JPS6358794A

JPS6358794A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPS6358794A
Application number: JP20180486A
Authority: JP
Inventors: 文則仲矢; 恵一清水; 乾　健一; 青池　南城
Original assignee: Toshiba Electric Equipment Corp
Current assignee: Toshiba Electric Equipment Corp
Priority date: 1986-08-29
Filing date: 1986-08-29
Publication date: 1988-03-14

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】［産業上の利用分野］本発明は、回路構成簡略でアコースティックレゾノーン
スの発生しない放電灯点灯装置に関する。

［従来技術］放電灯は負性抵抗であるが故にそのランプ電流を制限し
ながら供給する装置すなわら放電灯点灯装置を必要とす
る。この種の装置として、直流電圧を高周波でヂ」ラビ
ングしてランプ電流を制限するもの、または直流電圧を
高周波電圧に変換した後インダクタまたはコンデンサを
用いてランプ電流を制限するもの等が知られている。こ
のような装置によれば、直流゛電流を抵抗によって制限
する場合の熱損失を大幅に削減することができる他、商
用電源等からの低周波交流電流をインダクタによって制
限する場合に比べて装置を小形、軽量化することができ
る。

また、放電灯を直流点灯すると、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場合
がある。そこで、上記チコツビングされた直流電圧をさ
らに交番電圧に変換して放電灯に供給することにより、
対策をｆｆ１Ｌ、た放電灯点灯ＴＡ置も知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、このような装置から放電灯に供給されるラン
プ電流は、高周波リップルまたは高周波成分を含んでい
るが、メタルハライドランプは、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、アーク柱がゆら
いだり、立も消えたりするいわゆるアコースティックレ
ゾナンス（合費的共鳴現ｇＡ）を生じ、安定に点灯しな
いという不都合があった。

本発明者等の知見によると、メタルハライドランプのア
コースティックレゾナンスは、ランプへ供給される高周
波電力の周期的な変動（リップル）に起因する。したが
って、ランプをできるだけリップルの少ない電力、例え
ば直流電力または矩形波電力により点灯１れば、アコー
スティックレゾナンスの発生は防止することができるが
、前述のように、直流電力では抵抗発熱および色むらの
問題がある。また、矩形波であっても商用周波数や４０
０ＨＺの低周波では、ランプ電流制限用のインダクタン
スやコンデンサ等が大型化する。

また、高周波チコッパと低周波矩形波インバータを組合
わせたものも知られているが、高周波ヂョッパを必要と
する上、高周波リップル含有率を下げようとすると、比
較的大型の高周波除去用フィルタ、例えば平滑回路を付
加する必要があるという問題がある。

また、ブリッジ接続したスイッチング素子を対角のもの
を一対として各対の一方の素子を交互に低周波でオン・
オフするとともに該一方の素子のオン期間中、他方の素
子を高周波でオン・オフすることによりランプに限流用
インダクタを介して高周波リップルの重畳した低周波矩
形波を供給するペアレギュレータと呼ばれる装置も知ら
れている。しかし、該装置もスイッチング素子を２対必
要とする上、高周波リップルを減らそうとすれば、限流
用インダクタが大型化する等、コスト的に不利である。

第３図は、上記アコースティックレゾナンスを防止する
ため先に提案された装置を示す。この装置は、自励式ト
ランジスタインバータを用いたもので、いわゆる定電流
プッシュプル形の放電灯点灯装置である。この装置は、
直流電源１、定電流インダクタ２、帰還トランスを兼用
する出カドランス３、トランジスタ４．５、限流要素と
してのコンデンサ”６とインダクタ７、および負萄とし
ての放電灯（ランプ）８等を具備し、その発振周波数ｆ
Ｏは、主に、出カドランス３の１次巻線インピーダンス
と共振用コンデンサ９の共振によって定まる。また、コ
ンデンサ６とインダクタ７との共振周波数は３ｆｏに設
定しである。

この放電灯点灯装置によれば、ランプ８に基本波ｆＯと
第３高調波３ｆｏとが混合された第２図に示ずような電
流が供給される。第２図からも分るように、この電流波
形は基本波である正弦波より矩形波に近い。すなわち、
ランプ電力の周期的変動が少なく、このため、ランプ８
を安定に点灯することができる。

しかし、第３図の装置は、基本波を電圧共振（並列共成
）させるものであるため、スイッチング１〜ランジスタ
４，５に耐圧の高いものが必要である。例えば直流電源
１が２００Ｖの交流電源を整流して得られるものである
場合の耐圧は約８８０ｖで、これに交流電圧変動やサー
ジ電圧等のための余裕を見込むと壬数百Ｖとなる。現在
ではこのような高耐圧のパワースイッチングトランジス
タは入手困難であり、実用的でない。

本発明は、上述の従来形における問題点に鑑みてなされ
たもので、小形・Ｐｌωでかつ点灯状態の安定な放電灯
点灯装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決する手段および作用］本発明は、直流電圧より周波数ｆＯの高周波矩形波電圧
を発生するインバータ回路、該インバータ回路の出力端
に交流的に接続された放電灯、該放電灯と直列に接続さ
れた第１のインダクタと第１のコンデンサ、および該放
電灯とそれぞれ並列に接続された第２のインダクタと第
２のコンデンサとを備え、上記第１のインダクタと第２
のコンデンサとの直列共成周波数が実質的にｆｏであり
、上記第２のインダクタとｖＲｌのコンデンサとの並列
共系周波数が実質的に３ｆｏであることを特徴とする。

このように構成することにより、ランプへ供給されるラ
ンプ電流（および電圧）は、基本波ｆ。

に対し、該基本波と略同相の第３高調波３ｆＯを２０〜
６０％含ませて、正弦波から歪ませた矩形波に近い波形
とすることができる。したがって、ランプ電力の周期的
変動が正弦波に比べて格段に減少し、アコースティック
レゾナンスは発生しない。

また、各スイッチング素子の耐圧は上記従来例の１／π
であり、全く問題はない。

本発明において、高周波とは可聴範囲の周波数より高い
周波数をいう。好ましい＆！囲は公称７０ワツトのメタ
ルハライドランプを点灯する場合で２０ｋＨｚ　〜２０
０ｋ）ｌｚ　、公称１５０ワツトのメタルハライドラン
プを点灯する場合で２０ｋＨ２〜８０ｋ　Ｈｚである。

高周波リップルの周波数が下限未満では、可聴ノイズの
発生や、回路構成部品の大形化の点で好ましくない。一
方、上限を超えると、インバータのスイッチング素子の
損失が増加して回路効率が低下し、好ましくない。

［実施例］以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。

なお、従来例と共通または対応する部分については同一
の符号で表わす。

第１図は、本発明の一実施例に係る放電灯点灯装置の回
路構成を示す。同図の装置は、いわゆるシリーズインバ
ータまたはハーフブリッジと呼ばれるもので、図示しな
い直流電源に直列接続され、図示しないベース駆動回路
により交互に駆動される１対のトランジスタ４．５、ラ
ンプ８と直列に接続されたインダクタ１１とコンデンサ
１２、およびランプ８とそれぞれ並列に接続されたイン
ダクタ１３とコンデンサ１４等を具備する。インダクタ
１１とコンデンサ１４とは共蛋周波敗ｆＯの直列共成系
を構成し、インダクタ１３とコンデンサ１２とは共振周
波数３１’ｏの並列共撮系を構成している。コンデンサ
１５．　ＩＧは直流カット用、ダイオード１７．１８は
トランジスタ４．５のオフ時、各共成回路の電流を継続
するためのフライホイールダイオードである。

この装置にｄｉいては、インダクタ１１とコンデンサ１
４とがインバータ出力周波数に直列共振（電流共成）シ
ているため、コンデンサ１４の両端に基本波ｆＯの共振
電圧が発生し、これがランプ４に供給される。同時に、
インダクタ１３とコンデンサ１２とからなる並列共振（
電圧共振）系の両端には周波数３ｆＯの共成電圧が発生
し、これも基本波に併せてランプ８に供給される。この
結果、ランプ８への供給電圧は、第２図に示すようなＶ
水波ｆＯと第３高調波３ｆｏとが合成されたものとなる
。この合成電圧は前述のように、ランプ電力として基本
波ｆＯである正弦波より周期的変動（リップル）が小さ
く、ランプ８はアコースティックレゾナンスを生じるこ
となく安定に点灯する。

囚みに、公称７０ワツトのメタルハライドランプ（ＨＱ
　ｌ　−７０Ｗ／ＷＤ　Ｌ　）を異なるロットから無作
為抽出した４本のサンプルに２０ｋＨｚ〜１００ｋ　ｌ
Ｉ　Ｚの正弦波゛電圧を印加して点灯した場合、全数が
安定点灯する領域はなく、僅かに２０ｋＨｚ〜３０ｋｌ
−１２において、一部が安定点灯したに過ぎなかったの
に対し、正弦波にこの正弦波と略同相の第３高調波を３
３％含ませた電圧を印加して点灯した場合、２０ｋｌ−
１７〜４０ｋｌ−１２では全数の点灯が不安定であった
が、４０ｋＨｚ〜８６ｋｌｌＺでは一部の点灯が安定と
なり、８６ｋＨ２〜１００ｋＨ２では全数が安定に点灯
した。

また、公称１５０ワツトのメタルハライドランプ（Ｉｉ
Ｑ　Ｉ　−１５０Ｗ／Ｎ　Ｄ　Ｌ　’）の６木のサンプ
ルについては、正弦波点灯の場合、２０ｋ）−１ｚ〜６
５ｋ　ｌ−１ｚで全数不安定、６５ｋＨｚ　〜９４ｋＨ
ｚ　で一部安定、９４ｋ）１ｚ〜１００ｋ）−１２では
全数安定であつた。一方、上述のようにランプ重圧に３
３％の第３高調波を含む場合には、２０ｋＨｚ〜２５ｋ
）１１で全数不安定、２５ｋ　Ｈｚ　〜４２ｋ　Ｈｚで
一部安定、４２ｋＨｚ〜１００ｋＨ２で全数安定であっ
た。

このように、正弦波を略同相の第３高調波で歪ませるこ
とにより、ランプが安定点灯する周波数領域が拡大する
ことが分る。なＪ３、上記公称７０ワツトのランプにつ
いて第３高調波成分を種々変更して点灯した結果、第３
高調波成分が基本波の２０〜６０％の範囲で全数が安定
点灯する少なくとも１つの周波数が確認された。

［発明の効果１以上のように本発明によると、アコースティックレゾナ
ンスを抑えて安定に点灯することができる。また、回路
構成も例えば従来のシリーズインバータに本発明を適用
する場合、コンデレザ２個とインダクタ１個との追加で
足りるというように、比較的簡略である。この場合、共
成周波数は、高周波とその第３高調波であるから、これ
らのＬＣは比較的小型であり、装置を小型かつ軽量に構
成することができる。さらに、インバータのスイツヂン
グ素子の耐圧（ま、従来の定電流プッシュプル型のもの
の約１／３であり、比較的汎用の素子を用いることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

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
図、第２図は第１図の装置の出力波形図、第３図は従来
のｔＩｌ電灯点灯装置の回路図である。４．５・・・スイッヂングトランジスタ１１、１３・・
・インダクタ１２、１４・・・コンデン瞥す８・・・ランプ

Claims

【特許請求の範囲】１、直流電圧より周波数ｆ＿０の高周波矩形波電圧を発
生するインバータ回路、該インバータ回路の出力端に交
流的に接続された放電灯、該放電灯と直列に接続された
第１のインダクタと第１のコンデンサ、および該放電灯
とそれぞれ並列に接続された第２のインダクタと第２の
コンデンサとを備え、上記第１のインダクタと第２のコ
ンデンサとの直列共振周波数が実質的にｆ＿０であり、
上記第２のインダクタと第１のコンデンサとの並列共振
周波数が実質的に３ｆ＿０であることを特徴とする放電
灯点灯装置。２、前記インバータ回路が、直流電源に対して直列に接
続された１対のスイッチング素子とこれらのスイッチン
グ素子を交互にオン・オフする駆動回路とを有し、これ
らのスイッチング素子同士の接続点を出力端として電流
の方向が交番する矩形波電圧を発生するものである特許
請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。３、前記放電灯のランプ電流が、基本波と略同相の第３
次高調波を２０〜６０％含む波形である特許請求の範囲
第１または２項記載の放電灯点灯装置。