JPH0395895A - 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、１対又は２対のスイッチングトランジスタを
設けた自励式インバータ回路を使用した放電灯点灯装置
に関する。

［従来の技術］ 従来この種の放電灯点灯装置としては、第５図に示すも
のが知られている。これは交流電源１に全波整流ダイオ
ードブリッジ回路２を介して平滑コンデンサ３を接続し
直流電源４を形成している。

そして直流電源４に負荷電流帰還形の２石式自励インバ
ータ回路５を接続している。

このインバータ回路５は、直流電源４に１対のＮＰＮ形
スイッチングトランジスタ６．７の直列回路、１対の電
源電圧分割コンデンサ８，９の直列回路並びに起動回路
１０をそれぞれ接続している。

前記各トランジスタ６，７にはそれぞれ還流ダイオード
１１．１２が並列に接続されている。

前記各トランジスタ６，７の接続点を電流変成器１３の
１次巻線１３Ｐ及びチョークコイル１４を直列に介して
放電灯１５の一方のフィラメント電極１５ａの一端に接
続している。前記各コンデンサ８，９の接続点を前記放
電灯１５の他方のフィラメント電極１５ｂの一端に接続
している。

前記放電灯１５の各フィラメント電極１５ａ，１５ｂの
他端間に始動コンデンサ１６を接続している。

前記トランジスタ６のベース、エミッタ間にはベース抵
抗１７を介して前記電流変成器１３の第１の２次巻線１
３Ｓ１を接続し、前記トランジスタ７のベース、エミッ
タ間にはベース抵抗１８を介して前記電流変成器１３の
第２の２次巻線１３Ｓ２を接続している。

前記起動回路１０の出力端子を前記トランジスタ７のベ
ースに接続している。

この装置においては直流電源４が投入されると、起動回
路１０を介してトランジスタ７のベースにベース電流が
供給され、そのトランジスタ７がオンする。これにより
トランジスタ７を介して放電灯１５の各フイラメン−ト
電極１５ａ，１５ｂ，始動コンデンサ１６、チョークコ
イル１４、電流変成器１３の１次巻線１３Ｐからなる負
荷回路に電流が流れ、この負荷電流が電流変成器１３を
介してトランジスタ７の入力に正帰還され、ベース抵抗
１８を介してトランジスタ７にベース電流が流れトラン
ジスタ７はオン状態を保持する。

電流変或器１３は可飽和のため、コアが飽和すると電流
変成器１３の第２の２次巻線１３Ｓ２の誘起電圧が急激
に低下しベース電流は反転する。

これによりトランジスタ７のベース容量の電荷が引き抜
かれトランジスタ７は急速にターンオフする。この時チ
ョークコイル１４にはエネルギーが蓄えられているので
、このエネルギーが還流ダイオード１１を介して放出す
る。この電流により電流変成器１３の第１の２次巻線１
３Ｓ１にはトランジスタ６に正帰還となる電圧が誘起さ
れトランジスタ６はオンに移行する。

これにより負荷回路にはトランジスタ７がオンのときと
は逆方向の電流が流れ電流変成器１３のコアが飽和する
まではトランジスタ６のオン状態が保持され、コアが飽
和すると電流変成器１３の第１の２次巻線１３Ｓ１の誘
起電圧が急激に低下しベース電流が反転する。こうして
トランジスタ６が急速にターンオフするとともにチョー
クコイル１４に蓄積されたエネルギーの放出によりトラ
ンジスタ７がオンに移行するようになる。

以後この動作が繰り返されることにより例えば３０〜５
　０　Ｋ　｝ｌｚの高周波で各トランジスタ６．７が交
互にスイッチング動作しインバータ回路５は発振動作す
る。この時、始動コンデンサ１６の容量とチョークコイ
ル１４のインダクタンスを共振する値に設定しているの
で放電灯１５の各フィラメント電極１５ａ，１５ｂに高
周波の共振電流が流れると共に始動コンデンサ１６の両
端に高電圧が発生し、この電圧によって放電灯１５は点
灯する。

放電灯１５が点灯した後は始動コンデンサ１６と並列に
放電灯１５が接続される形となり、これを負荷回路とし
てインバータ回路５は発振動作を継続し放電灯１５にチ
ョークコイル１４のインダクタンスで制御される高周波
電流が流れることになる。

［発明が解決しようとする課８］ この従来装置では各トランジスタ６，７のベース回路が
電流変成器１３のコアを介して磁気的に結合しているた
め、互いのトランジスタ６，７のスイッチングが互いに
影響を与えることになる。

従って放電灯１５が寿命末期になったとき放電灯は半波
特性を生じ、電流変成器のコアが偏磁されコアの飽和点
が非対称となるため、各トランジスタのオン時間が大き
く変化しトランジスタのスイッチングが悪くなる問題が
あった。

そこで請求項（１〉対応の発明は、たとえ放電灯が寿命
末期になったとしても各トランジスタのオン峙間が大き
く変化することはなく、従ってトランジスタのスイッチ
ング特性の改善を図ることができる放電灯点灯装置を提
供しようとするものである。

また電流変成器１３のコアは第６図に示すようなＢ−Ｈ
ｅ線によって動作している。そしてトランジスタ６．７
がオンのときのベース電流は図中ａ点からｂ点へ移動す
るが、コアのヒステリシスにより原点を通らないためコ
レクタ電流とベース電流とにタイミングのずれが生じト
ランジスタの損失が増加する問題があった。

そこで請求項（２）対応の発明は、さらにコレクタ電流
とベース電流のタイミングを一致させることができトラ
ンジスタの損失を低減できる放電灯点灯装置を提供しよ
うとするものである。

さらに電流変成器のコアの飽和は、コアの素特性によっ
て行われているのでコアの特性のバラツキによりトラン
ジスタのスイッチングがバラツキ信頼性が悪い問題があ
った。

そこで請求項（３）対応の発明は、さらにトランジスタ
のスイッチングのバラツキを減少して信頼性を向上でき
る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］ 請求項（Ｌ）対応の発明は、１対又は２対のスイッチン
グトランジスタを設け、このトランジスタのスイッチン
グ動作により共振回路を動作し放電灯に高周波の共振電
流を負荷電流として供給する自励式インバータ回路を備
えた放電灯点灯装置において、負荷電流の通電路に各ト
ランジスタに対応してそれぞれ設けられた電流変成器の
１次巻線を介挿し、この各電流変或器の２次巻線を介し
て対応するトランジスタに負荷電流を帰還させてトラン
ジスタのスイッチング動作を継続させるものである。

請求項（２）対応の発明は、さらに電流変成器の２次巻
線にその変戊器のコアの残留磁化リセット回路を並列的
に設けたものである。

請求項（３）対応の発明は、さらに電流変成器の２次巻
線にその変成器の磁気飽和を制御するコンデンサを直列
に接続したものである。

Ｃ作用Ｊ このような構或の本発明においては、インバー夕回路を
構成する各トランジスタそれぞれに対応して互いに独立
した電流変成器を設けているので、各トランジスタのベ
ース回路を磁気的に切り離すことができ、たとえ放電灯
が寿命末期になったとしても各トランジスタのオン時間
が大きく変化する虞はない。

また電流変成器のコアの残留磁化をリセット回路により
トランジスタがオフしている期間にリセットすることが
でき、常にＢ−Ｈ曲線の原点付近を通過させることがで
きてコレクタ電流とベース電流のタイミングを一致させ
ることができる。

また電流変成器のコアの飽和をコンデンサによって調整
でき、トランジスタのスイッチングのバラツキを減少で
きる。

［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図に示すように交流電源２１に全波整流ダイオード
ブリッジ回路２２を介して平滑コンデンサ２３を接続し
直流電源２４を形或している。

前記直流電源２４に負荷電流帰還形の２石式自励インバ
ータ回路２５を接続している。

前記インバータ回路２５は、前記直流電源２４に１対の
ＮＰＮ形スイッチングトランジスタ２６，２７の直列回
路、１対の電源電圧分割コンデンサ２８．２９の直列回
路並びに起動回路３０をそれぞれ接続している。

前記各トランジスタ２６．２７にはそれぞれ還流ダイオ
ード３１．３２が並列に接続されている。

前記各トランジスタ２６．２７の接続点を第１の電流変
成器３３の１次巻線３３Ｐ、第２の電流変成器３４の１
次巻線３４Ｐ及びチョークコイル３５を直列に介して放
電灯３６の一方のフィラメント電極３６ａの一端に接続
している。

前記各コンデンサ２８．２９の接続点を前記放電灯３６
の他方のフィラメント電極３６ｂの一端に接続している
。

前記放電灯３６の各フィラメント電極３６ａ，３６ｂの
他端間に始動コンデンサ３７を接続している。

前記トランジスタ２６のベース、エミッタ間にはベース
抵抗３８を介して前記第１の電流変成器３３の２次巻線
３３Ｓを接続し、前記トランジスタ２７のベース、エミ
ッタ間にはベース抵抗３９を介して前記第２の電流変成
器３４の２次巻線３４Ｓを接続している。

前記起動回路３０の出力端子を前記トランジスタ２７の
ベースに接続している。

このような構成の本実施例においては、直流電源２４を
投入すると、起動回路３０を介してトランジスタ２７の
ベースにベース電流が流れトランジスタ２７がオンする
。これによりトランジスタ２７を介して放電灯３６の各
フィラメント電極３６ａ，３６ｂ，始動コンデンサ３７
、チョークコイル３５、第１、第２の電流変成器３３．
３４の１次巻線３３Ｐ，３４Ｐからなる負荷回路に負荷
電流が流れる。

各電流変成器３３．３４の１次巻線３３Ｐ，３４Ｐは互
いに同一極性、また２次＠線３３Ｓ，３４Ｓは互いに逆
極性に巻回されているので、負荷電流によりトランジス
タ２７のベースには正バイアス、トランジスタ２６のベ
ースには逆バイアスが印加されるようにベース電流が流
れる。こうしてトランジスタ２７はオン状態を保持し、
トランジスタ２６はオフ状態を保持する。

第２の電流変或器３４は可飽和のため、コアが飽和する
と第２の電流変成器３４の２次巻線３４Ｓの誘起電圧が
急激に低下しベース電流は反転する。これによりトラン
ジスタ２７のベース容量の電荷が引き抜かれトランジス
タ２７は急速に夕一ンオフする。この時チョークコイル
３５にはエネルギーが蓄えられているので、このエネル
ギーが還流ダイオード３１を介して放出する。この電流
により第１の電流変成器３３の２次巻線３３Ｓにはトラ
ンジスタ２６に正バイアスとなる電圧が誘起され、また
第２の電流変成器３４の２次巻線３４Ｓにはトランジス
タ２７に逆バイアスとなる電圧が誘起され、トランジス
タ２６はオンに移行すると共にトランジスタ２７はオフ
状態を保持する。

第１の電流変成器３３のコアが飽和するとその第１の電
流変或器３３の２次巻線３３Ｓの誘起電圧が急激に低下
しベース電流は反転する。これによりトランジスタ２６
のベース容量の電荷が引き抜かれトランジスタ２６は急
速にターンオフする。

この時チョークコイル３５にはエネルギーが蓄えられて
いるので、このエネルギーが還流ダイオード３２を介し
て放出する。この電流により第２の電流変或器３４の２
次巻線３４Ｓにはトランジスタ２７に正バイアスとなる
電圧が誘起され、また第１の電流変成器３３の２次巻線
ＢＢＳにはトランジスタ２６に逆バイアスとなる電圧が
誘起され、トランジスタ２７はオンに移行すると共にト
ランジスタ２６はオフ状態を保持する。

以後この動作を繰り返してインバータ回路２５は発振動
作する。

そして始動コンデンサ３７の容量とチョークコイル３５
のインダクタンスを共振する値に設定しているので放電
灯３６の各フィラメント電極３６ａ，３６ｂに高周波の
共振電流が流れると共に始動コンデンサ３７の両端に高
電圧が発生し、この電圧によって放電灯３６は点灯する
。放電灯３６が点灯した後は始動コンデンサ３７と並列
に放電灯３６が接続される形となり、これを負荷回路と
してインバータ回路２５は発振動作を継続し放電灯３６
にチョークコイル３５のインダクタンスで制御される高
周波電流が流れることになる。

このように各スイッチングトランジスタ２６．２７に対
して互いに独立した第１、第２の電流変成器３３．３４
を設け、各トランジスタ２６，２７のベース回路を磁気
的に切り離しているので、各トランジスタのスイッチン
グが互いに干渉しなくなり、たとえ放電灯３６が寿命末
期になって半波特性となっても各トランジスタのオン時
間が大きく変化することはない。従ってトランジスタ２
６．２７のスイッチング特性を改善できる。

次に本発明の他の実施例を図面を参照して説明する。な
お、この実施例は要部のみについて述べる。

第２図に示すものは、スイッチングトランジス夕２７の
エミッタにエミッタ抵抗４０を接続し、かつ第２の電流
変成器３４の２次巻線３４Ｓに抵抗３９を介して例えば
３ｇＩのダイオードを直列に接続した残留磁化リセット
回路４１を並列に接続している。このリセット回路４１
はダイオードの向きをトランジスタ２７のベース、エミ
ッタの極性とは逆極性になるようにしている。

なお、図示はしないがスイッチングトランジスタ２６の
エミッタにもエミッタ抵抗が接続され、かつベース回路
も残留磁化リセット回路を接続した同様の回路構成とな
っている。

この実施例においては、負荷回路に電流が流れ第２の電
流変成器３４の２次巻線３４Ｓに電圧が誘起されると、
ベース抵抗３９を介してトランジスタ２７のベースにベ
ース電流が流れ、トランジスタ２７はオン状態を保持す
る。そして第２の電流変成器３４のコアが飽和すると２
次巻線３４Ｓの誘起電圧は急激に低下するのでベース電
流は反転しトランジスタ２７のベース容量の電荷を引き
抜きトランジスタ２７は急速にターンオフする。

次にトランジスタ２６がオンしているとき第２の電流変
或器３４の２次巻線３４Ｓには負荷電流によりトランジ
スタ２７を逆バイアスする方向に電圧が誘起しトランジ
スタ２７を逆バイアスすると共に残留磁化リセット回路
４ｌを介して２次巻線３４Ｓに電流を流し第２の電流変
成器３４のコアを飽和しないように、また残留磁化が略
「０」となるようにリセットする。

こうして第２の電流変成器３４のコアのヒステリシス曲
線は第３図に示すように原点付近Ｃを通過するようにな
る。従ってトランジスタ２７のコレクタ電流とベース電
流とのタイミングを一致させることが可能となり、トラ
ンジスタ２７の損失を低減できる。

以上の動作はトランジスタ２６のベース回路においても
同様に行われる。従ってトランジスタ２６においてもコ
レクタ電流とベース電流とのタイミングを一致させるこ
とが可能となり、トランジスタ２６の損失も低減できる
。

第４図に示すものは、スイッチングトランジス夕２７の
ベース、エミッタ間に第２の電流変成器３４の２次巻線
３４Ｓを介してコンデンサ４２を接続している。前記第
２の電流変成器３４の２次巻線３４Ｓに例えば３個のダ
イオードを直列に接続した残留磁化リセット回路４３を
並列に接続している。このリセット回路４３はダイオー
ドのカソードがトランジスタ２７のベース側に向くよう
にして並列に接続されている。また前記スイッチングト
ランジスタ２７のベース、エミッタ間にダイオード４４
と抵抗４５との直列回路を接続している。

なお、図示はしないがスイッチングトランジスタ２６の
ベース回路も同様の回路構成となっている。

この実施例においては、負荷回路に電流が流れ第２の電
流変或器３４の２次巻線３４Ｓに電圧が誘起されると、
コンデンサ４２に充電電流が流れ、この電流によりトラ
ンジスタ２７はオン状態を保持する。このときコンデン
サ４２はその充電量と共にインピーダンスが大きくなり
、電流変成器３４の２次電流が流れにくくなり、ある充
電量に達すると電流変成器３４のコアは急速に飽和し２
次巻線３４Ｓの誘起電圧が低下しベース電流が反転する
。しかしてトランジスタ２７のベース容量の電荷が引き
抜かれトランジスタ２７は急速にターンオフする。

次にトランジスタ２６がオンしているとき第２の電流変
或器３４の２次巻線Ｂ４Ｓには負荷電流によりトランジ
スタ２７を逆バイアスする方向に電圧が誘起され、トラ
ンジスタ２７を逆バイアスすると共にリセット回路４３
を介して第２の電流変成器３４の２次巻線３４Ｓに電流
を流すことにより第２の電流変成器３４のコアを飽和し
ないように、また残留磁化が略「０」となるようにリセ
ットする。

またコンデンサ４２に蓄えられた電荷もダイオード４４
、抵抗４５を介して放電しリセットする。

この電流によりトランジスタ２７は確実に逆バイアスさ
れオフ状態を保持する。

以上の動作はトランジスタ２６のベース回路においても
第］−の電流変成器３３に対して同様に行われる。

こうして電流変或器３Ｂ，３４のコアの飽和をコンデン
サの充電量により調整でき、コアのバラツキによるトラ
ンジスタ２６．２７のスイッチングのバラツキを減少さ
せることが可能となり、信頼性を向上できる。

またコンデンサ４２を可変コンデンサにすればそのコン
デンサの可変により出力調整も可能となる。

なお、前記実施例はスイッチングトランジスタを１対設
けた自励式インバータ回路を使用したが必ずしもこれに
限定されるものではなく、スイッチングトランジスタを
２対設けた自励式インバータ回路を使用したものであっ
てもよく、この場合には電流変成器は４個使用すること
になる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、たとえ放電灯が寿
命末期になったとしても各トランジスタのオン時間が大
きく変化することはなく、従ってトランジスタのスイッ
チング特性の改善を図ることができる。またコレクタ電
流とベース電流のタイミングを一致させることができト
ランジスタの損失を低減できる。さらにトランジスタの
スイッチングのバラツキを減少して信頼性を向上できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は本発
明の他の実施例を示す要部回路図、第３図は同実施例の
電流変成器コアのＢ−Ｈ曲線を示す特性図、第４図は本
発明のもう一つの他の実施例を示す要部回路図、第５図
は従来例を示す回路図、第６図は同従来例の電流変成器
コアのＢ−Ｈ曲線を示す特性図である。 ２５・・・自助式インバータ回路、 ２６．２７・・・スイッチングトランジスタ、３３・・
・第１の電流変成器、 ３４・・・第２の電流変成器、 ３６・・・放電灯、 ４１．４３・・・残留磁化リセット回路、４２・・・コ
ンデンサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）１対又は２対のスイッチングトランジスタを設け
   、このトランジスタのスイッチング動作により共振回路
   を動作し放電灯に高周波の共振電流を負荷電流として供
   給する自励式インバータ回路を備えた放電灯点灯装置に
   おいて、負荷電流の通電路に前記各トランジスタに対応
   してそれぞれ設けられた電流変成器の１次巻線を介挿し
   、この各電流変成器の２次巻線を介して対応するトラン
   ジスタに負荷電流を帰還させてトランジスタのスイッチ
   ング動作を継続させることを特徴とする放電灯点灯装置
   。
2. （２）電流変成器の２次巻線にその変成器のコアの残留
   磁化リセット回路を並列的に設けたことを特徴とする請
   求項（１）記載の放電灯点灯装置。
3. （３）電流変成器の２次巻線にその変成器の磁気飽和を
   制御するコンデンサを直列に接続したことを特徴とする
   請求項（１）又は（２）記載の放電灯点灯装置。