JPS63175392A - 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】 （技術分野） 本発明は、他励式の電流共振型インバータを用いた放電
灯点灯装置に関するものである。

（背景技術） 第８図は他動式の電流共振型インバータを用いた従来の
放電灯点灯装置の回路図である。直流電源Ｅには、スイ
ッチング素子Ｑ、、Ｑ２の直列回路が接続されている。

各スイッチング素子Ｑ　、Ｑ　２には夫々ダイオードＤ
、、Ｄ２が逆並列接続されている。スイッチング素子Ｑ
２の両端には、限流用のインダクタンスし、を介して放
電灯ｌが接続されている。放電灯ｌの非電源側にはコン
デンサＣ２が並列接続されている。このコンデンサＣ２
は放電灯ｌの両極フィラメントに予熱電流を通電すると
共に、限流用のインダクタンスＬ１と共にＬＣ，直列共
振回路を構成する。各スイッチング素子Ｑ１゜Ｑ２は発
振制御回路１の発振出力により交互にオンされる。これ
により、コンデンサＣ２の両端には、高周波電圧が印加
され、発振周波数を前記ＬＣ直列共振回路の共振周波数
ｒ（＝ω／２π、ω２＝１　／　Ｌ　＋　Ｃｚ）の近傍
に選ぶことにより、コンデンサＣ２の両端電圧を上げ、
放電灯ｌを始動点灯させるものである。

第１０図はインバータの発振周波数ｆの変化に対するコ
ンデンサＣ２の両端電圧Ｖ。２の変化を示している。第
８図の従来例においては、まず周波数ｆ１で放電灯ｌを
予熱し、その後、発振周波数を下げて、［３＜ｆ＜ｆ２
の範囲に移行させることにより共振を強めて、コンデン
サＣ２の電圧を放電灯ｌの始動電圧よりも高くして始動
点灯に至らせている。これは、−ｉ的に放電灯は先行予
熱を与えてから始動点灯させることが放電灯寿命の向上
、及び、始動性能の向上という観点から望ましいとされ
ているからである。

ところで、コンデンサＣ２を介して流れる予熱電流ＩＦ
も周波数ｆの変化に対して、第１０図と同じカーブを描
き、予熱時に十分な予熱電流を通電しようとすると、そ
れに件って放電灯ｌに印加される電圧も上昇する。その
ため、予熱時の周波数を放電灯の寿命向上に良いとされ
るエンドグローが発生する程の大きな予熱電流を流すよ
うな周波数（第１０図のｆ１′）に設定すると、コンデ
ンサＣ２の両端電圧は既に放電灯ｌの始動電圧を越えて
しまい、放電灯ｌが直ぐに点灯してしまうことになり、
十分な先行予熱を行うことができなくなる。

したがって、先行予熱を行うには、インバータの発振周
波数ｆを第１０図のｆ２よりも高い周波数（またはｆ、
よりも低い周波数）に設定しなければならず、この場合
、予熱電流不足となるので、結局、予熱時の周波数をい
ずれの周波数に設定しても放電灯寿命が短くなるという
欠点があった。

そこで、第９図に示すように、放電灯ｌの電源側にコン
デンサＣＩを並列接続することが提案されている。この
従来例は直？、電源Ｅの電圧が放電灯ｌの点灯電圧に比
べて比較的低い場合に適した回路構成であり、インダク
タンスＬ１の値を小さくする必要があるために、必然的
に共振用のコンデンサが大きくなり、予熱電流が常時多
くなるので、コンデンサＣ３とＣ２とに分けたものであ
る。

この場合、コンデンサＣ＋　、　Ｃ２の値と予熱時の周
波数ｆの選び方について幾分調整の余地が広がるが、コ
ンデンサＣ２の両端電圧と予熱電流とが密接に関連して
いるために、第８図の回路と同様の欠点が残る。

（発明の目的） 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、予熱時にエンドグローが発生
する程の大きな予熱電流を流して放電灯寿命を改善でき
るようにした放電灯点灯装置を提供するにある。

（発明の開示） 本発明に係る放電灯点灯装置の構成を第１図実施例につ
いて説明すると、他励式の電流共振型インバータにより
放電灯ｌを点灯させる放電灯点灯装置において、インバ
ータの出力に接続されたインダクタンスＬ、とコンデン
サｃ１の直列回路にて第１の直列共振系を形成し、第１
の直列共振系における一方のリアクタンス素子（コンデ
ンサＣ＋）と並列に放電灯ｌを接続し、放電灯ｌの非電
源側にインダクタンスＬ２とコンデンサＣ２の直列回路
を並列接続し、第１の直列共振系における他方のリアク
タンス素子（インダクタンスＬ、）と放電灯ｌの非電源
側に並列接続された前記インダクタンスＬ２及びコンデ
ンサＣ２の直列回路にて第２の直列共振系を形成し、イ
ンバータの発振周波数を予熱時と点灯時とで切り換える
ように構成して成るものである。

第１図の回路において、直流電源Ｅを投入すると、発振
制御回路１によりスイッチング素子Ｑ　Ｉ＋Ｑ２の制御
電極に交互にオン信号が与えられて、スイッチング素子
Ｑ、、Ｑ、が交互にオンされる。

これにより第２図に示すようなＬＣ直列共振回路に交流
電流が流れて、コンデンサＣ１の両端に生じる電圧が放
電灯ｌの両端に印加される。第２図の破線で示すように
、この共振回路は、インダクタンスＬ１とコンデンサＣ
１よりなる第１の直列共振系Ｉと、インダクタンスＬ、
、Ｌ２とコンデンサＣ２よりなる第２の直列共振系■と
を含んでいる。

したがって、第２図に示す共振回路のインピーダンスＺ
の周波数特性は、第４図に示すように、極が２箇所でき
る特性となる。第３図の実線は、コンデンサＣ５の両端
電圧ＶＣ＋の周波数特性を示し、破線は放電灯ｌのフィ
ラメントを介して流れる予熱電流ＩＦの周波数特性を示
している。電圧■ｃ１及び電流ＩＦは周波数ｆ０及び（
、ｒにおいて、それぞれ山を持ち、周波数ｆ×で谷を持
つ形となる。

ここで、周波数ｆ０は第１の直列共振系に左右され、周
波数１０１は第２の直列共振系に左右されるが、それら
の共振周波数（ｆ＝ω／２π、ω２＝１／Ｌ　ＩＣ＋　
、ω２＝１／（ＬＩ＋Ｌ２）Ｃ２）と完全には一致せず
、その近傍の周波数となる０周波数ｔｏは第１の直列共
振系の共振周波数に近いため、コンデンサＣ１に流れる
電流が大きく、コンデンサＣ１の両端電圧が高くなる。

また、周波数ｆ。°は第１の直列共振系の共振周波数か
らは遠く、第２の直列共振系の共振周波数に近いため、
コンデンサＣＩに流れる電流は小さく、インダクタンス
Ｌ２及びコンデンサＣ２の直列回路に流れる′電流が大
きくなる。ここで、インダクタンスＬ２とコンデンサＣ
２の直列回路に流れる電流が多くても、インダクタンス
Ｌ２とコンデンサＣ２は電圧の向きが各々キャンセルす
る１８０°反対の向きであるので、その直列回路の両端
電圧は比較的低い。故に、周波数ｆ０°でのコンデンサ
Ｃ１の両端電圧は、周波数ｆ０の場合に比べてかなり低
い値となる。

一方、予熱電流は同様に２つの山を持つ周波数特性を呈
するが、この電流は第２の直列共振系に大きく左右され
るため、周波数ｒ。゛近傍で大電流となり、周波数ｆ。

近傍では比較的小さい電流となる。

以上述べたような共振回路を有する他動式の電流共振型
インバータにおいて、予熱時の周波数を第２の直列共振
系による共振点ｆ。°近傍のｆｌに設定し、点灯時の周
波数を第１の直列共振系による共振点ｆ０近傍のｆ３＜
ｆ＜ｆｌの範囲内に設定すると、予熱時には、エンドグ
ローが発生する程の大きな予熱電流が得られ、その時の
放電灯印加電圧（コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ、）は
、放電灯ｌが始動に至らないような比較的低い電圧とな
って、十分な先行予熱が行われ、一方、ｆ、＜ｆ＜ｆｌ
の範囲の周波数では始動電圧以上の電圧が得られるため
、放電灯ｌが確実に始動し、点灯を維持する。

第５図は本発明の他の実施例の要部回路図である。本実
施例は゛電流共振型インバータによる２打直列点灯回路
であり、第１図実施例と同一の部分については図示を省
略しである。放電灯１．　、Ｉｔ２の非電源側に接続さ
れたインダクタンスＬ２．Ｌ、は、同一コアに巻回され
た２巻線コイルであり、その極性が正極性、つまりイン
ダクタンスＬ２．Ｌ、が電流によりキャンセルされない
極性となっている。

この回路における第１の直列共振系はインダクタンスし
１とコンデンサＣ１よりなり、第２の直列共振系はイン
ダクタンスＬ　ｌ、　Ｌ　２　’、　Ｌ　３とコンデン
サＣ２、Ｃｓよりなる。放電灯の印加電圧と予熱電流の
周波数特性は、第３図の場合と同様である０本実施例は
、単に第１図実施例の回路を２つ重ねただけではなく、
インダクタンスＬ　２　、Ｌ　３を同一コアに巻いたた
めに、コイルが１つで済み、インダクタンスの小形化と
コストダウンが可能となるものである。

第６図は本発明のさらに他の実施例の要部回路図である
０本実施例も電流共振型インバータによる２打直列点灯
回路であり、第１図実施例と同一の部分については、図
示を省略しである。本実施例にあっては、２灯の放電灯
１＋　、１２の両端にインダクタンスＬ２とコンデンサ
Ｃ２で第２の直列共振系を形成し、各々の放電灯り、Ｉ
ｚの１つずつのフィラメントを予熱すると共に、残った
１つずつのフィラメントをインダクタンスＬ２の２次巻
線に誘起される電圧によって予熱するようにしたもので
ある。放電灯の印加電圧と予熱電流の周波数特性は第３
図の場合と同様である。なお、第５図及び第６図の実施
例においては、共に２打直列点灯回路を例示したが、３
灯以上の多灯直列点灯方式においても、同様の回路構成
を適用できることは言うまでもない。

第７図は本発明の別の実施例の要部回路図である０本実
施例は電流共振型インバータによる２灯並列点灯回路で
あり、第１図実施例と同一の部分については図示を省略
しである。２灯の放電灯１１゜１２はバランサＢＬを介
して並列接続されている。

バランサＢＬは同一コアに２巻線を逆極性になるように
巻回して成り、一方の放電灯が点灯したときには他方の
放電灯に高電圧を与えて点灯させるものである０通常の
点灯時及び予熱時においては、バランサＢＬの２巻線に
流れる電流が打ち消し合うので、バランサＢＬはほとん
どインピーダンスを持たない、各放電灯１．．１．の非
電源側に接続されたインダクタンスＬ、、Ｌ、は、第５
図回路におけるインダクタンスＬ、、Ｌ、と同様に、同
一コアに巻回された２巻線コイルであり、その極性が正
極性、つまりインダクタンスＬ　２　、　Ｌｓが電流に
よりキャンセルされない極性となっている。放電灯の印
加電圧と予熱電流の周波数特性は、第３図の場合と同様
である。

なお、第１図回路においては、スイッチング素子Ｑ、、
Ｑ、とじてバイポーラトランジスタを用いているが、Ｆ
ＥＴやサイリスタ等を用いても良い。

また、直流電源Ｅは商用電源を整流平滑したものであっ
ても良い、さらに、発振制御回路１としては、スイッチ
ング素子のスイッチング周波数を予熱時の周波数から点
灯時の周波数に切り換えることのできる回路であれば良
く、周波数の切換は不連続に切り換えるステップ方式で
も良いし、滑らかに切り換えるスィーブ方式でも良い。

また、第１図実施例では直列インバータ回路を例示して
いるが、電流共振型のインバータであれば、ハーフブリ
ッジ回路やフルブリッジ回路、プッシュプル回路、一方
式インバータ回路等のいずれの回路方式を用いても良い
、さらにまた、共振用のインダクタンスＬ１とコンデン
サＣＩの配置は逆であっても良く、インダクタンスしＩ
の両端に放電灯！が並列接続されるようにしても構わな
い。

なお、全く別の従来例として、非常灯回路において、予
熱巻線と放電灯フィラメントとの間にＬＣ直列回路を接
続している例が見受けられるが、これは自励式であって
本発明のように周波数を制御するものではなく、本発明
とは根本的に異なり、その要旨は、点灯中に予熱電流が
減少し、ロスが低下することにあり、本発明とは全く別
のものである。

（発明の効果） 本発明は上述のように、放電灯の電源側に第１の直列共
振系を有する他動式の電流共振型インバータを用いる放
電灯点灯装置において、放電灯の非電源側にＬＣ直列回
路を接続して、放電灯の限流リアクタンス素子と共に第
２の直列共振系を形成したから、予熱時には第２の直列
共振系の共振点付近でインバータを発振させることによ
り、放電灯の両端電圧を下げて十分な予熱電流を流すこ
とができ、これによって、放電灯の寿命を改善すると共
に、始動時のストレスを低減させることができるという
効果がある。また、放電灯の点灯時には第１の直列共振
系の共振点付近でインバータを発振させることにより放
電灯の両端電圧を上げると共に、放電灯の非電源側のＬ
Ｃ直列回路に流れる電流を制限することができ、放電灯
の点灯中におけるフィラメントロスが低減されるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は同上に用
いる共振系の回路図、第３図及び第４図は同上の動作説
明図、第５図は本発明の他の実施例の要部回路図、第６
図は本発明のさらに他の実施例の要部回路図、第７図は
本発明の別の実施例の要部回路図、第８図は従来例の回
路図、第９図は池の従来例の回路図、第１０図は同上の
動作説明図である。 Ｃ１，Ｃ２はコンデンサ、Ｌ、、Ｌ、はインダクタンス
、ｌは放電灯、Ｅは直流電源、Ｑ、、Ｑ２はスイッチン
グ素子である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）他励式の電流共振型インバータにより放電灯を点
   灯させる放電灯点灯装置において、インバータの出力に
   接続されたインダクタンスとコンデンサの直列回路にて
   第１の直列共振系を形成し、第１の直列共振系における
   一方のリアクタンス素子と並列に放電灯を接続し、放電
   灯の非電源側にインダクタンスとコンデンサの直列回路
   を並列接続し、第１の直列共振系における他方のリアク
   タンス素子と放電灯の非電源側に並列接続された前記イ
   ンダクタンス及びコンデンサの直列回路にて第２の直列
   共振系を形成し、インバータの発振周波数を予熱時と点
   灯時とで切り換えるように構成して成ることを特徴とす
   る放電灯点灯装置。
2. （２）インバータの予熱時発振周波数は第２の直列共振
   系の共振点付近に設定され、点灯時発振周波数は第１の
   直列共振系の共振点付近に設定されて成ることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。