JP2562817B2

JP2562817B2 - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2562817B2
Application number: JP15919387A
Authority: JP
Inventors: 春男永瀬; 聖明内橋
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1987-06-25
Filing date: 1987-06-25
Publication date: 1996-12-11
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: JPS643998A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、放電灯を始動させるための高圧パルスを発
生するイグナイター回路を備えた放電灯点灯装置に関す
るものである。

（背景技術）第８図は、従来の放電灯点灯装置の回路図である。第
８図の回路において、端子１−２間には、トランジスタ
Q₁,Q₃の直列回路、及び、トランジスタQ₂,Q₄の直列回路
が並列に接続されている。各トランジスタQ₁〜Q₄のコレ
クタ・エミッタ間には、ダイオードD₁〜D₄がそれぞれ逆
並列接続されている。これによって、いわゆるフルブリ
ッジ回路式の矩形波発生回路５が構成されている。矩形
波発生回路５の出力端子Ａ−Ｂ間には、放電灯点灯時の
限流要素となるインダクタンス素子L₁と、高周波をバイ
パスするためのコンデンサC₁の直列回路が接続されてお
り、このコンデンサC₁と並列に電圧重畳型のイグナイタ
ー回路３を介して、放電灯４が接続されている。イグナ
イター回路３は、コンデンサC₂と抵抗R₁との直列回路を
含み、このCR直列回路は、イグナイター回路３の電源側
端子間に接続されている。PTはパルストランスであり、
その２次巻線L₂₂に高圧パルスを発生し、電源電圧と重
畳して、放電灯４に印加する。Q₅は双方向性三端子サイ
リスタ（以下「トライアック」という）である。パルス
トランスPTの１次巻線L₂₁には、前記トライアックQ₅を
介して前記コンデンサC₂が接続されている。

第９図は第８図回路の無負荷時の動作波形図である。
以下、第９図を参照しながら第８図回路の動作について
説明する。

第９図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、それぞ
れ、トランジスタQ₂,Q₁,Q₃,Q₄のオン・オフ動作を示し
ている。トランジスタQ₁,Q₂は例えば40kHzのような高い
周波数でオン、オフされ、トランジスタQ₃,Q₄は例えば1
00Hzのような低い周波数でオン、オフされる。トランジ
スタQ₃オンのときは、トランジスタQ₂がオン、オフさ
れ、トランジスタQ₄がオンのときは、トランジスタQ₁が
オン、オフされる。（なお、トランジスタQ₃,Q₄のオン
・オフ状態が切替わるときに、直列接続されたトランジ
スタQ₁,Q₃又はQ₂,Q₄が同時にオンすることを防止するた
めに、デッドタイムT_Dを設けているが、トランジスタ
Q₃,Q₄のスイッチング速度が充分に速ければ、このデッ
ドタイムT_Dは無くても良い。）第９図（ｅ）は、コンデンサC₁の両端に生じる電圧V₁
を示す。放電灯４が始動していないときには、電圧V
₁は、トランジスタQ₃,Q₄の切替周波数と同じ低い周波数
で交番し、実質的に矩形波状となる。

第９図（ｆ）は、コンデンサC₂の両端に生じる電圧V₂
を示す。ｔ＝t₂,t＝t₄で矩形波状の電圧V₁の極性が反転
する度に、コンデンサC₂は抵抗R₁を介して交互に反対方
向に充電される。トライアックQ₅は一定の位相（ｔ＝
t₁,t＝t₃）で半サイクル毎に１回トリガされる。トライ
アックQ₅がオンすると、コンデンサC₂、パルストランス
PTの１次巻線L₂₁、トライアックQ₅の閉回路を通ってコ
ンデンサC₂の電荷が放出され、これにより、パルストラ
ンスPTの１次巻線L₂₁に瞬間的に電圧が印加される。パ
ルストランスPTの２次巻線は、１次巻線よりも巻数が多
くなるように巻き上げられているため、２次巻線L₂₂の
両端には高電圧が発生し、この高電圧は、第９図（ｇ）
に示すように、矩形波状の電圧に重畳されて、放電灯４
に印加される。トライアックQ₅はオンした後、直ちにオ
フするので、コンデンサC₂は再び充電され、電圧V₂は再
び上昇する。なお、ｔ＝t₁の時点と、ｔ＝t₃の時点とで
は、コンデンサC₂の充電方向が逆極性となっているの
で、逆極性の高圧パルスが発生する。

このように、無負荷時には、イグナイター回路３が動
作して、放電灯４に高圧パルスを印加する。しかしなが
ら、この従来例にあっては、抵抗R₁を介してコンデンサ
C₂を充電し、コンデンサC₂の電圧V₂が上昇した後に、ト
ライアックQ₅をオンさせているので、高圧パルスの発生
する位相が遅れる。始動時には、高圧パルスが印加され
た後に、ランプ電流が流れ始めるものであるが、高圧パ
ルス発生の位相が遅れているので、その半サイクルにラ
ンプ電流が流れる期間は短く、アーク放電に移行し難
い。また、トライアックQ₅のオンする時期を無理に早め
ることはできるが、コンデンサC₂の充電電圧V₂は低いの
で、高圧パルスの電圧が低下するという問題があり、そ
れを補うためにパルストランスPTの巻数比を大幅に上げ
ると、パルストランスPTが大型化するという問題があ
る。また、コンデンサC₂の電圧V₂の上昇速度を速くする
ために、充電用の抵抗R₁の抵抗値を小さくすることも考
えられるが、この場合、電圧V₂の上昇速度は速くなるも
のの、抵抗R₁における電力損失が増大し、抵抗R₁も大型
になるという問題がある。

なお、商用周波数で使用するイグナイター回路におい
ては、抵抗とコンデンサとの直列回路を使用しないで、
コンデンサの直列回路で電圧を分担する例がある（特開
昭57−157495号）が、パルスを発生させるためのコンデ
ンサの直列回路は、商用周波数の正弦波電圧を瞬時値で
分担しているので、半サイクル中のスイッチング素子の
導通する位相を前に進めると、コンデンサの充電電圧は
低くなり、パルス電圧が低下するものであった。

（発明の目的）本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、高圧パルスを発生させる
イグナイター回路のスイッチング素子が、どの位相で導
通しても十分なパルス電圧が得られるようにした放電灯
点灯装置を提供するにある。

（発明の開示）本発明に係る放電灯点灯装置にあっては、上記の目的
を達成するために、第１図に示すように、放電灯４と、
放電灯４の両端に矩形波状の電圧を供給する矩形波電源
Vsと、前記矩形波状の電圧を受けて動作するイグナイタ
ー回路3aとを備え、前記イグナイター回路3aは、前記矩
形波状の電圧を分圧するコンデンサC₂,C₃の直列回路
と、スイッチング素子Ｓと、前記スイッチング素子Ｓを
介して前記コンデンサC₂,C₃の直列回路における少なく
とも１つのコンデンサC₂に１次巻線を接続されたパルス
トランスPTとを備えて成るものである。

ここで、矩形波電源Vsは、第２図（ａ）又は（ｂ）に
示すような矩形波状の電圧を発生させる電源であり、内
部には放電灯４の限流要素となるインピーダンスを有し
ている。また、第２図（ａ）の半サイクル分の波形のみ
を継続するような電源であってもよい。本発明にあって
は、このような矩形波状の電圧がイグナイター回路3aに
印加される構成において、この電圧を、少なくとも２つ
のコンデンサC₂,C₃で分担し、無負荷時には、この２つ
のコンデンサC₂,C₃の両端に電源電圧のピーク値を維持
させ、スイッチング素子Ｓが如何なる位相でオンされて
も、コンデンサC₂の電圧は高いので、十分なパルス電圧
が得られるようにしたものである。したがって、高圧パ
ルスの発生位相を大幅に前へ進めることができ、これに
より、矩形波状の電圧における各半サイクル毎にランプ
電流の流れる期間を長くすることができ、アーク放電へ
の移行が容易になるものである。

なお、本発明にあっては、パルスの発生位相が部品の
ばらつき等で変化しても、コンデンサC₂に生じる電圧は
同じであり、パルス電圧は一定となるので、部品の精度
がラフでもよい。このため、部品のばらつきを考慮した
余分なパルス電圧を必要とせず、部品のストレスも低減
できる。

以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１第３図は本発明の一実施例に係る放電灯点灯装置の回
路図であり、第４図は第３図回路の無負荷時の動作波形
図である。第３図回路において、第８図回路と同一の機
能を有する部分には同一の符号を付して重複する説明は
省略する。第３図回路は、第８図回路における抵抗R₁を
コンデンサC₃で置き換えたものである。

第７図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、第３図回
路における各部の電圧V₁,V₃,V₂,V₄をそれぞれ示す波形
図である。

イグナイター回路3aの電源側端子には、第４図（ａ）
に示すような矩形波状の電圧V₁が印加され、コンデンサ
C₂,C₃の直列回路に印加される。ｔ＝t₁〜t₂の時点で
は、コンデンサC₂,C₃の両端には、その容量に応じて電
圧V₂,V₃が分担される。ここで、コンデンサC₂の電圧V₂
と、コンデンサC₃の電圧V₃との和は、V₂＋V₃＝V₁とな
る。ｔ＝t₂の時点でトライアックQ₅がオンすると、コン
デンサC₂、パルストランスPTの１次巻線L₂₁、トライア
ックQ₅を通ってコンデンサC₂に戻る経路でコンデンサC₂
の電荷が放出され、パルストランスPTの２次巻線L₂₂の
両端に高圧パルスが発生する。電圧V₂は、ｔ＝t₁の時点
からすでに所定の電圧に達しているため、トライアック
Q₅がオンする位相を従来例と比べて、大幅に進めること
ができる。放電灯４が点灯すると、インダクタンス素子
L₁に含まれる高周波成分はコンデンサC₁によりバイパス
され、放電灯４には低周波の矩形波状のランプ電流が流
れる。

実施例２第５図は本発明の他の実施例に係る放電灯点灯装置の
要部回路図である。第５図の回路は、第３図の回路と比
べると、コンデンサC₁が接続されていない点が異なる。
第３図の回路におけるコンデンサC₁は高圧放電灯に対し
て効果を発揮するものであり、アークを安定にさせる機
能を有している。すなわち、定常点灯時に、インダクタ
ンス素子L₁に流れる高周波成分を、コンデンサC₁により
バイパスさせ、放電灯４への供給電力に高周波成分の含
有量を少なくし、音響的共鳴現象によるアークの不安定
を回避して、安定に点灯させる機能を有するものであ
る。第５図の回路では、このコンデンサC₁の機能をコン
デンサC₂,C₃に持たせるようにしたものである。すなわ
ち、無負荷時においては、矩形波状の電圧をコンデンサ
C₂,C₃により瞬時に分担して、始動用の高圧パルス発生
に必要な電圧を確保し、定常点灯時においては、高周波
成分をバイパスさせ、イグナイター回路3aが定常点灯時
においても有効な動作を行うようにしたものである。

実施例３第６図は本発明のさらに他の実施例に係る放電灯点灯
装置の回路図である。第６図の回路は、矩形波発生回路
5aの構成が異なるものである。端子１−２の間には、直
流電源電圧が図示された極性で印加されている。トラン
ジスタQ₁₂とダイオードD₅及びインダクタンス素子L
₁は、降圧チョッパー回路を構成しており、その出力端
には、トランジスタQ₃₁,Q₃₂,Q₄₁,Q₄₂よりなるフルブリ
ッジ回路が接続されている。トランジスタQ₁₂は高周波
でオン、オフし、第８図回路のトランジスタQ₁,Q₂に相
当する。フルブリッジ回路を構成するトランジスタQ₃₁,
Q₃₂とQ₄₁,Q₄₂は、低周波で交互にオン、オフされ、第８
図回路のトランジスタQ₃,Q₄に相当する。この矩形波発
生回路5aの出力端には、無負荷状態においては、第４図
（ａ）に示すような電圧が出力され、上記各実施例と同
様な動作を行う。

実施例４第７図は本発明の別の実施例に係る放電灯点灯装置の
要部回路図である。コンデンサC₂と並列にコンデンサ
C₄,トライアックQ₅,パルストランスPTの１次巻線L₂₁の
直列回路を接続している。トライアックQ₅がオンする直
前の電圧は、同図のような極性となり、コンデンサC₂と
コンデンサC₄の電圧が同一の方向であるから、２つのコ
ンデンサC₂,C₄の電圧が加極的となり、パルストランスP
Tの１次巻線L₂₁に印加される電圧が高くなり、パルスト
ランスPTの巻数比を下げることができるので、パルスト
ランスPTを小型化できるものである。トライアックQ₅が
オンする直前のコンデンサC₂とC₄の電圧がこのように加
極的になるのは、前の半サイクルでトライアックQ₅がオ
ンしたときに、コンデンサC₄の電圧の向きがコンデンサ
C₂の電圧とは反対方向となり、コンデンサC₄の電圧は、
このままの状態を次の半サイクルまで維持するのに対し
て、コンデンサC₂の電圧は極性が反転するためである。

なお、イグナイター回路に用いるスイッチング素子
は、双方向性三端子サイリスタの他に、SSSやSBSのよう
な双方向性二端子サイリスタでも良い。

（発明の効果）本発明は上述のように、放電灯点灯用の矩形波状の電
圧を受けて動作するイグナイター回路において、前記矩
形波状の電圧をコンデンサの直列回路で分圧して、この
コンデンサの直列回路における少なくとも１つのコンデ
ンサをスイッチング素子を介してパルストランスの１次
巻線に接続したものであり、矩形波状の電圧の極性が反
転した直後でも、矩形波状の電圧を印加されるコンデン
サの直列回路は、速やかに逆極性に充電されるので、高
圧パルスを発生させるためのコンデンサの電荷は十分に
準備されており、したがって、高圧パルスの発生位相を
大幅に前へ進めることができ、これにより、矩形波状の
電圧における各半サイクル毎にランプ電流の流れる期間
を長くすることができ、アーク放電への移行が容易にな
るという効果がある。また、パルス発生用のコンデンサ
を急速充電するために、コンデンサの直列回路を用いて
いるので、急速充電用の低抵抗が不要となり、イグナイ
ター回路における電力損失を低減し、イグナイター回路
を小型化できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の基本構成を示す回路図、第２図は同上
の動作波形図、第３図は本発明の一実施例の回路図、第
４図は同上の動作波形図、第５図は本発明の他の実施例
の要部回路図、第６図は本発明のさらに他の実施例の回
路図、第７図は本発明の別の実施例の要部回路図、第８
図は従来例の回路図、第９図は同上の動作波形図であ
る。 3aはイグナイター回路、４は放電灯、Vsは矩形波電源、
C₂,C₃はコンデンサ、PTはパルストランス、Ｓはスイッ
チング素子である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】放電灯と、放電灯の両端に矩形波状の電圧
を供給する矩形波電源と、前記矩形波状の電圧を受けて
動作するイグナイター回路とを備え、前記イグナイター
回路は、前記矩形波状の電圧を分圧するコンデンサの直
列回路と、スイッチング素子と、前記スイッチング素子
を介して前記コンデンサの直列回路における少なくとも
１つのコンデンサに１次巻線を接続されたパルストラン
スとを備えて成ることを特徴とする放電灯点灯装置。