JP2706531B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、１対又は２対のスイッチングトランジスタ
を設けた自励式インバータ回路を使用した放電灯点灯装
置に関する。

［従来の技術］ 従来この種の放電灯点灯装置としては、第５図に示す
ものが知られている。これは交流電源１に全波整流ダイ
オードブリッジ回路２を介して平滑コンデンサ３を接続
し直流電源４を形成している。そして直流電源４に負荷
電流帰還形の２石式自励インバータ回路５を接続してい
る。

このインバータ回路５は、直流電源４に１対のNPN形
のスイッチングトランジスタ6,7の直列回路、１対の電
源電圧分割コンデンサ8,9の直列回路並びに起動回路10
をそれぞれ接続している。

前記各トランジスタ6,7にはそれぞれ還流ダイオード1
1,12が並列に接続されている。

前記各トランジスタ6,7の接続点を電流変成器13の１
次巻線13P及びチョークコイル14を直列に介して放電灯1
5の一方のフィラメント電極15aの一端に接続している。
前記各コンデンサ8,9の接続点を前記放電灯15の他方の
フィラメント電極15bの一端に接続している。前記放電
灯15の各フィラメント電極15a,15bの他端間に始動コン
デンサ16を接続している。

前記トランジスタ６のベース、エミッタ間にはベース
抵抗17を介して前記電流変成器13の第１の２次巻線13S₁
を接続し、前記トランジスタ７のベース、エミッタ間に
はベース抵抗18を介して前記電流変成器13の第２の２次
巻線13S₂を接続している。

前記起動回路10の出力端子を前記トランジスタ７のベ
ースに接続している。

この装置においては直流電源４が投入されると、起動
回路10を介してトランジスタ７のベースにベース電流が
供給され、そのトランジスタ７がオンする。これにより
トランジスタ７を介して放電灯15の各フィラメント電極
15a,15b、始動コンデンサ16、チョークコイル14、電流
変成器13の１次巻線13Pからなる負荷回路に電流が流
れ、この負荷電流が電流変成器13を介してトランジスタ
７の入力に正帰還され、ベース抵抗18を介してトランジ
スタ７にベース電流が流れトランジスタ７はオン状態を
保持する。

電流変成器13は可飽和のため、コアが飽和すると電流
変成器13の第２の２次巻線13S₂の誘起電圧が急激に低下
しベース電流は反転する。これによりトランジスタ７の
ベース容量の電荷が引き抜かれトランジスタ７は急速に
ターンオフする。この時チョークコイル14にはエネルギ
ーが蓄えられているので、このエネルギーが還流ダイオ
ード11を介して放出する。この電流により電流変成器13
の第１の２次巻線13S₁にはトランジスタ６に正帰還とな
る電圧が誘起されトランジスタ６はオンに移行する。

これにより負荷回路にはトランジスタ７がオンのとき
とは逆方向の電流が流れ電流変成器13のコアが飽和する
まではトランジスタ６のオン状態が保持され、コアが飽
和すると電流変成器13の第１の２次巻線13S₁の誘起電圧
が急激に低下しベース電流が反転する。こうしてトラン
ジスタ６が急速にターンオフするとともにチョークコイ
ル14に蓄積されたエネルギーの放出によりトランジスタ
７がオンに移行するようになる。

以後この動作が繰り返されることにより例えば30〜50
KHzの高周波で各トランジスタ6,7が交互にスイッチング
動作しインバータ回路５は発振動作する。この時、始動
コンデンサ16の容量とチョークコイル14のインダクタン
スを共振する値に設定しているので放電灯15の各フィラ
メント電極15a,15bに高周波の共振電流が流れると共に
始動コンデンサ16の両端に高電圧が発生し、この電圧に
よって放電灯15は点灯する。

放電灯15が点灯した後は始動コンデンサ16と並列に放
電灯15が接続される形となり、これを負荷としてインバ
ータ回路５は発振動作を継続し放電灯15にチョークコイ
ル14のインダクタンスで制御される高周波電流が流れる
ことになる。

［発明が解決しようとする課題］ この従来装置では各トランジスタ6,7のベース回路が
電流変成器13のコアを介して磁気的に結合しているた
め、互いのトランジスタ6,7のスイッチングが互いに影
響を与えることになる。従って放電灯15が寿命末期にな
ったとき放電灯は半波特性を生じ、電流変成器のコアが
偏磁されコアの飽和点が非対称となるため、各トランジ
スタのオン時間が大きく変化しトランジスタのスイッチ
ングが悪くなる問題があった。

また電流変成器13のコアは第６図に示すようなＢ−Ｈ
曲線によって動作している。そしてトランジスタ6,7が
オンのときのベース電流は図中ａ点からｂ点へ移動する
が、コアのヒステリシスにより原点を通らないためコレ
クタ電流とベース電流とにタイミングのずれが生じトラ
ンジスタの損失が増加する問題があった。

そこで請求項（１）対応の発明は、たとえ放電灯が寿
命末期になったとしても各トランジスタのオン時間が大
きく変化することはなく、従ってトランジスタのスイッ
チング特性の改善を図り、さらにコレクタ電流とベース
電流のタイミングを一致させることができトランジスタ
の損失を低減できる放電灯点灯装置を提供しようとする
ものである。

さらに電流変成器のコアの飽和は、コアの素特性によ
って行われているのでコアの特性のバラツキによりトラ
ンジスタのスイッチングがバラツキ信頼性が悪い問題が
あった。

そこで請求項（２）対応の発明は、さらにトランジス
タのスイッチングがバラツキを減少して信頼性を向上で
きる放電灯点灯装置を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 請求項（１）対応の発明は、１対又は２対のスイッチ
ングトランジスタを設け、このトランジスタのスイッチ
ング動作により共振回路を動作し放電灯に高周波の共振
電流を負荷電流として供給する自励式インバータ回路を
備えた放電灯点灯装置において、負荷電流の通電路に各
トランジスタに対応してそれぞれ設けられた電流変成器
の１次巻線を介挿し、この各電流変成器の２次巻線にそ
の電流変成器のコアの残留磁化リセット回路を並列に設
け、各電流変成器の２次巻線を介して対応するトランジ
スタに負荷電流を帰還させてトランジスタのスイッチン
グ動作を継続させるものである。

請求項（２）対応の発明は、さらに電流変成器の２次
巻線にその電流変成器の磁気飽和を制御するコンデンサ
を直列に接続したものである。

［作用］ このような構成の本発明においては、インバータ回路
を構成する各トランジスタそれぞれに対応して互いに独
立した電流変成器を設けているので、各トランジスタの
ベース回路を磁気的に切り離すことができ、たとえば放
電灯が寿命末期になったとしても各トランジスタのオン
時間が大きく変化する虞はない。

電流変成器のコアの残留磁化をリセット回路によりト
ランジスタがオフしている期間にリセットすることがで
き、常にＢ−Ｈ曲線の原点付近を通過させることができ
てコレクタ電流とベース電流のタイミングを一致させる
ことができる。

また電流変成器のコアの飽和をコンデンサによって調
整でき、トランジスタのスイッチングのバラツキを減少
できる。

［実施例］ まず、本発明の後述する第１の実施例及び第２の実施
例の共通する基本的な構成及びその作用について図面を
参照して説明する。

第１図に示すように交流電源21に全波整流ダイオード
ブリッジ回路22を介して平滑コンデンサ23を接続し直流
電源24を形成している。

前記直流電源24に負荷電流帰還形の２石式自励インバ
ータ回路25を接続している。

前記インバータ回路25は、前記直流電源24の１対のNP
N形スイッチングトランジスタ26,27の直列回路、１対の
電源電圧分割コンデンサ28,29の直列回路並びに起動回
路30をそれぞれ接続している。

前記各トランジスタ26,27にはそれぞれ還流ダイオー
ド31,32が並列に接続されている。

前記各トランジスタ26,27の接続点を第１の電流変成
器33の１次巻線33P、第２の電流変成器34の１次巻線34P
及びチョークコイル35を直列に介して放電灯36の一方の
フィラメント電極36aの一端に接続している。

前記各コンデンサ28,29の接続点を前記放電灯36の他
方のフィラメント電極36bの一端に接続している。

前記放電灯36の各フィラメント電極36a,36bの他端間
に始動コンデンサ37を接続している。

前記トランジスタ26のベース、エミッタ間にはベース
抵抗38を介して前記第１の電流変成器33の２次巻線33S
を接続し、前記トランジスタ27のベース、エミッタ間に
はベース抵抗39を介して前記第２の電流変成器34の２次
巻線34Sを接続している。

前記起動回路30の出力端子を前記トランジスタ27のベ
ースに接続している。

このような基本的な構成においては、直流電源24を投
入すると、起動回路30を介してトランジスタ27のベース
にベース電流が流れトランジスタ27がオンする。これに
よりトランジスタ27を介して放電灯36の各フィラメント
電極36a,36b、始動コンデンサ37、チョークコイル35、
第１、第２の電流変成器33,34の１次巻線33P,34Pからな
る負荷回路に負荷電流が流れる。

各電流変成器33,34の１次巻線33P,34Pは互いに同一極
性、また２次巻線33S,34Sは互いに逆極性に巻回されて
いるので、負荷電流によりトランジスタ27のベースには
正バイアス、トランジスタ26のベースには逆バイアスが
印加されるようにベース電流が流れる。こうしてトラン
ジスタ27はオン状態を保持し、トランジスタ26のオフ状
態を保持する。

第２の電流変成器34は可飽和のため、コアが飽和する
と第２の電流変成器34の２次巻線34Sの誘起電圧が急激
に低下しベース電流は反転する。これによりトランジス
タ27のベース容量の電荷が引き抜かれトランジスタ27は
急速にターンオフする。この時チョークコイル35にはエ
ネルギーが蓄えられているので、このエネルギーが還流
ダイオード31を介して放出する。この電流により第１の
電流変成器33の２次巻線33Sにはトランジスタ26に正バ
イアスとなる電圧が誘起され、また第２の電流変成器34
の２次巻線34Sにはトランジスタ27に逆バイアスとなる
電圧が誘起され、トランジスタ26はオンに移行すると共
にトランジスタ27はオフ状態を保持する。

第１の電流変成器33のコアが飽和するとその第１の電
流変成器33の２次巻線33Sの誘起電圧が急激に低下しベ
ース電流は反転する。これによりトランジスタ26のベー
ス容量の電荷が引き抜かれトランジスタ26は急速にター
ンオフする。この時チョークコイル35にはエネルギーが
蓄えられているので、このエネルギーが還流ダイオード
32を介して放出する。この電流により第２の電流変成器
34の２次巻線34Sにはトランジスタ27に正バイアスとな
る電圧が誘起され、また第１の電流変成器33の２次巻線
33Sにはトランジスタ26に逆バイアスとなる電圧が誘起
され、トランジスタ27はオンに移行すると共にトランジ
スタ26はオフ状態を保持する。

以後この動作を繰り返してインバータ回路25は発振動
作する。

そして始動コンデンサ37の容量とチョークコイル35の
インダクタンスを共振する値に設定しているので放電灯
36の各フィラメント電極36a,36bに高周波の共振電流が
流れると共に始動コンデンサ37の両端に高電圧が発生
し、この電圧によって放電灯36は点灯する。放電灯36が
点灯した後は始動コンデンサ37と並列に放電灯36が接続
される形となり、これを負荷回路としてインバータ回路
25は発振動作を継続し放電灯36にチョークコイル35のイ
ンダクタンスで制御される高周波電流が流れることにな
る。

このように各スイッチングトランジスタ26,27に対し
て互いに独立した第１、第２の電流変成器33,34を設
け、各トランジスタ26,27のベース回路を磁気的に切り
離しているので、各トランジスタのスイッチングが互い
に干渉しなくなり、たとえ放電灯36が寿命末期になって
半波特性となっても各トランジスタのオン時間が大きく
変化することはない。従ってトランジスタ26,27のスイ
ッチング特性を改善できる。

ここで、本発明の第１の実施例を図面を参照して説明
する。なお、ここで上述した基本的な構成に基づいて、
要部のみについて述べる。

第２図に示すものは、スイッチングトランジスタ27の
エミッタにエミッタ抵抗40を接続し、かつ第２の電流変
成器34の２次巻線34Sに抵抗39を介して例えば３個のダ
イオードを直列に接続した残留磁化リセット回路41を並
列に接続している。このリセット回路41はダイオードの
向きをトランジスタ27のベース、エミッタの極性とは逆
極性になるようにしている。

なお、図示はしないがスイッチングトランジスタ26の
エミッタにもエミッタ抵抗が接続され、かつベース回路
も残留磁化リセット回路を接続した同様の回路構成とな
っている。

この実施例においては、負荷回路に電流が流れ第２の
電流変成器34の２次巻線34Sに電圧が誘起されると、ベ
ース抵抗39を介してトランジスタ27のベースにベース電
流が流れ、トランジスタ27はオン状態を保持する。そし
て第２の電流変成器34のコアが飽和すると２次巻線34S
の誘起電圧は急激に低下するのでベース電流は反転しト
ランジスタ27のベース容量の電荷を引き抜きトランジス
タ27は急速にターンオフする。

次にトランジスタ26がオンしているとき第２の電流変
成器34の２次巻線34Sには負荷電流によりトランジスタ2
7を逆バイアスする方向に電圧が誘起しトランジスタ27
を逆バイアスすると共に残留磁化リセット回路41を介し
て２次巻線34Sに電流を流し第２の電流変成器34のコア
を飽和しないように、また残留磁化が略「０」となるよ
うにリセットする。

こうして第２の電流変成器34のコアのヒステリシス曲
線は第３図に示すように原点付近ｃを通過するようにな
る。従ってトランジスタ27のコレクタ電流とベース電流
とのタイミングを一致させることが可能となり、トラン
ジスタ27の損失を低減できる。

以上の動作はトランジスタ26のベース回路においても
同様に行われる。従ってトランジスタ26においてもコレ
クタ電流とベース電流とのタイミングを一致させること
が可能となり、トランジスタ26の損失も低減できる。

ここで、本発明の第２の実施例を図面を参照して説明
する。なお、ここでも上述した基本的な構成に基づい
て、要部のみについて述べる。

第４図に示すものは、スイッチングトランジスタ27の
ベース、エミッタ間に第２の電流変成器34の２次巻線34
Sに抵抗39を介してコンデンサ42を接続している。前記
第２の電流変成器34の２次巻線34Sに例えば３個のダイ
オードを直列に接続した残留磁化リセット回路43を並列
に接続している。このリセット回路43はダイオードのカ
ソードがトランジスタ27のベース側に向くようにして並
列に接続されている。また前記スイッチングトランジス
タ27のベース、エミッタ間にダイオード44と抵抗45との
直列回路を介している。

なお、図示はしないがスイッチングトランジスタ26の
ベース回路も同様の回路構成となっている。

この実施例においては、負荷回路に電流が流れ第２の
電流変成器34の２次巻線34Sに電圧が誘起されると、コ
ンデンサ42に充電電流が流れ、この電流によりトランジ
スタ27はオン状態を保持する。このときコンデンサ42は
その充電量と共にインピーダンスが大きくなり、電流変
成器34の２次電流が流れにくくなり、ある充電量に達す
ると電流変成器34のコアは急速に飽和し２次巻線34Sの
誘起電圧が低下しベース電流が反転しする。しかしてト
ランジスタ27のベース容量の電荷が引き抜かれトランジ
スタ27は急速にターンオフする。

次にトランジスタ26がオンしているとき第２の電流変
成器34の２次巻線34Sには負荷電流によりトランジスタ2
7を逆バイアスする方向に電圧が誘起され、トランジス
タ27を逆バイアスすると共にリセット回路43を介して第
２の電流変成器34の２次巻線34Sに電流を流すことによ
り第２の電流変成器34のコアを飽和しないように、また
残留磁化が略「０」となるようにリセットする。

またコンデンサ42に蓄えられた電荷もダイオード44、
抵抗45を介して放電しリセットする。この電流によりト
ランジスタ27は確実に逆バイアスされオフ状態を保持す
る。

以上の動作はトランジスタ26のベース回路においても
第１の電流変成器33に対して同様に行われる。

こうして電流変成器33,34のコアの飽和をコンデンサ
の充電量により調整でき、コアのバラツキによるトラン
ジスタ26,27のスイッチングのバラツキを減少させるこ
とが可能となり、信頼性を向上できる。

またコンデンサ42を可変コンデンサにすればそのコン
デンサの可変により出力調整も可能となる。

なお、前記実施例はスイッチングトランジスタを１対
設けた自励式インバータ回路を使用したが必ずしもこれ
に限定されるものではなく、スイッチングトランジスタ
を２対設けた自励式インバータ回路を使用したものであ
ってもよく、この場合には電流変成器は４個使用するこ
とになる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、たとえ放電灯が
寿命末期になったとしても各トランジスタのオン時間が
大きく変化することはなく、従ってトランジスタのスイ
ッチング特性の改善を図ることができ、コレクタ電流と
ベース電流のタイミングを一致させることができトラン
ジスタの損失を低減できる。またトランジスタのスイッ
チングのバラツキを減少して信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の基本的な構成を示す回路図、
第２図は本発明の第１の実施例を示す要部回路図、第３
図は同実施例の電流変成器コアのＢ−Ｈ曲線を示す特性
図、第４図は本発明の第２の実施例を示す要部回路図、
第５図は従来例を示す回路図、第６図は同従来例の電流
変成器コアのＢ−Ｈ曲線を示す特性図である。 25……自励式インバータ回路、26,27……スイッチング
トランジスタ、33……第１の電流変成器、34……第２の
電流変成器、36……放電灯、41,43……残留磁化リセッ
ト回路、42……コンデンサ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１対又は２対のスイッチングトランジスタ
   を設け、このトランジスタのスイッチング動作により共
   振回路を動作し放電灯に高周波の共振電流を負荷電流と
   して供給する自励式インバータ回路を備えた放電灯点灯
   装置において、 負荷電流の通電路に前記各トランジスタに対応してそれ
   ぞれ設けられた電流変成器の１次巻線を介挿し、 この各電流変成器の２次巻線にその電流変成器のコアの
   残留磁化リセット回路を並列に設け、 前記各電流変成器の２次巻線を介して対応するトランジ
   スタに負荷電流を帰還させてトランジスタのスイッチン
   グ動作を継続させることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】前記電流変成器の２次巻線にその電流変成
   器の磁気飽和を制御するコンデンサを直列に接続したこ
   とを特徴とする請求項（１）記載の放電灯点灯装置。