JPH07211478A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JPH07211478A
JPH07211478A JP191594A JP191594A JPH07211478A JP H07211478 A JPH07211478 A JP H07211478A JP 191594 A JP191594 A JP 191594A JP 191594 A JP191594 A JP 191594A JP H07211478 A JPH07211478 A JP H07211478A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】熱陰極放電灯の寿命特性を損なうことなく、広
い調光範囲を得る。 【構成】点灯用と予熱用のインバータ4,10を別々の
電源回路に接続し、別々の電源回路は帰還ループ3を具
備し、点灯用の電源回路の出力電圧の一部が予熱用イン
バータ10に帰還される構成とした。 【効果】管電流を絞ると予熱が増加するようになるため
管電流を大きく絞ってもフィラメント温度が低下せず安
定した放電が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱陰極形放電灯の寿命特
性を損なうことなく、広い範囲の調光を行うために好適
な放電灯点灯装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の装置は、特開昭61−49399 号公報
に開示されているように、トランスの二次側にスイッチ
を設け、このスイッチの開閉のデューティを変化させる
ことによって管電流を変化させ調光を行う方式の装置で
あった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】熱陰極形放電灯の調光
を行う場合、管電流を小さくしていくにつれてフィラメ
ントの温度が低下していき、更に、管電流を小さくする
と、正規の放電が維持されなくなり、いわゆる、微放電
状態や半波放電状態となる。このような状態では管電圧
が通常よりも高くなっており、フィラメントにダメージ
を与える。そのため放電灯が短寿命となることが一般に
知られている。
【0004】従来の装置では、二次側のスイッチが閉じ
ている期間に管電流を供給し、スイッチが開くと管電流
は供給されなくなる替わりに、発振周波数が上昇する。
そのためフィラメント電流を制限しているコンデンサの
インピーダンスが低下しフィラメントに供給される電流
が増加する。従ってスイッチの開閉のデューティを小さ
くして管電流を小さくしていくに従って、フィラメント
に供給される電流が増加するため、フィラメント温度が
低下しない。そのため管電流をかなり小さくしても安定
した放電が得られる。
【0005】ところが、従来の装置では、トランスの二
次側に高価な高耐圧の半導体スイッチが必要で、さらに
本装置を液晶のバックライト光源に使用する場合スイッ
チの開閉の周波数と液晶の駆動周波数とが干渉して液晶
画面に干渉縞を発生させる場合がある,スイッチの開閉
に伴ってトランスやチョーク等から騒音を発生する、等
の不具合がある。
【0006】本発明の目的は、熱陰極放電灯を広い範囲
で調光でき、安価で、不具合の生じない放電灯点灯装置
を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は調光方式として、直流電源を高周波の高電
圧に変換して放電灯に高周波電流を供給する点灯用イン
バータ回路の電源電圧を変化させることによって調光を
行う電圧調光方式を用いた。また、放電灯のフィラメン
トに電流を供給するための予熱用インバータ回路を点灯
用インバータ回路とは別に設けた。点灯用インバータお
よび予熱用インバータにはインバータの出力電圧を可変
するために、各々第一および第二のDC/DCコンバー
タ回路を直流電源との間に設けた。第一および第二のD
C/DCコンバータ回路はフィードバックループを持
ち、第一および第二のDC/DCコンバータ回路の出力
あるいは点灯用または予熱用インバータ回路の出力をフ
ィードバックすることにより、点灯用インバータおよび
予熱用インバータの出力電流の安定化を図っている。そ
して、第二のDC/DCコンバータ回路のフィードバッ
ク電圧に第一のDC/DCコンバータ回路の出力あるい
は点灯用インバータ回路の出力の一部を加え合わせて帰
還する構成とした。
【0008】
【作用】電圧調光方式を採用したことにより、デューテ
ィ調光方式のようにトランスの二次側の高耐圧半導体ス
イッチが不要となる。さらに管電流の断続がなくなるた
め本装置を液晶のバックライト光源に使用してもスイッ
チの開閉の周波数と液晶の駆動周波数とが干渉して液晶
画面に干渉縞を発生する現象がなくなる。また、スイッ
チの開閉に伴うトランスやチョーク等からの騒音がなく
なる。
【0009】第二のDC/DCコンバータ回路のフィー
ドバック電圧に第一のDC/DCコンバータ回路の出力
あるいは点灯用インバータ回路の出力の一部を加え合わ
せて帰還する構成とした。そのため管電流を増やすため
第一のインバータの出力電圧を高くすると、第二のDC
/DCコンバータ回路にフィードバックされる電圧が上
昇するため第二のDC/DCコンバータ回路の出力電圧
が低下し、フィラメント電流が減少する。
【0010】反対に管電流を減らすため第一のインバー
タの出力電圧を低くすると、第二のDC/DCコンバー
タ回路にフィードバックされる電圧が低下するため第二
のDC/DCコンバータ回路の出力電圧が上昇して、フ
ィラメント電流が減少する。よってデューティ調光方式
のように、管電流を絞るとフィラメント電流は増加し、
反対に管電流を絞るとフィラメント電流は増加する。
【0011】また、熱陰極形放電灯は、電源投入直後1
〜2秒間フィラメントの予熱のみを行い、十分フィラメ
ントの温度が上昇してから始動電圧を印加する、いわゆ
る、予熱先行方式とすることにより、フィラメントに始
動時に加わるダメージを最小限に抑えられる、というこ
とが一般に知られている。本発明の回路では予熱先行方
式の回路構成が比較的低コストで実現できるという利点
がある。すなわち、電源投入直後1〜2秒間は上記第一
のDC/DCコンバータ回路の帰還量を増加させること
によって実現できる。帰還量を増加させている間、第一
のDC/DCコンバータ回路の出力電圧が低下する。そ
のため放電灯には高い始動電圧が印加されず点灯しな
い。そして第一のDC/DCコンバータ回路の出力電圧
が低いため反対に第一のDC/DCコンバータ回路の出
力電圧が上昇しフィラメントを十分予熱することができ
る。
【0012】
【実施例】図1は本発明の一実施例の回路図で、1は直
流電源、2は点灯用DC/DCコンバータ、3は点灯用
DC/DCコンバータ2の帰還部、4は点灯用インバー
タ回路、5はフィラメント6および7を具備した熱陰極
形放電灯、8は予熱用DC/DCコンバータ、9は予熱
用DC/DCコンバータ8の帰還部、10は予熱用イン
バータ回路を示す。
【0013】直流電源1の電圧は点灯用DC/DCコン
バータ2で適当な直流電圧値に変換されて点灯用インバ
ータ4に入力される。また、直流電源1の電圧は予熱用
DC/DCコンバータ8でも適当な直流電圧値に変換さ
れて予熱用インバータ10に入力される。点灯用DC/
DCコンバータ2と予熱用DC/DCコンバータ8の出
力電圧は帰還部3及び帰還部9の帰還量を適当な値にす
ることにより定められ、安定化されている。
【0014】点灯用インバータ4は点灯用DC/DCコ
ンバータ2から入力された電圧に応じた電流を放電灯5
に供給する。また帰還部3の帰還量を変化させることに
より点灯用DC/DCコンバータ2の出力電圧が変化す
るため点灯用インバータ4の出力電流が変化し、調光を
行うことができる。
【0015】また、予熱用インバータ10は予熱用DC
/DCコンバータ8から入力された電圧に応じた電流を
フィラメント6および7に供給する。
【0016】ところで、熱陰極形放電灯を広い範囲で調
光する場合、特に管電流を絞って暗くして使用する場
合、単に管電流を絞っただけではフィラメントの温度が
低下してしまい、正常な放電が維持できなくなる。これ
が一般に微放電とか半波放電と呼ばれる状態で、正常放
電時よりも管電圧が上昇するため、フィラメントにダメ
ージを受け、短寿命になる。そこで図2に示すように、
調光度100%の最も明るい状態から、管電流を絞って
いくにしたがって、フィラメントに流す電流を増加させ
ていきフィラメントの温度が低下しないようにすること
により、広い範囲の調光を行っても短寿命になることを
防止できることが一般に知られている。
【0017】図1の回路で図2の特性を実現するため、
点灯用DC/DCコンバータ2の出力と帰還部9とを接
続し、点灯用DC/DCコンバータ2の出力電圧の一部
と予熱用DC/DCコンバータ8の出力電圧の一部を合
成して、予熱用DC/DCコンバータ8に帰還する構成
とした。これにより、例えば、帰還部3の帰還量を変化
させて点灯用DC/DCコンバータ2の出力電圧を低下
させると、管電流はそれに応じて低下するが、点灯用D
C/DCコンバータ2の出力電圧が低下したため予熱用
DC/DCコンバータ8に帰還される電圧も低下する。
予熱用DC/DCコンバータ8は帰還部9から帰還され
る電圧を一定に保つように動作する。すなわち、予熱用
DC/DCコンバータ8の出力電圧が上昇して点灯用D
C/DCコンバータ2から帰還される分の低下分を補う
よう動作する。
【0018】したがって、管電流を絞る方向に調光する
と、予熱用インバータ10の入力電圧が上昇し、フィラ
メント電流が増加する方向に変化する。点灯用DC/D
Cコンバータ2の出力から予熱用DC/DCコンバータ
8に帰還される割合と予熱用DC/DCコンバータ8の
出力から予熱用DC/DCコンバータ8に帰還される割
合を調整することにより、管電流の変化に対するフィラ
メント電流の変化の割合を任意に設定することができ
る。
【0019】図1は各々のDC/DCコンバータの出力
電圧を帰還する場合について説明したが、管電流および
フィラメント電流を抵抗等で電圧に変換して帰還する方
法も考えられ、同様の効果が得られる。また、同様に各
々のインバータの出力電圧を帰還する方法も考えられ、
やはり同様の効果が得られる。
【0020】図3は点灯用DC/DCコンバータ2,予
熱用DC/DCコンバータ8,帰還部3及び帰還部9の
構成例を示すものである。
【0021】図3において、11および24はチョッピ
ングトランジスタ、12および25はダイオード、13
および26はチョークコイル、14および27は平滑コ
ンデンサ、15および28は各々チョッピングトランジ
スタ11および24のベース抵抗、16および29はト
ランジスタ、17および30はコンパレータ、18およ
び31は基準鋸歯状波、19および32は誤差増幅器、
20および33は誤差増幅器19および32の帰還抵
抗、V1 及びV4 は誤差増幅器19および32の基準電
圧源、V2 及びV5 は基準鋸歯状波18および31の最
低時の電圧、V3およびV6 は基準鋸歯状波18および
31の最高時の電圧を示す。また抵抗21および22と
可変抵抗23によって帰還部3を構成しており、抵抗3
4,35および36によって帰還部9を構成している。
【0022】まず、点灯用DC/DCコンバータ2の動
作を説明する。チョッピングトランジスタ11は基準鋸
歯状波18の周波数で開閉動作を繰り返している。そし
てチョッピングトランジスタ11が閉じている期間に直
流電源1からチョッピングトランジスタ11を介してチ
ョークコイル13に電磁エネルギを蓄えつつ電流が流れ
点灯用DC/DCコンバータ2の出力に接続されている
点灯用インバータ4に電流を供給する。
【0023】次にチョッピングトランジスタ11が開く
と、ダイオード12からチョークコイル13を介して電
流が流れ点灯用DC/DCコンバータ2の出力に接続さ
れている点灯用インバータ4に電流を供給する。このと
きチョークコイル13はチョッピングトランジスタ11
が閉じている期間に蓄えた電磁エネルギを放出する。し
たがって、チョッピングトランジスタ11のデューティ
が大きいほど蓄えられるエネルギが大きくなるため、点
灯用DC/DCコンバータ2の出力電圧は高くなる。
【0024】次に点灯用DC/DCコンバータ2の出力
電圧は抵抗21および22と可変抵抗23によって分圧
されて再び点灯用DC/DCコンバータ2に帰還され
る。帰還された電圧と基準電圧源V1 の差の電圧が誤差
増幅器19によって増幅されて、コンパレータ17に入
力される。例えば点灯用DC/DCコンバータ2の出力
電圧を分圧した電圧が基準電圧源V1 の電圧よりも高く
なると誤差増幅器19は反転増幅器の構成になっている
ため、誤差増幅器19の出力電圧は低下する。
【0025】コンパレータ17は誤差増幅器19の出力
電圧と基準鋸歯状波18の電圧を比較し、誤差増幅器1
9の出力電圧が基準鋸歯状波18の電圧よりも高い期間
にトランジスタ16にベース電流を供給する。トランジ
スタ16にベース電流を供給してトランジスタ16がオ
ンになるとチョッピングトランジスタ11が閉じる構成
になっている。
【0026】すなわち、なんらかの原因で点灯用DC/
DCコンバータ2の出力電圧が高くなって誤差増幅器1
9の出力電圧が低下すると、トランジスタ16にベース
電流を供給する期間が短くなって、チョッピングトラン
ジスタ11のデューティが小さくなって、点灯用DC/
DCコンバータ2の出力電圧が低くなる。反対になんら
かの原因で点灯用DC/DCコンバータ2の出力電圧が
低くなると前述と反対の動作になり、点灯用DC/DC
コンバータ2の出力電圧を高くする方向に動作する。し
たがって、帰還部3の分圧比を可変抵抗23によって変
化させることによって、所望の点灯用DC/DCコンバ
ータ2の出力電圧を得ることができ、且つ、その電圧値
に安定化することができる。
【0027】予熱用DC/DCコンバータ8の動作もほ
ぼ上記と同様である。ただし帰還部9の構成が帰還部3
と若干異なり、点灯用DC/DCコンバータ2と予熱用
DC/DCコンバータ8の電圧が抵抗36及び34を介
して帰還される。可変抵抗23によって点灯用DC/D
Cコンバータ2の出力電圧が変化すると、その分予熱用
DC/DCコンバータ8に帰還される電圧が変化する。
予熱用DC/DCコンバータ8の動作としては帰還され
る電圧が基準電圧源V4 と同じ電圧になるように動作す
るため、予熱用DC/DCコンバータ8の出力電圧を変
えて点灯用DC/DCコンバータ2の変化分を補償す
る。したがって、点灯用DC/DCコンバータ2の出力
電圧が上昇すると予熱用DC/DCコンバータ8の出力
電圧は低下する。
【0028】図4及び図5はそれぞれ、点灯用インバー
タ4と予熱用インバータ10の回路構成例を示したもの
である。37および47はチョークコイル、38および
48はトランス、39はトランス38の一次巻線、40
はトランス38の帰還巻線、41はトランス38の二次
巻線、42及び49は共振コンデンサ、43,44,5
0および51は発振トランジスタ、45及び52はベー
ス抵抗、46,53及び54はバラストコンデンサを示
す。図4及び図5はいわゆる定電流プッシュプル方式と
呼ばれ、トランス38と共振コンデンサ42との間で共
振が生じ、共振によって発生して正弦波を帰還巻線40
を介して発振トランジスタ43および44のベースに帰
還して発振を継続する。それとともに巻線の一次と二次
の巻数比に応じた電圧がトランス38の二次側に発生
し、放電灯を点灯させる。点灯後はバラストコンデンサ
46のインピーダンスで決まる電流が安定に放電灯に供
給される。この方式のインバータは電源電圧が決まると
一次電圧も決まってしまう。
【0029】図5の予熱インバータ10もほぼ同様の動
作になる。但しトランス48には二次巻線が2回路あ
り、1個のトランスで二本のフィラメントを予熱する構
成になっている。
【0030】また図6は帰還部3の第二の実施例の回路
図である。電源投入直後タイマー回路57で一時的に抵
抗55の両端に接続されたスイッチ56を閉じる構成に
なっている。一時的に抵抗55を短絡すると帰還量が増
加し、点灯用DC/DCコンバータ2の出力電圧が低下
し、放電灯が点灯しない。それに加えて点灯用DC/D
Cコンバータ2の出力電圧が低下するために予熱用DC
/DCコンバータ8の出力電圧が上昇しフィラメントの
予熱が十分行われる。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば放電灯の寿命を損なうこ
となく、広い範囲の調光が可能で、液晶のバックライト
用光源に用いても干渉縞や騒音等の問題を発生しない放
電灯点灯装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例の回路図。
【図2】本発明の第一実施例の説明図。
【図3】本発明の第一実施例の部分詳細回路図。
【図4】本発明の第一実施例の部分詳細回路図。
【図5】本発明の第一実施例の部分詳細回路図。
【図6】本発明の第二実施例の回路図。
【符号の説明】
1…直流電源、2…点灯用DC/DCコンバータ、3…
帰還部、4…点灯用インバータ回路、5…放電灯、8…
予熱用DC/DCコンバータ、9…帰還部、10…予熱
用インバータ回路。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱陰極形放電灯と直流電源との間に接続さ
    れ前記放電灯に管電流を供給する第一のDC/AC変換
    器と、前記放電灯のフィラメントに電流を供給する第二
    のDC/AC変換器と、負帰還ループを具備し前記第一
    のDC/AC変換器及び前記第二のDC/AC変換器と
    前記直流電源との間に接続されたそれぞれ第一のDC/
    DC変換器及び第二のDC/DC変換器とを含む放電灯
    点灯装置において、前記第一のDC/DC変換器の出力
    または前記第一のDC/AC変換器の出力と前記第二の
    DC/DC変換器の負帰還ループとを接続したことを特
    徴とする放電灯点灯装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記第一のDC/DC
    変換器の負帰還ループの帰還量を変化させることによっ
    て、前記放電灯に供給する管電流を変化させ、前記フィ
    ラメントに供給する電流を前記管電流の増減変化とは反
    対方向に増減変化させる放電灯点灯装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記第一のDC/DC
    変換器の負帰還ループの帰還量を、電源投入後一時的に
    増加させる放電灯点灯装置。
  4. 【請求項4】請求項3において、前記熱陰極形放電灯
    は、電源投入後一時的に増加せしめている期間放電開始
    せず、フィラメントの予熱のみ行う放電灯点灯装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8030856B2 (en) 2006-11-13 2011-10-04 Tabuchi Electric Co., Ltd. Discharge lamp lighting device

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US8030856B2 (en) 2006-11-13 2011-10-04 Tabuchi Electric Co., Ltd. Discharge lamp lighting device

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