JPS61109296A

JPS61109296A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPS61109296A
Application number: JP59229965A
Authority: JP
Inventors: 博之西野
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1984-10-31
Filing date: 1984-10-31
Publication date: 1986-05-27

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〕この発明は、蛍光灯などの放電灯を、インバータ装置を
用いて高周波点灯する放電灯点灯装置に関するもので、
特に、多灯の放電灯をバランサを用いて直並列接続で一
括点灯する場合に必要となる放電灯の始動性能並びに無
負荷時の高電圧に対する安全性の改善に関するものであ
る。

〔背景技術〕

第１図はこの発明の基礎となる放電灯点灯装置の回路図
を示している。この放電灯点灯装置は、電源スィッチ２
を投入すると、商用型ｔＡｌをＭＰ。

ブリッジ３およびコンデンサ４で直流化した電源によっ
てインバータ装置１２に給電し、インバータ装置１２か
ら得られる高周波出力によって放電灯１４〜１９を一括
点灯させるようになっている。

この場合、放電灯１４〜１９は、３本ずつ直列接続され
、２組の直列回路（第１および第２の放電灯負荷ＬＤ、
、ＬＤ２）がバランサ１３を介して並列接続され、また
４本に逐次始動用のシーケンスインピーダンス２０〜２
３が並列接続されている。そして、始動時においては、
これらのノーケンスインピーダンス２０〜２３を介して
放電灯１６または１９を先に放電させ、しかる後残りの
ｈｔ電灯を点灯さセるもので、直列点灯における始動電
圧を低減できる。

また、インバータ装置１２は、インダクタ５゜抵抗６．
７．　　トランジスタ８，９．コンデンサｌＯおよび漏
洩型発振トランス１１からなる２石プフシュブルインバ
ータであり、発１辰トランス１１の漏洩インダクタンス
は放電灯１４〜１９に対する誘導性限流要素（安定要素
）として作用する。

上記のように多灯の放電灯を点灯する場合、コスト、形
状などの観点から一括点灯方式が有利とされる。また、
一括点灯においても、並列点灯および直列点灯が考えら
れるが、それぞれ一長一短を有する。すなわち、並列点
灯の場合は、始動電圧が低いため、インバータ出力電圧
が低くてよく、発振トランスでの損失が軽減される方向
であるが、それ以上に出力電流が増大することによる損
失が増加するため、かえって回路効率が低下したり、ま
たコスト、形状的に不利となる場合が多い。一方、直列
点灯においては、インバータ装置の出力電流は少なくて
よいが、その反面、始動時に必要なインバータ装置の出
力電圧を高く設定する必要があり、高電圧に関する感電
の危険性が増すと同時に、発振トランス等の絶縁耐圧劣
化など、信頼性の面でも不利となる。したがって多灯放
電灯の一括点灯においては、その灯数によって適当に直
並列構成として発振トランス設計の最適化を行なうのが
好ましい。

第１図に示した回路例は、このような考え方の一例を示
すものであり、前述の通り高圧発生による危険性への配
慮から、インバータ装置１２の無負荷出力電圧は規定値
以下に制限される場合が多く、たとえば実効値が６００
ｖを超えると配線等の二重絶縁構造が法的に要求され、
かえって大形化、コストアップを拓くことになる。した
がって、インバータ装置の出力電圧が規定値よりも低い
電圧でも始動するように直列灯数が決定される。

また、直列接続の放電灯を２組並列点灯する場合は、点
灯電流のアンバランスを防ぐため、バランサ１３を必要
とする。このバランサ１３は、始動性にも大きく影響を
及ぼし、一般に大きなインダクタンス値である程始動外
がよく、また点灯後の電流バランス効果も大きいといえ
る。すなわち、放電灯１４〜１９の始動の際、シーケン
スインピーダンス２０．２１または２２．２３を介して
放電灯１６または１９がまず放電するが、放電灯１６゜
１９の状態等によりどちらかが先に放電を開始する。バ
ランサ１３のインダクタンスが十分でないと、先に放電
を開始した方、例えば放電灯１６だけ点灯し、他方の放
電灯１９は、始動する電圧が得られないので不点のまま
となる。バランサ１３のインダクタンスを十分大きくす
ると、先に点灯した放電灯電流がバランサ１３の一方の
巻線に流れ、相互誘導による起電力がバランサ１３の他
方の巻線に発生し、点灯していない放電灯１９に印加し
て始動に至る。

ところが、バランサ１３のインダクタンスを大きく設計
した状態で、放電灯直列３灯（例えば放電灯１７．１８
．１９）を取外した場合、そのバランサ端子に非常に大
きな電圧を発生することがあり、その理論値は無負荷出
力電圧の２倍にも達する。この模様をｆｆ１２図で説明
する。

第２図において、インバータ装置１２の無負荷時の出力
電圧をＶＯ２とし、一定値とする。また、発振トランス
ＩＩの１Ｘｕ９ｉインダクタンスをしレバランサ１３の
各巻線の自己インダクタンスを各々し２、また巻線相互
間の相互誘導インダクタンスをＭとする。さらに、放電
灯１４，１５．１６の点灯中の等価抵抗をＲとしたとき
に、放電灯が外された例のバランサ端子に生ずる端子電
圧を■とする。

放電灯に流れる電流をＩＲとすれば、放電灯が外された例のバランサ巻線に誘起される電圧を
■閂とすると、ＶＭ＝ωＭＩＲ＝ωｋｆｆ了Ｉ＋。

・・・・・・・・・（２）ｋ：結合係数バランサ１３の場合、巻線の結合は密とし、小形化を図
る°ため、ｋζｌに選ばれるので、ｖＭ嬌ωＬ２１Ｒ・
・・・・・・・・＋３１となる。したがって、 ■＝ωＬ２１　Ｒ＋　Ｒｌ、　＋　ｖ阿工１ｅ　　ＩＲ
＋２ωＬ２１　　　　　　・・・・・・・・・（４）と
なる、この結果、（以下余白）Ｖｏ　　２−　　（Ｒ＋２（ＬＩＬ２）Ｒ＋ω　（Ｌ、
＋Ｌ２）となり、したがって、今、バランサ１３のインダクタンス値を十分大きくし、
Ｒ＜＜ωＬ２とすると、・・・・・・・・・（６）となる。したがって、漏洩インダクタンスＬ１に対して
、バランサ１３の１＠線のインダクタンスＬ２をどの程
度に設計するかによって、端子電圧Ｖが決定される０例
えば、インダクタンスＬ２を非常に大きくした場合、Ｖ
　／　Ｖ　ｏ２″、２となり、無負荷出力電圧ＶＯ２の
２倍もの電圧を生ずることになる。

第３図の曲線Ａは第（６）式をグラフ化したものである
。

このように、第１図の回路では、バランサ１３の巻線の
インダクタンスＬ２を大きくした場合、バランサ１３を
介して並列接続された第１および第２の放電灯負荷ＬＤ
１．Ｌ、Ｄ２のうちいずれか一方を取外したときに、そ
の取外した方の負荷接続端子間にきわめて高い電圧が生
じ、きわめて危険であり、絶縁破壊等の問題も生じ、信
頼性が低かった。一方、インダクタンスＬ２を小さくす
れば、上記のような高い電圧は生じないが、今度は始動
が困難になるという問題が生じる。

〔発明の目的〕

この発明は、複数個の放電灯直列回路からなる第１およ
び第２の直列放電灯負荷をバランサを介して並列接続し
、各放電灯を一括点灯させるものにおいて、いずれか一
方の直列放電灯負荷を取外したときにその負荷接続端子
間に現われる高電圧を抑制して安全性および信頼性を高
めると同時に始動性を良好にすることができる放電灯点
灯装置を提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

この発明の放電灯点灯装置は、直流を高周波に変換する
インバータ装置の出力端に複数の放電灯の直列回路より
それぞれ構成される第１および第２の直列放電灯負荷を
誘導性限流要素およびバランサを介して並列に接続した
放電灯点灯装置において、前記第１および第２の直列放
電灯負荷を取外した状態での前記インバータ装置の出力
電圧を実効値で４５０〜５５０Ｖに設定し、前記誘導性
Ｎａ要素のインダクタンスＬ１と前記バランサの１巻線
のインダクタンスＬ２の比を０．４２＜Ｌｌ／Ｌ２≦１．０の範囲に設定したことを特徴とする。

このように、多灯放電灯の直並列点灯において、発振ト
ランスの無負荷出力電圧を実す１値で５００■±１０％
に設定し、また誘導性限流要素のインダクタンスＬ１と
バランサの１巻線の自己インダクタンスＬ２の比を０．
４２（Ｌ、／Ｌ２≦１．０の範Ｗ１で選定することによ
り、始動性に優れ、かつ発振トランスの小形、コストダ
ウン並びに低ＦＭ失化が図れるのみならず、放電灯の一
部を取外した場合における高電圧の発生を抑制すること
ができるため、安全性および信頼性の面で優れている。

実施例前述の第（６）式で示したとおり、放電灯の等価抵抗Ｒ
に比べてバランサ１３のインダクタンス１，２を十分大
きくすると、直列放電灯負荷を外した時、その負荷接続
端子間に現われる端子電圧■はＬ１／Ｌ２で決定され、
第３図の曲線Ａで示される。

上述の端子電圧Ｖは、高いと安全性、信頼性の点で問題
となるが、逆に低いと３灯だけ点灯して残り３灯は始動
しないことになる。したがって、少なくとも無負荷出力
電圧ＶＯ２以上は必要と考えられ、Ｌｌ／Ｌ２≦１の範
囲に設定されるべきである。

第３図の曲線Ｂは、第（５）式において、放電灯の等価
抵抗Ｒと４洩インダクタンスしｌの関係を考慮した場合
の（Ｖ／ＶＯ２）の結果である。すなわち、放電灯が点
灯中の状態において、電源電圧が変動した場合、漏洩イ
ンダクタンスし１が小さいと負荷電流変動率が大きくな
り、ちらつき、立消えの原因となる０通常、負荷インピ
ーダンス（この場合Ｒが並列につながるため、Ｒ／２と
なる）よりも大きいりアクタンスとする必要があるため
、第（５）式にωＬ＋＞Ｒ／２の条件を加味したもので
あり、（Ｖ／ＶＱ２）の値は第３図の曲線Ａ、　　８間
の領域の値となる。

ところで、インバータ装置１２の無負荷出力電圧は、前
述したように通常実効値で６００Ｖ以下に設定され、イ
ンバータ装置１２を構成する部品のばらつきを考慮した
場合には、おおよそ実効値５５０■以下に設定される。

また、出力電流を減らしてできるだけ発振トランス１１
の低損失化あるいは小形化を図るには、並列回路数を増
やしたくないとすると、おのずと直列灯数が増え、した
がって、出力電圧を実効値で５００Ｖ程度に設定するの
が適当と言える。この場合に問題となるのが、これまで
述べた放電灯外しの時の高電圧である。ただし、放電灯
６灯のうち、３灯のみ取外すという変則的な状態は通常
の無負荷状態とは言い難く、したがってこの時に生ずる
電圧は前述の無負荷出力電圧が実効値で６００Ｖで厳格
に規定されるものではないが、安全上または信頼性の而
から、一応実効値６００Ｖ近辺に抑えるのが好ましい。

このような観点からすると、今、無負荷出力電圧が実効
値で４５０Ｖ以上の場合を考えると、放電灯を取外した
場合のその端子電圧■は、実効値で６００Ｖ程度まで許
容できるから、第３図におけるｖ、’ｖｏ　２は約１．
３３程度となる。

したがって、第３図の曲線Ｂでは、Ｌ、／Ｌ２＞０．３
５、曲線Ａでは、Ｌ　＋　／　ｌ、２＞０．５２となる
。実際の設計においては、Ｒ，Ｌ、、Ｌ２は第３図の曲
線Ａ、Ｂで囲まれた部分に設計されるから、その中間線
でみると、Ｌ、／Ｌ２＞０．４２となる。なお、無負荷
出力電圧を実効値で４５０Ｖ以上としたのは、前述の好
ましい無負荷出力電圧５００Ｖ　（実効値）に１０％程
度の設δ１余裕瓜をみたためである。

以上の結果から、インバータ装置Ｆｉ：１２の無′ｆＬ
荷出力電圧を４５０Ｖ　（実効値）以上５５０Ｖ　（実
効値）以下に設計した場合、漏洩インダクタンスＬ、と
バランサ１３の各巻線の自己インダクタンスＬ２の比を
Ｌｌ／Ｌ２＞０．４２とすれば、バランサ１３の一端に
接続された放電灯を取外した場合にその端子に現われる
電圧は概ね実効値で６００Ｖ以下に抑制できる。一方、
Ｌｌ／Ｌ２の上限としては、Ｌｌ　／Ｌ２　”１．０で
あれば、バランサ１３の一端に接続された放電灯が点灯
すると、バランサ他端に接続された放電灯にも無負荷出
力電圧が印加されるはずである。実際の場合においては
、低温時などで始動困難な場合を生ずる。これは、バラ
ンサ１３の他端に生じた無負荷出力電圧によって放電灯
が始動する過程で微放電状態を生ずるが、この微放電電
流によってバランサ１３の他端の誘起電圧が若干低下す
ることに起因するものと考えられ、特に放電灯が一気に
点灯するのに時間を要する低温時において問題となる。

このような理由から、第３図におけるＶ／ＶＯ２は、１
以上に設定するのが好ましく、前述の放電灯３灯取外し
時の端子電圧６００Ｖ　（実効値）を満足する範囲で大
きくすればよい。無負荷出力電圧を設計の上限値を実効
値で５５０Ｖに設定した場合、ｖ、Ｖｏ２は実効値でそ
れぞれＶ＝６００Ｖ、Ｖｏ　２　＝５５０Ｖとなり、し
たがって、Ｖ／　Ｖｏ、！　＝　１．０９となる。この結果、第３図よりＬｌ／Ｌ２≦０８となる。つまり、無負荷出力電圧を上限値に設定した場
合にはＬｌ／Ｌ２≦０．８の条件を満足しないと、放電
灯直列３灯取外し時の端子電圧が６００Ｖを超え、好ま
しくない。

換言すれば、無負荷出力電圧の設計値によって、Ｌ、／
Ｌ２の値を０．４２＜Ｌｌ／Ｌ２≦０，８の範囲で適当
に選定すれば、放電灯直列３灯取外し時の端子電圧６０
０Ｖ程度に抑制することが可能であると同時に、バラン
サの昇圧効果によって上述した低温時における始動困難
を解消することができるので、より好ましいと言える。

この発明においては、無負荷出力電圧を５００Ｖ±ｌθ
％とし、また漏洩インダクタンスＬ１とバランサの自己
インダクタンスＬ２の比を０．４２＜　Ｌ　＋　／　Ｌ
　２≦１．０として、それぞれ実際の設計時の余裕度を
見ている。したがって、設計した無負荷出力電圧によっ
て適当なＬ　＋　／　Ｌ　２値を設定すれば、放電灯の
一部外し状態における高電圧を６００Ｖ程度に抑制する
ことができる。

しかしながら、例えば白熱電球代替え用として開発され
たコンパクト型蛍光灯の一部に、安定後の管電圧は低い
が、非富に高い始動電圧を必要とするものがある。この
ような放電灯を直並列点灯する場合においては、上述の
放電灯の一部外し状態における電圧が高い程、始動性が
良好であることが判明した。

また、上述したように、多数の放電灯の一部を取外した
変則的な状態は通常の無負荷状瞥ではなく、したがって
この時に生ずる電圧が無負荷出力電圧６００Ｖ　（実効
値）を超えてもよいと判断される場合においては、この
発明の範囲内で次のような設計も可能である。

無負荷出力電圧　Ｖｏ２＃５５０Ｖ（実効値）Ｌｌ／Ｌ
２　＝０．４２この場合に、放電灯の一部を取外した際に生ずるバラン
サ端子電圧■は、第３図より、Ｖ／■ｏ２″−１，３３Ｖ＝１．３３Ｖｏ２＃７３０Ｖ　（実効値）となる。こ
れはこの発明の範囲内において、始動性を優先した場合
の例であり、最大７３０ｖの放電灯外し時の高電圧に対
する若干の配Ｆを必要とする。

〔発明の効果〕

この発明の放電灯点灯装置によれば、多灯放電灯の直並
列点灯において、発振トランスの無負荷出力電圧を実効
値で５００Ｖ±１０％に設定し、また、誘導性限流要素
のインダクタンス１，７とバランサの１巻線の自己イン
ダクタンスし、２の比を０．４２＜Ｌｌ／Ｌこ≦１，０
の範［１ｆｌで選定することにより、始動性に（（れ、
かつ発振トランスの小形化、コストダウン並びに低損失
化が図れるのみならず、放電灯の一部を取外した場合に
おける高電圧の発生を抑制することができるため、安全
性および信頼性の面で優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の基礎となる放電灯点灯装置の回路図
、第２図はその要部の等価回路図、第３図はｖ／Ｖｏ２
とＬｌ／Ｌ２の関係を示す特性図である。１２・・・インバータ装置、Ｉ３・・・バランサ、ＬＤ
。

Claims

【特許請求の範囲】（１）直流を高周波に変換するインバータ装置の出力端
に複数の放電灯の直列回路よりそれぞれ構成される第１
および第２の直列放電灯負荷を誘導性限流要素およびバ
ランサを介して並列に接続した放電灯点灯装置において
、前記第１および第２の直列放電灯負荷を取外した状態
での前記インバータ装置の出力電圧を実効値で４５０〜
５５０Ｖに設定し、前記誘導性限流要素のインダクタン
スＬ＿１と前記バランサの１巻線のインダクタンスＬ＿
２の比を０．４２＜Ｌ＿１／Ｌ＿２≦１．０の範囲に設定したことを特徴とするる放電灯点灯装置。（２）前記インバータ装置は漏洩型の発振トランスを有
し、この発振トランスの漏洩インダクタンスが前記誘導
性限流要素となっている特許請求の範囲第（１）項記載
の放電灯点灯装置。（３）前記第１および第２の直列放電灯負荷をそれぞれ
構成する各放電灯の少くとも１層にシーケンスインピー
ダンスを並列接続している特許請求の範囲第（１）項記
載の放電灯点灯装置。（４）前記誘導性限流要素のインダクタンスＬ＿１と前
記バランサの１巻線のインダクタンスＬ＿２の比を０．４２＜Ｌ＿１／Ｌ＿２≦０．８の範囲に設定した特許請求の範囲第（１）項記載の放電
灯点灯装置。