JP2512029B2

JP2512029B2 - 放電ランプ点灯装置

Info

Publication number: JP2512029B2
Application number: JP62281213A
Authority: JP
Inventors: 和彦伊藤; 光治宮崎; 正孝小沢; 和孝小山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-11-06
Filing date: 1987-11-06
Publication date: 1996-07-03
Anticipated expiration: 2011-07-03
Also published as: JPH01122599A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、放電ランプを高周波にて始動・点灯する放
電ランプ点灯装置に関する。

従来の技術従来の放電ランプ点灯装置は、例えば特願昭59−9591
3号明細書やNational Technical Report Vol.33 N
o.3 p294に示されているように、第２図のような回路
になっていた。

すなわち、第２図において、第１図において商用電源
１と整流ブリッジ２と平滑用コンデンサ３とからなる電
源回路４と、その出力に直列に接続された、インインダ
クタンス５とコンデンサ６の並列共振回路７とトランジ
スタ11と、並列共振回路７の両端に接続された電流制限
用のインダクタンス８と蛍光ランプ10との直列回路と、
蛍光ランプ10の反電源側に接続された始動用コンデンサ
と、トランジスタ11のエミッタに一端を接続したインダ
クタンス８の２次巻線8bと、他端に接続したインダクタ
ンス12と、インダクタンス12とトランジスタ11のベース
との間に接続した第三のコンデンサであるコンデンサ13
と、トランジスタ11のベース・エミッタ間に逆方向に接
続したダイオード14と抵抗15の直列回路と、トランジス
タ11のベースと並列共振回路７の反トランジスタ11側端
との間に接続された起動用抵抗16とトランジスタ11のエ
ミッタとコンデンサ13のインダクタンス12側に接続され
た抵抗25,26の直列回路である電圧検知回路27と、電圧
検知回路27の出力端である抵抗26にベースを接続しトラ
ンジスタ11のベース・エミッタ間に順方向にコレクタ・
エミッタを接続したトランジスタ28からなる遮断回路29
である。

以上のように構成された従来の回路の動作を説明す
る。電源を投入すると、電源回路４に電圧が発生し起動
用抵抗16によってトランジスタ11が導通する。当初蛍光
ランプ10は点灯しておらず電流は並列共振回路７とイン
ダクタンス８と蛍光ランプ10のフィラメント電極とコン
デンサ９とを介して流れる。このとき、インダクタンス
８の２次巻線8bに正の電圧が発生しコンデンサ13とイン
ダクタンス12を介してトランジスタ11のベース電流が供
給されて、トランジスタ11のオンを維持する。このと
き、インダクタンス８の１次巻線8aに流れる電流はコン
デンサ９とインダクタンス８の共振電流である。また、
インダクタンス８の２次巻線8bに発生した正の電圧によ
って流れる電流はインダクタンス12とコンデンサ13の固
有振動周波数での直列共振電流でありインダクタンス８
の１次巻線8aに流れる電流の大きさに比例して流れる。
このとき、コンデンサ13の電圧は、負から正へとしだい
に変化し上昇する。また、トランジスタ11のベース・エ
ミッタ間電圧はこの間ほぼ一定であるのでトランジスタ
11のエミッタとコンデンサ13のインダクタンス12側との
間の電圧はコンデンサ13の電圧を表わす。この電圧を電
圧検知回路27の分圧抵抗25,26により分圧し、抵抗26の
電圧を遮断回路29のトランジスタ28のベースに加えてト
ランジスタ28のオン電圧Vbe＝0.7Vを利用してコンデン
サ13の電圧が所定の値になったことを検出すると、トラ
ンジスタ28がターンオンしトランジスタ11のベース・エ
ミッタ間を短絡する。そのため、トランジスタ11のベー
ス電流が流れなくなると同時にトランジスタ11のベース
・エミッタ間の蓄積電荷がトランジスタ28を介して放出
されてトランジスタ11はターンオフする。トランジスタ
11がオフするとコンデンサ９とインダクタンス８の直列
共振回路とインダクタンス５に蓄られたエネルギーがコ
ンデンサ６と蛍光ランプ10とコンデンサ９とインダクタ
ンス８インダクタンス５に放出されて振動して蛍光ラン
プ10の予熱電流となる。なお、このとき、蛍光ランプ10
がコンデンサ９に発生する電圧で始動しないように、か
つ、コンデンサ９とインダクタンス８の直列共振回路と
インダクタンス５とコンデンサ６の並列共振回路の動作
に異常が起こっても他の回路部品が破損しないように電
圧検知回路27を適切に設定しておく。トランジスタ11の
オフ時にインダクタンス８の１次巻線8aを流れる振動電
流は、インダクタンス８の２次巻線8bに負の電圧を発生
させる。そのため、ダイオード15と抵抗14を介してトラ
ンジスタ11のベース・エミッタ間に逆電圧を印加しトラ
ンジスタ11のオフを維持する。振動電流が負のピークを
過ぎるとしだいにインダクタンス８の２次巻線8bに正の
電圧が発生し、トランジスタ11をターンオンし、以後上
記動作を繰返す。蛍光ランプ10が始動していない時は、
以上の発振動作によって時間の経過とともに蛍光ランプ
10の予熱電極の温度が上昇する。そのうち、蛍光ランプ
10の始動電圧が低下すると蛍光ランプ10は始動する。

始動後は、蛍光ランプ10のインピーダンスがコンデン
サ９のインピーダンスに並列に接続されるため、コンデ
ンサ９の電流は減りランプを電流が流れる。そのため、
インダクタンス８とコンデンサ９の共振がほとんどなく
なり、インダクタンス８の２次巻線8bには電源回路４の
出力電圧とランプ電圧の差に応じた正負のベース電圧が
生じて、遮断回路が動作することなく、駆動回路17およ
び並列共振回路７とインダクタンス８と蛍光ランプ10に
よる固有振動周波数に応じてトランジスタ11をオン・オ
フ制御し、安定に効率良く蛍光ランプを点灯する。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、上記のような構成では、始動時と調光
時および異常時などの遮断回路動作時には前記トランジ
スタのベース・エミッタ間を遮断回路のトランジスタで
短絡することによりオフしていたため、ターンオフ時の
スイッチング損失がおおきく、また、トランジスタのス
トレージタイムが大きくなり素子ばらつきや遮断回路の
特性ばらつきで大きく放電ランプの特性がばらついたり
短寿命になったり、さらには、トランジスタの破損の原
因にもなっていた。また、破損を防ぐためにトランジス
タのエミッタに直列にエミッタ抵抗を接続する方法もあ
るが、これではトランジスタのオン期間中に不飽和動作
になるため常時トランジスタの損失が増加するという問
題があった。

問題点を解決するための手段本発明は前記問題点を解決するため、出力電圧の極性
が一定である電源と、前記電源の出力端に接続され前記
電源と順方向の電流をオン・オフするトランジスタとイ
ンピーダンス素子の直列回路と少なくとも一つ以上のイ
ンダクタンスとコンデンサとからなる自励式インバータ
と、前記インバータの出力端に前記インダクタンスの一
つを介して接続された放電ランプと、前記放電ランプに
並列的に接続された他のコンデンサと、少なくとも前記
インバータの一つ以上のインダクタンスの２次巻線とイ
ンダクタンスとコンデンサとを直列に接続して前記トラ
ンジスタをオン・オフ制御する閉回路と、前記閉回路の
コンデンサまたはインダクタンスの電圧を検出するごと
く並列的に接続された電圧検知回路と、前記トランジス
タのベースと前記インピーダンス素子間に接続され前記
電圧検知回路の出力信号に応じて前記トランジスタをオ
フする遮断回路とを備えたものである。

作用本発明は前記した構成により、放電ランプ点灯時は遮
断回路を動作させず、始動時と調光時および異常時には
ベース回路のコンデンサまたはインダクタンスの電圧を
電圧検知回路により検出して前記トランジスタのベース
・エミッタ間を遮断回路によりインピーダンス素子を介
して短絡してオフすることにより、トランジスタのオン
期間中は完全なオン状態とし、電圧検知回路の動作後タ
ーンオフ時に前記インピーダンス素子に発生している電
圧を前記トランジスタのベース・エミッタ間に逆方向電
圧として印加して急速にトランジスタのターンオフを行
なう。

実施例以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明
する。第１図は本発明の放電ランプ点灯装置の実施例を
示す回路図である。第１図において４は商用電源１と整
流ブリッジ２と平滑用コンデンサ３とからなる出力電圧
の極性が一定である電源回路であり、その出力に共振用
のインダクタンス５とコンデンサ６の並列共振回路７と
トランジスタ11とトランジスタ11のエミッタに接続され
たインピーダンス素子である抵抗32とが直列に接続され
ている。並列共振回路７の両端には電流制限用のインダ
クタンス８を介して蛍光ランプ10が接続され、蛍光ラン
プ10の反電源側に他のコンデンサである始動用コンデン
サ９が接続されている。インダクタンス5,8とコンデン
サ６とトランジスタ11と抵抗32とから自励式インバータ
のパワー回路部が構成されている。17はトランジスタ11
の駆動回路であり、エミッタに一端を接続したインダク
タンス８の２次巻線8bと２次巻線8bの他端に接続したイ
ンダクタンス12と、インダクタンス12とトランジスタ11
のベースとの間に接続したコンデンサ13と、トランジス
タ11のベース・エミッタ間に逆方向に接続したダイオー
ド14と抵抗15の直列回路と、トランジスタ11のベースと
並列共振回路７の反トランジスタ11側端との間に接続さ
れた起動用抵抗16とから構成される。31は抵抗32とコン
デンサ13のインダクタンス12側に接続された抵抗25とダ
イオード30と抵抗26の直列回路である電圧検知回路であ
り、29は電圧検知回路27の出力端である抵抗26にベース
を接続しトランジスタ11のベースに順方向にコレクタを
接続し抵抗32にエミッタを接続したトランジスタ28から
なる遮断回路である。24はタイマ回路であり、電源回路
４の出力端子間に接続した抵抗18,23の直列回路と抵抗2
3に並列に接続したコンデンサ19とさらに並列に接続し
た定電圧ダイオード20と抵抗21の直列回路と抵抗21にベ
ースを接続し電圧検知回路27の出力端に順方向にコレク
タ・エミッタを接続したトランジスタ22とからなる。ま
た、33はトランジスタ11のエミッタにアノードを接続し
遮断回路29の入力端であるトランジスタ22のベースにカ
ソードを接続したスイッチ素子であるダイオードであ
る。

以上のように構成された実施例の回路の動作を説明す
る。電源を投入すると、電源回路４に電圧が発生し起動
用抵抗16によってトランジスタ11が導通する。当初蛍光
ランプ10は点灯しておらず電流は並列共振回路７とイン
ダクタンス８と蛍光ランプ10のフィラメント電極とコン
デンサ９とを介して流れる。このとき、インダクタンス
８の２次巻線8bに正の電圧が発生しコンデンサ13とイン
ダクタンス12を介してトランジスタ11のベース電流が供
給されて、トランジスタ11のオンを維持する。このと
き、インダクタンス８の１次巻線8aに流れる電流はコン
デンサ９とインダクタンス８の共振電流である。また、
インダクタンス８の２次巻線8bに発生した正の電圧によ
って流れる電流はインダクタンス12とコンデンサ13の固
有振動周波数での直列共振電流でありインダクタンス８
の１次巻線8aに流れる電流の大きさに比例して流れ
る。。このとき、コンデンサ13の電圧は、負から正へと
しだいに変化し上昇する。また、トランジスタ11のベー
ス・エミッタ間電圧はこの間ほぼ一定であるのでトラン
ジスタ11のエミッタとコンデンサ13のインダクタンス12
側との間の電圧はコンデンサ13の電圧を表わす。この電
圧を電圧検知回路31の分圧抵抗25,26により分圧し、抵
抗26の電圧を遮断回路29のトランジスタ28のベースに加
えてコンデンサ13の電圧が所定の値になったことを検出
してトランジスタ28をターンオンしトランジスタ11のベ
ースと抵抗32間を短絡する。このとき、抵抗32にはトラ
ンジスタ11のコレクタ電流が流れており、その値に応じ
た電圧が発生している。そのため、トランジスタ28がタ
ーンオンすると抵抗32の電圧がトランジスタ11のベース
・エミッタ間に逆方向に加わることになる。そのため、
ベース電流が流れなくなると同時にトランジスタ11のベ
ース・エミッタ間の蓄積電荷がトランジスタ28を介して
急速に放出されてトランジスタ11はターンオフする。す
なわち、トランジスタ11のストレージタイムを短くでき
る。

トランジスタ11がオフするとコンデンサ９とインダク
タンス８の直列共振回路とインダクタンス５に蓄られた
エネルギーがコンデンサ６と蛍光ランプ10とコンデンサ
９とインダクタンス８インダクタンス５に放出られて振
動して蛍光ランプ10の予熱電流となる。なお、このと
き、蛍光ランプ10がコンデンサ９に発生する電圧で始動
しないように、かつ、コンデンサ９とインダクタンス８
の直列共振回路とインダクタンス５とコンデンサ６の並
列共振回路の動作に異常が起こっても他の回路部品が破
損しないように電圧検知回路27を適切に設定しておく。
トランジスタ11のオフ時にインダクタンス８の１次巻線
8aを流れる振動電流は、インダクタンス８の２次巻線8b
に負の電圧を発生させる。そのため、ダイオード15と抵
抗14を介してトランジスタ11のベース・エミッタ間に逆
電圧を印加しトランジスタ11のオフを維持する。振動電
流が負のピークを過ぎるとしだいにインダクタンス８の
２次巻線8bに正の電圧が発生し、トランジスタ11をター
ンオンし、以後上記動作を繰返す。以上の発振動作によ
って時間の経過とともに蛍光ランプ10の予熱電極の温度
が上昇する。

なお、このとき、タイマ回路24は動作せずトランジス
タ22は不導通のままである。タイマ回路24は電源投入後
から抵抗18を介してコンデンサ19に電荷を蓄積し所定時
間後に定電圧ダイオード20を介してトランジスタ22のベ
ースに電流を流すように設定する。所定時間後にトラン
ジスタ22がオンしてタイマ回路が動作すると、電圧検知
回路31の出力端がトランジスタ22によって短絡されるの
で電圧検知回路31の出力信号はゼロを維持する。そのた
め、トランジスタ11のオン時にインダクタンス８の２次
巻線8bに正の電圧が発生しコンデンサ13とインダクタン
ス12を介してベース電流が供給されて、トランジスタ11
のオンを維持するときに、そのオン期間がインダクタン
ス12とコンデンサ13の直列共振によって制御され、電圧
検知回路31は関係しない。すなわち、その半周期付近で
共振電流であるトランジスタ11のベース電流が正から負
になるとトランジスタ11のベース・エミッタ間の蓄積電
荷が急速に放出されてトランジスタ11がターンオフす
る。すなわち、トランジスタ11のオン期間はベース回路
の発振周期どうりになり、タイマ回路動作前よりも大き
くなる。そのため、蛍光ランプの始動前ではインダクタ
ンス８とコンデンサ９とが直列共振状態にあり、コンデ
ンサ９には点灯時よりも非常に大きくかつタイマ回路動
作前よりも大きく、蛍光ランプ10を始動するのに十分な
電圧を発生するようにインダクタンスとコンデンサを設
定する。そのため、蛍光ランプ10は始動する。このと
き、蛍光ランプ10が始動しにくかったり寿命末期などで
点灯できない場合などの異常時や電源投入時の過渡時に
はトランジスタ11に過大な電流が流れようとするが、そ
の電流に応じて抵抗32の電圧が上昇し、ダイオード33の
オン電圧とトランジスタ28のオン電圧を加えた値以上に
なるとダイオード33を介してトランジスタ28のベースに
電流が供給されてトランジスタ28がオンして上記と同様
にトランジスタ11がターンオフするため、トランジスタ
11は保護され、かつ、コンデンサ９に発生する電圧も所
定の値に制御される。

始動後は、蛍光ランプ10のインピーダンスがコンデン
サ９のインピーダンスに並列に接続されるため、コンデ
ンサ９の電流は減りランプを電流が流れる。そのため、
インダクタンス８とコンデンサ９の共振がほとんどなく
なり、インダクタンス８の２次巻線8bには電源回路４の
出力電圧とランプ電圧の差に応じた正負のベース電圧が
生じる。すなわち、トランジスタ11のオン時には２次巻
線8bに正の電圧が発生しコンデンサ13とインダクタンス
12の直列共振によってトランジスタ11にベース電流が供
給され、その半周期付近でベース電流が正から負になる
とトランジスタ11のベース・エミッタ間の蓄積電荷が急
速に放出されてターンオフする。そのため、抵抗32は点
灯時は関係しない。ターンオフ後は前記動作と同様に駆
動回路17および並列共振回路７とインダクタンス８と蛍
光ランプ10による固有振動周波数に応じてトランジスタ
11をオフに維持する。

以上のように、本実施例においては、トランジスタ11
のエミッタと電源回路４間に、駆動回路17の閉回路に含
まないように、かつ、遮断回路29によってトランジスタ
11のベースに抵抗32の電圧が加わるように抵抗32を設け
たことにより、放電ランプ始動時や異常時の遮断回路29
が動作するときにのみ、抵抗32に流れているトランジス
タ11のコレクタ電流に応じて発生した電圧をトランジス
タ11のベース・エミッタ間に逆方向に加えることができ
る。そのため、遮断回路17の動作前はトランジスタ11の
オン状態を十分飽和動作としてオン時の損失を低減する
とともに遮断回路17の動作後はトランジスタ11のベース
・エミッタ間の蓄積電荷がトランジスタ28を介して急速
に放出できトランジスタ11を急速にターンオフできる。
すなわち、トランジスタ11のターンオフ動作を急激にで
きるとともにストレージタイムを短くできる。そのた
め、トランジスタ11の損失を比較的少なくできトランジ
スタ11の温度上昇を緩やかにでき、安全にできるととも
に熱ストレスを小さくできる。また、ストレージタイム
を短くできるので、制御性が良くなり、トランジスタ11
や遮断回路17の特性ばらつきや電源電圧変動やランプば
らつきなどによるトランジスタ11や蛍光ランプ10に対す
る影響を小さくでき、トランジスタ11の信頼性向上にな
り、予熱電流・電圧を正確に設定できるので蛍光ランプ
10の短寿命化防止になる。また、蛍光ランプ10の通常点
灯時には駆動回路17にエミッタ抵抗がなく完全な共振電
流によるスイッチングにできるため、トランジスタ11の
損失を小さくできる。また、本実施例では、トランジス
タ11のエミッタからトランジスタ28のベースへダイオー
ド33を設けただけの簡単で安価な構成により、トランジ
スタ11に過大な電流が流れようとするときに、その電流
に応じた抵抗32の電圧がダイオード33のオン電圧とトラ
ンジスタ28のオン電圧を加えた値以上になるとダイオー
ド33を介してトランジスタ28のベースに電流が供給され
てトランジスタ28がオンして上記と同様にトランジスタ
11がターンオフするようにしている。このため、蛍光ラ
ンプ10が始動しにくかったり寿命末期などで点灯できな
い場合などの異常時や電源投入時の過渡時には遮断回路
29が所定のコレクタ電流でトランジスタ11をオフしてト
ランジスタ11をコレクタ・エミッタ間電圧やコレクタ電
流等の異常値から保護でき、かつ、コンデンサ９に発生
する電圧も所定の値に制御して蛍光ランプ10の短寿命化
を防止できる。

なお、本実施例では放電ランプを蛍光ランプとしたが
予熱の不要な高圧放電ランプなど他のものでも安全に保
護できるなど、同様の効果が得られる。また、コンデン
サ13の電圧を検知したがインダクタンス12の電圧を検知
するものでも同様の効果が得られる。また、インダクタ
ンス12やコンデンサ13や２次巻線8bは直列であればよ
く、インダクタンス12またはコンデンサ13の電圧が検知
できれば接続の順番は他でも良い。また、タイマ回路24
を設けて予熱するようにしたがなくてもよく、遮断回路
29は始動電圧発生時に動作させるようにしても同様の効
果がある。また、インピーダンス素子は抵抗32にしたが
他のものでもよく、並列にコンデンサを接続しても良く
この場合トランジスタ11のターンオフがよりすみやかに
できる。また、本実施例ではスイッチ素子としてダイオ
ード33を用いたが、遮断回路29を動作できれば他のスイ
ッチ素子でもよく、スイッチ素子に直列に電流制限素子
があってもよく、あるいは、抵抗やインダクタンスなど
の第二のインピーダンス素子を用いても同様である。

発明の効果以上説明したように、本発明は、点灯時のトランジス
タの損失を小さくしたまま、始動時や異常時のトランジ
スタのスイッチング状態を良好にでき、素子のバラツキ
が大きくても安全に保護でき、すみやかに安定に放電ラ
ンプを始動・点灯できる放電ランプ点灯装置を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例における放電ランプ点灯装置
の回路図、第２図は従来の放電ランプ点灯装置の回路図
である。１……商用電源、４……電源回路、７……並列共振回
路、８……インダクタンス、10……蛍光ランプ、11……
トランジスタ、17……駆動回路、24……タイマ回路、27
……電圧検知回路、29……遮断回路、32……抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小山和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 (56)参考文献特開昭60−207462（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−207463（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】出力電圧の極性が一定である電源と、前記
電源の出力端に接続され前記電源と順方向の電流をオン
・オフするトランジスタとインピーダンス素子の直列回
路と少なくとも一つ以上のインダクタンスとコンデンサ
とからなる自励式インバータと、前記インバータの出力
端に前記インダクタンスの一つを介して接続された放電
ランプと、前記放電ランプに並列的に接続された他のコ
ンデンサと、少なくとも前記インバータの一つ以上のイ
ンダクタンスの２次巻線とインダクタンスとコンデンサ
とを直列に接続して前記トランジスタをオン・オフ制御
する閉回路と、前記閉回路のコンデンサまたはインダク
タンスの電圧を検出するごとく並列的に接続された電圧
検知回路と、前記トランジスタのベースと前記インピー
ダンス素子間に接続され前記電圧検知回路の出力信号に
応じて前記トランジスタをオフする遮断回路とを備えた
放電ランプ点灯装置。
【請求項２】トランジスタのエミッタと遮断回路の信号
入力端との間に第二のインピーダンス素子または順方向
にスイッチ素子を接続した特許請求の範囲第１項記載の
放電ランプ点灯装置。