JPH0644519B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JPH0644519B2
JPH0644519B2 JP59056808A JP5680884A JPH0644519B2 JP H0644519 B2 JPH0644519 B2 JP H0644519B2 JP 59056808 A JP59056808 A JP 59056808A JP 5680884 A JP5680884 A JP 5680884A JP H0644519 B2 JPH0644519 B2 JP H0644519B2
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JP
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frequency
discharge lamp
capacitor
lighting device
pressure discharge
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春男 永瀬
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は高圧放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関
するものである。
〔背景技術〕
一般的に、放電灯点灯装置の小型化,軽量,低損失化が
望まれているところであるが、従来一般の放電灯点灯装
置は、チョークコイル,トランス,コンデンサ等の単独
あるいはそれらの組合せであるので、寸法,重量ともに
大きく、蛍光灯などに比べて高圧放電灯では、放電灯寸
法そのものが小さいので、点灯装置の照明器具内蔵を考
えた場合などは、その収納スペースがとれないなどの問
題があった。
そこで最近は、蛍光灯では、点灯装置の小型,軽量,低
損失化および発光効率の向上を狙いとして、スイッチン
グトランジスタ等を使用した高周波点灯装置が実用化さ
れている。上記高周波点灯装置は、高圧放電灯に適用し
ても蛍光灯と同様の効果があり、実用化が望まれてい
る。
しかしながら、高圧放電灯の高周波点灯時には、音響的
共鳴に起因するアークの不安定(ゆらぎ,立ち消え,発
光管破壊など)が存在することが知られており(Journa
l of Applied Physics−49(5),May 1978.2680〜2683
頁およびその参考文献)、その防止策についても、矩形
波点灯や周波数の限定等各種の方法が知られている(e
x.IES TRANSACTION.DECEMBER 1969“Initial Characte
ristics of High Intencity Discharge Lamps on High
−Frequency Power”)。
上述の高圧放電灯の高周波点灯時に発生するアークの不
安定さの形成メカニズムは下記のごときものと考えられ
ている。すなわち、 (a)電気的入力の高周波変動 ↓ (b)発光管内ガスの圧力変化 ↓ (c)特別の周波数における定在圧力波発生 ↓ (d)限度以上の圧力振幅によりアークの不安定さが発生 なお、上記の特別の周波数とは、いわゆる音響的共鳴周
波数であって、アークのディメンジョン(現実的には発
光管形状)と発光管内の音速で決定されるものであり、
上記音速は、ガスの平均分子量とイオン温度が決まれば
決まるものであるので、それらの値さえ判れば比較的簡
単に求めることができる。また、限度以上の圧力振幅に
よるアークの不安定さがどの音響的共鳴周波数で起こる
のかについては、非線形の領域の問題であって単純にそ
の答を求めることはできない。
つぎに、高圧放電灯用の高圧放電灯点灯装置の具体的な
従来例を第1図ないし第3図により説明する。第1図は
この高圧放電灯点灯装置のブロック図であり、第2図は
その詳細な回路図である。
この高圧放電灯点灯装置は、第1図に示すように、直流
電源(交流電源を整流および平滑したものでもよい)1
からの直流出力を他励ハーフブリッジ型の高周波インバ
ータ部2で高周波出力に変換し、この高周波出力を高圧
放電灯LAに与えて高圧放電灯LAを点灯させるように
なっている。上記高周波インバータ部2のドライブ信号
は、基準周波数発振部5とフリップフロップ部4とベー
スドライバ部(アイソレータ兼用)3とからなるインバ
ータ制御部6によって与えている。
より詳しく説明すると、第2図に示すように、高周波イ
ンバータ部2は、スイッチングトランジスタQQ,Q
の直列回路とコンデンサC,Cの直列回路をそ
れぞれ直流電源1に接続し、スイッチングトランジスタ
QQ,QQにダイオードDD,DDを各々逆並
列接続し、スイッチングトランジスタQQ,QQ
接続点とコンデンサC,Cの間にコンデンサC
インダクタLおよび高圧放電灯LAの直列回路を接続
してあり、スイッチングトランジスタQQ,QQ
ベースにはそれぞれ第3図(A),(B)に示すベース
ドライブ信号が加えられ、その高レベル期間にスイッチ
ングトランジスタQQ,QQが各々オンとなり、低
レベル期間が各々オフとなる。
上記スイッチングトランジスタQQ,QQのオン,
オフによって第3図(C)に示すようなランプ電流I
LAが矢印(第2図)の向きに流れることになる。すな
わち、このランプ電流ILAは、スイッチングトランジ
スタQQ,QQがそれぞれオン,オフとなっている
〜t間では、直流電流1→スイッチングトランジ
スタQQ→高圧放電灯LA→インダクタL→コンデ
ンサC→コンデンサC→直流電源1の経路で流れ、
その後のスイッチングトランジスタQQがオフとなっ
たt〜t間では、インダクタL→コンデンサC
→コンデンサC→ダイオードDD→高圧放電灯LA
→インダクタLの経路で流れる(インダクタLのエ
ネルギがダイオードDDを介して放出される)。ま
た、スイッチングトランジスタQQ,QQがそれぞ
れオン,オフとなっているt〜t間では、直流電源
1→コンデンサC→コンデンサC→インダクタL
→高圧放電灯LA→スイッチングトランジスタQQ
直流電源1の経路で流れ、その後のスイッチングトラン
ジスタQQがオフとなったt〜t間では、インダ
クタL→高圧放電灯LA→ダイオードDD→コンデ
ンサC→コンデンサC→インダクタLの経路で流
れる(インダクタLのエネルギがダイオードDD
介して放出される)。
上記の動作を繰返すことで高圧放電灯LAが定常点灯す
ることになる。
基準周波数発振部5は、基準周波数を設定するもので、
タイマ回路(μPC1555C,日本電気(株)製)I
と抵抗R,RとコンデンサC,Cとで構成さ
れており、第4図(A)に示すような高レベル時間
,低レベル時間Tの波形を発生する。この場合、
時間Tは抵抗RとコンデンサCの時定数で決ま
り、時間Tは抵抗RとコンデンサCの時定数で決
まる。
フリップフロップ部4は、フリップフロップ回路(MN
4013B:松下製)Iと4個のNAND回路(MN
4011B:松下製)I〜Iとから構成され、第4
図(A)の波形の入力に対し、第4図(B),(C)に
示す周期Tの波形2相のインバータ制御信号を出力す
る。この2相のインバータ制御信号はTのデッドタイ
ムを有しているが、このデッドタイムはスイッチングト
ランジスタQQ,QQの同時オンを防止するために
設けられている。
ベースドライバ部3は、フリップフロップ部4からの2
相のインバータ制御信号を増幅および絶縁してスイッチ
ングトランジスタQQ,QQに伝えるもので、例え
ばスイッチングトランジスタQQに対するドライバ部
は、第4図(C)の波形によってトランジスタQQ
スイッチングしてパルストランスPTの1次巻線に通
電し、このパルストランスPTの2次巻線出力をスイ
ッチングトランジスタQQに加えるようになってい
る。抵抗RおよびコンデンサCはスナバ回路を構成
し、トランジスタQQのコレクタ・エミッタ間に印加
される電圧を抑えるようになっている。Cはスピード
アップコンデンサ、R,R,R,Rはそれぞれ
バイアス用の抵抗である。スイッチングトランジスタQ
に対するドライバ部については回路の図示は省略し
ているが、スイッチングトランジスタQQに対するも
のと同じである。
なお、高圧放電灯LAの点灯周波数はTの逆数であ
る。
以上のような動作で高圧放電灯LAを定常点灯させるの
であるが、前述したような高圧放電灯特有の高周波点灯
による音響的共鳴現象が起こってアークが不安定とな
り、ちらつきが生じ、激しいときには立ち消え,発光管
の破損に至ることがあった。
〔発明の目的〕
この発明はアークの不安定さを解消することができる放
電灯点灯装置を提供することを目的とする。
〔発明の開示〕
この発明の放電灯点灯装置は、直流電源と、この直流電
源からの直流電圧を受けて高周波電圧を出力する高周波
インバータと、この高周波インバータの出力端間に接続
されたインダクタとコンデンサとの直列共振回路と、こ
のコンデンサと並列的に接続された高圧放電灯と、前記
高周波インバータの出力周波数を所定時間より短い時間
毎に変化させる周波数制御回路とを備えてなる放電灯点
灯装置であって、 前記周波数制御回路は、前記直列共振回路の周波数特性
の共振周波数付近の勾配の急な部分で、前記高周波イン
バータの出力周波数を変化させるようにしたことを特徴
とする。
この発明の一実施例を第5図ないし第7図に基づいて説
明する。この高圧放電灯点灯装置は、第5図に示すよう
に、第1図におけるコンデンサCおよびインダクタL
に代えて、コンデンサCおよびインダクタL,L
を用い、かつ基準周波数発振部5に代えて周波数可変
発振部7を用いたインバータ制御部6aを使用してい
る。
上記コンデンサCおよびインダクタLは直列共振回
路RSを構成し、高周波インバータ部2と高圧放電灯L
Aの間に介在するフィルタとなる。また、インダクタL
は限流インピーダンスとなる。コンデンサCおよび
インダクタLよりなる直列共振回路RSは、高周波イ
ンバータ部2から加えられる電圧の周波数に対し、コン
デンサCの両端電圧VC7が第6図のように変化す
る。
一方、周波数可変発振部7は、発振周波数を所定時間
(音響的共鳴が生じてアークが不安定となるまでの時
間)より短い時間毎に2種類の交互に変化させるように
なっている。この2種類の周波数は、第6図におけるコ
ンデンサCの両端電圧VC7の変化勾配の大きい部分
の周波数、例えばfとfあるいはFとfに設定
される。
このように、発振周波数を変化させると、少しの周波数
の変化で高圧放電灯LAに印加する電圧を大幅に変化さ
せることができ、したがって高圧放電灯LAのランプ電
力を絶えず変化させることができ、アークの不安定を防
止することができる。これは、高圧放電灯LAに加わる
周波数の変化と振幅の変化の両方が作用して音響的共鳴
現象を抑え、アークの不安定を回避しているものと考え
られる。実験の結果、40Wおよび100Wの水銀灯に
ついて安定に点灯することが確認できた。
周波数可変発振部7は、具体的には第7図に示すよう
に、タイマ回路Iと抵抗R〜Rとコンデンサ
,Cとタイマ回路TMとで構成され、周波数を周
期的に2段に変化させるようになっている。
動作について説明すると、タイマ回路TMが周期的に高
レベル出力と低レベル出力を発生し、低レベル出力を発
生しているときは、トランジスタQQがオンとなって
抵抗Rが短絡され、タイマ回路Iの出力の高レベル
時間Tが抵抗RおよびコンデンサCの時定数で決
り、低レベル時間T(デッドタイム)が抵抗Rおよ
びコンデンサCの時定数で決ることになる。一方、タ
イマ回路TMが高レベル出力を発生しているときは、ト
ランジスタQQがオフとなってタイマ回路Iの出力
の高レベル時間Tが抵抗R,Rおよびコンデンサ
の時定数で決り、低レベル時間Tが抵抗Rおよ
びコンデンサCの時定数で決ることになる。
したがって、タイマ回路TMの低レベル出力時と高レベ
ル出力時とでタイマ回路Iの出力の高レベル時間T
の長さが変化し、実質的に周波数が変化することにな
る。
このように、この実施例は、所定の時間より短い時間毎
に周波数可変発振部7の発振周波数を変化させて高周波
インバータ部2の出力周波数を変化させ、かつ共振回路
RS(L,C)の作用によって高圧放電灯LAに加
わる電圧を変化させるようにしたため、音響共鳴現象に
よるアークの不安定さを解消でき、ゆらぎ,立ち消え,
発光管破損等を防止することができる。また、周波数可
変発振部7は、従来の基準周波数発振部5の構成にタイ
マ回路TMと抵抗RとトランジスタQQとを付加す
るだけのきわめて簡単な構成で実現することができる。
なお、上記実施例では、ハーフブリッジ型インバータに
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、他
方式のインバータでも同様にこの発明を適用できる。ま
た、周波数可変発振部7は周波数を2段階に変化させる
ものであったが、3段階以上に変化させてもよい。
〔発明の効果〕
この発明の放電灯点灯装置によれば、周波数制御回路に
より高周波インバータの出力周波数を所定時間より短い
時間毎に変化させるようにし、かつ周波数制御回路は、
直列共振回路の周波数特性の共振周波数付近の勾配の急
な部分で、前記高周波インバータの出力周波数を変化さ
せるようにしているので、音響的共鳴に起因するアーク
の不安定さを解消することができ、ゆらぎ,立ち消え,
発光管破損等を防止することができる。しかも、少しの
周波数の変化で高圧放電灯に印加する電圧を大幅に変化
させることができ、したがって高圧放電灯のランプ電力
を絶えず変化させることができ、アークの不安定を防止
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の高圧放電灯点灯装置のブロック図、第2
図はその詳細な回路図、第3図および第4図はその各部
の波形図、第5図はこの発明の一実施例の回路図、第6
図はコンデンサ電圧の周波数特性図、第7図は第5図の
要部の詳細回路図である。 1……直流電源、3……ベースドライバ部、4……フリ
ップフロップ部、7……周波数可変発振部、LA……高
圧放電灯、RS……直列共振回路(フィルタ)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−48095(JP,A) 特開 昭56−132797(JP,A) 特開 昭60−148097(JP,A) 特開 昭60−65498(JP,A) 特開 昭60−150595(JP,A) 特開 昭60−200499(JP,A) 特公 昭49−3543(JP,B1) 特公 昭57−18317(JP,B2) 特公 昭59−53677(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源と、この直流電源からの直流電圧
    を受けて高周波電圧を出力する高周波インバータと、こ
    の高周波インバータの出力端間に接続されたインダクタ
    とコンデンサとの直列共振回路と、このコンデンサと並
    列的に接続された高圧放電灯と、前記高周波インバータ
    の出力周波数を所定時間より短い時間毎に変化させる周
    波数制御回路とを備えてなる放電灯点灯装置であって、 前記周波数制御回路は、前記直列共振回路の周波数特性
    の共振周波数付近の勾配の急な部分で、前記高周波イン
    バータの出力周波数を変化させるようにしたことを特徴
    とする放電灯点灯装置。
JP59056808A 1984-03-23 1984-03-23 放電灯点灯装置 Expired - Lifetime JPH0644519B2 (ja)

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JPS60200498A JPS60200498A (ja) 1985-10-09
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Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5648095A (en) * 1979-09-27 1981-05-01 Toshiba Electric Equip Device for firing discharge lamp

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JPS60200498A (ja) 1985-10-09

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