JPH01122599A - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、放電ランプを高周波にて始動・点灯する放電
ランプ点灯装置に関する。

従来の技術 従来の放電ランプ点灯装置は、例えば特願昭５９−９５
９１３号明細書やＮａｔｉｏｎａｌ　　Ｔｅｃｈｎｊｃ
ａｌ　　Ｒｅｐｏｒｔ　　Ｖｏｌ、３３Ｎｏ、３　　ｐ
２９４に示されているように、第２図のような回路にな
っていた。

すなわち、第２図において、第１図において商用電源１
と整流ブリッジ２と平滑用コンデンサ３とからなる電源
回路４と、その出力に直列に接続された、インインダク
タンス５とコンデンサ６の８ページ 並列共振回路７とトランジスタ１１と、並列共振回路７
の両端に接続された電流制限用のインダクタンス８と蛍
光ランプ１０との直列回路と、蛍光ランプ１０の反型源
側に接続された始動用コンデンサと、トランジスタ１１
のエミッタに一端を接続したインダクタンス８の２次巻
線８ｂと、他端に接続したインダクタンス１２と、イン
ダクタンス１２とトランジスタ１１のベースとの間に接
続した第三のコンデンサであるコンデンサ１３と、トラ
ンジスタ１１のベース・エミッタ間に逆方向に接続した
ダイオード１４と抵抗１５の直列回路と、トランジスタ
１１のベースと並列共振回路７の反トランジスタ゛１１
側端との間に接続された起動用抵抗１６とトランジスタ
１１のエミッタとコンデンサ１３のインダクタンス１２
側に接続された抵抗２５．２６の直列回路である電圧検
知回路２７と、電圧検知回路２７の出力端である抵抗２
６にベースを接続しトランジスタ１１のベース・エミッ
タ間に順方向にコレクタ・エミッタを接続したトランジ
スタ２８からなる遮断回路２９である。

以上のように構成された従来の回路の動作を説明する。

電源を投入すると、電源回路４に電圧が発生し起動用抵
抗１６によってトランジスタ１１が導通する。当初蛍光
ランプ１０は点灯しておらず電流は並列共振回路７とイ
ンダクタンス８と蛍光ランプ１０のフィラメント電極と
コンデンサ９とを介して流れる。このとき、インダクタ
ンス８の２次巻線８ｂに正の電圧が発生しコンデンサ１
３とインダクタンス１２を介してトランジスタ１１のベ
ース電流が供給されて、トランジスタ１１のオンを維持
する。このとき、インダクタンス８の１次巻線８ａに流
れる電流はコンデンサ９とインダクタンス８の共振電流
である。また、インダクタンス８の２次巻線８ｂに発生
した正の電圧によって流れる電流はインダクタンス１２
とコンデンサ１３の固有振動周波数での直列共振電流で
ありインダクタンス８の１次巻線８ａに流れる電流の大
きさに比例して流れる。このとき、コンデンサ１３の電
圧は、負から正へとしだいに変化し上５ページ 昇する。また、トランジスタ１１のベース・エミッタ間
電圧はこの間はぼ一定であるのでトランジスタ１１のエ
ミッタとコンデンサ１３のインダクタンス１２側との間
の電圧はコンデンサ１３の電圧を表わす。この電圧を電
圧検知回路２７の分圧抵抗２５．２６により分圧し、抵
抗２６の電圧を遮断回路２９のトランジスタ２８のベー
スに加えてトランジスタ２８のオン電圧Ｖｂｅ＝０．７
Ｖを利用してコンデンサ１３の電圧が所定の値になった
ことを検出すると、トランジスタ２８がターンオンしト
ランジスタ１１のベース・エミッタ間を短絡する。その
ため、トランジスタ１１のベース電流が流れなくなると
同時にトランジスタ１１のベース・エミッタ間の蓄積電
荷がトランジスタ２８を介して放出されてトランジスタ
１１はターンオフする。トランジスタ１１がオフすると
コンデンサ９とインダクタンス８の直列共振回路とイン
ダクタンス５に蓄られだエネルギーがコンデンサ６と蛍
光ランプ１０とコンデンサ９とインダクタンス８インダ
クタンス５に放出されて振動して蛍６ページ 光ランプ１０の予熱電流となる。なお、このとき、蛍光
ランプ１０がコンデンサ９に発生する電圧で始動しない
ように、かつ、コンデンサ９とインダクタンス８の直列
共振回路とインダクタンス５とコンデンサ６の並列共振
回路の動作に異常が起こっても他の回路部品が破損しな
いように電圧検知回路２７を適切に設定しておく。トラ
ンジスタ１１のオフ時にインダクタンス８の１次巻線８
ａを流れる振動電流は、インダクタンス８の２次巻線８
ｂに負の電圧を発生させる。そのため、ダイオード１５
と抵抗１４を介してトランジスタ１１のベース・エミッ
タ間に逆電圧を印加しトランジスタ１１のオフを維持す
る。振動電流が負のピークを過ぎるとしだいにインダク
タンス８の２次巻線８ｂに正の電圧が発生し、トランジ
スタ１１をターンオンし、以後上記動作を繰返す。蛍光
ランプ１０が始動していない時は、以上の発振動作によ
って時間の経過とともに蛍光ランプ１０の予熱電極の温
度が上昇する。そのうち、蛍光ランプ１０の始動電圧が
低下すると蛍光ランプ１０は始動する。

７ページ 始動後は、蛍光ランプ１０のインピーダンスがコンデン
サ９のインピーダンスに並列に接続されるため、コンデ
ンサ９の電流は減りランプを電流が流れる。そのため、
インダクタンス８とコンデンサ９の共振がほとんどなく
なり、インダクタンス８の２次巻線８ｂには電源回路４
の出力電圧とランプ電圧の差に応じた正負のベース電圧
が生じて、遮断回路が動作することなく、駆動回路１７
および並列共振回路７とインダクタンス８と蛍光ランプ
１０による固有振動周波数に応じてトランジスタ１１を
オン・オフ制御し、安定に効率良く蛍光ランプを点灯す
る。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、始動時と調光時
および異常時などの遮断回路動作時には前記トランジス
タのベース・エミッタ間を遮断回路のトランジスタで短
絡することによりオフしていたため、ターンオフ時のス
イッチング損失がおおきく、また、トランジスタのスト
レージタイムが大きくなり素子ばらつきや遮断回路の特
性ばらつきで大きく放電ランプの特性がばらついたり短
寿命になったり、さらには、トランジスタの破損の原因
にもなっていた。また、破損を防ぐためにトランジスタ
のエミッタに直列にエミッタ抵抗を接続する方法もある
が、これではｌ・ランジスタのオン期間中に不飽和動作
になるため常時トランジスタの損失が増加するという問
題があった。

問題点を解決するための手段 本発明は前記問題点を解決するため、出力電圧の極性が
一定である電源と、前記電源の出力端に接続され前記電
源と順方向の電流をオン・オフするトランジスタとイン
ピーダンス素子の直列回路と少なくとも一つ以上のイン
ダクタンスとコンデンサとからなる自励式インバータと
、前記インバータの出力端に前記インダクタンスの一つ
を介して接続された放電ランプと、前記放電ランプに並
列的に接続された他のコンデンサと、少なくとも前記イ
ンバータの一つ以上のインダクタンスの２次巻線とイン
ダクタンスとコンデンサとを直列に接続して前記トラン
ジスタをオン・オフ制御する閉９ページ 回路と、前記閉回路のコンデンサまたはインダクタンス
の電圧を検出するごとく並列的に接続された電圧検知回
路と、前記トランジスタのベースと前記インピーダンス
素子間に接続され前記電圧検知回路の出力信号に応じて
前記トランジスタをオフする遮断回路とを備えたもので
ある。

作用 本発明は前記した構成により、放電ランプ点灯時は遮断
回路を動作させず、始動時と調光時および異常時にはベ
ース回路のコンデンサまたはインダクタンスの電圧を電
圧検知回路により検出して前記トランジスタのベース・
エミッタ間を遮断回路によりインピーダンス素子を介し
て短絡してオフすることにより、トランジスタのオン期
間中は完全なオン状態とし、電圧検知回路の動作後ター
ンオフ時に前記インピーダンス素子に発生している電圧
を前記トランジスタのベース・エミッタ間に逆方向電圧
として印加して急速にトランジスタのターンオフを行な
う。

実施例 １０ページ 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。第１図は本発明の放電ランプ点灯装置の実施例を示
す回路図である。第１図において４は商用電源１と整流
ブリッジ２と平滑用コンデンサ３とからなる出力電圧の
極性が一定である電源回路であり、その出力に共振用の
インダクタンス５とコンデンサ６の並列共振回路７とト
ランジスタ１１とトランジスタ１１のエミッタに接続さ
れたインピーダンス素子である抵抗３２とが直列に接続
されている。並列共振回路７の両端には電流制限用のイ
ンダクタンス８を介して蛍光ランプ１０が接続され、蛍
光ランプ１０の反型源側に他のコンデンサである始動用
コンデンサ９が接続されている。インダクタンス５，８
とコンデンサ６とトランジスタ１１と抵抗３２とから自
励式インバータのパワー回路部が構成されている。１７
はトランジスタ１１の駆動回路であり、エミッタに一端
を接続したインダクタンス８の２次巻線８ｂと２次巻線
８ｂの他端に接続したインダクタンス１２と、インダク
タンス１２とトランジスタ１１１１ページ のベースとの間に接続したコンデンサ１３と、トランジ
スタ１１のベース・エミッタ間に逆方向に接続したダイ
オード１４と抵抗１５の直列回路と、トランジスタ１１
のベースと並列共振回路７の反トランジスタ１１側端と
の間に接続された起動用抵抗１６とから構成される。３
１は抵抗３２とコンデンサ１３のインダクタンス１２側
に接続された抵抗２５とダイオード３０と抵抗２６の直
列回路である電圧検知回路であり、２９は電圧検知回路
２７の出力端である抵抗２６にベースを接続しトランジ
スタ１１のベースに順方向にコレクタを接続し抵抗３２
にエミッタを接続したトランジスタ２８からなる遮断回
路である。２４はタイマ回路であり、電源回路４の出力
端子間に接続した抵抗１８．２３の直列回路と抵抗２３
に並列に接続したコンデンサ１９とさらに並列に接続し
た定電圧ダイオード２０と抵抗２１の直列回路と抵抗２
１にベースを接続し電圧検知回路２７の出力端に順方向
にコレクタ・エミッタを接続したトランジスタ２２とか
らなる。また、３３はトランジスタ１１のエミッタにア
ノードを接続し遮断回路２９の入力端であるトランジス
タ２２のベースにカソードを接続したスイッチ素子であ
るダイオードである。

以上のように構成された実施例の回路の動作を説明する
。電源を投入すると、電源間＃４に電圧が発生し起動用
抵抗１６によってトランジスタ１１が導通する。当初蛍
光ランプ１０は点灯しておらず電流は並列共振回路７と
インダクタンス８と蛍光ランプ１０のフィラメント電極
とコンデンサ９とを介して流れる。このとき、インダク
タンス８の２次巻線８ｂに正の電圧が発生しコンデンサ
１３とインダクタンス１２を介してトランジスタ１１の
ベース電流が供給されて、トランジスタ１１のオンを維
持する。このとき、インダクタンス８の１次巻線８ａに
流れる電流はコンデンサ９とインダクタンス８の共振電
流である。また、インダクタンス８の２次巻線８ｂに発
生した正の電圧によって流れる電流はインダクタンス１
２とコンデンサ１３の固有振動周波数での直列共振電流
で１８ページ ありインダクタンス８の１次巻線８ａに流れる電流の大
きさに比例して流れる。。このとき、コンデンサ１３の
電圧は、負から正へとしだいに変化し上昇する。また、
トランジスタ１１のベース・エミッタ間電圧はこの間は
ぼ一定であるのでトランジスタ１１のエミッタとコンデ
ンサ１３のインダクタンス１２側との間の電圧はコンデ
ンサ１３の電圧を表わす。この電圧を電圧検知回路３１
の分圧抵抗２５．２６により分圧し、抵抗２６の電圧を
遮断回ｗ４２９のトランジスタ２８のベースに加えてコ
ンデンサ１３の電圧が所定の値になったことを検出して
トランジスタ２８をターンオンしトランジスタ１１のベ
ースと抵抗３２間を短絡する。このとき、抵抗３２には
トランジスタ１１のコレクタ電流が流れており、その値
に応した電圧が発生している。そのため、トランジスタ
２８がターンオンすると抵抗３２の電圧がトランジスタ
１１のベース・エミッタ間に逆方向に加わることになる
。そのため、ベース電流が流れなくなると同時にトラン
ジスタ１１のベース・エミッタ間の１４ページ 蓄積電荷がトランジスタ２８ｆ６：介して急速に放出さ
れてトランジスタ１１はターンオフする。すなわち、ト
ランジスタ１１のストレージタイムを短くできる。

トランジスタ１１がオフするとコンデンサ９とインダク
タンス８の直列共振回路とインダクタンス５に蓄られだ
エネルギーがコンデンサ６と蛍光ランプ１０とコンデン
サ９とインダクタンス８インダクタンス５に放出されて
振動して蛍光ランプ１０の予熱電流となる。なお、この
とき、蛍光ランプ１０がコンデンサ９に発生する電圧で
始動しないように、かつ、コンデンサ９とインダクタン
ス８の直列共振回路とインダクタンス５とコンデンサ６
の並列共振回路の動作に異常が起こっても他の回路部品
が破損しないように電圧検知回路２７を適切に設定して
おく。トランジスタ１１のオフ時にインダクタンス８の
１次巻線８ａを流れる振動電流は、インダクタンス８の
２次巻線８ｂに負の電圧を発生させる。そのため、ダイ
オード１５と抵抗１４を介してトランジスタ１１のベー
ス・１５ページ エミッタ間に逆電圧を印加しトランジスタ１１のオフを
維持する。振動電流が負のピークを過ぎるとしだいにイ
ンダクタンス８の２次巻線８ｂに正の電圧が発生し、ト
ランジスタ１１をターンオンし、以後上記動作を繰返す
。以上の発振動作によって時間の経過とともに蛍光ラン
プ１０の予熱電極の温度が上昇する。

なお、このとき、タイマ回路２４は動作せずトランジス
タ２２は不導通のままである。タイマ回路２４は電源投
入後から抵抗１８を介してコンデンサ１９に電荷を蓄積
し所定時間後に定電圧ダイオード２０を介してトランジ
スタ２２のベースに電流を流すように設定する。所定時
間後にトランジスタ２２がオンしてタイマ回路が動作す
ると、電圧検知回路３１の出力端がトランジスタ２２に
よって短絡されるので電圧検知回路８１の出力信号はゼ
ロを維持する。そのため、トランジスタ１１のオン時に
インダクタンス８の２次巻線８ｂに正の電圧が発生しコ
ンデンサ１３とインダクタンス１２を介してベース電流
が供給されて、トランジスタ１１のオンを維持するとき
に、そのオン期間がインダクタンス１２とコンデンサ１
３の直列共振によって制御され、電圧検知回路３１は関
係しない。すなわち、その半周期付近で共振電流である
トランジスタ１１のベース電流が正から負になるとトラ
ンジスタ１１のベース・エミッタ間の蓄積電荷が急速に
放出されてトランジスタ１１がターンオフする。すなわ
ち、トランジスタ１１のオン期間はベース回路の発振周
期どうりになり、タイマ回路動作前よりも大きくなる。

そのため、蛍光ランプの始動前ではインダクタンス８と
コンデンサ９とが直列共振状態にあり、コンデンサ９に
は点灯時よりも非常に大きくかつタイマ回路動作前より
も大きく、蛍光ランプ１０を始動するのに十分な電圧を
発生するようにインダクタンスとコンデンサを設定する
。そのため、蛍光ランプ１０は始動する。このとき、蛍
光ランプ１０が始動しにくかったり寿命末期などで点灯
できない場合などの異常時や電源投入時の過渡時にはト
ランジスタ１１に過大な電流が流れようとするが、その
１７ページ 電流に応じて抵抗３２の電圧が上昇し、ダイオード３３
のオン電圧とトランジスタ２８のオン電圧を加えた値以
上になるとダイオード３３を介してトランジスタ２８の
ベースに電流が供給されてトランジスタ２８がオンして
上記と同様にトランジスタ１１がターンオフするため、
トランジスタ１１は保護され、かつ、コンデンサ９に発
生する電圧も所定の値に制御される。

始動後は、蛍光ランプ１０のインピーダンスがコンデン
サ９のインピーダンスに並列に接続されるため、コンデ
ンサ９の電流は減りランプを電流が流れる。そのため、
インダクタンス８とコンデンサ９の共振がほとんどなく
なり、インダクタンス８の２次巻線８ｂには電源回路４
の出力電圧とランプ電圧の差に応じた正負のベース電圧
が生じる。すなわち、トランジスタ１１のオン時には２
次巻線８ｂに正の電圧が発生しコンデンサ１３とインダ
クタンス１２の直列共振によってトランジスタ１１にベ
ース電流が供給され、その半周期付近でベース電流が正
から負になるとトランジスタ１８ベージ １１のベース・エミッタ間の蓄積電荷が急速に放出され
てターンオフする。そのため、抵抗３２は点灯時は関係
しない。ターンオフ後は前記動作と同様に駆動回路１７
および並列共振回路７とインダクタンス８と蛍光ランプ
１０による固有振動周波数に応じてトランジスタ１１を
オフに維持する。

以上のように、本実施例においては、トランジスタ１１
のエミッタと電源回路４間に、駆動回路１７の閉回路に
含まないように、かつ、遮断回路２９によってトランジ
スタ１１のベースに抵抗３２の電圧が加わるように抵抗
３２を設けたことにより、放電ランプ始動時や異常時の
遮断回路２９が動作するときにのみ、抵抗３２に流れて
いるトランジスタ１１のコレクタ電流に応じて発生した
電圧をトランジスタ１１のベース・エミッタ間に逆方向
に加えることができる。そのため、遮断回路１７の動作
前はトランジスタ１１のオン状態を十分飽和動作として
オン時の損失を低減するとともに遮断回路１７の動作後
はトランジスタ１１のベース・エミッタ間の蓄積電荷が
トランジスタ２１９ページ ８を介して急速に放出できトランジスタ１１を急速にタ
ーンオフできる。すなわち、トランジスタ１１のターン
オフ動作を急激にできるとともにストレージタイムを短
くできる。そのため、トランジスタ１１の損失を比較的
少なくできトランジスタ１１の温度上昇を緩やかにでき
、安全にできるとともに熱ストレスを小さくできる。ま
た、ストレージタイムを短くできるので、制御性が良く
なり、トランジスタ１１や遮断回路１７の特性ばらつき
や電源電圧変動やランプばらつきなどによるトランジス
タ１１や蛍光ランプ１０に対する影響を小さくでき、ト
ランジスタ１１の信頼性向上になり、予熱電流・電圧を
正確に設定できるので蛍光ランプ１０の短寿命化防止に
なる。また、蛍光ランプ１０の通常点灯時には駆動回路
１７にエミッタ抵抗がなく完全な共振電流によるスイッ
チングにできるため、トランジスタ１１の損失を小さく
できる。また、本実施例では、トランジスタ１１のエミ
ッタからトランジスタ２８のベースへダイオード３３を
設けただけの簡単で安価な構成により、トランジスタ１
１に過大な電流が滴れようとするときに、その電流に応
じた抵抗３２の電圧がダイオード３３のオン電圧とトラ
ンジスタ２８のオン電圧を加えた値以上になるとダイオ
ード３３を介してトランジスタ２８のベースに電流が供
給されてトランジスタ２８がオンして上記と同様にトラ
ンジスタ１１がターンオフするようにしている。このた
め、蛍光ランプ１０が始動しにくかったり寿命末期など
で点灯できない場合などの異常時や電源投入時の過渡時
には遮断回路２９が所定のコレクタ電流でトランジスタ
１１をオフしてトランジスタ１１をコレクタ・エミッタ
間電圧やコレクタ電流等の異常値から保護でき、かつ、
コンデンサ９に発生する電圧も所定の値に制御して蛍光
ランプ１０の短寿命化を防止できる。

なお、本実施例では放電ランプを蛍光ランプとしたが予
熱の不要な高圧放電ランプなど他のものでも安全に保護
できるなど、同様の効果が得られる。また、コンデンサ
１３の電圧を検知したがインダクタンス１２の電圧を検
知するものでも同様２１ページ の効果が得られる。また、インダクタンス１２やコンデ
ンサ１３や２次巻線８ｂは直列であればよく、インダク
タンス１２またδよコンデンサ１３の電圧が検知できれ
ば接続の順番は他でも良い。また、タイマ回路２４を設
けて予熱するようにしたがなくてもよく、遮断回路２９
は始動電圧発生時に動作させるようにしても同様の効果
がある。また、インピーダンス素子は抵抗３２にしたが
他のものでもよく、並列にコンデンサを接続しても良く
この場合トランジスタ１１のターンオフがよりすみやか
にできる。また、本実施例ではスイッチ素子としてタイ
オード３３を用いたが、遮断回路２９を動作できれば他
のスイッチ素子でもよく、スイッチ素子に直列に電流制
限素子があってもよく、あるいは、抵抗やインダクタン
スなどの第二のインピーダンス素子を用いても同様であ
る。

発明の詳細 な説明したように、本発明は、点灯時のトランジスタの
損失を小さくしたまま、始動時や異常時のトランジスタ
のスイッチング状態を良好にで２２ページ き、素子のバラツキが大きくても安全に保護でき、すみ
やかに安定に放電ランプを始動・点灯できる放電ランプ
点灯装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例における放電ランプ点灯装置
の回路図、第２図は従来の放電ランプ点灯装置の回路図
である。 ｌ・・・商用電源、４・・・電源回路、７・・・並列共
振回路、８・・・インダクタンス、１０・・・蛍光ラン
プ、１１・・・トランジスタ、１７・・・駆動回路、２
４・・・タイマ回路、２７・・・電圧検知回路、２９・
・・遮断回路、３２・・・抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）出力電圧の極性が一定である電源と、前記電源の
   出力端に接続され前記電源と順方向の電流をオン・オフ
   するトランジスタとインピーダンス素子の直列回路と少
   なくとも一つ以上のインダクタンスとコンデンサとから
   なる自励式インバータと、前記インバータの出力端に前
   記インダクタンスの一つを介して接続された放電ランプ
   と、前記放電ランプに並列的に接続された他のコンデン
   サと、少なくとも前記インバータの一つ以上のインダク
   タンスの２次巻線とインダクタンスとコンデンサとを直
   列に接続して前記トランジスタをオン・オフ制御する閉
   回路と、前記閉回路のコンデンサまたはインダクタンス
   の電圧を検出するごとく並列的に接続された電圧検知回
   路と、前記トランジスタのベースと前記インピーダンス
   素子間に接続され前記電圧検知回路の出力信号に応じて
   前記トランジスタをオフする遮断回路とを備えた放電ラ
   ンプ点灯装置。
2. （２）トランジスタのエミッタと遮断回路の信号入力端
   との間に第二のインピーダンス素子または順方向にスイ
   ッチ素子を接続した特許請求の範囲第１項記載の放電ラ
   ンプ点灯装置。