JPH10513309A - 回路配置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、高周波電流で放電ランプ（ＬＡ）を点灯する放電ランプ点灯回路に関するものであり、この放電ランプ点灯回路は、− 低周波電源に接続する入力端子（Ｋ１，Ｋ２）と、− その入力端子に結合して前記低周波電源の電圧を整流する整流手段（Ｄ１〜Ｄ４）と、− 前記第１容量性手段を分流して高周波電流を発生させるインバータ手段（Ｑ１，Ｑ２，ＤＣ）とを具える。本発明によれば、放電ランプ点灯回路は、二つの電力帰還ループと共同して、電力を整流ブリッジの出力端子に帰還させる。その結果、放電ランプ点灯回路は、比較的簡単な形態を有し、非常に限定された量の高調波歪みのみ発生し、これを、比較的廉価でかつ簡単な素子で実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 回路配置 本発明は、高周波電流で放電ランプを点灯する放電ランプ点灯回路であって、 − 低周波数電源に接続する入力端子と、 − その入力端子に結合して前記低周波数電源の電圧を整流する整流手段と、 − 前記整流手段の第１出力端子Ｎ３及び前記整流手段の第２出力端子Ｎ５に結 合した第１の一方向性手段、第２の一方向性手段、及び第１容量性手段の直列配 置を具える第１回路と、 − 前記高周波電流を発生させるために前記第１容量性手段を分流するインバー タ手段と、 − 誘導手段、第２容量性手段、及び前記放電ランプに電圧を供給する手段の直 列配置を具え、前記インバータ手段の端子Ｎ１を、前記第１の一方向性手段と第 ２の一方向性手段との間の端子Ｎ２に接続する負荷回路と、 − 第３容量性手段を具え、前記端子Ｎ２を前記端子Ｎ５に接続する第２回路と を具える放電ランプ点灯回路に関するものである。 このような回路は、米国特許出願明細書第５，４０４，０８２号から既知であ る。この既知の回路は、例えば２３０Ｖの実効値の電圧及び５０Ｈｚの周波数を 有する電源電圧を発生させる調整された幹線電源から給電されるのに非常に好適 である。この既知の回路は比較的高い力率を有し、これを比較的簡単な手段で実 現することができる。この既知の回路の欠点は、電圧を放電ランプに供給する手 段が変成器を具えず、かつ、ランプ電圧が比較的高い場合、低周波電源から取り 出される電流の全体の高調波歪みが著しく増大することである。例えば電源電圧 が２３０Ｖの実効値の電圧を有する場合、高調波歪みは、約７０Ｖより高いラン プ電圧に対して著しく増大する。電源電圧が１２０Ｖの実効値の電圧を有する米 国のような国の著しく低いランプ電圧の値を有する放電ランプに対しても、同様 な問題が生じる。この高調波歪みを、電圧を放電ランプに供給する手段の変成器 と共同することによって減少させることができる。しかしながら、ランプ電圧が 比較的高く、かつ、電圧を放電ランプに供給する手段が、ランプ接続用の端子を 設けた１次巻線及び２次巻線を有する変成器を具える場合、負荷回路及びインバ ータに具えられた１次巻線及び他の素子に比較的大きな電流を流す必要がある。 この比較的大きな電流により、回路の寿命が短くなり、この比較的大きな電流に 従って回路を設計する必要があり、これにより回路が高価なものとなる。既知の 回路の他の欠点は、インバータから生じた高周波電流の周波数を変調してこの高 周波電流の振幅変調を調整するとともにランプ電流の波高率を約１．７未満の値 に制御するために、回路に周波数変調器を含む必要がしばしばあるということで ある。 本発明の目的は、低周波電源電流の高調波歪みを比較的小さくし、ランプ点灯 中負荷回路及びインバータに比較的大きな電流を流すという欠点なく、比較的高 いランプ電圧で放電ランプを点灯することができる回路を提供することである。 このために、本発明による放電ランプ点灯回路は、前記整流手段の第１出力端 子Ｎ３を、第３の一方向性手段及び第４の一方向性手段を具える第３回路によっ て、前記第２の一方向性手段と第１容量性手段との間の端子Ｎ４に接続し、前記 第３の一方向性手段と第４の一方向性手段との間の端子Ｎ７を、第４回路により 、前記負荷回路の一部である端子Ｎ６に接続し、前記第１回路及び第３回路は誘 電手段を具えないことを特徴とするものである。 回路の作動中、第４回路は、端子Ｎ６からの電力を端子Ｎ７に結合する。比較 的簡単な手段で実現されるこの電力帰還により、高調波歪みを、既知の回路によ って生じた高調波歪みと比較する場合に比べて著しく減少させることができる。 したがって、力率は、従来の回路の力率に比べて著しく増大する。驚くべきこと には、第４回路によって実現される帰還にもかかわらず、本発明による回路にお いて、負荷回路及びインバータに具えられた素子を流れる電流は、電圧を放電ラ ンプに供給する手段が変成器を具える場合でさえも比較的小さい。このために、 インバータ及び負荷回路を比較的大きい電流用に設計する必要がなく、したがっ て、負荷回路及びインバータ回路を比較的廉価な素子で実現することができる。 さらに、本発明の回路の負荷回路の変成器を省略することができるとともに、放 電ランプ点灯回路によって点灯された放電ランプのランプ電圧が比較的高い場合 でも、高調波歪みを比較的低レベルに保持することができる。負荷回路が変成器 を具えない場合、点灯中にインバータ手段及び負荷回路の素子に流れる電流の振 幅は、負荷回路に変成器を具える本発明の回路に対して減少する。本発明による 回路の他の利点は、高周波電流の周波数を変調する周波数変調器を省略すること もできる点である。その理由は、本発明による回路によって発生した高周波電流 の振幅が強く変調されず、したがってランプ電流の波高率が比較的低いからであ る。変調器及び変成器は比較的高価な素子であり、その結果、本発明による回路 においてこれらを省略することができるので、本発明による回路は、比較的簡単 な形態を有し、したがって比較的廉価になる。 本発明による回路の２重電力帰還と同様な２重電力帰還を具える回路配置が欧 州特許出願公開明細書第６７９０４６号に記載されている。この欧州特許出願公 開明細書第６７９０４６号に記載された回路において、力率の向上を、エネルギ ー蓄積コイルを用いることによって主に行っている。このようなエネルギー蓄積 コイルは幾分高価な素子である。本発明による回路において、高力率を、エネル ギー蓄積コイルを用いることなく達成する。このために、本発明による回路の機 能は、上記欧州特許出願公開明細書第６７９０４６号に記載されたものと相違す る。さらに、本発明による回路は、上記欧州特許出願公開明細書第６７９０４６ 号の開示よりも著しく優れた利点を提供する。その理由は、本発明による回路で は、高価なエネルギー蓄積コイルを省略することができるからである。 前記第２回路も前記第１容量性手段を具える場合、回路の円滑な動作を達成す ることができる。 前記第４回路が第４容量性手段を具える回路形態の場合にも、回路の円滑な動 作を達成することができる。 好適には、前記一方向性手段はダイオード手段を具える。したがって、一方向 性手段を非常に簡単に実現することができる。 本発明の好適例によれば、前記インバータ手段は、第１切替素子、前記端子Ｎ １、及び第２切替素子の直列配置と、駆動信号を発生させるために前記切替素子 に結合して前記切替素子を交互に導通状態及び非導通状態にするようにした駆動 回路ＤＣとを具える。したがって、インバータを、非常に簡単で信頼性を以て実 現される。 本発明による回路は、二つの放電ランプを並列して点灯するのに非常に好適で ある。二つのランプを点灯する本発明の回路の好適例では、前記負荷回路は、誘 導手段、容量性手段、及び前記放電ランプに電圧を供給する手段の他の直列配置 を具え、その他の直列配置の一部である端子Ｎ８を、第５回路によって端子Ｎ７ に接続する。好適には、前記第５回路は第５容量性手段を具える。 本発明の回路の他の好適例では、前記端子Ｎ４を、切替素子Ｓ及びその切替素 子Ｓの制御電極に結合して前記切替素子Ｓを導通状態又は非導通状態にする制御 回路を具える回路により、前記端子Ｎ７に接続する。制御回路により、ランプ電 流が零のとき、例えばランプ電極を予め加熱する間又は放電ランプの点弧中、切 替素子Ｓが導通する。これにより、第１容量性手段全体に亘る過電圧を防止する 。放電ランプが点弧した後、制御回路により切替素子Ｓが非導通状態になる。制 御回路は、例えば、ランプ電流を検出する手段を具える。しかしながら、非常に 簡単で信頼性を以て構成するためには、前記制御回路は、前記第１容量性手段全 体に亘る電圧に依存して前記切替素子Ｓを導通状態及び非導通状態にする手段を 具える。 本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図面中、 図１は、回路に接続された放電ランプＬＡを有する本発明による回路の第１の 実施の形態の線形図である。 図２は、回路に接続された二つの放電ランプＬＡ１及びＬＡ２を有する本発明 による回路の第２の実施の形態の線形図である。 図３は、回路に接続された放電ランプＬＡを有する本発明による回路の第３の 実施の形態の線形図である。 図１において、Ｋ１及びＫ２を、低周波数電源に接続するための入力端子とす る。Ｌ２及びＬ２′をインダクタとし、これらインダクタはキャパシタＣ３とと もに入力フィルタを形成する。ダイオードＤ１〜Ｄ４を、上記低周波電圧を整流 する整流手段とする。本実施の形態では、ダイオードＤ５及びＤ６は、第１及び 第２の一方向性手段をそれぞれ形成する。キャパシタＣ４を第１容量性手段とし 、それはダイオードＤ５及びＤ６とともに第１回路を形成する。切替素子Ｑ１及 び Ｑ２は、駆動回路ＤＣとともにインバータ手段を形成する。駆動回路ＤＣを、切 替素子Ｑ１及びＱ２を導通状態及び非導通状態にするために駆動信号を発生させ る回路部とする。インダクタＬ１、キャパシタＣ２、並びに放電ランプに接続す る端子Ｋ３及びＫ４は、共同して負荷回路を形成する。図１に示した実施の形態 において、インダクタＬ１は誘導手段を形成し、キャパシタ２は第２容量性手段 を形成し、放電ランプに接続する端子Ｋ３及びＫ４は、電圧を誘電ランプに供給 する手段を形成する。キャパシタＣ１は第３容量性手段を形成する。キャパシタ Ｃ１及びキャパシタＣ４は、共同して第２回路を形成する。ダイオードＤ７及び Ｄ８は、第３及び第４の一方向性手段をそれぞれ形成する。ダイオードＤ７及び Ｄ８の直列配置は第３回路を形成する。キャパシタＣ５は、第４容量性手段及び 第４回路を形成する。 入力端子Ｋ１及びＫ２を、インダクタＬ２、キャパシタＣ３及びインダクタＬ ２′を介して接続する。キャパシタＣ３の第１の側を整流ブリッジの第１入力端 子に接続し、キャパシタＣ３の第２の側を整流ブリッジの第２入力端子に接続す る。整流ブリッジの第１出力端子Ｎ３を、ダイオードＤ５，ダイオードＤ６及び キャパシタＣ４を介して整流ブリッジの第２出力端子Ｎ５に接続する。Ｎ２を、 ダイオードＤ５及びダイオードＤ６の共通端子とする。Ｎ４を、ダイオードＤ６ 及びキャパシタＣ４の共通端子とする。端子Ｎ２を、キャパシタＣ１を介して端 子Ｎ４に接続する。ダイオードＤ５及びＤ６の直列配置を、ダイオードＤ７及び Ｄ８の直列配置によって分流する。Ｎ７を、ダイオードＤ７及びＤ８の共通端子 とする。キャパシタＣ４を、切替素子Ｑ１及びＱ２の直列配置によって分流する 。切替素子Ｑ１の制御電極を、駆動回路ＤＣの第１出力端子に接続する。切替素 子Ｑ２の制御電極を、駆動回路ＤＣの第２出力端子に接続する。Ｎ１を、切替素 子Ｑ１及び切替素子Ｑ２の共通端子とする。端子Ｎ１を、インダクタＬ１、キャ パシタＣ２、端子Ｋ３、放電ランプＬＡ及び端子Ｋ４をの直列配置を介して端子 Ｎ２に接続する。Ｎ６を、キャパシタＣ２及び端子Ｋ３の共通端子とする。端子 Ｎ６を、キャパシタＣ５を介して端子Ｎ７に接続する。 図１に示した回路の動作は次の通りである。 入力端子Ｋ１及びＫ２を低周波電源の極に接続すると、整流ブリッジは、この 電源から供給された低周波電源電圧を整流し、その結果、直流電圧が、緩衝キャ パシタとして作用するキャパシタＣ４全体に亘って存在するようになる。駆動回 路ＤＣによって切替素子Ｑ１及びＱ２を交互に導通状態及び非導通状態にし、そ の結果、キャパシタＣ４全体に亘る直流電圧の振幅にほぼ等しい振幅を有するほ ぼ方形波の電圧が端子Ｎ１に存在するようになる。端子Ｎ１に存在するほぼ方形 波の電圧により、交流電流がインダクタＬ１及びキャパシタＣ２に流れるように なる。この交流電流の一部は、端子Ｋ３及びＫ４、放電ランプＬＡ、並びに端子 Ｎ２に流れる。交流電流の残りの部分は、キャパシタＣ５及び端子Ｎ７に流れる 。その結果、ほぼ方形波の電圧と同一の周波数を有する端子Ｎ２の電圧及び端子 Ｎ７の電圧が存在するようになる。端子Ｎ２及びＮ７に存在するこれら電圧によ り、キャパシタＣ４全体に亘る電圧が整流低周波電源電圧の瞬時の振幅より高い ときにも、脈動電流が電源電圧から取り出される。このために、回路の力率は比 較的高い値を有し、電源電流の全体の高調波歪みは比較的小さい。 キャパシタＣ１が端子Ｎ４の替わりに端子Ｎ５を接続する点で図１に示した経 緯帯域と僅かに相違する回路配置の形態でも同様な結果が得られる。この僅かに 相違する形態において、キャパシタＣ１は、第３容量性手段及び第２回路を形成 する。 図１に図示した実施の形態を実現するに当たり、設計を次のようにする。Ｌ１ ＝９０５μＨ，Ｃ５＝５．６ｎＦ，Ｃ１＝１８ｎＦ，Ｃ４＝１１μＦ，Ｃ３＝２ ２０ｎＦ，Ｃ２＝１８０ｎＦ，Ｌ２＝１ｍＨ及びＬ２’＝１ｍＨ。この実施の形 態により、５８Ｗの公称電力の低圧水銀放電ランプが点灯される。このランプの ランプ電圧は１１０Ｖとなる。ほぼ方形波の電圧の周波数は約５０ｋＨとなり、 低周波電源によって消費された電力は５２．３Ｗとなった。低周波電源を、５０ Ｈｚの周波数を有する２３０Ｖの実効値を給電するヨーロッパの幹線電源とする 。ランプ電流を４５２ｍＡの実効値とする。ランプ電流の波高率は１．４３であ る。切替素子を流れる電流は５９１ｍＡの実効値である。全体の高調波歪みは１ ０％未満である。同一の低圧水銀放電ランプを米国特許明細書第５，４０４，０ ８２号に記載されたような既知の回路配置によって点灯するとともにほぼ同一の 入力フィルタを設けると、全体の高調波歪みレベルを１０％未満に保持するには 負荷 回路に変成器を有する必要がある。既知の回路配置によって点灯される低圧水銀 放電ランプを流れる電流の実効値が４５２ｍＡにほぼ等しい場合、切替素子を流 れる電流は約７９８ｍＡの実効値となる。したがって、切替素子を流れる電流の 実効値は、本発明による回路を用いる場合には３５％高くなる。 図２に図示した実施の形態は、図１に図示した実施の形態に非常に類似してい る。両図において、同様な素子及び回路部に同一の参照符号を付すものとする。 図２の他の実施の形態の負荷回路は、誘導手段、容量性手段、及び電圧を放電ラ ンプに供給する手段の他の直列配置を具え、それを、インダクタＬ２，キャパシ タＣ６、並びに端子Ｋ５及びＫ６によってそれぞれ形成する。放電ランプＬＡ２ を端子Ｋ５及びＫ６に接続する。明瞭のために、端子Ｋ３及びＫ４に接続した放 電ランプに、図２においてＬＡ１を付す。端子Ｋ６を端子Ｋ４に接続する。キャ パシタＣ６と端子Ｋ５との間の端子Ｎ８を、キャパシタＣ７の一方の側に接続す る。キャパシタＣ７の他方の側をＮ７に接続する。キャパシタＣ７は、本実施の 形態において第５回路及び第５容量性手段を形成する。 図２に示した実施の形態の動作は図１に示した実施の形態のもの同様であり、 これを別個に説明しない。 図３に示す実施の形態は、切替素子Ｓが端子Ｎ４を端子Ｎ７に接続する点で図 １に示した実施の形態と相違する。切替素子Ｓの制御電極を、回路部ＳＴの出力 端子に結合する。図３において、これを破線によって示す。キャパシタＣ４を、 抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の直列配置によって分流する。抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の共 通端子を、回路部ＳＴの入力端子に接続する。図３に示した実施の形態にも、点 弧前に放電ランプＬａの電極を予め加熱する手段を設ける。これら手段は、コイ ルＬ１の２次巻線Ｌ２及びＬ３並びにキャパシタＣ６及びＣ７を具える。ランプ 電極の各々を、第２巻線及びキャパシタＣ６及びＣ７のうちの一つの直列配置に よって分流する。 図３に示した実施の形態の動作は次の通りである。放電ランプＬａが点弧する 前に、ランプ電極を、キャパシタＣ６及びＣ７のインピーダンスが比較的低くな る周波数で切替素子を導通状態及び非導通状態にすることにより、予め設定され た時間経過中予め加熱される。この予め加熱する間及び点弧状態中、キャパシタ Ｃ４全体に亘る電圧の振幅は、放電ランプの安定した点灯中の値より高い値とな る。この高い振幅は、電力がキャパシタＣ５を介して帰還される間ランプ電流が 零になるために生じる。回路部ＳＴの入力端子の電圧は、キャパシタＣ４全体に 亘る電圧に比例する。キャパシタＣ４全体に亘る電圧が第１の予め設定された値 に到達すると、回路部ＳＴにより切替素子Ｓが導通状態となり、ダイオードＤ８ が短絡され、これによりキャパシタＣ４全体に亘る電圧が更に増大するのを防止 する。放電ランプ点弧後にキャパシタＣ４全体に亘る電圧の振幅が（第１の予め 設定された値より低い）第２の予め設定された値より下に降下すると、回路部Ｓ Ｔにより、切替素子Ｓが非導通状態となり、その結果、電力がキャパシタＣ５を 介して帰還される。安定した点灯中の図３に示した実施の形態の動作は、図１に 示した実施の形態のものと同一であり、これを更に説明しない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゼイルストラ パトリック ジョン オランダ国 5349 アー イェー オス カントシンゲル 24

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．高周波電流で放電ランプを点灯する放電ランプ点灯回路であって、 − 低周波電源に接続する入力端子と、 − その入力端子に結合して前記低周波電源の電圧を整流する整流手段と、 − 前記整流手段の第１出力端子Ｎ３及び前記整流手段の第２出力端子Ｎ５に 結合した第１の一方向性手段、第２の一方向性手段、及び第１容量性手段の直列 配置を具える第１回路と、 − 前記高周波電流を発生させるために前記第１容量性手段を分流するインバ ータ手段と、 − 誘導手段、第２容量性手段、及び前記放電ランプに電圧を供給する手段の 直列配置を具え、前記インバータ手段の端子Ｎ１を、前記第１の一方向性手段と 第２の一方向性手段との間の端子Ｎ２に接続する負荷回路と、 − 第３容量性手段を具え、前記端子Ｎ２を前記端子Ｎ５に接続する第２回路 とを具える放電ランプ点灯回路において、前記整流手段の第１出力端子Ｎ３を、 第３の一方向性手段及び第４の一方向性手段を具える第３回路によって、前記第 ２の一方向性手段と第１容量性手段との間の端子Ｎ４に接続し、前記第３の一方 向性手段と第４の一方向性手段との間の端子Ｎ７を、第４回路により、前記負荷 回路の一部である端子Ｎ６に接続し、前記第１回路及び第３回路は誘電手段を具 えないことを特徴とする放電ランプ点灯回路。 ２．前記第２回路も前記第１容量性手段を具えることを特徴とする請求の範囲１ 記載の放電ランプ点灯回路。 ３．前記第４回路は第４容量性手段を具えることを特徴とする請求の範囲１又は ２記載の放電ランプ点灯回路。 ４．前記一方向性手段はダイオード手段を具えることを特徴とする請求の範囲１ から３のうちのいずれかに記載の放電ランプ点灯回路。 ５．前記インバータ手段は、第１切替素子、前記端子Ｎ１、及び第２切替素子の 直列配置と、駆動信号を発生させるために前記切替素子に結合して前記切替素子 を交互に導通状態及び非導通状態にするようにした駆動回路ＤＣとを具える ことを特徴とする請求の範囲１から４のうちのいずれかに記載の放電ランプ点灯 回路。 ６．前記負荷回路は、誘導手段、容量性手段、及び前記放電ランプに電圧を供給 する手段の他の直列配置を具え、その他の直列配置の一部である端子Ｎ８を、第 ５回路によって端子Ｎ７に接続することを特徴とする請求の範囲１から５のうち のいずれかに記載の放電ランプ点灯回路。 ７．前記第５回路は第５容量性手段を具えることを特徴とする請求の範囲７記載 の放電ランプ点灯回路。 ８．前記端子Ｎ４を、切替素子Ｓ及びその切替素子Ｓの制御電極に結合して前記 切替素子Ｓを導通状態又は非導通状態にする制御回路を具える回路により、前記 端子Ｎ７に接続するようにしたことを特徴とする請求の範囲１から７のうちのい ずれかに記載の放電ランプ点灯回路。 ９．前記制御回路は、前記第１容量性手段全体に亘る電圧に依存して前記切替素 子Ｓを導通状態及び非導通状態にする手段を具えることを特徴とする請求の範囲 ８記載の放電ランプ点灯回路。