JP2514649B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、調光機能を有するインバータ式の放電灯点
灯装置に関するものである。

［背景技術］ 従来、調光機能を有するインバータ式の放電灯点灯装
置としては、第５図に示すように、直流電源Ｅを入力と
し、チョークコイルL₁、コンデンサC₁,C₂および放電灯L
Aよりなる直列共振回路を負荷とする自励発振式インバ
ータ回路にて放電灯LAを高周波点灯するようにしたもの
があり、上記インバータ回路は、ダイオードD₁,D₂と、
主スイッチング素子たるトランジスタQ₁,Q₂と、駆動ト
ランスT₁と、抵抗R₂、コンデンサC₂および双方向性２端
子スイッチング素子（ダイアック）Ｚよりなる起動回路
とで形成されている。また、トランジスタQ₁,Q₂のベー
スには、駆動トランスT₁によって得られた帰還信号が加
えられている。さらに、トランジスタQ₁,Q₂の帰還入力
端であるベース、エミッタ間には、副スイッチング素子
たるトランジスタQ₃が接続され、このトランジスタQ₃の
オン、オフ制御は、１次巻線n₁が放電灯LAに直列接続さ
れランプ電流を検出するカレントトランスT₂の２次巻線
n₂出力により調光スイッチSW₁を介して行なわれるよう
になっている。ここに、調光用スイッチSW₁がオンされ
た調光時におけるトランジスタQ₃のオン制御信号は、ト
ランジスタQ₂がオンしているときに得られるようにカレ
ントトランスT₂の巻線方向が設定されている。そのた
め、調光時においてはトランジスタQ₃のオンによってト
ランジスタQ₂のオン期間がトランジスタQ₁のオン期間に
比べて強制的に短く設定される。これをデジタル的に示
すと、第６図に示すようになる。同図（ａ）は調光用ス
イッチSW₁がオフされている全点灯時におけるトランジ
スタQ₁,Q₂のオン期間を示しており、両トランジスタQ₁,
Q₂のオン期間は同一となっている。したがって、直流カ
ット用のコンデンサC₁を介して放電灯LAに流れるランプ
電流は、正負波形が対称な電流となる。

一方、同図（ｂ）は調光用スイッチSW₁がオンされて
いる調光時におけるトランジスタQ₁,Q₂のオン期間を示
しており、トランジスタQ₂のオン期間が強制的に短縮さ
れている。このように、両トランジスタQ₁,Q₂のオン期
間をアンバランスにするとともに、直流成分をコンデン
サC₁によってカットして得られる交流電圧を放電灯LAに
印加した場合には、放電灯LAに流れるランプ電流は、第
６図（ａ）に示す全点灯時（トランジスタQ₁,Q₂のオン
期間が同一に設定されている場合）よりもアンバランス
分だけ少なくなり、放電灯LAに正負波形が非対称な電流
が流れて調光点灯されることになる。

ところで、このインバータ回路の制御回路Ａはタイマ
ー回路などを用いて形成される一般的な回路となってお
り、直流電源Ｅが印加されると、一定時間だけ予熱制御
用のスイッチSW₂をオンにして放電灯LAを先行予熱して
点灯させるように制御するとともに、調光用スイッチSW
₁のオン、オフ制御も行うようになっている。ここに、
上記従来例の制御回路Ａの回路電源は、直流電源Ｅを抵
抗R₁,R₆にて分圧して得るようになっていたが、このよ
うな従来例にあっては、直流電源Ｅと回路電源の電圧差
が大きい場合には、抵抗R₁での電圧降下を大きくする必
要があり、抵抗R₁の電圧降下による電力損失が大きくな
って回路効率が悪くなるととともに、発熱が大きくなっ
て信頼性が低下するという問題があった。

［発明の目的］ 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その
目的とするところは、電力損失を少なくして回路効率を
良くし、しかも、発熱による信頼性の低下を防止するこ
とができる放電灯点灯装置を提供することにある。

［発明の開示］ （構成） 本発明は、チョークコイル、コンデンサおよび放電灯
よりなる直列共振回路を負荷とする自励発振式インバー
タ回路を構成する少なくとも一方の主スイッチング素子
の帰還入力端に副スイッチング素子を並列に接続し、該
副スイッチング素子の制御端に調光用スイッチを介して
ランプ電流検出信号を適宜帰還せしめ、調光用スイッチ
のオン時に副スイッチング素子をオンさせることにより
主スイッチング素子のオン期間を強制的に短縮して放電
灯を調光点灯させるようにした放電灯点灯装置におい
て、放電灯のランプ電流を検出するカレントトランス出
力の一方向の誘起電圧で上記副スイッチング素子をオン
させて放電灯を調光点灯させるとともに、他方向の誘起
電圧を平滑してインバータ回路の制御回路に給電する回
路電源を得るようにし、電力損失を少なくして回路効率
を良くし、しかも、発熱による信頼性の低下を防止する
ことができるようにしたものである。

（実施例） 第１図は本発明一実施例を示すもので、チョークコイ
ルL₁、コンデンサC₁,C₂および放電灯LAよりなる直列共
振回路を負荷とする自励発振式インバータ回路を構成
し、少なくとも一方の主スイッチング素子たるトランジ
スタQ₂の帰還入力端に副スイッチング素子たるトランジ
スタQ₃を並列に接続し、このトランジスタQ₃の制御端に
調光用スイッチSW₁を介してランプ電流検出信号を適宜
帰還せしめ、調光用スイッチSW₁のオン時にトランジス
タQ₃をオンさせることによりトランジスタQ₂のオン期間
を強制的に短縮して放電灯LAを調光点灯させるようにし
た従来例と同様の放電灯点灯装置において、放電灯LAの
ランプ電流Ilaを検出するカレントトランスT₂出力の一
方向の誘起電圧で上記トランジスタQ₃をオン制御すると
ともに、他方向の誘起電圧を平滑してインバータ回路の
制御回路Ａに給電する回路電源を得るようにしたもので
ある。実施例にあっては、カレントトランスT₂の２次巻
線n₂出力をダイオードD₃,D₅にて整流し、平滑用コンデ
ンサC₀により平滑することにより回路電源V_DCを得ると
ともに、２次巻線n₂出力をダイオードD₄で整流してトラ
ンジスタQ₃の制御電圧Vcを得るようになっている。な
お、カレントトランスT₂の出力側回路を除いた他の回路
構成および動作は第５図従来例と全く同一であるので説
明を省略する。

以下、実施例の要部動作について第２図を用いて説明
する。いま、放電灯LAに流れるランプ電流Ilaを検出す
るカレントトランスT₂の２次巻線n₂に誘起される電圧の
極性が、図示極性の場合には、２次巻線n₂→ダイオード
D₃→コンデンサC₀→ダイオードD₅→２次巻線n₂を介して
ループ電流ａが流れるようになっており、コンデンサC₀
にて平滑された直流平滑電圧が制御回路Ａに回路電源V
_DCとして供給される。したがって、直流電源Ｅを抵抗
R₁,R₆で分圧して回路電源を得ていた従来例のように抵
抗R₁による電圧降下による電力損失が発生せず、回路効
率が良くなるとともに、発熱による信頼性の低下も防止
できることになる。

一方、カレントトランスT₂の２次巻線n₂に誘起される
電圧が図示極性と逆極性の場合には、２次巻線n₂→トラ
ンジスタQ₃のベース抵抗R₀→調光用スイッチSW₁→トラ
ンジスタQ₃のベース、エミッタ→ダイオードD₄→２次巻
線n₂を介してループ電流ｂが流れるようになっており、
調光用スイッチSW₁がオンされることによって制御電圧V
cがトランジスタQ₃のベース、エミッタに印加され、ト
ランジスタQ₃がオンしてトランジスタQ₂のオン期間が強
制的に短縮される。したがって、トランジスタQ₁,Q₂の
オン期間がアンバランスになって前述した従来例と同様
に放電灯LAが調光点灯されるようになっている。第３図
は各部の動作波形を示すもので、同図（ａ）は平滑用コ
ンデンサC₀の両端電圧よりなる回路電源V_DC、同図
（ｂ）は放電灯LAに流れるランプ電流Ila、同図（ｃ）
が調光制御用のトランジスタQ₃のベース、エミッタ間に
印加される制御電圧Vcである。ここに、実施例では、ト
ランジスタQ₃のベース、エミッタ間にはランプ電流Ila
に同期したほぼ矩形波状の制御電圧Vcが印加されるよう
になっており、トランジスタQ₃のスイッチング損失が少
なくなって、回路効率がより良くなることになる。な
お、制御電圧Vcとしてランプ電流Ilaの検出出力である
正弦波電圧をそのまま用いた場合には、トランジスタQ₃
のオン、オフが緩慢になってスイッチング損失が大きく
なってしまい、回路効率が悪くなることになる。

ところで、上述の実施例では、ハーフブリッジ形のイ
ンバータ回路を用いた例を示しているが、シングルエン
ド形、プッシュプル形などの他の方式のインバータ回路
を用いた場合にあっても、本発明の構成が適用できるこ
とは言うまでもない。また、実施例では、カレントトラ
ンスT₂の２次巻線n₂出力をダイオードD₃,D₅で整流する
とともにコンデンサ₀で平滑して得られる直流平滑電圧
をインバータ回路の制御回路Ａの回路電源V_DCとして使
用しているが、この直流平滑電圧をランプ電流Ilaの平
均値として制御回路Ａに取り込み、制御回路Ａにてこの
直流平滑電圧と基準電圧とを比較し、平均ランプ電流を
一定化するような制御を行うようにしても良い。

ところで、第４図は上記実施例にダイオードD₆を付加
してカレントトランスT₂の２次巻線n₂出力を全波整流し
て制御回路Ａの回路電源V_DCを得るようにした放電灯点
灯装置を示すものである。このような構成のものにあっ
ては、カレントトランスT₂の２次巻線n₂出力が図示極性
になっている場合において、２次巻線n₂→トランジスタ
Q₃のベース抵抗R₀→調光用スイッチSW₁→トランジスタQ
₃のベース、エミッタ→ダイオードD₄→２次巻線n₂を介
して流れるループ電流ｃと、２次巻線n₂→ダイオードD₆
→コンデンサC₀→ダイオードD₄→２次巻線n₂を介して流
れるループ電流ｄとが発生し、ダイオードD₆が存在する
ことにより、ループ電流ｄによってループ電流ｃが影響
を受けることになって、トランジスタQ₃をオン制御する
ための必要十分な制御電流が得られなくなってしまう
上、トランジスタQ₃のベースに印加される制御電圧Vcに
ひずみが生じてしまうという問題が発生する。なお、必
要十分な制御電流を得るためにカレントトランスT₂の２
次巻線n₂の巻線数を多くすることが考えられるが、カレ
ントトランスT₂が大型化してしまい放電灯点灯装置の小
型化、低コスト化が行えなくなってしまうという問題が
発生する。

したがって、第４図の放電灯点灯装置は、第１図実施
例よりも回路構成が複雑（ダイオードD₆を付加）になっ
ているにも拘わらず、上述の問題点を有しており、第１
図実施例のほうが優れた回路構成であると言える。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、チョークコイル、コンデンサ
および放電灯よりなる直列共振回路を負荷とする自励発
振式インバータ回路を構成する少なくとも一方の主スイ
ッチング素子の帰還入力端に副スイッチング素子を並列
に接続し、該副スイッチング素子の制御端に調光用スイ
ッチを介してランプ電流検出信号を適宜帰還せしめ、調
光用スイッチのオン時に副スイッチング素子をオンさせ
ることにより主スイッチング素子のオン期間を強制的に
短縮して放電灯を調光点灯させるようにした放電灯点灯
装置において、放電灯のランプ電流を検出するカレント
トランス出力の一方向の誘起電圧で上記副スイッチング
素子をオンさせて放電灯を調光点灯させるとともに、他
方向の誘起電圧を平滑してインバータ回路の制御回路に
給電する回路電源を得るようにしたので、直流電源を抵
抗で分圧して回路電源を得ていた従来例に比べて電力損
失を少なくすることができ、回路効率を良くできるとと
もに、発熱を少なくして信頼性の低下を防止することが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の回路図、第２図は同上の要部
構成および動作を示す回路図、第３図は同上の動作説明
図、第４図は応用例の要部構成および動作を示す回路
図、第５図は従来例の回路図、第６図は同上の動作説明
図である。 L₁はチョークコイル、C₁,C₂はコンデンサ、LAは放電
灯、Q₂は主スイッチング素子たるトランジスタ、Q₃は副
スイッチング素子たるトランジスタ、SW₁は調光用スイ
ッチ、T₂はカレントトランスである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】チョークコイル、コンデンサおよび放電灯
   よりなる直列共振回路を負荷とする自励発振式インバー
   タ回路を構成する少なくとも一方の主スイッチング素子
   の帰還入力端に副スイッチング素子を並列に接続し、該
   副スイッチング素子の制御端に調光用スイッチを介して
   ランプ電流検出信号を適宜帰還せしめ、調光用スイッチ
   のオン時に副スイッチング素子をオンさせることにより
   主スイッチング素子のオン期間を強制的に短縮して放電
   灯を調光点灯させるようにした放電灯点灯装置におい
   て、放電灯のランプ電流を検出するカレントトランス出
   力の一方向の誘起電圧で上記副スイッチング素子をオン
   させて放電灯を調光点灯させるとともに、他方向の誘起
   電圧を平滑してインバータ回路の制御回路に給電する回
   路電源を得るようにしたことを特徴とする放電灯点灯装
   置。