JPH05121181A

JPH05121181A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH05121181A
Application number: JP28014091A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kamiya; 卓之紙谷; Mitsuharu Miyazaki; 光治宮崎; Atsuo Wake; 厚夫和氣; Masataka Ozawa; 正孝小沢
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-10-28
Filing date: 1991-10-28
Publication date: 1993-05-18

Abstract

(57)【要約】【目的】放電ランプの始動時の高圧発生に要する電力を
低減する。【構成】交流電源１の一端に中間端子を有するチョーク
コイル２の一端を接続し、チョークコイル２の中間端子
と交流電源１の他端との間にコンデンサ３を接続し、チ
ョークコイル２の他端と交流電源１の他端との間に放電
ランプ４を接続した構成により、放電ランプ４の始動時
に、チョークコイル２のＬ１側の巻線と、コンデンサ３
との直列共振周波数またはその近傍の周波数で交流電源
１の極性を反転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電灯点灯装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の放電灯点灯装置は図４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４を
参照しながら説明する。

【０００３】図４において、21は直流電源、22，23，2
4，25はスイッチ素子であるＦＥＴ、26は共振用および
点灯時の電流制限用のチョークコイル、27はチョークコ
イル26に接続された共振用のコンデンサ、28はコンデン
サ27の両端に介装された負荷である放電ランプ、29はＦ
ＥＴ22，23，24，25,のオン・オフを制御する制御回路
である。ここで、ＦＥＴ22，23，24，25はフルブリッジ
インバータ構成をなし、ＦＥＴ22，24の接続点とＦＥＴ
23，25の接続点の間に、チョークコイル26とコンデンサ
27、放電ランプ28の並列回路との直列回路が介装されて
いる。

【０００４】以上の構成の装置において、動作を説明す
る。まず、放電ランプ始動時はチョークコイル26とコン
デンサ27との直列共振周波数またはその近傍の周波数で
ＦＥＴ22と25を同位相で、ＦＥＴ23と24を同位相で、Ｆ
ＥＴ22と23を逆位相でオン・オフさせることにより、コ
ンデンサ27の両端に高い共振電圧が発生し、放電ランプ
28が始動する。

【０００５】次に、放電ランプ28が始動した後は、放電
ランプ始動時の共振周波数より低い周波数でＦＥＴ22，
23，24，25を始動時と同じ位相でオン・オフすることに
より、放電ランプ28に交流電力を供給する。

【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、高電圧を発生させる放電ランプの始動
時には放電ランプに直列なチョークコイルと放電ランプ
と並列なコンデンサからなるＬＣ直列共振回路に流す共
振電流は大電流となる。そのため始動時にチョークコイ
ルを飽和させずに使用するにはチョークコイルのコアサ
イズを大きくする必要があり、これによりチョークコイ
ルは重量が重く、体積が大きいものとなった。また、Ｌ
Ｃ直列共振回路のコンデンサに放電ランプの始動電圧を
発生させるのでコンデンサは耐電圧の高いものを使用す
る必要があり、そのためコンデンサも体積の大きなもの
となった。さらに、共振電流が大きいことから、放電ラ
ンプ始動時には回路効率が低くなり、そのため放電灯点
灯装置への入力電力が大きくなるという問題があった。

【０００７】また、放電ランプ始動後は、コンデンサの
両端電圧とランプ電圧の位相が等しいので、ランプ電流
の極性が切り替わる際、一旦コンデンサの両端電圧がゼ
ロとなるが、そのためコンデンサが放電ランプの電極間
の再点弧に要する電圧に充電されるまでは、ランプ電流
が流れず、ランプ電流に休止期間が生じる。そのため、
放電ランプの電極間が再点弧する瞬間、つまりブレーク
ダウンする瞬間には大きな放射ノイズが発生するという
問題があった。

【０００８】本発明は上記問題を解決するもので、小さ
い共振電流で放電ランプに高電圧を印加することができ
てコアサイズを小さくでき、さらに再点弧時の放電ラン
プからの放射ノイズを軽減できる放電灯点灯装置を提供
することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の放電灯点灯装置
は上記目的を達成するために、交流電源の一端に中間端
子を有するインダクタンス素子の一端を接続し、このイ
ンダクタンス素子の中間端子と前記交流電源の他端との
間にコンデンサを接続し、前記インダクタンス素子の他
端と前記交流電源の他端との間に放電ランプを接続した
構成により、前記放電ランプの始動時に、前記交流電源
と、前記インダクタンス素子の一方の巻線と、前記コン
デンサからなる閉回路の直列共振周波数またはその近傍
の周波数で交流電源の極性を反転させるものである。

【００１０】また、本発明の放電灯点灯装置は、放電ラ
ンプの始動後、前記放電ランプ始動時の反転周波数より
低い周波数で交流電源の極性を反転させるものである。
さらに、本発明の放電灯点灯装置は、交流電源が、直流
電源と、この直流電源に接続され、少なくとも一対のス
イッチ素子の直列回路とこれらのスイッチ素子をオン・
オフさせて直流出力電流をある期間毎に反転する電流反
転手段からなる構成であり、前記放電ランプの始動後
は、始動時よりも低い周波数でランプ電流を反転させる
とともに、前記ランプ電流が一方向に流れている期間に
前記直流出力電流をオン・オフするように前記スイッチ
素子をオン・オフさせるものである。

【００１１】

【作用】上記した構成により、放電ランプの始動時に、
インダクタンス素子の一方の巻線とコンデンサとの直列
共振により、コンデンサに発生する低い共振電圧に、イ
ンダクタンス素子の一方の巻線に発生する低い共振電圧
を前記インダクタンス素子の他方の巻線に伝達した電圧
を重畳することにより、小さな共振電流で放電ランプに
高電圧を印加することができる。

【００１２】また、放電ランプ始動後は、放電ランプと
コンデンサの間にインダクタンス素子を介しているの
で、コンデンサの両端電圧とランプ電圧の位相は異な
り、ランプ電流の極性が切り替わる際にも、コンデンサ
の両端電圧はゼロではなく、放電ランプに再点弧に必要
な電圧を印加できる。これにより、すばやく再点弧でき
て、再点弧時の放電ランプからの放射ノイズを軽減でき
る。

【００１３】さらに、放電ランプの始動後は交流電源の
反転周波数を始動時よりも低くすることにより音響的共
鳴現象を防止することができる。また、放電ランプ始動
後は、ランプ電流が一方向に流れている期間に直流出力
電流をオン・オフすることにより、チョークコイルでラ
ンプ電流の高周波成分をカットし、コンデンサでランプ
電流の高周波成分をバイパスするので、放電ランプを低
周波の矩形波で点灯させることができる。これにより、
音響的共鳴現象を防止することができ、アークのベンデ
ィングを小さくすることができる。

【００１４】

【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は本発明の放電灯点灯装置の第１
の実施例を示す回路図である。図１(a) において、１は
周波数が可変の交流電源、２は中間端子を有するチョー
クコイル、３はチョークコイル２の中間端子に接続され
た共振用のコンデンサ、４はチョークコイル２を介して
交流電源１に接続された負荷である放電ランプである。

【００１５】このような構成の動作を説明する。まず、
放電ランプ４の始動時は、交流電源の周波数をチョーク
コイル２の一方の巻線のインダクタンスＬ１とコンデン
サ３の容量Ｃの直列共振周波数またはその近傍の周波数
に設定する。このとき、チョークコイル２のＬ１側の巻
線の両端と、コンデンサの両端にはそれぞれ共振電圧が
発生する。ただし、チョークコイル２のＬ１側に発生す
る共振電圧と、コンデンサ３の両端に発生する共振電圧
は位相が180 度ずれる。ここで、放電ランプ４が点灯し
ていない状態ではチョークコイル２はトランスの役割を
し、チョークコイル２のインダクタンスＬ２側にはＬ１
側とは極性が反転した電圧が発生する。よって、放電ラ
ンプ４にはコンデンサ３の共振電圧に、チョークコイル
２のＬ１側に発生した電圧をＬ２側に伝達した電圧が重
畳された高い電圧が印加される。たとえば、チョークコ
イル２のＬ１側とＬ２側の巻数が等しければ、放電ラン
プ４には共振電圧の２倍の電圧が印加される。このよう
に、放電ランプ４に高電圧が印加されることにより放電
ランプ４は始動する。

【００１６】次に、放電ランプ４が始動すれば交流電源
１の周波数を始動時よりも低く設定する。ここで、放電
ランプ４が点灯している状態では、相互インダクタンス
Ｍが作用する。この場合の等価回路は、図１(b) に示す
ように、チョークコイル２のＬ１側とＬ２側にはそれぞ
れインダクタンスＭが、またコンデンサ３にはインダク
タンス−Ｍが接続された形となる。相互インダクタンス
ＭはＬ１やＬ２に比べて小さいので、交流電源１の周波
数を下げることにより、コンデンサ３とインダクタンス
−Ｍの直列回路のインピーダンスが大きくなり、チョー
クコイル２のＬ２とインダクタンスＭの直列回路のイン
ピーダンスが小さくなる。したがって、チョークコイル
２のＬ１側を流れる電流のほとんどが放電ランプ４を流
れる。よって、放電ランプ４にはほぼインダクタンスＬ
１＋Ｌ２＋２Ｍのインピーダンスにより制限される電流
が流れる。

【００１７】このように本発明の第１の実施例の放電灯
点灯装置によれば、放電ランプ４の始動時に、チョーク
コイル２のインダクタンスＬ１とコンデンサ３の容量Ｃ
との直列共振により、コンデンサ３に発生する低い共振
電圧に、チョークコイル２のＬ１側に発生する低い共振
電圧をＬ２側に伝達した電圧を重畳することにより、小
さな共振電流で放電ランプ４に高電圧を印加することが
できる。これにより確実に放電ランプ４を始動できる。
また、チョークコイル２のＬ１側の巻数よりもＬ２側の
巻数の方を多くすることにより、より小さな共振電流で
放電ランプ４に高い電圧を印加することができる。さら
に、始動時の共振電流が小さくてすむので、チョークコ
イル２の飽和電流レベルを低く設定でき、これによりコ
アサイズを小さくでき、チョークコイル２を小型化でき
る。また、コンデンサ３に発生する共振電圧も低くでき
るので、コンデンサ３は従来に比べ耐電圧の低いものが
使用でき、小型化できる。さらに、始動時の共振電流が
小さいので、各素子、および線路における損失が小さく
でき、回路効率が改善でき、始動時の消費電力が低減で
きる。

【００１８】また、放電ランプ４の始動後は、放電ラン
プ４とコンデンサ３の間にチョークコイル２のインダク
タンスＬ２を介しているので、コンデンサ３の両端電圧
とランプ電圧の位相は異なり、ランプ電流の極性が切り
替わる際にも、コンデンサ３の両端電圧はゼロではな
く、放電ランプ４に再点弧に必要な電圧を印加できる。
これにより、放電ランプ４はすばやく再点弧することが
できるので、再点弧時の放電ランプ４からの放射ノイズ
を軽減できるとともに、放電ランプ４を安定に点灯させ
ることができる。

【００１９】さらに、放電ランプ４の始動後は、交流電
源の反転周波数を始動時よりも低くすることにより音響
的共鳴現象を防止することができ、放電ランプ４を安定
に点灯させることができる。

【００２０】なお、本実施例では単に交流電源とした
が、交流電源を直流電源と、スイッチ素子を用いたイン
バータ回路で構成できることは言うまでもない。また、
本実施例ではチョークコイル２のＬ１側とＬ２側の巻数
を等しくした場合を例にあげたが、巻数は等しくなくて
もよい。

【００２１】さらに、放電ランプ４の点灯後の投入電力
について本実施例では述べなかったが、放電ランプ４の
光立ち上がりを速くするために点灯直後に交流電源１の
周波数を定格点灯時よりも低くして放電ランプ４に過電
力を投入してもよい。

【００２２】次に、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２は本発明の放電灯点灯装置の第
２の実施例を示す回路図である。図２において、11は出
力電圧の極性が一定の電源である直流電源である。12，
13，14，15はスイッチ素子であるＦＥＴ、16は中間端子
を有するチョークコイル、17は共振用のコンデンサ、18
は負荷である放電ランプ、19はＦＥＴ12，13，14，15の
オン・オフを制御する制御回路である。図４と異なる点
は、チョークコイル16は中間端子を有するチョークコイ
ルであり、共振用のコンデンサ17はチョークコイルの中
間端子に接続されている点である。

【００２３】このような構成の動作を説明する。ここで
図２のＦＥＴ12，13，14，15のゲートに制御回路19から
入力するオン・オフ制御信号は、始動時についてはそれ
ぞれ図３のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのフルブリッジインバータ動
作に対応させ、始動後はそれぞれ図３のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
のブリッジチョッパ動作に対応させる。

【００２４】まず、放電ランプ18の始動時は、ＦＥＴ1
2，13，14，15は図３に示す制御回路19のオン・オフ制
御信号によりフルブリッジインバータ動作をする。この
動作により、電流はＦＥＴ12，15がオン状態のときはＦ
ＥＴ12、チョークコイル16のＬ１側の巻線、コンデンサ
17、ＦＥＴ15の経路で流れ、逆にＦＥＴ13，14がオン状
態のときはＦＥＴ13、コンデンサ17、チョークコイル16
のＬ１側の巻線、ＦＥＴ14の経路で流れる。このときの
ＦＥＴ12，13，14，15のオン・オフ周波数をチョークコ
イル16の一方の巻線のインダクタンスＬ１とコンデンサ
17の容量Ｃとの直列共振周波数またはその近傍の周波数
に設定する。これにより、第１の実施例と同じく、コン
デンサ17に発生する共振電圧に、チョークコイル16のイ
ンダクタンスＬ１側に発生した共振電圧をＬ２側に伝達
した電圧を重畳することにより、放電ランプ18には高電
圧が印加される。この高電圧により、放電ランプ18は始
動する。

【００２５】次に、放電ランプ18の始動後は、ＦＥＴ1
2，13，14，15のゲートに入力する制御回路19のオン・
オフ制御信号を図３のブリッジチョッパ動作に切り替え
る。ブリッジチョッパ動作ではＦＥＴ12または13が高い
周波数でオン・オフし、同時にＦＥＴ14または15が低い
周波数でオン・オフする。図３のＤのように、ＦＥＴ15
がオン状態のとき図３のＡのように、ＦＥＴ12がオンす
ると、電流はＦＥＴ12、チョークコイル16、放電ランプ
18、ＦＥＴ15の経路で流れ、またチョークコイル16の中
間端子からコンデンサ17を介しても流れる。ＦＥＴ15が
オン状態でＦＥＴ12がオフすると、チョークコイル16、
放電ランプ18、ＦＥＴ15、ＦＥＴ14の内蔵ダイオードの
経路で流れ、またチョークコイル16の中間端子からコン
デンサ17を介しても流れる。

【００２６】また、図３のＣのように、ＦＥＴ14がオン
状態のとき図３のＢのようにＦＥＴ13がオンすると、電
流はＦＥＴ13、放電ランプ18、チョークコイル16、ＦＥ
Ｔ14の経路で流れ、またコンデンサ17を介してチョーク
コイル16の中間端子へも流れる。ＦＥＴ14がオン状態で
ＦＥＴ13がオフすると、チョークコイル16、ＦＥＴ14、
ＦＥＴ15の内蔵ダイオード、放電ランプ18の経路で流
れ、またコンデンサ17を介してチョークコイル16の中間
端子へも流れる。

【００２７】ここで、本実施例においてもチョークコイ
ル16の等価回路は、Ｌ１側とＬ２側の相互インダクタン
スを用いて第１の実施例と同じ構成で表わせる。また、
ランプ電流の高周波成分をチョークコイル16でカット
し、コンデンサ17でバイパスすることによって、ランプ
電流は高周波リップルをわずかに含んだ低周波の矩形波
となる。

【００２８】このように本発明の第２の実施例の放電灯
点灯装置によれば、第１の実施例の効果に加えて、次の
ような効果がある。放電ランプ18の始動後は、ランプ電
流が一方向に流れている期間に直流出力電流をオン・オ
フすることにより、チョークコイル16でランプ電流の高
周波成分をカットし、コンデンサ17でランプ電流の高周
波成分をバイパスするので、放電ランプ18を低周波の矩
形波で点灯させることができる。放電ランプ18のアーク
は対流により浮上するが、その浮上の度合は矩形波で小
さくなる。これにより、アークのベンディングを小さく
することができるので、発光管の局部加熱を防止し、ラ
ンプ寿命を確保することができる。

【００２９】なお、本実施例では単に直流電源とした
が、ＤＣ／ＤＣコンバータでも構わない。また、交流電
源を整流したものでもよいし、またそれをさらに平滑し
たものでもよい。また、スイッチ素子にはＦＥＴを用い
たが他のスイッチ素子でも構わない。

【００３０】さらに、放電ランプ18の点灯後の投入電力
について本実施例では述べなかったが、放電ランプ18の
光立ち上がりを速くするために点灯直後にＦＥＴ12，13
のオン・オフ周波数を定格点灯時よりも低くして放電ラ
ンプ18に過電力を投入してもよい。また、ＦＥＴ12，13
のオン・オフのデューティを大きくしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、放電ラン
プの始動時に、インダクタンス素子の一方の巻線とコン
デンサとの直列共振により、コンデンサに発生する低い
共振電圧に、インダクタンス素子の一方の巻線に発生す
る低い共振電圧をインダクタンス素子の他方の巻線に伝
達した電圧を重畳することにより、小さな共振電流で放
電ランプに高電圧を印加することができる。これによ
り、確実に放電ランプを始動できる。また、始動時の共
振電流が小さくてすむのでインダクタンス素子の飽和電
流レベルを低く設定でき、これによりコアサイズを小さ
くできるので、インダクタンス素子を小型化できる。ま
た、コンデンサに発生する共振電圧も低くできるので、
コンデンサは従来に比べ耐電圧の低いものが使用でき、
小型化できる。さらに、始動時の共振電流が小さいの
で、各素子、および線路における損失が小さくでき、回
路効率が改善でき、始動時の消費電力が低減できる。

【００３２】また、放電ランプ始動後は、放電ランプと
コンデンサの間にインダクタンス素子を介しているの
で、コンデンサの両端電圧とランプ電圧の位相は異な
り、ランプ電流の極性が切り替わる際にも、コンデンサ
の両端電圧はゼロではなく、放電ランプに再点弧に必要
な電圧を印加できる。これにより、放電ランプはすばや
く再点弧することができるので、再点弧時の放電ランプ
からの放射ノイズを軽減できるとともに、放電ランプを
安定に点灯させることができる。

【００３３】さらに、放電ランプの始動後は交流電源の
反転周波数を始動時よりも低くすることにより音響的共
鳴現象を防止することができ、放電ランプを安定に点灯
させることができる。

【００３４】また、放電ランプ始動後は、ランプ電流が
一方向に流れている期間に直流出力電流をオン・オフす
ることにより、インダクタンス素子でランプ電流の高周
波成分をカットし、コンデンサでランプ電流の高周波成
分をバイパスするので、放電ランプを低周波の矩形波で
点灯させることができる。これにより、アークのベンデ
ィングを小さくすることができるので、発光管の局部加
熱を防止し、ランプ寿命を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例にかかる放電灯点灯装置
の回路図である。

【図２】本発明の第２の実施例にかかる放電灯点灯装置
の回路図である。

【図３】本発明の第２の実施例にかかるスイッチ素子の
制御信号図である。

【図４】従来例の放電灯点灯装置の回路図である。

【符号の説明】

１交流電源２チョークコイル３コンデンサ４放電ランプ 11 直流電源 12，13，14，15 ＦＥＴ 16 チョークコイル 17 コンデンサ 18 放電ランプ 19 制御回路

フロントページの続き (72)発明者小沢正孝大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源と、前記交流電源の一端に一端
が接続され、中間端子を有するインダクタンス素子と、前記インダクタンス素子の中間端子と前記交流電源の他
端との間に接続されたコンデンサと、前記インダクタンス素子の他端と前記交流電源の他端と
の間に接続された負荷である放電ランプを少なくとも備
え、前記放電ランプの始動時に、前記交流電源と、前記
インダクタンス素子の一方の巻線と、前記コンデンサか
らなる閉回路の直列共振周波数またはその近傍の周波数
で交流電源の極性を反転させるように構成したことを特
徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】放電ランプの始動後は、前記放電ランプ
始動時より低い周波数で交流電源の極性を反転させるこ
とを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】交流電源が、直流電源と、前記直流電源
に接続されかつ直流出力電流をある期間毎に反転する電
流反転手段とからなることを特徴とする請求項１または
２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】交流電源が、直流電源と、前記直流電源
に接続されかつ少なくとも一対のスイッチ素子の直列回
路とこれらのスイッチ素子をオン・オフするドライブ手
段とを備えて直流出力電流をある期間毎に反転する電流
反転手段とからなり、前記放電ランプの始動後は、前記
ドライブ手段が前記放電ランプの始動時よりも低い周波
数でランプ電流を反転させるとともに、前記ランプ電流
が一方向に流れている期間に前記直流出力電流をオン・
オフするように前記スイッチ素子をオン・オフさせるよ
うに構成したことを特徴とする請求項１記載の放電灯点
灯装置。