JPH01243397A - 放電灯の点灯装置 - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は、商用交流を全波整流し、この脈流又はこの脈
流を平滑化した直流電力によって、一対のスイッチング
素子および駆動用変圧器等からなるインバータを駆動さ
せ、このインバータの高周波出力で放電灯を点灯させる
装置に関するものである。

〈従来の技術〉 この種の放電灯を高周波点灯させる従来の装置は、商用
交流電源の商用交流を全波整流器で全波整流し、且つ平
滑コンデンサで平滑化した直流電力がインバータに供給
され、このインバータにおける駆動用変圧器の一対の駆
動巻線の各出力により一対のスイッチング素子が交互に
オン・オフされて放電灯に高周波電流が流れ、この高周
波電流の発生により、放電灯の両端にインダクタンス素
子およびキャパシタンス素子による直列共振によって高
電圧が発生し、放電灯が点灯状態に移行するよう構成さ
れている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、従来の放電灯の点灯装置では、電源を投入し
て発振動作が開始されると同時に直列共振を起こし、こ
の直列共振電流によって放電灯のフィラメントが急速に
加熱され、放電灯の両端に高電圧が発生して直ちに点灯
状態に移行する。そのため、放電灯はそのフィラメント
が十分に予熱されていない状態で即座に点灯状態に移行
することになり、放電灯の点灯時におけるフィラメント
の損傷や損耗が激しく、これが放電灯の寿命を縮める要
因になっている。

そこで、このような不都合を解消するために、電源投入
時から一定時間が経過するまでの間、タイマ回路により
、直列共振回路の一部の回路構成素子を交流スイッチで
短絡する等の手段によって直列共振の発生を阻止し、イ
ンバータの発振動作により発生する高周波電流で放電灯
のフィラメントを予熱する構成とした点灯装置が案出さ
れている。しかしながら、この装置は、直列共振の発生
を電源投入時から一定時間が経過するまでの間、遅延さ
せているが、合成インピーダンスが大きいため、放電灯
のフィラメントを十分に予熱するに至らない。

本発明は、このような従来の課題に鑑みなされたもので
、放電灯の点灯開始時において、放電灯のフィラメント
を十分に予熱できるとともに、点灯後の電力損失を無く
すようにした放電灯の点灯装置を提供することを目的と
するものである。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、前記した目的を達成するための技術的手段を
次のように構成した。即ち、商用交流を全波整流器で全
波整流し、この脈流又はこの脈流を平滑化した直流電力
をインバータに供給し、このインバータの高周波出力で
放電灯を点灯する装置において、前記全波整流器の正負
両極側出力端子間に接続された駆動用変圧器の一対の駆
動巻線の各出力により交互にオン・オフ制御される一対
のスイッチング素子と、この両スイッチング素・子に対
し並列に直列接続された一対のコンデンサと、この両コ
ンデンサの中間接続点と前記両スイッチング素子の中間
接続点との間に直列接続された放電灯、インダクタンス
素子および一対の２次巻線がそれぞれダイオードを介し
て放電灯の両端に接続されたフィラメント加熱用変圧器
と、放電灯に並列接続されたキャパシタンス素子と、前
記フィラメント加熱用変圧器に並列接続された交流スイ
ッチと、この交流スイッチのゲート端子に対し電源投入
時から一定時間経過後にゲート信号を出力するタイマ回
路とを備えてなることにより特徴づけられる。

く作用〉 電源が投入されると、全波整流器で全波整流された直流
電力がインバータに供給され、このインバータの駆動用
変圧器の一対の駆動巻線の各出力により一対のスイッチ
ング素子が交互にオン・オフ制御される。ここで、一方
のスイッチング素子がオン時には、全波整流器の正極側
出力端子から一方のスイッチング素子、放電灯の一方の
フィラメント、キャパシタンス素子、他方のフィラメン
ト、インダクタンス素子、フィラメント加熱用変圧器の
１次巻線および他方のコンデンサを介して電流が流れる
とともに、他方のスイッチング素子がオン時には、全波
整流器の正極側出力端子から一方のコンデンサ、フィラ
メント加熱用変圧器の１次巻線、インダクタンス素子、
放電灯の他方のフィラメント、キャパシタンス素子、一
方のフィラメントおよび他方のスイッチング素子を介し
て電流が流れる。

そして、電源投入時からタイマ回路に設定されたタイマ
時間が経過するまでの間、放電灯を含むキャパシタンス
素子およびインダクタンス素子からなる直列共振回路に
フィラメント加熱用変圧器の１次巻線が介挿接続され、
かつ、比較的高インピーダンスに計画されていることに
よって、直列共振は起こらない。そして、フィラメント
加熱用変圧器の１次巻線に電流が流れることにより、こ
の変圧器の一対の２次巻線にも電圧が誘起され、この各
２次巻線の出力がそれぞれダイオードにより半波整流さ
れて放電灯の両フィラメントに供給され、フィラメント
が十分に予熱される。そして、電源投入時からタイマ回
路に設定のタイマ時間が経過すると、タイマ回路から出
力されるゲート信号により交流スイッチがオンされてフ
ィラメント加熱用変圧器の１次巻線が短絡される。従っ
て、直列共振回路がＬＣ直列共振を起こし、その直列共
振電流により放電灯の両フィラメント間に高電圧が発生
して点灯状態に移行する。この点灯状態時においては、
フィラメント加熱用変圧器の１次巻線が交流スイッチで
短絡されており、この変圧器による電力損失は生じない
。

〈実施例〉 以下、本発明の好適な実施例について図面を参照しなが
ら詳述する。

本発明の一実施例を示した図において、商用交流電源１
の商用交流を全波整流器２で全波整流し、この直流電力
を、発振回路４、補助スイッチング素子５、駆動用変圧
器６およ−び一対の主スイツチング素子７．８等からな
る他励式インバータ３に供給し、このインバータの高周
波出力で放電灯Ｌａを点灯する。

全波整流器２の正負両極側出力端子間に２個の電解コン
デンサ９．１０が直列接続され、その中間接続点に、駆
動用変圧器６の１次巻線６Ａの中間タップが接続され、
この１次巻線６Ａの一端はトランジスタからなる補助ス
イッチング素子５および抵抗１）を介して全波整流器２
の負極側出力端子に接続され、且つ他端が逆流防止用ダ
イオード１２を介して全波整流器２の負極側出力端子に
接続さており、補助スイッチング５のオン・オフ制御に
より駆動用変圧器６の１次巻線６Ａの中間タップから直
流電流が断続的に供給されるので、１次巻線６Ａに矩形
波の交番電圧が発生する。

前記補助スイッチング素子５をオン・オフ制御する発振
回路４は、主要構成要素である発振素子１３として、こ
の実施例ではシグネティック社製の型名ＮＥ５５５の半
導体集積回路を示してあり、コンデンサおよび抵抗によ
る時定数を変えるだけで発振周波数およびデユーティサ
イクルを任意に可変できるものである。この実施例では
、電源端子Ｖｃｃと接地端子ＧＮＤが電源供給用電解コ
ンデンサ１０の両端に接続され、この電解コンデンサ１
０に対し並列で且つ互いに直列接続された発振周波数決
定用の２個のタイミング抵抗１４．１５およびタイミン
グコンデンサ１６における両タイミング抵抗１４．１５
の中間接続点に放電端子ＤＣが接続され、抵抗１５とコ
ンデンサ１６との中間接続点にスレッショルド端子ＴＨ
およびトリガ端子ＴＲがそれぞれ接続され、タイミング
コンデンサ１６が両タイミング抵抗１４．１５を介して
充電および放電を繰り返すことによって自己発振動作を
行ない、出力端子ＯＵＴから出力する。また、自己発振
動作を行わせるためには、リセット端子Ｒ３を“０”レ
ベルにしないことが必要であり、この実施例ではリセッ
ト端子Ｒ３を電源供給用コンデンサ１０の充電正極側に
接続しである。さらに、コントロール電圧端子Ｃｖには
バイパスコンデンサ１７が接続され、このバイパスコン
デンサ１７により電源ノイズの影響を除去している。さ
らにまた、出力端子ＯＵＴからの発振出力がベース抵抗
１８を介して補助スイッチング素子５のベースに入力さ
れることによって、補助スイッチング素子５がオン・オ
フ制御される。

全波整流器２の正負両極側出力端子間に直列接続された
それぞれトランジスタからなる一対の主スイツチング素
子７．８は、それぞれベース抵抗１９．２０および抵抗
２１．２２を介して駆動用変圧器６の一対の２次巻線６
Ｂ、６Ｃに接続され、各主スイツチング素子７．８はそ
れぞれ対応する２次巻線６Ｂ、６Ｃに交互に誘起される
電圧により交互にオン・オフ制御される。

この両主スイッチング素子７，８に対しそれぞれ並列に
且つ互いに直列に一対の電解コンデンサ２３．２４が接
続されており、両主スイッチング素子７．８の中間接続
点と両コンデンサ２３．２４の中間接続点との間には、
インダクタンス素子２６、放電灯Ｌａ、この放電灯Ｌａ
に並列接続されたキャパシタンス素子２７からなるＬＣ
直列共振回路およびフィラメント加熱用変圧器２８の１
次巻線２８Ａが接続されており、フィラメント加熱用変
圧器２８の一対の２次巻線２８Ｂ、２８Ｃがそれぞれダ
イオード２９．３０を介して放電灯Ｌａの両側のフィラ
メントに接続されている。また、フィラメント加熱用変
圧器２８には、この１次巻線を短絡して放電灯Ｌａを点
灯させるためのトライアック３１が並列接続され、さら
に、トライアック３１のゲート端子には、電源投入時か
ら一定時間経過後にゲート信号を出力するタイマ回路３
２が接続されており、このタイマ回路３２には、駆動用
変圧器６に巻回された補助巻線６Ｄから電圧が入力され
る。

また、商用文流電ＶＮ、１と全波整流器２との間には、
変流器３３が介挿接続されており、この変流器３３の２
次側出力は、全波整流回路３４により全波整流されて発
振素子１３への電源供給用電解コンデンサ１０の両端に
供給される。

他の回路素子について説明すると、交流電源１の両端に
接続されたバリスタ等の保護素子３５、コンデンサ３６
、ラインフィルタ３７、コンデンサ３８および全波整流
器２の正負両極側出力端子間に接続されたコンデンサ３
９は、外来パルスの吸収の他に電源ノイズの混入或いは
回路から電源１に対しノイズが伝送されるのを防止する
ためのものである。また、全波整流器２の正負両極側出
力端子間には抵抗４０とツェナダイオード４１とが直列
接続さ”れており、発振素子１３への電源電圧をツェナ
ダイオード４１のツェナ電圧により安定化している。さ
らに、各電解コンデンサ２３゜２４には、それぞれ放電
用抵抗４２．４３が並列接続されている。さらにまた、
両生スイッチング素子７．８には、それぞれダイオード
４４．　４５が並列接続されており、各主スイツチング
素子７゜８は、対応する各ダイオード４４．４５により
駆動用変圧器６の各２次巻′ｆａ６Ｂ、６Ｃおよびイン
ダクタンス素子２６のパルス的な電磁エネルギを吸収し
ている。

次に、前記実施例の動作について説明する。電源投入さ
れると、商用電源１の商用交流が全波整流器２で全波整
流され、この脈流が抵抗４０および電解コンデンサ９を
介して流れ、発振素子１３の電源端子ＶＣＣに供給され
、発振素子１３が発振動作を開始して補助スイッチング
素子５がオン・オフ制御されると同時に電解コンデンサ
１０にも僅かではあるが電荷が蓄積される。この補助ス
イッチング素子５のスイッチング動作により、駆動用変
圧器６の１次巻線６Ａの中間タップと一端間に断続的に
直流電流が流れるので、１次巻線６Ａには矩形波の交番
電圧が発生する。従って、駆動用変圧器６の一対の２次
巻線６Ｂ、６Ｃに交互に電圧が誘起され、且つ一対の主
スイツチング素子７．８が駆動回路を介して交互にオン
・オフされる。これと同時、駆動用変圧器６の補助巻線
６Ｄにも電圧が誘起され、この誘起電圧による電流がタ
イマ回路３２に入力されてタイマ回路３２が計時動作を
開始する。この時、トライアック３１がオフ状態であっ
てフィラメント加熱用変圧器２８が接続状態であり、１
次巻線２８Ａのインピーダンスが比較的高いために、Ｌ
Ｃ直列共振は起こらない。

ここで、一方の主スイツチング素子７がオン状態となっ
た瞬間に、全波整流器２の正極側出力端子から一方の主
スイツチング素子７、放電灯Ｌａの一方のフィラメント
、キャパシタンス素子２７、放電灯Ｌａの他方のフィラ
メント、インダクタンス素子２６、フィラメント加熱用
変圧器２８の１次＠線２８Ａおよび他方のコンデンサ２
４を介して全波整流器２の負極側出力端子に電流が流れ
る。

次に、他方の主スイツチング素子８がオン状態となった
時に、一方のコンデンサ２３、フィラメント加熱用変圧
器２８の１次巻線２８Ａ、インダクタンス素子２６、放
電灯Ｌａの他方のフィラメント、キャパシタンス素子２
７、放電灯Ｌａの一方のフィラメントおよび他方の主ス
イツチング素子８を介して全波整流器２の負極側出力端
子に電流が流れ、このようにインバータ３の駆動により
高周波電流が発生する。

前記高周波電流がフィラメント加熱用変圧器２８の１次
巻線２８Ａに流れることにより、一対の２次巻線２８Ｂ
、２８Ｃにもその巻数比に応じた電流が流れ始め、この
電流がそれぞれダイオード２９゜３０により半波整流さ
れて放電灯Ｌａの各フィラメントに供給され、各フィラ
メントは強制的に十分に予熱される。一方、高周波電流
が流れると、この発振レベルに応じた入力電流が変流器
３３の１次側に流れ、変流器３３の２次側にもその巻数
比に応じた電流が流れ始める。この電流は整流回路３４
により全波整流されて発振素子１３への電源供給用電解
コンデンサ１０の両端に印加されて負荷に対し永続的に
エネルギを供給するパワーが蓄積されていく。発振回路
４が発振動作を開始した後は、発振素子１３への電源供
給は、変流器３３から整流回路３４を介してのものが大
部分となる。

そして、電源投入時から放電灯Ｌａ、が十分に余熱され
るに必要な時間に設定されたり□イー゛マ回路３２のタ
イマ時間が経過すると、タイマ回路３２からゲート信号
が出力されてトライアック３１がオン状態となり、フィ
ラメント加熱用変圧器２８の１次巻線が短絡される。従
って、インダクタンス素子２６とキャパシタンス素子２
７とにょるＬ’Ｃ直列共振が起こり、この直列共振電流
により放電灯Ｌａの両端間に高電圧が発生して放電灯Ｌ
ａが直ちに点灯状態に移行する。この点灯状態時、フィ
ラメント加熱用変圧器２８の１次巻線２８Ａは短絡され
るので、この変圧器２８による電力損失は生じない。

尚、本発明は前記説明並びに図示例にのみ限定されるも
のではなく、請求の範囲を逸脱しない限り種々の変形例
をも含有し得る。例えば、インバータ３は他励式のもの
を示したが、自励式のものを用いることもできる。また
、交流スイッチとしてトライアックを示したが、ダイオ
ードブリッジとトランジスタを組み合わせたものを用い
てもよい。

〈発明の効果〉 以上詳述したように本発明の放電灯の点灯装置によれば
、インダクタンス素子およびキャパシタンス素子からな
るＬＣ直列共振回路に、一対の２次巻線を有するフィラ
メント加熱用変圧器の１次巻線を介挿接続し、各２次＠
線の出力をそれぞれダイオードを介して放電灯の両フィ
ラメントに供給し、電源投入時から一定時間経過後にタ
イマ回路からのゲート信号により交流スイッチをオンし
、このオン状態の交流スイッチでフィラメント加熱用変
圧器の１次巻線を短絡する構成としたので、フィラメン
ト加熱用変圧器により放電灯のフィラメントを強制的に
十分に加熱した後に、直列共振による高電圧の発生によ
り放電灯を点灯させることができ、放電灯の点灯時にお
けるフィラメントの損傷や損耗を格段に軽減できる。ま
た、点灯時にはフィラメント加熱用変圧器の１次巻線を
短絡するので、無用な電流が流れることによる電力損失
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例の電気回路図である。 １・・・・・・商用交流電源 ２・・・・・・駆動用変圧器 ３・・・・・・インバータ ６・・・・・・駆動用変圧器 ６Ｂ、６Ｃ・・・２次巻線（駆動巻線）７．８・・・・
・スイッチング素子 ２３．２４・・・コンデンサ ２６・・・・・・インダクタンス素子 ２７・・・・・・キャパシタンス素子 ２８・・・・・・フィラメント加熱用変圧器２８Ａ・・
・・・フィラメント加熱用変圧器の１次巻線 ２８Ｂ、２８Ｃ・フィラメント加熱用変圧器の２次巻線 ２９．３０・・・ダイオード ３１・・・・・・トライア・ツク　（交流スイッチ）３
２・・・・・・タイマ回路 特許出願人　　　　株式会社共進電機製作所代　理　人
　　　　弁理士　西１）新

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）商用交流を全波整流器で全波整流し、この脈流又
   はこの脈流を平滑化した直流電力をインバータに供給し
   、このインバータの高周波出力で放電灯を点灯する装置
   において、前記全波整流器の正負両極側出力端子間に接
   続された駆動用変圧器の一対の駆動巻線の各出力により
   交互にオン・オフ制御される一対のスイッチング素子と
   、この両スイッチング素子に対し並列に直列接続された
   一対のコンデンサと、この両コンデンサの中間接続点と
   前記両スイッチング素子の中間接続点との間に直列接続
   された放電灯、インダクタンス素子および一対の２次巻
   線がそれぞれダイオードを介して放電灯の両端に接続さ
   れたフィラメント加熱用変圧器と、放電灯に並列接続さ
   れたキャパシタンス素子と、前記フィラメント加熱用変
   圧器に並列接続された交流スイッチと、この交流スイッ
   チのゲート端子に対し電源投入時から一定時間経過後に
   ゲート信号を出力するタイマ回路とを備えてなることを
   特徴とする放電灯の点灯装置。