JPH03201394A

JPH03201394A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH03201394A
Application number: JP33793989A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Tsugita; 次田　和彦; Mitsuhiro Shimojima; 光広下嶋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1989-12-26
Publication date: 1991-09-03

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〕この発明は、放電灯点灯装置に係り、特に放電ランプが
正常に点灯できない異常時における該点灯装置の故障を
防止する保護方式に関するものである。

（従来の技術）第７図は本発明者が先に提案した従来の放電灯点灯装置
の構成を示す回路図である（特開昭６１−４３００１号
公報及び特開昭６２３０８７１号公報参照）。同図にお
いて、１は直流電源、２は直流電源１の直流電圧を高周
波電圧に変換する負荷電流帰還形の一石自励式のトラン
ジスタインバータ、３は電極３ａ、３ｂを有する放電ラ
ンプ、４は放電ランプ３のランプ電流を制限するバラス
トチョーク、５は放電ランプ３の両端に接続された始動
コンデンサである。

次に、上記トランジスタインバータ２の回路構成を説明
する。６はスイッチング動作を行う主トランジスタで、
エミッタが直流電源工の負極に接続され、また直流電源
１の正極とコレクタ間には出力トランジスタ７と共振コ
ンデンサ８とが並列に接続されている。９は負荷回路に
挿入された〜・次巻線９ａ及び二次巻線９ｂを有する電
流変成器（以下ＣＴという）、１０，１１．１２は直列
接続された発振起動抵抗、抵抗及びダイオードで、直流
型＃１の正極と主トランジスタ６のベース間に発振起動
抵抗ｌＯが、また主トランジスタ６のベース・エミッタ
間に抵抗１１とダイオード１２とが接続されている。１
３は上記ＣＴ９の二次巻線９ｂと直列接続された第１の
入力コンデンサで、その直列回路が主トランジスタ６の
入力部に接続されている。１４は第１の入力コンデンサ
１３に第１のスイッチ１５を介して並列接続された第２
の入力コンデンサである。

次に、このように構成された放電灯点灯装置の回路動作
を説明する。第８図は直流型Ｈｉの投入時刻上〇以降の
タイムチャートで、ＳＷ。

は第１のスイッチ１５のオン（ＯＮ）、オフ（ＯＦＦ）
の状態、Ｖ　Ｈは放電ランプ３が点灯していない状態に
おける始動コンデンサ５の端子電圧、Ａは放電ランプ３
に流れるランプ電流を示している。また、第９図は放電
ランプ３が点灯していない状態における始動コンデンサ
５とバラストチョーク４のＬＣ共振曲線を示している。

第７図の放電灯点灯装置においては、スイッチ１５かオ
フ状態で直流電源１を投入すると、発振起動抵抗１０を
介して主トランジスタ６にベース定流が供給され、主ト
ランジスタ６がオンに移行する。これにより、主トラン
ジスタ６を介して出カドランス７あるいは負荷回路（バ
ラストチョーク４と電ｉ３ａ、３ｂと始動コンデンサ５
の直列回路）に電流が流れ、この負荷電流がＣ７０を介
して主トランジスタ６の入力に正帰還され、第１の入力
コンデンサ１３が充電されながら、主トランジスタ６は
オン状態を保つ。そして、この振動性のベース電流が逆
方向に流れるようになり、主トランジスタ６は急速にタ
ーンオフする。すなわち、Ｃ７０の二次巻線９ｂのイン
ダクタンスと入力コンデンサ１３のＬＣ共振によって主
トランジスタ６のオン（導通）期間が決定される。その
後は出カドランス７と共振コンデンサ８で構成されるタ
ンク回路に貯えられた電気エネルギーが共振し、上記負
荷回路に共振電流が流れる。この負荷電流がＣ７０を介
してダイオード１２に流れ、主トランジスタ６がオフ状
態を保つ。そして、共振負荷電流によって再びＣ７０の
二次巻線９ｂに主トランジスタ６への正帰還電流が流れ
るようになり、主トランジスタ６がターンオンして上記
の動作を繰り返し、例えば数十ｘ　ＨＺ　１１度の高周
波で主トランジスタ６はスイッチングを行う。

この時、始動コンデンサ５とバラストチョーク４との直
列共振による始動コンデンサ５の端子電圧Ｖｌｌが抑制
されるようにトランジスタインバータ２の発振周波数を
始動コンデンサ５とバラストチョーク４の直列共振周波
数ｆＨｏよりも高い周波数ｆＨ２に設定しであるため、
この時の始動コンデンサ５の端子電圧ｖ、４２では放電
ランプ３は始動せず、共振電流によって電極３ａ、３ｂ
が予熱される。そして、電源投入時から設定時間”ｒ＋
（例えば約１秒〉経過後スイッチ１５をオンにすると、
第２のコンデンサ１４が第１のコンデンサ１３と並列接
続され、上記二次巻線９ｂのインダクタンスと直列接続
されるコンデンサ容量が増加し、主トランジスタ６のオ
ン期間が長くなり、トランジスタインバータ２の発振周
波数がｆＨＩ（ｆ　＋ｔｏ＜　ｆ　ＩＩｔ＜　ｆ　Ｈ２
）に切替わる。これによって、始動コンデンサ５の端子
電圧がＶ、に上昇し、放電ランプ３が点灯すると同時に
、トランジスタインバータ２の発振周波数がｆｓ（ｆｓ
＜ｆｏｏ）となり、バラストチョーク４で制限される定
格ランプ電流Ａｓが放電ランプ３に流れる。

また、第１Ｏ図は第７図の回路の別の制御例を示す図で
、同じく直流電源１の投入時刻ｔ。以降のタイムチャー
トをボしている。

この第１０図のタイムチャートでは、第８図のタイムチ
ャートに対して時刻ｔ。から任意の時刻ｔ３までの任意
の時間Ｔ３が追記されており、第１のスイッチ１５がオ
フの状態で直流電源１を投入すると、前述のように時刻
ｔ。から放電ランプ３の電極３ａ、３ｂが予熱され、設
定時間Ｔ１後にスイッチ１５をオンにすると放電ランプ
３が点灯する。そして、放電ランプ３には定格ランプ電
流Ａｓか流れ、トランジスタインバータ２の発振周波数
がｆＳとなる。その後、任、＠の時刻ｔ３に再びスイッ
チ１５をオフにすると、Ｃ７０の二次巻線９ｂと直列接
続されるコンデンサ容量が減少し、主トランジスタ６の
オン期間が短くなる。これによって、トランジスタイン
バータ２の発振周波数かｆｏ（ｆｏ＞ｆｓ）と高くなり
、ランプ電流がＡｌｌ　　（ＡＤ　＜Ａｓ　）に城少し
、放電ランプ３か減光する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の放電灯電灯装置は以上のように構成されているの
で、スイッチ１５が閉じている状態において、放電ラン
プ３が電極３ａ、３’ｂか断線していないにもかかわら
ず始動できない異常状態となった場合、始動コンデンサ
５やバラストチョーク４に上記ランプ電流Ａ８よりも大
きな共振電流Ａ、、１が長時間維続して流れる。このた
め、バラストチョーク４．始動コンデンサ５あるいは主
トランジスタ６等か異常温度上昇し、装置が短寿命にな
ったり、故障に至る等の問題点かあつた。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、放電ランプが点灯できない異常状態において
もバラストチョークと始動コンデンサのＬＣ直列共振に
よる過大な電流が各構成部品に長時間流れるのを防止で
き、装置が短寿命になったり故障に至るのを防止できる
放電灯点灯装置を得ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る放電灯点灯装置は、次のように構成した
ものである。

ａ、スイッチング動作を行う主トランジスタを有し、こ
の主トランジスタの入力部に接続された帰還電源とイン
ダクタンス素子と入力コンデンサの直列回路のＬＣ共振
によりこの主トランジスタの導通期間が決定される自励
式トランジスタインバータと、このトランジスタインバ
ータの高周波出力で点灯する放電ランプのランプ電流を
制限するバラストチョークと、前記放電ランプの両端に
接続され、このバラストチョークとの直列共振で放電ラ
ンプを始動させる始動コンデンサとを備えた放電灯点灯
装置において、電源投入時から所定時間経Ａ後前記入力
コンデンサの容量を変化させることにより、放電ランプ
が点灯していない状態でのトランジスタインバータの発
振周波数を前記バラストチョークと始動コンデンサのＬ
Ｃ直列共振周波数より高い周波数に切替える発振周波数
制御回路を設けた。

ｂ、ａの放電灯点灯装置において、発振周波数制御回路
は、前記入力コンデンサと、スイッチを介してこの入力
コンデンサに並列接続される第２の入力コンデンサで構
成した。

ｃ、ａの放電灯点灯装置において、発振周波数制御回路
は、前記入力コンデンサと、第１のスイッチを介してこ
の入力コンデンサに並列接続される第２の入力コンデン
サと、第２のスイッチを介してこの第２の入力コンデン
サに並列接続される第３の入力コンデンサで構成した。

ｄ、ｂまたはＣの放電灯点灯装置において、スイッチは
、互いに逆並列接続したダイオードとトランジスタで構
成した。

〔作用〕

この発明の放電灯点灯装置においては、発振周波数制御
回路により、電源投入時がら所定時間経過後にトランジ
スタインバータの発振周波数が切替わり、放電ランプが
正常に点灯できない場合でもバラストチョークと始動コ
ンデンサのＬＣ直列共振か抑えられる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図てあり、第７
図と同一符号は同一構成部分を示している。１は直流電
源、２は一方自助式のトランジスタインバータで、主ト
ランジスタ６の入力部に接続された帰還電源とＣ７０の
二次巻線（インダクタンス素子）９ｂと入力コンデンサ
１３（１４）の直列回路のＬＣ共娠により該主トランジ
スタ６のオン（導通）期間が決定される。３はトランジ
スタインバータ２の高周波出力で点灯する放電ランプ、
４はそのランプ電流を制限するハラストチ４１−り、５
は放電ランプ３の両端の電極３ａ。

３ｂに接続された始動コンデンサで、パラストチミ１−
り４とのＬＣ直列共振て放電ランプ３を始動させる。５
０は電源投入時から所定時間（設定時間）経Ａ後入力コ
ンデンサ１３（１４）の容量を変化させることにより、
放電ランプ３が点灯していない状態でのトランジスタイ
ンバータ２の発振周波数を上記バラストチョーク４と始
動コンデンサ５のＬＣ直列共振周波数より高い周波数に
切替える発振周波数制御回路である。

次に、このように構成された放電灯点灯装置の回路動作
を説明する。第２図は直流電源１の投入時刻ｔ。以降の
タイムチャートで、第８図のタイムチャートに対して時
刻ｔ。から設定時刻ｔ２までの設定時間Ｔ２が追記され
ている。第１図の装置においては、スイッチ１５がオフ
の状態で直流型＃ｉ１を没入すると、第７図の装置と同
様時刻ｔｏから放電ランプ３の電ＩＩＩ！３ａ、３ｂが
予熱され、設定時間Ｔ、後にスイッチ１５をオンすると
放電ランプ３が点灯する。そして、放電ランプ３には第
７図における定格ランプ電流Ａｓよりも大きいランプ電
流ＡＩＪ　　（Ａｌｌ　＞Ａｓ　）が流れ、トランジス
タインバータ２の発振周波数がｆＵ（ｆｕ＜ｆｓ）とな
る。その後、設定時刻ｔ２に再びスイッチ１５をオフに
すると、Ｃ７０の二次巻線９ｂのインダクタンスと直列
接続されるコンデンサ容量が減少し、主トランジスタ６
のオン期間が短くなる。これによって、トランジスタイ
ンバータ２の発振周波数がｆ８となり、放電ランプ３に
流れるランプ電流が第７図と同様定格値Ａｑとなる。

一方、放電ランプ３が寿命末期などで電極３ａ、３ｂは
断線していないにもかかわらず時刻ｔ、に始動できない
場合、始動コンデンサ５やバラストチョーク４に定格ラ
ンプ電流Ａｓよりも大きな共振電流Ａ、□が流れるが、
本実施例では上記のように設定時間Ｔ２（例えば３秒程
度）後トランジスタインバータ２の発振周波数が高くな
り、始動コンデンサ５とバラストチョーク４の直列共振
か抑制され、この共振電流がＡ１１２となる。従って、
Ａ　＋−＋　＋　＜　Ａ　ｓとなるように設計しておく
ことにより、各回路部品の温度上昇を定格ランプ電流Ａ
ｓでの点灯時と比較して同等以下に抑えることかできる
。

第３図は第１図の発振周波数制御回路５０を具体化した
例を示す回路図で、第１のスイッチ１５か互いに逆並列
接続されたトランジスタ！６とダイオード１７で構成さ
れている。また、１８は設定時間ＴＩを決定するタイマ
回路で、直流電源１に直列接続された抵抗１９．コンデ
ンサ２０と定電圧ダイオード２１．抵抗２２で構成され
ている。２３は設定時間Ｔ２を決定するタイマ回路で、
直流電源１に直列接続された抵抗２４．コンデンサ２５
と定電圧ダイオード２６．抵抗２７及びコンデンサ２０
の両端に接続されたトランジスタ２８で構成されている
。その他は第１図の装置の構成要素と同一である。

このように構成された放電灯点灯装置の回路動作を第２
図を用いて説明すると、直流電源投入時６１１　ｔ　ｏ
においては、トランジスタ１６がオフすなわちスイッチ
１５がオフしている。そして、時刻ｔｏから直流電源１
より抵抗１９を介してコンデンサ２０か充電されており
、時刻ｔ１にこのコンデンサ２０の端子電圧が定電圧ダ
イオード２１のツェナー電圧に達し、トランジスタ１６
がオンすなわちスイッチ１５かオンする。一方、時刻ｔ
。

から直流電源１より抵抗２４を介してコンデンサ２５か
充電されており、時刻ｔ２にこのコンデンサ２５の端子
電圧が定電圧ダイオード２６のツェナー電圧に達し、ト
ランジスタ２８がオンする。

従って、トランジスタ１６がオフすなわちスイッチ１５
がオフする。以上のスイッチ１５のオン。

オフによるトランジスタインバータ２の回路動作は、第
１図とまったく同様であるので説明を省略する。

第４図はこの発明の他の実施例を示す回路図で、構成は
入力コンデンサ１３と並列に第３の入力コンデンサ２９
と第２のスイッチ３０の直列回路が接続されている以外
は第１図と同様である。

次に、このように構成された放電灯点灯装置の回路動作
を説明する。第５図は直流電源１の投入時Ｉ；’ｌ　ｔ
　ｏ以降のタイムチャートで、第１０図のタイムチャー
トに対して時刻ｔ。がら一定の時刻ｔ２までの設定時間
Ｔ２が追記されている。この箪４図の装置においては、
第１のスイッチ１５がオフ、第２のスイッチ３ｏがオン
の状態で直流電源１を投入すると、従来と同様時刻ｔ。

から放電ランプ３の電極３ａ、３ｂが予熱さ、れ、設定
時間Ｔ１後に第１のスイッチ１５をオンにすると放電ラ
ンプ３が点灯する。そして、放電ランプ３には定格ラン
プ電流Ａｓよりも大きいランプ電流ＡＵ（、ＡＩＪ　＞
Ａｓ　）が流れ、トランジスタインバータ２の発振周波
数がｆｕ（ｆｕ＜ｆｓ）となる。その後、設定時刻ｔ２
に再びスイッチ１５をオフにすると、Ｃ７０の二次巻線
９ｂのインダクタンスと直列接続されるコンデンサ容量
が減少し、主トランジスタ６のオン期間が短くなる。こ
れによってトランジスタインバータ２の発振周波数がｆ
ｓとなり、放電ランプ３に流れるランプ電流が第１０図
と同様定格値Ａｓとなる。

その後、任意の時刻ｔ３に第２のスイッチ３゜をオフに
すると、上記二次巻ｉ９ｂと直列接続されるコンデンサ
容量が更に減少し、主トランジスタ６のオン期間が更に
短くなる。これによってトランジスタインバータ２の発
振周波数がｆ。

（ｆｎ＞ｆｓ）と高くなり、ランプ電流がＡ。

（Ａｎ＜Ａｓ）まで減少し、放電゛ランプ３が減光する
。

方、放電ランプ３が寿命末期などで電極３ａ、３ｂは断
線していないにもかかわらず時刻ｔ１に始動できない場
合は、第１図の実施例と同様時刻ｔ、から時刻ｔ２まで
は定格ランプ電流Ａ３よりも大きな共振電流Ａ、４．が
生じるが、時刻ｔ２以降はこの共振電流が定格ランプ電
流Ａｓ以下のＡ、１２に抑制される。また、時刻ｔ３以
降は更にこの共振が抑制され、共振電流がＡ□４（Ａ　
１１４＜　Ａ　１１２）となる。

従って、第１図の実施例と同様放電ランプ３が点灯でき
ない異常状態においてもバラストチョーク４と始動コン
デンサ５のＬＣ直列共振による過大な７は流が各構成部
品、特にバラストチョーク４、始動コンデンサ５．主ト
ランジスタ６等に長時間流れるのが防止され、装置が短
寿命になったり、故障に至るのが防止される。また、放
電ランプ３に正常点灯した場合においても、設定した定
時間は放電ランプ３に定格以上のランプ電流が流れるの
で、放電ランプ３の光束を通常よりも速く立ち上げるこ
とができる。

第６図は第４図の発振周波数制御回路５ｏを具体化した
例を示す回路図で、第１のスイッチ１５が互いに逆並列
接続されたトランジスタ１６とダイオード１７で構成さ
れ、第２のスイッチ３０も互いに逆並列接続されたトラ
ンジスタ３１とダイオード３２で構成されている。また
、３３は任意の時刻ｔ３に操作する調光スイッチで、抵
抗３４を介してトランジスタ３５のベースとトランジス
タ３６のコレクタとの接点に接続されている。３７はト
ランジスタで、コレクタがトランジスタ３６のヘースに
、ベースか抵抗３８を介して定電圧ダイオード２６にそ
れぞれ接続されている。その他は第４図の構成と同一で
ある。

このように構成された放電灯点灯装置の回路動作を第５
図を用いて説明すると、直流電源投入時刻ｔ。において
は、トランジスタ３６が直流電源１から抵抗４１を介し
てベース電流が供給されてオンしており、調光スイッチ
３３のオン、オフにかかわらずトランジスタ３１がオン
すなわちスイッチ１５がオフしている。そして、時刻ｔ
。から直流電源１より抵抗１９を介してコンデンサ２０
が充電されており、時刻１．にこのコンデンサ２０の端
子電圧が定電圧ダイオード２１のツェナー電圧に達し、
トランジスタ１６がオンすなわちスイッチ１５がオンす
る。一方、時刻ｔ。から直流電源１より抵抗２４を介し
てコンデンサ２５が充電されており、時刻ｔ２に、この
コンデンサ２５の端子電圧が定電圧ダイオード２６のツ
ェナー電圧に達し、トランジスタ２８．１６がそれぞれ
オン、オフすなわちスイッチ１５がオフ、またトランジ
スタ３７．３６がそれぞれオン、オフする。その後、任
意の時刻ｔ３に調光スイッチ３３をオンすると、トラン
ジスタ３６がオフしているので、トランジスタ３５．３
１がそれぞれオン、オフすなわちスイッチ３０がオフす
る。ところで、調光スイッチ３３か時刻ｔ２よりも前に
オンされた場合は、上記のように時刻ｔ２まではトラン
ジスタ３６がオンしているので、トランジスタ３１かオ
ンのままとなり、時刻ｔ３が時刻ｔ２に等しくなる。以
上のスイッチ１５．スイッチ３０のオン、オフによるト
ランジスタインバータ２の回路動作は、第４図とまった
く同様であるので説明を省略する。

なお、−Ｌ述の各実施例では、放電ランプ３の電極３ａ
、３ｂを予熱するための設定時間Ｔ１を設けた場合につ
いて述べたが、この設定時間Ｔ１を必ずしも設ける必要
はない。また、直流電源１は商用交流電源を整流、平滑
したものでもよく、スイッチ１５．スイッチ３０及びタ
イマ回路１８゜２３の構成もこれに限られるものではな
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、トランジスタ
インバータの主トランジスタの入力部に設けた発振周波
数制御回路によって電源投入時から設定時間後にトラン
ジスタインバータの発振周波数を変化させるようにした
ので、放電ランプが正常に点灯できない異常状態におい
てもバラストチョークと始動コンデンサのＬＣ直列共振
による過大な共振電流が各構成部品、特にバラストチョ
ーク、始動コンデンサ、主トランジスタ等に長時間流れ
るのを防止でき、装置が短寿命になったり故障に至るこ
とを防止できるという効果がある。また、放電ランプが
正常点灯した場合においても、設定した一定時間は放電
ランプに定格以上のランプ電流が流れるので、放電ラン
プの光束を通常より１速く立ち上げることかできるとＩ
／Ｘう効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は第
１図の回路動作を説明するためのタイムチャート、第３
図は第１図の発振周波数制御回路の具体例を示す回路図
、第４図はこの発明の他の実施例を示す回路図、第５図
は第４図の回路動作を説明するためのタイムチャート、
第６図は第４図の発振周波数制御回路の具体例を示す回
路図、第７図は従来の放電灯点灯装置の回路図、第８図
は第７図の回路動作を説明するためのタイムチャート、
第９図はバラストチョークと始動コンデンサのＬＣ共振
曲線を示す説明図、第１０図は第７図の回路の別の動作
を説明するためのタイムチャートである。１・・・・・・直流電源２・・・・・・トランジスタインバータ３・・・・・・
放電ランプ４・・・・・・バラストチョーク５・・・・・・始動コンデンサ６・・・・・・主トランジスタ９ｂ・・・・・・二次巻線（インダクタンス素子）１３
・・・・・・入力コンデンサ１４・・・・・・第２の入力コンデンサ１５・・・・・
・’Ｊ’ｒｌのスイッチ１６・・・・・・トランジスタ１７・・・・・・ダイオード１８．２３・・・・・・タイマ回路２９・・・・・・第３の入力コンデンサ３０・・・・・
・第２のスイッチ３１・・・・・・トランジスタ３２・・・・・・ダイオード３３・・・・・・調光スイッチ５０・・・・・・発振周波数制御回路なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）スイッチング動作を行う主トランジスタを有し、
この主トランジスタの入力部に接続された帰還電源とイ
ンダクタンス素子と入力コンデンサの直列回路のＬＣ共
振によりこの主トランジスタの導通期間が決定される自
励式トランジスタインバータと、このトランジスタイン
バータの高周波出力で点灯する放電ランプのランプ電流
を制限するバラストチョークと、前記放電ランプの両端
に接続され、このバラストチョークとの直列共振で放電
ランプを始動させる始動コンデンサとを備えた放電灯点
灯装置において、電源投入時から所定時間経過後前記入
力コンデンサの容量を変化させることにより、放電ラン
プが点灯していない状態でのトランジスタインバータの
発振周波数を前記バラストチョークと始動コンデンサの
ＬＣ直列共振周波数より高い周波数に切替える発振周波
数制御回路を設けたことを特徴とする放電灯点灯装置。
（２）発振周波数制御回路は、前記入力コンデンサと、
スイッチを介してこの入力コンデンサに並列接続される
第２の入力コンデンサで構成したことを特徴とする請求
項１記載の放電灯点灯装置。
（３）発振周波数制御回路は、前記入力コンデンサと、
第１のスイッチを介してこの入力コンデンサに並列接続
される第２の入力コンデンサと、第２のスイッチを介し
てこの第２の入力コンデンサに並列接続される第３の入
力コンデンサで構成したことを特徴とする請求項１記載
の放電灯点灯装置。
（４）スイッチは、互いに逆並列接続したダイオードと
トランジスタで構成したことを特徴とする請求項２また
は３記載の放電灯点灯装置。