JP2780177B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自励一石形トランジスタインバータを用い
て蛍光ランプのような放電灯を高周波点灯する放電灯点
灯装置に関する。
［従来の技術］ 従来、直流電力を交流電力に変換するインバータとし
て、並列共振回路と、入力直流電圧を高周波例えば20〜
100kHzでオン・オフしてこの並列共振回路に印加するス
イッチング素子とを備え、この並列共振回路に誘起され
る交流電圧を負荷に供給する自励一石式並列共振形イン
バータが知られている。
このようなインバータにおいては、従来より、その出
力を制御することが考えられている。例えば、このよう
なインバータを蛍光ランプ等の放電灯を点灯する装置と
して用いる場合には、インバータの出力電圧を制御して
ランプの調光、ランプやインバータの温度補償、ソフト
スタート、またはランプが寿命末期に至ったときの保護
等を行ないたい場合があった。
第２図は、従来の自励式インバータの一構成例を示
す。同図において、１は直流電源、２は出力トランス、
３はスイッチング素子であるトランジスタ、４は共振用
コンデンサである。出力トランス２の１次巻線と共振用
コンデンサ４とは並列共振回路を構成している。さら
に、出力トランス２の２次巻線には、負荷として蛍光ラ
ンプ等の放電灯８、起動用コンデンサ９および負荷電流
を検出してトランジスタ３のベースに正帰還する可飽和
形電流トランス（CT）を接続している。
トランジスタ３のベース・エミッタ間には、逆並列に
ダイオード５と抵抗６との直列回路を接続してある。1
0,14は周波数制御用のコンデンサであり、15は切替スイ
ッチである。
［発明が解決しようとする課題］ ところで、同図のようなインバータにおいて出力制御
を行なう場合は、スイッチングトランジスタ３のベース
側に接続してあるコンデンサの容量をスイッチ15によっ
て切替えることにより行なっていた。また、出力制御の
他の方法としては、同図のリセット抵抗６として例えば
可変抵抗器を使用し、この抵抗を変化させることにより
出力制御を行なうものがあった。
しかしながら、上記のコンデンサを切替えるもので
は、切替が段切替であって連続的に出力を変化させるこ
とができないという欠点があった。また、リセット抵抗
を変化させるものでは、出力の連続的制御は可能だが、
制御範囲が狭いという不具合があった。
本発明の目的は、上述の状来形における問題点に鑑
み、自励一石形インバータにおいて、広範囲な出力電圧
制御を可能とすることにある。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明では、制御電極及
び一方の主極の間に供給される制御信号に応じてスイッ
チング動作を行う半導体スイッチと、半導体スイッチの
制御電極及び一方の主極の間に制御信号を供給する帰還
巻線とを有し、放電灯を高周波で付勢する放電灯点灯装
置において、帰還巻線による制御信号供給路内に介挿さ
れたコンデンサ及び電界効果トランジスタと、電界効果
トランジスタに印加するゲート電圧を変化させることに
より電界効果トランジスタを可変インピーダンス素子と
して動作させて、半導体スイッチ素子の動作周波数を連
続的に可変させ得る制御手段とを具備していることを特
徴とする。
本発明において、動作周波数は、特に、制限はない
が、可聴周波数より高い周波数である20〜100kHzが好ま
しく用いられる。また、本発明の一石式インバータは、
共振形の負荷回路のものに適用することが望ましい。
［作 用］ 本発明によれば、電界効果トランジスタを可変抵抗素
子として用い、この電界効果トランジスタのゲート電圧
を変化させてその抵抗値を変えることによりインバータ
の出力を連続的に変化させる。すなわち、可変抵抗素子
の抵抗値が変化すると、スイッチングトランジスタのベ
ースを駆動するに充分な電流が流れる時間が変化し、こ
れによりインバータの発振周波数が変化し、その結果出
力電圧が連続的に変化する。
［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第１図は、本発明の一実施例に係るインバータを適用
した放電灯点灯装置の構成を示す。同図において、１は
直流電源で、バッテリ等の純直流電源の他、交流電源を
整流する平滑、部分平滑もしくは谷埋め形平滑、または
非平滑の整流回路を用いることができる。２は出力トラ
ンスで、この出力トランス２の１次巻線2pは、一端を直
流電源１の正側端子に接続し、他端をスイッチング素子
であるトランジスタ３のコレクタに接続するとともに、
この１次巻線2pと並列に共振用コンデンサ４を接続して
ある。これらの１次巻線2pと共振用コンデンサ４とは並
列共振回路を構成している。さらに、出力トランス２の
２次巻線2sには負荷となる例えば蛍光ランプ等の放電灯
８、起動用コンデンサ９および負荷電流を検出してトラ
ンジスタ３のベースに正帰還する可飽和形電流トランス
（CT）を接続している。
また、トランジスタ３のエミッタを直流電源１の負側
端子に接続し、このトランジスタ３のベース・エミッタ
間には逆並列ダイオード５と抵抗６との直列回路を接続
してある。10,11は周波数制御用のコンデンサ、12はマ
ニュアルまたは種々の物理量に従ってインピーダンスが
変化する可変インピーダンス素子としてのFET、13はFET
12のインピーダンス制御手段である。
次に、第１図の放電灯点灯装置の動作を説明する。
直流電源１を投入すると、トランジスタ３は図示しな
い起動回路より微小なベース電流が供給され、僅かに導
通する。これにより、出力トランス２の１次巻線2pが僅
かに駆動され、２次巻線2sに負荷電流が流れる。この負
荷電流はCT7により検出され、トランジスタ３のベース
に正帰還される。このトランジスタ３のベースからコレ
クタ、出力トランス２およびCT7を経てトランジスタの
ベース３に至る正帰還ループによりトランジスタ３は急
速にオンする。コンデンサ10,11は、このトランジスタ
３をオンさせるためのベース電流により充電され、その
結果、トランジスタ３のベース電流は減少する。する
と、今度は、上記正帰還ループによりトランジスタ３が
急激にオフする。オフ時はコンデンサ４と出力トランス
２の１次次巻線2pとからなる並列共振回路の共振により
出力トランス２の２次巻線2sに交流電圧が誘起され、こ
の交流電圧により、負荷電流は極性を反転した後、再度
正転する。すると、トランジスタ３はベースに印加され
る電圧が正となり、上記正帰還により再びオンする。以
後このような正帰還および並列共振により、このインバ
ータは発振を継続する。
ここで制御手段13によりFET12がオフされたとすれ
ば、コンデンサ11が遮断され、トランジスタ３のベース
にはコンデンサ10のみが接続されることとなる。また、
制御手段13によりFET12のベースに印加される電圧を適
当に変化させてやれば、FET12は可変インピーダンス素
子として動作し、そのゲート電圧に応じたインピーダン
スとなる。
このインバータにおいては、トランジスタ３のオフ期
間は上記並列共振により定まるため、一定である。しか
し、オン期間は、コンデンサ10,11に流れるトランジス
タ３のベース電流により定まる。そして、このトランジ
スタ３のベース電流は、CT7の２次巻線に対しトランジ
スタ３のベースと直列に接続されるコンデンサ10,11お
よびFET12のインピーダンスにより定まる。したがっ
て、FET12のインピーダンスを可変することにより、イ
ンバータの発振周波数f1を可変することができる。
例えば、制御手段13によりFETのインピーダンスを低
下させたとすれば、コンデンサ10,11にトランジスタ３
のベースを駆動するに充分な電流が流れる時間が長くな
ってトランジスタ３のオン期間が延び、発振周波数f1が
低下して共振周波数f0に接近し、トランジスタ３のコレ
クタのピーク電圧Vpが上昇する。
なお、上記の実施例ではランプ回路に帰還用のカレン
トトランス（可飽和形）を設けた場合を示したが、帰還
巻線はインバータトランスに設けてもよく、またバラス
トチョークに設けてもよい。
さらに、制御手段による可変抵抗素子の制御は、イン
バータの動作中の種々の物理量例えば、電圧や電流等の
電気料、温度あるいは輝度等を一定値とするよう制御す
るとよい。例えば、上述の第１図において、スイッチン
グトランジスタ３のコレクタ電圧のピーク値Vpを検出
し、このピーク電圧Vpが一定になるようにFET12のイン
ピーダンスを制御するような回路を付加することができ
る。このようにしてピーク電圧Vpを一定に保持すること
により、スイッチングトランジスタ３に加わる電圧が制
限され、トランジスタが過電圧から保護される。また、
電源電圧が変動した場合にも上記ピーク電圧Vpを一定と
するよう動作するため、交流出力電圧の変動が抑えられ
る。さらに、幅の広い入力電圧のサージがあっても、上
記安定化動作により吸収することができる。
［効 果］ 以上のように、本発明で用いられるインバータは、自
励式インバータでありながら広範囲な出力制御が可能と
なる。したがって本発明の放電灯点灯装置は、放電灯の
調光、ランプやインバータの温度補償、ソフトスター
ト、ランプ寿命末期時の保護、ランプ取外し時の出力電
圧低減、部品のばらつきの吸収、外来サージ耐量の強化
等の種々の機能を実現することができる。さらに本発明
によれば、可変抵抗素子として電界効果トランジスタを
用いたため、可変抵抗素子の抵抗値を制御する制御手段
の電力損失が少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例に係るインバータを適用し
た放電灯点灯装置の回路図、 第２図は、従来の自励式インバータの一構成例を示す回
路図である。 1:直流電源、2:出力トランス、3:トランジスタ、4:共振
用コンデンサ、5:ダイオード、6:抵抗、7:帰還用電流ト
ランス、8:放電灯、9,10,11:コンデンサ、12:FET、13:F
ET制御手段。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】制御電極及び一方の主極の間に供給される
    制御信号に応じてスイッチング動作を行う半導体スイッ
    チと、半導体スイッチの制御電極及び一方の主極の間に
    制御信号を供給する帰還巻線とを有し、放電灯を高周波
    で付勢する放電灯点灯装置において、 帰還巻線による制御信号供給路内に介挿されたコンデン
    サ及び電界効果トランジスタと、 電界効果トランジスタに印加するゲート電圧を変化させ
    ることにより電界効果トランジスタを可変インピーダン
    ス素子として動作させて、半導体スイッチ素子の動作周
    波数を連続的に可変させ得る制御手段と を具備していることを特徴とする放電灯点灯装置。
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