が得られるように放電ランプを点灯させる放電
灯点灯装置において、管壁温度が一定となるように制御
する管壁温度制御手段を設け、少なくとも放電ランプの
管壁温度に対するランプ電流の変化率が所定値以上にな
る温度よりも管壁温度が高いと、管壁温度制御手段を動
作させるようにしているのである。 また、放電ランプを２０ｋＨｚ以上の高周波で点灯させ
るのが望ましい。 さらに、放電ランプの光出力を定格よりも低い出力から
高い出力までの範囲で調節する調光レベル設定手段を設
け、調光レベル設定手段により所定レベル以上の光出力
に設定したときに、管壁温度制御手段を動作させるよう
にするとよい。 あるいはまた、管壁温度を検出する管壁温度検出手段を
設け、管壁温度検出手段により検出された温度が所定値
以上になったときに、管壁温度制御手段を動作させるよ
うにするとよい。 管壁温度制御手段は、ランプ電流を一定に保つようにラ
ンプ電流を制御するように構成することができる。

【作用】

上記構成によれば、ランプ電流が不安定になる温度領域
において、放電ランプの管壁温度を安定化するようにし
ているから、高出力時においても安定した光出力が得ら
れる。また、管壁温度の上昇に伴うランプ効率の低下、
ランプ寿命の短縮、光出力の低下などを防止できるので
ある。 管壁温度制御手段を、ランプ電流が一定に保たれるよう
にランプ電流を制御する構成とすれば、放電ランプの高
出力時にランプ電流の上昇を防止することができ、素子
へのストレスを軽減することができるのである。

【実施例１】 第１図に示すように、蛍光ランプよりなる放電ランプ４
に点灯用の高周波電圧を印加する高周波発生回路として
直列共振型の高周波インバータ３を用いている。高周波
インバータ３には、交流電源１をダイオードブリッジよ
りなる全波整流器２により整流し、コンデンサＣ１で平
滑して得た直流電源が供給される。高周波インバータ３
は、スイッチ素子として直列接続された一対のトランジ
スタＱ、、Ｑ２を備え、この直列回路の両端に直流電源
電圧が印加される。一方のトランジスタＱには、放電ラ
ン７４、ランプ電流検出用トランスＴ３の１次巻線、イ
ンダクタンス素子り３、電流帰還用の電流トランスＣＴ
の１次巻線の直列回路が、並列接続されている。また、
放電ランプ４には、高周波トランスよりなる一対の予熱
トランスＴ、。 Ｔ２の１次巻線とコンデンサＣ２との直列回路が、並列
接続されている。このコンデンサＣ２は、インダクタン
ス素子Ｌｌとともに共振回路を構成する。各予熱トラン
スＴ　３．　Ｔ　２の２次巻線は、放電ランプ４のフィ
ラメント４ａ、４ｂにそれぞれ接続されている。電流ト
ランスＣＴは、一対の２次巻線を備え、各２次巻線はそ
れぞれバイアス抵抗Ｒ＋　、　Ｒ２を介して各トランジ
スタＱ、、Ｑ、のベース・エミッタ間に接続される。高
周波インバータ３の入力端間には、起動回路５が接続さ
れ、電源投入時にトランジスタＱ２を導通させるように
なっている。また、各トランジスタＱ、、Ｑ、のコレク
タ・エミッタ間には、それぞれダイオードＤ　＋　、　
Ｄ　２が逆並列に接続されている。 しかるに、交流電源１を投入すると、起動回路５により
トランジスタＱ２が導通し、その後、電流トランスＣＴ
の各２次巻線から得られる帰−還電流によりトランジス
タＱ、、Ｑ２が交互にオン・オフし、放電ランプ４に対
して交流電流が流れる。 交流電流の周波数はコンデンサＣ２とインダクタンス素
子Ｌｌとの共振周波数に応じて決定される。 この共振周波数は２ＱｋＨｚ以上に設定されている。放
電ランプ４のフィラメント４ａ、４ｂには予熱トランス
Ｔ　＋　、　Ｔ　２を介して予熱電流が流れている。予
熱電流はコンデンサＣ２を介して流れるから、放電ラン
プ４の両端間に流れるランプ電流に対して約９０°の位
相差を有している。したがって、フィラメント４ａ、４
ｂ上の輝点は予熱電流の向きに応じて移動し、ダブルス
ポット方式で点灯するのである。 ランプ電流検出用トランスＴ、の２次巻線は、ランプ電
流制御回路６に接続される。ランプ電流制御回路６はラ
ンプ電流検出用トランスＴ３の出力に基づいて、高周波
インバータ３の一方のトランジスタＱ２の導通幅を変え
ることにより、調光制御を行うように構成されている。 ランプ電流制御回路６には、ランプ電流検出用トランス
Ｔ、の２次巻線の出力を、ダイオードＤ３とコンデンサ
Ｃ１とにより整流平滑化した直流がスイッチＳ、を介し
て入力される。この直流は、感度調節用の可変抵抗器Ｖ
Ｒを介して演算増幅器ＯＰ１、抵抗Ｒ：ｌ　、　Ｒ＜よ
りなるランプ電流検出回路１０における演算増幅器○Ｐ
１の反転入力端に入力される。したがって、ランプ電流
が増加すれば、ランプ電流検出回路１０の出力電圧は低
下するのである。演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端には
、直流電圧を出力する調光レベル設定部１１の出力電圧
が印加されており、調光レベル設定部１１の出力電圧は
手動繰作によって変えることができるようになっている
。また、上記スイッチＳ、は、調光レベル設定部１１の
出力電圧が所定値を越えるとオンになるように調光レベ
ル設定部１１の出力電圧に連動する。これは、調光レベ
ル設定部１１を操作するつまみの位置を検出するリミッ
トスイッチにより実現できる。調光レベル設定部１１の
出力電圧は、演算増幅器ｏＰ、の非反転入力端と出力端
とに印加されており、非反転入力端と出力端との間には
、スイッチＳ１とはオン・オフが逆になったスイッチＳ
２が挿入されている。したがって、スイッチＳ、がオン
、スイッチＳ２がオフになっているときには、ランプ電
流検出回路１０の出力電圧はランプ電流が増加するほど
小さくなるのである。一方、スイッチＳ、がオフ、スイ
ッチＳ２がオンになっているときには、ランプ電流検出
回路１０の出力は、ランプ電流にかかわらず調光レベル
設定部１１の出力電圧に対応した出力となる。 ランプ電流検出回路１０の出力電圧は、演算増幅器○Ｐ
２、抵抗Ｒ９、コンデンサＣ４よりなる比較回路１２に
入力される。また、比較回路１２において抵抗Ｒ５とコ
ンデンサＣ１との接続点には同期回路１３の出力端が接
続されている。同期回路１３は、高周波インバータ３と
ランプ電流制御回路１０との同期をとる回路であって、
高周波インバータ３のトランジスタＱ、がオンになると
、直列接続された抵抗ＲＩ　２　、　Ｒ，３の接続点の
電位が抵抗ＲＩＧ、Ｒ，，により設定された基準電圧よ
りも高くなり、演算増幅器ＯＰ３の出力端が′Ｌ”にな
るように構成されている。抵抗Ｒ１２には逆流阻止用の
ダイオードＤ４が直列接続される。演算増幅器０Ｐコの
出力レベルがＬ”になると、比較回路１２のコンデンサ
Ｃ４が放電される。すなわち、コンデンサＣ４は、抵抗
Ｒ９により充電された後、高周波インバータ３のトラン
ジスタＱ、に同期して放電するのであり、コンデンサＣ
１の両端電圧は第２図（ａ）に示すような鋸歯状の波形
となる。比較回路１２は、コンデンサＣ４の両端電圧が
、演算増幅器ＯＰ３の非反転入力に入力されている閾値
を越えると出力レベルを“Ｌ”にする。ここに、閾値は
、ランプ電流検出回路１０の出力端より得られるから、
ランプ電流や調光レベル設定部１１の設定状態によって
変化する。 比較回路１２の出力は、抵抗Ｒ６〜Ｒ，、トランジスタ
Ｑ、、Ｑ、よりなる出力回路１４に入力される。すなわ
ち、比較回路１２の出力レベルが“Ｌ”になると、トラ
ンジスタＱ、、Ｑ、がオンになるように接続されている
。トランジスタＱ、のコレクタ・エミッタ間は高周波イ
ンバータ３のトランジスタＱ２のベース・エミッタ間に
接続されており、トランジスタＱ４がオンになると、ト
ランジスタＱ２はオフになる。 以上の構成によれば、高周波インバータ３のトランジス
タＱ１がオフである期間、すなわち、トランジスタＱ２
がオンである期間において、コンデンサＣ４の両端電圧
が比較回路１２に入力されている閾値を越えると、トラ
ンジスタＱ、がオンになり、トランジスタＱ２がオフに
なるのである。 したがって、比較回路１２に入力する閾値を調節すれば
、トランジスタＱ２のオン期間を調節することになり、
ランプ電流を調節することができるのである。すなわち
、第２図（、）に示すように、閾値がＥ、からＥ２に変
化すると（Ｅ　１＜　Ｅ　２　）、第２図（ｂ）に示す
ように、トランジスタＱ、、Ｑ、のオン期間が実線から
破線のように変化し、それに伴ってトランジスタＱ２の
オン期間が実線から破線のように変化してオン期間が長
くなるのである（第２図（ｃ））、その結果、ランプ電
流は増加し光出力は増加する。ここにおいて、比較回路
１２の閾値であるランプ電流検出回路１０の出力電圧は
、上述したように、調光レベル設定部１１の出力電圧を
変えると変化するから、調光レベル設定部１１の出力電
圧を変えることによってランプ４の光出力を調節して調
光することができる。また、スイッチＳ１がオンであれ
ば、ランプ電流検出回路１０の出力電圧は、ランプ電流
が増加すると低下するから、ランプ電流はフィードバッ
ク制御されることになり、はぼ一定値に保たれるのであ
る。このようにランプ電流をほぼ一定値に保つことによ
り、ランプ４の管壁温度もほぼ一定値に保たれることに
なる。すなわち、光出力は安定した状態に保たれるので
ある。スイッチＳ　＋　、　Ｓ　２は、上述したように
、調光レベル設定部１１の操作部に連動してオン・オフ
されるのであり、ここでは、ランプ４の光出力が定格の
１３０％以上となるように調光レベルを設定したときに
スイッチＳ、がオンになるように設定しである。つまり
、高出力点灯時にランプ電流が一定になるようにしてい
る。

【実施例２】 本実施例では、第３図に示すように、実施例１の構成か
ら、スイッチＳ、、Ｓ２を除去した構成となっている。 この構成の場合には、調光範囲の全範囲に互ってランプ
電流検出回路１０が動作するから、低出力時に電力消費
が若干大きくなるが、調光範囲において光出力を最小に
したときでもランプ電流が安定するから、立消えを防止
することができるのである。

【実施例３】 本実施例では、第４図に示すように、放電ランプ４の管
壁温度を検出する管壁温度検出回路１５を設けている。 ランプ電流検出回路１０、調光レベル設定部１１は実施
例１と同様の回路であり、制御回路１６は、比較回路１
２、同期回路１３、出力回路１４をまとめた回路を示し
ている。ランプ電流検出回路１０は、管壁温度検出回路
１５により検出される放電ランプ４の管壁温度が所定値
以上になると、動作するようになっている。したがって
、調光レベル設定部１１の操作に連動するスイッチＳ　
＋　、　Ｓ　２を設ける必要はなく、放電ランプ４の最
冷点温度が、たとえば６５°Ｃになると、自動的にラン
プ電流を一定にするようにフィードバック制御が行われ
るのである。 以上説明したいずれの実施例でも、光出力が高出力にな
ると、ランプ電流が一定になるようにフィードバック制
御することによって、管壁温度をほぼ一定にしているか
ら、高出力時のランプ電流を安定化することができ、光
出力の安定化が図れるのである。すなわち、ランプ効率
の悪化、ランプ寿命の低下、光出力の低下を防止するこ
とができるのである。また、高出力時におけるランプ電
流の上昇を防止する結果、高周波インバータの設計が比
較的容易になり、かつ素子へのストレスも軽減できるの
である。なお、上記実施例では、直列共振型の高周波イ
ンバータを例示したが、高周波インバータとしてはこの
構成に限定されるものではなく、また、ダブルスポット
方式も位相差を利用した方式に限定されるものではない
。さらに、放電ランプの管壁温度を一定にする方法とし
ては、ランプ電流を安定化するほかに、管壁温度を直接
制御する方法やランプ電圧により制御する方法でも同様
の効果が得られる。

【発明の効果】

本発明は上述のように、定格よりも高い光出力が得られ
るように放電ランプを点灯させる放電灯点灯装置におい
て、管壁温度が一定となるように制御する管壁温度制御
手段を設け、少なくとも放電ランプの管壁温度に対する
ランプ電流の変化率が所定値以上になる温度よりも管壁
温度が高いと、管壁温度制御手段を動作させるようにし
ているものであり、ランプ電流が不安定になる温度領域
において、放電ランプの管壁温度を安定化するようにし
ているから、高出力時においても安定した光出力が得ら
れるのである。また、管壁温度の上昇に伴うランプ効率
の低下、ランプ寿命の短縮、光出力の低下などを防止で
きるという効果を奏するのである。 さらに、管壁温度制御手段を、ランプ電流が一定に保た
れるようにランプ電流を制御する構成とすれば、放電ラ
ンプの高出力時にランプ電流の上昇を防止することがで
き、素子へのストレスを軽減することができるという利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を示す回路図、第２図は同上
の動作説明図、第３図は本発明の実施例２を示す回路図
、第４図は本発明の実施例３を示す回路図、第５図およ
び第６図は従来例を示す回路図、第７図および第８図は
従来の問題点を示す動作説明図である。 ３・・・高周波インバータ、４・・・放電ランプ、６・
・・ランプ電流制御回路、１０・・・ランプ電流検出回
路、１１・・・調光レベル設定部、１２・・・比較回路
、１３・・・同期回路、１４・・・出力回路、１５・・
・管壁温度検出回路、１６・・・制御回路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）定格よりも高い光出力が得られるように放電ラン
   プを点灯させる放電灯点灯装置において、管壁温度が一
   定となるように制御する管壁温度制御手段を設け、少な
   くとも放電ランプの管壁温度に対するランプ電流の変化
   率が所定値以上になる温度よりも管壁温度が高いと、管
   壁温度制御手段を動作させることを特徴とする放電灯点
   灯装置。
2. （２）放電ランプを２０ｋＨｚ以上の高周波で点灯させ
   たことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. （３）放電ランプの光出力を定格よりも低い出力から高
   い出力までの範囲で調節する調光レベル設定手段を備え
   、調光レベル設定手段により所定レベル以上の光出力に
   設定したときに、管壁温度制御手段を動作させるように
   したことを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
4. （４）管壁温度を検出する管壁温度検出手段を備え、管
   壁温度検出手段により検出された温度が所定値以上にな
   ったときに、管壁温度制御手段を動作させるようにした
   ことを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
5. （５）管壁温度制御手段は、ランプ電流を一定に保つよ
   うにランプ電流を制御することを特徴とする請求項２記
   載の放電灯点灯装置。