JPH07114993A - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

放電ランプ点灯装置

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JPH07114993A
JPH07114993A JP5262132A JP26213293A JPH07114993A JP H07114993 A JPH07114993 A JP H07114993A JP 5262132 A JP5262132 A JP 5262132A JP 26213293 A JP26213293 A JP 26213293A JP H07114993 A JPH07114993 A JP H07114993A
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JP
Japan
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discharge lamp
voltage
fet
capacitor
lamp
Prior art date
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Pending
Application number
JP5262132A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Saito
毅 斎藤
Atsuo Wake
厚夫 和氣
Takayuki Imai
崇之 今井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型・軽量で低コストの放電ランプ点灯装置
を得る。 【構成】 直流電源1の出力端に接続されるべきインバ
ータ回路2と、このインバータ回路2の出力端に接続さ
れた放電ランプ3と、インバータ回路2と放電ランプ3
との間に接続された可飽和インダクタ4とを備えてい
る。可飽和インダクタ4が放電ランプ3の基本点灯周波
数で飽和する構成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、放電ランプ点灯装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】メタルハライドランプ等の放電ランプを
点灯するための従来の放電ランプ点灯装置としては、図
4に示すような構成が知られている。このような構成の
放電ランプ点灯装置では、ブリッジ構成を成すスイッチ
ング素子である4個のFET21,22,23,24と
FET21,22を駆動するドライブ回路25とFET
23,24を駆動するドライブ回路26によってインバ
ータ回路2を構成している。インバータ回路2の負荷に
は、電流制限用のインダクタ7と、高周波電流バイパス
用コンデンサ6と放電ランプ3の並列回路との直列回路
が接続されている。
【0003】インバータ回路2の4つのFETのゲート
には、図5に示すようなゲート電圧波形がインバータ駆
動回路25,26からそれぞれ印加され、FET22,
24は交互に低い周波数、例えば250Hzでオン・オ
フする。図5の期間T1のときは、FET22はオン、
FET24がオフとなる。この期間FET21はオフ
で、FET23は高い周波数、例えば40kHzでオン
・オフする。期間T1では、高周波電流は直流電源1→
FET23→コンデンサ6→インダクタ7→FET22
→直流電源1と流れ、低周波電流は直流電源1→FET
23→放電ランプ3→インダクタ7→FET22→直流
電源1と流れる。期間T2では、FET22はオフ、F
ET24がオンとなり、この期間でFET23はオフ
で、FET21は40kHzでオン・オフする。したが
って、期間T2では、高周波電流は直流電源1→FET
21→インダクタ7→コデンサ6→FET24→直流電
源1と流れ、低周波電流は直流電源1→FET21→イ
ンダクタ7→放電ランプ3→FET24→直流電源1と
流れる。すなわち、放電ランプ3には250Hzの低周
波矩形波電流が流れ、40kHzの高周波電流はコンデ
ンサ6を流れ、放電ランプ3は低周波矩形波で点灯する
こととなる。すなわち、インダクタ7とコンデンサ6と
は図6に示すようなローパスフィルタとして作用し、フ
ィルタの遮断周波数fc=1/2π(LC)1/2 は25
0Hzよりも大きく、40kHzよりも小さく設定され
る。
【0004】インダクタ7は250Hzの低周波成分に
対して、放電ランプ3を安定点灯維持するための電流制
限素子として作用する。図7は安定点灯中の放電ランプ
電圧波形(曲線G)と放電ランプ電流波形(曲線H)と
直流電源出力波形(曲線I)を示す。一般に、放電ラン
プの電圧極性反転時には再点弧電圧(記号J)が発生
し、通常の放電ランプ電圧よりも瞬時に高くなる。再点
弧電圧が発生する直前にはランプ電流が流れず、電流休
止期間(記号K)を生じる。したがって、図7におい
て、放電ランプを点灯維持するためには、放電ランプ電
圧波形の瞬時において直流電源出力電圧が常に大きくな
るよう設定する必要がある。例えば、ランプ電圧が90
Vの放電ランプを点灯維持するために、直流電源電圧の
出力電圧を200Vに設定する。直流電源電圧の出力電
圧と放電ランプ電圧との電圧差は、限流作用を持つイン
ダクタ7が分担することとなる。
【0005】以上のようにして放電ランプ3は安定点灯
維持をする。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の放電
ランプ点灯装置では、図7に示すように矩形波交流電圧
の極性反転時に放電ランプの電極から電子放出するとき
に電圧波形に再点弧電圧を生じる。さらに、極性反転時
には電流休止期間が発生し、この休止期間が長いと電極
が冷えるため再点弧電圧が高くなる。したがって、極性
反転期間は短い方が再点弧電圧を低くでき、点灯維持が
容易になる。この電圧のピーク値が直流電源出力電圧値
を越える場合には、放電ランプが立ち消えする。さら
に、放電ランプのライフ経過に伴い、再点弧時に発生す
る電圧のピーク値が次第に上昇する。そこで、直流電源
出力電圧値は、あらかじめ放電ランプの瞬時電圧値を充
分に補えるように高めになるように設計する。例えば、
放電ランプ電圧値が90Vの場合には、点灯装置の出力
電圧値を200Vにする。このようにして、放電ランプ
の点灯維持が行われる。このような放電ランプ点灯装置
では、放電ランプのランプ電圧値に対して直流電源が大
きな出力電圧を供給することとなり、放電ランプ点灯装
置が大きく、かつ重くなり、さらにコスト高になるとい
う問題を生じる。
【0007】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、小型で、軽量、かつ低コストの放電ラ
ンプ点灯装置を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の放電ランプ点灯
装置は、直流電源の出力端に接続されるべきインバータ
手段と、前記インバータ手段の出力端に接続された放電
ランプと、前記インバータ手段と前記放電ランプとの間
に接続された可飽和インダクタとを備え、前記可飽和イ
ンダクタが放電ランプの基本点灯周波数で飽和する構成
を有する。
【0009】
【作用】可飽和インダクタを放電ランプの基本点灯周波
数で飽和させることで、極性反転時のインバータ手段の
出力電圧波形の極性反転スピードを速くし、ランプ電流
の極性反転時の電流休止期間を短くし、再点弧電圧を低
下する。また、可飽和インダクタが放電ランプの基本点
灯周波数の少なくとも3倍の周波数領域において放電ラ
ンプの電流値で飽和しないようにすることで、極性反転
時に放電ランプの点灯波形のもつ高い周波数成分によ
り、可飽和インダクタの両端に逆起電圧を発生する。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。
【0011】図1に示す本発明の実施例である放電ラン
プ点灯装置は、直流電源1の出力端にインバータ回路2
が接続され、このインバータ回路2の出力端に放電ラン
プ3が接続されており、インバータ回路2と放電ランプ
3との間に可飽和インダクタ4が直列に接続されてい
る。5は起動回路である。
【0012】以下、本発明の実施例である放電ランプ点
灯装置を図1に基づいて説明する。フルブリッジ構成を
成す4つのFET21〜24の21,24および22,
23の2組のFETを互いにスイッチングすることによ
り、直流電源1の出力を交番させ、矩形波交流電源とし
て動作し、放電ランプ3を流れる電流を反転し、点灯を
維持する。なお、25,26はそれぞれFET21,2
2およびFET23,24を駆動するドライブ回路であ
る。ドライブ回路25と26は、放電ランプ3が音響的
共鳴現象を起こさない程度の低い周波数、例えば250
Hz程度で、互いに逆位相で動作する。すなわち、これ
らドライブ回路25,26の出力信号により、FET2
1と24が同時にオン・オフし、また、FET22と2
3が同時にオン・オフする。
【0013】すなわち、FET21と24がオンする
と、直流電源1→FET21→可飽和インダクタ4→パ
ルストランス51の二次巻線51a→放電ランプ3→パ
ルストランス51の二次巻線51b→FET24→直流
電源1の経路で電流が流れる。つぎにFET22と23
がオンすると、直流電源1→FET23→パルストラン
ス51の二次巻線51b→放電ランプ3→パルストラン
ス51の二次巻線51a→可飽和インダクタ4→FET
22→直流電源1の経路で電流が流れる。以後、FET
21、24とFET22、23は互いにオン・オフを繰
り返し、負荷である放電ランプ3へ矩形波電力を供給す
る。
【0014】次に放電ランプ3の起動動作について説明
する。コンデンサ53は、ダイオード52を介して直流
電源1に接続され、起動回路用電源として動作する。F
ET55は駆動回路54から信号を受け、オン・オフ動
作する。FET55は、パルストランス51の一次巻線
51cと直列回路を構成して、コンデンサ53と接続さ
れ、パルストランス51は、FET55のオン・オフ動
作により、フライバックトランスとして動作する。FE
T55は、駆動回路54から図3の(a)に示すような
FET駆動電圧によりオン/オフされる。FET55が
オンすると、コンデンサ53からパルストランス51の
一次巻線51c、FET55を介して図3の(b)に示
すようなドレイン電流が流れる。FET55がオンして
いる期間は、ドレイン電流はVdc/L1の傾きで増加
し続ける。ここで、Vdcは直流電源1の出力電圧、L
1はパルストランス51の一次巻線51cのインダクタ
ンス値である。FET55のオン時間ton後には電流
値はton・Vdc/L1となる。FET55をton
後にオフすると、パルストランス51の一次巻線51c
のインダクタンス作用により、両端にキック電圧を発生
する。この一次巻線51cの両端に発生したキック電圧
をパルストランス51により昇圧し、二次巻線に10数
kV以上の高圧パルス電圧を発生する。
【0015】パルストランス51は、この高圧パルス電
圧を放電ランプ3へ印加し、パルス電流をコンデンサ5
6を介して還流させる。このとき、コンデンサ56は、
高圧パルス電圧がインバータ回路2のFET21〜24
へ戻り、破壊することを防止する機能を有する。このよ
うにして印加された高圧パルス電圧により、放電ランプ
3の主電極間が絶縁破壊し、放電ランプ3は起動する。
【0016】以上の動作により、放電ランプ3は起動
し、インバータ回路2から供給される低周波の矩形波交
流電力により、安定点灯に至る。
【0017】次に、放電ランプ3の安定点灯動作につい
て説明する。図2は本発明の可飽和インダクタ4を用い
た場合の放電ランプ電圧、放電ランプ電流、直流電源出
力電圧波形を示す。なお、曲線Aは直流出力電圧波形
を、また曲線Bは逆起電圧、曲線Cはランプ電流波形、
曲線Dはランプ電圧波形をそれぞれ示す。放電ランプの
基本点灯周波数で可飽和インダクタ4を飽和させること
で、電流極性反転時のスピードが速くなり、電流休止期
間(記号E)が短くなる。その結果、再点弧電圧(記号
F)が低くなる。さらに、放電ランプの基本点灯周波数
の少なくとも3倍の周波数領域で放電ランプの電流値で
飽和しないようにすることで、電流極性反転時の矩形波
の持つ高い周波数成分に対して、可飽和インダクタ4は
インダクタンスとして作用し、電流極性反転時に可飽和
インダクタ4のインダクタンス成分と直流電源1の出力
キャパシタンス成分とで図2のような逆起電圧が発生す
る。この逆起電圧は、再点弧電圧をちょうど覆うように
直流電圧に重畳された波形になるため、従来のように放
電ランプ電圧に対して直流電源の出力電圧を大きくする
必要がなくなり、例えば、放電ランプ電圧90Vに対し
て直流電源の出力電圧を100Vとしても点灯維持が可
能となる。このときの直流出力電圧とランプ電圧との差
は、パルストランスの二次巻線が分担することとなる。
【0018】本実施例では、インバータ手段の出力に可
飽和インダクタとパルストランスの二次巻線と放電ラン
プの直列回路が接続された構成としているが、可飽和イ
ンダクタの作用をパルストランスの二次巻線に持たせ、
別途可飽和インダクタを設けない構成でも本発明の効果
が得られる。また、可飽和インダクタとは別に電流制限
機能を持った素子、例えばインダクタや抵抗などを付加
しても同様の効果が得られる。
【0019】なお、インバータ手段としてほかの構成の
インバータ手段や、あるいはFET以外のスイッチ素
子、例えばトランジスタやサイリスタ等を用いても良
い。また、起動回路5の構成は、本実施例以外の構成で
あっても本発明の効果を得ることができる。さらに、本
実施例では、パルストランス51に、出力線を双方向に
有する構成のものを用いたが、出力線を一方向のみに有
するものでも同様の効果が得られる。
【0020】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の放電ランプ点灯装置によれば、ランプ電圧に近い直流
電源で点灯維持が可能となり、直流電源の出力電圧を大
幅に低下させることができ、小型・軽量で低コストの放
電ランプ点灯装置とすることができる。また、インダク
タを可飽和とすることで、インダクタ自身も小型にな
り、同様に小型・軽量で低コストの放電ランプ点灯装置
になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である放電ランプ点灯装置の
構成図
【図2】同じく放電ランプ点灯波形の説明図
【図3】同じく起動回路の動作を説明する図
【図4】従来例の放電ランプ点灯装置の構成図
【図5】同じくインバータ回路動作を説明する図
【図6】同じく放電ランプ点灯波形の説明図
【図7】同じくインダクタとコンデンサの作用を説明す
る図
【符号の説明】
1 直流電源 2 インバータ回路 3 放電ランプ 4 可飽和インダクタ 5 起動回路 6 コンデンサ 7 インダクタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源の出力端に接続されるべきイン
    バータ手段と、前記インバータ手段の出力端に接続され
    た放電ランプと、前記インバータ手段と前記放電ランプ
    との間に接続された可飽和インダクタとを備え、前記可
    飽和インダクタが放電ランプの基本点灯周波数で飽和す
    ることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
  2. 【請求項2】 可飽和インダクタが放電ランプの基本点
    灯周波数の少なくとも3倍の周波数領域において、前記
    放電ランプの電流値で不飽和であることを特徴とする請
    求項1記載の放電ランプ点灯装置。
JP5262132A 1993-10-20 1993-10-20 放電ランプ点灯装置 Pending JPH07114993A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100382242B1 (ko) * 2000-06-23 2003-05-01 김도윤 평면형광램프 구동용 전원장치
WO2008023476A1 (fr) * 2006-08-23 2008-02-28 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Lampe à décharge à haute tension, appareil d'éclairage et équipement d'illumination

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