JPH0324760B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、インバータを用いて直流電源の電
力を高周波に変換し、螢光灯などの放電灯に印加
して点灯させる装置に関する。

直流電源の電力をインバータにより、数ＫHz以
上の高周波に変換し螢光灯等の放電灯を点灯する
装置は、従来から一般に使用されていたリアクタ
を含む、いわゆるチヨークコイル形の安定器に比
べ、損失が少なく、軽量であるなどのメリツトを
持ち、近年、普及してきた。

ところで、インバータを使用して、放電灯を点
灯する場合は、インバータの出力電圧を低温等の
悪条件下でも放電灯を確実に始動し、点灯させる
ことが出来る様に十分高く設定していたので次の
様な現象が起き易かつた。

つまり、放電灯の始動時に、その電極への予熱
の開始と同時に放電灯の両端に高い電圧を印加し
ていた。この為、電極の予熱が殆んど行なわれな
いうちに強制的に放電を開始させる所謂コールド
スタートを起し易く、これよつて電極に急激な損
傷をもたらす場合があつた。

このコールドスタートを防止する為には電極を
十分予熱してから放電を開始させればよいわけで
あり、これを実現する装置として先に発明者らは
第１図に示す装置を提案したこの第１図に於て１
は商用周波数の交流電源、２は全波整流器、Ａは
インバータであり、ここでは出力トランス５を備
えた自励式のプツシユプル形トランジスタインバ
ータで構成される。ＢはこのインバータＡの動作
を制御する制御装置であり、上記交流電源１の投
入後、所定時に信号を発生するタイマー装置Ｃを
含んでいる。Ｌは螢光灯などの放電灯であり、
La，Lbは電極である。

なお、インバータＡはトランジスタ３ａ，３ｂ
コレクタ巻線５Ｎ、ベース帰還巻線５Ｂ、フイラ
メント巻線５Ｆ、二次巻線５Ｓから構成される出
力トランス５、コレクタ巻線５Ｎの中間と上記全
波整流器２の出力側とに接続されたインダクタ
４、上記トランジスタ３ａ，３ｂのベース抵抗６
ａ，６ｂ、コレクタ巻線５Ｎと並列に接続された
コンデンサ５Ｃと、同じく二次巻線５Ｓと等価的
に直列接続されたリーケージインダクタンスの共
振回路とから構成されている。

また制御装置Ｂは、上記交流電源１に接続され
たトランス７、このトランス７の出力を整流する
全波整流器８、この全波整流器８の出力端子に接
続されたダイオード９及びコンデンサ１０、抵抗
１１と定電圧ダイオード１２、抵抗１３、トラン
ジスタ１４，１６、ダイオード１５と、タイマー
装置Ｃを構成する抵抗１９、コンデンサ２０、ダ
イオード１７及び定電圧ダイオード１８からな
る。

次に動作について説明する。まず、交流電源１
が供給されると、インバータＡには全波整流器２
を介して第２図アの様な電圧が印加される。また
同時に制御装置Ｂのトランス７にも所定の電圧が
発生し、全波整流器８からやはり全波整流された
脈流の直流電圧が供給される。交流電源１の電圧
の瞬時値が低い期間は定電圧ダイオード１２の作
用によりトランジスタ１４がオフ状態になり、ダ
イオード１５を介し、トランジスタ１６にベース
電流を供給し、トランジスタ１６を導通させてイ
ンバータＡの抵抗６ａ，６ｂに電流を供給する。

従つてインバータＡのトランジスタ３ａ，３ｂ
にはベース電流が流れ始め、ベース帰還巻線５Ｂ
の作用によつて、周知の如くインバータＡは自励
の発振動作を行ない、出力トランス５の各巻線に
は出力電圧を生じる。

これによつて放電灯Ｌの電極La，Lbは予熱さ
れる。第２図は、この様子を示し、第２図イは定
電圧ダイオド１２のツエナー電圧VREFによつて
トランジスタ１４が導通する様子を示し、全波整
流器８の出力電圧に対して、VREF以上では、イ
ンバータが出力を停止し、これより低いと、θ₁〜
θ₂の期間ではインバータが出力を発生する。第２
図ウは、インバータが出力を停止している期間
T₂と発生している期間T₁を示し、この繰返し周
期すなわちここでは交流電源１の各半サイクルの
周基と一致するが、これをＴで示す。また第２図
Ｉは電極La，Lbに印加される予熱電圧、すなわ
ち、出力トランス５のフイラメント巻線５Ｆの出
力電圧を示す。この時、インバータが出力を停止
している期間T₂は、全波整流器８の出力電圧と、
定電圧ダイオード１２のツエナー電圧によつて設
定することが出来ることは明らかである。この
後、タイマー装置Ｃのコンデンサ２０の端子電圧
が上昇し、定電圧ダイオード１８のツエナー電圧
を越えると、トランジスタ１６はダイオード１７
を介して抵抗１９から連続的にベース電流が供給
されるので、もはや連続的に導通し続ける。この
為、インバータＡは出力を停止する期間T₂が殆
んど無くなり、連続的に出力を発生するので放電
灯は点灯する。

この様にして、放電灯のコールドスタートを防
止することが出来た。ところが、放電灯Ｌを調光
する目的で、交流電源１側にサイリスタ等で構成
された位相制御装置を介在させ、これにより調光
を行なう場合がある。この場合は、インバータＡ
には、第２図オに示す様な位相制御された直流電
圧が印加されることになる。すると、従来の装置
では、調光時は放電灯Ｌの始動時に、インバータ
Ａが出力を発生する期間が第２図オの位相θ₁から
θ₀までしかなく、調光を行なわない、全光時に比
較して、放電灯Ｌの電極の予熱が不足し、放電灯
Ｌがコールドスタートに近い状態となつてしま
う。これに対して調光時の始動時の電極La，Lb
を予熱をθ₁からθ₀までの期間だけ十分に得ようと
すると、全光時ではθ₁からθ₂までの期間であるか
ら予熱が過大になつてしまう。

この発明は上記欠点を除去しようとするもので
あり、調光時にも、始動時、電極を十分に予熱で
きる装置である。

以下、この発明による装置の動作の説明を行な
う。

第３図はこの発明による装置の一実施例を示し
第４図はその動作の説明のための図である。第３
図に於て、１は商用周波数の交流電源、２は全波
整流器、Ａはインバータであり、ここでは出力ト
ランス５を備えた自励式のプツシユプル形トラン
ジスタインバータで構成される。Ｂはインバータ
Ａの動作を制御す制御装置であり、上記交流電源
１の投入後、所定時に信号を発生するタイマー装
置Ｃを含んでいる。Ｌは螢光灯などの放電灯であ
り、La，Lbは電極である。

なおインバータＡはトランジスタ３ａ，３ｂ、
コレクタ巻線５Ｎ、ベース帰還巻線５Ｂ、フイラ
メント巻線５Ｆ、二次巻線５Ｓから構成される出
力トランス５、コレクタ巻線５Ｎの中間と上記全
波整流器２の出力側とに接続されたインダクタ
４、上記トランジスタ３ａ，３ｂのベース抵抗６
ａ，６ｂ、コレクタ巻線５Ｎと並列に接続された
コンデンサ５Ｃと、同じく二次巻線５Ｓと等価的
に直列接続されたリーケージインダクタンスの共
振回路とから構成されている。

また制御装置Ｂは、上記交流電源１に接続され
たトランス７、このトランス７の出力を整流する
全波整流器８、この全波整流器８の出力端子に接
続されたダイオード９及びコンデンサ１０、抵抗
１１、と定電圧ダイオード１２、抵抗１３、トラ
ンジスタ１４，１６、ダイオード１５とタイマー
装置Ｃを構成する抵抗１９、コンデンサ２０、ダ
イオード１７及びダイオード１８、さらにコンデ
ンサ２１から構成され、Ｄはサイリスタ等の位相
制御素子を含む位相制御装置であり、交流電源１
から供給される交流電圧の供給開始位相を変化さ
せて放電灯の調光を行なう。

次に動作の説明を行なう。まず最初交流電源１
が位相制御装置Ｄを介して、位相制御された電圧
が全波整流器２に印加されるので、その出力電圧
すなわちインバータの入力電圧は第４図アの様に
位相θ₃で電圧印加が開始され、θ₀まで継続されて
いるとする。制御装置Ｂにも、同じ電圧波形がト
ランス７を介して供給される。すると、コンデン
サ２１の端子電圧は、第４図イの実線に示す様に
位相θ₃から徐々に上昇してゆくが、この間は、ト
ランジスタ１６が導通している。この電圧が定電
圧ダイオード１２にツエナー電流が流れる電圧
（第４図イのVREF）に達する位相θ₄でトランジ
スタ１４は導通する。トランジスタ１６が導通し
ている期間は、第１図の装置の動作と同様にし
て、インバータＡは動作しており、第４図ウはイ
ンバータＡが出力を発生している期間を示し、前
述の説明は、図のT₁₁なる期間−位相θ₃からθ₄ま
で−を示す。

トランジスタ１４が導通すると、トランジスタ
１６は第１図の装置の説明の如く動作を停止し、
その出力の発生を停止する。交流電源１の瞬時値
が低くなる後半の位相θ₅（第４図イ参照）で再び
定電圧ダイオード１２の電流が流れなくなり、ト
ランジスタ１４がオフ状態になると、トランジス
タ１６が導通し、インバータＡは再び出力を発生
する。この期間は第４図イの位相θ₅からθ₀、すな
わちウのT₁₂の期間である。つまり、繰返し周期
Ｔとすると、インバータＡが出力を発生する期間
T₁は、T₁＝T₁₁＋T₁₂である。すなわち、位相制
御装置Ｄの出力の立上り時期と立下り時期をコン
デンサ２１および定電圧ダイオード１２の検出回
路により検出し、その立上り、立下り時期でイン
バータＡの出力により電極La，Lbを予熱するの
であり、位相制御装置Ｄによる調光の度合いによ
らず常にほぼ同様に立下り時期を合わせた予熱時
間が得られるのである。

第４図エは、インバータＡの出力トランス５に
発生する電圧の様子を示す。

この動作を続けた後、タイマー装置Ｃのコンデ
ンサ２０の電圧が所定値まで上昇すると、トラン
ジスタ１６は、ダイオード１７を介してベース電
流が供給され、連続的に導通するので、インバー
タＡの出力トランス５の巻線に発生する電圧は第
４図オに示す様になり、放電灯Ｌは点灯する。こ
の様に、放電灯Ｌの電極La，Lbを予熱する期間
を、各半サイクルの最初と最後の期間すなわち位
相制御装置Ｄの出力電圧が所定値以下のときとす
るのではなく、位相制御装置Ｄの出力電圧の立上
りと立下りの時期とすることにより、その予熱時
間は調光を行うために位相制御がなされた場合や
調光を全く行わない場合にかかわらず、常に立上
りおよび立下り時期を合わせたほぼ一定の時間と
なり、調光を行つても全光時とほぼ同等の予熱期
間を常に得ることができ、十分な予熱ができる。
ここで、位相制御装置Ｄの出力電圧の立上りの位
相θ₃が交流電源電圧のピーク値（位相角90度）よ
りはるかに前半であれば、インバータＡの出力電
圧ピーク値は低いので放電灯Ｌをコールドスター
トさせずに電極の予熱を行うことができ、また、
位相θ₃がピーク値より低くなる後半の位相であれ
ば、前半の時と同様に予熱を行うことができるこ
とは明瞭なことである。さらに、位相θ₃が交流電
源のピーク値付近の時は、インバータの出力電圧
のピーク値も高くなるが、本発明者らの実験検討
の結果では、この様な状態であつてもコールドス
タートを防止して予熱することができることが見
出された。これは、位相θ₃付近でインバータが動
作したとき、このまま連続的にインバータが出力
電圧を放電灯に印加し続ければコールドスタート
してしまうものが、放電灯に高電圧を印加する期
間が位相θ₃〜θ₄のように制限されているため、放
電灯の発光管内に安定な（持続的な）放電を起こ
すことが困難になる現象であり、発光管に交流電
圧を印加したときに観測される放電の遅れのメカ
ニズムと同一でないかと推定される。

第５図、第６図はこの発明の使用される制御装
置Ｂの他の実施例であり、第５図に於て、２１は
コンデンサ、２２は抵抗であり、２１，２２で定
まる時定数により、第４図ウの期間T₁₁相当部を
適宜に設定できる。

第６図のコンデンサ２１も同様にして期間T₁₁
を得ることが出来る。コンデンサ２１の容量の選
定にもよるが、必要ならば、このコンデンサ２１
と等価的に並列に抵抗を接続し、交流電源１の各
半サイクル毎のリセツトを速くしてもよい。

要するに、インバータＡの入力直流電圧が位相
制御電圧の様に休止期間を有する場合、放電灯の
始動時、インバータＡの出力の発生する期間T₁
と停止する期間T₂を繰返して電極を予熱するう
えで、商用交流電源の各半サイクルで２回、T₁₁
とT₁₂の様に、インバータＡの出力の発生する期
間を設ける装置である。これは、予熱時間中に電
極に印加される電圧は高くない方が好ましいこと
から、電圧が低くなる立上りあるいは立上りの時
期を予熱時間とするものであり、立上りあるいは
立下りのうち確実に低電圧期間となる方（上記実
施例においては立下りの方）のみを予熱時間とす
るのでは十分な予熱時間が確保できないことから
両方を合わせて予熱時間とするものである。そし
て位相制御の度合いによらず常に一定の予熱時間
を保つためにこの立上り、立下り時期を検出して
予熱時間とすることは、上記実施例からもわかる
ように容易に実現するとができるのである。

また、この実施例では放電灯の電極６ａ，６ｂ
を予熱する装置として、インバータＡの出力トラ
ンス５に設けたフイラメント巻線５Ｆの出力から
行つた。

しかし、インバータＡはもとより、制御装置Ｂ
も実施例に示すものに限定されず、他の構成であ
つてもよいことはもち論であり、電極の予熱も、
実施例に示す他にフイラメント巻線５Ｆに、さら
に直列にインピーダンスを挿入するなどしてもよ
く、放電灯も１灯の場合だけでなく２灯以上の場
合でも適用しうる。

以上の説明の様に、この発明は、インバータＡ
に供給される直流電圧が脈流の全波整流の場合だ
けでなく、調光装置等を使用し、位相制御された
交、流電圧を供給される場合も、放電灯の始動に
際してコールドスタートを避け、電極を十分に予
熱することが出来るので電極の損傷を少なくする
ことが出来るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の装置を示す回路図、第２図はそ
の動作説明図、第３図はこの発明による装置の一
実施例を示す回路図、第４図はその動作説明図、
第５図はこの発明の他の実施例を示す制御装置の
回路図、第６図も同じくこの発明のさらに他の実
施例を示す制御装置の回路図である。 図中、符号１は交流電源、Ｌは放電灯、La，
Lbは電極、Ａはインバータ、Ｂは制御装置、Ｃ
はタイマー装置、Ｄは位相制御装置。なお、各図
中同一符号は同一または相当部分を示すものとす
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 位相制御された交流電源電圧を全波整流した
   脈流の直流電圧を、高周波交流電圧に変換するイ
   ンバータと、このインバータに接続され、その出
   力で点灯される放電灯と、この放電灯の始動時
   に、前記インバータの出力で前記放電灯の電極を
   予熱するとともに、その予熱後に前記放電灯を点
   灯する制御装置を備えた放電灯点灯装置におい
   て、前記方電灯始動時に前記脈流の直流電圧の立
   上り時期および立下り時期を検出し、その立上り
   時期および立ち下り時期に前記制御装置により前
   記インバータ出力を放電灯の電極に印化させて予
   熱を行う検出回路を備えたことを特徴とする放電
   灯点灯装置。