JPH07230884A - 高圧放電灯点灯装置 - Google Patents

高圧放電灯点灯装置

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JPH07230884A
JPH07230884A JP6018733A JP1873394A JPH07230884A JP H07230884 A JPH07230884 A JP H07230884A JP 6018733 A JP6018733 A JP 6018733A JP 1873394 A JP1873394 A JP 1873394A JP H07230884 A JPH07230884 A JP H07230884A
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inverter circuit
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広司 西村
Minoru Yamamoto
実 山本
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裕 岩堀
Takeshi Kamoi
武志 鴨井
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    • Y10S315/05Starting and operating circuit for fluorescent lamp

Abstract

(57)【要約】 【目的】小型で、安価に構成する。 【構成】高圧放電灯DLの点灯時のインバータ回路1の
スイッチング周波数を、インダクタL1 とコンデンサC
1 からなる直列共振回路の共振周波数fR よりも低くす
る。且つ、音響的共鳴現象によるアークの不安定が発生
しない周波数以上の周波数f1 に設定する。これによ
り、直列共振回路の共振電流を小さくし、インバータ回
路のスイッチング素子、直列共振回路を構成するインダ
クタ及びコンデンサとして電流容量の小さいものを用い
ることを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高圧放電灯を始動,点
灯させる高圧放電灯点灯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】水銀ランプ、ナトリウムランプ、メタル
ハライドランプなどの高圧放電灯を始動,点灯させる高
圧放電灯点灯装置の一例を図10に示す。この高圧放電
灯点灯装置は、直流電源Eから供給される電力をインバ
ータ回路1で交流電力に変換し、その交流電力で高圧放
電灯DLを点灯するものである。
【0003】上記直流電源Eは、交流電源ACをダイオ
ードブリッジDBで整流し、その整流出力を平滑コンデ
ンサC0 で平滑して得ている。インバータ回路1として
は、トランジスタからなるスイッチング素子Q1 〜Q4
を上記直流電源Eの両端にブリッジ接続して構成したい
わゆるフルブリッジ構成のものを用いてあり、直流電源
Eの出力(平滑コンデンサC0 の両端)に対して直列に
接続されたスイッチング素子Q1 ,Q3 の接続点、及び
スイッチング素子Q2 ,Q4 の接続点の間にはインダク
タL1 とコンデンサC1 からなる直列共振回路を接続し
てあり、さらにコンデンサC1 には並列にパルストラン
スT1 の2次巻線n2 を介して高圧放電灯DLを接続し
てある。なお、パルストランスT1 の1次巻線n1 には
パルス発生回路Xの出力を印加するようになっている。
【0004】インバータ回路1の各スイッチング素子Q
1 〜Q4 のオン,オフ制御は制御回路2で行うようにな
っている。ここで、このインバータ回路1では、スイッ
チング素子Q3 ,Q4 を低周波的(例えば、400Hz
程度)で交互にオン,オフし、夫々のスイッチング素子
3 ,Q4 の対角位置にあるスイッチング素子Q1 ,Q
2 をスイッチング素子Q3 ,Q4 がオンである期間に高
周波的(例えば、40kHz程度)でオン,オフする。
さらに詳しくは、スイッチング素子Q3 をオンとした期
間には、スイッチング素子Q4 をオフとし、そのときス
イッチング素子Q2 を高周波的にオン,オフする。逆
に、スイッチング素子Q4 をオンとした期間には、スイ
ッチング素子Q3 をオフとし、そのときスイッチング素
子Q1 を高周波的にオン,オフする。
【0005】上述のようにインバータ回路1がスイッチ
ング動作すると、このときのインバータ回路1の出力が
インダクタL1 とコンデンサC1 からなる直列共振回路
と高圧放電灯DLとに供給される。ここで、インバータ
回路1の高周波成分はコンデンサC1 を介してバイパス
されるため、高圧放電灯DLには低周波の矩形波電流が
流れる。つまりは、この高圧放電灯点灯装置では高圧放
電灯DLを矩形波点灯するようになっている。
【0006】上記高圧放電灯DLは始動させるために、
高電圧を印加する必要がある。そこで、パルス発生回路
Xから出力されるパルスをパルストランスT1 で昇圧し
て高圧パルスに変換し、その高圧パルスを高圧放電灯D
Lに印加して始動させるようにしてある。なお、スイッ
チング素子Q1 〜Q4 には、インダクタL1 などに蓄積
されたエネルギを、直流電源Eに回生させるダイオード
1 〜D4 を並列的に接続してある。具体的には、スイ
ッチング素子Q1 ,Q2 には夫々逆並列にダイオードD
1,D2 を接続し、スイッチング素子Q3 ,Q4 は夫々
のエミッタを共通接続して、その共通接続されたエミッ
タと直流電源Eの負極との間に抵抗R1 を挿入し、ダイ
オードD3 ,D4 を夫々のスイッチング素子Q3 ,Q4
のコレクタと直流電源Eの負極との間に接続してある。
【0007】ここで、抵抗R1 はインバータ回路1から
高圧放電灯DLに供給される電流を検出するためのもの
で、制御回路2がその抵抗R1 で検出された電流に基づ
いてインバータ回路1のスイッチング素子Q1 〜Q4
スイッチングを制御することにより、高圧放電灯DLに
流れる電流を制御し、高圧放電灯DLを安定点灯させる
ようにしてある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図11に示す高圧放電灯点灯装置では、スイッチング
素子Q1 ,Q2 ,インダクタL1 ,コンデンサC1 など
の部品として電流容量の大きいものが必要であり、この
ため高圧放電灯点灯装置が大型になると共に、コストア
ップとなるという問題があった。なお、このようにスイ
ッチング素子Q1,Q2 ,インダクタL1 ,コンデンサ
1 などの部品として電流容量の大きなものが必要な理
由については、実施例の項において説明する。
【0009】本発明は上述の点に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、小型で、安価な高圧放
電灯点灯装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明では、上
記目的を達成するために、直流電源と、少なくとも一対
のスイッチング素子を交互にオン,オフすることにより
上記直流電源から供給される電力を交流電力に変換する
インバータ回路と、インバータ回路の出力に直列接続さ
れたインダクタとコンデンサからなる直列共振回路と、
この直列共振回路のコンデンサと並列に接続された高圧
放電灯と、高圧放電灯が点灯しているか否かを検出する
点灯状態検出手段と、高圧放電灯の非点灯時と点灯時と
においてインバータ回路のスイッチング素子のスイッチ
ング周波数を切り換えるスイッチング制御手段とを備
え、上記直列共振回路の共振周波数をfR とした場合、
上記スイッチング制御手段が、高圧放電灯の非点灯時の
上記インバータ回路のスイッチング周波数を、直列共振
回路の共振周波数fR よりも高く、且つ共振周波数f R
の近傍の周波数f0 に設定し、このとき直列共振回路の
コンデンサの両端に発生する高電圧で高圧放電灯を始動
させ、高圧放電灯の点灯時のインバータ回路のスイッチ
ング周波数を、直列共振回路の共振周波数fR よりも低
く、且つ音響的共鳴現象によるアークの不安定が発生し
ない周波数以上の周波数f1 に設定し、このとき直列共
振回路のコンデンサの両端に発生する電圧で高圧放電灯
の点灯を維持させるようにしてある。
【0011】請求項2の発明では、始動直後の放電が不
安定な状態では、インバータ回路のスイッチング周波数
は固定しておき、制御を簡単にするために、上記スイッ
チング制御手段が、高圧放電灯の始動直後から所定時間
はインバータ回路のスイッチング周波数を上記周波数f
0 とする状態を維持し、上記所定時間の経過後にスイッ
チング周波数を上記周波数f1 に切り換えるようにして
ある。
【0012】請求項3の発明は、点灯する前の高圧放電
灯の両端に印加される電圧の実効値を抑え、安全性を確
保するために、上記スイッチング制御手段が、高圧放電
灯が始動するまでインバータ回路を間欠的に動作させて
いる。請求項3の発明においては、請求項4に示すよう
に、上記スイッチング制御手段が、高圧放電灯が始動後
に瞬時にインバータ回路のスイッチング周波数をf1
切り換え、インバータ回路を連続動作させるようにして
もよい。
【0013】但し、始動直後の放電が不安定な状態で、
インバータ回路のスイッチング素子などに大きなストレ
スがかかることを防止するために、請求項5に示すよう
に、上記スイッチング制御手段が、高圧放電灯の始動と
同時にインバータ回路を連続動作させると共に、高圧放
電灯の始動直後から所定時間はインバータ回路のスイッ
チング周波数を上記周波数f0 とする状態を維持するよ
うにすることが望ましい。
【0014】請求項6の発明は、特にランプ電圧が高い
高圧放電灯を水平設置する場合において、管壁温度が局
部的に異常上昇することを防止するために、高圧放電灯
が略定常点灯状態に移行した後、ランプ電圧が所定値以
上に上昇したとき、上記スイッチング制御手段が、イン
バータ回路のスイッチング周波数をf1 よりも高くする
ようにしてある。
【0015】請求項7の発明は、高圧放電灯が点灯中に
立消えを起こした場合に、インバータ回路のスイッチン
グ素子などに大きなストレスが加わることを防止するた
めに、瞬時にインバータ回路を始動前の状態に移行させ
るようにしてある。
【0016】
【作用】請求項1の発明では、高圧放電灯の点灯時のイ
ンバータ回路のスイッチング周波数を、直列共振回路の
共振周波数fR よりも低く、且つ音響的共鳴現象による
アークの不安定が発生しない周波数以上の周波数f1
設定することで、直列共振回路の共振電流を小さくす
る。これにより、インバータ回路のスイッチング素子、
直列共振回路を構成するインダクタ及びコンデンサとし
て電流容量の小さいものを用いることを可能とし、小型
で、安価に構成することを可能とする。
【0017】請求項2の発明は、上記スイッチング制御
手段が、高圧放電灯の始動直後から所定時間はインバー
タ回路のスイッチング周波数を上記周波数f0 とする状
態を維持し、上記所定時間の経過後にスイッチング周波
数を上記周波数f1 に切り換えることにより、始動直後
の放電が不安定な状態では、インバータ回路のスイッチ
ング周波数は固定しておき、制御を簡単にする。
【0018】請求項3の発明は、上記スイッチング制御
手段が、高圧放電灯が始動するまでインバータ回路を間
欠的に動作させることにより、点灯する前の高圧放電灯
の両端に印加される電圧の実効値を抑え、安全性を確保
する。請求項5の発明は、上記スイッチング制御手段
が、高圧放電灯の始動と同時にインバータ回路を連続動
作させると共に、高圧放電灯の始動直後から所定時間は
インバータ回路のスイッチング周波数を上記周波数f0
とする状態を維持することにより、始動直後の放電が不
安定な状態で、インバータ回路のスイッチング素子など
に大きなストレスがかかることを防止する。
【0019】請求項6の発明は、高圧放電灯が略定常点
灯状態に移行した後、ランプ電圧が所定値以上に上昇し
たとき、上記スイッチング制御手段が、インバータ回路
のスイッチング周波数をf1 よりも高くすることによ
り、特にランプ電圧が高い高圧放電灯を水平設置する場
合において、アークが管壁に接近する状態になっても、
アークの平均温度を下げ、管壁温度が局部的に異常上昇
することを防止する。
【0020】請求項7の発明は、高圧放電灯が点灯中に
立消えを起こした場合に、瞬時にインバータ回路を始動
前の状態に移行させることにより、高圧放電灯が点灯中
に立消えを起こしたとき、インバータ回路のスイッチン
グ素子などに大きなストレスが加わることを防止する。
【0021】
【実施例】
(実施例1)図1に本発明の第1の実施例を示す。本実
施例の高圧放電灯点灯装置は、直流電源Eから供給され
る電力をインバータ回路1で高周波電力に変換し、その
高周波電力で高圧放電灯DLを始動,点灯するものであ
る。本実施例においても、直流電源Eは、交流電源AC
をダイオードブリッジDBで整流し、その整流出力を平
滑コンデンサC0 で平滑して得ている。また、インバー
タ回路1として、直流電源Eの出力にスイッチング素子
1 ,Q2 を直列接続し、スイッチング素子Q 2 に並列
に直流カット用のコンデンサC2 を介してインダクタL
1 とコンデンサC1 とからなる直列共振回路を接続した
いわゆる変形ハーフブリッジ構成のものを用いてある。
【0022】ここで、本実施例の場合には、スイッチン
グ素子Q1 ,Q2 としてMOSFETを用いてあるが、
逆並列にダイオードが接続されたトランジスタを用いて
もよいことは言うでもない。なお、MOSFETの場合
には寄生ダイオードが存在し、この寄生ダイオードがト
ランジスタに逆並列に接続されたダイオードと同様の働
きをするので、あえてダイオードを逆並列に接続する必
要はない。
【0023】上記インバータ回路1は、制御回路2でス
イッチング素子Q1 ,Q2 を交互にオン,オフする他励
式のものである。ここで、スイッチング素子Q1 のソー
ス電位は、スイッチング素子Q2 のオン,オフにより変
化するので、スイッチング素子Q1 のオン,オフを制御
する駆動信号は、駆動トランスT2 及び駆動トランスT
2 の一次巻線に直列接続されたコンデンサC3 でレベル
シフトさせて与えるようにしてある。
【0024】インバータ回路1は、スイッチング素子Q
1 のオン時に、直流電源E、スイッチング素子Q1 、コ
ンデンサC2 、インダクタL1 、コンデンサC1 及び高
圧放電灯DL、直流電源Eの経路で電流を流し、このと
きコンデンサC2 に充電された電荷を電源として、スイ
ッチング素子Q2 のオン時に、コンデンサC2 、スイッ
チング素子Q2 、コンデンサC1 及び高圧放電灯DL、
インダクタL1 、コンデンサC2 の経路で、スイッチン
グ素子Q1 のオン時とは逆方向の電流を流すという動作
を繰り返すことにより、高圧放電灯DLに高周波電力を
供給する。なお、スイッチング素子Q1 ,Q2 の寄生ダ
イオードD1 ,D2 は、上述した電流でインダクタL1
に蓄積されたエネルギを直流電源Eに戻す(回生する)
働きをする。
【0025】上記高圧放電灯点灯装置では、始動時など
の高圧放電灯DLの非点灯時には、インダクタL1 とコ
ンデンサC1 とからなる直列共振回路の共振周波数に近
いスイッチング周波数で、スイッチング素子Q1 ,Q2
をオン,オフし、コンデンサC1 の両端に高電圧を発生
させ、その高電圧で高圧放電灯DLを始動させる。そし
て、始動後はスイッチング素子Q1 ,Q2 のスイッチン
グ周波数を直列共振回路の共振周波数から遠ざけて、高
圧放電灯DLを点灯状態に保つ。
【0026】ここで、直列共振回路の共振周波数よりも
低い周波数(いわゆる容量性振動領域(図3参照))
に、スイッチング素子Q1 ,Q2 のスイッチング周波数
を設定すると、スイッチング素子Q1 ,Q2 、直列共振
回路に、電圧の位相に対して位相が進む電流が流れ、ス
イッチング素子Q1 ,Q2 や直列共振回路の部品にかか
るストレスが大きくなる。このような動作状態は進相モ
ードも呼ばれている。
【0027】そこで、一般的には、スイッチング素子Q
1 ,Q2 のスイッチング周波数は、直列共振回路の共振
周波数よりも高い周波数(いわゆる誘導性振動領域)に
設定される。この場合には、電圧の位相に対して位相が
遅れた電流が流れる。この動作状態は遅相モードと呼ば
れている。従って、本実施例の高圧放電灯点灯装置にお
いても、上述の理由によりインバータ回路1を遅相モー
ドで動作させている。
【0028】ところで、上述のように高圧放電灯DLの
非点灯及び点灯状態に応じてスイッチング素子Q1 ,Q
2 のスイッチング周波数を切り換えるためには、高圧放
電灯DLの非点灯及び点灯状態を検出する必要がある。
そこで、本実施例では、図1に示すように、コンデンサ
1 の両端に高圧放電灯DLと直列にランプ電流検出回
路3を接続してある。つまり、このランプ電流検出回路
3では、高圧放電灯DLに流れる電流、すなわちランプ
電流を検出し、そのランプ電流から高圧放電灯DLが非
点灯状態にあるか、または点灯状態にあるかを検出す
る。そして、その場合のランプ電流検出回路3の検出結
果である高圧放電灯DLの非点灯あるいは点灯状態を示
す出力は制御回路2に与えられ、その高圧放電灯DLの
非点灯あるいは点灯状態に応じて、上述したようにスイ
ッチング素子Q1 ,Q2 のスイッチング周波数を制御す
る。
【0029】以下に、高圧放電灯DLの非点灯時におけ
るスイッチング素子Q1 ,Q2 のスイッチング周波数f
0 と、高圧放電灯DLの点灯時におけるスイッチング素
子Q 1 ,Q2 のスイッチング周波数f1 と、直列共振回
路を構成するインダクタL1,コンデンサC1 に関して
説明を加えておく。上記高圧放電灯DLの点灯時におけ
るスイッチング素子Q1 ,Q2 のスイッチング周波数f
1 は、それ以上の周波数では音響的共鳴現象によりアー
クが不安定になることがない高い周波数に設定してあ
る。これにより、高圧放電灯DLを安定に点灯できるよ
うにしてある。また、高圧放電灯DLが始動した直後の
高圧放電灯DLが略短絡状態にあるときからほぼ定常点
灯に至るまでの間は、ほぼ上記スイッチング周波数f1
に固定して動作させる。このように、高圧放電灯DLが
始動した直後からほぼ定常点灯に至るまでの間(以下、
この期間を始動過程と呼ぶ)、スイッチング周波数f1
を固定しておくことにより、始動過程で高圧放電灯DL
の点灯状態を監視し、スイッチング周波数を制御する必
要がないため、回路構成が簡単になる。
【0030】また、この種のインバータ方式の高圧放電
灯点灯装置では、図1では図示していないが、通常、イ
ンバータ回路1で発生する高周波成分が交流電源ACに
漏れることを防止する雑音防止フィルタを必要とする。
ここで、上述のように始動過程でスイッチング周波数を
変化させないようにすれば、上記雑音防止フィルタの周
波数特性の設計が容易となり、且つ輻射雑音対策も容易
となる。
【0031】直流電源Eの電圧がVDCで、点灯時のスイ
ッチング周波数がf1 の場合において、高圧放電灯DL
に定格ランプ電力、定格ランプ電圧、定格ランプ電流を
共に供給することができる直列共振回路を構成するイン
ダクタL1 ,コンデンサC1の設定状態を図2に示す。
高圧放電灯DLを始動するには、始動直後の高圧放電灯
DLが略短絡状態にあるとき流れるランプ電流(以下、
このときのランプ電流を特に短絡電流と呼ぶ)は、定格
ランプ電流以上(具体的には、定格ランプ電流の1.2
〜1.8倍)にして、高圧放電灯DLの始動を確実とす
ると共に、光束が即座に立ち上がるようにする。ここ
で、上述のように短絡電流を設定する場合、インダクタ
1 の値(LA )のみで設定する。
【0032】高圧放電灯DLは始動に高電圧を必要とす
るので、高圧放電灯DLの非点灯時には、スイッチング
素子Q1 ,Q2 を交互にオン,オフするスイッチング周
波数f0 を、図3に示すように、インダクタL1 及びコ
ンデンサC1 の直列共振回路の誘導性振動領域で、イン
ダクタL1 及びコンデンサC1 からなる直列共振回路の
共振周波数fR 近傍に設定し、所望の高電圧V02をコン
デンサC1 の両端に発生させる。
【0033】ここで、上述したように高圧放電灯DLの
始動を確実とすると共に、光束が即座に立ち上がるよう
にしたインダクタL1 の値(LA )に対して、直列共振
回路の共振周波数を特定の値に設定する場合、コンデン
サC1 は少なくとも1つの値をとる。但し、通常は図2
に示すように2つの値(CA ,CB )をとる。ここで、
コンデンサC1 の値は小さい方が、高圧放電灯DLの非
点灯時(無負荷時)の共振電流が小さくなり、スイッチ
ング素子Q1 ,Q2 、インダクタL1 、コンデンサ
1 ,C2 の電流容量を小さくできて好ましい。そこ
で、コンデンサC1 の容量はCA に設定してある。この
ようにすれば、インバータ回路1を小型で安価に構成で
きる。
【0034】上述のようにコンデンサC1 の容量をCA
に設定するということは、高圧放電灯DLの点灯時にお
けるスイッチング素子Q1 ,Q2 のスイッチング周波数
1を、直列共振回路の共振周波数fR よりも低い周波
数に設定することになり、高圧放電灯DLの非点灯時の
スイッチング周波数f0 、点灯時のスイッチング周波数
1 、直列共振回路の共振周波数fR を、f1 <fR
0 と設定することになる。
【0035】なお、図11の従来の高圧放電灯点灯装置
では、fR <f0 <f1 と設定していた。これは、コン
デンサC1 の容量を図2におけるCB に設定することを
意味する。このため、高圧放電灯DLの非点灯時(無負
荷時)の共振電流が大きくなり、スイッチング素子
1 ,Q2 、インダクタL1 、コンデンサC1 ,C2
して電流容量の大きなものが必要であり、このためイン
バータ回路1が大型で高価なものとなっていた。
【0036】(実施例2)図4に基づいて本発明の第2
の実施例を説明する。本実施例の基本構成及び動作は実
施例1とほぼ同じであり、以下の説明は本実施例の特徴
とする部分についてのみ説明する。本実施例において
は、コンデンサC1 の両端に発生する高電圧V02で、高
圧放電灯DLが始動した後、光束の立上りに支障のない
範囲の所定の短時間Tは、スイッチング素子Q1 ,Q2
を交互にオン,オフするスイッチング周波数をf0 に保
ち、所定時間Tの経過後に、スイッチング周波数をf1
に切り換えるようにする。
【0037】このようにする理由は、始動後の所定の短
時間では高圧放電灯DLの略短絡電流が十分には得られ
ないが、高圧放電灯DLの種類によってはスイッチング
周波数を切り換える以前に、所定の短時間、スイッチン
グ周波数をf0 とした方が始動が確実になる場合がある
からである。なお、上記所定時間Tは高圧放電灯DLが
始動した直後からほぼ定常点灯に至るまでの期間とすれ
ばよい。
【0038】(実施例3)図5に基づいて本発明の第3
の実施例を説明する。本実施例の基本構成及び動作も実
施例1とほぼ同じであるので、以下の説明は本実施例の
特徴とする部分についてのみ行う。本実施例では、高圧
放電灯DLの非点灯時には、図4に示すように、インバ
ータ回路1を間欠動作させるようにする。ここで、図1
に示す構成のインバータ回路1を間欠動作させる場合、
スイッチング素子Q1 ,Q2 の少なくとも一方を間欠動
作させればよい。そして、高圧放電灯DLの始動後は瞬
時にスイッチング素子Q1 ,Q2 のスイッチング周波数
をf1 とする。なお、スイッチング周波数をf1 に切り
換えた場合には、インバータ回路1は連続動作させる。
【0039】上述のように、高圧放電灯DLの非点灯時
に、インバータ回路1を間欠動作させることにより、コ
ンデンサC1 の両端には高電圧が間欠的に発生し、高圧
放電灯DLに印加される無負荷二次電圧V02の実効値を
低く抑えることができる。このようにすれば、高圧放電
灯DLの無負荷時、例えば高圧放電灯DLが外されてい
る場合に、インバータ回路1の出力電圧の実効値を低く
でき、安全なものとなる。
【0040】(実施例4)図6に基づいて本発明の第4
の実施例を説明する。本実施例の基本的には実施例2と
実施例3とを組み合わせたものである。本実施例では、
高圧放電灯DLが始動するまで、図6に示すように、ス
イッチング素子Q1 ,Q2 のスイッチング周波数をf0
としてインバータ回路1を間欠動作させ、始動後の光束
の立上りに支障のない範囲の所定の短時間Tには、スイ
ッチング素子Q1 ,Q2 のスイッチング周波数をf0
保つと共にインバータ回路1を連続動作させ、上記所定
時間Tの経過後に、スイッチング周波数をf1 に切り換
えるようにしてある。
【0041】ところで、高圧パルスにより高圧放電灯D
Lが絶縁破壊を生じて放電を開始したとき、インバータ
回路1を間欠動作から連続動作に切り換え、スイッチン
グ素子Q1 ,Q2 のスイッチング周波数をf0 からf1
にただちに切り換えると、次のような問題を生じる。す
なわち、高圧放電灯DLは、絶縁破壊を生じた後、グロ
ー放電からアーク放電に移行して安定状態に至る。しか
し、一般的に絶縁破壊を生じた直後の高圧放電灯DLの
内部のプラズマは物理的に極めて不安定な状態になり、
グロー放電にとどまったり、放電が消滅して、再度消灯
状態に戻る場合がある。
【0042】上述のように始動時点でスイッチング素子
1 ,Q2 のスイッチング周波数をf0 からf1 にただ
ちに切り換えると、f1 は直列共振回路の共振周波数f
R よりも低いため、この始動過程において高圧放電灯D
Lが消灯すると、インバータ回路1は、直列共振回路の
共振周波数f0 よりも低い周波数(いわゆる容量性振動
領域)f1 で動作する進相モードで動作し、スイッチン
グ素子Q1 ,Q2 や直列共振回路の部品にかかるストレ
スが大きくなる。このため、スイッチング素子Q1 ,Q
2 に過大な電流が流れて大きなストレスが回路部品に加
わり、破壊される恐れがある。
【0043】そこで、本実施例では、スイッチング周波
数をf0 からf1 に切り換える以前の始動後の所定の短
時間Tでは、スイッチング周波数をf0 とするようにし
て、上記問題を解消するようにしてある。なお、スイッ
チング周波数をf0 からf1に切り換える以前の始動後
の所定の短時間Tでは、スイッチング周波数をf0 とし
た方が始動が確実である高圧放電灯DLにおいて好適な
ものとなる。また、高圧放電灯DLの非点灯時に、イン
バータ回路1を間欠動作させることにより、コンデンサ
1 の両端には高電圧が間欠的に発生し、高圧放電灯D
Lに印加される無負荷二次電圧V02の実効値を低く抑え
ることができ、安全である。
【0044】(実施例5)図7及び図8に基づいて本発
明の第5の実施例について説明する。本実施例では、高
圧放電灯DLが略定格点灯に移行した後、ランプ電圧が
設定値以上に上昇した場合、図7に示すように、スイッ
チング素子Q1 ,Q2 のスイッチング周波数をf1 より
も高い方向に変化させる制御を行うものである。
【0045】一般的に、ランプ電圧の高い高圧放電灯D
Lは、相対的にランプ電流が小さく、アークが細い。特
に、水平点灯状態では、アーク自身の浮力により、アー
クが管壁上側に近接し、この部分の温度が局部的に上昇
する傾向がある。すなわち、管壁の温度は局部的に異常
上昇するという問題がある。そこで、このような高圧放
電灯DLにおいては、略定格点灯に移行した後、ランプ
電圧が設定値以上に上昇した場合、スイッチング素子Q
1 ,Q2 のスイッチング周波数をf1 よりも高い方向に
変化させ、電流を小さく絞り、アークの平均的な温度を
下げることにより、管壁の温度が局部的に異常上昇する
ことを防止する。
【0046】ここで、上述のようにスイッチング素子Q
1 ,Q2 のスイッチング周波数をf 1 よりも高い方向に
変化させた場合に、ランプ電流を小さくできる理由につ
いて図8を用いて説明する。高圧放電灯DLが非点灯時
には、いわゆる無負荷状態であるので、直列共振回路の
共振周波数fR は、スイッチング素子Q1 ,Q2 の点灯
時のスイッチング周波数f1 と非点灯時のスイッチング
周波数f0 の中間の周波数となる。しかし、高圧放電灯
DLが始動して略定格状態になった後は、高圧放電灯D
Lのインピーダンスが直列共振回路に接続される形にな
る。具体的にはコンデンサC1 の両端に高圧放電灯DL
のインピーダンスが接続される。このため、直列共振回
路の共振周波数はスイッチング素子Q1 ,Q2 の点灯時
のスイッチング周波数f1 よりも低い状態になり、この
ためスイッチング素子Q1 ,Q2のスイッチング周波数
をf1 よりも高い方向に変化させると、コンデンサC1
の両端に発生する電圧が低下し、結果的に電流が小さく
絞られるのである。
【0047】(実施例6)本発明の第6の実施例を以下
に説明する。本実施例では、高圧放電灯DLが定常点灯
しているとき、立消えを起こした場合、スイッチング素
子Q1 ,Q2 のスイッチング周波数を瞬時にf1 からf
0 に切り換えるようにしたものである。いま、上述のよ
うに高圧放電灯DLが立消えを起こした状態で、スイッ
チング素子Q1 ,Q2 のスイッチング周波数を瞬時にf
1 とすると、上述したように高圧放電灯DLの点灯時の
スイッチング周波数f1 、非点灯時のスイッチング周波
数f0 、及び直列共振回路の共振周波数fR は、f1
R <f0 に設定されているので、インバータ回路1は
容量性振動領域で動作、すなわち進相モードで動作する
ことになる。このため、スイッチング素子Q1 ,Q2
ラッシュ電流が流れ、スイッチング素子Q1 ,Q2 に加
わるストレスが大きくなる。
【0048】そこで、本実施例では、高圧放電灯DLが
定常点灯しているとき、立消えを起こした場合、スイッ
チング素子Q1 ,Q2 のスイッチング周波数を瞬時にf
1 からf0 に切り換え、スイッチング素子Q1 ,Q2
加わるストレスを低減するようにしたものである。この
ようにすると、高圧放電灯DLに瞬時に高電圧を印加す
ることができ、再始動時間を短縮できる利点もある。
【0049】上述の説明では、インバータ回路1が変形
ハーフブリッジ構成である場合について説明したが、図
9に示すハーフブリッジ構成のものや図10に示すフル
ブリッジ構成のものにも適用できることは容易に理解で
きる。
【0050】
【発明の効果】請求項1の発明は上述のように、高圧放
電灯の点灯時のインバータ回路のスイッチング周波数
を、直列共振回路の共振周波数fR よりも低く、且つ音
響的共鳴現象によるアークの不安定が発生しない周波数
以上の周波数f1 に設定しているので、直列共振回路の
共振電流を小さくでき、このためインバータ回路のスイ
ッチング素子、直列共振回路を構成するインダクタ及び
コンデンサとして電流容量の小さいものを用いることが
でき、小型で、安価に構成することができる。
【0051】請求項2の発明は、上記スイッチング制御
手段が、高圧放電灯の始動直後から所定時間はインバー
タ回路のスイッチング周波数を上記周波数f0 とする状
態を維持し、上記所定時間の経過後にスイッチング周波
数を上記周波数f1 に切り換えているので、始動直後の
放電が不安定な状態では、インバータ回路のスイッチン
グ周波数は固定することで、スイッチング周波数を可変
制御する場合に比べて、制御を簡単にでき、小型化が可
能となる。しかも、始動直後の放電が不安定な状態で、
スイッチング周波数を可変しないので、輻射雑音対策が
容易となる利点もある。
【0052】請求項3の発明は、上記スイッチング制御
手段が、高圧放電灯が始動するまでインバータ回路を間
欠的に動作させているので、点灯する前の高圧放電灯の
両端に印加される電圧の実効値を抑えることができ、高
圧放電灯の取り外した状態で、電極部に触れて感電する
ことを防止でき、安全性が高くなる。請求項5の発明
は、上記スイッチング制御手段が、高圧放電灯の始動と
同時にインバータ回路を連続動作させると共に、高圧放
電灯の始動直後から所定時間はインバータ回路のスイッ
チング周波数を上記周波数f0 とする状態を維持してい
るので、始動直後の放電が不安定な状態で、インバータ
回路が進相モードで動作し、スイッチング素子などに大
きなストレスがかかることを防止することができる。
【0053】請求項6の発明は、高圧放電灯が略定常点
灯状態に移行した後、ランプ電圧が所定値以上に上昇し
たとき、上記スイッチング制御手段が、インバータ回路
のスイッチング周波数をf1 よりも高くしているので、
特にランプ電圧が高い高圧放電灯を水平設置する場合に
おいて、アークが管壁に接近する状態になっても、アー
クの平均温度を下げ、管壁温度が局部的に異常上昇する
ことを防止できる。
【0054】請求項7の発明は、高圧放電灯が点灯中に
立消えを起こした場合に、瞬時にインバータ回路を始動
前の状態に移行させているので、高圧放電灯が点灯中に
立消えを起こしたとき、例えばインバータ回路が進相モ
ードで動作することを防止し、インバータ回路のスイッ
チング素子などに大きなストレスが加わることを防止す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の回路図である。
【図2】同上において直列共振回路の定数設定方法につ
いての説明図である。
【図3】同上における非点灯時のインバータ回路のスイ
ッチング周波数の設定方法の説明図である。
【図4】第2の実施例の動作説明図である。
【図5】第3の実施例の動作説明図である。
【図6】第4の実施例の動作説明図である。
【図7】第5の実施例の動作説明図である。
【図8】同上における作用の説明図である。
【図9】本発明を適用可能な別構成のインバータ回路の
回路図である。
【図10】本発明を適用可能なさらに別構成のインバー
タ回路の回路図である。
【図11】従来例の回路図である。
【符号の説明】
1 インバータ回路 2 制御回路 3 ランプ電流検出回路 E 直流電源 Q1 ,Q2 スイッチング素子 L1 インダクタ C1 コンデンサ DL 高圧放電灯
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩堀 裕 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 鴨井 武志 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源と、少なくとも一対のスイッチ
    ング素子を交互にオン,オフすることにより上記直流電
    源から供給される電力を交流電力に変換するインバータ
    回路と、インバータ回路の出力に直列接続されたインダ
    クタとコンデンサからなる直列共振回路と、この直列共
    振回路のコンデンサと並列に接続された高圧放電灯と、
    高圧放電灯が点灯しているか否かを検出する点灯状態検
    出手段と、高圧放電灯の非点灯時と点灯時とにおいてイ
    ンバータ回路のスイッチング素子のスイッチング周波数
    を切り換えるスイッチング制御手段とを備え、上記直列
    共振回路の共振周波数をfR とした場合、上記スイッチ
    ング制御手段が、高圧放電灯の非点灯時の上記インバー
    タ回路のスイッチング周波数を、直列共振回路の共振周
    波数fR よりも高く、且つ共振周波数fR の近傍の周波
    数f0 に設定し、このとき直列共振回路のコンデンサの
    両端に発生する高電圧で高圧放電灯を始動させ、高圧放
    電灯の点灯時のインバータ回路のスイッチング周波数
    を、直列共振回路の共振周波数fR よりも低く、且つ音
    響的共鳴現象によるアークの不安定が発生しない周波数
    以上の周波数f1 に設定し、このとき直列共振回路のコ
    ンデンサの両端に発生する電圧で高圧放電灯の点灯を維
    持させて成ることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
  2. 【請求項2】 上記スイッチング制御手段が、高圧放電
    灯の始動直後から所定時間はインバータ回路のスイッチ
    ング周波数を上記周波数f0 とする状態を維持し、上記
    所定時間の経過後にスイッチング周波数を上記周波数f
    1 に切り換えて成ることを特徴とする請求項1記載の高
    圧放電灯点灯装置。
  3. 【請求項3】 上記スイッチング制御手段が、高圧放電
    灯が始動するまでインバータ回路を間欠的に動作させて
    成ることを特徴とする請求項1記載の高圧放電灯点灯装
    置。
  4. 【請求項4】 上記スイッチング制御手段が、高圧放電
    灯が始動後に瞬時にインバータ回路のスイッチング周波
    数をf1 に切り換え、インバータ回路を連続動作させて
    成ることを特徴とする請求項3記載の高圧放電灯点灯装
    置。
  5. 【請求項5】 上記スイッチング制御手段が、高圧放電
    灯の始動と同時にインバータ回路を連続動作させると共
    に、高圧放電灯の始動直後から所定時間はインバータ回
    路のスイッチング周波数を上記周波数f0 とする状態を
    維持して成ることを特徴とする請求項3記載の高圧放電
    灯点灯装置。
  6. 【請求項6】 高圧放電灯が略定常点灯状態に移行した
    後、ランプ電圧が所定値以上に上昇したとき、上記スイ
    ッチング制御手段が、インバータ回路のスイッチング周
    波数をf1 よりも高くして成ることを特徴とする請求項
    1乃至請求項5のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装
    置。
  7. 【請求項7】 高圧放電灯が点灯中に立消えを起こした
    場合に、瞬時にインバータ回路を始動前の状態に移行さ
    せて成ることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいず
    れかに記載の高圧放電灯点灯装置。
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