JP2575625B2

JP2575625B2 - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2575625B2
Application number: JP60164385A
Authority: JP
Inventors: 孝義前田; 諭久保田; 喜光平伴
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1985-07-25
Filing date: 1985-07-25
Publication date: 1997-01-29
Anticipated expiration: 2012-01-29
Also published as: JPS6224595A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は、複数の放電灯を所定のタイミングで切り換
えて点灯する放電灯点灯装置に関するものである。

〔背景技術〕

従来、この種の放電灯点灯装置としては、第10図に示
すように、交流電源Vsを限流用チョークコイルCH₁およ
び平滑コンデンサＣよりなる安定器回路１を介して、半
導体スイッチ素子よりなるスイッチ素子S₁,S₂,S₃と放電
灯L₁,L₂,L₃とが直列接続された複数の直列回路2₁,2₂,2₃
を並列接続し、各スイッチS₁〜S₃を一定周期Ｔで順次オ
ン、オフするとともに各オンデューテイを変えることに
より（換言すると、各スイッチ素子S₁,S₂,S₃のオン期間
は、重畳することなくそれぞれ所定期間で、順次にその
オン期間を継続するとともに各スイッチ素子S₁,S₂,S₃の
オン期間、すなわち各放電灯L₁,L₂,L₃の点灯期間を変え
ることにより）、各放電灯L₁,L₂,L₃の点灯期間t₁,t₂,t₃
を制御する点灯制御回路３を設けたものがあった。

なお、各放電灯L₁〜L₃として、発光色の異なる（例え
ば、赤、緑、青）蛍光体が塗布された蛍光ランプまたは
発光色が異なる希ガスを封入した希ガス放電ランプを用
いれば、大型のカラーディスプレイが得られることにな
り、また、放電灯L₁〜L₃として、発光色が同一の蛍光ラ
ンプを用いた場合にあっても有効なディスプレイ効果が
得られることになる。

いま、上記従来例において、各スイッチ素子S₁,S₂,S₃
のオフ時に、チョークコイルCH₁の両端に発生するキッ
ク電圧（自己誘導起電圧）によって、次に点灯する放電
灯L₁〜L₃の再点弧を行っている。しかしながら、このよ
うな従来例にあっては、ランプ電流Ｉが少ない位相でス
イッチ素子S₁,S₂,S₃がオフされた場合において、放電移
行時のキック電圧が低くなって十分な再点弧電圧が得ら
れず、放電灯L₁〜L₃が正常に点灯できないという問題が
あった。

また、第11図に示すように、ランプ電流Ｉの波形部が
正弦波であるので、スイッチ素子S₁,S₂,S₃の導通期間と
ランプ電流とが比例せず、点灯制御回路３にて設定され
た点灯期間t₁〜t₃と各放電灯L₁〜L₃のランプ電流Ia,Ib,
Ic、すなわち点灯期間と光量とが比例しないという問題
があった。

また、別の従来例として、第12図に示すように、安定
器回路１を、ダイオードブリッジDB₁と平滑コンデンサC
₀よりなる整流回路1aとプッシュプル型インバータ回路1
bとして構成したものがあり、交流電源Vsを整流回路1a
にて直流電圧に変換した後、インバータ回路1bにて高周
波電圧に変換し、この高周波電圧が、スイッチ素子S₁〜
S₃によって選択的に各放電灯L₁〜L₃に印加され、第13図
に示すように各放電灯L₁〜L₃を順次サイクリックに点灯
するようになっていた。なお、第13図（ａ）は無負荷時
間出力電圧V₀、同図（ｂ）〜（ｄ）は各放電灯L₁〜L₃の
印加電圧V₁〜V₃を示している。

しかし、このような従来例にあっては、放電移行時に
おける放電灯L₁〜L₃再点弧電圧Vaをインバータ回路1b出
力にて得ているので、十分な再点弧電圧Vaを得るために
は、インバータ回路1b出力の無負荷時出力電圧V₀を、定
常点灯時に必要は電圧Vbよりも大幅に高くする必要があ
った。

したがって、放電灯L₁〜L₃が取り外された状態で電源
が投入されている場合には、この放電灯L₁〜L₃の装着部
（例えば、ソケット部）には高電圧が印加されているこ
とになり、電源が投入された状態で放電灯L₁〜L₃を着脱
する場合に感電するおそれがあった。特に、住宅用の照
明スタンドの放電灯点灯装置にあっては大きな問題であ
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
目的とすることろは、放電灯の点灯移行時における再点
弧が確実に行なわれ、しかも電源が投入された状態で放
電灯が着脱された場合にあっても感電するおそれがな
く、安全に使用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〕

本発明の特許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置
は、交流電源Vsに安定器回路１を介して、スイッチ素子
Q₁,Q₂,Q₃と放電灯L₁,L₂,L₃とが、それぞれ直列接続され
た複数の直列回路2₁,2₂,2₃を並列接続し、各スイッチ素
子Q₁,Q₂,Q₃を所定期間で順次にサイクリックにオン、オ
フするとともにオンデューテイを変えることにより（各
スイッチ素子Q₁,Q₂,Q₃のオン期間は、重畳することなく
それぞれ所定期間で、順次にそのオン期間を継続すると
ともに各スイッチ素子Q₁,Q₂,Q₃のオン期間、すなわち各
放電灯L₁,L₂,L₃の点灯期間を変えることにより）、各放
電灯L₁,L₂,L₃の点灯期間を制御する点灯制御回路３を設
けて成る放電灯点灯装置において、各放電灯L₁,L₂,L₃の
点灯期間の初めの所定期間における各放電灯L₁,L₂,L₃へ
の印加電圧を上昇させる高圧印加回路４を設けたことを
特徴としている。

本発明の特許請求の範囲第２項記載の放電灯点灯装置
は、特許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置におい
て、高圧印加回路４を、安定器回路１の一部を構成して
いるインバータ回路1bの出力端に、コンデンサC₁と各放
電灯L₁,L₂,L₃の点灯期間の初めの所定期間にオフされる
スイッチ回路SWとの直列回路を接続して構成したことを
特徴としている。

本発明の特許請求の範囲第３項記載の放電灯点灯装置
は、特許請求の範囲第２項記載の放電灯点灯装置におい
て、安定器回路１を、交流電源Vsを整流する整流回路1a
と、該整流回路1aから出力される直流または整流電圧を
高周波電圧に変換する並列共振型のインバータ回路1b
と、全波整流回路であるダイオードブリッジDB₂とで構
成したことを特徴としている。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明に係る放電灯点灯装
置の実施例を説明する。

（実施例１）第１図は本発明の一実施例を示すもので、交流電源Vs
に安定器回路１を介して、スイッチ素子たるトランジス
タQ₁〜Q₃と放電灯L₁〜L₃とが直列接続された複数の直列
回路2₁〜2₃を並列接続し、各トランジスタQ₁〜Q₃を一定
周期で順次サイクリックにオン、オフするとともにオン
デューテイを変えることにより（換言すれば、各スイッ
チ素子Q₁,Q₂,Q₃のオン期間は、重畳することなくそれぞ
れ所定期間で、順次にそのオン期間を継続するととも
に、各スイッチ素子Q₁,Q₂,Q₃のオン期間、すなわち各放
電灯L₁,L₂,L₃の点灯期間を変えることにより）、各放電
灯L₁〜L₃の点灯期間t₁〜t₃を制御する点灯制御回路３を
設けて成る従来例と同様の放電灯点灯装置であるが、本
発明は、このような放電灯点灯装置において、各放電灯
L₁〜L₃の点灯期間t₁〜t₃の初めの一定期間（各放電灯L₁
〜L₃と直列に接続されたスイッチ素子Q₁〜Q₃がオンして
いる期間であって、その各点灯期間t₁〜t₃毎の初めの所
定期間）において各放電灯L₁〜L₃への印加電圧を上昇さ
せる高圧印加回路４を設けたものである。

本実施例にあっては、交流電源Vsを整流するダイオー
ドブリッジDB₁、抵抗R₀および平滑コンデンサC₀よりな
る整流回路1aと、この整流回路1aから出力される直流ま
たは整流電圧を高周波電圧に変換する並列共振型のイン
バータ回路1bと、全波整流回路たるダイオードブリッジ
DB₂とで安定器回路１が構成されており、また、インバ
ータ回路1bの出力端に、コンデンサC₁と、点灯期間t₁〜
t₃の初めの一定期間にオフされるダイオードブリッジDB
₃、トランジスタQ₄、フォトカップラPC、整流用ダイオ
ードD₂、コンデンサC₃および抵抗R₅,R₆よりなるスイッ
チ回路SWとの直列回路を接続して高圧印加回路４が形成
されている。

また、点灯制御用のトランジスタQ₁〜Q₃および高圧印
加用のトランジスタQ₄を制御する点灯制御回路３は、無
安定マルチバイブレータAMおよび単安定マルチバイブレ
ータMM₀にて形成され、切り替え周期設定用クロックパ
ルスPcを発生するパルス発生回路PGと、点灯期間t₁〜t₃
を設定する単安定マルチバイブレータMM₁〜MM₃と、ドラ
イブ用トランジスタQ₅〜Q₇とよりなる点灯制御信号発生
部と、インバータ回路I₁〜I₄と、オア回路O₁〜O₃と、ア
ンド回路A₁と、タイマー回路TMとよりなる高圧印信号発
生部とで形成されており、点灯期間t₁〜t₃はボリューム
VR₁,VR₂によって自在に変更できるようになっている。

なお、インバータ回路1bは、スイッチング用トランジ
スタQa,Qb、センタータップ付き１次巻線n₁，出力用２
次巻線n₂，帰還巻線n₄，フィラメント予熱巻線n₅〜n₇お
よび付加電源巻線n₃を有する発振トランスTrと、１次巻
線n₁とで並列共振回路を形成するコンデンサC₂と、限流
用チョークコイルCH₀と、抵抗R₁〜R₃とで形成されてお
り、自励式発振動作を行うようになっている。このイン
バータ回路1bは公知の回路であるので詳細な説明は省略
する。

以下、本実施例の動作について具体的に説明する。い
ま、点灯制御回路３のパルス発生回路Pcでは、第２図
（ａ）に示すような一定周期ＴのクロックパルスPcが発
生され、このクロックパルスPcにて初段の単安定マルチ
バイブレータMM₁がトリガされ、それぞれ直列的に動作
する単安定マルチバイブレータMM₁〜MM₃にて点灯期間t₁
〜t₃に対応するパルスが発生され、第２図（ｂ）〜
（ｄ）に示すような点灯制御信号が点灯制御信号発生部
のａ〜ｄ端子に出力される。

この点灯制御信号によってトランジスタQ₁〜Q₃がオ
ン、オフされ、放電灯L₁〜L₃が所定の点灯期間t₁〜t₃だ
けサイクリックに点灯されるようになっている。

一方、高圧印加信号発生部では、上記点灯制御信号の
立ち上がりから高圧印加時間t₀だけ“H"レベルとなる第
２図（ｅ）に示すような高圧印加信号が、e,f端子に出
力され、この高圧印加信号が高圧印加回路４に入力され
ることにより、フォトカップラPCを介してトランジスタ
Q₄がオフされ、インバータ回路1bの出力端、すなわち発
振トランスTrの２次巻線n₂に並列接続されているコンデ
ンサC₁が除去されてインバータ回路1bから出力される高
周波電圧が上昇する。

したがって、各放電灯L₁〜L₃の点灯期間t₁〜t₃の初め
の一定期間t₀において各放電灯L₁〜L₃への印加電圧が上
昇して再点弧が確実に行なわれることになる。この場
合、インバータ回路1bから出力される無負荷時電圧V
₀は、第２図（ｆ）に示すようになって実効値を低減す
ることができ、電源が投入された状態で放電灯L₁〜L₃を
着脱する場合にあっても感電の危険がなく安全に使用で
きるようになっている。

なお、インバータ回路1bの出力端に、コンデンサC₁を
並列接続することにより、インバータ回路1bから出力さ
れる高周波電圧のレベルが変化する理由は以下の通りで
ある。すなわち、発振トランスTrは２次洩れインダクタ
ンスLlを有しており、等価回路は第３図に示すように表
される。ここに、同図（ａ）に示すように、無負荷時で
あってコンデンサC₁が接続されていない場合には、発振
トランスTrの１次巻線n₁の両端電圧Vt₁に巻数比（n₂/
n₁）を乗じた電圧Vt₂（２次巻線n₂の両端）が出力電圧V
t₃として出力されるが、同図（ｂ）に示すように、出力
端にコンデンサC₁が並列接続された場合には、洩れイン
ダクタンスLlに電圧Vt₂に対して遅れた遅相電流Icが流
れ、洩れインダクタンスLlによる電圧降下Vlが大になっ
て出力電圧Vt₃はVt₂と逆極性の低いレベルとなる。

なお、コンデンサC₁の値を適当に変えることによっ
て、再点弧用の高電圧（V₂）と、再点弧後の定常点灯用
の低電圧（V₃）との比を任意に設定できるようになって
おり、コンデンサC₁を挿入した場合にあってもインバー
タ回路1bの発振動作は安定に行なわれ、発振周波数の変
動は比較的少ない。また、インバータ回路1bの各部の信
号波形は振動波形となっているので、雑音の発生が少な
くなっている。

（実施例２）第４図は他の実施例を示すもので、前記実施例１のダ
イオードブリッジDB₂を省略して放電灯L₁〜L₃を交流点
灯させるようにしたものであり、前記実施例１に比べて
予熱用配線数を少なくすることができ、また、トランジ
スタQ₄のベース駆動電源が不要になるとともに、絶縁用
フォトカップラPCも不要になって、点灯制御回路３出力
にて直接制御することができるため回路構成が簡単にな
る。

なお、図中のダイオードブリッジDB₄〜DB₆はトランジ
スタQ₁〜Q₃にて交流を制御するための整流要素である。
また、放電灯L₁〜L₃の両極が交互に陰極となるため、両
極をフィラメント電極とし、両極をフィラメント予熱巻
線n₅〜n₈出力にて予熱するようにしている。なお、イン
バータ回路1b、点灯制御回路３の構成および基本動作に
ついては実施例１と全く同一であるので説明を省略す
る。

（実施例３）第５図はさらに他の実施例を示すもので、発振トラン
スTrの２次巻線n₂を巻き上げた巻き上げ巻線n₂′を設け
るとともに、この巻き上げ巻線n₂′と、ダイオードD
₃と、トランジスタQ₇,Q₈にて高圧印加回路４を形成した
ものであり、他の構成および動作は実施例１と同様であ
る。

いま、点灯制御回路３出力にてトランジスタQ₇,Q₈が
点灯期間t₁〜t₃の初めに設定された一定期間t₀だけオン
されると、２次巻線n₂の出力に、巻き上げ巻線n₂′出力
を加えた電圧の整流電圧がトランジスタQ₇を介して放電
灯L₁〜L₃の両端に印加され、各放電灯L₁〜L₃が確実に再
点弧されるようになる。この場合、各放電灯L₁〜L₃の点
灯期間t₁〜t₃の初めの一定期間t₀だけ高電圧が出力され
るので、前記実施例と同様に、無負荷時電圧の実効値を
低くでき、感電の危険が防止されて安全な使用ができ
る。

（実施例４）第６図はさらに他の実施例を示すもので、インバータ
回路1bを他励式のスイッチング回路を用いて形成し、ト
ランジスタQa,Qbのスイッチング周波数を変化させるこ
とにより、インバータ回路1bの出力側に形成されている
共振回路（発振トランスTrの２次巻線n₂、チョークコイ
ルCH₀′およびコンデンサC₂′）のフィルタ特性により
インバータ回路1b出力を変化させるようにして高圧印加
回路４を形成している。本実施例では、インバータ回路
1bの共振回路の周波数特性（周波数に対するコンデンサ
Ｃ′の両端電圧Vc₂の変化）を第７図に示すように設定
し、点灯期間t₂〜t₃の初めの一定期間t₀だけ発振周波数
をf₁に設定するとともに、一定期間t₀の経過後に発振周
波数をf₂に設定している。

したがって、発振周波数が低い周波数f₁となっている
点灯期間t₁〜t₃の初めの一定期間t₀だけ、放電灯L₁〜L₃
を確実に再点弧させる高い高周波数電圧が出力され、一
定期間t₀の経過後に発振周波数が高い周波数f₂になって
放電灯L₁〜L₃を安定に点灯させる低い高周波電圧が出力
されるようになっている。なお、本実施例では、共振特
性の右半分を利用しているが、左半分を利用するように
してもよいことは言うまでもない。また、発振周波数を
可変にするスイッチング制御回路は省略しているが、例
えば、発振周波数の異なる２つの発振回路出力をアナロ
グスイッチにて選択的にトランジスタQa,Qbに印加して
スイッチング周波数を変更するようにすればよい。

（実施例５）第８図はさらに他の実施例を示すもので、安定器回路
１を、トランジスタQ₁₀,Q₁₁、ダイオードD₃およびチョ
ークコイルCH₂よりなる降圧チョッパ回路1cを用いて形
成したものであり、降圧チョッパ回路1cは放電灯L₁〜L₃
の限流要素として機能するようになっている。また、高
圧印加回路４は、発振回路OS₂、アンド回路A₂、トラン
ジスタQ₁₂およびダイオードD₄よりなる昇圧チョッパ回
路にて形成されている。また高圧印加回路４は、点灯期
間t₁〜t₃の初めの一定期間t₀だけ昇圧動作して、高いチ
ョッパ電圧を放電灯L₁〜L₃に印加して確実な始動を行う
ようになっている。一定期間t₀の経過後は昇圧動作が停
止され、降圧チョッパ回路1cにて降圧されたチョッパ電
圧が放電灯L₁〜L₃に印加されて放電灯L₁〜L₃が安定に点
灯されるようになっている。

（実施例６）第９図はさらに他の実施例を示すもので、実施例１と
同様に放電灯点灯装置において、高圧印加回路４を、ダ
イオードD₅〜D₈と、平滑用のコンデンサC₅,C₆と、整流
方式切換用のスイッチSW₁とで形成したものであり、ス
イッチSW₁をａ側に切り換えることにより、倍電圧整流
回路が形成され、また、スイッチSW₁をｂ側に切り換え
ることにより、全波整流回路が形成されるようになって
いる。

したがって、点灯期間t₁〜t₃の初めの一定期間t₀にお
いて、スイッチSW₁をａ側に切り換えることにより、イ
ンバータ回路1bから出力される高周波電圧の２倍の電圧
を有する高い直流電圧が始動用高電圧として放電灯L₁〜
L₃に印加されて、点灯移行時の放電灯L₁〜L₃を確実に始
動するとともに、無負荷電圧の実効値の低減が図られ
る。

また、点灯期間t₁〜t₃を短く設定しても点灯維持がで
き、放電灯L₁〜L₃の発光色が異ならせてカラーディスプ
レイを行う場合における発光色を多様化することができ
るようになっている。また、電源投入から始動するまで
の間、高い実効値の高周波電圧が放電灯L₁〜L₃に印加さ
れることがないので、フィラメント陰極を損傷すること
なくスムースに始動させることができる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように、交流電源に安定器回路を介し
て、スイッチ素子と放電灯とが、それぞれ直列接続され
た複数の直列回路を並列接続し、各スイッチ素子を所定
期間で順次サイクリックにオン、オフするとともにオン
デューテイを変えることにより、各放電灯の点灯期間を
制御する点灯制御回路を設けて成る放電灯点灯装置にお
いて、各放電灯の点灯期間の初めの所定期間における各
放電灯へ印加電圧を上昇させる高圧印加回路を設けたの
で、放電灯の点灯移行時における再点弧が確実に行なわ
れ、しかも電源が投入された状態で放電灯が着脱された
場合にあっても感電するおそれがなく、安全に使用でき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図および第３
図は同上の動作説明図、第４図は他の実施例の要部回路
図、第５図はさらに他の実施例の回路図、第６図はさら
に他の実施例の回路図、第７図は同上の動作説明図、第
８図はさらに他の実施例の回路図、第９図はさらに他の
実施例の回路図、第10図は従来例の回路図、第11図は同
上の動作説明図、第12図は他の従来例の回路図、第13図
は同上の動作説明図である。 DB₁,DB₂,DB₃はダイオードブリッジ、R₀は抵抗、C₀は平
滑コンデンサ、1aはダイオードブリッジDB₁と抵抗R₀と
平滑コンデンサC₀とから成り交流電源Vsを整流する整流
回路、1bは整流回路1aから出力される直流または整流電
圧を高周波電圧に変換するインバータ回路、１は整流回
路1aとインバータ回路1bとスイッチ回路SWと全波整流回
路であるダイオードブリッジDB₂とから成る安定器回
路、Q₁,Q₂,Q₃はスイッチ素子たるトランジスタ、L₁,L₂,
L₃は放電灯、2₁,2₂,2₃はスイッチ素子Q₁,Q₂,Q₃と放電灯
L₁,L₂,L₃との直列回路、３は点灯制御回路、SWはダイオ
ードブリッジDB₃とトランジスタQ₄とフォトカプラPCと
整流用ダイオードD₂とコンデンサC₃と抵抗R₅,R₆とから
成るスイッチ回路、４はコンデンサC₁とスイッチ回路SW
との直列回路から成る高圧印加回路である。

フロントページの続き (72)発明者平伴喜光門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (56)参考文献特開昭52−93182（ＪＰ，Ａ) 実開昭50−106084（ＪＰ，Ｕ) 特公昭58−45797（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭58−40320（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源に安定器回路を介して、スイッチ
素子と放電灯とが、それぞれ直列接続された複数の直列
回路を並列接続し、各スイッチ素子を所定期間で順次に
サイクリックにオン、オフするとともにオンデューテイ
を変えることにより、各放電灯の点灯期間を制御する点
灯制御回路を設けて成る放電灯点灯装置において、各放
電灯の点灯期間の初めの所定期間における各放電灯への
印加電圧を上昇させる高圧印加回路を設けたことを特徴
とする放電灯点灯装置。
【請求項２】高圧印加回路を、安定器回路の一部を構成
しているインバータ回路の出力端に、コンデンサと各放
電灯の点灯期間の初めの所定期間にオフされるスイッチ
回路との直列回路を接続して構成したことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】安定器回路を、交流電源を整流する整流回
路と、該整流回路から出力される直流または整流電圧を
高周波電圧に変換する並列共振型のインバータ回路と、
全波整流回路であるダイオードブリッジとで構成したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の放電灯点灯
装置。