JPH07183091A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JPH07183091A
JPH07183091A JP32354293A JP32354293A JPH07183091A JP H07183091 A JPH07183091 A JP H07183091A JP 32354293 A JP32354293 A JP 32354293A JP 32354293 A JP32354293 A JP 32354293A JP H07183091 A JPH07183091 A JP H07183091A
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JP
Japan
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discharge lamp
ripple
dimming level
dimming
lighting device
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JP32354293A
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English (en)
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Tsutomu Kakiya
勉 垣谷
Yuji Takahashi
雄治 高橋
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Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 深調光時でのチラツキを防止する。 【構成】 放電灯2を点灯させる高周波インバータ回路
1と、放電灯2の調光レベルを設定する設定手段5とを
備え、設定された調光レベルに応じて高周波インバータ
回路1の動作状態を制御して放電灯2を調光点灯させる
ようにした放電灯点灯装置において、調光点灯時の放電
灯2のランプ電流にリップル成分を重畳させるリップル
付加手段9を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波インバータ回路
を用いて放電灯を点灯させる調光可能な放電灯点灯装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、放電灯点灯装置においては、その
利用価値等を高めるため調光機能を付加したものがあ
る。ここに、放電灯を調光点灯させる方式としても、種
々のものがある。例えば、高周波インバータ回路を応用
して深調光機能を持たせたものとして、調光信号のレベ
ルに応じて高周波インバータ回路の点灯周波数(動作周
波数)を可変させることで実現するようにしたものがあ
る。即ち、調光レベルが深くなるほど高周波インバータ
回路の点灯周波数が高くなるように、調光レベルが浅く
なるほど(全光に近づくほど)高周波インバータ回路の
点灯周波数が低くなるように可変制御して例えば誘導性
バラストに接続されたランプを調光するものである。調
光レベルが決まればその調光レベルに応じてある一定の
点灯周波数となるように制御される。この方式のランプ
電流IL の波形を示す図4において、同図(a)が全光
時を示し、同図(b)が調光時を示す。よって、ある一
定の調光レベルで放電灯が安定して点灯している場合に
は、ランプ電流波形及びランプ電圧波形は、ともに振幅
が一定なものとなっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、例えば、深
調光レベルで調光点灯させている場合に、放電灯の点灯
状態が不安定となって、チラツキを生ずる場合がある。
これは、調光時に限らず、例えばランプ周囲温度が低い
ような低温条件下でも発生し得るものであり、低温条件
下での深調光レベルの点灯時には顕著となる。よって、
不快感を与える点灯状態となってしまう。
【0004】このような条件下でチラツキが発生しやす
い原因は明らかではないが、放電灯の等価回路を考えた
場合に、フィラメントと管壁内面に付着された導体膜の
等価抵抗との間に分布容量が存在し、深調光レベルに対
応して点灯周波数が高くなるほどこの分布容量に流れる
漏れ電流が無視できなくなり、主放電路が不安定になる
等の理由が考えられる。
【0005】また、深調光時や低温時などは、ランプの
温度が低いため水銀蒸気圧が低下し、これに起因して発
光が不安定になるものと推察される。この点につき、本
発明者らは、ランプガス圧力を1.7〜3.4Torr の
範囲で種々変化させたバルブ内径が25.5mmの蛍光ラ
ンプ〜を作製し、これらについてランプ温度Taが
10℃という低温下でランプ電流IL 〔mA〕を種々変
化させて点灯試験を行なったところ、図5(a)に示す
ような結果が得られたものである。即ち、同図(a)に
おいて、斜線を施して示す領域は、著しくちらつきが生
じることを表したものであり、ランプ電流IL が小さな
領域(換言すれば、調光状態)において上述したような
支障が発生することが理解できる。また、ランプガス圧
力を3Torr とした蛍光ランプについて同様にランプ温
度Ta及びランプ電流IL を種々変化させて点灯試験を
行なったところ、同図(b)に示すように、温度の低い
領域において、ちらつきが顕著となったものである。
【0006】このような不都合を解消するために、PW
M(パルス幅変調)信号を調光用外部信号として用いる
ことで、調光時には図6(b)に示すように全光点灯周
波数状態(振幅の大きい部分)と調光用周波数状態(振
幅の小さい部分)とをPWM信号により交互に周期的に
切換えて全体として所望の調光レベルとなるようにする
周波数2段切換えの調光方式が特開昭63−24589
8号公報等に開示されている。或いは、同図(c)に示
すようにPWM信号に応じてランプ電流IL に休止区間
を持たせ、全体として所望の調光レベルとなるようにし
たものもある。
【0007】ところが、このような周波数2段切換えの
調光方式による場合、深調光時にはランプ電流IL に休
止区間が発生して主放電路が維持されてないため再点弧
が必要なため、結局、高電圧パルスが必要となる。ま
た、光リップルが大きいため、フリッカの原因ともなり
やすい。
【0008】何れにしても、深調光レベル、特に低温条
件下での調光レベルに左右されることなく、常に安定し
た点灯状態を確保し得ることが要望される。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、放電灯を点灯させる高周波インバータ回路と、前記
放電灯の調光レベルを設定する設定手段とを備え、設定
された調光レベルに応じて前記高周波インバータ回路の
動作状態を制御して前記放電灯を調光点灯させるように
した放電灯点灯装置において、調光点灯時の前記放電灯
のランプ電流にリップル成分を重畳させるリップル付加
手段を設けた。
【0010】請求項2記載の発明では、請求項1記載の
発明中、高周波インバータ回路を設定手段で設定された
調光レベル信号に応じて点灯周波数を可変制御して調光
点灯させるものとした。
【0011】また、請求項1又は2記載の発明におい
て、リップル付加手段によりリップル成分を重畳させる
調光レベルを、請求項3記載の発明では、全光時の20
%以下に設定し、請求項4記載の発明では、任意レベル
以下に設定した。
【0012】請求項5記載の発明では、これらの請求項
1,2,3又は4記載の発明において、高周波インバー
タ回路と放電灯との間にLC共振回路を設け、リップル
付加手段を発振周波数を変調させて重畳させるリップル
成分を付加するものとした。
【0013】請求項6記載の発明では、これらの請求項
1,2,3又は4記載の発明において、設定手段で設定
されて高周波インバータ回路に出力させる調光レベルに
重畳させるリップル発生用信号を生成するリップル発生
用信号生成回路によりリップル付加手段を形成した。
【0014】請求項7記載の発明では、請求項6記載の
発明において、リップル発生用信号生成回路により生成
するリップル発生用信号を三角波信号とした。
【0015】さらに、請求項8記載の発明では、請求項
1,2,3,4,5,6又は7記載の発明において、ラ
ンプ電流に重畳させるリップル成分の周波数を500H
z以上に設定した。
【0016】
【作用】調光点灯時に放電灯に対するランプ電流をリッ
プル成分が重畳されたものとするので、リップル成分だ
け、点灯周波数中の周波数の高低に応じて放電灯に対す
る電流を絞ったり電流を多く流そうとする動作が交互に
繰返されるものとなり、ランプ電流波形で考えた場合、
実質的にランプ電流の包絡波形がリップル成分だけ振幅
変調されたものと等価的となり、よって、深調光レベル
での点灯時でも放電灯を、チラツキを生ずることなく、
かつ、光リップルが大きくないためフリッカを生じるこ
となく、点灯させ得る。また、基本的にリップル成分が
重畳されるように構成すればよく、簡単な回路構成で済
むものとなる。
【0017】
【実施例】本発明の一実施例を図1ないし図3に基づい
て説明する。まず、図1において、基本構成として、直
流電源VDCには一対のスイッチング素子(図示例は、F
ET=電界効果型トランジスタ)Q1 ,Q2 を直列接続
してなる周知のハーフブリッジ型の高周波インバータ回
路1が接続されている。ここに、一方のスイッチング素
子Q2 の両端間には放電灯2が接続されているが、この
放電灯2の一端と前記スイッチング素子Q1 ,Q2 の接
続中点との間には容量性バラストC0 と誘導性バラスト
0 とによるLC共振回路3が接続されている。前記高
周波インバータ回路1のスイッチング素子Q1 ,Q2
は駆動回路4が接続されている。これにより、スイッチ
ング素子Q1 ,Q2 の交互のオン・オフ発振動作に伴う
高周波交流電力を放電灯2に投入することにより点灯維
持させるものである。
【0018】ここに、本実施例の放電灯点灯装置は周波
数可変による調光機能を持つものであり、設定手段を構
成する可変基準電源5からの調光レベルに応じて高周波
インバータ回路1中のスイッチング素子Q1 ,Q2 のオ
ン・オフの動作周波数(点灯周波数)を可変制御するよ
うに構成されている。より詳細には、前記放電灯2に流
れるランプ電流IL を検出するための電流検出巻線6が
設けられ、この電流検出巻線6により検出されたランプ
電流IL と前記可変基準電源5からダイオードD1 及び
抵抗R1 を経た調光レベルとを入力とする誤差アンプ7
が設けられ、この誤差アンプ7の出力がVCO(電圧制
御発振器)8を介して前記駆動回路4に入力されてい
る。
【0019】よって、基本的な制御として、可変基準電
源5により設定される調光レベルが深くなればなるほど
高周波インバータ回路1の動作周波数が高くなるように
制御し、調光レベルが浅くなればなるほど高周波インバ
ータ回路1の動作周波数が低くなるように制御し、調光
レベルに応じた明るさで放電灯2を点灯させることにな
る(放電灯2の明るさをランプ電流IL に換算して検出
し基準入力となる調光レベルに一致するように誤差アン
プ7、VCO8を経て常に周波数を増減制御する)。こ
のような調光制御方式は図4で説明した調光制御方式に
相当する。
【0020】しかして、このような調光制御方式だけに
よる場合、深調光時にはチラツキを生じ得ることから、
本実施例では、リップル発生用信号生成回路9をリップ
ル付加手段として設けたものである。このリップル発生
用信号生成回路9は図2(b)に示すようなパルス状の
信号を生成しダイオードD2 を介して可変基準電源5か
らの調光レベルに重畳し、さらに、前記抵抗R1 とコン
デンサC1 とより形成されたRC積分回路10を介して
前記誤差アンプ7に入力させるものである。
【0021】このような構成において、例えば、調光点
灯時にあっては可変基準電源5のA点には図2(a)に
示すような調光レベルの信号が与えられる。一方、リッ
プル発生用信号生成回路9のB点からは同図(b)に示
すようなパルス状の信号が出力され、C点において調光
レベルに重畳されて、同図(c)に示すような直流バイ
アス状態のパルス信号となる、このようなC点の信号は
さらにRC積分回路10を経ることによりD点に示す信
号として同図(d)に示すような三角波信号となって誤
差アンプ7の基準端子に入力される。調光レベルはこの
ように三角波信号が重畳された信号となって誤差アンプ
7、VCO8に与えられるため、その電圧波形に応じて
発振周波数が決定されるVCO8等による処理を受けた
後、実際のランプ電流IL を示すと、同図(e)に示す
ように三角波信号成分がリップル成分として周波数可変
を伴って重畳された形の信号となる。
【0022】この結果、例えば、調光レベルが深いよう
な場合、このように積極的にリップル成分を重畳させる
駆動制御を行うものとすれば、ランプ電流IL の波形に
おいて振幅がリップル分だけ大きい部分により点灯維持
されるものとなり、これが、三角波信号の周波数で繰返
されるため、チラツキを生ずることなく、点灯維持され
るものとなる。この際、リップル成分による増減であ
り、光リップルが小さいため、フリッカの原因となるこ
とはない。もちろん、全体的な明るさは、このリップル
分が重畳される調光レベルに応じて決定される周波数を
ベースとするため、所望の調光レベルに応じたものとな
る。
【0023】このような本実施例による放電灯点灯装置
を用いて、ランプガス圧力が1.7〜3.4Torr の範
囲の複数の蛍光ランプ〜をランプ温度Taが10℃
という低温下でランプ電流IL を種々変化させて点灯試
験を行なったところ、図3(a)に示すような結果が得
られたものである。即ち、同図において、散点状に点々
を付して示す領域は若干のちらつきが生ずることを表し
たものであり、ガス圧力が1.7Torr のランプにおい
て、若干のちらつきが発生するものの、図5(a)に示
した従来例によるものと比較すると、大幅にちらつきが
改善されていることを確認できたものである。さらに、
ランプガス圧力が3Torr の蛍光ランプについて、その
ランプ温度Ta及びランプ電流IL を種々変化させて点
灯試験を行なったところ、図3(b)に示すような結果
が得られたものである。即ち、ランプ電流IL が小さな
領域(換言すれば、調光状態)において、ランプ温度T
aが5℃といった低温下では若干ちらつきが発生するも
のの、図5(b)に示した従来例によるものと比較する
と、ちらつきの発生が大幅に改善されていることを確認
できたものである。
【0024】なお、実際に問題となるチラツキ等が生ず
るのは例えば20%以下となるような深調光時であるの
で、例えば、リップル発生用信号生成回路9の出力部分
に調光レベルが20%以下になった場合に閉じるスイッ
チング手段等を設け、調光レベルが20%以下の場合の
みランプ電流IL にリップル成分が重畳されるようにし
てもよい。或いは、このような20%以下といった特定
の値に限らず、任意レベル以下となるような深調光レベ
ル時にランプ電流IL にリップル成分が重畳されるよう
にして自由度を大きくしてもよい。また、本実施例では
特に説明しなかったが、チラツキの生ずる原因の一つで
ある低温条件も加味して、ランプ電流IL にリップル成
分が重畳されるようにしてもよい。
【0025】また、リップル成分を生じさせるパルス状
信号の周波数としては、500Hz以上がよい。即ち、
人間の目に知覚されない位にこの信号の周波数が高いこ
とにより、このようなリップル成分に伴う周波数変調制
御自体が人間に知覚されないものとなるからである。
【0026】さらに、本実施例ではリップル成分を生じ
させるために誤差アンプ7に入力される際のリップル発
生用信号が積分処理を経て三角波信号とされているの
で、回路ストレスの減少とチラツキ防止効果の向上とが
確保される。
【0027】また、本実施例では、2つのスイッチング
素子Q1 ,Q2 を用いたハーフブリッジ構成の高周波イ
ンバータ回路1の構成例で説明したが、1石式やフルブ
リッジ式の高周波インバータ回路構成のものであっても
よい。
【0028】
【発明の効果】本発明は、放電灯を点灯させる高周波イ
ンバータ回路と、前記放電灯の調光レベルを設定する設
定手段とを備え、設定された調光レベルに応じて前記高
周波インバータ回路の動作状態を制御して前記放電灯を
調光点灯させるようにした放電灯点灯装置において、調
光点灯時の前記放電灯のランプ電流にリップル成分を重
畳させるリップル付加手段を設けることを基本として上
述したように構成し、調光点灯時に放電灯に対するラン
プ電流をリップル成分が重畳されたものとしたので、リ
ップル成分だけ、点灯周波数中の周波数の高低に応じて
放電灯に対する電流を絞ったり電流を多く流そうとする
動作が交互に繰返されるものとなり、ランプ電流波形で
考えた場合、実質的にランプ電流の包絡波形がリップル
成分だけ振幅変調されたものと等価的となるようにした
ので、深調光レベルでの点灯時でも放電灯を、チラツキ
を生ずることなく、かつ、光リップルが大きくないため
フリッカを生じることなく、点灯させることができ、ま
た、基本的にリップル成分が重畳されるように構成すれ
ばよく、簡単な回路構成で済ませることができ、特に、
請求項7記載の発明によれば、リップル発生用信号を三
角波信号としているので、回路ストレスの減少とチラツ
キ防止効果の向上とを確保でき、また、請求項8記載の
発明によれば、重畳するリップル成分の周波数を500
Hz以上としたので、人間の目に知覚されない状態での
変調となり、チラツキを認識させないものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略回路図である。
【図2】その動作を示す各部の信号波形図である。
【図3】本実施例構成により蛍光ランプを点灯させたと
きのちらつき発生状況を示す試験結果の説明図である。
【図4】従来方式を示す信号波形図である。
【図5】従来構成により蛍光ランプを点灯させたときの
ちらつき発生状況を示す試験結果の説明図である。
【図6】他の従来方式を示す信号波形図である。
【符号の説明】
1 高周波インバータ回路 2 放電灯 3 LC共振回路 5 調光レベル設定手段 9 リップル成分付加手段

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放電灯を点灯させる高周波インバータ回
    路と、前記放電灯の調光レベルを設定する設定手段とを
    備え、設定された調光レベルに応じて前記高周波インバ
    ータ回路の動作状態を制御して前記放電灯を調光点灯さ
    せるようにした放電灯点灯装置において、調光点灯時の
    前記放電灯のランプ電流にリップル成分を重畳させるリ
    ップル付加手段を設けたことを特徴とする放電灯点灯装
    置。
  2. 【請求項2】 設定手段で設定された調光レベル信号に
    応じて点灯周波数を可変制御して調光点灯させる高周波
    インバータ回路としたことを特徴とする請求項1記載の
    放電灯点灯装置。
  3. 【請求項3】 リップル付加手段によりリップル成分を
    重畳させる調光レベルを、全光時の20%以下に設定し
    たことを特徴とする請求項1又は2記載の放電灯点灯装
    置。
  4. 【請求項4】 リップル付加手段によりリップル成分を
    重畳させる調光レベルを、任意レベル以下に設定したこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の放電灯点灯装置。
  5. 【請求項5】 高周波インバータ回路と放電灯との間に
    LC共振回路を設け、リップル付加手段を発振周波数を
    変調させて重畳させるリップル成分を付加するものとし
    たことを特徴とする請求項1,2,3又は4記載の放電
    灯点灯装置。
  6. 【請求項6】 設定手段で設定されて高周波インバータ
    回路に出力させる調光レベルに重畳させるリップル発生
    用信号を生成するリップル発生用信号生成回路によりリ
    ップル付加手段を形成したことを特徴とする請求項1,
    2,3又は4記載の放電灯点灯装置。
  7. 【請求項7】 リップル発生用信号生成回路により生成
    するリップル発生用信号を三角波信号としたことを特徴
    とする請求項6記載の放電灯点灯装置。
  8. 【請求項8】 ランプ電流に重畳させるリップル成分の
    周波数を500Hz以上に設定したことを特徴とする請
    求項1,2,3,4,5,6又は7記載の放電灯点灯装
    置。
JP32354293A 1993-12-22 1993-12-22 放電灯点灯装置 Pending JPH07183091A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1389036A1 (en) * 2001-05-16 2004-02-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Discharge lamp lighting device and system comprising it
JP2016514358A (ja) * 2013-03-14 2016-05-19 バイオロジカル イルミネーション,エルエルシー 不均一な生物学的調整光を生成するためのシステム及びこれに関連する方法

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Effective date: 20050607