JPH0665167B2 - 予熱始動型放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、予熱始動型放電灯の点灯装置に関し、さらに
具体的に述べれば半導体素子を用いて予熱、始動および
点灯を行う予熱始動型放電灯点灯装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 蛍光灯などの予熱始動型放電灯の点灯装置としては、ま
ずフィラメントに電流を流して電極を予熱して置き、次
に始動パルスを加える機能をもった点灯装置が必要であ
る。このような点灯装置として、小形で且つ安価なグロ
ースタータ方式が、従来から多く使用されている。

グロースタータ方式の点灯装置について、第３図により
説明する。同図はグロースタータ方式点灯装置の回路図
で、商用電源１の一方に誘導性素子を含む安定器２を接
続し、これにグローランプ３を直列に挿入した放電灯４
の両フィラメント電極５および６を接続する。

このような構成の点灯装置の動作について説明する。グ
ローランプ３は、不活性ガス雰囲気中のグロー放電によ
って発生する熱を利用して、バイメタル電極を作動させ
るもので、放電灯４が電源１に接続されるとグローラン
プ３のバイメタル電極が変形して電極が閉路状態となり
放電灯４のフィラメント電極５および６に電流が流れ予
熱される。一方、グローランプ３は、電極が閉路状態と
なるため放電が止まって、バイメタル電極が冷却され、
変形が戻ると開路状態に復元する。この開路となる時に
電源１とフィラメント電極５の間に挿入された誘導性素
子を含む安定器２からキックパルスが発生し、上記の予
熱とキックパルスの条件が揃ったときに放電灯４が点灯
する。しかし、グロースタータ方式の点灯装置は、構造
上予熱時間が必要であり、また、キックパルス発生のタ
イミングが不規則となるため、十分なパルスが得られな
いときがあるなど、電源投入から点灯までに２ないし４
秒の時間が必要であり、また、点灯までにちらつきが発
生したりするという問題があった。

上記の問題の対策として採用されているラピッドスター
タ方式の点灯装置について、第４図により説明する。同
図はこの方式の回路図で、商用電源１に接続された安定
器７は、予熱回路7aと昇厚回路7bから構成され、予熱回
路7aの２個のフィラメント巻線が放電灯４の両フィラメ
ント電極５および６に、また、昇圧回路7bのスタータ巻
線がその両端に商用電源１と放電灯４の一方のフィラメ
ント電極５にそれぞれ接続されている。さらに、上記商
用電源１の他の極が、放電灯４の他のフィラメント電極
６に接続されている。

このように構成されたラピットスタータ方式の点灯装置
の動作について説明する。点灯装置に電源が投入される
と、予熱回路7aのフィラメント巻線に接続された放電灯
４の両フィラメント電極５および６に電流が流れ予熱さ
れ、温度が上った時に昇圧回路7bのスタータ巻線から始
動に必要な電圧がフィラメント電極５に印加され放電灯
４が点灯する。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、このラピットスタータ方式の点灯装置は、グロ
ースタータ方式に比べて始動時間が１秒程と短い利点が
あるが、安定器７が複雑且つ大形となり、重量が増すと
ともにコストが高いという問題があった。

（問題を解決するための手段） 本発明は、放電灯の両フィラメント電極、誘導素子を含
む安定器、及び、交流サイクルの一方向の半サイクルの
電圧が所定値以上になると導通する第１の半導体スイッ
チが交流電源に直列に接続されてなる回路と、一方のフ
ィラメント電極に並列に接続されてなり、第１の半導体
スイッチが導通すると、フィラメント電極に印加してフ
ィラメント電極を予熱する電圧をコンデンサに印加し
て、コンデンサを充電する回路と、交流サイクルの逆方
向の半サイクルの電圧が所定値以上になると、第２の半
導体スイッチを導通させて、コンデンサから放電させる
回路と、第１の半導体スイッチに並列に接続されてな
り、コンデンサから放電された電圧が所定値以上のとき
導通して、パルスを発生させ、放電灯を点灯させる第３
の半導体スイッチとからなるものである。

（作 用） 予熱の時にフィラメント電極の両端に発生する電圧は、
使用する放電灯の種類や予熱方法等によって異なるが、
十分予熱されたとき20Vから30V程度の電圧が発生する。
このフィラメント電極に発生した電圧と大きな電流とに
よって予熱の半サイクルで、パルスを発生させるトラン
ジスタのベースにトランジスタが導通するのに十分な電
荷を、コンデンサに充電することができる。従って、次
のパルス発生の半サイクルで、上記のコンデンサの電荷
によって誘導性素子を含む安定器に大きな電流を流し、
遮断時に大きな始動エネルギをもったパルスを発生させ
ることができる。

（実施例） 本発明による第１の実施例を第１図により、また第２の
実施例を第２図によりそれぞれ説明する。

第１図は本発明による予熱始動型放電灯点灯装置の第１
の実施例を示す回路図で、商用電源１の一方に誘導性素
子を含む安定器２を接続し、これに点線で囲って示した
半導体回路８を直列に挿入した放電灯４の両フィラメン
ト電極５および６を接続するとともに、フィラメント電
極5,6の両極と半導体回路８とを接続している。

この半導体回路８内の回路は、放電灯４の両フィラメン
ト電極５および６の間に、ダイオード９と半導体スイッ
チ10が直列に接続されており、これと並列にダイオード
11とパルス発生用のトランジスタ12が直列に接続されて
いる。上記のトランジスタ12のベースと放電灯４のフィ
ラメント電極６の間に、フィラメント電圧で充電される
コンデンサ13とサイリスタ14が直列に接続され、さらに
これと並列に抵抗15が接続されている。さらに、このサ
イリスタ14のゲート電極は、上記の放電灯４の両フィラ
メント電極５および６の間に直列に接続された２つの抵
抗16および17の中間に接続される。また、放電灯４のフ
ィラメント電極６の両端の間に、ダイオード18、抵抗19
および上記のコンデンサ13が直列に接続されている。

このように構成された点灯装置の動作について説明す
る。同図は交流サイクルのうち一方の半サイクルでフィ
ラメント電極５および６に予熱電流を流し、他の半サイ
クルでパルス電圧を発生するように構成されている。

半導体スイッチ10は、PNPNダイオードなどの二端子型
で、両端子間に加わる電圧がブレークオーバ電圧を越え
ると一方向に導通状態になるものである。

電源を投入すると、半導体スイッチ10がブレークオーバ
電圧を越えた時点から、フィラメント電極６から半導体
スイッチ10とダイオード９の直列回路を通り、フィラメ
ント電極５、安定器２の方向に流れ、放電灯４の両フィ
ラメント電極５および６を予熱する。上記の半導体スイ
ッチ10は一旦導通すると、電流が保持電流以下になるま
で導通状態を維持するので、導通後その半サイクルが終
るまで電流が流れる。

一方、上記の予熱電流によって放電灯４のフィラメント
電極６の両端にフィラメント電圧が発生し、これがダイ
オード18および抵抗19を通してコンデンサ13に充電され
る。

次に、パルス発生側の半サイクルに移り、電流は予熱時
とは逆の方向となり、先ず安定器２から、フィラメント
電極５、ダイオード11、抵抗16、抵抗17を通ってフィラ
メント電極６の方向に流れ始め、電圧の上昇とともにサ
イリスタ14のゲート電圧が上昇し、これがトリガとなっ
てサイリスタ14が導通する。この時、予熱の半サイクル
で充電されたコンデンサ13の電荷がトランジスタ12のベ
ースを通して放電するため、トランジスタ12はコレクタ
とエミッタ間が導通し、さらに上記のコンデンサ13の電
荷が放電によって急速にゼロとなるためコレクタとエミ
ッタ間の導通が遮断される。すなわち、瞬時にオン・オ
フ動作をすることになる。このトランジスタ12のオン・
オフ動作が、誘導性素子を含む安定器２に大きな電流の
瞬間的な導通・遮断を起し、大きなエネルギを持ったパ
ルスとなる。

以上の動作を電源投入により予熱が進行し、点灯の条件
が整うまで繰り返し、条件の整った時点で放電灯４が点
灯する。

半導体スイッチ10のブレークオーバ電圧は、電源電圧よ
り低く、放電灯４の管電圧より高く選定されているの
で、放電灯４が点灯すると同時に、半導体スイッチ10に
印加される電圧はブレークオーバ電圧以下となって導通
しなくなり、予熱動作は停止する。予熱動作が停止すれ
ばフィラメント電圧は発生せず、従ってコンデンサ13に
は電圧が印加されなくなりパルス発生動作も停止し、放
電灯４は点灯状態を維持する。

第２図は本発明による予熱始動型放電灯点灯装置の第２
の実施例を示す回路図で、交流サイクルの一方の半サイ
クルでフィラメント電極５および６に予熱電流を流し、
他方の半サイクルでパルス電圧を発生させるが、この機
能にタイマ機能を加え、フィラメント電極５および６が
十分予熱されるまで、パルスを発生させず、一定時間経
過して十分予熱された時点で始めてパルスを発生させる
ようにしたものである。同図において、第１図と同じ構
成部品には同一記号を付し、これが構成する回路の説明
は省略する。

第２の実施例では、放電灯４のフィラメント電極６の両
端の間に直列に挿入されたダイオード18、抵抗19および
コンデンサ13の回路に、さらに、タイマ回路として、ダ
イオード18と抵抗19との間にサイリスタ20を挿入し、こ
れと並列に接続したコンデンサ21と抵抗22を接続し、こ
れらのコンデンサ21と抵抗22の中間と上記のサイリスタ
20のゲート電極を結んだ回路を設けている。

このように構成された点灯装置の動作について説明す
る。

電源を投入すると、予熱電流はフィラメント電極６か
ら、半導体スイッチ10、ダイオード９、フィラメント電
極５を通って安定器２の方向に、上記の半導体スイッチ
10がブレークオーバした時から流れ始め、放電灯４のフ
ィラメント電極５および６を予熱する。半導体スイッチ
10は一旦導通すると、電流が保持電流以下になるまで導
通状態を維持するので、導通後その半サイクルが終るま
で電流が流れる。

一方、上記の予熱電流によって、放電灯４のフィラメン
ト電極６の両端に発生するフィラメント電圧は、ダイオ
ード18から、抵抗22、コンデンサ21、抵抗19を通りコン
デンサ13の方向に流れるが、抵抗22の値を高くしてある
ため、サイリスタ20はそのゲート電位を徐々に上昇させ
ることになり、トリガとして作用するゲート電位になる
まで一定の時間を経過してから導通するタイマの機能を
持つことになる。サイリスタ20が導通しない間は、コン
デンサ13には微少電流しか流れないので、パルス発生の
半サイクルにおいてサイリスタ14が導通してもトランジ
スタ12を駆動させることはできない。しかし、上記の一
定時間が経過したのちサイリスタ20が導通すると、フィ
ラメント電圧は、ダイオード18からサイリスタ20、抵抗
19を通ってコンデンサ13を充電するため、余熱の半サイ
クルでコンデンサ13には、トランジスタ12を駆動する十
分な電荷が充電され、パルス発生の半サイルクで第１の
実施例の説明と同じ経過でトランジスタ12が作動し、安
定器２から大きなエネルギを持ったパルスが発生し始め
るようになる。パルスが発生し始めると、サイリスタ20
は放電灯４が点灯するまで導通状態を維持するので、パ
ルスの発生が続く。しかし、通常はパルスが発生し始め
るまでに、十分にフィラメント電極５および６は予熱さ
れるように、タイマ機構の抵抗22の値を決めてあるので
一発のパルスで放電灯４は点灯する。

以上のように、第１および第２の実施例によれば、予熱
時の半サイクルで発生するフィラメント電圧をコンデン
サ13に充電し、この電荷をパルス発生側の半サイクルで
トランジスタ12のベースを通して放電することによっ
て、安定器２から大きなパルス電圧を得ることができ
る。

なお、コンデンサ13の電荷をトランジスタ12のベースに
流すサイリスタ14や、タイマ素子として使用されている
サイリスタ20は、プログラマブルユニジャンクション・
トランジスタなどの他の素子に置き替えることもでき
る。

また、トランジスタ12の電流増幅率を向上するため、ト
ランジスタを２個以上用いダーリントン接続にしても良
いことは言うまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、放電灯のフィラ
メント電極に予熱電流を流す半サイクルにおいて、フィ
ラメント電極の両端に発生する電圧をコンデンサに印加
して充電した上、この充電されたコンデンサの電荷をト
ランジスタのベースを通して放電することにより、トラ
ンジスタに確実に瞬間的な導通・遮断の動作をさせるこ
とができ、安定器に放電灯を始動させるに十分なエネル
ギを持ったパルスを発生させることができる。

また、予熱始動型放電灯を瞬時に点灯できる、簡単な回
路で確実に作動する高性能の安価で小形の点灯装置が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明による予熱始動型
放電灯点灯装置の第１の実施例および第２の実施例の回
路図、第３図および第４図はそれぞれ従来のグロースタ
ータ方式およびラピッドスタータ方式の予熱始動型放電
灯点灯装置の回路図である。 １……商用電源、2,7……安定器、３……グローラン
プ、４……放電灯、5,6……フィラメント電極、7a……
予熱回路、7b……昇圧回路、８……半導体回路、9,11,1
8……ダイオード、10……半導体スイッチ、12……トラ
ンジスタ、13,21……コンデンサ、14,20……サイリス
タ、15,16,17,19,22……抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放電灯の両フィラメント電極、誘導素子を
   含む安定器、及び、交流サイクルの一方向の半サイクル
   の電圧が所定値以上になると導通する第１の半導体スイ
   ッチが交流電源に直列に接続されてなる回路と、 一方のフィラメント電極に並列に接続されてなり、前記
   第１の半導体スイッチが導通すると、前記フィラメント
   電極に印加して前記フィラメント電極を予熱する電圧を
   コンデンサに印加して、前記コンデンサを充電する回路
   と、 前記交流サイクルの逆方向の半サイクルの電圧が所定値
   以上になると、第２の半導体スイッチを導通させて、前
   記コンデンサから放電させる回路と、 前記第１の半導体スイッチに並列に接続されてなり、前
   記コンデンサから放電された電圧が所定値以上のとき導
   通して、パルスを発生させ、前記放電灯を点灯させる第
   ３の半導体スイッチと からなる予熱始動型放電灯点灯装置。