JP2815230B2 - 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> 本発明はインバータを介して放電灯を点灯するように
した放電灯点灯装置に関する。
<従来の技術> 放電灯点灯装置には、従来より、第5図に示すように
交流電源1を整流する整流回路2及び平滑回路3よりな
る直流電源回路4と放電灯5との間に、インバータ6を
設け、このインバータ6に直流電源回路4から給電して
該インバータ6の出力によって放電灯5を点灯するよう
にしたものがある。
この種の従来の放電灯点灯装置は次のような問題点が
あった。即ち、(1)放電灯5が接続されていないとき
(無負荷時)に電源を印加した場合、負荷回路側には高
電圧が発生し危険である。(2)放電灯5が寿命末期に
なって不安定点灯状態となったとき、チラツキ等のため
見苦しくなる。又、不点灯状態になって放電灯5を交換
するときに危険であると共に、インバータ6に過度の負
担を与える場合がある。(3)放電灯5が寿命末期とな
って半波放電状態となり、インバータ6の出力側に直流
成分が流れたとき、インバータ6のトランスが偏磁され
て異常発熱を起したり、インバータ6の発振トランジス
タ等に過度の負担をかけ(安全動作領域を越える)、一
瞬にして破壊する場合がある。
そこで、上記のような問題点を解消するために次のよ
うな種々の発明がなされている。
放電灯の不点灯状態をインバータのトランスの出力電
圧又はCTで検出するもの(例えば特開昭61−158694
号)。
半波放電時のインバータの過大電流による電気部品の
発熱を検知しインバータを不作動にする(例えば特開昭
62−51195号)。
半波放電時の異常発振周波数を検知してインバータを
不作動とする(例えば特開昭62−51196号)。
インバータのトランスに検出巻線を設け、その正負バ
ランスを検出して不作動にする(例えば特公昭61−2619
8号)。
インバータのトランスに設けた巻線により半波放電時
の異常電圧を検知してインバータを不作動にすると共
に、時限装置を設けている(例えば特開昭59−146199
号、特公昭62−10000号)。
放電灯に流れる電流の増大を検知して不作動とする
(例えば特開昭62−216196号)。
<発明が解決しようとする課題> しかし、従来の放電灯点灯装置は、改良が十分でな
く、夫々次のような欠点を有している。
前記の場合、放電灯の点灯、不点灯のみ検出可能で
あり、半波放電状態等を検出できない。
前記の場合、温度は時間経過があるため短期間の過
負荷で電気部品が破壊することがある。
前記の場合、周波数は電圧変動、負荷変動等でも発
生し、異常を確実に検出することは難しい。
前記の場合、半波放電の非対称時には対応できる
が、無負荷の場合、アンバランスは生じないので、検出
できない欠点がある。
前記の場合、異常電圧はインバータトランスが偏磁
を受け、磁気飽和等により発生する異常電圧であり、ト
ランスに異常動作させている。
前記の場合、電流の増大とはインバータの出力トラ
ンスの偏磁又は磁気飽和による過電流であり、放電灯の
点灯異常を確実に検出することはできない。
本発明は、上記問題点に鑑み、放電灯の点灯に異常乃
至危険が生じた場合、これを簡単な回路構成で確実に検
出してインバータの動作を迅速に停止し得るようにした
ものである。
<課題を解決するための手段> この技術的課題を解決する本発明の技術的手段は、電
源から給電されて作動するインバータ18と、このインバ
ータ18の出力によって点灯する放電灯15とを備えた放電
灯点灯装置において、 放電灯15に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出回
路24と、この負荷電流検出回路24により検出した負荷電
流が少なくとも正負のいずれか一方の極側で一定電流以
下になると、前記インバータ18の作動を停止させるイン
バータ停止回路32と、インバータ18への電源投入から所
定時間まで前記インバータ停止回路32を不作動にする時
限回路38と、放電灯15を装着したときに前記時限回路38
をリセットするリセット回路41とを設けた点にある。
<実施例> 以下、本発明を図示の実施例に従って説明すると、第
1図は本発明の基本回路を示し、第1図において、14は
直流電源回路、15は放電灯である。
18はインバータで、交互導通する一対のメイントラン
ジスタ21,22と発振トランス19とを備え、直流電源回路1
4からチョーク20を介して給電されて作動し、トランス1
9の2次巻線側に生じる高周波出力によって放電灯15を
点灯する。
23はインバータ停止用の停止スイッチである。24は放
電灯15に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出回路
で、抵抗25,26、ダイオード27,28、コンデンサ29,30を
備えて成り、放電灯15に正負いずれの極側に対しても負
荷電流が流れると、その負荷電流によってコンデンサ2
9,30が充電され、正負のいずれか一方の極側のみに負荷
電流が流れると、それに対応する一方のコンデンサ29又
はコンデンサ30のみが充電され、また正負の両極側に対
して負荷電流が流れなくなると、両者のコンデンサ29,3
0が共に充電されなくなるように構成されている。
32はインバータ停止回路で、NAND回路33とAND回路34
とトランジスタ35とリレーコイル36とにより構成され、
前記負荷電流検出回路24により検出した負荷電流が、少
なくとも正負のいずれか一方の極側で一定電流以下にな
ると、NAND回路33の出力が高電圧になり、これによりAN
D回路34の出力が高電圧となって、停止スイッチ23をオ
フさせるようになっている。
38は時限回路で、放電灯点灯装置への電源投入から放
電灯15が点灯するために必要な所定時間まで前記インバ
ータ停止回路32を作動不能にする。
41はリセット回路で、放電灯15を装着したときに前記
時限回路38をリセットするためのリセット信号を出力す
るように構成されている。
次に動作を説明する。放電灯点灯装置に電源を投入す
ると、電源投入から所定時間経過までは、時限回路38か
ら低電圧が出力されて、AND回路34はゲートを閉じた状
態になり、トランジスタ35がオフ状態を保つので、停止
スイッチ23はオン状態に保持される。従って、メイント
ランジスタ21,22にベース電流を供給可能であり、直流
電源回路14からインバータ18に電力が供給され、これに
よりインバータ18が作動して、発振トランス19の2次巻
線に高周波が発生し、放電灯15が高周波により点灯す
る。そして、電源投入から放電灯15が点灯するのに十分
な所定時間が経過すると、時限回路38から高電圧が出力
されるようになり、AND回路34はゲートを開いた状態に
なる。
放電灯15が正常点灯する場合、電源投入後、NAND回路
33、時限回路38及びAND回路34の出力は第2図に示すよ
うになる。即ち、放電灯15が正常に点灯している場合、
放電灯15には負荷電流が正負の両極について一定以上流
れるので、コンデンサ29,30は共に一定値以上に充電さ
れ、その結果NAND回路33は低電圧を出力し、AND回路34
の出力は低電圧となり、トランジスタ35はオフ状態を保
つため、停止スイッチ23はオンを保持し、インバータ18
は作動を続ける。
放電灯15が点灯しない場合又は異常点灯する場合、電
源投入後、NAND回路33、時限回路38及びAND回路34の出
力は第3図に示すようになる。即ち、放電灯15が放電灯
点灯装置に接続されていないとき(無負荷時)に電源を
印加した場合や放電灯15が寿命末期になって不点灯状態
となった場合、放電灯15には負荷電流が正負の両極につ
いて流れなくなるので、コンデンサ29,30の充電電圧は
共に一定値以下となり、その結果NAND回路33は高電圧を
出力し、AND回路34の出力は高電圧となり、トランジス
タ35はオンするため、停止スイッチ23がオフして、メイ
ントランジスタ21,22にベース電流が供給されなくな
り、インバータ18の作動は停止する。そして、放電灯15
を装着すると、リセット回路41からリセット信号が時限
回路38をリセットし、時限回路38から低電圧が出力され
て、インバータ18が発振可能になる。
また、放電灯15が寿命末期となって半波放電状態にな
った場合、放電灯15には負荷電流が正負の一方の極側の
み流れ、他方には流れなくなるので、コンデンサ29,30
の一方の充電電圧が一定値以下になり、その結果NAND回
路33は高電圧を出力するため、AND回路34の出力は高電
圧となり、トランジスタ35はオンし、停止スイッチ23の
オフによりインバータ18の作動は停止する。
第4図は本発明の具体的回路を示し、同図において、
インバータ18は、交互に導通する一対のトランジスタ
Q1,Q2、共振用コンデンサC10、インバータトランスT3
を備え、インバータトランスT3は1次コイルm1、2次コ
イルm2及び一対の予熱コイルf1,f2を有している。
負荷電流検出回路24は、ダイオードD103,D104、コン
デンサC106,C107及び抵抗R111,R112,R113を備える。イ
ンバータ停止回路32は、NAND回路33、AND回路34、イン
バータ停止信号を出力するトランジスタ35等を備える。
NAND回路33は、オペアンプOP2、トランジスタQ7,Q8,
Q9、コンデンサC102、ダイオードD105,D106等を有して
成る。AND回路34は、ダイオードD109、抵抗R127を有し
て成る。時限回路38は、オペアンプOP1及び抵抗R123,R
124を備える。
リセット回路41は、ツェナーダイオードD112、ダイオ
ードD110,D111,D113、コンデンサC109及び抵抗R130,R
131,R132,R133,R134を備えて成る。
次に動作を説明する。放電灯15が正常点灯動作をする
場合、電源を投入すると、コンデンサC8とツェナーダイ
オードD11により6.8Vの直流電圧を制御回路側に印加す
る。それと同時にコンデンサC101、抵抗R101,R103、ダ
イオードD12,D13により構成した電源リセット回路の点P
12の電圧が立上る。点P12の電圧レベルは制御回路の点P
6,P13の基準電圧よりも高い電圧3.5V以上(4.0V程度)
に設定されており、すべての制御動作に影響を与えな
い。そして、点P12の電圧が立上ることにより、時限回
路38の電圧が電解コンデンサC112と抵抗R110による時定
数により決まる傾斜で電源リセット回路の点P12の電圧
まで立上る。点P8より時限回路38のオペアンプOP1のプ
ラス端子に抵抗R123を介して印加する。オペアンプOP1
のマイナス端子である点P6には、点P11の電圧が立上る
と同時に、抵抗R124,R125,R126の分圧比で決まる基準電
圧3.5Vが印加される。
電源投入より所定時間(5秒間)経過後に、コンデン
サC112及び抵抗R110によって点P8の電圧が点P6の電圧よ
り高くなり、オペアンプOP1の出力は低電圧から高電圧
に反転する。その5秒間、トランジスタ35はバイアスさ
れる事がなく、インバータ18は発振動作を継続する。そ
の5秒間において放電灯15が点灯すると、放電灯電流が
抵抗R15を流れ、点P2に電圧が発生する。点P2の電圧よ
り、負荷電流検出回路24のコンデンサC106,C107を正負
夫々のACリップリを含む直流電圧で充電する。
そして、順方向はトランジスタQ8がオンでトランジス
タQ9がオフの状態になり、又逆方向はトランジスタQ7
逆バイアスのためオフの状態となって、ダイオード
D105,D106がオフとなり、点P11の直流電圧により抵抗R
122を介して電解コンデンサC102が充電される。電解コ
ンデンサC102の点P7の電圧は、オペアンプOP2のマイナ
ス端子に印加され、オペアンプOP2のプラス端子には抵
抗R124,R125,R126により決まる点P13の電圧が印加され
る。電源投入後しばらくオペアンプOP2の出力端子であ
る点P5には、高電圧が出力されるが、放電灯15の点灯後
は点P7の電圧が点P13の電圧より高くなり、点P5の出力
は低電圧となる。よって、電源投入から5秒後はオペア
ンプOP1の点P4の出力は、抵抗P127によりダイオードD
109を通して低電圧となり、トランジスタ35はドライブ
されず、インバータ18は発振を継続している。
また、電源投入後、放電灯脱着再起動回路を形成する
オペアンプOP4の点P9の出力は高電圧となり、トランジ
スタQ6のベースに、抵抗R107とコンデンサC106とにより
構成される微分回路からワンパルスの電圧が印加され、
コンデンサC112の電荷はトランジスタQ6により抵抗R104
とダイオードD101を介して放電する。点P8の電圧は、上
述した通り電源投入直後0Vに落ちた後より充電を開始す
る。放電灯点灯後もオペアンプOP4の点P9の出力は高電
圧レベルを継続し、トランジスタQ6のベースには電圧が
印加されず、点P8の電圧がトランジスタQ6によって落と
されることはない。以上で放電灯15は通常点灯を継続さ
せている。放電灯15の脱着による回路動作は後述する。
次に、放電灯15が寿命末期になったエミレス時の動作
を説明する。エミレス時には放電灯15への負荷電流が半
波になるので、負荷電流検出回路24のコンデンサC106,C
107のどちらか一方の充電電圧が発生しない。順方向エ
ミレスの場合には、トランジスタQ8がオフし、抵抗R118
より電流が流れ、トランジスタQ9がオンする。トランジ
スタQ9がオンすると、コンデンサC102は抵抗R121とダイ
オードD106を介してトランジスタQ9により放電する。そ
して、点P7の電圧が点P13の電圧より低いレベルになる
と、オペアンプOP2の点P5の出力は高電圧になる。電源
投入後5秒後はオペアンプOP1の点P4の出力は高電圧と
なっているので、点P5が高電圧になるとダイオード
D107,D108を通してトランジスタ35がオンする。そし
て、メイントランジスタQ1,Q2のベースラインに入れて
いるインバータ停止用の停止スイッチ23のベースがグラ
ンドに接地されることとなり、サブトランジスタQ3はオ
フする。その結果メイントランジスタQ1,Q2のベースに
電流が供給されなくなり、インバータ18が発振を停止す
る。また、逆方向エミレスの場合も同様に停止する。さ
らに、無負荷時も同様にコンデンサC102が充電されない
ため停止する。即ち、放電灯15に正常電流が流れている
ときのみ、インバータ18は発振を維持する。
放電灯15装着による再起動動作につき説明する。放電
灯15が装着されている状態では、点P14は、放電灯15の
フィラメント及びダイオードD113を通ってマイナスライ
ンに接続されているため、点P14の電圧は約0Vである
が、放電灯15を外すと、抵抗R130と抵抗R131,R132によ
る分圧電圧が点P14に印加され、点P3の電圧は上昇す
る。点P3の電圧が点P13の電圧より高くなった時点で、
オペアンプOP4の点P9の出力は高電圧から低電圧に反転
する。このとき、コンデンサC104の電荷はオペアンプOP
4で放電する。
次に放電灯15を接続すると、点P14の電圧は約0Vまで
落ち、点P3の電圧が点P13の電圧より低くなる。その
時、オペアンプOP4の点P9の出力は低電圧より高電圧に
移行し、微分回路による立上りエッジの電圧でトランジ
スタQ6がオンし、抵抗R104及びダイオードD101を通して
コンデンサC112が放電されることによりシーケースはリ
セットされ、初期状態より再スタートする。
<発明の効果> 本発明によれば、放電灯15に流れる負荷電流を検出す
る負荷電流検出回路24と、この負荷電流検出回路24によ
り検出した負荷電流が、少なくとも正負のいずれか一方
の極側で一定電流以下になると、前記インバータ18の作
動を停止させるインバータ停止回路32とを設けているの
で、放電灯15が接続されていないとき(無負荷時)、放
電灯15が寿命末期になって不点灯状態になったとき及び
放電灯15が寿命末期となって半波放電状態になったとき
の総てについて、放電灯15の点灯異常を簡単な回路構成
で検出して、インバータ18の作動を確実に停止させるこ
とができ、かつ半波放電状態になったときも迅速に対応
でき、従って放電灯15の点灯異常による危険や電気部品
の破損等を未然に防止できる。しかも、負荷電流の正負
の有無を検出するため、トランスに発生する異常電圧を
検出する場合とは異なり、インバータ18のトランスに偏
磁等の負担がかからない。また、インバータ18への電源
投入から所定時間まで前記インバータ停止回路32を不作
動にする時限回路38を設けたので、電源投入から放電灯
15が点灯するまでの間に、インバータ停止回路32が作動
して放電灯15の正常点灯が不能になるような不都合もな
くなる。さらに、放電灯15を装着したときに前記時限回
路38をリセットするリセット回路41を設けたので、放電
灯15が接続されていない状態から放電灯15を装着すれ
ば、インバータ停止回路32は放電灯15の装着から所定時
間まで前記インバータ停止回路32を不作動にするため、
インバータ18を作動させて放電灯15を点灯させることが
可能になり、放電灯15が正常であるにも拘わらず、イン
バータ停止回路32によって放電灯15が点灯不能になるよ
うなこともなく、単に放電灯15の装着によって放電灯15
を点灯させることができ、その実用的効果は著大であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本回路を示す回路図、第2図及び第
3図は動作説明用の波形図、第4図は本発明の具体的回
路を示す回路図である。第5図は従来例を示す回路図で
ある。 15……放電灯、18……インバータ、24……負荷電流検出
回路、32……インバータ停止回路、38……時限回路、41
……リセット回路。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−163293(JP,A) 特開 平2−126597(JP,A) 特開 平2−172190(JP,A) 特開 平2−189898(JP,A) 特開 昭61−240595(JP,A) 特開 昭59−146199(JP,A) 特開 平2−144893(JP,A) 実開 昭56−56199(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 41/24

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源から給電されて作動するインバータ
    (18)と、このインバータ(18)の出力によって点灯す
    る放電灯(15)とを備えた放電灯点灯装置において、 放電灯(15)に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出
    回路(24)と、この負荷電流検出回路(24)により検出
    した負荷電流が少なくとも正負のいずれか一方の極側で
    一定電流以下になると、前記インバータ(18)の作動を
    停止させるインバータ停止回路(32)と、インバータ
    (18)への電源投入から所定時間まで前記インバータ停
    止回路(32)を不作動にする時限回路(38)と、放電灯
    (15)を装着したときに前記時限回路(38)をリセット
    するリセット回路(41)とを設けたことを特徴とする放
    電灯点灯装置。
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