JPH11509971A - 回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ａ）電源を接続するための入力端子と、ｂ）動作させるべきランプを接続するための出力端子と、Ｃ）ランプを流れる電流を安定させるための安定コイルと、が設けられた、高圧放電ランプを点灯及び動作させるための回路装置に関するものである。本発明は、そのような回路装置が設けられた日焼け装置にも関するものである。本発明に従って、動作させるべきランプを接続するための出力端子と、ランプを流れる電流を安定させるための安定コイルとが、主スイッチング手段を有する全ブリッジ接続インバータ回路の一部を構成する。主スイッチング手段は２つずつ交互に導通及び非導通する。入力端子とインバータ回路の間に整流手段が接続される。

Description

【発明の詳細な説明】 回路装置 本発明は、 電源を接続するための入力端子と、 動作させるべきランプを接続するための出力端子と、 ランプを流れる電流を安定させるための安定コイルと、 が設けられた、高圧放電ランプを点灯及び動作させるための回路装置に関するも のである。 本発明はそのような回路装置が設けられている日焼け装置にも関するものであ る。 初めの節で述べた種類の回路装置としてＰｈｉｌｉｐｓ製のＨＢ４０６型日焼 け装置が知られている。この既知の日焼け装置は４００Ｗの高圧水銀ランプに給 電し、また、それを動作させるために適当である２２０Ｖ、５０Ｈｚの電源に接 続される。この場合、安定コイルは日焼け装置の基部に納められる。実際には、 普通に行われているように、安定コイルには金属コア材料が用いられる。 日焼け装置を１００Ｖ／１１０Ｖ、５０Ｈｚの電源で使用する場合には、回路 装置の改造が必要になる。広く用いられている現実の方法は、安定コイルに使用 すべき電圧まで昇圧する変圧器を付加することである。その大きな欠点は変圧器 のためのかなりの大きさの追加の容積を必要とすることである。日焼け装置を６ ０Ｈｚの周波数の電源に使用するとすれば、この回路装置をさらに改造する必要 がでてくる。 本発明の目的は上記の欠点を解消するための手段を得ることである。この目的 を達成するために、本発明に係る回路装置は、動作させるべきランプを接続する ための出力端子と、ランプを流れる電流を安定させるための安定コイルとが、主 スイッチング手段を含んでなる全ブリッジ接続インバータ回路の一部を構成し、 主スイッチング手段は２つずつ交互に導通、及び非導通となり、入力端子とイン バータ回路との間に整流手段を接続したことを特徴とするものである。 整流手段は昇圧を兼ねる、例えば、倍電圧整流回路で構成できる。インバータ 回路は電源の周波数とは独立に動作させることができ、したがって、あらゆる場 合に応用できる。比較的高い周波数でスイッチングするようにインバータ回路を 製作できるから、安定コイルの体積をかなり小さくできる。そのために、日焼け 装置が１００／１１０Ｖ、５０／６０Ｈｚの電源で動作するのに適当であるなら ば、本発明の回路装置を日焼け装置の基部に納めることが可能となる。 高い周波数における高圧水銀ランプの動作において良く知られている問題は、 ランプ内部で音響的共鳴現象が起きる危険性である。その共鳴現象はランプの動 作を不安定にさせたり、又はランプを故障させたりして、ランプが消えることも ある。これを防止するために、インバータ回路は３５０Ｈｚと５００Ｈｚの範囲 にある周波数に変換することが好ましい。この周波数範囲が有利である理由は、 高い電力定格、例えば、４００Ｗのランプにおいても起こり得る最低共鳴周波数 がかなり高いためである。そうすると、安定コイルのために通常の金属コア材料 の使用が可能になる。つまりその範囲の周波数を使用しなければ安定コイルの金 属コア材料中に過剰な熱が発生することになる。前記範囲より低い周波数では、 実現可能な安定コイルの寸法の縮小分は非常に少ないから、産業的な規模で採用 するには不十分である。 逆変換の好適な周波数は人の耳に聞こえる領域に含まれる。そうすると、多数 の個々の薄い層でしばしば構成される安定コイルのコア材料がランプの点灯中に 可聴振動を開始する結果となる。この危険に対処するために、主スイッチング手 段が相互に異なるスイッチング時刻を持つことが好ましいことが判明している。 そうすると変換周波数が繰返し周期を持ち、２つずつ導通と非導通とが交互に行 なわれる主スイッチング手段の一連のスイッチング時刻の間に、繰返し周期のせ いぜい１５％の時間が経過することが好ましい。そのような比較的長い時間は安 定コイルを流れる電流の時間変化率（ｄｉ／ｄｔ）を非常に小さくする。 本発明の回路装置の他の有利な実施形態では、同じ出力端子に接続されている 主スイッチング手段のスイッチング時刻の間の時間差は繰返し周期の０，４％か ら４％までの範囲内にある。それにより、一方では、スイッチング中に、全ブリ ッジ接続インバータ回路の短絡、すなわち、ランプの短絡が起きず、他方では、 ２つの主スイッチング手段の１つを極めて低くした電圧レベルで導通状態にする ことが可能で、それにより電波妨害の発生が強力に抑えられ、スイッチング損失 が一層減少させられる。これは、各スイッチング手段にコンデンサの分路を形成 することによって一層顕著になる。スイッチング中にコンデンサは安定コイルと 一緒に同調回路を構成するから、関連する主スイッチング手段の端子間電圧がほ ぼ零である時に、導通状態への主スイッチング手段のスイッチングをさせること ができる。このようにしての導通状態へのスイッチング−ソフトスイッチングと して知られている−はスイッチング損失の抑制にとくに有効である。 本発明の回路装置の上記の面及びその他の面を図面を参照して一層詳しく説明 する。 図１は本発明の回路装置の回路図である。 図２はこの回路装置における電流及び電圧の変化を時間の関数として示した図 である。 図３は図１の回路装置を設けた日焼け装置の斜視図である。 図１は、 電源を接続するための入力端子２と、 動作させるべき高圧放電ランプ１を接続するための出力端子３と、 ランプを流れる電流を安定させるための安定コイル４と、 が設けられた、高圧放電ランプを点灯及び動作させるための回路装置の回路図を 表す。 この回路装置では、動作させるべきランプ１を接続するための出力端子３と、 ランプを流れる電流を安定させるための安定コイル４とは、主スイッチング手段 １０，１１，１２，１３を有する全ブリッジ接続インバータ回路Ｉの一部を構成 する。それらのスイッチング手段は２個ずつ交互に導通及び非導通にされる。各 スイッチング手段にはコンデンサ１００，１１０，１２０，１３０により分路が 形成される。スイッチング中にコンデンサ１００，１１０，１２０，１３０は安 定コイル４と共に同調回路を構成するから、主スイッチング手段１０，１１，１ ２，１３の１つの導通状態へのスイッチングは、関連する主スイッチング手段の 端子間電圧がほぼ零の時に行わせることができる。 主スイッチング手段１０，１３は共通接続点Ｕａを介して安定コイルに接続さ れ、したがって、１つの同じ出力端子に接続される。同様に、主スイッチング手 段１１，１２は共通接続点Ｕｂを介して他の同じ出力端子に接続される。 入力端子２とインバータ回路Ｉとの間に整流手段IIが接続される。図示の回路 装置における整流手段は倍電圧整流回路を同時に構成する。 図２は、上のグラフに回路装置における電流及び電圧の変化を時間の関数とし て示し、下の４つのグラフに主スイッチング手段のスイッチング状態を示す。こ こで、横軸に時間を取っている。上のグラフでは縦軸に電圧と電流を相対的な単 位で取っている。下の４つのグラフでは、主スイッチング手段１０，１３，１２ ，１１の順で各導通状態と非導通状態とをそれぞれ０と１とで示している。 図では、２０が共通接続点ＵａとＵｂの間の電圧を示し、３０がランプ１を流 れる電流を示し、４０が出力端子３の間、すなわち、ランプの端子間の電圧を示 す。 時刻ｔ１では、主スイッチング手段１３は導通状態から非導通状態へ切り替わ る。その結果、ＵａとＵｂの間の電圧は低くなり、安定コイルを流れる電流は減 少する。安定コイル及びランプを流れる電流の時間変化率（ｄｉ／ｄｔ）は、こ の間は制限されたままである。時刻ｔ２にＵａとＵｂの間の電圧がほぼ零に等し くなり、主スイッチング手段１０に電圧が印加されても制限されたままであり、 主スイッチング手段１０はほとんどスイッチング損失なしに導通状態へ切り替え られる。この間、ランプを流れる電流はｄｉ／ｄｔの小さくされた値に従って減 少し続ける。ある時間後に、すなわち、時刻ｔ３に、主スイッチング手段１２が 非導通状態に切り替えられる。この結果、ＵａとＵｂの間の電圧とｄｉ／ｄｔの 値とが増加し、主スイッチング手段１１の端子間電圧が降下する。主スイッチン グ手段１１のこの端子間電圧がほぼ零に等しくなると、主スイッチング手段１１ は時刻ｔ４にて導通状態に切り替えられ、全ブリッジ接続インバータ回路は電圧 を印加し続ける。時刻ｔ１とｔ３の間にはｄｉ／ｄｔが小さくされた値を持って いるという事実が、本発明を実現するための本質的な重要性であることが判明し ている。時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３及びｔ４は主スイッチング手段の一連のスイッチ ング時刻を構成する。図２を明確にするために、一連の時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３及 びｔ４は相互に等しい間隔に取ってある。ここで説明している回路装置の実施形 態の実際的な実現においては、一方ではｔ１とｔ２の間及びｔ３とｔ４の間の経 過時間、及び他方ではｔ１とｔ３の間の経過時間は２０倍ないし３００の倍も異 なる。 繰返し周期の半分が経過した後で、インバータ回路における逆変換がその後の スイッチング時刻ｔ５，ｔ６，ｔ７及びｔ８においても類似のやり方で行われる 。 図３は、本発明の回路装置が設けられている顔日焼け装置Ａを示す。この装置 は反射器が設けられたランプハウス５０を有する。ランプハウスにはランプ１が 装着される。回路装置は装置の基部６０の内部に納められる。 上記回路装置の実際的な構成では、この回路装置は、電力定格が４００Ｗであ るＰｈｉｌｉｐｓ製のＨＰＡ４００型高圧水銀ランプが設けられた顔日焼け装置 の一部を構成する。主スイッチング手段１０，１１，１２，１３がＩＲＦ４５０ 型のＭＯＳＦＥＴで構成される。それらの主スイッチング手段１０，１１，１２ ，１３には２２μＦのコンデンサ１００，１１０，１２０，１３０により分路が 形成される。自己インダクタンス値が２２ｍＨである安定コイルは１７６回の巻 線が施されたＥｒｅａ製のコアＥ１９Ｚ２７を含むものである。 この顔日焼け装置は１１０Ｖ、６０Ｈｚの電源で動作するのに適当である。 変換周波数は４００Ｈｚである。２つずつ導通及び非導通になる、主スイッチ ング手段１３と１２、及び１０と１１のそれぞれの一連のスイッチング時刻ｔ１ とｔ３及びｔ２とｔ４の間で２５０μｓの時間が経過する。選択された周波数、 すなわち、繰返し周期の８％と１５％の間、が与えられたならば、その時間は２ ００μｓと３７５μｓの間であることが好ましい。 同じ出力端子に接続されている主スイッチング手段１０と１３、１１と１２の スイッチング時刻の間の時間差は２μｓである。少なくとも１μｓで、たかだか １０μｓである、この時間差は、回路装置に存在するコンデンサの周期的な充電 と放電がランプの点灯中は最小であるように、できるだけ短いように選択するこ とが好ましい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 電源を接続するための入力端子と、 動作させるべきランプを接続するための出力端子と、 前記ランプを流れる電流を安定させるための安定コイルと、 が設けられた、高圧放電ランプを点灯及び動作させるための回路装置において、 動作させるべき前記ランプを接続するための前記出力端子と、前記ランプを流れ る電流を安定させるための前記安定コイルとが、主スイッチング手段を有する全 ブリッジ接続インバータ回路の一部を構成し、前記主スイッチング手段は２つず つ交互に導通及び非導通となり、前記入力端子と前記インバータ回路との間に整 流手段を接続したことを特徴とする高圧放電ランプを点灯及び動作させるための 回路装置。 ２． 前記全ブリッジ接続インバータ回路の変換が３６０Ｈｚから５００Ｈｚ までの範囲にある変換周波数で行われることを特徴とする請求項１に記載の回路 装置。 ３． 前記全ブリッジ接続インバータ回路の主スイッチング手段が相互に異な る一連のスイッチング時刻を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の回 路装置。 ４． 変換周波数は繰返し周期を有し、２つずつ交互に導通及び非導通する主 スイッチング手段の一連のスイッチング時刻の間に繰返し周期のたかだか１５％ が経過することを特徴とする請求項３に記載の回路装置。 ５． 同じ前記出力端子に接続されている主スイッチング手段の連続するスイ ッチング時刻の間の時間差が、繰返し周期の０．４％ないし４％の範囲内にある ことを特徴とする請求項３又は４に記載の回路装置。 ６． 基部を有し、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の回路装置が前記基 部内に納められたことを特徴とする日焼け装置。