JPH03156892A - 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、放電灯の寿命末期を検出する機能を有する放
電灯点灯装置に関するものである。

［従来の技術］ 第４図は従来例を示し、この回路はハーフブリッジイン
バータであり、電源Ｅに直列に接続されたスイッチ素子
Ｑ、、Ｑ、の交互のオン、オフにより負荷である放電灯
ｌに高周波電力を供給し点灯させるものである。尚、ス
イッチ素子のＱ、にはトランジスタを用い、Ｑ２はＦＥ
Ｔを用いている。スイッチ素子Ｑ１にはダイオードＤ１
を逆方向に並列に接続し、また、スイッチ素子Ｑ２にト
ランジスタを用いた場合には、同様にダイオードを逆方
向に並列に接続する。

スイッチ素子Ｑ１．Ｑ２は起動回路１にて起動され、ス
イッチ素子Ｑ２は単安定マルチバイブレーク２及びオン
期間制御部３′でオン期間が制御される。また、予熱タ
イマー４が設けである。尚、起動回路１、単安定マルチ
バイブレータ２、オン期間制御部３′、予熱タイマー４
等で制御部５が構成される。

直列に接続されたスイッチ素子Ｑｌ、Ｑ２のうち、低圧
側のスイッチ素子Ｑ２は制御部５からの駆動信号でオン
、オフし、高圧側のスイッチ素子Ｑ１は限流チョークＬ
、の２次巻線電圧により駆動される。

第５図（ａ）に示す単安定マルチバイブレータ１のＨレ
ベルの出力により、低圧側のスイッチ素子Ｑ２がオンす
ると、放電灯ｌ→コンデンサＣ２→限流チョークＬ１→
スイッチ素子Ｑ２と電流が流れ、スイッチ素子Ｑ２がオ
フすると、高圧側のスイッチ素子Ｑ、に第５図（ｃ）に
示す２次巻線電圧によりベース電流が供給され、第５図
（ｄ）に示すようにスイッチ素子Ｑ１がオンする。スイ
ッチ素子Ｑ、のオンによりコンデンサＣ２に蓄積された
電荷が放電灯ｒ→スイッチ素子Ｑ、→限流チョークＬ、
と放電し、電流が流れる。

スイッチ素子Ｑ１がオフすると、限流チョークＬ、に蓄
積されたエネルギーのため電流は、スイッチ素子Ｑ２の
ダンパーダイオード→限流チラーりり、→コンデンサＣ
２→放電灯Ｉ→電源Ｅと流れるため、スイッチ素子Ｑ、
のオフ時は、スイッチ素子Ｑ２の両端電圧は、スイッチ
素子Ｑ、のオン時に電源Ｅが印加されたのに対し、ダン
パーダイオードの順方向電圧まで下がる９これを抵抗Ｒ
Ｒ２で検出９分圧し、制御部５に入力する。制御部５の
単安定マルチバイブレータ２は、この検出信号の立ち下
がりと同期して、スイッチ素子Ｑ２にオン信号を出力す
る。

つまり、スイッチ素子Ｑ１がオフしてから、スイッチ素
子Ｑ２をオンさせるように制御し、スイッチ素子Ｑ１．
Ｑ２を交互にオン、オフさせ発振を継続する。尚、第５
図（ｅ）は限流チョークＬ１に流れる電流波形であり、
同図（ｆ）はスイッチ素子Ｑ２のドレイン・ソース間電
圧Ｖｌ１１．である。

制御部５は電源投入時より一定期間スイッチ素子Ｑ２の
オン期間を短くし、コンデンサＣ１の電圧を放電灯ｌの
始動電圧以下にし、放電灯ｌのフィラメントを先行予熱
し、熱電子放出を行わせ、その後、オン期間を長くする
ことにより、コンデンサＣ３の電圧を上昇させ、放電灯
ｌを点灯させる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、放電灯は寿命末期になると、フィラメントに
塗布している熱電子放射物質（エミッタ）が飛散し蒸発
するため昏こ、フィラメントからの熱電子放射が行われ
なくなり、半波放電及び管電圧の上昇により始動電圧が
高くなる等変化を生じる。

このような寿命末期の放電灯を第４図の回路で点灯させ
た場合、以下のような問題が発生する。

すなわち、寿命末期の放電灯は管電圧が高く、等価抵抗
値が正常ランプと比べ大きいため、限流チョークＬ３、
コンデンサＣ８、放電灯！で構成される振動回路の共振
周波数ｆ０が正常ランプ点灯時に比べ高くなり、そのた
め、全点灯時のオン期間になるようにスイッチ素子Ｑ２
を制御すると、共振周波数ｆ０に近付くため、振動電流
が第６図（ｂ）に示すように、スイッチ素子Ｑ２のオン
中にスイッチ素子Ｑ２の電流Ｉｏが零に戻る波形になる
。

限流チョークＬ１の電圧は振動電流に対し、第６図（ｅ
）に示すように、９０°位相の進んだ波形となるが、正
常ランプ点灯時のようにスイッチ素子Ｑ２がその電流ピ
ーク値近辺でオフする（第５図（ｂ））のに対し、第６
図（ｂ）のように零近くになってから切るのでは、第６
図（ｃ）に示すように、限流チョークＬ、の２次巻線電
圧は位相の進んだ波形となり、スイッチ素子Ｑ２のオン
期間中にスイッチ素子Ｑ１をオンさせようとし、同時オ
ンを生じる。この同時オンは、電源Ｅを短絡することで
あるため、大電流が流れスイッチ素子Ｑ、、Ｑ２の破壊
を生じる。

第７図の回路は、この同時オンを防止した回路であり、
スイッチ素子Ｑ、のベース・エミッタ間にダイオードＤ
３を接続し、スイッチ素子Ｑ２のドレインをスイッチ素
子Ｑ、のベースに接続し、スイッチ素子Ｑ２のオン中は
振動電流をダイオードＤ、→スイッチ素子Ｑ２へと流し
、スイッチ素子Ｑ、のベース−エミッタ間電圧をダイオ
ードＤ、の順方向電圧に逆バイアスし、スイッチ素子Ｑ
２をオフさせるものである。第６図番こ示す動作波形は
第７図の回路での波形であり、スイッチ素子Ｑ１゜Ｑｌ
の同時オンを抑制している。

しかし、この回路においても、スイッチ素子Ｑ、の電流
が零に戻るような波形であれば、ダイオードＤ、の電流
が零になるため、スイッチ素子Ｑ、が逆バイアスされず
、スイッチ素子Ｑ、に限流チョークＬ、の２次巻線電圧
からベース電流が供給され、同時オンを生ずることがあ
る。

このような寿命末期の放電灯を点灯した時に生ずる同時
オン現象を未然に防止する方法として、寿命末期の放電
灯を検出し、発振を止めるなり、発振周波数を高くし、
出力を低減する方法が考えられ、寿命末期の放電灯を検
出する方法として次に示す方法があった。

すなわち−５第９図に示すように、寿命末期の放電灯を
検出する方法として、管電圧が高くなることを検出する
方法である。この方法は、ランプ電圧検出回路６を用い
て、放電灯ｌの管電圧を検出するものである。しかし、
管電圧は、第８図に示すように温度依存性があり、管壁
温度の変化に対して図示のような特性を持ち、正常ラン
プとの誤検知を防止するため、検出レベルを図示のよう
に設定する必要があり、寿命末期の放電灯を低温特番こ
検出することが困難であり、同時オンの現象を低温時に
防止することはできなかった。

また、電流で検出する方法も考えられ、スイッチ素子Ｑ
２のソースに抵抗を接続し、抵抗両端電圧で検出する方
法がある。しかし、電流検出方式では、寿命末期の放電
灯と正常な放電灯では大きな差がでず、同時オンの電流
が流れたことによるラッシュ電流を検出することにより
可能であった。

この方法では検出するために少なくとも１回は同時オン
電流を流すことが必要であり、スイッチ素子の信頼性が
損なわれる。

本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、寿
命末期の放電灯を確実に検出し、しかも、同時オン電流
を流すことなくスイッチ素子のストレスを低減すること
を目的とした放電灯点灯装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、放電灯の寿命末期において低圧側のスイッチ
素子のオン期間中に生じる位相のずれを検出する検出手
段を設け、該検出手段出力にて上記制御部によりスイッ
チ素子の出力を制限するようにしたものである。

［作　用］ 而して、検出手段により、放電灯の寿命末期において低
圧側のスイッチ素子のオン期間中に生じる位相のずれを
検出し、該検出出力を制御部に入力してスイッチ素子の
出力を制限するようにしている。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図に具体回路図を示す、これは、２石のトランジスタ
Ｑ、、Ｑ２が交互にオン、オフすることにより、放電灯
ｌを高周波点灯させる直列インバータ回路である。スイ
ッチ素子として、Ｑｌ、Ｑｌにトランジスタを用い、ト
ランジスタＱ。

のコレクタ・エミッタ間にはダイオードＤ、を逆方向に
接続し、また、トランジスタＱ２のコレクタ・エミッタ
間には、トランジスタＱ１のベース・エミッタを介して
ダイオードＤ２を上記と同様に接続している。

単安定マルチバイブレータ２は、５番端子入力の立ち下
がり信号によりトリガがかかり、２番端子入力によって
決まる期間の間、出力（６番端子）からＨレベルの信号
が送出される。また、上記出力のＨレベルの期間は、コ
ンデンサＣ７の充電電圧の傾き、すなわちトランジスタ
Ｑ、のコレクタ電流によりコントロールされ、電流が減
るに従い、Ｈレベル期間が長くなるものである。尚、単
安定マルチバイブレータ２は、０ＭＯ３４０００シリー
ズの“４５２８”により構成しである。

無安定マルチバイブレータＩＣ２は、汎用タイマーで構
成してあり、ＩＣ，はコンパレータ、Ｇ、は電流増幅用
バッファゲート、トランジスタＱ、、Ｑ、はカレントミ
ラー構成となっており、Ｑ６、Ｑ７のコレクタ電流が等
しくなるようになっている。また、ノアゲートＧ、、Ｇ
、はＲＳフリップフロップを形成しており、Ｒ入力にＨ
レベルが入ると、Ｑ出力はＬレベル、Ｓ入力にＨレベル
が入ると、Ｑ出力がＨレベルとなるものである。また、
トランジスタＱ２は単安定マルチバイブレータ２からバ
ッファゲートＧ、を介して直接駆動され、トランジスタ
Ｑ、は限流チョークＬ、に設けた帰還巻線ｎ２によりベ
ース電流が供給される。

動作は次の通りである。電源が投入されると、まず無安
定マルチバイブレータＩＣ２により、オアゲートＧ、を
介して単安定マルチバイブレータ２にトリガ信号が送出
される。この時５コンデンサＣ６には抵抗Ｒ１゜を介し
て充電電流が流れ、コンデンサＣ６の電位が徐々に上昇
する。コンデンサＣ６の電位が、抵抗Ｒｚ、Ｒ，□で決
まる電圧未満の間は、コンパレータＩＣ，の出力はＨレ
ベルであるから、トランジスタＱ、はオン状態となり、
トランジスタＱ、のコレクタ電流は抵抗Ｒ７，によって
のみ決まる。このトランジスタＱ６のコレクタ電流がそ
のままトランジスタＱ、のコレクタ電流となり、コンデ
ンサＣ７の充電電流になり、それにより、トランジスタ
Ｑ２のベース電流供給区間が決まる。この時の状態が、
放電灯ｌの予熱状態として設定される。

一方、上記動作により発振が開始されると、次からは、
抵抗Ｒ５の電圧の立ち下がりにより、単安定マルチバイ
ブレータ２がトリガされるようになる。すなわち、トラ
ンジスタＱ、がオン、トランジスタＱ２がオフ時は、抵
抗Ｒ９の電圧はＨレベル信号になっているが、トランジ
スタＱ１がオフすると、それまでトランジスタＱ、を流
れていた電流は、電源Ｅを介してダイオードＤ２に流れ
、それにより、抵抗Ｒ５の電圧はＬレベルに下がる。

従って、この抵抗Ｒ５の電圧の立ち下がりによって単安
定マルチバイブレータ２がトリガされるようになる。尚
、インバータゲートＧｌ　＋　Ｇ　２は波形整形を行っ
ている。また、インバータゲートＧ２の出力が、ＨｌＬ
を繰り返すことにより、トランジスタＱ、がオン、オフ
を繰り返し、コンデンサＣ１の充電を抑制するために、
無安定マルチバイブレータＩＣ２の動作が停止し、その
出力はＨレベルを保持するようになる。以上より、無安
定マルチバイブレータＩＣ，は、インバータの起動用と
して動作し、インバータが発振を開始すると、抵抗Ｒ５
の電圧により単安定マルチバイブレータ２がトリガされ
るようになる。

ところで、電源投入後、一定期間経過すると、コンパレ
ータＩＣ，の出力がＬレベルとなるため、トランジスタ
Ｑ、はオフ、従って、コンデンサＣ５の電圧が上昇する
。それに伴い、抵抗Ｒ１８を流れる電流が低減し、単安
定マルチバイブレータ２の出力のＨレベルの期間が長く
なる。すなわち、コンデンサＣ１の電圧上昇に伴い、ト
ランジスタＱ２のオン区間が長くなり、動作周波数が低
下し、放電灯ｐへの供給電力が増加し、始動２点灯に至
る。

第２図は放電灯ｌの点灯中における各部の動作波形を示
し５第２図（ａ）はバッファゲートＧ、の出力波形を示
している。第２図（ｂ）は、トランジスタＱ２及びダイ
オードＤ２の電流Ｉｃ２．Ｉｎ２を、第２［２１（ｅ）
はトランジスタＱ＋及びダイオードＤ１の電流■。ｌ＋
ＩＯ＋を夫々示している。

尚、この時、限流チョークＬ１に設けた帰還巻線ｎ、に
誘起される電圧は第２図（ｄ）に示すようになり、帰還
巻線ｎ、に接続した抵抗Ｒ１，と並列に接続したツェナ
ーダイオードＺＤ、の両端電圧も第２図（ｅ）に示すよ
うになる。従って、単安定マルチバイブレータ２の出力
（バッファゲートＧ。

の出力電圧と同じ）がＨレベル中にツェナーダイオード
ＺＤ、の電圧がＨレベルにならないため、アンドゲート
Ｇ　ｓの出力はＬレベルとなる。よって、ノアゲートＧ
ａ、Ｇｔで構成されるフリップフロラ１のＱ出力はＬレ
ベルのままであり、トランジスタＱ、はオフ状態となる
。

次に、放電灯ｌが寿命末期となり半波放電を呈するよう
になった場合について説明する。この場合の動作波形を
第３図に示す。すなわち、放電灯ｌが半波放電を呈する
ようになると、第３図（Ｉ））に示すように、トランジ
スタＱ２のオン中にそのコレクタ電流ＩＣ２が０に近付
くようになる。そして、トランジスタＱ２のオン信号に
対し、コレクタ電流Ｉ０２の位相が進んだような形にな
る。それに伴い、限流チョークＬ、に設けられた帰還巻
線ｎ、に誘起される電圧位相も進むため、バッファゲー
トＧ４の出力がＨレベルの間に、ツェナーダイオードＺ
Ｄ、の電圧がＨレベルとなる部分が発生する。従って、
アンドゲートＧ５の出力にＨレベル信号が発生し、フリ
ップフロップをセットし、トランジスタＱｓをオンさせ
る。すると、抵抗Ｒ１６にも電流が流れるようになり、
それによって、コンデンサＣフの充電電流が増加し、ト
ランジスタＱ２のオン区間が絞られる。これにより、イ
ンバータ回路出力が低減され、それに伴い、回路部品等
へのストレスを大幅に低減できる。

以上のように、本実施例においては、放電灯Ｉの寿命末
期に生じる半波放電現象に対してトランジスタＱ２のオ
ン区間中に流れるコレクタ電流位相が進むことによる限
流チョークＬ、の電圧検出巻線（帰還巻線ｎｉ）の電圧
の位相が進むことを利用して、異常検出を行うことで、
簡単な構成で確実に放電灯ｌの寿命末期状態を検出する
ことができるものである。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、放電灯の寿命末期において低圧
側のスイッチ素子のオン期間中に生じる位相のずれを検
出する検出手段を設け、該検出手段出力にて上記制御部
によりスイッチ素子の出力を制限するようにしたもので
あるから、検出手段により、放電灯の寿命末期において
低圧側のスイッチ素子のオン期間中に生じる位相のずれ
を検出し５該検出出力を制御部に入力してスイッチ素子
の出力を制限するようにしているものであり５このよう
に寿命末期の放電灯を低圧側のスイッチ素子のオン期間
中に生じる位相のずれで検出できるため、限流チョーク
の２次巻線電圧の位相が進んでも、高圧側及び低圧側の
スイッチ素子が同時オンする以前に、検出することが可
能になり、低温下においても、同時オンする現象を未然
に防止することができる効果を奏するものである。従っ
て、放電灯が寿命末期の場合におけるスイッチ素子のス
トレスの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１の具体回路図、第２図は同上
の放電灯が正常な場合の動作波形図、第３図は同上の放
電灯が寿命末期の場合の動作波形図、第４図は従来例の
具体回路図、第５図は同上の動作波形図、第６図は同上
の動作波形図、第７図は他の従来例の回路図、第８図は
同上の動作説明図、第９図は同上の更に他の従来例の回
路図である。 ５は制御部、Ｅは直流電源、ｌは放電灯、Ｌｌは限流チ
ョーク、Ｃ，、Ｃ２はコンデンサである。 ５・・・制御部 Ｅ・・直流電源 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源に交互にオンオフする一対のスイッチ素
   子を並列に接続し、両スイッチ素子に並列にダイオード
   を逆方向に夫々接続し、高圧側のスイッチ素子の両端に
   、放電灯、カップリング用コンデンサ、限流チョークの
   直列回路を接続し、放電灯の両端にコンデンサを接続し
   、低圧側のスイッチ素子のオン期間を制御する制御部を
   設け、高圧側のスイッチ素子は上記限流チョークに設け
   た２次巻線電圧で駆動するようにした放電灯点灯装置に
   おいて、放電灯の寿命末期において低圧側のスイッチ素
   子のオン期間中に生じる位相のずれを検出する検出手段
   を設け、該検出手段出力にて上記制御部によりスイッチ
   素子の出力を制限するようにしたことを特徴とする放電
   灯点灯装置。