JPH11204279A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】進相動作を回避してインバータの過負担を緩和
する。また点灯モードへのシフトがスムーズになされる
放電灯点灯装置を提供する。 【解決手段】予熱開始時周波数ｆａ・点弧時周波数ｆｂ
・全光点灯時周波数ｆｃ・調光点灯時周波数ｆｄのすべ
てを共振回路における放電灯点弧前の予熱時共振周波数
ｆｏよりも高く定める。かつ全光点灯時周波数ｆｃ＜点
弧時周波数ｆｂ＜調光点灯時周波数ｆｄとなるように定
める。全光点灯モードにセットされている場合は、予熱
開始時周波数ｆａ・点弧時周波数ｆｂ・全光点灯時周波
数ｆｃの順にシフトする。調光点灯モードにセットされ
ている場合は、予熱開始時周波数ｆａ・点弧時周波数ｆ
ｂ・調光点灯時周波数ｆｄの順にシフトする。いずれの
場合も一旦は点弧時周波数ｆｂの下で点灯する。その後
に、点弧時周波数ｆｂよりもやや低い全光点灯時周波数
ｆｃまたはやや高い調光点灯時周波数ｆｄへシフトす
る。この最後のシフトにともなう明るさ変化は軽微であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周波数可変形のイ
ンバータを備え、前記インバータの高周波出力を受ける
点灯回路を備え、前記点灯回路を予熱形放電灯と該予熱
形放電灯に直列のバラストインダクタと該予熱形放電灯
に並列の予熱用コンデンサを含む共振回路とする放電灯
点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】前記放電灯点灯装置は既知である。それ
を図３を用いて説明する。基本的には二つの動作モード
を持つ。予熱モードは予熱形放電灯電流（管電流）はほ
ぼゼロであり、その非電源側端子間に接続された予熱用
コンデンサに予熱電流が流れる。予熱形放電灯が点弧す
ると、予熱形放電灯のインピーダンスが低下し、点灯モ
ードへ移行する。動作は予熱時・点弧時・点灯時の順に
進む。図３は予熱時の予熱モード下における共振特性で
ある。横軸はインバータの出力周波数であり、縦軸は予
熱用コンデンサ電圧（予熱形放電灯への印加電圧）であ
る。予熱形放電灯が点弧すると、予熱形放電灯のインピ
ーダンスが変化し、図３の共振特性は崩れる。予熱モー
ドは予熱開示時周波数ｆａに始まる。予熱が進むと点弧
時周波数ｆｂへシフトする。ｆｂ点は予熱時共振周波数
ｆｏにやや近く、予熱形放電灯への印加電圧が適度に高
まる。通常はここで点弧する。その後、点灯時周波数ｆ
ｃへシフトし、安定に点灯する。従来の点灯時周波数ｆ
ｃは予熱時共振周波数ｆｏよりも低い。予熱形放電灯と
直列のバラストインダクタは点灯時周波数ｆｃに対応す
るインピーダンスを示し、該インピーダンスは予熱形放
電灯の管電流を適度に制限する。管電流はバラスト用イ
ンダクタのインダクタンス定数と点灯時周波数ｆｃの関
数である。一方、予熱時共振周波数ｆｏはバラスト用イ
ンダクタ・予熱用コンデンサの各定数の関数である。よ
って、点灯時周波数ｆｃ・予熱時共振周波数ｆｏの大小
関係は調整可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】予熱形放電灯の点弧は
点弧時周波数ｆｂ下でなされるが、点弧に失敗すること
がある。それにもかかわらず、インバータの出力周波数
を予定の点灯時周波数ｆｃへシフトさせると、進相動作
となる。予熱形放電灯の点灯は点灯時周波数ｆｃ下でな
されるが、何らかの理由で失弧し予熱モードへ逆戻りす
ると、進相動作となる。進相動作はインバータのスイッ
チング素子が過負担となるのでよくない。本発明の目的
は、進相動作を回避してインバータの過負担を緩和し、
また点灯モードへのシフトがスムーズになされる放電灯
点灯装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は周波数可変形の
インバータを備える。前記インバータの高周波出力を受
ける点灯回路を備える。前記点灯回路は予熱形の放電灯
と該放電灯に直列のバラストインダクタと該放電灯に並
列の予熱用コンデンサを含む共振回路である。前記イン
バータにその出力周波数を予熱開始時周波数から点弧時
周波数に変化させ、さらに全光点灯時周波数または調光
点灯時周波数に変化させる制御回路を付属させる。前記
予熱開始時周波数・点弧時周波数・全光点灯時周波数・
調光点灯時周波数のすべてを前記共振回路における放電
灯点弧前の予熱時共振周波数よりも高く定め、かつ全光
点灯時周波数＜点弧時周波数＜調光点灯時周波数となる
ように定める。全光点灯モードにセットされている場合
は、予熱開始時周波数・点弧時周波数・全光点灯時周波
数の順にシフトする。調光点灯モードにセットされてい
る場合は、予熱開始時周波数・点弧時周波数・調光点灯
時周波数の順にシフトする。いずれの場合も一旦は点弧
時周波数の下で点灯する。その後に、点弧時周波数より
もやや低い全光点灯時周波数またはやや高い調光点灯時
周波数へシフトする。この最後のシフトにともなう明る
さ変化は軽微である。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１・図２を用いて本発明の実施
形態について説明する。この説明に前記従来の用語をそ
のまま転用し、重複する説明を適宜に割愛する。本発明
に係る放電灯点灯装置は、周波数可変形のインバータ１
００を備える。インバータ１００の高周波出力を受ける
点灯回路２００を備える。点灯回路２００は予熱形放電
灯８と該予熱形放電灯８に直列のバラストインダクタ７
と該予熱形放電灯８に並列の予熱用コンデンサ９を含む
共振回路である。インバータ１００にその出力周波数を
予熱開始時周波数ｆａから点弧時周波数ｆｂに変化さ
せ、さらに全光点灯時周波数ｆｃまたは調光点灯時周波
数ｆｄに変化させる制御回路１０を付属させる。予熱開
始時周波数ｆａ・点弧時周波数ｆｂ・全光点灯時周波数
ｆｃ・調光点灯時周波数ｆｄのすべてを前記共振回路に
おける放電灯点弧前の予熱時共振周波数ｆｏよりも高く
定め、かつ全光点灯時周波数ｆｃ＜点弧時周波数ｆｂ＜
調光点灯時周波数ｆｄとなるように定める。インバータ
１００について補足する。図１の左端は直流電源端子で
ある。１・２は直列一対のスイッチング素子（図示のそ
れはトランジスタ）である。３・４は各スイッチング素
子１・２に逆並列に接続されたフライホイールダイオー
ドである。１０は各スイッチング素子１・２を所望の周
期で交互にオンオフさせる制御回路である。制御回路１
０は点灯時周波数を全光点灯時周波数ｆｃ・調光点灯時
周波数ｆｄの二つ持つ調光可能形のものである。図外の
切替えスイッチで全光点灯の動作モードにセットすると
前者となり、調光点灯の動作モードにセットすると後者
となる。５・６は直列一対のアーム用コンデンサであ
る。インバータ１００は一対のアーム用コンデンサ５・
６を備えるハーフブリッジ形のものである。アーム用コ
ンデンサ５・６のいずれか一方を省略すると、変形ハー
フブリッジ形になる。アーム用コンデンサ５・６のぞれ
ぞれを図外のスイッチング素子に置換すると、フルブリ
ッジ形になる。本発明実施上はそのいずれであっても構
わない。

【０００６】 点灯回路２００は前記のごとき共振回路
であり、インバータ１００の負荷となる。本発明は遅相
形負荷となる。遅相形負荷・進相形負荷の区分けはイン
バータ１００の出力周波数との関連で定まる。以下、こ
の点について説明する。図１装置が予熱モード（予熱形
放電灯８のインピーダンスがほぼ無限大）にあるものと
する。スイッチング素子１がオンでスイッチング素子２
がオフのときに、７−９の回路に右向きの予熱電流（振
動電流）が流れる。スイッチング素子１・２のオンオフ
状態がこのままいつまでも続くのであれば、右向きの予
熱電流はやがては反転して左向きとなる。反転の瞬間が
共振時点である。共振時点に至る前にスイッチング素子
１をオフにかつスイッチング素子２をオンに制御する
と、遅相動作となる。共振時点後にスイッチング素子１
をオフにかつスイッチング素子２をオンに制御すると、
進相動作となる。本発明は前者である 前者の進相動作
について補足する。共振時点後の予熱電流は９−７−３
−５−９の閉回路を右回りに流れる。その際の電流源は
予熱用コンデンサ９の静電エネルギである。この状況下
で、スイッチング素子１がオフにかつスイッチング素子
２がオンに制御される。その直後の予熱電流は９−７−
２−６−９の閉回路を左回りに流れる。しかし、オン状
態にあったフライホイールダイオード３の残存キャリア
が消失し非導通特性を回復するまでに所定のリカバリー
タイムを必要とするので、それまでの間は３−２が共に
下向きに導通し、過大な下向き短絡電流が流れる。スイ
ッチング素子２はこの過負担に耐えることができずに破
壊する。スイッチング素子１・２の動作は対称であるの
で、ある位相ではスイッチング素子２が過負担となり、
別の位相ではスイッチング素子１が過負担となる。

【０００７】後者の遅相動作について補足する。共振時
点前の予熱電流は１−７−９を経由して流れる。その状
況下状況下で、スイッチング素子１がオフにかつスイッ
チング素子２がオンに制御される。その直後の予熱電流
は７−９−６−４−７の閉回路を右回りに流れる。その
際の電流源はバラスト用インダクタ７の電磁エネルギで
ある。やがて、その電磁エネルギが消失すると、予熱電
流は９−７−２を経由して流れるよになる。その際に、
フライホイールダイオード４電流からスイッチング素子
２電流に切り替わる。前記進相動作の際はフライホイー
ルダイオード３電流からスイッチング素子２電流へ切り
替わる。そのような違いがあって、進相動作の場合は過
負担となり、遅相動作の場合は相対的に軽負担となる。
図２を参照してさらに説明する。インバータ１００の出
力周波数は予熱開示時周波数ｆａを経て点弧時周波数ｆ
ｂへシフトし、点弧時周波数ｆｂの下で点弧する。しば
らくの間は点弧時周波数ｆｂの下で点灯する。その後の
変化は制御回路１０が全光点灯・調光点灯のいずれの動
作モードにセットされているのかによって異なる。前者
であれば、点弧時周波数ｆｂから全光点灯時周波数ｆｃ
へシフトする。その際に増光形の明るさ変化をともな
う。後者であれば、点弧時周波数ｆｂから調光点灯時周
波数ｆｄへシフトする。その際に減光形の明るさ変化を
ともなう。点灯は予めセットされた全光点灯または調光
点灯であることが望ましい。全光点灯モードの立場から
すると、点弧時点灯（点弧時周波数下での点灯状態）は
暗すぎる。調光点灯モードの立場からすると、点弧時点
灯（点弧時周波数下での点灯状態）は明るすぎる。いず
れの場合も難点はあるが、全光点灯時周波数ｆｃ＜点弧
時周波数ｆｂ＜調光点灯時周波数ｆｄとする本発明方式
は中庸を得る。前記暗すぎる度合いあるいは明るすぎる
度合いは軽微であって、違和感が少ない。

【０００８】

【発明の効果】本発明は、予熱開始時周波数・点弧時周
波数・全光点灯時周波数・調光点灯時周波数のすべてを
共振回路における放電灯点弧前の予熱時共振周波数より
も高く定め、かつ全光点灯時周波数＜点弧時周波数＜調
光点灯時周波数となるように定めることを主たる特徴事
項とするものである。これによれば、進相動作を回避し
てインバータに及ぼす過負担を緩和し、スイッチング素
子の破壊を防止することができる。また、点弧から点灯
に至る過程で暗すぎあるいは明る過ぎる経過をたどる
が、その度合いが軽微であって、違和感が少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の回路図である。

【図２】その予熱モードの共振特性図である。

【図３】従来の予熱モードの共振特性図である。

【符号の説明】

１００：インバータ ２００：点灯回路 ７：バラストインダクタ ８：予熱形放電灯 ９：予熱用コンデンサ １０：制御回路 ｆａ：予熱開始時周波数 ｆｂ：点弧時周波数 ｆｃ：全光点灯時周波数 ｆｄ：調光点灯時周波数 ｆｏ予熱時共振周波数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周波数可変形のインバータを備え、前記イ
   ンバータの高周波出力を受ける点灯回路を備え、前記点
   灯回路は予熱形放電灯と該予熱形放電灯に直列のバラス
   トインダクタと該予熱形放電灯に並列の予熱用コンデン
   サを含む共振回路であり、 前記インバータにその出力周波数を予熱開始時周波数か
   ら点弧時周波数に変化させ、さらに全光点灯時周波数ま
   たは調光点灯時周波数に変化させる制御回路を付属さ
   せ、 前記予熱開始時周波数・点弧時周波数・全光点灯時周波
   数・調光点灯時周波数のすべてを前記共振回路における
   放電灯点弧前の予熱時共振周波数よりも高く定め、かつ
   全光点灯時周波数＜点弧時周波数＜調光点灯時周波数と
   なるように定めたことを特徴とする放電灯点灯装置。