JP3241918B2 - 放電灯用点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、放電灯に高周波電力
を供給して、放電灯を点灯する放電灯用点灯装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】高周波電力により放電灯を点灯する放電
灯用点灯装置は、商用電源をトランスで昇圧して放電灯
を点灯する放電灯用点灯装置に比べて、内部のトランス
の重量を軽くでき、装置を小型化できる。しかし、放電
灯として例えばネオン管を用いた場合、点灯したネオン
管に縞模様が発生する場合がある。ネオン管は、電飾な
どに用いられるので、縞模様により装飾性が失われる。
このために、高周波電力により放電灯を点灯する放電灯
用点灯装置には、縞模様を消すための回路（以下、縞消
し回路と記す）が取り付けられる。

【０００３】この縞消し回路を備える放電灯用点灯装置
を図７に示す。この放電灯用点灯装置は、交流電源２０
１からの交流電力を直流電力に変換する電源部２０２
と、電源部２０２からの直流電力を高周波電力に変換し
て出力端子２０３Ａ，２０３Ｂから出力するスイッチン
グ部２０３とを備える。そして、放電灯用点灯装置は、
この高周波電力を放電灯２０７に供給する。

【０００４】さらに、この放電灯用点灯装置は、抵抗２
０４とダイオード２０５との直列回路を、出力端子２０
３Ａと出力端子２０３Ｂとの間に備える。この直列回路
が縞消し回路２０６として動作する。

【０００５】縞消し回路２０６では、出力端子２０３
Ａ，２０３Ｂから出力される高周波電力が正の半周期に
なったとき、つまり、出力端子２０３Ａの電圧が出力端
子２０３Ｂに比べて大きいとき、ダイオード２０５がオ
フ状態になる。これにより、出力端子２０３Ａ，２０３
Ｂからの高周波電力は、そのまま放電灯２０７に加えら
れる。

【０００６】高周波電力が負の半周期になったとき、ダ
イオード２０５がオン状態になる。これにより、高周波
電力の一部は、抵抗２０４で消費され、その振幅が変化
する。この結果、縞消し回路２０６は、１周期の中の前
半の振幅と、後半の振幅とが異なる高周波電力を発生す
る。

【０００７】この高周波電力が放電灯２０７に加えられ
ると、放電灯２０７は、縞模様を発生しない。

【０００８】このような縞消し回路２０６を用いて、１
周期の中の前半の振幅と、後半の振幅とが異なる高周波
電力、つまり、非対称な高周波電力により放電灯２０７
に発生する縞模様を消す技術が一般的に知られている。

【０００９】縞消し回路を備える放電灯用点灯装置の他
の例を図８に示す。この放電灯用点灯装置は、スイッチ
ング部２０３の出力端子２０３Ａと放電灯２０７との間
に、縞消し回路３０１を備える。縞消し回路３０１は、
コンデンサ３０２とダイオード３０３との並列回路で構
成される。この縞消し回路３０１では、スイッチング部
２０３からの高周波電力が正の半周期になったとき、ダ
イオード３０３がオン状態になり、高周波電力がそのま
ま放電灯２０７に加えられる。また、高周波電力が負の
半周期になったとき、高周波電力の振幅がコンデンサ３
０２により変化する。

【００１０】この結果、縞消し回路３０１は、図７の放
電灯用点灯装置と同様に、１周期の中の前半の振幅と、
後半の振幅とが異なる高周波電力を発生する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の放電灯
用点灯装置は、スイッチング部２０３の出力側に縞消し
回路を備える。このために、高圧の高周波電力に耐える
部品を縞消し回路に用いる必要があり、各部品の形状が
大きくなる。また、高圧に対して部品間の絶縁を保つた
めに、部品間の絶縁距離を大きくする必要がある。この
結果、装置全体が大型化する。

【００１２】さらに、各部品のコストが上昇し、装置の
製造コストが上昇する。

【００１３】この発明の目的は、このような欠点を除
き、装置全体の大型化およびコスト上昇を防止できる放
電灯用点灯装置を提供することにある。

【００１４】

【００１５】

【課題を解決するための手段】その目的を達成するた
め、請求項１ の発明は、直流電力を供給する電源部と、
電源部から直流電力が加えられると交互にオンになる２
つのスイッチング素子と、１次側巻線の中間端子を挟ん
で第１端子および第２端子が取り付けられていると共
に、この第１端子と第２端子との間に共振用の第１コン
デンサが取り付けられているトランスとを具備するスイ
ッチング部とを備え、電源部の一方の出力端子を中間端
子に接続し、電源部の他方の出力端子と第１端子との間
に一方のスイッチング素子を接続し、電源部の他方の出
力端子と第２端子との間に他方のスイッチング素子を接
続し、一方のスイッチング素子がオンのときに電源部か
らの直流電力を第１端子と中間端子との間に供給し、他
方のスイッチング素子がオンのときに第２端子と中間端
子との間に電源部からの直流電力を供給して、トランス
の１次側で高周波を発振し、トランスの２次側に接続さ
れた放電灯を高周波電力により点灯させる放電灯用点灯
装置において、スイッチング部は、一方のスイッチング
素子がオンになったときに、第１コンデンサに第２コン
デンサを接続し、このとき発振する、１周期の中の前半
の周波数と、他方のスイッチング素子がオンになったと
きに発振する、１周期の中の後半の周波数とが異なる高
周波を発生する。

【００１６】請求項２の発明は、直流電力を供給する電
源部と、電源部から直流電力が加えられると交互にオン
になる２つのスイッチング素子と、１次側巻線の中間端
子を挟んで第１端子および第２端子が取り付けられてい
ると共に、この第１端子と第２端子との間に共振用の第
１コンデンサが取り付けられているトランスとを具備す
るスイッチング部とを備え、電源部の一方の出力端子を
中間端子に接続し、電源部の他方の出力端子と第１端子
との間に一方のスイッチング素子を接続し、電源部の他
方の出力端子と第２端子との間に他方のスイッチング素
子を接続し、一方のスイッチング素子がオンのときに電
源部からの直流電力を第１端子と中間端子との間に供給
し、他方のスイッチング素子がオンのときに第２端子と
中間端子との間に電源部からの直流電力を供給して、ト
ランスの１次側で高周波を発振し、トランスの２次側に
接続された放電灯を高周波電力により点灯させる放電灯
用点灯装置において、スイッチング部の２つのスイッチ
ング素子のどちらかに第２コンデンサを並列に接続し
た。

【００１７】

【作用】請求項１，２の発明により、電源部は、スイッ
チング部に直流電力を供給する。

【００１８】スイッチング部は、電源部から直流電力が
加えられると、トランスの一次側で高周波を発振する。
このとき、スイッチング部は、１周期の中の前半の周波
数と後半の周波数とが異なる高周波を発生する。これに
より、スイッチング部は、１周期の中の前半の振幅と後
半の振幅とが異なる高周波を発生する。

【００１９】スイッチング部のトランスは、高周波が１
次側に入力されると、２次側に高周波電力を発生する。
そして、トランスの２次側に接続された放電灯を、この
高周波電力により点灯させる。

【００２０】

【実施例】次に、この発明の実施例を、図面を用いて説
明する。

【００２１】［実施例１］図１は、この発明の実施例１
を示すブロック図である。この放電灯用点灯装置は、放
電灯として例えばネオン管１を点灯する。放電灯用点灯
装置は、電源部１０とスイッチング部２０とを備える。

【００２２】電源部１０は、交流電源２からの交流電力
を整流する整流器１１と、整流器１１からの出力を平滑
するコンデンサ１２とを備える。そして、電源部１０
は、平滑した直流電力を、端子１０Ａ，１０Ｂに出力す
る。このとき、端子１０Ａの電圧が端子１０Ｂより高
い。

【００２３】スイッチング部２０は、スイッチング素子
を２つ備えるプッシュプル型のインバータであり、入力
端子２０Ａ，２０Ｂを経由して電源部１０からの直流電
力を、駆動用の電源として受け取る。スイッチング部２
０は、コイル２１と、抵抗２２Ａ，２３，２４と、ツエ
ナーダイオード２２Ｂと、コンデンサ２５，２６と、Ｍ
ＯＳ−ＦＥＴ２７，２８と、トランス２９とを備える。

【００２４】コイル２１は、電源部１０から供給される
直流電力の変動を抑える。また、コイル２１は、入力端
子２０Ａからトランス２９に供給される電流の急激な変
化を抑える。

【００２５】抵抗２２Ａとツエナーダイオード２２Ｂと
の直列回路は、コイル２１と入力端子２０Ｂとの間に接
続されている。そして、この直列回路は、接続点１０１
を一定の電圧に保つ。

【００２６】トランス２９は、両端の端子１１１，１１
２の間に中間端子１１３を具備する巻線２９Ａと、巻線
２９Ｂとを１次側に備え、巻線２９Ｃを２次側に備え
る。

【００２７】トランス２９の巻線２９Ａの両端には、コ
ンデンサ２５が接続され、巻線２９Ａとコンデンサ２５
とにより、共振回路が形成される。トランス２９の中間
端子１１３は、コイル２１に接続されている。

【００２８】トランス２９の巻線２９Ｂの両端子は、抵
抗２３，２４を経由して、接続点１０１にそれぞれ接続
されている。

【００２９】トランス２９の巻線２９Ｃの両端には、ネ
オン管１の取り付け用の出力端子２０Ｃ，２０Ｄが接続
されている。巻線２９Ｃには、ネオン管１が取り付けら
れるので、巻線２９Ｃの巻数は、巻線２９Ａの巻数より
多くしてある。これにより、巻線２９Ｃは、高圧の交流
電力を発生する。

【００３０】ＭＯＳ−ＦＥＴ２７，２８は、交互にオン
になるスイッチング素子として用いられている。ＭＯＳ
−ＦＥＴ２７，２８のドレインは、トランス２９の端子
１１１，１１２にそれぞれ接続され、ソースは、入力端
子２０Ｂにそれぞれ接続されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ２
７のドレインとソースとの間には、コンデンサ２６が接
続されている。さらに、ＭＯＳ−ＦＥＴ２７，２８のゲ
ートは、抵抗２４，２３にそれぞれ接続されている。

【００３１】次に、実施例１の動作を説明する。

【００３２】電源のスイッチ（図示を省略）をオンにす
ると、交流電源２からの交流電力が電源部１０に供給さ
れる。電源部１０は、整流器１１とコンデンサ１２とに
より、直流電力を発生する。そして、電源部１０は、直
流電力をスイッチング部２０に加える。

【００３３】直流電力が加えられると、スイッチング部
２０の抵抗２２Ａとツエナーダイオード２２Ｂとの直列
回路により、接続点１０１が一定の電圧に保たれ、この
とき、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ２７がオン状態になる。こ
の状態を示す、スイッチング部２０の等価的な回路を図
２に示す。

【００３４】図２に示すように、入力端子２０Ａ，２０
Ｂに加えられる直流電力により、電流が、コイル２１、
トランス２９の中間端子１１３、巻線２９Ａ、端子１１
１を通り、入力端子２０Ｂに流れ込む。これにより、コ
ンデンサ２５と巻線２９Ａで構成される共振回路に共振
電流が発生する。このときの共振周波数は、コンデンサ
２５の容量値と巻線２９Ａのインダクタンス値とで決ま
る。ほぼ正弦波状の共振電流が発生すると、トランス２
９の２次側の巻線２９Ｃに高周波電力が発生し、この高
周波電力は、出力端子２０Ｃ，２０Ｄに出力される。

【００３５】共振が発生すると、図１に示すように、ト
ランス２９の巻線２９Ｂに高周波の交流電圧が発生す
る。この交流電圧が１／２周期を過ぎると、電圧の値が
逆転する。これにより、抵抗２３側の電圧が抵抗２４側
に比べて高くなり、ＭＯＳ−ＦＥＴ２７がオフ状態にな
り、ＭＯＳ−ＦＥＴ２８がオン状態になる。

【００３６】この状態を示す、スイッチング部２０の等
価的な回路を図３に示す。ＭＯＳ−ＦＥＴ２７がオフ状
態のとき、コンデンサ２６は、コンデンサ２５に並列に
接続される。共振回路の共振周波数は、コンデンサ２５
とコンデンサ２６との並列接続による容量値と、巻線２
９Ａのインダクタンス値とで決まる。

【００３７】この共振周波数は、高周波の１周期の中の
前半の共振周波数、つまり、図２に示す等価的回路の共
振周波数と異なる値である。したがって、スイッチング
部２０は、１周期の中の前半の周波数と後半の周波数と
が異なる、非対称な高周波電力を発生する。この高周波
電力は、１周期の前半の振幅と後半の振幅とが異なるの
で、縞模様の発生を防止できる。

【００３８】このとき、非対称な高周波は、トランス２
９の１次側で発生するので、従来のように、縞消し回路
をトランス２９の２次側に取り付けることを不要にでき
る。

【００３９】また、縞消し回路を不要にしたので、高圧
側に取り付ける部品数が減少し、装置の信頼製を向上で
きる。

【００４０】［実施例２］図４は、この発明の実施例２
を示すブロック図である。なお、ここでは、電源部１０
およびネオン管１を省略してある。また、図２の中で図
１と同様のものには、図１と同一の符号を付けて、その
説明を省略する。さらに、図２の中で、ＭＯＳ−ＦＥＴ
２７，２８のオン・オフに係る、抵抗２２Ａ、ツエナー
ダイオード２２Ｂ、抵抗２３，２４、およびトランス２
９の巻線２９Ｂは、図１と動作が同様であるために、図
示を省略する。

【００４１】この放電灯用点灯装置は、図１のコンデン
サ２５の代わりに、ＭＯＳ−ＦＥＴ２７，２８のドレイ
ン・ソース間に、コンデンサ３１，３２をそれぞれ取り
付ける。コンデンサ３１の容量は、コンデンサ３２の容
量と異なる。これにより、ＭＯＳ−ＦＥＴ２７がオン状
態のときは、トランス２９の巻線２９Ａとコンデンサ３
２とにより共振回路を構成し、また、ＭＯＳ−ＦＥＴ２
８がオン状態のときは、トランス２９の巻線２９Ａと、
コンデンサ３１とにより共振回路を構成する。

【００４２】これにより、実施例２のスイッチング部
は、非対称の高周波電力を発生するので、縞模様の発生
を防止でき、かつ、非対称な高周波をトランス２９の１
次側で発生できる。

【００４３】［実施例３］図５は、この発明の実施例３
を示すブロック図である。この放電灯用点灯装置は、図
１のコンデンサ２６を取り除き、代わりに、入力端子２
０Ａと、トランス２９の端子１１１との間に、コンデン
サ４１を取り付ける。これにより、ＭＯＳ−ＦＥＴ２８
がオン状態のときは、コンデンサ４１は、入力端子２０
Ａ，２０Ｂ間の電源部１０を経由して、コンデンサ２５
に並列に接続される。

【００４４】これにより、実施例３のスイッチング部
は、非対称の高周波電力を発生するので、縞模様の発生
を防止でき、かつ、非対称の高周波をトランス２９の１
次側で発生できる。

【００４５】なお、この実施例では、コンデンサ４１の
代わりに、コイルを用いることが可能である。

【００４６】［実施例４］図６は、この発明の実施例４
を示すブロック図である。この放電灯用点灯装置は、図
１のコンデンサ２５を取り除き、代わりに、トランス２
９の端子１１１と中間端子１１３との間にコンデンサ５
１を接続し、端子１１２と中間端子１１３との間にコン
デンサ５２を接続する。これにより、ＭＯＳ−ＦＥＴ２
７がオン状態のとき、コンデンサ５１，５２と、トラン
ス２９の巻線２９Ａとによる共振が発生する。また、Ｍ
ＯＳ−ＦＥＴ２８がオン状態のとき、コンデンサ５１と
コンデンサ５２の直列回路に、コンデンサ２６が並列に
接続された状態で、共振が発生する。

【００４７】これにより、実施例４のスイッチング部
は、非対称の高周波電力を発生するので、縞模様の発生
を防止でき、かつ、非対称の高周波をトランス２９の１
次側で発生できる。

【００４８】なお、実施例１，２，３，４では、スイッ
チング素子として、ＭＯＳ−ＦＥＴを用いたが、スイッ
チング素子は、これに限定されない。例えば、スイッチ
ング素子として、バイポーラトランジスタ、サイリスタ
などが使用可能である。

【００４９】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１，２の
発明は、１周期の中の前半の周波数と後半の周波数とが
異なる高周波を、トランスの１次側で発生する。つま
り、非対称の高周波を発生するので、放電灯の縞模様の
発生を防止できる。

【００５０】同時に、高周波をトランスの１次側で発生
するので、トランスの２次側に縞消し回路を接続する従
来の技術に比べて、使用する部品の耐圧などを軽減で
き、絶縁距離を狭くできる。これにより、従来に比べて
装置を小型化でき、また、部品のコストを低くすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示すブロック図である。

【図２】スイッチング部の等価的な回路を示す図であ
る。

【図３】スイッチング部の等価的な回路を示す図であ
る。

【図４】この発明の実施例２に係るスイッチング部のブ
ロック図である。

【図５】この発明の実施例３に係るスイッチング部のブ
ロック図である。

【図６】この発明の実施例４に係るスイッチング部のブ
ロック図である。

【図７】従来の放電灯用点灯装置を示すブロック図であ
る。

【図８】従来の放電灯用点灯装置を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ ネオン管 １０ 電源部 ２０ スイッチング部 ２７ ＭＯＳ−ＦＥＴ ２８ ＭＯＳ−ＦＥＴ ２９ トランス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−233199（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−283286（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−151078（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−54899（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−152900（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−4098（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 41/24 - 41/298 H02M 7/48 H02M 7/538

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電力を供給する電源部と、 電源部から直流電力が加えられると交互にオンになる２
   つのスイッチング素子と、１次側巻線の中間端子を挟ん
   で第１端子および第２端子が取り付けられていると共
   に、この第１端子と第２端子との間に共振用の第１コン
   デンサが取り付けられているトランスとを具備するスイ
   ッチング部とを備え、 電源部の一方の出力端子を中間端子に接続し、電源部の
   他方の出力端子と第１端子との間に一方のスイッチング
   素子を接続し、電源部の他方の出力端子と第２端子との
   間に他方のスイッチング素子を接続し、一方のスイッチ
   ング素子がオンのときに電源部からの直流電力を第１端
   子と中間端子との間に供給し、他方のスイッチング素子
   がオンのときに第２端子と中間端子との間に電源部から
   の直流電力を供給して、トランスの１次側で高周波を発
   振し、トランスの２次側に接続された放電灯を高周波電
   力により点灯させる放電灯用点灯装置において、 スイッチング部は、 一方のスイッチング素子がオンになったときに、第１コ
   ンデンサに第２コンデンサを接続し、 このとき発振する、１周期の中の前半の周波数と、他方
   のスイッチング素子がオンになったときに発振する、１
   周期の中の後半の周波数とが異なる高周波を発生するこ
   とを特徴とする放電灯用点灯装置。
2. 【請求項２】 直流電力を供給する電源部と、 電源部から直流電力が加えられると交互にオンになる２
   つのスイッチング素子と、１次側巻線の中間端子を挟ん
   で第１端子および第２端子が取り付けられていると共
   に、この第１端子と第２端子との間に共振用の第１コン
   デンサが取り付けられているトランスとを具備するスイ
   ッチング部とを備え、 電源部の一方の出力端子を中間端子に接続し、電源部の
   他方の出力端子と第１端子との間に一方のスイッチング
   素子を接続し、電源部の他方の出力端子と第２端子との
   間に他方のスイッチング素子を接続し、一方のスイッチ
   ング素子がオンのときに電源部からの直流電力を第１端
   子と中間端子との間に供給し、他方のスイッチング素子
   がオンのときに第２端子と中間端子との間に電源部から
   の直流電力を供給して、トランスの１次側で高周波を発
   振し、トランスの２次側に接続された放電灯を高周波電
   力により点灯させる放電灯用点灯装置において、 スイッチング部の２つのスイッチング素子のどちらかに
   第２コンデンサを並列に接続したことを特徴とする放電
   灯用点灯装置。