JPH03147295A - 放電灯点灯装置 - 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） 本発明は放電灯点灯装置、特にインバータ回路の改良に
関する。

（従来の技術） 近年、インバータ回路を用いて高周波で蛍光灯等の放電
灯を点灯させる放電灯点灯装置が開発されており、放電
灯点灯装置の小型軽量化、発光効率の向上がはかられ、
ちらつきのない光出力を得ることができる。

従来、このような放電灯点灯装置として、第６図に示す
一石自助１式インバータ回路を備えたものが知られてい
る。第６図に示す放電灯点灯装置は、交流電源１０から
の交流電圧を全波整流器１２、平滑コンデンサ１４によ
り直流電圧に変換し、インバータ回路１６に供給し高周
波電流に変換して蛍光灯１日を点灯させるものである。

前記インバータ回路１６は、発振チョーク２０及び共振
コンデンサ２２よりなる並列共振回路２４と、前記並列
共振回路２４をＯＮ１０　Ｆ　Ｆするスイッチングトラ
ンジスタ２６が直列に接続されている。また、前記並列
共振回路２４にはバラストチョーク２８を介して負荷で
ある蛍光灯１日の一方の加熱陰極１８ａが接続され、他
方の加熱陰極１８ｂは電流変成器３０の一次巻線３０ａ
を介して前記並列共振回路２４とスイッチングトランジ
スタ２６のコレクタとの接点に接続されている。

なお、蛍光灯１８の加熱陰ｆｆ１１８ａ、１８ｂの非電
源側には始動コンデンサ３２が接続されている。一方、
電流変成器３０の二次巻線３０ｂの一端はコンデンサ３
４を介してスイッチングトランジスタ２６のベースに接
続され、他端はスイッチングトランジスタ２６のエミッ
タに接続されている。抵抗３６とダイオード３８の直列
回路は、スイッチングトランジスタ２６のベース、エミ
ッタ間に接続され、抵抗４０は起動抵抗としてスイッチ
ングトランジスタ２６のベースに接続されている。

第６図例に係る放電灯点灯装置は概略以上のように構成
され、次にその作用について説明する。

まず、交流電源１０が投入されると、全波整流器１２に
より整流、平滑化された直流電圧が生じる。

この直流電圧により起動抵抗４０を介してスイッチング
トランジスタ２６にベース電流がわずかに供給され、該
スイッチングトランジスタ２６はＯＮ状態となる。その
ため、並列共振回路２４と、バラストチョーク２日、蛍
光灯の加熱陰極１８ａ１始動コンデンサ３２、蛍光灯の
加熱陰極１８ｂ１電流変成器３０の一次巻線３０ａの経
路で電流が流れ、電流変成器３０の二次巻線３−Ｏｂに
スイッチングトランジスタ２６に対して正帰還になるよ
うに電流が流れコンデンサ３４が充電される。この結果
、スイッチングトランジスタ２６のベース電流は増加し
、これと共にコレクタ電流も増加する。ここで、スイッ
チングトランジスタ２６のベース電流は振動電流である
ため、一定時間後ベース電流は逆方向に流れ、スイッチ
ングトランジスタ２６の蓄積電荷がなくなると、該スイ
ッチングトランジスタ２６はターンオフする。このため
、発振チョーク２０に蓄積された電磁エネルギーにより
発振チョーク２０と共振コンデンサ２２とで共振し共振
電圧を発生する。この共振電圧により、パラストチロ一
り２日で限流された電流が、蛍光灯１８の加熱陰極１８
ａ、始動コンデンサ３２、蛍光灯１８の加熱陰極１８ｂ
、電流変成器３０の一次巻線３０ａを介して流れる。ま
た、電流変成器３０の二次巻線３０ｂにはスイッチング
トランジスタ２６のベースに逆バイアスを与える方向で
電流が流れる。そして、一定時間後に再び電流変成器３
０の二次巻ｖＡ３０ｂにはスイッチングトランジスタ２
６がターンオンする方向に電流が流れ、インバータ回路
１６は発振を維持する。また、始動コンデンサ３２は、
バラストチョーク２８と共振しインピーダンスが小さく
なるため、蛍光灯１８の加熱陰極１８ａ、１８ｂに電流
が流れ、これと同時に始動コンデンサ３２の両端には共
振電圧が発生するため、蛍光灯１８が点灯する。そして
、点灯後はバラストチョーク２８で限流された電流が蛍
光灯１８．に流れ高周波点灯を行うこととなる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前述したような放電灯点灯装置において
は、スイッチングトランジスタ２６の条件によっては著
しくスイッチングトランジスタ２６が発熱するものがあ
り、そのため放熱器の要否や大きさを予め定めておきす
らいという課題があった。即ち、第７図で示すようにス
イッチングトランジスタ２６の直流増幅率（ｈＦＥ）や
下降時間（ｔｆ）のばらつきなどによりコレクタ電流の
たち下がり特性が悪いものがあり、そのためコレクタ電
圧との積によるスイッチング損失により発熱が生じてし
まうことがある。ここで、第７図（Ａ）は、コレクタ電
圧、（Ｂ）“はコレクタ電流の波形である。また、スイ
ッチング特性をよりよくするために、下降時間のより短
い、いわゆる超高速スイッチングトランジスタを使用す
ると第８図のように逆にコレクタ電流のたち下がり特性
は改善されるが、そのたち下がりが鋭すぎてコレクタ電
流のターンオフと同時にコレクタ電流が振動してしまう
場合がおおい。ここで、第８図（Ａ）はコレクタ電圧、
（Ｂ）はコレクタ電流の波形である。このことによりス
イッチングトランジスタの発熱は低減できるが雑音端子
電圧の増加、ひいてはフィルタ回路の増大につながり、
またスイッチングトランジスタ自体のコスト高にもつな
がってしまうという課題が生じてしまう。

本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり
、その目的は超高速スイッチングトランジスタを使用せ
ず、しかもスイッチングトランジスタの条件によってお
こる著しい発熱を低減した放電灯点灯装置を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明にかかる放電灯点灯
装置は、スイッチングトランジスタのベース回路を構成
する電流変成器の二次巻線に直流電源から直流電流を流
すことを特徴とする。なお、前記電流変成器の二次巻線
に流す直流電流の電源は、発振チョーク、またはバラス
トチョークに巻かれた二次巻線に発生する電圧を整流、
平滑化したものである。

（作用） 本発明に係る放電灯点灯装置は、前述した手段を有する
ので、直流電源から電流変成器の二次巻線に直流電流を
流すことにより、電流変成器の二次巻線のインダクタン
ス値が低下し、そのため発生する二次電圧も若干低下す
るためスイッチングトランジスタによっては、オーバー
ドライブになりがちなベース電流を最適値までおさえら
れる。

そのためスイッチングトランジスタのスイッチング条件
は改善され著しい発熱は低減できる。したがって、スイ
ッチングトランジスタの発熱は、一定の範囲内におさえ
られるため、放熱器の要否や大きさを予め設定しておく
ことができ、また高価でかつ雑音端子電圧の発生しやす
い超高速スイッチングトランジスタを使用しなくても放
電灯点灯装置を設計することが可能となる。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。第１図は本発明の第一実施例にががる放電灯点灯装置
の回路構成が示されており、第６図と同一部分は、同一
番号となっており説明は省略する。第６図と異なる部分
は、バラストチョーク２８に新たに二次巻線２８ｂを設
け、それと直列にダイオード４２とコンデンサ４４とか
らなる整流平滑回路を接続するとともに、ダイオード４
２とコンデンサ４４の間に限流抵抗４６とダイオード４
８の直列回路を接続し、その他端をコンデンサ３４と電
流変成器３０の二次巻線３０ｂの間に接続して直流電源
回路５０を設けたことである。

本実施例にかかる放電灯点灯装置は、概略以上のように
構成され、次にその作用について説明する。先ず、交流
電源１０が投入されると、従来例と同様の動作により、
−石自励式インバータ回路１６が起動し発振を開始する
。ここで、バラストチョーク２８に二次巻線２８ｂが設
けであるため、二次巻線２８ｂ端に電圧が発生しその電
圧はダイオード４２とコンデンサ４４とで整流・平滑さ
れ、コンデンサ４４は一定の直流電圧によってただちに
充電される。そして、この直流電圧により限流抵抗４６
で制限された直流電流が電流変成器３゜の二次巻線３０
ｂに流れ込む。即ち、コンデンサ４４、限流抵抗４６、
ダイオード４日、電流変成器３０の二次巻線３０ｂ、コ
ンデンサ４４という直流電流の経路ができる。ここで、
直流変成器３゜の二次巻線３０ｂに直流電流を流すこと
により、直流磁束が発生するため、電流変成器３０の見
かけ上の飽和磁束密度が小さくなり１．かつ、二次巻１
ｉ３０ｂのインダクタンス値も小さくなる。従って、電
流変成器３０の二次巻線３０ｂの両端に発生する電圧の
実効値も小さくなるため、電流変成器３０の二次ｔ［３
ｏｂ、コンデンサ３４、スイッチングトランジスタ２６
のベースへと流れるベース電流も電流変成器３０の二次
巻線３０ｂに流れる直流電流の量によっておさえられる
方向で減少する。

第２図は、直流電流を流さなかった時のスイッチングト
ランジスタ２６の（Ａ）コレクタ電圧、（Ｂ）コレクタ
電流、（Ｃ）ベース電流であり、第３図は、直流電流を
流した時のスイッチングトランジスタ２６の（＾）コレ
クタ電圧、（Ｂ）　コレクタ電流、（Ｃ）ベース電流で
ある。従って、電流変成器３０の二次巻線３０ｂに直流
電流を流し、そのインダクタンス値を若干低減すること
により、これまで電流変成器３０の固有の二次巻線３０
ｂのインダクタンス値とコンデンサ３４の容量とで決ま
っていたベース電流の量を、任意におさえることができ
るため、個々のスイッチングトランジスタにとって最適
なベース電流を供給することが可能となる。

また、電流変成器３０にフェライトリングコアを使用し
た場合、回路の構成上から二次巻線数は数ターンに限定
されるため、１ターンでも前後すると二次巻線３０ｂの
インダクタンス値は大きく変化してしまうのでスイッチ
ングトランジスタ２６にとって平均的に最適なターン数
を設定することは困難である。

そのため、本実施例では、電流変成器３０の最適な二次
巻線数より多い巻数で二次巻線３０ｂを構成し、一定の
限流抵抗４６で二次巻線のインダクタンス値の中心値を
最適値に設定することにより平均的に最適なベース電流
を供給することが可能となる。

以上のように、本実施例にかかる放電灯点灯装置によれ
ば、スイッチングトランジスタ２６のベース電流のオー
バードライブをおさえ、最適値に設定することが可能で
あるため、スイッチングトランジスタ２６の著しい発熱
を防止することができる。

第４図は、本発明の第二の実施例にかかる放電灯点灯装
置である。前記第一実施例と異なる部分は、直流電源回
路５０′を発振チョーク２０の二次巻線２０ｂに設けた
点であり、その動作は交流電源１０が投入されインバー
タ１６が発振を始めると、発振チジーク２０の二次巻線
２０ｂ端に電圧が発生し、それをダイオード４２′、コ
ンデンサ４４′で整流・平滑し、限流抵抗４６′、ダイ
オード４８′を介して電流変成器２０の二次巻線２０ｂ
に直流電流を流すものであり、基本的な動作は第一の実
施例と同じであるため、ここでは説明を省略する。

第５図は、本発明に用いる直流電源回路の他の実施例を
示すものであり、第一、第二の実施例の限流抵抗４６．
４６’をトランジスタ４９と抵抗５１におきかえたもの
である。本実施例においては、トランジスタ４９のコレ
クタ電流はそのペース抵抗５１によって決まるため、そ
の動作は限流抵抗と同様の動作をするものである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明にかかる放電灯点灯装置に
よれば、電流変成器の二次巻線に常時直流電流を流すこ
とにより、スイッチングトランジスタの発熱を低減し、
一定の発熱におさえることができるので、放熱器の要否
や、大きさを予め決めておくことが可能となり、かつ、
高価な超高速スイッチングトランジスタを使用しなくて
も、放電灯点灯装置を設計するが可能となるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例にかかる放電灯点灯装置の
回路構成図 第２図は直流電流を電流変成器の二次巻線に流さない時
の（、Ａ）コレクタ、（Ｂ）コレクタ電流、（Ｃ）ベー
ス電流の波形 第３図は直流電流を電流変成器の二次巻線に流した時の
（Ａ）コレクタ電圧、（Ｂ）　コレクタ電流、（Ｃ）ベ
ース電流の波形 第４図は本発明の第二実施例にかかる放電灯点灯装置の
回路構成図 第５図は本発明のその他の実施例の部分的回路図 第６図は従来の放電灯点灯装置の回路構成図第７図は第
６図における（Ａ）コレクタ電圧、（Ｂ）コレクタ電流
の波形 第８図は第６図における超高速スイッチングトランジス
タの（＾）コレクタ電圧、（Ｂ）コレクタ電流の波形 １０・・・交流電源、１２・・・全波整流器、１６・・
・インバータ回路、１８・・・蛍光灯（放電灯）、２４
・・・並列共振回路、２６・・・スイッチングトランジ
スタ、２８・・・バラストチョーク、３０・・・電流変
成器、３２・・・始動コンデンサ、５０．５０’・・・
直流電源回路。 ７７図 オｇ図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電圧を直流電圧に変換する整流回路の出力端
   に、コンデンサとスイッチング素子の直列回路を接続し
   、さらに前記コンデンサと並列に発振チョークを接続し
   て並列共振回路を形成するとともに、該並列共振回路と
   並列にバラストチョークと加熱陰極型の放電灯と電流変
   成器の一次巻線とを直列に接続して前記電流変成器の二
   次巻線により前記スイッチング素子を駆動させる一石式
   自励インバータよりなる放電灯点灯装置において、前記
   電流変成器の二次巻線に常時、限流抵抗によって制限さ
   れた直流電流を流すことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. （２）限流抵抗は抵抗体またはトランジスタであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装
   置。
3. （３）電流変成器の二次巻線に流す直流電流の電源は、
   発振チョークまたはバラストチョークに巻かれた二次巻
   線に発生する電圧を整流、平滑化したものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載または第２項記載
   の放電灯点灯装置。