JPH04277495A

JPH04277495A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH04277495A
Application number: JP3726091A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kamiya; 紙谷　卓之; Masataka Ozawa; 小沢　正孝; Atsuo Wake; 和氣　厚夫; Mitsuharu Miyazaki; 光治宮崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-03-04
Filing date: 1991-03-04
Publication date: 1992-10-02

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メタルハライドランプ
などの放電ランプの点灯を制御する放電灯点灯装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高圧水銀ランプなどの高輝度放
電灯は、いったん消灯したのち放電灯が高温状態のとき
に再び点灯するのは非常に点灯しにくいところから。一
般には高圧パルスを印加している。従来のこの放電灯点
灯装置は公開特許公報昭５９−１７５５９７に示すよう
な構成が一般的であった。以下その構成について図６を
参照しながら説明する。図６に示すようにその構成要素
として、１８は商用周波数の交流電源であり、１９はイ
ンバータ回路、２０はランプ電流を制限する限流素子、
２１，２４，２７はコンデンサ、２２はスイッチ、２３
は昇圧トランス、２５，２６はダイオード、２８はスイ
ッチ素子である放電ギャップ、２９はパルストランス、
３０は高圧パルス発生回路、３１は負荷である放電ラン
プである。

【０００３】つぎに上記の構成要素の相互の関連動作を
説明する。交流電源１８より電力を供給されてインバー
タ回路１９は高周波電圧を発生する。インバータ回路１
９の高周波出力はスイッチ２２を介して高圧パルス発生
回路３０に入力される。後述するようにスイッチ２２が
オン状態の間はパルストランス２９の二次側には高圧パ
ルスが発生し、この高圧パルスはバイパス用のコンデン
サ２１を介して放電ランプ３１に印加される。

【０００４】これと同時にインバータ回路１９の高周波
出力は限流素子２０を介して放電ランプ３１に供給され
ており、先の高圧パルスによって放電ランプ３１の主電
極間が絶縁破壊すると、限流素子２０で適当な値に限流
された主電流が放電ランプ３１に供給され、放電ランプ
３１は点灯する。放電ランプ３１点灯後スイッチ２２を
オフ状態にすると高圧パルスの発生は停止する。

【０００５】高圧パルス発生回路３０の動作はつぎの通
りである。スイッチ２２がオン状態の場合、インバータ
回路１９の出力電圧は昇圧トランス２３の一次側に印加
され二次側に出力される。ダイオード２５のアノード側
が正のとき、コンデンサ２４はダイオード２５を通して
昇圧トランス２３の二次側電圧のピーク値まで充電され
る。つぎにダイオード２５のアノード側が負になると、
ダイオード２６を通してコンデンサ２７は最高で昇圧ト
ランス２３の二次側に発生するピーク電圧値の２倍にま
で充電される。放電ギャップ２８のブレークダウン電圧
をこの値以下に設定しておくと、コンデンサ２７の電圧
が放電ギャップ２８のブレークダウン電圧に達したとき
、放電ギャップ２８はブレークダウンし、コンデンサ２
７の電荷は放電ギャップ２８、パルストランス２９の一
次側を通して放電し、パルストランス２９の一次側にパ
ルス状の電圧が誘起され、この電圧が昇圧されてパルス
トランス２９の二次側に発生する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の放電
灯点灯装置では、放電ランプが始動した後、パルストラ
ンスの二次側の主にインダクタンスと、放電ランプとパ
ルストランスの直列回路に並列に接続されたコンデンサ
の容量と、ランプインピーダンスとの間でＬＣＲ直列回
路が構成され、この閉回路内に固有振動電流が流れる。この固有振動の周波数は放電ランプの点灯周波数より高
く、またランプ電流にこの固有振動電流が重畳される。放電ランプの始動性向上のためにパルストランスのイン
ダクタンスを大きくして高圧パルスのエネルギーを増大
させる方法がとられるが、パルストランスの二次側のイ
ンダクタンスが大きいほどこの固有振動電流の振幅は大
きくなる。さらに、ランプインピーダンスが低いときほ
ど、この固有振動電流を抑制、減衰する効果が小さいの
で、固有振動の振幅が大きくなる。つまり、実際には放
電ランプ始動直後が固有振動の影響が強く、ランプ電流
には図７のように限流素子で制限された点灯周波数の電
流に固有振動電流である高周波振動電流が重畳するため
、放電ランプに音響的共鳴現象が起こり、放電ランプが
ちらついたり、立消えたりする。

【０００７】本発明は上記課題を解決するもので、固有
振動の振幅を小さくすることにより音響的共鳴現象を起
こすことなく放電ランプを安定に点灯させる放電灯点灯
装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、直流電源と、この直流電源の出力端に接続
された電流反転手段と、この電流反転手段の負荷である
放電ランプと、放電ランプに二次巻線を直列に接続した
パルストランスと、この放電ランプとパルストランスの
二次巻線との直列回路に並列に接続したコンデンサと、
放電ランプのランプインピーダンスが所定の値に応じて
、パルストランスの二次側のインピーダンスを制御する
インピーダンス制御手段を設けたものである。

【０００９】また、放電ランプのインピーダンスを検知
する手段として、電流値や電圧値からインピーダンスを
求めるインピーダンス検出手段、または放電灯の始動時
からの経過時間から求めるタイマ手段、または放電灯に
流れる周波数成分から求める周波数判別手段で構成され
たものである。

【００１０】

【作用】上記構成の本発明の放電灯点灯装置は、放電ラ
ンプのインピーダンスを検出する手段を設けることによ
り、放電ランプのランプインピーダンスが所定の値より
低いときを検知し、放電ランプに流れる固有振動電流を
抑えるものである。すなわち、放電ランプのインピーダ
ンスが低いときは、放電ランプと、放電ランプ始動用の
パルストランスの二次側のインダクタンスと、高圧パル
ス電圧バイパス用のコンデンサとで構成される回路の損
失が少なくなり固有振動数による循環電流が流れやすく
なるのを、パルストランスのインピーダンスを制御する
ことによりその循環電流を抑えるものである。パルスト
ランスのインピーダンスを制御することにより固有振動
周波数がずれること、回路のＱが変化することから循環
電流量を制御することができる。これにより、放電ラン
プに音響的共鳴現象を起こさせず、放電ランプのちらつ
き、立消えを防止することができるものである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を添付図面に基
づいて説明する。図１に示すようにその構成要素として
、１は直流電源、２は直流電源の出力に接続され負荷に
交流を供給する電流反転手段としてのインバータ回路、
３はそのインバータ回路の負荷である放電ランプ、４は
ランプ電流を制限する限流素子であるチョークコイル、
５はパルス発生回路、６は放電ランプを始動させるため
の高圧パルスを発生するパルストランス、７は高圧パル
スをバイパスするためのコンデンサ、８はパルストラン
ス６の一次巻線間に接続されたスイッチ、９はランプ電
流検出回路、１０はランプ電圧検出回路、１１は除算回
路でありランプ電流検出回路９とランプ電圧検出回路１
０と除算回路１１とで放電ランプの状態を検出するイン
ピーダンス検出手段を構成している。また、１２は除算
回路１１の出力信号によりスイッチ８をオン・オフする
制御回路であり、スイッチ８とでインピダンス制御手段
を構成している。

【００１２】上記の構成要素の関連動作をつぎに説明す
る。まず、放電ランプ始動時はスイッチ８が開放されて
おり、パルス発生回路５からパルストランス６の一次巻
線にパルス電圧を印加する。パルストランス６の一次巻
線にパルス電圧が印加されると、パルストランス６の二
次巻線に放電ランプ３の始動に必要な高圧パルス電圧が
発生し、バイパス用のコンデンサ７を介して放電ランプ
３に印加される。

【００１３】これと同時にインバータ回路２の高周波出
力はチョークコイル４を介して放電ランプ３に供給され
ており、先の高圧パルスによって放電ランプ３の電極間
が絶縁破壊して、放電ランプ３は始動点灯するとともに
点灯を継続する。

【００１４】ランプ電流検出回路９により放電ランプ３
の電流を検知することにより、放電ランプ３の始動を判
別する。また、放電ランプ３が始動すると放電ランプ３
にはチョークコイル４で制限された点灯周波数の交流電
流が流れるとともに、パルストランス６の二次側のイン
ダクタンスとコンデンサ７と放電ランプ３との間で点灯
周波数より高い周波数の固有振動が起こる。ランプ電流
は点灯周波数成分の電流と固有振動周波数成分とが重畳
された波形となる。固有振動電流はランプインピーダン
スが低いときにその振幅が大きくなり、固有振動電流の
振幅が大きいと放電ランプ３が音響的共鳴現象を起こす
。そこで、ランプ電圧検出回路１０の出力信号とランプ
電流検出回路９の出力信号とを除算回路１１に入力する
ことにより放電ランプ３のランプインピーダンスを検出
する。ランプインピーダンスは一般に放電ランプ３の始
動直後にその最小値が存在し、定常点灯時には高く、消
灯時は無限大である。制御回路１２は除算回路１１の出
力信号電圧が所定の値以上のとき、つまりランプインピ
ーダンスが所定の値以上のときには、スイッチ８をオフ
する信号を出力し、逆に除算回路１１の出力信号電圧が
所定の値より低いとき、つまりランプインピーダンスが
所定の値より低いときには、スイッチ８をオンする信号
を出力する。ここで、ランプインピーダンスの所定の値
とは固有振動電流により放電ランプ３が音響的共鳴現象
を起こさない最小のランプインピーダンスの値である。

【００１５】このように本発明の第１の実施例によれば
、放電ランプ３始動後ランプインピーダンスが低いとき
にパルストランス６の一次巻線を短絡することにより、
二次側のインダクタンスも短絡されたのとほぼ等価とな
り、パルストランス６の二次側のインダクタンスとして
は漏れインダクタンス分のみとなるので、共振回路とし
てのＱが低下すること、または共振周波数が変化するた
め、ランプ電流波形は図２のように点灯中のランプ電流
に重畳される高周波振動電流の振幅が小さくなり、これ
により音響的共鳴現象を防止することができ、放電ラン
プ３のちらつきや立消えを防止することができる。　　また、定常点灯時にパルストランス６の一次側に接
続されたスイッチ８を開放して二次側のインダクタンス
を用いることにより、ランプ電流の極性切り替わり時の
電流に連続性をもたせると再点弧電圧が発生せず、放電
ランプ３を安定に点灯させることができる。また、ラン
プ電流が連続性をもつことにより電流波形が急峻な立ち
上がり，立ち下がりにならないので放電灯点灯装置から
の放射ノイズを小さくすることができる。

【００１６】つぎに、本発明の第２の実施例を添付図面
に基づいて説明する。図３は第２の実施例の放電灯点灯
装置のブロック図である。第１の実施例と構成上で異な
るは、図１のランプ電圧検出回路１０と除算回路１１が
なく、ランプ電流検出回路９と制御回路１２Ａとの間に
タイマ回路１３を接続したことである。　　上記の構成
要素の関連動作をつぎに説明する。ランプ電流検出回路
９により放電ランプ３の始動を検出すれば、タイマ回路
１３から所定の期間、制御回路１２Ａに信号を入力し、
スイッチ８を投入し続ける。この間パルストランス６の
二次側のインダクタンスは小さくなる。所定の期間経過
後、タイマ回路１３からの信号がなくなることによって
、スイッチ８は開放される。ここで、所定の期間とは、
固有振動電流によっても放電ランプ３が音響的共鳴現象
が起こらない値にまでランプインピーダンスが上昇する
、すなわち定常点灯状態でインピーダンスが充分上昇し
た状態になるのに必要な時間をいう。

【００１７】このように本発明の第２の実施例によれば
、第１の実施例と同じく放電ランプ３のランプインピー
ダンスが低いときに音響的共鳴現象を防止し、放電ラン
プ３にちらつきや立消えを起こさせないようにすること
ができる。また、第１の実施例と同じく定常点灯時に再
点弧電圧を発生させず、放電灯点灯装置からの放射ノイ
ズを小さくすることができる。なお、本実施例ではスイ
ッチ８を投入する期間を所定の期間としたが、点灯周期
の一周期ごとないしは数周期ごとでも構わない。

【００１８】つぎに、本発明の第３の実施例を添付図面
に基づいて説明する。図４は第３の実施例の放電灯点灯
装置のブロック図である。第１の実施例と構成上で異な
るのは、図１のランプ電圧検出回路１０と除算回路１１
がなく、ランプ電流検出回路９と制御回路１２Ｂとの間
にランプ電流検出信号のうち点灯周波数成分は通過させ
ず高周波振動成分を通過させる周波数判別手段としての
ハイパスフィルタ１４を接続したところである。

【００１９】上記の構成における第３の実施例における
動作をつぎに説明する。放電ランプ３が始動すれば、ラ
ンプ電流検出回路９によりランプ電流の点灯周波数成分
と固有振動周波数成分の両方が検出される。その検出信
号を固有振動周波数成分の方だけ通過させるハイパスフ
ィルタ１４に入力することにより制御回路１２Ｂには固
有振動周波数成分の電流検出信号のみが現われる。この
信号が所定の値より大きい場合には制御回路１２Ｂによ
りスイッチ８を投入して、パルストランス６の二次側の
インダクタンスを所定の期間だけ小さくする。所定の期
間経過後スイッチ８を開放して、固有振動周波数成分を
ふたたび検出する。このとき固有振動周波数成分が所定
の値以下であればスイッチ８はそのまま開放しておき、
所定の値より大きい場合にはスイッチ８をふたたび所定
の期間投入する。このようにして固有振動周波数成分を
所定の値以下にする。ここで、固有振動周波数成分の所
定の値とは放電ランプ３が音響的共鳴現象を起こさない
最大の固有振動周波数成分の値をいう。

【００２０】このように本発明の第３の実施例によれば
、第１の実施例と同じく放電ランプ３のランプインピー
ダンスが低いときに音響的共鳴現象を防止し、放電ラン
プ３にちらつきや立消えを起こさせないようにすること
ができる。また、第１の実施例と同じく定常点灯時に再
点弧電圧を発生させず、放電灯点灯装置からの放射ノイ
ズを小さくすることができる。

【００２１】つぎに、本発明の第４の実施例を添付図面
に基づいて説明する。図５は第４の実施例の放電灯点灯
装置のブロック図である。第３の実施例と構成上で異な
る点は、周波数判別手段が電流検出回路９の後に点灯周
波数成分を通過させるローパスフィルタ１５と固有振動
周波数成分を通過させるハイパスフィルタ１６を並列に
接続し、それぞれの出力端を除算回路１７に接続した構
成であり、除算回路１７の出力端を制御回路１２Ｃに接
続するところにある。　　上記の構成要素の関連動作を
つぎに説明する。放電ランプ３が始動すれば、ランプ電
流検出回路９によりランプ電流の点灯周波数成分と固有
振動周波数成分の加算分が検出される。ランプ電流検出
回路９により検出される信号をローパスフィルタ１５と
ハイパスフィルタ１６を用いることによって点灯周波数
成分と固有振動周波数成分とに分ける。分かれた信号を
除算回路１７に入力することにより点灯周波数成分に対
する固有振動周波数成分の比を検出する。この比が所定
の値より大きければ、制御回路１２Ｃによりスイッチ８
を投入して二次側のインダクタンスを所定の期間だけ小
さくする。所定の期間経過後スイッチ８を開放して、点
灯周波数成分に対する固有振動周波数成分の比を再び検
出する。このとき点灯周波数成分に対する固有振動周波
数成分の比が所定の値以下であればスイッチ８はそのま
ま開放しておき、所定の値より大きい場合にはスイッチ
８をふたたび所定の期間投入する。このようにして点灯
周波数成分に対する固有振動周波数成分の比を所定の値
以下にする。ここで、点灯周波数成分に対する固有振動
周波数成分の比の所定の値とは、放電ランプ３が音響的
共鳴現象を起こさない最大の比の値をいう。

【００２２】このように本発明の第４の実施例によれば
、第１の実施例と同じく放電ランプ３のランプインピー
ダンスが低いときに音響的共鳴現象を防止し、放電ラン
プ３にちらつきや立消えを起こさせないようにすること
ができる。また、第１の実施例と同じく定常点灯時に再
点弧電圧を発生させず、放電灯点灯装置からの放射ノイ
ズを小さくすることができる。

【００２３】なお、第１から第４の実施例ではパルスト
ランス６の一次巻線をすべて短絡したが、音響的共鳴現
象の生じない範囲であれば一次巻線の一部を短絡するよ
うな構成にしてもよい。　　また、第１から第４の実施
例ではパルストランス６の一次巻線を短絡したが、高耐
圧のスイッチを用いるのであれば、二次巻線の一部また
は全部を短絡するような構成でもよい。　　また、第１
から第４の実施例ではパルストランス６の一次巻線を短
絡するスイッチ８は制御端子を有するものであれば、ト
ランジスタやトライアックのような半導体スイッチでも
よいし、リレーのようなものでもよいし、他のものでも
構わない。　　また、第３，第４の実施例ではスイッチ
を一つで行なったが、スイッチを二つ以上接続すること
によりパルストランス６の二次巻線のインダクタンスを
段階的に切り換えて、切り換えるごとに固有振動周波数
成分を検出してもよい。

【００２４】また、第１から第４の実施例ではランプ電
流を検出して放電ランプ３の状態検出、すなわち始動の
判別を行なったが、この判別手段はランプ電圧の検出で
あってもよいし、ランプ光の検出であってもよいし、ま
たは他のランプ特性を検出することにより行なっても構
わない。

【００２５】また、第１から第４の実施例では直流電源
１としたが、直流電源１は交流を整流したものでもよい
し、さらには整流平滑したものでもよい。また、ＤＣ／
ＤＣコンバータでも構わないし、他のものでもよい。　
　また、第１から第４の実施例では直流電源１とインバ
ータ回路２を組み合わせて用いたが、この部分は交流電
源でも構わないし、ＡＣ／ＡＣコンバータでもよい。

【００２６】また、第１から第４の実施例ではランプ電
流を制限するための限流素子としてチョークコイル４を
用いたが、チョークコイルとコンデンサの直列回路でも
よいし、コンデンサのみでもよいし、また、他の構成で
も構わない。

【００２７】また、パルス発生回路５の構成は従来例と
同じであってもよいし、他の構成であってもよい。

【００２８】また、始動時に音響的共鳴現象を起こさず
、点灯時に電流の連続性をよくするところを選んで短絡
させたままでもよい。　　また、ランプインピーダンス
に応じて始動電流を流すような構成であれば、電流値な
り電圧値に応じてスイッチを投入，開放させてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の放電灯点灯装置は放電灯の状態を検出する手段を設け
、この出力によりパルストランスのインピーダンスを制
御するインピーダンス制御手段により、放電ランプ始動
後ランプインピーダンスが所定の値より低いときにパル
ストランスの二次巻線のインダクタンスを低減させるこ
とにより、音響的共鳴現象を防止して、放電ランプのち
らつきや立消えを防ぐことができる。

【００３０】また、ランプインピーダンスが所定の値以
上のときに電流の連続性をよくすることにより、定常点
灯時の再点弧電圧を補償し、放電灯点灯装置からの放射
ノイズを小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の放電灯点灯装置のブロ
ック図

【図２】同実施例の放電ランプの電流の波形図

【図３】
本発明の第２の実施例の放電灯点灯装置のブロック図

【図４】本発明の第３の実施例の放電灯点灯装置のブロ
ック図

【図５】本発明の第４の実施例の放電灯点灯装置のブロ
ック図

【図６】従来例の放電灯点灯装置のブロック図

【図７】
同従来例の放電ランプの電流の波形図

【符号の説明】

１　　直流電源２　　インバータ回路３　　放電ランプ４　　チョークコイル５　　パルス発生回路６　　パルストランス７　　コンデンサ８　　スイッチ９　　ランプ電流検出回路１０　　ランプ電圧検出回路１１　　除算回路１２　　制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電圧を発生する直流電源と、前記直流
電源の出力端に接続され、負荷出力の電流をある期間毎
に反転する電流反転手段と、前記電流反転手段の負荷出
力に接続された放電ランプと、前記放電ランプに二次巻
線を直列に接続したパルストランスと、前記放電ランプ
と前記パルストランスの二次巻線との直列回路に並列に
接続したコンデンサと、前記放電ランプのインピーダン
スを検知するインピーダンス検出手段とを備え、前記パ
ルストランスの二次側のインピーダンスを前記インピー
ダンス検出手段の出力に応じてを制御するインピーダン
ス制御手段を有する放電灯点灯装置。
【請求項２】直流電圧を発生する直流電源と、前記直流
電源の出力端に接続され、負荷出力の電流をある期間毎
に反転する電流反転手段と、前記電流反転手段の負荷出
力に接続された放電ランプと、前記放電ランプに二次巻
線を直列に接続したパルストランスと、前記放電ランプ
と前記パルストランスの二次巻線との直列回路に並列に
接続したコンデンサと、前記放電ランプ始動後の時間を
検出するタイマ手段とを備え、前記パルストランスの二
次側のインピーダンスを前記タイマ手段の出力に応じて
制御するインピーダンス制御手段を有する放電灯点灯装
置。
【請求項３】直流電圧を発生する直流電源と、前記直流
電源の出力端に接続され、負荷出力の電流をある期間毎
に反転する電流反転手段と、前記電流反転手段の負荷出
力に接続された放電ランプと、前記放電ランプに二次巻
線を直列に接続したパルストランスと、前記放電ランプ
と前記パルストランスの二次巻線との直列回路に並列に
接続したコンデンサと、前記パルストランスの二次巻線
と前記コンデンサと前記放電ランプとで構成される閉回
路に挿入され、前記放電ランプの点灯周波数より高い周
波数成分を検出する周波数判別手段とを備え、前記周波
数判別手段の出力に応じて前記パルストランスの二次巻
線のインピーダンスを制御する制御手段手段を有する放
電灯点灯装置。
【請求項４】周波数判別手段が、放電ランプの点灯周波
数成分と前記点灯周波数より高い周波数成分の成分比を
出力する手段を有する請求項３記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】インピーダンス制御手段が、パルストラン
スの一次巻線の短絡または開放するスイッチ手段からな
る請求項１から３いずれか記載の放電灯点灯装置。