JPH03238797A - 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、直流電源を用いて得た高周波出力によって放
電ランプを点灯させ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】

従来より、この種の放電灯点灯装置として、第４図に示
すように、一対のスイッチ素子Ｑ、、Ｑ２の直列回路を
直流電源Ｅの両端間に接続し、両スイッチ素子Ｑ、、Ｑ
、を交互にオンオフさせることにより高周波電圧を発生
させ、この高周波電圧を放電ランプに印加して点灯させ
るものが提供されている。一方のスイッチ素子Ｑ１の両
端間には、放電ランプし、コンデンサＣ１、チョークコ
イルＣＨの直列回路を接続し、チョークコイルＣＨの２
次巻線の出力をスイッチ素子Ｑ１の制御端子（ベースに
相当）に入力するようにしている。スイッチ素子Ｑ１に
はトランジスタが用いられ、還流用のダイオードＤがス
イッチ素子Ｑ１と逆並列に接続しである。他方のスイッ
チ素子Ｑ２にはＭＯＳＦＥＴなどが用いられ、ｆｆｉＩ
Ｉｍ回路１によりオンオフ制御されている。制御回路１
は、スイッチ素子Ｑ２をオンオフする制御信号Ｓｃを発
生する単安定マルチバイブレータよりなる制御信号発生
部２、電源投入時に制御信号発生部２にトリガをかける
起動部３、制御信号発生部２がら出力されるパルスのオ
ン期間を制御するオン期間制御部４、制御信号発生部２
から出力されるパルスのオン期間を電源投入時から一定
時間だけ通常動作時よりも短くするようにオン期間制御
部４を制御する予熱タイマ部５を備えている。 この構成では、第５図（ａ）に示すように、制御回路１
からの制御信号Ｓｃが“Ｈ”になると、スイッチ素子Ｑ
２がオンになり、直流電源Ｅ−放電ラうプＬ−コンデン
サＣ１−チョークコイルＣＨスイッチ素子Ｑ２−直流電
源Ｅという経路で電流Ｉ２が流れる（第５図（ｂ）参照
）。このとき、チョークコイルＣＨの１次巻線には、電
流■２と同じ振動電流Ｉ、が流れる〈第５図（ｅ）参照
）。 一方、制御信号Ｓｃが“°Ｌ”になると、スイッチ素子
Ｑ２はオフになるが、コンデンサＣ２およびチョークコ
イルＣＨに蓄積されていたエネルギーによって、振動電
流Ｉ３は流れ続けようとする。このとき、第５図（ｅ）
のように、チョークコイルＣＨの２次巻線の誘起電圧■
、は極性が反転する。 ここに、制御信号発生部２から発生するパルスは、周期
を振動電流Ｉ、よりも短く設定しである。スイッチ素子
Ｑ２がオフになった直後には、チョークコイルＣＨ−ダ
イオードＤ−放電ランプＬ−コンデンサＣ１−チョーク
コイルＣＨという経路で電流１１が流れる（第５図（ｄ
））、また、チョークコイルＣＨの２次巻線に流れる電
流によってスイッチ素子Ｑ、がバイアスされてオンにな
るから、電流１３の向きが反転すると、チョークコイル
ＣＨコンデンサＣ１−放電ランプＬ−スイッチ素子Ｑ、
−チョークコイルＣＨという経路で電流１１が流れる。 その後、チョークコイルＣＨの１次巻線に流れる振動電
流Ｉ、の変化によって、チョークコイルＣＨの２次巻線
に流れるバイアス電流が減少し、スイッチ素子Ｑ、はオ
フになる。 スイッチ素子Ｑ、がオンであるｗＩｒｔＩには、第５図
（ｆ）に示すように、スイッチ素子Ｑ２の両端電圧は直
流電源Ｅの出力電圧にほぼ等しく、スイッチ素子Ｑ１が
オフになると、スイッチ素子Ｑ２の両端電圧はほば０に
なる。したがって、スイッチ素子Ｑ、がオフになったこ
とは、スイッチ素子Ｑ２の両端電圧を検出すれば知るこ
とができる。この目的のために、スイッチ素子Ｑ２の両
端間に一対の抵抗Ｒ，，Ｒ２の直列回路を接続し、両抵
抗Ｒ，，Ｒ，の接続点の電圧の立ち下がりによって制御
信号発生部２にトリガがかかるように、接続点をオア回
路６を介して制御信号発生部２のトリガ端子Ｂに接続す
る。すなわち、スイッチ素子Ｑ１のオフが検出されると
、スイッチ素子Ｑ２を一定時間だけオンにするのである
。 上述したように、スイッチ素子Ｑ２がオフになると、チ
ョークコイルＣＨの２次巻線に誘起されるバイアス電流
によってスイッチ素子Ｑ１をオンにし、また、スイッチ
素子Ｑ１がオフになったことをスイッチ素子Ｑ２の両端
電圧によって検出してスイッチ素子Ｑ２をオンにするか
ら、両スイッチ素子Ｑ、、Ｑ２が同時にオンになること
が防止され、直流電源Ｅの短絡が防止されるのである。 両スイッチ素子Ｑ、、Ｑ２は交互にオンオフされるから
、チョークコイルＣＨには第５図（ｅ）のような振動電
流■、が流れ、放電ランプＬは高周波で点灯することに
なる 起動部３は、電源投入時等で上述のような発振動作が開
始されていときに制御信号発生部２をトリガする。すな
わち、電源投入時等で両スイッチ素子Ｑ、、Ｑ２がとも
にオフであると、放電ランプＬの両端間に接続されたコ
ンデンサＣ２と上述したコンデンサＣ１およびチョーク
コイルＣＨとを介して抵抗Ｒ＋　、　Ｒ２に電流が流れ
ることにより、抵抗Ｒ，，Ｒ２の接続点の電位が“Ｈ”
になり、起動部３から一定周期のパルスが出力されるよ
うになっているのであって、このパルスをオア回路６を
介して制御信号発生部２のトリガ端子Ｂに入力すること
により、制御信号発生部２から制御信号ＳＣを発生させ
てスイッチ素子Ｑ２をオンにするのである。オン期間設
定部４および予熱タイマ部５は、電源投入より予熱タイ
マ部５で設定された一定時間だけ制御信号発生部２から
出力される制御信号Ｓｃのオン期間が短くなるようにし
、放電ランプＬへの供給エネルギーを小さくして放電ラ
ンプＬを点灯させずにフィラメントの予熱を行うのであ
る。予熱タイマ部５に設定された時間が経過すると、制
御信号Ｓｃのオン期間が次第に増加して放電ランプＬが
点灯する。 上記回路構成においては、一方のスイッチ素子Ｑ１がチ
ョークコイルＣＨの２次巻線の出力によって、いわゆる
自励制御がなされているものであるから、スイッチ素子
Ｑ、の特性のばらつきや、温度変化によってスイッチ素
子Ｑ、のオン期間が変化し、結果的に放電ランプＬのラ
ンプ電流の変動が大きくなるという問題が生じる。たと
えば、スイッチ素子Ｑ、としてバイポーラトランジスタ
を用いているとすると、直流増幅率が大きいときにはス
イッチ素子Ｑ、のオン期間が増大する。 方、スイッチ素子Ｑ２は、制御回路１によりオン期間が
一定になるように他動制御される。したがって、スイッ
チ素子Ｑ、の直流増幅率が大きくなると、放電ランプＬ
に入力される高周波の周波数が低下し、チョークコイル
ＣＨのインピーダンスが低下してランプ電流が増加する
。スイッチ素子Ｑ、の温度が上昇したときにも同様にし
てランプ電流が増加する。このようにランプ電流が増加
すると、発光輝度が変化したり、回路の発熱量が増加す
るという問題が生じる。また、スイッチ素子Ｑ、がバイ
ポーラトランジスタではなく、ＦＥＴである場合もゲー
ト電圧特性のばらつき等によって同様の問題が生じる。 要するに、第４図の構成では、スイッチ素子Ｑ、のオン
期間が増加すると、ランプ電流も増加するのである。 上記構成では、スイッチ素子Ｑ２のオン期間が固定され
ているから、スイッチ素子Ｑ１の特性のばらつきや温度
変化によってスイッチ素子Ｑ１のオン期間が変化する七
、放電ランプＬに入力される高周波の周波数が変化する
ものであった。これに対して、スイッチ素子Ｑ、のオン
期間が変化すると、スイッチ素子Ｑ２のオン期間も変化
させて、放電ランプＬに入力される高周波の周波数を一
定に保つようにした構成として、第６図に示すものがあ
る。この構成では起動部３は不要であり、オン期間制御
部４、予熱部５は省略しである。この構成では、スイッ
チ素子Ｑ、のオフを検出する抵抗Ｒ，，Ｒ，の接続点の
出力レベルを反転回路７により反転した後、制御信号発
生部２から出力される制御信号Ｓｃとともにアンド回路
８に入力し、この論理積によってスイッチ素子Ｑ２のオ
ン期間を設定するのである。この回路の動作を第７図に
示す。 この構成では、制御信号発生部２から出力される制御信
号Ｓｃにかかわらずスイッチ素子Ｑ１がオフになるまで
は、アンド回路８の出力は“Ｈ”にならないから、両ス
イッチ素子Ｑ　１．　Ｑ　２が同時にオンになることが
防止される。゛また、両スイッチ素子Ｑ、、Ｑ、のオン
期間の合計は、制御信号発生部２から出力される制御信
号Ｓｃにより規制されるから、放電ランプＬに入力され
る高周波の周波数は一定になる。

【発明が解決しようとする課題】

第６図に示した回路では、発振周波数は一定になるが、
スイッチ素子Ｑ、のオン期間が変化すると、両スイッチ
素子Ｑ　１．　Ｑ　２のオン期間がアンバランスになり
、結局はランプ電流が変化することになる。すなわち、
高周波のエネルギーはスイッチ素子Ｑ２のオン期間にコ
ンデンサＣ１およびチョークコイルＣＨに蓄積されるエ
ネルギーにより規制されるから、スイッチ素子Ｑ、のオ
ン期間の変化によってスイッチ素子Ｑ２のオン期間が変
化すると、スイッチ素子Ｑ２のオン期間に蓄積されるエ
ネルギー量が減少して、スイッチ素子Ｑ、がオンになっ
たときに放出されるエネルギーも減少し、ランプ電流が
減少するのである。すなわち、第４図の構成とは逆に、
スイッチ素子Ｑ、のオン期間が増加すると、ランプ電流
が減少する。 本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、一
対のスイッチ素子の一方を他動制御し、他方を自動制御
して放電ランプを高周波で点灯させるにあたって、自動
制御されているスイッチ素子のオン期間の変化に伴うラ
ンプ電流の変動を抑制した放電灯点灯装置を提供しよう
とするものである。

【課題を解決するための手段】

本発明では、上記目的を達成するために、直流電源の両
端間に第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子との直
列回路を接続し、第１のスイッチ素子に放電ランプとコ
ンデンサとチョークコイルとの直列回路を並列接続し、
上記第２のスイッチ素子を外部信号によってオンオフ制
御するとともに、チョークコイルに設けた２次巻線の誘
起出力により第１のスイッチ素子をオンオフさせること
により、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子とを
交互にオンオフさせて放電ランプを高周波で点灯させる
ようにした放電灯点灯装置において、第１のスイッチ素
子のオン期間を検出するオン期間検出部と、第１のスイ
ッチ素子のオフ期間に第２のスイッチ素子をオンにする
制御回路とを備え、制御回路は、第１のスイッチ素子の
オン時間に基づいて第２のスイッチ素子のオン期間を変
化させるようにしているのである。 また、制御回路は、第１のスイッチ素子のオン時間が長
いほど、第２のスイッチ素子のオン期間を減少させると
ともに、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子との
オン期間の合計時間を増加させるのが望ましい。

【作用】

上記構成によれば、第１のスイッチ素子のオン時間に基
づいて第２のスイッチ素子のオン時間を制御する変化さ
せるから、スイッチ素子の特性のばらつきや温度変化に
よるランプ電流の変化を抑制することができるのであり
、発光輝度の変化や構成部品の温度上昇による劣化を防
止することができるのである。

【実施例１】 本実施例は、第１図に示すように、第６図に示した従来
構成に対して制御信号発生部２の構成が異なるものであ
って、他は同様の構成になっている。制御信号発生部２
は、単安定マルチバイブレータを構成するタイマ用集積
回路９（５５５として市販されている）、単安定マルチ
バイブレータの出力のオン期間およびオフ期間を設定す
る抵抗Ｒ１〜Ｒ１およびコンデンサＣ１、単安定マルチ
バイブレータの出力のオン期間を制御するスイッチング
トランジスタＱ、およびアンド回路１０により構成され
る。 単安定マルチバイブレータは、スイッチングトランジス
タＱ、がオンであるときには、抵抗Ｒ３。 Ｒ１が並列接続されるから、抵抗Ｒ３、Ｒ４の合成抵抗
をＲｐとして、オン期間が（ＲＰ＋Ｒ，）ＸＣコ×Ｉｎ
２として与えられる。また、スイッチングトランジスタ
Ｑ、がオフであるときには、オン期間が（Ｒ，＋Ｒ７）
ＸＣ，Ｘ　ｌ　Ｒ２として与えられる。 要するに、スイッチングトランジスタＱ３がオンである
とオン期間が短くなる。オフ期間はＲ，Ｘ（：、Ｘ１ｎ
２で与えられる。スイッチングトランジスタＱ３のオン
オフは、スイッチ素子Ｑ２の両端電圧を分圧する一対の
抵抗Ｒ，，Ｒ２の接続点のレベルと、制御信号発生部２
の出力との論理積をとるアンド回路１０の出力によって
決定される。 以下に、第１図構成の動作を説明する。従来例で説明し
たように、抵抗Ｒ，，Ｒ２の接続点のレベルは、スイッ
チ素子Ｑ１がオンのときにＨ°°となり、オフのときに
”Ｌ”となる（第２図（ｂ）参照）。 第２図（ａ）に示すように、スイッチ素子Ｑ、がオンの
ときに制御信号発生部２から出力される制御信号Ｓｃが
立ち上がると、第２図（ｄ）に示すように、アンド回路
１０の出力は、スイッチ素子Ｑ、がオフになるまで“Ｈ
”になる、アンド回路１０の出力が“Ｈ”であると、ス
イッチングトランジスタＱ。 はオフになるから、制御信号Ｓｃのオン期間が引き延ば
されることになる。すなわち、スイッチ素子Ｑ、のオン
期間が長くなると、制御信号発生部２から出力される制
御信号Ｓｃのオン期間も長くなる。したがって、抵抗Ｒ
３〜Ｒ６およびコンデンサＣコの値を適宜設定すれば、
スイッチ素子Ｑ１のオン期間の変化にかかわらずランプ
電流を一定にすることが可能となる。 すなわち、第４図に示した従来構成では、スイッチ素子
Ｑ１のオン期間が増加してもスイッチ素子Ｑ２のオン期
間が一定になるようにしていたから、スイッチ素子Ｑ、
のオン期間の増加に伴ってランプ電流も増加するもので
あり、第６図に示した従来構成では、スイッチ素子Ｑ、
のオン期間が増加したときに、両スイッチ素子Ｑ、、Ｑ
２のオン期間の合計が一定になるようにスイッチ素子Ｑ
２のオン期間を減少させていたから、スイッチ素子Ｑ１
のオン期間の増加に伴ってランプ電流が減少するもので
あった。これに対して、本発明構成では、スイッチ素子
Ｑ１のオン期間の増加に伴って、スイッチ素子Ｑ２のオ
ン期間を減少させながらも減少の程度を第６図に示した
従来構成よりも小さくすることができるから、ランプ電
流の変化を第４図構成と第６図構成との間に設定するこ
とができ、スイッチ素子Ｑ１のオン期間の変化にががわ
らず、ランプ電流を一定にできるのである。

【実施例２】 本実施例は、第３図に示すように、スイッチ素子Ｑ１の
オン期間の検出を、チョークコイルＣＨの補助巻線の出
力によって行っている。すなわち、チョークコイルＣＨ
の２次側では、第５図（ｅ）に示したように、スイッチ
素子Ｑ、のオンオフによって大きく変化するから、補助
巻線の誘起電圧を検出すれば、スイッチ素子Ｑ、のオン
オフの検出が可能になるのである。 補助巻線の両端間には一対の抵抗Ｒｓ　、　Ｒｔの直列
回路が接続され、この直列回路には相補的に接続された
一対のトランジスタＱ　＝　、　Ｑ　ｓよりなる、いわ
ゆるトーテムポール回路が並列接続される。 トーテムポール回路には、制御信号発生部２がらの制御
信号Ｓｃが入力され、その出力によってスイッチ素子Ｑ
２をオンオフ制御する。また、抵抗Ｒｓ　、　Ｒ７の接
続点を反転回路１１の入力端に接続し、反転回路１１の
出力端をアンド回路１２に入力するようにしている。ア
ンド回路１２は、反転回路１１の出力と制御信号発生部
２からの制御信号Ｓｃとの論理積をとる回路であって、
スイッチングトランジスタＱ３をオンオフ制御する。 この構成では、スイッチ素子Ｑ、がオフになったときに
、トーテムポール回路に給電されるように補助巻線を接
続しておけば、制御信号発生部２から出力される制御信
号Ｓｃのオン期間にスイッチ素子Ｑ、がオフになると、
スイッチ素子Ｑ２をオンにすることができ、両スイッチ
素子Ｑ　１．　Ｑ　２が同時にオンになるのを防止でき
る。また、スイッチ素子Ｑ１がオフであるときには、反
転回路１１の出力は“Ｌ”になるから、スイッチ素子Ｑ
、のオフ期間が長くなるほど制御信号発生部２がら出力
される制御信号Ｓｃのオン期間を引き伸ばすことができ
る。したがって、この回路構成によって、実施例１と同
様の動作を行い、ランプ電流を一定に保つことができる
のである。

【発明の効果】

本発明は上述のように、直流電源の両端間に第１のスイ
ッチ素子と第２のスイッチ素子との直列回路を接続し、
第１のスイッチ素子に放電ランプとコンデンサとチョー
クコイルとの直列回路を並列接続し、上記第２のスイッ
チ素子を外部信号によってオンオフ制御するとともに、
チョークコイルに設けた２次巻線の誘起出力により第１
のスイッチ素子をオンオフさせることにより、第１のス
イッチ素子と第２のスイッチ素子とを交互にオンオフさ
せて放電ランプを高周波で点灯させるようにした放電灯
点灯装置において、第１のスイッチ素子のオン期間を検
出するオン期間検出部と、第１のスイッチ素子のオフ期
間に第２のスイッチ素子をオンにする制御回路とを備え
、制御回路は、第１のスイッチ素子のオン時間に基づい
て第２のスイッチ素子のオン期間を変化させるようにし
ているものであり、第１のスイッチ素子のオン時間に基
づいて第２のスイッチ素子のオン時間を制御する変化さ
せるから、スイッチ素子の特性のばらつきや温度変化に
よるランプ電流の変化を抑制することが可能となり、発
光輝度の変化や構成部品の温度上昇による劣化を防止す
ることができるという利点がある。 とくに、制御回路において、第１のスイッチ素子のオン
時間が長いほど、第２のスイッチ素子のオン期間を減少
させるとともに、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ
素子とのオン期間の合計時間を増加させるようにすれば
、ランプ電流の抑制効果が高くなるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を示す回路図、第２図は同上
の動作説明図、第３図は本発明の実施例２を示す回路図
、第４図は従来例を示す回路図、第５図は同上の動作説
明図、第６図は他の従来例を示す回路図、第７図は同上
の動作説明図である。 １・・・制御回路、２・・・制御信号発生部、Ｃ１・・
・コンデンサ、ＣＨ・・・チョークコイル、Ｌ・・・放
電ランプ、Ｑｌ・・・第１のスイッチ素子、Ｃ２・・・
第２のスイッチ素子、Ｒ，、Ｒ２・・・抵抗。 ７ａ３図 ＪＩＪ図 第５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源の両端間に第１のスイッチ素子と第２の
   スイッチ素子との直列回路を接続し、第１のスイッチ素
   子に放電ランプとコンデンサとチョークコイルとの直列
   回路を並列接続し、上記第２のスイッチ素子を外部信号
   によってオンオフ制御するとともに、チョークコイルに
   設けた２次巻線の誘起出力により第１のスイッチ素子を
   オンオフさせることにより、第１のスイッチ素子と第２
   のスイッチ素子とを交互にオンオフさせて放電ランプを
   高周波で点灯させるようにした放電灯点灯装置において
   、第１のスイッチ素子のオン期間を検出するオン期間検
   出部と、第１のスイッチ素子のオフ期間に第２のスイッ
   チ素子をオンにする制御回路とを備え、制御回路は、第
   １のスイッチ素子のオン時間に基づいて第２のスイッチ
   素子のオン期間を変化させることを特徴とする放電灯点
   灯装置。
2. （２）上記制御回路は、第１のスイッチ素子のオン時間
   が長いほど、第２のスイッチ素子のオン期間を減少させ
   るとともに、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子
   とのオン期間の合計時間を増加させることを特徴とする
   請求項１記載の放電灯点灯装置。