JP2503588B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、トランジスタインバータを用いて放電灯を
高周波点灯する放電灯点灯装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種装置として第３図に示すものが提案され
ている。100はトランジスタインバータたとえば一石式
のものであり、トランジスタ101,出力トランス102およ
び共振用のコンデンサ103を主として構成されている。1
04は始動用の抵抗,105は後述する変流器106とともに正
帰還回路を形成するコンデンサ,107および108は前記コ
ンデンサ105の放電回路を形成する抵抗およびダイオー
ド,109はそれぞれ電圧調整用のダイオードである。110
は直流電源である。

111は放電灯たとえばけい光ランプで、前記トランジ
スタインバータ100の出力にて点灯されるものである。1
12は前記放電灯の非電源側に設けられたコンデンサで、
放電灯111の始動前において出力トランス102のインダク
タンス（主としてリーケージインダクタンス）と共振し
て、放電灯111のフィラメントに十分な予熱電流を流す
とともに、高い始動電圧を印加するものである。

上記変流器106は、その入力巻線を上記放電灯111のラ
ンプ電流通流路に設けられ、出力巻線の一端を上記トラ
ンジスタ101のベースに、他端を上記コンデンサ105を介
して前記トランジスタ101のエミッタに接続されてい
る。この変流器106は、たとえば可飽和形である。

このような第３図のものは、直流電源110の投入によ
り、まず、インバータ100のトランジスタ101が始動用の
抵抗104を介してベース電流を供給されてオンし、出力
トランス102に電圧が発生する。この電圧を供給される
ことによつて、出力トランス102とコンデンサ112とが共
振し、変流器106の入力巻線に共振電流が流れる。変流
器106は、その出力によりトランジスタ101のベース・エ
ミッターコンデンサ105の経路でトランジスタ101をドラ
イブし、トランジスタ101を一層オン状態とする。つぎ
に、変流器106が飽和すると（変流器106が可飽和形でな
い場合には、トランジスタ101が飽和したり、コンデン
サ105が満充電になったりすると）、トランジスタ101に
はベース電流が供給されなくなり、トランジスタ101は
オフする。トランジスタ101がオフすると、トランス102
に蓄えられたエネルギに基づいてトランス102とコンデ
ンサ103,112とが共振し、変流器106の入力巻線には前回
と逆向きの共振電流が流れる。変流器106はこのときそ
の出力にてトランジスタ101を逆バイアスする。また、
この間、コンデンサ105はその充電電荷を抵抗107−ダイ
オード108−変流器106の出力巻線を介して放電する。つ
ぎに、この共振が反転すると、再びトランジスタ101は
変流器106の出力にてオンされ、以後上述の動作を繰返
す。したがって、放電灯111は上記共振電流にてフィラ
メントを予熱され、ある時点で始動，点灯する。放電灯
111の点灯後は、前記コンデンサ105が共振に関与しなく
なるかあるいは関与する程度が軽減される点を除いて上
述と同様の作用となり、放電灯111はたとえば数十KHzで
高周波点灯される。

（発明が解決しようとする問題点） 放電灯は、その寿命末期時に片側の電極がエミッタレ
ス状態になると、交流電圧の一方の極性でのみ点灯しよ
うとする（一方の極性でのみランプ電流を通流しようと
する。）、いわゆる半波放電を呈することが知られてい
る。

したがって、第３図のもので上記半波放電が生じる
と、変流器106に直流成分を含んだ電流が流れ、変流器1
06が偏磁されるので、インバータ100の発振が異常にな
ることがあった。すなわち、本発明者らの実験による
と、放電灯111が正常状態にあるときの変流器106の入力
巻線に流れる電流波形は第４図（ａ），同出力巻線の電
圧波形は第４図（ｂ）であったのに対し、放電灯111が
第３図示Ａの向きに半波放電したときの同電流，電圧波
形は第５図（ａ），（ｂ）であり、放電灯111が第３図
示Ｂの向きに半波放電したときの同電流，電圧波形は第
６図（ａ），（ｂ）であつた。なお、第４図〜第６図に
おいて、それぞれt1〜２は変流器106が飽和する時点を
示し、Ｔはそれぞれの場合のトランジスタ101のオン期
間を示している。第４図〜第６図の対比からも明らかな
ように、放電灯111が半波放電すると、正常点灯時より
トランジスタ101のオン期間が短くなったり、長くなっ
たりして、発振が異常になる。そして、特に放電灯111
がＢ方向に半波放電して、トランジスタ101のオン期間
が長くなったときには、インバータ100にとっては過入
力となり、トランジスタ101等が破壊されることがあっ
た。

なお、トランジスタインバータを用いた放電灯点灯装
置において、放電灯のランプ電流通流路に直流電流阻止
用のコンデンサを挿入するものも提案されているが、こ
のものは前記コンデンサとしてインバータの出力電圧の
ピーク値に耐え得るものが必要であり、装置を高価格化
し、かつ、大形化するものであった。また、前記コンデ
ンサは、周期的に充電電荷を放電灯およびインバータの
出力回路を介して放電するので、インバータ時にインバ
ータのトランジスタからすれば周期的にサージ電圧を印
加されることになり、インバータ時にそのトランジスタ
が破壊されることにもなりかねないものであった。した
がって、このような直流電流阻止用のコンデンサを上記
変流器と直列に設けようとしても、上記の問題を有する
他、さらに、変流器がコンデンサの周期的な放電の影響
を受けることになってしまうものである。

本発明は、このような従来の問題点を解決するために
なされたもので、放電灯が半波放電してもトランジスタ
インバータの発振を安定に維持でき、もって、インバー
タ時にトランジスタを保護でき、また、高耐圧のコンデ
ンサを要さず、さらに、コンデンサの放電による悪影響
を受けることのない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。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、トランジスタインバータの出力にて放電灯
を点灯するとともに、前記放電灯のランプ電流通流路に
設けられた変流器の出力にて前記トランジスタインバー
タを自励発振させるものであって、前記変流器の入力巻
線と直列関係に直流電流阻止用のコンデンサを設け、さ
らに、前記変流器およびコンデンサと並列関係にバイパ
ス用のインピーダンス装置を設けたことを構成上の特徴
とするものである。

本発明において、直列関係とは中間に他の部品を介在
させているような場合をも含むことを意味するものであ
って、並列関係も同様な意味で用いている。

（作用） 放電灯が正常点灯しているときには、変流器の出力に
てトランジスタインバータが自励発振され、このとき直
流電流阻止用のコンデンサが一方の極性でのみ充電され
ることはない。また、このときの変流器およびコンデン
サの両端電圧は相対的に低いから、バイパス用のインバ
ータ装置をバイパスするランプ電流はほとんどない。

放電灯が寿命末期等になって半波放電すると、ランプ
電流の通流路には直流成分を含んだランプ電流が流れよ
うとする。しかしながら、変流器には直流電流阻止用の
コンデンサの作用により直流分が流れることがない。直
流電流阻止用コンデンサが充電され、その両端電圧があ
る程度上昇すると、その後はバイパス用のインバータ装
置を介して直流成分を含んだランプ電流が通流するよう
になる。したがって、変流器にはランプ電流の直流成分
が流れることはなく、インバータの発振を安定に維持で
きる。しかも、変流器およびコンデンサと並列関係にバ
イパス用のインバータ装置を設けて、コンデンサが高い
電圧にまで充電されるのを防止しているので、コンデン
サとして耐圧の低いものを用い得る。さらに、コンデン
サはトランジスタインバータの出力電圧のピーク値まで
充電されることがないので、このコンデンサの放電によ
るサージ電圧によって、トランジスタ等が破壊されると
いったこともないものである。

なお、本発明においてトランジスタインバータはどの
ようなものでもよく、たとえば、いわゆる一石式のも
の、四石式のフルブリッジ形等が用いられる。

また、バイパス用のインピーダンス装置としては、抵
抗，インダクタ，これらを組合わせたもの等を用い得
る。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説明す
る。１はトランジスタインバータであり、本実施例では
いわゆる一石式インバータである。すなわち、このイン
バータ１は、トランス11,このトランス11の入力巻線に
直列接続されたトランジスタ12および前記入力巻線に並
列接続された共振用のコンデンサ13を主として構成され
るもので、14は始動抵抗,15は後述する変流器７ととも
に正帰還回路を形成するコンデンサ,16および17は前記
コンデンサ15の放電路を形成する抵抗およびダイオー
ド,18はそれぞれ電圧調整用のダイオードである。本実
施例のトランジスタインバータは、交流電源および整流
回路からなる直流電源装置２の出力を20KHz〜100KHzた
とえば40KHzの高周波電圧に変換して出力する。

３および４はそれぞれけい光ランプ等の放電灯で、互
いに直列接続されて、前記トランジスタインバータ１の
出力にて点灯されるものである。なお、本実施例におい
ては、これら各放電灯3,4と並列にコンデンサ５が設け
られており、各放電灯3,4の始動前において前記トラン
ス11のインダクタンス（主としてリーケージインダクタ
ンス）と共振して、各放電灯3,4のフィラメントに十分
な予熱電流を流すとともに、高い始動電圧を印加するよ
うになされている。しかし、このコンデンサ５は本発明
において不可欠なものではない。６は逐次始動用のコン
デンサである。

７は変流器たとえば可飽和形の変流器で、入力巻線を
前記放電灯3,4のランプ電流通流路に設けられている。
この変流器７は、この出力により前記トランジスタイン
バータ１を自励発振させるのものである。すなわち、変
流器７の出力巻線は、その一端を前記トランジスタ12の
ベースに接続され、他端を前記コンデンサ15を介してト
ランジスタ12のエミッタに接続されている。８はコンデ
ンサで、前記変流器７の入力巻線に直流成分を含んだラ
ンプ電流が通流するのを阻止するものである。９はバイ
パス用のインピーダンス装置たとえば抵抗で、前記変流
器７の入力巻線およびコンデンサ８と並列に設けられて
いる。

つぎに、本実施例の作用を説明する。直流電源おすち
２の出力をトランジスタインバータ１に供給すると、こ
のインバータ１のトランジスタ12は始動抵抗14を介して
ベース電流を供給されてオンする。その後は、第３図示
のものと同様に作用し、放電灯3,4が逐次点灯する。

放電灯3,4のうちのいずれか一方が寿命になって半波
放電を行なうようになると、これらのランプ電流は直流
成分を含んだものとなる。しかしながら、変流器７の入
力巻線には、直流電流阻止用のコンデンサ８によって直
流成分のランプ電流が流れることがない。したがって、
変流器７は偏磁されることがなく、放電灯3,4ともに正
常時と同様の出力を生じる。このため、従来のように
（第５図，第６図参照）トランジスタ12のオン期間を変
化させることがなく、安定な発振を維持できる。コンデ
ンサ８が、直流成分を含んだランプ電流により、ある程
度充電されてその端子間電圧が上昇すると、前記直流成
分を含んだランプ電流は、インピーダンス装置９によっ
てバイパスされる。したがって、この場合も変流器７の
入力巻線には直流成分を含んだ電流が流れないから、ト
ランジスタインバータ１を安定に自励発振させることが
できる。

なお、直流電流阻止用のコンデンサ８の容量およびイ
ンピーダンス装置９のインピーダンス値は、変流器７の
飽和特性，トランジスタの容量等に応じて適宜決定すれ
ばよいものであることが容易に理解されるであろう。

本発明の他の実施例を第２図を参照して説明する。本
実施例において、トランジスタインバータ20は、いわゆ
るフルブリッジ形インバータである。すなわち、４個の
トランジスタ21〜24をブリッジ接続し、このブリッジ回
路の出力端子C,D間に変流器25,直流電流阻止用のコンデ
ンサ26,放電灯27を順次接続するとともに、前記放電灯2
7には並列にコンデンサ28を設け、前記変流器25および
直流電流阻止用のコンデンサ26と並列にバイパス用のイ
ンピーダンス装置29を設けたものである。本実施例にお
いて、トランジスタインバータ20は、前記変流器25の出
力にて、トランジスタ21,24がオン（トランジスタ22,23
がオフ），トランジスタ21,24がオフ（トランジスタ22,
23がオン）を交互に繰返して高周波電圧を発生し、前記
放電灯27を点灯するものである。

本実施例のその他の作用は、既に述べてきたことから
容易に理解されるので説明を省略する。また、第２図は
要部のみを示し、他を省略してあるが、当業者であれば
容易に理解でき、かつ、適宜実施できるであろう。

なお、本発明は、上記実施例のものに限られるもので
はなく、各種の変形を可とするものである。たとえば、
変流器は可飽和形でも非飽和形でもよい。また。放電灯
は高圧放電灯であってもよい。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明は、放電灯のランプ電流通流
路に設けられた変流器の出力にてトランジスタインバー
タを自励発振させるものであって、前記変流器と直列関
係に直流電流阻止用のコンデンサを設けるとともに、こ
れら変流器およびコンデンサと並列関係にバイパス用の
インピーダンス装置を設けたから、放電灯が半波放電し
ても前記変流器に直流電流が流れて偏磁することがな
く、よって、トランジスタインバータの異常発振を防止
できる。特に、トランジスタインバータの入力が過入力
によってトランジスタ等の構成部品が破壊されるのを防
止できる。また、前記直流電流阻止用のコンデンサは、
バイパス用のインピーダンス装置によってトランジスタ
インバータの出力のピーク値まで充電されることがない
ので、低耐圧のコンデンサを用いるとともに、このコン
デンサの放電によるサージ電圧によってトランジスタ等
が破壊することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明の異なる実施例を
示す回路図，第３図は従来例を示す回路図，第４図〜第
６図は第３図の作用を示す要部の電流および電圧波形図
である。 1,20……トランジスタインバータ,7,25……変流器,8,26
……直流電流阻止用のコンデンサ,9,29……インピーダ
ンス装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トランジスタインバータと； このトランジスタインバータの出力により点灯される放
   電灯と； この放電灯のランプ電流通流路に設けられ出力により上
   記トランジスタインバータを自励発振させる変流器と； この変流器の入力巻線と直列関係に設けられ上記入力巻
   線に流れる直流電流を阻止するコンデンサと； このコンデンサおよび上記入力巻線と並列関係に設けら
   れたバイパス用のインピーダンス装置と； を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。