JP2005259642A

JP2005259642A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2005259642A
Application number: JP2004072664A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Iida; 裕一飯田
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】暗黒状態で用いてもまた寿命末期においても安定に点灯可能であり、回路の構成が簡単で小型でしかもコストが高くならない放電灯点灯装置を提供すること。
【解決手段】出力端子間に直列に接続され出力電圧を分圧する第１及び第２の抵抗Ｒ１４，Ｒ１５を有する定電圧回路１２と、前記第１及び第２の抵抗の接続点に一端を接続された第３の抵抗Ｒ１２と、この第３の抵抗の他端に接続された第１のスイッチング素子Ｑ１１と、前記出力電圧を一次側コイルに供給し、二次側コイルに放電灯が接続された昇圧トランス１４と、前記放電灯に流れる電流を検知する第４の抵抗Ｒ１３と、この第４の抵抗Ｒ１３に流れる電流によりオンとなる第２のスイッチング素子Ｑ１２と、前記昇圧トランスの一次側コイルの両端に互いに逆相のパルスを印加するプッシュプル回路１３とを備え、点灯スイッチが入れられたとき、前記第１のスイッチング素子Ｑ１１がオンとなり、前記第２のトランジスタＱ１２がオンとなると前記第１のスイッチング素子Ｑ１１がオフとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電灯を点灯させる点灯装置の改良に関する。

従来、外来光の照射がほとんどない暗黒状態では、点灯開始時間がばらつくことがあり、この対策として、通常用いる高周波高電圧回路とは別の高周波高電圧回路を始動時に用いる放電灯の点灯装置が知られている（特許文献１参照。）
しかし、このような点灯装置では、別の回路を設ける必要があるから、部品点数が増え、基板形状が大型化し、点灯装置としてコストが高くなるという問題があった。
特開平１１−４０３８３号公報

本発明は上記のような従来の放電灯点灯装置の問題点に鑑みてなされたもので、暗黒状態で用いてもまた寿命末期においても安定に点灯可能であり、回路の構成が簡単で小型でしかもコストが高くならない放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１によれば、出力端子間に直列に接続され出力電圧を分圧する第１及び第２の抵抗を有する定電圧回路と、前記第１及び第２の抵抗の接続点に一端を接続された第３の抵抗と、この第３の抵抗の他端に接続された第１のスイッチング素子と、前記出力電圧を一次側コイルに供給し、二次側コイルに放電灯が接続された昇圧トランスと、前記放電灯に流れる電流を検知する第４の抵抗と、この第４の抵抗に流れる電流によりオンとなる第２のスイッチング素子と、前記昇圧トランスの一次側コイルの両端に互いに逆相のパルスを印加するプッシュプル回路とを備え、点灯スイッチが入れられたとき、前記第１のスイッチング素子がオンとなり、前記第２のトランジスタがオンとなると前記第１のスイッチング素子がオフとなることを特徴とする放電灯点灯装置を提供する。

本発明の請求項２によれば、出力端子間に直列に接続され出力電圧を分圧する第１及び第２の抵抗を有する定電圧回路と、前記第１及び第２の抵抗の接続点に一端を接続された第３の抵抗と、この第３の抵抗の他端にそのコレクタ端子を接続された第１のトランジスタと、この第１のトランジスタのベース端子をそのコレクタ端子に接続された第２のトランジスタと、前記出力電圧を一次側コイルに供給し、二次側コイルに放電灯が接続された昇圧トランスと、前記放電灯に流れる電流を検知する第４の抵抗と、この第４の抵抗に接続され、直列接続された第５の抵抗及びコンデンサから成りその接続点は前記第２のトランジスタのベース端子に接続された時定数回路と、前記昇圧トランスの一次側コイルの両端に互いに逆相のパルスを印加するプッシュプル回路とを備え、点灯スイッチが入れられたとき、前記第１のトランジスタがオンとなり、前記放電灯が点灯したとき前記第２のトランジスタがオンとなることを特徴とする放電灯点灯装置を提供する。

本発明によれば、暗黒状態で用いてもまた寿命末期においても安定に点灯可能であり、回路の構成が簡単で小型でしかもコストが高くならない放電灯点灯装置を得る効果がある。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１に本発明一実施形態の放電灯点灯装置の回路構成例を示す。

同図において、この点灯装置１１は、定電圧回路１２と、この定電圧回路に接続された直流電源ＤＰ１１と、点灯スイッチＳＷ１１と、ＮＰＮトランジスタＱ１１，Ｑ１２と、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２と、プッシュプル回路１３と、昇圧トランス１４と、この昇圧トランス１４の２次コイル側に接続された放電灯１５と、この放電灯１５と昇圧トランス１４の２次コイルの一方に接続された抵抗Ｒ１３と、放電灯１５とこの抵抗Ｒ１３の接続点にアノードを接続されたダイオードＤ１１と、このダイオードＤ１１のカソードに接続された時定数回路１６と、この時定数回路に接続された保護回路１７とから成る。時定数回路１６は、抵抗Ｒ１６とコンデンサＣ１１が直列接続されて成る。

定電圧回路１２は、降圧チョッパ回路１８と抵抗Ｒ１４と抵抗Ｒ１５とから成り、降圧チョッパ回路１８に直流電源ＤＰ１１及び点灯スイッチＳＷ１１が接続されている。直流電源ＤＰ１１は例えば電圧２４Ｖであるが、この電圧は±数％程度変動することもあるので、定電圧回路１２により電圧の安定化が図られている。即ち、直流電源ＤＰ１１の出力は降圧チョッパ回路１８に供給され降圧され、抵抗Ｒ１４と抵抗Ｒ１５で分圧されてこれらの接続点から再び降圧チョッパ回路１８に供給される。

抵抗Ｒ１４と抵抗Ｒ１５の接続点には、抵抗Ｒ１２が接続され、この抵抗の他端はＮＰＮトランジスタＱ１１のコレクタに接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１１のベースはＮＰＮトランジスタＱ１２のコレクタと抵抗Ｒ１４に接続されている。ＮＰＮトランジスタＱ１２、Ｑ１１のエミッタは接地され、ＮＰＮトランジスタＱ１２のベースは時定数回路の抵抗Ｒ１６とコンデンサＣ１１の接続点に接続される。

プッシュプル回路１３は並列に２個の電界効果トランジスタ（図示せず）を有し、この出力端子は昇圧トランス１４の一次側コイルの両端に接続されている。

次にこの点灯装置１１の動作を、図２の波形図を用いて説明する。図１の点灯スイッチＳＷ１１を時点ｔ１でオンすると図２（ａ）に示すように電圧が接地電位になり、降圧チョッパ回路１８の出力である（ｂ）点の電位Ｖｂが、時点ｔ１から少し遅れた時点ｔ２から点灯開始時の所定電圧Ｖｂ１になり、この電圧は昇圧トランス１４の一次側中点に印加される。

降圧チョッパ回路１８の出力電圧が出される前には、ＮＰＮトランジスタＱ１１はオフの状態にある。この状態で図２（ｂ）に示すように降圧チョッパ回路１８の出力電圧Ｖｂが上がると、ＮＰＮトランジスタＱ１１のベース電位が上昇し、このトランジスタがオン状態となる。すると、抵抗Ｒ１５に抵抗Ｒ１２が並列接続されたことになり、抵抗Ｒ１４，Ｒ１５の中点の電位Ｖｎが低下する。電位Ｖｎが低下すると降圧チョッパ回路１８出力の電位Ｖｂが上がる。

一方、プッシュプル回路１３からトランス１４の一次側コイルの両端に、図２（ｄ）（ｅ）に示すような、互いに逆極性の駆動パルスが加えられているので、図２（ｃ）に示すように昇圧トランス１４にて昇圧された電圧が所定の電圧に達するとその時点ｔ３で、放電灯１５が点灯する。

放電灯１５が点灯すると抵抗Ｒ１３に電流が流れ、ダイオードＤ１１を介して時定数回路１６に電流が流れる。そして、抵抗Ｒ１６とコンデンサＣ１１の中点の電位Ｖｔが上昇していき、時点ｔ４でＮＰＮトランジスタＱ１２がオンする。このＮＰＮトランジスタＱ１２がオンまでの時間は、時定数即ち、時定数回路１６の抵抗Ｒ１６とコンデンサＣ１１の積により定まる。

ＮＰＮトランジスタＱ１２がオンすると、ＮＰＮトランジスタＱ１１のベース電位は接地電位になるので、再びこのトランジズタＱ１１はオフ状態になる。したがって、定電圧回路１２の抵抗Ｒ１４との分圧抵抗は再び抵抗Ｒ１５となり、降圧チョッパ回路１８の出力電位Ｖｂは上記電位Ｖｂ１より少し低い電位Ｖｂ２になる。したがって、放電灯１５に加えられる波形のピーク電位Ｖｐは図２（ｆ）に示すように、これ以降は上記Ｖｐ１よりも低い電位Ｖｐ２になる。

このように、点灯開始から所定時間（ｔ１〜ｔ４）までは、放電灯１５には比較的高い電圧が印加されるが、時点ｔ４以降ではこの電圧よりも低い電圧が放電灯１５に印加されることになる。したがって、上記本発明の実施形態によれば、光入射がほとんどない暗黒状態や、寿命末期の放電灯を用いる場合でも、別の高電圧回路など特別の回路を必要とせずに、安定した点灯が可能な放電灯点灯装置を得ることができる。

図３に、図１に示した本発明一実施形態の点灯装置の更に詳しい回路構成例を示す。これは回路簡素化のため、降圧チョッパのモジュールを用いた回路例である。同図において、番号３１〜３７は図１における番号１１〜１７の各部に対応し、直流電源ＤＰ３１は直流電源ＤＰ１１に、点灯スイッチＳＷ３１は点灯スイッチＳＷ１１に、抵抗Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ３４、Ｒ３５、Ｒ３６は抵抗Ｒ１２、Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５，Ｒ１６に対応する。またＮＰＮトランジスタＱ３１，Ｑ３２はＮＰＮトランジスタＱ１１，Ｑ１２に対応し電界効果トランジスタＦＥＴ３１，ＦＥＴ３２は電界効果トランジスタＦＥＴ１１，ＦＥＴ１２に対応する。番号３３´は電界効果トランジスタＦＥＴ３１、ＦＥＴ３２を逆極性に駆動するＦＥＴ駆動回路であり、電界効果トランジスタＦＥＴ３１，ＦＥＴ３２とこのＦＥＴ駆動回路が、図１におけるプッシュプル回路１３に相当する。

図３に実施形態では、点灯装置３１の定電圧回路３２は、集積回路ＩＣ３１を用いて構成されている。直流電源ＤＰ３１からほぼ２４Ｖの電圧が加えられ、定電圧回路３２は電圧Ａを出力する。この出力電位Ｖｂは図１に示した実施形態の場合と同様に、点灯開始時には所定の電位Ｖｂ１になる。

点灯スイッチＳＷ３１が入っていないときには、ＮＰＮトランジスタＱ３１はオフ状態にあるが、点灯スイッチＳＷ３１が入ると電位Ｖｂが上昇し、このトランジスタＱ３１はオンとなる。従って抵抗Ｒ３５と抵抗Ｒ３２の並列抵抗が抵抗Ｒ３４と直列接続された形となり、電位Ｖｎが下がるので定電圧回路３２の出力電位Ｖｂが上がる。

一方、ＦＥＴ駆動回路３３´の制御の下に、昇圧トランス３４一次コイル側には、電界効果トランジスタＦＥＴ３１，ＦＥＴ３２のパルスが逆相で加えられており、出力電圧が高くなると放電灯３５が点灯し抵抗Ｒ３３に電流が流れる。この電流の一部がダイオードＤ３１から時定数回路３６に入力され、時定数回路３６を構成する抵抗Ｒ３６とコンデンサＣ３１の接続点に電位が上昇する。この接続点電位はＮＰＮトランジスタＱ３２のベースに接続されているから、このトランジスタＱ３２はオフ状態からオン状態に変わる。

ＮＰＮトランジスタＱ３２のコレクタは抵抗を介してＮＰＮトランジスタＱ３１のベースに接続されているから、ＮＰＮトランジスタＱ３１がオンからオフの状態に変わる。したがって、抵抗Ｒ１４に直列接続される抵抗は抵抗Ｒ１５のみとなり、中点電位Ｖｎが上がるので、定電圧回路１２の出力電位Ｖｂは少し下がる。この電圧（Ａ）が昇圧トランス３４に入力され、このトランス３４の出力側の電圧（Ｂ）が少し下がる。このようにして点灯開始時には、比較的高い電圧が放電灯３５に印加されるが、所定時間経つと、点灯開始時よりも低い定常電圧が放電灯３５に印加されることになる。

このようにして、暗黒状態に用いる場合でもあるいは寿命末期に近い放電灯であっても、特別の回路を付加することなく安定した点灯を行うことが可能な放電灯点灯装置が得られる効果がある。また、この実施形態では、降圧チョッパ回路を１個の集積回路（ＩＣ）により構成できる効果がある。

ところで、本発明の上記実施形態では、降圧チョッパ回路を用いた点灯装置について説明した。しかし、本発明において降圧チョッパ回路でなく、昇圧チョッパ回路を用いることも可能である。このような本発明の他の実施形態について図４を用いて次に説明する。

同図における番号４１，４４，４５，４７は図３における番号３１，３４，４５，４７に対応し、直流電源ＤＰ４１は直流電源ＤＰ３１に、抵抗Ｒ４２，Ｒ４３，Ｒ４４，Ｒ４５，Ｒ４６は抵抗Ｒ３２，Ｒ３３、Ｒ３４，Ｒ３５，Ｒ３６に対応し、コンデンサＣ４１はコンデンサＣ３１に対応する。抵抗Ｒ４６とコンデンサＣ４１は時定数回路を構成する。

また、電界効果トランジスタＦＥＴ４１，ＦＥＴ４２は図３における電界効果トランジスタＦＥＴ３１，ＦＥＴ３２に対応し、ＮＰＮトランジスタＱ４１，Ｑ４２はＮＰＮトランジスタＱ３１，Ｑ３２に対応し、ＦＥＴ駆動回路５３はＦＥＴ駆動回路３３´に対応する。コイルＬ４１、ダイオードＤ４１、ＦＥＴ４３、抵抗Ｒ４４，４５，４７、ＮＰＮトランジスタＱ４１，Ｑ４２及び昇圧チョッパ制御回路５２は、昇圧チョッパ回路５１を構成する。

点灯スイッチＳＷ４１をオンにすると、ＮＰＮトランジスタＱ４１はオン、ＮＰＮトランジスタＱ４２はオフ状態になる。また昇圧チョッパ制御回路５２とＦＥＴ駆動回路５３が作動し昇圧チョッパ回路５１にて昇圧された直流電圧が抵抗Ｒ４４と抵抗Ｒ４５に印加される。中点の電位Ｖｎが昇圧チョッパ制御回路５２に入力され、それを基にＦＥＴ４３に信号を送り定電圧制御される。昇圧チョッパ回路５１の動作は、ＦＥＴ４３がオンになっているとき、コイルＬ４１にエネルギーが蓄えられ、オフすると蓄えられたエネルギーは負荷側へ放出されＤ４１，Ｃ４２により整流平滑され高い直流電圧が得られる。

ＮＰＮトランジスタＱ４１がオンになると、抵抗Ｒ４５に抵抗Ｒ４２が並列となり、抵抗値が小さくなるので中点の電位Ｖｎが低くなり、電位Ｖｂが高くなる。

一方、ＦＥＴ駆動回路５３により制御される電界効果トランジスタＦＥＴ４１，ＦＥＴ４２の出力パルスは昇圧トランス４４に印加され、このトランス４４の電圧が高くなると、放電灯４５が点灯する。このとき抵抗Ｒ４３に電流が流れ、抵抗Ｒ４６を介してＮＰＮトランジスタＱ４２のベースに印加され、このトランジスタＱ４２はオフからオンに変化する。ＮＰＮトランジスタＱ４２がオンになるとＮＰＮトランジスタＱ４１のベース電位が低くなり、このトランジスタＱ４１はオンからオフ状態になる。したがって、抵抗Ｒ４４に接続される抵抗は抵抗Ｒ４５のみとなり、電位Ｖｎが上がるので電位Ｖｂが下がる。

本発明のこの実施形態においても、点灯開始時には、電位Ｖｂは高くなるが、放電灯４５が点灯して所定時間経過した後には、電位Ｖｂは通常の少し低い電位になる。したがって、この実施形態においても、放電灯が暗黒状態で使用される場合や、寿命末期の放電灯でも特別な回路を設置することなく安定に点灯させることが可能である。

上記実施形態においては、トランジスタはＮＰＮ型を用いる例について述べたが、本発明の点灯装置において、ＰＮＰ型トランジスタを用いることも可能であり、一般的にはスイッチング素子であればよい。

本発明一実施形態の構成例を示す図。図１に示した構成の各部波形を示す図。図１に示した実施形態の更に詳細な構成例を示す図。本発明の他の実施形態の構成例を示す図。

符号の説明

１１，３１，４１・・・点灯装置、
１２，３２・・・定電圧回路、
１３・・・プッシュプル回路、
１４，３４，４４・・・昇圧トランス、
１５，３５，４５・・・放電灯、
１６，３６・・・時定数回路、
１８・・・降圧チョッパ回路、
３３´，５３・・・・ＦＥＴ駆動回路、
５１・・・昇圧チョッパ回路、
５２・・・昇圧チョッパ制御回路、
ＤＰ１１，ＤＰ３１，ＤＰ４１・・・直流電源、
ＳＷ１１，ＳＷ３１，ＳＷ４１・・・点灯スイッチ、
Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ３１，Ｑ３２・・・トランジスタ、
Ｒ１１，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５，Ｒ１６，Ｒ３２,Ｒ３３，Ｒ３４，Ｒ３５，Ｒ４２，Ｒ４３，Ｒ４４，Ｒ４５，Ｒ４６，Ｒ４７・・・抵抗、
ＦＥＴ３１，ＦＥＴ３２，ＦＥＴ４１，ＦＥＴ４２，ＦＥＴ４３・・・電界効果トランジスタ、
Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ４１，Ｃ４２・・・コンデンサ、
Ｄ１１，Ｄ３１，Ｄ４１・・・ダイオード、
Ｌ４１・・・コイル。

Claims

出力端子間に直列に接続され出力電圧を分圧する第１及び第２の抵抗を有する定電圧回路と、
前記第１及び第２の抵抗の接続点に一端を接続された第３の抵抗と、
この第３の抵抗の他端に接続された第１のスイッチング素子と、
前記出力電圧を一次側コイルに供給し、二次側コイルに放電灯が接続された昇圧トランスと、
前記放電灯に流れる電流を検知する第４の抵抗と、
この第４の抵抗に流れる電流によりオンとなる第２のスイッチング素子と、
前記昇圧トランスの一次側コイルの両端に互いに逆相のパルスを印加するプッシュプル回路とを備え、
点灯スイッチが入れられたとき、前記第１のスイッチング素子がオンとなり、前記第２のトランジスタがオンとなると前記第１のスイッチング素子がオフとなることを特徴とする放電灯点灯装置。
出力端子間に直列に接続され出力電圧を分圧する第１及び第２の抵抗を有する定電圧回路と、
前記第１及び第２の抵抗の接続点に一端を接続された第３の抵抗と、
この第３の抵抗の他端にそのコレクタ端子を接続された第１のトランジスタと、
この第１のトランジスタのベース端子をそのコレクタ端子に接続された第２のトランジスタと、
前記出力電圧を一次側コイルに供給し、二次側コイルに放電灯が接続された昇圧トランスと、
前記放電灯に流れる電流を検知する第４の抵抗と、
この第４の抵抗に接続され、直列接続された第５の抵抗及びコンデンサから成りその接続点は前記第２のトランジスタのベース端子に接続された時定数回路と、
前記昇圧トランスの一次側コイルの両端に互いに逆相のパルスを印加するプッシュプル回路とを備え、
点灯スイッチが入れられたとき、前記第１のトランジスタがオンとなり、前記放電灯が点灯したとき前記第２のトランジスタがオンとなることを特徴とする放電灯点灯装置。