JPH03152900A - 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、インバータ回路により蛍光灯等の放電灯を高
周波点灯するようにした放電灯点灯装置に関するもので
ある。

従来の技術 一般に、放電灯においてはストライエーション現象（光
条現象）が発生することがある。この光条現象とは第７
図に示すように放電灯】の電極２間における陽光柱の輝
きが一様でなく、光の線条、すなわち、光条が発生する
ことである。このときは陽光柱の電位分布も光条と歩調
を合わせて波を打っている。すなわち、電界の強い部分
で励起電離を行なううちにエネルギーを失って暗部を生
じ、しばらく行くうちに再びエネルギーを得て明部を生
ずることにより光条が発生するものと考えられている。

そして、不純物のない不活性気体、たとえばＨｅＮｅ、
Ａｒでは光条が現われないが、他の気体が混在すると光
条が現われることがある。不純物のない不活性気体では
準安定状態に励起された原子があると、これは電界に無
関係に拡散して電界の弱いところでも容易に電離（累積
電界）あるいは他の状態へさらに励起される。これによ
り、電離が次々に行なわれるので光条が現われない。こ
れに対し、不活性気体に不純物が混ると準安定状態の原
子が存在しなくなるので、電離し難くなり、電位分布が
波状となって光条現象が現われるものと一般には説明さ
れている。

しかして、光条が発生し易い条件としては他にも種々の
ものが存する。まず、放電灯１の周囲が低温になるほど
電離し難くなるため、光条が発生し易い。また、点灯回
路の工夫などにより放電灯１の（ルーメン）／（ランプ
ワット）の向上により、放電灯の入力電力を削減するこ
とによっても電離し難くなるので、光条が発生し易い。

例えば、高周波点灯にして放電灯の（ルーメン）／（ラ
ンプワット）の向上を図る場合にも、光条が発生し易い
ことが確認された。さらに、省エネルギー、照度の適正
化などを図るためにランプ入力電力を削減して減光する
場合にも電離し難くなるので、光条が発生し易い。

第５図は、ハーフブリッジ型及びプッシュプル型の放電
灯点灯装置における従来のストライエーション防止回路
を示す。すなわち、交流電源３に整流回路４、平滑回路
５、インバータ回路６、放電灯１、コンデンサ７が順次
接続され、前記放電灯１と並列に正特性サーミスタ８、
抵抗９、ダイオード１０によるストライエーション防止
回路としての直列回路が接続されている。

ここで、正特性サーミスタは、ある温度（動作温度）を
境として急激な抵抗上昇を示すものである。すなわち、
ある一定値以上の電圧を印加すると、印加した瞬間は抵
抗が低いので大きな電流が流れるが、時間の経過ととも
に、自己発熱による温度上昇により動作温度になると抵
抗の急激な増加によって電流は急激に減少するものであ
る。この場合、電圧印加後自己発熱による温度上昇が動
作温度に達するまでの時間を動作時間というものとする
と、この動作時間は正常なる予熱時間より長く、かつ、
異常状態の継続により抵抗の電圧、電力容量の大きさが
問題となる時間よりは短く設定されている。

このような構成において、正常状態下（寿命末期ランプ
等を除く。）であれば、ランプ電流は、正特性サーミス
タが動作温度になるまでダイオードの順方向に分流され
るため、ランプ電流波形に不平衡が生じ（第６図参照）
、ランプ電流に直流分Ｄ　Ｉ　＋が含まれる。この直流
分Ｄ　Ｉ　＋により陽光柱の原子の電離の粗密による明
部と暗部がきわめて速く流動するため、見掛は上、正常
な点灯となり、視観的にストライエーション現象は発生
しない。

次に、−石式インバータについて説明する。−石式イン
バータは、例外なく放電灯１の特性上、ストライエーシ
ョン現象は発生するが、回路方式上ランプ電流波形は、
不平衡波形（第６図）であり、前記説明と同様に直流分
により陽光柱の原子の電離の粗密による明部と暗部がき
わめて速く流動するため、見掛は上ストライエーション
現象は発生しない。

発明が解決しようとする課題 従来、ハーフブリッジ形インバータ回路におけるストラ
イエーション現象防止には、前述のように放電灯にダイ
オード−抵抗−正特性サーミスタの直列回路を並列に接
続してランプ電流を不平衡にして防止する方法があるが
、抵抗による損失が大きく、正特性サーミスタは動作温
度に達するまでの間、多大な発熱を生じるため信頼性に
問題があった。又、ストライエーション現象の継続時間
に対する正特性サーミスタの動作時間の設定が難しく、
部品バラツキ等を考慮すると対策としては、不完全でコ
ストも高かった。

課題を解決するための手段 放電灯及び共振回路を含む負荷回路と、直流型５− ＝６ 源と、この直流電源から前記負荷回路に供給される電流
を制御する直列接続された２個のスイッチング素子と、
これらのスイッチング素子を駆動する自励及び他励式ハ
ーフブリッジインバータ回路と、２個の前記スイッチン
グ素子のドライブ量を不平衡にするよう前記インバータ
回路に接続された不平衡手段とより構成した。

作用 自励及び他励式ハーフブリッジインバータ回路における
２つのスイッチング素子のドライブ量、すなわち、デユ
ーティ−比を不平衡にして、放電灯に流れる電流に直流
分を得る。これにより、ストライエーション現象の原因
である陽光柱の原子の電離の粗密による明部と暗部が直
流電界により流動する。この流動速度はきわめて速いた
め、放電灯を目視すると発光が一様になり、陽光柱の各
部分で見掛は上は正常な電離が一様に１行なわれている
ような視観が得られるものである。

実施例 本発明の第一の実施例を第１図に基づいて説明する。ま
ず、商用交流電源１１を整流する整流回路１２が設けら
れ、この整流回路１２には平滑コンデンサ１３、インバ
ータ回路Ａ、Ｂ、チョークコイルＪ４、放電灯１５、こ
の放電灯１５の電極に並列接続された始動コンデンサ］
６が順次接続されている。

次にインバータ回路Ａ、Ｂについて説明する。

まず、スイッチング動作を行う直列接続されたスイッチ
ング素子としての主トランジスタ１７，１８が設けられ
、これらの主トランジスタ１７，１８は整流平滑された
直流電源に並列に接続されている。１９は負荷回路に挿
入された一次巻線１９ａ及び主トランジスタ１．７．１
８のベースに接続された二次巻線１９　ｂ、　　１９　
ｃを有する電流変成器である。これらの二次巻線１９ｂ
、１９ｃの巻数はそれぞれ異なっており、不平衡状態と
なっている。すなわち、巻線を変えることにより形成し
た二次巻線１９ｂ、１９ｃにより不平衡手段が形成され
ている。ついで、２０．２１は、電流変成器】９の二次
巻線１９　ｂ、　　ｌ　９　ｃからの帰還電流を限流す
る限流素子である。２２．２３は、チョークコイル２４
のエネルギーを放出する還流ダイオードで、主トランジ
スタ１７．１８に並列に接続されている。２４．２５は
、電源電圧分割コンデンサで、主トランジスタ１７，１
．８に並列に接続され、主トランジスタ１７，１．８の
中点と分割コンデンサの中点間にＬＣ共振回路を含む負
荷回路が接続されている。

また、前記主トランジスタ１８のベースには、始動回路
２６が接続されている。

このよう放電灯の点灯装置においては、電源を投入する
と、起動回路２６を介して主トランジスタ１８にベース
電流が供給され、主トランジスタ１８がオンに移行する
。これにより主トランジスタ１８を介して負荷回路に電
流が流れ、電流変成器１９の一次巻線１９ａを介して主
トランジスタ１８のベースに正帰還され急速にＯＮする
。この後、電流変成器１９が飽和状態となり、その二次
巻線１９ｂ、］、９ｃの誘起電圧が低下するためベース
電流は反転し主トランジスタ１８のベース容量の電荷を
引き抜き急速にターンオフする。この時負荷回路のチョ
ークコイル１４に蓄えられたエネルギーが還流ダイオー
ド２２を通して放電する。

この電流により電流変成器１９の二次巻線１９ｂ。

１９ｃには主トランジスタ１７に正帰還となる電圧が誘
起され、主トランジスタ１７は、ＯＮ状態に移行し、前
記動作を繰り返えす。この主トランジスタ１．７．１８
のスイッチング動作により、負荷回路に設けられたチョ
ークコイル１４のインダクタンスとコンデンサ１６の静
電容量とでＬＣ共振し、放電灯１５のフィラメントに共
振電流が流れる。これと同時にコンデンサ１６の両端に
高電９ ０− 圧を生じ、この電圧によって放電灯１５が点灯する。放
電灯１５には、チョークコイル１４のインダクタンスで
制限される高周波電流が流れる。

この動作において、電流変成器１９の二次巻線１９　ｂ
、　　１９　ｃの巻数は前述のように不平衡になってい
る。二次巻線１９ｂ、１９ｃの巻数の多い側は、少ない
側に比べ電流変成器１９の二次電流が多いため、その電
流変成器１９が磁気飽和に達するまでの時間が長くなり
、多い側の主トランジスタ１７．１８のＯＮデユーティ
−は長くなり、周波数は低くなる。逆に少ない側は、二
次電流が少ないため、磁気飽和に達するまでの時間が短
くなり、周波数は高くなる。周波数が低い発振波形につ
いては、放電灯１５に並列接続されるコンデンサ１６の
インピーダンスが大きなり、放電灯１５への分流量が増
え、放電灯電流は、多くなる。

逆に周波数が高い発振波形については、コンデンサ１６
のインピーダンスが小さくなり、放電灯電流は少なくな
る。これにより、放電灯電流は、不平衡となり放電灯電
流波形の包路線は、第６図に示すように直流分が乗った
形となる。この直流分は、放電灯に直流電界を与え、こ
の直流電界によりストライエーション現象の原因である
陽光柱の原子の電離の粗密による明部と暗部をきわめて
速いスピードで流動させ、陽光柱の各部分で見掛は上、
正常な電離が一様に行なわれているようにする。すなわ
ち、視観的な面でストライエーション現象を対策できる
。

本発明の第二の実施例を第２図に基づいて説明する。図
面は主トランジスタ１７．１８のベース回路の略図を示
し、整流平滑回路、負荷回路等は、第１図と同様のため
省略する。この場合、限流素子２０．２１を抵抗とし、
これらの抵抗２０，２１の抵抗値を変えて不平衡とし、
これにより、不平衡手段を形成したものである。そして
、電流変成器１９の二次巻線１９　ｂ、　　１９　ｃの
各主トランジスタ１７，１８への巻数比は１：１とする
。すなわち、平衡している。そして、インバータ回路Ａ
、Ｂのスイッチング動作については、前述の第一の実施
例と同様な動作を繰り返す。

この動作において、電流変成器１９の二次巻線１９ｂ、
］、９ｃに直列接続される抵抗２０．２１が不平衡であ
るため、抵抗２０．２１の大きい側は、電流変成器１９
の二次電流が少ないため、磁気飽和に達するまでの時間
が短く、主トランジスタ１７．１８のＯＮデユーティ−
は、短くなり、周波数は高くなる。逆に小さい側は、電
流変成器１９の二次電流が多いため、磁気飽和に達する
までの時間が長く、主トランジスタ１７．１８のＯＮデ
ユーティ−は長くなり、周波数は低くなる。

これにより、前記実施例と同様な作用により、放電灯電
流波形に直流分が乗り、視観的な面でスＩ・ライニージ
ョン現象を対策できる。

本発明の第三の実施例を第３図に基づいて説明する。第
３図も第２図と同様に主トランジスタ１７．１８のベー
ス回路の略図である。すなわち、図面に基づいて、イン
バータ回路Ａ、Ｂの構成を説明する。１７．１８は主ト
ランジスタ、１９は電流変成器、２７はベース電流の制
限用コンデンサ、２８はコンデンサ２７の放電用ダイオ
ードを示す。そして、主トランジスタ１８側のコンデン
サ２７と主トランジスタ１８側のコンデンサ２７との容
量値を変えて主トランジスタ１７．１８のドライブ量を
不平衡にする不平衡手段が構成されている。

次にインバータ回路Ａ、Ｂの動作について説明する。主
トランジスタ１７．１８を介して負荷回路に電流が流れ
、電流変成器１９の一次巻線１９ａを介して主トランジ
スタ１．７．１８のベースに正帰還され急速にＯＮする
。この時、電流変成器１９は二次巻線１９　ｂ、　　ｌ
　９　ｃに直列接続されたコンデンサ２７に充電電流が
流れ、主トランジス３ ４ タ１７，１８はＯＮ状態を維持する。この後、電流変成
器１９は磁気飽和状態となり、その二次巻線の誘起電圧
が低下するため、ベース電流は反転し、主トランジスタ
１．７．１８のベース容量の電荷を引き抜き急速にター
ンオフする。コンデンサ２７に蓄えられた電荷は主トラ
ンジスタ１７，１８のオフ期間にダイオード２８を介し
て放電される。これ以降の動作については、第一実施例
と同様の動作を繰り返し行う。この動作において、電流
変成器１９の二次巻線１．９ｂ、１９ｃに直列接続され
たコンデンサ２７が不平衡であるため、コンデンサ２７
の容量の多い側は、充電電流が多い。

すなわち、電流変成器１９の二次電流が多いため、磁気
飽和に達するまでの時間が長く、主トランジスタ１７．
１８のＯＮデユーティ−は長くなり、周波数は低くなる
。逆にコンデンサ２７の容量の少ない側は、充電電流が
少ない。すなわち、電流変成器１９の二次電流が少ない
ため、磁気飽和に達するまでの時間が短く、主ｌ・ラン
ジスタ１７゜１８のＯＮデユーティ−が短くなり、周波
数は高くなる。これにより、前記実施例と同様な作用に
より、放電灯電流波形に直流分が乗り、視観的な面でス
トライエーション現象を対策できる。

本発明の第四の実施例を第４図に基づいて説明する。第
４図も第２図と同様に主トランジスタ１７．１８のベー
ス回路の略図である。図面に基づいてインバータ回路Ａ
、Ｂの構成を説明する。１７．１８は主トランジスタ、
１９は電流変成器、２７はベース電流の制限用コンデン
サ、２８，２９．３０は、コンデンサ２７の放電用ダイ
オードと抵抗とを示す。そして、電流変成器１９と直列
接続された抵抗３０の抵抗値を主トランジスタ１７側と
主トランジスタ１８側とで変えてそれらの主トランジス
タ１７．１８のドライブ量を不平衡とする不平衡手段を
形成している。

次にインバータ回路の動作について説明する。

主トランジスタ１７．１８を介して負荷回路に電流が流
れ電流変成器１９の一次巻線１９ａを介して主トランジ
スタ１７．１８のベースに正帰還され急速にＯＮする。

この時、電流変成器１９の二次巻線１９ｂ、１９ｃに直
列接続されたダイオード２９を介してコンデンサ２７に
充電電流が流れ、主トランジスタ１７．１８はＯＮ状態
を維持する。

この後、電流変成器１９は、磁気飽和状態となり、その
二次巻線１９ｂ、１９ｃの誘起電圧が低下するため、ベ
ース電流は反転し主トランジスタ１７゜１８のベース容
量の電荷を引き抜き急速にターンオフする。コンデンサ
２７に蓄えられた電荷は主トランジスタ１．７．１８の
オフ期間にダイオード２８と抵抗３０とを介して放電さ
れる。前記抵抗３０とコンデンサ２７の静電容量により
放電時定数は設定され、この放電時定数により主トラン
ジスタ１７．１８がＯＮに移った時のコンデンサ２７に
直流電位が残留し、この直流電位によりコンデンサ２７
の見かけ上の静電容量が決定される。

これ以降の動作については、第一の実施例と同様の動作
を繰り返し行う。この動作において、電流変成器１９の
二次巻線１９ｂ、１９ｃに直列接続された抵抗３０が不
平衡になっていることにより、その抵抗値の大きい側は
、コンデンサ２７の放電時定数が長くなり、残留する直
流電位は高くなり、コンデンサ２７の見かけ上の静電容
量は小さくなる。これにより、コンデンサ２７の充電電
流は少なく、すなわち、電流変成器】９の二次電流が少
なくなり、その電流変成器１９が磁気飽和に達するまで
の時間が短くなる。これにより主トランジスタ１７．１
８のＯＮデユーティ−は短くなり、周波数は高くなる。

逆に抵抗値の小さい側は、放電時定数が短くなり、見か
け−にの静電容量は、抵抗値の大きい側に比べ大きくな
るため、充電電流は多く、主トランジスタ１７，１．８
のＯＮデユーティ−が長くなり、周波数は低くなる。こ
れによ７ ８ リ、前記実施例と同様な作用により、放電灯電流波形に
直流分が乗り視観的な面でストライエーション現象を対
策できる。

前記実施例において、コンデンサ２７の静電容量を不平
衡にして不平衡手段を構成し、これにより、同様の効果
を持たせることができることは説明するまでもない。

発明の効果 本発明は上述のように、放電灯及び共振回路を含む負荷
回路と、直流電源と、この直流電源から前記負荷回路に
供給される電流を制御する直列接続された２個のスイッ
チング素子と、これらのスイッチング素子を駆動する自
励及び他励式ハーフブリッジインバータ回路と、２個の
前記スイッチング素子のドライブ量を不平衡にするよう
前記インバータ回路に接続された不平衡手段とより構成
したので、自励及び他励式ハーフブリッジインバータ回
路における２つのスイッチング素子のドライブ量、すな
わち、デユーティ−比を不平衡にして、放電灯に流れる
電流に直流分を得ることができ、これにより、ストライ
エーション現象の原因である陽光柱の原子の電離の粗密
による明部と暗部を直流電界により流動させることがで
き、この流動速度はきわめて速いため、放電灯を目視す
ると発光が一様になり、陽光柱の各部分で見掛け」二は
正常な電離が一様に行なわれているような視観を得るこ
とができると云う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例を示す回路図、第２図は
本発明の第二の実施例を示す要部の回路図、第３図は本
発明の第三の実施例を示す要部の回路図、第４図は本発
明の第四の実施例を示す要部の回路図、第５図は従来の
一例を示す回路図、第６図は放電電流に直流分が重畳さ
れている状態の波形図、第７図はストライエーション現
象が発生している状態の放電灯の側面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放電灯及び共振回路を含む負荷回路と、直流電源と、こ
   の直流電源から前記負荷回路に供給される電流を制御す
   る直列接続された２個のスイッチング素子と、これらの
   スイッチング素子を駆動する自励及び他励式ハーフブリ
   ッジインバータ回路と、２個の前記スイッチング素子の
   ドライブ量を不平衡にするよう前記インバータ回路に接
   続された不平衡手段とよりなることを特徴とする放電灯
   点灯装置。