JPH03283297A - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、蛍光灯等の放電灯を高周波出力により点灯さ
せる放電灯点灯装置に関する。

（従来の技術） 近時、高周波発生装置の生じる高周波出力により、蛍光
灯等の放電灯を点灯させる電子式の点灯装置が用いられ
るようになっている。このような装置として、出力周波
数を変化可能な高周波発生装置を用い、第４図に示すよ
うに、始動時におけるたとえば６９ＫＨ！の出力周波数
ｆ、を、通常点灯時のたとえば４２に！（！の出力周波
数ｆ、より高くして放電灯への出力電圧を低くする、い
わゆるソフトスタートを行い、放電灯の長寿命化を図る
ものが提案されている。このソフトスタートを行うと、
放電灯への出力周波数は、第３図に示すように、通常点
灯時の周波数に向かって変化するように制御されるので
、放電灯が点灯状態になっても出力周波数は上記時定数
に従ってゆっくりと変化する。このため、出力電圧の立
上がりも遅くなり、所望の明るさに達するまで数秒かか
り、使用者に違和感を与えていた。

（発明が解決しようとする課題） 上記のようにソフトスタートを行うと、点灯後に所望の
明るさに達するまでに時間がかかり違和感があった。

本発明の目的は、始動時、放電灯が点灯を検出してソフ
トスタートを解除することにより、瞬時に所望の明るさ
まで移行させることができる放電灯点灯装置を提供する
ことにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、出力周波数を可変可能な高周波発生装置によ
り直流電源から供給される直流出力を高周波出力に変換
させ、この高周波出力により放電灯を点灯させる放電灯
点灯装置において、始動時に前記高周波発生装置の出力
周波数を放電灯への通常点灯時出力より低い出力が生じ
るように制御すると共に、この出力周波数が上記通常点
灯時の出力まで変化するように制御するソフトスタート
回路と、放電灯が点灯状態になったことを検出する点灯
検出回路と、この点灯検出回路の検出動作に伴い前記高
周波発生装置の出力周波数を通常点灯時の出力周波数に
切換えるソフトスタート解除回路とを備えたものである
。

（作用） 本発明では、始動時にソフトスタートを行うが、放電灯
が点灯するとこれを検出してソフトスタートを解除し、
ただちに通常の点灯状態に移行させるものである。

（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。

まず、第１図により、基本的回路構成を説明する。１１
は直流電源で、商用交流電源１２からの電力を整流器１
３により整流し、かつ平滑回路１４により平滑して直流
出力を得る。Ｊ５は高周波発生装置としてのインバータ
で、発振回路１６からの発振周波数に基づき、高周波出
力を生じる。このインバタ１５としては、図示のように
、一対のトランジスタＱｌ、Ｑ２を用いて構成されたた
とえばハーフブリッジ形等のものを用いればよい。１７
は蛍光灯等の放電灯で、始動用コンデンサＣ１をそれぞ
れ有し、また、その両端電極には、コンデンサＣ２およ
びチョークコイルＣＨを介して、前記インバータ１５か
ら高周波出力が供給される。この放電灯１７の両端電圧
ｖＬは、抵抗Ｉ１１．　Ｒ２，Ｒ３、コンデンサＣ３，
Ｃ４、ダイオードＤｉ、Ｄ２等により図示のように構成
された電圧検出回路１８により検出され、出力端ａがら
導出される。

上記放電灯１７０両端電圧Ｖ、は、放電灯１７が点灯し
ていないとき高く、点灯状態になると低くなる。しかし
、点灯状態であっても、長期間の使用により放電灯１７
が寿命末期になっていれば高くなる。

１９は点灯検出回路で、前記電圧検出回路１８の出力端
ａから放電灯１７の両端電圧Ｖｔを入力し、その電圧低
下により、放電灯１７が点灯状態になったことを検出す
る。

ここで、放電灯１７の始動に当たっては、第３図および
第４図に示すように、放電灯１７に供給されるインバー
タ１５の出力周波数を、通常の点灯時の周波数より高く
し、放電灯１７に加わる出力電圧を低くする、いわゆる
ソフトスタートを行う。すなわち、周波数と出力電圧と
の関係は、第４図に示すように、共振周波数ｆ。を中心
に低周波領域では周波数の上昇に従って出力電圧も上昇
するが、高周波領域では逆に、周波数の上昇にしたがっ
て出力電圧は低下する。そこで、このような関係を利用
し、ソフトスタート時には、前述のように、出力周波数
ｆ、を通常の点灯時の４２ＫＨｘの周波数ｆ、より高＜
　６９　ＫＨ２とじ、放電灯Ｉ７に加わる出力電圧を低
くしている。

２０は点灯時周波数回路、２１はソフトスタート回路で
、それぞれ上述した関係の周波数をインバータ１５から
出力させるべく、それぞれダイオードＤ３あるいはダイ
オードＤ４を介して前記発信回路１６に発振制御信号を
与える。すなわち、点灯時周波数回路２０の発振制御信
号より、ソフトスタート回路２１からの発振制御信号の
方が、高周波出力を生じさせるように設定されている。

なお、ソフトスタート回路２１の発振制御信号は、ソフ
トスタート解除回路２２のスイッチＳＷ１を介して発振
回路１６に加わるように構成されている。上記ソフトス
タート解除回路２２は、前記点灯検出回路１９が放電灯
１７の点灯状態を検出したことにより動作し、ソフトス
タート回路２１の出力が発振回路１６に入力されないよ
うにロックして、ソフトスタートを解除する。

次に、第２図により、実際の詳細回路構成を説明する。

基本的回路構成は、第１図で示したとおりであるが、実
際には第１図で示した回路の他に、始動回路２５、安全
回路２６、電源投入時リセット回路２７、電源オフ時リ
セット回路２８等が必要になる。

前記直流電源１１は、降圧用の絶縁トランスＴｒｉを有
している。

ソフトスタート回路２１は一種の微分回路であり、電源
Ｖ　ｒｅｊとアースとの間に直列接続されたコンデンサ
Ｃ５と抵抗Ｒ４，Ｒ５とを有する。すなわち、放電灯１
７を始動すべく電源Ｖ　ｒｅｌが印加されると、上記コ
ンデンサＣ５が充電されるため、抵抗Ｒ５の上端電圧は
瞬時に立ち上がると共に、所定の時定数により低下し始
める。この抵抗Ｒ５の上端電圧がソフトスタート回路２
１の出力電圧であり、ダイオードＤ４を介した後、抵抗
Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８により分圧され、エミッタが抵抗Ｒ９
を介して接地されたＮＰＮ型トランジスタＱ３のベース
に、発振制御信号として加えられる。このトランジスタ
Ｑ３のコレクタには第１図で示した発信回路１６である
電圧／周波数変換回路（以下Ｖ／Ｆ変換回路と呼ぶ）が
接続されており、前記トランジスタＱ３のベースに加わ
る電圧に比例した周波数で発振し、出カドランスＴｒ２
あるいは出カドランスＴｒ３を介してインバータ１５を
駆動する。この結果、インバータ１５は、始動直後は、
通常の点灯時より充分に高い周波数の出力を生じるが、
ソフトスタート回路２１の出力電圧の低下に伴い出力周
波数は低下し、放電灯１７に加わる出力電圧を徐々に上
昇させるソフトスタートを実行する。

点灯検出回路１９は、２個のＮＰＮ型トランジスタＱ４
．　Ｑ５を有しており、一方のトランジスタＱ４のベー
スには、放電灯１７の両端電圧ＶＬが印加されるように
構成されている。このトランジスタＱ４のコレクタは電
源Ｖｃｃに接続され、エミッタは抵抗ＲＩＧ　、　Ｒ１
１を介してアースに接続されている。

また、他方のトランジスタＱ５のベースは上記抵抗ＲＩ
Ｇ　、　Ｒ１１間に接続され、コレクタは抵抗ＲＩ２を
介して電源ＶＣＣに接続され、エミッタはアースに接続
されている。

上記トランジスタＱ５のコレクタは、ソフトスタート解
除回路２２を構成するＮＰＮ型トランジスタＱ６のベー
スに抵抗Ｒ１３を介して接続する。このトランジスタＱ
６のコレクタは、前記ソフトスタート回路２１を構成す
る抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ５の接続点に接続され、エミッ
タはアースされ、ベースも抵抗Ｒ１４を介してアースさ
れている。

ここで、放電灯１７が点灯していないときは、前述のよ
うに、放電灯１７の両端電圧ｖＬは高く、トランジスタ
Ｑ４．　Ｑ５は、それぞれオン状態であり、トランジス
タＱ４のコレクタ電位はアース電位に落ちている。この
ため、トランジスタＱ６はオフ状態であり、ソフトスタ
ート回路２１の出力電圧はそのまま出力され、前述のソ
フトスタートが実行される。

上記ソフトスタート中に放電灯１７が点灯すると、その
両端電圧ＶＬは低下し、トランジスタＱ４゜Ｑ５は共に
オフとなる。このため、トランジスタＱ５のコレクタ電
位は上昇し、ソフトスタート解除回路２２のトランジス
タＱ６をオン動作させる。この動作によりソフトスター
ト回路２１の出力はアースされ、ソフトスタートは解除
される。なお、このソフトスタート解除回路２２にしき
い値を設定するため、定電圧素子を追加してもよい。

前記トランジスタＱ３のベースには点灯時局波数回路２
０の出力が、ダイオードＤ５を介して発振制御信号とし
て加わっている。このため、ソフトスタート解除後は、
点灯時局波数回路２０から入力される発振制御信号に従
ってインバータ１５が制御される。この点灯時局波数回
路２０は、ナンド回路ＮＡＩの一方の入力端子に接続さ
れる入力端子すに接続される抵抗Ｒ１５ないし抵抗Ｒ１
８、ダイオードＤ６、ツェナダイオードｚＤ１、コンデ
ンサＣ６、ナンド回路Ｎ＾１の出力端子に接続される抵
抗Ｒ１９ないし抵抗Ｒ２１およびトランジスタＱ７を有
している。

そして、この点灯時局波数回路２０は、放電灯１７に対
し、その通常点灯時に供給される所定周波数の出力をイ
ンバータ１５から生じさせるべく、ナンド回路Ｎ＾１よ
りＨレベル出力させ、トランジスタＱ７をオフして、所
定電圧の出力（発振制御信号）を、前記トランジスタＱ
３のベースに供給する。また、その入力端子すに調光信
号が入力されることにより、前記ダイオードＤ５を介し
てトランジスタＱ３に印加される出力電圧（発振制御信
号）を変化させる。この結果Ｖ／Ｆ変換回路１６の発振
周波数が変化し、インバータ１５の出力周波数を変化さ
せて放電灯１７の調光が行なわれる。

始動回路２５は、コンデンサＣ７、トランジスタＱ８お
よびトランジスタＱ９、および、抵抗Ｒ２２ないし抵抗
Ｒ２５を備え、始動時に、ソフトスタート回路２１に設
けられたコンデンサＣ５の両端電圧を零レベルにし、ソ
フトスタート回路２１を確実に働かせるものである。す
なわち、始動時に、コンデンサＣ７が電源ＶＣＣにより
充電されることにより、ＮＰＮ型トランジスタＱ９が所
定時間の間オン動作し、そのコレクタ電位（トランジス
タＱ５のコレクタ電位でもある）を低下させる。電源投
入時リセット回路２７は、始動時に上記トランジスタ０
５が所定時間オン動作し、入力側に設けたナントゲート
Ｎ＾２の入力端がＬレベルになることにより、その出力
側にコンデンサＣ８、抵抗Ｒ２６、抵抗Ｒ２７およびダ
イオードＤ７を介して設けたナントゲートＮＡ３の出力
端をＬレベルにし、ダイオード８、抵抗Ｒ２８および抵
抗Ｒ２９を介して、ソフトスタート回路２１に設けられ
たコンデンサＣ５の両端に接続しているＰＮＰＮＰＮト
ランジスタＱ９オン動作させ、このコンデンサＣ５の電
荷を放電させる。この結果コンデンサＣ５の両端電圧は
零となり、ソフトスタート回路２１は確実に動作できる
状態にリセットされる。

電源オフ時リセット回路２８は、電源がオフになると、
端子Ｃにパルス信号が入力されるように構成されており
、このパルス信号により抵抗Ｒ３０および抵抗Ｒ３１を
介してトランジスタＱｌｌが一定時間オン動作し、この
間、ダイオードＤ９を介して前記トランジスタＱＩＯを
オン動作させてコンデンサＣ４を放電させ、ソフトスタ
ート回路２Ｉをリセットする。また、ダイオードＤｌｌ
を介してコンデンサＣ９を放電させ、安全回路２６もリ
セットする。

安全回路２６は、放電灯１７の点灯状態において、その
両端電圧ＶＬが上昇した場合（放電灯１７が寿命末期に
達した場合）、インバータ１５の出力周波数を上昇させ
、放電灯１７への出力電圧を低下させて、安全性を維持
するものである。すなわち、この安全回路２６は、点灯
検出回路１９に設けられたトランジスタＱ４のエミッタ
および抵抗ＲＩＧの接続点の電位を入力しており、前記
電圧Ｖ、の上昇に伴い、この抵抗ＲＩＯおよびトランジ
スタＱ４のエミッタの接続点の電位が上昇し、抵抗Ｒ３
２を介してコンデンサＣ９が充電され、コンデンサＣＩ
Ｏの両端電圧がツェナーダイオードｚ０２のツェナー電
圧を越えることにより、トランジスタＱ１２がオンし、
ノアゲー）ＮＯＲＩを介してノアゲー）　Ｎ０Ｒ２およ
びノアゲートＮＯ，Ｒ３からなるフリップフロップＦＦ
が動作し、ダイオードＤＩＯを介して前記トランジスタ
ＱＩＯをオン動作させる。なお、トランジスタＱＩ２に
は、抵抗Ｒ３３および抵抗Ｒ３４が接続されている。そ
して、ソフトスタート回路２１の出力電圧、すなわち、
抵抗Ｒ５および抵抗Ｒ４の接続点の電位は高いレベルに
維持される。また、コンデンサＣ９の両端電圧の上昇に
よりダイオードＤｌｌを介して、トランジスタＱｌｌの
コレクタの電位も上昇する。このとき、電圧ｖＬの上昇
によりトランジスタＱ５のコレクタ電位は低下している
ので、前記ソフトスタート解除回路２２のトランジスタ
Ｑ６はオフ状態になっており、前記出力電圧はダイオー
ドＤ４を介してトランジスタＱ３のベースに印加される
。また電圧ＶＬの上昇に伴い、前記抵抗Ｒ９の抵抗ＲＩ
ＧおよびトランジスタＱ４のエミッタの接続点に生じる
電圧は抵抗Ｒ３５，Ｒ３６により分圧され、ダイオード
０１２を介してトランジスタＱ３のベースに印加される
。

これらの結果、トランジスタＱ３のベース電位は上昇し
、Ｖ／Ｆ変換回路１６の発振周波数を上昇させ、インバ
ータ１５の出力周波数を高めて放電灯１７への出力電圧
を低下させ、放電灯１７を保護する。

このように、放電灯１７は、その寿命が末期に達すると
、点灯時においても両端電圧ｖＬが上昇するので、安全
回路２６はこの状態を検出して、放電灯１７を保護すべ
くインバータ１５の出方周波数を上昇させ、放電灯１７
への供給電圧を低下させる。

もちろん、この安全回路２６が放電灯１７の始動時に動
作しないように、各回路部品の値を設定しておく。

次に全体的な動作を説明する。放電灯を始動すべく電源
が印加されると、先ず始動回路２５と電源投入時リセッ
ト回路２７の動作により、ソフトスタート回路２１のコ
ンデンサｃ５が、その両端に接続されたトランジスタＱ
ＩＯのオン動作により、零電位にリセットされ、確実に
動作できる状態になる。

一定時間後、上記トランジスタＱＩＯはオフ状態になる
のでコンデンサｃ５は充電され、ソフトスタート回路２
１の出力電圧（抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ５の接続点の電位
）は瞬時に立ち上がり、その後、所定の時定数により連
続的に低下する。この出力電圧はダイオードＤ４および
トランジスタＱ３を介してＶ／Ｆ変換回路１６に、発振
制御信号として加わり、その発振周波数を変化させ、か
つインバータ１５の出力周波数を変化させる。

ここで、ソフトスタート回路２１の出力電圧の初期値は
、放電灯１７の通常点灯時の周波数より充分高い周波数
をインバータ１５から出力させるように設定しておく。

このように設定したことにより、ソフトスタート回路２
１の出力電圧の、前記時定数に従った連続的な低下に伴
い、インバータ１５の出力周波数を連続的に低下させ、
放電灯１７への出力電圧を低い値から前記時定数に従っ
て連続的に上昇させるソフトスタートが実行される。

上記ソフトスタート中に放電灯１７が点灯すると、これ
を点灯検出回路１９が検出し、そのトランジスタＱ９の
コレクタ電位を上昇させるので、ソフトスタート解除回
路２２のトランジスタＱ６がオン動作し、ソフトスター
ト回路２１の動作を解除する。

上記解除動作により、トランジスタＱ３のベースに加わ
っていた電圧（ソフトスタート用発信制御信号）は、点
灯時局波数回路２ｏがらの出方電圧（通常時点灯用発信
制御信号）レベルまで一気に低下する。すなわち、放電
灯１７に供給されている出力周波数は、放電灯１７が点
灯するまではソフトスタート回路２１の出力電圧変化に
従って所定の時定数で緩かに低下（出力電圧は上昇）し
ていたが、点灯後はソフトスタート回路２１が解除され
たことにより通常の点灯時の周波数まで一気に低下（出
力電圧は一気に上昇）する。このため、放電灯の明るさ
は瞬時に立ち上がり、従来のように所望の明るさに達す
るまで数秒を要するようなことはなく、違和感を解消す
ることができる。

なお、インバータ１５は、出力周波数を変化可能なもの
であれば、−石式等どのようなものでもよい。

また、ソフトスタート回路２１は、段階的に出力周波数
を切換えるものでもよい。

さらに、ソフトスタート解除回路２２は、ソフトスター
ト回路と無関係に強制的に出力周波数を通常時の出力周
波数に切換えるものでもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、確実なソフトスタート機
能により放電灯の長寿命化が計れると共に、点灯後は明
るさを瞬時に立ち上げることができるので、違和感のな
い始動を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による放電灯点灯装置の一実施例を示す
構成図、第２図は第１図で示した装置の具体的回路構成
例を示す回路図、第３図は時間と周波数の関係を示す図
、第４図は出力電圧と周波数の関係を示す図である。 １１・・直流電源、１５・・高周波発生装置としてのイ
ンバータ、１７・・放電灯、１９・・点灯検出回路、２
１・・ソフトスタート回路、２２・・ソフトスタート解
除回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）出力周波数を可変可能な高周波発生装置により直
   流電源から供給される直流出力を高周波出力に変換させ
   、この高周波出力により放電灯を点灯させる放電灯点灯
   装置において、 始動時に前記高周波発生装置の出力周波数を放電灯への
   通常点灯時出力より低い出力が生じるように制御すると
   共に、この出力周波数が上記通常点灯時の出力まで変化
   するように制御するソフトスタート回路と、 放電灯が点灯状態になったことを検出する点灯検出回路
   と、 この点灯検出回路の検出動作に伴い前記高周波発生装置
   の出力周波数を通常点灯時の出力周波数に切換えるソフ
   トスタート解除回路と、 を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。