JPS60189899A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

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】 発明の技術分野 本発明は、商用周波電源を平滑回路で平滑してからトラ
ンジスタ等のスイッチング素子で高周波電力に変換し、
これを放電灯に付与するようにした放電灯点灯装置に関
するものである。

技術的背景およびその問題点 一般にこの種の装置においては、−５式インバータや三
方式インバータが使用される。そこで、三方式インバー
タにおいては本発明との関連において解決すべき課題が
ないので一方式インバータの基本回路およびその動作を
第１図に基いて説明する。

１ず、商用周波１［１、源（１）には全波整流回路（２
）と平滑回路（３）とが順次接続されている。この平滑
回路（３）はり、なる電源平滑用チョーク（４）とＣ１
なるコンデンサ（５）とよりなる。前記平滑回路（３）
にはＴなるインバータトランス（６）のＰと表示した一
次巻＃！　（７）とＱと表示したスイッチング素子とし
てのトランジスタ（８）とが接続されている。前記−次
巻線（７）にはＣ３なるコンデンサ（９）が並列接続さ
れてタンク回路α０が形成されている。また、前記イン
バータトランス（６）にはＢなるペース巻線α力が設け
られ、このペース巻線α力の一方は前記トランジスタ（
８）のエミッタに接続され、他方にはＣ４なるコンデン
サ（１２とＲなる抵抗α３が接続され、これらの接続中
点と前記トランジスタ（８）のベースとの間にはＬ３な
るインダクタンスＱ４が接続されている。ついで、前記
平滑回路（３）には高周波゛心力帰還回路０ｃＪが接続
されている。この高周波電力帰還回路α９は、Ｄｌおよ
びＤｌと表示されたダイオードＱｄ　（１７１とＬ２な
る高周波平滑用チョーク０υとＣ２なるコンデンサαつ
とよりなり、ダイオードαＧと高周波平滑用チョーク０
υとコンデンサ０９）との直列回路が前記平滑回路（３
）に接続され、前記ダイオード００と前記畠周波平滑用
チョークＯ綽との接続中点と前記トランジスタ（８）の
コレクタとの間に前記ダイオード俣乃が接続されている
。

また、前記インバータトランス（６）の二次側には、二
本の放電灯（１）が接続されている。

このような構成において、電源を投入すると、始動抵抗
０′３を介してベース電流が供給されることによりトラ
ンジスタ（８）はＯＮする。これにより、−次巻線（７
）、トランジスタ（８）、ペース巻線α力に電流が流れ
、ベース巻線αＤに流れる電流によってトランジスタ（
８）は穿くバイアスされる。そして、−次巻線（７）と
コンデンサ（９）とによるタンク回路００の共振周波数
に応じてトランジスタ（８）は０ＮＩＯＦＦを繰シ返す
。このようにして発生する高周波をインバータトランス
（６）で変圧して放電灯＜２ｔ’＆点灯するものである
。なお、コンデンサ０りとインダクタンス０とはトラン
ジスタ（８）のスイッチング効率を上げるために作用す
る。

しかして、高周波電力帰還回路α９がないとすれば、平
滑回路（３）で整流後の全波整流波形の電圧が低い期間
で放電灯（イ）の再点弧電圧が生じ、この期間中、ラン
プ電流が流れずに休止期間を生じる。

これ全改善するために前述の高周波電力帰還回路Ｏｅは
作用するものであり、インバータで発生した高周波電力
の一部を市、源側に帰還してコンデンサ（１９）に蓄積
し、電圧の低い期間にこのコンデンサＱ鴫から放電して
再点弧の期間をなくし、ランプ電流体止期間をなくすこ
とにより光束が向上する。具体的には、′電圧の高い期
間にインパークトランス（６）の−次巻線（７）に発生
した電力はその一部がコンデンサ０鵠、高周波平滑用チ
ョークαＱ、ダイオードα乃の回路に流れ、コンデンサ
αつに電力が蓄積される。この電力は電圧の低い期間に
コンデンサα窃、−次巻線（７）、トランジスタ（８）
、ダイオード０Ｑ、高周波平滑用チョークθ印の回路に
より放電するので、ランプ電流体止期間がなくなる。

ここで、高周波平滑用チョーク０杓は、高周波に対して
高インピーダンスであって充電時のコンデンサｕ０への
突入電流全抑制し、放電時の低周波に対しては低インピ
ーダンスにして損失の発生を抑えるようなノ′（質ヲ有
し、インバータの高周波に対してのみインピーダンスと
して作用するものである。

このような回路によシ点灯装置を構成すると、平滑回路
（３）の電源平滑用チョーク（４）およびコンデンサ（
５）、高周波帰還回路（２）のダイオード（１ｅ　（１
７１と高周波平滑用チョークＱ８１とコンデンサ（１つ
と、インバータトランス（６）やコンデンサ（９）およ
びトランジスタ（８）とよりなる各部品に振動電流が発
生し、これらの部品に機械的振動が発生する。しかも、
これらの部品は印刷配線基板上に配設されているため、
各部品の機械的振動は印刷配線基板に伝わり、それを振
動させる。また、印刷配＃ｉ！基板の印刷配線にも振動
電流が流れるので、印刷配線基板自体も振動する。

しかして、このような振動発生の原因のうち、最も大き
な原因になるのは電源平滑用チョーク（４）と高周波平
滑用チョークα杓とである。これらは両者とも高周波に
対して高インピーダンスで限流チョークとなるもので高
周波エネルギーを蓄積する作用がある。そして、構造的
には価格や作業性の面からドラムコアや棒コアが使用さ
れている。このようなドラムコアや棒コアは閉磁気回路
を構成するものである。この閉磁気回路の一例として第
２図および第３図に棒コア（ｃＬ）を示す。すなわち、
棒コア（α）にボビン（旬に巻回されたコイル（Ｏ）を
装置したものであり、これは閉磁気回路となるものであ
る。そして、１一時的に大きな振動エネルギーが電源平
滑用チョーク（４）と篩周波平滑用チョークＨとに突入
するため、コアが磁気飽和奮起し、磁化状態の急激な変
化が機械的振動となり、騒音の原因になるものである。

発明の目的 本発明は、騒音レベルの低い放電灯点灯装置をイ捗るこ
とを目的とするものである。

発明の実施例 本発明における実施例の回路構成は、第１図に示したも
のと同様である。ここで、全体のシステムの１所音特性
の向上と価格のバランスをとるために、山、詠用平滑チ
ョーク（４）は閉磁気回路によるものとし、高周波平滑
チョークＯＦ！ｊは電源用平滑チヨーり（４）との関係
において閉磁気回路と閉磁気回路とを組合せたものであ
る。

しかして、閉磁気回路と称するものは、磁束が通過する
磁気回路の大部分を透磁率の比較的１扁いフェライトや
硅素銅板などの磁性材料としたものであり、具体的には
ＥＥ型ココアＥＩ型コア、ＵＩ型コア、壷形コア、ＵＵ
型コア、リングコアなどである。この閉磁気回路の一例
′（ｉ−第４図および第５図に示す。すなわち、Ｅコア
（ｄ）とＩコア（４−）とがギャップスペーサ頓を介在
させて連結され、ボビン（ｆ）に巻回されたコイル（勾
がＥ型コア（ｄ）の中央脚Ｑ）に装着されているもので
ある。そのため、Ｅ型コア（→と１型コア（る）とによ
シ閉磁気回路を構成している。そして、高周波で高イン
ピーダンスになり、低周波で低インピーダンスとなるよ
うにコアの一部にギャップを形成したり、あるいはＥＩ
型コアやＵＩ型コアなどのときにはＩ型コア全省略した
り、または巻線方法を変えたりしてもよい。

つぎＫ、実験計画法を用いて騒音特性のす因分析をした
状態を説明する。実験機種は、けい光ランプ４０Ｗ、２
灯用、′［ｔ９、源電圧２００Ｖテある。表現を簡易化
するためにつぎの符号を用いる。まず、Ａ・・・電源平
滑用チョーク（４） Ｂ・・・高周波平滑用チョーク０υ であるものとする。さらに、 Ａ１・・・棒コアの１１４、源平７１１用チヨーク（４
）（閉磁気回路） Ｂｌ・・・棒コアの冒周波平滑用チョークＱ杓（閉磁気
回路） Ａ２・・・ＢＩココア電源平滑用チョーク（４）（閉イ
献気回路） Ｂ２・・・ＥＩココア高周波平滑用チョーク００（閉磁
気回路） であるものとする。そして、たとえば、Ａ２１１１と表
示したものは第１図に示す回路において、ＥＩココア閉
磁気回路）の電源平滑用チョーク（４）と棒コア（閉磁
気回路）の高周波平滑用チョーク０杓との組合せである
こと全意味する。

そして、Ｃは実験に用いた器具を意味し、ＣＩ＋ｃ２＋
　Ｃ−Ｚはそれぞｉ］、同一機種の異なる三個の器具を
意味する。

しかして、暗騒音１３．．６　ｄＢで５０％調光時であ
シ器具の下方６０ｃｍの位置における騒音レベルを第１
表に示す。５０％調光時としたのは、位相制御にょるＷ
・′４光を行なったときの方が振動が出品いためである
。

第１表 これを、Ｃｆ：外側因子として直交表Ｌ４で表現すると
第２表のようになる。

第２表 ここで、水準別合計をみると第３表のようになる。

第３表 そして、自由度をｆ、変動をＳ、分散をＶ、分散比をＦ
、寄与率をρとし、実験計画法における計算式で計１′
ｆシてめた分散分析表を第４表に示す。ここで、Ｔはト
ータル、ｅは誤差分散である。

第４表 なお、因子の中で分散Ｖの小さい、すなわち効果の小さ
いＢ　、　Ｃ、ＡＸＣ，ＢＸＣ，ＡｘＢｘＣｆまとめて
誤差分散（ｅ）としている。ＡおよびＡＸＢは１係有意
である。

しかして、ＡとＡＸＢとが有意であるから、ＡｌＢ１１
　ＡＩ　Ｂ　２１　Ａ２　Ｂｌ　ｒ　Ａ２　Ｂ２の組合
せについて推定する。

各組合せにおける騒音レベルをめるとつぎのようになる
。

Ａ、　Ｂ、の推定−ＡＩＢ、の平均−（Ｂｔの平均−全
平均）＝　１９．６７、−　（１８，８８−１８，７０
）＝　１９．４９±０．５０ 以下同様に、 Ａ、　Ｂ２の推定＝　２０．３９±０，５０Ａ２Ｂ、の
推定＝　１７．９２±０．５０Ａ２ｎ２の推定＝　１７
．０２±０．５０ぞして、信頼限界は ＝±０５０ ここで、 １ である。

ここで、各組合せの差の信頼限界εは、６＝±ζ罰り了
ｉ７ ＝±０．７１ となり、この結果を第６図に示す。

そこで、１ｂ、源平滑チョーク（４）と高周波平滑チヨ
えると、 （１）　Ａ２Ｂ１は、１．５７±０．７１騒音が下がる
。

（２）　Ａ２１３２は、２．４７±０．７１騒音が最も
下がる。

（３）　ＡＩ　Ｂ２は、０，９０±０，７１騒音が少し
上がる。

と云うことになる。

したがって、機能的にだけみれば、電源平滑チョーク（
４）と高周波平滑チョークα印との両者が閉磁気回路で
あるＡ２　Ｂ２が最も望ましい。しかしながら、Ａ２Ｂ
、についてもかなりの効果があるものであり、とくにコ
スト的にはＢ２をＢ１にする分だけ安いことカラコスト
パーフオマンスの高いものとなる。

なお、ＡｌＢ２の場合の騒音がＡＩＢ、の場合よりも高
い原因は明確ではないが、高周波平滑チョーク０ａを通
過できない振動エネルギーが平滑回路（３）に回シ込ん
で’ｆｕ：源平滑源平−チョークに印加する振動エネル
ギーが増加するためであると推定される。

また、三方式インバー゛夕においては、二つのトランジ
スタが父互に０Ｎ−ＯＦＦｆしているのに対し、−旧式
のものは一つのトランジスタで６　り　、　ＯＮ期いて
−石式の場合は二層式の場合に較べて大体倍の電流が流
れる。したがって、トランジスタから電源側をみたとき
のトランジスタＯＮ時のインピーダンスを下げなけＪｔ
は損失が増加してしまう。そのため、−石式は二層式に
較べて電源平滑チョーク（４）は低インピーダンスにし
、かつ、コンデンサ（５）全追加してＬ−Ｃ型フィルタ
にしている。そして、トランジスタＯＮ時には、電源平
滑チョーク（４）とコンデンサ（５）との両方からイン
バータに電流が流ｉする。よって、振動エネルギーの吸
収能力が二層式より悪いので、騒音が高いものと思われ
る。

なお、二層式インバータにおいて、チョークを閉磁気回
路としたものが存するが、これは閉磁気回路の方が高い
ＶＡＯものを作り易いためであり、前述のように一方式
インバータ特有の騒音対策を考ＪＡｊ、　したものでは
ない。

発明の効果 本発明は、上述のように一方式インバータを備えた放電
灯点灯装置において、平滑回路の電源平滑用チョークを
閉磁気回路としたので、大きな振動エネルギーに対して
磁気飽和を起しにくく、機械的振動の発生が少なくて騒
音レベルを低下させることができ、高周波平滑チョーク
金も閉磁気回路とすることにより、よシ一層騒音レベル
を下げることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気回路図、第２図は閉磁気回路の一例を示す
縦断側面図、第３図はその平面図、第４図は閉磁気回路
の一例を示す縦断側面図、第５図はその平面図、第６図
は種々の組合せの廟音レベルを示すグラフである。 ３・・・平滑回路、４・・・電源平滑チョーク、８・・
・トランジスタ（スイッチング素子）、１０・・・タン
ク回路、１５・・・高周波帰還回路、１８・・・高周波
平滑チョーク 出　願　人　東京電気株式会社 ＬΣ駅

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　電源平滑用チョークを有する平滑回路とタンク回
   路に接続された一石のスイッチング素子と高周波平滑用
   チョークを有する１％周波′市力帰還回路とよりなる一
   石式インパータを備えたものにおいて、前記知、源平（
   ′；を用チョークを閉磁気回路により形成したこと全特
   徴とする放電灯点灯装置。 ２、　電源平滑用チョーク全方する平滑回路とタンク回
   路に接続さｉｚだ一石のスイッチング素子と高周波平滑
   用チョークを有する高周波電力帰還回路とよりなる一方
   式インバータを備えたものにおいて、前記電源平ｌ；１
   用チョークを閉磁気回路により形成し、前記高周波平滑
   用チョークを閉磁気回路により形成したことを特徴とす
   る放電灯点灯装置。 ３、′巾５源平滑用ヂョークを有する平滑回路とタンク
   回路に接続された一石のスイッチング素子と高周波平滑
   用チョークを有する高周波電力帰還回路とよシなる一方
   式インバータを備えたものにおいて、前記電源平滑用チ
   ョークを閉磁気回路により形成し、前記高周波平滑用チ
   ョークを閉磁気回路により形成したことを特徴とする放
   電灯点灯装置。