JPH0266890A - 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］ ［従来の技術］ 従来、商用電源で、例えば、定格電圧１２Ｖのハロゲン
ランプを点灯する場合は、鉄芯に銅線を巻きつけた、い
わゆる鉄鋼式のトランスを用いて商用電源電圧を降圧し
て点灯していたが、このトランスは大きくて重いという
欠点があった。このため、各種目動式インバータ回路を
用いて商用周波数の電源を一旦高周波に変換した後、高
周波トランスで例えば１２Ｖに降圧して点灯する方法が
考えられている。このような点灯方法には、自励発振用
の電流帰還トランスを設けたハーフブリッジ方式が考え
られ、第６図にその回路図を示す。

第６図において、交流電源１に全波整流器２が接続され
、全波整流器２の出力端にはコンデンサ３゜４の直列回
路、インバータ回路を構成するトランジスタ８，９の直
列回路、タイオード１０．１１の縦列回路及び抵抗５、
コンデンサ６の直列回路がそれぞれ並列に接続されてい
る。また、トランジスタ８のエミッタとトランジスタ９
のコレクタとの接点にダイオード１０のアノードとダイ
オード１１のカソードとの接点を接続し、その接点とコ
ンデンサ３，４の中点の間に高周波降圧トランス１２と
電流帰還トランス１３の各−次巻線ｎ。

の直列回路が接続されている。高周波降圧トランス１２
の二次巻線ｎ２には、ハロゲンランプ等のランプ負荷１
４が接続され、電流帰還トランス１３の二次巻線の一方
の巻線ｎ３はトランジスタ８のベース・エミッタ間に接
続され、他の巻線ｎ２はトランジスタ９のベース・エミ
ッタ間に接続されている。また、抵抗５、コンデンサ６
の中点はトリガ素子７を介してトランジスタ９のベース
に接続されている。

ここで回路動作を説明すると、交流電源１が投入される
と、交流電圧が全波整流器２により交流電源の２倍の周
波数成分を有する直流電圧に整流され、その直流電圧に
よりコンデンサ６は抵抗５を介して充電される。コンデ
ンサ６の充電電圧がトリガ素子７のブレークオーバー電
圧に達するとトリガ素子７はターンオンし、コンデンサ
６に充電された電荷がトランジスタ９のベースに流れこ
み、トランジスタ９はオン状態となる。この時、トラン
ジスタ８はオフ状態となっている。トランジスタ９がオ
ンすると、コンデンサ３には高周波降圧トランス１２の
一次巻線ｎ１、電流帰還トランス１３の一次巻線ｎ、お
よびトランジスタ９のコレクタ・エミッタを介して電流
が流れ始める。

電流帰還トランス１３では一次巻線ｎ１と二次巻線ｎ２
、ｎ８の巻き方向により、二次巻線ｎ２にトランジスタ
９のベース電流を供給する方向に電圧が発生し、また、
二次巻線ｎ３にトランジスタ８に逆バイアスをかける方
向に電圧が発生する。この電流帰還トランス１３の二次
巻線ｎ２からトランジスタ９に供給されるベース電流は
、トランジスタ９を充分に飽和させるものである。

一定時間経過後、トランジスタ９のコレクタ電流の変化
が少なくなるにつれ、電流帰還トランス１３の二次巻線
ｎ２、ｎ３に発生する電圧が低下し、これによりトラン
ジスタ９のベース電流も減少する。やがて、電圧が反転
し、トランジスタ９はオフ状態となり逆にトランジスタ
８がオン状態となる。トランジスタ８がオンするとコレ
クタ・エミッタより電流帰還トランス１３の一次巻線ｎ
１、高周波降圧トランス１２の一次巻線ｎ１、コンデン
サ４へと電流が流れる。そして、コンデンサ４の充電が
終るとトランジスタ８がオフ状態となり、トランジスタ
９がオン状態となる。

以後これらの動作を繰返すことにより、高周波降圧トラ
ンス１２の二次巻線ｎ２には、−次巻線ｎ、との巻数比
に応じて発生する電圧によりランプ１４が点灯する。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、ランプ１４を点灯させる場合、ランプの始動時
（フィラメントが冷えている時）は、点灯時と比較して
ランプ１４のフィラメントのインピーダンスが著しく低
く、フィラメントが発熱してインピーダンスが高くなる
までの間、ランプにはラッシュ電流が流れる。高周波降
圧トランス１２は一般的に一次、二次巻線の結合が強い
トランスであるため、ラッシュ電流は一次巻線ｎ、およ
びトランジスタ８．９に流れることになる。そのため、
定常点灯時にトランジスタ８，９に流れるコレクタ電流
の数倍の電流がランプ始動時にトランジスタ８．９に流
れることとなり、大電流容量のトランジスタを使用しな
くてはならなかった。

また、ラッシュ電流は電流帰還トランス１３の一次巻線
ｎ１にも流れるため、ラッシュ電流による二次巻線ｎ　
２＋　　１８に発生する電圧も高くなる。従って、この
電圧がトランジスタ８．９のエミッタ・ベース間最大電
圧Ｖ　Ｒ＋１０を越えるとトランジスタの劣化をはやめ
る原因となるという問題点を有する。

ここで、第７図に電源投入時からのランプ電圧波形、ラ
ンプ電流波形、トランジスタ８，９のコレクタ電流波形
およびエッミタ・ベース間電圧波形を示す。即ち、第７
図からも明らかなように、電源投入時から過渡的にラン
プ１４にラッシュ電流が流れ（第７図（ａ）（ｂ））、
これによりトランジスタ８．９のコレクタにもラッシュ
電流が流れると共に（第７図（ｃ））、エミッタ・ベー
ス間に最大電圧Ｖ、、Ｂ、）を越える電圧が発生する（
第７図（ｄ））。このように、従来の鉄鋼式トランスと
第６図で代表されるインバータ回路でランプを点灯させ
た場合とではインバータ回路の方が小形軽量にはなって
いるが、鉄鋼式トランスと同様にランプにはラッシュ電
流が流れ、ランプの寿命を短くする原因の一つとなって
いる。また、電源電圧が変動した場合、これが鉄鋼式ト
ランスと同様にランプのランプ電圧変動となって表れる
ため光出力不足や、過電圧によってランプ寿命が短くな
る原因となる等の問題点を有する。

そこで、本発明はインバータ回路にソフトスタート回路
およびランプ電圧フィードバック回路を設けてインバー
タ回路へのラッシュ電流を軽減し、ランプを定電圧化し
た点灯装置を提供せんとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の点灯装置は上記課題を解決するためになされた
もので以下の構成を有する。即ち、交流電源より全波整
流器を介して一対のトランジスタからなるインバータ回
路が接続され、該インバータ回路に高周波降圧トランス
を介してランプが接続された点灯装置において、前記イ
ンバータ回路の一方のトランジスタのベースに駆動回路
を介してソフトスタート回路を設けると共に、前記高周
波降圧トランスの二次側に二つの巻線を設け、該二次側
の二つの巻線の内一方の巻線に前記駆動回路へフィード
バックしてランプを定電圧にするためのフィードバック
回路を設けたものである。

［作用］ 本発明の点灯装置はインバータ回路の一方のトランジス
タに駆動回路を介してソフトスタート回路を設けている
。これにより、インバータ回路のトランジスタを位相制
御し、そのインバータ回路の時定数を、電源投入時は大
きくしておき、それを毎サイクルごとに徐々に小さくし
ていくことによりソフトスタートさせ、ランプおよびト
ランジスタへのラッシュ電流を軽減している。また、高
周波降圧トランスの二次側に二つの巻線を設け、この一
方の巻線にフィードバック回路を設けている。即ち、ラ
ンプのソフトスタート機能終了後は、フィードバック回
路により電源電圧（ランプ電圧）の変化を駆動回路にフ
ィードバックし、これに応じてインバータ回路の時定数
を変化させて位相制御を行なうことによりランプの定電
圧点灯を可能としている。

［実施例］ 以下、本発明の好ましい実施例を第１図乃至第５図によ
り説明する。

第１図は本発明の点灯装置の回路構成図である。

第１図において、交流電源１に全波整流器２が接続され
、その出力端に抵抗５、コンデンサ６の直列回路が接続
されている。全波整流器２にはソフトスタート回路Ａが
並列接続され、ソフトスタート回路へに接続された駆動
回路Ｃがコンデンサ６に並列に接続されている。全波整
流器２の出力端にはインバータ回路を構成するコンデン
サ３，４の直列回路、トランジスタ８．９の縦列回路、
ダイオード１０．１１の直列回路及び抵抗５、コンデン
サ６の直列回路がそれぞれ並列に接続されている。また
、トランジスタ８のエミッタとトランジスタ９のコレク
タとの接点にはダイオード１０のアノードとダイオード
１１のカソードとの接点が接続され、その接点とコンデ
ンサ３．４の中点の間に、高周波降圧トランス１２の一
次巻線ｎ。

と電流帰還トランス１３の一次巻線ｎ、の直列回路が接
続されている。高周波降圧トランス１２の二次側には二
つの巻線ｎ２および巻線ｎ３が設けられ、巻線ｎ２には
ハロゲンランプのようなランプ負荷１４が接続され、巻
線ｎ３にはフィードバック回路Ｂが接続される。このフ
ィードバック回路Ｂの出力が駆動回路Ｃの入力端に接続
される。また、電流帰還トランス１３の二次側にも二つ
の巻線ｎ２および巻線ｎ３が設けられ、巻線ｎ２はトラ
ンジスタ９のベース・エミッタ間に接続され、巻線ｎ３
はトランジスタ８のベース・エミッタ間に接続されてい
る。また、抵抗５、コンデンサ６の中点は、トリガ素子
７を介してトランジスタ９のベースに接続されている。

尚、第１図中第６図との同一符号は同−又は相当部分を
示す。

この場合の動作を説明すると、全波整流器２の出力電圧
によって動作するソフトスタート回路Ａと高周波降圧ト
ランス１２の二次側の一方の巻線ｎ８によってランプ１
４の電圧を検知する。そして、ソフトスタート回路へと
フィードバック回路Ｂの信号により駆動回路Ｃがコンデ
ンサ６の充電時定数をコントロールしトリガ素子７のブ
レークオーバーする位相角を制御してインバータ回路の
トランジスタ９を制御するものであり、その他の動作は
第６図と同様である。

次に、上記ソフトスタート回路Ａ１フィードバック回路
Ｂおよび駆動回路Ｃの構成を第２図に示す。ソフトスタ
ート回路Ａは、全波整流器２の正側に抵抗Ａ１、コンデ
ンサＡ２、抵抗Ａ３およびダイオードＡ４の直列回路が
接続され、抵抗Ａ１とコンデンサＡ２の接点にツェナー
ダイオードＡ５のカソードが接続されたものである。ツ
ェナーダイオードＡ５のアノードは全波整流器２の負側
に接続される。また、フィードバック回路Ｂは全波整流
器２の負側より高周波降圧トランス１２の二次側の一方
の巻線ｎ８を介してダイオードＢ１、抵抗Ｂ２およびコ
ンデンサＢ３の直列回路が接続され、コンデンサＢ３に
可変抵抗Ｂ４が並列に接続されている。可変抵抗Ｂ４の
可変端子はダイオードＢ５を介してフィードバック回路
ＡのダイオードＡ４のカソードに接続される。さらに、
駆動回路Ｃは、バイパストランジスタＣ１のコレクタが
抵抗５とコンデンサ６の接点に接続され、エミッタは抵
抗Ｃ２を介して全波整流器２の負側に接続される。バイ
パストランジスタＣ１のベースは抵抗Ｃ３を介して全波
整流器２の負側に接続されると共に、抵抗Ｃ４およびツ
ェナーダイオードＣ５を介し、ツェナーダイオードＣ５
のカソードをソフトスタート回路ＡのダイオードＡ４の
カソードに接続している。

このような回路について説明すると、まず、交流電源１
が投入されると金波整流器２により整流された電圧がソ
フトスタート回路Ａに印加される。

ソフトスタート回路ＡのコンデンサＡ２、抵抗Ａ３およ
びダイオードＡ４にはツェナーダイオードＡ５によって
制限された直流定電圧が印加される。

この時コンデンサＡ２の初期充電電圧がないものと仮定
すると、直流定電圧はコンデンサＡ２以降の回路に印加
し、駆動回路ＣのツェナーダイオードＣ５および抵抗Ｃ
４を介してバイパストランジスタＣ１にベース電流が流
れる。以上の動作を数サイクル繰返すにつれて、コンデ
ンサＡ２は徐々に充電され、抵抗Ａ３以降の回路に印加
される電圧は徐々に減少する。即ち、抵抗Ａ３を介して
バイパストランジスタＣ１のベースに流れこむ電流も徐
々に減少する（第３図Ｙ参照）。そのためバイパストラ
ンジスタＣ１のインピーダンスは徐々に高くなり、トリ
ガ素子７がブレークオーバーする位相角は徐々に前へ移
行（遅れから進み方向）していく。それに伴いランプの
実効値電圧も徐々に上昇してランプ１４がソフトスター
トするものである。この場合の波形図を第４図に示す。

即ち、電源投入時から最初のサイクルのランプ電圧は最
も遅れた位相で印加され、次のサイクルより徐々に位相
が進む（第４図（ａ））。これに伴いランプ電流および
トランジスタ８，９のコレクタ電流も位相角が同期する
（第４図（ｂ）（ｃ））。同様に、トランジスタ８，９
のエミッタ・ベース間電圧の位相角も同期して変化する
ため、最大電圧ＶＥＢＯを越えることがない。

一方、インバータ回路が位相制御でサイクル毎に徐々に
発振をしてランプ電圧が立上がってくると、高周波降圧
トランス１２の二次側の一方の巻線ｎ８に電圧が発生し
、これを整流平滑するとコンデンサＢ３にはランプ電圧
に応じた直流電圧が発生する。従って、ソフトスタート
回路Ａによりランプ電圧が上昇するのにしたがってフィ
ードパツク回路ＢのコンデンサＢ３の電圧も上昇し、こ
れにより可変抵抗Ｂ４を通してバイパストランジスタＣ
１のベースへ流れこむ電流も上昇する（第３図Ｘ参照）
。

やがてソフトスタート回路Ａからの電流はゼロになり（
第３図Ｘ参照）、バイパストランジスタＣ１のベース電
流はフィードバック回路Ｂからのみになる（第３図Ｘ参
照参照）。この時ランプ電圧が定格電圧になるように可
変抵抗Ｂ４を設定しておくと電源電圧の変動に応じたベ
ース電流をフィードバック回路Ｂより供給することがで
き、電源電圧の変動や電源周波数の違いに対してランプ
１４を定電圧で点灯することができる。

また、ソフトスタート回路Ａにより、インバータ回路の
トランジスタ８．９へのラッシュ電流は低減されるため
、ラッシュ電流を補償するための大電流容量のトランジ
スタを用いる必要がなくなり、トランジスタ８，９のエ
ミッタ・ベース間電圧もその最大電圧Ｖ　ＥＢＯを越え
ることはなくなる。

なお、第５図は第２図におけるソフトスタート回路Ａお
よびフィードバック回路Ｂを定電流ブツシュ・プルイン
バータ回路に用いた場合を示した回路の構成図である。

即ち、高周波トランス１６の一次側の巻線ｎｉｌ、ｎ１
２、ｎ＋８、ｎ＋４にトランジスタ８，９等のプッシュ
プルインバータ回路が構成され、二次側の巻線ｎ２＋に
ランプ１４が接続され、巻線ｎｓ、にフィードバック回
路Ｂが設けられたものであり、その他の構成および特性
は第１図の点灯装置と略同様であり、同様の効果を有す
るものである。

［発明の効果］ 以上、上記実施例からも明らかなように本発明によれば
、ソフトスタート回路およびフィードバック回路によっ
てインバータ回路を位相制御してランプをソフトスター
トし、ランプ点灯時は位相角を電源電圧の変動に対応し
て制御することにより、ランプのラッシュ電流を防ぎ、
また電源電圧の高い時のランプへの過入力、および電源
電圧が低い時の光出力不足を抑制することにより、ラン
プ寿命を延ばすことができる。また、インバータ回路の
スイッチング用トランジスタにコレクタ電流のラッシュ
電流や、ベース・エミッタ間電圧を抑えることができる
ため、その劣化を防止することが可能となる。

１３　・・・　電流帰還トランス

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の点灯装置を示した回路構成図、第２図
は第１図におけるブロックの一実施例を示した回路図、
第３図は第２図における電流変化を表したグラフ、第４
図は第２図おける各部の電圧、電流の波形図、第５図は
本発明の他の実施例の回路構成図、第６図は従来のイン
バータ回路を用いた点灯装置を示した回路構成図、第７
図は第６図における各部の電圧、電流の波形図である。 Ａ　・・・　ソフトスタート回路 Ｂ　・・・　フィードバック回路 Ｃ・・・　駆動回路 ８．９　・・・　インバータ回路用トランジスタ１２　
・・・　高周波降圧トランス Ｈく←−− ＜ｍｕ■へ０寸 −＋＋　− 〇〇

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電源より全波整流器を介して一対のトランジスタか
   らなるインバータ回路が接続され、該インバータ回路に
   高周波降圧トランスを介してランプが接続された点灯装
   置において、前記インバータ回路の一方のトランジスタ
   のベースに駆動回路を介してソフトスタート回路を設け
   ると共に、前記高周波降圧トランスの二次側に二つの巻
   線を設け、該二次側の二つの巻線の内一方の巻線に前記
   駆動回路へフィードバックしてランプを定電圧にするた
   めのフィードバック回路を設けることを特徴とする点灯
   装置。