JPS62283598A - 高圧放電灯点灯回路 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野コ 本発明は負荷変動に応じて負荷電力を制御することがで
きる放電灯点灯回路に関する。すなわち、負荷電圧対負
荷電力の特性を所望の関係になるように制御することが
できる放電灯点灯回路を提案するものである６本発明は
定電力インバータや放電灯の定電力型安定器、更には高
圧ナトリウムランプの定色温度点灯装置等への応用が可
能である。

［従来の技術］ 第２図中の（ａ）曲線は、交流電源から誘導性リアクタ
ンスを介して給電される負荷抵抗の電力対電圧の典型的
特性を示す。例えば商用交流電源からチョークコイルを
介して接続される放電灯等がこのような特性を有する。

すなわち。

負荷電圧が高くなるに従って負荷電力は上昇していくが
、ある時点でピークに達し、その後は下降する傾向にあ
る。

このような特性は、放電灯のように負荷電圧の値が個々
にバラついていたり、動作の過程で変化するような負荷
である場合には、負荷の入力電力が変動することになる
ので、放電灯の発光光束や色特性等の変化が生じて好ま
しくなし）場合がある。

そこで、高圧ナトリウムランプのごとき放電灯を一定の
色温度で点灯しようとするとき（よ、電力−電圧特性を
右下がりの領域で使うことも提案されているが（特開昭
５５−１２４９９１号）、この場合、負荷電圧値が高く
なるとランプが立消えを起しやすくなるので実用上問題
となっていた。このような問題を解決するために、ラン
プの動作電圧がある程度窩くなるとこれを検知して高圧
パルスを発生させて立消えを防止する方法も提案されて
いるが（特開昭５６−９１３９９号）、高圧パルス発生
手段を必要とするので、装置が複雑となり、高圧パルス
による回路への悪影響も生ずるという欠点があった。

〔発明の目的］ 本発明は上述したような従来の点灯回路にみられた欠点
を除去した新規な放電灯点灯回路を提供せんとするもの
である。

〔発明の構成及び作用コ 本発明を説明するにあたり１本発明の基礎となっている
放電灯点灯回路の特性について述べる。この回路の構成
を第６図に示す、この回路は基本的にトランジスター石
を用いた他励式インバータ回路である。図において、Ｅ
は直流電源、Ｌは補助インダクタ、Ｃ工及びＣ２はキャ
パシタ、Ｄｏはダイオード、Ｌｍは主インダクタ、Ｑは
トランジスタ、ＲＬは負荷抵抗、ＳＧはトランジスタを
駆動するための発振器をそれぞれ示す。この回路におい
て、５＠振器ＳＧの発振周波数は主インダクタＬｍ、キ
ャパシタＣ□、負荷抵抗ＲＬからなるＬＣＲ振動回路の
固有振動数に等しいか、それに近い値に設定される。こ
のような条件のもとに回路を動作させると、主インダク
タＬｍ、キャパシタＣ２、負荷抵抗ＲＬからなる経路に
正弦波状の高周波電流が発生し負荷に電力が投入される
。

この回路はＥ級増幅器として知られ、変換効率が比較的
高いという利点を有する。この回路において、負荷電力
と負荷電圧の関係は基本的に第２図（ａ）曲線のように
上に凸の曲線となる。

いま、負荷Ｒしが放電灯であるとすれば放電灯にとって
適した動作電圧の範囲が存在し、動作電圧がその範囲よ
りはずれると放電灯は適正な動作をしなくなる。

例えば動作電圧が低すぎると入力が入らないので所望の
光学特性が得られず、また、動作電圧が高すぎると光学
特性が変化したり放電が不安定となり、立消えを起した
りする。負荷の変動要因は放電灯のバラつきのほか放電
灯の寿命中の特性変化等である。これらの要因のため放
電灯負荷は、他の負荷に比較して負荷変動範囲は大きい
。この変動範囲は放電灯の種類しこよっても異なるが、
高圧ナトリウムランプ等は特に負荷変動が大きいので、
個々のランプによって分光分布が異なり発光色がバラつ
いて不快な感じを与える場合がある。

本発明は、かかる放電灯の点灯特性のバラツキを小さく
するような点灯方式を提供するものである。すなわち１
本発明を用いると負荷の電力−電圧特性を第２図（ｂ）
曲線のように平坦にすることができるので負荷電圧のバ
ラツキによる負荷電力の変化がなくなり、これに伴う光
学特性の変化を小さくすることができる。本発明に係る
点灯回路の一例を第１図に示す、同図においてＵ、は負
荷の電圧を分圧し整流を行なう分圧整流部、Ｕ、はＵ□
の信号を受けてその大きさに応じて線形若しくは非線形
に対応する制御信号を発生する制御信号発生回路、Ｕ、
はＵ２からの制御信号値に対応する周波数の矩形波を発
生してトランジスタＱを駆動するための矩形波駆動回路
よりなる制御部である。本回路の特徴は負荷の動作電圧
値に応じて動作周波数を変化させ負荷電力を制御する点
にある。第３図は第６図の基本回路における動作周波数
に対する入力電力及び電力変換効率の曲線である。電力
は周波数の上昇とともに減少する。効率を最大にする周
波数が中心周波数である。この図から周波数を変ること
により電力を制御できることがわかる。ただし、周波数
が中心周波数より大幅にずれると効率の低下が起るので
実用上の限界は存在する。

本発明はランプの動作電圧をモニターして所定の電圧よ
りのずれを検出し、ずれに応じて周波数を加減して電力
を制御するものである。すなわち、ランプ電圧が高くな
ると制御をかけない場合は入力が増加していく傾向にあ
るが、制御をかけることにより周波数を低下させて入力
を増加させる。

このようにランプ電圧値に応じて周波数を変化させるこ
とにより電力の負荷電圧に応じた制御が可能になる。ラ
ンプ電圧値のモニターはＵ１部で行ない、周波数を決定
する制御電圧はＵ２部で発生する。Ｕ２部の変換係数を
適当に選ぶと負荷電圧対負荷電力の関係は第２図（ｂ）
曲線のように平坦になる。また、変換係数を大きくする
と第２図（Ｑ）のように曲線は右下がりとなる。このよ
うな右下がりの電力特性は特開昭５５−１２４９９１号
に示されるように高演色形高圧ナトリウムランプの点灯
色温度のランプ毎のバラツキを小さくするために都合が
よい。

本発明のもう一つの特徴は放電灯を高周波で動作させる
点にある。放電灯の点灯周波数を例えば２０ＫＨｚ以上
の高い周波数で動作させると、点灯波形（ランプ電圧）
は第４図及び第５図に示すように周波数が高いほど正弦
波状になり商用周波点灯時に見られるような再点弧電圧
のピークの存在がなくなる。このことはランプ電圧が高
くなってもランプの立消えが起りにくくなっていること
を示している。

また、高周波点灯することによってインダクタやキャパ
シタ等の回路部品が小形になるので点灯装置全体を小さ
くすることができる。しかし、反面、高圧放電灯の場合
は音響共鳴現象が生ずることがある。この現象は１０　
Ｋ　Ｈｚ〜１００　Ｋ　Ｈｚの範囲で顕著に観察される
が、１００ＫＨｚ以上では特定の周波数でわずかに生ず
る程度に減少し、２００ＫＨｚ以上では皆無になる。従
って、周波数を１００　Ｋ　Ｈｚ以上の点に選ぶことに
よってこの問題は殆ど解決されるが、１ｏＯＫＨｚ以上
になると一般的な高周波インバータではトランジスタの
スイッチングロスが増加するので、インバータの電力変
換効率も低下し、全体としてロスが増えるので装置はそ
れほど小形にならない。しかし、本発明において周波数
を１ｏＯＫＨｚ以上に選んでも電力変換効率を９０％以
上と高くすることができ、装置も十分に小形化すること
が可能である。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明は一石他励式のインバータ
の負荷で電力制御を負荷電圧に応じて動作周波数を変化
させることにより達成するものであり、これを放電灯負
荷に応用することにより定電力の点灯装置又は放電灯の
光学特性、特に色特性のバラツキを従来の点λ丁装置よ
りも小すくすうことができる。しかも、回路の変換効率
も条件を選べば高くできること、及び電力用トランジス
タが一石ですむから装置を小形。

軽量にすることができる。加えるに、高周波点灯方式と
することにより、ランプの立消えが起りにくくなり、従
来技術に見るようにな立消対策を施す必要がなくなった
。

さらに、点灯周波数を１ｏＯＫＨｚ以上に選ぶことによ
り音響共鳴現象を回避することができ、かつ電力変換効
率も高く維持できることから、小形、高効率の放電灯装
置が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高圧放電灯点灯回路の一実施例、
第２図は第１図及び第６図の回路における電力−電圧特
性曲線図、第３図は第６図の回路における周波数と電力
変換効率及び負荷電力の関係を示す曲線図、第４図及び
第５図は周波数とランプ電圧及びランプ電流の関係を示
す図、第６図は本発明の基礎となっている一石式他励イ
ンバータの回路図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電源又は交流電源を整流して得られる直流電源から
   補助インダクタンスを介して第１のキャパシタとトラン
   ジスタの並列回路が接続され、該並列回路の両端から主
   インダクタと第２のキャパシタの直列接続を介して高圧
   放電灯を負荷するインバータ回路において、ランプ電圧
   を分圧して整流する分圧整流部と該分圧整流部からの電
   圧を受けてこれを線形もしくは非線形に変換して制御用
   の直流信号を発生する制御信号発生部と該制御信号発生
   部の信号により発振の周波数が制御される矩形波発振駆
   動回路とを設け、該矩形波発振駆動回路によりトランジ
   スタを駆動するように構成し、かつ上記矩形波発振駆動
   回路の発振周波数を１００ＫＨｚ以上に選定したことを
   特徴とする高圧放電灯点灯装置。