JPS60148091A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JPS60148091A
JPS60148091A JP59005146A JP514684A JPS60148091A JP S60148091 A JPS60148091 A JP S60148091A JP 59005146 A JP59005146 A JP 59005146A JP 514684 A JP514684 A JP 514684A JP S60148091 A JPS60148091 A JP S60148091A
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JP
Japan
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discharge lamp
lighting
frequency
full
inverter
Prior art date
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Pending
Application number
JP59005146A
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English (en)
Inventor
西村 広司
聖明 内橋
務 塩見
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、高圧放電灯を高周波で点灯させる放電灯点灯
装置に関するものである。
〔背景技術〕
一般的に放電灯点灯装置の小型、軽量、低損失化は望ま
れているところであるが、従来一般の放電灯点灯装置に
あっては、チョークコイル、トランス、コンデンサ等の
単独、あるいは組合せであるので、寸法、重量共に大き
く、螢光灯に比べ高圧放電灯では放電灯寸法そのものが
不妊いので、点灯装置の照明器具内蔵を考えた場合など
は、その収納スペースがとれない等の問題があった。
また、最近、螢光灯にあっては、点灯装置の小型、軽量
、低損失化及び発光効率の向上を狙いとして、スイッチ
ングトランジスタ等を使用した高周波点灯装置が実用化
されている。この高周波点灯装置は高圧放電灯に適用し
ても螢光灯と同様の効果があシ、実用化□が待望されて
いる。
ところで、高圧放電□灯の高周波点灯時において以下の
ような問題がある。すなわち、高圧放電灯の高周波点灯
時には音響□的共鳴に起因するアークの不安定、例えば
、ゆらぎ、立ち消え、発光管破壊などが存在することが
従来知られている( Journal of Appl
ied Phgsics 49(5)、May 197
8 P2680〜2683及びその参考文献)。そして
、その防止策についても矩形波点灯や周波数の限定等各
種方法が知られている( ex I′ES TRANS
ACTION DECEMBER1969“In1ti
al Characteristics of Hig
h Intensity Discharge Lam
ps on High −Frequency Pow
er ″)。
上述の高圧放電灯の高周波点灯時に発生するアークの不
安定さの形成メカニズムは次の如きものと考えられてい
る。すなわち、■電気的入力の高周波変動→■発光管内
ガスの圧力変化→■特別の周波数にて足征圧力波元生→
■限度以上の圧力振巾によりアークの不安定さ発生であ
る。同、ここで、「特別の周波数」とは、所謂音響的共
鳴周波数であって、アークのディメンジョン(現実的に
は発光管形状)と、発光管内の音速とで決足さnるもの
であり、上記音速はガスの平均分子量とイオン温度が決
まれは決するので、それらの値さえ判れば比較的簡単に
めることができる。また、「限度以上の圧力振巾による
アークの不安定さ」がどの音響的共鳴周波数で起こるの
かについては、非線形の領域の問題であって、単純にそ
の答をめる訳にはいかない。
ところで、高圧放電灯の高周波点灯の検討過程に2いて
、以下の課題が存在する。すなわち、高圧放電灯の定常
点灯時において、音響的共鳴によるアークの不安定が生
じないような設計にしておいたとしても(これは例えば
周波数の限定&Cよって達成できるが)、高圧放電灯の
始動から定常点灯に移行する過程においてアークの不安
定さが生じるということである。上記課題の原因は、次
の理由によるものであると推足される。すなわち、始動
から定常点灯に移行する過程においては、アークの状態
が時々刻々変わっているので、所謂音響的共鳴周波数も
時々刻々変わっている。上記の各々の音響的共鳴周波数
に対する前述の圧力振巾の増中度合いは夫々異なるので
、仮に屋常点灯時において音響的共鳴を避ける周波数設
計などを施こしたとしても、始動から定常点灯に移行す
る過程にあっては、音響的共鳴周波数自身も異なり、圧
力振巾の増中度合いも異なるため、始動から定常点灯に
移行する過程でアークの不安定状態が起こる可能性を残
すものである。
〔発明の目的〕
本発明は上述の点に鑑みて提供したものであって、高圧
放電灯の始動から定常点灯の過程で生じるアークの不安
定さを解消することを目的とした放電灯点灯装置を提供
するものである。
〔発明の開示〕
以下、本発明の実施例を図面により詳述する。
同、本発明は高圧放電灯の始動過程における音響的共鳴
によるアークの不安定さを解消するものであるが、これ
は下記の発見に基づくものである。
すなわち、第1図は、高圧放電灯として検子電子工業製
メタルハライドラン’′j250W (M250・L/
BU)を欧州して、−尾管電流をパラメータとして始動
過程の管電力変化を調べたものである。第1図における
曲線■は管電流が2A(−足)の場合であり、曲線Oは
2゜2A、曲線■は2.4A、曲線■は2.6A、曲線
■は2.8Aを夫々示す。
図中の○印はアーク安定状態を示し、X印はアーク不安
定状態を示す。また、点灯周波数は100KHzである
。第1図よシ明らかなように、放電灯始動過程に於いて
は、その管電流をある一定値以上大きくする必要がある
。上記−足値はM250・L/BUの高圧放電灯の場合
、管電流2.8Aであり、定格管電流2.OAの1.4
倍である。
第2図は同上負荷に2いて、放電灯の始動後、定格管電
流を流し続けた場合の点灯周波数に対するアークの不安
定の開始時間とアーク不安定停止時間をプロットしたも
のである。同、この始動後に流す一足管電流をパラメー
タ的に増加していくに従い、第2図に示すアーク不安定
開始から停止までの時間は短かくなる。第2図から判る
ように、定格管電流において始動させた場合、始動過程
においてアークの不安だ領域を通過させないためには、
点灯周波数は高い方が良く、上述のM250・L/BU
の放電灯の4J曾でいうと、該点灯周波数の最低値は1
40 KHzである。以上まとめてみると以下の即くな
る。すなわち、放電灯の始動過程において音響的共鳴に
よるアークの不安定さを回避するためには、少なく共始
動過程においては、管電流は大きく設定する方が良く、
点灯周波数も高い方が望ましいということが云える。
第5図は本発明の一実施例の具体回路図である。vlは
変流電源、DBはタイオードづリッジからなる全波整流
器、DTは高圧放電灯である。(1)はトランジスタ自
励式インバータで、トランジスタQ2Q3、発撮用]ン
デシサC3、発振トランスOT。
チョークコイルLい起動用抵抗R1R2等から構成され
ている。このインバータ(11は全波整流器DBからの
出力電圧を入力電圧とし、この入力電圧が高くなると発
振周波数が高くなるノ一式のものである。Aは全波整流
器1)Bの出力と共に、インバータ(1ンの電源を形成
する直流電源部で、タイオードDより2D3、コンデン
サC,C2、トライアックQ2、トライアックQ1を制
御する制御部TM等から構成きれている。制御部TMは
電源投入後、ある−足時間だけトライアックQlを導通
させるようにしている。
次に動作について説明する。トランジスタQ2Q3を父
互にオンオフさせて発成動作を行なうインバータ11)
の動作は周知なので詳細な説明は省略する。直流電源部
Aについて説明すると、先ず、トライアックQsの非導
通時において、コンデンサCIC。
の充電は全波整流器DBの出力である交流電源v1の全
波整流電圧によシ、タイオードD2を介して直列的に成
さizる。一方、放電は、コンデンサc1についてはダ
イオードD1を介し、コンデンサc2についてはタイオ
ードD3を介して行なわれ名ので、〕シデシサC1C2
は並列的放電経路を形成している。
従って、直流電#、部Aの出力としては全波整流器DB
の出力電圧に、全波整流器DBの出方電圧のピーク値の
約1/2の電圧値をもつコンデンサC□及びC2の並列
回路よpの直流的出力電圧Vct VO2が重畳され、
その波形は第4図(a)の如くなる。次に、トライアッ
クQ1の導通時に於いては、タイオードD、 D3は常
に逆バイアスであるので、実質動作とは関係なくなり、
直流電源部Aの出力電圧は、全波整流器DBの出力電圧
がコンデ−7”j C1と02の直列コンデンサにより
第4図(b)に示すような平滑された電圧となる。
今、制御部TMを放電灯DTの始動後数分間だけ、トラ
イアックQ1が導通になるように形成すると、放電灯D
T始#過程においてインバータfl)に人力される電圧
は第4図(b)の如くな]、上記設定時間後、トライア
ックQlが非導通になるように形成すると、放電灯DT
の発光管温度が充分に上った後のインバータfi+への
入力電圧は544図(a)の如くなる。周知の如く第5
図に示すトランジスタインバー・夕11+にあっては、
その電源電圧が高い程放電灯DTへの出力電流も大きく
、また、その電源電圧の瞬時値についてみると、該瞬時
値が高い程発振周波数も高くなる。従って、第5図に示
すような回路構成をとることによシ、放電灯DTの始動
過程において、放電灯DTへの電流を増すことができる
と同時に、放電灯DTの点灯周波数を高めることができ
るので、放電灯DT始動過程におけるアークの不安定さ
を回避することが可能となる。
ところで、第5図に示すトランジスタインバータ(所謂
Lプ・νシュづルインバータ)(l)自体にあっては、
負荷のインピータンスが低い程発振周波数は高くなると
いう特性を有するが、そのこと自身は放電灯DTの始動
過程に2いてアークの不安定さに対して良い方向ではあ
る。しかしながら、特に入力力率を高力率にする必要が
生じた場合等にあっては、インバータ(1)への入力電
圧は、交流電源■、の全波整流波形に近づけざるを得な
くなる。つiシ、]コンデンサで平滑してしまうとその
充電電流により低力率化してしようからである。
従って、放電灯DTの始動時において、放電灯DTのイ
ンピータンスが低い場合にあっても、インバータ(1)
への入力電圧に低い領域が存在するなら、その部分は点
灯周波数が低くなり、アークの不安定δを生じることに
なる。しかし、第3図に示す回路構成とすることにょシ
、っまシ、放電灯DTの始動時にあっては]ンデシサc
lc2が直列構成となって第4図(b)のように平滑さ
れるために、点灯周波数の低下部分もなくなり、廻常点
灯時は、インバータ111の入力電圧をコンデンサc1
とC2との並列的構成として部分平滑に切シ換えること
にょシ、発雷点灯時において高力率化することができる
ものである。
第5図は他の実施例を示し、第5図においては直流電源
部Aの制御部TMを所謂タイマーとして用いていたが、
不実施例では11tlJ御部TMの代わりに以Fのよう
に構成している。すなわち、放電灯D′rの電圧を検出
部CCIにて検出し、その検出した該電圧が女足後、ト
ライアックQ1のゲートに接続きれている制御部CC2
により、トライアックQ1を非導通にするようにしてい
る。
第6図は更に他の実施例を示し、第3図において直流電
源部AのコンデンサC1C2をタイオードD1D2D3
およびトライアックQ1によシ制御し、そのコンデンサ
C,C2への光電を全波整流器DBの出力より行なって
いたが、本実施例では直流電源部Aを以下のように構成
している。すなわち、交流電源v2をトランスTfを介
して全波整流器DBOによシ全波整流し、この全波整流
器DBOの出力をサイリスタQ、の位相制御により、コ
ンデンサC2の充電々圧を可変としたものである。この
コンデンサC4の電圧はタイオードD4を介してインバ
ータ(l)に入力される。同、サイリスタQ4は放電灯
DTの始動過程においては、交流電源V1の全波整流後
の略ヒーク値にコンデンサC4への充電々圧を合わせ、
放4灯DTの発雷点灯時は交流電源v1の全波整流後の
疏圧じ−ク値の1/2以下程度になるようにその制御を
設厘しておく。
〔発明の効果〕
不発明は上述のように、少なく共放電灯の始動過程にお
いてインバータへの入力電圧を上記放電灯の発雷点灯時
より高くする直流電源部を全波整流器と並列に接続した
ものであるから、放電灯の始動時においては、直流電源
部によシ放電灯の屋常点灯時よりインバータへの入力電
圧を高くすることで、放電灯への点灯周波数が高くなる
と共に、インバータの出力電流つまり放′屯灯の管電流
が大きくなることで、アークの不安定領域を経ずに放電
灯を定格点灯させることができる効果を奏するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は高圧放電灯の始動後時間と管電力との特性を示
す図、第2図は点灯周波数と始動後時間とにおけるアー
クの不安定領域を示す特性図、第3図は本発明の実施例
の具体回路図、第Φ図≠#は同上の動作波jヒ図、第5
図は同上の他の実施例の回路図、第6図は同上の更に他
の実施例の回路図である。 +l)はインバータ、Vlは交流電源、D B 、 D
Boは全波整流器、DTは高圧放電灯、Aは直流′電源
部を示す。 代理人 弁理士 石 1)長 七 Wil 図 F1虻懐II4間(綽)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ft)交流電源の両端に全波整流器を接続し、該全波整
    流器の直流出力端子に入力電圧が高くなると発振周波数
    が高くなる自励式インバータを接続し、該インバータの
    負荷を高圧放電灯とした放電灯点灯装置において、少な
    く共上記放電灯の始動過程において上記インバータへの
    入力電圧を上記放電灯の発雷点灯時より高くする直流電
    源部を上記全波整流器と並列に接続して成ることを特徴
    とする放電灯点灯装置。
JP59005146A 1984-01-13 1984-01-13 放電灯点灯装置 Pending JPS60148091A (ja)

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