JPS6072188A - 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】 （発明の分野） ７ｋ　ＲＩＩＩＩ　ｌよ、′ｌシＩにショー１−アーク
メタルハライドランプ用どして好適な放電灯点灯装置に
関する。

（発明の背狽） 放電灯は負性抵抗であるが故にそのランプｆｌｉ　ｉ）
：ｊを制限しながら供給する装置づなわら放’ｒｌ幻貞
月装置を必要とする。この種の装置としく’　、　ｊ’
、ｉ流電圧を高周波でチョッピングしてランプ電流を制
限するもの、または直流電圧を１ａ周波電扛に変１（θ
」７た後インダクタまたはコンデン（〕を用い（ラン／
電流を制限するもの等が知られている。この、Ｊ、゛）
な装置にｊ；れは、直流電流を抵抗ににつ（制御ｇＶ！
する場合の熱損失を大幅に削減ＪることかＣＱる（１１
４、商用電源等からの低周波交流電流をインタフタによ
って制限する場合に比べて装置を小形、ｑ”Ｆ　ｆ！’
！化することができる。

ところで、このにうな装置から放電］、Ｊに１ハ１ｊＨ
１されるランプ電流は、高周波リップルまた（ま（７°
１′１周波成分を含んでいるが、ショー（〜アークメタ
ルハシイドランプは、このような高周波領域内のある周
波数の電流を供給されると、アーク社かゆらいたり、立
ち消えたりするいわゆるアコースティックレゾナンス（
音響的共鳴用象）を／：１−じ、安定にＪ、’、ｊ灯し
ないという不都合があった。

（発明の目的） 本発明は、」二連の従来形にａハブる問題点に鑑みてな
されたもので、小形・軽母でかつ点灯状態の安定なショ
ー１〜アークメタルハライ１へランプ用の放電灯点灯装
置を提供することを目的とする。

（発明の４１”；成） 本発明者等（ユ、上記問題点を解消すべく鋭意検ｉ’Ｊ
　シた結果、ランプ電（１トを高周波によりヂョツピン
グして限流しあるいは高周波に変操してインダクタンス
またはコンデンサにより限流することにより小形・η］
Ｘ化化を図った放電灯点灯装置を使用する場合であって
も、ランプ電流に含まれる高周波リップルまたは高周波
成分のｍおにび周波数を限定することにＪ、す、シロ−
１−アークメタルハライ１−ランプを安定に点灯しうろ
ことを見出し、本発明に到ｊ工したものである。

本発明は、１１１周波リップルを含む直流もしくは低周
波交流電イんでショートアークメタルムライ１−ランプ
を点灯づ−る放電灯点灯装置にｄ５いて、上記高周波リ
ップルは周波数が上記ランプの音響的共振周波数の最低
次と第２次の間であり、その串がランプ電流の１０％以
上２！１％以−トであることをＱ：ｒ　（ｎとする。

ここで、低周波とは、ショートアークメタルハライドラ
ンプの音響的共振周波数の最低次Ｊ、す１１（い周波数
をいい、例えば商用周波数または４０　（＋１−１　ｚ
等の周波数である。

なｄ３、高周波リップル周波数を音響Ｊ（振周１１＋／
故の最低次より低くすることは可聴ノイズの光／＋　１
’］、回路構成部品が大形化Ｊ−るため好ましく４ｒい
１゜方、第２次高調波より高い領域においては安定ｊｊ
ｃ−＋域がないか、またはあっても極めて狭く、実用的
でない。また、高周波リップル、含有率が２５９６’ス
１では安定周波ｖｌ範囲か極めてｖ（＜、部品に昌）’
ｌ’＋　ＩＵ。

のちのを必要とするため、」ストアップ要因とイする等
実用的でない。一方、リップル含有率を１　（１９６以
下とするためには大形のフィルタ回路を必す２どじ、回
路効率も悪化りる等実用的１”　＜ｒい。

（実施例の説明） 以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る放電灯点灯装置の回
路（ｊＩ″ｉ成を示Ｊ°。同図の装置は、直流電源１と
、１−ランジスタ２１、インダクタ２２およびダイオー
ド２３シ゛で４Ｍ成される降圧形チョッパ回路２ど、負
荷としてのショー１−アークメタルハライドランプ３と
を具１ｉ１′ＩＬ／ている。ここで直流電源１としては
バッテリ等の純直流電源の他、交流電源と平滑−シシ＜
は非平滑の整流回路とて構成される平滑もしくは非平滑
直；Ａと電源を用いることができる。

次に第１図の装置の作用を説明する。

直流電源１が投入されると、チョッパ回路２の図示しな
いベース駆動回路がランプ電流に応じたデコーティ比の
高周波矩形波を発生し、ｉ〜ランジスタ２１に与える。

これにより、トランジスタ２１はＩＣ１１周波でオン・
オフする。そして、ｉ〜ランジスタ２１かオンのとさ・
は直流電源１から１−ランジスタ２１およびインダクタ
２２を介してランプ３に電流が供給され、一方、１〜ラ
ンジスタ２１がオフのときはインタ゛クタ２２の蓄１肖
］ニネルギーによりインダクタ２２からランプ３おＪ：
びダイオード２３の経路でランプ電流が流れる。このラ
ンプ電流（ユ、トランジスタ２１のオン時インダクタ２
２のインダクタンスと１−ンンジスタ２１、インダクタ
２２およびランプ３の回路抵抗とで定まる時定数で増加
りるどどしに、１へノンジスタ２１のオフ時インダクタ
２２のインダクタンスとダイオード２３、インダクタ２
２ａ３よσランノ゛Ｊ′Ｉの回路抵抗とで定まる時定数
で減少りる。

これにより、ランプ電流は、直流雷ｊ’Ｇｊ　１のｃ・
１１月、インダクタ２２のインダクタンスおよび抵抗値
、ランプ３のインピーダンス特性ｉ１５　ｊ：び１ヘラ
ンシスタ２１のオン・オフデューティ比等で定まり、従
−）て、１〜ランジスタ２１のオン・Ａフデューアイ比
を制１３１１すればランプ電流を制御することがで′き
る。また、この時のランプ電流は、第２図に示？ＪＪう
４ｆ、トランジスタ２１のスイッチング周波数の高周波
リップルを含む直流電流となり、そのリツーゾル含イＩ
　４は上記スイッチング周波数、および１〜ランジスタ
２１のオンおよびオフ時の上記各時定数すな４つｌ）イ
ンダクタ２２の容■により定まる。

ところで、第１図の点灯装置においてはランプ３に直流
電流を供給しているため、ランプ３の封入ガスが片寄っ
たり、電気分解を起こして色むらが発生する揚台がある
。このような色むら対策としては、この点灯装置出力を
交流電流に変換してランプ３に供給するのが有効である
。

第３図にこのにうな変換装置の１例としてブリッジイン
バータ４の回路を示す。このブリッジインバータは、ト
ランジスタ４１．４４と４２．４３とを交互にオン・オ
フすることにより第２図に示ずチョッパ回路用ツノ電流
を第４図に示すような低周波の矩形波交流に変換する。

第５〜７図はそれぞれ本発明の他の実施例に係る放電灯
点灯装置の回路構成を示ず。

第５図は、ランプ３の電流制限用にチョッパ形インバー
タ２を用いたもので、トランジスタ２１をオン・オフづ
ることにより出カドランス２４の１次冴線２４ｐを駆動
し、トランジスタ２１のオン時出ノ〕トランス２４に蓄
積されたエネルギーによりトランジスタ２１のオフ時に
発生するフライバンク出ツノをダイオード２５により整
流し、インダクタ２２を介してランプ３に供給している
。グイオート２３は第′１図のものと同様ダイオード２
！）のΔ−７時にインダクタ２２の蓄積エネルギーによ
りランプ３に′小流４１ｊ（給するだめのフライホイー
ルダイ訓−トである１゜この装置は、第１図のものが降
圧式であるのに列し、出カドランスの巻線比により出力
電圧をＩ［ハに選択できることを除き、同様の作用を右
−りる。

第６図はチョッパ回路２としで胃圧形のものを用いたも
のである。同図の装置において１ユ、ｆ＝＋ツバ回路２
のトランジスタ２１が刺ンづるど、この１ヘランジスタ
２１を介して直流電源１からインダクタ２６に電流が流
れエネルギーが蓄積される３、−εして、次にトランジ
スタ２１がオフすると、インダクタ２Ｇの蓄積エネルギ
ーによりインダクタ２６０両ｌ′、Ａｉｉにトランジス
タ２１側を正とする電圧が発生し、−」ンデンサ２７は
ダイオード２３を介して印加されるーｒンダクタ２Ｇの
誘起電圧と直流電源１の電圧との和電圧により充電され
る。このコンデンサ２７の光電電荷は次にｉ−ランジス
タ２１がオンしたどきインダクタ２２、コンデンサ２７
およびトランジスタ２１を介しＣランプ３に供給される
。

これら第５１１３Ｊ：び第６図の装置において、リップ
ル含有率（ユ、主に、インダクタ２２．２６および出力
１〜ランス１次巻線２４１）のインタフタンスやコンデ
ンサ２７の容量によって定まる。

第７図は、ランプ電流制限用として第１図のチョッパ回
路の代りに定電流形プッシュプルインバータ２を用いた
ものである。同図において、２４はリーケージトランス
で、１〜ランジスタ２１ａ　、　２１ｂのオン・詞フに
にす１次巻線２４ｐを駆動されて２次谷線２４ｓに高周
波出力を誘起されるとともにその漏れインタフタンスに
より出ツク電流が制限される９、通常、この（Φのイン
バータ２を用いた放電灯点灯装置にＪ５いてはリーケー
ジトランス２４の２次巻線誘起出力を直接ランプ３に供
給して点灯するが、ここで１ユ、後ｊポリ−るように、
ランプ電流中の１１−４周波成分の割合を所定値以下と
するＩこめ、タイオード２８　、２　！ｌ　ｉ３よびイ
ンダクタ２２からなる全波整流回路を用いて前記誘起出
力を整流し、直流化してランプ３に供給している。イン
タフタ２２１１出力電流平滑用として作用する。なお、
第５〜７図の装置において、第１図の装置の揚台どｌ１
ｉｌ様、名電流制限回路２とランプ３どの間にブリッジ
インバータ４を接続してもよい。

このように直流電流を高周波でスイッチンクすることに
より、少ない損失でランプ電流の安定化が図れ、また、
装置を小型・軽量化ηることか（きる。しかし、このよ
うな高周波リップルを一、″）む直流または低周波電流
でランプを点ＮＵ−（Ｉるとアーク柱がゆらいだり、ラ
ンプが立ら消えりる揚台が生じる。

本発明者等は、ランプ３に供給りるランｆ電ｉ＋：ｊ中
の高周波リップル分の周波数および量とオンｆ３の点灯
が安定か否かの関係を５００　Ｗシー＋　−１−ｊ’−
クメタルハライドランブを４００Ｈ２の７．Ｉｉ形波（
点灯して測定し、第８図に示づ特１イ１−図を冑１．二
の結果から、ランプ電流中の８１周波リリップル周波数
がランプの音響的共振周波数の最低次ど第２次高調波と
の間すなわち約２０．１５〜４０．３Ｋ　ＨＺて、かつ
その母を２５％ｊズ下とするのが下記の理由により実用
的であることがわかる。

ショー１〜アークランプは、ランプ形状が球形に近く、
音１Ｈｒｌ的共振のモードが複雑で、不安定領域が広く
、高い周波数では安定域がほとんどない。

しかし、最低次の共振と第２次の共振周波数の間は比較
的安定域が広く実用的である。最低次の共振周波数以下
にｃｌ″３いても安定ではあるか、可聴周波数域あるい
は、それに近い低い周波数であり、回路４ｉ１成上人形
巻線部品が必要となるため、実用的でない。

第８図に示づ−ようにリップル２５％におりる安定域の
巾は１．２Ｋ　１−１ｚ　′ＴＪ−なわち３０に１雪ｌ
の４％に相当−リ−る。通常の電子回路の手法でこれ以
上狭いＩＩＪの安定域で点灯することは困ｔ「である。

一方、リップルｎｉを減らＪためにはリップル但に反比
例した谷ｈ１のフィルタ用インダクタ（第１．５，６゜
７図のインダクタ２２）等を必要とする。大音量のイン
ダクタは重量、コス］−も大きく、点灯装置の効率も悪
化ざμる。第９図に示づ通り、リップルを１０％以下に
するとフィルタは部品型出の半づ）以上を占め、非実用
的な装置となる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれは、直流電流をＩｉ’ｌ　ｊ
’ｉＪ波でヂョッピングし、または高周波に変換ｉ〜た
１リインダクタまたはコンデンリ゛で限流しく一ノン／
’　１．二供給づるため、直流電流を抵抗等で限流Ｊる
ことによる損失を減少することがＣさ、商用電源ｑの低
周波電源を直接インダクタ等で限流する場合に比べ装置
を小型・１１〒ｍ化することかでさるどどしに、上）ホ
の高周波ヂョツビングまたは変換にＪ、リランブ電流に
含まれる高周波リップル分の１ｒ１おＪ、び周波数を限
流したため、ショー１〜アークメタルハライドランプを
音響的共鳴現皐をｑ−シることイ「く安定に点灯させる
ことがＣ′きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る敢宙対点ソ；１）ζ直の
回路図、第２図は第１図の装置の出ツノ電流波形図、第
３図は第１図の装置とともに用いられるノリッジインバ
ータ″の回路図、第４図は第３図の−ｒンバー夕の出力
電流波形図、第５〜７図は本発明の他の実施例に係る放
電灯点灯装置の回路図、第８図は５００　Ｗショートア
ークメタルハライドランプの特性図、そして第９図は第
１または５〜７図の装置の出力にｄ’３　（ｊるリップ
ル電流とフィルタ虫Ｉｊ！どの関係を示すグラフである
。 １・・・直流電源 ２・・・ランプ電流制限回路 （ブヨツバ回路、高周波インバータ） ３・・・ランプ ４・・・低周波変換回路（ブリッジインバータ）特許出
願人　東芝電拐株式会社 代理人　弁理士　伊東辰雄 代理人　弁理士　伊東哲也 第１図　第３図 第２図　第４図 第５図　第６図 第７図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　高周波リップルを含む直流もしくは低周波交流パ
   市流でショートアークメタルハライドランプを点灯づ−
   る放電灯点灯装置にＪ３いて、上記高周波リップルは周
   波数が上記ランプの音響的共振周波数の最低次と第２次
   の間であり、その量がランプ電流の１０％以上２５％以
   下であることを特徴とする放電灯ｆ、！月装置。 ２、　高周波で刺ン・オフするスイッチング素子を含み
   上記高周波リップルを含む直流電流を光生り−る降Ｉ丁
   形チ」ツバとこの降圧形チョッパ出力を矩形波交流にｅ
   　４Ｇ１４するブリッジインバータとを含むｊｌ・１訂
   、請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。